JP5395895B2 - 信号処理方法およびシステム - Google Patents

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Description

関連する特許出願の相互参照
本出願は、２００８年５月２２日に提出され（および「Method and Apparatus for Reducing Ambient Noise for Mobile Devices by Using Combination of Auditory Signal, Microphones and Bone Conduction Speakers」と題名された）米国出願第６１／０５５，１７６号明細書の利益を主張し、これはその全体が参照により本書に組み込まれる。
携帯電話が非常に普及するようになり、人々はこれを様々なノイズの多い環境で使用している。ノイズの多い環境では、マイクロホンは騒音と合成されたユーザの音声信号を拾う。騒音が非常に強い場合には、遠端の信号受信部は品質が低下した音声を受信し、極端な場合には音声を理解できなかった。騒音のため近端では、ユーザは幾つかの場合に遠端で話す音声が十分に聞こえない。
この騒音の影響を低減する様々な技術と製品がある。幾つかは１つのマイクロホンを使用しており、近端ユーザの沈黙中に騒音が推定され、これは会話中にノイズを低減するのに用いられる。
他の技術は２つのマイクロホンを使用しており、１つは、騒音と合成された音声を拾うよう設計されている。２つ目は、主に騒音を拾い上げるよう設計されている。
先行技術は十分に有効でなく、大量の計算を必要とする。信号を処理するための簡単で有効な手段に対するニーズがある。
音声を処理するシステムにおいて、当該システムが、（ａ）検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、前記検出時間に第２マイクロホンによって検出される第２入力信号と、前記検出時間に骨導マイクロホンによって検出される第３入力信号とを処理し、前記第１、第２、および第３入力信号に応答する訂正信号を生成するよう構成されたプロセッサと、（ｂ）外部システムに前記訂正信号を提供するよう構成された通信インタフェースとを具える。
音声を処理する方法において、当該方法が、（ａ）検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、前記検出時間に第２マイクロホンによって検出される第２入力信号と、前記検出時間に骨導マイクロホンによって検出される第３入力信号とを処理し、前記第１、第２、および第３入力信号に応答する訂正信号を生成するステップと、（ｂ）外部システムに前記訂正信号を提供するステップとを含む。
音声を処理するシステムにおいて、当該システムが、（ａ）検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、前記検出時間にユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられる第２マイクロホンによって検出される第２入力信号とを処理し、前記第１および第２入力信号に応答する訂正信号を生成するよう構成されたプロセッサと、（ｂ）外部システムに前記訂正信号を提供するための通信インタフェースとを具える。
音声を処理する方法において、当該方法が、（ａ）検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、前記検出時間にユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられる第２マイクロホンによって検出される第２入力信号とを処理し、前記第１および第２入力信号に応答する訂正信号を生成するよう構成されたプロセッサと、（ｂ）外部システムに前記訂正信号を提供するステップとを含む。
本発明と関係する内容は、明細書の結論部分で特に指摘され、明確にクレームされている。しかしながら本発明は、これらの目的、特徴および利点と共に、構成と動作方法の双方に関して、添付図面と共に読むとき以下の詳細な説明を参照することにより最も良く理解される。
図１は、本発明の実施形態に係る信号処理システムを示す。 図２Ａは、本発明の実施形態に係る検出部を示す。 図２Ｂは、本発明の実施形態に係る検出部を示す。 図３は、本発明の実施形態に係るプロセッサおよび対応する処理を示す。 図４は、本発明の実施形態に係るシステムを示す。 図５は、本発明の実施形態に係る処理のプロセッサおよび対応するプロセスを示す。 図６は、本発明の実施形態に係る処理のプロセッサおよび対応するプロセスを示す。 図７は、本発明の実施形態に係る信号処理システムを示す。 図８は、ＮＭＳＥ推定のグラフを示す。 図９は、本発明の実施形態に係る音声処理システムを示す。 図１０は、本発明の実施形態に係る音声処理方法を示す。 図１１は、本発明の実施形態に係る音声処理システムを示す。 図１２は、本発明の実施形態に係る音声処理方法を示す。 説明の簡潔性および明瞭性のため、図面に示される要素は必ずしも一律の縮尺に描かれていないことを認識するであろう。例えば、要素の幾つかの寸法は明瞭性のため他の要素に対して誇張されるであろう。さらに、適切であるとみなされる場合、対応する要素または類似する要素を示すために参照符号が図面間で繰り返されるであろう。
以下の詳細な説明では、多数の具体的な詳細が、本発明の完全な理解を提供するために説明される。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことを当業者により理解されるであろう。他の実施例では、本発明を不明瞭にしないように周知の方法、手順および要素は詳細に記載されていない。
本書で開示されるシステムおよび方法は、例えばこの幾つかの実装に応じて用いられてもよく、音声信号、マイクロホン、および骨導スピーカまたは骨導マイクロホンの組み合わせを用いることによって、モバイルデバイスの騒音を低減する。他の用途（この幾つかは実施例として提供される）が実装されてもよい。
幾つかの実施形態によれば、本書で開示されたシステムおよび方法は複数のマイクロホンを利用し、音声と騒音を収集する。実装コストおよびまたは複雑さを減らすために、幾つかのマイクロホンは、マイクロホン専用ではなく、本発明の実施形態によればマイクロホンとしてスピーカが用いられてもよい。
本発明の範囲外に拡張せずに、例えばノイズの低減を改善するために、図面に関連して記載されたものとは異なる構成または異なる数のスピーカまたはマイクロホンを用いるように、本書で開示されたシステムおよび方法を一般化してもよいことに注意されたい。
図１は、本発明の実施形態に係る信号処理システム１００を示す。システム１００は、例えば、近端で騒音を低減するための携帯電話や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈヘッドセットや、有線のハンドセットなどに実装されてもよい。
システム１００は、電話で会話中に遠端で騒音の低減を実行するシステムである。システム１００は、以下の要素の幾つかまたは全てを含んでもよい。ブロック１５０は、携帯電話で一般的に用いられているメモリ１６０を有するＤＳＰまたはＡＲＭなどの信号処理プロセッサである。ＤＳＰは、インターフェース１４０を介して複数のマイクロホンの情報を受信する。インターフェース１４０は上手い具合に信号をディジタル化し、信号処理プロセッサ１５０にそれを送るアナログ／デジタル変換デバイスでもよく、同様にこれはデジタル／アナログ変換モジュールで構成され、信号処理プロセッサ１５０から受信された適切な音声信号を関連するスピーカに送る。信号処理プロセッサ１５０では、信号処理プロセッサが、図３（およびシステム３００）に関連して記載されるようにマルチチャネルマイクロホンを処理する。低減されたノイズ信号は１７０に送られ、ここで音声が圧縮され、デジタルモデムを介して遠端ユーザへ送られる。
本発明の実施形態によれば、信号処理プロセッサ１５０および１７０は１つのブロック内に結合されてもよい。
１１０は１以上の骨導マイクロホンを含み、これは骨導マイクロホン専用でもよいし、またはマイクロホンとしても用いられる骨導スピーカでもよい。アナログ信号は適切に増幅されて１４０に送られる。
１２０は、ユーザが外耳道内に差し込む１以上の「耳内」スピーカ、または他の種類のスピーカを含む。これらのスピーカは通常、遠端ユーザを聞くか、またはシステム１００もしくは別のシステムによって演奏される音楽を聞くの用いられてもよい。これらの「耳内」スピーカは、本発明の実施形態によれば、外耳道で聞こえる信号を収集するマイクロホンとして用いられてもよい。アナログ信号は適切に増幅されて１４０に送られる。
１３０は、１以上のマイクロホン（例えば、携帯電話がユーザの音声を拾うのに用いるマイクロホンなど）を含む。アナログ信号は適切に増幅されて１４０に送られる。
遠端および近端ユーザのノイズのキャンセル処理は、本発明の実施形態によれば、以下の３つの入力のみを用いることを前提とする以下の式によって定式化することができる。
１．「耳内」スピーカ
２．標準的なマイクロホン
３．骨導マイクロホン
標準的なマイクロホンＭ１（ｎ）で検出される信号は以下により記載することができる。
Figure 0005395895
ここで、
ｓ（ｎ）は近端ユーザによって生成された音声である。
ｄ（ｎ）は近端の騒音である。
ｎ１（ｎ）はピックアップ装置のノイズである。
マイクロホン１２０（例えば骨を介して伝播されるユーザの音声を拾うマイクロホンとして用いられるスピーカ）によって検出される信号Ｍ２（ｎ）は、以下の式に従う。
Figure 0005395895
ここで、α（ｎ）は音声が骨を介したその伝播中に入るフィルタであり、β（ｎ）は「耳内」スピーカによって検出される騒音の量を低減するゲインまたはフィルタである。ｎ２（ｎ）はピックアップ装置のノイズである。この開示の全体に渡り、記号＊が畳み込み演算を表わすことに注意されたい。
「耳内」栓が外耳道を遮断するという事実により、この実装では、近端ユーザによって生成され、骨を介して伝播する音声信号は、１５−２０ｄＢだけ音声の低周波を増加する閉塞効果を受ける。これはα＞＞１を意味する。
さらに「耳内」は騒音を顕著に遮断する、すなわちβ（ｎ）＜＜１である。標準的なシステムと異なり、これは２つのマイクロホンを用いる。
骨導マイクロホン１１０は、ユーザの頭蓋骨に取り付けられてもよく、骨の振動を介してユーザの音声を拾ってもよい。骨導マイクロホンは上手い具合に騒音に高感度ではなく、従って、
Figure 0005395895
ここで、χ（ｎ）は骨導マイクロホンの特徴をモデル化するローパスフィルタであり、ｎ３（ｎ）はピックアップ装置のノイズである。従って、
Figure 0005395895
本発明の実施形態によれば、プロセッサ１５０は、オリジナル音声ｓ（ｎ）および騒音ｄ（ｎ）を推定するよう構成されており、この推定はそれぞれ
Figure 0005395895
および
Figure 0005395895
として表わされる。
本発明の実施形態によれば、
Figure 0005395895
は、（できる限り圧縮後に）遠端ユーザに送られる信号である。
以下で論じられる本発明の実施形態によれば、
Figure 0005395895
は、近端ユーザの外耳道のノイズを低減するのに用いられてもよい。
本発明の実施形態によれば、ユーザはステレオのヘッドセットを用いて、耳の各側から
Figure 0005395895
が減算される。このキャンセルは非常に有効であろう。
ローカルユーザの騒音を低減するシステムは、図４に関連して記載される。
ｎ１＝ｎ２＝０である場合、
Figure 0005395895
理想的な場合には、Ｍ３（ｎ）の測定は必要ではなく、
Figure 0005395895
を計算することができる。
Figure 0005395895
ここでα（ｎ）およびβ（ｎ）は、較正プロセス中に計算することができる。χ（ｎ）の帯域幅が広く、全ての音声周波数域をカバーする場合には、
Figure 0005395895
ｎ１、ｎ２およびｎ３が０でない場合には、ｓ（ｎ）は様々な既知のＭＭＳＥ（最小平均２乗誤差）技術によって推定することができる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ１５０による
Figure 0005395895
および
Figure 0005395895
の計算の１つの代替実施例が開示される。
以下により
Figure 0005395895
を推定させる。
Figure 0005395895
ｅ（ｎ）を推定誤差として表わす、すなわち、
Figure 0005395895
従って、平均２乗誤差Ｊは、
Figure 0005395895
ここでＥ｛｝は平均の演算記号である。
従って、
Figure 0005395895
ここで本実施例ではｉ＝１，２，３である。
これに続いて、図３に関連して記載される適応処理によってｈ１（ｎ）、ｈ２（ｎ）およびｈ３（ｎ）を計算することができる。
適応処理中、近端ユーザが無言である、すなわちｓ（ｎ）＝０である期間があり、この期間中に１つのフィルタ（例えばｈ１（ｎ））が静止される必要があり、そうでなければこの適応は望まれない解で終わることに注意されたい。
沈黙での適応を回避するために、音声検出メカニズムが用いられてもよい。使用できる様々なメカニズムがある。２つの異なるメカニズムを示し、これは本発明の異なる実施形態で（共にまたは別々に）実施されてもよい。
「耳内」スピーカが用いられる場合、低周波でＭ２（ｎ）のエネルギを分析することができ、エネルギが強い場合それはユーザが話していることを示し、この兆候は骨を介して伝播している音声の低周波を顕著に増強する閉塞効果のためである。この実装は図２Ａに関連して論じられる。
代替アプローチは、骨導マイクロホンまたは骨導スピーカが用いられる場合に用いることができる。このデバイスは、音声のローパスバージョンを検出し、殆ど騒音を検出しない。従ってＭ３（ｎ）のエネルギを検出することによって、または各周波数につきそのスペクトル振幅を分析することによって、ユーザが話しているかどうか決定することができる。この実装は図２Ｂに関連して論じられる。
図２Ａは、本発明の実施形態に係る検出部２００を示す。検出部２００は、本発明の実施形態によれば、システム１００に実施されてもよい（およびプロセッサ１５０の一部でもよいし、そうでなくてもよい）。検出部２００は、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）でＭ２（ｎ）をフィルタすることによって、Ｍ２（ｎ）の低周波のエネルギ（例えばＴｍｓの全ての音声フレーム）を計算する検出部である。エネルギが所定の閾値以上である場合、フレームは音声フレームとして宣言され、そうでなければそれは無音フレームとして宣言され、それが音声フレームである場合、その出力は１または０．１である。この処理はＤＳＰ１５０によって実装することができる。
図２Ｂは、本発明の実施形態に係る検出部２５０を示す。検出部２５０は、本発明の実施形態によれば、システム１００に実施されてもよい（およびプロセッサ１５０の一部でもよいし、そうでなくてもよい）。検出部２５０は、Ｍ３（ｎ）のエネルギ（例えばＴｍｓの全ての音声フレーム）を計算する検出部であり、このフレームのエネルギが所定の閾値以上である場合、フレームは音声フレームとして宣言され、そうでなければそれは無音フレームとして宣言され、それが音声フレームである場合、その出力は１または０．１である。この処理はＤＳＰ１５０によって実装することができる。
ｓ（ｎ）およびｄ（ｎ）の推定は信号処理プロセッサ１５０によって実施され、この実装が図３に関連して示される。
図３は、本発明の実施形態に係るプロセッサ３００および対応する処理を示す。プロセッサ３００は、例えばプロセッサ１５０、プロセッサ４５０、プロセッサ７５０、またはプロセッサ９５０として用いられてもよい。対応する処理は、方法１１００に実装されてもよい。プロセッサ３００の要素は、２つのメインブロック３０１および３０５に分けられるであろう。ブロック３０１は信号の
Figure 0005395895
および
Figure 0005395895
を推定するために用いられる。Ｍ１（ｎ）は３１０に送られ、Ｍ２（ｎ）は３２０に送られ、Ｍ３（ｎ）は３３０に送られ、３つのフィルタ出力の和が
Figure 0005395895
であり、ここでＨｋ（ｚ）はｈｋ（ｎ）ｋ＝１，３のＺ変換である。マルチプレクサ（Ｍｕｘ）３５０は、
Figure 0005395895
の最終的な推定を選択し、それは処理されたフレームが音声フレームであるか無音フレームであるかに依存する。それが音声フレームである場合には、
Figure 0005395895
、そうでなければ
Figure 0005395895
である。フレームが音声であるか無音であるかの決定は２００または２５０に記載されているように計算される。
ブロック３０５は、フィルタｈ１（ｎ）、ｈ２（ｎ）、ｈ３（ｎ）の値を更新するブロックである。適応処理は、
Figure 0005395895
に基づいており、従って推定誤差が計算される必要がある。適切な誤差は、ｍｕｘ３５５によって選択される。音声フレームでは、誤差がフィルタ３４０を用いることによって計算され、これは、
Figure 0005395895
無音フレームでは、誤差信号は
Figure 0005395895
である。
音声／無音フレームの切り換えは、本発明の実施形態によれば３１０、３２０および３３０で適応の重み（ステップサイズ）を変化させるのに用いることもできることに注意されたい。
３００の処理は全てＤＳＰプロセッサ１５０、４５０、および／または９５０で実装することができる。
図４は本発明の実施形態に係るシステム４００を示す。システム４００は、遠端ユーザの騒音のキャンセルに加えて、例えば、ステレオ骨導スピーカまたは「耳内」ステレオヘッドセットの何れかを用いることによって同様にローカルユーザの騒音をキャンセルするのに用いられてもよい。
本発明の実施形態によれば、システム４００は、電話での会話中に遠端および近端の騒音の低減を実行する。ブロック４５０は、大抵の携帯電話で一般的であるメモリ４６０を有するＤＳＰまたはＡＲＭなどの信号処理プロセッサである。ＤＳＰは、インターフェース４４０を介して複数のマイクロホンの情報を受信する。４４０は信号をディジタル化し、それを４５０に送るアナログ／デジタル変換デバイスで構成され、同様にこれはデジタル／アナログ変換モジュールで構成され、４５０から適切な音声信号を関連するスピーカに送る。４５０では、信号処理プロセッサが、３００および５００に関連して記載されるようにマルチチャネルマイクロホンを処理する。低減されたノイズ、信号は４７０に送られ、ここで音声がさらに圧縮され、デジタルモデムを介して遠端ユーザへ送られる。推定された騒音はさらに、４４０を介してステレオの「耳内」スピーカに注入される。ユーザは両耳の騒音を低減するためにステレオヘッドセットを用いる必要がある。ユーザがステレオ骨導スピーカを用いることを選択する場合、装置は４４０を介してそれをサポートするであろう。
４１０は１以上の骨導マイクロホンを含み、これは骨導マイクロホン専用でもよいし、またはマイクロホンとしても用いられる骨導スピーカでもよい。アナログ信号は適切に増幅されて４４０に送られる。
４２０は１以上のマイクロホンを含む（これは、本発明の実施形態によれば、ユーザが外耳道内に差し込む「耳内」マイクロホン、および／またはマイクロホンとして用いられる１または複数のスピーカでもよい）。ユーザが外耳道にスピーカ／マイクロホンを差し込む本発明の実施形態によれば、これは遠端ユーザの音声を聞くのに通常用いられ、同様に近端ユーザの騒音をキャンセルするのに用いられる。アナログ信号は適切に増幅されて４４０に送られる。
４３０は１以上のマイクロホン、例えば、携帯電話がユーザの音声を拾うのに用いるマイクロホンを含み、アナログ信号は適切に増幅されて４４０に送られる。
遠端および近端ユーザのノイズのキャンセル処理は、本発明の実施形態によれば、以下の３つの入力を用いることを前提とする以下の式によって定式化することができる。
１．「耳内」スピーカ
２．標準的なマイクロホン
３．骨導マイクロホン
本発明の実施形態によれば、プロセッサ４５０は、ｓ（ｎ）およびｄ（ｎ）を推定するのに用いられ、この推定はそれぞれ
Figure 0005395895
および
Figure 0005395895
で表わされる。
Figure 0005395895
は、遠端に送られる信号である。
Figure 0005395895
は、近端ユーザの外耳道のノイズを低減するのに用いられる。
本発明の実施形態によれば、ユーザはより有効なキャンセルのためステレオの「耳内」ヘッドセットを用いるであろう。
図５は、本発明の実施形態に係るプロセッサ５００および対応するプロセッサの処理を示す。プロセッサ５００はプロセッサ４５０、７５０および／または９５０の一部として実装されてもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。対応する処理は、方法１０００に実装されてもよい。５００の処理は近端ユーザの騒音をキャンセルするのに用いることができる。プロセッサ３００の出力は
Figure 0005395895
および
Figure 0005395895
であり、それらの信号は５００の入力として用いられる。
フィルタ５０５は信号を処理するために用いられ、本発明の実施形態によれば、外耳道の信号の影響をシミュレートしてもよい。これに続き、
Figure 0005395895
は適応フィルタＷ１（ｚ）５１０を通過する。フィルタ５０５は上手い具合に以下のように更新されてもよい。
Figure 0005395895
これは、ユーザが騒音を聞かず、その自身の音声のみを聞くことを意味する。ユーザがその自身の音声をキャンセルしたければ、これはその信号から減じられる。
ユーザがステレオヘッドセットを用いる場合、彼は両耳で騒音を聞かないということに注意されたい。幾つかの理由による場合、Ｓ（ｚ）は両耳で同一ではない。この処理は各耳について２度、１度行うことができる。
適応処理は５３０でｅｄ（ｎ）を計算することによって行われる。
Figure 0005395895
ｅｄ（ｎ）は、５１０を更新するのに用いられる。
本発明の実施形態によれば、（２００または２５０のような）音声表示器／検出器は適応重みを調整するのに用いられる。
Ｗ１（ｚ）の変換を改善するために、適応入力
Figure 0005395895
はＳ（ｚ）の推定部５２０によってフィルタされる。この方法は文献で周知で、ＦｘＬＭＳ方法と呼ばれている。これは、より複雑な仕組みを用いて騒音を低減することができる。
図６は、本発明の実施形態に係るプロセッサ６００および対応するプロセッサの処理を示す。プロセッサ６００はプロセッサ４５０および／または９５０の一部として実装されてもよいが、これは必ずしもそうである必要はない。対応する処理は、方法１０００に実装されてもよい。６００の処理は、
Figure 0005395895
の推定を改善する付加ループを有する５００に類似する処理である。
図７は、本発明の実施形態に係る信号処理システム７００を示す。システム７００は本発明の実施形態に応じて実装されてもよく、３つのマイクロホンの代わりに２つだけが用いられる場合、低コストの装置を使用することができる。低コスト装置は、以下のマイクロホンで構成される。
１．「耳内」スピーカ
２．標準的なマイクロホン
システム７００は、例えば騒がしい電話の会話中に遠端および近端で騒音の低減を実行するであろう。ブロック７５０は、携帯電話で一般的に用いられているメモリ７６０を有するＤＳＰまたはＡＲＭなどの信号処理プロセッサである。ＤＳＰは、インターフェース７４０を介して２つのマイクロホンの情報を受信する。７４０は信号をディジタル化し、それを７５０に送るアナログ／デジタル変換デバイスで構成され、同様にこれはデジタル／アナログ変換モジュールで構成され、７５０から関連するスピーカに適切な音声信号を送る。７５０では、信号処理プロセッサが、３００および５００で記載されているが２つのマイクロホンでマルチチャネルマイクロホンを処理する。低減されたノイズ、信号は７７０に送られ、ここで音声がさらに圧縮され、デジタルモデムを介して遠端ユーザへ送られる。
７２０は１以上の「耳内」マイクロホンを含む（これは本発明の実施形態によれば、ユーザが外耳道内に差し込む１または複数のスピーカでよく、これは遠端の音声または音楽を聞くのに通常用いられる）。本発明の実施形態によれば、この「耳内」スピーカは、マイクロホンとして用いてもよく、外耳道内の信号を収集したり、これらのスピーカを介して近端ユーザのキャンセル信号を注入したりする。アナログ信号は適切に増幅されて７４０に送られる。
７３０は１以上の標準的なマイクロホン、例えば、携帯電話がユーザの音声を拾うのに用いるマイクロホンを含む。アナログ信号は適切に増幅されて７４０に送られる。
遠端および近端ユーザのノイズのキャンセル処理は、以下の２つの入力のみを用いることを前提とする以下の式によって定式化することができる。
１．「耳内」スピーカ
２．標準的なマイクロホン
標準的なマイクロホンＭ１（ｎ）で検出される信号は以下により記載される。
Figure 0005395895
ここで、
ｓ（ｎ）は近端ユーザによって生成された音声である。
ｄ（ｎ）は近端の騒音である。
ｎ１（ｎ）はピックアップ装置のノイズである。
「耳内」スピーカによって（これは骨を介して伝播されるユーザの音声を拾うマイクロホンとして用いられる）によって検出される信号Ｍ２（ｎ）は、以下の式に従う。
Figure 0005395895
ここで、α（ｎ）は音声が骨を介したその伝播中に入るフィルタであり、β（ｎ）は外耳道に浸透されている騒音の量を低減するゲインまたはフィルタであり、ｎ２（ｎ）はピックアップ装置のノイズである。
上手い具合に、「耳内」栓が外耳道を遮断するという事実により、近端ユーザによって生成され、骨を介して伝播する音声信号は、１５−２０ｄｂだけ音声の低周波を増加する閉塞効果を受ける。これはα＞＞１を意味する。
さらに「耳内」栓が騒音を顕著に遮断するため、β（ｎ）＜＜１である。
標準的なシステムと異なり、これは２つのマイクロホンを用いる。この事実によって標準的な２つのマイクロホン装置より性能が勝っている。
図８は、ＮＭＳＥ推定のグラフ８００を示す。グラフ８００は、３０ｄＢのＳ／Ｎ（音声対ノイズ）比および０ｄＢのＳ／Ｄ（音声対干渉）比のβ＝０ｄｂにおけるＭＭＳＥ対αを示す。示されるように、α＜０ｄｂについて、ＭＭＳＥは−３０ｄｂの範囲になるだろうが、α＞〜３ｄｂの場合、ＭＭＳＥはα＜０ｄｂのときより常に低く、αが約２０ｄｂの場合、ＭＭＳＥは標準的なアプローチと比べて顕著な改善を提供する約−４５ｄｂになるであろう。
１００、４００、７００、９００、１１００に記載されるシステムは「耳内」スピーカの代わりに標準的なヘッドセットを用いることができ、この場合にはαおよびβの値は異なり、キャンセル処理はそれ程有効ではなくなるということに注意されたい。
本発明の態様によれば、本発明は、「耳内」スピーカ、標準的なマイクロホンおよび骨導スピーカまたはマイクロホンの組み合わせを用いることによって、遠端ユーザの騒音をキャンセルする装置を開示する。
本発明の態様によれば、本発明は、「耳内」スピーカ、標準的なマイクロホンおよび骨導スピーカまたはマイクロホンの組み合わせを用いることによって、遠端ユーザおよび／または近端ユーザの騒音をキャンセルする装置を開示する。
本発明の態様によれば、本発明は、耳内に存在する内蔵マイクロホンを持つまたは持たない「耳内」スピーカと、標準的な外部マイクロホンとの組み合わせを用いることによって、遠端ユーザの騒音をキャンセルする装置を開示する。
本発明の態様によれば、本発明は、耳内に存在する内蔵マイクロホンを持つまたは持たない「耳内」スピーカと、標準的な外部マイクロホンとの組み合わせを用いることによって、遠端ユーザおよび／または近端ユーザの騒音をキャンセルする装置を開示する。
本発明の態様によれば、本発明は、「耳内」音声信号を分析することによってユーザが沈黙していることを検出する検出器を開示する。
本発明の態様によれば、本発明は、音声を分析することによってユーザが沈黙していることを検出する検出器を開示し、これは骨導マイクロホンまたは骨導スピーカによって検出される。この分析は、本発明の幾つかの実施形態によれば、信号のエネルギを計算することによって、または各周波数帯当たりの電力振幅を分析することによって実行されてもよい。
本発明の態様によれば、本発明は、ノイズキャンセル処理の適応パラメータを変化させるメカニズムを開示し、これは近いユーザが話しているか、沈黙しているかに依存する。
本発明の態様によれば、本発明は、同時にマイクロホンおよびスピーカとして骨導スピーカを用いることを開示する。
本発明の態様によれば、本発明は、同時にマイクロホンおよびスピーカとして「耳内」スピーカを用いることを開示する。
本発明の本書で提供される態様を参照すると、「耳内」スピーカはどこでも言及されるが、本発明は、「耳内」スピーカの代わりに標準的なヘッドセットスピーカも、この分野で既知の他のスピーカも用いて実装することができることに注意されたい。
上手い具合に、近端でユーザは、彼が騒音ｄおよび自身の音声をキャンセルしたいかどうかを決定することができる。
上手い具合に、近端でユーザは、彼が騒音ｄの一部のみをキャンセルしたいかどうかを決定することができる。
図９は、本発明の実施形態に係る音声処理システム９００を示す。システム９００の異なる実施形態は、システム１００、３００、４００、５００および６００の異なる実施形態を実装してもよく、システム９００の異なる要素は、これらのシステムの異なる機能またはこれらの要素（並列要素の何れか−例えばプロセッサ１５０のプロセッサ９５０または別のもの）を実装してもよいことに注意されたい。さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、システム９００は方法１０００、または明示的に詳述されなくとも、本書で開示された他の方法を実装してもよいことに注意されたい。
システム９００は、検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、検出時間に第２マイクロホンによって検出される第２入力信号と、検出時間に骨導マイクロホンによって検出される第３入力信号とを処理し、前記第１、第２、および第３入力信号に応答する訂正信号を生成するよう構成されたプロセッサ９５０を含む。
この検出時間は上手い具合に短い長さであることに注意されたい。デジタル信号が処理される実施形態を参照すると、この検出時間は、音声の幾つかのサンプルを含んでよく、マイクロホンの各々から１つのサンプルのみをさらに含んでよいことに注意されたい。
１以上のマイクロホンが有線または無線接続によってシステム９００に連結されるので、システム９００は前述のマイクロホンを含んでも、含まなくてもよいことに注意されたい。例えば、第１マイクロホンは、本発明の実施形態によれば、システム９００として動作する携帯電話の通常のマイクロホンである一方、第２マイクロホンは、携帯電話に差し込まれるヘッドホンのスピーカでよいが、骨導マイクロホンは無線で携帯電話に情報を送信してもよい。
マイクロホンは、第１マイクロホン９３０と、第２マイクロホン９２０と、骨導マイクロホン９１０を表わす。しかしながら、上述したように、マイクロホンは何れもシステム９００に必ずしも含まれる必要はなく、特にマイクロホンの幾つかは上手い具合にプロセッサ９５０が存在するシステム９００のケーシングの外部にある。マイクロホンは１以上の中間インターフェース９４０を介してプロセッサ９５０に連結されるであろう。中間インターフェースは、マイクロホンの何れかによって提供される信号の何れかを前処理してもよいし、前処理しなくてもよい。
システム９００は、本発明の異なる実施形態によれば、他の機能（例えば携帯電話、ＰＤＡ、コンピュータ、車両取付けシステム、ヘルメットなど）を有するシステムに組み込まれるスタンドアロンシステムでもよく、別のシステムの機能を強化するアドオンシステムでもよいことに注意されたい。システム９００の要素および機能はさらに、互いに対話することができる２以上のシステム間に分割されてもよい。
本発明の実施形態によれば、システム９００はさらに、プロセッサ９５０によって利用可能なメモリ９６０を含む（例えば一時的な情報や、実行可能コードや、較正値などを保存するため）。
システム９００はさらに、外部システムに訂正信号を提供するよう構成される通信インタフェースを含む。例えば、外部システムは、別の携帯電話（またはより正確には、セルラーネットワークアクセスデバイス）、トランシーバ、コンピュータベースの電話ソフトウェア、（例えば専用通信デバイスの）別のチップなどでもよい。
本発明の実施形態によれば、第２入力信号が、ユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられている第２マイクロホンによって検出される。本発明の実施形態によれば、第２入力信号が音声信号に応答し、音声信号は外耳道内で修正され、これにより音声信号のより低い周波数が外耳道内で増幅される。この修正は、例えば閉塞に起因するであろう。
閉塞は補聴器デバイスの周知の現象である（さらに閉塞効果と言われる）。補聴器では、この効果がデバイスの性能品質を低下する。［例えばMark Ross博士、「The "Occlusion Effect" - what it is, and what to do about it」、Hearing Loss（２００４年１月号／２月号）、http://www.hearingresearch.org/Dr.Ross/occlusion.htm］。本発明の実施形態によれば、閉塞効果は、第２マイクロホンによって検出される信号対ノイズ比を改善するのに利用される。閉塞効果について説明するため、以下は上記引用文献からの引用である。
「幾つかの物体（表に出ないイヤーモールドのようなもの）が外耳道の外側部分を完全に埋める場合、閉塞効果が発生する。これがするのは、イヤーモールドの先端と鼓膜との間の空間で人の声の骨導音の振動を閉じ込めることである。通常、人が話をするか（または噛む）場合、これらの振動は、開いた外耳道を介して漏れ、人はその存在に気づかない。しかし外耳道がイヤーモールドによって遮断される場合、振動は鼓膜の方へ反射されて戻り、自分の声の音の大きさの知覚を増加する。完全に開いた外耳道と比べて、閉塞効果は２０ｄＢ以上外耳道の低周波（通常５００Ｈｚ以下）の音圧を増強するであろう。」
本発明の実施形態によれば、利用される１以上の少なくとも１つの第２マイクロホンは、ユーザの耳の空気路を閉じる「耳内」マイクロホン（これはさらにスピーカでもよい）であり、これは、ユーザの会話の音声に閉塞効果を生成する。このように本発明の実施形態によれば、蝸牛殻は、骨から直接に到達する音声の重ね合わせと、僅かに遅れる（閉塞効果により）音声の低周波を増強したバージョンとを受け取る。本発明の実施形態によれば、この検出時間は遅延バージョンが検出されるために十分に長い。または、本発明の実施形態によれば、プロセッサがさらに、訂正信号の生成のために、その検出時間に先行する時に第２マイクロホンによって検出される過去の第２信号を処理するよう構成されている。
本発明の実施形態によれば、第２マイクロホンがさらに、ユーザに音声を提供するのに用いられるスピーカ（例えばヘッドホンセット）である（これはシステム９００、または別のシステムによって提供されてもよい）。本発明のこの実施形態によれば、この検出と第２マイクロホンによって提供する音声は、例えば用いるマイクロホン／スピーカの種類に依存して、少なくとも部分的に同時に、または交互に発生するであろう。
本発明の実施形態によれば、システム９００はさらに、第２マイクロホンから第２入力信号を受信するために、プロセッサ９５０に連結される第２マイクロホンインターフェース（これはインターフェース９４０の一部でもよいが、必ずしもそうでなくてよい）を含み、第２マイクロホンインターフェースがさらに、第２マイクロホンとして用いられているスピーカに音声信号を提供する。
本発明の実施形態によれば、システム９００はさらに、第３マイクロホンから第３入力信号を受信するために、プロセッサ９５０に連結される骨導マイクロホンインターフェース（これはインターフェース９４０の一部でもよいが、必ずしもそうでなくてよい）を含み、骨導マイクロホンインターフェースがさらに、骨導マイクロホンとして用いられている骨導スピーカに骨導性の音声信号を提供する。
本発明の実施形態によれば、第２マイクロホンが、環境音に対して外耳道を遮断する耳栓に含まれる。この遮断は必ずしも完全に遮断する必要はないが、さらに騒音を実質的に低減するであろう。さらに、この実質的な遮断は外耳道内の音声信号を反射するのに有用であり、これにより閉塞を助長する。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０がさらに、畳み込み和
Figure 0005395895
によって、検出時間ｎの訂正信号
Figure 0005395895
を測定するよう構成されており、Ｍ１（ｎ）が検出時間の第１入力信号を表わし、Ｍ２（ｎ）が検出時間の第２入力信号を表わし、Ｍ３（ｎ）が検出時間の第３入力信号を表わし、ｈ１（ｎ）、ｈ２（ｎ）およびｈ３（ｎ）が較正関数である。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０がさらに、検出時間に先行する過去の時間の入力信号の処理に応じて少なくとも１つの較正関数を更新するよう構成されている。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０は、ユーザの会話が検出される少なくとも１つの過去の時間に少なくとも１つの較正関数を選択的に更新するよう構成されている。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。会話時／会話フレームの検出は、例えば図２Ａおよび図２Ｂに関連して論じられる。
プロセッサ９５０（またはシステム９００の他のプロセッサ／音声検出器）が、ユーザの会話を検出するのに用いられてもよいことに注意されたい。これは、例えば第１、第２および／または第３入力信号の１以上の音量を分析することによって実装されるであろう。本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０（またはシステム９００の専用プロセッサ）はさらに、第１、第２および第３入力信号の少なくとも１つの会話周波数帯を分析することによって、過去の時間のユーザの会話を検出するよう構成されている。人の会話は通常、特殊な周波数帯（および／またはリズム、またはこの分野で既知の他のパラメータ）によって特徴づけられてもよく、このパラメータは人が話しているかどうか判定するのに用いられてもよいことに注意されたい。これはさらに、ユーザの会話と他の背景の会話とを区別するのに用いられてもよい。さらに、プロセッサ９５０（または専用プロセッサ）は１以上の個人ユーザの会話を検出するよう教育されてもよいことに注意されたい。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０は、誤差関数
Figure 0005395895
に応じて少なくとも１つの較正関数を更新するよう構成されており、検出時間ｎの誤差関数の値は
Figure 0005395895
がＨ１（ｚ）、Ｈ２（ｚ）およびＨ３（ｚ）の和であるとき、
Figure 0005395895
によって測定される。ここでＨｉ（ｚ）が対応する較正関数ｈｉ（ｎ）のＺ変換である。この実装は、例えば図１〜６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０はさらに、較正関数ｈｉ（ｎ）と、誤差関数
Figure 0005395895
と、各入力信号Ｍｉ（ｎ）とに関して、平均二乗誤差関数Ｊの偏微分に応答する較正関数ｈｉ（ｎ）を更新するよう構成されている。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０がさらに、複数の骨導マイクロホンによって検出される音声信号を処理するよう構成されている。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０はモバイル通信デバイスに（特に本発明の実施形態によれば、そのケーシング内に）含まれており、これはさらに第１マイクロホンを含む。このデバイスは、例えば携帯電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈヘッドセット、有線のヘッドセットなどでもよい。
本発明の実施形態によれば、システム９００は第１マイクロホン９３０を含み、これは、第１入力信号を提供するため空気伝搬する音声信号を変換するよう構成されている。
本発明の実施形態によれば、前記第３マイクロホンが、ユーザの骨からの骨伝搬する音声信号を変換するよう構成されており、前記第３入力信号を提供する。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０はさらに、騒音の推定信号
Figure 0005395895
を測定するよう構成されており、システム９００はさらに、ユーザへの騒音干渉を低減するために騒音の推定信号に応じて処理される音声信号をユーザに提供するインターフェース（図示せず）を含む。すなわち、ユーザは騒音干渉が低減された音声信号（例えば彼の音声の音声信号、他の者の音声の音声信号、ｍｐ３プレーヤの音声信号など）を受信してもよい。この実装は、例えば図１〜６に関連して論じられる。第２マイクロホンがさらにスピーカである場合、第２マイクロホンに／から信号を提供および受信するために、同じインターフェースが用いられてもよいことに注意されたい。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０はさらに、ユーザへの騒音干渉を低減するために騒音の推定信号に応じて音声信号を処理するよう構成されており、音声信号の処理はさらに、システムのユーザによって選択されたキャンセルレベルに応答する。キャンセルレベルは、本発明の幾つかの実施形態によれば、騒音のキャンセルや（例えばユーザは幾らか騒音を保ちたいかもしれない）、ユーザの会話のキャンセルや（例えばユーザは彼の会話のエコーをより完全に受信したいかもしれない）、またはこの双方に関係してもよい。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０がさらに、騒音の推定信号と、少なくとも１つの骨導率に関するパラメータとに応じて、骨導スピーカを介してユーザに提供される音声信号を処理するよう構成されている。この実装は、例えば図１〜図６に関連して（および特に図５および図６に関連して）論じられる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ９５０はさらに、適応性ノイズ低減フィルタＷ１（ｚ）を更新するよう構成されており、適応性ノイズ低減フィルタは、第２入力信号に応じてユーザに提供される音声信号を処理するプロセッサ９５０によって用いられ、適応性ノイズ低減フィルタＷ１（ｚ）は、ユーザの外耳道の音声の推定的な聴覚変換に相当する。この実装は、例えば図１〜図６に関連して（および特に図５および図６に関連して）論じられる。
図１０は、本発明の実施形態に係る音声処理方法１０００を示す。方法１０００は、システム９００（これは例えば携帯電話でもよい）などのシステムによって実装されてもよいことに注意されたい。システム９００、およびシステム１００、３００、４００、５００および６００の異なる実施形態は、明示的に詳述されないとしても、方法１０００の対応する実施形態によって実装されるであろう。
方法１０００は上手い具合に検出時間に第１マイクロホンによって第１入力信号（１０１０）を検出し、第２入力信号（１０２０）を検出時間に第２マイクロホンによって検出し、第３音声信号（１０３０）を検出時間に骨導マイクロホンによって検出するステージ１０１０、１０２０および１０３０で始まってもよい。先の図面で説明された実施例を参照すると、ステージ１０１０は第１マイクロホン９３０によって実行され、ステージ１０２０は第２マイクロホン９２０によって実行され、ステージ１０１３は骨導マイクロホン９１０によって実行されるであろう。
方法１０００は上手い具合にプロセッサによって第１、第２および第３入力信号を受信するステージ１０４０に続くであろう。先の図面で説明された実施例を参照すると、ステージ１０４０は、プロセッサ９５０（これは上手い具合にハードウェアプロセッサおよび／またはＤＳＰプロセッサである）などのプロセッサによって実行されるであろう。
方法１０００は、検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、検出時間に第２マイクロホンによって検出される第２入力信号と、検出時間に骨導マイクロホンによって検出される第３入力信号とを処理し、第１、第２、および第３入力信号に応答する訂正信号を生成するステージ１０５０に続く（で開始する）。先の図面で説明された実施例を参照すると、ステージ１０５０は、プロセッサ９５０（これは上手い具合にハードウェアプロセッサおよび／またはＤＳＰプロセッサである）などのプロセッサによって実行されるであろう。
ステージ１０５０は、外部システムに訂正信号を提供するステージ１０６０が続く。先の図面で説明された実施例を参照すると、ステージ１０６０は、通信インタフェース９７０（これは上手い具合にハードウェア通信インタフェースでもよい）などの通信インタフェースによって実行されるであろう。
本発明の実施形態によれば、この処理は第２入力信号に応答し、これはユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられている第２マイクロホンによって検出される。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理が音声信号から第２マイクロホンによって変換される第２入力信号に応答し、音声信号は外耳道内で修正され、これにより音声信号のより低い周波数が外耳道内で増幅される。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理は第２マイクロホンによって検出される第２入力信号に応答し、第２マイクロホンは環境音に対して外耳道を遮断する耳栓に含まれている。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理は、畳み込み和
Figure 0005395895
によって、検出時間ｎの訂正信号
Figure 0005395895
を測定するステップを含み、Ｍ１（ｎ）が検出時間の第１入力信号を表わし、Ｍ２（ｎ）が検出時間の第２入力信号を表わし、Ｍ３（ｎ）が検出時間の第３入力信号を表わし、ｈ１（ｎ）、ｈ２（ｎ）およびｈ３（ｎ）が較正関数である。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理は、検出時間に先行する過去の時間の入力信号の処理に応じて少なくとも１つの較正関数を更新するステップに先行される。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この更新は、ユーザの会話が検出される過去の時間に選択的に実行される。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
方法１０００はさらに、ユーザの会話を検出するステップを含むことに注意されたい。これは、例えば第１、第２および／または第３入力信号の１以上の音量を分析することによって実装されるであろう。本発明の実施形態によれば、方法１０００はさらに、第１、第２および第３入力信号の少なくとも１つの会話周波数帯を分析することによって、過去の時間のユーザの会話を検出するステップを含む。人の会話は通常、特殊な周波数帯（および／またはリズム、またはこの分野で既知の他のパラメータ）によって特徴づけられ、このパラメータは人が話しているかどうか判定するのに用いられてもよいことに注意されたい。これはさらに、ユーザの会話と他の背景の会話とを区別するのに用いられてもよい。さらに、この検出は１以上の個人ユーザの会話を検出するための教育情報に応じてもよいことに注意されたい。
本発明の実施形態によれば、この更新は誤差関数
Figure 0005395895
に応答し、検出時間ｎの誤差関数の値は、
Figure 0005395895
がＨ１（ｚ）、Ｈ２（ｚ）およびＨ３（ｚ）の和であるとき、
Figure 0005395895
よって測定され、ここでＨｉ（ｚ）が対応する較正関数ｈｉ（ｎ）のＺ変換である。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、較正関数ｈｉ（ｎ）の更新は、較正関数ｈｉ（ｎ）と、誤差関数
Figure 0005395895
と、各入力信号Ｍｉ（ｎ）とに関して、平均二乗誤差関数Ｊの偏微分に応答する。
本発明の実施形態によれば、方法１０００はさらに、第２マイクロホンとして用いられているスピーカに音声信号を提供するステップを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、方法１０００はさらに、骨導マイクロホンとして用いられている骨導スピーカに骨導性の音声信号を提供するステップを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理は、複数の骨導マイクロホンによって検出される音声信号を処理するステップを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理はモバイル通信デバイスに含まれるプロセッサによって実行され、モバイル通信デバイスはさらに第１マイクロホンを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、この処理はさらに、ユーザへの騒音干渉を低減するため、騒音の推定信号を測定するステップと、騒音の推定信号に応じてユーザに提供される音声信号を処理するステップとを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、騒音干渉を低減するためにユーザに提供される音声信号の処理はさらに、システムのユーザによって選択されたキャンセルレベルに応答する。キャンセルレベルは、例えば騒音のキャンセルや（例えばユーザは幾らか騒音を保ちたいかもしれない）、ユーザの会話のキャンセルや（例えばユーザは彼の会話のエコーをより完全に受信したいかもしれない）、またはこの双方に関係してもよい。
本発明の実施形態によれば、方法１０００はさらに、騒音の推定信号と、少なくとも１つの骨導率に関するパラメータとに応じて、骨導スピーカを介してユーザに提供される音声信号を処理するステップを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、騒音干渉を低減するためにユーザに提供される音声信号の処理は、第２入力信号に応じてユーザの外耳道の音声の推定的な聴覚変換に相当する適応性ノイズ低減フィルタＷ１（ｚ）を更新するステップを含む。この実装は、例えば図１〜図６に関連して論じられる。
図１１は、本発明の実施形態に係る音声処理システム１１００を示す。異なる実施形態のシステム１１００は異なる実施形態のシステム７００を実装してもよく、システム１１００の異なる要素は、システム７００の異なる機能またはこれらの要素（並列要素の何れか−例えばプロセッサ７５０のプロセッサ１１５０または別のもの）を実装してもよいことに注意されたい。さらに、本発明の幾つかの実施形態によれば、システム１１００は方法１２００、または明示的に詳述されないとしても、本書で開示された他の方法を実施してもよいことに注意されたい。
システム１１００は、検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、ユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられる第２マイクロホンによって検出時間に検出される第２入力信号とを処理し、第１および第２入力信号に応答する訂正信号を生成するよう構成されるプロセッサ１１５０を含む。
この検出時間は上手い具合に短い長さであることに注意されたい。デジタル信号が処理される実施形態を参照すると、この検出時間は、音声の幾つかのサンプルを含んでよく、マイクロホンの各々から１つのサンプルのみをさらに含んでよいことに注意されたい。
１以上のマイクロホンが有線または無線接続によってシステム１１００に連結されるので、システム１１００は前述のマイクロホンを含んでも、含まなくてもよいことに注意されたい。例えば、第１マイクロホンは本発明の実施形態によれば、システム１１００として動作する携帯電話の通常のマイクロホンあでよいが、第２マイクロホンは携帯電話内に差し込まれるヘッドホンのスピーカでよい。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
マイクロホンは第１マイクロホン１１３０と、第２「耳内」マイクロホン１１２０とを表わす。しかしながら、上述したように、マイクロホンは何れもシステム１１００に必ずしも含まれる必要はなく、特にマイクロホンの幾つかは上手い具合にプロセッサ１１５０が存在するシステム１１００のケーシングの外部にある。マイクロホンは１以上の中間インターフェース１１４０を介してプロセッサ１１５０に連結されるであろう。中間インターフェースは、マイクロホンの何れかによって提供される信号の何れかを前処理してもよいし、前処理しなくてもよい。
システム１１００は、本発明の異なる実施形態によれば、他の機能（例えば携帯電話、ＰＤＡ、コンピュータ、車両取付けシステム、ヘルメットなど）を有するシステムに組み込まれるスタンドアロンシステムでもよく、のシステムの機能を強化するアドオンシステムでもよい。システム１１００の要素および機能はさらに、互いに対話することができる２以上のシステム間に分割されてもよい。
本発明の実施形態によれば、システム１１００はさらに、プロセッサ１１５０によって利用可能なメモリ１１６０を含む（例えば一時的な情報や、実行可能コードや、較正値などを保存するため）。
システム１１００はさらに、外部システムに訂正信号を提供するよう構成される通信インタフェース１１７０を含む。例えば、外部システムは、別の携帯電話（またはより正確には、セルラーネットワークアクセスデバイス）、トランシーバ、コンピュータベースの電話ソフトウェア、（例えば専用通信デバイスの）別のチップなどでもよい。
上手い具合に、第２入力信号はユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられている第２マイクロホンによって検出される。本発明の実施形態によれば、第２入力信号が音声信号に応答し、音声信号は外耳道内で修正され、これにより音声信号のより低い周波数が外耳道内で増幅される。この修正は、例えば閉塞に起因するであろう。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、利用される１以上の少なくとも１つの第２マイクロホンは、ユーザの耳の空気路を閉じる「耳内」マイクロホン（これはさらにスピーカでもよい）であり、これは、ユーザの会話の音声に閉塞効果を生成する。このように、本発明の実施形態によれば、蝸牛殻は、骨から直接に到達する音声の重ね合わせと、僅かに遅れる（閉塞効果により）音声の低周波を増強したバージョンとを受け取る。本発明の実施形態によれば、この検出時間は遅延バージョンが検出されるために十分に長い。または、本発明の実施形態によれば、プロセッサはさらに、訂正信号の生成のために、検出時間に先行される時間に第２マイクロホンによって検出される過去の第２信号を処理するよう構成される。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、第２マイクロホンはさらに、ユーザに音声を提供するのに用いられるスピーカ（例えばヘッドホンセット）である（これはシステム１１００、または別のシステムによって提供されてもよい）。本発明の実施形態によれば、この検出と第２マイクロホンによって提供する音声は、例えば用いるマイクロホン／スピーカの種類に依存して、少なくとも部分的に同時に、または交互に発生するであろう。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、システム１１００はさらに、第２マイクロホンから第２入力信号を受信するために、プロセッサ１１５０に連結される第２マイクロホンインターフェース（これはインターフェース１１４０の一部でもよいが、必ずしもそうでなくてよい）を含み、第２マイクロホンインターフェースがさらに、第２マイクロホンとして用いられているスピーカに音声信号を提供する。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
システム１１００は、外部システムに訂正信号を提供するための通信インタフェース１１７０を含む。
本発明の実施形態によれば、第１および第２入力信号は双方とも、ユーザの音声信号と騒音信号に応答する信号の重ね合せを反映しており、第２入力信号は、第１入力信号と比べて、実質的にユーザの音声信号により応答し、実質的に騒音信号により応答しない。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
本発明の実施形態によれば、プロセッサ１１５０はさらに、騒音の推定信号を測定するよう構成されており、システム１１００はさらに、ユーザへの騒音干渉を低減するために騒音の推定信号に応じて処理される音声信号をユーザに提供するインターフェースを含む。この実装は、例えば図７に関連して論じられる。
図１２は、本発明の実施形態に係る音声処理方法１２００を示す。方法１２００は、システム１１００（これは例えば携帯電話でもよい）などのシステムによって実装されてもよいことに注意されたい。明示的に詳述されなかったとしても、システム７００および９００の異なる実施形態は方法１０００の対応する実施形態によって実装されるであろう。
方法１２００は上手い具合に、検出時間に第１マイクロホンによって、第１入力信号を検出するステップおよび／または検出時間に第２マイクロホンによって、第２入力信号を検出するステップで開始してもよい。先の図面で説明された実施例を参照すると、この検出は、少なくとも１つまたは第１もしくは第２マイクロホン１１３０、１１２０によって実行されるであろう。
方法１２００は上手い具合に、プロセッサによって第１および第２入力信号を受信するステップに続くであろう。先の図面で説明された実施例を参照すると、この受信は、プロセッサ１１５０（これは上手い具合にハードウェアプロセッサおよび／またはＤＳＰプロセッサである）などのプロセッサによって実行されるであろう。
方法１２００は、検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、ユーザの耳内に少なくとも部分的に設けられる第２マイクロホンによって検出時間に検出される第２入力信号とを（上手い具合にハードウェアプロセッサによって）処理し、第１および第２入力信号に応答する訂正信号を生成するステップのステージ１２５０で続く（または開始する）。先の図面で説明された実施例を参照すると、ステージ１２５０は、プロセッサ１１５０（これは上手い具合にハードウェアプロセッサおよび／またはＤＳＰプロセッサである）などのプロセッサによって実行されるであろう。
ステージ１２５０は、外部システムに訂正信号を提供するステージ１２６０が続く。先の図面で説明された実施例を参照すると、ステージ１２５０は、通信インタフェース１１７０（これは上手い具合にハードウェア通信インタフェースでもよい）などの通信インタフェースによって実行されるであろう。
本発明の実施形態によれば、ステージ１２５０は、第１入力信号および第２入力信号を処理するステップを含み、第１および第２入力信号は双方とも、ユーザの音声信号と騒音信号に応答する信号の重ね合せを反映しており、第２入力信号は、第１入力信号と比べて、実質的にユーザの音声信号により応答し、実質的に騒音信号により応答しない。
本発明の実施形態によれば、ステージ１２５０はさらに、ユーザへの騒音干渉を低減するために、騒音の推定信号を測定するステップと、騒音の推定信号に応じてユーザに提供される音声信号を処理するステップとを含む。
本発明の特定の特徴が本書に示され記載されるが、多くの変更、置換、変形および均等物がここで当業者に生じるであろう。したがって、添付されたクレームは本発明の趣旨内にある変更および変形を全てカバーするように意図されている。

Claims (8)

  1. 音声を処理するシステムにおいて、当該システムが、
    検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、前記検出時間に第２マイクロホンによって検出される第２入力信号と、前記検出時間に骨導マイクロホンによって検出される第３入力信号とを処理し、前記第１、第２、および第３入力信号に応答する訂正信号を生成するよう構成されたプロセッサと、
    外部システムに前記訂正信号を提供するよう構成された通信インタフェースとを具え、
    前記プロセッサがさらに騒音の推定信号を測定するよう構成されており、前記システムがさらに前記ユーザへの騒音干渉を低減するため、前記騒音の推定信号に応じて処理される音声信号をユーザに提供するためのインターフェースを具える
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記プロセッサがさらに、前記騒音の推定信号と、少なくとも１つの骨導率に関するパラメータとに応じて、骨導スピーカを介してユーザに提供される音声信号を処理するよう構成されている
    請求項１に記載のシステム。
  3. 前記プロセッサがさらに、適応性ノイズ低減フィルタＷ１（ｚ）を更新するよう構成されており、前記適応性ノイズ低減フィルタは、前記第２入力信号に応じて前記ユーザに提供される音声信号を処理するプロセッサによって用いられ、前記適応性ノイズ低減フィルタＷ１（ｚ）が、前記ユーザの外耳道の音声の推定的な聴覚変換に相当する
    請求項１に記載のシステム。
  4. 前記プロセッサがさらに、前記ユーザへの騒音干渉を低減するため、前記騒音の推定信号に応じて音声信号を処理するよう構成されており、前記音声信号の処理がさらに、前記システムのユーザによって選択されたキャンセルレベルに応答する
    請求項１に記載のシステム。
  5. 音声を処理する方法において、当該方法が、
    検出時間に第１マイクロホンによって検出される第１入力信号と、前記検出時間に第２マイクロホンによって検出される第２入力信号と、前記検出時間に骨導マイクロホンによって検出される第３入力信号とを処理し、前記第１、第２、および第３入力信号に応答する訂正信号を生成するステップと、
    外部システムに前記訂正信号を提供するステップと、
    前記処理がさらに、前記ユーザへの騒音干渉を低減するため、騒音の推定信号を測定するステップと、
    前記騒音の推定信号に応じてユーザに提供される音声信号を処理するステップとを含む
    ことを特徴とする方法。
  6. 前記騒音の推定信号と、少なくとも１つの骨導率に関するパラメータとに応じて、骨導スピーカを介してユーザに提供される音声信号を処理するステップを含む
    請求項５に記載の方法。
  7. 騒音干渉を低減するために前記ユーザに提供される音声信号の処理が、前記ユーザの外耳道内の音声の推定的な聴覚変換に相当する適応性ノイズ低減フィルタＷ１（ｚ）を前記第２入力信号に応じて更新するステップを含む
    請求項５に記載の方法。
  8. 騒音干渉を低減するために前記ユーザに提供される音声信号の処理がさらに、前記システムのユーザによって選択されたキャンセルレベルに応答する
    請求項５に記載の方法。
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