JP6301508B2

JP6301508B2 - 通信ヘッドセットにおける自己音声フィードバック

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Publication number: JP6301508B2
Application number: JP2016572756A
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Inventors: ショーン・キャシディ・ケラー; ポール・ディ・ジェルテマ; ジョーダン・ジェフェリー・ボナー; サイモン・ジー・ラヴィン
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Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2018-03-28
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Description

本開示は、通信ヘッドセットにおける自己音声フィードバックを提供することに関する。

有線であろうと無線であろうと、電気通信システム上での多方向通信において使用するのに適切な通信ヘッドセットは、一般に、ヘッドセットの着用者が発する近端発話を検知するためのマイクロフォンを含む。高ノイズの環境では、マイクロフォンは、たとえばヘッドセット着用者に近接した人々が発する発話、およびマイクロフォンを通り越す空気により生じる風切音といった環境ノイズも感知する。これらのノイズは、通話の遠端者に伝送されると、ヘッドセット着用者と遠端者との間の会話の聴覚品質を妨げる。

着用者の耳を塞ぐ耳カップを有する通信ヘッドセットの着用者は、着用者の声を低域が過度に強調され、高域が十分に強調されないものとして着用者に知覚させる、一般に「閉塞効果」と称される効果を体験することになる。着用者の声を着用者自身にとってより低音に聞こえさせることに加えて、人間の声からより高域の音声を除去することは、着用者の声を着用者自身にとってより不明瞭にもする。

米国特許第8,620,650号米国特許出願公開第2012/0076311号

自己音声フィードバックを提供するためのデジタルのみの解決策を含む通信システムは、デジタル信号処理経路における待ち時間に起因する望ましくない音響心理学的効果を被る傾向がある。デジタル信号処理経路によって指定されたパラメータを使用して構成され、デジタル信号処理経路と並列に配設されたアナログ信号処理経路を使用する自己音声フィードバックを提供すれば、そのような効果を最小限にすることができる。これらのパラメータは、信号対雑音比を改善するための複数のマイクロフォン入力を構成するためのマイクミキシングパラメータと、環境ノイズを補償するために自己音声フィードバック利得を計算するための利得調整パラメータとを含み得る。

一般に、いくつかの態様では、通信デバイスは、第1の耳カップ、第2の耳カップ、第1の出力トランスデューサ、第2の出力トランスデューサ、第1のマイクロフォン、第2のマイクロフォン、第1の信号処理回路、および第2の信号処理回路を含む。第1の出力トランスデューサは、通信デバイスの着用者の第1の外耳道の内部の空気のボリュームと第1の耳カップの内部の空気のボリュームとによって画定される音響ボリュームに対して音響的に結合される。第2の出力トランスデューサは、着用者の第2の外耳道の内部の空気のボリュームと第2の耳カップの内部の空気のボリュームとによって画定される音響ボリュームに対して音響的に結合される。第1のマイクロフォンは、近端発話に対する第1のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第1の信号を供給する。第2のマイクロフォンは、近端発話に対する第2のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第2の信号を供給する。第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンに対して電気的に結合された第1の信号処理回路は、少なくとも第1の信号および第2の信号から、マイクロフォンミキシングパラメータ値および利得調整パラメータ値を含むパラメータ値を割り出し、少なくとも割り出されたマイクロフォンミキシングパラメータ値に従って第1の信号および第2の信号を処理して、通信デバイスから出力するための、近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成するように構成されている。第1の出力トランスデューサおよび第2の出力トランスデューサと、第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンとに対して電気的に結合された第2の信号処理回路は、割り出されたパラメータ値に従って第1の信号および第2の信号を処理して、第1の出力トランスデューサおよび第2の出力トランスデューサに出力するための、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するように構成されている。

実装形態は、以下のうちの1つまたは複数を含み得る。

第2の信号処理回路は、第1の等化された信号を生成するために、第1の信号に対して等化曲線として表現された等化係数を適用するように構成された等化回路をさらに含んでよく、第1の等化された信号の音声成分は、第2の信号の音声成分と整合する。第2の信号処理回路は、第1の等化された信号をフィルタリングするように構成された第1の帯域通過フィルタと、第2の信号をフィルタリングするように構成された第2の帯域通過フィルタとを含むフィルタ回路をさらに含み得る。第1の信号処理回路は、マイクロフォンミキシングパラメータ値に対応する値を有する第1の制御信号と、利得調整パラメータ値に対応する値を有する第2の制御信号とを生成するようにさらに構成されてよい。第1の信号処理回路に対して電気的に結合された第2の信号処理回路は、第1の信号処理回路から第1の制御信号および第2の制御信号を受け取り、第1の制御信号に従って第1の等化された信号と第2の信号とを混合して、組み合わされた近端信号を生成し、組み合わされた近端信号の利得を第2の制御信号に従って調整して、組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するようにさらに構成されてよい。

第1の信号は、ノイズに対する第1のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、第2の信号は、ノイズに対する第2のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有する。

第1の信号処理回路は、第1の信号および第2の信号から、第1の信号および第2の信号のそれぞれの音声成分を最適化する一方で、第1の信号および第2の信号のそれぞれのノイズ成分を最小化するマイクロフォンパラメータ値を割り出すように構成されてよい。

通信デバイスは、通信デバイスの外部の音響源からインバウンド音響信号を受け取るように構成された電子モジュールをさらに含み得る。電子モジュールに対して電気的に結合された第1の信号処理回路は、電子モジュールからインバウンド音響信号を受け取り、インバウンド音響信号を処理して、左側のインバウンド音響信号および右側のインバウンド音響信号を生成するようにさらに構成されてよい。第1の信号処理回路および電子モジュールに対して電気的に結合された第2の信号処理回路は、左側のインバウンド音響信号と、組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、第1の出力トランスデューサに出力するための左側の出力信号を生成し、右側のインバウンド音響信号と、組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、第2の出力トランスデューサに出力するための右側の出力信号を生成するようにさらに構成されている。インバウンド音響信号は遠端発話を搬送し得る。

第1の信号処理回路は、インバウンド音響信号、第1の信号のノイズ成分、および第2の信号のノイズ成分のそれぞれの測定レベルに少なくとも部分的に基づいて信号対雑音比を導出し、導出された信号対雑音比に少なくとも部分的に基づいて、利得調整パラメータ値を割り出すようにさらに構成されてよい。

第1のマイクロフォンは速度マイクロフォンであってよく、第2のマイクロフォンは圧力マイクロフォンであってよい。第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンは、第1の耳カップおよび第2の耳カップのうち1つの内部に並置されてよい。

一般に、他の態様では、方法は、通信デバイスの第1のマイクロフォンから、近端発話に対する第1のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第1の信号を受け取るステップと、通信デバイスの第2のマイクロフォンから、近端発話に対する第2のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第2の信号を受け取るステップと、並列のデジタル信号処理経路とアナログ信号処理経路において第1の信号および第2の信号を処理するステップとを含む。この処理は、デジタル信号処理経路において、少なくとも第1の信号および第2の信号から、マイクロフォンミキシングパラメータ値を割り出すステップと、デジタル信号処理経路において、マイクロフォンミキシングパラメータ値に従って第1の信号および第2の信号を処理して、デジタルの加算されたマイクロフォン信号を生成するステップと、デジタル信号処理経路において、少なくともデジタルの加算されたマイクロフォン信号から、利得調整パラメータ値を割り出すステップと、デジタル信号処理経路において、デジタルの加算されたマイクロフォン信号の利得を調整して、通信デバイスから出力するための、近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成するステップと、アナログ信号処理経路において、割り出されたマイクロフォンミキシングパラメータ値および利得調整パラメータ値に従って第1の信号および第2の信号を処理して、通信デバイスのトランスデューサに出力するための、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するステップとを含む。本方法は、近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を通信デバイスから出力するステップと、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を通信デバイスのトランスデューサに出力するステップとをさらに含む。

実装形態は、以下のうちの1つまたは複数を含み得る。

本方法は、アナログ信号処理経路において、第1の信号に対して等化曲線として表現された等化係数を適用して、第1の等化された信号を生成するステップであって、第1の等化された信号の音声成分が、第2の信号の音声成分と整合するステップをさらに含み得る。

本方法は、アナログ信号処理経路において、割り出されたパラメータ値に従って第1の等化された信号および第2の信号を処理して、通信デバイスのトランスデューサに出力するための、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の信号を生成することに先立って、第1の等化された信号に対して第1の帯域通過フィルタを適用し、第2の信号に対して第2の帯域通過フィルタを適用するステップをさらに含み得る。

アナログ信号処理経路は、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路であってよい。本方法は、デジタル信号処理経路において、マイクロフォンミキシングパラメータ値に対応する値を有する第1の制御信号と、利得調整パラメータ値に対応する値を有する第2の制御信号とを生成するステップと、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において、デジタル信号処理経路から第1の制御信号および第2の制御信号を受け取るステップと、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において、第1の制御信号に従って、第1の等化された信号と第2の信号とを混合して、組み合わされた近端信号を生成するステップと、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において、第2の制御信号に従って、組み合わされた近端信号の利得を調整して、組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するステップとをさらに含み得る。

本方法は、デジタル信号処理経路において、通信デバイスの外部にある音響源から、インバウンド音響信号を受け取るステップと、デジタル信号処理経路において、インバウンド音響信号を処理して、左側のインバウンド音響信号および右側のインバウンド音響信号を生成するステップと、アナログ信号処理経路において、左側のインバウンド音響信号と、組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、通信デバイスのトランスデューサのうちの第1のトランスデューサに出力するための左側の出力信号を生成するステップと、アナログ信号処理経路において、右側のインバウンド音響信号と、組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、通信デバイスのトランスデューサのうちの第2のトランスデューサに出力するための右側の出力信号を生成するステップとをさらに含み得る。インバウンド音響信号は遠端発話を搬送し得る。

デジタル信号処理経路において、第1の信号および第2の信号からマイクロフォンミキシングパラメータ値を割り出す方法は、第1の信号および第2の信号のそれぞれの音声成分を最適化する一方で、第1の信号および第2の信号のそれぞれのノイズ成分を最小化するマイクロフォンミキシングパラメータ値を割り出すステップを含み得る。

一般に、いくつかの態様では、方法は、通信デバイスの第1のマイクロフォンから、近端発話に対する第1のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第1の信号を受け取るステップと、通信デバイスの第2のマイクロフォンから、近端発話に対する第2のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第2の信号を受け取るステップと、並列のデジタル信号処理経路とアナログ信号処理経路において第1の信号および第2の信号を処理するステップとを含む。この処理は、デジタル信号処理経路において、少なくとも第1の信号および第2の信号から、マイクロフォンミキシングパラメータ値および利得調整パラメータ値を含むパラメータ値を割り出すステップと、デジタル信号処理経路において、少なくとも割り出されたマイクロフォンミキシングパラメータ値に従って第1の信号および第2の信号を処理して、通信デバイスから出力するための、近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成するステップと、アナログ信号処理経路において、割り出されたパラメータ値に従って第1の信号および第2の信号を処理して、通信デバイスのトランスデューサに出力するための、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するステップとを含む。この方法は、近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を通信デバイスから出力するステップと、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を通信デバイスのトランスデューサに出力するステップとをさらに含む。

利点には、ヘッドセット着用者に対して、待ち時間が短くエコーのない、自然に聞こえる自己音声フィードバックを提供すること、および、変化するノイズ環境において自己音声明瞭度を改善することが含まれる。

前述の例および特徴のすべてが、任意の技術的に可能な手法で組み合わされ得る。他の特徴および利点は、発明を実施するための形態と特許請求の範囲とから明らかになるであろう。

2つのイヤホンを含んでいる通信ヘッドセットを示す図である。自己音声フィードバックシステムの論理ブロック図である。ヘッドセット着用者に自己音声フィードバックを提供するための並列信号処理プロセスの流れ図である。

この文書では、音響システムオンチップおよびデジタル的に制御されるアナログ回路を含む、Bluetooth(登録商標)対応の、2つのイヤホンの通信ヘッドセットの実装形態が、図1〜図3を参照しながら説明される。しかしながら、以下で説明される、ヘッドセット着用者に自己音声フィードバックを提供するための並列信号処理技法は、1つのイヤホンまたは1対のイヤホンを含む、任意の有線または無線の、サーカムオーラル型通信ヘッドセット、スープラオーラル型通信ヘッドセット、またはインイヤ型通信ヘッドセットに適用可能である。

図1に示される通信ヘッドセット100は、ヘッドバンド106によって接続される左側イヤホン102と右側イヤホン104とを含む。それぞれのイヤホン102、104は、それぞれの耳カップ108、110、およびクッション112、114を含む。ヘッドバンドは、矢印116によって表されるように内側の方向へ力をかける。ヘッドセット100は、ペアリングされた携帯電話120と、Bluetooth(登録商標)リンク118を通じて、音響信号を含む信号を送受信するように動作可能である。

ヘッドセット100が人の頭部に配置されたとき、それぞれのイヤホン102、104のクッション112、114がわずかに変形して、スープラオーラル型ヘッドセットの場合にはヘッドセット着用者の耳に対して密封を形成し、または、サーカムオーラル型ヘッドセットの場合にはヘッドセット着用者の頭部に対して密封を形成する。インイヤ型ヘッドセット(図示せず)の場合には、イヤホンの耳当てとヘッドセット着用者の耳甲介または外耳道との間に密封が形成される。それぞれの密封が、ヘッドセット着用者のそれぞれの耳甲介および外耳道に達する外部の音響エネルギーの大きさを大幅に低減する。密封を形成することに加えて、ヘッドセット着用者の頭部にヘッドセット100を配置することによって2つの音響ボリュームが画定される。1つの音響ボリュームは、ヘッドセット着用者の左側外耳道内部の空気のボリュームと、左側イヤホン102の耳カップ108内部の空気のボリュームとによって画定される。別の音響ボリュームは、ヘッドセット着用者の右側外耳道と、右側ヘッドホン104の耳カップ110とによって同様に画定される。

図2は、ヘッドセット着用者が、たとえば通話中に、音声ダイヤルなどの音声命令を供給するとき、および音声メモを記録するときなど、ヘッドセット着用者が話すときに体験する(上記で紹介された)閉塞効果を低減するために、ヘッドセット100の内部に配置され得る自己音声フィードバックシステム200の一実装形態の論理ブロック図を示す。一般に、自己音声フィードバックシステム200は、ヘッドセット着用者が発する近端発話を搬送する信号を入力として受け、ヘッドセット100の内部で入力信号を処理し、近端発話を搬送する信号をヘッドセット100のトランスデューサに出力して、ヘッドセット着用者がヘッドセット100を通じて最小遅延で自分の声を聞くことを可能にする。

自己音声フィードバックシステム200は、たとえば図1のヘッドセット100の右側イヤホン104といった単一のイヤホンの内部に並置される2つのマイクロフォンを含む。速度マイクロフォン202および圧力マイクロフォン204として図2に表された2つのマイクロフォンは、並列のデジタル信号処理回路とデジタル的に制御されるアナログ信号処理回路とによって、それぞれ左側イヤホン102のトランスデューサ206および右側イヤホン104のトランスデューサ208に電気的に結合されている。自己音声フィードバックシステム200において使用するのに適切な速度マイクロフォンおよび圧力マイクロフォンの特性は、参照によって本明細書に組み込まれている「Rejecting Noise with Paired Microphones」と題された米国特許第8,620,650号において説明されている。他の例では、両方のマイクロフォンが圧力マイクロフォンであり、速度マイクロフォンを使用するのと類似の効果を達成するために付加的処理が使用される。

速度マイクロフォン202は、ヘッドセット着用者が発する近端発話に対する速度マイクロフォン202の応答を表す音声成分と、風切音に対する速度マイクロフォン202の応答を表すノイズ成分とを有する信号を生成する。圧力マイクロフォン204は、近端発話に対する圧力マイクロフォン204の応答を表す音声成分と、環境ノイズに対する圧力マイクロフォン204の応答を表すノイズ成分とを有する信号を生成する。速度マイクロフォン202および圧力マイクロフォン204によって生成された信号(まとめて「入力マイクロフォン信号210」)は、並列のデジタル信号処理経路およびデジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において処理される。

いくつかの実装形態では、デジタル信号処理経路の音響システムオンチップ(SOC)212は、マイクロフォンミキシング(「マイクミキシング」)アルゴリズムおよび自動音響調整(「AAA(automatic audio adjustment)」)アルゴリズムのマシンコードを記憶するフラッシュデータ構造を有する。1つの例示的なマイクミキシングアルゴリズムの詳細が、参照によって本明細書に組み込まれている「Rejecting Noise with Paired Microphones」と題された米国特許第8,620,650号において説明されている。一般に、マイクミキシングアルゴリズムが割り出すマイクロフォンミキシングパラメータαの値は、入力マイクロフォン信号210のそれぞれの音声成分を最適化する一方で、入力マイクロフォン信号210のそれぞれのノイズ成分を最小化する。1つの例示的AAAアルゴリズムの詳細は、参照によって本明細書に組み込まれている、「Dynamic Gain Adjustment based on Signal to Ambient Noise Level」と題された米国特許出願公開第2012/0076311号において説明されている。一般に、AAAアルゴリズムは、たとえば通話に対して遠端者により発される遠端発話を搬送する信号といったインバウンド音響信号のそれぞれの測定レベルと、入力マイクロフォン信号210のそれぞれのノイズ成分とに少なくとも部分的に基づいて信号対雑音比を導出し、導出された信号対雑音比に少なくとも部分的に基づいて、利得調整パラメータAAAの値を割り出す。

図3も参照すると、音響システムオンチップ212は、速度マイクロフォン202および圧力マイクロフォン204から入力マイクロフォン信号210を受け取る(302)。マイクミキシングアルゴリズムのマシンコードを実行する音響システムオンチップ212は、マイクロフォンミキシングパラメータαの値を割り出す(304)。音響システムオンチップ212は、マイクロフォンミキシングパラメータαの値に従って入力マイクロフォン信号210を処理して、デジタルの加算されたマイクロフォン信号を生成する(306)。AAAアルゴリズムのマシンコードを実行する音響システムオンチップ212は、デジタルの加算されたマイクロフォン信号から部分的に利得調整パラメータAAAの値を割り出す(308)。音響システムオンチップ212は、自動利得制御(AGC)アルゴリズムに従ってデジタルの加算されたマイクロフォン信号の利得を調整して、たとえば、ペアリングされた携帯電話120にBluetooth(登録商標)リンク118を通じてヘッドセット100から出力するための、近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成する(310)。

音響システムオンチップ212は、マイクロフォンミキシングパラメータαの値に対応する値を有する第1の制御信号214と、利得調整パラメータAAAの値に対応する値を有する第2の制御信号216とを生成する。いくつかの実装形態では、音響システムオンチップ212は、I²C(集積回路間)バス(図示せず)を通じて、第1の制御信号214および第2の制御信号216を、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路における回路に送出する。

アナログ信号処理経路における回路は、図2において2つの音響増幅器218、220によって表される第1の利得段を含む。第1の音響増幅器218は、速度マイクロフォン202に対して電気的に結合されており、速度マイクロフォン202によって生成された信号に利得K_Vを適用して、利得調整済の速度マイクロフォン信号を生成するように構成されている。同様に、第2の音響増幅器220は、圧力マイクロフォン204に対して電気的に結合されており、圧力マイクロフォン204によって生成された信号に利得K_Pを適用して、利得調整済の圧力マイクロフォン信号を生成するように構成されている。

デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路における回路は、速度マイクロフォン信号に等化係数を適用して、利得調整済の圧力マイクロフォン信号の音声成分と整合する音声成分を有する等化された利得調整済の速度マイクロフォン信号を生成するように構成された、マイクから目標への等化器222aを含む。いくつかの実装形態では、等化係数は、「Rejecting Noise with Paired Microphones」と題された米国特許第8,620,650号において説明されているように、事前に定義された等化曲線として表現される。デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路の回路は、圧力マイクロフォン信号に等化係数を適用して、利得調整済の速度マイクロフォン信号の音声成分と整合する音声成分を有する等化された利得調整済の圧力マイクロフォン信号を生成するように構成された、第2のマイクから目標への等化器222bを任意選択で含み得る。

等化された利得調整済の速度マイクロフォン信号および利得調整済の圧力マイクロフォン信号は、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路の比例加算器228に供給されることに先立って、それぞれの帯域通過フィルタ224、226によってフィルタリングされる。比例加算器228は、I²Cバスを通じて音響システムオンチップ212から受け取ったマイクロフォンミキシングパラメータαの値を使用して、フィルタリングされた信号を処理して、近端発話を搬送する組み合わされた近端信号を生成し、次いで、この信号が、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路の第2の利得段に渡される。図2において、第2の利得段は、音響システムオンチップ212からI²Cバスを通じて利得調整パラメータAAAの値を受け取る増幅器230によって表され、近端発話を搬送する組み合わされた近端信号に利得K_AAAを適用して、近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成する(図3の308)。

一例では、音響システムオンチップ212は、通話に対して遠端者によって発された遠端発話を搬送するインバウンド音響信号を、ペアリングされた携帯電話120からBluetooth(登録商標)リンク118を通じて受け取り、従来技術を使用してインバウンド音響信号を処理して、左側のインバウンド音響信号232および右側のインバウンド音響信号234を生成する。これらの左側のインバウンド音響信号232および右側のインバウンド音響信号234は、デジタル的に制御されるアナログ信号回路のそれぞれの加算器236、238に供給される。左側の加算器236が、左側のインバウンド音響信号232および組み合わされた利得調整済の近端信号から、左側の出力信号を生成し、一方で、右側の加算器238が、右側のインバウンド音響信号234および組み合わされた利得調整済の近端信号から、対応する右側の出力信号を生成する。左側の出力信号および右側の出力信号は、次いで、電力増幅器240を介してヘッドセット100の内部のトランスデューサ206、208へ出力される。

複数の実装態様が説明されてきた。しかしながら、本明細書で説明された発明的概念の範囲から逸脱することなく、付加的な変形が行われ得ることが理解されよう。たとえば、通信ヘッドセットが1つまたは複数のマイクロフォンアレイを含む実装形態では、マイク結合関数はパラメータ化され、ゆっくり変化し得る。加えて、説明された実装形態は自己音声フィードバックレベルを制御するために単一の利得を使用するが、本明細書において説明された技術は、ラウドネス補償にも適用可能である。他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内に収まる。

100 通信ヘッドセット
102 左側イヤホン
104 右側イヤホン
106 ヘッドバンド
108 耳カップ
110 耳カップ
112 クッション
114 クッション
116 矢印
118 Bluetooth(登録商標)リンク
120 ペアリングされた携帯電話
200 自己音声フィードバックシステム
202 速度マイクロフォン
204 圧力マイクロフォン
206 左側イヤホン102のトランスデューサ
208 右側イヤホン104のトランスデューサ
210 入力マイクロフォン信号
212 音響システムオンチップ(SOC)
214 第1の制御信号
216 第2の制御信号
218 音響増幅器
220 音響増幅器
222a マイクから目標への等化器
222b マイクから目標への等化器
224 帯域通過フィルタ
226 帯域通過フィルタ
228 比例加算器
230 増幅器
232 左側のインバウンド音響信号
234 右側のインバウンド音響信号
236 左側の加算器
238 右側の加算器
240 電力増幅器

Claims

通信デバイスであって、
第1の耳カップおよび第2の耳カップと、
前記通信デバイスの着用者の第1の外耳道の内部の空気のボリュームと前記第1の耳カップの内部の空気のボリュームとによって画定される音響ボリュームに対して音響的に結合される第1の出力トランスデューサと、
前記着用者の第2の外耳道の内部の空気のボリュームと前記第2の耳カップの内部の空気のボリュームとによって画定される音響ボリュームに対して音響的に結合される第2の出力トランスデューサと、
近端発話に対する第1のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第1の信号を供給するための第1のマイクロフォンと、
前記近端発話に対する第2のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第2の信号を供給するための第2のマイクロフォンと、
前記第1のマイクロフォンおよび前記第2のマイクロフォンに対して電気的に結合された第1の信号処理回路であって、
少なくとも前記第1の信号および前記第2の信号から、マイクロフォンミキシングパラメータ値および利得調整パラメータ値を含むパラメータ値を割り出し、
少なくとも前記割り出されたマイクロフォンミキシングパラメータ値に従って前記第1の信号および前記第2の信号を処理して、前記通信デバイスから出力するための、前記近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成する
ように構成された第1の信号処理回路と、
前記第1の出力トランスデューサおよび前記第2の出力トランスデューサと、前記第1のマイクロフォンおよび前記第2のマイクロフォンとに対して電気的に結合された第2の信号処理回路であって、
前記割り出されたパラメータ値に従って前記第1の信号および前記第2の信号を処理して、前記第1の出力トランスデューサおよび前記第2の出力トランスデューサに対して出力するための、前記近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成する
ように構成された第2の信号処理回路と
を備える、通信デバイス。
前記第2の信号処理回路が、
第1の等化された信号を生成するために、前記第1の信号に対して等化曲線として表現された等化係数を適用するように構成された等化回路であって、前記第1の等化された信号の音声成分が、前記第2の信号の前記音声成分と整合する、等化回路
を含む、請求項1に記載の通信デバイス。
前記第2の信号処理回路が、
前記第1の等化された信号をフィルタリングするように構成された第1の帯域通過フィルタと、前記第2の信号をフィルタリングするように構成された第2の帯域通過フィルタとを含むフィルタ回路をさらに含む、請求項2に記載の通信デバイス。
前記第1の信号処理回路が、前記マイクロフォンミキシングパラメータ値に対応する値を有する第1の制御信号と、前記利得調整パラメータ値に対応する値を有する第2の制御信号とを生成するように構成されており、
前記第1の信号処理回路に対して電気的に結合された前記第2の信号処理回路が、
前記第1の信号処理回路から前記第1の制御信号および前記第2の制御信号を受け取り、
前記第1の制御信号に従って前記第1の等化された信号と前記第2の信号を混合して、組み合わされた近端信号を生成し、
前記組み合わされた近端信号の利得を前記第2の制御信号に従って調整して、前記組み合わされた利得調整済の近端信号を生成する
ように構成される、請求項2に記載の通信デバイス。
前記第1の信号が、ノイズに対する前記第1のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記第2の信号が、前記ノイズに対する前記第2のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記第1の信号処理回路が、前記第1の信号および前記第2の信号から、前記第1の信号および前記第2の信号のそれぞれの前記音声成分を最適化する一方で、前記第1の信号および前記第2の信号のそれぞれの前記ノイズ成分を最小化する前記マイクロフォンパラメータ値を割り出すように構成される、請求項1に記載の通信デバイス。
前記通信デバイスの外部の音響源からインバウンド音響信号を受け取るように構成された電子モジュール
をさらに備える通信デバイスであって、
前記電子モジュールに対して電気的に結合された前記第1の信号処理回路が、
前記電子モジュールから前記インバウンド音響信号を受け取り、
前記インバウンド音響信号を処理して、左側のインバウンド音響信号および右側のインバウンド音響信号を生成する
ようにさらに構成されており、
前記第1の信号処理回路および前記電子モジュールに対して電気的に結合された前記第2の信号処理回路が、
前記左側のインバウンド音響信号と、前記組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、前記第1の出力トランスデューサに出力するための左側の出力信号を生成し、
前記右側のインバウンド音響信号と、前記組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、前記第2の出力トランスデューサに出力するための右側の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1に記載の通信デバイス。
前記インバウンド音響信号が遠端発話を搬送する、請求項6に記載の通信デバイス。
前記第1の信号が、ノイズに対する前記第1のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記第2の信号が、前記ノイズに対する前記第2のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記第1の信号処理回路が、
前記インバウンド音響信号、前記第1の信号の前記ノイズ成分、および前記第2の信号の前記ノイズ成分のそれぞれの測定レベルに少なくとも部分的に基づいて信号対雑音比を導出し、
前記導出された信号対雑音比に少なくとも部分的に基づいて、前記利得調整パラメータ値を割り出す
ようにさらに構成される、請求項6に記載の通信デバイス。
前記第1のマイクロフォンが速度マイクロフォンであり、前記第2のマイクロフォンが圧力マイクロフォンである、請求項1に記載の通信デバイス。
前記第1のマイクロフォンおよび前記第2のマイクロフォンが、前記第1の耳カップおよび前記第2の耳カップのうち1つの内部に並置されている、請求項1に記載の通信デバイス。
通信デバイスの第1のマイクロフォンから、近端発話に対する前記第1のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第1の信号を受け取るステップと、
前記通信デバイスの第2のマイクロフォンから、前記近端発話に対する前記第2のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第2の信号を受け取るステップと、
並列のデジタル信号処理経路とアナログ信号処理経路において前記第1の信号および前記第2の信号を処理するステップであって、
前記デジタル信号処理経路において、少なくとも前記第1の信号および前記第2の信号から、マイクロフォンミキシングパラメータ値を割り出すステップ、
前記デジタル信号処理経路において、前記マイクロフォンミキシングパラメータ値に従って前記第1の信号および前記第2の信号を処理して、デジタルの加算されたマイクロフォン信号を生成するステップ、
前記デジタル信号処理経路において、少なくとも前記デジタルの加算されたマイクロフォン信号から、利得調整パラメータ値を割り出すステップ、
前記デジタル信号処理経路において、前記デジタルの加算されたマイクロフォン信号の利得を調整して、前記通信デバイスから出力するための、前記近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成するステップ、および
前記アナログ信号処理経路において、前記割り出されたマイクロフォンミキシングパラメータ値および前記利得調整パラメータ値に従って前記第1の信号および前記第2の信号を処理して、前記通信デバイスのトランスデューサに出力するための、前記近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するステップ
を含む、ステップと、
前記近端発話を搬送する前記利得調整済のアウトバウンド信号を前記通信デバイスから出力するステップと、
前記近端発話を搬送する前記組み合わされた利得調整済の近端信号を前記通信デバイスのトランスデューサに出力するステップと
を含む、方法。
前記アナログ信号処理経路において、前記第1の信号に対して等化曲線として表現された等化係数を適用して、第1の等化された信号を生成するステップであって、前記第1の等化された信号の音声成分が、前記第2の信号の前記音声成分と整合するものである、ステップ
をさらに含む、請求項11に記載の方法。
前記アナログ信号処理経路において、前記割り出されたパラメータ値に従って前記第1の等化された信号および前記第2の信号を処理して、前記通信デバイスの前記トランスデューサに出力するための、前記近端発話を搬送する前記組み合わされた利得調整済の信号を生成することに先立って、前記第1の等化された信号に対して第1の帯域通過フィルタを適用し、前記第2の信号に対して第2の帯域通過フィルタを適用するステップ
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
前記アナログ信号処理経路が、デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路であり、前記方法が、
前記デジタル信号処理経路において、前記マイクロフォンミキシングパラメータ値に対応する値を有する第1の制御信号と、前記利得調整パラメータ値に対応する値を有する第2の制御信号とを生成するステップと、
前記デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において、前記デジタル信号処理経路から前記第1の制御信号および前記第2の制御信号を受け取るステップと、
前記デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において、前記第1の制御信号に従って、前記第1の等化された信号と前記第2の信号とを混合して、組み合わされた近端信号を生成するステップと、
前記デジタル的に制御されるアナログ信号処理経路において、前記第2の制御信号に従って、前記組み合わされた近端信号の利得を調整して、前記組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
前記デジタル信号処理経路において、前記通信デバイスの外部にある音響源から、インバウンド音響信号を受け取るステップと、
前記デジタル信号処理経路において、前記インバウンド音響信号を処理して、左側のインバウンド音響信号および右側のインバウンド音響信号を生成するステップと、
前記アナログ信号処理経路において、前記左側のインバウンド音響信号と、前記組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、前記通信デバイスの前記トランスデューサのうちの第1のトランスデューサに出力するための左側の出力信号を生成するステップと、
前記アナログ信号処理経路において、前記右側のインバウンド音響信号と、前記組み合わされた利得調整済の近端信号とを加算して、前記通信デバイスの前記トランスデューサのうちの第2のトランスデューサに出力するための右側の出力信号を生成するステップと
をさらに含む、請求項11に記載の方法。
前記インバウンド音響信号が遠端発話を搬送する、請求項15に記載の方法。
前記第1の信号が、ノイズに対する前記第1のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記第2の信号が、前記ノイズに対する前記第2のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、第1の信号処理回路が、
前記インバウンド音響信号、前記第1の信号の前記ノイズ成分、および前記第2の信号の前記ノイズ成分のそれぞれの測定レベルに少なくとも部分的に基づいて信号対雑音比を導出し、
前記導出された信号対雑音比に少なくとも部分的に基づいて、前記利得調整パラメータ値を割り出す
ようにさらに構成される、請求項15に記載の方法。
前記第1の信号が、ノイズに対する前記第1のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記第2の信号が、前記ノイズに対する前記第2のマイクロフォンの応答を表すノイズ成分を有し、前記デジタル信号処理経路において、前記第1の信号および前記第2の信号から、前記マイクロフォンミキシングパラメータ値を割り出すステップが、
前記第1の信号および前記第2の信号のそれぞれの前記音声成分を最適化する一方で、前記第1の信号および前記第2の信号のそれぞれの前記ノイズ成分を最小化する前記マイクロフォンミキシングパラメータ値を割り出すステップ
を含む、請求項11に記載の方法。
前記第1のマイクロフォンが速度マイクロフォンであり、前記第2のマイクロフォンが圧力マイクロフォンである、請求項11に記載の方法。
前記第1のマイクロフォンおよび前記第2のマイクロフォンが、前記通信デバイスの耳カップの内部に並置されている、請求項11に記載の方法。
通信デバイスの第1のマイクロフォンから、近端発話に対する前記第1のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第1の信号を受け取るステップと、
前記通信デバイスの第2のマイクロフォンから、前記近端発話に対する前記第2のマイクロフォンの応答を表す音声成分を有する第2の信号を受け取るステップと、
並列のデジタル信号処理経路とアナログ信号処理経路において前記第1の信号および前記第2の信号を処理するステップであって、
前記デジタル信号処理経路において、少なくとも前記第1の信号および前記第2の信号から、マイクロフォンミキシングパラメータ値および利得調整パラメータ値を含むパラメータ値を割り出すステップ、
前記デジタル信号処理経路において、少なくとも前記割り出されたマイクロフォンミキシングパラメータ値に従って前記第1の信号および前記第2の信号を処理して、前記通信デバイスから出力するための、前記近端発話を搬送する利得調整済のアウトバウンド信号を生成するステップ、および
前記アナログ信号処理経路において、前記割り出されたパラメータ値に従って前記第1の信号および前記第2の信号を処理して、前記通信デバイスのトランスデューサに出力するための、前記近端発話を搬送する組み合わされた利得調整済の近端信号を生成するステップ
を含む、ステップと、
前記近端発話を搬送する前記利得調整済のアウトバウンド信号を前記通信デバイスから出力するステップと、
前記近端発話を搬送する前記組み合わされた利得調整済の近端信号を前記通信デバイスのトランスデューサに出力するステップと
を含む、方法。