JP6964581B2 - 固定応答フィルタによって部分的に提供されるフィードバック応答を有するフィードバック適応雑音消去（ａｎｃ）コントローラおよび方法 - Google Patents

Description

本開示の代表的実施形態の分野は、適応雑音消去（ＡＮＣ）のための方法およびシステムに関し、特に、フィードバック応答が固定伝達関数フィードバックフィルタおよび可変応答フィルタによって提供される、ＡＮＣフィードバックコントローラに関する。

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、広範に使用されている。明瞭度に関するそのようなデバイスの性能は、マイクロホンを使用して、周囲音響事象を測定し、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の中に挿入し、周囲音響事象を消去する、雑音消去を提供することによって改良されることができる。

多くの雑音消去システムでは、周囲音を測定するように構成される基準マイクロホン信号からフィードフォワード反雑音信号を発生させるためのフィードフォワード適応フィルタを使用することによる、フィードフォワード雑音消去と、フィードフォワード反雑音信号と組み合わせられるべきフィードバック雑音消去信号を発生させるための固定応答フィードバックフィルタを使用することによる、フィードバック雑音消去との両方を含むことが望ましい。他の雑音消去システムでは、フィードバック雑音消去のみが、提供される。適応フィードバック雑音消去システムは、消去されるべき雑音を感知するセンサの出力から反雑音信号を発生させ、雑音を消去するための再現のために出力変換器に提供される、適応フィルタを含む。

フィードバック雑音消去経路を有する、任意のＡＮＣシステムでは、ＡＮＣシステムによって発生される反雑音信号を消去されるべき周囲雑音を測定する入力センサによって提供される出力信号に再現する出力変換器から少なくとも延在する電気音響経路である、二次経路は、適切な雑音消去を提供するために必要なフィードバック応答の一部を判定する。ユーザの耳に対する電話の位置が電話のスピーカと周囲雑音を測定するために使用されるマイクロホンとの間の結合を変化させる、携帯電話等、出力変換器および入力センサの周囲の音響環境が著しく変動する、ＡＮＣシステムでは、二次経路応答も同様に、変動する。適切な反雑音信号を発生させるためのフィードバック経路伝達関数は、二次経路応答に依存するため、実際の実装に存在し得る、出力変換器と入力センサとの間の音響経路のあらゆる可能性として考えられる構成に対して安定するＡＮＣコントローラを提供することは、困難である。

したがって、ＡＮＣフィードバックおよびフィードフォワード／フィードバックＡＮＣシステムにおける改良された安定性を伴う、ＡＮＣコントローラを提供することが望ましいであろう。

改良された安定性を用いて制御されるＡＮＣを提供する前述の目的は、ＡＮＣコントローラ、動作方法、および集積回路内で達成される。

ＡＮＣコントローラは、ともに結合される、所定の固定伝達関数を有する固定フィルタと、可変応答フィルタとを含む。固定伝達関数は、補償されたフィードバックループの安定性に関連しており、かつそれを維持し、ＡＮＣシステムのＡＮＣ利得に寄与する。可変応答フィルタの応答は、ＡＮＣ利得が二次経路の伝達関数の変動から独立するように、少なくともＡＮＣシステムの変換器からＡＮＣシステムのセンサまでの経路を含む、二次経路の伝達関数の変動を補償する。

以下の説明は、本開示による例示的実施形態を記載する。さらなる実施形態および実装は、当業者に明白となるであろう。当業者は、種々の均等物技法が、以下に議論される実施形態の代わりに、またはそれと併せて適用されてもよく、そのような均等物は全て、本開示によって包含されることを認識するであろう。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
適応雑音消去（ＡＮＣ）コントローラであって、
所定の固定伝達関数（Ｂ（ｚ））を有する固定フィルタであって、前記所定の固定伝達関数は、補償されたフィードバックループの安定性に関連しており、かつそれを維持し、前記固定フィルタは、ＡＮＣシステムのＡＮＣ利得に寄与する、固定フィルタと、
前記固定フィルタに結合される可変応答フィルタであって、前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣ利得が二次経路の伝達関数における変動から独立するように、少なくとも前記ＡＮＣシステムの変換器から前記ＡＮＣシステムのセンサまでの経路を含む前記二次経路の伝達関数の変動を補償する、可変応答フィルタと
を備える、ＡＮＣコントローラ。
（項目２）
前記固定フィルタは、前記ＡＮＣ利得を前記所定の固定伝達関数に依存する均一フィードバック利得にさせる、項目１に記載のＡＮＣコントローラ。
（項目３）
前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路の伝達関数の逆数である、項目１に記載のＡＮＣコントローラ。
（項目４）
前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣシステムの適応フィルタの制御出力と一致するように制御される、項目３に記載のＡＮＣコントローラ。
（項目５）
前記可変応答フィルタは、前記適応フィルタであり、それによって、前記可変応答フィルタの応答は、前記可変応答フィルタの応答が適用される前記可変応答フィルタへの入力として提供される信号の周波数成分に依存する、項目４に記載のＡＮＣコントローラ。
（項目６）
前記適応フィルタは、前記ＡＮＣシステムの変換器によって再現された信号の成分に及ぼす前記二次経路の影響を消去するように適応する、前記ＡＮＣシステムのフィードフォワード部分の適応フィルタである、項目４に記載のＡＮＣコントローラ。
（項目７）
前記センサは、マイクロホンであり、前記変換器は、スピーカである、項目１に記載のＡＮＣコントローラ。
（項目８）
音響雑音消去を含むオーディオデバイスの少なくとも一部を実装する集積回路（ＩＣ）であって、前記集積回路は、
変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑制するための反雑音信号を含む出力信号を出力変換器に提供するための出力と、
少なくとも１つのマイクロホン信号を受信するための少なくとも１つのマイクロホン入力であって、前記少なくとも１つのマイクロホン入力は、前記周囲オーディオ音を示し、前記変換器の音響出力に起因する成分を含有する、少なくとも１つのマイクロホン入力と、
前記反雑音信号を適応的に発生させ、聴取者に聞こえ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、前記少なくとも１つのマイクロホン信号からの反雑音信号の少なくとも一部を発生させる応答を有するフィードバックフィルタを実装し、前記フィードバックフィルタは、所定の固定伝達関数（Ｂ（ｚ））を有する固定フィルタと、前記固定フィルタに結合される可変応答フィルタとを備え、前記可変応答フィルタの応答は、少なくとも前記変換器から前記少なくとも１つのマイクロホンまでの経路を含む二次経路の伝達関数の変動を補償する、処理回路と
を備える、集積回路。
（項目９）
前記固定フィルタは、前記フィードバックフィルタ、前記変換器、前記少なくとも１つのマイクロホン、および前記二次経路によって形成されるシステムのＡＮＣ利得を前記所定の固定伝達関数に依存する均一フィードバック利得にさせる、項目８に記載の集積回路。
（項目１０）
前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路の伝達関数の逆数である、項目８に記載の集積回路。
（項目１１）
前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路をモデル化する前記処理回路によって実装される適応フィルタの制御出力と一致するように制御される、項目１０に記載の集積回路。
（項目１２）
前記可変応答フィルタは、前記適応フィルタであり、それによって、前記可変応答フィルタの応答は、前記可変応答フィルタの応答が適用される前記可変応答フィルタへの入力として提供される信号の周波数成分に依存する、項目１１に記載の集積回路。
（項目１３）
前記処理回路はさらに、前記反雑音信号の別の部分を発生させるフィードフォワード適応フィルタを実装し、さらに、前記ＡＮＣシステムの変換器によって再現されたソースオーディオ信号の成分に及ぼす前記二次経路の影響を消去するように適応する二次経路適応フィルタを実装する、項目１１に記載の集積回路。
（項目１４）
周囲雑音の影響を消去する方法であって、前記方法は、
反雑音信号を適応的に発生させ、前記周囲雑音の存在を低減させることと、
前記結合の結果を変換器に提供することと、
少なくとも１つのセンサを用いて周囲雑音を測定することと、
固定フィルタと、前記固定フィルタに結合される可変応答フィルタとを用いて、前記少なくとも１つのセンサの出力をフィルタ処理することであって、前記固定フィルタは、所定の固定伝達関数（Ｂ（ｚ））を有し、前記所定の固定伝達関数は、補償されたフィードバックループの安定性に関連しており、かつそれを維持し、前記固定フィルタは、ＡＮＣシステムのＡＮＣ利得に寄与し、前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣ利得が前記二次経路の伝達関数における変動から独立するように、少なくとも前記ＡＮＣシステムの変換器から前記ＡＮＣシステムのセンサまでの経路を含む二次経路の伝達関数の変動を補償する、ことと
を含む、方法。
（項目１５）
前記フィルタ処理することは、前記ＡＮＣ利得を前記所定の固定伝達関数に依存する均一フィードバック利得にさせる、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路の伝達関数の逆数である、項目１４に記載の方法。
（項目１７）
前記可変応答フィルタの応答を前記ＡＮＣシステムの適応フィルタの制御出力と一致するように制御することをさらに含む、項目１６に記載の方法。
（項目１８）
前記可変応答フィルタは、前記適応フィルタであり、前記可変応答フィルタの応答は、前記可変応答フィルタの応答が適用される前記可変応答フィルタへの入力として提供される信号の周波数成分に依存して制御される、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記適応フィルタは、前記ＡＮＣシステムの変換器によって再現された信号の成分に及ぼす前記二次経路の影響を消去するように適応する、前記ＡＮＣシステムのフィードフォワード部分の適応フィルタである、項目１７に記載の方法。
（項目２０）
前記センサは、マイクロホンであり、前記変換器は、スピーカである、項目１４に記載の方法。

図１Ａは、本明細書に開示される技法が実装され得るパーソナルオーディオデバイスの実施例である、無線電話１０の例証である。

図１Ｂは、本明細書に開示される技法が実装され得るパーソナルオーディオシステムの実施例である、一対のイヤーバズＥＢ１およびＥＢ２に結合される、無線電話１０の例証である。

図２は、図１Ａの無線電話１０および／またはイヤーバズＥＢ内の回路のブロック図である。

図３Ａは、フィードバック音響雑音消去装置を含む、図１Ａおよび図１Ｂにおける電気および音響信号経路の例証である。

図３Ｂは、ハイブリッドフィードフォワード／フィードバック音響雑音消去装置を含む、図１Ａおよび図１Ｂにおける電気および音響信号経路の例証である。

図４Ａ−４Ｄは、図２のオーディオ集積回路２０Ａ−２０ＢのＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得るＡＮＣ回路の種々の実施例を描写する、ブロック図である。 図４Ａ−４Ｄは、図２のオーディオ集積回路２０Ａ−２０ＢのＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得るＡＮＣ回路の種々の実施例を描写する、ブロック図である。 図４Ａ−４Ｄは、図２のオーディオ集積回路２０Ａ−２０ＢのＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得るＡＮＣ回路の種々の実施例を描写する、ブロック図である。 図４Ａ−４Ｄは、図２のオーディオ集積回路２０Ａ−２０ＢのＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得るＡＮＣ回路の種々の実施例を描写する、ブロック図である。

図５Ａ−５Ｆは、本明細書に開示されるＡＮＣシステム内の音響および電気応答を描写する、グラフである。 図５Ａ−５Ｆは、本明細書に開示されるＡＮＣシステム内の音響および電気応答を描写する、グラフである。 図５Ａ−５Ｆは、本明細書に開示されるＡＮＣシステム内の音響および電気応答を描写する、グラフである。 図５Ａ−５Ｆは、本明細書に開示されるＡＮＣシステム内の音響および電気応答を描写する、グラフである。 図５Ａ−５Ｆは、本明細書に開示されるＡＮＣシステム内の音響および電気応答を描写する、グラフである。 図５Ａ−５Ｆは、本明細書に開示されるＡＮＣシステム内の音響および電気応答を描写する、グラフである。

図６は、固定応答フィルタ４０を図４Ａ−４Ｄに描写される回路内に実装するために使用され得るデジタルフィルタを描写する、ブロック図である。

図７は、固定応答フィルタ４０を図４Ａ−４Ｄに描写される回路内に実装するために使用され得る代替デジタルフィルタを描写する、ブロック図である。

図８は、図２および図４Ａ−４Ｄに描写される回路を実装するために使用され得る信号処理回路および機能ブロックを描写する、ブロック図である。

本開示は、無線電話、タブレット、ノートブックコンピュータ、雑音消去ヘッドホン等のパーソナルオーディオデバイス、および他の雑音消去回路内に実装され得る、雑音消去技法および回路を包含する。パーソナルオーディオデバイスは、センサを用いて周囲音響環境を測定し、スピーカまたは他の変換器を介して周囲音響事象を消去するために出力される、反雑音信号を発生させる、ＡＮＣ回路を含む。本明細書に示される例示的ＡＮＣ回路は、フィードバックフィルタを含み、反雑音信号をセンサ出力から発生させるために使用される、フィードフォワードフィルタを含んでもよい。変換器からセンサに戻る音響経路を含む、二次経路は、フィードバックフィルタを通して延在するＡＮＣフィードバック経路の周囲でフィードバックループを閉鎖し、したがって、フィードバックループの安定性は、二次経路の特性に依存する。二次経路は、変換器およびセンサの周囲ならびにそれらの間に構造を伴い、したがって、無線電話等のデバイスに関して、二次経路の応答は、ユーザおよびユーザの耳に対するデバイスの位置に伴って変動する。可変二次経路の範囲にわたって安定性を提供するために、本開示は、一対のフィルタを使用し、一方は、固定された所定の応答を有し、他方は、二次経路変動を補償する可変応答を有する。固定された所定の応答は、デバイスに関して予期される二次経路応答の範囲にわたって安定性を提供するように選択され、音響雑音消去に寄与し、概して、音響雑音消去が動作する範囲を最大限にする。

ここで図１Ａを参照すると、例示的無線電話１０が、ヒトの耳５に近接して示される。図示される無線電話１０は、本明細書に図示される技法が採用され得るデバイスの実施例であるが、図示される無線電話１０内または後続例証に描写される回路内に具現化される要素または構成が全て、請求されるものを実践するために要求されるわけではないことを理解されたい。無線電話１０は、無線電話１０によって受信された遠隔発話とともに、着信音、記憶されたオーディオプログラム材料、近接発話（すなわち、無線電話１０のユーザの発話）、無線電話１０によって受信されたウェブページまたは他のネットワーク通信からのソース、および低バッテリ残量および他のシステム事象通知等のオーディオインジケーション等の他のローカルオーディオ事象を再現する、スピーカＳＰＫＲ等の変換器を含む。近接発話マイクロホンＮＳは、近接発話を捕捉するために提供され、これは、無線電話１０から他側の会話参加者に伝送される。

無線電話１０は、反雑音信号をスピーカＳＰＫＲの中に投入し、スピーカＳＰＫＲによって再現された遠隔発話および他のオーディオの明瞭度を改良する、適応雑音消去（ＡＮＣ）回路および特徴を含む。基準マイクロホンＲが、周囲音響環境を測定するために提供されてもよく、近接発話が基準マイクロホンＲによって生成される信号内で最小限にされるように、ユーザの口の典型的位置から離れて位置付けられる。第３のマイクロホンである、エラーマイクロホンＥが、無線電話１０が耳５に近接するときに耳５に近接するスピーカＳＰＫＲによって再現されるオーディオと組み合わせられた周囲オーディオの測定値を提供することによってＡＮＣ動作をさらに改良するために提供されてもよい。無線電話１０内の回路１４は、基準マイクロホンＲ、近接発話マイクロホンＮＳ、およびエラーマイクロホンＥからの信号を受信し、無線電話送受信機を含有するＲＦ集積回路１２等の他の集積回路とインターフェースをとる、オーディオコーデック集積回路２０を含んでもよい。本開示のいくつかの実施形態では、本明細書に開示される回路および技法は、ＭＰ３プレーヤオンチップ集積回路等のパーソナルオーディオデバイスの全体を実装するための制御回路および他の機能性を含有する、単一集積回路内に組み込まれてもよい。描写される実施形態および他の実施形態では、本明細書に開示される回路および技法は、部分的または完全に、コンピュータ可読記憶媒体内に具現化され、プロセッサ回路またはマイクロコントローラ等の他の処理デバイスによって実行可能なソフトウェアおよび／またはファームウェア内に実装されてもよい。

一般に、本明細書に開示されるＡＮＣ技法は、エラーマイクロホンＥおよび／または基準マイクロホンＲに衝突する周囲音響事象を測定する（スピーカＳＰＫＲの出力および／または近接発話とは対照的である）。図示される無線電話１０のＡＮＣ処理回路は、エラーマイクロホンＥおよび／または基準マイクロホンＲの出力から発生される反雑音信号に適応し、エラーマイクロホンＥに存在する周囲音響事象の振幅を最小限にする特性を有する。音響経路Ｐ（ｚ）は、基準マイクロホンＲからエラーマイクロホンＥまで延在するため、ＡＮＣ回路は、事実上、電気音響経路Ｓ（ｚ）の除去効果と組み合わせて、音響経路Ｐ（ｚ）を推定する。電気音響経路Ｓ（ｚ）は、コーデックＩＣ２０のオーディオ出力回路の応答と、特定の音響環境内のスピーカＳＰＫＲとエラーマイクロホンＥとの間の結合を含むスピーカＳＰＫＲの音響／電気伝達関数とを表す。電気音響経路Ｓ（ｚ）は、耳５の近接度および構造と、無線電話１０が耳５にしっかり圧接されていないときに無線電話１０に近接し得る他の物理的物体およびヒトの頭部構造とによって影響される。図示される無線電話１０は、２つのマイクロホンＡＮＣシステムとともに、第３の近接発話マイクロホンＮＳを含むが、別個のエラーマイクロホンおよび基準マイクロホンを含まない、他のシステムも、前述の技法を実装することができる。代替として、近接発話マイクロホンＮＳは、前述のシステム内の基準マイクロホンＲの機能を行うために使用されることもできる。また、オーディオ再生のためのみに設計されるパーソナルオーディオデバイスでは、近接発話マイクロホンＮＳは、概して、含まれず、以下にさらに詳細に説明される回路内の近接発話信号経路は、本開示の範囲を変更することなく、省略されることができる。また、本明細書に開示される技法は、出力変換器を使用して再生信号または会話を再現しない、単純雑音消去システム、すなわち、反雑音信号のみを再現するそれらのシステムにも適用されることができる。

ここで図１Ｂを参照すると、本明細書に開示される技法の別の無線電話構成が、示される。図１Ｂは、無線電話１０と、それぞれ、聴取者の対応する耳に取り付けられる、一対のイヤーバズＥＢ１およびＥＢ２とを示す。図示される無線電話１０は、本明細書の技法が採用され得るデバイスの実施例であるが、無線電話１０内または後続例証に描写される回路内に図示される要素または構成の全てが要求されるわけではないことを理解されたい。無線電話１０は、有線または無線接続、例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）接続（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ＳＩＧ， Ｉｎｃ．の商標名である）によってイヤーバズＥＢ１、ＥＢ２に接続される。イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２はそれぞれ、無線電話１０から受信された遠隔発話、着信音、記憶されたオーディオプログラム材料、および近接発話（すなわち、無線電話１０のユーザの発話）の投入を含む、ソースオーディオを再現する、スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２等の対応する変換器を有する。ソースオーディオはまた、無線電話１０が、無線電話１０によって受信されたウェブページまたは他のネットワーク通信からのソースオーディオおよび低バッテリ残量および他のシステム事象通知等のオーディオインジケーション等を再現するために要求される、任意の他のオーディオも含む。基準マイクロホンＲ１、Ｒ２は、周囲音響環境を測定するために、個別のイヤーバズＥＢ１、ＥＢ２の筐体の表面上に提供される。イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２が耳５Ａ、５Ｂの外側部分内に挿入されるときに対応する耳５Ａ、５Ｂに近接する個別のスピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２によって再現されたオーディオと組み合わせられる周囲オーディオの測定値を提供することによってＡＮＣ動作をさらに改良するために、別の対のマイクロホンであるエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２が提供される。図１Ａの無線電話１０におけるように、無線電話１０は、反雑音信号をスピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２の中に投入し、遠隔発話およびスピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２によって再現された他のオーディオの明瞭度を改良する、適応雑音消去（ＡＮＣ）回路および特徴を含む。描写される実施例では、無線電話１０内のＡＮＣ回路は、基準マイクロホンＲ１、Ｒ２およびエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２からの信号を受信する。代替として、本明細書に開示されるＡＮＣ回路の全部または一部は、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２内に組み込まれてもよい。例えば、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２はそれぞれ、別個のＡＮＣ回路を含む、独立型音響雑音消去装置を構成してもよい。近接発話マイクロホンＮＳが、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２のうちの１つの筐体の外側表面上、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２のうちの１つに添着されるブーム上、または示されるように無線電話１０とイヤーバズＥＢ１、ＥＢ２の一方または両方との間に位置するコンボボックスペンダント７上に提供されてもよい。

図１Ａを参照して前述されたように、本明細書に図示されるＡＮＣ技法は、エラーマイクロホンＥ１、Ｅ２および／または基準マイクロホンＲ１、Ｒ２に衝突する周囲音響事象を測定する（スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２の出力および／または近接発話とは対照的である）。図１Ｂに描写される実施形態では、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２内、または代替として、無線電話１０またはコンボボックスペンダント７内の集積回路のＡＮＣ処理回路は、個々に、対応する基準マイクロホンＲ１、Ｒ２の出力から発生される反雑音信号に適応し、対応するエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２における周囲音響事象の振幅を最小限にする特性を有する。音響経路Ｐ_１（ｚ）は、基準マイクロホンＲ１からエラーマイクロホンＥ１まで延在するため、オーディオ集積回路２０Ａ内のＡＮＣ回路は、本質的に、オーディオ集積回路２０Ａのオーディオ出力回路の応答と、スピーカＳＰＫＲ１の音響／電気伝達関数とを表す、電気音響経路Ｓ_１（ｚ）の除去効果と組み合わせて、音響経路Ｐ_１（ｚ）を推定する。推定される応答は、耳５Ａの近接度および構造およびイヤーバズＥＢ１に近接し得る他の物理的物体およびヒト頭部構造によって影響される、特定の音響環境内のスピーカＳＰＫＲ１とエラーマイクロホンＥ１との間の結合を含む。同様に、オーディオ集積回路２０Ｂは、オーディオ集積回路２０Ｂのオーディオ出力回路の応答と、スピーカＳＰＫＲ２の音響／電気伝達関数とを表す、電気音響経路Ｓ_２（ｚ）の除去効果と組み合わせられる、音響経路Ｐ_２（ｚ）を推定する。本開示で使用されるように、用語「ヘッドホン」および「スピーカ」は、ユーザの外耳道に近接して定位置に機械的に保持されることが意図される、任意の音響変換器を指し、限定ではないが、イヤホン、イヤーバズ、および他の類似デバイスを含む。より具体的実施例として、「イヤーバズ」または「ヘッドホン」は、耳甲介腔挿入型イヤホン、耳甲介腔搭載型イヤホン、および耳搭載型イヤホンを指し得る。さらに、本明細書に開示される技法は、他の形態の音響雑音消去にも適用可能であって、用語「変換器」は、ヘッドホンまたはスピーカタイプ変換器だけではなく、また、圧電変換器、モータ等の磁気振動器、および同等物等の他の振動発生器も含む。用語「センサ」は、マイクロホンを含むが、また、圧電フィルムおよび同等物等の振動センサも含む。

図２は、個別の基準マイクロホンＲ１、Ｒ２に結合されるような、対応するイヤーバズＥＢ１、ＥＢ２内に位置するオーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂ内のＡＮＣ処理回路によってフィルタ処理された周囲オーディオ音の測定値を提供するＡＮＣ処理を含む、オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂの簡略化された概略図を示す。単純フィードバック実装では、基準マイクロホンＲは、省略され、反雑音信号が、エラーマイクロホンＥ１、Ｅ２から全体的に発生されてもよい。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、代替として、無線電話１０内の集積回路２０等の単一集積回路内に組み合わせられてもよい。さらに、図２に示される接続は、図１Ｂに描写される無線電話システムに適用されるが、図２に開示される回路は、単一基準マイクロホン入力が基準マイクロホンＲおよびエラーマイクロホンＥ毎に提供され、単一出力がスピーカＳＰＫＲのために提供されるようにオーディオ集積回路２０Ｂを省略することによって、図１Ａの無線電話１０にも適用可能である。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２の対応するものに提供される、その対応するチャネルのための出力を発生させる。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、基準マイクロホンＲ１、Ｒ２、近接発話マイクロホンＮＳ、およびエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２からの信号（特定の構成に応じて有線または無線）を受信する。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂはまた、図１Ａに示される無線電話送受信機を含有するＲＦ集積回路１２等の他の集積回路とインターフェースをとる。他の構成では、本明細書に開示される回路および技法は、ＭＰ３プレーヤオンチップ集積回路等のパーソナルオーディオデバイスの全体を実装するための制御回路および他の機能性を含有する、単一集積回路内に組み込まれてもよい。代替として、複数の集積回路が、例えば、無線接続が、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２のそれぞれから無線電話１０に提供されるとき、および／またはＡＮＣ処理の一部または全部が、イヤーバズＥＢ１、ＥＢ２または無線電話１０をイヤーバズＥＢ１、ＥＢ２に接続するケーブルに沿って配置されるモジュール内で行われるとき、使用されてもよい。

オーディオ集積回路２０Ａは、基準マイクロホン信号を基準マイクロホンＲ１（または図１Ａにおける基準マイクロホンＲ）から受信し、基準マイクロホン信号のデジタル表現ｒｅｆを発生させるためのアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２１Ａを含む。オーディオ集積回路２０Ａはまた、エラーマイクロホン信号をエラーマイクロホンＥ１（または図１ＡにおけるエラーマイクロホンＥ）から受信し、エラーマイクロホン信号のデジタル表現ｅｒｒを発生させるためのＡＤＣ２１Ｂと、近接発話マイクロホン信号を近接発話マイクロホンＮＳから受信し、近接発話マイクロホン信号のデジタル表現ｎｓを発生させるためのＡＤＣ２１Ｃとを含む。（図１Ｂのデュアルイヤーバズシステムでは、オーディオ集積回路２０Ｂは、前述のように、無線または有線接続を介して、近接発話マイクロホン信号のデジタル表現ｎｓをオーディオ集積回路２０Ａから受信する。）オーディオ集積回路２０Ａは、コンバイナ２６の出力を受信するデジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）２３の出力を増幅させる増幅器Ａ１から、スピーカＳＰＫＲ１を駆動するための出力を発生させる。コンバイナ２６は、慣例上、エラーマイクロホン信号ｅｒｒおよび基準マイクロホン信号ｒｅｆ内の雑音と同一極性を有し、したがって、コンバイナ２６によって減算される、内部オーディオソース２４からのオーディオ信号ｉａと、ＡＮＣ回路３０によって発生される反雑音信号ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅとを組み合わせる。コンバイナ２６はまた、無線電話１０のユーザに、無線周波数（ＲＦ）集積回路２２から受信されたダウンリンク発話ｄｓと適切な関係において、その自身の音声が聞こえるように、近接発話信号ｎｓの減衰された部分、すなわち、側音情報ｓｔを組み合わせる。近接発話信号ｎｓはまた、ＲＦ集積回路２２にも提供され、アップリンク発話としてアンテナＡＮＴを介してサービスプロバイダに伝送される。

ここで図３Ａを参照すると、図１Ａに示される無線電話の実施例および図１Ｂに示される無線電話システムの各チャネルに適用される、簡略化されたフィードバックＡＮＣ回路が、示される。周囲音Ａｍｂｉｅｎｔは、一次経路Ｐ（ｚ）に沿ってエラーマイクロホンＥまで進行し、フィードバックフィルタ３８によってフィルタ処理され、増幅器Ａ１を通してスピーカＳＰＫＲに提供される反雑音を発生させる。二次経路Ｓ（ｚ）は、スピーカＳＰＫＲからエラーマイクロホンＥを通してフィードバックフィルタ３８の入力までの音響経路と組み合わせられる、フィードバックフィルタ３８の出力からスピーカＳＰＫＲまでの電気経路を含む。二次経路Ｓ（ｚ）およびフィードバックフィルタ３８は、フィードバック利得Ｇ_ＦＢ（Ｚ）＝ｌ／（ｌ＋Ｈ（ｚ）Ｓ（ｚ））＝Ｑ（ｚ）／（Ａｍｂｉｅｎｔ^＊Ｐ（ｚ））を有するフィードバックループを構成し、式中、Ｑ（ｚ）は、エラーマイクロホン信号である。Ｑ（ｚ）は、必要とされる場合、反雑音信号ではない任意の再生オーディオを除去するために補正される。したがって、音響雑音消去の有効性を判定する、フィードバック利得Ｇ_ＦＢ（Ｚ）は、二次経路Ｓ（ｚ）の応答と、フィードバックフィルタ３８の伝達関数Ｈ（ｚ）とに依存する。Ｇ_ＦＢ（Ｚ）は、二次経路Ｓ（ｚ）の応答に伴って変動するため、ＡＮＣフィードバックコントローラは、概して、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の極値を表す複数のモデルを使用して設計されなければならず、Ｈ（ｚ）は、適切な位相マージン（すなわち、Ｇ（ｚ）が１になる上限周波数における周囲音とスピーカＳＰＫＲによって再現された反雑音との間の位相）と、利得マージン（すなわち、周囲音と反雑音との間の位相がゼロに到達し、正のフィードバックを生じさせる、１つまたはそれを上回る周波数における周囲音およびスピーカＳＰＫＲによって再現された反雑音の１に対する減衰）とを維持するために保守的に設計されなければならない。適切な位相マージン／利得マージンは、位相マージン／利得マージンが、直接、高振幅雑音またはＡＮＣシステムが消去することができない雑音等の擾乱からのＡＮＣシステムの回復の決定因であるため、フィードバックを採用するＡＮＣシステム内のフィードバックループの安定性のために必要である。一方、利得および位相マージンを増加させることは、典型的には、フィードバックループの周波数応答の上限を低下させ、周囲雑音を消去するためのＡＮＣシステムの能力を低減させることを要求する。二次経路Ｓ（ｚ）の応答における広変動は、フィードバック消去の性能がより高い周波数に限定されるように、フィードバックコントローラの任意のオフライン設計を制約することになる。二次経路Ｓ（ｚ）の応答における広変動は、ユーザの外耳道内またはそれに近接して使用される、前述の無線電話、イヤーバズ、および他のデバイスに典型的である。

ここで図３Ｂを参照すると、代替として、図１Ａに示される無線電話および図１Ｂに示される無線電話システムの各チャネルに適用される、簡略化されたフィードフォワード／フィードバックＡＮＣ回路が、示される。フィードフォワード／フィードバックＡＮＣの動作は、図３Ａに示される単純フィードバックアプローチに類似するが、増幅器Ａ１に提供される反雑音信号は、前述のフィードバックフィルタ３８と、基準マイクロホンＲの出力から反雑音信号の一部を発生させる、フィードフォワードフィルタ３２との両方によって発生される。コンバイナ３６は、フィードフォワード反雑音とフィードバック反雑音を組み合わせる。フィードバックフィルタ３８のフィードバック利得は、依然として、Ｇ_ＦＢ（ｚ）＝ｌ／（ｌ＋Ｈ（ｚ）Ｓ（ｚ））＝Ｑ（ｚ）／（Ａｍｂｉｅｎｔ^＊Ｐ（ｚ））である。

ここで図４Ａ−４Ｄを参照すると、本開示の種々の実施形態による、図２のオーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂ内に含まれ得る、種々の例示的ＡＮＣ回路２０の詳細が、示される。実施例のそれぞれでは、前述のフィードバックフィルタ３８は、一対のフィルタとして実装される。第１のフィルタ４０は、補償されたフィードバックループの安定性を維持することに関連し、それを支援し、ＡＮＣシステムのＡＮＣ利得に寄与する、固定された所定応答を有する。他のフィルタは、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の少なくとも一部の変動を補償する、可変応答フィルタ４２、４２Ａである。結果として、フィードバックＡＮＣ利得Ｇ_ＦＢ（Ｚ）は、二次経路Ｓ（ｚ）の応答における変動から独立される。フィードバック利得に関して上記で与えられた方程式では、Ｇ_ＦＢ（Ｚ）＝ｌ／（ｌ＋Ｈ（ｚ）Ｓ（ｚ））は、ｌ／（ｌ＋Ｂ（ｚ）Ｃ（ｚ）Ｓ（ｚ））に等しい。したがって、Ｃ（ｚ）が二次経路Ｓ（ｚ）の応答の逆数Ｓ^−１（ｚ）に設定されるとき、Ｓ^−１（ｚ）Ｓ（ｚ）＝ｚ^−Ｄを前提として、Ｇ_ＦＢ（Ｚ）＝ｌ／（ｌ＋Ｂ（ｚ）Ｓ^−１（ｚ）Ｓ（ｚ））＝ｌ／（ｌ＋Ｂ（ｚ）ｚ^−Ｄ）であって、式中、ｚ^−Ｄは、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の逆数Ｓ^−１（ｚ）をモデル化するためのフィルタ４２Ａのための因果関係設計を提供することを含むための遅延である。したがって、Ｃ（ｚ）＝Ｓ^−１（ｚ）であるとき、図４Ａ−４Ｄの回路内のフィルタ４２、４２Ａの可変伝達関数は、二次経路Ｓ（ｚ）の応答における変動を補償する。フィードバック利得Ｇ_ＦＢ（Ｚ）は、したがって、均一フィードバック利得Ｇ_{ＦＢ，ｕｎｉｆｏｒｍ}（ｚ）となり、もはや可変二次経路Ｓ（ｚ）の応答に依存しない。そして、均一フィードバック利得Ｇ_{ＦＢ，ｕｎｉｆｏｒｍ}（ｚ）は、固定伝達関数Ｂ（ｚ）のみに関連または依存し、設定遅延ｚ^−Ｄおよび固定伝達関数Ｂ（ｚ）は、ＡＮＣフィードバック制御応答を判定する際の唯一の制御変数となる。図４Ａ−４Ｄに示されるカスケードフィルタ構成のそれぞれでは、カスケード内のフィルタ４０およびフィルタ４２、４２Ａの順序は、相互に変更されてもよい。

図４Ａは、エラーマイクロホン信号ｅｒｒをエラーマイクロホンＥから受信し、エラーマイクロホン信号を応答Ｃ（ｚ）を有するフィルタ４２でフィルタ処理し、フィルタ４２の出力を所定の固定応答Ｂ（ｚ）を有する別のフィルタ４０でフィルタ処理する、ＡＮＣフィードバックフィルタ３８Ａを示す。応答Ｃ（ｚ）は、ＡＮＣシステムを二次経路Ｓ（ｚ）の応答における変動に対して安定化させることを支援する、任意のフィルタ応答を表し、システム応答の他の部分に応じて、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の逆数Ｓ^−１（ｚ）と正に等しくてもよい、またはそうではなくてもよい。図４Ｂは、第１のフィルタ４２Ａが、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の逆数Ｓ^−１（ｚ）の推定値であって、二次経路推定器ＳＥ（ｚ）制御回路からの制御信号に従って制御される、応答ＳＥ^−１（ｚ）を有する、別のＡＮＣフィードバックフィルタ３８Ｂを図示する。図４Ｃは、第１のフィルタ４２Ｂが、オフライン較正を介して、応答Ｓ^−１（ｚ）を推定し、逆数応答ＳＥ^−１（ｚ）を発生させる、適応フィルタである、さらに別のＡＮＣフィードバックフィルタ３８Ｃを図示する。スイッチＳ１が開放されると（したがって、ＡＮＣ動作がミュートされる）と、遅延４７によって適用される遅延ｚ^−Ｄを伴う再生信号ＰＢ（出力変換器によっても再現される）は、第１のフィルタ４２Ｂの出力がコンバイナ４６によって再生信号ＰＢから減算された後、最小二乗平均（ＬＭＳ）係数コントローラ４４によってエラーマイクロホン信号ｅｒｒと相関される。結果として生じる適応フィルタは、直接、再生信号ＰＢに及ぼす二次経路Ｓ（ｚ）の応答の影響を測定することによって、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値を得る。ＡＮＣ回路３８Ｃがオンラインで動作されるとき、スイッチＳ１は、閉鎖され、ＬＭＳ係数コントローラ４４の出力は、一定に保持され、適応フィルタ４２Ａの応答を反転させ、応答ＳＥ^−１（ｚ）をもたらすように変換される。適応フィルタ４２Ａは、オンラインのとき、固定非適応フィルタとして動作する。

図４Ｄを参照すると、前述の制御スキームのフィードフォワード／フィードバック実装が、示される。適応フィードフォワードフィルタ３２は、基準マイクロホン信号ｒｅｆを受信し、理想的状況下では、その伝達関数Ｗ（ｚ）をＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の一部に適応させ、フィードフォワード反雑音信号ＦＦ ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅとＡＮＣフィードバックフィルタ３８Ｄによって発生されるフィードバック反雑音信号ＦＢ ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅとを組み合わせる出力コンバイナ３６に提供される、フィードフォワード反雑音信号ＦＦ ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅを発生させる。前述のように、ＡＮＣフィードバックフィルタ３８Ｄは、固定された所定の応答Ｂ（ｚ）と、可変応答フィルタ４２Ａとを有し、フィルタ４２Ａの応答を生じさせ、逆数応答ＳＥ^−１（ｚ）をモデル化させる、制御入力を受信する、第１のフィルタ４０を含む。フィードフォワード適応フィルタ３２の係数は、２つの信号の相関を使用して、適応フィルタ３２の応答を判定する、Ｗ係数制御ブロック３１によって制御され、これは、概して、最小２乗平均の意味において、エラーマイクロホン信号ｅｒｒ中に存在する基準マイクロホン信号ｒｅｆのそれらの成分間のエラーを最小限にする。Ｗ係数制御ブロック３１によって処理される信号は、制御可能フィルタ３４Ｂによって提供される経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値のコピーによって成形されるような基準マイクロホン信号ｒｅｆと、エラーマイクロホン信号ｅｒｒを含む別の信号とである。二次経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値ＳＥ（ｚ）のコピーである、応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（Ｚ）を用いて、基準マイクロホン信号ｒｅｆを変換し、ソースオーディオの再生、すなわち、補正されたエラー信号ＰＢＣＥの再生に起因するエラーマイクロホン信号ｅｒｒの成分を除去した後のエラーマイクロホン信号ｅｒｒを最小限にすることによって、適応フィルタ３２は、Ｐ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の応答の所望の部分に適応する。二次経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値ＳＥ（ｚ）を発生させるために、ＡＮＣ回路３０は、適応フィルタ３４Ａおよび制御可能フィルタ３４Ｂの応答を応答ＳＥ（ｚ）に設定する制御信号を提供するＳＥ係数制御ブロック３３を有する、制御可能フィルタ３４Ｂを含む。ＳＥ係数制御ブロック３３はまた、応答ＳＥ（ｚ）を判定する係数から可変応答フィルタ４２Ａの応答を逆数応答ＳＥ^−１（ｚ）に設定する係数を計算する制御信号を係数反転ブロック３７を提供する。

エラーマイクロホン信号ｅｒｒに加え、Ｗ係数制御ブロック３１によって制御可能フィルタ３４Ｂの出力とともに処理される他の信号は、フィルタ応答ＳＥ（ｚ）によって処理されたダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａを含む、ソースオーディオの反転量を含み、その応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（Ｚ）は、コピーである。ソースオーディオの反転量を投入することによって、適応フィルタ３２は、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａの反転コピーを経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値を用いて変換することによる、エラーマイクロホン信号ｅｒｒ中に存在する比較的に大量のソースオーディオに適応することが防止される。処理前に、エラーマイクロホン信号ｅｒｒから除去されるソースオーディオは、Ｓ（ｚ）の電気経路および音響経路が、エラーマイクロホンＥに到達するためにダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａによって辿られる経路であるため、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよびエラーマイクロホン信号ｅｒｒに再現される内部オーディオｉａの予期されるバージョンに合致すべきである。フィルタ３４Ｂは、それ自体は、適応フィルタではないが、制御可能フィルタ３４Ｂの応答が適応フィルタ３４Ａの適応を追跡するように、適応フィルタ３４Ａの応答に合致するように調整される調節可能応答を有する。

適応フィルタ３４ＡおよびＳＥ係数制御ブロック３３は、コンバイナ３６によって、エラーマイクロホンＥに送達される予期されるソースオーディオを表すために適応フィルタ３４Ａによってフィルタ処理された前述のフィルタ処理されたダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａの除去後、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）およびエラーマイクロホン信号ｅｒｒを処理する。コンバイナ３６の出力はさらに、応答１＋Ｂ（ｚ）ｚ^−Ｄを有する整合フィルタ３５によってフィルタ処理され、エラーマイクロホンＥに送達されるソースオーディオに及ぼすフィードバック信号経路の影響を除去する。整合フィルタ３５は、２０１５年８月２１日に出願され、「ＨＹＢＲＩＤ ＡＤＡＰＴＩＶＥ ＮＯＩＳＥ ＣＡＮＣＥＬＬＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＦＩＬＴＥＲＥＤ ＥＲＲＯＲ ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ ＳＩＧＮＡＬ」と題された米国特許出願第１４／８３２，５８５号（本開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）にさらに詳細に説明される。前述の組み込まれた特許出願では、整合フィルタは、可変応答ｌ＋ＳＥ（ｚ）Ｈ（ｚ）を有し、エラー信号に及ぼす二次経路を含むＡＮＣシステムのフィードバック部分の影響を除去するために使用されるが、本開示では、Ｈ（ｚ）＝Ｂ（ｚ）ＳＥ^−１（ｚ）であるため、整合フィルタ３５は、応答ｌ＋ＳＥ（ｚ）Ｈ（ｚ）＝ｌ＋ＳＥ（ｚ）ＳＥ^−１（ｚ）Ｂ（ｚ）＝ｌ＋Ｂ（ｚ）ｚ^−Ｄを有する。適応フィルタ３４Ａは、それによって、エラーマイクロホン信号ｅｒｒから減算されると、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）に起因しないエラーマイクロホン信号ｅｒｒの成分を含有する信号をダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａから発生させるように適合される。

ここで図５Ａ−５Ｆを参照すると、前述のＡＮＣシステムの一部の振幅および位相応答のグラフが、示される。図５Ａは、種々のユーザに関する二次経路Ｓ（ｚ）の振幅応答（上）および位相応答（下）を示す。グラフから分かるように、二次経路Ｓ（ｚ）の応答の振幅における変動は、着目周波数領域（典型的には、２００Ｈｚ〜３ＫＨｚ）内で１０ｄＢまたはそれを上回って変動する。図５Ｂは、フィルタ４０応答Ｂ（ｚ）の、可能性として考えられる設計振幅応答（上）および位相応答（下）を示す一方、図５Ｃは、前述の開示に従ってシミュレートされたＡＮＣシステムに関するＳＥ（ｚ）ＳＥ^−１（ｚ）の応答を示す。図５Ｄは、ＳＥ（ｚ）ＳＥ^−１（ｚ）の畳み込みを示し、結果として生じる応答が、短遅延、例えば、フィルタ４２、４２Ａの３タップであることを図示する。図５Ｅは、シミュレートされたシステム内の適応コントローラの応答Ｂ（ｚ）Ｃ（ｚ）を示し、図５Ｆは、シミュレートされたシステムの閉ループ応答を示し、全ユーザに関する利得変動が図示される周波数範囲全体を横断して約２ｄＢまで低減されたことを示す。

ここで図６を参照すると、固定フィルタ４０を実装するために使用され得る、フィルタ回路４０Ａが、示される。入力信号は、対応する乗算器５５Ａ、５５Ｂ、および５５Ｃによって係数ａ_１、ａ_２、およびａ_３で加重され、デジタル積分器５０Ａおよび５０Ｂを備えるフィルタ段のフィードフォワードタップにおける個別のコンバイナ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃに提供される。フィードバックタップは、遅延５３および乗算器５５Ｄによって提供され、図５Ａに図示される二次低域通過応答を提供する。結果として生じるトポロジは、デルタ−シグマタイプフィルタである。ＡＮＣシステムの要件に応じて、固定フィルタ４０の応答は、低域通過応答または帯域通過応答であってもよい。

ここで図７を参照すると、固定フィルタ４０を実装するために使用され得る、代替フィルタ回路４０Ｂが、示される。入力信号は、乗算器６５Ｃによって係数ａ_０で加重され、コンバイナ６６Ｂによって出力信号に追加され、フィードフォワードタップを提供し、第１の遅延６２Ａの出力は、別の乗算器６５Ｄによってａ_０で加重され、また、コンバイナ６６Ｂによって出力信号と組み合わせられる。第２の遅延６２Ｂが、第３の入力をコンバイナ６６Ｂに提供する。入力信号は、第１の遅延６２Ａの出力から提供され、乗算器６５Ａによって係数ｂ_１で加重され、第２の遅延６２Ｂの出力から提供され、乗算器６５Ｂによって係数ｂ_２で加重されたフィードバック信号と組み合わせられる。結果として生じるフィルタは、前述のように低域通過または帯域通過フィルタを実装するために使用され得る、双２次型である。

ここで図８を参照すると、ＡＮＣシステムのブロック図が、前述のようにＡＮＣ技法を実装するために示され、図２のオーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂ内に実装され得るような処理回路１４０を有し、これは、１つの回路内に組み合わせられるように図示されるが、相互通信する２つまたはそれを上回る処理回路としても実装され得る。処理回路１４０は、その中に前述のＡＮＣ技法および他の信号処理の一部または全部を実装し得るコンピュータプログラム製品を備えるプログラム命令が記憶される、メモリ１０４に結合されるプロセッサコア１０２を含む。随意に、専用デジタル信号処理（ＤＳＰ）論理１０６は、処理回路１４０によって提供されるＡＮＣ信号処理の一部、または代替として、全部を実装するために提供されてもよい。処理回路１４０はまた、それぞれ、基準マイクロホンＲ１（またはエラーマイクロホンＲ）、エラーマイクロホンＥ１（またはエラーマイクロホンＥ）、近接発話マイクロホンＮＳ、基準マイクロホンＲ２、およびエラーマイクロホンＥ２からの入力を受信するためのＡＤＣ２１Ａ−２１Ｅを含む。基準マイクロホンＲ１、エラーマイクロホンＥ１、近接発話マイクロホンＮＳ、基準マイクロホンＲ２、およびエラーマイクロホンＥ２のうちの１つまたはそれを上回るものが、デジタル出力を有する、または遠隔ＡＤＣからのデジタル信号として通信される、代替実施形態では、ＡＤＣ２１Ａ−２１Ｅの対応するものは、省略され、デジタルマイクロホン信号は、直接、処理回路１４０とインターフェースがとられる。ＤＡＣ２３Ａおよび増幅器Ａ１はまた、前述のように反雑音を含むスピーカ出力信号をスピーカＳＰＫＲ１に提供するために処理回路１４０によって提供される。同様に、ＤＡＣ２３Ｂおよび増幅器Ａ２は、別のスピーカ出力信号をスピーカＳＰＫＲ２に提供する。スピーカ出力信号は、デジタル出力信号を音響的に再現するモジュールへの提供のためのデジタル出力信号であってもよい。

本発明は、特に、その好ましい実施形態を参照して示され、説明されたが、形態および詳細における前述および他の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において成され得ることが、当業者によって理解されるであろう。

Claims (14)

1. 適応雑音消去（ＡＮＣ）コントローラであって、
   所定の固定伝達関数（Ｂ（ｚ））を有する固定フィルタであって、前記所定の固定伝達関数は、ＡＮＣシステムのセンサによって測定された周囲雑音と前記ＡＮＣシステムの変換器によって提供される反雑音信号との間の位相マージンおよび利得マージンを維持することによって、補償されたフィードバックループの安定性に関連し、かつ、それを維持し、前記ＡＮＣシステムは、前記所定の固定伝達関数に依存するＡＮＣ利得を有する、固定フィルタと、
   前記固定フィルタに結合されている可変応答フィルタであって、前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣ利得が少なくとも前記変換器から前記センサまでの経路を含む二次経路の伝達関数における変動から独立であるように、前記二次経路の伝達関数の変動を補償し、前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路の伝達関数の逆数である、可変応答フィルタと
   を備える、ＡＮＣコントローラ。
2. 前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣコントローラによって制御され、かつ、前記ＡＮＣシステムの適応フィルタの出力に基づく、請求項１に記載のＡＮＣコントローラ。
3. 前記可変応答フィルタは、前記適応フィルタであり、これにより、前記可変応答フィルタの応答は、前記可変応答フィルタの応答が適用される前記可変応答フィルタへの入力として提供される信号の周波数成分に依存する、請求項２に記載のＡＮＣコントローラ。
4. 前記適応フィルタは、前記ＡＮＣシステムのフィードフォワード部分の適応フィルタであり、前記ＡＮＣシステムの前記フィードフォワード部分の前記適応フィルタは、前記ＡＮＣシステムの前記変換器によって再現された信号の成分に及ぼす前記二次経路の影響を最小二乗平均に基づいて最小化するように適応する、請求項２に記載のＡＮＣコントローラ。
5. 前記センサは、マイクロホンであり、前記変換器は、スピーカである、請求項１に記載のＡＮＣコントローラ。
6. 音響雑音消去を含むオーディオデバイスの少なくとも一部を実装する集積回路（ＩＣ）であって、前記集積回路は、
   出力信号を変換器に提供するための出力であって、前記出力信号は、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制するための反雑音信号を含む、出力と、
   少なくとも１つのマイクロホンから少なくとも１つのマイクロホン信号を受信するための少なくとも１つのマイクロホン入力であって、前記少なくとも１つのマイクロホン信号は、前記周囲オーディオ音を示し、かつ、前記変換器の音響出力に起因する成分を含有する、少なくとも１つのマイクロホン入力と、
   前記反雑音信号を適応的に生成し、前記反雑音信号を前記変換器に提供することにより、聴取者に聞こえる前記周囲オーディオ音の存在を低減する処理回路であって、前記処理回路は、前記少なくとも１つのマイクロホン信号から前記変換器に提供される前記反雑音信号の少なくとも第１の部分を生成する応答を有するフィードバックフィルタを実装し、前記フィードバックフィルタは、所定の固定伝達関数（Ｂ（ｚ））を有する固定フィルタと、前記固定フィルタに結合されている可変応答フィルタとを備え、前記所定の固定伝達関数は、前記少なくとも１つのマイクロホンからの前記少なくとも１つのマイクロホン信号と前記変換器に提供される前記反雑音信号との間の位相マージンおよび利得マージンを維持することによって、補償されたフィードバックループの安定性に関連し、かつ、それを維持し、前記フィードバックフィルタおよび前記変換器および前記少なくとも１つのマイクロホンおよび少なくとも前記変換器から前記少なくとも１つのマイクロホンまでの経路を含む二次経路によって形成される適応雑音消去（ＡＮＣ）システムは、前記所定の固定伝達関数に依存するＡＮＣ利得を有し、前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣ利得が前記二次経路の伝達関数の変動から独立であるように、前記二次経路の伝達関数の変動を補償し、前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路の伝達関数の逆数である、処理回路と
   を備える、集積回路。
7. 前記可変応答フィルタの応答は、前記処理回路によって制御され、かつ、前記処理回路によって実装される適応フィルタの出力に基づく、請求項６に記載の集積回路。
8. 前記可変応答フィルタは、前記適応フィルタであり、これにより、前記可変応答フィルタの応答は、前記可変応答フィルタの応答が適用される前記可変応答フィルタへの入力として提供される信号の周波数成分に依存する、請求項７に記載の集積回路。
9. 前記処理回路は、前記変換器に提供される前記反雑音信号の第２の部分を生成するフィードフォワード適応フィルタをさらに実装し、前記変換器に提供される前記反雑音信号の前記第２の部分は、前記変換器に提供される前記反雑音信号の前記少なくとも第１の部分とは異なり、前記処理回路は、前記ＡＮＣシステムの変換器によって再現されたソースオーディオ信号の成分に及ぼす前記二次経路の影響を最小二乗平均に基づいて最小化するように適応する二次経路適応フィルタをさらに実装する、請求項７に記載の集積回路。
10. 周囲雑音の影響を消去する方法であって、前記方法は、
    反雑音信号を適応的に生成することにより、前記周囲雑音の存在を低減することと、
    前記反雑音信号を適応雑音消去（ＡＮＣ）システムの変換器に提供することと、
    前記ＡＮＣシステムのセンサを用いて前記周囲雑音を測定することと、
    固定フィルタと、前記固定フィルタに結合されている可変応答フィルタとを用いて、前記センサの出力をフィルタ処理することであって、前記固定フィルタは、所定の固定伝達関数（Ｂ（ｚ））を有し、前記所定の固定伝達関数は、前記センサによって測定された前記周囲雑音と、前記変換器によって提供される反雑音信号との間の位相マージンおよび利得マージンを維持することによって、補償されたフィードバックループの安定性に関連し、かつ、それを維持し、前記ＡＮＣシステムは、前記所定の固定伝達関数に依存するＡＮＣ利得を有し、前記可変応答フィルタの応答は、前記ＡＮＣ利得が少なくとも前記変換器から前記センサまでの経路を含む二次経路の伝達関数における変動から独立であるように、前記二次経路の伝達関数の変動を補償し、前記可変応答フィルタの応答は、前記二次経路の伝達関数の逆数である、ことと
    を含む、方法。
11. 前記ＡＮＣシステムの適応フィルタの出力に基づいて、前記可変応答フィルタの応答を制御することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記可変応答フィルタは、前記適応フィルタであり、前記可変応答フィルタの応答は、前記可変応答フィルタの応答が適用される前記可変応答フィルタへの入力として提供される信号の周波数成分に依存して制御される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記適応フィルタは、前記ＡＮＣシステムのフィードフォワード部分の適応フィルタであり、前記ＡＮＣシステムの前記フィードフォワード部分の前記適応フィルタは、前記ＡＮＣシステムの前記変換器によって再現された信号の成分に及ぼす前記二次経路の影響を最小二乗平均に基づいて最小化するように適応する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記センサは、マイクロホンであり、前記変換器は、スピーカである、請求項１０に記載の方法。

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