JP2016526862A - 能動騒音低減anrイヤホンに適用されるハウリング抑制方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
という関係を満たすと、
フィードバックシステムが不安定になって、発振を形成し、ハウリングを発生させてしまう。上記条件を満たす場合、周波数がfOscである信号の振幅は、
の循環過程において指数関数的に増加し、理想的な状態では、複数回循環した後にその振幅が無限大に近くなる。しかし、ANRイヤホンにおいては、回路の総電圧又はMICの振幅が制限されるため、通常、その最大振幅値まで増大することになる。
前記ANRイヤホンの装着時に耳道外に位置するポジションに設けられた第1のマイクロホン及び前記ANRイヤホンの装着時に耳道内に位置するポジションに設けられた第2のマイクロホンによって信号を採集するステップと、
前記第1のマイクロホン及び第2のマイクロホンによって採集された信号の間の関係により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断するステップと、
前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がある状態である場合、ハウリングの発生を防止する処理を行うステップと、を含む。
前記ANRイヤホンの装着時に耳道外に位置するポジションに設けられた第1のマイクロホンと、
前記ANRイヤホンの装着時に耳道内に位置するポジションに設けられた第2のマイクロホンと、
前記第1のマイクロホン及び第2のマイクロホンによって採集された信号の間の関係により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断する状態判断器と、
前記状態判断器から出力された前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がある状態である場合、ハウリングの発生を防止する処理を行うハウリング処理器と、を含む。
ANRイヤホンの装着時に耳道外に位置するポジションに設けられた第1のマイクロホン901と、
ANRイヤホンの装着時に耳道内に位置するポジションに設けられた第2のマイクロホン902と、
第1のマイクロホン901及び第2のマイクロホン902によって採集された信号の間の関係により、ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断する状態判断器903と、
状態判断器903から出力されたANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がある状態である場合、ハウリングの発生を防止する処理を行うハウリング処理器904と、を含む。
第1のマイクロホン901によって採集されたデジタル信号をキャッシュするための第1のデータキャッシュ1001と、
第2のマイクロホン902によって採集されたデジタル信号をキャッシュするための第2のデータキャッシュ1002と、
第1のデータキャッシュ1001及び第2のデータキャッシュ1002におけるデータにより、第1のマイクロホン901から第2のマイクロホン902までの時間領域の伝達関数を算出するための伝達関数推定器1003と、
第1のマイクロホンから第2のマイクロホンまでの時間領域の伝達関数の前M次の平方和と前N次の平方和との比である時間領域の判定統計量を得るために用いられる判定統計量演算器1004と、ここで、Nが自然数で、時間領域の伝達関数の長さであり、MがNより小さい自然数であって、
時間領域の判定統計量が、イヤホン構造により変化し統計により得られる判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断し、時間領域の判定統計量が前記判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断するために用いられる状態判定器1005と、を含む。
及びERR MICのデジタル信号
は、それぞれ、第1のデータキャッシュ1001及び第2のデータキャッシュ1002に入力され、データフレーム
及び
を形成し、
ここで、Lはデータフレームの長さである。
及び
は伝達関数推定器1003に入力され、伝達関数推定器1003がREF MICからERR MICまでの伝達関数
を算出する。伝達関数の計算方式は、クロスパワースペクトルとオートパワースペクトルとの除算という方式を用いることができ、
を
の周波数領域形式として、
を
の周波数領域形式として、
を伝達関数
の周波数領域形式とすると、算式は次のようになる。
ここで、
は
の共役である。E(.)は期待値演算を表し、ifftは逆フーリエ変換を表す。
である。
ここで、Nは伝達関数の長さであり、自然数である。即ち、時間領域の判定統計量rref_errは、伝達関数の前M次の平方和と伝達関数全体の平方和との比である。この時間領域の判定統計量rref_errは、REF MIC信号とERR MIC信号との間の遅延特性即ち因果性を反映する。遅延が小さいほど、rref_errが大きくなり、ハウリング発生の可能性がある状態に近くなる。MはNより小さい自然数であり、通常、Mは1、2又は3を取る。判定閾値は、イヤホン構造によって変化し、統計により得られる。Howling状態の判定統計量はNoHowling状態の判定統計量より大きい。rref_errが閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断し、そうでない場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断する。
は判定統計量演算器1004に入力され、判定統計量演算器1004は時間領域の判定統計量rref_errを算出する。時間領域の判定統計量rref_errは状態判定器1005に入力され、状態判定器1005は、イヤホンの現在の状態(ハウリング発生の可能性がない状態、又は、ハウリング発生の可能性がある状態)を判断して出力する。状態判定器1005は、時間領域の判定統計量が判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断し、時間領域の判定統計量が判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断する。
第1のデータキャッシュ1001は、第1のマイクロホン901によって採集されたデジタル信号をキャッシュするために用いられ、
第2のデータキャッシュ1002は、第2のマイクロホン902によって採集されたデジタル信号をキャッシュするために用いられ、
伝達関数推定器1003は、第1のデータキャッシュ1001及び第2のデータキャッシュ1002におけるデータにより、第1のマイクロホン901から第2のマイクロホン902までの周波数領域の伝達関数を算出するために用いられ、
判定統計量演算器1004は、第1のマイクロホンから第2のマイクロホンまでの周波数領域の伝達関数の前M次のモジュラ平方和と前M+1からN/2次までのモジュラ平方和との比である周波数領域の判定統計量を得るために用いられ、ここで、Nが自然数で、周波数領域の伝達関数の長さであり、MがN/2より小さい自然数であり、
状態判定器1005は、周波数領域の判定統計量が、イヤホン構造により変化し統計により得られる判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断し、周波数領域の判定統計量が前記判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断するために用いられる。
及びERR MICのデジタル信号
は、それぞれ、第1のデータキャッシュ1001及び第2のデータキャッシュ1002に入力され、データフレーム
及び
を形成し、
ここで、Lはデータフレームの長さである。
及び
は伝達関数推定器1003に入力され、伝達関数推定器1003はREF MICからERR MICまでの周波数領域の伝達関数
を算出する。伝達関数の計算方式は、クロスパワースペクトルとオートパワースペクトルとの除算という方式を用いることができ、
を
の周波数領域形式として、
を
の周波数領域形式とし、
を伝達関数
の周波数領域形式とすると、算式は次のようになる。
ここで、
は
の共役である。E(.)は期待値演算を表す。
判定統計量演算器1004によって算出された周波数領域の判定統計量Rref_errは、
である。
ここで、Nは伝達関数の長さである。即ち、周波数領域の判定統計量Rref_errは、周波数領域の伝達関数の前M次のモジュラ平方和とM+1からN/2次までのモジュラ平方和との比である。この判定統計量は、伝達関数のローパスフィルタリング特性を反映し、Rref_errが大きいほど、ローパスフィルタリング特性がよくなり、ハウリング発生の可能性がない状態に近づく。判定閾値は、イヤホン構造によって変化し、統計により得られる。判定統計量Rref_errが閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断し、そうでない場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断する。
は判定統計量演算器1004に入力され、判定統計量演算器1004は周波数領域の判定統計量Rref_errを算出する。周波数領域の判定統計量Rref_errは状態判定器1005に入力され、状態判定器1005は、イヤホンの現在の状態を判断する。
Claims (10)
- ANRイヤホンの装着時に耳道外に位置するポジションに設けられた第1のマイクロホン及び前記ANRイヤホンの装着時に耳道内に位置するポジションに設けられた第2のマイクロホンによって信号を採集するステップと、
前記第1のマイクロホン及び前記第2のマイクロホンによって採集された信号の間の関係により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断するステップと、
前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がある状態である場合、ハウリングの発生を防止する処理を行うステップと
を含む能動騒音低減ANRイヤホンに適用されるハウリング抑制方法。 - 前記第1のマイクロホン及び前記第2のマイクロホンによって採集された信号の間の関係により、前記ANRイヤホンの現在状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断するステップは、
前記第1のマイクロホン及び前記第2のマイクロホンによって採集された信号により、前記第1のマイクロホンから前記第2のマイクロホンまでの伝達関数を算出する処理と、
前記伝達関数の時間領域特性により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断し、若しくは、前記伝達関数の周波数領域特性により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断する処理と
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記伝達関数の時間領域特性により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断する処理は、
時間領域の判定統計量を、前記第1のマイクロホンから前記第2のマイクロホンまでの時間領域の伝達関数の前M次の平方和と前N次の平方和との比とすることであって、ここで、Nが自然数で前記時間領域の伝達関数の長さであり、MがNより小さい自然数であることと、
前記時間領域の判定統計量が、イヤホン構造により変化し統計により得られる判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断し、前記時間領域の判定統計量が前記判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断することと
を含む請求項2に記載の方法。 - 前記伝達関数の周波数領域特性により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断する処理は、
周波数領域の判定統計量を、前記第1のマイクロホンから前記第2のマイクロホンまでの周波数領域の伝達関数の前M次のモジュラ平方和と前M+1からN/2次までのモジュラ平方和との比とすることであって、 ここで、Nが自然数で前記周波数領域の伝達関数の長さであり、MがN/2より小さい自然数であることと、
前記周波数領域の判定統計量が、イヤホン構造により変化し統計により得られる判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断し、前記周波数領域の判定統計量が前記判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断することと
を含む請求項2に記載の方法。 - 前記ハウリングの発生を防止する処理は、ANRパラメータを変更するか、又は、ANR回路をオフにすることを含む請求項1に記載の方法。
- 前記ANRイヤホンがフィードフォワード型ANRイヤホンである場合、前記第1のマイクロホンが、フィードフォワード型ANRを実現するために必要な参照マイクロホンREF MICであり、
前記ANRイヤホンがフィードバック型ANRイヤホンである場合、前記第2のマイクロホンが、フィードバック型ANRを実現するために必要な誤差マイクロホンERR MICであり、
前記ANRイヤホンがハイブリッド型ANRイヤホンである場合、前記第1のマイクロホンが、フィードフォワード型ANRを実現するために必要な参照マイクロホンREF MICであり、前記第2のマイクロホンが、フィードバック型ANRを実現するために必要な誤差マイクロホンERR MICである、請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。 - 能動騒音低減ANRイヤホンに適用されるハウリング抑制装置であって、
前記ANRイヤホンの装着時に耳道外に位置するポジションに設けられた第1のマイクロホンと、
前記ANRイヤホンの装着時に耳道内に位置するポジションに設けられた第2のマイクロホンと、
前記第1のマイクロホン及び第2のマイクロホンによって採集された信号の間の関係により、前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がない状態であるか、それとも、ハウリング発生の可能性がある状態であるかを判断する状態判断器と、
前記状態判断器から出力された前記ANRイヤホンの現在の状態が、ハウリング発生の可能性がある状態である場合、ハウリングの発生を防止する処理を行うハウリング処理器と
を含むハウリング抑制装置。 - 前記状態判断器は、
前記第1のマイクロホンによって採集されたデジタル信号をキャッシュする第1のデータキャッシュと、
前記第2のマイクロホンによって採集されたデジタル信号をキャッシュする第2のデータキャッシュと、
前記第1のデータキャッシュ及び前記第2のデータキャッシュにおけるデータにより、前記第1のマイクロホンから前記第2のマイクロホンまでの時間領域の伝達関数を算出する伝達関数推定器と、
前記時間領域の伝達関数の前M次の平方和と前N次の平方和との比である時間領域の判定統計量を得るために用いられる判定統計量演算器と、ここで、Nが自然数で、前記時間領域の伝達関数の長さであり、MがNより小さい自然数であって、
前記時間領域の判定統計量が、イヤホン構造により変化し統計により得られる判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断し、前記時間領域の判定統計量が前記判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断するために用いられる状態判定器と
を含む請求項7に記載の装置。 - 前記状態判断器は、
前記第1のマイクロホンによって採集されたデジタル信号をキャッシュする第1のデータキャッシュと、
前記第2のマイクロホンによって採集されたデジタル信号をキャッシュする第2のデータキャッシュと、
前記第1のデータキャッシュ及び前記第2のデータキャッシュにおけるデータにより、前記第1のマイクロホンから前記第2のマイクロホンまでの周波数領域の伝達関数を算出する伝達関数推定器と、
前記周波数領域の伝達関数の前M次のモジュラ平方和と前M+1からN/2次までのモジュラ平方和との比である周波数領域の判定統計量を得るために用いられる判定統計量演算器と、ここで、Nが自然数で、前記周波数領域の伝達関数の長さであり、MがN/2より小さい自然数であって、
前記周波数領域の判定統計量が、イヤホン構造により変化し統計により得られる判定閾値より小さい場合、ハウリング発生の可能性がある状態と判断し、前記周波数領域の判定統計量が前記判定閾値より大きい場合、ハウリング発生の可能性がない状態と判断するために用いられる状態判定器と
を含む請求項7に記載の装置。 - 前記ANRイヤホンがフィードフォワード型ANRイヤホンである場合、前記第1のマイクロホンが、フィードフォワード型ANRを実現するために必要な参照マイクロホンREF MICであり、
前記ANRイヤホンがフィードバック型ANRイヤホンである場合、前記第2のマイクロホンが、フィードバック型ANRを実現するために必要な誤差マイクロホンERR MICであり、
前記ANRイヤホンがハイブリッド型ANRイヤホンである場合、前記第1のマイクロホンが、フィードフォワード型ANRを実現するために必要な参照マイクロホンREF MICであり、前記第2のマイクロホンが、フィードバック型ANRを実現するために必要な誤差マイクロホンERR MICである、請求項7から9のいずれか1項に記載の装置。
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