(57)【要約】  オーディオ調整アプリケーションのための雑音推定を実行するシステムが、聴取空間内の音響エネルギーをそれぞれ独立して検知する少なくとも2つのマイクロフォンによって生成されるマイクロフォン信号間の少なくとも1つのコヒーレンス値を決定するコヒーレンス計算器を備える。少なくとも2つのマイクロフォンのうちの第1のマイクロフォンが、音響エネルギーから第1のマイクロフォン信号を生成し、少なくとも2つのマイクロフォンのうちの第2のマイクロフォンが音響エネルギーから第2のマイクロフォン信号を生成する。音響エネルギーは、1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と、聴取空間に局所的である音響エネルギーの環境雑音との合成信号を含む。雑音推定値計算プロセッサが、少なくとも1つのコヒーレンス値に基づいて、環境雑音のレベルの推定値を決定する。
2019533192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ調整アプリケーションのための雑音推定を実行するシステムであって、
聴取空間内の音響エネルギーをそれぞれ独立して検知する少なくとも2つのマイクロフォンによって生成されるマイクロフォン信号間の少なくとも1つのコヒーレンス値を決定するコヒーレンス計算器であって、前記少なくとも2つのマイクロフォンのうちの第1のマイクロフォンは、前記音響エネルギーから第1のマイクロフォン信号を生成し、前記少なくとも2つのマイクロフォンのうちの第2のマイクロフォンは前記音響エネルギーから第2のマイクロフォン信号を生成し、前記音響エネルギーは1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と、前記聴取空間に局所的である前記音響エネルギーの環境雑音との合成信号を含む、コヒーレンス計算器と、
前記少なくとも1つのコヒーレンス値に基づいて、前記環境雑音のレベルの推定値を決定する雑音推定値計算プロセッサとを備える、システム。
【請求項２】
前記雑音レベルの前記推定値は、4kHzより高い高周波帯域において決定される、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記高周波帯域は4.5kHz〜6kHzである、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
前記聴取空間は車室を含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
前記コヒーレンス計算器は、前記車室内の第1の場所にある前記第1のマイクロフォンによって検出される前記音響エネルギーに応答して生成される第1のマイクロフォン信号を受信し、前記車室内の第2の場所にある前記第2のマイクロフォンによって検知される前記音響エネルギーに応答して生成される前記第2のマイクロフォン信号を受信する、請求項4に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムは、前記雑音に起因する前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号内のエネルギー量を決定し、前記少なくとも1つのコヒーレンス値に対応するコヒーレンスが前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号のエネルギーレベルに関連する、請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
前記雑音推定値計算プロセッサの出力を処理し、第1のオーディオ信号および第2のオーディオ信号を調整するための調整値を生成し、前記雑音からの影響を補償する高周波雑音推定器をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項８】
雑音補償システムであって、
第1のマイクロフォン信号を受信するための第1の入力と、
第2のマイクロフォン信号を受信するための第2の入力とを備えており、
音響エネルギーから生成される前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号が第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンによって検出され、前記音響エネルギーは、1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と、前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号に局所的な環境雑音との合成信号を表し、
前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号の複数の周波数の第1の周波数帯域の比較から第1のコヒーレンス値を決定する第1のコヒーレンス計算器と、
前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号の前記複数の周波数の第2の周波数帯域の比較から第2のコヒーレンス値を決定する第2のコヒーレンス計算器と、
前記第1のコヒーレンス値および前記第2のコヒーレンス値に応答して前記音響エネルギー内の前記雑音のレベルの推定値を決定する雑音推定値計算プロセッサとを備える、雑音補償システム。
【請求項９】
前記第1の周波数帯域および前記第2の周波数帯域は4kHzより高い周波数を中心に位置する、請求項8に記載の雑音補償システム。
【請求項１０】
前記第1の周波数帯域および前記第2の周波数帯域は4.5kHzから6kHzまでに及ぶ周波数間に位置する、請求項9に記載の雑音補償システム。
【請求項１１】
前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号の前記雑音レベルはそれぞれ、前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号に局所的な環境雑音から導出される、請求項8に記載の雑音補償システム。
【請求項１２】
前記雑音推定値計算プロセッサは、前記第1のコヒーレンス値および前記第2のコヒーレンス値による近似に基づいて、前記雑音の推定値を導出するために組み合わせて使用される1つまたは複数の雑音推定方式を実現し、実行する雑音推定器を含む、請求項8に記載の雑音補償システム。
【請求項１３】
動的オーディオ調整システムであって、
第1のマイクロフォン信号入力を処理し、前記第1のマイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を出力する第1のフィルタと、
第2のマイクロフォン信号入力を処理し、前記第2のマイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を出力する第2のフィルタとを備えており、
前記第1のマイクロフォン信号入力および前記第2のマイクロフォン信号入力はそれぞれ、第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンによって検知される聴取空間内の音響エネルギーを表し、前記音響エネルギーは、1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と前記聴取空間内の雑音との合成信号を含み、
前記第1のマイクロフォン信号入力の前記所定の範囲の周波数を複数の個別の周波数帯域に分割し、周波数帯域ごとの周波数帯域値を出力する第1の周波数解析器と、
前記第2のマイクロフォン信号入力の前記所定の範囲の周波数を複数の個別の周波数帯域に分割し、周波数帯域ごとの周波数帯域値を出力する第2の周波数解析器と、
周波数帯域ごとのコヒーレンス計算器であって、各コヒーレンス計算器は、前記第1の周波数解析器および前記第2の周波数解析器のそれぞれから出力される周波数帯域値間のコヒーレンス値を決定する、コヒーレンス計算器と、
前記コヒーレンス値による近似に基づいて、前記聴取空間内の雑音レベルの推定値を導出し、前記推定値から、前記オーディオ信号を調整する調整値を生成する雑音推定値計算プロセッサとを備える、動的オーディオ調整システム。
【請求項１４】
前記雑音レベルの前記推定値は、4kHzより高い高周波帯域において決定される、請求項13に記載の動的オーディオ調整システム。
【請求項１５】
前記高周波帯域は4.5kHz〜6kHzである、請求項13に記載の動的オーディオ調整システム。
【請求項１６】
前記雑音推定値計算プロセッサは、前記コヒーレンス値から、前記マイクロフォン信号に対するコヒーレンスレベルを決定し、前記雑音レベルの前記推定値を導出する、請求項13に記載の動的オーディオ調整システム。
【請求項１７】
前記音響エネルギーを検知するために、前記第1のマイクロフォンは前記聴取空間内の第1の場所に位置決めされ、前記第2のマイクロフォンは前記聴取空間内の第2の場所に位置決めされる、請求項13に記載の動的オーディオ調整システム。
【請求項１８】
前記調整値は、複数のスピーカへの異なる電気オーディオ信号入力を調整するために出力される、請求項13に記載の動的オーディオ調整システム。
【請求項１９】
前記複数のスピーカは左チャネルオーディオコンテンツを受信する第1のスピーカおよび右チャネルオーディオコンテンツを受信する第2のスピーカを含む、請求項18に記載の動的オーディオ調整システム。
【請求項２０】
サウンド調整/雑音補償のための方法であって、
専用動的オーディオ調整コンピュータによって、第1のマイクロフォンからの第1のマイクロフォン信号を処理するステップと、
前記専用動的オーディオ調整コンピュータによって、第2のマイクロフォンからの第2のマイクロフォン信号を処理するステップとを含んでおり、
前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号はそれぞれ、前記第1のマイクロフォンおよび前記第2のマイクロフォンによって検知される聴取空間内の音響エネルギーを表し、前記音響エネルギーは1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と前記聴取空間内の雑音との合成信号を含み、
前記専用動的オーディオ調整コンピュータによって、前記第1のマイクロフォン信号と前記第2のマイクロフォン信号との間のコヒーレンスレベルに基づいて近似を実行するステップと、
前記専用動的オーディオ調整コンピュータによって、前記近似に基づいて、前記聴取空間内の前記雑音のレベルの推定値を決定するステップと、
前記推定値から調整値を生成するステップと、
前記調整値を用いて前記オーディオ信号を調整するステップとを含む、サウンド調整/雑音補償のための方法。
【請求項２１】
サウンドシステムであって、
オーディオ信号を変換するスピーカと、
それぞれが前記変換されたオーディオ信号および環境雑音を含む音響エネルギーを検知し、対応するマイクロフォン信号を生成する、第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンと、
前記第1のマイクロフォン信号および前記第2のマイクロフォン信号に関するコヒーレンス処理技法を実行し、前記コヒーレンス処理に応答して前記オーディオ信号を調整する動的オーディオ調整システムとを備える、サウンドシステム。
【請求項２２】
前記動的オーディオ調整システムは、前記コヒーレンス処理技法による近似に基づいて、前記環境雑音のレベルの推定値を導出するために組み合わせて使用される1つまたは複数の雑音推定方式を実現し、実行する雑音推定器を含む、請求項21に記載のサウンドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれている2016年9月30日に出願された「Noise Estimation for Dynamic Sound Adjustment」と題する米国特許出願第15/282,652号の優先権および恩典を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本記述は包括的には動的サウンド調整に関し、より具体的には、例えば、サウンドが音響システムを有する車両において再生される、動的サウンド調整のための雑音推定に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様によれば、オーディオ調整アプリケーションのための雑音推定を実行するシステムが、それぞれが聴取空間において独立して音響エネルギーを検知する少なくとも2つのマイクロフォンによって生成されるマイクロフォン信号間の少なくとも1つのコヒーレンス値を決定するコヒーレンス計算器を備える。少なくとも2つのマイクロフォンのうちの第1のマイクロフォンが、音響エネルギーから第1のマイクロフォン信号を生成し、少なくとも2つのマイクロフォンのうちの第2のマイクロフォンが音響エネルギーから第2のマイクロフォン信号を生成する。音響エネルギーは、1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と、聴取空間に局所的である音響エネルギーの環境雑音との合成信号を含む。雑音推定値計算プロセッサが、少なくとも1つのコヒーレンス値に基づいて、環境雑音のレベルの推定値を決定する。
【０００４】
複数の態様が以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。
【０００５】
雑音レベルの推定値は、4kHzより高い高周波帯域において決定することができる。高周波帯域は4.5kHz〜6kHzとすることができる。
【０００６】
聴取空間は車室を含むことができる。
【０００７】
コヒーレンス計算器は、車室内の第1の場所にある第1のマイクロフォンによって検出される音響エネルギーに応答して生成される第1のマイクロフォン信号を受信することができ、車室内の第2の場所にある第2のマイクロフォンによって検出される音響エネルギーに応答して生成される第2のマイクロフォン信号を受信することができる。
【０００８】
そのシステムは、雑音に起因する第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号内のエネルギーの量を決定することができる。少なくとも1つのコヒーレンス値に対応するコヒーレンス測定値を第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号のエネルギーレベルに関連付けることができる。
【０００９】
そのシステムは、雑音推定計算プロセッサの出力を処理し、第1のオーディオ信号および第2のオーディオ信号を調整するための調整値を生成し、雑音による影響を補償する高周波雑音推定器をさらに備えることができる。
【００１０】
別の態様によれば、雑音補償システムが、第1のマイクロフォン信号を受信するための第1の入力と、第2のマイクロフォン信号を受信するための第2の入力とを備える。音響エネルギーから生成される第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号が第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンによって検出される。音響エネルギーは、1つまたは複数のスピーカによって変換されたオーディオ信号と、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号に局所的な環境雑音との合成信号を表す。そのシステムは、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号の複数の周波数のうちの第1の周波数帯域の比較から第1のコヒーレンス値を決定する第1のコヒーレンス計算器と、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号の複数の周波数のうちの第2の周波数帯域の比較から第2のコヒーレンス値を決定する第2のコヒーレンス計算器と、第1のコヒーレンス値および第2のコヒーレンス値に応答して音響エネルギー内の雑音のレベルの推定値を決定する雑音推定値計算プロセッサとをさらに備える。
【００１１】
態様は以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。
【００１２】
第1の周波数帯域および第2の周波数帯域は4kHzより高い周波数を中心に位置することができる。第1の周波数帯域および第2の周波数帯域は、4.5kHzから6kHzまでの範囲に及ぶ周波数間に位置することができる。
【００１３】
第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号の雑音レベルはそれぞれ、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号に局所的な環境雑音から導出することができる。
【００１４】
雑音推定値計算プロセッサは、第1のコヒーレンス値および第2のコヒーレンス値による近似に基づいて雑音の推定値を導出するために組み合わせて使用される1つまたは複数の雑音推定方式を実現し、実行することができる雑音推定器を含むことができる。
【００１５】
別の態様において、動的オーディオ調整システムが、第1のマイクロフォン信号入力を処理し、第1のマイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を出力する第1のフィルタと、第2のマイクロフォン信号入力を処理し、第2のマイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を出力する第2のフィルタとを備える。第1のマイクロフォン信号入力および第2のマイクロフォン信号入力はそれぞれ、第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンによって検知される聴取空間内の音響エネルギーを表す。音響エネルギーは、1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と、聴取空間内の雑音との合成信号を含む。第1の周波数解析器が、第1のマイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を複数の別々の周波数帯域に分割し、周波数帯域ごとの周波数帯域値を出力する。第2の周波数解析器が、第2のマイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を複数の別々の周波数帯域に分割し、周波数帯域ごとの周波数帯域値を出力する。周波数帯域ごとに、各コヒーレンス計算器が、第1の周波数解析器および第2の周波数解析器のそれぞれから出力される周波数帯域値間のコヒーレンス値を決定する。雑音推定値計算プロセッサが、コヒーレンス値による近似に基づいて聴取空間内の雑音レベルの推定値を導出し、推定値から、オーディオ信号を調整する調整値を生成する。
【００１６】
態様は以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。
【００１７】
第1の周波数帯域および第2の周波数帯域は4kHzより高い周波数を中心に位置することができる。第1の周波数帯域および第2の周波数帯域は、4.5kHzから6kHzまでの範囲に及ぶ周波数間に位置することができる。
【００１８】
雑音推定値計算プロセッサは、雑音レベルの推定値を導出するために、コヒーレンス値から、マイクロフォン信号に対するコヒーレンスレベルを決定することができる。
【００１９】
音響エネルギーを検知するために、第1のマイクロフォンは、聴取空間内の第1の場所に位置決めすることができ、第2のマイクロフォンは、聴取空間内の第2の場所に位置決めすることができる。
【００２０】
調整値は、複数のスピーカに入力される異なる電気オーディオ信号を調整するために出力することができる。
【００２１】
複数のスピーカは、左チャネルオーディオコンテンツを受信する第1のスピーカと、右チャネルオーディオコンテンツを受信する第2のスピーカとを含むことができる。
【００２２】
別の態様において、サウンド調整/雑音補償のための方法が、専用動的オーディオ調整コンピュータによって、第1のマイクロフォンからの第1のマイクロフォン信号を処理することと、専用動的オーディオ調整コンピュータによって、第2のマイクロフォンからの第2のマイクロフォン信号を処理することであって、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号はそれぞれ、第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンによって検知される聴取空間内の音響エネルギーを表し、音響エネルギーは1つまたは複数のスピーカによって変換されるオーディオ信号と聴取空間内の雑音との合成信号を含む、処理することと、専用動的オーディオ調整コンピュータによって、第1のマイクロフォン信号と第2のマイクロフォン信号との間のコヒーレンスレベルに基づいて近似を実行することと、専用動的オーディオ調整コンピュータによって、近似に基づいて、聴取空間内の雑音レベルの推定値を決定することと、推定値から調整値を生成することと、調整値でオーディオ信号を調整することとを含む。
【００２３】
別の態様において、サウンドシステムが、オーディオ信号を変換するスピーカと、変換されたオーディオ信号および環境雑音を含む音響エネルギーをそれぞれ検知し、対応するマイクロフォン信号を生成する第1のマイクロフォンおよび第2のマイクロフォンと、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号においてコヒーレンス処理技法を実行し、コヒーレンス処理に応答してオーディオ信号を調整する動的オーディオ調整システムとを備える。
【００２４】
動的オーディオ調整システムは、コヒーレンス処理技法による近似に基づいて、環境雑音のレベルの推定値を導出するために組み合わせて使用される1つまたは複数の雑音推定方式を実現し、実行する雑音推定器を含むことができる。
【００２５】
本発明の概念の例の上記の利点および更なる利点は、添付の図面とともに以下の説明を参照することによって理解を深めることができる。なお、図面において、同様の番号は種々の図において同様の構造的要素および特徴を示す。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに、特徴および実施態様の原理を例示することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】動的オーディオ調整システムの例が動作する環境を示すブロック図である。
【図２】動的オーディオ調整システムによって実行される例示的なプロセスのフローチャートである。
【図３】動的オーディオ調整システムの一例のブロック図である。
【図４】図3の動的オーディオ調整システムの雑音補償システムの一例のブロック図である。
【図５】動的サウンド調整システムの一例の特徴を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
車両内に設置される最新のオーディオ再生システムは、動的サウンド調整の能力を有し、車室内に位置決めされ、スピーカ出力および周囲雑音(車両エンジン、風、交通雑音などに由来する)の合成信号を検出する1組のマイクロフォンなどの雑音検出器を含むことができ、スピーカからの現在のオーディオ出力から雑音を分離するために複合適応フィルタリングを適用するプロセッサをさらに含むことができる。
【００２８】
この手法に伴う制約は、音響システムのコストおよび実現可能性に関連し、それは、そのオーディオソースが、例えば、モノ、ステレオ、2チャネル、左/中央/右(LCR)、サラウンド音などのいくつのオーディオチャネルを含むかに関連付けられる。例えば、ソースがモノ信号を与える場合には、1つの基準信号のみが存在する。これは、単一のオーディオチャネルのための少なくとも1つの伝達関数ロジックを与える少なくとも単一の適応フィルタを必要とする。しかしながら、ソースがステレオオーディオである場合には、左チャネルおよび右チャネルがマイクロフォンまで異なる経路を取るので、少なくとも2つの異なる伝達関数をモデル化するために少なくとも2つの適応フィルタが必要である。同様に、5.1サラウンドフォーマットは6つの異なるチャネルを必要とし、それゆえ、マイクロフォンにおいて出力オーディオから雑音を分離するために、少なくとも6つの異なる適応フィルタを必要とする。ステレオ入力にアップミキサが適用される場合、チャネル総数は32などの大きい数まで増える可能性がある。そのような音響システムは、複数の適応フィルタによって複雑度が増すことに起因して、より高額になる場合がある。
【００２９】
別の制約は多チャネル適応フィルタリングに関連し、左チャネルおよび右チャネルに高い相関がある場合には、左チャネル適応フィルタおよび右チャネル適応フィルタが正確な伝達関数に収束するのは難しい。例えば、左チャネルおよび右チャネルの基準信号に類似性があると、左チャネルおよび右チャネルの伝送経路が互いに明らかに異なる場合であっても、適応フィルタが類似の伝達関数をモデル化する場合がある。さらに多くのチャネルが追加されると、この問題は悪化の一途をたどり、おそらく、適応フィルタが正確な伝達関数に決して収束しない段階に達することになる。
【００３０】
別の制約は、非線形処理を実行する音響システムに関連する。非線形処理の例は、リミッタ、ソフトクリッパおよび上記のアップミキサを含み、それは、圧縮オーディオエンハンスメント(CAE:compressed audio enhancement)などの特徴を含むことができる。非線形処理は、適応フィルタによってモデル化するのに適していない。それゆえ、音響システム内に非線形処理があることは、雑音推定において適応フィルタリングを使用するのを難しくし、実行するのに費用がかかる。
【００３１】
概要において、本発明の概念の例は、高周波雑音推定のために2つのマイクロフォン間のコヒーレンスを決定および処理することを含み、それにより、雑音推定における適応フィルタリングの使用に関連付けられるコストを削減し、複雑度を緩和する。上記のコヒーレンス処理はシステムの出力を検知しているマイクロフォン信号に関して実行されるので、これらの例におけるシステムは、5.1チャネルサラウンド音などの更なる種類の入力ソースを処理することができる。したがって、入力ソースにおけるチャネルの数に対応するための拡張性は不要である。また、そのシステムは、オーディオシステム内に非線形信号が存在しても機能する。
【００３２】
図1は、車両(車室のみが示される)内に設置される例示的な動的オーディオ調整システム10のブロック図を示す。車両内のシステム10の適用が説明されるが、他の例では、動的オーディオ調整システム10は、雑音の存在によってオーディオシステムによって再生されるサウンドの音質が劣化する場合がある任意の環境において適用することができる。
【００３３】
動的オーディオ調整システム10は、スピーカ20の音が届く範囲内にいるユーザ、例えば、車両の乗員が、受信された電気オーディオ信号に応答してスピーカ20によって生成されるサウンドを聞くことができるように、電気オーディオ信号としてオーディオシステムのオーディオソース11によって生成され、スピーカ20によってサウンドとして提供される音楽、音声または他のサウンドを自動的に、かつ動的に調整することによって、車両の乗員の聴取体験に及ぼす可変雑音の影響を補償するように構成される。図1では、単一のスピーカ20が図示および説明されるが、いくつかの例は、それぞれが異なるオーディオ信号を提供することができる複数のスピーカを含む場合がある。例えば、1つのスピーカは左チャネルオーディオデータコンテンツを受信することができ、別のスピーカは右チャネルオーディオデータコンテンツを受信することができる。
【００３４】
動的オーディオ調整システム10はオーディオ制御システムの一部とすることができる。オーディオ制御システムの他の要素は、オーディオソース11、例えば、音楽、音声または他のサウンド信号を再生する音響システムと、1つまたは複数のスピーカ20と、マイクロフォン12Aおよび12Bなどの1つまたは複数の雑音検出器とを含むことができる。オーディオ制御システムは、モノ、ステレオ、2チャネル、左/中央/右(LCR)、N:1サラウンド音(ただし、Nは1より大きい整数である)、または他のマルチチャネル構成用に構成される場合がある。
【００３５】
マイクロフォン12は、聴取者の耳付近の場所に、例えば、車室の天井材に沿って配置することができる。例えば、第1のマイクロフォン12Aは、車室内の第1の場所、例えば、運転者または乗員の右耳付近に存在することができ、第2のマイクロフォン12Bは、車室内の第2の場所、例えば、運転者または乗員の左耳付近に存在することができる。第1のマイクロフォン12Aおよび第2のマイクロフォン12Bはそれぞれ、被検出オーディオ信号に応答して、マイクロフォン信号入力を生成する。第1のマイクロフォン12Aによって受信される被検出オーディオ信号は、スピーカからの共通のオーディオソース(第2のマイクロフォン12Bによっても検出される)と、第1のマイクロフォン12Aの検出範囲内の環境からの雑音源(環境雑音とも呼ばれる)との合成信号を表すことができる。例えば、スピーカ20からのオーディオ出力に加えて、車室外または車室内のランダムな発生源が第1のマイクロフォン12Aによって検知される雑音の一因になる場合がある。同様に、第2のマイクロフォン12Bによって受信される被検出オーディオ信号は、スピーカからのオーディオソース(第1のマイクロフォン12Aによっても検出される)と、第2のマイクロフォン12Bの検出範囲内の環境からの雑音源との合成信号を表すことができる。
【００３６】
概要において、動的オーディオ調整システム10は、オーディオソース11によって与えられるエンターテイメントオーディオから望ましくない雑音を分離する。そのため、動的オーディオ調整システム10は、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号に関してコヒーレンス処理技法を実行し、その結果を処理して雑音推定値を導出し、その後、雑音推定値を用いて、スピーカ20に入力される電気オーディオ信号を調整する。コヒーレンスがエネルギーに関連することは周知である。それゆえ、コヒーレンスはマイクロフォンにおける信号または雑音のエネルギーレベルに関連するので、システム10は、マイクロフォン信号内のエネルギーのうちの、雑音に起因する量を決定することができる。
【００３７】
2つのマイクロフォン12A、12Bは、スピーカ20からの同じオーディオ出力を聴取するときに、相関が高いオーディオ信号を受信すると予想される。しかしながら、車両の窓に当たる風もしくは雨、急ブレーキ、または他の高周波音源などのランダムな発生源から、および/または車両の内部からの雑音が、マイクロフォン12A、12Bにおいて無相関のオーディオ信号を生成する場合がある。マイクロフォン12Aと12Bとの間のコヒーレンスを決定することによって、動的オーディオ調整システム10は雑音レベルの推定値を導出することができ、その後、その推定値を用いて、車両のオーディオスピーカからのサウンド出力を調整する。
【００３８】
図2は、動的オーディオ調整システムによって実行される例示的なプロセス200のフローチャートである。例えば、図1の動的オーディオ調整システム10は、車室内で検出される雑音変化に応答して、スピーカ20に入力される電気オーディオ信号に例示的なプロセス200をリアルタイムに適用することができる。
【００３９】
プロセス200によれば、2つ以上の検出器、例えば、マイクロフォン12Aおよび12Bが、スピーカ20から出力される音響エネルギーと、環境雑音、例えば、エンジン雑音、風、雨または他の高周波雑音源との合成信号を検出することができ、その合成信号は、まとめて音響信号と呼ばれる。音響信号はマイクロフォン12Aおよび12Bによって検出され、マイクロフォンはそれぞれ、受信した合成音響信号を電子マイクロフォン信号として調整システムに転送する。
【００４０】
ブロック202において、動的オーディオ調整システム10が、第1のマイクロフォン12Aから第1のマイクロフォン信号を受信し、第2のマイクロフォン12Bから第2のマイクロフォン信号を受信する。
【００４１】
ブロック204において、動的オーディオ調整システム10が、第1のマイクロフォン12Aおよび第2のマイクロフォン12Bからそれぞれ受信された第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号に関するコヒーレンス処理を実行する。詳細には、動的オーディオ調整システム10は、第1のマイクロフォン信号と第2のマイクロフォン信号との間のコヒーレンスレベルに基づいて近似を実行する。理論的には、マイクロフォン12A、12Bはスピーカ20から出力される共通のオーディオソース、すなわち、エンターテイメントオーディオを検出するので、高周波雑音が存在しない場合に、第1のマイクロフォン信号および第2のマイクロフォン信号は相関がある。しかしながら、車両の窓が開けられるとき、風、雨および関連する雑音の結果として、マイクロフォン信号の相関が小さくなる場合があるので、第1のマイクロフォン信号と第2のマイクロフォン信号との間のコヒーレンスが低下する場合がある。詳細には、信号間の相関の欠如が、聴取空間内の雑音レベルを示す。コヒーレンス値は、コヒーレンス処理結果とも呼ばれ、0〜1の範囲にあり、コヒーレンス処理を用いて導出することができる。「0」のコヒーレンス値、またはマイクロフォン12Aとマイクロフォン12Bとの間のコヒーレンスは、マイクロフォン12A、12Bによって検出されるすべての信号が雑音に関連するという近似を指す場合がある。「1」のコヒーレンス値は、マイクロフォン12Aおよび12Bにおいて雑音が存在しないという近似を指す場合がある。0および1のコヒーレンス値は、2つの境界、または点としての役割を果たすことができる。0および1の2つの点間の曲線上の任意の点を用いて、雑音推定値を計算することができる(ステップ206)。例えば、0.3の決定されたコヒーレンス値を用いて、例えば、以下の式に従って、雑音推定値を決定することができる。
雑音レベル=マイクロフォンエネルギー*y0
ただし、y0はコヒーレンス値の所定の関数を用いて導出することができる乗法因子である。図5は、種々の被検出マイクロフォン信号に関連付けられるコヒーレンス値を示す。
【００４２】
ステップ208において、動的オーディオ調整システムによって調整値が生成される。調整値は、部分的には、ステップ206において計算された雑音推定値から導出される。調整値がそれに基づく場合がある他の要因の例は、他の雑音検出器からの情報と、オーディオ信号出力のエネルギーレベルとを含む。調整値はオーディオプロセッサ22に入力することができ、オーディオプロセッサは、調整値を、オーディオソース11からスピーカ20に出力される電気オーディオ信号と合成する。調整値は、ステップ204において実行されるコヒーレンス処理の結果としてスピーカ20に入力される電気オーディオ信号を調整する。
【００４３】
図3に示されるように、動的オーディオ調整システム10の一例が、複数のフィルタ14A、14B(全体として14)、複数の周波数解析器16A、16B(全体として16)および雑音補償システム50を備える。いくつかの例において、マイクロフォン12およびスピーカ20はシステム10の一部である。他の例では、マイクロフォン12およびスピーカ20は、動的オーディオ調整システム10の入力および出力を介して、動的オーディオ調整システム10と電子信号を交換する。
【００４４】
第1のフィルタ14Aが、第1のマイクロフォン12Aから受信されたマイクロフォン信号を処理する。第2のフィルタ14Bも同様に、第2のマイクロフォン12Bから受信されたマイクロフォン信号を処理する。いくつかの例において、車室内に3つ以上のマイクロフォン12が配置される場合がある。
【００４５】
各マイクロフォン12Aおよび12B(全体として12)が共通のオーディオソースを独立して聴取し、スピーカ20からの共通のオーディオソースとそれぞれのマイクロフォン12に局所的な環境雑音との合成信号を表す受信オーディオ信号に応答してマイクロフォン信号を生成する。
【００４６】
マイクロフォン12ごとに1つのフィルタ14が設けられる。フィルタ14Aおよび14Bに出力されるマイクロフォン信号はそれぞれ、各マイクロフォン12A、12Bにおいて検出された雑音の差に起因して異なる場合がある。
【００４７】
各フィルタ14は、所定の特定の周波数帯域、例えば、限定はしないが、4.5kHzから6kHzまでに及ぶ周波数間に位置する帯域において、各マイクロフォン12からのマイクロフォン信号を入力オーディオ信号から分離する役割を果たす。それゆえ、各フィルタ14は、対応する受信マイクロフォン信号入力の所定の範囲の周波数を出力する。
【００４８】
第1の周波数解析器16Aが、第1のフィルタ14Aから出力されるマイクロフォン信号の周波数範囲、例えば、4.5kHz〜6kHzの周波数帯域を複数の周波数帯域に分割する。同様に、第2の周波数解析器16Bが、第2のフィルタ14Bから出力されるマイクロフォン信号の周波数範囲、例えば、4.5kHz〜6kHzの周波数帯域を複数の周波数帯域に分割する。それゆえ、周波数解析器16は、コヒーレンス処理を用いて比較するために各マイクロフォン信号から同じ周波数の成分を分離するように構成される。
【００４９】
雑音補償システム50は、対応する周波数帯域ごとのマイクロフォン信号12Aと12Bとの間の個別のコヒーレンス値を計算する。これらの値は総計され、近似因子を決定するために使用される。総コヒーレンス値とその因子との間の関係を所定の曲線またはルックアップテーブルによって確立することができる。この因子は、その後、フィルタ14Aおよび14Bから雑音補償システム50に直接出力される信号の全エネルギーに乗算され、雑音レベルが導出される。その処理の結果に基づいて、確立された雑音レベル推定値を用いて調整値を生成することができ、調整値はオーディオプロセッサ22に出力することができ、オーディオプロセッサは、調整値を、オーディオソース11からスピーカ20に出力される電気オーディオ信号と合成する。
【００５０】
図4も参照すると、いくつかの例において、雑音補償システム50は複数のコヒーレンス計算器102-1〜102-Nと、雑音推定値計算プロセッサ104とを備えることができる。ただし、Nは0より大きい整数である。各コヒーレンス計算器102-1〜102-N(全体として102)は2つの入力を含み、それぞれ周波数解析器16Aおよび16Bと通信し、それぞれ周波数帯域を受信する((1〜x)、ただし、x=Nまたは0より大きい別の整数)。したがって、各コヒーレンス計算器102は、各周波数解析器16Aおよび16Bから出力を受信する。例えば、コヒーレンス計算器102-1は、第1のマイクロフォン12Aからのマイクロフォン信号を含む、第1の周波数解析器16から第1の周波数帯域(freq. band 1)、例えば、4.0kHz〜4.1kHzを受信することができ、同じく、第1のマイクロフォン12Bからのマイクロフォン信号を含む、第2の周波数解析器16Bから第1の周波数帯域(freq. band 1)、例えば、4.0kHz〜4.1kHzを受信することができる。また、この例において、コヒーレンス計算器102-2は、第1のマイクロフォンからのマイクロフォン信号を含む、第1の周波数解析器16Aから第2の周波数帯域(freq. band 2)、例えば、4.1kHz〜4.2kHzを受信することができ、また、第1のマイクロフォン12Bからのマイクロフォン信号を含む、第2の周波数解析器16Bから第2の周波数帯域(freq. band 2)、例えば、4.0kHz〜4.1kHzを受信することができる。
【００５１】
各コヒーレンス計算器102-1〜102-N(全体として102)は、第1の周波数解析器16Aおよび第2の周波数解析器16Bからそれぞれ出力されるマイクロフォン信号の周波数帯域の比較に応答してコヒーレンス信号を生成する。上記のように、マイクロフォン信号は、スピーカ20からの共通のオーディオソースと、それぞれのマイクロフォン12A、12Bに局所的な環境雑音との合成信号を表す受信オーディオ信号に応答して生成される。したがって、計算されたコヒーレンス結果は、雑音および所望のオーディオを含む、聴取者が聞くことができるオーディオ全体の特定の周波数範囲に当てはまる。また、周波数帯域が異なると、コヒーレンスも異なる場合があり、例えば、エンターテイメントオーディオの場合、種々の周波数帯域においてマイクロフォン信号間のコヒーレンスが高いか、または相関が大きく、風または交通雑音の場合、種々の周波数帯域においてマイクロフォン信号間のコヒーレンスが低いか、または相関が小さい。
【００５２】
雑音推定値計算プロセッサ104は、コヒーレンス計算器102によって生成されたコヒーレンス値による近似に基づいて、雑音の推定値を導出するために組み合わせて使用される1つまたは複数の雑音推定方式を実現し、実行する雑音推定器を含むことができる。そのような雑音推定方式の例は、適応フィルタリングを使用する上記の雑音推定、および車速に基づく雑音レベル導出を含む。雑音レベル推定値に基づいて近似値が生成され、スピーカ20へのオーディオ入力を調整するためにオーディオプロセッサ22に出力され、マイクロフォン12によって検出された雑音が補償される。
【００５３】
いくつかの実施態様が説明されてきた。それにもかかわらず、上記の説明は、特許請求の範囲によって規定される発明の概念を例示するものであり、その範囲を制限するものでないことは理解されよう。他の例は以下の特許請求の範囲内にある。
【符号の説明】
【００５４】
10  動的オーディオ調整システム
11  オーディオソース
12  マイクロフォン
12A  第1のマイクロフォン
12B  第2のマイクロフォン
14  フィルタ
14A  第1のフィルタ
14B  第2のフィルタ
16  周波数解析器
16A  第1の周波数解析器
16B  第2の周波数解析器
20  スピーカ
22  オーディオプロセッサ
50  雑音補償システム
102  コヒーレンス計算器
102-1  コヒーレンス計算器
102-2  コヒーレンス計算器
102-N  コヒーレンス計算器
104  雑音推定値計算プロセッサ
【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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【国際調査報告】
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