(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信機器の受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、耳から離れた場所に位置する参照マイクからの外部ノイズ信号及び耳に近接した場所に位置するモニタリングマイクからのモニタリング信号を受信するステップと、
受信された前記外部ノイズ信号及び前記モニタリング信号に対して性能分析を行うことにより、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理後のノイズ低減性能曲線を推定するステップと、
前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整することにより、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるようにするステップとを含む、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法。
【請求項２】
前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整するステップは、
前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線とを比較することにより、前記制御回路パラメータの調整方向を確定するステップと、
確定された調整方向に基づき前記制御回路パラメータを調整するステップとを含み、
前記制御回路パラメータの調整過程ではフィードバック制御を用い、一回調整毎に、改めて前記推定されたノイズ低減性能曲線が前記予め設定されたノイズ低減性能曲線にさらに近づくか否かを比較し、さらに近づく場合は前記調整方向を維持し、そうでない場合は前記調整方向を逆転させ、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が前記所定の範囲内に収まるまで調整する、請求項１に記載の知能制御方法。
【請求項３】
前記制御回路パラメータは、ゲイン係数と位相調整パラメータを含む、請求項１に記載の知能制御方法。
【請求項４】
通信機器の受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出するステップは、前記外部ノイズ信号と前記モニタリング信号との間の相関性を計算することにより、或いは、前記受話端の出力信号のエネルギを検出することにより確定するステップを含む、請求項１に記載の知能制御方法。
【請求項５】
前記外部ノイズ信号と前記モニタリング信号との間の相関性を計算することにより、前記通信機器の受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出するステップは、
前記参照マイクと前記モニタリングマイクによりピックアップされた信号に対してそれぞれフレーム化処理を行うステップと、
前記フレーム化処理後の両方のフレームデータ間の相関性を計算するステップと、
計算された相関性と所定閾値とを比較することにより、前記参照マイクと前記モニタリングマイクによりピックアップされた信号間の相関性を確定するステップを含む、請求項４に記載の知能制御方法。
【請求項６】
耳から離れた場所における外部ノイズ信号をピックアップするステップと、
ピックアップされた外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより、前記外部ノイズ信号を相殺するためのアンチノイズ信号を生成するステップと、
生成されたアンチノイズ信号と通信機器の受話端で受信された音声信号とを混合するステップと、
混合後の信号を耳に導入することにより、自由空間から耳に入った外部ノイズ信号を相殺するステップと、を含み、
前記通信機器の受話端に音声信号出力がない場合、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータは、請求項１〜５の何れか１項に記載の知能制御方法に従って調整される、
非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング方法。
【請求項７】
通信機器の受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出する検出手段と、
前記受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、耳から離れた場所に位置する参照マイクからの外部ノイズ信号及び耳に近接した場所に位置するモニタリングマイクからのモニタリング信号を受信する受信手段と、
受信された前記外部ノイズ信号及び前記モニタリング信号に対して性能分析を行うことにより、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理後のノイズ低減性能曲線を推定するノイズ低減性能推定手段と、
前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整することにより、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるようにする第１の調整手段と、を含む、
非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御装置。
【請求項８】
前記第１の調整手段は、
前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線とを比較することにより、前記制御回路パラメータの調整方向を確定する調整方向確定モジュールと、
確定された調整方向に基づき、前記制御回路パラメータを調整する第２の調整モジュールと、を含み、
前記制御回路パラメータの調整過程ではフィードバック制御を用い、一回調整毎に、改めて前記推定されたノイズ低減性能曲線が前記予め設定されたノイズ低減性能曲線にさらに近づくか否かを比較し、さらに近づく場合は前記調整方向を維持し、そうでない場合は前記調整方向を逆転させ、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が前記所定の範囲内に収まるまで調整する、請求項７に記載の知能制御装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記参照マイクと前記モニタリングマイクによりピックアップされた信号間の相関性を計算することにより、或いは、前記受話端の出力信号のエネルギを検出することにより、前記受話端に音声信号出力が存在するか否かを確定する、請求項７に記載の知能制御装置。
【請求項１０】
前記検出手段が前記参照マイクと前記モニタリングマイクによりピックアップされた信号間の相関性を計算することにより前記受話端に音声信号出力が存在するか否かを確定する場合、前記検出手段は、さらに、
前記参照マイクと前記モニタリングマイクによりピックアップされた信号に対してそれぞれフレーム化処理を行うフレーム化サンプリングモジュールと、
フレーム化処理後の両方のフレームデータの相関性を計算する計算モジュールと、
計算された相関性と所定閾値とを比較することにより、前記参照マイクと前記モニタリングマイクによりピックアップされた信号間の相関性を確定する相関性確定モジュールと、を含む請求項９に記載の知能制御装置。
【請求項１１】
耳から離れた場所における外部ノイズ信号をピックアップする参照マイクと、
前記外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより、前記外部ノイズ信号を相殺するためのアンチノイズ信号を生成するアンチノイズ信号生成手段と、
前記アンチノイズ信号と通信機器の受話端で受信された音声信号とを混合する信号混合手段と、
混合された信号を耳に導入する導入手段と、
自由空間から耳に入った外部ノイズ信号と前記導入手段の出力信号とが耳で重なって得られた信号である、耳に近接した場所におけるモニタリング信号をピックアップするモニタリングマイクと、
前記受話端に音声信号出力がない場合、前記アンチノイズ信号生成手段のフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理の制御回路パラメータを調整する、請求項７〜１０の何れか１項に記載の知能制御装置と、を含む、
非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを含む、通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器の受話端のノイズキャンセリング技術分野に関し、より具体的に、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム、非密閉型アクティブノイズキャンセリング方法、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法及び装置、並びに上記非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを有する通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
社会情報化の向上により人々はいつ、どこでも通信及び交流を行うことができ、様々な通信機器（携帯電話機、ブルートゥースイヤホン、ステレオイヤホン等）と技術の広い普及により、人々の生活が非常に便利となるとともに、作業効率も向上している。しかしながら、社会の発展に伴って発生した厳しい問題としてノイズ問題があり、ノイズ環境で通信を行うと、通信音声の明晰度と了解度に多大に影響し、ノイズがある程度高くなると、通信自体を行うことができないだけでなく、人の聴力や身心健康を損害することもある。
【０００３】
強ノイズ背景で通信を行う問題に対して、従来より、以下の２つの面から音声増強及びノイズ低減処理を行っている。ひとつは、通信機器の送話端に音響信号処理技術を用いてマイクでピックアップされた音声信号のＳＮ比（Signal to Noise ratio）を向上させることにより、遠端ユーザが近端ユーザの音声をはっきり聞き取ることができる技術であり、もう一つは、通信機器の受話端で受話端のＳＮ比を向上させることにより、遠端ユーザから送られてきた音声信号を近端ユーザがはっきり聞き取ることができる技術である。
【０００４】
しかしながら、通信機器の受話端のＳＮ比を向上させることは、本分野において技術的難点である。従来の技術によると、通信機器の受話端のＳＮ比を向上させるための方法として下記２つがある。
【０００５】
その一の方法としては、自動音量制御技術（中国発明特許出願公開ＣＮ１５０７２９３Ａ参照）を用いることであり、当該方法では、外部ノイズが高い場合、スピーカユニットの出力パワーを自動に上げる。これは、パッシブノイズ低減処理方法であり、かつスピーカユニット自体のパワー及び耳に導入される音圧に対する業界標準の制限により、スピーカユニットの音量は無制限に上げることができない。また、スピーカから発した高強度の音声が使用者自身の聴力や身心健康に損害を与える。そのため、このようなノイズ低減処理方法の音声増強能力は限定的である。
【０００６】
他方の方法として、従来のアクティブ／パッシブを組合せたノイズ制御技術（中国発明特許出願公開ＣＮ１０１４３２７９８Ａ、ＣＮ１０１００１４８１Ａ参照）を密閉型イヤホンに適用することである。このような密閉型イヤホンは、ヘッドホンタイプと耳栓型イヤホンタイプとの二種に分けられ、密閉型イヤホンは、通常耳と密閉的に結合される構造及び材料を採用する。このような密閉型イヤホンでは、材料の音吸収と遮音により中、高周波ノイズを低減し、かつアクティブノイズ制御技術により低周波（主に５００Ｈｚ以下）ノイズを有効に低減することにより、全周波数帯域において外部ノイズに対し良好なキャンセリングを実現することで、通信イヤホンの受話端のＳＮ比を有効に向上させている。しかし、密閉型のイヤホンを長時間にわたって装着すると、使用者に耳道の内外気圧の不均衡感を与えることがある。装着の際の快適性不足は、このような構造のアクティブノイズ低減技術が通信機器に広く普及できない要因である。
【０００７】
非密閉型構造を有する通信機器（携帯電話機、ブルートゥースイヤホン、ステレオイヤホン等）において、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング技術を実現し通信機器の受話端のＳＮ比を向上させることは、切実に要望され、かつ努力を要する課題である。
【０００８】
図１は、従来における、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズ制御技術を用いて通信機器の受話端でノイズキャンセリングを行う概略図である。図１に示すように、フィードフォワードアクティブノイズ制御システムの実現は、外部ノイズが先ず全てマイクに伝播して次に耳に伝播するという仮設に基づくものであり、ノイズがマイク１０２に伝播した際、その伝播経路は２つの経路に分けられ、図１の実線に示すように、一方の経路は、図１に示す音響経路Ｐに沿って自由空間で耳に伝播する経路で、そのＰは外部ノイズがマイクの位置から耳の位置に伝播される音響伝達関数である。他方の経路は、電子回線上での伝播であり、図１に示すようなマイク１０２からスピーカ１０４を経由して耳に伝播する、アンチノイズを生成する伝播ルートであり、図１の破線に示すように、ＨとＧとの直列として示され、そのＨは、アクティブノイズ低減回路の周波数応答であり、Ｇはスピーカから耳までの伝達関数であり、この経路を二次経路と称する。ノイズ低減の周波数帯域上にＰ＝−ＧＨ、即ち、ＰとＧＨの振幅が同じで位相がちょうど逆になるように設計するとすれば、２つの経路を介して伝播されてきた元のノイズとアンチノイズは、耳で互いに重なって相殺され、それによってノイズ低減の目的を実現する。
【０００９】
ノイズ低減周波数帯域上で音響伝達関数Ｐ、アクティブノイズ低減回路の周波数応答Ｈ及びスピーカから耳の場所までの伝達関数ＧをどのようにＰ＝−ＧＨと設計するかについて、現在、通常スピーカ単体の前、後チャンバーを設計処理することにより実現している。例えば、音響伝達関数Ｐ、周波数応答Ｈ及び伝達関数ＧをちょうどＰ＝−ＧＨになるよう前後チャンバーの大きさと孔の寸法を調整しスピーカユニットの伝達関数Ｇを改善する。これにより一回のノイズキャンセリング処理後にノイズを完全にキャンセリングすることができる。
【００１０】
非密閉型フィードフォワードノイズキャンセリングを用いる通信システムにおいて、実現上最大な問題は、音響経路Ｐと二次経路Ｇが通信機器と耳との結合状態によって変化することである。回路部分の周波数応答Ｈが一定である場合、人によって、又は同一人でもその使用の度に生じるノイズ低減性能は異なり、ノイズ低減性能がよい場合、ノイズ低減性能が低下する場合、さらにはノイズ低減効果を全く感じない場合もある。
【００１１】
中国発明特許出願公開ＣＮ１０１４３２７９８Ａには、イヤホン構造を変更することにより装着の快適性及びノイズ低減の一致性を実現する技術が提案されている。当該技術では、イヤホンと耳の部分との結合方式を変更することにより装着の快適性及びノイズ低減の一致性を実現する。図２ａには、非密閉型通信イヤホンの耳入れ部分の実現可能な構造を示し、当該構造では、耳入れ部分は、比較的に小さいノズル部を用いて耳道内に深く挿入する。ノズル部が耳道中に深く入ってスピーカから耳までの空間伝送経路が短くなることにより、異なる人の装着時の音響伝達関数をなるべく一致させる。図２ｂには、イヤホン構造を変更した他の技術が示されている。図２ｂに示す音響構造では、イヤホンの耳入れ部分の上下にそれぞれ一つの音透過溝を設けることにより、装着の密着程度の違い、またはイヤホンが異なる大きさの耳介と結合する際にも、一定の音声漏れの存在を確保する。これにより、図２ｂのような構造は、装着の快適性を確保できるだけでなく、異なる人の装着時の伝達関数ＰとＧの一致性もよく確保することができる。しかし、上記図２ａ及び図２ｂの技術は、主にイヤホンの構造変更によりノイズ低減性能の一致性を実現しており、このような構造上の変更は改善効果はあるものの、非密閉型フィードフォワードノイズ低減技術を通信機器に適用する際のノイズ低減性能が不一致な問題を根本的に解決することはできない。
【００１２】
全ての類型の通信機器に対してノイズ低減性能の一致を実現できるように、現在、主にＤＳＰ（デジタル信号処理）を用いて適応アクティブノイズキャンセリングを行っているが、このような技術を携帯電話機、非密閉型ブルートゥース、ステレオイヤホン等の通信機器に適用しようとする場合、下記の二つの限界が存在している。一方、フィードフォワード適応ノイズキャンセリングアルゴリズムは、ＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを用いるが、これには二次経路Ｇを認識してＧ＾を取得する必要があり、二次経路の認識誤差はシステムの安定性に直接影響を与え、上記のような非密閉型通信システムは使用過程において二次経路Ｇ自体が大きく変化するので、アルゴリズムの安定性を確保することが難しい。他方、携帯電話機、非密閉型ブルートゥース、ステレオイヤホン等の通信機器において、通信機器自体のサイズ制限のため、その音響経路Ｐの遅延が非常に小さく、ＤＳＰを用いて適応ノイズキャンセリングを行うと、システムのサンプリング頻度に対する要求が非常に高く、システムパワー及びノイズ低減周波数帯域は大きく制限される。
【発明の概要】
【００１３】
上記問題に鑑み、本発明は、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに対する知能制御方法及びシステムを提供することを目的とし、より具体的に、耳に装着された通信機器の受話端に知能制御方法を適用した非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング技術に関するものであり、当該技術では、通信機器の耳に近接した場所にモニタリングマイクを取り付けることにより現在の結合状態におけるノイズ低減性能を推定し、知能フィードバック制御技術を用いてフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整することにより、耳における外部環境ノイズを有効に低減させ、ノイズ低減性能を最適化することで、通信機器の受話端において非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング技術を有効に実現させ、通信機器の受話端のＳＮ比を向上させ、受話端の音声増強機能を実現する。
【００１４】
本発明の一実施形態によれば、通信機器の受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、耳から離れた場所に位置する参照マイクからの外部ノイズ信号及び耳に近接した場所に位置するモニタリングマイクからのモニタリング信号を受信するステップと、受信された前記外部ノイズ信号及び前記モニタリング信号に対して性能分析を行うことにより、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理後のノイズ低減性能曲線を推定するステップと、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整することにより、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるようにするステップとを含む、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法を提供する。
【００１５】
また、一つ又は複数の実施例では、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整するステップは、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線とを比較することにより、前記制御回路パラメータの調整方向を確定するステップと、確定された調整方向に基づき、前記制御回路パラメータを調整するステップとを含み、その中、前記制御回路パラメータの調整過程ではフィードバック制御を用い、一回調整毎に、改めて前記推定されたノイズ低減性能曲線が前記予め設定されたノイズ低減性能曲線にさらに近づくか否かを比較し、さらに近づく場合は前記調整方向を維持し、そうでない場合は前記調整方向を逆転させ、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が前記所定の範囲内に収まるまで調整する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、耳から離れた場所の外部ノイズ信号をピックアップするステップと、ピックアップされた外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより、前記外部ノイズ信号を相殺するためのアンチノイズ信号を生成するステップと、生成されたアンチノイズ信号と通信機器の受話端で受信された音声信号とを混合するステップと、混合後の信号を耳に導入することにより、自由空間から耳に入った外部ノイズ信号を相殺するステップとを含み、前記通信機器の受話端に音声信号出力がない場合、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータは、上記知能制御方法に従って調整される、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング方法を提供する。
【００１７】
また、本発明の一実施形態によれば、通信機器の受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出する検出手段と、前記受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、耳から離れた場所の参照マイクからの外部ノイズ信号及び耳に近接した場所のモニタリングマイクからのモニタリング信号を受信する受信手段と、受信された外部ノイズ信号及び前記モニタリング信号に対して性能分析を行うことにより、前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理におけるノイズ低減性能曲線を推定するノイズ低減性能推定手段と、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータを調整することにより、前記推定されたノイズ低減性能曲線と前記予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるようにする第１の調整手段とを含む、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御装置を提供する。
【００１８】
さらに、本発明の一実施形態によれば、耳から離れた場所における外部ノイズ信号をピックアップする参照マイクと、前記外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより、前記外部ノイズ信号を相殺するためのアンチノイズ信号を生成するアンチノイズ信号生成手段と、前記アンチノイズ信号と前記通信機器の受話端で受信された音声信号とを混合する信号混合手段と、混合された信号を耳に導入する導入手段と、自由空間から耳に入った外部ノイズ信号と前記導入手段の出力信号とが耳で重なって得られた信号である、耳に近接した場所のモニタリング信号をピックアップするモニタリングマイクと、前記受話端に音声信号出力がない場合、前記アンチノイズ信号生成手段のフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行う制御回路パラメータを調整する知能制御装置とを含む、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを提供する。
【００１９】
また、本発明の一実施形態によれば、さらに上記の非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを含む通信機器を提供する。
【００２０】
上記本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム及びその知能制御方法及び装置は、通信機器の耳に近接した場所にモニタリングマイクを取り付けることにより現在の結合状態におけるノイズ低減性能を推定し、且つ非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムに知能制御モジュールを設けることにより、通信機器と耳の結合具合に寄らずノイズ低減性能の一致性を確保することが可能である。
【００２１】
本発明によれば、非密閉型構造を用いて耳と結合することにより装着の快適性を確保するとともに、通信機器において知能制御のフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング技術を実現し、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング技術を通信機器に適用する際の安定性を有効に向上させ、通信機器の使用過程において耳との結合の差異によるノイズ低減性能の不一致性を避け、通信機器の受話端で非密閉型アクティブノイズキャンセリング機能を実現し,受話端における音声の明晰度と了解度を著しく改善することができる。
【００２２】
上記及び関連の目的を実現するために、本発明の一つ又は複数の実施形態は詳細に後述する特許請求の範囲において特に指摘した特徴を含む。以下の説明及び図面では、本発明の幾つかの例示の形態を詳細に説明する。しかしながら、これら形態で提示されるのは、本発明の原理を使用可能な各種の形態のうち一部の形態に過ぎない。また、本発明は、これら形態及びそれらの同等物を全て含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
以下の図面を組合せた説明及び特許請求の範囲の内容により、本発明のその他の目的及び結果をより明確に理解することができる。
【００２４】
【図１】図１は、従来の、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズ制御技術を用い通信機器の受話端でノイズキャンセリングを行う概略図である。
【図２】図２ａ及び２ｂは、非密閉型通信イヤホンの耳入れ部分の構造を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明を用いてノイズキャンセリングの知能制御を行う原理概略図である。
【図４】図４ａ、図４ｂ、図４ｃ及び図４ｄは、それぞれ本発明に適用される通信機器の例を示す図である。
【図５】図５は、従来のフィードフォワードアクティブノイズ制御技術を用いる際使用者によって違うノイズ低減効果を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムの例を示す概略ブロック図である。
【図７】図７は、図６における知能制御装置を示す概略ブロック図である。
【図８】図８は、本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを有する通信機器を示す概略ブロック図である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられるノイズキャンセリング方法のフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施例に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法のフローチャートである。
【図１１】図１１は、本発明の実施例を用いる理想的なノイズ低減性能曲線と実際のノイズ低減性能曲線の比較概略図である。
【図１２】図１２は、本発明により提供される知能制御を用いた後に異なる使用者のノイズ低減効果の比較概略図である。
【００２５】
全ての図面では、同一の符号は、相似又は対応する特徴又は機能を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明の技術手段と具体的な実施例を詳細に説明する。
【００２７】
本発明により提供された、通信機器で非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングを行うためのシステム、その知能制御方法及び装置は、ノイズ環境で通信機器の受話端に適用されるノイズ低減知能制御技術であり、その実現方法は、非密閉型フィードフォワードノイズキャンセリングシステムに参照マイクとモニタリングマイクに基づく知能制御技術を用いることにより、非密閉型フィードフォワードノイズキャンセリング技術を通信機器に適用する際に存在する、結合の違いによるノイズ低減性能の不一致問題を解決することである。
【００２８】
通信機器の受話端に非密閉型構造を用いているが、耳栓型構造の受話端に比べ、このような非密閉型の受話端は、装着の快適性を長時間保つことができる。非密閉型通信機器にフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング技術を用いることで受話端のＳＮ比を向上する方法は、図１に示すように、耳介外部に置かれた参照マイク１０２によってピックアップされた外部参考ノイズ信号を、回路Ｈで増幅、位相反転及び位相補償を行って、元の外部ノイズ信号を相殺するためのアンチノイズ信号を生成するが、理想状態では、アンチノイズ信号は元の外部ノイズ信号と振幅が同じで位相が逆であり、アンチノイズ信号と入力された音声信号が回路で重ね、重なった混合信号が直接スピーカ１０４から生成され耳に導入される。スピーカ１０４を介して耳に導入される信号は、アンチノイズ信号と音声信号を含み、アンチノイズ信号と空間から耳に伝播された元のノイズ信号とは振幅が同じで位相が逆であるので互いに相殺されるが、音声信号の振幅は変わっていない。このようなアクティブノイズキャンセリング方法により、ノイズ信号は大きく低減され、且つ音声が不変なので、通信機器の受話端のＳＮ比を有効に向上することができる。
【００２９】
図３は、本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングの知能制御装置を通信機器の受話端に用いてノイズキャンセリングの知能制御を行う原理概略図である。
【００３０】
図３に示すように、従来のフィードフォワードアクティブノイズ制御技術を用いて通信機器の受話端でノイズキャンセリングを行うために用いられるハードウェアに対して、本発明の知能制御システムは、通信機器の耳に近接した場所にマイクを増設するが、これを本明細書ではモニタリングマイク１２２と称する。モニタリングマイク１２２の位置する場所の音圧は、耳における音圧を代表する。知能制御を行う時に、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２でピックアップされた信号は、ともに知能制御装置に入力される。本発明の一実施例では、当該知能制御装置はＤＳＰ（デジタル信号処理）モジュールにより実現されえる。本発明の他の実施例では、当該知能制御装置は他のデジタル信号処理能力を有するモジュールにより実現されてもよい。
【００３１】
本発明では、アクティブノイズキャンセリングを使用しない場合、遠距離低周波ノイズの、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２に達するエネルギは相同である。アクティブノイズキャンセリングを使用した場合、参照マイク１１２でピックアップされたノイズエネルギが不変であるが、モニタリングマイク１２２におけるエネルギは、ノイズが音響経路Ｐに沿って物理空間で耳に伝播されたエネルギと、Ｈ、Ｇ電子伝播経路により形成されたアンチノイズのエネルギとを重ねたものであり、アンチノイズエネルギが加わることにより、参照マイクにおけるノイズエネルギと比べ、モニタリングマイク１２２におけるエネルギが低減されており、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２における特定の周波数帯域のエネルギの差を比較することにより、アクティブノイズキャンセリングの効果が予期の効果に達しているか否かを判断することができ、予期効果に達していない場合は、知能制御装置（例えば、ＤＳＰモジュール）は知能制御信号を出力して回路Ｈのパラメータを調節し、その後、再度アクティブノイズキャンセリング効果を判断することを繰り返す。最終のアクティブノイズキャンセリング効果を予期したノイズ低減効果に到達するまで知能フィードバック制御を行うことにより、通信機器と耳との結合の違いによるノイズ低減効果の不一致問題を解消する。ここで、調整された回路Ｈのパラメータ（つまり、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータ）は、通常、ゲイン係数と位相調整パラメータとを含む。それに対応して、ここでの回路Ｈは、増幅手段及び位相調整手段を含み、参照マイクでピックアップされた外部ノイズ信号を、当該参考ノイズ信号を相殺可能なアンチノイズ信号に変換することを目的とする。最適には、当該アンチノイズ信号の振幅と外部ノイズ信号の振幅が同じで、位相が逆である。この場合、耳におけるノイズを全部キャンセリングすることができる。また、ここでいう位相調整手段は、位相補償器を含むことができる。別の例では、前記位相調整手段はインバータと位相補償器を含んでもよい。
【００３２】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ及び図４ｄは、それぞれ本発明に適用される通信機器の例を示す図であり、図４ａは携帯電話機、図４ｂはブルートゥースイヤホン、図４ｃはステレオ挿入イヤホン、図４ｄはステレオヘッドホンである。
【００３３】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ及び図４ｄに示すように、参照マイク１１２は通常通信機器の受話端のスピーカ３１２から所定の距離離間する場所に設置され、モニタリングマイク１２２は受話端のスピーカ３１２の信号出力位置に設置され、応用の際、参考スピーカ１１２は使用者の耳介外部に位置し、モニタリングマイク１２２は使用者の耳介中に位置する。
【００３４】
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ及び図４ｄに示すような非密閉型通信機器に適用する時、使用者によって使用習慣及び耳構造自体に大きい差異が存在するため、異なる人又は同一の人が異なる時期でその音響経路Ｐと二次経路Ｇを使用する際大きい差異が存在することは避けられない。そのため、相対的に一致する理想的なノイズ低減効果を実現するためには、アンチノイズ回路Ｈに対する要求も異なる。
【００３５】
図５は、従来のフィードフォワードアクティブノイズ制御技術を用いる時に異なる使用者が同一の回路Ｈにて達しえるノイズ低減効果を示す。図５から分かるように、同一の回路Ｈを用いた際、異なる三人の使用者のノイズ低減性能に非常に大きい差異を現れ、ノイズ低減の一致性を保証することが難しい。
【００３６】
異なる使用者、または同一の使用者が通信機器を使用する度に、回路Ｈに対する要求は不可避的に多少差異が存在しているので、同一の回路Ｈを用いてはノイズ低減性能の一致性を保証し難いので、異なるユーザでも同様のノイズ低減効果に達するためには通信機器と耳との結合状態毎に回路Ｈのパラメータを調整する必要がある。図３に示す知能制御原理に対し、本発明により提供された非密閉型通信機器に適用されるフィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムの論理ブロックは、図６に示す通りである。
【００３７】
図６は、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられるノイズキャンセリングシステム１００を示す概略ブロック図である。図６に示すように、前記ノイズキャンセリングシステム１００は、参照マイク１１２と、アンチノイズ信号生成手段１１４と、信号混合手段１１６と、導入手段１１８と、モニタリングマイク１２２及び知能制御装置１２０とを含む。
【００３８】
前記参照マイク１１２は、図４ａ−４ｄに示すように、耳から離れた場所に設置され、耳から離れた場所の外部ノイズ信号をピックアップする。前記アンチノイズ信号生成手段１１４は、前記外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより、前記外部ノイズ信号を相殺することが可能なアンチノイズ信号を生成する。ここで、前記アンチノイズ信号生成手段１１４は、図３に示す回路ユニットＨと同等である。アンチノイズ信号生成手段１１４は、参照マイクによりピックアップされた外部ノイズ信号に対して増幅及び位相補償等の処理を行うことにより、外部ノイズ信号を、耳に入る際耳で受信した外部ノイズ信号を相殺するアンチノイズ信号に変換する。本発明の一実施例では、アンチノイズ信号生成手段１１４は、増幅手段（図示せず）と位相調整手段（図示せず）を含むことができ、前記増幅手段は参照マイク１１２からの外部ノイズ信号をゲイン増幅し、前記位相調整手段は参照マイク１１２からの外部ノイズ信号を位相調整することにより、位相調整後の信号が外部ノイズ信号を相殺することができる。位相調整後の信号の位相がちょうど外部ノイズ信号と逆となり振幅が等しくなるよう、前記増幅手段のゲイン係数及び前記位相調整手段の位相調整パラメータを選択することにより、外部ノイズ信号を完全に相殺することが好ましい。
【００３９】
信号混合手段１１６は、アンチノイズ信号生成手段１１４及び通信機器の受話端の出力に接続されるように設置され、アンチノイズ信号生成手段１１４から出力されたアンチノイズ信号を受信し、かつ、受話端に音声信号出力がある場合受話端から出力された音声信号を受信するとともに、前記アンチノイズ信号と前記受話端から出力された音声信号とを混合する。ここで、本発明の一つの例によると、前記信号混合手段１１６は加算器である。
【００４０】
導入手段１１８は信号混合手段１１６に接続され、信号混合手段１１６により混合された信号を耳に導入することにより、自由空間から耳に入った外部ノイズ信号を相殺する。本発明の一つの例では、前記導入手段１１８はスピーカである。本発明の他の例では、前記導入手段１１８は他の音声出力手段を用いてもよい。
【００４１】
従来のフィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムに比べて、本発明に係るフィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム１００は、さらにモニタリングマイク１２２と知能制御装置１２０を含む。以下、モニタリングマイク１２２と知能制御装置１２０について詳細に説明する。
【００４２】
（１）モニタリングマイク
図６に示すように、前記モニタリングマイク１２２は、使用の際耳に近い場所に設置され、耳に近接した場所のモニタリング信号をピックアップする。前記モニタリング信号は、自由空間から耳に入る外部ノイズ信号と導入手段１１８の出力信号が耳で重なって得られた信号である。ここで、前記通信機器の受話端に音声信号出力がない場合、前記導入手段１１８の出力信号は、当該外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行った後に得られた信号である。前記通信機器の受話端に音声信号出力が存在する場合、前記導入手段１１８の出力信号は、当該外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行って得られた信号と通信機器の受話端から出力された音声信号とが重って得られた信号である。
【００４３】
（２）知能制御装置
以下、図７を参照して図６における知能制御装置１２０の詳細を説明する。図７に示すように、前記知能制御装置１２０は、検出手段１２４と、受信手段１２５と、ノイズ低減性能推定手段１２６及び第１の調整手段１２８とを含む。
【００４４】
検出手段
検出手段１２４は通信機器の受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出する。
【００４５】
受話端のスピーカ３１２に音声信号（例えば音楽）を流れる時、モニタリングマイク１２２によりピックアップされた信号には外部ノイズ信号と音声信号が含まれるが、モニタリングマイク１２２とスピーカ３１２の音声出力口が非常に近いので、モニタリングマイク１２２によりピックアップされた信号において受話端の音声信号が主な成分である。参照マイク１１２はスピーカ３１２の音声出力口から相対的に離れているので、ピックアップされた信号は主に外部ノイズ信号である。この時、２つのマイクによりピックアップされた信号は、低周波数範囲で相関性が低く、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２によりピックアップされたノイズ成分エネルギの差異を比較することによりノイズ低減性能を推定することができない。また、ノイズだけ存在する場合、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２によりピックアップされた外部の遠距離ノイズ信号は低周波数範囲においてよい相関性を有し、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２によりピックアップされたノイズ成分エネルギの差異を比較することによりノイズ低減性能を推定することができる。
【００４６】
そのため、本発明では受話端の信号を検出する必要があり、受話端に音声信号出力がないことを検出した場合にのみ、アクティブノイズ低減の知能制御を行い、即ち、アンチノイズ信号生成手段１１４（例えば回路Ｈ）のパラメータ（つまり制御回路パラメータ、例えばゲイン係数と位相調整パラメータ）を調整することにより、アンチノイズ信号と耳に入った外部ノイズ信号とをより好適に相殺し、ノイズ低減性能を最適化させることができる。また、受話端に音声信号出力がある場合、回路Ｈのパラメータはそのまま維持する。
【００４７】
本発明の一つの実施例では、検出を行う時、検出手段１２４は、２つのマイクにピックアップされた信号の相関性を計算して受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出することにより、アクティブノイズキャンセリングの知能制御を行うか否かを確定する。この場合、検出手段１２４は、さらに、フレーム化サンプリングモジュール、計算モジュール及び相関性確定モジュール（図示せず）を含んでもよい。その中、フレーム化サンプリングモジュールは参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２によりピックアップされた信号に対してそれぞれフレーム化処理を行い、計算モジュールは前記フレーム化処理後の両方のフレームデータの相関性を計算し、相関性確定モジュールは計算された参照マイク１１２及びモニタリングマイク１２２の両方のフレームデータの相関性と所定閾値とを比較することにより、参照マイクとモニタリングマイクによりピックアップされた信号の相関性を確定する。
【００４８】
具体的には、例として、受話端の信号を検出する過程において、まず参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２によりピックアップされた信号をフレーム化処理し、フレーム毎５１２個のサンプリング点を取り、隣接のフレームは５０％のデータの重なりを有するようにして、その後、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２の両方のフレームデータに対して相関計算を行い、相関性が上限閾値（本実施の形態では0.8を取る）より大きければ、受話端に信号出力がないと判断し、ノイズ低減の知能制御を行う。相関性が下限閾値（本実施の形態では0.6を取る）より小さければ、受話端に信号出力があると判断し、ノイズ低減の知能制御を行わず、相関性が上下限の間に属すれば、前回の判断結果を維持する。
【００４９】
また、検出手段１２４は、他の幾つかの形態により実現されてもよく、例えば、受話端の出力信号のエネルギを直接検出することにより受話端に音声信号出力が存在するか否かを判断することができる。外部ノイズ信号のエネルギが比較的小さく、通常、ある閾値より小さいので、受話端の出力信号のエネルギが当該閾値より大きいことを検出した場合、音声信号出力があると判断し、そうでない場合、音声信号出力がないと判断する。この場合、前記検出手段は、前記受話端の出力信号のエネルギを検出するエネルギ検出モジュール（図示せず）と、検出されたエネルギと所定閾値とを比較し、検出されたエネルギが所定閾値より大きい場合、前記受話端に音声信号出力があると確定する音声信号存在確定モジュール（図示せず）とを含むことができる。
【００５０】
受信手段
受信手段１２５は、参照マイク１１２とモニタリングマイク１２２に接続され、受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、受信参照マイク１１２からの外部ノイズ信号及びモニタリングマイク１２２からのモニタリング信号を受信する。ここで、前記受信手段１２５は前記検出手段１２４により制御され、前記検出手段により受話端に音声信号出力がないことを検出した場合にのみ、前記受信手段１２５は参照マイク１１２からの外部ノイズ信号及びモニタリングマイク１２２からのアンチノイズ信号を受信する。
【００５１】
ノイズ低減性能推定手段
ノイズ低減性能推定手段１２６は、受信された外部ノイズ信号及びモニタリング信号に対して性能分析を行うことにより、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理後のノイズ低減性能曲線を推定する。受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、参照マイク１１２によりピックアップされたのは外部ノイズであるので、モニタリングマイク１２２によりピックアップされたモニタリング信号は、外部ノイズ信号と外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブキャンセリング処理を行った後に得られた信号とを重ねた信号、即ちノイズ低減処理後の信号である。そのため、上記の場合、参照マイクとモニタリングマイクの低周波エネルギを比較することによりモニタリングマイクの位置する場所のノイズ低減性能を判断することができる。通常、前記ノイズ低減性能推定手段１２６は、特定の周波数帯域内において、受信された外部ノイズ信号及びモニタリング信号に対して性能分析を行う。当該特定の周波数帯域内において、ノイズ低減効果はより著しくなる。
【００５２】
具体的には、例として、ノイズ低減性能推定を行う過程において、まず一つの理想的なノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｉｄｅａを設定する必要がある。図１１は、本発明の実施例を用いる理想的なノイズ低減性能曲線と実際のノイズ低減性能曲線の比較概略図であり、その理想的なノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｉｄｅａは、図１１中の実線に示される。
【００５３】
計算量を減少するとともに他の幾つかの要素による干渉を排除するために、本実施例では、好ましくは、主なノイズ低減周波数帯域５００〜１ｋＨｚのノイズ低減性能だけを計算しノイズ低減性能に対し推定する。図２に示す知能制御原理から、以下のことが分かる。
【００５４】
【数１】
0005568694.tif 000002
【００５５】
ノイズ低減性能ＮＲは以下の通り定義される。
【００５６】
【数２】
0005568694.tif 000003
【００５７】
Ｈが理想的な回路Ｈ＿ｉｄｅａに近づいている場合、５００〜１ｋＨｚ周波数帯域内のノイズ低減性能ＮＲは、理想的なノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｉｄｅａに近づくことになる。何れの時刻でも、式(２)により現在の時刻における周波数帯域５００〜１ｋＨｚ内のノイズ低減性能ＮＲ１を計算することができ、ＮＲ＿ｉｄｅａとＮＲ１を比較することにより現在のノイズ低減性能と理想的なノイズ低減性能の５００〜１ｋＨｚ周波数帯域内における差異が分かり、現在の回路Ｈと理想的な回路Ｈ＿ｉｄｅａとの差異が主に低周波に表現されるかあるいは高周波部分に表現されるかを判定することにより、回路Ｈのパラメータ調整の概ねの方向を明確にすることで、第１の調整手段１２８にてパラメータ調整を行い、回路Ｈ（アンチノイズ信号生成手段１１４）の周波数応答（ゲインと位相を含む）を調整することにより回路Ｈの周波数応答が理想的な回路Ｈ＿ｉｄｅａ的周波数応答に近づくようにする。その中、以下の導出式が存在している。
【００５８】
【数３】
0005568694.tif 000004
【００５９】
第１の調整手段
第１の調整手段１２８は、ノイズ低減性能推定手段１２６により推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づいて、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータ（つまり、アンチノイズ生成手段の回路パラメータ）を調整することにより、推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるようにする。具体的には、モニタリングマイク１２２のノイズ低減性能によって調整される制御回路パラメータは、ゲイン係数と位相調整パラメータを含む。
【００６０】
本発明の一つの好ましい実施の形態では、第１の調整手段１２８は、さらに調整方向確定モジュールと第２の調整モジュール（図示せず）を含む。調整方向確定モジュールは、推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線とを比較することにより、前記制御回路パラメータ（つまり、アンチノイズ生成手段の回路パラメータ）の調整方向を確定する。第２の調整モジュールは、確定された調整方向に基づき、前記制御回路パラメータを調整する。
【００６１】
本発明の一つの例では、前記第２の調整モジュールは、ゲイン係数調節手段及び／又は位相調整量調節手段（図示せず）を含むことができる。その中、ゲイン係数調節手段調整は、外部ノイズ信号を増幅する増幅手段のゲイン係数を調整し、位相調整量調節手段は、外部ノイズ信号を位相調整する位相調整手段の位相調整量を調整する。この場合、上記に対応して、前記アンチノイズ信号生成手段は、増幅手段と位相調整手段を含む。また、本発明の他の例では、前記ゲイン係数調節手段と位相調整量調節手段は第２の調整モジュール中に併合され、第２の調整モジュールにより上記ゲイン係数調整と位相調整量調整を実行するようにしてもよい。
【００６２】
また、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理における制御回路パラメータの調整過程ではフィードバック制御を用い、パラメータを調整する度に、改めて推定されたノイズ低減性能曲線が前記予め設定されたノイズ低減性能曲線にさらに近づくか否かを比較し、さらに近づく場合は当該調整方向を維持し、そうでない場合は当該調整方向を逆転させ、推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるまで進行する。
【００６３】
具体的には、例として、パラメータ調整を行う必要があると判断した場合、ＮＲ１とＮＲ＿ｉｄｅａを比較することにより、回路Ｈで調整の必要があるのは高周波部分であるか低周波部分であるかが分かる。ただ、調整の基準を制定する必要があり、式(３)から分かるように、ΔＨとΔＮＲが直接相関しているので、フィードバック制御理論に基づいて回路Ｈを調整することができ、該調整過程はゲイン調節と位相調節に分けられる。
【００６４】
ゲイン調節と位相調節は、それぞれ増加調節方向と減少調節方向との２つの調整方向を有し、現在のノイズ低減性能曲線と理想的なノイズ低減性能曲線（つまり、本明細書における予め設定されたノイズ低減曲線）との比較で主な差異がノイズ低減幅が足りないことであれば、開始段階でまず回路ゲインを調整する必要があり、現在のノイズ低減性能曲線と理想的なノイズ低減性能曲線との比較で主な差異がノイズ低減周波数帯域が不一致であるとすれば、開始段階でまず回路位相を調整する必要がある。例として、調整の初期段階では、ゲイン減少と位相が１８０度に近づく方向へ調節し、その後、新たな制御回路パラメータＨでのノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｎｅｗを推定し、新たな回路パラメータでのノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｎｅｗが調整前のノイズ低減性能曲線ＮＲ１よりも理想的なノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｉｄｅａに近づくと判断すれば、パラメータ調整方向が正確であると判断し、当該調整方向での回路パラメータ調整を続ける。新たな回路パラメータでのノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｎｅｗがＮＲ１よりも悪いと判断すれば、初期調整方向が間違いであると判断し、逆方向に沿って制御回路パラメータを調整する。正確な調整方向を見つけた後、この方向に沿って持続的にパラメータ調節を行うことができ、毎度の調整後に新たな回路パラメータでのノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｎｅｗを推定し、新たなノイズ低減性能曲線ＮＲ＿ｎｅｗとＮＲ＿ｉｄｅａとの差が所定閾値範囲内に収まると、上記調整を停止する。
【００６５】
パラメータ調整を停止した後、ノイズ低減性能ＮＲに対してリアルタイムに検出し続け、再度ノイズ低減性能が予期の効果に達していなければ、パラメータ調整機能を再度起動することができる。なお、極めて稀な状況であるが、ノイズ低減性能ＮＲ＿ｎｅｗがいつも最適なＮＲ＿ｉｄｅａに達することができない状況が現れる可能性があり、この時、システムを調整過程において見つけたノイズ低減性能の最もよいパラメータに設定させることもできる。
【００６６】
具体的なハードウェアの実施において、アンチノイズ生成手段（つまり、回路Ｈ）の主なフィルタリングデバイスである抵抗器とコンデンサにデジタル抵抗器とデジタルコンデンサを採用し、ＤＳＰモジュールは、Ｉ２Ｃ又はＧＰＩＯ等の方式で回路Ｈの抵抗器とコンデンサを調節することにより理想的な周波数応答に達する。
【００６７】
図８は、本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム１００を有する通信機器１０を示す概略ブロック図である。図８中のノイズキャンセリングシステム１００は、図６に示すノイズキャンセリングシステム１００の各種の変形を含むことができる。
【００６８】
以上、図３〜図８を参照して本発明に係る知能制御装置１２０、ノイズキャンセリングシステム１１０及び通信機器１０の構造を記述しているが、以下、図９と図１０を参照して本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング過程及びその知能制御過程を記述する。
【００６９】
図９は、本発明の実施例に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられるノイズキャンセリング方法のフローチャートである。
【００７０】
図９に示すように、まず、ステップＳ９１０で、耳から離れた場所の外部ノイズ信号をピックアップする。即ち、参照マイクにより外部ノイズ信号をピックアップする。
【００７１】
次に、ステップＳ９２０で、通信機器の受話端に音声信号出力が存在するか否かを検出する。音声信号出力がある場合は、ステップＳ９４０に進む。そうでない場合は、ステップＳ９３０に進み、ステップＳ９３０で、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理に用いられる制御回路パラメータに対して知能制御を行う。前記フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理の制御回路パラメータに対する知能制御過程は、図１０を参照して後述する。
【００７２】
ステップＳ９４０では、現在の制御回路パラメータを用いて、ピックアップされた外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより、外部ノイズ信号を相殺するためのアンチノイズ信号を生成する。
【００７３】
次に、ステップＳ９５０で、生成されたアンチノイズ信号と通信機器の受話端で受信された音声信号とを混合する。
【００７４】
上記混合を完成した後、ステップＳ９６０で、混合された信号を導入手段により耳に導入することにより、自由空間から耳に入った外部ノイズ信号を相殺する。このようにして、本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング過程を完成する。
【００７５】
図１０は、本発明の実施例に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法のフローチャートである。
【００７６】
図１０に示すように、通信機器の受話端に音声信号出力がないことを検出した場合、まずステップＳ９３１で、参照マイクからの外部ノイズ信号及びモニタリングマイクからのモニタリング信号を受信する。ここで、前記モニタリング信号は、前記アンチノイズ信号生成手段が現在の制御回路パラメータを用いてピックアップされた外部ノイズ信号に対してフィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理を行うことにより生成された信号と、自由空間から耳に入った外部ノイズ信号とを、耳に近接した場所で重ねて得られた信号である。次に、上記信号を受信した後、ステップＳ９３２では、受信された前記外部ノイズ信号と前記モニタリング信号に対して性能分析を行うことにより、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理後のノイズ低減性能曲線を推定する。
【００７７】
フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理後のノイズ低減性能曲線を推定した後、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線に基づき、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるよう、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理の制御回路パラメータを調整する。具体的には、ステップＳ９３３では、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線とを比較して、前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に収まるか否かを判断する。前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内に入らなければ、ステップＳ９３４に進み、フィードフォワードアクティブノイズキャンセリング処理に用いられるアンチノイズ生成手段の制御回路パラメータを調整する。次に、ステップＳ９３１に戻り、推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差を所定の範囲内に収まるまで、上記のように調整し続ける。ここで、Ｓ９３１に戻った時に受信されたモニタリング信号は、アンチノイズ信号生成手段が調整後の制御回路パラメータを用いて生成した信号と自由空間から耳に入った外部ノイズ信号とが耳の場所で重なって得られた信号である。前記推定されたノイズ低減性能曲線と予め設定されたノイズ低減性能曲線との差が所定の範囲内にあれば、この過程は終了する。
【００７８】
図１２は、本発明により提供される知能制御を用いた後に異なる使用者のノイズ低減効果の比較概略図である。
【００７９】
図１２に示すように、本発明により提供される知能フィードバック制御の後、異なるユーザのノイズ低減性能には大きな差がない。図５に示す従来のフィードフォワードアクティブノイズ制御技術を用いた時に異なる使用者が同一の回路Ｈを用いて達えるノイズ低減効果図に比べて、本発明の知能フィードバック制御を従来のフィードフォワードアクティブノイズ制御技術に用いる場合、ノイズ低減性能がよりよい一致性を保持することが分かる。
【００８０】
以上、図面を参照しながら例を挙げて本発明に係る非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法及び装置、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられるノイズキャンセリング方法及び非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム、並びに上記非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを有する通信機器を説明したが、当業者にとって、上記本発明に提出された非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられる知能制御方法及び装置、非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングに用いられるノイズキャンセリング方法及び非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステム、並びに上記非密閉型フィードフォワードアクティブノイズキャンセリングシステムを有する通信機器は、本発明の内容を逸脱しない範囲で各種の改善を行うことができることを理解すべきである。そのため、本発明の保護範囲は、添付される特許請求の範囲の内容によって確定されるべきである。
【図１】
0005568694.tif 000005
【図３】
0005568694.tif 000006
【図４】
0005568694.tif 000007
【図５】
0005568694.tif 000008
【図６】
0005568694.tif 000009
【図７】
0005568694.tif 000010
【図８】
0005568694.tif 000011
【図９】
0005568694.tif 000012
【図１０】
0005568694.tif 000013
【図１１】
0005568694.tif 000014
【図１２】
0005568694.tif 000015
【図２】
0005568694.tif 000016