JP6096993B1 - イヤホンのサウンドエフェクト補償方法、装置及びイヤホン - Google Patents
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Abstract
Description
前記方法は、
モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するステップと、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するステップと、
誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、
を含む。
該装置は、
イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたモニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するためのモニタデータ取得手段と、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するための誤差データ計算手段と、
前記誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うためのサウンドエフェクト補償手段と、
を含む。
本発明の実施例の技術方案では、結合空洞におけるマイク及びイヤホンスピーカの信号をモニタすることにより、利用者の現在のイヤホン装着状態をリアルタイムに取得することができ、装着状態間の誤差データによって、異なるイヤホン装着状態に対して動的サウンドエフェクト補償を行うことができ、これにより、新型となるイヤホンのサウンドエフェクト補償方案を実現し、最適な聴音効果をイヤホン利用者に感じさせる。そして、本発明の実施例では、適応デジタル信号処理方法を用いているため、実現方式が簡単で、抗干渉能力が強い。
ここで、イヤホンの標準装着状態での標準信号データを取得することは、
標準装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生されたM系列信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した標準フィルタ関数を計算し、標準フィルタ関数によって、標準信号データを得るという処理を含む。
サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認された場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQ(Equalizer)サウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御DRC(Dynamic Range Control)サウンドエフェクト補償の両方を用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認された場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにする処理と、
をそれぞれ行うことと、
を含む。
1、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べて減衰状態にあり、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値が漸減状態にあり又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値が漸減状態にあり、且つ、両周波数応答曲線の振幅差の平均値の漸減値又は両周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の漸減値が閾値Aを超える場合、スピーカにより再生される音声信号に対してEQ及びDRCの両方を用いて補償を行う。
2、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べて減衰状態にあり、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値が漸減状態にあり又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値が漸減状態にあり、且つ、両周波数応答曲線の振幅差の平均値の漸減値又は両周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の漸減値が閾値Aより小さいが閾値Bより大きい場合、スピーカにより再生される音声信号に対してEQのみを用いて補償を行う。
3、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べて増強状態にあり、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値が漸増状態にあり又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値が漸増状態にあり、且つ、両周波数応答曲線の振幅差の平均値の漸増値又は両周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の漸増値が閾値Bより大きい場合、スピーカにより再生される音声信号に対してEQのみを用いて補償を行う。説明しておきたいのは、イヤホンの実際の装着使用中には増強状態になる場合がとても稀にあり、発生したとしても、その増強値が非常に大きくなることはない。
4、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べてその変化値が閾値Bより小さく、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値の変化値又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の変化値が閾値Bより小さい場合、何の処理も行わず、即ち、スピーカにより再生される音声信号に対してサウンドエフェクト補償を行わない。
ステップS510は、イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶する。
フィルタ関数計算モジュール611は、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算するために用いられ、
適応フィルタリングモジュール612は、現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算するために用いられ、
サンプリングモジュール613は、データウィンドウを設定し、前記データウィンドウに応じて、前記各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行うために用いられ、
安定状態確定モジュール614は、連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていない場合、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定するために用いられ、
モニタデータ確定モジュール615は、安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値を前記モニタ信号データとするために用いられる。
周波数領域関数計算モジュール621は、現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算するために用いられ、
周波数帯域分割モジュール622は、サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割するために用いられ、
誤差データ計算モジュール623は、各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算し、振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を、イヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとするために用いられる。
閾値及び周波数バンド設定モジュール631は、第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定しておき、サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、それぞれサウンドエフェクト補償を行うために用いられ、
第一の補償モジュール632は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御DRCサウンドエフェクト補償の両方を用いるために用いられ、
第二の補償モジュール633は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いるために用いられ、
第三の補償モジュール634は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いるために用いられ、
サウンドエフェクト保持モジュール635は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにするために用いられる。
このとき、誤差データ計算手段62は、現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得するために更に用いられ、それに応じて、サウンドエフェクト補償手段63は、取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うために更に用いられる。
Claims (10)
- イヤホンのサウンドエフェクト補償方法であって、イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクを配置し、前記方法は、
モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するステップと、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するステップと、
誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、
を含み、
前記現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算することは、
現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算する処理と、
サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割する処理と、
各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算する処理と、
前記振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値をイヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとする処理と、
を含むことを特徴とするイヤホンのサウンドエフェクト補償方法。 - 前記モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得することは、
現在の装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算し、現在フィルタ関数によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを得る処理を含み、
前記イヤホンの標準装着状態での標準信号データを取得することは、
標準装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生されたM系列信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した標準フィルタ関数を計算し、標準フィルタ関数によって、前記標準信号データを得る処理を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得することは、
現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算する処理と、
データウィンドウを設定し、前記データウィンドウに応じて、前記各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行う処理と、
連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていない場合、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定する処理と、
安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値を前記モニタ信号データとする処理と、
を更に含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 前記誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うことは、
第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定することと、
サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御DRCサウンドエフェクト補償の両方を用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにする処理と、
をそれぞれ行うことと、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の方法。 - イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶するステップと、
現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得するステップと、
取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、を更に含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 - イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたモニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するためのモニタデータ取得手段と、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するための誤差データ計算手段と、
前記誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うためのサウンドエフェクト補償手段と、
を含み、
前記誤差データ計算手段は、
現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算するための周波数領域関数計算モジュールと、
サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割するための周波数帯域分割モジュールと、
各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算して、前記振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値をイヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとするための誤差データ計算モジュールと、
を含むことを特徴とするイヤホンのサウンドエフェクト補償装置。 - 前記モニタデータ取得手段は、
モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算するためのフィルタ関数計算モジュールと、
現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算するための適応フィルタリングモジュールと、
データウィンドウを設定し、前記データウィンドウに応じて、前記各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行うためのサンプリングモジュールと、
連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていないと、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定するための安定状態確定モジュールと、
安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値を前記モニタ信号データとするためのモニタデータ確定モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記サウンドエフェクト補償手段は、
第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定しておき、サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、それぞれサウンドエフェクト補償を行うための閾値及び周波数バンド設定モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御DRCサウンドエフェクト補償の両方を用いるための第一の補償モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いるための第二の補償モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーEQサウンドエフェクト補償のみを用いるための第三の補償モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにするためのサウンドエフェクト保持モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶するための装着データ取得手段を更に含み、
前記誤差データ計算手段は、現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得するために更に用いられ、
前記サウンドエフェクト補償手段は、取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うために更に用いられることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の装置。 - 請求項6〜9のいずれか一項に記載のイヤホンのサウンドエフェクト補償装置を含み、該イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクが配置されていることを特徴とするイヤホン。
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