JP6574056B2 - 変換器インピーダンスに基づく非線形音響エコー消去 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年9月11日に出願された、Khosrow Lashkariらによる「NONLINEAR ACOUSTIC ECHO CANCELLATION BASED ON TRANSDUCER IMPEDANCE」という題名の米国非仮特許出願第14/852,281号に対して優先権の利益を主張する。上記文献は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。
本開示は、モバイルデバイスのためのスピーカに関する。より具体的には、本開示の一部は、これらのスピーカを使用したエコー消去に関する。
ラウドスピーカからの音は、ある有限遅延後、マイクロホンに反射または逆結合され、エコーを産生し得る。多くの現代のオーディオデバイスは、そのようなエコーの影響を低減または排除するために、音響エコー消去装置として公知の回路を含む。理想的場合には、エコーは、ラウドスピーカに音を発生させる電気信号に対応し、オーディオデバイス(ラウドスピーカ、エンクロージャ、およびマイクロホンを含む)は、そのような電気信号に対して線形応答を有すると仮定され得る。しかしながら、実際には、マイクロホンおよびラウドスピーカならびにマイクロホンおよびラウドスピーカを含むデバイス内で使用されるコンポーネント(例えば、ラウドスピーカを駆動させるために使用される電力増幅器)等の大部分のオーディオ変換器は、その最適動作範囲内で動作されるときでさえ非線形である。
本開示の教示によると、オーディオデバイス内のエコー消去を行う際のオーディオ変換器非線形性と関連付けられた不利点および問題は、低減または排除され得る。携帯電話等の電子デバイスのオーディオ再生システム内の音響エコー消去システムは、オーディオ再生信号を再現する変換器を説明するパラメータに基づいて、音響エコーの推定値を計算し得る。それらのパラメータは、例えば、変換器のレジスタンスおよび/またはインダクタンスと、変換器を通る電流および/またはそれを横断する電圧とを含み得る。一実施例では、音響エコー消去システムは、変換器インピーダンスに基づいて、変換器のコイル速度を予測し得る。次いで、エコーは、予測されるコイル速度を使用して推定され得る。推定されるエコーは、変換器出力内の非線形性、および非線形挙動を消去するために発生される適切な信号を予測するために使用され得る。エコー信号は、概して、変換器の非線形応答等の一意の特性に起因して、再生されるオーディオと直接相関しない。予測されるコイル速度に基づいて推定されるエコーは、したがって、電子デバイスによって提供される適応雑音消去(ANC)の品質を改良し得る。さらに、インピーダンス、電流、および電圧等の限定数の入力数の使用は、処理の複雑性を低減させ得、音響エコー消去(AEC)または適応雑音消去(ANC)のための処理回路の複雑性の低減をもたらす。
例えば、本願は以下の項目を提供する。
(項目1)
装置であって、
オーディオスピーカの中への測定された電流を示す電流信号を受信するための電流入力ノードと、
前記オーディオスピーカを横断して測定された電圧値を示す電圧信号を受信するための電圧入力ノードと、
前記電流入力ノードおよび前記電圧入力ノードに結合されている、処理回路であって、前記処理回路は、
適応フィルタを使用することによって、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップと、
少なくとも部分的に、前記計算されたオーディオスピーカのインピーダンスに基づいて、音響エコー消去信号を発生させるステップと
を行うように構成されている、処理回路と
を備える、装置。
(項目2)
前記処理回路は、前記音響エコー消去信号を発生させ、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去するように構成されている、項目1に記載の装置。
(項目3)
前記処理回路は、前記オーディオスピーカの逆電磁力(bemf)を計算するステップを行うことによって、前記音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、項目1に記載の装置。
(項目4)
前記処理回路は、また、少なくとも部分的に、前記計算された逆電磁力(bemf)に基づいて、前記オーディオスピーカと関連付けられた予測されるコイル速度を計算するステップを行うことによって、前記音響エコー消去信号を発生させるように構成され、前記発生された音響エコー消去信号は、前記オーディオスピーカが非線形であるとき、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去する、項目3に記載の装置。
(項目5)
前記処理回路は、コイル位置を積分せずに、前記予測されるコイル速度を計算するステップを行うように構成されている、項目4に記載の装置。
(項目6)
前記処理回路はさらに、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインダクタンスを計算するステップを行うように構成されている、項目1に記載の装置。
(項目7)
前記処理回路は、前記電圧信号を入力として前記適応フィルタに印加し、前記電流信号を基準入力として前記適応フィルタに印加することによって、前記適応フィルタを使用して、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップを行うように構成されている、項目1に記載の装置。
(項目8)
前記処理回路は、また、前記適応フィルタによって発生された複数の係数を総和し、前記オーディオスピーカのレジスタンスを計算することによって、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップを行うように構成され、前記処理回路は、前記計算されたレジスタンスに基づいて、前記音響エコー消去を発生させるように構成されている、項目7に記載の装置。
(項目9)
方法であって、
オーディオスピーカの中への電流入力信号を示す電流信号を受信することと、
前記オーディオスピーカを横断して測定された電圧値を示す電圧信号を受信することと、
適応フィルタを使用することによって、少なくとも部分的に、前記電流信号および前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算することと、
少なくとも部分的に、前記計算されたオーディオスピーカのインピーダンスに基づいて、音響エコー消去信号を発生させることと
を含む、方法。
(項目10)
前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去する、項目9に記載の方法。
(項目11)
前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、前記オーディオスピーカの逆電磁力(bemf)を計算するステップを行うことを含む、項目9に記載の方法。
(項目12)
前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、少なくとも部分的に、前記計算された逆電磁力(bemf)に基づいて、前記オーディオスピーカと関連付けられた予測されるコイル速度を計算することを含み、前記発生された音響エコー消去信号は、前記オーディオスピーカが非線形であるとき、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去する、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記予測されるコイル速度を計算するステップは、コイル位置を積分せずに行われる、項目12に記載の方法。
(項目14)
少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインダクタンスを計算するステップをさらに含む、項目9に記載の方法。
(項目15)
前記適応フィルタを使用して前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップは、前記電圧信号を入力として前記適応フィルタに印加し、前記電流信号を基準入力として前記適応フィルタに印加することを含む、項目9に記載の方法。
(項目16)
前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップは、前記適応フィルタによって発生された複数の係数を総和することによって、前記適応フィルタを使用して、前記オーディオスピーカのレジスタンスを計算するステップを含み、前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、前記計算されたレジスタンスに基づく、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記電流信号を受信するステップ、前記電圧信号を受信するステップ、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップ、および前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、モバイル電子機器デバイス上でのオーディオの再生の間、繰り返される、項目9に記載の方法。
(項目18)
音響エコー消去のためのシステムであって、
オーディオスピーカの中への電流入力信号を示す電流信号を受信するための電流入力ノードと、
前記オーディオスピーカを横断して測定された電圧値を示す電圧信号を受信するための電圧入力ノードと、
前記電流入力ノードおよび前記電圧入力ノードに結合されている、インピーダンス計算モジュールであって、前記インピーダンス計算モジュールは、適応フィルタを使用することによって、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するように構成されている、インピーダンス計算モジュールと、
前記電流入力ノードに結合され、前記電圧入力ノードに結合され、かつ前記インピーダンス計算モジュールに結合されている、逆電磁力(bemf)計算モジュールであって、前記逆電磁力(bemf)計算モジュールは、少なくとも部分的に、前記インピーダンス計算モジュールから受信された前記オーディオスピーカの前記計算されたインピーダンスに基づいて、逆電磁力(bemf)信号を発生させるように構成されている、逆電磁力(bemf)計算モジュールと、
前記逆電磁力(bemf)計算モジュールに結合された速度音響インパルス応答(AIR)計算モジュールであって、前記AIR計算モジュールは、少なくとも部分的に、前記逆電磁力(bemf)計算モジュールから受信された前記逆電磁力(bemf)信号に基づいて、音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、AIR計算モジュールと
を備える、システム。
(項目19)
前記インピーダンス計算モジュールは、
前記電圧信号を入力として受信し、前記電流信号を基準入力として受信するように構成されている、適応フィルタモジュールであって、前記適応フィルタモジュールは、複数の係数を発生させるように構成されている、適応フィルタモジュールと、
前記適応フィルタモジュールに結合された総和モジュールであって、前記総和モジュールは、前記複数の係数を総和し、前記オーディオスピーカのレジスタンスを計算するように構成されている、総和モジュールと
を備え、
前記AIR計算モジュールは、前記計算されたレジスタンスに基づいて、音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、項目18に記載のシステム。
(項目20)
前記システムは、前記オーディオスピーカとともにモバイル電子デバイスの中に統合されている、項目18に記載のシステム。
音響エコー消去は、携帯電話内のスピーカ等のオーディオ出力を産生する変換器のインピーダンスに基づいて行われてもよい。携帯電話のスピーカは、増幅器によって産生される電流i(n)によって駆動される。本電流i(n)は、電圧v(n)差をスピーカに生成する。スピーカを通る電流i(n)は、スピーカを横断する電圧v(n)とともに監視されてもよい。電流i(n)信号および電圧v(n)信号をほぼ同時tに相関させることによって、スピーカのインピーダンスが判定され、音響エコー消去信号が産生され得る。音響エコー消去信号を産生するためのシステムのブロック図が、図1に示される。
Claims (20)
- 装置であって、
オーディオスピーカの中への測定された電流を示す電流信号を受信するための電流入力ノードと、
前記オーディオスピーカを横断して測定された電圧値を示す電圧信号を受信するための電圧入力ノードと、
前記電流入力ノードおよび前記電圧入力ノードに結合された処理回路であって、前記処理回路は、
適応フィルタを使用することによって、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップと、
少なくとも部分的に、前記オーディオスピーカの前記計算されたインピーダンスに基づいて、音響エコー消去信号を発生させるステップと
を行うように構成されている、処理回路と
を備える、装置。 - 前記処理回路は、前記音響エコー消去信号を発生させることにより、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去するように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記処理回路は、前記オーディオスピーカの逆電磁力(bemf)を計算するステップを行うことによって、前記音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記処理回路は、また、少なくとも部分的に、前記計算された逆電磁力(bemf)に基づいて、前記オーディオスピーカと関連付けられた予測されるコイル速度を計算するステップを行うことによって、前記音響エコー消去信号を発生させるように構成され、前記発生された音響エコー消去信号は、前記オーディオスピーカが非線形であるとき、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去する、請求項3に記載の装置。
- 前記処理回路は、コイル位置を積分せずに、前記予測されるコイル速度を計算するステップを行うように構成されている、請求項4に記載の装置。
- 前記処理回路はさらに、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインダクタンスを計算するステップを行うように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記処理回路は、前記電圧信号を入力として前記適応フィルタに印加することと、前記電流信号を基準入力として前記適応フィルタに印加することとによって、前記適応フィルタを使用して、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップを行うように構成されている、請求項1に記載の装置。
- 前記処理回路は、また、前記適応フィルタによって発生された複数の係数を総和することにより、前記オーディオスピーカのレジスタンスを計算することによって、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップを行うように構成され、前記処理回路は、前記計算されたレジスタンスに基づいて、前記音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、請求項7に記載の装置。
- 方法であって、
オーディオスピーカの中への電流入力信号を示す電流信号を受信することと、
前記オーディオスピーカを横断して測定された電圧値を示す電圧信号を受信することと、
適応フィルタを使用することによって、少なくとも部分的に、前記電流信号および前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算することと、
少なくとも部分的に、前記オーディオスピーカの前記計算されたインピーダンスに基づいて、音響エコー消去信号を発生させることと
を含む、方法。 - 前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去する、請求項9に記載の方法。
- 前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、前記オーディオスピーカの逆電磁力(bemf)を計算するステップを行うことを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、少なくとも部分的に、前記計算された逆電磁力(bemf)に基づいて、前記オーディオスピーカと関連付けられた予測されるコイル速度を計算することを含み、前記発生された音響エコー消去信号は、前記オーディオスピーカが非線形であるとき、前記オーディオスピーカの非線形応答を消去する、請求項11に記載の方法。
- 前記予測されるコイル速度を計算するステップは、コイル位置を積分せずに行われる、請求項12に記載の方法。
- 前記電流信号は、電流入力ノードにおいて受信され、前記電圧信号は、電圧入力ノードにおいて受信され、前記方法は、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインダクタンスを計算するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記適応フィルタを使用して前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップは、前記電圧信号を入力として前記適応フィルタに印加することと、前記電流信号を基準入力として前記適応フィルタに印加することとを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップは、前記適応フィルタによって発生された複数の係数を総和することによって、前記適応フィルタを使用して、前記オーディオスピーカのレジスタンスを計算するステップを含み、前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、前記計算されたレジスタンスに基づく、請求項15に記載の方法。
- 前記電流信号を受信するステップ、前記電圧信号を受信するステップ、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するステップ、および前記音響エコー消去信号を発生させるステップは、モバイル電子機器デバイス上でのオーディオの再生の間、繰り返される、請求項9に記載の方法。
- 音響エコー消去のためのシステムであって、
オーディオスピーカの中への電流入力信号を示す電流信号を受信するための電流入力ノードと、
前記オーディオスピーカを横断して測定された電圧値を示す電圧信号を受信するための電圧入力ノードと、
前記電流入力ノードおよび前記電圧入力ノードに結合されたインピーダンス計算モジュールであって、前記インピーダンス計算モジュールは、適応フィルタを使用することによって、少なくとも部分的に、前記電流入力ノードにおいて受信された前記電流信号および前記電圧入力ノードにおいて受信された前記電圧信号に基づいて、前記オーディオスピーカのインピーダンスを計算するように構成されている、インピーダンス計算モジュールと、
前記電流入力ノードに結合され、かつ、前記電圧入力ノードに結合され、かつ、前記インピーダンス計算モジュールに結合された逆電磁力(bemf)計算モジュールであって、前記逆電磁力(bemf)計算モジュールは、少なくとも部分的に、前記インピーダンス計算モジュールから受信された前記オーディオスピーカの前記計算されたインピーダンスに基づいて、逆電磁力(bemf)信号を発生させるように構成されている、逆電磁力(bemf)計算モジュールと、
前記逆電磁力(bemf)計算モジュールに結合された速度音響インパルス応答(AIR)計算モジュールであって、前記AIR計算モジュールは、少なくとも部分的に、前記逆電磁力(bemf)計算モジュールから受信された前記逆電磁力(bemf)信号に基づいて、音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、AIR計算モジュールと
を備える、システム。 - 前記インピーダンス計算モジュールは、
前記電圧信号を入力として受信し、前記電流信号を基準入力として受信するように構成された適応フィルタモジュールであって、前記適応フィルタモジュールは、複数の係数を発生させるように構成されている、適応フィルタモジュールと、
前記適応フィルタモジュールに結合された総和モジュールであって、前記総和モジュールは、前記複数の係数を総和することにより、前記オーディオスピーカのレジスタンスを計算するように構成されている、総和モジュールと
を備え、
前記AIR計算モジュールは、前記計算されたレジスタンスに基づいて、音響エコー消去信号を発生させるように構成されている、請求項18に記載のシステム。 - 前記システムは、前記オーディオスピーカとともにモバイル電子デバイスの中に統合されている、請求項18に記載のシステム。
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