KR20190113778A - 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

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KR20190113778A
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요시노리 다모리
고헤이 아사다
데츠노리 이타바시
신페이 츠치야
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소니 주식회사
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Abstract

오디오 특성을 열화시키지 않고 외부 노이즈를 억압시키는 것이 가능한 신호 처리 장치를 제공한다.
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와, 상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와, 상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 가산부를 구비하는 신호 처리 장치가 제공된다.

Description

신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 컴퓨터 프로그램
본 개시는, 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
헤드폰이나 이어폰 등의 음향 재생 장치에 의해 청취자가 오디오 콘텐츠를 청취할 때, 외부 노이즈를 억압하여 차음 효과를 높이는 노이즈 캔슬링 시스템이 실용화되어 있다. 일반적인 노이즈 캔슬링 시스템은, 노이즈 검출용 마이크로폰으로 집음된 노이즈를 제거하는 신호를 생성하고, 오디오 신호에 가산함으로써 외부 노이즈를 억압하는 것이다(특허문헌 1, 2 등 참조).
일본 특허 공개 제2008-193421호 공보 일본 특허 공개 제2009-33309호 공보
기존의 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 오디오 신호로서, 샘플링 주파수가 메가헤르츠 오더(예를 들어 2.8㎒)이고, 양자화 비트수가 1비트인 DSD(Direct Stream Digital) 방식의 오디오 신호가 사용된 경우, 양자화 노이즈가 부가됨으로써 오디오 특성의 열화가 발생한다.
따라서, 본 개시에서는, 오디오 특성을 열화시키지 않고 외부 노이즈를 억압시키는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제안한다.
본 개시에 의하면, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와, 상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와, 상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 가산부를 구비하는 신호 처리 장치가 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와, 상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와, 상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제1 비트 확장기와, 상기 제1 비트 확장기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 제1 가산부를 구비하는 신호 처리 장치가 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조부와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저부와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저부와, 상기 제1 이퀄라이저부 또는 상기 제2 이퀄라이저부에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연부와, 상기 제1 델타 시그마 변조부, 상기 지연부 및 상기 제1 이퀄라이저부의 출력을 가산하는 제1 가산부와, 상기 제1 가산부의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와, 상기 필터부의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조부와, 상기 제2 델타 시그마 변조부, 상기 지연부 및 상기 제2 이퀄라이저부의 출력을 가산하는 제2 가산부를 구비하는 신호 처리 장치가 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 양자화 비트수 b의 디지털 신호에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 포함하는 신호 처리 방법이 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 것과, 양자화 비트수가 c로 확장된 디지털 신호와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 포함하는 신호 처리 방법이 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 입력된 아날로그 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저 처리를 행하는 것과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저 처리를 행하는 것과, 상기 제1 이퀄라이저 처리 또는 상기 제2 이퀄라이저 처리에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연 처리를 행하는 것과, 상기 제1 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제1 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것과, 상기 제1 가산 처리의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터 처리를 행하는 것과, 상기 필터 처리의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과, 상기 제2 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제2 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것을 포함하는 신호 처리 방법이 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 컴퓨터에, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 양자화 비트수 b의 디지털 신호에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 실행시키는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 컴퓨터에, 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과, 상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 것과, 양자화 비트수가 c로 확장된 디지털 신호와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 실행시키는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
또한 본 개시에 의하면, 컴퓨터에, 입력된 아날로그 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저 처리를 행하는 것과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저 처리를 행하는 것과, 상기 제1 이퀄라이저 처리 또는 상기 제2 이퀄라이저 처리에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연 처리를 행하는 것과, 상기 제1 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제1 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것과, 상기 제1 가산 처리의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터 처리를 행하는 것과, 상기 필터 처리의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과, 상기 제2 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제2 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것을 실행시키는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 오디오 특성을 열화시키지 않고 외부 노이즈를 억압시키는 것이 가능한, 신규이면서도 개량된 신호 처리 장치, 신호 처리 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.
또한, 상기 효과는 반드시 한정적인 것은 아니고, 상기 효과와 함께, 또는 상기 효과 대신에, 본 명세서에 나타내어진 어느 효과, 또는 본 명세서로부터 파악될 수 있는 다른 효과가 발휘되어도 된다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 개시의 제5 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.
1. 개요
2. 제1 실시 형태(피드 포워드 방식)
3. 제2 실시 형태(피드 포워드 방식)
4. 제3 실시 형태(피드백 방식)
5. 제4 실시 형태(피드백 방식+피드 포워드 방식)
6. 제5 실시 형태(피드백 방식)
7. 정리
<1. 개요>
본 개시의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하기 전에, 본 개시의 실시 형태의 개요를 설명한다.
상술한 바와 같이, 일반적인 노이즈 캔슬링 시스템은, 노이즈 검출용 마이크로폰으로 집음된 노이즈를 제거하는 신호를 생성하고, 오디오 신호에 가산함으로써 외부 노이즈를 억압하는 것이다. 그리고, 노이즈 캔슬링 시스템에는, 피드 포워드 방식, 피드백 방식, 피드 포워드 방식과 피드백 방식을 조합한 방식이 있다. 피드 포워드 방식은, 헤드폰의 하우징의 외측에 마련되는 마이크로폰에 의해 집음된 음성 신호(외부 노이즈)를 제거하기 위한 신호 처리를 행하는 방식이다. 피드백 방식은, 헤드폰의 하우징의 내측에 마련되는 마이크로폰에 의해 집음된 음성 신호(내부 노이즈)를 제거하기 위한 신호 처리를 행하는 방식이다.
예를 들어 상기 특허문헌 1에는, 피드 포워드 방식에 의해 외부 노이즈를 억압하는 노이즈 캔슬링 시스템에 대한 기술이 개시되어 있다. 피드 포워드 방식에서는, 마이크로폰에 의해 집음된 음성 신호를 캔슬하기 위한 노이즈 캔슬링 신호와 합성하기 위해, 디지털 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 대하여 비트 확장기에 의한 비트 확장이 행해진다. 이것은, 노이즈 캔슬링 신호와 오디오 신호의 양자화 비트수를 맞추기 위해서이다. 노이즈 캔슬링 신호와 오디오 신호가 합성되면, 델타 시그마 변조기, 저역 통과 필터를 통해 아날로그 신호로 변환되고, 증폭기를 통해 헤드폰이나 이어폰으로부터 소리가 주력된다.
또한 피드백 방식에 있어서도, 마이크로폰에 의해 집음된 음성 신호를 캔슬하기 위한 노이즈 캔슬링 신호와 합성하기 위해, 디지털 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 대하여 이퀄라이저에 의한 비트 확장이 행해진다. 노이즈 캔슬링 신호와 오디오 신호가 합성되면, 델타 시그마 변조기, 저역 통과 필터를 통해 아날로그 신호로 변환되고, 증폭기를 통해 헤드폰이나 이어폰으로부터 소리가 주력된다.
여기서, 오디오 신호로서, 샘플링 주파수가 메가헤르츠 오더(예를 들어 2.8㎒)이고, 양자화 비트수가 1비트인 DSD 방식의 오디오 신호가 사용된 경우, 양자화 비트수가 예를 들어 16비트인 노이즈 캔슬링 신호와의 합성을 위해 오디오 신호의 양자화 비트수가 16비트로 확장된다. 그리고, 노이즈 캔슬링 신호와 오디오 신호가 합성되면, 델타 시그마 변조기에 의해 양자화 비트수가 1비트인 신호로 변환된다. 여기서, DSD 방식의 오디오 신호의 특성 변화에 주목하면, 델타 시그마 변조기를 통과함으로써 양자화 노이즈가 부가되는 것은 피할 수 없고, 결과로서 오디오 특성의 열화가 발생해 버린다. 델타 시그마 변조기를 통과하는 것에 의한 오디오 특성의 열화는, 피드백 방식에 있어서도 마찬가지로 발생한다.
따라서 본건 개시자는, 상술한 점을 감안하여, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고 외부 노이즈를 억압시키는 것이 가능한 노이즈 캔슬링 시스템에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 본건 개시자는, 이하에서 설명하는 바와 같이, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고 외부 노이즈를 억압시키는 것이 가능한 노이즈 캔슬링 시스템을 고안하기에 이르렀다.
이상, 본 개시의 실시 형태의 개요에 대하여 설명하였다.
<2. 제1 실시 형태(피드 포워드 방식)>
제1 실시 형태로서, 피드 포워드 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않는 노이즈 캔슬링 시스템의 예를 설명한다.
도 1은 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다. 이하, 도 1을 사용하여 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 마이크로폰(111)과, 증폭기(112)와, A/D 컨버터부(120)와, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)와, 델타 시그마 변조기(132)와, 가산기(134)와, PWM(Pulse Width Modulation; 펄스폭 변조) 변환부(136)와, 아날로그 LPF(Low Pass Filter)(138)와, 파워 증폭기(140)와, 헤드폰(150)을 포함하여 구성된다. 도 1에 도시한 헤드폰(150)은, 드라이버(151, 152)를 포함하고, L(좌) 및 R(우)에 의한 2채널 스테레오에 대응한 것이지만, 도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성은, L 채널 또는 R 채널 중 적어도 어느 것에 대응한 것이다. 그리고, 도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스의 샘플링 주파수는 64Fs(2.8224㎒), 양자화 비트수가 1비트인 것으로 한다. 도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스는 DSD 방식의 오디오 소스인 것으로 하지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
마이크로폰(111)은, 캔슬 대상이 되는 헤드폰(150)의 주위의 외부음(외부 노이즈)을 집음한다. 피드 포워드 방식의 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서는, 마이크로폰(111)은, 실제로는 헤드폰(150)의 L, R의 편측 채널마다, 대응하는 하우징 외부에 마련된다. 도 1에서는, L 채널 또는 R 채널 중 어느 한쪽의 채널에 대응하여 마련되어 있는 마이크로폰(111)이 도시되어 있는 것으로 한다.
증폭기(112)는, 마이크로폰(111)이 집음한 외부음을 증폭시켜, 아날로그의 오디오 신호로 한다.
A/D 컨버터부(120)는, 증폭기(112)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를 디지털의 오디오 신호로 변환한다. A/D 컨버터부(120)는, 델타 시그마 변조기(121)를 포함한다. 델타 시그마 변조기(121)는, 증폭기(112)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를, 디지털 오디오 소스와 동일한 샘플링 주파수(64Fs) 및 양자화 비트수(1비트)의 디지털 신호로 변환한다. 또한, 이하의 설명 및 도면 중에서는, 신호의 샘플링 주파수와 양자화 비트수를 [샘플링 주파수, 양자화 비트수]로 표기한다. [64Fs, 1bit]이면, 그 신호는 샘플링 주파수가 64Fs, 양자화 비트수가 1비트인 것을 나타내고 있다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)는, A/D 컨버터부(120)로부터 출력되는 디지털의 오디오 신호, 즉, 마이크로폰(111)이 집음한 외부음을 집음하여 얻은 디지털의 오디오 신호를 입력한다. 그리고 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)는, 입력한 디지털의 오디오 신호를 이용하여, 드라이버(151)로부터 출력해야 할 소리로서, 드라이버(151)에 대응하는 헤드폰(150)의 장착자의 귀에 도달하여 들릴 수 있는 외부음을 캔슬하는 작용을 갖는 소리의 오디오 신호(캔슬용 음성 신호)를 생성한다. 캔슬용 음성 신호로서 가장 간단한 것으로서는, 예를 들어 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)에 입력된 오디오 신호, 즉, 외부음을 집음하여 얻은 오디오 신호에 대하여 역특성, 역위상이 되는 신호이다. 실제로는, 노이즈 캔슬링 시스템의 계 중에 있어서의 회로나 공간 등의 전달 특성을 고려한 특성이 부여된다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)는, 예를 들어 FIR(Finite Impulse Response) 필터로서 구성된다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)는, 입력이 [64Fs, 1bit], 출력이 [64Fs, 16bit]가 되는 필터로서 구성된다. 따라서, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)의 출력은 멀티 비트화된다.
델타 시그마 변조기(132)는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)가 출력하는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호에 있어서의 양자화 비트수를 1비트로 변환한다. 즉, 델타 시그마 변조기(132)는 노이즈 캔슬용 디지털 필터(130)가 출력하는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호로부터, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를 생성한다.
가산기(134)는, 디지털 오디오 소스의 신호와, 델타 시그마 변조기(132)가 출력하는 신호를 가산한다. 가산기(134)에 의한 가산 후의 신호는, 0과 1의 2치를 취할 수 있는 2개의 신호끼리의 가산이기 때문에, 0, 1, 2의 3개의 값을 취할 수 있는 2비트의 신호가 된다. 즉 가산기(134)는, [64Fs, 2bit]의 디지털 신호를 생성한다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(130), 델타 시그마 변조기(132), 가산기(134)는, 예를 들어 DSP(Digital Signal Processor)에 마련될 수 있다. 이 DSP는, 예를 들어 하나의 칩 부품으로서 제공되어도 된다.
PWM 변환부(136)는, 가산기(134)가 출력하는 [64Fs, 2bit]의 디지털 신호에 대한 PWM 변조를 행한다. 그리고 아날로그 LPF(138)는, PWM 변환부(136)가 출력하는 신호를 입력하여, 아날로그의 오디오 신호를 생성한다. 아날로그 LPF(138)가 생성한 아날로그의 오디오 신호는, 파워 증폭기(140)에 입력된다. 파워 증폭기(140)는, 입력된 오디오 신호를 증폭하고, 그 출력에 의해, 헤드폰(150)에 있어서의 한쪽의 귀에 대응하는 드라이버(151)를 구동한다.
여기서, 도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스의 신호 패스에 주목한다. 디지털 오디오 소스의 신호는, 양자화 노이즈의 요인이 되는 델타 시그마 변조기를 통과하지 않는다. 즉, 디지털 오디오 소스의 신호는, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호인 상태 그대로, [64Fs, 1bit]의 캔슬용 음성 신호와 합성되고, 또한 델타 시그마 변조기를 통하지 않고, PWM 변환부(136) 및 아날로그 LPF(138)를 통해 아날로그의 오디오 신호로 변환된다.
따라서, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고, 디지털 오디오 소스의 소리를 양호하게 청취자에게 전달할 수 있다.
<3. 제2 실시 형태(피드 포워드 방식)>
제2 실시 형태로서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 피드 포워드 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않는 노이즈 캔슬링 시스템의 예를 설명한다.
도 2는 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다. 이하, 도 2를 사용하여 본 개시의 제2 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 2에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스는 DSD 방식의 오디오 소스인 것으로 하지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
도 2에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템은, 도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템과 비교하면, 디지털 오디오 소스로부터의 신호가 캔슬용 음성 신호와 합성되어 있지 않다. 도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 드라이버(151)에의 입력 계통은 1계통으로 나타냈지만, 실제로는, 드라이버(151)로는 정부 2개의 단자가 있고, 도 1에 도시한 예에서는, 한쪽의 단자는 접지되어 있다. 한편, 도 2에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에서는, 드라이버(151)의 한쪽의 단자(도 2의 예에서는 - 단자)에 캔슬용 음성 신호에 기초한 아날로그 신호가 입력되고, 다른 쪽의 단자(도 2의 예에서는 + 단자)에 디지털 오디오 소스에 기초한 아날로그 신호가 입력되고 있다. 즉, 도 2에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에서는, 드라이버(151)가 BTL(Bridged Transformer Less) 접속의 형태를 갖고 있다.
즉, 도 2에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에서는, PWM 변환부(136)에 있어서 PWM 변조가 행해진다.
도 1에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의, 가산기(134)에 의한 합성이 아니라, 도 2에 도시한 바와 같은 BTL 접속에 의해서도 마찬가지로, 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고, 디지털 오디오 소스의 소리를 양호하게 청취자에게 전달할 수 있다.
<4. 제3 실시 형태(피드백 방식)>
제3 실시 형태로서, 피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않는 노이즈 캔슬링 시스템의 예를 설명한다.
도 3은 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다. 이하, 도 3을 사용하여 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예에 대하여 설명한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제1 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 마이크로폰(211)과, 증폭기(212)와, A/D 컨버터부(220)와, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)와, 델타 시그마 변조기(232, 243)와, 비트 확장기(234, 244, 245)와, 이퀄라이저(241)와, 지연기(242)와, 가산기(246, 247)와, PWM 변환부(248)와, 아날로그 LPF(249)와, 파워 증폭기(250)와, 헤드폰(260)을 포함하여 구성된다. 도 3에 도시한 헤드폰(260)은, 드라이버(261, 262)를 포함하고, L(좌) 및 R(우)에 의한 2채널 스테레오에 대응한 것이지만, 도 3에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성은, L 채널 또는 R 채널 중 적어도 어느 것에 대응한 것이다. 그리고, 도 3에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스는 [64Fs, 1bit]인 것으로 한다. 도 3에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스는 DSD 방식의 오디오 소스인 것으로 하지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
마이크로폰(211)은, 캔슬 대상이 되는 헤드폰(260)의 하우징의 내부에 있어서의, 드라이버(261)가 출력하는 소리와, 하우징의 내부에 침입하는 외부음을 집음한다. 피드백 방식의 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서는, 마이크로폰(211)은, 실제로는 헤드폰(260)의 L, R의 편측 채널마다, 대응하는 하우징 내부에 마련된다. 도 3에서는, L 채널 또는 R 채널 중 어느 한쪽의 채널에 대응하여 마련되어 있는 마이크로폰(211)이 도시되어 있는 것으로 한다.
증폭기(212)는, 마이크로폰(211)이 집음한 외부음을 증폭시켜, 아날로그의 오디오 신호로 한다.
A/D 컨버터부(220)는, 증폭기(212)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를 디지털의 오디오 신호로 변환한다. A/D 컨버터부(220)는, 델타 시그마 변조기(221)를 포함한다. 델타 시그마 변조기(221)는, 증폭기(212)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를, 디지털 오디오 소스와 동일한 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호로 변환한다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)는, A/D 컨버터부(220)로부터 출력되는 디지털의 오디오 신호, 즉, 마이크로폰(211)이 집음한 헤드폰(260)의 드라이버(261) 측의 하우징의 내부음을 집음하여 얻은 디지털의 오디오 신호를 입력한다. 그리고 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)는, 입력한 디지털의 오디오 신호를 이용하여, 드라이버(261)로부터 출력해야 할 소리로서, 드라이버(261)에 대응하는 헤드폰(260)의 장착자의 귀에 도달하여 들릴 수 있는 외부음을 캔슬하는 작용을 갖는 소리의 오디오 신호(캔슬용 음성 신호)를 생성한다. 구체적으로는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)는, 마이크로폰(211)이 집음한 소리에 대해, 노이즈 캔슬을 위한 소정의 전달 함수 -β를 부여하는 처리를 행한다.
본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)는, 입력이 [64Fs, 1bit], 출력이 [64Fs, 16bit]가 되는 필터로서 구성된다. 따라서, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)의 출력은 멀티 비트화된다.
델타 시그마 변조기(232)는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)가 출력하는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호에 있어서의 양자화 비트수를 1비트로 변환한다. 즉, 델타 시그마 변조기(232)는 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)가 출력하는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호로부터, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를 생성한다.
비트 확장기(234)는, 델타 시그마 변조기(232)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, 비트 확장기(234)는, 신호의 값이 「1」이면 「001」(0.25)로, 「0」이면 「111」(-0.25)로, 각각 변환한다.
이퀄라이저(241)는, 디지털 오디오 소스에 대하여, 계수 β의 전달 함수에 의한 특성을 부여하는 것이다. 여기에서는, 이퀄라이저(241)는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호로 변환하고 있다. 델타 시그마 변조기(243)는, 이퀄라이저(241)의 출력에 대하여 델타 시그마 변조를 행하여, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호로 변환한다. 지연기(242)는, 디지털 오디오 소스로부터의 신호에 대해, 이퀄라이저(241) 및 델타 시그마 변조기(243)의 신호 처리에 의한 지연에 맞춘 소정의 지연 처리를 행한다.
비트 확장기(244)는, 델타 시그마 변조기(243)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, 비트 확장기(244)는, 신호의 값이 「1」이면 「001」(0.25)로, 「0」이면 「111」(-0.25)로, 각각 변환한다. 또한 비트 확장기(244)는, 지연기(242)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, 비트 확장기(245)는, 마찬가지로, 신호의 값이 「1」이면 「001」(0.25)로, 「0」이면 「111」(-0.25)로, 각각 변환한다. 가산기(246)는, 비트 확장기(244, 245)의 출력을 가산한다.
여기서 이퀄라이저(241)가 계수 β의 전달 함수에 의한 특성을 부여하는 이유를 설명한다. 피드백 방식의 경우, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)로부터 출력되는 캔슬용 음성 신호에는, 외부음에 대응하는 성분뿐만 아니라, 드라이버(261)로부터 출력된 디지털 오디오 소스의 소리를 집음한 성분도 포함된다. 즉, 디지털 오디오 소스의 소리의 성분에 대하여 1/(1+β)로 표현되는 전달 함수에 따른 특성이 부여되어 있다. 따라서, 미리 디지털 오디오 소스의 신호에 대하여 1/(1+β)인 1+β의 전달 함수에 의한 특성을 부여해 둔다. 이퀄라이저(241)는, 그 중, β의 전달 함수에 의한 특성을 부여하는 것이다. 가산기(246)에 의해 신호가 가산됨으로써, 디지털 오디오 소스에 대해, 1+β의 전달 함수에 의한 특성이 부여된 것과 등가로 된다. 가산기(246)의 가산 후의 신호는, 3비트의 「010」(0.5), 「000」(0), 「110」(-0.5)의 3개의 값을 취할 수 있다.
가산기(247)는, 비트 확장기(234)의 출력과, 가산기(246)의 출력을 가산한다. 가산기(247)의 가산 후의 신호는, 3비트의 「011」(0.75), 「001」(0.25), 「111」(-0.25), 「101」(-0.75)의 4개의 값을 취할 수 있다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(230)와, 델타 시그마 변조기(232, 243)와, 비트 확장기(234, 244, 245)와, 이퀄라이저(241)와, 지연기(242)와, 가산기(246, 247)는, 예를 들어 DSP에 마련될 수 있다. 이 DSP는, 예를 들어 하나의 칩 부품으로서 제공되어도 된다.
PWM 변환부(248)는, 가산기(247)가 출력하는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호에 대한 PWM 변조를 행한다. 그리고 아날로그 LPF(249)는, PWM 변환부(248)가 출력하는 신호를 입력하여, 아날로그의 오디오 신호를 생성한다. 아날로그 LPF(249)가 생성한 아날로그의 오디오 신호는, 파워 증폭기(250)에 입력된다. 파워 증폭기(250)는, 입력된 오디오 신호를 증폭하고, 그 출력에 의해, 헤드폰(260)에 있어서의 한쪽의 귀에 대응하는 드라이버(261)를 구동한다.
여기서, 도 3에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스의 신호 패스에 주목한다. 전달 함수에 의한 특성 β가 부여되어 있지 않은 디지털 오디오 소스의 신호(지연기(242)를 통한 신호)는, 양자화 노이즈의 요인이 되는 델타 시그마 변조기를 통과하지 않는다. 즉, 전달 함수에 의한 특성 β가 부여되어 있지 않은 디지털 오디오 소스의 신호는, 델타 시그마 변조기를 통하지 않고, PWM 변환부(248) 및 아날로그 LPF(249)를 통해 아날로그의 오디오 신호로 변환된다.
따라서, 본 개시의 제3 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고, 디지털 오디오 소스의 소리를 양호하게 청취자에게 전달할 수 있다.
<5. 제4 실시 형태(피드백 방식+피드 포워드 방식)>
제4 실시 형태로서, 피드백 방식과 피드 포워드 방식을 조합한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않는 노이즈 캔슬링 시스템의 예를 설명한다.
도 4는 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다. 이하, 도 4를 사용하여 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 4에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스는 DSD 방식의 오디오 소스인 것으로 하지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
도 4에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템은, 도 3에 도시한 피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템에, 피드 포워드 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템을 조합한 것이다. 즉, 도 4에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템은, 도 3에 도시한 피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템에, 마이크로폰(271), 증폭기(272)와, 델타 시그마 변조기(273, 275), 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274), 및 비트 확장기(276)가 추가 된 구성을 갖는다.
마이크로폰(271)은, 캔슬 대상이 되는 헤드폰(260)의 주위의 외부음(외부 노이즈)을 집음한다. 피드 포워드 방식의 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서는, 마이크로폰(271)은, 실제로는 헤드폰(260)의 L, R의 편측 채널마다, 대응하는 하우징 외부에 마련된다. 도 4에서는, L 채널 또는 R 채널 중 어느 한쪽의 채널에 대응하여 마련되어 있는 마이크로폰(271)이 도시되어 있는 것으로 한다.
증폭기(272)는, 마이크로폰(271)이 집음한 외부음을 증폭시켜, 아날로그의 오디오 신호로 한다. 델타 시그마 변조기(273)는, 증폭기(272)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를, 디지털 오디오 소스와 동일한 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호로 변환한다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)는, 델타 시그마 변조기(273)로부터 출력되는 디지털의 오디오 신호, 즉, 마이크로폰(271)이 집음한 외부음을 집음하여 얻은 디지털의 오디오 신호를 입력한다. 그리고 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)는, 입력한 디지털의 오디오 신호를 이용하여, 드라이버(261)로부터 출력해야 할 소리로서, 드라이버(261)에 대응하는 헤드폰(260)의 장착자의 귀에 도달하여 들릴 수 있는 외부음을 캔슬하는 작용을 갖는 캔슬용 음성 신호를 생성한다. 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)는, 예를 들어 FIR 필터로서 구성된다. 본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)는, 입력이 [64Fs, 1bit], 출력이 [64Fs, 16bit]가 되는 필터로서 구성된다. 따라서, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)의 출력은 멀티 비트화된다.
델타 시그마 변조기(275)는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)가 출력하는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호에 있어서의 양자화 비트수를 1비트로 변환한다. 즉, 델타 시그마 변조기(275)는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(274)가 출력하는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호로부터, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를 생성한다.
비트 확장기(276)는, 델타 시그마 변조기(275)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 4bit]의 디지털 신호로 변환한다. 본 실시 형태에서는, 마찬가지로 비트 확장기(234, 244, 245)도, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, [64Fs, 4bit]의 디지털 신호로 변환한다. 즉, 각 비트 확장기는, 4개의 디지털 신호의 가산에 대응하기 위해, 양자화 비트수가 1비트인 디지털 신호를 4비트로 확장하고 있다.
비트 확장기(276)가 출력하는 디지털 신호는, 가산기(247)에 있어서, 비트 확장기(234)의 출력과, 가산기(246)의 출력과 함께 가산된다.
도 4에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템은, 피드 포워드 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템과, 피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템이 조합되어 있음으로써, 보다 외부 노이즈의 억압 효과를 높일 수 있다. 그리고 본 개시의 제4 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고, 디지털 오디오 소스의 소리를 양호하게 청취자에게 전달할 수 있다.
<6. 제5 실시 형태(전후 삽입 피드백 방식)>
피드백 방식에 의한 노이즈 캔슬링 시스템으로서, 노이즈 캔슬을 위한 소정의 전달 함수를 부여하는 블록의 전후에 오디오 성분을 가산함으로써 외부 노이즈를 억압하면서 오디오 신호의 품질 열화를 억제하는 방식(전후 삽입 피드백 방식이라 칭함)이 알려져 있다. 전후 삽입 피드백 방식에 대해서는, 예를 들어 특허문헌 2(일본 특허 공개 제2009-33309호)에 기재가 있다.
본 개시의 제5 실시 형태에서는, 이 전후 삽입 피드백 방식에 있어서 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않는 노이즈 캔슬링 시스템을 설명한다.
도 5는 본 개시의 제5 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예를 도시하는 도면이다. 이하, 도 5를 사용하여 본 개시의 제5 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템의 구성예에 대하여 설명한다. 도 5에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스는 DSD 방식의 오디오 소스인 것으로 하지만, 본 개시는 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제5 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 마이크로폰(311)과, 증폭기(312)와, 델타 시그마 변조기(313, 324, 325, 332)와, 비트 확장기(314, 326, 327, 328, 333)와, 이퀄라이저(321, 322)와, 지연기(323)와, 가산기(329, 330, 334, 335)와, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)와, PWM 변환부(336)와, 아날로그 LPF(337)와, 파워 증폭기(338)와, 헤드폰(350)을 포함하여 구성된다.
마이크로폰(311)은, 캔슬 대상이 되는 헤드폰(350)의 하우징의 내부에 있어서의, 드라이버(351)가 출력하는 소리와, 하우징의 내부에 침입하는 외부음을 집음한다. 피드백 방식의 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서는, 마이크로폰(311)은, 실제로는 헤드폰(350)의 L, R의 편측 채널마다, 대응하는 하우징의 내부에 마련된다. 도 5에서는, L 채널 또는 R 채널 중 어느 한쪽의 채널에 대응하여 마련되어 있는 마이크로폰(311)이 도시되어 있는 것으로 한다.
증폭기(312)는, 마이크로폰(311)이 집음한 외부음을 증폭시켜, 아날로그의 오디오 신호로 한다.
델타 시그마 변조기(313)는, 증폭기(312)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를 디지털의 오디오 신호로 변환한다. 델타 시그마 변조기(313)는, 증폭기(312)로부터 출력되는 아날로그의 오디오 신호를, 디지털 오디오 소스와 동일한 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호로 변환한다.
비트 확장기(314)는, 델타 시그마 변조기(313)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, 비트 확장기(314)는, 신호의 값이 「1」이면 「001」(0.25)로, 「0」이면 「111」(-0.25)로, 각각 변환한다.
이퀄라이저(321)는, 전방(front) 삽입측에 있어서의 소정의 목표 특성을 오디오 소스에 부여하는 처리 블록이다. 또한 이퀄라이저(322)는, 후방(rear) 삽입측에 있어서의 소정의 목표 특성을 오디오 소스에 부여하는 처리 블록이다. 이퀄라이저(321, 322)는, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 16bit]의 디지털 신호로 변환하고 있다. 지연기(323)는, 디지털 오디오 소스로부터의 신호에 대해, 이퀄라이저(321, 322) 및 델타 시그마 변조기(324, 325)의 신호 처리에 의한 지연에 맞춘 소정의 지연 처리를 행한다.
여기서, 전방 삽입측의 이퀄라이저 목표 특성 EQ1과 후방 삽입측의 이퀄라이저 목표 특성 EQ2는 어느 쪽도 대략 Mid Presence Filter(이하, MPF)가 되어, 이퀄라이징 조정되는 것이 일반적이다. MPF는 전달 함수를 "1+EQ"와 같이 전개 가능하기 때문에, 디지털 오디오 소스인 DSD 형식의 [64Fs, 1bit]는, 목표 특성 "1+EQ"의 "1"측과 "EQ"측의 처리로 분기되고, 그 후 합성된다. 지연기(323)를 통과하는 패스는, 이 전자의 "1"측의 처리에 상당하는 것이다.
델타 시그마 변조기(324)는, 이퀄라이저(321)로부터 출력되는 오디오 신호를, 디지털 오디오 소스와 동일한 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호로 변환한다. 델타 시그마 변조기(325)는, 이퀄라이저(321)로부터 출력되는 오디오 신호를, 디지털 오디오 소스와 동일한 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호로 변환한다.
비트 확장기(326, 327, 328)는, 각각, 델타 시그마 변조기(324), 지연기(323), 델타 시그마 변조기(325)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, 비트 확장기(326, 327, 328)는, 신호의 값이 「1」이면 「001」(0.25)로, 「0」이면 「111」(-0.25)로, 각각 변환한다.
가산기(329)는, 비트 확장기(326, 328)의 출력을 가산한다. 비트 확장기(326, 328)의 출력이 가산됨으로써 상술한 목표 특성 "1+EQ"가 달성된다. 가산기(329)의 가산 후의 신호는, 3비트의 「010」(0.5), 「000」(0), 「110」(-0.5)의 3개의 값을 취할 수 있다. 그리고 가산기(330)는, 비트 확장기(314)의 출력과, 가산기(329)의 출력을 가산한다. 가산기(330)의 가산 후의 신호는, 3비트의 「011」(0.75), 「001」(0.25), 「111」(-0.25), 「101」(-0.75)의 4개의 값을 취할 수 있다.
노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)는, 가산기(330)가 출력하는 신호, 즉, 마이크로폰(311)이 집음한 헤드폰(350)의 드라이버(351) 측의 하우징의 내부음을 집음하여 얻은 디지털의 오디오 신호가 포함되는 신호를 입력한다. 그리고 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)는, 입력한 디지털의 오디오 신호를 이용하여, 드라이버(351)로부터 출력해야 할 소리로서, 드라이버(351)에 대응하는 헤드폰(350)의 장착자의 귀에 도달하여 들릴 수 있는 외부음을 캔슬하는 작용을 갖는 소리의 오디오 신호(캔슬용 음성 신호)를 생성한다. 구체적으로는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)는, 마이크로폰(311)이 집음한 소리에 대해, 노이즈 캔슬을 위한 소정의 전달 함수 -β를 부여하는 처리를 행한다. 본 실시 형태에서는, β는 가변인 것으로 한다.
본 실시 형태에서는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)는, 입력이 [64Fs, 3bit], 출력이 [64Fs, 48bit]가 되는 필터로서 구성된다. 따라서, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)의 출력은 멀티 비트화된다.
델타 시그마 변조기(332)는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)가 출력하는 [64Fs, 48bit]의 디지털 신호에 있어서의 양자화 비트수를 1비트로 변환한다. 즉, 델타 시그마 변조기(332)는, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)가 출력하는 [64Fs, 48bit]의 디지털 신호로부터, [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를 생성한다.
비트 확장기(333)는, 델타 시그마 변조기(332)가 출력하는 [64Fs, 1bit]의 디지털 신호를, 여기에서는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로는, 비트 확장기(314)는, 신호의 값이 「1」이면 「001」(0.25)로, 「0」이면 「111」(-0.25)로, 각각 변환한다.
가산기(334)는, 비트 확장기(327, 328)의 출력을 가산한다. 비트 확장기(327, 328)의 출력이 가산됨으로써 상술한 목표 특성 "1+EQ"가 달성된다. 가산기(329)의 가산 후의 신호는, 3비트의 「010」(0.5), 「000」(0), 「110」(-0.5)의 3개의 값을 취할 수 있다. 그리고 가산기(335)는, 비트 확장기(333)의 출력과, 가산기(334)의 출력을 가산한다. 가산기(335)의 가산 후의 신호는, 3비트의 「011」(0.75), 「001」(0.25), 「111」(-0.25), 「101」(-0.75)의 4개의 값을 취할 수 있다.
델타 시그마 변조기(313, 324, 325, 332)와, 비트 확장기(314, 326, 327, 328, 333)와, 이퀄라이저(321, 322)와, 지연기(323)와, 가산기(329, 330, 334, 335)와, 노이즈 캔슬용 디지털 필터(331)는, 예를 들어 DSP에 마련될 수 있다. 이 DSP는, 예를 들어 하나의 칩 부품으로서 제공되어도 된다.
PWM 변환부(336)는, 가산기(335)가 출력하는 [64Fs, 3bit]의 디지털 신호에 대한 PWM 변조를 행한다. 그리고 아날로그 LPF(337)는, PWM 변환부(336)가 출력하는 신호를 입력하여, 아날로그의 오디오 신호를 생성한다. 아날로그 LPF(337)가 생성한 아날로그의 오디오 신호는, 파워 증폭기(338)에 입력된다. 파워 증폭기(338)는, 입력된 오디오 신호를 증폭하고, 그 출력에 의해, 헤드폰(350)에 있어서의 한쪽의 귀에 대응하는 드라이버(351)를 구동한다.
여기서, 도 5에 도시한 노이즈 캔슬링 시스템에 있어서의 디지털 오디오 소스의 신호 패스에 주목한다. 전달 함수에 의한 특성 β가 부여되어 있지 않은 디지털 오디오 소스의 신호(즉, 지연기(323), 가산기(334, 335)를 통한 신호)는, 양자화 노이즈의 요인이 되는 델타 시그마 변조기를 통과하지 않는다. 즉, 전달 함수에 의한 특성 β가 부여되어 있지 않은 디지털 오디오 소스의 신호는, 델타 시그마 변조기를 통하지 않고, PWM 변환부(336) 및 아날로그 LPF(337)를 통해 아날로그의 오디오 신호로 변환된다.
따라서, 본 개시의 제5 실시 형태에 관한 노이즈 캔슬링 시스템은, 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고, 디지털 오디오 소스의 소리를 양호하게 청취자에게 전달할 수 있다.
<7. 정리>
이상 설명한 바와 같이 본 개시의 실시 형태에 따르면, 외부 노이즈를 억압할 때, 디지털 오디오 소스의 오디오 특성을 열화시키지 않고, 디지털 오디오 소스의 소리를 양호하게 청취자에게 전달할 수 있는 노이즈 캔슬링 시스템을 제공할 수 있다.
각 장치에 내장되는 CPU, ROM 및 RAM 등의 하드웨어를, 상술한 각 장치의 구성과 동등한 기능을 발휘시키기 위한 컴퓨터 프로그램 작성이 가능하다. 또한, 해당 컴퓨터 프로그램을 기억시킨 기억 매체도 제공되는 것이 가능하다. 또한, 기능 블록도에서 나타낸 각각의 기능 블록을 하드웨어로 구성함으로써, 일련의 처리를 하드웨어로 실현할 수도 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 개시의 기술적 범위는 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 개시의 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는, 어디까지나 설명적 또는 예시적인 것이며 한정적이지는 않다. 즉, 본 개시에 관한 기술은, 상기 효과와 함께, 또는 상기 효과 대신에, 본 명세서의 기재로부터 당업자에게는 명백한 다른 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 이하와 같은 구성도 본 개시의 기술적 범위에 속한다.
(1)
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와,
상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와,
상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와,
상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 가산부를 구비하는, 신호 처리 장치.
(2)
상기 아날로그 신호는, 헤드폰의 소정 위치에 마련되는 마이크로폰으로 집음된 음성인, 상기 (1)에 기재된 신호 처리 장치.
(3)
상기 소정의 필터 특성은 상기 헤드폰에 대하여 피드 포워드 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성인, 상기 (2)에 기재된 신호 처리 장치.
(4)
상기 입력 디지털 신호는, DSD 방식의 오디오 신호인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 것에 기재된 신호 처리 장치.
(5)
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와,
상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와,
상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와,
상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제1 비트 확장기와,
상기 제1 비트 확장기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 제1 가산부를 구비하는, 신호 처리 장치.
(6)
상기 아날로그 신호는, 헤드폰의 소정 위치에 마련되는 마이크로폰으로 집음된 음성인, 상기 (5)에 기재된 신호 처리 장치.
(7)
상기 소정의 필터 특성은 상기 헤드폰에 대하여 피드백 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성인, 상기 (6)에 기재된 신호 처리 장치.
(8)
상기 제1 가산부에, 상기 헤드폰에 대하여 피드 포워드 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시킨 디지털 신호가 더 가산되는, 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 신호 처리 장치.
(9)
상기 입력 디지털 신호에 대하여 소정의 목표 특성에 등화하는 이퀄라이저부와,
상기 이퀄라이저부의 출력에 대하여 제3 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제3 델타 시그마 변조기와,
상기 이퀄라이저부 및 상기 제3 델타 시그마 변조기에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하는 지연부와,
상기 제3 델타 시그마 변조기의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제2 비트 확장기와,
상기 지연부의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제3 비트 확장기와,
상기 제2 비트 확장기와 상기 제3 비트 확장기의 출력을 가산하여 상기 제1 가산부에 출력하는 제2 가산기를 더 구비하는, 상기 (5) 내지 (8) 중 어느 것에 기재된 신호 처리 장치.
(10)
상기 입력 디지털 신호는, DSD 방식의 오디오 신호인, 상기 (5) 내지 (9) 중 어느 것에 기재된 신호 처리 장치.
(11)
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조부와,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저부와,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저부와,
상기 제1 이퀄라이저부 또는 상기 제2 이퀄라이저부에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연부와,
상기 제1 델타 시그마 변조부, 상기 지연부 및 상기 제1 이퀄라이저부의 출력을 가산하는 제1 가산부와,
상기 제1 가산부의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와,
상기 필터부의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조부와,
상기 제2 델타 시그마 변조부, 상기 지연부 및 상기 제2 이퀄라이저부의 출력을 가산하는 제2 가산부를 구비하는, 신호 처리 장치.
(12)
상기 아날로그 신호는, 헤드폰의 소정 위치에 마련되는 마이크로폰으로 집음된 음성인, 상기 (11)에 기재된 신호 처리 장치.
(13)
상기 소정의 필터 특성은 상기 헤드폰에 대하여 피드백 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성인, 상기 (12)에 기재된 신호 처리 장치.
(14)
상기 입력 디지털 신호는, DSD 방식의 오디오 신호인, 상기 (11) 내지 (13) 중 어느 것에 기재된 신호 처리 장치.
(15)
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 양자화 비트수 b의 디지털 신호에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 포함하는, 신호 처리 방법.
(16)
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 것과,
양자화 비트수가 c로 확장된 디지털 신호와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 포함하는, 신호 처리 방법.
(17)
입력된 아날로그 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
상기 제1 이퀄라이저 처리 또는 상기 제2 이퀄라이저 처리에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연 처리를 행하는 것과,
상기 제1 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제1 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것과,
상기 제1 가산 처리의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터 처리를 행하는 것과,
상기 필터 처리의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
상기 제2 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제2 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것을 포함하는, 신호 처리 방법.
(18)
컴퓨터에,
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 양자화 비트수 b의 디지털 신호에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 실행시키는, 컴퓨터 프로그램.
(19)
컴퓨터에,
입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 것과,
양자화 비트수가 c로 확장된 디지털 신호와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 실행시키는, 컴퓨터 프로그램.
(20)
컴퓨터에,
입력된 아날로그 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
상기 제1 이퀄라이저 처리 또는 상기 제2 이퀄라이저 처리에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연 처리를 행하는 것과,
상기 제1 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제1 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는, 제1 가산 처리를 행하는 것과,
상기 제1 가산 처리의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터 처리를 행하는 것과,
상기 필터 처리의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
상기 제2 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제2 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것을 실행시키는, 컴퓨터 프로그램.
111 : 마이크로폰
112 : 증폭기
134 : 가산기
140 : 파워 증폭기
150 : 헤드폰
151 : 드라이버
152 : 드라이버

Claims (20)

  1. 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와,
    상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와,
    상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와,
    상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 가산부를 구비하는 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아날로그 신호는, 헤드폰의 소정 위치에 마련되는 마이크로폰으로 집음된 음성인 신호 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소정의 필터 특성은 상기 헤드폰에 대해 피드 포워드 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성인 신호 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력 디지털 신호는, DSD 방식의 오디오 신호인 신호 처리 장치.
  5. 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 제1 델타 시그마 변조기를 포함하는, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 A/D 컨버터와,
    상기 A/D 컨버터의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와,
    상기 필터부의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제2 델타 시그마 변조기와,
    상기 제2 델타 시그마 변조기의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제1 비트 확장기와,
    상기 제1 비트 확장기의 출력과 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 제1 가산부를 구비하는 신호 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아날로그 신호는, 헤드폰의 소정 위치에 마련되는 마이크로폰으로 집음된 음성인 신호 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소정의 필터 특성은 상기 헤드폰에 대해 피드백 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성인 신호 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가산부에, 상기 헤드폰에 대해 피드 포워드 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시킨 디지털 신호가 더 가산되는 신호 처리 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 입력 디지털 신호에 대하여 소정의 목표 특성에 등화하는 이퀄라이저부와,
    상기 이퀄라이저부의 출력에 대하여 제3 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 제3 델타 시그마 변조기와,
    상기 이퀄라이저부 및 상기 제3 델타 시그마 변조기에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하는 지연부와,
    상기 제3 델타 시그마 변조기의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제2 비트 확장기와,
    상기 지연부의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 제3 비트 확장기와,
    상기 제2 비트 확장기와 상기 제3 비트 확장기의 출력을 가산하여 상기 제1 가산부에 출력하는 제2 가산기를 더 구비하는 신호 처리 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 입력 디지털 신호는, DSD 방식의 오디오 신호인 신호 처리 장치.
  11. 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조부와,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저부와,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저부와,
    상기 제1 이퀄라이저부 또는 상기 제2 이퀄라이저부에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연부와,
    상기 제1 델타 시그마 변조부, 상기 지연부 및 상기 제1 이퀄라이저부의 출력을 가산하는 제1 가산부와,
    상기 제1 가산부의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터부와,
    상기 필터부의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조부와,
    상기 제2 델타 시그마 변조부, 상기 지연부 및 상기 제2 이퀄라이저부의 출력을 가산하는 제2 가산부를 구비하는 신호 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 아날로그 신호는, 헤드폰의 소정 위치에 마련되는 마이크로폰으로 집음된 음성인 신호 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 소정의 필터 특성은 상기 헤드폰에 대해 피드백 방식의 소음 저감 처리를 실행하기 위한 필터 특성인 신호 처리 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 입력 디지털 신호는, DSD 방식의 오디오 신호인 신호 처리 장치.
  15. 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 양자화 비트수 b의 디지털 신호에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 포함하는 신호 처리 방법.
  16. 입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 것과,
    양자화 비트수가 c로 확장된 디지털 신호와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 포함하는 신호 처리 방법.
  17. 입력된 아날로그 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
    상기 제1 이퀄라이저 처리 또는 상기 제2 이퀄라이저 처리에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연 처리를 행하는 것과,
    상기 제1 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제1 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것과,
    상기 제1 가산 처리의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터 처리를 행하는 것과,
    상기 필터 처리의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
    상기 제2 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제2 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것을 포함하는 신호 처리 방법.
  18. 컴퓨터에,
    입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 양자화 비트수 b의 디지털 신호에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력과, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 실행시키는 컴퓨터 프로그램.
  19. 컴퓨터에,
    입력된 아날로그 신호에 대하여 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하여 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호의 출력에 대하여 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 출력하는 것과,
    상기 제2 델타 시그마 변조 처리의 출력에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하는 것과,
    양자화 비트수가 c로 확장된 디지털 신호와, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호를 가산하는 것을 실행시키는 컴퓨터 프로그램.
  20. 컴퓨터에,
    입력된 아날로그 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제1 목표 특성에 등화하여 제1 등화 신호를 생성하고, 상기 제1 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제1 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
    상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 c의 입력 디지털 신호에 대하여 제2 목표 특성에 등화하여 제2 등화 신호를 생성하고, 상기 제2 등화 신호에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여, 소정의 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 이퀄라이저 처리를 행하는 것과,
    상기 제1 이퀄라이저 처리 또는 상기 제2 이퀄라이저 처리에서의 처리 지연과 동등한 지연을 상기 입력 디지털 신호에 부여하고, 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 지연 처리를 행하는 것과,
    상기 제1 델타 시그마 변조 처리, 상기 지연 처리 및 상기 제1 이퀄라이저 처리의 출력을 가산하는 제1 가산 처리를 행하는 것과,
    상기 제1 가산 처리의 출력에 대하여 소정의 필터 특성이 부여된 디지털 필터를 통과시켜, 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 b의 디지털 신호를 출력하는 필터 처리를 행하는 것과,
    상기 필터 처리의 출력에 대하여 델타 시그마 변조 처리를 행하여 상기 샘플링 주파수 및 양자화 비트수 a의 디지털 신호를 생성하고, 해당 디지털 신호에 대하여 양자화 비트수를 a로부터 c로 확장하여 출력하는 제2 델타 시그마 변조 처리를 행하는 것과,
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