KR20220149725A - 능동 소음 제어 기능을 갖는 인이어 헤드폰 장치 - Google Patents

Abstract

사람의 외이도에 삽입하기 위한 인이어 헤드폰 장치. 인이어 헤드폰 장치는 노이즈 마이크로폰, 라우드스피커 및 상기 노이즈 마이크로폰로부터 녹음된 음성 신호에 기초하여 능동 소음 제어 신호를 제공하기 위해 배치된 신호 처리기를 포함하고, 상기 라우드스피커는 상기 외이도에서 상기 능동 소음 제어 신호를 재생하도록 배치된다. 또한, 상기 장치는 하나 이상의 통기 요소들 및 하나 이상의 감쇠 요소들을 포함하는 감쇠 통기구를 포함하며, 상기 감쇠 통기구는 상기 외이도를 외부 음향 환경에 연결하도록 배치된다. 감쇠 통기구는 상기 외부 음향 환경에서 상기 외이도로의 내부 통기 전달 함수(H_VI)를 특징으로 한다. 감쇠 통기구는, 100Hz에서 2kHz까지의 공진 주파수 범위에서 상기 감쇠 통기구의 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 공진 크기가 20Hz 내지 100Hz의 기준 주파수 범위에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 기준 크기보다 최대 3dB 더 크도록 상기 하나 이상의 통기 요소들의 음향 공진을 감쇠하도록 배치된다.

Description

능동 소음 제어 기능을 갖는 인이어 헤드폰 장치

본 발명은 능동 소음 제어를 제공하기 위해 구성된 인이어 헤드폰 장치에 관한 것이다.

인이어 헤드폰 장치 분야는 특히 디지털 전자 장치의 기능이 증가함에 따라 빠르게 진화하고 있다. 헤드폰 장치의 주요 전망 중 하나는 능동 소음 제어 기능을 제공할 수 있는 것으로, 이는 마이크가 소리를 녹음하고 라우드스피커가 상쇄 간섭 원리를 활용하여 이 소리를 제거하는 피드백 프로세스이다. 그 결과, 예컨대 시끄러운 외부 환경으로부터의 원하지 않는 소음이 이와 같은 장치의 사용자의 외이도에서 상당히 감소될 수 있다.

그러나, 인이어 헤드폰 장치, 특히 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치는 장치의 기능을 훼손시키는 여러 문제점들을 갖고 있다. 하나의 예로서, 사용자가 활동적일 때 발생하는 동적 음향 누출이며, 특히 턱 움직임 동안 작은 공기 관이 외부 환경에서 외이도로 열려 외이도에 대한 단단한 분할을 방해한다. 이와 같은 누출은 원하지 않는 소음을 증가시킬 뿐만 아니라, 라우드스피커에 의해 수행되는 능동 소음 제어 및 사운드 재생을 심각하게 왜곡시킬 수 있다.

현대 전자 장치에 수용되는 연산 능력에도 불구하고, 동적 음향 누출에 의해 제공되는 급변하는 조건은 사용자에게 큰 왜곡 없이 디지털 신호 처리의 범위 내에서 적절하게 관리할 수 없다.

본 발명자들은 인이어 헤드폰의 능동 소음 제어와 관련된 전술한 문제점 및 과제를 확인하고, 후속적으로 공지 기술의 일부 단점들을 감소시킬 수 있는 후술되는 발명을 완성했다.

본 발명은 사람의 외이도에 삽입하기 위한 인이어 헤드폰 장치에 관한 것으로, 상기 인이어 헤드폰 장치는, 노이즈 마이크로폰으로부터의 녹음된 음성 신호에 기초하여 능동 소음 제어 신호를 제공하기 위해 배치되고 라우드스피커는 상기 외이도에서 상기 능동 소음 제어 신호를 재생하도록 배치되는, 노이즈 마이크로폰, 라우드스피커와 신호 처리기; 및 하나 이상의 통기 요소들 및 하나 이상의 감쇠 요소들을 포함하고, 외이도를 외부 음향 환경에 연결하도록 배치되는 감쇠 통기구를 포함하고; 상기 감쇠 통기구는 상기 외부 음향 환경으로부터 상기 외이도로의 내부 통기 전달 함수(H_VI)를 특징적 요소로 하고; 상기 감쇠 통기구는, 100Hz 내지 2kHz의 공진 주파수 범위에서의 상기 감쇠 통기구의 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 공진 크기가 20Hz 내지 100Hz의 기준 주파수 범위에서의 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 기준 크기보다 최대 3dB 더 크도록 상기 하나 이상의 통기 요소들의 음향 공진을 감쇠하도록 배치된다.

인이어 헤드폰 장치는 외이도 옆의 외이와 같은 사용자의 외이에 장치를 끼워맞춤으로써 사용자가 착용하도록 배치된 헤드폰 장치로 이해될 수 있다. 인이어 헤드폰 장치는 사용자의 외이도 내로 적어도 부분적으로 더 연장될 수 있다. 인이어 헤드폰 장치는 일반적으로 외이 및/또는 외이도 내에 적어도 부분적으로 맞도록 형상화되며, 이에 의해 사용자의 귀에 장치가 확실히 끼워지도록 한다. 인이어 헤드폰 장치는 인이어 헤드폰, 귀마개, 관내 헤드폰, 이어버드 또는 히어러블로도 이해될 수 있다.

인이어 헤드폰은 예컨대, 사용자가 주변을 방해하는 최소한의 사운드로 음원을 들을 수 있도록 할 수 있다. 따라서 인이어 헤드폰의 적용예들을 들면, 예컨대 미디어 청취, 통신 수행, 보청기 수행, 음성 명료도 향상 및 능동 소음 제어를 들 수 있다.

본 발명에 따른 인이어 헤드폰 장치는 노이즈 마이크로폰, 라우드스피커, 및 노이즈 마이크로폰로폰에 의해 기록된 소리에 기초하여 라우드스피커와 조합하여 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 신호 처리기를 포함한다.

소리는 가청 압력파로서 이해될 수 있다. 라우드스피커는 구동 신호를 수신하여 소리를 생성할 수 있다. 라우드스피커의 일부의 왕복 운동을 생성할 수 있는 교류, 예컨대 다이어프램은 공기를 밀어내어 수신된 구동 신호를 소리로 재생한다. 그리고 역으로, 압력파가 마이크로폰의 가동부를 왕복하여 전기 신호를 생성할 때, 마이크로폰은 전압 및/또는 전류에 기초하여 소리를 전기 신호로 변환할 수 있다.

능동 소음 제어는 원치 않는 소리와 반대 음압을 갖는 능동 소음 제어음을 추가하여 원치 않는 소리를 줄이는 방법으로 이해될 수 있다. 능동 소음 제어는 능동 소음 감소 또는 능동 소음 제거라고도 하며 일종의 피드백으로 생각할 수 있다.

능동적인 소음 제어를 제공하기 위해서는, 역 사운드를 생성하기 위해 원치 않는 소리의 추정 또는 표현이 필요하다. 이를 위해, 하나 이상의 마이크로폰을 포함하는 노이즈 마이크로폰이 제공되어 원하지 않는 소리의 표현을 녹음한다. 노이즈 마이크로폰은 주로 사용자의 외이도에서 나오는 소리를 녹음하기 위해 위치될 수 있는데, 즉, 사용자가 감지할 때 원치 않는 소리를 다소 직접적으로 측정하거나, 또는 사용자 주변 환경과 같이 외부 음향 환경에서 소리를 주로 녹음할 수 있고, 이는 헤드폰 장치의 내부 전달 함수(H_TI)를 통해 사용자가 감지할 때 원치 않는 소리를 간접적으로 나타낸다. 실시예는 또한, 동일한 장치의 외부 및 내부에서 모두 마이크로폰을 포함하는 분산 노이즈 마이크로폰을 가질 수 있음을 이해해야 한다.

노이즈 마이크로폰으로부터 녹음된 사운드에 기초하여, 능동 노이즈 제어 신호가 생성될 수 있으며, 이는 바람직하게는 라우드스피커에 의해 재생될 때 상쇄 간섭에 의해 사용자의 귀 안의 원치 않는 사운드를 제거하도록 설계된다. 바람직하게는, 이 신호는 원치않는 사운드의 가산 역이며 그 따라 예컨대 위상을 반전시키거나 극성을 반전시키나 또는 가산 역을 취함으로써 원치 않는 사운드로부터 얻어질 수 있다. 또한, 능동 소음 제어 신호는, 바람직하게는 실제 마이크, 라우드스피커 및 신호 처리 등의 비이상적인 주파수 응답을 고려하도록 조정되어, 재생된 소리가 실질적으로 가능한 원하지 않는 소리의 반전에 가깝도록 한다. 또한, 실제로, 능동 소음 제어는 바람직하게는 특정 주파수 대역, 예컨대 1kHz 미만의 가청 주파수로 제한될 수 있다.

능동 소음 제어 신호는, 헤드폰의 라우드스피커에 의해 재생되어 능동 소음 제어 사운드를 생성할 수 있고, 그에 따라 사용자의 귀 안에서 원하지 않는 소리를 제거할 수 있다. 동일한 라우드스피커가 동시에 다른 예컨대 음악 또는 연설과 같은 음성 신호를 방출할 수 있으며, 이 음성 신호는 바람직하게 능동 소음 제어에 의해 실질적으로 영향을 미치지 않을 수 있다.

능동 소음 제어는 종종 수동 소음 제어와 결합되며, 이는 일반적으로 소음 차단 재료에 의한 소음 감소로 이해될 수 있다. 실질적인 수동 소음 제어 기능이 없는 인이어 헤드폰 장치는 일반적으로 원하지 않는 소리를 적절하게 제거하기에 충분한 능동 소음 제어 소리를 생성하지 못할 수 있다. 따라서, 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치는 일반적으로 외이도와 외부 환경 사이에 대략 밀폐된 파티션을 제공하기 위해 배치된다. 이는 예컨대 음향 밀봉을 제공하기 위해 배치된 가요성 팁에 의해 달성될 수 있다.

실제로, 특히, 특히 턱 움직임 동안 귀의 불규칙한 기하학적 구조로 인해 인이어 헤드폰 장치에서 기밀 파티션을 달성하는 것이 불가능한다. 내구성, 비용 등을 고려할 때 팁을 최대한 유연하게 사용하더라도 거의 항상 헤드폰 장치를 통해 외이도로 새는 소리가 납니다. 노이즈 전달 함수의 이와 같은 동적 특성은 변화하는 내부 전체 전달 함수(H_TI)에 맞추기 위해 능동 소음 제어 신호를 생성하는 알고리즘을 지속적으로 적응시키기 위해 능동 소음 제어를 필요로 한다. 이와 같은 지속적인 적응은 누출이 변경되는 동안 각 필터 업데이트에 대한 필터 계수의 큰 변경을 추가로 요구할 수 있으며, 이로 인해 실제 잡음과 비교하여 능동 소음 제어 신호의 빈번한 불일치가 발생하며, 이는 가청 잡음을 유발할다.

다른 주파수의 소리가 한 지점에서 다른 지점으로 전파될 때 겪는 변환은 전달 함수 H(s)로 설명될 수 있다. 전달 함수는 모두, 전달 함수의 크기 또는 절대값 (G), 및 소리가 겪는 위상 변이(φ)를 통해 전파의 효율성을 설명할 수 있다. 위상 변이는 그룹 지연(τ_g)와 관련될 수 있으며, 이는 주파수에 대한 위상 변이(φ)?의 도함수의 음수이며 전파 동안 서로 다른 주파수들 간의 시간 지연 변화를 설명한다.

인이어 헤드폰 장치와 관련하여, 외부 환경에서 외이도로 전파될 때 소리가 어떻게 영향을 받는지를 설명하는 전달 함수는 내부 전체 전달 함수(H_TI)에 의해 설명될 수 있다. 바람직하게는, 인이어 헤드폰 장치의 능동 소음 제어는 이와 같은 내부 전체 전달 함수(H_TI)에 따라 기능하도록 설계되며, 에컨대 장치를 통해 잡음이 효율적으로 전달되는 주파수는 비효율적으로 전달되는 주파수보다 사용자의 외이도에서 더 큰 진폭의 능동 소음 제어 신호가 제거될 필요가 있다.

또한, 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 외부 환경에서 외이도로 전송될 때 주파수가 어느 정도 지연되는지를 설명하는 연관된 위상 변이/그룹 지연을 가지고 있다. 바람직하게는 능동 소음 제어는 이 그룹 지연에 따라 기능하도록 설계된다. 주파수가 큰 그룹 지연으로 전송되는 경우 해당 능동 소음 제어 신호가 그에 따라 지연되어야 한다.

전술한 바와 같이, 능동 소음 제어는, 능동 소음 제어 신호를 생성하기 위해 노이즈 마이크로폰에 의해 녹음된 신호에 의존한다. 그러나, 노이즈 마이크로폰은 또한, 헤드폰 장치를 통한 누출 및/또는 헤드폰 장치 자체를 통해 외이도를 빠져나가는 소망 음성 신호의 임의의 소리를 녹음할 수 있다. 이는 라우드스피커 피드백으로 지칭될 수 있는 바람직하지 않은 피드백 효과를 야기할 수 있다. 라우드스피커 피드백은, 프로세서가 라우드스피커가 생성하는 사운드를 적어도 대략적으로 알고 있다는 사실에 기초하여 그에 따라 신호 처리를 수행함으로써 어드레스되고 제거될 수 있다. 그와 같이 하기 위해, 소리가 외이도로부터 외부 환경, 특히 마이크로폰으로 전송되는 효율성을 설명하는 적절하게 특성화된 전달 함수가 필요한다. 이 전달 함수는 외부 총 전달 함수(H_TO)로 지칭될 수 있다.

본 발명자들은, 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 전형적인 인이어 헤드폰 장치의 일부 또는 모든 사용 사례에서 성능에 실질적으로 부정적인 영향을 미치는 다수의 문제들 및 과제들을 확인하였다. 이하에 이와 같은 두드러진 문제를 자세히 소개한다. 그 후, 본 발명자들에 의해 상상되고 개발된 이와 같은 문제들에 대한 반직관적이지만 간단한 해결책이 제시된다.

음향 밀봉을 갖는 인이어 헤드폰 장치의 일반적인 문제는, 외이도가 막힐 때 발생하고 사용자가 말할 때 가장 두드러지는 폐색 효과이다. 사용자 자신의 말은 진동의 형태로 뼈와 조직에 의해 전달될 수 있으며, 이는 차례로 외이도를 진동시키고 외이도 내에서 음압을 발생시킬 수 있다. 특히 저주파에서, 이 음압은 외이도가 헤드폰 장치에 의해 차단되거나 막힐 때 크게 증가한다. 따라서, 사용자는 말하거나 차단 장치를 착용할 때 사용자 자신의 목소리가 흐릿하거나, 속이 비어 있거나, 부밍이 있거나, 울려 퍼지거나, 왜곡된 재생을 경험하게 된다.

인이어 헤드폰 장치의 폐색 효과는, 외이도를 외부 환경에 연결하도록 배치된 통기구, 즉 채널 또는 덕트에 의해 억제될 수 있다. 그러나 이는 여러 가지 이유로 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치에 통합하는 논리적 요소가 아니다. 특히, 이와 같은 장치는 수동적 소음 제어에 의존하며 통기구는 소음이 헤드폰을 통해 외이도로 훨씬 쉽게 전파되도록 하기 때문에 일반적으로 수동적 소음 제어를 훼손시킬 수 있다.

더욱이, 통기구의 추가는 장치가 착용될 때 헬름홀츠 공명(Helmholtz Resonance)을 도입한다. 헬름홀츠 공명은 공동, 예컨대 외이도는 포트 또는 목, 예컨대 통기구에 의해 주변 환경에 음향적으로 결합된다. 목에 있는 공기나 기단(air mass)이 움직이면, 공동 내부의 압력이 영향을 받고 목의 기단에 복원력으로 작용한다. 이와 같이, 움직일 때 목의 기단은 고유 주파수로 왕복할 수 있으며, 이는 시스템의 헬름홀츠 공명의 특성 주파수로 이해될 수 있다.

따라서, 통기구를 갖는 인이어 장치는, 장치 착용 시, 종종 가청 범위에서 매우 불편한 주파수, 예컨대, 사용자의 외이도에서 약 1kHz의 특징적인 주파수를 갖는 헬름홀츠 공명을 도입할 수 있다. 결과적으로, 사용자는 이 특성 주파수에서 원치 않는 사운드 증폭을 경험하게 된다. 능동 소음 제어를 제공하기 위해 구성되는 인이어 헤드폰 장치는 이 특성 주파수에서 능동 소음 제어를 적절하게 제공하지 못할 수 있다.

또한, 소망 음성 신호의 음향 재생, 예컨대 헬름홀츠 공명의 특성 주파수에 가까운 주파수 범위에서 음향 헬름홀츠 공명의 존재로 인해 음악이나 통신이 크게 왜곡될 수 있다.

부가적으로, 저주파 노이즈를 외이도로부터 빠져나가게 함으로써 폐색 효과를 감소시키도록 배치된 통기구는 또한, 소망 음성 신호, 예컨대 음악 신호의 기저 주파수 영역에서 사운드가 외이도를 떠나도록 할 것이다. 결과적으로, 기저 주파수 영역에서 소망 음성 신호의 음향 재생은 저하된다. 종종 인이어 헤드폰 장치에 사용할 수 있는 작은 라우드스피커는 이상적인 베이스 재생 기능보다 훨씬 낮고 통기구의 베이스 저하 효과를 상쇄하기 위해 증폭된 레벨에서 베이스를 재생할 수 없다.

인이어 헤드폰 장치의 다른 문제는, 다른 사용자의 다른 외이의 다양한 모양 및 크기와 관련이 있다. 한 사용자의 외이도는 예컨대 다른 사용자의 외이도와 다른 체적을 가질 수 있다. 또한, 인이어 헤드폰 장치는 사용자의 귀에 삽입될 때마다 매번 정확히 같은 위치에 삽입되지 않을 수 있다. 이와 같은 다양한 조건은 사용자 변동으로 지칭될 수 있으며, 예컨대 기저 주파수 영역에서 인이어 헤드폰 장치의 성능에 영향을 미칠 수 있다.

사용자의 변경은 내부 전체 전달 함수(H_TI)에 영향을 미친다. 능동 소음 제어는 이 전달 함수의 크기에 따라 달라지므로 인이어 헤드폰 장치를 착용할 때마다 모든 사용자에게 최적으로 인지되는 능동 소음 제어를 제공하기가 어렵다. 능동 소음 제어는 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 위상에 더 의존하며, 이는 추가 왜곡으로 이어지는 사용자 변동에 의해 영향을 받을 수도 있다. 적응형 필터가 사용되지만 내부 전체 전달 함수(H_TI)가 빠르게 또는 많이 변경되는 경우, 적응형 필터는 가청 잡음을 생성하지 않고 변경 사항을 따르지 못할 수 있다.

반전된 전달 함수에 대해 유사한 변화가 발생할 수 있으며, 즉 외부 전체 전달 함수(H_TO)는 인이어 헤드폰 장치를 착용할 때마다 사용자들 사이에 변경될 수 있다. 결과적으로, 라우드스피커에서 나오는 소리가 마이크에 도달하는 효율성은 사용자 변경으로 인해 예측할 수 없기 때문에, 라우드스피커 피드백을 적절하게 처리하는 것이 어렵다.

또한, 사용자의 편차로 인해, 기저 주파수 영역에서 소망 음성 신호의 음향 재생이 저하된다.

인이어 헤드폰 장치의 또 다른 문제는 동적 음향 누출과 관련이 있다. 이는 특히 사용자 턱 움직임 동안 발생할 수 있으며, 이는 일반적으로 외이도와 외부 환경 사이의 대략적인 기밀 파티션 또는 음향 밀봉을 교란시킬 수 있다. 예컨대, 사용자가 말하거나 씹는 동안, 헤드폰 팁과 외이도 사이의, 누출부로도 지칭되는 작은 공기관(누출이라고도 함)은 계속해서 열리고 닫힐 수 있거나 적어도 유연한 팁의 소리 전파 특성을 변경할 수 있다.

능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치의 경우, 동적 음향 누출이 특히 문제가 된다. 첫째, 동적 음향 누출로 인해 갑자기 원하지 않는 소음이 발생할 수 있다. 둘째, 동적 음향 누출은 내부 전체 전달 함수(H_TI)와 관련된 크기를 변경할 수 있으며, 이는 일반적으로 이 전달 함수에 의존하기 때문에 능동 소음 제어를 왜곡할 수 있다. 유사하게, 외부로의 전체 전달 함수(H_TO)는 동적 음향 누출에 의한 영향을 받으며, 결과적으로, 모든 라우드스피커 피드백도 변경되어, 능동 소음 제어 신호의 바람직하지 않은 왜곡을 초래할 수 있다. 또한, 음향 누출은 내부 전체 전달 함수(H_TI)와 관련된 그룹 지연에 큰 영향을 미쳐 능동 소음 제어를 더욱 왜곡할 수 있다.

더욱이, 동적 음향 누출은 외이도에서 외부 음향 환경으로의 전달 효율에 영향을 미치기 때문에, 이에 따라 라우드스피커에서 사용자의 고막으로의 전달 효율에 영향을 미치므로, 소망 음성 신호의 재생, 예컨대, 사용자에 의해 인식되는 음악도 왜곡될 수 있다.

능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치 분야에서 제시된 문제는 다음과 같이 요약될 수 있다:

- 헬름홀츠 공명 도입으로 인한 능동 소음 제어 저하 없이 폐색 효과를 억제할 수 없다.

- 헬름홀츠 공명의 도입으로 인한 오디오 재생 성능 저하 없이 폐색 효과를 억제할 수 없다.

- 폐색 효과는 특히 기저 주파수 범위에서 장치를 떠나는 소리로 인해 소리의 라우드스피커 재생을 저하시키지 않고는 억제할 수 없다.

- 사용자 편차는 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 영향을 주어 능동 소음 제어를 왜곡할 수 있다.

- 사용자 편차는 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 위상에 영향을 주어 능동 소음 제어를 왜곡할 수 있다.

- 사용자 편차는 외부 전체 전달 함수(H_TO)에 영향을 주어 스피커 피드백을 왜곡할 수 있다.

- 사용자 편차는 외부로의 전체 전달 함수(H_TO)에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 저음 주파수 범위에서 소망 음성 신호의 재생을 왜곡할 수 있다.

- 동적 음향 누출은 능동적 소음 제어가 억제할 수 없는 소음이 갑자기 유입될 수 있다.

- 동적 음향 누출은 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 영향을 미쳐 능동 소음 제어를 왜곡할 수 있다.

- 동적 음향 누출은 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 위상에 영향을 주어 능동 소음 제어를 왜곡할 수 있다.

- 동적 음향 누출은 외부 전체 전달 함수(H_TO)에 영향을 주어 스피커 피드백을 왜곡할 수 있다. 및/또는

- 동적 음향 누출은 외부로의 전체 전달 함수(H_TO)에 영향을 주어 특히 저음 주파수 범위에서 소망 음성 신호의 재생을 왜곡할 수 있다.

본 발명자들은 인이어 헤드폰 장치, 특히 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치 분야와 관련하여 상기 제시된 문제에 대한 새롭고 독창적인 해결책을 고안하였다. 착용형 인이어 헤드폰 장치의 포괄적인 모델 및 광범위한 시뮬레이션은 상기 문제 중 하나 이상, 바람직하게는 동일한 장치에서 동시에 여러 문제를 극복하거나 감소시키기 위한 본 발명의 실시예의 실행 가능성을 나타낸다.

본 발명에 따른 인이어 헤드폰 장치는 하나 이상의 통기 요소 및 하나 이상의 감쇠 요소를 포함하는 감쇠 통기구를 포함한다. 감쇠 통기구는 예컨대 통기구의 일 단부 또는 양 단부에 위치된 감쇠 네트를 갖는 통기구, 또는 통합된 감쇠 효과로 구성된 통기구일 수 있다. 본 발명에 따르면, 감쇠 통기구는 외이도를 외부 음향 환경에 연결하도록 배치된다.

감쇠 통기구는 100Hz 내지 2kHz의 기준 주파수 범위에서 감쇠 통기구의 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 공진 크기가 20Hz 내지 100Hz의 기준 주파수 범위에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 기준 크기보다 최대 3dB 더 크다. 즉, 감쇠 통기구는 100Hz에서 2kHz까지의 주파수 범위에서 발생하는 공명 피크를 감쇠하도록 배치된다.

감쇠없는 통기구는, 예컨대 폐색 효과를 줄이기 위해 통기구가 오디오 목적으로 튜닝된 경우, 외이도의 밀폐된 공동과 조합하여 일반적으로 이 주파수 범위의 어딘가에서 헬름홀츠 공명을 야기할 것이다. 이와 같은 음향 공진의 크기는 일반적으로 보다 낮은 주파수에서 실질적으로 플랫한 크기보다 예컨대 6dB 더 높을 것이다.

본 발명에 따른 감쇠 통기구는, 예컨대 자연적인 6dB 대신에 전형적인 공진 주파수 대역에서 최대 3dB 피크를 허용하며, 이에 의해 헬름홀츠 공명의 피크에서 음압 레벨을 적어도 절반으로 줄인다. 바람직한 실시예에서, 감쇠 통기구는 임계적으로 감쇠되어 기준 레벨로 피크를 억제하여 20Hz와 컷오프 주파수 사이, 예컨대 400Hz와 2kHz 사이의 어디에, 예컨대 800Hz 또는 1kHz에서 실질적으로 평탄한 주파수 응답을 남긴다. 일 실시예에서, 감쇠 통기구는 과잉 감쇠될 수도 있는데, 즉 기준 크기 아래에서 피크를 더욱 억제할 수 있다.

음향 전문가는, 통기구 내부 또는 그의 일 단부 또는 양 단부에 제공되거나 및/또는 감쇠 효과를 달성하기 위해 슬릿들과 같은 통기구 디자인에서 기하학적 특징을 제공하기 위해 적절한 감쇠 천 또는 기타 감쇠 재료를 선택함으로써 본 발명에 제공된 특성에 기초하여 감쇠 통기구를 설계할 수 있다. 통기구 치수 및 감쇠 요소들의 예는 또한, 도면을 참조하여 설명된 시뮬레이션 모델과 관련하여 아래에 제공된다.

소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치에서 외이도를 외부 음향 환경에 연결하는 것이 매우 직관적이지 않기 때문에, 본 발명의 감쇠 통기구 양태는 특히 독창적이다. 통기구 자체는 폐색 효과를 수동적으로 억제할 수 있지만 수동 소음 제어의 효과를 줄이고 헬름홀츠 공명을 도입한다. 그러나 감쇠 요소를 더 포함하고 설계 매개변수를 바람직하게 선택함으로써 예상되는 성능 저하와 반대로 인이어 헤드폰 장치의 성능을 실질적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명을 추가로 제공하기 위해, 몇몇 추가 개념들을 도입하는 것이 바람직하다. 감쇠 통기구는, 외부 음향 환경에서 외이도로의 내부 통기 전달 함수(H_VI) 및 외이도에서 외부 음향 환경으로의 외부 통기 전달 함수(H_VO)를 특징으로 할 수 있다. 동적 음향 누출은 외부 음향 환경에서 외이도로의 내부 누출 전달 함수(H_LI) 및 외이도에서 외부 음향 환경으로의 외부 누출 전달 함수(H_LO)를 특징으로 할 수 있다.

또한, 노이즈 마이크로폰이 외부 음향 환경으로부터의 사운드를 주로 녹음하도록 배치되는 경우, 인이어 헤드폰 장치는 예컨대 노이즈 마이크로폰, 신호 처리기 및 라우드스피커를 포함하는 전기음향 경로를 포함할 수 있다. 이 전기음향 경로는 외부 음향 환경에서 외이도로 향하는 내부 전기음향 전달 함수(H_EI)에 의해 특정될 수 있다.

내부 전체 전달 함수(H_TI)는 예컨대 내부 통기 전달 함수(H_VI)와 내부 누출 전달 함수(H_LI)의 조합을 포함할 수 있는 반면, 외부 총 전달 함수(H_TO)는 외부 통기 전달 함수(H_VO)와 외부 누출 전달 함수(H_LO)의 조합을 포함할 수 있다.

이하에서, 감쇠 통기구는 인이어 헤드폰 장치에 대한 단점으로 될 수 없지만 실제로 예기치 않게 실제로 이러한 장치의 많은 개선을 수반할 있는 이유를 설명하는 의견들이 제시된다.

능동 소음 제어를 제공하도록 배치된 인이어 헤드폰 장치에 감쇠 통기구를 추가하는 것과 관련된 문제는, 감쇠 통기구가 사용자의 외이도에 추가적 소음을 허용할 수 있다는 것일 수 있다. 그러나 내부 통기 전달 함수(H_VI)는 일반적으로 잘 정의되고 잘 알려져 있기 때문에, 이러한 추가 노이즈는 능동 노이즈 제어가 억제하기 위해 간단하게 된다.

인이어 헤드폰 장치에 감쇠되지 않은 통기구를 추가하면, 장치를 착용할 때 폐색 효과를 억제할 수 있지만 결과적으로 헬름홀츠 공명이 발생한다. 통기구에 감쇠 요소를 추가하면, 헬름홀츠 공명 및 이로 인해 발생할 수 있는 관련 왜곡을 제거할 수 있다.

이와 같이, 헬름홀츠 공명(Helmholtz Resonance)의 존재로 인해 능동 잡음 제어 및 오디오 재생을 저하시키지 않으면서 폐색 효과를 억제할 수 있다. 또한 통기구를 추가하면, 특히 저음 주파수 범위에서 장치를 떠나는 사운드로 인해 일반적으로 사운드 재생이 저하될 수 있다. 그러나, 감쇠 요소는 감쇠 요소가 없는 장치에 비해, 이러한 효과를 감소시키고 특히 저음 주파수 범위에서 향상된 사운드 재생을 제공한다.

감쇠 통기구를 구현함으로써 사용자 변동과 관련된 여러 문제도 해결할 수 있다.

능동 소음 제어는 일반적으로 1kHz 정도의 주파수까지 가청 주파수를 억제하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 주파수에서 사용자 편차는 통기구가 없는 인이어 헤드폰 장치와 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 장치 모두에서 전체 내부 전달 함수(H_TI)에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 감쇠 통기구를 갖는 장치에서 전체 내부 전달 함수(H_TI)에 대한 사용자 변동의 영향은 관련 주파수에서 크게 감소된다.

유사한 방식으로, 외부 전체 전달 함수(H_TO)는 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치에서 사용자 변동에 의해 덜 영향을 받고, 이에 따라 라우드스피커 피드백이 보다 적은 왜곡을 생성할 수 있다. 외부 전체 전달 함수(H_TO)는 또한, 외이도, 특히 베이스 주파수 범위에서 소망 음성 신호의 재생에 영향을 미치며 감쇠 통기구는 이 주파수 범위에서 오디오 재생을 개선한다.

감쇠 통기구는 동적 누출과 관련된 문제를 해결하기 위해 특히 효율적이다. 감쇠 통기구가 없는 일반적인 인이어 헤드폰 장치에서, 발생된 동적 음향 누출을 통해 외이도로 갑자기 들어오는 임의의 소리는 사용자에게 매우 두드러지게 들릴 수 있다. 이에 대해, 본 발명의 전형적인 실시예에서, 소음은 감쇠 통기구 및 동적 음향 누출부 모두를 통해 유입할 수 있다. 감쇠 통기구에는 예측 가능한 내부 통기 전달 함수(HVI)가 있기 때문에, 감쇠 통기구를 통해 들어오는 소음이 용이하게 억제된다. 중요한 것은, 동적 음향 누출부를 통해 외이도로 들어오는 임의의 소리가 감쇠 통기구를 통해 다시 빠져 나갈 수 있다는 것이다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 동적 음향 누출부의 소리는 통기구를 통해 나갈 수 없어 외이도로 누출되는 소리와 비교하여 사용자에 의해 훨씬 덜 두드러지게 들린다.

통기구가 없는 능동 소음 제어 기능이 있는 인이어 헤드폰 장치에 대해, 이 경우에는 누출 전달 함수가 전체 전달 함수의 주된 부분이기 때문에 동적 음향 누출은 내부 전체 전달 함수(HTI)를 크게 변경시킬 수 있다. 이는 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기 및 위상과 관련이 있다. 결과적으로, 동적 음향 누출은 내부 전체 전달 함수(H_TI)를 지속적으로 변화시켜 능동 소음 제어의 왜곡을 생성하여 가청 잡음을 유발할 수 있다. 본 발명에 따른 전형적인 실시예에 대해, 감쇠 통기구는, 내부 전체 전달 함수(H_TI)가 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 전형적으로 우세한 부분을 형성하기 때문에 동적 음향 누출의 발생시 내부 전체 전달 함수(H_TI)가 훨씬 덜 변화하도록 하며, 이는 크게 감소된 양의 변화를 유발하여 적응 불일치로 인한 가청 잡음을 감소시킨다.

유사한 방식으로, 외부 전체 전달 함수(H_TO)는 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치에서 동적 음향 누출에 의해 영향을 덜 받고, 그에 따라 라우드스피커 피드백이 보다 적은 왜곡을 생성할 수 있다. 외부 전체 전달 함수(H_TO)는 외이도, 특히 베이스 주파수 범위에서 소망 음성 신호의 재생에 추가로 영향을 미치며, 감쇠 통기구는 이 주파수 범위에서 오디오 재생을 향상시킨다.

제시된 이점 및 해결책을 요약하면, 본 발명자들은 본 발명에 따른 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 인이어 헤드폰 장치 분야에서 수많은 문제를 확인하고 해결하였다. 이와 같은 문제를 해결하는 것은 일반적으로 헬름홀츠 공명과 같은 원치 않는 공명 효과를 제거하면서 외이도와 주변 환경 사이의 실질적인 음향 결합을 허용하도록 주의 깊게 조정된 새로운 감쇠 통기구의 독창성에 기초한다. 결과적으로, 본 발명의 실시예에 따른 인이어 헤드폰 장치는,

- 시변 헬름홀츠 공명의 도입으로 인한 능동 소음 제어 저하 없이 폐색 효과를 억제할 수 있다;

- 시간에 따라 변하는 헬름홀츠 공명의 도입으로 인해 오디오 재생을 저하시키지 않으면서 폐색 효과를 억제한다;

- 특히 베이스 주파수 범위에서 장치를 떠나는 소리로 인해 소리의 라우드스피커 재생을 최소한으로 저하시키면서 폐색 효과를 억제할 수 있다;

- 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 영향을 미치는 사용자 변동으로 인한 왜곡을 감소시킬 수 있다;

- 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 위상에 영향을 미치는 사용자 변동으로 인한 왜곡을 감소시킬 수 있다;

- 외부 전체 전달 함수(H_TO)에 영향을 미치는 사용자 변동으로 인한 라우드스피커 피드백의 왜곡을 감소시킬 수 있다;

- 외향 전체 전달 함수(H_TO)와 관련하여 라우드스피커에서 고막으로의 전달 함수에 대한 사용자 변동의 감소된 영향으로 인해 특히 베이스 주파수 범위에서 소리의 라우드스피커 재생을 개선할 수 있다;

- 소음이 감쇠 통기구를 통해 빠져 나갈 수 있도록 하여 동적 음향 누출을 통해 외이도에 들어가는 소리의 영향을 감소시킬 수 있다;

- 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 영향을 미치는 동적 음향 누출로 인한 왜곡을 감소시킬 수 있다;

- 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 위상에 영향을 미치는 동적 음향 누출로 인한 왜곡을 감소시킬 수 있다;

- 외부 전체 전달 함수(H_TO)에 영향을 미치는 동적 음향 누출로 인한 라우드스피커 피드백의 왜곡을 감소시킬 수 있다; 및/또는

- 외부 전체 전달 함수(H_TO)와 관련하여 스피커에서 고막으로 전달 함수에 대한 동적 음향 누출의 감소된 영향으로 인해 특히 베이스 주파수 범위에서 소리의 라우드스피커 재생을 개선할 수 있다.

내부 및 외부 전달 함수를 모델링하도록 배치된, 감쇠 통기구를 갖는 본 발명의 일 실시예의 능동 소음 제어 필터는 폐쇄형 설계 및 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 설계 모두에 비해, 보다 평활한 진폭 및 위상 특성을 가질 수 있으며, 누출 또는 외이도 배치의 변화에 적응하기 위해 LMS와 같은 알고리즘이 사용될 때 덜 변경될 수 있다.

라우드스피커와 통기구가 외이도에 도달하기 전에 공통 볼륨을 공유하는 음향 설계와 비교하여, 본 발명의 장치는 라우드스피커로부터의 소리가 특히 통기 컷오프 주파수 위의 주파수에서 외부 대면 마이크로 전달되는 것이 더 적다는 이점이 있다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치가 상기 사람의 외이도에 삽입될 때 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI) 및 상기 음향 공진은 상기 감쇠 통기구의 특성들로 된다.

인이어 헤드폰 장치의 음향적 특성들은 이들이 평가되는 환경에 따라 가변한다. 본 발명에서, 에컨대 라우드스피커와 감쇠 통기구의 일 단부가 닫혀진 외이도 동공(cavity)에 결합되고 감쇠 통기구의 타 단부가 외부 음향 환경, 특히 외이에 개방될 때, 음향 특성은 삽입된 장치에 대해 고려된다. 이에 따라, 음향 공진은 예컨대 닫힌 공동을 열린 공간에 결합하는 튜브 사이의 상호 작용의 결과로서 간주된다.

일 실시예에서, 상기 라우드스피커 및 상기 감쇠 통기구는 상기 인이어 헤드폰 장치 내부에서 음향적으로 분리되어 있다.

어떤 실시예에서, 라우드스피커 및 감쇠 통기구는 바람직하게는 공통 챔버 또는 덕트 등에 직접적으로 있지 않으며, 이에 의해 헤드폰 장치로부터 외이도로의 공통 출구를 갖지 않는다.

일 실시예에서, 상기 라우드스피커 및 상기 감쇠 통기구는 상기 인이어 헤드폰 장치 내부의 감쇠 요소에 의해 음향적으로 분리된다.

어떤 실시예에서, 라우드스피커 및 감쇠 통기구는 감쇠 요소에 의해 음향적으로 분리되거나 분할된다.

일 실시예에서, 상기 라우드스피커 및 상기 감쇠 통기구는 개별 덕트들에 의해 상기 외이도에 결합된다.

이에 의해, 라우드스피커 및 통기구가 외이도에 대한 공통 덕트를 갖는 장치 내부에 결합되고, 보다 많은 사운드가 고막에 도달하는 대신 통기구를 통해 외부 환경으로 나가는 실시예와 비교하여, 라우드스피커 사운드는 주로 외이도로 전달된다.

일 실시예에서, 상기 감쇠 통기구는 직경이 2.0mm 내지 3.0mm와 같은 1.5mm 내지 3.5mm의 범위, 예컨대 2.3mm 또는 2.5mm인 실린더와 동일한 단면적을 갖도록 배치된다.

감쇠 통기구에 대한 바람직한 단면적은, 예컨대 1.8mm² 내지 9.6mm², 예컨대 3.1mm² 내지 7.1mm², 예컨대 4.2mm² 또는 4.9mm²의 범위일 수 있다. 감쇠 통기구는, 원형, 직사각형, 반원형 등과 같은 다양한 단면 형상들을 가질 수 있으며, 그의 길이를 따라 다양한 단면적을 가질 수 있거나 둘 이상의 통기구들, 분할 통기구 등에 의해 결합될 수 있으나, 바람직하게는 상기 원통형 통기구의 치수와 동일한 치수로 설계될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 감쇠 통기구는 길이가 2.5mm 내지 10mm, 예컨대 3.5mm 내지 9mm, 예컨대 4.5mm 내지 8mm, 예컨대 5mm 또는 7mm 범위의 길이를 갖는 실린더와 동등한 길이로 배치된다. .

감쇠 통기구는 그의 길이를 따라 다양한 모양을 가질 수 있으며, 직선형, 곡선형 또는 굴곡형 등일 수 있으고, 2개 이상의 통기구들, 분할 통기구 등에 의해 결합될 수 있으나, 바람직하게는 상기 원통형 통기구의 치수와 동일한 치수로 설계될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 통기구는 상기 감쇠 통기구의 상기 단면적 및 상기 길이에 기초한 음향 질량을 특징으로 할 수 있으며, 여기서 상기 음향 질량과 상기 외이도의 전형적인 유효 체적의 조합은 500Hz 내지 2000Hz, 예컨대 650Hz 내지 1600Hz, 예컨대 700Hz 내지 1200Hz, 예컨대 800Hz, 900Hz, 또는 1000Hz의 범위에서 선택된 통기 컷오프 주파수에 의해 특정될 수 있다.

음향 질량은 또한 음향 관성으로 이해될 수 있으며 그의 속도를 변경시키기 위해 공기 체의 릴럭턴스를 기술할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 감쇠 통기구의 공기 체는 감쇠 통기구의 길이 및 단면적에 의해 결정되는 음향 질량을 가질 수 있다. 외이도의 전형적인 유효 부피와 결합된 음향 질량은 통기 컷오프 주파수에 의해 특징화 될 수 있다. 외이도의 전형적인 유효 용적은 예컨대, 장치가 평균 또는 일반 사용자의 외이도에 삽입될 때 외이도의 잔여 용적으로 이해될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 노이즈 마이크로폰은 상기 외부 음향 환경으로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된다.

외부 음향 환경으로부터 음향 잡음 제어를 위한 음향 녹음의 장점은, 외이도에 존재하는 음향의 영향을 최소화하면서 잡음을 측정할 수 있다는 것으로, 이는 음악 재생과 같은 헤드폰 장치에 의해 재생되는 소망 음향 또는 전화 대화를 포함할 수 있다. 내부 라우드스피커로부터 외부 지향 마이크로폰으로의 피드백이 측정되고 처리 과정에 처리될 수 있다. 또한, 외부 유도 노이즈 마이크로폰은 바람직하게는 음성 대화, 안내 또는 소망의 경고음과 같이 상쇄되지 않거나 심지어 강화될 수 있는 소망의 환경 사운드 뿐만 아니라, 상쇄할 잡음을 녹음하는 이중 목적에 사용될 수 있다. 따라서, 예컨대 음성 대화에 대한 어느 정도의 방향성은, 마이크로폰을 장착하거나 또는 헤드폰 장치의 다른 위치들에 여러 개의 마이크로폰 또는 마이크로폰 포트를 사용하여 달성될 수 있다. 상쇄할 소리와 상쇄하지 않을 소리 사이의 구별, 가능하게는 심지어 높아지는 소리의 구별은, 예컨대, 약 800-1000Hz에서 크로스오버 주파수가 있는 간단한 크로스오버 필터에 기초하거나 또는 녹음된 사운드에서 음성 특징을 검출 및 보존 또는 향상시키고, 녹음된 신호의 나머지 부분에 기초하여 능동 노이즈 제어 신호를 생성하기 위한 신호 콘텐츠 차별화 기술과 같은 보다 개선된 알고리즘에 기초할 수 있다. 이중 목적 노이즈 마이크로폰는 예컨대, 통신 또는 디지털 보조 목적으로 사용자 자신의 음성을 녹음하기 위해에도 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 노이즈 마이크로폰은 상기 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된다.

능동 소음 제어에 대한 입력으로서 외이도의 소리, 즉 외이도로 향하는 노이즈 마이크로폰로폰에 의한 녹음을 사용함으로써, 능동 소음 제어 알고리즘은 외이도에서 실제로 재생되는 능동 소음 제어 신호의 성능에 관한 직접적인 피드백을 수신한다. 이에 의해 능동 소음 제어 신호에 대한 조정이 더 빠르고 정확하게 될 수 있다. 헤드폰 장치 자체에 의해 재생되는 소망 사운드, 예컨대 음악 재생 또는 전화 대화는, 그를 능동 소음 제어 알고리즘에 오류 신호로 적용하기 전에 피드백 신호로부터 뺄 수 있다. 또한, 음성 대화, 안내 방송 등과 같은 소망의 환경 사운드는 크로스오버 필터 또는 다른 신호 콘텐츠 차별화 기술, 예컨대 음성 특징 추출에 의해 어느 정도 까지는 유지될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 보조 마이크로폰을 포함한다.

각종 실시예들은 다양한 목적을 위해 여러 개의 마이크로폰들을 이용할 수 있다. 노이즈 마이크로폰 반대편에 위치된, 즉, 노이즈 마이크로폰이 주로 환경 소리를 녹음하도록 배치될 때 외이도로 향하거나, 또는 노이즈 마이크로폰이 외이도 소리를 주로 녹음하도록 배치될 때 환경측으로 향하는, 보조 마이크로폰은 이 보조 마이크크로폰이 덜 바람직한 작업에서 신호 처리기를 보조할 수 있다. 예컨대, 외이도로 향하는 보조 마이크로폰은 환경적으로 유도된 노이즈 마이크로폰에 기초한 능동 소음 제어 알고리즘에 대한 오류 신호를 제공할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 또한, 보조 마이크로폰은 통신 및 디지털 보조 목적으로 사용자의 음성을 녹음하기 위해 사용될 수 있다. 노이즈 마이크로폰과 보조 마이크로폰의 조합은 환경과 외이도 사이 또는 그 반대의 전달 함수을 측정하기 위해 추가로 사용될 수 있다. 또한, 헤드폰 장치 주변의 다른 장소에 위치된 여러 개의 환경 지향 마이크로폰은, 예컨대 소망의 대화 음성과 배경 소음 간의 구분을 개선하기 위해 사운드 녹음의 방향성을 향상시킬 수 있다.

일 실시예에서, 상기 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된 마이크로폰은 개별 마이크로폰 덕트를 통해 상기 외이도에 결합된다.

노이즈 마이크로폰로폰이든 또는 보조 마이크로폰이든 외이도로 향한 마이크로폰은 바람직하게는 개별 마이크로폰 덕트를 통해 외이도에 결합될 수 있으며, 이에 의해 마이크로폰은 외이도에서 더 적은 공간을 차지하며, 또한 라우드스피커의 챔버나 덕트 또는 감쇠 통기구에 직접 연결되지 않는다. 마이크로폰 덕트에 의해, 마이크로폰은 마이크로폰 덕트의 예측 가능한 전달 함수에 의해서만 영향을 받기 때문에, 외이도에 존재하는 소리의 혼합을 수신한다.

일 실시예에서, 마이크로폰은 상기 감쇠 통기구를 통해 상기 외이도에 음향적으로 결합된다.

본 발명의 어떤 실시예에서, 마이크로폰, 예컨대, 노이즈 마이크로폰은 감쇠 통기구로부터 직접 소리를 녹음할 수 있다. 하나 이상의 감쇠 요소들의 위치에 따라, 마이크로폰은 주로, 외부 환경으로부터, 외이도로부터의 소리를 녹음하거나, 또는 외부 환경과 외이도의 소리의 균형 잡힌 혼합을 녹음할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신호 처리기는 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)에 기초하여 상기 능동 소음 제어 신호를 제공한다.

기본적으로, 능동 소음 제어 알고리즘은, 감쇠 통기구, 동적 음향 누출, 에컨대 내부 전체 전달 함수(HTI)로 표시되는 바와 같이, 존재하는 경우 전기-음향 경로 등을 통해 환경으로부터 외이도로 전파된 후 남아 있는 소음과 반대의 소리를 재생하도록 배치된다. 따라서, 특히 환경적 대면 노이즈 마이크로폰에 의해, 능동 소음 제어 신호를 이 전달 함수에 대한 추정에 기초하는 것이 바람직한다. 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 설계 또는 제조 시에 추정되어 헤드폰 장치에 미리 정의된 함수로 저장되고 시작점으로 사용될 수 있다. 그러나, 헤드폰 장치는 변화하는 동적 음향 누출, 변화하는 사용자 외이도 특성 등에 적응하도록 전달 함수를 업데이트하도록 배치되는 것이 바람직한다. 사용 중 내부 전체 전달 함수(H_TI)를 추정, 즉 적응을 위한 일부 가능성은 위에 기술되어 있다. .

일 실시예에서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 추정에 기초한다.

전술한 바와 같이, 내부 통기 전달 함수(H_VI)는 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 우세하고 상당히 예측 가능한 부분을 형성한다. 내부 통기 전달 함수(H_VI)는 실질적으로 고정된 감쇠 통기구의 모델 또는 설계자 또는 제조자의 측정에 기초하여 추정될 수 있기 때문에, 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 정량화된 추정은, 가능한 동적 음향 누출부의 내부 누출 전달 함수(H_LI)에 대한 평균 또는 추측된 모델을 고려하여, 내부 통기부 전달 함수(H_VI)의 추정에 기초할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 각각, 상기 외부 음향 환경 및 상기 외이도의 소리의 녹음의 차이에 기초한다.

마이크로폰이 주로 환경 소리뿐만 아니라 주로 외이도 소리, 예컨대 노이즈 마이크로폰을 환경 쪽으로 배치하고 보조 오차 마이크로폰을 외이도 쪽으로 배치하거나 노이즈 마이크로폰을 외이도 쪽으로 배치하고, 통신, 디지털 어시스턴트 및/또는 강화된 대화 음성을 환경 쪽으로 배치함으로써, 이들이 녹음하는 사운드의 비교는 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 추정을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 추정된 외부 총 전달 함수(H_TO)에 기초한다.

외부 총 전달 함수(H_TO)가 알려지거나 추정될 때, 이는 변환될 수 있으며, 예컨대, 내부 전체 전달 함수(H_TI), 즉 반대 방향의 추정치를 찾기 위해 그의 극(pole)과 영(zero)들을 변환하며, 이는 능동 소음 제어를 개선하기 위해 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 추정된 외부 총 전달 함수(H_TO)는 상기 라우드스피커에 의해 재생된 소리와 상기 노이즈 마이크로폰에 의해 녹음된 소리의 차이에 기초한다.

노이즈 마이크로폰 또는 보조 마이크로폰이 주로 외부 환경의 노이즈를 녹음하기 위해 위치될 때, 일반적으로 통기구, 누출부 및 헤드폰을 통해 외부로 나오는 라우드스피커로부터의 소리의 피드백도 녹음하게 된다. 라우드스피커 출력을 외부 마이크 입력과 비교함으로써, 외부 총 전달 함수(H_TO)의 추정치가 결정될 수 있다. 이는, 신호 처리기가 원하지 않는 스피커를 마이크로폰 피드백으로 제어하여 최악의 경우, 예컨대 휘파람 또는 비명을 회피할 수 있기 때문에 그 자체로 바람직하다. 또한, 측정되거나 추정된 외부 총 전달 함수(H_TO)는 전술한 바와 같이 능동 소음 제어를 개선하기 위해 내부 전체 전달 함수(H_TI)를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 외부 총 전달 함수(H_TO)의 추정 또는 측정은 능동 소음 제어는 물론, 능동 피드백 제어에서 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신호 처리기는 상기 능동 소음 제어 신호를 제공하기 위해 능동 소음 제어 알고리즘으로 배치되고, 능동 소음 제어 알고리즘은 예컨대 필터링된 x LMS 또는 방향 탐색 LMS와 같은 LMS 알고리즘 형태이고, 또한 스텝 사이즈를 특징으로 한다.

당해 분야의 통상의 기술자는 능동 소음 제어를 갖는 헤드폰 장치 분야에 다양한 적절한 능동 소음 제어 알고리즘을 이용할 수 있다. 원칙적으로, 능동 소음 제어 알고리즘은 가능한 한 바람직하지 않은 소음과 반대되는 소리를 생성하도록 지속적으로 업데이트되는 적응 필터를 포함한다. 능동 소음 제어는 일반적으로 보다 높은 주파수에 적용되지 않기 때문에, 기록된 노이즈 신호의 일반적인 샘플링 속도는 예컨대 2kHz일 수 있으므로, 1kHz 미만의 잡음에 대한 능동 소음 제어가 가능하다. 따라서, 능동 소음 제어를 위한 다른 주파수 범위는 예컨대, 감쇠 통기구 특성 주파수 등의 튜닝과 같이 다른 주파수 범위를 적절하게 조정하여 통상의 기술자에 의해 사용될 수 있다.

상이한 능동 소음 제어 알고리즘의 관련 파라미터는 스텝 사이즈이며, 이는 각 알고리즘 반복에 의해 적응형 필터가 얼마나 변경되는지를 결정한다. 스텝 사이즈가 작을수록 측정된 노이즈에 더 정확하게 적응할 수 있는 반면, 스텝 사이즈가 클수록 원하지 않는 노이즈의 크고 빠른 변화를 추적할 수 있다. 정확도 향상을 목표로 스텝 사이즈를 너무 작게 선택하면, 내부 전체 전달 함수(H_TI)에서 누출이 가장 중요한 부분인 감쇠 통기구가 없는 헤드폰의 적응형 노이즈 필터는 예컨대 사용자가 씹거나 말할 때 발생하는 동적 음향 누출의 변화로 인한 소음 특성의 큰 변화 를 축적할 수 없게 된다. 이는 소음 특성 또는 전달 함수가 크게 변경될때 마다 가청 잡음을 유발한다. 다른 한편, 전달 함수의 중요한 변경 사항에 빠르게 적응하기 위해 스텝 사이즈를 너무 크게 선택하면, 적응형 필터가 각 보정을 초과하여 최적의 필터 설정을 중심으로 진동하는 경향이 있다. 이로 인해 단지 잡음과 전달 함수들이 시간이 지남에 따라 평활하게 변화하는 안정적인 조건 동안 가청 잡음이 발생하거나 잡음 억제가 줄어들 수 있다. 어떤 능동 노이즈 제어 알고리즘을 사용하면, 알고리즘 반복 빈도를 높여 더 작은 스텝 사이즈를 사용할 수 있도록 하면서 더 큰 스텝 사이즈만큼 빠르게 최적의 필터 설정을 찾는 것이 가능할 수 있다. 예컨대, 처리 빈도를 두 배로 늘리면 상당한 변화에 대한 알고리즘의 응답을 줄이지 않고 절반의 스텝 사이즈를 가능케 할 수 있다. 그러나, 처리 빈도를 높이면 더 비싼 프로세서와 보조 부품이 필요하고 더 많은 배터리를 소모한다. 요컨대, 필터 적응 성능, 처리 속도, 비용 및 배터리 소모 사이에 어느 정도 절충이 존재한다.

본 발명의 실시예에 의해, 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 안정성은 그의 상당 부분이, 예측할 수 없고 동적 내부 누출 전달 함수(H_LI)에 비해, 시간이 지남에 따라 실질적으로 고정되고 오히려 예측 가능한 내부 통기 전달 함수(H_VI)에 의존하기 때문에 개선될 수 있다. 보다 안정적인 내부 전체 전달 함수(H_TI)를 사용하면, 감쇠 통기구가 없는 헤드폰에 비해, 능동 소음 제어 알고리즘 및 적응형 필터에 필요한 적응 정도가 감소한다. 이 장점은 다양한 관심사에 따라 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 바람직한 실시예는 스텝 사이즈를 줄이기 위해 개선된 전달 함수 안정성을 활용하며, 이에 의해 동적 조건 들이 감쇠 통기구로 인한 안정적인 전달 함수로 덜 동적으로 되기 때문에 동적 조건에서 추적 성능을 감소시키지 않고 안정적인 조건 동안 보다 정확한 노이즈 제어가 달성된다. 다른 바람직한 실시예는, 예컨대 보다 저렴한 부품 및/또는 보다 느린 처리 주파수를 사용하여, 또한 동적 조건들이 감쇠 통기구로 인해 안정적인 전달 함수에 따라 덜 동적 상태로 되기 때문에, 동적 조건들에서 추적 성능을 감소시키지 않고 개선된 전달 함수 안정성을 활용하여 처리 요건들을 감소시킨다. 전술한 절충안의 파라미터들 사이의 다른 조합도 본 발명의 적합하고 바람직한 실시예이다.

일반적으로, 능동 소음 제어는 인과적이거나 비인과적일 수 있다. 인과적 능동 소음 제어에 있어서, 마이크로폰은 일반적으로 노이즈 마이크로폰에서 녹음된 음파 세그먼트가 외이도에서 녹음 음파 세그먼트를 상쇄하기 위해 배치되는 능동 소음 제어 신호를 재생하기 위해 라우드스피커에 대해 제 시간에 처리될 수 있도록, 라우드스피커보다 소음 원에 더 가깝게 위치된다.

비인과적 능동 소음 제어에서, 노이즈 마이크로폰로폰에서 녹음된 음파 세그먼트는 외이도에서 동일한 음파 세그먼트를 상쇄하기 위해 제 시간에 처리되지 않을 수 있다. 대신, 비인과적 능동 소음 제어는 녹음된 소리에 의존하여 외이도의 미래 소음을 예측한다. 인과적 능동 소음 제어가 가능한 실시예에서도, 능동 소음 제어는 어떤 실시예에서, 우측 방향으로 알고리즘을 사전 조정하기 위해, 미래 소음 예측의 구성요소를 포함하여, 즉 수신음이 어떻게 발전할 것인지에 대해 바람직할 수 있다.

노이즈 마이크로폰로폰이 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치되는 실시예에서, 능동 소음 제어는 일반적으로 비인과적 능동 소음 제어일 수 있다. 이와 같이, 능동 폐색 제어는 일반적으로 비인과적 능동 소음 제어의 한 형태일 수 있다.

비인과적 및 인과적 능동 소음 제어는 상이한 신호 처리 절차를 필요로 한다. 비인과적 능동 소음 제어를 위한 신호 처리는 미래 잡음 예측에 의존하기 때문에 일반적으로 더 큰 정도의 예측에 의존할 수 있다.

본 발명의 실시예는 일반적으로 감쇠 통기구가 없는 장치보다 더 우수한 예측 가능성을 제공하는 것을 특징으로 한다. 예컨대, 전체 내부 전달 함수는 동적 음향 누출에 덜 민감하다. 따라서, 본 발명의 실시예는 또한, 개선된 비인과적 능동 소음 제어, 또는 인과적 능동 소음 제어와 비인과적 능동 소음 제어의 조합을 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치에는, 능동 소음 제어를 받고자 하는 소리와 영향을 받지 않거나 심지어 향상되게 들리도록 원하는 소리 사이에 크로스오버 주파수, 음성 추출 기능 또는 기타 분리 수단이 배치된다.

인이어 헤드폰 장치의 어떤 응용 예들에 대해, 능동 소음 제어 또는 능동 소음 제어의 완전한 사용은 바람직하지 않을 수 있다. 이는 예컨대, 대화, 안내 방송, 교통 방향 등에 대해, 환경 소리가 때때로 사용자가 듣기를 원할 수 있는 실시예가 있을 수 있다. 예컨대 약 800Hz-1kHz에서의 적절한 크로스오버 주파수, 또는 음성 추출 기능 또는 기타 분리 수단을 사용하면, 능동 소음 제어를 받기 원하는 소음과 같은 소리 및 영향을 받지 않거나 심지어 향상되기를 원하는 음성과 같은 소리의 상이한 처리를 가능케 할 수 있다. 분리 수단은 바람직하게 사용자에 의해 구성될 수 있고 및/또는 필요에 따라 스위치를 켜거나 끌 수 있도록 한다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 상기 능동 소음 제어 신호를 온 또는 오프로 전환하고, 그 주파수 범위 또는 제어되는 노이즈 모드를 조정하기 위한 선택사항으로 배치된다.

어떤 실시예에서, 사용자가 선택 가능한 능동 소음 제어를 제공하는 것이 바람직할 수 있으므로, 예컨대 위에서 언급된 일부 상황에서 사용자는 관련이 없거나 심지어 바람직하지 않을 때 이를 끌 수 있다. 일 실시예에서, 능동 소음 제어 알고리즘의 설정은, 사용자가 잡음 제어의 주파수 범위, 잡음 억제 정도를 선택하고, 빠른 트레킹 또는 정확하고 안정적인 상태 등을 위해 크거나 작은 스텝 사이즈 중에서 선택하도록 함으로써, 또는 사용자가 예컨대 조용하거나 시끄러운 환경, 안정적 또는 동적 사용, 소음 제어와 동시에 환경 음성 듣기 요구 또는 가능한 한 많은 소음 억제로서의 소망을 선택하도록 함으로써, 직접 또는 간접적으로 사용자 구성이 가능할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 내부 누출 전달 함수(H_LI)를 포함하는 시변 내부 전달 함수 성분, 및 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)를 포함하는 정적 내부 전달 함수 성분을 포함한다.

전술한 바와 같이, 감쇠 통기구 및 피할 수 없는 동적 음향 누출부를 모두 포함하는 헤드폰 장치에서의 내부 전체 전달 함수(H_TI)는, 바람직하게는 감쇠 통기구로부터 적어도 우세하고 실질적으로 안정적이며 예측 가능한 기여를 포함하고 바람직하게는 동적 음향 누출로부터의 소수의 시변 및 불안정한 기여를 포함한다. 따라서, 바람직한 실시예는 적어도 이들 2개의 성분을 갖는 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)를 포함한다. 어떤 실시예에서, 구성요소들은 개별적으로 측정, 추정 또는 모델링되며, 이에 의해 내부 전체 전달 함수(H_TI)에서 개별적으로 구별 및 조정될 수 있다. 다른 실시예에서, 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 2개의 성분의 구별을 허용하지 않는 방식으로 측정, 추정 또는 모델링되지만, 그럼에도 불구하고 분리할 수는 없으나, 이들 2개의 성분들을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 신호 처리기는 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 표시를, 바람직하게는 순환적으로, 반복적으로, 또는 연속적으로, 예컨대 활성 소음 제어 샘플 레이트 또는 알고리즘 반복 레이트에서, 예컨대, 초당 800 내지 4000회의 범위, 예컨대 초당 2000회와 같은 초당 1200 내지 3000회의 범위에서 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 표시를 업데이트하도록 배치된다.

통상의 기술자에 의해 인식된 바와 같이, 내부 전체 전달 함수(H_TI)를 나타내는 적응 능동 소음 제어 필터는 잡음 특성 또는 전달 함수의 부드럽고 큰 변화를 추적하기 위해 연속적으로 업데이트되는 것이 바람직하다. 그러나 감쇠 통기구가 없는 헤드폰 장치와 비교할 때 알고리즘 스텝 사이즈, 예컨대 LMS 알고리즘의 스텝 사이즈는 본 발명의 실시예에서 알고리즘 반복 속도를 증가시키거나 처리 요구사항을 증가시키지 않으면서 감소될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신호 처리기는 알고리즘 스텝 사이즈, 예컨대 LMS 알고리즘 스텝 사이즈에서 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(HTI)의 상기 표현을 업데이트하도록 배치된다.

적응형 능동 소음 제어 필터는 잡음 특성과 전달 함수의 정확한 추적과 빠른 추적 사이의 적절한 절충을 달성하기 위해 선택된 미리 결정된 아직 구성 가능한 스텝 사이즈에 의해 결정된 단계에서 전술한 바와 같이 업데이트되는 것이 바람직하다. 최대한 아티팩트가 줄어듭니다. 그러나 감쇠 통기구가 없는 헤드폰 장치와 비교할 때 알고리즘 스텝 사이즈, 예컨대 LMS 알고리즘의 스텝 사이즈는 본 발명의 실시예에서 추적 시간 또는 가청 잡음을 증가시키지 않고 감소될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 신호 처리기는 능동 폐색 제어 신호를 제공하기 위해 배치되고, 상기 라우드스피커는 상기 외이도에서 상기 능동 폐색 제어 신호를 재생하도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 능동 폐쇄 제어 신호는 상기 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된 마이크로폰, 예컨대 상기 이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된 상기 노이즈 마이크로폰으로부터 기록된 신호에 기초한다.

본 발명의 실시예는 폐색 효과를 억제하도록 우선적으로 배치되지만 폐색 효과를 완전히 제거하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 어떤 실시예는 능동 교합 제어를 제공하기 위해 배치된다. 여기서 마이크로폰은 일반적으로 소리를 녹음할 수 있다. 이도로부터 폐색, 그리고 이 기록에 기초하여, 프로세서는 능동 폐색 제어 신호를 생성할 수 있으며, 이 신호는 폐색 효과를 추가로 억제하기 위해 라우드스피커가 외이도에서 재생할 수 있다.

능동 폐쇄 제어를 위한 전체 절차는 특히 노이즈 마이크로폰로폰이 외이도에서 소리를 주로 녹음하도록 배치되는 경우 능동 소음 제어 절차와 유사한다. 본 발명의 어떤 실시예에서, 능동 소음 제어 신호는 또한 능동 폐색 제어 신호로서 해석될 수 있다.

노이즈 마이크로폰로폰이 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치되는 실시예에서, 능동 소음 제어는 일반적으로 인과적 능동 소음 제어일 수 있다. 이와 같이 능동 폐색 제어는 일반적으로 인과적 능동 소음 제어의 한 형태일 수 있으며, 이에 따라 미래 소음 예측에 의존하기 때문에 더 큰 예측 가능성이 요구된다. 감쇠 통기구를 갖는 본 발명의 실시예는 일반적으로 감쇠 통기구가 없는 장치보다 더 나은 예측 가능성을 특징으로 하므로 전체 내부 전달 함수는 동적 음향 누출에 덜 민감한다. 따라서, 본 발명의 실시예는 또한 개선된 인과적 능동 소음 제어, 예컨대 개선된 능동 폐색 제어를 제공할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공진 크기는 100Hz 내지 2kHz의 상기 범위에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 임의의 크기를 갖는다.

본 발명의 감쇠 통기구는, 크기의 근원에 관계없이, 100Hz-2kHz 대역에서 기준 크기보다 3 dB 이상 큰 크기를 허용하지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 요컨대, 상술한 주파수 범위에서 감쇠되지 않은 통기구에 나타나는 크기 피크는, 공진 현상에 의해 직접적이든 간접적이든 상관없이 본 발명의 범위에 속한다. 바람직한 실시예에서, 내부 통기 전달 함수(H_VI)가 실질적으로 평탄한, 바람직하게는 20Hz 내지 2kHz의 모든 방향, 그러나 적어도 100Hz 내지 2kH에서 기준 크기보다 3dB 이상의 피크들이 없도록 감쇠 통기구가 제공된다. 전달 함수의 기준 크기는 일반적으로 0dB이다. 어떤 실시예에서, 감쇠 요소들은 예컨대 2dB 내지 6dB, 예컨대 3dB 내지 4dB와 같은 2dB 내지 10dB 범위의 기준 대역의 공칭 감쇠를 제공하기 위해 추가로 배치된다. 이와 같은 실시예에서, 감쇠 통기구는 100Hz에서 2kHz까지의 주파수 범위에서 공칭 감쇠보다 3dB 큰 크기를 허용하지 않도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 공진 크기는 800Hz에서 상기 내부 통기 전달 함수(HVI)의 크기이다.

20Hz와 100Hz 사이의 기준 크기보다 800Hz에서 공진 크기를 3dB 크기 이하로 감소시키기 위해 공진의 감쇠를 달성하는 감쇠 통기구는, 800Hz 부근의 주파수 범위가 헤드폰 및 능동 소음 제어 애플리케이션에 특히 관련이 있다.

일 실시예에서, 상기 공진 크기는 상기 기준 크기보다 큰 최대 2dB, 예컨대 최대 1dB, 예컨대 최대 0dB이다.

바람직한 실시예에서, 공진 크기는 기준 크기에 대해 0dB를 향해 가능한 많이 감소된다. 일 실시예에서, 감쇠 통기구는 과잉 감쇠될 수도 있는데, 즉 기준 크기 아래로 피크를 더욱 억제할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 기준 크기는, 20Hz 내지 60Hz 또는 60Hz 내지 100Hz와 같은 20Hz 내지 100Hz 범위에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 평균 크기에 기초한다.

내부 통기 전달 함수(H_VI)의 주파수 응답은 일반적으로, 평균 크기가 약 0dB인 이와 같은 주파수 범위에서 실질적으로 평탄하다. 어떤 실시예에서, 감쇠 요소들은 예컨대 2dB 내지 6dB, 예컨대 3dB 내지 4dB와 같은 2dB 내지 10dB 범위의 기준 대역의 공칭 감쇠를 제공하기 위해 추가로 배치된다. 이와 같은 실시예에서, 감쇠 통기구는 100Hz 내지 2kHz의 주파수 범위에서 공칭 감쇠보다 3dB 더 큰 크기를 허용하지 않도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 감쇠 요소들은 50Hz 내지 500Hz의 주파수 대역, 예컨대 500Hz에서 2dB 내지 10dB, 예컨대 2dB 내지 6dB, 예컨대 3dB 내지 4dB 범위의 공칭 감쇠를 제공하기 위해 배치된다.

공칭 감쇠는 바람직하게는, 예컨대 3-4dB만큼 기준 크기를 낮추는 광대역 감쇠이다. 이와 같은 실시예에서, 감쇠 통기구는 바람직하게 공칭 감쇠 기준 크기보다 3dB를 초과하지 않도록 음향 공진 크기를 감쇠시키기 위해 배치된다. 예컨대, 실시예에서, 감쇠 통기구는 모든 가청 주파수를 명목상 약 3-4dB만큼 감쇠하지만, 달리 기준보다 6dB 높은 공진 피크를 추가로 적어도 3dB만큼 더 감쇠시켜, 예컨대 -3dB와 -4dB 사이에서의 통과대역에서 일반적으로 평탄한 응답을 달성하는데, 공진 피크는 0dB를 초과하지 않으며, 보다 바람직하게는 임계 감쇠 상태로 감쇠된다.

본 발명의 실시예에 의해, 외이도에서 결과적인 음압 레벨(SPL)은 증가된 음성 명료도를 위해 최적화된다. 스피치가 매누 낮은 레벨로 제시될 경우, 중요한 스피치 말투가 들리지 않기 때문에 이해하기 어렵게 되고, 이는 음소를 구별하기 어렵게 한다. 레벨이 증가함에 따라, 음성 인식은 어느 시점에서 레벨이 증가함에 따라 인식이 저하되기 시작할 때까지 증가한다. 이 현상을 흔히 '롤오버' 효과라고 한다. 칵테일 파티 상황에서, 전반적인 환경 SPL은 일반적으로 롤오버 지점보다 높다. 일 실시예에 따르면, 음향 감쇠 감쇠 통기구는 공칭 감쇠를 적용하며, 이에 의해 시끄러운 음성 또는 시끄러운 환경에서의 음성의 명료도를 증가시킨다.

본 발명의 실시예의 바람직한 특징은, 저역 통과 컷오프 주파수 미만의 주파수가 음향학적으로 감쇠되는 저음의 수동 처리이다. 기존의 많은 잡음 억제 알고리즘(적응형 마이크 ??방향 패턴 포함)은 SNR에서 상당한 이득을 나타낸다. 그러나, 이와 같은 알고리즘은 사용자의 관심을 끄는 '글리치' 또는 부자연스러운 소리를 생성하여 인식될 음성에 대한 초점을 감소시키거나 심지어 마스킹하는 경향이 있기 때문에, 실제 테스트에서 더 나은 음성 인식 점수를 제공하지 못하는 경우가 많다. 이는 본 실시예의 공칭 감쇠를 포함함으로써 회피된다.

본 발명의 실시예는 약간의 일반적 또는 명목적 감쇠를 적용함으로써 시끄럽거나 다른 시끄러운 환경에서 장기간 있는 것을 용이하게 함으로써 바람직할 수 있다. 예컨대, 3dB의 일반적인 감쇠는 소음 노출을 50%까지 감소시키거나, 또는 대안적으로 착용자가 시스템이 없는 경우와 동일한 소음 노출에 노출되는 귀에 대한 상황에서 착용자가 두 배 더 오래 머물 수 있도록 할 수 있다. .

큰 소리에 대한 노출에 대한 보호를 추가로 증가시키기 위해, 실시예는 외이도로 전달되는 피크 SPL을 제한하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 감쇠 통기구에서, 즉 통기구의 좁은 슬롯들에 의해 음향적으로 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 20Hz 내지 10kHz 범위의 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)는 저역 통과 특성을 갖는 것을 특징으로 하며, 여기서 저역 통과 컷오프 주파수로부터 10kHz까지의 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 임의의 크기는 상기 기준 크기보다 적어도 3dB 낮다.

상기 컷오프 주파수는 일반적으로 통과 대역의 크기 아래에서 크기가 3dB 아래로 떨어지는 주파수로 정의되며, 여기서 이를 기준 크기로 지칭한다. 환경으로부터 외이도로의 저역 통과 특성, 즉 내부 통기 전달 함수(H_VI)를 갖는 감쇠 통기구를 설계하면, 위에서 설명한 감쇠 통기구 특성의 대역폭이 컷오프 주파수 아래의 주파수로 제한된다. 제한된 감쇠 통기구 대역폭의 이점은, 예컨대 컷오프 주파수 이상의 주파수에서 내부 라우드스피커로부터 외부 마이크로폰으로의 피드백의 감쇠일 수 있다. 이를 위해, 컷오프 주파수는 가장 지배적인 소음, 즉 저음 주파수가 통기구를 통해 외이도를 빠져나가게 하는 것과 동시에, 향상된 음성 명료도 및 피드백 감소룰 위해 중요한 음성 주파수의 유출을 감쇠시키는 것 사이의 절충안으로 바람직하게 선택될 수 있다. 다른 이점은, 능동 소음 제어 알고리즘 대역폭을 감쇠 통기구의 저역 통과 특성으로 조정될 수 있는 것으로, 이는 바람직한 실시예에서 능동 소음 제어 알고리즘이 가장 효율적이거나 가능하게는 최대 1kHz의 낮은 주파수에만 적용되기 때문이다.

또한, 소음으로 인한 청력 손실이 있는 사용자의 경우, 이는 종종 개방된 외이도의 공진으로 인해 3kHz 부근에서 가장 두드러진다. 따라서 귀에 전달되는 파워를 약 3kHz로 제한하는 이득 감소 메커니즘을 포함하는 것이 특히 바람직한다.

또한, 후술하는 바와 같이 고역 특성을 갖는 전기음향 경로를 구현하는 실시예의 경우, 감쇠 통기구의 저역 통과 특성은 고주파 대역의 음향 마스킹을 감소시켜 전기 음향 경로에 의해 달성 가능한 제어 정도 및 가능한 SNR을 향상시킨다. 일 실시예에서, 상기 저역 통과 컷오프 주파수 및 상기 고역 통과 컷오프 주파수는 상기 감쇠 통기구와 상기 전기음향 경로 사이의 크로스오버 주파수를 설정한다.

또한, 전기음향 경로가 임의의 종류의 지향성 마이크로폰 어셈블리, 즉 하나 이상의 지향성 마이크로폰, 또는 지향성 마이크로폰으로서 효과적으로 기능하도록 이와 같은 위치에 장착된 마이크로폰으로 구현되는 경우, 이와 같은 지향성은 음성 명료도에 특히 중요한다. 감쇠 통기구 통과 대역의 제한된 대역폭을 구현함으로써, 최대 800Hz 또는 1kHz까지 감쇠 통기구를 통해 수신되는 무지향성 사운드의 양을 줄여 마이크를 통해 수신되는 지향성 사운드의 마스킹을 최소화한다. 이는 전기음향 경로가 감쇠 통기구에 의해 수신되는 전방향 음향 사운드를 감쇠할 수는 없지만, 전기음향 경로의 이득과 필터를 다소간 완전히 제어하기 때문에 매우 바람직할 수 있다. 특히, 지향성은 자음의 명료도, 즉 음성 주파수 스펙트럼의 하이 엔드에 중요하며, 그에 따라 선호되는 컷오프 주파수 이상에 중요한다.

일 실시예에서, 상기 저역 통과 컷오프 주파수는, 예컨대 500Hz 내지 1600Hz, 600Hz 내지 1200Hz, 또는 800Hz와 같은 400Hz 내지 2000Hz의 범위에 있다.

일 실시예에서, 상기 장치는 예컨대 상기 노이즈 마이크로폰과 같은 주로 환경 소리를 기록하는 마이크로폰, 가변 이득, 및 상기 라우드스피커를 더 포함하며, 상기 전기음향 경로는 상기 외부 음향 환경을 상기 외이도에 연결하도록 배치된다.

환경으로부터 외이도로의 전기음향 경로에 의해, 환경 소리는 전자적으로, 예컨대 디지털로 처리될 수 있고, 외이도에서 재생될 수 있다. 일 실시예에서, 가변 이득은 아날로그 필터 및 아날로그 필터를 제어하기 위해 구현된 이득 컨트롤러를 갖는 디지털 측쇄이다. 다른 실시예에서, 가변 이득 역시 디지털이다. 처리는 예컨대, 특정 주파수 대역을 증폭하고 다른 것을 감쇠시키거나, 특정 사운드 특징을 필터링하고 다른 것을 감쇠시키는 것과 같이 상이한 실시예에서 상이한 이점을 갖는 다양한 목적을 가질 수 있으며, 이는 예컨대 음성 명료도를 향상시키기 위해. 음성과 같은 특정 사운드 콘텐츠에 초점을 맞춘 외이도에 사운드를 제공하기 위한 것이다. 또한, 일 실시예에 따르면, 전기음향 경로는 음성의 명료도를 증가시키기 위해 네가티브 이득(gain)도 적용할 수 있다. 전기음향 경로는 또한, 예컨대 라우드스피커 및 마이크에서 움직임이 제한된 얇은 멤브레인을 사용하거나, 큰 소리가 감지될 때 전기 이득을 줄이거나 및/또는 라우드스피커를 통해 감쇠될될 소리의 위상 반전 레플리카를 방출하는 것과 같은 전자 기계적인 피크 제한을 구현할 수도 있다.

일 실시예에서, 상기 전기음향 경로는 예컨대 500Hz 내지 1600Hz, 600Hz 내지 1200Hz, 800Hz와 같은 400Hz 내지 2000Hz의 범위에 있어서, 바람직하게는 상기 저역 통과 컷오프 주파수에 기초하여, 고역 통과 컷오프 주파수를 갖는 고역 통과 특성을 갖는 내부 전자 전달 함수(H_EI)에 의해 특징적으로 된다.

전기음향 경로의 고역 통과 특성은 바람직하게는 컷오프 주파수로부터 7kHz와 같은 적어도 5kHz까지 본질적으로 평탄하다. 일 실시예에서, 상기 저역 통과 컷오프 주파수 및 상기 고역 통과 컷오프 주파수는 상기 감쇠 통기구와 상기 전기음향 경로 사이의 크로스오버 주파수를 설정한다.

두 가지 형태의 경로, 즉 음향 감쇠 통기구와 전기음향 경로를 갖는 실시예는 전기음향 경로의 전달 함수와 감쇠 통기구의 전달 함수의 조합을 통해 하이브리드 전달 함수의 설정을 용이하게 한다. 결합된 전달 함수의 바람직한 효과는 시스템의 제어 알고리즘이 크로스오버 주파수 이상의 주파수 제어에만 집중할 수 있다는 것이다.

일 실시예에서, 상기 전기음향 경로는 상기 고역 통과 컷오프 주파수보다 높은 주파수, 바람직하게는 3kHz에서 -25dB 내지 15dB의 범위, 3kHz에서 -20dB 내지 10dB의 범위와 같은 3kHz에서 -30dB 내지 20dB 범위에서, 상기 고역 통과 것오프 주파수 이상의 주파수에 대한 고역 통과 이득을 적용하도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 음향 공진을 감쇠하기 위한 상기 감쇠 통기구의 배치는상기 감쇠 요소들에 의해 얻어진다.

요컨대, 전술한 바와 같이 감쇠 통기구의 감쇠 요소들은 음향 공진의 감쇠를 유발하여 전술한 바와 같이 수 dB 보다 크게 초과하지 않도록 공진 크기를 감소시킨다.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 통기 요소들은 상기 하나 이상의 감쇠 요소들 중 하나 이상을 포함한다.

본 발명의 어떤 실시예에서, 하나 이상의 이상의 통기 요소들은들 중 임의의 것이 하나 이상의 통기 요소들에 내장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 이상의 통기 요소들은 댐핑 천(cloth)CLOTH)천, 댐핑 네트, 댐핑 폼 및/또는 댐핑 슬릿을 포함한다.

감쇠 요소들은, 그것이 어느 정도 음향 흐름에 저항하도록 관리하는 한, 임의의 형태 또는 재료를 가질 수 있다. 감쇠 요소들은, 이 감쇠 요소가 음향 흐름에 가하는 저항을 측정하는 음향 임피던스에 의해 특징적으로 될 수 있다. 이와 같이 감쇠 요소와 그 음향 임피던스는 전기 회로의 저항기 및 이 저항기의 저항과 유사하다.

일 실시예에서, 상기 하나 이상의 감쇠 요소는 음향 임피던스를 특징으로 하며, 상기 음향 임피던스는 예컨대 50 음향 Ω 내지 400 음향 Ω, 180 음향 Ω 또는 200 음향 Ω과 같은 20 음향 Ω 내지 500 음향 Ω 범위에 있다.

상기 음향 Ω(ohm)은 CGS 단위계이고, 즉 1 음향 Ω = 1 dyne·s/cm⁵이며, 여기서 dyne은 CGS 단위계에서 유도된 힘의 단위이다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 재충전가능한 배터리에 의해 전원이 공급되는 배터리 전원이 공급된다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 예컨대 음성 신호 인터페이스를 통해 외부 음성 신호를 수신하도록 배치되고, 상기 라우드스피커는 상기 외부 음성 신호를 재생하도록 배치된다.

많은 실시예에서, 외부 음성 신호가 스피커에 의해 소리로서 방출될 수 있는 인이어 헤드폰 장치에 제공되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 외부 음성 신호는 전기 음성 신호를 출력하도록 배치되고 음성 신호를 인이어 헤드폰 장치로 전달하기 위한 연결 수단과 함께 배치된 오디오 소스와 같은 외부 유닛으로부터 제공될 수 있다. 연결 수단의 예는 케이블 연결과 같은 유선 연결 및, Bluetooth A2DP 또는 Bluetooth aptX 또는 Wi-Fi 연결 등의 블루투스 연결과 같은 무선 연결이다.

어떤 실시예에서, 외부 음성 신호는 라우드스피커에 의한 재생 이전에 처리될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 진정한 무선 헤드폰으로서 구성된다.

따라서, 인이어 헤드폰에 케이블이 필요하지 않으며, 오디오 소스에 연결하거나 2개의 인이어 헤드폰을 한 세트로 연결하지 않는다.

일 실시예에서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 마이크로폰, 예컨대 상기 노이즈 마이크로폰 또는 상기 보조 마이크로폰에 의해 녹음된 신호를 전송하도록 배치된다.

본 발명의 어떤 실시예에서, 마이크로폰이 소리를 녹음하는 것이 바람직할 수 있으며, 이는 예컨대, 통신 목적을 위해 전송될 수 있다. 이 녹음은 외부 환경으로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된 마이크로폰으로 수행되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 또한 상기 중 어느 하나에 따른 제1 인이어 헤드폰 장치 및 제2 인이어 헤드폰 장치를 포함하는 인이어 헤드폰 장치 세트에 관한 것이며; 상기 제1 인이어 헤드폰 장치는 사용자의 제1 외이에 끼워지도록 배치되고; 상기 제2 인이어 헤드폰 장치는 상기 사용자의 제2 외이에 끼워지도록 배치된다.

본 발명의 많은 실시예는 2개의 인이어 헤드폰 장치의 세트를 포함한다. 이들은 예컨대 사용자가 왼쪽 및 오른쪽 외이에 각각 착용할 수 있다. 따라서 세트의 두 장치의 하우징은 일반적으로 미러형으로 될 수 있다.

이는 사용자의 양쪽 귀에 대한 소음 제어를 보장할 수 있다. 또한 사용자가 소망 음성 신호를 스테레오로 들을 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 제1 인이어 헤드폰 장치 및 제2 인이어 헤드폰 장치는 서로 다른 처리, 예컨대, 장치 중 하나는 마스터 장치이고 다른 장치는 슬레이브 장치이며, 마스터 장치는 슬레이브 장치를 제어하고 통신 허브 역할을 한다.

본 발명의 실시예에서, 2개의 인이어 헤드폰 장치는 직접적으로 또는 간접적으로, 예컨대, 공통 컨트롤러를 통해 서로 통신하여 설정을 조정하거나 향상된 방향성 사운드 처리 또는 능동 소음 제어를 제공한다.

본 발명의 각종 실시예들 및 이점은 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인이어 헤드폰 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 내부 통기 전달 함수을 도시한다.,
도 3a 내지 도 3c는 상이한 마이크로폰 레이아웃을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 인이어 헤드폰 장치를 도시한다.
도 4는 동적 음향 누출이 있는 인이어 헤드폰 장치를 도시한다.
도 5a-h는 본 발명의 실시예에 따른 감쇠 통기구의 다양한 레이아웃을 도시한다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 어떤 실시예에 따른 다양한 음향 임피던스의 감쇠 요소를 사용하는 효과를 도시한다.
도 7a-7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동적 음향 누출부와 관련된 감쇠 통기구의 한 가지 바람직한 효과를 도시한다.
도 8a-g는 내부 잡음과 관련된 동적 음향 누출부의 영향 하에 다양한 시뮬레이션된 인이어 헤드폰 장치를 도시한다.
도 9a-g는 오디오 재생과 관련된 동적 음향 누출부의 영향 하에 다양한 시뮬레이션된 인이어 헤드폰 장치를 예시한다.,
도 10a-c는 상이한 시나리오에서 사용자 변동의 영향을 예시한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인이어 헤드폰 장치(101)를 도시한다. 도 1의 예시도는 상기 장치를 착용한 사용자의 외이도(110)에 삽입된 인이어 헤드폰 장치(101)를 도시한다. 인이어 헤드폰(101) 장치(101)에는 바람직하게는, 사용자의 외이(111)에 안착되고 상이한 사용자들의 외이도(110)에 음향 밀봉을 제공하기 위한 가요성 이어팁(112)이 제공된다.

인이어 헤드폰 장치(101)는 외이도(110) 외측의 외부 음향 환경(109)과 음향적으로 결합하는 감쇠 통기구(105)를 포함한다. 이상적으로, 인이어 헤드폰 장치(101)는 사용자의 외이도(110)를 막는 외부 형상을 가지나 작은 누출 경로(도면에 도시되지 않음)가 가요성 이어팁(112)과 외이도(110) 사이의 인터페이스에서 자연적으로 발생할 수 있으며, 이와 같은 누출은 사용자가 이동함에 따라 그리고 예컨대 사용자가 말하거나 씹고 있을 때 동적으로 변할 수 있다.

이 실시예의 감쇠 통기구(105)는 바람직하게는 원형 또는 반원형 도관으로 형성되는 통기 요소(106)를 포함하지만, 다른 통기 요소 설계도 고려될 수 있다. 상기 감쇠 통기구의 목적은 외부 음향 환경(109)과 외이도(110) 사이의 음향 사운드의 전송을 용이하게 하는 것이지만, 음압 레벨(SPL)은 감소한다. 감쇠 통기구(105)의 감쇠 특성은 감쇠 요소(107)에 의해 제공되며, 이 실시예에서는 감쇠 통기구(105)의 일단에 위치한 감쇠 천이다. 본 발명의 다른 실시예에서, 감쇠 통기구(105)의 감쇠 특성이 제공된다. 감쇠 통기구(105)의 양 단부에 천을 제공하여 감쇠되며 본 발명의 또 다른 실시예에서 감쇠 통기구(105)의 감쇠 특성은 통기 요소(106)의 슬릿 또는 개구에 의해 제공된다.

상기 인이어 헤드폰 장치(101)는 외부 음향 환경(109)으로부터 주로 음향 사운드를 기록하고 기록된 음성 신호(RAS)를 제공하기 위해 배치된 노이즈 마이크로폰(102)을 포함한다. 이 실시예의 도면에서는, 노이즈 마이크로폰(102)이 인이어 헤드폰 장치(101)의 단부에 대향하는 외부 음향 환경에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시예에서 노이즈 마이크로폰(102)은 인이어 헤드폰 장치(101) 내에 추가 배치될 수 있으며 마이크로폰 덕트(도면에 도시되지 않음)에 의해 외부 음향 환경(109)에 음향적으로 결합될 수 있다. 상기 인이어 헤드폰 장치(101)는 녹음된 음성 신호(RAS)를 수신하고 수신된 녹음된 음성 신호(RAS)에 기초하여 능동 소음 제어 신호(ANCS)를 제공하도록 구성된 신호 처리기(103)를 더 포함한다. 인이어 헤드폰 장치(101)의 라우드스피커(104)는 인이어 헤드폰 장치(101)의 사용자의 외이도(110)에서, 제공된 능동 소음 제어 신호(ANCS)를 재생하도록 배치된다. 이 실시예의 도면에는, 라우드스피커가(104)가 인이어 헤드폰 장치(101) 내에 포함되고 라우드스피커에 의해 방출된 음향 사운드는 라우드스피커 덕트(108)를 통해 외이도(110)로 전달되는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서, 라우드스피커 덕트(108)는 불필요할 수 있으며 라우드스피커 (104)는 인이어 헤드폰 장치(101)의 외이도 대향 단부에 더 가깝게 배치될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 라우드스피커 덕트(108) 및 감쇠 통기구(105)는 결합된 음향 포트의 두 개의 음향적으로 분할된 서브섹션으로서 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 인이어 헤드폰 장치(101)는 능동 소음 제어 신호를 재생하도록 배치되기 때문에, 능동 소음 제어 또는 능동 잡음 제거로 지칭되는 방법을 수행할 수 있다. 외부 음향 환경(109)으로부터의 원하지 않는 소리는, 노이즈 마이크로폰(102)에 의해 기록되고 기록된 음성 신호(RAS)에 기초하여, 신호 처리기(104)는 라우드스피커(104)에 의해 재생될 때 상쇄 간섭에 의해 사용자의 외이도(110) 내에서 원하지 않는 소리를 제거하도록 설계된 능동 소음 제어 신호(ANCS)를 제공한다.

도 2는 예시적인 내부 통기 전달 함수(H_VI)를 도시한다. 내부 통기 전달 함수(H_VI)는 동적 음향 누출 또는 라우드스피커의 실질적인 영향 없이 외부 환경로부터 외이도로의 전달 함수로 이해될 수 있다. 내부 통기 전달 함수의 세 가지 표현이 곡선(S1)-S3으로 표시된다. 본 발명에 따르면, 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 음향 공진을 감쇠하도록 하나 이상의 감쇠 요소가 배치된다.

도면은 20Hz 내지 100Hz의 기준 주파수 범위(403)를 표시한다. 기준 주파수 범위(403)에 기초하여, 기준 크기(400)는 예컨대 이 범위에서 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 평균 음압 레벨로서 결정될 수 있다. 기준 크기(400)에 기초하여, 공진 크기 임계값(401)이 결정될 수 있고, 예컨대, 기준 크기 임계값(401)은 기준 크기(400)보다 3dB 더 클 수 있다.

곡선(S1)은 실질적인 감쇠 없이 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치의 내부 통기 전달 함수(H_VI)일 수 있다. 결과적으로, 곡선(S1)은 공진 크기 임계값(401)을 초과하는 공진 크기(405)를 특징으로 한다. 곡선(S1)에 따른 장치는 본 발명의 이점을 포함하지 않을 수 있고 청구범위에 의해 개시되지 않는다.

곡선(S2)은 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치의 내부 통기 전달 함수(H_VI)일 수 있다. 곡선(S2)은 본 발명에 따른 공진 크기 임계값(401) 내에 있는 공진 크기(405)를 특징으로 한다.

곡선(S3)은 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치의 내부 통기 전달 함수(H_VI)일 수 있다. 곡선(S3)의 공진 크기(405)는 기준 크기(400)와 대략 동일하다. 감쇠 통기구의 음향 공진은 예컨대 대략 임계적으로 감쇠될 수 있다. 이와 같이, 곡선(S3)의 공진 크기(405)는 공진 크기 임계값(401) 내에 있다.

도 3a 내지 도 3c는 상이한 마이크로폰 레이아웃을 갖는 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 인이어 헤드폰 장치들(101)을 도시한다.

도 3a는 또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자의 외이도(110)에 삽입될 때 도 1의 인이어 헤드폰 장치(101)를 도시한다. 사용 시, 인이어 헤드폰 장치(101)는 적어도 능동 소음 제어 신호(ANCS)의 재생을 제공하기 위해 배치되고, 음향 음파의 형태로 이 재생된 신호는 외이도(110)로부터, 예컨대 인이어 헤드폰 장치(101)의 사용자가 비행기, 기차 또는 버스로 각각 통근하는 경우 비행기의 엔진 또는 기차 또는 버스 바퀴의 윙윙거리는 원하지 않는 음원으로부터 기인하는 소리와 결합한다, 능동 소음 제어 신호(ANCS)는 상쇄하도록 설계되었으므로 예컨대 이에 대응하여 사용자의 고막(201)에 의해 포착된 원치 않는 소리, 결합된 소리는 음향 무효 신호로 효과적으로 감지된다.

노이즈 마이크로폰(102)의 이와 같은 레이아웃으로, 노이즈 마이크로폰(102)은 주로 사용자 주변의 외부 음향 환경으로부터의 사운드를 기록하며, 이는 사용자가 헤드폰 장치를 통해 인식할 원치 않는 사운드를 간접적으로 나타낸다.

도 3b는 노이즈 마이크로폰(102)이, 인이어 헤드폰 장치를 착용한 사용자의 외이도(110) 내에서 소리를 녹음할 수 있는 방식으로 인이어 헤드폰 장치(101)에 배치되는 본 발명의 대안적인 실시예를 도시한다. 노이즈 마이크로폰(102)의 이와 같은 레이아웃으로, 노이즈 마이크로폰(102)은 주로 사용자의 외이도 내부로부터의 사운드, 즉 사용자가 인지할 때 원치 않는 사운드를 다소 직접적으로 측정하는 사운드를 기록한다.

도 3c는 노이즈 마이크로폰(102)이 도 3b의 실시예에 도시된 바와 같이 노이즈 마이크로폰(102)과 유사한 방식으로 배치되는 본 발명의 또 다른 대안적인 실시예를 도시한다. 본 발명의 이 실시예에서, 인이어 헤드폰 장치(101)는 도 3a에 도시된 실시예의 노이즈 마이크로폰(102)과 유사하게 인이어 헤드폰 장치(101)에 위치된 보조 마이크로폰(202)을 더 포함한다.

도 4는 장치를 착용한 사용자의 외이도(110)에 삽입되는 도 3a의 실시예에 도시된 인이어 헤드폰 장치(101)와 유사한 인이어 헤드폰 장치(101)를 도시한다. 이상적으로는, 가요성 이어팁(112)(도면에 도시되지 않음)이 인이어 헤드폰 장치(101)와 사용자의 귀 사이에 완벽한 밀봉을 형성하지만, 실제로는 이와 같은 완벽한 밀봉을 확립하는 것이 불가능할 수 있고 약간의 누출이 발생할 수 있다. 현재. 도면은 인이어 헤드폰 장치(101)와 사용자의 귀 사이에 형성된 음향 누출부(203)를 도시한다. 음향 누출부(203)는 사용자의 귀 모양 및 인이어 헤드폰 장치(101)가 외이도(110)에 삽입되는 방식에 따라 임의의 크기 및 기하학적 형태를 취할 수 있다. 또한, 추가 누출 경로들(도면에 도시되지 않음)도 존재하며 이는 또한 모든 크기의 애드 기하학 구조를 취할 수 있다. 편의상, 인이어 헤드폰 장치(101)와 사용자의 귀 사이의 밀봉에서 누출부(들)의 배치는 누출 경로(203)로 지칭되며, 따라서 효과적인 누출 경로일 수 있다. 음향 누출부(203)는 또한 사용자가 걷거나 조깅할 때와 같이 사용자가 이동함에 따라, 그리고 사용자가 말하고 있을 때와 같이 턱뼈를 운동할 때 동적으로, 즉 시간이 지남에 따라 변할 수 있다.

동적으로 변화하는 음향 누출부(203)는 외부 음향 환경(109)으로부터의 원치 않는 소리가 사용자의 외이도(110)로 들어가는 입구를 나타낸다. 도 4를 참조하여 이해될 수 있는 바와 같이. 이전에 도시된 실시예들 중 임의의 것에 따른 인이어 헤드폰 장치(101)는 또한 예컨대 인이어 헤드폰 장치(101)의 부적절한 끼워맞춤으로 사용자의 귀에 삽입될 때의 음향 누출부(203)를 나타낼 수 있다. .

음향 누출부(203)에 더하여, 감쇠 통기구(105)는 또한 사용자의 외이도(110)에 유입하는 외부 음향 환경(109)로부터의 원치 않는 소리에 대한 입구도 제공한다. 그러나, 음향 누출부(203)를 통해 유입하는 외부 음향 환경(109)로부터의 원치 않는 소리는 감쇠 통기구(105)를 통해 빠져 나갈 수 있다. 이와 같이, 감쇠 통기구는, 소리가 외부 음향 환경(109)로부터 유입하여 외이도(110)로 들어갈 수 있고, 음향 누출부(203)를 통과하는 소리가 감쇠 통기구(105)를 통해 빠져 나가고 외부 음향 환경(109)으로 다시 돌아갈 수 있는 이중 목적으로 작용한다.

도 5a,-h는 본 발명의 실시예에 따른 감쇠 통기구(105)의 다양한 레이아웃들을 도시한다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠 통기구(105)의 측면도를 도시한다. 감쇠 통기구(105)는 실린더 형태의 통기 요소(106) 및 감쇠 천(damping cloth) 형태의 통기 요소(107)를 포함한다. 통기 요소(106)는 이 실시예에서 원통형 요소로서 예시되지만, 다른 기하학적 구조도 고려될 수 있다.

감쇠 천 형태의 통기 요소(107)는 통기 요소(106)의 일 단부에 위치되는 것으로 도시되어 있지만, 통기 요소(106)의 임의의 단부에 위치될 수도 있고, 본 발명의 다른 실시예에서 감쇠 통기구(105)는 이 감쇠 통기구(105)의 양 단부에 통기 요소들(107)을 포함한다. 본 실시예의 통기 요소(107)는 통기 요소(106)의 개구 내에 위치되지만, 본 발명의 다른 실시예에서 통기 요소(107)는 통기 요소(106)의 개구부를 덮는 방식으로 위치될 수 있다.

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 감쇠 통기구(105)의 측면도를 도시한다. 여러 통기 요소들(106)은 감쇠 천 형태의 통기 요소(107)를 더 포함하는 분기형 감쇠 통기구(105)를 형성한다. 본 실시예의 감쇠 요소(107)는, 통기 요소(106)의 개구 내에 위치되지만, 본 발명의 다른 실시예에서 감쇠 요소(107)는 통기 요소(106)의 개구를 덮는 방식으로 위치될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다른 실시예에서, 분기형 감쇠 통기구는 통기 요소(106)의 모든 개구를 덮는 감쇠 요소(107)와 같은 임의의 수의 감쇠 요소들(107)을 포함할 수 있다.

도 5c-5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠 통기구(105)의 2개의 측면도를 도시한다. 도 5c는 스피커(103)가 음향적으로 결합될 수 있는 라우드스피커 덕트(108)와 함께 구축되는 감쇠 통기구(105)를 도시한다. 본 발명의 이 실시예에서, 라우드스피커 덕트(108) 및 감쇠 통기구(105)는 원통형 음향 튜브를 구성하고, 즉 둘 각각은 반원통 형상을 갖는다. 본 발명의 다른 실시예에서, 라우드스피커 덕트(108) 및 감쇠 통기구(105)는 임의의 기하학적 형상을 갖는 결합된 음향 튜브를 구성할 수 있다. 도 5c에, 평면(c)을 나타내는 점선 c-c가 도시되어 있다. 도 5d에서, 결합된 라우드스피커 덕트(108) 및 감쇠 통기구(105)의 길이방향 기하학적 구조를 나타내는, 평면(c)으로부터의 실시예의 도면이 도시되어 있다.

도 5e는 인이어 헤드폰 장치(101)(도면에 도시되지 않음)가 2개의 개별 감쇠 통기구(105)를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한다. 도5a의 실시예와 관련하여 도시된 바와 같이 각각의 감쇠 통기구(105)는 감쇠 통기구(101)와 유사하다. 마찬가지로, 도 5e의 감쇠 통기구(105) 통기 요소(106) 및 감쇠 요소(107)를 포함한다. 이 실시예의 감쇠 요소(107)는 통기 요소(106)의 개구에 존재하는 감쇠 천이지만, 감쇠 요소의 다른 구성도 고려될 수 있다.

도 5f는 감쇠 통기구(105)의 감쇠 특성이 슬릿의 형태를 취하는 통기 요소들(107)에 의해 가능하게 되는 본 발명의 실시예를 예시한다. 다른 실시예에서, 감쇠 요소(107)는 공기 흐름을 방해하거나 공기 누출을 가능하게 하기 위해 통기 요소(106)에 통합된다.

도 5g는 본 발명의 실시예를 예시하며, 여기서 노이즈 마이크로폰(102)과 같은 마이크로폰은 감쇠 통기구(105)로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된다. 따라서, 마이크로폰은 통기 요소(106)에 음향적으로 결합된 것으로 간주될 수 있다. 다른 실시예에서, 인이어 헤드폰 장치(101)는 여러 개의 통기 요소들(106)을 포함하고, 마이크로폰 및/또는 라우드스피커는 본 발명의 실시예에 따른 이들 통기 요소들(106) 중 임의의 것에 결합될 수 있다. 도 5g에 도시된 실시예에서, 감쇠 통기구(105)는 일측에 단일 감쇠 요소(107)를 갖는다. 이에 따라, 이와 같은 실시예에서, 마이크로폰은 감쇠 요소(107) 및 마이크로폰의 정확한 위치에 따라, 외부 환경으로부터의 소리를 주로 녹음하거나 또는 외이도로부터의 소리를 주로 녹음할 수 있다.

도 5h는 라우드스피커 덕트(108)와 감쇠 통기구가 감쇠 요소(107)에 의해 부분적으로 결합된 본 발명의 실시예를 도시한다. 감쇠 통기구(105)는 또한 통기 요소(106)의 양 단부에 감쇠 요소(107)를 더 포함한다. 라우드스피커 덕트(108) 및 감쇠 통기구(105)는 본 발명의 실시예에 따라 임의의 형태의 파티션을 특징으로 할 수 있다. 라우드스피커(103)는 예컨대 인이어 헤드폰 장치(101) 내의 감쇠 통기구(105)에 음향적으로 결합될 수 있고, 인이어 헤드폰 장치(101) 내의 감쇠 통기구(105)와 음향적으로 분리되거나(예컨대, 도 5c 참조), 부분적으로 연결될 수 있다. 도 5h에 도시된 바와 같이, 인이어 헤드폰 장치(101) 내의 감쇠 통기구(105)와 결합된다.

본 발명의 전술한 실시예에서, 감쇠 통기구(105)의 다양한 구성들이 기술되었다. 그러나, 본 발명은 임의의 특정 구성으로 제한되지 않으며, 그에 따라 다양한 다른 실시예들이 통상의 기술자에게 이용가능하다. 감쇠 통기구의 구성은 위에 설명된 실시예의 임의의 조합에 의해 실현될 수 있다. 따라서, 감쇠 통기구의 구성은 하나 이상의 감쇠 통기구들(105)을 포함할 수 있고, 개별 감쇠 통기구는 임의의 수의 통기 요소(106) 및 감쇠 요소(107)를 포함할 수 있으며, 마이크로폰 및/또는 라우드스피커는 통기 요소들에 음향적으로 결합될 수 있거나 개별 덕트들을 가질 수 있으며, 통기구와 덕트는 임의의 기하학적 형태를 가질 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 개방된 귀와 비교하여 본 발명의 어떤 실시예에 따른 다양한 음향 임피던스의 감쇠 요소를 사용하는 효과를 도시한다. 제시된 데이터는, 통상의 기술자에 의해 복제될 수 있는 도 6a에 도시된 바와 같은 등가 전자 다이어그램을 사용하여 시스템의 시뮬레이션을 수행하여 얻어진 것이다.

도 6a에 도시된 시뮬레이션은 본 발명의 전형적인 실시예에 대응한다. 60dB 신호 시뮬레이션 소스(300)는 외부 환경으로부터의 노이즈에 대응하고, 상부 귀(top ear) 시뮬레이션 마이크로폰(301)은 귀에서 들리는 소리에 대응한다. 이 시뮬레이션에서, 소리는 두 개의 다른 경로들: 통기구 다이어그램 경로(302) 및 누출 다이어그램 경로(304)를 통해 외이도에 들어갈 수 있다. 통기구 다이어그램 경로(302)는 통기구 다이어그램 경로의 제1 부분이 두 개의 통기 요소들로 구성되도록 분할되며 이는 단일 통기 요소에 병합된다. 누출 다이어그램 경로(304)는 실질적인 동적 음향 누출이 없는 것에 대응하는 이 특정 시뮬레이션에서 큰 음향 임피던스를 갖는다.

통기구 다이어그램 경로(302)는 본 발명에 따른 감쇠 요소에 대응하는 임피던스(Rv)를 포함한다. 도 6b-6c에 도시된 바와 같이, 이 임피던스의 값은 다양한 음향 임피던스의 감쇠 요소를 사용하는 효과를 시뮬레이션하기 위해 변경된다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 곡선(S4)은 개방된 귀에 대응하는 신호를 나타낸다. 곡선은 약 3kHz에서 특징적인 공진을 가지고 있다.

시뮬레이션 곡선 S5-S9는 각각, 0 음향 Ω, 45 음향 Ω, 90 음향 Ω, 180 음향 Ω 및 360 음향 Ω의 음향 임피던스(Rv)에 대응하며, 제공된 모든 값들은 CGS 단위의 음향 Ω이다. 시뮬레이션으로

부터 명백한 바와 같이, 음향 임피던스가 낮을 때 약 900Hz에서 공진이 명확하게 나타난다. 그러나, 음향 임피던스가 증가함에 따라 공진이 감쇠되고, 충분히 큰 음향 임피던스에 대해, 공진 피크 특징이 보이지 않는다. 매우 큰 음향 임피던스가 선택되면, 공진뿐만 아니라 광범위한 주파수가 감쇠된다. 이와 같이, 이 시뮬레이션된 실시예에 대해, 공진 특징이 제거되었기 때문에 바람직한 음향 임피던스는 대략 180 음향 Ω이지만, 이 외에 소망의 컷오프 주파수 미만의 사운드는 실질적으로 감쇠되지 않았다.

본 발명의 다른 실시예에 대해, 감쇠 요소의 바람직한 음향 임피던스는 변할 수 있다. 음향 임피던스는, 예컨대 장치가 삽입될 때, 통기구 요소의 구성, 통기구 요소의 단면적, 통기구 요소의 길이 및 외이도의 나머지 부피에 따라 달라질 수 있다. 감쇠 요소의 주요 목적은, 일반적으로 불필요한 추가 사운드 감쇠 없이 헬름홀츠 공명 기능을 제거하는 것이므로 음향 임피던스를 적절하게 선택해야 한다.

본 발명의 어떤 실시예는 또한 여러 개의 통기 요소들을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 이들의 조합된 효과는 장치가 삽입될 때 통기 요소들 없이 발생하는 헬름홀츠 공명을 억제하는 것이어야 한다.

도 6b는 감쇠 통기구가 소망의 차단 이상의 주파수에서 귀의 음압을 감소시킬 수 있는 방법을 추가로 도시한다. 개방된 귀에 비해, 개방된 외이도 공명 영역에서 감쇠가 20dB 이상에 도달할 수 있다. 귀에 따라 크게 다를 수 있는 고 주파수 공진은 스피커 전면 볼륨과 같은 공동으로의 감쇠된 입구와 같은 다른 음향 요소와 함께 감쇠 통기구에 의해 감쇠될 수도 있다. 도면의 예시적인 도시에서, 대략 8kHz 및 대략 9kHz에서 각각 곡선 S5-S9 및 곡선 S4의 2개의 공진 특성의 피크 값 사이의 음압 레벨의 크기 차이는 9dB이다. 비교적 높은 주파수에서의 이와 같은 감쇠 효과는 본 발명의 어떤 실시예에서 바람직할 수 있다.

도 6c는 도 6b와 동일한 곡선을 도시하지만, 이는 개방된 귀(S4)와 관련된 시뮬레이션 곡선에 대해 도시되어 있다. 도 6c에 도시된 곡선들은 수동 삽입 이득, 즉 비활성 장치를 착용할 때 사용자가 경험하는 이득의 변화로 해석될 수 있다. 시뮬레이션 데이터는 단순화를 위해 약 6.5kHz에서 잘렸다. 이 주파수 영역의 삽입 이득 데이터는 도 6b에 도시된 8kHz-9kHz의 공진 기능에 의해 시각적으로 영향을 받지만, 이와 같은 기능의 세부적인 변화는 일반적인 신호가 있는 정상적인 조건에서 사운드의 전반적인 인식에 크게 영향을 미치지 않는다.

도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠 통기구(105)의 하나의 바람직한 효과를 도시한다. 제시된 데이터는, 통상의 기술자에 의해 복제될 수 있는, 도 7a에 도시된 바와 같은 등가 전자 다이어그램을 사용하여 시스템 시뮬레이션을 수행하여 얻어진 것이다.

도 7a의 상부에 도시된 시뮬레이션은 감쇠 통기구를 갖는 본 발명의 전형적인 실시예에 해당하는 반면, 하부는 감쇠 통기구가 없는 인이어 헤드폰 장치에 해당한다. 60dB SPL 신호 시뮬레이션 소스(300)는 외부 환경으로부터 외이에 대한 입구에서의 노이즈에 해당하고, 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)은 두 개의 시뮬레이션된 장치에 대한 귀에서 들리는 소리에 해당한다. 본 발명의 전형적인 실시예의 시뮬레이션에서, 신호는 3개의 다른 경로, 즉 통기구 다이어그램 경로(302), 전기음향 다이어그램 경로(303) 및 누출 다이어그램 경로(304)를 통해 외이도로 들어갈 수 있다. 그러나, 도 7a-b에 도시된 시뮬레이션에서, 신호 시뮬레이션 소스(300)는 누출 다이어그램 경로(304)를 통해 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에만 연결된다. 이와 같이, 이 시뮬레이션은 동적 음향 누출을 통해 귀에 들어가는 소리와 관련된다. 누출 다이어그램 경로(304)를 통해 입력된 신호는 통기구 다이어그램 경로(302)를 통해 빠져 나갈 수 있으며, 그에 따라 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 의해 녹음된 신호는 감소한다.

도 7a의 두 개의 시뮬레이션된 장치들의 누출 다이어그램 경로(304)는 모두 동적 음향 누출부의 직경에 대응하는 누출 직경(Dlk/DLK)을 갖는 다이어그램 요소를 포함한다. 각 도면에서, 이 누출 직경은 동적 음향 누출부가 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호에 가해질 수 있는 영향을 표시하기 위해 변경된다.

도 7b는 귀 시뮬레이션 마이크로폰에 도달하는 신호를 도시하며, 곡선들 S16-S20은 감쇠 통기구를 갖는 시뮬레이션된 인이어 헤드폰 장치에 대응하고, 곡선들 S21-S25는 감쇠 통기구가 없는 시뮬레이션된 장치에 대응한다. 곡선 S16-S20 및 S21-S25는 각각, 직경이 0.035cm, 0.05cm, 0.07cm, 0.08cm 및 0.1cm인 원형 단면에 해당하는 결합된 단면적의 누출에 대응한다.

시뮬레이션된 곡선(S21-S25)에 대해, 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)의 영역에 유입된 임의의 신호는, 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 잔류하는 경향이 있을 것이며, 그에 따라 큰 신호가 기록될 것이다. 이에 대해, 시뮬레이션된 곡선(S16-S25)의 경우, 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 의해 기록된 음압 레벨은 현저히 낮은데, 그 이유는 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301) 영역의 신호가 통기구 다이어그램 경로(302)를 통해 이 영역을 떠날 수 있기 때문이다. 예컨대, 누출 직경이 0.05cm인 경우, 200Hz에서 누출 기여 음압 수준의 차이는 곡선 S17과 S22에 표시된 바와 같이 시뮬레이션된 장치들 사이에 약 12dB이다.

따라서, 도 7a-b에 도시된 바와 같은 시뮬레이션 및 결과들은, 본 발명의 실시예들이 감쇠 통기구를 통해 소리가 빠져나가도록 함으로써 외이도에서 동적 음향 누출의 영향을 감소시킬 수 있다는 증거로서 작용한다.

도 8a 내지 도 8g는 동적 음향 누출의 영향을 받는 다양한 시뮬레이션된 인이어 헤드폰 장치를 도시하며, 상기 장치는 통기구가 없거나, 개방된 감쇠되지 않은 통기구 또는 감쇠 통기구를 갖는다.

제시된 데이터는, 통상의 기술자에 의해 복제될 수 있는 도 8a에 예시된 등가 전자 다이어그램을 사용하여 시스템의 시뮬레이션을 수행함으로써 얻어졌다.

도 8a에 도시된 시뮬레이션 다이어그램은 인이어 헤드폰 장치에 대응한다. 60dB SPL 정압 신호 시뮬레이션 소스(300)는 외부 환경으로부터 외이 입구의 노이즈에 대응하고, 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)은 귀에서 들리는 소리에 대응한다. 신호는 3개의 다른 경로, 즉 통기구 다이어그램 경로(302), 전기음향 다이어그램 경로(303) 및 누출 다이어그램 경로(304)를 통해 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달할 수 있다. 그러나, 도 8a-g에 관한 시뮬레이션에서, 전기음향 다이어그램 경로(303)는 신호를 전달하지 않는다.

통기구 다이어그램 경로(302)는 통기구 다이어그램 경로의 제1 부분이 임피던스(Rv)가 위치되는 단일 통기 요소에 병합되는 2개의 통기 요소들로 구성되도록 분할된다. 각종 도면들 8b-8c, 8d-8e 및 8f-8g에서, 임피던스 값은 통기구가 없는 장치(큰 임피던스), 개방된 감쇠되지 않은 통기구(작은 임피던스) 및 감쇠 통기구(중간 임피던스)를 갖는 장치를 각각 시뮬레이션하기 위해 변경된다.

누출 다이어그램 경로(304)는 동적 음향 누출의 등가 직경에 대응하는 누출 직경(Dlk/DLK)을 갖는다. 각 도면에서, 이 누출 직경은 동적 음향 누출이 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호에 가할 수 있는 영향을 표시하기 위해 변경된다.

도 8b 내지 도 8c는 통기구가 없는 장치, 즉 CGS 단위의 Rv = 1 메가옴(음향)에 대한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호를 도시하고, 도 8b는 전달된 신호의 음압 레벨 크기를 나타내고, 도 8c는 전달된 신호의 위상을 나타낸다. 이들 두 개체는 모두 능동 소음 제어와 관련이 있다. 곡선 S26-S28 및 S29-S31은 각각 0.05cm, 0.07cm 및 0.1cm의 누출 직경에 대응한다.

도 8b는 동적 누출이 신호 크기에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 명확하게 도시하며, 예컨대 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 나타낸다. 특히 400Hz 이상 범위에서는 음압 레벨의 차이가 10dB~15dB이다.

또한, 도 8c는 동적 누출이 특히 100Hz에서 700Hz 범위에서 신호 위상에 어떻게 추가로 영향을 미칠 수 있는지를 나타낸다.

이와 같이, 이들 시뮬레이션은 통기구가 없는 인이어 헤드폰 장치에 대해 동적 음향 누출이 가질 수 있는 엄청난 효과를 설명한다.

도 8d 내지 도 8e는 개방된 감쇠되지 않은 통기구, 즉 Rv = 0을 갖는 장치에 대한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호를 예시하며, 도 8d는 전달된 신호의 음압 레벨 크기를 나타내고, 도 8e는 전달된 신호의 위상을 나타낸다. 이들 두 개체는 모두 능동 소음 제어와 관련이 있다. 곡선 S32-S35 및 S36-S39는 각각 0cm, 0.05cm, 0.07cm 및 0.1cm의 누출 직경에 대응한다.

도 8d는 개방 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치가 헬름홀츠 공진의 존재로 인해 어떻게 고통받을 수 있는지를 도시한다. 동적 음향 누출의 부가는, 이 공진의 위치를 다른 주파수로 이동할 수 있으며, 이는 능동 소음 제어를 제공하기 위해 배치된 장치를 지속적으로 처리하기 위해 문제가 될 수 있다.

도 8e는 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 장치의 신호 위상과 동적 음향 누출이 신호 위상에 미치는 영향을 나타낸다. 500Hz 미만에서는 동적 음향 누출에 관계없이 위상이 비교적 잘 작동한다. 그러나 밑으로부터 1kHz에 가까워지면 위상이 급격히 감소하는 경향이 있다. 일반적으로 이와 같은 급격한 천이는 능동 소음 제어 목적에 불리하다. 동적 음향 누출은 이 급격한 천이를 시프트할 수 있으며 이는 위상 거동을 더욱 문제화할 수 있다.

이와 같이, 이들 시뮬레이션은 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 장치가 최적의 능동 소음 제어를 제공하기 위해 심각한 문제를 가질 수 있는 방법을 나타낸다.

도 8f 내지 도 8g는 감쇠 통기구, 즉 CGS 단위로 Rv = 180 음향 Ω을 갖는 장치에 대한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호를 예시하며, 도 8f는 전달된 신호의 음압 레벨 크기를 나타내고, 도 8g는 전달된 신호의 위상을 나타낸다. 이들 두 개체는 모두 능동 소음 제어와 관련이 있다. 곡선 S40-S43 및 S44-S47은 각각 0cm, 0.05cm, 0.07cm 및 0.1cm의 누출 직경에 대응한다.

도 8f는 동적 누출이 신호 크기에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 예시한다. 통기구가 없는 장치에 대한 시뮬레이션(그림 8b-8c)과 비교할 때 누출의 영향은 훨씬 더 작다. 예컨대, 1kHz에서 누출 직경 0.05cm와 0.1cm 사이의 음압 레벨 차이는 통기구가 감쇠된 경우 약 3dB인 반면, 이 차이는 통기구가 없는 경우 약 15dB이다. 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 시뮬레이션과 비교하여(도 8d-8e), 감쇠 통기구를 갖는 시뮬레이션은 헬름홀츠 공진을 나타내지 않는다. 더 큰 누출의 경우, 공진과 유사한 특징들이 발생하지만 이 특징은 도 8d에 도시된 헬름홀츠 공진보다 양호하게 동작하며, 이는 한다. 크기가 변경됨에 따라 주파수를 시프트시킨다.

도 8g는 감쇠 통기구를 갖는 장치의 신호 위상과 동적 음향 누출이 이 신호 위상에 어떻게 영향을 미치는지를 나타낸다. 능동 소음 제어와 관련된 전체 범위에 걸쳐, 즉 최대 약 1kHz의 주파수에서 위상은 임의의 시뮬레이션된 동적 음향 누출에 대해 잘 작동한다.

따라서 도 8a-8g의 시뮬레이션들은 동적 음향 누출의 맥락에서, 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치가 통기구가 없고 감쇠되지 않은 장치에 비해 능동 소음 제어 목적에 더 우수하다는 증거이다. 특히, 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 영향을 미치는 동적 음향 누출로 인한 변동이 감소될 수 있고 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 위상에 영향을 미치는 동적 음향 누출로 인한 왜곡이 감소될 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같은 개선은 외이도와 환경에 대한 음향 경로에 의해 설정된 헬름홀츠 공명을 제어하고 감쇠함으로써 얻어질 수 있다.

도 9a 내지 도 9g는 동적 음향 누출의 영향을 받는 다양한 시뮬레이션된 인이어 헤드폰 장치를 도시하며, 상기 장치는 통기구가 없거나, 개방된 감쇠되지 않은 통기구 또는 감쇠 통기구를 갖는다. 특히, 전기음향 다이어그램 경로는 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)으로 전송되는 신호를 생성하는 시뮬레이션된 라우드스피커를 포함한다.

제시된 데이터는, 통상의 기술자에 의해 복제될 수 있는, 도 9a에 도시된 바와 같은 등가 전자 다이어그램을 사용하여 시스템의 시뮬레이션을 수행함으로써 얻어졌다..

도 9a에 도시된 시뮬레이션 다이어그램은 인이어 헤드폰 장치에 대응한다. 설명의 목적을 위해, 일정한 볼륨 속도 소스 및 전면 볼륨으로 구성된 간단한 라우드스피커 모델이 설정되었다. 시뮬레이션된 라우드스피커는 다이어그램 경로(303)를 통해 외이도로 신호를 전달한다. 일정한 볼륨 속도 소스의 진폭은 귀 시뮬레이션 마이크로폰의 낮은 주파수에서 약 60dB SPL의 신호를 생성하도록 조정된다. 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에서 이 신호의 거동은 능동 소음 제어 및 소망 음성 신호의 재생과 관련이 있다. 신호는 전형적으로 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 부분적으로 도달할 수 있고, 통기구 다이어그램 경로(302) 및 누출 다이어그램 경로(304)를 통해 시뮬레이션된 외이도 영역을 부분적으로 빠져 나갈 수 있다.

통기구 다이어그램 경로(302)는 통기구 다이어그램 경로의 제1 부분이 임피던스(Rv)가 위치되는 단일 통기 요소에 병합되는 2개의 통기 요소로 구성되도록 분할된다. 각종 도면들 9b-9c, 9d-9e 및 9f-9g에 대해, 임피던스 값은 통기구가 없는 장치(큰 임피던스), 개방된 감쇠되지 않은 통기구(작은 임피던스) 및 감쇠 통기구(중간 임피던스)가 있는 장치를 각각 시뮬레이션하기 위해 변경된다.

누출 다이어그램 경로(304)는 동적 음향 누출의 단면에 대응하는 누출 직경(Dlk/DLK)을 갖는다. 각 도면에서, 이 누출 직경은 동적 음향 누출이 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호에 가할 수 있는 영향을 표시하기 위해 변경된다.

도 9b 내지 도 9c는 통기구가 없는 장치, 즉 CGS 단위의 Rv = 1 메가옴(음향)에 대한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호를 도시하고, 도 9b는 신호의 음압 레벨 크기를 나타내고, 도 9c는 동적 음향 누출이 없는 기준 신호에 대한 신호의 음압 레벨 크기를 나타낸다. 곡선 S48-S53 및 S54-S59는 각각 0cm, 0.03cm, 0.05cm, 0.07cm, 0.08cm 및 0.1cm의 누출 직경에 대응한다.

도 9b-9c는, 동적 누출이 스피커에서 고막으로의 전달 함수와 관련된, 또한 외부 전체 전달 함수(HTO)에 관련된, 통기구가 없는 인이어 장치의 스피커에서 귀에 도달하는 신호의 크기에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지를 명확하게 나타낸다. 특히 저주파에서, 예컨대 150Hz에서 누출의 영향은 엄청나며, 도시된 곡선들 사이의 음압 레벨 차이는 25dB보다 크다. 또한, 이와 같은 음압 레벨의 차이는 1kHz 이상까지 상당한다.

이와 같이, 이들 시뮬레이션은 통기구가 없는 인이어 헤드폰 장치에 대해 동적 음향 누출이 가질 수 있는 막대한 영향을 설명한다.

도 9d 내지 도 9e는 개방된 감쇠되지 않은 통기구, 즉 Rv = 0을 갖는 장치에 대한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호를 예시하며, 도 9b는 신호의 음압 레벨 크기를 나타내고, 도 9c는 동적 음향 누출이 없는 기준 신호에 대한 신호의 음압 레벨 크기를 나타낸다. 곡선 S60-S64 및 S65-S69는 각각 0cm, 0.03cm, 0.05cm, 0.07cm 및 0.1cm의 누출 직경에 대응한다.

도 9d는 개방된 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치가 외부 사운드 경로의 임피던스와 관련하여 어떻게 광범위한 사운드 손실을 겪을 수 있는지를 명확하게 나타낸다. 특히 기저 주파수 영역에서, 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 의해 기록된 신호는 시뮬레이션된 라우드스피커로부터 방출된 60dB의 신호보다 20dB-30dB 낮다.

따라서, 이들 시뮬레이션은 감쇠되지 않은 통기구를 갖는 장치가 오디오 재생에 적합하지 않음을 나타낸다.

도 9f 내지 9g는 감쇠 통기구, 즉 CGS 단위로 Rv = 180 음향 Ω을 갖는 장치에 대한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)에 도달하는 신호를 예시하며, 도 9f는 신호의 음압 레벨 크기를 나타내고, 도 9g는 동적 음향 누출이 없는 기준 신호에 대한 신호의 음압 레벨 크기를 나타낸다. 곡선 S70-S75 및 S76-S80은 각각 0cm, 0.03cm, 0.05cm, 0.07cm, 0.08cm 및 0.1cm의 누출 직경에 대응한다.

도 9f-9g의 시뮬레이션 곡선들은 도 9b-9c와 비교하여 다른 시뮬레이션 누출 직경의 곡선들 사이의 크기 차이의 큰 감소를 나타낸다. 또한, 도 9d와 도 9f사이의 비교는 감쇠 통기구를 갖는 장치가 저음 주파수 영역에서 광범위한 사운드 손실을 겪지 않음을 나타낸다.

따라서, 9a-9g의 시뮬레이션들은 동적 음향 누출의 맥락에서 통기구가 없는 인이어 헤드폰 장치가 통기구가 없고 통기구를 갖는 장치에 비해 능동 소음 제어 목적과 사운드 재생에 더욱 우수하다는 증거이다. 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치는, 특히 저주파에서 동적 음향 누출로 인한 외부 전체 전달 함수(H_TO)의 낮은 크기와 외부 총 전달 함수(H_TO)의 변동 사이에 바람직한 균형을 제공할 수 있다. 이와 같이, 라우드스피커 피드백 및 능동 소음 제어에 영향을 미치는 외부 전체 전달 함수(H_TO)에 대한 동적 음향 누출의 영향으로 인한 왜곡이 감소될 수 있으며 동시에 통기구를 통해 나오는 소리로 인한 고막에서 라우드스피커로부터의 음압 감소를 제한하는 것으로 나타났다.

도 10a-10c는 사용자 변동의 영향을 예시하며, 예컨대 다른 시나리오, 개방된 귀, 개방 통기구를 갖는 관내 장치 및 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치에서 사용자와 다른 삽입 위치 사이의 다른 외이도 크기와 같은 사용자의 변경을 도시한다.

도 10a에 도시된 시뮬레이션 다이어그램은 (위에서 아래로) 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치, 관내 장치, 개방 귀 및 기준 개방 귀에 대응한다. 60dB 신호 시뮬레이션 소스(300)는 외부 환경의 잡음에 해당하고, 다양한 귀 시뮬레이션 마이크로폰(301)은 다른 시나리오에서 귀에서 들리는 소리에 대응한다.

귀 시뮬레이션 마이크로폰(301) 전에, 외이도를 시뮬레이션하는 다이어그램 요소가 위치된다. 시뮬레이션에서 시뮬레이션된 외이도는 외이도 부분의 크기에 해당하는 매개변수 vLcnl/CLCNL에 따라 달라지며, 이 매개변수를 변경하여 사용자 변경의 영향을 연구한다. 외이도를 시뮬레이션하는 기준 개방 귀 다이어그램 경로(307) 이후의 다이어그램 요소는 변경되지 않고, 해당 귀 시뮬레이션 마이크로폰에 의해 녹음된 시뮬레이션된 신호가 참조용으로 사용된다.

도 10b는 다양한 귀 시뮬레이션 마이크로폰에 도달하는 신호를 도시하며, 곡선 S81-S83은 감쇠 통기구를 갖는 시뮬레이션된 인이어 헤드폰 장치에 대응하고, 곡선 S84-S86은 시뮬레이션된 외이도 내 장치에 대응하며, 곡선 S87-S89는 개방 귀에 대응한다. 외이도 부분의 시뮬레이션된 크기는 각 시나리오 내에서 -0.2cm, 0cm 및 0.2cm이다.

일반적으로, 6kHz-7kHz 이상에서는 모든 곡선이 날카로운 공진 특성에 의해 지배된다. 이와 같은 기능은 이들 주파수에서 귀에 대해 일반적이다. 인이어 헤드폰 장치를 삽입하면, 이와 같은 기능이 변경될 수 있지만 공진 동작은 일반적으로 어떤 형태로든 지속된다.

추가적으로, 개방 귀 곡선 S87-S89는 모두 약 3kHz에서 잘 알려진 귀의 자연 공명을 표시하고, 관내 곡선 S84-S86은 약 1kHz에서 헬름홀츠 공명을 표시한다. 대조적으로, 감쇠 통기구 곡선 S81-S83은 6kHz-7kHz 미만에서 공진 특성을 나타내지 않는다.

능동 소음 제어는 일반적으로 최대 1kHz의 주파수에서 구현된다. 이 범위에서 사용자 변동의 영향을 받는 것은 주로 관내 곡선 S84-S86이다. 대조적으로, 감쇠 통기구 곡선 S81-S83은 최소한의 영향을 받는다.

도 10c는 도 10b에서와 동일한 곡선들을 도시하지만, 기준 개방 귀 다이어그램 경로(307)에 의해 얻어진 곡선에 대해 도시된다. 따라서, 도 10c에 도시된 곡선들은 수동 삽입 이득, 즉 비활성 장치를 착용할 때 사용자가 경험하는 이득의 변화로 해석될 수 있다.

도 10a-10c의 시뮬레이션들은 사용자 변동의 맥락에서, 감쇠 통기구를 갖는 인이어 헤드폰 장치가 개방된 통기구를 갖는 관내 장치에 비해 개선되었다는 증거이다. 특히, 시뮬레이션들은 본 발명의 실시예에 따라 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 크기에 영향을 미치는 사용자 변동으로 인한 왜곡이 감소될 수 있음을 나타낸다.

101 인이어 헤드폰 장치
102 노이즈 마이크로폰
103 신호 처리기
104 라우드스피커
105 감쇠 통기구
106 통기 요소
107 감쇠 요소
108 라우드스피커 덕트
109 외부 음향 환경
110 외이도
111 피나(외이)
112 가요성 이어팁
201 고막
202 보조 마이크로폰
203 음향 누출부
300 신호 시뮬레이션 소스
301 귀 시뮬레이션 마이크로폰
302 통기구 다이어그램 경로
303 전기음향 다이어그램 경로
304 누출 다이어그램 경로
305 개방 귀 다이어그램 경로
306 관내 다이어그램 경로
307 기준 개방 귀 다이어그램 경로
400 기준 크기
401 공진 크기 임계값
402 크기 임계값 거리
403 기준 주파수 범위
404 공진 주파수 범위
405 공진 크기
S1-S97 시뮬레이션 신호 곡선
RAS 녹음된 음성 신호
ANCS 능동 소음 제어 신호
H^VI, H_VO 내부 통기 전달 함수, 외부 통기 전달 함수
H_LI, H_LO 내부 누출 전달 함수, 외부 누출 전달 함수
H_TI, H_TO 내부 전체 전달 함수, 외부 총 전달 함수
H_EI 내부 전기 음향 전달 함수

Claims (45)

1. 사람의 외이도에 삽입하기 위한 인이어 헤드폰 장치로서, 상기 인이어 헤드폰 장치는,
   라우드스피커가 상기 외이도에서 능동 소음 제어 신호를 재생하도록 배치되고, 노이즈 마이크로폰으로부터의 녹음된 음성 신호에 기초하여 능동 소음 제어 신호를 제공하기 위해 배치되는 노이즈 마이크로폰, 라우드스피커와 신호 처리기; 및
   하나 이상의 통기 요소들 및 하나 이상의 감쇠 요소들을 포함하고, 상기 외이도를 외부 음향 환경에 연결하도록 배치되는 감쇠 통기구를 포함하고;
   상기 감쇠 통기구는 상기 외부 음향 환경으로부터 상기 외이도로의 내부 통기 전달 함수(H_VI)를 특징적 요소로 하고;
   상기 감쇠 통기구는, 100Hz 내지 2kHz의 공진 주파수 범위에서의 상기 감쇠 통기구의 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 공진 크기가 20Hz 내지 100Hz의 기준 주파수 범위에서의 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 기준 크기보다 최대 3dB 더 크도록 상기 하나 이상의 통기 요소들의 음향 공진을 감쇠하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치가 상기 사람의 외이도에 삽입될 때, 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI) 및 음향 공진이 상기 감쇠 통기구의 특성들인, 인이어 헤드폰 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라우드스피커 및 상기 감쇠 통기구는 상기 인이어 헤드폰 장치 내부에서 음향적으로 분리되는, 인이어 헤드폰 장치.
4. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라우드스피커 및 상기 감쇠 통기구는 상기 인이어 헤드폰 장치 내부의 감쇠 요소에 의해 음향적으로 분리되는, 인이어 헤드폰 장치.
5. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라우드스피커 및 상기 감쇠 통기구는 개별 덕트들에 의해 상기 외이도에 결합되는, 인이어 헤드폰 장치.
6. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감쇠 통기구는, 직경이 1.5mm 내지 3.5mm, 또는 2.0mm 내지 3.0mm, 또는 2.3mm, 또는 2.5mm의 범위에 있는 실린더와 동일한 단면적으로 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
7. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감쇠 통기구는, 길이가 2.5mm 내지 10mm, 또는 3.5mm 내지 9mm, 또는 4.5mm 내지 8mm, 또는 5mm, 또는 7mm의 범위에 있는 실린더와 동일한 길이로 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
8. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통기구는, 상기 감쇠 통기구의 단면적 및 길이에 기초한 음향 질량을 특징으로 하고, 상기 외이도의 음향 질량과 전형적인 유효 부피의 조합은, 500Hz 내지 2000Hz, 또는 650Hz 내지 1600Hz, 또는700Hz 내지 1200Hz, 또는 800Hz, 또는 900Hz, 또는 1000Hz의 범위에서 선택되는 통기 컷오프 주파수를 특징으로 하는, 인이어 헤드폰 장치.
9. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노이즈 마이크로폰은 상기 외부 음향 환경으로부터의 사운드를 주로 녹음하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
10. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노이즈 마이크로폰은 상기 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
11. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 보조 마이크로폰을 포함하는, 인이어 헤드폰 장치.
12. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된 마이크로폰은, 개별 마이크로폰 덕트를 통해 상기 외이도에 결합되는, 인이어 헤드폰 장치.
13. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 마이크로폰이 상기 감쇠 통기구를 통해 상기 외이도에 음향적으로 결합되는, 인이어 헤드폰 장치.
14. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)에 기초하여 상기 능동 소음 제어 신호를 제공하는, 인이어 헤드폰 장치.
15. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 추정에 기초하는, 인이어 헤드폰 장치.
16. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 각각, 상기 외부 음향 환경 및 외이도의 소리의 녹음들의 차이에 기초하는, 인이어 헤드폰 장치.
17. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 추정된 외부 총 전달 함수(H_TO)에 기초하는, 인이어 헤드폰 장치.
18. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 외부 총 전달 함수(H_TO)는, 상기 라우드스피커에 의해 재생된 소리와 상기 노이즈 마이크로폰에 의해 녹음된 소리의 차이에 기초하는, 인이어 헤드폰 장치.
19. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 상기 능동 소음 제어 신호를 제공하기 위해 능동 소음 제어 알고리즘으로 배치되고, 상기 능동 소음 제어 알고리즘은 필터링된 x LMS 또는 방향 탐색 LMS와 같은 LMS 알고리즘 형태이고, 스텝 사이즈인 것을 특징으로 하는, 인이어 헤드폰 장치.
20. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치에는, 능동 소음 제어 처리되도록 소망되는 소리들과 영향을 받지 않거나 향상되도록 들리기를 원하는 소리들 사이에, 크로스오버 주파수, 음성 추출 기능 또는 다른 분리 수단이 제공되는,인이어 헤드폰 장치.
21. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 상기 능동 소음 제어 신호를 온오프 전환하거나, 그의 주파수 범위 또는 제어되는 노이즈 모드를 조정하기 위한 선택사항을 갖도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
22. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)는 내부 누출 전달 함수(H_LI)를 포함하는 시변 내부 전달 함수 성분, 및 통기 전달 함수(H_VI)를 포함하는 정적 내부 전달 함수 성분을 포함하는, 인이어 헤드폰 장치.
23. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리기는, 초당 800 내지 4000회, 또는 초당 1200 내지 3000회, 또는 초당 2000회의 범위에서, 능동 소음 제어 샘플링 레이트 또는 알고리즘 반복 레이트로, 순환적으로, 반복적으로 또는 연속적으로 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 표현을 업데이트하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
24. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 LMS 알고리즘 스텝 사이즈와 같은 알고리즘 스텝 사이즈에서 상기 추정된 내부 전체 전달 함수(H_TI)의 상기 표현을 업데이트하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
25. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호 처리기는 능동 폐색 제어 신호를 제공하도록 배치되고, 상기 라우드스피커는 상기 외이도에서 상기 능동 폐색 제어 신호를 재생하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
26. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 능동 폐색 제어 신호는 상기 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치된 마이크로폰으로부터 녹음된 신호에 기초하고, 상기 노이즈 마이크로폰은 외이도로부터의 소리를 주로 녹음하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
27. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 크기는 100Hz 내지 2kHz의 범위에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 임의의 크기인, 인이어 헤드폰 장치.
28. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 크기는 800Hz에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 크기인 인이어 헤드폰 장치.
29. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공진 크기는 상기 기준 크기보다 더 큰, 최대 2dB, 또는 최대 1dB, 또는 최대 0dB인, 인이어 헤드폰 장치.
30. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준 크기는, 20Hz 내지 100Hz, 또는 20Hz 내지 60Hz, 또는 60Hz 내지 100Hz의 범위에서 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 평균 크기에 기초하는, 인이어 헤드폰 장치.
31. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 감쇠 요소들은, 500Hz와 같은 50Hz 내지 500Hz의 주파수 대역에서 2dB 내지 10dB, 또는 2dB 내지 6dB, 또는 3dB 내지 4dB의 범위에서 공칭 감쇠를 제공하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
32. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 20Hz 내지 10kHz 범위에서의 상기 내부 통기 전달 함수(H^VI)는 저역 통과 특성을 갖는 것을 특징으로 하고, 저역 통과 컷오프 주파수로부터 10kHz까지의 상기 내부 통기 전달 함수(H_VI)의 임의의 크기는 상기 기준 크기보다 적어도 3dB 낮은, 인이어 헤드폰 장치.
33. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저역 통과 컷오프 주파수는 400Hz 내지 2000Hz, 또는 500Hz 내지 1600Hz, 또는 600Hz 내지 1200Hz, 또는 800Hz의 범위에 있는, 인이어 헤드폰 장치.
34. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는, 상기 노이즈 마이크로폰, 가변 이득, 및 상기 라우드스피커와 같은 주로 주변 소리를 녹음하는 마이크로폰을 포함하는 전기음향 경로를 더 포함하고, 상기 전기음향 경로는 상기 외부 음향 환경을 상기 외이도에 결합하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
35. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기음향 경로는, 400Hz 내지 2000Hz, 또는 500Hz 내지 1600Hz, 또는 600Hz 내지 1200Hz, 또는 800Hz의 범위에서, 상기 저역 통과 컷오프 주파수에 기초한 고역 통과 컷오프 주파수를 갖는 고역 통과 특성을 갖는 내부 전기 전달 함수(H_EI)를 특징으로 하는, 인이어 헤드폰 장치.
36. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기음향 경로는, 3kHz에서 -30dB 내지 20dB, 또는 3kHz에서 -25dB 내지 15dB 범위, 또는 3kHz에서 -20dB 내지 10dB의 범위에서, 고역 통과 컷오프 주파수 위의 주파수에 대해 고역 통과 이득을 적용하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
37. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음향 공진을 감쇠하기 위한 상기 감쇠 통기구의 배치는 상기 감쇠 요소들에 의해 얻어지는, 인이어 헤드폰 장치.
38. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 통기 요소들은 상기 하나 이상의 감쇠 요소들 중 하나 이상을 포함하는 인이어 헤드폰 장치.
39. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 이상의 통기 요소들은는 감쇠 천, 감쇠 네트, 감쇠 폼 및 감쇠 슬릿들의 리스트로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 인이어 헤드폰 장치.
40. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 감쇠 요소들은 음향 임피던스를 특징으로 하고, 상기 음향 임피던스는 20 음향 Ω 내지 500 음향 Ω, 또는 50 음향 Ω 내지 400 음향 Ω, 또는 180 음향 Ω, 또는 200 음향 Ω의 범위에 있는, 인이어 헤드폰 장치.
41. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 재충전 가능한 배터리에 의해 전원이 공급되는 것과 같이 배터리로 전원이 공급되는, 인이어 헤드폰 장치.
42. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 음성 신호 인터페이스를 통해 외부 음성 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 라우드스피커는 상기 외부 음성 신호를 재생하도록 구성되는, 인이어 헤드폰 장치. .
43. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 진정한 무선 헤드폰으로서 구성되는, 인이어 헤드폰 장치.
44. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인이어 헤드폰 장치는 상기 노이즈 마이크로폰 또는 상기 보조 마이크로폰과 같은 마이크로폰에 의해 녹음된 신호를 전송하도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치.
45. 인이어 헤드폰 장치 세트로서,
    앞선 항들 중 어느 한 항에 따른 제1 인이어 헤드폰 장치;
    앞선 항들 중 어느 한 항에 따른 제2 인이어 헤드폰 장치를 포함하고,
    상기 제1 인이어 헤드폰 장치는 사용자의 제1 외이에 끼워지도록 배치되고;
    상기 제2 인이어 헤드폰 장치는 상기 사용자의 제2 외이에 끼워지도록 배치되는, 인이어 헤드폰 장치 세트.

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