JP7066705B2 - ヘッドフォンオフイヤー検知 - Google Patents

Description

背景
能動型ノイズ消去（ＡＮＣ）は、ヘッドフォンを通って音声を聴いているユーザに聴かれる望ましくないノイズを低減するための方法である。ノイズの低減は、通常、ヘッドフォンのスピーカを通ってアンチノイズ信号を再生することによって実現される。アンチノイズ信号は、ＡＮＣを実行しない場合に耳腔内に存在する望ましくないノイズ信号の近似負信号である。望ましくないノイズ信号は、アンチノイズ信号と合成される場合、中和される。

一般的なノイズ消去プロセスにおいて、１つ以上のマイクロフォンは、ヘッドフォンの耳カップ内の周囲ノイズまたは残留ノイズをリアルタイムに監視し、スピーカは、周囲ノイズまたは残留ノイズから生成されたアンチノイズ信号を再生する。アンチノイズ信号は、例えば、ヘッドフォンの物理形状およびサイズ、スピーカおよびマイクロフォン変換装置の周波数応答、様々な周波数におけるスピーカ変換装置の遅延、マイクロフォンの感度、スピーカおよびマイク変換装置の配置などの要因に応じて、異なるように生成されてもよい。

フィードフォワードＡＮＣにおいて、マイクロフォンは、周囲ノイズを感知するが、スピーカによって再生された音声を殆ど感知しない。換言すれば、フィードフォワードマイクロフォンは、スピーカから直接に来た信号を監視しない。フィードバックＡＮＣにおいて、マイクロフォンは、耳腔内の全ての音声信号を感知する位置に配置される。そのため、マイクロフォンは、周囲ノイズおよびスピーカによって再生された音声の合計を感知する。フィードフォワードＡＮＣおよびフィードバックＡＮＣを組み合わせたシステムは、フィードフォワードマイクロフォンおよびフィードバックマイクロフォンの両方を使用する。

典型的なＡＮＣヘッドフォンは、動作するためには電池または他の電源を必要とする電気駆動システムである。電気駆動ヘッドフォンによくある問題は、ユーザがヘッドフォンをオフにせず取り外した場合に、ヘッドフォンが電池を消耗し続けることである。

一部のヘッドフォンは、ユーザがヘッドフォンを着用しているか否かを検知するが、これらの従来の設計は、接触センサまたは磁石などの機械センサに基づいて、ユーザがヘッドフォンを着用しているか否かを判断する。これらのセンサは、ヘッドフォンの一部ではなく、追加の構成要素であるため、ヘッドフォンのコストまたは複雑性を増加する可能性がある。

開示された実施例は、これらの問題および他の問題に対処する。

オンイヤーとして示されているヘッドフォンに組み込まれたオフイヤー検知器の一例を示す図である。 オフイヤーとして示されているヘッドフォンに組み込まれたオフイヤー検知器の一例を示す図である。 オフイヤー検知ネットワークの一例を示す図である。 狭帯域オフイヤー検知および広帯域オフイヤー検知を組み合わせたネットワークの一例を示す図である。 狭帯域オフイヤー検知ネットワークの一例を示す図である。 狭帯域オフイヤー検知（ＯＥＤ）信号処理の動作方法を示す流れ図の一例である。 広帯域オフイヤー検知ネットワークの一例を示す図である。 伝達関数を校正するためのネットワークの一例を示す図である。 伝達関数の一例を示すグラフである。 広帯域ＯＥＤメトリックを決定するためのネットワークの一例を示す図である。 歪み検知方法を説明する例示的な流れ図である。 ＯＥＤを実行するための方法を説明する例示的な流れ図である。

詳細な説明
本明細書は、ヘッドフォンのＡＮＣ要素を用いてＯＥＤを実行するための装置、システムおよび／または方法を開示する。例えば、狭帯域ＯＥＤシステムを使用することができる。狭帯域ＯＥＤシステムにおいて、特定の周波数ビンのＯＥＤトーンを音声信号に挿入する。このＯＥＤトーンは、不可聴周波数に設定されているため、エンドユーザには殆ど聞こえない。スピーカが低周波数で動作しているときの制約によって、このトーンは、ユーザの耳に再生されているときに存在するが、ヘッドフォンを取り外すときに殆ど消散する。したがって、狭帯域処理は、特定の周波数ビンのフィードバック（ＦＢ）マイクロフォン信号が閾値を下回るときに、ヘッドフォンが取り外されたことを判断することができる。また、狭帯域処理は、広帯域ＯＥＤシステムの構成要素として定義されてもよい。いずれの場合、フィードフォワード（ＦＦ）マイクロフォンを用いて、周囲ノイズを捕捉することができる。ＯＥＤシステムは、周囲ノイズに基づいてノイズフロアを決定し、ＯＥＤトーンをノイズフロアよりも大きくなるように調整することができる。音声信号が音楽を含む場合に、広帯域ＯＥＤシステムを利用してもよい。広帯域ＯＥＤシステムは、周波数領域で動作する。広帯域ＯＥＤシステムは、複数の周波数ビンに亘って差分メトリックを決定する。差分メトリックは、ＦＢマイクロフォン信号から、ＦＦマイクロフォンとＦＢマイクロフォンとの間に結合された周囲ノイズを除去することによって決定される。その後、ＦＢマイクロフォン信号は、ヘッドフォンがオフイヤーであるときに音声信号と音声信号の理想変化値を表す伝達関数とに基づいて得られたオフイヤー理想値（ideal off-ear value）と比較される。また、得られた値は、ヘッドフォンがオンイヤーであるときに音声信号と音声信号の理想変化値を表す伝達関数とに基づいて得られたオンイヤー理想値（ideal on-ear value）に従って正規化されてもよい。次いで、差分メトリックの周波数ビンに重みを付け、それらの重みを用いて信頼度メトリックを生成する。その後、差分メトリックおよび信頼度メトリックを用いて、イヤフォンが取り外されているか否かを判断する。差分メトリックは、ＯＥＤサイクルに亘って平均化され、閾値と比較されてもよい。連続的な差分メトリックを比較することもできる。この場合、値の急激な変化は、状態変化（例えば、オンイヤーからオフイヤーへまたはその逆）を示す。また、歪みメトリックを利用してもよい。歪みメトリックを利用することによって、ＯＥＤシステムは、システム内の非線形性によって生成されたエネルギーと所望の信号によって生成されたエネルギーとを区別することができる。信号の位相を利用して、ＦＢマイクロフォンに相関していないＦＦマイクロフォン内の風ノイズに関連する潜在的なノイズフロア計算誤差を回避することができる。

一般に、本明細書に開示された装置、システムおよび／または方法は、ＡＮＣヘッドフォン内の少なくとも１つのマイクロフォンを検知システムの一部として使用して、ヘッドフォンがユーザの耳に着用されているか否かを音響的に判断する。検知システムは、典型的には、機械センサなどの別個のセンサを含まないが、いくつかの例において、別個のセンサを含んでもよい。検知システムによってヘッドフォンが着用されていないと判断された場合に、例えば信号を送信することによって、ＡＮＣ機能をオフにする、ヘッドフォンの一部をオフにする、ヘッドフォンの全体をオフにする、または接続されているメディアプレーヤを一時停止または停止することによって、電力消費を減らすことまたは他の便利な機能を実現することができる。一方、検知システムによってヘッドフォンが着用されていると判断された場合に、便利な機能として、信号を送信することによって、メディアプレーヤを起動または再起動することができる。感知された情報によって、他の機能を制御することができる。

本開示に使用されている用語「着用されている」および「オンイヤー」（on-ear）は、ヘッドフォンがユーザの耳または鼓膜の近くの通常使用位置またはその近くにあることを意味する。したがって、パッド型またはカップ型ヘッドフォンの場合、「オンイヤー」とは、パッドまたはカップが完全に、実質的にまたは少なくとも部分的にユーザの耳を覆っていることを意味する。その一例は、図１Ａに示される。イヤフォン型ヘッドフォンおよびインイヤーモニタの場合に、「オンイヤー」とは、イヤフォンが少なくとも部分的に、実質的にまたは完全にユーザの耳に挿入されていることを意味する。したがって、本開示に使用されている「オフイヤー」（off-ear）という用語は、ヘッドフォンが通常使用位置またはその近くにいないことを意味する。その一例は、図１Ｂに示されている。図中、ヘッドフォンは、ユーザの首の周りに掛けられている。

開示された装置および方法は、片耳のみまたは両耳に使用されるヘッドフォンに適している。さらに、ＯＥＤ装置および方法は、インイヤーモニタおよびイヤフォンに使用することができる。実際に、本開示に使用されている「ヘッドフォン」という用語は、イヤフォン、インイヤーモニタ、およびユーザの耳を取り囲むまたは耳に押し当てるものを含むパッド型またはカップ型ヘッドフォンを含む。

一般に、ヘッドフォンがオフイヤーである場合に、ヘッドフォン本体とユーザの頭または耳との間に良好な音響シールが存在しない。その結果、耳または鼓膜とヘッドフォンスピーカとの間の空間の音圧は、ヘッドフォンが着用されているときの音圧よりも小さい。言い換えれば、ヘッドフォンを着用しない限り、低い周波数の場合に、ＡＮＣヘッドフォンからの音声応答は比較的弱い。実際に、非常に低い周波数の場合に、オンイヤー状態とオフイヤー状態との間の音声応答の差は、２０ｄＢを超える。

さらに、ヘッドフォンがオンイヤーである場合に、ヘッドフォンの本体および物理筺体によって、周囲ノイズの受動減衰は、例えば１ｋＨｚを超える高周波数の場合に顕著である。しかしながら、１００Ｈｚ未満の低周波数の場合に、受動減衰は、非常に低くて無視できる。一部のヘッドフォンにおいて、本体および物理筺体は、実際に、低い周囲ノイズを減衰させるのではなく増幅している。また、ＡＮＣ機能を起動していない場合に、ＦＦマイクロフォンの周囲ノイズの波形とＦＢマイクロフォンの周囲ノイズの波形とは、（ａ）非常に低い周波数（一般に１００Ｈｚ未満の周波数）の場合に強く相関し、（ｂ）高い周波数（一般に３ｋＨｚを超える周波数）の場合に完全に相関せず、（ｃ）非常に低い周波数と高い周波数の間では中程度に相間する。これらの音響特徴は、ヘッドフォンがオンイヤーであるか否かを判断するための基礎を提供する。

図１Ａは、オンイヤーとして示されているヘッドフォン１０２に組み込まれたオフイヤー検知器１００の一例を示す図である。図１Ａのヘッドフォン１０２は、着用されているまたはオンイヤーであると示されている。図１Ｂは、ヘッドフォン１０２がオフイヤーであると示されていることを除いて、図１Ａのオフイヤー検知器１００を示している。オフイヤー検知器１００は、左耳、右耳、または両耳に設けられてもよい。

図２は、図１Ａおよび１Ｂのオフイヤー検知器１００の一例であり得るオフイヤー検知ネットワーク２００の一例を示す。図２に示された例は、ヘッドフォン２０２、ＡＮＣプロセッサ２０４、ＯＥＤプロセッサ２０６、およびトーンジェネレータ２０８であり得るトーンソースを含んでもよい。ヘッドフォン２０２は、スピーカ２１０と、ＦＦマイクロフォン２１２と、ＦＢマイクロフォン２１４とを含んでもよい。

ＡＮＣプロセッサ２０４およびＦＦマイクロフォン２１２は、ＡＮＣヘッドフォンのＡＮＣ機能を実現するために存在する可能性が高いが、オフイヤー検知ネットワーク２００のいくつかの例には絶対的に必要ではない。以下に説明するように、トーンジェネレータ２０８もオプションである。例として、オフイヤー検知ネットワーク２００は、ヘッドフォン２０２に組み込まれた１つ以上の構成要素、ヘッドフォン２０２に接続された１つ以上の構成要素、または既存の１つ以上の構成要素と共に動作するソフトウェアとして実装されてもよい。例えば、ＡＮＣプロセッサ２０４を駆動するソフトウェアは、オフイヤー検知ネットワーク２００を実装するために変更されてもよい。

ＡＮＣプロセッサ２０４は、ヘッドフォン音声信号２１６を受信し、ＡＮＣ補償音声信号２１６をヘッドフォン２０２に送信する。ＦＦマイクロフォン２１２は、ＦＦマイクロフォン信号２２０を生成し、この信号は、ＡＮＣプロセッサ２０４およびＯＥＤプロセッサ２０６によって受信される。同様に、ＦＢマイクロフォン２１４は、ＦＢマイクロフォン信号２２２を生成し、ＡＮＣプロセッサ２０４およびＯＥＤプロセッサ２０６に送信する。場合によって、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ヘッドフォン音声信号２１６および／または補償音声信号２１６を受信してもよい。好ましくは、ＯＥＤトーンジェネレータ２０８は、トーン信号２２４を生成し、この信号は、ＯＥＤプロセッサ２０６およびＡＮＣプロセッサ２０４がヘッドフォン音声信号２１６を受信する前に、ヘッドフォン音声信号２１６に挿入される。いくつかの例において、トーン信号２２４は、ＯＥＤプロセッサ２０６およびＡＮＣプロセッサ２０４がヘッドフォン音声信号２１６を受信した後に、ヘッドフォン音声信号２１６に挿入される。ＯＥＤプロセッサ２０６は、ヘッドフォン２０２が着用されているか否かを示す判断信号２２６を出力する。

ヘッドフォン音声信号２１６は、ヘッドフォンのスピーカ２１０を介して音声再生信号として再生される所望の音声に特有の信号である。通常、ヘッドフォン音声信号２１６は、音声再生中に、メディアプレーヤ、コンピュータ、ラジオ、携帯電話、ＣＤプレーヤまたはゲーム機などの音源によって生成される。例えば、ユーザがヘッドフォン２０２を、ユーザによって選択された歌を再生している携帯型メディアプレーヤに接続した場合に、ヘッドフォン音声信号２１６は、再生されている歌に特有である。本開示において、音声再生信号は、音響信号と呼ばれることがある。

通常、ＦＦマイクロフォン２１２は、周囲ノイズのレベルをサンプリングし、ＦＢマイクロフォン２１４は、スピーカ２１０の出力、すなわち音響信号、およびスピーカ２１０の周囲ノイズの少なくとも一部をサンプリングする。サンプリングされた部分は、ヘッドフォン２０２の本体および物理筺体によって減衰させられていない周囲ノイズの一部を含む。一般に、これらのマイクロフォンサンプルは、ＡＮＣプロセッサ２０４にフィードバックされ、ＡＮＣプロセッサ２０４は、マイクロフォンサンプルからアンチノイズ信号を生成し、生成されたアンチノイズ信号をヘッドフォン音声信号２１６と合成することによって、ヘッドフォン２０２に与えるＡＮＣ補償音声信号２１６を形成する。このＡＮＣ補償音声信号２１６によって、スピーカ２１０は、ノイズ低減音声出力を生成することができる。

トーンソースまたはトーンジェネレータ２０８は、ヘッドフォン音声信号２１６に挿入されるトーン信号２２４を導入または生成する。いくつかの例において、トーンジェネレータ２０８は、トーン信号２２４を生成する。他の例において、トーンソースは、記憶されたトーンまたは記憶されたトーン情報からトーン信号２２４を導入するように構成された記憶位置、例えばフラッシュメモリを含む。トーン信号２２４が挿入されると、ヘッドフォン音声信号２１６は、トーン信号２２４を挿入する前のヘッドフォン音声信号２１６とトーン信号２２４との組み合わせになる。したがって、トーン信号２２４を挿入した後のヘッドフォン音声信号２１６の処理は、両方を含む。好ましくは、処理されたトーンは、不可聴周波数を有する。そのため、ユーザは、音声信号を聴いているときにこのトーンを聴こえない。また、低い周波数では多くのスピーカ／マイクロフォンの能力が制限されているため、このトーンの周波数は、スピーカ２１０が確実に再生することができ、ＦＢマイクロフォン２１４が確実にトーンを記録することができるように十分に高くなければならない。例えば、このトーンは、約１５Ｈｚ～約３０Ｈｚの周波数を有することができる。別の例として、このトーンは、２０Ｈｚの周波数を有することができる。いくつかの実装形態において、より高い周波数またはより低い周波数のトーンを使用してもよい。周波数にかかわらず、トーン信号２２４は、ＦＢマイクロフォン２１４によって記録され、ＯＥＤプロセッサ２０６に転送されてもよい。場合によって、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ＦＢマイクロフォン２１４によって記録されたトーン信号２２４の相対強度によって、イヤフォンが取り外されてたことを検知することができる。

いくつかの例において、ＯＥＤプロセッサ２０６は、トーン信号２２４のレベルを調整するように構成される。具体的には、ノイズのレベルがトーン信号の音量に比べて有意になる（例えば、トーン信号の音量を超える）場合、ＯＥＤを実行するＯＥＤプロセッサ２０６の精度は、悪くなる可能性がある。本明細書において、ネットワーク２００に生じたノイズのレベルは、ノイズフロアと呼ばれる。ノイズフロアは、電子ノイズおよび周囲ノイズの両方に影響され得る。電子ノイズは、スピーカ２１０、ＦＦマイクロフォン２１２、ＦＢマイクロフォン２１４、これらの要素の間の信号経路、およびこれらの要素とＯＥＤプロセッサ２０６との間の信号経路に発生する可能性がある。周囲ノイズは、ネットワーク２００動作中にユーザの近傍に存在する環境音波の合計である。ＯＥＤプロセッサ２０６は、例えば、ＦＢマイクロフォン信号２２２およびＦＦマイクロフォン信号２２０に基づいて、合成されたノイズフロアを測定するように構成されてもよい。また、ＯＥＤプロセッサ２０６は、トーン制御信号２１８を用いて、トーンジェネレータ２０８によって生成されたトーン信号２２４の音量を調整することができる。ＯＥＤプロセッサ２０６は、ノイズフロアよりも十分に強く（例えば、大きく）なるようにトーン信号２２４を調整することができる。例えば、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ノイズフロアの音量とトーン信号２２４の音量との間にマージンを維持することができる。しかしながら、トーン信号２２４の低い周波数にもかかわらず、一部のユーザがトーン信号２２４の急激な音量変化を察知することができる。したがって、ＯＥＤプロセッサ２０６は、音量信号２２４の音量を変更する時に、平滑関数を用いてトーン信号２２４の音量を徐々に（例えば、１０ミリ秒～５００ミリ秒の間に）変更する。例えば、ＯＥＤプロセッサは、トーン制御信号２１８を用いて、以下の式１に従って、トーン信号２２４の音量を調整することができる。

式中、現在レベルは、トーン信号２２４の現在音量を表し、Ｌ_０は、ノイズフロアの音量とトーン信号２２４の音量との間のマージンを表し、次のレベルは、トーン信号２２４の調整後の音量を表し、信号の現在パワーは、受信トーン信号２２４の現在パワーを表し、ノイズフロアの推定パワーは、音響ノイズおよび電気ノイズを含む受信ノイズフロアの合計推定値を表す。

いくつかの例は、トーンジェネレータ２０８またはトーン信号２２４を含まない。例えば、音楽、特に無視できないほどの低音を伴う音楽が演奏されている場合、周囲ノイズが十分大きいであるため、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ヘッドフォン２０２がオンイヤーであるかまたはオフイヤーであるかを確実に判断することができる。いくつかの例において、スピーカ２１０によって再生される場合に、トーンまたはトーン信号２２４は、実際のトーンではなくてもよい。その代わりに、トーンまたはトーン信号２２４は、帯域が制限されているランダムノイズまたは擬似ランダムノイズに対応するもしくはランダムノイズまたは擬似ランダムノイズである。

上述のように、いくつかの例において、オフイヤー検知ネットワーク２００は、スピーカ２１０およびＦＦマイクロフォン２１２を含むまたは作動する必要がない。例えば、いくつかの例は、ＦＢマイクロフォン２１４およびトーンジェネレータ２０８を含むが、ＦＦマイクロフォン２１２を含まない。別の例として、いくつかの例は、ＦＢマイクロフォン２１４およびＦＦマイクロフォン２１２の両方を含む。これらの例のうち一部は、トーンジェネレータ２０８を含むが、その他は、トーンジェネレータ２０８を含まない。トーンジェネレータ２０８を含まない例は、スピーカ２１０を含んでもよく含まなくてもよい。また、いくつかの例は、測定可能なヘッドフォン音声信号２１６を必要としない。例えば、トーン信号２２４を含む例は、音源からの測定可能なヘッドフォン音声信号２１６が存在しなくても、ヘッドフォン２０２が着用されているか否かを効率的に判断することができる。この場合、以前にヘッドフォン音声信号２１６に合成されたトーン信号２２４は、本質的にヘッドフォン音声信号２１６の全体を構成する。

ＯＥＤプロセッサ２０６は、トーン信号２２４を音声信号２１６に挿入し、ノイズフロアおよびスピーカー２１０とマイクロフォン２１２および２１４との間の既知の音響変化（伝達関数として記述される）によって変更されたトーン信号２２４の残部に対するＦＦマイクロフォン信号２２０およびＦＢマイクロフォン信号２２２を測定することによって、周波数ビンと知られている比較的狭い周波数帯域でＯＥＤを実行することができる。音声信号２１６に含まれた音声データ（例えば、音楽）がスピーカ２１０によって再生される場合、ＯＥＤプロセッサは、マイクロフォン２１２および２１４によって記録される前の音声信号２１６の変化に基づいて、広帯域ＯＥＤプロセスを実行することによって、ＯＥＤを検知することができる。このような広帯域ＯＥＤプロセスおよび狭帯域ＯＥＤプロセスの様々な例は、以下でより詳細に説明される。

後述するように、ＯＥＤプロセッサ２０６は、フレームＯＥＤメトリックを計算することによって、ＯＥＤを実行することができる。一例において、ＯＥＤプロセッサは、フレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値を上回るおよび／または下回る場合に、状態変化（例えば、オンイヤーからオフイヤーまたはその逆）を判断する。ＯＥＤを実行するときに、信頼度値を用いて、信頼度の低いＯＥＤメトリクスを考慮から除外してもよい。別の例において、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ＯＥＤメトリックの変化率を考慮してもよい。例えば、ＯＥＤメトリックが状態変化マージンよりも速く変化する場合に、ＯＥＤプロセッサ２０６は、閾値に達す前に状態変化を判断することができる。実際には、ヘッドフォンが適切に着用されているときに、変化率の判断は、より高い実効閾値でより迅速に状態変化を判断することができる。

なお、ＯＥＤプロセッサ２０６は、例えば汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の処理装置によって、様々な技術で実装されてもよい。例えば、ＯＥＤプロセッサ２０６は、対応する信号のサンプリングレートを変更するために、デシメータおよび／または補間器を含んでもよい。また、ＯＥＤプロセッサ２０６は、対応する信号と相互作用するおよび／または対応する信号を処理するために、アナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）および／またはデジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）を含んでもよい。ＯＥＤプロセッサ２０６は、四次フィルタ、帯域フィルタなどのような様々なプログラム可能フィルタを用いて、関連信号を処理することができる。また、ＯＥＤプロセッサ２０６は、レジスタ、キャッシュなどのメモリモジュールを含んでもよい。これによって、ＯＥＤプロセッサ２０６に関連する機能をプログラムすることができる。なお、明瞭化のために、図２は、本開示に関連する構成要素のみを示している。したがって、完全に動作可能なシステムは、必要に応じて、本明細書で説明した特定の機能の範囲を超える追加の構成要素を含んでもよい。

要約すると、ネットワーク２００は、ヘッドフォンオフイヤー検知を実行するための信号処理装置として機能する。ネットワーク２００は、ヘッドフォンカップ内のヘッドフォンスピーカ２１０に向かって音声信号２１６を送信するための音声出力を含む。ネットワーク２００は、ＦＢマイクロフォン入力を用いて、ヘッドフォンカップ内のＦＢマイクロフォン２１４からＦＢ信号２２２を受信する。また、ネットワーク２００は、ＯＥＤ信号プロセッサとしてＯＥＤプロセッサ２０６を採用する。以下でより詳細に説明するように、ＯＥＤプロセッサ２０６は、周波数領域で動作すると、ＯＥＤフレーム上のＦＢ信号２２２の音声周波数応答を周波数応答受信値として決定するように構成される。また、ＯＥＤプロセッサ２０６は、音声信号２１６の音声周波数応答と、ヘッドフォンスピーカ２１０とＦＢマイクロフォン２１４との間のオフイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定する。次に、ＯＥＤプロセッサ２０６は、周波数応答受信値をオフイヤー周波数応答理想値と比較することによって、差分メトリック（例えば、フレームＯＥＤメトリック６２０）を生成する。最後に、ＯＥＤプロセッサ２０６は、差分メトリックを用いて、図１Ｂに示すようにヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知する。さらに、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ＦＦマイクロフォン入力を用いて、ヘッドフォンカップの外側のＦＦマイクロフォン２１２からＦＦ信号２２２を受信する。ＯＥＤプロセッサ２０６は、周波数応答受信値を決定するときに、ＦＦ信号２２０とＦＢ信号２２２との間の相関周波数応答を除去することができる。また、ＯＥＤプロセッサ２０６は、音声信号２１６の音声周波数応答と、ヘッドフォンスピーカ２１２０とＦＢマイクロフォン２１４との間のオンイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定してもよい。ＯＥＤプロセッサ２０６は、オンイヤー応答理想値に基づいて、差分メトリックを正規化することができる。差分メトリックは、以下で説明する式２～５に従って、決定されてもよい。さらに、差分メトリックは、複数の周波数ビンを含むことができ、ＯＥＤプロセッサ２０６は、周波数ビンに重みを付けることができる。ＯＥＤプロセッサ２０６は、周波数ビンの重みの合計を差分メトリック信頼度（例えば、信頼度６２２）として決定することができる。ＯＥＤプロセッサ２０６は、差分メトリック信頼度を用いて、ヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知することができる。一例において、ＯＥＤプロセッサ２０６は、差分メトリック信頼度が差分メトリック信頼度閾値を上回り且つ差分メトリックが差分メトリック閾値を上回るときに、ヘッドフォンカップが着用されていると判断することができる。別の例において、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ＯＥＤサイクルに亘って差分メトリックを平均化し、差分メトリックの平均値が差分メトリック閾値を上回る場合に、ヘッドフォンカップが取り外されていると判断することができる。別の例において、複数の差分メトリックは、ＯＥＤサイクルに亘って生成され、ＯＥＤ信号プロセッサ２０６は、差分メトリック間の変化が差分メトリック変化閾値を上回る場合に、ヘッドフォンカップが取り外されていると判断することができる。

また、ネットワーク２００は、音声信号がノイズフロアを下回るときに、特定の周波数ビンでＯＥＤトーン２２４を生成することによって、差分メトリックの生成をサポートするように構成されたトーンジェネレータ２０８を含んでもよい。さらに、ＯＥＤプロセッサ２０６は、トーンジェネレータ２０８を制御することによって、ノイズフロアを超えるようにＯＥＤトーン２２４の音量を維持する。ヘッドフォンは、２つのイヤフォンを含むため、したがって、１対（例えば、左右）のＦＦマイクロフォン２１２、スピーカ２１０およびＦＢマイクロフォン２１４を含むことができる。以下により詳細に説明するように、風ノイズは、ＯＥＤプロセスに悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、ＯＥＤプロセッサ２０６は、ＦＦ信号のうち強い信号から風ノイズを検知した場合に、ＦＦ信号のうち弱い信号を選択して、ノイズフロアを決定することができる。

図３は、狭帯域オフイヤー検知および広帯域オフイヤー検知を組み合わせたネットワーク３００の一例を示している。ネットワーク３００は、ＯＥＤプロセッサ２０６内の回路によって実装されてもよい。ネットワーク３００は、ＯＥＤプロセッサに外側に実装され、ＯＥＤプロセッサに接続されているデシメータ３０２を含むことができる。また、ＯＥＤプロセッサは、狭帯域ＯＥＤ回路３１０、広帯域ＯＥＤ回路３０４、合成回路３０６、および平滑化回路３０８を含んでもよい。

デシメータ３０２は、入力信号と総称される音声信号２１６、ＦＢマイクロフォン信号２２２およびＦＦマイクロフォン信号２２０のサンプリングレートを低減するための任意選択の構成要素である。実装形態に応じて、入力信号は、ＯＥＤプロセッサによってサポートされるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートで捕捉されることがある。したがって、デシメータ３０２は、他の回路によってサポートされているレートと一致するように入力信号のサンプリングレートを低減する。

狭帯域ＯＥＤ回路３１０は、ＯＥＤトーン信号２２４に関連する周波数ビン内の音響変化に対してＯＥＤを実行する。広帯域ＯＥＤ回路３０４は、スピーカ２１０からの一般的な音声出力、例えば音楽に関連する一組の周波数ビンに集中する。以下図８を参照してより詳細に説明するように、ホワイトノイズオンイヤー伝達関数およびホワイトノイズオフイヤー伝達関数は、一部の周波数で強く相関し、他の周波数で弱く相関することがある。したがって、広帯域ＯＥＤ回路３０４は、一般的な音声出力によって、理想的なオフイヤー伝達関数が理想的なオンイヤー伝達関数とは異なるスペクトルの部分に引き起こした音響変化に集中することによって、ＯＥＤを実行するように構成される。伝達関数は、ヘッドフォン設計に特有であるため、広帯域ＯＥＤ回路３０４は、異なる例示的な実装の異なる周波数帯域に集中するように調整することができる。主な違いは、狭帯域ＯＥＤ回路３１０は、不可聴トーンで動作するため、随時動作できる一方、広帯域ＯＥＤ回路３０４は、可聴周波数で動作するため、ヘッドフォンが音声コンテンツを再生しているときのみ動作することである。しかしながら、広帯域ＯＥＤ回路３０４は、より広い周波数範囲に亘ってＯＥＤを実行することによって、狭帯域ＯＥＤ回路３１０のみを使用する場合よりもＯＥＤ処理の精度を高めることができる。狭帯域ＯＥＤ回路３１０は、時間領域または周波数領域のいずれかで動作するように実装するできる。両方の領域の実装は、以下で説明する。周波数領域で広帯域ＯＥＤ回路３０４を実装することは、より実用的である。したがって、いくつかの例において、狭帯域ＯＥＤ回路３１０は、広帯域ＯＥＤ回路３０４の一部として実装され、特定の周波数ビンで動作する。以下に説明するように、狭帯域ＯＥＤ回路３１０および広帯域ＯＥＤ回路３０４の両方は、入力信号（例えば、間引き音声信号２１６、ＦＢマイクロフォン信号２２２およびＦＦマイクロフォン信号２２０）で動作して、ＯＥＤを実行する。

合成回路３０６は、狭帯域ＯＥＤ回路３１０の出力および広帯域ＯＥＤ回路３０４の出力を使用可能な判断データに合成することができる任意の回路および／またはプロセスである。様々な方法でこれらの出力を合成することができる。例えば、合成回路３０６は、最小のＯＥＤ判断値を有する出力を選択することができる。これによって、ＯＥＤ判断は、オフイヤー判断に偏らせられる。また、合成回路３０６は、最大のＯＥＤ判断値を有する出力を選択することができる。これによって、ＯＥＤ判断は、オンイヤー判断に偏らせられる。さらに別の手法において、合成回路３０６は、広帯域ＯＥＤ回路３０４によって提供された信頼度を使用する。信頼度が信頼度閾値を上回る場合に、広帯域ＯＥＤ回路３０４のＯＥＤ判断が利用される。音声出力が小音量または存在しない場合を含む信頼度が信頼度閾値を下回る場合に、狭帯域ＯＥＤ回路３１０のＯＥＤ判断が利用される。さらに、狭帯域ＯＥＤ回路３１０が広帯域ＯＥＤ回路３０４の一部として実装される例において、合成回路３０６に加えておよび／またはその代わりに、重み付けプロセスを採用してもよい。

平滑化回路３０８は、スラッシングを引き起こす可能性のある急激な変化を軽減するようにＯＥＤ判断値をフィルタリングするための任意の回路またはプロセスである。例えば、平滑化回路３０８は、個々のＯＥＤメトリックを増減することによって、一連のＯＥＤメトリックを経時的に同様であるように維持することができる。この手法は、異常データを削除することによって、複数のＯＥＤメトリックに基づいて判断を行うことができる。平滑化回路３０８は、忘却フィルタ、例えば一次無限インパルス応答（ＩＩＲ）低域フィルタを利用することができる。

広帯域ＯＥＤ回路３０４および狭帯域ＯＥＤ回路３１０の両方は、風ノイズに関連する悪影響を軽減することができる。具体的には、ネットワーク３００は、ＯＥＤ信号プロセッサ、例えばＯＥＤプロセッサ２０６を有するため、音声信号２１６の位相に基づいてＦＢ信号２２２の位相期待値を決定することができる。したがって、ＦＢ信号２２２に関連する周波数応答受信値の位相とＦＢ信号２２２に関連する周波数応答受信値の位相期待値との間の位相差が位相マージンを上回るときに、対応する信頼度メトリック（例えば、信頼度６２２）を減すことができる。

図４は、狭帯域オフイヤー検知ネットワーク４００の一例を示している。具体的には、ネットワーク４００は、狭帯域ＯＥＤ回路３１０内の時間領域ＯＥＤを実装することができる。ネットワーク４００において、音声信号２１６、ＦＢマイクロフォン信号２２２およびＦＦマイクロフォン信号２２０は、帯域フィルタ４０２を通過する。帯域フィルタ４０２は、所定の周波数範囲以外の全ての信号データを除去するように構成されている。例えば、ネットワーク４００は、特定の周波数ビンでＯＥＤトーン２２４の入力信号を検討することができ、帯域フィルタ４０２は、特定の周波数ビン以外の全てのデータを除去することができる。

伝達関数４０４は、メモリに格納された値である。伝達関数４０４は、製造時に較正プロセスに基づいて決定されてもよい。伝達関数４０４は、イヤフォンがユーザの耳に着用されていない理想状態に、ＦＦマイクロフォン信号２２０とＦＢマイクロフォン信号２２２との間の音響結合量を記述する。例えば、伝達関数４０４は、ホワイトノイズが音声信号２１６に存在している場合に決定されてもよい。ＯＥＤ実行中に、伝達関数４０４は、ＦＦマイクロフォン信号２２０に乗算された後、ＦＢマイクロフォン信号２２２から減算される。これは、ＦＦマイクロフォン信号２２２から、ＦＦマイクロフォン信号２２０とＦＢマイクロフォン信号２２２との間の音響結合期待値を減算することに相当する。このプロセスは、ＦＦマイクロフォンによって記録された周囲ノイズをＦＢマイクロフォン信号２２２から除去する。

変動回路４０６は、特定の周波数ビンにおける音声信号２１６、ＦＦマイクロフォン信号２２０およびＦＢマイクロフォン信号２２２のエネルギーレベルを測定／決定するように設けられる。また、増幅器４１０は、ＦＢマイクロフォン信号２２２との精確比較を行うために、ＦＦマイクロフォン信号２２０および音声マイクロフォン信号２１６の利得を修正するまたは利得に重みを付けるように設けられる。比較回路４０８において、ＦＢマイクロフォン信号２２２は、音声信号２１６とＦＦマイクロフォン信号２２０との合成信号と比較される。ＦＢマイクロフォン信号２２２が所定の狭帯域ＯＥＤ閾値を超える値で（重み付けられた）音声信号２１６とＦＦマイクロフォン信号との合成信号よりも大きい場合、ＯＥＤフラグは、オンイヤーに設定される。ＦＢマイクロフォン信号２２２が所定の狭帯域ＯＥＤ閾値を超える値で音声信号２１６とＦＦマイクロフォン信号との合成信号よりも大きくない場合、ＯＥＤフラグは、オフイヤーに設定される。言い換えれば、ＦＢマイクロフォン信号２２２が減衰された音声信号２１６およびノイズ２２０のみを含み、狭帯域ＯＥＤ閾値によって記述されたユーザの耳の音響に関連する追加のエネルギーを含まない場合に、イヤフォンは、ネットワーク４００によって記述された時間領域狭帯域処理によってオフイヤーであるまたは耳から取り外されていると判断される。

また、ネットワーク４００は、特定の使用事例に適応するように修正されてもよい。例えば、風ノイズは、ＦＢマイクロフォン信号２２２とＦＦマイクロフォン信号２２０との間に無相関ノイズをもたらすことがある。したがって、風ノイズが存在する場合、伝達関数４０４の除去は、ＦＢマイクロフォン信号２２２から誤って風ノイズを結合データとして除去してしまい、障害データをもたらす。したがって、ネットワーク４００は、比較回路４０８でＦＢマイクロフォン信号２２２の位相を検討するように修正されてもよい。ＦＢマイクロフォン信号２２２の位相がマージン期待値を上回る場合に、風ノイズに関する誤った結果を避けるため、ＯＥＤフラグを変更しなくてもよい。風ノイズに関するこのような修正は、上述した広帯域ネットワーク（例えば、広帯域ＯＥＤ回路３０４）にも同様に適用可能である。

図５は、例えば、ＯＥＤプロセッサ２０６、狭帯域ＯＥＤ回路３１０および／またはネットワーク４００によって実行される狭帯域オフイヤー検知（ＯＥＤ）信号処理の動作方法５００の一例を示す流れ図である。動作５０２において、トーンジェネレータは、トーン信号を挿入し、ＯＥＤプロセッサは、ＦＦマイクロフォン信号およびＦＢマイクロフォン信号を受信する。トーンジェネレータは、ノイズフロアを上回るようにトーン信号の音量を維持しながら、ユーザが過渡効果を聞き取れないようにトーン信号を増減することができる。ヘッドフォン音声信号、ＦＦマイクロフォン信号、およびＦＢマイクロフォン信号は、１つ以上の信号サンプルを含むバーストで利用可能である。上述したように、トーン信号およびＦＦマイクロフォン信号が任意選択であるため、方法５００のいくつかの例は、トーン信号を挿入するステップまたはＦＦマイクロフォン信号２２０を受信するステップを含まなくてもよい。

ＦＦマイクロフォン信号とＦＢマイクロフォン信号との間の時間領域周囲ノイズ波形相関は、広帯域信号よりも狭帯域信号の方が優れている。これは、ヘッドフォン筺体の非線形位相応答の影響によるものである。したがって、動作５０４において、帯域フィルタをヘッドフォン音声信号、ＦＦマイクロフォン信号およびＦＢマイクロフォン信号に適用することができる。帯域フィルタは、約１００Ｈｚ未満の中心周波数を含んでもよい。例えば、帯域フィルタは、２０Ｈｚの帯域フィルタであってもよい。したがって、帯域フィルタは、約１５Ｈｚの下限カットオフ周波数、約３０Ｈｚの上限カットオフ周波数、および約２３Ｈｚの中心周波数を有する。帯域フィルタは、デジタル帯域フィルタであってもよく、ＯＥＤプロセッサの一部であってもよい。例えば、デジタル帯域フィルタは、４つの２次フィルタ（低域および高域にそれぞれ２つずつ）によって構成されてもよい。いくつかの例において、帯域フィルタの代わりに、低域フィルタを使用することができる。例えば、低域フィルタは、約１００Ｈｚを超える周波数または約３０Ｈｚを超える周波数を減衰させることがある。使用されたフィルタにかかわらず、各信号ストリームのフィルタ状態は、１つのバーストから次のバーストに維持される。

動作５０６において、ＯＥＤプロセッサは、サンプリングされた各サンプルに関連するデータを更新する。例えば、データは、ヘッドフォン音声信号、ＦＦマイクロフォン信号およびＦＢマイクロフォン信号の各々の累積和メトリックおよび累積二乗和メトリックを含んでもよい。二乗和は、二乗の和である。

動作５０８において、ＯＥＤプロセッサは、所定期間のサンプルを処理するまで、動作５０４および動作５０６を繰り返す。例えば、所定期間は、１秒間のサンプルであってもよい。他の期間を使用してもよい。

動作５１０において、ＯＥＤプロセッサは、過去の動作に計算されたメトリックから、ヘッドフォン音声信号、ＦＦマイクロフォン信号およびＦＢマイクロフォン信号のうち１つ以上の信号の特性、例えばパワーまたはエネルギーを決定する。

動作５１２において、ＯＥＤプロセッサは、関連する閾値を計算する。閾値は、音声信号パワーおよびＦＦマイクロフォン信号パワーの関数として計算されてもよい。例えば、音声信号内の音楽および／またはＦＦマイクロフォン信号内に記録された周囲ノイズの音量は、経時的に著しく変化する可能性がある。したがって、このようなシナリオに対処するために、必要に応じて、所定のＯＥＤパラメータに基づいて対応の閾値および／またはマージンを更新することができる。動作５１４において、動作５１２で決定された閾値および動作５１０で決定された信号パワーに基づいて、ＯＥＤメトリックを導出する。

動作５１６において、ＯＥＤプロセッサは、ヘッドフォンがオンイヤーであるかまたはオフイヤーであるかを判断する。例えば、ＯＥＤプロセッサは、ヘッドフォン音声信号、ＦＦマイクロフォン信号およびＦＢマイクロフォン信号のうち、１つ以上の信号のパワーまたはエネルギーを１つ以上の閾値またはパラメータと比較することができる。閾値またはパラメータは、１つ以上の既知の条件下で、１つ以上のヘッドフォン音声信号、ＦＦマイクロフォン信号、またはＦＢマイクロフォン信号、またはこれらの信号のパワーまたはエネルギーに対応し得る。既知の条件は、例えば、ヘッドフォンがオンイヤーまたはオフイヤーであることが既に分かっている場合、またはＯＥＤトーンが再生されているまたは再生されていない場合を含み得る。既知の条件下の信号値、エネルギー値およびパワー値が分かる場合、これらの既知の値を未知の条件から決定された値と比較することによって、ヘッドフォンが耳から取り外れているか否かを判断することができる。

また、動作５１６は、ＯＥＤプロセッサが一定の時間内の複数のメトリックを平均化することおよび／またはＯＥＤ判断信号２２６などの判断信号を出力することを含んでもよい。ＯＥＤ判断信号２２６は、ヘッドフォンがオンイヤーまたはオフイヤーであるという判断に少なくとも部分的に依存する。いくつかの例において、動作５１６は、広帯域ＯＥＤ回路３０４の判断と比較するために、判断信号を合成回路３０６に転送するまたは出力することを含んでもよい。

図６は、広帯域オフイヤー検知ネットワーク６００の一例を示している。ネットワーク６００を用いて、ＯＥＤプロセッサ２０６内の広帯域ＯＥＤ回路３０４を実装することができる。ネットワーク６００は、周波数領域で動作するように構成される。さらに、ネットワーク６００は、狭帯域ＯＥＤおよび広帯域ＯＥＤの両方を実行することができるため、狭帯域ＯＥＤ回路３１０を実装することもできる。

ＯＥＤ回路６０６は、周波数領域でＯＥＤ処理を実行するための回路である。具体的には、ＯＥＤ回路６０６は、ＯＥＤメトリック６２０を生成する。ＯＥＤメトリック６２０は、複数の周波数ビンに亘って音響応答測定値とオフイヤー音響応答理想値との間の差を記述するための正規化加重値である。以下により詳細に説明するように、音響応答測定値は、音声信号２１６、ＦＢマイクロフォン信号２２２およびＦＦマイクロフォン信号２２０に基づいて決定される。ＯＥＤメトリック６２０は、複数の周波数ビンに亘って音響応答測定値とオフイヤー音響応答理想値との間の差を記述する値によって正規化される。次いで、ＯＥＤメトリック６２０に適用された重みを集計して、信頼度値６２２を生成することができる。その後、信頼度値６２２は、ＯＥＤプロセッサによって使用され、ＯＥＤメトリック６２０を信頼する度合を決定することができる。周波数領域ＯＥＤプロセスは、以下で図９を参照してより詳細に説明される。

次に、時間平均化回路６１０を用いて、忘却フィルタ、例えば一次無限インパルス応答（ＩＩＲ）低域フィルタに基づいて、特定の期間に亘って複数のＯＥＤメトリック６２０を平均化することができる。平均値は、対応する信頼値６２２に従って重み付けられてもよい。言い換えれば、時間平均回路６１０は、一定の時間内の様々なフレームＯＥＤメトリック６２０の信頼度６２２の差を検討するように設計されている。平均化の時に、より高い信頼度６２２に関連するフレームＯＥＤメトリック６２０は、強調／信頼されている一方、より低い信頼度６２２に関連するフレームＯＥＤメトリック６２０は、強調されないおよび／または忘れられる。時間平均化回路６１０を用いて、ＯＥＤ判断プロセスにおいてスラッシングを軽減するための平滑化フィルタ３０８を実装することができる。

また、ネットワーク６００は、トーン信号２２４を生成するときに、トーンジェネレータ２０８を制御するためのトーン制御信号２１８を生成することができる任意の回路またはプロセスである適応型ＯＥＤトーンレベル制御回路６０８を含むことができる。適応型ＯＥＤトーンレベル制御回路６０８は、ＦＦマイクロフォン信号２２０に基づいて周囲ノイズフロアを決定し、それに応じてトーン信号２２４を調整するためのトーン制御信号２１８を生成する。適応型ＯＥＤトーンレベル制御回路６０８は、例えば上記の式１に従って、トーン信号２２４の音量をノイズフロアの音量の近くおよび／またはその上方に維持するように、適切なトーン信号２２４を決定することができる。また、適応型ＯＥＤトーンレベル制御回路６０８は、上述のように、平滑化関数を適用することによって、一部のユーザによって察知される可能性のあるトーン信号２２４の音量の急激な変化を軽減することができる。

図８は、例えばヘッドフォン内のスピーカ２１０とＦＢマイクロフォン２１４との間の伝達関数の一例を示すグラフ８００である。グラフ８００は、例示的なオンイヤー伝達関数８０４およびオフイヤー伝達関数８０２を示している。伝達関数８０２および８０４は、指数目盛りの周波数（Ｈｚ）に対する大きさ（ｄＢ）で示される。この例において、伝達関数８０２および８０４は、約５００Ｈｚを超える範囲で強く相関している。しかしながら、伝達関数８０２および８０４は、約５Ｈｚ～約５００Ｈｚの間では異なる。したがって、ヘッドフォンがグラフ８００によって示される伝達関数を有する場合、広帯域ＯＥＤ回路３０４などの広帯域ＯＥＤ回路は、約５Ｈｚ～約５００Ｈｚまでの帯域で動作することができる。

説明のために、伝達関数８０２と伝達関数８０４との中間にＯＥＤライン８０６を描いた。図面上、伝達関数８０２と伝達関数８０４との間に測定信号をグラフ化する場合、ＯＥＤは、ＯＥＤライン８０６に対して決定される。各周波数ビンは、ＯＥＤライン８０６と比較することができる。測定信号が特定の周波数ビンでＯＥＤライン８０６を下回る大きさを有する場合、その周波数は、オフイヤーであると考えられる。測定信号が特定の周波数ビンでＯＥＤライン８０６を上回る大きさを有する場合、その周波数は、オンイヤーであると考えられる。ＯＥＤライン８０６の上方または下方の距離は、判断の信頼度を示す。したがって、特定の周波数ビンの測定信号とＯＥＤライン８０６との間の距離を用いて、その周波数ビンに対する重みを生成することができる。したがって、ＯＥＤライン８０６付近の決定には重みを殆ど与えず、オンイヤー伝達関数８０４またはオフイヤー伝達関数８０２付近の決定には大きな重みを与える。伝達関数８０２および８０４の間の距離が異なる周波数で変化すると、ＯＥＤメトリックは、正規化される。したがって、例えば、伝達関数差が小さい場合の小さい変動は、伝達関数差が大きくなる周波数における大きい変動と同様に考慮される。重み付けられ且つ正規化されたＯＥＤメトリックを決定するための例示的な式は、以下に説明する。

図９は、広帯域ＯＥＤメトリックを決定するためのネットワーク９００の一例を示している。例えば、ネットワーク９００を用いて、ＯＥＤ回路２０６、広帯域ＯＥＤ回路３０４、狭帯域ＯＥＤ回路３１０、合成回路３０６、平滑化回路３０８、ＯＥＤ回路６０６および／またはそれらの組み合わせを実装することができる。ネットワーク９００は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路９０２を含む。ＦＦＴ回路９０２は、さらなる計算のために入力信号を周波数領域に変換することができる任意の回路またはプロセスである。ＦＦＴ回路９０２は、音声信号２１６、ＦＢマイクロフォン信号２２２およびＦＦマイクロフォン信号２２４を周波数領域に変換する。例えば、ＦＦＴ回路９０２は、ウィンドウ処理を用いて、５１２点のＦＦＴを入力信号に適用することができる。ＦＦＴ回路９０２は、変換された入力信号を音声値決定回路９０４に転送する。

音声値決定回路９０４は、伝達関数６０４および入力信号を受信し、ＦＢマイクロフォン信号２２２で受信した音声信号２１６の無相関周波数を決定する。この値は、式２に従って決定されてもよい。

音声値決定回路９０４は、これらの値を任意の過渡除去回路９０８に（またはいくつかの例において平滑化回路９１０に直接に）転送することができる。過渡除去回路９０８は、周波数応答ウィンドウの前縁および後縁における過渡的なタイミング不整合を除去することができる任意の回路またはプロセスである。いくつかの例において、過渡除去回路９０８は、ウィンドウ処理によってこれらの過渡応答を除去することができる。他の例において、過渡除去回路９０８は、逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）を計算し、ＩＦＦＴを値に適用してこれらの値を時間領域に変換し、予想過渡長に等しい一部の値をゼロにし、別のＦＦＴを適用してこれらの値を周波数領域に返すことによって、過渡応答を除去する。次に、音声値決定回路９０４は、これらの値を平滑化回路９１０に転送する。平滑化回路３０８に関して上述したように、平滑化回路９１０は、忘却フィルタを用いて、これらの値を平滑化することができる。

次に、差分メトリック正規化回路９１０は、フレームＯＥＤメトリック６２０を計算する。具体的には、差分メトリック正規化回路９１０は、オフイヤー周波数応答推定値と実際の応答受信値とを比較することによって、両者の違いを定量化する。得られた結果は、オンイヤー応答推定値に基づいて正規化される。言い換えれば、フレームＯＥＤメトリック６２０は、オフイヤー理想信号からの受信信号の偏差度を含み、この偏差度は、周波数ビンにおけるオフイヤー理想信号からのオンイヤー理想信号の偏差によって正規化されてもよい。例えば、フレームＯＥＤメトリック６２０は、以下の式５に従って決定されてもよい。

式中、差分メトリック正規化値は、フレームＯＥＤメトリック６２０を表し、他の値は、式３および４で説明したものと同様である。

次に、フレームＯＥＤメトリック６２０は、重み付け回路９１４に転送される。重み付け回路９１４は、フレームＯＥＤメトリック６２０内の周波数ビンに重みを付けることができる任意の回路またはプロセスである。重み付け回路９１４は、正確な値を強調し、疑わしい値を強調しないように選択された複数のルールに基づいて、フレームＯＥＤメトリック６２０内の周波数ビンに重みを付けることができる。以下は、フレームＯＥＤメトリック６２０に重みを付けるために使用できる例示的な規則である。第１に、外来情報を除去するために、選択された周波数ビンの重みを０に付けることができる。例えば、トーンの周波数ビンおよび関連する音声帯域の周波数ビン（例えば、２０Ｈｚおよび１００Ｈｚ～５００Ｈｚ）の重みを１に付け、他の周波数ビンの重みを０に付けることができる。第２に、決定時にノイズの影響を軽減するために、ノイズフロア未満の信号を有するビンの重みを０に付けることができる。第３に、周波数ビンを互いに比較することによって、最も強力なビンに比べて無視できるパワー（例えば、パワー差閾値未満）を有する周波数ビンの重みを減らすことができる。これによって、有用な情報を持つ可能性が最も低い周波数ビンは強調されなくなる。第４に、オンイヤー／オフイヤー理想値と測定値との間に最も大きい差を有する周波数ビンの重みを増加する。これによって、最も決定的である可能性が高い周波数ビンは強調される。第５に、オンイヤー／オフイヤー理想値と測定値との間に小さい差（例えば、パワー差閾値未満）を有する周波数ビンの重みを減らす。これによって、上述したようにＯＥＤライン８０６付近の周波数ビンは強調されない。その理由は、ランダムな測定分散に起因して、これらの周波数ビンは、誤った結果を与える可能性が高いからである。第６に、（例えば、両側の近隣よりも大きい）極大値を有する周波数ビンは、最も決定的である可能性が高いため、その重みを１に付ける。次に、合計回路９１６は、重みの合計を決定することによって、フレームＯＥＤ信頼度６２２の値を決定することができる。言い換えれば、高い重みの数が多ければ、フレームＯＥＤメトリック６２０が正確である可能性が高いことを示し、一方、高い重みがない場合、フレームＯＥＤメトリック６２０が不正確である可能性が高いことを示す（例えば、ノイズの多いサンプル、ＯＥＤライン８０６付近の周波数ビンは、オンイヤーまたはオフイヤーなどを示すことができる）。点乗積回路９１２は、重みの点乗積をフレームＯＥＤメトリック６２０に適用することによって、重みをフレームＯＥＤメトリック６２０に適用する。次に、フレームＯＥＤメトリック６２０は、複数の複数の周波数ビン決定に基づいた判断として機能することができる。

フレームＯＥＤメトリック６２０およびフレームＯＥＤ信頼度６２２の値は、歪み棄却回路９１８を介して転送されてもよい。歪み棄却回路９１８は、顕著な歪みの存在を判定し、歪みが歪み閾値を上回る場合にフレームＯＥＤ信頼度６２２の値を０に減すことができる回路またはプロセスである。具体的には、ネットワーク９００は、音声信号２１６が比較的線形でＦＢマイクロフォンに流れると仮定して設計される。しかしながら、場合によって、音声信号２１６は、ＦＢマイクロフォンを飽和させることによって、クリッピングを引き起こす。このようなことは、例えば、ユーザが大音量の音楽を聴いている時に、ヘッドフォンを取り外した場合に生じる可能性がある。この場合、歪みによって、ＦＢマイクロフォンで受信した信号が理想的なオフイヤー伝達関数とは非常に異なり、その結果、オンイヤー判定を引き起こす可能性がある。したがって、フレームＯＥＤメトリック６２０がオンイヤー判定を示すときに、歪み棄却回路９１８は、歪みメトリックを計算する。歪みメトリックは、（例えば、ＯＥＤトーンビンを除き）非ゼロ重みを有するビンに亘る離調正規化差分メトリックの変動として定義されてもよい。歪みメトリックの別の解釈は、線形フィットに対する最小平均二乗誤差である。歪みメトリックは、２つ以上のビンが非ゼロ重みを有する場合にのみ適用される。以下、歪み棄却をより詳細に説明する。要約すると、歪み棄却回路９１８は、オンイヤーであると判断されたときに歪みメトリックを生成し、歪みが閾値を超えるときにフレームＯＥＤ信頼度６２２に重みを付ける（これによって、システムがフレームＯＥＤメトリック６２０を無視する）。

図１０は、例えば、ＯＥＤプロセッサ２０６の広帯域ＯＥＤ回路３０４のＯＥＤ回路６０６内で動作する歪み棄却回路９１８および／またはそれらの組み合わせによって実行される歪み検知方法１０００を示す例示的な流れ図である。ブロック１００２において、例えばネットワーク９００に関して説明したプロセスに従って、フレームＯＥＤメトリック６２０およびフレームＯＥＤ信頼度６２２を計算する。ブロック１００４において、フレームＯＥＤメトリックをＯＥＤ閾値と比較することによって、ヘッドフォンがオンイヤーであるか否かを判定する。上述したように、歪み検知方法１０００は、主にヘッドフォンがオンイヤーであると不適切に考えられた場合に動作する。したがって、フレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値以下である場合に、ヘッドフォンがオフイヤーであると判断され、歪みを考慮する必要がない。したがって、フレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値以下である場合に、方法１０００は、ブロック１０１６に進み終了し、次のＯＥＤフレームに移動する。フレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値よりも大きい場合に、オンイヤーであると判断されるため、歪みを考慮する必要がある。したがって、フレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値よりも大きい場合に、方法は、ブロック１００６に進む。

ブロック１００６において、歪みメトリックを計算する。歪みメトリックを計算することは、フレームＯＥＤメトリック内の周波数ビンポイント間の最適線を計算することを含む。歪みメトリックは、最適線の勾配の近似値に対する平均二乗誤差である。言い換えれば、ブロック１００６は、線形フィットを計算することによって、周波数領域サンプルの歪みを検知する。ブロック１００８において、歪みメトリックを歪み閾値と比較する。歪み閾値が平均二乗誤差であるため、歪みメトリックの平均二乗誤差が歪み閾値によって特定された許容可能な平均二乗誤差よりも大きい場合に、歪みを考慮する必要がある。一例として、歪み閾値は、約２％に設定されてもよい。したがって、歪みメトリックが歪み閾値よりも大きくない場合に、方法１０００は、ブロック１０１６に進み終了する。歪みメトリックが歪み閾値よりも大きい場合に、方法１０００は、ブロック１０１０に進む。

一般に、より低い周波数ではＦＢマイクロフォンがより少ない信号エネルギーを受信するため、低周波数ビンでは歪みの影響がより顕著になる可能性がある。そのため、少量の歪みが狭帯域周波数ビンに悪影響を与えるが、高い周波数には影響を殆ど与えない。したがって、ブロック１０１０において、狭帯域周波数ビンを棄却し、狭帯域周波数ビンを含まないようにフレームＯＥＤメトリックおよびフレームＯＥＤ信頼度を再計算する。次にブロック１０１２において、再計算されたフレームＯＥＤメトリックをＯＥＤ閾値と比較する。フレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値を超えない場合に、ヘッドフォンがオフイヤーであると見なされ、歪みを考慮する必要がない。したがって、狭帯域周波数ビンを含まないフレームＯＥＤメトリックがＯＥＤ閾値を超えない場合、オフイヤー判断が維持され、方法１０００は、ブロック１０１６に進み終了する。狭帯域周波数ビンを含まないフレームＯＥＤメトリックが依然としてＯＥＤ閾値を超えている（例えば、オンイヤーであると見なされている）場合、歪みは、誤ったＯＥＤ判断を引き起こす可能性がある。したがって、方法は、ブロック１０１４に進む。ブロック１０１４において、ＯＥＤ信頼度は、ゼロに設定される。これによって、フレームＯＥＤメトリックは無視される。その後、方法１０００は、ブロック１０１６に進み終了し、次のフレームＯＥＤ判断に移動する。

要約すると、方法１０００に従って、ＯＥＤプロセッサ２０６などのＯＥＤ信号プロセッサは、複数の周波数ビンに亘って差分メトリック（例えば、フレームメトリック）の変動に基づいて歪みメトリックを決定し、歪みメトリックが歪み閾値を超える場合に差分メトリックを無視することができる。

図１１は、例えば、ＯＥＤプロセッサ２０６、広帯域ＯＥＤ回路３０４、狭帯域ＯＥＤ回路３１０、ネットワーク６００、ネットワーク９００、本明細書に討論された他の任意の処理回路および／またはそれらの任意の組み合わせを用いてＯＥＤを実行するための方法１１００を示す例示的な流れ図である。ブロック１１０２において、トーンジェネレータを用いて、不可聴周波数などの特定の周波数ビンでＯＥＤトーンを生成する。ブロック１１０４において、ヘッドフォンスピーカに転送される音声信号に、ＯＥＤトーンを挿入する。ブロック１１０６において、ＦＦマイクロフォン信号からノイズフロアを検知する。ブロック１１０８において、ノイズフロアの音量に基づいて、ＯＥＤトーンの音量を調整する。例えば、ＯＥＤトーンの音量とノイズフロアの音量との間にトーンマージンを維持することができる。また、例えば上記の式１を用いて、一定時間に亘ってＯＥＤトーンに対する音量調整の大きさをＯＥＤ変化閾値未満に維持することができる。

ブロック１１１０で、ＦＢマイクロフォンからのＦＢ信号を音声信号と比較することによって、差分メトリックを生成する。差分メトリックは、本明細書に討論した任意のＯＥＤメトリックおよび／または信頼度決定プロセスに従って決定することができる。例えば、差分メトリックは、ＯＥＤフレーム上のＦＢ信号の音声周波数応答を周波数応答受信値として決定し、音声信号の音声周波数応答と、ヘッドフォンスピーカとＦＢマイクロフォンとの間のオフイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定し、周波数応答受信値をオフイヤー周波数応答理想値と比較することによって、差分メトリックを生成することによって生成されてもよい。差分メトリックは、特定の周波数ビン（例えば、不可聴周波数ビン）を含む複数の周波数ビンに亘って決定されてもよい。さらに、周波数ビンに重みを付けることによって差分メトリックを決定し、周波数ビンの重みの合計として差分メトリック信頼度を決定し、差分メトリック信頼度を用いてヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知することができる。

最後に、ブロック１１１２において、差分メトリックを用いて、ヘッドフォンカップが耳に着用されているか／耳から取り外されているかを検知する。例えば、差分メトリックがＯＥＤ閾値を上回るおよび／または下回る場合に、状態変化を判断することができる。ＯＥＤを実行するときに信頼度が低い差分メトリックを考慮から除外するように、信頼度値を利用してもよい。別の例において、差分メトリックが状態変化マージンよりも速く変化するときに、状態変化を検知してもよい。別の例として、差分メトリックの加重平均値が閾値を上回る／下回るときに、状態変化を判断してもよい。この場合の重み付けは、信頼度および忘却フィルタに基づて行われる。

本開示の例は、特に製作されたハードウェア上、ファームウェア上、デジタル信号処理装置上、またはプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作することができる。本明細書に使用された「コントローラ」または「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および専用ハードウェアコントローラを含むことを意図している。本開示の１つ以上の態様は、１つ以上のプロセッサ（監視モジュールを含む）または他の装置によって実行される１つ以上のプログラムモジュールなどのコンピュータ使用可能データおよびコンピュータ実行可能命令（例えば、コンピュータプログラム製品）に具体化することができる。一般に、プログラムモジュールは、コンピュータまたは他の装置のプロセッサによって実行されるときに特定のタスクを実行するかまたは特定の抽象データ型を実装するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含む。コンピュータ実行可能命令は、非一時的コンピュータ可読媒体、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、キャッシュ、電気的消去可能プログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリまたは他のメモリ、任意の技術で実装された他の揮発性または不揮発性媒体、取り外し可能または取り外し不可能な媒体に格納することができる。コンピュータ可読媒体は、信号自体および一時的な信号伝送形態を除外する。また、機能は、全体的にまたは部分的にファームウェアまたはハードウェア等価物、例えば、集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などで具現化することができる。特定のデータ構造を用いて、本開示の１つ以上の態様をより効果的に実施することができる。このようなデータ構造は、本明細書に記載のコンピュータ実行可能命令およびコンピュータ使用可能データの範囲に含まれると考えられる。

本開示の態様は、様々な修正形態および代替形態で動作する。特定の態様は、図面において例として示されており、以下に詳細に説明される。しかしながら、本明細書に開示された例は、説明を明確にする目的で提示されたものであり、特に明記しない限り、開示された一般的概念の範囲を本明細書に記載された特定の例に限定することを意図していない。したがって、本開示は、添付の図面および特許請求の範囲に照らして説明された態様の全ての修正物、等価物および代替物を網羅することを意図している。

本明細書における実施形態、実施態様および実施例などの言及は、説明された項目が特定の特徴、構造または特性を含み得ることを示している。しかしながら、開示された態様の全ては、必ずしも特定の特徴、構造または特性を含まなくてもよい。また、このような表現は、特に明記しない限り、必ずしも同一の態様を指すとは限らない。さらに、特定の態様に関連して特定の特徴、構造または特性を説明した場合、このような特徴、構造、または特性は、他の態様に関連して明示的に説明されたか否かにかかわらず、別の態様に適用することができる。

実施例
以下、本明細書に開示された技術の例示的な実施例を提供する。本技術の実施形態は、以下に記載される実施例のうち任意の１つ以上または任意の組み合わせを含んでもよい。

実施例１は、ヘッドフォンオフイヤー検知用の信号処理装置を含む。信号処理装置は、ヘッドフォンカップ内のヘッドフォンスピーカに向かって音声信号を送信するための音声出力と、ヘッドフォンカップ内のフィードバック（ＦＢ）マイクロフォンからＦＢ信号を受信するためのＦＢマイクロフォン入力と、オフイヤー検知（ＯＥＤ）信号プロセッサとを備え、オフイヤー検知（ＯＥＤ）信号プロセッサは、ＯＥＤフレーム上のＦＢ信号の音声周波数応答を周波数応答受信値として決定し、音声信号の音声周波数応答と、ヘッドフォンスピーカとＦＢマイクロフォンとの間のオフイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定し、周波数応答受信値をオフイヤー周波数応答理想値と比較することによって、差分メトリックを生成し、差分メトリックを用いてヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知するように構成されている。

実施例２は、実施例１の信号処理装置を含み、ヘッドフォンカップの外側のＦＦマイクロフォンからＦＦ信号を受信するためのフィードフォワード（ＦＦ）マイクロフォン入力をさらに備え、ＯＥＤ信号プロセッサは、周波数応答受信値を決定するときに、ＦＦ信号とＦＢ信号との間の相関周波数応答を除去するようにさらに構成されている。

実施例３は、実施例１～２のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、音声信号の音声周波数応答と、ヘッドフォンスピーカとＦＢマイクロフォンとの間のオンイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定するようにさらに構成されている。

実施例４は、実施例１～３のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、オンイヤー応答理想値に基づいて差分メトリックを正規化するようにさらに構成されている。

実施例５は、実施例１～４のいずれかの信号処理装置を含み、差分メトリックは、以下の式に従って決定され、

式中、受信値は、周波数応答受信値を表し、オフイヤー理想値は、オフイヤー周波数応答理想値を表し、オンイヤー理想値は、オンイヤー周波数応答理想値を表す。

実施例６は、実施例１～５のいずれかの信号処理装置を含み、差分メトリックは、複数の周波数ビンを含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、周波数ビンに重みを付けるようにさらに構成されている。

実施例７は、実施例１～６のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、周波数ビンの重みの合計を差分メトリック信頼度として決定し、差分メトリック信頼度を用いて、ヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知するようにさらに構成されている。

実施例８は、実施例１～７のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、差分メトリック信頼度が差分メトリック信頼度閾値を上回り且つ差分メトリックが差分メトリック閾値を上回るときに、ヘッドフォンカップが着用されていると判断するようにさらに構成されている。

実施例９は、実施例１～８のいずれかの信号処理装置を含み、音声信号がノイズフロアを下回るときに、特定の周波数ビンでＯＥＤトーンを生成することによって、差分メトリックの生成をサポートするように構成されたトーンジェネレータをさらに備える。

実施例１０は、実施例１～９のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、トーンジェネレータを制御することによって、ノイズフロアトーンパワーに対するＯＥＤトーンパワーの比にプログラム可能なマージンを維持するようにさらに構成されている。

実施例１１は、実施例１～１０のいずれかの信号処理装置をさらに含み、左側フィードフォワード（ＦＦ）マイクロフォンから左側ＦＦ信号を受信するための左側ＦＦマイクロフォン入力と、右側ＦＦマイクロフォンから右側ＦＦ信号を受信するための右側ＦＦマイクロフォン入力とを備え、ＯＥＤ信号プロセッサは、ＦＦ信号のうち強い信号から風ノイズを検知した場合に、ＦＦ信号のうち弱い信号を選択して、ノイズフロアを決定するようにさらに構成されている。

実施例１２は、実施例１～１１のいずれかの信号処理装置を含み、差分メトリックは、ＯＥＤサイクルに亘って平均化され、ＯＥＤ信号プロセッサは、差分メトリックの平均値が差分メトリック閾値を上回る場合に、ヘッドフォンカップが取り外されていると判断するようにさらに構成されている。

実施例１３は、実施例１～１２のいずれかの信号処理装置を含み、差分メトリックを含む複数の差分メトリックは、ＯＥＤサイクルに亘って生成され、ＯＥＤ信号プロセッサは、差分メトリック間の変化が差分メトリック変化閾値を上回る場合に、ヘッドフォンカップが取り外されていると判断するようにさらに構成されている。

実施例１４は、実施例１～１３のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、複数の周波数ビンに亘る差分メトリックの変動に基づいて、歪みメトリックを決定し、歪みメトリックが歪み閾値を上回る場合に、差分メトリックを無視するようにさらに構成されている。

実施例１５は、実施例１～１４のいずれかの信号処理装置を含み、ＯＥＤ信号プロセッサは、音声信号の位相に基づいて、ＦＢ信号の位相期待値を決定し、ＦＢ信号に関連する周波数応答受信値の位相とＦＢ信号に関連する周波数応答受信値の位相期待値との差が位相マージンを上回る場合に、差分メトリックに対応する信頼度メトリックを減らすようにさらに構成されている。

実施例１６は、トーンジェネレータを用いて、特定の周波数ビンでオフイヤー検知（ＯＥＤ）トーンを生成するステップと、ＯＥＤトーンを、ヘッドフォンスピーカに転送される音声信号に挿入するステップと、フィードフォワード（ＦＦ）マイクロフォン信号からノイズフロアを検知するステップと、ノイズフロアの音量に基づいてＯＥＤトーンの音量を調整するステップと、フィードバック（ＦＢ）マイクロフォンからのＦＢ信号を音声信号と比較することによって、差分メトリックを生成するステップと、差分メトリックを用いて、ヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知するステップとを含む方法を含む。

実施例１７は、実施例１６の方法を含み、ＯＥＤトーンの音量とノイズフロアの音量との間には、トーンマージンが存在する。

実施例１８は、実施例１６～１７のいずれかの方法を含み、ヘッドフォンカップが取り外されているか否かを検知するステップは、差分メトリックが閾値を超えているか否かを判断することを含む。

実施例１９は、実施例１６～１８のいずれかの方法を含み、差分メトリックは、ＯＥＤフレーム上のＦＢ信号の音声周波数応答を周波数応答受信値として決定し、音声信号の音声周波数応答と、ヘッドフォンスピーカとＦＢマイクロフォンとの間のオフイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定し、周波数応答受信値をオフイヤー周波数応答理想値と比較することによって、差分メトリックを生成することによって生成される。

実施例２０は、実施例１６～１９のいずれかの方法を含み、差分メトリックは、特定の周波数ビンを含む複数の周波数ビンに亘って決定され、方法は、周波数ビンに重みを付けるステップと、周波数ビンの重みの合計を差分メトリック信頼度として決定するステップと、差分メトリック信頼度を用いて、ヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知するステップとをさらに含む。

実施例２１は、非一時的メモリに格納され、プロセッサによって実行されるとヘッドフォンセットに実施例１～１５のいずれかの機能または実施例１６～１９のいずれかの方法を実行させるコンピュータプログラム製品を含む。

開示された主題の前述した実施例は、既に説明されたまたは当業者に明らかである多くの利点を有する。しかしながら、開示された装置、システムまたは方法の全ては、これらの利点または特徴の全てを備える必要がない。

さらに、書面記載は、特定の特徴を言及する。開示された本明細書は、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせを含むことを理解すべきである。特定の態様または実施例に開示された特定の特徴は、可能な範囲で他の態様および実施例に適用することができる。

また、本願において２つ以上の所定の工程または操作を有する方法を言及する場合、文脈上でその可能性を排除しない限り、所定の工程または操作は、任意の順序でまたは同時に実施されてもよい。

本開示の特定の例が例示の目的で例示され記載されてきたが、理解すべきことは、本開示の精神および範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができることである。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲のみによって限定される。

Claims (20)

1. ヘッドフォンオフイヤー検知用の信号処理装置であって、
   ヘッドフォンカップ内のヘッドフォンスピーカに向かって音声信号を送信するための音声出力と、
   前記ヘッドフォンカップ内のフィードバックマイクロフォンからフィードバック信号を受信するためのフィードバックマイクロフォン入力と、
   オフイヤー検知信号プロセッサとを備え、
   前記オフイヤー検知信号プロセッサは、
   オフイヤー検知フレーム上の前記フィードバック信号の音声周波数応答を周波数応答受信値として決定し、
   前記音声信号の音声周波数応答と、前記ヘッドフォンスピーカと前記フィードバックマイクロフォンとの間のオフイヤー伝達関数との積をオフイヤー応答理想値として決定し、
   前記周波数応答受信値を前記オフイヤー周波数応答理想値と比較することによって、差分メトリックを生成し、
   前記差分メトリックを用いて、前記ヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知するように構成されている、信号処理装置。
2. 前記ヘッドフォンカップの外側のフィードフォワードマイクロフォンからフィードフォワード信号を受信するためのフィードフォワードマイクロフォン入力をさらに備え、
   前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記周波数応答受信値を決定するときに、前記フィードフォワード信号と前記フィードバック信号との間の相関周波数応答を除去するようにさらに構成されている、請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記音声信号の音声周波数応答と、前記ヘッドフォンスピーカと前記フィードバックマイクロフォンとの間のオンイヤー伝達関数との積をオンイヤー応答理想値として決定するようにさらに構成されている、請求項２に記載の信号処理装置。
4. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記オンイヤー応答理想値に基づいて前記差分メトリックを正規化するようにさらに構成されている、請求項３に記載の信号処理装置。
5. 前記差分メトリックは、以下の式に従って決定され、
   

   

   式中、受信値は、周波数応答受信値を表し、オフイヤー理想値は、オフイヤー周波数応答理想値を表し、オンイヤー理想値は、オンイヤー周波数応答理想値を表す、請求項４に記載の信号処理装置。
6. 前記差分メトリックは、複数の周波数ビンを含み、
   前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記周波数ビンに重みを付けるようにさらに構成されている、請求項２に記載の信号処理装置。
7. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、周波数ビンの重みの合計を差分メトリック信頼度として決定し、前記差分メトリック信頼度を用いて、前記ヘッドフォンカップが前記耳から取り外されているか否かを検知するようにさらに構成されている、請求項６に記載の信号処理装置。
8. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記差分メトリック信頼度が差分メトリック信頼度閾値を上回り且つ前記差分メトリックが差分メトリック閾値を上回るときに、前記ヘッドフォンカップが着用されていると判断するようにさらに構成されている、請求項７に記載の信号処理装置。
9. 前記音声信号がノイズフロアを下回るときに、特定の周波数ビンでオフイヤー検知トーンを生成することによって、前記差分メトリックの生成をサポートするように構成されたトーンジェネレータをさらに備える、請求項６に記載の信号処理装置。
10. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記トーンジェネレータを制御することによって、ノイズフロアトーンパワーに対するオフイヤー検知トーンパワーの比にプログラム可能なマージンを維持するようにさらに構成されている、請求項９に記載の信号処理装置。
11. 左側フィードフォワードマイクロフォンから左側フィードフォワード信号を受信するための左側フィードフォワードマイクロフォン入力と、
    右側フィードフォワードマイクロフォンから右側フィードフォワード信号を受信するための右側フィードフォワードマイクロフォン入力とを備え、
    前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記フィードフォワード信号のうち強い信号から風ノイズを検知した場合に、前記フィードフォワード信号のうち弱い信号を選択して、前記ノイズフロアを決定するようにさらに構成されている、請求項９記載の信号処理装置。
12. 前記差分メトリックは、オフイヤー検知サイクルに亘って平均化され、
    前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記差分メトリックの平均値が差分メトリック閾値を上回る場合に、前記ヘッドフォンカップが取り外されていると判断するようにさらに構成されている、請求項１に記載の信号処理装置。
13. 前記差分メトリックを含む複数の差分メトリックは、オフイヤー検知サイクルに亘って生成され、
    前記オフイヤー検知信号プロセッサは、前記差分メトリック間の変化が差分メトリック変化閾値を上回る場合に、前記ヘッドフォンカップが取り外されていると判断するようにさらに構成されている、請求項１に記載の信号処理装置。
14. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、
    複数の周波数ビンに亘る前記差分メトリックの変動に基づいて、歪みメトリックを決定し、
    前記歪みメトリックが歪み閾値を上回る場合に、前記差分メトリックを無視するようにさらに構成されている、請求項１に記載の信号処理装置。
15. 前記オフイヤー検知信号プロセッサは、
    前記音声信号の位相に基づいて、前記フィードバック信号の位相期待値を決定し、
    前記フィードバック信号に関連する周波数応答受信値の位相と前記フィードバック信号に関連する前記周波数応答受信値の前記位相期待値との差が位相マージンを上回る場合に、前記差分メトリックに対応する信頼度メトリックを減らすようにさらに構成されている、請求項１に記載の信号処理装置。
16. トーンジェネレータを用いて、特定の周波数ビンでオフイヤー検知トーンを生成するステップと、
    前記オフイヤー検知トーンを、ヘッドフォンカップ内のヘッドフォンスピーカに転送される音声信号に挿入するステップと、
    フィードフォワードマイクロフォン信号からノイズフロアを検知するステップと、
    前記ノイズフロアの音量に基づいて前記オフイヤー検知トーンの音量を調整するステップと、
    フィードバックマイクロフォンからのフィードバック信号を前記音声信号と比較することによって、差分メトリックを生成するステップと、
    前記差分メトリックを用いて、前記ヘッドフォンカップが耳から取り外されているか否かを検知するステップとを含む、方法。
17. 前記オフイヤー検知トーンの前記音量と前記ノイズフロアの前記音量との間には、トーンマージンが存在する、請求項１６に記載の方法。
18. 前記ヘッドフォンカップが取り外されているか否かを検知するステップは、前記差分メトリックが閾値を超えているか否かを判断することを含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記差分メトリックは、
    オフイヤー検知フレーム上の前記フィードバック信号の音声周波数応答を周波数応答受信値として決定し、
    前記音声信号の音声周波数応答と、前記ヘッドフォンスピーカと前記フィードバックマイクロフォンとの間のオフイヤー伝達関数との積をオフイヤー応答理想値として決定し、
    前記周波数応答受信値を前記オフイヤー周波数応答理想値と比較することによって、差分メトリックを生成することによって生成される、請求項１６に記載の方法。
20. 前記差分メトリックは、前記特定の周波数ビンを含む複数の周波数ビンに亘って決定され、
    前記方法は、
    前記周波数ビンに重みを付けるステップと、
    周波数ビンの重みの合計を差分メトリック信頼度として決定するステップと、
    前記差分メトリック信頼度を用いて、前記ヘッドフォンカップが前記耳から取り外されているか否かを検知するステップとをさらに含む、請求項１９に記載の方法。

Images