JP2011512745A - 音響システム及びサウンドを提供する方法 - Google Patents

Abstract

音響システムにおいて、該システムは、(a)第１の音響信号及び第２の音響信号を生成し、第１の音響信号をラウドスピーカに提供し、且つ第２の音響信号を骨伝導性スピーカに提供するよう構成される、信号プロセッサと、(b)第２の信号を、ユーザの骨に伝達する骨伝導性の音響信号に変換するよう構成される骨伝導性スピーカとを備えている。

Description

本出願は、音響システム及びサウンドを提供する方法に関する。なお、本願は、２００８年２月１１日に出願された米国特許出願第６1／０２７，５２１号（発明の名称は「マルチ・チャンネル・サラウンド・ヘッドセット（A Multi Channel Surround Headset)」）の利益を主張するものであり、その内容全体を、参照によってここに援用する。

今日の携帯音楽デバイスは高音質の音楽を提供しており、ユーザはそれを「携帯して」、任意の別の場所で使用している。より高度な携帯デバイスでは、ユーザは、高音質の映画又はテレビを見ることもできる。このようなデバイスは、アップル、マイクロソフト、サンディスク等、多くのベンダによって提供されている。視聴体験の向上のためには、移動時のサラウンド体験を提供する必要がある。標準的なサラウンドシステムでは、サラウンド効果は、部屋の異なる場所に配置された多数のスピーカを用いて提供される。音楽ソース又は映画ソースはマルチチャンネル音楽を提供してマルチチャンネルスピーカをサポートしており、ミュージシャンによってなされたミキシングに基づいて、各チャンネルが別のチャンネルとは異なる又は類似の音楽を伝える。サラウンドをサポートする規格にはさまざまなものがあり、最も一般的なものは５．１であって、これは６つのスピーカ、すなわちフロントライト（FR）、フロントレフト（FL）、リアライト（RR）、リアレフト（RL）、センタ、及びサブウーファ（低周波効果：LFE）によってサラウンド音を表現するものである。また７．１も一般的になってきている。

サラウンド効果を携帯デバイスに提供するという課題は、充分な解決法を有していない。従来技術の解決法は、信号処理操作及び標準的なステレオヘッドセットを用いて仮想３Dサラウンド効果を提供することを含むが、期待される音質を提供するものではなかった。別の手法に、ヘッドセットの各サイドで３〜４つのスピーカが耳介近くに集中している、大きなヘッドセットを用いるものがあるが、これは移動中のモバイルユーザにとっては当然ながら不便である。

本発明は、(a)第１の音響信号及び第２の音響信号を生成し、第１の音響信号をラウドスピーカに提供し、且つ第２の音響信号を骨伝導性スピーカに提供するよう構成される、信号プロセッサと、(b)第２の信号を、ユーザの骨に伝達する骨伝導性の音響信号に変換するよう構成される骨伝導性スピーカと、を備えることを特徴とする音響システムを提供する。

また本発明は、音響を提供するための方法であって、(a)音響システムの信号プロセッサによって、第１の音響信号及び第２の音響信号を生成するステップと、(b)信号プロセッサによって、第１の音響信号をラウドスピーカへ、また第２の音響信号を音響システムの骨伝導性スピーカへ提供するステップと、（c）骨伝導スピーカによって、第２の信号を、ユーザの骨に伝達する骨伝導性の音響信号にトランデュースするステップと、を備えることを特徴とする方法を提供する。

更に本発明は、メディアプレーヤであって、(a)第１の音響信号及び第２の音響信号を生成するよう構成される、信号プロセッサと、(b)第１の音響信号をラウドスピーカに、且つ第２の音響信号を骨伝導性スピーカに送信するための、少なくとも１つのインターフェースと、を備えることを特徴とするメディアプレーヤを提供する。
本発明とされる本主題は、明細書の結論の部分で詳細に指摘且つはっきりと主張される。しかしながら本発明は、操作の構成及び方法の両方について、その目的、特徴及び利点とともに、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって、最もよく理解できるであろう。

本発明の別の実施形態による、音響システムを示す図である。 本発明の別の実施形態による、音響システムを示す図である。 本発明の別の実施形態による、音響システムを示す図である。 本発明の一実施形態による、オクルージョン効果の使用を示す。 本発明の一実施形態による、信号供給プロセスを示す図である。 本発明の一実施形態による、骨伝導性スピーカのための音響信号の処理を示す図である。 本発明の一実施形態による、音響システムを示す図である。 本発明の一実施形態による、音響を提供するための方法を示す図である。 本発明の一実施形態による、音響を提供するための方法を示す図である。 本発明の一実施形態による、音響を提供するための方法を示す図である。 本発明の別の実施形態による、メディアプレーヤを示す図である。 本発明の別の実施形態による、メディアプレーヤを示す図である。 本発明の別の実施形態による、メディアプレーヤを示す図である。

例示を簡潔明瞭にするために、図面に示されている要素は必ずしもスケールされていない。例えば、分かり易くするために、要素によっては他の要素よりも寸法が大きくなっているものもある。さらに、参照番号はそれに相当又は類似する要素を示す際に、適切であれば図面間で繰り返し使用される。
以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細が本発明の完全な理解を提供するために説明される。しかし、本発明がこのような具体的な詳細なしでも実施できることが、当業者には理解されるであろう。別の例では、周知の方法、手段、及び構成要素は、本発明を不明瞭にしないようにするために詳細には記述されていない。

本願は、２００８年２月１１日に出願された米国特許出願第６１／０２７，５２１号（発明の名称は「マルチ・チャンネル・サラウンド・ヘッドセット（A Multi Channel Surround Headset)」）の利益を主張するものであり、その内容全体を参照によってここに援用する。
PCT出願番号IL２００７／０００３５１号（発明の名称は「骨伝導音伝搬のための方法及びシステム（Method and System For Bone Conduction Sound Propagation)」)もまた、その内容全体を参照によってここに援用する。

図１は、本発明の一実施形態による音響システム２００を示す。音響システム２００は、骨伝導性スピーカ及びラウドスピーカ（可動膜（moving membrane）が電気信号を気導性の音響信号に変換するのに用いられる標準的なラウドスピーカであるのが通常であるが、別の種類のラウドスピーカを使用してもよい）の両方を相乗的に実現するのに都合よく設計されている。音響信号は、実際の音波（固体又は液体の振動）、あるいは音響情報をもたらす電気信号を意味する（例：電気信号の周波数変調が音響情報の周波数変調に対応するとき、等）。本発明の一実施形態によれば、音響信号は、例えばMPEG形式に従って圧縮される等によりデジタル形式にコード化されたデジタル音響信号等の、音響情報をもたらす別の種類の信号でもよい。

音響システムにはさまざまな用途があり、そのいくつかが以下に開示されるが、用途がさまざまであるということは、さまざまな実現方法が必要とされるので、そのいくつかも以下に開示する。
音響システム２００は、信号プロセッサ２２０及び少なくとも１つの骨伝導性スピーカ２８０を備えている。以下に論述するように、音響システム２００は１又は複数の骨伝導性スピーカ２８０（例：２、３、４、又は５個）を備えていてもよく、且つ、本発明のいくつかの実施例によれば、骨伝導性スピーカに加えて少なくとも１つのラウドスピーカ２９０も備えている。本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、第１の音響信号を気導性の音響信号に変換するよう構成されるラウドスピーカ２９０を備えている。

信号プロセッサ２２０は、第１の音響信号及び第２の音響信号を生成し、第１の音響信号をラウドスピーカ（内蔵ラウドスピーカ２９０、外部スピーカ３９０等）に提供し、且つ第２の音響信号を骨伝導性スピーカ２８０に提供するよう構成される。本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、第２の音響信号を外部骨伝導性スピーカ３８０に提供する。ここで外部骨伝導性スピーカは、システム２００の一部ではなく、独立した骨伝導性スピーカ、又は他のシステムの一部の骨伝導性スピーカである。例えば、システム２００は、COHF骨伝導システムの骨伝導性スピーカ、及びシステム２００の１又は複数の骨伝導性スピーカ２８０と通信するよう構成される。

信号プロセッサ２２０が第１の音響信号を２以上のラウドスピーカに提供する本発明の実施形態では、別個のラウドスピーカが相違又は類似した第１の音響信号を受信する。信号プロセッサ２２０が第2の音響信号を２以上の骨伝導性スピーカに提供する本発明の実施形態では、別個の骨伝導性スピーカが相違又は類似した第２の音響信号を受信する。しかし、第１の音響信号及び第２の音響信号は、互いに相違するのが通常であり、それは例えば、骨及び空気の伝導性作用(conductional behavior)が異なるため、及び／又は、異なる音響信号が異なる音響情報（例：サラウンド音響信号の異なる音チャンネル）をもたらすためである。

信号プロセッサ２２０は、本発明のさまざまな実施形態に従って種々の方法で、例えばソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェア、あるいは任意にこれらを組み合わせたものを用いて、実現できる。本発明の一実施形態では、信号プロセッサ２２０はデジタル信号プロセッサ（DSP）モジュールであり、内部又は外部メモリ２７０を有している。本発明の一実施形態では、信号プロセッサ２２０は高度RISCマシン（ARM：Advanced RISC Machine）型のプロセッサ、又は専用デジタル信号プロセッサである。

骨伝導性スピーカ２８０は、第２の音響信号をユーザの骨に伝達される骨伝導性音響信号に変換するよう構成される。つまり、骨伝導性スピーカはユーザの体部位に押し当てられて（場合によっては弾性の中間媒体を介して）、骨伝導性スピーカ部分の振動がユーザの骨に伝達されるのが通常である。骨伝導性スピーカが直接骨に触れる適用は当該技術で既知であり、且つ実施されているのに対して、骨伝導性スピーカ２８０は、ユーザの聴覚処理に関与する骨への振動伝導の影響を比較的受けやすい、ユーザの頭部上にある位置に対して押し当てられるのが通常である。いくつかのこのような位置は当該技術では既知であり、且つそれらの中には、従来技術の骨伝導システムで用いられているものもある。

本発明の別の実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、音響信号を骨伝導性スピーカ２８０及びラウドスピーカ２９０（番号上は、内蔵スピーカ２８０及び２９０であるが、当業者であれば、本発明が外部スピーカ３８０及び／又は３９０に対しても実施できるのが通常であることが解るであろう）に異なるタイミングで提供することができる。本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、第１の音響信号及び第２の音響信号を、少なくとも部分的に同時に提供するよう構成される。これは、サラウンド音を流す、ステレオ音楽の再生中に外部の騒音を低減する等、別個の適用に有用である。例として、第１及び第２の音響信号の提供は、２種類の音が別個の適用で使用される時に用いられる。（例：IP電話通信がある場合はラウドスピーカ２９０上で可能にし、且つ運転中の外部マシンの騒音を低減するために骨伝導性スピーカ２８０を使用する）

信号プロセッサ２２０は、１又は複数の第１の音響信号を生成し、これらの第１の音響信号は単一のラウドスピーカ２９０に送信される（例：異なる時間に又は異なるソースから）、あるいは、別個のラウドスピーカ２９０（例：ヘッドセットの左チャンネル及び右チャンネル等の、ステレオ／サラウンド音の別個の音チャンネル）に送信される。

信号プロセッサ２２０は、１又は複数の第２の音響信号を生成し、これらの第２の音響信号は単一の骨伝導性スピーカ２８０に送信される（例：異なる時間に又は異なるソースから）、あるいは、別個の骨伝導性スピーカ２８０（例：ヘッドセットの左チャンネル及び右チャンネル等の、ステレオ／サラウンド音の別個の音チャンネル）に送信される。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、第１及び／又は第２の音響信号を自律的に生成する（例：キャリブレーション音を生成する時、ユーザへ音響システムの警告音を提供する時等に、音生成のための専用ソフトウェアを用いて）。本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０はさらに、入力信号（音響信号、又は、音響信号及び／又は音響情報の生成に用いられる別の種類の信号）に応答して、第１及び／又は第２の音響信号を生成する。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、ビデオ信号の音チャンネルである音響信号を、本発明の範囲を制限することなしに受信且つ／又は生成するよう構成される。加えて、本発明の一実施形態によれば、音響システム２００はさらに、ディスプレイ、プロジェクタ、及びカメラ又は検出器等のビデオ関連部品を含み、これらは必要な変更を加えた上でシステムに組み込まれる。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、種々の媒体の音伝導性パラメータに応答して、第１及び／又は第２の音響信号を生成するよう構成される。媒体の１つは、ラウドスピーカ２９０とユーザの聴覚器官（通常は耳の一部）の間に存在している（テスト又は解析されている）媒体、又は存在が期待される媒体であり、また、媒体の１つは骨伝導性スピーカ２８０と、音が伝搬されるユーザの骨、及び／又は、変換位置（骨伝導可能な音響信号が骨にトランスデュースされる場所）を聴覚器官に接続する骨、骨部、又は別の組織、との間に存在する又は存在が期待される媒体であるのが通常である。例えば、第１の媒体は空気、並びに本技術自身及び／又はラウドスピーカ２９０の構造を指し、第２の媒体は顎の骨、及び骨伝導性スピーカ２８０の構造である。

媒体は、種々の媒体の音伝導性パラメータを使用するために規定又は特定される必要がない。例えば、一般的な仮定（特定のユーザに合わせたものではない）が立てられる。また、キャリブレーションテストが実行されて、以下に例示されるように、スピーカの１つから別の位置に伝えられた音の音伝導性パラメータを検出する。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、骨伝導性スピーカ２８０に音響システム２００のマイクロフォン２６０から受信した入力チャンネル上で聴くテスト音響信号を提供し、且つテスト音響信号が期待したように受信されない場合は、骨伝導警告を発生するよう構成される。例えば、信号プロセッサ２２０は、骨伝導性スピーカ２８０がユーザの頭蓋骨に適切に接続されていないということを決定する。

本発明の一実施形態では、システム２００は、ラウドスピーカ２９０を通じた音声又は任意の別の表示等によって、骨伝導警告をユーザに提供するよう構成される。本発明の種々の実施形態では、さまざまな可聴又は別の警告及び表示が提供される。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、少なくとも１つの入力信号を受信し、且つ、第１及び第２の音響信号を生成するための入力音響信号を処理するよう構成される。前述のように、入力信号は音響信号（例えば、メディアプレーヤのメモリからの）であるが、音響情報、及び音響情報を生成するために用いられる情報のいずれか１つを含む別の種類の信号であってもよい。
一例をあげると、信号プロセッサ２２０は医療機器から人間の脈拍信号を受信し、それについての音の表現を提供し、且つ／又はそれを解析して、入力信号のサウンド警告又はサウンド評価を提供する。

このような処理は複雑なプロセスであり、これには、現在の音響信号に対して削除、修正、又は情報を追加するステップ、多数の異なる音チャンネル（異なるスピーカに向けられる）を生成するために入力音響信号の単一の音チャンネルからの情報を用いるステップ、単一の音チャンネルのための音響情報を生成するために、入力音響信号のいくつかの音チャンネルを用いるステップ等を含む。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、処理は、信号のゲインを変更するステップ、又は、１又は複数のスピーカに向けられた信号を遅延するステップ等の簡単なものでよい。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、少なくとも１つの入力音響信号を受信し、且つ第１及び第２の音響信号を生成するために入力音響信号を処理するよう構成されており、本発明の一実施形態によれば、ここで該処理は異なる媒体の音伝導性パラメータに応答するものである。

本発明の別の実施形態によれば、信号プロセッサ２２０はさまざまなスピーカ（例：２８０、２９０、３８０、３９０）とさまざまな形式−例えば、有線、又はワイヤレスを介して通信し、且つスピーカは信号プロセッサ２２０とは異なる場所に位置していてもよい（例：骨伝導性スピーカ２８０は、信号プロセッサ２２０と同じケーシングに埋め込まれていてもよいし、一方で同じ音響システム２００のラウドスピーカは部屋のハイファイシステムのサウンドスピーカ、ユーザの車両のカースピーカ、等でもよい）。

図２Ａに示したように、例えば、本発明の一実施形態によれば、音響システム２００はスピーカが取り付けられるヘッドセットフレーム２７０を備えている。本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つの骨伝導性スピーカ２８０がヘッドセットフレーム２７０上に取り付けられる。本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのラウドスピーカ２９０がヘッドセットフレーム２７０上に取り付けられる。

図１を再び参照すると、本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は複数の骨伝導性スピーカ２８０を備えており、ここで信号プロセッサ２２０は複数の異なる第１の音響信号及び複数の異なる第２の音響信号を生成するよう構成され、ここで第１の音響信号は複数のラウドスピーカ（２９０及び／又は３９０）によって変換され、第２の音響信号は複数の骨伝導性スピーカ２８０（及び／又は３８０）によって少なくとも部分的には同時に変換される時、サラウンド音が音響システムのユーザに対して再生される。

以下でより詳細に論述される本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は４つの骨伝導性スピーカ２８０を備え、骨伝導性スピーカ２８０は、ユーザの顎の左側付近、ユーザの顎の右側付近、ユーザの左側頭骨乳突部にかなり近く、及びユーザの右側頭骨乳突部のかなり近くに、それぞれ位置しており、音響システム２００はさらに、２つのラウドスピーカ２９０、すなわち、左耳ラウドスピーカ２９０及び右耳ラウドスピーカ２９０、も備えている。この構成は、例えばユーザにサラウンド音を提供するために用いられる。他の構成（そのいくつかは以下で開示される）を同じ目的のために用いてもよい。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、第１の音響信号を気導性音響信号に変換するよう構成され、ラウドスピーカ２９０の形状は、ユーザの骨に戻る骨伝導性音響信号の振動の反射を向上するよう設計されている。このような実施形態は以下で、例えばオクルージョン（Occlusion:閉鎖）の効果に関連して、論述される。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、複数の入力音チャンネル（例：ステレオ音響信号又はサラウンド音響信号）を含む少なくとも１つの入力音響信号を受信し、且つ、複数の第１及び第２の音響信号を生成するために複数の入力音チャンネルを処理するよう構成され、ここで複数の第１及び第２の音響信号を合わせた数は、複数の入力音チャンネルの数とは異なるものである。つまり、本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０がMのチャンネルを含む入力音響信号を受信し、ラウドスピーカ２９０に対してN_Aの音チャンネルを生成し、且つ骨伝導性スピーカ２８０に対してN_Bの音チャンネルを生成する場合、MはN_A＋N_Bより大きいか小さいかのいずれかである。例えば、信号プロセッサ２２０は、ステレオ信号を処理してチャンネルがより多いサラウンド信号を提供する、ステレオ信号及び１又は複数の周辺ノイズチャンネルを処理してステレオ信号を提供する、サラウンド信号を処理してチャンネル数のより少ないサラウンド信号を提供する、等である。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号を受信し、且つ入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号に応答して、第１及び第２の音響信号から選択された、少なくとも１つの音響信号のグループを生成するよう構成される。周辺音は所与の音チャンネルから直接除去され（例：サラウンド音のチャンネルのそれぞれでノイズを低減して）、且つ、周辺音は、別のチャンネルで低減されていない（又は単に外部にある）ノイズを低減するために使用されるノイズ除去チャンネル（例：骨伝導性のチャンネル）を生成するためにも用いられる。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、複数の骨伝導性スピーカ２８０を備え、ここで信号プロセッサ２２０は、第２の骨伝導性スピーカ２８０（例：２８０（２））に提供された信号に応答して、第１の骨伝導性スピーカ２８０（例：２８０（１））のために少なくとも１つの第２の音響信号を生成するよう構成される。このような実施形態は、例えば、１つのチャンネルに対して別のチャンネルに提供される音を補償するのに用いられる。骨伝導性スピーカ２８０は所望の耳から離れた別の位置（例：他方の耳）に到達する骨伝導性音響信号を変換するので、このような効果は、適宜の信号を別の骨伝導性スピーカ２８０に提供することで除去又は低減される。他方の伝導性信号に提供された信号は、不所望の残留信号のゲイン及びその遅延を抑えるよう処理される。このような解決法は、骨位置にトランスデュースされる骨伝導性音がいくつかの経路を介して異なる時間に耳に届く効果であって、そのいくつかは除去される必要のある、マルチパス効果を抑えるためにも実施される。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、エコー、マルチパス、再振動(revibrations)、周辺ノイズ、等の不所望のオーディオ効果を低減するために、さまざまな手段を実施する。不所望の効果に対処するための種々の技術はキャリブレーション処理を必要としており、この処理でキャリブレーションパラメータが決定され、パラメータは後に、信号プロセッサ２２０による信号処理のために使用される。キャリブレーションパラメータの決定は、スタンダロン位相で（例：音響システム２００が特定のユーザに最初に身につけられた時）実行され、且つまた、操作中（第１及び／又は第２の音響信号がユーザに対して伝搬されている時）は常に実行される。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００はマイクロフォン２６０を備えている。マイクロフォン２６０は、本発明の種々の実施形態において、音波を電気信号に変換する、任意の種類のアコースティックからエレクトリックへのトランスデューサすなわちセンサ、として実施できる。本発明の一実施形態によれば、マイクロフォン２６０は、空気が伝えた音波を電気信号に変換する、標準的なマイクロフォン（例：膜状のマイクロフォン）である。本発明の一実施形態によれば、マイクロフォン２６０は、骨振動を電気信号に変換する骨伝導性マイクロフォンである。

本発明の一実施形態によれば、マイクロフォン２６０は標準的なマイクロフォンベースの応用（例：IP電話での会話）のために用いられる。マイクロフォン２６０はまた、本発明の一実施形態によれば、第１及び第２の音響信号を生成する際に用いられる入力を取得するためにも用いられる。例えば、マイクロフォンの入力は周辺音を低減するため、及びユーザの頭蓋骨の伝導性パラメータを決定するため等に用いられる。

マイクロフォン２６０は専用マイクロフォンでもよいが、本発明の一実施形態によれば、スピーカ２８０及び／又は２９０の少なくとも１つがマイクロフォンとして用いられる。例として、従来のスピーカはダイナミックマイクロフォン（ダイアフラム、コイル、及びマグネットを有する）に非常に類似した構成であり、従って反転モードでスピーカ等を操作して音を検出できることが、当該技術では既知である。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０はキャリブレーション音響信号を骨伝導性スピーカ２８０に提供し、キャリブレーション信号に応答する検出信号を、音響システム２００のマイクロフォン２６０から受信し、キャリブレーション信号及び検出信号間の補償（ゲイン差異、ゲイン関係、遅延、周波数依存性ゲインの低減、等）に応答してキャリブレーションパラメータを決定し、且つ、キャリブレーションパラメータに応答して、第１及び第２の音響信号の少なくとも１つを生成するよう構成される。

音響システム２００がマイクロフォン２６０を備える本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、ユーザが話している状態を識別して、且つ識別に反応して第１及び第２の音響信号の少なくとも１つのゲインを低減するために、マイクロフォンの信号を解析するよう構成される。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は外部ソースから情報を受信するための、１又は複数のインターフェース２１０を備えている。情報は例えば入力音響信号（図では２１１）、及び制御情報（図では２１２）である。インターフェース２１０はさらに、本発明の一実施形態によれば、外部システムに情報（音響情報、制御情報の両方及び他の情報）を提供するためにも用いられる。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、音響信号を処理するよう構成される少なくとも１つのマルチチャンネル処理装置を備えており、複数の音チャンネル信号を複数の音チャンネルに提供できるようにしている。例えば、標準的なマルチチャンネル処理装置２２２は、標準的なラウドスピーカ２９０のために音響信号を処理し、また、骨伝導性マルチチャンネル処理装置２２３は、骨伝導性スピーカ２８０のための音響信号を処理する。

本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、異なる音響情報を、骨導性の信号処理装置（例：本発明の一実施形態によれば、骨伝導性マルチチャンネル処理装置２２３）及び気導性の信号処理装置（例：本発明の一実施形態によれば、標準的なマルチチャンネル処理装置２２２）へ提供する、音スプリットモジュール２２１を備える。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は１又は複数のメモリ装置を備えており、これは、システムソフトウェア及びパラメータの記憶、ユーザの好みの記憶、音響情報のためのバッファ、音楽又は別の音響情報の保存等、さまざまな用途に用いられる。メモリ装置２７０は、揮発性及び非揮発性のメモリ装置である。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、少なくとも１つのデジタル−アナログ変換モジュール２３０（便宜的にD／Aモジュールとも称される、マルチチャンネルデジタル−アナログ変換モジュール）を備え、デジタル信号をアナログ信号に変換して、スピーカによって音波に変換できるようにする。１又は複数のＤ／Ａモジュール２３０はデジタル信号を信号プロセッサ２２０から直接受信するが、常にそうである必要はない。本発明の一実施形態によれば、Ｄ／Ａモジュールは信号プロセッサ２２０に含まれている。本発明の別の実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は、デジタル信号、アナログ信号、又は両方の種類の信号を、受信し、処理し、又は生成する。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は１又は複数のゲイン調整ユニット（総称して２４０と記す）を備えており、１又は複数の音響信号のゲインを調整する（通常は音響信号を音響システム２００のスピーカに提供する前に）ために用いられる。ゲインはアナログ及びデジタルのいずれか１つの方式で調整される。

音響システム２００を用いたサラウンド音の提供について再度言及すると、サラウンド音は、頭蓋骨に接続された骨伝導性スピーカを有する標準的な「イン・イヤ」式又は通常のヘッドセットと、サラウンド効果を最大化する信号処理との組み合わせを用いることで実現される。

図２Ａ及び２Ｂは、本発明の一実施形態に係る音響システム２００を示す。本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、５．１又は７．１のヘッドセットスピーカの構成をサポートしている。以下に開示される実施形態とは別に、異なる構成もサラウンドヘッドセット５．１及び７．１を実施するために用いることができる。

本発明の一実施形態によれば、ユーザの耳に差し込まれた一対の標準的なヘッドセットスピーカ２９０、及び、専用デジタル信号処理と組み合わせられて頭蓋骨上に位置する４つの骨伝導性スピーカ２８０（ＢＳＣ２８０とも称される）が、サラウンド体験を提供する。本発明の一実施形態によれば、ＢＳＣ２８０の位置は顎上（２８０（１２）で示す）及び乳様突起上（２８０（１１）で示す）でもよい。音響システム２００のこのようなヘッドセットの実施は、モバイルシステムとして実施できる。

本発明の一実施形態によれば、ＢＳＣスピーカと標準的ヘッドセットが組み合わせられた５．１ヘッドセットが開示される。この構成では、左耳及び右耳上の２つの標準的なラウドスピーカ２９０はフロント信号のＦＬ及びＦＲを伝え、右側にある２つの骨伝導性スピーカ２８０及び左側にある２つの骨伝導性スピーカ２８０はＲＲ、ＲＬ、センタ、及びサブウーファを伝える。典型例では、ＲＲ及びＲＬのスピーカは乳様突起に取り付けられ、センタ及びサブウーファは顎に取り付けられる。７．１に関しては、側頭骨に対して右側及び左側に配置される２つの追加的な骨伝導性スピーカ２８０が用いられる。

向上したサラウンド効果を提供するためには、標準的なヘッドセットスピーカ２９０ではなく、「イン・イヤ」スピーカ２９０が用いられる。「イン・イヤ」スピーカの使用は、移動時にユーザの耳に入る周辺ノイズを大幅に低減でき、周辺ノイズの低減によってサラウンド音楽体験を向上させる。

「イン・イヤ」スピーカの使用でオクルージョン効果を利用できる。オクルージョンは、オクルージョン効果と称され、補聴器具に関して周知の現象である。補聴器では、この効果がデバイスのパフォーマンスを低下させる（例：マーク・ロス博士の“「オクルージョン効果」−とは何者で、これにどう対処すべきか”、聴力低下（２００４年１月／2月号）より、http://www.hearingresearch.org/Dr.Ross/occlusion.htm）。本発明の一実施形態によれば、オクルージョン効果はサラウンド効果を向上させるために利用される。オクルージョン効果を説明するために、下記を上述の参考文献から引用する。

「オクルージョン効果は、なんらかの物体（ベントのないイヤモールド等)が外耳道の外側部分を完全に塞いでいる時に起こる。これによって、その人自身の声の骨伝導音響信号がイヤモールドの先端及び鼓膜の間のスペースに閉じ込められる。通常は、人間が話す（又は噛む）時に、これらの振動は開いた外耳道から抜け出るので、人はこれらの存在には気付いていない。しかし、イヤモールドによって外耳道が塞がれると、振動は反射して鼓膜に戻り、自分の声の音量知覚が高くなる。完全に解放されている外耳道と対比すると、オクルージョン効果は外耳道内の低周波（通常５００ヘルツ未満）の音圧を、２０デシベル以上ひき上げる。）

本発明の一実施形態によれば、「イン・イヤ」スピーカ２９０は耳の２つの気道を封じており、これが骨伝導性スピーカ２８０を介して注入される音に対してオクルージョン効果を発生させる。したがって、本発明の一実施形態によれば、蝸牛は骨から直接到達した音、及び遅延し低周波数が増加した音（オクルージョン効果によって）、が重畳されたものを受け取る。これはサラウンドシステムにとっては望ましい効果である。

本発明の一実施形態によれば、骨伝導性スピーカ２８０は、第２の信号をラウドスピーカ２９０によってオクルージョンされた骨伝導性信号に変換し、ここでラウドスピーカ２９０は、少なくとも部分的にユーザの耳の気道に差し込まれており、オクルージョンが遅延した低周波バージョンの骨伝導性音響信号を発生させる。本発明の一実施形態によれば、遅延した低周波増加バージョンは、特にサラウンドシステム等で音を聞くために向上した音響効果を生成する。

図３は、本発明の実施形態に係る音響システム２００でのオクルージョン効果の利用を示す。

上記式において、S(t)は注入音、B(t)は骨インパルス応答、Oc(t)はオクルージョン効果のインパルス応答、丸で囲まれた×印はコンボリューション演算子である。

骨関数がフラットであり、遅延Dbone（空気及び骨における音の速さの差異による）を生成すると仮定すると、

である。
上記式において、R(w)、S(w)、Oc(w)は、それぞれR(t)、S(t)、Oc(t)のフーリエ変換である。
本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は５．１又は７．１サラウンド音の構成を、それぞれ６又は８未満のスピーカで実現する。

５．１に対して６未満のスピーカ、あるいは７．１又は任意の別の形式に対して８未満のスピーカを使用することを選択する場合、２つの標準的なヘッドセット及び少なくとも２つの骨伝導性スピーカの組み合わせが用いられる。
本発明の一実施形態によれば、４つのみのスピーカで５．１を用いるための構造は次のようにしてできる。すなわち、ＦＬ及びＦＲの音のための２つのラウドスピーカ２９０又は「イン・イヤ」スピーカ２９０、骨伝導性スピーカ２８０によって注入されるＲＬ及びＲＲ音、「イン・イヤ」スピーカ２９０に対する何らかの処理で注入されるセンタ、骨伝導性スピーカ２８０又は「イン・イヤ」スピーカ２９０又はその両方に対して適切な処理で注入されたサブウーファである。

４つのスピーカを有する５．１のための別の選択肢は次の通りである。すなわち、５．１を２つのスピーカに変換するために仮想サラウンド技術を使用する。この信号は、標準的なスピーカ又は「イン・イヤ」スピーカに注入され、元の音のRL及びRRは何らかの処理で骨伝導性スピーカに注入される。これが、仮想サラウンド技術によって単に２つのスピーカよりもリアルなサラウンド効果を生成する。

本発明の一実施形態によれば、一対の「イン・イヤ」ヘッドセットスピーカ２９０と骨伝導性スピーカ２８０を組み合わせたサラウンドヘッドセットが実現される。本発明の一実施形態によれば、音響システム２００のスピーカの全てが、骨伝導性スピーカであって、ラウドスピーカ２９０（又は３９０）は使用されない。このような実施には、当業者によってなされる修正を必要とする。
本発明の一実施形態によれば、耳に取り付ける複数の標準的なラウドスピーカ２９０と頭蓋骨に取り付ける複数の骨伝導性スピーカ２８０とを組み合わせたものが用いられる。

本発明の一実施形態によれば、自宅でのサラウンドの実現が開示される。例えば、簡単な応用は、２つの標準的なスピーカ３９０（ＰＣにおけるような）の前に人が座る場合である。標準的なスピーカ３９０と、ユーザの頭蓋骨を振動させる１又は２対の骨伝導性スピーカ２８０とを組み合わせて、且つ以下に記載の処理を行うことによって、ユーザはサラウンド音楽を体験するであろう。以下に記載されるＤＳＰ処理はＰＣで実施されることも、以下で論述される。

本発明の一実施形態によれば、音響システム２００は、ゲーム等のエンターテイメントサラウンドアプリケーションに用いられ、われわれのモバイルサラウンドヘッドセットの音響システム２００を装着したユーザは、サラウンド音楽が聞こえることによって、そのゲーム体験をより豊かなものにできる。別のアプリケーションは、人々の新しい動向である仮想世界のゲームでのプレイである。仮想世界では、プレーヤは仮想人生を生き、プレーヤはさまざまな興味深い場所を旅行してさまざまな場所の音を聞くが、モバイルサラウンドヘッドセットの音響システム２００を使用することで、ユーザの体験はよりリアルなものになるであろう。

本発明の別の実施形態に関連し、図１を再度参照する。音響システム２００は、たとえば、映画及び／又は音楽を再生する携帯デバイス上、あるいは音楽及び映画を再生する携帯電話上で、ユーザがサラウンド音楽を聴けるようにする。本発明の別の実施形態によれば、音響システム２００は、耳に装着されて左前及び右前の信号を生成する標準的なヘッドセットスピーカ２９０、及び頭蓋骨のさまざまな位置に取り付けられる骨伝導性スピーカ２８０の組み合わせを用いることで、サラウンド音楽を生成する。５．１サラウンドシステムの一例として、２つの標準的なスピーカ２９０が耳に装着され（左前、右前）、一対の骨伝導性スピーカ２８０が乳様突起に取り付けられ（左後及び右後スピーカ）、またセンタ及びサブウーファのスピーカを生成するために、一対の骨伝導性スピーカ２８０が顎に取り付けられる。音響システム２００は上述したインターフェース２１０を音楽ソース及びサラウンドヘッドセット（例：図２Ａに例示されたような）の間に備え、インターフェース２１０は、１．USB（OTG）又はOTGがヘッドセット内に存在する、２．USBワイヤレス、３．ブルートゥース、４．ウィーフィー、５．（５．１）のための１又は３のステレオコネクタ、６．非標準ワイヤレス接続、７.専用有線接続、８．SPDIF（ソニー・フィリップス・デジタル・相互接続形式）、１０．デジタルバス等、異なる通信標準又は非標準の、有線又は無線のインターフェースで実現される。

２１１から受信されたデジタル音楽チャンネルは、インターフェース２１０を介して信号プロセッサ２２０に転送される。本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ２２０はさらに、圧縮された音楽又はビデオ等のより複雑なデータをデコードし、且つ音響情報を抽出するよう構成される。２１２は、制御インターフェースとして用いられて、ユーザはデバイスの操作のモードを選択でき、また各スピーカのボリュームも制御できる。

本発明の一実施形態によれば、部品２２１は受信データをNの音楽チャンネル（例：５．１サラウンド形式ではN=6）に分割する。ラウドスピーカ２９０（又は３９０）に指向されたチャンネルは、部品２２２で標準的前処理を施され、且つ骨伝導性スピーカ２８０（又は３８０）に指向されたチャンネルは、部品２２３でボーン（bone:骨伝導性用の）前処理を施される。本発明の一実施形態によれば、処理されたチャンネルは、ＮのデジタルＰＣＭチャンネルをアナログ信号に変換するために、マルチチャンネルＤ／Ａ２３０に与えられる。Ｎのアナログチャンネルのそれぞれはさらに、調整可能なアナログゲインＧ１〜ＧＮに接続され、そこで各アナログチャンネルは、それぞれ適切なラウドスピーカ２９０又は骨伝導性スピーカ２８０と接続される。

本発明の一実施形態によれば、場合によっては、標準的処理及びボーン処理に対して同じ信号が同時に与えられ、その場合スプリッタ２２１は適宜のゲイン及びフィルタを信号の各部分に関連付ける。

図４は本発明の一実施形態に係る信号提供処理を示す。信号提供処理は、スプリットモジュール２２１で実施されるが、必ずしもそうではない。
マルチチャンネルルータ３０１はＮのチャンネルを分割し、且つ、どのチャンネルをＢＣＳ２８０、ラウドスピーカ２９０、又は両方に与えるかを、所定のルール又は外部制御に基づいて決定する。ＢＣＳ２８０に送られたチャンネルはボーンインターフェース３０２へ与えられ、標準的処理に送られたチャンネルは標準的インターフェース３０３に送られる。ボーン及び標準的処理に送られるチャンネルは、一連のフィルタＦ1（ｗ）及びＦ2（ｗ）によって事前にフィルタリングされ、且つＧ１及びＧ２ゲインによって乗算される。Ｇ１及びＧ２は制御入力によって調整及び制御できる。

本発明の一実施形態によれば、骨伝導処理の部品２２３への信号の提供の際に、「ボーン処理」に与えられる信号のそれぞれは、図５に示される３つのサブ処理を組み合わせたプロセスで処理される。
図５は、本発明の一実施形態に係る、骨伝導変換のための音響信号の処理を示す。３つのサブ処理が開示されているが、任意の実施形態でこれらの全てが実施される必要はない。

本発明の一実施形態によれば、ボーン効果ゲイン補償（bone effect gain compensation)を実施するために、第１のサブ処理４０１が開示される。
頭蓋骨上で振動している信号及び蝸牛で受信された信号の間の関数は、頭蓋骨上の骨伝導性スピーカの位置に依存する。

骨伝導性スピーカi及び蝸牛の間の関数を、Hb loc i(w)と示し、全ての骨伝導性スピーカ２８０が同一であって、関数Hb sp(w)を有すると仮定すると、

となる。
上記式において、H locationi(w)は振動位置iから蝸牛までの、骨の伝達関数である。（全ての仮定は説明を簡易にするためのものであり、本発明の他の実施形態ではより複雑なモデルが実施される。）

蝸牛で聞こえるよう望まれる音をSdi(n)、ボーンスピーカiへの注入信号をS i(n)で示し、i=1−Nとすると、Sd i(n)は、

と表すことができる。
上記式において、S i(w)及びSd i(w)は、それぞれ信号S i(n)及びSd i(n)のフーリエ変換である。

関連バンド内にあると仮定すると、骨は、ゲインGb location i及び遅延D iをもつフラット特性を有する。（遅延はボーンスピーカiから蝸牛への伝搬遅延によるものである。）

従って、

である。
蝸牛で所望のSd i(w)を聞くためには、骨伝導及び骨トランスデューサ効果（bone transducer effect）を補償する必要があるので、注入信号S i(w)は次の式に従わねばならない。

式において、H bonesp(w)は骨トランスデューサ補償であり、以下の式で表される。

Hb sp(w)は、使用されるボーンスピーカの特性に依存しており、これはスピーカの仕様書に明示されているのが通常である。
実施を簡便にするために、式１における処理は２つの部分に分割することができる、すなわち、ゲイン及び遅延D iの補償が４０１でなされ、骨トランスデューサの補償が４０３でなされる。
Gb locationiはデフォルトの値によって推定できる。本発明の一実施形態による、Gb location iをより正確に推定するために用いられるシステムは以下で（特に図６と関連して）論述される。

本発明の一実施形態によれば、特殊効果及び／又はクロストーク除去を実現する、第２のサブ処理４０２が開示される。
耳内に音を与えるために骨伝導トランスデューサを使用すると、トランスデューサは頭蓋骨を振動させ、その振動が耳内に伝搬する。耳内への振動は、頭蓋骨の特殊な球状の性質によってさまざまな経路で到達する。
この事実が、耳内で受け取られる音に対して興味深い効果を発生させる。

一例として、骨伝導トランスデューサが右耳の頭蓋骨に取り付けられると、右耳に強い信号を伝達し、且つ減衰信号が左耳に伝達される。減衰はトランスデューサ及び耳の間の距離に依存する。
さらに、トランスデューサが位置する側では、最も近くにある耳には主経路だけでなく、なんらかの遅延且つ減衰化された同一音も伝わる。ここで上述の効果を制御できるプロセスを提供する。
複数の骨伝導性スピーカ２８０の一般性を失うことなく、頭蓋骨の右側及び左側に配置されて、右側に注入される音はSr(t)で、且つ左側に注入される音はSl(t)であるような２つのトランスデューサの解析が提供される。

頭蓋骨を介した信号の伝搬の簡易モデルを用いると、左耳及び右耳の蝸牛での受信信号は、

式中、Brr(i)、Bll(i)、Blr(i)、Brl(i)は、それぞれ右耳に対する右音、左耳に対する左音、右耳に対する左音、及び左耳に対する右音の間にある減衰である。
t rr(i)、t ll(i)、t lr(i)、t rl(i)は、それぞれ右耳に対する右音、左耳に対する左音、右耳に対する左音、及び左耳に対する右音の間にある伝搬遅延である。

例えば、主となる効果が第１の最も短い経路からであるとすると、他の経路からの効果は無視できる。すなわち、

は無視することができるので、

となる。フーリエドメインでは、

となる。マトリクス形式では、

となる。上記式において、

である。

このように、頭蓋骨上に骨伝導トランスデューサを配置することによって、さまざまな興味深い効果を生み出せる。
Sr(t)及びSl(t)は、以下の式によって算出することができる。

上記式において、

である。
Brl(0)及びBlr(0)は測定又は推定できる（図６に関する論述も参照）。
このプロセスは４０２で実施される。このプロセスは妥協して省略することもできる。

本発明の一実施形態によれば、骨関連伝達関数（BRTF: Bone Related Transfer Function）を実施する、第３のサブ処理４０１が実行される。
自宅での５．１等のサラウンドシステムにおいて、左前（FL）及び右前（FR）の２つのスピーカは、聞き手の頭部から前方に距離D(i)の位置に、特定の仰角El(i)及び方位角Az(i)で配置され、i=１、２である。さらに２つのスピーカ（RL)及び（RR）が聞き手の頭部から後方に距離D(i)の位置に、特定の仰角El(i)及び方位角Az(i)で配置され、i=３、４である。
追加の２つのスピーカは、聞き手の前面に距離D(5)の位置に配置されるセンタ、及び部屋の任意の場所D(6)に配置されるサブウーファである。

スピーカの位置の効果を再現したい場合、頭部関連伝達関数（HRTF: Head Related Transfer Function)が用いられる。HRTFは当該技術では周知であり、且つ多くの研究所が、方位角、仰角、及び距離の関数としてHRTFを算出するために、多数の測定を実施した。
標準的なHRTFは、ボーンスピーカに適合していないので、新しい骨関連伝達関数（BRTF）が用いられる必要がある。BRTFは測定によって又は標準的なHRTFを骨伝導効果のために補償をして用いることで取得できる。ボーン効果を補償する方法の１つは、以下の式を計算することである。

上記式において、H bonesp(w)=［１／Hb sp(w)］である。
このプロセスは４０３で処理され、場合によってはイコライザを用いてもよい。
ボーン効果はすでに４０１で補償されている。

２２２を参照すると、２２２の処理は、耳に取り付けられるか、あるいは「イン・イヤ」のヘッドセットとして差し込まれ標準的なスピーカをターゲットしており、ゆえにこれは、所望のHRTF及び必要ならばイコライザにより、標準的な音の処理を含む標準的な処理を受ける。

図６は、本発明の一実施形態に係る音響システム２００を示す。図６に示された実施形態はさらに、外部あるいは内蔵のマルチボーン型又はマルチ標準型のマイクロフォンに対するオーディオ入力をサポートする、オーディオ・インターフェースを備える。この修正形態は、さまざまな様式で用いられる。例えば、修正形態はGb location iを以下のように自動又は手動で推定するのに用いることができる。

ラウドスピーカ２９０（特に「イン・イヤ」スピーカ）はマイクロフォンとしても動作可能である。骨伝導性スピーカ２８０と組み合わされた「イン・イヤ」スピーカ２９０を用いる我々のシステムでは、キャリブレーションモードで位置iの骨に所定の信号を注入できる。オクルージョン効果によって、この信号は、マイクロフォンとして動作するラウドスピーカ２９０（通常は「イン・イヤ」スピーカ）によって、あるいは、例えば「イン・イヤ」スピーカに埋め込まれたマイクロフォンを用いることで拾われる。この信号は、アナログ−デジタル変換器Ａ／Ｄ２１４によってデジタル化され、且つ信号プロセッサ２２０に伝達される。骨を介した送信信号及び「イン・イヤ」スピーカ（マイクロフォンとして動作している）を介した受信信号を対比することにより、Gb location iを推定できる（例：信号プロセッサ２２０によって）。

信号間に大きな差異が存在する場合は、少なくとも１つの骨伝導性スピーカ２８０が頭蓋骨に正しく取り付けられていないことを示しており、この情報は、ラウドスピーカ２９０を通じた音声又は任意の別の表示によって、ユーザに提供される。上記のプロセスは、ユーザが音楽を聞いている最中にバックグラウンドでも行われ、且つGb location iの値をアップデートできる。これもまた、骨伝導性スピーカ２８０が正しく装着されていないことをユーザに示すために使用される。

本発明の一実施形態によれば、マイクロフォン（信号２１３を受信するマイクロフォンインターフェース２６１を介した外部のもの、又はマイクロフォン２６０）は音響システム２００で以下のように用いられる。
標準的なマイクロフォン又は骨伝導性マイクロフォンを追加することで、あるいは「イン・イヤ」スピーカをマイクロフォンとして使用することで、信号プロセッサ２２０はユーザが話している状態を検出し、それから自動的にユーザが聞いている音楽の音量を低減する。ユーザが話し終わると、音楽は元の音量に戻される。

音響システム２００にマイクロフォンを追加することによって、これを電話の発信及び着信に対処するための携帯電話のためのヘッドセットとしても使用できる。
本発明の一実施形態（例：図６で示されたもの）によれば、音響システムは、携帯デバイスでユーザがサラウンド音楽を聴く又は映画を鑑賞できるようにするサラウンドヘッドセット装置としても用いられ、マルチ骨伝導性又は標準的なマイクロフォンに対する外部インターフェースも備える。

音響システム２００は、本発明の一実施形態によれば、標準的なヘッドセットスピーカ２９０及び頭蓋骨のさまざまな位置に取り付けられる骨伝導性スピーカ２８０の組み合わせ、並びに、複数の骨伝導性又は標準的なマイクロフォン２６０（又は外部のもの）を用いることで、サラウンド音楽を生成する。
本発明の一実施形態によれば、音響システム２００はさらに、ユーザがデバイスの動作モードを選択でき、且つ、各スピーカ又はマイクロフォンの音量、及び／又は別のパラメータを制御するのに用いられる制御ユーザインターフェースを備える。

本発明の別の実施形態によれば、信号プロセッサ２２０は１又は複数の次にあげる４つの主タスク（及び潜在的な他のタスク）を実行する。すなわち、Ａ／Ｄ２１４によってデジタル化された入力信号を処理する。オーディオ信号は外部入力又は内部入力である。入力マイクロフォン信号が、サブブロック２２４によってブロック２２０で処理される。受信信号が２２１、２２２、及び２２３によって処理される。２２１が受信信号をＮの音楽チャンネルに分割する。標準的なスピーカ２９０に指向されたチャンネルは、標準的な前処理２２２を施され、骨伝導性スピーカ２８０に指向されたチャンネルは、ボーン前処理２２３を施される。処理されたチャンネルはマルチチャンネルＤ／Ａに与えられて、ＮのデジタルＰＣＭチャンネルがアナログ信号に変換される。Ｎのアナログチャンネルのそれぞれはさらに、調整可能なアナログゲインＧ1〜ＧＮに接続されて、そこでアナログチャンネルのそれぞれが適切な標準的なスピーカ２９０又は骨伝導性スピーカ２８０に接続される。

モジュール２２４を参照すると、該モジュールは、外部又は内部の骨伝導性マイクロフォン又は標準的なマイクロフォンから到来する信号を処理する。
例えば、GB_location_iをエスティメイトしたい場合、処理は、ロケーションｉに存在する骨伝導性スピーカに入来する信号のレベルと、「イン・イヤ」スピーカ２９０（マイクロフォンとして動作している）において受信される信号のレベルとを対比することを実行する。すなわち、

上記式において、level_injected_iは、ロケーションｉに存在する骨伝導性スピーカ２８０における到来信号のレベルであり、level_receivedは、マイクロフォンとして機能している「イン・イヤ」スピーカにおける到来信号のレベルであり、compensation_factorは、オクルーション（閉鎖空間）効果を保証するためのファクタである。

モジュール２２４で実施される別の処理は、ユーザが話している状態かを推定する必要がある場合のものである。この情報は音楽の音量を自動的に低減するために、あるいは、「ユーザが話している状態ではないことの検出器」として用いられるが、周辺ノイズの推定はユーザが話していない時に実行されるので、これは周辺ノイズの除去処理をするのに有用である。

上述の場合に、以下の処理が実行される。人が話しているという信号をS(t)と仮定する。
「イン・イヤ」では、この信号はオクルージョン効果を受けて、信号は、以下の式で表される。

「イン・イヤ」を介した注入音をSin(t)と仮定すると、「イン・イヤ」が検出する音の全体S in ear(t)は、以下の式で表される。

S in(t)は既知であり且つ信号プロセッサ２２０で生成される。よって、以下の式が成立する。

S user(t)のスペクトラム又はエネルギーを解析することによって、ユーザが話している状態かどうかを検出することができる。一例をあげると、S user(t)が閾値を超えていれば、ユーザが話している状態であると仮定する。
本発明の別の実施形態によれば、音響システム２００は独立型のヘッドセットとして又はメディアプレーヤに組み込まれたヘッドセットとして実施することもできる。

図７Ａ、７Ｂ及び７Ｃは、本発明の一実施形態に係る、音を提供するための方法５００を示す。方法５００は、音響システム２００等の音響システムによって簡便に実行されるが、必ずしもそうであるわけではない。さらに、方法５００は、本発明の別の実施形態によれば、明示的に詳細されていなくとも、音響システム２００に関連して論述される別の実施形態を実施するまでに拡張される。

本発明の一実施形態によれば、方法５００は、少なくとも１つの入力音響信号を信号プロセッサで受信する、ステージ５１０から始まる。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５１０は、複数の入力音チャンネルを含む少なくとも１つの入力音響信号を、信号プロセッサで受信する、ステージ５１１を含む。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５１０は、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号を信号プロセッサで受信する、ステージ５１２を含む。

方法５００は、音響システムの信号プロセッサで第１の音響信号及び第２の音響信号を生成する、ステージ５２０へと続く。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、第１及び第２の音響信号を生成するための入力音響信号を、さまざまな媒体の音伝導性パラメータに応答して処理する、ステージ５２１を含む。

本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、信号プロセッサで複数の異なる第１の音響信号及び複数の異なる第２の音響信号を生成する、ステージ５２２を含む。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、複数の第１及び第２の音響信号を生成するために複数の入力音チャンネルを処理するステージ５２３を含み、ここで複数の第１及び第２の音響信号を合わせた数は、複数の入力音チャンネルの数とは異なっている。
本発明の実施形態によれば、ステージ５２０は、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号に応答して、第１及び第２の音響信号から選択された少なくとも１つの音響信号のグループを生成する、ステージ５２４を含む。

本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０は、音響システムの第２の骨伝導性スピーカに提供される信号に応答して、音響システムの第１の骨伝導性スピーカに対する少なくとも１つの第２の音響信号を生成する、ステージ５２５を含む。本発明の一実施形態によれば、ステージ５２０はさらにステージ５２６を含んでおり、これは図７Ｃに関して以下で論述される。

ステージ５２０の次には、信号プロセッサによって第１の音響信号をラウドスピーカに提供し、且つ第２の音響信号を音響システムの骨伝導性スピーカに提供する、ステージ５３０が続く。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５３０は、第１の音響信号及び第２の音響信号を、少なくとも部分的に同時に提供する、ステージ５３１を含む。

ステージ５３０の次には、骨伝導性スピーカによって、第２の信号をユーザの骨に伝達される骨伝導性音響信号に変換する、ステージ５４０を含む。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５４０は、ラウドスピーカも取り付けられているヘッドセットフレーム上に取り付けられている骨伝導性スピーカによって、第２音響信号を変換する、ステージ５４１を含む。

ステージ５４２は、音響システムの複数の骨伝導性スピーカによって、複数の第２の音響信号を変換する。ここにおいて、第１の音響信号が複数のラウドスピーカによって変換されて、第２の音響信号が複数の骨伝導性スピーカによって、少なくとも部分的に同時に変換される時、音響システムのユーザに対してサラウンド音が再生される。

本発明の一実施形態によれば、ステージ５４０は、音響システムにある４つの骨伝導性スピーカによって、少なくとも１つの第２の音響信号を変換し、且つ音響システムにある２つのラウドスピーカによって少なくとも１つの第１の音響信号を変換する、ステージ５４３を含み、ここで骨伝導性スピーカはそれぞれ、ユーザの顎の左側付近、ユーザの顎の右側付近、ユーザの左側頭骨乳突部のかなり近く、及びユーザの右側頭骨乳突部のかなり近くに配置され、２つのラウドスピーカは、左耳ラウドスピーカ及び右耳ラウドスピーカである。
本発明の一実施形態によれば、ステージ５４０は、音響システムのラウドスピーカによって、第１の音響信号を気導性の音響信号に変換する、ステージ５４４を含む。

本発明の一実施形態によれば、方法５００はさらに、音響システムのラウドスピーカによって、骨導性の音響信号の振動をユーザの骨に反射して戻す、ステージ５５０を含み、ここでラウドスピーカはこの反射を向上させるよう設計された形状を有している。
本発明の一実施形態によれば、方法５００はさらに、ユーザが話している状態を識別するために、マイクロフォンの信号を解析し、且つ解析の結果に応答して、第１及び第２の音響信号の少なくとも１つのゲインを低減する（可能なら、生成ステージ５２０の間に）、ステージ５６０を含む。

図７Ｃを参照すると、本発明の一実施形態によれば、生成ステージに先だって、信号プロセッサで実行されるステージ５０１、５０２、及び５０３がある。ステージ５０１はキャリブレーション音響信号を骨伝導性スピーカに提供するステージを含む。ステージ５０２は音響システムのマイクロフォンから、キャリブレーション信号に応答している検出信号を受け取るステージを含む。そして、ステージ５０３は、キャリブレーション信号及び検出信号間の補償に応答して、キャリブレーションパラメータを決定するステージを含み、生成ステージは、該キャリブレーションパラメータに応答して、第１及び第２の音響信号の少なくとも１つを生成するステージ５２６を含む。

本発明の一実施形態によれば、生成ステージに先行して、少なくとも１つの入力音響信号を信号プロセッサ２２０によって受信するステージがある。ここで生成ステージは、第１及び第２の音響信号を生成するために、入力音響信号を処理するステージを含み、ここで処理は異なる媒体の音伝導性パラメータに応答している。

本発明の一実施形態によれば、生成ステージは、複数の異なる第１の音響信号及び複数の異なる第２の音響信号を、信号プロセッサによって生成するステージを含む。ここにおいて、変換ステージは、複数の第２の音響信号を、音響システムの複数の骨伝導性スピーカによって変換するステージを含む。ここにおいて、第１の音響信号が複数のラウドスピーカによって変換され、且つ第２の音響信号が複数の骨伝導性スピーカによって少なくとも部分的に同時に変換される時、音響システムのユーザに対してサラウンド音が再生される。

本発明の一実施形態によれば、方法５００は、複数の入力音チャンネルを含む少なくとも１つの入力音響信号を、信号プロセッサによって受信するステージを含む。ここにおいて、生成ステージは複数の第１及び第２の音響信号を生成するために、複数の入力音チャンネルを処理するステージを含み、ここにおいて、複数の第１及び第２の音響信号を合わせた数は、複数の入力音チャンネルの数とは異なっている。

本発明の一実施形態によれば、方法５００は、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号を信号プロセッサによって受信するステージを含む。ここにおいて、生成ステージは、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号に応答して、第１及び第２の音響信号から選択された少なくとも１つの音響信号のグループを生成するステージを含む。

図８は、本発明の一実施形態に係る、メディアプレーヤ６００を示しており、メディアプレーヤ６００は、第１の音響信号及び第２の音響信号を生成するよう構成された信号プロセッサ６２０、並びに、第１の音響信号を外部ラウドスピーカ３９０に送信し、且つ第２の音響信号を外部骨伝導性スピーカ３８０に送信するための、少なくとも１つのインターフェース６１００を備えている。本発明の一実施形態によれば、少なくとも１つのインターフェースであるインターフェースは、音響信号をワイヤレス送信するよう構成されたワイヤレスインターフェースである。本発明の一実施形態によれば、第１のインターフェース６１１０は第１の音響信号をラウドスピーカ３９０に送信するためのものであり、第２のインターフェース６１２０は、第２の音響信号を骨伝導性スピーカ３８０に送信するためのものである。

本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は音響システム２００とかなり類似しているが、スピーカを有していない。本発明の別の実施形態によれば、詳細に明示されていなくとも、メディアプレーヤ６００は、音響システム２００の部品と実質的に同等の機能を有する部品を備えている。例えば、メモリ６７０は、音響システム２００のメモリ２７０と実質的に同一の機能を有する等である。

図９は、本発明の一実施形態に係るメディアプレーヤ６００を示す。ラウドスピーカ３９０及び骨伝導性スピーカ３８０を備えるヘッドセット８００は、メディアプレーヤ６００と通信するための必要なインターフェースを有し、独立して製造且つ販売される。
本発明の一実施形態によれば、信号プロセッサ６２０は、メディアプレーヤプロセッサとして独立して販売され、第１及び第２の音響信号を出力するインターフェースを有している。信号プロセッサ６２０は、既存のメディア再生システムに組み込まれて、骨伝導／標準のデュアルサウンドをサポートする性能を拡張することが可能である。

本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、メモリ６７０に記憶されている音楽又はビデオのデコーダであるデコーダ６０３を備えている。ほとんどの場合に、デコーダは、ＡＲＭ又はＤＳＰ等の専用プロセッサ上で動作するソフトウェアによって実行される。

デコーダ６０３は、信号プロセッサ６２０のような単一のプロセッサ（又はソフトウェアモジュール）によって実行されるが、必ずしもそうではない。
本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、信号プロセッサ６２０によって生成されたＮのＰＣＭチャンネルを、骨伝導性スピーカ及び標準的なスピーカに接続されている各チャンネルに対して適切なゲインを持つＮのアナログチャンネルに変換する、コンバータ６０６を備えており、この場合にスピーカはユーザの頭部に配置されている。メディアプレーヤ及びヘッドセット間の接続は、有線又はブルートゥース等の無線接続である。

図１０は、本発明の一実施形態に係るメディアプレーヤ６００を示し、メディアプレーヤ６００は外部メディアプレーヤ９００からの入力音響情報を受信するよう構成されている。本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、外部メディアプレーヤから音響情報（又は音響信号）を、有線接続及び無線接続（例：ブルートゥース、ウィーフィー、有線ＵＳＢ、又は無線ＵＳＢ等）のいずれかを介して受信するための、入力インターフェース６２００を含む。メディアプレーヤ６００は、メディアプレーヤ６００に電力を供給するためのバッテリ６３００を備えている。

このような実施によれば、メディアプレーヤ６００はインターフェース、アダプタ、又はコネクタとして用いられ、標準的な外部メディアプレーヤを専用ヘッドセット７００又は別の機器と接続する。

本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、第１及び／又は第２の音響信号を、専用ヘッドセット８００のスピーカ以外のスピーカに送信する。例えば、メディアプレーヤ６００は、第１の音響信号を標準的なＰＣスピーカに送信し、且つ第２の音響信号を独立して配置されている骨伝導性スピーカに送信する。

本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、パーソナルコンピュータ、あるいは、そのカード、ボード、又は別の部品に組み込まれている。本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、パーソナルコンピュータの外部アダプタとして用いられる。

本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、携帯端末（ＰＤＡ）、携帯電話、ＧＰＳシステム等の、コンピュータ（commuter誤記）あるいは、コンピュータの部品に組み込まれる。本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤ６００は、コンピュータの外部アダプタとして用いられる。

本発明の例示にすぎない実施形態が、多様な実施形態の内のいくつかではあるが、本開示で図示及び記載されている。本発明は、種々の別の組み合わせ及び環境で用いることが可能であり、本明細書で表現された発明概念の範囲内で変更又は修正が可能である。
［00183］ 本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、標準的なスピーカ及び骨伝導性スピーカの組み合わせと、必要とされる適切な信号処理とによって、サラウンド音を提供する音響システムが開示されている。

本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、オクルージョン効果を利用する「イン・イヤ」スピーカ及び骨伝導性スピーカの組み合わせと、必要とされる適切な信号処理とが開示されている。

本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、標準的なスピーカのみを使用した場合に必要とされるよりも少ないスピーカの実現が、以下のような構成で開示されている。
a.センタチャンネル及びサブチャンネルが、前チャンネル又は後チャンネルに注入されている、２つの「イン・イヤ」スピーカ及び２つの骨伝導性スピーカ。
b.仮想サラウンド出力はフロントへ向かい、且つ追加的なリアは骨伝導性スピーカへ向かう。
c.標準的な補助スピーカ（例：２つの標準的なＰＣスピーカ）を追加的な（例：２又は４つの）骨伝導性スピーカと組み合わせて設置する。
「イン・イヤ」スピーカの代わりに標準的なヘッドセットが用いられる、任意の上述の構成も可能である。
本開示を全体的に参照すると、本発明の実施形態の開示は、全てのスピーカが骨伝導性スピーカである上述の任意のものを含んでいる。

本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、ボーン処理のための以下の特別なプロセスが開示されている。
a.位置を補償するためのゲイン
b.BRTFを使う
c.クロストーク処理
本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、メディアプレーヤに埋め込まれたシステムが開示されている（有線接続及び無線接続のいずれか１つを実施して）。

本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、上述のものを埋め込んだ独立型ヘッドセットが開示されている（有線接続及び無線接続のいずれか１つを実施して）。
本開示を全体的に参照すると、本発明の一実施形態によれば、他の実施においても以下の用途で使用可能なオーディオのためのＡ/Ｄの追加が開示されている。
a.「イン・イヤ」をマイクロフォンとして用いることによるゲイン位置補償
b.自動キャリブレーション処理
c.周辺ノイズ除去に用いるためにユーザが話している時を検出する
d.ユーザが話している時の音楽の音量変更に用いるためにユーザが話している時を検出する
e.音楽とともに通話を可能にする携帯電話のためのデバイス

本発明は、従来型のツール、方法論及び部品を使用して実施できる。従って、そのようなツール、部品及び方法論の詳細は、本明細書では詳細に説明されていない。上述の記載において、本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明された。しかし、本発明は説明された具体的詳細に頼らずに実施できることが理解されるであろう。
本発明の例示にすぎない実施形態が、多様な実施形態の内のいくつかではあるが、本開示で図示及び記載されている。本発明は、種々の別の組み合わせ及び環境で用いることが可能であり、本明細書で表現された発明概念の範囲内で変更又は修正が可能である。

Claims (23)

1. 音響システムであって、
   第１の音響信号及び第２の音響信号を生成し、第１の音響信号をラウドスピーカに提供し、第２の音響信号を骨伝導性スピーカに提供するよう構成される、信号プロセッサと、
   第２の信号を、ユーザの骨に伝達する骨伝導性の音響信号に変換するよう構成される骨伝導性スピーカと
   を備えることを特徴とする音響システム。
2. 請求項１記載の音響システムにおいて、信号プロセッサはさらに、第１の音響信号及び第２の音響信号を、少なくとも部分的に同時に提供するよう構成されることを特徴とする音響システム。
3. 請求項１記載の音響システムにおいて、信号プロセッサは、少なくとも１つの入力音響信号を受信し、且つ、第１及び第２の音響信号を生成するために入力信号を処理するよう構成されており、該入力信号の処理は異なる媒体の音伝導性パラメータに応答して実行されることを特徴とする音響システム。
4. 請求項１記載の音響システムにおいて、該システムはさらに、骨伝導性スピーカ及びラウドスピーカが取り付けられるヘッドセットフレームを備えることを特徴とする音響システム。
5. 請求項１記載の音響システムにおいて、該システムはさらに、複数の骨伝導性スピーカを備え、信号プロセッサは、複数の異なる第１の音響信号及び複数の異なる第２の音響信号を生成するよう構成され、第１の音響信号は複数のラウドスピーカによって変換され、第２の音響信号は骨伝導性スピーカによって少なくとも部分的に同時に変換されるとき、音響システムのユーザにサラウンド音が再生されることを特徴とする音響システム。
6. 請求項１記載の音響システムにおいて、該システムは、４つの骨伝導性スピーカを備え、骨伝導性スピーカは、ユーザの顎の左側付近、ユーザの顎の右側付近、ユーザの左側頭骨乳突部のかなり近く、及びユーザの右側頭骨乳突部のかなり近くにそれぞれ位置しており、音響システムはさらに、２つのラウドスピーカ、すなわち、左耳ラウドスピーカ及び右耳ラウドスピーカを備えることを特徴とする音響システム。
7. 請求項１記載の音響システムにおいて、該システムはさらに、第１の音響信号を気導性音響信号に変換するよう構成されるラウドスピーカを備えることを特徴とする音響システム。
8. 請求項７記載の音響システムにおいて、ラウドスピーカの形状は、ユーザの骨に戻る骨伝導性音響信号の振動の反射を向上するよう構成されていることを特徴とする音響システム。
9. 請求項７記載の音響システムにおいて、骨伝導性スピーカは、第２の信号を、ラウドスピーカによってオクルージョンされた骨伝導性信号に変換し、ラウドスピーカは、少なくとも部分的にユーザの耳の気道に挿入されており、オクルージョンは遅延されて低周波化された骨伝導性音響信号を発生することを特徴とする音響システム。
10. 請求項１記載の音響システムにおいて、信号プロセッサは、複数の入力音チャンネルを含む少なくとも１つの入力音響信号を受信し、複数の第１及び第２の音響信号を生成するために複数の入力音チャンネルを処理するよう構成されており、複数の第１及び第２の音響信号を合わせた数が、複数の入力音チャンネルの数とは異なることを特徴とする音響システム。
11. 請求項１記載の音響システムにおいて、信号プロセッサは、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号を受信し、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号に応答して、第１及び第２の音響信号から選択された、少なくとも１つの音響信号のグループを生成するよう構成されることを特徴とする音響システム。
12. 請求項１記載の音響システムにおいて、該システムは、複数の骨伝導性スピーカを備え、信号プロセッサは、第２の骨伝導性スピーカに提供された信号に応答して、第１の骨伝導性スピーカのための少なくとも１つの第２の音響信号を生成するよう構成されることを特徴とする音響システム。
13. 請求項１記載の音響システムにおいて、信号プロセッサは、キャリブレーション音響信号を骨伝導性スピーカに提供し、キャリブレーション信号に応答する検出信号を、音響システムのマイクロフォンから受信し、キャリブレーション信号及び検出信号間の補償に応答してキャリブレーションパラメータを決定し、キャリブレーションパラメータに応答して、第１及び第２の音響信号の少なくとも１つを生成するよう構成されることを特徴とする音響システム。
14. 請求項１記載の音響システムにおいて、該システムはさらにマイクロフォンを備え、信号プロセッサは、ユーザが話している状態を識別して、第１及び第２の音響信号の少なくとも１つのゲインを低減するために、マイクロフォンの信号を解析するよう構成されることを特徴とする音響システム。
15. 請求項１記載の音響システムにおいて、信号プロセッサは、骨伝導性スピーカに音響システムのマイクロフォンから受信した入力チャンネル上で聴くためのテスト音響信号を提供し、テスト音響信号が期待したように受信されない場合は骨伝導警告を発生するよう構成されることを特徴とする音響システム。
16. 音響を提供するための方法であって、
    音響システムの信号プロセッサによって、第１の音響信号及び第２の音響信号を生成するステップと、
    信号プロセッサによって、第１の音響信号を音響システムのラウドスピーカへ、そして第２の音響信号を骨伝導性スピーカへ提供するステップと、
    骨伝導性スピーカによって、第２の信号を、ユーザの骨に伝達する骨伝導性の音響信号に変換するステップと
    を備えることを特徴とする方法。
17. 請求項１６記載の方法において、生成するステップに先行して、少なくとも１つの入力音響信号を信号プロセッサによって受信するステップを備え、生成するステップは、第１及び第２の音響信号を生成するための入力音響信号の処理ステップを含み、該処理ステップは異なる媒体の音伝導性パラメータに応答していることを特徴とする方法。
18. 請求項１６記載の方法において、変換するステップは、ラウドスピーカも取り付けられているヘッドセットフレームに取り付けられた骨伝導性スピーカによって、第２の音響信号を変換するステップを含むことを特徴とする方法。
19. 請求項１６記載の方法において、生成するステップは、複数の異なる第１の音響信号及び複数の異なる第２の音響信号を、信号プロセッサによって生成するステップを含み、変換するステップは、複数の第２の音響信号を、音響システムの複数の骨伝導性スピーカによって変換するステップを含み、第１の音響信号が複数のラウドスピーカによって変換され、且つ第２の音響信号が複数の骨伝導性スピーカによって少なくとも部分的に同時に変換されるとき、音響システムのユーザに対してサラウンド音が再生されることを特徴とする方法。
20. 請求項１６記載の方法において、該方法はさらに、複数の入力音チャンネルを含む少なくとも１つの入力音響信号を、信号プロセッサによって受信するステップを含み、生成するステップは複数の第１及び第２の音響信号を生成するために、複数の入力音チャネルを処理するステップを含み、複数の第１及び第２の音響信号を合わせた数は、複数の入力音チャンネルの数とは異なることを特徴とする方法。
21. 請求項１６記載の方法において、該方法はさらに、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号を信号プロセッサによって受信するステップを含み、生成するステップは、入力音響信号及び周辺ノイズ音響信号に応答して、第１及び第２の音響信号から選択された少なくとも１つの音響信号のグループを生成するステップを含むことを特徴とする方法。
22. メディアプレーヤであって、
    第１の音響信号及び第２の音響信号を生成するよう構成される信号プロセッサと、
    第１の音響信号をラウドスピーカに、第２の音響信号を骨伝導性スピーカに送信するための少なくとも１つのインターフェースと
    を備えることを特徴とするメディアプレーヤ。
23. 請求項２２記載のメディアプレーヤにおいて、少なくとも１つのインターフェースは、音響信号をワイヤレス送信するよう構成された無線インターフェースであることを特徴とするメディアプレーヤ。

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