(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−オーディオ環境における音響を表す捕捉信号を生成するマイクロホン；
−前記オーディオ環境におけるオーディオ信号を相殺する音響を放射する音響トランスデューサ；
−前記捕捉信号を受信して、前記音響トランスデューサのための駆動信号を生成し、且つ、フィードバックフィルタを有する、前記マイクロホンから前記音響トランスデューサまでのフィードバック経路；
−前記フィードバック経路のフィードバック信号のトーン成分に関してトーン成分特性を決定するトーンプロセッサ；及び
−前記トーン成分特性に対応する特性を有する前記フィードバック信号の信号成分を抑制するよう、前記フィードバック経路において挿入される適応回路
を有し、
前記トーンプロセッサは及び前記適応回路はともに適応線スペクトル強調器を形成し、前記トーンプロセッサは、被変更信号を生成するよう入力信号を遅延させ且つフィルタ処理する適応フィルタを有し、前記適応回路は、前記入力信号を前記被変更信号と比較することによって差分表示を生成する比較器を有し、前記トーンプロセッサは、前記差分表示を最小化するよう前記適応フィルタを適応させる回路を更に有する、
ノイズキャンセリングシステム。
【請求項２】
前記トーン成分特性は、前記トーン成分の信号レベルのレベル表示である、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項３】
前記適応回路は、前記トーン成分に応答して前記フィードバックフィルタを適応させるよう配置される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項４】
前記トーンプロセッサは、前記被変更信号の特性に応答して前記トーン成分特性を決定するよう配置される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項５】
前記トーンプロセッサは、前記適応フィルタの少なくとも１つの係数の特性に応答して前記トーン成分特性を決定するよう配置される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項６】
前記適応回路は、前記トーン成分特性に応答して前記フィードバックフィルタのゲインを適応させるよう配置される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項７】
前記適応回路は、前記トーン成分特性の増大する信号レベルを示すトーン成分特性に関して前記ゲインをより低いゲインにバイアスするよう配置される、
請求項６に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項８】
被フィルタ処理信号を生成するフィルタを更に有し、
前記トーンプロセッサは、前記被フィルタ処理信号に応答して前記トーン成分特性を決定するよう配置される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項９】
前記適応回路は、前記フィードバックフィルタの周波数応答を適応させるよう配置される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項１０】
前記フィードバック経路は、アナログフィードバック経路であり、
前記トーンプロセッサの少なくとも一部は、デジタルで実施される、
請求項１に記載のノイズキャンセリングシステム。
【請求項１１】
−オーディオ環境における音響を表す捕捉信号を生成するマイクロホン；
−前記オーディオ環境におけるオーディオ信号を相殺する音響を放射する音響トランスデューサ；及び
−前記捕捉信号を受信して、前記音響トランスデューサのための駆動信号を生成し、且つ、フィードバックフィルタを有する、前記マイクロホンから前記音響トランスデューサまでのフィードバック経路
を有するノイズキャンセリングシステムの動作方法であって：
−前記フィードバック経路のフィードバック信号のトーン成分に関してトーン成分特性を決定するステップ；及び
−前記トーン成分特性に対応する特性を有する前記フィードバック信号の信号成分を抑制するステップ
を有し、
前記トーン成分特性を決定するステップ及び前記フィードバック信号の信号成分を抑制するステップは適応線スペクトル強調器によって実行され、当該方法は、前記適応線スペクトル強調器において、被変更信号を生成するよう入力信号を遅延させ且つフィルタ処理し、前記入力信号を前記被変更信号と比較することによって差分表示を生成し、前記差分表示を最小化するよう前記入力信号の遅延及びフィルタ処理を適応させる、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオノイズキャンセリングシステム、特に、ヘッドホン用のアクティブなオーディオノイズキャンセリングシステムに係るが、これに限られない。
【背景技術】
【０００２】
アクティブなノイズキャンセリングは、不要な音響がユーザによって認知される多くのオーディオ環境において、ますます一般的になってきている。例えば、アクティブなノイズキャンセリング機能を備えるヘッドホンが一般的になっており、しばしば多くのオーディオ環境（例えば、騒々しい工場フロア、飛行機、及び人々が操作する雑音設備）において使用される。
【０００３】
アクティブなノイズキャンセリングを備えるヘッドホン及び同様のシステムは、通常ユーザの耳の近くの（例えば、耳の周囲でイヤホンによって生成される音響ボリューム内にある）オーディオ環境を検知するマイクロホンに基づく。次いで、ノイズ相殺信号が、結果として起こる音響レベルを低減するために、オーディオ環境内に放射される。特に、ノイズ相殺信号は、マイクロホンに到達した音波の逆位相を信号に与えるよう努め、それによって、オーディオ環境においてノイズを少なくとも部分的に相殺する相殺的干渉（destructive  interference）をもたらす。通常、アクティブなノイズキャンセリングシステムは、ノイズ及びノイズ相殺信号の両方の存在下でマイクロホンによって測定されるオーディオ信号に基づき音響相殺信号を生成するフィードバックループを実装する。
【０００４】
そのようなノイズ相殺ループの性能は、フィードバックループの部分として実装されるフィードバックフィルタによって制御される。フィードバックフィルタは、最適なノイズキャンセリング効果が達成されるように設計される。フィードバックフィルタを設計するための様々なアルゴリズム及びアプローチが知られている。例えば、ケプストラム（Cepstral）領域に基づきフィードバックフィルタを設計するアプローチは、J.  Laroche，“Optimal  Constraint-Based  Loop-Shaping  in  the  Cepstral  Domain”，IEEE  Signal  Processing，14(4):225-227，２００７年４月（非特許文献１）に記載されている。
【０００５】
しかし、フィードバックループは本質的に有限インパルス応答（ＩＩＲ）を表すので、フィードバックフィルタの設計は、フィードバックループが安定でなければならないとの要件によって制限される。閉ループフィルタ全体の安定性は、閉ループ全体の伝達関数がｚ＝ｅｘｐ（ｊθ）（なお、０≦θ≦２π）に関して複素平面において点ｚ＝−１を囲まないことを求めるナイキストの安定性定理を用いることによって保証される。
【０００６】
しかし、フィードバックフィルタは、複雑性を低減して設計プロセルを簡単化するために、固定された非適応フィルタである傾向があり、一方、フィードバックループの部分の伝達関数は、実質的に様々である傾向がある。特に、フィードバックループは、アナログ−デジタル及びデジタル−アナログ変換器、アンチエイリアス・フィルタ、電力増幅器、ラウドスピーカ、マイクロホン及びライドスピーカからエラー・マイクロホンまでの音響経路の伝達関数の応答を含む、フィードバックフィルタ以外のループの他の要素に相当する二次経路を有する。二次経路の伝達関数は、ヘッドホンの現在の構成の関数として実質的に変化する。例えば、二次経路の伝達関数は、ヘッドホンが通常の動作構成にある（すなわち、ユーザによって身に着けられている）のか、又はユーザによって身に着けられていないのか、又はユーザの頭部に押しつけられているのか等に依存して、実質的に変化しうる。
【０００７】
フィードバックループは全ての状況において安定でなければならないので、フィードバックフィルタは、二次経路のありとあらゆる可能な伝達関数に関して安定性を確かにすべきことによって、制限される。従って、フィードバックフィルタの設計は、二次経路の伝達関数に関する最悪の推定に基づく傾向がある。しかし、そのようなアプローチはシステム安定性を確保しうるが、特定の目下の二次経路伝達関数に関する理想的な野地スキャンセリング機能がフィードバックフィルタによって実施されず、性能の低下をもたらす傾向がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】J.  Laroche，“Optimal  Constraint-Based  Loop-Shaping  in  the  Cepstral  Domain”，IEEE  Signal  Processing，14(4):225-227，２００７年４月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、改善されたノイズキャンセリングシステムが有利であり、特に、自由度の向上、ノイズ相殺の改善、複雑性の低減、安定性及び特性の改善、及び／又は性能の改善を可能にするノイズキャンセリングシステムが有利である。
【００１０】
然るに、本発明は、上記の欠点の１又はそれ以上、あるいは、いずれかの組み合わせを望ましくは軽減し、多少とも解決し、又は取り除くことを目指す。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様に従って、オーディオ環境における音響を表す捕捉信号を生成するマイクロホンと、前記オーディオ環境におけるオーディオ信号を相殺する音響を放射する音響トランスデューサと、前記捕捉信号を受信して、前記音響トランスデューサのための駆動信号を生成し、且つ、フィードバックフィルタを有する、前記マイクロホンから前記音響トランスデューサまでのフィードバック経路と、前記フィードバック経路のフィードバック信号のトーン成分に関してトーン成分特性を決定するトーンプロセッサと、前記トーン成分特性に応答して前記フィードバック経路を適応させる適応回路とを有するノイズキャンセリングシステムが提供される。
【００１２】
本発明は、ノイズキャンセリングシステムの改善された性能を提供する。多くのシステムにおいて、不安定性の危険性が低減される。特に、不安定性は、最悪の場合のフィードバック経路に基づく及び特に二次経路の最悪の伝達関数に基づくフィードバックフィルタを必要とすることなしに、多くの状況において回避又は低減される。特定の二次経路に対するフィードバック作用の適応がしばしば達成される。
【００１３】
本発明は、多くの実施形態において、特に、低い複雑性及び／又は簡単な動作を保ちながら、有効な不安定性対策を可能にする。一般的に、より柔軟なシステム及び増大した設計自由度が達成される。
【００１４】
発明者は、特に、多くの実際のノイズキャンセリングシステムにおいて、不安定性の最初の発現を検出することが可能であると気付いた。実際に、発明者は、これがフィードバック経路において信号成分を評価し考慮することによって検出され得ると気付いた。更に、発明者は、トーン信号成分（例えば、具体的に、正弦波又は近似正弦波信号成分）を評価し検出することが多くのノイズキャンセリングシステムにおいて最初の不安定性の良好な表示を提供すると気付いた。また、発明者は、そのような不安定性が、トーン信号成分の特性を決定し、それに応じてフィードバック経路を変更することによって、しばしば取り除かれ又は軽減され得ると気付いた。
【００１５】
前記トーンプロセッサは、前記フィードバック信号においてトーン成分を検出するトーン検出器を有してよい。前記トーン成分特性は、前記検出されたトーン成分の特性であってよい。前記トーン成分特性は、例えば、トーン成分の振幅、レベル、電力、エネルギ、周波数又は位相であってよく、あるいは、例えば、トーン成分自体であってよい。
【００１６】
幾つかの実施形態において、具体的に、オーディオ環境における音響を表す捕捉信号を生成するマイクロホンと、前記オーディオ環境におけるオーディオ信号を相殺する音響を放射する音響トランスデューサと、前記捕捉信号を受信して、前記音響トランスデューサのための駆動信号を生成し、且つ、フィードバックフィルタを有する、前記マイクロホンから前記音響トランスデューサまでのフィードバック経路と、前記フィードバック経路のフィードバック信号に含まれるトーン信号成分の信号レベルのレベル表示を生成するトーン信号成分検出器と、前記レベル表示に応答して前記フィードバックフィルタを適応させる適応回路とを有するノイズキャンセリングシステムが提供される。
【００１７】
前記適応回路は、具体的に、前記フィードバック経路の伝達特性（例えば、前記マイクロホンから前記音響トランスデューサまでの前記フィードバック経路の周波数応答又はゲイン）を適応させるよう配置されてよい。
【００１８】
本発明の任意の特徴に従って、前記トーン成分特性は、前記トーン成分の信号レベルのレベル表示である。
【００１９】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、推定されるトーン信号成分の推定される信号レベルが決定されて、前記フィードバック経路を適応させるために使用されてよい。具体的に、推定されるトーン成分の信号レベルは、当該システムの安定性又は不安定性の特に良好な表示である。
【００２０】
本発明の任意の特徴に従って、前記適応回路は、前記トーン成分に応答して前記フィードバックフィルタを適応させるよう配置される。
【００２１】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、それは、多くの実施形態において、容易な実施又は設計を可能にし、及び／又は、前記フィードバック経路の有効な適応を提供する。特に、それは、有効な自動安定性補償を可能にする。
【００２２】
本発明の任意の特徴に従って、前記トーンプロセッサは、適応線スペクトル強調器（Adaptive  Line  Enhancer）を有する。
【００２３】
これは、改善された性能及び／又は容易な実施を提供する。特に、適応線スペクトル強調器は、不安定性の発生を示すトーン成分の発現の特に信頼できる及び／又は高速な検出を提供する。
【００２４】
本発明の任意の特徴に従って、前記適応線スペクトル強調器は、被変更信号を生成するよう入力信号を遅延させ且つフィルタ処理する適応フィルタと、前記入力信号を前記被変更信号と比較することによって差分表示を生成する比較器と、前記差分表示を最小化するよう前記適応フィルタを適応させる回路とを有する。
【００２５】
これは、改善された性能及び／又は容易な実施を提供する。
【００２６】
本発明の任意の特徴に従って、前記トーンプロセッサは、前記被変更信号の特性に応答して前記トーン成分特性を生成するよう配置される。
【００２７】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、前記被変更信号は、不安定性の発現によるトーン成分の出現の特に良好な表示を提供する特性を持った信号を提供する。
【００２８】
本発明の任意の特徴に従って、前記トーンプロセッサは、前記適応フィルタの少なくとも１つの係数の特性に応答して前記トーン成分特性を生成するよう配置される。
【００２９】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、適応フィルタ係数は、不安定性の発現によるトーン成分の出現の特に良好な表示を提供する特性を持った信号を提供する。
【００３０】
本発明の任意の特徴に従って、前記適応回路は、前記トーン成分特性に応答して前記フィードバックフィルタのゲインを適応させるよう配置される。
【００３１】
これは、改善された性能及び／又は容易な実施を提供する。特に、それは、不安定性の極めて効率的な制御、軽減及び／又は防止にも関わらず低い複雑性を可能にする。
【００３２】
幾つかの実施形態において、前記フィードバックフィルタはゲインブロックを有し、前記適応回路は、レベル表示に応答して前記ゲインブロックのゲインを適応させるよう配置される。前記ゲインブロックは、当該システムの動作周波数範囲（例えば、３ｄＢの通過帯域）内で略一定（例えば、±１０％内）である。これは、改善された性能及び／又は容易な実施を提供する。
【００３３】
本発明の任意の特徴に従って、前記適応回路は、前記トーン成分特性の増大する信号レベルを示すトーン成分特性に関し前記ゲインをより低いゲインにバイアスするよう配置される。
【００３４】
これは、改善された性能を提供する。特に、それは、不安定性の極めて効率的な制御、軽減及び／又は防止を可能にする。
【００３５】
特に、前記適応回路は、前記ゲインを、第１の閾値を下回るレベル表示に関し第１の値に設定し、第２の閾値を上回るレベル表示に関し第２の値に設定するよう配置されてよく、前記第１の値は前記第２の値よりも大きい。前記第１の閾値及び前記第２の閾値は、同じ閾値であってよく、あるいは、前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも小さくてよい。
【００３６】
本発明の任意の特徴に従って、当該システムは、被フィルタ処理信号を生成するフィルタを更に有し、前記トーンプロセッサは、前記被フィルタ処理信号に応答して前記トーン成分特性を生成するよう配置される。
【００３７】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、それは、改善された信頼性を提供し、例えば、不安定性の発現を誤って検出する可能性を減らす。然るに、それは、多くの状況において、改善されたノイズキャンセリングを提供する。
【００３８】
前記フィルタは、具体的に、帯域通過フィルタであってよく、通常、前記トーンプロセッサが前記トーン成分特性を決定する周波数インターバルを選択するよう配置されてよい。前記周波数インターバルは、具体的に、不安定性振動が起こる可能性がある周波数範囲に対応するよう選択されてよい。
【００３９】
幾つかの実施形態において、前記フィルタは、複数の帯域通過フィルタの組み合わせに対応するフィルタであってよい。幾つかの実施形態において、前記トーン信号成分検出器は、被フィルタ信号を夫々生成する複数の帯域通過フィルタと、被フィルタ処理信号を結合することで結合信号を生成する回路とを有し、前記トーンプロセッサは、前記結合信号に応答して前記トーン成分特性の表示を生成するよう配置される。これは、多くの実施形態において、改善された性能を提供し、特に、異なる不安定性が起こる可能性があり、結果として、異なる振動周波数をもたらす用途において有利である。
【００４０】
本発明の任意の特徴に従って、前記適応回路は、前記フィードバックフィルタの周波数応答を適応させるよう配置される。
【００４１】
これは、多くの実施形態において、改善された性能を提供する。特に、それは、他のノイズに関してノイズキャンセリング性能の低下を減らしながら、有効な不安定性軽減又は補償を可能にする。例えば、前記周波数応答は、他の周波数でのゲインを維持しながら、振動周波数で現れるゲインを低下させるよう変更されてよい。
【００４２】
本発明の任意の特徴に従って、当該ノイズキャンセリングシステムは、前記フィードバック信号の信号成分を抑制する抑制回路を更に有し、前記信号成分は、前記トーン成分特性に対応する特性を有する。
【００４３】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、それは、有効な不安定性軽減、補償及び／又は防止を可能にする。
【００４４】
本発明の任意の特徴に従って、前記トーンプロセッサ及び前記適応回路は、前記フィードバック経路に挿入される適応線スペクトル強調器の一部である。
【００４５】
これは、特に有利なノイズキャンセリングシステムを提供する。特に、それは、有効な不安定性軽減、補償及び／又は防止を可能にする。具体的に、適応線スペクトル強調器は、不安定性により生ずるトーン成分の発現の特に信頼できる及び／又は高速な検出及び抑制を提供する。
【００４６】
本発明の任意の特徴に従って、前記フィードバック経路はアナログフィードバック経路であり、前記トーンプロセッサの少なくとも一部はデジタルで実施される。
【００４７】
これは、多くの実施形態において、特に有効な実施を提供する。
【００４８】
本発明の他の態様に従って、オーディオ環境における音響を表す捕捉信号を生成するマイクロホンと、前記オーディオ環境におけるオーディオ信号を相殺する音響を放射する音響トランスデューサと、前記捕捉信号を受信して、前記音響トランスデューサのための駆動信号を生成し、且つ、フィードバックフィルタを有する、前記マイクロホンから前記音響トランスデューサまでのフィードバック経路とを有するノイズキャンセリングシステムの動作方法であって、前記フィードバック経路のフィードバック信号のトーン成分に関してトーン成分特性を決定するステップと、前記トーン成分特性に応答して前記フィードバック経路を適応させるステップとを有する方法が提供される。
【００４９】
本発明のこれらの及び他の態様、特徴及び利点については、後述の実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。
【図２】ノイズキャンセリングシステムのための分析モデルの例を表す。
【図３】ノイズキャンセリングシステムのための分析モデルの例を表す。
【図４】適応線スペクトル強調器の例を表す。
【図５】本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。
【図６】本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。
【図７】本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。
【図８】本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。
【図９】本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明の実施形態について、単なる一例として、図面を参照して記載する。
【００５２】
以下の記載は、ヘッドホン用のオーディオノイズキャンセリングシステムに適用可能な本発明の実施形態に焦点を当てている。しかし、当然、本発明はこの用途に制限されず、例えば自動車用ノイズキャンセリングシステムを含む多くの他の用途に適用されてよい。
【００５３】
図１は、本発明の幾つかの実施形態に従うノイズキャンセリングシステムの例を表す。具体例において、ノイズキャンセリングシステムは、ヘッドホン用ノイズキャンセリングシステムである。当然、図１は、一方の耳についての例となる機能を表し、同じ機能が他方の耳についても実施されてよい。
【００５４】
ノイズキャンセリングシステムは、具体例においてはヘッドホンのスピーカ１０１である音響トランスデューサを有する。システムは、ユーザの耳の近くに位置付けられるマイクロホン１０３を更に有する。具体例において、ヘッドホンは、ユーザの耳を囲む耳覆い（circumaural）ヘッドホンであってよく、該ヘッドホンによってユーザの耳の周囲に形成される音響空間内のオーディオ信号を捕捉するよう取り付けられたマイクロホン１０３を備える。
【００５５】
ノイズキャンセリングシステムの目標は、ユーザによって認知される音響を減衰又は相殺することであり、従って、システムは、マイクロホン１０３によって測定される誤差信号ｅを最小化しようとする。密閉型（closed）ヘッドホンの使用は、更に、より高い周波数で特に有効である傾向を持ったパッシブなノイズ減衰を提供する。図１のアクティブなノイズキャンセリングシステムは、オーディオ信号に対して逆位相信号を生成して、これを、ユーザによって認知される音響環境内に放射するためにスピーカ１０１に供給することによってノイズを相殺するのに適している。このように、マイクロホン１０３は、相殺されるべきオーディオノイズＮと、スピーカ１０１によって供給されるノイズ相殺信号との音響結合に対応する誤差信号を捕捉する。
【００５６】
ノイズ相殺信号を生成するために、図１のシステムは、マイクロホン１０３の出力部からスピーカ１０１の入力部までのフィードバック経路を有して、閉フィードバックループを生成する。
【００５７】
図１の例では、フィードバックループは、ほぼデジタル領域において実施され、従って、マイクロホン１０３は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１０７へ更に結合されているアンチエイリアス・フィルタ１０５（通常、低雑音増幅器を含む。）へ結合される。
【００５８】
デジタル信号は、デジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１１１へ更に結合されているデジタルフィードバックフィルタ１０９へ供給される。Ｄ／Ａ変換器１１１は、フィルタ処理された信号（被フィルタ処理信号）を受信して、これをアナログ領域に変換する。多くの実施形態で、Ｄ／Ａ変換器１１１は、生成されるアナログ信号を平滑化するようアンチエイリアス・フィルタ（図示せず。）を更に有する。Ｄ／Ａ変換器１１１からのアナログ信号は、スピーカ１０１へ結合されている駆動回路１１３（通常、電力増幅器を含む。）へ供給される。駆動回路１１３は、ノイズ相殺信号を放射するようスピーカ１０１を駆動する。
【００５９】
システムにおいて、フィードバックループはこのようにして生成され、フィードバックフィルタ１０９と、フィードバックフィルタ１０９の部分でない要素を含む二次経路とを有する。このように、二次経路は、フィードバックフィルタ１０９を除くフィードバックループのコンポーネントの結合伝達関数に対応する伝達関数を有する。従って、二次経路の伝達関数は、フィードバックフィルタ１０９の出力部からフィードバックフィルタ１０９の入力部までの（開ループ）経路の伝達関数に対応する。具体例において、二次経路は、Ｄ／Ａ変換器１１１（Ｄ／Ａアンチエイリアス・フィルタを含む。）と、駆動回路１１３と、スピーカ１０１と、スピーカ１０１からマイクロホン１０３までの音響経路と、アンチエイリアス・フィルタ１０５と、Ａ／Ｄ変換器１０７とを有する。
【００６０】
図１のノイズキャンセリングシステムは、フィードバック信号のトーン（例えば、正弦波又はその高調波を含む近似正弦波）特性に応答してフィードバックループを動的に適応させる機能を更に有する。例において、フィードバック信号は、フィードバックフィルタ１０９より前に測定されるが、当然、それは、他の実施形態では、フィードバックループの他の部分で測定されてよい。このように、フィードバック信号は、マイクロホン１０３からスピーカ１０１へ帰還される信号であってよく、フィードバックフィルタ１０９の前、後及び中を含むフィードバック経路におけるいずれかの点で測定されてよい。
【００６１】
図１のシステムでは、フィードバックフィルタ１０９は、ノイズキャンセリングシステムの閉ループ動作を制御する。フィードバックフィルタ１０９は、具体的に、ループフィルタ１１５及び可変ゲイン１１７として実施される。この実施において、ループフィルタ１１５は、フィードバック経路に所望の周波数応答を提供し、一方、可変ゲイン１１７は、（システムの動作周波数範囲内で）周波数不変なゲインを提供する。
【００６２】
明らかなように、幾つかの実施形態において、可変ゲイン１１７及びループフィルタ１１５は、例えば、ループフィルタ１１５のフィルタ係数を変えることによって（周波数応答を変えずにゲインを変更するように。例えば、ＦＩＲフィルタの全ての係数は完全に同じように増減される。）達成される可変ゲインによって、全体的に実施されてよい。更に、明らかなように、幾つかの実施形態において、可変ゲイン１１７及びループフィルタ１１５は、別個の機能要素として実施されてよく、フィードバックループにおいて異なって配置されてよい。例えば、可変ゲイン１１７は、ループフィルタ１１５の前に、又は例えばアナログ領域において、配置されてよい（例えば、それは、駆動回路１１３の一部として実施されてよい。）。また、明らかなように、フィードバックフィルタ１０９、実際には、可変ゲイン１１７及びループフィルタ１１５は、分散した機能要素として実施されてよく、例えば何らかのアナログフィルタを含むマイクロホン１０３からトランスデューサ１０１までのフィードバック経路におけるいずれかの点からの機能に相当しうる。
【００６３】
図２は、図１のシステムの分析モデルを表す。モデルにおいて、マイクロホン１０３によって実行されるオーディオ積算は加算器２０１によって表され、マイクロホン１０３からループフィルタ１１５までの経路は第１の二次経路フィルタ（ｓ１）２０３によって表され、ループフィルタ１１５は対応するフィルタ応答２０５によって表され、可変ゲイン１１７はゲイン関数２０７によって表され、可変ゲイン１１７からマイクロホン１０３までの二次経路の部分は第２の２次フィルタ（ｓ２）２０９によって表される。
【００６４】
モデルにおいて、フィードバック経路の要素の順序は交換されてよく、従って、第１の二次経路フィルタ（ｓ１）２０３及び第２の二次経路フィルタ（ｓ２）２０９は、図３に示される単一の二次経路フィルタ（ｓ＝ｓ１・ｓ２）３０１にまとめられてよい。
【００６５】
ノイズ信号Ｎに係る閉ループ伝達関数Ｅ（ｆ）／Ｎ（ｆ）は、然るべく次のように決定され得る：
【００６６】
【数１】
0005572698.tif 000002
あるいは、デジタルｚ変換においては：
【００６７】
【数２】
0005572698.tif 000003
ノイズキャンセリングシステムの目的は、入来信号を可能な限り減衰させる（すなわち、マイクロホン１０３によって捕捉される信号ｅを可能な限り低くする。）全体の伝達関数Ｈ（ｆ）（又はＨ（ｚ））を提供することである。
【００６８】
有効なノイズ相殺を達成するために、最適な閉ループ性能を提供するようフィードバックフィルタ１０９（Ｇ・Ｃ（ｆ））を設計することが重要である。しかし、この設計は、フィードバックループが全ての状況に対して、すなわち、二次経路Ｓでの全ての起こり得る変化に対して安定なままでなければならないという事実によって、著しく制限される。従って、従来、不安定性が起こり得る最悪の場合の二次経路が、ループフィルタの設計時に考えられる。しかし、これは不安定性の可能性を阻止又は低減しうるが、設計自由度に対して大きな制約を課し、次善のフィルタ設計及び通常動作中のノイズ相殺の低下をもたらす。
【００６９】
例えば、多くのヘッドホンに関し、二次経路の特性及び周波数は、ヘッドホンの異なる動作設定ごとに非常に大きく変化する。実際に、極めて異なった応答が、例えば、ヘッドホンによって、それらが身に着けられていない場合、それらが正常な位置において身に着けられている場合、耳に押しつけられている場合等に、提供される。例えば、多くのノイズキャンセリングヘッドホンは、ヘッドホンが頭に押しつけられている場合に、二次経路応答を１ｋＨｚ前後で実質的に変化させる。然るに、不安定性は、しばしば、ユーザが頭にヘッドホンを押しつける場合に、１ｋＨｚ前後で起こることがある。これを回避するために、フィードバックフィルタは、この構成において安定であるよう設計され得るが、これは、ヘッドホンが頭に押しつけられていない場合に、実質的に低減したノイズ相殺をもたらす。
【００７０】
図１のシステムは、通常の構成に係るノイズ相殺性能の低下を小さくしながら、様々な構成に関し安定性を改善する機能を含む。具体的に、図１のノイズキャンセリングシステムは、不安定性の発現を検出し、この検出に応答してフィードバック経路の特性を動的に変更するよう配置される。具体的に、システムは、マイクロホン１０３からトランスデューサ１０１までのフィードバックループのフィードバック信号のトーン成分について特性を決定するトーンプロセッサ１１９を有する。具体的に、トーンプロセッサ１１９は、十分に高い信号レベルを有するトーン成分がフィードバック信号に存在するかどうかを検出してよい。フィードバック信号は、具体的に、フィードバックフィルタ１０９より前に測定される。
【００７１】
トーンプロセッサ１１９は、適応プロセッサ１２１へ結合されている。適応プロセッサ１２１は、トーン成分特性に応答してフィードバック経路の特性を適応させるよう配置される。具体例において、適応プロセッサ１２１は、トーンプロセッサ１１９及び可変ゲイン１１７へ結合され、トーン成分特性に応答して可変ゲイン１１７のゲインを適応させるよう配置される。
【００７２】
例において、トーンプロセッサ１１９は、フィードバック信号においてトーン／正弦波成分を検出するよう配置されるトーン検出機能を有する。典型的な環境において、相殺されるべきオーディオノイズは、極めて確率論的且つ雑音のような性質を有し、通常は如何なる有意なトーン成分も含まない。然るに、発明者は、そのようなトーン成分の検出が不安定性の発現の表示として実際に使用されてよいことに気付いた。発明者は、更に、そのようなトーン成分の検出が、フィードバック経路の特性を制御して、不安定性の発現が相殺されるようにするために使用されてよいことに気付いた。具体的に、トーンプロセッサ１１９が、所与の閾値よりも高い信号レベルを有するトーン成分を検出した場合に、可変ゲイン１１７のゲインは低減されてよく、それにより、正フィードバック状態を中止して不安定性の更なる発現を防ぐ。
【００７３】
このように、システムでは、フィードバック特性は、不安定性の発生が推定される場合に、自動的に変更される。この変更は、不安定性の規準が満足されることを妨げるよう閉ループフィルタ応答を変えて、フィードバックトーンの回避を生じさせる。更に、ループフィルタは、最悪の場合の条件に関し設計される必要はなく、むしろ、異常な状態が不安定性をもたらしうる場合を補償するアクティブ且つ動的な不安定性緩和を有して通常の状態に関し設計され得る。
【００７４】
例えば、ループフィルタ１１５は、可変ゲイン１１７の通常のゲイン及び通常のユーザ構成（例えば、ヘッドホンが正常に身に着けられている。）に関し設計されてよい。このように、改善されたノイズ相殺が、そのような通常使用構成において達成され得る。なお、ユーザが頭にヘッドホンを押しつける場合は、結果として起こる不安定性の最初の発現が自動的に検出され、ゲインは、この不安定性及び結果として生ずるオーディオトーンが更に生成されることを回避するために調整される。
【００７５】
このように、改善されたノイズ相殺性能がほとんどの状況において達成され、一方、同時に、改善された不安定性性能も達成される。
【００７６】
具体例において、トーンプロセッサ１１９は、具体的に、適応線スペクトル強調器（ＡＬＥ）を有する。ＡＬＥは、信号に含まれる低レベルのトーン／正弦波成分の有効、高速且つ正確な検出を可能にし、従って、不安定性の発現の特に有利な検出を可能にするので、特に有利である。
【００７７】
図４は、ＡＬＥを用いる実施に従うトーンプロセッサ１１９の例を表す。
【００７８】
トーンプロセッサ１１９は、フィードバック信号ｘを受信する。具体例において、フィードバック信号は、Ａ／Ｄ変換器１０７から出力されてフィードバックフィルタ１０９へ入力されるデジタル信号に対応する。
【００７９】
フィードバック信号ｘは、遅延４０１及び適応フィルタ４０３へ供給される（明らかなように、遅延４０１及び適応フィルタ４０３は、十分な遅延及びフィルタリングの両方を提供する単一の適応フィルタと考えられてよい。）。適応フィルタ４０３の出力信号ｙは、減算器４０５へ供給される。減算器４０５は、更に、フィードバック信号ｘを受信する。減算器４０５は、フィードバック信号ｘからフィルタ出力信号ｙを減じることによって、出力信号ｖを生成する。このように、出力信号ｖは、フィードバック信号ｘ及び被変更信号ｙの差分表示である。
【００８０】
ＡＬＥは、適応フィルタコントローラ４０７を更に有する。適応フィルタコントローラ４０７は、フィードバック信号ｘ及び減算器出力信号ｖを受信する。適応フィルタコントローラ４０７は、出力信号ｖのエネルギが最小化されるように適応フィルタ４０３のフィルタ係数を適応させるよう配置される。具体例において、適応フィルタコントローラ４０７は、出力信号ｖのエネルギが最小化されるように係数を適応させる最小二乗（ＬＭＳ）アルゴリズムを実行する。
【００８１】
遅延４０１は、確率論的ノイズが遅延４０１の入力及び出力間で相関することを回避するほど十分に大きいよう設定される。このように、遅延は、フィードバック信号ｘと遅延４０１の出力との間の相互相関が確率論的ノイズ成分に係る所与の閾値を下回るように十分に高く設定される。通常、遅延は、０．５ミリ秒（msec）よりも高いよう及び／又は相互相関が零若しくは無視可能であるほど十分であるよう設定される。結果として、適応フィルタ４０３は、フィードバック信号ｘのノイズ成分と位相がずれた信号を生成するよう遅延４０１のノイズ成分出力にフィルタをかけることができない。このように、確率論的ノイズ成分に関し、適応フィルタコントローラ４０７は、減算器出力信号ｖのエネルギを低減するようフィルタを適応させることができない。
【００８２】
しかし、周期的な信号成分、例えば、特に、トーン／正弦波成分に関し、適応フィルタ４０３は、フィードバック信号ｘにおける対応する信号成分と直接的に整合する出力信号ｙを生成するよう適応され得る。このように、適応フィルタコントローラ４０７による出力信号のエネルギの最小化は、適応フィルタ４０３が、フィードバック信号ｘの最も有意なトーン成分に対応するトーンを生成するよう設定されることをもたらす。特に、適応フィルタ４０３の出力信号ｙは、理想的には、フィードバック信号ｘにおける対応するトーン成分と全く一致している。フィードバック信号ｘからの当該成分ｙの減算は、出力信号ｖが最小化されたエネルギを有することをもたらす。このように、フィルタ出力信号ｙは、フィードバック信号ｘの最も有意なトーン成分に対応する。
【００８３】
具体例として、フィードバック信号ｘが確率論的ノイズしか含まない場合には、適応フィルタ４０３の係数は、（遅延が、あらゆるノイズ自動相関を取り除くほど十分に大きいとするならば）零に収束する。しかし、正弦信号成分がノイズに存在する場合には、適応フィルタ４０３は、ノイズを除去して正弦信号を出力するピークフィルタに収束する。この場合に、減算器出力信号ｖは、正弦波／トーン信号成分を含まない確率論的ノイズしか含まない。
【００８４】
ＡＬＥは、入力信号におけるトーン成分の非常に信頼できる、正確且つ高速な検出を提供する。このように、ＡＬＥは、不安定性の発現により生じうる潜在的に低いレベルのトーン成分の存在を検出する際に極めて有効である。実際に、記載されるように、ノイズキャンセリングヘッドセットは、しばしば、いずれかの構成において不安定性を有することがあり、１ｋＨｚ前後の明らかに認知される厄介なトーンを生ずる。ＡＬＥは、そのようなトーンの検出において極めて高速であり、システムにおいて、フィードバック信号におけるそのようなトーンの発現は、不安定性を相殺するようフィードバック信号を補償するために検出されて使用される。
【００８５】
例において、トーン成分特性は、適応フィルタ４０３の出力信号ｙに応答して決定される。具体的に、トーン成分特性は、この信号の特性として決定されてよい。
【００８６】
具体例において、トーン成分特性は、適応フィルタ４０３の出力信号ｙの信号レベルを示すレベル表示として決定される。これは、信号に含まれる十分に高いレベルの如何なるトーン成分も、このトーン成分が不安定性によって生成されることを示す可能性が高いので、不安定性の発現の可能性の特に有効且つ信頼できる表示を提供する。
【００８７】
代替的に、又は更に、トーン成分特性は、適応フィルタ４０３の少なくとも１つの係数の特性に応答して決定されてよい。例えば、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタに関し、トーン成分特性は、最も高い絶対値係数及び／又は絶対値和係数に対応するよう設定されてよい。このように、トーン成分特性は、例えば、適応フィルタ４０３の１又はそれ以上の係数の大きさレベル表示として計算されてよい。
【００８８】
そのようなフィルタ係数に基づく特性は、それがＡＬＥの適応を現在の信号へ直接反映するので、多くの状況において、不安定性により生じたトーン成分の存在の特に有利な表示を提供する。
【００８９】
トーン成分特性は、適応プロセッサ１２１へ供給され、適応プロセッサ１２１は、それに応答してフィードバック経路の特性を適応させるようにする。具体例において、適応プロセッサ１２１は、フィードバックフィルタ１０９の特性を調整する。
【００９０】
明らかなように、幾つかの実施形態において、フィードバックフィルタ１０９の周波数応答は調整されてよい。なお、具体例において、可変ゲイン１１７のゲイン値の複雑でない調整は、フィードバックフィルタ１０９、従って、マイクロホン１０３からトランスデューサ１０１までのフィードバック経路の特性を変更するために使用される。
【００９１】
具体的に、適応プロセッサ１２１は、トーン信号成分の増大する信号を示すトーン成分特性に関しゲインをより低いゲインにバイアスするよう配置される。
【００９２】
例えば、トーン成分が所与の第１の閾値よりも低いレベルを有することを示すＡＬＥからの信号レベル表示を適応プロセッサ１２１が受け取る場合に、これは、不安定性が発生していないことを示す可能性が高く、従って、所与の通常のゲイン値が設定されてよい。しかし、トーン成分が所与の閾値（第１の閾値を同じであってよいが、必ずしもその必要はない。）を上回ることを信号レベル表示が示す場合には、これは、不安定性が現れていること示すと考えられてよく、然るべく可変ゲイン１１７のゲインがより低い値へと低減され、フィードバックループの不安定な状態が解消されるようにする。例えば、可変ゲイン１１７は、たとえヘッドホンが耳に押しつけられているとしても不安定性を引き起こさないと知られている値に設定されてよい。次いで、ゲイン値は、トーン成分レベルが第１の値を下回ると、正常値に戻されてよい。
【００９３】
明らかに、トーン成分特性の関数としてゲインを設定するための他の多くのアルゴリズム又は規準は、本発明から外れることなく使用されてよい。例えば、ルックアップテーブルが、トーン成分特性とゲインとの間の何らかの関係を実施するために使用されてよい。他の例として、トーン成分特性とゲイン値との間の直接的な絶対相関は存在せず、むしろ、ゲインの相対的な設定が使用されてよい。例えば、所与のレベルを上回るトーン成分信号レベルが検出された場合に、適応プロセッサ１２１は、トーン成分レベルが所与の閾値を下回るまで連続的に所与の割合でゲインを低減するようにしてよい。
【００９４】
図２及び図３の分析モデル並びに関連する分析的派生物から明らかなように、閉ループ応答は、ゲインＧに極めて依存し、従って、結果として得られる閉ループ応答は、単にゲインを調整することによって、有効に制御され得る。また、不安定性がゲインを調整することによって回避され得ることも明らかである。例えば、フィードバック経路が存在しないようにゲインが零に設定される場合には、不安定性は起こらない。このように、ゲインを十分に低減することで、不安定性の除去が常に可能である。
【００９５】
しかし、明らかに、他の実施形態において、フィードバック経路の他の特性は、代替的に、又は更に、不安定性が現れることを回避するために調整されてよい。例えば、ループフィルタ２０５は、不安定性の発現が検出されたときに異なる周波数応答を提供するよう適応される適応フィルタであってよい。
【００９６】
例えば、ＡＬＥが所与の周波数でトーン成分を検出する場合に、ループフィルタ２０５は、この周波数で高い減衰を導入するよう調整されてよい。例えば、所与の周波数でのノッチが、ループフィルタ２０５の周波数応答に導入されてよい。これは、不安定性をもたらすフィードバックを有効に減衰しながら、同時に、他の周波数での有効なノイズ相殺を可能にする。このように、本例では、トーン成分特性は、検出されるトーン成分の周波数を含み、又はそれに対応してよく、フィードバック周波数応答は、この周波数を減衰するよう変更されてよい。
【００９７】
幾つかの実施形態において、ノイズキャンセリングシステムは、フィルタ処理された信号（被フィルタ処理信号）を生成するフィルタを更に有し、被フィルタ処理信号は、次いで、トーン信号成分プロセッサ１１９によって、トーン成分特性を生成するために使用される。このように、トーン成分特性は、被フィルタ処理信号の特性に応答して生成されてよい。被フィルタ処理信号は、具体的に、フィードバック信号、例えば、フィードバックフィルタ１０９の入力部でのフィードバック信号にフィルタをかけることによって、生成されてよい。
【００９８】
そのような例は図５に表されている。例において、図１のノイズキャンセリングシステムは、トーンプロセッサ１１９への入力信号にフィルタをかけるフィルタ５０１をさらに含むよう変形されている。
【００９９】
具体的に、フィルタ５０１は、不安定性が起こる可能性が高い周波数インターバルに対応する通過帯域を有する帯域通過フィルタである。例えば、ヘッドホンを頭に押しつけることで１ｋＨｚ前後で正フィードバックが発生する可能性があるヘッドホン用ノイズキャンセリングシステムの用途に関し、フィルタ５０１は、１ｋＨｚ前後の近似周波数インターバルにおいて周波数を減衰するよう設計される。
【０１００】
多くの実施形態において、有利な性能は、フィルタ５０１に対して５００Ｈｚよりも大きくない６ｄＢ通過帯域を選択することによって達成され得るが、異なる通過帯域が異なる実施形態では使用されてよいことは明らかである。
【０１０１】
トーンプロセッサ１１９に対する入力でのフィルタ５０１の導入は、多くの状況において、改善された性能を提供する。特に、それは、誤った検出の可能性を減らしながら、不安定性の発現を正確に検出する可能性を改善する。具体的に、トーン成分の検出は、かかるトーン成分が不安定性に起因して起こる可能性がある周波数インターバルに制限されてよい。このように、フィルタ５０１は、例えば、オーディオノイズトーンが異なる周波数にある可能性が高い場合に、該オーディオノイズトーンが不安定性として検出される危険性を減らすことができる。
【０１０２】
幾つかの実施形態において、フィルタ５０１は複数の通過帯域を有してよい。具体的に、フィルタ５０１は複数の並列な帯域通過フィルタを有してよく、夫々のフィルタは、所与の周波数インターバルで被フィルタ処理信号を生成する。フィルタ５０１は、個々のフィルタの出力信号を結合する結合器（例えば、単純な積算回路）を更に有してよく、この結合された信号は、次いで、トーンプロセッサ１１９へ供給される。このように、そのような実施形態では、複雑性が低いアプローチが、不安定性が起こる可能性が高い複数の特定の周波数インターバルにおける不安定性に対する保護のためにシステムを最適化するよう使用され得る。例えば、ヘッドホンは、頭に押しつけられる場合、又はユーザによって耳から僅かに持ち上げられる場合に、不安定性を生じさせる可能性が高い。これら２つの不安定性は異なる周波数で起こり、複数の通貨帯域を有するフィルタ５０１は、オーディオ環境においてトーン成分によって引き起こされる誤った検出に対して高い耐性を依然として有しながら、いずれのタイプの不安定性も確実に検出することができる。
【０１０３】
以上の記載において、フィードバック経路は主にデジタル実施され、特に、フィードバックフィルタ１０９は、不安定性保護回路とともにデジタルで実施される。しかし、他の実施形態では、例えば、完全にアナログでの実施を含め、アナログ及びデジタル機能の他の分割が適用されてよいことは明らかである。
【０１０４】
幾つかの実施形態において、フィードバックフィルタ、実際には、マイクロホン１０３からトランスデューサ１０１までのフィードバック経路全体はアナログで実施され、一方、トーンプロセッサ１１９及び適応プロセッサ１２１の形での不安定性保護回路はデジタルで実施される。例えば、図６に表されるように、トーンプロセッサ１１９への入力は、Ａ／Ｄ変換器６０１（アンチエイリアス・フィルタを含む。）を有してよく、適応プロセッサ１２１の出力は、Ｄ／Ａ変換器（アンチエイリアス・フィルタを含む。）を有してよい。
【０１０５】
幾つかの実施形態において、トーンプロセッサ１１９及び／又は適応プロセッサ１２１の一部分のみがデジタルで実施され、一方、トーンプロセッサ１１９及び／又は適応プロセッサ１２１の他の部分はアナログ回路で実施されることは明らかである。例えば、図４のＡＬＥに関し、適応フィルタ４０３及び適応フィルタコントローラ４０７はデジタル領域で実施されてよく、一方、減算器４０５はアナログ領域で実施される。そのような例では、遅延４０１及び適応フィルタコントローラ４０７への入力はＡ／Ｄ変換器を含んでよく、適応フィルタ４０３からの出力はＤ／Ａ変換器（必要に応じて、適切なアンチエイリアス・フィルタを含む。）を含んでよい。かかる例は、減算器４０５が後述されるようにフィードバック経路の一部として実施され且つフィードバック経路がアナログ領域にある状況において、特に有利である。
【０１０６】
前述の例では、不安定性保護機能は、フィードバック信号を直接には変更せず、むしろ、フィードバック経路を制御した。特に、トーンプロセッサ１１９及び適応プロセッサ１２１はフィードバック経路自体の一部ではなかった。
【０１０７】
しかし、明らかに、他の実施形態では、トーンプロセッサ１１９及び／又は適応プロセッサ１２１はそれ自体フィードバック経路の一部であってよく、フィードバック信号を直接に変更してよい。
【０１０８】
適応プロセッサ１２１がフィードバック経路に直接挿入される例が、図７に表されている。例において、不安定性が検出される場合に、適応プロセッサ１２１は、フィードバックフィルタ１０９の周波数応答又はゲインを制御せず、むしろフィードバック信号を直接に変更する。
【０１０９】
例えば、通常動作の間、トーンプロセッサ１１９は、フィードバック信号において如何なる有意なトーン成分も検出せず、この状況において、適応プロセッサ１２１は、フィードバック信号を変更することなく単に通過させてよい。しかし、トーンプロセッサ１１９は、不安定性から生じた可能性が高いトーン成分を検出した場合には、これを適応プロセッサ１２１へ供給してよい。適応プロセッサ１２１は、このトーン成分を抑制しようとする。例えば、検出されたトーン成分の周波数は適応プロセッサ１２１へ供給されてよく、次いで、適応プロセッサ１２１は、その周波数に中心がある鋭角なノッチフィルタリングを実行する。他の例として、適応プロセッサ１２１は、推定されるトーン成分をフィードバック信号から減じることによって、検出されたトーン成分を抑制してよい。
【０１１０】
特に有利なシステムは、フィードバック経路に直接にＡＬＥを含めることによって、達成され得る。例えば、図８に表されるように、図４のＡＬＥ８０１は、フィードバック経路に直接に挿入されてよい。これは、低い複雑性を維持しながら、有効な性能を提供する。実際に、ＡＬＥは、不安定性により引き起こされるトーン成分の有効な検出を可能にするのみならず、フィードバック信号からのそれらの抑制又は可能な除去を自動的に導入する。
【０１１１】
例えば、通常動作の間、フィードバック信号は、圧倒的に、確率論的ノイズであり、従って、適応フィルタコントローラ４０７のＬＭＳアルゴリズムは、適応フィルタ４０３を零へと駆動して、ＡＬＥ８０１が単純なパススルーとして動作して信号に作用しないようにする傾向がある。しかし、トーン成分が存在する場合には、適応フィルタコントローラ４０７は、このトーン成分に対応する出力ｙを生成するよう適応フィルタ４０３を制御する。この信号は、更に、減算器４０５へ供給され、これにより、ＡＬＥ８０１から出力されるフィードバック信号においてトーン成分は抑制される。
【０１１２】
図８の例が図７の例に直接に対応することは明らかであり、適応プロセッサ１２１はＡＬＥ８０１の減算器４０５に対応し、トーンプロセッサ１１９は遅延４０１、適応フィルタ４０３及び適応フィルタコントローラ４０７に対応する。
【０１１３】
他の例が図９に表されている。この例では、ループフィルタ１１５は、図４のＡＬＥのトーン検出機能と並列である。図９の例も図７の例に直接に対応することは明らかであり、適応プロセッサ１２１はＡＬＥの減算器４０５に対応し、トーンプロセッサ１１９は遅延４０１、適応フィルタ４０３及び適応フィルタコントローラ４０７に対応する。しかし、適応プロセッサ１２１は、ループフィルタ１１５と可変ゲイン１１７との間に動かされている。
【０１１４】
このように、それらの例において、適応プロセッサ１２１は、自身がフィードバック経路の一部であって、トーン成分の検出に応答してフィードバック信号の処理を適応させることによって、フィードバック経路を直接的に変化させる。
【０１１５】
アプローチは、多くの実施形態において極めて有利であり、特に、低い複雑性を維持しながら、有効な不安定性軽減を可能にする。更に、不安定性の補償は、他の周波数でのノイズ相殺性能に対する影響を減らしながら、不安定性自体に直接向けられてよい。
【０１１６】
更に、アプローチが組み合わされてよいことは明らかである。例えば、図７の適応プロセッサ１２１は、検出されたトーン成分を抑制することに加えて、フィードバックフィルタ１０９の可変ゲイン１１７のゲインを変更してもよい。
【０１１７】
幾つかの実施形態において、ラウドスピーカ１０１は、更に、ユーザオーディオ信号をユーザに提供するために使用されてよい。例えば、ユーザは、ヘッドホンを用いて音楽を聴いてよい。そのようなシステムでは、ユーザオーディオ信号は、（例えば、Ｄ／Ａ変換器１１１への入力で）フィードバックループ信号と結合され、マイクロホン１０３からの誤差信号は、マイクロホン１０３によって捕捉された推定されるユーザオーディオ信号に対応する寄与分を減じることによって、補償される。
【０１１８】
明らかに、以上の記載は、明りょうさのために、異なる機能ユニット及びプロセッサを参照して本発明の実施形態について記載してきた。しかし、異なる機能ユニット又はプロセッサの間の機能の如何なる適切な分配も、本発明から外れることなく使用されてよいことは明らかである。例えば、別個のプロセッサ又はコントローラによって実行されるようインストールされた機能は、同じプロセッサ又はコントローラによって実行されてよい。従って、特定の機能ユニットに対する言及は、厳密な論理的又は物理的な構造又は体系を示すというよりもむしろ、単に、記載される機能を提供する適切な回路に対する言及として考えられるべきである。
【０１１９】
本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらのあらゆる組み合わせを含むあらゆる適切な形態で実施され得る。任意に、本発明は、１又はそれ以上のデータプロセッサ及び／又はデジタル信号プロセッサで実行されるコンピュータソフトウェアとして、少なくとも部分的に実施されてよい。本発明の実施形態の要素及びコンポーネントは、あらゆる適切な方法で物理的、機能的及び論理的に実施されてよい。実際に、機能は、単一のユニットで、複数のユニットで、又は他の機能ユニットの部分として、実施されてよい。そのようなものとして、本発明は、単一のユニットで実施されてよく、あるいは、異なる機能及びプロセッサの間で物理的及び機能的に分配されてよい。
【０１２０】
本発明は幾つかの実施形態に関連して記載されてきたが、ここに挙げられている具体的な形態に限定されるよう意図されない。むしろ、本発明の適用範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。更に、特徴は特定の実施形態に関連して記載されるように見えるが、当業者には当然に、記載される実施形態の様々な特徴は本発明に従って組み合わされてよい。特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は、他の要素又はステップの存在を除かない。
【０１２１】
更に、ここに挙げられているが、複数の回路、要素又は方法ステップは、例えば、単一のユニット又はプロセッサによって、実施されてよい。更に、個々の特徴が異なる請求項に含まれるが、それらは場合により有利に組み合わされてよく、異なる請求項における包含は、特徴の組み合わせが実行可能でなく及び／又は有利でないことを暗示しているわけではない。また、１つの発明カテゴリに係る請求項における特徴の包含は、このカテゴリへの限定を暗示しているわけではなく、むしろ、特徴が必要に応じて他の発明カテゴリに係る請求項にも同じように適用可能であることを示す。更に、特許請求の範囲における特徴の順序は、特徴が働かなければならない如何なる具体的な順序も暗示せず、特に、方法の請求項における個々のステップ順序は、ステップがその順序で実行されなければならないことを暗示しているわけではない。むしろ、ステップは、如何なる適切な順序で実行されてもよい。更に、単数参照は複数個を排除しない。従って、「１つの（a又はan）」、「第１の（first）」、「第２の（second）」等の言及は、複数個を除外するわけではない。特許請求の範囲における参照符号は、単に、明らかな例として与えられており、多少なりとも特許請求の範囲の適用範囲を限定するよう解されるべきではない。
【図１】
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【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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