(57)【要約】  携帯型音声装置において使用するための、フィードフォワード型アクティブノイズキャンセル（ＡＮＣ）システムは、適応デジタルフィルタ及び参照マイクロフォンを有する。非適応プレシェーピングデジタルフィルタは、参照マイクロフォンと結合した入力を有し、適応デジタルフィルタと直列であり、その前にある。プレシェーピングフィルタは最小位相であり、低音声周波数帯域において、高音声周波数帯域におけるよりも、少なくとも２ｄＢ大きな利得を呈する。これは、低周波数帯域における問題を補償するのに役立つことができ、したがって、上限の周波数において悪影響を及ぼすことなく、下限の周波数においてＡＮＣ帯域幅を拡張することができる。他の実施形態についても、説明し特許請求をしている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯型パーソナルリスニング音声装置であって、
音声信号を受信するための入力を有する受話スピーカと、
前記装置の外部の背景音響ノイズを拾うための参照マイクロフォンと、
前記受話スピーカから発せられる音声を拾うためのエラーマイクロフォンと、
その入力が前記参照マイクロフォンと結合され、その出力が適応デジタルフィルタと直列であり、その前にある、プレシェーピングデジタルフィルタを有する、アクティブノイズキャンセル（ＡＮＣ）回路であって、前記適応デジタルフィルタは、前記受話スピーカの入力にノイズ防止信号を提供して、前記装置のユーザに聞こえる前記背景音響ノイズを制御するために、ａ）前記音声信号、ｂ）前記参照マイクロフォン、及びｃ）前記エラーマイクロフォンからの入力に基づいて、適応フィルタコントローラにより調節される、アクティブノイズキャンセル（ＡＮＣ）回路と、を備え、
前記プレシェーピングデジタルフィルタは、最小位相であり、かつ低音声周波数帯域において、高音声周波数帯域におけるよりも少なくとも２ｄＢ以上１５ｄＢ以下だけ、大きな利得をもたらすように構成されている、携帯型パーソナルリスニング音声装置。
【請求項２】
前記参照マイクロフォン及び前記エラーマイクロフォンと共に、受信機として前記受話スピーカが内部に設置されている携帯電話ハンドセットハウジングを更に備える、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項３】
前記受話スピーカが内部で、前記エラーマイクロフォン及び前記参照マイクロフォンと一体化されているイヤホンハウジングを更に備える、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項４】
前記プレシェーピングデジタルフィルタは、約１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの前記低周波数帯域において、約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚの前記高周波数帯域におけるよりも、大きな利得をもたらす、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項５】
前記１０Ｈｚ〜５ｋＨｚ帯域における前記プレシェーピングフィルタＴの前記位相応答は、９０°未満の位相変化を呈する、請求項４に記載の携帯型音声装置。
【請求項６】
前記１０Ｈｚ〜５ｋＨｚ帯域における前記プレシェーピングフィルタの前記位相応答は、４５°未満の位相変化を呈する、請求項４に記載の携帯型音声装置。
【請求項７】
前記プレシェーピングデジタルフィルタが、第２の一次フィルタと直列の、第１の一次フィルタを含み、各一次フィルタが、最小位相シェルビングフィルタとして構成されている、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項８】
前記プレシェーピングデジタルフィルタが、第２の一次フィルタと直列の第１の一次フィルタを含み、前記第１の一次フィルタが、低周波数音声帯域において、高周波音声帯域におけるよりも、少なくとも２ｄＢ大きな利得を呈し、前記第２の一次フィルタは、前記高周波数帯域において、前記低周波数帯域におけるよりも大きな利得を呈する、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項９】
前記プレシェーピングデジタルフィルタが、０．５未満のＱを有するローパスフィルタである、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項１０】
前記低周波数帯域が約１０Ｈｚ〜１００Ｈｚであり、前記高周波数帯域が約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚである、請求項８に記載の携帯型音声装置。
【請求項１１】
前記適応デジタルフィルタが、１〜ｆｓ／ｆ０タップを有する適応可能なＦＩＲフィルタであり、ｆｓは前記適応デジタルフィルタへの入力信号のサンプリング周波数であり、ｆ０は、ＡＮＣ制御のための最低使用周波数である、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項１２】
前記プレシェーピングフィルタが、ＩＩＲフィルタである、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項１３】
前記プレシェーピングフィルタが、前記第１及び第２の一次フィルタに構成された、直列に接続された第１及び第２のプログラミング可能な双二次を含む、請求項１に記載の携帯型音声装置。
【請求項１４】
受話スピーカを有する携帯型パーソナルリスニング音声装置におけるアクティブノイズキャンセル（ＡＮＣ）の方法であって、
最小位相であり、かつ低音声周波数帯域において、高音声周波数帯域におけるよりも、少なくとも２ｄＢ以上１５ｄＢ以下の利得を呈する、伝達関数に従ってデジタル参照信号をプレシェーピングすることと、
前記プレシェーピングしたデジタル参照信号に応答して、ＡＮＣシステムの一次パスモデリング適応フィルタを使用して、ノイズ防止信号を生成することと、
前記プレシェーピングしたデジタル参照信号のフィルタリングされたバージョンに応答して、前記一次パスモデリング適応フィルタを適応させることであって、前記フィルタリングされたバージョンは、前記ＡＮＣシステムの二次パスモデリング適応フィルタによって生成される、こととを含む、方法。
【請求項１５】
前記伝達関数は、約１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの前記低周波数帯域において、約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚの前記高周波数帯域におけるよりも、大きな利得をもたらす、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記伝達関数は、９０°未満の位相変化を呈する位相応答を前記１０Ｈｚ〜５ｋＨｚの帯域において有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記位相応答は、前記１０Ｈｚ〜５ｋＨｚの帯域において、４５°未満の位相変化を呈する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記低周波数帯域は約１０Ｈｚ〜１００Ｈｚであり、前記高周波数帯域は約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
携帯型パーソナルリスニング音声装置であって、
ノイズ防止信号に従ってノイズ防止音声を生成する手段と、
デジタル参照信号として、背景音響ノイズを拾う手段と、
前記デジタル参照信号をプレシェーピングする手段と、
前記プレシェーピングしたデジタル参照信号を使用して、前記ノイズ防止信号を生成するデジタル適応フィルタ手段と、を備え、
前記プレシェーピングする手段は、ａ）前記ノイズ防止音声を生成する手段の、低音声周波数帯域における、高音声周波数帯域よりも小さい利得、及びｂ）前記デジタル適応フィルタの、前記低周波数帯域における、前記高周波数帯域と比較した不正確性を補償する、音声装置。
【請求項２０】
前記プレシェーピングする手段は、約１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの前記低周波数帯域において、約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚの前記高周波数帯域におけるよりも、大きな利得を呈する伝達関数を有する、請求項１９に記載の音声装置。
【請求項２１】
前記伝達関数は、９０°未満の位相変化を呈する位相応答を前記１０Ｈｚ〜５ｋＨｚの帯域において有する、請求項２０に記載の音声装置。
【請求項２２】
前記低周波数帯域が約１０Ｈｚ〜１００Ｈｚであり、前記高周波数帯域が約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚである、請求項１９に記載の音声装置。
【請求項２３】
前記プレシェーピングする手段は、前記低周波数帯域において、前記高周波数帯域におけるよりも、少なくとも２ｄＢ以上１０ｄＢ以下の利得の増加をもたらす、ローシェルフフィルタである、請求項１９に記載の音声装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連事項）
本出願は、先の出願日の仮出願第６１／６１８，４３２号（２０１２年３月３０日出願）の利益を主張する。
【０００２】
本発明の実施形態は、スマートフォンなどの携帯型音声装置で見られる、アクティブノイズキャンセルプロセス又は回路に関連する。他の実施形態もまた記載される。
【背景技術】
【０００３】
比較的静かであることもあれば、かなり騒がしいこともある様々な音響環境において、携帯電話はそのユーザが会話を行うことを可能にしている。過酷な音響環境、すなわち交通量の多い道路上、あるいは空港又は鉄道駅周辺などの、携帯電話を取り巻く周辺音響ノイズ若しくは望ましくない音（ここでは、背景音若しくは背景ノイズとも称される）が特に大きい環境にいる近端ユーザに対する遠端ユーザの発話の明瞭度を高めるために、アクティブノイズキャンセル（ＡＮＣ）として知られている音声信号処理技術を携帯電話に実装することができる。ＡＮＣの目的は、背景音を（音響的に）消去するように設計された雑音防止信号を生成することによって、例えばハンドセットの受話器に押し当てられている耳、又はイヤホンを保持する耳を通じて近端ユーザに聞こえる背景音を消去するか、又は少なくとも低減することである。典型的には、ノイズ防止信号は、所望の音声を生じさせるために使用される受話スピーカを通じて駆動される。ＡＮＣ回路は、ユーザの耳と受話器シェルの内側との間に形成される空洞の内部に配置される「エラーマイクロフォン」と称されるマイクロフォンを使用する。エラーマイクロフォンは、受話スピーカから発せられる所望の音に加えて、空洞に漏れ入る背景音を拾う。更に、背景音を直接検出するために、受話器シェルの外側に参照マイクロフォンが一般的に配置される。次に、参照マイクロフォンとエラーマイクロフォンとの間の未知の音響反応を推定するために、適応デジタルフィルタＷが使用され、これによって適応フィルタＷの出力は、ユーザに聞こえる（及びエラーマイクロフォンによって拾われる）背景音を消去するように意図された雑音防止信号を生成する。適応デジタルフィルタコントローラは、雑音防止と、エラーマイクロフォンにより拾われる背景音との間の「エラー」ができるだけ低減されるように、一定時間にわたり（例えば、通話中、又は他の音声再生セッション中に）フィルタＷを適応させるため、参照マイクロフォンからの信号、並びに、音響的に組み合わせた雑音防止とエラーマイクロフォンにより拾われた背景音の表現を、入力として使用する。
【０００４】
適応フィルタＷ及び適応フィルタコントローラを実装するために使用され得る音声信号処理集積回路が開発されてきた。このようなシステムにおいて、適応フィルタＷは、１２８タップ、及び約４８ｋＨｚの実効サンプリングレート（参照マイクロフォンの出力のサンプリングのため）を有する有限インパルス応答（ＦＩＲ）デジタルフィルタとして実装されてきた。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書において発明者らは、ＡＮＣプロセスの結果は、ＡＮＣプロセスが内部で動作している携帯型音声装置のユーザが知覚するノイズ低減の品質改善に関して、適応フィルタＷの参照マイクロフォン入力と直列で、並びにこのマイクロフォンの前に配置されるプレシェーピングフィルタ（バイアス又はｔｗｅａｋフィルタ「Ｔ」とも称される）を適切に構成することにより改善され得るものと判断した。プレシェーピングフィルタＴは、適応フィルタＷが、約３７５Ｈｚ未満の音声周波数帯域においてノイズを低減するために必要なノイズ防止信号を生成するために十分な周波数精度を有さない状況において特に有効であり得る。４００Ｈｚ未満において制約付きの、適応フィルタＷの精度の欠如は、２５０Ｈｚ未満における受話スピーカの応答におけるロールオフと相まって、低周波数帯域におけるＡＮＣプロセスの有効性に関して問題を生じる。したがって、４００Ｈｚ未満の適度に有効なノイズ防止信号を生成するように、十分な低周波数分解能を有する一方で、適応フィルタＷの制限されたＦＩＲフィルタサイズなど、他の制約を満たすことができるＡＮＣシステムの必要性が存在する。
【０００６】
本発明の実施形態に従って、ＡＮＣ回路は、その入力が参照マイクロフォンのサンプリングされた出力と結合される、非適応デジタルプレシェーピングフィルタＴを追加することにより改善され、このフィルタＴは、適応デジタルフィルタＷと直列であり、かつ適応デジタルフィルタの前にある。このフィルタＴは、適応デジタルフィルタＷと直列であり、かつ適応デジタルフィルタの前にある。フィルタＷは、所望の音声信号、参照マイクロフォン、及びエラーマイクロフォンからの入力に基づいて適応フィルタコントローラにより調節され、その一方で、フィルタＷは、携帯型音声装置のユーザに聞こえる背景音を制御するために、受話スピーカに入力されるノイズ防止信号を生成する。フィルタＴは最小位相を持ち、かつ低音声周波数帯域において、高音声周波数帯域におけるよりも少なくとも２ｄＢ大きな利得をもたらすように構成されている。一実施形態において、この追加的な利得は、２ｄＢ〜１５ｄＢ、より具体的には２ｄＢ〜１０ｄＢに制約される。
【０００７】
一実施形態において、フィルタＴは、約１０〜１００Ｈｚの低周波数音声帯域において、約３００Ｈｚ〜５ｋＨｚの高周波音声帯域におけるよりも、大きな利得をもたらす。別の実施形態において、約１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの高周波数帯域に対して、約１０Ｈｚ〜２５０Ｈｚの低周波数帯域において、２ｄＢ〜１５ｄＢ、又は２ｄＢ〜１０ｄＢの制約された利得増加が生じる。
【０００８】
加えて、１０Ｈｚ〜５ｋＨｚ帯域におけるフィルタＴの位相応答は、９０°未満、及びまた一実施形態においては４５°未満の位相変化を呈する。フィルタＴは、例えば、従来の双二次（bi-quad）デジタルフィルタ構造を使用する、二次の最小位相フィルタとして実装されてもよい。あるいは、双二次を構成するフィルタ係数に一定の制約がある場合、フィルタＴは、その係数が１未満の絶対値を有し、かつ両方とも最小位相である、少なくとも２つの一次フィルタの直列又は縦続接続として実装することができ、ここで一次フィルタの一方は低周波数シェルビングフィルタであり、他方は高周波数シェルビングフィルタである。
【０００９】
シミュレーションの結果は、プレシェーピングフィルタＴが、上限の周波数における特性を悪化させることなく、下限の周波数におけるＡＮＣプロセスの有効音声帯域を拡張することを示している。フィルタＴは、ＡＮＣプロセスを「バイアスする」とみなすことができ、すなわち、振幅の関連において、これは例えば、低音声周波数帯域（例えば、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ）において、利得の増加、すなわち正の利得を呈することにより、スピーカのロールオフを相殺するような構成要素を有する。同時に、フィルタＴは、参照マイクロフォンからスピーカへの信号処理経路に、次いで、ユーザの耳（又はエラーマイクロフォン）に可能な限り小さな位相変化（遅延）をもたらす。参照マイクロフォンとユーザの耳との間の物理的距離は短いため、この経路は非因果的（non-causal）であり、したがって、ノイズ防止信号を生成するにあたり大きな遅延は認められない。
【００１０】
上記概要には、本発明の全ての態様の網羅的なリストを挙げてはいない。本発明には、前述でまとめた種々の態様の全ての好適な組み合わせからの実施可能な全てのシステム及び方法が含まれ、並びに以下の詳細な説明で開示されるもの、特に出願と共に提出された請求項において指摘されるものが含まれると考えられる。このような組み合わせには、上記概要では具体的には説明されていない特定の優位性がある。
【００１１】
本発明の実施形態を、限定としてではなく例として、添付図面の図に示し、図面中、同様の参照符号は同様の要素を示す。本開示での、本発明の「ａｎ」又は「１つの」実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、それらは、少なくとも１つを意味していることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】過酷な音響環境においてユーザが使用している、モバイル通信装置である。
【図２】アクティブノイズキャンセルプロセスに関連する構成要素を含む、携帯型音声装置の一部のブロック図である。
【図３】例示の非適応フィルタＴの振幅応答及びその構成要素の振幅応答のプロットである。
【図４】図３の実施例におけるフィルタＴの位相応答のプロットである。
【図５】フィルタＴの構成要素であり得る、一次フィルタの極零プロットである。
【図６】フィルタＴの構成要素であり得る、別の一次フィルタの極零プロットである。
【図７】例示のフィルタＴの振幅応答と、スピーカの応答を含む推定振幅応答Ｆと組み合わせたときのその効果を示すものである。
【図８】図７の代表的なフィルタＴの位相応答である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のいくつかの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。詳細について多く説明されるが、当然のことながら、本発明のいくつかの実施形態は、これらの詳細なしに実施してもよい。他の例では、本説明の理解を不明瞭にすることがないように、周知の回路、構造、及び技術は、詳細には示されていない。
【００１４】
図１は、過酷な音響環境において、近端ユーザが使用している、携帯型音声装置２（ここでは、モバイル通信装置）を表す。近端ユーザは、携帯型音声装置２、特に受話スピーカ６を、耳に押し付けるようにして保持しながら、遠端ユーザと会話している。会話は一般的に、近端ユーザの装置２と、遠端ユーザの装置４（この例においてはワイヤレスヘッドセット）との間で、通話と称されるものにおいて行われる。この場合における通話又は通信接続若しくはチャネルは、基地局５が、例えばセルラー電話プロトコルを使用して、近端ユーザの装置２と通信する無線セグメントを含む。概して、本明細書に記載のＡＮＣ回路及びプロセスは、ハンドヘルドの電池駆動型音声装置、並びに有線及び無線ヘッドセットなど他の種類の携帯型装置に応用可能である。これらの音声装置は、無線セルラー及び無線ローカルエリアネットワークを含む様々な既知の種類のネットワーク３における二方向ライブ又はリアルタイム通信用に、並びに、従来の電話システム（ＰＯＴＳ）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、及び高速インターネット接続における恐らく１つ以上のセグメント（例えば、ボイスオーバーインターネット・プロトコル）によるものと共に使用することができる。更なる代替として、本明細書に記載のＡＮＣ回路は、例えば、近端ユーザが、音声装置２により再生される音楽を聞いているか、又は動画を見ている一方向音声セッション中において有用であり得る。
【００１５】
通話又は音楽再生中に、近端ユーザに周囲の背景音の一部が聞こえることがあり、このようなノイズは、ユーザの耳とシェル又はハウジング（その後方に受話スピーカ、又はイヤホン６が位置する）との間に生じた空洞に漏れ入ることがある。この単耳（monaural）構成において、近端ユーザは、図中に示されるように、左耳で遠端ユーザの発話を聞くことが可能であり得るが、これに加えてまた、ユーザの左耳に隣接する空洞に漏れ入った背景音の一部が聞こえる場合がある。この場合、近端ユーザの右耳は背景音に完全に晒されている。
【００１６】
上記のように、音声装置２内で動作するＡＮＣプロセスは、ユーザの左耳に到達し、主要な音声内容（例えば、通話中の遠端ユーザの発話）を損なうであろうはずの望ましくない音声を低減することができる。ＡＮＣプロセスの性能は、ユーザに聞こえる可能性のある望ましくないノイズを抑える能力に関して、低音声周波数帯域、並びに高音声周波数帯域の両方において適切であるべきである。いくつかの場合において、ＡＮＣは、特に、より高い音声周波数帯域において、ユーザに聞こえ得る可聴アーチファクトを引き起こす。また、発明の概要の項で先に説明したように、ＡＮＣの性能は、おそらくは適応フィルタＷの不十分な精度により、低周波数帯域において十分でない場合がある。携帯型音声装置２との関連でＡＮＣプロセスを調整する際の問題は、参照マイクロフォン９と、エラーマイクロフォン８との間の物理的距離が比較的短く、よってユーザの耳のすぐ外側から漏れ入った背景ノイズと弱め合うように干渉できる、必要な補正（ノイズ防止）を生成するために、フィルタＷにより行われるデジタル信号処理のための時間が非常に短いことである。
【００１７】
ここで図２を参照し、装置内で実行されている改善されたＡＮＣプロセスに関連する構成要素を含む、携帯型装置２の一部のブロック図が示されている。上記において紹介されたように、携帯型装置２はスピーカ６を含み、スピーカ６に近接してエラーマイクロフォン８が配置されている。エラーマイクロフォン８は、ユーザの耳のすぐ外側の音を拾い、この音は、音響信号ｓ（ｋ）、ノイズ防止信号ａｎ（ｋ）、及び背景音響ノイズｎ（ｋ）によるものを含む。これらの記号は、離散値の時間シーケンスを表し、図２に示されるブロックによりいずれかの音声信号に働く信号処理動作は、離散時間領域で行われる。より一般的に、これらの機能ユニットブロックの一部を、アナログ形式（連続時間領域）で実施することが可能である。加えて、デジタル信号処理の一部は、離散時間シーケンスを、周波数領域又は他のサブバンド符号化表示へと、変形又は符号化することを伴ってもよい。
【００１８】
スピーカ６及びエラーマイクロフォン８の組み合わせは、ユーザの耳に対して形成される音響空洞と共に、本明細書において、プラントＦと称される。振幅及び位相応答を含むこの未知のシステムの周波数応答は、オフラインプロセス（図示されない）又はオンラインプロセスによって推定することができ、伝達関数Ｆ’と表示されている。システム又はプラントＦをモデル化するデジタルフィルタは、このような周波数応答Ｆ’を有するものとして記載される。これの例は、エラーマイクロフォンによって拾われる一次又は所望の音声信号ｓ’（ｋ）の推定値をもたらす、フィルタ１７として示される。スマートフォン又は衛星ベースの携帯電話など、特定の実施形態において、ユーザが携帯型音声装置、特に受話領域を耳に当てているかどうか、及びどのように当てているかによって、プラントＦは実質的に変化することに留意されたい。したがって、伝達関数Ｆ’を固定したモデルは、ＡＮＣプロセスでは機能しないことがあり、よって伝達関数Ｆ’は、ＡＮＣプロセスの動作中に継続的に更新される必要があり得る。このようなＦ’の更新を行うために、適応フィルタ技術を含む従来技術を使用することができる。
【００１９】
図２に示されるプロセスはまた、参照マイクロフォン９を使用し、このマイクロフォンも音声装置２のハウジング内で一体化され得る。主に背景音響ノイズを拾い、近端ユーザ（話者）の発話、又はスピーカ６から発され得るいずれかの音声をあまり拾わないように、参照マイクロフォン９は配置され、かつ方向付けられるべきである。図１に示されるように、スマートフォンの場合、参照マイクロフォン９は、外側に向けられたスマートフォンハウジングの裏面に配置されてもよく、あるいはこれはハウジングの側面に配置されてもよい。参照マイクロフォン９は、ハンドセットハウジングの底部の方に配置されている図１に示される通話者マイクロフォン９とは異なっていてもよい。
【００２０】
図２内に示されるＡＮＣ回路はまた、この実施例においてＦＩＲフィルタ（例えば、１〜ｆｓ／ｆ０のタップ数を有するもの）として表示されているフィルタＷ（フィルタ１６）も含み、ここでｆｓはサンプリング周波数であり、ｆ０は、有効なＡＮＣ制御における最低使用周波数である。その出力は、直列に接続した、プリシェーピングフィルタＴ（フィルタ２９）を介して参照マイクロフォン９と結合された入力に基づいて、ノイズ防止信号ａｎ（ｋ）を生成する。フィルタＷは、その係数が適応フィルタコントローラ１９によって通話中に反復的かつ連続的に更新され得るという意味において適応性であるが、フィルタＴにおいてこれは必要ではなく、非適応性であってもよい。適応フィルタコントローラ１９は、ユーザの耳で生じる弱め合う音響干渉におけるエラーを最小化する、フィルタＷの係数を求めるために、例えば、平均最小二乗誤差推定（ＬＭＳ）アルゴリズムを実行するなど従来的な技術に基づいてもよい。このようなアルゴリズムへの入力は、プレシェーピングフィルタＴ（フィルタ２９）、及び伝達関数Ｆ’（フィルタ２０）のインスタンスを通過した後の、参照マイクロフォン９の出力信号、及びエラーマイクロフォン８の出力と音声信号の推定値（フィルタ１７を通じた）との間の誤差によりもたらされる、エラーの推定値を含んでもよい。したがって適応フィルタコントローラ１９は、最小のエラーとなる（例えばａｎ’（ｋ）＋ｎ’（ｋ）の和）、フィルタＷの必要な係数を求めようと試みる。
【００２１】
例えば、図２に示されるもののような、フィードフォワード型ＡＮＣプロセスの低音声周波数帯域の性能の拡張を支援するため（特にフィルタＷのＦＩＲ構造のタップ数に制約がある場合において）、プレシェーピングフィルタＴが直列で追加され（参照マイクロフォン９の出力を受信する）、その出力をフィルタＷの入力に提供する。適応フィルタコントローラ１９はまた、図示されるプレシェーピングフィルタＴの出力を使用してもよく、ここでプレシェーピングされた信号は次いで、伝達関数Ｆ’のインスタンス（フィルタ２０）を通過する。
【００２２】
フィルタＴの一実施形態は、ローシェルフ、すなわち低周波数シェルフ（フィルタ１と称される）を含んでもよく、これは低周波数帯域において正の利得をもたらす。１つのこのようなフィルタの周波数応答は、一例として、図３の振幅／振幅（amplitude/magnitude）応答、及び図４の位相応答において表される。例えば、図３において、フィルタ１は、低周波数帯域において約４〜５ｄＢの利得を有するが、３００Ｈｚ超において利得は−５ｄＢ未満まで減少する。フィルタ１は、（低周波数帯域において）正の利得を有する一次ローシェルフであってもよい。フィルタ１の極零プロットが図５に表される。フィルタ１は、図示されるように一次勾配を有し、１サンプル遅延デジタルフィルタ構造により実装されてもよい。例えば、二次係数を適切にゼロに設定することにより、このような一次構造にＢｉｑｕａｄを構成することができる。一次係数は、フィルタがまた、最小位相を呈するように選択されるべきである。この場合（ここで図５の極零プロットを参照すると）、フィルタ１の極は純粋な実数である。加えて、フィルタ１の係数は、＋１〜−１にあるように制限され、これにより既存のデジタルフィルタブロックを有効に活用することができる。
【００２３】
フィルタＴは、フィルタ１と直列である第２段のフィルタ２を含んでもよい。これは、低周波数帯域におけるよりも、高周波数帯域においてより多くの利得をもたらす、ハイシェルフ、すなわち高周波数シェルフであってもよい。これは、図３の振幅応答において示され、フィルタ２の利得は、３ｋＨｚから２００Ｈｚにかけて、５ｄＢ減少している。フィルタ２の極零プロットが図６に示され、この場合においても極が純粋に実数であることがわかる。
【００２４】
図４に示される位相応答に関し、これらもまた、１０Ｈｚ〜５ｋＨｚ超の音声帯域全体にわたり、９０°未満、特に４５°未満の一次勾配を有する。２つのフィルタ１、２はしたがって、非常に遅延が短い、最小位相のフィルタであると考えられる。フィルタＴの時間領域特性を考慮し、一実施形態において、フィルタ１、２の一方又は両方がそれぞれ、約０．７、及び好ましくは０．５未満のＱを有し、過減衰応答を生じ、これがフィルタＴの遅延の減少に役立つ。参照マイクロフォン９とエラーマイクロフォン８（図２）との間の経路は近接し非因果的（non-causal）とみなせ、したがって、ノイズ防止信号シーケンスの生成において、過度の遅延を許容しないため、これは望ましい。
【００２５】
図７は、代表的なフィルタＴの振幅応答、スピーカ６の応答Ｆの推定振幅、及び望ましい応答を生じるこれらの組み合わせを示す（上記のＡＮＣシステムにおける参照マイクロフォン９と、スピーカ６との間のＡＮＣ経路における）。関連する位相応答が図８に示される。Ｆ振幅応答は、図７に示されるように、低周波数においてロールオン（roll on）、又は傾斜であり得る。適応ＦＩＲフィルタ、特に４８ｋＨｚのサンプリング周波数において１２８タップのみを有するものは、この種類の振幅傾斜をモデル化することはできない。このようなＦＩＲフィルタ自体は、必要な伝達関数Ｆ-1（すなわち、周波数応答Ｆの逆数）を生じることができない場合がある。しかしながら、大きさの制限された適応ＦＩＲフィルタの前にフィルタＴを追加することにより、適応フィルタＷが、必要な伝達関数Ｔ．Ｆの逆数の生成に役立つことができる。図７は、Ｔ．Ｆと共に振幅の変化率を示しており、Ｆのみのときと比べて低周波における位相が低減しており、これにより適応フィルタＷにおける負荷が低減する。
【００２６】
図２に示される構成は、マイクロフォン信号の、アナログ−デジタル変換、サンプリング、デジタル−アナログ変換、及び前置増幅など、いくつかの他の音声に関する機能を実行し得る、音声コーダ／デコーダ集積回路ダイ（コーデックチップとも称される）内に実装されてもよい。他の実施形態では、図２の構成を、ミキシング、音響エコー消去、ノイズ抑圧、音声チャネル自動利得制御、圧伸及び伸張、及び等化などを含み得る、ダウンリンク又はアップリンク音声強調処理（モバイル双方向無線通信に適している）などの機能を含み得る、デジタル信号処理コーデック内に実装することができる。
【００２７】
上記のように、本発明の実施形態は、１つ以上のデータ処理コンポーネント（全体的に「プロセッサ」と本明細書でいう）が、フィルタリング、ミキシング、加算、反転、比較、及び意思決定を含む、上記のデジタル音声処理動作を実行するようにプログラムする命令が記憶された機械可読媒体（超小型電子技術によるメモリなど）とすることができる。他の実施形態では、これらの動作の一部は、結線論理回路（例えば、専用デジタルフィルタブロック）を含む特定のハードウェアコンポーネントにより実行されてもよい。それらの動作は、あるいは、プログラムされたデータ処理コンポーネント及び固定された結線回路（hardwired circuit）コンポーネントの任意の組み合わせにより実行されることがあり得る。
【００２８】
ある実施形態について説明し添付の図面に示してきたが、当然のことながら、このような実施形態は大まかな発明を単に例示するものであってそれを限定するものではなく、また、本発明は図示及び説明した特定の構成及び配置には限定されない。なぜならば、他の種々の変更が当業者に想起され得るからである。例えば、エラーマイクロフォン８は、スマートフォンのハウジングの側部又は後面上に位置してもよく、これはあるいは、スマートフォン、デスクトップコンピュータ、又は家庭用娯楽システムなどの、音声信号のローカルソースと接続された、有線又は無線ヘッドセットのハウジング内に位置してもよい。したがって、説明は、限定的ではなく例示的であるとみなされる。
【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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【国際調査報告】
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