(57)【要約】無線電話等のパーソナルオーディオデバイスは、エラーマイクロホン信号から反雑音信号を発生させ、反雑音信号をスピーカまたは他の変換器出力に投入し、周囲オーディオ音の消去を生じさせる。エラーマイクロホンはまた、スピーカに近接して提供され、雑音消去の有効性を示すエラー信号を提供する。ソースオーディオがエラー信号から除去され得るように、二次経路推定適応フィルタが、雑音消去回路から変換器を通した電気音響経路を推定するために使用される。二次経路推定が、ソースオーディオの存在および振幅に関係なく維持され得るように、雑音バーストが、断続的に投入され、二次経路推定適応フィルタが、制御される。
2015520869.tif 000002
【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、
オーディオ信号を再現するために前記筐体上に搭載された変換器であって、前記オーディオ信号は、聴取者への再生のためのソースオーディオと、前記変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を打ち消すための反雑音信号との両方を含む、変換器と、
前記変換器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、前記エラーマイクロホンは、前記変換器の音響出力と前記変換器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ための雑音ソースと、
エラー信号に従って、前記反雑音信号を発生させ、前記聴取者によって聞き取ら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、前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器フィルタとを実装し、前記処理回路は、雑音の断続的なバーストを前記雑音ソースから前記二次経路適応フィルタおよび前記変換器によって再現される前記オーディオ信号内に投入し、前記雑音の断続的なバーストの間、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にする、処理回路と
を備えている、パーソナルオーディオデバイス。
【請求項２】
前記処理回路は、所定の応答を用いて、前記エラー信号をフィルタ処理し、前記反雑音信号を発生させる、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３】
前記筐体上に搭載された基準マイクロホンをさらに備え、前記基準マイクロホンは、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し、前記処理回路は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記反雑音信号を前記フィルタ処理されたエラー信号と前記基準信号とから発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる、請求項２に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項４】
前記筐体上に搭載された基準マイクロホンをさらに備え、前記基準マイクロホンは、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し、前記処理回路は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記反雑音信号を前記基準信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる、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５】
前記処理回路は、前記反雑音信号を前記基準マイクロホン信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる応答を有する別の適応フィルタを実装し、前記処理回路は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記別の適応フィルタの応答を成形する、請求項４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、前記別の適応フィルタおよび前記二次経路適応フィルタの適応をさらに制御し、それによって、雑音の断続的なバーストが投入されている間、前記別の適応フィルタは、適応することを防止され、前記二次経路適応フィルタは、適応させられ、前記雑音の断続的なバーストが終了すると、前記別の適応フィルタは、適応することを可能にされる、請求項５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、前記別の適応フィルタおよび前記二次経路適応フィルタの適応をさらに制御し、それによって、前記雑音の断続的なバーストが終了すると、前記二次経路適応フィルタは、適応することを防止される、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項８】
前記処理回路は、前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が許容される閾値を超える変化率を有することを決定し、前記処理回路は、前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が前記許容される閾値を超える変化率を有することを検出することに応答して、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を前記雑音ソースから前記二次経路適応フィルタおよび前記変換器によって再現される前記オーディオ信号内に投入し、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にする、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項９】
前記処理回路は、前記処理回路が前記雑音の断続的なバーストを投入している間、前記別の適応フィルタの適応率を変更する、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１０】
前記処理回路は、前記処理回路が前記雑音の断続的なバーストを投入している間、前記別の適応フィルタの適応率を低減させる、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１１】
前記処理回路は、近接発話が前記パーソナルオーディオデバイスにおいて検出された後、所定の期間の間、前記別の適応フィルタの適応を断続的にのみ可能にする、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１２】
前記処理回路は、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にされてから所定の期間が経過したことを決定することに応答して、前記雑音の断続的なバーストうちの１つ以上を投入する、請求項６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１３】
前記処理回路は、前記ソースオーディオが、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にするために十分な振幅を有するかどうか検出し、前記所定の期間が経過したことを決定することは、前記ソースオーディオが、少なくとも前記所定の期間の間、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にするために十分な振幅を有していなかったことを示す、請求項１２に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１４】
前記処理回路は、前記ソースオーディオ内の遠隔呼出信号を検出し、前記処理回路は、前記遠隔呼出信号が完了したことを検出することに応答して、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、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１５】
前記処理回路は、呼出シーケンスの第１の遠隔呼出信号後のみ、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入し、呼出シーケンスの後続の遠隔呼出信号後は、前記雑音の断続的なバーストのいずれも投入しない、請求項１４に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１６】
前記処理回路は、前記ソースオーディオ内の遠隔呼出信号を検出し、前記処理回路は、前記遠隔呼出信号を検出することに応答して、前記遠隔呼出信号の間、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、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１７】
前記処理回路は、呼出シーケンスの第１の遠隔呼出信号を検出することに応答してのみ、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入し、呼出シーケンスの後続の遠隔呼出信号の間または後は、前記雑音の断続的なバーストのいずれも投入しない、請求項１６に記載のパーソナルオーディオデバイス。
【請求項１８】
前記処理回路は、前記パーソナルオーディオデバイスが参加している電話会話の間、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、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１９】
パーソナルオーディオデバイスによって周囲オーディオ音の影響を打ち消す方法であって、前記方法は、
エラー信号に従って、反雑音信号を適応的に発生させ、前記聴取者によって聞き取ら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、
前記組み合わせの結果を変換器に提供することと、
前記変換器の音響出力および前記周囲オーディオ音をエラーマイクロホンを用いて測定することと、
前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器とを実装することと、
雑音の断続的なバーストを雑音ソースから前記二次経路適応フィルタと前記変換器によって再現される前記オーディオ信号とに投入することと、
前記雑音の断続的なバーストの間、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にすることと
を含む、方法。
【請求項２０】
フィルタ処理することが、所定の応答を用いて、前記エラー信号をフィルタ処理し、前記反雑音信号を発生させる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
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ことと、
前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記反雑音信号を前記フィルタ処理されたエラー信号および前記基準信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させることと
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
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ことと、
前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記反雑音信号を前記基準信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させることと
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記反雑音信号を発生させることは、前記反雑音信号を前記基準マイクロホン信号から発生させる応答を有する別の適応フィルタによって行なわれ、前記方法は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記別の適応フィルタの応答を成形することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記別の適応フィルタおよび前記二次経路適応フィルタの適応を制御することをさらに含み、それによって、雑音の断続的なバーストが投入されている間、前記別の適応フィルタは、適応することを防止され、前記二次経路適応フィルタは、適応させられ、前記雑音の断続的なバーストが終了すると、前記別の適応フィルタは、適応することを可能にされる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記制御することは、前記別の適応フィルタおよび前記二次経路適応フィルタの適応を制御し、それによって、雑音の断続的なバーストが投入されている間、前記別の適応フィルタは、適応することを防止され、前記二次経路適応フィルタは、適応させられ、前記雑音の断続的なバーストが終了すると、前記別の適応フィルタは、適応することを可能にされ、前記二次経路適応フィルタは、適用することを防止される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が許容される閾値を超える変化率を有することを決定することと、
前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を前記雑音ソースから前記二次経路適応フィルタと前記変換器によって再現されるオーディオ信号とに投入することと、
前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が前記許容される閾値を超える変化率を有することを検出することと、
前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が前記許容される閾値を超える変化率を有することを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にすることと
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記投入の間、前記別の適応フィルタの適応率を変更することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記投入の間、前記別の適応フィルタの適応率を低減させることをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２９】
前記可能にすることは、近接発話が前記パーソナルオーディオデバイスにおいて検出された後、所定の期間の間、前記別の適応フィルタの適応を断続的にのみ可能にする、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記投入することは、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にされてから所定の期間が経過したことを決定することに応答して、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
前記ソースオーディオが、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にするために十分な振幅を有するかどうかを検出することをさらに含み、前記所定の期間が経過したことを決定することは、前記ソースオーディオが、少なくとも前記所定の期間の間、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にするために十分な振幅を有していなかったことを示す、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ソースオーディオ内の遠隔呼出信号を検出することをさらに含み、前記投入することは、前記遠隔呼出信号が完了したことを検出することに応答して、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項１９に記載の方法。
【請求項３３】
前記投入することは、呼出シーケンスの第１の遠隔呼出信号後のみ、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入し、呼出シーケンスの後続の遠隔呼出信号後は、前記雑音の断続的なバーストのいずれも投入しない、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ソースオーディオ内の遠隔呼出信号を検出することをさらに含み、前記投入することは、前記遠隔呼出信号を検出することに応答して、前記遠隔呼出信号の間、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項１９に記載の方法。
【請求項３５】
前記投入することは、呼出シーケンスの第１の遠隔呼出信号を検出することに応答してのみ、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入し、呼出シーケンスの後続の遠隔呼出信号の間または後、前記雑音の断続的なバーストのいずれも投入しない、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記投入することは、前記パーソナルオーディオデバイスが参加している電話会話の間、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項１９に記載の方法。
【請求項３７】
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、
出力信号を出力変換器に提供するための出力であって、前記出力信号は、聴取者への再生のためのソースオーディオと前記変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を打ち消すための反雑音信号との両方を含む、出力と、
前記変換器の音響出力と前記変換器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雑音ソースと、
エラー信号に従って、前記反雑音信号を適応的に発生させ、前記聴取者によって聞き取ら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、前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器フィルタとを実装し、前記処理回路は、雑音の断続的なバーストを前記雑音ソースから前記二次経路適応フィルタと前記変換器によって再現されるオーディオ信号とに投入し、前記二次経路適応フィルタが、前記雑音の断続的なバーストの間、適応することを可能にする、処理回路と
を備えている、集積回路。
【請求項３８】
前記処理回路は、所定の応答を用いて、前記エラー信号をフィルタ処理し、前記反雑音信号を発生させる、請求項３７に記載の集積回路。
【請求項３９】
前記筐体上に搭載された基準マイクロホンをさらに備え、前記基準マイクロホンは、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し、前記処理回路は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記反雑音信号を前記フィルタ処理されたエラー信号および前記基準信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる、請求項３８に記載の集積回路。
【請求項４０】
前記筐体上に搭載された基準マイクロホンをさらに備え、前記基準マイクロホンは、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し、前記処理回路は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記反雑音信号を前記基準信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる、請求項３７に記載の集積回路。
【請求項４１】
前記処理回路は、前記反雑音信号を前記基準マイクロホン信号から発生させ、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる応答を有する別の適応フィルタを実装し、前記処理回路は、前記エラー信号および前記基準マイクロホン信号に従って、前記別の適応フィルタの応答を成形する、請求項４０に記載の集積回路。
【請求項４２】
前記処理回路は、前記別の適応フィルタおよび前記二次経路適応フィルタの適応をさらに制御し、それによって、雑音の断続的なバーストが投入されている間、前記別の適応フィルタは、適応することを防止され、前記二次経路適応フィルタは、適応させられ、前記雑音の断続的なバーストが終了すると、前記別の適応フィルタは、適応することを可能にされる、請求項４１に記載の集積回路。
【請求項４３】
前記処理回路は、前記別の適応フィルタおよび前記二次経路適応フィルタの適応をさらに制御し、それによって、前記雑音の断続的なバーストが終了すると、前記二次経路適応フィルタは、適応することを防止される、請求項４２に記載の集積回路。
【請求項４４】
前記処理回路は、前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が許容される閾値を超える変化率を有することを決定し、前記処理回路は、前記別の適応フィルタの１つ以上の係数が前記許容される閾値を超える変化率を有することを検出することに応答して、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を前記雑音ソースから前記二次経路適応フィルタと前記変換器によって再現されるオーディオ信号とに投入し、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にする、請求項４２に記載の集積回路。
【請求項４５】
前記処理回路は、前記処理回路が前記雑音の断続的なバーストを投入している間、前記別の適応フィルタの適応率を変更する、請求項４２に記載の集積回路。
【請求項４６】
前記処理回路は、前記処理回路が前記雑音の断続的なバーストを投入している間、前記別の適応フィルタの適応率を低減させる、請求項４２に記載の集積回路。
【請求項４７】
前記処理回路は、近接発話が前記パーソナルオーディオデバイスにおいて検出された後、所定の期間の間、前記別の適応フィルタの適応を断続的にのみ可能にする、請求項４２に記載の集積回路。
【請求項４８】
前記処理回路は、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にされてから所定の期間が経過したことを決定することに応答して、前記雑音の断続的なバーストうちの１つ以上を投入する、請求項４２に記載の集積回路。
【請求項４９】
前記処理回路は、前記ソースオーディオが、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にするために十分な振幅を有するかどうか検出し、前記所定の期間が経過したことを決定することは、前記ソースオーディオが、少なくとも前記所定の期間の間、前記二次経路適応フィルタが適応することを可能にするために十分な振幅を有していなかったことを示す、請求項４８に記載の集積回路。
【請求項５０】
前記処理回路は、前記ソースオーディオ内の遠隔呼出信号を検出し、前記処理回路は、前記遠隔呼出信号が完了したことを検出することに応答して、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項３７に記載の集積回路。
【請求項５１】
前記処理回路は、呼出シーケンスの第１の遠隔呼出信号後のみ、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入し、呼出シーケンスの後続の遠隔呼出信号後は、前記雑音の断続的なバーストのいずれも投入しない、請求項５０に記載の集積回路。
【請求項５２】
前記処理回路は、前記ソースオーディオ内の遠隔呼出信号を検出し、前記処理回路は、前記遠隔呼出信号を検出することに応答して、前記遠隔呼出信号の間、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項３７に記載の集積回路。
【請求項５３】
前記処理回路は、呼出シーケンスの第１の遠隔呼出信号を検出することに応答してのみ、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入し、呼出シーケンスの後続の遠隔呼出信号の間または後は、前記雑音の断続的なバーストのいずれも投入しない、請求項５２に記載の集積回路。
【請求項５４】
前記処理回路は、前記パーソナルオーディオデバイスが参加している電話会話の間、前記雑音の断続的なバーストのうちの１つ以上を投入する、請求項３７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、投入された雑音バーストを使用して、二次経路推定の適応を提供する、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／セルラー電話、コードレス電話等の無線電話、およびＭＰ３プレーヤ等の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、マイクロホンを使用して、周囲音響事象を測定し、次いで、信号処理を使用して、反雑音信号をデバイスの出力に挿入し、周囲音響事象を消去して、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、変換器におけるデバイスの変換器出力を測定し、雑音消去の有効性を決定することによって、改良されることができる。雑音消去信号が、理想的には、変換器の場所における周囲雑音によって消去されるので、変換器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、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または電話のいずれかにおける再生オーディオ）である。ソースオーディオをエラーマイクロホン信号から除去するために、変換器からエラーマイクロホンを通した二次経路が、推定され、ソースオーディオをフィルタ処理するために使用され、エラーマイクロホン信号からの減算のために、位相および振幅を補正することができる。しかしながら、ソースオーディオが不在のとき、二次経路推定は、典型的には、更新されることができない。さらに、電話会話の開始時、十分な振幅のソースオーディオが、すぐ利用可能となり得るとき、またはそうではないとき、二次経路は、ソースオーディオが二次経路適応フィルタを訓練するために利用可能であった前回の二次経路と異なる応答を有し得る。
【０００４】
したがって、変換器の出力を測定するための二次経路推定を使用して、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、二次経路推定を適応することができる、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】
ソースオーディオが存在するかどうかにかかわらず適応されることができる、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、パーソナルオーディオデバイス、動作方法、および集積回路において達成される。
【０００６】
パーソナルオーディオデバイスは、聴取者に提供するためのソースオーディオと、変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を打ち消す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ために、筐体上に搭載された変換器を伴う筐体を含む。エラーマイクロホンは、筐体上に搭載され、変換器出力および周囲オーディオ音を示すエラーマイクロホン信号を提供する。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消去を生じさせるように、反雑音信号をエラーマイクロホン信号から適応的に発生させるために、筐体内に適応雑音消去（ＡＮＣ）処理回路を含む。処理回路は、処理回路の出力から変換器を通した電気音響経路を補償するための二次経路適応フィルタの適応を制御する。ＡＮＣ処理回路は、雑音バーストを投入し、二次経路適応フィルタが、二次経路を適切にモデル化するために、雑音バーストの間、適応されることを可能にする。
【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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、例示的無線電話１０の例証である。
【図２】図２は、無線電話１０内の回路のブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０内に含まれ得る、信号処理回路および機能ブロックの一実施例を描写する、ブロック図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０内に含まれ得る、信号処理回路および機能ブロックの別の実施例を描写する、ブロック図である。
【図４】図４−６は、種々の実装による、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０の動作を図示する、信号波形図である。
【図５】図４−６は、種々の実装による、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０の動作を図示する、信号波形図である。
【図６】図４−６は、種々の実装による、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０のＡＮＣ回路３０の動作を図示する、信号波形図である。
【図７】図７は、ＣＯＤＥＣ集積回路２０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】
本発明は、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包含する。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、周囲音響事象を消去するためにスピーカ（または、他の変換器）出力に投入される。信号を発生させる、適応雑音消去（ＡＮＣ）回路を含む。基準マイクロホンは、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は、変換器における周囲オーディオおよび変換器出力を測定し、したがって、雑音消去の有効性の指標を与えるために含まれる。二次経路推定適応フィルタは、エラー信号を発生させるために、再生オーディオをエラーマイクロホン信号から除去するために使用される。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るオーディオ信号（例えば、電話会話の間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適応し続けることが不可能である場合がある。さらに、電話会話の開始時、ダウンリンクオーディオが不在であり得るだけではなく、任意の前の二次経路モデルが、ユーザの耳に対する無線電話の異なる位置のため、不正確である場合がある。したがって、本発明は、ユーザが気付かない様式において、投入された雑音バーストを使用して、二次経路推定適応フィルタが、適応し続けるために十分なエネルギーを提供する。
【００１０】
図１は、ヒトの耳５に近接する例示的無線電話１０を示す。図示される無線電話１０は、本明細書で図示される技法が採用され得るデバイスの実施例であるが、図示される無線電話１０内または後続例証に描写される回路内で具現化される要素または構成が全て、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、無線電話１０によって受信される呼出音、記憶されたオーディオプログラム材料、近端発話、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等の他のローカルオーディオ事象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標とともに、無線電話１０によって受信される遠隔発話を再現するスピーカＳＰＫＲ等の変換器を含む。近接発話マイクロホンＮＳは、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ために提供される。
【００１１】
無線電話１０は、反雑音信号をスピーカＳＰＫＲに投入し、スピーカＳＰＫＲによって再現される遠隔発話および他のオーディオの明瞭度を改善する、適応雑音消去（ＡＮＣ）回路および特徴を含む。基準マイクロホンＲは、周囲音響環境を測定するために提供され、近端発話が、基準マイクロホンＲによって生成される信号内で最小化されるように、ユーザの口の典型的位置から離れて位置付けられる。第３のマイクロホンである、エラーマイクロホンＥは、無線電話１０が、耳５に近接近するとき、耳５に近接するスピーカＳＰＫＲによって再現されるオーディオと組み合わされた周囲オーディオの評価基準を提供することによって、ＡＮＣ動作をさらに改善するために提供される。無線電話１０内の例示的回路１４は、基準マイクロホンＲ、近接発話マイクロホンＮＳ、およびエラーマイクロホンＥから信号を受信し、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接続するオーディオＣＯＤＥＣ集積回路２０を含む。本発明の他の実施形態では、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得る。
【００１２】
一般に、本明細書に開示されるＡＮＣ技法は、基準マイクロホンＲに衝突する周囲音響事象（スピーカＳＰＫＲの出力および／または近端発話ではなく）を測定し、また、エラーマイクロホンＥに衝突する同一の周囲音響事象を測定する。図示される無線電話１０のＡＮＣ処理回路は、基準マイクロホンＲの出力から発生される反雑音信号を適応し、エラーマイクロホンＥに存在する周囲音響事象の振幅を最小化する特性を有する。音響経路Ｐ（ｚ）は、基準マイクロホンＲからエラーマイクロホンＥに延びるので、ＡＮＣ回路は、本質的に、電気−音響経路Ｓ（ｚ）の影響を除去した音響経路Ｐ（ｚ）を推定している。電気−音響経路Ｓ（ｚ）は、ＣＯＤＥＣ  ＩＣ２０のオーディオ出力回路の応答と、特定の音響環境内におけるスピーカＳＰＫＲとエラーマイクロホンＥとの間の結合を含む、スピーカＳＰＫＲの音響／電気伝達関数とを表す。Ｓ（ｚ）は、無線電話１０が耳５にしっかりと押し付けられていないとき、耳５の近接性および構造と、無線電話１０に近接し得る他の物理的物体およびヒト頭部構造とによって影響される。図示される無線電話１０は、第３の近接発話マイクロホンＮＳを伴う、２つのマイクロホンＡＮＣシステムを含むが、別個のエラーおよび基準マイクロホンを含まない、他のシステムも、前述の技法を実装することができる。代替として、発話マイクロホンＮＳが、前述のシステム内において、基準マイクロホンＲの機能を果たすために使用されることができる。最後に、オーディオ再生のためだけに設計されたパーソナルオーディオデバイスでは、近接発話マイクロホンＮＳは、概して、含まれず、以下にさらに詳細に説明される、回路内の近接発話信号経路は、省略されることができる。
【００１３】
次に、図２を参照すると、無線電話１０内の回路が、ブロック図に示される。ＣＯＤＥＣ集積回路２０は、基準マイクロホン信号を受信し、基準マイクロホン信号のデジタル表現ｒｅｆを生成するためのアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）２１Ａ、エラーマイクロホン信号を受信し、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、および近接発話マイクロホン信号を受信し、および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を含む。ＣＯＤＥＣ  ＩＣ２０は、増幅器Ａ１からスピーカＳＰＫＲを駆動させるための出力を発生させ、増幅器Ａ１は、結合器２６の出力を受信するデジタル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）２３の出力を増幅する。結合器２６は、内部オーディオソース２４からのオーディオ信号ｉａ、ＡＮＣ回路３０によって発生される反雑音信号ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅ（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、結合器２６によって減算される、）、近接発話信号ｎｓの一部を組み合わせ、それによって、無線電話１０のユーザは、無線周波数（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、自身の音声を聞き取る。本発明のある実施形態によると、ダウンリンク発話ｄｓが、ＡＮＣ回路３０に提供され、ダウンリンク発話ｄｓは、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）の代わりに、またはそれと組み合わせて、雑音バーストを断続的に投入する。ダウンリンク発話ｄｓ、内部オーディオｉａ、および雑音（または、代替信号として適用される場合、ソースオーディオ／雑音）は、信号（ｄｓ＋ｉａ＋雑音）が、ＡＮＣ回路３０内の二次経路適応フィルタを伴う音響経路Ｓ（ｚ）を推定するために常時存在するように、結合器２６に提供される。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。
【００１４】
図３Ａは、図２のＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得る、ＡＮＣ回路３０Ａの詳細の一実施例を示す。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の結合器２６によって例示されるように、反雑音信号と変換器によって再現されるオーディオを組み合わせる出力結合器に提供される反雑音信号ａｎｔｉ−ｎｏｉｓｅを発生させる。適応フィルタ３２の係数は、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、適応フィルタ３２の応答は、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化する。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）の応答の推定のコピーによって成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）の応答の推定のコピーである、応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）で変換し、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の成分を除去した後に、エラーマイクロホン信号ｅｒｒを最小化することによって、適応フィルタ３２は、Ｐ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の所望の応答に適応する。エラーマイクロホン信号ｅｒｒに加え、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として、フィルタ応答ＳＥ（ｚ）（応答ＳＥＣＯＰＹ（ｚ）は、そのコピーである）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の（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）量を含む。ソースオーディオの逆の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）の応答の推定で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の逆の（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）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、エラーマイクロホン信号ｅｒｒにおいて再現される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の予期されるバージョンに一致するはずである。なぜなら、Ｓ（ｚ）の電気および音響経路は、エラーマイクロホンＥに到達するために、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によって辿られる経路であるからである。フィルタ３４Ｂは、それ自体は、適応フィルタではないが、フィルタ３４Ｂは、フィルタ３４Ｂの応答が適応フィルタ３４Ａの適応を追跡するように、適応フィルタ３４Ａの応答に一致するように同調される調節可能な応答を有する。
【００１５】
前述を実装するために、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、それは、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）と、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ように適応フィルタ３４Ａによってフィルタ処理された、前述の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を結合器３６によって除去した後のエラーマイクロホン信号ｅｒｒとを処理する。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の内容を含む、エラー信号ｅを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から発生させ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および内部オーディオｉａが両方とも不在である場合、例えば、電話呼の開始時、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していないであろう。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、発話存在信号（そのような信号がダウンリンクオーディオ信号ｄｓのデジタルソースから利用可能である場合）、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によって置換され得る。セレクタ３８は、アサートされると雑音発生器３７の出力を選択する、制御回路３９から提供される制御信号ｂｕｒｓｔに従って、ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）と雑音発生器３７の出力との間を選択するために、二次経路適応フィルタ３４ＡおよびＳＥ係数制御ブロック３３への入力において提供される。制御信号ｂｕｒｓｔのアサートは、ＡＮＣ回路３０が、雑音発生器３７の出力を使用して、音響経路Ｓ（ｚ）を推定することを可能にする。雑音バーストは、それによって、制御回路３９が一時的に雑音発生器の出力を選択すると、二次経路適応フィルタ３４Ａに投入される。代替として、セレクタ３８は、雑音バーストをソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）に追加する、結合器と置換されることができる。
【００１６】
制御回路３９は、遠隔呼出信号がダウンリンクオーディオ信号ｄｓ内に存在するときを示すＲｉｎｇインジケータと、全体的ソースオーディオ（ｄｓ＋ｉａ）のレベルが閾値を上回るときのＬｅｖｅｌ指標とを含む入力をソースオーディオ検出器３５から受信する。制御回路３９はまた、安定性指標ｓｔａｂｌｅをＷ係数制御３１から受信し、安定性指標ｓｔａｂｌｅは、概して、Δ（Σ｜Ｗｋ（ｚ））｜／Δｔが閾値を上回るとき、アサート解除するが、代替として、安定性指標ｓｔａｂｌｅは、適応フィルタ３２の応答を決定する、Ｗ（ｚ）係数の全てより少ないものに基づき得る。安定性指標ｓｔａｂｌｅは、いくつかの実装において、制御回路３９によって使用され、雑音バーストの投入と、ＳＥ係数制御ブロック３３およびＷ係数制御ブロック３１によって発生される係数の結果として生じる更新とをトリガする。制御回路３９は、雑音バーストを投入すべきときを決定するために、種々のアルゴリズムを実装し得る。さらに、制御回路３９は、Ｗ係数制御３１の適応を制御するための制御信号ｈａｌｔＷを発生させ、ＳＥ係数制御３３の適応を制御するための制御信号ｈａｌｔＳＥを発生させる。雑音バーストの投入ならびに応答Ｗ（ｚ）および二次経路推定ＳＥ（ｚ）の適応のシーケンス化のための例示的アルゴリズムは、図４−６を参照して、以下にさらに詳細に論じられる。
【００１７】
図３Ｂは、図２のＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得る、代替ＡＮＣ回路３０Ｂの詳細の別の実施例を示す。ＡＮＣ回路３０Ｂは、図３ＡのＡＮＣ回路３０Ａに類似し、したがって、ＡＮＣ回路３０ＢとＡＮＣ回路３０Ａとの間の差異のみ、以下に論じられる。例証では、図３ＡのＡＮＣ回路３０Ａ内に存在する構成要素は全て、随意に、存在するが、随意の構成要素および信号（破線ブロックおよび線に示される）が、除去される場合、結果は、反雑音信号が、フィルタ３２Ａを使用して、所定の応答ＦＢ（ｚ）を用いてエラー信号ｅをフィルタ処理することによって提供されるフィードバック雑音消去システムとなる。結合器３６Ａは、前述のような純粋なフィードバック実装のために必要とされないが、別の代替は、ＡＮＣ回路３０Ａに示される構成要素および信号の全てを提供し、フィルタ３２Ａによって発生される反雑音信号と、適応フィルタ３２によって発生される反雑音信号を組み合わせるものであり、これは、フィルタ３２Ａの存在に起因する図３ＡのＡＮＣ回路３０Ａの実装におけるものと異なる応答に適応するであろう。
【００１８】
図４に示される実施例では、二次経路適応フィルタ適応は、時間ｔ０、ｔ３、およびｔ４において、遠隔呼出音が、ダウンリンクオーディオｄ内に検出されると、制御信号ｈａｌｔＳＥをアサートすることによって、停止させられる。雑音バーストが、トリガされ（第１の呼出音が終了直後の時間ｔ１における信号Ｎｏｉｓｅによって表される）、制御信号ｈａｌｔＳＥが、アサート解除され、図３ＡのＳＥ係数制御３３（または同様に、図３ＢのＳＥ係数制御３３）が二次経路推定ＳＥ（ｚ）を更新することを可能にする。次いで、雑音バーストが完了後、制御信号ｈａｌｔＳＥは、再び、アサートされ、制御信号ｈａｌｔＷは、所定の期間の間、アサート解除され、応答Ｗ（ｚ）が、周囲音響環境に適応することを可能にする。制御信号ｈａｌｔＳＥはまた、レベル指標Ｌｅｖｅｌと呼出指標Ｒｉｎｇの逆数との論理積を表す、制御信号Ｌｅｖｅｌ＆／Ｒｉｎｇの状態（ダウンリンク発話が、二次経路推定に適切に適応するために十分な振幅に存在することを示す）に反映されるように、発話が、時間ｔ５およびｔ７において、ダウンリンクオーディオｄにおいて検出されると、アサート解除される。制御信号ｈａｌｔＷはまた、二次経路推定が更新されると、応答Ｗ（ｚ）が、再び、適応可能にされるように、時間ｔ６およびｔ８においてアサート解除される。
【００１９】
図４の実施例の代替である、図５に示される実施例では、図４の実施例におけるものと同じダウンリンクオーディオｄ波形の場合、二次経路適応フィルタ適応は、第１の遠隔呼出音に対して停止されないが、時間ｔ３およびｔ４において、後続の遠隔呼出音が、ダウンリンクオーディオｄ内に検出されると、制御信号ｈａｌｔＳＥをアサートすることによって停止させられる。雑音バーストは、第１の呼出音が検出された直後の時間ｔ０において、信号Ｎｏｉｓｅによって表される第１の呼出音の間、トリガされる。制御信号ｈａｌｔＳＥは、雑音バーストが終了した後にアサートされ、それは、呼出音の終了の検出に応答して行なわれ得るか、または雑音バーストの開始から所定の期間が経過した後、行われ得る。次いで、図４の実施例におけるように、雑音バーストが完了した後、制御信号ｈａｌｔＳＥは、再び、アサートされ、制御信号ｈａｌｔＷは、所定の期間の間、アサート解除され、応答Ｗ（ｚ）が、周囲音響環境に適応することを可能にする。制御信号ｈａｌｔＳＥはまた、図４の実施例におけるように、発話が、時間ｔ５およびｔ７において、ダウンリンクオーディオｄにおいて検出されると、アサート解除される。
【００２０】
図６は、図４または図５の実施例と組み合わせて使用され得る、技法を図示する。時間ｔ９、ｔ１１およびｔ１３において、発話が、ダウンリンクオーディオｄにおいて検出され、制御信号ｈａｌｔＳＥが、アサート解除され、二次経路推定ＳＥ（ｚ）を更新する。制御信号ｈａｌｔＷは、制御信号ｈａｌｔＳＥがアサートされた後の合間において、応答Ｗ（ｚ）を更新するために、アサート解除される。無線電話１０が参加している電話会話の間、所定の期間ＴＤ（その間、二次経路推定を適応するためのダウンリンク信号ｄ内のダウンリンク発話が存在せず、かつ図５に図示される方法において行なわれるような雑音バーストをマスクすべき呼出音も存在しない）が経過した後、雑音バーストが、時間ｔ１５において投入され、制御信号ｈａｌｔＳＥが、二次経路推定の更新を強行するためにアサート解除される。時間ｔ１６において、制御信号ｈａｌｔＳＥは、再び、アサートされ、制御信号ｈａｌｔＷは、一時的に、アサート解除され、応答Ｗ（ｚ）を更新する。
【００２１】
次に、図７を参照すると、図３Ａまたは図３Ｂに描写されるようなＡＮＣ技法を実装し、図２のＣＯＤＥＣ集積回路２０内に実装され得るような処理回路４０を有するためのＡＮＣシステムのブロック図が、示される。処理回路４０は、前述のＡＮＣ技法の一部または全部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４４に結合されるプロセッサコア４２を含む。随意に、専用デジタル信号処理（ＤＳＰ）論理４６が、処理回路４０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、全部を実装するために提供され得る。処理回路４０はまた、基準マイクロホンＲ、エラーマイクロホンＥ、および近接発話マイクロホンＮＳから入力を受信するために、それぞれ、ＡＤＣ２１Ａ−２１Ｃを含む。ＤＡＣ２３Ａおよび増幅器Ａ１もまた、前述のような反雑音を含む変換器出力信号を提供するために、処理回路４０によって提供される。
【００２２】
本発明は、特に、その好ましい実施形態を参照して図示および説明されたが、前述ならびに形態および詳細における他の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に行なわれ得ることは、当業者によって理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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