CN101621730A - 用于检测声反馈的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于检测声反馈的装置和方法。一种声反馈检测装置包括：第一电平检测部件，被配置为检测从连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中的位置获得的声音信号的信号电平；第一提取部件，被配置为从被检测了信号电平的声音信号中提取具有为至少一个预定中心频率中的每个预定的带宽的频带中的信号；第二电平检测部件，被配置为检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由第一提取部件提取的；以及判断部件，被配置为基于根据由第一电平检测部件检测到的信号电平和由第二电平检测部件检测到的每个信号电平的波形所确定的阈值来判断是否正在发生声反馈。

Description

用于检测声反馈的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于在连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中判断是否发生了声反馈(acoustic feedback)的装置和方法。

背景技术

在连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中，来自扬声器的输出的一部分被反馈回麦克风，这可能导致所谓的声反馈(其是一种振荡现象)。声反馈常常产生诸如长而尖锐的噪声之类的令人烦恼的中/高频常规噪声，并且还产生诸如隆隆声之类的低频常规噪声。

声反馈不仅发生在连接有麦克风和扬声器的声学设备(各种公共广播系统)而且发生在耳机系统和配备有噪声消除系统的助听器中。

因此，已开发了用于声反馈的各种技术。例如，日本未审查专利申请公报No.08-193876公开了一种装置和方法，用来对由麦克风收集的声音信号执行FFT(快速傅里叶变换)处理，确定功率谱的峰值频率点，并且判断是否发生了声反馈。

日本未审查专利申请公报No.2004-032387公开了一种装置，用来测量发生声反馈的时间和未发生声反馈的时间，根据所测得的时间的长度设置声音信号的增益上限，并且控制声音信号的增益从而防止声反馈。

发明内容

在日本未审查专利申请公报No.08-193876中公开的技术可以确定哪种频率的声音信号会引起声反馈。然而，在日本未审查专利申请公报No.08-193876公开的技术中的处理有些复杂，这是因为执行了FFT处理和功率谱确定处理。

在日本未审查专利申请公报No.2004-032387中公开的技术即使在可能发生声反馈的状况持续时也可以稳定地抑制声反馈。然而，希望更精确地防止声反馈。具体地，在回放音乐的系统中，希望在不恶化要回放的音乐声音的情况下防止声反馈。

因此，希望允许在不使用复杂的处理以使得可以获得足够的测量的情况下有效地判断是否发生了声反馈。

鉴于前面的情况，本发明提供了一种声反馈检测装置。该声反馈检测装置包括：第一电平检测装置，用于检测从连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中的位置获得的声音信号的信号电平；提取装置，用于从被检测了信号电平的声音信号中提取具有为至少一个预定中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；第二电平检测装置，用于检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由所述提取装置提取的；以及判断装置，用于基于根据由第一电平检测装置检测到的信号电平和由第二电平检测装置检测到的每个信号电平的波形所确定的阈值，判断是否正在发生声反馈。

在该声反馈检测装置中，第一电平检测装置检测包括可以由连接了麦克风和扬声器的声音信号系统处理的所有频带中的信号在内的声音信号(全频带信号)的信号电平。在此情况中，在各个频带中提取的信号是被确定声反馈发生的可能性较高的频带中的信号。第二电平检测装置检测由提取装置提取的每个频带中的信号的信号电平。

判断装置随后基于由第一电平检测装置检测到的全频带信号的信号电平设置用于判断声反馈是否发生的阈值。利用该阈值以及由第二电平检测装置检测到的每个频带中的信号的信号电平，判断装置基于信号的幅度和周期性来判断声反馈是否正在发生。

因此，不用执行复杂的计算处理，该声反馈检测装置可以适当地并有效地检测声反馈是否发生。

该声反馈检测装置还可以包括：第三电平检测装置，用于检测将被提供到声音信号系统中的位置的外部声音信号的信号电平；第二提取装置，用于从外部声音信号中提取具有为至少一个中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；以及第四电平检测装置，用于检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由所述第二提取装置提取的。判断装置可以基于从由第三电平检测装置执行的检测得出的输出以及从由第四电平检测装置执行的检测得出的输出，判断是否正在发生声反馈。

在该声反馈检测装置中，第三电平检测装置检测被提供到声音信号系统的外部声音信号的信号电平。第二提取装置从外部声音信号提取具有用于预定中心频率的预定带宽的频带中的信号。在此情况中，在各个频带中提取的信号是被确定声反馈发生的可能性较高的频带中的信号。

第四电平检测装置检测由第二提取装置检测到的每个频带中的信号的信号电平。判断装置将从由第三检测装置执行的检测得到的输出与从由第四检测装置执行的检测得到的输出相比较，并且在考虑外部输入信号原本是否具有可以被误认为声反馈的周期性分量的情况下，判断声反馈是否正在发生。

在此情况中，为了精确地判断声反馈是否发生，从由第三和第四电平检测装置执行的检测得到的输出也被考虑。这是因为存在这样的情况：即使在基于由第一电平检测装置检测到的全频带信号的信号电平与从全频带信号提取的各个频带中的信号的信号电平判定声反馈发生时，从外部提供的外部声音信号实际上可能包含周期性分量。因此，即使当诸如音乐信号之类的外部声音信号从外部被提供来时，可以适当且有效地判断声反馈是否发生。

在该声反馈检测装置中，阈值的最小值可以被预定为具有大于零(0)的值。

即，用于判断声反馈是否正在发生的阈值被设置为大于零。

利用这种布置，可以防止声音信号不存在或声反馈未发生的情况被错误地检测为声反馈发生的情况。因此，可以适当且有效地执行对声反馈的检测。

该声反馈检测装置还可包括：调节装置，用于在声音信号系统中的位置中调节声音信号的增益和相位中的至少一个；以及控制装置，用于基于由判断装置执行的判断的结果控制调节装置。

即，声音信号系统可以包括用于调节声音信号的增益和相位中的至少一个的调节装置。调节装置被控制装置根据由判断装置执行的检测的结果进行控制。

利用这种布置，当声反馈发生时，控制装置控制调节装置以调节声音信号的增益和相位中的至少一个，以便破坏声音振荡条件，从而使得能够防止声反馈。因此，可以对声反馈是否发生有效地执行判断，并且当声反馈发生时，可以采取适当的措施。

调节装置可能能对为至少一个中心频率的每个预定的每种带宽的信号执行调节，并且控制装置控制调节装置以便对声反馈发生的频带中的声音信号执行调节。

在声反馈检测装置中，判断装置可以针对被提取装置提取了信号的每个频带检测声反馈是否发生。因此，控制装置可以只对声反馈发生的频带中的声音信号执行增益和/或相位调节。

利用这种布置，可以有效地对声反馈是否发生执行判断，并且当声反馈发生时，能够在不执行过多处理的情况下采取适当的措施。

根据本发明，可以在不执行复杂处理的情况下有效地对声反馈是否发生执行判断，以便能够采取足够的措施。

附图说明

图1图示出了反馈型噪声消除系统的概况；

图2图示出了表明反馈型噪声消除系统的特性的计算表达式；

图3是示出反馈型噪声消除系统的配置的概况的示图；

图4是图示出声反馈检测/控制部件的配置示例的框图；

图5是图示出用于判断声反馈是否发生的方法的示图；

图6是图示出声反馈检测/控制部件的操作的具体示例的流程图；

图7是图示出根据本发明第二实施例的噪声消除系统的框图；

图8是图示出声反馈检测/控制部件的配置示例的框图；

图9A和9B是图示出用于判断声反馈是否发生(该判断是由声反馈检测/控制部件进行的)的方法的示图；

图10是图示出声反馈检测/控制部件的操作的具体示例的流程图；

图11是图示出前馈型噪声消除系统的概况的示图；

图12图示出了表示前馈型噪声消除系统的特性的计算表达式；

图13是示出前馈型噪声消除系统的配置的概况的示图；

图14是示出前馈型噪声消除系统的配置的另一示例的示图。

具体实施方式

下面将参考附图描述根据本发明实施例的装置和方法。下面的描述给出了本发明被应用到用于耳机的噪声消除系统的示例。

第一实施例

[反馈型噪声消除系统]

首先描述根据本发明第一实施例的反馈型噪声消除系统。

图1是示出当耳机放在用户头部(用户(收听者)头部)HD上时使用反馈型噪声消除系统的耳机的右声道侧的配置。

图2图示出了表示反馈型噪声消除系统的特性的计算表达式，并且图3是示出反馈型噪声消除系统的整体配置的框图。

反馈系统一般具有将麦克风111布置在耳机外壳HP内部的配置，如图1所示。

由麦克风111收集的麦克风输入信号(噪声信号)的反相分量(噪声减小信号)被反馈并经受伺服控制，以使得从外部被引入耳机外壳HP内的噪声被衰减。

在这种情况中，麦克风111的位置变成与收听者的耳朵位置相对应的消除点(控制点)。因此，考虑到噪声衰减效果，通常将麦克风111防置在临近收听者耳朵的位置，即，在扬声器152的振动膜的前侧。

在图1中，字符N表示从外部噪声源NS进入耳机外壳HP中的麦克风111附近的噪声，而字符P表示到达收听者耳朵的声压(输出声音)。

如上所述，在用于耳机的反馈型噪声消除系统中，扬声器152和用于噪声消除的麦克风111都被布置在耳机外壳HP中。

如上所述，对于图1所示的反馈型噪声消除系统，麦克风111通常被布置在扬声器152的振动膜的前侧。因此，可以说声反馈发生的可能性相对较高。

现在将参考图2所示的计算表达式和图3所示的框图详细描述根据本发明实施例的反馈型噪声消除系统。

图3所示的反馈型噪声消除系统包括具有麦克风111和麦克风放大器112的麦克风和麦克风放大器部件11。噪声消除系统还包括被设计用于反馈控制的滤波器电路(在下文中称为“FB滤波器电路”)12、组合部件13、功率放大器14、驱动器15以及均衡器16。驱动器15具有驱动电路151和扬声器152。

图3所示的反馈型噪声消除系统还包括声反馈检测/控制部件17。声反馈检测/控制部件17基于从耳机放大器112输出的声音信号检测是否发生了声反馈。当声反馈发生时，声反馈检测/控制部件17控制FB滤波器电路以便防止声反馈。下面将描述声反馈检测/控制部件17的细节。

在图3中，在块中示出的字符A、D、M和-β分别表示功率放大器14、驱动器15、麦克风和麦克风放大器部件11以及FB滤波器电路12的传输函数。

类似地，在图3中，均衡器16的块中的字符E表示均衡器16的传输函数，该传输函数被乘以要收听的音乐的外部输入信号S(例如音乐信号)。置于驱动器15和消除点CP之间的块中的字符H表示从驱动器15到麦克风111的空间的传输函数(驱动器15和消除点CP之间的传输函数)。以复数表示法来表示传输函数。

在图3中，字符N表示从外部噪声源NS进入到耳机外壳HP中的麦克风111附近的噪声，而字符P表示到达收听者耳朵的声压(输出声音)，如图1所示的情况。

噪声N传输到耳机外壳HP中的原因例如是从耳机外壳HP的耳垫部分中的缝隙泄露出来的声压，或者作为由于声压使耳机外壳HP颤动的结果而传播到外壳HP内部的声音。

在此情况中，在图3所示的噪声消除系统中，到达收听者耳朵的声压P可以表示为图2所示的表达式(1)。在图2所示的表达式(1)中，当注意噪声N时，可以明白，噪声N被衰减到1/(1+ADHMβ)。然而，为了由图2所示的表达式(1)表示的系统作为噪声消除机构在噪声被减少而不振荡的频带中稳定地操作，一般需要满足图2所示的表达式(2)。

在此反馈系统中，在满足图2中的表达式(2)时，设计者考虑到人声特性来设计滤波器。在许多情况中，对考虑人声特性的滤波器设计的评估由设计者自身来执行。许多反馈型噪声消除耳机已被开发并出售，并且可以说在市场上可被广泛获得。

接下来，将描述耳机在具有上述噪声消除功能的反馈型噪声消除系统(图3所示)中再现声音的情况。

图3所示的从外部输入的声音S是假设要被耳机的驱动器再现的声音信号的总称，例如，来自音乐回放装置的音乐信号、由外壳外面的麦克风收集的声音信号(例如，当系统被用作助听器功能时)以及经由诸如电话通信之类的通信的声音信号(例如，当系统被用作耳机时)。

当注意到图2中的表达式(1)中的输入声音S时，均衡器16的传输函数E可以表示为图2中的表达式(3)。当还注意到图2中的表达式(3)中的均衡器16的传输函数时，图3所示的噪声消除系统的输出声音P可以表示为图2所示的表达式(4)。

如上所述，字符H表示从驱动器15到麦克风111(耳朵)的传输函数，并且字符A和D分别表示功率放大器14和驱动器15的传输函数。因此，可以明白，当麦克风111的位置非常接近耳朵的位置时，与没有噪声减少功能的典型耳机的特性类似的特性被获得。在此情况中的均衡器16的传输特性E基本上等于沿着频率轴观察到的开环特性。

如上所述，在反馈型噪声消除系统中，FB滤波器电路12从由布置在耳机外壳HP中的麦克风111收集到的声音信号(噪声信号)生成噪声消除信号。噪声消除信号被与经由均衡器16提供来的输入声音S组合，以使得耳机外壳HP中的噪声被消除。

如上所述，在图1和3所示的反馈型噪声消除系统中，麦克风111和扬声器152被布置在耳机外壳HP中。因此，在反馈型噪声消除系统中，声反馈可以发生。因此，根据第一实施例的反馈型噪声消除系统包括声反馈检测/控制部件17，如图3所示。

如上所述，声反馈检测/控制部件17基于由麦克风111收集的并经麦克风放大器112放大的噪声信号来判断声反馈是否发生。当声反馈发生时，声反馈检测/控制部件17控制FB滤波器电路12来调节从麦克风放大器112输出的声音信号(噪声信号)的增益和/或相位，从而抑制声反馈的发生。

[声反馈检测/控制部件17的配置示例和操作]

下面描述设置在图3所示的反馈型噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件17的配置示例和操作。图4是图示出设置在图3所示的反馈型噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件17的配置示例的框图。

如图4所示，声反馈检测/控制部件17包括电平检查部件171、带通滤波器(BPF)172(1)、172(2)和172(3)，电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)，以及确定和控制部件174。

电平检查部件171检测输入给它的麦克风输入信号G的信号电平，将检测到的信号电平发送到确定和控制部件174，并且直接将麦克风输入信号G提供给后续的BPF 172(1)、172(2)和172(3)。

提供给电平检查部件171的麦克风输入信号G是由麦克风111收集并经麦克风放大器112放大的噪声信号。即，提供给电平检查部件171的麦克风输入信号G是包括麦克风111可收集的、不受频带限制等的所有频带中的声音信号的全频带信号(all-band signal)。

因此，这里将由麦克风111收集的包括全频带声音信号的麦克风输入信号称作“全频带信号G”。

BPF 172(1)、172(2)和172(3)的每个从自电平检查部件171提供来的全频带信号G提取预定中心频率处的具有预定带宽的声音信号。

BPF 172(1)提取例如13Hz中心频率处具有数赫兹带宽的频带中的声音信号。BPF 172(2)提取例如1300Hz中心频率处具有数十赫兹带宽的频带中的声音信号。BPF 172(3)提取例如5000Hz中心频率处具有数十赫兹带宽的频带中的声音信号。以这种方式，BPF 172(1)、172(2)和172(3)提取具有彼此不同的带宽的声音信号。

BPF 172(1)、172(2)和172(3)使用的中心频率和带宽是预定的。具体地，所希望的噪声消除系统被配置并经过实验，以使得根据音频机制在噪声消除系统中可能发生声反馈的频带被挑选出来。基于频带挑选结果，来设置BPF 172(1)、172(2)和172(3)的中心频率和带宽。

因此，在意图得到的连接有麦克风和扬声器的声音信号系统(音频系统)中，目标被窄化到可能发生声反馈的频带，并且用于检测(提取)声反馈频率的BPF(带通滤波器)被用来过滤全频带信号G(其作为麦克风输入信号)。

预定频带中的声音信号(噪声信号)，由BPF 172(1)、172(2)和172(3)提取的声音信号被提供给对应的电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)。

响应于从BPF 172(1)提供来的频带受限的声音信号(噪声信号)，电平检查部件173(1)检测声音信号的信号电平，并且将检测到的信号电平提供给确定和控制部件174。

类似地，响应于从BPF 172(2)提供来的频带受限的声音信号(噪声信号)，电平检查部件173(2)检测声音信号的信号电平，并且将检测到的信号电平提供给确定和控制部件174。

响应于从BPF 172(3)提供来的频带受限的声音信号(噪声信号)，电平检查部件173(3)检测声音信号的信号电平，并且将检测到的信号电平提供给确定和控制部件174。

因此，从电平检查部件171所提供的全频带信号的信号电平和在可能发生声反馈的频带中的声音信号的信号电平(后者信号电平从电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)提供来)被提供给确定和控制部件174。

当声反馈发生时，声反馈的音量占全频带信号G的较大比例。因此，当声反馈发生时，正发生声反馈的频带中的经滤波的信号的幅度也变得较大以便与全频带信号的幅度相对应。

相反，当未发生声反馈时，经滤波的信号的幅度与频带中它们的原始信号相对应，因此远小于全频带信号的幅度。

基于从电平检查部件171提供来的全频带信号的信号电平，确定和控制部件174确定全频带最大值Max，其是全频带信号G的最大值。接下来，根据所确定的全频带最大值Max，确定和控制部件174设置用作判断声反馈是否发生的基准的阈值Th。

更具体地，根据全频带最大值Max来确定阈值Th，以使得可能发生声反馈的频带中的信号具有比在未发生声反馈的正常状态中获得的信号的幅度稍大的值。例如，阈值Th被确定为具有为全频带最大值Max的百分之几十的值，或者为小于全频带最大值Max的数十分贝的值。

全频带最大值Max和阈值Th被调节以使得其最小值大于零(0)。即使全频带信号具有零值或更小值，至少阈值Th被设为大于0。这是为了防止当阈值Th较小时，不会引起声反馈的噪声信号被检测为引起声反馈的信号的错误检测，如下所述。

确定和控制部件174基于所设置的阈值Th和被提取并从电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)提供来的带内噪声信号，来判断声反馈是否发生。

当确定声反馈发生时，确定和控制部件174使用控制信号CT来控制FB滤波器电路12，以便对声音信号(噪声信号)执行处理，由此破坏振荡条件，从而防止声反馈。更具体地，执行操作以使得通过减小要处理的声音信号(噪声信号)的增益、位移噪声信号的相位或执行这两种操作来破坏振荡条件。

在第一实施例的情况中，如上参考图4所述的，可能发生声反馈的三个频带中，具体地，具有13Hz中心频率的频带中、具有1300Hz中心频率的频带中以及具有5000Hz中心频率的频带中的噪声信号被提取出来。

因此，当声反馈发生时，可以标识声反馈发生在哪个频带中。因此，可以对所标识的频带中的噪声信号执行增益和/或相位调节。

接下来，将描述用于判断声反馈是否发生的具体方法。当声音信号系统形成反馈环时(例如，当由麦克风收集并随后从扬声器输出的声音被该麦克风收集时)，由于声音信号系统中振荡的发生而使声反馈发生。

由于声音信号系统中的这种振荡现象而使声反馈发生，因此，当声反馈发生时观察到的声音信号(声反馈信号)像正弦波一样周期性地变化。

因此，当电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)的信号电平的波形具有类似于正弦波的波形的且具有超过所设置阈值Th的周期性波形时，确定和控制部件174确定声反馈正在发生。

图5图示出了用于判断是否正在发生声反馈的方法。在图5中，水平轴表示时间而垂直轴表示信号幅度。经由麦克风收集的全频带信号(麦克风输入信号)一般具有复杂的波形。然而，声反馈信号是周期性的，因此，为了使图示容易并使描述简化，由麦克风111收集的全频带信号G在图5中被示为具有周期性波形。

由图5中的细实线所示的波形表示由麦克风111收集的全频带信号(源麦克风输入信号)G。由图5中的粗线所示的波形表示全频带信号G的全频带最大值Max的波形。

可以简单地通过连接全频带信号G的峰值点来确定全频带最大值Max的波形。还可以通过适当方法来确定全频带最大值Max的波形，例如将全频带信号G的最大峰值用作最大值Max或者将全频带信号G的峰值的平均值用作最大值Max。

如图5所示，基于全频带最大值Max来设置用来判断是否正在发生声反馈的阈值Th。如上所述，阈值Th是基于全频带最大值Max而设置的，以使得具有例如为全频带最大值Max的百分之几十的值。

例如，当由BPF 172(1)提取并滤波的麦克风输入信号(噪声信号)的幅度小于或等于阈值Th时，如图5中的点划线指示的波形a所示的，则确定频带中未发生声反馈。

相反，当由BPF 172(1)提取并滤波的麦克风输入信号(噪声信号)的幅度大于阈值Th时，如图5中的虚线指示的波形b所示的，则确定频带中正在发生声反馈。

对于由BPF 172(2)和BPF 172(3)提取的带内噪声信号，也对相应的频带中是否正在发生声反馈进行判断，如由BPF 172(1)提取的噪声信号的情况。

如上所述的以及图5所示的，即使当全频带信号G具有0值或更小值时，全频带最大值Max的最小值和阈值Th的最小值也被设置得大于0。这是为了防止对声反馈的错误检测。

在图5中，对波形在幅度减小方向上改变时的过零点之间的波长的观察也使得能够判断经滤波的麦克风输入信号(噪声信号)是否周期性改变。不用说，布置也可以是使得基于峰值点的出现周期来对经过滤的麦克风输入信号(噪声信号)是否是周期性的进行判断。

以这种方式，阈值Th是基于来自麦克风111的麦克风输入信号(噪声信号)的最大值Max来设置的。当目标频带中的信号的信号电平的波形是具有超过阈值Th的幅度的正弦曲线形的周期性波形时，可以确定正在发生声反馈。

具有图4所示的配置的声反馈检测/控制部件17可由DSP(数字信号处理器)、CPU(中央处理单元)等来实现。在这种情况中，图4所示的电平检查部件171、BPF 172(1)、172(2)和172(3)，电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)以及确定和控制部件174由程序实现。

BPF 172(1)、172(2)和172(3)例如由弱的无线冲击响应(IIR)滤波器实现。这种布置使得能够在DSP或CPU没有大量负荷的情况下来实现参考图4和图5描述的声反馈检测和控制算法。

[声反馈检测/控制部件17的操作的具体示例]

接下来将参考图6所示的流程图描述根据第一实施例的设置在噪声消除系统(上面参考图4和图5所述的)中的声反馈检测/控制部件17的操作的具体示例。

图6是图示出根据第一实施例的声反馈检测/控制部件17的具体示例的流程图。图6所示的处理例如在根据第一实施例的噪声消除系统被供电时被执行。

在步骤S101中，声反馈检测/控制部件17检测全频带信号G的信号电平以及目标频带中的滤波后信号的信号电平，并将检测结果提供到确定和控制部件174。为了实现步骤S101中的处理，电平检查部件171、BPF172(1)、172(2)和172(3)以及电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)彼此协作工作。

在步骤S102，确定和控制部件174基于提供来的全频带信号G的信号电平的波形来标识全频带信号的最大值Max。接下来，在步骤103，基于在步骤S102中标识的最大值Max，确定和控制部件174设置用于判断声反馈是否发生的阈值Th。

在步骤S104，确定和控制部件174将在步骤S103在设置的阈值Th与从电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)提供来的各个带内信号的幅度进行比较，并且还判断带内信号是否是周期性的。

在步骤S105，基于在步骤S104中执行的比较和判断，确定和控制部件174判断是否正在发生声反馈。

更具体地，在步骤S105，当即使由BPF提取的带内信号的任一个具有大于阈值Th的幅度并周期性改变时，确定和控制部件174就判定正在发生声反馈。反之，当由BPF提取的带内信号中没有信号具有大于阈值Th的幅度时，确定和控制部件174判定未发生声反馈。

当确定和控制部件174在步骤S105中的判断处理中判定未发生声反馈时，则重复步骤S101以及其后续步骤中的处理。

当确定和控制部件174在步骤S105中的判断处理中判定正在发生声反馈时，处理前进到步骤S106，在步骤S106中，确定和控制部件174启动用于防止声反馈的控制处理。

更具体地，在步骤S106中，确定和控制部件174执行用于生成使得FB滤波器电路12调节信号的增益和/或相位的控制信号CT并将控制信号CT提供给FB滤波器电路12的处理。此后，声反馈检测/控制部件17重复步骤S101中的处理。

如上所述，根据第一实施例的噪声消除系统分析作为由麦克风111收集的麦克风输入信号的全频带信号G，由此使得能够精确且有效地判断是否正在发生声反馈。

当检测到正在发生声反馈时，噪声消除系统还可以通过控制麦克风输入信号的增益和/或相位来破坏振荡条件，由此防止声反馈。

当正在发生声反馈时，根据第一实施例的噪声消除系统控制FB滤波器电路12调节麦克风输入信号的增益和/或相位从而破坏振荡条件，由此防止声反馈。然而，本发明不限于这种布置。

布置还可以是例如使得用于声音信号的诸如延迟电路之类的相位控制电路和/或增益控制电路被设置在麦克风和麦克风放大器部件11与驱动器15之间的部分并且被控制。不用说，可以仅设置增益控制电路和相位控制电路中的一个或者设置这两种电路。

虽然上述根据第一实施例的噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件17适于提取三个不同频带中的信号，然而本发明不限于此。

取决于音频系统，可以发生声反馈的频带数目可以是大于3的4、5等。在这种情况中，根据要提取的频带数目，可以增加BPF的数目以及接收从BPF提供来的信号的电平检查部件的数目。

当可以发生声反馈的频带数目被限于1或2时，BPF的数目以及接收从BPF(或多个)提供来的信号的电平检查部件的数目也可以被减少以配置声反馈检测/控制部件17。

第二实施例

在上述根据第一实施例的噪声消除系统中，仅麦克风输入信号被分析以使得能够判断是否发生了声反馈。然而，存在这样的情况：从外部提供来的输入信号(外部输入信号)S自身也可能是与声反馈信号类似地周期性改变的声音信号。

例如，哨子(whistle)的声音信号具有像声反馈信号那样周期性改变的倾向。另外，由各种电子音乐器件生成并输出的一些声音信号也具有与声反馈信号类似地周期性改变的倾向。

因此，在上述根据第一实施例的噪声消除系统中，取决于外部输入信号S的特性，存在实际上没有声反馈发生时错误地检测到声反馈的发生的情况。

因此，在本发明的第二实施例中，外部输入声音信号S的特性也被考虑来提高声反馈的检测精确度。

图7是图示出根据本发明第二实施例的噪声消除系统的框图。根据第二实施例的噪声消除系统也是反馈型噪声消除系统，如第一实施例的情况。

在图7所示的根据第二实施例的噪声消除系统中，以与图3所示的根据第一实施例的噪声消除系统中相同的方式配置的部件用相同的标号表示，并且不给出对其的描述。

根据第二实施例的噪声消除系统也具有声反馈检测/控制部件18，其不同于用在根据第一实施例的噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件17。

第二实施例中的声反馈检测/控制部件18具有与第一实施例中的声反馈检测/控制部件17的功能类似的功能。即，声反馈检测/控制部件18具有用于检测是否发生了声反馈的功能。声反馈检测/控制部件18还具有如下功能：当声反馈发生时，控制FB滤波器电路12以停止声反馈。

根据第二实施例，如图7所示，从麦克风放大器112提供来的麦克风输入信号(全频带信号)G以及从均衡器16提供来的输入信号(外部输入信号)S被输入声反馈检测/控制部件18。

第二实施例中的声反馈检测/控制部件18首先分析从麦克风放大器112提供来的全频带信号G，以由此判断是否存在发生声反馈的可能性。

另外，根据第二实施例的声反馈检测/控制部件18分析外部输入信号S来判断外部输入信号S原本是否是周期性的，并且声反馈检测/控制部件18还基于判断结果判断是否正在发生声反馈。

[声反馈检测/控制部件18的配置示例和操作]

现在描述设置在图7所示的反馈型噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件18的配置示例和操作。图8是图示出设置在图7所示的反馈型噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件18的配置示例的框图。

如图8所示，第二实施例中的声反馈检测/控制部件18一般具有用于全频带信号G的第一处理器81和用于外部输入信号S的第二处理器82。

如图8所示，用于全频带信号G的第一处理器81包括电平检查部件811、BPF 812(1)、812(2)和812(3)，以及电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)。这些部件实现了上面参考图4描述的第一实施例中的声反馈检测/控制部件17中的对应部件的类似功能。

因此，电平检查部件811检测提供给它的麦克风输入信号G的信号电平，将检测到的信号电平发送给确定和控制部件83，并直接将麦克风输入信号G提供给后续的BPF 812(1)、812(2)和812(3)。

被提供给电平检查部件811的麦克风输入信号(全频带信号)G是由麦克风111收集并经麦克风放大器112放大的噪声信号，并且包括可由麦克风111收集的所有频带中的声音信号。

BPF 812(1)、812(2)和812(3)的每个从电平检查部件811所提供来的全频带信号G中提取预定中心频率处的具有预定带宽的声音信号。

在第二实施例中，BPF 812(1)提取例如13Hz中心频率处具有数赫兹带宽的频带中的声音信号。BPF 812(2)提取例如1300Hz中心频率处具有数十赫兹带宽的频带中的声音信号。BPF 812(3)提取例如5000Hz中心频率处具有数十赫兹带宽的频带中的声音信号。以这种方式，BPF812(1)、812(2)和812(3)提取具有彼此不同的带宽的声音信号。

在第二实施例中，用于BPF 812(1)、812(2)和812(3)的中心频率和带宽是预定的，如第一实施例的情况。

即，所希望的噪声消除系统被配置并经过实验，以使得根据音频机制在噪声消除系统中可能发生声反馈的频带被挑选出来。基于频带挑选结果，来设置BPF 812(1)、812(2)和812(3)的中心频率和带宽。

因此，在使得适合于连接麦克风和扬声器的所希望的音频信号系统(音频系统)中，目标被变窄到可能发生声反馈的频带中，并且用于检测(提取)声反馈频率的BPF被用来对全频带信号G(其是麦克风输入信号)滤波。

预定频带中的声音信号(噪声信号)，由BPF 812(1)、812(2)和812(3)提取的声音信号被提供给对应的电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)。

当接收到来自对应的BPF 812(1)、812(2)和812(3)的频带受限的声音信号(噪声信号)时，电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)检测声音信号的信号电平。电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)将检测到的信号电平提供给确定和控制部件83。

因此，从电平检查部件811提供的全频带信号G的信号电平和全频带信号G的在预定频带(其中可能发生声反馈)中的声音信号的信号电平(后者信号电平是从电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)提供的)被提供到确定和控制部件83。

另一方面，用于外部输入信号S的第二处理器82对外部输入信号S执行与由用于全频带信号G的第一处理器81执行的处理类似的处理。

如图8所示，用于外部输入信号S的第二处理器82包括电平检查部件821、BPF 822(1)、822(2)和822(3)，以及电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)。

电平检查部件821检测外部输入信号S的信号电平，将检测到的信号电平发送给确定和控制部件83，并直接将外部输入信号S提供给后续的BPF 822(1)、822(2)和822(3)。

被提供给电平检查部件821的外部输入信号S是从外部提供到第一实施例的噪声消除系统并将由耳机的驱动器15再现的声音信号。

更具体地，如上所述，外部输入信号S可以是从音乐回放装置输出的音乐信号、由布置在外壳外面的麦克风收集的声音信号(例如，当系统用作助听器功能时)，或者经由诸如电话通信之类的通信的声音信号(例如，当系统用作手机时)。

BPF 822(1)、822(2)和822(3)的每个从自电平检查部件821提供来的外部输入信号S提取预定中心频率处的具有预定带宽的声音信号(噪声信号)。

在本实施例的噪声消除系统中与被挑选作为可能发生声反馈的频带的频率带相对应的中心频率和带宽也被设置用于BPF 822(1)、822(2)和822(3)。

因此，在第二实施例中，BPF 822(1)也提取例如13Hz中心频率处具有数赫兹带宽的频带中的声音信号。BPF 822(2)提取例如1300Hz中心频率处具有数十赫兹带宽的频带中的声音信号。BPF 822(3)提取例如5000Hz中心频率处具有数十赫兹带宽的频带中的声音信号。

如在第二实施例的情况中所描述的，在使得适于连接麦克风和扬声器的音频系统中，目标被变窄到可能发生声反馈的频带中。此外，用于检测(提取)声反馈频率的BPF用来对从外部提供来的外部输入信号S滤波。

预定频带中的声音信号(噪声信号)，由BPF 822(1)、822(2)和822(3)提取的声音信号被提供给对应的电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)。

当接收到来自对应的BPF 822(1)、822(2)和822(3)的频带受限的声音信号(噪声信号)时，电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)检测声音信号的信号电平。电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)随后将检测到的信号电平提供给确定和控制部件83。

因此，从电平检查部件821提供来的外部输入信号S的信号电平以及外部输入信号S的预定频带(其中可能发生声反馈)中的声音信号的信号电平(后者信号电平是从电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)提供来的)被提供给确定和控制部件83。

根据第二实施例的噪声消除系统真的确定和控制部件83首先基于来自用于全频带信号G的处理器81的信号判断是否存在发生声反馈的可能性。

另外，基于从用于外部输入信号S的处理器82提供来的信号，确定和控制部件83判断外部输入信号S是否包含如声反馈信号中的周期性信号分量。

因此，当基于来自用于外部输入信号S的处理器82的信号判定出外部输入信号S原本是周期性的时，确定和控制部件83判定未没有声反馈发生。以上述方式，提高了声反馈检测的精确度。

图9A和9B是图示出用于判断是否发生了声反馈的方法的示图，判断是由根据第二实施例的噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件18进行的。

图9A是图示出作为麦克风输入信号的全频带信号G的信号波形的示图，而图9B是图示出外部输入信号S的信号波形的示图。在图9A和9B中，水平轴表示时间而垂直轴表示信号幅度。

如上所述，声音信号通常具有非常复杂的波形，而声反馈信号具有周期性波形。为了使图示容易并使描述简化，全频带信号G和外部输入信号S在图9A和9B中都被示为具有周期性波形。

图9A示出了类似于第一实施例中的上述图5的特性。即，由图9A中的细实线所示的波形表示由麦克风111收集的全频带信号(源麦克风输入信号)G。由图9A中的粗线所示的波形表示全频带信号G的全频带最大值Max的波形。

可以简单地通过连接全频带信号G的峰值点来确定全频带最大值Max的波形，如上面在第一实施例中所描述的。还可以通过适当方法来确定全频带最大值Max的波形，例如将全频带信号G的最大峰值用作最大值Max或者将全频带信号G的峰值的平均值用作最大值Max。

如图9A所示，基于全频带最大值Max来设置用来判断声反馈是否发生的阈值Th。阈值Th是基于全频带最大值Max而设置的，以使得具有例如全频带最大值Max的百分之几十。

例如，当由BPF 812(1)提取并滤波的麦克风输入信号(噪声信号)的幅度小于或等于阈值Th时，如图9A中的点划线指示的波形a所示的，则确定频带中未发生声反馈。

相反，当由BPF 812(1)提取并滤波的麦克风输入信号(噪声信号)是幅度大于阈值Th的周期性信号时，如图9A中的虚线指示的波形b所示的，则确定存在声反馈发生在频带中的可能性。即，在此阶段中，这仍然只是声反馈发生的一种可能性，因此，还不确定实际上发生了声反馈。

对于由BPF 812(2)和BPF 812(3)提取的带内噪声信号，也对相应的频带中是否发生了声反馈进行判断，如由BPF 812(1)提取的噪声信号的情况。

在第二实施例中，如图9A所示，即使当全频带信号G具有0值或更小值时，全频带最大值Max的最小值和阈值Th的最小值也被设置得大于0，如上面参考图5所述的第一实施例。这是为了防止对声反馈的错误检测。

在第二实施例中，例如，对过零点之间的波长的观察也使得能够判断经滤波的麦克风输入信号(噪声信号)是否周期性改变。不用说，布置也可以是使得基于峰值点的出现周期来对经过滤的麦克风输入信号(噪声信号)是否是周期性的进行判断。

在根据第二实施例的噪声消除系统中，如上所述，外部输入信号S也被考虑来判断是否发生了声反馈。

如上所述，图9B是示出外部输入信号S的信号波形的示图。由图9B中的细实线所示的波形表示从例如音乐回放装置等提供来的外部输入信号S。

例如，当由BPF 822(1)滤波并提取的外部输入信号的幅度基本上等于原始外部输入信号S的幅度时，如由图9B中点划线指示的波形c所示的，则判定不存在发生声反馈的可能性。

即，当经BPF 822(1)滤波后的信号具有基本上与原始的外部输入信号S的幅度相等的幅度时，可以确定经BPF 822(1)滤波后的信号不同于引起声反馈的信号，这是因为原始的外部输入信号S本身是周期性的。

例如，当由BPF 822(1)滤波并提取的外部输入信号的幅度远小于原始外部输入信号S的幅度时，如由图9B中虚线指示的波形d所示的，则根据全频带信号G的分析结果来判断存在/不存在声反馈。

当经滤波的外部输入信号的幅度远小于原始外部输入信号S的幅度时，如在由图9B中虚线指示的波形d中，则可以判定原始外部输入信号S不是周期性的。

对于由BPF 822(2)和822(3)提取的带内输入信号，如在由BPF822(1)提取的外部输入信号的情况中那样，来对是否存在在相应频带中发生声反馈的可能性进行判断。

如上所述，外部输入信号S在目标频带中被滤波，经滤波的信号波形的幅度与原始外部输入信号S的信号波形的幅度被彼此相比较，由此使得能够判断外部输入信号是引起声反馈的信号还是原始外部输入信号。利用这种布置，可以更精确地判断是否发生了声反馈。

经BPF 822(1)、822(2)和822(3)滤波的信号的幅度与外部输入信号S的幅度之间的比较使得能够判断外部输入信号S自身是否包含类似于声反馈的信号分量的周期性信号分量。然而，本发明不限于这种布置。

如在要处理全频带信号G的情况中那样，外部输入信号S的最大值被确定并用作基准。例如，当经滤波的信号具有为外部输入信号S的最大值的80％或更大的幅度时，则判定外部输入信号S本身是周期性的。

而且，例如，当经滤波的信号具有低于外部输入信号S的80％的幅度时，则判定外部输入信号S本身不具有可以被误当作声反馈的周期性。

如上所述，不用说，可以基于外部输入信号S的最大值和外部输入信号S的经滤波的信号来对外部输入信号S是否是周期性信号进行判断。

[声反馈检测/控制部件18的操作的具体示例]

接下来将参考图10所示的流程图描述设置在根据第二实施例的噪声消除系统(上面参考图8和9所述的)中的声反馈检测/控制部件18的操作的具体示例。

图10是图示出根据第二实施例的声反馈检测/控制部件18的操作的具体示例的流程图。图10所示的处理例如在根据第二实施例的噪声消除系统被供电时被执行。

在步骤S201中，声反馈检测/控制部件18检测全频带信号G的信号电平和全频带信号G的目标频带中的经过滤信号的信号电平，并且将检测结果提供给确定和控制部件83。为了实现步骤S201中的处理，电平检查部件811、BPF 812(1)、812(2)和812(3)以及电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)彼此协同工作。

在步骤S202，确定和控制部件83基于提供来的全频带信号G的信号电平的波形标识全频带信号的最大值Max。接下来，在步骤S203中，确定和控制部件83基于在步骤S202中标识的最大值Max设置用于判断是否发生声反馈的阈值Th。

在步骤S204，与上述步骤S201到S203中的处理并行地，声反馈检测/控制部件18检测外部输入信号S的信号电平以及外部输入信号S的各个目标频带中的经滤波信号的信号电平，并且将检测结果提供给确定和控制部件83。为了实现步骤S204中的处理，电平检查部件821、BPF 822(1)、822(2)和822(3)以及电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)彼此协同工作。

在步骤S205中，确定和控制部件83基于对全频带信号G的分析判断是否存在发生声反馈的可能性，并且还基于对外部输入信号S的分析检查外部输入信号S是否具有周期性分量(元素)。

具体地，在步骤S205中，确定和控制部件83执行用于将在步骤S203中设置的阈值Th与全频带信号G的预定频带中的信号的信号电平(信号电平是在步骤S201中检测到并从电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)提供来的)相比较的处理，并且还判断各个带内信号是否是周期性的。

另外，在步骤S205中，确定和控制部件83将在步骤S204中检测到的外部输入信号S的信号电平与外部输入信号S的预定频带中的信号的信号电平(信号电平是由电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)检测到的)相比较，由此检查外部输入信号S自身是否具有周期性分量(周期性质)。

在步骤S206，基于在步骤S205中获得的判断结果和检查结果，确定和控制部件83判断是否发生了声反馈。

在步骤S206中由确定和控制部件83执行的判断处理包括如下判断。即，如上参考图9A和9B所述的，确定和控制部件83首先判断全频带信号G的经滤波信号的幅度是否大于基于全频带信号G的最大值Max确定的阈值Th，以及经滤波的信号是否是周期性信号。

在此情况中，当全频带信号G的经滤波信号的幅度大于阈值Th并且经滤波的信号是周期性信号时，确定和控制部件83还判断外部输入信号S是否是周期性信号。

当判定全频带信号G的经滤波信号的幅度大于阈值Th，经滤波信号是周期性信号，并且外部输入信号S不是周期性信号时，确定和控制部件83判定发生了声反馈。

否则，确定和控制部件83判定未发生声反馈。例如，当全频带信号G的经滤波信号的幅度大于阈值Th，经滤波信号是周期性信号，并且外部输入信号S不是周期性信号时，确定和控制部件83判定未发生声反馈。

当确定和控制部件83在步骤S206的判断处理中判定未发生声反馈时，重复步骤S201及其后续步骤中的处理。

当确定和控制部件83在步骤S206的判断处理中判定发生了声反馈时，处理前进到步骤S207，在步骤S207中，确定和控制部件83启动用于防止声反馈的控制处理。

更具体地，在步骤S207中，确定和控制部件83执行用于生成使得FB滤波器电路12调节信号的增益和/或相位的控制信号CT以及用于将控制信号CT提供给FB滤波器电路12的处理。此后，声反馈检测/控制部件18重复步骤S201中的处理。

如上所述，根据第二实施例的噪声消除系统可以通过不仅考虑全频带信号G(由麦克风111收集的麦克风输入信号)而且考虑外部输入信号S来更精确地判断是否发生了声反馈。

当检测到声反馈发生时，噪声消除系统可以通过控制麦克风输入信号的增益和/或相位来破坏振荡条件，由此防止声反馈。

当声反馈发生时，根据第二实施例的噪声消除系统还控制FB滤波器电路12调节麦克风输入信号的增益和/或相位，以破坏振荡条件，由此防止声反馈。然而，本发明不限于这种布置。

在根据第二实施例的噪声消除系统中，布置还可以是使得用于声音信号的诸如延迟电路之类的增益控制电路和/或相位控制电路被设置在麦克风和麦克风放大器部件11和驱动器15之间的部分，并且被控制。不用说，可以只设置增益控制电路和相位控制电路之一或者设置这些电路中的两者。

如在根据第一实施例的噪声消除系统中，根据第二实施例的噪声消除系统中的声反馈检测/控制部件18适于提取三个不同频带中的信号。然而，本发明不限于这种布置。

取决于音频系统，可以发送声反馈的频带数目可以是大于3的4、5等。在这种情况中，根据要提取的频带数目，可以增加BPF的数目以及接收从BPF提供来的信号的电平检查部件的数目(BPF和电平检查部件包括在声反馈检测/控制部件18中)。

当可以发生声反馈的频带数目被限于1或2时，BPF的数目以及接收从BPF(或多个)提供来的信号的电平检查部件的数目也可以被减少以配置声反馈检测/控制部件18。

[其它示例]

虽然第一和第二实施例中的描述给出了本发明应用到反馈型噪声消除系统中的示例，然而，本发明不限于此。本发明还可以应用到前馈型噪声消除系统。

这是因为前馈型噪声消除系统可以具有这样的声音信号系统，其中，麦克风和扬声器被连接，并且由此可以形成从扬声器输出的声音被麦克风收集的反馈环。现在将描述本发明被应用到前馈型噪声消除系统的示例。

[前馈型噪声消除系统]

接下来，将描述前馈型噪声消除系统。

图11是示出当耳机系统被放在用户头部(用户(收听者)头部)HD上时的使用了前馈型噪声消除系统的耳机的右声道侧的配置的示图。

图12图示出了表示前馈型噪声消除系统的特性的计算表达式，并且图13是示出前馈型噪声消除系统的整体配置的框图。

在前馈型系统中，麦克风211基本上被布置在耳机外壳HP的外面，如图11所示。适当的滤波被施加到麦克风211收集的噪声，并且耳机外壳HP中的驱动器25(图13所示)再现得出的信号从而消除临近耳朵的位置处的噪声。

图11中的字符N表示外部噪声源。字符P表示到达收听者耳朵的声压(输出声音)。起源于噪声源N的噪声进入耳机外壳HP的主要原因与结合上述反馈型噪声消除系统描述的相同。

在具有图11所示的配置的前馈型噪声消除系统中，麦克风211被布置在耳机外壳HP的外部并且扬声器252被布置在耳机外壳HP的内部。

与上述第一和第二实施例中的反馈型噪声消除系统相比，声反馈发生的可能性较低。然而，前馈型噪声消除系统具有在耳机外壳HP从用户头部被移除时可以发生声反馈的可能性。

另外，当从耳机外壳HP中的扬声器252输出的声音泄露到外壳HP的外部或者当从扬声器252输出的振动传播到麦克风211时，声反馈可能发生。

因此，将本发明应用到前馈型噪声消除系统也使得能够抑制声反馈的发生。

现在将参考图12所示的表达式和图13所示的框图更详细地描述前馈型噪声消除系统。图13所示的前馈型噪声消除系统包括麦克风和麦克风放大器部件21，其具有麦克风211和麦克风放大器212。

该噪声消除系统还包括被设计用于前馈控制的滤波器电路(在下文中称作“FF滤波器电路”)22、组合部件23、功率放大器24以及驱动器25。驱动器25具有驱动电路251和扬声器252。

在图13所示的前馈型噪声消除系统中，块中所示的字符A、D、M分别表示功率放大器24、驱动器25以及麦克风和麦克风放大器部件21的传输函数。

在图13中，字符N表示外部噪声源而字符P指示到达收听者耳朵的声压(输出声音)。在图13中，字符F表示从外部噪声源N的位置到耳朵位置CP的传输函数(噪声源和消除点之间的传输函数)。

在图13中，字符F′表示从噪声源N到麦克风211的传输函数(噪声源和麦克风之间的传输函数)。而且，字符H表示从驱动器25到消除点(耳朵位置)的传输函数(驱动器和消除点之间的传输函数)。

当用作前馈型噪声消除系统的核心的FF滤波器电路22的传输函数用-α表示时，到达收听者耳朵的声压P(输出声音)可以被给出为图12所示的表达式(1)。

当考虑理想状态时，噪声源N和消除点CP之间的传输函数F可以被给出为图12所示的表达式(2)。将图12的表达式(2)带入图12的表达式(1)消除了第一项和第二项。

结果，在图13所示的前馈型噪声消除系统中，输出声音P可以被给出为图12中的表达式(3)。如从图12中的表达式(3)可以明白的，噪声被消除并且只有音乐信号(或要收听的声音信号等)保留，以使得与通过典型耳机操作获得的声音类似的声音可以被收听。

然而，实际上，难以实现具有完全满足图12所示的表达式(2)的传输函数的全部滤波器配置。具体地，例如，取决于各个人的耳朵的形状会变化，并且耳机放置状态也会变化，因此，个人之间的差别较大。

例如取决于噪声的位置和麦克风的位置，特性也会变化。鉴于上述原因，有源噪声消除处理一般不对中高频率执行，并且耳机外壳用来提供无源声音屏蔽。

图12中的表达式(2)意味着(如从其可清楚的)从噪声源N到耳朵位置的传输函数α是通过包括传输函数的电子电路来模拟的。

在该反馈系统中，在满足图12中的表达式(2)的同时，设计者考虑到人声特性设计了滤波器。考虑到人声特性的滤波器设计在许多情况中是由设计者自身来评估的。许多前馈型噪声消除系统已被设计并出售，并且可以说可在市场上可被广泛获得。

图11和13所示的前馈型噪声消除系统中的消除点CP可以被设置在如图11所示的收听者的任意耳朵位置，而不像图1所示的反馈型噪声消除系统。

然而，一般地，传输函数α是固定的，并且在设计阶段，针对某种类型的目标特性而执行了粗略估计。而且，由于耳朵形状随着各个收听者而变化，因此存在如下情况：未获得足够的噪声消除效果，噪声分量以非反相形式被相加，或者产生了异常声音。

鉴于上述原因，一般地，前馈系统由于振荡的可能性低而是高度稳定的，但是难以提供足够量的衰减。另一方面，在反馈系统中，可以预期大量衰减，但是相反，应当注意系统的稳定性。即，反馈系统和前馈系统具有各自不同的特性。

如上所述，上面参考图11至13描述的前馈型噪声消除系统也可以具有连接了麦克风和扬声器的声音信号系统。

因此，前馈型噪声消除系统也具有引起声反馈的可能性，尽管与反馈型噪声消除系统相比其是稳定的，如上所述。因此，如图13所示，前馈型噪声消除系统也具有声反馈检测/控制部件26。

声反馈检测/控制部件26具有与上面参考图4描述的用于第一实施例中的反馈型噪声消除系统的声反馈检测/控制部件17的配置类似的配置。

在此示例中的声反馈检测/控制部件26的情况中，基于来自麦克风放大器212的麦克风输入信号(全频带信号)G的信号电平，也确定了最大值Max并且设置了阈值Th，如上参考图4至6所述。

声反馈检测/控制部件26随后从全频带信号G中检测在噪声消除系统中声反馈发生的可能性高的目标频带中的信号的信号电平。

然后，声反馈检测/控制部件26将阈值Th与目标频带中的信号的幅度相比较，并且还在考虑目标频带中的信号是否是周期性的情况下判断是否发生了声反馈。

当确定发生了声反馈时，声反馈检测/控制部件26控制FF滤波器电路22来控制麦克风输入信号(全频带信号)G的增益和/或相位，以破坏振荡条件，从而防止声反馈。

如上所述，在前馈型噪声消除系统中，由麦克风211收集的麦克风输入信号(全频带信号)G被分析来判断声反馈是否发生，从而使得能够抑制声反馈。

图14是示出前馈型噪声消除系统的配置示例的示图。如图14所示，也考虑了外部输入信号S的声反馈检测/控制部件28也被设置以便更精确地判断是否发生了声反馈。

在图14中，与图13所示的前馈型噪声消除系统中的部件类似的配置的部件用相同的标号来表示，并且省略对其的详细描述。

在图14所示的前馈型噪声消除系统的情况中，输入信号S从外部经由均衡器27被提供给组合部件23。均衡器27的块中的字符E表示均衡器27的传输函数，该传输函数被乘以要收听的音乐的外部输入信号S(例如音乐信号)。

如图14所示，来自麦克风放大器212的麦克风输入信号(全频带信号)G和外部输入信号S被提供给声反馈检测/控制部件28。在此示例中的声反馈检测/控制部件28具有与上面参考图8至10描述的第二实施例的声反馈检测/控制部件18的配置类似的配置，并且以相同的方式工作。

即，在此示例中的声反馈检测/控制部件28的情况中，基于来自麦克风212的麦克风输入信号(全频带信号)G的信号电平，全频带信号G的最大值Max被确定并且阈值Th被设置，如上参考图8至10所述。

声反馈检测/控制部件28随后从全频带信号G检测在噪声消除系统中声反馈发生的可能性高的目标频带中的信号的信号电平。

然后，声反馈检测/控制部件28将所设置的阈值Th与目标频带中的信号的幅度相比较，并且还在考虑目标频带中的信号是否是周期性信号的情况下判断是否存在发生声反馈的可能性。

另外，在此示例中的声反馈检测/控制部件28检测外部输入信号S的信号电平并且还从外部输入信号S检测在噪声消除系统中声反馈发生的可能性高的目标频带中的信号的信号电平。

然后，声反馈检测/控制部件28将所设置的阈值Th与目标频带中的信号的幅度相比较，并且还在考虑目标频带中的信号是否是周期性信号的情况下判断是否存在发生声反馈的可能性。

另外，声反馈检测/控制部件28还将外部输入信号S的信号电平的波形与目标频带中的信号的信号电平的波形相比较(后者信号电平是从外部输入信号提取出来的)，并且判断外部输入信号S原本是否包含可以被误认为声反馈的周期性信号分量。

声反馈检测/控制部件28分析全频带信号G来确定存在声反馈的可能性。当判定外部输入信号S自身不具有可以被误认为声反馈的周期性分量时，声反馈检测/控制部件28判定发生了声反馈。

以上述方式，当判定声反馈发生时，声反馈检测/控制部件28控制FF滤波器电路22来控制麦克风输入信号(全频带信号)G的增益和/或相位以破坏振荡条件，从而防止声反馈。

如上所述，在前馈型噪声消除系统中，不仅全频带信号G(其是麦克风输入信号)而且外部输入信号S也被考虑来精确地判断声反馈是否发生，从而使得能够抑制声反馈。

在上面参考图11至14所述的前馈型噪声消除系统中，当声反馈发生时，FF滤波器电路22被控制来停止声反馈。然而，本发明不限于该布置。

在上面参考图11至14所述的示例中，布置也可以是使得用于声音信号的诸如延迟电路之类的增益控制电路和/或相位控制电路被设置在麦克风和麦克风放大器部件21和驱动器25之间的部分，并且被控制。不用说，可以设置增益控制电路和相位控制电路中的仅一个或这些电路的两个。

在上面的描述中，图13所示的声反馈检测/控制部件26具有与第一实施例中的声反馈检测/控制部件17类似的配置，并且图14所示的声反馈检测/控制部件26具有与第二实施例中的声反馈检测/控制部件18类似的配置。然而，本发明不限于这种布置。

取决于音频系统，可以发生声反馈的频带的数目可以是大于3的4、5等。在这种情况中，根据要提取的频带的数目，可以增加BPF的数目和接收从BPF提供来的信号的电平检查部件的数目(BPF和电平检查部件可以包括在声反馈检测/控制部件26和28中)。

当可以发生声反馈的频带的数目被限于1或2时，BPF的数目和接收从BPF(或多个)提供来的信号电平检查部件的数目也可以被减少以配置声反馈检测/控制部件26和28。

[根据本发明的方法的实现]

在上述实施例中，由图4所示的声反馈检测/控制部件17和图8所示的声反馈检测/控制部件18执行的处理与根据本发明实施例的方法的相应步骤中的处理相对应。

更具体地，图6和10所示的流程图中示出的处理是应用了根据本发明实施例的方法的处理。因此，上述处理也可以由根据本发明实施例的方法来实现。

[修改]

在上述实施例中，第一电平检测装置的功能是由电平检查部件171或811实现的。提取装置的功能是由BPF 172(1)、172(2)和172(3)或者BPF 812(1)、812(2)和812(3)实现的。

第二电平检测装置的功能是由电平检查部件173(1)、173(2)和173(3)或者电平检查部件813(1)、813(2)和813(3)实现的。判断装置的功能是由确定和控制部件174或确定和控制部件83实现的。

第三电平检测装置的功能是由电平检查部件821实现的。第二提取装置的功能是由BPF 822(1)、822(2)和822(3)实现的。第四电平检测装置的功能是由电平检查部件823(1)、823(2)和823(3)实现的。

调节装置的功能是由FB滤波器电路12实现的，并且控制装置的功能是由确定和控制部件174或确定和控制部件83实现的。

如上所述，目标频带的信号被从作为麦克风输入信号的全频带信号G中提取出来，以便确定是否发生了声反馈。结果，能够识别声反馈发生在哪个频带中。因此，可以对发生声反馈的频带中的声音信号执行增益/相位调节。利用这种布置，可以有效地防止声反馈并且可以减少对要处理的声音信号的影响量。

上面实施例中的描述给出了FB滤波器电路12或FF滤波器电路22执行增益/相位调节的情况。更具体地，FB滤波器电路12和/或FF滤波器电路22可以改变例如中心频率、锐度、增益特性和相位特性针中的至少一个以破坏振荡条件。

不用说，本发明不限于FB滤波器电路12和/或FF滤波器电路22执行调节的布置。例如，可以在麦克风和扬声器之间的位置处相对于声音信号改变中心频率、锐度、增益特性和相位特性针中的至少一个。

虽然上面的实施例中的描述给出了增益/相位调节被调节来作为防止声反馈的方法的情况，然而本发明不限于此。例如，可以通过各种方法来防止声反馈，例如，以发生声反馈的频带为中心执行压缩器处理，后者减弱声反馈发生的频带中的声音信号。即，可以使用适于破坏振荡条件的各种方法。

虽然上面实施例中的描述给出了本发明被应用到反馈型噪声消除系统和前馈型噪声消除系统的示例，然而，本发明不限于此。

本发明还可以应用到另外类型的噪声消除系统，例如，自适应滤波器型噪声消除系统。

本发明不限于噪声消除系统，而是还可应用到连接了麦克风和压缩器的声音信号系统。例如，本发明可以应用到所谓的“公共广播系统”，例如，音乐厅中的音频可视系统和音频系统。

本发明还可以应用到具有用于检测扬声器的振动膜的运动并将检测到的运动反馈回输入信号的配置的运动反馈扬声器(MFB扬声器)，以及具有从扬声器输出的声音被麦克风收集并被反馈的配置的声反馈扬声器(AFB扬声器)。

即，本发明可以应用到具有如下反馈配置的各种音频系统：从扬声器输出的声音或振动被反馈到扬声器的输入信号，由此引起声反馈。

本发明包含与2008年7月1日向日本特许厅提交的日本优先权专利申请JP 2008-171937公开的主题相关的主题，该申请的全部内容通过引用结合于此。

本领域的技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (13)

1.一种声反馈检测装置，包括：

第一电平检测装置，用于检测从连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中的位置获得的声音信号的信号电平；

提取装置，用于从被检测了信号电平的所述声音信号中提取具有为至少一个预定中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；

第二电平检测装置，用于检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由所述提取装置提取的；以及

判断装置，用于基于根据由所述第一电平检测装置检测到的所述信号电平所确定的阈值和由所述第二电平检测装置检测到的每个信号电平的波形，判断是否正在发生声反馈。

2.根据权利要求1所述的声反馈检测装置，还包括：

第三电平检测装置，用于检测将被提供到所述声音信号系统中的位置的外部声音信号的信号电平；

第二提取装置，用于从所述外部声音信号中提取具有为所述至少一个中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；以及

第四电平检测装置，用于检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由所述第二提取装置提取的；

其中，所述判断装置基于从由所述第三电平检测装置执行的检测得出的输出以及从由所述第四电平检测装置执行的检测得出的输出，判断是否正在发生声反馈。

3.根据权利要求1或2所述的声反馈检测装置，其中，所述阈值的最小值被预定为具有大于零的值。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的声反馈检测装置，还包括：

调节装置，用于在所述声音信号系统中的位置上调节所述声音信号的增益和相位中的至少一个；以及

控制装置，用于基于由所述判断装置执行的判断的结果来控制所述调节装置。

5.根据权利要求4所述的声反馈检测装置，其中，所述调节装置能够对每种带宽的信号执行调节，所述每种带宽是为至少一个中心频率中的每个中心频率预定的，以及

所述控制装置控制所述调节装置以便对正在发生声反馈的频带中的声音信号执行调节。

6.一种声反馈检测方法，包括以下步骤：

检测从连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中的位置获得的声音信号的信号电平；

从被检测了所述信号电平的所述声音信号中提取具有为至少一个预定中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；

检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是从所述声音信号中提取的；以及

基于根据检测到的声音信号的信号电平所确定的阈值以及检测到的每个频带中的信号的信号电平的波形，判断是否正在发生声反馈。

7.根据权利要求6所述的声反馈检测方法，还包括以下步骤：

检测将被提供到所述声音信号系统中的位置的外部声音信号的信号电平；

从所述外部声音信号中提取具有为所述至少一个中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；以及

检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是从所述外部声音信号提取的；

其中，在判断步骤中，基于对所述外部声音信号的信号电平的检测的结果以及对所述每个频带中的信号的信号电平的检测的结果，判断是否正在发生声反馈。

8.根据权利要求6或7所述的声反馈检测方法，其中，所述阈值的最小值被预定为具有大于零的值。

9.一种声反馈检测装置，包括：

第一电平检测部件，被配置为检测从连接了麦克风和扬声器的声音信号系统中的位置获得的声音信号的信号电平；

第一提取部件，被配置为从被检测了信号电平的所述声音信号中提取具有为至少一个预定中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；

第二电平检测部件，被配置为检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由所述第一提取部件提取的；以及

判断部件，被配置为基于根据由所述第一电平检测部件检测到的所述信号电平所确定的阈值和由所述第二电平检测部件检测到的每个信号电平的波形，判断是否正在发生声反馈。

10.根据权利要求9所述的声反馈检测装置，还包括：

第三电平检测部件，被配置为检测将被提供到所述声音信号系统中的位置的外部声音信号的信号电平；

第二提取部件，被配置为从所述外部声音信号中提取具有为所述至少一个中心频率中的每个中心频率预定的带宽的频带中的信号；以及

第四电平检测部件，被配置为检测每个频带中的信号的信号电平，所述信号是由所述第二提取部件提取的；

其中，所述判断部件基于从由所述第三电平检测部件执行的检测得出的输出以及从由所述第四电平检测部件执行的检测得出的输出，判断是否正在发生声反馈。

11.根据权利要求9或10所述的声反馈检测装置，其中，所述阈值的最小值被预定为具有大于零的值。

12.根据权利要求9至11中的一项所述的声反馈检测装置，还包括：

调节部件，被配置为在所述声音信号系统中的位置上调节所述声音信号的增益和相位中的至少一个；以及

控制部件，用于基于由所述判断部件执行的判断的结果控制所述调节部件。

13.根据权利要求12所述的声反馈检测装置，其中，所述调节部件能够对每种带宽的信号执行调节，所述每种带宽是为至少一个中心频率中的每个中心频率预定的，以及

所述控制部件控制所述调节部件以便对正在发生声反馈的频带中的声音信号执行调节。

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