JP6251399B2

JP6251399B2 - 会話の支援

Info

Publication number: JP6251399B2
Application number: JP2016538933A
Authority: JP
Inventors: キャスリーン・エス・クリシュ; スティーヴン・エイチ・イザベル
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2014-08-05
Publication date: 2017-12-20
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: WO2015031004A1; EP3039882B1; JP2016534648A; US20160050484A1; CN105612762A; EP3039882A1; US9190043B2; US20150063584A1; CN105612762B

Description

本開示は会話の支援に関し、具体的には、騒々しい環境において互いに近接した2人以上のヘッドセットユーザが容易に話し、互いに容易に聞くことを可能にすることに関するものである。

作業現場、航空機、または混み合ったレストランなどの騒々しい環境において会話をするのは非常に困難なことがある。具体的には、話者の声を聞く他人はいうまでもなく、話者が自分たちの声を聞くのに苦労し、単に自分たちに聞こえ易いレベルまで声を上げなければならない。話者は、他人に聞こえるように話すのに、どれくらい大きい声を出せばよいか判断するのにも苦労することもある。同様に、傾聴者は、話者に耳を傾けて言われたことを聞き取るように努めなければならない。大声を出した場合でさえ、通じやすさおよび傾聴の容易さは損なわれる。加えて、大声で話すと近くの人に迷惑をかけるとともに、秘匿性を低下させる恐れがある。

これらの問題を軽減するために様々な解決策が試みられている。難聴の人を対象とした補聴器は、ユーザに話しかけている人の声を増幅する一方で望ましくないノイズを除去することを試み得るが、マイクロフォンが聞き手の耳に配置されるという制約のために信号対雑音比が悪いという欠点がある。また、補聴器は、傾聴する利益を提供するのみであり、大声で話そうと努めることの不快さには対処しない。パイロットが使用するインターコムに接続されたノイズをキャンセルするヘッドセットなどの他の通信システムは、それらの用途に対してかなり有効であり得るが、ダッシュボードのインターコムにつながれており、社会的環境またはモバイル環境における一般的な消費者による使用には適切でなく、あるいは航空機の環境においても、すなわち民間の乗客による使用には適切でない。

米国特許出願第13/480,766号米国特許出願公開第2010/02702277号

一般に、一態様では、互いに近接した少なくとも2人のユーザ間の通信を強化するための携帯用システムに含まれる第1および第2のノイズ低減ヘッドセットのそれぞれが、それぞれのユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサと、それぞれのユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンとを含む。第1のヘッドセットに一体化されて第2のヘッドセットと通信する第1の電子デバイスは、第1のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第1の側音信号を生成し、第1のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第1の音声出力信号を生成し、第1の側音信号と第2のヘッドセットに関連した第1の遠端音声信号とを組み合わせて第1の合成出力信号を生成して、第1のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために、第1の合成出力信号を第1のヘッドセットに供給する。

実施態様には、任意の組合せにおいて、以下のことの1つまたは複数が含まれ得る。第1の電子デバイスは、第2のヘッドセットに直接結合されてよく、第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成し、第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第1の遠端音声信号を生成し、第2の側音信号を第1の音声出力信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成して、第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために、第2の合成出力信号を第2のヘッドセットに供給してよい。第2の電子デバイスは第2のヘッドセットに一体化されてよく、第1の電子デバイスは、第2の電子デバイスを通じて第2のヘッドセットと通信してよく、第2の電子デバイスは、第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成し、第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第2の音声出力信号を生成し、第2の音声出力信号を第1の遠端音声信号として第1の電子デバイスに供給し、第1の電子デバイスからの第1の音声出力信号を第2の遠端音声信号として受け取り、第2の側音信号を第2の遠端音声信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成して、第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために、第2の合成出力信号を第2のヘッドセットに供給してよい。第2の電子デバイスは第2のヘッドセットに一体化されてよく、第1の電子デバイスは、第2の電子デバイスを通じて第2のヘッドセットと通信してよく、第2の電子デバイスは第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号を第1の電子デバイスに伝送してよく、一方、第1の電子デバイスは、第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成し、第2のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて、第1の遠端音声信号として使用するための第2の音声出力信号を生成し、第2の側音信号を第2の遠端音声信号としての第1の音声出力信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成して、第2の合成出力信号を第2の電子デバイスに伝送し、第2の電子デバイスは、第2の合成出力信号を受け取って、第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために第2のヘッドセットに供給するように構成されてよい。

第1のヘッドセットの音声マイクロフォンおよび第1の電子デバイスは、周囲のノイズを除去する一方でそれぞれのユーザの声を検出することによって第1のマイクロフォン入力信号を生成するように構成されてよい。第1および第2のヘッドセットのそれぞれが含み得るノイズキャンセル回路は、ノイズキャンセルマイクロフォンの出力に基づいてそれぞれの電気音響トランスデューサにアンチノイズ信号を供給するためのノイズキャンセルマイクロフォンを含み、第1の電子デバイスは、第1のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために、第1の合成出力信号を、第1のヘッドセットのノイズキャンセル回路によって供給されたアンチノイズ信号と組み合わせて、第1のヘッドセットに供給するように構成されてよい。第1および第2のヘッドセットのそれぞれが受動的ノイズ低減構造体を含む。第1の側音信号の生成は、第1のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に周波数依存利得を適用することを含み得る。第1の側音信号の生成は、第1のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号をフィルタリングして、フィルタリングされた信号に対して利得を適用することを含み得る。第1の電子デバイスは、第1の側音信号および第1の音声出力信号に適用される利得を制御してよい。第1の電子デバイスは、第1の合成出力信号を生成するとき、第1の側音信号および第1の遠端音声信号に適用される利得を制御してよい。第1の電子デバイスは、第1のヘッドセットのユーザの指示のもと、信号に適用される利得を制御してよい。第1の電子デバイスは、信号に適用される利得を自動的に制御してよい。第1の電子デバイスは、第1の側音信号および第1の音声出力信号に適用される利得を制御してよく、第1の遠端音声信号に適用されるさらなる利得を制御してよい。

第3のノイズ低減ヘッドセットが含まれてよく、第3のノイズ低減ヘッドセットは、それぞれのユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサと、それぞれのユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンとを含む。第2の電子デバイスが第2のヘッドセットに一体化されてよく、第3のヘッドセットが第3の電子デバイスに一体化されてよく、第1の電子デバイスは、第2および第3の電子デバイスそれぞれを通じて第2および第3のヘッドセットと通信し、第1の電子デバイスによって受け取られる遠端音声信号は、第2のヘッドセットと第3のヘッドセットの両方からの音声出力信号を含み得る。第1の電子デバイスによって受け取られる第1の遠端音声信号は第1の音声出力信号を含み得、第1の電子デバイスは、第1の遠端音声信号から第1の音声出力信号を除去した後、第1の遠端音声信号を第1の側音信号と組み合わせて第1の合成出力信号を生成してよい。

第1の電子デバイスは、第3の電子デバイスを通じて第3のヘッドセットと通信してよく、第3の電子デバイスは、第3のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第3の側音信号を生成し、第3のヘッドセットからのマイクロフォン入力信号に基づいて第3の音声出力信号を生成し、第1および第2の電子デバイスに対して、第1および第2の遠端音声信号として使用するための第3の音声出力信号を伝送し、第1の電子デバイスからの第1の音声出力信号および第2の電子デバイスからの第2の音声出力信号を受け取り、第3の側音信号と遠端音声信号としての第1および第2の音声出力信号とを組み合わせて第3の合成出力信号を生成して、第3のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために、第3の合成出力信号を第3のヘッドセットに供給してよい。第2の電子デバイスは、第3の電子デバイスを通じて第3のヘッドセットと通信してよい。第2の電子デバイスは、第1の電子デバイス経由で第3の電子デバイスを通じて第3のヘッドセットと通信してよい。

一態様では、一般に、互いに近接した少なくとも2人のユーザ間の通信を強化するために携帯用システムにおいて使用されるノイズ低減ヘッドセットは、ユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサと、ユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンと、ヘッドセットに一体化され、第2のヘッドセットと通信するためのインターフェースを含んでいる電子回路とを含む。電子回路は、マイクロフォン入力信号に基づいて第1の側音信号を生成し、マイクロフォン入力信号に基づいて第1の音声出力信号を生成し、第1の側音信号と第2のヘッドセットに関連した第1の遠端音声信号とを組み合わせて第1の合成出力信号を生成して、出力のために、電気音響トランスデューサに第1の合成出力信号を供給する。

実施態様には、任意の組合せにおいて、以下のことの1つまたは複数が含まれ得る。電子回路は、第1の側音信号および第1の音声出力信号に対して利得を適用してよい。電子回路は、第1の合成出力信号を生成するとき、第1の側音信号および第1の遠端音声信号に対して利得を適用してよい。

利点には、ユーザが、騒々しい環境において、努めて聞いたり話したりすることなく、他人に迷惑をかけることもなく、自分の声を聞き、相手に聞いてもらい、相手の声を聞くことのすべてを含んでいる会話に係わり得ることが含まれる。

前述の例および特徴のすべてが、任意の技術的に可能なやり方で組み合わされ得る。他の特徴および利点が、本明細書と特許請求の範囲とから明らかになるであろう。

会話に使用されるヘッドセットおよび電子デバイスの構成を示す図である。会話に使用されるヘッドセットおよび電子デバイスの構成を示す図である。会話に使用されるヘッドセットおよび電子デバイスの構成を示す図である。図1から図3のデバイスを実施するための回路を示す図である。図1から図3のデバイスを実施するための回路を示す図である。図1から図3のデバイスを実施するための回路を示す図である。図1から図3のデバイスを実施するための回路を示す図である。図1から図3のデバイスを実施するための回路を示す図である。図4の回路のより詳細な実装形態を示す図である。図3から図9の説明において参照される信号を列挙する表である。

騒々しい環境において互いに近接した2人以上のヘッドセットユーザが容易に話し、互いに容易に聞くことを可能にするためのシステムは、図1に示されるように、2つのヘッドセットと、両方のヘッドセットと通信する少なくとも1つの電子デバイスとを含む。各ヘッドセット102、104が周囲のノイズからユーザを遮断し、これは、音響構造体によって受動的に行われてよく、または能動的ノイズ低減(ANR)システムを含有することによって能動的に行われてもよい。能動的ノイズ低減システムは、一般に、受動的ノイズ低減機能とともに機能することになる。各ヘッドセットは、それ自体のユーザの発話を検出するための音声マイクロフォン105も含む。いくつかの例では、周囲の音響を検出するフィードフォワードマイクロフォンまたはユーザの外耳道における音響を検出するフィードバックマイクロフォンなどのANRシステムの一部分として、音声マイクロフォンも使用される。他の例では、音声マイクロフォンは、ユーザの口の方向から来る音響に感応するように構成されたブームマイクロフォンまたはマイクロフォン配列など、ユーザの音声を検出して周囲のノイズを除去するように最適化された個別のマイクロフォンである。各ヘッドセットが、その音声マイクロフォン出力信号を電子デバイス106に供給する。

いくつかの例では、図2および図3に示されるように、各ヘッドセットは、個別の電子デバイス、すなわち図2のデバイス108および110に接続されている。図3に示される4人のユーザは、それぞれの電子デバイス108、110、120、122に接続されたヘッドセット102、104、116、118を用いて会話している。多重会話では、図1のデバイス106などの単一電子デバイス、またはヘッドセットのサブセットを用いて互いにそれぞれ通信する2つ以上の(しかしヘッドセットの数よりも少数の)デバイスも使用され得る。いくつかの例では、電子デバイスは、ヘッドセットの中に完全に組み込まれる。2つ以上の回路において行われるものとして以下で説明される処理は、図2および図3からの分散したデバイスの各々において遂行されてよく、または図1の共有デバイスなどのオールインワンのデバイスにおいて遂行されてよく、または他の分散したデバイスに再配信するための信号を生成するように、分散したデバイスのうちの1つにおいて遂行されてよく、または任意の実用的な組合せにおいて遂行されてもよい。

ヘッドセットはコードによって電子デバイスに接続されるように示されているが、この接続は、Bluetooth(登録商標)、WiFi、または専用のワイヤレスインターフェースなどの任意の適切なワイヤレス通信方法を用いてワイヤレスにすることもできる。ヘッドセットに加えて、電子デバイスは、有線接続またはワイヤレス接続を用いて互いに通信し得る。電子デバイス間の通信のために用いられるワイヤレス接続は、ヘッドセットとともに用いられるものと異なるものでよい。たとえば、ヘッドセットがそれぞれの電子デバイスと通信するためにBluetoothを用いる一方で、電子デバイスは、互いに通信するのにWiFiを用いてよい。電子デバイスは、互いに通信するのに、同時に複数の方法を用いてもよい。本出願を通じて、ヘッドセットおよび電子装置の内部で流れる、またヘッドセットと電子装置との間で流れる様々な音響電子信号が参照される。信号の名称および図中のそれらの参照記号が、参照のために図10に列挙されている。

1つまたは複数の電子デバイス、図4に示されるように、各ヘッドセットからの音声マイクロフォン信号は2つの異なるやり方で扱われる。図4に示される2つの同一のシステム202および204は、図2および図3の電子デバイスの各々の中の回路、または図1のような単一電子デバイス内の回路を含み得る。これらのシステムは、以下で論じられるように、ヘッドセットの減衰を含む音響要素も含む。回路の構成要素は個別の素子を用いて実施されてよく、あるいはDSPまたは1つもしくは複数の電子デバイス内の他の適切なプロセッサ上で動作するソフトウェアコードによって実施されてもよい。

各システムが、声の音響入力V1またはV2を受け取る音声マイクロフォン206と、第1の等化ステージ207と、第1の利得ステージ208と、第2の等化ステージ209と、第2の利得ステージ210と、減衰ブロック212と、音響出力Out1またはOut2を供給する出力加算ノード214とを含む。声の音響入力V1およびV2はユーザの実際の声を表し、音響出力Out1およびOut2はユーザによって聞かれる出力音響信号である。周囲のノイズN1およびN2もマイクロフォン206によって検出されて利得ステージに渡され、マイクロフォンのノイズ除去能力によってフィルタリングされる。マイクロフォンは、周囲のノイズよりも音声入力に対して、ノイズ除去比Mだけ、より感度が高い。マイクロフォンからの合成信号211、すなわちV1+N1/MおよびV2+N2/Mは、マイクロフォン入力信号と称され得る。それらの信号の中で、N1/MおよびN2/Mは望ましくないバックグラウンドノイズを表す。2つのシステムには異なる周囲のノイズ信号N1およびN2が入るように示されているが、これらのノイズは、ユーザと音響環境の間の距離に依拠して、実際上は同一であり得る。ユーザの耳における周囲のノイズN3およびN4は、N1またはN2と同一でもあり得、各システムにおける減衰ブロック212によって減衰され、減衰ブロック212は、存在する場合には、ヘッドセットの受動的ノイズ低減能力と能動的ノイズ低減能力の組合せを表す。結果として生じる残留ノイズが出力加算ノードに入るように示されているが、実際の実装形態では、電子信号が最初に加算されて出力トランスデューサによって出力され、トランスデューサの出力が、ユーザの外耳道内で残留ノイズと音響的に組み合わされる。すなわち、図9においてより詳細に示されるように、出力加算ノード214は、出力トランスデューサがその音響環境と組み合わされたものを表す。

2つの回路202および204は、2つのマイクロフォン入力信号に対して同一の処理を適用する。最初に、各マイクロフォン入力信号が、フィルタK_sを適用する第1の等化ステージ207によってフィルタリングされ、利得G_sを適用する第1の利得ステージ208によって増幅される。フィルタK_sおよび利得G_sは、音声信号を側音信号として用いるように最適化するために、音声信号の形およびレベルを変更する。人は、大音のノイズなどで自分の声を聞くことができないとき、より大きい声で話す傾向があるはずである。これは、話者の声を緊張させる影響を有する。他方では、人は、騒々しい環境においてノイズを遮断するヘッドホンまたはノイズをキャンセルするヘッドホンを着用していると、快適で、より静かなレベルで話す傾向を示すことになるが、自然に、快適に話すのを抑制するオクルージョン効果にも悩まされるであろう。オクルージョン効果は、耳が覆われるかまたは塞がれているとき、人の声が当人に聞こえる具合の変化である。たとえば、オクルージョンによって低周波の成分(low-frequency)が増幅されて、人の声が当人に不自然に聞こえることがある。側音信号は、話者が自分の声を聞くことができるように話者の耳に対して再生される信号である。側音信号が適切にスケーリングされると、話者は自分の声のレベルを快適なレベルまで直観的に制御して、自然に話すことができるようになる。側音フィルタK_sは、話者の耳がふさがれているときオクルージョン効果が話者の声の音を変更するやり方を補償するように音声信号を成形し、その結果、側音信号は、適切なレベルにあることに加えて、ユーザには、ヘッドセットを着用しないときのユーザの実際の声のように聞こえる。

マイクロフォン入力信号211も、第2のフィルタ209によって音声出力フィルタK_oを適用して等化され、利得ステージ210によって音声出力利得G_oを適用してスケーリングされる。音声出力のフィルタおよび利得は、あるヘッドセットのマイクロフォンからの音声信号を第2のヘッドセットにおいて再生するとき、第2のヘッドセットのユーザに聞こえて理解され得るようにするように選択されている。フィルタリングしてスケーリングされた音声出力信号213は、それぞれ他のヘッドセットに配信され、そこで、各ヘッドセット内の、フィルタリングしてスケーリングされた側音信号215と組み合わされて合成音響出力Out1またはOut2を生成する。一方のヘッドセットについて論じるとき、他方のヘッドセットからの音声出力信号213が参照され得、論じられるヘッドセットによって遠端音声信号として再生される。前述のように、マイクロフォン206は周囲のノイズN1およびN2を取り上げて、音声信号V1およびV2とともにフィルタおよび利得のステージに配信する。周囲のノイズN3およびN4は、ヘッドセットの減衰ブロックAとして示されたノイズ低減機能によって、能動的であろうと単に受動的であろうと減衰されて、減衰されたノイズ信号A・N3またはA・N4が、合成側音信号215および遠端音声信号213(すなわち他のヘッドセットからの音声出力信号)とともに各ヘッドセットにおいて聞かれ、側音信号および遠端音声信号のそれぞれが、それぞれのマイクロフォンからの望ましくないバックグラウンドノイズN1/MおよびN2/Mを含む。

利得G_sは、音声マイクロフォンのノイズ除去能力およびヘッドセットのノイズ減衰能力を考慮に入れて選択されており、ユーザが残留ノイズを上回って自分の声を聞くとともに快適なレベルで自然に話すことができるレベルにおいて側音信号を供給する。同時に、利得G_oは同一の要因を考慮に入れて選択されており、各ユーザが他のユーザの声を快適で理解可能なレベルで聞くことができるレベルにおいて、各ヘッドセットに音声出力信号を供給する。いくつかの例では、利得G_sは、適切な側音レベルをもたらすことによってユーザ自身の快適さのバランスをとるように設定されており、音声マイクロフォンが話者の有用な音声信号を供給するのに十分な信号対雑音比(SNR)比を有する声を検出するように、ユーザが大きい声で話すことを確実にする。図4に示される回路は、相補的音響出力の、Out1=K_sG_s(V1+N1/M)+A・N3+K_oG_o(V2+N2/M)とOut2=K_sG_s(V2+N2/M)+A・N4+K_oG_o(V1+N1/M)とを生成する。図4は、2つのヘッドセットが、同一のプリセットフィルタ、利得、周囲のノイズ減衰、およびマイクロフォン応答を有する同一のモデルであると想定している。フィルタK_sおよびK_oおよび利得G_sおよびG_oは、この回路が実施されているヘッドセットの実際の音響とマイクロフォンの感度とに基づいて実験的に決定されてよい。ユーザが側音利得またはフィルタの加減を調節することによって自分の聴能を補償することができるように、ユーザ制御も用意されてよい。後の図面を簡単にするために、フィルタおよび対応する利得は共通の等化/増幅ブロックへと簡易化され、利得項Gのみが図面に示されているが、式には依然としてフィルタ項Kが含まれる。いかなる利得ブロックも、ラベルを付けられた利得に対応するフィルタを適用する等化を含み得ることを理解されたい。フィルタは、それらの動作が関連する利得項から独立している場合のみ選別して論じられる。

図5は図4の回路に対する変形形態を示し、回路216および218の各々が、伝送する前に利得G_oを適用する代わりに、値Ki_o(Vi+Ni/M)を有する等化された音声出力信号221を、利得ブロック220および222において利得G1_inまたはG2_inが適用される前に他方の回路に伝送して遠端音声信号223を生成する。ソースデバイスとともに音声出力フィルタ224および226が残り、対応するマイクロフォンの特性に基づいてマイクロフォン入力信号をフィルタリングするが、場合によってはデバイス間で異なるものとして示されている。この分離により、ユーザは、自分の聴能または局所的なノイズ変化を補償するために、遠端音声信号の利得を前述の側音利得調整と同一のやり方で調節することが可能になる。ヘッドセットが異なる応答を有する異なるモデルであれば、利得G1_inとG2_outのデフォルト値も異なり得る。図5において、音声入力利得ブロック220および222の利得はG1_inおよびG2_inと番号付けられており、音声出力等化ブロック224および226のフィルタは、それらが異なり得ることを示すためにK1_oおよびK2_oと番号付けられている(図4の例では出力フィルタおよび利得も異なり得ることに注意されたい)。側音フィルタK1_sとK2_s(図には示されていない)も異なるものであり、音響出力は、Out1=K1_sG1_s(V1+N1/M)+A・N3+K2_oG1_in(V2+N2/M)およびOut2=K2_sG2_s(V2+N2/M)+A・N4+K1_oG2_in(V1+N1/M)となる。

図4の例と図5の例は組み合わされてよく、音声出力信号を生成するヘッドセットと、音声出力信号を受け取るヘッドセットの両方において、音声出力信号に対して利得が適用される。これは図6に示されており、回路224が出力利得ステージ230および入力利得ステージ220それぞれを含み、回路226が出力利得ステージ232および入力利得ステージ222それぞれを含む。フィルタは示されていない。両方のヘッドセットに対して利得を適用することにより、音声信号を生成するヘッドセットは、同ヘッドセットのマイクロフォンの音響の知識に基づいて利得Gi_oを適用することが可能になり、音声信号を受け取るヘッドセットは、同ヘッドセットの出力部分の音響の知識およびユーザの好みに基づいて付加的な利得(または減衰)Gi_inを適用することが可能になる。この場合、図5のように、ヘッドセット間で送られる音声出力信号231は、出力に供給される遠端音声信号233とは異なるものになる。完全性のために、マイクロフォンのノイズ除去および側音利得も、マイクロフォン234および236ならびに利得ステージ238および240において個々に区別される。この場合、音響出力は、Out1=G1_s(V1+N1/M1)+A・N3+G2o・G1_in(V2+N2/M2)およびOut2=G2_s(V2+N2/M2)+A・N4+G1_o・G2_in(V1+N1/M1)である。

いくつかの例では、図7に示されるように、システムは、会話を共にする3人以上のヘッドセットユーザを有するように拡張される。図6と同様に、図7のシステム402、404、および406は図4の簡単なヘッドセット回路を使用するが、それらの回路の追加の機能をもたらすために図5または図6の回路を用いて実施されてもよい。示されるように、音声出力信号G_o(Vi+Ni/M)の各々が、他のヘッドセット回路の各々に供給される。これらの回路は、加算ノード408、410、および412がより多くの入力を有することを除けば図4と同一である。各ヘッドセット回路において、ローカルの側音信号G_s(Vi+Ni/M)がすべての遠端音声信号と組み合わされてそれぞれの音響出力を生成する。

図7に見られるように、すべてが同一の利得を適用する図4からの簡単な回路が用いられる場合でさえ、各ヘッドセットにおいてかなりの数の遠端音声信号が混合されてそれぞれの音響出力を形成するので、追加のユーザが加わるとシステムの複雑さが増す。これは、側音信号と音声出力信号を組み合わせることにより、すなわちG_s=G_oにすることよって簡素化することができ、その結果、すべての音声出力信号が1度で組み合わされて各ヘッドセットに供給され得、合成信号には各ヘッドセットのユーザ自身の声が側音として含まれる。しかしながら、こうすると、伝送され、組み合わされて受け取られるユーザ自身の声のコピーが、ユーザを混乱させないほど時間において元の発声に十分に近いままであるように、非常に低遅延の通信と処理のシステムが必要とされることになる(数ミリ秒遅れて再生された自分の声を聞くと非常に当惑する)。図8に示される代替形態は、ローカルの側音信号を保つ一方で、加算ノード420においてすべての音声出力信号を組み合わせて共通の会話出力信号421にするものである。次いで、各ヘッドセット回路422、424、426は、それ自体の加算ノード428において、適切に遅延されてスケーリングされたマイクロフォン入力信号のコピー423を共通の音声信号から減じて、共通信号からユーザ自身の声を除去する。すべてのヘッドセットがその出力音声信号に同一の利得G_oを適用する場合、ローカルの音声信号を減じるために用いられる、各ヘッドセットにおいて同一であり得る利得ステージ430によって適用される適切な利得は、単に-G_oである。音声出力信号を共有するために使用される通信システムが十分に理解されて再現可能であれば、遅延も先験的に求められて利得ステージ430に組み込まれ得、または、遅延は適切な適応フィルタによってオンザフライで求められ得る。この実装形態を用いると、各ヘッドセットの複雑さを増すことなく、無制限の数のヘッドセットを使用することができ、複雑さが増すのは、音声出力信号をすべて加算するデバイスが必要とされることのみである。

図9は、図4のシステム202をより詳細に示すものであり、減衰ブロック212として抽象されたノイズキャンセル回路の一例と、図4における加算ノード214として抽象された電気音響システムとを含む。同一のノイズキャンセル回路および音響システムが、図5から図8の任意の対応する回路に適用され得る。減衰ブロック212に含まれる受動的減衰素子502は、アラウンドイヤのヘッドホンの耳カップまたはインイヤのヘッドホンのハウジングおよび耳チップなどのヘッドセット構造体によってもたらされる物理的減衰を表し、ノイズN3に対して減衰A_pを適用する。減衰ブロック212は、フィードフォワードマイクロフォン504およびフィードバックマイクロフォン506の一方または両方に接続された能動的ノイズ低減回路508も包含し得る。マイクロフォンはANR回路508にノイズ信号を供給し、ANR回路508は、能動的ノイズ低減フィルタを適用して、ヘッドセット102の出力トランスデューサ510によって再生されるアンチノイズ音響を生成する。能動的減衰は、値A_aを有するものとして表されている。そのようなANRシステムのための音響構造体および電子回路は、米国特許出願第13/480,766号および米国特許出願公開第2010/02702277号に説明されており、両方とも参照によってここで組み込まれる。

側音信号G_s(V1+N1/M)と、遠端音声信号(他のヘッドセットからの音声出力信号Vo2)と、アンチノイズ信号A_a・N3とを含んでいる出力される電子信号は、電子的に加算されて、出力電気音響トランスデューサ510の入力214aにおける合成出力信号511を生成する。トランスデューサの音響出力は、次いで、ヘッドホンに侵入する残留ノイズA_p・N3と音響的に加算されて音響の合計214bとして表され、以前の図において参照された音響出力Out1を形成する。音響出力の合成音響信号は、フィードバックマイクロフォン506と鼓膜512の両方によって検出される。

前述のシステムおよび方法の実施形態は、当業者には明らかなコンピュータ構成要素とコンピュータで実施されるステップとを含む。たとえば、コンピュータで実施されるステップは、たとえばフラッシュROM、不揮発性ROM、およびRAMなどのコンピュータ可読媒体にコンピュータ実行可能命令として記憶され得ることが当業者には理解されるはずである。さらに、コンピュータ実行可能命令は、たとえばマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ゲートアレイなどの様々なプロセッサ上で実行され得ることが当業者には理解されるはずである。説明の容易さのために、本明細書では、前述のステップまたはシステムおよび方法の要素のすべてがコンピュータシステムの一部分であると説明されているわけではないが、当業者なら、それぞれのステップまたは要素が、対応するコンピュータシステムまたはソフトウエアコンポーネントを有し得ることを認識するであろう。したがって、そのようなコンピュータシステムおよび/またはソフトウエアコンポーネントは、それらが対応するステップまたは要素(すなわちそれらの機能)を記述することによって有効になり、本開示の範囲内に入るものである。

複数の実施態様が説明されてきた。しかしながら、本明細書で説明した発明概念の範囲から逸脱することなくさらなる修正を行うことができ、したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内であることが理解されよう。

102 ヘッドセット
104 ヘッドセット
105 音声マイクロフォン
106 電子デバイス
108 電子デバイス
110 電子デバイス
116 ヘッドセット
118 ヘッドセット
120 電子デバイス
122 電子デバイス
202 システム
204 システム
206 音声マイクロフォン
207 第1の等化ステージ
208 第1の利得ステージ
209 第2の等化ステージ
210 第2の利得ステージ
211 合成信号
212 減衰ブロック
213 音声出力信号
214 出力加算ノード
214a 入力
214b 音響の合計
215 合成側音信号
216 回路
218 回路
221 等化された音声出力信号
220 利得ブロック
222 利得ブロック
223 遠端音声信号
224 音声出力フィルタ
226 音声出力フィルタ
230 出力利得ステージ
231 音声出力信号
232 出力利得ステージ
233 遠端音声信号
234 マイクロフォン
236 マイクロフォン
238 利得ステージ
240 利得ステージ
402 システム
404 システム
406 システム
408 加算ノード
410 加算ノード
412 加算ノード
420 加算ノード
421 会話出力信号
422 ヘッドセット回路
424 ヘッドセット回路
426 ヘッドセット回路
428 加算ノード
430 利得ステージ
502 受動的減衰素子
504 フィードフォワードマイクロフォン
506 フィードバックマイクロフォン
508 ANR回路
510 出力トランスデューサ
511 合成出力信号
512 鼓膜

Claims

互いに近接した少なくとも2人のユーザ間の通信を強化するための携帯用システムであって、
第1および第2のノイズ低減ヘッドセットであって、各ヘッドセットが、
それぞれのユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサ、および
前記それぞれのユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンを備える第1および第2のノイズ低減ヘッドセットと、
前記第1のヘッドセットに一体化され、前記第2のヘッドセットと通信する第1の電子デバイスであって、
前記第1のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第1の側音信号を生成し、
前記第1のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第1の音声出力信号を生成し、
前記第1の側音信号と前記第2のヘッドセットに関連した第1の遠端音声信号とを組み合わせて第1の合成出力信号を生成して、
前記第1のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第1のヘッドセットに前記第1の合成出力信号を供給するように構成されている第1の電子デバイスとを備え、
前記第1の電子デバイスが、前記第1の側音信号に対して適用される第1の利得と前記第1の音声出力信号に対して適用される第2の利得とをそれぞれ制御するようにさらに構成されているシステム。
前記第1の電子デバイスが前記第2のヘッドセットに直接結合されており、前記第1の電子デバイスが、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成し、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて前記第1の遠端音声信号を生成し、
前記第2の側音信号を前記第1の音声出力信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成して、
前記第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第2の合成出力信号を前記第2のヘッドセットに供給するようにさらに構成されている請求項1に記載のシステム。
前記第2のヘッドセットに一体化された第2の電子デバイスをさらに備え、
前記第1の電子デバイスが、前記第2の電子デバイスを通じて前記第2のヘッドセットと通信し、
前記第2の電子デバイスが、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成し、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の音声出力信号を生成し、
前記第2の音声出力信号を前記第1の遠端音声信号として前記第1の電子デバイスに供給し、
前記第1の電子デバイスからの前記第1の音声出力信号を第2の遠端音声信号として受け取り、
前記第2の側音信号を前記第2の遠端音声信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成して、
前記第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第2の合成出力信号を前記第2のヘッドセットに供給するように構成されている請求項1に記載のシステム。
前記第2のヘッドセットに一体化された第2の電子デバイスをさらに備え、
前記第1の電子デバイスが、前記第2の電子デバイスを通じて前記第2のヘッドセットと通信し、
前記第2の電子デバイスが、前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号を前記第1の電子デバイスに伝送するように構成されており、
前記第1の電子デバイスが、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成し、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて、前記第1の遠端音声信号として使用するための第2の音声出力信号を生成し、
前記第2の側音信号を第2の遠端音声信号としての前記第1の音声出力信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成して、
前記第2の合成出力信号を前記第2の電子デバイスに伝送するように構成されており、
前記第2の電子デバイスが、前記第2の合成出力信号を受け取って、前記第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第2のヘッドセットに供給するように構成されている請求項1に記載のシステム。
前記第1のヘッドセットの前記音声マイクロフォンおよび前記第1の電子デバイスが、周囲のノイズを除去する一方で前記それぞれのユーザの声を検出することによって第1のマイクロフォン入力信号を生成するように構成されている請求項1に記載のシステム。
前記第1および第2のヘッドセットのそれぞれに含まれるノイズキャンセル回路が、ノイズキャンセルマイクロフォンの出力に基づいて前記それぞれの電気音響トランスデューサにアンチノイズ信号を供給するためのノイズキャンセルマイクロフォンを含み、
前記第1の電子デバイスが、前記第1のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために、前記第1の合成出力信号を、前記第1のヘッドセットのノイズキャンセル回路によって供給された前記アンチノイズ信号と組み合わせて、前記第1のヘッドセットに供給するように構成されている請求項1に記載のシステム。
前記第1および第2のヘッドセットのそれぞれが受動的ノイズ低減構造体を含む請求項1に記載のシステム。
前記第1の側音信号の生成が、前記第1のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に対して周波数依存利得を適用することを含む請求項1に記載のシステム。
前記第1の側音信号の生成が、前記第1のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号をフィルタリングして、前記フィルタリングされた信号に対して利得を適用することを含む請求項1に記載のシステム。
前記第1の電子デバイスが、前記第1の合成出力信号を生成するとき、前記第1の側音信号に対して適用される前記第1の利得と前記第1の遠端音声信号に対して適用される第3の利得とをそれぞれ制御するようにさらに構成されている請求項1に記載のシステム。
前記第1の電子デバイスが、前記第1のヘッドセットのユーザの指示のもと、前記第1の側音信号に対して適用される前記第1の利得と前記第1の遠端音声信号に対して適用される前記第3の利得とをそれぞれ制御する請求項10に記載のシステム。
前記第1の電子デバイスが、前記第1の側音信号に対して適用される前記第1の利得と前記第1の遠端音声信号に対して適用される前記第3の利得とをそれぞれ自動的に制御する請求項10に記載のシステム。
前記第1の電子デバイスが、前記第1の側音信号に対して適用される前記第1の利得と前記第1の音声出力信号に対して適用される前記第2の利得とをそれぞれ制御し、前記第1の遠端音声信号に対して適用される第3の利得を制御するようにさらに構成されている請求項1に記載のシステム。
第3のノイズ低減ヘッドセットであって、
それぞれのユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサ、および
前記それぞれのユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンを備える第3のノイズ低減ヘッドセットと、
前記第2のヘッドセットに一体化された第2の電子デバイスと、
前記第3のヘッドセットに一体化された第3の電子デバイスとをさらに備え、
前記第1の電子デバイスが、前記第2および第3の電子デバイスそれぞれを通じて前記第2および第3のヘッドセットと通信し、
前記第1の電子デバイスによって受け取られる前記遠端音声信号が、前記第2のヘッドセットと第3のヘッドセットの両方からの音声出力信号を含む請求項1に記載のシステム。
前記第1の電子デバイスによって受け取られる前記第1の遠端音声信号が前記第1の音声出力信号をさらに含み、前記第1の電子デバイスが、前記第1の遠端音声信号から前記第1の音声出力信号を除去した後、前記第1の遠端音声信号を前記第1の側音信号と組み合わせて前記第1の合成出力信号を生成するようにさらに構成されている請求項14に記載のシステム。
第3のノイズ低減ヘッドセットであって、
それぞれのユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサ、および
前記それぞれのユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンを備える第3のノイズ低減ヘッドセットと、
前記第3のヘッドセットに一体化された第3の電子デバイスであって、
前記第1の電子デバイスが、前記第3の電子デバイスを通じて前記第3のヘッドセットと通信し、
前記第3の電子デバイスが、
前記第3のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第3の側音信号を生成し、
前記第3のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第3の音声出力信号を生成し、
前記第1および第2の電子デバイスに対して、前記第1および第2の遠端音声信号として使用するための前記第3の音声出力信号を伝送し、
前記第1の電子デバイスからの前記第1の音声出力信号および前記第2の電子デバイスからの前記第2の音声出力信号を受け取り、
前記第3の側音信号と遠端音声信号としての前記第1および第2の音声出力信号とを組み合わせて第3の合成出力信号を生成して、
前記第3のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第3の合成出力信号を前記第3のヘッドセットに供給するように構成されている第3の電子デバイスとをさらに備える請求項3に記載のシステム。
前記第2の電子デバイスが前記第3の電子デバイスを通じて前記第3のヘッドセットと通信する請求項16に記載のシステム。
前記第2の電子デバイスが、前記第1の電子デバイス経由で前記第3の電子デバイスを通じて前記第3のヘッドセットと通信する請求項16に記載のシステム。
互いに近接した携帯用通信システムの少なくとも2人のユーザ間の通信を強化する方法であって、
前記携帯用通信システムが第1および第2のノイズ低減ヘッドセットを備え、各ノイズ低減ヘッドセットが、
それぞれのユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサと、
前記それぞれのユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンと、
前記第1のヘッドセットに一体化され、前記第2のヘッドセットと通信する第1の電子デバイスとを備え、
前記方法が、
前記第1の電子デバイス内において、前記第1のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第1の側音信号を生成するステップと、
前記第1のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第1の音声出力信号を生成するステップと、
前記第1の側音信号と前記第2のヘッドセットに関連した第1の遠端音声信号とを組み合わせて第1の合成出力信号を生成するステップと、
前記第1のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第1のヘッドセットに前記第1の合成出力信号を供給するステップと、
前記第1のヘッドセット内において、前記第1の合成出力信号を音へと変換するステップとを含み、
前記方法が、
前記第1の電子デバイスが、前記第1の側音信号に対して適用される第1の利得と前記第1の音声出力信号に対して適用される第2の利得とをそれぞれ制御するステップをさらに含む、方法。
前記第1の電子デバイスが前記第2のヘッドセットに直接結合されており、前記方法が、
前記第1の電子デバイス内において、前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成するステップと、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて前記第1の遠端音声信号を生成するステップと、
前記第2の側音信号を前記第1の音声出力信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成するステップと、
前記第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第2の合成出力信号を前記第2のヘッドセットに供給するステップと、
前記第2のヘッドセット内において、前記第2の合成出力信号を音へと変換するステップとをさらに含む請求項19に記載の方法。
前記携帯用通信システムが、前記第2のヘッドセットに一体化された第2の電子デバイスをさらに備え、前記第1の電子デバイスが、前記第2の電子デバイスを通じて前記第2のヘッドセットと通信し、前記方法が、
前記第2の電子デバイス内において、前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の側音信号を生成するステップと、
前記第2のヘッドセットからの前記マイクロフォン入力信号に基づいて第2の音声出力信号を生成するステップと、
前記第2の音声出力信号を前記第1の遠端音声信号として前記第1の電子デバイスに供給するステップと、
前記第1の電子デバイスからの前記第1の音声出力信号を第2の遠端音声信号として受け取るステップと、
前記第2の側音信号を前記第2の遠端音声信号と組み合わせて第2の合成出力信号を生成するステップと、
前記第2のヘッドセットの電気音響トランスデューサによる出力のために前記第2の合成出力信号を前記第2のヘッドセットに供給するステップと、
前記第2のヘッドセット内において、前記第2の合成出力信号を音へと変換するステップとをさらに含む請求項19に記載の方法。
互いに近接した少なくとも2人のユーザ間の通信を強化するための携帯用システムにおいて使用するノイズ低減ヘッドセットであって、
ユーザの耳に音を供給するための電気音響トランスデューサと、
前記ユーザの声の音を検出してマイクロフォン入力信号を供給するための音声マイクロフォンと、
前記ヘッドセットに一体化され、第2のヘッドセットと通信するためのインターフェースを含んでいる電子回路であって、
前記マイクロフォン入力信号に基づいて第1の側音信号を生成し、
前記マイクロフォン入力信号に基づいて第1の音声出力信号を生成し、
前記第1の側音信号と前記第2のヘッドセットに関連した第1の遠端音声信号とを組み合わせて第1の合成出力信号を生成して、
出力のために、前記電気音響トランスデューサに前記第1の合成出力信号を供給するように構成されている電子回路とを備え、
前記電子回路が、前記第1の側音信号に対して適用される第1の利得と前記第1の音声出力信号に対して適用される第2の利得とをそれぞれ制御するようにさらに構成されている、ノイズ低減ヘッドセット。
前記電子回路が、前記第1の合成出力信号を生成するとき、前記第1の側音信号に対して適用される前記第1の利得と前記第1の遠端音声信号に対して適用される第3の利得とをそれぞれ制御するようにさらに構成されている請求項22に記載のノイズ低減ヘッドセット。