JP2020510240A - リアルタイム音響プロセッサ - Google Patents

Abstract

本開示は、第１の周波数で動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と、第１の周波数よりも高い第２の周波数で動作するリアルタイム音響プロセッサ（ＲＡＰ）とを備える音響処理ネットワークを含む。ＤＳＰは、少なくとも１つのマイクロフォンからノイズ信号を受信する。ＤＳＰは、このノイズ信号に基づいて、ノイズフィルタを生成する。ＲＡＰは、マイクロフォンからノイズ信号を受信し、ＤＳＰからノイズフィルタを受信する。次に、ＲＡＰは、ノイズ信号およびノイズフィルタに基づいて、能動型ノイズキャンセル（ＡＮＣ）に使用されるアンチノイズ信号を生成する。

Description

背景
能動型ノイズキャンセル（ＡＮＣ）を使用して、ヘッドフォンを装着しているユーザが聞こえる環境ノイズの量を低減することができる。ＡＮＣにおいて、ノイズ信号が測定され、対応するアンチノイズ信号が生成される。アンチノイズ信号は、ノイズ信号に近似する逆信号である。ノイズ信号とアンチノイズ信号とは、相殺的に干渉することによって、ユーザの耳から環境ノイズの一部または全てを除去することができる。高品質ＡＮＣ用の精確なアンチノイズ信号を生成するために、対応するシステムは、環境ノイズの変化に迅速に反応する必要がある。迅速に反応しないと、ノイズを適切にキャンセルできないため、遅延がＡＮＣに好ましくない。また、補正回路が迅速に反応しないと、誤ったノイズの増幅、ノイズ信号をキャンセルしないアンチノイズのバーストなどを引き起こす可能性がある。さらに、ヘッドフォンで音楽を聴く場合、ＡＮＣは、さらに複雑になる可能性がある。場合によって、ＡＮＣは、ノイズと低周波音楽とを区別できない可能性がある。これによって、音楽信号は、ノイズ信号と共に誤って除去されてしまう。

本開示の実施形態の態様、特徴および利点は、添付の図面を参照して以下の実施形態の説明から明らかになるであろう。

例示的な音響処理ネットワークを示す概略図である。 例示的なリアルタイム音響プロセッサ（ＲＡＰ）の入力／出力（Ｉ／Ｏ）を示す概略図である。 コンプレッサ状態を共有するための例示的な音響処理ネットワークを示す概略図である。 音声入力の等化を行うための例示的な音響処理ネットワークを示す概略図である。 例示的なＲＡＰアーキテクチャを示す概略図である。 別の例示的なＲＡＰアーキテクチャを示す概略図である。 ＲＡＰの例示的なプログラム可能なトポロジを示す概略図である。 ＲＡＰの別の例示的なプログラム可能なトポロジを示す概略図である。 双２次フィルタ構造を示す概略図である。 音響処理ネットワークを動作させる例示的な方法を示すフローチャートである。

詳細な説明
本明細書は、例示的な音響処理ネットワークを開示している。このネットワークは、第１の周波数で動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と、より高い第２の周波数で動作するＲＡＰとを含む。ＤＳＰは、精確なアンチノイズ信号の生成をサポートするように、強力なノイズフィルタを生成することができる。ＤＳＰは、これらのノイズフィルタをＲＡＰに転送して実装する。ＲＡＰは、ＤＳＰよりも高速に動作するため、聴覚の変化に迅速に対応することができる。これによって、遅延を短縮することができ、精確なアンチノイズ信号を維持することができる。ＤＳＰによって提供されたフィルタは、ユーザの入力および／または環境の変化に依存することができる。例えば、ユーザが静かな環境からうるさい環境に移動すると、ＤＳＰは、ノイズフィルタを変更することができる。別の例として、ＲＡＰは、一対のヘッドフォン内の調整可能なアンプを制御するためのコンプレッサ回路を使用することができる。コンプレッサ回路は、コンプレッサ状態に基づいて、アンプを調整することができる。このことは、アンチノイズ信号の音量変化の速度を制限することがある。音量の急速な変化を制限しないと、ユーザがポップ音またはクリック音として感じる信号のクリッピングが発生する可能性がある。ＤＳＰは、環境音の変化に基づいて、ＲＡＰのコンプレッサ状態を調整することによって、このような音量変化に対応することができる。また、ＤＳＰおよびＲＡＰは、ユーザから入力を受信するときに環境認識をサポートすることができる。環境認識は、所定の周波数帯域、例えば人間の発話に関連する周波数帯域に関連付けられてもよい。ＤＳＰは、ノイズ信号の所定の周波数帯域のゲインを増加させるノイズフィルタを生成することができる。それに応じて、ＲＡＰは、アンチノイズ信号を生成するときに、関連する帯域を増幅する。これによって、対応する周波数帯域の音（例えば、発話）を強調すると共に、環境ノイズをキャンセルすることができる。また、ＤＳＰは、音声信号および音響処理ネットワークの期待周波数応答に基づいて調整された音声信号を提供することができる。ＲＡＰは、ＡＮＣを実行するときに、この調整された音声信号を基準点として使用することができる。これによって、ＲＡＰは、出力をゼロにドライブし、音声信号の一部（例えば、低周波音楽）をキャンセルする代わりに、出力の全体を期待の音声出力にドライブすることができる。また、ＲＡＰは、アンチノイズ信号を、ヘッドフォンのデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）のクラスＧアンプを制御するための１つ以上のクラスＧコントローラに転送するように設計されている。これにより、アンチノイズ信号のゲイン制御がサポートされ、信号の乱れがさらに軽減される。さらに、ＲＡＰは、双２次フィルタを使用して、ＤＳＰからの様々なノイズフィルタを実装することができる。双２次フィルタは、信号サンプルを保存するときに信号サンプルを自然に量子化するため、信号忠実度の部分損失を引き起こす可能性がある。一例として、ＲＡＰは、実装された双２次フィルタを使用して、サンプルを増幅してから、サンプルを量子化し、その後、サンプルを減衰させる。この順序で処理することによって、量子化誤差を低減し、したがって最小化する。よって、より精確なアンチノイズ信号が得られる。

図１は、ＡＮＣに使用され得る例示的な音響処理ネットワーク１００を示す概略図である。音響処理ネットワーク１００は、第１の周波数で動作するＤＳＰ１１０と、第１の周波数よりも高い第２の周波数で動作するＲＡＰ１２０とを含み、第２の周波数は、第１の周波数よりも高い。例えば、ＤＳＰ１１０は、９６キロヘルツ（ｋＨｚ）以下で動作することができる。多くの場合、ＤＳＰ１１０は、約４８ｋＨｚ（例えば、第１の周波数）で動作することができる。ＲＡＰ１２０は、最大約６．１４４メガヘルツ（ＭＨｚ）の周波数で動作することができる。特定の例として、ＲＡＰ１２０は、０．７６８ＭＨｚ、１．５ＭＨｚ、３ＭＨｚおよび／または６．１４４ＭＨｚ（例えば、第２の周波数）で動作することができる。ＤＳＰ１１０は、高度にプログラム可能であってもよく、かなりの処理能力を有してもよい。しかしながら、ＲＡＰ１２０は、より高い周波数で動作するため、ＤＳＰ１１０よりもかなり速く動作することができる。したがって、ＲＡＰ１２０は、ＤＳＰ１１０よりも遥かに低い遅延で反応する。したがって、音響処理ネットワーク１００は、ＤＳＰ１１０を用いて、音声フィルタを生成し、ネットワーク１００を制御する。一方、ＲＡＰ１２０は、ＡＮＣおよび類似する機能を実行するときに、ＤＳＰ１１０によって提供された音声フィルタを用いて環境変化にすばやく対応する。

ＤＳＰ１１０は、デジタル信号を処理するために最適化された任意の特殊処理回路である。ＤＳＰ１１０は、多くの異なる機能をサポートする。例えば、音響処理ネットワーク１００は、１組のヘッドフォンで動作することができる。ユーザに対して音楽または他の音声を再生するときに、ＤＳＰ１１０は、メモリおよび／または汎用処理ユニットからデジタル形式の音声入力を受信することができる。ＤＳＰ１１０は、音声入力に対応する音声信号１４３を生成することができる。音声信号１４３は、スピーカ１３６を介してユーザに対して再生される音声を含むデジタルデータのストリームである。例えば、ＤＳＰ１１０は、ユーザの左耳に適用される左側音声信号１４３およびユーザの左耳に適用される右側音声信号１４３を生成することができる。以下で説明するように、いくつかの例において、ＤＳＰ１１０は、各耳に対して一対の音声信号１４３を生成することができる。また、ＤＳＰ１１０は、例えば、音響処理ネットワーク１００の動作によって生じたノイズを補償するために、音声信号１４３に適用される様々なノイズフィルタを生成する。

また、ＤＳＰ１１０は、ＡＮＣを提供するときに、アンチノイズ信を生成するときに使用されるノイズフィルタを生成することができる。この場合、ＤＳＰ１１０は、１つ以上のマイクロフォン１３７から１つ以上のノイズ信号１４４を受信する。マイクロフォン１３７は、ユーザの外耳道の外側に配置されたフィードフォワード（ＦＦ）マイクロフォンを含むことができる。ＦＦマイクロフォンは、ユーザが環境ノイズを経験する前にそのノイズを記録するように配置されている。したがって、ＤＳＰ１１０は、ＦＦマイクロフォン１３７からのノイズ信号１４４を使用して、近い将来にユーザが経験すると予想されるノイズを決定することができる。次に、ＤＳＰ１１０は、ノイズ信号１４４に基づいて、ノイズフィルタを生成することができる。次いで、このノイズフィルタは、（例えば、ＲＡＰ１２０によって）使用され、アンチノイズ信号を生成することによって、ノイズ信号１４４をキャンセルすることができる。マイクロフォン１３７は、フィードバック（ＦＢ）マイクロフォンを含むこともできる。ＦＢマイクロフォンは、ユーザの外耳道の内側に配置される。したがって、ＦＢマイクロフォン１３７は、アンチノイズ信号を適用した後にユーザが実際に経験しているノイズを記録するように配置されている。したがって、ＦＢマイクロフォン１３７からのノイズ信号１４４を使用して、アンチノイズ信号のノイズフィルタを繰り返して調整することによって、信号誤差を補正することができる。なお、各耳に少なくともＦＦマイクロフォンおよびＦＢマイクロフォン１３７（例えば、４つ以上のマイクロフォン１３７）を使用することによって、最高のパフォーマンスを実現することができる。しかしながら、ＦＦマイクロフォンまたはＦＢマイクロフォン１３７のみを用いて、ＡＮＣを実現することもできる。

ＤＳＰ１１０は、制御および設定パラメータ１４１を提供することによって、ＲＡＰ１１０と通信することができる。パラメータ１４１は、アンチノイズ信号を生成するためのノイズフィルタ、音声信号１４３を調整するためのノイズフィルタ、および様々な機能を実施するためのコマンドを含むことができる。ＲＡＰ１１０は、制御および設定パラメータ１４１を介してＤＳＰ１１０からノイズフィルタを受け取り、様々な音声処理を実行することができる。ＲＡＰ１１０は、低遅延デジタルフィルタリングを行うために最適化された任意のデジタルプロセッサあってもよい。また、ＲＡＰ１２０は、ＡＮＣを実行するときに、マイクロフォン１３７からノイズ信号１４４を受信することができる。ＲＡＰ１２０は、ノイズ信号１４４およびＤＳＰ１１０からのノイズフィルタに基づいて、アンチノイズ信号を生成することができる。アンチノイズ信号は、スピーカ１３６に転送され、ＡＮＣに使用される。また、ＲＡＰ１２０は、ＤＰＳ１１０からのノイズフィルタを用いて、スピーカ１３６に出力される音声信号１４３を変更することができる。したがって、ＲＡＰ１２０は、アンチノイズ信号および変更された音声信号１４３を混合して、出力信号１４５を生成することができる。その後、出力信号１４５は、スピーカ１３６に転送され、ユーザに再生される。スピーカ１３６は、任意のヘッドフォンスピーカであってもよい。場合によって、マイクロフォン１３７は、一対のスピーカ１３６（例えば、左側ヘッドフォンスピーカおよび右側ヘッドフォンスピーカ）に物理的に固定されてもよい。

上述したように、ＲＡＰ１２０は、ＤＳＰ１１０よりも高い周波数で動作することができるため、ＤＳＰ１１０よりも低い遅延で動作することができる。例えば、ＤＳＰ１１０は、ユーザ周囲環境の通常ノイズのレベル変化に基づいて、ノイズフィルタを生成することができる。例えば、ユーザがうるさい部屋から静かな部屋に移動するときに、ＤＳＰ１１０は、異なるノイズフィルタを生成することができる。このような変化が比較的に遅いため、ＤＳＰ１１０の遅延は、このような変化に十分に対応できる。一方、ＲＡＰ１２０は、ノイズフィルタを適用することによって、特定のノイズ変化に迅速に対応する。例えば、ＲＡＰ１２０は、うるさい部屋に対応するノイズフィルタを用いて、アンチノイズ信号を生成することによって、板の落下音、子供の泣き声、ドアの閉め音などの特定の感覚ノイズを低減することができる。特定の例として、マイクロフォン１３７からノイズ信号１４４のサンプルを受信してから対応するアンチノイズ信号のサンプルをスピーカ１３６に転送するまでの遅延は、約１００ミクロ秒未満（例えば、約５ミクロ秒）であってもよい。

また、ＤＳＰ１１０は、ＲＡＰ１２０から様々なＲＡＰ状態１４２を取得して処理するように構成されてもよい。ＲＡＰ状態１４２は、ＲＡＰ１２０の有限状態マシンによって使用される様々な状態および他の中間信号を含むことができる。ＤＳＰ１１０は、ＲＡＰ状態１４２を用いて、制御および設定パラメータ１４１を決定することができる。したがって、ＲＡＰ状態１４２は、ＲＡＰ１２０からＤＳＰ１１０にフィードバックを提供することによって、ＤＳＰ１１０によるＲＡＰ１２０の動的制御を可能にする。例えば、以下に説明するように、ＲＡＰ１２０は、音声圧縮を利用することができ、ＲＡＰ状態１４２は、圧縮状態を含むことができる。これによって、ＤＳＰ１１０は、ＲＡＰ１２０に行われた圧縮を動的に変更することができる。なお、ＲＡＰ１２０は、一時停止を利用して、信号のクリッピング、フェザリングの完了、左チャネルで検出された不安定性および右チャネルで検出された不安定性などの重要なイベントをＤＳＰ１１０に表示することができる。このような一時停止は、プログラム可能なレジスタを利用して、それぞれ有効／無効にすることができる。

図１に示すように、ＤＳＰ１１０およびＲＡＰ１２０は、デジタルドメインの異なる周波数で動作するが、スピーカ１３６およびマイクロフォン１３７は、アナログドメインで動作する。音響処理ネットワーク１００は、様々なコンポーネントを利用して、ドメインと周波数速度との間の変換をサポートする。例えば、補間器１３５を利用して、音声信号１４３の周波数を、ＤＳＰ１１０によって使用される第１の周波数からＲＡＰ１２０によって使用される第２の周波数に増加させることができる。補間器１３５は、補間を利用して、有効サンプリングレートを増加させることによって信号の周波数を増加させる任意の信号処理コンポーネントである。音声信号１４３は、人間の耳に聞こえるレートでサンプリングされてもよい。補間器１３５は、ＲＡＰ１２０に入力される音声信号１４３のサンプリングレートを（例えば、４８ｋＨｚから３８４ｋＨｚに）増加させることができる。したがって、補間された音声信号１４３は、音声再生のためにオーバーサンプリングされていると見なされてもよい。換言すれば、聴覚信号に関連する帯域幅は、約２０ｋＨｚである。ナイキスト（Nyquist）基準によれば、２０ｋＨｚの信号を完全に取り込むためには、４０ｋＨｚのサンプリングが必要である。したがって、ＲＡＰ１２０の音声信号１４３は、強くオーバーサンプリングされていると見なされてもよい。

ＲＡＰ１２０とＤＳＰ１１０との間の（ノイズ信号経路に沿った）通信は、デシメータ１３４を介して行うことができる。デシメータ１３４は、デシメーションを利用して、有効サンプリングレートを減少させることによって信号の周波数を減少させる任意の信号処理コンポーネントである。したがって、デシメータ１４２を利用して、信号（例えば、ＲＡＰ状態信号１４２およびノイズ信号）の周波数を、ＲＡＰ１２０によって使用される第２の周波数からＤＳＰ１２０によって使用される第１の周波数に減少させることができる。換言すれば、補間器１３５は、信号をアップコンバート／アップサンプリングし、デシメータ１３４は、信号をダウンコンバート／ダウンサンプリングする。

また、ネットワーク１００は、１つ以上のデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）１３１および１つ以上のアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３３を利用して、アナログドメインとデジタルドメインを変換する。ＤＡＣ１３１は、デジタル信号をアナログ信号に変換する信号処理コンポーネントである。ＡＤＣ３３は、アナログ信号をデジタル信号に変換する信号処理コンポーネントである。具体的には、ＡＤＣ１３３は、マイクロフォン１３７からアナログノイズ信号１４４を受信し、ＲＡＰ１２０およびＤＳＰ１１０に使用されるために、この信号をデジタルドメインに変換する。一方、ＤＡＣ１３１は、ＲＡＰ１２０から（アンチノイズ信号および／または音声信号１４３を含む）デジタル形式の出力信号１４５を受信し、出力信号１４５をスピーカ１３６によって出力可能なアナログ形式に変換する。いくつかの例において、変調器１３２、例えばデルタ−シグマ変調器を利用して、ＤＡＣ１３１をサポートすることができる。変調器１３２は、ＤＡＣ１３１によるデジタル／アナログ変換前の前処理ステップとして、デジタル信号のビット数を減少させ、周波数を増加させる信号コンポーネントである。変調器１３２は、ＤＡＣ１３１をサポートすることができるが、いくつかの例では使用されなくてもよい。なお、変調器１３２およびＤＡＣ１３１は、固定伝達関数を有してもよい。したがって、ＲＡＰ１２０は、高い構成可能性を有する音声処理チェーンの最後のブロックであってもよい。

ＤＡＣ１３１は、例えばクラスＧアンプなどのアンプを利用して、出力信号１４３の音量を、スピーカ１３６による再生に適したレベルまで増加させることができる。ネットワーク１００は、例えばクラスＧアンプコントローラなどのアンプコントローラ１３０を利用して、ＤＡＣ１３１の増幅を制御することができる。例えば、低音量の出力信号１４５（例えば、静かな環境用のアンチノイズ信号および／または音声信号１４３の無音）は、殆ど増幅を必要としない。逆に、大音量の出力信号１４５は、大きな増幅（例えば、大きなノイズおよび／または音声信号１４３の大音量の音楽に対して大きなアンチノイズ信号）を必要とする場合がある。ＤＡＣ１３１から出力されるアンチノイズ信号が潜在的に非常に可変であるため、音量の突然変化が発生する可能性がある。このような突然変化は、音声乱れを引き起こす可能性がある。例えば、出力信号１４５がＤＡＣ１３１のアンプの能力を超えて突然増加する場合、無音から大音量のアンチノイズ信号への突然変化（例えば、静かな部屋での突然の拍手）は、ＤＡＣ１３１アンプによる信号のクリッピングを引き起こす可能性がある。このようなクリッピングは、ポップまたはクリックとしてユーザに体験される。このような乱れを回避するために、ＲＡＰ１２０は、アンチノイズ信号のコピーをデジタルアンプコントローラ１３０に転送する。アンプコントローラ１３０は、アンチノイズ信号のレベルに基づいて、（例えば、印加電圧を変更することによって）ＤＡＣ１３１アンプの調整をサポートすることができる。アンプコントローラ１３０は、アンチノイズ信号の変化を動的に検討することによって、出力信号１４５の電位変化を予測することができる。次に、アンプコントローラ１３０は、アンチノイズ信号の変化（および／または音声信号１４３の変化）に基づいて、ＤＡＣ１３１の増幅設定を変更して、増幅を減少させることによって電力を節約することができ、または増幅を増加させることによってクリッピングを防ぐことができる。図１を参照して上記で一般的に説明した機能は、以下でより詳細に説明する。なお、これらの機能の各々は、ユーザ入力に基づいて、単独でまたは組み合わせて有効にするできる（例えば、音声入力の有無にかかわらず、ＡＮＣを有効にすることができる）。

なお、ユーザの耳に入るノイズは、頭および耳の形状並びにヘッドフォンの密閉性およびフィット性を含む多くの要因に依存する。また、ヘッドフォンによって生成された音声信号は、ユーザの耳とヘッドフォンとの間の密閉性に依存する場合がある。換言すれば、ヘッドフォンの伝達関数は、密閉性に依存する場合がある。これらの可変性によって、アンチノイズ信号を生成する単一ＡＮＣフィルタの設計は、全てのユーザに対して最適ではない可能性がある。適応型ＡＮＣは、現在のユーザに対して最適化されたＡＮＣフィルタ設計になる。ＤＳＰ１１０は、ＦＦおよびＦＢマイクロフォン１３７のノイズ信号１４４を利用できるため、適応型ＡＮＣを実現することができる。ＤＳＰ１１０は、較正段階中に、特定のユーザのためにＦＦおよびＦＢノイズ信号１４４間の伝達関数を推定することができる。例えば、ＤＳＰ１１０は、ＦＦマイクロフォン１３７のノイズに基づいて、耳内のノイズを決定することができる。較正プロセスの第２部分は、ヘッドフォンに特定の信号を再生し、ＦＢマイクロフォン１３７の信号を録音することによって、ヘッドフォンの伝達関数を推定することができる。ＤＳＰ１１０は、最適のＦＦ ＡＮＣフィルタを計算した後、ＲＡＰ１２０の係数をプログラムすることができる。

図２は、ＲＡＰ、例えばＲＡＰ１２０に適用できる例示的なＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００を示す概略図である。ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００は、プロセッサ周辺バス２４１を含む。プロセッサ周辺バス２４１は、ＤＳＰから、例えば、ユーザ入力、コマンド、計算済みのノイズフィルタ、圧縮フィルタ、環境認識フィルタ、および／または本明細書に説明された他のフィルタなどの制御および設定パラメータ（例えば、制御および設定パラメータ１４１）を受信するための通信リンクであってもよい。また、ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００は、ＤＳＰから音声信号（例えば、音楽）２４３を受信するための入力を含む。音声信号２４３は、実質的に音声信号１４３と同様であってもよい。ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００は、ノイズ信号２４４を受信するための入力をさらに含む。ノイズ信号２４４は、実質的にノイズ信号１４４と同様であってもよい。ノイズ信号２４４は、４つの入力として示されている。その理由は、左右のヘッドフォンの各々にＦＦおよびＦＢマイクロフォンを使用する場合、ノイズ信号２４４が４つになるからである。しかしながら、任意の数のノイズ信号２４４を使用してもよい。ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００は、出力信号２４５、アンチノイズ信号２４６および中間信号２４２を出力するための出力を含む。アンチノイズ信号２４６は、プロセッサ周辺バス２４１を介して受信されたノイズフィルタおよび対応するマイクロフォンから受信されたノイズ信号２４４に基づいて生成されてもよい。アンチノイズ信号２４６は、ＤＡＣアンプの制御をサポートするアンプコントローラに転送され、クリッピングおよび関連するノイズ乱れを軽減することができる。実質的に出力信号１４５と同様である出力信号２４５は、音声信号２４３に基づいて、等化音声と混合されたアンチノイズ信号２４６を含むことができる。出力信号２４５は、左右のスピーカに転送され、ユーザに再生されてもよい。中間信号２４２は、部分的に等化された音声信号、アンチノイズ信号２４６、部分的に生成されたアンチノイズ信号、ＲＡＰ状態、圧縮状態、現在使用されているフィルタ、および／またはＲＡＰによって実行された音声処理を示す他のＲＡＰ情報を含むことができる。中間信号２４２をフィードバックとしてＤＳＰに転送することによって、ＤＳＰは、ＲＡＰ機能に変更を加えるときに、現在のＲＡＰ動作パラメータを考慮することができる。したがって、中間信号２４２によって、ＤＳＰは、性能および高度な制御を向上させるために、ＲＡＰ構成を動的に修正することができる。中間信号２４２とＤＳＰによって使用される処理周波数とを一致させるために、中間信号２４２の一部をデシメーションフィルタに通過することによってリサンプリングしてもよい。他の中間信号２４２（例えば、信号レベルおよびプロセッサゲインなどのゆっくり変化する信号）は、定期的なサンプリングを行うために、レジスタインターフェイスを介してＤＳＰに転送される。なお、ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００は、他の入力および／または出力を含んでもよい。ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００を用いて主な機能的Ｉ／Ｏを説明したが、網羅的であることを意図していない。

図３は、コンプレッサ状態を共有するための例示的な音響処理ネットワーク３００を示す概略図である。ネットワーク３００は、ＤＳＰ３１０およびＲＡＰ３２０を含む。ＤＳＰ３１０およびＲＡＰ３２０はそれぞれ、ＤＳＰ１１０およびＲＡＰ１２０と実質的に同様であってもよい。明瞭化のために、他のコンポーネントが省略される。ＲＡＰ３２０は、調整可能なアンプ３２６を含む。調整可能なアンプ３２６は、信号のゲインをＲＡＰ３２０によって設定された目標値に変更できる任意の回路であってもよい。上述したように、ＲＡＰ３２０は、ＤＳＰ３１０からのフィルタおよびマイクロフォンからのノイズ信号に基づいて、アンチノイズ信号３４２を生成する。調整可能なアンプ３２６は、（例えば、ＤＡＣおよび関連するアンプによる変換の後に）アンチノイズ信号３４２を十分な値まで増幅することによってノイズをキャンセルする。また、ＲＡＰ３２０は、ＲＡＰコンプレッサ回路３２５をさらに含む。ＲＡＰコンプレッサ回路３２５は、調整可能なアンプ３２６を制御するように構成された任意の回路であってもよい。具体的には、ＲＡＰコンプレッサ回路３２５は、調整可能なアンプ３２６を制御して、クリッピングなどによるアンチノイズ信号３４２の乱れを軽減する。ＲＡＰ３２０は、圧縮状態レジスタ３２３をさらに含む。圧縮状態レジスタ３２３は、任意の読み取り／書き込みメモリコンポーネントであってもよい。圧縮状態レジスタ３２３は、圧縮状態を格納し、ＲＡＰコンプレッサ回路３２５は、圧縮状態に基づいて、調整可能なアンプ３２６を制御する。

ＲＡＰコンプレッサ回路３２５および調整可能なアンプ３２６を利用して、アンチノイズ信号３４２の値の急変を緩和することができる。例えば、ＲＡＰコンプレッサ回路３２５および調整可能なアンプ３２６は、自動車のドアのスラム閉めによってアンチノイズ信号３４２の値（および関連する信号の乱れ）の急上昇を緩和することができるが、静かな部屋からうるさい部屋への移動によるアンチノイズ信号３４２の継続的な増加を許可する。調整可能なアンプ３２６の調整を決定するために、ＲＡＰコンプレッサ回路３２５は、圧縮状態レジスタ３２３に格納された圧縮状態を検討する。圧縮状態は、アンチノイズ信号３４２のピーク信号推定値、瞬間ゲイン、目標ゲイン、攻撃パラメータ、解除パラメータ、ピーク減衰パラメータ、維持パラメータ、および／または二乗平均平方根（ＲＭＳ）パラメータを含むことができる。ピーク信号推定値は、アンチノイズ信号３４２の最大期待値の推定値を含む。ピーク信号推定値を利用して適切な増幅量を決定することによって、アンチノイズ信号３４２の任意の部分を、ＤＡＣアンプの範囲外に増幅すること（例えば、クリッピングをもたらすこと）を防止することができる。瞬間ゲインは、特定の瞬間で調整可能なアンプ３２６によって提供された現在のゲインを示し、目標ゲインは、調整可能なアンプ３２６が信号変化を調整するために達成すべきゲインを示す。攻撃パラメータは、信号の乱れを引き起こすことなく、ゲインを増加させる速度を示す。解除パラメータは、信号の乱れを引き起こすことなく、ゲインを減少させる速度を示す。維持パラメータは、アンチノイズ信号３４２が正常値に戻った後、例えば、別の大きなノイズが発生する可能性に備えるために、増加したゲインを維持する時間を示す。ピーク減衰パラメータは、アンチノイズ信号３４２が維持パラメータのために正常値に戻ったと見なされる前に、アンチノイズ信号３４２がピーク値から変化しなければならない量を示す。追加的にまたは代替的に、クリッピングを軽減するために、調整可能なアンプ３２６は、アンチノイズ信号３４２のＲＭＳに基づいて調整されてもよい。

ＲＡＰ３２０は、ＤＳＰ３１０よりも遥かに高速に動作するが、非常に簡単な圧縮アルゴリズムに制限される。したがって、ＤＳＰ３１０は、ＤＳＰコンプレッサ３１１を含む。ＤＳＰコンプレッサ３１１は、ＲＡＰ３２０の圧縮状態を考慮し、圧縮状態に複雑な圧縮アルゴリズムを適用することによって、より遅い時間スケールで調整可能なアンプ３２６のより精確な設定を決定できるプログラム可能な回路である。よって、ＤＳＰ３１０は、ＲＡＰ３２０から、圧縮状態レジスタ３２３に格納された現在の圧縮状態を受信するように構成される。このデータは、中間信号（例えば、中間信号２４２）の出力および／またはＲＡＰ状態信号（例えば、ＲＡＰ状態１４２）の経路を介して通信されてもよい。ＤＳＰコンプレッサ３１１は、ノイズ信号および現在の圧縮状態に基づいて、新たな圧縮状態を決定することができる。次に、ＤＳＰコンプレッサ３１１は、調整可能なアンプ３２６の制御をサポートするために、新たな圧縮状態をＲＡＰに転送することができる。例えば、ＤＳＰコンプレッサ３１１は、新たな圧縮状態を圧縮状態レジスタ３２３に転送することによって、ＲＡＰ３２０を直接にプログラムして圧縮を行うことができる。

図４は、音声入力の等化を行うための例示的な音響処理ネットワーク４００を示す概略図である。音響処理ネットワーク４００は、ＤＳＰ４１０およびＲＡＰ４２０を含み、ＤＳＰ４１０およびＲＡＰ４２０は、ＤＳＰ１１０および３１０並びにＲＡＰ１２０および３２０の各々と実質的に同様であってもよい。上述したように、ＤＳＰ４１０は、音声入力４４８に基づいて、ＲＡＰ４２０によって使用される音声信号４４３を生成することができる。ＤＳＰ４１０は、第１のイコライザ４１２を利用して、音声信号４４３を生成することができる。イコライザとは、実用的または審美的な理由のために、ネットワークの周波数応答を調整するための任意の回路である。例えば、第１のイコライザ４１２は、ネットワーク４００の周波数応答に応じて、音声の低音、高音などを調整することによって音声信号４４３をカスタマイズすることができる。

ユーザに対して音声を再生すると同時に、アンチノイズ信号を適用することによってノイズをキャンセルすることは、困難である。具体的には、ユーザの外耳道にあるＦＢマイクロフォンは、音声信号４４３の全てまたは一部をノイズとして記録することがある。この場合、ＲＡＰ４２０は、アンチノイズ信号を生成して、音声信号４４３の一部をキャンセルしてしまう。例えば、アンチノイズ信号は、音声信号４４３の一部の低周波音声をキャンセルしてしまい、ヘッドフォンの誤った性能をもたらす。この問題に対処するために、ＤＳＰ４１０は、第２のイコライザ４１３を含む。第２のイコライザ４１３は、第１のイコライザ４１２と実質的に同様であるが、異なる目的に使用される。ＤＳＰ４１０および／または第２のイコライザ４１３は、ネットワーク４００の周波数応答をモデル化する。次いで、第２のイコライザ４１３は、モデルを利用して、音声入力４４８および音響処理ネットワーク４００の周波数応答に基づいて、期待の出力信号４４９を生成する。期待の出力信号４４９は、事実上、ネットワーク４００の回路の予想された効果に従って修正された音声信号４４３のコピーである。音声がない場合、ＡＮＣプロセスは、ノイズをゼロにしようとする。期待の出力信号４４９をＲＡＰ ４２０に転送することによって、ＡＮＣプロセスは、期待の出力信号４４９を基準点として設定することができる。したがって、ＡＮＣプロセスは、ＲＡＰ４２０からの出力信号をゼロではなく期待の出力信号４４９にすることができる。この方法は、音声信号４４３のＡＮＣ効果を低減／除去する可能性がある。

したがって、ＲＡＰ４２０は、ＤＳＰ４１０から音声信号４４３を受信する。次いで、ＲＡＰ４２０は、音声信号４４３をアンチノイズ信号と混合する。また、ＲＡＰ４２０は、アンチノイズ信号を生成するときに、期待の出力信号４４９を基準点として設定することによって、アンチノイズ信号による音声信号のキャンセルを軽減する。

図５は、例示的なＲＡＰアーキテクチャ５００を示す概略図である。ＲＡＰアーキテクチャ５００は、例えば、ＲＡＰ１２０、３２０および／または４２０に使用されてもよい。ＲＡＰアーキテクチャ５００は、双２次エンジン５２４、乗算累算器５２５、データレジスタ５２２、および双２次メモリ５２１を採用する。これらのコンポーネントは、双２次係数５２７、ゲイン係数５２６およびフェザリング／圧縮ゲイン係数５２３を用いて、入力をフィルタリングすることによって、出力信号、例えば出力信号１４５を生成する。

双２次エンジン５２４は、２つの極（pole）および２つの零点（zero）を有するデジタルフィルタを生成するための回路である。極は、システムの伝達関数の多項式の分母の根であり、零点は、伝達関数の多項式の分子である。換言すれば、極は、フィルタリングされている信号を無限大に向かってプッシュし、零点は、フィルタリングされている信号をゼロに向かってプッシュする。なお、極が非ゼロである場合、このようなフィルタは、無限インパルス応答（ＩＩＲ）を有する。このようなフィルタは、双２次フィルタとして呼ばれる。その意味は、フィルタの伝達関数が２つの２次関数の比であるという概念を指す。双２次エンジン５２４は、双２次エンジン５２４によって処理される信号よりも高い周波数で動作する。したがって、双２次エンジン５２４は、単一の信号サンプルに複数回に適用することができ、および／または異なる方法で信号の異なる部分に適用することができる。双２次エンジン５２４は、プログラム可能であるため、以下で説明する処理の様々なトポロジを作成することができる。ＲＡＰアーキテクチャ５００は、双２次フィルタを使用するものとして説明されているが、特定の実装詳細に応じて、他のフィルタアーキテクチャ、すなわち、２つの極および２つの零点以外の極および零点を有するフィルタを用いて、双２次フィルタを置換することができる。

乗算累算器５２５は、値を加算および／または乗算するための回路である。例えば、乗算累算器５２５を用いて、信号および／または信号部分をスケーリングすることができる。また、乗算累算器５２５を用いて、複数の信号および／または信号部分の加重和を計算することができる。乗算累算器５２５は、双２次エンジン５２４から出力を受け入れることができ、その逆も同様である。データレジスタ５２２は、データを格納するための任意のメモリ要素であってもよい。具体的には、データレジスタ５２２は、双２次エンジン５２４および／または乗算累算器５２５からの出力などの信号を格納することができる。したがって、双２次エンジン５２４、乗算累算器５２５およびデータレジスタ５２２は、協働して、数学的および／または他の特殊なデジタル信号変更プロセスを、音声信号５４３および／またはノイズ信号５４４のサンプルに反復的に適用することができる。音声信号５４３およびノイズ信号５４４は各々、音声信号１４３およびノイズ信号１４４と実質的に同様であってもよい。

双２次状態メモリ５２１は、現在の双２次状態を格納するためのメモリモジュール、例えばレジスタである。双２次エンジン５２４は、有限状態マシンとして動作するようにプログラム可能である。双２次状態メモリ５２１は、双２次エンジン５２４の利用可能な状態および／または現在の状態を示すデータを格納する。双２次エンジン５２４は、双２次状態メモリ５２１からデータを読み取ることができ、双２次状態メモリ５２１にデータを格納することができる。

要約すると、双２次状態メモリ５２１からの状態データを用いて、様々なトポロジを実装するように双２次エンジン５２４および乗算累算器５２５をプログラムすることができる。中間信号のデータは、データレジスタ５２２に格納されてもよい。ＲＡＰアーキテクチャ５００は、制御および設定パラメータ１４１と実質的に同様であり得る制御および設定パラメータ５４１を受信することができる。制御および設定パラメータ１４１は、双２次係数５２７およびゲイン係数５２６に基づいてエンコードされたノイズフィルタを含む。双２次エンジン５２４は、ＤＳＰから受信されるとローカルメモリに格納され得る双２次係数５２７に基づいて、処理されている信号（例えば、音声信号５４３および／またはノイズ信号５４４）の形状を変更する。さらに、乗算累算器５２５は、ＤＳＰから受信されるとローカルメモリに格納され得るゲイン係数５２６に基づいて、処理されている信号（例えば、音声信号５４３および／またはノイズ信号５４４）のゲインを増加／変更する。

場合によって、ゲイン係数をフェザリングする必要がある。フェザリングは、第１の値から第２の値への段階的な変化を意味する。乗算累算器５２５は、フェザリング／圧縮ゲイン５２３の入力から受信したフェザリング係数を移植することによって、フェザリングユニットとして機能することができる。例えば、乗算累算器５２５は、左チャネルに３つのフェザリングユニットを実装することができ、右チャネルに３つのフェザリングユニットを実装することができる。別の例において、乗算累算器５２５は、各チャネルに６つのフェザリングユニットを実装することができる。

乗算累算器５２５は、フェザリング／圧縮ゲイン５２３の入力から圧縮状態を受信することができる。この圧縮状態は、圧縮状態３２３と実質的に同様であってもよく、ローカルメモリに格納されてもよく、ＤＳＰから受信されてもよい。乗算累算器５２５は、信号が強すぎる場合に、信号に適用されるゲインを変更できるコンプレッサ（例えば、非線形プロセッサ）として機能することができる。乗算累算器５２５を用いて、信号流のゲインを動的に下げることによって、クリッピングを回避することができる。例えば、ＤＡＣに対してアンチノイズが強すぎる場合に、アンチノイズ信号にコンプレッサを適用すると、ゲインを一時的に低下することができる。このことは、ＡＮＣ強度を一時的に低下するが、信号のクリッピングによる不快な乱れの発生を防止する。乗算累算器５２５は、左チャネルに３つのフェザリングユニットを実装することができ、右チャネルに３つのフェザリングユニットを実装することができる。別の例において、乗算累算器５２５は、各チャネルに６つのフェザリングユニットを実装することができる。

ＲＡＰアーキテクチャ５００は、有限状態マシンの複数の状態に亘って様々な係数を使用することによって、１つ以上のプログラム可能な双２次フィルタを実装することができる。これらの双２次フィルタは、ＤＳＰからのノイズフィルタを実装して、アンチノイズ信号を生成する。また、ＲＡＰアーキテクチャ５００は、アンチノイズ／ノイズ信号５４４を音声信号５４３と混合することができる。さらに、ＲＡＰアーキテクチャ５００は、必要に応じて、音声信号５４３にフィルタを適用することができる。

図６は、別の例示的なＲＡＰアーキテクチャ６００を示す概略図である。ＲＡＰアーキテクチャ６００は、ＲＡＰアーキテクチャ５００の特定の実装例である。明瞭化のために、ＲＡＰアーキテクチャ６００は、音声信号処理を省略してＡＮＣを生成するように動作するように示されている。ＲＡＰアーキテクチャ６００は、信号データを乗算および／または加算するための回路である乗算累算器６２５を含む。また、ＲＡＰアーキテクチャ６００は、乗算累算器６２５の出力を格納するためのメモリ回路である累算器レジスタ６２２を含む。乗算累算器６２５と累算器レジスタ６２２とは、乗算累算器５２５を実装することができる。さらに、ＲＡＰアーキテクチャ６００は、双２次エンジン６２４および双２次出力レジスタ６２８を含む。双２次エンジン６２４と双２次出力レジスタ６２８とは、双２次エンジン５２４を実装することができる。双２次エンジン６２４は、フィルタを実装するための回路であり、双２次出力レジスタ６２８は、双２次エンジン６２４による計算の結果を格納するためのメモリである。また、ＲＡＰアーキテクチャ６００は、双２次エンジン６２４からの部分的な結果を格納するためのメモリユニットであり得る双２次メモリ６２１を含む。双２次メモリ６２１は、双２次状態メモリ５２１を実装することができる。

図示のように、これらのコンポーネントは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）６６１、ＭＵＸ６６２およびＭＵＸ６６３によって互いに連結され、外部ローカルメモリおよび／または（例えばＤＳＰからの）リモート信号に連結される。図示のように、これらのコンポーネントは、それぞれがフェザリング／圧縮ゲイン５２３、ゲイン係数５２６および双２次係数５２７と実質的に同様であり得るフェザリング係数６２３、乗算係数６２６および双２次係数６２７を受信することができる。これらのコンポーネントは、ＡＮＣを行うために、マイクロフォン／スピーカからノイズ信号６４４を受信することができる。ノイズ信号６４４は、ノイズ信号１４４と実質的に同様であってもよい。また、これらのコンポーネントは、サイクルインデックス６４７を受信することができる。サイクルインデックス６４７は、ＲＡＰデューティサイクルにおける現在の位置を示すデータである。図示のように、様々な信号、インデックスおよび係数は、ＭＵＸ６６１〜６６３を介して、対応するコンポーネントにルーティングされる。

動作中、サイクルインデックス６４７を用いて、対応する状態の双２次係数６２７を選択する。双２次係数６２７および／またはサイクルインデックス６４７は、双２次エンジン６２４に転送され、ノイズ信号６４４に適用される。状態情報は、双２次メモリ６２１から取得することができる。また、部分的な結果は、双２次メモリ６２１に格納されてもよく、および／または双２次係数６２７にフィードバックされ、次の状態に適用されてもよい。最終の結果は、乗算累算器６２５に出力するために、双２次出力レジスタ６６２に格納されてもよい。さらに、双２次出力レジスタ６６２からの出力は、双２次エンジン６２４にフィードバックされることができる。また、累算器レジスタ６２２からの出力は、双２次エンジン６２４にフォワードバックされることができる。さらに、ノイズ信号６４４は、双２次エンジン６２４をバイパスし、乗算累算器６２５に直接に移すことができる。

また、サイクルインデックス６４７を用いて、対応する状態の乗算係数６２６を選択する。乗算係数６２６、フェザー係数６２３および／またはサイクルインデックス６２６は、乗算累算器６２５に転送され、様々な入力に適用される。乗算累算器６２５は、双２次出力レジスタ６６２の出力、ノイズ信号６４４および／または乗算累算器６２５の出力を入力として受信することができる。換言すれば、乗算累算器６２５の出力は、乗算累算器の入力にフィードバックされることができる。対応する状態に基づいて係数を入力に適用すると、乗算累算器６２５の出力は、他のコンポーネントに出力するために、累算器レジスタ６２２に格納される。累算器レジスタ６２２の出力および／または双２次出力レジスタ６２８の出力は、ＲＡＰアーキテクチャ６００の出力としてスピーカに転送することもできる。以下で説明するように、ＲＡＰアーキテクチャ６００の相互接続によって、コンポーネントをプログラムすることによって、様々な音声処理スキームに適用される様々なトポロジを実装することができる。

図７は、ＲＡＰアーキテクチャ５００および／または６００に従って実装される、ＲＡＰ１２０、３２０および／または４２０などのＲＡＰの例示的なプログラマブルトポロジ７００を示す概略図である。トポロジ７００は、音声信号を出力すると共に、ＡＮＣを提供するように構成される。トポロジ７００は、第１の音声信号７４３（音声１）および第２の音声信号７５３（音声２）を受信する。音声信号７４３および７５３は、音声信号１４３と実質的に同様であってもよく、左右の耳に各々与える音声を含んでもよい。いくつかの例において、音声信号７４３および７５３は、それぞれ、期待される出力信号４４９および音声信号４４３であってもよい。また、トポロジ７００は、ノイズ信号１４４と実質的に同様であり得るＦＢマイクロフォン信号７４４およびＦＦマイクロフォン信号７５４を受信する。音声信号７４３および７５３並びにＦＢマイクロフォン信号７４４およびＦＦマイクロフォン信号７５４を含むノイズ信号を用いて、ＡＮＣ用の音声信号を出力７５４として生成する。

トポロジは、アンプ７２９を用いて、第１の音声信号７４３、第２の音声信号７５３およびＦＢマイクロフォン信号７４４を増幅する。このようなアンプは、最初の３つの状態において、ゲイン係数を使用して、乗算累算器５２５などの乗算累算器によって実装されてもよい。第２の音声信号７５３およびＦＢマイクロフォン信号７４４は、ミキサ７２５によって混合される。ミキサ７２５は、第４の状態において乗算累算器によって実装されてもよい。ミキサの出力は、一連の双２次フィルタ７２４、この例では直結している８つの連続双２次フィルタ７２４を介して転送される。双２次フィルタ７２４は、（例えば、８つの状態に亘って）対応する双２次係数５２７の組を使用して、乗算累算器および双２次エンジン５２４によって実装されてもよい。同時に、ＦＦマイクロフォン信号７５４は、一連の双２次フィルタ７２４、この例では８つの双２次フィルタ７２４を介して転送される。ＦＦマイクロフォン信号７５４と混合された第２の音声信号７５３およびＦＢマイクロフォン信号７４４とは、各々のアンプ７２９によって増幅され、ミキサ７２５によって混合される（例えば、各々が乗算累算器の対応する状態に実装された）。次に、混合されたＦＦマイクロフォン信号７５４、第２の音声信号７５３およびＦＢマイクロフォン信号７４４は、フェザリングアンプ７２６に転送され、フェザリングされる。これは、例えば、フェザリング／圧縮ゲイン５２３からのフェザリング係数を使用して、乗算累算器によって実装されてもよい。フェザリング結果は、（例えば、乗算累算器によって実装され得る）ミキサ７２５によって混合され、出力７４５を生成する。

上記の議論から分かるように、双２次エンジンおよび乗算累算器のコンポーネントは、様々な状態で、各信号からのサンプルに対して様々な演算を適用することができる。双２次エンジンおよび乗算累算器は、様々な状態に亘ってトポロジ７００を実装し、サンプルに対して対応する演算を実行することによって、出力７４５を生成する。一組のサンプルに対して出力７４５を生成した後、別の組のサンプルを取り込み、様々な状態で変更することによって、別の出力７４５を生成する。さらに、関連する係数に従って双２次エンジンおよび乗算累算器の状態を再プログラミングすることによって、トポロジ７００を変更することができる。

図８は、ＲＡＰアーキテクチャ５００および／または６００に従って実装される、ＲＡＰ１２０、３２０および／または４２０などのＲＡＰの別の例示的なプログラム可能なトポロジ８００を示す概略図である。トポロジ８００は、トポロジ７００を再プログラミングすることによって作成される。トポロジ８００は、適応型ＡＮＣ、環境認識および側音強調を提供するように構成されている。したがって、ユーザから入力を受信すると、環境認識および側音を含むようにトポロジ７００を再構成することによって、トポロジ８００を取得することができる。環境認識は、特定の周波数帯域を強調するように動作する。例えば、人間の発話に関連する周波数帯域を強調することによって、ＡＮＣは、ノイズをキャンセルすると共に、発話を会話の一部として強調することができる。側音は、ユーザの声を指す。したがって、トポロジ８００を用いて側音強調を提供することによって、ユーザは、ユーザ自身の声を明瞭に聴くことができる。よって、トポロジ８００は、環境ノイズを低減できる一方、ユーザがユーザ自分の声だけでなく他人の声も明瞭に聴くことを可能にする。したがって、トポロジ８００を用いて、一対のヘッドフォンを聴覚強化装置に変換することができる。

トポロジ８００は、トポロジ７００と同様に、双２次エンジン５２４などの双２次エンジンによって実装され得る双２次フィルタ８２４を使用する。また、トポロジ８００は、トポロジ７００と同様に、乗算累算器５２５などの乗算累算器によって実装され得るアンプ８２９、ミキサ８２５およびフェザリングアンプ８２６を使用する。トポロジ８００は、各々が第１の音声信号７４３、第２の音声信号７５３、ＦＢマイクロフォン信号７４４およびＦＦマイクロフォン信号７５４と実質的に同様である第１の音声信号８４３（音声１）、第２の音声信号８５３（音声２）、ＦＢマイクロフォン信号８４４およびＦＦマイクロフォン信号８５４を受信する。

ＦＦマイクロフォン信号８５４は、環境認識を行うために使用される。例えば、ＦＦマイクロフォン信号８５４の経路上の双２次フィルタ８２４は、環境認識フィルタとして機能する。したがって、トポロジ８００がアンチノイズ信号を生成しているときに、ＦＦマイクロフォン信号８５４の経路に環境認識フィルタを適用することによって、ノイズ信号の所定の周波数帯域を強化することができる。これによって、所定の周波数帯域、例えば発話帯域を強化することができる。ＦＦマイクロフォン信号８５４の経路は、所定の周波数帯域が強化されたアンチノイズ信号をスピーカに転送し、出力８４５としてユーザに出力することができる。

さらに、トポロジ８００は、第１の音声マイクロフォン信号８４８（音声マイク１）および第２の音声マイクロフォン信号８５８（音声マイク２）を使用する。これらの信号は、ユーザの声を録音するために配置されたマイクロフォン、例えばマイクロフォン１３７によって録音されてもよい。例えば、このようなマイクロフォンは、例えば、ヘッドフォンに取り付けられ且つユーザの胸に配置されるラペルクリップに設置されてもよい。したがって、第１の音声マイクロフォン信号８４８および第２の音声マイクロフォン信号８５８は、側音（例えば、ユーザの声）のサンプルを含むことができる。

機能的に、ＦＢマイクロフォン信号８４４および第１の音声マイクロフォン信号８４８の各々は、双２次フィルタ８２４およびアンプ８２９を介して転送される。また、第２の音声マイクロフォン信号８５８および第２の音声信号８５３は、アンプ８２９を介して転送される。図示のように、これらの信号は、ミキサ８２５によって混合される。結果は、一組の双２次フィルタ８２４、この場合では５つの直列フィルタ、および別のアンプ８２９を介して転送される。これらの信号は、側音、ＡＮＣのＦＢ部分、および音声信号の第２部分を含む。

一方、ＡＮＣのＦＦ部分および環境認識部分を含むＦＦマイクロフォン信号８５４は、フェザリングアンプ８２６を介して転送される。このフェザリングアンプ８２６を使用して、環境認識およびＡＮＣモードを軽く変更することができる。次に、ＦＦマイクロフォン信号８５４は、双２次フィルタ８２４、この場合では３つの直列フィルタおよび５つの直列フィルタを介して並列に送信される。その結果は、アンプ８２９によって増幅され、ミキサ８２５によって混合される。混合結果の一部は、双２次フィルタ８２４、アンプ８２９および第２のフェザリングアンプ８２６を介して転送される。混合結果の別の部分は、これらのコンポーネントをバイパスして並列に転送される。経路は、ミキサ８２５によって共に混合される。第２のフェザリングアンプ８２６は、コンプレッサを使用して、信号クリッピングなしで強力なＦＦ ＡＮＣを可能にする。

次に、ＦＦマイクロフォン信号８５４の経路の結果は、側音、ＡＮＣのＦＢ部分および音声信号の第２の部分を含む信号経路に混合される前に、アンプ８２９によって増幅される。図示のように、ＦＦマイクロフォン信号８５４経路は、ミキサ８２５によって、５つの双２次フィルタ８２４の前後で混合される。このような信号の結果は、ＡＮＣをオンおよびオフにするために使用される別のフェザリングアンプ８２６を通過する。このフェザリングアンプ８２６は、デジタルコンプレッサを適用することによって、クリッピングをさらに軽減することができる。さらに、第１の音声信号は、アンプ８２９によって増幅され、ミキサ８２５によって信号の残り部分と混合される。これによって、音声信号、ＦＦアンチノイズ信号、ＦＢアンチノイズ信号、側音および環境認識の強調が全て混合され、スピーカを介してユーザに再生される出力８４５を生成する。

図９は、例えば双２次エンジン５２４および／または６２４などの双２次エンジンによって使用され、本明細書に開示されたノイズ信号、アンチノイズ信号、音声信号および／または他の信号に適用され得る双２次フィルタ９００の構造を示す概略図である。一般的に、双２次フィルタは、以下の式１に従って数学的に記述される。

式中、ｘ［ｎ］は、双２次フィルタへの入力であり、ｙ［ｎ］は、双２次フィルタからの出力であり、ｂ_０、ｂ_１、ｂ_２、ａ_１およびａ_２は、双２次係数、例えば双２次係数５２７および／または６２７である。したがって、双２次フィルタ９００の機能は、これらの係数を変更することによって変更することができる。

代わりに、双２次フィルタ９００は、異なる係数を使用する。具体的には、図示のように、双２次フィルタ９００は、ゲイン係数ｂ_０（９７３）、−ｃ_１（９７５）、−ｃ_２（９７６）、ｄ_１（９７４）、およびｄ_２（９７８）を使用する。ゲイン係数９７３は、調整可能なアンプによって実装されてもよい。他のゲイン係数は、式１を参照して、以下の式２〜５によって数学的に定義される。

また、双２次フィルタ９００は、乗算累算器によって実装され得る乗算器９７２を使用する。動作時に、双２次フィルタ９００は、入力を受信する。この入力は、ミキサ９８２およびゲイン係数ｂ_０（９７３）を介して出力に向かって転送される。また、入力は、別のミキサ９８１を介して過去状態ブロック９７１に転送され、メモリに格納される。次のサイクル／状態において、過去状態ブロック９７１の出力は、ゲイン係数ｄ_１（９７４）を介してミキサ９８３に転送され、ゲイン係数−ｃ_１（９７５）を介してミキサ９８４に転送され、ミキサ９８５を介して別の過去状態ブロック９７２に転送される。別の状態において、過去状態９７２の出力は、ゲイン係数ｄ_２（９７８）を介してミキサ９８３に転送される。ミキサ９８３は、過去状態９７２の出力、ゲイン係数ｄ_２（９７８）、過去状態９７１の出力およびゲイン係数ｄ_１（９７４）を混合する。その結果は、ミキサ９８２に転送され、入力と混合される。また、過去状態９７２の出力は、ゲイン係数−ｃ_２（９７６）を介してミキサ９８４に転送される。したがって、過去状態９７２の出力およびゲイン係数−ｃ_２（９７６）は、過去状態９７１の出力およびゲイン係数−ｃ_１（９７５）と混合される。その結果は、ミキサ９８１に転送される。ミキサ９８１は、ミキサ９８４からの結果を入力と混合して、過去状態９７１にフィードバックする。また、双２次フィルタ９００は、「０」のゲインまたは「１」のゲインを適用するスイッチ９７７を使用する。スイッチ９７７が「１」のゲインを設定する場合、過去状態９７２の出力は、ミキサ９８５を介して過去状態９７２にフィードバックすることができる。スイッチ９７７が「０」を設定する場合、全ての係数が式１に従って変化することによって、双２次フィルタ９００をいわゆる直接型双２次フィルタに変換する。

図示のように、第１の状態で変更された入力は、第２の状態で変更された入力と混合され、その後、第３の状態で入力と混合される。したがって、入力信号サンプルは、後で受信されるさらなる入力サンプルを継続的に変更する。

留意すべきことは、双２次フィルタのエラー発生源は、量子化であることである。量子化は、例えば過去状態９７１および／または９７２で信号サンプルを保存するときに発生する。具体的には、サンプルの保存に使用されたメモリが完全な解像度でサンプルを保存するのに足りない場合、量子化は、丸め誤差の結果として生じる。上述したように、双２次フィルタは、極および零点を使用する。直接型双２次フィルタは、零点を適用することによって信号を減衰させ、量子化の原因となる信号を保存してから、極を適用することによって信号を増幅する。この手法によって、量子化に関連するエラーが増幅される。合理的な信号対雑音比（ＳＮＲ）を得るために、このような直接型双２次フィルタは、通常、双２次フィルタ９００よりも多くのビットを使用する。これに対して、双２次フィルタ９００は、信号を増幅し、信号を保存および量子化してから、信号を減衰させる。この手法によって、量子化誤差は、増幅されるではなく減衰される。その結果、双２次フィルタ９００は、過去状態メモリ内の同様のビット数を使用する直接型双２次よりも６０デシベル（ｄＢ）低いＳＮＲを達成することができる。代わりに、双２次フィルタ９００は、同様のＳＮＲを達成するために、約１０ビット少ないメモリで動作することができ、実質的なスペースを節約する。

双２次フィルタ９００の動作順序は、係数で分かる。具体的には、ｂ_０（９７３）、ｄ_１（９７４）およびｄ_２（９７８）は、零点を適用し、−ｃ_１（９７５）および−ｃ_２（９７６）は、極を適用する。図９に示すように、信号は、過去状態９７１および９７２によって量子化される前に、常に極（−ｃ_１（９７５）、−ｃ_２（９７６））を適用するアンプを通過する。この状態の出力は、後の状態に使用されるために、システムにフィードバックされるまたは零点（例えば、零点ｂ_０（９７３）、ｄ_１（９７４）およびｄ_２（９７８））を適用するアンプを介して出力される。

換言すれば、双２次フィルタ９００は、極を使用して、ノイズ信号／アンチノイズ信号サンプルの一部を増幅する。また、双２次フィルタ９００は、零点を使用して、ノイズ信号／アンチノイズ信号サンプルの一部を減衰させる。さらに、双２次フィルタ９００は、フィルタレジスタを使用して、ノイズ信号／アンチノイズ信号サンプルの量子化を保存する。さらに、双２次フィルタ９００は、サンプルを量子化する前にサンプルを増幅し、その後サンプルを減衰させるように構成される。

双２次設計の目標は、入力信号の種類およびターゲットフィルタが与えられた場合、所望の性能を達成しながら、格納サイズおよび電流を削減することによって、必要条件を最小限にすることである。上述したように、本明細書に使用された双２次フィルタの目標周波数は、一般的にサンプリングレート（例えば１ＭＨｚ未満）よりも大幅に小さい音声帯域（例えば２０ｋＨｚ未満）にある。このシナリオ（例えば、中心周波数がサンプリングレートよりも遥かに低い場合）において、双２次フィルタ９００の性能は、双２次設計の性能を大幅に上回る。一例として、２５０Ｈｚで１の品質係数（Ｑ）および４０ｄＢのゲインを有するピークフィルタを実装するように約６．１４４ＭＨｚで動作する場合、双２次フィルタ９００は、同じビット数で直接型双２次よりも約６０ｄＢ低いノイズを生成することができる。その結果、約１０ビットを節約することができる。

別の特徴は、双２次フィルタ９００が入力信号に対して乗算器を直接に適用する必要がないことである。これによって、簡単にパイプライン化できる設計が得られる。さらに、ｂ_０（９７３）による乗算は、出力の近くに配置される。したがって、双２次フィルタ９００は、最終ゲイン段に続くフィルタとして機能する。これは、複数の双２次を直列に使用する場合に便利である。その場合、ｂ_０（９７３）乗算を信号乗算ステップに結合することができる。したがって、Ｎ個の双２次の場合、直接型双２次は、５Ｎ回の乗算を必要とする。対照的に、双２次フィルタ９００は、４Ｎ＋１回の乗算のみを使用する。直列カスケードの出力に乗算器を設けることは、ＲＡＰハードウェアアーキテクチャの場合に特に有用であり得る。

図１０は、ＲＡＰ Ｉ／Ｏ ２００などのＩ／Ｏおよび双２次フィルタ９００などの双２次フィルタを含むトポロジ７００および／または８００などのトポロジを使用するＲＡＰアーキテクチャ５００および／または６００を備えたＲＡＰを含むネットワーク１００、３００および／または４００などの音響処理ネットワークを動作させる例示的な方法１０００を示すフローチャートである。換言すれば、方法１０００は、上述した様々な図面に示されたコンポーネントの様々な組み合わせを使用して実施されてもよい。

ブロック１００１において、ＤＳＰは、音声入力に基づいて音声信号を生成する。さらに、ＤＳＰは、音声入力および音響処理ネットワークの周波数応答に基づいて、期待の出力信号を生成する。次に、ネットワーク４００に示すように、音声信号および期待の出力信号は、ＤＳＰからＲＡＰに送信される。

ブロック１００３において、ＤＳＰは、ノイズ信号を受信する。ノイズ信号は、少なくとも１つのマイクロフォンから受信される。ＤＳＰは、ノイズ信号に基づいてノイズフィルタを生成する。また、ネットワーク１００に示すように、ＤＳＰは、ノイズフィルタをＤＳＰからＲＡＰに送信する。上述したように、ＤＳＰは、第１の周波数で動作し、ＲＡＰは、第１の周波数よりも高い第２の周波数で動作する。

ブロック１００５において、ＲＡＰは、アンチノイズ信号を調整するために、ＲＡＰ内の現在の圧縮状態を使用して調整可能なアンプを制御する。ネットワーク３００に示すように、ＲＡＰによって使用されている現在の圧縮状態は、ＲＡＰからＤＳＰに送信される。ＤＳＰは、ノイズ信号および現在の圧縮状態に基づいて、新たな圧縮状態を決定する。ＤＳＰは、調整可能なアンプの制御をサポートするために、新たな圧縮状態をＲＡＰに送信する。新たな圧縮状態は、ピーク信号推定値、瞬間ゲイン、目標ゲイン、攻撃パラメータ、解除パラメータ、ピーク減衰パラメータ、維持パラメータ、アンチノイズ信号のＲＭＳ、またはそれらの組み合わせを含むことができる。

ブロック１００７において、ＲＡＰは、ＤＳＰから、音声信号、期待の出力信号、ノイズフィルタ、および／または新たな圧縮状態を受信すると共に、マイクロフォン（例えば、ＦＦおよび／またはＦＢマイクロフォン）からのノイズ信号を受信する。

ブロック１００９において、ＲＡＰは、ノイズ信号およびノイズフィルタに基づいて、ＡＮＣに使用されるアンチノイズ信号を生成する。さらに、ＲＡＰは、アンチノイズ信号を生成するときに、期待の出力信号を基準点として設定することによって、アンチノイズ信号による音声信号のキャンセルを軽減する。アンチノイズ信号は、ＤＳＰからのノイズフィルタを実装するようにプログラム可能な双２次フィルタを構成することにより、ＲＡＰで生成することができる。例えば、双２次９００に示すように、双２次フィルタは、アンチノイズ信号のサンプルを増幅し、アンチノイズ信号のサンプルを量子化してから、アンチノイズフィルタのサンプルを減衰させることができる。

ブロック１０１１において、トポロジ８００に関して説明したようにアンチノイズ信号を生成するときに、環境認識フィルタをＲＡＰに適用して、ノイズ信号の所定の周波数帯域を強化する。これにより、所定の周波数帯域、例えば音声に関連する周波数帯域を強化することができる。いくつかの例において、追加のフィルタを適用して、側音を追加することもできる。

ブロック１０１３において、ＲＡＰは、音声信号をアンチノイズ信号と混合する。ＲＡＰは、得られた信号をスピーカに転送してユーザに出力する。場合によって、得られた信号は、音声、アンチノイズ、側音、所定の周波数帯域を強化した環境認識信号、および／または本明細書に記載の他の特徴を含むことができる。

ブロック１０１５において、ＲＡＰは、アンチノイズ信号をＤＡＣアンプコントローラに転送して、アンチノイズ信号レベルに基づいてＤＡＣアンプの調整をサポートすることによって、クリッピングおよび他の乱れを軽減する。なお、上述の方法１０００は、本明細書に開示された全ての特徴の同時動作を説明しようとする。したがって、全ての機能を常にアクティブにする必要がないため、方法１０００は、多くの選択ステップを含む。さらに、方法１０００は、絶えず動作する可能性があるため、常に示された順序で動作するとは限らない。

本開示の例は、特に製作されたハードウェア上、ファームウェア上、デジタル信号処理装置上、またはプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作することができる。本明細書に使用された「コントローラ」または「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および専用ハードウェアコントローラを含むことを意図している。本開示の１つ以上の態様は、１つ以上のプロセッサ（監視モジュールを含む）または他の装置によって実行される１つ以上のプログラムモジュールなどのコンピュータ使用可能データおよびコンピュータ実行可能命令（例えば、コンピュータプログラム製品）に具体化することができる。一般に、プログラムモジュールは、コンピュータまたは他の装置のプロセッサによって実行されるときに特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。コンピュータ実行可能命令は、非一時的コンピュータ可読媒体、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、キャッシュ、電気的消去可能プログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリまたは他のメモリ、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、またはその他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置、またはその他の磁気記憶装置、任意の技術で実装された他の揮発性または不揮発性媒体、取り外し可能または取り外し不可能な媒体に格納することができる。コンピュータ可読媒体は、信号自体および一時的な信号伝送形態を除外する。また、機能は、全体的にまたは部分的にファームウェアまたはハードウェア等価物、例えば、集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などで具現化することができる。特定のデータ構造を用いて、本開示の１つ以上の態様をより効果的に実施することができる。このようなデータ構造は、本明細書に記載のコンピュータ実行可能命令およびコンピュータ使用可能データの範囲に含まれると考えられる。

本開示の態様は、様々な修正形態および代替形態で動作する。特定の態様は、図面において例として示されており、以下に詳細に説明される。しかしながら、本明細書に開示された例は、説明を明確にする目的で提示されたものであり、特に明記しない限り、開示された一般的概念の範囲を本明細書に記載された特定の例に限定することを意図していない。したがって、本開示は、添付の図面および特許請求の範囲に照らして説明された態様の全ての修正物、等価物および代替物を網羅することを意図している。

本明細書における実施形態、実施態様および実施例などの言及は、説明された項目が特定の特徴、構造または特性を含み得ることを示している。しかしながら、開示された態様の全ては、必ずしも特定の特徴、構造または特性を含まなくてもよい。また、このような表現は、特に明記しない限り、必ずしも同一の態様を指すとは限らない。さらに、特定の態様に関連して特定の特徴、構造または特性を説明した場合、このような特徴、構造、または特性は、他の態様に関連して明示的に説明されたか否かにかかわらず、別の態様に適用することができる。

実施例
以下、本明細書に開示された技術の例示的な実施例を提供する。本技術の実施形態は、以下に記載される実施例のうち任意の１つ以上または任意の組み合わせを含んでもよい。

実施例１は、音響処理ネットワークを含む。音響処理ネットワークは、第１の周波数で動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備え、ＤＳＰは、少なくとも１つのマイクロフォンからノイズ信号を受信し、およびノイズ信号に基づいてノイズフィルタを生成する。音響処理ネットワークは、第１の周波数よりも高い第２の周波数で動作するリアルタイム音響プロセッサ（ＲＡＰ）を備え、ＲＡＰは、マイクロフォンからノイズ信号を受信し、ＤＳＰからノイズフィルタを受信し、およびノイズ信号およびノイズフィルタに基づいて、能動型ノイズキャンセル（ＡＮＣ）に使用されるアンチノイズ信号を生成する。

実施例２は、実施例１の音響処理ネットワークを含み、ＲＡＰは、アンチノイズ信号を増幅するための調整可能なアンプと、調整可能なアンプを制御することによって、アンチノイズ信号の乱れを軽減するためのコンプレッサ回路とを含む。

実施例３は、実施例２の音響処理ネットワークを含み、ＲＡＰは、圧縮状態を格納するための圧縮状態レジスタをさらに含み、コンプレッサ回路は、圧縮状態に基づいて、調整可能なアンプをさらに制御する。

実施例４は、実施例３の音響処理ネットワークを含み、圧縮状態は、ピーク信号推定値、瞬間ゲイン、目標ゲイン、攻撃パラメータ、解除パラメータ、減衰パラメータ、維持パラメータ、またはそれらの組み合わせを含む。

実施例５は、実施例３の音響処理ネットワークを含み、圧縮状態は、アンチノイズ信号の二乗平均平方根（ＲＭＳ）を含む。

実施例６は、実施例１〜４の音響処理ネットワークを含み、ＤＳＰは、ＲＡＰから現在の圧縮状態を受信し、ノイズ信号および現在の圧縮状態に基づいて、新たな圧縮状態を決定し、および新たな圧縮状態をＲＡＰに転送することによって、調整可能なアンプの制御をサポートする。

実施例７は、実施例１〜６の音響処理ネットワークを含み、ＲＡＰは、ＤＳＰからのノイズフィルタを実装し、アンチノイズ信号を生成するための１つ以上のプログラム可能な双２次フィルタを含む。

実施例８は、実施例７の音響処理ネットワークを含み、双２次フィルタは、１つ以上の極を使用してアンチノイズ信号のサンプルの一部を増幅し、１つ以上の零点を使用してアンチノイズ信号のサンプルの一部を減衰し、フィルタレジスタを使用してアンチノイズ信号のサンプルの量子化を保存し、双２次フィルタは、サンプルを量子化する前にサンプルを増幅し、その後、サンプルを減衰させる。

実施例９は、実施例１〜８の音響処理ネットワークを含み、マイクロフォンは、フィードフォワードマイクロフォンであり、ＲＡＰは、さらに、アンチノイズ信号を生成するときに、環境認識フィルタを適用してノイズ信号の所定の周波数帯域を強化することによって、強化された所定の周波数帯域を生成し、強化された所定の周波数帯域を含むアンチノイズ信号をスピーカに転送して、ユーザに出力する。

実施例１０は、実施例１〜９の音響処理ネットワークを含み、マイクロフォンからノイズ信号サンプルを受信してから対応するアンチノイズ信号サンプルをスピーカに転送するまでの遅延は、１００ミクロ秒未満である。

実施例１１は、実施例１〜１０の音響処理ネットワークを含み、ＤＳＰは、さらに、音声入力に基づいて音声信号を生成し、および音声入力および音響処理ネットワークの周波数応答に基づいて、期待の出力信号を生成し、ＲＡＰは、さらに、ＤＳＰから音声信号を受信し、音声信号とアンチノイズ信号とを混合し、およびアンチノイズ信号を生成するときに、期待の出力信号を基準点として設定することによって、アンチノイズ信号による音声信号のキャンセルを軽減する。

実施例１２は、実施例１〜１１の音響処理ネットワークを含み、ＲＡＰは、アンチノイズ信号をデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）アンプコントローラに転送することによって、アンチノイズ信号レベルに基づいてＤＡＣアンプの調整をサポートするようにさらに構成される。

実施例１３は、方法を含む。方法は、第１の周波数で動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）でノイズ信号を受信することを含み、ノイズ信号は、少なくとも１つのマイクロフォンから受信され、ノイズ信号に基づいて、ＤＳＰでノイズフィルタを生成することと、ノイズフィルタを、ＤＳＰから第１周波数よりも高い第２周波数で動作するリアルタイム音響プロセッサ（ＲＡＰ）に送信することと、ＲＡＰで、マイクロフォンからノイズ信号を受信することと、ノイズ信号およびノイズフィルタに基づいて、ＲＡＰで能動型ノイズキャンセル（ＡＮＣ）に使用されるアンチノイズ信号を生成することとを含む。

実施例１４は、実施例１３の方法を含み、方法、ＲＡＰで現在の圧縮状態を使用して調整可能なアンプを制御することによって、アンチノイズ信号を調整することと、現在の圧縮状態をＲＡＰからＤＳＰに送信することと、ノイズ信号および現在の圧縮状態に基づいて、ＤＳＰで新たな圧縮状態を決定することと、新たな圧縮状態をＤＳＰからＲＡＰに送信することによって、調整可能なアンプの制御をサポートすることとをさらに含む。

実施例１５は、実施例１４の方法を含み、圧縮状態は、アンチノイズ信号のピーク信号推定値、瞬間ゲイン、目標ゲイン、二乗平均平方根（ＲＭＳ）またはそれらの組み合わせを含む。

実施例１６は、実施例１３〜１５の方法を含み、アンチノイズ信号は、ＤＳＰからのノイズフィルタを実装するように１つ以上のプログラム可能な双２次フィルタを構成することによって、ＲＡＰで生成される。

実施例１７は、実施例１６の方法を含み、双２次フィルタは、アンチノイズ信号のサンプルを増幅してから、アンチノイズ信号のサンプルを量子化し、その後、アンチノイズフィルタのサンプルを減衰させる。

実施例１８は、実施例１３〜１７の方法を含み、方法は、アンチノイズ信号を生成するときに、ＲＡＰで環境認識フィルタを適用してノイズ信号の所定の周波数帯域を強化することによって、強化された所定の周波数帯域を生成することと、強化された所定の周波数帯域を含むアンチノイズ信号をスピーカに転送して、ユーザに出力することをさらに含む。

実施例１９は、実施例１３〜１８の方法を含み、方法は、音声入力に基づいて、ＤＳＰで音声信号を生成することと、音声入力および音響処理ネットワークの周波数応答に基づいて、ＤＳＰで期待の出力信号を生成することと、音声信号をＤＳＰからＲＡＰに送信することと、ＲＡＰで音声信号とアンチノイズ信号とを混合することと、アンチノイズ信号を生成するときに、期待の出力信号を基準点として設定することによって、アンチノイズ信号による音声信号のキャンセルを軽減することとをさらに含む。

実施例２０は、実施例１３〜１９の方法を含み、方法は、アンチノイズ信号をデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）アンプコントローラに転送することによって、アンチノイズ信号レベルに基づいてＤＡＣアンプの調整をサポートすることをさらに含む。

開示された主題の前述した実施例は、既に説明されたまたは当業者に明らかである多くの利点を有する。しかしながら、開示された装置、システムまたは方法の全ては、これらの利点または特徴の全てを備える必要がない。

さらに、書面記載は、特定の特徴を言及する。開示された本明細書は、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせを含むことを理解すべきである。特定の態様または実施例に開示された特定の特徴は、可能な範囲で他の態様および実施例に適用することができる。

また、本願において２つ以上の所定の工程または操作を有する方法を言及する場合、文脈上でその可能性を排除しない限り、所定の工程または操作は、任意の順序でまたは同時に実施されてもよい。

本開示の特定の例が例示の目的で例示され記載されてきたが、理解すべきことは、本開示の精神および範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができることである。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲のみによって限定される。

Claims (20)

1. 音響処理ネットワークであって、
   第１の周波数で動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を備え、
   前記ＤＳＰは、
   少なくとも１つのマイクロフォンからノイズ信号を受信し、および
   前記ノイズ信号に基づいてノイズフィルタを生成し、
   前記第１の周波数よりも高い第２の周波数で動作するリアルタイム音響プロセッサ（ＲＡＰ）を備え、
   前記ＲＡＰは、
   前記マイクロフォンから前記ノイズ信号を受信し、
   前記ＤＳＰから前記ノイズフィルタを受信し、および
   前記ノイズ信号および前記ノイズフィルタに基づいて、能動型ノイズキャンセル（ＡＮＣ）に使用されるアンチノイズ信号を生成する、音響処理ネットワーク。
2. 前記ＲＡＰは、
   前記アンチノイズ信号を増幅するための調整可能なアンプと、
   前記調整可能なアンプを制御することによって、前記アンチノイズ信号の乱れを軽減するためのコンプレッサ回路とを含む、請求項１に記載の音響処理ネットワーク。
3. 前記ＲＡＰは、圧縮状態を格納するための圧縮状態レジスタをさらに含み、
   前記コンプレッサ回路は、前記圧縮状態に基づいて、前記調整可能なアンプをさらに制御する、請求項２に記載の音響処理ネットワーク。
4. 前記圧縮状態は、ピーク信号推定値、瞬間ゲイン、目標ゲイン、攻撃パラメータ、解除パラメータ、減衰パラメータ、維持パラメータ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項３に記載の音響処理ネットワーク。
5. 前記圧縮状態は、前記アンチノイズ信号の二乗平均平方根（ＲＭＳ）を含む、請求項３に記載の音響処理ネットワーク。
6. 前記ＤＳＰは、さらに
   前記ＲＡＰから現在の圧縮状態を受信し、
   前記ノイズ信号および前記現在の圧縮状態に基づいて、新たな圧縮状態を決定し、および
   前記新たな圧縮状態を前記ＲＡＰに転送することによって、前記調整可能なアンプの制御をサポートする、請求項２に記載の音響処理ネットワーク。
7. 前記ＲＡＰは、前記ＤＳＰからの前記ノイズフィルタを実装し、前記アンチノイズ信号を生成するための１つ以上のプログラム可能な双２次フィルタを含む、請求項１に記載の音響処理ネットワーク。
8. 前記双２次フィルタは、１つ以上の極を使用して前記アンチノイズ信号のサンプルの一部を増幅し、１つ以上の零点を使用して前記アンチノイズ信号の前記サンプルの一部を減衰し、フィルタレジスタを使用して前記アンチノイズ信号の前記サンプルの量子化を保存し、
   前記双２次フィルタは、前記サンプルを量子化する前に前記サンプルを増幅し、その後、前記サンプルを減衰させる、請求項７に記載の音響処理ネットワーク。
9. 前記マイクロフォンは、フィードフォワードマイクロフォンであり、
   前記ＲＡＰは、さらに
   前記アンチノイズ信号を生成するときに、環境認識フィルタを適用して前記ノイズ信号の所定の周波数帯域を強化することによって、強化された所定の周波数帯域を生成し、
   前記強化された所定の周波数帯域を含む前記アンチノイズ信号をスピーカに転送して、ユーザに出力する、請求項１に記載の音響処理ネットワーク。
10. 前記マイクロフォンからノイズ信号サンプルを受信してから対応するアンチノイズ信号サンプルを前記スピーカに転送するまでの遅延は、１００ミクロ秒未満である、請求項９に記載の音響処理ネットワーク。
11. 前記ＤＳＰは、さらに
    音声入力に基づいて音声信号を生成し、および
    前記音声入力および前記音響処理ネットワークの周波数応答に基づいて、期待の出力信号を生成し、
    前記ＲＡＰは、さらに
    前記ＤＳＰから前記音声信号を受信し、
    前記音声信号と前記アンチノイズ信号とを混合し、および
    前記アンチノイズ信号を生成するときに、前記期待の出力信号を基準点として設定することによって、前記アンチノイズ信号による前記音声信号のキャンセルを軽減する、請求項１に記載の音響処理ネットワーク。
12. 前記ＲＡＰは、前記アンチノイズ信号をデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）アンプコントローラに転送することによって、アンチノイズ信号レベルに基づいてＤＡＣアンプの調整をサポートするようにさらに構成される、請求項１に記載の音響処理ネットワーク。
13. 方法であって、
    第１の周波数で動作するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）でノイズ信号を受信することを含み、前記ノイズ信号は、少なくとも１つのマイクロフォンから受信され、
    前記ノイズ信号に基づいて、前記ＤＳＰでノイズフィルタを生成することと、
    前記ノイズフィルタを、前記ＤＳＰから前記第１周波数よりも高い第２周波数で動作するリアルタイム音響プロセッサ（ＲＡＰ）に送信することと、
    前記ＲＡＰで、前記マイクロフォンから前記ノイズ信号を受信することと、
    前記ノイズ信号および前記ノイズフィルタに基づいて、前記ＲＡＰで能動型ノイズキャンセル（ＡＮＣ）に使用されるアンチノイズ信号を生成することとを含む、方法。
14. 前記ＲＡＰで現在の圧縮状態を使用して調整可能なアンプを制御することによって、前記アンチノイズ信号を調整することと、
    前記現在の圧縮状態を前記ＲＡＰから前記ＤＳＰに送信することと、
    前記ノイズ信号および前記現在の圧縮状態に基づいて、前記ＤＳＰで新たな圧縮状態を決定することと、
    前記新たな圧縮状態を前記ＤＳＰから前記ＲＡＰに送信することによって、前記調整可能なアンプの制御をサポートすることとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記圧縮状態は、前記アンチノイズ信号のピーク信号推定値、瞬間ゲイン、目標ゲイン、二乗平均平方根（ＲＭＳ）またはそれらの組み合わせを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記アンチノイズ信号は、前記ＤＳＰからの前記ノイズフィルタを実装するように１つ以上のプログラム可能な双２次フィルタを構成することによって、前記ＲＡＰで生成される、請求項１３に記載の方法。
17. 前記双２次フィルタは、前記アンチノイズ信号のサンプルを増幅してから、前記アンチノイズ信号のサンプルを量子化し、その後、前記アンチノイズフィルタのサンプルを減衰させる、請求項１６に記載の方法。
18. 前記アンチノイズ信号を生成するときに、前記ＲＡＰで環境認識フィルタを適用して前記ノイズ信号の所定の周波数帯域を強化することによって、強化された所定の周波数帯域を生成することと、
    前記強化された所定の周波数帯域を含む前記アンチノイズ信号をスピーカに転送して、ユーザに出力することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
19. 音声入力に基づいて、前記ＤＳＰで音声信号を生成することと、
    前記音声入力および音響処理ネットワークの周波数応答に基づいて、前記ＤＳＰで期待の出力信号を生成することと、
    前記音声信号を前記ＤＳＰから前記ＲＡＰに送信することと、
    前記ＲＡＰで前記音声信号と前記アンチノイズ信号とを混合することと、
    前記アンチノイズ信号を生成するときに、前記期待の出力信号を基準点として設定することによって、前記アンチノイズ信号による前記音声信号のキャンセルを軽減することとをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
20. 前記アンチノイズ信号をデジタルアナログコンバータ（ＤＡＣ）アンプコントローラに転送することによって、アンチノイズ信号レベルに基づいてＤＡＣアンプの調整をサポートすることをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

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