(57)【要約】【課題】新たなＡＮＣ雑音低減技法を提案すること。【解決手段】ヘッドセットが能動雑音制御システムを含み、ＡＮＣマイクロフォン（ＭＰ）が音響雑音成分を含む信号を送達する。ＤＳＰが、ＡＮＣ・ＭＰによって拾われた信号にフィルタリング伝達関数を適用するフィードバック（ＦＢ）・ＡＮＣブランチと、ＦＢブランチの信号を再生されるべきオーディオ信号と混合する手段とを備える。ＡＮＣ・ＭＰは音響空洞内に配置される内部ＭＰであり、ＦＢ・ＡＮＣフィルターは、複数の選択的に切替え可能な予め構成されたＦＢ・ＡＮＣフィルターの内の１つである。ＤＳＰは、ＭＰ信号の現在の特性が１組の所定の判定基準を満たすか否かを検証し、この検証結果に応じて、予め構成されたＦＢ・ＡＮＣフィルターの内の１つを選択する手段を備える。再生されるべき信号の均等化ブランチのフィルタリングも、現在選択されているＦＢ・ＡＮＣフィルターに応じて変更される。【選択図】図４
2015204627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのイヤホン（１０）を備えるオーディオヘッドセットであって、前記イヤホンはそれぞれ、再生されるべきオーディオ信号の音を再生するためのトランスデューサー（１８）を含み、該トランスデューサーは耳音響空洞（２２）内に収容され、該ヘッドセットは能動雑音制御システム、すなわちＡＮＣシステムを備え、該ＡＮＣシステムは、
前記音響空洞（２２）内に配置され、この空洞内で拾われる信号を送達するように構成される内部ＡＮＣマイクロフォン（２８）と、
デジタルシグナルプロセッサ、すなわちＤＳＰ（５０）と、
を備え、該ＤＳＰは、
前記ＡＮＣマイクロフォンによって拾われた前記信号にフィルタリング伝達関数（ＨＦＢ）を適用するように構成されるフィードバックＡＮＣフィルター（５４）を備える閉ループフィードバックブランチ（３６）であって、前記フィードバックＡＮＣフィルター（５４）は複数の選択的に切替え可能なあらかじめ構成されたフィードバックＡＮＣフィルター（Ｆ１、Ｆ２）のうちの１つである、閉ループフィードバックブランチと、
前記ＡＮＣマイクロフォンによって拾われた前記信号をリアルタイムに解析する手段（６２）であって、複数の周波数帯（フィルター１、フィルター２）内の信号のエネルギー値（Ｒｍｓ１、Ｒｍｓ２．．．）を含むこの信号の現在の特性が１組の所定の判定基準を満たすか否かを検証するように構成される、手段と、
前記解析手段によって実行される前記１組の判定基準の検証結果に応じて、前記あらかじめ構成されたフィードバックＡＮＣフィルター（Ｆ１、Ｆ２）のうちの１つを選択するように構成される選択手段（６２）と、
入力として、前記フィードバックＡＮＣフィルター（５４）の出力において前記フィードバックブランチによって送達される前記信号と、再生されるべきオーディオ信号（Ｍ）とを受信し、出力として、前記トランスデューサー（１８）を操作するように構成される信号を送達する混合手段（４６）と、
を備え、
前記ＤＳＰ（５０）は、
前記再生されるべきオーディオ信号（Ｍ）を前記混合手段（６０）に印加する前に、前記再生されるべきオーディオ信号（Ｍ）に均等化伝達関数（ＨＥＱ）を適用するように構成される均等化フィルター（５８）を備える均等化ブランチであって、前記均等化手段（５８）は複数の選択的に切替え可能なあらかじめ構成された均等化フィルターのうちの１つである、均等化ブランチを更に備えることを特徴とし、
前記選択手段（６２）は、
ｉ）前記１組の判定基準の前記検証の結果に応じて、前記あらかじめ構成されたフィードバックＡＮＣフィルター（Ｆ１、Ｆ２）のうちの１つと、
ｉｉ）現在選択されているフィードバックＡＮＣフィルターに応じて、前記あらかじめ構成された均等化フィルターのうちの１つと、
を同時に選択するように構成される手段であることを特徴とする、２つのイヤホン（１０）を備える、オーディオヘッドセット。
【請求項２】
前記１組の所定の判定基準は、前記再生されるべきオーディオ信号（Ｍ）の存否の前記検出（７６）を更に含み、
前記所定の判定基準は、前記エネルギー値と比較される２つの異なる一連のしきい値（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（１，１）、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（２，１）．．．）を含み、これら２つの一連のしきい値のうちの１つは、再生されるべきオーディオ信号が存在するか否かによって選択される（７８；７８’）、請求項１に記載のオーディオヘッドセット。
【請求項３】
前記ヘッドセットは、前記音響空洞外に配置され、前記ヘッドセットの環境内に存在する音響雑音（３０）を拾うように構成される外部マイクロフォン（３８）を更に備え、
前記ＤＳＰ（５０）は、
前記外部マイクロフォン（３８）によって送達される前記信号にフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨＦＦ）を適用するように構成されるフィードフォワードＡＮＣフィルター（８２）を備える開ループフィードフォワードブランチ（４０）を更に備え、
前記フィードフォワードＡＮＣフィルターは、複数の選択的に切替え可能なあらかじめ構成されたフィードフォワードＡＮＣフィルターのうちの１つであり、
前記選択手段は、前記現在選択されているフィードバックＡＮＣフィルターに応じて、前記あらかじめ構成されたフィードフォワードＡＮＣフィルターのうちの１つを選択するように更に構成される、請求項１に記載のオーディオヘッドセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は「能動雑音制御」システムを備えるオーディオヘッドセットに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなヘッドセットは、有線接続によって、又は無線接続、特にＢｌｕｅｔｏｏｔｈリンク（Bluetooth SIG社の登録商標）によってそのヘッドセットが接続される、ＭＰ３プレーヤー、ラジオ、スマートフォン等の装置から提供される音源（例えば、音楽）を聴取するために使用される場合がある。
【０００３】
ヘッドセット装着者の音声を拾うように構成されたマイクロフォンセットが設けられる場合には、このヘッドセットは、音源を聴取することを補完するものとして、「ハンズフリー」電話機能のような通信機能のためにも用いることができる。その際、ヘッドセットトランスデューサーは、ヘッドセット装着者が会話している遠方の話者の音声を再生する。ヘッドセットは一般的に、ヘッドバンドによって繋がれる２つのイヤホンを備える。各イヤホンは密閉ケーシングを備え、密閉ケーシングは音響再生トランスデューサー（これ以降、単に「トランスデューサー」と呼ばれる）を収容し、外部音響環境から耳を隔離するサーカムオーラル型パッド（circumaural pad）を介してユーザーの耳の回りに当てられるように構成される。
【０００４】
「イントラオーラル（intra-aural）」タイプのイヤホンも存在する。このイヤホンは、素子が外耳道内に配置されるので、耳を包囲するか又は覆うパッドを持たない。以下の説明では、耳を包囲するか（「サーカムオーラル」型ヘッドセット）、又は耳の上に載っている（「スープラオーラル（supra-aural）」ヘッドセット）ケーシング内にトランスデューサーが収容される「ヘッドセット」タイプのイヤホンを主に参照するが、理解されるように、本発明はイントラオーラル型イヤホンにも適用することができるので、この例は限定するものと見なしてはならない。
【０００５】
ヘッドセットが雑音のある環境（地下鉄、繁華街、列車、飛行機等）において用いられるとき、装着者は、密閉ケーシング及びサーカムオーラル型パッドのおかげで装着者を隔離するヘッドセットイヤホンによって、雑音から部分的に保護される。
【０００６】
しかしながら、音の一部、特に周波数スペクトルの低い部分がイヤホンケーシングを通して、又は装着者の頭蓋を介して耳に伝達される可能性があるので、この単に受動的な保護は中途半端にすぎない。
【０００７】
そのため、いわゆる、「能動雑音制御」又はＡＮＣ技法が開発されており、その原理は、入力雑音成分を拾うことと、この雑音成分に、雑音成分の圧力波を理想的に反転した複製波である音波を時間的及び空間的に重ね合わせることとにある。問題は、そのようにして雑音成分との弱め合う干渉を作り出すこと、及び擬似音波の圧力の変動を低減すること、理想的には相殺することである。
【０００８】
特許文献１（Parrot）は、閉ループフィードバックフィルタリングタイプと開ループフィードフォワードフィルタリングタイプとを組み合わせるＡＮＣシステムが設けられた、そのようなヘッドセットを記述している。フィードバックフィルタリングパスは、イヤホンケーシング、サーカムオーラル型パッド及びトランスデューサーによって画定される音響空洞内に配置されるマイクロフォンによって収集された信号に基づく。言い換えると、このマイクロフォンはユーザーの耳の近くに配置され、トランスデューサーによって生成された信号と、相殺されることなく前方空洞内で依然として知覚できる残留雑音信号とを主に受信する。このマイクロフォンの信号は、そこからトランスデューサーによって再生されることになる音源のオーディオ信号が減算され、ＡＮＣシステムのフィードバックループのための誤差信号を構成する。フィードフォワードフィルタリングパスは、ヘッドセットの装着者が現在置かれている環境内に存在する擬似雑音を収集する外部マイクロフォンによって拾われた信号を用いる。最後に、第３のフィルタリングパスが、再生されることになる音源から来るオーディオ信号を処理する。３つのフィルタリングパスの出力信号は合成され、トランスデューサーに加えられ、周囲雑音抑制信号に関連付けられる音源信号を再生する。
【０００９】
既存のＡＮＣシステムは、ＡＮＣシステムが起動されるときに知覚される「電気的ヒス」の存在に起因する制約を受ける。実際には、フィードバックマイクロフォンは、音響信号の音像であり、かつ低い電気的雑音を伴う電気信号を与え、通常約２０ｄＢ〜３０ｄＢであるＡＮＣフィルターによる増幅が、この電気的雑音を増加させる。さらに、マイクロフォンによって拾われる雑音は、望ましくない、いわゆる、ウォーターベッド効果によって増加する。雑音抑制の主要周波数帯域を越えると、相対的に狭い周波数帯域、一般的に約１ｋＨｚ内で、雑音は完全に知覚することができ、害を及ぼす程度まで増幅される。あまりにも著しい場合には、この現象はラーセン効果まで引き起こすおそれがあり、その現象は、パッドが偶然外れたときに数多くのヘッドセットに関して観察される場合がある。これらの現象は、特に雑音が低いときに、抑制されるべき雑音よりも聞き取りやすく不快な場合がある雑音をトランスデューサー上に生成する。
【００１０】
具体的には、低周波数における雑音の減衰は、フィードバックＡＮＣフィルターの利得が高いほど良好であるが、その代償として、ヒスが増加する。それゆえ、周囲雑音に応じてフィードバックＡＮＣフィルターの利得を適応させることが望ましい。この周囲雑音が低い場合には、ＡＮＣ利得を低くする必要があり、及び/又はウォーターベッド効果を小さくする利得が必要とされる。その際、フィルターの効率は低下するが、ヒスも低減されることになる。逆に、周囲雑音が高い場合には、生成される電気的ヒスが周囲雑音に対して無視できるほどになるので、高いＡＮＣ利得が好ましい。
【００１１】
特許文献２は、適応タイプ、すなわち、信号をリアルタイムに解析するためのアルゴリズムによって、その伝達関数が動的に、かつ連続して変更されるフィルターを用いるＡＮＣシステムを記述する。ヘッドセットイヤホンのケーシング上に配置される外部マイクロフォンが周囲雑音を収集し、そのレベルを解析して、フィードバックフィルターの伝達関数を調整する。
【００１２】
この方法の欠点は、フィードバックＡＮＣが、ユーザーによって実際に知覚される雑音に適応せず、ヘッドセットの外部環境内に存在する雑音に適応することにある。ここで、実際に知覚される雑音は音響的な漏れによって変更される場合があり、頭部へのヘッドセットの位置決め、ユーザーの耳の形状、頭部におけるヘッドセットの締付け具合の違い、サーカムオーラル型パッドが静止している場所に髪が存在するか等によって個人差がある。音響的な漏れが存在する場合、ＡＮＣ効率が低下するので、より多くの雑音を抑制するために、ＡＮＣ利得を増加させる必要があり、結果として、電気的ヒスのレベルが高くなる。
【００１３】
特許文献３は、ヘッドセットイヤホンの音響的な耳空洞内に配置される内部マイクロフォンを備え、雑音抑制器のフィードバックブランチを操作するＡＮＣシステムを記している。拾われた信号は、音楽の無音時間中に、又はＡＮＣシステムによって音楽が強制的に休止されている時間中に、幾つかの周波数帯域において解析される。拾われた信号の特性に応じて、フィルターの応答曲線を最大に適応させるために、得られた結果に応じて、このフィルターの係数が変更される。雑音低減の提案された技法は、電気的ヒス及びウォーターベッド効果現象の低減に関して限られた結果しか与えない。とりわけ、異なる伝達関数間の切替えを特にユーザーが知覚することができ、その切替えが、再生されることになるオーディオ信号の無音時間中に行われるのでなおさらである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２５９７８８９号
【特許文献２】国際公開第２０１０／１２９２１９号（欧州特許出願公開第２４２５４２１号）
【特許文献３】欧州特許出願公開第１９２３８６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記のことを考慮に入れて、本発明の目的は、新たなＡＮＣ雑音低減技法を提案することであり、その技法は、
−電気的ヒス現象を大幅に低減し、
−ＡＮＣシステムの雑音低減性能を低下させることがなく、すなわち、ユーザーによって知覚される残留雑音がいつでも最大限に低減され、特にｉ）低い周波数を大きく減衰させ、かつｉｉ）広く周波数帯域幅を抑制し、
−フィルタリング変更が操作されるとき、ヘッドセット装着者からほとんど知覚できないようにし、
−全体が、音源から来るオーディオ信号（電話の応用形態の場合、遠方の話者の音声）を歪ませることなく、かつこの信号のスペクトルを用いることなく、ＡＮＣ処理によって取り除かれ、それでも、雑音相殺信号及び再生されるべきオーディオ信号は同じチャネルによって増幅され、同じトランスデューサーによって再生される。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの目的を達成するために、本発明は、ＡＮＣ能動雑音制御システムを備えるオーディオヘッドセットを提案する。このシステムは、それ自体が特許文献３から既知の方法で、
−ヘッドセットイヤホンの音響耳空洞内に配置され、この空洞内で拾われる信号を送達するように構成される内部ＡＮＣマイクロフォンと、
−デジタルシグナルプロセッサ、すなわちＤＳＰと、
を備え、ＤＳＰは、
・ＡＮＣマイクロフォンによって拾われた信号にフィルタリング伝達関数を適用するように構成されるフィードバックＡＮＣフィルターを備える閉ループフィードバックブランチであって、フィードバックＡＮＣフィルターは複数の選択的に切替え可能なあらかじめ構成されたフィードバックＡＮＣフィルターのうちの１つである、閉ループフィードバックブランチと、
・ＡＮＣマイクロフォンによって拾われた信号をリアルタイムに解析する手段であって、複数の周波数帯内の信号のエネルギー値を含むこの信号の現在の特性が、１組の所定の判定基準を満たすか否かを検証するように構成される、手段と、
・解析手段によって実行される１組の判定基準の検証結果に応じて、あらかじめ構成されたフィードバックＡＮＣフィルターのうちの１つを選択するように構成される選択手段と、
・入力として、フィードバックＡＮＣフィルターの出力においてフィードバックブランチによって送達される信号と、再生されるべきオーディオ信号とを受信し、出力として、トランスデューサーを操作するように構成される信号を送達する混合手段と、
を備える。
【００１７】
本発明の特徴として、ＤＳＰは、
・再生されるべきオーディオ信号を混合手段に適用する前に、再生されるべきオーディオ信号に均等化伝達関数を適用するように構成される均等化フィルターを備える均等化ブランチであって、均等化手段は複数の選択的に切替え可能なあらかじめ構成された均等化フィルターのうちの１つである、均等化ブランチを更に備える。
【００１８】
さらに、選択手段は、
ｉ）１組の判定基準の検証結果に応じて、あらかじめ構成されたフィードバックＡＮＣフィルターのうちの１つと、
ｉｉ）現在選択されているフィードバックＡＮＣフィルターに応じて、あらかじめ構成された均等化フィルターのうちの１つと、
を同時に選択するように構成される手段であることを特徴とする、２つのイヤホンを備える、オーディオヘッドセットである。
【００１９】
好ましい実施形態において、１組の所定の判定基準は、再生されるべきオーディオ信号の存否の検出を更に含み、所定の判定基準は、エネルギー値と比較される２つの異なる一連のしきい値を含み、これら２つの一連のしきい値のうちの１つは、再生されるべきオーディオ信号が存在するか否かによって選択される。
【００２０】
有利には、ヘッドセットは、音響空洞外に配置され、ヘッドセットの環境内に存在する音響雑音を拾うように構成される外部マイクロフォンを更に備えることができる。ＤＳＰは、外部マイクロフォンによって送達される信号にフィードフォワードフィルタリング伝達関数を適用するように構成されるフィードフォワードＡＮＣフィルターを備える開ループフィードフォワードブランチを更に備える。フィードフォワードＡＮＣフィルターは、複数の選択的に切替え可能なあらかじめ構成されたフィードフォワードＡＮＣフィルターのうちの１つであり、選択手段は、現在選択されているフィードバックＡＮＣフィルターに応じて、あらかじめ構成されたフィードフォワードＡＮＣフィルターのうちの１つを選択するように更に構成される。
【００２１】
ここで、本発明の実施形態の一例が、添付の図面を参照しながら説明されることになり、図面において同じ参照番号は複数の図を通して同一か、又は機能的に類似の要素を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ユーザーの頭部にあるオーディオヘッドセットを示す概略図である。
【図２】種々の音響信号及び電気信号と、能動雑音制御オーディオヘッドセットの動作に含まれる種々の機能ブロックとを示す概略図である。
【図３】種々の機械的要素及びその電気機械的部材の構成を示す、本発明によるヘッドセットのイヤホンのうちの１つのイヤホンの立断面図である。
【図４】本発明による雑音除去処理が実行される方法を動作ブロックとして示す概略図である。
【図５】マイクロフォン信号の解析機能及びヘッドセットトランスデューサーに送達される信号に適用されるフィルターの選択機能を実施する要素をより厳密に示す図である。
【図６】図５の解析機能及び選択機能の状態機械の動作を示す流れ図である。
【図７】外部雑音条件に応じて自動的に交互に選択される２つのＡＮＣフィルターの伝達関数の振幅及び位相に関するボード線図を示す図である。
【図８】図７において例示される２つのフィルターで得られる減衰例を示す図である。
【図９】フィードバックブランチに加えて、フィードフォワードブランチを含むシステムの場合の図４に類似の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１には、ユーザーの頭部に配置されるオーディオヘッドセットが示される。このヘッドセットは、それ自体従来通りに、保持ヘッドバンド１２によって繋がれる２つのイヤホン１０、１０’を含む。イヤホン１０はそれぞれ、ユーザーの耳の外形上にくる外部ケーシング１４を備え、ケーシング１４と耳の外面との間に、音響の観点から、耳領域と外部音環境との間の満足な防音を確保すること意図したサーカムオーラル型フレキシブルパッド１６が介在している。序論において示されたように、本発明は、外耳道内に配置される要素を備えるイントラオーラル型イヤホン、それゆえ、耳を包囲するか又は覆うケーシング及びパッドを持っていないイヤホンにも適用することができるので、耳を包囲するか、又は耳の上に載せられるケーシング内にトランスデューサーが収容されている「ヘッドセット」タイプのこの構成例は、限定するものと見なされるべきではない。
【００２４】
図２は、種々の音響信号及び電気信号と、能動雑音制御オーディオヘッドセットの動作に含まれる種々の動作ブロックとを示す概略図である。
【００２５】
イヤホン１０は、２つの空洞、すなわち、耳側の前方空洞２２と反対側にある後方空洞２４とを画定する仕切り２０によって支持される、これ以降、単に「トランスデューサー」と呼ばれる、音響再生トランスデューサーを取り囲む。
【００２６】
前方空洞２２は、内側仕切り２０と、イヤホンの内壁１４と、パッド１６と、耳領域内のユーザーの頭部の外面とによって画定される。この空洞は閉じた空洞であるが、パッド１６の接触領域において音響的な漏れが生じるのは避けられない。後方空洞２４は、イヤホンの前方空洞２２内の低周波数の強化が得られるようにする音響ベンド２６を除き、閉じた空洞である。
【００２７】
最後に、能動雑音制御のために、内部空洞２２内に存在する残留雑音、すなわち、ユーザーによって知覚されることになる雑音を拾うために、内部マイクロフォン２８が設けられ、外耳道のできる限り近くに配置される。トランスデューサーによって再生される音源のオーディオ信号（又は電話の応用形態では、遠方の話者の音声）は別にして、この内部マイクロフォン２８によって拾われる音響信号は以下の組み合わせである。
−イヤホンケーシング１４を通って周囲の外部雑音３０が伝達されることからもたらされる残留雑音３２、及び、
−理想的には弱め合う干渉の原理による、残留雑音３２、すなわち、聴取点において抑制されることになる雑音の反転した複製波である、トランスデューサー１８によって生成される音波３４。
【００２８】
音波３４による雑音相殺は決して完全でないので、内部マイクロフォン２８は残留信号を収集し、その残留信号は閉ループフィードバックフィルタリングブランチ３６に適用される誤差信号ｅとして用いられる。
【００２９】
波３０によって図式化される、イヤホンの外部の周囲雑音を拾うために、可能性として、ヘッドセットイヤホンのケーシング上に外部マイクロフォン３８が配置される場合がある。この外部マイクロフォン３８によって収集される信号は、能動雑音制御のフィードフォワードフィルタリングステージ４０に適用される。フィードバックブランチ３６から来る信号、そして、存在する場合、フィードフォワードブランチ４０から来る信号は、トランスデューサー１８を操作するために４２において合成される。
【００３０】
さらに、トランスデューサー１８は、音源（ウォークマン（登録商標）、ラジオ等）から来る、再生されるべきオーディオ信号、又は電話の応用形態の場合には遠方の話者の音声を受信する。この信号は、信号を歪ませる閉ループの影響を受けるので、開ループの利得によって決定される所望の伝達関数と、能動制御しない場合のターゲット応答とを有するように均等化によって前処理されなければならない。ヘッドセットは、場合によっては、図１に示されるように、例えば、ヘッドセットが「ハンズフリー」電話機能を与えられる場合には、通信機能向けの別の外部マイクロフォン４４を支持することができる。この更なる外部マイクロフォン４４は、ヘッドセット装着者の音声を拾うことを意図しており、能動雑音制御には関与しないので、以下の説明では、能動雑音制御専用のマイクロフォン３８のみを、ＡＮＣシステムによって使用される可能性がある外部マイクロフォンと見なす。
【００３１】
図３は、イヤホン１０のうちの１つについて、図２に概略的に示される種々の機械的要素及び電気音響的要素の例示的な実施形態を断面図で示す（他方のイヤホン１０’も同一にされる）。図３において、仕切り２０がケーシング１４の内部を前方空洞２２及び後方空洞２４に分割し、この仕切り上にトランスデューサー１８が取り付けられ、内部マイクロフォン２８がユーザーの外耳道の近くに内部マイクロフォンを支持する格子４８によって支持されるのを確認することができる。
【００３２】
図４は、本発明によるＡＮＣ能動雑音制御システムを動作ブロックとして概略的に示す。
【００３３】
そのシステムは、デジタルシグナルプロセッサＤＳＰ５０によって実現される、デジタルタイプのＡＮＣシステムである。これらの方式は相互接続される回路として提示されるが、種々の機能の実施態様は基本的にソフトウェアに基づいており、この表現は例示にすぎないことに留意されたい。
【００３４】
また図４において、その原理が図２を参照しながら上記で説明されたフィードバックブランチ３６も確認することができ、ＡＤコンバータ５２によって内部マイクロフォン２８によって拾われた誤差信号ｅがデジタル化される。デジタル化された誤差信号はフィルター５４によって処理され、その後、イヤホン１０の空洞内のトランスデューサー１８によって表現されるように、ＤＡＣ５６によってアナログ信号に変換される。再生された信号はおそらく音楽信号Ｍに合成され、ＤＡＣ５６によって変換し、トランスデューサー１８によって再生するために、均等化５８の後に６０において雑音相殺信号に合成される。
【００３５】
フィードバックブランチの伝達関数を規定するブロック５４は、選択的に切替え可能な所定のフィルターからなる複数の構成を含み、これらのＸ個のフィルターはそれぞれ、多かれ少なかれ強い電気的ヒスを失わせるほど、周囲雑音の多かれ少なかれ大きな減衰を得られるようにし、内部マイクロフォン２８によって拾われた信号に応じてＸ個のフィルター間で交換する高度な機構を用いる。この点において、異なる選択可能なフィルター間で交換することは、内部マイクロフォン２８によって拾われた信号に基づいて操作されることが重要である。なぜなら、これは、ユーザーの耳の近くにある内部マイクロフォン（外部マイクロフォン３８ではない）が、イヤホンのケーシングの内部と外部との間で起こり得る音響的な漏れを特に考慮に入れて、ユーザーによって実際に知覚された残留雑音の音像をＡＮＣシステムに与えるためである。
【００３６】
それゆえ、減衰／ヒス低下を最適化できるようにする、フィードバックブランチの異なるフィルター間の切替えは、ヘッドセットイヤホンの前方空洞２２内のスペクトルレベル及び成分による。
【００３７】
さらに、デジタルシステムを選択することによって、多数のフィルターを容易にプログラミングできるようになること（この相当物を備えるのに、多数の電子構成要素が必要になるアナログシステムとは異なる）、そしてとりわけ、アルゴリズムによるインテリジェンスを組み合わせて、信号をリアルタイムに解析し、より良好な減衰/ヒス低下を与えることになるフィルターに極めて短い応答時間で切り替えることができるようになることに留意されたい。
【００３８】
マイクロフォン２８によって拾われた誤差信号の解析は、ＤＳＰ５０において「Ａｕｔｏ−ＡＮＣ」モジュール６２によって実行され、そのモジュールは信号ｅを解析し、フィードバックブランチ５４のＸ個のフィルターのうちのいずれの１つを選択することが望ましいかを規定し、同様に、音楽信号均等化ブランチ５８のＹ個のフィルターのうちの１つを選択することが望ましいかを規定する（ただし、Ｙは、そうとは限らないが、Ｘに等しくすることができる）。
【００３９】
より厳密には、内部マイクロフォン２８によって拾われた信号ｅ（その信号は、ヘッドセットユーザーの耳によって拾われる信号と同一であると仮定される）は、（図４の構成において）以下の式によって与えられる。
【数１】
2015204627.tif 000003
ただし、
Ｂは外部雑音信号３０であり、
Ｍは入力音楽信号であり、
Ｈｅｘｔは外部雑音源と内部マイクロフォン２８との間の伝達関数であり、
ＨＦＢはフィードバックフィルター５４の伝達関数であり、
ＨＥＱは均等化フィルター５８の伝達関数であり、
Ｈａはトランスデューサー１８と内部マイクロフォン２８との間の伝達関数である。
【００４０】
この式において、再生される音楽信号は伝達関数
【数２】
2015204627.tif 000004
を受け、それにより、フィードバックＡＮＣブランチ５４のフィルターＨＦＢが変更される場合には、音源の知覚によっても、当該変更されることに気が付くことがある。それゆえ、音楽の知覚がユーザーにとって同じままであるようにするために、Ａｕｔｏ−ＡＮＣ制御アルゴリズム６２は、フィードバックＡＮＣブランチ５４のフィルターを変更するのと同時に、音楽均等化ブランチ５８のフィルターＨＥＱも変更しなければならない。言い換えると、当然、音楽信号が存在する場合に、Ａｕｔｏ−ＡＮＣアルゴリズム６２によってフィードバックＡＮＣブランチ５４のＸ個のフィルターのうちの１つを切り替えるのに伴って、音楽均等化ブランチ５８のＹ個のフィルターのうちの１つも同時に切り替えて、フィルタリングの効果を再び釣り合わせる。
【００４１】
図５は、信号の解析、並びにフィードバックＡＮＣフィルター及び均等化フィルターの選択のためにＡｕｔｏ−ＡＮＣブロック６２によって実現される要素をより厳密に示す。
【００４２】
内部マイクロフォン２８によって収集されるデジタル化された信号ｅは、そのＮ個の周波数成分のそれぞれにおいてこの信号ｅのエネルギーＲｍｓｉを６６において計算するために、１組のフィルター６４によって周波数分解にかけられる。
【００４３】
オーディオヘッドセットによる能動雑音制御の枠組み内で、スペクトル分析によって周囲雑音の「音色」を調べることによって、種々の重要な状況を聞き分けることができるようになる。例えば、公共交通機関タイプ（飛行機、列車）の雑音のある環境内でヘッドセットを使用する場合に、事務所内のような静かな環境よりも、低周波数と高周波数との間の比がはるかに重要である。それゆえ、例えば、Ｒｍｓ１を１００Ｈｚ未満のマイクロフォン信号の電力、Ｒｍｓ２を約８００Ｈｚにおける信号の電力等とすることができる。
【００４４】
得られた値Ｒｍｓ１、Ｒｍｓ２．．．ＲｍｓＮが状態機械６８にかけられ、状態機械はこれらのエネルギー値をそれぞれのしきい値と比較し、これらの比較に応じて、フィードバックＡＮＣブランチ５４のＸ個のフィルターのうちのいずれの１つ、場合によっては（音楽が存在する場合には）、均等化ブランチ５８のＹ個のフィルターのうちのいずれの１つが選択されなければならないかを判断する。
【００４５】
図６は、この状態機械６８がいかに動作するかをより厳密に示す。
【００４６】
状態機械６８は、現在のエネルギーレベルＲｍｓ１、Ｒｍｓ２．．．ＲｍｓＮを考慮に入れて、伝達関数ＨＦＢ及びＨＥＱが初期状態にあるときに、それらの伝達関数を変更する必要があるか否かを判断する（ブロック７０）。
【００４７】
それらのエネルギーがそれぞれの所定のしきい値を超える場合には（テスト７２）：
【数３】
2015204627.tif 000005
そのアルゴリズムは、外部雑音がフィルターＨＦＢの適応を必要とするほど十分に強いと見なし、同時に、それに応じて、その音楽信号のための均等化フィルターＨＥＱの適応の可能性も考える（ブロック７４）。
【００４８】
逆の場合、すなわち、上記の条件が確認されない場合には、低いしきい値、すなわち、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（１，２）＜Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（１，１）、Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（２，２）＜Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（２，１）．．．Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（Ｎ，２）＜Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ値（Ｎ，１）を用いて、新たな比較が実行される（ブロック７２’）：
【数４】
2015204627.tif 000006
【００４９】
後者のテストが肯定される場合には、フィルターＨＦＢ及びＨＥＱは変更されるが（ブロック７４’）、上記の場合とパラメータが異なる。否定される場合には、フィードバックブランチ５４の場合に選択することができるＸ個のフィルターの中から、音響雑音をより良好に減衰できるようにしながら、起こり得る電気的ヒスを知覚しにくくするフィルターを選択するために、次第にしきい値を下げながら、同じようにして繰り返し継続することができる（ブロック７２’’、７４’’等）。
【００５０】
非常に都合の良いことに、この一連のテストの上流では、例えば、この音楽信号の場合に意図されるブランチ上の信号の電力を所定のしきい値と比較することによって、表現連鎖内の音楽信号Ｍの存否を検出すること（ブロック７６）が提供される。
【００５１】
その後、その音楽が、ＡＮＣ制御によって導入される電気的ヒスの知覚に関して外部雑音と同じようにマスキングの役割を果たすという事実を考慮に入れて、装着者が音楽の中にいるか否かによって、初期しきい値は異なる値に調整される（ブロック７８又は７８’）。
【００５２】
図７及び図８は、外部雑音条件に応じて自動的に交互に選択される２つのフィードバックＡＮＣフィルターの例を示す。図７は、これら２つのフィルターの伝達関数ＨＦＢの振幅及び位相に関するボード線図を示すのに対して、図８は、得られた対応する減衰を示す。これら２つのフィルターのために以下のフィルターが選択された。
−公共交通機関のような雑音のある環境に適応し、非常に低い周波数を大きく減衰させ、中間では利得が高く、減衰帯域幅が広い第１のフィルターＦ１、及び、
−静かな環境に適応し、ＡＮＣによる減衰は小さいが、電気的ヒスを大きく低減し、約１０００Ｈｚにおけるウォーターベッド効果を制限する第２のフィルターＦ２。
【００５３】
図９は、本発明を、フィードバックブランチ５４だけでなく、外部マイクロフォン３８の信号ｎを入力として受信するフィードフォワードブランチも備えるＡＮＣシステムに一般化したものである。信号ｎは、ＡＤＣ８０によってデジタル化した後に、ＤＳＰ５０内で、その信号に伝達関数ＨＦＦを適用するための処理（ブロック８２）にかけられる。
【００５４】
フィードバックブランチの場合と同様に、Ａｕｔｏ−ＡＮＣアルゴリズム６２が、内部マイクロフォン２８によって送達される信号に基づいて、そして、外部マイクロフォン３８によって送達される信号に基づくことなく、フィルターＨＦＦの係数を変更し、すなわち、Ｚ個のあらかじめ構成されたデジタルフィルター（ただし、Ｚは、そうとは限らないが、Ｘに等しくすることができる）のうちの１つを選択する。内部マイクロフォン２８によって送達される信号ｅの式は、以下の通りである。
【数５】
2015204627.tif 000007
【００５５】
そのようなシステムにおいて、フィードフォワードフィルターＨＦＦは音源の均等化に影響を及ぼさないこと、それゆえ、均等化ブランチ５８のフィルターＨＥＱを変更する必要はないことに留意されたい。
【００５６】
信号ｅの解析及び最も適したフィードフォワードフィルターＨＦＦの選択のための状態機械は、図６に示される状態機械と同じであるが、唯一の違いは、ブロック７４、７４’、７４’．．．において様々なしきい値（変更なし）においてテストした後に、伝達関数ＨＦＢ及びＨＥＱに加えて、伝達関数ＨＦＦが変更されることである。
【図１】
2015204627.tif 000008
【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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【外国語明細書】
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