JP2016526696A - 狭帯域ノイズの検出及び消去のためのシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

パーソナル・オーディオ機器の少なくとも一部を実装するための集積回路は、アンチノイズ信号を含む出力部と、リファレンス・マイクロホン入力部と、エラー・マイクロホン入力部と、処理回路とを含む。処理回路は、リスナーに聞こえる周囲のオーディオ音の存在を低減させるように、リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタを実装することができ、この処理回路が、計算された狭帯域対全帯域の比に従って適応フィルタの応答を適応させることによって、エラー・マイクロホン信号とリファレンス・マイクロホン信号とに合わせて適応フィルタの応答を成形する係数制御ブロックを実装することができ、ここで、狭帯域対全帯域の比は、リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除したリファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である。

Description

本開示は、一般に、音響トランスデューサに関連する適応雑音消去、より詳細には、音響トランスデューサの近傍に存在する周囲の狭帯域ノイズの検出及び消去に関する。
モバイル／携帯電話などの無線電話、コードレス電話、ｍｐ３プレーヤーなどの他の民生用オーディオ機器が、幅広く使用されている。明瞭度に関してのそのような機器の性能は、周囲の音響事象を計測するためにマイクロホンを使用し、次いで、周囲の音響事象を消去するように機器の出力にアンチノイズ信号を挿入するよう信号処理を使用して雑音消去を行うことによって改善することができる。
存在する雑音源、及び機器自体の位置に応じて、無線電話などのパーソナル・オーディオ機器の周囲の音響環境は劇的に変わり得るため、そのような環境の変化を考慮に入れることが、雑音消去を適応させるためには、望ましい。しかしながら、適応雑音消去回路は、複雑で、さらなる電力を消費することがあり、ある環境下では望ましくない結果を生じることがある。例えば、適応雑音消去回路を含むパーソナル・オーディオ機器のユーザには、車両での移動中にそのような機器を使用するときに不快を訴える者もあり、そのような不快には、めまい、見当識障害、及び圧覚が含まれる。
米国特許出願公開第２０１２／０３０８０２４号明細書（米国特許出願第１３／３３３，４８４号の公開公報）
本開示の教示によると、音響トランスデューサに関連付けられた周囲狭帯域雑音の検出及び低減に関連付けられる欠点及び問題点を低減し又はなくすことができる。
本開示の実施例によると、パーソナル・オーディオ機器は、パーソナル・オーディオ機器ハウジングと、トランスデューサと、リファレンス・マイクロホンと、エラー・マイクロホンと、処理回路とを含むことができる。トランスデューサは、リスナーへの再生のためのソース・オーディオと、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含むオーディオ信号を再現するためにハウジングに取り付けられてもよい。リファレンス・マイクロホンは、周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を提供するためにハウジングに取り付けられてもよい。エラー・マイクロホンは、トランスデューサの音響出力と、トランスデューサにおける周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を提供するためにトランスデューサ近傍のハウジングに取り付けられてもよい。処理回路は、リスナーに聞こえる周囲のオーディオ音の存在を低減させるように、リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタを実装することができ、この処理回路が、計算された狭帯域対全帯域の比に従って適応フィルタの応答を適応させることによって、エラー・マイクロホン信号とリファレンス・マイクロホン信号とに合わせて適応フィルタの応答を成形する係数制御ブロックを実装することができ、ここで、狭帯域対全帯域の比は、リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除したリファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である。
本開示のこれら及び他の実施例によると、パーソナル・オーディオ機器のトランスデューサの近傍の周囲のオーディオ音を消去するための方法は、リファレンス・マイクロホン信号を生成するように、リファレンス・マイクロホンによって周囲のオーディオ音を測定するステップを含むことができる。また、本方法は、エラー・マイクロホンによってトランスデューサの出力とトランスデューサにおける周囲のオーディオ音とを測定するステップを含むことができる。本方法は、計算された狭帯域対全帯域の比に従ってリファレンス・マイクロホンの出力をフィルタする適応フィルタの応答を適応させることによって、リファレンス・マイクロホンによる測定の結果とエラー・マイクロホンによる測定とから、トランスデューサの音響出力での周囲のオーディオ音の影響を打ち消すために、アンチノイズ信号を適応的に生成するステップをさらに含むことができ、ここで、狭帯域対全帯域の比は、リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除したリファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である。本方法は、トランスデューサに提供されるオーディオ信号を生成するように、アンチノイズ信号をソース・オーディオ信号と組み合わせるステップをさらに含むことができる。
本開示のこれら及び他の実施例によると、パーソナル・オーディオ機器の少なくとも一部を実装するための集積回路は、出力部と、リファレンス・マイクロホン入力部と、エラー・マイクロホン入力部と、処理回路とを含むことができる。出力部は、リスナーへの再生のためのソース・オーディオと、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含む信号をトランスデューサに提供するためのものであってもよい。リファレンス・マイクロホン入力部は、周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を受信するためのものであってもよい。エラー・マイクロホン入力部は、トランスデューサの出力と、トランスデューサにおける周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を受信するためのものであってもよい。処理回路は、リスナーに聞こえる周囲のオーディオ音の存在を低減させるように、リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタを実装することができ、この処理回路が、計算された狭帯域対全帯域の比に従って適応フィルタの応答を適応させることによって、エラー・マイクロホン信号とリファレンス・マイクロホン信号とに合わせて適応フィルタの応答を成形する係数制御ブロックを実装することができ、ここで、狭帯域対全帯域の比は、リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除したリファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である。
本開示の技術的な利点は、本明細書に含まれる図、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかになる可能性がある。実施例の目的及び利点は、特許請求の範囲において特に指摘される要素、特徴、及び組合せによって少なくとも実現され、達成されるであろう。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも、実例であって説明のためのものであり、本開示で述べられた特許請求の範囲を限定しないことを理解されたい。
本実施例及びその利点についてのより完全な理解は、同様の参照番号が同様の特徴を指す添付図面と併せて以下の説明を参照することによって得られる可能性がある。
本開示の実施例による、無線携帯型電話の図である。 本開示の実施例による、図１に描かれた無線電話内部の選択された回路のブロック図である。 本開示の実施例による、図２のコーダ・デコーダ（コーデック）集積回路の能動雑音消去（ＡＮＣ）回路内部の選択された信号処理回路及び機能ブロックを描くブロック図である。
本開示は、無線電話などのパーソナル・オーディオ機器において実装することができる雑音消去技法及び回路を包含する。パーソナル・オーディオ機器は、周囲の音響環境を計測し、周囲の音響事象を消去するためにスピーカ（又は他のトランスデューサ）出力部において注入される信号を生成することができるＡＮＣ回路を含む。周囲の音響環境を計測するためにリファレンス・マイクロホンが設けられてもよく、並びに、周囲のオーディオ音を消去するアンチノイズ信号の適応を制御するために、及び処理回路の出力部からトランスデューサまでの電気的及び音響的経路を補正するためにエラー・マイクロホンが含まれてもよい。
ここで図１を参照すると、本開示の実施例により示されるような無線電話１０が人間の耳５に近接して示されている。無線電話１０は、本発明の実施例による技法が用いられてもよい機器の実例であるが、図示された無線電話１０において又は後の図に描かれる回路において具現化される要素若しくは構成のすべてが、特許請求の範囲に規定された本発明を実施するために必要なわけではないことを理解されたい。無線電話１０は、無線電話１０によって受信された遠方の音声を再現するスピーカＳＰＫＲなどのトランスデューサを、例えば、リングトーン、保存されたオーディオ・プログラム素材、バランスのとれた会話理解を行うための近端音声（すなわち、無線電話１０のユーザの音声）の注入、並びに無線電話１０による再現を必要とする他のオーディオなどの他のローカルなオーディオ事象、例えば、無線電話１０よって受信されたウェブ・ページ又は他のネットワーク通信からのソース、並びにバッテリ低下の指示や他のシステム事象の通知などのオーディオ指示などと共に、含むことができる。無線電話１０から他の会話参加者（複数可）に送信される近端音声を捕らえるために近接音声マイクロホンＮＳが設けられてもよい。
無線電話１０は、スピーカＳＰＫＲによって再現される遠方の音声及び他のオーディオの明瞭度を改善するために、スピーカＳＰＫＲにアンチノイズ信号を注入するＡＮＣ回路及び機能を含むことができる。リファレンス・マイクロホンＲは、周囲の音響環境を計測するために設けられてもよく、近端音声がリファレンス・マイクロホンＲによって生成される信号において最小化され得るように、ユーザの口の典型的な位置から離れて置かれてもよい。別のマイクロホンであるエラー・マイクロホンＥは、無線電話１０が耳５のすぐそばにあるときに、耳５に近いスピーカＳＰＫＲによって再現されるオーディオと組み合わされる周囲オーディオの尺度を提供することによって、ＡＮＣの動作をさらに改善するために設けられることがある。無線電話１０内部の回路１４は、リファレンス・マイクロホンＲ、近接音声マイクロホンＮＳ、及びエラー・マイクロホンＥからの信号を受信し、無線電話トランシーバを有する無線周波数（ＲＦ）集積回路１２などの他の集積回路とインターフェースするオーディオコーデック集積回路（ＩＣ）２０を含むことができる。本開示の一部の実施例では、本明細書に開示される回路及び技法は、例えばチップ上ＭＰ３プレーヤー集積回路のような、パーソナル・オーディオ機器全体を実現するための制御回路及び他の機能性を含む単一の集積回路に組み込まれてもよい。
一般に、本開示のＡＮＣ技法は、リファレンス・マイクロホンＲに飛び込んでくる（スピーカＳＰＫＲの出力及び／又は近端音声とは対照的に）周囲の音響事象を計測し、また、エラー・マイクロホンＥに飛び込んでくる同じ周囲の音響事象を計測することによって、無線電話１０のＡＮＣ処理回路が、エラー・マイクロホンＥでの周囲の音響事象の大きさを最小化する特性を有するようにリファレンス・マイクロホンＲの出力から生成されるアンチノイズ信号を適応させる。音響経路Ｐ（ｚ）がリファレンス・マイクロホンＲからエラー・マイクロホンＥまで延在しているため、ＡＮＣ回路は、コーデックＩＣ２０の音声出力回路の応答と、特定の音響環境におけるスピーカＳＰＫＲとエラー・マイクロホンＥとの間の結合を含むスピーカＳＰＫＲの音響／電気伝達関数とを表わす電気的及び音響的経路Ｓ（ｚ）の影響を除去しながら、音響経路Ｐ（ｚ）を効果的に推定しており、この特定の音響環境は、無線電話１０が耳５にしっかりと押し当てられていないときには、耳５及び他の物理的物体の近さ及び構造、並びに無線電話１０に近接しているかもしれない人間の頭の構造によって影響を受け得る。図示する無線電話１０は、第３の近接音声マイクロホンＮＳを有する２マイクロホンＡＮＣシステムを含んでいるが、本発明の一部の態様は、別個のエラー及びリファレンス・マイクロホンを含まないシステム、又はリファレンス・マイクロホンＲの機能を行うために近接音声マイクロホンＮＳを使用する無線電話において実施されてもよい。また、オーディオ再生のためにのみ設計されたパーソナル・オーディオ機器では、近接音声マイクロホンＮＳは一般に含まれず、以下でさらに詳細に説明する回路の近接音声信号経路は、検出スキームを扱うマイクロホンへの入力に与えられる選択肢を限定する以外は、本開示の範囲を変更することなく省略されてもよい。
ここで図２を参照すると、無線電話１０の内部の選択された回路がブロック図で示されている。コーデックＩＣ２０は、リファレンス・マイクロホン信号を受信し、リファレンス・マイクロホン信号のディジタル表現ｒｅｆを生成するためのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）２１Ａと、エラー・マイクロホン信号を受信し、エラー・マイクロホン信号のディジタル表現ｅｒｒを生成するためのＡＤＣ２１Ｂと、近接音声マイクロホン信号を受信し、近接音声マイクロホン信号のディジタル表現ｎｓを生成するためのＡＤＣ２１Ｃとを含むことができる。コーデックＩＣ２０は、増幅器ＡｌからスピーカＳＰＫＲを駆動するための出力を生成することができ、この増幅器Ａｌが結合器２６の出力を受信するディジタル・アナログコンバータ（ＤＡＣ）２３の出力を増幅することができる。結合器２６は、内部オーディオ・ソース２４からのオーディオ信号ｉａと、慣例によりリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆの雑音と同一極性を有し、したがって結合器２６によって減算される、ＡＮＣ回路３０によって生成されたアンチノイズ信号と、近接音声マイクロホン信号ｎｓの一部とを組み合わせることができ、それによって、無線電話１０のユーザは、無線周波数（ＲＦ）集積回路２２から受信され得て、やはり結合器２６によって組み合わされてもよいダウンリンク音声ｄｓとの適切な関係において彼又は彼女自身の声を聞くことができる。また、近接音声マイクロホン信号ｎｓは、ＲＦ集積回路２２に提供されてもよく、アンテナＡＮＴを介してサービス・プロバイダーにアップリンク音声として送信されてもよい。
ここで図３を参照すると、本開示の実施例によるＡＮＣ回路３０の詳細が示されている。適応フィルタ３２は、リファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆを受信することができ、理想的な状況下では、その伝達関数Ｗ（ｚ）をＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）となるように適応させてアンチノイズ信号を生成することができ、これを、図２の結合器２６によって例示されるように、アンチノイズ信号をトランスデューサによって再現されるオーディオと組み合わせる出力結合器に提供することができる。適応フィルタ３２の係数は、信号の相関関係を用いて適応フィルタ３２の応答を決定するＷ係数制御ブロック３１によって制御されてもよく、これが、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒ中に存在するリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆのそれらの成分間の、最小２乗平均の意味での誤差を全体的に最小化する。Ｗ係数制御ブロック３１によって比較される信号は、フィルタ３４Ｂによって提供される経路Ｓ（ｚ）の応答の推定のコピーによって成形されるようなリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆと、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒを含む別の信号とであってもよい。経路Ｓ（ｚ）の応答の推定のコピーである応答ＳＥＣＯＰＹ（Ｚ）によってリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆを変換し、結果として生じる信号とエラー・マイクロホン信号ｅｒｒとの差を最小化することによって、適応フィルタ３２は、Ｐ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の所望の応答に適応することができる。さらに、以下により詳細に説明されるような応答Ｃｘ（ｚ）を有するフィルタ３７Ａは、フィルタ３４Ｂの出力を処理し、Ｗ係数制御ブロック３１に第１の入力を提供することができる。Ｗ係数制御ブロック３１への第２の入力は、Ｃｅ（ｚ）の応答を有する別のフィルタ３７Ｂによって処理され得る。フィルタ３７Ａ、３７Ｂの両方とも、ＤＣオフセットや非常に低周波数の変動がＷ（ｚ）の係数に影響しないように、高域通過の応答を含むことができる。エラー・マイクロホン信号ｅｒｒに加えて、Ｗ係数制御ブロック３１によってフィルタ３４Ｂの出力と比較される信号には、応答ＳＥＣＯＰＹ（Ｚ）がコピーであるフィルタ応答ＳＥ（ｚ）によって処理されたダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの反転量が含まれてもよい。ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの反転量を注入することによって、適応フィルタ３２が、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒ中に存在する比較的大きな量のダウンリンク・オーディオ信号及び／又は内部オーディオ信号に適応するのを防止することができ、ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａのこの反転コピー（inverted copy）を経路Ｓ（ｚ）の応答の推定で変換することによって、比較前にエラー・マイクロホン信号ｅｒｒから除去されたダウンリンク・オーディオ信号及び／又は内部オーディオ信号は、Ｓ（ｚ）の電気的及び音響的経路が、ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａがエラー・マイクロホンＥに到達するために辿る経路であるため、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒで再現されるダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの予期されるバージョンと一致するはずである。フィルタ３４Ｂは、それ自体適応フィルタでなくてもよいが、フィルタ３４Ｂの応答が適応フィルタ３４Ａの適応に追従するように、適応フィルタ３４Ａの応答と一致するように調整される調節可能な応答を有することができる。
上記を実現するために、適応フィルタ３４Ａは、ＳＥ係数制御ブロック３３によって制御される係数を有することができ、これがダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａと、上記のフィルタされたダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａを除去した後のエラー・マイクロホン信号ｅｒｒとを比較することができ、これは、エラー・マイクロホンＥに送達される予期されるダウンリンク・オーディオを表わすように適応フィルタ３４Ａによってフィルタされており、結合器３６によって適応フィルタ３４Ａの出力から除去される。ＳＥ係数制御ブロック３３は、実際のダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａを、再生補正エラー中に存在するダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの成分と関連付ける。それによって、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒから減算されると、ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａに起因しないエラー・マイクロホン信号ｅｒｒのコンテンツを含む信号をダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａから生成するように、適応フィルタ３４Ａを適応させることができる。
ＡＮＣ回路３０の狭帯域制御ブロック４２は、無線電話１０又は別のパーソナル・オーディオ機器のユーザが、運転中又は車両で移動中にオーディオ・トランスデューサによって生成された音を聞いているときに、タイヤと道路との間の音振動のために生じることがある狭帯域ノイズを検出し消去するように構成されてもよい。そのような機能を実行するために、狭帯域制御ブロック４２は、狭帯域対全帯域の比を計算することができ、ここで、狭帯域対全帯域の比は、特定の周波数範囲内で発生するリファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力をリファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除した関数である。この特定の周波数範囲は、そのような特定の周波数範囲で発生するノイズを検出し消去することが望ましい可能性がある、対象とするいかなる適切な帯域であってもよい。例えば、一部の実施例では、その特定の周波数範囲は、車両での移動のために生じることがあるノイズに対応する、およそ５０Ｈｚとおよそ３８０Ｈｚとの間であり得る。狭帯域対全帯域の比が大きいほど、ＡＮＣ回路３０の適応システムは、より不安定となり、したがってＡＮＣ回路の望ましくない動作を引き起こす。したがって、狭帯域対全帯域の比の値に基づいて、狭帯域制御ブロック４２は、ＡＮＣ回路３０の１つ又は複数の他のブロックを制御するための（図３には示されない）制御信号を生成することができる。例えば、狭帯域対全帯域の比が大きくなるとともに、狭帯域制御ブロック４２は、フィルタ３２、３４Ａについての様々な係数のステップサイズを減少させることができ、その逆も行うことができる。別の実例として、狭帯域対全帯域の比が大きくなるとともに、狭帯域制御ブロック４２は、所望の利得に従って適切に係数を一定の率で変化させること（scaling）によって、フィルタ３２及び３４Ａの１つ又は複数の利得を減少させることができ、その逆も行うことができる。１つ又は複数のフィルタ３２及び３４Ａの利得を変えるために、２０１１年１２月２１日に出願された「Bandlimiting Anti-Noise in Personal Audio Devices Having Adaptive Noise Cancellation(ANC)」という名称の米国特許出願第１３／３３３，４８４号に開示されたものと同様の又は同一の手法が使用されてもよく、この特許は、すべての関連のある目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
その最も簡単な形態では、狭帯域対全帯域の比は、全帯域電力で除した狭帯域電力として計算されてもよい。しかしながら、さもなければ狭帯域対全帯域の比の計算に不必要に寄与する可能性のある外乱又は異常値の影響を制限する若しくはなくすことによって、ある時間にわたる狭帯域対全帯域の比を平滑化する又はその堅牢性を向上させるために、様々な手法を使用し得る。例えば、ある時間にわたる狭帯域対全帯域の比を平滑化するために、狭帯域対全帯域の比を、
ＮＦＲｎ＝αＮＦＲｎ−１＋（１−α）（「現在の狭帯域電力」／「現在の全帯域電力」）
として計算してもよく、ここでＮＦＲｎは所与の離散時間間隔ｎでの狭帯域対全帯域の比の値であり、ＮＦＲｎ−１は、直前の離散時間間隔ｎ−１での狭帯域対全帯域の比の値であり、αは、αが増加すると、狭帯域対全帯域の比の応答がより滑らかになり、その逆も成り立つような、直前の離散時間間隔ｎ−１での、狭帯域対全帯域の比の計算における相対的な重みを決定する平滑化係数である。このようにして、狭帯域対全帯域の比は、狭帯域対全帯域の比の直前の値と、リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力をリファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除したのと等しい量との混合平均として計算され得る。
別の実例として、上で示した計算と比較して狭帯域制御ブロックの堅牢性を高めるために、狭帯域対全帯域の比を、
ＮＦＲｎ＝αＮＦＲｎ−１＋（１−α）（「現在の狭帯域電力」／「調整された現在の全帯域電力」）
として計算してもよく、ここで「調整された現在の全帯域電力」は、リファレンス・マイクロホンの「現在の全帯域電力」から狭帯域電力の特定の周波数範囲外に存在する信号異常値を減じたものに等しい。そのような信号異常値は、任意の適切な方法で規定され及び／又は識別され得る。例えば、信号異常値は、その狭帯域周波数の範囲外で発生する、全帯域電力スペクトルの特定の周波数での信号を含むことがあり、そのような周波数での大きさは隣接する周波数での大きさよりも著しく大きい（例えば、２倍、１０倍など）。したがって、狭帯域対全帯域の比は、狭帯域対全帯域の比の直前の値と、リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力を、リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力から狭帯域電力の周波数範囲外に存在するリファレンス・マイクロホン信号の異常値の現在の電力を減じたのと等しい量で除したのと等しい量との混合平均として計算される。
別の実例として、上で示した計算と比較して、狭帯域制御ブロックの堅牢性を高めるために、狭帯域対全帯域の比を、信号外乱が離散時間間隔ｎ中に検出されない場合は、
ＮＦＲｎ＝αＮＦＲｎ−１＋（１−α）（「現在の狭帯域電力」／「調整された現在の全帯域電力」）、
信号外乱が離散時間間隔ｎ中に検出される場合は、
ＮＦＲｎ＝ＮＦＲｎ−１
として計算してもよい。本明細書で使用されるように、用語「信号外乱」は、狭帯域ノイズの検出に誤って影響を及ぼすと予想されるリファレンス・マイクロホンに飛び込む、いかなる音も含むことができ、リファレンス・マイクロホンの近くで発生する突発的な音声若しくは他の音、周囲の風の存在、物体とリファレンス・マイクロホンとの物理的な接触、瞬間的なトーン、及び／又はその他の同様の音を含んでもよい。そのような外乱は、パーソナル・オーディオ機器に関連付けられたリファレンス・マイクロホン、別のマイクロホン、及び／又はその他のセンサによって検出され得る。
本開示は、当業者が理解する本明細書の例示的な実施例に対するすべての変更形態、置換形態、変形形態、代替形態及び修正形態を包含する。同様に、適切な場合は、添付された特許請求の範囲は、当業者が理解する本明細書の例示的な実施例に対するすべての変更形態、置換形態、変形形態、代替形態及び修正形態を包含する。さらに、特定の機能を行うように適合され、配置され、能力を有し、構成され、可能にされ、動作可能であり、又は作用効果がある、添付された特許請求の範囲における装置若しくはシステム又は装置若しくはシステムの構成要素への言及は、その装置、システム、若しくは構成要素、又はその特定の機能が、活性化され、電源投入され、若しくは解除されるか否かにかかわらず、その装置、システム、若しくは構成要素が、そのように適合され、配置され、能力を有し、構成され、可能にされ、動作可能であり又は作用効果がある限り、その装置、システム、若しくは構成要素を包含する。
本明細書に列挙された実例及び条件付き文言はすべて、本発明及び発明者が技術の推進に貢献した概念を読者が理解する手助けとなる教育的な目的が意図されており、そのような特別に列挙された実例及び条件に限定しないものとして解釈される。本発明の実施例について詳細に記載したが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱せずに、本発明に対する様々な変更、置換え、及び代替を行うことができることを理解されたい。

Claims (24)

  1. パーソナル・オーディオ機器ハウジングと、
    リスナーへの再生のためのソース・オーディオと、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の前記影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含むオーディオ信号を再現するための、前記ハウジングに取り付けられたトランスデューサと、
    前記周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を提供するための、前記ハウジングに取り付けられたリファレンス・マイクロホンと、
    前記トランスデューサの前記音響出力と、前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を提供するための、前記トランスデューサ近傍で前記ハウジングに取り付けられたエラー・マイクロホンと、
    前記リスナーに聞こえる前記周囲のオーディオ音の存在を低減させるように、前記リファレンス・マイクロホン信号から前記アンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタを実装する処理回路であって、前記エラー・マイクロホン信号中の前記周囲のオーディオ音を最小化するように前記適応フィルタの前記応答を適応させ、さらに、計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させることによって、前記エラー・マイクロホン信号と前記リファレンス・マイクロホン信号とに合わせて前記適応フィルタの前記応答を成形する係数制御ブロックを実装し、当該狭帯域対全帯域の比は、前記リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である、処理回路と、
    を備えるパーソナル・オーディオ機器。
  2. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算される、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  3. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記狭帯域電力の周波数範囲外に存在するリファレンス・マイクロホン信号の異常値の現在の電力を減じた前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力と等しい量で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算される、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  4. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記リファレンス・マイクロホン信号上で外乱が検出されないとの判定に応答して、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算され、
    前記狭帯域対全帯域の比が、前記リファレンス・マイクロホン信号上で外乱が検出されるという判定に応答して、前記狭帯域対全帯域の比のリファレンス・マイクロホン信号の前記直前の値と等しいとして計算される、
    請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  5. 前記狭帯域電力が、およそ５０Ｈｚとおよそ３８０Ｈｚとの間の周波数に対する前記リファレンス・マイクロホン信号の電力からなる、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  6. 前記処理回路が、前記計算された狭帯域対全帯域の比に基づいて前記係数制御ブロックの少なくとも１つの係数のステップサイズを制御することによって、前記計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させる、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  7. 前記処理回路が、前記計算された狭帯域対全帯域の比に基づいて前記適応フィルタの適応ノイズ制御利得を制御することによって、前記計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させる、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  8. 前記リファレンス・マイクロホン信号の前記狭帯域電力が、主として車両での移動によって引き起こされる周囲のノイズに起因する、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
  9. パーソナル・オーディオ機器のトランスデューサの前記近傍の周囲のオーディオ音を消去するための方法であって、
    リファレンス・マイクロホン信号を生成するように、リファレンス・マイクロホンによって周囲のオーディオ音を測定するステップと、
    エラー・マイクロホン信号を生成するように、エラー・マイクロホンによって前記トランスデューサの出力と前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオ音とを測定するステップと、
    前記エラー・マイクロホン信号中の前記周囲のオーディオ音を最小化するように前記リファレンス・マイクロホンの出力をフィルタし、さらに、計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記リファレンス・マイクロホンの前記出力をフィルタする適応フィルタの応答を適応させることによって、前記リファレンス・マイクロホンによる前記測定の結果と前記エラー・マイクロホンによる前記測定とから、前記トランスデューサの音響出力での周囲のオーディオ音の前記影響を打ち消すためにアンチノイズ信号を適応的に生成するステップであって、当該狭帯域対全帯域の比は、前記リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である、ステップと、
    前記トランスデューサに提供されるオーディオ信号を生成するように、前記アンチノイズ信号をソース・オーディオ信号と組み合わせるステップと、
    を含む方法。
  10. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算される、請求項９に記載の方法。
  11. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記狭帯域電力の周波数範囲外に存在するリファレンス・マイクロホン信号の異常値の現在の電力を減じた前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力と等しい量で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算される、請求項９に記載の方法。
  12. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記リファレンス・マイクロホン信号上で外乱が検出されないとの判定に応答して、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算され、
    前記狭帯域対全帯域の比が、前記リファレンス・マイクロホン信号上で外乱が検出されるという判定に応答して、前記狭帯域対全帯域の比のリファレンス・マイクロホン信号の前記直前の値と等しいとして計算される、
    請求項９に記載の方法。
  13. 前記狭帯域電力が、およそ５０Ｈｚとおよそ３８０Ｈｚとの間の周波数に対する前記リファレンス・マイクロホン信号の電力からなる、請求項９に記載の方法。
  14. 前記計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させるステップが、前記計算された狭帯域対全帯域の比に基づいて前記係数制御ブロックの少なくとも１つの係数のステップサイズを制御するステップを含む、請求項９に記載の方法。
  15. 前記計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させるステップが、前記計算された狭帯域対全帯域の比に基づいて前記適応フィルタの適応ノイズ制御利得を制御するステップを含む、請求項９に記載の方法。
  16. 前記リファレンス・マイクロホン信号の前記狭帯域電力が、主として車両での移動によって引き起こされる周囲のノイズに起因する、請求項９に記載の方法。
  17. パーソナル・オーディオ機器の少なくとも一部を実装するための集積回路であって、
    リスナーへの再生のためのソース・オーディオと、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の前記影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含む信号を前記トランスデューサに提供するための出力部と、
    前記周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を受信するためのリファレンス・マイクロホン入力部と、
    前記トランスデューサの前記出力と、前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を受信するためのエラー・マイクロホン入力部と、
    前記リスナーに聞こえる前記周囲のオーディオ音の存在を低減させるように、前記リファレンス・マイクロホン信号から前記アンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタを実装する処理回路であって、前記エラー・マイクロホン信号中の前記周囲のオーディオ音を最小化するように前記適応フィルタの前記応答を適応させ、さらに、計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させることによって、前記エラー・マイクロホン信号と前記リファレンス・マイクロホン信号とに合わせて前記適応フィルタの前記応答を成形する係数制御ブロックを実装し、当該狭帯域対全帯域の比は、前記リファレンス・マイクロホン信号の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の狭帯域電力の関数である、処理回路と、
    を備える集積回路。
  18. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算される、請求項１７に記載の集積回路。
  19. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記狭帯域電力の周波数範囲外に存在するリファレンス・マイクロホン信号の異常値の現在の電力を減じた前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力と等しい量で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算される、請求項１７に記載の集積回路。
  20. 前記狭帯域対全帯域の比が、前記リファレンス・マイクロホン信号上で外乱が検出されないとの判定に応答して、前記狭帯域対全帯域の比の直前の値と、前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の全帯域電力で除した前記リファレンス・マイクロホン信号の現在の狭帯域電力と等しい量との混合平均として計算され、
    前記狭帯域対全帯域の比が、前記リファレンス・マイクロホン信号上で外乱が検出されるという判定に応答して、前記前記狭帯域対全帯域の比のリファレンス・マイクロホン信号の前記直前の値と等しいとして計算される、
    請求項１７に記載の集積回路。
  21. 前記狭帯域電力が、およそ５０Ｈｚとおよそ３８０Ｈｚとの間の周波数に対する前記リファレンス・マイクロホン信号の電力からなる、請求項１７に記載の集積回路。
  22. 前記処理回路が、前記計算された狭帯域対全帯域の比に基づいて前記係数制御ブロックの少なくとも１つの係数のステップサイズを制御することによって、前記計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させる、請求項１７に記載の集積回路。
  23. 前記処理回路が、前記計算された狭帯域対全帯域の比に基づいて前記適応フィルタの適応ノイズ制御利得を制御することによって、前記計算された狭帯域対全帯域の比に従って前記適応フィルタの前記応答を適応させる、請求項１７に記載の集積回路。
  24. 前記リファレンス・マイクロホン信号の前記狭帯域電力が、主として車両での移動によって引き起こされる周囲のノイズに起因する、請求項１７に記載の集積回路。
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