CN102365679A - 信号处理设备和信号处理方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种信号处理设备，通过该设备用户可以总是在良好的声学环境中收听音乐等。该信号处理单元包括：噪声分析单元，用于分析噪声信号的频率分量；多个滤波单元，用于基于分析结果对噪声信号执行预定的滤波操作；以及输出控制单元，用于根据噪声分析单元的合成结果的改变在时间上变化多个滤波单元的输出的合成速率。当噪声分析单元的分析结果改变时，一个滤波单元根据与正对噪声信号执行预定的滤波操作的其他滤波单元不同的特性开始预定的滤波操作，并且输出控制单元根据噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化其他滤波单元和该一个滤波单元的输出的合成速率，并且输出控制单元将输出从其他滤波单元切换到该一个滤波单元。

Description

信号处理设备和信号处理方法

技术领域

本发明涉及信号处理设备和信号处理方法。

背景技术

噪声抵消(noise cancelling)系统是已知的，其用来当收听者(用户)通过入耳式耳机(earphone)、头戴式耳机(headphone)等收听音乐等时通过降低(抵消)外部环境的噪声来向收听者(用户)提供良好的音乐再现环境。在相关技术的噪声抵消系统中，降低噪声的主要处理是模拟处理。然而，近来已开发了基于数字处理的噪声抵消系统，并且配备有基于数字处理的噪声抵消系统的头戴式耳机已经商用并且可在市场中得到。基于数字处理的噪声抵消系统配备有多个数字处理的噪声抵消模式以及基于数字处理的高噪声抵消性能。因为提供了多个噪声抵消模式，所以收听者可以根据噪声选择性地使用最优模式(例如，专利文献1)。

此外，配备有噪声抵消系统的某些头戴式耳机设有当用户简单地按下某一按钮时分析周围噪声的状态并自动选择最优噪声抵消模式的功能(最优模式选择功能)。如果在头戴式耳机中执行最优模式选择功能，则头戴式耳机首先停止输出音乐等的操作，并且还停止噪声抵消功能。头戴式耳机从设在其内侧或外侧上的麦克风收集噪声声音，分析所收集的声音，并且基于分析结果选择最优模式。如果选择了最优模式，则头戴式耳机通过切换到所选的模式来恢复噪声抵消功能，并且恢复输出音乐等的操作。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 2008-122729A

发明内容

技术问题

然而，如上所述配备有相关技术的最优模式选择功能的头戴式耳机具有以下问题：在噪声声音被分析时，输出操作应当被停止。尽管用户希望的是通过降低噪声环境来在舒适的环境中欣赏音乐，但是为了分析噪声抵消功能必需被停止。因此，用户可能在噪声分析期间感觉到不舒服。

在如上所述配备有相关技术的最优模式选择功能的头戴式耳机中，存在以下问题：当周围噪声的状态变化时，用户他/她自身应当执行最优模式选择功能。例如，当用户上/下电气列车时，如果用户忘记了操作则与噪声状态相对应的噪声抵消功能失败，无论周围噪声的状态是否改变。因为用户他/她自身应当执行最优模式选择功能，所以当用户设置要禁用最优模式选择功能时，专门针对不同的噪声环境调谐的最优模式可能未被采用。

鉴于上述问题作出了本发明，本发明的目的是提供一种新颖的且改进的信号处理设备和方法，其可以通过一直分析噪声状态并且在周围噪声的状态变化时自动执行到最优模式的切换，而使得用户一直在良好的声学环境中收听音乐等。

对问题的解决方案

根据本发明的一方面，为了实现上述目的，提供了一种信号处理设备，包括：噪声分析单元，用于分析噪声信号的频率分量，该噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的；多个滤波单元，用于基于噪声分析单元的分析结果对噪声信号执行预定的滤波操作；以及输出控制单元，用于根据噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化并输出多个滤波单元的输出的合成速率，其中根据噪声分析单元的分析结果的改变，一个滤波单元以不同于对噪声信号执行预定的滤波操作的其他滤波单元的特性开始预定的滤波操作，并且输出控制单元根据噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化其他滤波单元和该一个滤波单元的输出的合成速率，并且执行从其他滤波单元的输出到该一个滤波单元的输出的切换。

根据该配置，噪声分析单元分析噪声信号的频率分量，该噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的，多个滤波单元基于噪声分析单元的分析结果对噪声信号执行预定的滤波操作，并且输出控制单元根据噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化并输出多个滤波单元的输出的合成速率。根据噪声分析单元的分析结果的改变，一个滤波单元以不同于对噪声信号执行预定的滤波操作的其他滤波单元的特性开始预定的滤波操作，并且输出控制单元根据噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化其他滤波单元和该一个滤波单元的输出的合成速率，并且执行从其他滤波单元的输出的切换。结果，用户可以通过切换来自滤波单元的输出从而使得根据噪声分析单元的分析结果的改变(即，根据周围噪声的状态的改变)由具有适当特性的滤波器执行滤波操作，来一直在良好的声学环境中收听音乐等。

当输出控制单元的输出被从其他滤波单元的输出切换到该一个滤波单元的输出时，其他滤波单元的特性可以被设置为与该一个滤波单元的特性相同。

如果作为噪声分析单元的分析结果、噪声分析单元预定次数地连续确定以不同于当前特性的特性进行的滤波操作是优选的，则输出控制单元可以开始将输出从其他滤波单元切换到该一个滤波单元。

信号处理设备还可包括均衡器单元，用于基于噪声分析单元的分析结果对音频信号执行均衡处理并输出执行结果，其中均衡器单元的输出被叠加在输出控制单元的输出上。信号处理设备可包括信号处理单元，信号处理单元包括滤波单元和均衡器单元。

多个滤波单元中的一个主滤波单元可以恒定地处于工作中，并且其他滤波单元可以仅在噪声分析单元的分析结果改变时才工作而在其他情况中不工作。

信号处理设备可包括信号处理单元，其在噪声信号被分析时包括噪声分析单元，在对噪声信号执行预定的滤波操作时包括一个滤波单元，并且被配置为使得噪声分析单元和滤波单元是可切换的。

当噪声分析单元的分析结果改变并且在改变之后相同分析结果被连续地生成多次时，该一个滤波单元可以以不同于其他滤波单元的特性开始预定的滤波操作。

根据本发明的另一方面，为了实现上述目的，提供了一种信号处理方法，包括：噪声分析步骤，分析噪声信号的频率分量，噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的；第一滤波步骤，基于噪声分析步骤的分析结果对噪声信号执行预定的滤波操作；第二滤波步骤，基于噪声分析步骤的分析结果以不同于第一滤波步骤的特性对噪声信号执行预定的滤波操作；以及输出控制步骤，根据噪声分析步骤的分析结果的改变在时间上变化第一滤波步骤和第二滤波步骤的输出的合成速率，并且执行从第一滤波步骤的输出到第二滤波步骤的输出的切换以输出切换结果。

根据本发明的另一方面，为了实现上述目的，提供了一种用于使得计算机执行以下步骤的计算机程序：噪声分析步骤，分析噪声信号的频率分量，噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的；第一滤波步骤，基于噪声分析步骤的分析结果对噪声信号执行预定的滤波操作；第二滤波步骤，基于噪声分析步骤的分析结果以不同于第一滤波步骤的特性对噪声信号执行预定的滤波操作；以及输出控制步骤，根据噪声分析步骤的分析结果的改变在时间上变化第一滤波步骤和第二滤波步骤的输出的合成速率，并且执行从第一滤波步骤的输出到第二滤波步骤的输出的切换以输出切换结果。

本发明的有利效果

根据如上所述的本发明，信号处理设备和方法可以通过一直分析噪声状态并且在周围噪声的状态变化时自动执行到最优模式的切换，而使得用户能够一直在良好的声学环境中收听音乐等。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的头戴式耳机的外观的示例的说明性示图。

图2是图示根据本发明第一实施例的头戴式耳机1的功能配置的说明性示图。

图3是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的配置的说明性示图。

图4是示出由噪声抵消处理单元保留的系数的示例的说明性示图。

图5是示出每个噪声抵消模式的降噪特性的示例的说明性示图。

图6是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的操作的流程图。

图7是以序列图的形式示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的操作的说明性示图。

图8是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的说明性示图。

图9是图示根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的操作的流程图。

图10是示出根据本发明第二实施例的信号处理单元130的配置的说明性示图。

图11是示出根据本发明第二实施例的噪声抵消单元133a的配置的说明性示图。

图12是示出根据本发明第二实施例的信号处理单元130的操作的流程图。

图13是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的说明性示图。

图14是示出根据本发明第三实施例的信号处理单元230的配置的说明性示图。

图15是示出主数字信号处理器(DSP)和副DSP之间的模式转变的说明性示图。

图16是以序列图的形式示出主DSP和副DSP之间的模式转变的说明性示图。

图17是示出根据本发明第三实施例的噪声分析单元231的配置的说明性示图。

图18是示出最优模式确定单元242的确定结果和连续计数器单元243的计数结果之间的关系的示例的说明性示图。

图19是示出根据本发明第四实施例的信号处理单元330的配置的说明性示图。

图20是以序列图的形式示出根据本发明第四实施例的信号处理单元330中的噪声抵消模式的转变状态的说明性示图。

图21是概念性地示出以下技术的说明性示图，该技术迭代模式转变直到达到了最优噪声抵消模式为止。

图22是概念性地示出以下技术的说明性示图，该技术向DSP分配最优噪声抵消模式的系数。

图23是概念性地示出在副DSP中预设专用于转变时间的模式的技术的说明性示图。

图24是以序列图的形式示出微计算机进行操作的流程的说明性示图。

图25是示出根据本发明第五实施例的头戴式耳机1’的功能配置的说明性示图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在该说明书和附图中，具有基本相同的功能和结构的元件被用相同的标号指示，并且重复的说明被省略。

将根据以下顺序详细描述本发明的优选实施例。

<1.第一实施例>

[1-1.头戴式耳机的外观的示例]

[1-2.头戴式耳机的功能配置的示例]

[1-3.信号处理单元的功能配置]

[1-4.信号处理单元的操作]

[1-5.信号处理单元的修改示例的配置]

[1-6.信号处理单元的修改示例的操作]

<2.第二实施例>

[2-1.信号处理单元的配置]

[2-2.信号处理单元的操作]

<3.第三实施例>

[3-1.信号处理单元的配置]

[3-2.信号处理单元的操作]

[3-3.噪声分析单元的配置示例]

<4.第四实施例>

[4-1.信号处理单元的配置]

[4-2.信号处理单元的操作]

<5.第五实施例>

[5-1.头戴式耳机的配置]

<6.其他>

<7.总结>

<1.第一实施例>

[1-1.头戴式耳机的外观的示例]

根据本发明各个实施例的信号处理设备可以以各种形式实现。例如，信号处理设备可以被实现为例如头戴式耳机，诸如外耳式头戴式耳机、内耳式头戴式耳机、入耳式耳机或者耳麦。信号处理设备的其他示例例如是移动电话、便携式播放器、计算机、个人数字助理(PDA)等等，其向上述头戴式耳机提供音频信号。如果信号处理设备被设在终端等中，则信号处理设备可以实现为终端的DSP。此外，根据本发明各个实施例的信号处理设备还可以实现为用于辅助收听其他人的语音或声音的助听器。即，本发明的各个实施例可以实现为能够向用户提供音频信号等的各种设备或终端等。然而，下面为了帮助理解根据本发明各个实施例的信号处理设备，将描述信号处理设备被实现为头戴式耳机1的示例。

图1是示出根据本发明第一实施例的头戴式耳机的外观的示例的说明性示图。下面将利用图1描述根据本发明第一实施例的头戴式耳机的外观。

与正常的头戴式耳机等相似，根据本发明第一实施例的头戴式耳机1可以从外部音乐再现设备等获取音频信号并向用户提供音频信号作为实际的声音。由音频信号表达的音频内容例如包括各种类型的音乐、无线电广播、电视广播、诸如英语会话之类的教育材料、诸如故事之类的娱乐内容、游戏声音、运动图片声音、计算机的工作声音等等，并且没有特别的限制。

图1中所示的头戴式耳机1包括噪声抵消系统，该系统通过降低外部环境的噪声向用户提供良好的音乐再现环境。为了降低外部环境的噪声，头戴式耳机1包括在外壳单元外壳单元5的外侧或内侧上用于收集外部环境的噪声声音的麦克风。

头戴式耳机1中包括的噪声抵消系统执行生成噪声抵消信号的处理，噪声抵消信号用于在数字处理中降低噪声(下面称为“噪声抵消处理”)。因为噪声抵消处理是在数字处理中执行的，所以头戴式耳机1可以配备有根据各种外部环境的噪声抵消模式。各种外部环境例如包括正常的室外环境、电气列车的内部、飞机的内部等等。头戴式耳机1配备有多个噪声抵消模式，从而使得用户可以根据外部环境切换模式并且可以根据外部环境有效地降低噪声。

如果如上所述存在多个噪声抵消模式，则用户有必要从多个模式中选择一个模式。因而，当存在若干个噪声抵消模式以适应各种外部环境时，用户的操纵可能是复杂的并且用户可能难以判定应当选择哪一模式。

因此，某些配备有噪声抵消系统的头戴式耳机设有当用户简单地按下某一按钮时分析周围噪声的状态并且自动选择最优噪声抵消模式的功能(最优模式选择功能)，如上所述。然而，如上所述配备有相关技术的最优模式选择功能的噪声抵消系统具有以下问题：在噪声声音被分析时，输出操作应当被停止。此外，配备有相关技术的最优模式选择功能的噪声抵消系统具有以下问题：当周围噪声的状态变化时用户他/她自身应当执行最优模式选择功能。

根据该实施例的头戴式耳机1中包括的噪声抵消系统在用户执行噪声抵消功能的同时恒定地分析周围噪声的状态，并且自动选择与周围噪声的状态相对应的模式。下面，自动选择与周围噪声的状态相对应的模式的功能也被称为“全自动最优模式选择功能”。在全自动最优模式选择功能被执行的状态中，噪声抵消系统自动选择与周围噪声的状态相对应的模式，并且基于该模式执行噪声抵消处理。通过基于自动选择的模式执行噪声抵消处理，即使在噪声状态变化时，也可以在噪声被降低的状态中向用户提供音频内容。

为了执行全自动最优模式选择功能，用于收集噪声的声音的麦克风是必需的。麦克风可以设在头戴式耳机的外壳的内部或外部上。如果麦克风被设在外壳的外部上，则其可以直接设在外壳的外侧上，或者可以设在除了外壳以外的位置处，例如，设在连接头戴式耳机的左壳体和右壳体的带状部分处，或者用于调节头戴式耳机的音量等的控制盒处。然而，优选地将麦克风设在靠近耳朵的位置处以便收集靠近耳朵的位置的噪声声音。用于收集噪声的声音的麦克风的数目可以是1或2。然而，考虑到安装在头戴式耳机上的麦克风的位置和一般噪声通常基本上存在于低频带中的事实，可以仅提供一个麦克风。

优选地使用具有以高速执行噪声抵消处理的功能的DSP和其他处理器来执行全自动最优模式选择功能。在具有全自动最优模式选择功能的头戴式耳机中，获得了恒定地执行噪声分析的足够的处理速度，而不会中断对从连接到头戴式耳机的音乐再现设备输出的音频信号的信号处理和噪声抵消处理。根据该实施例的头戴式耳机1通过一个、两个或更多个DSP执行对音频信号的信号处理和噪声抵消处理。如果该处理通过两个或更多个DSP执行，则DSP可以是相同或不同的。如果使用不同的DSP，则可以使用专用于噪声抵消处理的DSP。当该配置被提供时，除了对从连接到头戴式耳机的音乐再现设备输出的音频信号的信号处理和噪声抵消处理以外，还可以同时执行分析由麦克风收集的噪声声音的处理。

在基于数字处理的噪声抵消处理中，可以利用具有必要和足够的性能的处理器(诸如DSP)来实现提供多个噪声抵消模式并且从噪声抵消模式中选择最优模式的功能。然而，当只有最优模式被简单地选择才执行从某一模式到另一模式的切换时会发生问题。该问题是伴随着模式切换的异常噪声发生。如果每次在外部环境变化时异常噪声都发生并且伴随变化的模式被自动切换，则佩戴头戴式耳机的用户可能感觉到不舒服。

该实施例的特征在于当噪声抵消模式被切换时，交叉衰减(cross-fade)用于消除由于切换前/后的模式而由噪声抵消处理生成的噪声声音的信号(噪声抵消信号)。通过交叉衰减噪声抵消信号，可以防止伴随模式改变的异常噪声的发生并且向用户提供舒适的声学环境。

上面已描述了根据本发明第一实施例的头戴式耳机的外观。接下来，将描述根据本发明第一实施例的头戴式耳机的功能配置。

[1-2.头戴式耳机的功能配置的示例]

图2是图示根据本发明第一实施例的头戴式耳机1的功能配置的说明性示图。下面将利用图2描述根据本发明第一实施例的头戴式耳机1的功能配置。

图2示出了包括以前馈型抵消噪声的噪声抵消系统的头戴式耳机1的功能配置。前馈型是这样一种类型，其收集靠近耳朵的位置处的噪声的声音，分析所收集的声音，预测用户的耳膜位置中的噪声波形，并且生成用于消除噪声的信号(反相波形)。如图2所示，根据本发明第一实施例的头戴式耳机1包括麦克风2、扬声器3、模/数转换器(ADC)10、操纵单元20、信号处理单元30、数/模转换器(DAC)40和功率放大器50。

设在靠近用户耳朵的位置处的麦克风2收集靠近用户的耳朵的位置处的声音。因此，麦克风2收集到达耳朵的外部噪声的声音。作为头戴式耳机1的外壳单元5内发生的噪声的起因，例如，从诸如外壳单元5的耳垫之类的缝隙泄漏的作为声压的外部的噪声源，或者头戴式耳机1的外壳通过接收到噪声源的声压而被振动且该振动被传送到外壳单元5的内部。

用于输出音频的扬声器3基于从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备传送来的音频信号输出音频。头戴式耳机1根据通过由麦克风2收集声音而获得的噪声信号生成具有用于消除外部噪声分量的特性的信号(噪声抵消信号)，将所生成的信号与从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备传送来的音频信号合成，并从扬声器3输出合成结果。如上所述，因为最优噪声抵消信号是从由麦克风2收集的声音预测并被从扬声器3输出，因此这一类型被称为前馈型。

ADC 10将由于麦克风2进行声音收集而获得的噪声信号转换为数字信号。被ADC 10转换为数字信号的噪声信号被输出到信号处理单元30。

操纵单元20被设计为接收用户对头戴式耳机1的操纵。用户对头戴式耳机1的操纵可以例如是头戴式耳机1的电源开/关、从扬声器3输出的声音的音量的调节以及噪声抵消功能的开/关。此外，用户对头戴式耳机的操纵可以是其中噪声抵消功能有效的噪声抵消模式的选择、全自动最优模式选择功能的开/关，等等。由操纵单元20的操纵生成的信号例如被传送到微计算机(未示出)，并且被从微计算机传送到信号处理单元30(如果需要的话)。

信号处理单元30处理由ADC 10转换为数字信号的噪声信号。信号处理单元30分析噪声信号并且生成消除噪声信号的噪声抵消信号。从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备传送来的音频信号也被输入到信号处理单元30。信号处理单元30还处理输入的音频信号。信号处理单元30例如由多个DSP构成。

DAC 40将从信号处理单元30输出的信号转换为模拟信号。被DAC40转换为模拟信号的信号被输出到功率放大器50。

功率放大器50放大被DAC 40转换为模拟信号的信号并输出放大后的信号。经功率放大器50放大的信号被输出到扬声器3。扬声器3被配置为响应于从功率放大器50提供来的信号通过振动板(未示出)输出音频信号。

以上利用图2描述了根据本发明第一实施例的头戴式耳机1的功能配置。接下来，将描述根据本发明第一实施例的信号处理单元30的配置。

[1-3.信号处理单元的功能配置]

图3是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的配置的说明性示图。图3还与信号处理单元30结合地示出了ADC 10。下面将利用图3描述根据本发明第一实施例的信号处理单元30的配置。

如图3所示，根据本发明第一实施例的信号处理单元30包括噪声分析单元31、噪声抵消单元32、交叉衰减单元35和加法单元37。

噪声分析单元31执行分析被ADC 10转换为数字信号的噪声信号的处理。噪声分析单元31的分析处理在全自动最优模式选择功能有效时以预定的间隔恒定地执行。噪声分析单元31通过例如基于快速傅立叶变换(FFT)或带通滤波器(BPF)对噪声信号执行频带分割来执行噪声信号的频率特性分析。基于频率特性分析的结果，噪声分析单元31选择最优噪声抵消功能，并且指示噪声抵消单元32在噪声抵消模式中执行噪声抵消处理。

噪声分析单元31分析噪声信号的处理可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声分析单元31执行分析噪声信号的处理的DSP被指定为DSP A。

噪声抵消单元32根据被ADC 10转换为数字信号的噪声信号生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。具体而言，噪声抵消单元32通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的滤波操作来生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消单元32包括噪声抵消处理单元33a和33b。

噪声抵消处理单元33a和33b是本发明的滤波单元的示例。噪声抵消处理单元33a和33b中的每一个都通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作来生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消处理单元33a和33b例如可以由有限冲击响应(FIR)滤波器或无限冲击响应(IIR)滤波器构成。

噪声抵消处理单元33a和33b的滤波操作可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声抵消处理单元33a执行滤波操作的DSP被指定为DSPB，而用于由噪声抵消处理单元33b执行滤波操作的DSP被指定为DSPC。

在噪声抵消单元32中，如果执行正常的噪声抵消处理，则DSP B或DSP C处于工作中。如果作为噪声分析单元31对噪声信号的分析处理的结果有必要切换模式，则为未处于工作中的DSP设置新的模式。通过从当前处于工作中的DSP切换到设置了新的模式的DSP，噪声抵消单元32实现了噪声抵消模式的切换。

对于噪声抵消处理单元33a和33b，滤波器配置或滤波器特性被设置为根据噪声分析单元31所选的最优噪声抵消模式是可变的。在该实施例中，与各噪声抵消模式相对应的系数被预先保留在噪声抵消处理单元33a和33b中。图4是示出噪声抵消处理单元33a和33b保留系数的示例的说明性示图。在图4所示的示例中，噪声抵消处理单元33a和33b分别保留与相同的噪声抵消模式相对应的系数A、B和C。在该实施例中，通过在噪声抵消处理单元33a和噪声抵消处理单元33b之间切换系数来执行噪声抵消处理。通过如上所述预先在噪声抵消处理单元33a和33b中提供相同的系数，可以省略将系数新写入到噪声抵消处理单元33a和33b的努力。

图5是示出能够被设置在根据本发明第一实施例的头戴式耳机1中的每个噪声抵消模式的降噪特性的示例的说明性示图。在图5中，示出了图4的模式A、B和C的降噪特性的示例。如上所述，噪声抵消模式具有不同的降噪特性。用于实现上述降噪特性的系数被预先保留在噪声抵消处理单元33a和33b中。

交叉衰减单元35是本发明的输出控制单元的示例。当噪声抵消模式被切换时，交叉衰减单元35被设计为响应于来自噪声分析单元31的指示对噪声抵消处理单元33a和33b的输出进行交叉衰减。交叉衰减单元35包括乘法单元36a和36b。乘法单元36a和36b响应于来自噪声分析单元31的指示分别将噪声抵消处理单元33a和33b的输出乘以时变的系数(增益)。经乘法单元36a和36b相乘的数据被输出到加法单元37。

加法单元37相加乘法单元36a和36b的输出并输出相加结果。加法单元37的输出变为要输出到DAC 40的噪声抵消信号。

上面描述了根据本发明第一实施例的信号处理单元30的配置。接下来，将描述根据本发明第一实施例的信号处理单元30的操作。

[1-4.信号处理单元的操作]

图6是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的操作的流程图。下面将利用图6描述根据本发明第一实施例的信号处理单元30的操作。

如果被ADC 10转换为数字信号的噪声信号被输出到信号处理单元30，则噪声分析单元31以预定周期分析噪声信号(步骤S101)。如果噪声信号被噪声分析单元31分析，则噪声分析单元31根据分析结果选择一个最优噪声抵消模式(步骤S102)。

如果在上述步骤S102中噪声分析单元31选择了一个最优噪声抵消模式，则噪声分析单元31判定是否有必要改变到所选的噪声抵消模式(步骤S103)。例如，考虑这样一种情况，噪声分析单元31所选的噪声抵消模式是模式A，并且当前处于工作中的DSP B(噪声抵消处理单元33a)的噪声抵消模式是模式A。在这种情况下，没有必要改变到噪声分析单元31所选的噪声抵消模式。另一方面，考虑这样一种情况，噪声分析单元31所选的噪声抵消模式是模式B，并且当前处于工作中的DSP B(噪声抵消处理单元33a)的噪声抵消模式是模式A。在这种情况下，有必要改变到噪声分析单元31所选的噪声抵消模式。

如果作为上述步骤S103的判定结果、噪声分析单元31确定没有必要改变模式，则噪声分析单元31通过返回到上述步骤S101来分析噪声信号，而无需改变到在上述步骤S102中所选的模式。另一方面，如果作为上述步骤S103的判定结果、噪声分析单元31确定有必要改变模式，则噪声分析单元31随后判定当前活动DSP(处于工作中)是DSP B还是DSPC(步骤S104)。

如果作为上述步骤S104的判定结果、噪声分析单元31确定当前活动DSP(处于工作中)是DSP B，则噪声分析单元31将DSP C(噪声抵消处理单元33b)设置为在上述步骤S102中所选的最优噪声抵消模式(步骤S105)。如果最优噪声抵消模式被设置到DSP C，则噪声分析单元31通过从DSP B到DSP C对交叉衰减单元35的输出进行交叉衰减，来逐渐地执行到最优模式的切换(步骤S106)。即，在模式被切换之前，乘法单元36a的输出∶乘法单元36b的输出＝1∶0。如果交叉衰减处理开始，则噪声分析单元31将交叉衰减单元35设置为当乘法单元36a的输出逐渐减小时逐渐增大乘法单元36b的输出。最终，通过设置乘法单元36a的输出∶乘法单元36b的输出＝0∶1，交叉衰减单元35的交叉衰减处理完成。

另一方面，如果作为上述步骤S104的判定结果、噪声分析单元31确定当前活动DSP(处于工作中)是DSP C，则噪声分析单元31将DSP B(噪声抵消处理单元33a)设置为在上述步骤S102中所选的最优噪声抵消模式(步骤S107)。如果最优噪声抵消模式被设置给DSP B，则噪声分析单元31通过从DSP C到DSP B对交叉衰减单元35的输出进行交叉衰减，来逐渐地执行到最优模式的切换(步骤S108)。即，在模式被切换之前，乘法单元36a的输出∶乘法单元36b的输出＝0∶1。如果交叉衰减处理开始，则噪声分析单元31将交叉衰减单元35设置为当乘法单元36b的输出逐渐减小时逐渐增大乘法单元36a的输出。最终，通过设置乘法单元36a的输出∶乘法单元36b的输出＝1∶0，交叉衰减单元35的交叉衰减处理完成。

如果交叉衰减处理在上述步骤S106或S108中完成，则噪声分析单元31通过返回到上述步骤S101重新执行噪声信号的分析。当然，在该实施例中，在图6中所示的一系列处理被执行的同时，没有必要停止输出音频信号(该音频信号被从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等输出并叠加在噪声抵消信号上)的操作。

图7是以序列图形式示出根据图6中所示的本发明一个实施例的信号处理单元30的操作的说明性示图。在图7中，示出了处于工作中的DSP是DSP B并且DSP B工作在模式A中的情况。图7示出了以下情况：作为噪声分析单元31的分析处理的结果、最优噪声抵消模式被确定为模式B并且进行从DSP B到DSP C的交叉衰减。

噪声分析单元31(DSP A)以预定间隔执行对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号的分析，并且选择用于抵消噪声信号的最优噪声抵消模式。如果作为噪声分析单元31的分析结果、有必要改变最优噪声抵消模式，则噪声分析单元31指示不活动的DSP C(噪声抵消处理单元33b)改变到模式B。

接收到改变到模式B的指示的DSP C(噪声抵消处理单元33b)执行切换到与模式B相对应的系数的操作。噪声分析单元31对DSP B的输出和DSP C的输出进行交叉衰减。DSP B的输出和DSP C的输出线性变化，并且两个输出在如图7所示的中点处相交，但是本发明的交叉衰减处理中DSP B的输出和DSP C的输出的变化并不限于上述示例。

在图7中，交叉衰减完成时的定时不同于在交叉衰减的完成之后噪声分析单元31的分析处理的开始定时。这表明噪声分析单元31的分析处理在等待交叉衰减完全完成之后才被恢复。当然，本发明并不限于上述示例。例如，交叉衰减完成时的定时可以与在交叉衰减的完成之后噪声分析单元31的分析处理的开始定时相同，并且噪声分析单元31的分析处理可以在无需等待交叉衰减完成的情况下被恢复。

上面描述了根据本发明一个实施例的信号处理单元30的操作。根据该实施例的头戴式耳机1可以通过如上所述操作信号处理单元30来自动遵循最优噪声抵消模式，即使当围绕用户的噪声的状态变化时也是如此。当噪声抵消模式被切换时，根据该实施例的头戴式耳机1通过逐渐地改变两个DSP的输出来进行交叉衰减，而无需一直执行切换。根据该交叉衰减处理，根据该实施例的头戴式耳机1可以切换模式，而不会在模式切换期间生成异常噪声或者停止音频信号的输出或噪声抵消处理。

信号处理单元30还可以执行对音频信号的处理。图8是示出根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的说明性示图。下面将利用图8描述根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例。

[1-5.信号处理单元的修改示例的配置]

与图3中所示的配置相比，图8中所示的根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例额外包括均衡器38和加法单元39。均衡器38对从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等发送来的音乐信号执行均衡处理。对音乐信号的均衡处理例如是通过在预定频带中处理信号对特定声音范围的信号进行加重或者不加重的处理。在该修改示例中，均衡器38的均衡处理的设置(均衡器设置)可以根据噪声分析单元31所选的噪声抵消模式而改变。均衡器38的均衡处理可以由DSP执行。在图8中，示出了要由DSP执行的均衡器38的均衡处理。均衡器38的输出被加法单元39与从加法单元37输出的抵消信号相加。加法单元39的输出被输出到DAC 40，并被DAC 40转换为数字信号。

在图8中示出了噪声分析单元31的噪声分析处理和均衡器38的均衡处理由不同DSP执行的示例，但是本发明并不限于上述示例。噪声分析单元31的噪声分析处理和均衡器38的均衡处理可以由同一DSP执行。音乐信号被传送到图8的均衡器38，但是当然，均衡处理的目标并不限于本发明中用于再现音乐的信号。

如果噪声分析处理和均衡处理由同一DSP执行，则根据全自动最优模式选择功能是否有效，可以执行不同的均衡处理。

[1-6.信号处理单元的修改示例的操作]

图9是图示根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的操作的流程图。下面将利用图9描述根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的操作。

首先，判定全自动最优模式选择功能是否在头戴式耳机1中有效(步骤S111)。例如，微计算机和其他控制单元可以被嵌入在头戴式耳机1中，并且因而该判定可以由控制单元执行。如果作为步骤S111的判定结果、全自动最优模式选择功能被确定为在头戴式耳机1中有效，则随后判定是否有必要进行均衡器38的设置改变(步骤S112)。例如，该判定可以由均衡器38执行。如果作为步骤S112的判定结果、确定有必要进行均衡器38的设置改变，则将均衡器38设置为全自动最优模式选择功能有效的设置(步骤S113)。另一方面，如果作为步骤S112的判定结果、确定没有必要进行均衡器38的设置改变，则处理通过跳过步骤S113的上述处理而进行到下一处理。

如果作为步骤S111的判定结果、全自动最优模式选择功能被确定为在头戴式耳机1中无效，则随后判定是否有必要进行均衡器38的设置改变(步骤S114)。例如，该判定可以由均衡器38执行。如果作为步骤S114的判定结果、确定有必要进行均衡器38的设置改变，则均衡器38被设置为全自动最优模式选择功能无效的设置(步骤S115)。如果均衡器38被设置为全自动最优模式选择功能无效的设置，则通过返回到上述步骤S111，重新执行判定全自动最优模式选择功能在头戴式耳机1中是否有效的处理。另一方面，如果作为步骤S114的判定结果、确定没有必要进行均衡器38的设置改变，则处理通过跳过步骤S115的上述处理而返回到上述步骤S111。

步骤S113后的处理与图6中所示的信号处理单元30的操作流程的处理相同。下面为了确证将再次描述信号处理单元30的操作流程。

噪声分析单元31分析被ADC 10转换为数字信号的噪声信号(步骤S116)。如果噪声信号被噪声分析单元31分析，则噪声分析单元31根据分析结果选择一个最优噪声抵消模式(步骤S117)。如果噪声分析单元31在步骤S117中选择了一个最优噪声抵消模式，则噪声分析单元31判定是否有必要对所选的噪声抵消模式作出改变(步骤S118)。如果作为步骤S118的判定结果、噪声分析单元31确定没有必要改变模式，则不进行对在上述步骤S116中所选的模式的改变。在这种情况下，通过返回到上述步骤S111，重新执行判定全自动最优模式选择功能是否在头戴式耳机1中有效的处理。另一方面，如果作为上述步骤S118的判定结果、噪声分析单元31确定有必要改变模式，则噪声分析单元31随后判定当前活动DSP(处于工作中)是DSP B还是DSP C(步骤S119)。

如果作为上述步骤S119的判定结果、噪声分析单元31确定当前活动DSP(处于工作中)是DSP B，则噪声分析单元31将DSP C(噪声抵消处理单元33b)设置为在上述步骤S117中所选的最优噪声抵消模式(步骤S120)。如果最优噪声抵消模式被设置给DSP C，则噪声分析单元31通过从DSP B到DSP C对交叉衰减单元35的输出进行交叉衰减，来逐渐地执行到最优模式的切换(步骤S121)。

另一方面，如果作为上述步骤S119的判定结果、噪声分析单元31确定当前活动DSP(处于工作中)是DSP C，则噪声分析单元31将DSP B(噪声抵消处理单元33a)设置为在上述步骤S117中所选的最优噪声抵消模式(步骤S122)。如果最优噪声抵消模式被设置给DSP B，则噪声分析单元31通过从DSP C到DSP B对交叉衰减单元35的输出进行交叉衰减，来逐渐地执行到最优模式的切换(步骤S123)。

如果交叉衰减处理在上述步骤S121或S123中完成，则通过返回到上述步骤S111，重新执行判定全自动最优模式选择功能是否在头戴式耳机1中有效的处理。

上面描述了根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例。当然，在该修改示例中，在图9中所示的一系列处理被执行的同时，没有必要停止输出音乐信号(该音乐信号被从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等输出并叠加在噪声抵消信号上)的操作。如上所述，在根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例中，对均衡器38的设置可以根据全自动最优模式选择功能在头戴式耳机1中是否有效而不同。

如上所述，根据本发明第一实施例的头戴式耳机1在全自动最优模式选择功能被执行时分析由麦克风2收集的外部环境的噪声声音，并基于分析结果选择一个最优噪声抵消模式。如果选择了一个最优噪声抵消模式，则头戴式耳机1转变到所选的噪声抵消模式，而不停止音频输出和噪声抵消处理。在切换到所选的噪声抵消模式后，交叉衰减单元35对来自两个噪声抵消处理单元的输出进行交叉衰减。根据本发明第一实施例的头戴式耳机1通过如上所述切换噪声抵消模式可以向用户提供舒适的声学环境。

<2.第二实施例>

[2-1.信号处理单元的配置]

接下来，将描述本发明的第二实施例。图10是示出根据本发明第二实施例的信号处理单元130的配置的说明性示图。在图10中，与信号处理单元130结合地还示出了ADC 10。下面将利用图10描述根据本发明第二实施例的信号处理单元130的配置。

图10中所示的信号处理单元130可以被上述信号处理单元30替代。如图10所示，根据本发明第二实施例的信号处理单元130包括噪声分析单元131、噪声抵消单元132、交叉衰减单元135和加法单元137。

与噪声分析单元31类似，噪声分析单元131执行分析被ADC 10转换为数字信号的噪声信号的处理。在全自动最优模式选择功能有效时，噪声分析单元131的分析处理以预定的间隔恒定地执行。噪声分析单元131通过例如基于FFT或BPF对噪声信号等执行频带分割来执行噪声信号的频率特性分析。基于频率特性分析的结果，噪声分析单元131选择最优噪声抵消模式，并且指示噪声抵消单元132在噪声抵消模式中执行噪声抵消处理。

噪声分析单元131将均衡器设置输出到噪声抵消单元132。噪声分析单元131可以基于对噪声信号的分析处理的执行结果来决定最优均衡器设置，并将均衡器设置输出到噪声抵消单元132。例如，噪声分析单元131可以估计在获得了噪声抵消效果后剩余噪声的频谱，并且决定均衡器设置以执行均衡处理，从而增大在剩余噪声较强的频带中音乐信号的水平。噪声分析单元131可以将由操纵操纵单元20等的用户手工设置的均衡器设置输出到噪声抵消单元132。

噪声分析单元131分析噪声信号的处理可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声分析单元131执行分析噪声信号的处理的DSP被指定为DSP A。

与噪声抵消单元32类似，噪声抵消单元132根据被ADC 10转换为数字信号的噪声信号生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消单元132包括噪声抵消单元133a和133b。

噪声抵消单元133a和133b中的每一个都通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作来生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消单元133a和133b还执行对音乐信号的均衡处理。下面将描述噪声抵消单元133a的示例的配置。

图11是示出根据本发明第二实施例的噪声抵消单元133a的配置的说明性示图。如图11所示，根据本发明第二实施例的噪声抵消单元133a包括噪声抵消处理单元142、均衡器144和加法单元146。

噪声抵消处理单元142通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作来执行生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号的处理。噪声抵消处理单元142可以例如由FIR滤波器构成。

与上述根据本发明第一实施例的均衡器38类似，均衡器144对从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等发送来的音乐信号执行均衡处理。

加法单元146将由噪声抵消处理单元142生成的噪声抵消信号与均衡器144对其执行了均衡处理的音乐信号相加，并输出相加结果。

噪声抵消单元133a如上所述被构成，从而噪声抵消单元133a可以执行生成噪声抵消信号的处理和对音乐信号的均衡处理。噪声抵消单元133a如上所述被构成，从而噪声分析单元131可以根据输入到信号处理单元130的噪声信号来决定最优噪声抵消模式和均衡器设置。在图11中已描述了噪声抵消单元133a的示例的配置，但是当然，噪声抵消单元133b也可以具有相同的配置。

噪声抵消单元133a和133b的生成噪声抵消信号的处理和对音乐信号的均衡处理可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声抵消单元133a执行滤波操作的DSP被指定为DSP B，而用于由噪声抵消单元133b执行滤波操作的DSP被指定为DSP C。

当噪声抵消模式被切换时，交叉衰减单元135被设计为响应于来自噪声分析单元131的指示对噪声抵消单元133a和133b的输出进行交叉衰减。交叉衰减单元135包括乘法单元136a和136b。乘法单元136a和136b响应于来自噪声分析单元131的指示分别将噪声抵消单元133a和133b的输出乘以时变的系数(增益)。经乘法单元136a和136b相乘的数据被输出到加法单元137。

加法单元137将乘法单元136a和136b的输出相加并输出相加结果。加法单元137的输出变为要输出到DAC(未示出)的噪声抵消信号。

上面描述了根据本发明第二实施例的信号处理单元130的配置。接下来，将描述根据本发明第二实施例的信号处理单元130的操作。

[2-2.信号处理单元的操作]

图12是示出根据本发明第二实施例的信号处理单元130的操作的流程图。下面将利用图12描述根据本发明第二实施例的信号处理单元130的操作。

如果被ADC 10转换为数字信号的噪声信号被输出到信号处理单元130，则噪声分析单元131以预定周期分析噪声信号(步骤S131)。如果噪声信号被噪声分析单元131分析，则噪声分析单元131根据分析结果选择一个最优噪声抵消模式(步骤S132)。

如果在上述步骤S132中噪声分析单元131选择了一个最优噪声抵消模式，则噪声分析单元131判定是否有必要改变到所选的噪声抵消模式(步骤S133)。例如，考虑这样一种情况，噪声分析单元131所选的噪声抵消模式是模式A，并且当前处于工作中的DSP B(噪声抵消单元133a)的噪声抵消模式也是模式A。在这种情况下，没有必要改变到噪声分析单元131所选的噪声抵消模式。另一方面，考虑这样一种情况，噪声分析单元131所选的噪声抵消模式是模式B，并且当前处于工作中的DSP B(噪声抵消处理单元133a)的噪声抵消模式是模式A。在这种情况下，有必要改变到噪声分析单元131所选的噪声抵消模式。

如果作为上述步骤S133的判定结果、噪声分析单元131确定没有必要改变模式，则噪声分析单元131通过返回到上述步骤S131来分析噪声信号，而无需改变到在上述步骤S132中所选的模式。另一方面，如果作为上述步骤S133的判定结果、噪声分析单元131确定有必要改变模式，则噪声分析单元131随后判定当前活动DSP(处于工作中)是DSP B还是DSP C(步骤S134)。

如果作为上述步骤S134的判定结果、噪声分析单元131确定当前活动DSP(处于工作中)是DSP B，则噪声分析单元131将DSP C(噪声抵消单元133b)设置为在上述步骤S132中所选的最优噪声抵消模式(步骤S135)。如果最优噪声抵消模式被设置给DSP C，则噪声分析单元131判定是否有必要改变DSP C的均衡器设置(步骤S136)。如果作为步骤S136的判定结果、确定有必要改变DSP C的均衡器设置，则噪声分析单元131执行对DSP C的均衡器设置(步骤S137)。步骤S 137中对DSP C的均衡器设置是与噪声分析单元131的分析结果相对应的最优设置，但是本发明中对DSP C的均衡器设置并不限于上述示例。另一方面，如果作为步骤S136的判定结果、确定没有必要改变DSP C的均衡器设置，则处理通过跳过步骤S137的上述处理来进行到下一处理。

如果对DSP C的均衡器设置完成，则噪声分析单元131随后通过从DSP B到DSP C对交叉衰减单元135的输出进行交叉衰减，来逐渐地执行到最优模式的切换(步骤S138)。

另一方面，如果作为上述步骤S134的判定结果、噪声分析单元131确定当前活动DSP(处于工作中)是DSP C，则噪声分析单元131将DSPB(噪声抵消单元133a)设置为在上述步骤S132中所选的最优噪声抵消模式(步骤S139)。如果最优噪声抵消模式被设置给DSP B，则噪声分析单元131判定是否有必要改变DSP B的均衡器设置(步骤S140)。如果作为步骤S140的判定结果、确定有必要改变DSP B的均衡器设置，则噪声分析单元131执行对DSP B的均衡器设置(步骤S141)。步骤S141中对DSP B的均衡器设置是与噪声分析单元131的分析结果相对应的最优设置，但是本发明中对DSP B的均衡器设置并不限于上述示例。另一方面，如果作为步骤S140的判定结果、确定没有必要改变DSP B的均衡器设置，则处理通过跳过步骤S141的上述处理来进行到下一处理。

如果对DSP B的均衡器设置完成，则噪声分析单元131通过从DSP C到DSP B对交叉衰减单元135的输出进行交叉衰减，来逐渐地执行到最优模式的切换(步骤S142)。

如果交叉衰减处理在上述步骤S138或S142中完成，则噪声分析单元131通过返回到上述步骤S131重新执行噪声信号的分析。

上面描述了根据本发明第二实施例的信号处理单元130的操作。当然，在该实施例中，在图12中所示的一系列处理被执行的同时，没有必要停止输出音乐信号(该音乐信号被从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等输出并叠加在噪声抵消信号上)的操作。

上述根据本发明第二实施例的信号处理单元130通过同一DSP执行生成噪声抵消信号的处理和对音乐信号的均衡处理。如果设有两个DSP来执行这些处理并且对最优噪声抵消模式作出改变，则通过对两个DSP的输出进行交叉衰减来切换来自DSP的输出。根据本发明第二实施例的信号处理单元130可以通过如上所述切换噪声抵消模式来向用户提供舒适的声学环境。

<3.第三实施例>

[3-1.信号处理单元的配置]

在上述根据本发明第一实施例的信号处理单元30中，交叉衰减单元35被配置为DSP(噪声抵消处理单元33a和33b)的外部模块。然而，交叉衰减处理实际上是在DSP内执行的。在根据本发明第一实施例的信号处理单元30中，加法单元37和39也被配置为外部模块。然而，加法处理实际上也是在DSP内执行的。图13重新示出了图8中所示的根据本发明第一实施例的信号处理单元30的修改示例的说明性示图。这里，一般而言，图13中被虚点线包围的部分被配置为结合在DSP内。将描述在本发明的第三实施例中、要由根据本发明第一实施例的信号处理单元30执行的交叉衰减处理和加法处理被结合在DSP内的配置。

图14是示出根据本发明第三实施例的信号处理单元230的配置的说明性示图。在图14中，与信号处理单元230结合地还示出了ADC 10。下面将利用图14描述根据本发明第三实施例的信号处理单元230的配置。

图14中所示的信号处理单元130可以被上述信号处理单元30替代。如图14所示，根据本发明第三实施例的信号处理单元230包括噪声分析单元231、噪声抵消单元232和均衡器238。

与噪声分析单元31和131类似，噪声分析单元231执行分析被ADC10转换为数字信号的噪声信号的处理。在全自动最优模式选择功能有效时，噪声分析单元231的分析处理以预定的间隔恒定地执行。噪声分析单元231通过例如基于FFT或BPF对噪声信号等执行频带分割来执行噪声信号的频率特性分析。基于频率特性分析的结果，噪声分析单元231选择最优噪声抵消模式，并且指示噪声抵消单元232在噪声抵消模式中执行噪声抵消处理。

噪声分析单元231将均衡器设置输出到均衡器238。噪声分析单元231可以基于对噪声信号的分析处理的执行结果来决定最优均衡器设置，并将均衡器设置输出到均衡器238。与均衡器38类似，均衡器238对从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等发送来的音乐信号执行均衡处理。例如，噪声分析单元231可以估计在获得了噪声抵消效果后剩余噪声的频谱，并且决定均衡器设置以执行均衡处理，从而增大在剩余噪声较强的频带中音乐信号的水平。噪声分析单元231可以将由操纵操纵单元20等的用户手工设置的均衡器设置输出到均衡器238。

噪声分析单元231分析噪声信号的处理可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声分析单元231执行分析噪声信号的处理的DSP被指定为DSP A。

与噪声抵消单元32和132类似，噪声抵消单元232根据被ADC 10转换为数字信号的噪声信号生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消单元232包括噪声抵消单元233a和233b。

噪声抵消单元233a和233b中的每一个对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作。通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作，生成了用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的噪声抵消信号。噪声抵消单元233a包括噪声抵消处理单元234a、乘法单元236a以及加法单元237和239。另一方面，噪声抵消单元233b包括噪声抵消处理单元234b和乘法单元236b。

噪声抵消处理单元234a和234b具有与噪声抵消处理单元33a和33b相同的配置。即，噪声抵消处理单元234a和234b中的每一个通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作来生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消处理单元234a和234b可以例如由FIR滤波器构成。

与乘法单元36a和36b类似，乘法单元236a和236b响应于来自噪声分析单元231的指示分别将噪声抵消处理单元234a和234b的输出乘以时变的系数(增益)。经乘法单元236a和236b相乘的数据被输出到加法单元237。

加法单元237相加乘法单元236a和236b的输出，并将相加结果输出到加法单元239。加法单元239将加法单元237的输出与均衡器238的输出相加，并输出相加结果。加法单元239的输出被输出到DAC 40，并被DAC 40转换为数字信号。

噪声抵消单元233a的生成噪声抵消信号的处理、乘法处理和加法处理可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声抵消单元233a执行每种处理的DSP被指定为DSP B。类似地，噪声抵消单元233b的生成噪声抵消信号的处理和乘法处理可以由DSP执行。在该实施例中，用于由噪声抵消单元233b执行每种处理的DSP被指定为DSP C。

在图14中示出了噪声分析单元231的噪声分析处理和均衡器238的均衡处理由不同的DSP执行的示例，但是本发明并不限于上述示例。噪声分析单元231的噪声分析处理和均衡器238的均衡处理可以由同一DSP执行。如果噪声分析处理和均衡处理由同一DSP执行，则根据全自动最优模式选择功能是否有效，可以执行不同的均衡处理。

上面描述了根据本发明第三实施例的信号处理单元230的配置。接下来，将描述根据本发明第三实施例的信号处理单元230的操作。

[3-2.信号处理单元的操作]

根据如图14所示的信号处理单元230的配置，可以通过停止DSP B和DSP C中的任何一个(在执行交叉衰减处理时例外)来预期降低功耗的效果。在图14所示的配置中，可以停止DSP C(噪声抵消单元233b)。然而，如果在如图14所示的配置中停止DSP B(噪声抵消单元233a)，则加法单元239可能不执行将噪声抵消信号与音乐信号相加的处理。即，存在以下问题：应当执行加法单元239的加法处理的DSP B可能不被停止，并且功耗可能未被降低。

为了解决该实施例中的上述问题，DSP B被指定为主DSP而DSP C被指定为副DSP。在全自动最优模式选择功能有效时，噪声抵消处理由作为主DSP的DSP B执行，而作为副DSP的DSP C被设置为具有低功耗的睡眠模式或功率节省模式。在噪声分析单元231确定最优噪声抵消模式变化的定时，从DSP A启动作为副DSP的DSP C，并且DSP C被设置到所确定的最优噪声抵消模式。如果DSP C被设置到所确定的最优噪声抵消模式，则根据DSP A的指示，噪声抵消信号的输出随后通过交叉衰减处理被从DSP B切换到DSP C。如果噪声抵消单元232的输出被切换到来自DSPC的噪声抵消信号的输出，则通过DSP A的指示，DSP B随后被设置到最优噪声抵消模式。如果DSP B被设置为所确定的最优噪声抵消模式，则根据DSP A的指示，噪声抵消信号的输出随后通过交叉衰减处理被从DSP C切换到DSP B。如果切换完成，则根据DSP A的指示，作为副DSP的DSP C随后被设置为具有低功耗的睡眠模式或功率节省模式。

图15是示出上述主DSP和副DSP之间的模式转变的说明性示图。在图15中，示出了噪声抵消模式被从模式A转变到模式B的情况。

这里，如果噪声抵消处理单元234a在模式A中执行噪声抵消处理，则作为噪声分析单元231的分析结果、最优噪声抵消模式被改变到模式B。如果噪声分析单元231确定最优模式被改变到模式B，则噪声分析单元231启动被设置为具有低功耗的睡眠模式或功率节省模式的DSP C。如果DSP C被启动，则噪声分析单元231将所启动的DSP C中包括的噪声抵消处理单元234b的噪声抵消模式设置为模式B。如果噪声抵消处理单元234b的噪声抵消模式被设置为模式B，则噪声分析单元231对输出交叉衰减并将输出从DSP B切换到DSP C。

如果到DSP C的切换完成，则噪声分析单元231将噪声抵消处理单元234a的噪声抵消模式从模式A改变到模式B。如果噪声抵消处理单元234a的噪声抵消模式被设置为模式B，则噪声分析单元231对输出交叉衰减并将输出从DSP C切换到DSP B。如果到DSP B的切换完成，则噪声分析单元231将DSP C设置为具有低功耗的睡眠模式或功率节省模式。

图16是以序列图的形式示出主DSP和副DSP之间的上述模式转变的说明性示图。与图15类似，在图16中示出了噪声抵消模式被从模式A转变到模式B的情况。

噪声分析单元231以预定间隔分析噪声信号并确定最优噪声抵消模式。在作为主DSP的DSP B中，噪声抵消处理单元234a在模式A中执行噪声抵消处理。

如果噪声抵消处理单元234a在模式A中执行噪声抵消处理，则作为噪声分析单元231的分析结果、最优噪声抵消模式被改变到模式B。如果噪声分析单元231确定最优模式被改变到模式B，则噪声分析单元231启动被设置为具有低功耗的睡眠模式或功率节省模式的DSP C。如果DSP C被启动，则噪声分析单元231将噪声抵消处理单元234b的噪声抵消模式设置为模式B。

如果噪声抵消处理单元234b的噪声抵消模式被设置为模式B，则噪声分析单元231对输出交叉衰减并将输出从DSP B切换到DSP C。

如果到DSP C的切换完成，则噪声分析单元231将噪声抵消处理单元234a的噪声抵消模式从模式A改变到模式B。如果噪声抵消处理单元234a的噪声抵消模式被设置为模式B，则噪声分析单元231对输出交叉衰减并将输出从DSP C切换到DSP B。如果到DSP B的切换完成，则噪声分析单元231向DSP C输出休眠指示并将DSP C设置为具有低功耗的睡眠模式或功率节省模式。

当如上所述利用两个DSP切换噪声抵消模式时，一个DSP被作为主DSP驱动，另一个DSP被作为副DSP驱动。副DSP仅在模式切换时被启动，因此可以在抑制功耗的同时自动切换噪声抵消模式，而不会在模式切换时给用户带来任何特别或不舒适的感觉。

DSP B的输出和DSP C的输出线性变化，并且两个输出在如图16所示的中点处相交，但是在本发明的交叉衰减处理中DSP B的输出和DSP C的输出的变化并不限于上述示例。例如，输出可以不线性变化，从而两个输出在除了中点以外的点处相交，并且DSP B的输出开始变化的定时和DSP C的输出开始变化的定时可以偏移。

[3-3.噪声分析单元的配置示例]

这里，现在将描述噪声分析单元的配置示例，作为噪声分析单元231的示例。图17是示出根据本发明第三实施例的噪声分析单元231的配置的说明性示图。这里，将利用图17描述根据本发明第三实施例的噪声分析单元231的配置。

如图17所示，根据本发明第三实施例的噪声分析单元231包括频率分析单元241、最优模式确定单元242和连续计数器单元243。

频率分析单元241对输出到噪声分析单元231的噪声信号执行频率特性分析。频率分析单元241可以对噪声信号执行例如基于FFT或BPF的频带分割。优选地BPF的数目是两个或更多个。可以通过频率分析单元241的频率特性分析识别出哪一频率分量被包括在噪声信号中。

最优模式确定单元242利用频率分析单元241中对噪声信号的频率特性分析的结果，以预定周期从预先保留的噪声抵消模式中确定最优噪声抵消模式。最优模式确定单元242的确定周期可以是几秒一个周期，从而使得当噪声状态的变化例如在电车彼此交会的短时段中完成时模式不被转变。最优模式确定单元242确定要用于消除噪声的噪声抵消模式。最优模式确定单元242的模式确定处理可以被执行来例如计算频率分析单元241的频率特性分析结果和每个噪声抵消模式的降噪特性之间的差异，并将具有最小差异的噪声抵消模式设置为最优噪声抵消模式。最优模式确定单元242的确定结果被输出到连续计数器单元243。

连续计数器单元243测量连续确定噪声抵消模式不同于同一当前模式的最优模式确定单元242的确定次数。如果测得的数目达到了预定的次数，则连续计数器单元243输出用于设置由最优模式确定单元242连续确定的噪声抵消模式的最优模式控制信号。连续计数器单元243测量同一噪声抵消模式被最优模式确定单元242连续确定的次数，并且一旦一不同的噪声抵消模式被最优模式确定单元242确定则复位该次数。如果作为最优模式确定单元242的确定结果、在最优模式变化时模式立即改变，则存在发生以下现象的可能性。如果周围噪声的状态变化例如在短时段(电车彼此交会)中完成，则当模式转变结束时噪声已经返回到原始状态，并且最优模式应当被改变。因此，在同一噪声抵消模式被最优模式确定单元242连续确定的情况下，可以防止在短时间内完成的周围噪声的状态变化后改变模式。

图18是示出最优模式确定单元242的确定结果和连续计数器单元243的计数结果之间的关系的示例的说明性示图。图18示出了当最优噪声抵消模式是模式A时外部环境的噪声状态变化的状态示例。

假定在最优噪声抵消模式是模式A时外部环境的噪声状态变化之后，最优模式确定单元242确定最优噪声抵消模式是模式B。尽管迄今为止最优噪声抵消模式一直是模式A，但是连续计数器单元243对最优模式是模式B的次数计数，因为最优模式改变到了模式B。

然而，如果外部环境的噪声状态变化并且最优噪声抵消模式返回到模式A，则连续计数器单元243复位所保留的计数器值。

随后，假定在外部环境的噪声状态变化之后最优模式确定单元242确定最优噪声抵消模式是模式C。尽管迄今为止最优噪声抵消模式一直是模式A，但是连续计数器单元243对最优模式是模式C的次数计数，因为最优模式改变到了模式C。如果最优模式确定单元242连续地三次确定最优噪声抵消模式是模式C，则外部环境的噪声状态被确定为完全改变。结果，连续计数器单元243生成用于将噪声抵消模式改变到模式C的最优模式控制信号，并将最优模式控制信号输出到噪声抵消单元232。

上面描述了根据本发明第三实施例的噪声分析单元231的配置。这里，已经描述了根据本发明第三实施例的噪声分析单元231的配置示例，但是当然，可以应用上述的根据本发明第一实施例的噪声分析单元31或者根据本发明第二实施例的噪声分析单元131。

如上所述，根据本发明第三实施例的信号处理单元230通过两个噪声抵消单元(DSP)执行噪声抵消处理。此时，一个噪声抵消单元恒定地工作，另一个噪声抵消单元仅在噪声抵消模式改变时启动。根据本发明第三实施例的信号处理单元230可以通过如上所述配置噪声抵消单元(DSP)来抑制功耗。

<4.第四实施例>

[4-1.信号处理单元的配置]

在本发明的上述第一至第三实施例中描述了包括用于执行分析噪声信号的处理的一个DSP的配置和包括用于执行生成噪声抵消信号的噪声抵消处理的两个DSP的配置。如上所述，可以在最优噪声抵消模式的确定中使用BPF。最优噪声抵消模式通过针对从由麦克风2收集的声音获得的噪声信号观察通过BPF的输出并采用每个频带中的观察结果来确定。

这里，将在本发明的第四实施例中描述用于通过应用根据本发明的上述第三实施例的信号处理单元230并且通过一个DSP执行分析噪声信号的处理和噪声抵消处理来减少资源数目的配置。

图19是示出根据本发明第四实施例的信号处理单元330的配置的说明性示图。在图19中，除了信号处理单元330以外，还示出了ADC 10和控制单元350。下面将利用图19描述根据本发明第四实施例的信号处理单元330的配置。

如图19所示，根据本发明第四实施例的信号处理单元330包括信号处理单元333a和333b。信号处理单元333a包括噪声抵消处理单元334a、乘法单元336a、加法单元337和339以及均衡器338。信号处理单元333b包括噪声抵消处理单元334b、乘法单元336b、噪声分析单元341和分析结果通知单元342。

如图19所示，信号处理单元333a被指定为DSP B并且信号处理单元333b被指定为DSP C。信号处理单元333b被配置为使得包括噪声抵消处理单元334b和乘法单元336b的配置与包括噪声分析单元341和分析结果通知单元342的配置可由控制单元350重配置。当执行分析噪声信号的处理时，信号处理单元333b被配置为包括噪声分析单元341和分析结果通知单元342。当噪声抵消模式被切换时，信号处理单元333b被配置为包括噪声抵消处理单元334b和乘法单元336b。

与噪声分析单元31类似，噪声分析单元341执行分析被ADC 10转换为数字信号的噪声信号的处理。在全自动最优模式选择功能有效时，噪声分析单元341的分析处理以预定的间隔恒定地执行。噪声分析单元341通过例如基于FFT或BPF执行噪声信号等的频带分割来执行噪声信号的频率特性分析。作为噪声信号的频率特性分析的结果，噪声分析单元341选择一个最优噪声抵消模式。

分析结果通知单元342向控制单元350通知噪声分析单元341分析噪声信号的处理的结果。由分析结果通知单元342报告给控制单元350的信息与噪声分析单元341所选的最优噪声抵消模式的信息有关。如果控制单元350接收到从分析结果通知单元342报告来的关于最优噪声抵消模式的信息，则控制单元350基于所接收的信息判定是否要重配置信号处理单元333b。

与噪声抵消处理单元33a和33b类似，噪声抵消处理单元334a和334b中的每一个都通过对被ADC 10转换为数字信号的噪声信号执行预定的数字滤波操作，来生成用于消除到达佩戴头戴式耳机1的用户的耳朵的外部噪声的信号。噪声抵消处理单元334a和334b可以例如由FIR滤波器构成。

与乘法单元36a和36b类似，乘法单元336a和336b响应于来自控制单元350的指示分别将噪声抵消处理单元334a和334b的输出乘以时变的系数(增益)。经乘法单元336a和336b相乘的数据被输出到加法单元337。

加法单元337相加乘法单元336a和336b的输出，并将相加结果输出到加法单元339。与均衡器38类似，均衡器338对从连接到头戴式耳机1的音乐再现设备等发送来的音乐信号执行均衡处理。例如，控制单元350可以估计在获得了噪声抵消效果后剩余噪声的频谱，并且决定均衡器设置以执行均衡处理，从而增大在剩余噪声较强的频带中音乐信号的水平。加法单元339将加法单元337的输出与均衡器338的输出相加，并输出相加结果。加法单元339的输出被输出到DAC 40，并被DAC 40转换为数字信号。

在图19中示出了噪声抵消处理单元334a的噪声抵消处理和均衡器338的均衡处理由同一DSP执行的示例，但是本发明并不限于上述示例。噪声抵消处理单元334a的噪声抵消处理和均衡器338的均衡处理可以由不同DSP执行。

控制单元350例如由微计算机、微控制器等构成，并且向信号处理单元333b输出各种指示。到信号处理单元333b的各种指示是对均衡器338的均衡器设置、信号处理单元333b的重配置、以及噪声抵消模式的改变指示、交叉衰减处理的开始指示，等等。如果信号处理单元333b由软件实现，则控制单元350可以重配置用于信号处理单元333b的程序。

上面描述了根据本发明第四实施例的信号处理单元330的配置。接下来，将描述根据本发明第四实施例的信号处理单元330的操作。

[4-2.信号处理单元的操作]

图20是以序列图的形式示出根据本发明第四实施例的信号处理单元330中的噪声抵消模式的转变状态的说明性示图。下面将利用图20描述根据本发明第四实施例的信号处理单元330的操作。

在正常时，即，在噪声抵消模式未被切换时，噪声信号分析指示周期性地被从控制单元350输出到信号处理单元333b(DSP C)。从控制单元350接收到噪声信号分析指示的信号处理单元333b执行噪声分析单元341对噪声信号的分析处理。如果噪声分析单元341执行分析噪声信号的处理，则分析结果被从分析结果通知单元342报告给控制单元350。

如果不同于当前噪声抵消模式的噪声抵消模式被连续地从分析结果通知单元342报告预定的次数，则控制单元350执行切换噪声抵消模式的处理。当噪声抵消模式被切换时，控制单元350首先指示信号处理单元333b(DSP C)对配置进行重配置。从控制单元350接收到指示的信号处理单元333b(DSP C)被从包括噪声分析单元341和分析结果通知单元342的配置重配置到包括噪声抵消处理单元334b和乘法单元336b的配置。

如果信号处理单元333b的配置被重配置，则控制单元350向信号处理单元333b输出用于切换噪声抵消模式的指示。接收到用于切换噪声抵消模式的指示的信号处理单元333b将噪声抵消处理单元334b切换到所接收的指示的模式。如果噪声抵消处理单元334b的噪声抵消模式被切换，则控制单元350执行噪声抵消处理单元334a和噪声抵消处理单元334b之间的交叉衰减处理。

如果噪声抵消处理单元334a和噪声抵消处理单元334b之间的交叉衰减处理完成，则控制单元350向信号处理单元333a输出用于切换噪声抵消模式的指示。接收到用于切换噪声抵消模式的指示的信号处理单元333a将噪声抵消处理单元334a切换到所接收的指示的模式。如果噪声抵消处理单元334a的噪声抵消模式被切换，则控制单元350执行噪声抵消处理单元334b和噪声抵消处理单元334a之间的交叉衰减处理。

如果噪声抵消处理单元334a和噪声抵消处理单元334b之间的交叉衰减处理完成，则重配置指示被从控制单元350输出到信号处理单元333b(DSP C)。从控制单元350接收到指示的信号处理单元333b(DSP C)被从包括噪声抵消处理单元334b和乘法单元336b的配置重配置到包括噪声分析单元341和分析结果通知单元342的配置。

如果信号处理单元333b的配置被重配置，则控制单元350恢复向信号处理单元333b(DSP C)周期性地输出噪声信号分析指示的操作。从控制单元350接收到噪声信号分析指示的信号处理单元333b恢复噪声分析单元341的噪声信号分析处理的执行。

上面描述了根据本发明第四实施例的信号处理单元330的操作。DSPB的输出和DSP C的输出线性变化，并且两个输出在如图20所示的中点处相交，但是在本发明的交叉衰减处理中DSP B的输出和DSP C的输出的变化并不限于上述示例。例如，DSP B的输出开始变化的定时和DSP C的输出开始变化的定时可以偏移。

如上所述，根据本发明第四实施例的信号处理单元330通过两个信号处理单元(DSP)执行噪声抵消处理。此时，在一个信号处理单元恒定地处于工作中并且另一个信号处理单元执行噪声信号分析处理的情况中和噪声抵消模式被切换的情况中，配置被重配置。与具有三个或四个DSP的本发明的第一至第三实施例相比，根据本发明第四实施例的信号处理单元330可以通过如上所述配置信号处理单元(DSP)来减少资源的数目。

另外，当在本发明的上述第一至第四实施例中噪声抵消模式被设置给噪声抵消处理单元时，系数(滤波器系数)被从外部分配。被分配了来自外部的系数的噪声抵消处理单元通过写入所分配的系数来执行噪声抵消处理。

然而，本发明并不限于上述示例。例如，系数可以预先设在执行噪声抵消处理的两个DSP内部。例如，彼此相邻的噪声抵消模式可以交替地设在执行噪声抵消处理的两个DSP中，并且模式转变可以被迭代，直到达到了最优噪声抵消模式为止。图21是概念性地示出以下技术的说明性示图，该技术在两个DSP中交替地提供彼此相邻的噪声抵消模式，并且迭代模式转变直到达到了最优噪声抵消模式为止。

然而，该技术并不是优选的，因为当噪声抵消模式的数目增大时，在达到最优噪声抵消模式之前需要花费更多的时间。

另一种技术在模式转变被执行之前从外部DSP、微计算机、微处理器等向DSP分配最优噪声抵消模式的系数。图22是概念性地示出以下技术的说明性示图，该技术从外部DSP、微计算机、微处理器等向DSP分配最优噪声抵消模式的系数。可以利用上述技术提供超过用于执行噪声抵消处理的DSP的可允许量的噪声抵消模式。极端地说，如果该技术被采用，则优选地用于执行噪声抵消处理的DSP的可允许量保留针对一个模式的系数。当然，用于执行噪声抵消处理的DSP可以具有能够保留两个或更多个模式的系数的可允许量。在这种情况下，良好使用的噪声抵消模式被高可靠性地保留在DSP内部，从而导致噪声抵消处理的加速和简化。

在如根据上述本发明第三实施例的信号处理单元230或者根据本发明第四实施例的信号处理单元330中、在噪声抵消模式被切换时使得两个DSP来回移动的配置的情况下，将被仅仅临时使用的DSP(DSP C)可以预设用于转变时间的专用模式，而不是转变目的地的模式。用于转变时间的专用模式是包括无论噪声信号具有什么样的频率特性都具有一定程度的噪声抵消能力的滤波器系数的模式。图23是概念性地示出对副DSP(DSPC)预设用于转变时间的专用模式的技术的说明性示图。如上所述，用于转变时间的专用模式被预设给将被仅仅临时使用的副DSP，从而导致噪声抵消处理的加速和简化，而无需为模式转变时的副DSP设置转变目的地的模式。

在当噪声抵消模式被切换时使得两个DSP来回移动的配置的情况下，当噪声抵消模式被切换之后副DSP被设置为具有低功耗的睡眠模式或者功率节省模式时，转变之后的模式可以被设置。在下一模式转变期间，可以通过对副DSP省略用于切换到转变目的地的模式的处理来执行模式转变。

在本发明的第一至第四实施例中，切换噪声抵消模式的处理基本上是在信号处理单元30、130、230和330的内部完成的。然而，本发明并不限于上述示例。切换噪声抵消模式的处理可以通过与信号处理单元分开设置的DSP、微计算机、微控制器等的控制执行。例如，如果当前噪声抵消模式被控制头戴式耳机1的整体操作的微计算机所识别，则可以通过点亮/闪烁字符或者灯来向用户呈现噪声抵消处理是否被执行。如果噪声抵消处理由控制头戴式耳机1的整体操作的微计算机控制，则可以通过除了噪声抵消处理以外的操作(例如，关机)来停止噪声抵消处理。

图24是以序列图的形式示出控制单元(微计算机)对副DSP执行噪声信号分析指示、交叉衰减处理和休眠指示的流程的说明性示图。图24示出了通过控制单元的控制执行图16中所示的两个DSP之间的交叉衰减处理的情况。在图24所示的处理流程中，示出了以下示例，其中在作为噪声分析单元的噪声分析的结果、不同于当前噪声抵消模式的模式被连续两次确定为最优模式的条件下，交叉衰减处理开始。

将描述图24中所示的针对副DSP的噪声信号分析指示、交叉衰减处理和休眠指示的流程。控制单元指示噪声分析单元(DSP A)以预定间隔执行噪声信号分析处理。从控制单元接收到指示的噪声分析单元响应于该指示执行噪声信号分析处理，确定最优噪声抵消模式，并将确定结果返回给控制单元。如果最优噪声抵消模式改变，则控制单元向休眠期间的噪声抵消处理单元(DSP C)输出启动指示。另外，控制单元与启动指示一同指示噪声抵消处理单元(DSP C)执行到新的噪声抵消模式的切换。

如果噪声抵消处理单元(DSP C)完成到新的噪声抵消模式的切换，则控制单元作出用于开始交叉衰减处理的指示。如果交叉衰减处理完成并且输出被交换，则噪声抵消处理单元(DSP B)随后被指示执行到新的噪声抵消模式的切换。如果噪声抵消处理单元(DSP B)完成到新的噪声抵消模式的切换，则控制单元作出用于开始交叉衰减处理的指示。如果交叉衰减处理完成并且输出被交换，则控制单元随后向噪声抵消处理单元(DSP C)输出休眠指示并且指示噪声分析单元(DSP A)执行噪声信号分析处理。

<5.第五实施例>

[5-1.头戴式耳机的配置]

在本发明的第一至第四实施例中作为前提已描述了基于前馈型的噪声抵消处理，但是本发明也可应用于基于反馈型的噪声抵消处理。图25是示出根据本发明第五实施例的头戴式耳机1’的功能配置的说明性示图，该头戴式耳机1’包括通过反馈型抵消噪声的噪声抵消系统。

如图25所示，根据本发明第五实施例的头戴式耳机1’包括扬声器3、麦克风4、ADC 510、操纵单元520、信号处理单元530、DAC 540和功率放大器550。

麦克风4被设在头戴式耳机1’的外壳单元5的内部，并且收集外壳单元5内的噪声的声音。扬声器3输出音频。在反馈型中，外壳单元5内的噪声的声音被设在头戴式耳机1’的外壳单元5内的麦克风收集，并且针对所收集的声音执行噪声抵消处理。作为头戴式耳机1’的外壳单元5内发生的噪声的起因，例如，外部的噪声源从诸如外壳单元5的耳垫之类的缝隙泄漏作为声压，通过接收到噪声源的声压头戴式耳机1’的外壳振动，并且该振动被传送到外壳单元5的内部。作为通过执行噪声抵消处理的结果而获得的噪声抵消信号被与从连接到头戴式耳机1’的音乐再现设备传送来的音频信号相合成。如果合成的信号被从扬声器3输出，则从其消除了进入外壳单元5的外部噪声的声音到达用户的耳朵。

ADC 510将作为麦克风4的声音收集的结果而获得的噪声信号转换为数字信号。被ADC 510转换为数字信号的噪声信号被输出到信号处理单元530。

操纵单元520被设计为接收用户对头戴式耳机1’的操纵。用户对头戴式耳机1’的操纵可以例如是头戴式耳机1’的电源开/关、从扬声器3输出的声音的音量的调节以及噪声抵消功能的开/关。此外，用户对头戴式耳机1’的操纵可以是其中噪声抵消功能有效的噪声抵消模式的选择、全自动最优模式选择功能的开/关，等等。由操纵单元520的操纵生成的信号例如被传送到微计算机(未示出)，并且被从微计算机传送到信号处理单元530(如果需要的话)。

信号处理单元530处理由ADC 510转换为数字信号的噪声信号。信号处理单元530分析噪声信号并且生成消除噪声信号的噪声抵消信号。从连接到头戴式耳机1’的音乐再现设备传送来的音频信号也被输入到信号处理单元530。信号处理单元530还处理输入的音频信号。信号处理单元530例如由多个DSP构成。

DAC 540将从信号处理单元530输出的信号转换为模拟信号。被DAC540转换为模拟信号的信号被输出到功率放大器550。

功率放大器550放大被DAC 540转换为模拟信号的信号并输出放大后的信号。经功率放大器550放大的信号被输出到扬声器3。扬声器3被配置为响应于从功率放大器550提供来的信号通过振动板(未示出)输出音频信号。

上面利用图25描述了根据本发明第五实施例的头戴式耳机1’的功能配置。根据上述本发明第一至第四实施例的信号处理单元30、130、230和330可以应用于图25中所示的信号处理单元530。因此，即使在基于反馈型的噪声抵消处理中，当最优噪声抵消模式被切换时，也可以在无需停止噪声抵消处理或者音乐信号输出的情况下切换模式。因为根据本发明第五实施例的头戴式耳机1’通过反馈型抵消噪声，所以优选地用在噪声抵消处理中的系数(滤波器系数)不同于前馈型的系数。

<6.其他>

在上述本发明的第一至第五实施例中，切换噪声抵消模式的处理是通过在信号处理单元30、130、230、330和530内提供两个DSP来实现的。然而，由于设备的限制，两个DSP可以不设在信号处理单元内部。在这种情况下，不能实现全自动最优模式选择功能。然而，如果可以提供执行噪声信号分析处理的DSP和生成噪声抵消信号的DSP，则可以检测最优噪声抵消模式的改变。

因此，即使当两个DSP未被设在信号处理单元内部时，也可以通过“嘟嘟”声音的生成、字符显示等向用户通知最优噪声抵消模式的改变。即，可以在噪声抵消处理的执行期间分析背景噪声信号并且向用户通知最优抵消模式的改变。

如果每次在最优噪声抵消模式改变时都执行通知，则该通知可能会骚扰用户。因此，基于“嘟嘟”声音的生成、字符显示等的通知功能可以通过用户的操纵被有效或无效。基于通知功能的通知定时可以限于当前模式不是最优噪声抵消模式的情况或者当前模式是最优噪声抵消模式的情况。

<7.总结>

根据上述本发明的第一至第五实施例，在全自动最优模式选择功能被执行时分析由麦克风收集的外部环境的噪声声音，并且基于分析结果选择一个最优噪声抵消模式。如果选择了一个最优噪声抵消模式，则根据本发明第一至第五实施例的头戴式耳机转变到所选的噪声抵消模式，而不会停止音频输出和噪声抵消处理。在切换到所选的噪声抵消模式后，来自两个噪声抵消处理单元的输出被交叉衰减。根据本发明第一至第五实施例的头戴式耳机可以通过如上所述切换噪声抵消模式向用户提供舒适的声学环境。

根据本发明的第二实施例，即使在全自动最优模式选择功能被执行时，生成噪声抵消信号的处理和对音乐信号的均衡处理也可以由同一DSP执行。

根据本发明的第三实施例，噪声抵消处理可以由两个噪声抵消单元(DSP)执行。此时，一个噪声抵消处理恒定地工作，而另一个噪声抵消单元仅在噪声抵消模式改变时启动。从而，根据本发明的第三实施例，可以抑制噪声抵消处理中的功耗。

根据本发明的第四实施例，噪声抵消处理由两个信号处理单元(DSP)执行。此时，在一个信号处理单元恒定地工作并且另一个信号处理单元执行噪声信号分析处理的情况和噪声抵消模式被切换的情况下，该配置被重配置。因此，与具有三个或四个DSP的本发明的第一至第三实施例相比，根据本发明的第四实施例，可以通过如上所述配置信号处理单元(DSP)来减少资源的数目。

根据本发明的第五实施例，即使当通过反馈型以及前馈型消除噪声时，也可以转变到自动选择的噪声抵消模式。可以在无需停止音频输出和噪声抵消处理的情况下转变到自动选择的噪声抵消模式。因此，根据本发明第五实施例的头戴式耳机可以向用户提供舒适的声学环境。

上面已参考附图描述了本发明的优选实施例，但是显然本发明并不限于以上示例。本领域技术人员可以找到在权利要求的范围内的各种替换和修改，并且应当理解，它们很自然地在本发明的技术范围内。

例如，在上述每个实施例中，如果最优噪声抵消模式改变则两个噪声抵消处理单元的输出被交叉衰减，但是本发明并不限于上述示例。如果最优噪声抵消模式改变，则例如可以在时间上变化三个噪声抵消处理单元的输出的合成速率，并且可以最终执行基于最优噪声抵消模式的噪声抵消处理。

在上述每个实施例的描述中，以示图形式示出了用于说明的头戴式耳机的示例，但是本发明并不限于上述示例。当然，本发明可以应用于诸如上耳型或入耳型(入耳式耳机)以及头戴式耳机之类的噪声抵消头戴式耳机。

在上述根据每个实施例的头戴式耳机中，噪声分析处理和噪声抵消处理可以仅通过硬件或软件执行。在上述根据每个实施例的头戴式耳机中，噪声分析处理和噪声抵消处理可以通过硬件和软件的组合执行。如果噪声抵消处理例如通过硬件和软件的组合执行，则头戴式耳机可以被配置为使得噪声分析处理通过软件执行并且噪声抵消处理通过硬件执行。

本发明可以应用于信号处理设备和信号处理方法，并且尤其可以应用于通过消除外部噪声向收听者提供舒适的声学环境的信号处理设备和信号处理方法。

标号列表

1、1’：头戴式耳机

2、4：麦克风

3：扬声器

5：外壳单元

30：信号处理单元

31：噪声分析单元

32：噪声抵消单元

33a、33b：噪声抵消处理单元

35：交叉衰减单元

36a、36b：乘法单元

37：加法单元

38：均衡器

39：加法单元

130：信号处理单元

131：噪声分析单元

132：噪声抵消单元

133a、133b：噪声抵消单元

135：交叉衰减单元

136a、136b：乘法单元

137：加法单元

142：噪声抵消处理单元

144：均衡器

146：加法单元

230：信号处理单元

231：噪声分析单元

232、233a、233b：噪声抵消单元

234a、234b：噪声抵消处理单元

236a、236b：乘法单元

237：加法单元

238：均衡器

239：加法单元

330：信号处理单元

333a、333b：信号处理单元

334a、334b：噪声抵消处理单元

336a、336b：乘法单元

337：加法单元

338：均衡器

339：加法单元

Claims (10)

1.一种信号处理设备，包括：

噪声分析单元，用于分析噪声信号的频率分量，所述噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的；

多个滤波单元，用于基于所述噪声分析单元的分析结果对所述噪声信号执行预定的滤波操作；以及

输出控制单元，用于根据所述噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化并输出所述多个滤波单元的输出的合成速率，

其中根据所述噪声分析单元的分析结果的改变，一个滤波单元以不同于对所述噪声信号执行预定的滤波操作的其他滤波单元的特性开始预定的滤波操作，并且

所述输出控制单元根据所述噪声分析单元的分析结果的改变在时间上变化所述其他滤波单元和所述一个滤波单元的输出的合成速率，并且执行从所述其他滤波单元的输出到所述一个滤波单元的输出的切换。

2.如权利要求1所述的信号处理设备，其中当所述输出控制单元的输出被从所述其他滤波单元的输出切换到所述一个滤波单元的输出时，所述其他滤波单元的特性被设置为与所述一个滤波单元的特性相同。

3.如权利要求1所述的信号处理设备，其中如果作为所述噪声分析单元的分析结果、所述噪声分析单元预定次数地连续确定以不同于当前特性的特性进行的滤波操作是优选的，则所述输出控制单元开始将输出从所述其他滤波单元切换到所述一个滤波单元。

4.如权利要求1所述的信号处理设备，还包括：

均衡器单元，用于基于所述噪声分析单元的分析结果对音频信号执行均衡处理并输出执行结果，

其中所述均衡器单元的输出被叠加在所述输出控制单元的输出上。

5.如权利要求4所述的信号处理设备，包括：信号处理单元，所述信号处理单元包括所述滤波单元和所述均衡器单元。

6.如权利要求1所述的信号处理设备，其中所述多个滤波单元中的一个主滤波单元恒定地处于工作中，并且其他滤波单元仅在所述噪声分析单元的分析结果改变时才工作而在其他情况中不工作。

7.如权利要求1所述的信号处理设备，包括：

信号处理单元，其在所述噪声信号被分析时包括所述噪声分析单元，在对所述噪声信号执行预定的滤波操作时包括所述一个滤波单元，并且被配置为使得所述噪声分析单元和所述滤波单元是可切换的。

8.如权利要求1所述的信号处理设备，其中当所述噪声分析单元的分析结果改变并且在所述改变之后相同分析结果被连续地生成多次时，所述一个滤波单元以不同于所述其他滤波单元的特性开始预定的滤波操作。

9.一种信号处理方法，包括：

噪声分析步骤，分析噪声信号的频率分量，所述噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的；

第一滤波步骤，基于所述噪声分析步骤的分析结果对所述噪声信号执行预定的滤波操作；

第二滤波步骤，基于所述噪声分析步骤的分析结果以不同于所述第一滤波步骤的特性对所述噪声信号执行预定的滤波操作；以及

输出控制步骤，根据所述噪声分析步骤的分析结果的改变在时间上变化所述第一滤波步骤和所述第二滤波步骤的输出的合成速率，并且执行从所述第一滤波步骤的输出到所述第二滤波步骤的输出的切换以输出切换结果。

10.一种用于使得计算机执行以下步骤的计算机程序：

噪声分析步骤，分析噪声信号的频率分量，所述噪声信号是通过将所收集的声音转换为电信号而获得的；

第一滤波步骤，基于所述噪声分析步骤的分析结果对所述噪声信号执行预定的滤波操作；

第二滤波步骤，基于所述噪声分析步骤的分析结果以不同于所述第一滤波步骤的特性对所述噪声信号执行预定的滤波操作；以及

输出控制步骤，根据所述噪声分析步骤的分析结果的改变在时间上变化所述第一滤波步骤和所述第二滤波步骤的输出的合成速率，并且执行从所述第一滤波步骤的输出到所述第二滤波步骤的输出的切换以输出切换结果。

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