本公開涉及在耳機(jī)與音頻源之間的音頻的協(xié)作處理。

耳機(jī)允許用戶沉浸在他們選擇的音頻材料中，而不會(huì)干擾他們周圍的人，無論是與諸如智能電話之類的便攜式音頻設(shè)備或諸如家庭影院系統(tǒng)或臺(tái)式計(jì)算機(jī)之類的固定音頻源一起使用。當(dāng)前解決方案的局限性包括環(huán)境噪聲對用戶享受其所選內(nèi)容的能力的干擾以及內(nèi)容本身對用戶的情境感知——他們聽見他們應(yīng)該聽見的環(huán)境中的聲音的能力——的干擾。佩戴耳機(jī)，特別是噪聲衰減耳機(jī)，同時(shí)聽見音頻也可以(如果需要)提供掩蔽(mask)以改善佩戴者與干擾的隔離。單獨(dú)的耳機(jī)的選擇通常不能給予用戶實(shí)現(xiàn)音樂的水平的能力以及聽見(或聽不見)他們期望的周圍環(huán)境的能力，這部分是由于在耳機(jī)設(shè)計(jì)中可以提供的信號處理的限制。然而，許多個(gè)人音頻播放器或其他音頻源具有可以應(yīng)用以改善這些體驗(yàn)的過多的計(jì)算能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通常，在一個(gè)方面，一種媒體回放設(shè)備具有可編程信號處理能力和接收表示環(huán)境噪聲的信號的輸入。媒體回放設(shè)備識(shí)別與媒體回放設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一組耳機(jī)的輸出響應(yīng)特性和衰減特性，基于環(huán)境噪聲輸入信號、輸出響應(yīng)特性和耳機(jī)的衰減特性來預(yù)測耳機(jī)在用戶的耳朵處輸出的音頻的特性，預(yù)測從環(huán)境噪聲輸入信號和衰減特性導(dǎo)出的在佩戴耳機(jī)時(shí)在用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲，并且修改待提供至耳機(jī)的掩蔽音頻信號，使得它們將掩蔽在用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲。

各個(gè)實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。修改掩蔽信號可以包括均衡掩蔽信號以具有與在用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的頻譜匹配的頻譜特性。修改掩蔽信號可以包括設(shè)置掩蔽信號的水平以控制在用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的部分響度。媒體回放設(shè)備可以基于預(yù)期殘余環(huán)境噪聲和輸出響應(yīng)特性來修改掩蔽信號，使得掩蔽信號導(dǎo)致預(yù)期殘余環(huán)境噪聲在用戶的耳朵處具有預(yù)定的部分響度。媒體回放設(shè)備可以附加地修改掩蔽信號，使得掩蔽信號導(dǎo)致殘余環(huán)境噪聲具有隨著環(huán)境噪聲水平的增大而以預(yù)定方式單調(diào)增大的部分響度。殘余環(huán)境噪聲的部分響度的增大可以小于如果當(dāng)環(huán)境噪聲水平增大時(shí)掩蔽信號的水平保持恒定本將發(fā)生的增大。

修改掩蔽信號可以包括將掩蔽信號的水平設(shè)置為與在用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的平均水平具有預(yù)定義關(guān)系。預(yù)定義關(guān)系可以基于用戶輸入值，并且媒體回放設(shè)備可以修改掩蔽信號以在第一組耳機(jī)耦合到媒體回放設(shè)備時(shí)根據(jù)用戶輸入值掩蔽預(yù)期殘余環(huán)境噪聲，以及當(dāng)具有與第一組耳機(jī)不同的響應(yīng)特性的第二組耳機(jī)耦合到媒體回放設(shè)備時(shí)，修改掩蔽信號以具有與預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的平均水平相同的預(yù)定義關(guān)系，而不接收進(jìn)一步的用戶輸入。預(yù)定義關(guān)系可以基于第一用戶輸入值，并且媒體回放設(shè)備可以修改掩蔽信號以在第一組耳機(jī)耦合到媒體回放設(shè)備時(shí)根據(jù)用戶輸入值掩蔽預(yù)期殘余環(huán)境噪聲，以及當(dāng)具有與第一組耳機(jī)不同的響應(yīng)特性的第二組耳機(jī)耦合到媒體回放設(shè)備時(shí)，基于第二用戶輸入值來修改掩蔽信號以具有與預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的平均水平不同的預(yù)定義關(guān)系。修改掩蔽音頻信號可以是動(dòng)態(tài)的。

識(shí)別衰減特性可以包括假設(shè)耳機(jī)不衰減環(huán)境噪聲。媒體回放設(shè)備可以接收調(diào)整音頻掩蔽信號的修改的用戶輸入，將用戶輸入調(diào)整與耳機(jī)的型號相關(guān)聯(lián)，并且將描述調(diào)整和耳機(jī)型號的數(shù)據(jù)發(fā)送到媒體回放設(shè)備與之通信的服務(wù)器。媒體回放設(shè)備還可以識(shí)別提供表示環(huán)境噪聲的信號的麥克風(fēng)的輸入響應(yīng)特性，并且音頻掩蔽信號的修改可以附加地基于麥克風(fēng)的輸入響應(yīng)特性。該麥克風(fēng)可以耦合至耳機(jī)。

通常，在一個(gè)方面，一組耳機(jī)輸出與第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號相對應(yīng)的聲音，該第一輸入音頻信號包括掩蔽信號。麥克風(fēng)生成表示耳機(jī)附近的環(huán)境噪聲的環(huán)境噪聲信號。可編程信號處理器基于從麥克風(fēng)接收到的輸入信號和耳機(jī)的輸出響應(yīng)特性的組合來動(dòng)態(tài)地修改及合并第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號，該修改控制所合并的音頻信號的總響度，以及所修改的第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號中的每一者在所合并的音頻信號內(nèi)的相對部分響度。

各個(gè)實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。信號處理器可以將第一音頻信號和第二音頻信號的相對部分響度在耳機(jī)的第一操作模式中控制為第一相對值，并且在耳機(jī)的第二操作模式中控制為第二相對值。第一相對水平可以將第一音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的所述前景中，并且將第二音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的背景中，并且第二相對水平可以將第二音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的前景中，并且將第一音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的背景中。信號處理器可以被配置為針對該組耳機(jī)中的第一耳機(jī)和第二耳機(jī)中的每個(gè)耳機(jī)，不同地修改及合并第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號。信號處理器可以被集成到該組耳機(jī)中。

通常，在一個(gè)方面，一組耳機(jī)輸出對應(yīng)于輸入音頻信號的聲音，在用戶的耳朵處提供環(huán)境聲音的至少12dBA衰減?？删幊绦盘柼幚砥魈峁┬盘枺撔盘栐谟稍摻M耳機(jī)再現(xiàn)時(shí)在用戶的耳朵處提供具有從200Hz到500Hz平坦的頻譜密度的掩蔽聲音，在500Hz以上以約8dB/倍頻程的斜率下降，并且在100Hz以下以約20dB/倍頻程的斜率下降。

各個(gè)實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。麥克風(fēng)可以生成表示耳機(jī)附近的環(huán)境噪聲的環(huán)境音頻信號，并且信號處理器可以以這樣的水平提供掩蔽聲音，該水平使得在用戶的耳朵處的殘余噪聲的所得部分響度至少小于在不存在掩蔽聲音的情況下的殘余噪聲水平的十分之一。信號處理器可以被集成到該組耳機(jī)中。

通常，在一個(gè)方面，一種媒體回放設(shè)備具有可編程信號處理能力和接收表示環(huán)境噪聲的信號的輸入。媒體回放識(shí)別與媒體回放設(shè)備相關(guān)聯(lián)的一組耳機(jī)的輸出響應(yīng)特性和衰減特性，并且基于輸出響應(yīng)特性、衰減特性和環(huán)境噪聲輸入信號的組合來動(dòng)態(tài)地修改待提供至耳機(jī)的音頻輸出信號。

各個(gè)實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。通過基于耳機(jī)的環(huán)境噪聲輸入信號、輸出響應(yīng)特性和衰減特性來預(yù)測耳機(jī)在用戶的耳朵處輸出的音頻的屬性，媒體回放設(shè)備可以修改音頻輸出信號。在用戶的耳朵處的音頻輸出的預(yù)測屬性可以包括在存在從環(huán)境噪聲輸入信號和衰減特性導(dǎo)出的在用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的情況下由耳機(jī)輸出的音頻的部分特定響度，并且媒體回放設(shè)備可以通過調(diào)整音頻輸出信號的水平并均衡音頻輸出信號來修改音頻輸出信號，以維持近似于在沒有環(huán)境噪聲的情況下輸出音頻輸出信號所導(dǎo)致的特定響度的部分特定響度。可以維持音頻輸出信號的部分響度以與預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的導(dǎo)出的部分響度相差一受控量。可以維持音頻輸出信號的部分響度以在可聽頻譜的子頻帶內(nèi)與預(yù)期殘余環(huán)境噪聲的導(dǎo)出的特定響度相差一受控量。

由媒體回放設(shè)備提供的音頻輸出信號可以包括娛樂內(nèi)容，并且媒體回放設(shè)備可以修改音頻輸出信號，使得當(dāng)它們與用戶的耳朵處的預(yù)期殘余環(huán)境噪聲合并時(shí)，娛樂內(nèi)容的部分特定響度和頻譜平衡大約如它們是在一個(gè)安靜的環(huán)境中。媒體回放設(shè)備可以通過調(diào)整多個(gè)頻帶內(nèi)的音頻輸出信號的屬性來修改音頻輸出信號，以維持由耳機(jī)在用戶的耳朵處輸出的音頻與從每個(gè)頻帶中的衰減特性和環(huán)境噪聲輸入信號導(dǎo)出的在用戶的耳朵處的預(yù)期剩余環(huán)境噪聲的最小信噪比。音頻輸出信號的經(jīng)調(diào)整的屬性可以是信號的水平。音頻輸出信號的經(jīng)調(diào)整的屬性可以是信號的動(dòng)態(tài)范圍。

媒體回放設(shè)備可以識(shí)別耳機(jī)的型號，并且從媒體回放設(shè)備與之通信的服務(wù)器接收描述對音頻輸出信號的修改的調(diào)整的數(shù)據(jù)。媒體回放設(shè)備可以通過指示編解碼器電路對通過它的信號進(jìn)行調(diào)整來修改音頻輸出信號。衰減特性可以是耳機(jī)相對于環(huán)境噪聲輸入信號的衰減，并且可以包括耳機(jī)的被動(dòng)衰減和由耳機(jī)中的主動(dòng)降噪系統(tǒng)提供的衰減中的一個(gè)或多個(gè)。表征輸出響應(yīng)特性的數(shù)據(jù)可以以從耳機(jī)提供到媒體回放設(shè)備的數(shù)據(jù)的形式被接收。媒體回放設(shè)備可以基于耳機(jī)型號的標(biāo)識(shí)從存儲(chǔ)器檢索表征輸出響應(yīng)特性的數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器可以位于媒體回放設(shè)備與之通信的遠(yuǎn)程服務(wù)器中。媒體回放設(shè)備可以從耳機(jī)接收作為數(shù)據(jù)的耳機(jī)型號的標(biāo)識(shí)。媒體回放設(shè)備可以通過探測耳機(jī)的電氣屬性并將探測的電氣屬性與關(guān)聯(lián)于多個(gè)耳機(jī)型號的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來確定耳機(jī)型號的標(biāo)識(shí)。接收表示環(huán)境噪聲的信號的媒體回放設(shè)備的輸入可以包括媒體回放單元與耳機(jī)之間的接口的麥克風(fēng)輸入。

通常，在一個(gè)方面，用于向用戶提供自動(dòng)調(diào)整的音頻輸出信號的系統(tǒng)包括具有可編程信號處理能力的媒體回放設(shè)備，用于輸出與由媒體回放設(shè)備提供的音頻輸出信號相對應(yīng)的聲音的一組耳機(jī)，以及用于提供表示耳機(jī)附近的環(huán)境噪聲的環(huán)境噪聲輸入信號的麥克風(fēng)。媒體回放裝置識(shí)別耳機(jī)的輸出響應(yīng)特性和衰減特性，并且基于輸出響應(yīng)特性、衰減特性和從麥克風(fēng)接收的輸入信號的組合來動(dòng)態(tài)地修改提供至耳機(jī)的音頻輸出信號。

各個(gè)實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。媒體回放設(shè)備還可以識(shí)別麥克風(fēng)的輸入響應(yīng)特性，并且輸出音頻的修改可以另外基于麥克風(fēng)的輸入響應(yīng)特性。通過基于耳機(jī)的環(huán)境噪聲輸入信號、輸出響應(yīng)特性和衰減特性來預(yù)測耳機(jī)在用戶的耳朵處輸出的聲音的屬性，媒體回放設(shè)備可以修改音頻輸出信號。耳機(jī)可以從媒體回放設(shè)備無線地接收音頻輸出信號。該麥克風(fēng)可以耦合至耳機(jī)。

通常，在一個(gè)方面，一組耳機(jī)輸出對應(yīng)于第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號的聲音，麥克風(fēng)產(chǎn)生表示耳機(jī)附近的環(huán)境噪聲的環(huán)境噪聲信號，并且可編程信號處理器基于從麥克風(fēng)接收到的輸入信號與耳機(jī)的輸出響應(yīng)特性的組合來動(dòng)態(tài)地修改及合并第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號。該修改控制所合并的音頻信號的總響度以及所合并的音頻信號內(nèi)的所修改的第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號中的每個(gè)音頻信號的相對部分響度。

各個(gè)實(shí)施方式可以以任意組合方式包括以下中的一個(gè)或多個(gè)。第一輸入音頻信號可以包括來自主動(dòng)降噪電路的主動(dòng)透聽信號，并且第二音頻信號可以包括來自外部源的音頻信號。信號處理器可以被配置為將第一音頻信號和第二音頻信號的相對部分響度在耳機(jī)的第一操作模式中控制為第一相對值，并且在耳機(jī)的第二操作模式中控制為第二相對值。第一相對水平可以將第一音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的所述前景中，并且將第二音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的背景中，并且第二相對水平可以將第二音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的前景中，并且將第一音頻信號設(shè)置在總感知音頻環(huán)境的背景中。信號處理器可以被配置為針對該組耳機(jī)中的第一耳機(jī)和第二耳機(jī)中的每個(gè)耳機(jī)，不同地修改及合并第一輸入音頻信號和第二輸入音頻信號。信號處理器可以被集成到該組耳機(jī)中。

各優(yōu)點(diǎn)包括提供針對耳機(jī)的特定響應(yīng)特性定制的用于娛樂和用于掩蔽周圍環(huán)境的音頻信號，允許用戶聽到他們希望聽到的聲音，并且不聽到他們不希望聽到的聲音。

從說明書中以及從權(quán)利要求書中，其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。

附圖說明

圖1示出了連接到計(jì)算設(shè)備的一組耳機(jī)。

圖2至圖10示出了比較不同聲音的各種屬性的圖表。

具體實(shí)施方式

有數(shù)百萬人每天花時(shí)間通過耳機(jī)從電腦、便攜式音頻播放器和智能手機(jī)收聽音樂和其他媒體。環(huán)境噪聲可能干擾用戶在用戶想要的水平處以正確的頻率平衡享受音樂的能力。提高音頻的水平以克服環(huán)境噪聲可能導(dǎo)致不愉快的播放水平，并且仍然不能提供原始材料的正確感知的頻率平衡。以相同的方式，對于說出的詞語內(nèi)容，環(huán)境噪聲可能在舒適的收聽水平干擾內(nèi)容的可理解性。相反，音樂可以通過掩蔽來自環(huán)境的其他聲音來干擾情境感知。如果所有用戶想要被隔離并且僅聽到他的音樂，則基本上阻擋環(huán)境聲音的耳機(jī)是適當(dāng)?shù)模蝗绻肼牭讲⑶乙庾R(shí)到他的周圍環(huán)境以及他的音樂，那么本來具有(或者可以切換到提供其的模式)小的聲音阻擋的耳機(jī)是更合適的。任何個(gè)人用戶想要在給定時(shí)間聽到什么只有他們自己知道。用戶可能想要感覺與他們的周圍環(huán)境連接，使得有一點(diǎn)安靜但正確再現(xiàn)的音樂作為他們一天的個(gè)人音軌。另一個(gè)用戶或同一個(gè)用戶在另一個(gè)時(shí)間可能想要沉浸在他們正在聽或做的音頻，以消除他們周圍的任何干擾。本文描述的技術(shù)介于聽覺輸入之間以使用戶聽到他們想要的(當(dāng)他們想要它時(shí))，將每個(gè)輸入放置在期望的“地點(diǎn)”——前景、背景或未聽到。

可以使用若干類型的信號處理來產(chǎn)生上述效果。向上壓縮調(diào)整音頻信號的動(dòng)態(tài)范圍，例如通過提高安靜的通道的水平而不提高更響的通道的水平，所以在存在環(huán)境噪聲的情況下可正確地聽到所有部分，而在響的通道期間沒有僅由提高總音量導(dǎo)致的不適。壓縮是動(dòng)態(tài)的，意味著增益的量基于源內(nèi)容的頻譜或信號水平而隨時(shí)間變化。另一種類型的處理(稱為響度補(bǔ)償)僅向上壓縮源的低頻內(nèi)容，以在源音量降低時(shí)維持對不同頻率的適當(dāng)相對響度的感知。

動(dòng)態(tài)噪聲補(bǔ)償(DNC)擴(kuò)展了壓縮的想法，以調(diào)整音頻信號的動(dòng)態(tài)范圍，以考慮外部噪聲的影響以及源內(nèi)容的水平或頻譜。DNC也可以調(diào)整信號的均衡。DNC系統(tǒng)可以基于源信號的水平以及源信號和噪聲兩者的相對水平和頻譜兩者，在源信號內(nèi)的不同頻帶中提供不同量的壓縮。由此，DNC包含響度補(bǔ)償?shù)墓δ?，同時(shí)還調(diào)整環(huán)境噪聲如何劣化對源信號頻譜的任何部分的感知。DNC還可以針對用戶設(shè)置的音量水平的給定增加，例如通過以比更高頻率聲音更快的速率增加低頻聲音的增益來用音量水平調(diào)整均衡。雖然這種類型的信號處理可以由集成到一組耳機(jī)中的數(shù)字信號處理器(DSP)提供，但是這種集成增加了耳機(jī)的成本。在處理電子器件由電池供電的情況下，諸如在大多數(shù)降噪耳機(jī)中，增加處理量也具有降低電池壽命的效果。相比之下，智能電話和其他便攜式計(jì)算設(shè)備(例如平板計(jì)算機(jī)和便攜式音樂播放器)通常具有可在回放音頻內(nèi)容時(shí)使用的備用處理能力。在提供音頻信號的設(shè)備中提供信號處理還允許這種方法與非供電的耳機(jī)一起使用。另一方面，所討論的技術(shù)中的一些技術(shù)不依賴于音頻內(nèi)容，并且在耳機(jī)內(nèi)提供它們可以提供一定程度自由，以免與特定源設(shè)備綁定。

諸如耳機(jī)中的動(dòng)態(tài)壓縮和DNC的技術(shù)可以由數(shù)字信號處理算法提供，該數(shù)字信號處理算法具有耳機(jī)的電聲屬性的知識(shí)和環(huán)境聲音的知識(shí)。給定該信息，可以估計(jì)由于環(huán)境聲音并且由于到耳機(jī)的音頻輸入而導(dǎo)致的耳朵處的聲壓。執(zhí)行這樣的算法的資源可以在被編程為實(shí)現(xiàn)該算法的計(jì)算設(shè)備(諸如智能電話)中實(shí)現(xiàn)的音樂播放器與具有內(nèi)置麥克風(fēng)的耳機(jī)的組合中可用，該內(nèi)置麥克風(fēng)使信號于計(jì)算設(shè)備可用，諸如來自通信麥克風(fēng)。如果進(jìn)行調(diào)整以將來自那些麥克風(fēng)的信號提供至計(jì)算設(shè)備，則也可以使用用于前饋降噪的麥克風(fēng)。在一些示例中，計(jì)算設(shè)備上的麥克風(fēng)被用于確定環(huán)境聲音，但是這通常是不可靠的，因?yàn)橛?jì)算設(shè)備即智能電話傾向于保持在用戶的口袋中。我們遍及本公開提及“耳機(jī)”，而不限制所討論的耳機(jī)是否包括通信麥克風(fēng)(使它們成為“耳機(jī)”)，除非這樣的麥克風(fēng)被具體討論。除非另有說明，否則我們假設(shè)表示耳機(jī)的環(huán)境中的環(huán)境聲音的至少一個(gè)麥克風(fēng)信號可用于計(jì)算設(shè)備，而沒有關(guān)于麥克風(fēng)位于何處或其如何與計(jì)算設(shè)備通信的限制。

一般性地，參考圖1，其中一組耳機(jī)100耦合到諸如智能電話之類的計(jì)算設(shè)備102。在圖1的示例中，使用電纜104進(jìn)行連接，但是這種連接也可以是無線的，使用諸如或者之類的協(xié)議，或者某些其他無線協(xié)議。沿著電纜的麥克風(fēng)106用于語音通信。這樣的麥克風(fēng)可以可選地集成到耳機(jī)中，在耳機(jī)的外部上或在吊桿的端部，舉兩個(gè)例子而言。麥克風(fēng)也可以不存在，并且如果用戶希望口頭通信則使用計(jì)算設(shè)備的麥克風(fēng)108。計(jì)算設(shè)備通常將包括在圖1中示為觸摸屏110的用戶接口、處理器(未示出)、以及存儲(chǔ)器(未示出)。計(jì)算設(shè)備還可能(特別是如果它是智能電話)具有用于與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的一個(gè)或多個(gè)無線電(未示出)，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可以包括蜂窩無線電上的因特網(wǎng)和電話網(wǎng)絡(luò)、使用WiFi或類似協(xié)議的局域網(wǎng)、以及使用藍(lán)牙或類似協(xié)議的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，如果網(wǎng)絡(luò)中的另一設(shè)備用作橋接器或路由器，則本地和個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)還可以提供到電話網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的連接。環(huán)境噪聲由噪聲源112表示。

耳機(jī)100的幾個(gè)電聲屬性與所描述的處理算法相關(guān)。這些包括輸出靈敏度，我們將其定義為對于給定電信號輸入水平在耳朵處的聲壓級(SPL)，還包括環(huán)境聲音的衰減(主動(dòng)或被動(dòng))以及麥克風(fēng)106的輸入靈敏度，即，由麥克風(fēng)對于在麥克風(fēng)振膜處的給定漫射環(huán)境SPL(而不是佩戴者的語音)輸出的信號水平。優(yōu)選地，靈敏度被指定為作為頻率的函數(shù)的響應(yīng)，而不是描述整體輸出或輸入增益的單個(gè)值。最終，下面討論的算法需要的是由于環(huán)境噪聲減去耳機(jī)的衰減(即，殘余噪聲)、以及由于通過耳機(jī)的音頻響應(yīng)正在播放的音頻(音樂或掩蔽物信號)導(dǎo)致用戶所聽到的估計(jì)。如果A是給定時(shí)間幀中的音頻信號的頻譜，并且Ha是對音頻的平均輸出靈敏度，則Ha*A是耳朵處的音頻的頻譜。如果Hm是連接到設(shè)備的耳機(jī)麥克風(fēng)的平均輸入靈敏度，N是由于環(huán)境噪聲(當(dāng)用戶不在說話時(shí))測量到的麥克風(fēng)輸出，并且Htl是達(dá)到耳朵的環(huán)境聲音相對于在耳機(jī)麥克風(fēng)處的環(huán)境噪聲的平均噪聲衰減(傳輸損耗)，則Hm*N/Ht1是在耳朵處的噪聲頻譜的估計(jì)。這兩個(gè)頻譜(Ha*A和H*N/Htl)是所需的主要輸入。

可以以幾種方式使計(jì)算設(shè)備102了解這些屬性。如果從耳機(jī)到計(jì)算設(shè)備(諸如通過電纜104或無線地)進(jìn)行數(shù)字通信是可能的，則耳機(jī)100可以簡單地使用一些預(yù)先確定的數(shù)據(jù)格式通知計(jì)算設(shè)備102它們的屬性，即Ha、Hm和Htl，或者耳機(jī)100可以通知計(jì)算設(shè)備102它們的根據(jù)型號或類型的標(biāo)識(shí)，允許計(jì)算設(shè)備在板上或在線數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中查找所需的屬性。識(shí)別信號不需要基于復(fù)雜的通信——僅舉一個(gè)例子，其可以簡單地通過將麥克風(fēng)106連接到計(jì)算設(shè)備102上的音頻插孔114的電纜104中的導(dǎo)體之間的阻抗的組合進(jìn)行編碼。如果耳機(jī)100不能將這樣的信息傳送到計(jì)算設(shè)備102，則計(jì)算設(shè)備可以通過當(dāng)它們連接到計(jì)算設(shè)備的音頻插孔114時(shí)測量耳機(jī)的阻抗或其他特性來自己識(shí)別耳機(jī)。在美國專利8,063,698中描述了一種使用復(fù)阻抗的測量來非常精確地識(shí)別音頻設(shè)備的方法，其內(nèi)容通過引用并入本文，但是諸如DC電阻之類的更簡單的測量可能是足夠的。在一些情況下，用戶可以使用用戶接口110手動(dòng)指定耳機(jī)的型號或類型，或者手動(dòng)輸入隨耳機(jī)提供的靈敏度和傳輸損耗值。在一些示例中，音頻系統(tǒng)可以被配置為僅與給定耳機(jī)一起工作，諸如通過使用非標(biāo)準(zhǔn)連接器，在這種情況下，可以假定耳機(jī)的屬性是屬于其與之一起工作的唯一耳機(jī)。一般來說，我們說計(jì)算設(shè)備102“識(shí)別”屬性以包含其可以發(fā)現(xiàn)它們或?qū)ζ渥龀龊侠砑僭O(shè)的任何方法。

在一些情況下，僅僅識(shí)別耳機(jī)的型號是不夠的，因?yàn)榻M件之間的變化，特別是麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間的變化可能影響性能。耳機(jī)可以存儲(chǔ)諸如基于制造時(shí)的個(gè)體調(diào)諧的麥克風(fēng)靈敏度值之類的參數(shù)，并使該信息對計(jì)算設(shè)備可用。舉一個(gè)例子而言，參數(shù)也可以通過以上面引用的專利中所描述的方式，通過從計(jì)算設(shè)備探測揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的電氣屬性來測量。一旦計(jì)算設(shè)備知道耳機(jī)的電聲屬性并且可以訪問環(huán)境噪聲的測量，則存在實(shí)現(xiàn)諸如上面提到的那些之類的信號處理技術(shù)的幾種方式以使用戶聽到他們想要聽到的。

在給出耳機(jī)屬性和環(huán)境噪聲的知識(shí)的情況下，可以通過信號處理提供的一個(gè)特征是自動(dòng)掩蔽。自動(dòng)掩蔽涉及提供稱為掩蔽物信號的音頻信號，該音頻信號剛好足夠響以掩蔽其他環(huán)境噪聲，同時(shí)盡可能安靜，以最小化由掩蔽物信號本身引起的煩惱或干擾。

圖2示出了圖示噪聲掩蔽的心理聲學(xué)現(xiàn)象的圖表200。X軸表示聲音的目標(biāo)聲壓級(SPL)，并且Y軸表示對于典型的人類收聽者的的聲音的以宋(sone)為單位感知到的響度。虛線202表示在環(huán)境聲音是唯一存在的信號的情況下，目標(biāo)SPL和環(huán)境聲音的感知響度之間的關(guān)系。在寬范圍的水平上，以dB為單位的SPL(或如圖所示，dBA，因?yàn)橥ǔＪ褂肁加權(quán))與以宋為單位的響度的對數(shù)之間存在線性關(guān)系，其中水平每增加10dB響度大約翻倍。使用用于響度的摩爾(Moore)模型計(jì)算虛線202，假設(shè)對應(yīng)于長期平均人類語音的環(huán)境噪聲譜。(Moore、Glasberg和Bear，“A Model for the Prediction of Thresholds，Loudness，and Partial Loudness”，J.AES Vol.45，No.4，1997年4月)。在圖中，圍繞聽眾的假設(shè)環(huán)境是人們在說話的環(huán)境，導(dǎo)致從集中注意力的閱讀、寫作或思考的分心。我們將聽者聽到的殘余環(huán)境噪聲稱為“干擾物”。虛線202表示干擾物響度水平關(guān)系。點(diǎn)204表示另一聲音，也聽得到的穩(wěn)定、不干擾的“掩蔽物”。在圖2中，掩蔽物具有55dBA的水平，如其水平位置所示。實(shí)線206線表示在存在掩蔽物的情況下聽者如何感知干擾物——如由摩爾模型的部分響度方面所描述的。該圖示出了如何在辦公室系統(tǒng)中有時(shí)使用掩蔽，其中穩(wěn)定的聲音(通常稱為“白噪聲”，盡管頻譜通常實(shí)際上不是白色的)用于減少來自附近對話的干擾。

當(dāng)干擾物和掩蔽物(對于該頻譜)在55dBA的相同目標(biāo)水平時(shí)，干擾物的感知響度206由于掩蔽物的存在而從約15宋降低到約5宋即約三分之一。對于較低的干擾物水平，感知的響度迅速下降到聽不見。知道干擾性的周圍環(huán)境的頻譜和水平的系統(tǒng)因而可以自動(dòng)地調(diào)整掩蔽物以使干擾物基本上是聽不見的，具有最安靜的可能的掩蔽物聲音。對于簡單的自動(dòng)化系統(tǒng)，給定環(huán)境聲音水平和耳機(jī)的響應(yīng)的測量，可以設(shè)置掩蔽物水平，使得掩蔽物在耳朵處的水平(以dB為單位)適于掩蔽環(huán)境噪聲，這僅基于在耳朵處的殘余噪聲的預(yù)測平均或RMS水平。更高級的處理可以用于基于對感知響度的模型和噪聲的頻譜進(jìn)行掩蔽，如下所述。

更好的是，如果掩蔽噪聲具有與環(huán)境干擾物相同或相似的頻譜，則可以提供更有效的總體掩蔽，從而允許掩蔽聲音僅在必要時(shí)才響亮，以在整個(gè)頻譜上提供期望量的掩蔽。為了將掩蔽聲音與噪聲的頻譜匹配，可以基于預(yù)期噪聲預(yù)先選擇掩蔽聲音，或者它們可以是動(dòng)態(tài)地成形的。對于試圖執(zhí)行心理任務(wù)的人，諸如閱讀或?qū)懽鳎畛Ｒ姷母蓴_是在他們周圍說話的人的聲音。穩(wěn)定的聲音，諸如來自HVAC系統(tǒng)或來自飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的聲音可能是惱人的并且想要被靜音的，但是它們通常不引起注意。由此，如果使用固定的、非適配的信號，則用于掩蔽以避免干擾的理想頻譜接近人類語音的長期平均頻譜，如圖3中的圖表300所示。實(shí)線302示出了從200Hz到500Hz平坦的功率譜(dB每單位頻率)，在500Hz以上以大約8dB/倍頻程的斜率下降，并且在100Hz以下以大約20dB/倍頻程的斜率下降。通常在開放式辦公室掩蔽系統(tǒng)中使用的掩蔽信號通常具有在形狀上與其類似的頻譜，但是移動(dòng)到較低頻率，如圖中的虛線304所示，這使得在較高水平處收聽的噪聲更舒適。注意，圖3中的兩個(gè)頻譜都是平滑的。

使用語音形狀的掩蔽物結(jié)合主動(dòng)降噪(EAR)耳機(jī)是理想的組合。通過匹配干擾物的頻譜，掩蔽物可以處于掩蔽語音所需的最小水平。通過使用耳機(jī)，進(jìn)一步減少了掩蔽物的必要水平。特別地，ANR耳機(jī)是優(yōu)選的，因?yàn)槿祟愓Z音中的最高水平處于較低頻率，其中主動(dòng)衰減比被動(dòng)手段更有效。圖4示出了圖表400中的有益結(jié)果。單虛線402示出了具有在X軸上的目標(biāo)SPL和在Y軸上的對應(yīng)的感知響度的噪聲水平的范圍，如圖2所示。如果佩戴12dB衰減的耳機(jī)(在兩條線402與404之間的水平偏移(參見標(biāo)記406)中可以看見12dB)，點(diǎn)劃線404示出了相同的周圍環(huán)境的感知響度。較響的開放式辦公室環(huán)境通常具有大約60dBA(向上指的三角形408)的環(huán)境噪聲水平。耳機(jī)本身將辦公室噪聲的感知響度從三角形408處的19宋減少到在向下指的三角形410處的8宋，即減少略多于一半。由白色圓圈412指示設(shè)置為50dBA水平的掩蔽物信號，諸如流動(dòng)流的聲音。該掩蔽物的響度剛好超過沒有耳機(jī)的情況下辦公室噪聲響度的一半(在408處的19宋與在412處的10宋)。實(shí)線414表示在使用摩爾的部分響度模型計(jì)算的情況下，在耳機(jī)下方和在50dBA掩蔽物的存在下，作為水平的函數(shù)的感知響度。黑色圓圈416是60dBA辦公室噪聲的所得到的感知響度；該響度(如圖所示的1.3宋)對應(yīng)于約27dBA的A加權(quán)水平(見標(biāo)記418從黑色圓圈416向左到與虛線402的交叉點(diǎn))。由耳機(jī)提供的12dB衰減和50dBA掩蔽物的心理聲學(xué)效應(yīng)的組合將辦公室的感知響度降低超過10倍。一個(gè)略微更響的掩蔽物將使辦公室的噪聲完全聽不見。

提供自動(dòng)掩蔽特征的計(jì)算設(shè)備可以包括要用作掩蔽信號的源的一個(gè)或多個(gè)音頻文件，諸如白噪聲或安靜的聲音，諸如雨或流水。掩蔽信號還可以被算法地生成，特別是如果它是諸如白噪聲或粉紅噪聲之類的隨機(jī)聲音。計(jì)算設(shè)備可以將音頻文件(無論是隨機(jī)噪聲還是自然聲音)均衡到更好地匹配要被掩蔽的環(huán)境噪聲的頻譜的頻譜，例如通過使用最小二乘自適應(yīng)算法，以確保掩蔽噪聲自適應(yīng)地維持與干擾噪聲的匹配。無論掩蔽信號的源是什么，結(jié)果是修改信號，使得當(dāng)其與用戶的耳朵處的干擾噪聲在聲學(xué)上相加時(shí)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)部分響度。調(diào)整掩蔽物的動(dòng)態(tài)需要仔細(xì)考慮。掩蔽物的水平應(yīng)當(dāng)足夠緩慢地變化，使得可聽見的掩蔽物信號的波動(dòng)本身不會(huì)成為干擾。

美國專利申請公開2011/0235813(其全部內(nèi)容通過引用并入本文)描述了將環(huán)境噪聲的包絡(luò)相關(guān)性與從掩蔽和環(huán)境噪聲信號計(jì)算的耳內(nèi)信號的估計(jì)進(jìn)行比較，考慮耳機(jī)衰減和音頻響應(yīng)，以確定用于掩蔽信號的均衡和輸出水平。最近，已經(jīng)示出了將掩蔽調(diào)整基于摩爾的部分響度模型，改變掩蔽音頻信號的輸出水平以將干擾性的環(huán)境噪聲強(qiáng)制為目標(biāo)部分響度值的承諾。

在一些示例中，使用包絡(luò)相關(guān)/語音傳輸索引(STI)方法或基于摩爾的部分響度模型的方法，自動(dòng)掩蔽由用戶通過允許用戶設(shè)置閾值的用戶接口而控制，該閾值表示與收聽掩蔽噪聲的接受相對而平衡的與干擾的隔離的期望水平。一旦在不同噪聲環(huán)境中的幾個(gè)使用會(huì)話上建立該個(gè)性化閾值，用戶只需打開系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)期望的集中能力。在使用摩爾模型的實(shí)施方式的情況下，這是通過設(shè)置干擾性的環(huán)境聲音的目標(biāo)部分響度來實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算設(shè)備中實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)掩蔽系統(tǒng)基于由耳機(jī)上的麥克風(fēng)測量到的環(huán)境噪聲以及由設(shè)備輸出的掩蔽物的頻譜和水平來估計(jì)耳機(jī)下方的殘余環(huán)境噪聲的部分響度(在將已知的耳機(jī)衰減和傳遞到該設(shè)備的音頻響應(yīng)考慮進(jìn)來之后)。然后，系統(tǒng)調(diào)整掩蔽物水平以便收斂在目標(biāo)上。掩蔽系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)隨環(huán)境水平變化的部分響度目標(biāo)，因?yàn)槿藗冊诟懙沫h(huán)境中容忍更多的干擾物侵入他們的意識(shí)，以便不必收聽響的掩蔽物。用戶接口可以允許用戶調(diào)整目標(biāo)部分響度對環(huán)境水平依賴性的斜率；該斜率可以由系統(tǒng)基于用戶在不同噪聲水平中完成的目標(biāo)部分響度調(diào)整而被估計(jì)，或者該斜率可以是固定的，其中系統(tǒng)估計(jì)表示用戶在某個(gè)參考噪聲水平的優(yōu)選目標(biāo)部分響度的偏移。

可以提供的另一個(gè)特征在本文中稱為“音樂DNC”。音樂DNC調(diào)整音樂信號以維持正確的感知部分響度和頻譜平衡，或者摩爾所稱的“特定響度”，在耳機(jī)內(nèi)部存在殘余環(huán)境噪聲的情況下，響度作為感知頻率的函數(shù)。在美國專利8,090,120中描述了提供音樂DNA的一種解決方案。音樂DNC提供音樂的較安靜部分的多頻帶向上壓縮，如圖5至圖7所示。

圖5示出了初始音樂和噪聲譜的圖表500。包括弦樂低音、人聲和鋼琴在內(nèi)的爵士音樂由實(shí)線502示出。柴油公共汽車的噪聲由虛線504示出。兩條線都是第三倍頻程平滑的，并且顯示每第三倍頻寬頻帶的能量。音樂設(shè)置為85dBA的適度響的水平，噪音處于通常在公共汽車上遇到的水平73dBA。

圖7示出了每單位感知頻率(臨界頻帶，在摩爾模型中被稱為ERB)的特定響度，也稱為響度密度(以宋為單位)的圖表700。頻率軸用目標(biāo)頻率(Hz)標(biāo)記，但在ERB中被扭曲隔開；這顯示了在較低頻率處臨界頻帶如何擴(kuò)展。實(shí)曲線702是來自圖4的音樂的特定響度，好像是在安靜的環(huán)境中收聽，而公共汽車噪聲由虛曲線704表示。虛線曲線706示出了噪聲中音樂的特性部分響度；即，由于噪聲的存在而改變的音樂的等效響度。圖5示出了音樂的目標(biāo)水平與低于250Hz的公共汽車的目標(biāo)水平大致相同。在低頻率處的該低信噪比(SNR)降低了音樂的明顯響度，如圖7所示；低于100Hz的弦樂低音是如果在安靜環(huán)境中收聽的話的一半響。在200Hz處，音樂中的任何內(nèi)容都是聽不見的。

圖6中的圖表600中的曲線602是在存在公共汽車噪聲的情況下近似恢復(fù)音樂音色的EQ響應(yīng)。將該均衡應(yīng)用于音樂導(dǎo)致圖7中的點(diǎn)劃線曲線708，其示出了用摩爾模型計(jì)算的部分特定響度。注意，均衡的曲線708非常接近實(shí)線曲線702，音樂就像它在安靜環(huán)境中所發(fā)出的。在上面提到的8,090,120專利中描述的方法可以用于確定給定音樂和噪聲條件集合的均衡器曲線602。

音樂DNC算法提升音樂，如通過比較曲線708與曲線706所示。音樂DNC算法不是以dB為單位的均勻增強(qiáng)，而是基于音樂和噪聲兩者的頻譜在不同頻率處不同地提升音樂，以確保在存在環(huán)境噪聲的情況下音樂的部分特定響度近似地匹配音樂的特定響度，即，音樂如何相對于安靜的背景發(fā)聲。即使在音樂的水平已經(jīng)大于噪聲的情況下，噪聲的掩蔽效應(yīng)也將音樂的部分特定響度降低到其在沒有噪聲的地方將會(huì)是的以下，所以音樂DNC算法提高了水平。音樂DNC可以與任何內(nèi)容一起使用，而不僅僅是音樂，其中希望保留音頻信號的頻譜平衡，諸如講出的字音頻。

在一些示例中，駐留在計(jì)算設(shè)備中的動(dòng)態(tài)處理算法具有調(diào)整算法行為的參數(shù)。例如，可以調(diào)整參數(shù)以在自動(dòng)遮掩特征中為周圍環(huán)境提供預(yù)期感知響度水平。圖8A和圖8B示出了環(huán)境中的目標(biāo)聲音與使用兩個(gè)不同用戶偏好的該聲音的感知響度之間的關(guān)系的圖表800a和800b。在兩個(gè)圖表中，短虛線802表示環(huán)境響度/水平關(guān)系，即，它與圖4中的線402相同。實(shí)線804表示在提供12dB衰減的一組耳機(jī)下的響度/水平關(guān)系，如圖4中的線404。這兩條線的加粗區(qū)域806和808分別表示在諸如開放式辦公室的環(huán)境中經(jīng)歷的環(huán)境水平的假定變化，范圍從50到60dBA。

圖8A示出了相對較響的掩蔽物聲音的效果。向上指的三角形810和812表示旨在提供與干擾的大級別隔離的掩蔽物聲音的范圍的下極限和上極限。這些掩蔽物聲音具有剛好在40dBA以上和剛好在50dBA以上的水平，導(dǎo)致5宋和10宋的感知響度。這些聲音的水平由將自動(dòng)掩蔽物算法設(shè)置以維持0.3宋的部分響度造成，0.3宋是非常安靜的(相當(dāng)于18dBA的辦公室串?dāng)_)。長虛線814和816對應(yīng)于在相應(yīng)的環(huán)境上限和下限處使用較響掩蔽物范圍的那些極值時(shí)耳機(jī)下的部分響度相對于環(huán)境水平。箭頭815和817示出了分別在810和812處存在掩蔽物聲音時(shí)從曲線804到曲線814和816的感知響度的變化。注意，曲線814和816中的每一個(gè)曲線的端部對應(yīng)于0.3宋，如沿著圖表的底部邊緣的粗長虛線818所示。對于表示在該較響的掩蔽物范圍內(nèi)的最大級別掩蔽物的曲線816，環(huán)境噪聲區(qū)域完全離開圖表的底部。

圖8B示出了相對較安靜的掩蔽物聲音的效果。向下指的三角形820和822表示旨在提供較少隔離的掩蔽物聲音的范圍的下極限和上極限。在恰好高于35dBA和剛好低于50dBA的情況下，分別導(dǎo)致3宋和9宋的感知響度，這些掩蔽物對應(yīng)于2宋(等同于約43dBA的辦公室串?dāng)_)的部分響度目標(biāo)。點(diǎn)劃線曲線824和826示出了當(dāng)在相應(yīng)的上限和下限處使用較安靜的掩蔽物聲音的極值時(shí)耳機(jī)下的部分響度相對于環(huán)境水平的關(guān)系。箭頭825和827示出了該變化。在50至60dBA的環(huán)境噪聲范圍內(nèi)，較安靜的掩蔽聲音導(dǎo)致具有2宋的目標(biāo)感知響度的環(huán)境噪聲，如粗虛線點(diǎn)線828所示。利用這些更安靜的掩蔽聲音的更響的端部，大多數(shù)環(huán)境聲音仍然偏離圖表，只有最響的聲音(在60dBA目標(biāo)水平)是可聽見的，并且它們被減少到目標(biāo)2宋的感應(yīng)響度。

在這樣的系統(tǒng)中，用戶將不直接設(shè)置“掩蔽水平”本身，而是在大多數(shù)示例中調(diào)整標(biāo)記有像是“目標(biāo)干擾水平”的控件。由用戶選擇的目標(biāo)干擾水平對應(yīng)于感知響度，即，由最響掩蔽物范圍提供的感知環(huán)境響度0.3宋與由最安靜掩蔽物范圍提供的感知環(huán)境響度2宋之間的縱軸上的位置。掩蔽物被設(shè)置為將導(dǎo)致曲線814和826之間某處的響度/水平曲線的范圍，其中上限和下限在對應(yīng)于目標(biāo)干擾水平的響度水平處跨越50dBA和60dBA線。

隨著時(shí)間的推移，軟件可以通過觀察用戶在掩蔽被激活之后進(jìn)行的調(diào)整來學(xué)習(xí)其用戶對于這種設(shè)置的偏好。給定該學(xué)習(xí)和關(guān)于不同耳機(jī)的性能和環(huán)境噪聲的充分信息，用戶僅需要打開系統(tǒng)，并且算法將自動(dòng)地提供用戶在用戶選擇的任何耳機(jī)中的優(yōu)選目標(biāo)干擾水平。如果計(jì)算設(shè)備連接到因特網(wǎng)，則各個(gè)用戶的偏好可以被傳送回中央服務(wù)器，中央服務(wù)器然后可以眾包關(guān)于什么設(shè)置對于在用戶社區(qū)中使用的每個(gè)耳機(jī)型號最佳工作的知識(shí)。然后，當(dāng)他們的用戶獲得一組新的耳機(jī)時(shí)，該知識(shí)可以被下載到計(jì)算設(shè)備以用作默認(rèn)設(shè)置。例如，如果將特定型號的耳機(jī)附接到他們的智能手機(jī)的大多數(shù)用戶將目標(biāo)干擾水平下調(diào)一個(gè)將掩蔽物水平降低6dB的量，則新用戶的默認(rèn)起始點(diǎn)可以被預(yù)先調(diào)整比針對以前的用戶的低6dB。

在其他示例中，單個(gè)用戶可能想要在不同時(shí)間聽到不同量的環(huán)境噪聲。軟件可以作為所使用的耳機(jī)的函數(shù)來學(xué)習(xí)目標(biāo)干擾水平設(shè)置，因?yàn)橛脩舻氖褂们闆r以及因此的偏好可能在耳機(jī)型號之間變化。例如，當(dāng)用戶在飛機(jī)上或者當(dāng)坐在臺(tái)處時(shí)，當(dāng)用戶想要阻擋所有環(huán)境噪聲時(shí)，他可以使用一組罩耳式耳機(jī)，如曲線804、814、816、824和826所示。相反，相同的用戶在外部跑步時(shí)可以佩戴一組入耳式運(yùn)動(dòng)耳機(jī)，并且出于安全原因想要聽到一些環(huán)境。具有低衰減的耳機(jī)的類似的一組曲線將更接近開耳曲線802，相對于噪音阻擋耳機(jī)的曲線有效地向上和向左移位。優(yōu)選地，每個(gè)耳機(jī)傳達(dá)其自己的衰減響應(yīng)以供計(jì)算設(shè)備使用，然后計(jì)算設(shè)備可以觀察耳機(jī)是否意在隔離并且相應(yīng)地調(diào)整。如果耳機(jī)不衰減，則算法可能不能估計(jì)耳機(jī)內(nèi)部的殘余噪聲的響度，因此它可能回到正常操作，需要用戶設(shè)置掩蔽物信號的水平。然而，即使計(jì)算設(shè)備僅知道使用不同的耳機(jī)并且可以跟蹤那些不同的耳機(jī)，也可以觀察到，當(dāng)在不同的耳機(jī)之間切換時(shí)，用戶通常進(jìn)行相同的調(diào)整，并且在下次相同的耳機(jī)連接時(shí)自動(dòng)地進(jìn)行這些調(diào)整。其他數(shù)據(jù)也可以用于進(jìn)行這樣的調(diào)整。許多便攜式計(jì)算設(shè)備配備有位置檢測電路，諸如GPS接收器，并且具有諸如加速度計(jì)和磁力計(jì)之類的傳感器。它們還可以跟蹤附近的無線網(wǎng)絡(luò)作為確定位置的手段，即使設(shè)備不使用那些網(wǎng)絡(luò)。所有這些輸入可以與用戶對掩蔽水平進(jìn)行的調(diào)整相關(guān)聯(lián)，因此即使用戶針對兩個(gè)不同的活動(dòng)使用相同組的耳機(jī)，也可以基于用戶的位置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。

多模式音量控制的附加特征可以在系統(tǒng)中提供，該系統(tǒng)還具有提供主動(dòng)透聽的能力(改進(jìn)的前饋濾波器以在耳朵處提供環(huán)境聲音，旁路被動(dòng)和基于反饋的主動(dòng)衰減)，如美國專利申請13/667,103中所述，其通過引用并入本文。主動(dòng)透聽可以被配置為在耳朵處提供具有小于耳機(jī)的全部能力的任何目標(biāo)衰減量的環(huán)境聲音。如上所述，自動(dòng)掩蔽算法可以調(diào)整音頻以將殘余環(huán)境噪聲掩蔽到任何目標(biāo)感知響度，而音樂DNC可以在存在殘余噪聲的情況下將期望音頻調(diào)整為任何感知響度(具有正確感知的頻譜平衡)。通過將可調(diào)整的主動(dòng)收聽與音樂DNC組合，如圖9和圖10所示，可以提供控制，(1)調(diào)整用戶聽到的總和的響度，以及(2)將用戶正在收聽的音頻在用戶的注意中從前景移到背景。也就是說，如果需要，用戶可以控制音頻是主要的還是環(huán)境是主要的，而不完全消除任一個(gè)。如圖7所示，圖9和圖10中的水平軸表示ERB中的頻率，而不是均勻的對數(shù)標(biāo)度。圖表900和1000兩者均示出了用戶乘坐公共汽車并想要在他的一天反映時(shí)靜靜地聽音樂的情景。顯示了兩種不同的情況；每個(gè)圖表均示出部分響度(宋每ERB)，使得曲線以下的面積是針對該信號的凈響度。在兩個(gè)圖表中，環(huán)境公共汽車噪聲是虛線(902、1002)，虛線(904、1004)是在主動(dòng)透聽特征已經(jīng)過濾并通過一些環(huán)境噪聲之后耳機(jī)內(nèi)的殘余噪聲，實(shí)線(906、1006)是音樂，并且點(diǎn)劃線(908、1008)是用戶聽到的凈和，即殘余環(huán)境噪聲加上音樂。公共汽車噪聲902、1002和音樂906、1006是用于生成圖5和圖7的相同信號。

在圖9中，用戶正在乘坐公共汽車，思考。他們想聽到他們的音樂，并且對公共汽車噪聲沒有多少意識(shí)，但他們希望他們的音樂安靜，所以他們也可以思考。在這種情況下，主動(dòng)透聽被設(shè)置為提供合理的衰減(在該示例中為15dB，或者響度的約1/3，如在任何頻率處環(huán)境曲線902與殘余曲線904的比率可以看出的)。注意，音樂和噪聲曲線908之和類似于僅音樂的曲線906。小音樂DNC將不得不在這種情況下被應(yīng)用。

在圖10中，用戶已經(jīng)意識(shí)到他們正在接近他們的目的地。他們想保持他們的音樂播放，但也聽到公共汽車司機(jī)的通知，并能夠與他們附近的人說話。所以他們設(shè)置了針對平衡的音樂和環(huán)境意識(shí)的控件，使得每個(gè)具有相同的響度。但是，他們沒有調(diào)整它們的整體響度。主動(dòng)透聽也被設(shè)置為主要穿透語音，積極地衰減低于125Hz的隆隆聲并且在4kHz以上緩慢衰減，參見線1004。多模式音量控制自動(dòng)地調(diào)整主動(dòng)透聽的通帶，以提供輕微的衰減并將音樂減少相同的量，使得組合的響度1008保持相對恒定。進(jìn)取的音樂DNC EQ也適用于維持音樂的部分特定響度。兩個(gè)繪圖中的組合的音樂和噪聲曲線908和1008以下的面積是相同的，即34宋，這對于這些信號而言對應(yīng)于大約70dBA。

在一些示例中，使得用戶能夠針對不同音頻流單獨(dú)地調(diào)整前景/背景控件或者設(shè)置優(yōu)先級偏好。例如，當(dāng)用戶在街上走下來時(shí)正在聽音樂時(shí)，他可能希望他的音樂和他的周圍環(huán)境平衡，使得沒有任何一者都要求更多的注意。當(dāng)用戶接聽電話時(shí)，音樂相對于殘余環(huán)境噪聲移動(dòng)到背景中很遠(yuǎn)處，但繼續(xù)播放，而相對于剩余環(huán)境，在前景中主要聽到通話。這確保在電話通話期間易于理解。同時(shí)，當(dāng)通話進(jìn)入并且音樂和剩余環(huán)境相對于通話向背景移動(dòng)時(shí)，所聽到的總響度可以保持恒定。所有這一切都通過基于音樂的水平和均衡以及對部分響度模型的調(diào)用而被實(shí)現(xiàn)。

也可以針對每個(gè)耳朵不同地控制掩蔽、ANR和源混合。例如，用戶可以啟用帶輕掩蔽的主動(dòng)透聽，使得他可以聽到他的環(huán)境，但是當(dāng)他接聽電話時(shí)，一個(gè)耳朵切換到降噪模式以將在該耳朵處的環(huán)境噪聲放置在遠(yuǎn)處背景中，而將通話放置在前景中。另一個(gè)耳朵保持在主動(dòng)透聽模式中以在通話期間繼續(xù)提供情境感知。這些特征通常獨(dú)立于源，因此如上所述在耳機(jī)本身內(nèi)提供必要的信號處理可能是有利的。

雖然音樂DNC或自動(dòng)掩蔽算法基于感知上精確的響度模型是最期望的，但是可以基于環(huán)境中的SPL的測量和在耳機(jī)下聽到的SPL的估計(jì)來實(shí)現(xiàn)較少強(qiáng)度計(jì)算的方法。例如，自動(dòng)掩蔽算法可以被設(shè)置為維持目標(biāo)掩蔽物到殘余噪聲的頻率加權(quán)SNR。音樂DNC算法可使用殘余噪聲的估計(jì)和噪聲中低和高頻率的平衡的一些估計(jì)，使用少至兩個(gè)頻帶，來確定如何在小數(shù)量的頻帶上均衡音樂。

其他實(shí)施方式處于以下權(quán)利要求以及申請人可能賦予的其他權(quán)利要求的范圍以內(nèi)。