JP2022525808A - 耳に装着可能な再生装置のためのオーディオシステムおよび信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、スピーカとマイクロフォンを備えた耳に装着可能な再生装置、例えばヘッドフォンのためのオーディオシステムおよび信号処理方法に関するものである。
- 前記スピーカSPを介した前記検出信号または前記検出信号をフィルタリングしたものの再生を制御および/または監視するステップと、
- 誤差マイクロフォンFB_MICからの誤差信号を記録するステップと、
- 前記誤差信号の処理に基づいて、前記ヘッドフォンまたは他の再生装置HPが、ユーザによって装着されている第1の状態であるか、ユーザによって装着されていない第2の状態であるかを判断するステップと、
は、例えば、音制御プロセッサSCPで実行される。
本開示の一実施形態では、ユーザの外耳道ボリュームに直接音響的に結合される前方のボリュームと、前方のボリュームに面するドライバSPと、ドライバSPの後面を取り囲む後方のボリュームと、を備えるヘッドフォンがある。後方のボリュームには、ドライバの後部から圧力を逃がすための音響抵抗体を伴うベントが設けられている。また、前方のボリュームには、ドライバの前面で圧力を逃がすための音響抵抗体を伴うベントが設けられていてもよい。誤差マイクロフォンFB_MICは、周囲雑音とドライバの前面からの信号を検出するようにドライバの前面に向けて配置され、フィードフォワードマイクロフォンFF_MICは、周囲雑音を検出するが、ドライバSPからは無視できる信号を検出するようにヘッドフォンの後部に向けて配置されている。イヤクッションは、ドライバの前面を取り囲み、前方のボリュームの一部を構成している。
別の実施形態では、例えば図3に示すように、ドライバと後方のボリュームと前方のボリュームとを備えるイヤフォンを採用している。後方のボリュームには、音響抵抗体で減衰される後方ベントがある。また、前方のボリュームには、音響抵抗体で減衰される前方ベントがある。イヤフォンの物理的な形状により、耳に装着したときに、外耳道とイヤフォンの筐体との間で音漏れが生じることがある。この音漏れは、耳の形状やイヤフォンの装着状態によって変化する。FFマイクロフォンFF_MICは、イヤフォンの後面に配置され、周囲雑音を検出するが、ドライバからの有意な信号は検出しない。誤差マイクロフォンFB_MICは、ドライバの信号と周囲雑音の信号とを検出するように、ドライバの前面に近接して配置される。
別の実施形態では、既述のANCヘッドフォンは、適応手段を有さない、すなわちフィードフォワードフィルタの応答に対する定数を特徴としない。FFフィルタは固定されている。この実施形態では、ANC性能の近似値が作られる。ANC性能が期待されるものよりも大幅に悪い場合、再生装置は耳から外れていると仮定する。例えば、誤差マイクロフォンとFFマイクロフォンとのエネルギーレベルを分割することによってANC性能を近似する。
本実施形態では、ヘッドフォンは、これまでの実施形態で説明したようなものであってもよいが、FF ANCに加えてFB ANCも備える。FB ANCでは、FBマイクロフォンFB_MICは、適応性があってもなくてもよいFBフィルタを介してドライバに接続される。
別の実施形態では、雑音キャンセリング機能を備えていてもいなくても、イヤフォンと外耳道との間の音漏れが変化することによって変化するドライバSPの応答に応じて、フィルタを適応させる。このフィルタは、フィードバック雑音キャンセリングシステムによって減衰される音楽を補償するための音楽補償フィルタの全部または一部として使用してもよいし、漏れによって変化するドライバ応答を補償するために使用してもよい。
本実施形態では、FFマイクロフォンとFBマイクロフォンを備えた適応型または非適応型の雑音キャンセリングイヤフォンが提示される。この場合、マイクロフォンからの任意の有用な信号が、マイクロフォンまたは他の電子的手段からの電子雑音によって部分的にマスクされるように、周囲雑音が極めて静かである可能性がある。つまり、マイクロフォンからの信号には、有用な周囲雑音とランダムな電子雑音との両方がかなりの部分含まれている。さらに、デバイスからは音楽が再生されていないか、信号レベルの低い音楽しか再生されていない。この場合は、例えば、イヤフォンを耳に装着しているが、周囲雑音が無視できて、ドライバから有用な音が再生されていない状態を表している。
別の実施形態では、例えば図5に示すように、FFマイクロフォンFF_MICと誤差マイクロフォンFB_MICとを備えたモバイルハンドセットを実装する。ハンドセットが耳に配置されると、音漏れを伴う部分的に閉じた空気ボリュームが錐体腔内に存在し、いくつかのANCが行われる可能性がある。このような環境では、使用するたびに音漏れの状態が大きく変化するため、ANCには何らかの形態の適応策が必要となる。オンイヤ/オフイヤ検出は、例えば、節1または2に従って行うことができる。
- スピーカSPを介した検出信号または検出信号をフィルタリングしたものの再生を制御および/または監視し、
- 誤差マイクロフォンからの誤差信号を記録し、
- 誤差信号の処理に基づいて、再生装置がユーザに装着されている第1の状態であるか、または再生装置がユーザに装着されていない第2の状態であるかを判断する
ように構成される音制御プロセッサを備える、オーディオシステムである。
- フィードフォワードマイクロフォンからの雑音信号を記録し、雑音信号を検出信号として使用し
- 検出信号をフィードフォワードフィルタでフィルタリングし、
- スピーカを介したフィルタリングされた検出信号の再生を制御する
ようにさらに構成される、態様5に記載のオーディオシステムである。
- 誤差信号に基づいて、フィードフォワードフィルタのフィルタ応答を調整し、
- 少なくとも1つの予め定められた周波数におけるフィードフォワードフィルタのフィルタ応答の評価に基づいて、第2の状態を判断するように構成される、
態様6に記載のオーディオシステムである。
- フィルタ勾配が閾値勾配値を超えることと、
- フィルタ利得が閾値利得値を超えることと、
の少なくとも1つが当てはまる場合に、第2の状態と判断するように構成される、態様15に記載のオーディオシステムである。
- スピーカを介した識別信号の再生を制御および/または監視し、
- 識別信号を調整可能なフィルタでフィルタリングし、
- フィルタリングされた識別信号と誤差信号との間の差に基づいて、特に、調整可能なフィルタが、スピーカと誤差マイクロフォンとの間の音響伝達関数を近似するように、調整可能なフィルタを調整し、
- 少なくとも1つのさらなる予め定められた周波数における調整可能なフィルタのフィルタ応答の評価に基づいて、第2の状態を判断する
ように構成される、態様1から18の1つに記載のオーディオシステムである。
- 音楽信号、
- ペイロードオーディオ信号、
- 周囲音を優位に感知するマイクロフォンから記録される雑音信号をフィルタリングしたもの、
のいずれか、または、その組み合わせである、態様19に記載のオーディオシステムである。
- 識別フィルタの勾配が識別閾値勾配値を超えていることと、
- 識別フィルタの利得が識別閾値利得値を超えていることと、
の少なくとも1つが当てはまる場合に、第2の状態と判断するように構成される、態様22に記載のオーディオシステムである。
- スピーカを介した検出信号または検出信号をフィルタリングしたものの再生を制御および/または監視するステップと、
- 誤差マイクロフォンからの誤差信号を記録するステップと、
- 誤差信号の処理に基づいて、再生装置がユーザに装着されている第1の状態であるか、または再生装置がユーザに装着されていない第2の状態であるかを判断するステップと、
を備える方法である。
- フィードフォワードマイクロフォンからの雑音信号を記録し、雑音信号を検出信号として使用するステップと、
- 検出信号をフィードフォワードフィルタでフィルタリングするステップと、
- スピーカを介したフィルタリングされた検出信号の再生を制御するステップと、
をさらに備える、態様36に記載の方法である。
- 誤差信号に基づいて、フィードフォワードフィルタのフィルタ応答を調整するステップと、
- 少なくとも1つの予め定められた周波数におけるフィードフォワードフィルタのフィルタ応答の評価に基づいて、第2の状態を判断するステップと、
をさらに含む、態様37に記載の方法である。
- スピーカを介した識別信号の再生を制御および/または監視するステップと、
- 識別信号を調整可能なフィルタでフィルタリングするステップと、
- フィルタリングされた識別信号と誤差信号との間の差に基づいて、特に、調整可能なフィルタが、スピーカと誤差マイクロフォンとの間の音響伝達関数を近似するように、調整可能なフィルタを調整するステップと、
- 少なくとも1つのさらなる予め定められた周波数における調整可能なフィルタのフィルタ応答の評価に基づいて、第2の状態を判断するステップと、
を備える、態様32から39の1つに記載の方法である。
SP スピーカ
FB_MIC 誤差またはフィードバックマイクロフォン
FF_MIC フィードフォワードマイクロフォン
EC 外耳道
ED 鼓膜
F フィードフォワードフィルタ関数
DFBM ドライバ-フィードバック間応答関数
DE ドライバ-耳間応答関数
AE 周囲-耳間応答関数
AFBM 周囲-フィードバック間応答関数
AFFM 周囲-フィードフォワード応答関数
ECM 外耳道マイクロフォン
MP 携帯電話
Claims (21)
- スピーカ(SP)と周囲音を優位に感知するフィードフォワードマイクロフォン(FF_MIC)と前記スピーカ(SP)から出力される音を感知する誤差マイクロフォン(FB_MIC)とを備える耳に装着可能な再生装置(HP)のためのオーディオシステムであって、前記オーディオシステムは、雑音キャンセリングを実行するように構成され、
- 前記フィードフォワードマイクロフォン(FF_MIC)からの雑音信号を記録し、前記雑音信号を検出信号として使用し、
- 前記検出信号をフィードフォワードフィルタでフィルタリングし、
- 前記スピーカ(SP)を介して、フィルタリングされた前記検出信号の再生を制御し、
- 前記誤差マイクロフォン(FB_MIC)からの誤差信号を記録し、
- 前記誤差信号の処理に基づいて、前記再生装置(HP)がユーザに装着されている第1の状態であるか、または前記再生装置(HP)がユーザに装着されていない第2の状態であるかを判断する
ように構成される音制御プロセッサを備える、オーディオシステム。 - 前記音制御プロセッサは、前記誤差信号および前記検出信号の関数としての雑音キャンセリングの性能の評価に基づいて、前記第1の状態および/または前記第2の状態を判断するように構成される、請求項1に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、前記誤差信号と前記雑音信号または前記検出信号との関数としての前記雑音キャンセリングの性能の評価に基づいて、前記第2の状態を判断するように構成される、請求項1または2に記載のオーディオシステム。
- 前記誤差マイクロフォン(FB_MIC)および/または前記フィードフォワードマイクロフォン(FF_MIC)で音声信号が録音されているかどうかを判断する音声活動検出器をさらに備え、前記音制御プロセッサは、前記音声信号が録音されていると判断された場合、前記第1の状態および/または前記第2の状態の判断を一時停止する、請求項2または3に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、前記誤差信号と前記雑音信号または前記検出信号との間のエネルギー比を判断することにより、前記雑音キャンセリングの性能を評価するように構成される、請求項2から4のいずれか一項に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、前記スピーカ(SP)を介して音楽信号が追加再生される場合、前記エネルギー比を判断する際に、前記音楽信号のエネルギーレベルを考慮するように構成される、請求項5に記載のオーディオシステム。
- 前記フィードフォワードフィルタのフィルタ応答は一定である、および/または、少なくとも前記再生装置の状態を判断する間、前記音制御プロセッサによって一定に保たれる、請求項2から6のいずれか一項に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、
- 前記誤差信号に基づいて、前記フィードフォワードフィルタのフィルタ応答を調整し、
- 少なくとも1つの予め定められた周波数における前記フィードフォワードフィルタの前記フィルタ応答の評価に基づいて、第2の状態を判断する
ように構成される、請求項1に記載のオーディオシステム。 - 前記音制御プロセッサは、前記少なくとも1つの予め定められた周波数における前記フィードフォワードフィルタのフィルタ応答が応答閾値を超えた場合、前記第2の状態と判断するように構成される、請求項8に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、予め定義された周波数範囲における前記フィードフォワードフィルタの前記フィルタ応答の、少なくともフィルタ勾配およびフィルタ利得によって定義される線形回帰を判断し、前記フィルタ勾配および/または前記フィルタ利得を評価することによって、前記第2の状態と判断するように構成される、請求項8または9に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、以下の、
- 前記フィルタ勾配が閾値勾配値を超えることと、
- 前記フィルタ利得が閾値利得値を超えることと、
の少なくとも1つが当てはまる場合に、前記第2の状態を判断するように構成される、請求項10に記載のオーディオシステム。 - スピーカ(SP)と前記スピーカ(SP)から出力される音を感知する誤差マイクロフォン(FB_MIC)とを備える耳に装着可能な再生装置(HP)のためのオーディオシステムであって、前記オーディオシステムは、
- スピーカ(SP)を介した検出信号または前記検出信号をフィルタリングしたものの再生を制御および/または監視し、
- 誤差マイクロフォン(FB_MIC)からの誤差信号を記録し、
- 前記誤差信号の処理に基づいて、前記再生装置(HP)は、前記再生装置(HP)がユーザによって装着されている第1の状態であるか、または前記再生装置(HP)がユーザによって装着されていない第2の状態であるかを判断する
ように構成される音制御プロセッサを備える、オーディオシステム。 - 前記音制御プロセッサは、前記検出信号と前記誤差信号との間の位相差の評価に基づいて、前記第1の状態を判断するように構成される、請求項1から12のいずれか一項に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、前記検出信号と前記誤差信号との間の位相差が、1つ以上の予め定義された周波数において位相閾値を超えた場合、前記第1の状態と判断するように構成される、請求項13に記載のオーディオシステム。
- 前記検出信号は、識別信号であり、前記音制御プロセッサは、
- スピーカ(SP)を介して前記識別信号の再生を制御および/または監視し、
- 前記識別信号を調整可能なフィルタでフィルタリングし、
- フィルタリングされた前記識別信号と前記誤差信号との間の差に基づいて、特に、前記調整可能なフィルタが、スピーカ(SP)と誤差マイクロフォン(FB_MIC)との間の音響伝達関数を近似するように、前記調整可能なフィルタを調整し、
- 少なくとも1つのさらなる予め定められた周波数における前記調整可能なフィルタのフィルタ応答の評価に基づいて、前記第2の状態を判断する
ように構成される、請求項1から14のいずれか一項に記載のオーディオシステム。 - 前記識別信号は、
- 音楽信号、
- ペイロードオーディオ信号、
- 周囲音を優位に感知するマイクロフォン(FF_MIC)から記録される雑音信号をフィルタリングしたもの、
のいずれか、または、その組み合わせである、請求項15に記載のオーディオシステム。 - 前記音制御プロセッサは、さらなる予め定められた周波数範囲における前記調整可能なフィルタのフィルタ応答の、少なくとも識別フィルタ勾配および識別フィルタ利得によって定義される線形回帰を判断し、前記識別フィルタ勾配および/または前記識別フィルタ利得を評価することによって、前記第2の状態を判断するように構成される、請求項15または16に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、前記第2の状態と判断された場合、前記オーディオシステムを低電力モードの動作に制御し、前記第1の状態と判断された場合、前記オーディオシステムを通常モードの動作に制御するように構成される、請求項1から17のいずれか一項に記載のオーディオシステム。
- 前記音制御プロセッサは、前記再生装置(HP)が前記第2の状態である場合にのみ、前記再生装置(HP)が前記第1の状態であるか否かを判断し、前記再生装置(HP)が前記第1の状態である場合にのみ、前記再生装置(HP)が前記第2の状態であるか否かを判断するように構成される、請求項1から18のいずれか一項に記載のオーディオシステム。
- 前記再生装置は、ヘッドフォンまたはイヤフォンまたは携帯電話である、請求項1から19のいずれか一項に記載のオーディオシステム。
- スピーカ(SP)と前記スピーカ(SP)から出力される音を感知する誤差マイクロフォン(FB_MIC)とを備える耳に装着可能な再生装置(HP)のための信号処理方法であって、
- スピーカ(SP)を介した検出信号または前記検出信号をフィルタリングしたものの再生を制御および/または監視するステップと、
- 前記誤差マイクロフォン(FB_MIC)からの誤差信号を記録するステップと、
- 前記誤差信号の処理に基づいて、前記再生装置(HP)がユーザに装着されている第1の状態であるか、または前記再生装置(HP)がユーザに装着されていない第2の状態であるかを判断するステップと、
を備える方法。
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