(57)【要約】【課題】実際的な音声再生環境が騒音環境であっても、聴取対象の音声を明瞭に聴取することができるようにする。【解決手段】ノイズを収音するための第１の音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号からノイズキャンセル用音声信号を生成し、ノイズキャンセル用音声信号を、電気−音響変換手段で音響再生して、ノイズと音響的に合成するようにするノイズキャンセル処理系を備える。音声強調手段４２は、第２の音響−電気変換手段で収音した音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する。制御手段４４は、音声強調手段４２からの聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、合成手段１６に供給して、ノイズキャンセル音声信号と合成するように制御する。合成手段は、その合成信号を電気−音響変換手段に供給して、音響再生する。【選択図】図１
2010011117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズを収音するための第１の音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号から、前記ノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルするようにするためのノイズキャンセル用音声信号を生成し、前記ノイズキャンセル用音声信号を、電気−音響変換手段で音響再生して、前記ノイズと音響的に合成するようにするノイズキャンセル処理系と、
聴取しようとする音声信号を収音するための第２の音響−電気変換手段と、
前記第２の音響−電気変換手段で収音した音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する音声強調手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、前記ノイズキャンセル音声信号と合成し、その合成信号を前記電気−音響変換手段に供給する合成手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、前記合成手段に供給するように制御する制御手段と、
を備えるノイズ低減音声再生装置。
【請求項２】
ノイズを収音するための音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号から、前記ノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルするようにするためのノイズキャンセル用音声信号を生成するノイズキャンセル用音声信号生成手段と、
前記ノイズキャンセル音声信号を音響再生して前記ノイズと音響的に合成するようにする電気−音響変換手段と、
前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からの音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する音声強調手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、前記ノイズキャンセル音声信号と合成し、その合成信号を前記電気−音響変換手段に供給する合成手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、前記合成手段に供給するように制御する制御手段と、
を備えるノイズ低減音声再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記第１の音響−電気変換手段と、前記第２の音響−電気変換手段とは、共通の１個の音響−電気変換手段からなる
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を聴取する区間を指定する操作入力を受け付ける操作入力手段を備え、
前記制御手段は、前記操作入力手段を通じた前記操作入力に基づいて前記制御信号を生成し、前記操作入力で指定された区間でのみ、前記強調された音声信号を、前記合成手段に供給するように制御する
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記音声強調手段は、前記第２の音響−電気変換手段で収音されたノイズを含む前記音声信号のパワースペクトルから、予め記憶部に記憶されているノイズのパワースペクトルを差し引くことで、前記聴取対象の音声成分を強調する手段からなる
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項６】
請求項２に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記音声強調手段は、前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からの音声信号のパワースペクトルから、予め記憶部に記憶されているノイズのパワースペクトルを差し引くことで、前記聴取対象の音声成分を強調する手段からなる
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項７】
請求項５に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記第２の音響−電気変換手段で収音された前記音声信号から前記ノイズのパワースペクトル成分を取得して、前記記憶部に予め記憶する手段を備える
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項８】
請求項６に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からの音声信号から前記ノイズのパワースペクトル成分を取得して、前記記憶部に予め記憶する手段を備える
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項９】
請求項５に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を聴取する区間を指定する操作入力を受け付ける操作入力手段を備え、
前記制御手段は、前記操作入力手段を通じた前記操作入力で指定された区間のうちの最初の一部区間で、前記第２の音響−電気変換手段で収音された前記音声信号から前記ノイズのパワースペクトル成分を取得して、前記記憶部に予め記憶し、前記指定された区間のうちの前記最初の一部区間の後の区間で、前記記憶部に記憶されているノイズのパワースペクトルを前記第２の音響−電気変換手段で収音されたノイズを含む前記音声信号のパワースペクトルから差し引くことで、前記聴取対象の音声成分を強調し、前記強調された音声信号を、前記最初の一部区間の後の区間で、前記合成手段に供給するように制御する
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項１０】
請求項６に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を聴取する区間を指定する操作入力を受け付ける操作入力手段を備え、
前記制御手段は、前記操作入力手段を通じた前記操作入力で指定された区間のうちの最初の一部区間で、前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からの前記音声信号から前記ノイズのパワースペクトル成分を取得して、前記記憶部に予め記憶し、前記指定された区間のうちの前記最初の一部区間の後の区間で、前記記憶部に記憶されているノイズのパワースペクトルを前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からのノイズを含む前記音声信号のパワースペクトルから差し引くことで、前記聴取対象の音声成分を強調し、前記強調された音声信号を、前記最初の一部区間の後の区間で、前記合成手段に供給するように制御する
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項１１】
前記電気−音響変換手段として、左耳用および右耳用とが設けられるヘッドホンからなる請求項３に記載のノイズ低減音声再生装置であって、
前記共通の１個の音響−電気変換手段は、左耳用および右耳用のヘッドホン筐体の外部の音声を収音するように、２個設けられると共に、前記ノイズキャンセル処理系と、前記合成手段とが、前記左耳用および右耳用にそれぞれ設けられ、
前記音声強調手段は、前記左耳用および右耳用の音響−電気変換手段からの音声信号の一方または両方が供給される共通の１個とされる
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記共通の１個の音声強調手段は、
前記左耳用の音響−電気変換手段からの音声信号および右耳用の音響−電気変換手段からの音声信号のそれぞれを複数の周波数帯域の信号に分割する手段と、
前記左耳用および前記右耳用の音声信号の複数の周波数帯域の信号の、同じ周波数帯域の信号同士の位相差を検出し、所定の位相差を呈する周波数帯域の信号のゲインを上げることにより、音声強調を行なうゲイン制御手段と、
前記ゲイン制御手段でゲイン制御した前記複数の周波数帯域の信号を合成して、合成した信号を前記音声強調した信号として、左耳用および右耳用の前記ノイズキャンセル音声と合成する信号とする手段と、
を備えるノイズ低減音声再生装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載のノイズ低減音声再生装置において、
前記共通の１個の音声強調手段は、
前記左耳用の音響−電気変換手段からの音声信号および右耳用の音響−電気変換手段からの音声信号の一方の音声信号または両者の合成信号のパワースペクトルから、予め記憶部に記憶されているノイズのパワースペクトルを差し引くことで、前記聴取対象の音声成分を強調する手段からなる
ノイズ低減音声再生装置。
【請求項１４】
ノイズキャンセル処理系が、ノイズを収音するための第１の音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号から、前記ノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルするようにするためのノイズキャンセル用音声信号を生成し、前記ノイズキャンセル音声信号を、電気−音響変換手段で音響再生して、前記ノイズと音響的に合成するようにするノイズキャンセル処理工程と、
音声強調手段が、聴取しようとする音声信号を収音するための第２の音響−電気変換手段で収音した音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する音声強調工程と、
合成手段が、前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、前記ノイズキャンセル音声信号と合成し、その合成信号を前記電気−音響変換手段に供給する合成工程と、
制御手段が、前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、前記合成手段に供給するように制御する制御工程と、
を備えるノイズ低減音声再生方法。
【請求項１５】
ノイズキャンセル用音声信号生成手段が、ノイズを収音するための音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号から、前記ノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルするようにするためのノイズキャンセル用音声信号を生成するノイズキャンセル用音声信号生成工程と、
電気−音響変換手段が、前記ノイズキャンセル音声信号を音響再生して前記ノイズと音響的に合成するようにする音響再生工程と、
音声強調手段が、前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からの音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する音声強調工程と、
合成手段が、前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、前記ノイズキャンセル音声信号と合成し、その合成信号を前記電気−音響変換手段に供給する合成工程と、
制御手段が、前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、前記合成手段に供給するように制御する制御工程と、
を備えるノイズ低減音声再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ノイズ環境下においても聴取対象の音声を聞き取り易く再生することができるノイズ低減音声再生装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノイズを押さえて音声強調を行なうことにより、音声の明瞭度向上を図る手法としてノイズリダクション（Ｎｏｉｓｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ノイズ低減）手法が提案されている。この明細書では、ノイズリダクションを、以下、ＮＲと略称する。
【０００３】
例えば、ヘッドホンを装着したままでユーザ同士が会話をすることができるヘッドホンシステムや、補聴器または補聴機能（外部モニター機能）を持つイヤホンシステムにおいては、図２５（Ａ）に示すようにシステム構成が考えられる。
【０００４】
すなわち、例えば図示は省略するが、遮音性が強く、脱着が面倒なイヤーマフなどのヘッドホン筐体（左耳用および右耳用）の外側に、音響−電気変換器の例としてのマイクロホン１Ｌ、１Ｒを取り付ける。そして、このマイクロホン１Ｌ，１Ｒで収音した音声信号をマイクロホンアンプ（以下、単にマイクアンプという）２で増幅した後、Ａ／Ｄコンバータ３にて、デジタル音声信号に変換し、ＮＲ処理部４に供給する。
【０００５】
ＮＲ処理部４においては、デジタル音声信号についてＮＲ処理を行なって、ノイズを低減して音声強調を行なう。音声強調されたデジタル音声信号は、Ｄ／Ａコンバータ５において、アナログ音声信号に戻され、パワーアンプ６を通じてスピーカあるいはヘッドホンドライバユニットに供給されて、音響再生される。
【０００６】
ＮＲ処理部４におけるＮＲ処理としては、例えば非特許文献１に記載されているスペクトル引き算法（以下、ＳＳ法と略称する）を用いることができ、図２５（Ａ）のシステム構成は、図２５（Ｂ）に示すように書き換えることができる。すなわち、ＮＲ処理部４は、ＳＳ法処理部４Ａと、ミュージカルノイズ除去フィルタ４Ｂとで置き換えられる。
【０００７】
ＳＳ法は、ノイズが付加されている音声信号のパワースペクトルから、別途推定したノイズのパワースペクトルを差し引き、そのパワースペクトルをフーリエ逆変換することで、ノイズを除去した音声信号を復元するものである。
【０００８】
差し引くノイズのパワースペクトルは、予め推定されて、記憶部に記憶される。例えば聴取対象の音声の無音区間において、マイクロホン１Ｌ，１Ｒで収音した音声を推定ノイズとして記憶部に記憶することができる。
【０００９】
この推定されるノイズのパワースペクトルが、適切なものであれば、ノイズ低減効果は大きい。そして、差し引くノイズのパワースペクトルとして想定されるノイズが、定常的なノイズであれば、このＳＳ法によりノイズ低減されて、聴取対象の音声成分のみが強調されることになる。このＳＳ法は、非常にシンプルなアルゴリズムであるにも拘らず、非常に高い雑音除去効果が得られる。
【００１０】
なお、ＳＳ法を用いた場合には、ミュージカルノイズと呼ばれる位相情報の欠落によるノイズが発生するため、このミュージカルノイズの除去フィルタ４Ｂを、ＳＳ法処理部４Ａの後段に設ける構成とすると良い。このミュージカルノイズの除去に関しては、非特許文献２に記載されている。
【００１１】
上記の非特許文献および参考となる特許文献は、次の通りである。
【非特許文献１】「ＭＡＴＬＡＢマルチメディア信号処理  下  音声・画像・通信」  池原雅章、島村徹也、真田幸俊共著、培風館発行、ｐ６７−７４
【非特許文献１】「モルフォロジー処理を用いたスペクトルサブトラクションにおけるミュージックノイズ除去」斗澤秀亮、野村行弘、山下哲孝、呂建明、関屋大雄、谷萩隆嗣  千葉大学大学院自然研究科  第１８回  回路とシステム  軽井沢ワークショップ  ２００５年４月２５−２６日
【特許文献１】特開２００８−１２２７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、ＮＲ処理は、音声信号の実際的な音声再生環境におけるノイズをキャンセルする技術ではなく、音声信号についての信号処理により、計算機上でノイズ低減効果を得ようとするものである。
【００１３】
本来は、ユーザにとってＮＲ処理後の音声は、聞き取り易くなるはずである。しかし、実際的な音声再生環境が騒音下である場合には、ＮＲ処理後の音声信号自体が、騒音に埋もれてしまって、音声内容が不明瞭になって、聞き取れない状態になる場合がある。
【００１４】
この発明は、以上の点にかんがみ、実際的な音声再生環境が騒音環境であっても、聴取対象の音声を明瞭に聴取することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、
ノイズを収音するための第１の音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号から、前記ノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルするようにするためのノイズキャンセル用音声信号を生成し、前記ノイズキャンセル用音声信号を、電気−音響変換手段で音響再生して、前記ノイズと音響的に合成するようにするノイズキャンセル処理系と、
聴取しようとする音声信号を収音するための第２の音響−電気変換手段と、
前記第２の音響−電気変換手段で収音した音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する音声強調手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、前記ノイズキャンセル音声信号と合成し、その合成信号を前記電気−音響変換手段に供給する合成手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、前記合成手段に供給するように制御する制御手段と、
を備えるノイズ低減音声再生装置を提供する。
【００１６】
上記の請求項１の発明によれば、ノイズキャンセル処理系により、実際の音声再生環境におけるノイズがキャンセルあるいは低減される。しかし、その際に聴取対象の音声信号も同時に低減される。
【００１７】
一方、聴取対象の音声成分は、音声強調手段により強調された後、ノイズキャンセル用音声信号に合成されて電気−音響変換手段に供給される。したがって、ノイズキャンセル処理系により低減されてしまった聴取対象の音声信号に、音声強調手段で強調された聴取対象の音声信号が合成されることになり、聴取者には、その合成音が聞こえるようになる。このため、聴取対象の音声信号は、明瞭度が向上し、聞き取り易い音声としてさせる。
【００１８】
また、請求項２の発明は、
ノイズを収音するための音響−電気変換手段で収音して得たノイズの音声信号から、前記ノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルするようにするためのノイズキャンセル用音声信号を生成するノイズキャンセル用音声信号生成手段と、
前記ノイズキャンセル音声信号を音響再生して前記ノイズと音響的に合成するようにする電気−音響変換手段と、
前記ノイズキャンセル用音声信号生成手段からの音声信号のうち、聴取対象の音声成分を強調する音声強調手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、前記ノイズキャンセル音声信号と合成し、その合成信号を前記電気−音響変換手段に供給する合成手段と、
前記音声強調手段からの前記聴取対象の音声成分が強調された音声信号を、制御信号に基づく区間でのみ、前記合成手段に供給するように制御する制御手段と、
を備えるノイズ低減音声再生装置を提供する。
【００１９】
上記の請求項１の発明によれば、ノイズキャンセル処理系により、実際の音声再生環境におけるノイズがキャンセルあるいは低減される。その際に聴取対象の音声信号も同時に低減される。
【００２０】
しかし、ノイズキャンセル用音声信号のうちの聴取対象の音声成分は、音声強調手段により強調された後、ノイズキャンセル用音声信号に合成されて電気−音響変換手段に供給される。したがって、ノイズキャンセル処理系により低減されてしまった聴取対象の音声信号に、音声強調手段で強調された聴取対象の音声信号が合成されることになり、聴取者には、その合成音が聞こえるようになる。このため、聴取対象の音声信号は、明瞭度が向上し、聞き取り易い音声としてさせる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、ノイズキャンセル処理系により低減されてしまった聴取対象の音声信号に、音声強調手段で強調された聴取対象の音声信号が合成されることになり、聴取者には、その合成音が聞こえるようになる。このため、聴取対象の音声信号は、明瞭度が向上し、聞き取り易い音声としてさせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明によるノイズ低減音声再生装置および方法の幾つかの実施形態を、図を参照しながら説明する。
【００２３】
この発明においては、上述したＮＲ機能に加えて、ノイズキャンセリング手法により実際的な音声再生環境でのノイズ低減を図ることで、トータルとして、音響−電気変換手段（マイクロホン）で収音する聴取対象の音声の明瞭度を向上させるものである。
【００２４】
ここで、ノイズキャンセリング（Ｎｏｉｓｅ  Ｃａｎｃｅｌｌｉｎｇ；以下、ＮＣと略称する）手法について言及する。このＮＣ手法は、音声聴取空間においてマイクロホンで収音して得たノイズから、ノイズキャンセル用音声信号を生成し、このノイズキャンセル用音声信号をノイズと音響的に合成することで当該ノイズをキャンセルする手法である。これは、騒音空間の中で必要な音は残し、不必要な音は消すという技法である。
【００２５】
ＮＣ機能は、ＮＲ機能とは似て非なるもので、ＮＲは信号処理により計算機上においてノイズ低減効果を得るものであるが、ＮＣはあくまで物理的な空間において、入力音声信号とおよそ逆の波形の信号を生成してノイズキャンセルするものである。以下の説明においては、ＮＲとＮＣとをこのように区別するものとする。
【００２６】
＜ＮＣシステムの説明＞
この発明によるノイズ低減音声再生装置の実施形態を説明する前に、ＮＣシステムについて説明する。ＮＣシステムには、フィードバック方式とフィードフォワード方式とがある。なお、このＮＣシステムについての参考文献としては、特許文献１（特開２００８−１２２７２９号公報）が挙げられる。
【００２７】
［フィードバック方式のＮＣシステム］
まず、フィードバック方式のＮＣシステムについて説明する。図２は、このフィードバック方式のＮＣ機能を搭載したヘッドホン装置の構成例を示すブロック図である。
【００２８】
図１においては、説明の簡単のため、ヘッドホン装置のリスナ（聴取者）１１の右耳側の部分のみについての構成を示している。これは、後述するフィードフォワード方式のＮＣシステムを説明する場合も同様である。なお、左耳側の部分も同様に構成されるのは言うまでもない。
【００２９】
図２では、リスナ１１が実施形態のヘッドホン装置を装着したことにより、リスナ１１の右耳が右耳用ヘッドホン筐体（ハウジング部）１２により覆われている状態を示している。ヘッドホン筐体１２の内側には、電気信号である音声信号を音響再生する電気−音響変換手段としてのヘッドホンドライバーユニット（以下、ヘッドホンヘッドホンドライバーという）１３が設けられている。
【００３０】
そして、音声信号入力端１４を通じた、例えば音楽信号がイコライザ回路１５および加算回路１６を通じてパワーアンプ１７に供給され、このパワーアンプ１７を通じた音楽信号がヘッドホンドライバー１３に供給されて、音響再生される。これにより、リスナ１１の右耳に対して音楽信号の再生音が放音される。
【００３１】
音声信号入力端１４は、携帯型音楽再生装置のヘッドホンジャックに差し込まれるヘッドホンプラグから構成されるものである。このＮＣシステムにおいては、音声信号入力端１４と、左右の耳用のヘッドホンドライバー１３との間の音声信号伝送路中には、イコライザ回路１５、加算回路１６、パワーアンプ１７の他、ＮＣ機能部２０が設けられる。
【００３２】
このＮＣ機能部２０は、音響−電気変換手段としてのマイクロホン２１、マイクロホンアンプ２２、ノイズ低減用のフィルタ回路２３などを備える。
【００３３】
図示は省略するが、このＮＣ機能部２０と、ヘッドホンドライバー１３、マイクロホン２１、また、音声信号入力端１４を構成するヘッドホンプラグとの間は、接続ケーブルで接続されている。２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、ヘッドホン装置に対して接続ケーブルが接続される接続端子部である。
【００３４】
この図２の例のＮＣシステムでは、リスナ１１の音楽聴取環境において、ヘッドホン筐体１２の外のノイズ源１８から、ヘッドホン筐体１２内のリスナ１１の音楽聴取位置に入り込むノイズをフィードバック方式で低減する。これにより、リスナ１１は、音楽を良好な環境で聴取することができるようにされる。
【００３５】
フィードバック方式のＮＣシステムにおいては、リスナ１１の音楽聴取位置であるところの、ノイズとノイズキャンセル用音声信号の音響再生音とを合成する音響合成位置（ノイズキャンセルポイントＰｃ）でのノイズをマイクロホン２１で収音するものである。
【００３６】
したがって、このフィードバック方式のＮＣシステムにおいては、ノイズ収音用のマイクロホン２１は、ヘッドホン筐体（ハウジング部）１２の内側となるノイズキャンセルポイントＰｃに設けられる。このマイクロホン２１の位置の音が制御点となるため、ノイズ減衰効果を考慮し、ノイズキャンセルポイントＰｃは、通常耳に近い位置、つまりヘッドホンドライバー１３の振動板前面とされ、この位置に、マイクロホン２１が設けられる。
【００３７】
そして、ＮＣシステムにおいては、そのマイクロホン２１で収音したノイズの逆相成分を、ノイズキャンセル用音声信号生成部（以下、ＮＣ用音声信号生成部という）で、ノイズキャンセル用音声信号（以下、ＮＣ用音声信号）として生成する。そして、その生成したＮＣ用音声信号をヘッドホンドライバー１１に供給して音響再生することで、外部からヘッドホン筐体２内に入ってきたノイズを低減させる。
【００３８】
ここで、ノイズ源１８におけるノイズと、ヘッドホン筐体１２内に入り込んだノイズ１８´とは同じ特性ではない。しかし、フィードバック方式のＮＣシステムにおいては、ヘッドホン筐体１８内に入り込んだノイズ１８´、すなわち、低減対象のノイズ１８´を、マイクロホン２１で収音することになる。
【００３９】
したがって、フィードバック方式では、ＮＣ用音声信号生成部は、マイクロホン２１によりノイズキャンセルポイントＰｃで収音したノイズ１８´をキャンセルするように、前記ノイズ１８´の逆相成分を生成すればよい。
【００４０】
図２の例では、フィードバック方式のＮＣ用音声信号生成部として、デジタルフィルタ回路２３を用いる。この実施形態では、フィードバック方式でＮＣ用音声信号を生成するので、デジタルフィルタ回路２３は、以下、ＦＢフィルタ回路２３と称することとする。
【００４１】
ＦＢフィルタ回路２３は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２３２と、その前段に設けられるＡ／Ｄ変換回路２３１と、その後段に設けられるＤ／Ａ変換回路２３３とで構成される。
【００４２】
マイクロホン２１で収音された得られたアナログ音声信号は、マイクアンプ２２を通じてＦＢフィルタ回路２３に供給され、Ａ／Ｄ変換回路２３１によりデジタル音声信号に変換される。そして、そのデジタル音声信号がＤＳＰ２３２に供給される。
【００４３】
ＤＳＰ２３２には、フィードバック方式のデジタルＮＣ用音声信号を生成するためのデジタルフィルタが構成される。このデジタルフィルタは、これに入力されるデジタル音声信号から、これに設定されるパラメータとしてのフィルタ係数に応じた特性の前記デジタルＮＣ用音声信号を生成する。ＤＳＰ２３２のデジタルフィルタに設定されるフィルタ係数は、予め、所定のフィルタ係数が設定されるようにされる。
【００４４】
しかし、例えば、実際的な複数種の再生音響環境に応じたフィルタ係数をメモリに記憶しておき、ユーザが、そのときの再生音響環境に応じてメモリから選択して、デジタルフィルタに設定するようにしてもよい。
【００４５】
そして、ＤＳＰ２３２で生成されたデジタルＮＣ用音声信号は、Ｄ／Ａ変換回路２３３においてアナログＮＣ用音声信号に変換される。そして、このアナログＮＣ用音声信号が、ＦＢフィルタ回路２３の出力信号として加算回路１６に供給される。
【００４６】
この加算回路１６には、ヘッドホンによりリスナ１１が聴取したいとされる入力音声信号（音楽信号など）Ｓが、音声信号入力端１４を通じ、イコライザ回路１５を通じて供給される。イコライザ回路１５は、入力音声信号の音特補正を行なう。
【００４７】
加算回路１６の加算結果の音声信号は、パワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給されて、音響再生される。この音響再生されてヘッドホンドライバー１３により放音される音声には、ＦＢフィルタ２３において生成されたＮＣ用音声信号による音響再生成分が含まれる。このヘッドホンドライバー１３で音響再生された放音された音声のうちの、ＮＣ用音声信号による音響再生成分とノイズ１８´とが、音響合成されることにより、ノイズキャンセルポイントＰｃでは、ノイズ１８´が低減（キャンセル）される。
【００４８】
以上説明したフィードバック方式のＮＣシステムのノイズキャンセリング動作について、伝達関数を用いて、図３を参照しながら説明する。
【００４９】
すなわち、図２に示したブロック図に対応して、各部をその伝達関数を用いて表したブロック図を図３に示す。この図３において、Ａはパワーアンプ１７の伝達関数、Ｄはヘッドホンドライバー１３の伝達関数、Ｍはマイクロホン２１およびマイクアンプ２２の部分に対応する伝達関数、−βはフィードバックのために設計されたフィルタの伝達関数である。また、Ｈはヘッドホンドライバー１３からマイクロホン２１までの空間の伝達関数、Ｅは聴取目的の音声信号Ｓにかけられるイコライザの伝達関数である。上記の各伝達関数は複素表現されているものとする。
【００５０】
また、図３において、Ｎは外部のノイズ源からヘッドホン筐体１２内のマイクロホン２１位置近辺に侵入してきたノイズであり、Ｐはリスナ１１の耳に届く音圧である。なお、外部ノイズがヘッドホン筐体１２内に伝わってくる原因としては、例えばイヤーパッド部の隙間から音圧として漏れてくる場合や、ヘッドホン筐体１２が音圧を受けて振動した結果としてヘッドホン筐体１２内部に音が伝わる場合などが考えられる。
【００５１】
この図３のように表したとき、図３のブロックは、図４の（式１）で表現することができる。そして、この（式１）において、ノイズＮに着目すると、ノイズＮは、１／（１＋ＡＤＨＭβ）に減衰していることが分かる。ただし、（式１）の系がノイズ低減対象周波数帯域にて、ノイズキャンセリング機構として安定して動作するためには、図４の（式２）が成立している必要がある。
【００５２】
一般的には、フィードバック方式のＮＣシステムにおける各伝達関数の積の絶対値が１以上（１≪｜ＡＤＨＭβ｜）であること、また古典制御理論におけるナイキスト（Ｎｙｑｕｉｓｔ）の安定性判別と合わせて、図４の（式２）に関する系の安定性は、以下のように解釈できる。
【００５３】
図３において、ノイズＮに関わるループ部分（マイクロホン２１からヘッドホンドライバー１３までのループ部分）中の１箇所を切断して、伝達関数（−ＡＤＨＭβ）の「オープンループ」を考える。これは、図５に示すようなボード線図で表現される特性を持つ。
【００５４】
このオープンループを対象にした場合、ナイキストの安定性判別から、上記（式２）が成立する条件は、図５において、
・位相０ｄｅｇ．の点を通過するとき、ゲインは０ｄＢより小さくなくてはならない
・ゲインが０ｄＢ以上であるとき、位相０ｄｅｇ．の点を含んではいけない
の２つの条件を満たす必要があることを意味している。
【００５５】
上記２条件を満たさない場合、ループは正帰還がかかり、発振（ハウリング）を起こすことになる。図５において、Ｐａ，Ｐｂは位相余裕、Ｇａ，Ｇｂはゲイン余裕を表しており、これらの余裕が小さいと、個人差やヘッドホン装着のばらつきにより、発振の危険性が増すことになる。
【００５６】
次に、上記ノイズ低減機能に加え、必要な音をヘッドホンのヘッドホンドライバーから再生する場合について説明する。
【００５７】
図３における、聴取対象の音声信号Ｓは、実際には音楽信号以外にも、筐体外部のマイクの音（補聴機能として使う）や、通信を介した音声信号（ヘッドセットとして使う）など、本来、ヘッドホンのヘッドホンドライバーで再生すべきものの信号総称である。
【００５８】
前述した（式１）のうち、信号Ｓに着目すると、図４に示す（式３）のように、イコライザＥを設定すれば、音圧Ｐは、図４の（式４）のように表現される。
【００５９】
ここで、Ｈがヘッドホンドライバー１１からマイクロホン２１（耳）までの伝達関数、ＡやＤがそれぞれパワーアンプ１７、ヘッドホンドライバー１３の特性の伝達関数である。したがって、マイクロホン２１の位置が耳位置に非常に近いとすると、この例のヘッドホン装置によれば、通常の、ＮＣ機能を持たないヘッドホンと同様の特性が得られることがわかる。なお、このとき、イコライザ回路１５の伝達特性Ｅは、周波数軸でみたオープンループ特性とほぼ同等の特性になっている。
【００６０】
以上のようにして、図２の構成のヘッドホン装置では、ノイズを低減しながら、聴取対象の音声信号を、何等支障なく聴取することができる。ただし、この場合に、十分なノイズキャンセリング効果を得るためには、ＤＳＰ２３２で構成されるデジタルフィルタには、外部ノイズ源３からヘッドホン筐体２内に伝達されたノイズの特性に応じたフィルタ係数が設定される必要がある。
【００６１】
［フィードフォワード方式のＮＣシステム］
図６は、フィードフォワード方式のＮＣシステムを説明するためのブロック図である。この図６において、図２における場合と同様の部分については、同一番号を付してある。この図６の例におけるＮＣ機能部３０は、音響−電気変換手段としてのマイクロホン３１、マイクアンプ３２、ノイズ低減用のフィルタ回路３３を備える構成とされている。
【００６２】
ＮＣ機能部３０は、前述したフィードバック方式のＮＣ機能部２０と同様に、ヘッドホンドライバー１３、マイクロホン３１、また、音声信号入力端１４を構成するヘッドホンプラグと接続ケーブルで接続されている。３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、ＮＣ機能部３０に対して接続ケーブルが接続される接続端子部である。
【００６３】
図６の例では、リスナ１１の音楽聴取環境において、ヘッドホン筐体１２の外のノイズ源１８から、ヘッドホン筐体１２内のリスナ１１の音楽聴取位置に入り込むノイズをフィードフォワード方式で低減して、音楽を良好な環境で聴取することができるようにする。
【００６４】
フィードフォワード方式のＮＣシステムは、基本的には、図６に示すように、ヘッドホン筐体１２の外部にマイクロホン３１が設置されている。そして、このＮＣシステムでは、このマイクロホン３１で、収音したノイズ１８に対して適切なフィルタリング処理をしてノイズキャンセル用音声信号を生成する。そして、この生成したノイズキャンセル用音声信号を、ヘッドホン筐体１２の内部のヘッドホンドライバー１３にて音響再生し、リスナ１１の耳に近いところで、ノイズ（ノイズ１８´）をキャンセルするようにする。
【００６５】
マイクロホン３１で収音されるノイズ１８と、ヘッドホン筐体１２内のノイズ１８´とは、両者の空間的位置の違い（ヘッドホン筐体２の外と内の違いを含む）に応じた異なる特性となる。したがって、フィードフォワード方式では、マイクロホン３１で収音したノイズ源１８からのノイズと、ノイズキャンセルポイントＰｃにおけるノイズ１８´との空間伝達関数の違いを見込んで、ＮＣ用音声信号を生成するようにする。
【００６６】
この実施形態では、フィードフォワード方式のＮＣ用音声信号生成部として、デジタルフィルタ回路３３を用いる。この実施形態では、フィードフォワード方式でＮＣ用音声信号を生成するので、デジタルフィルタ回路３３は、以下、ＦＦフィルタ回路３３と称することとする。
【００６７】
ＦＦフィルタ回路３３は、ＦＢフィルタ回路２３と全く同様に、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３３２と、その前段に設けられるＡ／Ｄ変換回路３３１と、その後段に設けられるＤ／Ａ変換回路３３３とで構成される。
【００６８】
そして、図６に示すように、マイクロホン３１で収音された得られたアナログ音声信号は、マイクアンプ３２を通じてＦＦフィルタ回路３３に供給され、Ａ／Ｄ変換回路３３１によりデジタル音声信号に変換される。そして、そのデジタル音声信号がＤＳＰ３３２に供給される。
【００６９】
ＤＳＰ３３２には、フィードフォワード方式のデジタルＮＣ用音声信号を生成するためのデジタルフィルタが構成される。このデジタルフィルタは、これに入力されるデジタル音声信号から、これに設定されるパラメータとしてのフィルタ係数に応じた特性の前記デジタルＮＣ用音声信号を生成する。ＤＳＰ３３２のデジタルフィルタに設定されるフィルタ係数は、前述のＤＳＰ２３２の場合と同様にして設定される。
【００７０】
そして、ＤＳＰ３３２のデジタルフィルタでは、設定されたフィルタ係数に応じたデジタルノイズキャンセル用音声信号を生成する。
【００７１】
そして、ＤＳＰ３３２で生成されたデジタルノイズキャンセル用音声信号は、Ｄ／Ａ変換回路３３３においてアナログＮＣ用音声信号に変換される。そして、このアナログＮＣ用音声信号が、ＦＦフィルタ回路３３の出力信号として加算回路１６に供給される。
【００７２】
この加算回路１６には、ヘッドホンによりリスナ１１が聴取したいとされる入力音声信号（音楽信号など）Ｓが、音声信号入力端１４を通じ、イコライザ回路１５を通じて供給される。イコライザ回路１５は、入力音声信号の音特補正を行なう。
【００７３】
加算回路１６の加算結果の音声信号は、パワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給されて、音響再生される。この音響再生されてヘッドホンドライバー１３により放音される音声には、ＦＦフィルタ３３において生成されたＮＣ用音声信号による音響再生成分が含まれる。このヘッドホンドライバー１３で音響再生された放音された音声のうちの、ＮＣ用音声信号による音響再生成分とノイズ１８´とが、音響合成されることにより、ノイズキャンセルポイントＰｃでは、ノイズ１８´が低減（キャンセル）される。
【００７４】
ＦＦフィルタ回路３３の構成は、ＦＢフィルタ回路２３と同様であるが、ＤＳＰ２３２、ＤＳＰ３３２で構成されるデジタルフィルタに供給するフィルタ係数が、フィードバック方式のものであるか、フィードフォワード方式のものであるかの点が異なっている。
【００７５】
次に、フィードバック方式のＮＣシステムのノイズキャンセリング動作について、伝達関数を用いて、図７を参照しながら説明する。図７は、図６に示したブロック図に対応して、各部をその伝達関数を用いて表したブロック図である。
【００７６】
この図７において、Ａはパワーアンプ１７の伝達関数、Ｄはヘッドホンドライバー１３の伝達関数、Ｍはマイクロホン３１およびマイクアンプ３２の部分に対応する伝達関数、−αはフィードフォワードのために設計されたフィルタの伝達関数である。また、Ｈはヘッドホンドライバー１３からキャンセルポイントＰｃまでの空間の伝達関数、Ｅは聴取目的の音声信号Ｓにかけられるイコライザの伝達関数である。そして、Ｆは、外部のノイズ源１８のノイズＮの位置からリスナの耳のキャンセルポイントＰｃの位置に至るまでの伝達関数である。
【００７７】
この図７のように表したとき、図７のブロックは、図４の（式５）で表現することができる。なお、Ｆ´は、ノイズ源からマイク位置までの伝達関数を表す。上記の各伝達関数は複素表現されているものとする。
【００７８】
ここで、理想的な状態を考えると、伝達関数Ｆが図４の（式６）のように表せるとすると、図４の（式５）は、図４の（式７）で表すことができ、ノイズはキャンセルされ、音楽信号（または聴取する目的とする音楽信号等）Ｓだけが残る。これにより、図６のＮＣシステムによっても、通常のヘッドホン動作と同様の音を聴取することができることが分かる。このときの音圧Ｐは、図４の（式７）のように表される。
【００７９】
ただし実際は、図４の（式６）が完全に成立するような伝達関数を持つ完全なフィルタの構成は困難である。特に中高域に関して、人により装着状態や耳形状により個人差が大きいことと、ノイズの位置やマイク位置などにより特性が変化する。このような理由のため、通常は、中高域に関しては、上述したアクティブなノイズキャンセリング処理を行わず、ヘッドホン筐体２でパッシブな遮音をすることが多い。
【００８０】
なお、図４の（式６）は、数式を見れば自明であるが、ノイズ源から耳位置までの伝達関数を、デジタルフィルタの伝達関数αを含めた電気回路にて模倣することを意味している。
【００８１】
なお、図６の例のフィードフォワード型でのキャンセルポイントは、図６に示した通り、図２に示したフィードバック型と異なり、聴取者の任意の耳位置において設定することができる。
【００８２】
しかしながら、通常の場合、αは固定的であり、設計段階においては、なんらかのターゲット特性を対象として決定するようにする。このため、人によっては、耳の形状が違うため、十分なノイズキャンセル効果が得られないことや、ノイズ成分を非逆相で加算してしまうことにより、異音がするなどの現象が起こりえる。
【００８３】
一般的に、図８に示すように、フィードフォワード方式は、発振する可能性が低く安定度が高いが、十分な減衰量を得るのは困難であり、一方、フィードバック方式は、大きな減衰量が期待できる代わりに、系の安定性に注意が必要となる。
【００８４】
なお、上述の説明におけるイコライザ回路１５は、ＤＳＰ３３２内に構成し、音声信号Ｓをデジタル信号に変換して、ＤＳＰ３３２内のイコライザ回路に供給するようにすることもできる。
【００８５】
なお、上述の説明では、ＦＢフィルタ回路２３およびＦＦフィルタ回路３３は、デジタル処理回路の構成としたが、これは、アナログ処理回路の構成とすることもできる。
【００８６】
＜この発明の実施形態の説明＞
上述したＮＣ手法により実際的な音声再生環境でのノイズ低減を図ると、聴取対象の音声信号は、実際的な騒音環境下で、音響−電気変換手段の例としてのマイクロホンで収音するものであるため、聴取対象の音声信号も、当該ＮＣ機能により低減してしまう。この実施形態では、当該ＮＣ機能により低減してしまう聴取対象の音声信号を、ＮＲ手法により音声強調するようにするものである。
【００８７】
＜第１の実施形態＞
［ハードウエア構成例］
図１は、この発明によるノイズ低減音声再生装置の第１の実施形態のブロック図である。この第１の実施形態は、この発明のノイズ低減音声再生装置が、上述のヘッドホン装置に適用された場合である。したがって、上述と同一部分には、同一の参照符号を付与してある。なお、図１は、説明の簡単のため、左右２チャンネルのうちの一方のチャンネルについての構成例のみを示した。他のチャンネルについても同様に構成することができる。
【００８８】
この第１の実施形態のヘッドホン装置は、フィードフォワード方式のＮＣシステム（図６）の構成である。したがって、ヘッドホン筐体の外部に設けられたマイクロホン３１で収音されたノイズを含む音声信号が、フィードフォワード方式のＮＣ用フィルタ回路（ＦＦフィルタ回路）３３に供給される。
【００８９】
そして、ＮＣ用フィルタ回路３３で生成されたＮＣ用音声信号が、加算回路１６およびパワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給される。これにより、前述したように、フィードフォワード方式で、実際の音声再生聴取環境におけるノイズが低減される。
【００９０】
そして、この第１の実施形態では、例えば音楽聴取中に、会話の音声などの聴取対象の音声を、ヘッドホンを装着したままの状態で、ヘッドホンドライバー１５から、聞き取り易い音声として聴取することができるようにする。
【００９１】
この第１の実施形態のヘッドホン装置には、音声モニターボタンが操作部４６に設けられている。この第１の実施形態では、音声モニターボタンが押されている区間（モニターボタンオン区間という）において、聴取対象の会話音声などを強調して、ヘッドホンドライバー１３で音響再生されるようにする。
【００９２】
このため、この第１の実施形態においては、マイクアンプ３２からのマイクロホン３１で収音された外部音声の音声信号が、不要帯域除去フィルタ４１を通じてＮＲ処理部４２に供給されて、音声強調される。
【００９３】
そして、当該聴取対象の音声を聴取したい区間のみで聴取するようにするためのスイッチ回路４３を通じて、ＮＲ処理部４２からの音声強調された音声信号が、加算回路１６に供給される。
【００９４】
なお、この例では、フィードフォワード方式のＮＣ手法を用いているので、マイクロホン３１は、聴取対象の外部からの音声を収音可能である。そこで、マイクロホン３１は、ＮＣ機能におけるノイズ収音用と、聴取対象の外部からの音声の収音用とで兼用した共通のものとした。しかし、ＮＣ機能におけるノイズ収音用と、聴取対象の外部からの音声の収音用とは、別々のマイクロホンであってもよい。
【００９５】
不要帯域除去フィルタ４１は、聴取対象の音声成分以外の不要帯域の音声成分を除去するためのもので、これは、必須のものではなく、設けなくても良い。この例では、会話音声などの一声音声を聴取目的とするので、不要帯域除去フィルタ４１は、例えば３００Ｈｚ〜３ｋＨｚの周波数帯域を通過帯域とするバンドパスフィルタの構成とされる。
【００９６】
ＮＲ処理部４２は、この第１の実施形態では、前述したＳＳ法のＮＲ処理がなされる。すなわち、推定されたノイズのパワースペクトルが、不要帯域除去フィルタ４１からの音声信号のパワースペクトルから減算されてノイズ低減される。
【００９７】
この第１の実施形態では、減算するノイズのパワースペクトルは、実際の音声再生環境における音声モニター時のノイズのパワースペクトルとされる。このため、この第１の実施形態では、図９に示すように、モニターボタンオン区間は、その最初の一部区間としてのノイズ収音モード区間と、その後のノイズ低減モード（ＮＲモード）区間とに分けられる。
【００９８】
ノイズ収音モード区間の長さは、実際の音声再生環境における音声モニター時のノイズのパワースペクトルを生成して、生成したパワースペクトルを記憶部に記憶することができる長さとされる。
【００９９】
ノイズ低減モード区間では、その直前のノイズ収音モード区間で記憶されたノイズのパワースペクトルが、不要帯域除去フィルタ４１からの音声信号のパワースペクトルから減算されてノイズ低減がなされて、聴取対象の音声が強調される。
【０１００】
制御部４４は、操作部４６の音声モニターボタンのオン・オフを認識し、ノイズ収音モード区間と、ノイズ低減モード区間とにおける処理を制御する。すなわち、制御部４４は、ノイズ収音モード区間においては、ノイズのパワースペクトルのノイズ情報記憶部４５への記憶を制御する。また、制御部４４は、ノイズ低減モード区間においては、ノイズ情報記憶部４５からノイズのパワースペクトルを読み出して、ＮＲ処理部４２に減算用として供給する制御をする。
【０１０１】
そして、制御部４４は、スイッチ回路４３を、ノイズ低減モード区間においてのみ、オンとする制御を行なう。
【０１０２】
図１０に、この例のＮＲ処理部４２の具体構成例を示す。
【０１０３】
すなわち、不要帯域除去フィルタ４１からの音声信号は、Ａ／Ｄコンバータ４０１でデジタル音声信号に変換された後、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理部４０２に供給されて、フーリエ変換される。そして、ノイズ収音モード区間においては、このＦＦＴ処理部４０２からの各周波数スペクトル成分が、スペクトル平均処理部４０３で平均化され、ノイズのパワースペクトルが生成される。
【０１０４】
そして、ノイズ収音モード区間においては、スペクトル平均化処理部４０３からのノイズのパワースペクトルは、制御部４４に送られる。制御部４４は、取得したノイズのパワースペクトルをノイズ情報記憶部４５に格納する。
【０１０５】
また、ＦＦＴ処理部４０２からの各周波数スペクトルからなる音声信号のパワースペクトルは、スペクトル減算処理部４０４に供給される。そして、ノイズ低減モード区間において、制御部４４は、ノイズ情報記憶部４５からノイズのパワースペクトルを読み出して、このスペクトル減算処理部４０４に供給する。
【０１０６】
スペクトル減算処理部４０４は、ＦＦＴ処理部４０２からの音声信号のパワースペクトルから、前記ノイズのパワースペクトルを減算する。そして、スペクトル減算処理部４０４は、減算結果のスペクトルをミュージカルノイズ除去フィルタ４０７に供給する。ミュージカルノイズ除去フィルタ４０７は、減算結果のスペクトルからミュージカルノイズの除去処理を行ない、その除去後のスペクトルを、ＩＦＦＴ（逆ＦＦＴ）処理部４０５に供給する。ＩＦＦＴ処理部４０５は、ミュージカルノイズが除去された減算結果のスペクトルを、時系列信号としてのデジタル音声信号に戻す。
【０１０７】
そして、ＩＦＦＴ処理部４０５は、デジタル音声信号をＤ／Ａコンバータ４０６に供給する。Ｄ／Ａコンバータ４０６は、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、そのアナログ音声信号をＮＲ処理部４２の出力信号として出力する。
【０１０８】
［第１の実施形態の動作］
図９に示すように、操作部４６の音声モニターボタンが押下されていないときには、図１の装置においては、制御部４４によりスイッチ回路４３がオフとされ、ＮＲ処理部４２の系は働かないようにされている。このため、この第１の実施形態のノイズ低減音声再生装置（ヘッドホン装置）は、ＮＣ機能部のみがオンとなる通常ＮＣモードとなる。
【０１０９】
この通常ＮＣモードにおいては、外部ノイズが低減される。そして、音声信号入力端１４を通じて入力された音声信号は、イコライザ回路１５を通じ、加算回路１６、パワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給され、外部ノイズが低減された状態で良好な再生がなされる。
【０１１０】
通常ＮＣモードの状態で、ユーザが、例えば会話相手の人声を聴取するために、操作部４６の音声モニターボタンを押下してオンにすると、制御部４４は、第１の実施形態の装置をノイズ収音モードとする。そして、このノイズ収音モードにおいては、前述したように、制御部４４は、ＮＲ処理部４２のスペクトル平均処理部４０３の出力を、当該時点での外部環境のノイズのパワースペクトルとしてノイズ情報記憶部４５に格納するようにする。
【０１１１】
ノイズのパワースペクトルをノイズ情報記憶部４５への記憶が終了すると、制御部４４は、第１の実施形態の装置をノイズ低減モードに切り換える。このノイズ低減モードにおいては、制御部４４は、スイッチ回路４３をオンとすると共に、ノイズ情報記憶部４５からノイズのパワースペクトルを読み出して、ＮＲ処理部４２のスペクトル減算処理部４０４に供給するようにする。
【０１１２】
したがって、ＮＲ処理部４２では、マイクロホン３１で収音された音声信号のパワースペクトルから、ノイズのパワースペクトルが、スペクトル減算処理部４０４で減算される。そして、その減算結果が、ミュージカルノイズ除去フィルタ４０５を通じて逆ＦＦＴ処理部４０６に供給されて、時間軸信号であるデジタル音声信号に変換されル。そして、そのデジタル音声信号が、Ｄ／Ａコンバータ４０７によりアナログ音声信号に変換され、スイッチ回路４３を通じて加算回路１６に供給されて、ＮＣ用音声信号およびイコライザ回路１５からの音声信号と加算される。この加算信号がパワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給されて、音響再生される。
【０１１３】
このノイズ低減モードにおける音声強調動作について、図１１〜図１３の周波数特性図を参照して、さらに説明する。
【０１１４】
ここで、ノイズ低減モードの際の外部環境音声が、例えば、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）のようなものである場合を想定する。この図１１（Ａ）および図１２（Ａ）では、外部環境が騒音環境で、ノイズレベルが高く、会話の人声音声信号Ｓｍが、ノイズＮに埋もれてしまっている状態となっている。なお、図１１（Ａ）および図１２（Ａ）は、全く同じ図である。
【０１１５】
このような外部環境においては、この第１の実施形態のノイズ低減音声再生装置では、ＮＣ機能のノイズキャンセリング効果により、図１１（Ｂ）において、斜線部で示すように、ノイズ低減される。しかし、このとき、聴取対象の音声信号Ｓｍも、図１１（Ｂ）の実線で示すように低減された音声信号Ｓｍ´となってしまう。
【０１１６】
一方、ＮＲ処理部４２では、図１２（Ａ）に示す外部環境のノイズＮは、図１２（Ｂ）の実線のノイズＮ´で示すように、低減されて、聴取対象の音声信号Ｓｍが音声強調される。
【０１１７】
そして、加算回路１６では、図１１（Ｂ）に示されるようにノイズキャンセル効果により低減されてしまった音声信号Ｓｍ´と、図１２（Ｂ）に示されるように、ノイズ低減されて音声強調された音声信号Ｓｍとが加算されることになる。この結果、図１３に示すように、ノイズキャンセル効果により低減されてしまった音声信号Ｓｍ´と、ＮＲ処理部４２により音声強調された音声信号Ｓｍとの合成信号は、ノイズキャンセルされて、低減されたノイズよりも強調されたものとなる。
【０１１８】
このため、ヘッドホンドライバー１３からの音響再生音においては、音声信号Ｓｍ´と、ＮＲ処理部４２により音声強調された音声信号Ｓｍとの合成音となり、リスナは、明瞭度が向上した音声信号Ｓｍを聴取することができる。
【０１１９】
＜第２の実施形態＞
上述の第１の実施形態では、マイクロホン３１からの音声信号に対して、ＮＣ処理系とＮＲ処理部４２とは、並列に設けられている。すなわち、マイクロホン３１からの音声信号が、ＮＣ用フィルタ回路３３に供給されると共に、不要帯域除去フィルタ４１を通じてＮＲ処理部４２に供給される構成とされている。
【０１２０】
これに対して、第２の実施形態では、図１４に示すように、ＮＣ用フィルタ回路３３からのＮＣ用音声信号の逆相の出力信号が、不要帯域除去フィルタ４１に供給されるようにされる。ここで、ＮＣ用音声信号の逆相の出力信号は、ノイズをキャンセル信号の逆相信号であるので、マイクロホン３１で収音したノイズおよび人声信号を、同相のままで含むものである。その他は、前述した第１の実施形態と全く同様の構成とされる。
【０１２１】
すなわち、第２の実施形態では、ＮＣ用フィルタ回路３３からのＮＣ用音声信号の逆相信号に含まれる音声信号が、不要帯域除去フィルタ４１で不要帯域除去された後、ＮＲ処理部４２で音声強調される。そして、ノイズ低減モードで、その音声強調された音声信号が、スイッチ回路４３を通じて加算回路１６において、ＮＣ用音声信号に加算されるものである。
【０１２２】
なお、この第２の実施形態においては、ノイズ収音モードにおいては、ＮＣ用フィルタ回路３３からのＮＣ用音声信号の逆相信号に含まれるノイズのパワースペクトルが、制御部４４により、ノイズ情報記憶部４５に格納される。そして、格納されたノイズのパワースペクトルが、上述の第１の実施形態と同様にして、ノイズ低減モードにおいて、ＮＲ処理部４２に供給されて、ＳＳ法の処理に用いられる。
【０１２３】
［第２の実施形態の動作］
この第２の実施形態においても、音声モニターボタンの押下の区間の最初の区間では、ノイズ収音モードとされ、その後の区間がノイズ低減モードとされて、音声強調されるのは、第１の実施形態と全く同様である。
【０１２４】
この第２の実施形態におけるノイズ低減モードにおける音声強調動作は、第１の実施形態の場合とは異なる。図１１および図１５、図１６の周波数特性図を参照して、この第２の実施形態におけるノイズ低減モードにおける音声強調動作を説明する。
【０１２５】
この第２の実施形態においても、図１１（Ａ）に示すような外部環境が騒音環境で、ノイズレベルが高く、会話の人声音声信号Ｓｍが、ノイズＮに埋もれてしまっている状態となっている場合を想定する。
【０１２６】
このような外部環境においては、第２の実施形態のノイズ低減音声再生装置でも、ＮＣ機能のノイズキャンセリング効果により、図１１（Ｂ）および図１５（Ａ）において、斜線部で示すように、ノイズ低減される。なお、図１１（Ｂ）と図１５（Ａ）は、全く同一の図である。
【０１２７】
そして、このとき、聴取対象の音声信号Ｓｍも、図１１（Ｂ）および図１５（Ａ）の実線で示すように低減された音声信号Ｓｍ´となってしまう。
【０１２８】
この第２の実施形態では、この図１１（Ｂ）および図１５（Ａ）に示すようなＮＣ効果が得られるようなＮＣ用音声信号の逆相信号について、ＮＲ処理部４２において、ＳＳ法によるノイズ低減がなされて音声強調がなされる。このＮＲ処理部４２の処理結果の音声信号の周波数特性図を図１５（Ｂ）に示す。すなわち、ＮＲ処理により、この図１５（Ｂ）の実線で示すようにノイズが低減されて、音声信号Ｓｍ´が強調される。
【０１２９】
そして、加算回路１６では、ＮＣ用フィルタ回路３３からのＮＣ用音声信号と、ＮＲ処理部４２からの強調された音声信号とが加算され、その加算結果の音声信号がパワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給されて音響再生される。
【０１３０】
したがって、この第２の実施形態の場合には、図１６に示すように、ＮＣ機能により低減されてしまった音声信号Ｓｍ´に対して、音声強調された音声信号Ｓｍ´が加算されて、リスナには、両者の合成音が提供される。したがって、リスナは、明瞭度が向上した音声信号Ｓｍを聴取することが可能となる。
【０１３１】
＜第３の実施形態＞
以上の第１および第２の実施形態は、モノーラルの構成でも可能な構成としたが、この第３の実施形態は、左右２チャンネルステレオの構成とするノイズ低減音声再生装置の場合である。
【０１３２】
図１７に、この第３の実施形態のノイズ低減音声再生装置のハードウエア構成例のブロック図を示す。この図１７の例は、ステレオヘッドホン装置の構成例である。
【０１３３】
図１７に示すように、この実施形態のノイズ低減音声再生装置では、左右の耳用のヘッドホンドライバー１３Ｌおよび１３Ｒを備える。図示は省略するが、これらのヘッドホンドライバー１３Ｌ，１３Ｒは、ヘッドホン筐体内に設けられる。そして、この第３の実施形態では、左右の耳用のヘッドホン筐体の外側にマイクロホン３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれ取り付けられて設けられる。
【０１３４】
そして、マイクロホン３１Ｌおよび３１Ｒで収音されて得られた音声信号は、それぞれマイクアンプ３２Ｌ，３２Ｒを通じてＡ／Ｄコンバータ３４Ｌ，３４Ｒに供給されて、デジタル音声信号に変換される。
【０１３５】
この第３の実施形態では、ＮＣ処理部と、ＮＲ処理部とは、１個のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）４００内の機能構成手段として実現されている。そのため、Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌ，３４Ｒからのデジタル音声信号は、このＤＳＰ４００に入力される。
【０１３６】
このＤＳＰ４００においては、Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌ，３４Ｒからのデジタル音声信号は、それぞれＮＣ用フィルタ回路３３Ｌ，３３Ｒに供給される。これらのＮＣ用フィルタ回路３３Ｌ，３３Ｒは、上述した第１および第２の実施形態におけるＮＣ用フィルタ回路３３と同様の構成を備えるもので、左および右チャンネル用のＮＣ用音声信号を生成する。
【０１３７】
ＮＣ用フィルタ回路３３Ｌおよび３３Ｒからの左および右チャンネル用のＮＣ用音声信号は、それぞれ加算回路１６Ｌおよび１６Ｒに供給される。
【０１３８】
また、この第３の実施形態では、Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌ，３４Ｒからのデジタル音声信号は、合成回路４２１で合成された後、左右２チャンネルに対して共通に設けられたＮＲ処理部４２０に供給される。このＮＲ処理部４２０は、上述した第１および第２の実施形態におけるＮＲ処理部４２と同様の構成を備えるもので、ＳＳ法によりＮＲ処理を行なう。
【０１３９】
このＮＲ処理部４２０からの音声信号は、スイッチ回路４３０を通じて加算回路１６Ｌおよび１６Ｒに供給され、ＮＣ用フィルタ回路３３Ｌおよび３３ＲからのＮＣ用音声信号と加算される。
【０１４０】
そして、加算回路１６Ｌおよび１６Ｒからのデジタル音声信号が、ＤＳＰ４００の出力信号とされて、それぞれＤ／Ａコンバータ３５Ｌおよび３５Ｒに供給される。そして、Ｄ／Ａコンバータ３５Ｌおよび３５Ｒでデジタル音声信号がアナログ音声信号に変換され、そのアナログ音声信号がパワーアンプ１７Ｌおよび１７Ｒをそれぞれ通じて左右の耳用のヘッドホンドライバー１３Ｌおよび１３Ｒに供給される。
【０１４１】
上述の第１および第２の実施形態と同様に、制御部４４、ノイズ情報記憶部４５および音声モニターボタンを備える操作部４６が、この第３の実施形態においても設けられる。
【０１４２】
そして、この第３の実施形態においても、音声モニターボタンがオンとされる区間（モニターボタンオン区間）の最初の区間がノイズ収音モード区間とされ、その後の区間がノイズ低減モード区間とされる（図９参照）。
【０１４３】
制御部４４は、この第３の実施形態においても前述の実施形態の場合と同様にして、ノイズ収音モード区間において、ＮＲ処理部４２０からノイズのパワースペクトルを得、それをノイズ情報記憶部４５に記憶する。そして、制御部４４は、ノイズ低減モード区間において、ノイズ情報記憶部４５に記憶されているノイズのパワースペクトルを読み出して、ＮＲ処理部４２０に供給すると共に、スイッチ回路４３０を、このノイズ低減モード区間でのみオンとする。
【０１４４】
この第３の実施形態における音声モニターボタンオン区間の音声強調動作は、第１の実施形態で説明した場合と同様となる。
【０１４５】
以上のようにして、この第３の実施形態においては、リスナは、操作部４６の音声モニターボタンを押下することにより、当該音声モニターボタンの押下区間では、マイクロホン１３Ｌ，１３Ｒで収音する会話音声などを、明瞭に聴取することができる。
【０１４６】
なお、図１７の例においては、Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌおよび３４Ｒからのデジタル信号を合成した後、ＮＲ処理部４２０に供給するようにしたが、左または右チャンネルの一方のデジタル音声信号のみをＮＲ処理部４２０に供給するようにしてもよい。
【０１４７】
しかし、強調して聴取したい音声の発生源が、ユーザ（リスナ）の正面に位置する場合には、Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌおよび３４Ｒからのデジタル信号を合成した後、ＮＲ処理部４２０に供給するようにした方が良い。音声信号のＳ／Ｎを高めることができると同時に、ＮＲ処理部において、左右チャンネルで全く別の帯域信号を減算する場合における左右間の違和感を減らすことができるからである。通常、誰かと会話する場合には、正面位置に会話相手が位置すると考えられるので、図１７の実施形態は、好適な例であると言える。
【０１４８】
なお、ステレオマイクロホンおよび正面位置の音声、ということをさらに利用して、音源分離技術で使用される独立成分分析（ＩＣＡ）等の手法を用いて、ＮＲ処理を実行してもよい。
【０１４９】
また、図１７の例は、第１の実施形態を、ステレオ音声信号についての音声強調について適用したが、第２の実施形態を適用するようにしても良い。その場合においては、ＮＣ用フィルタ回路３３Ｌの出力信号と、ＮＣ用フィルタ回路３３Ｒの出力信号とを合成して、ＮＲ処理部４２０に供給しても良いし、ＮＣ用フィルタ回路３３Ｌまたは３３Ｒのいずれか一方の出力信号をＮＲ処理部４２０に供給しても良い。
【０１５０】
なお、図１７では、図示は省略したが、第１および第２の実施形態と同様に、音楽信号をヘッドホンで聴取する場合には、Ｄ／Ａコンバータ３５Ｌ，３５Ｒからの音声信号に、音楽信号の左右チャンネルの音声信号をそれぞれ加算するように構成すればよい。
【０１５１】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態も、第３の実施形態と同様に、左右２チャンネルステレオの構成とするノイズ低減音声再生装置の場合である。そして、この第４の実施形態は、ＳＳ法を用いるＮＲ処理部４２０とは異なる構成の音声強調回路を用いる点が、第３の実施形態とは異なる。
【０１５２】
図１８に、この第４の実施形態のノイズ低減音声再生装置のハードウエア構成例のブロック図を示す。この図１８の例は、ステレオヘッドホン装置の構成例である。
【０１５３】
この第４の実施形態においては、図１８に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌおよび３４Ｒからのデジタル音声信号が、ＤＳＰ４００内に設けられる音声強調回路５００に供給される。そして、この音声強調回路５００からの音声強調された音声信号が、スイッチ回路４３０を通じて加算回路１６Ｌおよび１６Ｒに供給される。
【０１５４】
この第４の実施形態における音声強調回路５００は、後述するように、ＳＳ法によるＮＲ処理を行なう構成ではないので、ノイズ収音モードを必要としない。このため、この第４の実施形態では、ノイズ情報記憶部４５は設けられない。そして、操作部４６の音声モニターボタンを押下すると、制御部４４は、図１９に示すように、通常ＮＣモードから即座にノイズ低減モードに切り換え、音声モニターボタンがオンとされている区間、当該ノイズ低減モードを継続するようにする。そして、音声モニターボタンがオフとされると、制御部４４は、ノイズ低減モードから通常ＮＣモードに切り替えるようにする。
【０１５５】
したがって、制御部４４は、操作部４６の音声モニターボタンの押下によるオンを検出すると、スイッチ回路４３０をオンとして、マイクロホン３１で収音した音声信号を強調するモードとする。
【０１５６】
その他の構成は、第３の実施形態と全く同様であるので、それらの説明は省略する。
【０１５７】
次に、この第４の実施形態における音声強調回路５００のハードウエア構成例を、図２０に示す。
【０１５８】
Ａ／Ｄコンバータ３４Ｌおよび３４Ｒからのデジタル音声信号は、それぞれ帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒに供給される。この帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒのそれぞれは、例えば、音声信号帯域を複数個の周波数帯域に分割した、それぞれの分割帯域毎の音声信号（複素信号）を得る回路部である。
【０１５９】
帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒのそれぞれは、例えば、分割帯域毎の信号を得るための複数個の複素バンドパスフィルタで構成することができる。また、ＦＦＴ処理して得られる周波数スペクトル信号を、前記分割帯域毎にまとめて、その合成出力あるいは平均出力を得る構成とすることもできる。
【０１６０】
この帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒからの同じ分割帯域毎の複素信号成分は、正面方向成分強調回路５０２のそれぞれに供給される。図２０では、正面方向成分強調回路５０２は、１個のみが示されているが、実際は、分割帯域数分設けられており、帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒからの同じ分割帯域毎の複素信号成分がそれぞれ供給されるものである。
【０１６１】
正面方向成分強調回路５０２は、加算器５０２１と、アンプ５０２２と、ゲイン乗算器５０２３と、位相比較器５０２４と、ゲイン生成器５０２５とからなる。
【０１６２】
帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒからの同じ分割帯域の複素信号は、加算器５０２１で加算された後、アンプ５０２２を通じてゲイン乗算器５０２３に供給される。また、帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒからの同じ分割帯域の複素信号は、位相比較器５０２４に供給されて位相比較される。
【０１６３】
この第４の実施形態では、第３の実施形態と同様に、会話音声を聴取対象の音声として強調するようにする。このために、この第４の実施形態では、左右チャンネルの音声信号で、同相となる周波数成分を正面方向からの音声信号成分として、ゲインを上げるようにする。
【０１６４】
位相比較器５０２４では、帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒからの同じ分割帯域の複素信号の位相を比較し、左右チャンネルで、位相が一致あるいは一致と判断してよいほどに近似しているかどうか判別する。そして、左右チャンネルで、位相が一致あるいは一致と判断してよいほどに近似していると判別できる場合には、ゲイン生成器５０２５からの乗算器５０２３に供給する乗算係数（ゲイン値）を他の分割帯域成分よりも大きくするようにする。
【０１６５】
ゲイン生成器５０２５からの乗算係数（ゲイン値）は、ゲイン乗算器５０２３に供給される。そして、ゲイン乗算器５０２３では、アンプ５０２２からの音声信号をゲイン生成器５０２５からのゲイン値倍される。そして、ゲイン乗算器５０２３からのゲイン値倍された音声信号（複素信号）が帯域分割複素信号合成部５０３に供給される。
【０１６６】
帯域分割複素信号合成部５０３では、各分割帯域毎の正面方向成分強調回路５０２からの音声信号（複素信号）を合成する。帯域分割複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１ＲがＦＦＴ処理部を含む場合には、帯域分割複素信号合成部５０３は、ＩＦＦＴ（逆ＦＦＴ）処理部を含む。
【０１６７】
そして、この帯域分割複素信号合成部５０３からの周波数合成信号が、スイッチ回路４３０を通じて加算回路１６Ｌおよび１６Ｒに供給される。
【０１６８】
この第４の実施形態では、音声強調回路５００において、リスナ１１に対して正面方向からの会話する相手からの音声信号が音声強調される。したがって、音声モニターボタンをオン操作することにより、騒音環境下においても明瞭で聞き易い状態で会話音声をリスナは聴取することができる。
【０１６９】
なお、第４の実施形態では、正面方向の音声信号のみを強調するようにするため、位相比較器４０２４で、左右チャンネルで同相となる周波数成分を検出し、その周波数成分についてのゲインを大きくするようにした。しかし、正面方向ではなく、例えば左斜め４５度方向、右斜め４５度などのような斜め方向を特定方向として、その方向の周波数成分を強調する場合には、位相比較器４０２４で、左右チャンネルで当該斜め方向の音声信号の位相差を検出するようにすれば良い。
【０１７０】
また、マイクロホン３１Ｌ，３１Ｒとして、１個のマイクロホンではなく、複数個のマイクロホンからなるいわゆるアレーマイクロホンを用いることで、特定の方向を入射方向とする音声信号のみをアレーマイクロホンで収音するようにすることもできる。
【０１７１】
なお、分割帯域複素信号分析部５０１Ｌおよび５０１Ｒは、ポリフェーズフィルタやＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ；４相鏡像分割フィルタ）を用いた構成としても良い。
【０１７２】
＜第５の実施形態＞
以上説明した第１〜第４の実施形態のノイズ低減音声再生装置においては、ＮＣ処理系としては、フィードフォワード方式のＮＣ処理系を用いるようにした。しかし、ＮＣ処理系としては、マイクロホンをヘッドホン筐体内に設けるフィードバック方式のＮＣ処理系を用いることもできる。ただし、その場合には、ＮＲ処理部４２，４２０あるいは音声強調回路５００に入力する音声信号の収音手段としてのマイクロホンは、ＮＣ処理系とは兼用することはできず、ヘッドホン筐体の外部に別個に設けられることになる。
【０１７３】
第５の実施形態は、ＮＣ処理系がフィードバック方式とされる場合である。図２１は、この第５の実施形態におけるノイズ低減音声再生装置のハードウエア構成例を示す図である。この図２１の例は、モノーラル対応の構成であるが、図２１の構成を左右チャンネルのそれぞれ設けることにより、ステレオ対応とすることもできる。この図２１の例においても、上述した実施形態と同一部分には同一符号を付して示すものとする。
【０１７４】
すなわち、この第５の実施形態では、ヘッドホン筐体内に設けられるマイクロホン２１で収音された音声信号がマイクアンプ２２を通じてフィードバック方式のＮＣ用フィルタ回路（ＦＢフィルタ回路）２３に供給される。そして、このＮＣ用フィルタ回路２３からのＮＣ用音声信号が加算回路１６に供給される。
【０１７５】
一方、ヘッドホン筐体の外側に取り付けられるマイクロホン３１からの音声信号がマイクアンプ３２を通じて不要帯域除去フィルタ４１に供給される。そして、前述の第１および第２の実施形態と同様にして、不要帯域除去フィルタ４１の出力音声信号が、ＮＲ処理部４２に供給されて、例えばＳＳ法によるＮＲ処理がなされて音声強調される。そして、音声強調された音声信号が、スイッチ回路４３を通じて加算回路１６に供給され、ＮＣ用音声信号と加算される。そして、加算回路１６からの音声信号がパワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給される。
【０１７６】
この第５の実施形態においては、ＮＣ処理が、フィードバック方式によりなされる点を除けば、上述した第１および第２の実施形態と同様の処理動作がなされ、同様の作用効果が得られる。
【０１７７】
＜第６の実施形態＞
第６の実施形態は、ＮＣ処理系が、フィードバック方式とフィードフォワード方式の併用の場合である。図２２は、この第６の実施形態におけるノイズ低減音声再生装置のハードウエア構成例を示す図である。この図２２の例は、モノーラル対応の構成であるが、図２２の構成を左右チャンネルのそれぞれ設けることにより、ステレオ対応とすることもできる。この図２２の例においても、上述した実施形態と同一部分には同一符号を付して示すものとする。
【０１７８】
すなわち、この第６の実施形態では、ヘッドホン筐体内に設けられるマイクロホン２１で収音された音声信号がマイクアンプ２２を通じてフィードバック方式のＮＣ用フィルタ回路（ＦＢフィルタ回路）２３に供給される。そして、このＮＣ用フィルタ回路２３からのＮＣ用音声信号が加算回路１６に供給される。
【０１７９】
また、ヘッドホン筐体の外側に取り付けられるマイクロホン３１からの音声信号がマイクアンプ３２を通じてフィードフォワード方式のＮＣ用フィルタ回路（ＦＦフィルタ回路）３３に供給される。そして、このＮＣ用フィルタ回路３３からのＮＣ用音声信号が加算回路１６に供給される。
【０１８０】
さらに、ヘッドホン筐体の外側に取り付けられるマイクロホン３１からの音声信号がマイクアンプ３２を通じて不要帯域除去フィルタ４１に供給される。そして、前述の第１および第２の実施形態と同様にして、不要帯域除去フィルタ４１の出力音声信号が、ＮＲ処理部４２に供給されて、例えばＳＳ法によるＮＲ処理がなされて音声強調される。そして、音声強調された音声信号が、スイッチ回路４３を通じて加算回路１６に供給され、ＮＣ用音声信号と加算される。そして、加算回路１６からの音声信号がパワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給される。
【０１８１】
この第６の実施形態においては、ＮＣ処理が、フィードバック方式およびフィードフォワード方式の併用によりなされる点を除けば、上述した第１および第２の実施形態と同様の処理動作がなされ、同様の作用効果が得られる。
【０１８２】
＜第７の実施形態＞
第７の実施形態は、ＮＣ処理系はフィードフォワード方式に行なうが、そのＮＣ用フィルタ回路のフィルタ係数を、適応的に制御する例である。
【０１８３】
すなわち、この第７の実施形態においては、ヘッドホン筐体の外側に取り付けられるマイクロホン３１からの音声信号がマイクアンプ３２を通じてフィードフォワード方式のＮＣ用フィルタ回路３３に供給される。そして、このＮＣ用フィルタ回路３３からのＮＣ用音声信号が加算回路１６に供給される。
【０１８４】
また、ヘッドホン筐体内に設けられるマイクロホン２１で収音された音声信号がマイクアンプ２２を通じて適応処理生成部６１に供給される。この適応処理生成部６１は、ＮＣ用フィルタ３３のフィルタ係数を適応的に生成して、ＮＣ用フィルタ回路３３に供給する。
【０１８５】
すなわち、ＮＣ用音声信号がヘッドホンドライバー１３により音響再生されることにより、ヘッドホン筐体内の音響再生空間では、ノイズがキャンセルされるようにされる。適応処理生成部６１は、マイクロホン２１から得られるノイズキャンセルされた後の音声信号に含まれるノイズの残差がゼロになるように、ＮＣ用フィルタ回路３３のフィルタ係数を適応的に生成制御する。
【０１８６】
これにより、この第７の実施形態においては、常に、現実の音声再生環境におけるノイズが適応的にキャンセルされるものである。
【０１８７】
この第７の実施形態においても、ヘッドホン筐体の外側に取り付けられるマイクロホン３１からの音声信号がマイクアンプ３２を通じて不要帯域除去フィルタ４１に供給される。そして、前述の第１および第２の実施形態と同様にして、不要帯域除去フィルタ４１の出力音声信号が、ＮＲ処理部４２に供給されて、例えばＳＳ法によるＮＲ処理がなされて音声強調される。そして、音声強調された音声信号が、スイッチ回路４３を通じて加算回路１６に供給され、ＮＣ用音声信号と加算される。そして、加算回路１６からの音声信号がパワーアンプ１７を通じてヘッドホンドライバー１３に供給される。
【０１８８】
この第７の実施形態においては、ＮＣ処理が、フィードフォワード方式であって、そのフィルタ係数が適応的に制御される点を除けば、上述した第１および第２の実施形態と同様の処理動作がなされ、同様の作用効果が得られる。
【０１８９】
［その他の実施形態］
以上の実施形態では、マイクロホンで当該時点で収音した人声の音声信号をＮＲ処理などにより、音声強調するようにしたが、一旦、録音した音声信号の再生時において、当該再生音声を強調するようにすることもできる。
【０１９０】
図２４は、ＩＣレコーダの場合の構成例を説明するためのブロック図であり、図２４（Ａ）は、その記録系の構成例、図２４（Ｂ）は、その再生系の構成例を示すものである。
【０１９１】
この例のＩＣレコーダは、２個のマイクロホン７１Ｌ，７１Ｒを備え、図２４（Ａ）に示すように、これら２個のマイクロホン７１Ｌ，７１Ｒで収音された音声の音声信号は、マイクアンプ７２を通じてＡ／Ｄコンバータ７３でデジタル音声信号に変換される。
【０１９２】
そして、Ａ／Ｄコンバータ７３からのデジタル音声信号は、記録エンコード部７４で、データ圧縮などを含む記録エンコード処理がなされた後、記録部７５を介して記録媒体、この例では、フラッシュメモリ７６に記録される。記録エンコード部７４は、ＤＳＰで構成される。
【０１９３】
このようにして、フラッシュメモリ７６に記録されたデジタル音声信号は、図２４（Ｂ）に示すような再生系において、再生される。
【０１９４】
すなわち、フラッシュメモリ７６から読み出されたデジタル音声信号は、デコード部８１でデコードされた後、ＮＲ処理部８２に供給されて、例えばＳＳ法などによるＮＲ処理がなされる。この場合のＳＳ法によるＮＲ処理に用いるノイズのパワースペクトルは、例えば記録時にノイズ収音して、例えばフラッシュメモリ７６に記録しておいたものを用いることができる。
【０１９５】
ＮＲ処理部８２により音声強調された再生音声信号は、加算回路８３に供給される。一方、この再生時においても、マイクロホン７１Ｌ，７１Ｒで収音された音声の音声信号は、マイクアンプ７２を通じてＡ／Ｄコンバータ７３でデジタル音声信号に変換される。そして、Ａ／Ｄコンバータ７３からのデジタル音声信号がＮＣ用フィルタ回路８４に供給される。
【０１９６】
ＮＣ用フィルタ回路８４は、この例では、フィードフォワード方式のＮＣ用フィルタ回路とされる。ＮＣ用フィルタ回路８４は、ＮＣ用音声信号を生成し、その生成したＮＣ用音声信号を加算回路８３に供給する。
【０１９７】
加算回路８３からのＮＣ用音声信号と、ＮＲ処理されて音声強調された再生音声信号との加算信号は、Ｄ／Ａコンバータ８５において、アナログ音声信号に変換される。そして、このＤ／Ａコンバータ８５からのアナログ音声信号は、パワーアンプ８６Ｌ，８６Ｒを通じてスピーカあるいはヘッドホンドライバー８７Ｌ，８７Ｒに供給される。
【０１９８】
なお、図２４（Ｂ）において、点線で囲む構成部分は、ＤＳＰで構成される部分である。
【０１９９】
以上の構成においては、ＮＣ用フィルタ回路８４からのＮＣ用音声信号により、実際の音声再生環境におけるノイズがキャンセルされる。そして、再生音声は、ＮＲ処理により音声強調されて音響再生される。したがって、再生音声は、明瞭で聞き易いものとなる。
【０２００】
［さらにその他の実施形態および変形例］
上述の第４の実施形態を除く他の実施形態では、ＮＲ処理部にＳＳ法を用いている。そのため、音声モニターボタンを押下したときに、先ず、ノイズのパワースペクトルを得るためのノイズ収音モードとし、その後、ノイズ低減モードとするように制御したが、ノイズ収音モードは、別途のタイミング区間で実行するようにしてもよい。
【０２０１】
例えば、電源をオンにしたときや、一定時間間隔で、自動的にノイズ収音モードとして、ノイズのパワースペクトルをノイズ情報記憶部に記憶するようにしてもよい。
【０２０２】
また、マイクロホンの入力が大音量となったときや、外部環境ノイズが変化したときなどに、自動的にノイズ収音モードとして、ノイズのパワースペクトルをノイズ情報記憶部に記憶するようにしてもよい。外部環境ノイズが変化したことは、例えば、マイクロホン３１の音声信号レベルを監視し、当該音声信号レベルが閾値レベルを超えて変化したことを検出することにより、検出することができる。
【０２０３】
このようにした場合には、音声モニターボタンのオン区間は、図１９に示すように、ノイズ低減モード区間のみとすることができる。そして、通常ＮＣモードの区間において、適宜、ノイズ収音モードに切り換えられて、ノイズのパワースペクトルの収音および記憶がなされる。
【０２０４】
また、ノイズ低減モードも、音声モニターボタンを押下したときではなく、自動的に切り替わるようにすることもできる。例えば、マイクロホン３１からの音声信号について、当該音声信号に人声音声信号が含まれているかどうかを判別し、人声音声信号が含まれていると判別したときに、自動的に、通常ＮＣモードからノイズ低減モードに切り替わるようにすることができる。
【０２０５】
また、静かな音声再生環境から騒音の大きい音声再生環境に変化したことを判別する判別手段を設け、その判別手段の判別結果により、騒音の大きい音声再生環境に移ったときには、自動的にノイズ低減モードに切り替わるようにしてもよい。その場合には、騒音の大きい音声再生環境に移ったことを検知した最初のタイミング区間は、ノイズ収音モードとして、当該環境におけるノイズのパワースペクトルをノイズ情報記憶部に記憶するようにすると良い。
【０２０６】
なお、ＮＲ処理部としては、上述したＳＳ法に限られるものではなく、種々の手法を用いることができることは言うまでもない。
【０２０７】
また、上述の実施形態の説明では、ヘッドホンドライバーに供給する音声信号は、アナログ音声信号とするようにしたので、Ｄ／Ａコンバータおよびパワーアンプを設けるようにした。しかし、ヘッドホンドライバーがデジタル音声信号で駆動可能なものである場合には、Ｄ／Ａコンバータおよびパワーアンプに代えて、デジタルアンプを設けるようにすれば良い。
【０２０８】
また、上述の実施形態では、ノイズ低減モードの際にオンとなり、その他の時にはオフとなるスイッチ回路４３，４３０を設けるようにした。しかし、制御部４４が、ＮＲ処理部４２，４２０や音声強調回路５００の動作のオン・オフを制御したり、ＮＲ処理部４２，４２０や音声強調回路５００の出力音声信号を、ミューティング制御したりすることにより、スイッチ回路を設けなくても良い。
【０２０９】
また、上述の実施形態は、ノイズ低減音声再生装置をヘッドホン装置に適用した場合であり、ＮＣ用フィルタ回路、ＮＲ処理部、音声強調回路、制御部などが、ヘッドホン装置に設けられるように説明した。しかし、ヘッドホン装置には、マイクロホンとヘッドホンドライバーを設けるだけで、ＮＣ用フィルタ回路、ＮＲ処理部、音声強調回路、制御部などの構成部分は、ヘッドホン装置が接続される音楽再生装置などに設けられるように構成することもできる。
【０２１０】
また、この発明は、音楽再生用のヘッドホン装置ではなく、外部騒音を低減する騒音低減装置としてのヘッドホン装置にも適用できる。また、この発明は、補聴器の構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２１１】
【図１】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第１の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施形態に用いるノイズキャンセリングシステムの一例を説明するための図である。
【図３】図２のノイズキャンセリングシステムを説明するための等価回路図である。
【図４】この発明の実施形態に用いるノイズキャンセリングシステムの一例を説明するために用いる式を示す図である。
【図５】図２のノイズキャンセリングシステムを説明するために用いる図である。
【図６】この発明の実施形態に用いるノイズキャンセリングシステムの他の例を説明するための図である。
【図７】図６のノイズキャンセリングシステムを説明するための等価回路図である。
【図８】この発明の実施形態に用いるノイズキャンセリングシステムの例を説明するために用いる図である。
【図９】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第１の実施形態の動作を説明するために用いる図である。
【図１０】図１のノイズ低減音声再生装置の一部の具体構成例を説明するための図である。
【図１１】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第１の実施形態の作用効果を説明するために用いる図である。
【図１２】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第１の実施形態の作用効果を説明するために用いる図である。
【図１３】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第１の実施形態の作用効果を説明するために用いる図である。
【図１４】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第２の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図１５】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第２の実施形態の作用効果を説明するために用いる図である。
【図１６】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第２の実施形態の作用効果を説明するために用いる図である。
【図１７】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第３の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図１８】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第４の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図１９】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第４の実施形態の動作を説明するために用いる図である。
【図２０】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第４の実施形態の要部の構成例を示すブロック図である。
【図２１】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第５の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図２２】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第６の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図２３】この発明によるノイズ低減音声再生装置の第７の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図２４】この発明によるノイズ低減音声再生装置の他の実施形態のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図２５】ＮＲ処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【０２１２】
１３…電気−音響変換手段の例としてのヘッドホンドライバーユニット、３１…音響−電気変換手段の例としてのマイクロホン、２３…ＮＣ用フィルタ回路（ＦＢフィルタ回路）、３３…ＮＣ用フィルタ回路（ＦＦフィルタ回路）、４２，４２０…ＮＲ処理部、４４…制御部、４５…ノイズ情報記憶部、４６…音声モニターボタンを備える操作部、５００…音声強調回路
【図１】
2010011117.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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