用于校准和测试主动噪声消除(ANC)系统的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求基于2018年1月2日提交的题为“METHOD FOR CALIBRATING ANDTESTING AN ANC SYSTEM”的美国临时申请序列号No.62624990的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
背景技术
无线电话(比如移动/蜂窝电话)、无绳电话和其它消费音频设备(比如mp3播放器)被广泛使用。通过使用麦克风测量周边声学事件，并接着用信号处理将抗噪声信号插入到设备的输出中以消除所述周边声学事件来提供噪声消除(比如主动噪声消除(ANC))，可以改善这种设备关于可懂度的性能。
部件公差和组装问题是采用ANC的电子设备的现代化制造中的重要考虑因素。ANC性能在很大程度上取决于电子设备(如耳机)中所包括的麦克风和扬声器的绝对灵敏度。麦克风的灵敏度是麦克风响应于已知的声音量(例如，以分贝为单位)而产生的电输出信号量(例如，以伏特为单位)的量度。相反，扬声器的灵敏度是扬声器响应于已知的电输入信号(例如，以瓦特为单位)而产生的声音量(例如，以分贝为单位)的量度。麦克风和扬声器可能具有较宽的制造公差。校准可能需要很长时间，并且在ANC系统的生产线上需要很大的复杂性。由于密封不良，从扬声器到参考麦克风的内部泄漏路径也可能影响ANC性能。
发明内容
在一个实施例中，本公开提供了用于校准具有麦克风的能够主动噪声消除(ANC)的便携式音频设备的方法。该方法包括通过与便携式音频设备分离的测试站的已校准扬声器来连续播放校准声音。该方法还包括，对于便携式音频设备的所有麦克风中的每个麦克风：测量由麦克风响应于连续播放的校准声音而转换的音频信号的电平，将预定电平与测量电平进行比较，并使用该比较来计算麦克风的校准值。不使用测试站的麦克风并且响应于连续播放的校准声音对便携式音频设备的所有麦克风执行测量、进行比较和计算校准值。
在另一个实施例中，本公开提供了一种能够ANC的便携式音频设备。该设备包括扬声器、至少一个麦克风和处理元件。能够ANC的便携式音频设备内的处理元件被编程为测量由至少一个麦克风响应于校准声音而转换的音频信号，对预定电平和测量音频信号的电平进行比较，并使用该比较来计算至少一个麦克风的校准值。
附图说明
图1A是根据本公开的实施例的示例无线电话的图示。
图1B是根据本公开的实施例的具有耦合到其上的头戴耳机组件的示例无线电话的图示。
图2是根据本公开的实施例的可以包括在便携式音频设备中的ANC系统的示例框图。
图3是示出根据本公开的实施例的最大噪声消除相对于组件灵敏度上的变化的曲线图。
图4是示出根据本公开的实施例的用于校准和测试能够ANC的便携式音频设备的测试站和方法的图。
图5A和5B，统称为图5，是示出根据本公开的实施例的能够ANC的便携式音频设备的校准的流程图。
图6A和6B，统称为图6，是示出根据本公开的替代实施例的能够ANC的便携式音频设备的校准的流程图。
具体实施方式
现在参考图1A，根据本公开的实施例所示的无线电话10被示为靠近人耳5。无线电话10是可以在其中采用根据本公开的实施例的技术的能够ANC的便携式音频设备的示例，但是应当理解，并不是在所示无线电话10中或在随后图示中描绘的电路中包含的所有元件或配置都是为了实践权利要求中所述发明而必须的。无线电话10可以包括换能器，比如扬声器SPKR，其再现由无线电话10接收的远程语音和其他本地音频事件(比如铃声、存储的音频节目材料、近端语音(即，无线电话10的用户的语音)的注入)，以提供平衡的会话感知，以及需要由无线电话10再现的其他音频(比如来自由无线电话10接收的网页或其他网络通信的源的音频)和音频指示(例如低电量指示和其他系统事件通知)。可以提供近处语音麦克风NS来捕获近端语音，该近端语音从无线电话10传输到其他会话参与者。
无线电话10可以包括将抗噪声信号注入到扬声器SPKR中的ANC电路和特征，以改善由扬声器SPKR再现的远程语音和其他音频的可懂度。可以提供参考麦克风R来测量周边声学环境，并且可以被定位成远离用户嘴部的典型位置，从而可以最小化由参考麦克风R产生的信号中的近端语音。可以提供另一个麦克风，误差麦克风E，以便当无线电话10靠近耳部5时，通过提供周边音频与由靠近耳部5的扬声器SPKR再现的音频的组合的测量，来进一步改善ANC操作。在其他实施例中，可以采用额外的参考麦克风和/或误差麦克风。无线电话10内的电路14可以包括音频CODEC集成电路(IC)20，其接收来自参考麦克风R、近处语音麦克风NS和误差麦克风E的信号，并与其他集成电路(比如具有无线电话收发器的射频(RF)集成电路12)对接。在本公开的一些实施例中，本文公开的电路和技术可以被结合在包括用于实现整个便携式音频设备的控制电路和其他功能的单个集成电路中，比如MP3播放器的片上集成电路。在这些和其他实施例中，本文公开的电路和技术可以部分或全部在包含在计算机可读介质中的软件和/或固件中实现，并且可由控制器或其他处理设备执行，比如可以执行如本文描述的便携式音频设备的ANC系统的校准和测试的操作的IC 20的处理元件PROC。处理元件是一种电子电路，其能够获取存储在编址存储器位置中的程序指令并执行所获取的指令。IC 20还可以包括非易失性存储器，用于存储校准期间获得的校准值，如下面更详细描述的。
通常，便携式音频设备10的ANC系统测量冲击在参考麦克风R上的周边声学事件(与扬声器SPKR的输出和/或近端语音相反)，并且无线电话10的ANC处理电路还通过测量冲击在误差麦克风E上的相同周边声学事件来调整由参考麦克风R的输出生成的抗噪声信号，从而具有使误差麦克风E处的周边声学事件的幅度最小化的特性。因为声学路径P(z)从参考麦克风R延伸到误差麦克风E，所以ANC电路有效地预估该声学路径P(z)，同时移除电声路径S(z)的影响，所述电声路径表示CODEC IC 20的音频输出电路的响应和扬声器SPKR的声/电传递函数，其包括特定声学环境中扬声器SPKR和误差麦克风E之间的耦合，当无线电话10没有被牢固地按压到耳部5上时，其可能受到耳部5和可能接近无线电话10的其他物理物体和人的头部结构的接近度和结构的影响。虽然所示的无线电话10包括具有第三近处语音麦克风NS的双麦克风ANC系统，但是本公开的一些方面和实施例可以在不包括单独的误差麦克风和参考麦克风的系统中实施，或者在使用近处语音麦克风NS来执行参考麦克风R的功能的无线电话中实施。此外，在仅被设计用于音频回放的便携式音频设备中，通常不包括近处语音麦克风NS，并且在不改变本公开的范围的情况下，除了将被提供成用于输入的选项限制成涵盖检测方案的麦克风之外，可以省略下文进一步详细描述的电路中多个近处语音信号路径。
现在参考图1B，无线电话10被描绘成具有经由音频端口15耦合到该无线电话的头戴耳机组件13。音频端口15可以通信地耦合到RF集成电路12和/或CODEC IC 20，从而允许头戴耳机组件13的组件与RF集成电路12和/或CODEC IC 20(例如，图1A的)中的一个或更多个之间的通信。在其他实施例中，头戴耳机组件13可以例如经由蓝牙或其他短程无线技术无线地连接到无线电话10。如图1B所示，头戴耳机组件13可以包括组合盒16、左耳机18A和右耳机18B。如在本公开中所使用的，术语“头戴耳机”广义地包括任何扩音器和与其相关联的结构，其旨在被机械地保持在靠近听者耳道的适当位置中，并且包括但不限于耳机、耳塞和其他类似设备。作为更具体的示例，“头戴耳机”可以指但不限于入耳式耳机、挂耳式耳机和包耳式耳机。
除了无线电话10的近处语音麦克风NS之外或代替地，组合盒16或头戴耳机组件13的另一个部分可以具有近处语音麦克风NS以捕获近端语音。此外，每个耳机18A、18B都可以包括换能器，比如扬声器SPKR，其再现由无线电话10接收的远程语音和其他本地音频事件(比如铃声、存储的音频节目材料、近端语音(即，无线电话10的用户的语音)的注入)，以提供平衡的会话感知，以及需要由无线电话10再现的其他音频(比如来自由无线电话10接收的网页或其他网络通信的源的音频)和音频指示(例如低电量指示和其他系统事件通知)。每个耳机18A、18B都可以包括用于测量周边声学环境的参考麦克风R和用于当这种耳机18A、18B与听者耳部接合时测量与收听者耳部附近的扬声器SPKR再现的音频相结合的周边音频的误差麦克风E。在一些实施例中，CODEC IC 20可以接收来自每个耳机的参考麦克风R、近处语音麦克风NS和误差麦克风E的信号，并且如本文所述为每个耳机执行自适应噪声消除。
在其他实施例中，头戴耳机组件13是可以在其中采用根据本公开的实施例的技术的能够ANC的便携式音频设备的示例，但是应当理解，并不是在所示头戴耳机组件10中或在随后图示中描绘的电路中包含的所有元件或配置都是为了实践权利要求中所述发明而必须的。具有处理元件PROC和类似于图1A的CODEC ID 20的非易失性存储器的CODEC IC或另一电路可以存在于头戴耳机组件13内，其通信地耦合到参考麦克风R、近处语音麦克风NS和误差麦克风E，并被配置为执行如本文所述的头戴耳机13的主动噪声消除和校准及测试。在这样的实施例中，具有从参考麦克风R延伸到误差麦克风E的传递函数P(z)的声学路径也可以相对于耳机组件13存在，类似于关于图1A描述的声学路径。另外，在这样的实施例中，具有传递函数S(z)的电声路径也可以相对于头戴耳机组件13存在，类似于关于图1A所描述的传递函数，所述传递函数S(z)表示耳机组件13的CODEC IC的音频输出电路的响应和扬声器SPKR的声/电传递函数，其包括扬声器SPKR和误差麦克风E之间的耦合。
现在参考图2，示出了根据本公开的实施例的可以包括在便携式音频设备(例如，图1A的无线电话10或图1B的头戴耳机13)中的前馈固定滤波器自适应噪声消除(ANC)系统201的示例框图。然而，其他便携式音频设备(例如，助听器)可以包括可以根据本文描述的实施例来校准的ANC系统。ANC系统201包括扬声器SPKR、参考麦克风R和误差麦克风E(例如，图1A或图1B的)。在图2中示出了从参考麦克风R延伸到误差麦克风E的声学路径P(z)(如以上关于图1A和1B所述)，以及表示CODEC IC 20的音频输出电路的响应和扬声器SPKR的声/电传递函数的电声路径S(z)。ANC系统201还包括处理元件PROC(例如，图1A和1B的)、非易失性存储器(NVM)、抗噪声滤波器W(z)232、预估滤波器SE(z)234和反馈滤波器FB(z)216。
组合器221组合了回放信号、由抗噪声滤波器232生成的抗噪声信号ans和由反馈滤波器216生成的反馈信号，从而生成提供给扬声器SPKR的信号，该信号响应地生成可以包括抗噪声的音频输出。虽然在便携式音频设备的正常操作期间，扬声器SPKR产生声音(例如，回放内容和抗噪声)，但是扬声器SPKR在便携式音频设备的麦克风的校准期间是无声的。然而，在扬声器SPKR的校准期间，虽然没有产生抗噪声，但是扬声器SPKR播放校准声音作为回放，如下面更详细描述的。
滤波器232接收参考麦克风信号ref并对其滤波，以产生抗噪声信号ans。滤波器234预估路径S(z)的传递函数。滤波器234对回放信号进行滤波，以生成表示传送到误差麦克风E的预期回放音频的信号。第二组合器236从误差麦克风信号err中减去滤波器234的输出，以产生回放校正误差(PBCE)信号。经滤波器234滤波后，PBCE信号等于移除回放信号后的误差麦克风信号err，从而表示传送到误差麦克风E的预期回放音频。换句话说，PBCE信号包括不是由回放信号引起的误差麦克风信号的内容。滤波器234可以被调整成基于从误差麦克风信号err中减去的回放信号来生成预估信号，从而生成PBCE信号。反馈滤波器216向组合器221提供PBCE信号的滤波版本。滤波器232、滤波器234和/或滤波器216可以是自适应滤波器或固定滤波器。尽管在图2的实施例中示出了前馈固定滤波器ANC系统，但是在其他实施例中，本文描述的方法可以用于校准具有仅反馈ANC系统(例如，没有参考麦克风)和/或具有一个或更多个自适应滤波器的ANC系统的便携式音频设备。
ANC系统201还包括元件298，其接收(例如，从处理元件PROC)参考麦克风R的校准值，并将由校准值指示的增益应用于由参考麦克风R生成的信号，以补偿参考麦克风R的灵敏度相对于其期望技术参数的变化或增量。ANC系统201还包括元件299，其接收(例如，从处理元件PROC)误差麦克风E的校准值，并将由校准值指示的增益应用于误差麦克风E产生的信号，以补偿误差麦克风E的灵敏度相对于其期望技术参数的变化或增量。ANC系统201还包括元件297，其接收(例如，从处理元件PROC)扬声器SPKR的校准值，并将由校准值指示的增益应用于提供给扬声器SPKR的信号，以补偿扬声器SPKR的灵敏度相对于其期望技术参数的变化或增量。如下文更详细描述的，处理元件PROC可以将便携式音频设备的麦克风和扬声器的校准值存储在非易失性存储器NVM中，并且随后从非易失性存储器NVM中读取校准值，并且经由元件297/298/299将它们应用于麦克风和扬声器，这可以使得ANC系统能够实现更大的噪声消除以及改善的音频保真度。此外，根据一些实施例，处理元件PROC可以以自校准方式确定便携式音频设备的麦克风和扬声器的校准值。尽管未在图2中示出，但是ANC系统201也可以包括其他麦克风，比如图1A或1B的近处语音麦克风NS，其校准值也被获得、存储在非易失性存储器NVM中并随后被应用。
现在将使用图2的示例实施例的ANC系统201来描述与ANC系统相关联的问题，这些问题可以通过这里描述的便携式音频设备校准和测试实施例来解决。假设在ANC系统201中，P(z)＝环境噪声的1.0倍，W(z)＝由参考麦克风R产生的周边噪声信号的-1.0倍，并且S(z)＝组合器221的输出信号的1.0倍。当周边噪声进来时，误差麦克风E处的周边噪声是参考麦克风R的周边噪声的1.0倍，并且扬声器SPKR产生的抗噪声是周边噪声的-1.0倍。因此，误差麦克风E得到了0.0倍的周边噪声，这可以称为无限消除。
如上所述，可能难以一致地制造具有被制造商定位目标的灵敏度的便携式音频设备的麦克风和/或扬声器。假设参考麦克风R的灵敏度增加1分贝(dB)。扬声器SPKR产生的抗噪声现在将是周边噪声的-1.12倍，并且误差麦克风得到的残余噪声是周边噪声的-0.12倍。因此，残余噪声比环境噪声低18.27dB，而不是经历无限消除。因此，可以观察到，便携式音频设备的麦克风和/或扬声器的灵敏度变化可以限制ANC系统可以执行的噪声消除的量。
更具体地，由ANC系统可实现的最大消除可以用等式(1)来描述。
最大消除＝lin2dB(1-dB2lin(deltaS)) (1)
其中，lin2dB是将线性值转换为分贝的运算，dB2lin是将分贝值转换为线性值的运算，而delataS是麦克风或扬声器灵敏度上的变化，单位为分贝。为了通过ANC系统实现无限的噪声消除，需要麦克风或扬声器的绝对灵敏度。举例来说，一个密封良好的ANC头戴耳机通过固定滤波器可以达到约35分贝的消除。在这种情况下，麦克风的增益需要调整或校准至0.2DB的精度。
现在参考图3，示出了图示根据本公开的实施例的最大噪声消除与部件灵敏度的变化的图。横轴的图表表示以dB为单位的测量的灵敏度变化。灵敏度的值在图表中介于0.1和2.0dB之间变化。竖直轴上的图形表示以dB为单位测量的最大ANC消除。在图中，最大消除值的范围在灵敏度为0.1时的大约39dB与灵敏度为2.0时的大约12dB之间变化，并且最大消除值以近似地指数形式减小。从图3可以看出，灵敏度变化的减少(例如通过校准)可以相应地增加ANC系统可获得的噪音消除量。
现在参考图4，示出了示出根据本公开的实施例的用于校准和测试支持ANC的便携式音频设备的测试站401和方法的图，作为用于部件公差和组装问题的解决方案。支持ANC的便携式音频设备(例如，图1A的无线电话10或图1B的头戴式耳机13)与用于校准便携式音频设备的测试站的部件不同。即，测试站还可以包括音频部件(例如，麦克风和扬声器)，但是测试站的音频部件不是正在被校准的便携式音频设备的一部分。测试站401包括隔离测试室405，隔离测试室包含环境扬声器403和设备保持件407。环境扬声器403可以由测试站401的控制器(未示出)例如可编程计算机驱动。控制器还与支持ANC的便携式音频设备通信，以在它们之间例如通过电缆(例如USB)或无线(例如通过蓝牙)传输数据和命令。在测试站401和支持ANC的便携式音频设备之间传送的数据的示例可以包括用于校准和测试支持ANC的便携式音频设备的预定参数，例如预定音频信号电平和容限，其中一些在下文中进行了描述。在图4的示例中，支持ANC的便携式音频设备是头戴式耳机(例如，图1B的头戴式耳机13)，并且将参考具有近语音(或声音)麦克风NS(例如，靠近图1B的语音麦克风NS)和每个耳机中的扬声器SPKR(例如，图1B的扬声器SPKR)，参考麦克风R(例如，图1B的参考麦克风R)和误差麦克风E(例如，图1B的错误麦克风E)。但是，支持ANC的便携式音频设备也可以是其他类型，例如无线听筒(例如，图1A的无线电话10)，助听器等。
首先，支持ANC的头戴式耳机(或听筒)在隔离测试室405(或安静的地方)中，例如在自由场中，附接到设备保持件407，以使所有头戴式耳机/听筒麦克风相对于由环境扬声器403播放的声音在相同的声场或声学空间中并且没有声学干扰。将头戴式耳机/听筒的所有麦克风暴露于由环境扬声器403播放的连续播放的校准声音可能会提供优于传统的校准系统的优点，其中将头戴式耳机/听筒插入或放置在测试站的耳朵模拟器中或附近，例如，声学耦合器，人造耳或头和躯干模拟器。传统系统的耳朵模拟器包括其自己的麦克风，其不是便携式音频设备的一部分，其操作为模仿用户的耳朵。这里描述的传统系统的耳朵模拟器有效地防止了误差麦克风从传统测试系统的扬声器接收完整的声音。相反，在图4的实施例中，误差麦克风接收或收听环境扬声器403的输出，因为它不包括防止误差麦克风接收或收听由环境扬声器403播放的声音(例如，传统测试站)的耳朵模拟器。
接下来，环境扬声器403在测试室405中连续播放校准声音。头戴式耳机响应于连续播放的校准声音来自动测量每个麦克风(例如E/R/NS)上的电平。便携式音频设备可以包括多个检测器，以同时检测其所有麦克风的电平。然后，头戴式耳机(例如，图2的处理元件PROC)计算所有麦克风的每个麦克风E/R/NS的校准值，并将其存储在非易失性存储器(例如，图2的非易失性存储器NVM)中。然后，停止来自环境扬声器403的校准声音。然后，如图所示，头戴式耳机播放来自头戴式耳机(或听筒)的扬声器SPKR的校准声音。在便携式音频设备具有两个扬声器的实施例中，在由环境扬声器403播放的校准声音稳定之后，可以由第一耳机的扬声器SPKR(例如，左)播放校准声音，然后在第一耳机播放的校准声音稳定下来之后，校准声音可以被第二耳机的扬声器SPKR(例如，右)播放。从现在已校准的麦克风中计算出每个扬声器SPKR的校准值，并将其存储在非易失性存储器NVM中。下面参照图6描述替代实施例，其中测试站的处理元件而不是头戴式耳机执行校准值计算。
另外，便携式音频设备可以自测试其ANC系统。同时，执行麦克风校准，可以检查每个麦克风的频率响应。例如，头戴式耳机的DSP(例如，处理元件PROC)可以对每个麦克风产生的信号进行快速傅立叶变换(FFT)，并将FFT结果与预定掩码进行比较，以确定头戴式耳机是否通过或失败。在一个实施例中，比较是由头戴式耳机本身例如通过处理元件PROC来执行的。扬声器SPKR可以类似的方式进行测试。即，扬声器SPKR播放校准声音，并将每个麦克风信号的FFT与预定掩码进行比较，以确定扬声器SPKR的响应是否是可接受的或是否存在内部声学泄漏路径，这会引起问题并成为头戴式耳机故障的原因。
从图4可以看出，根据本文所述的实施例，有利地，测试站仅需要校准的扬声器来校准便携式音频设备，而不需要其自己的麦克风或耳朵模拟器来校准便携式音频设备。没有测试站麦克风可能降低测试站的复杂性和费用，以及消除了校准额外的麦克风的需要，即测试站麦克风。另外，体现了一种2-阶段方法，其中所有便携式音频设备麦克风都在同一时间进行校准，即在由校准的测试站扬声器连续播放的校准声音的相同实例中，然后便携式音频设备扬声器使用便携式音频设备的现已校准的误差麦克风进行校准。与传统的3-阶段方法相比，该2阶段方法可以节省时间，在传统的3阶段方法中，使用校准的测试站扬声器校准除误差麦克风之外的其他设备麦克风，然后使用测试站的校准麦克风对设备扬声器进行校准，然后使用现在已校准的设备扬声器校准误差麦克风(替代地，在传统方法中，可以在校准误差麦克风之后对其他麦克风进行校准)。此外，在便携式音频设备的处理元件执行校准值计算的实施例中，还可以降低测试站的复杂度。
为了更充分地理解以上和以下描述的实施例的优点，现在将描述常规校准方法的示例。在一个常规系统中，例如在校准耳塞的系统中，测试固定件包括两个耳塞插入其中的两个人造耳或耦合器。每个人造耳都包括一个测试麦克风。必须校准测试麦克风，以便知道其灵敏度。当产生测试音调以执行校准确定时，在可以产生另一个测试音调以执行另一校准确定之前，需要花费稳定时间以使测试音调稳定。使用测试音调实例对一个或多个麦克风或扬声器进行校准确定可以被称为阶段，并且多个阶段被稳定时间分隔开。因此，阶段不能同时执行，而必须依次执行。常规方法涉及至少三个阶段：(1)使用测试站的外部扬声器的已知灵敏度来校准除误差麦克风之外的其他麦克风；(2)使用测试站麦克风的已知灵敏度校准内部扬声器；和(3)使用现在已校准的内部扬声器的已知灵敏度来校准误差麦克风。在常规方法中，在与其他麦克风不同的阶段中校准误差麦克风，即，响应于不同于用来校准其他麦克风(由外部扬声器播放)的测试音调的测试音调(由内部扬声器播放)来对误差麦克风进行校准。
相反，本文描述的实施例仅需要两个阶段：(1)响应于灵敏度已知的测试站的外部扬声器连续播放的校准声音的情况来校准所有麦克风；(2)使用现在已校准的麦克风(例如误差麦克风)的已知灵敏度来校准内部扬声器。因此，所描述的实施例引发更少的阶段和更少的关联稳定时间，使得所描述的实施例可以比传统方法更快地校准便携式音频设备。在具有多个扬声器的支持ANC的便携式音频设备(例如，带有两个扬声器的头戴式耳机)的情况下，可能会引发第三阶段(即，会引发额外的稳定时间)，例如，右扬声器会播放其校准声音以便校准右扬声器，然后左扬声器播放其校准声音，以便校准左扬声器。有利地，与常规系统引发的相比，该实施例还需要更少的阶段，因为常规系统引发四个阶段以校准具有两个扬声器的设备。
其他优点也可以被理解。首先，不需要人造耳朵或其他形式的耳朵模拟器，例如耦合器和鼓参考点(DRP)麦克风，它们通常是昂贵的部件。此外，可能难以在人造耳朵或其他耳朵模拟器上获得一致的贴合性，这可能会影响校准的准确性；然而，所描述的实施例避免了与耳朵模拟器相关联的潜在不精确。第二，可以减少便携式音频设备与测试站之间的通信的复杂性，并且可以减少测试站的计算需求。测试站将测试程序和通过/失败掩码下载到便携式音频设备。测试站会告诉便携式音频设备何时开始麦克风校准。便携式音频设备会在扬声器校准和自检完成以及便携式音频设备是否通过或失败时发出信号。第三，不需要最终的ANC测试，这可能会很费时。如果所有麦克风，扬声器和相关路径均良好，则可以认为ANC系统良好。第四，如上所述，由于不需要测试站麦克风，因此不再需要花费时间和精力来校准测试站麦克风。第五，在一些实施例中，便携式音频设备的处理元件分析便携式音频设备麦克风的测量的响应并计算它们的校准值，这减轻了测试站包括音频分析装备来执行该功能的需要。
现在参考图5(统称为图5A和5B)，示出了根据本公开的实施例的示出支持ANC的便携式音频设备的流程图(例如，图1A的无线电话10或图1B的头戴式耳机13具有图2的ANC系统201)。支持ANC的便携式音频设备在图5中称为被测设备(DUT)。在便携式音频设备的校准过程中，便携式音频设备的ANC系统被关闭，因此不会产生抗噪声(例如，通过图2的抗噪声滤波器232)，并且不产生反馈信号(例如，通过图2的反馈滤波器216)。相反，例如在下面描述的框506处，在便携式音频设备的麦克风的校准期间，测试站的环境扬声器403仅生成校准声音(例如，具有已知水平的音调)。而且，在便携式音频设备的扬声器SPKR的校准期间，例如，在下面描述的框526处，扬声器SPKR仅生成回放音频(校准声音)(并且测试站环境扬声器403是静音的)。操作开始于方框502。
在框502，将DUT放置在隔离室(例如，图4的测试室405)中，并连接到测试站(例如，图4的测试站401的设备保持件407)。在一个实施例中，将DUT连接到测试站，使得所有DUT麦克风都处于自由场中，即，在相同的声学空间中并且没有声干扰。在其他实施例中，DUT连接到测试站，使得DUT的所有麦克风从测试站的环境扬声器接收可测量的声音(例如，在下面的框506处)，尽管DUT的不同的麦克风可以接收不同级别的由测试站扬声器播放的校准声音，例如参考麦克风R可以接收3.0dB的校准声音，而误差麦克风E可以接收2.7dB的校准声音；然而，对于每个要校准的DUT情形，参考麦克风R可重复地接收3.0dB的校准声音，而误差麦克风E可重复地从环境扬声器接收2.7dB的校准声音。操作进行到框504。
在框504中，测试站(例如，测试站401的控制器)将校准和测试便携式音频设备的ANC系统所需的参数下载到DUT。在一个实施例中，测试站还将测试程序下载到DUT，以由DUT的处理元件PROC执行以执行其ANC系统的校准。在替代实施例中，测试程序和/或参数可以驻留在便携式音频设备上(例如，存储在非易失性存储器中)，以供处理元件PROC执行和使用，而不是从测试站下载。操作进行到框506。
在框506处，测试站从其环境扬声器(例如，图4的环境扬声器403)播放测试音调或其他校准声音。有利地，便携式音频设备的所有麦克风(例如，图2的R/E/NS)能够通过它们在框502处的放置而接收或听到由环境扬声器403播放的校准声音，例如，没有通过耳朵模拟器的障碍物。连续播放校准声音(例如，直到在框524处停止)，这有利地使得DUT的所有麦克风能够响应于连续播放的校准声音而被校准(例如，在框512处)而不会引发稳定时间。可以在框504处下载关于校准声音的信息(例如，测试音调频率组成和电平)。操作进行到框508。
在框508，DUT(例如，处理元件PROC)测量其每个麦克风处的电平和频率响应。有利地，所有DUT麦克风的电平和频率响应可以由处理元件PROC响应于环境扬声器403在框506处播放的校准声音来测量，例如，因为所有麦克风都在自由场中。操作进行到框512。
在框512处，DUT(例如，处理元件PROC)使用在框508处测量的对应的电平和/或频率响应来为其每个麦克风计算校准值。优选地，对于每个麦克风，处理元件PROC将测量的电平和/或频率响应与用于麦克风的对应的预定电平和/或频率响应(例如，在框504处下载的电平和/或频率响应)进行比较，并基于比较来确定校准值。另外，处理元件PROC将计算出的校准值存储到非易失性存储器(例如，图2的非易失性存储器NVM)。此外，对于每个麦克风，处理元件PROC将校准值应用于麦克风(例如，通过从非易失性存储器NVM读取其校准值并将其写入图2的适当元件298或299)，以使麦克风有效地展现出所需的灵敏度。操作进行到框514。
在框514，DUT重新测试便携式音频设备的每个麦克风的电平和频率响应。即，重复在方框508至512的操作。如果在方框508到512的初始实例期间发生了偏差，例如，测试人员意外撞击了测试室或设备保持件407或便携式音频设备，或者在执行框508至512的初始实例时在测试室外部发生了异常响亮的声音，则重新测试可以作为双重检查来执行。在一个实施例中，如果框508至512的首先两个实例的结果相差很大，则可以执行第三实例。操作进行到判定框516。
在判定框516，如果DUT失败，则操作返回至框508；否则，操作返回至框508。否则，操作前进至框524。在一个实施例中，如果DUT在框516失败三次，则将DUT视为故障单元，并将该故障报告给测试站，而不是将操作返回至框508。
在框524处，DUT向测试站传达其所有麦克风的校准已完成。作为响应，测试站停止播放来自于环境扬声器403的校准声音，该校准声音从方框506开始。在此过程中的此时，已计算的校准值已应用于每个方框512的每个麦克风，以使每个麦克风被校准。操作进行到框526。
在框526处，DUT例如经由图2的回放信号播放来自于其自己的扬声器SPKR的测试音调或其他校准声音。关于由扬声器SPKR播放的校准声音的信息(例如，测试音调的频率组成和电平)可以在框504处下载。有利地，在该过程中在此时已经校准了误差麦克风E，因此可以将其用于精确地测量扬声器SPKR的声音输出。操作进行到框528。
在框528处，DUT(例如，处理元件PROC)测量每个麦克风处的电平和频率响应。有利地，因为在框512处已经将校准值应用于误差麦克风E，所以响应于由便携式音频设备的扬声器SPKR在框526处播放的校准声音，麦克风E的测量的电平和频率响应可以用于计算扬声器SPKR的校准值(例如，在下面的框532处)。另外，测量其他麦克风的电平可用于测试便携式音频设备的缺陷。例如，可以通过测量参考麦克风R的电平和/或频率响应来用于确定便携式音频设备的内部密封是否存在缺陷，从而导致来自扬声器SPKR的声音过多泄漏到参考麦克风R。操作进行到框532。
在框532处，DUT(例如，处理元件PROC)使用在框528处测量的电平和/或频率响应来计算扬声器SPKR的校准值。优选地，处理元件PROC将所测量的电平和/或频率响应与用于扬声器SPKR的对应的预定电平和/或频率响应(例如，在框504处下载的电平和/或频率响应)进行比较，并基于比较确定校准值。因为便携式音频设备被放置在非常安静的位置(例如，图4的测试室405)，使得环境音频最小化，所以由误差麦克风E生成的信号表示扬声器SPKR的声音输出，这能够使处理元件PROC将误差麦克风的输出信号与已知电平进行比较，以计算扬声器SPKR的校准值。另外，处理元件PROC将计算出的校准值存储到非易失性存储器(例如，图2的非易失性存储器NVM)。此外，处理元件PROC将校准值应用于扬声器SPKR(例如，通过从非易失性存储器NVM读取其校准值并将其写入图2的元件297)，以使扬声器SPKR有效地表现出期望的灵敏度。操作进行到框534。
在框534，DUT重新测试扬声器SPKR的电平和频率响应。即，重复在框528至532的操作。如果在方框528到532的初始实例期间发生了偏差，例如，测试人员意外撞击了测试室或设备保持件407或便携式音频设备，或者在执行框528至532的初始实例时在测试室外部发生了异常响亮的声音，则重新测试可以作为双重检查执行。在一个实施例中，如果框528至532的首先两个实例的结果相差很大，则可以执行第三实例。如果DUT是具有两个扬声器SPKR(例如，右耳机和左耳机)的便携式音频设备，则可以针对每个扬声器SPKR分别执行框528至534的操作。操作进行到判定框536。
在判定框536，如果DUT失败，则操作返回至框528；否则，操作前进至框538。在一个实施例中，如果DUT在框536处三次失败，则将DUT视为故障单元，并将该故障报告给测试站，而不是将操作返回至框528。
在框538，DUT将其通过报告给测试站。
现在参考图6(统称为图6A和6B)，示出了根据本公开的替代实施例的示出了支持ANC的便携式音频设备(例如，图1A的无线电话10或图1B的具有图2的ANC系统201的头戴式耳机13)的校准的流程图。图6的流程图在许多方面与图5的流程图相似。但是，在图6的实施例中，校准值的计算是由测试站(例如，测试站401的控制器)而不是由支持ANC的便携式音频设备的处理元件PROC执行的。操作开始于框602。
在框602中，将DUT放置在隔离室(例如，图4的测试室405)中，并连接到测试站(例如，图4的测试站401的设备保持件407)。在一个实施例中，将DUT连接到测试站，使得所有DUT麦克风都处于自由场中，即，在相同的声学空间中并且没有声干扰。在其他实施例中，DUT连接到测试站，使得DUT的所有麦克风从测试站的环境扬声器接收可测量的声音(例如，在下面的框606处)，尽管DUT的不同的麦克风可以接收由测试站扬声器播放的不同级别的校准声音，例如参考麦克风R可以接收3.0dB的校准声音，而误差麦克风E可以接收2.7dB的校准声音；然而，对于每个要校准的DUT实例，参考麦克风R可重复地接收3.0dB的校准声音，而误差麦克风E可重复地从环境扬声器接收2.7dB的校准声音。操作进行到框604。
在框604处，测试站(例如，测试站401的控制器)将校准参数和测试程序下载到DUT，以供DUT的处理元件PROC执行以执行其ANC系统的校准。在替代实施例中，测试程序可以驻留在便携式音频设备上(例如，存储在非易失性存储器中)，以供处理元件PROC执行和使用，而不是从测试站下载。操作进行到框606。
在框606处，测试站从其环境扬声器(例如，图4的环境扬声器403)播放测试音调或其他校准声音。有利地，便携式音频设备的所有麦克风(例如，图2的R/E/NS)能够通过它们在框602处的放置而听到由环境扬声器403播放的校准声音，例如，不受耳朵模拟器的阻碍。连续播放校准声音(例如，直到在框624处停止)，这有利地使得DUT的所有麦克风能够响应于连续播放的校准声音而被校准(例如，在框612处)，而不会引起稳定时间。操作进行到框608。
在框608处，DUT(例如，处理元件PROC)测量其每个麦克风处的电平和频率响应。有利地，所有DUT麦克风的电平和频率响应可以由处理元件PROC响应于环境扬声器403在框606处播放的校准声音来测量，例如，因为所有麦克风都在自由场中。然后，DUT将测量的电平和频率响应发送到测试站。操作进行到框612。
在框612处，测试站(例如，测试站401的控制器)使用在框608处由DUT测量并从其接收的对应的电平和/或频率响应来为每个DUT麦克风计算校准值。优选地，对于每个麦克风，测试站将测量的电平和/或频率响应与麦克风的相应的预定电平和/或频率响应进行比较，并根据比较结果确定校准值。然后，测试站将计算出的校准值发送到DUT。操作进行到框613。
在框613处，DUT接收校准值，并且处理元件PROC将计算出的校准值存储到非易失性存储器(例如，图2的非易失性存储器NVM)。此外，对于每个麦克风，处理元件PROC将校准值应用于麦克风(例如，通过从非易失性存储器NVM读取其校准值并将其写入图2的适当元件298或299)，以使麦克风有效地展现出所需的灵敏度。操作进行到框614。
在框614，DUT和测试站重新测试便携式音频设备的每个麦克风的电平和频率响应。即，重复在方框608至612的操作。如果在方框608到612的初始实例期间发生了偏差，例如，测试人员意外撞击了测试室或设备保持件407或便携式音频设备，或者在执行框608至612的初始实例时在测试室外部发生了异常响亮的声音，则重新测试可以作为双重检查执行。在一个实施例中，如果框608至612的首先两个实例的结果相差很大，则可以执行第三实例。操作进行到判定框616。
在判定框616，如果DUT失败，则操作返回至框608；否则，操作进行到方框624。在一个实施例中，如果DUT在方框616处失败三次，则将DUT视为故障单元，并且测试站将报告故障，而不是将操作返回到方框608。
在框624处，测试站停止播放在框606处开始的来自于环境扬声器403的校准声音。在该过程的这一点，已计算的校准值被应用于每个框612中的每个麦克风，使得每个麦克风都被校准。操作进行到框626。
在框626，例如，经由图2的回放信号，DUT从其自己的扬声器SPKR播放测试音调或其他校准声音(例如，响应于来自测试站的命令)。可以在框604处下载关于由扬声器SPKR播放的校准声音(例如，测试音调频率组成和电平)的信息。有利地，在该过程中的这一点，已经校准了误差麦克风E，因此可以将其用于精确地测量扬声器SPKR的声音输出。操作进行到框628。
在框628处，DUT(例如，处理元件PROC)在其每个麦克风处测量电平和频率响应。然后，DUT将测量的电平和频率响应发送到测试站。有利地，因为在框613处已经将校准值应用于误差麦克风E，所以响应于由便携式音频设备的扬声器SPKR在框626处播放的校准声音，麦克风E的测量的电平和频率响应可以用于计算用于扬声器SPKR的校准值(例如，在下面的框632处)。另外，测量其他麦克风的电平可用于测试便携式音频设备的缺陷。例如，可以通过测量参考麦克风R的电平和/或频率响应来用于确定便携式音频设备的内部密封是否存在缺陷，从而导致来自扬声器SPKR的声音过多泄漏到参考麦克风R。框632。
在框632处，测试站(例如，测试站401的控制器)使用在框628处由DUT测量并从其接收的电平和/或频率响应来计算扬声器SPKR的校准值。优选地，测试站将测量的电平和/或频率响应与扬声器SPKR的相应的预定电平和/或频率响应进行比较，并基于比较结果确定校准值。因为便携式音频设备被放置在非常安静的位置(例如，图4的测试室405)，使得环境音频最小化，所以由误差麦克风E生成的信号表示扬声器SPKR的声音输出，这可以使工作站将误差麦克风的输出信号与已知电平进行比较，以计算扬声器SPKR的校准值。然后测试站将计算出的校准代码发送到DUT。操作进行到框633。
在框633处，DUT接收校准值，并且处理元件PROC将计算出的校准值存储到非易失性存储器(例如，图2的非易失性存储器NVM)。此外，处理元件PROC将校准值应用于扬声器SPKR(例如，通过从非易失性存储器NVM读取其校准值并将其写入图2的元件297)，以使扬声器SPKR有效地表现出期望的灵敏度。操作进行到框634。
在框634处，DUT和测试站重新测试扬声器SPKR的电平和频率响应。即，重复框628至632的操作。如果在方框628至632的初始实例期间发生了偏差，例如，测试人员意外撞击了测试室或设备保持件407或便携式音频设备，或者在执行框628至632的初始实例时在测试室外部发生了异常响亮的声音，则重新测试可以作为双重检查执行。在一个实施例中，如果框628至632的首先两个实例的结果相差很大，则可以执行第三实例。如果DUT是具有两个扬声器SPKR(例如，右耳机和左耳机)的便携式音频设备，则可以针对每个扬声器SPKR分别执行框628至634的操作。操作进行到判定框636。
在判定框636，如果DUT失败，则操作返回至框628；否则，操作进行到框638。在一个实施例中，如果DUT在框636失败三次，则将DUT视为故障单元，并且测试单元报告该故障，而不是将操作返回到框628。
在框638处，测试站报告DUT通过。
应该理解，尤其是受益于本公开的本领域普通技术人员，本文描述的各种操作，特别是结合附图，可以由其他电路或其他硬件部件来实施。除非另有指示，否则可以改变执行给定方法的每个操作的顺序，并且可以增加，重新排序，组合，省略，修改本文中所示的系统的各个元素。意图是本公开包含所有这样的修改和变化，并且相应地，以上描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
类似地，尽管本公开涉及特定实施例，但是在不脱离本公开的范围和覆盖范围的情况下，可以对那些实施例进行特定修改和改变。此外，本文针对特定实施例描述的任何益处，优点或问题的解决方案均不旨在被解释为关键，必需或必要的特征或要素。
同样，受益于本公开，其他实施例对于本领域普通技术人员将是显而易见的，并且这样的实施例应被认为是本文所涵盖的。本文叙述的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本公开以及发明人为进一步发展本领域所做出的构思，并且被解释为不限于这种具体叙述的示例和条件。
本公开内容包括本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变，替换，变化，变更和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变，替换，变化，变更和修改。此外，所附权利要求中的装置，系统或装置或系统的组件适于，布置，能够，配置为，使其能够，可操作或操作为以执行特定功能，包括该装置，系统或组件，无论它或特定功能是否被激活，开启或解锁，只要该装置，系统或组件如此适配，布置，有能力，配置，启用，可操作或可操作即可。
