CN101577847B - 信号处理设备和信号处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了信号处理设备和信号处理方法。一种信号处理设备包括：滤波器处理单元，被配置为通过使来自收音单元的收音信号经历基于预设的滤波器属性的滤波处理并且提供以用于降噪的信号属性来执行降噪操作；未降噪信号获得单元，被配置为获得在由滤波器处理单元进行的降噪操作被停止的状态中获得的未降噪信号；以及滤波器属性选择单元，被配置为获得未降噪信号和在预设的滤波器属性作为候选滤波器属性被设定给滤波器处理单元的情况下执行降噪操作时获得的已降噪信号之间的差异，从而获得关于候选滤波器属性的降噪效果指标，并且基于降噪效果指标来选择要被设定给滤波器处理单元的滤波器属性。

Description

信号处理设备和信号处理方法

技术领域

本发明涉及一种信号处理设备，其通过使来自收音单元(sound-collecting unit)的收音声音信号经历滤波处理以赋予用于降噪(noisereduction)的信号属性来执行消噪(noise canceling)，从而执行消噪操作。

背景技术

在实践中使用了一种所谓的用于耳机设备的消噪系统，其被布置为主动地消除在利用耳机设备播放诸如乐曲之类的音频内容时可以听到的外部噪声。这种消噪系统一般可被分类成反馈方法和前馈方法这两种方法。

例如，日本未实审专利申请公布No.3-214892描述了具有这样一种配置的消噪系统的配置，在该种配置中，通过下述方式来降低外部噪声：在安装于用户耳部的管内生成与被设置在耳塞(耳机)附近的麦克风单元收音的噪声反相的音频信号，并且将该音频信号作为声音从耳塞单元输出，即，这是一种对应于反馈方法的消噪系统配置。

另外，日本未实审专利申请公布No.3-96199描述了一种基本配置，其中，通过利用附于耳机设备的外壳的麦克风进行收音而获得的音频信号被提供以预定的传递函数并从耳机设备输出，即，这是一种对应于前馈方法的消噪系统配置。

在采用前馈方法或反馈方法中的任一种时，为消噪而设定的滤波器属性被如此设定，以便例如基于关于来自外部噪声源并到达用户耳部位置(消噪点)的音频的空间传递函数、诸如麦克风放大器、耳机放大器等等之类的电气部件的属性以及诸如声学部件(例如麦克风、驱动器单元(扬声器)等等)的属性之类的各种类型的传递函数，来在用户耳部位置消除(降低)噪声。

发明内容

目前，就以像上述的驱动器和麦克风那样的所谓换能器为代表的声学部件而言，其机械配置直接影响功能和能力，并且由于其不规则性而带来的影响与电气部件相比相对较大。因此，当在个体耳机之间的声学部件中出现不规则性时，即使是在同一型号的耳机中，声感知的差异也会较大。尤其地，就消噪耳机而言，设定了消噪滤波属性以便能够获得适当的消噪效果，其中也包括这些声学部件的传递属性(如上所述)，因此存在这样的情况，即，声学部件中的不规则性可能导致消噪效果的不规则性，从而可能无法获得充分的消噪效果。

可以列出的关于不规则性的另一个问题是由于用户耳部的形状以及用户如何佩戴耳机而发生的。用户之间的这种个体差异也可能导致消噪效果的不规则性。

在现有技术中，声学部件的这种不规则性是利用这样一种技术来应对的：其中，例如多个电位计被用在制造线等等上，以便改变增益和粗略的NC滤波器属性，从而执行属性补偿。

但是，根据现有技术的这种措施涉及人力，从而导致了劳动成本的增大，并且还导致了设备制造成本的增大。另外，利用如上所述的电位计进行的调整，很难进行精细的属性补偿，因而很难实现充分的改善。

另外，与声学部件不同，出货之前的调整不能针对个体用户之间的差异进行补偿。即使用户将会执行这种手工调整，这也是有问题的，因为劳动负担被强加在了个体用户上。

根据本发明的一个实施例，一种信号处理设备包括：滤波器处理单元，被配置为通过使来自收音单元的收音信号经历基于预设的滤波器属性的滤波处理以赋予用于降噪的信号属性来执行降噪操作；未降噪信号获得单元，用于获得在由滤波器处理单元进行的降噪操作被停止的状态中获得的未降噪信号；以及滤波器属性选择单元，用于获得未降噪信号和在预设的滤波器属性作为候选滤波器属性被设定给滤波器处理单元的情况下执行降噪操作时获得的已降噪信号之间的差异，从而获得关于候选滤波器属性的降噪效果指标，并且基于降噪效果指标来选择要被设定给滤波器处理单元的滤波器属性。

根据上述配置，关于候选滤波器属性的降噪效果指标是从在降噪操作关闭的状态中获得的未降噪信号和在以预设的候选滤波器属性执行降噪操作时的已降噪信号实际测量的。要被设定给滤波器处理单元的滤波器属性可基于实际测量的降噪效果指标来选择。

基于实际测量的降噪效果指标来执行对滤波器属性的选择使得能够根据构成耳机的声学部件、用户耳部形状、以及用户佩戴耳机的方式的不规则性来进行适当的滤波器属性选择。也就是说，可以选择能够针对声学部件的不规则性和个体用户之间的差异执行属性补偿的适当滤波器属性。

如上所述，就本发明而言，基于实际测量的降噪效果指标来执行滤波器属性选择使得能够进行适当的滤波器属性选择，这样就可以针对声学部件的不规则性和个体用户之间的差异来执行属性补偿。

这样，不必像现有技术中所做的那样为了进行属性补偿而通过手工劳动来进行调整，从而可以降低劳动成本，并且相应地降低制造成本。另外，这不是利用电位计等等进行的手工劳动调整，因此可以执行更加精细的调整。另外，个体用户不必执行手工调整的工作，从而实现了在这一点上不会向用户施加负担的优良消噪系统。

附图说明

图1A和图1B是示出使用反馈方法的耳机设备的消噪系统的模型示例的示图；

图2是示出图1A和图1B所示的消噪系统的属性的波特图(Bodeplot)；

图3A和图3B是示出使用前馈方法的耳机设备的消噪系统的模型示例的示图；

图4是示出充当第一实施例的信号处理设备的内部配置的框图；

图5是示出NC滤波器的滤波器配置示例的示图；

图6是示出滤波器属性信息数据库的数据配置示例的示图；

图7是示例性地示出在用户侧执行校准操作的情况下的分析环境的示图；

图8A和图8B是示出频率属性分析单元的配置示例的示图；

图9A和图9B是用于描述在采用FB方法的情况下根据未被降噪的信号/已被降噪的信号而执行的操作的示图；

图10A至图10C是用于描述降噪效果指标的示图；

图11是用于描述在采用FB方法的情况下在最优滤波器属性设定/正常消噪操作时相应执行的操作的示图；

图12是示出作为一个实施例的用于实现校准操作的处理过程的流程图；

图13是示出用于实现到正常消噪操作的转变操作的处理过程的流程图；

图14是示出充当第二实施例的信号处理设备的内部配置的框图；

图15A和图15B是用于描述在采用FF方法的情况下根据未被降噪的信号/已被降噪的信号而执行的操作的示图；

图16是用于描述在采用FF方法的情况下在最优滤波器属性设定/正常消噪操作时相应执行的操作的示图；

图17是示例性地示出在出货前执行校准操作的情况下的分析环境的示图；以及

图18是用于描述与滤波器属性选择技术有关的修改的示图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的实施例。首先，在描述本发明的实施例的配置之前，将描述消噪系统的基本概念。

消噪系统的概念

根据现有技术的消噪系统的基本方法的示例包括这样的配置，其中，伺服控制是通过反馈(以下可简写为“FB”)方法来执行的，并且也有通过前馈(以下可简写为“FF”)方法来执行的。首先，将参考图1A和图1B来描述FB方法。

图1A示意性地示出了在耳机佩戴者(用户)的右耳侧(L(左)和R(右)的双声道立体声的R声道)的FB方法消噪系统的模型示例。至于R声道侧的耳机设备的结构，首先，驱动器202被设置在壳体单元201内，其位置对应于佩戴耳机设备的用户500的右耳的位置。驱动器202与所谓的具有振膜的扬声器相同，并且通过被音频信号的放大输出所驱动而将声音发出到空气中。

考虑到此，就FB方法而言，麦克风203被设置在壳体201内，其位置被认为靠近用户500的右耳。该麦克风203对从驱动器202输出的音频以及从外部噪声源301进入壳体单元201并朝着右耳传播的音频(即，作为被右耳听到的外部音频的壳体内噪声302)进行收音。注意，发生壳体内噪声302的原因的示例例如包括：噪声源301由于声压从壳体单元的耳垫中的空隙泄漏进来，耳机设备的壳体本身在被传输到壳体中的噪声源301的声压下振动，等等。

根据通过利用麦克风203进行收音而获得的音频信号来生成用于消除(衰减、降低)壳体内噪声302的信号(消除用音频信号(canceling audiosignal)，例如具有与外部音频的音频信号成分相反的属性的信号，并且反馈这些信号以使之与用于驱动驱动器202的听取用声音(listening sound)的音频信号(音频源)相合成。从而，在被设定于壳体单元201内与右耳相对应的位置处的消噪点400处，获得了这样的声音，其中通过使来自驱动器的输出音频与外部音频成分相合成而消除了外部音频，并且用户的右耳听见该声音。这种配置也被设置在L声道(左耳)侧，从而获得用于与正常的R和L声道的双声道立体声相对应的耳机设备的消噪系统。

图1B中的框图示出了FB方法消噪系统的基本模型配置示例。注意在图1B中，与图1A一样，只示出了与R声道(右耳)相对应的配置，并且与L声道(左耳)相对应地提供相同的系统配置。另外，该图中所示的方框示出了与FB方法消噪系统中的特定电路构件、电路系统等等相对应的特定传递函数，并且在这里将被称为传递函数块。每个传递函数块旁边示出的文字表示该传递函数块的传递函数，并且音频信号(或音频)在经过传递函数块时被提供以在该处示出的传递函数。

首先，由设置在壳体单元201内的麦克风203收音的音频经由麦克风203和与麦克风放大器相对应的传递函数块101(传递函数M)被获得作为音频信号，该麦克风放大器对在麦克风203处获得的电信号进行放大并输出音频信号。经过了传递函数块101的音频信号经由与FB滤波器电路相对应的传递函数块102(传递函数-β)被输入到合成器103。该FB滤波器电路是这样一个滤波器电路，其中设定了属性以根据利用麦克风203进行收音而获得的音频信号来生成上述的消除用音频信号，并且其传递函数被写作-β。

另外，来自可能是音乐之类的音频声音源的音频信号S经历了这里的均衡器进行的均衡，并且经由与该均衡器相对应的传递函数块107(传递函数E)被输入到合成器103。

注意，音频信号S经历了这样的均衡，即，就FB方法而言，噪声收音麦克风203被设置在壳体单元201内，并且其不仅对噪声声音进行收音，还对来自驱动器202的输出音频进行收音。也就是说，就FB方法而言，因为麦克风203也对音频信号S的成分进行收音，所以传递函数-β也被提供给音频信号S，并且这可能导致音频信号S的声音质量的恶化。因此，预先通过均衡来向音频信号S提供预定的信号属性，以抑制由于传递函数-β而导致的声音质量的恶化。

合成器103通过加法来合成上述两个信号。这样合成的音频信号被功率放大器所放大，并且作为驱动信号被输出到驱动器202，以便作为音频信号从驱动器202输出。也就是说，来自合成器103的音频信号经过与功率放大器相对应的传递函数块104(传递函数A)，并且还经过与驱动器202相对应的传递函数块(传递函数D)，并且作为音频被发出到空气中。注意，驱动器202的传递函数D例如是根据驱动器202的结构等等来确定的。

驱动器202处输出的音频经由与从驱动器202到消噪点400的空间路径相对应的传递函数块106(传递函数H)(空间传递函数)到达消噪点400，并且与该处空间中的壳体内噪声302相合成。从消噪点400到达例如右耳的输出声音的声压P中已经消去了从壳体单元201外部侵入的噪声源301的声音。

现在，在图1B所示的消噪系统模型系统中，上述的输出声音的声压P被表达在下式1中，其中壳体内噪声302为N，音频声音源的音频信号为S，并且使用了各个传递函数块中的传递函数“M、-β、E、A、D、H”。

$P=\frac{1}{1+\mathrm{ADHM\β}}N+\frac{\mathrm{AHD}}{1+\mathrm{ADHM\β}}\mathrm{ES}$ …[式1]

注意到在该式1中为壳体内噪声302的N，可以看出N被表达为1/(1+ADHMβ)的系数所衰减。

但是，为了使得根据式1的该系统稳定工作而不会在用于降噪的频率带宽处振荡，以下式2必须成立。

$\left|\frac{1}{1+\mathrm{ADHM\&beta;}}\right|<1$ …[式2]

作为一般事项，将FB方法消噪系统中的传递函数的乘积的绝对值被表达为1＜＜|ADHMβ|这一事实和经典控制理论中的奈奎斯特稳定性判定相结合，可以如下解释式2。

在这里，考虑由(-ADHMβ)表达的系统，它是在图1B所示的消噪系统中通过切断与作为壳体内噪声302的N有关的环路部分的一部分来获得的。该系统在这里将被称为“开环”。作为一个示例，上述的开环可以通过设定在与麦克风和麦克风放大器相对应的传递函数块101和与FB滤波器电路相对应的传递函数块102之间作为要切断的部分来形成的。

该开环被认为具有例如图2中的波特图所示的属性。在该波特图中，水平轴表示频率，垂直轴的下半部表示增益，上半部表示相位。

在应对这里的开环的情况下，基于奈奎斯特稳定性判定，要满足式2，则必须满足以下两个条件。

条件1：在经过0deg.(0度)相位点时，增益必须低于0dB。

条件2：在增益为0dB或更高时，不得包括0deg.相位点。

在不满足两个条件1和2的情况下，环路表现为正相反馈，从而导致振荡(啸声)。在图2中，示出了与上述条件1相对应的相位裕量Pa和Pb，以及与条件2相对应的增益裕量Ga和Gb。如果这些裕量较小，则发生振荡的可能性就增大，这是由于使用被应用了该消噪系统的耳机设备的用户的各类个体差异，以及佩戴耳机设备的状态的差异而引起的。

例如，在图2中，经过0deg.相位点时的增益小于0dB，相应地获得了增益裕量Ga和Gb。但是，如果经过0deg.相位点时的增益为0dB或更大从而没有获得增益裕量Ga和Gb，或者经过0deg.相位点时的增益小于0dB但接近0dB并且相应地增益裕量Ga和Gb较小，则发生振荡，或者振荡的可能性增大。

同样，在图2中，在增益为0dB或更高的情况下，没有经过0deg.相位点，从而获得相位裕量Pa和Pb。但是，在增益为0dB或更高、但经过了0deg.相位点或者接近0deg.相位点，从而相位裕量Pa和Pb较小的情况下，发生振荡，或者振荡的可能性增大。

接下来，将描述除了上述的外部音频(噪声)消除(降低)功能之外，利用图1B所示的FB消噪系统的配置来从耳机设备再现和输出听取用声音的情况。

在这里，音频源的音频信号S(是诸如音乐之类的内容)被示为听取用声音。

注意，除了音乐或类似内容之外，对于音频信号S也可设想其他情况。例如，在向例如助听器应用消噪系统的情况下，这些音频信号S是由设置在壳体外部、用于对周围听取用声音进行收音的麦克风(不同于设置给消噪系统的麦克风203)所收音的音频信号。另外，在应用所谓的头戴式送受话器(headset)的情况下，这些音频信号S是诸如通过诸如电话通信之类的通信而接收的其他方的话音之类的音频信号。也就是说，音频信号S对应于应根据耳机设备的用户而再现和输出的一般音频。

首先，注意上式1中的音频源的音频信号S。还将假定把与均衡器相对应的传递函数E设定为具有下式3中表达的属性的传递函数。

E＝(1+ADHMβ)    …[式3]

注意，当通过频率轴来看时，传递属性E近似为上述开环的反属性(1+开环属性)。将式3所示的传递函数E的式子代入式1中，将使得我们可以把图1B所示的消噪系统模型中的输出声音的声压P表达为下式4：

$P=\frac{1}{1+\mathrm{ADHM\&beta;}}N+\mathrm{ADHS}$ …[式4]

在式4中的项ADHS中所示的传递函数A、D和H中，传递函数A对应于功率放大器，传递函数D对应于驱动器202，并且传递函数H对应于从驱动器202到消噪点400的空间传递函数，因此如果壳体单元201内的麦克风203的位置很接近耳部，则音频信号S可被认为具有相当于不具有消噪系统功能的正常耳机的属性。

接下来，将描述根据FF方法的消噪系统。与以上图1A一样，图3A示出了与R声道相对应的一侧的配置，作为FF方法消噪系统的模型示例。

就FF方法而言，麦克风203被设置到壳体单元201的外侧，以便对从噪声源301到达的音频进行收音。对利用麦克风203来收音的外部音频(即从噪声源301到达的音频)进行收音并获得音频信号，使这些音频信号经历适当的滤波处理，从而生成消除用音频信号。随后将这些消除用音频信号与来自听取用声音的音频信号相合成。也就是说，在电气上模拟从麦克风203的位置到驱动器202的位置的声学属性的消除用音频信号被与听取用声音的音频信号相合成。

从驱动器202输出其中合成了消除用音频信号和听取用声音的音频信号的音频信号，则会使得在消噪点400处获得的声音听起来好像从噪声源301侵入到壳体单元201中的声音已被消去了一样。

图3B示出了与一个声道(R声道)相对应的一侧的配置，作为FF方法消噪系统的基本模型配置示例。首先，经由具有与麦克风203和麦克风放大器相对应的传递函数M的消噪传递函数块101获得由设置在壳体单元201外侧的麦克风203所收集的声音，作为音频信号。

接下来，经过了传递函数块101的音频信号经由与FF滤波器相对应的传递函数块102(传递函数-α)被输入到合成器103。FF滤波器电路102是这样一个滤波器电路，其中，为来自通过利用麦克风203进行收音而获得的音频信号的消除用音频信号设定了属性，并且其传递函数被表达为-α。另外，这里的音频声音源的音频信号S被直接输入到合成器103。

经合成器103合成的音频信号被功率放大器放大，并被输出到驱动器202作为驱动信号，以便作为音频从驱动器202输出。也就是说，在这个情况下，同样，来自合成器103的音频信号经过与功率放大器相对应的传递函数块104(传递函数A)，并且还经过与驱动器202相对应的传递函数块105(传递函数D)，以作为音频被发出到空气中。

驱动器202处输出的音频经由与从驱动器202到消噪点400的空间路径相对应的传递函数块106(传递函数H)(空间传递函数)到达消噪点400，并且与该处空间中的壳体内噪声302相合成。

另外，在从噪声源301发出直到侵入到壳体单元201中并到达消噪点400为止之间，声音被提供以与从噪声源301到消噪点400的路径相对应的传递函数(空间传递函数F)，如传递函数块110所示。另一方面，从噪声源301到达的作为外部音频的音频在麦克风203处被收音，并且此时，从噪声源301发出的声音被提供以与从噪声源301到麦克风203的路径相对应的传递函数(空间传递函数G)，如传递函数块111所示。就与传递函数块102相对应的FF滤波器电路而言，设定传递函数-α时也考虑了空间传递函数F和G。

因此，就从消噪点400到达例如右耳的输出声音的声压P而言，从壳体单元201外部侵入的噪声源301的声音被消去了。

现在，在图3B所示的消噪系统模型系统中，上述的输出声音的声压P被表达在下式5中，其中噪声源301处发出的噪声为N，音频声音源的音频信号为S，并且使用了各个传递函数块中的传递函数“M、-α、E、A、D、H”。

P＝-GADHMαN+FN+ADHS    …[式5]

另外，在理想情况下，从噪声源301到消噪点400的路径的传递函数F可表达为下式6。

F＝GADHMα    …[式6]

接下来，将式6代入式5中，右侧的第一项和第二项被消去。根据其结果，输出声音的声压P可利用下式7来表达。

P＝ADHS    …[式7]

因此，消除了从噪声源301到达的声音，并且只获得了音频声音源的音频信号。也就是说，在逻辑上，在用户的右耳处听见了已被消除噪声的音频。但是，实际上，配置一个能够提供使得式6完美地成立的传递函数的完美FF滤波器电路是极为困难的。另外，诸如人与人之间耳部形状以及佩戴耳机设备的方式之类的个体差异相对较大，并且生成噪声的位置和麦克风位置之间的关系的变化等等影响尤其是中到高范围频段中的降噪效果，这一点已被广泛认识到。因此，对于中到高波段通常抑制主动降噪处理，而是主要执行依赖于耳机设备的壳体结构的被动声音隔离。

另外，应当注意，式6意味着利用包括传递函数-α的电路来模拟从噪声源301到耳部的传递函数。

另外，就图3A所示的FF方法消噪系统而言，麦克风203被设置到壳体的外侧，因此消除点400相对于壳体单元201可被任意设定以便对应于听者的耳部的位置，这与图1A中的FB系统消噪系统不同。但是，通常，传递函数-α是固定的，并且某种目标属性必须被设定为对象。另一方面，听者的耳部的形状等等是不同的。因此，可能存在这样的情况，即没有获得充分的消噪效果，或者以非相反相位添加噪声，从而导致产生异常声音的现象。

因此，一般来说，就FF方法而言，振荡可能性较低并且稳定性较高，但是却认为难以获得充分的噪声衰减量(消除量)。另一方面，虽然利用FB方法可以期望较大的噪声衰减量，但却认为必须考虑系统的稳定性。因此，FB方法和FF方法具有各自的特性。

第一实施例(应用到FB方法的示例)

耳机设备的配置

图4是示出充当根据本发明的信号处理设备的一个实施例的耳机设备1的内部配置的框图。

首先，耳机1设置有麦克风MIC，作为与消噪系统相对应的配置。如图中所示，被麦克风MIC收音的音频信号在麦克风放大器2处被放大，在A/D转换器3处被转换成数字信号，并且被提供到DSP(数字信号处理器)5。注意，在A/D转换器3处被转换成数字信号的收音信号也将被称为收音数据。

现在，图4所示的耳机1采用了FB方法作为消噪方法。通过参考上述的图1A可见，就与FB方法相对应的耳机设备而言，麦克风MIC(图1A和图1B中的麦克风203)被设置为部署在壳体单元(图1A和图1B中的201)的内侧。具体来说，此情况下的麦克风MIC被设置来对来自驱动器DRV的输出音频和耳机1所具有的壳体单元1A中的壳体内噪声(图1A和图1B中的302)进行收音。

现在，应当注意，本发明也适用于采用FF方法作为消噪方法的情况，但是为了避免混淆，在这里，将首先描述采用FB方法的情况，并且稍后将作为第二实施例来描述采用FF方法的情况。

另外，在图4中，例如，耳机1被设置有音频输入端子Tin，它是设置来用于输入从外部音频播放器等等提供的音频信号的。从音频输入端子Tin输入的音频信号经由A/D转换器4被提供到DSP 5。

现在，应当注意，耳机1进行操作，以使得耳机1的佩戴者听见基于从音频输入端子Tin输入的音频信号的音频，并且还消除(降低)噪声声音。也就是说，从音频输入端子Tin输入的音频信号是用于听取的音频信号，将被输入来供用户听取。换言之，这些不是作为消噪对象的音频信号。

DSP 5通过基于存储在图中的存储器8中的信号处理程序8a执行数字信号处理来实现作为图中所示的功能块的操作。

这里，为了进行描述，在下文中可将DSP 5的功能块当作硬件。另外，在下文中，消噪可被简写为“NC”。

另外，在图4中，关于DSP 5具有的功能，既示出了与上述的正常操作相对应的功能块，也示出了与后述实施例中的最优滤波器的选择/设定(关于NC滤波器属性的校准)相对应的功能块。具体来说，与正常操作相对应的功能块是NC滤波器5a、均衡器(EQ)5b以及加法单元5c。在以下描述中，将只描述与这种正常操作相对应的功能块，并且与校准相对应的功能块将被当作不存在。与校准相对应的功能块将在下文中描述。

首先，经由上述的A/D转换器3输入到DSP 5的收音数据被提供到NC滤波器5a。NC滤波器5a通过使收音数据经历具有预定的滤波器属性的滤波处理来提供用于消噪的信号属性。

现在，连接到DSP 5的存储器8存储了多个滤波器属性信息集合，用于获得彼此不同的消噪属性。每个滤波器属性信息集合是用于设定NC滤波器5a的滤波器属性的信息，并且具体来说，它们是用于确定NC滤波器5a的滤波器属性的滤波器配置和各类参数信息。

图5示出了NC滤波器5a的滤波器配置的一个示例。就图5所示的配置示例而言，NC滤波器5a被示为由串联连接的滤波器0→滤波器1→滤波器2及其后的用于执行增益调整的乘法器配置而成。在此情况下，滤波器0是MPF(Mid Presence Filter，中存滤波器)，滤波器1是LPF(低通滤波器)，滤波器2是BFP(带通滤波器)。MPF、LPF和BPF中的每一个的可调整参数为截止频率(中央频率)fc、Q值以及增益G，如图所示。另外，乘法器的参数是增益G。

注意，图5所示的NC滤波器5a的滤波器配置示例只是与某些滤波器属性的设定状态相对应的滤波器配置示例的图示，而并不意味着例如所形成的滤波器的数目和滤波器类型限于图中所示的那些。因此，在实际实践中，用于获得个体NC属性的配置是可变地设定的，因为例如滤波器属性以及滤波器数目、滤波器类型、滤波器的连接形式等等中的每一个不一定与图5所示的匹配。

但是，为了帮助以下的描述，将假定NC滤波器5a的滤波器配置的变化成分具有以下条件。

·只有如图5所示的串联连接形式被用于多个滤波器的连接形式。

·只可改变组合的滤波器的数目、组合的滤波器的类型、滤波器的参数、以及乘法器的参数(增益G＝0是允许的)。

·滤波器的参数仅为截止频率(中央频率)fc、Q值和增益G。

图6示出了与上述条件的情况相对应的滤波器属性信息数据库8b的数据结构示例，作为滤波器属性信息数据库8b的数据结构示例。

如图6所示，用于获得彼此不同的消噪属性的多个滤波器属性信息集合中的每一个被用相应的滤波器属性号码编号。

如图所示，此情况下的滤波器属性信息是组合了滤波器0至滤波器2的类型信息、滤波器0至滤波器2中每一个的个体参数信息(fc、Q、G)、以及上述乘法器的增益信息的信息。

注意，对于滤波器1的类型和滤波器1的参数的信息，以及滤波器2的类型和滤波器2的参数的信息，如果在相应滤波器位置中没有设置滤波器，则不存储有效信息。

返回图4，在DSP 5处，均衡器5b使经由上述的A/D转换器4输入的听取用音频信号(音频数据)经历均衡处理。例如，均衡器5b可利用FIR(有限冲击响应)滤波器等等来实现。

从先前对基本概念的描述可以看出，就FB方法而言，伴随着反馈环中为消噪而执行的滤波器处理，添加到反馈环的音频信号(听取用音频信号)的音频质量可能恶化。作为均衡器5b的功能操作是预先防止听取用音频信号的音频质量的这种恶化。

加法单元5c将经历由均衡器5b进行的均衡的音频数据和如上所述被提供以用于NC滤波器5a进行的消噪的信号属性的收音数据相加。该加法单元5c获得的数据被称为相加数据。该相加数据包括已被提供以用于由NC滤波器5a进行的消噪的信号属性的收音数据的成分。因此，在驱动器DRV处基于该相加数据执行声再现将会使得佩戴耳机1的用户感觉到噪声成分已被消除(降低)。也就是说，除了基于听取用音频信号的音频之外的音频被消除而不被听取。

以这种方式在DSP 5处获得的相加数据被提供到DSP 5并被转换成模拟信号，并且随后在功率放大器7处被放大并被提供到驱动器DRV。

驱动器DRV具有振膜，并且振膜被配置为基于从功率放大器7提供的音频信号(驱动信号)而被驱动，从而执行基于音频信号的音频输出(声再现)。

微计算机10被配置为包括例如ROM(只读存储器)、RAM(随机访问存储器)、CPU(中央处理单元)等等，并且通过基于存储在例如ROM中的程序执行各种类型的控制处理和计算，来执行对耳机1的整体控制。

如图所示，操作单元9连接到微计算机10。操作单元9被配置为具有图中没有示出的操作元件，这些操作元件被设置为存在于例如耳机1的壳体的外表面上，用户可利用其来执行各种类型的操作输入。在操作单元9处输入的信息被传送到微计算机10，作为操作输入信息。微计算机10执行与输入信息相对应的适当的计算和控制。

例如，设置给操作单元9的操作元件的一个示例是用于指示耳机1的电源的开/关的电源按钮。微计算机10基于根据对电源按钮的操作而从操作单元9提供来的操作输入信息来对耳机1执行电源开/关控制。

另外，设置给操作单元9的操作元件的一个示例是用于指示上述校准操作的开始的指示按钮。微计算机10基于根据对该指示按钮的操作而从操作单元9提供来的操作输入信号，向DSP 5(后文描述的最优滤波器属性选择/设定单元5d)给出操作开始指示。

校准操作

现在，就以像驱动器DRV和麦克风MIC之类的所谓换能器为代表的声学部件而言，声学属性对消噪效果的影响相对较大。但是，这些声学部件的声学属性受其机械配置的精确度的很大影响，从而受到每个个体单元之间的不规则性的很大影响。也就是说，有可能这种不规则性也会导致消噪效果的不规则性，并且在一些情况下，充分的消噪效果可能是无法获得的。

可列出的与不规则性有关的另一个问题是由于用户的耳部形状以及用户佩戴耳机的方式(佩戴状态)而引起的。也就是说，由于用户的这种个体差异，在消噪效果中也可能发生不规则性。

声学部件的这种不规则性已被利用这样一种技术来应对，在该技术中，多个电位计被用在例如制造线等等上，以便改变增益和粗略的NC滤波器属性，从而来执行属性补偿。

但是，根据现有技术的这种措施涉及人力，从而导致了劳动成本的增大，并且还导致了设备制造成本的增大。另外，利用上述电位计进行的调整是难以进行精细属性补偿的，并且实现充分的改善也是很困难的。

另外，与声学部件不同，在出货前进行调整不会针对个体用户之间的差异进行补偿。即使用户将要执行这种手工调整，这也是有问题的，因为劳动负担被强加在了个体用户上。

因此，就本实施例而言，采用了一种用于对为NC滤波器5a设定的滤波器属性执行校准的技术，以便吸收这些声学部件中的不规则性和由于用户之间的个体差异而引起的不规则性。

首先，在执行作为本实施例的校准操作的情况下，先决条件是将耳机1放置在如图7所示的分析环境中。如图7所示，在执行校准操作的情况下，耳机1被用户500所佩戴。在此状态中，用户500例如利用手持式声再现设备等等来输出测试信号。在此情况下，诸如CD(致密盘)之类的预先记录了测试信号的信号记录介质被分发给用户500(例如，通过将信号记录介质与作为产品的耳机1封装在一起)，并且通过利用具有扬声器的声再现设备来对信号记录介质中记录的信号进行声再现，测试信号被输出。

在此示例的情况下，使用具有相互不同频率的正弦波信号的合成信号，如图所示。具体来说，这是50Hz、100Hz、200Hz、500Hz和1kHz的正弦波信号的合成信号。

在这种分析环境下，用户500指示耳机1开始校准操作。校准操作开始指令是通过对设置给先前描述的操作单元9的指令按钮进行操作来执行的。

在耳机1处，校准操作是通过作为最优滤波器属性选择/设定单元5d和滤波器属性分析单元5e的功能操作来实现的。

滤波器属性分析单元5e执行对经由A/D转换器3输入的收音数据的频率属性的分析。

滤波器属性分析单元5e例如可具有如图8A或图8B所示的配置。

图8A所示的配置具有多个并联的BPF 15，其中每一个被设定到不同的截止频率(中央频率)fc，并且收音数据中的每个预定频率点的能量(幅度成分)是通过计算在每个BPF 15的输出的设定时段内的时间轴信号的平方累积和来获得的。具体来说，对于此情况下的BPF 15，根据先前的测试信号中包括的正弦波频率，总共设置了五个，即根据fc＝50Hz的BPF 15-1，根据fc＝100Hz的BPF 15-2，根据fc＝200Hz的BPF 15-3，根据fc＝500Hz的BPF 15-4，以及根据fc＝1kHz的BPF 15-5。另外，以与这些BPF 15中的每一个一一对应的方式，设置了用于计算每个BPF 15的输出的设定时段内的时间轴信号的平方累积和的平方累积和计算单元16(平方累积和计算单元16-1至16-5)。

另外，图8B所示的配置用于利用FFT(快速傅立叶变换)来获得有关频率的幅度值。在此情况下，在FFT处理单元17处，使收音数据经历傅立叶变换，并且在有关频率幅度计算单元18处为每个预定的频率点计算幅度值。有关频率幅度计算单元18计算50Hz、100Hz、200Hz、500Hz和1kHz的每个频率点的幅度值。

这样，滤波器属性分析单元5e获得了关于收音数据的每个频率点的幅度成分。

返回图4，最优滤波器属性选择/设定单元5d一般遵循以下流程来执行操作。

1)获得对在NC滤波器5a的消噪操作被停止状态中获得的未被降噪的信号的频率属性分析结果。

2)将存储在滤波器属性信息数据库8b中的滤波器属性设定给NC滤波器5a，并且获得对在执行消噪操作的状态中获得的已被降噪的信号的频率属性分析结果。

3)获得对未被降噪的信号的频率属性分析结果和对已被降噪的信号的频率属性分析结果之间的差异，从而获得关于候选滤波器属性的降噪效果指标。

4)基于降噪效果指标来选择最优滤波器属性。

5)存储所选择的最优滤波器的滤波器属性号，并且将该最优滤波器设定为NC滤波器5a。

参考以下的图9A和图9B来描述最优滤波器属性选择/设定单元5d的功能操作。

首先，图9A以方框形式示出了在DSP 5处根据对未被降噪的信号进行的分析而执行的功能操作。注意，在图9A(以及图9B)中，壳体单元1A、麦克风MIC、驱动器DRV、麦克风放大器2、A/D转换器3、D/A转换器6和功率放大器7与DSP 5的功能块一起示出。在图9A中，最优滤波器属性选择/设定单元5d响应于上述的校准操作开始指令，首先停止由NC滤波器5a执行的消噪操作以及由加法单元5c执行的加法操作(包括由均衡器5b进行的均衡操作)，从而滤波器属性分析单元5e可针对未被降噪的信号来执行频率属性分析。

现在，停止由NC滤波器5a执行的消噪操作和由加法单元5c执行的加法操作将会使反馈环关断，并且将听取用音频添加到反馈环的操作也不被执行。结果，经由A/D转换器3获得的收音数据只是壳体单元1A内的壳体内噪声成分。也就是说，可以获得未被降噪的信号。

在停止由NC滤波器5a执行的消噪操作和由加法单元5c执行的加法操作时，最优滤波器属性选择/设定单元5d获得在滤波器属性分析单元5e处分析并经由A/D转换器3获得的未被降噪的信号的频率属性的信息(每个频率点的幅度值)。

这里以这种方式获得的关于未被降噪的信号的每个频率点的幅度值将分别被写作Doff50、Doff100、Doff200、Doff500和Doff1k。

接下来，在计算关于未被降噪的信号的总值Doff之后，获得对当存储于滤波器属性信息数据库8b中的滤波器属性作为候选滤波器属性被设定在NC滤波器5a中并且消噪被执行时获得的已被降噪的信号的频率属性分析结果。具体来说，在本示例的情况下，获得对当存储于滤波器属性信息数据库8b中的所有滤波器属性都作为候选滤波器属性被设定在NC滤波器5a中时获得的已被降噪的信号的频率属性分析结果。

图9B是根据对已被降噪的信号的这种分析而执行的DSP 5的功能操作的框图。在此情况下，候选滤波器属性被设定并且消噪操作被执行，因此反馈环处于接通状态。

但是，注意，虽然这里消噪操作开启了，但是加法单元5c所执行的对听取用音频信号的添加操作(包括均衡器5b进行的均衡操作)仍然关闭。这是为了获得关于已被降噪的信号的属性分析结果。也就是说，如果在反馈环接通的状态中执行听取用音频信号的添加，则听取用音频信号的成分当然也将被包括在经由A/D转换器3输入到DSP 5的收音信号中，因此听取用音频信号的成分可能阻碍在滤波器属性分析单元5e处执行的对已被降噪的信号的适当分析。因此，就本示例而言，对已被降噪的信号的频率属性分析是在加法单元5c进行的加法操作保持关闭的情况下执行的。因此，可以获得关于已被降噪的信号的适当分析结果。

另外，在最优滤波器属性选择/设定单元5d处获得对未被降噪的信号的频率属性分析结果和对已被降噪的信号的频率属性分析结果之间的差异，从而可获得关于每个候选滤波器属性的降噪效果指标。

现在，就本示例而言，降噪效果指标的计算是在每次候选滤波器属性之一被设定并且已被降噪的信号的频率属性被获得时执行的。

也就是说，在赋予存储在滤波器属性信息数据库8b中的每个滤波器属性信息集合的滤波器属性号码为[m]的情况下，最优滤波器属性选择/设定单元5d将第[m]号滤波器属性设定到NC滤波器5a以执行消噪操作，并且此时获得由滤波器属性分析单元5e分析出的关于来自A/D转换器3的收音数据的频率属性分析结果，作为在设定了第[m]号滤波器属性的状态中对已被降噪的信号的频率属性分析结果(以这种方式获得的在设定了第[m]号滤波器属性的状态中对已被降噪的信号的频率属性分析结果将分别被写作Don[m]50、Don[m]100、Don[m]200、Don[m]500以及Don[m]1k)。在以这种方式获得Don[m]50、Don[m]100、Don[m]200、Don[m]500以及Don[m]1k后，计算先前获得的关于未被降噪的信号的分析结果(Doff50、Doff100、Doff200、Doff500和Doff1k)与这些Don[m]50、Don[m]100、Don[m]200、Don[m]500和Don[m]1k之间的差异。具体来说，计算

Doff50-Don[m]50，

Doff100-Don[m]100，

Doff200-Don[m]200，

Doff500-Don[m]500，以及

Doff1k-Don[m]1k

中的每一个。“Doff-Don[m]”的值是对每个频率点计算的，并且总值(其中总值为[m])被保存为第[m]号滤波器属性的降噪效果指标。

对于存储在滤波器属性信息数据库8b中的每个滤波器属性，顺序执行这一系列操作，即“设定第[m]号滤波器属性→获得对已被降噪的信号的频率属性分析结果→计算总值[m]”。这样，对于所有候选滤波器属性获得了降噪效果指标。

对于每个频率点计算“Doff-Don[m]”的结果的示例在图10A中示出。在这里，在消噪操作(以及加法单元5c进行的加法操作)关闭的状态中获得的未被降噪的信号只包括基于测试信号的音频成分。另一方面，对于在设定了候选滤波器属性并且消噪操作处于开启状态的情况下获得的已被降噪的信号来说，基于测试信号的音频成分略微降低了。

从这一点也可以了解，被表达为“Doff-Don[m]”的未被降噪的信号和已被降噪的信号之间的差异可用作用于评估降噪效果的指标。图10A所示的每个频率点的“Doff-Don[m]”的值可以单独用作降噪效果指标，但是在本示例的情况下，它们的总值[m]被用作关于第[m]号滤波器属性的滤波器属性的降噪效果指标。

注意，在实际实践中，对总值[m]的获得可通过如图10B所示根据听觉感知属性曲线对每个频率点的“Doff-Don[m]”的值加权并求得它们的总和来执行。

另外，对于在考虑了听觉感知属性的情况下的技术的示例，如图10C所示，基于听觉感知属性曲线，可为每个频率点设定阈值th-50、阈值th-100、阈值th-200、阈值th-500、以及阈值th-1k，其中只有“Doff-Don[m]”的值的部分被包括在对总值[m]的计算中。至于具体计算，计算

“Doff50-Don[m]50”-“th-50”

“Doff100-Don[m]100”-“th-100”

“Doff200-Don[m]200”-“th-200”

“Doff500-Don[m]500”-“th-500”

“Doff1k-Don[m]1k”-“th-1k”

中的每一个，并且其总和被用作总值[m]。

在如上所述计算了关于每个候选滤波器属性的总值[m]后，基于总值[m]来选择将被设定给NC滤波器5a的滤波器属性。具体来说，在此情况下，具有最大的总值[m]的候选滤波器属性被选择为最优滤波器属性，因为它是具有最高降噪效果的候选滤波器属性。所选择的最优滤波器属性的滤波器属性号码信息被保存(存储)在存储器8中。

现在，到目前为止描述的最优滤波器属性的选择操作是基于先前利用图5来描述的关于测试信号的分析结果来执行的，因此在测试信号未被适当收音的情况下，当然就不会执行对最优滤波器属性的适当选择。

例如，考虑到这一点，就本示例而言，在如上所述计算的每个频率点的“Doff-Don[m]”的值不满足预设的规定值的情况下，用于选择最优滤波器属性的操作(校准操作)被取消。具体来说，在每个频率点的“Doff-Don[m]”中的甚至一个值不满足该规定值的情况下，用于选择最优滤波器属性的操作被取消。

注意，可以设想的没有充分获得Doff和Don[m]之间的差异的情况包括测试信号完全没被输出或者输出很小(相对于周围背景噪声的S/N比不足)，或者耳机1侧的故障，等等。因此，在取消用于选择最优滤波器属性的操作的情况下，作出通知以通知用户500，大意是可能发生了这些问题，并且不会执行适当的选择操作。具体来说，例如，预先存储在存储器8中的消息数据(音频数据)被输出到D/A转换器6，从而通过音频向用户作出通知。

注意，在单独设置了诸如液晶显示屏或有机EL显示屏之类的显示单元的情况下，可以通过显示单元来可视地执行通知。

这样，在“Doff-Don[m]”的值不满足规定值的情况下停止用于选择最优滤波器属性的操作使得能够防止不适当的滤波器属性被选择并保存为最优滤波器属性。另外，上述通知使得能够向用户500简短地报告状态，从而防止用户500产生迷惑。

另外，在选择和存储了最优滤波器属性之后，最优滤波器属性选择/设定单元5d还执行用于在设定了最优滤波器属性的状态中执行消噪操作的操作。

图11以框图形式示出在DSP 5处根据这种最优滤波器属性设定和正常消噪操作而执行的功能操作。注意，在图11中，壳体单元1A、麦克风MIC、驱动器DRV、麦克风放大器2、A/D转换器3、D/A转换器6和功率放大器7也与DSP 5的功能块一起被示出。

首先，最优滤波器属性选择/设定单元5d读出存储在存储器8中的最优滤波器属性的滤波器属性号码信息，并且基于从存储在滤波器属性信息数据库8b中的最优滤波器属性中读出的由该滤波器属性号码标识的滤波器属性来将NC滤波器5a的滤波器属性设定到最优滤波器属性。在滤波器属性信息库8b被设定的这种状态中，执行利用NC滤波器5a进行的消噪操作、关于听取用音频信号的均衡操作、以及利用加法单元5c进行的加法操作。也就是说，从而执行了包括听取用音频信号的声再现在内的正常消噪操作。

注意，可以设想到这种到正常消噪的转变在完成对最优滤波器属性的选择/存储后被自动执行。或者，这可以根据用户500进行的操作输入来执行。

根据如上所述的本实施例，最优滤波器属性是基于在用户500实际佩戴耳机1的状态中实际测量的降噪效果指标来选择的，因此可以选择根据每个个体耳机1的声学部件属性以及用户500的耳部的形状和佩戴耳机1的方式而最优的滤波器属性。也就是说，可以选择能够吸收佩戴耳机1的方式上的不规则性的合适的滤波器属性。

据此，不必执行像现有技术中那样的在出货前为了进行属性补偿而通过手工劳动来进行调整，从而带来了劳动成本的降低，因此也带来了设备制造成本的降低。另外，这不是利用电位计等等通过手工劳动进行的调整，因此可以执行更加精细的调整。

另外，个体用户不必执行手工调整的工作，从而实现了在这一点上不会向用户施加负担的优良消噪系统。

另外，就本实施例而言，执行滤波处理以赋予用于消噪的信号属性的NC滤波器是由数字滤波器配置而成的，从而用于实现校准操作的硬件配置得以简化。

例如，在将模拟电路用于NC滤波器的情况下，为了实现校准操作，必须并联设置多个各自具有不同滤波器属性的滤波器电路，其中每个电路被顺序选择以针对每个候选滤波器属性执行对已被降噪的信号的分析，但是这种配置导致较大的电路规模，因而是不现实的配置。

另一方面，就将数字滤波器用于NC滤波器的本示例的情况而言，候选滤波器属性的切换可通过改变滤波器配置和参数来执行，并且通过单独改变DSP 5的程序就可以进行。在这一点上，与NC滤波器由模拟滤波器形成的情况相比，硬件配置可得到显著简化。

图12和图13中的流程图示出了用于实现上述实施例的操作的处理过程。图12示出了用于实现校准操作的处理过程，图13示出了用于实现到正常消噪操作的转变操作的处理过程。

注意，在图12和图13中，用于实现本实施例的操作的处理过程被示为将由DSP 5基于信号处理程序8a来执行的处理过程。

首先，在图12中，在步骤S101中，流程等待发生校准开始触发。从到目前为止的描述可以了解，在本实施例情况下的校准操作根据微计算机10基于用户500进行的操作输入向DSP 5给出命令而开始。因此，步骤S101中的处理是等待来自微计算机10的开始指示的处理。

在存在来自微计算机10的开始指示并且对校准操作的开始触发的发生已被配置的情况下，在步骤S102中，执行对未被降噪的信号的频率属性分析。也就是说，停止通过NC滤波器5a的滤波处理而进行的消噪处理以及加法单元5c的加法操作(包括均衡器5b的均衡操作)，并且在此状态下，通过滤波器属性分析单元5e的操作来执行关于从A/D转换器3提供的收音数据(未被降噪的信号)的频率属性分析。如上所述，利用该频率属性分析，为50Hz、100Hz、200Hz、500Hz和1kHz的每个频率点获得幅度值。因此，利用此步骤S102中的处理，获得了关于未被降噪的信号的每个频率点的幅度值Doff50、Doff100、Doff200、Doff500以及Doff1k。

在之后的步骤S103中，执行处理以设定滤波器属性号码[m]＝0。

在接下来的步骤S104中，执行处理以设定具有滤波器属性号码[m]的滤波器属性并且开始NC操作。也就是说，基于被附加了滤波器属性号码[m]的滤波器属性信息，NC滤波器5a的滤波器属性被设定到由滤波器属性号码[m]标识的滤波器属性，并且在此状态中，消噪操作开始。

注意，如上所述，这里只开始消噪操作，而加法单元5c的加法操作保持关闭。

在之后的步骤S105中，执行关于已被降噪的信号的频率属性分析。也就是说，通过滤波器属性分析单元5e的操作，执行关于来自A/D转换器3的收音数据的频率属性分析。因此，在设定了滤波器属性号码[m]的滤波器属性的状态中，获得了Don[m]50、Don[m]100、Don[m]200、Don[m]500和Don[m]1k，作为频率属性分析结果。

然后，当在之后的步骤S105中停止NC操作后，在步骤S106中，对于每个波段(频率点)计算“Doff-Don[m]”。具体来说，计算

Doff50-Don[m]50，

Doff100-Don[m]100，

Doff200-Don[m]200，

Doff500-Don[m]500，以及

Doff1k-Don[m]1k

中的每一个。

在之后的步骤S108中，判定在每个波段的任何“Doff-Don[m]”中是否存在不满足规定值的。

如果获得肯定结果，即每个波段的“Doff-Don[m]”中存在不满足规定值的，则流程前进到步骤S115，并且执行差错处理。在该差错处理中，向用户500作出通知，大意是测试信号完全未被输出或者输出很小，或者在设备侧存在故障等等，并且可能不能执行适当的选择操作，就像上述示例性说明中一样。

通过在步骤S108中提供判定处理并在步骤S115中提供差错处理，在存在不满足规定值的波段的“Doff-Don[m]”的情况下，可以取消用于选择最优滤波器属性的操作。

另一方面，如果在步骤S108中获得否定结果，即每个波段的“Doff-Don[m]”都满足规定值，则流程前进到步骤S109，并且每个波段的“Doff-Don[m]”的值被总计(计算总值[m])。

注意，如前所述，可以进行这样一种布置，其中，不是简单地对每个频率点的“Doff-Don[m]”进行总计来得到总值[m]，而是通过根据听觉感知属性曲线对每个频率点的“Doff-Don[m]”的值加权来获得总和，或者只获得超过阈值th的部分的总和。

在之后的步骤S110中，作为总值[m]的存储处理，总值[m]被存储在存储器8中。

在步骤S111中，判定是否已尝试了所有滤波器属性。也就是说，判定在存储于滤波器属性信息数据库8b中的滤波器属性信息集合的数目为n的情况下，是否达到了m＝n。

如果在步骤S111中获得否定结果，即m＝n不成立因而尚未尝试所有滤波器属性，流程则前进到步骤S112，并且m的值被递增(m＝m+1)，此后流程返回到先前描述的步骤S104。

这样，计算并存储了在滤波器属性信息数据库8b中存储的所有滤波器属性的降噪效果指标(在此情况下是总值[m])。

另外，如果在步骤S111中获得肯定结果，即m＝n成立因而已尝试了所有滤波器属性，流程则前进到步骤S113，并且执行处理以选择具有最高NC效果(降噪效果)的滤波器属性。也就是说，选择总值[m]最大的滤波器属性(滤波器属性号码信息)。

然后，在之后的步骤S14中，执行处理以将该滤波器属性号码信息存储为最优滤波器属性号码信息。也就是说，通过步骤S113中的处理选择的滤波器属性号码信息被存储在存储器8中。

在执行步骤S114中的存储处理后，此图中所示的一系列处理结束。

接下来，将参考图13来描述在转变到正常消噪操作时将相应执行的处理的过程。

从先前的描述可以了解到，图13所示的处理是根据图12所示的校准操作例如结束而自动开始的。或者，这可以根据用户500进行的操作输入来执行的。

在图13中，首先在步骤S201中，读出最优滤波器属性号码信息。在之后的步骤S202中，基于由读出的号码标识的滤波器属性信息来执行用于设定最优滤波器属性的处理。也就是说，基于由以上读出的滤波器属性号码信息所标识的滤波器属性信息来为NC滤波器5a设定滤波器配置/参数。

在之后的步骤S203中，开始NC操作和听取用音频信号的加法操作。也就是说，在设定了最优滤波器属性的状态中开始消噪操作，并且还开始加法单元5c的加法操作(包括均衡器5b的均衡操作)。

在执行该步骤S203中的处理后，此图中所示的一系列处理结束。

第二实施例

接下来，作为第二实施例，将描述应用到FF方法的示例。

图14是示出充当第二实施例的耳机20的内部配置的框图，该第二实施例实现了作为采用FF方法的情况下的实施例的校准操作(以及到正常消噪操作的转变操作)。

在图14中，一起示出了设置给耳机20的壳体单元20A以及后文将描述的分析对象收音单元30的内部配置。

另外，在以下描述中，与已经描述的部分相同的部分将以相同的标号来表示，并且对其的描述将被省略。

图14所示的耳机20与先前的图4所示的耳机1相比的不同之处在于，麦克风MIC的形成位置不同。具体来说，就FF方法的情况而言，麦克风MIC被定位在壳体单元20A的外侧，以便对壳体单元20A外部世界生成的声音进行收音，这一点从先前对图3A的描述可以了解到。

现在，为了在执行校准操作时获得合适的降噪效果指标，应当基于用户500的音频听取点(图1A、图1B、图3A和图3B中的消噪点400)来执行对未被降噪的信号和已被降噪的信号的比较。

在图4中先前示出的FB方法的情况下，麦克风MIC被设置在壳体单元1A的内侧，因此能够基于来自麦克风MIC的收音信号来分析听取点处的未被降噪的信号的幅度成分。但是，在FF方法的情况下，用于噪声监视的麦克风MIC如上所述被设置到壳体单元20A的外侧，因此对未被降噪的信号的幅度成分的分析不是利用该麦克风MIC来执行的。

因此，在采用FF方法的情况下，在例如先前图5所示的分析环境下，将一个单独的麦克风部署在壳体单元20A的内侧，并且利用来自该麦克风的收音信号来执行对未被降噪的信号的幅度成分的分析。

具体来说，使用了分析对象收音单元30，该分析对象收音单元30设置有麦克风30a和用于对来自麦克风30a的收音信号进行放大的麦克风放大器30b。该分析对象收音单元30设置有一端子，从该端子中可提供来自麦克风放大器30b的输出信号，并且通过用户500将该端子连接到设置给耳机20的音频输入端子Tin，基于麦克风30a的收音操作而获得的收音信号可被输入到耳机20，更具体来说是输入到A/D转换器4。

就图14所示的耳机20而言，根据相对于这种FB方法的改变点，这里也对DSP 5的功能作了改变。

具体来说，取代先前的信号处理程序，将信号处理程序8c存储在存储器8中，并且对于DSP 5的功能，取代最优滤波器属性选择/设定单元5d的功能，设置了最优滤波器属性选择/设定单元5f的功能。

注意，在采用FF方法的情况下，可以省略均衡器5b的功能。因此，就此情况下的DSP 5而言，如图中所示均衡器5b的功能被省略，并且加法单元5c对经过NC滤波器5a进行的滤波处理之后的信号和将被输入到A/D转换器4的听取用音频信号执行加法。

最优滤波器属性选择/设定单元5f与第一实施例中的最优滤波器属性选择/设定单元5d的不同之处在于，在分析未被降噪的信号和已被降噪的信号时，对将从A/D转换器4输入的、来自分析对象收音单元30的收音信号(收音数据)的频率属性分析是由滤波器属性分析单元5e来执行的。

图15A和图15B是以框图形式示出在第二实施例的情况下的校准操作时相应执行的DSP 5的功能操作的示图，其中图15A示出了对未被降噪的信号的分析，图15B示出了对已被降噪的信号的分析。注意，在图15A和图15B中，壳体单元20A、麦克风MIC、驱动器DRV、麦克风放大器2、A/D转换器3、D/A转换器6、功率放大器7和分析对象收音单元30与DSP 5的功能块一起被示出。

首先，在如图15A所示分析未被降噪的信号时，最优滤波器属性选择/设定单元5f响应于基于用户500进行的操作输入而从微计算机10提供来的校准操作开始指示，停止由NC滤波器5a执行的消噪操作和由加法单元5c执行的加法操作，从而滤波器属性分析单元5e对经由A/D转换器4输入的、来自分析对象收音单元30的收音数据执行频率属性分析。因此，获得了关于未被降噪的信号的频率属性分析结果(Doff50、Doff100、Doff200、Doff500和Doff1k)。

另外，在如图15B所示分析已被降噪的信号时，最优滤波器属性选择/设定单元5f开启由NC滤波器5a执行的消噪操作，并且使得滤波器属性分析单元5e执行频率属性分析。也就是说，这样获得了关于已被降噪的信号的频率属性分析结果，这些结果是由于在空间中对经过NC滤波器5a进行的滤波处理之后的信号执行消噪而获得的，并且最优滤波器属性选择/设定单元5f获得关于已被降噪的信号的频率属性分析结果Don[m]50、Don[m]100、Don[m]200、Don[m]500和Don[m]1k。

注意，当在此情况下选择最优滤波器属性时，同样，基于存储在滤波器属性信息数据库8b内的信息在NC滤波器5a中顺序设定每个滤波器属性并且获得对已被降噪的信号的频率属性分析结果，这一点是与第一实施例的情况相同的。

应当注意，在DSP 5处根据最优滤波器属性设定和正常消噪操作执行的功能操作在图16中示出。注意，在图16中，同样，壳体单元20A、麦克风MIC、驱动器DRV、麦克风放大器2、A/D转换器3、D/A转换器6、功率放大器7和分析对象收音单元30是与DSP 5的功能块一起示出的。在该图所示的FF方法的情况下，在选择和存储了最优滤波器属性之后，在设定了最优滤波器属性的状态中执行由NC滤波器5a进行的滤波处理，并且也开始了由加法单元5c执行的对经过由NC滤波器5a进行的滤波处理的信号和来自音频输入端子Tin的输入信号的加法操作。这样，执行了正常消噪操作。

从到目前为止的描述可以了解到，在正常消噪操作时，应当注意音频信号从音频源输入到音频输入端子Tin这一点。

用于实现如上所述的第二实施例的操作的具体处理过程可与先前的图12和图13中所示的那些相同。

但是，要注意，图12中的步骤S102中的关于未被降噪的信号的频率属性分析处理是这样一种处理，其中，在由NC滤波器5a执行的消噪操作和由加法单元5c执行的加法操作被停止的状态中对经由A/D转换器4输入的来自分析对象收音单元30的收音数据执行频率属性分析，从先前的描述中可以了解到这一点。

另外，步骤S105中的关于已被降噪的信号的频率属性分析处理是这样一种处理，其中，在由NC滤波器5a执行的消噪操作开启的状态中(在此情况下，由加法单元5c执行的听取用音频信号的加法操作也保持关闭)对经由A/D转换器4输入的来自分析对象收音单元30的收音数据执行频率属性分析。

现在，从以上描述中可以了解到，在采用FF方法的情况下，必须单独设置分析对象收音单元30，用于执行对未被降噪的信号的分析。但是，通过查看图14至图15B可以了解到，分析对象收音单元30的连接目的地可以是预先设置给耳机20作为用于听取用音频信号的输入的音频输入端子Tin。因此，无需设置另外的单独的输入端子或A/D转换器，并且只要利用收音夹具来充当分析对象收音单元30并且改变DSP 5的程序，就能实现校准操作。

修改

虽然已经描述了本发明的实施例，但是本发明并不限于到目前为止描述的具体示例。

例如，到目前为止仅描述了利用用户实际佩戴的耳机1或20来进行校准操作的情况，但校准操作例如可在工厂出货前在制造线等等上执行。

在此情况下，耳机1或20例如被安装在接下来的图17所示的声耦合器上，并且执行测试信号的输出和对耳机1或20的校准操作。声耦合器50被创建为模拟实际耳部的声学条件(声阻抗、隔离度，等等)。

在工厂出货前执行这种校准操作使得能够针对耳机1或20具有的声学部件的不规则性进行属性补偿。

注意，声耦合器50必须被设定到实际耳部的声学条件的某些代表性条件，由于工厂出货前的校准操作，可能无法执行与用户耳部形状(以及佩戴方式)相对应的属性补偿，但从用户不必在购买之后在图5所示的分析条件下花精力来为耳机1或20执行校准这一点来看，这是有利的。

应当注意，在与FB方法相对应的第一实施例的情况下，具体地说在声耦合器50内不必设置麦克风，但在与FF方法相对应的第二实施例的情况下，在声耦合器50内必须设置麦克风，并且来自在耦合器50内设置的麦克风的收音信号经由麦克风放大器被输入到音频输入端子Tin。

另外，到目前为止已经以简化的方式进行了描述，其中音频信号(包括收音信号)的声道的数目只是单声道，但是本发明也可以适用于对多个声道的声信号执行声再现的情况。

另外，就到目前为止的描述而言，已利用为每个候选滤波器属性的设定顺序执行计算的情况来示例性地说明了关于每个候选滤波器属性的降噪效果指标(总值[m])的计算，但是，也可以进行这样一种布置，其中，例如，对于所有候选滤波器获得对已被降噪的信号的频率属性分析结果，然后计算每个候选滤波器属性的降噪效果指标。

另外，就到目前为止的描述而言，已经示例性地说明了这样一种情况，其中，获得所有候选滤波器属性的降噪效果指标，然后选择具有最大值的滤波器属性来作为最优滤波器属性，但是取代这种情况，也可以进行这样一种布置，其中，根据总值[m]达到某个基准值或更高来执行最优滤波器属性选择，从而结束校准操作。

图18示出了此情况下的处理过程的示例。注意，图18主要仅示出了相对于先前的图12发生改变的点，而其他处理与图12中的相同，并且相应的被从图中省略以避免冗余。

就该图所示的情况而言，在步骤S109中，对每个波段的“Doff-Don[m]”进行总计，在此之后在步骤S301中，判定总和[m]是否为基准值或更高。如果在步骤S301中获得否定结果，即总和[m]不是基准值或更高，则流程前进以实现步骤S112中的处理。也就是说，相应地，执行处理以获得下一滤波器属性号码的滤波器属性的总和[m]。在步骤S301中，如果获得肯定结果，即总和[m]为基准值或更高，则在步骤S302中执行处理以将滤波器属性号码m存储为最优滤波器属性号码信息。

注意，在此情况下，总和[m]仅被用于顺序判定中，因此图12所示的步骤S110中的用于存储总和[m]的处理可被省略。

这样，顺序地判定总和[m]是否为基准值或更高，并且在获得具有基准值或更高的滤波器属性的情况下，执行操作以选择该滤波器属性作为最优滤波器属性，从而可以缩短为校准操作花费的时间，并且可以减轻处理负担。

另外，到目前为止已经描述了为每个频率点获得差值(Doff-Don[m])的总值来作为降噪效果指标，但是也可以进行这样一种布置，其中，每个频率点的差值本身可被用作降噪效果指标。在此情况下，可以进行一种布置来选择最优滤波器属性，其中，为每个频率点提供基准值，并且把在所有频率点处都获得等于或高于基准值的值的滤波器属性选择为最优滤波器属性。

另外，虽然在先前的图10C中已经描述了为每个频率点处的差异值设定阈值th，但是也可以采用这样一种技术，其中，如果存在即使一个不满足阈值th的频率点，它也被从作为最优滤波器属性的选择对象中排除。

利用这种技术使得校准精度得到改善，因为降噪效果保持较高。

另外，虽然到目前为止已经描述了最优滤波器属性号码信息被存储的情况，但是最优滤波器属性本身的滤波器属性信息也可被存储。

另外，虽然多个代表性频率的正弦波信号已被描述为用作测试信号，以便可以容易且迅速地测量候选滤波器属性的降噪效果，但是例如在DSP5的处理能力所允许的范围内也可以使用宽带信号。

或者，在周围噪声稳定的条件下，无需执行测试信号的输出。

另外，虽然已经示例性地说明了被佩戴来使得壳体单元覆盖用户耳部的所谓的耳上耳机设备，但是本发明也可适当地应用到除了耳上型之外的其他所有类型的耳机设备。例如，本发明的实施例可以适当地应用到所谓的耳内型(耳塞)耳机设备，这种耳机设备是通过耳机设备的一部分被插入到用户的耳道中来佩戴的，等等。

另外，虽然到目前为止已经描述了根据本发明的信号处理设备被实现为耳机设备的情况，但是根据本发明的信号处理设备也可以用其他设备形式来实现，例如具有消噪功能的音频播放器、蜂窝电话、头戴式送话器等等。

本发明包含与2008年5月8日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-122508中公开的内容相关的主题，这里通过引用将该申请的全部内容并入。

本领域的技术人员应当理解，取决于设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们处于权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (13)

1.一种信号处理设备，包括：

滤波器处理装置，被配置为通过使来自收音装置的收音信号经历基于预设的滤波器属性的滤波处理以赋予用于降噪的信号属性来执行降噪操作；

未降噪信号获得装置，被配置为获得在由所述滤波器处理装置进行的降噪操作被停止的状态中获得的未降噪信号；以及

滤波器属性选择装置，被配置为获得所述未降噪信号和在预设的滤波器属性作为候选滤波器属性被设定给所述滤波器处理装置的情况下执行降噪操作时获得的已降噪信号之间的差异，从而获得关于所述候选滤波器属性的降噪效果指标，并且基于所述降噪效果指标来选择要被设定给所述滤波器处理装置的滤波器属性。

2.根据权利要求1所述的信号处理设备，还包括：

存储装置，被配置为存储由所述滤波器属性选择装置选择的滤波器属性的信息。

3.根据权利要求2所述的信号处理设备，还包括：

设定装置，被配置为将与所述存储装置中存储的信息相对应的滤波器属性设定给所述滤波器处理装置。

4.根据权利要求3所述的信号处理设备，其中，所述滤波器属性选择装置计算每个预定频率点的幅度成分的差异，来作为所述未降噪信号和所述已降噪信号之间的差异。

5.根据权利要求4所述的信号处理设备，其中，每当关于一个候选滤波器属性的所述已降噪信号被获得时，所述滤波器属性选择装置就执行对所述未降噪信号和所述已降噪信号之间的每个预定频率点的幅度成分的差异的计算。

6.根据权利要求5所述的信号处理设备，其中，所述滤波器属性选择装置计算所述未降噪信号和所述已降噪信号之间的每个预定频率点的幅度成分的差异的总值来作为所述降噪效果指标，并且选择具有最大总值的候选滤波器属性来作为要被设定给所述滤波器处理装置的滤波器属性。

7.根据权利要求5所述的信号处理设备，其中，所述滤波器属性选择装置计算所述未降噪信号和所述已降噪信号之间的每个预定频率点的幅度成分的差异的总值来作为所述降噪效果指标，并且选择总值满足基于预定规定值的条件的候选滤波器属性来作为要被设定给所述滤波器处理装置的滤波器属性。

8.根据权利要求5所述的信号处理设备，其中，所述滤波器属性选择装置把对所述未降噪信号和所述已降噪信号计算的每个预定频率点的幅度成分的差异的值作为所述降噪效果指标，并且选择每个频率点处的降噪效果指标满足基于每个频率点的预定规定值的条件的候选滤波器属性来作为要被设定给所述滤波器处理装置的滤波器属性。

9.根据权利要求5所述的信号处理设备，其中，在对所述未降噪信号和所述已降噪信号计算的每个预定频率点的幅度成分的差异的至少一个值不满足预先设定的预定值的情况下，所述滤波器属性选择装置取消滤波器属性选择操作。

10.根据权利要求1所述的信号处理设备，其中，所述收音装置是设置在佩戴于听者的耳部的壳体单元的内侧的；

并且，其中，所述未降噪信号获得装置在由所述滤波器处理装置进行的降噪操作已被停止时获得来自所述收音装置的收音信号，来作为所述未降噪信号。

11.根据权利要求1所述的信号处理设备，还包括：

输入装置，被配置为输入从其他收音装置获得的其他收音信号，所述其他收音装置被设置在佩戴于听者耳部的壳体单元的外侧，与设置在所述壳体单元的内侧的所述收音装置分开；

其中，所述未降噪信号获得装置在由所述滤波器处理装置进行的降噪操作已被停止时获得来自所述输入装置的输入信号，来作为所述未降噪信号。

12.根据权利要求11所述的信号处理设备，还包括：

加法装置，被配置为将听取用音频信号添加到与由所述滤波器处理装置获得的已降噪信号；

其中，所述输入装置被共用于输入来自所述其他收音装置的所述其他收音信号和输入所述听取用音频信号。

13.一种信号处理方法，包括以下步骤：

在由滤波器处理装置进行的降噪操作被停止的状态中获得未降噪信号，其中该滤波器处理装置通过使来自收音装置的收音信号经历基于预设的滤波器属性的滤波处理以赋予用于降噪的信号属性来执行降噪操作；以及

获得所述未降噪信号和在预设的滤波器属性作为候选滤波器属性被设定给所述滤波器处理装置的情况下执行降噪操作时获得的已降噪信号之间的差异，从而获得关于所述候选滤波器属性的降噪效果指标，并且基于所述降噪效果指标来选择要被设定给所述滤波器处理装置的滤波器属性。

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