JP6438070B2 - ダウンリンクトーンの検出および応雑音消去システムにおける二次経路応答モデルの適応 - Google Patents
ダウンリンクトーンの検出および応雑音消去システムにおける二次経路応答モデルの適応 Download PDFInfo
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Description
本発明は、概して、適応雑音消去(ANC)を含む、無線電話等のパーソナルオーディオデバイスに関し、より具体的には、ダウンリンク呼出音等のトーンが、ソースオーディオ信号内に存在するときのパーソナルオーディオデバイス内のANC適応応答の適応の制御に関する。
モバイル/携帯電話、コードレス電話等の無線電話、およびMP3プレーヤ等の他の消費者オーディオデバイスが、広く使用されている。明瞭度に関するそのようなデバイスの性能は、周囲音響事象を測定するマイクロホンを使用して、雑音消去を提供し、次いで、信号処理を使用して、反雑音信号をデバイスの出力に挿入し、周囲音響事象を消去することによって、改良されることができる。
ダウンリンクオーディオ内のトーンに起因する不適切な動作を回避する、二次経路推定値を含む、雑音消去を提供する、パーソナルオーディオデバイスを提供する前述の目的は、パーソナルオーディオデバイス、動作方法、および集積回路において達成される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
パーソナルオーディオデバイスであって、前記パーソナルオーディオデバイスは、
パーソナルオーディオデバイス筐体と、
オーディオ信号を再現するための、前記筐体上に搭載された変換器であって、前記オーディオ信号は、聴取者への再生のためのソースオーディオと、前記変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む、変換器と、
前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供するための、前記筐体上に搭載された基準マイクロホンと、
前記変換器の音響出力と前記変換器における前記周囲オーディオ音とを示すエラーマイクロホン信号を提供するための、前記変換器に近接して前記筐体上に搭載されたエラーマイクロホンと、
第1の適応フィルタを適応させることによって反雑音信号を前記基準信号から発生させ、エラー信号および前記基準マイクロホン信号と一致する、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる処理回路であって、前記処理回路は、前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器とを実装し、前記処理回路は、前記ソースオーディオの特性を検出し、前記ソースオーディオの特性を検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な発生を防止する措置を講じる、処理回路と
を備える、パーソナルオーディオデバイス。
(項目2)
前記処理回路は、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタの適応を停止する、項目1に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目3)
前記処理回路はさらに、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止する、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目4)
前記処理回路は、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの第1のフィルタの適応が、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの別のフィルタの適応が実質的に完了または停止された後のみ開始されるように、前記ソースオーディオがもはや主にトーンではないことを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目5)
前記処理回路は、前記二次経路適応フィルタの適応が、前記第1の適応フィルタの適応に先立って、かつ前記第1の適応フィルタの適応が停止されている間、行なわれるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目4に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目6)
前記処理回路は、トーン検出器を使用して、前記ソースオーディオ中にトーンを検出し、前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を有する、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目7)
前記トーン検出器は、前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントし、前記トーン検出器は、前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定する、項目6に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目8)
前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定し、続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウンタをデクリメントし、前記トーン検出器は、前記ハングオーバカウントがゼロに達すると、通常動作が再開されることができることを示す、項目7に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目9)
前記処理回路は、いくつかのトーンを検出することに応答して、前記いくつかのトーンの初期部分への適応に起因する前記二次経路適応フィルタの係数の逸脱の量が低減されるように、前記二次経路適応フィルタの適応をリセットする、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。
(項目10)
パーソナルオーディオデバイスによる周囲オーディオ音の影響を抑止する方法であって、前記方法は、
第1の適応フィルタを適応することによって反雑音信号を基準信号から適応的に発生させ、エラー信号および基準マイクロホン信号と一致する、聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させることと、
前記反雑音信号とソースオーディオを組み合わせることと、
前記組み合わせの結果を変換器に提供することと、
前記周囲オーディオ音を基準マイクロホンを用いて測定することと、
前記変換器および前記周囲オーディオ音の音響出力をエラーマイクロホンを用いて測定することと、
前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器を実装することと、
前記ソースオーディオの特性を検出することと、
前記ソースオーディオの特性を検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な発生を防止する措置を講じることと
を含む、方法。
(項目11)
前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタの適応を停止することをさらに含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止することをさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記ソースオーディオがもはや主にトーンではないことを検出することと、
前記ソースオーディオがもはや主に、トーンではないことを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの第1のフィルタの適応が、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの別のフィルタの適応が実質的に完了または停止された後のみ開始されるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化することと
をさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目14)
前記シーケンス化することは、前記二次経路適応フィルタの適応が、前記第1の適応フィルタの適応に先立って、かつ前記第1の適応フィルタの適応が停止されている間に行なわれるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記検出することは、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を使用して、前記ソースオーディオ中にトーンを検出する、項目11に記載の方法。
(項目16)
前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントすることと、
前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定することと
をさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定することと、
続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、かつ十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウンタをデクリメントすることと、
前記ハングオーバカウントがゼロにデクリメントされることに応答して、通常動作が再開されることができることを示すことと
をさらに含む、項目16に記載の方法。
(項目18)
いくつかのトーンを検出することに応答して、前記いくつかのトーンの初期部分への適応に起因する前記二次経路適応フィルタの係数の逸脱の量が低減されるように、前記二次経路適応フィルタの適応をリセットすることをさらに含む、項目11に記載の方法。
(項目19)
パーソナルオーディオデバイスの少なくとも一部を実装するための集積回路であって、前記集積回路は、
聴取者への再生のためのソースオーディオと、変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む出力信号を出力変換器に提供するための出力と、
前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を受信するための基準マイクロホン入力と、
前記変換器の音響出力および前記変換器における前記周囲オーディオ音を示すエラーマイクロホン信号を受信するためのエラーマイクロホン入力と、
第1の適応フィルタを適応することによって反雑音信号を前記基準信号から適応的に発生させ、エラー信号および前記基準マイクロホン信号と一致する、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる処理回路であって、前記処理回路は、前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器とを実装し、前記処理回路は、前記ソースオーディオの特性を検出し、前記ソースオーディオの特性を検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な発生を防止する措置を講じる、処理回路と
を備える、集積回路。
(項目20)
前記処理回路は、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタの適応を停止する、項目19に記載の集積回路。
(項目21)
前記処理回路はさらに、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止する、項目20に記載の集積回路。
(項目22)
前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの第1のフィルタの適応が、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの別のフィルタの適応が実質的に完了または停止された後のみ開始されるように、前記処理回路は、前記ソースオーディオがもはや主にトーンではないことを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目20に記載の集積回路。
(項目23)
前記処理回路は、前記二次経路適応フィルタの適応が、前記第1の適応フィルタの適応に先立って、かつ前記第1の適応フィルタの適応が停止されている間、行なわれるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目22に記載の集積回路。
(項目24)
前記処理回路は、トーン検出器を使用して、前記ソースオーディオ中にトーンを検出し、前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を有する、項目20に記載の集積回路。
(項目25)
前記トーン検出器は、前記トーンが存在と判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントし、前記トーン検出器は、前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定する、項目24に記載の集積回路。
(項目26)
前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定し、続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウンタをデクリメントし、前記トーン検出器は、前記ハングオーバカウントがゼロに達すると、通常動作が再開されることができることを示す、項目25に記載の集積回路。
(項目27)
前記処理回路は、いくつかのトーンを検出することに応答して、前記いくつかのトーンの初期部分への適応に起因する前記二次経路適応フィルタの係数の逸脱の量が低減されるように、前記二次経路適応フィルタの適応をリセットする、項目20に記載の集積回路。
無線電話等のパーソナルオーディオデバイス内に実装され得る、雑音消去技法および回路が、開示される。パーソナルオーディオデバイスは、周囲音響環境を測定し、スピーカ(または、他の変換器)出力に投入される信号を発生させ、周囲音響事象を消去する、適応雑音消去(ANC)回路を含む。基準マイクロホンは、周囲音響環境を測定するために提供され、エラーマイクロホンは、変換器における周囲オーディオおよび変換器出力を測定し、したがって、雑音消去の有効性の指標を与えるために含まれる。二次経路推定適応フィルタは、エラー信号を発生させるために、再生オーディオをエラーマイクロホン信号から除去するために使用される。しかしながら、パーソナルオーディオデバイスによって再現されるソースオーディオ内のトーン、例えば、電話会話の開始時のダウンリンクオーディオ内に存在する呼出音または電話会話の背景内の他のトーンは、二次経路適応フィルタの不適切な適応を生じさせるであろう。さらに、トーンが終了した後、不適切に適応された状態からの回復の間、二次経路推定適応フィルタが、適切な応答を有していない限り、ANCシステムの残りは、適切に適応しない、または不安定となり得る。以下に示される例示的パーソナルオーディオデバイス、方法、および回路は、二次経路推定適応フィルタおよびANCシステムの残りの適応をシーケンス化し、不安定性を回避し、ANCシステムを適切な応答に適応させる。さらに、基準マイクロホンへのソースオーディオの漏出の大きさが、測定または推定され、安定動作が予期され得るように、ソースオーディオが終了または音量が減少した後、ANCシステムの適応およびそのような条件からの回復に措置を講じることができる。
が、閾値を上回るとき、アサート解除される、安定性指標WstableをW係数制御31から受信するが、代替として、安定性指標Wstableは、適応フィルタ32の応答を判定する、応答W(z)の係数の全数より少ないことに基づいてもよい。さらに、制御回路39は、W係数制御31の適応を制御するための制御信号haltWを発生させ、SE係数制御33の適応を制御するための制御信号haltSEを発生させる。応答W(z)および二次経路推定値SE(z)の適応のシーケンス化のための例示的アルゴリズムは、図5−8を参照して、以下にさらに詳細に論じられる。
Claims (18)
- パーソナルオーディオデバイスであって、前記パーソナルオーディオデバイスは、
パーソナルオーディオデバイス筐体と、
前記筐体上に搭載された変換器であって、前記変換器は、オーディオ信号を再現するためのものであり、前記オーディオ信号は、聴取者への再生のためのソースオーディオと、前記変換器付近の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む、変換器と、
前記変換器に近接して前記筐体上に搭載されたエラーマイクロホンであって、前記エラーマイクロホンは、前記変換器の音響出力と前記変換器付近の前記周囲オーディオ音とを示すエラーマイクロホン信号を提供するためのものである、エラーマイクロホンと、
前記エラーマイクロホン信号における前記周囲オーディオ音の存在を低減させる前記反雑音信号を出力するように第1の適応フィルタを適応させることによって、前記周囲オーディオ音を含む信号から前記反雑音信号を生成する処理回路であって、前記処理回路は、前記周囲オーディオ音とは独立している前記ソースオーディオにおけるトーンを検出し、前記ソースオーディオにおける前記トーンを検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な生成を防止する措置を講じる、処理回路と
を備える、パーソナルオーディオデバイス。 - 前記筐体上に搭載された基準マイクロホンであって、前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供するための基準マイクロホンをさらに備え、前記処理回路は、前記第1の適応フィルタを使用して、前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することによって前記反雑音信号を生成する、請求項1に記載のパーソナルオーディオデバイス。
- 前記処理回路は、前記ソースオーディオがトーンを含むことを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応をさらに停止する、請求項1に記載のパーソナルオーディオデバイス。
- 前記処理回路は、トーン検出器を使用して、前記ソースオーディオにおけるトーンを検出し、前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を有する、請求項3に記載のパーソナルオーディオデバイス。
- 前記トーン検出器は、前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントし、前記トーン検出器は、前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定する、請求項4に記載のパーソナルオーディオデバイス。
- 前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定し、続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウントをデクリメントし、前記トーン検出器は、前記ハングオーバカウントがゼロに達すると、通常動作が再開されることができることを示す、請求項5に記載のパーソナルオーディオデバイス。
- パーソナルオーディオデバイスによる周囲オーディオ音の影響を抑止する方法であって、前記方法は、
エラーマイクロホン信号における前記周囲オーディオ音の存在を低減させる反雑音信号を出力するように第1の適応フィルタを適応させることによって、前記周囲オーディオ音を含む信号から前記反雑音信号を適応的に生成することと、
前記反雑音信号とソースオーディオを組み合わせることと、
前記組み合わせの結果を変換器に提供することと、
前記変換器の音響出力および前記周囲オーディオ音をエラーマイクロホンを使用して測定することと、
前記周囲オーディオ音とは独立している前記ソースオーディオにおけるトーンを検出することと、
前記ソースオーディオにおける前記トーンを検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な生成を防止する措置を講じることと
を含む、方法。 - 前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供することと、
前記第1の適応フィルタを使用して、前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することによって前記反雑音信号を生成することと
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記ソースオーディオがトーンを含むことを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止することをさらに含む、請求項7に記載の方法。
- 前記検出することは、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を使用して、前記ソースオーディオにおけるトーンを検出する、請求項9に記載の方法。
- 前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントすることと、
前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定することと
をさらに含む、請求項10に記載の方法。 - 前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定することと、
続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、かつ、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウントをデクリメントすることと、
前記ハングオーバカウントがゼロにデクリメントされることに応答して、通常動作が再開されることができることを示すことと
をさらに含む、請求項11に記載の方法。 - パーソナルオーディオデバイスの少なくとも一部を実装するための集積回路であって、前記集積回路は、
聴取者への再生のためのソースオーディオと、変換器付近の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む出力信号を出力変換器に提供するための出力と、
前記変換器の音響出力および前記変換器付近の前記周囲オーディオ音を示すエラーマイクロホン信号を受信するためのエラーマイクロホン入力と、
前記エラーマイクロホン信号における前記周囲オーディオ音の存在を低減させる前記反雑音信号を出力するように第1の適応フィルタを適応させることによって、前記周囲オーディオ音を含む信号から前記反雑音信号を適応的に生成する処理回路であって、前記処理回路は、前記周囲オーディオ音とは独立している前記ソースオーディオにおけるトーンを検出し、前記ソースオーディオにおける前記トーンを検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な生成を防止する措置を講じる、処理回路と
を備える、集積回路。 - 前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を受信するための基準マイクロホン入力をさらに含み、前記処理回路は、前記第1の適応フィルタを使用して、前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することによって前記反雑音信号を生成する、請求項13に記載の集積回路。
- 前記処理回路は、前記ソースオーディオがトーンを含むことを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応をさらに停止する、請求項13に記載の集積回路。
- 前記処理回路は、トーン検出器を使用して、前記ソースオーディオにおけるトーンを検出し、前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を有する、請求項15に記載の集積回路。
- 前記トーン検出器は、前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントし、前記トーン検出器は、前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定する、請求項16に記載の集積回路。
- 前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定し、続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウントをデクリメントし、前記トーン検出器は、前記ハングオーバカウントがゼロに達すると、通常動作が再開されることができることを示す、請求項17に記載の集積回路。
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