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JPH07500677A - noise reduction system - Google Patents

noise reduction system

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Publication number
JPH07500677A
JPH07500677A JP3505505A JP50550591A JPH07500677A JP H07500677 A JPH07500677 A JP H07500677A JP 3505505 A JP3505505 A JP 3505505A JP 50550591 A JP50550591 A JP 50550591A JP H07500677 A JPH07500677 A JP H07500677A
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JP
Japan
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signal
noise
control system
activation control
transducer
Prior art date
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Pending
Application number
JP3505505A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ロス,コリン・フレイサー
ラングリ,アンドリュー・ジョン
イートウェル,グラハム・ポール
Original Assignee
ノイズ・キャンセレーション・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ノイズ・キャンセレーション・テクノロジーズ・インコーポレイテッド filed Critical ノイズ・キャンセレーション・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
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Abstract

An active control system for attenuating tonal noise in a defined region is described. In its most basic form the system includes sensors (1, 8) for generating signals indicative of the residual noise in the region after attenuation and the uncontrolled sound affecting the region, signal processing circuits (10, 26) for processing the generated signals differently depending on the tonal content thereof, an adaptive filter (5) supplied with at least one of the generated signals whose characteristic is controlled by the processing circuitry (10), a transducer (6) for producing tonal-noise-attenuating disturbance in the region and delay means (4) for delaying signals relating to the uncontrolled noise before or after or during the adaptive filtering. The system finds direct application in a personal headset or ear defender.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は広帯域(ランダム)ノイズより信号音ノイズか減衰されるノイズの選 択的減衰に一般に関する。つまり、信号音はその各々か基本周波数および恐らく は調波周波数でノイズを発生する1つ以」二のノイズソースによって生み出され てもよい。[Detailed description of the invention] This invention proposes the selection of signal noise or attenuated noise over broadband (random) noise. Concerning selective attenuation in general. That is, the signal tones are each at their fundamental frequency and perhaps is produced by one or more noise sources that generate noise at harmonic frequencies. It's okay.

信号音はそれらか妨害を与えかつ一般によりランダムな性質のものである(たと えば音声信号)池の音を聴く人間の能力を低減する領域に達する。この発明はそ の領域におけるランダム音の減衰より信号音の減衰を与える活性ノイズ制i卸シ ステムに関し、かつ信号音ノイズの単数または複数のソースへの信号リンクを必 要としない。この意味において、信号音ノイズは狭帯域ランダムノイズを含み、 かつノイズは振動を含む。Signal tones are more disturbing and generally more random in nature (such as (e.g. audio signals) reaches the point where it reduces the human ability to listen to pond sounds. This invention An active noise control system that provides attenuation of signal tones more than attenuation of random tones in the region of system and require a signal link to one or more sources of signal tone noise. Not required. In this sense, signal tone noise includes narrowband random noise, And noise includes vibration.

選択された先行技術の議論 単一の回転機械によって生み出されるノイズを選択的に消去するヘツトセノ1− は既知である(チャプリン(ChapH口)−GB2104754)が、これら はトリが信号を発生するためにケーブルまたは超音/赤外伝送による反復性ノイ ズのソースへのリンクを必要とする。多くの機械に対して、このシステムは機械 当り1つのリンクを必要とする。Discussion of selected prior art Hetsutoseno 1- selectively eliminates noise produced by a single rotating machine is known (Chaplin (Chaph mouth) - GB2104754), but these Repetitive noise from cables or ultrasonic/infrared transmission to generate signals Requires a link to the source. For many machines, this system Requires one link per page.

この単数または複数のリンクは不都合なものとなり得る−もしぞれらかケーブル であれば着用者の動きを制限し、か′つもしぞれらか伝送によるものであれば着 用者か伝送かはっきりしない領域に移動したとき信頼性のないものになり得る。This link or links can be inconvenient - if each cable restrict the wearer's movements if they are transmission-based; It can become unreliable when moving into areas where user or transmission is uncertain.

GB2104754は信号を人手し位相ロックループを駆動しトリガ信号を発生 するために局部マイクロフォンを使用する”f mシ性を説明するか、これは反 復性ノイズか特に規則正しいどきにのみ効果的であろうことを認めている。説明 されたように、彼の方法は信号音ノイズの多重ソースを処理することはできない であろう。GB2104754 manually generates a signal, drives a phase-locked loop, and generates a trigger signal. Explain the "female" nature of using a local microphone to It is acknowledged that repetitive noise may only be effective at particularly regular intervals. explanation His method cannot handle multiple sources of signal tones and noise, as Will.

したかって、現在、多重ソースに対して動作り能な信号g7ノイズのソースから 引出される信号を1ヘリガすることを必要どすることなくある領域における信号 音ノイズを選択的に減衰することは未知であると思える。Therefore, from the source of the signal g7 noise, which is currently operable against multiple sources, signal in an area without requiring one heliger of the signal to be derived. Selective attenuation of sound noise appears to be unknown.

発明のWj安 この発明の1゛少の局面に従、って、ある領域にお1するリングl、ノイズより 信号?′)ノイズを減衰゛するだめの活性制御シスアームか提供され、このシス テムは信弓&ノ・イズの字数またはNViのソースへの信はリンクを必要とせず 、−領域て信号7千ノイズに干渉する門を発生し、信号音ノイズの消去を少なく とも部分的に生み出し7、それによ−)−Cその領域内のランダムノイズより信 号音ノイズを減衰するためのl−1’iンスンユ一↓1手段と、−その領域の残 余(静められた)ノイズに関連するモニタ信号をJjえるその領域のtjt数ま たは複数のセンサと、−選択的減衰か必要とされる領域の制御されない音に′、 しなくとも部分的に関連する信号を効果的に遅延させるための第1の回路手段と 、 −効果的に遅延された信号(またはそこから引出された複数の信け、つまりそれ から前記信号自体か引出されたちのてあ、って、かつフィルタリングによってそ れ自体か変更されてもよいもの)およびモニタ信号(またはそれから引出された 複数の信号、−)まりそれから前記信号自体か引出されたちのであって、フィル タリングによってそれ自体変更されてもよいもの)を処理するための第2の回路 手段とを含み、イ11号音、ノイズに対するその処理の結果は一般にう゛ノダl 、ノイズに対するものとは異なり、−ぞれにj−萎えられた効果的に遅延された 信号と適応減衰特1テ[どを4Tする適応フィルタは第2の回路手段によって制 i卸されてトランスジューサ手段を駆動するための信号を生、71出し、 フィルタの動作はランダム音より信号音を選択的に減衰するようにi! Lt、 :される。Wj cheap of invention In accordance with one aspect of the invention, a ring l placed in a region is less likely to cause noise than noise. signal? ’) An active control system arm is provided to attenuate the noise, and this system Temu does not require a link to the number of characters of Shinyumi & No.Is or to the source of NVi - Generate gates that interfere with the signal 7,000 noise in the area, and reduce the cancellation of the signal tone noise. 7, thereby making it more reliable than random noise in that region. 1 means for attenuating the signal noise, and - the remainder of the area. The monitor signal related to the remaining (quiet) noise can be determined by the number of or with multiple sensors - for selective attenuation of uncontrolled sound in areas where it is needed; first circuit means for effectively delaying, if not partially, associated signals; , - an effectively delayed signal (or multiple beliefs derived therefrom, i.e. it The signal itself is derived from the (which itself may be modified) and monitor signals (or which may be a plurality of signals, -) and from which the signals themselves are derived, and the filter is a second circuit for processing (which may itself be modified by filtering) The result of its processing for noise is generally , unlike those for noise, − j − withered effectively delayed The adaptive filter which has a signal and an adaptive attenuation characteristic of 4T is controlled by a second circuit means. outputting a signal 71 for driving the transducer means; The filter operates in such a way that it selectively attenuates signal sounds over random sounds. Lt, : To be done.

第2の回路手段における処理は効果的に遅延された借り(またはそれから弓1出 された複数の信号、つまりそれから前記信号自体か引出されたものであって、か つそれ自体フィルタリングによって変更されてもよいもの)と、モニタ信け(ま たはそれから引出される複数の信号、つまりそれから1iif記信号自体か引出 されたものてあ−って、かつそれ自体フィルタリングによ−、て変更されてもよ いもの)との相互相関を含んでもよい。The processing in the second circuit means effectively delays the borrowing (or then the bow one output). a plurality of signals derived from it, that is, the signals themselves or derived therefrom; (which may itself be modified by filtering) and monitor beliefs (which may themselves be modified by filtering). or multiple signals derived from it, i.e. the signal itself or derived from it. and may itself be changed by filtering. may also include cross-correlation with

第2の回路手段における処理は効果的に遅延された信号(またはそれから引出さ れた複数の信号、っまりぞれがら前記信号自体か引出されたちのであって、かつ それ自体フィルタリングによ−)で変更されてもよいもの)と、モニタ信r;  (またはそれから引出された複数の信号、つまりそれから前記信号自体か引出さ れたものであって、かつそれ自体フィルタリングによって変更されてもよいもの )との間の相互スペクトルを計算することを含んでもよい。Processing in the second circuit means effectively derives the delayed signal (or a plurality of signals, each of which is derived from the signal itself, and (which itself may be modified by filtering) and monitor signals; (or multiple signals derived from it, i.e. from which said signal itself or and which may themselves be modified by filtering. ).

選1丁<的減衰か必要とされる領域の制御されない音に少なくとも部分的に関連 する前記信号は、選択的減衰が必要どされる領域の近くに置か第1た」!ンサか ら入手されてもよい。。Selective attenuation is at least partially related to uncontrolled sound in the required area. The signal to be first placed near the area where selective attenuation is required! Nsa? It may be obtained from .

代替的に、選択的減衰か必要とされる領域の制御されない信号に少なくとも部分 的に関連する前記信号は、トランスジューザ手段を駆動する信号(またはそれか ら引出された複数の信号、つまりそれから前記信号自体か引出されたちのであっ て、かつそれ自体フィルタリングによって変更さ第1てもよいもの)をモニタ信 号から減しることによって人手さ第1てもよい。Alternatively, selective attenuation or at least a portion of the uncontrolled signal in the required area The signal associated with the transducer means (or A plurality of signals derived from the (which may itself be modified by filtering) You can also reduce manpower first by subtracting from the number.

第1の回路手段はそれか受信した信号を実際に遅延させることによ。てぞれか受 信する信号を効果的に遅延させることか可能である。有利にこの遅延は第1の回 路手段への人力のスペクトルまたは自動相関にそれ自体応答する第1の適tL: ユニット手段によって調整され、その結果トランスジューサからモニタ信号を与 えるセンサへの伝送プロセスにおけるこの遅延プラス任意の遅延の合計は減衰さ れるへきてないノイズの相関時間より大きく、かつ減衰されるへきノイズの相関 時間より短い。これはこのシステムか短い持続期間の相互相関(つまり広帯域ラ ンダム信号)を有する/′イズを減衰することはてきないが、しかしなから長い 持続期間の相互相関を有するノイズを減衰することが可能であることを意味する 。The first circuit means either by actually delaying the received signal. Tezoreka reception It is possible to effectively delay the signal being transmitted. Advantageously, this delay is The first suitable tL is itself responsive to the spectrum or autocorrelation of human power to the road means: regulated by the unit means and thus provides a monitor signal from the transducer. The sum of this delay plus any delays in the transmission process to the sensor is attenuated. Correlation of poor noise that is larger than the correlation time of poor noise and is attenuated shorter than time. This is due to the short duration cross-correlation (i.e. broadband It is not possible to attenuate the noise that has a random signal), but it is difficult to attenuate the This means that it is possible to attenuate noise that has a cross-correlation of durations. .

第1の回路手段の効果的な遅延を14える代替のh法において、第1の回路手段 はその出力か適応フィルタに送られる1−゛フ以−1−の狭帯域フィルタを含ん でもよい。これらの狭帯域フィルタは中心周波数か消去されるへき信号音の周波 数に対応するように調整され、かつその帯域幅がこれらの信号音ノイズを含むよ うに調整されるように固定または同調可IIヒである。狭帯域フィルタは第1の 回路手段への入力のスペクトルまたは自動相関関係にそれ自体応答する第1の適 応ユニット手段によって調整される。In an alternative method of increasing the effective delay of the first circuit means by 14, the first circuit means contains a narrowband filter of 1- to 1- whose output is sent to an adaptive filter. But that's fine. These narrowband filters have a center frequency or the frequency of the signal tone being canceled. the bandwidth is adjusted to accommodate the number of signals and whose bandwidth includes these tones and noise. It can be fixed or tunable so that it can be adjusted accordingly. The narrowband filter is the first The first application is itself responsive to the spectrum or autocorrelation of the input to the circuit means. adjustment unit means.

適応フィルタはその各々かその入力とモニタ信号との間の相互相関を最小限にす ることによって少なくとも部分的に決定さ第1る特性をイ1−する1つ以上の並 列適応フィルタセクションを含むことか可能である。第1の回路手段か狭帯域フ ィルタを含むところでは、個々のフィルタ出力は適応フィルタの並列適応フィル タセクションの各々に1つ送られる。各適応フィルタセクションは係数か勾配下 降アルゴリズl、て調整される第1番1」のオーダの仔限インパルス応答であっ てもよい。The adaptive filter minimizes the cross-correlation between each of its inputs and the monitor signal. one or more sequences having a first property determined at least in part by It is possible to include a column adaptive filter section. The first circuit means or the narrowband filter Where filters are included, each filter output is a parallel adaptive filter of adaptive filters. one to each section. Each adaptive filter section has a coefficient or gradient The lowest impulse response of the order of 1 is adjusted by the descending algorithm l. It's okay.

別個のセンサか使用されて第1の回路手段−・の人力のための信号を生み出す場 合、有利にそのセンサはトランスジューサによって生み出されるノイズに不感L L:であるかまたはそれか生み出す信号に対する1〜ランスノユーサの影響か7 E子減算によって低減されるように位置決めされる。Where a separate sensor is used to generate a signal for the first circuit means--human power. advantageously, the sensor is insensitive to the noise produced by the transducer. L: is or is the influence of 1 to 7 on the signal it produces Positioned to be reduced by E child subtraction.

このシステムはヘノ1〜セソ1〜または耳防御装置に組込まれ111る。1つの システムか使用されるかまたは代替的に2つのシステムか使用されて、その結果 静められた領域は一般に一方または両方の耳を含む。This system is incorporated into a heno1~seso1~ or ear protection device111. one system is used, or alternatively two systems are used, resulting in The quieted area generally includes one or both ears.

このノステj、かヘットセットまたは耳防圓装置に組込まれた場合、モニタ信号 を与えるセンサは外耳の近くに場所法めされた点て不安定な圧力を推論するため に使用され得る(モ、轡のトランスジューサ、たとえば外耳の近くに置かれるマ イクロフォンであってもよい。第1の回路手段への人力どして信号を与えるセッ サは、ヘット゛セットの上またはその項」二近・(に置かれた1つのマイクロフ ォンまたは代替的に一方または両方のイアピースの外皮の裏面に近いものであっ てもよく、かつさらなる代替例においてセンサはこの信号を発生するために特定 的に必要とされず、信号はここに説明されるようにモニタ信号から引出される。When installed in a headset or ear protection device, the monitor signal The sensor is placed close to the outer ear to infer unstable pressure points. transducers, such as microphones placed near the outer ear. It may be an icrophone. A set for applying a signal by human power to the first circuit means. The microphone is placed on or near the headset. or alternatively near the underside of the outer skin of one or both earpieces. and in a further alternative the sensor is specific to generate this signal. is not required, the signal is derived from the monitor signal as described herein.

トランスジューサは不安定なLL力変動を発生することかできる任意の装置、た とえは拡声器であってもよい。l・ランスンユーサは一方または両方の耳の周り の領域の不安定な圧力に影響を及IJすように耳の近くに装着されてもよく、た とえばトランスジューサは一方または両方のイアピースの外皮に装着されてもよ い。A transducer is any device capable of generating unstable LL force fluctuations, such as The target may be a loudspeaker. L. lanceunyusa around one or both ears May be worn close to the ear to affect unstable pressure in the area of For example, a transducer may be attached to the outer skin of one or both earpieces. stomach.

ヘットセット るように後ろかあいた型のものであってもよい。ヘッドセラ1〜は所望の注か拡 声器を介して再生される通信ヘラ)−セットの一部であってもよい。付加的に、 一般にここに述へられた撃の効果的に遅延された適応フィルタはマイクロフォン によって拾い」二げられる背景信号音ノイズを減衰するためにマイクロフォンチ ャネルを受信する音声に組込まれてもよい。head set It may also be one with an opening at the back. Head Sera 1~ is the desired amount or expansion. It may also be part of a communication set played via a voice organ. Additionally, In general, the effectively delayed adaptive filters described here are Microphone channels are used to attenuate background signal noise picked up by may be incorporated into the audio receiving channel.

この発明は添付の図面を参照して例によって次に説明される。The invention will now be explained by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

図面 図1はこの発明の一実施例のブロック概略図である。drawing FIG. 1 is a block schematic diagram of an embodiment of the present invention.

図2はこの発明の代替の実施例のブロック概略図である。FIG. 2 is a block schematic diagram of an alternative embodiment of the invention.

図3はセンサ信号か制御されるへき領域のセンサから引出されるこの発明の一実 施例のブロック概略図である。FIG. 3 shows an example of the invention in which the sensor signal is derived from the sensor in the controlled area. FIG. 2 is a block schematic diagram of an example.

図4はセンサ信号か制御されるへき領域のセンサから引出される代替の実施例の ブロック概略図である。FIG. 4 shows an alternative embodiment in which the sensor signal is derived from a sensor in the controlled area. It is a block schematic diagram.

図5はランダムノイズのためのおよび信号音ノイズのための例の自動相互関係を 示す図である。Figure 5 shows example automatic correlations for random noise and for signal tone noise. FIG.

図6は八ツl−七ソトに組込まれたこの発明の一実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the present invention incorporated into the Yatsul-Shichisoto.

図7はヘノ1−セソ)・に組込まれたこの発明の池の実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a pond of the present invention incorporated in a heno1-seso.

図8はへッドセソトに組込まれたこの発明のさらなる実施例を示す図である。FIG. 8 shows a further embodiment of the invention incorporated into a headset.

好ましい実施例の詳細な説明 図1は領域2の音を表わす信号を生み出すセンサ!を示す。この信号3は第1の 回路手段4て遅延され、かつ結果として生しる信号は適応フィルタ5を経てトラ ンスジユーザ6に送られ、それは領域2の7−(に干渉するために音を発生ずる 。JI8i応フィルタ5の係数はJJ下に説明される適応アルゴリスムに従って 第2の回路手段26によって調整され、それは制御されるへき領域2のセンサ8 からのモニタ信号7および適応フィルタ5への入力9を使用する。第1の回路手 段4は信号3のスペクトルまたは自動相関関係に従って第1の適応ユニット手段 10によって適応される。遅延は減衰されないままで残されるへき音の相関時間 より大きく、かつ減衰さ第1るへき音の相関時間より小さいように調整さ第1る 。この遅延は何らかの周波数感応性か必要どされるところでは周波数に依存する ようにされてもよい。DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Figure 1 shows a sensor that produces a signal representing the sound in area 2! shows. This signal 3 is the first circuit means 4 and the resulting signal is traversed via an adaptive filter 5. is sent to user 6, which generates a sound to interfere with area 2's 7-( . The coefficients of the JI8i-adaptive filter 5 are determined according to the adaptive algorithm described below in JJ. The sensor 8 of the diaphragm area 2 is regulated by the second circuit means 26, which is controlled by the second circuit means 26. using the monitor signal 7 from and the input 9 to the adaptive filter 5. first circuit hand Stage 4 comprises first adaptive unit means according to the spectrum or autocorrelation of signal 3. 10. The delay is the correlation time of the crackle that is left unattenuated. Adjusted to be louder and smaller than the correlation time of the attenuated first sound. . This delay is either frequency sensitive or frequency dependent where required. It may be done as follows.

第2の回路手段26の適応アルゴリズム、はフィルタの入力とモニタ信号どの間 の相関関係を最小限にするために適応フィルタを調整する任意の!l!i応アル ゴリズムである。これらはH1互スペクトルをJJ算することを含む周波数領域 型のものであってもよいしまたは相互相関を含む時間領域型のものであってもよ い。この型の多くのアルゴリズムはライ)”ロー&スターンス(WIDROW  & 5TEARNS) ノr適応信号処理(adapjive signal  processing) Jて説明される。1つのかかる時間領域アルゴリズム を以下に説明する。The adaptive algorithm of the second circuit means 26 determines the distance between the input of the filter and the monitor signal. Adjust the adaptive filter to minimize the correlation of any! l! i response al It is a algorithm. These are frequency domain including JJ calculation of H1 alternating spectrum. It may be of the type or of the time-domain type, including cross-correlation. stomach. Many algorithms of this type are & 5TEARNS) Norr adaptive signal processing (adapjive signal processing) J. One time-domain algorithm will be explained below.

人力信号9はu (t)によって示され、かつ適応フィルタセクション5の出力 はY (t)によって示される。通常信号は遅延ユニットのn5iまたは後のい ずれかにアナログ・デジタルコンバータによって変換されたサンプリングされた デジタル形式である。入力および出力のサンプリングされたバージョンはu ( k)およびy (k)として表わされ、ここてkは時刻を表わす。信号は適応フ ィルタ5の後アナログ形式に再び変換されるであろう。出力y (k)はによっ て人力に関連つけられ、ここてb(i)はフィルタの第1番目の係数を表わす。The human signal 9 is denoted by u(t) and the output of the adaptive filter section 5 is denoted by Y(t). Normally the signal is the delay unit n5i or later The sampled signal is converted by an analog-to-digital converter into It is in digital format. The sampled versions of input and output are u ( k) and y (k), where k represents time. The signal is adaptive After filter 5 it will be converted back to analog form. The output y (k) is where b(i) represents the first coefficient of the filter.

センサ8の出力、つまりモニタ信号はw (k)であり、かつこれは2つの成分 v (k) 、制御されないノイズ、およびトランスジユーザ6による成分を含 む。The output of sensor 8, that is, the monitor signal is w (k), and this consists of two components v(k), including uncontrolled noise and components due to transuser 6. nothing.

ここてCはトランスジユーザ特性の効果を表わす。制御されるへき領域のノイズ は勾配下降アルゴリズムを使用する係数b(i)を適応することによって最小限 にされる(その派生についてはプレンティス・ホール(prentice ha ll)によって1985年に出版されたウィトロー&スターンズの「適1.コニ 信号処理Jを見られたい)。Here, C represents the effect of transuser characteristics. Separate area noise controlled is minimized by adapting the coefficients b(i) using a gradient descent algorithm. (For its derivation, see Prentice Hall. Whitlow & Stearns's “Suit 1. Coni” published in 1985 by Please see Signal Processing J).

1)+m (i) =b+ (i) −μr (k−i) w (k)てあり、 かつl)+41(1)はフィルタ係数す、(i)の次のり!新である。1) +m (i) = b + (i) -μr (k-i) w (k), And l)+41(1) is the filter coefficient S, the next number of (i)! It's new.

式r (k−i)w (k)は2つの信号l・とWとの間の相Q4相関の11じ −リ−゛・−1°ル推定値として解釈さ41. j’、4る。The formula r (ki) w (k) is the 11th phase Q4 correlation between the two signals l and W. 41. Interpreted as a -lead -1°le estimate. j'、4ru.

のよ−)/S他のJ5似値かi+J能であり、こ、二でI〈は任意の数でありi FJる3゜ この発明の1つの特に新規の特徴(,1回路f段11の広帯域−ラ、7グムノイ ズより信−J?λ)1′ズを低減する、゛とかてきる+ILカーCある。、亀ノ )特徴をこ、=で説明する。土述の適トシフ(ルタL、 /7、−)7シはフィ ルタの係数を調整−4ることによ、〕・でぞし)人力と℃−ン信号ピの間の14 ’l閏関係(正の時間の゛片′ね(こi、+4−る)をセロ(1駆動し、その結 果その2つの間の相関間1手の一因となる汀意の7ノイズを排除するための消去 ノイズか生み出されるであろう。遅延を人力信シ士に導入することによ、って、 遅延より短い相関時間を有する広帯域ノイズに対するその2つの間の相関関係( 正の時間のずれに対する)はもはや何もないであろうし、かつゆえに適応フィル タセクションは何もしないであろう。一方、遅延より著しく長い相関時間を存す る身は遅延された人力とモニタ信号との間に相互相関を依然としてイrし、かつ ゆえに適応フィルタは相関関係を排除するためにこれらを消去する傾向にあるで あろう。図58はそれらのセンサかお互いに接近しかつ広帯域ノイズを受信して いる場合の第1の回路手段への入力のモニタ信号との典Y的な相互相関を示す。)/S other J5 similar value or i + J function, and in this, I〈 is any number and i FJru 3゜ One particularly novel feature of this invention (1 circuit f-stage 11 wideband Shin-J? There is a +IL car C that reduces the λ)1' error. , Kameno )Explain the characteristics using ko and =. Dojo's fit toshifu (Ruta L, /7, -) 7shi is fi By adjusting the coefficient of ’l leap relation (positive time piece’ (this, +4-ru) is driven by 1, and its result is Elimination to eliminate random noise that contributes to the correlation between the two. Noise will be generated. By introducing a delay into the human power system, The correlation between the two for broadband noise with a correlation time shorter than the delay ( for a positive time shift) will no longer be any, and therefore the adaptive filter Tasection will do nothing. On the other hand, the correlation time is significantly longer than the delay. The system still generates a cross-correlation between the delayed human power and the monitor signal, and Therefore, adaptive filters tend to eliminate these correlations to eliminate them. Probably. Figure 58 shows that the sensors are close to each other and receive broadband noise. 2 shows a typical cross-correlation of the input to the first circuit means with the monitor signal when

図5bはそれらのセンサか狭帯域(信号音の)音を受信している場合の典梨的/ S相互相関を示す。遅延りの導入は相互相関をシフI・し、ぞの結果その起源は Dどマークされた点である。適応フィルタは起源の右側に苫しいレベルの相互相 関を41−する信号を制御油する、=どしかできないので、狭帯域fg号のみか 制御されるであろう。もしこのシステムか多くのライての組合ぜを受4ifずれ ば、ぞれはザ叉りを超える相互相関を4+するニオ]らすへてを排除し5、その 結果ずへての信号?筆をjJl:除するであろう。Figure 5b shows typical / Shows S cross-correlation. The introduction of the delay shifts the cross-correlation, so that its origin is This is the point marked D. The adaptive filter has an embarrassing level of mutual correlation on the right side of the origin. Since there is no other way to control the signal that connects the 41- It will be controlled. If this system receives a combination of many lights, If the cross-correlation exceeds the intersection by 4+, then eliminate the A signal of no result? The brush will be divided by jJl:.

47 号3は1・→ンスソコーサGからセン→ノー1によって受信さ第1tニノ fズて汚染されていない、:とかP斤望される。これはセンサjをトランスジユ ーザからの音に不感応であるように指向性にすることによって、またはそれか不 感応である。ようにそれを位置決めることによって、または入力としてトランス ジユーザ特性をとり、かつその出力かモニタ信号に対するトランスジューサが生 み出したノイズの効果を排除するために説明されたのと類似の態様てセンサ信号 からトランスジューサの効果を減じるために使用される(:J加的なフィルタを Jjえることによって達成され得る。47 No. 3 is received by Sen → No. 1 from 1. It is hoped that it will not be contaminated. This is a transducer for sensor j. by making it directional so that it is insensitive to sound from the user, or by making it insensitive to sound from the user. It is sensitive. or by positioning it as an input transformer the output of the transducer for the monitor signal. Sensor signals in a manner similar to that described to eliminate the effect of extraneous noise is used to reduce the effect of the transducer from (: J additive filter) This can be achieved by getting a job.

代替の実施例 図2は図1に類似のレイアラ1−を示すか、回路手段11に対する異なった内部 レイアウトを有する。センサlからの信号3は第1の回路手段12の1つ以上の 狭帯域フィルタに送られ、ぞの出力16は適1,1≦フィルタ14の並列適L1 .:フィルタセクションの各々に1つ送られる。並列セクションのすへての出力 は組合オっされてトランスジューサ6への駆動を形成する。適応フィルタ14の 個々の並列適応フィルタセクションの適りこ:は、モニタ信号7および狭帯域フ ィルタ出力16の各々に応答して第2の回路手段15によって達成される。第2 の回路手段は」二連の適応アルゴリズムを使用し、そのアルゴリズ1、において 並列適応フィルタセクションの各々の係数は対応する入力およびモニタ信号に? )〔っでal、こミされる。Alternative implementation FIG. 2 shows a layerer 1- similar to FIG. Has a layout. The signal 3 from the sensor l is connected to one or more of the first circuit means 12. The output 16 is sent to a narrow band filter, and the output 16 is suitable for 1, 1≦parallel suitable L1 of filter 14. .. : One is sent to each of the filter sections. All outputs of parallel sections are combined to form the drive to transducer 6. The adaptive filter 14 The application of the individual parallel adaptive filter sections is to This is accomplished by second circuit means 15 in response to each of the filter outputs 16. Second The circuit means uses two series of adaptive algorithms, in which algorithm 1, What are the coefficients of each parallel adaptive filter section on the corresponding input and monitor signals? )

第1の回路手段12の狭帯域フィルタは固定されるかまたは同調可能である。そ れらか固定されている場合、周波数において密に間隔を置かれた十分な数のフィ ルタかあり、その結果興味ある範囲内の(L意の周波数の信号音信号はそれらの うちの1つを通過するであろう。選択プロセスか発生することを許容するこの実 施例の新規の特徴をここて説明する。The narrowband filter of the first circuit means 12 may be fixed or tunable. So If they are fixed, a sufficient number of closely spaced fields in frequency , so that the tonal signals at frequencies within the range of interest are One of them will pass. This practice allows the selection process to occur. The novel features of the embodiment will now be described.

信は音ノイズか狭帯域フィルタの帯域幅より小さい帯域幅をイrするこの第1の 回路手段に送られる場合、人力の遅延さ第1た(かつゆえに移相された)ハーソ ヨンであるフィルタのうちの1つからの出力かあるであろう。センサとモニタ信 号との相互相関は長い相関時間を有するので、フィルタによ−って導入された遅 延にかかわらず、この出力はモニタ信号との相関関係(正の時間のずれに対する )を有し、かつゆえにa t*フィルタ14の対応する並列適応フィルタセクシ ョンは出力信号を生み出して(li号−音ノイズを減衰させるために適応される であろう。This first signal has a bandwidth smaller than the bandwidth of the narrowband filter. When sent to circuit means, the first (and therefore phase shifted) There will be an output from one of the filters that is positive. Sensor and monitor signals Since the cross-correlation with the signal has a long correlation time, the delay introduced by the filter Regardless of the delay, this output is correlated with the monitor signal (for positive time shifts). ), and therefore the corresponding parallel adaptive filter section of the at* filter 14 The section is adapted to produce an output signal and attenuate the li-sound noise. Will.

広帯域信号か狭帯域フィルタの帯域幅より遥かに大きい帯域幅を有するこの第1 の回路手段に送られる場合、何らかの出力は元の信号の帯域幅でフィルタの各々 で発生されるか、出力は入力の遅延されたバージョン(狭帯域フィルタの帯域幅 の逆に対応する時間によって遅延される)であり、かつ元の広帯域信号の短い相 関時間のために、この(効果的に)遅延された信号はモニタ信号とほどんと相互 相関を有さず、かつゆえに並列適応フィルタセクションはほとんど出力を発生せ ず、かつノイズは減衰されないであろう。This first signal has a bandwidth much larger than that of the narrowband filter. , the output of each of the filters is the bandwidth of the original signal. or the output is a delayed version of the input (the bandwidth of a narrowband filter ), and the short phase of the original wideband signal is delayed by a time corresponding to the inverse of Because of the connection time, this (effectively) delayed signal has little interaction with the monitor signal. uncorrelated and therefore parallel adaptive filter sections produce little output. and the noise will not be attenuated.

狭帯域フィルタは狭帯域フィルタの数を低減することによってシステムの複雑さ を最小限にするために同調可能であってもよい。減衰されるへき信号音かほんの 少ししかない場合、はんの少しの狭帯域フィルタ、各信号音につき1つをイアす ることは子丁益であるかもしれない。これはもし第1の回路手段への入力での信 号のスペクトルか信号の信号音の数および周波数を識別するためにモニタされ、 かつ狭帯域フィルタかこれらの周波数に対応するように調整されれば達成するこ とか可能である。狭帯域フィルタはその中心周波数を対応する信号音の周波数に 近く維持するために第1のal、シュニラl−13によって継続的に調整される であろう。それらの帯域幅はそれか減衰されている信号音より大きいか、しかし ながらあまりに広すぎて不十分な遅延を伴って広帯域信号を通過させることかで きないということかないことを確実にするために調整される。この処理は自動的 に行なわれる。Narrowband filters reduce system complexity by reducing the number of narrowband filters. may be tunable to minimize the Attenuated signal tone or slight If there are only a few, use a few narrowband filters, one for each signal tone. That may be Zi Dingyi. This means that if the signal at the input to the first circuit means The spectrum of the signal or the number of tones and frequency of the signal are monitored and And what can be achieved if a narrowband filter is tuned to accommodate these frequencies. It is possible. A narrowband filter sets its center frequency to the frequency of the corresponding signal tone. Continuously adjusted by the 1st al, Schnilla l-13 to maintain close Will. Their bandwidth is greater than that or the signal tone being attenuated, but However, by passing a wideband signal too wide and with insufficient delay, Adjustments are made to ensure that there are no failures. This process is automatic It will be held in

図3は制圓されるへき領域2においてとのようにセンサ信号かセンサ8から引出 され得るかを示す図である。この図において図1に示されるものと同一である回 路手段IIからの出力17はフィルタ18に送られる。このフィルタの特性は信 け17と信号7との間の伝達関数に対応するように調整される。これは第1の適 応ユニット6て使用されるフィルタc (i)と同一である。フィルタ18の出 力はモニタ信号7から減じられて等価の信号3を与える。フィルタ18の特性は 伝達関数の正確な表示としてそれを維持するために更新され得る。FIG. 3 shows that the sensor signal is extracted from the sensor 8 as in the area 2 to be controlled. FIG. In this figure, the times identical to those shown in Figure 1 are shown. The output 17 from the path means II is sent to a filter 18. The characteristics of this filter are reliable. is adjusted to correspond to the transfer function between signal 17 and signal 7. This is the first suit It is the same as filter c(i) used in response unit 6. Output of filter 18 The force is subtracted from monitor signal 7 to give an equivalent signal 3. The characteristics of the filter 18 are It can be updated to maintain it as an accurate representation of the transfer function.

図4は等価回路を示し、そこで第1の回路手段への人力およびモニタ信号は狭帯 域フィルタを使用する回路手段11のだめの同一のセンサから引出される。Figure 4 shows an equivalent circuit in which the human power and monitor signals to the first circuit means are narrow band The circuit means 11 using a filter is derived from the same sensor.

図6は耳の防御装置に組込まれたシステムを示す。外耳につき1つずつ2つのシ ステムかあり、それは電力のためのバッテリ2■を含むポータプルボックス20 に内蔵される。耳の防御装置は所望の音か妨げられないで耳に到達することを可 能にするように後ろかあいた型のものであってもよい。第1の回路手段への入力 を発生ずるセンサ1はイアピース19の外皮上に装着されたマイクロフォンであ り、かつモニタ信号を発生するセンサ8は耳に近いイアピースに内蔵されたマイ クロフォンである。トランスジューサ6はイアピースの外皮に組込まれた拡声器 である。Figure 6 shows the system incorporated into the ear protection device. Two shells, one for each outer ear. There is a stem, it has a portapu box 20 including 2 batteries for power Built-in. Ear protection devices allow the desired sound to reach the ear unhindered. It may also be of the type with an opening at the back to make it more functional. Input to the first circuit means The sensor 1 that generates the noise is a microphone mounted on the outer skin of the earpiece 19. The sensor 8 that generates the monitor signal is a microphone built into the earpiece near the ear. It's Crophon. Transducer 6 is a loudspeaker built into the outer skin of the earpiece. It is.

図7は1つのマイクロフォン22が第1の回路手段への人力を双方の回路11に 与えるために使用されるシステムを示す。FIG. 7 shows that one microphone 22 transfers power to the first circuit means to both circuits 11. Shows the system used to give.

図8は第1の回路手段への入力を与えるための別個のセンサか/jい実施例を示 し、(かつその入力は前に述へられるようにモニタ信号から引出される)。FIG. 8 shows an embodiment of a separate sensor for providing input to the first circuit means. (and its input is derived from the monitor signal as described above).

付加的な人力は着用者のための所望の通信信号を運ぶ拡声器のうちの1つまたは 各々に送られることか可能てあり、これらの信号は着用者か聴くために音に変換 されるであろう。これらの痔は回路手段+1によって影響を受けないであろう。Additional human power is provided by one of the loudspeakers or These signals are then converted into sounds for the wearer to listen to. will be done. These hemorrhoids will not be affected by circuit means +1.

ヘッドセットか通信へットセットの一部を形成する場合、マイクロフォンは着用 者の音声を受信するためにヘットセットに取付けられるであろう。この環境にお いて、a声マイクロフォンによって袷い上げられた背景の信号音ノイズを排除す るために、効果的に遅延された適応フィルタセクションを音声通信チャネルに組 込むことは望ましいかもしれない。The microphone may be worn if it forms part of a headset or communications headset. will be attached to the headset to receive the voice of the person. In this environment to eliminate background signal noise raised by the a-voice microphone. In order to effectively integrate delayed adaptive filter sections into the voice communication channel, It may be desirable to include

効果的な遅延は適しコ;フィルタリングの前、その間もしくはその後のいずれか またはその任意の組合せて遅延を信号に導入することによって達成可能であるこ とか理解されなけれはならない。このように図1ないし図3において、装置4に よって導入された遅延の幾つかまたはすへてはフィルタ5.に組込まれ得る、ま たはフィルタ5とトランスジユーザ6との間に置か1+た分離した装置によって 達成され得る。第2の回路76はもちろん応じて調整されなければならない。An effective delay is appropriate; either before, during or after filtering. or any combination thereof that can be achieved by introducing delays into the signal. It must be understood. In this way, in FIGS. 1 to 3, the device 4 Some or all of the delays introduced by the filter 5. can be incorporated into or by a separate device placed between the filter 5 and the transuser 6. can be achieved. The second circuit 76 must of course be adjusted accordingly.

2つの信号の相互相関について前述の明細書および以下の請求の範囲で言及され 、かつこの表現は以下のように規定される、すなわち2つのデジタル的にサンプ リングされた信j;r(iづおよびw(i)の相互相関(C)(ここで相互相関 されるべき2つの信号の間のずれはnである)はによって与えられ、ここてNは 任意の数であってもよく、かつ上に示されたようにnはサンプリング点の数であ り、それによって一方の信号は他方からずれる。Reference is made in the foregoing specification and in the following claims to the cross-correlation of two signals. , and this representation is defined as follows, i.e. two digitally sampled The cross-correlation (C) of the ringed signals j; r(i and w(i) (where the cross-correlation The deviation between the two signals to be determined is n) is given by, where N is may be any number, and n is the number of sampling points as shown above. , thereby shifting one signal from the other.

〜) ド\ 二 へ q〕 補正書の与(7(翻訳文)提出書(特許法第184条の8)平成 4年 8月] 9[〕~) Do\ To 2 q〕 Submission of amendment (7 (translation) submission (Patent Law Article 184-8) August 1992) 9 []

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.領域(静かな領域)に影響を及ぼすノイズのランダム内容よりも信号音内容 を一層減衰するための活性制御システムであって、 −信号音ノイズに干渉して信号音ノイズの少なくとも部分的消去を生み出す音を 静かな領域で発生して、それによってその領域におけるランダムノイズよりも信 号音ノイズを一層減衰するためのトランスジユーサ手段と、−その領域の残余( 減衰された)ノイズに関連する第1の信号を与える静かな領域の少なくとも1つ の第1のセンサと、 −選択的減衰がなければその領域に影響を及ぼすであろうノイズに少なくとも部 分的に関連する第2の信号を与える少なくとも1つの第2のセンサと、−第1お よび第2の信号(またはそれから引出された信号)を処理し、その処理は信号音 ノイズに対するものとランダムノイズに対するものとでは一般に異なる信号処理 手段と、 −少なくとも第2の信号から引出される信号が供給され、かつ処理手段によって 制御される適応特性を有し、かつトランスジューサ手段を駆動するための信号を 生み出す適応フィルタと、さらに −第2のセンサとトランスジューサとの間の信号経路に効果的な遅延を導入する ための手段とを含む、活性制御システム。 2.遅延は適応フィルタに供給されるべき信号に与えられる、請求項1に記載の 活性制御システム。 3.遅延は適応フィルタに組込まれる、請求項1に記載の活性制御システム。 4.遅延はトランスジューサ手段を駆動するために与えられるべき信号に与えら れる、請求項1に記載の活性制御システム。 5.処理手段は第1の信号またはそれから引出された僧号の適応フィルタに与え られた信号(またはそれから引出された信号、つまりそれから適応フィルタに与 えられた前記信号が引出され、かっそれ自体フィルタリングによって変更されて もよいもの)との相互相関を生み出す機能を果たす、請求項1ないし4のいずれ かに記載の活性制御システム。 6.処理手段は第1の信号またはそれから引出された信号の適応フィルタに与え られた信号(またはそれから引出された信号、つまりそれから適応フィルタに与 えられた前記信号が引出され、かつそれ自体フィルタリングによって変更されて もよいもの)との相互相関を生み出す機能を果たす、請求項1ないし4のいずれ か1つに記載の活性制御システム。 7.前記第2のセンサは前記静かな領域にある、前述の請求項のいずれかに記載 の活性制御システム。 8.第1および第2のセンサは同一である、請求項1ないし6のいずれかに記載 の活性制御システム。9.効果的遅延プラストランスジューサから第1のセン サへの音響遅延は減衰されるべきでないノイズの相関時間より大きい、前述の請 求項のいずれかに記載の活性制御システム。 10.効果的遅延は減衰されるべき信号音周波数以外の周波数で信号を消去する ために適応される狭帯域フィルタの使用によって実現される、前述の請求項のい ずれかに記載の活性制御システム。 11.1組の並列の狭帯域フィルタが使用される、請求項10に記載の活性制御 システム。 12.適応フィルタはフィルタに供給される信号と第1のセンサからの信号との 間の相互相関を最小限にするように配列される、前述の請求項のいずれかに記載 の活性制御システム。 13.第2のセンサはトランスジューサからの音によって影響を受けない領域に 置かれる、前述の請求項のいずれかに記載の活性制御システム。 14.適応フィルタに与えられる信号は第2の信号(またはそのために引出され る信号)のトランスジューサに供給される信号(またはそれから引出される信号 つまりそれからそれが引出されるもの)または第1の信号(またはそれから引出 される信号)との組合せを使用することによってトランスジューサに対して不感 応にされる、前述の請求項のいずれかに記載の活性制御システム。 15.ヘッドセット、ヘッドフォンまたは耳防御装置に嵌合されるおよびその一 部を形成する場合の、前述の請求項のいずれかに記載の活性制御システム。 16.別個の制御システムが耳を覆う装置の各々に与えられる、請求項15に記 載の組合せ。 17.センサはヘッドセットのヘッドバンド上またはトランスジューサハウジン グの外側に位置決められたマイクロフォンである、請求項15または16に記載 の組合せ。 18.各耳に対して第1および第2のセンサは同一である、請求項15、16ま たは17に記載の組合せ。 19.トランスジューサは使用されるとき着用者の耳に接近するように装着され る、請求項15ないし18のいずれかに記載の組合せ。 20.各トランスジューサは耳を取囲む外皮によって形成される閉じられた空洞 に装着される、請求項15ないし18のいずれかに記載の組合せ。 21.外皮の材料特性はある周波数範囲において音の伝達を高めるように選択さ れる、請求項20に記載の組合せ。 22.相互相関は単一のサンプルにわたって、または多数のサンプルにわたって 直接または回帰的に計算される、請求項5ないし21のいずれかに記載の活性制 御システム。 23.添付の図面を参照してここに説明されるように、かつ添付の図面に例示さ れるように実質的に動作するように制御されて配列されかっ適応された活性制御 システム。 24.添付の図面を参照してここに明されるように、かつ添付の図面に例示され るように実質的に動作するように制御されて配列されかっ適応された耳の防御装 値。[Claims] 1. Signal tone content rather than random content of noise affecting areas (quiet areas) An activation control system for further attenuating - a sound that interferes with the signal tone noise and produces at least a partial cancellation of the signal tone noise; occurs in a quiet region, making it more believable than random noise in that region. transducer means for further attenuating the signal noise; - the remainder of the area ( at least one of the quiet regions providing a first signal associated with the noise (attenuated); a first sensor of - at least a portion of the noise that would otherwise affect the area without selective attenuation; - at least one second sensor providing a second signal that is related to the first and second signals; and a second signal (or a signal derived therefrom), the processing being a signal tone. Signal processing for noise and random noise are generally different. means and - a signal derived from at least a second signal is provided and by the processing means; having adaptive characteristics to be controlled and a signal for driving the transducer means; The adaptive filter that generates and further - Introducing an effective delay in the signal path between the second sensor and the transducer an activation control system comprising means for; 2. 2. A method according to claim 1, wherein the delay is applied to the signal to be fed to the adaptive filter. Activation control system. 3. The activation control system of claim 1, wherein the delay is incorporated into an adaptive filter. 4. The delay is applied to the signal to be applied to drive the transducer means. The activation control system according to claim 1. 5. The processing means apply an adaptive filter to the first signal or to a signal derived therefrom. (or a signal derived from it, i.e., from which it is fed to an adaptive filter. The obtained signal is extracted and itself modified by filtering. Any one of claims 1 to 4, which performs the function of creating a cross-correlation with The activity control system described in Crab. 6. The processing means applies an adaptive filter to the first signal or a signal derived therefrom. (or a signal derived from it, i.e., from which it is fed to an adaptive filter. The obtained signal is derived and itself modified by filtering. Any one of claims 1 to 4, which performs the function of creating a cross-correlation with The activation control system according to any one of the above. 7. 6. The method according to any of the preceding claims, wherein the second sensor is in the quiet area. activation control system. 8. 7. According to any of claims 1 to 6, the first and second sensors are the same. activation control system. 9. Effective delay plus transducer to first sensor The acoustic delay to the sensor is greater than the correlation time of the noise that should not be attenuated. The activation control system according to any one of the claims. 10. Effective delay cancels signals at frequencies other than the tone frequency to be attenuated The embodiment of the preceding claim is realized by the use of a narrowband filter adapted for The activation control system according to any one of the above. 11.Activity control according to claim 10, wherein a set of parallel narrowband filters is used. system. 12. The adaptive filter combines the signal supplied to the filter with the signal from the first sensor. as claimed in any of the preceding claims, arranged so as to minimize the cross-correlation between activation control system. 13. The second sensor is placed in an area unaffected by the sound from the transducer. An activation control system according to any of the preceding claims, wherein: 14. The signal applied to the adaptive filter is the second signal (or signal fed to (or derived from) a transducer i.e. from which it is derived) or the first signal (or from which it is derived) insensitivity to the transducer by using a combination of An activation control system according to any of the preceding claims, adapted to the above claims. 15. Fitted into and part of a headset, headphones or ear protection device An activation control system according to any of the preceding claims, when forming a part. 16. 16. A separate control system as claimed in claim 15, wherein a separate control system is provided for each of the ear covering devices. Combinations listed. 17. The sensor is located on the headband of the headset or in the transducer housing. 17. The microphone according to claim 15 or 16, wherein the microphone is positioned outside the microphone. A combination of 18. Claims 15, 16 or 16, wherein for each ear the first and second sensors are the same. or the combination described in 17. 19. The transducer is placed close to the wearer's ear when in use. 19. The combination according to any one of claims 15 to 18. 20. Each transducer is a closed cavity formed by the outer skin that surrounds the ear. 19. A combination according to any one of claims 15 to 18, wherein the combination is mounted on. 21. The material properties of the skin are selected to enhance sound transmission in certain frequency ranges. 21. The combination according to claim 20. 22. Cross-correlations can be performed across a single sample or across many samples. The activation control according to any one of claims 5 to 21, which is calculated directly or recursively. control system. 23. As described herein with reference to and illustrated in the accompanying drawings Adapted activation control that is controlled and arranged to operate substantially system. 24. As set forth herein with reference to and illustrated in the accompanying drawings. Ear protection gear adapted to operate in a controlled manner to substantially value.
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