用於控制噪聲產生部件的方法和設備的製作方法
2023-09-19 06:58:05 1
專利名稱：用於控制噪聲產生部件的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制噪聲產生部件，以使得在將音頻信號呈現給用戶時降低噪聲幹擾。更特別地，本發明涉及一種方法和設備，讀取音頻信號輸出等級(level)並確定確定輸出等級的變化，由此使用該輸出等級變化來控制噪聲產生部件。
背景技術：
諸如硬碟和/或光碟機以及冷卻風扇的部件是噪聲產生部件的例子，它們在諸如計算機的設備中使用。冷卻風扇的特定問題在於其經常啟動並在操作期間一直開著，這將引起風扇噪聲來幹擾例如音樂或電影的播放。該風扇噪聲可能非常惱人，特別是在音樂或電影安靜的部分。然而，該煩惱會在高聲部分變低。同樣的問題還發生在當考慮到對硬碟和/或光碟機的輸入/輸出訪問時，也會產生幹擾噪聲，它在音樂或電影的安靜部分非常地顯著和惱人。
US-6591198公開了一種系統，包含處理器和麥克風用於響應於周圍的噪聲等級而控制設備中的噪聲輸出。這是通過使用麥克風來測量周圍的噪聲等級來完成的。在此基礎上，處理器使得設備的噪聲輸出響應於周圍的噪聲等級而改變。該發明的問題在於檢測當前周圍的噪聲等級，並在此基礎上改變設備的輸出。這可能引起問題，尤其是當噪聲輸出在某個時間周期不能容忍被降低或者不能容忍被關閉時。這種情況可能是當噪聲輸出由冷卻風扇所引起時，如果關閉冷卻風扇則可能引起設備過熱。
US-6494381公開了一種冷卻風扇控制機制，響應於電子設備和/或半導體襯底內所生成的熱量，還響應於電子設備的音頻輸出。根據該發明，冷卻風扇控制機制基於考慮當前音頻輸出輸出等級以及當前設備溫度以確定冷卻風扇的速度。因此，噹噹前音頻輸出等級高時，冷卻風扇的速度高，反之亦然。噹噹前音頻輸出等級低時，冷卻風扇的速度低。該發明的問題在於，既然考慮了當前音頻輸出等級和當前設備溫度，則不能保證由冷卻風扇所引起的噪聲的幹擾能夠變低。可以注意到，設備中的噪聲輸出在長時間內是低的。為了避免設備內過熱，該機制將強制增大冷卻風扇的速度，這將引起相應的幹擾。
發明內容
本發明的一個目的是解決前述的問題。
本發明的一個方面涉及一種控制噪聲產生部件的方法，使得當呈現音頻信號時用戶所察覺的噪聲幹擾變低，該方法包括步驟-讀取所述音頻信號，並基於此確定所述音頻信號的輸出等級變化，以及-利用所述輸出等級變化來控制噪聲產生部件，藉此所述音頻信號的低輸出等級導致控制所述噪聲產生部件以使得來自所述噪聲產生部件的噪聲變低。
因此，來自噪聲產生部件的噪聲根據所呈現的音頻信號的輸出等級變化而被控制，以使得輸出等級的減小其後跟隨著低噪聲，反之亦然。輸出等級的增加其後跟隨著高噪聲。其結果是產生的噪聲對於用戶是不能聽見的。
在一個實施例中噪聲產生部件是冷卻風扇，所述控制包括控制冷卻風扇的速度。
因此由於風扇噪聲的幹擾可以在播放期間降低。特定的例子是冷卻風扇作為計算機中的噪聲部件，該計算機具有用於回放音頻信號的音頻適配器。通過在回放音頻信號之前分析由音頻適配器所呈現的音頻信號，冷卻風扇可以根據此而被控制。以這樣一種方式執行，冷卻風扇的速度並由此冷卻的性能在輸出等級低時為低，在輸出等級高時為高。這樣的結果就是可以保持風扇的冷卻性能，但是根據所呈現的音頻信號的輸出等級來調度操作。在冷卻風扇之外的噪聲產生部件可以包含一個或多個噪聲產生部件。所述部件產生的噪聲根據所呈現的音頻信號的輸出等級來調度。
在該方法的一個實施例中進一步包括預測所述冷卻風扇周圍環境的溫度，並且還使用所述預測的溫度作為控制參數來控制冷卻風扇的速度。
在控制冷卻風扇時，通過並行使用預測的溫度以及輸出等級變化可以得到更精確的控制。作為例子，預測的溫度可以指示在高輸出等級時冷卻風扇的最大速度不是必須的，由於所預測的冷卻風扇周圍的溫度是低於最大溫度極限的。
在該方法的一個實施例中進一步包括確定音頻信號頻率特性的步驟，並進一步利用所述頻率特性來控制噪聲產生部件。
作為例子，當兩個音頻信號具有相同的強度但不同的頻率，則噪聲幹擾可能由於頻率的不同而不同。由此，頻率高時的噪聲可能高於頻率低時的噪聲。因此可以獲得更精確的控制。
在一個實施例中噪聲產生部件是盤驅動器(disc drive)，噪聲產生部件的控制包含控制對所述盤驅動器輸入/輸出(I/O)訪問的控制。
因此在回放期間由訪問盤驅動器時所引起的噪聲可以被降低。這通過根據輸出等級的變化來控制I/O訪問來完成，即當輸出等級高時允許I/O訪問，反之亦然。當輸出等級低時，禁止I/O訪問。
在一個實施例中，噪聲產生部件包含兩個或更多的噪聲產生部件。
因此，由所述兩個或更多部件所生成的噪聲在回放期間可以被降低。作為例子，控制可以包含控制對所述盤驅動器的所述I/O訪問，以及根據輸出等級變化控制冷卻性能。在該例子中，冷卻參數是風扇速度和I/O訪問，其中控制的效果是維持溫度低於溫度的上限並避免數據在存儲裝置中下溢(underflow)。
本發明的另一方面涉及計算機可讀介質，具有存儲在其中的指令用於使得處理單元執行所述方法。
在一個方面本發明涉及一種用於控制噪聲產生部件的音頻設備，以使得當呈現音頻信號時，由用戶所察覺的噪聲幹擾被降低，所述設備包含-用於讀取所述音頻信號，並基於此確定所述音頻信號的輸出等級變化的裝置，以及-處理裝置，用於利用所述輸出等級變化來控制噪聲產生部件，藉此所述音頻信號的低輸出等級導致控制所述噪聲產生部件以使得來自所述噪聲產生部件的噪聲幹擾變低。
因此，該設備根據所呈現的音頻信號的輸出等級變化控制來自噪聲產生部件的噪聲。結果就是，所產生的噪聲對於用戶是不能聽見的。
本發明尤其是本發明的優選實施例在下面將結合附圖進行更詳細的描述圖1示出了根據本發明的音頻設備實施例的概略示意圖；圖2示出了用於控制噪聲產生部件的方法的實施例的流程圖；圖3示出了根據本發明的音頻設備實施例的概略示意圖；圖4示出了用於控制噪聲產生部件的方法的實施例的流程圖；圖5示出了當音頻信號呈現給用戶時如何控制噪聲產生部件的例子；圖6示出了當音頻信號呈現給用戶時如何控制噪聲產生部件的另一個例子。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的音頻設備101實施例的概略示意圖，包括微處理器107和存儲裝置111。還表示了噪聲產生部件，其既可以認為是內部113或外部部件117也可以認為是兩者的結合。在將音頻信號109呈現給用戶103之前，音頻信號109被讀取、解碼並存儲在存儲裝置111中，其中存儲裝置可以是FIFO緩衝器或類似的。接著，確定音頻信號109的輸出等級變化。使用處理器107，根據輸出等級的變化可以計算可接受的噪聲等級並用於控制噪聲產生部件113、117。此處理所當然非常重要的是要知曉由噪聲產生部件所生成的噪聲。這可以通過測量而確定，或者可以在購買噪聲產生部件時獲得該數據。該控制可以以這樣一種方法完成，根據低輸出等級，所產生的噪聲降低，並且當音頻信號輸出等級高時增大。以這種方式可以確定最優的調度，用於由噪聲產生部件所引起的噪聲，音頻信號105可以以最小的幹擾呈現給用戶103。讀取音頻信號可以包括預定義時間間隔(例如，五分鐘)，以使得「調度」可以提前五分鐘做出。然後調度可以五分鐘(稍晚或稍早)更新。該時間間隔也可以變化和基於存儲裝置111的當前狀態。
在圖1所示的實施例中，音頻設備101被集成到計算機115中並由用戶103使用，由此噪聲產生部件是計算機115的內部部件113。這可以是盤驅動器，以及噪聲是由於對所述驅動器的輸入/輸出(I/O)的訪問而產生的。對所述驅動器的I/O訪問由此基於所述輸出等級變化而控制，即當輸出等級高或者超出特定的輸出等級或特定的噪聲等級時，則對盤驅動器的訪問是允許的。因此，可以說控制參數是I/O訪問，控制的效果是避免了存儲裝置111中的下溢，同時降低由於所述I/O訪問而生成的噪聲。
在另一個實施例中，噪聲產生部件是外部部件117，其連接到設備101。該外部噪聲產生部件113作為例子可以包括空調系統、冰箱、外部盤驅動器等，所述噪聲由於激活所述設備而產生。
仍是在另一個實施例中，噪聲產生部件包含兩個或更多部件，其可以是內部或外部部件的結合。
圖2示出了用於控制噪聲產生部件的方法的實施例的流程圖，我們假設這是盤驅動器。因此控制參數是I/O訪問，且控制的效果是避免存儲裝置中的下溢(即保證在存儲裝置中有足夠的數據)，以使得在將音頻信號呈現給用戶時，由輸入/輸出訪問所引起的噪聲幹擾降低。音頻信號可以是電影或歌曲。最初，在將音頻信號呈現給用戶之前，在步驟201(A_S)讀取預定義時間間隔的音頻信號，在步驟203(D_A_S)解碼以及在步驟205存儲(St)。由此，已解碼的數據203在被呈現之前可以在步驟207(Anal.D_A_S)被分析。該分析包含在步驟207中(An.D_A_S)確定音頻信號在特定的時間周期上輸出等級變化。如上所述，輸出等級變化可用於在步驟209(Comp.N_L)計算可接受的噪聲等級，基於此噪聲產生部件被控制211(C)。在噪聲產生部件是盤驅動器的情況中，該控制包含控制對於所述驅動器的輸入/輸出(I/O)訪問，以使得當在步驟213(Ren.A_S)將音頻信號呈現給用戶時，由所述I/O訪問所引起的幹擾降低。顯然，這包括在用戶正在聽的電影或音樂較大聲或者在聲音大的部分的期間允許對驅動器的訪問，此時噪聲等級高，並且在較小聲或低聲音部分禁止或最小化訪問，此時噪聲等級低。術語大聲或較大聲以及較小聲或小聲可以對用戶而言是特定的，例如用戶的聽力好壞與否。
如果發生控制準則不能實現的情況，則音頻信號213(Ren.A_S)將呈現給用戶215，儘管這意味著噪聲將很顯著。這可以例如避免存儲器111中的下溢。先前所提及的步驟對於下一時間間隔將重複217。
圖3示出了音頻設備301實施例的概略示意圖，該音頻設備用於使用微處理器307控制噪聲產生部件，以使得在將音頻信號305呈現給用戶303時降低噪聲幹擾。在這個例子中，音頻設備是計算機315的一部分，我們假設噪聲產生部件313是計算機中的冷卻風扇。因此控制參數是冷卻風扇的風扇速度，且控制的效果是保證計算機315內的溫度低於給定的最大溫度等級並同時降低噪聲幹擾。其它的噪聲產生部件顯然還可以是諸如圖1和2中所示的所述內部113和/或外部噪聲產生部件。同時，其還保證計算機315內的溫度將一直低於給定的最大值。此處，理所當然非常重要的是要知曉由冷卻風扇313作為風扇速度的函數所生成的噪聲。該信息是可以測量的，或者可以在購買冷卻風扇313時獲得。
如前所述，在將音頻信號呈現給用戶303之前，音頻信號309被讀取、解碼和存儲在存儲裝置311中。存儲裝置可以是FIFO緩存器或類似的。接著，音頻信號309的輸出等級變化被確定，並優選地用於計算可接受的噪聲等級。基於此噪聲產生部件313被控制。
進一步，溫度計315的溫度輸出可以被讀取並用於預測計算機315中的溫度進展。基於輸出等級變化和預測的溫度，冷卻風扇313的通風速度被控制。溫度計315還可以用於檢查預測的溫度是否正確，並由此用於阻止計算機315內可能過熱。當預測溫度時，可以應用熱動態模型，考慮計算機315內的主要熱源優選的還有周圍溫度。預測的溫度還可以基於用於特定計算機315類型的經驗化模型。以這種方式，用於冷卻的最佳調度可以被確定。作為例子，用戶303正在聽歌曲，其初始具有低輸出等級，但是稍後又是相對高的輸出等級。該調度或控制因而可以優選地包括在低輸出等級期間降低風扇速度，並且在剛好可能發生過熱之前，這有可能發生在所述低輸出等級期間，最大化冷卻性能。在高輸出等級期間，調度可能因而包括系統的進一步冷卻，既然由風扇速度所生成的噪聲對用戶303而言不顯著。
在除冷卻風扇313之外還有額外的一個或多個噪聲產生部件需要被控制的情況下，例如在圖1和2中示出的所述內部113和/或外部117噪聲產生部件，控制額外地基於所述額外的噪聲產生部件。作為例子，如果噪聲產生部件包含冷卻風扇313和盤驅動器，則控制基於冷卻風扇313的速度(即，冷卻)和對盤驅動器的I/O訪問。優選的控制效果是計算機的溫度低於預定義的溫度上限，且同時對盤驅動器的I/O訪問使得存儲裝置111中的下溢能避免。如前所提及的，可能發生調度或控制不能實現噪聲低於可接受的噪聲等級這一準則的情況。在這種情況下，調度將不得不被中斷，否則可能發生例如計算機內過熱或存儲裝置111中下溢。
圖4示出了用於控制噪聲產生部件的方法的實施例的流程圖，所述噪聲產生部件可以是冷卻風扇，以使得當音頻信號呈現給用戶時，來自於冷卻風扇的噪聲幹擾降低。如上所提及的，噪聲產生部件可以包括多於一個產生部件，使得所述控制是一個綜合優化問題。出於簡化，我們仍然假設冷卻風扇是唯一的噪聲產生部件，在這種情況下，控制參數僅是風扇速度，控制的效果是在冷卻風扇的周圍環境維持最適宜的溫度。我們假設冷卻風扇位於計算機內，所述計算機包含音頻設備。最初，在步驟401(A_S)音頻信號由音頻適配器所呈現，在步驟403(D_A_S)中解碼，在步驟405中存儲(St)。所存儲的解碼數據(D_A_S)403在步驟407(Anal.D_A_S)中隨時間分析，由此音頻信號輸出等級變化在步驟407中隨時間過去被確定，並優選地用於在步驟417(Com.N_L)中計算可接受的噪聲等級。進一步，計算機中的溫度可以被測量，計算機中的溫度進展優選地在步驟409(Temp)中預測。基於涉及步驟407中隨時間的音頻信號輸出等級變化的信息，在步驟411(Esti.Cool.Peff)中估計可接受的噪聲等級和冷卻性能。所測量的溫度可以適合於測量計算機中的初始溫度，且在稍後的時間點上還可以檢查預測的溫度是否正確，並由此阻止計算機內溫度可能過熱。基於所述信息，冷卻風扇在步驟413(C)中被控制，音頻信號在步驟415(Ren.A_S)中被呈現給用戶。接著步驟401-419被重複421。
如上所提及，可能發生在某個時間周期上調度或控制不能實現噪聲低於可接受的噪聲等級這一準則的情況。在這種情況下，風扇速度(或其它噪聲產生部件)的調度或控制必須中斷或忽略419。在這個例子中的結果將是風扇的速度超出噪聲等級限制。否則在假設噪聲產生部件是冷卻風扇時，可能發生計算機內的過熱。
圖5示出了當音頻信號呈現給用戶時如何控制噪聲產生部件的例子。該例子以及圖6中的例子不是基於實際數據，而僅僅是為說明。圖5a)中所示的圖表示出了作為時間t的函數以分貝(dB)表示的音頻信號的輸出等級。優選地，輸出等級用於計算可接受的噪聲等級。水平軸上所示出的時間周期可以表示用戶正打算聽的歌曲的總持續時間或者是該歌曲的時間間隔。在這個例子中噪聲產生部件是冷卻風扇和對盤驅動器的I/O訪問。為了使得能夠對所述噪聲產生部件進行控制，重要的是獲得信息，所述信息涉及冷卻風扇的速度以及對盤驅動器的訪問以及所生成的噪聲。一種實現方式是簡單測量來自風扇作為速度的函數的噪聲，以及測量在對所述盤驅動器I/O訪問期間所生成的噪聲。還可以在購買風扇和盤驅動器時獲得所述信息。有了這些信息，冷卻風扇和對盤驅動器的I/O訪問可以被控制，以使得噪聲幹擾可以降低。在圖1-4所描述的實施例中，所預測的冷卻風扇周圍環境的溫度也可以用作額外的控制參數。
圖5b)示出了如何根據圖5a)中所示的輸出等級來控制冷卻風扇的例子。水平軸表示圖5a)中所示相同的時間線，垂直軸是冷卻風扇的轉動速度和由I/O訪問所引起的噪聲。最初，冷卻風扇沒有運轉。曲線503和階梯函數501表示用於對於所述盤驅動器的I/O訪問以及冷卻風扇的通風速度的調度，以使得所生成的噪聲降低。在這個例子中，在時刻t1時，通風扇的速度實質上呈階梯增大，因為輸出等級到達特定的噪聲等級。該速度維持不變直到時刻t2，或者對於時間間隔dt』＝t2-t1維持不變。由於圖5a)中所示的噪聲發展是這樣的，在到達第一噪聲峰值後輸出等級維持低保持一段時間，重要的是在時間間隔dt』上獲得儘可能多的冷卻性能。否則在稍後可能發生過熱。如此處所表示，在時刻t3處旋轉速度第二次被激活，但是既然輸出等級的增長相對低，在短時間或dt」內允許低的風扇速度。然而，由於初始冷卻性能已非常高，設備內的溫度可以很好地低於給定最大值。在時刻t5，輸出等級再次增大，通風扇的速度也增大，但是不如一開始大，由於溫度是/可以仍然低於最大值。在時間周期dt上旋轉速度維持不變。這保證在整個時間周期上由冷卻風扇和通風扇所生成的噪聲總和低於噪聲等級上限，因此當音頻信號呈現給用戶時幹擾被降低。
圖5c)和5d)表示用於對所述盤驅動器的I/O訪問和冷卻風扇通風速度進行調度的結果。圖5c)示出了冷卻風扇周圍環境(例如，在計算機中)的實際溫度曲線507的例子，曲線505表示在存儲裝置中填充數據。圖5d)是由I/O訪問和風扇速度所生成的噪聲總和。通過比較圖5d)中和圖5a)中示出的曲線，曲線基本上跟隨圖5a)中曲線的形狀並在可接受噪聲等級之下是優選的。
圖6a)和6b)示出了當音頻信號呈現給用戶時如何控制噪聲產生部件的另一個例子。再次，該例子不是基於實際數據，而僅僅為了說明。與圖5b)中所示的通風速度階梯增長相對照，冷卻風扇的控制是基於控制冷卻風扇的旋轉速度，以使得基本上跟隨輸出等級曲線601的形狀。此處還示出了對應對盤驅動器的I/O訪問603或數據處理的曲線。圖6c)和6d)所示的曲線605、607類似於在圖5c)和5d)中所示的曲線。
需要注意的是，上面所提及的實施例示出而非對本發明進行限制，本領域技術人員能夠設計多種可選實施例而不脫離所附權利要求的範圍。在權利要求書中，任何放置在擴號中的參考記號都不能認為是對權利要求的限定。詞語「包含」不排除在權利要求中所列出的元件或步驟之外的元件或步驟的出現。本發明可以通過包含若干個不同元件的硬體來實現，以及通過適當編程的計算機來實現。在設備權利要求中列舉了若干個裝置，這些裝置的若干可以通過同一個硬體項來具體化。僅僅在互相不同的從屬權利要求中闡述特定措施的事實並不表明這些措施的組合不能有利地被使用。
權利要求
1.一種控制噪聲產生部件(113，117)的方法，使得當呈現音頻信號(109)時用戶(103)所察覺的噪聲幹擾變低，該方法包括步驟-讀取所述音頻信號，並基於此確定所述音頻信號的輸出等級變化，以及-利用所述輸出等級變化來控制噪聲產生部件(113，117)，藉此所述音頻信號(109)的低輸出等級導致控制所述噪聲產生部件以使得來自所述噪聲產生部件(113，117)的噪聲變低。
2.一種根據權利要求1的方法，其中噪聲產生部件(113，117)是是冷卻風扇，所述控制包括控制冷卻風扇的速度。
3.一種根據權利要求2的方法，進一步包括預測所述冷卻風扇周圍環境的溫度，並且還使用所述預測的溫度作為控制參數來控制冷卻風扇的速度。
4.一種根據權利要求1的方法，其中該方法進一步包括確定音頻信號頻率特性的步驟，並進一步利用所述頻率特性來控制噪聲產生部件(113，117)。
5.一種根據權利要求1的方法，其中噪聲產生部件(113，117)是盤驅動器，其中噪聲產生部件的控制包含控制對所述盤驅動器的輸入/輸出訪問
6.一種根據前面任一權利要求的方法，其中噪聲產生部件(113，117)包含兩個或更多的噪聲產生部件。
7.一種計算機可讀介質，具有存儲在其上的指令，用於使得處理單元執行1-6的方法。
8.一種用於控制噪聲產生部件(113，117)的音頻設備(101)，以使得當呈現音頻信號(109)時，由用戶(103)所察覺的噪聲幹擾被降低，所述設備包含-用於讀取所述音頻信號並基於此確定所述音頻信號的輸出等級變化的裝置，以及-處理裝置，用於利用所述輸出等級變化來控制噪聲產生部件(113，117)，從而所述音頻信號的低輸出等級導致控制所述噪聲產生部件(113，117)以使得來自所述噪聲產生部件的噪聲幹擾變低。
全文摘要
本發明涉及控制噪聲產生部件，以使得在將音頻信號呈現給用戶時降低噪聲幹擾。更特別地，本發明涉及一種方法和設備，讀取音頻信號輸出等級並確定確定輸出等級的變化，由此使用該輸出等級變化來控制噪聲產生部件。
文檔編號G06F1/20GK101048723SQ200580037349
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月20日 優先權日2004年10月28日
發明者A·克爾納, G·庫爾茨－鮑爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司