JP2022031706A - 両側性マイクロホンアレイにおける風雑音を制御すること - Google Patents
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Abstract
Description
遠距離場マイクロホン処理のための例となるトポロジは、図6に示される。これは、前の図に表される完全な製品によって実行される処理のサブセットを表す。この例では、4つのマイクロホン信号LF、LR、RF、およびRRの各々は、2つのアレイプロセッサ306、308の各々に提供される。もし同じ遠距離場信号が、各耳に提供されるべきならば、単一のそのようなプロセッサだけが、必要とされる。各アレイプロセッサは、それぞれの耳について遠距離場信号を作成するためにフィルタ処理された信号を合計する前に、入ってくる各マイクロホン信号に特定のフィルタを適用する。合計された信号はひいては、個々の各マイクロホン信号に適用される特定のフィルタに基づいて等化402、404される。
上で述べられたように、4つのマイクロホンが、遠距離場声ピックアップを最適化するように物理的に配置される場合でさえ、4つがすべて、組み合わされるとき、それらはまた、通信目的のための良好な近接場音声信号を作成もする。以前の通信ヘッドセットは、例えばユーザの口に向けられるビーム形成アレイにおいて、ユーザの声の検出を改善するために2つのマイクロホンを組み合わせていた。高いレベルまで、図6に示される同じタイプの処理が、異なるフィルタ係数を適切に使用して、近接場信号を発生させるために行われてもよい。図6と比較すると、ただ一組のフィルタが、アウトバウンド音声信号を発生させるために必要とされるということになる。いくつかの例では、図7に示されるように、アレイプロセッサ306または308の1つは、近接場声フィルタ処理を実施する通信プロセッサ310に2つのコンポジット信号を提供する前に、4つのマイクロホン信号を組み合わせる。具体的には、アレイプロセッサ308は、2つの前部マイクロホン信号LFおよびRFならびに2つの後部マイクロホン信号LRおよびRRを合計し、二組の合計された信号502、504を通信プロセッサ310に提供する。通信プロセッサは、遠距離場エネルギーに対してユーザ自身の声を最適化する近接場アレイ信号を形成するために二組の合計された信号を組み合わせる。前部合計および後部合計はそれぞれ、フィルタ処理506、508され、2つのフィルタ処理された合計は次いで、近接場アレイ信号512を発生させるために組み合わされる510。これは、2つだけのインバウンド信号を通信プロセッサに提供することによって、通信プロセッサ310の設計およびプロセッサ間の信号ルーティングを簡単にする。図7の特定例では、無線通信システム114は、通信プロセッサ310と統合され、近接場信号は、アウトバウンド通信リンクに直接提供される。より強力な通信プロセッサを用いると、事前合計は、必要とされなくてもよく、すべての4つのマイクロホン信号は、ユーザの声のピックアップをさらに最適化するために個々にフィルタ処理されてもよい。
ユーザの耳をブロックするヘッドセットでは、再生される彼ら自身の声を聴くことは、ユーザが、彼らが話すレベルを制御し、ヘッドセットに向かって話すことをより心地良く感じるのに役立つことができる。彼ら自身の録音に耳を傾けている誰でもが、関連する可能性があるので、しかしながら、アウトバウンド通信信号をユーザの耳に単に提供するだけでは、自然に聞こえないこともある。これは、イヤホン102、104が、ユーザが彼ら自身の声を知覚する仕方を変える方法に起因してより言明さえされる。参照によりここに組み込まれる、米国特許第9,020,160号は、より自然に聞こえる自己音声信号を作成するためにフィードバックおよびフィードフォワードマイクロホン信号をフィルタ処理する方法を論じる。これらの技法は、図3においてフィルタ208によって示されるように、すべての4つのマイクロホンを使用するか、または図7においてフィルタ514によって示されるように、アウトバウンド信号処理ステップからの事前合計された前部マイクロホン信号を使用する、現在のアーキテクチャにおいて使用されてもよい。いくつかの例では、自己音声フィルタ処理は、ANRフィルタ処理の一部として行われる。変更されないフィードバックベースの雑音低減は、ヘッドホンを着用しているとき、人の声のより低い周波数成分を増幅する閉塞効果の大部分を軽減することができるので、これは、特に有利である可能性がある。外部マイクロホン信号はその時、耳がブロックされるときに失われる声のより高い周波数成分を再注入するために使用される(それらを周囲雑音として消去するよりもむしろ)。閉塞効果の消去は、ANRプロセッサ302、304によって扱われてもよく、一方通信プロセッサ310は、外部マイクロホンからのサイドトーン信号を提供する。
上で述べられたように、2つのマイクロホンは、ユーザの声を検出するためにビーム形成アレイとして前に使用されている。他の例では、参照によりここに組み込まれる、米国特許第8,620,650号において述べられるように、2つのマイクロホン信号は、周囲および風の雑音の排除を最適化するために組み合わされてもよい。これは、近接場アレイから風雑音を除去するために、図8に示されるように、図7の例に適合されてもよい。用語「風雑音」はここでは、他の音源(それは、遠方の風を含むこともあり得る)からイヤホンに到達する音響雑音を指す「周囲」雑音とは対照的に、イヤホンに直接ぶつかる空気の流れによって引き起こされる雑音を述べるために使用される。米国特許第8,620,650号の方法は、風雑音に敏感な1つのマイクロホン信号、および風雑音にはあまり敏感でないがしかし周囲雑音にはより敏感である1つのマイクロホン信号とともに使用される。加重和が、使用され、ただし各信号に与えられる重みは、各信号に存在する雑音エネルギーの相対量に依存する。図8の特定例では、アレイ信号512は、風雑音に敏感である傾向がある。米国特許第8,620,650号の仕方での風雑音オプティマイザ556は、入ってくる前部合計502および後部合計504を合計する(554)ことによって形成される無指向性信号552とアレイ信号512を組み合わせる。これは、アウトバウンド音声信号として使用するための改善された出力信号を作成する。図8の特定例では、処理は、無線通信システム114を統合する通信プロセッサ310において行われる。
図9においてまた示されもする、いくつかの例では、風フィルタ622および624の追加の使用が、行われる。指向性遠距離場アレイが、使用されるとき、低周波数での有効ノイズの下限(floor)は、アレイ内でのエネルギーの損失を補うために必要とされる利得の増加に起因して、高められる。これは、静かな環境にいるときはユーザに容易に気付かれるが、しかしそのような環境では、遠距離場アレイは、それが、雑音環境にある場合よりも恩恵が少ない。従って、風雑音プレフィルタ622は、周囲雑音が、低いときに、風雑音もまた、低く、それがさもなければ、指向性信号に有利であるということになるときでさえ、低周波数において次第に無指向性感度になるために使用されてもよい。しきい値628は、カットオフ計算626への追加の入力を提供し、もし風検出620が、低いが、しかし全エネルギーもまた、しきい値628よりも低いならば、その時風プレフィルタ622は、なお適用される。これは、低周波数での白色雑音利得を低減する。低周波数利得はまた、この状況において風フィルタ624によって回復されもするが、しかし高域通過フィルタは、使用されない。低雑音状況において計算されるカットオフ周波数は、高い風状況におけるよりも全エネルギー信号608に対して異なる関数関係に従うこともある。
左および右マイクロホン信号を組み合わせるよりもむしろ、近接場声ピックアップの議論において上で述べられたように、近接場信号に使用される風対周囲雑音混合アルゴリズムはまた、例えばもし風が、片方からユーザにもう一方よりも多くぶつかるならば、遠距離場マイクロホン信号において非対称である雑音の排除を最適化するために別個の左および右マイクロホン信号を使用するように適合されてもよい。この例では、図10に示されるように、後部マイクロホンは、左および右の差信号706、708を作成するために、各側の前部マイクロホンから減算される702、704。これらの信号は、2つのイヤピース間での頭部の陰影に起因して同じでない。差信号は次いでそれぞれ、低域通過フィルタ処理され710、712、片方がもう一方よりも多い風を受けているかどうかを決定するために比較される714。もしそうであれば、雑音のある側からのマイクロホン信号は、低周波数において抑制され、その場合その風は、遠距離場フィルタによって低周波数においてその側からマイクロホンに適用される利得を減少させることによって最も問題がある。別法として、プレフィルタ段は、図9に示される対称的な風制御方法と同様に、その利得を低減することもあり得る。システムはゆっくりと、すべての4つのマイクロホンを使用することに戻り、もし風が、やんだならば、このフェーディングは、すべてのマイクロホンの完全な使用が、すべての周波数において回復されるまで続く。もし風が、再び検出されるならば、システムは迅速に、低周波数における片側動作に戻る。
十分な処理能力があると、異なる組のフィルタは、近接場および遠距離場の信号を同時に作成するために並行して使用されてもよい。これは、ユーザが彼自身の声および会話の相手の声を同時に聞くことを可能にし(すなわち、もし彼らが、互いに話しているならば)、またはユーザが無線接続で別の人に対して聞くと同時に話すことを可能にする。単なるマルチタスキングは別として、もし会話において1人よりも多い人が、本明細書で述べられたものなどのデバイスを使用しているならば、その後者は、有用である可能性がある。例えば、その内容全体が、参照によりここに組み込まれる、米国特許第9,190,043号を参照されたい。多数のヘッドセットの各々は、近接場フィルタからのそのユーザの局所的に検出された声を他のヘッドセットに伝送することができ、その場合それは、ユーザに彼らの会話の相手の声の完全な組を提供するために、そのヘッドセットの遠距離場フィルタの結果と組み合わされてもよい。
104 イヤホン
106 2マイクロホンアレイ
108 2マイクロホンアレイ
110 中央ユニット
112 プロセッサ
114 無線通信システム
116 電池
118 スピーカ
120 スピーカ
122 追加のマイクロホン
124 追加のマイクロホン
126 マイクロホン
128 マイクロホン
130 マイクロホン
132 マイクロホン
202 第1の組のフィルタ
204 第2の組のフィルタ
206 第3の組のフィルタ
208 別の組のフィルタ
210 アクティブ雑音低減(ANR)フィルタ
212 アクティブ雑音低減(ANR)フィルタ
302 左ANRプロセッサ
304 右ANRプロセッサ
306 左アレイプロセッサ
308 右アレイプロセッサ
310 通信プロセッサ
502 合計信号の組、前部合計
504 合計信号の組、後部合計
512 近接場アレイ信号
514 フィルタ
552 無指向性信号
556 風雑音オプティマイザ
608 全エネルギー信号
616 最終的な差信号
620 風インジケータ信号、風信号、制御信号、風検出
622 追加の組のフィルタ、全域通過フィルタ、風フィルタ、風プレフィルタ
624 追加の組のフィルタ、第2の組の風フィルタ
628 しきい値
706 左差信号
708 右差信号
Claims (15)
- 第1の複数のマイクロホン信号を提供する第1のマイクロホンアレイ、および第1のスピーカを有する第1のイヤホンと、
第2の複数のマイクロホン信号を提供する第2のマイクロホンアレイ、および第2のスピーカを有する第2のイヤホンと、
前記第1の複数のマイクロホン信号および第2の複数のマイクロホン信号を受け取るプロセッサとを備える装置において、
前記プロセッサは、
マイクロホン信号に存在する風雑音のレベルを決定し、
第1の組のフィルタを適用し、前記マイクロホン信号を組み合わせて、前記装置から離れて生じる音に対してよりもイヤホンを着用している人からの音声信号に対してより敏感である近接場信号を発生させ、
前記マイクロホン信号を組み合わせて、無指向性信号を発生させ、
重みが風雑音の決定されたレベルの関数である加重和を使用して、前記近接場信号および前記無指向性信号を組み合わせて、通信信号を発生させ、
前記通信信号を通信システムに提供するように構成される、
装置。 - 前記プロセッサは、
前記無指向性信号との前記近接場信号の比較に基づいて、前記通信信号において前記近接場信号に適用される重みを調整するために風雑音のレベルを決定するように構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記近接場信号および無指向性信号を発生させることは、前記プロセッサにおいて、
第2の組のフィルタを前記第1のマイクロホンアレイおよび前記第2のマイクロホンアレイの各々からの複数のマイクロホン信号の第1のサブセットに適用することと、
第3の組のフィルタを前記第1のマイクロホンアレイおよび前記第2のマイクロホンアレイの各々からの複数のマイクロホン信号の第2のサブセットに適用することと、
フィルタ処理された第1のサブセットをフィルタ処理された第2のサブセットと組み合わせて、前記近接場信号を発生させることと、
前記第1のサブセットおよび前記第2のサブセットを合計して、前記無指向性信号を発生させることとを含む、請求項1に記載の装置。 - 前記近接場信号および無指向性信号を発生させることはさらに、
前記第1のサブセットを合計し、合計された第1のサブセットを前記第3の組のフィルタに提供することと、
前記第2のサブセットを合計し、合計された第2のサブセットを第4の組のフィルタに提供することと、
前記合計された第1のサブセットおよび前記合計された第2のサブセットを合計して、前記無指向性信号を発生させることとを含む、請求項3に記載の装置。 - 前記プロセッサは、複数のサブプロセッサを備え、前記第1および第2のサブセットの合計は、第3および第4のフィルタの適用およびフィルタ処理されたサブセットの組み合わせとは別個のサブプロセッサによって行われる、請求項3に記載の装置。
- プロセッサにおいて、
第1のマイクロホンアレイを有する第1のイヤホンから、第1の複数のマイクロホン信号を受け取るステップと、
第2のマイクロホンアレイを有する第2のイヤホンから、第2の複数のマイクロホン信号を受け取るステップと、
マイクロホン信号に存在する風雑音のレベルを決定するステップと、
第1の組のフィルタを適用して、前記マイクロホン信号を組み合わせて、装置から離れて生じる音に対してよりもイヤホンを着用している人からの音声信号に対してより敏感である近接場信号を発生させるステップと、
前記マイクロホン信号を組み合わせて、無指向性信号を発生させるステップと、
重みが風雑音の決定されたレベルの関数である加重和を使用して、前記近接場信号および前記無指向性信号を組み合わせて、通信信号を発生させるステップと、
前記通信信号を通信システムに提供するステップとを含む、方法。 - 前記プロセッサにおいて、
前記無指向性信号との前記近接場信号の比較に基づいて、前記通信信号において前記近接場信号に適用される重みを調整するために風雑音のレベルを決定するステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 前記近接場信号および無指向性信号を発生させるステップは、
第2の組のフィルタを前記第1のマイクロホンアレイおよび前記第2のマイクロホンアレイの各々からの複数のマイクロホン信号の第1のサブセットに適用するステップと、
第3の組のフィルタを前記第1のマイクロホンアレイおよび前記第2のマイクロホンアレイの各々からの複数のマイクロホン信号の第2のサブセットに適用するステップと、
フィルタ処理された第1のサブセットをフィルタ処理された第2のサブセットと組み合わせて、前記近接場信号を発生させるステップと、
前記第1のサブセットおよび前記第2のサブセットを合計して、前記無指向性信号を発生させるステップとを含む、請求項6に記載の方法。 - 前記近接場信号および無指向性信号を発生させるステップは、
前記第1のサブセットを合計し、合計された第1のサブセットを前記第3の組のフィルタに提供するステップと、
前記第2のサブセットを合計し、合計された第2のサブセットを第4の組のフィルタに提供するステップと、
前記合計された第1のサブセットおよび前記合計された第2のサブセットを合計して、前記無指向性信号を発生させるステップとをさらに含む、請求項8に記載の方法。 - 前記プロセッサは、複数のサブプロセッサを備え、前記第1および第2のサブセットの合計は、第3および第4のフィルタの適用およびフィルタ処理されたサブセットの組み合わせとは別個のサブプロセッサによって行われる、請求項8に記載の方法。
- 第1の前部マイクロホン信号および第1の後部マイクロホン信号を含む第1の複数のマイクロホン信号を提供する第1のマイクロホンアレイ、および第1のスピーカを有する第1のイヤホンと、
第2の前部マイクロホン信号および第2の後部マイクロホン信号を含む第2の複数のマイクロホン信号を提供する第2のマイクロホンアレイ、および第2のスピーカを有する第2のイヤホンと、
前記第1の複数のマイクロホン信号および第2の複数のマイクロホン信号を受け取るプロセッサとを備える装置において、
前記プロセッサは、
第1の組のフィルタを適用し、マイクロホン信号を組み合わせて、前記装置に近い音に対してよりも前記装置から少し離れて生じる音に対してより敏感である遠距離場信号を発生させ、
前記第1の前部マイクロホン信号から前記第1の後部マイクロホン信号を減算して、第1の差信号を生成し、
前記第2の前部マイクロホン信号から前記第2の後部マイクロホン信号を減算して、第2の差信号を生成し、
低域通過フィルタを前記第1および第2の差信号の各々に適用し、
フィルタ処理された第1および第2の差信号を比較して、前記第1または第2のイヤホンの一方を、もう一方よりも多い風を受けているものとして識別し、
遠距離場信号において識別されたイヤホンからのマイクロホン信号の相対的な寄与を減少させるように構成される、
装置。 - 前記識別されたイヤホンからのマイクロホン信号の相対的な寄与を減少させることは、低周波数におけるこれらの信号の寄与を減少させることを含む、請求項11に記載の装置。
- 前記識別されたイヤホンからのマイクロホン信号の相対的な寄与を減少させることは、第1のフィルタの動作を調整することを含む、請求項11に記載の装置。
- 前記識別されたイヤホンからのマイクロホン信号の相対的な寄与を減少させることは、前記第1の組のフィルタを適用する前に、前記識別されたイヤホンからのマイクロホン信号に適用される利得を低減させることを含む、請求項11に記載の装置。
- 前記プロセッサは、
ある時間の期間の間、遠距離場信号において識別されたイヤホンからのマイクロホン信号の相対的な寄与を回復させ、
前記信号を回復させるためにとられた時間の間に、第1または第2のイヤホンの一方が再びもう一方よりも多い風を受けているものとして識別された場合には、遠距離場信号において今回識別されたイヤホンからのマイクロホン信号の相対的な寄与を減少させるようにさらに構成される、請求項11に記載の装置。
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