JP6412557B2 - アンチノイズレベルをバイアスすることによる適応雑音消去のためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

関連出願
本開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１３年４月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／８１２，８４２号に対する優先権を主張するものである。

本開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、２０１３年７月１６日に出願された米国特許出願第１３／９４３，４５４号に対する優先権を主張するものである。

本開示は、一般に、音響トランスデューサに関連する適応雑音消去、より詳細には、適応雑音消去システムによって生成されるアンチノイズについて、アンチノイズのレベルをバイアスすることを含む、音響トランスデューサの近傍に存在する周囲雑音の検出と消去に関する。

モバイル／携帯電話などの無線電話、コードレス電話、ｍｐ３プレーヤーなどの他の民生用オーディオ機器が、幅広く使用されている。明瞭度に関してのそのような機器の性能は、周囲の音響事象を計測するためにマイクロホンを使用し、次いで、周囲の音響事象を消去するように機器の出力にアンチノイズ信号を挿入するよう信号処理を使用して雑音消去を行うことによって改善することができる。

無線電話などのパーソナル・オーディオ機器の周囲の音響環境は、存在する雑音源及び装置自体の位置に応じて劇的に変わる場合があるため、そのような環境の変化を考慮に入れた雑音消去を適応させることが望ましい。例えば、多くの適応雑音消去システムが、電気音響トランスデューサ（例えば、スピーカ）の出力を近似する音圧を検知し、トランスデューサの音響出力とトランスデューサにおける周囲のオーディオ音と、を示すエラー・マイクロホン信号を生成するためのエラー・マイクロホンを利用する。トランスデューサがリスナーの耳の近くにある場合、エラー・マイクロホン信号は、リスナーの鼓膜（鼓膜基準点として知られている位置）での実際の音圧に近い可能性がある。しかし、鼓膜基準点とエラー・マイクロホンの位置（エラー基準点として知られている）との間の距離のために、エラー・マイクロホン信号は、鼓膜基準点の音圧を完全に表したものではなく、近似に過ぎない。したがって、雑音消去は、エラー・マイクロホン信号中の周囲のオーディオ音を低減させようとするから、雑音消去システムの性能は、鼓膜基準点とエラー基準点との間の距離が小さい場合に、最大となる可能性がある。距離が増加するとともに（例えば、比較的低い圧力で耳に押し当てられたトランスデューサ）、ひとつにはエラー基準点から鼓膜基準点までの伝達関数の利得がそのような距離の増加とともに減少するため、雑音消去システムの性能が劣化する可能性がある。この劣化は、従来の適応雑音消去システムでは説明されない。

本開示の教示によると、適応雑音消去に対する既存の手法に関連付けられる欠点及び問題を低減し又はなくすことができる。

本開示の実施例によると、パーソナル・オーディオ機器は、パーソナル・オーディオ機器のハウジングと、トランスデューサと、リファレンス・マイクロホンと、エラー・マイクロホンと、処理回路とを含むことができる。トランスデューサは、ハウジングに取り付けられてもよく、リスナーへの再生のためのソース・オーディオ信号と、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含むオーディオ信号を再現するように構成されてもよい。リファレンス・マイクロホンは、ハウジングに取り付けられてもよく、周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を提供するように構成されてもよい。エラー・マイクロホンは、トランスデューサの近傍においてハウジングに取り付けられてもよく、トランスデューサの音響出力と、トランスデューサにおける周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を提供するように構成されてもよい。処理回路は、リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタと、ソース・オーディオ信号の電気的及び音響的経路をモデル化するように構成され、ソース・オーディオから二次経路推定を生成する応答を有する二次経路推定フィルタと、アンチノイズ信号に、スケーリング係数と二次経路推定フィルタの応答とを適用することによってスケーリングされたアンチノイズ信号を生成するバイアス部と、エラー・マイクロホン信号中の周囲のオーディオ音を最小化するように、適応フィルタの応答を適応させることによって、リファレンス・マイクロホン信号と修正された再生補正エラー信号とに合わせて適応フィルタの応答を成形する係数制御ブロックであって、再生補正エラーがエラー・マイクロホン信号とソース・オーディオ信号との差に基づき、修正された再生補正エラー信号が、再生補正エラー信号とスケーリングされたアンチノイズ信号との差に基づく、係数制御ブロックと、を備えることができる。

本開示のこれら及び他の実施例によると、パーソナル・オーディオ機器のトランスデューサの近傍の周囲のオーディオ音を消去するための方法は、リファレンス・マイクロホン信号を生成するために、リファレンス・マイクロホンによって周囲のオーディオ音を測定するステップを含むことができる。また、本方法は、エラー・マイクロホン信号を生成するために、エラー・マイクロホンによってトランスデューサの出力と、トランスデューサにおける周囲のオーディオ音とを測定するステップを含むことができる。本方法は、リスナーへの再生のためのソース・オーディオ信号を生成するステップをさらに含むことができる。また、本方法は、エラー・マイクロホン中の周囲のオーディオ音を最小化するように、リファレンス・マイクロホン信号と修正された再生補正エラー信号とに合わせてリファレンス・マイクロホン信号をフィルタする適応フィルタの応答を適応させることによって、トランスデューサの音響出力での周囲のオーディオ音の影響を打ち消すアンチノイズ信号を、リファレンス・マイクロホンによる測定の結果から適応的に生成するステップを含むことができる。また、本方法は、ソース・オーディオ信号の電気的及び音響的経路をモデル化する二次経路推定フィルタによりソース・オーディオ信号をフィルタすることによって、ソース・オーディオ信号から二次経路推定を生成するステップを含むことができる。本方法は、アンチノイズ信号に、スケーリング係数と二次経路推定フィルタの応答とを適用することによって、スケーリングされたアンチノイズ信号を生成するステップをさらに含むことができる。本方法は、トランスデューサに提供されるオーディオ信号を生成するように、アンチノイズ信号をソース・オーディオ信号と組み合わせるステップをさらに含むことができる。再生補正エラーは、エラー・マイクロホン信号とソース・オーディオ信号との差に基づいてもよく、修正された再生補正エラー信号は、再生補正エラー信号とスケーリングされたアンチノイズ信号との差に基づいてもよい。

本開示のこれら及び他の実施例によると、パーソナル・オーディオ機器の少なくとも一部を実装するための集積回路は、出力部と、リファレンス・マイクロホン入力部と、エラー・マイクロホン入力部と、処理回路とを含むことができる。出力部は、リスナーへの再生のためのソース・オーディオ信号と、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含む信号をトランスデューサに提供するように構成されてもよい。リファレンス・マイクロホン入力部は、周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を受信するように構成されてもよい。エラー・マイクロホン入力部は、トランスデューサの出力と、トランスデューサにおける周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を受信するように構成されてもよい。処理回路は、リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタと、ソース・オーディオ信号の電気的及び音響的経路をモデル化するように構成され、ソース・オーディオから二次経路推定を生成する応答を有する二次経路推定フィルタと、アンチノイズ信号に、スケーリング係数と二次経路推定フィルタの応答とを適用することによってスケーリングされたアンチノイズ信号を生成するバイアス部と、エラー・マイクロホン信号中の周囲のオーディオ音を最小化するように、適応フィルタの応答を適応させることによって、リファレンス・マイクロホン信号と修正された再生補正エラー信号とに合わせて適応フィルタの応答を成形する係数制御ブロックであって、再生補正エラーがエラー・マイクロホン信号とソース・オーディオ信号との差に基づき、修正された再生補正エラー信号が、再生補正エラー信号とスケーリングされたアンチノイズ信号との差に基づく、係数制御ブロックと、を備えることができる。

本開示の技術的な利点は、本明細書に含まれる図、説明、及び特許請求の範囲から当業者には容易に明らかになる可能性がある。実施例の目的及び利点は、特許請求の範囲において特に指摘される要素、特徴、及び組合せによって少なくとも実現され、達成されるであろう。

前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は両方とも、実例であって説明のためのものであり、本開示で述べられた特許請求の範囲を限定しないことを理解されたい。

本実施例及びその利点についてのより完全な理解は、同様の参照番号が同様の特徴を指す添付図面と併せて以下の説明を参照することによって得られる可能性がある。

本開示の実施例による、例示的な無線携帯型電話の図である。 本開示の実施例による、図１に描かれた無線電話内部の選択された回路のブロック図である。 本開示の実施例による、図３のコーダ・デコーダ（コーデック）集積回路の例示的な適応雑音消去（ＡＮＣ：adaptive noise canceling）回路内部の選択された信号処理回路及び機能ブロックを描くブロック図である。

本開示は、無線電話などのパーソナル・オーディオ機器において実装することができる雑音消去技法及び回路を包含する。パーソナル・オーディオ機器は、周囲の音響環境を計測し、周囲の音響事象を消去するためにスピーカ（又は他のトランスデューサ）出力部において注入される信号を生成することができるＡＮＣ回路を含む。周囲の音響環境を計測するためにリファレンス・マイクロホンが設けられてもよく、並びに、周囲のオーディオ音を消去するアンチノイズ信号の適応を制御するために、及び処理回路の出力部からトランスデューサまでの電気的及び音響的経路を補正するためにエラー・マイクロホンが含まれてもよい。

ここで図１を参照すると、本開示の実施例により示されるような無線電話１０が人間の耳５に近接して示されている。無線電話１０は、本発明の実施例による技法が用いられてもよい機器の実例であるが、図示された無線電話１０において又は後の図に描かれる回路において具現化される要素若しくは構成のすべてが、特許請求の範囲に規定された本発明を実施するために必要なわけではないことを理解されたい。無線電話１０は、無線電話１０によって受信された遠方の音声を再現するスピーカＳＰＫＲなどのトランスデューサを、例えば、リングトーン、保存されたオーディオ・プログラム素材、バランスのとれた会話理解を行うための近端音声（すなわち、無線電話１０のユーザの音声）の注入、並びに無線電話１０による再現を必要とする他のオーディオなどの他のローカルなオーディオ事象、例えば、無線電話１０よって受信されたウェブ・ページ又は他のネットワーク通信からのソース、並びにバッテリ低下の指示や他のシステム事象の通知などのオーディオ指示などと共に、含むことができる。無線電話１０から他の会話参加者（複数可）に送信される近端音声を捕らえるために近接音声マイクロホンＮＳが設けられてもよい。

無線電話１０は、スピーカＳＰＫＲによって再現される遠方の音声及び他のオーディオの明瞭度を改善するために、スピーカＳＰＫＲにアンチノイズ信号を注入するＡＮＣ回路及び機能を含むことができる。リファレンス・マイクロホンＲは、周囲の音響環境を計測するために設けられてもよく、近端音声がリファレンス・マイクロホンＲによって生成される信号において最小化され得るように、ユーザの口の典型的な位置から離れて置かれてもよい。別のマイクロホンであるエラー・マイクロホンＥは、無線電話１０が耳５のすぐそばにあるときに、耳５に近いスピーカＳＰＫＲによってエラー・マイクロホン基準点（ＥＲＰ）において再現されるオーディオと組み合わされる周囲オーディオの尺度を提供することによって、ＡＮＣの動作をさらに改善するために設けられることがある。異なる実施例では、追加のリファレンス・マイクロホン及び／又はエラー・マイクロホンが用いられてもよい。無線電話１０内部の回路１４は、リファレンス・マイクロホンＲ、近接音声マイクロホンＮＳ、及びエラー・マイクロホンＥからの信号を受信し、無線電話トランシーバを有する無線周波数（ＲＦ）集積回路１２などの他の集積回路とインターフェースするオーディオコーデック集積回路（ＩＣ）２０を含むことができる。本開示の一部の実施例では、本明細書に開示される回路及び技法は、例えばチップ上ＭＰ３プレーヤー集積回路のような、パーソナル・オーディオ機器全体を実現するための制御回路及び他の機能性を含む単一の集積回路に組み込まれてもよい。これら及び他の実施例では、本明細書に開示される回路及び技法は、コンピュータ可読媒体において具現化され、コントローラ又は他の処理機器によって実行可能なソフトウェア及び／又はファームウェアにおいて部分的に又は完全に実施されてもよい。

一般に、本開示のＡＮＣ技法は、リファレンス・マイクロホンＲに飛び込んでくる（スピーカＳＰＫＲの出力及び／又は近端音声とは対照的に）周囲の音響事象を計測し、また、エラー・マイクロホンＥに飛び込んでくる同じ周囲の音響事象を計測することによって、無線電話１０のＡＮＣ処理回路が、エラー・マイクロホンＥでの（例えば、エラー・マイクロホン基準点ＥＲＰでの）周囲の音響事象の大きさを最小化する特性を有するようにリファレンス・マイクロホンＲの出力から生成されるアンチノイズ信号を適応させる。音響経路Ｐ（ｚ）がリファレンス・マイクロホンＲからエラー・マイクロホンＥまで延在しているため、ＡＮＣ回路は、コーデックＩＣ２０の音声出力回路の応答と、特定の音響環境におけるスピーカＳＰＫＲとエラー・マイクロホンＥとの間の結合を含むスピーカＳＰＫＲの音響／電気伝達関数とを表わす電気的及び音響的経路Ｓ（ｚ）の影響を除去しながら、音響経路Ｐ（ｚ）を効果的に推定しており、この特定の音響環境は、無線電話１０が耳５にしっかりと押し当てられていないときには、耳５及び他の物理的物体の近さ及び構造、並びに無線電話１０に近接しているかもしれない人間の頭の構造によって影響を受け得る。無線電話のリスナーは、実際には鼓膜基準点ＤＲＰにおいてスピーカＳＰＫＲの出力を聞くので、エラー・マイクロホンＥによって生成されるエラー・マイクロホン基準信号と、リスナーに実際に聞こえるものとの差は、少なくとも外耳道の応答、並びにエラー・マイクロホン基準位置ＥＲＰと鼓膜基準位置ＤＲＰとの間の空間的距離によって成形される。

図示する無線電話１０は、第３の近接音声マイクロホンＮＳを有する２マイクロホンＡＮＣシステムを含んでいるが、本発明の一部の態様は、別個のエラー及びリファレンス・マイクロホンを含まないシステム、又はリファレンス・マイクロホンＲの機能を行うために近接音声マイクロホンＮＳを使用する無線電話において実施されてもよい。また、オーディオ再生のためにのみ設計されたパーソナル・オーディオ機器では、近接音声マイクロホンＮＳは一般に含まれず、以下でさらに詳細に説明する回路の近接音声信号経路は、本開示の範囲を変更することなく省略されてもよい。

ここで図２を参照すると、無線電話１０の内部の選択された回路がブロック図で示されている。コーデックＩＣ２０は、リファレンス・マイクロホン信号を受信し、リファレンス・マイクロホン信号のディジタル表現ｒｅｆを生成するためのアナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）２１Ａと、エラー・マイクロホン信号を受信し、エラー・マイクロホン信号のディジタル表現ｅｒｒを生成するためのＡＤＣ２１Ｂと、近接音声マイクロホン信号を受信し、近接音声マイクロホン信号のディジタル表現ｎｓを生成するためのＡＤＣ２１Ｃとを含むことができる。コーデックＩＣ２０は、増幅器ＡｌからスピーカＳＰＫＲを駆動するための出力を生成することができ、この増幅器Ａｌが結合器２６の出力を受信するディジタル・アナログコンバータ（ＤＡＣ）２３の出力を増幅することができる。結合器２６は、内部オーディオ・ソース２４からのオーディオ信号ｉａと、慣例によりリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆの雑音と同一極性を有し、したがって結合器２６によって減算される、ＡＮＣ回路３０によって生成されたアンチノイズ信号と、近接音声マイクロホン信号ｎｓの一部とを組み合わせることができ、それによって、無線電話１０のユーザは、無線周波数（ＲＦ）集積回路２２から受信され得て、やはり結合器２６によって組み合わされてもよいダウンリンク音声ｄｓとの適切な関係において彼又は彼女自身の声を聞くことができる。また、近接音声マイクロホン信号ｎｓは、ＲＦ集積回路２２に提供されてもよく、アンテナＡＮＴを介してサービス・プロバイダーにアップリンク音声として送信されてもよい。

ここで図３を参照すると、本開示の実施例によるＡＮＣ回路３０の詳細が示されている。適応フィルタ３２は、リファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆを受信し、理想的な状況下では、その伝達関数Ｗ（ｚ）をＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）となるように適応させてアンチノイズ信号を生成することができ、これを、図２の結合器２６によって例示されるように、アンチノイズ信号をトランスデューサによって再現されるオーディオと組み合わせる出力結合器に提供することができる。適応フィルタ３２の係数は、信号の相関関係を用いて適応フィルタ３２の応答を決定するＷ係数制御ブロック３１によって制御されてもよく、この適応フィルタ３２が、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒ中に存在するリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆのそれらの成分間の、最小２乗平均の意味での誤差を全体的に最小化する。Ｗ係数制御ブロック３１によって比較される信号は、フィルタ３４Ｂによって提供される経路Ｓ（ｚ）の応答の推定のコピーによって成形されるようなリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆと、少なくとも部分的にエラー・マイクロホン信号ｅｒｒに基づいて修正された再生補正エラーを含む別の信号とであってもよい。修正された再生補正エラーは、以下でより詳細に説明されるように生成される。

経路Ｓ（ｚ）の応答の推定のコピーである応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（Ｚ）によってリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆを変換し、結果として生じる信号とエラー・マイクロホン信号ｅｒｒとの差を最小化することによって、適応フィルタ３２は、Ｐ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の所望の応答に適応することができる。エラー・マイクロホン信号ｅｒｒに加えて、Ｗ係数制御ブロック３１によってフィルタ３４Ｂの出力と比較される信号には、応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（Ｚ）がそのコピーであるフィルタ応答ＳＥ（ｚ）によって処理されたダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの反転量が含まれてもよい。ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの反転量を注入することによって、適応フィルタ３２が、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒ中に存在する比較的大きな量のダウンリンク・オーディオ信号及び／又は内部オーディオ信号に適応するのを防止することができる。しかしながら、ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａのその反転コピー（inverted copy）を経路Ｓ（ｚ）の応答の推定で変換することによって、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒから除去されるダウンリンク・オーディオ及び／又は内部オーディオは、Ｓ（ｚ）の電気的及び音響的経路が、ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａがエラー・マイクロホンＥに到達するために辿る経路であるため、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒで再現されるダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａの予期されるバージョンと一致するはずである。フィルタ３４Ｂは、それ自体適応フィルタでなくてもよいが、フィルタ３４Ｂの応答が適応フィルタ３４Ａの適応に追従するように、適応フィルタ３４Ａの応答と一致するように調整される調節可能な応答を有することができる。

上記を実施するため、適応フィルタ３４Ａは、ソース・オーディオ信号（例えば、ダウンリンク・オーディオ信号ｄｓ及び／又は内部オーディオ信号ｉａ）と再生補正エラーとを比較することができるＳＥ係数制御ブロック３３によって制御される係数を有することができ、ここで、再生補正エラーは、結合器３６によって（エラー・マイクロホンＥに送達される予期された再生オーディオを表すために適応フィルタ３４Ａによってフィルタされるような）ソース・オーディオ信号が除去された後のエラー・マイクロホン信号ｅｒｒと等しい。ＳＥ係数制御ブロック３３は、実際のソース・オーディオ信号をエラー・マイクロホン信号ｅｒｒ中に存在するソース・オーディオ信号の成分と相関させることができる。それによって、エラー・マイクロホン信号ｅｒｒから減算されて再生補正エラーが生成されたときに、ソース・オーディオ信号に起因しないエラー・マイクロホン信号ｅｒｒのコンテンツを含む二次推定信号をソース・オーディオ信号から生成するように、適応フィルタ３４Ａを適応させることができる。

修正された再生補正エラーは、Ｗ係数制御ブロック３１に伝達され、フィルタされたリファレンス・マイクロホン信号ｒｅｆと比較されてもよく、ここで、修正された再生補正エラーは、利得要素４６及びフィルタ３４Ｃを備えるバイアス部分によって生成されたスケーリングされたアンチノイズ信号が（例えば、結合器３８によって）除去された後の再生補正エラーと等しい。フィルタ３４Ｃは、それ自体適応フィルタでなくてもよいが、フィルタ３４Ｃの応答が適応フィルタ３４Ａの適応に追従するように、適応フィルタ３４Ａの応答と一致するように調整される調整可能な応答を有することができる。スケーリングされたアンチノイズ信号を生成するために、フィルタ３２によって生成されたアンチノイズ信号に対して、利得要素４６は、相乗的スケーリング係数を適用することができ、フィルタ３４Ｃは、（ＳＥ（ｚ）のコピーである）応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（Ｚ）を適用することができる。したがって、ＡＮＣシステム３０の利得Ｇ（ここで利得Ｇは、利得要素４６及びフィルタ３４Ｃのない典型的なＡＮＣシステムによって生成されるアンチノイズ信号と、図３に描かれたＡＮＣ回路３０のフィルタ３２によって生成されるアンチノイズとの比である）は、それを変えるときに利得Ｇの変化を補正し無効にするＡＮＣ回路３０の他のパーツなしに、利得要素４６のスケーリング係数を修正することによって変えられ得る。フィルタ３２の利得Ｇと利得要素４６のスケーリング係数ｋとの関係は、式、
Ｇ＝１／（ｌ−ｋ）
によって与えられてもよい。

エラー・マイクロホン基準点ＥＲＰと鼓膜基準点ＤＲＰとの間の距離の変化を補償するために、ＡＮＣ回路３０は、エラー・マイクロホン基準点ＥＲＰと鼓膜基準点ＤＲＰとの間の距離の推定又は他の指標に基づいて、スケーリング係数、したがって利得Ｇを変えることができる。そのような距離は、任意の適切なやり方で、例えば、２０１３年３月１５日に出願された「Monitoring of Speaker Impedance to Detect Pressure Applied Between Mobile Device in Ear」という題名の米国特許出願第１３／８４４，６０２号に記載されるように、及び／又は２０１１年１２月２日に出願した「Ear‐Coupling Detection and Adjustment of Adaptive Response in Noise−Cancelling in Personal Audio Devices」という題名の米国特許出願第１３／３１０，３８０号に記載されるように、リスナーの耳５に押し当てる無線電話１０の圧力を検出することによって推定されてもよく、これらの特許では、あるパーソナル・オーディオ機器において、応答ＳＥ（ｚ）が、スピーカＳＰＫＲとリスナーの耳５との間の圧力に基づいて、ある周波数範囲内（例えば、１〜２キロヘルツ未満）で大きさが変わることがあるという事実があるため、フィルタ３４Ａの応答ＳＥ（ｚ）を分析することによって、距離が推定され得て及び／又は圧力が決定され得て、したがって、そのような周波数でＳＥ（ｚ）の大きさを調べることによって、圧力及び／又は距離が推定され得る。

本開示は、当業者が理解する本明細書の例示的な実施例に対するすべての変更形態、置換形態、変形形態、代替形態及び修正形態を包含する。同様に、適切な場合は、添付された特許請求の範囲は、当業者が理解する本明細書の例示的な実施例に対するすべての変更形態、置換形態、変形形態、代替形態及び修正形態を包含する。さらに、特定の機能を行うように適合され、配置され、能力を有し、構成され、可能にされ、動作可能であり、又は作用効果がある、添付された特許請求の範囲における装置若しくはシステム又は装置若しくはシステムの構成要素への言及は、その装置、システム、若しくは構成要素、又はその特定の機能が、活性化され、電源投入され、若しくは解除されるか否かにかかわらず、その装置、システム、若しくは構成要素が、そのように適合され、配置され、能力を有し、構成され、可能にされ、動作可能であり又は作用効果がある限り、その装置、システム、若しくは構成要素を包含する。

本明細書に列挙された実例及び条件付き文言はすべて、本発明及び発明者が技術の推進に貢献した概念を読者が理解する手助けとなる教育的な目的が意図されており、そのような特別に列挙された実例及び条件に限定しないものとして解釈される。本発明の実施例について詳細に記載したが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱せずに、本発明に対する様々な変更、置換え、及び代替を行うことができることを理解されたい。

Claims (27)

1. パーソナル・オーディオ機器のハウジングと、
   リスナーへの再生のためのソース・オーディオ信号と、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の前記影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含むオーディオ信号を再現するための、前記ハウジングに結合されたトランスデューサと、
   前記周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を提供するための、前記ハウジングに結合されたリファレンス・マイクロホンと、
   前記トランスデューサの前記音響出力と、前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を提供するための、前記トランスデューサの近傍において前記ハウジングに結合されたエラー・マイクロホンと、
   処理回路であって、
   前記リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタと、
   前記ソース・オーディオ信号の電気的及び音響的経路をモデル化し、前記ソース・オーディオ信号から二次経路推定を生成する応答を有するように構成された二次経路推定フィルタと、
   前記アンチノイズ信号に、スケーリング係数と前記二次経路推定フィルタの前記応答とを、スケーリング係数の変化が、当該処理回路によって補償されないようにしつつ、適用することによってスケーリングされたアンチノイズ信号を生成するバイアス部と、
   前記エラー・マイクロホン信号中の前記周囲のオーディオ音を最小化するように、前記適応フィルタの前記応答を適応させることによって、前記リファレンス・マイクロホン信号と修正された再生補正エラー信号とに合わせて前記適応フィルタの前記応答を成形する係数制御ブロックであって、前記再生補正エラーが前記エラー・マイクロホン信号と前記ソース・オーディオ信号との差に基づき、前記修正された再生補正エラー信号が、前記再生補正エラー信号と前記スケーリングされたアンチノイズ信号との差に基づく、係数制御ブロックと、
   を備える処理回路と、
   を備えるパーソナル・オーディオ機器。
2. 前記スケーリング係数が０と１との間の値を有する、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
3. 前記スケーリング係数が利得を規定し、前記利得が、前記バイアス部のないフィルタによって生成される前記アンチノイズ信号の、前記バイアス部を有するフィルタによって生成される前記アンチノイズに対する比である、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
4. 前記スケーリング係数の前記値が、前記パーソナル・オーディオ機器と前記リスナーの一部との間の距離の関数である、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
5. 前記距離が前記トランスデューサと前記リスナーの鼓膜との間の推定された距離である、請求項４に記載のパーソナル・オーディオ機器。
6. 前記二次経路推定フィルタが適応フィルタであり、前記処理回路が、前記再生補正エラーを最小化するように、前記二次経路推定フィルタの前記応答を適応させることによって、前記ソース・オーディオ信号と前記再生補正エラーとに合わせて前記二次経路推定フィルタの前記応答を成形する二次係数制御ブロックをさらに実装し、
   前記距離が前記二次経路推定フィルタの前記応答に基づいて決定される、
   請求項４に記載のパーソナル・オーディオ機器。
7. 前記スケーリング係数の前記値が、前記リスナーによって前記パーソナル・オーディオ機器に印加される圧力の関数である、請求項１に記載のパーソナル・オーディオ機器。
8. 前記圧力が、前記パーソナル・オーディオ機器と前記リスナーの耳との間に印加される圧力である、請求項７に記載のパーソナル・オーディオ機器。
9. 前記二次経路推定フィルタが適応的であり、前記処理回路が、前記再生補正エラーを最小化するように、前記二次経路推定フィルタの前記応答を適応させることによって、前記ソース・オーディオ信号と前記再生補正エラーとに合わせて前記二次経路推定フィルタの前記応答を成形する二次係数制御ブロックをさらに実装し、
   前記圧力が前記二次経路推定フィルタの前記応答に基づいて決定される、
   請求項７に記載のパーソナル・オーディオ機器。
10. パーソナル・オーディオ機器のトランスデューサの前記近傍の周囲のオーディオ音を消去するための方法であって、
    前記周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を受信するステップと、
    前記トランスデューサの前記出力と、前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を受信するステップと、
    リスナーへの再生のためのソース・オーディオ信号を生成するステップと、
    前記エラー・マイクロホン中の前記周囲のオーディオ音を最小化するように、前記リファレンス・マイクロホン信号と修正された再生補正エラー信号とに合わせて前記リファレンス・マイクロホン信号をフィルタする適応フィルタの応答を適応させることによって、前記トランスデューサの音響出力での周囲のオーディオ音の前記影響を打ち消すアンチノイズ信号を、前記リファレンス・マイクロホンによる前記測定の結果から適応的に生成するステップと、
    前記ソース・オーディオ信号の電気的及び音響的経路をモデル化する二次経路推定フィルタにより前記ソース・オーディオ信号をフィルタすることによって、前記ソース・オーディオ信号から二次経路推定を生成するステップと、
    前記アンチノイズ信号に、スケーリング係数と前記二次経路推定フィルタの応答とを、スケーリング係数の変化が、当該処理回路によって補償されないようにしつつ、適用することによって、スケーリングされたアンチノイズ信号を生成するステップと、
    前記トランスデューサに提供されるオーディオ信号を生成するように、前記アンチノイズ信号をソース・オーディオ信号と組み合わせるステップと、
    を含み、
    前記再生補正エラーが、前記エラー・マイクロホン信号と前記ソース・オーディオ信号との差に基づき、前記修正された再生補正エラー信号が、前記再生補正エラー信号と前記スケーリングされたアンチノイズ信号との差に基づく、
    方法。
11. 前記スケーリング係数が０と１との間の値を有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記スケーリング係数が利得を規定し、前記利得が、前記バイアス部のないフィルタによって生成される前記アンチノイズ信号の、前記バイアス部を有するフィルタによって生成される前記アンチノイズに対する比である、請求項１０に記載の方法。
13. 前記スケーリング係数の値が、前記パーソナル・オーディオ機器と前記リスナーの一部との間の距離の関数である、請求項１０に記載の方法。
14. 前記距離が前記トランスデューサと前記リスナーの鼓膜との間の推定された距離である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記再生補正エラーを最小化するように前記二次経路推定フィルタの前記応答を適応させることによって、前記ソース・オーディオ信号と前記再生補正エラーとに合わせて、前記二次経路推定フィルタの前記応答を成形するステップと、
    前記二次経路推定フィルタの前記応答に基づいて前記距離を決定するステップと、
    をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記スケーリング係数の前記値が、前記リスナーによって前記パーソナル・オーディオ機器に印加される圧力の関数である、請求項１０に記載の方法。
17. 前記圧力が、前記パーソナル・オーディオ機器と前記リスナーの耳との間に印加される圧力である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記再生補正エラーを最小化するように、前記二次経路推定フィルタの前記応答を適応させることによって、前記ソース・オーディオ信号と前記再生補正エラーとに合わせて前記二次経路推定フィルタの前記応答を成形するステップと、
    前記二次経路推定フィルタの前記応答に基づいて前記圧力を決定するステップと、
    をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
19. パーソナル・オーディオ機器の少なくとも一部を実装するための集積回路であって、
    リスナーへの再生のためのソース・オーディオ信号と、トランスデューサの音響出力における周囲のオーディオ音の前記影響を打ち消すためのアンチノイズ信号との両方を含む信号をトランスデューサに提供するための出力部と、
    前記周囲のオーディオ音を示すリファレンス・マイクロホン信号を受信するためのリファレンス・マイクロホン入力部と、
    前記トランスデューサの前記出力と、前記トランスデューサにおける前記周囲のオーディオ音とを示すエラー・マイクロホン信号を受信するためのエラー・マイクロホン入力部と、
    処理回路であって、
    前記リファレンス・マイクロホン信号からアンチノイズ信号を生成する応答を有する適応フィルタと、
    前記ソース・オーディオ信号の電気的及び音響的経路をモデル化し、前記ソース・オーディオ信号から二次経路推定を生成する応答を有するように構成された二次経路推定フィルタと、
    前記アンチノイズ信号に、スケーリング係数と前記二次経路推定フィルタの前記応答とを、スケーリング係数の変化が、当該処理回路によって補償されないようにしつつ、適用することによってスケーリングされたアンチノイズ信号を生成するバイアス部と、
    前記エラー・マイクロホン信号中の前記周囲のオーディオ音を最小化するように、前記適応フィルタの前記応答を適応させることによって、前記リファレンス・マイクロホン信号と修正された再生補正エラー信号とに合わせて前記適応フィルタの前記応答を成形する係数制御ブロックであって、前記再生補正エラーが前記エラー・マイクロホン信号と前記ソース・オーディオ信号との差に基づき、前記修正された再生補正エラー信号が、前記再生補正エラー信号と前記スケーリングされたアンチノイズ信号との差に基づく、係数制御ブロックと、
    を備える処理回路と、
    を備える集積回路。
20. 前記スケーリング係数が０と１との間の値を有する、請求項１９に記載の集積回路。
21. 前記スケーリング係数が利得を規定し、前記利得が、前記バイアス部のないフィルタによって生成される前記アンチノイズ信号の、前記バイアス部を有するフィルタによって生成される前記アンチノイズに対する比である、請求項１９に記載の集積回路。
22. 前記スケーリング係数が、前記パーソナル・オーディオ機器と前記リスナーの一部との間の距離の関数である、請求項１９に記載の集積回路。
23. 前記距離が前記トランスデューサと前記リスナーの鼓膜との間の推定された距離である、請求項２２に記載の集積回路。
24. 前記二次経路推定フィルタが適応フィルタであり、前記処理回路が、前記再生補正エラーを最小化するように、前記二次経路推定フィルタの前記応答を適応させることによって、前記ソース・オーディオ信号と前記再生補正エラーとに合わせて前記二次経路推定フィルタの前記応答を成形する二次係数制御ブロックをさらに実装し、
    前記距離が前記二次経路推定フィルタの前記応答に基づいて決定される、
    請求項２２に記載の集積回路。
25. 前記スケーリング係数が、前記リスナーによって前記パーソナル・オーディオ機器に印加される圧力の関数である、請求項１９に記載の集積回路。
26. 前記圧力が、前記パーソナル・オーディオ機器と前記リスナーの耳との間に印加される圧力である、請求項２５に記載の集積回路。
27. 前記二次経路推定フィルタが適応的であり、前記処理回路が、前記再生補正エラーを最小化するように、前記二次経路推定フィルタの前記応答を適応させることによって、前記ソース・オーディオ信号と前記再生補正エラーとに合わせて前記二次経路推定フィルタの前記応答を成形する二次係数制御ブロックをさらに実装し、
    前記圧力が前記二次経路推定フィルタの前記応答に基づいて決定される、
    請求項２５に記載の集積回路。