CN106664473B - 信息处理装置、信息处理方法和程序 - Google Patents

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Abstract

[问题]为了可以向用户提供更加开放的感受。[解决方案]本发明提供了一种信息处理装置，其具有：听取环境特性信息获取单元以及音乐信号处理单元。基于通过一个或多个麦克风收集的外部声音，该听取环境特性信息获取单元获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息，并且该音乐信号处理单元基于所获取的听取环境特性信息利用滤波器特性对音乐信号进行滤波。

Description

信息处理装置、信息处理方法和程序
技术领域
本公开涉及信息处理装置、信息处理方法和程序。
背景技术
诸如耳机或耳麦的音频设备配备有用于降低外部噪声的所谓噪声消除系统。例如，专利文献1公开了具有噪声消除功能和对被叠加在音乐信号上的外部声音的音频信号(所谓的监测信号)的输出的监测功能并允许用户听取诸如车内言谈的外部声音的同时获得音乐信号的降噪效果的耳机。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：JP 2009-21826A
发明内容
技术问题
在专利文献1中公开的技术中，通过输出被叠加在音乐信号上的外部声音的音频信号可以向用户提供在没有佩戴耳机的地方的感受。然而，由于音乐信号基于初始信号再现，声音变为指定到耳机的所谓的干声音(dry sound)，音乐信号与外部声音是不和谐的并且用户的开放感受有可能降低。
鉴于前面的描述，有必要通过向用户提供与外部声音更和谐的音乐来提供更为开放的感受。在这方面，本公开提出了是新颖的和改善的并能够给予用户更为开放的感受的信息处理装置、信息处理方法和程序。
问题的解决方案
根据本公开，所提供的信息处理装置包括：听取环境特性信息获取单元，被配置为基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息；以及音乐信号处理单元，被配置为基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性来执行音乐信号的滤波。
根据本公开，所提供的信息处理方法包括：通过处理器基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息；并且通过所述处理器基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性执行音乐信号的滤波。
根据本公开，提供了一种程序，使计算机的处理器执行以下功能：基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息的功能；并且基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性执行音乐信号的滤波的功能。
根据本公开，基于外部声音获取表示听取空间的音响特性的听取空间特性信息。接着，基于所获取的听取空间特性信息，将听取空间的音响特性赋予音乐信号。因此，可以向用户提供具有与外部声音更加和谐的更开放感受的音乐。
本发明的有益效果
如上所述，根据本公开，向用户提供更开放的感受是可能的。应指出，上述的效果不一定是限制性的。具有或取代上述的效果，可实现在本说明书中描述的任一种效果或可从本说明书获取的其它效果。
附图说明
[图1]示出根据第一实施例的耳机的示例性配置的示意图。
[图2]示出根据第一实施例的声音调节系统的示例性配置的框图。
[图3]示出听取环境特性信息获取单元的功能配置的示例的框图。
[图4]示出音乐信号处理单元的示例性配置的框图。
[图5]示出根据第二实施例的耳机的示例性配置的示意图。
[图6]示出根据第二实施例的声音调节系统的示例性配置的框图。
[图7]示出在听取环境特性信息获取单元中用于使用作为测量信号的音乐信号来获取传递函数的示例性配置的框图。
[图8]示出在听取环境特性信息获取单元中用于使用作为测量信号的音乐信号来获取相关函数的示例性配置的框图。
[图9]示出可以由相关函数计算单元计算的相关函数的示例的示意图。
[图10]示出用于使用作为听取环境特性信息获取单元中的测量信号的非相关噪声来获取相关函数的示例性配置的框图。
[图11]示出可以由听取环境特性信息获取单元获取的相关函数的示例的示意图。
[图12]示出音乐信号处理单元的功能配置的示例的框图。
[图13]示出被包含在音乐信号处理单元中的混响分量应用单元的示例性配置的框图。
[图14]示出混响分量的能量衰减曲线的示例的示意图。
[图15]示出根据第一和第二实施例的信息处理方法的过程的示例的流程图。
[图16]示出根据声压被调节的变形例的声音调节系统的示例性配置的框图。
[图17]示出根据声压被调节的变形例的音乐信号处理单元的功能配置的示例的框图。
[图18]示出根据存储在DB中的听取环境特性信息被使用的变形例的声音调节系统的示例性配置的框图。
[图19]示出根据听取环境特性信息由一对壳体中的每一个获取的变形例的耳机的示例性配置的示意图。
[图20]示出根据听取环境特性信息由一对壳体中的每一个获取的变形例的声音调节系统的示例性配置的框图。
[图21]示出根据第一实施例和第二实施例的信息处理装置的硬件构成的示例的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更详细描述本公开的优选实施例。在本说明书和附图中，具有大体相同功能和结构的结构元件用相同的附图标号表示，并且这些结构元件的重复解释被省略。
将按照以下顺序进行描述。
1.第一实施例
1-1.第一实施例的概述
1-2.系统的构成
1-3.听取环境特性信息获取单元
1-4.音乐信号处理单元
2.第二实施例
2-1.第二实施例的概述
2-2.系统的构成
2-3.听取环境特性信息获取单元
2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置
2-3-2.使用音乐信号作为测量信号获取相关函数的配置
2-3-3.使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的配置
2-4.音乐信号处理单元
3.信息处理方法
4.变形例
4-1.调节声压的变形例
4-2.使用存储在DB中的听取环境特性信息的变形例
4-3.由一对壳体中的每一个获取听取环境特性信息的变形例
5.硬件构成
6.结论
(1.第一实施例)
首先将描述本公开的第一实施例。在本公开的第一实施例中，与佩戴耳机的用户的发音相关的声音(在下文中，也被称为“说话声音”)作为外部由麦克风收集。接着，表示用户所在的空间(在下文中，也被称为“听取环境”)的音响特性的听取环境特性信息基于所收集的说话声音来获取。此外，音乐内容的音频信号(在下文中，也被称为“音乐信号”)基于所获取的听取环境特性信息根据滤波器特性来滤波。因此，反映听取环境的音响特性并且与外部声音更和谐的音乐被提供给用户。
(1-1.第一实施例的概述)
将参考图1和根据第一实施例的耳机的示例性配置来描述第一实施例的概述。图1为示出根据第一实施例的耳机的示例性配置的示意图。
参考图1，根据第一实施例的耳机100包括佩戴在用户的耳朵上的壳体140和安装在壳体140的外侧和内侧上的一对麦克风110a和110b。为简单起见在耳机100中，只有佩戴在用户的一只耳朵上的壳体140在图1中示出，但是在实施过程中，耳机100包括一对壳体140和可以被佩戴在用户的另一只耳朵上的另一壳体。耳机100可为例如所谓的顶置式耳机，其中，一对壳体140通过弯曲成弧形的支撑构件彼此耦接在一起。另选地，耳机100可为所谓的内置式耳机，其中，一对壳体140通过导线或支撑构件彼此耦接在一起。类似地，虽然未示出，但是包含在常见耳机中的各种部件，诸如根据音乐信号使振动片振动以生成声音的驱动单元(扬声器)和向驱动单元供应音乐信号的导线可被装配在壳体140中。
安装在壳体140外侧上的麦克风110a为被安装用于基于所谓的前馈方式消除噪声的功能的麦克风(在下文中，也被称为“FF麦克风110a”)。可基于通过FF麦克风110a收集的外部声音生成用于消除可充当噪声的声音的音频信号(在下文中，也被称为“噪声消除信号”)。从扬声器输出上面叠加了噪声消除信号的音乐信号，并因此将噪声得以降低的音乐提供给用户。
通过FF麦克风110a收集的外部声音可被用于所谓的提取外部声音并通过扬声器输出该外部声音的监测功能。允许用户听取外部声音的音频信号(在下文中，也被称为“监测信号”)可基于通过FF麦克风110a收集的外部声音来生成。监测信号被叠加在其上面的音乐信号从扬声器输出，并且外部声音和音乐一起被提供给用户。
在本说明书中，为简单和方便起见，假设根据音频信号的自扬声器的声音的输出也由音频信号的输出表示。类似地，对于麦克风110a和110b，为了方便起见，假设根据音频信号的通过麦克风110a和110b的声音的收集也由音频信号的收集表示。通过麦克风110a和110b收集声音所获得的信号也被称为“收音信号(collection signal)”。
另一方面，安装在壳体140内侧上的麦克风110b为被安装用于基于所谓的反馈方式消除噪声的功能的麦克风(在下文中，也被称为“FB麦克风110b”)。通过FB麦克风110b收集泄漏到壳体140的内侧中的外部声音；以及可基于所收集的外部信号生成噪声消除信号。
在这里，耳机100可以充当输入至和输出自诸如智能电话的信息处理装置的各种信息的输入/输出装置。例如，用户可以在佩戴耳机100的状态通过话音向信息处理装置输入各种指令。此外，在信息处理装置具有电话功能时，耳机100可起到耳麦的功能，并且用户可通过耳机100进行电话呼叫。
例如，在第一实施例中，通过使用具有如图1所示的配置的耳机100，用户的听取环境的传递函数H2基于诸如指令或电话呼叫的用户的说话声音被计算为听取环境特性信息。具体地，直到佩戴耳机100的用户的说话声音到达FF麦克风110a的传递函数H2为反映听取环境的音响特性的传递函数。另一方面，直到说话声音到达FB麦克风110b的传递函数H1为在声音通过用户的身体传递诸如肉体传导或骨骼传导时的，即并不反映听取环境的音响特性的传递函数。在第一实施例中，可基于通过FF麦克风110a和FB麦克风110b收集的用户的说话声音计算作为听取环境特性信息的听取环境的传递函数H2。音乐信号基于所计算的传递函数H2被滤波，并因此考虑了外部环境的音响特性并且与外部声音更和谐的音乐被提供给用户，并且可以给予用户更加开放的感受。
在下面的描述中，首先，将在(1-2.系统的构成)中描述根据第一实施例的用于实施上述的过程的声音调节系统的示例性配置。接着，将在(1-3.听取环境特性信息获取单元)中详细描述根据第一实施例的获取听取环境特性信息的方法。此外，在(1-4.音乐信号处理单元)中将详细描述基于所获取的听取环境特性信息的音乐信号的滤波。
(1-2.系统的构成)
将参考图2来描述根据第一实施例的声音调节系统的构成。图2为示出根据第一实施例的声音调节系统的示例性配置的框图。
参考图2，根据第一实施例的声音调节系统10包括麦克风110、扬声器120和控制单元130。
麦克风110收集声音、将声音转换为电信号并获取对应于声音的信号(即，收音信号)。麦克风110对应于如图1所示的麦克风110a和110b并将麦克风110a和110b示意性地表示在一起。在第一实施例中，麦克风110收集用于噪声消除功能和监测功能的外部声音。麦克风110收集用于获取听取环境特性信息的用户的说话声音。通过麦克风110获得的被放大器111适当地放大的收音信号被模数转换器(ADC)112转换为数字信号，并接着被输入至控制单元130的听取环境特性信息获取单元131、监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134，该控制单元将在后面描述。在实施过程中，放大器111和ADC 112被安装以用于麦克风110a和110b中的每一个。
扬声器120根据音频信号使振动片振动并输出根据音频信号的声音。扬声器120对应于被装配在如图1所示的耳机100中的驱动单元。在第一实施例中，基于听取环境特性信息(即，听取环境的传递函数H2)滤波的音乐信号可从扬声器120输出。噪声消除信号和/或监测信号可被叠加在从扬声器120输出的音乐信号上。被数模转换器(DAC)122转换为模拟信号并接着被放大器121适当放大的音频信号从扬声器120输出。
控制单元(对应于本公开的信息处理装置)130配置有诸如中央处理单元(CPU)或数字信号处理器(DSP)的各种处理器并执行在声音调节系统10中所执行的各种信号处理。控制单元130具有诸如听取环境特性信息获取单元131、音乐信号处理单元132、监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的功能。在构成控制单元130的处理器根据预定程序运行时，控制单元130的功能可被实施。构成控制单元130的处理器可被装配在如图1所示的耳机100中或可被装配在与如图1所示的耳机100分开的信息处理装置(例如，移动终端，诸如由用户携带的智能电话)中。另选地，控制单元130的功能可由信息处理装置诸如安装在网络上(在所谓的云上)的服务器的处理器实施。在构成控制单元130的处理器被装配在与耳机100分开的移动终端或服务器中时，至少扬声器120和麦克风110被装配在其中的耳机100由用户佩戴，并且耳机100执行与移动终端或服务器的各种信息的传输和接收，并因此各种过程可以在声音调节系统10中执行。
控制单元130被连接以便能够执行与外部装置的通信并且音乐信号从外部装置被输入至控制单元130的听取环境特性信息获取单元131和音乐信号处理单元132。例如，外部装置可为能够再现音乐内容的再现装置，诸如光盘(CD)播放器、数字多功能光盘(DVD)播放器或蓝光(注册商标)播放器。外部装置可从各种记录媒体读取根据各种记录方式记录的音乐信号。移动终端可具有外部装置(再现装置)的功能。
听取环境特性信息获取单元131基于通过麦克风110收集的外部声音来获取表示听取环境的音响特性的听取环境特性信息。在第一实施例中，听取环境特性信息获取单元131基于通过麦克风110收集的用户的说话声音获取作为听取环境特性信息的听取环境的传递函数H2。听取环境特性信息获取单元131向音乐信号处理单元132提供关于所获取的传递函数H2的信息。将在(1-3.听取环境特性信息获取单元)中详细描述听取环境特性信息获取单元131的功能。
在这里，听取环境特性信息获取单元131开始获取听取环境特性信息的时间可为在检测到预定条件(在下文中，也被称为“听取环境特性信息获取条件”)诸如电源或指定计时器计数的时间(即，预定时间)。在第一实施例中，由于听取环境特性信息基于用户的说话声音来获取，听取环境特性信息获取单元131可在检测到用户的话音的时间开始获取听取环境特性信息。此外，在构成控制单元130的处理器被装配在与耳机100分开的移动终端中时，听取环境特性信息获取条件可包含表示被传感器诸如被装配在全球定位系统(GPS)传感器检测到用户的移动的信息或表示在移动终端上检测到操作输入的信息。
音乐信号处理单元132基于由听取环境特性信息获取单元131所获取的听取环境特性信息对音乐信号执行预定的信号处理。在第一实施例中，音乐信号处理单元132基于由听取环境特性信息获取单元131所获取的传递函数H2执行对音乐信号的滤波。具体地，通过具有反映听取空间的传递函数H2的特性的滤波器特性的滤波器对音乐信号进行滤波，音乐信号处理单元132可根据外部环境(初期反映时间段、混响时间段等)对音乐信号应用例如混响特性。已由音乐信号处理单元132进行信号处理的音乐信号(在下文中，也被称为“后信号处理音乐信号”)通过可变放大器150a适当地进行增益调节并接着经由DAC 122和放大器121从扬声器120输出。后信号处理音乐信号可通过加法器160被添加给噪声消除信号和/或监测信号并接着在此状态被输出至扬声器120，如图2所示。音乐信号处理单元132的功能将在(1-4.音乐信号处理单元)中详细描述。
监测信号生成单元133基于由麦克风110收集的外部声音生成用作允许用户听取外部声音的音频信号的监测信号。监测信号生成单元133可以调节关于监测信号的声音(在下文中，也被称为“监测声音”)，以便外部声音与直接泄漏到壳体中的声音组合并变为自然的声音。监测信号生成单元133例如被配置带有高通滤波器(HPF)和增益电路，并且由麦克风110获得的收音信号经由放大器111和ADC 112被输入至该HPF。在这里，HPF的截止频率可被设置成去除包含许多很难听的噪声分量的低频分量。因此，可以生成去除很难听的低频噪声分量并且外部声音诸如车内谈话被调节成易于听到的监测信号。由监测信号生成单元133生成的监测信号可以由可变放大器150b适当进行增益调节，并接着被加法器160添加至后信号处理音乐信号并从扬声器120输出。由于监测信号被叠加，因此，在佩戴耳机100时，用户可以听取例如外部声音，诸如车内谈话以及音乐。
噪声消除信号生成单元134基于由麦克风110收集的外部声音生成充当用于消除包含在外部声音中的噪声分量的音频信号的噪声消除信号。例如，噪声消除信号生成单元134被配置带有生成具有外部音频信号的反相位的信号的反相器和调节消除频带的滤波器电路。例如，对应于基于FF方式的噪声消除系统的信号特性α被设置在噪声消除信号生成单元134中，并且噪声消除信号生成单元134被配置为向由麦克风110的FF麦克风110a获得的收音信号应用信号特性α。信号特性α表示基于FF方式根据噪声消除系统的空间传递函数的电路被应用于收音信号，以便生成外部声音被消除并且用户听取的噪声消除信号的信号特性(例如，频率幅度特性或频率相位特性)。噪声消除信号生成电路134的滤波器电路可被配置为向收音信号应用例如信号特性α。由噪声消除信号生成单元134生成的噪声消除信号可以由可变放大器150c适当进行增益调节，并接着被加法器160添加至后信号处理音乐信号并从扬声器120输出。由于噪声消除信号被叠加并且噪声被降低，用户可以听取具有更好声音质量的音乐。
噪声消除信号生成单元134可基于FB方式生成对应于噪声消除系统的噪声消除信号。在此情况下，噪声消除信号生成单元134可被配置为通过向由麦克风110的FB麦克风110b获得的收音信号应用预定信号特性来生成噪声消除信号。
在这里，被共同执行以生成监测信号和噪声消除信号的各种已知函数可被应用于监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134。因此，将省略监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的指定配置的详细描述。作为监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的函数的示例，可以引用例如在由本申请人先前提交的专利文献1中公开的技术。
在第一实施例中，不一定需要执行监测信号生成单元133的监测信号的生成和噪声消除信号生成单元134的噪声消除信号的生成。甚至在监测信号和噪声消除信号未被叠加时，已由音乐信号处理单元132基于听取环境特性信息进行信号处理的音乐信号被输出至用户，并因此可以向用户提供考虑了外部环境的具有更加开放感受的音乐。
已在上面描述了根据第一实施例的声音调节系统10的配置。在上述声音调节系统10中，各种信号处理，具体地，在控制单元130中的过程可由例如一个处理器或一个信息处理装置执行或可通过多个处理器或多个信息处理装置的协作来执行。另选地，如上所述，此类信号处理可由信息处理装置诸如安装在网络(在所谓的云上)上的服务器或一组信息处理装置执行。
根据第一实施例的可以在声音调节系统10中实施的装置配置不局限于图1中所示的配置并且可以是任意的。例如，如图1所示的声音调节系统10可被配置为集成装置。向控制单元130提供音乐信号的外部装置(再现装置)可被包含在该装置中。在声音调节系统10和再现装置的配置被配置为集成装置时，该装置可为例如耳机式便携式音乐播放器。
(1-3.听取环境特性信息获取单元)
将参考图3描述图2中所示的听取环境特性信息获取单元131的功能。图3为示出听取环境特性信息获取单元131的功能配置的示例的框图。
参考图3，听取环境特性信息获取单元131具有诸如FB麦克风信号缓冲单元161、FB麦克风信号FFT单元162、传递函数计算单元163、FF麦克风信号缓冲单元164和FF麦克风信号FFT单元165的功能。在图3中，示出听取环境特性信息获取单元131的功能配置，并且与图2中所示的声音调节系统10的配置中的听取环境特性信息获取单元131的功能相关的提取配置一起示出。
例如，在图3中，在各种指令被给予信息处理系统时或在进行对话呼叫时，表示来自用户的嘴唇的话音(说话声音)的参数由S表示。此外，直到来自用户的嘴唇的说话声音到达FB麦克风110b的传递函数由H1表示，直到来自用户的嘴唇的说话声音到达FF麦克风110a的传递函数假设为H2。传递函数H1表示说话声音经由用户的身体诸如肉体传导或骨骼传导到达FB麦克风110a的传递函数。另一方面，传递函数H2表示说话声音经由用户说话的空间(听取环境)到达FF麦克风110a的传递函数。
传递函数H1表示在并不包含听取环境的音响特性(例如，混响特性、墙表面等的反射特性等)的状态中的声音的传递特性；并且传递函数H2表示反映外部听取环境的音响特性的声音的传递特性。因此，传递函数H1为并不根据听取环境改变并且可以例如在设计耳机100时，通过在消声室等中的测量事先获得的已知值。另一方面，传递函数H2为根据听取环境改变的未知值。听取环境特性信息获取单元131可以基于由FF麦克风110a和FB麦克风110b收集的用户的说话声音获取作为听取环境特性信息的听取空间的传递函数H2。
如图3中所示，由FB麦克风110b获得的收音信号被放大器111b适当放大、被ADC112b转换为数字信号并接着被输入至听取环境特性信息获取单元131的FB麦克风信号缓冲单元161。FB麦克风信号缓冲单元161以预定的帧长度缓冲由FB麦克风110b获得的收音信号并在后续阶段向FB麦克风信号FFT单元162提供该收音信号。FB麦克风信号FFT单元162对收音信号执行快速傅里叶变换(FFT)并在后续阶段向传递函数计算单元163提供所得信号。由FB麦克风110b收集并经由FB麦克风信号缓冲单元161和FB麦克风信号FFT单元162被输入至传递函数计算单元163的收音信号可由使用参数S和传递函数H1的“S*H1”表示。
类似地，由FF麦克风110a获得的收音信号被放大器111a适当放大、被ADC 112a转换为数字信号并接着被输入至听取环境特性信息获取单元131的FF麦克风信号缓冲单元164。FF麦克风信号缓冲单元164以预定的帧长度缓冲由FF麦克风110a获得的收音信号并在后续阶段向FF麦克风信号FFT单元165提供该收音信号。FF麦克风信号FFT单元165对收音信号执行FFT并在后续阶段向传递函数计算单元163提供所得信号。由FF麦克风110a收集并经由FF麦克风信号缓冲单元164和FF麦克风信号FFT单元165被输入至传递函数计算单元163的收音信号可由使用参数S和传递函数H2的“S*H2”表示。
在这里，信号S*H1和信号S*H2可为如上所述作为测量信号所获取的已知值。如上所述，传递函数H1可为通过先前测量获得的已知值。因此，传递函数计算单元163可以基于下面的公式(1)来计算听取空间的传递函数H2。
[数学式1]
Figure BDA0001190660320000131
传递函数计算单元163向音乐信号处理单元132提供经计算的听取空间的传递函数H2。音乐信号处理单元132使用听取空间的传递函数H2对音乐信号执行各种滤波过程。FB麦克风信号缓冲单元161和FF麦克风信号缓冲单元164开始缓冲收音信号的时间可为检测到听取环境特性信息获取条件的时间。
(1-4.音乐信号处理单元)
将参考图4来描述如图2所示的音乐信号处理单元132的功能。图4为示出音乐信号处理单元132的示例性配置的框图。
图4示意性示出可以构成音乐信号处理单元132的滤波器电路的示例。如图4所示，在第一实施例中，音乐信号处理单元132可优选配置有限脉冲响应(FIR)滤波器。通过使用通过对由听取环境特性信息获取单元131获取的听取空间的传递函数H2执行反傅里叶变换所获得的作为FIR滤波器的参数的时域表示的传递函数h，可以实施反映听取空间的音响特性的滤波器电路。
具体地，音乐信号处理电路132使用下面的公式(2)获得时域表示的传递函数h并接着通过传递函数h的FIR滤波器对音乐信号执行卷积。因此，听取空间的音响特性(例如，混响特性、频率特性等)被应用于音乐信号。在这里，N表示在离散傅里叶变换(DFT)中的点的数量。
[数学式2]
音乐信号处理单元132输出听取空间的音响特性经由DAC 122和放大器121对扬声器120滤波进行施加的音乐信号。在后信号处理音乐信号从扬声器120输出时，具有根据听取空间的音响特性与外部声音更加和谐的更加开放感受的音乐被提供给用户。如图2所示，已由音乐信号处理单元132进行滤波的音乐信号可在噪声消除信号和/或监测信号被加法器160叠加的状态中从扬声器120输出。因此，更加和谐的音乐可以在噪声被进一步降低的状态中通过监测声音被提供给用户。
具有相同运算的滤波器电路甚至可以通过对音乐信号执行DFT的技术来实施，该技术在没有变化的谱域中使用传递函数H2并在谱域中将已进行DFT的音乐信号乘以传递函数H2以减少计算量。此外，使用FIR滤波器和FFT两者的具体实施是可能的。
在这里，如上所述，在第一实施例中，时域表示的传递函数h被用作FIR滤波器的参数，但是在新近获得的FIR滤波器的参数(即，传递函数h)与当前设置值没有太大不同时，音乐信号处理单元132可不更新FIR滤波器的参数。例如，音乐信号处理单元132可在设置在FIR滤波器中的当前参数和通过当前测量获得的新参数之间的差值大于预定阈值时更新该参数。如果FIR滤波器的特性改变过于频繁，则音乐信号晃动，并且用户的听取感受有可能受到伤害。因此，如上所述，在新获得的参数与当前设置值没有太大不同时，该参数未被更新，并因此可以更稳定地提供给用户。
已在上面描述了第一实施例。如上所述，根据第一实施例，基于用户的说话声音获取听取空间的传递函数H2，并且基于传递函数H2将听取空间的音响特性赋予音乐信号。因此，可以向用户提供具有与外部声音更加和谐的更开放感受的音乐。此外，例如，在用户通过话音向信息处理装置给予指令时或在用户使用电话功能进行电话呼叫时，传递函数H2可在正常操作时说出一句话的任意时间进行获取。因此，用户不需要执行用于获得传递函数H2的操作(发音)，传递函数H2基于出于其它目的用户说出的话被自动获取，音乐信号被校正，并因此提高了用户的便利性。
(2.第二实施例)
接下来，将描述本公开的第二实施例。在第二实施例中，将预定的测量声音用作外部声音。作为测量声音，可使用与音乐信号相关的声音、在听取环境中的非相关噪声等。基于由麦克风收集的测量声音来获取听取环境特性信息。接着，基于所获取的听取环境特性信息根据滤波器特性对音乐信号进行滤波。因此，将反映听取环境的音响特性并且与外部声音更和谐的音乐被提供给用户。
(2-1.第二实施例的概述)
将参考图5以及根据第二实施例的耳机的示例性配置来描述第二实施例的概述。图5为示出根据第二实施例的耳机的示例性配置的示意图。
参考图5，根据第二实施例的耳机200包括佩戴在用户的耳朵上的一对壳体240、将该对壳体彼此耦接并弯曲成弧形的支撑构件250、被安装在壳体240的内侧并根据音乐信号使振动片振动的驱动单元220b(扬声器220b)、向作为外部空间的听取环境输出音乐信号的扬声器220a以及被安装在壳体240的外侧并收集外部声音的麦克风210。虽然为了简单起见而未在图5中示出，但是耳机200可配备有包含在常见耳机中的各种部件，诸如用于向扬声器220a和220b提供音乐信号的导线。
麦克风210为被安装用于基于FF方式的噪声消除功能的麦克风。噪声消除信号可基于由麦克风210所收集的外部声音而生成。由麦克风210所收集的外部声音可被用于监测功能。监测信号可基于由麦克风210所收集的外部声音而生成。在噪声消除信号被叠加在其上面的音乐信号从扬声器220a和220b输出时，将噪声得以降低的音乐提供给用户。此外，在监测信号被叠加在其上面的音乐信号从扬声器220a和220b输出时，外部声音和音乐一起被提供给用户。
例如，在第二实施例中，通过使用具有图5中所示的配置的耳机200，基于由麦克风210所收集的外部声音计算用户的听取环境的传递函数作为听取环境特性信息。例如，在第二实施例中，音乐信号从扬声器220a向听取环境输出，并且可使用音乐信号作为测量声音的信号(测量信号)来获取传递函数。此外，例如，在第二实施例中，输出音乐信号和收音信号的相关函数可被获取为使用音乐信号作为测量信号的听取环境特性信息。另外，例如，在第二实施例中，收音信号的自相关函数可被获取作为使用非相关噪声诸如噪声作为测量信号的听取环境特性信息。对音乐信号执行基于所获取的传递函数或相关函数的滤波，考虑了外部环境的音响特性并且与外部声音更和谐的音乐被提供给用户，并因此可以给予用户更加开放的感受。
在下面的描述中，首先，根据第二实施例的用于实施上述的过程的声音调节系统的示例性配置将在(2-2.系统的构成)中描述。接着，根据第二实施例的获取听取环境特性信息的方法将在(2-3.听取环境特性信息获取单元)中详细描述。此外，基于所获取的听取环境特性信息的音乐信号的滤波将在(2-4.音乐信号处理单元)中详细描述。
(2-2.系统的构成)
将参考图6来描述根据第二实施例的声音调节系统的构成。图6为示出根据第二实施例的声音调节系统的示例性配置的框图。
参考图6，根据第二实施例的声音调节系统20包括麦克风210、扬声器220a和220b以及控制单元230。根据第二实施例的声音调节系统20不同于根据第一实施例的如图2所示的声音调节系统10之处在于，麦克风110和扬声器120的配置被改变，并且听取环境特性信息获取单元131和音乐信号处理单元132的功能被改变。因此，下面将就与根据第一实施例的声音调节系统10的差异来描述声音调节系统20的配置，并且将省略重复事项的详细描述。
麦克风210收集声音、将声音转换为电信号并获取对应于声音的信号(即，收音信号)。麦克风210对应于如图5中所示的麦克风210。在第二实施例中，麦克风210收集作为外部声音的预定测量声音。例如，测量声音包含与从扬声器220a输出至外面的音乐信号相关的声音以及非相关噪声，诸如噪声。通过麦克风210获得、被放大器211适当放大的收音信号被ADC 212转换为数字信号，并接着被输入至控制单元230的听取环境特性信息获取单元231、监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134，将在后面描述该控制单元。
扬声器220a和220b中的每一个使振动片根据音频信号振动而输出根据音频信号的声音。扬声器220a和220b对应于图5中所示的扬声器220a和220b。扬声器220b被安装在壳体240的内侧并朝向用户的耳朵输出反映听取环境的音响特性的音乐信号。噪声消除信号和/或监测信号可被叠加在音乐信号上并接着从扬声器220b输出。另一方面，扬声器220a向外部空间(即，听取环境)输出音乐信号。从扬声器220a输出的音乐信号可为例如从外部装置(例如，各种再现装置)提供的预信号处理音乐信号(未进行滤波)。然而，从扬声器220a输出的音乐信号可具有已知特性或可为后信号处理音乐信号。类似于根据第一实施例的扬声器120，DAC 222a和222b以及放大器221a和221b被安装在扬声器220a和220b之前的级。
控制单元230配置有诸如CPU或DSP的各种处理器并执行在声音调节系统20中执行的各种信号处理。控制单元230具有诸如听取环境特性信息获取单元231、音乐信号处理单元232、监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的功能。在构成控制单元230的处理器根据预定程序运行时，控制单元230的功能可被实施。构成控制单元230的处理器可被装配在图5中所示的耳机200中或可被装配在与图5中所示的耳机200分开的信息处理装置(例如，移动终端，诸如由用户携带的智能电话)中。另选地，控制单元230的功能可由信息处理装置诸如安装在网络上(在所谓的云上)的服务器的处理器实施。在构成控制单元230的处理器被装配在移动终端或服务器中时，耳机200执行与移动终端或服务器的各种信息的传输和接收，并因此可以在声音调节系统20中执行各种过程。监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的功能与图2中所示的配置的功能相同，并因此将省略其详细描述。
听取环境特性信息获取单元231基于由麦克风210收集的外部声音来获取表示听取环境的音响特性的听取环境特性信息。在第二实施例中，听取环境特性信息获取单元231可以基于由麦克风210收集的测量声音获取听取环境的传递函数、输出音乐信号和收音信号的相关函数和/或作为听取环境特性信息的非相关噪声的自动校正函数。听取环境特性信息获取单元131向音乐信号处理单元232提供所获取的听取环境特性信息。类似于根据第一实施例的听取环境特性信息获取单元131，听取环境特性信息获取单元231可以在检测到听取环境特性信息获取条件的时间开始获取听取环境特性信息的过程。将在(2-3.听取环境特性信息获取单元)中详细描述听取环境特性信息获取单元231。
音乐信号处理单元232基于由听取环境特性信息获取单元231所获取的听取环境特性信息对音乐信号执行预定的信号处理。在第二实施例中，音乐信号处理单元232基于可以由听取环境特性信息获取单元231所获取的传递函数或相关函数执行音乐信号的滤波。具体地，音乐信号处理单元232通过具有反映听取环境的传递函数和/或相关函数的特性的滤波器特性的滤波器执行音乐信号的滤波，并因此可以向音乐信号施加例如根据外部环境的混响特性(初期反映时间段、混响时间段等)。音乐信号处理单元232可以例如使用均衡器基于听取环境的传递函数和/或相关函数向音乐信号施加根据外部环境的频率特性。已由音乐信号处理单元232进行信号处理的音乐信号通过可变放大器150a适当地进行增益调节并接着经由DAC 222b和放大器221b从扬声器220b输出。后信号处理音乐信号可通过加法器160被添加给噪声消除信号和/或监测信号并接着在此状态被输出至扬声器220b，如图2中所示。将在(2-4.音乐信号处理单元)中详细描述音乐信号处理单元232的功能。
已在上面描述了根据第二实施例的声音调节系统20的配置。各种信号处理，具体地，在控制单元230中的过程可由例如一个处理器或一个信息处理装置执行或可通过在类似于第一实施例的声音调节系统20中的多个处理器或多个信息处理装置的协作来执行。根据第二实施例的可以在声音调节系统20中实施的装置配置不局限于如图6所示的配置并且可以是任意的。例如，如图2所示的声音调节系统20可被配置为集成装置，并且向控制单元230提供音乐信号的装置(再现装置)可被包含在该装置中。
(2-3.听取环境特性信息获取单元)
将描述根据第二实施例的听取环境特性信息获取单元231的功能。如上所述，听取环境特性信息获取单元231可以基于由麦克风210收集的测量声音获取听取环境的传递函数、输出音乐信号和收音信号的相关函数和/或作为听取环境特性信息的非相关噪声的自动校正函数。听取环境特性信息获取单元231可具有不同于根据待获取的听取环境特性信息的配置。在这里，根据待获取的听取环境特性信息的听取环境特性信息获取单元231的配置将在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)、(2-3-2.使用音乐信号作为测量信号获取相关函数的配置)和(2-3-3.使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的配置)中描述。在图7、图8和图10中，为了方便起见，不同的附图标号被添加到听取环境特性信息获取单元231(听取环境特性信息获取单元231a、231b和231c)以描述听取环境特性信息获取单元231的不同配置，并且所有的听取环境特性信息获取单元对应于如图6所示的听取环境特性信息获取单元231。
(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)
将参考图7描述在图2中所示的听取环境特性信息获取单元231中的使用音乐信号作为测量信号来获取传递函数的示例性配置。图7为示出用于在听取环境特性信息获取单元231中使用测量信号作为音乐信号来获取传递函数的示例性配置的框图。
参考图7，听取环境特性信息获取单元231a包含诸如音乐信号特性计算单元261和混响特性估算单元262的功能。在图7中，示出听取环境特性信息获取单元131的功能配置，并且一起示出与结合图6中所示的声音调节系统20的配置中的听取环境特性信息获取单元231的功能相关的提取配置。
在图7中所示的示例性配置中，从扬声器220a输出作为测量信号的音乐信号，并且由麦克风210收集音乐信号。表示用于测量的音乐信号的参数由S表示；用于麦克风210、放大器211和ADC 212的传递函数由M表示；以及用于DAC 222a、放大器221a和扬声器220a的传递函数由D表示。在这里，两个传递函数M和D为可以在设计时间决定的已知值。
由Ha表示直到从扬声器220a输出的音乐信号通过用户说话的空间(即，听取环境)到达麦克风210的传递函数。与声波在房间的墙壁没有反射的状态从扬声器220a直接到达麦克风210的路径相对应的传递函数Ha的分量由H1表示，以及不同于H1的传递函数Ha的分量由H2表示。传递函数H1表示不受听取环境影响的分量。另一方面，传递函数H2表示根据听取环境改变并且反映听取环境的音响特性的分量。H1为例如在设计耳机200时，可以通过在消声室等中的测量事先获取的已知值。此时，Ha、H1和H2满足下面的公式(3)。
[数学式3]
Ha＝H1+H2
……(3)
听取环境特性信息获取单元231a可以基于从扬声器220a输出并由麦克风210收集的音乐信号获取反映听取空间的音响特性的传递函数H2。具体地，音乐信号从外部装置(再现装置)被输入至音乐信号特性计算单元261以作为测量信号。音乐信号特性计算单元261根据测量开始的触发以预定帧长度缓冲音乐信号，并执行傅里叶变换。因此，音乐信号特性计算单元261获得表示音乐信号的参数S(源)。音乐信号特性计算单元261向混响特性估算单元262提供所获取的参数S。音乐信号特性计算单元261向DAC 222a提供音乐信号。音乐信号经由DAC 222a和放大器221a从扬声器220a输出。
从扬声器220a输出的音乐信号由麦克风210收集。由麦克风210收集的音乐信号(即，收音信号)经由放大器211和ADC 212被输入至混响特性估算单元262。混响特性估算单元262根据测量开始的触发以相同帧长度在音乐信号特性计算单元261中缓冲收音信号，并执行傅里叶变换。作为由混响特性估算单元262计算的结果获得的信号可以由“M*D*S*Ha”表示。
通过使用信号A*D*S*Ha，传递函数Ha可以在下面的公式(4)中表示。
[数学式4]
Figure BDA0001190660320000211
传递函数H2可以根据公式(3)和公式(4)在下面的公式(5)中表示。
[数学式5]
Figure BDA0001190660320000212
在这里，如上所述，传递函数H1、A和D为已知值。由音乐信号特性计算单元261计算参数S。因此，混响特性估算单元262可以通过使用已知值执行由公式(5)所表示的计算来计算出听取环境的传递函数H2。
混响特性估算单元262向音乐信号处理单元232提供所计算的传递函数H2。音乐信号处理单元232使用听取空间的传递函数H2对音乐信号执行各种滤波过程。音乐信号特性计算单元261和混响特性估算单元262开始缓冲音乐信号和收音信号的触发可为听取环境特性信息获取条件的检测。
已在上面描述了使用音乐信号作为测量信号来获取传递函数的示例性配置。在这里，在第一实施例中，传递函数H2使用用户的说话声音来计算。由于说话声音的特性是模糊的，如在(1-3.听取环境特性信息获取单元)中所述，获得没有定义作为参数的音频源的传递函数H2的技术被施加在第一实施例中。另一方面，在第二实施例中，由于扬声器220a的特性(传递函数D)可为已知的，传递函数H2可以使用如上所述被定义为参数的音频源来获得。如上所述，听取空间的传递函数H2可以使用根据耳机100和200的配置的各种技术来计算(更详细地，扬声器120、220a和220b以及麦克风110和210的布置数量或布置位置)。
(2-3-2.使用音乐信号作为测量信号获取相关函数的配置)
将参考图8来描述在图2中所示的听取环境特性信息获取单元231中的使用音乐信号作为测量信号来获取相关函数的示例性配置。图8为示出在听取环境特性信息获取单元231中用于使用音乐信号作为测量信号来获取相关函数的示例性配置的框图。
参考图8，听取环境特性信息获取单元231b具有诸如输出信号缓冲单元271、收音信号缓冲单元272和相关函数计算单元273的功能。在图8中，示出听取环境特性信息获取单元231b的功能配置，并且与结合图6中所示的声音调节系统20的配置中的听取环境特性信息获取单元231的功能相关的提取配置一起示出。
在图8中所示的示例性配置中，从扬声器220a输出作为测量信号的音乐信号，并且由麦克风210收集音乐信号。接着，计算输出音乐信号和所收集的音乐信号(即，收音信号)的相关函数。相关函数可以被理解为反映听取环境的音响特性的函数。
具体地，如图8中所示，从外部装置(混响装置)输入的音乐信号经由DAC 222a和放大器221a从扬声器220a输出。在音乐信号从扬声器220a输出的状态，输出信号缓冲单元271根据测量开始的触发在预定时间段期间缓冲音乐信号。输出信号缓冲单元271向相关函数计算单元273提供所缓冲的音乐信号。
由麦克风210收集从扬声器220a输出的音乐信号。由麦克风210获得的收音信号经由放大器211和ADC 212被输入至收音信号缓冲单元272。收音信号缓冲单元272与输出信号缓冲单元271同步，并在与缓冲输出信号缓冲单元271的音乐信号的时间相同时间的相同时间段期间缓冲收音信号。收音信号缓冲单元272向相关函数计算单元273提供所缓冲的收音信号。
相关函数计算单元273计算由输出信号缓冲单元271所缓冲的输出音乐信号和由收音信号缓冲单元272缓冲的收集的音乐信号的相关函数。图9示出可由相关函数计算单元273计算的相关函数的示例。图9为示出可由相关函数计算单元273计算的相关函数的示例的示意图。如图9中所示，时间t1、t2、t3、……和tn和在预定时间的相关函数被示出。在时间t1示出的峰值表示从扬声器220a直接传送至麦克风210的分量以及在时间t2后示出的峰值表示由听取环境的墙壁、顶棚等反射并接着输入至麦克风210的从扬声器220a输出的分量。对应于在时间t2之后示出的峰值的分量随着时间的推移而呈指数衰减并接近0。基于高达时间tn的时间段和衰减倾角估算是混响特性的主要因素的高达初期反射声音的时间段、混响时间段等是可能的。
相关函数计算单元273向音乐信号处理单元232提供所计算的相关函数。音乐信号处理单元232使用相关函数估算例如听取环境的混响特性并使用所估算的混响特性对音乐信号执行各种滤波过程。输出信号缓冲单元271和收音信号缓冲单元272开始缓冲音乐信号和收音信号的触发可为听取环境特性信息获取条件的检测。
已在上面描述了使用音乐信号作为测量信号获取相关函数的示例性配置。如上所述，在第二实施例中，取代传递函数，在输出前后的音乐信号的相关函数可被获取作为听取环境特性信息。在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中描述的配置和本章节中，音乐信号被用作测量信号，但是第二实施例不局限于此示例。例如，调节频带、音量水平等以使用于测量的专用声音可被用作测量声音。例如，更稳定的特性信息使用具有足够的频带或音量水平的专用测量声音获得。根据听取环境，在音乐向外面输出时，存在不舒适的感受将被给予用户周围的其他人的可能性。在此情况下，不舒适的感受可以使用频带或音量水平被适当调节的专用测量声音来降低。
(2-3-3.使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的配置)
将参考图10来描述在如图2所示的听取环境特性信息获取单元231中的使用作为测量信号的非相关噪声来获取相关函数的示例性配置。图10为示出在听取环境特性信息获取单元231中用于使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的示例性配置的框图。
参考图10，听取环境特性信息获取单元231c具有诸如自相关函数计算单元281的功能的功能。在图10中，示出了听取环境特性信息获取单元231c的功能配置，并且与在图6中所示的声音调节系统20的配置中的听取环境特性信息获取单元231的功能相关的提取配置一起示出。
在图10中所示的示例性配置中，通过麦克风210收集包含不相关的噪声(非相关噪声)的外部声音。接着，计算所收集的非相关噪声的自相关函数。由于所收集的非相关噪声包含反映听取环境的音响特性的分量，诸如混响分量，所以自相关函数可以被理解为反映听取环境的音响特性的函数。
具体地，如图10中所示，包含非相关噪声的外部声音由麦克风210收集。由麦克风210收集的音乐信号(即，收音信号)经由放大器211和ADC 212被输入至自相关函数计算单元281。自相关函数计算单元281根据测量开始的触发在预定时间段期间缓冲收音信号并计算该自相关函数。
在这里，在诸如周围噪声等的噪声为充分不相关的噪声时，噪声自身的自相关函数Rx(τ)在时刻0处为1以及在其它时刻为0。另一方面，在非相关噪声的噪声源由x(t)表示以及收音信号由y(t)表示时，x(t)和y(t)的相关函数通过充当输入信号和空间脉冲响应的噪声的自相关函数Rx(τ)的卷积表示。在这里，如上所述，在输入信号为非相关噪声时，Rx(τ)变为△函数，并且脉冲响应的自相关函数可以被获得作为y(t)的自相关函数。
自相关函数计算单元281重复执行自相关函数的计算两次或三次。接着，基于计算结果来决定最终被采用的自相关函数。例如，自相关函数计算单元281可以采用多个计算的自相关函数之中具有良好的S/N比的自相关函数。例如，自相关函数计算单元281可以采用多个所计算的自相关函数的均值以作为自相关函数。例如，自相关函数计算单元281可以提取多个所计算的自相关函数的公共分量，并且在音调分量被包含在收音信号中时，自相关函数计算单元281排除基于收音信号所计算的自相关函数并基于剩下的自相关函数决定最终采用的自相关函数。
自相关函数计算单元281向音乐信号处理单元232提供被决定最终采用的自相关函数。音乐信号处理单元232使用自相关函数估算例如听取环境的混响特性并使用所估算的混响特性对音乐信号执行各种滤波过程。自相关函数计算单元281开始缓冲收音信号并计算自相关函数的触发可为听取环境特性信息获取条件的检测。
已在上面描述了使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的示例性配置。如上所述，在此示例性配置中，使用非相关噪声作为测量信号测量表示听取环境的音响特性的相关函数是可能的。因此，没有必要输出诸如音乐信号的测量信号，并且更方便地获取听取环境特性信息是可能的。此外，在将非相关噪声用作测量信号时，除了自相关函数之外，还使用谱域中的交叉谱技术来获取听取环境的音响特性是可能的。
在这里，只要提供能够收集外部声音的麦克风，则可以执行上述的基于非相关噪声获取相关函数的方法，并且没有必要输出自身向外的测量信号。因此，即使在不包含如根据第一实施例的如图1所示的耳机100中的向外输出声音的扬声器的配置中，只要如在麦克风110a中一样设置能够收集外部声音的配置，则基于非相关噪声获取相关函数的方法就可以被执行。
(2-4.音乐信号处理单元)
将参考图11至图13来描述图6中所示的音乐信号处理单元232的功能。图11为示出可以由听取环境特性信息获取单元231获取的相关函数的示例的示意图。图12为示出音乐信号处理单元232的功能配置的示例的框图。图13为示出被包含在音乐信号处理单元232中的混响分量应用单元293的示例性配置的框图。
在这里，音乐信号处理单元232估算混响时间段、初期反射时间段、混响声音的比例、频率特性等并基于由在(2-3-2.使用音乐信号作为测量信号获取相关函数的配置)或(2-3-3.使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的配置)中描述的方法所获取的相关函数生成参数并反映音乐信号中的特性的示例将被描述为根据第二实施例的音乐信号处理单元232的功能的示例。然而，第二实施例不局限于此示例，并且音乐信号处理单元232可被配置为具有任何其它功能。例如，音乐信号处理单元232可估算特性并基于在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中描述的方法所获取的传递函数H2生成参数并反映音乐信号中的特性。此外，例如，类似于在(1-4.音乐信号处理单元)中描述的根据第一实施例的音乐信号处理单元132，音乐信号处理单元232可被配置带有FIR滤波器，或可基于在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中描述的方法所获取的传递函数H2使用FIR滤波器对音乐信号执行滤波。根据第一实施例的音乐信号处理单元132可具有如图12所示的配置。在此情况下，音乐信号处理单元132可估算特性并基于在第一实施例中描述的方法所获取的传递函数H2生成参数并使用如图12所示的配置反映音乐信号中的特性。
如在(2-3-2.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中所述，使用所获取的相关函数估算听取环境的混响特性，诸如混响时间段或初期反射时间段是可能的。图11示出图9中所示的相关函数在长时间内被进一步测量的示例。如图11所示，对应于直接声音的分量、对应于初期反射声音的分量以及对应于混响时间的分量可从由听取环境特性信息获取单元231所测量的相关函数观察到。音乐信号处理单元232估算各种音响特性，诸如混响时间段、初期反射时间段、混响声音的比例(后期混响声音)和频率特性并基于相关函数的特性生成参数。
图12示出根据第二实施例的音乐信号处理单元232的功能配置的示例。参考图12，音乐信号处理单元232具有诸如参数生成单元291、EQ单元292和混响分量应用单元293的功能。在图12中，示出音乐信号处理单元232的功能配置，并且一起示出与结合如图6所示的声音调节系统20的配置中的音乐信号处理单元232的功能相关的提取配置。
参数生成单元291基于由听取环境特性信息获取单元231所测量的相关函数生成表示各种音响特性的参数，诸如混响时间段、初期反射时间段、后期混响声音的比例和频率特性。EQ单元292被配置带有例如均衡器并基于与基于参数生成单元291的相关函数所生成的频率特性相关的参数调节音乐信号的频率特性。混响分量应用单元293被配置带有例如在图13中示出的无限脉冲响应(IIR)滤波器并基于与基于相关函数由参数生成单元291所生成的混响时间段、初期反射时间段和后期混响声音的比例相关的参数向音乐信号施加听取环境的混响特性。
图13示出可以构成混响分量应用单元293的IIR滤波器的示例性配置。例如，与基于相关函数所生成的初期反射时间段相关的参数可在如图13所示的负担得起的延迟线路和系数ER(ER1至ERn)中反映。例如，与基于相关函数所生成的混响时间段相关的参数可在如图13所示的梳状滤波器(comb filter)(梳状滤波器1至梳状滤波器4)中的系数g(g1至g4)和系数τ(τ1至τ4)中反映。例如，与基于相关函数所生成的后期混响声音的比例相关的参数可被反映在如图13所示的干增益(DRY gain)、ER增益、混响增益(Reverb gain)、湿增益(WET gain)等中。如上所述，反映各种参数的IIR滤波器作用于音乐信号，并且听取环境的音响特性诸如混响被应用于伪音乐信号。
在第二实施例中，类似于第一实施例，在新近获得的应用于EQ单元292和IIR滤波器的参数与当前设置值并无太大不同时，在EQ单元292和IIR滤波器中的参数未被更新。例如，参数生成单元291可在设置在EQ单元292和FIR滤波器中的当前参数和通过当前测量获得的新参数之间的差值大于预定阈值时更新该参数。如上所述，在新近获得的参数与当前设置值并无太大不同时，参数不更新，并因此防止EQ单元292和FIR滤波器的特性被频繁改变的情况，并且音乐可以被更稳定地提供给用户。
将详细描述由参数生成单元291基于相关函数所生成的参数。
(与初期反射时间段相关的参数)
初期反射时间段可被设置为在相关函数的初始峰值(直接声音)和相关函数的下一峰值之间的时间段T1(例如，在图9中所示的t2至t1)。例如，在听取环境为相对大的室内空间，诸如音乐厅时，初期反射时间段可被认为是相对长的。参数生成单元291基于相关函数获得初期反射时间段T1并向混响分量应用单元293提供初期反射时间段T1。混响分量应用单元293根据初期反射时间段T1改变如图13所示的延迟线路的长度和系数ER。因此，听取环境的初期反射时间段的特性可以被反映在音乐信号中。基于相关函数或脉冲响应获得的值被直接用作系数ER，但是可以作为系数ER施加的几种类型的值可被事先准备，并且接近基于相关函数获得的特性的值可从准备值选择并被使用。
(与混响反射时间段相关的参数)
混响时间段Tr可通过对所获得的相关函数执行施罗德积分并获得能量衰减曲线来估算。施罗德积分的示例在下面的公式(6)中表示。在这里，<S2(t)>为混响波形的集合装置，以及h(t)为由听取环境特性信息获取单元231获取的相关函数或脉冲响应。
[数学式6]
参数生成单元291可以通过执行在公式(6)中所表示的计算获得混响分量的能量衰减曲线。由参数生成单元291所计算的混响分量的能量衰减曲线的示例在图14中示出。图14为示出混响分量的能量衰减曲线的示例的示意图。
在这里，一般来讲，混响时间段Tr被定义为直到在测量环境中的声音的能量变为-60(dB)所提取的时间段。在如图14所示的示例中，由于能量在1(秒)内被降低了-30(dB)(即，能量衰减曲线具有-30(dB/sec)的倾角)，所估算的混响时间段Tr为2(秒)。例如，在听取环境为相对大的室内空间，诸如音乐厅时，混响时间段可被认为是相对长的。
在后续级的混响分量应用单元293改变根据由参数生成单元291获得的混响时间段Tr滤波器中的延迟或增益。例如，在如图13所示的IIR滤波器的情况下，在梳状滤波器中的系数g和系数τ可以使用混响时间段Tr被改变。参数生成单元291可以基于根据相关函数获得的混响时间段Tr计算梳状滤波器中的系数g和系数τ。在这里，系数g和系数τ在混响时间段Tr内具有在下面的公式(7)中表示的关系。
[数学式7]
Figure BDA0001190660320000291
在上述示例中，由于混响时间段Tr为2(秒)，参数生成单元291优选计算公式(7)的左侧为2的系数g和系数τ的组合以作为应用于梳状滤波器的系数。在这里，将描述作为示例的系数τ被固定和仅有系数g被改变的示例。每个梳状滤波器的系数g为根据公式(7)满足下面的公式(8)的值。
[数学式8]
Figure BDA0001190660320000292
参数生成单元291可以通过Tr＝2(秒)被代入公式(8)中并通过将被设置为固定值的系数τ的值代入每个梳状滤波器中来计算系数g。参数生成单元291向混响分量应用单元293提供如上所述获得的系数g和被设为固定值的系数τ。混响分量应用单元293可以通过在如图13所示的梳状滤波器中施加作为系数g和系数τ的由参数生成单元291所计算的值来反映音乐信号中听取环境的混响时间段的特性。
(与后期混响声音的比例相关的参数)
作为后期混响声音的比例的系数，例如可存在D值。D值为表示初期能量(在50毫秒内)对整个声音的能量的比率并由下面的公式(9)表示的值。在这里，h(t)为由听取环境特性信息获取单元231获取的相关函数或脉冲响应。
[数学式9]
Figure BDA0001190660320000301
听取环境的后期混响声音的比例可以通过适当调节特性诸如图13所示的干增益、ER增益、混响增益和湿增益而反映在音乐信号中，以便表示作为诸如D值的测量结果获得的初期能量和混响的整个能量的比率的值与由IIR滤波器所施加的混响的初期分量和后期混响分量相关。参数生成单元291可以使用公式(9)来计算D值，并且可以在满足上述条件时计算与特性诸如干增益、ER增益、混响增益和湿增益相关的参数。参数生成单元291向混响分量应用单元293提供如上所述获得的参数。混响分量应用单元293可以通过施加向如图13所示的干增益、ER增益、混响增益和湿增益施加由参数生成单元291所计算的参数来反映音乐信号中听取环境的后期混响声音的比例的特性。
(与频率特性相关的参数)
参数生成单元291可以基于由听取环境特性信息获取单元231所获取的相关函数来估算听取环境的频率特性、生成可以反映频率特性的参数并向EQ单元292提供所生成的参数。EQ单元292反映音乐信号中听取环境的频率特性。例如，在听取环境的评估频率特性中出现高频衰减时，EQ单元292可执行音乐信号的高频的衰减的过程。
在这里，一般来讲，被辐射到空间中的音乐想频率特性根据该空间的传递函数而改变。因此，例如，基于在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中描述的方法所获取的传递函数H2获取听取环境的频率特性并且使用如图13所示的IIR滤波器反映音乐信号中的频率特性也是可能的。在此情况下，例如，参数生成单元291可以通过对传递函数H2执行傅里叶变换获得用于反映IIR滤波器中的频率幅度特性的参数。通过在IIR滤波器中适当设置由参数生成单元291所获取的参数，对音乐信号施加进一步模拟听取环境的特性的频率特性是可能的。类似于第一实施例，基于由在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中描述的方法所获取的传递函数H2，通过使用如图4所示的FIR滤波器对音乐信号执行卷积，对该音乐信号施加频率特性是可能的。
已在上面描述了根据第二实施例的音乐信号处理单元232的功能，在事先准备的几个值中，接近所计算的值的值可被选择为应用于EQ单元292和/或IIR滤波器的参数，以取代使用没有变化的基于传递函数和/或相关函数所计算的值。例如，听取环境可被分类为事先假设的几种类别，诸如小房间和音乐厅，并且根据类别的参数可被准备以用于每种类别。参数或在类别和参数之间的关系可作为表格被存储在例如被安装在声音调节系统20中的存储单元(未在图6中示出)中。参数生成单元291根据由听取环境特性信息获取单元231所获取的传递函数和/或相关函数的特性决定对应于听取环境的类别。此外，参数生成单元291可参考表示类别和存储在存储单元中的参数之间的关系的表格，根据听取环境选择参数。
已在上面描述了第二实施例。如上所述，根据第二实施例，基于预定的测量声音获取听取空间的传递函数和/或相关函数，并且基于该传递函数和/或相关函数将听取空间的音响特性赋予音乐信号。因此，可以向用户提供具有与外部声音更加和谐的更开放感受的音乐。各种声音诸如音乐信号或噪声可被用作测量声音。因此，例如，在难以向外面输出音乐的环境中，听取环境特性信息可以使用根据听取环境的适当测量声音，例如使用噪声或听不见频带的测量声音来获取，并且可以在各种听取环境中执行测量。
(3.信息处理方法)
接下来，将参考图15描述根据上述的第一实施例和第二实施例的信息处理方法。图15为示出根据第一实施例和第二实施例的信息处理方法的过程的示例的流程图。在这里，作为根据第一和第二实施例的信息处理方法的示例，将描述在传递函数H2被获取为听取环境特性信息时的使用作为测量信号的音乐信号的信息处理方法，其中，该方法可以在根据第二实施例的声音调节系统20中执行，该声音调节系统包括在(2-3-1.使用作为测量信号的音乐信号来获取传递函数的配置)中描述的听取环境特性信息获取单元231a。然而，根据第一和第二实施例的信息处理方法并不局限于此示例，并且如在第一和第二实施例中所述，用户的说话声音或非相关噪声可被用作测量信号，并且相关函数可被获取作为听取环境特性信息。
参考图15，在根据第二实施例的信息处理方法中，首先，音乐信号被输出至听取环境(步骤S101)。例如，在扬声器220a根据如图6所示的控制单元230的控制被驱动时，步骤S101的过程可被执行。如在(1.第一实施例)和(2-3-3.使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的配置)中所述，在音乐信号被用作测量信号时，步骤S101的过程可被省略。
接下来，确定是否检测到听取环境特性信息获取条件(步骤S103)。将在后面描述的步骤S103和步骤S105的过程可由例如图6中示出的听取环境特性信息获取单元231执行。在第一实施例的情况下，步骤S103和步骤S105的过程可由例如图2中示出的听取环境特性信息获取单元131执行。例如，作为听取环境特性信息获取条件，至控制单元230的电源、指定计时器计数等可被检测到。在构成控制单元230的处理器被装配在与耳机200分开的移动终端中时，听取环境特性信息获取条件可包含，例如被装配在移动终端中的传感器的用户运动的检测或移动终端上操作输入的检测。在第一实施例中，由于听取环境特性信息基于用户的说话声音来获取，用户的发音可被检测为听取环境特性信息获取条件。
在步骤S103中，在确定未检测到听取环境特性信息获取条件时，该过程不前进至下一步骤并处于等待状态直到检测到听取环境特性信息获取条件。另一方面，在步骤S103中，在确定检测到听取环境特性信息获取条件时，该过程前进至步骤S105。
在步骤S105中，获取听取环境特性信息。例如，在步骤S105的过程中，听取环境的传递函数H2使用在(2-3-1.使用音乐信号作为测量信号获取传递函数的配置)中描述的技术，根据在步骤S101中输出的音乐信号，基于麦克风210的收音信号来计算。在第一实施例的情况下，在步骤S105的过程中，听取环境的传递函数H2根据用户的说话声音基于麦克风110的收音信号来计算。如在(2-3-2.使用音乐信号作为测量信号获取相关函数的配置)和(2-3-3.使用非相关噪声作为测量信号获取相关函数的配置)中所述，相关函数可被获取为听取环境特性信息。
接着，基于所获取的听取环境特性信息计算用于校正音乐信号的参数(步骤S107)。将在后面描述的步骤S107和步骤S109的过程可由例如图6中示出的音乐信号处理单元232执行。例如，在步骤S107的过程中，如在(2-4.音乐信号处理单元)中所述，用于决定如图12所示的EQ单元292和混响分量应用单元293(即，IIR滤波器)的特性的参数被计算。在第一实施例的情况下，步骤S107、S109和步骤S111的过程可由例如图2中示出的音乐信号处理单元132执行。例如，在第一实施例中，在步骤S107的过程中，如在(1-4.音乐信号处理单元)中所述，计算用于决定图4中所示的FIR滤波器的特性的参数。
接着，确定所计算的参数与当前设置值是否明显不同(步骤S109)。例如，在步骤S109的过程中，设置在EQ单元292和/或IIR滤波器中的当前参数与通过当前测量获得的新参数之间的差值与预定的阈值比较。在第一实施例的情况下，在FIR滤波器中执行类似的过程。
在步骤S109中，在确定所计算的参数与当前设置值并无太大不同时，该过程并不前进到下一步骤并返回至步骤S103。在EQ单元292、FIR滤波器或FIR滤波器的特性改变过于频繁时，音乐信号晃动，并且用户的听取感受有可能受到伤害。另一方面，在步骤S109中，在确定所计算的参数与当前设置值明显不同时，该过程前进至步骤S111。
在步骤S111中，EQ单元292和/或IIR滤波器的参数使用在步骤S107中所计算的参数来更新。因此，通过EQ单元292和/或IIR滤波器来反映音乐信号中的听取环境的音响特性。在第一实施例的情况下，使用在步骤S107中所计算的参数来更新FIR滤波器的参数并且通过FIR滤波器来反映音乐信号中的听取环境的音响特性。
已在上面参考图15描述了根据第一和第二实施例的信息处理方法。(4.变形例)
接下来，将描述上述第一实施例和第二实施例的几个变形例。在下面的描述中，将作为示例来描述第一实施例的变形例，但是根据下面待描述的变形例的配置可以类似地应用于第二实施例。
(4-1.调节声压的变形例)
例如，在上述的第一实施例和第二实施例中，听取环境的混响特性或频率特性作为听取环境的音响特性而被赋予音乐信号。然而，第一和第二实施例并不局限于此示例，并且听取环境的任何其它音响特性可被应用于音乐信号。在这里，将作为示例来描述根据听取环境来调节音乐信号的声压的变形例。
将参考图16和图17来描述根据本变形例的声音调节系统的构成。图16为示出根据声压被调节的变形例的声音调节系统的示例性配置的框图。图17为示出根据声压被调节的变形例的音乐信号处理单元的功能配置的示例的框图。图16中所示的声音调节系统不同于根据第一实施例的图2中所示的声音调节系统10之处在于，音乐信号处理单元132的功能被改变并且剩下部件的功能类似于声音调节系统10的功能。因此，下面就与根据第一实施例的声音调节系统10的差异来描述根据本变形例的声音调节系统并且将省略重复事项的详细描述。
参考图16，根据本变形例的声音调节系统30包括麦克风110、扬声器120和控制单元330。在这里，由于麦克风110和扬声器120的功能与如图1所示的对应部件的功能相同，因此将省略其详细描述。
控制单元330配置有诸如CPU或DSP的各种处理器并执行在声音调节系统30中所执行的各种信号处理。控制单元330具有诸如听取环境特性信息获取单元131、音乐信号处理单元332、监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的功能。在构成控制单元330的处理器根据预定程序运行时，控制单元330的功能可被执行。在这里，由于听取环境特性信息获取单元131、监测信号生成单元133和噪声消除信号生成单元134的功能与图1中所示的对应部件的功能相同，并因此将省略其详细描述。
与第一实施例不同之处在于，在本变形例中，由麦克风110获得的收音信号与音乐信号一起被输入至音乐信号处理单元332，如图16所示。此外，被安装用于音乐信号的可变放大器150a和被安装用于监测信号的可变放大器150b的增益根据由音乐信号处理单元332所计算的声音关于音乐信号的声压与外部声音的声压的声压比来调节。
图17示出音乐信号处理单元332的功能配置的示例。参考图17，音乐信号处理单元332具有诸如FIR滤波器351和声压比计算单元352的功能。在图17中示出了音乐信号处理单元332的功能配置，并且与图16中所示的声音调节系统30中的音乐信号处理单元232的功能相关的提取配置一起示出。
FIR滤波器351对应于根据图4中所示的第一实施例的FIR滤波器(即，图2中所示的音乐信号处理单元132)。由于FIR滤波器351的功能类似于根据第一实施例的FIR滤波器(音乐信号处理单元132)的功能，因此将省略其详细描述。如上所述，根据本变形例的音乐信号处理单元332可以被理解为具有根据第一实施例的音乐信号处理单元132的功能和声压比计算单元352的功能。
声压比计算单元352分析音乐信号的声压和收音信号的声压(即，外部声音的声压)并计算音乐信号的声压和与外部信号相关的信号(即，监测信号)的声压，使得与音乐信号相关的声音的声压与外部声音(即，监测声音)的声压的声压比具有适当的值。例如，在外部声音过大时，两个声压被计算，使得外部声音的声压相对下降。在此情况下，可增加音乐信号的声压或可减小监测信号的声压。因此，防止音乐被外部声音掩盖的情况。例如，在与音乐信号相关的声音过大时，声压比被计算，以便关于音乐信号的声音的声压相对下降。在此情况下，可减小音乐信号的声压，或可增加监测信号的声压。因此，防止音乐被泄漏到耳机100外面的情况。例如，作为声压比的值，声音调节系统40的设计师可事先设置适当的值或用户可根据情况适当设置值。
在被安装用于音乐信号的可变放大器150a和被安装用于监测信号的可变放大器150b的增益中反映由声压比计算单元352所计算出的参数。因此，对应于外部声音的音乐信号和监测信号的声压比被适当控制。
已在上面参考图16和图17描述了根据本变形例的声音调节系统的构成。如上所述，根据本变形例，关于音乐信号的声音和外部声音的声压比根据听取环境中的外部声音被自动调节到适当值。因此，具有更舒适音量平衡的音乐和外部声音被提供给用户，并因此用户的便利性可以得以改善。
在上面的描述中，外部声音的声压由音乐信号处理单元332的声压比计算单元352计算，但是本变形例并不局限于此示例。在收音信号被听取环境特性信息获取单元131分析时，外部声音的声压可作为听取环境特性信息的一部分被计算。
(4-2.使用存储在DB中的听取环境特性信息的变形例)
在上面的第一和第二实施例中，在每次检测到听取环境特性信息获取条件时，听取环境特性信息基于由麦克风110和210所收集的外部声音来获取。然而，第一和第二实施例并不局限于此示例，并且例如，在每个地点的听取环境特性信息(即，每个听取环境)和该地点的位置信息的一致性可作为数据块(DB)被存储，并且听取环境特性信息获取单元可从DB获取对应于用户的当前位置的地点的听取环境特性信息。
将参考图18来描述根据使用存储在DB中的听取环境特性信息的变形例的音乐调节系统的构成。图18为示出根据本变形例的声音调节系统的示例性配置的框图。如图18所示的声音调节系统不同于根据如图1所示的第一实施例的声音调节系统10之处在于，添加了将在后面描述的通信单元170、移动终端50和听取环境特性信息DB 60，并且剩下部件的功能类似于声音调节系统10的功能。因此，下面就与根据第一实施例的声音调节系统10的差异来描述根据本变形例的声音调节系统并且将省略重复事项的详细描述。
参考图18，根据本变形例的声音调节系统40包括麦克风110、扬声器120、控制单元130、通信单元170、移动终端50和听取环境特性信息DB 60。在这里，麦克风110、扬声器120和控制单元130的功能类似于图1中所示的对应部件的功能，并因此将省略其详细描述。
通信单元170配置有能够执行与外部装置传送和接收各种信息的通信装置。例如，在本变形例中，可以充当通信单元170的通信装置可被装配在图1中所示的耳机100中。通信单元170可以执行与移动终端50的各种信息的传送和接收。例如，在通信单元170和移动终端50之间的通信可为根据蓝牙(注册商标)的通信方式的无线通信或可为有线通信。例如，通信单元170向移动终端50传送基于从控制单元130的听取环境特性信息获取单元131的收音信号所获取的听取环境特性信息。例如，通信单元170可以从移动终端50接收对应于用户的当前位置的地点的听取环境特性信息并向听取环境特性信息获取单元131提供该听取环境特性信息。
移动终端50为由用户携带的信息处理装置，诸如智能电话或台式个人计算机(PC)。移动终端50具有诸如通信单元510和位置检测单元520的功能。虽然为了简单起见而未示出，但移动终端50可额外具有由移动终端诸如常见智能电话或平板计算机提供的各种功能。例如，移动终端50可以配备有诸如控制执行各种信号处理的移动终端50的操作的控制单元或存储在移动终端50中处理的各种信息的存储单元的部件。在构成控制单元的处理器根据预定程序运行时，通信单元510和位置检测单元520的驱动可被控制。如在(1-2.系统的构成)中所述，控制单元130可被实施为移动终端50的功能。
通信单元510配置有能够执行与外部装置传送和接收各种信息的通信装置。通信单元510可以执行与通信单元170的各种信息的传送和接收。在本变形例中，通信单元510接收由控制单元130的听取环境特性信息获取单元131基于收音信号所获取的并从通信单元170传送的听取环境特性信息。通信单元510使所接收到的听取环境特性信息与由位置检测单元520所检测到的位置信息(其对应于移动终端50的当前位置信息，即用户的当前位置信息)相关联，并向听取环境特性信息DB 60传送所接收到的听取环境特性信息。例如，通信单元510从存储在听取环境特性信息DB 60中的听取环境特性信息接收对应于用户的当前地点的地点的听取环境特性信息并向通信单元170传送该听取环境特性信息。
位置检测单元520被配置带有位置检测传感器，诸如GPS传感器，并且其检测移动终端50的当前位置，即用户的当前位置。位置检测单元520向通信单元510提供所检测到的用户的当前位置信息。因此，如上所述，通信单元510可以使基于控制单元130的听取环境特性信息获取单元131的收音信号所获取的听取环境特性信息与用户的当前位置信息相关联并向听取环境特性信息DB 60传送该听取环境特性信息。
例如，听取环境特性信息DB 60配置有能够存储各种信息的存储装置，诸如磁存储单元装置、诸如硬盘驱动器(HDD)、半导体存储器装置、光存储器装置或磁光存储器装置。听取环境特性信息DB 60使地点(即，听取环境)的位置信息与听取环境的听取环境特性信息相关联并管理该关联信息。听取环境特性信息DB 60可被安装在例如网络上(在所谓的云上)，并且移动终端50可经由根据各种通信方式构建的通信网络执行与听取环境特性信息DB 60的通信。如在(1-2.系统的构成)中所述，控制单元130可被实施为信息处理装置诸如与听取环境特性信息DB 60一起被安装在云上的服务器的功能。
例如，在本变形例中，由多个用户获取的所有地点的听取环境特性信息根据需要被收集并被存储在听取环境特性信息DB 60中。接着，在某一用户希望在某一地点听到音乐时，位置检测单元520检测用户的当前位置并向听取环境特性信息DB 60传送当前位置的位置信息。在听取环境特性信息DB 60中，基于该位置信息搜索对应于用户的当前位置的地点的听取环境特性信息是否被存储在听取环境特性信息DB 60中。在对应于用户的当前位置的地点的听取环境特性信息被存储在听取环境特性信息DB 60中时，听取环境特性信息从听取环境特性信息DB 60通过通信单元170和510被传送至控制单元130的听取环境特性信息获取单元131。音乐信号处理单元132可以使用从听取环境特性信息获取单元131提供的听取环境特性信息执行音乐信号的滤波并应用用户目前被定位于音乐信号的听取环境的音响特性。如上所述，在本变形例中，虽然收集外部声音并基于所收集的外部声音获取听取环境特性信息的一系列过程未被执行，但是听取环境特性信息可以基于先前的历史来获取。因此，计算传递函数、相关函数等的过程可以被省略，并因此控制单元130的配置可以被简化。
已在上面参考图18描述了根据本变形例的声音调节系统的构成。如上所述，根据本变形例，听取环境特性信息可以参考听取环境特性信息DB 60来获取，虽然收集外部声音并基于所收集的外部声音获取听取环境特性信息的一系列过程未被执行。因此，由控制单元130执行的过程可以进一步简化。
在听取环境特性信息DB 60中，用于决定如图12所示的EQ单元292和混响分量应用单元293(即，IIR滤波器)的特性的参数或用于校正音乐信号的参数，诸如用于决定如图4所示的FIR滤波器的特性的参数可和传递函数或相关函数一起与关于听取环境的位置信息的信息相关联并被存储。因此，音乐信号处理单元132可以使用存储在听取环境特性信息DB60中的参数校正音乐信号而无需计算用于校正音乐信号的参数。因此，计算参数的过程可以被省略，并因此控制单元130的配置可以被进一步简化。
此外，在多个用户在相同地点获取多个听取环境特性信息时，听取环境特性信息的统计值(例如，平均值等)可作为地点的听取环境特性信息被存储在听取环境特性信息DB60中。因此，可以进一步改善存储在听取环境特性信息DB 60中的听取环境特性信息的精度。
此外，即使在对应于用户的当前位置的地点的听取环境特性信息被存储在听取环境特性信息DB 60中时，听取环境特性信息获取单元131可基于外部声音新获取听取环境特性信息。接着，将存储在听取环境特性信息DB 60中的听取环境特性信息与新获取的听取环境特性信息进行比较，并且在值不同时，可更新听取环境特性信息DB 60中的信息并且可基于新获取的听取环境特性信息来执行音乐信号的滤波。这是因为听取环境特性信息可随着周围环境甚至在相同地点的变化而改变，并因此认为新的听取环境特性信息可靠性更高。
(4-3.由一对壳体中的每一个获取听取环境特性信息的变形例)
在上述的第一和第二实施例中，听取环境特性信息基于由安装在构成耳机100或200的一对壳体140和240的一个壳体140或240中的麦克风110或210获得的收集声音来获取。然而，通过收集外部声音并从该对壳体140和240中的每一个获取听取环境特性信息，可以以更高的精度获取听取环境特性信息。
将参考图19和图20来描述听取环境特性信息由一对壳体中的每一个获取的变形例。图19为示出根据本变形例的耳机的示例性配置的示意图。图20为示出根据本变形例的声音调节系统的示例性配置的框图。在这里，本变形例被应用于第一实施例的示例将被描述为示例，但是本变形例可以同样被应用于第二实施例。
参考图19，根据本变形例的耳机100a包括佩戴在用户的左耳和右耳上的一对壳体140L和140R以及将壳体140L和140R彼此耦接的弧形支撑件180。耳机100a为所谓的顶置式耳机。一对麦克风110a和110b被安装在壳体140L和140R中的每一个的外侧和内侧。在本变形例中，用户的话音通过被安装在左壳体140L和右壳体140R中的每一个的麦克风110a和110b来收集，并且听取环境特性信息基于左和右收音信号来获取。在这里，在图19中，为了方便起见，左壳体和右壳体被赋予不同的附图标号以加以区分，但是壳体140L和140R中的每一个具有类似于图1中所示的壳体140的配置。因此，这里将省略壳体140L和140R的配置的详细描述。
将参考图20来描述根据本变形例的声音调节系统的构成。参考图20，根据本变形例的声音调节系统70包括左声道声音调节单元10L(左ch声音调节单元10L)、右声道声音调节单元10R(右ch声音调节单元10R)和听取环境特性信息集成单元190。在这里，左ch声音调节单元10L和右ch声音调节单元10R中的每一个的配置类似于根据第一实施例的在图2中所示的声音调节系统10的配置。因此，已在第一实施例中描述的关于左ch声音调节单元10L和右ch声音调节单元10R的事项将不再详细描述。
在本变形例中，左ch声音调节单元10L的听取环境特性信息获取单元131基于由佩戴在用户的左耳上的壳体140L的麦克风110a和110b收集的用户的说话声音获取听取环境特性信息。右ch声音调节单元10R的听取环境特性信息获取单元131基于由佩戴在用户的右耳上的壳体140R的麦克风110a和110b收集的用户的说话声音获取听取环境特性信息。如图20所示的麦克风110对应于如图19所示的麦克风110a和110b并将麦克风110a和110b示意性地表示在一起。在下面的描述中，为了方便起见，由左ch声音调节单元10L的听取环境特性信息获取单元131获取的听取环境特性信息也被称为“左ch听取环境特性信息”。由右ch声音调节单元10R的听取环境特性信息获取单元131获取的听取环境特性信息也被称为“右ch听取环境特性信息”。
在本变形例中，类似于第一实施例，由听取环境特性信息获取单元131获取的听取环境特性信息可被直接提供给音乐信号处理单元132，并且音乐信号处理单元132可基于听取环境特性信息对音乐信号适当执行滤波过程。在此情况下，左声道和右声道的音乐信号可基于由左和右听取环境特性信息获取单元131所获取的听取环境特性信息独立校正。然而，在本变形例中，取代向音乐信号处理单元132直接提供由听取环境特性信息获取单元131所获取的听取环境特性信息，左和右声道的音乐信号可以使用通过集成左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息所获得的听取环境特性信息来校正。
具体地，在本变形例中，取代向音乐信号处理单元132直接提供由左ch声音调节单元10L的听取环境特性信息获取单元131所获取的左ch听取环境特性信息，左ch听取环境特性信息可被提供给听取环境特性信息集成单元190。类似地，由右ch声音调节单元10R的听取环境特性信息获取单元131获取的右ch听取环境特性信息可被提供给听取环境特性信息集成单元190。
听取环境特性信息集成单元190集成左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息，并计算最终用于校正音乐信号的听取环境特性信息。例如，听取环境特性信息集成单元190可通过求左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息的均值来计算集成的听取环境特性信息。然而，由听取环境特性信息集成单元190执行的集成过程并不局限于此示例。该集成过程可为基于左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息计算新的听取环境特性信息的另一过程，例如，左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息中的每一个乘以加权系数并加上所得信息的过程。
听取环境特性信息集成单元190向左ch声音调节单元10L和右ch声音调节单元10R的音乐信号处理单元132提供所计算的听取环境特性信息。音乐信号处理单元132中的每一个基于集成的听取环境特性信息对音乐信号执行滤波过程。如上所述，单独获取的多个听取环境特性信息被集成，并因此可以更高的精度获得听取环境特性信息。此外，使用集成的听取环境特性信息对音乐信号执行滤波过程，并因此可以执行进一步反映听取环境及的特性的滤波过程。
此外，在基于左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息计算集成的听取环境特性时，如果左ch听取环境特性信息与右ch听取环境特性信息明显不同，则听取环境特性信息集成单元190可不执行听取环境特性信息的计算和听取环境特性信息至音乐信号处理单元132的供应，即可不更新用于在音乐信号处理单元132中执行滤波校正的参数。在左ch听取环境特性信息与右ch听取环境特性信息明显不同时，至少任意一个值被认为是异常的，并且左和右听取环境特性信息获取单元131中的任一项或两者的获取听取环境特性信息的过程被认为是被异常执行。因此，如上所述，在左ch听取环境特性信息与右ch听取环境特性信息明显不同时，音乐信号处理单元132并不更新参数，并因此可以基于异常的听取环境特性信息阻止滤波过程被执行。如上所述，听取环境特性信息集成单元190可确定基于左ch听取环境特性信息与右ch听取环境特性信息所获取的左ch听取环境特性信息与右ch听取环境特性信息的可靠性。
已在上面参考图19和图20描述了听取环境特性信息由一对壳体中的每一个获取的变形例。如上所述，根据本变形例，左ch听取环境特性信息与右ch听取环境特性信息基于由被安装在一对壳体140L和140R中的每一个的麦克风110收集的收音信号来获取。接着，使用通过集成左ch听取环境特性信息和右ch听取环境特性信息获得的听取环境特性信息对音乐信号执行滤波过程。因此，可以执行进一步反映听取环境的特性的滤波过程。
在各种处理器诸如CPU或DSP根据预定程序运行时，可实施听取环境特性信息集成单元190的功能。用于实施听取环境特性信息集成单元190的功能的处理器可与构成左ch声音调节单元10L和右ch声音调节单元10R中的任一项的控制单元130的处理器相同或可为与构成控制单元130的处理器分开的处理器。
(5.硬件构成)
接下来，将参考图21来描述根据第一和第二实施例的信息处理装置的硬件构成。图21为示出根据第一和第二实施例的信息处理装置的硬件构成的示例的框图。当在图1、图6、图16和图20中所示的声音调节系统10、20、30和70、在图18中所示的移动终端50等被实施为集成装置时，在图21中所示的信息处理装置900可以实施集成装置。例如，在图21所示的信息处理装置900可以实施诸如移动终端或服务器的信息处理装置的配置，其中，诸如在图1、图6、图16、图18和图20中所示的控制单元130、230和330的功能或在图20中所示的听取环境特性信息集成单元190被装配在该信息处理装置中。
信息处理装置900包括CPU 901、只读存储器(ROM)903和随机存取存储器(RAM)905。信息处理装置900也可包括主机总线907、桥(bridge)909、外部总线911、接口913、输入装置915、输出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口923、通信装置925和传感器935。信息处理装置900还可包括被称为DSP或专用集成电路(ASIC)的处理电路以取代CPU 901或与CPU集成在一起。
CPU 901充当计算处理装置和控制装置，并通过遵循记录在ROM903、RAM 905、存储装置919或可移除记录介质927中的各种程序来控制信息处理装置900中的全部或部分操作。ROM 903存储CPU 901所使用的程序和计算参数等信息。RAM 905临时存储在CPU 901执行期间所使用的程序以及在此执行期间根据需要改变的参数等信息。CPU 901、ROM 903和RAM 905通过主机总线907彼此连接，该主机总线通过内部总线诸如CPU总线实现。另外，主机总线907经由桥909被连接至外部总线911，诸如外围组件互连/接口(PCI)总线。在本实施例中，CPU 901对应于例如在图1、图6、图16、图18和图20中所示的控制单元130、230和330。CPU 901可以构成在图20中所示的听取环境特性信息集成单元190。
输入装置915为例如由用户操作的装置，诸如鼠标、键盘、触摸面板或一或多个按钮、开关和控制杆。输入装置915还可为利用红外或一些其它电磁波的远程控制装置，并且例如还可以是外部连接装置929，诸如与信息处理装置900的运行相关联的移动电话。输入装置915包括基于用户输入的信息生成输入信号并向CPU 901输出所生成的输入信号的输入控制电路。输入装置915也可为诸如麦克风的语音输入装置。通过操作输入装置915，用户输入各种数据并命令信息处理装置900执行例如处理操作。例如，当在图1、图6、图16和图20所示的声音调节系统10、20、30和70被实施为集成装置时，输入装置915可以对应于装置中的麦克风110和210。
输出装置917通过能够向用户可视或听觉报告所获取信息的装置来实现。输出装置917例如可以是显示装置，诸如LCD、等离子体显示面板(PDP)、有机EL显示器、灯或光、诸如一或多个扬声器和耳机的音频输出装置或诸如打印机的其它装置。输出装置917可采用诸如文字或图像的形式的可视信息或采用诸如语音或声音的形式的音频输出从信息处理装置900的处理获得的结果。例如，当在图1、图6、图16和图20中所示的声音调节系统10、20、30和70被实施为集成装置时，音频输出装置对应于装置中的扬声器120、220a和220b。
存储装置919为用于数据存储的装置，其在信息处理装置900中被实现为存储的示例。存储装置919例如可以是磁存储装置，诸如硬盘驱动器(HDD)、半导体存储装置、光存储装置或磁光存储装置。存储装置919存储诸如由CPU 901执行的程序、各种数据和各种外部获取数据。例如，在本实施例中，存储装置919可以存储由在图1、图6、图16、图18和图20中所示的控制单元130、230和330处理的各种信息以及控制单元130、230和330的各种处理的结果。例如，存储装置919可以存储信息，诸如从外部装置(再现装置)输入的音乐信号、所获取的听取环境特性信息和用于校正所计算的音乐信号的参数。
驱动器921是用于诸如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器的可移除记录介质927并且被内置或外置附接到信息处理装置900的读写器。驱动器921检索记录在插入可移除记录介质927中的信息并向RAM 905输出所检索的信息。另外，驱动器921向所插入的可移除记录介质927写入信息。例如，当在图1、图6、图16和图20中所示的声音调节系统10、20、30和70和外部装置(再现装置)被实施为集成装置时，驱动器921对应于装置中的再现装置。驱动器921可以读取记录在可移除记录介质927中的音乐内容、再现该音乐内容并且向在图1、图6、图16、图18和图20中所示的控制单元130、230和330提供对应于该音乐内容的音乐信号。例如，驱动器921可以读出控制单元130、230和330处理的各种信息以及从可移除记录介质927读出控制单元130、230和330的各种处理的结果并将该信息和结果写入可移除记录介质927中。
连接端口923为用于将设备直接连接到信息处理装置900的端口。连接端口923可为例如通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口或小型计算机系统接口(SCSI)端口。连接端口923也可为RS-232C端口、光学音频插座或高清晰度多媒体接口(HDMITM)端口。通过将外部连接装置929连接到连接端口923，各种数据可在信息处理装置900和外部连接装置929之间交换。例如，在图1、图6、图16、图18和图20中所示的控制单元130、230和330处理的各种信息以及控制单元130、230和330的各种处理的结果可以经由连接端口923被传送至或接收自外部连接装置929。
通信装置925为例如由连接到通信网络931的通信装置实现的通信接口。例如，通信装置925可为诸如有线或无线局域网(LAN)、蓝牙或无线USB(WUSB)通信卡的装置。通信装置925也可为光通信路由器、不对称数字用户线(ADSL)路由器或用于各种通信中的任一种的调制解调器。通信装置925使用给出的协议，诸如例如TCP/IP向互联网或其它通信装置传送信号或其它信息以及自互联网或其它通信装置接收信号或其它信息。而且，连接到通信装置925的通信网络931为以有线或无线方式连接的网络，并且可为例如互联网、家庭LAN、红外通信、无线电波通信或卫星通信。例如，通信装置925可经由通信网络931传送至任何其它外部装置或从任何其它外部装置接收由在图1、图6、图16、图18和图20中所示的控制单元130、230和330处理的各种信息以及控制单元130、230和330的各种处理的结果。例如，通信装置925对应于图18中所示的通信单元170和510。
例如，传感器935是各种传感器中的任一种，诸如加速度传感器、陀螺仪传感器、地磁传感器、光学传感器、声传感器或测距传感器。传感器935获取关于信息处理装置900自身的状态的信息，诸如消息处理装置900的壳体的取向，以及关于信息处理装置900周围环境的信息，诸如例如信息处理装置900周围的亮度或噪声。例如，传感器935对应于图18中所示的位置检测单元520。
因此，前面示出了信息处理装置900的示例性硬件构成。上述结构元件中的每一个可使用通用构件实现，并且也可在专用于每个结构元件的功能的硬件中实现。根据具体实施的时间的技术水平，此配置也可根据需要被更改。
应指出，如上所述的用于实现信息处理装置900，具体地，如上所述的控制单元130、230和330的相应功能的计算机程序可在PC等中形成和实施。此外，也可提供存储这样的计算机程序的计算机可读记录介质。记录介质可为例如磁盘、光盘、磁光盘或闪存。此外，上述计算机程序也可无需使用记录介质而是例如经由网络传送。
(6.结论)
已在上面描述了本公开的第一实施例和第二实施例以及第一实施例和第二实施例的变形例。如上所述，根据第一实施例和第二实施例，基于外部声音获取表示听取空间的音响特性的听取空间特性信息。接着，基于所获取的听取空间特性信息，将听取空间的音响特性赋予音乐信号。因此，可以向用户提供具有与外部声音更加和谐的更开放感受的音乐。例如，甚至在用户使用具有高隔声属性的隔音耳机时，用户可以在听到外部声音时，听取具有诸如背景音乐(BGM)的感受的音乐。
虽然已参考附图描述本公开的一个或多个优选实施例，但是本公开不局限于上述示例。本领域的技术人员可发现在附属权利要求的范围内的各种替代和变形，并且应理解的是，这些替代和变形将自然落入本公开的技术范围内。
此外，在本说明书中描述的效果仅为示例性或示范的效果并不具有限制意义。即，本领域的技术人员应清楚，基于在本说明书中的描述，除了具有或替代上述效果，根据本公开的技术可实现其它效果。
例如，在第一和第二实施例中的各种过程和功能以及先前描述的每种更改也可以相互便利的程度在任意组合中执行。通过执行根据每个实施例和在任意组合中的每种更改的各种过程和功能，可以获得由上述实施例中的每一个和更改中的每一个获得的多个有益效果。
此外，本技术还可以被配置如下。
(1)一种信息处理装置，包括：
听取环境特性信息获取单元，被配置为基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息；以及
音乐信号处理单元，被配置为基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性来执行音乐信号的滤波。
(2)根据(1)所述的信息处理装置，
其中，所述外部声音为用户的说话声音，并且
所述听取环境特性信息获取单元基于经由所述用户的身体通过第一麦克风收集的所述说话声音和经由所述听取环境通过不同于所述第一麦克风的第二麦克风收集的所述说话声音来获取所述听取环境特性信息。
(3)根据(2)所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为直至所述说话声音经由听取环境到达所述第二麦克风的传递函数。
(4)根据(1)所述的信息处理装置，
其中，所述外部声音为从扬声器输出至所述听取环境的预定的测量声音，并且
所述听取环境特性信息获取单元基于通过所述麦克风收集的所述测量声音获取所述听取环境特性信息。
(5)根据(4)所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为直至所述测量声音经由所述听取环境到达所述麦克风的传递函数。
(6)根据(4)所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为从所述扬声器输出之前的所述测量声音与经由所述听取环境通过所述麦克风收集的所述测量声音的相关函数。
(7)根据(1)所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息获取单元基于通过所述麦克风收集的非相关噪声获取所述听取环境特性信息。
(8)根据(7)所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为所述非相关噪声的自相关函数。
(9)根据(1)至(8)中的任一项所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元至少将所述听取环境的混响特性赋予所述音乐信号。
(10)根据(9)所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元通过使用FIR滤波器基于所述听取环境中的所述外部声音的传递函数对所述音乐信号执行卷积来将所述听取环境的混响特性赋予所述音乐信号。
(11)根据(1)至(9)中的任一项所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元使用基于所述听取环境特性信息而计算出的表示所述听取环境的音响特性的参数来执行所述音乐信号的滤波。
(12)根据(11)所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元包括反映表示所述听取环境的混响特性的参数的IIR滤波器和反映表示所述听取环境的频率特性的参数的均衡器。
(13)根据(1)至(12)中的任一项所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元调节与所述音乐信号相关的声音的声压与所述外部声音的声压的声压比。
(14)一种信息处理方法，包括：
通过处理器基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息；并且
通过所述处理器基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性执行音乐信号的滤波。
(15)一种程序，使计算机的处理器执行以下功能：
基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息的功能；并且
基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性执行音乐信号的滤波的功能。
符号说明
10、20、30、40、70 声音调节系统
50 移动终端
60 听取环境特性信息DB
100、200 耳机
110、110a、110b、210 麦克风
120、220a、220b 扬声器
130、230、330 控制单元
131、231 听取环境特性信息获取单元
132、232、332 音乐信号处理单元
133 监测信号生成单元
134 噪声消除信号生成单元
170、510 通信单元
190 听取环境特性信息集成单元
520 位置检测单元

Claims (14)

1.一种信息处理装置，包括：
听取环境特性信息获取单元，被配置为基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息，其中，所述外部声音包括：经由用户的身体通过第一麦克风收集的说话声音和经由所述听取环境通过不同于所述第一麦克风的第二麦克风收集的所述说话声音；以及
音乐信号处理单元，被配置为基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性来执行音乐信号的滤波。
2.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为直至所述说话声音经由听取环境到达所述第二麦克风的传递函数。
3.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述外部声音为从扬声器输出至所述听取环境的预定的测量声音，并且
所述听取环境特性信息获取单元基于通过所述麦克风收集的所述测量声音获取所述听取环境特性信息。
4.根据权利要求3所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为直至所述测量声音经由所述听取环境到达所述麦克风的传递函数。
5.根据权利要求3所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为从所述扬声器输出之前的所述测量声音与经由所述听取环境通过所述麦克风收集的所述测量声音的相关函数。
6.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息获取单元基于通过所述麦克风收集的非相关噪声获取所述听取环境特性信息。
7.根据权利要求6所述的信息处理装置，
其中，所述听取环境特性信息为所述非相关噪声的自相关函数。
8.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元至少将所述听取环境的混响特性赋予所述音乐信号。
9.根据权利要求8所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元通过使用有限脉冲响应滤波器基于所述听取环境中的所述外部声音的传递函数对所述音乐信号执行卷积来将所述听取环境的混响特性赋予所述音乐信号。
10.根据权利要求8所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元使用基于所述听取环境特性信息而计算出的表示所述听取环境的音响特性的参数来执行所述音乐信号的滤波。
11.根据权利要求10所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元包括反映表示所述听取环境的混响特性的参数的无限脉冲响应滤波器和反映表示所述听取环境的频率特性的参数的均衡器。
12.根据权利要求1所述的信息处理装置，
其中，所述音乐信号处理单元调节与所述音乐信号相关的声音的声压与所述外部声音的声压的声压比。
13.一种信息处理方法，包括：
通过处理器基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息，其中，所述外部声音包括：经由用户的身体通过第一麦克风收集的说话声音和经由所述听取环境通过不同于所述第一麦克风的第二麦克风收集的所述说话声音；并且
通过所述处理器基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性执行音乐信号的滤波。
14.一种存储介质，其中存储有程序，所述程序被执行以使计算机的处理器执行以下功能：
基于通过至少一个麦克风收集的外部声音获取表示听取环境的特性的听取环境特性信息的功能，其中，所述外部声音包括：经由用户的身体通过第一麦克风收集的说话声音和经由所述听取环境通过不同于所述第一麦克风的第二麦克风收集的所述说话声音；并且
基于获取的所述听取环境特性信息根据滤波器特性执行音乐信号的滤波的功能。
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