JP2013110746A - オーディオ音源を聴くための、および/または「ハンズフリー」電話機能のための、非適応型のアクティブ・ノイズ・コントロール機能を有するオーディオ・ヘッドセット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ヘッドセットのアクティブ・ノイズ・コントロールは、外部マイクロホン28から信号を受信するフィードフォワード帯域通過フィルター32、内部マイクロホン36によって送出されるエラー信号eを入力として受信するフィードバック帯域通過フィルター42、および不安定性帯域、特に1kHzを中心とするウォーターベッド効果帯域におけるフィードバック・フィルターの伝達関数の位相を局所的に大きくするスタビライザー帯域通過フィルター44を、並列に備える。加算回路46は、これらのフィルターによって送出される信号と再生される音声信号Sとの重み付け一次結合を送出する。コントロールは非適応型であり、フィルター32、42、44のパラメータは静的である。
【選択図】図7
Description
第1の帯域通過フィルターがヘッドセットの環境内に存在する音響ノイズを拾うのに適した外部マイクロホンによって送出される信号を入力として受け取る開ループ・フィードフォワードの第1の分岐と、
第2の帯域通過フィルターが空洞の内側の内部マイクロホンによって送出されるエラー信号を入力として受け取る閉ループ・フィードバックの第2の分岐と、
第3のフィルターを備える第3の分岐と、
第1、第2、および第3のフィルターによって送出される信号を、また再生される音声信号を、入力として受け取り、増幅後にトランスデューサを制御するのに適している信号を出力として送出するミキサー回路とを備える。
アクティブ・ノイズ・コントロールは、非適応型コントロールであり、第1、第2、および第3のフィルターのパラメータは予め定められているパラメータであり、
第3のフィルターは、フィードバックの第2の分岐と並列に接続され、内部マイクロホンによって送出される信号を入力として受け取り、組み合わせ回路に入力として印加される信号を出力として送出するスタビライザー帯域通過フィルターであり、この第3のフィルターは予め定められた不安定性帯域内の第2のフィルターの伝達関数の位相を局所的に大きくするのに適しており、
第1、第2、および第3の分岐は、並列に配置構成され、ミキシング回路は、再生される音声信号の少なくとも一部と一緒に第1、第2、および第3のフィルターによって送出される信号の一次結合を、ゲインの各重みをこれらの信号に適用して出力として送出する加算回路である。
イヤーピースのシェル14を通して伝達される周囲外部ノイズ30に由来する残留ノイズ30と、
相殺的干渉の原理に基づき、理想的には、ノイズ30、つまり、聴取点での抑圧のためのノイズの反転コピーであるトランスデューサ18によって生成される音波40の組み合わせである。
ゲインG4(例えば、G4=−14dB)がフィードバック・フィルター42に適用され、
ゲインG8(例えば、G8=−6dB)が、この信号を内部マイクロホン36によって拾われた信号と、その信号がフィードバック・フィルター32に入力として印加するためにゲインG3で前置増幅された後に組み合わせる加算回路52に適用される。
Hc:外部マイクロホン28によって受信される信号とヘッドセットのイヤーピースのシェルを通過する外部ノイズの一部を表す、内部マイクロホン36が受け取る信号との間の伝達関数、
Ho:トランスデューサ18によって再生される信号とイヤーピースのシェルを通して外部マイクロホンに伝達される音声信号の一部を表す、外部マイクロホン28が受け取る信号との間の伝達関数、
Ha:トランスデューサ18によって生成される信号と内部マイクロホン36が受け取る信号との間の伝達関数、
d:周囲のノイズ信号(アクティブ・コントロールによって減衰されるべき、理想的には相殺されるべきノイズ信号)、
e:内部マイクロホン36によって送出されるエラー信号(最小化されるべき信号)、
HFF:フィードフォワード・フィルター32の伝達関数(静的関数である、つまり、適応型でない)、
HFB:場合によってはスタビライザー・フィルター44の動作によって修正される、フィードバック・フィルター42の伝達関数(同様に静的関数である)、
1)特に制御されない不安定性のリスクがある周波数範囲内においてゲインおよび位相余裕(典型的には、少なくとも15dBおよび60°まで)を増やすためにフィードバック・フィルターの周波数帯域を縮小すること、
2)より高い周波数(1kHzまで)での性能の対応する喪失を補償するためにフィードフォワード・フィルターを使用すること、
3)フィードバック・フィルターに関連するスタビライザー・フィルターによってウォーターベッド効果を低減し、それにより、ラーセン効果のリスクを低減するか、またはなくすことすら可能にすることを提案している。
図14:フィードバック・フィルターの伝達関数の係数、
図15:フィードバック・フィルターの伝達関数の位相、
図16:ナイキスト・プロット、および
図17:閉ループ減衰特性。
Aは、通過帯域を縮小する前の、前置増幅機能G3を有する元のフィードバック・フィルターに対応する特性を表す。
Bは、Aと同じ特性を表すが、ただし通過帯域を縮小した後である。
Cは、最終特性、つまり、その前置増幅機能G2を有するスタビライザー・フィルター44を追加した後の特性Bを表す。
Claims (8)
- ヘッドバンド(12)によって一緒に接続され、再現される音声信号の音を再生するための、耳を囲む緩衝材(16)を備えるシェル(14)で画成される音響空洞内に収納されるトランスデューサ(18)をそれぞれ備える2つのイヤーピース(10)を具備するオーディオ・ヘッドセットであって、前記ヘッドセットはアクティブ・ノイズ・コントロール・システムを備え、前記アクティブ・ノイズ・コントロール・システムは、
第1の帯域通過フィルター(32)が前記ヘッドセットの環境内に存在する音響ノイズ(30)を拾うのに適した外部マイクロホン(28)によって送出される信号を入力として受け取る開ループ・フィードフォワードの第1の分岐と、
第2の帯域通過フィルター(42)が前記空洞の内側の内部マイクロホン(36)によって送出されるエラー信号(e)を入力として受け取る閉ループ・フィードバックの第2の分岐と、
第3のフィルター(44)を備える第3の分岐と、
前記第1、第2、および第3のフィルターによって送出される前記信号を、また再生される前記音声信号(S)を、入力として受け取り、増幅(54)後に前記トランスデューサ(18)を制御するのに適している信号を出力として送出するミキサー回路(46)とを備え、
前記ヘッドセットは、
前記アクティブ・ノイズ・コントロールは非適応型コントロールであり、前記第1、第2、および第3のフィルター(32、42、44)のパラメータは予め定められているパラメータであり、
前記第3のフィルター(44)は、前記フィードバックの第2の分岐と並列に接続され、前記内部マイクロホンによって送出される前記信号を入力として受け取り、前記組み合わせ回路に入力として印加される信号を出力として送出するスタビライザー帯域通過フィルターであり、前記第3のフィルターは予め定められた不安定性帯域内の前記第2のフィルターの伝達関数の位相を局所的に大きくするのに適しており、
前記第1、第2、および第3の分岐は、並列に配置構成され、前記ミキシング回路は、再生される前記音声信号(S)の少なくとも一部と一緒に前記第1、第2、および第3のフィルター(32、42、44)によって送出される前記信号の一次結合を、ゲイン(G5〜G8)の各重みをこれらの信号に適用して出力として送出する加算回路(46)であることを特徴とする、オーディオ・ヘッドセット。 - 前記所定の不安定性帯域は、1kHzの周波数を中心とするウォーターベッド効果帯域である、請求項1に記載のオーディオ・ヘッドセット。
- 前記第2のフィルターの高カットオフ周波数は、150Hz未満、好ましくは120Hz未満である、請求項1に記載のオーディオ・ヘッドセット。
- 前記第2のフィルターの帯域幅は、65Hz未満、好ましくは55Hz未満である、請求項1に記載のオーディオ・ヘッドセット。
- 前記アクティブ・ノイズ・コントロールの前記フィードバックの分岐のゲイン余裕は、少なくとも15dB、好ましくは少なくとも17dBである、請求項1に記載のオーディオ・ヘッドセット。
- 前記アクティブ・ノイズ・コントロールの前記フィードバックの分岐の位相余裕は、少なくとも45°、好ましくは少なくとも60°である、請求項1に記載のオーディオ・ヘッドセット。
- 再生される前記音声信号(S)は、前記第2のフィルター(42)および前記加算回路(46)の両方に入力として印加され、前記第2のフィルターは再生のため前記内部マイクロホン(36)によって送出される前記エラー信号(e)を前記音声信号の少なくとも一部と組み合わせること(52)によって得られる信号を入力として受け取る、請求項1に記載のオーディオ・ヘッドセット。
- 再生される前記音声信号(S)は、前記第3のフィルター(44)に印加されない、請求項7に記載のオーディオ・ヘッドセット。
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