減少在用于增強音頻信號路徑的動態范圍的系統中的音頻人工噪聲的制作方法
【專利說明】減少在用于増強音頻信號路徑的動態范圍的系統中的音頻人工噪聲
[0001]相關申請
[0002]本發明要求2014年6月26日提交的美國臨時專利申請序列號N0.62/017，676的優先權和2015年8月25日提交的美國非臨時專利申請序列號N0.14/467969的優先權，其通過參考以它們的整體結合到本文中。
技術領域
[0003]本發明總體上涉及用于音頻設備的電路，包括但不限于個人音頻設備，例如無線電話和媒體播放器，并且更具體地，涉及用于減少在用于增強音頻設備中的音頻信號路徑的動態范圍的系統中的音頻人工噪聲(aud1 artifacts)的系統和方法。
【背景技術】
[0004]個人音頻設備，包括無線電話，例如移動/蜂窩電話、無繩電話、mp3播放器、和其他消費類音頻設備，應用廣泛。該個人音頻設備可以包括用于驅動一對耳機或一個或多個揚聲器的電路。該電路通常包括用于驅動音頻輸出信號到耳機或揚聲器的功率放大器。
[0005]會影響它的可銷售性和合意性的個人音頻設備的一個具體特性是它的音頻輸出信號的動態范圍。簡而言之，動態范圍是音頻輸出信號的最大和最小值之間的比值。增加動態范圍的一種方法是施加高增益到功率放大器。然而，存在于音頻輸出信號中的噪聲會總體上單調性地增加功率放大器的增益的函數，以致于作為高增益放大器的結果的任何增大的動態范圍可能會被有效地掩蓋低強度音頻信號的信號噪聲偏置。
[0006]2013年11月19日提交的，名稱為“音頻信號路徑的動態范圍的增強”并且受讓予該發明(’972申請)的申請人(美國思睿邏輯有限公司)的US專利申請序列號N0.14/083，972公開了用于增強音頻信號路徑的動態范圍的方法和系統。在’ 972申請中，用于提供輸出信號到音頻變換器的裝置包括模擬信號路徑部分，數模轉換器(DAC)，以及控制電路。模擬信號路徑部分具有用于接收模擬信號的音頻輸入，用于提供輸出信號的音頻輸出，以及可選模擬增益，并且模擬信號路徑部分可以配置來基于模擬信號并且與可選模擬增益一致地產生輸出信號。DAC具有可選數字增益并且可以配置來與可選數字增益一致地將數字音頻輸入信號轉換成模擬信號。控制電路可以配置來基于指示輸出信號的信號幅度選擇可選模擬增益和選擇可選數字增益。
[0007]在’ 972申請中，當改變在可選數字增益和可選模擬增益之間的選擇，可聽見的音頻人工噪聲(例如，“砰砰聲(pops)”和“滴答聲(clicks)”)可以被音頻設備的聽者聽到，除非進行測量以減少或消除該音頻人工噪聲。
[0008]2012年6月5日授權的，名稱為“混合數字/模擬響度補償音量控制”的US專利N0.8，194，889 C 889專利)公開了一種響度補償音量控制方法，其通過在數字和模擬域兩者中處理音頻信號施加期望的響度縮放比例到音頻信號，通過接收期望的響度縮放比例，從期望的響度縮放比例推導寬帶增益分量和一個或多個其他增益分量，基于該一個或多個其他增益分量在數字域中施加修改到音頻信號以產生局部修改的音頻信號，以及基于該寬帶增益分量在模擬域中施加修改到該局部修改的音頻信號。在’ 889專利中，當修改和施加寬帶增益分量，可聽見的人工噪聲可以被音頻設備的聽者聽到，除非進行測量以減少或消除該音頻人工噪聲。

【發明內容】

[0009]根據本發明的教導，可以減少或消除用于減少在用于保持音頻信號路徑的高動態范圍的系統中的音頻人工噪聲的現有方法相關的一個或多個缺點和問題。
[0010]根據本發明的實施例，用于提供輸出信號到音頻變換器的裝置可以包括信號路徑和控制電路。信號路徑可以包括模擬信號路徑部分和數字路徑部分。模擬信號路徑部分可以具有用于接收模擬信號的音頻輸入，用于提供輸出信號的音頻輸出，以及可選模擬增益，并且模擬信號路徑部分配置來基于模擬信號并且與可選模擬增益一致地產生輸出信號。數字路徑部分可以具有可選數字增益并且配置來接收數字輸入信號并且與可選數字增益一致地將數字輸入信號轉換成模擬信號。控制電路可以配置來基于指示輸出信號的一個或多個信號特征預測用于改變可選數字增益和可選模擬增益的條件的發生，并且響應于預測條件的發生，在指示輸出信號的信號的大約過零處改變可選數字增益和可選模擬增益。
[0011]根據本發明的這些和其他實施例，一種方法可以包括，在包括模擬信號路徑部分并且還包括數字路徑部分的信號路徑中，其中模擬信號路徑部分具有用于接收模擬信號的音頻輸入，用于提供輸出信號的音頻輸出，以及可選模擬增益，并且模擬信號路徑部分配置來基于模擬信號并且與可選模擬增益一致地產生輸出信號；其中數字路徑部分具有可選數字增益并且配置來接收數字輸入信號并且與可選數字增益一致地將數字輸入信號轉換成模擬信號，基于指示輸出信號的一個或多個信號特征預測用于改變可選數字增益和可選模擬增益的條件的發生。該方法還可以包括，響應于預測條件的發生，在指示輸出信號的信號的大約過零處改變可選數字增益和可選模擬增益。
[0012]從包括在本文中的附圖、說明書以及權利要求，本發明的技術優點對于本領域的技術人員容易清楚。實施例的目的和優點將至少由尤其在權利要求中指出的元件、特征及其組合來實現和完成。
[0013]應該理解前述總體描述和下面的詳細描述是示例性和解釋性的，而不是對在本發明中提及的權利要求的限制。
【附圖說明】
[0014]通過參考下面在關聯附圖考慮時的詳細描述，可以獲得對本實施例以及其中的優點的更完整認識，其中相同參考標記表示相同特征，并且其中:
[0015]圖1根據本發明實施例為示例個人音頻設備的示圖；
[0016]圖2根據本發明實施例為個人音頻設備的示例音頻集成電路的選定部件的方框圖；
[0017]圖3根據本發明實施例為用于使用在圖2中所描述的音頻集成電路內的增益控制電路的選定部件和可以耦合到該增益控制電路的音頻集成電路的選定部件的方框圖；以及
[0018]圖4至圖7圖示舉例說明由圖3中所描述的增益控制電路執行的預測方法的示例波形。
【具體實施方式】
[0019]根據本發明的實施例，在音頻設備中使用，例如個人音頻設備(例如，移動電話、便攜式音樂播放器、臺式計算機、個人數字助手等)中的集成電路可以包括具有數字路徑部分(例如，音頻壓縮器)和模擬路徑部分(例如，音頻擴大器)的信號路徑。數字路徑部分可以配置來接收數字輸入信號(例如，數字音頻信號)，施加可選數字增益X到數字輸入信號，以及與可選數字增益一致地將數字輸入信號(例如，經由數模轉換器)轉換成模擬信號。模擬路徑部分可以配置來接收模擬信號并且施加(例如，通過模擬放大器)可選模擬增益k/x到模擬信號以產生輸出信號，其中所述輸出信號可以被發送到用于回播的擴音器和/或發送到其他電路用于處理。可選模擬增益的分子k可以是常數，限定信號路徑的整個累積增益。耦合到信號路徑的控制電路可以能夠修改可選數字增益和可選模擬增益，例如最大化信號路徑的動態范圍。例如，基于輸出信號或者在指示輸出信號的信號路徑內的另一個信號的分析，控制電路可以給可選數字增益選擇值以及給可選模擬增益選擇對應的值。因此，對于低幅度輸出信號，控制信號可以選擇較高的可選數字增益和較低的可選模擬增益，并且對于高幅度輸出信號，控制電路可以選擇較低的可選數字增益和較高的可選模擬增益。這樣的可選增益可以允許信號路徑增加它對于低幅度信號的動態范圍，同時防止對于高幅度信號不利的作用例如信號削波。在操作中，控制電路還可以配置來基于指示輸出信號的信號幅度預測用于改變可選數字增益和可選模擬增益的條件，并且響應于預測條件的發生，在其中發生指示輸出信號的信號的過零的大約時間處改變可選數字增益和可選模擬增益。
[0020]上面描述的集成電路可以使用在任何合適的系統、設備或裝置中，包括，但不限于，個人音頻設備。圖1根據本發明實施例為示例個人音頻設備1的示圖。圖1描述耦合到一對耳塞揚聲器8A和8B的頭戴耳機3的個人音頻設備。在圖1中描述的頭戴耳機3僅為示例，并且應該理解個人音頻設備1可以與各種音頻變換器關聯使用，包括但不限于，頭戴耳機、耳塞、耳內耳機、以及外部揚聲器。插頭4可以提供頭戴耳機3到個人音頻設備1的電氣端子的連接。個人音頻設備1可以給用戶提供顯示，并且利用觸摸屏2接收用戶輸入，或者替代地，標準液晶顯示器(LCD)可以與設置在個人音頻設備1的面部和/或側部上的各種按鈕、滑動器、和/或撥盤組合。還如圖1所示，個人音頻設備1可以包括音頻集成電路(1C) 9，用于產生發送到頭戴耳機3和/或另一個音頻變換器的模擬音頻信號。
[0021]圖2根據本發明實施例為