(57)【要約】【課題】ノイズキャンセリングにおける消し残りノイズの不快感を低減することができるようにする。【解決手段】帯域分割部８１は、入力された信号を帯域分割し、各分割帯域のパワーを算出する。理想特性データベース８２には、例えば、人間にとって不快感の少ない音のスペクトル形状が記憶されている。最適形状選択部８４は、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状に基づいて、理想特性データベース８２に記憶されているサンプルとなるスペクトル形状の中から最適なスペクトル形状を選択する。追加信号生成部８３は、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状を、最適形状選択部８４により選択されたスペクトル形状に近づけるために必要となる追加信号を生成する。【選択図】図６
2012133205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の周囲からのノイズを収音するマイクと、
前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号を算出する予測信号算出手段と、
前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、
前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段と
を備えるノイズ低減装置。
【請求項２】
前記追加信号生成手段は、
前記予測消し残りノイズを複数の周波数帯域に分割し、前記分割された各帯域のパワーを算出することで、前記予測消し残りノイズのスペクトル形状を算出するスペクトル形状算出手段と、
前記算出されたスペクトル形状を、予め定められた基準に従って補正する追加信号を生成する追加信号生成手段
を備える請求項１に記載のノイズ低減装置。
【請求項３】
前記追加信号生成手段は、
人間にとって不快感の少ない音のスペクトル形状を複数記憶する記憶手段と、
前記スペクトル形状算出手段により算出されたスペクトル形状に応じて、前記記憶手段に記憶された１または複数のスペクトル形状のうち、１つのスペクトル形状を選択する選択手段をさらに備え、
前記追加信号生成手段は、前記スペクトル形状算出手段により算出されたスペクトル形状を前記選択されたスペクトル形状に近づけるような、前記追加信号を生成する
請求項２に記載のノイズ低減装置。
【請求項４】
マイクが、筐体の周囲からのノイズを収音し、
キャンセル信号生成手段が、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成し、
予測信号算出手段が、前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号を算出し、
追加信号生成手段が、前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成し、
加算出力手段が、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力するステップ
を含むノイズ低減方法。
【請求項５】
コンピュータを、
筐体の周囲からのノイズを収音するマイクと、
前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号を算出する予測信号算出手段と、
前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、
前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段とを備えるノイズ低減装置として機能させる
プログラム。
【請求項６】
筐体内の音を収音するマイクと、
前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、
前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段と
を備えるノイズ低減装置。
【請求項７】
前記追加信号生成手段は、
前記マイクにより収音された信号を複数の周波数帯域に分割し、前記分割された各帯域のパワーを算出することで前記信号のスペクトル形状を算出するスペクトル形状算出手段と、
前記算出されたスペクトル形状を、予め定められた基準に従って補正する追加信号を生成する追加信号生成手段
を備える請求項６に記載のノイズ低減装置。
【請求項８】
前記追加信号生成手段は、
人間にとって不快感の少ない音のスペクトル形状を複数記憶する記憶手段と、
前記スペクトル形状算出手段により生成されたスペクトル形状に応じて、前記記憶手段に記憶された1または複数のスペクトル形状うち、１つのスペクトル形状を選択する選択手段をさらに備え、
前記追加信号生成手段は、前記スペクトル形状算出手段により算出されたスペクトル形状を前記選択されたスペクトル形状に近づけるような、前記追加信号を生成する
請求項７に記載のノイズ低減装置。
【請求項９】
マイクが、筐体内の音を収音し、
キャンセル信号生成手段が、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成し、
追加信号生成手段が、前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成し、
加算出力手段が、前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力するステップ
を含むノイズ低減方法。
【請求項１０】
コンピュータを、
筐体内の音を収音するマイクと、
前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、
前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、
前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段とを備えるノイズ低減装置として機能させる
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ低減装置および方法、並びにプログラムに関し、特に、ノイズキャンセリングにおける消し残りノイズの不快感を低減することができるようにするノイズ低減装置および方法、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、周囲からのノイズをキャンセルする信号を出力することで、聴取点におけるノイズレベルを下げるノイズキャンセリングヘッドフォンの開発が行われている。
【０００３】
現状実用化されているノイズキャンセリングヘッドフォンに採用されるノイズキャンセリングの技術は、大別すると、フィードバック方式とフィードフォワード方式との２つの方式がある。
【０００４】
一般に、フィードバック方式のノイズキャンセリングシステムは、ノイズをキャンセルできる帯域（ノイズを低減できる帯域）は狭いが、比較的に大きな低減が可能であるという特徴がある。
【０００５】
一方、フィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムは、ノイズをキャンセルできる帯域は広く、安定性があるものの、ノイズ源との位置関係などにより想定していた伝達関数と合致しない時に、当該周波数においてノイズが増えてしまう可能性があると考えられる。
【０００６】
このため、ノイズをキャンセルできる帯域が広く、安定性のあるフィードフォワード方式のノイズキャンセリングシステムを用いた場合、ノイズが減っている帯域が広くても、特定の狭い帯域でのノイズが目立ってしまうことがある。このような場合には、低減効果を聴取者（ユーザ）が感じることができない。
【０００７】
このような問題点を解決するための１つの方策として、フィードバック方式に加え、フィードフォワード方式をも同時に動かすことで、より強いノイズ低減効果を得ることができるようにする技術も開発されている。
【０００８】
しかしながら、従来、フィードバック方式、フィードフォワード方式ともフィルタ特性は一定（固定フィルタ方式）であり、ノイズが変化してもノイズキャンセリング特性は一定とされていた。このため、厳密に考察すると、ノイズごとに最適なノイズキャンセリング性能を実現することができない場合があると考えられる。このため、ノイズごとに最適なノイズキャンセリング性能を実現しようと考えると、適応フィルタ方式を用いることが考えられる。
【０００９】
そこで、出願人は、固定フィルタ方式と適応フィルタ方式を組み合わせたノイズキャンセリングの技術を提案した（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−４２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、ノイズキャンセリングの技術によって周囲からのノイズをキャンセルする信号を出力したとしても、キャンセル処理の遅延等の問題で、周囲からのノイズを完全に除去できない。ここで除去しれずに残ったノイズは消し残りノイズと称される。
【００１２】
例えば、消し残りノイズが、急峻な山（谷）形のスペクトル形状を有していた場合、これは自然界に存在しない音であり、ユーザにとっての聴き心地を大きく低下させる。例えば、消し残りノイズが圧迫感や酔い感などの不快感をユーザにもたらすことがある。特に、特定のスペクトルのみが突出している場合には、それを卓越周波数と呼び、人間はこれを鋭敏に感じ取り不快感を訴えることがよく知られている。
【００１３】
例えば、特許文献１の技術を用いても、このような消し残りノイズによる不快感を低減することはできなかった。
【００１４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ノイズキャンセリングにおける消し残りノイズの不快感を低減することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の側面は、筐体の周囲からのノイズを収音するマイクと、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号を算出する予測信号算出手段と、前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段とを備えるノイズ低減装置である。
【００１６】
前記追加信号生成手段は、前記予測消し残りノイズを複数の周波数帯域に分割し、前記分割された各帯域のパワーを算出することで、前記予測消し残りノイズのスペクトル形状を算出するスペクトル形状算出手段と、前記算出されたスペクトル形状を、予め定められた基準に従って補正する追加信号を生成する追加信号生成手段を備えるようにすることができる。
【００１７】
前記追加信号生成手段は、人間にとって不快感の少ない音のスペクトル形状を複数記憶する記憶手段と、前記スペクトル形状算出手段により算出されたスペクトル形状に応じて、前記記憶手段に記憶された１または複数のスペクトル形状のうち、１つのスペクトル形状を選択する選択手段をさらに備え、前記追加信号生成手段は、前記スペクトル形状算出手段により算出されたスペクトル形状を前記選択されたスペクトル形状に近づけるような、前記追加信号を生成するようにすることができる。
【００１８】
本発明の第１の側面は、マイクが、筐体の周囲からのノイズを収音し、キャンセル信号生成手段が、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成し、予測信号算出手段が、前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号を算出し、追加信号生成手段が、前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成し、加算出力手段が、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力するステップを含むノイズ低減方法である。
【００１９】
本発明の第１の側面は、コンピュータを、筐体の周囲からのノイズを収音するマイクと、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号を算出する予測信号算出手段と、前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段とを備えるノイズ低減装置として機能させるプログラムである。
【００２０】
本発明の第１の側面においては、マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、前記周囲からのノイズを低減するキャンセル信号が生成され、前記マイクにより収音された信号に基づいて、前記筐体の内部に漏れる周囲からのノイズを予測して予測信号が算出され、前記キャンセル信号と、前記予測信号とを加算することにより得られる予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号が生成され、前記追加信号と、前記キャンセル信号が加算されて出力される。
【００２１】
本発明の第２の側面は、筐体内の音を収音するマイクと、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段とを備えるノイズ低減装置である。
【００２２】
前記追加信号生成手段は、前記マイクにより収音された信号を複数の周波数帯域に分割し、前記分割された各帯域のパワーを算出することで前記信号のスペクトル形状を算出するスペクトル形状算出手段と、前記算出されたスペクトル形状を、予め定められた基準に従って補正する追加信号を生成する追加信号生成手段を備えるようにすることができる。
【００２３】
前記追加信号生成手段は、人間にとって不快感の少ない音のスペクトル形状を複数記憶する記憶手段と、前記スペクトル形状算出手段により生成されたスペクトル形状に応じて、前記記憶手段に記憶された1または複数のスペクトル形状うち、１つのスペクトル形状を選択する選択手段をさらに備え、前記追加信号生成手段は、前記スペクトル形状算出手段により算出されたスペクトル形状を前記選択されたスペクトル形状に近づけるような、前記追加信号を生成するようにすることができる。
【００２４】
本発明の第２の側面は、マイクが、筐体内の音を収音し、キャンセル信号生成手段が、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成し、追加信号生成手段が、前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成し、加算出力手段が、前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力するステップを含むノイズ低減方法である。
【００２５】
本発明の第２の側面は、コンピュータを、筐体内の音を収音するマイクと、前記マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号を生成するキャンセル信号生成手段と、前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号を生成する追加信号生成手段と、前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号を加算して出力する加算出力手段とを備えるノイズ低減装置として機能させるプログラムである。
本発明の第２の側面においては、マイクにより収音された信号にフィルタ処理を施すことにより、周囲からのノイズを低減するキャンセル信号が生成され、前記マイクにより収音された信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善するための追加信号が生成され、前記キャンセル信号が出力された後に、前記追加信号と、前記キャンセル信号が加算されて出力される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ノイズキャンセリングにおける消し残りノイズの不快感を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るノイズ低減装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るノイズ低減装置の別の構成例を示すブロック図である。
【図３】各信号のパワースペクトルを説明する図である。
【図４】各信号のパワースペクトルを説明する図である。
【図５】各信号のパワースペクトルを説明する図である。
【図６】追加信号制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図７】追加信号の生成について説明する図である。
【図８】ノイズ低減処理の例を説明するフローチャートである。
【図９】ノイズ低減処理の別の例を説明するフローチャートである。
【図１０】追加信号制御処理の例を説明するフローチャートである。
【図１１】パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るノイズ低減装置の構成例を示すブロック図である。同図に示されるノイズ低減装置２０は、例えば、ＦＦ型ノイズキャンセリングヘッドフォンとして構成される。
【００３０】
なお、ＦＦ（フィードフォワード）型ノイズキャンセリングヘッドフォンとは、ヘッドフォンの筐体の外部に設けられたマイクを用いて周囲からのノイズを収音する方式のノイズキャンセリングヘッドフォンである。すなわち、筐体の外部のマイクで収音したノイズに対して適切なフィルタリング処理を施してノイズの信号の逆相成分を戻し制御することで、ノイズを低減することを意図している。
【００３１】
同図に示されるように、ノイズ低減装置２０には、マイク２１、キャンセル信号生成フィルタ２２、スピーカ２３、筐体内ノイズ予測部２４、追加信号制御部２５、加算器２６、および加算器２７が設けられている。
【００３２】
図１において、図示せぬコンテンツ再生部から出力された視聴コンテンツの音声信号（視聴コンテンツ音信号）は、加算器２６に供給され、後述する追加信号制御部２５により生成された追加信号と加算されてスピーカ２３から出力される。
【００３３】
マイク２１は、例えば、ヘッドフォンの周囲からのノイズを収音し、収音されたノイズを、キャンセル信号生成フィルタ２２、および筐体内ノイズ予測部２４に出力するようになされている。
【００３４】
キャンセル信号生成フィルタ２２は、マイク２１から出力される音声信号に対するフィルタ処理を施すことにより周囲からのノイズを低減するようなキャンセル信号を生成する。なお、キャンセル信号生成フィルタ２２に設けられるフィルタは、フィルタ特性が一定である固定フィルタとされてもよいし、フィルタ特性が適応的に変化する適応フィルタとされてもよい。
【００３５】
筐体内ノイズ予測部２４は、筐体内部に漏れる周囲からのノイズを予測し、予測したノイズを出力するようになされている。
【００３６】
ノイズキャンセリングの技術によって周囲からのノイズを低減する信号を出力したとしても、周囲からのノイズを完全に除去することができない。すなわち、消し残りノイズが存在する。キャンセル信号生成フィルタ２２から出力された信号と、筐体内ノイズ予測部２４から出力された信号とを、加算器２７で加算することによりに対応する信号が得られることになる。これを予測消し残りノイズと呼ぶ。
【００３７】
すなわち、加算器２７から出力される信号は、筐体内部に漏れる（と予測された）周囲のノイズに対して、そのノイズを除去する信号を加算したにもかかわらず存在するノイズに対応する信号である。
【００３８】
追加信号制御部２５は、加算器２７から出力される予測消し残りノイズに基づいて、実際の消し残りノイズの聴き心地を改善、不快感を低減などするための追加信号を生成して出力するようになされている。
【００３９】
スピーカ２３から出力される音は、キャンセル信号生成フィルタ２２から出力と、追加信号制御部２５を加算器２６で加算された信号である。この信号が、筐体内部に漏れる周囲からのノイズと音響的に重畳されてユーザの耳３０に届くこととなる。
【００４０】
なお、図１に示される構成のうち、マイク２１、キャンセル信号生成フィルタ２２、スピーカ２３、および加算器２６からなる部分は、従来のノイズキャンセリングヘッドフォンと同様のものとすることが可能である。
【００４１】
図２は、本発明の一実施の形態に係るノイズ低減装置の別の構成例を示すブロック図である。同図に示されるノイズ低減装置４０は、例えば、ＦＢ型ノイズキャンセリングヘッドフォンとして構成される。
【００４２】
なお、ＦＢ（フィードバック方式）型ノイズキャンセリングヘッドフォンは、一般的にヘッドフォンの筐体の内側（ユーザの耳の近く）に設けられたマイクを用いて周囲からのノイズを収音する方式のノイズキャンセリングヘッドフォンである。すなわち、マイクで収音したノイズの信号の逆相成分を戻し制御することで、外部からヘッドフォンの筐体の内部に入ってきたノイズを減衰させるものである。
【００４３】
同図に示されるように、ノイズ低減装置４０には、マイク４１、キャンセル信号生成フィルタ４２、スピーカ４３、周波数特性補正部４４、追加信号制御部４５、加算器４６が設けられている。加算器４７は、スピーカ４３から出力された音がマイクに音響的にフィードバックされる効果を表すものである。
【００４４】
図２において、図示せぬコンテンツ再生部から出力された視聴コンテンツの音声信号（視聴コンテンツ音信号）は、周波数特性補正部４４に供給される。周波数特性補正部４４は、視聴コンテンツ音信号が後述するキャンセル信号生成フィルタ４２により生成された信号により抑圧されてしまうことを考慮し、その抑圧効果を打ち消すような周波数特性の補正を行うようになされている。
【００４５】
マイク４１は、例えば、ヘッドフォンの周囲からのノイズが筐体の内部に漏れ込んだ音、およびスピーカ４３から出力された音を収音し、収音された信号を、キャンセル信号生成フィルタ４２、および追加信号生成部４５に出力するようになされている。
【００４６】
キャンセル信号生成フィルタ４２は、マイク４１から出力される音声信号に対するフィルタ処理を施すことにより周囲からのノイズを低減するようなキャンセル信号を生成する。なお、キャンセル信号生成フィルタ４２に設けられるフィルタは、フィルタ特性が一定である固定フィルタとされてもよいし、フィルタ特性が適応的に変化する適応フィルタとされてもよい。
【００４７】
追加信号制御部４５は、マイク４１から出力される信号に基づいて、消し残りノイズの聴き心地を改善、不快感を低減などするための追加信号を生成して出力するようになされている。図２に示される構成においては、マイク４１は、ヘッドフォンの筐体の内部の音を収音しているので、消し残りノイズを含んだ信号がマイク４１から出力されることになる。
【００４８】
加算器４６は、周波数特性補正部４４、キャンセル信号生成フィルタ４２、および追加信号制御部４５から出力される信号を加算して、スピーカ２３に出力するようになされている。
【００４９】
スピーカ４３から出力された音は、筐体内部に漏れる周囲からのノイズと音響的に重畳されてユーザの耳５０に届くこととなる。
【００５０】
なお、図２に示される構成のうち、マイク４１、キャンセル信号生成フィルタ４２、スピーカ４３、周波数特性補正部４４、加算器４６，および加算器４７からなる部分は、従来のノイズキャンセリングヘッドフォンと同様のものとすることが可能である。
【００５１】
次に、追加信号制御部２５、または追加信号制御部４５により生成される追加信号について図３乃至図５を参照して説明する。図３乃至図５は、それぞれ横軸が周波数、縦軸が各周波数成分のパワーとされ、図中の点線または実線により各信号のパワースペクトルが表されている。
【００５２】
図３に示される点線６１は、視聴コンテンツの音声信号にヘッドフォンの筐体内部に漏れる周囲からのノイズを加算した信号の周波数スペクトル密度を表している。すなわち、ノイズの除去（ノイズキャンセリング）に係る処理が行われない状態において、ヘッドフォンの内部でユーザの耳に聞こえる音の周波数スペクトルの例を示している。
【００５３】
図３に示される点線６２は、従来のノイズキャンセリングヘッドフォンにより生成される信号の周波数スペクトル密度を表している。例えば、図２に示される追加信号制御部４５を稼働させない状態で、ヘッドフォンの内部でユーザの耳に聞こえる音の周波数スペクトル密度の例を示している。
【００５４】
すなわち、点線６２は、点線６１に対応する信号に対して従来のノイズキャンセリングに係る処理が施された信号の周波数スペクトル密度を表すものである。
【００５５】
図３に示されるように、点線６１は、部分６１ａにおいて急峻な山形の形状とされている。部分６１ａに対応する周波数成分は、いわゆる卓越周波数成分となりユーザに知覚されやすい。これに対してノイズキャンセリングに係る処理が施された信号の点線６２においては、部分６１ａに対応する周波数成分は低減されている。しかしながら、点線６２は、部分６２ｂにおいて急峻な山形の形状を持つ。部分６２ｂに対応する周波数成分は、いわゆる卓越周波数成分となりユーザに知覚されやすい。このようなノイズはユーザに不快感を与える。このようにして消し残りノイズによる不快感が発生する。
【００５６】
そこで、追加信号制御部４５においては、図４に示される実線６３を生成するために必要となる信号を生成する。
【００５７】
図４に示される実線６３は、例えば、図２のノイズ低減装置４０として構成されたヘッドフォンを装着したユーザの耳に聞こえる音のパワースペクトルの例である。いまの場合、勿論、図２の追加信号制御部４５を稼働させた状態で、ヘッドフォンの内部でユーザの耳に聞こえる音を意味している。図４に示される点線６２は、図３の点線６２と同様に、従来のノイズキャンセリングヘッドフォンにおいて、ノイズキャンセルに係る処理を行った時にユーザの耳に届く音のパワースペクトルを示す図である。
【００５８】
図４に示されるように、実線６３は、点線６２の場合と異なり、急峻な谷形、山形の形状となる部分が存在せず、図中左から右へなだらかに下降する形状とされている。すなわち、実線６３に対応する信号は、卓越周波数成分を持たないので、ユーザに不快感を与えにくい。
【００５９】
図５に示される実線６３は、図４の実線６３と同様に、例えば、図２のノイズ低減装置４０として構成されたヘッドフォンを装着したユーザの耳に聞こえる音のパワースペクトルを表している。図５に示される点線６１は、図３の点線６１と同様に、視聴コンテンツの音声信号にヘッドフォンの筐体内部に漏れる周囲からのノイズを加算した信号の周波数スペクトル密度を表している。すなわち、ノイズの除去（ノイズキャンセリング）に係る処理が行われない状態において、ヘッドフォンの内部でユーザの耳に聞こえる音の周波数スペクトルの例を示している。
【００６０】
図５に示されるように、実線６３の形状は、点線６１の形状と比べて全体的にパワーが小さい。また、急峻な山谷を持たず、図中左から右へなだらかに下降する形状である。すなわち、実線６３に対応する信号には、卓越周波数成分が存在しないので、点線６１の音と比べて不快感が低減されている。
【００６１】
このように、図４または図５の実線６３に示されるような信号を生成することができれば、周囲からのノイズ低減の効果を得ながら、かつ、消し残りノイズも除去の不快感も低減することができる。
【００６２】
ここでは、図３乃至図５について、図２のノイズ低減装置４０によるノイズキャンセリングの場合を例として説明したが、図１のノイズ低減装置２０においても同様である。
【００６３】
ただし、図１の構成の場合、図３または図５の点線６１は、マイク２１から出力される信号に対応する音のパワースペクトルを表すものとなり、図３または図４の点線６２は、加算器２７から出力される信号に対応する音のパワースペクトルを表すものとなる。すなわち、図１の構成の場合、追加信号制御部２５は、実際には、視聴コンテンツの音声信号を考慮せずに追加信号に係る制御を行うことになる。
【００６４】
なお、望ましくは、図２の雑音低減装置４０のように可能な限りユーザの耳５０に届く音に近い音を解析して、図３乃至図５を参照して説明したように追加信号を生成などする方が、より効果的に不快感を低減することができると考えられる。しかし、図１の雑音低減装置２０のように、予測消し残りノイズ（加算器２７から出力される信号）のみを解析して追加信号を生成することとしても、ユーザの耳３０に届く音の不快感は十分に低減されると考えられる。
【００６５】
次に、追加信号制御部２５、または、追加信号制御部４５の詳細な構成例について説明する。
【００６６】
図６は、追加信号制御部２５（または追加信号制御部４５）の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００６７】
同図において、帯域分割部８１は、入力された信号を帯域分割するとともに、各分割帯域のスペクトルを生成するようになされている。これにより、例えば、図３、図４において点線６２で示されるようなスペクトル形状が得られることになる。
【００６８】
理想特性データベース８２には、例えば、追加信号によって修正すべきスペクトル形状が記憶されている。理想特性データベース８２には、例えば、急峻な山形または谷形の形状となる部分が存在せず、不快感の少ない音のサンプルとなるスペクトル形状が複数記憶されている。つまり、理想特性データベース８２には、例えば、人間にとって不快感の少ない音のスペクトル形状が記憶されている。
【００６９】
例えば、低域から高域にかけてなだらかにパワーが減少していくスペクトル形状、低域は平坦な特性を持ち中域から高域にかけてなだらかにパワーが減少していくスペクトル形状など、１または複数のサンプルのスペクトル形状が記憶されている。
【００７０】
最適形状選択部８４は、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状に基づいて、理想特性データベース８２に記憶されているサンプルとなるスペクトル形状の中から最適なスペクトル形状を選択する。すなわち、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状に最も近いとされるスペクトル形状が選択される。
【００７１】
例えば、帯域分割部８１の処理により、図３、図４において点線６２で示されるようなスペクトル形状が得られた場合、低域から高域にかけてなだらかにパワーが減少していくスペクトル形状が選択される。
【００７２】
なお、最適なスペクトルの形状の選択は、例えば、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状と、理想特性データベース８２に記憶されているスペクトル形状の各分割帯域におけるパワースペクトルの差分二乗和などに基づいて選択されるようにしてもよいし、それ以外の方式で選択されるようにしてもよい。
【００７３】
あるいはまた、理想特性データベース８２には、予め定められた１つのスペクトル形状のみが記憶されているようにしてもよい。
【００７４】
追加信号生成部８３は、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状を、最適形状選択部８４により選択されたスペクトル形状に近づけるために必要となる追加信号を生成する。
【００７５】
追加信号生成部８３は、例えば、式（１）に示されるスペクトル間距離Ｄ(T,X)を最小にするスペクトル形状を、理想スペクトル形状として算出する。
【００７６】
【数１】
2012133205.tif 000003
・・・（１）
【００７７】
式（１）において、Ｔ(i)は、最適形状選択部８４により選択されたスペクトル形状の各帯域におけるスペクトル密度を表し、Ｘ(i)は、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状の各帯域におけるスペクトル密度を表す。また、ｉは、各分割帯域のインデックスを表しており、ｓは、Ｔ(i)に乗じるべきスケーリング係数を表している。
【００７８】
ここで、スケーリング係数ｓは、例えば式（２）により求めることができる。すなわち、各分割帯域におけるＸ(i)／Ｔ(i)の値のうち最大となるものがスケーリング係数ｓとして求められる。
【００７９】
【数２】
2012133205.tif 000004
・・・（２）
【００８０】
例えば、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状として、図７に示される点線１０１のスペクトル形状が得られたものとする。このとき、例えば、図７に示される実線１０２のスペクトル形状が理想スペクトル形状として算出される。なお、図７は、それぞれ横軸が周波数、縦軸がスペクトル密度とされ、図中の点線または実線により各信号のスペクトルが表されており、横軸に付された数値は、分割帯域のインデックスを表している。
【００８１】
追加信号生成部８３は、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状と式（１）により求められた理想スペクトル形状との差分を埋める（スペクトル密度の差分が０になる）ように、各分割帯域の信号を生成し、これを追加信号とする。例えば、ホワイトノイズなどの信号を各分割帯域において所定の音量で出力されるように加工して、追加信号を生成する。あるいはまた、ホワイトノイズなどに代えて一般に心地良いとされている環境音（さざ波の音等）が用いられたり、図1の構成において、マイクから収音した周囲からのノイズの一部周波数帯が用いられるようにしてもよい。
【００８２】
例えば、図７の第３番目の分割帯域の周波数のホワイトノイズが大きな音量で出力され、第４番目乃至第６番目の分割帯域の周波数のホワイトノイズが小さな音量で出力されるように、追加信号が出力される。
【００８３】
すなわち、追加信号生成部８３により、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状を、理想スペクトルの形状に近づけるように補正するための追加信号が生成されることになる。
【００８４】
このようにして生成された追加信号が加算器２６または加算器４６で加算されることにより、例えば、図４と図５を参照して上述したように、周囲からのノイズを低減することができ、かつ、消し残りノイズによる不快感も低減することができる。
【００８５】
なお、ここでは、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状と式（１）により求められた理想スペクトル形状との差分を埋めるように、追加信号を生成する例について説明したが、他の方式により追加信号を生成するようにしてもよい。
【００８６】
例えば、常に高帯域のスペクトル密度が低帯域のスペクトル密度を超えないようなスペクトル形状が得られるように、追加信号を生成してもよい。このようにすれば、急峻な山形または谷形の形状となる部分が存在しないスペクトル形状の信号が得られるからである。すなわち、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状を、例えば、予め設定された条件（例えば、常に高帯域のスペクトル密度が低帯域のパワーを超えない）に従って補正するように、追加信号が生成されるようにしてもよい。
【００８７】
次に、図８のフローチャートを参照して、図１のノイズ低減装置２０によるノイズ低減処理の例について説明する。
【００８８】
ステップＳ２１において、マイク２１は、例えば、ヘッドフォンの周囲からのノイズを収音する。ここで収音されたノイズの音声信号は、キャンセル信号生成フィルタ２２、および筐体内ノイズ予測部２４に出力される。
【００８９】
ステップＳ２２において、キャンセル信号生成フィルタ２２は、ステップＳ２１の処理に伴い、マイク２１から出力される音声信号に対するフィルタ処理を施すことにより周囲からのノイズを低減するようなキャンセル信号を生成する。
【００９０】
ステップＳ２３において、筐体内ノイズ予測部２４は、筐体内部に漏れる周囲からのノイズを予測し、予測したノイズに対応する信号を生成する。
【００９１】
ステップＳ２４において、追加信号制御部２５は、ステップＳ２２の処理で生成された信号、およびステップＳ２３の処理で生成された信号を、加算器２７により加算して得られた信号に基づいて、追加信号制御処理を実行する。
【００９２】
ステップＳ２５において、ステップＳ２４の処理で生成された追加信号が、加算器２６により、キャンセル信号、および視聴コンテンツの音声信号と加算されて出力される。
【００９３】
なお、追加信号制御処理の詳細な例については、図１０のフローチャートを参照して後述する。
【００９４】
このようにして、ノイズ低減処理が実行される。
【００９５】
次に、図９のフローチャートを参照して、図２のノイズ低減装置４０によるノイズ低減処理の例について説明する。
【００９６】
ステップＳ４１において、マイク４１は、例えば、ヘッドフォンの周囲からのノイズが筐体の内部に漏れ込んだ音、およびスピーカ４３から出力された音を収音する。ここで収音された音の音声信号は、キャンセル信号生成フィルタ４２、および追加信号生成部４５に出力される。
【００９７】
ステップＳ４２において、キャンセル信号生成フィルタ４２は、マイク４１から出力される音声信号に対するフィルタ処理を施すことにより周囲からのノイズを低減するようなキャンセル信号を生成する。
【００９８】
ステップＳ４３において、ステップＳ４２の処理で生成されたキャンセル信号が出力される
【００９９】
ステップＳ４４において、周波数特性補正部４４は、視聴コンテンツ音信号が、ステップＳ４２の処理で生成された信号により抑圧されてしまうことを考慮し、その抑圧効果を打ち消すような周波数特性の補正を行う。
【０１００】
ステップＳ４５において、所定の時間が経過したか否かが判定され、まだ所定の時間が経過していないと判定された場合、処理は、ステップＳ４１に戻り、それ以降の処理が繰り返し、実行される。
【０１０１】
図２のノイズ低減装置４０を起動直後にマイク４１から収音される音には、ノイズキャンセルの効果が反映されていない。その状態で追加信号を加算する処理を行うと、ノイズ低減装置４０が期待する動作をしない可能性があるため、ステップＳ４５において所定の時間が経過するまで待機するようになされている。
【０１０２】
ステップＳ４５において、所定の時間が経過したと判定された場合、処理は、ステップＳ４６に進む。
【０１０３】
ステップＳ４６において、マイク４１は、例えば、ヘッドフォンの周囲からのノイズが筐体の内部に漏れ込んだ音、およびスピーカ４３から出力された音を収音する。ここで収音された音の音声信号は、キャンセル信号生成フィルタ４２、および追加信号生成部４５に出力される。
【０１０４】
ステップＳ４７において、キャンセル信号生成フィルタ４２は、マイク４１から出力される音声信号に対するフィルタ処理を施すことにより周囲からのノイズを低減するようなキャンセル信号を生成する。
【０１０５】
ステップＳ４８において、周波数特性補正部４４は、視聴コンテンツ音信号が、ステップＳ４７の処理で生成された信号により抑圧されてしまうことを考慮し、その抑圧効果を打ち消すような周波数特性の補正を行う。
【０１０６】
ステップＳ４９において、追加信号制御部４５は、ステップＳ４６の処理でマイク４１から出力される信号に基づいて、追加信号制御処理を実行する。
【０１０７】
ステップＳ５０において、ステップＳ４９の処理で生成された追加信号が、加算器４６により、キャンセル信号、および視聴コンテンツの音声信号と加算されて出力される。
【０１０８】
なお、追加信号制御処理の詳細な例については、図１０のフローチャートを参照して後述する。
【０１０９】
このようにして、ノイズ低減処理が実行される。
【０１１０】
次に、図１０のフローチャートを参照して、図８のステップＳ２４、または、図９のステップＳ４４の追加信号制御処理の詳細な例について説明する。
【０１１１】
ステップＳ６１において、帯域分割部８１は、入力された信号を帯域分割するとともに、各分割帯域のスペクトルを生成する。これにより、例えば、図３、図４において点線６２で示されるようなスペクトル形状が得られることになる。
【０１１２】
ステップＳ６２において、最適形状選択部８４は、ステップＳ６１の処理に伴って得られたスペクトル形状に基づいて、理想特性データベース８２に記憶されているサンプルのスペクトル形状の中から最適なスペクトル形状を選択する。すなわち、帯域分割部８１の処理により得られたスペクトル形状に最も近いとされるサンプルのスペクトル形状と、それに乗ずるべきスケーリング係数が選択される。これにより、上述した理想スペクトル形状が生成される。
【０１１３】
このとき、理想スペクトル形状は、選択されたサンプルのスペクトル形状の各帯域に、選択されたスケーリング係数を乗じることで、算出される。
【０１１４】
ステップＳ６３において、追加信号生成部８３は、ステップＳ６１の処理に伴って得られたスペクトル形状と、ステップＳ６２の処理に伴って得られた理想スペクトル形状に基づいて、追加信号を生成する。このとき、追加信号生成部８３は、ステップＳ６１の処理に伴って得られたスペクトル形状とステップＳ６２の処理に伴って得られた理想スペクトル形状との差分を埋める（スペクトル密度の差分が０になる）ように、各分割帯域の信号が生成され、これが追加信号とされる。
【０１１５】
このようにすることで、周囲からのノイズを低減することができ、かつ、消し残りノイズの不快感も低減することができる。
【０１１６】
以上においては、図１のノイズ低減装置２０において加算器２６により視聴コンテンツの音声信号が加算される例について説明したが、視聴コンテンツの音声信号が加算されないようにしてもよい。すなわち、図１のノイズ低減装置２０は、必ずしもコンテンツを聴くためのものとして用いられる必要はなく、単に周囲からのノイズを低減するためのものとして用いられてもよい。
【０１１７】
また、以上においては、図２のノイズ低減装置４０において加算器４６により視聴コンテンツの音声信号が加算される例について説明したが、視聴コンテンツの音声信号が加算されないようにしてもよい。すなわち、図２のノイズ低減装置４０は、必ずしもコンテンツを聴くためのものとして用いられる必要はなく、単に周囲からのノイズを低減するためのものとして用いられてもよい。
【０１１８】
なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータにネットワークや記録媒体からインストールされる。また、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば図１１に示されるような汎用のパーソナルコンピュータ７００などに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１１９】
図１１において、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）７０２に記憶されているプログラム、または記憶部７０８からＲＡＭ（Random Access Memory）７０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ７０３にはまた、ＣＰＵ７０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１２０】
ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、およびＲＡＭ７０３は、バス７０４を介して相互に接続されている。このバス７０４にはまた、入出力インタフェース７０５も接続されている。
【０１２１】
入出力インタフェース７０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部７０６、ＬＣＤ(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部７０７が接続されている。また、入出力インタフェース７０５には、ハードディスクなどより構成される記憶部７０８、モデム、LANカードなどのネットワークインタフェースカードなどより構成される通信部７０９が接続されている。通信部７０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１２２】
入出力インタフェース７０５にはまた、必要に応じてドライブ７１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア７１１が適宜装着されている。そして、それらのリムーバブルメディアから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部７０８にインストールされる。
【０１２３】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、インターネットなどのネットワークや、リムーバブルメディア７１１などからなる記録媒体からインストールされる。
【０１２４】
なお、この記録媒体は、図１１に示される、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア７１１により構成されるものだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているＲＯＭ７０２や、記憶部７０８に含まれるハードディスクなどで構成されるものも含む。
【０１２５】
なお、本明細書において上述した一連の処理は、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１２６】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
２０  ノイズ低減装置，  ２１  マイク，  ２２  キャンセル信号生成フィルタ，  ２３  スピーカ，  ２４  筐体内ノイズ予測部，  ２５  追加信号制御部，  ２６  加算器，  ２７  加算器，  ４０  ノイズ低減装置，  ４１  マイク，  ４２  キャンセル信号生成フィルタ，  ４３  スピーカ，  ４４  周波数特性補正部，４５  追加信号制御部，  ４６  加算器，  ４７  加算器
【図１】
2012133205.tif 000005
【図２】
2012133205.tif 000006
【図３】
2012133205.tif 000007
【図４】
2012133205.tif 000008
【図５】
2012133205.tif 000009
【図６】
2012133205.tif 000010
【図７】
2012133205.tif 000011
【図８】
2012133205.tif 000012
【図９】
2012133205.tif 000013
【図１０】
2012133205.tif 000014
【図１１】
2012133205.tif 000015