KR20120026474A - 신호 처리 장치 및 신호 처리 방법 - Google Patents

신호 처리 장치 및 신호 처리 방법 Download PDF

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야스노부 무라따
고헤이 아사다
노리유끼 오자와
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소니 주식회사
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Abstract

사용자가 항상 양호한 청취 환경에서 악곡 등을 청취하는 것이 가능한 신호 처리 장치를 제공하는 것이다. 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석부와, 해석 결과에 기초하여 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 복수의 필터 처리부와, 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라서 복수의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시키는 출력 제어부를 구비하고, 노이즈 해석부의 해석 결과에 변화가 발생한 경우에, 하나의 필터 처리부는, 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하고 있는 다른 필터 처리부와는 다른 특성에 의해 소정의 필터 처리를 개시하고, 출력 제어부는, 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라, 다른 필터 처리부 및 하나의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 출력을 다른 필터 처리부에서 하나의 필터 처리부로 전환하는 신호 처리 장치가 제공된다.

Description

신호 처리 장치 및 신호 처리 방법{SIGNAL PROCESSING DEVICE AND SIGNAL PROCESSING METHOD}
본 발명은 신호 처리 장치 및 신호 처리 방법에 관한 것이다.
이어폰이나 헤드폰 등을 통해서 악곡 등을 들을 때, 외부 환경의 소음(노이즈)을 저감(캔슬)하여, 청취자(사용자)에게 양호한 악곡 재생 환경을 제공하는 노이즈 캔슬링 시스템이 알려져 있다. 종래의 노이즈 캔슬링 시스템에서는, 노이즈를 저감시키는 처리는 아날로그 처리가 주류이었다. 그러나, 최근에는 디지털에 의한 노이즈 캔슬링 시스템도 개발되어, 디지털 처리에 의한 노이즈 캔슬링 시스템을 탑재한 헤드폰이 제품화되어서 시판되고 있다. 디지털 처리에 의한 노이즈 캔슬링 시스템은, 디지털 처리에 의한 높은 노이즈 캔슬링 성능은 물론이거니와, 디지털 처리에서만 볼 수 있다고 할 수 있는 복수의 노이즈 캔슬링 모드를 탑재한 것도 있다. 복수의 노이즈 캔슬링 모드를 탑재함으로써, 청취자는 소음에 따라서 최적의 모드를 선택하여 사용할 수 있다(예를 들어 특허 문헌 1 참조).
또한, 일부의 노이즈 캔슬링 시스템을 탑재한 헤드폰에는, 사용자가 버튼을 누르기만 하면 주위의 소음 상황을 해석하여, 자동적으로 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 선택하는 기능(최적 모드 선택 기능)을 탑재하는 것도 있다. 이러한 헤드폰에서 최적 모드 선택 기능을 실행하면, 우선 헤드폰은 악곡 등의 출력을 멈추고, 또한 노이즈 캔슬링 기능도 정지한다. 그리고, 헤드폰은, 내측 또는 외측에 구비한 마이크로부터 소음을 일정 시간 수음하고, 수음한 소리를 해석하여, 해석 결과에 기초해서 최적의 모드를 선택한다. 최적의 모드를 선택하면, 헤드폰은 선택한 모드로 전환해서 노이즈 캔슬링 기능을 재개하고, 악곡 등의 출력을 재개한다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2008-122729호 공보
그러나, 이와 같은 종래의 최적 모드 선택 기능을 탑재한 헤드폰에는, 소음을 해석하고 있는 동안에는 출력을 멈춰야 한다는 문제가 있었다. 사용자는, 소음 환경을 저감하여 쾌적한 환경에서 악곡을 즐기고 싶음에도 불구하고, 해석을 위해서 일단 한번 노이즈 캔슬링 기능을 정지해야 한다. 따라서, 소음의 해석 중에 사용자가 불쾌감을 느끼게 된다.
또한, 이와 같은 종래의 최적 모드 선택 기능을 탑재한 헤드폰에는, 주위의 소음 상황이 바뀌었을 때, 사용자 자신이 최적 모드 선택 기능을 실행시켜야만 한다는 문제도 있었다. 예를 들어, 사용자가 전차를 타거나 또는 전차에서 내렸을 경우에, 주위의 소음 상황이 변화되었음에도 불구하고 사용자가 조작을 잊어버렸을 때는, 소음의 상황에 따른 노이즈 캔슬링 기능이 작동하지 않게 된다. 또한, 사용자 자신이 최적 모드 선택 기능을 실행시켜야만 하기 때문에, 사용자가 최적 모드 선택 기능을 실행시키지 않도록 설정하는 경우도 생각할 수 있어, 다른 소음 환경에 특화시켜 튜닝된 최적 모드가 활용되지 않는 경우로도 이어지게 된다.
따라서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명이 목적하는 바는, 항상 소음의 상황을 해석하고, 주위의 소음 상황이 변화된 경우에는 자동적으로 최적의 모드로 전환됨으로써, 사용자가 항상 양호한 청취 환경에서 악곡 등을 청취할 수 있는, 신규이면서 또한 개량된 신호 처리 장치 및 신호 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 한 관점에 따르면, 수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석부와, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 복수의 필터 처리부와, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라서 상기 복수의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜서 출력하는 출력 제어부를 구비하고, 하나의 필터 처리부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화의 발생에 따라서 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하고 있는 다른 필터 처리부와는 다른 특성에 의해 소정의 필터 처리를 개시하고, 상기 출력 제어부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라서 상기 다른 필터 처리부 및 상기 하나의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 다른 필터 처리부의 출력으로부터 상기 하나의 필터 처리부의 출력으로 전환하는 신호 처리 장치가 제공된다.
이와 같은 구성에 따르면, 노이즈 해석부는 수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하고, 복수의 필터 처리부는 노이즈 해석부의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하고, 출력 제어부는 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라서 상기 복수의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜서 출력한다. 그리고, 복수의 필터 처리부 중의 하나의 필터 처리부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화의 발생에 따라서 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하고 있는 다른 필터 처리부와는 다른 특성에 의해 소정의 필터 처리를 개시하고, 출력 제어부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라서 상기 다른 필터 처리부 및 상기 하나의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 다른 필터 처리부의 출력으로부터 상기 하나의 필터 처리부의 출력으로 전환한다. 그 결과, 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라서, 즉, 주위의 소음 상황의 변화에 따라서 적합한 특성을 갖는 필터에 의한 필터 처리를 실행하도록 필터 처리부로부터의 출력을 전환함으로써, 사용자가 항상 양호한 청취 환경에서 악곡 등을 청취하는 것이 가능해진다.
상기 출력 제어부의 출력이 상기 다른 필터 처리부의 출력으로부터 상기 하나의 필터 처리부의 출력으로 바뀌면, 상기 다른 필터 처리부의 특성은 상기 하나의 필터 처리부와 동일한 특성으로 설정되도록 해도 좋다.
상기 출력 제어부는, 상기 노이즈 해석부의 해석의 결과, 현재의 특성과는 다른 특성에 의한 필터 처리가 바람직하다고 소정 횟수 연속해서 상기 노이즈 해석부가 판단한 경우에, 상기 다른 필터 처리부로부터 상기 하나의 필터 처리부로의 출력의 전환을 개시하도록 해도 좋다.
상기 노이즈 해석부의 해석 결과에 기초하여 음성 신호에 대한 이퀄라이저 처리를 실행해서 출력하는 이퀄라이저부를 더 구비하고, 상기 이퀄라이저부의 출력은, 상기 출력 제어부의 출력에 중첩되도록 해도 좋다. 그리고, 상기 필터 처리부와 상기 이퀄라이저부를 포함하는 신호 처리부를 구비하고 있어도 좋다.
상기 복수의 필터 처리부 중, 주가 되는 하나의 필터 처리부가 항상 동작하고, 다른 상기 필터 처리부는 상기 노이즈 해석부의 해석 결과에 변화가 발생한 경우에만 동작하고, 상기 경우 이외에는 동작을 정지하도록 해도 좋다.
노이즈 신호를 해석하는 경우에는 상기 노이즈 해석부를 구비하고, 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행할 때에는 하나의 상기 필터 처리부를 구비하고, 상기 노이즈 해석부와 상기 필터 처리부는 전환 가능하게 구성되는 신호 처리부를 구비하고 있어도 좋다.
상기 하나의 필터 처리부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과가 변화되고, 변화 후의 동일한 해석 결과가 복수회 연속해서 발생한 경우에, 다른 필터 처리부와는 다른 특성에 의한 소정의 필터 처리를 개시해도 좋다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석 스텝과, 상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제1 필터 처리 스텝과, 상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여, 상기 제1 필터 처리 스텝과는 다른 특성에 의해 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제2 필터 처리 스텝과, 상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과의 변화에 따라서 상기 제1 필터 처리 스텝 및 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 제1 필터 처리 스텝의 출력으로부터 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력으로 전환해서 출력하는 출력 제어 스텝을 구비하는 신호 처리 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 컴퓨터에, 수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석 스텝과, 상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제1 필터 처리 스텝과, 상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여, 상기 제1 필터 처리 스텝과는 다른 특성에 의해 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제2 필터 처리 스텝과, 상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과의 변화에 따라서 상기 제1 필터 처리 스텝 및 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 제1 필터 처리 스텝의 출력으로부터 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력으로 전환해서 출력하는 출력 제어 스텝을 실행시키는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 항상 소음의 상황을 해석하고, 주위의 소음 상황이 변화된 경우에는 자동적으로 최적의 모드로 전환함으로써, 사용자가 항상 양호한 청취 환경에서 악곡 등을 청취할 수 있는 신호 처리 장치 및 신호 처리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰의 외관예에 대해서 도시하는 설명도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)의 기능 구성에 대해서 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 구성에 대해서 도시하는 설명도.
도 4는 노이즈 캔슬링 처리부가 유지하는 계수의 일례에 대해서 도시하는 설명도.
도 5는 노이즈 캔슬링 모드마다의 노이즈 저감 특성의 일례에 대해서 도시하는 설명도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작에 대해서 도시하는 흐름도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작을 시퀀스 도로 나타낸 설명도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예에 대해서 도시하는 설명도.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예의 동작에 대해서 설명하는 흐름도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 구성에 대해서 도시하는 설명도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링부(133a)의 구성에 대해서 도시하는 설명도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 동작에 대해서 도시하는 흐름도.
도 13은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예에 대해서 도시하는 설명도.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)의 구성에 대해서 도시하는 설명도.
도 15는 메인 DSP와 서브 DSP의 사이의 모드 천이에 대해서 도시하는 설명도.
도 16은 메인 DSP와 서브 DSP의 사이의 모드 천이에 대해서 시퀀스 도로 나타내는 설명도.
도 17은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(231)의 구성에 대해서 도시하는 설명도.
도 18은 최적 모드 판정부(242)의 판정 결과와 연속 카운터부(243)의 계수 결과의 관계의 일례에 대해서 도시하는 설명도.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 구성에 대해서 도시하는 설명도.
도 20은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)에서의 노이즈 캔슬링 모드의 천이 모습을 시퀀스 도로 나타내는 설명도.
도 21은 최적의 노이즈 캔슬링 모드에 도달할 때까지 모드 천이를 반복하는 방법을 개념적으로 도시하는 설명도.
도 22는 DSP에 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 계수를 부여하는 방법을 개념적으로 도시하는 설명도.
도 23은 서브 DSP에 천이시 전용 모드를 미리 설정하는 방법을 개념적으로 도시하는 설명도.
도 24는 마이크로컴퓨터가 실행할 경우의 흐름을 시퀀스 도로 나타내는 설명도.
도 25는 발명의 제5 실시 형태에 관한 헤드폰(1')의 기능 구성에 대해서 도시하는 설명도.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 이하의 순서에 따라서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
<1. 제1 실시 형태>
[1-1. 헤드폰의 외관예]
[1-2. 헤드폰의 외관예]
[1-3. 신호 처리부의 기능 구성]
[1-4. 신호 처리부의 동작]
[1-5. 신호 처리부의 변형예의 구성]
[1-6. 신호 처리부의 변형예의 동작]
<2. 제2 실시 형태>
[2-1. 신호 처리부의 구성]
[2-2. 신호 처리부의 동작]
<3. 제3 실시 형태>
[3-1. 신호 처리부의 구성]
[3-2. 신호 처리부의 동작]
[3-3. 노이즈 해석부의 구성예]
<4. 제4 실시 형태>
[4-1. 신호 처리부의 구성]
[4-2. 신호 처리부의 동작]
<5. 제5 실시 형태>
[5-1. 헤드폰의 구성]
<6. 기타 >
<7. 정리>
<1. 제1 실시 형태>
[1-1. 헤드폰의 외관예]
본 발명의 각 실시 형태에 관한 신호 처리 장치는, 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다. 예를 들어, 신호 처리 장치는, 예를 들어, 아우터 이어 헤드폰?이너 이어 헤드폰?이어폰?헤드셋 등의 헤드폰으로서 실시가 가능하다. 또한, 다른 신호 처리 장치의 예로는, 예를 들어, 상기의 헤드폰에 음성 신호를 제공하는 휴대 전화?휴대 플레이어?컴퓨터?PDA(Personal Data Assistance) 등을 들 수 있다. 또한, 이들 단말기 등인 경우, 신호 처리 장치는, 그 단말기의 DSP(Digital Singnal Processor)로서 실시하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 신호 처리 장치는, 타인의 목소리나 소리를 알아듣기 쉽게 하기 위해서 사용되는 보청기로서도 실시 가능하다. 즉, 본 발명의 각 실시 형태는, 사용자에게 음성 신호 등을 제공하는 것이 가능한 다양한 장치나 단말기 등으로서 실현하는 것이 가능하다. 그러나, 본 발명의 각 실시 형태에 관한 신호 처리 장치의 이해가 용이하도록, 이 신호 처리 장치가 헤드폰(1)으로서 실현되었을 경우를 예로 들어 이하에서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰의 외관예에 대해서 도시하는 설명도다. 이하, 도 1을 사용하여 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰의 외관에 대해서 설명한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은, 통상의 헤드폰 등과 마찬가지로, 외부의 음악 재생 장치 등으로부터 음성 신호를 취득하고, 그 음성 신호를 실제의 소리로서 사용자에게 제공하는 것이 가능하다. 또한, 음성 신호가 나타내는 음성 콘텐츠는, 예를 들어, 음악?라디오방송?텔레비전 방송?영어 회화 등의 교재?만담 등의 오락 콘텐츠?게임 음?동영상의 소리?컴퓨터의 조작음 등 다양한 것을 들 수 있으며, 특별히 한정되는 것이 아니다.
도 1에 도시한 헤드폰(1)은, 외부 환경의 노이즈를 저감하여, 사용자에게 양호한 악곡 재생 환경을 제공하는 노이즈 캔슬링 시스템이 포함되어 있다. 외부 환경의 노이즈를 저감하기 위해서, 헤드폰(1)에는, 하우징부(5)의 외측 또는 내측에 외부 환경의 노이즈를 수음하기 위한 마이크가 구비되어 있다.
그리고, 헤드폰(1)에 포함되는 노이즈 캔슬링 시스템은, 노이즈를 저감시키기 위한 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 처리(이하, "노이즈 캔슬링 처리"라고도 함)를 디지털 처리로 행하는 것이다. 노이즈 캔슬링 처리를 디지털 처리로 실행함으로써, 헤드폰(1)은 다양한 외부 환경에 맞춘 노이즈 캔슬링 모드를 탑재하는 것이 가능해진다. 다양한 외부 환경으로는, 예를 들어 통상의 옥외, 전차내, 비행기내 등을 들 수 있다. 그리고, 헤드폰(1)에 노이즈 캔슬링 모드를 복수 탑재함으로써, 사용자는 외부 환경에 따라서 모드를 전환할 수 있어, 외부 환경에 따라서 노이즈를 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이와 같이 노이즈 캔슬링 모드가 복수개 있으면, 사용자는 복수의 모드에서 1개의 모드를 선택할 필요가 있다. 그 때문에, 다양한 외부 환경에 대응시키기 위해서 노이즈 캔슬링 모드의 수가 많아지면 많아질수록 사용자의 조작이 번잡해지고, 또한 사용자는 어떤 모드를 선택하면 좋은지 판단이 곤란해지는 사태를 생각할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같이, 일부의 노이즈 캔슬링 시스템을 탑재한 헤드폰에는, 사용자가 버튼을 누르기만 하면 주위의 소음 상황을 해석하여, 자동적으로 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 선택하는 기능(최적 모드 선택 기능)을 탑재하는 것도 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 종래의 최적 모드 선택 기능을 탑재한 노이즈 캔슬링 시스템에는, 소음을 해석하고 있는 동안에는 출력을 멈춰야만 한다는 문제가 있었다. 또한, 종래의 최적 모드 선택 기능을 탑재한 노이즈 캔슬링 시스템에는, 주위의 소음 상황이 바뀌었을 때에, 사용자 자신이 최적 모드 선택 기능을 실행시켜야만 한다는 문제도 있었다.
따라서, 본 실시 형태에 관한 헤드폰(1)에 포함되는 노이즈 캔슬링 시스템은, 사용자가 노이즈 캔슬링 기능을 실행시키고 있는 동안에는 항상 주위의 소음 상황을 해석하여, 주위의 소음 상황에 따른 모드를 자동적으로 선택한다. 이하, 주위의 소음 상황에 따른 모드를 자동적으로 선택하는 기능을 "최적 모드 전자동 선택 기능"이라고도 칭한다. 최적 모드 전자동 선택 기능이 실행되고 있는 상태에서는, 노이즈 캔슬링 시스템은 주위의 소음 상황에 따른 모드를 자동적으로 선택하고, 당해 모드에 기초하여 노이즈 캔슬링 처리를 실행한다. 자동적으로 선택된 모드에 기초하여 노이즈 캔슬링 처리를 실행함으로써, 소음의 상황이 변화된 경우에도 소음을 저감시킨 상태에서 사용자에게 음성 콘텐츠를 제공할 수 있다.
최적 모드 전자동 선택 기능을 실행하기 위해서는, 소음을 수음하기 위한 마이크가 필요하다. 이러한 마이크는, 헤드폰의 하우징의 내부에 설치되어 있어도 좋고, 하우징의 외부에 설치되어 있어도 된다. 하우징의 외부에 마이크를 설치하는 경우에는, 하우징의 외측에 직접 설치해도 좋고, 하우징 이외의 장소, 예를 들어 헤드폰의 좌우의 하우징을 연결하는 밴드 부분이나, 헤드폰의 음량 등을 조절하기 위한 컨트롤 박스에 설치해도 좋다. 단, 귀에 가까운 위치의 소음을 수음하기 위해서는, 귀에 가까운 위치에 마이크를 구비하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 소음을 수음하는 마이크는 1개이어도 좋고 2개이어도 좋다. 그러나, 헤드폰에 장착되는 마이크의 위치와 통상의 일반적인 소음이 거의 저역에 존재하는 것을 고려하면, 마이크는 1개만 있어도 좋다.
또한, 최적 모드 전자동 선택 기능을 실행하기 위해서는, 노이즈 캔슬링 처리를 고속으로 실행할 수 있기 위한 성능을 갖추는 DSP(Digital Signal Proceccor) 등 기타 프로세서를 사용하는 것이 바람직하다. 최적 모드 전자동 선택 기능을 구비한 헤드폰에서는, 헤드폰과 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 출력되는 음성 신호에 대한 신호 처리와 노이즈 캔슬링 처리를 중단하지 않고도, 소음의 해석을 상시 실행할 만한 처리 속도가 요구된다. 본 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은, 음성 신호에 대한 신호 처리 및 노이즈 캔슬링 처리를 1개 또는 2개 이상의 DSP로 실행한다. 2개 이상의 DSP로 이것들의 처리를 실행하는 경우에는, 각 DSP는 동일한 것이어도 좋고 다른 것이어도 좋다. 다른 것을 사용하는 경우에는, 노이즈 캔슬링 처리에 특화된 DSP를 사용해도 된다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 헤드폰과 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 출력되는 음성 신호에 대한 신호 처리 및 노이즈 캔슬링 처리뿐만 아니라, 마이크에서 수음한 소음의 해석 처리를 동시에 실행하는 것이 가능해진다.
디지털 처리에 의한 노이즈 캔슬링 처리에서는, 이와 같이 필요 충분한 성능을 갖춘 DSP 등의 프로세서를 사용함으로써, 노이즈 캔슬링 모드를 복수 탑재하고, 그 중에서 최적의 모드를 선택하는 기능을 실현할 수 있다. 그러나, 단순히 최적의 모드를 선택하는 것만으로는, 어느 한 모드에서 다른 모드로 전환할 때에 문제가 발생한다. 그것은, 모드 전환에 수반되는 이음의 발생이라는 문제다. 외부의 환경이 변화되고, 변화에 수반하여 모드를 자동적으로 전환할 때마다 이음이 발생한다면, 헤드폰을 장착하는 사용자가 불쾌감을 느끼게 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 때에, 전환 전후의 모드에 의한 노이즈 캔슬링 처리에 의해 생성되는 소음을 제거하기 위한 신호(노이즈 캔슬링 신호)를 크로스 페이드시키는 것을 특징으로 한다. 노이즈 캔슬링 신호를 크로스 페이드시킴으로써, 모드의 변화에 수반되는 이음의 발생을 방지하여, 사용자에게 쾌적한 청취 환경을 부여할 수 있다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰의 외관에 대해서 설명했다. 다음으로, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰의 기능 구성에 대해서 설명한다.
[1-2. 헤드폰의 외관예]
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)의 기능 구성에 대해서 설명하는 설명도다. 이하, 도 2를 사용해서 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)의 기능 구성에 대해서 설명한다.
도 2는, 이른바 피드 포워드 방식에 의해 소음을 캔슬하는 노이즈 캔슬링 시스템을 포함한 헤드폰(1)의 기능 구성에 대해서 도시한 것이다. 피드 포워드 방식은, 귀에 가까운 위치에서 소음을 수음하고, 수음한 소리를 해석 및 사용자의 고막 위치에서의 소음 파형을 예측하여 소음을 제거하는 신호(역위상 파형)를 생성하는 방식이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은, 마이크(2)와, 스피커(3)와, ADC(Analog Digital Converter)(10)와, 조작부(20)와, 신호 처리부(30)와, DAC(Digital Analog Converter)(40)와, 파워 앰프(50)를 포함해서 구성된다.
마이크(2)는, 사용자의 귀에 가까운 위치에 설치되어, 사용자의 귀에 가까운 위치의 소리를 수음한다. 따라서, 마이크(2)는, 귀에 도달하려고 하는 외부의 소음을 수음하게 된다. 또한, 헤드폰(1)의 하우징부(5)의 내부에서 소음이 존재하는 원인으로는, 예를 들어, 외부의 소음 음원이 예를 들어 하우징부(5)의 이어 패드 등의 간극으로부터 음압으로서 새어 나오거나, 헤드폰(1)의 하우징이 소음 음원의 음압을 받아서 진동하고, 그 진동이 하우징부(5)의 내부로 전달되어 오는 경우가 있다.
스피커(3)는 음성을 출력하는 것이며, 헤드폰(1)이 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 전송되는 음성 신호에 기초한 음성을 출력한다. 헤드폰(1)은, 마이크(2)로 수음해서 얻어지는 노이즈 신호로부터, 외부의 소음 성분을 제거하는 특성을 갖는 신호(노이즈 캔슬링 신호)를 생성하여, 헤드폰(1)이 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 전송되는 음성 신호와 합성해서 스피커(3)로부터 출력한다. 이와 같이, 마이크(2)로 수음한 소리로부터 최적의 노이즈 캔슬링 신호를 예측하여 스피커(3)로부터 출력하기 때문에, 본 방식은 피드 포워드 방식이라고 불린다.
ADC(10)는, 마이크(2)로 수음된 결과 얻어지는 노이즈 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이다. ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호는 신호 처리부(30)에 보내진다.
조작부(20)는, 헤드폰(1)에 대한 사용자의 조작을 접수하기 위한 것이다. 헤드폰에 대한 사용자의 조작으로는, 예를 들어 헤드폰(1)의 전원의 온?오프, 스피커(3)로부터 출력되는 소리의 음량의 조정, 노이즈 캔슬링 기능의 온?오프이어도 좋다. 또한, 헤드폰에 대한 사용자의 조작으로는, 노이즈 캔슬링 기능을 유효하게 하고 있는 경우의 노이즈 캔슬링 모드의 선택, 최적 모드 전자동 선택 기능의 온?오프 등이어도 좋다. 조작부(20)를 조작함으로써 생성되는 신호는, 예를 들어 마이크로컴퓨터(도시하지 않음)에 전달되고, 마이크로컴퓨터로부터 필요에 따라서 신호 처리부(30)에 신호가 전달된다.
신호 처리부(30)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대한 신호 처리를 실행하는 것이다. 신호 처리부(30)는, 노이즈 신호를 해석하고, 노이즈 신호를 제거하는 노이즈 캔슬링 신호를 생성한다. 또한, 신호 처리부(30)에는 헤드폰(1)이 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 전송되는 음성 신호도 입력된다. 신호 처리부(30)는, 입력된 음성 신호에 대한 신호 처리도 실행한다. 신호 처리부(30)는, 예를 들어 복수의 DSP에 의해 구성된다.
DAC(40)는, 신호 처리부(30)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환하는 것이다. DAC(40)에서 아날로그 신호로 변환된 신호는 파워 앰프(50)에 보내진다.
파워 앰프(50)는, DAC(40)에서 아날로그 신호로 변환된 신호를 증폭해서 출력하는 것이다. 파워 앰프(50)에서 증폭된 신호는 스피커(3)에 보내진다. 스피커(3)는, 파워 앰프(50)로부터 공급되는 신호에 따라서 진동판(도시하지 않음)이 신호함으로써 음성을 출력하는 구성으로 되어 있다.
이상, 도 2를 사용해서 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)의 기능 구성에 대해서 설명했다. 다음으로, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 구성에 대해서 설명한다.
[1-3. 신호 처리부의 기능 구성]
도 3은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 구성에 대해서 도시하는 설명도다. 도 3에는, 신호 처리부(30)와 함께 ADC(10)에 대해서도 도시하고 있다. 이하, 도 3을 사용해서 본 발명의 일 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 구성에 대해서 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)는, 노이즈 해석부(31)와, 노이즈 캔슬링부(32)와, 크로스 페이드부(35)와, 가산부(37)를 포함해서 구성된다.
노이즈 해석부(31)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 것이다. 노이즈 해석부(31)에서의 해석 처리는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는 동안에는, 소정의 간격으로 상시 실행되는 것이다. 노이즈 해석부(31)는, 예를 들어 FFT(Fast Fourier Transform;고속 푸리에 변환)나 BPF(Band Pass Filter;밴드 패스 필터)에 의한 노이즈 신호의 대역 분할 등을 행하여, 노이즈 신호의 주파수 특성 해석을 실행한다. 그리고, 주파수 특성 해석의 결과에 기초하여, 노이즈 해석부(31)는 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 선택해서, 당해 노이즈 캔슬링 모드에서의 노이즈 캔슬링 처리를 실행하도록 노이즈 캔슬링부(32)에 지시한다.
노이즈 해석부(31)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리는, DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 해석부(31)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 DSP를 DSP A라고 한다.
노이즈 캔슬링부(32)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호로부터, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 구체적으로는, 노이즈 캔슬링부(32)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 필터 처리를 실시하고, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성한다. 노이즈 캔슬링부(32)는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)를 포함해서 구성된다.
노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)는, 본 발명의 필터 처리부의 일례다. 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리를 실시하고, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)는, 예를 들어 FIR(Finite Impulse Response) 필터로 구성되어 있어도 되고, IIR(Infinite Impulse Response) 필터로 구성되어 있어도 된다.
노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)에 의한 필터 처리는, DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a)에 의한 필터 처리를 실행하는 DSP를 DSP B라고 하고, 노이즈 캔슬링 처리부(33b)에 의한 필터 처리를 실행하는 DSP를 DSP C라고 한다.
노이즈 캔슬링부(32)에서는, 통상의 노이즈 캔슬링 처리가 실행 중인 경우에는, DSP B 또는 DSP C 중 어느 하나가 가동하고 있다. 노이즈 해석부(31)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리의 결과, 모드를 전환할 필요가 발생한 경우에는, 가동중이 아닌 DSP에 대하여 새로운 모드로 설정한다. 그리고, 지금까지 구동하고 있었던 DSP에서 새로운 모드가 설정된 DSP로 전환함으로써, 노이즈 캔슬링부(32)에서의 노이즈 캔슬링 모드의 전환을 실현하고 있다.
노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)는, 노이즈 해석부(31)가 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드에 따라서 필터 구성이나 필터 특성이 가변적으로 설정된다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)에, 미리 개개의 노이즈 캔슬링 모드에 따른 계수를 유지시켜 둔다. 도 4는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)가 유지하는 계수의 일례에 대해서 도시하는 설명도다. 도 4에 도시한 예에서는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)는, 각각 동일한 노이즈 캔슬링 모드에 따른 계수 A, B, C를 유지하고 있다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a)와 노이즈 캔슬링 처리부(33b)의 사이에서 계수를 전환하여 노이즈 캔슬링 처리를 실행한다. 이와 같이, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)에, 미리 동일한 계수를 부여해 둠으로써, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)에 새롭게 계수를 기입하는 수고를 덜 수 있다.
도 5는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)에서 설정 가능한 노이즈 캔슬링 모드마다의 노이즈 저감 특성의 일례에 대해서 도시하는 설명도다. 도 5에서는, 도 4에 모드 A, B, C에 관한 노이즈 저감 특성의 일례를 도시하고 있다. 이와 같이, 각 노이즈 캔슬링 모드는 서로 다른 노이즈 저감 특성을 갖고 있다. 그리고, 이러한 노이즈 저감 특성을 실현하기 위한 계수를, 미리 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)에 유지시켜 둔다.
크로스 페이드부(35)는, 본 발명의 출력 제어부의 일례다. 크로스 페이드부(35)는, 노이즈 캔슬링 모드가 전환될 때에, 노이즈 해석부(31)로부터의 지시에 따라서 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)의 출력을 크로스 페이드시키기 위한 것이다. 크로스 페이드부(35)는, 승산부(36a, 36b)를 포함해서 구성된다. 승산부(36a, 36b)는, 각각 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)의 출력에 대하여, 노이즈 해석부(31)로부터의 지시에 따라 시간과 함께 변화되는 계수(게인)를 승산한다. 승산부(36a, 36b)에서 승산된 데이터는 가산부(37)에 보내진다.
가산부(37)는, 승산부(36a, 36b)의 출력을 가산해서 출력하는 것이다. 가산부(37)의 출력이 노이즈 캔슬링 신호가 되어 DAC(40)에 보내진다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 구성에 대해서 설명했다. 다음으로, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작에 대해서 설명한다.
[1-4. 신호 처리부의 동작]
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작에 대해서 도시하는 흐름도다. 이하, 도 6을 사용하여 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작에 대해서 설명한다.
ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호가 신호 처리부(30)에 보내지면, 노이즈 해석부(31)는 소정의 주기로 노이즈 신호의 해석을 실행한다(스텝 S101). 노이즈 해석부(31)에서 노이즈 신호의 해석을 실행하면, 노이즈 해석부(31)는 해석 결과에 따라서 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택한다(스텝 S102).
상기 스텝 S102에서 노이즈 해석부(31)가 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택하면, 노이즈 해석부(31)는 그 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요가 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S103). 예를 들어, 노이즈 해석부(31)에서 선택한 노이즈 캔슬링 모드가 모드 A이고, 현재 가동하고 있는 DSP B[노이즈 캔슬링 처리부(33a)]의 노이즈 캔슬링 모드도 모드 A인 경우를 생각한다. 이 경우에는, 노이즈 해석부(31)가 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요는 없다. 한편, 노이즈 해석부(31)에서 선택한 노이즈 캔슬링 모드가 모드 B이고, 현재 가동하고 있는 DSP B[노이즈 캔슬링 처리부(33a)]의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 A인 경우를 생각한다. 이 경우에는, 노이즈 해석부(31)가 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요가 있다.
상기 스텝 S103의 판정의 결과, 모드를 변경할 필요가 없다고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 상기 스텝 S102에서 선택한 모드로의 변경은 행하지 않고, 상기 스텝 S101로 복귀하여, 노이즈 해석부(31)에서의 노이즈 신호의 해석을 실행한다. 한편, 상기 스텝 S103의 판정의 결과, 모드를 변경할 필요가 있다고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 계속해서, 현재 액티브(가동중)인 DSP가, DSP B와 DSP C 중 어느 쪽인지를 노이즈 해석부(31)에서 판정한다(스텝 S104).
상기 스텝 S104의 판정의 결과, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP B라고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 노이즈 해석부(31)는, DSP C[노이즈 캔슬링 처리부(33b)]를 상기 스텝 S102에서 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다(스텝 S105). DSP C에 대하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 설정하면, 노이즈 해석부(31)는, 크로스 페이드부(35)의 출력을 DSP B에서 DSP C로 크로스 페이드시켜 서서히 최적의 모드로 전환한다(스텝 S106). 즉, 모드를 전환하기 전에는, 승산부(36a)의 출력:승산부(36b)의 출력=1:0이며, 크로스 페이드 처리가 시작되면, 노이즈 해석부(31)는, 승산부(36a)의 출력을 서서히 내리고 승산부(36b)의 출력을 서서히 올려 나가도록, 크로스 페이드부(35)에 대하여 설정한다. 그리고 최종적으로는, 승산부(36a)의 출력:승산부(36b)의 출력=0:1이 된 시점에서 크로스 페이드부(35)의 크로스 페이드 처리가 완료한다.
한편, 상기 스텝 S104의 판정의 결과, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP C라고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 노이즈 해석부(31)는, DSP B[노이즈 캔슬링 처리부(33a)]를 상기 스텝 S102에서 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다(스텝 S107). DSP B에 대하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 설정하면, 노이즈 해석부(31)는, 크로스 페이드부(35)의 출력을 DSP C에서 DSP B로 크로스 페이드 시켜 서서히 최적의 모드로 전환한다(스텝 S108). 즉, 모드를 전환하기 전에는, 승산부(36a)의 출력:승산부(36b)의 출력=0:1이며, 크로스 페이드 처리가 시작되면, 노이즈 해석부(31)는, 승산부(36b)의 출력을 서서히 내리고 승산부(36a)의 출력을 서서히 올려 나가도록, 크로스 페이드부(35)에 대하여 설정한다. 그리고 최종적으로는, 승산부(36a)의 출력:승산부(36b)의 출력=1:0이 된 시점에서 크로스 페이드부(35)의 크로스 페이드 처리가 완료한다.
상기 스텝 S106 또는 스텝 S108에서의 크로스 페이드 처리가 완료하면, 상기 스텝 S101로 복귀되어, 노이즈 해석부(31)에서의 노이즈 신호의 해석을 다시 실행한다. 물론 본 실시 형태에서는, 도 6에 도시한 일련의 처리를 실행하고 있는 동안에, 헤드폰(1)에 접속되는 음악 재생 장치 등으로부터 출력되어 노이즈 캔슬링 신호에 중첩되는 음성 신호의 출력을 멈출 필요는 없다.
도 7은, 도 6에 도시한 본 발명의 일 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작을 시퀀스 도로 나타낸 설명도다. 도 7에서는, 가동중인 DSP가 DSP B이며, DSP B는 모드 A에서 동작하고 있는 경우에 대해서 도시하고 있다. 또한, 도 7은, 노이즈 해석부(31)의 해석 처리의 결과, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 B라고 판정되어, DSP B에서 DSP C로 크로스 페이드시키는 경우에 대해서 도시한 것이다.
노이즈 해석부(31)(DSP A)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호의 해석을 소정의 간격으로 실행하여, 노이즈 신호를 캔슬하기 위한 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 선택한다. 그리고, 노이즈 해석부(31)에서의 해석의 결과, 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 변경할 필요가 발생한 경우에는, 액티브하지 않은 DSP C[노이즈 캔슬링 처리부(33b)]에 대하여, 모드 B로의 변경을 노이즈 해석부(31)로부터 지시한다.
모드 B로의 변경 지시를 받은 DSP C[노이즈 캔슬링 처리부(33b)]는 모드 B에 대응한 계수로 전환한다. 그리고, 노이즈 해석부(31)는 DSP B의 출력과 DSP C의 출력을 크로스 페이드시킨다. 또한, 도 7에서는 DSP B의 출력 및 DSP C의 출력이 선형으로 변화되어, 2개의 출력이 중간점에서 교차하도록 도시하고 있지만, 본 발명에서는, 크로스 페이드 처리시의 DSP B의 출력 및 DSP C의 출력의 변화는 이와 같은 예에 한정되지 않음은 물론이다.
도 7에서는, 크로스 페이드가 완료된 타이밍과, 크로스 페이드 완료 후의 노이즈 해석부(31)의 해석 처리의 개시 타이밍이 일치하지 않고 있다. 이것은, 크로스 페이드가 완전하게 완료된 것을 기다려서 노이즈 해석부(31)의 해석 처리를 재개시키고 있음을 나타낸 것이다. 물론, 본 발명에서는 이와 같은 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 크로스 페이드가 완료된 타이밍과, 크로스 페이드 완료 후의 노이즈 해석부(31)의 해석 처리의 개시 타이밍을 일치시켜도 되고, 크로스 페이드의 완료를 기다리지 않고 노이즈 해석부(31)의 해석 처리를 재개시켜도 좋다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 동작에 대해서 설명했다. 본 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은, 이와 같이 신호 처리부(30)를 동작시킴으로써, 사용자의 주위의 소음 상황이 변화된 경우에도, 자동적으로 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 추종할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은, 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 때에는, 순간적으로 전환하는 것이 아니라, 2개의 DSP의 출력을 서서히 변화시킴으로써 크로스 페이드시킨다. 이러한 크로스 페이드 처리에 의해, 본 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은, 모드의 전환시에 이음을 발생시키지 않으며, 또한, 음성 신호의 출력이나 노이즈 캔슬링 처리를 정지시키지 않고도 모드를 전환할 수 있다.
또한, 신호 처리부(30)는 음성 신호에 대한 처리도 실행할 수 있다. 도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예에 대해서 도시하는 설명도다. 이하, 도 8을 사용하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예에 대해서 설명한다.
[1-5. 신호 처리부의 변형예의 구성]
도 8에 도시한 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예는, 도 3에서 도시한 구성과 비교하여 이퀄라이저(38)와 가산부(39)가 추가되어 있다. 이퀄라이저(38)는, 헤드폰(1)에 접속되어 있는 음악 재생 장치 등으로부터 전송되는 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리를 실행하는 것이다. 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리란, 예를 들어, 소정의 주파수 대역에 대한 신호 처리를 행하여, 특정한 음역의 신호를 강조하거나 반대로 감소시키는 처리를 한다. 본 변형예에서는, 이퀄라이저(38)에서의 이퀄라이즈 처리의 설정(이퀄라이저 설정)은, 노이즈 해석부(31)가 선택한 노이즈 캔슬링 모드에 따라서 변경할 수 있다. 또한, 이퀄라이저(38)에서의 이퀄라이즈 처리는, DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 도 8에서는, 이퀄라이저(38)에서의 이퀄라이즈 처리를 DSP D가 실행하도록 도시하고 있다. 이퀄라이저(38)의 출력은, 가산부(37)로부터 출력되는 노이즈 캔슬링 신호와 가산부(39)에서 가산된다. 가산부(39)의 출력은 DAC(40)에 보내져서 DAC(40)에 의해 디지털 신호로 변환된다.
또한, 도 8에서는, 노이즈 해석부(31)에서의 노이즈 해석 처리와 이퀄라이저(38)에서의 이퀄라이즈 처리는, 별도의 DSP에 의해 실행하도록 도시하였지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 노이즈 해석부(31)에서의 노이즈 해석 처리 및 이퀄라이저(38)에서의 이퀄라이즈 처리는, 동일한 DSP에서 실행되도록 해도 좋다. 또한, 도 8에서는, 이퀄라이저(38)에는 음악 신호가 전송되어 있지만, 물론 본 발명에서는 이퀄라이즈 처리의 대상은 음악을 재생하기 위한 신호에 한정되지 않는다.
그리고, 노이즈 해석 처리 및 이퀄라이즈 처리를 동일한 DSP에서 실행하는 경우에는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부에 따라서 서로 다른 이퀄라이즈 처리를 실행하도록 해도 좋다.
[1-6. 신호 처리부의 변형예의 동작]
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예의 동작에 대해서 설명하는 흐름도다. 이하, 도 9를 사용해서 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S111). 당해 판정은, 예를 들어 헤드폰(1)에 마이크로프로세서 등 기타 제어부를 내장하여, 당해 제어부에 의해 실행해도 좋다. 스텝 S111의 판정의 결과, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있다고 판단된 경우에는, 계속해서 이퀄라이저(38)의 설정 변경이 필요한지의 여부를 판정한다(스텝 S112). 당해 판정은, 예를 들어 이퀄라이저(38)에 의해 실행해도 좋다. 스텝 S112의 판정의 결과, 이퀄라이저(38)의 설정 변경이 필요하다고 판단된 경우에는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는 경우의 설정으로 이퀄라이저(38)를 설정한다(스텝 S113). 한편, 스텝 S112의 판정의 결과, 이퀄라이저(38)의 설정 변경이 필요하지 않다고 판단된 경우에는, 상기 스텝 S113의 처리를 건너뛰고 다음 처리로 진행한다.
또한, 스텝 S111의 판정의 결과, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있지 않다고 판단된 경우에는, 계속해서 이퀄라이저(38)의 설정 변경이 필요한지의 여부를 판정한다(스텝 S114). 당해 판정은, 예를 들어 이퀄라이저(38)에 의해 실행해도 좋다. 스텝 S114의 판정의 결과, 이퀄라이저(38)의 설정 변경이 필요하다고 판단된 경우에는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 무효로 되어 있는 경우의 설정으로 이퀄라이저(38)를 설정한다(스텝 S115). 최적 모드 전자동 선택 기능이 무효로 되어 있는 경우의 설정으로 이퀄라이저(38)를 설정하면, 상기 스텝 S111로 복귀하여, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부의 판정 처리를 다시 실행한다. 한편, 스텝 S114의 판정의 결과, 이퀄라이저(38)의 설정 변경이 필요하지 않다고 판단된 경우에는, 상기 스텝 S115의 처리를 건너뛰고 상기 스텝 S111로 복귀한다.
스텝 S113 이후의 처리는, 도 6에 도시한 신호 처리부(30)의 동작의 흐름과 동일하다. 이하에서, 확인을 위하여 신호 처리부(30)의 동작의 흐름을 다시 설명한다.
노이즈 해석부(31)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호의 해석을 실행한다(스텝 S116). 노이즈 해석부(31)에서 노이즈 신호의 해석을 실행하면, 노이즈 해석부(31)는 해석 결과에 따라서 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택한다(스텝 S117). 스텝 S117에서 노이즈 해석부(31)가 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택하면, 노이즈 해석부(31)는 그 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요가 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S118). 스텝 S118의 판정의 결과, 모드를 변경할 필요가 없다고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 상기 스텝 S116에서 선택한 모드로의 변경은 행하지 않는다. 이 경우에는 상기 스텝 S111로 복귀하여, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부의 판정 처리를 다시 실행한다. 한편, 상기 스텝 S118의 판정의 결과, 모드를 변경할 필요가 있다고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 계속해서, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP B와 DSP C 중 어느 쪽인지를 노이즈 해석부(31)에서 판정한다(스텝 S119).
상기 스텝 S119의 판정의 결과, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP B라고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 노이즈 해석부(31)는, DSP C[노이즈 캔슬링 처리부(33b)]를 상기 스텝 S117에서 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다(스텝 S120). DSP C에 대하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 설정하면, 노이즈 해석부(31)는, 크로스 페이드부(35)의 출력을 DSP B에서 DSP C로 크로스 페이드시켜 서서히 최적의 모드로 전환한다(스텝 S121).
한편, 상기 스텝 S119의 판정의 결과, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP C라고 노이즈 해석부(31)가 판단한 경우에는, 노이즈 해석부(31)는, DSP B[노이즈 캔슬링 처리부(33a)]를 상기 스텝 S117에서 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다(스텝 S122). DSP B에 대하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 설정하면, 노이즈 해석부(31)는, 크로스 페이드부(35)의 출력을 DSP C에서 DSP B로 크로스 페이드시켜 서서히 최적의 모드로 전환한다(스텝 S123).
상기 스텝 S121 또는 스텝 S123에서의 크로스 페이드 처리가 완료하면, 상기 스텝 S111로 복귀하여, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부의 판정 처리를 다시 실행한다.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예의 동작에 대해서 설명했다. 물론 본 변형예에서는, 도 9에 도시한 일련의 처리를 실행하고 있는 동안에, 헤드폰(1)에 접속되는 음악 재생 장치 등으로부터 출력되어 노이즈 캔슬링 신호에 중첩되는 음악 신호의 출력을 멈출 필요가 없다. 이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예로는, 헤드폰(1)에서 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부로 이퀄라이저(38)에 대하여 서로 다른 설정으로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)에 따르면, 최적 모드 전자동 선택 기능을 실행하고 있는 동안에, 마이크(2)로 수음된 외부 환경의 노이즈의 해석을 행하고, 해석 결과에 기초하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택한다. 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 1개 선택되면, 헤드폰(1)은, 음성의 출력 및 노이즈 캔슬링 처리를 멈추지 않고도 선택된 노이즈 캔슬링 모드로의 이행을 행한다. 그리고, 선택된 노이즈 캔슬링 모드로 전환할 때에는, 크로스 페이드부(35)에 의해 2개의 노이즈 캔슬링 처리부에서의 출력을 크로스 페이드시킨다. 이와 같이 노이즈 캔슬링 모드를 전환함으로써, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 헤드폰(1)은 사용자에게 쾌적한 청취 환경을 제공할 수 있다.
<2. 제2 실시 형태>
[2-1. 신호 처리부의 구성]
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 구성에 대해서 도시하는 설명도다. 도 10에는, 신호 처리부(130)와 함께 ADC(10)에 대해서도 도시하고 있다. 이하, 도 10을 사용해서 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 구성에 대해서 설명한다.
도 10에 도시한 신호 처리부(130)는, 상술한 신호 처리부(30)와 치환할 수 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)는, 노이즈 해석부(131)와, 노이즈 캔슬링부(132)와, 크로스 페이드부(135)와, 가산부(137)를 포함해서 구성된다.
노이즈 해석부(131)는, 노이즈 해석부(31)와 마찬가지로, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 것이다. 노이즈 해석부(131)에서의 해석 처리는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는 동안에는 소정의 간격으로 상시 실행되는 것이다. 노이즈 해석부(131)는, 예를 들어 FFT나 BPF에 의한 노이즈 신호의 대역 분할 등을 행하여 노이즈 신호의 주파수 특성 해석을 실행한다. 그리고, 주파수 특성 해석의 결과에 기초하여, 노이즈 해석부(131)는 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 선택하고, 당해 노이즈 캔슬링 모드에서의 노이즈 캔슬링 처리를 실행하도록 노이즈 캔슬링부(132)에 지시한다.
또한, 노이즈 해석부(131)는, 노이즈 캔슬링부(132)에 대하여 이퀄라이저 설정을 송출한다. 노이즈 해석부(131)는, 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행한 결과에 기초해서 최적의 이퀄라이저 설정을 결정하고, 노이즈 캔슬링부(132)에 대하여 이퀄라이저 설정을 송출해도 좋다. 일 예를 들면, 노이즈 해석부(131)는, 노이즈 캔슬링 효과를 얻은 후의 잔류 노이즈의 스펙트럼을 추정하고, 잔류 노이즈가 강한 대역에 대하여 보강적으로 음악 신호의 레벨을 증강하는 이퀄라이즈 처리를 실행하는 이퀄라이저 설정을 결정할 수 있다. 또한, 노이즈 해석부(131)는, 사용자가 조작부(20) 등을 조작함으로써 수동으로 설정된 이퀄라이저 설정을 노이즈 캔슬링부(132)에 대하여 송출해도 좋다.
노이즈 해석부(131)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리는, DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 해석부(131)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 DSP를 DSP A라고 한다.
노이즈 캔슬링부(132)는, 노이즈 캔슬링부(32)와 마찬가지로, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호로부터, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 노이즈 캔슬링부(32)는, 노이즈 캔슬링부(133a, 133b)를 포함해서 구성된다.
노이즈 캔슬링부(133a, 133b)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리를 실시하고, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 것이다. 또한, 노이즈 캔슬링부(133a, 133b)는, 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리도 실행한다. 이하에서, 노이즈 캔슬링부(133a)를 예로 들어 그 구성에 대해서 설명한다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링부(133a)의 구성에 대해서 도시하는 설명도다. 도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링부(133a)는, 노이즈 캔슬링 처리부(142)와 이퀄라이저(144)와 가산부(146)를 포함해서 구성된다.
노이즈 캔슬링 처리부(142)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리를 실시하고, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 처리를 실행한다. 노이즈 캔슬링 처리부(142)는, 예를 들어 FIR 필터로 구성되어 있어도 된다.
이퀄라이저(144)는, 상술한 본 발명의 제1 실시 형태에서의 이퀄라이저(38)와 마찬가지로, 헤드폰(1)에 접속되어 있는 음악 재생 장치 등으로부터 전송되는 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리를 실행하는 것이다.
가산부(146)는, 노이즈 캔슬링 처리부(142)에서 생성된 노이즈 캔슬링 신호와, 이퀄라이저(144)에서 이퀄라이즈 처리가 실시된 음악 신호를 가산해서 출력하는 것이다.
이와 같이 노이즈 캔슬링부(133a)를 구성함으로써, 노이즈 캔슬링부(133a)는 노이즈 캔슬링 신호의 생성 처리와 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리를 실행할 수 있다. 또한, 이와 같이 노이즈 캔슬링부(133a)를 구성함으로써, 신호 처리부(130)에 입력되는 노이즈 신호에 따라서 최적의 노이즈 캔슬링 모드 및 이퀄라이저 설정을 노이즈 해석부(131)에서 결정할 수 있다. 또한, 도 11에서는 노이즈 캔슬링부(133a)를 예로 들어 그 구성을 설명했지만, 노이즈 캔슬링부(133b)에 대해서도 마찬가지의 구성을 가질 수 있음은 물론이다.
또한, 노이즈 캔슬링부(133a, 133b)에 의한 노이즈 캔슬링 신호의 생성 처리 및 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리는, DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링부(133a)에 의한 필터 처리를 실행하는 DSP를 DSP B라고 하고, 노이즈 캔슬링부(133b)에 의한 필터 처리를 실행하는 DSP를 DSP C라고 한다.
크로스 페이드부(135)는, 노이즈 캔슬링 모드가 전환될 때, 노이즈 해석부(131)로부터의 지시에 따라서 노이즈 캔슬링부(133a, 133b)의 출력을 크로스 페이드시키기 위한 것이다. 크로스 페이드부(135)는, 승산부(136a, 136b)를 포함해서 구성된다. 승산부(136a, 136b)는, 각각 노이즈 캔슬링부(133a, 133b)의 출력에 대하여, 노이즈 해석부(131)로부터의 지시에 따라 시간과 함께 변화되는 계수(게인)를 승산한다. 승산부(136a, 136b)에서 승산된 데이터는 가산부(137)에 보내진다.
가산부(137)는, 승산부(136a, 136b)의 출력을 가산해서 출력하는 것이다. 가산부(137)의 출력이 노이즈 캔슬링 신호가 되어 DAC(도시하지 않음)에 보내진다.
이상, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 구성에 대해서 설명했다. 다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 동작에 대해서 설명한다.
[2-2. 신호 처리부의 동작]
도 12는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 동작에 대해서 도시하는 흐름도다. 이하, 도 12를 사용하여 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 동작에 대해서 설명한다.
ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호가 신호 처리부(130)에 보내지면, 노이즈 해석부(131)는 소정의 주기로 노이즈 신호의 해석을 실행한다(스텝 S131). 노이즈 해석부(131)에서 노이즈 신호의 해석을 실행하면, 노이즈 해석부(131)는 해석 결과에 따라서 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택한다(스텝 S132).
상기 스텝 S132에서 노이즈 해석부(131)가 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택하면, 노이즈 해석부(131)는 그 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요가 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S133). 예를 들어, 노이즈 해석부(131)에서 선택한 노이즈 캔슬링 모드가 모드 A이고, 현재 가동하고 있는 DSP B[노이즈 캔슬링부(133a)]에서의 노이즈 캔슬링 모드도 모드 A인 경우를 생각한다. 이 경우에는, 노이즈 해석부(131)가 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요가 없다. 한편, 노이즈 해석부(131)에서 선택한 노이즈 캔슬링 모드가 모드 B이고, 현재 가동하고 있는 DSP B[노이즈 캔슬링부(133a)]의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 A인 경우를 생각한다. 이 경우에는, 노이즈 해석부(131)가 선택한 노이즈 캔슬링 모드로 변경할 필요가 있다.
상기 스텝 S133의 판정의 결과, 모드를 변경할 필요가 없다고 노이즈 해석부(131)가 판단한 경우에는, 상기 스텝 S132에서 선택한 모드로의 변경은 행하지 않고, 상기 스텝 S131로 복귀하여, 노이즈 해석부(131)에서의 노이즈 신호의 해석을 실행한다. 한편, 상기 스텝 S133의 판정의 결과, 모드를 변경할 필요가 있다고 노이즈 해석부(131)가 판단한 경우에는, 계속해서, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP B와 DSP C 중 어느 쪽인가를 노이즈 해석부(131)에서 판정한다(스텝 S134).
상기 스텝 S134의 판정의 결과, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP B라고 노이즈 해석부(131)가 판단한 경우에는, 노이즈 해석부(131)는, DSP C[노이즈 캔슬링부(133b)]를 상기 스텝 S132에서 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다(스텝 S135). DSP C에 대하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 설정하면, 노이즈 해석부(131)는 DSP C의 이퀄라이저 설정의 변경이 필요한지의 여부를 판정한다(스텝 S136). 스텝 S136의 판정의 결과, DSP C의 이퀄라이저 설정의 변경이 필요하면, 노이즈 해석부(131)는 DSP C에 대하여 이퀄라이저 설정을 행한다(스텝 S137). 스텝 S137에서의 DSP C에 대한 이퀄라이저 설정은, 노이즈 해석부(131)의 해석 결과에 따른 최적의 설정이지만, 본 발명에서는 DSP C에 대한 이퀄라이저 설정은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 한편, 스텝 S136의 판정의 결과, DSP C의 이퀄라이저 설정의 변경이 필요 없으면, 상기 스텝 S137의 처리를 건너뛰어 다음 처리로 진행한다.
DSP C에 대한 이퀄라이저 설정에 관한 처리가 완료하면, 계속해서, 노이즈 해석부(131)는, 크로스 페이드부(135)의 출력을 DSP B에서 DSP C로 크로스 페이드시켜 서서히 최적의 모드로 전환한다(스텝 S138).
한편, 상기 스텝 S134의 판정의 결과, 현재 액티브(가동중)인 DSP가 DSP C라고 노이즈 해석부(131)가 판단한 경우에는, 노이즈 해석부(131)는, DSP B[노이즈 캔슬링부(133a)]를 상기 스텝 S132에서 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다(스텝 S139). DSP B에 대하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 설정하면, 노이즈 해석부(131)는 DSP B의 이퀄라이저 설정의 변경이 필요한지의 여부를 판정한다(스텝 S140). 스텝 S140의 판정의 결과, DSP B의 이퀄라이저 설정의 변경이 필요하면, 노이즈 해석부(131)는 DSP B에 대하여 이퀄라이저 설정을 행한다(스텝 S141). 스텝 S141에서의 DSP B에 대한 이퀄라이저 설정은, 노이즈 해석부(131)의 해석 결과에 따른 최적의 설정이지만, 본 발명에서는 DSP B에 대한 이퀄라이저 설정은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 한편, 스텝 S140의 판정의 결과, DSP B의 이퀄라이저 설정의 변경이 필요 없으면, 상기 스텝 S141의 처리를 건너뛰어 다음 처리로 진행한다.
DSP B에 대한 이퀄라이저 설정에 관한 처리가 완료하면, 계속해서, 노이즈 해석부(131)는, 크로스 페이드부(135)의 출력을 DSP C에서 DSP B로 크로스 페이드시켜 서서히 최적의 모드로 전환한다(스텝 S142).
상기 스텝 S138 또는 스텝 S142에서의 크로스 페이드 처리가 완료하면, 상기 스텝 S131로 복귀하여, 노이즈 해석부(131)에서의 노이즈 신호의 해석을 다시 실행한다.
이상, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)의 동작에 대해서 설명했다. 물론 본 실시 형태에서도, 도 12에 도시한 일련의 처리를 실행하고 있는 동안에, 헤드폰(1)에 접속되는 음악 재생 장치 등으로부터 출력되어 노이즈 캔슬링 신호에 중첩되는 음악 신호의 출력을 멈출 필요가 없다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)에 따르면, 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 처리와 음악 신호에 대한 이퀄라이저 처리를 동일한 DSP에서 실행한다. 그리고, 이들 처리를 실행하는 DSP를 2개 준비하여, 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 변경이 발생한 경우에는, 2개의 DSP의 출력을 크로스 페이드 시킴으로써 DSP로부터의 출력을 전환한다. 이와 같이 노이즈 캔슬링 모드를 전환함으로써, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 신호 처리부(130)는 사용자에게 쾌적한 청취 환경을 제공할 수 있다.
<3. 제3 실시 형태>
[3-1. 신호 처리부의 구성]
상술한 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)에서는, 크로스 페이드부(35)를 DSP[노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)]의 외부 모듈로서 구성했다. 그러나, 크로스 페이드 처리는 실제로는 DSP의 내부에서 실행된다. 또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)에서는, 가산부(37, 39)도 DSP의 외부 모듈로서 구성했다. 그러나, 가산 처리에 대해서도 실제로는 DSP의 내부에서 실행된다. 도 13은, 도 8에 도시한 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)의 변형예에 대해서 도시한 설명도를 다시 나타낸 것이다. 여기서, 도 13에서 1점 쇄선으로 둘러싼 부분이 DSP의 내부에 내장되는 구성이 일반적이라고 할 수 있다. 본 발명의 제3 실시 형태에서는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 신호 처리부(30)에서 실행하고 있었던 크로스 페이드 처리 및 가산 처리를 DSP의 내부에 내장한 구성에 대해서 설명한다.
도 14는, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)의 구성에 대해서 도시하는 설명도다. 도 14에는, 신호 처리부(230)와 함께 ADC(10)에 대해서도 도시하고 있다. 이하, 도 14를 사용해서 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)의 구성에 대해서 설명한다.
도 14에 도시한 신호 처리부(130)는, 상술한 신호 처리부(30)와 치환할 수 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)는, 노이즈 해석부(231)와, 노이즈 캔슬링부(232)와, 이퀄라이저(238)를 포함해서 구성된다.
노이즈 해석부(231)는, 노이즈 해석부(31, 131)와 마찬가지로, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 것이다. 노이즈 해석부(231)에서의 해석 처리는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는 동안에는 소정의 간격으로 상시 실행되는 것이다. 노이즈 해석부(231)는, 예를 들어 FFT나 BPF에 의한 노이즈 신호의 대역 분할 등을 행하여 노이즈 신호의 주파수 특성 해석을 실행한다. 그리고, 주파수 특성 해석의 결과에 기초하여, 노이즈 해석부(231)는 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 선택해서, 당해 노이즈 캔슬링 모드에서의 노이즈 캔슬링 처리를 실행하도록 노이즈 캔슬링부(232)에 지시한다.
또한, 노이즈 해석부(231)는, 이퀄라이저(238)에 대하여 이퀄라이저 설정을 송출한다. 노이즈 해석부(231)는, 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행한 결과에 기초해서 최적의 이퀄라이저 설정을 결정하고, 이퀄라이저(238)에 대하여 이퀄라이저 설정을 송출해도 좋다. 이퀄라이저(238)는, 이퀄라이저(38)와 마찬가지로, 헤드폰(1)에 접속되어 있는 음악 재생 장치 등으로부터 전송되는 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리를 실행하는 것이다. 일 예를 들면, 노이즈 해석부(231)는, 노이즈 캔슬링 효과를 얻은 후의 잔류 노이즈의 스펙트럼을 추정하여, 잔류 노이즈가 강한 대역에 대하여 보강적으로 음악 신호의 레벨을 증강하는 이퀄라이즈 처리를 실행하는 이퀄라이저 설정을 결정할 수 있다. 또한, 노이즈 해석부(231)는, 사용자가 조작부(20) 등을 조작함으로써 수동으로 설정된 이퀄라이저 설정을 이퀄라이저(238)에 대하여 송출해도 좋다.
노이즈 해석부(231)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리는, DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 해석부(231)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 DSP를 DSP A라고 한다.
노이즈 캔슬링부(232)는, 노이즈 캔슬링부(32, 132)와 마찬가지로, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호로부터, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 노이즈 캔슬링부(232)는, 노이즈 캔슬링부(233a, 233b)를 포함해서 구성된다.
노이즈 캔슬링부(233a, 233b)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리를 실시하는 것이다. 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리가 실시됨으로써, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 노이즈 캔슬링 신호가 생성된다. 노이즈 캔슬링부(233a)는, 노이즈 캔슬링 처리부(234a)와, 승산부(236a)와, 가산부(237, 239)를 포함해서 구성된다. 한편, 노이즈 캔슬링부(233b)는, 노이즈 캔슬링 처리부(234b)와 승산부(236b)를 포함해서 구성된다.
노이즈 캔슬링 처리부(234a, 234b)는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)와 마찬가지의 기능을 갖는 것이다. 즉, 노이즈 캔슬링 처리부(234a, 234b)는, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리를 실시하고, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 노이즈 캔슬링 처리부(234a, 234b)는, 예를 들어 FIR 필터로 구성되어 있어도 된다.
승산부(236a, 236b)는, 승산부(36a, 36b)와 마찬가지로, 각각 노이즈 캔슬링 처리부(234a, 234b)의 출력에 대하여, 노이즈 해석부(231)로부터의 지시에 따라 시간과 함께 변화되는 계수(게인)를 승산한다. 승산부(236a, 236b)에서 승산된 데이터는 가산부(237)에 보내진다.
가산부(237)는, 승산부(236a, 236b)의 출력을 가산하여 가산부(239)에 출력하는 것이다. 가산부(239)는, 가산부(237)의 출력과 이퀄라이저(238)의 출력을 가산해서 출력하는 것이다. 가산부(239)의 출력은 DAC(40)에 보내져서 DAC(40)에 의해 디지털 신호로 변환된다.
또한, 노이즈 캔슬링부(233a)에 의한 노이즈 캔슬링 신호의 생성 처리, 승산 처리 및 가산 처리는 DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링부(233a)에 의한 각 처리를 실행하는 DSP를 DSP B라고 한다. 마찬가지로, 노이즈 캔슬링부(233b)에 의한 노이즈 캔슬링 신호의 생성 처리 및 승산 처리는 DSP에 의해 실행되도록 해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링부(233b)에 의한 각 처리를 실행하는 DSP를 DSP C라고 한다.
또한, 도 14에서는, 노이즈 해석부(231)에서의 노이즈 해석 처리와 이퀄라이저(238)에서의 이퀄라이즈 처리는, 별도의 DSP에 의해 실행하도록 도시했지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 노이즈 해석부(231)에서의 노이즈 해석 처리 및 이퀄라이저(238)에서의 이퀄라이즈 처리는, 동일한 DSP에서 실행되도록 해도 좋다. 그리고, 노이즈 해석 처리 및 이퀄라이즈 처리를 동일한 DSP에서 실행하는 경우에는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는지의 여부에 따라서 서로 다른 이퀄라이즈 처리를 실행하도록 해도 좋다.
이상, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)의 구성에 대해서 설명했다. 다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)의 동작에 대해서 설명한다.
[3-2. 신호 처리부의 동작]
도 14에 도시한 바와 같이 신호 처리부(230)를 구성하면, 크로스 페이드 처리를 실행하고 있을 때를 제외하면, DSP B 또는 DSP C 중 어느 한쪽의 동작을 정지 시킴으로써 소비 전력을 절감하는 효과를 기대할 수 있다. 도 14에 도시한 구성에서는, DSP C[노이즈 캔슬링부(233b)]를 정지시키는 것이 가능하다. 그러나, 도 14에 도시한 바와 같은 구성에서 DSP B[노이즈 캔슬링부(233a)]를 정지시켜버리면, 가산부(239)에서의 노이즈 캔슬링 신호와 음악 신호의 가산 처리를 할 수 없게 된다. 즉, 가산부(239)에서의 가산 처리를 실행해야만 하는 DSP B를 정지시킬 수는 없어, 소비 전력을 절감할 수 없게 되는 문제가 발생한다.
따라서 본 실시 형태에서는, 상기 문제를 해소하기 위해서, DSP B를 메인 DSP라고 하고, DSP C를 서브 DSP라고 한다. 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는 동안에는, 메인 DSP인 DSP B에서 노이즈 캔슬링 처리를 실행하고, 서브 DSP인 DSP C는, 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정해 둔다. 그리고, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화되었다고 노이즈 해석부(231)가 판단한 타이밍에서, DSP A로부터 서브 DSP인 DSP C를 기동시켜, DSP C를 그 판별한 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다. DSP C를 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정하면, 계속해서 DSP A의 지시에 의해, 크로스 페이드 처리에 의해 노이즈 캔슬링 신호의 출력을 DSP B에서 DSP C로 전환한다. 노이즈 캔슬링부(232)의 출력이 DSP C로부터의 노이즈 캔슬링 신호의 출력으로 바뀌면, 계속해서 DSP A의 지시에 의해 DSP B를 그 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정한다. DSP B를 그 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 설정하면, 계속해서 DSP A의 지시에 의해, 크로스 페이드 처리에 의해 노이즈 캔슬링 신호의 출력을 DSP C에서 DSP B로 전환한다. 전환이 완료되면, 계속해서 DSP A의 지시에 의해 서브 DSP인 DSP C를 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정한다.
도 15는, 상술한 메인 DSP와 서브 DSP의 사이의 모드 천이에 대해서 도시하는 설명도다. 도 15에서는, 노이즈 캔슬링 모드를 모드 A에서 모드 B로 천이시키는 경우에 대해서 도시한 것이다.
여기서는, 노이즈 캔슬링 처리부(234a)가 모드 A에서 노이즈 캔슬링 처리를 실행하고 있는 경우에, 노이즈 해석부(231)에서의 해석의 결과, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 B로 변화된 것으로 한다. 최적의 모드가 모드 B로 변화되었다고 노이즈 해석부(231)가 판단하면, 노이즈 해석부(231)는 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정되어 있는 DSP C를 기동시킨다. DSP C가 기동하면, 노이즈 해석부(231)는, 기동한 DSP C에 포함되는 노이즈 캔슬링 처리부(234b)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 B로 설정한다. 그리고, 노이즈 캔슬링 처리부(234b)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 B로 설정하면, 노이즈 해석부(231)는 출력을 DSP B에서 DSP C로 크로스 페이드시켜서 전환한다.
DSP C로의 전환이 완료되면, 노이즈 해석부(231)는 노이즈 캔슬링 처리부(234a)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 A에서 모드 B로 변경한다. 그리고, 노이즈 캔슬링 처리부(234a)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 B로 설정하면, 노이즈 해석부(231)는 출력을 DSP C에서 DSP B로 크로스 페이드시켜 전환한다. DSP B로의 전환이 완료되면, 노이즈 해석부(231)는 DSP C를 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정한다.
도 16은, 상술한 메인 DSP와 서브 DSP의 사이의 모드 천이에 대해서 시퀀스 도로 나타내는 설명도다. 도 16에서는, 도 15와 동일하게, 노이즈 캔슬링 모드를 모드 A에서 모드 B로 천이시키는 경우에 대해서 도시한 것이다.
노이즈 해석부(231)는, 소정의 간격으로 노이즈 신호의 해석을 실행하여, 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 판정한다. 메인 DSP인 DSP B에서는, 노이즈 캔슬링 처리부(234a)가 모드 A에 의해 노이즈 캔슬링 처리를 실행하고 있다.
노이즈 캔슬링 처리부(234a)가 모드 A에서 노이즈 캔슬링 처리를 실행하고 있는 경우에, 노이즈 해석부(231)에서의 해석의 결과, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 B로 변화된 것으로 한다. 최적의 모드가 모드 B로 변화되었다고 노이즈 해석부(231)가 판단하면, 노이즈 해석부(231)는, 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정되어 있는 DSP C를 기동시킨다. DSP C가 기동하면, 노이즈 해석부(231)는 노이즈 캔슬링 처리부(234b)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 B로 설정한다.
노이즈 캔슬링 처리부(234b)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 B로 설정하면, 노이즈 해석부(231)는 출력을 DSP B에서 DSP C로 크로스 페이드시켜 전환한다.
DSP C로의 전환이 완료되면, 노이즈 해석부(231)는 노이즈 캔슬링 처리부(234a)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 A에서 모드 B로 변경한다. 그리고, 노이즈 캔슬링 처리부(234a)의 노이즈 캔슬링 모드를 모드 B로 설정하면, 노이즈 해석부(231)는 출력을 DSP C에서 DSP B로 크로스 페이드시켜 전환한다. DSP B로의 전환이 완료되면, 노이즈 해석부(231)는 DSP C에 휴면 지시를 송출하고, DSP C를 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정한다.
이와 같이, 2개의 DSP를 사용해서 노이즈 캔슬링 모드의 전환을 실행할 때, 한쪽의 DSP를 메인 DSP로 하고, 다른 쪽의 DSP를 서브 DSP로서 구동시킨다. 그리고, 서브 DSP는 모드의 전환시에만 기동시킴으로써 전력 소비를 억제하면서, 사용자에게 모드 전환시의 위화감이나 불쾌감을 주지 않고 자동적으로 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 수 있다.
또한, 도 16은 DSP B의 출력 및 DSP C의 출력이 선형으로 변화되어, 2개의 출력이 중간점에서 교차하도록 도시하고 있지만, 본 발명에서는 크로스 페이드 처리시의 DSP B의 출력 및 DSP C의 출력의 변화는 이와 같은 예에 한정되지 않음은 물론이다. 예를 들어, 2개의 출력이 중간점 이외에서 교차하도록 출력을 비선형으로 변화시켜도 좋고, 또한 DSP B의 출력이 변화되기 시작하는 타이밍과 DSP C의 출력이 변화되기 시작하는 타이밍을 어긋나게 해도 좋다.
[3-3. 노이즈 해석부의 구성예]
한편, 여기서 노이즈 해석부의 구성예에 대해서 노이즈 해석부(231)를 예로 들어 설명한다. 도 17은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(231)의 구성에 대해서 도시하는 설명도다. 이하, 도 17을 사용해서 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(231)의 구성에 대해서 설명한다.
도 17에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(231)는, 주파수 분석부(241)와, 최적 모드 판정부(242)와, 연속 카운터부(243)를 포함해서 구성된다.
주파수 분석부(241)는, 노이즈 해석부(231)에 보내져 오는 노이즈 신호에 대하여 주파수 특성 분석을 실행하는 것이다. 주파수 분석부(241)는, 노이즈 신호에 대하여, 예를 들어 FFT나 BPF에 의한 대역 분할 등을 행해도 된다. 또한, BPF의 수는 2 이상인 것이 바람직하다. 주파수 분석부(241)에서의 주파수 특성 분석에 의해 노이즈 신호에 어떤 주파수 성분이 포함되어 있는지를 파악할 수 있다.
최적 모드 판정부(242)는, 주파수 분석부(241)에서의 노이즈 신호에 대한 주파수 특성 분석의 결과를 사용하여, 미리 유지하고 있는 노이즈 캔슬링 모드 중에서 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 소정의 주기로 판정하는 것이다. 최적 모드 판정부(242)에서의 판정 주기는, 예를 들어 전차가 스쳐 지나갔을 경우와 같이 짧은 기간에서 소음 상황의 변화가 완료되는 경우에 모드를 천이시키지 않도록, 몇 초에 1회의 주기이어도 좋다. 최적 모드 판정부(242)에 의해, 어느 노이즈 캔슬링 모드를 사용하면 노이즈를 제거할 수 있는지가 판정된다. 최적 모드 판정부(242)에서의 모드 판정 처리는, 예를 들어, 주파수 분석부(241)에서의 주파수 특성 분석 결과와 노이즈 캔슬링 모드마다의 노이즈 저감 특성을 감산하고, 그 차분이 가장 작은 노이즈 캔슬링 모드를 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 하도록 해도 좋다. 최적 모드 판정부(242)의 판정 결과는 연속 카운터부(243)에 보내진다.
연속 카운터부(243)는, 동일하면서 또한 현재의 모드가 아닌 노이즈 캔슬링 모드가 최적 모드 판정부(242)에서 연속해서 판정된 횟수를 계측하는 것이다. 연속 카운터부(243)는, 계측 횟수가 소정의 횟수에 도달하면, 최적 모드 판정부(242)에서 연속해서 판정한 노이즈 캔슬링 모드로 설정하기 위한 최적 모드 제어 신호를 송출한다. 연속 카운터부(243)는, 동일한 노이즈 캔슬링 모드가 최적 모드 판정부(242)에서 연속해서 판정되면 그 횟수를 계측하고, 한번이라도 서로 다른 노이즈 캔슬링 모드가 최적 모드 판정부(242)에서 연속해서 판정되면, 횟수를 리셋한다. 최적 모드 판정부(242)의 판정의 결과, 최적의 모드가 변화된 경우에 바로 모드를 변경해버리면, 다음과 같은 현상이 발생할 가능성이 있다. 예를 들어, 전차가 스쳐 지나갔을 경우와 같이 짧은 기간에서 주위의 소음 상황의 변화가 완료되는 경우에, 모드의 천이를 끝냈을 때에는 이미 소음이 원래의 상황으로 복귀되어버려 다시 최적의 모드를 변경시켜야만 하는 상황을 생각할 수 있다. 따라서, 동일한 노이즈 캔슬링 모드가 최적 모드 판정부(242)에서 연속해서 판정된 것을 조건으로 모드를 변화시킴으로써, 짧은 시간에 완료되는 주위의 소음 상황의 변화에 추종시키지 않도록 할 수 있다.
도 18은, 최적 모드 판정부(242)의 판정 결과와 연속 카운터부(243)의 계수 결과의 관계의 일례에 대해서 도시하는 설명도다. 도 18은, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 A이었을 경우에, 외부 환경의 소음 상황이 변화된 상태를 예로 들어 도시한 것이다.
최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 A이었을 경우에, 외부 환경의 소음 상황이 변화되어, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 B라고 최적 모드 판정부(242)가 판정한 것으로 한다. 지금까지는 최적의 노이즈 캔슬링 모드는 모드 A이었지만, 최적의 모드가 모드 B로 변화되었으므로, 연속 카운터부(243)는, 최적의 모드가 모드 B로 된 것을 카운트한다.
그러나, 외부 환경의 소음 상황이 변화되어, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 다시 모드 A로 복귀된 경우에는, 연속 카운터부(243)는 유지하고 있었던 카운터의 값을 리셋한다.
계속해서, 외부 환경의 소음 상황이 변화되어, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 C라고 최적 모드 판정부(242)가 판정한 것으로 한다. 지금까지는 최적의 노이즈 캔슬링 모드는 모드 A이었지만, 최적의 모드가 모드 C로 변화되었으므로, 연속 카운터부(243)는 최적의 모드가 모드 C로 된 것을 카운트한다. 그리고, 최적 모드 판정부(242)가 3회 연속해서 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 모드 C라고 판정하면, 외부 환경의 소음 상황이 완전하게 변화된 것으로 판단한다. 그 결과, 연속 카운터부(243)는 노이즈 캔슬링 모드를 모드 C로 변경하는 최적 모드 제어 신호를 생성하여 노이즈 캔슬링부(232)에 송출한다.
이상, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(231)의 구성에 대해서 설명했다. 여기서는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(231)의 구성을 예로 들어 설명했지만, 상술한 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(31)나 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 해석부(131)에도 이와 같은 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)에 따르면, 2개의 노이즈 캔슬링부(DSP)에 의해 노이즈 캔슬링 처리를 실행한다. 이때, 1개의 노이즈 캔슬링부는 항상 가동시켜 두고, 또 1개의 노이즈 캔슬링부는, 노이즈 캔슬링 모드에 변화가 발생한 경우에만 기동시킨다. 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)는, 이와 같이 노이즈 캔슬링부(DSP)를 구성함으로써 전력 소비를 억제할 수 있다.
<4. 제4 실시 형태>
[4-1. 신호 처리부의 구성]
상술한 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태에서는, 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 DSP를 1개 구비하고, 또한 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 노이즈 캔슬링 처리를 실행하는 DSP를 2개 구비하는 구성에 대해서 설명했다. 또한, 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 판정에는, 상술한 바와 같이 BPF를 사용할 수 있다. 마이크(2)로 수음된 소리로부터 얻어지는 노이즈 신호에 대하여 BPF를 통한 출력을 관측하고, 각 주파수 영역에서의 관측 결과를 사용함으로써 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 판정된다.
여기서, 본 발명의 제4 실시 형태에서는, 상술한 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)를 응용하여, 노이즈 신호에 대한 해석 처리와 노이즈 캔슬링 처리를 1개의 DSP에서 실행함으로써 리소스를 삭감하는 구성에 대해서 설명한다.
도 19는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 구성에 대해서 도시하는 설명도다. 도 19에는, 신호 처리부(330) 이외에, ADC(10) 및 제어부(350)도 함께 도시하고 있다. 이하, 도 19를 사용해서 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 구성에 대해서 설명한다.
도 19에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)는, 신호 처리부(333a, 333b)를 포함해서 구성된다. 신호 처리부(333a)는, 노이즈 캔슬링 처리부(334a)와, 승산부(336a)와, 가산부(337, 339)와, 이퀄라이저(338)를 포함해서 구성된다. 신호 처리부(333b)는, 노이즈 캔슬링 처리부(334b)와, 승산부(336b)와, 노이즈 해석부(341)와, 해석 결과 통지부(342)를 포함해서 구성된다.
도 19에서는, 신호 처리부(333a)를 DSP B로 하고, 신호 처리부(333b)를 DSP C로 하여 각각 도시하고 있다. 그리고, 신호 처리부(333b)는, 제어부(350)에 의해, 노이즈 캔슬링 처리부(334b) 및 승산부(336b)를 포함하는 구성과, 노이즈 해석부(341) 및 해석 결과 통지부(342)를 포함하는 구성을 재기입할 수 있도록 구성되어 있다. 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 때는, 신호 처리부(333b)는 노이즈 해석부(341) 및 해석 결과 통지부(342)를 포함해서 구성된다. 그리고, 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 때는, 신호 처리부(333b)는 노이즈 캔슬링 처리부(334b) 및 승산부(336b)를 포함해서 구성된다.
노이즈 해석부(341)는, 노이즈 해석부(31)와 마찬가지로, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대한 해석 처리를 실행하는 것이다. 노이즈 해석부(341)에서의 해석 처리는, 최적 모드 전자동 선택 기능이 유효하게 되어 있는 동안에는 소정의 간격으로 상시 실행되는 것이다. 노이즈 해석부(341)는, 예를 들어 FFT나 BPF에 의한 노이즈 신호의 대역 분할 등을 행하여 노이즈 신호의 주파수 특성 해석을 실행한다. 그리고, 노이즈 해석부(341)는, 노이즈 신호의 주파수 특성 해석을 실행한 결과, 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 1개 선택한다.
해석 결과 통지부(342)는, 노이즈 해석부(341)에 의한 노이즈 신호에 대한 해석 처리의 결과를 제어부(350)에 통지하는 것이다. 해석 결과 통지부(342)가 제어부(350)에 통지하는 정보는, 노이즈 해석부(341)가 선택한 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 정보다. 제어부(350)는, 해석 결과 통지부(342)로부터 통지된 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 정보를 수취하면, 제어부(350)는 수취한 정보에 기초하여 신호 처리부(333b)를 재기입할 것인지의 여부를 판정한다.
노이즈 캔슬링 처리부(334a, 334b)는, 노이즈 캔슬링 처리부(33a, 33b)와 마찬가지로, ADC(10)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대하여 소정의 디지털 필터 처리를 실시하고, 헤드폰(1)을 장착하는 사용자의 귀에 도달하는 외부의 소음을 제거하기 위한 신호를 생성하는 것이다. 노이즈 캔슬링 처리부(334a, 334b)는, 예를 들어 FIR 필터로 구성되어 있어도 된다.
승산부(336a, 336b)는, 승산부(36a, 36b)와 마찬가지로, 각각 노이즈 캔슬링 처리부(334a, 334b)의 출력에 대하여, 제어부(350)로부터의 지시에 따라 시간과 함께 변화되는 계수(게인)를 승산한다. 승산부(336a, 336b)에서 승산된 데이터는 가산부(337)에 보내진다.
가산부(337)는, 승산부(336a, 336b)의 출력을 가산하여 가산부(339)에 출력하는 것이다. 이퀄라이저(338)는, 이퀄라이저(38)와 마찬가지로, 헤드폰(1)에 접속되어 있는 음악 재생 장치 등으로부터 전송되는 음악 신호에 대한 이퀄라이즈 처리를 실행하는 것이다. 일 예를 들면, 제어부(350)는, 노이즈 캔슬링 효과를 얻은 후의 잔류 노이즈의 스펙트럼을 추정하여, 잔류 노이즈가 강한 대역에 대하여 보강적으로 음악 신호의 레벨을 증강하는 이퀄라이즈 처리를 실행하는 이퀄라이저 설정을 결정할 수 있다. 가산부(339)는, 가산부(337)의 출력과 이퀄라이저(338)의 출력을 가산해서 출력하는 것이다. 가산부(339)의 출력은 DAC(40)에 보내져서 DAC(40)에 의해 디지털 신호로 변환된다.
또한, 도 19에서는, 노이즈 캔슬링 처리부(334a)에서의 노이즈 캔슬링 처리와 이퀄라이저(338)에서의 이퀄라이즈 처리는, 동일한 DSP에 의해 실행하도록 도시하였지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 노이즈 캔슬링 처리부(334a)에서의 노이즈 캔슬링 처리와 이퀄라이저(338)에서의 이퀄라이즈 처리는 별도의 DSP에서 실행되도록 해도 좋다.
제어부(350)는, 예를 들어 마이크로컴퓨터나 마이크로콘트롤러 등으로 구성되어, 신호 처리부(333b)에 대한 각종 지시를 송출하는 것이다. 신호 처리부(333b)에 대한 각종 지시로는, 이퀄라이저(338)에 대한 이퀄라이저 설정, 신호 처리부(333b)의 재기입, 노이즈 캔슬링 모드의 변경 지시, 크로스 페이드 처리의 개시 지시 등이 있다. 또한, 신호 처리부(333b)를 소프트웨어에 의해 실현하는 경우에는, 제어부(350)는 신호 처리부(333b)에 대하여 프로그램을 재기입하도록 해도 좋다.
이상, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 구성에 대해서 설명했다. 다음으로, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 동작에 대해서 설명한다.
[4-2. 신호 처리부의 동작]
도 20은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)에서의 노이즈 캔슬링 모드의 천이 모습을 시퀀스 도로 나타내는 설명도다. 이하, 도 20을 사용하여 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 동작에 대해서 설명한다.
통상시, 즉, 노이즈 캔슬링 모드의 전환이 발생하지 않은 경우에는, 제어부(350)로부터는 정기적으로 신호 처리부(333b)(DSP C)에 대하여 노이즈 신호의 해석 지시를 송출한다. 제어부(350)로부터 노이즈 신호의 해석 지시를 받은 신호 처리부(333b)는, 노이즈 해석부(341)에서의 노이즈 신호의 해석 처리를 실행한다. 노이즈 해석부(341)가 노이즈 신호의 해석 처리를 실행하면, 해석 결과 통지부(342)로부터 제어부(350)에 대하여 해석 결과를 통지한다.
제어부(350)는, 소정의 횟수 연속해서 현재의 노이즈 캔슬링 모드와는 다른 노이즈 캔슬링 모드가 해석 결과 통지부(342)로부터 통지되어 왔을 경우에는, 노이즈 캔슬링 모드의 전환 처리를 실행한다. 노이즈 캔슬링 모드를 전환하기 위해서는, 우선 제어부(350)가 신호 처리부(333b)(DSP C)에 대하여 구성의 재기록을 지시한다. 제어부(350)로부터의 지시를 받은 신호 처리부(333b)(DSP C)는, 신호 처리부(333b)가 노이즈 해석부(341) 및 해석 결과 통지부(342)를 포함하는 구성에서, 노이즈 캔슬링 처리부(334b) 및 승산부(336b)를 포함하는 구성으로 재기입되게 된다.
그리고, 신호 처리부(333b)의 구성이 재기입되면, 제어부(350)는 신호 처리부(333b)에 대하여 노이즈 캔슬링 모드의 전환 지시를 송출한다. 노이즈 캔슬링 모드의 전환 지시를 받은 신호 처리부(333b)는, 노이즈 캔슬링 처리부(334b)를 지시를 받은 모드로 전환한다. 노이즈 캔슬링 처리부(334b)의 노이즈 캔슬링 모드가 전환되면, 제어부(350)는 노이즈 캔슬링 처리부(334a)와 노이즈 캔슬링 처리부(334b)의 사이의 크로스 페이드 처리를 실행한다.
노이즈 캔슬링 처리부(334a)와 노이즈 캔슬링 처리부(334b)의 사이의 크로스 페이드 처리가 완료되면, 제어부(350)는 신호 처리부(333a)에 대하여 노이즈 캔슬링 모드의 전환 지시를 송출한다. 노이즈 캔슬링 모드의 전환 지시를 받은 신호 처리부(333a)는, 노이즈 캔슬링 처리부(334a)를 지시를 받은 모드로 전환한다. 노이즈 캔슬링 처리부(334a)의 노이즈 캔슬링 모드가 전환되면, 제어부(350)는 노이즈 캔슬링 처리부(334b)와 노이즈 캔슬링 처리부(334a)의 사이의 크로스 페이드 처리를 실행한다.
노이즈 캔슬링 처리부(334a)와 노이즈 캔슬링 처리부(334b)의 사이의 크로스 페이드 처리가 완료되면, 제어부(350)로부터 신호 처리부(333b)(DSP C)에 구성의 재기입을 지시한다. 제어부(350)로부터의 지시를 받은 신호 처리부(333b)(DSP C)는, 신호 처리부(333b)가 노이즈 캔슬링 처리부(334b) 및 승산부(336b)를 포함하는 구성에서 노이즈 해석부(341) 및 해석 결과 통지부(342)를 포함하는 구성으로 재기입되게 된다.
신호 처리부(333b)의 구성이 재기입되면, 제어부(350)는 정기적으로 신호 처리부(333b)(DSP C)에 대한 노이즈 신호의 해석 지시의 송출을 재개한다. 제어부(350)로부터 노이즈 신호의 해석 지시를 받은 신호 처리부(333b)는, 노이즈 해석부(341)에서의 노이즈 신호의 해석 처리의 실행을 재개한다.
이상, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)의 동작에 대해서 설명했다. 또한, 도 20은 DSP B의 출력 및 DSP C의 출력이 선형으로 변화되어, 2개의 출력이 중간점에서 교차하도록 도시하고 있지만, 본 발명에서는 크로스 페이드 처리시의 DSP B의 출력 및 DSP C의 출력의 변화는 이와 같은 예에 한정되지 않음은 물론이다. 예를 들어, DSP B의 출력이 변화되기 시작하는 타이밍과 DSP C의 출력이 변화되기 시작하는 타이밍을 어긋나게 해도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)는, 2개의 신호 처리부(DSP)에 의해 노이즈 캔슬링 처리를 실행한다. 이때, 1개의 신호 처리부는 항상 가동시켜 두고, 또 1개의 신호 처리부는, 노이즈 신호의 해석 처리를 실행하는 경우와, 노이즈 캔슬링 모드를 전환하는 경우로 구성이 재기입된다. 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)는, 이와 같이 신호 처리부(DSP)를 구성함으로써, DSP를 3개 또는 4개 구비하는 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와 비교하여 리소스를 삭감할 수 있다.
그런데, 상술한 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬링 모드를 노이즈 캔슬링 처리부에 설정할 때, 외부로부터 계수(필터 계수)를 부여하고 있었다. 그리고, 외부로부터 계수가 주어진 노이즈 캔슬링 처리부는, 주어진 계수를 기입함으로써 노이즈 캔슬링 처리를 실행하고 있었다.
그러나, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 노이즈 캔슬링 처리를 실행하는 2개의 DSP의 내부에 미리 계수를 부여해 두어도 된다. 예를 들어, 노이즈 캔슬링 처리를 실행하는 2개의 DSP에 각각 이웃하는 노이즈 캔슬링 모드를 교대로 부여해 두고, 최적의 노이즈 캔슬링 모드에 도달할 때까지 모드 천이를 반복해도 좋다. 도 21은, 2개의 DSP에 각각 이웃하는 노이즈 캔슬링 모드를 교대로 부여해 두고, 최적의 노이즈 캔슬링 모드에 도달할 때까지 모드 천이를 반복하는 방법을 개념적으로 도시하는 설명도다.
그러나, 이러한 방법으로는, 노이즈 캔슬링 모드의 수가 증가하면 증가할수록 최적의 노이즈 캔슬링 모드에 도달하기까지 시간이 걸리기 때문에, 이것은 바람직한 방법이 아니다.
또한, 모드 천이를 실행하기 전에, 외부의 DSP나 마이크로컴퓨터, 마이크로콘트롤러 등으로부터 DSP에 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 계수를 부여하는 방법도 있다. 도 22는, 외부의 DSP나 마이크로컴퓨터, 마이크로콘트롤러 등으로부터 DSP에 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 계수를 부여하는 방법을 개념적으로 도시하는 설명도다. 이 방법을 사용함으로써, 노이즈 캔슬링 처리를 실행하는 DSP의 허용량을 초과해서 노이즈 캔슬링 모드를 준비할 수 있다. 극단적으로 말하면, 이 방법을 채용하면, 노이즈 캔슬링 처리를 실행하는 DSP의 허용량은, 모드 1개분의 계수를 유지할 수 있는 것이면 된다. 물론, 노이즈 캔슬링 처리를 실행하는 DSP는, 모드 2개분 이상의 계수를 유지할 수 있는 허용량을 갖는 것을 사용해도 된다. 이 경우에는, 자주 사용되는 노이즈 캔슬링 모드가 높은 확률로 DSP의 내부에 유지되게 되어, 노이즈 캔슬링 처리의 고속화?간략화로 연결할 수 있다.
또한, 상기의 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 신호 처리부(230)나 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(330)와 같이, 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 때 2개의 DSP를 왕복시키는 구성의 경우에는, 일시적으로만 사용하는 서브 DSP(DSP C)는 천이처의 모드가 아니라, 천이시 전용의 모드를 미리 설정해 두어도 된다. 상기 천이시 전용의 모드란, 노이즈 신호가 어떠한 주파수 특성을 가지고 있더라도 어느 정도의 노이즈 제거 능력을 갖는 필터 계수로 이루어지는 모드다. 도 23은, 서브 DSP(DSP C)에 천이시 전용의 모드를 미리 설정하는 방법을 개념적으로 도시하는 설명도다. 이와 같이 일시적으로만 사용하는 서브 DSP에는 미리 전용의 모드를 설정해 둠으로써, 모드 천이시에 천이처의 모드를 서브 DSP에 설정할 필요가 없어져, 노이즈 캔슬링 처리의 고속화?간략화로 연결할 수 있다.
또한, 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 때 2개의 DSP를 왕복시키는 구성의 경우에는, 노이즈 캔슬링 모드를 전환한 후 서브 DSP를 전력의 소비가 적은 슬리브 모드나 전력 절약 모드로 설정할 때, 천이 후의 모드로 설정해 둔다. 그리고, 다음 모드 천이시에는, 서브 DSP에 대해서는 천이처의 모드로의 전환 처리를 생략하고 모드 천이를 실행해도 좋다.
또한, 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서는, 기본적으로는 노이즈 캔슬링 모드의 전환 처리는, 신호 처리부(30, 130, 230, 330)의 내부에서 완결시키고 있었다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 노이즈 캔슬링 모드의 전환 처리는, 이들 신호 처리부와는 별도로 설치된 DSP나 마이크로컴퓨터, 마이크로콘트롤러 등의 제어에 의해 실행되도록 해도 좋다. 예를 들어, 헤드폰(1)의 동작 전체를 제어하는 마이크로컴퓨터로 현재의 노이즈 캔슬링 모드를 파악해 두면, 현재 어느 모드에서 노이즈 캔슬링 처리를 실행하고 있는지를, 문자나 라이트의 점등?점멸 등으로 사용자에게 제시할 수 있다. 헤드폰(1)의 동작 전체를 제어하는 마이크로컴퓨터로 노이즈 캔슬링 처리를 제어하도록 해 두면, 노이즈 캔슬링 처리 이외의 동작(예를 들어, 전원 오프)에 의해 노이즈 캔슬링 처리를 정지할 수 있다.
도 24는, 노이즈 신호의 해석 지시나 크로스 페이드 처리, 서브 DSP에 대한 휴면 지시를 제어부(마이크로컴퓨터)가 실행하는 경우의 흐름을 시퀀스 도로 나타내는 설명도다. 도 24는, 도 16에 도시한 2개의 DSP 사이에서의 크로스 페이드 처리를 제어부의 제어에 의해 실행하는 경우에 대해서 도시한 것이다. 또한, 도 24에 도시한 처리의 흐름에서는, 노이즈 해석부에 의한 노이즈 해석의 결과, 2회 계속해서 현재의 노이즈 캔슬링 모드와는 다른 모드가 최적의 모드라고 판정된 것을 조건으로 크로스 페이드 처리를 개시하는 경우를 예로 들어 나타내고 있다.
도 24에 도시한 노이즈 신호의 해석 지시나 크로스 페이드 처리, 서브 DSP에 대한 휴면 지시의 흐름에 대해서 설명한다. 제어부는, 소정의 간격으로 노이즈 해석부(DSP A)에 대하여 노이즈 신호의 해석 처리의 실행을 지시한다. 제어부로부터의 지시를 받은 노이즈 해석부는, 당해 지시에 따라서 노이즈 신호의 해석 처리를 실행하고, 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 판정하여 판정 결과를 제어부로 되보낸다. 그리고, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화된 경우에는, 제어부는 휴면 중의 노이즈 캔슬링 처리부(DSP C)에 대하여 기동 지시를 송출한다. 또한, 제어부는, 당해 기동 지시와 함께, 노이즈 캔슬링 처리부(DSP C)에 대하여 새로운 노이즈 캔슬링 모드로의 전환을 지시한다.
노이즈 캔슬링 처리부(DSP C)가 새로운 노이즈 캔슬링 모드로의 전환을 완료하면, 제어부는 크로스 페이드 처리의 개시를 지시한다. 크로스 페이드 처리가 완료하고, 출력이 교체되면, 계속해서 노이즈 캔슬링 처리부(DSP B)에 대하여 새로운 노이즈 캔슬링 모드로의 전환을 지시한다. 노이즈 캔슬링 처리부(DSP B)가 새로운 노이즈 캔슬링 모드로의 전환을 완료하면, 제어부는 크로스 페이드 처리의 개시를 지시한다. 크로스 페이드 처리가 완료하고, 출력이 교체되면, 제어부는 계속되어서 노이즈 캔슬링 처리부(DSP C)에 대하여 휴면 지시를 송출하는 동시에, 노이즈 해석부(DSP A)에 대하여 노이즈 신호의 해석 처리의 실행을 지시한다.
<5. 제5 실시 형태>
[5-1. 헤드폰의 구성]
본 발명의 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에서는, 피드 포워드 방식에 의한 노이즈 캔슬링 처리를 전제로 해서 설명했지만, 본 발명은, 이른바 피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 처리이어도 적용 가능하다. 도 25는, 이른바 피드백 방식에 의해 소음을 캔슬하는 노이즈 캔슬링 시스템을 포함한, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 헤드폰(1')의 기능 구성에 대해서 도시하는 설명도다.
도 25에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 헤드폰(1')은, 스피커(3)와, 마이크(4)와, ADC(510)와, 조작부(520)와, 신호 처리부(530)와, DAC(540)와, 파워 앰프(550)를 포함해서 구성된다.
마이크(4)는, 헤드폰(1')의 하우징부(5)의 내부에 설치되어, 하우징부(5)의 내부 소음을 수음하는 것이다. 스피커(3)는 음성을 출력하는 것이다. 피드백 방식에서는, 헤드폰(1')의 하우징부(5)의 내부에 설치된 마이크에 의해 하우징부(5)의 내부 소음이 수음되고, 수음된 소리에 대하여 노이즈 캔슬링 처리가 실행된다. 또한, 헤드폰(1')의 하우징부(5)의 내부에서 소음이 존재하는 원인으로는, 외부의 소음 음원이 예를 들어 하우징부(5)의 이어 패드 등의 간극으로부터 음압으로서 새어 나오거나, 헤드폰(1')의 하우징이 소음 음원의 음압을 받아 진동하고, 그 진동이 하우징부(5)의 내부로 전달되어 오는 경우를 들 수 있다. 노이즈 캔슬링 처리를 실행한 결과 얻어지는 노이즈 캔슬링 신호는, 헤드폰(1')이 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 전송되는 음성 신호와 합성된다. 합성된 신호가 스피커(3)로부터 출력되면, 사용자의 귀에는, 하우징부(5) 내에 침입한 외부의 소음이 제거된 소리가 도달하게 된다.
ADC(510)는, 마이크(4)로 수음된 결과 얻어지는 노이즈 신호를 디지털 신호로 변환하는 것이다. ADC(510)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호는 신호 처리부(530)에 보내진다.
조작부(520)는, 헤드폰(1')에 대한 사용자의 조작을 접수하기 위한 것이다. 헤드폰(1')에 대한 사용자의 조작으로는, 예를 들어 헤드폰(1')의 전원의 온?오프, 스피커(3)로부터 출력되는 소리의 음량의 조정, 노이즈 캔슬링 기능의 온?오프이어도 좋다. 또한, 헤드폰(1')에 대한 사용자의 조작으로는, 예를 들어 노이즈 캔슬링 기능을 유효로 하고 있는 경우의 노이즈 캔슬링 모드의 선택, 최적 모드 전자동 선택 기능의 온?오프 등이어도 좋다. 조작부(520)를 조작함으로써 생성되는 신호는, 예를 들어 마이크로컴퓨터(도시하지 않음)에 전달되고, 마이크로컴퓨터로부터 필요에 따라서 신호 처리부(530)에 신호가 전달된다.
신호 처리부(530)는, ADC(510)에서 디지털 신호로 변환된 노이즈 신호에 대한 신호 처리를 실행하는 것이다. 신호 처리부(530)는, 노이즈 신호를 해석하고, 노이즈 신호를 제거하는 노이즈 캔슬링 신호를 생성한다. 또한, 신호 처리부(530)에는 헤드폰(1)이 접속되어 있는 음악 재생 장치로부터 전송되는 음성 신호도 입력된다. 신호 처리부(530)는, 입력된 음성 신호에 대한 신호 처리도 실행한다. 신호 처리부(530)는, 예를 들어 복수의 DSP에 의해 구성된다.
DAC(540)는, 신호 처리부(530)로부터 출력되는 신호를 아날로그 신호로 변환하는 것이다. DAC(540)에서 아날로그 신호로 변환된 신호는 파워 앰프(550)에 보내진다.
파워 앰프(550)는, DAC(540)에서 아날로그 신호로 변환된 신호를 증폭해서 출력하는 것이다. 파워 앰프(550)에서 증폭된 신호는 스피커(3)에 보내진다. 스피커(3)는, 파워 앰프(550)로부터 공급되는 신호에 따라서 진동판(도시하지 않음)이 신호함으로써 음성을 출력하는 구성으로 되어 있다.
이상, 도 25를 사용해서 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 헤드폰(1')의 기능 구성에 대해서 설명했다. 상기 도 25 도시한 신호 처리부(530)에는, 상술한 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제4 실시 형태에 관한 신호 처리부(30, 130, 230, 330)를 적용할 수 있다. 따라서, 피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 처리라도, 최적의 노이즈 캔슬링 모드를 전환할 때, 노이즈 캔슬링 처리나 음악 신호의 출력을 멈추지 않고 모드를 전환할 수 있다. 또한, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 헤드폰(1')은 피드백 방식에 의해 소음을 캔슬링하는 것이므로, 노이즈 캔슬링 처리에 사용하는 계수(필터 계수)는, 피드 포워드 방식의 경우와는 다른 것을 사용하는 것이 바람직하다.
<6. 기타 >
상술한 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에서는, 신호 처리부(30, 130, 230, 330, 530)의 내부에 2개의 DSP를 설치함으로써 노이즈 캔슬링 모드의 전환 처리를 실현하고 있었다. 그러나, 장치의 제약상, 신호 처리부의 내부에 2개의 DSP를 설치할 수 없는 경우도 생각할 수 있다. 이 경우에는 최적 모드 전자동 선택 기능을 실현할 수 없다. 그러나, 노이즈 신호의 해석 처리를 실행하는 DSP와 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 DSP를 준비할 수 있으면, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화된 것은 검출할 수 있다.
따라서, 신호 처리부의 내부에 DSP를 2개 준비할 수 없는 경우라도, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화된 것을, 비프음의 발생이나 문자 표시 등에 의해 사용자에게 통지하는 것이 가능하다. 즉, 노이즈 캔슬링 처리의 실행 중에, 백그라운드에서 노이즈 신호의 해석을 실행하여, 최적의 노이즈 캔슬링 모드의 변화를 사용자에게 통지하는 것이 가능해진다.
또한, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화할 때마다 매회 통지를 행하면, 사용자가 그 통지를 번거롭게 느낄 우려도 있다. 따라서, 비프음의 발생이나 문자 표시 등에 의한 통지 기능은, 사용자의 조작에 의해 유효로 하거나 무효로 할 수 있게 해도 좋다. 또한, 당해 통지 기능에 의한 통지의 타이밍은, 현재의 모드가 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 아니게 된 경우나, 현재의 모드가 최적의 노이즈 캔슬링 모드로 된 경우에 한정해도 좋다.
<7. 정리>
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에 따르면, 최적 모드 전자동 선택 기능이 실행되고 있는 동안에, 마이크로 수음된 외부 환경의 노이즈의 해석이 행해지고, 해석 결과에 기초하여 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 1개 선택된다. 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 1개 선택되면, 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에 관한 헤드폰은, 음성의 출력 및 노이즈 캔슬링 처리를 멈추지 않고도 선택된 노이즈 캔슬링 모드로의 이행을 행한다. 그리고, 선택된 노이즈 캔슬링 모드로 전환하는 때에는, 2개의 노이즈 캔슬링 처리부에서의 출력을 크로스 페이드시킨다. 이와 같이 노이즈 캔슬링 모드를 전환함으로써, 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제5 실시 형태에 관한 헤드폰은, 사용자에게 쾌적한 청취 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르면, 최적 모드 전자동 선택 기능이 실행되고 있는 동안이라도, 노이즈 캔슬링 신호를 생성하는 처리와 음악 신호에 대한 이퀄라이저 처리를 동일한 DSP에서 실행할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시 형태에 따르면, 2개의 노이즈 캔슬링부(DSP)에 의해 노이즈 캔슬링 처리가 실행된다. 이때, 1개의 노이즈 캔슬링부는 항상 가동시켜 두고, 또 1개의 노이즈 캔슬링부는, 노이즈 캔슬링 모드에 변화가 발생한 경우에만 기동시킨다. 이로 인해, 본 발명의 제3 실시 형태는, 노이즈 캔슬링 처리시의 전력 소비를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제4 실시 형태에 따르면, 2개의 신호 처리부(DSP)에 의해 노이즈 캔슬링 처리가 실행된다. 이때, 1개의 신호 처리부는 항상 가동시켜 두고, 또 1개의 신호 처리부는, 노이즈 신호의 해석 처리를 실행하는 경우와 노이즈 캔슬링 모드를 전환하는 경우로 구성이 재기입된다. 따라서, 본 발명의 제4 실시 형태에 따르면, 이와 같이 신호 처리부(DSP)를 구성함으로써, DSP를 3개 또는 4개 구비하는 본 발명의 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태와 비교하여 리소스를 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명의 제5 실시 형태에 따르면, 피드 포워드 방식뿐만 아니라, 피드백 방식에 의해 소음을 제거하는 경우에도, 자동적으로 선택된 노이즈 캔슬링 모드로의 이행을 행하는 것이 가능해진다. 자동적으로 선택된 노이즈 캔슬링 모드로는, 음성의 출력 및 노이즈 캔슬링 처리를 멈추지 않고도 이행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 헤드폰은, 사용자에게 쾌적한 청취 환경을 제공할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명백하며, 이것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
예를 들어, 상술한 각 실시 형태에서는, 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화된 경우에 2개의 노이즈 캔슬링 처리부의 출력을 크로스 페이드시키고 있었지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 최적의 노이즈 캔슬링 모드가 변화된 경우에, 예를 들어 3개의 노이즈 캔슬링 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 최종적으로 최적의 노이즈 캔슬링 모드에 의한 노이즈 캔슬링 처리가 실행되도록 해도 좋다.
또한, 예를 들어, 상술한 각 실시 형태의 설명에 사용한 도에는, 예시를 위해서 귀덮개형의 헤드폰을 도시하고 있지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는다. 본 발명은 귀덮개형의 헤드폰에 한하지 않고, 당연히 귀걸이형이나 또는 귀마개형(이어폰) 등의 노이즈 캔슬링 헤드폰에도 적용할 수 있는 것이다.
또한, 상술한 각 실시 형태에 관한 헤드폰에서의 노이즈 해석 처리 및 노이즈 캔슬링 처리는, 하드웨어에 의해서만 실행되도록 해도 좋고, 소프트웨어에 의해서만 실행되도록 해도 좋다. 또한, 상술한 각 실시 형태에 관한 헤드폰에서의 노이즈 해석 처리 및 노이즈 캔슬링 처리는, 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실행되도록 해도 좋다. 노이즈 캔슬링 처리를 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 실행하는 경우에는, 예를 들어 노이즈 해석 처리를 소프트웨어에서 실행하고, 노이즈 캔슬링 처리를 하드웨어에서 실행하도록 헤드폰을 구성해도 좋다.
본 발명은, 신호 처리 장치 및 신호 처리 방법에 적용 가능하며, 특히 외부의 소음을 제거해서 청취자에게 쾌적한 청취 환경을 제공하는 신호 처리 장치 및 신호 처리 방법에 적용 가능하다.
1, 1' : 헤드폰 2, 4 : 마이크
3 : 스피커 5 : 하우징부
30 : 신호 처리부 31 : 노이즈 해석부
32 : 노이즈 캔슬링부 33a, 33b : 노이즈 캔슬링 처리부
35 : 크로스 페이드부 36a, 36b : 승산부
37 : 가산부 38 : 이퀄라이저
39 : 가산부 130 : 신호 처리부
131 : 노이즈 해석부 132 : 노이즈 캔슬링부
133a, 133b : 노이즈 캔슬링부 135 : 크로스 페이드부
136a, 136b : 승산부 137 : 가산부
142 : 노이즈 캔슬링 처리부 144 : 이퀄라이저
146 : 가산부 230 : 신호 처리부
231 : 노이즈 해석부 232, 233a, 233b : 노이즈 캔슬링부
234a, 234b : 노이즈 캔슬링 처리부 236a, 236b : 승산부
237 : 가산부 238 ; 이퀄라이저
239 : 가산부 330 : 신호 처리부
333a, 333b : 신호 처리부 334a, 334b : 노이즈 캔슬링 처리부
336a, 336b : 승산부 337 : 가산부
338 : 이퀄라이저 339 : 가산부

Claims (10)

  1. 신호 처리 장치로서,
    수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석부와,
    상기 노이즈 해석부의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 복수의 필터 처리부와,
    상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라 상기 복수의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜서 출력하는 출력 제어부
    를 구비하고,
    하나의 필터 처리부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화의 발생에 따라 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하고 있는 다른 필터 처리부와는 다른 특성에 의해 소정의 필터 처리를 개시하고,
    상기 출력 제어부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과의 변화에 따라 상기 다른 필터 처리부 및 상기 하나의 필터 처리부의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 다른 필터 처리부의 출력으로부터 상기 하나의 필터 처리부의 출력으로 전환하는, 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 출력 제어부의 출력이 상기 다른 필터 처리부의 출력으로부터 상기 하나의 필터 처리부의 출력으로 바뀌면, 상기 다른 필터 처리부의 특성은 상기 하나의 필터 처리부와 동일한 특성으로 설정되는, 신호 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출력 제어부는, 상기 노이즈 해석부의 해석의 결과, 현재의 특성과는 다른 특성에 의한 필터 처리가 바람직하다고 소정 횟수 연속해서 상기 노이즈 해석부가 판단한 경우에, 상기 다른 필터 처리부로부터 상기 하나의 필터 처리부로의 출력의 전환을 개시하는, 신호 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 해석부의 해석 결과에 기초하여 음성 신호에 대한 이퀄라이저 처리를 실행해서 출력하는 이퀄라이저부를 더 구비하고,
    상기 이퀄라이저부의 출력은 상기 출력 제어부의 출력에 중첩되는, 신호 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 필터 처리부와 상기 이퀄라이저부를 포함하는 신호 처리부를 구비하는, 신호 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 필터 처리부 중, 주가 되는 하나의 필터 처리부가 항상 동작하고, 다른 상기 필터 처리부는 상기 노이즈 해석부의 해석 결과에 변화가 발생한 경우에만 동작하고, 상기 경우 이외에는 동작을 정지하는, 신호 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 노이즈 신호를 해석하는 경우에는 상기 노이즈 해석부를 구비하고, 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행할 때에는 하나의 상기 필터 처리부를 구비하고, 상기 노이즈 해석부와 상기 필터 처리부는 전환 가능하게 구성되는 신호 처리부를 구비하는, 신호 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 하나의 필터 처리부는, 상기 노이즈 해석부의 해석 결과가 변화되고, 변화 후의 동일한 해석 결과가 복수회 연속해서 발생한 경우에, 다른 필터 처리부와는 다른 특성에 의한 소정의 필터 처리를 개시하는, 신호 처리 장치.
  9. 신호 처리 방법으로서,
    수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석 스텝과,
    상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제1 필터 처리 스텝과,
    상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여, 상기 제1 필터 처리 스텝과는 다른 특성에 의해 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제2 필터 처리 스텝과,
    상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과의 변화에 따라 상기 제1 필터 처리 스텝 및 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 제1 필터 처리 스텝의 출력으로부터 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력으로 전환해서 출력하는 출력 제어 스텝
    을 구비하는, 신호 처리 방법.
  10. 컴퓨터에,
    수음된 소리를 전기 신호로 변환해서 얻어지는 노이즈 신호의 주파수 성분을 해석하는 노이즈 해석 스텝과,
    상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제1 필터 처리 스텝과,
    상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과에 기초하여, 상기 제1 필터 처리 스텝과는 다른 특성에 의해 상기 노이즈 신호에 대한 소정의 필터 처리를 실행하는 제2 필터 처리 스텝과,
    상기 노이즈 해석 스텝의 해석 결과의 변화에 따라 상기 제1 필터 처리 스텝 및 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력의 합성 비율을 시변적으로 변화시켜, 상기 제1 필터 처리 스텝의 출력으로부터 상기 제2 필터 처리 스텝의 출력으로 전환해서 출력하는 출력 제어 스텝
    을 실행시키는, 컴퓨터 프로그램.
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