(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルオーディオデバイスであって、
パーソナルオーディオデバイス筐体と、
前記筐体上に搭載されたトランスデューサであって、聴取者への再生のためのソースオーディオと前記トランスデューサの音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含むオーディオ信号を再現することにより、再現されたオーディオ信号を出力するトランスデューサと、
前記筐体上に搭載された基準マイクロホンであって、前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供する基準マイクロホンと、
前記トランスデューサに近接して前記筐体上に搭載されたエラーマイクロホンであって、前記トランスデューサの前記音響出力と前記トランスデューサにおける前記周囲オーディオ音とを示すエラーマイクロホン信号を提供するエラーマイクロホンと、
雑音信号を提供する制御可能な雑音ソースと、
第１の適応フィルタを用いて前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することにより、前記反雑音信号を生成し、エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記聴取者によって聞かれる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる処理回路と
を備え、
前記処理回路は、前記雑音信号をフィルタ処理することにより、周波数整形雑音信号を生成する、制御可能な周波数応答を有する雑音整形フィルタを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオを整形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記エラーマイクロホン信号から前記ソースオーディオを除去することにより、前記エラー信号を提供するコンバイナとを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオが不在であるかまたは低減された振幅を有する場合、前記二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオの代わりにまたは前記ソースオーディオとの組み合わせで前記トランスデューサによって再現される前記オーディオ信号との中に、前記周波数整形雑音信号を投入することにより、二次経路適応フィルタを継続して適応させ、
前記処理回路は、前記二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って、前記雑音整形フィルタの周波数応答を制御することにより、前記トランスデューサによって出力された前記再現されたオーディオ信号内の前記周波数整形雑音信号の可聴度を低減させ、
前記処理回路は、前記エラー信号を分析することにより、前記エラー信号の周波数コンテンツを決定し、前記エラー信号の周波数コンテンツに従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答を適応的に制御し、これにより、前記トランスデューサによって出力された前記再現されたオーディオ信号内の前記周波数整形雑音信号の電力スペクトル密度が、前記エラー信号の電力スペクトル密度を複製する、パーソナルオーディオデバイス。
【請求項２】
前記雑音整形フィルタの制御可能な応答は、前記二次経路応答の少なくとも一部の逆数である応答を含み、前記少なくとも１つのパラメータは、前記二次経路応答を決定するパラメータを含む、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項３】
前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の利得は、前記二次経路応答の少なくとも一部にわたって、前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項４】
前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の利得は、特定の周波数帯における前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項５】
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の周波数スペクトルにおける狭ピークの生成を防止するために、前記雑音整形の前記制御可能な周波数応答の周波数を平滑にする、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項６】
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の振幅における急激な変化を防止するために、時間ドメインにおける前記雑音整形の前記制御可能な周波数応答を平滑にする、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項７】
前記処理回路はさらに、その反雑音信号の不適切な生成を引き起こし得るシステム不安定性または周囲オーディオ条件を示すものに応答して、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の更新レートを低減させる、請求項１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項８】
パーソナルオーディオデバイスによる周囲オーディオ音の影響を抑止する方法であって、前記方法は、
基準マイクロホンを用いて周囲オーディオ音を測定することにより、基準マイクロホン信号を生成することと、
第１の適応フィルタを用いて前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することにより、反雑音信号を生成し、エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、聴取者によって聞かれる前記周囲オーディオ音の存在を低減させることと、
前記反雑音信号をソースオーディオと組み合わせることと、
前記組み合わせることによって得られる結果をトランスデューサに提供することと、
エラーマイクロホンを用いて、前記トランスデューサの音響出力および前記周囲オーディオ音を測定することと、
二次経路適応フィルタを用いて、前記ソースオーディオを整形することと、
前記エラーマイクロホン信号から前記ソースオーディオを除去することにより、前記エラー信号を提供することと、
前記エラー信号を分析することにより、前記エラー信号の周波数コンテンツを決定することと、
制御可能な雑音ソースを用いて、雑音信号を生成することと、
制御可能な周波数応答を有する雑音整形フィルタを用いて、前記雑音信号をフィルタ処理することにより、周波数整形雑音信号を生成することと、
前記ソースオーディオが不在であるかまたは低減された振幅を有する場合、前記二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオの代わりにまたは前記ソースオーディオとの組み合わせで前記組み合わせることによって得られる結果との中に、前記周波数整形雑音信号を投入することにより、前記二次経路適応フィルタを継続して適応させることと、
二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って前記雑音整形フィルタの周波数応答を制御し、前記トランスデューサによって出力されたオーディオ信号内の前記周波数整形雑音信号の可聴度を低減させるために前記エラー信号の周波数コンテンツに従って前記雑音整形フィルタの前記周波数応答を適応的に制御することと
を含む、方法。
【請求項９】
前記雑音整形フィルタの制御可能な応答は、前記二次経路応答の少なくとも一部の逆数である応答を含み、前記少なくとも１つのパラメータは、前記二次経路応答を決定するパラメータを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御することは、前記二次経路応答の少なくとも一部にわたって、前記二次経路応答の大きさの逆数に従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の利得を設定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御することは、特定の周波数帯における前記二次経路応答の大きさの逆数に従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の利得を設定する、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御することはさらに、前記周波数整形雑音信号の周波数スペクトルにおける狭ピークの生成を防止するために、前記雑音整形の前記制御可能な周波数応答を平滑にすることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御することはさらに、前記周波数整形雑音信号の振幅における急激な変化を防止するために、時間ドメインにおける前記雑音整形の前記制御可能な周波数応答を平滑にすることを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
その反雑音信号の不適切な生成を引き起こし得るシステム不安定性または周囲オーディオ条件を示すものに応答して、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の更新レートを低減させることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
パーソナルオーディオデバイスの少なくとも一部を実装するための集積回路であって、
聴取者への再生のためのソースオーディオと、トランスデューサの音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含むオーディオ信号をトランスデューサに提供するための出力であって、前記トランスデューサは、前記オーディオ信号を再現することにより、再現されたオーディオ信号を出力する、出力と、
前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を受信するための基準マイクロホン入力と、
前記トランスデューサの前記音響出力と前記トランスデューサにおける前記周囲オーディオ音とを示すエラーマイクロホン信号を受信するためのエラーマイクロホン入力と、
雑音信号を提供するための制御可能な雑音ソースと、
第１の適応フィルタを用いて前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することにより、前記反雑音信号を生成し、エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記聴取者によって聞かれる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる処理回路と
を備え、
前記処理回路は、前記雑音信号をフィルタ処理することにより、周波数整形雑音信号を生成する、制御可能な周波数応答を有する雑音整形フィルタを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオを整形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記エラーマイクロホン信号から前記ソースオーディオを除去することにより、前記エラー信号を提供するコンバイナとを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオが不在であるかまたは低減された振幅を有する場合、前記二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオの代わりにまたは前記ソースオーディオとの組み合わせで前記トランスデューサによって再現される前記オーディオ信号との中に、前記周波数整形雑音信号を投入することにより、前記二次経路適応フィルタを継続して適応させ、
前記処理回路は、前記二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って、前記雑音整形フィルタの周波数応答を制御することにより、前記トランスデューサによって出力された前記再現されたオーディオ信号内の前記周波数整形雑音信号の可聴度を低減させ、
前記処理回路は、前記エラー信号を分析することにより、前記エラー信号の周波数コンテンツを決定し、前記エラー信号の周波数コンテンツに従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答を適応的に制御する、集積回路。
【請求項１６】
前記雑音整形フィルタの制御可能な応答は、前記二次経路応答の少なくとも一部の逆数である応答を含み、前記少なくとも１つのパラメータは、前記二次経路応答を決定するパラメータを含む、請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１７】
前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の利得は、前記二次経路応答の少なくとも一部にわたって、前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１８】
前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の利得は、特定の周波数帯における前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、請求項１５に記載の集積回路。
【請求項１９】
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の周波数スペクトルにおける狭ピークの生成を防止するために、前記雑音整形の前記制御可能な周波数応答の周波数を平滑にする、請求項１５に記載の集積回路。
【請求項２０】
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の振幅における急激な変化を防止するために、時間ドメインにおける前記雑音整形の前記制御可能な周波数応答を平滑にする、請求項１５に記載の集積回路。
【請求項２１】
前記処理回路はさらに、その反雑音信号の不適切な生成を引き起こし得るシステム不安定性または周囲オーディオ条件を示すものに応答して、前記雑音整形フィルタの前記制御可能な周波数応答の更新レートを低減させる、請求項１５に記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、適応雑音消去（ＡＮＣ）を含む、無線電話等のパーソナルオーディオデバイスに関し、より具体的には、二次経路推定の周波数整形雑音ベースの適応を有する投入雑音を使用する、パーソナルオーディオデバイス内のＡＮＣの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル／携帯電話等の無線電話、ヘッドホン、および他の消費者オーディオデバイスが、広く使用されている。明瞭度に関するそのようなデバイスの性能は、周囲音響事象を測定するために、マイクロホンを使用し、次いで、信号処理を使用し、反雑音信号をデバイスの出力中に挿入し、周囲音響事象を消去し、雑音消去を提供することによって改良されることができる。
【０００３】
雑音消去動作は、エラーマイクロホンを使用して、雑音消去の効果を決定するために、トランスデューサにおけるデバイスのトランスデューサ出力を測定することによって改良されることができる。雑音消去信号は、理想的には、トランスデューサの場所における周囲雑音によって消去されるため、トランスデューサの測定される出力は、理想的には、ソースオーディオ、例えば、再現のためにヘッドセットに提供されるオーディオ、または電話におけるダウンリンクオーディオおよび／または専用オーディオプレーヤもしくは電話のいずれかにおける再生オーディオである。エラーマイクロホン信号からソースオーディオを除去するために、トランスデューサからエラーマイクロホンを通した二次経路が、ソースオーディオをエラーマイクロホン信号からの減算のための正しい位相および振幅にフィルタ処理するように推定され使用されることができる。しかしながら、ソースオーディオが不在である、または振幅が低いとき、二次経路推定は、典型的には、更新されることはできない。
【０００４】
したがって、トランスデューサの出力を測定するために二次経路推定を使用する雑音消去を提供し、十分な振幅のソースオーディオが存在するかどうかにかかわらず、二次経路推定を連続的に適応させ得る、無線電話を含むパーソナルオーディオデバイスを提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
十分な振幅のソースオーディオが存在するかどうかにかかわらず、連続的に適応され得る二次経路推定を含む、雑音消去を提供するパーソナルオーディオデバイスを提供する前述の目的は、雑音消去ヘッドホン、動作方法、および集積回路を含む、雑音消去パーソナルオーディオデバイスにおいて遂行される。
【０００６】
パーソナルオーディオデバイスは、筐体を含み、聴取者に提供するためのソースオーディオと、トランスデューサの音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号の両方を含む、オーディオ信号を再現するためのトランスデューサが、筐体上に搭載される。基準マイクロホンが、周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供するために、筐体上に搭載される。パーソナルオーディオデバイスはさらに、反雑音信号が周囲オーディオ音の実質的な消去を引き起こすように、基準マイクロホン信号から反雑音信号を適応的に発生させるための適応雑音消去（ＡＮＣ）処理回路を筐体内に含む。エラーマイクロホンが、反雑音信号の適応を制御し、周囲オーディオ音を消去し、処理回路の出力からトランスデューサを通した電気音響経路を補正するために含まれる。ソースオーディオ、例えば、電話におけるダウンリンクオーディオおよび／またはメディアプレーヤもしくは電話における再生オーディオが、二次経路推定適応フィルタが適切に適応を継続し得ないほど低レベルにあるとき、ＡＮＣ処理回路が、雑音を投入する。制御可能フィルタが、二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って雑音の周波数を整形し、したがって、トランスデューサによる雑音出力の可聴度は、二次経路応答を適応させるために十分な振幅の雑音を提供しながら、低減される。
【０００７】
本発明の前述ならびに他の目的、特徴、および利点は、付随の図面に図示されるように、本発明の好ましい実施形態の以下のより具体的説明から明白となるであろう。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
パーソナルオーディオデバイスであって、
パーソナルオーディオデバイス筐体と、
前記筐体上に搭載されたトランスデューサであって、聴取者への再生のためのソースオーディオとトランスデューサの音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含むオーディオ信号を再現する、トランスデューサと、
前記筐体上に搭載された基準マイクロホンであって、前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供する、基準マイクロホンと、
前記トランスデューサに近接して前記筐体上に搭載されたエラーマイクロホンであって、前記トランスデューサの音響出力と前記トランスデューサにおける周囲オーディオ音とを示すエラーマイクロホン信号を提供する、エラーマイクロホンと、
雑音信号を提供する制御可能雑音ソースと、
第１の適応フィルタを用いて前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することにより、前記反雑音信号を生成し、エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記聴取者によって聞かれる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる、処理回路であって、
前記処理回路は、前記雑音信号をフィルタ処理することにより、周波数整形雑音信号を生成する、制御可能周波数応答を有する雑音整形フィルタを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオを整形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記エラーマイクロホン信号から前記ソースオーディオを除去することにより、前記エラー信号を提供するコンバイナとを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオが不在であるかまたは低減された振幅を有する場合、前記二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオの代わりにまたはそれとの組み合わせで前記トランスデューサによって再現された前記オーディオ信号との中に、前記周波数整形雑音信号を投入することにより、二次経路適応フィルタを継続して適応させ、
前記処理回路は、前記二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って、前記雑音整形フィルタの周波数応答を制御することにより、前記トランスデューサによって再現された前記オーディオ信号内の雑音信号の可聴度を低減させる、
処理回路と
を備える、パーソナルオーディオデバイス。
（項目２）
前記処理回路は、前記エラー信号を分析することにより、前記エラー信号の周波数コンテンツを決定し、前記エラー信号の周波数コンテンツに従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答を適応的に制御する、項目１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目３）
前記雑音整形フィルタの制御可能応答は、前記二次経路応答の少なくとも一部の逆数である応答を含み、前記少なくとも１つのパラメータは、前記二次経路応答を決定するパラメータを含む、項目２に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目４）
前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の利得は、前記二次経路応答の少なくとも一部にわたって、前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、項目２に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目５）
前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の利得は、特定の周波数帯における前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、項目１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目６）
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の周波数スペクトルにおける狭ピークの生成を防止するために、前記雑音整形の前記制御可能周波数応答の周波数を平滑にする、項目１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目７）
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の振幅における急激な変化を防止するために、時間ドメインにおける前記雑音整形の前記制御可能周波数応答を平滑にする、項目１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目８）
前記処理回路はさらに、その反雑音信号の不適切な生成を引き起こし得る、システム不安定性または周囲オーディオ条件の指示に応答して、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の更新レートを低減させる、項目１に記載のパーソナルオーディオデバイス。
（項目９）
パーソナルオーディオデバイスによる周囲オーディオ音の影響を抑止する方法であって、前記方法は、
基準マイクロホンを用いて周囲オーディオ音を測定し、基準マイクロホン信号を生成するステップと、
第１の適応フィルタを用いて前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することにより、反雑音信号を生成し、エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、聴取者によって聞かれる前記周囲オーディオ音の存在を低減させるステップと、
前記反雑音信号をソースオーディオと組み合わせるステップと、
前記組み合わせるステップの結果をトランスデューサに提供するステップと、
エラーマイクロホンを用いて、前記トランスデューサの音響出力および前記周囲オーディオ音を測定するステップと、
二次経路適応フィルタを用いて、前記ソースオーディオを整形するステップと、
前記エラーマイクロホン信号から前記ソースオーディオを除去することにより、前記エラー信号を提供するステップと、
制御可能雑音ソースを用いて、雑音信号を生成するステップと、
制御可能周波数応答を有する雑音整形フィルタを用いて、前記雑音信号をフィルタ処理することにより、周波数整形雑音信号を生成するステップと、
前記ソースオーディオが不在であるかまたは低減された振幅を有する場合、前記二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオの代わりにまたはそれとの組み合わせで前記トランスデューサによって再現された前記オーディオ信号との中に、前記周波数整形雑音信号を投入することにより、前記二次経路適応フィルタを継続して適応させるステップと、
二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って、前記雑音整形フィルタの周波数応答を制御することにより、前記トランスデューサによって再現されたオーディオ信号内の雑音信号の可聴度を低減させるステップと
を含む、方法。
（項目１０）
前記エラー信号を分析することにより、前記エラー信号の周波数コンテンツを決定するステップをさらに含み、前記制御するステップは、前記エラー信号の周波数コンテンツに従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答を適応的に制御する、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記雑音整形フィルタの制御可能応答は、前記二次経路応答の少なくとも一部の逆数である応答を含み、前記少なくとも１つのパラメータは、前記二次経路応答を決定するパラメータを含む、項目１０に記載の方法。
（項目１２）
前記制御するステップは、前記二次経路応答の少なくとも一部にわたって、前記二次経路応答の大きさの逆数に従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の利得を設定する、項目１０に記載の方法。
（項目１３）
前記制御するステップは、特定の周波数帯における前記二次経路応答の大きさの逆数に従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の利得を設定する、項目９に記載の方法。
（項目１４）
前記制御するステップはさらに、前記周波数整形雑音信号の周波数スペクトルにおける狭ピークの生成を防止するために、前記雑音整形の前記制御可能周波数応答を平滑にするステップを含む、項目９に記載の方法。
（項目１５）
前記制御するステップはさらに、前記周波数整形雑音信号の振幅における急激な変化を防止するために、時間ドメインにおける前記雑音整形の前記制御可能周波数応答を平滑にするステップを含む、項目９に記載の方法。
（項目１６）
その反雑音信号の不適切な生成を引き起こし得る、システム不安定性または周囲オーディオ条件の指示に応答して、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の更新レートを低減させるステップをさらに含む、項目９に記載の方法。
（項目１７）
パーソナルオーディオデバイスの少なくとも一部を実装するための集積回路であって、
聴取者への再生のためのソースオーディオと、トランスデューサの音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む出力信号を出力トランスデューサに提供するための出力と、
前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を受信するための基準マイクロホン入力と、
前記トランスデューサの音響出力と前記トランスデューサにおける周囲オーディオ音とを示すエラーマイクロホン信号を受信するためのエラーマイクロホン入力と、
雑音信号を提供するための制御可能雑音ソースと、
第１の適応フィルタを用いて前記基準マイクロホン信号をフィルタ処理することにより、前記反雑音信号を生成し、エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記聴取者によって聞かれる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる、処理回路であって、
前記処理回路は、前記雑音信号をフィルタ処理することにより、周波数整形雑音信号を生成する、制御可能周波数応答を有する雑音整形フィルタを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオを整形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記エラーマイクロホン信号から前記ソースオーディオを除去することにより、前記エラー信号を提供するコンバイナとを実装しており、
前記処理回路は、前記ソースオーディオが不在である、または低減された振幅を有する場合、前記二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオの代わりにまたはそれとの組み合わせで前記トランスデューサによって再現された前記オーディオ信号との中に、前記周波数整形雑音信号を投入することにより、前記二次経路適応フィルタを継続して適応させ、
前記処理回路は、前記二次経路応答の少なくとも１つのパラメータに従って、前記雑音整形フィルタの周波数応答を制御することにより、前記トランスデューサによって再現された前記オーディオ信号内の雑音信号の可聴度を低減させる、
処理回路と
を備える、集積回路。
（項目１８）
前記処理回路は、前記エラー信号を分析することにより、前記エラー信号の周波数コンテンツを決定し、前記エラー信号の周波数コンテンツに従って、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答を適応的に制御する、項目１７に記載の集積回路。
（項目１９）
前記雑音整形フィルタの制御可能応答は、前記二次経路応答の少なくとも一部の逆数である応答を含み、前記少なくとも１つのパラメータは、前記二次経路応答を決定するパラメータを含む、項目１８に記載の集積回路。
（項目２０）
前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の利得は、前記二次経路応答の少なくとも一部にわたって、前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、項目１８に記載の集積回路。
（項目２１）
前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の利得は、特定の周波数帯における前記二次経路応答の大きさの逆数に従って設定される、項目１７に記載の集積回路。
（項目２２）
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の周波数スペクトルにおける狭ピークの生成を防止するために、前記雑音整形の前記制御可能周波数応答の周波数を平滑にする、項目１７に記載の集積回路。
（項目２３）
前記処理回路はさらに、前記周波数整形雑音信号の振幅における急激な変化を防止するために、時間ドメインにおける前記雑音整形の前記制御可能周波数応答を平滑にする、項目１７に記載の集積回路。
（項目２４）
前記処理回路はさらに、その反雑音信号の不適切な生成を引き起こし得る、システム不安定性または周囲オーディオ条件の指示に応答して、前記雑音整形フィルタの前記制御可能周波数応答の更新レートを低減させる、項目１７に記載の集積回路。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】図１Ａは、本明細書に開示される技法が実装され得る、パーソナルオーディオシステムの実施例である、一対のイヤホンＥＢ１およびＥＢ２に結合された無線電話１０の例証である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの電気および音響信号経路の例証である。
【図２】図２は、無線電話１０の回路のブロック図である。
【図３】図３は、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０内の信号処理回路および機能ブロックを描写する、ブロック図である。
【図４】図４は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の詳細を描写する、ブロック図である。
【図５】図５−図７は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作において実施される算出を示す、プロセス図である。
【図６】図５−図７は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作において実施される算出を示す、プロセス図である。
【図７】図５−図７は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作において実施される算出を示す、プロセス図である。
【図８】図８は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作の他の詳細を示す、フローチャートである。
【図９】図９は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作のさらなる詳細を示す、フローチャートである。
【図１０】図１０は、図３の周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作において実施される他の算出を示す、プロセス図である。
【図１１】図１１は、本明細書に開示されるようなＡＮＣシステムを実装する集積回路内の信号処理回路および機能ブロックを描写する、ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、無線ヘッドホンまたは無線電話等のパーソナルオーディオデバイス内に実装され得る、雑音消去技法および回路を示す。パーソナルオーディオデバイスは、周囲音響環境を測定し、スピーカ（または他のトランスデューサ）出力中に投入される信号を生成し、周囲音響事象を消去する、適応雑音消去（ＡＮＣ）回路を含む。基準マイクロホンが、周囲音響環境を測定するために提供され、エラーマイクロホンが、周囲オーディオおよびトランスデューサにおけるトランスデューサ出力を測定するために含まれ、したがって、雑音消去の効果の指示を与える。二次経路推定適応フィルタが、エラー信号を生成するために、エラーマイクロホン信号から再生オーディオを除去するように使用される。しかしながら、パーソナルオーディオデバイスによって再現されたオーディオ信号、例えば、電話会話中のダウンリンクオーディオまたはメディアファイル／接続からの再生オーディオの存在（およびレベル）に応じて、二次経路適応フィルタは、二次経路を推定するように継続して適応させることが不可能な場合がある。本明細書に開示される回路および方法は、聴取者に殆どまたは全く気付かれないレベルのまま、二次経路推定適応フィルタを継続して適応させるために十分なエネルギーを提供するために、投入雑音を使用する。
【００１０】
投入雑音のスペクトルは、除去される再生オーディオ（したがって、また、投入雑音）を用いて聴取者に聞こえるようなトランスデューサの出力を表す、エラー信号の周波数コンテンツに従って、雑音の周波数スペクトルを整形する雑音整形フィルタを適応させることによって改変される。投入雑音はまた、二次経路応答の少なくとも１つのパラメータ、例えば、二次経路応答の利得および／または高次係数に従って制御される。結果として、投入雑音の振幅は、異なる周波数帯において聴取者に聞こえるような残留周囲雑音を追跡し、したがって、二次経路推定適応フィルタは、知覚不可能なレベルにおいて投入雑音を維持しながら、効果的に訓練されることができる。
【００１１】
図１Ａは、無線電話１０と、それぞれ、聴取者の対応する耳５Ａ、５Ｂに取り付けられる、一対のイヤホンＥＢ１およびＥＢ２とを示す。例証される無線電話１０は、本明細書の技法が採用され得る、デバイスの実施例であるが、無線電話１０または後続例証に描写される回路内に例証される要素または構成の全てが要求されるわけではないことを理解されたい。無線電話１０は、有線または無線接続、例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）ＴＭ接続（ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ  ＳＩＧ，  Ｉｎｃ．の商標である）によって、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２に接続される。イヤホンＥＢ１、ＥＢ２はそれぞれ、無線電話１０から受信される遠隔発話、呼出音、記憶されたオーディオプログラム材料、および近端発話（すなわち、無線電話１０のユーザの発話）の投入を含む、ソースオーディオを再現する、スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２等の対応するトランスデューサを有する。ソースオーディオはまた、無線電話１０が、無線電話１０によって受信されるウェブページまたは他のネットワーク通信からのソースオーディオならびに低バッテリ量および他のシステム事象通知等のオーディオ指示を再現することが要求される、任意の他のオーディオを含む。基準マイクロホンＲ１、Ｒ２は、周囲音響環境を測定するために、それぞれのイヤホンＥＢ１、ＥＢ２の筐体の表面上に提供される。別の対のマイクロホンである、エラーマイクロホンＥ１、Ｅ２は、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２が、耳５Ａ、５Ｂの外側部分内に挿入されると、対応する耳５Ａ、５Ｂに近接するそれぞれのスピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２によって再現されたオーディオと組み合わせられた周囲オーディオの測定値を提供することによって、ＡＮＣ動作をさらに改良するために提供される。
【００１２】
無線電話１０は、反雑音信号をスピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２中に投入し、スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２によって再現された遠隔発話および他のオーディオの明瞭度を改良する、適応雑音消去（ＡＮＣ）回路および特徴を含む。無線電話１０内の例示的回路１４は、信号を基準マイクロホンＲ１、Ｒ２、近接発話マイクロホンＮＳ、およびエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２から受信する、オーディオ集積回路２０を含み、無線電話送受信機を含む高周波（ＲＦ）集積回路１２等の他の集積回路とインターフェースをとる。他の実装では、本明細書に開示される回路および技法は、ＭＰ３プレーヤオンチップ集積回路等のパーソナルオーディオデバイスの全体を実装するための制御回路および他の機能性を含む、単一集積回路内に組み込まれてもよい。代替として、ＡＮＣ回路は、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２の筐体内または無線電話１０とイヤホンＥＢ１、ＥＢ２との間の有線接続に沿って位置するモジュール内に含まれてもよい。他の実施形態では、無線電話１０は、基準マイクロホンと、エラーマイクロホンと、スピーカとを含み、雑音消去は、無線電話１０内の集積回路によって実施される。例証を目的として、ＡＮＣ回路は、無線電話１０内に提供されるように説明されるが、上記の変形例は、当業者によって理解可能であり、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２、無線電話１０、および第３のモジュール間に要求される、結果として生じる信号は、要求に応じて、それらの変形例のために容易に決定されることができる。近接発話マイクロホンＮＳは、無線電話１０の筐体に提供され、無線電話１０から他の会話参加者に伝送される、近端発話を捕捉する。代替として、近接発話マイクロホンＮＳは、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２の一方の筐体の外側表面上、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２の一方に添着された支持部材上、または無線電話１０とイヤホンＥＢ１、ＥＢ２の一方もしくは両方との間に位置する付属物上に提供されてもよい。
【００１３】
図１Ｂは、対応するイヤホンＥＢ１、ＥＢ２内に位置するオーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂ内のＡＮＣ処理回路によってフィルタ処理される、周囲オーディオ音周囲１、周囲２の測定値を提供する、それぞれの基準マイクロホンＲ１、Ｒ２に結合される、ＡＮＣ処理を含む、オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂの簡略化された概略図を示す。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、代替として、無線電話１０内の集積回路２０等の単一集積回路内に組み合わせられてもよい。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、増幅器Ａ１、Ａ２のうちの関連付けられた１つによって増幅され、スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２のうちの対応する１つに提供される、その対応するチャネルのための出力を生成する。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、（特定の構成に応じて、有線または無線）信号を基準マイクロホンＲ１、Ｒ２、近接発話マイクロホンＮＳ、およびエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２から受信する。オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂはまた、図１Ａに示される無線電話送受信機を含む、ＲＦ集積回路１２等の他の集積回路とインターフェースをとる。他の構成では、本明細書に開示される回路および技法は、ＭＰ３プレーヤオンチップ集積回路等のパーソナルオーディオデバイスの全体を実装するための制御回路および他の機能性を含む、単一集積回路内に組み込まれてもよい。代替として、複数の集積回路が、例えば、無線接続がイヤホンＥＢ１、ＥＢ２のそれぞれから無線電話１０に提供されるとき、および／またはＡＮＣ処理のいくつかまたは全てが、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２内または無線電話１０をイヤホンＥＢ１、ＥＢ２に接続するケーブルに沿って配置されるモジュール内で実施されるとき、使用されてもよい。
【００１４】
概して、本明細書で例証されるＡＮＣ技法は、基準マイクロホンＲ１、Ｒ２に衝突する、周囲音響事象（スピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２の出力および／または近端発話とは対照的に）を測定し、また、エラーマイクロホンＥ１、Ｅ２に衝突する、同一の周囲音響事象も測定する。集積回路２０Ａ、２０ＢのＡＮＣ処理回路は、個々に、対応する基準マイクロホンＲ１、Ｒ２の出力から生成される反雑音信号を適応し、対応するエラーマイクロホンＥ１、Ｅ２において、周囲音響事象の振幅を最小限にする特性を有する。音響経路Ｐ１（ｚ）は、基準マイクロホンＲ１からエラーマイクロホンＥ１に延在するため、オーディオ集積回路２０Ａ内のＡＮＣ回路は、本質的に、オーディオ集積回路２０Ａのオーディオ出力回路の応答およびスピーカＳＰＫＲ１の音響／電気伝達関数を表す、電気音響経路Ｓ１（ｚ）の影響を除去した状態で組み合わせられた音響経路Ｐ１（ｚ）を推定している。推定される応答は、耳５Ａの近接性および構造ならびにイヤホンＥＢ１に近接し得る他の物理的物体およびヒト頭部構造によって影響を受ける、特定の音響環境内におけるスピーカＳＰＫＲ１とエラーマイクロホンＥ１との間の結合を含む。同様に、オーディオ集積回路２０Ｂは、オーディオ集積回路２０Ｂのオーディオ出力回路の応答およびスピーカＳＰＫＲ２の音響／電気伝達関数を表す、電気音響経路Ｓ２（ｚ）の影響を除去した状態で組み合わせられた音響経路Ｐ２（ｚ）を推定する。
【００１５】
ここで図２を参照すると、イヤホンＥＢ１、ＥＢ２および無線電話１０内の回路が、ブロック図に示される。図２に示される回路はさらに、上記に言及される他の構成にも適用されるが、無線電話１０内のＣＯＤＥＣ集積回路２０と他のユニットとの間の信号伝達は、オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂが、無線電話１０の外部、例えば、対応するイヤホンＥＢ１、ＥＢ２内に位置するとき、ケーブルまたは無線接続によって提供される。そのような構成では、集積回路２０Ａ−２０Ｂを実装する単一集積回路２０と、エラーマイクロホンＥ１、Ｅ２、基準マイクロホンＲ１、Ｒ２、およびスピーカＳＰＫＲ１、ＳＰＫＲ２との間の信号伝達は、オーディオ集積回路２０が、無線電話１０内に位置するとき、有線または無線接続によって提供される。例証される実施例では、オーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂは、別個かつ実質的に同じ回路として示され、したがって、オーディオ集積回路２０Ａのみ、以下に詳細に説明される。
【００１６】
オーディオ集積回路２０Ａは、基準マイクロホン信号を基準マイクロホンＲ１から受信し、基準マイクロホン信号のデジタル表現ｒｅｆを生成するアナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）２１Ａを含む。オーディオ集積回路２０Ａはまた、エラーマイクロホン信号をエラーマイクロホンＥ１から受信し、エラーマイクロホン信号のデジタル表現ｅｒｒを生成するためのＡＤＣ２１Ｂと、近接発話マイクロホン信号を近接発話マイクロホンＮＳから受信し、近接発話マイクロホン信号のデジタル表現ｎｓを生成するためのＡＤＣ２１Ｃとを含む。（オーディオ集積回路２０Ｂは、上記に説明されるように、無線または有線接続を介して、近接発話マイクロホン信号のデジタル表現ｎｓをオーディオ集積回路２０Ａから受信する。）オーディオ集積回路２０Ａは、コンバイナ２６の出力を受信する、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２３の出力を増幅させる、増幅器Ａ１からスピーカＳＰＫＲ１を駆動させるための出力を生成する。コンバイナ２６は、内部オーディオソース２４からのオーディオ信号ｉａと、通例、基準マイクロホン信号ｒｅｆ内の雑音と同一の極性を有し、したがって、コンバイナ２６によって減算される、ＡＮＣ回路３０によって生成される反雑音信号ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅを組み合わせる。コンバイナ２６はまた、無線電話１０のユーザが、高周波（ＲＦ）集積回路２２から受信される、ダウンリンク発話ｄｓに適切に関連して、その自身の音声を聞き取れるように、近接発話信号ｎｓの減衰された部分、すなわち、側音情報ｓｔを組み合わせる。近接発話信号ｎｓはまた、ＲＦ集積回路２２に提供され、アンテナＡＮＴを介して、アップリンク発話としてサービスプロバイダに伝送される。
【００１７】
ここで図３を参照すると、図２のオーディオ集積回路２０Ａおよび２０Ｂ内の例示的ＡＮＣ回路３０の詳細が、示される。適応フィルタ３２は、基準マイクロホン信号ｒｅｆを受信し、理想的状況下、その伝達関数Ｗ（ｚ）をＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）となるように適応させ、図２のコンバイナ２６によって例示されるように、反雑音信号をオーディオと組み合わせ、トランスデューサによって再現される、出力コンバイナに提供される、反雑音信号ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅを生成する。適応フィルタ３２の係数は、概して、最小二乗平均的意味において、エラーマイクロホン信号ｅｒｒ内に存在する基準マイクロホン信号ｒｅｆのそれらの成分間のエラーを最小限にする、２つの信号の相関を使用して、適応フィルタ３２の応答を決定する、Ｗ係数制御ブロック３１によって制御される。Ｗ係数制御ブロック３１によって処理される信号は、フィルタ３４Ｂによって提供される経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値のコピーによって整形されるような基準マイクロホン信号ｒｅｆと、エラーマイクロホン信号ｅｒｒを含む別の信号である。基準マイクロホン信号ｒｅｆを経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値のコピーである、応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）を用いて変換し、エラーマイクロホン信号ｅｒｒを最小限にすることによって、ソースオーディオの再生に起因するエラーマイクロホン信号ｅｒｒの成分の除去後、適応フィルタ３２は、Ｐ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の所望される応答に適応される。エラーマイクロホン信号ｅｒｒに加えて、Ｗ係数制御ブロック３１によってフィルタ３４Ｂの出力とともに処理される他の信号は、フィルタ応答ＳＥ（ｚ）によって処理された、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａを含む、ソースオーディオの逆数量を含み、応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）は、そのコピーである。Ｓ（ｚ）の電気および音響経路は、エラーマイクロホンＥに到着するようにダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａによって取られる経路であるため、ソースオーディオの逆数量を投入することによって、適応フィルタ３２は、エラーマイクロホン信号ｅｒｒ内に存在する比較的に大量のソースオーディオに適応することを防止され、経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値を用いて、ダウンリンクオーディオ  信号ｄｓおよび内部オーディオｉａの逆数コピーを変換することによって、  処理前にエラーマイクロホン信号ｅｒｒから除去されるソースオーディオは、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよびエラーマイクロホン信号ｅｒｒにおいて再現された内部オーディオｉａの予期されるバージョンに整合するはずである。フィルタ３４Ｂは、それ自体は、適応フィルタではないが、適応フィルタ３４Ａの応答に整合するように同調される、調節可能応答を有し、したがって、フィルタ３４Ｂの応答は、適応フィルタ３４Ａの適応を追跡する。
【００１８】
上記を実装するために、適応フィルタ３４Ａは、ＳＥ係数制御ブロック３３によって制御される係数を有し、これは、エラーマイクロホンＥに送達される予期されるソースオーディオを表すために、適応フィルタ３４Ａによってフィルタ処理された、上記に説明されるフィルタ処理されたダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａのコンバイナ３８による除去後、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）およびエラーマイクロホン信号ｅｒｒを処理する。適応フィルタ３４Ａは、それによって、エラーマイクロホン信号ｅｒｒから減算されると、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）に起因しないエラーマイクロホン信号ｅｒｒのコンテンツを含む、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび内部オーディオｉａからの信号を生成するように適応される。しかしながら、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓと内部オーディオｉａが両方とも不在である、または非常に低い振幅を有する場合、ＳＥ係数制御ブロック３３は、音響経路Ｓ（ｚ）を推定するために十分な入力を有さないであろう。したがって、ＡＮＣ回路３０では、ソースオーディオ検出器３５が、十分なソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）が存在するかどうかを検出し、十分なソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）が存在する場合、二次経路推定を更新する。ソースオーディオ検出器３５は、そのようなものがダウンリンクオーディオ信号ｄｓまたはメディア再生制御回路から提供される再生アクティブ信号のデジタルソースから利用可能である場合、発話存在信号に取って代わられてもよい。ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）が不在である、または振幅が低い場合、セレクタ３８が、周波数整形雑音ジェネレータ４０の出力を選択し、これは、図２のコンバイナ２６に出力ｄｓ＋ｉａ／雑音を、二次経路適応フィルタ３４ＡおよびＳＥ係数制御ブロック３３に入力を提供し、ＡＮＣ回路３０が音響経路Ｓ（ｚ）の推定を維持することを可能にする。代替として、セレクタ３８は、雑音信号をソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）に追加するコンバイナに取って代わられることができる。
【００１９】
ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）が不在であるとき、図１のスピーカＳＰＫＲは、実際には、周波数整形雑音ジェネレータ４０から投入される雑音を再現し、したがって、本デバイスのユーザにとって、投入雑音を聞くことは望ましくないであろう。したがって、周波数整形雑音ジェネレータ４０は、二次経路適応フィルタ３４Ａの出力から生成されるエラー信号を観察することによって、生成される雑音信号の周波数スペクトルを整形する。エラー信号は、周囲雑音のスペクトルの良好な推定を提供し、これは、ユーザが実際に聞く投入雑音の量に影響を及ぼす。聴取者に聞こえる投入雑音は、経路Ｓ（ｚ）によって変換される。したがって、周波数整形雑音ジェネレータ４０は、周波数整形雑音ジェネレータ４０によって生成される投入雑音に適用される適応雑音整形フィルタ応答を決定するために、ＳＥ係数制御ブロック３３によって生成されるような二次経路フィルタ応答ＳＥ（ｚ）の係数の少なくとも一部を使用する。
【００２０】
ここで図４を参照すると、周波数整形雑音ジェネレータ４０の詳細が、示される。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ブロック４１が、エラー信号ｅの周波数コンテンツを決定し、係数制御ブロック４２に情報を提供する。係数制御ブロック４２はまた、ＳＥ係数制御ブロック３３によって生成される係数情報のうちの少なくともいくつかを受信し、これは、いくつかの実装では、二次経路フィルタ応答ＳＥ（ｚ）の利得のみであり、他の実装では、二次経路フィルタ応答ＳＥ（ｚ）全体である。係数制御４２の出力は、概して、均一スペクトル、例えば、白色雑音を有する、雑音ジェネレータ４５の出力をフィルタ処理する、雑音整形フィルタ４３を適応的に制御する。概して、雑音整形フィルタ４３は、エラー信号ｅと同一の電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を有するように適応される。利得制御ブロック４６が、制御値雑音レベルに従って、雑音整形フィルタ４３に提供されるような雑音信号の振幅を制御する。セレクタ４４が、パーソナルオーディオデバイスの動作モードに従って設定またはリセットされる、制御信号整形有効化に従って、雑音整形フィルタ４３の出力と利得制御ブロック４６の出力とを選択する。周波数整形雑音ジェネレータ４０の動作のさらなる詳細が、以下に説明される。
【００２１】
ここで図５を参照すると、雑音整形フィルタ４３の所望される周波数応答を決定するためのプロセスが、図４の係数制御ブロック４２によって実施され得るように例証される。エラー信号ｅの電力スペクトル密度（ＰＳＤ）は、ＦＦＴブロック４１によって、ステップ５０−５１において決定される。結果として生じるＰＳＤ係数は、時間ドメインにおいて平滑化アルゴリズムによって平滑化され（ステップ５２）、立ち上り時間は、制御値ＰＳＤ＿ＡＴＴＡＣＫによって決定され、立ち下り時間は、制御値ＰＳＤ＿ＤＥＣＡＹによって決定される。ステップ５２の時間ドメイン平滑化を実施するために使用され得る、例示的平滑化アルゴリズムは、以下によって与えられる。
【数１】
0006566963.tif 000002
式中、Ｐ（ｋ，ｎ）は、エラー信号ｅの算出されたＰＳＤであり、ａｔは、時間ドメイン平滑化係数であり、ｋは、ＦＦＴ係数に対応する周波数ビン数である。時間ドメインが平滑化されたＰＳＤは、制御値ＰＳＤ＿ＳＭＯＯＴＨによって制御される周波数平滑化アルゴリズムによって、周波数ドメインが平滑化される（ステップ５３）。例示的周波数平滑化アルゴリズムが、以下の方程式のように、最低周波数ビンから最高周波数ビンに進むようにＰＳＤスペクトルを平滑にしてもよい。
【数２】
0006566963.tif 000003
式中、Ｐは、時間ドメイン平滑後のエラー信号のＰＳＤであり、Ｐ’は、周波数ドメイン平滑後のエラー信号ｅのＰＳＤであり、ｋは、周波数ビンを表し、ａｆは、周波数ドメイン平滑化係数である。周波数ビンを増加させることによって周波数ドメインを平滑にした後、エラー信号ｅのＰＳＤは、以下の方程式によって例示されるように、最高周波数ビンから開始して最低周波数ビンで終了するように平滑化される。
【数３】
0006566963.tif 000004
式中、Ｐ”（ｋ）は、ビンｋに対する最終の周波数が平滑化されたＰＳＤ結果である。ステップ５２−５３において実施される平滑化は、エラー信号ｅ内に存在する狭帯域信号に起因する、急激な変化および狭帯域周波数スパイクが、結果として生じる処理されたＰＳＤから除去されることを確実にする。
【００２２】
いったん周波数の平滑化が完了すると、時間および周波数が平滑化されたＰＳＤは、図３の二次経路適応フィルタ３４Ａの係数によって決定されるような推定された二次経路応答のうちの少なくとも１つの係数に従って改変され、これは、制御値ＳＥ＿ＧＡＩＮ＿ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮまたは推定された二次応答の逆数をモデル化する周波数依存応答ＳＥ＿ＩＮＶ＿ＥＱによって決定されるような利得調節であり得る（ステップ５４）。一実施例では、エラー信号ｅの平滑化されたＰＳＤであるＰ”（ｋ）は、ビンｋに対応する周波数帯における応答ＳＥ（ｚ）の逆数ＣＳＥ＿ｉｎｖによって変換される。
【数４】
0006566963.tif 000005
応答ＳＥ（ｚ）の利得もまた、ＳＥが補償されたＰＳＤである
【化１】
0006566963.tif 000006
に利得係数ＧＳＥ＿ｇａｉｎ＿ｉｎｖを乗算することによって補償される。
【数５】
0006566963.tif 000007
次に、事前決定されたパラメータ等化が、制御値ＥＱ＿０−ＥＱ＿８に従って適用され（ステップ５５）、これは、雑音整形フィルタ４３を実装するために使用される有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの設計を簡略化することができ、制御値ＤＹＮＡＭＩＣ＿ＲＡＮＧＥに従って、結果として生じるＰＳＤの動的範囲を限定するために、圧縮が、等化された雑音に適用される（ステップ５６）。エラー信号ｅの結果として生じる処理されたＰＳＤは、雑音整形フィルタ４３のための標的周波数応答として使用され、これは、描写される実施形態では、ＦＦＴブロック４１の出力に従って、係数制御４２によって制御される、ＦＩＲフィルタである（ステップ５７）。雑音整形フィルタ４３を実装するために使用されるＦＩＲフィルタの周波数応答の振幅は、以下によって与えられる。
【数６】
0006566963.tif 000008
【００２３】
ここで図６を参照すると、応答ＳＥ（ｚ）の正規化された逆数を決定するためのプロセスが、例証される。最初に、応答ＳＥ（ｚ）のＦＦＴが、算出され（ステップ６０）、応答ＳＥ（ｚ）のＰＳＤが、算出され（ステップ６１）、立ち上がり時間制御値ＳＥ＿ＣＯＭＰ＿ＡＴＴＡＣＫおよび立ち下り時間制御値ＳＥ＿ＣＯＭＰ＿ＤＥＣＡＹに従って、時間および周波数ドメインが平滑化される（ステップ６２）。次いで、ＦＦＥの最大成分が、カットオフ周波数、例えば、６ｋＨｚを下回るビン毎に見出され（ステップ６３）、各周波数成分が、反転される（ステップ６４）。ビン毎の最大値の半分が、結果として生じる応答に追加され（ステップ６５）、限界値が、周波数帯ｋ毎の範囲［ＳＥ＿ＣＯＭＰ＿ＭＩＮ（ｋ）：ＳＥ＿ＣＯＭＰ＿ＭＡＸ（ｋ）］内の算出されたＳＥ（ｚ）応答の逆数を境界するように適用され（ステップ６６）、ＳＥ（ｚ）の逆数に対応する結果として生じる等化値を提供する（ステップ６７）。
【００２４】
ここで図７を参照すると、ＳＥ（ｚ）の逆数の利得を正規化するためのプロセスが、示される。最初に、図６のステップ６０からの応答ＳＥ（ｚ）の算出されたＦＦＴが、読み出され（ステップ７０）、ＦＦＴのエネルギーが、特定の周波数ビンＳＥ＿ＧＡＩＮ＿ＢＩＮＳに対して算出され（ステップ６１）、立ち上がり時間値ＳＥ＿ＧＡＩＮ＿ＡＴＴＡＣＫおよび立ち下り時間値ＳＥ＿ＧＡＩＮ＿ＤＥＣＡＹに従って、時間ドメインが平滑化される（ステップ７１）。結果として生じる利得値は、プリセット利得値と比較され（ステップ７２）、ＳＥ＿ＧＡＩＮ＿ＬＩＭＩＴ＿ＭＩＮからＳＥ＿ＧＡＩＮ＿ＬＩＭＩＴ＿ＭＡＸまで境界された範囲に従って限定される（ステップ７３）。
【００２５】
ここで図８を参照すると、図４の制御信号整形有効化をアサートすることによって、雑音整形をアクティブ化させる時期を決定するためのプロセスが、フローチャートに示される。最初に、雑音レベルが、算出され（ステップ８０）、電力低下閾値と比較される（決定８２）。雑音レベルが電力低下閾値を下回る（決定８２）場合、雑音整形は、非アクティブ化される（ステップ８１）。また、ＡＮＣ監視システムがミュートまたは他のエラー条件を示す（決定８３）場合も、雑音整形は、非アクティブ化される（ステップ８１）。ＡＮＣシステムの監視は、「ＯＶＥＲＳＩＧＨＴ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＡＮ  ＡＤＡＰＴＩＶＥ  ＮＯＩＳＥ  ＣＡＮＣＥＬＥＲ  ＩＮ  Ａ  ＰＥＲＳＯＮＡＬ  ＡＵＤＩＯ  ＤＥＶＩＣＥ」と題された、公開された米国特許出願第ＵＳ２０１２０１４０９４３Ａ１号（その開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる）により詳細に説明される。最後に、再生オーディオ信号が十分な振幅を有する（決定８４）場合、雑音整形は、非アクティブ化される（ステップ８１）。上記の条件のいずれも雑音整形の非アクティブ化に対して適用されない場合、雑音整形が、アクティブ化される（ステップ８５）。本スキームが終了される、または本システムがシャットダウンされる（決定８６）まで、ステップ８０−８５が、繰り返される。
【００２６】
ここで図９を参照すると、雑音整形フィルタ４３を実装するＦＩＲフィルタの設計のプロセスを調整するためのプロセスが、フローチャートに示される。雑音整形が非アクティブである（決定１１０）場合、図５に示される設計プロセスは、停止される（ステップ１１１）。雑音整形がアクティブであり（決定１１０）、本デバイスが耳に装着されている（決定１１２）場合、および応答Ｗ（ｚ）が機能停止している（すなわち、図３のＷ係数制御ブロック３１が、図３の適応フィルタ３２の応答Ｗ（ｚ）をアクティブに更新している）（決定１１３）場合、図５に示される設計プロセスもまた、停止される（ステップ１１１）。そうではなく、雑音整形がアクティブであり、本デバイスが耳に装着されていない（決定１１２）、または本デバイスが耳に装着されており（決定１１２）、応答Ｗ（ｚ）が機能停止していない場合、フィルタ設計は、図５のプロセスに従って更新される（ステップ１１４）。本スキームが終了される、または本システムがシャットダウンされる（決定１１５）まで、ステップ１１０−１１４が、繰り返される。
【００２７】
ここで図１０を参照すると、図５のプロセスによって決定される応答を実装するために、ＦＩＲフィルタ係数を決定するためのプロセスが、示される。所望される周波数依存振幅応答は、例えば、図５のプロセスを実施することによって決定される（ステップ１２０）。位相情報が、構築され（ステップ１２１）、応答の実部および虚部が、決定される（ステップ１２２）。逆ＦＦＴが、算出され（ステップ１２３）、窓関数が、適用される（ステップ１２４）。フィルタ設計は、次いで、６４タップのＦＩＲフィルタに省略され（ステップ１２５）、ＦＩＲフィルタ係数は、省略されたフィルタ設計から適用される（ステップ１２６）。
【００２８】
ここで図１１を参照すると、図３に描写されるようなＡＮＣ技法を実装し、図２のオーディオ集積回路２０Ａ、２０Ｂ内に実装され得るような処理回路１４０を有するためのＡＮＣシステムのブロック図が、示され、これは、１つの回路内に組み合わせられるように例証されるが、相互通信する２つまたはそれを上回る処理回路としても実装され得る。処理回路１４０は、上記に説明されるＡＮＣ技法のいくつかまたは全てならびに他の信号処理を実装し得る、コンピュータプログラム製品を含む、プログラム命令が記憶されたメモリ１４４に結合される、プロセッサコア１４２を含む。随意に、専用デジタル信号処理（ＤＳＰ）論理１４６が、処理回路１４０によって提供されるＡＮＣ信号処理の一部、または代替として、その全てを実装するために提供されてもよい。処理回路１４０はまた、それぞれ、基準マイクロホンＲ１、エラーマイクロホンＥ１、近接発話マイクロホンＮＳ、基準マイクロホンＲ２、およびエラーマイクロホンＥ２から入力を受信するために、ＡＤＣ２１Ａ−２１Ｅを含む。基準マイクロホンＲ１、エラーマイクロホンＥ１、近接発話マイクロホンＮＳ、基準マイクロホンＲ２、およびエラーマイクロホンＥ２のうちの１つまたはそれを上回るものが、デジタル出力を有する、または遠隔ＡＤＣからデジタル信号として通信される、代替実施形態では、ＡＤＣ２１Ａ−２１Ｅのうちの対応するものは、省略され、デジタルマイクロホン信号は、直接、処理回路１４０にインターフェースがとられる。ＤＡＣ２３Ａおよび増幅器Ａ１もまた、上記に説明されるような反雑音を含む、スピーカ出力信号をスピーカＳＰＫＲ１に提供するために、処理回路１４０によって提供される。同様に、ＤＡＣ２３Ｂおよび増幅器Ａ２は、別のスピーカ出力信号をスピーカＳＰＫＲ２に提供する。スピーカ出力信号は、デジタル出力信号を音響的に再現するモジュールに提供するためのデジタル出力信号であってもよい。
【００２９】
本発明は、特に、その好ましい実施形態を参照して示され、説明されたが、形態および詳細における前述ならびに他の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において成され得ることが、当業者によって理解されるであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図１０】
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【図１１】
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