JP2019169871A - 音響出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装用状態やリスナーの身体的要因などによらずに、入力信号に付与する音響特性の精度を高める。【解決手段】ヘッドホン１ａは、信号Ｓａに目的の音響特性を付与する音色調整部１６４と、音響特性が付与された信号に基づいてスピーカー１４０から出力された音をマイク１５０で収音するとともに、収音により得られた信号Ｓｆと、信号Ｓａとを解析して、その解析結果に基づいて、音色調整部１６４による音響特性を補正させる解析部１６１とを含む。解析部１６１は、信号Ｓａにおける特定の周波数帯域のレベルが予め定められた閾値以上となった場合に、上記解析を実行する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば音響出力装置に関する。

ヘッドホンやイヤホンなどの音響出力装置では、リスナーの装用状態によって音響特性が変化してしまうことがある。近年では、デザイン性を重視した形状のイヤーパッドや、圧迫感に配慮した低側圧タイプのイヤーパッドなどが用いられる傾向がある。このようなイヤーパッドを用いた音響出力装置を、リスナーが正しく装用しないと、設計通りの音響特性を付与することができなくなる。また、ヘッドホンの装用状態に限らず、リスナーの頭部形状や、耳の大きさ、メガネの有無などのリスナーの身体的な要因によって、設計通りの音響特性を付与することができないこともある。

このような、リスナーの装用状態や身体的要因などの相違によらずに、設計通りの音響特性を付与するための技術としては、例えば次のような技術が挙げられる。詳細には、入力信号による再生目標特性と、該音声信号に対する信号処理が施された信号に基づいて出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで収音して得られる特性との差分を算出し、算出した差分に基づいて信号処理を入力信号に施す技術が挙げられる（特許文献１参照）。

特開２０１６−１５５８５号公報

上記技術では、入力信号における周波数のうち、ある特定の帯域のレベルが不十分である場合、差分に基づく信号処理を正確に実行できないという課題があった。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る音響出力装置は、入力信号に第１信号処理を施す第１信号処理部と、前記第１信号処理が施された信号に基づいてスピーカーから出力された音を内部マイクで収音するとともに、収音により得られた信号と、前記入力信号とを解析して、その解析結果に基づいて前記第１信号処理を制御する解析部と、を含み、前記解析部は、前記入力信号における特定の周波数帯域のレベルが予め定められた閾値以上となった場合に、前記解析および前記第１信号処理の制御を実行する。

第１実施形態に係るヘッドホンを示す図である。 ヘッドホンの構成を示すブロック図である。 ヘッドホンの動作を説明するためのフローチャートである。 ヘッドホンの動作を説明するための図である。 ヘッドホンの装用状態による周波数応答の相違を説明するための図である。 第２実施形態に係るヘッドホンを示す図である。 ヘッドホンの構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係るイヤホンの構造を示す図である。 イヤホンの装用状態を示す図である。

本発明の実施形態に係る音響出力装置について図面を参照して説明する。音響出力装置は、典型的には、上述したようにヘッドホンおよびイヤホンである。そこでまず、音響出力装置としてヘッドホンを例にとって説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る音響出力装置の一例であるヘッドホン１ａの構成を示す図であり、図２は、ヘッドホン１ａにおける２チャンネルのうち、１チャンネル分の構成を示すブロック図である。
図１に示されるように、ヘッドホン１ａは、ヘッドホンユニット１０Ｌ、１０Ｒと、ヘッドバンド３と、アーム４Ｌおよび４Ｒと、を含む。ヘッドバンド３は、弾力性を有する金属または樹脂などにより、長手方向に円弧を描く形状となっている。ヘッドバンド３の両端のうち、一端側（図において左側）には、アーム４Ｌを介して、左耳用のヘッドホンユニット１０Ｌが取り付けられ、他端側（図において右側）には、アーム４Ｒを介して、右耳用のヘッドホンユニット１０Ｒが取り付けられている。

ヘッドホンユニット１０Ｌは、略円筒形状のハウジング１７０と、該ハウジング１７０に取り付けられたイヤーパッド１８２とを有する。
イヤーパッド１８２は、リスナーの耳を覆うための円環形状の緩衝部材である。イヤーパッド１８２が取り付けられるハウジング１７０の面のうち、円環形状のイヤーパッド１８２のほぼ中心には、スピーカー（ドライバー）１４０が設けられる。ヘッドホンユニット１０Ｌにおけるスピーカー１４０は、ステレオのＬチャンネルの信号を音に変換して出力する。
また、イヤーパッド１８２が取り付けられるハウジング１７０の面のうち、スピーカー１４０の近傍には、マイク１５０が設けられる。マイク１５０は、ヘッドホン１ａがリスナーに装用された場合に、イヤーパッド１８２で密閉された外耳道を含む空間においてスピーカー１４０から出力された音を収音する。
ヘッドホンユニット１０Ｒについても、ヘッドホンユニット１０Ｌと同様に、ハウジング１７０とイヤーパッド１８２とを有し、イヤーパッド１８２が取り付けられるハウジング１７０の面には、スピーカー１４０およびマイク１５０が設けられる。

ヘッドホンユニット１０Ｌにおける左耳用の電気回路と、ヘッドホンユニット１０Ｒにおける右耳用の電気回路とは、互いにほぼ同一である。このため、電気回路については、左耳用のヘッドホンユニット１０Ｌを例にとって説明する。

図２に示されるように、ヘッドホンユニット１０Ｌは、ＩＦ１２２、信号処理部１６ａ、ＤＡＣ１３２、アンプ１３４、１５２、スピーカー１４０、マイク１５０、ＡＤＣ１５４を含む。
ＩＦ（InterFace）１２２は、外部端末２００から、例えば無線によりデジタルで信号を受信するインターフェイスである。ＩＦ１２２が受信する信号は、外部端末２００で再生されてリスナーに聴かせるコンテンツのオーディオ信号であり、信号Ｓａ（すなわち入力信号）として信号処理部１６ａに供給される。

なお、ＩＦ１２２は、無線ではなく有線で信号を受信しても良いし、デジタルではなくアナログで受信しても良い。アナログの信号を受信する場合には、後段の信号処理のために、図示省略されたＡＤ変換器によりデジタルに変換される。
また、ＩＦ１２２は、外部端末２００から、コンテンツ以外の信号を受信する場合もある。例えばＩＦ１２２は、外部端末２００においてヘッドホン１ａの制御するためのアプリケーションプログラムが実行された場合に、該アプリケーションでなされた各種の指示信号を受信する。各種の指示信号は、図示省略された経路で制御部１６０に供給される。

信号処理部１６ａは、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）であり、各部を制御する制御部１６０と、解析処理を実行する解析部１６１と、信号Ｓａに信号処理を施す音色調整部１６４とを有する。このうち、制御部１６０は、各種データおよびプログラムを記憶する記憶部や、時間を計測するためのカウンタなどを内蔵し、記憶部に記憶されたプログラムにしたがって信号処理部１６ａの各部を後述するように制御する。また、解析部１６１は、比較部１６２と補正係数供給部１６３とを含む。
なお、信号処理部１６ａは、ＤＳＰではなく、マイクロコンピュータによって実現しても良い。また、信号処理部１６ａの一部については、外部端末２００などのヘッドホン１ａ以外の機器において、ソフトウェア処理により実現しても良い。すなわち、信号処理部１６ａの一部または全部の処理については、ＤＳＰやマイクロコンピュータなどで区分することなく、実現することが可能である。

音色調整部１６４は、ヘッドホン１ａに設計された音響特性を信号Ｓａに付与するイコライザーである。なお、音色調整部１６４が付与する音響特性については、補正係数供給部１６３から供給される補正係数にしたがって補正されることがある。また、音色調整部１６４により音響特性が付与される処理を第１信号処理と呼ぶ場合がある。この場合に、第１信号処理は、後述するように解析部１６１による信号Ｓａと信号Ｓｆとの解析結果に基づいて制御されることになる。
ＤＡＣ（Digital
to Analog Converter）１３２は、音色調整部１６４によって第１信号処理が施された信号をアナログに変換し、アンプ１３４は、ＤＡＣ１３２により変換された信号を増幅する。スピーカー１４０は、アンプ１３４により増幅された信号を空気の振動、すなわち音に変換して出力する。

マイク１５０（内部マイク）は、ヘッドホン１ａがリスナーに装用された場合に、スピーカー１４０の出力面から鼓膜に至るまで、イヤーパッド１８２によって密閉された空間において、スピーカー１４０から出力された音を収音する。アンプ１５２は、マイク１５０により収音された信号を増幅し、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）１５４は、アンプ１５２により増幅された信号をデジタルの信号Ｓｆに変換する。

比較部１６２は、次のような機能を有する。詳細には、比較部１６２は、第１に、信号Ｓａにおける周波数のうち、帯域１（１００以上２００Ｈｚ未満の周波数帯域）のレベルが閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判別する機能、および、帯域２（１ｋ以上２ｋＨｚ未満の周波数帯域）のレベルが閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判別する機能と、第２に、信号Ｓａと信号Ｓｆとを比較し、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分を示す情報を出力する機能とを、それぞれ有する。
なお、帯域１および帯域２の意義については後述する。また、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分を示す情報とは、典型的には、信号Ｓａに対する信号Ｓｆのレベルの差を周波数にわたって規定する情報である。このため、差分を示す情報を、差分特性と表現する場合もある。また、比較の例としては、信号Ｓａと信号Ｓｆとをそれぞれ高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform）した上で、両信号の例えばクロススペクトルを求める方法などが挙げられる。
補正係数供給部１６３は、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分特性が設計された音響特性に近づく方向となるような補正係数を出力する。この補正係数により、音色調整部１６４で付与される音響特性が補正される。
次に、信号処理部１６ａの動作の詳細について説明する。

図３は、信号処理部１６ａの動作を説明するためのフローチャートである。
なお、この動作は、信号Ｓａが入力されたとき（例えば、信号Ｓａの振幅が一定期間にわたってゼロの状態から閾値以上に変化したとき）や、リスナーから指示があったとき（例えば、外部端末２００でアプリケーションプログラムが実行されている場合に、特定の操作があったとき）、図示省略されたスイッチが操作されたときなど、を契機として実行される。

まず、制御部１６０は、各種の初期設定の処理を実行する（ステップＳ１２）。
ここで、各種の初期設定とは、具体的には制御部１６０に内蔵されるカウンタをゼロにリセットする処理や、前回の計測において記憶部に記憶した補正係数を補正係数供給部１６３に供給し、該補正係数を補正係数供給部１６３が音色調整部１６４に転送する処理などである。したがって、音色調整部１６４は、初期状態では、前回の動作により補正された音響特性を信号Ｓａに付与することになる。

カウンタは、信号Ｓａのうち、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上であって、かつ、帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上となる時間を計測する。カウンタでは、以前の計測結果が残存しているので、この初期設定によりゼロにリセットにされる。

初期設定の後、制御部１６０は、比較部１６２に、信号Ｓａにおける帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判別させる（ステップＳ１４）。帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上であるという判別結果を比較部１６２から受けとった場合（ステップＳ１４の判別結果が「Ｙｅｓ」である場合）、次に制御部１６０は、比較部１６２に、信号Ｓａにおける帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上であるか否かを判別させる（ステップＳ１６）。帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上であるという判別結果を比較部１６２から受けとった場合（ステップＳ１６の判別結果が「Ｙｅｓ」である場合）、すなわち、計測条件を充足する場合、制御部１６０は、カウンタによる時間計測を開始する（ステップＳ１８）。

なお、帯域１および帯域２におけるレベルの判別については、比較部１６２が制御部１６０による指示にしたがって例えば信号Ｓａを高速フーリエ変換し、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上であって、かつ、帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上となったか否かの判別結果を制御部１６０に通知する構成で可能である。ただし、この構成では、比較部１６２が、常時、高速フーリエ変換することが前提となるので、消費電力の観点からいえば不利である。このため、比較部１６２が、帯域１を通過域とするバンドパスフィルターで信号Ｓａをフィルタリングし、このフィルタリング後における信号のレベルを判別して、該判別結果を制御部１６０に通知する構成が好ましい。帯域２におけるレベルの判別についても同様である。

カウンタによる時間計測の開始後、制御部１６０は、比較部１６２に対し、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分特性（瞬時値）の出力を指示して、該差分特性を取得する（ステップＳ２０）。なお、制御部１６０は、取得した差分特性を時間平均化のために積算させる。

ステップＳ２０の後、制御部１６０は、カウンタで計測した時間が閾値期間に達したか否かを判別する（ステップＳ２２）。
カウンタで計測された時間が閾値期間に達していなければ（ステップＳ２２の判別結果が「Ｎｏ」であれば）、処理手順をステップＳ１４に戻す。
一方、ステップＳ１４またはＳ１６の判別結果が「Ｎｏ」であれば、制御部１６０は、カウンタによる時間計測を一旦停止させて（ステップＳ２４）、処理手順をステップＳ１４に戻す。
このようなステップＳ１４〜Ｓ２２の繰り返し処理において、計測条件を充足しない状態では、カウンタによる時間計測が停止する。逆にいえば、計測条件を充足する場合に限り、計測条件を充足した時間がカウンタにより累積的に計測されて、取得した差分特性が積算されることになる。

制御部１６０は、カウンタで計測した時間が閾値期間に達していれば（ステップＳ２２の判別結果が「Ｙｅｓ」であれば）、ステップＳ２６において次のような処理を実行する。詳細には、制御部１６０は、第１に、積算した差分特性を閾値期間に相当する時間で除して、差分特性の時間で平均化した特性を求め、第２に、求めた差分の平均化特性を補正係数供給部１６３に供給し、第３に、補正係数供給部１６３に対し、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分特性が設計された音響特性となるような補正係数を、差分の平均化特性に基づいて出力させる旨を指示する。

この指示により、補正係数供給部１６３は、補正係数を生成して、制御部１６０および音色調整部１６４に供給する。
この補正係数により、音色調整部１６４による音響特性が補正される。
なお、音響特性の補正に際し、例えばＡという音響特性からＢという音響特性に一気に切り替わると、その差が耳につきやすい。このため、音響特性Ａから音響特性Ｂへの変更については例えば１秒以上かけて、緩やかに変更される構成が好ましい。

制御部１６０は、音色調整部１６４から補正係数が供給されると、該補正係数を内部の記憶部に記憶させて（ステップＳ２８）、この動作を終了させる。
なお、記憶部に記憶された補正係数は、次回、信号Ｓａが再度入力されたときや、リスナーから指示があったとき等において読み出されて、ステップＳ１２における初期設定に用いられることになる。

図４は、カウンタによる時間計測を説明するための図である。
図４における上段は、帯域１のレベルが、タイミングＴ１からＴ２までの期間、タイミングＴ３からＴ４までの期間、および、タイミングＴ５からＴ６までの期間にわたって閾値Ｔｈ１以上となっている状態を示し、図４における下段は、帯域２のレベルが、タイミングＴ１１からＴ１２までの期間、および、タイミングＴ１５以降の期間において閾値Ｔｈ２以上となっている状態を示している。この状態において計測条件を充足する期間は、図４においてハッチングが施されたタイミングＴ１からＴ２までの期間、および、タイミングＴ５からＴ６までの期間であり、これらの期間にわたって、信号Ｓａと信号Ｓｆとの比較結果に基づいた差分特性が積算される。そして、計測条件を充足した期間の累積期間が閾値期間に達すれば、積算した差分特性の時間で平均化した特性が求められて、この平均化特性に基づいて音響特性が補正される。

図５は、ヘッドホン１ａの装用状態によってリスナーの鼓膜に到達する周波数特性がどのように相違するのかを説明するための図である。
図５における実線は、設計通りの音響特性を付与したときの周波数特性（目的特性）を示す図である。また、同図における破線は、特定のリスナーが装用した時の周波数特性（実際特性）を示す図である。

図５において、実際特性が目的特性から変動している理由は、ヘッドホンの装用状態が正しくないためや、リスナーの身体的要因などのため、など様々である。この変動が、帯域１で代表される数百Ｈｚ以下の低域と、数ｋＨｚ以上の高域（以下「帯域３」と称する）とで発生している理由は、次のように考えられる。
音響特性のうち、低域側の特性は、イヤーパッドによりリスナーの耳を塞いだときの密閉度の影響を受けやすいためである。例えばヘッドホンの装用において、イヤーパッドによる耳の密閉が不十分であると、低域側が不足する傾向が現れる。一方、高域における音の指向性は、低中域における音の指向性よりも強いので、ヘッドホンの装用によってスピーカーの放音方向がずれると、高域側のレベルが変動しやすくなるためである。
低音および高音と比較して、他の帯域２で代表される１〜２ｋＨｚ付近の中域では、実際特性が目的特性から、あまり変動していない。したがって、中域では、ヘッドホンの装用状態やリスナーの身体的要因などの影響を受けにくい、と言うことができる。

このため、目的特性に対する実際特性（信号Ｓｆの周波数特性）を、変動の小さい帯域２を基準として正規化すれば、信号Ｓｆの周波数特性のうち、帯域１および帯域３における変動量を精度良く推定できる。
換言すれば、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分特性が設計された音響特性となるように補正する場合に、信号Ｓａにおいて帯域２のレベルが十分でないと、音響特性を精度良く補正できないと考えられる。極端にいえば、信号Ｓａにおいて帯域２のレベルがゼロであれば、上記正規化ができないので、音響特性の補正は不正確になると考えられる。そこでまず、本実施形態では、帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上である場合を、計測条件を充足する場合の第１条件としている。

次に、実施形態では、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上である場合を、計測条件を充足する場合の第２条件としている。
このように、本実施形態では、帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上であるという第１条件を充足し、かつ、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上であるという第２条件を充足している場合を計測条件を充足している場合としている。本実施形態では、計測条件を充足している場合に、差分情報を積算し、計測条件を充足する期間の累算期間が閾値期間となったときに、差分情報の積算値から平均特性を求めて、当該平均特性から音響特性を補正している。
したがって、本実施形態に係るヘッドホン１ａによれば、リスナーの装用状態や身体的要因などの相違によらずに、設計通りの音響特性を精度良く付与することが可能となる。

なお、帯域１に代えて帯域３について補正する場合には、帯域３のレベルが図示省略された閾値Ｔｈ３以上である場合が、計測条件を充足する場合の第２条件となる。具体的には、帯域１に代えて帯域３について補正する場合、ステップＳ１４において、制御部１６０は、比較部１６２に、信号Ｓａにおける帯域３のレベルが閾値Ｔｈ３以上であるか否かを判別させ、この判別結果が「Ｙｅｓ」であれば、ステップＳ１６の処理を実行すれば良い。さらに、ステップＳ２２の判別によりカウンタで計測した時間が閾値期間に達していれば、制御部１６０は、ステップＳ２６、Ｓ２８の処理を実行すれば良い。

また、帯域１に加えて帯域３を補正する場合には、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上である場合であって、かつ、帯域３のレベルが閾値Ｔｈ３以上である場合が、計測条件を充足する場合の第２条件となる。具体的には、帯域１に加えて帯域３について補正する場合、ステップＳ１４において、制御部１６０は、比較部１６２に、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上である場合であって、かつ、帯域３のレベルが閾値Ｔｈ３以上である否かを判別させ、この判別結果が「Ｙｅｓ」であれば、ステップＳ１６の処理を実行すれば良い。さらに、ステップＳ２２の判別によりカウンタで計測した時間が閾値期間に達していれば、制御部１６０は、ステップＳ２６、Ｓ２８の処理を実行すれば良い。
なお、第１条件を充足していれば、帯域１または／および帯域３の変動量が推定できるので、第２条件については、計測条件から外しても良い。

また、本実施形態に係るヘッドホン１ａによれば、計測条件を充足する期間の累算期間が閾値期間に達すると、音響特性が補正されて動作が終了するので、以降については、無駄な電力消費を抑えることができる。
本実施形態では、測定に特化した特殊なトーン信号を用いずに、リスナーに聴かせるコンテンツの信号を用いて音響特性を測定し補正する。すなわち、本実施形態によれば、コンテンツの音を聴取している状態のバックグラウンドで音響特性が補正されるので、リスナーに、音響特性が補正されていることを意識させないで済むし、また、不愉快なトーン信号を聴かせないことができる。

なお、帯域１における閾値Ｔｈ１と、帯域２における閾値Ｔｈ２とは同じであっても良いし、異なっていても良い。

＜第２実施形態＞
次に、第１実施形態に係るヘッドホン１ａに、ヒアスルー機能およびノイズキャンセリンリング機能を追加した第２実施形態について説明する。

図６は、第２実施形態に係るヘッドホン１ｂの構成を示す図であり、図７は、ヘッドホン１ｂにおける１チャンネル分の構成を示すブロック図である。
図６に示されるように、ヘッドホン１ｂでは、ヘッドホン１ａ（図１参照）と比較して、例えば左右のハウジング１７０の各々にマイク１１０（外部マイク）が設けられている。マイク１１０は、ヘッドホン１ｂを装用するリスナーの周辺音を収音する。

図７に示されるように、ヘッドホン１ｂは、ヘッドホン１ａ（図２参照）と比較して、マイク１１０、アンプ１１２、ＡＤＣ１１４を含み、信号処理部１６ａとは異なる信号処理部１６ｂを有する。
アンプ１１２は、マイク１１０により収音された信号を増幅し、ＡＤＣ１１４は、アンプ１１２により増幅された信号をデジタルの信号Ｓｂに変換する。
信号処理部１６ｂは、信号処理部１６ａと比較して、さらに、逆相信号生成部１６５と、音色調整部１６６と、逆相信号生成部１６７と、加算部１６９とを有する。

逆相信号生成部１６５は、フィードフォワードノイズキャンセル機能のために、信号Ｓｂに対し、広い周波数帯域にわたって振幅がほぼ等しく、かつ、位相が反転した関係にある逆相信号を生成する。したがって、信号Ｓｂの逆相信号に基づく音をスピーカー１４０から出力すれば、リスナーの周辺音が抑圧されるはずである。ただし、スピーカー１４０から出力される音は、リスナーの外耳道を経由して鼓膜に至る。すなわち、スピーカー１４０から出力される音は、リスナーの外耳道を経由して鼓膜に至るまでの空間を伝達する。このため、周辺音を抑圧するために信号Ｓｂの逆相信号を生成するにあたっては、上記空間の伝達特性を考慮する必要がある。

ただし、上記空間の伝達特性については、特定のリスナーではなく、代表的なリスナーを想定して設計されるので、逆相信号生成部１６５において補正なしの逆相信号では、必ずしも、周辺音に対する抑圧が十分でない場合が生じ得る。このため、逆相信号生成部１６５で生成される逆相信号の特性が、補正係数供給部１６３から供給される補正係数で補正される構成となっている。詳細には、逆相信号生成部１６５で生成される逆相信号の特性は、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分特性が設計された音響特性となるように、補正される。

音色調整部１６６は、信号Ｓｂに所定の音響特性を付与して、周辺音のうち会話やアナウンスなどの音声を（密閉によってこもった音でなく）自然な感じで聴かせるというヒアスルー機能のために設けられる。音色調整部１６６の音響特性についても、スピーカー１４０からリスナーの鼓膜に至るまでの空間の伝達特性を考慮する必要があるので、補正係数供給部１６３から供給される補正係数によって補正される構成となっている。
また、音色調整部１６６により音響特性が付与される処理を第２信号処理と呼ぶ場合がある。この場合に、第２信号処理は、解析部１６１による信号Ｓａと信号Ｓｆとの解析結果に基づいて制御されることになる。

逆相信号生成部１６７は、フィードバックノイズキャンセル機能のために、信号Ｓｆの逆相信号を生成する。逆相信号生成部１６７で生成される逆相信号の特性についても、スピーカー１４０からリスナーの鼓膜に至るまでの空間の伝達特性を考慮する必要があるので、補正係数供給部１６３から供給される補正係数によって補正される構成となっている。

加算部１６９は、音色調整部１６４により音響特性が補正された信号、逆相信号生成部１６５により生成された逆相信号、音色調整部１６６により音響特性が補正された信号、および、逆相信号生成部１６７により生成された逆相信号を加算して、該加算信号をＤＡＣ１３２に供給する。
したがって、ヘッドホン１ｂにおいてスピーカー１４０は、該加算信号に基づく音を出力することになる。

第２実施形態に係るヘッドホン１ｂによれば、第１実施形態に係るヘッドホン１ａと同様な効果にくわえて、騒音としての周辺音を精度良く抑圧することができるとともに、情報としての周辺音である会話やアナウンスなどの音声を自然な感じでリスナーに聴かせることができる。

ヘッドホン１ｂでは、ヘッドホン１ａと同様に、リスナーに聴かせるコンテンツの信号Ｓａを用いて、該信号Ｓａに付与する音響特性を補正することができる。一方、ヘッドホン１ｂでは、ヘッドホン１ａとは異なり、マイク１１０により周辺音を収音できる構成となっているので、測定に対して雑音となる周囲音のレベルを正確に知ることができる。そこで、信号Ｓａに基づく音以外の暗騒音が、すなわち、マイク１１０により収音された周辺音のレベルが閾値未満となっている条件を、計測条件に加重して、信号Ｓａに対する信号Ｓｆの差分特性を示す情報を積算する構成としても良い。
なお、マイク１１０により収音された周辺音のレベルについては、特定の１以上帯域のレベルで判別しても良い。

また、ヘッドホン１ｂにあっては、フィードフォワードノイズキャンセル機能およびフィードバックノイズキャンセル機能については、リスナーからの指示により（例えば、外部端末２００に対して特定の操作があって、該特定の操作についてＩＦ１２２を介して制御部１６０が受信したとき）個別にまたは一括してオンオフさせる構成としても良い。
すなわち、マイク１５０で収音した信号の逆相信号、または、マイク１１０で収音した信号の逆相信号の少なくとも一方を、もしくは、双方を、音色調整部１６４により第１信号処理が施された信号に、加算部１６９により加算する構成としても良い。
この構成において、音色調整部１６４、１６６における音響特性の補正については、ノイズキャンセル機能がオンとなっている場合に限り実行する構成としても良い。

＜第３実施形態＞
上述した第１実施形態および第２実施形態では、音響出力装置としてヘッドホン１ａ、１ｂを例示したが、イヤホンとしても適用可能である。

図８は、第３実施形態に係る音響出力装置の一例であるイヤホン２０の構造を示す図である。
この図に示されるようにイヤホン２０は、カナル型であり、ハウジング２７０およびイヤーピース２８２を含む。
ハウジング２７０は、概略筒状である。ハウジング２７０の内部空間には、スピーカー１４０およびマイク１５０が設けられる。詳細には、ハウジング２７０の内部空間を区画するように、スピーカー１４０の放音面が外耳道に向かう方向に取り付けられる。マイク１５０は、ハウジング２７０の内部空間においてスピーカー１４０で区画される空間のうち、外耳道側（図において右側）の空間に取り付けられる。
なお、ハウジング２７０には、装用時において、スピーカー１４０で区画される内部空間のうち、外耳道寄り空間において、外部と通気させる通気孔２７８が１または複数設けられる。

イヤーピース２８２は、ポリビニルやスポンジなどの弾力性を有する素材により、開口部２８６で開口する中空の砲弾形に成形されて、ハウジング２７０の外耳道側に対し着脱自在となっている。イヤーピース２８２がハウジング２７０に取り付けられた状態では、開口部２８６がハウジング２７０の内部空間に連通する。

なお、イヤホン２０の電気的な構成については、例えば図２に示されるヘッドホン１ａの構成と同一である。
すなわち、イヤホン２０は、ＩＦ１２２、信号処理部１６ａ、ＤＡＣ１３２、アンプ１３４、１５２、スピーカー１４０、マイク１５０、ＡＤＣ１５４を含み、このうち、スピーカー１４０およびマイク１５０以外の要素については、図８においては省略されているが、ハウジング２７０の内部空間においてスピーカー１４０で区画される空間のうち、外耳道とは反対側（図において左側）の空間に取り付けられる。

図９は、イヤホン２０の装用状態を示す図であり、詳細には、イヤホン２０がリスナーＷの右耳に装用された状態を示す図である。この図に示されるように、イヤホン２０のイヤーピース２８２が外耳道３１４に挿入される。詳細には、開口部２８６が鼓膜３１２に向かう方向に、イヤーピース２８２が外耳道３１４に挿入される一方で、ハウジング２７０の一部が外耳道３１４から露出した状態となる。
なお、図示が省略されているが、左耳用のイヤホンについても、右耳用のイヤホン２０と同様である。

図９は、イヤホン２０が正しく装用された状態を示している。ただし、ハウジング２７０が傾いた状態で装用されたり、また、外耳道３１４の大きさや形状の個人差によりイヤーピース２８２の密閉状況が異なったりすると、音響特性の補正なしでは、設計通りの音響特性を付与できなくなる。イヤホン２０によれば、ヘッドホン１ａと同様に、装用状態やリスナーの身体的要因などによらずに、設計通りの（または設計に近い）音響特性を付与することができる。

＜応用例＞
上述した第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態（以下、実施形態等と呼ぶ）は、多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を併合することも可能である。

上述した実施形態等では、マイク１５０が、イヤーパッド１８２により密閉された空間での音を収音するので、例えばリスナーによる身体運動したときなど、コンテンツとは全く無関係な音（例えば擦れ音など）を収音する可能性がある。そこで、比較部１６２は、信号Ｓａと信号Ｓｆとの相関性が著しく低い場合（例えば相関性を示すパラメータが閾値よりも小さい場合）であれば、計測条件を充足していても、信号Ｓａと信号Ｓｆとを比較しない構成としても良い。

また例えば、低域と中域とを比較したときに、中域の特定には、比較的短期間で済むのに対し、低域の特定には比較長期間要する。このため、信号Ｓａにおける帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上であるか否かの判別と、帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上となるか否かの判別とを別々に実行し、閾値Ｔｈ１以上となる累積期間の閾値期間を、帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上となる累積期間の閾値期間よりも長く設定して、低域側の精度を確保する構成としても良い。

上述した実施形態等では、計測条件を充足する場合として、信号Ｓａにおける帯域２のレベルが閾値Ｔｈ２以上である第１条件を充足し、かつ、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上である第２条件を充足する場合を例にとって説明したが、この計測条件は、上述したように第１条件だけでも良い。
また、ヘッドホン１ａ、１ｂでは、装用状態によって低域側が変動しやすいので、帯域１のレベルが閾値Ｔｈ１以上である場合を第２条件としたが、イヤホン２０では、装用状態の傾きなどによって、低域よりも高域が変動しやすい場合があるので、帯域１に代えて第３のレベルが所定の閾値以上である場合を、第２条件としても良い。
また、帯域１、帯域２および帯域３のレベルがすべて閾値以上であれば、計測条件が充足されたと判別する構成としても良い。また、レベルを判別する帯域については、４以上としても良い。

実施形態等では、帯域１を１００〜２００Ｈｚとし、帯域２を１ｋ〜２ｋＨｚとし、帯域３を数ｋＨｚ以上として説明したが、その理由は、この周波数帯域の判別が有効であるために過ぎないので、具体的な周波数帯域については上記に限定されない。

＜付記＞
上述した実施形態等から、例えば以下のような態様が把握される。

＜態様１＞
本発明の好適な態様１に係る音響出力装置は、入力信号に第１信号処理を施す第１信号処理部と、前記第１信号処理が施された信号に基づいてスピーカーから出力された音を内部マイクで収音するとともに、収音により得られた信号と、前記入力信号とを解析して、その解析結果に基づいて前記第１信号処理を制御する解析部と、を含み、前記解析部は、前記入力信号における特定の周波数帯域のレベルが予め定められた閾値以上となった場合に、前記解析を実行する。
態様１によれば、装用状態やリスナーの身体的要因などによらずに、第１信号処理により入力信号に付与する音響特性の精度を高めることができる。

＜態様２＞
態様２に係る音響出力装置は、上記態様１に係る音響出力装置おいて、前記解析部は、前記レベルが予め定められた閾値以上となった期間の累積期間が閾値期間に達した場合に、前記第１信号処理を制御する。
態様２によれば、例えば平均化などにより音響特性の精度を高めることができる。

＜態様３＞
態様３に係る音響出力装置は、上記態様１または態様２係る音響出力装置おいて、前記解析部は、２以上の異なる周波数帯域のレベルがそれぞれに定められた閾値以上となった場合に、前記解析を実行し、前記閾値以上となった期間の累積期間が閾値期間に達した場合に、前記第１信号処理を制御する。
態様３によれば、複数帯域のレベルを判別することにより音響特性の精度を高めることができる。

＜態様４＞
態様４に係る音響出力装置は、上記態様１または態様２に係る音響出力装置おいて、前記内部マイクで収音した信号の逆相信号、または、リスナーの周辺音を外部マイクで収音した信号の逆相信号、の少なくとも一方を前記第１信号処理が施された信号に加算する加算部を、含む。
態様４によれば、周辺音を抑圧することが可能となる。

＜態様５＞
態様５に係る音響出力装置は、上記態様１または態様２に係る音響出力装置おいて、リスナーの周辺音を外部マイクで収音した信号に第２信号処理が施された信号と、前記第１信号処理が施された信号とを加算する加算部を、含み、前記解析部は、前記解析結果に基づいて前記第２信号処理を制御する。
態様５によれば、周辺音のうち会話やアナウンスなどの音声を自然な感じでリスナーに聴かせることができる。

＜態様６＞
態様６に係る音響出力装置は、上記態様４または態様５に係る音響出力装置おいて、前記解析部は、前記外部マイクで収音して得られた信号のレベルが所定値未満である場合に、前記解析を実行する。
態様６によれば、入力信号に基づく音以外の暗騒音による影響を小さく抑えることができる。

１ａ、１ｂ…ヘッドホン、２０…イヤホン、１６ａ、１６ｂ…信号処理部、１１０、１５０…マイク、１４０…スピーカー、１６０…制御部、１６２…比較部、１６３…補正係数供給部、１６４、１６６…音色調整部、１６９…加算部。

Claims (6)

1. 入力信号に第１信号処理を施す第１信号処理部と、
   前記第１信号処理が施された信号に基づいてスピーカーから出力された音を内部マイクで収音するとともに、収音により得られた信号と、前記入力信号とを解析して、その解析結果に基づいて前記第１信号処理を制御する解析部と、
   を含み、
   前記解析部は、前記入力信号における特定の周波数帯域のレベルが予め定められた閾値以上となった場合に、前記解析を実行する
   音響出力装置。
2. 前記解析部は、
   前記レベルが予め定められた閾値以上となった期間の累積期間が閾値期間に達した場合に、前記第１信号処理を制御する
   請求項１に記載の音響出力装置。
3. 前記解析部は、
   ２以上の異なる周波数帯域のレベルがそれぞれに定められた閾値以上となった場合に、前記解析を実行し、
   前記閾値以上となった期間の累積期間が閾値期間に達した場合に、前記第１信号処理を制御する
   請求項１または２に記載の音響出力装置。
4. 前記内部マイクで収音した信号の逆相信号、または、リスナーの周辺音を外部マイクで収音した信号の逆相信号、
   の少なくとも一方を前記第１信号処理が施された信号に加算する加算部を、含む
   請求項１または２に記載の音響出力装置。
5. リスナーの周辺音を外部マイクで収音した信号に第２信号処理が施された信号と、前記第１信号処理が施された信号とを加算する加算部を、含み、
   前記解析部は、前記解析結果に基づいて前記第２信号処理を制御する
   請求項１または２に記載の音響出力装置。
6. 前記解析部は、
   前記外部マイクで収音して得られた信号のレベルが所定値未満である場合に、前記解析を実行する
   請求項４または５に記載の音響出力装置。
   

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