(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生オーディオ信号を処理する方法であって、前記方法は、オーディオ信号を処理するように構成されたデバイス内で、
感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生し、
等化オーディオ信号を生成するために、前記雑音推定値からの情報に基づいて、前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストし、
感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生し、
オーディオ出力信号を生成するために、前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成することを実行し、
ユーザの頭につけられ、前記ユーザの耳に向けられたラウドスピーカを介して、前記オーディオ出力信号に基づく音響信号を生成することを備える、方法。
【請求項２】
前記再生オーディオ信号が、受信した電話呼び出しにおける遠端スピーカの音声を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、前記再生オーディオ信号のレベルと、前記等化オーディオ信号のレベルとのうちの少なくとも１つに基づいて、前記オーディオ出力信号中の前記アンチノイズ信号のレベルを変化させることを備える、請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記感知雑音基準信号が、前記ユーザの耳のほうへ向けられたマイクロフォンによって生成された信号に基づく、請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記感知マルチチャネルオーディオ信号の各チャネルが、前記ユーザの耳から遠ざけられた複数のマイクロフォンのうちの対応する１つによって生成された信号に基づく、請求項１乃至請求項４いずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記アンチノイズ信号を発生することが、前記アンチノイズ信号を生成するために、前記感知雑音基準信号に対してフィルタ処理演算を実行することを備え、
前記方法が、感知マルチチャネルオーディオ信号からの情報に基づいて、フィルタ処理演算の利得とカットオフ周波数とのうちの少なくとも１つを変化させることを備える、請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記再生オーディオ信号が、ワイヤレス送信チャネルを介して前記ユーザの耳で受信された符号化オーディオ信号に基づく、請求項１乃至請求項６いずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記雑音推定値を発生することが、前記感知マルチチャネルオーディオ信号に対して指向性選択処理演算を実行することを備える、請求項１乃至請求項７いずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関して前記ブーストすることが、
前記雑音推定値からの前記情報に基づいて、利得係数の値を計算することと、
フィルタステージのカスケードを使用して前記再生オーディオ信号をフィルタ処理することと
を備え、
前記再生オーディオ信号を前記フィルタ処理することが、前記カスケードの異なるフィルタステージの利得応答に対して前記カスケードのフィルタステージの利得応答を変化させるために、前記利得係数の前記計算値を使用することを備える、請求項１乃至請求項８いずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、請求項１乃至請求項９いずれか１項に従う方法を実行させる機械実行可能命令を記憶する有形構造を有するコンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
再生オーディオ信号を処理するように構成された装置であって、前記装置が、
感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生するための手段と、
等化オーディオ信号を生成するために、前記雑音推定値からの情報に基づいて、前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするための手段と、
感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生するための手段と、
オーディオ出力信号を生成するために、前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成するための手段と、
ユーザの頭につけられ、前記ユーザの耳に向けられ、前記オーディオ出力信号に基づく音響信号を生成するようにアレンジされたラウドスピーカと
を備える、装置。
【請求項１２】
前記装置が、アンチノイズ信号を発生するための前記手段と、合成するための前記手段とのうちの少なくとも１つに、前記再生オーディオ信号のレベルと、前記等化オーディオ信号のレベルとのうちの少なくとも１つに基づいて、前記アンチノイズ信号のレベルを変化させる制御信号を発生するための手段を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置が、前記ユーザの耳のほうへ向けられたマイクロフォンを含み、
前記感知雑音基準信号が、前記マイクロフォンによって生成された信号に基づく、請求項１１及び請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置が、前記ユーザの耳から遠ざけられたマイクロフォンのアレイを含み、
前記感知マルチチャネルオーディオ信号の各チャネルが、前記アレイの前記マイクロフォンのうちの対応する１つによって生成された信号に基づく、請求項１１乃至請求項１３いずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記雑音推定値を発生するための手段が、前記感知マルチチャネルオーディオ信号に対して指向性選択処理演算を実行するように構成された、請求項１１乃至請求項１４いずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記雑音推定値を発生するための手段が、空間選択フィルタであり、
前記ブーストするための手段が等化器であり
前記アンチノイズ信号を発生するための手段が、アクティブ雑音消去フィルタであり、
前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成するための手段が、オーディオ出力ステージである、請求項１１乃至請求項１５いずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記感知マルチチャネルオーディオ信号の音声アクティビティを検出するための手段と、
前記検出に応答して、前記オーディオ出力信号におけるアンチノイズ信号のレベルを変化する手段と
を具備する請求項１１乃至請求項１６いずれか１項に記載の装置。
【請求項１８】
前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするための手段は、
前記雑音推定値からの前記情報に基づいて、利得係数の値を計算する手段と、
フィルタステージのカスケードを使用して前記再生オーディオ信号をフィルタ処理する手段とを具備し、
前記再生オーディオ信号をフィルタ処理する手段は、前記カスケードの異なるフィルタステージの利得応答に対して前記カスケードのフィルタステージの利得応答を変化させるために、前記利得係数の前記計算値を使用する手段を具備する請求項１１乃至請求項１７いずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記方法が、
前記感知マルチチャネル信号のチャネル間の位相差と、前記感知マルチチャネル信号のチャネルのエネルギー間の比との少なくとも１つに基づいて、前記感知マルチチャネルオーディオ信号中の音声アクティビティを検出することと、
前記検出することに応答して、前記オーディオ出力信号中の前記アンチノイズ信号及び他の等価オーディオ信号に対する前記等価オーディオ信号の少なくとも１つのレベルを変化させることとを備える、請求項１乃至９いずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記音声アクティビティを検出することは、異なる周波数での前記感知マルチチャネル信号のチャネル間での位相差のコヒーレンシに基づき、
前記アンチノイズ信号及び他の等価オーディオ信号に対する前記等価オーディオ信号の少なくとも１つのレベルを変化させることは、前記音声アクティビティを検出することに応答して、前記アンチノイズ信号のレベルを変化させることを含む、請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
米国特許法第１１９条に基づく優先権の主張
本特許出願は、本出願の譲受人に譲渡され、２００９年４月２３日に出願された「Method to Control ANC Enablement」と題する米国仮特許出願第６１／１７２，０４７号の優先権を主張する。本特許出願はまた、本出願の譲受人に譲渡され、２００９年１２月２日に出願された「Systems, methods, apparatus, and computer-readable media for automatic control of active noise cancellation」と題する米国仮特許出願第６１／２６５，９４３号の優先権を主張する。本特許出願はまた、本出願の譲受人に譲渡され、２０１０年１月２０日に出願された「Systems, methods, apparatus, and computer-readable media for automatic control of active noise cancellation」と題する米国仮特許出願第６１／２９６，７２９号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、可聴周波数信号の処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
アクティブ雑音消去（ＡＮＣ、アクティブ雑音低減とも呼ばれる）は、「反位相」または「アンチノイズ」波形とも呼ばれる、（たとえば、同じレベルおよび反転位相を有する）雑音波の逆の形である波形を生成することによって周囲音響雑音をアクティブに低減する技術である。ＡＮＣシステムは、概して、１つまたは複数のマイクロフォンを使用して外部雑音基準信号をピックアップし、その雑音基準信号からアンチノイズ波形を発生し、１つまたは複数のラウドスピーカーを通してアンチノイズ波形を再生する。このアンチノイズ波形は、元の雑音波と弱め合うように干渉して、ユーザの耳に到達する雑音のレベルを低減する。
【０００４】
ＡＮＣシステムは、ユーザの耳を囲むシェル、またはユーザの耳道に挿入されるイヤーバッドを含み得る。ＡＮＣを実行するデバイスは、一般に、ユーザの耳を囲む（たとえば、密閉型イヤーヘッドフォン）か、またはユーザの耳道内に嵌合するイヤーバッド（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ヘッドセットなどのワイヤレスヘッドセット）を含む。通信アプリケーション用のヘッドフォンでは、機器はマイクロフォンとラウドスピーカーとを含み得、マイクロフォンは、送信のためのユーザのボイスをキャプチャするために使用され、ラウドスピーカーは、受信信号を再生するために使用される。そのような場合、マイクロフォンはブーム上に取り付けられ得、ラウドスピーカーはイヤーカップまたはイヤプラグ中に取り付けられ得る。
【０００５】
アクティブ雑音消去技法は、周囲環境からの音響雑音を低減するために、ヘッドフォンなどの音声再生デバイス、およびセルラー電話などのパーソナル通信デバイスに適用され得る。そのような適用例では、ＡＮＣ技法の使用は、音楽および遠端ボイスなどの有用な音響信号を配信しながら、耳に到達する背景雑音のレベルを（たとえば、最高２０デシベルだけ）低減し得る。
【発明の概要】
【０００６】
一般的構成による、再生オーディオ信号を処理する方法は、感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生することを含む。本方法はまた、等化オーディオ信号を生成するために、雑音推定値からの情報に基づいて、再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストすることを含む。本方法はまた、感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生することと、オーディオ出力信号を生成するために、等化オーディオ信号とアンチノイズ信号とを合成することとを含む。そのような方法は、オーディオ信号を処理するように構成されたデバイス内で実行され得る。
【０００７】
一般的構成によるコンピュータ可読媒体は、少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、少なくとも１つのプロセッサにそのような方法を実行させる機械実行可能命令を記憶する有形機能を有する。
【０００８】
一般的構成による、再生オーディオ信号を処理するように構成された装置は、感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生するための手段を含む。本装置はまた、等化オーディオ信号を生成するために、雑音推定値からの情報に基づいて、再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするための手段を含む。本装置はまた、感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生するための手段と、オーディオ出力信号を生成するために、等化オーディオ信号とアンチノイズ信号とを合成するための手段とを含む。
【０００９】
一般的構成による、再生オーディオ信号を処理するように構成された装置は、感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生するように構成された空間選択フィルタを含む。本装置はまた、等化オーディオ信号を生成するために、雑音推定値からの情報に基づいて、再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするように構成された等化器を含む。本装置はまた、感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生するように構成されたアクティブ雑音消去フィルタと、オーディオ出力信号を生成するために、等化オーディオ信号とアンチノイズ信号とを合成するように構成されたオーディオ出力ステージとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】一般的構成による装置Ａ１００のブロック図。
【図１Ｂ】装置Ａ１００の実装形態Ａ２００のブロック図。
【図２Ａ】イヤーカップＥＣ１０の断面図。
【図２Ｂ】イヤーカップＥＣ１０の実装形態ＥＣ２０の断面図。
【図３Ａ】アレイＲ１００の実装形態Ｒ２００のブロック図。
【図３Ｂ】アレイＲ２００の実装形態Ｒ２１０のブロック図。
【図３Ｃ】一般的構成による通信デバイスＤ１０のブロック図。
【図４Ａ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ１００の様々な図。
【図４Ｂ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ１００の様々な図。
【図４Ｃ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ１００の様々な図。
【図４Ｄ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ１００の様々な図。
【図５】ヘッドセットの異なる動作構成の範囲６６の図。
【図６】ユーザの耳に取り付けられたヘッドセットの平面図。
【図７Ａ】感知マルチチャネルオーディオ信号ＳＳ２０のチャネルをキャプチャするために使用されるアレイのマイクロフォンが配置され得る、デバイスＤ１００内のロケーションの３つの例を示す図。
【図７Ｂ】感知雑音基準信号ＳＳ１０をキャプチャするために使用されるマイクロフォン（１つまたは複数）が配置され得る、デバイスＤ１００内のロケーションの３つの例を示す図。
【図８Ａ】デバイスＤ１００の実装形態Ｄ１０２の様々な図。
【図８Ｂ】デバイスＤ１００の実装形態Ｄ１０２の様々な図。
【図８Ｃ】デバイスＤ１００の実装形態Ｄ１０４の図。
【図９Ａ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ２００の様々な図。
【図９Ｂ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ２００の様々な図。
【図９Ｃ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ２００の様々な図。
【図９Ｄ】マルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ２００の様々な図。
【図１０Ａ】デバイスＤ２００の実装形態Ｄ２０２の図。
【図１０Ｂ】デバイスＤ２００の実装形態Ｄ２０４の図。
【図１１Ａ】装置Ａ１００の実装形態Ａ１１０のブロック図。
【図１１Ｂ】装置Ａ１１０の実装形態Ａ１１２のブロック図。
【図１２Ａ】装置Ａ１００の実装形態Ａ１２０のブロック図。
【図１２Ｂ】装置Ａ１２０の実装形態Ａ１２２のブロック図。
【図１３Ａ】装置Ａ１１０の実装形態Ａ１１４のブロック図。
【図１３Ｂ】装置Ａ１２０の実装形態Ａ１２４のブロック図。
【図１４Ａ】雑音レベル値をＡＮＣフィルタ利得値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す図。
【図１４Ｂ】雑音レベル値をＡＮＣフィルタ利得値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す図。
【図１４Ｃ】雑音レベル値をＡＮＣフィルタ利得値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す図。
【図１４Ｄ】雑音レベル値をＡＮＣカットオフ周波数値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す図。
【図１４Ｅ】雑音レベル値をＡＮＣカットオフ周波数値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す図。
【図１４Ｆ】雑音レベル値をＡＮＣカットオフ周波数値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す図。
【図１５】２状態ＡＮＣフィルタのためのヒステリシス機構の一例を示す図。
【図１６】感知マルチチャネル信号ＳＳ２０のセグメントの周波数成分の到着方向の例示的なヒストグラムを示す図。
【図１７】一般的構成による装置Ａ１０のブロック図。
【図１８】一般的構成による方法Ｍ１００のフローチャート。
【図１９Ａ】タスクＴ３００の実装形態Ｔ３１０のフローチャート。
【図１９Ｂ】タスクＴ３００の実装形態Ｔ３２０のフローチャート。
【図１９Ｃ】タスクＴ４００の実装形態Ｔ４１０のフローチャート。
【図１９Ｄ】タスクＴ４００の実装形態Ｔ４２０のフローチャート。
【図２０Ａ】タスクＴ３００の実装形態Ｔ３３０のフローチャート。
【図２０Ｂ】タスクＴ２００の実装形態Ｔ２１０のフローチャート。
【図２１】一般的構成による装置ＭＦ１００のフローチャート。
【図２２】等化器ＥＱ１０の実装形態ＥＱ２０のブロック図。
【図２３Ａ】サブバンドフィルタアレイＦＡ１００の実装形態ＦＡ１２０のブロック図。
【図２３Ｂ】カスケードバイカッド（biquad）フィルタの転置直接形ＩＩ実装形態のブロック図。
【図２４】バイカッドピーキングフィルタの大きさと位相応答とを示す図。
【図２５】サブバンドフィルタアレイＦＡ１２０のカスケード実装形態中の７つのバイカッドのセットの各々の大きさと位相応答とを示す図。
【図２６】サブバンドフィルタアレイＦＡ１２０の３ステージバイカッドカスケード実装形態の例のブロック図。
【図２７】一般的構成による装置Ａ４００のブロック図。
【図２８】装置Ａ１００と装置Ａ４００の両方の実装形態Ａ５００のブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
その文脈によって明確に限定されない限り、「信号」という用語は、本明細書では、ワイヤ、バス、または他の伝送媒体上に表されたメモリロケーション（またはメモリロケーションのセット）の状態を含む、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。その文脈によって明確に限定されない限り、「発生（generating）」という用語は、本明細書では、計算（computing）または別様の生成（producing）など、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。その文脈によって明確に限定されない限り、「計算（calculating）」という用語は、本明細書では、複数の値から計算（computing）、評価、推定、および／または選択など、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。その文脈によって明確に限定されない限り、「取得（obtaining）」という用語は、計算（calculating）、導出、（たとえば、外部デバイスからの）受信、および／または（たとえば、記憶要素のアレイからの）検索など、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。その文脈によって明確に限定されない限り、「選択（selecting）」という用語は、２つ以上のセットのうちの少なくとも１つ、およびすべてよりも少数を識別、指示、適用、および／または使用することなど、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。「備える（comprising）」という用語は、本明細書および特許請求の範囲において使用される場合、他の要素または動作を除外するものではない。「に基づく」（「ＡはＢに基づく」など）という用語は、（ｉ）「から導出される」（たとえば、「ＢはＡのプリカーサーである」）、（ｉｉ）「少なくとも〜に基づく」（たとえば、「Ａは少なくともＢに基づく」）、および特定の文脈で適当な場合に、（ｉｉｉ）「に等しい」（たとえば、「ＡはＢに等しい」または「ＡはＢと同じである」）という場合を含む、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。同様に、「に応答して」という用語は、「少なくとも〜に応答して」を含む、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。
【００１２】
マルチマイクロフォンオーディオ感知デバイスのマイクロフォンの「ロケーション」への言及は、文脈によって別段に規定されていない限り、マイクロフォンの音響的に敏感な面の中心のロケーションを示す。「チャネル」という用語は、特定の文脈に応じて、時々、信号経路を示すのに使用され、また他のときには、そのような経路によって搬送される信号を示すのに使用される。別段に規定されていない限り、「一連」という用語は、２つ以上のアイテムのシーケンスを示すのに使用される。「対数」という用語は、１０を底とする対数を示すのに使用されるが、他の底へのそのような演算の拡張も本開示の範囲内である。「周波数成分」という用語は、（たとえば、高速フーリエ変換によって生成される）信号の周波数領域表現のサンプル（または「ビン」）、あるいは信号のサブバンド（たとえば、バーク尺度またはメル尺度サブバンド）など、信号の周波数または周波数帯域のセットのうちの１つを示すのに使用される。
【００１３】
別段に規定されていない限り、特定の特徴を有する装置の動作のいかなる開示も、類似の特徴を有する方法を開示する（その逆も同様）ことをも明確に意図し、特定の構成による装置の動作のいかなる開示も、類似の構成による方法を開示する（その逆も同様）ことをも明確に意図する。「構成」という用語は、その特定の文脈によって示されるように、方法、装置、および／またはシステムに関して使用され得る。「方法」、「プロセス」、「手順」、および「技法」という用語は、特定の文脈によって別段に規定されていない限り、一般的、互換的に使用される。「装置」および「デバイス」という用語も、特定の文脈によって別段に規定されていない限り、一般的、互換的に使用される。「要素」および「モジュール」という用語は、一般に、より大きい構成の一部を示すのに使用される。その文脈によって明確に限定されない限り、「システム」という用語は、本明細書では、「共通の目的を果たすために相互作用する要素のグループ」を含む、その通常の意味のいずれをも示すのに使用される。文書の一部の参照によるいかなる組込みも、そのような定義が文書中の他の場所、ならびに組み込まれた部分で参照される図に現れた場合、その部分内で言及された用語または変数の定義を組み込んでいることをも理解されたい。
【００１４】
近距離は、音響受信機（たとえば、マイクロフォンアレイ）から１波長未満離れている空間の領域として定義され得る。この定義では、領域の境界までの距離は、周波数に反比例して変化する。たとえば、２００、７００、および２０００ヘルツの周波数では、１波長境界までの距離は、それぞれ約１７０、４９、および１７センチメートルである。代わりに、近距離／遠距離境界がマイクロフォンアレイから特定の距離（たとえば、アレイのマイクロフォンまたはアレイの重心から５０センチメートル、あるいはアレイのマイクロフォンまたはアレイの重心から１メートルまたは１．５メートル）にあると見なすことが有用であることがある。
【００１５】
「コーダ」、「コーデック」、および「コーディングシステム」という用語は、（場合によっては知覚的重み付けおよび／または他のフィルタ処理演算などの１つまたは複数の前処理演算の後に）オーディオ信号のフレームを受信し符号化するように構成された少なくとも１つのエンコーダと、フレームの復号表現を生成するように構成された対応するデコーダとを含むシステムを示すのに互換的に使用される。そのようなエンコーダおよびデコーダは一般に通信リンクの反対側の端末に配備される。全二重通信をサポートするために、エンコーダとデコーダの両方のインスタンスは、一般にそのようなリンクの各端部に配備される。
【００１６】
本明細書では、「感知オーディオ信号」という用語は、１つまたは複数のマイクロフォンを介して受信された信号を示し、「再生オーディオ信号」という用語は、記憶装置から取り出され、および／またはワイヤードもしくはワイヤレス接続を介して別のデバイスに受信された情報から再生される信号を示す。通信または再生デバイスなどのオーディオ再生デバイスは、再生オーディオ信号をデバイスの１つまたは複数のラウドスピーカーに出力するように構成され得る。代替的に、そのようなデバイスは、再生オーディオ信号を、ワイヤを介してまたはワイヤレスにデバイスに結合されたイヤピース、他のヘッドセット、または外部ラウドスピーカーに出力するように構成され得る。テレフォニーなどのボイス通信のためのトランシーバアプリケーションに関して、感知オーディオ信号は、トランシーバによって送信されるべき近端信号であり、再生オーディオ信号は、トランシーバによって（たとえば、ワイヤレス通信リンクを介して）受信される遠端信号である。記録された音楽、ビデオ、または音声（たとえば、ＭＰ３で符号化された音楽ファイル、映画、ビデオクリップ、オーディオブック、ポッドキャスト）の再生、あるいはそのようなコンテンツのストリーミングなどのモバイルオーディオ再生アプリケーションに関して、再生オーディオ信号は、再生またはストリーミングされるオーディオ信号である。
【００１７】
所望のオーディオ信号の再生に関連して、ＡＮＣを使用することが望ましいことがある。たとえば、音楽を聴くために使用されるイヤフォンまたはヘッドフォン、あるいは通話中に遠端スピーカーのボイスを再生するために使用されるワイヤレスヘッドセット（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）または他の通信ヘッドセット）は、ＡＮＣを実行するように構成されることもある。そのようなデバイスは、再生オーディオ信号（たとえば、音楽信号または受信通話）と、得られたオーディオ信号をユーザの耳のほうへ向けるように構成されたラウドスピーカーの上流のアンチノイズ信号とを混合するように構成され得る。
【００１８】
周囲雑音は、ＡＮＣ演算にもかかわらず、再生オーディオ信号の了解度に影響を及ぼすことがある。１つのそのような例では、ＡＮＣ演算は、より低い周波数よりも、より高い周波数において、あまり有効でないことがあり、したがって、より高い周波数における周囲雑音は、依然として再生オーディオ信号の了解度に影響を及ぼし得る。別のそのような例では、ＡＮＣ演算の利得が（たとえば、安定性を保証するために）制限されることがある。さらなるそのような例では、ユーザの他方の耳に聞こえる周囲雑音が再生オーディオ信号の了解度に影響を及ぼし得るように、ユーザの耳の片方のみにおいてオーディオ再生およびＡＮＣを実行するデバイス（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）ヘッドセットなどのワイヤレスヘッドセット）を使用することが望まれることがある。これらおよび他の場合には、ＡＮＣ演算を実行することに加えて、了解度を高めるために再生オーディオ信号のスペクトルを変更することが望ましいことがある。
【００１９】
図１Ａに、一般的構成による装置Ａ１００のブロック図を示す。装置Ａ１００は、感知雑音基準信号ＳＳ１０（たとえば、環境音響信号またはフィードバック信号）からの情報に基づいて（たとえば、任意の所望のデジタルおよび／またはアナログＡＮＣ技法に従って）アンチノイズ信号ＳＡ１０を生成するように構成されたＡＮＣフィルタＦ１０を含む。フィルタＦ１０は、１つまたは複数のマイクロフォンを介して感知雑音基準信号ＳＳ１０を受信するように構成され得る。そのようなＡＮＣフィルタは、一般に、感知雑音基準信号の位相を反転させるように構成され、また、周波数応答を等化し、および／または遅延を整合させるかもしくは最小限に抑えるように構成され得る。アンチノイズ信号ＳＡ１０を生成するために感知雑音基準信号ＳＳ１０に対してＡＮＣフィルタＦ１０によって実行され得るＡＮＣ演算の例には、位相反転フィルタ処理演算、最小２乗平均（ＬＭＳ）フィルタ処理演算、ＬＭＳの変形態または派生物（たとえば、米国特許出願公開第２００６／００６９５６６号（Ｎａｄｊａｒ他）などに記載されているｆｉｌｔｅｒｅｄ−ｘ  ＬＭＳ）、ならびに（たとえば、米国特許第５，１０５，３７７号（Ｚｉｅｇｌｅｒ）に記載されている）デジタルバーチャルアースアルゴリズムがある。ＡＮＣフィルタＦ１０は、時間領域および／または変換領域（たとえば、フーリエ変換もしくは他の周波数領域）においてＡＮＣ演算を実行するように構成され得る。
【００２０】
ＡＮＣフィルタＦ１０は、一般に、アンチノイズ信号ＳＡ１０を生成するために感知雑音基準信号ＳＳ１０の位相を反転させるように構成される。ＡＮＣフィルタＦ１０はまた、アンチノイズ信号ＳＡ１０を生成するために感知雑音基準信号ＳＳ１０に対して他の処理演算（たとえば、低域フィルタ処理）を実行するように構成され得る。ＡＮＣフィルタＦ１０はまた、ＡＮＣ演算の周波数応答を等化し、および／またはＡＮＣ演算の遅延を整合させるかもしくは最小限に抑えるように構成され得る。
【００２１】
装置Ａ１００はまた、少なくとも第１のチャネルと第２のチャネルとを有する感知マルチチャネル信号ＳＳ２０からの情報に基づいて雑音推定値Ｎ１０を生成するように構成された空間選択フィルタＦ２０を含む。フィルタＦ２０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０中のユーザのボイス成分を減衰させることによって雑音推定値Ｎ１０を生成するように構成され得る。たとえば、フィルタＦ２０は、指向性干渉成分および／または拡散雑音成分など、信号の１つまたは複数の他の成分から、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の指向性音源成分（たとえば、ユーザのボイス）を分離する、指向性選択演算を実行するように構成され得る。そのような場合、フィルタＦ２０は、雑音推定値Ｎ１０が、感知マルチチャネルオーディオ信号ＳＳ２０の各チャネルが含むよりも指向性音源成分の少ないエネルギーを含むように（すなわち、雑音推定値Ｎ１０が、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の個々のチャネルが含むよりも指向性音源成分の少ないエネルギーを含むように）、指向性音源成分のエネルギーを除去するように構成され得る。感知マルチチャネル信号ＳＳ２０が２つよりも多いチャネルを有する場合では、チャネルの異なるペアに対して空間選択処理演算を実行し、これらの演算の結果を合成して雑音推定値Ｎ１０を生成するようにフィルタＦ２０を構成することが望ましいことがある。
【００２２】
空間選択フィルタＦ２０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０を一連のセグメントとして処理するように構成され得る。典型的なセグメント長は約５または１０ミリ秒から約４０または５０ミリ秒にわたり、セグメントは、重複しても（たとえば、隣接するセグメントが２５％または５０％だけ重複する）、重複しなくてもよい。１つの特定の例では、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０は、１０ミリ秒の長さをそれぞれ有する一連の重複しないセグメントまたは「フレーム」に分割される。装置Ａ１００の別の要素または演算（たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１０および／または等化器ＥＱ１０）も、同じセグメント長を使用するかまたは異なるセグメント長を使用して、その入力信号を一連のセグメントとして処理するように構成され得る。１つのセグメントのエネルギーは、時間領域におけるそのサンプルの値の２乗の合計として計算され得る。
【００２３】
空間選択フィルタＦ２０は、フィルタ係数値の１つまたは複数の行列によって特徴づけられる固定フィルタを含むように実装され得る。これらのフィルタ係数値は、ビームフォーミング、ブラインド音源分離（ＢＳＳ）、または複合ＢＳＳ／ビームフォーミング方法を使用して取得され得る。空間選択フィルタＦ２０はまた、２つ以上のステージを含むように実装され得る。これらのステージの各々は、対応する適応フィルタ構造に基づき得、適応フィルタ構造の係数値は、音源分離アルゴリズムから導出された学習ルールを使用して計算され得る。フィルタ構造は、フィードフォワードおよび／またはフィードバック係数を含み、有限インパルス応答（ＦＩＲ）または無限インパルス応答（ＩＩＲ）設計とすることができる。たとえば、フィルタＦ２０は、固定フィルタステージ（たとえば、その係数が実行時前に固定されるトレーニングされたフィルタステージ）と、後続の適応フィルタステージとを含むように実装され得る。そのような場合、適応フィルタステージの初期条件を発生するために固定フィルタステージを使用することが望ましいことがある。また、（たとえば、ＩＩＲ固定または適応フィルタバンクの安定性を保証するために）フィルタＦ２０への入力の適応スケーリングを実行することが望ましいことがある。複数の固定フィルタステージのうちの適切な１つが（たとえば、様々な固定フィルタステージの相対的な分離性能に従って）演算中に選択され得るように構成された、固定フィルタステージを含むように、空間選択フィルタＦ２０を実装することが望ましいことがある。
【００２４】
「ビームフォーミング」という用語は、マイクロフォンアレイ（たとえば、本明細書で説明するアレイＲ１００）から受信されたマルチチャネル信号の指向性処理のために使用され得る技法の種類を指す。ビームフォーミング技法は、マイクロフォンの空間ダイバーシティから生じるチャネル間の時間差を使用して、特定の方向から到着した信号の成分を強調する。より詳細には、マイクロフォンの１つは、所望の音源（たとえば、ユーザの口）により直接的に配向され、他のマイクロフォンは、この音源から比較的減衰した信号を発生し得る可能性がある。これらのビームフォーミング技法は、ビームを音源のほうに向け、他の方向にヌルを入れる、空間フィルタ処理のための方法である。ビームフォーミング技法では、音源に関して仮定を行わないが、信号の残響除去または音源の位置特定の目的で、音源とセンサとの間のジオメトリ、または音響信号自体が既知であると仮定する。ビームフォーミングフィルタのフィルタ係数値は、データ依存またはデータ独立ビームフォーマ設計（たとえば、超指向性ビームフォーマ、最小２乗ビームフォーマ、または統計学的最適ビームフォーマ設計）に従って計算され得る。ビームフォーミング手法の例には、一般化サイドローブ消去（ＧＳＣ）、最小分散無ひずみ応答（ＭＶＤＲ）、および／または線形制約最小分散（ＬＣＭＶ）ビームフォーマがある。空間選択フィルタＦ２０は、一般に、雑音推定値Ｎ１０を取得するために、指向性音源（たとえば、ユーザのボイス）からのエネルギーが減衰されるように、ヌルビームフォーマとして実装されるであろうことに留意されたい。
【００２５】
ブラインド音源分離アルゴリズムは、音源信号の混合のみに基づいて（１つまたは複数の情報源と１つまたは複数の干渉源とからの信号を含み得る）個々の音源信号を分離する方法である。ＢＳＳアルゴリズムの範囲は、分離信号を生成するために（たとえば、行列に混合信号を乗算することによって）混合信号に重みの「逆混合」行列を適用する、独立成分分析（ＩＣＡ）と、フィルタ係数値が周波数領域において直接計算される、周波数領域ＩＣＡまたは複合ＩＣＡと、周波数ビンの間の予想される依存性をモデル化するソースプライアを使用する複合ＩＣＡの変形である、独立ベクトル解析（ＩＶＡ）と、たとえば、マイクロフォンアレイの軸に対する、音源のうちの１つまたは複数の各々の既知の方向など、他のアプリオリ情報によって制約される、制約付きＩＣＡおよび制約付きＩＶＡなどの変種とを含む。
【００２６】
そのような適応フィルタ構造、ならびにそのようなフィルタ構造をトレーニングするために使用され得るＩＣＡまたはＩＶＡ適応フィードバックおよびフィードフォワード方式に基づく学習ルールのさらなる例は、２００９年１月２２日に公開された「SYSTEMS, METHODS, AND APPARATUS FOR SIGNAL SEPARATION」と題する米国公開特許出願第２００９／００２２３３６号、および２００９年６月２５日に公開された「SYSTEMS, METHODS, AND APPARATUS FOR MULTI-MICROPHONE BASED SPEECH ENHANCEMENT」と題する米国公開特許出願第２００９／０１６４２１２号において発見され得る。
【００２７】
空間選択フィルタＦ２０のための複数の固定ヌルビームを発生するために１つまたは複数のデータ依存またはデータ独立設計技法（ＭＶＤＲ、ＩＶＡなど）を使用することが望ましいことがある。たとえば、（たとえば、米国公開特許出願第２００９／０１６４２１２号に記載されているように）実行時に、オフラインで計算されたヌルビームの間で選択するために、これらのヌルビームをルックアップテーブルに記憶することが望ましいことがある。１つのそのような例には、各フィルタのための６５個の複素係数、および各ビームを発生するための３つのフィルタがある。
【００２８】
代替的に、空間選択フィルタＦ２０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の少なくとも１つの周波数成分について、２つのマイクロフォンからの信号間の位相差を計算するように構成された指向性選択処理演算を実行するように構成され得る。位相差と周波数との間の関係は、その周波数成分の到着方向（ＤＯＡ）を示すために使用され得る。フィルタＦ２０のそのような実装形態は、この関係の値に従って（たとえば、固定であるかまたは経時的に適合され得、各周波数成分の値を、異なる周波数に対して同じであるかまたは異なり得るしきい値と比較することによって）個々の周波数成分をボイスまたは雑音として分類するように構成され得る。そのような場合、フィルタＦ２０は、雑音推定値Ｎ１０を、雑音として分類された周波数成分の合計として生成するように構成され得る。代替的に、フィルタＦ２０は、５００〜２０００Ｈｚなどの広い周波数レンジにわたって位相差と周波数との間の関係が一貫しているときは（すなわち、位相差と周波数とが相関しているときは）、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０のセグメントはボイスであり、他の場合は雑音であることを示すように構成され得る。いずれの場合も、雑音推定値Ｎ１０の変動を、その周波数成分を時間的に平滑化することによって低減することが望ましいことがある。
【００２９】
１つのそのような例では、フィルタＳ２０は、周波数における位相差が、特定のレンジ内にある到着方向（または到着時間遅延）に対応するかどうかを判断するために、テスト中のレンジ内の各周波数成分において指向性マスキング関数を適用するように構成され、コヒーレンシ測度は、周波数レンジにわたるそのようなマスキングの結果に従って（たとえば、セグメントの様々な周波数成分のマスクスコアの合計として）計算される。そのような手法は、（たとえば、単一の指向性マスキング関数がすべての周波数において使用され得るように）各周波数における位相差を、到着方向または到達時間差など、方向の周波数独立インジケータに変換することを含み得る。代替的に、そのような手法は、各周波数において観測される位相差に異なるそれぞれのマスキング関数を適用することを含み得る。次いで、フィルタＦ２０は、コヒーレンシ測度の値を使用して、セグメントをボイスまたは雑音として分類する。１つのそのような例では、指向性マスキング関数は、コヒーレンシ測度の高い値がボイスセグメントを示すように、ユーザのボイスの予想到着方向を含むように選択される。別のそのような例では、指向性マスキング関数は、コヒーレンシ測度の高い値が雑音セグメントを示すように、ユーザのボイスの予想到着方向を除外するように選択される（「相補マスク」とも呼ばれる）。いずれの場合も、フィルタＦ２０は、セグメントのコヒーレンシ測度の値を、固定であるかまたは経時的に適合され得るしきい値と比較することによって、セグメントを分類するように構成され得る。
【００３０】
別のそのような例では、フィルタＦ２０は、テスト中の周波数レンジ内の個々の周波数成分についての到着方向（または到着時間遅延）の分布の形状（たとえば、個々のＤＯＡが互いにどのくらい緊密にグループ化されるか）に基づいてコヒーレンシ測度を計算するように構成される。そのような測度は、図１６の例に示すように、ヒストグラムを使用して計算され得る。いずれの場合も、ユーザのボイスのピッチの現在の推定値の倍数である周波数のみに基づいてコヒーレンシ測度を計算するようにフィルタＦ２０を構成することが望ましいことがある。
【００３１】
代替または追加として、空間選択フィルタＦ２０は、利得ベースの近接度選択演算を実行することによって雑音推定値Ｎ１０を生成するように構成され得る。そのような演算は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の２つのチャネルのエネルギーの比が近接度しきい値を超える（信号が近距離音源からマイクロフォンアレイの特定の軸方向において到着していることを示す）ときは、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０のセグメントはボイスであることを示し、他の場合は、セグメントは雑音であることを示すように構成され得る。そのような場合、近接度しきい値は、マイクロフォンペアに対する所望の近距離／遠距離境界半径に基づいて選択され得る。フィルタＦ２０のそのような実装形態は、周波数領域において（たとえば、１つまたは複数の特定の周波数レンジにわたって）または時間領域において信号に作用するように構成され得る。周波数領域では、周波数成分のエネルギーは、対応する周波数サンプルの２乗の大きさとして計算され得る。
【００３２】
装置Ａ１００はまた、等化オーディオ信号ＳＱ１０を生成するために、雑音推定値Ｎ１０からの情報に基づいて再生オーディオ信号ＳＲ１０のスペクトルを変更するように構成された等化器ＥＱ１０を含む。再生オーディオ信号ＳＲ１０の例には、受信通話などの遠端またはダウンリンクオーディオ信号、および記憶媒体から再生される信号など、事前に記録されたオーディオ信号（たとえば、ＭＰ３、アドバンスドオーディオコーデック（ＡＡＣ）、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）  Ｍｅｄｉａ  Ａｕｄｉｏ／Ｖｉｄｅｏ（ＷＭＡ／ＷＭＶ）、あるいは他のオーディオまたはマルチメディアファイルから復号される信号）がある。等化器ＥＱ１０は、雑音推定値Ｎ１０からの情報に基づいて、信号ＳＲ１０の別のサブバンドに対して信号ＳＲ１０の少なくとも１つのサブバンドをブーストすることによって信号ＳＲ１０を等化するように構成され得る。再生オーディオ信号ＳＲ１０が利用可能になるまで（たとえば、ユーザが、通話を開始または受信するか、あるいは信号ＳＲ１０を与えるメディアコンテンツまたはボイス認識システムにアクセスするまで）、等化器ＥＱ１０は非アクティブのままであることが望ましいことがある。
【００３３】
図２２に、第１のサブバンド信号発生器ＳＧ１００ａと第２のサブバンド信号発生器ＳＧ１００ｂとを含む、等化器ＥＱ１０の実装形態ＥＱ２０のブロック図を示す。第１のサブバンド信号発生器ＳＧ１００ａは、再生オーディオ信号ＳＲ１０からの情報に基づいて第１のサブバンド信号のセットを生成するように構成され、第２のサブバンド信号発生器ＳＧ１００ｂは、雑音推定値Ｎ１０からの情報に基づいて第２のサブバンド信号のセットを生成するように構成される。等化器ＥＱ２０はまた、第１のサブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａと第２のサブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａとを含む。第１のサブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａは、各々が第１のサブバンド信号のうちの対応する１つからの情報に基づく、第１のサブバンドパワー推定値のセットを生成するように構成され、第２のサブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ｂは、各々が第２のサブバンド信号のうちの対応する１つからの情報に基づく、第２のサブバンドパワー推定値のセットを生成するように構成される。等化器ＥＱ２０はまた、対応する第１のサブバンドパワー推定値と対応する第２のサブバンドパワー推定値との間の関係に基づいて、サブバンドの各々について利得係数を計算するように構成されたサブバンド利得係数計算器ＧＣ１００と、等化オーディオ信号ＳＱ１０を生成するためにサブバンド利得係数に従って再生オーディオ信号ＳＲ１０をフィルタ処理するように構成されたサブバンドフィルタアレイＦＡ１００とを含む。等化器ＥＱ１０の実装形態および動作のさらなる例は、たとえば、２０１０年１月２１日に公開された「SYSTEMS, METHODS, APPARATUS, AND COMPUTER PROGRAM PRODUCTS FOR ENHANCED INTELLIGIBILITY」と題する米国公開特許出願第２０１０／００１７２０５号において発見され得る。
【００３４】
等化オーディオ信号ＥＱ１０からの情報に基づいて、感知マルチチャネルオーディオ信号ＳＳ２０に対してエコー消去演算を実行することが望ましいことがある。たとえば、そのような演算は、本明細書で説明するオーディオプリプロセッサＡＰ１０の実装形態内で実行され得る。雑音推定値Ｎ１０が、オーディオ出力信号ＡＯ１０からの消去されない音響エコーを含む場合、（たとえば、デバイスのラウドスピーカーによって再生される）オーディオ出力信号ＳＯ１０に基づいて音響信号中の等化オーディオ信号ＳＱ１０のレベルが高くなるほど、等化器ＥＱ１０がサブバンド利得係数をより増加させる傾向があるように、等化オーディオ信号ＳＱ１０とサブバンド利得係数計算経路との間に正のフィードバックループが生成され得る。
【００３５】
サブバンド信号発生器ＳＧ１００ａおよびＳＧ１００ｂのいずれかまたは両方は、所望のサブバンド分割方式に従って周波数領域信号のビンをｑ個のサブバンドにグループ化することによってｑ個のサブバンド信号のセットを生成するように構成され得る。代替的に、サブバンド信号発生器ＳＧ１００ａおよびＳＧ１００ｂのいずれかまたは両方は、所望のサブバンド分割方式に従ってｑ個のサブバンド信号のセットを生成するために、（たとえば、サブバンドフィルタバンクを使用して）時間領域信号をフィルタ処理するように構成され得る。サブバンド分割方式は、各ビンが実質的に同じ幅（たとえば、約１０パーセント内）を有するように、均一であり得る。代替的に、サブバンド分割方式は、超越的方式（たとえば、バーク尺度に基づく方式）、または対数的方式（たとえば、メル尺度に基づく方式）など、不均一であり得る。一例では、７つのバーク尺度サブバンドのセットのエッジは、周波数２０、３００、６３０、１０８０、１７２０、２７００、４４００、および７７００Ｈｚに対応する。サブバンドのそのような構成は、１６ｋＨｚのサンプリングレートを有する広帯域音声処理システムにおいて使用され得る。そのような分割方式の他の例では、より低いサブバンドは、６サブバンド構成を得るために除外され、および／または高周波限界は７７００Ｈｚから８０００Ｈｚに増加される。サブバンド分割方式の別の例は、４帯域擬似バーク方式３００〜５１０Ｈｚ、５１０〜９２０Ｈｚ、９２０〜１４８０Ｈｚ、および１４８０〜４０００Ｈｚである。サブバンドのそのような構成は、８ｋＨｚのサンプリングレートを有する狭帯域音声処理システムにおいて使用され得る。
【００３６】
サブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａおよびＥＣ１００ｂの各々は、サブバンド信号のそれぞれのセットを受信し、（一般に再生オーディオ信号ＳＲ１０と雑音推定値Ｎ１０とのフレームごとに）サブバンドパワー推定値の対応するセットを生成するように構成される。サブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａおよびＥＣ１００ｂのいずれかまたは両方は、各サブバンドパワー推定値を、そのフレームの対応するサブバンド信号値の２乗の合計として計算するように構成され得る。代替的に、サブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａおよびＥＣ１００ｂのいずれかまたは両方は、各サブバンドパワー推定値を、そのフレームの対応するサブバンド信号値の大きさの合計として計算するように構成され得る。
【００３７】
各フレームの対応する信号全体のパワー推定値を（たとえば、大きさの２乗の合計として）計算し、このパワー推定値を使用してそのフレームのサブバンドパワー推定値を正規化するように、サブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａおよびＥＣ１００ｂのいずれかまたは両方を実装することが望ましいことがある。そのような正規化は、各サブバンド合計を信号合計で除算するか、または各サブバンド合計から信号合計を減算することによって実行され得る。（除算の場合、ゼロ除算を回避するために信号合計に小さい値を加算することが望ましいことがある。）代替または追加として、サブバンドパワー推定値計算器ＥＣ１００ａおよびＥＣ１００ｂのいずれかまたは両方を、サブバンドパワー推定値の時間平滑化演算を実行するように実装することが望ましいことがある。
【００３８】
サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００は、対応する第１および第２のサブバンドパワー推定値に基づいて再生オーディオ信号ＳＲ１０の各フレームの利得係数のセットを計算するように構成される。たとえば、サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００は、対応する信号サブバンドパワー推定値に対する雑音サブバンドパワー推定値の比として各利得係数を計算するように構成され得る。そのような場合、ゼロ除算を回避するために信号サブバンドパワー推定値に小さい値を加算することが望ましいことがある。
【００３９】
サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００はまた、パワー比のうちの１つまたは複数（場合によってはすべて）の各々に対して時間平滑化演算を実行するように構成され得る。この時間平滑化演算は、雑音の程度が増加しているとき、利得係数値がより急速に変化することを可能にし、および／または雑音の程度が減少しているとき、利得係数値の急速な変化を抑止するように構成されることが望ましいことがある。そのような構成は、大きい雑音が、その雑音が終了した後でも所望の音響をマスキングし続ける、聴覚心理時間マスキング効果に対抗する助けになり得る。したがって、現在の利得係数値と前の利得係数値との間の関係に従って平滑化係数の値を変化させる（たとえば、利得係数の現在値が前の値よりも小さいとき、より多くの平滑化を実行し、利得係数の現在値が前の値よりも大きいとき、より少ない平滑化を実行する）ことが望ましいことがある。
【００４０】
代替または追加として、サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００は、サブバンド利得係数のうちの１つまたは複数（場合によってはすべて）に対して上限および／または下限を適用するように構成され得る。これらの限界の各々の値は固定であり得る。代替的に、これらの限界のいずれかまたは両方の値は、たとえば、等化器ＥＱ１０のための所望のヘッドルームおよび／または等化オーディオ信号Ｓ１０の現在のボリューム（たとえば、ボリューム制御信号の現在のユーザ制御値）に従って適応され得る。代替または追加として、これらの限界のいずれかまたは両方の値は、再生オーディオ信号ＳＲ１０の現在レベルなど、再生オーディオ信号ＳＲ１０からの情報に基づき得る。
【００４１】
サブバンドの重複から生じ得る過大なブースティングを補償するように等化器ＥＱ１０を構成することが望ましいことがある。たとえば、サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００は、中間周波数サブバンド利得係数のうちの１つまたは複数の値を低減するように構成され得る（たとえば、ｆｓが再生オーディオ信号ＳＲ１０のサンプリング周波数を示す、周波数ｆｓ／４を含むサブバンド）。サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００のそのような実装形態は、サブバンド利得係数の現在値に、１未満の値を有するスケール係数を乗算することによって低減を実行するように構成され得る。サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００のそのような実装形態は、スケールダウンすべき各サブバンド利得係数に対して同じスケール係数を使用するか、あるいは代替的に、（たとえば、対応するサブバンドと、１つまたは複数の隣接するサブバンドとの重複の程度に基づいて）スケールダウンすべき各サブバンド利得係数に対して異なるスケール係数を使用するように構成され得る。
【００４２】
追加または代替として、高周波サブバンドのうちの１つまたは複数のブースティングの程度を増加させるように等化器ＥＱ１０を構成することが望ましいことがある。たとえば、再生オーディオ信号ＳＲ１０の１つまたは複数の高周波サブバンド（たとえば、最も高いサブバンド）の増幅が、中間周波数サブバンド（たとえば、ｆｓが再生オーディオ信号Ｓ４０のサンプリング周波数を示す周波数ｆｓ／４を含むサブバンド）の増幅よりも小さくならないようにサブバンド利得係数計算器ＧＣ１００を構成することが望ましいことがある。１つのそのような例では、サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００は、中間周波数サブバンドのサブバンド利得係数の現在値に、１よりも大きいスケール係数を乗算することによって高周波サブバンドのサブバンド利得係数の現在値を計算するように構成され得る。別のそのような例では、サブバンド利得係数計算器ＧＣ１００は、（Ａ）そのサブバンドのパワー比から計算される現在の利得係数値と、（Ｂ）中間周波数サブバンドのサブバンド利得係数の現在値に、１よりも大きいスケール係数を乗算することによって得られる値とのうちの最大値として高周波サブバンドのサブバンド利得係数の現在値を計算するように構成される。
【００４３】
サブバンドフィルタアレイＦＡ１００は、等化オーディオ信号ＳＱ１０を生成するために、サブバンド利得係数の各々を再生オーディオ信号ＳＲ１０の対応するサブバンドに適用するように構成される。サブバンドフィルタアレイＦＡ１００は、サブバンド利得係数の各々を再生オーディオ信号ＳＲ１０の対応するサブバンドに適用するように各々が構成されたバンドパスフィルタのアレイを含むように実装され得る。そのようなアレイのフィルタは並列および／または直列に構成され得る。図２３Ａに、直列に（すなわち、各フィルタＦ３０−ｋが、２≦ｋ≦ｑの場合、フィルタＦ３０−（ｋ−１）の出力をフィルタ処理するように構成されるようにカスケードで、）サブバンド利得係数に従って再生オーディオ信号ＳＲ１０をフィルタ処理することによって、サブバンド利得係数Ｇ（１）〜Ｇ（ｑ）の各々を再生オーディオ信号ＳＲ１０の対応するサブバンドに適用するようにバンドパスフィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑが構成された、サブバンドフィルタアレイＦＡ１００の実装形態ＦＡ１２０のブロック図を示す。
【００４４】
フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑの各々は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）または無限インパルス応答（ＩＩＲ）を有するように実装され得る。たとえば、フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑのうちの１つまたは複数（場合によってはすべて）の各々は２次ＩＩＲセクションまたは「バイカッド」として実装され得る。バイカッドの伝達関数は次のように表され得る。
【数１】
0005270041.tif 000002
【００４５】
特に等化器ＥＱ１０の浮動小数点実装形態の場合、転置直接形ＩＩを使用して各バイカッドを実装することが望ましいことがある。図２３Ｂに、フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑのうちの１つのＦ３０−ｉのバイカッド実装形態の転置直接形ＩＩ構造を示す。図２４に、フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑのうちの１つのバイカッド実装形態の一例の大きさおよび位相応答のプロットを示す。
【００４６】
サブバンドフィルタアレイＦＡ１２０はバイカッドのカスケードとして実装され得る。そのような実装形態は、バイカッドＩＩＲフィルタカスケード、２次ＩＩＲセクションまたはフィルタのカスケード、あるいはカスケードの一連のサブバンドＩＩＲバイカッドとも呼ばれ得る。特に等化器ＥＱ１０の浮動小数点実装形態の場合、転置直接形ＩＩを使用して各バイカッドを実装することが望ましいことがある。
【００４７】
フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑの通過帯域が、（たとえば、フィルタ通過帯域が等しい幅を有するような）均一サブバンドのセットではなく（たとえば、フィルタ通過帯域の２つ以上が異なる幅を有するような）不均一サブバンドのセットへの再生オーディオ信号ＳＲ１０の帯域幅の分割を表すことが望ましいことがある。サブバンドフィルタアレイＦＡ１２０が、第１のサブバンド信号発生器ＳＧ１００ａのサブバンドフィルタアレイＳＧ３０の実装形態、および／または第２のサブバンド信号発生器ＳＧ１００ｂのサブバンドフィルタアレイＳＧ３０の実装形態と同じサブバンド分割方式を適用することが望ましいことがある。サブバンドフィルタアレイＦＡ１２０は、１つまたは複数のそのようなサブバンドフィルタアレイと同じ成分フィルタを使用して（たとえば、異なる時間に、異なる利得係数値を用いて）さえも実装され得る。図２５に、上記で説明したバーク尺度サブバンド分割方式のサブバンドフィルタアレイＦＡ１２０のカスケード実装形態中の７つのバイカッドのセットの各々の大きさと位相応答とを示す。
【００４８】
サブバンド利得係数Ｇ（１）〜Ｇ（ｑ）の各々は、フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑのうちの対応する１つの１つまたは複数のフィルタ係数値を更新するために使用され得る。そのような場合、その周波数特性（たとえば、その通過帯域の中心周波数および幅）が固定され、その利得が変動するように、フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑのうちの１つまたは複数（場合によってはすべて）の各々を構成することが望ましいことがある。そのような技法は、ＦＩＲまたはＩＩＲフィルタが、フィードフォワード係数（たとえば、上記のバイカッド式（１）中の係数ｂ0、ｂ1、およびｂ2）のうちの１つまたは複数の値のみを変化させることによって実装され得る。一例では、フィルタＦ３０−１〜Ｆ３０−ｑのうちの１つのＦ３０−ｉのバイカッド実装形態の利得は、フィードフォワード係数ｂ0にオフセットｇを加算し、フィードフォワード係数ｂ2から同じオフセットｇを減算して以下の伝達関数を得ることによって変化する。
【数２】
0005270041.tif 000003
【００４９】
この例では、ａ1およびａ2の値は所望の帯域を定義するように選択され、ａ2の値とｂ2の値は等しく、ｂ0は１に等しい。オフセットｇは、ｇ＝（１−ａ2（ｉ））（Ｇ（ｉ）−１）ｃなどの式に従って、対応する利得係数Ｇ（ｉ）から計算され得、ただし、ｃは、所望の利得が帯域の中心において達成されるように調整され得る、１未満の値を有する正規化係数である。図２６に、オフセットｇが第２のステージに適用されている、バイカッドの３ステージカスケードのそのような一例を示す。
【００５０】
ブースティングなしに再生オーディオ信号ＳＲ１０の１つまたは複数のサブバンドをパスするように等化器ＥＱ１０を構成することが望ましいことがある。たとえば、低周波サブバンドのブースティングは、他のサブバンドのマフリングをもたらし得、等化器ＥＱ１０がブースティングなしに再生オーディオ信号ＳＲ１０の１つまたは複数の低周波サブバンド（たとえば、３００Ｈｚ未満の周波数を含むサブバンド）をパスすることが望ましいことがある。
【００５１】
再生オーディオ信号ＳＲ１０が非アクティブである間隔中に、等化器ＥＱ１０をバイパスするか、あるいは場合によっては再生オーディオ信号ＳＲ１０の等化を中断または抑止することが望ましいことがある。１つのそのような例では、装置Ａ１００は、（たとえば、再生オーディオ信号ＳＲ１０がアクティブでないとき、サブバンド利得係数値が減衰することを可能にすることによって）等化器ＥＱ１０を制御するように構成された再生オーディオ信号Ｓ４０に対する（たとえば、本明細書で説明する例のいずれかに従う）ボイスアクティビティ検出演算を含むように構成される。
【００５２】
装置Ａ１００は、等化の前に再生オーディオ信号ＳＲ１０のダイナミックレンジを圧縮するように構成された自動利得制御（ＡＧＣ）モジュールを含むように構成され得る。そのようなモジュールは、（たとえば、サブバンド利得係数の上限および／または下限を制御するために）ヘッドルーム定義および／またはマスターボリューム設定を与えるように構成され得る。代替または追加として、装置Ａ１００は、等化器ＥＱ１０の音響出力レベルを制限する（たとえば、等化オーディオ信号ＳＱ１０のレベルを制限する）ように構成されたピークリミッタを含むように構成され得る。
【００５３】
装置Ａ１００はまた、オーディオ出力信号ＳＯ１０を生成するために、アンチノイズ信号ＳＡ１０と等化オーディオ信号ＳＱ１０とを合成するように構成されたオーディオ出力ステージＡＯ１０を含む。たとえば、オーディオ出力ステージＡＯ１０は、アンチノイズ信号ＳＡ１０を等化オーディオ信号ＳＱ１０と混合することによってオーディオ出力信号ＳＯ１０を生成するように構成されたミキサとして実装され得る。オーディオ出力ステージＡＯ１０はまた、アンチノイズ信号ＳＡ１０、等化オーディオ信号ＳＱ１０、もしくはその２つの信号の混合をデジタル形式からアナログ形式に変換することによって、および／またはそのような信号に対して任意の他の所望のオーディオ処理演算（たとえば、そのような信号に対するフィルタ処理、増幅、利得係数の適用、および／またはレベルの制御）を実行することによってオーディオ出力信号ＳＯ１０を生成するように構成され得る。オーディオ出力ステージＡＯ１０はまた、オーディオ出力信号ＳＯ１０を受信または転送するように構成されたラウドスピーカーまたは他の電気、光学、もしくは磁気インターフェース（たとえば、オーディオ出力ジャック）へのインピーダンス整合を行うように構成され得る。
【００５４】
装置Ａ１００は、一般に、ユーザの耳に向けられていることがあるラウドスピーカーを通してオーディオ出力信号ＳＯ１０（または信号ＳＯ１０に基づく信号）を再生するように構成される。図１Ｂに、装置Ａ１００の実装形態を含む装置Ａ２００のブロック図を示す。この例では、装置Ａ１００は、アレイＲ１００のマイクロフォンを介して感知マルチチャネル信号ＳＳ２０を受信し、ＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０を介して感知雑音基準信号ＳＳ１０を受信するように構成される。オーディオ出力信号ＳＯ１０は、一般にユーザの耳に向けられたラウドスピーカーＳＰ１０を駆動するために使用される。
【００５５】
マルチチャネル感知オーディオ信号ＳＳ２０を生成するマイクロフォンを（たとえば、音響結合を低減するために）ラウドスピーカーＳＰ１０からできる限り遠くに配置することが望ましいことがある。また、マルチチャネル感知オーディオ信号ＳＳ２０を生成するマイクロフォンが外部雑音にさらされるようにそのマイクロフォンを配置することが望ましいことがある。感知雑音基準信号ＳＳ１０を生成する１つまたは複数のＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０に関して、このまたはこれらのマイクロフォンをできる限り耳に近接して、場合によっては耳道の中さえに配置すること望ましいことがある。
【００５６】
装置Ａ２００は、ＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０が周囲音響環境を感知するために配置されるように、フィードフォワードデバイスとして構築され得る。別のタイプのＡＮＣデバイスは、雑音低減後に（「残差」または「残差誤差」信号とも呼ばれる）音響誤差信号をピックアップするためにマイクロフォンを使用し、この誤差信号をＡＮＣフィルタにフィードバックする。このタイプのＡＮＣシステムはフィードバックＡＮＣシステムと呼ばれる。フィードバックＡＮＣシステムにおけるＡＮＣフィルタは、一般に、誤差フィードバック信号の位相を逆転させるように構成され、また、誤差フィードバック信号を組み込み、周波数応答を等化し、および／または遅延を整合させるかもしくは最小限に抑えるように構成され得る。
【００５７】
フィードバックＡＮＣシステムでは、誤差フィードバックマイクロフォンが、ラウドスピーカーによって発生された音場内に配設されることが望ましいことがある。装置Ａ２００は、ユーザの耳道の開口を囲み、ラウドスピーカーＳＰ１０がその中に押し込められるチャンバ内の音響を感知するためにＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０が配置されるように、フィードバックデバイスとして構築され得る。たとえば、誤差フィードバックマイクロフォンは、ヘッドフォンのイヤーカップ内にラウドスピーカーとともに配設されることが望ましいことがある。誤差フィードバックマイクロフォンはまた、環境雑音から遮音されることが望ましいことがある。
【００５８】
図２Ａに、装置Ａ１００を含むように（たとえば、装置Ａ２００を含むように）実装され得るイヤーカップＥＣ１０の断面図を示す。イヤーカップＥＣ１０は、ユーザの耳に対してオーディオ出力信号ＳＯ１０を再生するように構成されたラウドスピーカーＳＰ１０と、ユーザの耳に向けられ、（たとえば、イヤーカップハウジングの音響ポートを介して）感知雑音基準信号ＳＳ１０を音響誤差信号として受信するように構成されたＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０のフィードバック実装形態ＡＭ１２とを含む。そのような場合、イヤーカップの材料によってラウドスピーカーＳＰ１０から機械的振動を受けることからＡＮＣマイクロフォンを防護することが望ましいことがある。図２Ｂに、アレイＲ１００のマイクロフォンＭＣ１０とマイクロフォンＭＣ２０とを含むイヤーカップＥＣ１０の実装形態ＥＣ２０の断面図を示す。この場合、使用中にマイクロフォンＭＣ１０をユーザの口にできる限り近接して配置することが望ましいことがある。
【００５９】
イヤーカップ（たとえば、デバイスＥＣ１０またはＥＣ２０）あるいはヘッドセット（たとえば、以下で説明するデバイスＤ１００またはＤ２００）などのＡＮＣデバイスは、モノラルオーディオ信号を生成するように実装され得る。代替的に、そのようなデバイスは、ユーザの耳の各々において（たとえば、ステレオイヤフォンまたはステレオヘッドセットとして）ステレオ信号のそれぞれのチャネルを生成するように実装され得る。この場合、各耳にあるハウジングはラウドスピーカーＳＰ１０のそれぞれのインスタンスを支持する。また、各耳について感知雑音基準信号ＳＳ１０のそれぞれのインスタンスを生成するためにその耳において１つまたは複数のマイクロフォンを含み、そのインスタンスを処理してアンチノイズ信号ＳＡ１０の対応するインスタンスを生成するためにＡＮＣフィルタＦ１０のそれぞれのインスタンスを含むことが望ましいことがある。マルチチャネル感知オーディオ信号ＳＳ２０を生成するためのアレイのそれぞれのインスタンスも可能である。代替的に、両方の耳について同じ信号ＳＳ２０（たとえば、同じ雑音推定値Ｎ１０）を使用することで十分となり得る。再生オーディオ信号ＳＲ１０がステレオである場合、等化器ＥＱ１０は、雑音推定値Ｎ１０に従って各チャネルを別々に処理するように実装され得る。
【００６０】
装置Ａ２００は、一般に、感知雑音基準信号ＳＳ１０および感知マルチチャネル信号ＳＳ２０を取得するために、それぞれマイクロフォンアレイＲ１００および／またはＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０によって生成された信号に対して１つまたは複数の前処理演算を実行するように構成されることを理解されよう。たとえば、典型的な場合、マイクロフォンはアナログ信号を生成するように構成され、ＡＮＣフィルタＦ１０および／または空間選択フィルタＦ２０は、前処理演算がアナログデジタル変換を含むように、デジタル信号に作用するように構成され得る。アナログおよび／またはデジタル領域においてマイクロフォンチャネル上で実行され得る他の前処理演算の例には、バンドパスフィルタ処理（たとえば、低域フィルタ処理）がある。同様に、オーディオ出力ステージＡＯ１０は、オーディオ出力信号ＳＯ１０を生成するために、１つまたは複数の後処理演算（たとえば、フィルタ処理、増幅、および／またはデジタルアナログ変換など）を実行するように構成され得る。
【００６１】
音響信号を受信するように構成された２つ以上のマイクロフォンのアレイＲ１００を有するＡＮＣデバイスを生成することが望ましいことがある。そのようなアレイを含むように実装され、ボイス通信および／またはマルチメディアアプリケーションのために使用され得るポータブルＡＮＣデバイスの例には、補聴器、ワイヤードまたはワイヤレスヘッドセット（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）ヘッドセット）、ならびにオーディオおよび／またはビデオコンテンツを再生するように構成されたパーソナルメディアプレーヤがある。
【００６２】
アレイＲ１００の各マイクロフォンは、全方向、双方向、または単方向（たとえば、カージオイド）である応答を有し得る。アレイＲ１００において使用され得る様々なタイプのマイクロフォンには、（限定はしないが）圧電マイクロフォン、ダイナミックマイクロフォン、およびエレクトレットマイクロフォンがある。ハンドセットまたはヘッドセットなど、ポータブルボイス通信のためのデバイスでは、アレイＲ１００の隣接するマイクロフォン間の中心間間隔は一般に約１．５ｃｍ〜約４．５ｃｍの範囲内であるが、ハンドセットなどのデバイスでは（たとえば、１０ｃｍまたは１５ｃｍまでの）より広い間隔も可能である。補聴器では、アレイＲ１００の隣接するマイクロフォン間の中心間間隔はわずか約４ｍｍまたは５ｍｍであり得る。アレイＲ１００のマイクロフォンは、線に沿って、あるいは代替的に、それらの中心が２次元形状（たとえば、三角形）または３次元形状の頂点に存在するように構成され得る。
【００６３】
マルチマイクロフォンＡＮＣデバイスの動作中、アレイＲ１００はマルチチャネル信号を生成し、各チャネルは、音響環境に対するマイクロフォンのうちの対応する１つの応答に基づく。単一のマイクロフォンを使用してキャプチャされ得るよりも音響環境の完全な表現を集合的に与えるために、対応するチャネルが互いに異なるように、１つのマイクロフォンが別のマイクロフォンよりも直接的に特定の音響を受信し得る。
【００６４】
アレイＲ１００は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０を生成するために、マイクロフォンによって生成された信号に対して１つまたは複数の処理演算を実行することが望ましいことがある。図３Ａに、（限定はしないが）インピーダンス整合、アナログデジタル変換、利得制御、ならびに／あるいはアナログおよび／またはデジタル領域におけるフィルタ処理を含み得る、１つまたは複数のそのような演算を実行するように構成されたオーディオ前処理ステージＡＰ１０を含むアレイＲ１００の実装形態Ｒ２００のブロック図を示す。
【００６５】
図３Ｂに、アレイＲ２００の実装形態Ｒ２１０のブロック図を示す。アレイＲ２１０は、アナログ前処理ステージＰ１０ａとアナログ前処理ステージＰ１０ｂとを含むオーディオ前処理ステージＡＰ１０の実装形態ＡＰ２０を含む。一例では、ステージＰ１０ａおよびＰ１０ｂはそれぞれ、対応するマイクロフォン信号に対して（たとえば、５０、１００、または２００Ｈｚのカットオフ周波数をもつ）高域フィルタ処理演算を実行するように構成される。
【００６６】
アレイＲ１００は、マルチチャネル信号をデジタル信号として、すなわち、サンプルのシーケンスとして生成することが望ましいことがある。アレイＲ２１０は、たとえば、対応するアナログチャネルをサンプリングするようにそれぞれ構成されたアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）Ｃ１０ａおよびＣ１０ｂを含む。音響アプリケーションの典型的なサンプリングレートには、８ｋＨｚ、１２ｋＨｚ、１６ｋＨｚ、および約８〜約１６ｋＨｚのレンジ内の他の周波数があるが、１ＭＨｚと同程度のサンプリングレート（たとえば、約４４ｋＨｚまたは１９２ｋＨｚ）も使用され得る。この特定の例では、アレイＲ２１０はまた、対応するデジタル化チャネル上で１つまたは複数の前処理演算（たとえば、エコー消去、雑音低減、および／またはスペクトル整形）を実行するようにそれぞれ構成されたデジタル前処理ステージＰ２０ａおよびＰ２０ｂを含む。もちろん、一般に、ＡＮＣデバイスは、感知雑音基準信号ＳＳ１０を生成するために、ＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０によって生成された信号に対してそのような前処理演算のうちの１つまたは複数（場合によってはすべて）を実行するように構成されたオーディオ前処理ステージＡＰ１０と同様の前処理ステージを含むことが望ましい。
【００６７】
装置Ａ１００は、ハードウェアおよび／またはソフトウェア（たとえば、ファームウェア）で実装され得る。図３Ｃに、一般的構成による通信デバイスＤ１０のブロック図を示す。本明細書で開示するＡＮＣデバイスのいずれもデバイスＤ１０のインスタンスとして実装され得る。デバイスＤ１０は、本明細書で説明する装置Ａ１００の実装形態を含むチップまたはチップセットＣＳ１０を含む。チップ／チップセットＣＳ１０は、装置Ａ１００の全部または一部を（たとえば、命令として）実行するように構成され得る１つまたは複数のプロセッサを含み得る。チップ／チップセットＣＳ１０はまた、アレイＲ１００の処理要素（たとえば、オーディオ前処理ステージＡＰ１０の要素）を含み得る。
【００６８】
チップ／チップセットＣＳ１０はまた、ワイヤレス送信チャネルを介して無線周波（ＲＦ）通信信号を受信し、ＲＦ信号内で符号化されたオーディオ信号（たとえば、再生オーディオ信号ＳＲ１０）を復号するように構成された、受信機と、装置Ａ１００によって生成された処理済み信号に基づくオーディオ信号を符号化し、符号化オーディオ信号を記述しているＲＦ通信信号を送信するように構成された、送信機とを含み得る。たとえば、チップ／チップセットＣＳ１０のうちの１つまたは複数のプロセッサは、符号化オーディオ信号が感知マルチチャネル信号ＳＳ２０からのオーディオコンテンツを含むように、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の１つまたは複数のチャネルを処理するように構成され得る。そのような場合、チップ／チップセットＣＳ１０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）および／または移動局モデム（ＭＳＭ）チップセットとして実装され得る。
【００６９】
本明細書で説明する装置Ａ１００の実装形態は、ヘッドセットおよびイヤーカップ（たとえば、デバイスＥＣ１０またはＥＣ２０）を含む、様々なＡＮＣデバイスにおいて実施され得る。１つまたは複数のマイクロフォンを有するイヤピースまたは他のヘッドセットは、本明細書で説明するＡＮＣ装置の実装形態を含み得るポータブル通信デバイスの一種である。そのようなヘッドセットはワイヤードまたはワイヤレスであり得る。たとえば、ワイヤレスヘッドセットは、（たとえば、ワシントン州ベルビューのＢｌｕｅｔｏｏｔｈ  Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ  Ｇｒｏｕｐ社）によって公表されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）プロトコルの一バージョンを使用して）セルラー電話ハンドセットなどの電話デバイスとの通信を介した半二重または全二重テレフォニーをサポートするように構成され得る。
【００７０】
図４Ａ〜図４Ｄに、本明細書で説明するＡＮＣ装置の実装形態を含み得るマルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ１００の様々な図を示す。デバイスＤ１００は、マルチマイクロフォンアレイＲ１００の実装形態と、ラウドスピーカーＳＰ１０を含み、ハウジングから延在するイヤフォンＺ２０とを支持するハウジングＺ１０を含むワイヤレスヘッドセットである。概して、ヘッドセットのハウジングは、図４Ａ、図４Ｂ、および図４Ｄに示すように矩形またはさもなければ細長い形（たとえば、ミニブームのような形）であるか、あるいはより丸い形、さらには円形であり得る。ハウジングはまた、バッテリーおよびプロセッサおよび／または他の処理回路（たとえば、プリント回路板およびその上に取り付けられた構成要素）を封入し得、電気的ポート（たとえば、ミニユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）もしくはバッテリー充電用の他のポート）と、１つまたは複数のボタンスイッチおよび／またはＬＥＤなどのユーザインターフェース機能とを含み得る。一般に、ハウジングの長軸に沿った長さは１インチから３インチまでの範囲内にある。
【００７１】
一般に、アレイＲ１００の各マイクロフォンは、デバイス内に、音響ポートとして働く、ハウジング中の１つまたは複数の小さい穴の背後に取り付けられる。図４Ｂ〜図４Ｄは、マルチチャネル感知オーディオ信号ＳＳ２０を生成するために使用され得る、デバイスＤ１００の２マイクロフォンアレイの１次マイクロフォンのための音響ポートＺ４０と、このアレイの２次マイクロフォンのための音響ポートＺ５０のロケーションを示している。この例では、１次マイクロフォンおよび２次マイクロフォンは、外部の周囲音を受信するためにユーザの耳から遠ざけられる。
【００７２】
図５に、ヘッドセットＤ１００が、ユーザの耳６５に取り付けられ、ユーザの口６４のほうへ様々に向けられる、使用中のヘッドセットＤ１００の異なる動作構成の範囲６６の図を示す。図６に、ユーザの口に対して標準の配向でユーザの耳に取り付けられたヘッドセットＤ１００の平面図を示す。
【００７３】
図７Ａに、アレイＲ１００のマイクロフォンがヘッドセットＤ１００内に配設され得るいくつかの候補ロケーションを示す。この例では、アレイＲ１００のマイクロフォンは、外部の周囲音を受信するためにユーザの耳から遠ざけられる。図７Ｂに、ＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０（またはＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０の２つ以上のインスタンスの各々）がヘッドセットＤ１００内に配設され得るいくつかの候補ロケーションを示す。
【００７４】
図８Ａおよび図８Ｂに、感知雑音基準信号ＳＳ１０を生成するために少なくとも１つの追加のマイクロフォンＡＭ１０を含むヘッドセットＤ１００の実装形態Ｄ１０２の様々な図を示す。図８Ｃに、感知雑音基準信号ＳＳ１０を生成するためにユーザの耳に（たとえば、ユーザの耳道に沿って）向けられたマイクロフォンＡＭ１０のフィードバック実装形態ＡＭ１２を含むヘッドセットＤ１００の実装形態Ｄ１０４の図を示す。
【００７５】
ヘッドセットは、一般にヘッドセットから着脱可能である、イヤフックＺ３０などの固定デバイスを含み得る。外部イヤフックは、たとえば、ユーザがヘッドセットをいずれの耳でも使用するように構成することを可能にするために、可逆的であり得る。代替または追加として、ヘッドセットのイヤフォンは、内部固定デバイス（たとえば、イヤプラグ）として設計され得、この内部固定デバイスは、特定のユーザの耳道の外側部分により良く合うように、異なるユーザが異なるサイズ（たとえば、直径）のイヤピースを使用できるようにするためのリムーバブルイヤピースを含み得る。フィードバックＡＮＣシステムでは、ヘッドセットのイヤフォンは、音響誤差信号をピックアップするように構成されたマイクロフォンをも含み得る。
【００７６】
図９Ａ〜図９Ｄに、本明細書で説明するＡＮＣ装置の実装形態を含み得るワイヤレスヘッドセットの別の例であるマルチマイクロフォンポータブルオーディオ感知デバイスＤ２００の様々な図を示す。デバイスＤ２００は、丸みのある、楕円のハウジングＺ１２と、ラウドスピーカーＳＰ１０を含み、イヤプラグとして構成され得るイヤフォンＺ２２とを含む。図９Ａ〜図９Ｄはまた、デバイスＤ２００のマルチマイクロフォンアレイＲ１００の１次マイクロフォンのための音響ポートＺ４２と、２次マイクロフォンのための音響ポートＺ５２とのロケーションを示している。２次マイクロフォンポートＺ５２は（たとえば、ユーザインターフェースボタンによって）少なくとも部分的にふさがれることが起こりうる。図１０Ａおよび図１０Ｂに、感知雑音基準信号ＳＳ１０を生成するために少なくとも１つの追加のマイクロフォンＡＭ１０を含むヘッドセットＤ２００の実装形態Ｄ２０２の様々な図を示す。
【００７７】
さらなる一例では、本明細書で説明する適応ＡＮＣ装置（たとえば、装置Ａ１００）の実装形態の処理要素を含む通信ハンドセット（たとえば、セルラー電話ハンドセット）が、アレイＲ１００とＡＮＣマイクロフォンＡＭ１０とを含むヘッドセットから感知雑音基準信号ＳＳ１０と感知マルチチャネル信号ＳＳ２０とを受信し、ワイヤードおよび／またはワイヤレス通信リンクを介して（たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標）プロトコルの一バージョンを使用して）ヘッドセットにオーディオ出力信号ＳＯ１０を出力するように構成される。
【００７８】
通信適用例では、ユーザ自身のボイスの音響を、ユーザの耳で再生される受信信号中に混合することが望ましいことがある。ヘッドセットまたは電話などのボイス通信デバイスにおいてマイクロフォン入力信号をラウドスピーカー出力中に混合する技法は「側音」と呼ばれる。ユーザが自分自身のボイスを聞くことを可能にすることによって、側音は、一般に、ユーザの快適さを向上させ、通信の効率を高める。
【００７９】
ＡＮＣデバイスは、一般に、ユーザの耳と外部環境との間の良好な遮音を行うように構成される。たとえば、ＡＮＣデバイスは、ユーザの耳道に挿入されるイヤーバッドを含み得る。ＡＮＣ演算が所望されるとき、そのような遮音は有利である。しかしながら、他のときには、そのような遮音は、ユーザが、別の人からの会話、または車のクラクション、サイレン、および他の警報信号などの警告信号など、所望の環境音響を聞くことを妨げ得る。したがって、ＡＮＣフィルタＦ１０が環境音響を減衰させるように構成された、ＡＮＣ演算モードと、ＡＮＣフィルタＦ１０が、感知周囲音信号の１つまたは複数の成分をパスし、場合によっては等化または強調するように構成された、（「補聴器」または「側音」演算モードとも呼ばれる）パススルー動作モードとを提供するように装置Ａ１００を構成することが望ましいことがある。
【００８０】
現在のＡＮＣシステムは、オン／オフスイッチを介して手動で制御される。しかしながら、音響環境、および／またはユーザがＡＮＣデバイスを使用する方法の変化のために、手動で選択された演算モードはもはや適切でないことがある。ＡＮＣ演算の自動制御を含むように装置Ａ１００を実装することが望ましいことがある。そのような制御は、ユーザがどのようにＡＮＣデバイスを使用しているかを検出し、適切な演算モードを選択することを含み得る。
【００８１】
一例では、ＡＮＣフィルタＦ１０は、ＡＮＣ演算モードでは逆相信号を発生し、パススルー動作モードでは同相信号を発生するように構成される。別の例では、ＡＮＣフィルタＦ１０は、ＡＮＣ演算モードでは正のフィルタ利得を有し、パススルー動作モードでは負のフィルタ利得を有するように構成される。これらの２つのモード間の切替えは、手動で（たとえば、ボタン、タッチセンサ、容量性近接センサ、もしくは超音波ジェスチャーセンサを介して）および／または自動的に実行され得る。
【００８２】
図１１Ａに、ＡＮＣフィルタＦ１０の制御可能な実装形態Ｆ１２を含む装置Ａ１００の実装形態Ａ１１０のブロック図を示す。ＡＮＣフィルタＦ１０は、アンチノイズ信号ＳＡ１０を生成するために、制御信号ＳＣ１０の状態に従って、感知雑音基準信号ＳＳ１０に対してＡＮＣ演算を実行するように構成される。制御信号ＳＣ１０の状態は、ＡＮＣフィルタ利得、ＡＮＣフィルタカットオフ周波数、アクティブ化状態（たとえば、オンまたはオフ）、あるいはＡＮＣフィルタＦ１２の演算モードのうちの１つまたは複数を制御し得る。たとえば、装置Ａ１１０は、制御信号ＳＣ１０の状態により、ＡＮＣフィルタＦ１２に、周囲音をアクティブに消去するための（ＡＮＣモードとも呼ばれる）第１の演算モードと、周囲音をパスするか、あるいは、周囲の音声など、周囲音の１つまたは複数の選択成分をパスするための（パススルーモードとも呼ばれる）第２の演算モードとの間で切り替えさせるように構成され得る。
【００８３】
ＡＮＣフィルタＦ１２は、スイッチまたはタッチセンサ（たとえば、容量性タッチセンサ）の作動から、あるいは別のユーザインターフェースから制御信号ＳＣ１０を受信するように構成され得る。図１１Ｂに、制御信号ＳＣ１０のインスタンスＳＣ１２を発生するように構成されたセンサＳＥＮ１０を含む装置Ａ１１０の実装形態Ａ１１２のブロック図を示す。センサＳＥＮ１０は、通話が切られたとき（またはユーザが受話器を置いたとき）を検出し、そのような検出に応答して（すなわち、制御信号ＳＣ１２を介して）ＡＮＣフィルタＦ１２を非アクティブにするように構成され得る。そのようなセンサはまた、ユーザによって通話が受信または開始されたときを検出し、そのような検出に応答してＡＮＣフィルタＦ１２をアクティブにするように構成され得る。代替または追加として、センサＳＥＮ１０は、デバイスが現在ユーザの耳の中かまたはそれに近接してあるかどうかを検出し、それに応じてＡＮＣフィルタＦ１２をアクティブ（または非アクティブ）にするように構成された近接度検出器（たとえば、容量性または超音波センサ）を含み得る。代替または追加として、センサＳＥＮ１０は、ユーザによるコマンドジェスチャーを検出し、それに応じてＡＮＣフィルタＦ１２をアクティブまたは非アクティブにするように構成されたジェスチャーセンサ（たとえば、超音波ジェスチャーセンサ）を含み得る。装置Ａ１１０はまた、ＡＮＣフィルタＦ１２が、センサＳＥＮ１０の出力に応答して第１の演算モード（たとえば、ＡＮＣモード）と第２の演算モード（たとえば、パススルーモード）との間で切り替わるように実装され得る。
【００８４】
ＡＮＣフィルタＦ１２は、パススルー動作モードにおいて感知雑音基準信号ＳＳ１０の追加の処理を実行するように構成され得る。たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１２は、周波数選択処理演算を実行する（たとえば、５００Ｈｚを上回る周波数または別の高周波レンジなど、感知雑音基準信号ＳＳ１０の選択周波数を増幅する）ように構成され得る。代替または追加として、感知雑音基準信号ＳＳ１０がマルチチャネル信号である場合、ＡＮＣフィルタＦ１２は、指向性選択処理演算を実行し（たとえば、ユーザの口の方向からの音響を減衰させ）、および／または近接度選択処理演算を実行する（たとえば、遠距離音響を増幅し、および／またはユーザ自身のボイスなどの近距離音響を抑制する）ように構成され得る。近接度選択処理演算は、たとえば、異なる時間および／または異なる周波数帯域におけるチャネルの相対レベルを比較することによって実行され得る。そのような場合、異なるチャネルレベルは近距離信号を示す傾向があり、同様のチャネルレベルは遠距離信号を示す傾向がある。
【００８５】
上記で説明したように、制御信号ＳＣ１０の状態を使用してＡＮＣフィルタＦ１０の演算を制御し得る。たとえば、装置Ａ１１０は、制御信号ＳＣ１０を使用して、ＡＮＣフィルタＦ１２の利得を制御することによってオーディオ出力信号ＳＯ１０中のアンチノイズ信号ＳＡ１０のレベルを変化させるように構成され得る。代替または追加として、オーディオ出力ステージＡＯ１０の演算を制御するために制御信号ＳＣ１０の状態を使用することが望ましいことがある。図１２Ａに、オーディオ出力ステージＡＯ１０の制御可能な実装形態ＡＯ１２を含む装置Ａ１００のそのような実装形態Ａ１２０のブロック図を示す。
【００８６】
オーディオ出力ステージＡＯ１２は、制御信号ＳＣ１０の状態に従ってオーディオ出力信号ＳＯ１０を生成するように構成される。たとえば、制御信号ＳＣ１０の状態に従って（たとえば、ＡＮＣ演算の利得を効果的に制御するために）オーディオ出力信号ＳＯ１０中のアンチノイズ信号ＳＡ１０のレベルを変化させることによってオーディオ出力信号ＳＯ１０を生成するようにステージＡＯ１２を構成することが望ましいことがある。一例では、オーディオ出力ステージＡＯ１２は、制御信号ＳＣ１０がＡＮＣモードを示すとき、高い（たとえば、最大）レベルのアンチノイズ信号ＳＡ１０を等化信号ＳＱ１０と混合し、制御信号ＳＣ１０がパススルーモードを示すとき、低い（たとえば、最小または０）レベルのアンチノイズ信号ＳＡ１０を等化オーディオ信号ＳＱ１０と混合するように構成される。別の例では、オーディオ出力ステージＡＯ１２は、制御信号ＳＣ１０がＡＮＣモードを示すとき、高レベルのアンチノイズ信号ＳＡ１０を低レベルの等化信号ＳＱ１０と混合し、制御信号ＳＣ１０がパススルーモードを示すとき、低レベルのアンチノイズ信号ＳＡ１０を高レベルの等化オーディオ信号ＳＱ１０と混合するように構成される。図１２Ｂに、制御信号ＳＣ１０のインスタンスＳＣ１２を発生するように構成された、上記で説明したセンサＳＥＮ１０のインスタンスを含む装置Ａ１２０の実装形態Ａ１２２のブロック図を示す。
【００８７】
装置Ａ１００は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０、雑音推定値Ｎ１０、再生オーディオ信号ＳＲ１０、および／または等化オーディオ信号ＳＱ１０からの情報に基づいてＡＮＣ演算を変更するように構成され得る。図１３Ａに、ＡＮＣフィルタＦ１２と制御信号発生器ＣＳＧ１０とを含む装置Ａ１１０の実装形態Ａ１１４のブロック図を示す。制御信号発生器ＣＳＧ１０は、ＡＮＣフィルタＦ１２の演算の１つまたは複数の態様を制御する、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０、雑音推定値Ｎ１０、再生オーディオ信号ＳＲ１０、および等化オーディオ信号ＳＱ１０のうちの少なくとも１つからの情報に基づいて、制御信号ＳＣ１０のインスタンスＳＣ１４を発生するように構成され得る。たとえば、装置Ａ１１４は、ＡＮＣフィルタＦ１２が、信号ＳＣ１４の状態に応答して第１の演算モード（たとえば、ＡＮＣモード）と第２の演算モード（たとえば、パススルーモード）との間で切り替わるように実装され得る。図１３Ｂに、制御信号ＳＣ１４が、オーディオ出力ステージＡＯ１２の演算の１つまたは複数の態様（たとえば、オーディオ出力信号ＳＯ１０中のアンチノイズ信号ＳＡ１０および／または等化信号ＳＱ１０のレベル）を制御する、装置Ａ１２０の同様の実装形態Ａ１２４のブロック図を示す。
【００８８】
再生オーディオ信号ＳＲ１０が利用可能でないとき、ＡＮＣフィルタＦ１２は非アクティブのままであるように装置Ａ１１０を構成することが望ましいことがある。代替的に、ＡＮＣフィルタＦ１２は、そのような期間中に、パススルーモードなど、所望の演算モードにおいて動作するように構成され得る。再生オーディオ信号ＳＲ１０が利用可能でない期間中の特定の演算モードは、（たとえば、デバイスの構成のオプションとして）ユーザによって選択され得る。
【００８９】
再生オーディオ信号ＳＲ１０が利用可能になったとき、（たとえば、ユーザが遠端オーディオをより良く聞くことを可能にするために）制御信号ＳＣ１０が最大程度の雑音消去を行うことが望ましいことがある。たとえば、制御信号ＳＣ１０が、最大利得などの高利得を有するようにＡＮＣフィルタＦ１２を制御することが望ましいことがある。代替または追加として、そのような場合、高レベルのアンチノイズ信号ＳＡ１０を等化オーディオ信号ＳＱ１０と混合するようにオーディオ出力ステージＡＯ１２を制御することが望ましいことがある。
【００９０】
また、制御信号ＳＣ１０は、遠端アクティビティが停止したとき、より小さい程度のアクティブ雑音消去を行うこと（たとえば、より低いレベルのアンチノイズ信号ＳＡ１０を等化オーディオ信号ＳＱ１０と混合するようにオーディオ出力ステージＡＯ１２を制御し、および／またはより低い利得を有するようにＡＮＣフィルタＦ１２を制御すること）が望ましいことがある。そのような場合、制御信号ＳＣ１０のそのような状態の間でヒステリシスまたは他の時間平滑化機構を実装すること（たとえば、ワードまたはセンテンス間の休止など、遠端オーディオ信号の音声過渡現象による不快なイン／アウトアーティファクトを回避または低減すること）が望ましいことがある。
【００９１】
制御信号発生器ＣＳＧ１０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の１つまたは複数の品質の値および／または制御信号雑音推定値Ｎ１０を、ＳＣ１４の対応する状態にマッピングするように構成され得る。たとえば、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、そのレベルが経時的に平滑化され得る、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０または雑音推定値Ｎ１０のレベル（たとえば、エネルギー）に基づいて制御信号ＳＣ１４を発生するように構成され得る。そのような場合、制御信号ＳＣ１４は、レベルが低いとき、より小さい程度のアクティブ雑音消去を行うようにＡＮＣフィルタＦ１２および／またはオーディオ出力ステージＡＯ１２を制御し得る。
【００９２】
制御信号発生器ＣＳＧ１０によって制御信号ＳＣ１４の対応する状態にマッピングされ得る、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の品質および／または雑音推定値Ｎ１０の他の例には、１つまたは複数の周波数サブバンドの各々にわたるレベルがある。たとえば、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、低周波数帯域（たとえば、２００Ｈｚ未満、または５００Ｈｚ未満の周波数）にわたる感知マルチチャネル信号ＳＳ２０または雑音推定値Ｎ１０のレベルを計算するように構成され得る。制御信号発生器ＣＳＧ１０は、所望の帯域中の周波数成分の大きさ（または２乗の大きさ）を合計することによって、周波数領域信号の帯域にわたるレベルを計算するように構成され得る。代替的に、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、信号をフィルタ処理してサブバンド信号を取得し、そのサブバンド信号のレベル（たとえば、エネルギー）を計算することによって、時間領域信号の周波数帯域にわたるレベルを計算するように構成され得る。そのような時間領域フィルタ処理を効率的に実行するためにバイカッドフィルタを使用することが望ましいことがある。そのような場合、制御信号ＳＣ１４は、レベルが低いとき、より小さい程度のアクティブ雑音消去を行うようにＡＮＣフィルタＦ１２および／またはオーディオ出力ステージＡＯ１２を制御し得る。
【００９３】
ＡＮＣフィルタＦ１２の利得、ＡＮＣフィルタＦ１２のカットオフ周波数、および／またはＡＮＣフィルタＦ１２の演算モードなど、ＡＮＣフィルタＦ１２の１つまたは複数のパラメータを制御するために制御信号ＳＣ１４を使用するように装置Ａ１１４を構成することが望ましいことがある。そのような場合、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、線形または非線形、および連続または不連続であり得るマッピングに従って、信号品質値を対応する制御パラメータ値にマッピングするように構成され得る。図１４Ａ〜図１４Ｃに、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０または雑音推定値Ｎ１０（またはそのような信号のサブバンド）のレベルの値をＡＮＣフィルタ利得値にマッピングするための異なるプロファイルの例を示す。図１４Ａは線形マッピングの有界の例を示し、図１４Ｂは非線形マッピングの一例を示し、図１４Ｃは、ある範囲のレベル値を利得状態の有限セットにマッピングする一例を示している。１つの特定の例では、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、雑音推定値Ｎ１０の６０ｄＢまでのレベルを第１のＡＮＣフィルタ利得状態にマッピングし、６０〜７０ｄＢのレベルを第２のＡＮＣフィルタ利得状態にマッピングし、７０〜８０ｄＢのレベルを第３のＡＮＣフィルタ利得状態にマッピングし、８０〜９０ｄＢのレベルを第４のＡＮＣフィルタ利得状態にマッピングする。
【００９４】
図１４Ｄ〜図１４Ｆに、信号（またはサブバンド）レベル値をＡＮＣフィルタカットオフ周波数値にマッピングするために制御信号発生器ＣＳＧ１０によって使用され得る同様のプロファイルの例を示す。低いカットオフ周波数では、ＡＮＣフィルタは一般により効率的である。高いカットオフ周波数では、ＡＮＣフィルタの平均効率は低減され得るが、有効帯域幅は拡張される。ＡＮＣフィルタＦ１２の最大カットオフ周波数の一例は２キロヘルツである。
【００９５】
制御信号発生器ＣＳＧ１０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の周波数分布に基づいて制御信号ＳＣ１４を発生するように構成され得る。たとえば、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の異なるサブバンドのレベル間の関係（たとえば、高周波サブバンドのエネルギーと低周波サブバンドのエネルギーとの間の比）に基づいて制御信号ＳＣ１４を発生するように構成され得る。そのような比の高い値は音声アクティビティの存在を示す。一例では、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、低周波エネルギーに対する高周波エネルギーの高い比の値をパススルー動作モードにマッピングし、低い比の値をＡＮＣ演算モードにマッピングするように構成される。別の例では、制御信号発生器ＣＳＧ１０は比の値をＡＮＣフィルタカットオフ周波数の値にマッピングする。この場合、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、高い比の値を低いカットオフ周波数の値にマッピングし、低い比の値を高いカットオフ周波数の値にマッピングするように構成され得る。
【００９６】
代替または追加として、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、ピッチおよび／またはホルマント検出など、１つまたは複数の他の音声アクティビティ検出（たとえば、ボイスアクティビティ検出）動作の結果に基づいて制御信号ＳＣ１４を発生するように構成され得る。たとえば、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０中の音声を検出し（たとえば、スペクトル傾斜、ハーモニシティ（harmonicity）、および／またはホルマント構造を検出し）、そのような検出に応答してパススルー動作モードを選択するように構成され得る。別の例では、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、音声アクティビティ検出に応答してＡＮＣフィルタＦ１２のために低いカットオフ周波数を選択し、他の場合は高いカットオフ周波数値を選択するように構成される。
【００９７】
ＡＮＣフィルタＦ１２の状態間の遷移を経時的に平滑化することが望ましいことがある。たとえば、（たとえば、線形または非線形平滑化関数に従って）１つまたは複数の信号品質および／または制御パラメータの各々の値を経時的に平滑化するように制御信号発生器ＣＳＧ１０を構成することが望ましいことがある。線形時間平滑化関数の一例は、ｙ＝ａｐ＋（１−ａ）ｘであり、ここで、ｘは現在の値、ｐは直近の平滑化値、ｙは現在の平滑化値、ａは、０（平滑化なし）から１（更新なし）までの範囲内の値を有する平滑化係数である。
【００９８】
代替または追加として、ＡＮＣフィルタＦ１２の状態間の遷移を抑止するためにヒステリシス機構を使用することが望ましいことがある。そのような機構は、所与の数の連続するフレームにわたって遷移条件が満たされた後にのみ、１つのフィルタ状態から別のフィルタ状態に遷移するように構成され得る。図１５に、２状態ＡＮＣフィルタのためのそのような機構の一例を示す。フィルタ状態０（たとえば、ＡＮＣフィルタ処理が無効）では、各フレームにおいて雑音推定値Ｎ１０のレベルＮＬが評価される。遷移条件が満たされた場合（すなわち、ＮＬが少なくともしきい値Ｔに等しい場合）はカウント値Ｃ１が増分され、他の場合はＣ１がクリアされる。Ｃ１の値がしきい値ＴＣ１に達したときのみ、フィルタ状態１（たとえば、ＡＮＣフィルタ処理が有効）への遷移が行われる。同様に、ＮＬがＴ未満である連続するフレームの数がしきい値ＴＣ０を超えたときのみ、フィルタ状態１からフィルタ状態０への遷移が行われる。同様のヒステリシス機構は、（たとえば、図１４Ｃおよび図１４Ｆに示す）３つ以上のフィルタ状態間の遷移を制御するために適用され得る。
【００９９】
いくつかの周囲信号のアクティブ消去を回避することが望ましいことがある。たとえば、しきい値を上回るラウドネスを有する近端信号、音声ホルマントを含んでいる近端信号、場合によっては音声として識別される近端信号、サイレン、車両ホーン、または他の緊急または警報信号（たとえば、特定のスペクトルシグナチャ、あるいはエネルギーが１つまたは少数の狭帯域中のみに集中するスペクトル）など、警告信号の特性を有する近端信号のうちの１つまたは複数のアクティブ消去を回避することが望ましいことがある。
【０１００】
ユーザの環境中（たとえば、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０内）でそのような信号が検出されたとき、制御信号ＳＣ１０は、ＡＮＣ演算にその信号をパスさせることが望ましいことがある。たとえば、制御信号ＳＣ１４は、アンチノイズ信号ＳＡ１０を減衰させるか、阻止するか、さらには反転させるようにオーディオ出力ステージＡＯ１２を制御すること（代替的に、ＡＮＣフィルタＦ１２が、低い利得、０利得、さらには負の利得を有するように制御すること）が望ましいことがある。一例では、制御信号発生器ＣＳＧ１０は、感知マルチチャネル信号ＳＳ２０中の警告音（たとえば、トーン成分、または雑音成分など、他の音響信号に比較して狭い帯域幅を有する成分）を検出し、そのような検出に応答してパススルー動作モードを選択するように構成される。
【０１０１】
遠端オーディオが利用可能である期間中に、たいていの場合、オーディオ出力ステージＡＯ１０は、期間全体にわたって等化オーディオ信号ＳＱ１０の高い量（たとえば、最大量）をアンチノイズ信号ＳＡ１０と混合することが望ましいことがある。ただし、場合によっては、警告信号の存在、または近端音声の存在など、外部イベントに応じて、そのような演算を一時的にオーバーライドすることが望ましいことがある。
【０１０２】
感知マルチチャネル信号ＳＳ２０の周波数成分に応じて、等化器ＥＱ１０の動作を制御することが望ましいことがある。たとえば、警告信号または近端音声が存在している間に、（たとえば、制御信号ＳＣ１０または同様の制御信号の状態に応じて）再生オーディオ信号ＳＲ１０の変更を無効化することが望ましいことがある。近端信号がアクティブでない間、再生オーディオ信号ＳＲ１０がアクティブでない限り、そのような変更を無効化することが望ましいことがある。近端音声と再生オーディオ信号ＳＲ１０の両方がアクティブである「ダブルトーク」の場合、制御信号ＳＣ１４が、等化信号ＳＱ１０とアンチノイズ信号ＳＡ１０とを（単に５０−５０、または相対信号強度に比例するなどの）適切なパーセンテージで混合するようにオーディオ出力ステージＡＯ１２を制御することが望ましいことがある。
【０１０３】
デバイスに対するユーザ選好に応じて（たとえば、デバイスへのユーザインターフェースを通して）制御信号発生器ＣＳＧ１０を構成すること、および／またはＡＮＣフィルタＦ１２またはオーディオ出力ステージＡＯ１２に対する制御信号ＳＣ１０の影響を構成することが望ましいことがある。この構成は、たとえば、外部信号の存在下で周囲雑音のアクティブ消去が中断されるべきかどうか、およびどのような信号がそのような中断をトリガすべきかを示し得る。たとえば、ユーザは、近接した送話者によって中断されないが、依然として緊急信号を通知されることを選択することができる。代替的に、ユーザは、緊急信号とは異なるレートで近端スピーカーを増幅することを選択し得る。
【０１０４】
装置Ａ１００は、より一般的な構成Ａ１０の特定の実装形態である。図１７に、感知周囲音響信号ＳＳ２からの情報に基づいて雑音推定値Ｎ１０を発生するように構成された雑音推定値発生器Ｆ２を含む装置Ａ１０のブロック図を示す。信号ＳＳは、（たとえば、単一のマイクロフォンからの信号に基づく）シングルチャネル信号であり得る。雑音推定値発生器Ｆ２は、空間選択フィルタＦ２０のより一般的な構成である。雑音推定値発生器Ｆ２は、ボイスアクティビティがないフレームについてのみ雑音推定値Ｎ１０が更新されるように、（たとえば、本明細書で説明する音声アクティビティ演算のうちの１つまたは複数などのボイスアクティビティ検出（ＶＡＤ）演算を使用して）感知周囲音響信号ＳＳ２に対して時間選択演算を実行するように構成され得る。たとえば、雑音推定値発生器Ｆ２は、感知周囲音響信号ＳＳ２の非アクティブフレームの経時的な平均として雑音推定値Ｎ１０を計算するように構成され得る。空間選択フィルタＦ２０は、非定常雑音成分を含む雑音推定値Ｎ１０を生成するように構成され得、非アクティブフレームの時間平均は、固定雑音成分のみを含む可能性があることに留意されたい。
【０１０５】
図１８に、タスクＴ１００と、Ｔ２００と、Ｔ３００と、Ｔ４００とを含む一般的構成による方法Ｍ１００のフローチャートを示す。方法Ｍ１００は、本明細書で説明するＡＮＣデバイスなど、オーディオ信号を処理するように構成されたデバイス内で実行され得る。タスクＴ１００は、（たとえば、空間選択フィルタＦ２０に関して本明細書で説明したように）感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生する。タスクＴ２００は、（たとえば、等化器ＥＱ１０に関して本明細書で説明したように）等化オーディオ信号を生成するために、雑音推定値からの情報に基づいて、再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストする。タスクＴ３００は、（たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１０に関して本明細書で説明したように）感知雑音基準信号からの情報に基づいてアンチノイズ信号を発生する。タスクＴ４００は、（たとえば、オーディオ出力ステージＡＯ１０に関して本明細書で説明したように）オーディオ出力信号を生成するために等化オーディオ信号とアンチノイズ信号とを合成する。
【０１０６】
図１９Ａに、タスクＴ３００の実装形態Ｔ３１０のフローチャートを示す。タスクＴ３１０は、（たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１２に関して本明細書で説明したように）感知マルチチャネル信号中の音声アクティビティの検出に応答してオーディオ出力信号中のアンチノイズ信号のレベルを変化させるサブタスクＴ３１２を含む。
【０１０７】
図１９Ｂに、タスクＴ３００の実装形態Ｔ３２０のフローチャートを示す。タスクＴ３２０は、（たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１２に関して本明細書で説明したように）雑音推定値のレベルと、再生オーディオ信号のレベルと、等化オーディオ信号のレベルと、感知マルチチャネルオーディオ信号の周波数分布とのうち少なくとも１つに基づいて、オーディオ出力信号中のアンチノイズ信号のレベルを変化させるサブタスクＴ３２２を含む。
【０１０８】
図１９Ｃに、タスクＴ４００の実装形態Ｔ４１０のフローチャートを示す。タスクＴ４１０は、（たとえば、オーディオ出力ステージＡＯ１２に関して本明細書で説明したように）感知マルチチャネル信号中の音声アクティビティの検出に応答してオーディオ出力信号中のアンチノイズ信号のレベルを変化させるサブタスクＴ４１２を含む。
【０１０９】
図１９Ｄに、タスクＴ４００の実装形態Ｔ４２０のフローチャートを示す。タスクＴ４２０は、（たとえば、オーディオ出力ステージＡＯ１２に関して本明細書で説明したように）雑音推定値のレベルと、再生オーディオ信号のレベルと、等化オーディオ信号のレベルと、感知マルチチャネルオーディオ信号の周波数分布とのうち少なくとも１つに基づいて、オーディオ出力信号中のアンチノイズ信号のレベルを変化させるサブタスクＴ４２２を含む。
【０１１０】
図２０Ａに、タスクＴ３００の実装形態Ｔ３３０のフローチャートを示す。タスクＴ３３０は、（たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１２に関して本明細書で説明したように）アンチノイズ信号を生成するために感知雑音基準信号に対してフィルタ処理演算を実行するサブタスクＴ３３２を含み、タスクＴ３３２は、感知マルチチャネルオーディオ信号からの情報に基づいて、フィルタ処理演算の利得とカットオフ周波数とのうち少なくとも１つを変化させるサブタスクＴ３３４を含む。
【０１１１】
図２０Ｂに、タスクＴ２００の実装形態Ｔ２１０のフローチャートを示す。タスクＴ２１０は、雑音推定値からの情報に基づいて利得係数の値を計算するサブタスクＴ２１２を含む。タスクＴ２１０はまた、（たとえば、等化器ＥＱ１０に関して本明細書で説明したように）フィルタステージのカスケードを使用して再生オーディオ信号をフィルタ処理するサブタスクＴ２１４を含み、タスクＴ２１４は、カスケードの異なるフィルタステージの利得応答に対してカスケードのフィルタステージの利得応答を変化させるために利得係数の計算値を使用するサブタスクＴ２１６を含む。
【０１１２】
図２１に、本明細書で説明するＡＮＣデバイスなど、オーディオ信号を処理するように構成されたデバイス内に含まれ得る装置ＭＦ１００の一般的構成によるフローチャートを示す。装置ＭＦ１００は、（たとえば、空間選択フィルタＦ２０とタスクＴ１００とに関して本明細書で説明したように）感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて雑音推定値を発生するための手段Ｆ１００を含む。装置ＭＦ１００はまた、（たとえば、等化器ＥＱ１０とタスクＴ２００とに関して本明細書で説明した）等化オーディオ信号を生成するために、雑音推定値からの情報に基づいて、再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするための手段Ｆ２００を含む。装置ＭＦ１００はまた、（たとえば、ＡＮＣフィルタＦ１０とタスクＴ３００とに関して本明細書で説明したように）感知雑音基準信号からの情報に基づいてアンチノイズ信号を発生するための手段Ｆ３００を含む。装置ＭＦ１００はまた、（たとえば、オーディオ出力ステージＡＯ１０とタスクＴ４００とに関して本明細書で説明したように）オーディオ出力信号を生成するために、等化オーディオ信号とアンチノイズ信号とを合成するための手段Ｆ４００を含む。
【０１１３】
図２７に、別の一般的構成による装置Ａ４００のブロック図を示す。装置Ａ４００は、コントラスト強調信号ＳＣ２０を生成するために、雑音推定値Ｎ１０からの情報に基づいてアンチノイズ信号ＡＮ１０のスペクトルを変更するように構成されたスペクトルコントラスト強調（ＳＣＥ）モジュールＳＣ１０を含む。ＳＣＥモジュールＳＣ１０は、アンチノイズ信号ＳＡ１０のスペクトルのコントラスト強調バージョンを記述する強調ベクトルを計算し、雑音推定値Ｎ１０の電力が高いサブバンドにおいてアンチノイズ信号ＡＮ１０の音声コンテンツのスペクトルコントラストを向上させるために、強調ベクトルの対応する値によって示される、アンチノイズ信号ＡＮ１０のサブバンドをブーストおよび／または減衰させることによって信号ＳＣ２０を生成するように構成され得る。ＳＣＥモジュールＳＣ１０の実装形態および動作のさらなる例は、たとえば、２００９年１２月３日に公開された、「SYSTEMS, METHODS, APPARATUS, AND COMPUTER PROGRAM PRODUCTS FOR SPECTRAL CONTRAST ENHANCEMENT」と題する米国公開特許出願第２００９／０２９９７４２号中のエンハンサＥＮ１０の説明において発見され得る。図２８に、装置Ａ１００と装置Ａ４００の両方の実装形態である装置Ａ５００のブロック図を示す。
【０１１４】
本明細書で開示する方法および装置は、概して任意の送受信および／またはオーディオ感知適用例、特にそのような適用例のモバイルあるいはポータブル事例において適用できる。たとえば、本明細書で開示する構成の範囲は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線インターフェースを採用するように構成されたワイヤレステレフォニー通信システムに常駐する通信デバイスを含む。とはいえ、本明細書で説明する特徴を有する方法および装置は、ワイヤードおよび／またはワイヤレス（たとえば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、および／またはＴＤ−ＳＣＤＭＡ）送信チャネルを介したボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）を採用するシステムなど、当業者に知られている広範囲の技術を採用する様々な通信システムのいずれにも常駐し得ることが、当業者には理解されよう。
【０１１５】
本明細書に開示する通信デバイスは、パケット交換式であるネットワーク（たとえば、ＶｏＩＰなどのプロトコルに従ってオーディオ送信を搬送するように構成されたワイヤードおよび／またはワイヤレスネットワーク）および／または回線交換式であるネットワークにおける使用に適応させられ得ることが明確に企図され、本明細書によって開示される。また、本明細書に開示する通信デバイスは、狭帯域符号化システム（たとえば、約４または５キロヘルツの可聴周波数レンジを符号化するシステム）での使用、および／または全帯域広帯域符号化システムおよびスプリットバンド符号化システムを含む、広帯域符号化システム（たとえば、５キロヘルツを超える可聴周波数を符号化するシステム）での使用に適応させられ得ることが明確に企図され、本明細書によって開示される。
【０１１６】
説明した構成の前述の提示は、本明細書で開示する方法および他の構造を当業者が製造または使用できるように与えたものである。本明細書で図示および説明したフローチャート、ブロック図、および他の構造は例にすぎず、これらの構造の他の変形態も開示の範囲内である。これらの構成に対する様々な変更が可能であり、本明細書で提示した一般的原理は他の構成にも同様に適用され得る。したがって、本開示は、上記に示した構成に限定されるものではなく、原開示の一部をなす、出願した添付の特許請求の範囲を含む、本明細書において任意の方法で開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲が与えられるべきである。
【０１１７】
情報および信号は、多種多様な技術および技法のいずれかを使用して表され得ることを当業者ならば理解されよう。たとえば、上記の説明全体にわたって言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、およびシンボルは、電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組合せによって表され得る。
【０１１８】
本明細書で開示する構成の実装形態の重要な設計要件は、圧縮されたオーディオもしくはオーディオビジュアル情報（たとえば、本明細書で識別される例の１つなどの圧縮形式に従って符号化されるファイルまたはストリーム）の再生などの計算集約的適用例、または広帯域通信（たとえば、１２、１６、または４４ｋＨｚなど、８キロヘルツよりも高いサンプリングレートにおけるボイス通信）の適用例では特に、（一般に百万命令毎秒またはＭＩＰＳで測定される）処理遅延および／または計算複雑性を最小にすることを含み得る。
【０１１９】
マルチマイクロフォン処理システムの目的は、全体で１０〜１２ｄＢの雑音低減を達成すること、所望のスピーカーの移動中にボイスレベルおよびカラーを保持すること、アグレッシブな雑音除去、音声の残響除去の代わりに雑音が背景に移動されたという知覚を得ること、および／またはよりアグレッシブな雑音低減のための後処理のオプションを可能にすることを含み得る。
【０１２０】
本明細書で開示するＡＮＣ装置の実装形態の様々な要素は、意図された適用例に好適であると考えられるハードウェア、ソフトウェア、および／またはファームウェアの任意の組合せで実施され得る。たとえば、そのような要素は、たとえば同じチップ上に、またはチップセット中の２つ以上のチップ間に常駐する電子デバイスおよび／または光デバイスとして製造され得る。そのようなデバイスの一例は、トランジスタまたは論理ゲートなどの論理要素の固定アレイまたはプログラマブルアレイであり、これらの要素のいずれも１つまたは複数のそのようなアレイとして実装され得る。これらの要素の任意の２つ以上、さらにはすべてが、同じ１つまたは複数のアレイ内に実装され得る。そのような１つまたは複数のアレイは、１つまたは複数のチップ内（たとえば、２つ以上のチップを含むチップセット内）に実装され得る。
【０１２１】
本明細書で開示するＡＮＣ装置の様々な実装形態の１つまたは複数の要素は、全体または一部が、マイクロプロセッサ、組込みプロセッサ、ＩＰコア、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、ＡＳＳＰ（特定用途向け標準製品）、およびＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの論理要素の１つまたは複数の固定アレイまたはプログラマブルアレイ上で実行するように構成された命令の１つまたは複数のセットとしても実装され得る。本明細書で開示する装置の実装形態の様々な要素のいずれも、１つまたは複数のコンピュータ（たとえば、「プロセッサ」とも呼ばれる、命令の１つまたは複数のセットまたはシーケンスを実行するようにプログラムされた１つまたは複数のアレイを含む機械）としても実装され得、これらの要素の任意の２つ以上、さらにはすべてが、同じそのような１つまたは複数のコンピュータ内に実装され得る。
【０１２２】
本明細書で開示するように処理するためのプロセッサまたは他の手段は、たとえば同じチップ上に、またはチップセット中の２つ以上のチップ間に常駐する１つまたは複数の電子デバイスおよび／または光学デバイスとして作製され得る。そのようなデバイスの一例は、トランジスタまたは論理ゲートなどの論理要素の固定アレイまたはプログラマブルアレイであり、これらの要素のいずれも１つまたは複数のそのようなアレイとして実装され得る。そのような１つまたは複数のアレイは、１つまたは複数のチップ内（たとえば、２つ以上のチップを含むチップセット内）に実装され得る。そのようなアレイの例には、マイクロプロセッサ、埋込みプロセッサ、ＩＰコア、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＳＰ、およびＡＳＩＣなどの論理要素の固定アレイまたはプログラマブルアレイがある。本明細書で開示する処理するためのプロセッサまたは他の手段は、１つまたは複数のコンピュータ（たとえば、命令の１つまたは複数のセットまたはシーケンスを実行するようにプログラムされた１つまたは複数のアレイを含むマシン）あるいは他のプロセッサとしても実施され得る。本明細書で説明したプロセッサは、プロセッサが組み込まれているデバイスまたはシステム（たとえば、オーディオ感知デバイス）の別の演算に関係するタスクなど、信号平衡化手順に直接関係しないタスクを実行し、またはコヒーレンシ検出手順に直接関係しない命令の他のセットを実行するために使用することが可能である。また、本明細書で開示する方法の一部がオーディオ感知デバイスのプロセッサによって実行され、その方法の別の一部は１つまたは複数の他のプロセッサの制御下で実行されることが可能である。
【０１２３】
本明細書で開示する構成に関して説明した様々な例示的なモジュール、論理ブロック、回路、およびテストならびに他の動作は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることを、当業者なら理解されよう。そのようなモジュール、論理ブロック、回路、および動作は、本明細書で開示する構成を生成するように設計された、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣまたはＡＳＳＰ、ＦＰＧＡまたは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタロジック、個別ハードウェア構成要素、あるいはそれらの任意の組合せを用いて実装または実行され得る。たとえば、そのような構成は、少なくとも部分的に、ハードワイヤード回路として、特定用途向け集積回路へと作製された回路構成として、あるいは不揮発性記憶装置にロードされるファームウェアプログラム、または汎用プロセッサもしくは他のデジタル信号処理ユニットなどの論理要素のアレイによって実行可能な命令である機械可読コードとしてデータ記憶媒体から、もしくはデータ記憶媒体にロードされるソフトウェアプログラムとして実装され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサとすることができるが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成としても実装され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（読取り専用メモリ）、フラッシュＲＡＭなどの不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体中に常駐し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体はプロセッサに一体化され得る。プロセッサおよび記憶媒体はＡＳＩＣ中に常駐し得る。ＡＳＩＣはユーザ端末内に常駐し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末内に個別構成要素として常駐し得る。
【０１２４】
本明細書で開示する様々な方法は、プロセッサなどの論理要素のアレイによって実行でき、本明細書で説明する装置の様々な要素は、そのようなアレイ上で実行するように設計されたモジュールとして実装され得ることに留意されたい。本明細書で使用する「モジュール」または「サブモジュール」という用語は、ソフトウェア、ハードウェアまたはファームウェアの形態でコンピュータ命令（たとえば、論理式）を含む任意の方法、装置、デバイス、ユニットまたはコンピュータ可読データ記憶媒体を指すことができる。複数のモジュールまたはシステムを１つのモジュールまたはシステムに結合することができ、１つのモジュールまたはシステムを、同じ機能を実行する複数のモジュールまたはシステムに分離することができることを理解されたい。ソフトウェアまたは他のコンピュータ実行可能命令で実装した場合、プロセスの要素は本質的に、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを用いて関連するタスクを実行するコードセグメントである。「ソフトウェア」という用語は、ソースコード、アセンブリ言語コード、機械コード、バイナリコード、ファームウェア、マクロコード、マイクロコード、論理要素のアレイによって実行可能な命令の１つまたは複数のセットまたはシーケンス、およびそのような例の任意の組合せを含むことを理解されたい。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサ可読媒体に記憶され得、あるいは搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号によって伝送媒体または通信リンクを介して送信され得る。
【０１２５】
本明細書で開示する方法、方式、および技法の実装形態は、（たとえば、本明細書に記載する１つまたは複数のコンピュータ可読媒体中で）論理要素のアレイ（たとえば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の有限状態機械）を含む機械によって読取り可能および／または実行可能な命令の１つまたは複数のセットとしても有形に実施され得る。「コンピュータ可読媒体」という用語は、情報を記憶または転送することができる、揮発性、不揮発性、取外し可能および取外し不可能な媒体を含む任意の媒体を含み得る。コンピュータ可読媒体の例は、電子回路、半導体メモリデバイス、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスケットまたは他の磁気記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤまたは他の光記憶装置、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ）リンク、または所望の情報を記憶するために使用され得、アクセスされ得る任意の他の媒体を含む。コンピュータデータ信号は、電子ネットワークチャネル、光ファイバ、エアリンク、電磁リンク、ＲＦリンクなどの伝送媒体を介して伝播することができるどんな信号でも含み得る。コードセグメントは、インターネットまたはイントラネットなどのコンピュータネットワークを介してダウンロードされ得る。いずれの場合も、本開示の範囲は、そのような実施形態によって限定されると解釈すべきではない。
【０１２６】
本明細書で説明した方法のタスクの各々は、ハードウェアで直接実施され得るか、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで実施され得るか、またはその２つの組合せで実施され得る。本明細書で開示する方法の実装形態の典型的な適用例では、論理要素のアレイ（たとえば、論理ゲート）は、この方法の様々なタスクのうちの１つ、複数、さらにはすべてを実行するように構成される。タスクの１つまたは複数（場合によってはすべて）は、論理要素のアレイ（たとえば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または他の有限状態機械）を含む機械（たとえば、コンピュータ）によって可読および／または実行可能であるコンピュータプログラム製品（たとえば、ディスク、フラッシュまたは他の不揮発性メモリカード、半導体メモリチップなどの１つまたは複数のデータ記憶媒体など）に埋め込まれたコード（たとえば、命令の１つまたは複数のセット）としても実装され得る。本明細書で開示する方法の実装形態のタスクは、２つ以上のそのようなアレイまたは機械によっても実行され得る。これらのまたは他の実装形態では、タスクは、セルラー電話など、ワイヤレス通信用のデバイス、またはそのような通信機能をもつ他のデバイス内で実行され得る。そのようなデバイスは、（ＶｏＩＰなどの１つまたは複数のプロトコルを使用して）回線交換および／またはパケット交換ネットワークと通信するように構成され得る。たとえば、そのようなデバイスは、符号化フレームを受信および／または送信するように構成されたＲＦ回路を含み得る。
【０１２７】
本明細書で開示される様々な方法は、ハンドセット、ヘッドセット、または携帯情報端末（ＰＤＡ）などのポータブル通信デバイスによって実行され得、本明細書に記載の様々な装置は、そのようなデバイスに含まれ得ることが明確に開示される。典型的なリアルタイム（たとえば、オンライン）適用例は、そのようなモバイルデバイスを使用して行われる電話会話である。
【０１２８】
１つまたは複数の例示的な実施形態では、本明細書で説明した動作は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装した場合、そのような動作は、１つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体に記憶され得るか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信され得る。「コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ記憶媒体と、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を可能にするいかなる媒体をも含む通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく、例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、（限定はしないが、ダイナミックまたはスタティックＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、および／またはフラッシュＲＡＭを含むことができる）半導体メモリ、あるいは強誘電体メモリ、磁気抵抗メモリ、オボニックメモリ、高分子メモリ、または相変化メモリなどの一連の記憶要素、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶装置を備えることができ、あるいは所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形態で、コンピュータによってアクセスできる有形構造中に記憶するために使用され得る任意の他の媒体を備えることができる。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、および／またはマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、および／またはマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書では、ディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザディスク（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピーディスク（disk）およびＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（商標）（Ｂｌｕ−Ｒａｙ  Ｄｉｓｃ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、カリフォルニア州ユニバーサルシティー）を含み、この場合、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（disc）はデータをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。
【０１２９】
本明細書で説明した音響信号処理装置は、いくつかの動作を制御するために音声入力を受容し、あるいは背景雑音から所望の雑音を分離することから利益を得ることができる、通信デバイスなどの電子デバイスに組み込まれ得る。多くの適用例では、複数の方向発の背景音から明瞭な所望の音を強調または分離することから利益を得ることがある。そのような適用例では、ボイス認識および検出、音声強調および分離、ボイスアクティブ化制御などの機能を組み込んだ電子デバイスまたはコンピューティングデバイスにヒューマンマシンインターフェースを含み得る。限定された処理機能のみを与えるデバイスに適したそのような音響信号処理装置を実装することが望ましいことがある。
【０１３０】
本明細書で説明したモジュール、要素、およびデバイスの様々な実装形態の要素は、たとえば、同じチップ上にまたはチップセット中の２つ以上のチップ上に常駐する電子デバイスおよび／または光デバイスとして作製され得る。そのようなデバイスの一例は、トランジスタまたはゲートなど、論理要素の固定アレイまたはプログラマブルアレイである。本明細書で説明した装置の様々な実装形態の１つまたは複数の要素は、全体または一部が、マイクロプロセッサ、組込みプロセッサ、ＩＰコア、デジタル信号プロセッサ、ＦＰＧＡ、ＡＳＳＰ、およびＡＳＩＣなど論理要素の１つまたは複数の固定アレイまたはプログラマブルアレイ上で実行するように構成された命令の１つまたは複数のセットとしても実装され得る。
【０１３１】
本明細書で説明した装置の一実装形態の１つまたは複数の要素は、装置が組み込まれているデバイスまたはシステムの別の動作に関係するタスクなど、装置の動作に直接関係しないタスクを実施し、あるいは装置の動作に直接関係しない命令の他のセットを実行するために使用することが可能である。また、そのような装置の実装形態の１つまたは複数の要素は、共通の構造（たとえば、異なる要素に対応するコードの部分を異なる時間に実行するために使用されるプロセッサ、異なる要素に対応するタスクを異なる時間に実施するために実行される命令のセット、あるいは、異なる要素向けの動作を異なる時間に実施する電子デバイスおよび／または光デバイスの構成）を有することが可能である。
なお、以下の記載は、出願当初の請求項の記載に基づくものである。
［１］
再生オーディオ信号を処理する方法であって、前記方法は、オーディオ信号を処理するように構成されたデバイス内で、
感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生し、
等化オーディオ信号を生成するために、前記雑音推定値からの情報に基づいて、前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストし、
感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生し、
オーディオ出力信号を生成するために、前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成することを実行することを備える、方法。
［２］
前記方法が、
前記感知マルチチャネルオーディオ信号中の音声アクティビティを検出することと、
前記検出することに応答して、前記オーディオ出力信号中の前記アンチノイズ信号のレベルを変化させることと
を備える、［１］に記載の方法。
［３］
前記方法が、前記雑音推定値のレベルと、前記再生オーディオ信号のレベルと、前記等化オーディオ信号のレベルと、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の周波数分布とのうちの少なくとも１つに基づいて、前記オーディオ出力信号中の前記アンチノイズ信号のレベルを変化させることを備える、［１］に記載の方法。
［４］
前記方法が、前記オーディオ出力信号に基づき、ユーザの耳のほうへ向けられる音響信号を生成することを備え、
前記感知雑音基準信号が、前記ユーザの耳のほうへ向けられたマイクロフォンによって生成された信号に基づく、［１］に記載の方法。
［５］
前記感知マルチチャネルオーディオ信号の各チャネルが、前記ユーザの耳から遠ざけられた複数のマイクロフォンのうちの対応する１つによって生成された信号に基づく、［４］に記載の方法。
［６］
アンチノイズ信号を前記発生することが、前記アンチノイズ信号を生成するために、前記感知雑音基準信号に対してフィルタ処理演算を実行することを備え、
前記方法が、感知マルチチャネルオーディオ信号からの情報に基づいて、フィルタ処理演算の利得とカットオフ周波数とのうちの少なくとも１つを変化させることを備える、［１］に記載の方法。
［７］
前記再生オーディオ信号が、ワイヤレス送信チャネルを介して受信された符号化オーディオ信号に基づく、［１］に記載の方法。
［８］
雑音推定値を前記発生することが、前記感知マルチチャネルオーディオ信号に対して指向性選択処理演算を実行することを備える、［１］に記載の方法。
［９］
前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関して前記ブーストすることが、
前記雑音推定値からの前記情報に基づいて、利得係数の値を計算することと、
フィルタステージのカスケードを使用して前記再生オーディオ信号をフィルタ処理することと
を備え、
前記再生オーディオ信号を前記フィルタ処理することが、前記カスケードの異なるフィルタステージの利得応答に対して前記カスケードのフィルタステージの利得応答を変化させるために、前記利得係数の前記計算値を使用することを備える、［１］に記載の方法。
［１０］
少なくとも１つのプロセッサによって実行されたとき、前記少なくとも１つのプロセッサに、
感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生することと、
等化オーディオ信号を生成するために、前記雑音推定値からの情報に基づいて、前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストすることと、
感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生することと、
オーディオ出力信号を生成するために、前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成することと
を行わせる機械実行可能命令を記憶する有形構造を有するコンピュータ可読媒体。
［１１］
再生オーディオ信号を処理するように構成された装置であって、前記装置が、
感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生するための手段と、
等化オーディオ信号を生成するために、前記雑音推定値からの情報に基づいて、前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするための手段と、
感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生するための手段と、
オーディオ出力信号を生成するために、前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成するための手段と
を備える、装置。
［１２］
前記装置が、アンチノイズ信号を発生するための前記手段と、合成するための前記手段とのうちの少なくとも１つに、前記雑音推定値のレベルと、前記再生オーディオ信号のレベルと、前記等化オーディオ信号のレベルと、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の周波数分布とのうちの少なくとも１つに基づいて、前記アンチノイズ信号のレベルを変化させる制御信号を発生するための手段を含む、［１１］に記載の装置。
［１３］
前記装置が、ユーザの耳のほうへ向けられたラウドスピーカーと、前記ユーザの耳のほうへ向けられたマイクロフォンとを含み、
前記ラウドスピーカーが、前記オーディオ出力信号に基づいて音響信号を生成するように構成され、
前記感知雑音基準信号が、前記マイクロフォンによって生成された信号に基づく、［１１］に記載の装置。
［１４］
前記装置が、前記ユーザの耳から遠ざけられたマイクロフォンのアレイを含み、
前記感知マルチチャネルオーディオ信号の各チャネルが、前記アレイの前記マイクロフォンのうちの対応する１つによって生成された信号に基づく、［１３］に記載の装置。
［１５］
雑音推定値を前記発生するための前記手段が、前記感知マルチチャネルオーディオ信号に対して指向性選択処理演算を実行するように構成された、［１１］に記載の装置。
［１６］
再生オーディオ信号を処理するように構成された装置であって、前記装置が、
感知マルチチャネルオーディオ信号の第１のチャネルからの情報と、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の第２のチャネルからの情報とに基づいて、雑音推定値を発生するように構成された空間選択フィルタと、
等化オーディオ信号を生成するために、前記雑音推定値からの情報に基づいて、前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの周波数サブバンドを前記再生オーディオ信号の少なくとも１つの他の周波数サブバンドに関してブーストするように構成された等化器と、
感知雑音基準信号からの情報に基づいて、アンチノイズ信号を発生するように構成されたアクティブ雑音消去フィルタと、
オーディオ出力信号を生成するために、前記等化オーディオ信号と前記アンチノイズ信号とを合成するように構成されたオーディオ出力ステージと
を備える、装置。
［１７］
前記装置が、前記雑音推定値のレベルと、前記再生オーディオ信号のレベルと、前記等化オーディオ信号のレベルと、前記感知マルチチャネルオーディオ信号の周波数分布とのうちの少なくとも１つに基づいて、前記アンチノイズ信号のレベルを変化させるように、前記アクティブ雑音消去フィルタと、前記オーディオ出力ステージとのうちの少なくとも１つを制御するように構成された制御信号発生器を含む、［１６］に記載の装置。
［１８］
前記装置が、ユーザの耳のほうへ向けられたラウドスピーカーと、前記ユーザの耳のほうへ向けられたマイクロフォンとを含み、
前記ラウドスピーカーが、前記オーディオ出力信号に基づいて音響信号を生成するように構成され、
前記感知雑音基準信号が、前記マイクロフォンによって生成された信号に基づく、［１６］に記載の装置。
［１９］
前記装置が、前記ユーザの耳から遠ざけられたマイクロフォンのアレイを含み、
前記感知マルチチャネルオーディオ信号の各チャネルが、前記アレイの前記マイクロフォンのうちの対応する１つによって生成された信号に基づく、［１８］に記載の装置。
［２０］
前記空間選択フィルタが、前記感知マルチチャネルオーディオ信号に対して指向性選択処理演算を実行するように構成された、［１６］に記載の装置。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
0005270041.tif 000022
【図９Ｂ】
0005270041.tif 000023
【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
0005270041.tif 000028
【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
0005270041.tif 000051
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
0005270041.tif 000053
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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