噪音消除装置与方法 【技术领域】
本发明涉及个人计算机，特别是涉及一种用来消除产生于计算机机箱与周围环境的噪音的装置与方法。
技术背景
个人计算机(PC)的使用已经扩张至使其几乎成为每个家庭与企业里不可或缺的设备的程度。每一台个人计算机的核心在于中央处理器(CPU)，其负责控制整台个人计算机的操作。在给定CPU所必须进行的大量处理工作的情况下，现今市场上流通的CPU消耗大量的功率，其会在个人计算机机箱里面产生大量的热。为了解决此问题，实际上每一台个人计算机被提供有一个风扇，其设置于计算机机箱里面，该风扇的作用在于使所产生的热散逸。不幸的是，风扇在其噪音的表现上具有明显缺点。
因此，仍然需要一种可以克服装载于现有个人计算机机箱内部的风扇所产生的噪音的装置与方法。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种用来消除产生于现有个人计算机机箱内部的噪音地装置与方法。
本发明之另一目的在于消除一种产生于现有个人计算机的计算机机箱内部的噪音，该个人计算机尽可能多地使用设置在现有个人计算机中的原始元件。
本发明之又一目的在于消除产生于现有个人计算机机箱内部的噪音，其以低成本方式，通过最小化额外的硬件元件的使用而完成。
为了实现本发明上述目的，提供一种消除个人计算机环境中噪音的装置与方法。该装置包括：一设置在计算机机箱内部的接收器，其在计算机机箱内部输入噪音；一耦合至该接收器并且具有一波形产生装置的处理器，其产生与该输入噪音波形反转的消除波形；以及一扬声器，其被耦合至该处理器以传送该消除波形。
本发明的方法包括：输入一噪音；决定一代表该噪音的周期性波形；产生一消除波形，其是该周期性波形的反转；以及将该消除波形的声音与该噪音相混合。该消除波形的作用在于消除或补偿该噪音。
【附图说明】
本发明说明书附图描绘了本发明的具体实施例，并且结合以下一般说明与以下较佳具体实施例的详细说明，用以解释本发明的原理。其中：
图1为根据本发明一具体实施例的噪音消除装置的一般示意方框图；
图2为一示意方框图，其显示图1装置的组件；
图3为一流程图，其显示图1装置的操作方法；
图4为根据本发明另一具体实施例的噪音消除装置的示意方框图；
图5为一流程图，其显示图4装置的操作方法；
图6A所示为一噪音波形图；
图6B所示为本发明所产生的一消除波形图；以及
图6C所示为本发明所产生的消除波形如何消除该噪音波形的示意图。
图中：
10噪音消除装置 12麦克风
14麦克风接口装置 16前级放大器
18放大器 20模拟数字转换器
22处理器 24波形产生装置
26数字模拟转换器 28放大器
30扬声器组 32芯片组
34第一内存 36第二内存
100装置 102数字信号处理器
N噪音输入信号
【具体实施方式】
以下的详细叙述用以提供对于本发明的进一步了解，而非作为限制之用。然而，本领域技术人员将明白的是，本发明也可适用于本详细叙述所未提及的其它具体实施例。例如，为人们熟悉或现有的数据处理技术、硬件装置与电路不加以赘述，以免因为不必要的细节而妨碍对于本发明的了解。
本发明使用个人计算机的音频装置(诸如个人计算机声卡或AC97编解码器(Codec))与中央处理器，以产生一反转噪音(以下称作噪音消除波形)，以消除或补偿个人计算机环境中的噪音。个人计算机环境中的噪音可能产生自风扇、或是任何个人计算机机箱内的其它来源。尽管本发明是以一个人计算机作为说明例，在此所引用的原理亦可适用于任何音频装置，其包括却不受限于笔记本计算机与台式计算机。
本发明的第一非限制具体实施例如图1至3所示。图1提供一高级示意图，其显示一噪音消除装置10的主要硬件与软件元件，该噪音消除装置10是用来消除或补偿个人计算机环境中的噪音。图2为一示意方框图，其显示噪音消除装置10的硬件元件。
噪音消除装置10包括一麦克风12，其可以被设置在计算机机箱内任意处(例如主机板上)，而且较佳的是位于其最方便采集大部分由个人计算机环境所产生的噪音之处。该麦克风12接收一噪音输入信号N，并提供该输入信号N至一麦克风接口(I/F)装置14。该麦克风接口装置14可以为一AC97编解码器，其是本技术领域所熟知的一标准接口芯片。可替代地，该麦克风接口装置1 4可以为设置在大部分现有个人计算机内的标准音频芯片。AC97编解码器与标准音频芯片包括一前级放大器16、一放大器18、以及一模拟数字转换器(ADC)20，如下将作详细说明。麦克风接口装置14从麦克风12处理噪音输入N，接着提供所处理的噪音输入N至一处理器22，其可以为个人计算机的中央处理器。该处理器22包括一波形产生装置24，其可以为一软件模块或操作系统。处理器22与其波形产生装置24执行图3所示的方法，以产生一噪音消除波形(NCW)。噪音消除波形接着通过一数字模拟转换器(DAC)26被转换成一模拟信号，并在被提供至一扬声器组30进行播放之前，通过一放大器28而被放大。
如图2所示，麦克风接口装置14包括：前级放大器16、一放大器18、以及一模拟数字转换器20。从麦克风12所传出的模拟噪音输入N是由放大器18放大，接着通过模拟数字转换器20而被转换成一数字信号。一芯片组32被耦合至该模拟数字转换器20以接收该数字噪音信号。芯片组32可以为提供于个人计算机内的一标准IC(诸如Intel 810)，并且可以正常地执行众多功能，包括协议控制信息(PCI)、通用串行总线(USB)集线器、内存等。如本发明所使用的，芯片组32用来作为处理器22与麦克风接口装置1 4之间的接口。一第一内存34(其可以为一随机存取存储器(RAM)或硬盘)可以被耦合至芯片组32与处理器22，并用来储存从模拟数字转换器20所接受的数字噪音信号。一第二内存36可以被耦合至处理器22与数字模拟转换器26，并用来储存波形产生装置24所产生的噪音消除波形。
本发明的噪音消除方法的原理将在此作一简单说明。可以发现的是，个人计算机内所产生(包括由风扇马达所产生)的噪音通常是一具有周期性重复的波形的固定声响。因此，本发明尝试把输入噪音N设定于一周期性波形，接着产生并发射一连串反转波形(即，噪音消除波形)以消除或补偿该输入噪音N。图6A至6C显示一理想状态下的原理，图6A显示一输入噪音的可能波形图案W，该波形图案W具有周期性；图6B显示一被产生用以消除输入噪音的噪音消除波形，其正好为波形图案W的反转，该噪音消除波形也具有周期性；图6C显示波形图案W与噪音消除波形的混合，其结果为一理想状态下的零声响。
图3描绘了该噪音消除装置10的操作。在第一步骤50中，麦克风12读取一输入噪音N；在步骤52中，输入噪音N以上述方法被麦克风接口装置14所处理，并被写入一储存于内存34内的波形格式文件；在步骤54中，处理器22分析数字输入噪音的数据以设定一代表该数字输入噪音的周期性波形，该分析的一部分包括设定一起始点与一终止点给该适当的周期性波形。接着，在步骤56中，处理器22通过将该波形数据反转而反转代表该数字输入噪音的周期性波形。所反转的波形为噪音消除波形NCW，其接着被储存在内存36中；在步骤58中，处理器22继续处理麦克风12的输入噪音，并通过设定下一波形的起始点来设定噪音的起始点；接着，在步骤60中，噪音消除波形通过数字模拟转换器26与放大器28而被提供至扬声器30。此噪音消除波形接着与噪音混合，以消除或补偿输入噪音N，如图6A至6C所示。
接着，在步骤62中，环境噪音(其包括原始的噪音输入N与刚刚进来的噪音消除波形)再次由麦克风12侦测并以上述方法处理。同时在步骤64中，新的输入噪音同该噪声消除波形的一容限电平(tolerance level)比较。如果新的输入噪音大于或小于噪声消除波形的容限电平，意味着个人计算机内的噪声已从先前的周期性波形改变，而且可能变得更大声。在此，该电平可以为一预设或预先定义的容限电平，其在新的噪声消除波形被产生之前不能被超越(即，大于或小于)。因此，流程重新回到步骤52，以产生一个新的噪声消除波形，而消除新的噪声。如果新的输入噪声并不大于或不小于噪声消除波形的容限电平，意味着个人计算机内的噪声尚未从先前的周期性波形有所显著改变。因此，流程重新回到步骤60，以继续发射之前产生的噪声消除波形。步骤62与步骤64为实时采集及比较。
图4至图5所示为本发明的第二非限制具体实施例。图4为一示意方框图，其显示另一噪声消除装置100的硬件元件。如图4所示，麦克风12、麦克风接口装置14、芯片组32、数字模拟转换器26、放大器28、与扬声器30可与图1至图3的装置10中的对应组件相同。然而，图4的装置100不同于图1至图3的装置10之处在于个人计算机的中央处理器并非用来作为处理器。在此，处理器22由一数字信号处理器(DSP)102所取代，其包括一数字信号处理器。该数字信号处理器102也可以以专用集成电路(ASIC)的形式被实施。数字信号处理器102也可执行波形产生装置24所执行的功能。在这方面，数字信号处理器102可以被编程，以自动侦测噪声并十分快速地产生噪声消除波形。此外，数字信号处理单元102的高计算能力还代表其不需要在内存内存储波形数据，所以内存34与36可以被省略。因此，装置100提供一种可以独立运作的噪声消除单元，其不需要被耦合或使用个人计算机中的中央处理器。
图5描述噪声消除装置100的操作。在第一步骤150中，麦克风12读取一输入。在步骤152中，数字信号处理器102决定该输入是否感应任何输入噪声N。如果没有输入噪声N，流程返回步骤150。如果有输入噪音，接着在步骤154中，数字信号处理器102分析进来的噪音。而且在步骤156中，数字信号处理器102通过使用上述的原理而产生噪音消除波形。数字信号处理器102通过收集输入噪声N的每一点来产生噪音消除波形，并且接着立即对于噪音消除波形产生一反转点。接着，在步骤160中，噪音消除波形通过数字模拟转换器26与放大器28而被提供至扬声器30。因此，噪音消除波形能够消除或补偿输入噪音N，如图6A至6C中所示。装置100以实时(real-time)作为操作的基础(亦即，其根据不断侦测的输入噪音电平来连续产生新的噪音消除波形)，因此图3的步骤62与步骤64的循环可以从装置100的操作中省略。
因此，本发明提供一种消除存在个人计算机环境中的惹人厌恶的噪音的有效方法，其使用现有个人计算机系统已有的元件(诸如，麦克风接口装置14、芯片组32与处理器或中央处理器22)，以形成其装置的基础，由此降低装置的成本。
本发明的附图与描述以较佳实施例说明如上，仅用于帮助了解本发明的实施，并非用于限定本发明的精神，而本领域技术人员在领悟本发明的精神后，在不脱离本发明的精神范围内，可作些许更动修饰及同等的变化替换，其专利保护范围以所附专利申请权利要求书及其等同领域而定。