JP2011040831A - Headphone and method for canceling digital noise - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a headphone and a method for canceling digital noise, enabling a user to listen only musical by canceling surrounding noise and capable of improving an S/N ratio by eliminating the influence of inside noise even if environmental noise is small. <P>SOLUTION: The digital noise canceling headphone has a microphone, an A/D converter, a digital signal processing device, a D/A converter, a mixer and a speaker, wherein the digital signal processing device has a cancellation signal generating means, a level detecting means, a level determining means and a cancellation signal level adjusting means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、デジタルノイズキャンセルヘッドホン及びデジタルノイズキャンセル方法に関するものであって、詳しくは、環境雑音が小さいときであっても内部雑音の影響を排除し、S/N比を向上させることができるデジタルノイズキャンセルホン及びデジタルノイズキャンセル方法に関するものである。   The present invention relates to a digital noise canceling headphone and a digital noise canceling method. More specifically, the present invention is a digital which can improve the S / N ratio by eliminating the influence of internal noise even when environmental noise is small. The present invention relates to a noise canceling phone and a digital noise canceling method.

環境雑音をキャンセル音によって打ち消しつつ、再生された音楽を聴くことができるノイズキャンセルヘッドホンが知られている(例えば特許文献1を参照)。
特許文献1に示すように従来のノイズキャンセルヘッドホンは、ヘッドホン筐体に取り付けられたマイクロホンユニットによって集音される周囲の騒音を電気信号に変換し、この環境雑音を元にヘッドホン筐体を通過して利用者の耳に聞こえる騒音を打ち消すキャンセル信号を生成し、このキャンセル信号を再生する音楽とともにヘッドホンスピーカユニットから出力するように構成されている。
特開第2562708号公報
There is known a noise-canceling headphone that can listen to reproduced music while canceling environmental noise with a canceling sound (see, for example, Patent Document 1).
As shown in Patent Document 1, a conventional noise canceling headphone converts ambient noise collected by a microphone unit attached to a headphone housing into an electrical signal, and passes through the headphone housing based on this environmental noise. Then, a cancel signal that cancels noise heard by the user's ear is generated, and the cancel signal is output from the headphone speaker unit together with music to be reproduced.
Japanese Patent No. 2562708

このような従来のノイズキャンセルヘッドホンは、キャンセル信号を生成する回路から発生する内部雑音が、キャンセル信号とともに音楽信号に混合されてスピーカから出力される。
環境雑音が比較的大きいときには内部雑音が耳障りになることはないが、キャンセル信号によって環境雑音が打ち消されて小さくなると、環境雑音の大きさに関わらず発生する内部雑音が相対的に大きくなり、利用者に聴こえる状態となる。
In such conventional noise canceling headphones, internal noise generated from a circuit that generates a cancel signal is mixed with a music signal together with the cancel signal and output from a speaker.
When the environmental noise is relatively large, the internal noise will not be annoying, but if the environmental noise is canceled and reduced by the cancellation signal, the generated internal noise will be relatively large regardless of the magnitude of the environmental noise. It becomes a state that can be heard by the person.

従来のデジタルノイズキャンセルヘッドホンを例に用いて、環境雑音と内部雑音の関係を説明する。図5は、従来のデジタルノイズキャンセルヘッドホンにおける機能ブロックの例である。デジタルノイズキャンセルヘッドホン10は、環境雑音を電気信号に変換するマイクユニットであるマイク11と、マイクアンプであるアンプ12と、電気信号をデジタル信号に変換するA/D(アナログ・デジタル変換器)13と、キャンセル信号を生成して出力する信号処理を行うデジタル信号処理装置(以下「DSP」とする)14と、DSP14から出力されるキャンセル信号を電気信号に変換するD/A15(デジタル・アナログ変換器)と、音楽ソースMから供給される音楽信号とD/A15から出力される電気信号を混合して出力するミキサ16と、混合された信号用のアンプであるアンプ17と、混合された信号を出力するスピーカユニットであるスピーカ18と、を有している。   The relationship between environmental noise and internal noise will be described using a conventional digital noise canceling headphone as an example. FIG. 5 is an example of functional blocks in a conventional digital noise canceling headphone. The digital noise canceling headphone 10 includes a microphone 11 that is a microphone unit that converts environmental noise into an electric signal, an amplifier 12 that is a microphone amplifier, and an A / D (analog / digital converter) 13 that converts the electric signal into a digital signal. A digital signal processing device (hereinafter referred to as “DSP”) 14 that performs signal processing to generate and output a cancel signal, and a D / A 15 (digital / analog conversion) that converts the cancel signal output from the DSP 14 into an electrical signal A mixer 16 that mixes and outputs the music signal supplied from the music source M and the electrical signal output from the D / A 15, an amplifier 17 that is an amplifier for the mixed signal, and the mixed signal And a speaker 18 that is a speaker unit that outputs

ここで、マイク11の伝達関数を「M」、アンプ12とA/D13とDSP14とD/A15とミキサ16の合成伝達関数を「PCB」、アンプ17の伝達関数を「AMP」、スピーカ18の伝達関数を「SP」とする。また、マイク11が集音する環境雑音をN(t)とする。そうすると、スピーカ18から出力されるキャンセル信号は、(M×PCB×AMP×SP×N)(t)で表すことができる。   Here, the transfer function of the microphone 11 is “M”, the combined transfer function of the amplifier 12, A / D 13, DSP 14, D / A 15 and mixer 16 is “PCB”, the transfer function of the amplifier 17 is “AMP”, The transfer function is “SP”. Further, the environmental noise collected by the microphone 11 is N (t). Then, the cancel signal output from the speaker 18 can be expressed by (M × PCB × AMP × SP × N) (t).

内部雑音は、デジタルノイズキャンセルヘッドホンを構成する各ブロックにおいて個別に発生する。すなわち、各ブロックの伝達関数に各ブロックの内部雑音を掛け合わせたものとなり、(M・N1)×(PCB・N2)×(AMP・N3)×(SP・N4)で表すことができる。ここでN1、N2、N3、N4はそれぞれのブロックにおける内部雑音を示す。各ブロックの内部雑音をまとめて、各ブロックには内部ノイズがない理想的な状態とし、各ブロックの内部雑音を合成した内部雑音が入力側にあると仮定した等価内部雑音をNinとする。   Internal noise is generated individually in each block constituting the digital noise canceling headphones. That is, the transfer function of each block is multiplied by the internal noise of each block, and can be expressed as (M · N1) × (PCB · N2) × (AMP · N3) × (SP · N4). Here, N1, N2, N3, and N4 indicate internal noise in each block. The internal noise of each block is put together, and each block has an ideal state with no internal noise, and Nin is an equivalent internal noise assuming that the internal noise synthesized from the internal noise of each block is on the input side.

環境雑音N(t)は、図示しないヘッドホン筐体によって減衰してから利用者の耳に聞こえる。ここでヘッドホン筐体の遮音特性をHとすると、当該ノイズキャンセルヘッドホン10において、利用者に聞こえる環境雑音は{(H×N)(t)}+{(M×PCB×AMP×SP×N)(t)}+{(M×PCB×AMP×SP×Nin)(t)}で表すことができる。   The environmental noise N (t) is heard by the user's ear after being attenuated by a headphone housing (not shown). Here, if the sound insulation characteristic of the headphone housing is H, the environmental noise audible to the user in the noise canceling headphone 10 is {(H × N) (t)} + {(M × PCB × AMP × SP × N). (T)} + {(M × PCB × AMP × SP × Nin) (t)}.

上記式の第1項はヘッドホン筐体の遮音特性によって減衰した環境雑音であって、利用者に聞こえる減衰した環境雑音を示している。この環境雑音Neと、キャンセル後の環境雑音Ncと、内部雑音Ninの関係は図6(a)に示すようになる。すなわち、環境雑音Neが内部雑音Ninよりも十分に大きければ、環境雑音Ncも内部雑音Ninに対して相対的に大きくなるので、キャンセル信号と音楽信号を混合しスピーカ18から出力される音において、利用者に内部雑音が聴こえることはなく、好適な状況で音楽を聴くことができる。
しかし、図6(b)に示すように、環境雑音Neが小さいとキャンセル後の環境雑音Ncが内部雑音Ninよりも小さくなることがある。このように、比較的静寂な環境においてノイズキャンセルヘッドホン10を用いると、キャンセル信号と音楽信号を混合しスピーカ18から出力される音において、利用者に内部雑音Ninが聴こえる状態になる。すなわち、利用者には「シャー」といういわゆるホワイトノイズのような音が聴こえる状態となり不快感を与えることになる。
The first term of the above formula is the environmental noise attenuated by the sound insulation characteristics of the headphone housing, and indicates the attenuated environmental noise heard by the user. The relationship between the environmental noise Ne, the canceled environmental noise Nc, and the internal noise Nin is as shown in FIG. That is, if the environmental noise Ne is sufficiently larger than the internal noise Nin, the environmental noise Nc also becomes relatively large with respect to the internal noise Nin. Therefore, in the sound output from the speaker 18 by mixing the cancel signal and the music signal, The user does not hear any internal noise and can listen to music in a suitable situation.
However, as shown in FIG. 6B, when the environmental noise Ne is small, the canceled environmental noise Nc may be smaller than the internal noise Nin. As described above, when the noise canceling headphones 10 are used in a relatively quiet environment, the user can hear the internal noise Nin in the sound output from the speaker 18 by mixing the cancel signal and the music signal. That is, the user can hear a sound like so-called white noise such as “sher” and feel uncomfortable.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、環境雑音が比較的小さい環境であっても、効果的に環境雑音を消音しつつ、内部雑音が利用者に聞こえることがないように、環境雑音の入力レベルに応じて、キャンセル信号の混合レベルを可変させ、雑音がより少ない出力を得ることができるデジタルノイズキャンセルホン及びデジタルノイズキャンセル方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and even in an environment where the environmental noise is relatively small, the internal noise is effectively prevented from being heard by the user while the environmental noise is effectively muted. An object of the present invention is to provide a digital noise canceling phone and a digital noise canceling method that can change the mixing level of the cancel signal according to the input level of the environmental noise and obtain an output with less noise.

本発明は、環境雑音を電気信号に変換するマイクロホンと、前記電気信号をデジタル変換するA/D変換器と、変換されたデジタル信号に基づいて環境雑音を打ち消すキャンセル信号を生成し出力するデジタル信号処理装置と、キャンセル信号を電気信号に変換するD/A変換器と、キャンセル信号と外部から入力される音楽信号を混合して出力するミキサと、ミキサから入力される電気信号を可聴信号として出力するスピーカと、を有するデジタルノイズキャンセルヘッドホンであって、デジタル信号処理装置が、キャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段、環境雑音のレベルを検出するレベル検出手段、レベル手段の検出結果に応じて、キャンセル信号の減衰レベルを決定するレベル決定手段、減衰レベルに基づいて、キャンセル信号を減衰させて出力するキャンセル信号レベル調整手段、を有することを主な特徴とする。   The present invention relates to a microphone that converts environmental noise into an electric signal, an A / D converter that converts the electric signal into digital, and a digital signal that generates and outputs a cancel signal that cancels the environmental noise based on the converted digital signal. A processing device, a D / A converter that converts a cancel signal into an electrical signal, a mixer that mixes and outputs the cancel signal and an externally input music signal, and an electrical signal that is input from the mixer is output as an audible signal A digital noise canceling headphone, wherein the digital signal processing device generates a cancel signal, a cancel signal generating means, a level detecting means for detecting the level of environmental noise, and a detection result of the level means, Level determining means for determining the attenuation level of the cancel signal, based on the attenuation level, Cancellation signal level adjusting means for outputting to attenuate the signal, and characterized mainly in that it has a.

また、本発明の別の形態は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、レベル決定手段が、環境雑音が基準レベルよりも小さいとき、減衰レベルを予め規定する所定の係数を決定することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, in the noise canceling headphones, the level determining means determines a predetermined coefficient that predefines an attenuation level when the environmental noise is smaller than a reference level.

また、本発明の別の形態は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、レベル決定手段が、環境雑音が基準レベルよりも小さいとき、環境雑音のレベルに相対する係数を決定することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is characterized in that, in the noise canceling headphones, the level determining means determines a coefficient relative to the level of the environmental noise when the environmental noise is smaller than a reference level.

また、本発明の別の形態は、上記ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、レベル決定手段が、環境雑音が基準レベルよりも小さいとき、環境雑音のレベルに対して、段階的に係数を決定することを特徴とする。   Another aspect of the present invention is characterized in that, in the noise canceling headphones, the level determining means determines the coefficient stepwise with respect to the level of the environmental noise when the environmental noise is smaller than the reference level. To do.

また、本発明の別の形態は、環境雑音を電気信号に変換するマイクロホン、前記電気信号をデジタル変換するA/D変換器、変換されたデジタル信号に基づいて環境雑音を打ち消すキャンセル信号を生成し出力するデジタル信号処理装置、キャンセル信号を電気信号に変換するD/A変換器、キャンセル信号と外部から入力される音楽信号を混合して出力するミキサ、ミキサから入力される電気信号を可聴信号として出力するスピーカ、を有し、デジタル信号処理装置が、キャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段、環境雑音のレベルを検出するレベル検出手段、レベル手段の検出結果に応じて、キャンセル信号の減衰レベルを決定するレベル決定手段、減衰レベルに基づいて、キャンセル信号を減衰させて出力するキャンセル信号レベル調整手段、を有するデジタルノイズキャンセルヘッドホンによるデジタルノイズキャンセル方法であって、キャンセル信号生成手段が、環境雑音に基づいてキャンセル信号を生成するステップと、レベル検出手段が環境雑音のレベルを検出するステップと、レベル決定手段が、レベル手段が検出した入力レベルに応じてキャンセル信号の減衰レベルを決定するステップと、キャンセル信号レベル調整手段が上記ステップにおいて決定された減衰レベルを用いてキャンセル信号を減衰させて出力するステップと、を有することを特徴とする。   Another embodiment of the present invention generates a microphone that converts environmental noise into an electric signal, an A / D converter that converts the electric signal into digital, and a cancel signal that cancels the environmental noise based on the converted digital signal. Digital signal processing device for output, D / A converter for converting cancel signal to electric signal, mixer for mixing and outputting cancel signal and externally input music signal, electric signal input from mixer as audible signal A digital signal processing device that generates a cancellation signal, a level detection unit that detects a level of environmental noise, and a cancellation signal attenuation level according to a detection result of the level unit. Level determining means to determine, cancellation signal that attenuates and outputs the cancellation signal based on the attenuation level A digital noise canceling method using digital noise canceling headphones having a bell adjusting means, wherein the cancel signal generating means generates a cancel signal based on the environmental noise, and the level detecting means detects the level of the environmental noise. The level determining means determines the cancellation signal attenuation level according to the input level detected by the level means; and the cancellation signal level adjusting means attenuates the cancellation signal using the attenuation level determined in the above step. And outputting the output.

また、本発明の別の形態は、上記ノイズキャンセル方法において、レベル決定手段における減衰レベルを決定するステップは、上記レベル検出手段による検出レベルが基準レベルよりも小さいとき、減衰レベルを予め規定する所定の係数に決定するステップであることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, in the noise canceling method, the step of determining the attenuation level in the level determining unit is a predetermined value that predetermines the attenuation level when the level detected by the level detecting unit is smaller than a reference level. It is the step which determines to the coefficient of this.

また、また本発明の別の形態は、上記ノイズキャンセル方法において、レベル決定手段における減衰レベルを決定するステップは、上記レベル検出手段による検出レベルが基準レベルよりも小さいとき、環境雑音のレベルに相対する係数を決定するステップであることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, in the noise canceling method, the step of determining the attenuation level in the level determining unit is relative to the level of the environmental noise when the level detected by the level detecting unit is smaller than the reference level. It is a step of determining a coefficient to be performed.

また、また本発明の別の形態は、上記ノイズキャンセル方法において、レベル決定手段における減衰レベルを決定するステップは、上記レベル検出手段による検出レベルが基準レベルよりも小さいとき、環境雑音のレベルに対して、段階的に係数を決定するステップであることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, in the noise canceling method, the step of determining the attenuation level in the level determining unit is performed when the level detected by the level detecting unit is smaller than a reference level with respect to the level of environmental noise. Thus, the coefficient is determined step by step.

本発明によれば、環境雑音が大きいときは通常の消音効果を得ることができ、環境雑音が小さいときはノイズ感のない静音感が得られ、環境雑音のレベルに関係なく静音感を得ることができるデジタルノイズキャンセルヘッドホン及びノイズキャンセル方法を得ることができる。   According to the present invention, a normal silencing effect can be obtained when the environmental noise is large, and a silent feeling without noise can be obtained when the environmental noise is small, and a silent feeling can be obtained regardless of the level of the environmental noise. Digital noise canceling headphones and noise canceling method can be obtained.

本発明にかかるデジタルノイズキャンセルヘッドホンの実施例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the Example of the digital noise cancellation headphones concerning this invention. 本発明にかかるデジタルノイズキャンセルヘッドホンが備えるDSPの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of DSP with which the digital noise cancellation headphones concerning this invention are provided. 本発明にかかるデジタルノイズキャンセル方法の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the digital noise cancellation method concerning this invention. 本発明にかかるデジタルノイズキャンセルヘッドホンにおける環境雑音Neと内部雑音Ninの関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the environmental noise Ne and the internal noise Nin in the digital noise cancellation headphones concerning this invention. 従来のデジタルノイズキャンセルヘッドホンの例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the example of the conventional digital noise cancellation headphones. 従来のデジタルノイズキャンセルヘッドホンにおける環境雑音Neと内部雑音Ninの関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the relationship between the environmental noise Ne and the internal noise Nin in the conventional digital noise cancellation headphones.

本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホン及びノイズキャンセル方法の実施形態の例について図を用いて説明する。図1は、本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンの例を示す機能ブロック図である。図1において、デジタルノイズキャンセルヘッドホン100は、環境雑音を電気信号に変換するマイクユニットであるマイク110と、マイク110から入力された信号を増幅するアンプであるアンプ120と、電気信号をデジタル信号に変換するA/D130と、キャンセル信号を生成して出力する信号処理を行うDSP140と、DSP140から出力されるキャンセル信号を電気信号に変換するD/A150と、音楽ソースMから供給される音楽信号とD/A150から供給されるキャンセル信号を混合して出力するミキサ160と、混合された信号用のアンプであってスピーカ180を駆動するアンプ170と、混合された信号を出力するスピーカユニットであるスピーカ180と、を有している。   An example of an embodiment of a digital noise canceling headphone and a noise canceling method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a digital noise canceling headphone according to the present invention. In FIG. 1, a digital noise canceling headphone 100 includes a microphone 110 that is a microphone unit that converts environmental noise into an electric signal, an amplifier 120 that is an amplifier that amplifies a signal input from the microphone 110, and an electric signal as a digital signal. A / D 130 for conversion, DSP 140 for performing signal processing for generating and outputting a cancel signal, D / A 150 for converting the cancel signal output from DSP 140 into an electrical signal, and a music signal supplied from music source M A mixer 160 that mixes and outputs a cancel signal supplied from the D / A 150, an amplifier 170 that is a mixed signal amplifier that drives the speaker 180, and a speaker that is a speaker unit that outputs the mixed signal. 180.

本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンは、デジタル信号処理装置(DSP)が備える機能構成に特徴を有している。よって、本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンの実施例として、本発明に用いられるDSPの例を中心に説明をする。図2は、本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンが備えるDSPの例を示す機能ブロック図である。図2に示すDSP140が備える機能は、DSP140が備えるハードウェア資源を用いて動作するソフトウェアによって実現される。   The digital noise canceling headphones according to the present invention are characterized by a functional configuration provided in a digital signal processing device (DSP). Therefore, an example of a DSP used in the present invention will be mainly described as an embodiment of the digital noise canceling headphones according to the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of a DSP included in the digital noise cancellation headphones according to the present invention. The functions of the DSP 140 shown in FIG. 2 are realized by software that operates using hardware resources of the DSP 140.

図2においてDSP140は、キャンセル信号生成手段141、レベル検出手段142、レベル決定手段143、キャンセル信号レベル調整手段144、を備えている。
キャンセル信号生成手段141は、図示しないマイクロホンが集音しA/D13によってデジタル信号に変換された環境雑音信号を入力とし、これに基づいて環境雑音を打ち消すキャンセル信号を生成し出力する手段である。
In FIG. 2, the DSP 140 includes a cancel signal generation unit 141, a level detection unit 142, a level determination unit 143, and a cancel signal level adjustment unit 144.
The cancel signal generation unit 141 is a unit that receives an environmental noise signal collected by a microphone (not shown) and converted into a digital signal by the A / D 13, and generates and outputs a cancellation signal based on the environmental noise signal.

レベル検出手段142は、A/D13から入力された環境雑音信号の実効値または平均値(以下「実効値等」とする)を算出する手段である。レベル決定手段143は、レベル検出手段142において算出された実効値等に応じて、キャンセル信号の出力レベルを可変させる係数を決定する手段である。   The level detection means 142 is a means for calculating an effective value or an average value (hereinafter referred to as “effective value or the like”) of the environmental noise signal input from the A / D 13. The level determining unit 143 is a unit that determines a coefficient for changing the output level of the cancel signal in accordance with the effective value calculated by the level detecting unit 142.

キャンセル信号レベル調整手段144は、レベル決定手段143において決定された係数を用いてキャンセル信号生成手段141から入力されるキャンセル信号を減衰させて出力する手段である。   The cancel signal level adjusting unit 144 is a unit that attenuates and outputs the cancel signal input from the cancel signal generating unit 141 using the coefficient determined by the level determining unit 143.

次に、上記DSP140を用いて実施する本実施例に係るデジタルノイズキャンセル処理方法の例について説明をする。図3は、本実施例にかかるジタルノイズキャンセル処理の例を示すフローチャートである。マイクロホンから入力された環境雑音信号がA/D13によってデジタル信号に変換されレベル検出手段142に入力されると、レベル検出手段142は環境雑音の実効値等を算出する(S10)。この実効値等を算出する演算処理は周知技術で実現される処理である。また、本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンにおいては、当該レベル検出手段142における演算処理が、実効値算出処理であるか平均値算出処理であるかを問わず、後述する効果を同様に奏することができる。   Next, an example of a digital noise cancellation processing method according to the present embodiment that is performed using the DSP 140 will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of digital noise cancellation processing according to the present embodiment. When the environmental noise signal input from the microphone is converted into a digital signal by the A / D 13 and input to the level detection unit 142, the level detection unit 142 calculates an effective value of the environmental noise (S10). The calculation process for calculating the effective value and the like is a process realized by a known technique. Further, in the digital noise canceling headphones according to the present invention, the effects described later can be obtained in the same manner regardless of whether the calculation process in the level detection unit 142 is an effective value calculation process or an average value calculation process. it can.

また、実効値等の算出は比較的長い時間で行うことが望ましい。この算出時間は、デジタル信号に変換された環境雑音の取り込みデータ数とサンプリング時間によって決定される。この時間を短くすると、環境雑音に敏感に反応し、逆に時間が長いと鈍感になるので、用途や使用感によって適宜設定されるものである。なお、好適な目安は概ね20ms程度である。   In addition, it is desirable to calculate the effective value in a relatively long time. This calculation time is determined by the number of ambient noise captured data converted into a digital signal and the sampling time. If this time is shortened, it reacts sensitively to environmental noise, and conversely, if the time is long, it becomes insensitive. A suitable standard is about 20 ms.

次に、レベル決定手段143が、算出された実効値等のレベルを判定する処理を行う(S20)。このレベル判定処理(S20)は予め規定してある基準値と実効値等のレベルとを比較する処理である。このレベル判定処理(S20)において、基準値よりも実効値等のレベルが大きければ、環境雑音は比較的大きいので、キャンセル信号を減衰させて内部雑音の出力レベルを減衰させる必要がなく、後述する係数決定処理(S30)における減衰係数は設定されない。   Next, the level determination means 143 performs processing for determining the level of the calculated effective value or the like (S20). This level determination process (S20) is a process for comparing a predetermined reference value with a level such as an effective value. In this level determination process (S20), if the level such as the effective value is larger than the reference value, the environmental noise is relatively large. Therefore, it is not necessary to attenuate the cancellation signal to attenuate the output level of the internal noise, which will be described later. The attenuation coefficient in the coefficient determination process (S30) is not set.

レベル判定処理(S20)において、予め規定してある基準値と実効値等のレベルとを比較し、基準値よりも実効値等のレベルが小さければ、環境雑音は比較的小さいと判断することができるので、係数決定処理(S30)において内部雑音の出力を減衰させるための減衰係数を設定する。なお、基準値は本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンが奏する効果を発揮する値であればよく、使用環境に応じて可変できるものであってもよい。   In the level determination process (S20), a predetermined reference value is compared with a level such as an effective value. If the level such as the effective value is smaller than the reference value, it can be determined that the environmental noise is relatively small. Therefore, an attenuation coefficient for attenuating the output of the internal noise is set in the coefficient determination process (S30). The reference value may be a value that exhibits the effect exhibited by the digital noise canceling headphones according to the present invention, and may be variable according to the use environment.

係数決定処理(S30)において、実効値等のレベルが基準値よりも大きいときに一意に係数を決定するようにしてよい。
また、実効値等を所定の範囲のレベルで分割して判定し、このレベル範囲に対応する係数を規定しておき、これらを図示しないメモリに記憶しておいて、判定された実効値等のレベルに応じた係数をメモリから読み出して決定するようにしてもよい。
また、レベル決定手段143において判定された実効値等のレベルに相対して所定の値が一意の決定されるように、実効値等のレベルによって係数を無段階に変化させるようにしてもよい。
In the coefficient determination process (S30), the coefficient may be uniquely determined when the level of the effective value or the like is larger than the reference value.
Further, the effective value or the like is determined by dividing the level within a predetermined range, a coefficient corresponding to the level range is defined, stored in a memory (not shown), and the determined effective value or the like is determined. The coefficient corresponding to the level may be read out from the memory and determined.
Further, the coefficient may be changed steplessly according to the level of the effective value or the like so that the predetermined value is uniquely determined relative to the level of the effective value or the like determined by the level determining means 143.

上記いずれかの方法によって決定された係数を用いて、キャンセル信号生成手段141が出力するキャンセル信号を減衰させてD/A15に向けて出力する減衰出力処理を行う(S40)。
減衰出力処理(S40)は、係数決定処理(S30)において決定された係数をキャンセル信号生成手段141の出力に掛け合わせて、スピーカから出力されるキャンセル信号のレベルを可変する処理である。この処理の後にキャンセル信号レベル調整手段144から出力されるキャンセル信号がD/A15によってアナログ信号に変換され、音楽ソースMから入力される楽音信号とミキサによって混合されてスピーカから出力される。
Using the coefficient determined by any one of the methods described above, attenuation output processing for attenuating the cancellation signal output from the cancellation signal generation unit 141 and outputting it to the D / A 15 is performed (S40).
The attenuation output process (S40) is a process of varying the level of the cancel signal output from the speaker by multiplying the coefficient determined in the coefficient determination process (S30) by the output of the cancel signal generation unit 141. After this processing, the cancel signal output from the cancel signal level adjusting means 144 is converted into an analog signal by the D / A 15 and mixed with the musical sound signal input from the music source M by the mixer and output from the speaker.

上記にて説明をした本発明に係るデジタルノイズキャンセル方法の効果について、図4を用いて説明をする。図4は、ミキサに入力される音楽信号Mの大きさと、環境雑音Ne、内部雑音Nin、キャンセル後の環境雑音Ncの関係を示す図である。
図4(a)は従来のノイズキャンセル方法において、環境雑音Neが内部雑音Niよりも小さいときの音楽信号Mと内部雑音Ninの関係を示している。図4(a)に示すように、キャンセル後の環境雑音Ncは音楽信号Mに対して低くなるが、内部雑音Ninが音楽信号Mに混合されて出力されると、音楽信号Mと内部雑音Ninとの関係によってS/N比が小さくなる。
The effect of the digital noise cancellation method according to the present invention described above will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the magnitude of the music signal M input to the mixer, the environmental noise Ne, the internal noise Nin, and the canceled environmental noise Nc.
FIG. 4A shows the relationship between the music signal M and the internal noise Nin when the environmental noise Ne is smaller than the internal noise Ni in the conventional noise cancellation method. As shown in FIG. 4A, the canceled environmental noise Nc is lower than the music signal M, but when the internal noise Nin is mixed with the music signal M and output, the music signal M and the internal noise Nin are output. Therefore, the S / N ratio becomes small.

図4(b)は、本発明に係るノイズキャンセル方法において、環境雑音Neが内部雑音Niよりも小さいときの音楽信号Mと内部雑音Ninの関係を示している。図4(b)に示すように、環境雑音が所定の基準値と比較して低いとき、減衰出力処理(図3のS40)によってキャンセル信号のレベルを減衰させてから出力すると、音楽信号Mに対して相対的に内部雑音Niのレベルが下がり、音楽信号Mと内部雑音NiによるS/N比は、従来のもの(図4(a))に比べて大きくなる。   FIG. 4B shows the relationship between the music signal M and the internal noise Nin when the environmental noise Ne is smaller than the internal noise Ni in the noise canceling method according to the present invention. As shown in FIG. 4B, when the environmental noise is low compared to a predetermined reference value, if the level of the cancel signal is attenuated by the attenuation output process (S40 in FIG. 3) and then output, the music signal M On the other hand, the level of the internal noise Ni is relatively lowered, and the S / N ratio by the music signal M and the internal noise Ni is larger than that of the conventional one (FIG. 4A).

以上のように本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホン及びデジタルノイズキャンセル方法によれば、環境雑音が比較的小さいときには、キャンセル信号の出力を減衰させることで、環境雑音よりも内部雑音が耳障りになることを防ぐことができる。また、本発明に係るデジタルノイズキャンセルヘッドホンによれば、環境雑音が比較的小さいときに、キャンセル信号の出力を音楽信号と混合する前に減衰させることで、音楽信号に対する内部雑音の大きさを小さくすることができる。この結果、S/N比を向上させて、高音質な音楽を利用者が聴くことができるようになる。   As described above, according to the digital noise canceling headphones and the digital noise canceling method according to the present invention, when the environmental noise is relatively small, the output of the cancel signal is attenuated so that the internal noise becomes more harsh than the environmental noise. Can be prevented. Further, according to the digital noise canceling headphone according to the present invention, when the environmental noise is relatively small, the magnitude of the internal noise with respect to the music signal is reduced by attenuating the output of the cancel signal before mixing with the music signal. can do. As a result, the S / N ratio is improved, and the user can listen to high-quality music.

本発明は、コンサートホールやカーオーディーオなど、音楽信号を再生して出力する各種音響システムにおけるノイズキャンセル処理にも適用可能である。   The present invention is also applicable to noise cancellation processing in various acoustic systems that reproduce and output music signals, such as concert halls and car audio.

140 デジタル信号処理装置
141 キャンセル信号生成手段
142 レベル検出手段
143 レベル決定手段
144 キャンセル信号レベル調整手段
140 Digital Signal Processing Device 141 Cancel Signal Generation Unit 142 Level Detection Unit 143 Level Determination Unit 144 Cancel Signal Level Adjustment Unit

Claims (8)

環境雑音を電気信号に変換するマイクロホンと、前記電気信号をデジタル変換するA/D変換器と、変換された上記デジタル信号に基づいて上記環境雑音を打ち消すキャンセル信号を生成し出力するデジタル信号処理装置と、上記キャンセル信号を電気信号に変換するD/A変換器と、上記キャンセル信号と外部から入力される音楽信号を混合して出力するミキサと、ミキサから入力される電気信号を可聴信号として出力するスピーカと、を有するデジタルノイズキャンセルヘッドホンであって、
上記デジタル信号処理装置が、
上記キャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段、
上記環境雑音のレベルを検出するレベル検出手段、
上記レベル手段の検出結果に応じて、上記キャンセル信号の減衰レベルを決定するレベル決定手段、
上記減衰レベルに基づいて、上記キャンセル信号を減衰させて出力するキャンセル信号レベル調整手段、を有することを特徴とするデジタルノイズキャンセルヘッドホン。
A microphone that converts environmental noise into an electrical signal, an A / D converter that digitally converts the electrical signal, and a digital signal processing device that generates and outputs a cancel signal that cancels the environmental noise based on the converted digital signal A D / A converter that converts the cancel signal into an electric signal, a mixer that mixes and outputs the cancel signal and an externally input music signal, and an electric signal input from the mixer is output as an audible signal A digital noise canceling headphone having a speaker to
The digital signal processor is
Cancel signal generating means for generating the cancel signal;
Level detecting means for detecting the level of the environmental noise;
Level determining means for determining an attenuation level of the cancellation signal according to a detection result of the level means;
A digital noise canceling headphone comprising: a cancel signal level adjusting unit that attenuates and outputs the cancel signal based on the attenuation level.
上記レベル決定手段は、上記環境雑音が上記基準レベルよりも小さいとき、上記減衰レベルを予め規定する所定の係数を決定することを特徴とする請求項1記載のデジタルノイズキャンセルホン。   2. The digital noise canceling phone according to claim 1, wherein the level determining means determines a predetermined coefficient that predefines the attenuation level when the environmental noise is smaller than the reference level. 上記レベル決定手段は、上記環境雑音が上記基準レベルよりも小さいとき、上記環境雑音のレベルに相対する係数を決定することを特徴とする請求項1記載のデジタルノイズキャンセルホン。   2. The digital noise canceling phone according to claim 1, wherein the level determining means determines a coefficient relative to the level of the environmental noise when the environmental noise is smaller than the reference level. 上記レベル決定手段は、上記環境雑音が上記基準レベルよりも小さいとき、上記環境雑音のレベルに対して、段階的に係数を決定することを特徴とする請求項1記載のデジタルノイズキャンセルホン。   2. The digital noise canceling phone according to claim 1, wherein the level determining means determines a coefficient stepwise with respect to the level of the environmental noise when the environmental noise is smaller than the reference level. 環境雑音を電気信号に変換するマイクロホン、前記電気信号をデジタル変換するA/D変換器、上記変換されたデジタル信号に基づいて上記環境雑音を打ち消すキャンセル信号を生成するデジタル信号処理装置、上記キャンセル信号を電気信号に変換するD/A変換器、上記キャンセル信号と外部から入力される音楽信号を混合して出力するミキサ、ミキサから入力される電気信号を可聴信号として出力するスピーカ、を有し、上記デジタル信号処理装置が、上記キャンセル信号を生成し出力するキャンセル信号生成手段、上記環境雑音のレベルを検出するレベル検出手段、上記レベル手段が検出した入力レベルに応じて、上記キャンセル信号の減衰レベルを決定するレベル決定手段、上記減衰レベルに基づいて、上記キャンセル信号を減衰させて出力するキャンセル信号レベル調整手段、を有するデジタルノイズキャンセルヘッドホンによるデジタルノイズキャンセル方法であって、
上記キャンセル信号生成手段が、上記環境雑音に基づいてキャンセル信号を生成するステップと、
上記レベル検出手段が、上記環境雑音のレベルを検出するステップと、
上記レベル決定手段が、上記レベル手段が検出した環境雑音のレベルに応じて、上記キャンセル信号の減衰レベルを決定するステップと、
上記キャンセル信号レベル調整手段が、上記ステップにおいて決定された減衰レベルを用いて、上記キャンセル信号を減衰させて出力するステップと、を有することを特徴とするデジタルノイズキャンセル方法。
A microphone that converts environmental noise into an electrical signal, an A / D converter that digitally converts the electrical signal, a digital signal processing device that generates a cancellation signal that cancels the environmental noise based on the converted digital signal, and the cancellation signal A D / A converter that converts the signal into an electric signal, a mixer that mixes and outputs the cancel signal and an externally input music signal, and a speaker that outputs the electric signal input from the mixer as an audible signal, The digital signal processing device generates and outputs the cancellation signal, cancellation signal generation means, level detection means for detecting the environmental noise level, and the cancellation signal attenuation level according to the input level detected by the level means Level determining means for determining the attenuation signal based on the attenuation level Cancel signal level adjusting means so that output, a digital noise cancellation method according to the digital noise canceling headphones having,
The cancel signal generating means generating a cancel signal based on the environmental noise;
The level detecting means detecting the level of the environmental noise;
The level determining means determines the attenuation level of the cancellation signal according to the level of environmental noise detected by the level means;
And a step of attenuating the cancellation signal using the attenuation level determined in the step, and outputting the cancellation signal.
上記レベル決定手段における減衰レベルを決定するステップは、
上記レベル検出手段による検出レベルが上記基準レベルよりも小さいとき、上記減衰レベルを予め規定する所定の係数に決定するステップであることを特徴とする請求項5記載のデジタルノイズキャンセル方法。
The step of determining the attenuation level in the level determining means includes:
6. The digital noise canceling method according to claim 5, wherein when the level detected by the level detecting means is lower than the reference level, the attenuation level is determined as a predetermined coefficient.
上記レベル決定手段における減衰レベルを決定するステップは、
上記レベル検出手段による検出レベルが上記基準レベルよりも小さいとき、上記環境雑音のレベルに相対する係数を決定するステップであることを特徴とする請求項5記載のデジタルノイズキャンセル方法。
The step of determining the attenuation level in the level determining means includes:
6. The digital noise canceling method according to claim 5, wherein when the level detected by the level detecting means is smaller than the reference level, a coefficient relative to the level of the environmental noise is determined.
上記レベル決定手段における減衰レベルを決定するステップは、
上記レベル検出手段による検出レベルが上記基準レベルよりも小さいとき、上記環境雑音のレベルに対して、段階的に係数を決定するステップであることを特徴とする請求項5記載のデジタルノイズキャンセル方法。
The step of determining the attenuation level in the level determining means includes:
6. The digital noise canceling method according to claim 5, wherein when the level detected by the level detecting means is smaller than the reference level, the coefficient is determined stepwise with respect to the environmental noise level.
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