JP2017518522A - 能動騒音低減イヤホン、該イヤホンに適用する騒音低減制御方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
Description
現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得るステップと、
重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するステップと、
能動騒音低減制御が必要となる場合、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するステップであって、そのうち、第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるステップと、
第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するステップと、
フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンを制御するとともに、フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するステップと、を含む。
現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行って重み付け後のエネルギーを得るためのエネルギー重み付け手段と、
エネルギー重み付け手段で得られた重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するための能動騒音低減判断手段と、
能動騒音低減判断手段によって能動騒音低減制御が必要であると判断した場合、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するためのサブバンドエネルギー計算手段であって、そのうち、第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるサブバンドエネルギー計算手段と、
サブバンドエネルギー計算手段で計算された第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するための騒音低減量決定手段と、
フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンを制御するためのフィードフォワード騒音低減制御手段と、
フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減制御手段と、を含む。
ステップS210では、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得る。
音信号がs1のとき、周波数重み付けを経てy(n)が得られるとすると、y(n)= RA(f)* s1になる。
ここで、SPL(n)は音響レベル、即ち、最終的に得られる重み付け後のエネルギーであり、αは時間重み付け係数であり、Energy(n)は現在のフレームのエネルギー値であり、Energy(n)は上記の周波数重み付け後のy(n)の二乗である。
ここで、y(n)は、音信号s1がhA(n)を通って得られたサブバンド信号を表し、nは時間を表す。
ここで、αは重み付け係数であり、αの値は、周波数応答曲線によって決定可能であり、(subband1,subband2)はサブバンドAの周波数領域範囲である。
イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにおいてそのイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたフィードバックマイクを利用して、現在時刻でフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算することを更に含む。
現在時刻で能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断し、現在時刻では風騒音が存在すると判定した場合、フィードフォワード騒音低減量に応じたフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるようにイヤホンを制御するとともに、該フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御することを更に含む。
ここで、conjが複素共役演算を表す。
音信号がs1のとき、周波数重み付けを経てy(n) が得られるとすると、y(n)= RA(f)* s1になる。
ここで、SPL(n)は音響レベル、即ち、最終的に得られる重み付け後のエネルギーであり、αは時間重み付け係数であり、Energy(n)は現在のフレームのエネルギー値であり、Energy(n)が上記の周波数重み付け後のy(n)の二乗である。
ここで、y(n)は、音信号s1がhA(n)を通って得られたサブバンド信号を表し、nは時間を表す。
ここで、αは重み付け係数であり、αの値は、周波数応答曲線によって決定可能であり、(subband1,subband2)はサブバンドAの周波数領域範囲である。
初期値決定モジュールは、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定するために用いられ、
デュアル閾値設定モジュールは、隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、上昇閾値を下降閾値より大きくするために用いられ、
エネルギー値記録モジュールは、各時刻で取得された、フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を記録するために用いられ、
騒音低減レベル上昇モジュールは、現在時刻では第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が下降閾値より大きくなっても、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が上昇閾値より大きくなると、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ上昇するように決定するために用いられ、
騒音低減レベル下降モジュールは、現在時刻では第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が上昇閾値より小さくなっても、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が下降閾値より小さくなると、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ下降するように決定するために用いられる。
現在時刻で能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断するための風騒音判断手段と、
風騒音判断手段によって現在時刻では風騒音が存在すると判断した場合、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるようにイヤホンを制御するとともに、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するための風騒音処理手段と、を更に含む。
Claims (12)
- 能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法であって、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードフォワードマイクが配置され、前記フィードフォワードマイクは前記各片方のイヤホンの外側に配置され、
現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得るステップと、
前記重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するステップと、
能動騒音低減制御が必要となる場合、現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するステップであって、そのうち、前記第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、前記イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるステップと、
前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するステップと、
前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するとともに、前記フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するステップと
を含むことを特徴とする騒音低減制御方法。 - 前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードバックマイクが配置され、前記フィードバックマイクは、前記各片方のイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置され、前記騒音低減制御方法は、
前記イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、現在時刻で前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算することを更に含み、
前記の、前記フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することは、
前記計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギー値に基づいて、前記フィードバック騒音低減量に対して調整を行うことと、
調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することと
を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の騒音低減制御方法。 - 前記の、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することは、
調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御した後、前記フィードバックマイクにより採集された騒音低減後の信号を取得し、騒音低減後の信号のエネルギーを計算することと、
該計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーが前記騒音低減後の信号のエネルギーより小さくなっているか否かを比較し、小さくなっている場合、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御し、そうでない場合、調整前のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することと
を含むことを特徴とする請求項2に記載の騒音低減制御方法。 - 前記の、前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定することは、
前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定することを含むことを特徴とする請求項1に記載の騒音低減制御方法。 - 前記の、前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定することは、
隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、前記上昇閾値を前記下降閾値より大きくすることと、
各時刻で取得された、前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を記録することと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より大きくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より大きくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ上昇するように決定することと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より小さくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より小さくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ下降するように決定することと
を更に含むことを特徴とする請求項4に記載の騒音低減制御方法。 - 現在時刻で前記能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、前記相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断することと、
現在時刻では風騒音が存在すると判定した場合、前記フィードフォワード騒音低減量に応じたフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるように前記イヤホンを制御するとともに、前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することと
を更に含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の騒音低減制御方法。 - 能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムであって、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードフォワードマイクが配置され、該フィードフォワードマイクは前記各片方のイヤホンの外側に配置され、
現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行って重み付け後のエネルギーを得るためのエネルギー重み付け手段と、
前記エネルギー重み付け手段で得られた重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するための能動騒音低減判断手段と、
前記能動騒音低減判断手段によって能動騒音低減制御が必要であると判断した場合、現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するためのサブバンドエネルギー計算手段であって、そのうち、前記第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、前記イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるサブバンドエネルギー計算手段と、
前記サブバンドエネルギー計算手段で計算された前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するための騒音低減量決定手段と、
前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためのフィードフォワード騒音低減制御手段と、
前記フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減制御手段と
を含むことを特徴とする騒音低減制御システム。 - 前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードバックマイクが配置され、前記フィードバックマイクは、前記各片方のイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置され、前記騒音低減制御システムは、前記イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、現在時刻で前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算するためのフィードバックエネルギー計算手段を更に含み、
前記フィードバック騒音低減制御手段は、
前記フィードバックエネルギー計算手段で計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーに基づいて、前記フィードバック騒音低減量に対して調整を行い、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減量調整モジュールを更に含むことを特徴とする請求項7に記載の騒音低減制御システム。 - 前記フィードバック騒音低減量調整モジュールは、前記調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御した後、前記フィードバックマイクにより採集された騒音低減後の信号を取得し、騒音低減後の信号のエネルギーを計算し、該計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーが前記騒音低減後の信号のエネルギーより小さくなっているか否かを比較し、小さくなっている場合、前記調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御し、そうでない場合、調整前のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためにも用いられることを特徴とする請求項8に記載の騒音低減制御システム。
- 前記騒音低減量決定手段は、
前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定するための初期値決定モジュールと、
隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、前記上昇閾値を前記下降閾値より大きくするためのデュアル閾値設定モジュールと、
各時刻で取得された、前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を記録するためのエネルギー値記録モジュールと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より大きくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より大きくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ上昇するように決定するための騒音低減レベル上昇モジュールと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より小さくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より小さくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ下降するように決定するための騒音低減レベル下降モジュールと
を含むことを特徴とする請求項7に記載の騒音低減制御システム。 - 現在時刻で前記能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、前記相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断するための風騒音判断手段と、
前記風騒音判断手段によって現在時刻では風騒音が存在すると判定した場合、前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるように前記イヤホンを制御するとともに、前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するための風騒音処理手段と
を更に含むことを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載の騒音低減制御システム。 - 能動騒音低減イヤホンであって、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンに一つのフィードフォワードマイクと一つのフィードバックマイクとが配置され、前記フィードフォワードマイクが前記各片方のイヤホンの外側に配置され、前記フィードバックマイクが、前記各片方のイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されており、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホン内には、請求項7〜11のいずれか1項に記載の騒音低減制御システムが配置されていることを特徴とする能動騒音低減イヤホン。
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