輸入信號失配補償系統的製作方法

2023-09-23 13:32:40

專利名稱：輸入信號失配補償系統的製作方法
技術領域：
背景技術：
許多信號捕捉系統包括多個輸入端以允許在單輸入系統基礎上改進系統性能。例如，聲學系統可以使用多個麥克風輸入。多麥克風系統可以被設計為具有嚴密匹配的麥克風輸入用於最優系統性能。然而，匹配可能隨著時間和使用而降低，從而導致捕捉的聲學信號失真或系統性能的降低/降級。因此，需要補償失配的麥克風輸入以在聲學系統內保持可接受的性能水平。

發明內容


圖1圖示說明示例性輸入信號失配補償系統。圖2A圖示說明示例性輸入信號能量分析塊。圖2B圖示說明的輸入信號能量分析塊的整流器/校正器(rectifier)和積分器的示例性實施。圖3圖示說明輸入信號增益失配的示例性失配補償系統。圖4圖示說明輸入信號頻率響應失配的示例性失配補償系統。圖5圖示說明輸入信號相位響應失配的示例性失配補償系統。圖6A圖示說明輸入信號相位響應失配的另一個示例性失配補償系統。圖6B圖示說明輸入信號相位響應失配的另一個示例性失配補償系統。
具體實施例方式許多聲學信號捕捉系統包括多個麥克風，其可以用於廣泛應用，包括但不限於環境噪聲監測、幹涉噪聲監測、聲源三角測量和定向撿拾(pickup)。時間的消逝、使用或誤用、 和潛在的製造差異可以使得多個麥克風以不可預知的方式失配，從而使得系統性能被降低 /退化。因此有益的是提供根據需要重新同步或匹配多個麥克風的能力。匹配可以包括增益匹配、頻率響應匹配和相位匹配。麥克風匹配可以在理想測試條件下使用已知輸入信號被執行，諸如在受控溫度和溼度環境具有人為低功率環境噪聲的窄帶正弦信號。然而，此受控環境對於限制於其家庭、 工作和遊戲的日常生活環境的許多端用戶是不現實的。在此類環境中，環境噪聲可以是高功率，並且用於匹配麥克風的輸入信號可以具有不比環境噪聲高多少的功率水平/等級。 例如，端用戶可能希望通過說「測試、測試」執行麥克風匹配，同時外界具有環境背景噪聲， 包括車輛交通和對話。系統可以使用高精度失配補償被實施以提供此環境中足夠的噪聲消除。信號捕捉系統中的高精度補償的一種方案比較從多個源接收的能量以確定系統的各個參數的調整。失配補償系統綜述圖1圖示說明輸入源失配補償的示例性失配補償系統100，其使用輸入信號能量信息確定系統參數的調整。系統100被示為通過示例連接145和150與基礎系統105通信 /連通。基礎系統105包括輸入電路110、基礎功能塊115和來自多個輸入源125的多個輸入信號120。基礎系統105表示在其中有利於多個輸入信號120被相互同步或其他方式匹配的系統。基礎系統105的示例是具有多個麥克風輸入的聲學系統。根據示例性實施，基礎系統105可以包括模擬組件、數字組件或模擬組件和數字組件的組合；可以包括固件和/ 或軟體；並且可以在一個或多於一個集成電路晶片上被實施。輸入電路110和基礎功能塊 115可以被單獨物理實施，例如，輸入電路110可以是基礎系統105的可拆卸和可替換組件。術語「塊」包括可以在一個或多於一個電路中實施的機構。使用箭頭指示信號或信息流來圖示說明組件和系統之間的連接以使下面討論更加清晰。然而，應該理解信號或信息流可以在每個組件或系統之間是雙向的，並且除了圖1 中所示外，在組件和系統之間可以有其他通信。失配補償系統100包括輸入信號能量分析塊130、補償分析塊135和參數修改信息 140。系統100分析基礎系統105的輸入並且提供信息到基礎系統105以用於補償輸入信號120失配。系統100的一些示例包括但不限於基礎系統105外部的校準系統、使用分開電路板建入基礎系統105的配置系統和輸入電路110電路板上的配置電路。此外，通過舉例的方式，系統100可以是集成電路形式，並且可以在集成電路晶片上單獨實施或與基礎系統105的部分或全部一起實施。在一種說明性方法中，基礎系統105的輸入電路110可以表示物理組件和相關配置軟體，其將多個信號輸入120接入剩餘的基礎系統105。物理組件包括離散組件，諸如電晶體、電阻器、電容器和二極體。物理組件還包括集成電路。例如，低壓信號可以在對其進行處理前在集成電路中被放大，並且該信號還可以使用電阻器和電容器被過濾以保護基礎系統105中的邏輯電路免受瞬態電子信號。輸入電路110的組件的各個參數通過硬體或軟體或硬體和軟體的組合是可配置的。僅通過舉例方式，一種配置裝置(arrangement)可以在接通電阻元件的寄存器中存儲修整值(trim value) 0基礎系統105的基礎功能塊115表示物理組件的組合或物理組件和軟體的組合， 其執行基礎系統105的功能。例如，如果基礎系統105是助聽器，則輸入電路110將放大和過濾來自助聽器麥克風的信號，並且基礎功能塊115將處理被放大和過濾的信號以確定什麼信號被輸出到助聽器揚聲器。
基礎系統105的輸入信號120表示無線傳輸或通過有線接口傳輸的廣泛類別信號的任何一種，包括但不限於電壓、電流、磁場或電場形式的信號。該信號可以以任何頻率傳輸，包括聲頻、射頻、光頻和紫外頻率。輸入源125表示傳輸所述輸入信號120的任何源。輸入源125在圖1中被示為易於理解的麥克風，但其可以是任何信號源，並且可以是任何精度和準確度。輸入源125組包括任何數目的源125並且不限於圖示的兩個。此外，儘管通常源125相同製造和成型，但是這不是下面所述的失配補償所必需的。如可以理解的，失配補償在各種基礎系統105中是有用的。在輸入源125的第一示例中，一組源可以包括用於舞臺表演的兩個低準確度無線麥克風，其中失配補償將允許/ 給予每個表演者相同的音量。在另一個示例中，一組源125可以是免提電話聽筒中的多個高精度麥克風，其中失配補償將允許有效地消除風噪聲。在又一個示例中，一組源125可以是來自視聽設備的輸入，其中失配補償將允許合成圖像的一致亮度。現在移到失配補償系統100，輸入信號能量分析塊130表示確定信號中能量的電路和/或功能元件(function)，並且可以是數字或模擬電路的任何組合，並且還可以包括信號處理。下面關於圖2描述在一個示例性實施中的能量分析。系統100中的補償分析塊135表示基於塊130的能量分析信息確定輸入電路110 的參數修改的電路和/或功能元件(function)。塊135確定電路110參數，其使得優化匹配接收的輸入信號120以及優化匹配電路110中的信號路徑。系統100中的參數修改信息140表示補償分析塊135的輸出，其用於通過連接150 調整基礎系統105中的輸入電路110的參數。信息140可以是例如，要被存儲在存儲器中的寄存器值，用於調整放大器的增益。一旦調整，輸入電路110提供基礎功能塊115的輸出， 其被用於補償輸入信號120和電路110的信號路徑的失配。連接145表示基礎系統105的輸入電路110到失配補償系統100的輸入信號能量分析塊130的任何接口。連接145包括有線或無線接口，並且可以以模擬或數字形式傳輸信號。在一個示例中，連接145是銅線，通過其傳輸模擬電壓信號。在另一個示例中，連接 145是無線接口，通過其傳輸表示電流的射頻數位訊號。連接150表示失配補償系統100到基礎系統100的輸入電路110的接口，通過其可以傳輸參數修改休息。連接150可以是有線或無線的，並且信息可以以任何形式或以任何協議被傳輸。例如，連接150可以是用於設置寄存器值的RS-232通信接口。如另一個示例，連接150可以是表示設置放大等級的電壓閾值的光纖通過光。系統100中的失配補償以通過連接145傳輸的信號中的能量分析開始。輸入信號能量分析圖2A圖示說明包括整流器塊205、集成塊210和差分放大器塊215的輸入信號能量分析塊130的示例性實施。包括在能量分析塊130中的每個塊可以表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合，其一起執行功能塊。輸入信號能量分析塊130的多個部分可以在一個集成電路上被實施。此外，塊205、210和215可以在模擬或數字域中運行，並且因此可以包括數字模擬轉換器和/或模擬數字轉換器。例如，連接145可以被用於傳遞數位訊號，並且因此至少整流器205包括數位訊號組件。在另一個示例中，所有塊205、210和215 可以實施為數位訊號處理功能。如下所示，圖2B圖示說明積分器210的數字和模擬處理的組合。可以看出，輸入信號能量分析塊130的每個塊圖示說明性能而不是具體執行。整流器塊205將以正值和負值的組合接收的信號轉換為僅包括正值的信號。整流可以是部分或全部。部分整流僅傳遞原始信號的正要素(positive element)。全部整流傳遞原始信號的正要素並且在變符後也傳遞原始信號的負要素。在圖2A的示例中，有至少一個整流器塊205用於每個連接145，其通常對應每個輸入信號120的一個整流器塊205。集成塊210求和一段時間內的相關整流器塊205的輸出。該段時間可以是，例如通過使用者按下開始按鈕開始並且通過使用者按下停止按鈕結束。在另一個示例中，該段時間可以被預編程到分析塊130的電路或軟體中，或可以通過信號超過閾值被開始或停止。 集成塊210的輸出表示相應輸入信號的能量。在圖2A的示例中，有至少一個集成塊210用於每個整流器塊205。差分放大器塊215比較積分器塊210的輸出並且放大差異。差分放大器塊215的輸出表示輸入信號120的能量的差。塊215的輸出被輸入到圖1的補償分析塊135，在該處其被用於確定輸入電路110中調整的參數。差分放大器塊215可以是比較器。圖2A中所示的組件布置圖示說明增益失配補償的概念。然而，圖2的布置不是限制性的，並且組件可以以不同順序被重新布置。作為一個示例，連接145可以是差分放大器 215的輸入/輸入端(input)，其中放大器215後面是積分器210，然後是整流器205。在另一個示例中，連接145可以是整流器205的輸入，其中整流器205後面是差分放大器215，然後是積分器210。圖2中所示的組件的其他布置可以被選擇成最優化輸入信號能量分析塊 130的性能、成本、準確度、大小或其他屬性。此外，可以具有比所示更多或更少的組件。例如，可以包括高通濾波器以消除信號的DC分量以防止信號之間的DC偏移引起失配計算和調整中的錯誤。為該目的，此高通濾波器可以被實施為AC耦合。對於具有兩個或多於兩個輸入源125的基礎系統105，輸入信號能量分析塊130可以被不同配置。例如，可以有第一等級的差分放大器215，其用於每組的兩個連接145，和第二等級的差分放大器215，其用於第一等級放大器215的輸出的差分放大。輸入信號能量分析塊130中的框219包括整流器205和積分器210。圖2B中圖示說明實現框219的部件的一個示例。圖2B包括全波整流器205後面的積分器210，其圖示說明輸入信號能量塊130的積分器210內的模擬和數字處理的組合。整流信號是第一級(stage) 220的輸入，第一級 220具有電容式反饋元件和短路反饋路徑的並聯開關。當電容式反饋元件被放電時，第一級輸出電壓Vo等於基準電壓VI。隨著電容式反饋元件充電，第一級的輸出Vo從Vl增大。 如果短路開關被閉合，則電容式反饋元件被放電並且輸出Vo迅速減少到VI。第一級的輸出Vo是具有基準閾值V2的比較器225的輸入。當Vo小於V2時，比較器225的輸出Vsw近似等於零，或處於「邏輯0」狀態。當Vo大於V2時，輸出Vsw等於比較器電源電壓，或電路設置的一些其他電壓，其被稱為「邏輯1，，狀態。在延遲後，延遲230反饋處於Vsw的「邏輯1」到短路開關。「邏輯1」使得開關閉合以及電容式反饋元件放電以便輸出Vo降到VI，Vsw改變到「邏輯0」。在延遲後，「邏輯 0」使得開關打開。延遲被設置為系統穩定所需要的值。例如，延遲可以被設置為開關下陷 (settle)所需要的一段時間。在分析積分器210中，初始條件被設成使得短路開關處於閉合位置，Vo = VI，並且Vsw等於「邏輯0」狀態。在一些起始時間，短路開關被打開，允許電容性反饋元件充電，以便Vo以作為信號中能量的函數的速率從Vl增加。當Vo超過閾值V2時，比較器225的輸出Vsw改變到「邏輯1」，其通過延遲230傳播並且最後使得短路開關閉合。被短路的反饋路徑使得第一級輸出Vo降到VI，其反過來使得Vsw返回到「邏輯O」。曲線圖MO圖示說明當短路開關被打開時Vo經過時間t從Vl增加到V2，並且當短路開關被閉合時降到VI。曲線圖M5圖示說明隨著短路開關被打開和閉合，經過時間t， Vsw在「邏輯O」和「邏輯1」之間交替。信號能量越大，第一級220的電容性反饋元件將充電越快，從而使得Vsw越頻繁地達到「邏輯1」狀態。計數器/計算器235計數在給定時間段內在Vsw產生的「邏輯1」的數目值。因此，計數表示經過該時間段整流信號中的能量。例如，如果信號具有低能量，則相對較高能量信號，Vsw將緩慢地達到「邏輯1」狀態。因此，在限定時間段內，低能量信號的Vsw僅可以達到「邏輯1，，少數次，並且計數器235將僅計數少數「邏輯1 」，然而在相同時間段內，較高能量信號的「邏輯1」計數可以非常高。圖2B的示例圖示說明使用模擬和邏輯電路組合實現的積分器210。有多種方式實現積分器210，包括全模擬或全數字電路。在全數字實現中，例如，整流器後面是模擬數字轉換器，並且通過數位訊號處理產生的數位訊號執行積分。已經提供了失配補償系統100的綜述，現在描述用於增益、頻率響應和/或相位失配補償的系統100的示例性實現。增益失配補償圖3圖示說明補償輸入信號120增益失配的系統100的示例性實施。如圖示說明的，基礎系統105的輸入電路110包括用於每個輸入信號120的放大器305。放大器305表示一個或多於一個放大級並且可以表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合，其一起執行輸入信號120的放大功能。放大器305可以是，例如，聲學系統的輸入級中的低噪聲放大器(LNA)。系統100中的參數修改信息140包括用於放大器305的增益設置310。增益設置310可以，例如被包括在保存在存儲單元的數據字中，其中數據字表明矽開關設置。在能量分析塊130分析輸入信號120的能量中的差異後，補償分析塊135確定輸入信號120的能量差異和放大器305的設置之間的關係。該關係的確定可以通過，例如從存儲器中的查詢表訪問該設置被完成，其中該查詢表存儲放大器設置與輸入能量差值的比。 可替換地，該關係的確定可以以程式的方式被完成，其中能量差是公式的輸入，設置是公式的輸出。用於確定關係的其他可替換存在不限於此處所述的。已經確定能量差和放大器305 設置之間的關係，該設置被包括通過連接被提供給輸入電路110的參數修改信息140中，並且被用來設置放大器305的增益。在一個示例性增益補償系統100中，放大器305設置基於來自每個源125的一組輸入信號120被確定。例如，端用戶可以被提示首先輕柔地對基礎系統105中的一組麥克風說話，然後以正常聲音對其說話，並且然後以大聲對其說話。繼續該示例，放大器305設置可以在每個音量被確定，並且多個設置被用於最優化一定範圍內音量的輸入信號120增益失配補償。在另一個示例中，在根據麥克風音量使用期間，在多個音量確定的多個設置可以被存儲並且稍後用於動態調整放大器305增益。動態調整可以在系統100中被自動執行或通過端用戶調整(諸如在安靜、正常和大聲環境之間選擇)被執行。
除了提供增益失配補償外或替代提供增益失配補償，系統100可以提供頻率響應失配補償。頻率響應失配補償由於製造公差可能發生頻率響應失配。例如，在柱極體麥克風(ECM)的外殼中，有氣壓救濟孔(通氣孔)。通氣孔的位置、大小和形狀可以影響麥克風的高通濾波器的特徵的轉角頻率，並且因此不同麥克風的通氣孔中的小差異可能引起麥克風具有不同頻率響應。 由於源125內的電組件的公差也可能發生頻率響應失配。例如，源125內電路可以包括一組濾波器以產生具體頻率響應分布/輪廓(profile)，諸如具有特別為特定聲樂頻率範圍調諧的窄通帶的麥克風輪廓。在該示例中，內電路中組件的公差可以在產生頻率響應失配的兩個此源125中形成相同的輪廓。頻率響應失配可以使得基礎功能塊115中的系統性能降低/降級。圖4圖示說明補償輸入源125頻率響應失配的系統100的示例性實施。如所圖示說明的，基礎系統的輸入電路110包括用於每個輸入信號120的放大器305並且進一步包括用於每個輸入信號120的濾波器電路405。放大器305是如上所述的。濾波器電路405 表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合，其可以一起選擇性地通過、放大、衰減或阻礙所選的頻率或頻帶以形成輸入信號120的頻率輪廓。例如，與第二源125相比，第一源 125可以在第一頻帶放大更多並且在第二頻帶內衰減更多，並且作為響應，系統100可以調諧第一源125的濾波器電路405以在第一頻帶衰減並且調諧第二源125的濾波器電路405 以在第二頻帶衰減。還如圖4中所示，輸入信號能量分析塊130可以包括低通濾波器410以及上述的整流器205、積分器210和差分放大器215。低通濾波器(LPF) 410表示一個或多於一個濾波級，其通過低頻並且衰減高頻，並且可以表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合， 其一起執行低通濾波功能。在圖4所示的實施中，有至少一個LPF410用於每個連接145，其通常對應用於每個輸入信號120的至少一個LPF。LPF410的輸出是整流器205的輸入。頻率響應失配補償可以如下執行。每個LPF410被設置為第一角頻率，並且補償分析塊135為達到第一角頻率的第一頻率範圍確定輸入信號120的能量中的差異。然後塊135 基於輸入信號120的能量差輸出參數修改信息140。在圖4的示例中，參數修改信息140可以包括濾波器電路405設置，其調整第一頻率範圍的增益或其他參數。另一頻率響應失配補償可以通過設置LPF410為第二角頻率被執行，在第二頻率範圍達到第二角頻率時確定輸入信號120的能量差，並且基於能量差為濾波器電路405確定其他參數修改信息140。參數修改信息140可以包括一個或多於一個濾波器電路405中的帶通濾波器的增益設置。例如，對於給定類型的輸入源125，第一頻率的能量和第二頻率的能量之間的關係可以是已知的。已知關係可以如知道能量與給定類型的麥克風中的頻率線性相關一樣簡單。在已知線性關係的情況下，第一和第二角頻率之間的頻帶上的輸入信號120的能量差可以等於輸入具有設置為第二角頻率的LPF的信號120的能量差減去具有設置為第一角頻率的LPF的信號120的能量差。在該示例中，濾波器電路405可以被調整以補償第一角頻率和第二角頻率之間的頻帶中的增益失配。通過得到多個LPF410角頻率上的輸入信號120的能量差，輸入源125的頻率響應失配可以被補償到期望的解(resolution)。例如，確定10個不同LPF410角頻率的輸入信號120的能量差可以在10個不同頻帶上提供增益失配。因此，全部頻率響應可以分別使用較小或較大組帶通濾波器被失配補償粗糙或精細解。補償分析塊135可以在多個LPF410角頻率執行分析並且選擇一個子組結果參數修改信息140用於調整濾波器電路405。例如，在10個不同LPF410角頻率確定的能量差可以被用於僅在少數頻帶中提供失配補償。圖4所示組件布置示意性說明頻率響應失配補償的概念。然而，圖4的布置不限於此，並且組件可以以不同順序被重新布置。此外，可以具有比所示更多或更少的組件。作為一個示例，差分放大器215可以接口到連接145，並且放大器215後可以是積分器210，然後是整流器205，並且然後是LPF410。在另一個示例中，整流器205可以接口到連接145，其後是LPF410，然後是差分放大器215，並且然後是積分器210。圖4所示組件的其他組合可以被選擇以最優化輸入信號能量分析塊130的性能、成本、準確度、大小或其他屬性。此外，如上所述，對於具有兩個或多於兩個輸入源125的基礎系統105，輸入信號能量分析塊130可以被不同配置。除了提供增益失配補償和/或頻率響應失配補償外或替代提供增益失配補償和/ 或頻率響應失配補償，系統100可以提供相位失配補償。相位失配補償輸入信號120之間可能發生相位失配，例如，當一個輸入源125距離基礎系統105 比另一個輸入源125更遠時，或當通過輸入電路110的電路路徑對於不同輸入信號120是不同長度時。相位失配可以導致基礎功能塊115中的系統性能降低/降級。圖5圖示說明補償輸入信號120相位失配的系統100的示例性實施。如所圖示說明的，基礎系統105的輸入電路110包括用於每個輸入信號120的放大器305、濾波器電路 405和延遲塊505。放大器305和濾波器電路405是如上所述的。延遲塊505表示一個或多一個級，其將已知延遲添加入信號，並且可以表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合，其一起執行添加延遲的功能。濾波器電路405可以被調整補償已知相位失配。例如，如果具體類型的麥克風被已知對於達到400Hz的頻率具有高度相位失配，則濾波器電路405中的高通濾波器可以通過設置HPF510的角頻率到400Hz而被調整以衰減那些頻率中的相應輸入信號120。延遲塊505也可以被調整以補償已知相位失配。例如，在2X2麥克風陣列中，指兩行和兩列麥克風，第一行和第二行可以相距5英寸。5英寸間隔可以在第一行和第二行的輸入信號120之間導致5毫秒相位失配。因此，用於第一行的延遲塊205可以被設置為 5毫秒以補償第二行輸入信號120的延遲。延遲塊505可以提供依賴頻率的延遲。迄今為止，描述僅包括已知相位失配補償。輸入信號120可以具有未知相位失配， 其必須被識別並且然後被補償。參考圖5描述一種識別相位失配的方法。圖5圖示說明失配補償系統100可以包括高通濾波器(HPF) 510以及上述的整流器205、積分器210、差分放大器215和LPF410。HPF510表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合，其可以一起選擇性地衰減低頻並且通過高頻。為了識別相位失配，補償系統100可以調整LPF410和HPF510角頻率以確定頻帶， 在其中有相對大的相位失配。然後濾波器電路405可以視情況被調整以延遲和/或衰減那些高失配帶中的輸入信號120。作為第一示例，系統100可以首先設置LPF410角頻率到500Hz和設置HPF510角頻率到20Hz並且確定輸入信號120之間的能量差。然後，LPF410的角頻率可以被增大並且再次確定輸入信號120的能量差。繼續該示例，當LPF410角頻率被增大時，系統100可以確定能量差的輪廓/分布(profile)從而確定什麼低頻帶具有高失配。作為第二示例， 系統100可以首先設置LPF410角頻率到IkHz和設置HPF510角頻率到20Hz並且確定輸入信號120之間的能量差。然後，HPF510的角頻率可以被增大並且再次確定輸入信號120的能量差。繼續該示例，當HPF510角頻率被增大時，系統100可以確定能量差的輪廓/分布 (profile)從而確定什麼低頻帶具有高失配。在第一示例或第二示例中，濾波器電路405可以被調整以在識別帶內延遲和/或衰減。衰減可以包括設置濾波器電路405內的高通濾波器電路的角頻率以過濾具有高相位失配的一些低頻。如上所述，相位失配補償可以附加到增益和/或頻率失配補償。圖6A/B圖示說明用於補償輸入信號120相位失配的系統100的另一個示例性實施。如所圖示說明的，基礎系統105的輸入電路110包括用於每個輸入信號120的放大器 305、延遲塊505和高通濾波器605。放大器305和延遲塊505是如上所述的。高通濾波器塊605表示一個或多於一個級，其過濾高於所選角頻率的頻率，並且可以表示物理組件、或物理組件和軟體的任何組合，其一起執行高通過濾功能。圖6A進一步圖示說明輸入能量分析塊130，其包括差分放大器215、低通濾波器 410和能量檢測塊610。差分放大器215和低通濾波器410是如上所述的。能量檢測塊610 表示任意物理組件、或物理組件和軟體，其一起執行能量檢測功能。能量檢測可以例如如上所述使用整流和積分/集成被執行。在圖6A的實施中，差分放大器215確定差分信號/差異信號(difference signal)，其是在連接145上接收的信號的差異。差分信號使用低通濾波器410被過濾以衰減高頻。然後產生的差分信號的能量可以在能量檢測塊610中被分析並且被分析塊135使用以確定可能延遲塊505和/或高通濾波器605設置。包括延遲塊 505和/或濾波器605設置的參數修改信息140然後可以被提供給輸入電路110。圖6B圖示說明圖6A的能量分析塊130實施的變體，其中連接145上接收的信號每個都使用濾波器410被低通過濾並且然後在差分放大器215中確定差分信號。在圖6A和6B的實施中，具有源125的基礎系統105可以在受控環境中被測試以確定校準信息。參數修改信息140可以被用於調整輸入電路110以最小化差分放大器215 的輸出中的差分信號中的能量。能量分析和輸入電路110調整可以被反覆地執行以為差分信號中的最小能量確定最優輸入電路110參數。當能量被最小化到可接受水平，例如降到閾值以下時，信息140也可以用來設置對應具體源125的校準值。在一個校準示例中，圖6A中所示的輸入電路110被連接到麥克風源125並且脈衝信號被施加到麥克風。脈衝信號通常是恆定振幅信號，其以一個頻率開始並且以相對短的時間周期增加到另一個頻率，例如在零點幾秒從IOHz增加到8kHz。在開始校準之前，高通濾波器605被調整以具有第一高頻率的角頻率fcl，並且延遲505被調整以補償預期的延遲。脈衝信號被施加並且放大器305被調整以補償增益失配並且延遲505被調整以補償相位失配。繼續該校準示例，高通濾波器605接下來被設置為低角頻率fc2。低通濾波器410
12被設置為角頻率fc3以隔離感興趣的頻帶中的失配。脈衝信號被施加到麥克風。可替換地， 單頻/單音信號可以被施加在預期麥克風具有較大相位失配的頻率上。不論在何種情況， 根據上述的差分信號中的能量確定相位失配。高通濾波器605的角頻率然後被調高直到差分信號中的能量被減少到可接受水平。以該方式，輸入電路110通過衰減那些頻率的輸入信號120而被調整以補償某些頻率或頻帶的麥克風相位失配。進一步校準可以在受控環境或場環境(field environ)中被執行。一些示例在下面的「校準示例」部分中給出。組合失配補償增益失配補償、頻率響應失配補償和相位失配補償的組合可以在一個失配補償系統100中被執行。在一個組合補償系統100中，增益失配補償與相位失配補償的組合可以被執行補償輸入信號120之間的未知相位失配。例如，在大致相同附近的兩個麥克風輸入源125近似接收相同聲音輸入。如果輸入信號120在足夠長的一段時間被積分，則信號120應該具有近似相同的能量，因為麥克風近似接收相同的聲音輸入。因此，兩個輸入信號120之間的能量差表示麥克風輸出功率、電纜長度、連接器腐蝕等中的差異的總和。能量差可以通過設置放大器305的增益被補償。然而，注意在該示例中，輸入信號120可以具有較大行為失配即使輸入已經被補償長期的增益失配。相位失配必須被識別並且被分別地補償。繼續該示例，在輸入信號120被增益匹配後，其在每個測量周期應該具有近似相同能量。因此，多個短周期的一致能量差可以指示信號120之間的相位失配。多個時間周期樣本的平均能量差可以被用來確定延遲量以添加輸入信號120中的一個從而補償相位失配。在另一個組合補償系統100中，增益失配補償和頻率響應失配補償可以組合執行以最優化整體失配。例如，增益失配補償可以首先對兩個麥克風輸入源125在整個聲音頻譜被執行以調整輸入信號120的相對音量。然後頻率響應失配補償可以對多個頻帶執行以提供較好的輸入信號120匹配。增益失配補償和頻率失配補償可以被重複一次或多次以最優化匹配。在另一個組合補償系統100中，增益失配補償、頻率響應失配補償和相位失配補償可以被組合執行以最優化整體匹配。增益和頻率響應補償可以如先前示例所述被執行， 其後執行相位失配補償。在另一組合補償系統100中，執行頻率響應失配補償，其後執行相位失配補償。如從上述描述和示例中可以看出，失配補償系統100測試輸入電路110的輸出，並且然後為輸入電路110提供參數修改信息140。在測試之前不改變輸入電路110參數的情況下可以執行多個測試。如果輸入電路110參數在執行測試之前不被改變，則測試可以基本與正常操作同步實施，例如在背景軟體程序中。如果輸入電路110參數在執行測試之前被改變，則在正常操作期間測試仍然可以通過接入和斷開測試模式被不明顯地實施。校準示例由於製造公差和設計限制，輸入信號120通過輸入電路110的信號路徑可以部分失配，其指差分信號路徑固有的不同地放大和/或延遲信號。該固有失配可以通過應用受控信號作為輸入信號120和調整信號路徑中的組件在製造環境中被校準出。例如，增益失配校準可以通過使用多個輸入信號120的單一源125和調整放大器305直到連接145上的信號基本具有相等能量水平在製造環境中被執行。對於另一個示例，相位失配校準可以通過使用多個輸入信號120的單一源125、確定輸入信號120的差分信號和調整延遲505以最小化差分信號中的能量，在製造環境中被執行。如上所述，基礎系統105可以用於具有許多不同類型源125的許多不同環境。每次基礎系統105被耦合到不同組的源125時，其可以期望地校準輸入電路110以補償源125 的失配。在一個示例中，其中源125是與耳機中的基礎系統105配對的多個微型麥克風，耳機可以被校準為單元。耳機的校準可以通過應用受控聲音信號到麥克風和以上述討論的任何方式調整輸入電路110以補償感興趣頻帶中的增益和/或相位失配而被執行。校準可以進一步被執行以調整由於源125布置導致的預期信號延遲。在先前示例中，耳機可以根據其如何在耳朵上定向而關於受控聲音信號被定向，並且不同定向產生的信號延遲可以被校準出。附加校準可以期望用於具體環境。例如，基礎系統105可以在製造和/或與源125 配對事被校準以在寬頻帶上優化性能/優化寬頻帶性能。然而，系統105可以一致地用於具有特定頻率範圍內的具體噪聲背景的環境，諸如火車站(train yard)。在該示例中，可以期望通過最大化特定頻率範圍內的匹配以允許通過基礎功能塊115更好地消除噪聲，從而校準系統105以優化火車站內的性能。此外，系統105可以針對目標環境在製造時被校準。例如，耳機可以被校準以在高風噪聲中優化匹配，以便噪聲消除可以通過基礎功能塊115被更有效地執行。在該示例中可替換地，輸入電路110的風噪聲校準設置可以被存儲並且僅在檢測風噪聲或用戶請求時使用該設置。多個其他組的校準設置也可以被存儲用於稍後檢索/取回。從上述示例中可以看出校準可以在沿著從基礎系統105的製造到使用的路徑的多個級上被執行，並且可以包括受控環境中的校準、目標環境的校準和實地(in the field)中的校準，以適於周圍環境。當輸入電路110被校準時，基礎功能塊115的輸出質量可以被顯著改進。因此，適應多種環境的電路110可以使基礎系統105具有高質量輸出。Mlt失配補償系統100可以在不增加極大複雜和不使用昂貴高精度組件的情況下提供快速校準，並且可以在端用戶環境中迅速地提供校準。失配補償系統100可以是獨立的校準系統。可替換地，系統100可以被包括在於基礎系統105相同的外殼中，並且甚至可以是基礎系統105的一部分。系統100可以根據用戶請求執行補償，或可以自動執行補償，例如在上電時執行補償或周期性地執行補償。在一些示例中，失配補償系統100和/或基礎系統105可以根據一個或多於一個計算裝置(如伺服器、個人計算機等)上的計算機可讀指令(如軟體)被至少部分實施。計算設備通常包括計算機可執行指令。通常，處理器(如微處理器)從計算機可讀介質接收指令並且執行這些指令，從而執行一個或多於一個處理，包括此處描述的一個或多於一個處理。此指令和其他數據可以使用多種已知計算機可讀介質被存儲和傳輸。計算機可讀介質(也稱為處理器可讀介質)包括任何有形介質，其參與提供可以被計算機(如被計算機的處理器)讀取的數據(如指令)。計算機可讀介質的共同形式包括，例如軟式磁碟、軟盤、硬碟、磁帶、任何其他磁性介質、CD-ROM、DVD、任何其他光學介質、穿孔卡、紙帶、任何其他具有模式孔的物理介質、RAM、PROM、EPR0M、閃電可擦只讀存儲器 (EEPROM)、任何其他存儲晶片或軟片、或任何其他計算機可讀的介質。指令可以由一個或多於一個傳輸介質傳輸，其包括同軸電纜、銅線和光纖，其包括包含耦合到計算機處理器的系統總線的電線。傳輸介質可以包括或傳遞聲波、光波和電磁輻射，諸如在射頻(RF)和紅外 (IR)數據通信期間產生的那些波。計算機可執行指令可以根據使用各種已知程式語言和/或技術編程的電腦程式被編輯或解讀，包括但不限於 Java 、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl、PL/SQL、 Labview等中的一種或其組合。通常，計算系統和/或裝置可以使用多種已知計算機作業系統中的任何一種，包括但不限於已知版本和/或各種微軟Window 作業系統、Unix作業系統(如加利福尼亞的 Sun Microsystem of Menlo Park 發行的Solaris 作業系統)、紐約的 hternational Business Machines of Armonk發行的AIX UNIX作業系統和Linux作業系統。計算設備的示例包括但不限於計算機工作站、伺服器、臺式機、筆記本、膝上型電腦或手持計算機、或一些其他已知計算系統和/或設備。資料庫、數據存儲庫或此處描述的其他數據存儲可以包括用於存儲、訪問和檢索各種數據的各種機構，其包括分層資料庫、文件系統中的一組文件、專用格式的應用數據、 相關資料庫管理系統(RDBMQ等。每個此數據存儲通常被包括在使用計算機作業系統的計算設備，諸如上述設備中的一個，並且以各種已知方式中的任何一種或多種通過網絡被訪問。文件系統可以從計算機作業系統訪問，並且可以包括以各種格式存儲的文件。除了用於產生、存儲、編輯和執行存儲的程序的語言外(諸如上述的PL/SQL語言)，RDBMS通常使用已知結構化查詢語言(SQL)。關於此處描述的處理、系統、方法、試探法，應該理解儘管此處理等的步驟已經被描述為根據特定順序發生，但是此處理可以使用以與此處描述的順序不同的順序執行的步驟被實踐。還應該理解某些步驟可以被同時執行，可以增加其他步驟，或可以刪除此處描述的某些步驟。換句話說，此處描述的處理被提供用於說明某些實施例，並且決不應該被理解為限制所要求的本發明。此外，應該理解上述描述是說明性的而非限制性的。除了提供的示例外的許多實施例和應用在閱讀上述描述後是顯而易見的。本發明的範圍不是根據上述描述被確定，而是應該由所附權利要求確定，並且此權利要求限定於本發明等同的全部範圍。可以預期和期望未來的研發將發生在此處討論的技術中，並且公開的系統和方法將被合併入此將來實施例中。總而言之，應該理解本發明能夠進行修改和變體。權利要求中使用的全部術語意欲給出其最寬合理解釋和所述領域技術人員理解的初始含義，除非在此處明確指出相反含義。具體地，使用的單數，諸如「一個」、「該個」、「所述」，應該被理解為敘述一個或多於一個所示元件，除非權利要去敘述相反的明確限制。說明書中引用的「 一個示例」、「示例」、「 一種方法」、「一種應用」、「 一個實施例」或類似語言指所述的具體特徵、結構或特性與示例一起被包括在該示例中，然而，此習語的多個示例不必指相同示例。說明中引用的「軟體」包括「固件」和建入硬體中的指令。
1權利要求
1.一種系統，其包括多個輸入端，每個被配置為接收來自多個電路中的一個的輸出作為輸入信號，其中所述輸出是由所述電路從源接收的源信號的過濾版本；能量分析機構，其被配置為從每個輸入信號提取能量信息並且比較多個輸入信號的能 M.fn 息；補償分析結構，其被配置為基於所述能量信息的比較確定至少一個參數，該至少一個參數可以在所述多個電路中的至少一個中被改變以最小化所述輸入信號之間的能量差；以及所述補償機構提供給所述多個電路的參數修改信息指示所述至少一個參數改變。
2.根據權利要求1所述的系統，其被實施在一個集成電路晶片上。
3.根據權利要求1所述的系統，其與一組電路一起被實施在一個集成電路晶片上。
4.根據權利要求1所述的系統，其中每個源是麥克風並且所述多個電路的至少一個子組包括聲學接口電路。
5.根據權利要求4所述的系統，其中所述麥克風、所述能量分析機構、所述補償分析機構和所述多個電路被包括在提高聽力的設備中。
6.根據權利要求4所述的系統，其中所述麥克風、所述能量分析機構、所述補償分析機構和所述多個電路被包括在選擇性地與電子設備遠程通信的免提耳機中。
7.根據權利要求4所述的系統，其中所述至少一個參數包括對應於所述聲學接口電路中的至少一個放大器的多個增益值，並且其中所述能量分析機構在第一預定時間段內確定第一預定頻帶中的兩個輸入信號之間的能量差，並且所述補償分析機構至少部分基於所述能量差和頻帶確定所述聲學接口電路中所述放大器中的至少第一個的增益值。
8.根據權利要求1所述的系統，其中所述能量分析機構進一步被配置為確定差分信號的能量，該差分信號是兩個輸入信號的差異，其中所述至少一個參數進一步包括延遲元件的延遲值，並且其中所述補償分析機構至少部分基於所述差分信號的能量進一步確定所述延遲元件的延遲值。
9.根據權利要求1所述的系統，其中所述至少一個參數包括所述多個電路中的第一延遲電路的延遲值，並且其中所述能量分析機構在第一預定時間段內確定第一預定頻帶中的兩個輸入信號之間的能量差，並且所述補償分析機構至少部分基於所述能量差和頻帶確定所述第一延遲電路的延遲值。
10.根據權利要求9所述的系統，其中所述至少一個參數包括對應於所述多個電路中的多個延遲電路的多個延遲值，並且其中所述能量分析機構在第二預定時間段內確定第二預定頻帶中的兩個輸入信號之間的能量差，並且所述補償分析機構至少部分基於所述能量差和頻帶確定所述多個電路中的所述延遲電路的至少第二個的延遲值。
11.根據權利要求1所述的系統，其中所述能量分析機構進一步被配置為確定差分信號的能量，該差分信號是兩個輸入信號的差異，其中所述至少一個參數包括對應於所述多個電路中的多個高通濾波器的多個高通濾波器角頻率值，並且所述補償分析機構至少部分基於所述差分信號的能量確定所述多個電路中高通濾波器的至少一個的高通濾波器角頻率值。
12.根據權利要求1所述的系統，其中所述輸入信號能量分析機構包括至少一個整流器、至少一個積分器和至少一個差分放大器。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述輸入信號能量分析機構包括 第一整流器，其被配置為從第一輸入端接收第一信號；第二整流器，其被配置為從第二輸入端接收第二信號； 第一積分器，其接收所述第一整流器的輸出； 第二積分器，其接收所述第二整流器的輸出；差分放大器，其接收來自所述第一積分器的輸入和來自所述第二積分器的輸入，所述差分放大器的輸出表示所述第一信號和所述第二信號的能量的差異。
14.根據權利要求13所述的系統，其中所述積分器包括 具有電容性元件的放大器；與所述放大器的反饋路徑並聯的開關元件； 比較器；以及計數器。
15.一種方法，其包括在計算設備中在第一預定時間段內確定第一預定頻帶的兩個信號之間的第一能量差， 其中所述兩個信號中的每個都是從多個電路中的一個電路接收的並且是由該電路接收的源信號的過濾版本；在所述計算設備中在第二預定時間段內確定第二預定頻帶的兩個信號之間的第二能量差；基於所述第一能量差和第二能量差為所述多個電路確定參數修改信息；以及提供參數修改信息到所述多個電路。
16.根據權利要求15所述的方法，所述參數修改信息包括所述多個電路中的高通濾波器的角頻率值；並且所述第二頻帶包括所述第一頻帶，所述方法進一步包括至少部分基於所述第一能量差和第二能量差以及所述第一頻帶和第二頻帶建立能量差輪廓；確定閾值頻率，對於高於所述閾值頻率的頻率所述能量差基本相同，對於低於所述閾值頻率的頻率所述能量差基本不同；基於所述閾值頻率設置角頻率值；以及提供所述角頻率值到輸入電路作為所述高通濾波器的角頻率。
17.根據權利要求16所述的方法，進一步包括通過分析電路高通濾波器角頻率和分析電路第一低通濾波器角頻率限定所述第一頻帶；以及通過所述分析電路高通濾波器角頻率和分析電路第二低通濾波器角頻率限定所述第二頻帶，使得所述分析電路第二低通濾波器角頻率高於所述分析電路第一低通濾波器角頻率。
18.根據權利要求16所述的方法，進一步包括通過分析電路第一高通濾波器角頻率和分析電路低通濾波器角頻率限定所述第一頻帶；以及通過分析電路第二高通濾波器角頻率和分析電路低通濾波器角頻率限定所述第二頻帶，使得所述分析電路第二高通濾波器角頻率高於所述分析電路第一高通濾波器角頻率。
19.根據權利要求15所述的方法，其中確定所述能量差包括 產生差分信號，該差分信號是所述兩個信號的差異；以及確定所述差分信號的能量；其中所述參數修改信息包括高通濾波器角頻率和延遲值中的一個；其中該高通濾波器角頻率用於調整所述多個電路中的高通濾波器，該延遲值用於調整所述多個電路中的延遲電路的延遲。
20.一種方法，其包括接收來自多個電路中的一個電路的第一輸入信號，其中所述第一輸入信號是至少通過延遲所述多個電路中的第一延遲電路的第一源信號而被過濾的第一源信號的過濾版本；接收來自所述多個電路中的一個電路的第二輸入信號，其中所述第二輸入信號是至少通過延遲所述多個電路中的第二延遲電路的第二輸入信號而被過濾的第二源信號的過濾版本；使用第一帶通濾波器在第一頻帶過濾所述第一輸入信號並且使用第二帶通濾波器在第一頻帶過濾所述第二輸入信號；產生差分信號，該差分信號是所述第一輸入信號和所述第二輸入信號的差異； 通過確定所述差分信號的能量確定在所述第一頻帶過濾的所述第一輸入信號和所述第二輸入信號之間的第一能量差；基於所述第一能量差確定所述第一和第二延遲電路的延遲值。
21.根據權利要求20所述的方法，進一步包括使用第一或第三帶通濾波器在第二頻帶過濾所述第一輸入信號，其中所述第一源信號通過所述多個電路中的第二延遲電路被進一步過濾；使用第二或第四帶通濾波器在第二頻帶過濾所述第二輸入信號，其中所述第二源信號通過所述多個電路中的第四延遲電路被進一步過濾；通過確定所述差分信號的能量確定在所述第二頻帶過濾的所述第一輸入信號和所述第二輸入信號之間的第二能量差；基於所述第二能量差確定所述第二和第四延遲電路的延遲值並且提供所述延遲值到所述多個電路。
22.根據權利要求20所述的方法，其中所述第一源信號通過第一高通濾波器被進一步過濾並且所述第二源信號通過第二高通濾波器被進一步過濾，所述方法進一步包括基於所述第一能量差確定所述第一高通濾波器和所述第二高通濾波器的角頻率值。
23.根據權利要求22所述的方法，進一步包括 從所述延遲值和所述角頻率值選擇參數修改信息；以及提供所述參數修改信息到所述多個電路。
全文摘要
本發明涉及一種系統，其包括多個輸入端，每個輸入端被配置為接收過濾的源信號。該系統從每個輸入信號中提取能量信息並且比較多個輸入信號的能量信息。可替換地，系統從是兩個輸入信號的差異的信號提取能量信息。基於該能量信息，系統確定至少一個參數，該至少一個參數可以在多個電路中的至少一個電路中被改變以最小化輸入信號的能量的差異或最小化差異信號的能量。參數可以包括例如放大、延遲和角頻率值。電路組可以包括麥克風接口電路。僅通過示例方式，具有麥克風接口電路的系統可以被包括在助聽設備或免提耳機中。
文檔編號H04R29/00GK102577438SQ201080045357
公開日2012年7月11日 申請日期2010年10月7日 優先權日2009年10月9日
發明者J·於, P·D·史密斯, P·埃斯科巴爾-布瑟, S·M·班達裡, S-Y·彭 申請人:國家收購附屬公司