(57)【要約】本開示は、音声信号を処理するための装置に関する。装置は、第一の音響電気変換器および第二の音響電気変換器を含み得る。第一の音響電気変換器は、第一の周波数応答を有し得、音声信号を検出し、検出された音声信号に従って第一のサブバンド信号を生成するように構成され得る。第二の音響電気変換器は、第二の周波数応答を有し得、第二の周波数応答は、第一の周波数応答とは異なる。第二の音響電気変換器は、音声信号を検出し、検出された音声信号に従って第二のサブバンド信号を生成するように構成され得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を処理するための装置であって、
第一の周波数応答を有する第一の音響電気変換器であって、
前記音声信号を検出し、
前記第一の音響電気変換器によって検出された前記音声信号に従って第一のサブバンド信号を生成するように
構成された、第一の音響電気変換器と、
第二の周波数応答を有する第二の音響電気変換器であって、前記第二の周波数応答は前記第一の周波数応答とは異なり、前記第二の音響電気変換器は、
前記音声信号を検出し、
前記第二の音響電気変換器によって検出された前記音声信号に従って第二のサブバンド信号を生成するように
構成された、第二の音響電気変換器と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記第一の音響電気変換器は、第一の周波数幅を有し、前記第二の音響電気変換器は、前記第一の周波数幅とは異なる第二の周波数幅を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第二の周波数幅は前記第一の周波数幅よりも大きく、前記第二の音響電気変換器の第二の中心周波数は前記第一の音響電気変換器の第一の中心周波数よりも高い、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が第三の音響電気変換器をさらに含み、前記第三の音響電気変換器の第三の中心周波数が、前記第二の音響電気変換器の前記第二の中心周波数よりも高い、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第一の周波数応答および前記第二の周波数応答は、前記第一の周波数応答の電力半値点および前記第二の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の周波数応答および前記第二の周波数応答は、前記第一の周波数応答の電力半値点および前記第二の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記第一の音響電気変換器に接続され、前記第一のサブバンド信号をサンプリングして第一のサンプリング済サブバンド信号を生成するように構成された第一のサンプリングモジュールと、
前記第二の音響電気変換器に接続され、前記第二のサブバンド信号をサンプリングして第二のサンプリング済サブバンド信号を生成するように構成された第二のサンプリングモジュールと、
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第一のサンプリングモジュールまたは前記第二のサンプリングモジュールのうちの少なくとも１つがバンドパスサンプリングモジュールである、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の音響電気変換器または前記第二の音響電気変換器のうちの前記少なくとも１つを調整するように構成されたフィードバックモジュールをさらに備える、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記フィードバックモジュールが、前記第一のサンプリング済サブバンド信号または前記第二のサンプリング済サブバンド信号の少なくとも１つに従って、前記第一の音響電気変換器または前記第二の音響電気変換器のうちの前記少なくとも１つを調整するように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第一のサンプリング済サブバンド信号および前記第二のサンプリング済サブバンド信号をそれぞれ処理して、第一の処理済サブバンド信号および第二の処理済サブバンド信号を生成するように構成された処理モジュールをさらに備え、前記フィードバックモジュールは、前記第一の処理済サブバンド信号または前記第二の処理済サブバンド信号に従って、前記第一の音響電気変換器または前記第二の音響電気変換器のうちの少なくとも１つを調整するように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一の音響電気変換器は、前記音声信号に従って電気信号を生成するように構成された音感知構成要素と、音響チャネル構成要素とを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記音響チャネル構成要素が二次構成要素を含み、
前記音感知構成要素が多次バンドパスダイアフラムを含む、
請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記多次バンドパスダイアフラムが二次バンドパスダイアフラムを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記音響チャネル構成要素が二次バンドパスカンチレバーを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１６】
前記二次バンドパスカンチレバーが圧電カンチレバーを含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第一の音響電気変換器が一次バンドパスフィルタを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第一の音響電気変換器が多次バンドパスフィルタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記多次バンドパスフィルタは、二次バンドパスフィルタ、四次バンドパスフィルタ、または六次バンドパスフィルタを含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第一の音響電気変換器がガンマトーンフィルタを含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置は、１０個以下の一次音響電気変換器を含み、各一次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置は、２０個以下の二次音響電気変換器を含み、各二次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置は、３０個以下の三次音響電気変換器を含み、各三次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置は、４０個以下の四次音響電気変換器を含み、各四次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置は、８個以下の一次音響電気変換器を含み、各一次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
前記装置は、１３個以下の二次音響電気変換器を含み、各二次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
前記装置は、１９個以下の三次音響電気変換器を含み、各三次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
前記装置は、２６個以下の四次音響電気変換器を含み、各四次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
前記装置は、４個以下の一次音響電気変換器を含み、各一次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記装置は、８個以下の二次音響電気変換器を含み、各二次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記装置は、１２個以下の三次音響電気変換器を含み、各三次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置は、１５個以下の四次音響電気変換器を含み、各四次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項３３】
前記第一の音響電気変換器が空気伝導音響電気変換器であり、前記第二の音響電気変換器が骨伝導音響電気変換器である、請求項１に記載の装置。
【請求項３４】
前記第一の音響電気変換器が高次広帯域音響電気変換器であり、前記第二の音響電気変換器が高次狭帯域音響電気変換器である、請求項１に記載の装置。
【請求項３５】
前記高次広帯域音響電気変換器が、並列に接続された複数の不足減衰音感知構成要素を含む、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記複数の不足減衰音感知構成要素が、第四の周波数応答を有する第一の不足減衰音感知構成要素、第五の周波数応答を有する第二の不足減衰音感知構成要素、および第六の周波数応答を有する第三の不足減衰音感知構成要素を含み、
前記第二の不足減衰音感知構成要素の第五の中心周波数は、前記第一の不足減衰音感知構成要素の第四の中心周波数よりも高く、前記第三の不足減衰音感知構成要素の第六の中心周波数は、前記第二の不足減衰音感知構成要素の第五の中心周波数よりも高く、
前記第四の周波数応答および前記第五の周波数応答は、前記第四の周波数応答の電力半値点および前記第五の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、
請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
前記複数の不足減衰音感知構成要素が、第四の周波数応答を有する第一の不足減衰音感知構成要素、および第五の周波数応答を有する第二の不足減衰音感知構成要素を含み、
前記第四の周波数応答および前記第五の周波数応答は、前記第四の周波数応答の電力半値点および前記第五の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、
請求項３５に記載の装置。
【請求項３８】
前記高次狭帯域音響電気変換器が、直列に接続された複数の不足減衰音感知構成要素を含む、請求項３４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、信号処理に関し、特に音声信号に従ってサブバンド信号を生成するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サブバンド分解技術は、音声認識、ノイズ低減、もしくは信号増強、画像符号化など、またはそれらの組合せなどの信号処理領域で広く使用されている。音響電気変換器によって検出された音声信号は、デジタル信号を生成するためにさらに処理され得、それに基づいて、複数のサブバンド信号がさらに生成され得る。デジタル信号からサブバンド信号を生成することは、関連する計算プロセスのために時間がかかる場合がある。したがって、より効率的な方法で音声信号を処理して、サブバンド信号を生成するための方法および装置を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、音声信号を処理するための装置に関する。装置は、第一の音響電気変換器および第二の音響電気変換器を含み得る。第一の音響電気変換器は、第一の周波数応答を有し得、音声信号を検出して、検出された音声信号に従って第一のサブバンド信号を生成するように構成され得る。第二の音響電気変換器は、第二の周波数応答を有し得、第二の周波数応答は第一の周波数応答とは異なる。第二の音響電気変換器は、音声信号を検出し、検出された音声信号に従って、第二のサブバンド信号を生成するように構成され得る。
【０００４】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器は、第一の周波数幅を有し、第二の音響電気変換器は、第一の周波数幅とは異なる第二の周波数幅を有する。
【０００５】
いくつかの実施形態では、第二の周波数幅は第一の周波数幅よりも大きくなり得、第二の音響電気変換器の第二の中心周波数は第一の音響電気変換器の第一の中心周波数よりも高くなり得る。
【０００６】
いくつかの実施形態では、装置が第三の音響電気変換器をさらに含み得る。第三の音響電気変換器の第三の中心周波数は、第二の音響電気変換器の第二の中心周波数よりも高くなり得る。
【０００７】
いくつかの実施形態では、第一の周波数応答および第二の周波数応答は、第一の周波数応答の電力半値点および第二の周波数応答の電力半値点の近くにあり得る点で交差する。
【０００８】
いくつかの実施形態では、第一の周波数応答および第二の周波数応答は、第一の周波数応答の電力半値点および第二の周波数応答の電力半値点に近くにあり得る点で交差する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、装置は、第一の音響電気変換器に接続され、第一のサブバンド信号をサンプリングして第一のサンプリング済サブバンド信号を生成するように構成された第一のサンプリングモジュールと、第二の音響電気変換器に接続され、第二のサブバンド信号をサンプリングして第二のサンプリング済サブバンド信号を生成するように構成された第二のサンプリングモジュールと、をさらに含み得る。
【００１０】
いくつかの実施形態では、第一のサンプリングモジュールまたは第二のサンプリングモジュールのうちの少なくとも１つは、バンドパスサンプリングモジュールであり得る。
【００１１】
いくつかの実施形態では、装置は、第一の音響電気変換器または第二の音響電気変換器のうちの少なくとも１つを調整するように構成されたフィードバックモジュールをさらに含み得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、フィードバックモジュールが、第一のサンプリング済サブバンド信号または第二のサンプリング済サブバンド信号の少なくとも１つに従って、第一の音響電気変換器または第二の音響電気変換器のうちの少なくとも１つを調整するように構成され得る。
【００１３】
いくつかの実施形態では、第一のサンプリング済サブバンド信号および第二のサンプリング済サブバンド信号をそれぞれ処理して、第一の処理済サブバンド信号および第二の処理済サブバンド信号を生成するように構成された処理モジュールをさらに含み得、フィードバックモジュールは、第一の処理済サブバンド信号または第二の処理済サブバンド信号に従って、第一の音響電気変換器または第二の音響電気変換器のうちの少なくとも１つを調整するように構成され得る。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器は、音声信号に従って電気信号を生成するように構成された音感知構成要素と、音響チャネル構成要素とを含み得る。
【００１５】
いくつかの実施形態では、音響チャネル構成要素は二次構成要素を含み得、音感知構成要素は多次バンドパスダイアフラムを含み得る。
【００１６】
いくつかの実施形態では、多次バンドパスダイアフラムが二次バンドパスダイアフラムを含み得る。
【００１７】
いくつかの実施形態では、音響チャネル構成要素が二次バンドパスカンチレバーを含み得る。
【００１８】
いくつかの実施形態では、二次バンドパスカンチレバーが圧電カンチレバーを含み得る。
【００１９】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器が一次バンドパスフィルタを含み得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器が多次バンドパスフィルタを含み得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、多次バンドパスフィルタは、二次バンドパスフィルタ、四次バンドパスフィルタ、または六次バンドパスフィルタを含み得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器がガンマトーンフィルタを含み得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、装置は、１０個以下の一次音響電気変換器を含み得、各一次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下であり得る周波数帯域に対応する。
【００２４】
いくつかの実施形態では、装置は、２０個以下の二次音響電気変換器を含み得、各二次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下であり得る周波数帯域に対応する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、装置は、３０個以下の三次音響電気変換器を含み得、各三次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、装置は、４０個以下の四次音響電気変換器を含み得、各四次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００２７】
いくつかの実施形態では、装置は、８個以下の一次音響電気変換器を含み得、各一次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００２８】
いくつかの実施形態では、装置は、１３個以下の二次音響電気変換器を含み得、各二次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、装置は、１９個以下の三次音響電気変換器を含み得、各三次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、装置は、２６個以下の四次音響電気変換器を含み得、各四次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００３１】
いくつかの実施形態では、装置は、４個以下の一次音響電気変換器を含み得、各一次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、装置は、８個以下の二次音響電気変換器を含み得、各二次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００３３】
いくつかの実施形態では、装置は、１２個以下の三次音響電気変換器を含み得、各三次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００３４】
いくつかの実施形態では、装置は、１５個以下の四次音響電気変換器を含み得、各四次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【００３５】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器が空気伝導音響電気変換器であり得、第二の音響電気変換器が骨伝導音響電気変換器であり得る。
【００３６】
いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換器が高次広帯域音響電気変換器であり得、第二の音響電気変換器が高次狭帯域音響電気変換器であり得る。
【００３７】
いくつかの実施形態では、高次広帯域音響電気変換器が、並列に接続された複数の不足減衰音感知構成要素を含み得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、複数の不足減衰音感知構成要素が、第四の周波数応答を有する第一の不足減衰音感知構成要素、第五の周波数応答を有する第二の不足減衰音感知構成要素、および第六の周波数応答を有する第三の不足減衰音感知構成要素を含む。第二の不足減衰音感知構成要素の第五の中心周波数は、第一の不足減衰音感知構成要素の第四の中心周波数よりも高くあり得、第三の不足減衰音感知構成要素の第六の中心周波数は、第二の不足減衰音感知構成要素の第五の中心周波数よりも高くあり得る。第四の周波数応答および第五の周波数応答は、第四の周波数応答の電力半値点および第五の周波数応答の電力半値点に近くにあり得る点で交差する。
【００３９】
いくつかの実施形態では、複数の不足減衰音感知構成要素が、第四の周波数応答を有する第一の不足減衰音感知構成要素、および第五の周波数応答を有する第二の不足減衰音感知構成要素を含む。第四の周波数応答および第五の周波数応答は、第四の周波数応答の電力半値点および第五の周波数応答の電力半値点に近くにあり得る点で交差する、
【００４０】
いくつかの実施形態では、高次狭帯域音響電気変換器が、直列に接続された複数の不足減衰音感知構成要素を含み得る。
【００４１】
追加の特徴は、以下の説明に部分的に記載され、部分的には、以下および付随する図面を検討することにより当業者に明らかになるか、あるいは例の製造または操作によって学習され得る。本開示の特徴は、以下で論じられる詳細な例に示される方法論、手段、および組合せの様々な態様の実施または使用によって実現および達成され得る。
【００４２】
本開示は、例示的な実施形態に関してさらに説明される。これらの例示的な実施形態は、図面を参照して詳細に説明される。これらの実施形態は、非限定的で例示的な実施形態であり、同様の参照番号は、図面のいくつかの図全体にわたって同様の構造を表す。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来技術の信号処理装置を示す。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置を示す。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による音声信号を処理するための例示的なプロセスのフローチャートである。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【図５Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響チャネル構成要素を示す。
【図５Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による図５Ａに示される音響チャネル構成要素の例示的な等価回路モデルを示す。
【図６Ａ】本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素の例示的な機械的モデルの概略図である。
【図６Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素の例示的な機械的モデルの概略図である。
【図６Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による図６Ａおよび図６Ｂに示される機械的モデルに対応する例示的な等価回路モデルの概略図である。
【図７Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音感知構成要素の機械的モデルの概略図である。
【図７Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による異なる音感知構成要素に対応する例示的な周波数応答を示す。
【図７Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による異なる音感知構成要素の例示的な周波数応答を示す。
【図８Ａ】本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素４２０に対応する例示的な機械的モデルの概略図である。
【図８Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による異なる音感知構成要素に対応する例示的な周波数応答を示す。
【図９Ａ】本開示のいくつかの実施形態による音響チャネル構成要素と音感知構成要素との組合せの構造を示す。
【図９Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による図９Ａに示される組合せ構造の例示的な等価回路の概略図である。
【図９Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による２つの組合せ構造の例示的な周波数応答を示す。
【図９Ｄ】本開示のいくつかの実施形態による組合せ構造の例示的な周波数応答を示す。
【図１０Ａ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１０Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１０Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１１Ａ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１１Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１２】本開示のいくつかの実施形態による異なる次数の音響電気変換器の周波数応答を示す。
【図１３Ａ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１３Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１４Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【図１４Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による図１４Ａに示される音響電気変換器の例示的な音響力発生器の概略図である。
【図１４Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による図１４Ｂに示される音響力発生器の例示的な構造の概略図である。
【図１４Ｄ】本開示のいくつかの実施形態による図１４Ｃに示される構造の等価回路の概略図である。
【図１５】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１６Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【図１６Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による図１６Ａに示される音響電気変換器の例示的な音響力発生器の概略図である。
【図１７】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【図１８】本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【図１９Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【図１９Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による例示的なカンチレバーの概略図である。
【図１９Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素に対応する例示的な機械的モデルの概略図である。
【図１９Ｄ】本開示のいくつかの実施形態による図１９Ｃに示される機械的モデルの例示的な等価回路の概略図である。
【図２０Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換モジュールの概略図である。
【図２０Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な高次狭帯域音響電気変換器の概略図である。
【図２０Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な高次広帯域音響電気変換器の概略図である。
【図２１Ａ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置の概略図である。
【図２１Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【図２２】本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置の概略図である。
【図２３】本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置の概略図である。
【図２４】本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置の概略図である。
【図２５】本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号変調プロセスを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本開示の実施形態に関連する技術的解決策を説明するために、実施形態の説明で参照される図面の簡単な紹介を以下に提供する。明らかに、以下に説明する図面は、本開示のいくつかの例または実施形態にすぎない。当業者は、さらなる創造的な努力なしに、本開示をこれらの図面に従って他の同様のシナリオに適用することができる。別段の記載がない限り、あるいは文脈から明らかでない限り、図面中の同じ参照番号は、同じ構造および操作を指す。
【００４５】
本開示および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（ａまたはａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、内容が明確に別段の指示をしない限り、複数の指示対象も含む。本開示で使用される場合、「備える」、「備えている」、「含む」、および／または「含んでいる」という用語は、記載されたステップおよび要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他のステップおよび要素が存在または追加することを排除しない。
【００４６】
システムのいくつかのモジュールは、本開示のいくつかの実施形態に従って、様々な方法で参照され得る。しかしながら、クライアント端末および／またはサーバでは、任意の数の異なるモジュールを使用および操作できる。これらのモジュールは、例示を意図するものであって、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。システムおよび方法の様々な側面で、様々なモジュールを使用できる。
【００４７】
本開示のいくつかの実施形態によれば、フローチャートは、システムによって実行される操作を説明するために使用される。上記または下記の操作は、順番に実行されることも、あるいは順番に実行されないこともある点を明確に理解する必要がある。逆に、操作は、逆の順序で、あるいは同時に実行することもできる。さらに、１つまたは複数の他の操作をフローチャートに追加することも、あるいは１つまたは複数の操作をフローチャートから省略することもできる。
【００４８】
これらおよび他の特徴、ならびに本開示の特徴も、構造の関連要素の操作方法および機能も、部品および製造経済の組合せも、すべてが本開示の一部を形成する添付の図面を参照しながら、以下の説明を考慮することにより、より明らかになり得る。しかしながら、図面は、例示および説明のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを明確に理解されたい。図面は原寸に比例していないことが理解される。
【００４９】
本開示の実施形態の技術的解決策は、以下に記載される図面を参照して記載される。記載される実施形態は、網羅的ではなく、限定的ではないことは明らかである。本開示に記載された実施形態に基づいて、当業者によって創造的な作業を伴わずに得られた他の実施形態は、本開示の範囲内である。
【００５０】
本明細書で提供されるのは、異なる周波数応答を有する複数の音響変換器を含む装置である。音響変換器は、音声信号を検出し、それに応じて複数のサブバンド信号を生成することができる。この装置は、音響変換器の固有の特性を使用してサブバンド信号を生成する。これにより、デジタル信号の処理が不要になり、時間を節約できる。
【００５１】
図１は、従来技術の信号処理装置を示す。従来の信号処理装置１００は、音響電気変換器１１０、サンプリングモジュール１２０、サブバンドフィルタリングモジュール１３０、および信号処理モジュール１４０を含み得る。音声信号１０５は、最初に、音響電気変換器１１０によって電気信号１１５に変換され得る。サンプリングモジュール１２０は、処理のために電気信号１１５をデジタル信号１２５に変換することができる。サブバンドフィルタリングモジュール１３０は、デジタル信号１２５を複数のサブバンド信号（例えば、サブバンド信号１３５１、１３５２、１３５３、…、１３５４）に分解することができる。信号処理モジュール１４０は、サブバンド信号をさらに処理することができる。
【００５２】
１つの点において、より広い帯域幅で電気信号１１５をサンプリングするために、サンプリングモジュール１２０は、より高いサンプリング周波数を要求することができる。別の点で、複数のサブバンド信号を生成するために、サブバンドフィルタリングモジュール１３０のフィルタ回路は、比較的複雑であり、比較的高次である必要がある。また、複数のサブバンド信号を生成するために、サブバンドフィルタリングモジュール１３０は、ソフトウェアプログラムを介してデジタル信号処理プロセスを実行することができ、これは、時間がかかり、デジタル信号処理プロセス中にノイズを導入する可能性がある。したがって、サブバンド信号を生成するためのシステムおよび方法を提供する必要がある。
【００５３】
図２は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置２００を示す。図２に示すように、信号処理装置２００は、音響電気変換モジュール２１０、サンプリングモジュール２２０、および信号処理モジュール２４０を含み得る。
【００５４】
音響電気変換モジュール２１０は、複数の音響電気変換器（例えば、図２に示される音響電気変換器２１１、２１２、２１３、…、２１０）を含み得る。音響電気変換器は、並列に接続することができる。例えば、音響電気変換器は、電気的に並列に接続することができる。別の例として、音響電気変換器は、トポロジー的に並列に接続され得る。
【００５５】
音響電気変換モジュール２１０の音響電気変換器（例えば、音響電気変換器２１１、２１２、２１３、および／または２１０）は、音声信号を電気信号に変換するように構成され得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換器２１１の１つまたは複数のパラメータは、音声信号（例えば、音声信号２０５）の検出に応答して変化し得る。例示的なパラメータは、静電容量、電荷、加速度、光強度など、またはそれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のパラメータの変化は、音声信号の周波数に対応し得、対応する電気信号に変換され得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０の音響電気変換器は、マイクロフォン、ハイドロホン、音響光学変調器など、またはそれらの組合せであり得る。
【００５６】
いくつかの実施形態では、音響電気変換器は、一次音響電気変換器または多次（例えば、二次、四次、六次など）音響電気変換器であり得る。いくつかの実施形態では、高次音響電気変換器の周波数応答は、より急峻なエッジを有し得る。
【００５７】
いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器は、１つまたは複数の圧電音響電気変換器（例えば、マイクロフォン）および／または１つまたは複数の圧電磁気音響電気変換器を含み得る。単なる例として、音響電気変換器のそれぞれは、マイクロフォンであり得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換器は、１つまたは複数の空気伝導音響電気変換器および／または１つまたは複数の骨伝導音響電気変換器を含み得る。いくつかの実施形態では、複数の音響電気変換器は、１つまたは複数の高次広帯域音響電気変換器および／または１つまたは複数の高次狭帯域音響電気変換器を含み得る。本明細書で使用される場合、高次広帯域音響電気変換器は、１より大きい次数を有する広帯域音響電気変換器を指す場合がある。本明細書で使用される場合、高次狭帯域音響電気変換器は、１より大きい次数を有する狭帯域音響電気変換器を指す場合がある。広帯域音響電気変換器および／または狭帯域音響電気変換器の詳細な説明は、当業者には明らかであり得、本明細書で繰り返されないことがある。
【００５８】
いくつかの実施形態では、複数の音響電気変換器のうちの少なくとも２つは、異なる周波数応答を有し得、これは、異なる中心周波数および／または周波数帯域幅（または周波数幅と呼ばれる）を有し得る。例えば、音響電気変換器２１１、２１２、２１３、および２１０は、それぞれ第一の周波数応答、第二の周波数応答、第三の周波数応答、および第四の周波数応答を有し得る。いくつかの実施形態では、第一の周波数応答、第二の周波数応答、第三の周波数応答、および第三の周波数応答は、互いに異なっていてもよい。あるいは、第一の周波数応答、第二の周波数応答、および第三の周波数応答は互いに異なっていてもよく、第四の周波数応答は第三の周波数応答と同じであり得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器は、同じ周波数帯域幅（図１１Ａおよびその説明に示される）または異なる周波数帯域幅（図１１Ｂおよびその説明に示される）を有し得る。図１１Ａは、例示的な音響電気変換モジュール（または第一の音響電気変換モジュールと呼ばれる）の周波数応答を示す。図１１Ｂは、別の例示的な音響電気変換モジュール（または第二の音響電気変換モジュールと呼ばれる）の周波数応答を示し、これは、図１１Ａに示される音響電気変換モジュールの周波数応答とは異なる。図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、第一の音響電気変換モジュールまたは第二の音響電気変換モジュールは、８つの音響電気変換器を含み得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換器の周波数応答間の重複範囲は、音響電気変換器の構造パラメータを調整して、これらの音響電気変換器のうちの１つまたは複数の中心周波数および／または帯域幅を変更することによって調整することができる。いくつかの実施形態では、第一の音響電気変換モジュールまたは第二の音響電気変換モジュールは、音響電気変換器によって生成されたサブバンド信号の周波数帯域が処理される周波数をカバーし得るように、特定の数の音響電気変換器を含み得る。いくつかの実施形態では、第二の音響電気変換モジュール内の音響電気変換器は、異なる中心周波数を有し得る。いくつかの実施形態では、狭い周波数帯域幅を有する少なくとも１つの音響電気変換器は、特定の周波数帯域のサブバンド信号を生成するように設定され得る。いくつかの実施形態では、より高い中心周波数応答を有する音響電気変換器は、より高い周波数帯域幅を有するように設定され得る。
【００５９】
いくつかの実施形態では、音響電気変換器で、別の音響電気変換器の中心周波数よりも高い中心周波数を有するものは、別の音響電気変換器の周波数帯域幅よりも大きい周波数帯域幅を有し得る。
【００６０】
音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器は、音声信号２０５を検出することができる。音声信号２０５は、音声信号を生成することができる音源からのものであり得る。音源は、信号処理装置２００のユーザなどの生物、および／またはＣＤプレーヤー、テレビなどの非生物、またはそれらの組合せであり得る。いくつかの実施形態では、音声信号は、また、周囲音を含み得る。音声信号２０５は、特定の周波数帯域を有し得る。例えば、信号処理装置２００のユーザによって生成された音声信号２０５は、１０〜３０，０００Ｈｚの周波数帯域を有し得る。音響電気変換器は、音声信号２０５に従って、複数のサブバンド電気信号（例えば、図２に示されるサブバンド電気信号２１５１、２１５２、２１５３、…、および２１５４）を生成することができる。音声信号２０５に従って生成されるサブバンド電気信号は、音声信号２０５の周波数帯域よりも狭い周波数帯域を有する信号を指す。サブバンド信号の周波数帯域は、対応する音声信号２０５の周波数帯域内にあってもよい。例えば、音声信号２０５は、１０〜３０，０００Ｈｚの周波数帯域を有し得、サブバンド音声信号の周波数帯域は、１００〜２００Ｈｚであり得、これは、音声信号２０５の周波数帯域内、すなわち、１０〜３０，０００Ｈｚ内にある。いくつかの実施形態では、音響電気変換器は、音声信号２０５を検出し、検出された音声信号に従って１つのサブバンド信号を生成することができる。例えば、音響電気変換器２１１、２１２、２１３、および２１０は、音声信号２０５を検出し、それぞれ検出された音声信号に従がって、サブバンド電気信号２１５１、サブバンド電気信号２１５２、サブバンド電気信号２１５３、およびサブバンド電気信号２１５４を生成することができる。いくつかの実施形態では、音響電気変換器によって生成された複数のサブバンド信号のうちの少なくとも２つは、異なる周波数帯域を有し得る。上述のように、音響電気変換器の少なくとも２つは、異なる周波数応答を有し得、これは、２つの異なる音響電気変換器による同じ音声信号２０５の検出に従って、２つの異なるサブバンド信号をもたらし得る。音響電気変換モジュール２１０は、生成されたサブバンド信号をサンプリングモジュール２２０に送信することができる。音響電気変換モジュール２１０は、１つまたは複数の送信機（図示せず）を介してサブバンド信号を送信することができる。例示的な送信機は、同軸ケーブル、通信ケーブル（例えば、電気通信ケーブル）、可撓性ケーブル、スパイラルケーブル、非金属シースケーブル、金属シースケーブル、マルチコアケーブル、ツイストペアケーブル、リボンケーブル、シールドケーブル、二重ストランドケーブル、光ファイバなど、またはそれらの組合せであり得る。いくつかの実施形態では、サブバンド信号は、信号送信機を介してサンプリングモジュール２２０に送信され得る。いくつかの実施形態では、サブバンド信号は、並列に接続された複数のサブバンド送信機を介してサンプリングモジュール２２０に送信され得る。複数のサブバンド送信機のそれぞれは、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器に接続し、音響電気変換器によって生成されたサブバンド信号をサンプリングモジュール２２０に送信することができる。例えば、サブバンド送信機は、音響電気変換器２１１に接続された第一のサブバンド送信機と、音響電気変換器２１２に接続された第二のサブバンド送信機とを含み得る。第一のサブバンド送信機および第二のサブバンド送信機は、並列に接続できる。第一のサブバンド送信機および第二のサブバンド送信機は、それぞれ、サブバンド電気信号２１５１およびサブバンド電気信号２１５２をサンプリングモジュール２２０に送信することができる。
【００６１】
音響電気変換モジュール２１０の周波数応答は、音響電気変換モジュール２１０に含まれる音響電気変換器の周波数応答に依存し得る。例えば、音響電気変換モジュール２１０の周波数応答の平坦性は、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器の周波数応答が互いに交差する場所に関連し得る。図１０Ａ〜図１０Ｃ（および以下のその説明）に示すように、音響電気変換器の周波数応答が、電力半値点の近くまたは電力半値点で交差するとき、音響電気変換器を含む音響電気変換モジュール２１０の周波数応答は、その中の音響電気変換器が電力半値点の近くでも、電力半値点でも交差しない場合、音響電気変換モジュール２１０の周波数応答よりも平坦であり得る。本明細書で使用される場合、特定の周波数応答の電力半値点は、−３ｄＢの電力レベルを有する周波数点を指す。本明細書で使用されるように、２つの周波数応答は、それらが電力半値点の近くの周波数点で交差するとき、電力半値点の近くで交差すると見なされ得る。本明細書で使用されるように、周波数点と電力半値点との間の電力レベル差が２ｄＢ以下である場合、周波数点は電力半値点に近いと見なされ得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器の周波数応答が、周波数点（例えば、電力４分の１点、または電力８分の１点など）で互いに交差するとき、電力半値点のパワーレベルより２ｄＢ以上低いパワーレベルでは、隣接する音響電気変換器の周波数応答間の重複範囲が比較的小さくなる可能性があり、隣接する音響電気変換器の組合せの周波数応答を重複範囲内で減少させるため、隣接する音響電気変換器によって出力されるサブバンド信号の品質に影響を与える。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器の周波数応答が、周波数点（例えば、電力４分の３点、または電力８分の７点など）で互いに交差するとき、電力半値点より１ｄＢ高いパワーレベルでは、隣接する音響電気変換器の周波数応答間の重複範囲が比較的高くなる可能性があり、音響電気変換器によって出力されるサブバンド信号間に比較的高い干渉範囲が発生する。
【００６２】
いくつかの実施形態では、特定の周波数帯域について、限られた数の音響電気変換器が、音響電気変換モジュール２１０に許容され得る。音響電気変換器が非不足減衰音響電気変換器ではなく、不足減衰音響電気変換器であるとき、より多くの音響電気変換器が音響電気変換モジュール２１０に含まれ得る。単なる例として、図１３Ａは、４つを含む音響電気変換モジュール２１０の周波数応答を示している（４つの破線は、別々に動作する場合の４つの個々の非不足減衰音響電気変換器の周波数応答であり、実線は、４つの非不足減衰音響電気変換器の組合せの周波数応答である）。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の音響電気変換器が不足減衰状態にあるとき、より多くの音響電気変換器を音響電気変換モジュール２１０内に置くことができる場合がある。例えば、音響電気変換モジュール２１０は、６つ以上の不足減衰音響電気変換器を含み得る。単なる例として、図１３Ｂは、６つの不足減衰音響電気変換器を有する音響電気変換モジュール２１０の周波数応答を示している。
【００６３】
サンプリングモジュール２２０は、複数のサンプリングユニット（例えば、図２に示されるサンプリングユニット２２１、２２２、２２３、…、および２２４）を含み得る。サンプリングユニットは並列に接続することができる。
【００６４】
サンプリングモジュール２２０内のサンプリングユニット（例えば、サンプリングユニット２２１、サンプリングユニット２２２、サンプリングユニット２２３、および／またはサンプリングユニット２２４）は、音響電気変換器と通信し、音響電気変換器によって生成されたサブバンド信号を受信して、サンプリングするように構成され得る。サンプリングユニットは、サブバンド送信機を介して音響電気変換器と通信することができる。単なる例として、サンプリングユニット２２１は、第一のサブバンド送信機に接続され、そこから受信されたサブバンド電気信号２１５１をサンプリングするように構成され得、一方、サンプリングユニット２２２は、第二のサブバンド送信機に接続され、そこから受信したサブバンド電気信号２１５２をサンプリングするように構成され得る。
【００６５】
いくつかの実施形態では、サンプリングモジュール内のサンプリングユニット（例えば、サンプリングユニット２２１、サンプリングユニット２２２、サンプリングユニット２２３、および／またはサンプリングユニット２２４）は、受信したサブバンド信号をサンプリングし、サンプリング済サブバンド信号に基づいてデジタル信号を生成することができる。例えば、サンプリングユニット２２１、サンプリングユニット２２２、サンプリングユニット２２３、およびサンプリングユニット２２４は、サブバンド信号をサンプリングし、それぞれデジタル信号２３５１、デジタル信号２３５２、デジタル信号２３５３、およびデジタル信号２３５４を生成することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、サンプリングユニットは、バンドパスサンプリング技術を使用してサブバンド信号をサンプリングすることができる。例えば、サンプリングユニットは、サブバンド信号の周波数帯域に応じたサンプリング周波数でバンドパスサンプリングを使用してサブバンド信号をサンプリングするように構成され得る。単なる例として、サンプリングユニットは、サブバンド信号の周波数帯域の帯域幅の２倍以上である周波数帯域を有するサブバンド信号をサンプリングすることができる。いくつかの実施形態では、サンプリングユニットは、サブバンド信号の周波数帯域の帯域幅の２倍以上であり、サブバンド信号の周波数帯域の帯域幅の４倍以下である周波数帯域を有するサブバンド信号をサンプリングすることができる。いくつかの実施形態では、帯域幅サンプリング技術またはローパスサンプリング技術ではなくバンドパスサンプリング技術を使用することにより、サンプリングユニットは、比較的低いサンプリング周波数でサブバンド信号をサンプリングし、サンプリング処理の困難さおよびコストを低減し得る。また、バンドパスサンプリング技術を使用することにより、サンプリングプロセスでノイズまたは信号の歪みがほとんど発生しなくなり得る。図１に関連して説明したように、信号処理システム１００（例えば、サブバンドフィルタリングモジュール１３０）は、ソフトウェアプログラムを介してデジタル信号処理プロセスを実行して、サブバンド信号を生成することができる。このため、信号処理プロセスで使用されるアルゴリズム、サンプリングプロセスで使用されるサンプリング方法、および信号処理システム１００内の構成要素（例えば、音響電気変換器１１０、サンプリングモジュール１２０、および／またはサブバンドフィルタリングモジュール１３０）の構造などの要因により、信号の歪みが発生する可能性がある。サブバンドフィルタリングモジュール１３０と比較して、信号処理システム２００は、音響電気変換器の構造および特性に基づいてサブバンド信号を生成することができる。
【００６７】
サンプリングユニットは、生成されたデジタル信号を信号処理モジュール２４０に送信することができる。いくつかの実施形態では、デジタル信号は、並列送信機を介して送信することができる。いくつかの実施形態では、デジタル信号は、特定の通信プロトコルに従って送信機を介して送信することができる。例示的な通信プロトコルには、ＡＥＳ３（オーディオ技術者協会）、ＡＥＳ／ＥＢＵ（欧州放送連合）、ＥＢＵ（欧州放送連合）、ＡＤＡＴ（自動データアキュムレータおよび転送）、Ｉ２Ｓ（Ｉｎｔｅｒ−ＩＣ  Ｓｏｕｎｄ）、ＴＤＭ（時間分割マルチプレックス）、ＭＩＤＩ（電子楽器デジタルインタフェース）、ＣｏｂｒａＮｅｔ、イーサネット（登録商標）ＡＶＢ（イーサネットオーディオ／ビデオブリッジング）、Ｄａｎｔｅ、ＩＴＵ（国際電気通信連合）−Ｔ  Ｇ．７２８、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７１１、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７２２、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７２２．１、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．７２２．１  Ａｎｎｅｘ  Ｃ、ＡＡＣ（先進的音響符号化）−ＬＤなど、またはそれらの組合せを含み得る。デジタル信号は、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＷＡＶＥ、ＡＩＦＦ（オーディオ交換ファイル形式）、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−３、ＭＰＥＧ−４、ＭＩＤＩ（電子楽器デジタルインタフェース）、ＷＭＡ（Ｗｉｎｄｏｗｓ  Ｍｅｄｉａ  Ａｕｄｉｏ）、ＲｅａｌＡｕｄｉｏ（登録商標）、ＶＱＦ（Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ−ｄｏｍａｉｎ  Ｗｅｉｇｈｔｅｄ  Ｎｔｅｒｌｅａｖｅ  Ｖｅｃｔｏｒ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）、ＡＭＲ（適応マルチレート）、ＡＰＥ、ＦＬＡＣ（Ｆｒｅｅ  Ｌｏｓｓｌｅｓｓ  Ａｕｄｉｏ  Ｃｏｄｅｃ）、ＡＡＣ（先進的音響符号化）など、またはそれらの組合せを含む特定の形式で送信され得る。
【００６８】
信号処理モジュール２４０は、信号処理装置２００内の他の構成要素から受信したデータを処理することができる。例えば、信号処理モジュール２４０は、サンプリングモジュール２２０内のサンプリングユニットから送信されるデジタル信号を処理することができる。信号処理モジュール２４０は、サンプリングモジュール２２０に格納された情報および／またはデータにアクセスすることができる。別の例として、信号処理モジュール２４０は、格納された情報および／またはデータにアクセスするために、サンプリングモジュール２２０に直接接続され得る。いくつかの実施形態では、信号処理モジュール２４０は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、アプリケーション固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、アプリケーション固有の命令セットプロセッサ（ＡＳＩＰ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、物理処理装置（ＰＰＵ）、マイクロコントローラ装置、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、高度なＲＩＳＣマシン（ＡＲＭ）、プログラマブルロジック装置（ＰＬＤ）などのプロセッサ、１つまたは複数の機能を実行できる任意の回路またはプロセッサなど、またはそれらの任意の組合せによって実装され得る。
【００６９】
信号処理装置２００の上記の説明は、単に例示の目的で提供されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことに留意されたい。当業者の場合、本発明の教示の下で、複数の変形および修正を行うことができる。しかしながら、それらの変形および修正は、本開示の範囲から逸脱するものではない。例えば、信号処理装置２００は、他の構成要素から受信した信号を信号処理装置２００（例えば、音響電気変換モジュール２１０、および／またはサンプリングモジュール２２０）に格納するためのストレージをさらに含むことができる。例示的なストレージには、大容量ストレージ、リムーバブルストレージ、揮発性の読み取りおよび書き込みメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）など、またはそれらの組合せを含むことができる。別の例として、１つまたは複数の送信機を省略してもよい。複数のサブバンド信号は、赤外線、電磁波、音波などの波の媒体、またはそれらの組合せによって送信することができる。さらなる例として、音響電気変換モジュール２１０は、２つ、３つ、または４つの音響電気変換器を含むことができる。
【００７０】
図３は、本開示のいくつかの実施形態による、音声信号を処理するための例示的なプロセスのフローチャートである。プロセス３００の少なくとも一部は、図２に示されるように、信号処理装置２００上に実装され得る。
【００７１】
３１０において、音声信号２０５が検出され得る。音声信号２０５は、複数の音響電気変換器によって検出され得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換器は、異なる周波数応答を有し得る。複数の音響電気変換器は、図２に示されるように、同じ信号処理装置２００内に配置され得る。音声信号２０５は、特定の周波数帯域を有し得る。
【００７２】
３２０において、複数のサブバンド信号は、音声信号２０５に従って生成され得る。複数のサブバンド信号は、複数の音響電気変換器によって生成され得る。生成されたサブバンド信号の少なくとも２つは、異なる周波数帯域を有し得る。各サブバンド信号は、音声信号２０５の周波数帯域内にある周波数帯域を有し得る。
【００７３】
プロセス３００に関する上記の説明は、単に例示の目的で提供されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことに留意されたい。当業者の場合、本発明の教示の下で、複数の変形および修正を行うことができる。しかしながら、それらの変形および修正は、本開示の範囲から逸脱するものではない。いくつかの実施形態では、プロセス３００における１つまたは複数の操作を省略してもよく、あるいは１つまたは複数の追加の操作を追加してもよい。例えば、プロセス３００は、動作３２０の後にサブバンド信号をサンプリングするための動作をさらに含み得る。
【００７４】
図４は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。音響電気変換器２１１は、音声信号を電気信号に変換するように構成することができる。音響電気変換器２１１は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。
【００７５】
音響チャネル構成要素４１０は、音声信号が音感知構成要素４２０に到達する前に音声信号を処理することができる音響チャネル構成要素４１０の音響構造によって、音声信号が音感知構成要素４２０に送信される経路に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、音声信号は、空気伝導音信号であり得、音響チャネル構成要素４１０の音響構造は、空気伝導音信号を処理するように構成され得る。あるいは、音声信号は、骨伝導音信号であり得、音響チャネル構成要素４１０の音響構造は、骨伝導音信号を処理するように構成され得る。いくつかの実施形態では、音響構造は、１つまたは複数のチャンバ構造、１つまたは複数のパイプ構造など、またはそれらの組合せを含み得る。
【００７６】
いくつかの実施形態では、音響構造の音響インピーダンスは、検出された音声信号の周波数に従って変化し得る。いくつかの実施形態では、音響構造の音響インピーダンスは、特定の範囲内で変化し得る。したがって、いくつかの実施形態では、音声信号の周波数帯域は、音響構造の音響インピーダンスに対応する変化を引き起こし得る。言い換えれば、音響構造は、検出された音声信号のサブバンドを処理するフィルタとして機能し得る。いくつかの実施形態では、主にチャンバ構造を含む音響構造は、ハイパスフィルタとして機能することができ、一方、主にパイプ構造を含む音響構造は、ローパスフィルタとして機能することができる。
【００７７】
いくつかの実施形態では、主にチャンバ構造を含む音響構造の音響インピーダンスは、以下の式（１）：
【数１】
2022500938.tif 000003
に従って決定することができる。
【００７８】
ここで、Ｚは音響インピーダンス、ωは角周波数（例えば、チャンバ構造）、ｊは単位虚数、Ｃａは音響容量、ρ０は空気の密度、ｃ０は音速、Ｖ０はチャンバの等価容積を表す。
【００７９】
いくつかの実施形態では、主にパイプ構造を含む音響構造の音響インピーダンスは、以下の式（２）：
【数２】
2022500938.tif 000004
に従って決定することができる。ここで、Ｚは音響インピーダンス、Ｍａは音響質量、ωは音響構造（例えば、パイプ構造）の角周波数、ρ０は空気の密度、ｌ０はパイプの等価長さ、Ｓはオリフィスの断面積を表す。
【００８０】
チャンバパイプ構造は、直列の音響容量と音響質量の組合せであり、例えば、ヘルムホルツ共鳴器であり、インダクタ・コンデンサ（ＬＣ）共振回路を形成することができる。チャンバパイプ構造の音響インピーダンスは、以下の式（３）：
【数３】
2022500938.tif 000005
に従って決定することができる。
【００８１】
式（３）によれば、チャンバパイプ構造は、バンドパスフィルタとして機能し得る。バンドパスフィルタの中心周波数は、以下の式（４）：
【数４】
2022500938.tif 000006
に従って決定することができる。
【００８２】
チャンバパイプ構造に音響抵抗材料を使用する場合、抵抗・インダクタ・コンデンサ（ＲＬＣ）直列ループが形成され得、ＲＬＣ直列ループの音響インピーダンスは、以下の式（５）：
【数５】
2022500938.tif 000007
に従って決定することができる。
【００８３】
ここで、ＲａはＲＬＣ直列ループの音響抵抗を表す。チャンバパイプ構造は、バンドパスフィルタとしても機能し得る。音響抵抗Ｒａを調整すると、バンドパスフィルタの帯域幅が変わることがある。バンドパスフィルタの中心周波数は、以下の式（６）：
【数６】
2022500938.tif 000008
に従って決定することができる。
【００８４】
音感知構成要素４２０は、音響チャネル構成要素によって送信された音声信号を電気信号に変換することができる。例えば、音感知構成要素４２０は、音声信号を電気パラメータの変化に変換することができ、これは、電気信号として具体化することができる。音感知構成要素４２０の構造は、ダイアフラム、プレート、カンチレバーなどを含み得る。いくつかの実施形態では、音感知構成要素４２０は、１つまたは複数のダイアフラムを含み得る。１つのダイアフラムを含む音感知構成要素４２０の構造に関する詳細は、本開示の他の場所（例えば、図６Ａおよび図６Ｂならびにそれらの説明）に見出すことができる。複数のダイアフラムを含む音感知構成要素４２０の構造に関する詳細は、本開示の他の場所（例えば、図７Ａおよび図８Ａおよびそれらの説明）に見出すことができる。音感知構成要素４２０に含まれるダイアフラムは、並列（例えば、図７Ａに示されるように）または直列（例えば、図８Ａに示されるように）に接続され得る。いくつかの実施形態では、図７Ｂおよび図７Ｃおよびその説明を参照すると、並列に接続された複数のダイアフラムを有する音感知構成要素４２０の周波数応答の帯域幅は、１つのダイアフラムを有する音感知構成要素４２０の周波数応答の帯域幅よりも広く、平坦であり得る。いくつかの実施形態では、図８Ｂおよびその説明において、直列に接続された複数のダイアフラムを有する音感知構成要素４２０の周波数応答の帯域幅は、１つのダイアフラムを有する音感知構成要素４２０の周波数応答の帯域幅よりもシャープなエッジを有し得る。音感知構成要素４２０の材料は、プラスチック、金属、複合材料、圧電材料などを含み得る。音感知構成要素４２０に関するより詳細な説明は、本開示の他の場所（例えば、図６Ａ〜図９Ｄおよびその説明）に見出すことができる。
【００８５】
音響チャネル構成要素４１０に関連して説明されるように、音響チャネル構成要素４１０または音感知構成要素４２０は、フィルタとして機能し得る。音響チャネル構成要素４１０および音感知構成要素４２０を含む構造も、フィルタとして機能し得る。構造の詳細な説明は、図９Ａおよび図９Ｂならびにそれらの説明に見出すことができる。
【００８６】
いくつかの実施形態では、音響チャネル構成要素４１０および／または音感知構成要素４２０のパラメータ（例えば、構造パラメータ）を変更することによって、音響チャネル構成要素４１０と音感知構成要素４２０との組合せの周波数応答は、それに応じて調整することができる。例えば、図９Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による２つの組合せ構造の例示的な周波数応答を示す。点線９３１は、音響チャネル構成要素および音感知構成要素の組合せ（または第一の組合せ構造と呼ばれる）の周波数応答を表す。音響チャネル構成要素または音感知構成要素の１つまたは複数のパラメータ（例えば、構造パラメータ）が変更され得、その結果、第一の組合せ構造とは異なる第二の組合せ構造がもたらされる。実線９３３は、第二の組合せ構造の周波数応答を示し得る。図９Ｃに示されるように、第二の組合せ構造の周波数応答（すなわち、実線９３３）は、周波数帯域２０Ｈｚ〜２０，０００Ｈｚにおいて、第一の組合せ構造の周波数応答（すなわち、点線９３１）よりも平坦であり得る。
【００８７】
いくつかの実施形態では、音響チャネル構成要素４１０および音感知構成要素４２０の組合せの周波数応答は、音響チャネル構成要素４１０の周波数応答および／または音感知構成要素４２０の周波数応答に関連し得る。例えば、音響チャネル構成要素４１０と音感知構成要素４２０との組合せの周波数応答のエッジの急峻さは、音響チャネル構成要素４１０の周波数応答のカットオフ周波数が音感知構成要素４２０の周波数応答のカットオフ周波数にどの程度近いかに関係し得る。音響チャネル構成要素４１０および音感知構成要素４２０の組合せの周波数応答のエッジは、音響チャネル構成要素４１０の周波数応答のカットオフ周波数と音感知構成要素４２０の周波数応答のカットオフ周波数とが互いに近い場合、より急峻であり得る。例えば、図９Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による組合せ構造の例示的な周波数応答を示す。破線９４１は、音感知構成要素の周波数応答を表す。点線９４３は、音響チャネル構成要素の周波数応答を表し、実線９４５は、音響チャネル構成要素と音感知構成要素との組合せの周波数応答を示し得る。図９Ｄに示されるように、音響チャネル構成要素（すなわち、点線９４３）のコーナー周波数（すなわち、カットオフ周波数とも呼ばれる）は、音感知構成要素（すなわち、破線９４１）のコーナー周波数に近いか、または同じであり得る。音響チャネル構成要素と音感知構成要素（すなわち、実線９４５）の組合せの周波数がより急峻なエッジを有する結果となり得る。
【００８８】
いくつかの実施形態では、音響チャネル構成要素４１０および／または音感知構成要素４２０の１つまたは複数の構造パラメータは、修正または調整され得る。例えば、音響チャネル構成要素４１０および／または音感知構成要素４２０内の異なる要素間の間隔は、本開示の他の場所に示されるフィードバックモジュールによって駆動されるモーターによって調整され得る。別の例として、音感知構成要素４２０を流れる電流は、例えば、フィードバックモジュールによって送信された命令の下で調整され得る。音響チャネル構成要素４１０および／または音感知構成要素４２０の１つまたは複数の構造パラメータの調整は、それらのフィルタリング特性の変化をもたらすことがある。
【００８９】
回路構成要素４３０は、電気パラメータ（例えば、電気信号）の変化を検出することができる。いくつかの実施形態では、回路構成要素４３０は、さらなる処理のために電気信号に対して１つまたは複数の機能を実行することができる。例示的な機能は、増幅、変調、単純なフィルタリングなど、またはそれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態では、回路構成要素４３０の１つまたは複数のパラメータを調整することにより、対応する通過帯域の感度を、互いに一致するように調整することができる。いくつかの実施形態では、回路構成要素４３０は、プリセット命令、フィードバック信号、またはコントローラなどによって送信される制御信号、またはそれらの組合せなどの条件に従って、１つまたは複数の通過帯域の感度を調整することができる。いくつかの実施形態では、回路構成要素４３０は、１つまたは複数の通過帯域の感度を自動的に調整することができる。
【００９０】
図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響チャネル構成要素４１０を示す。音響チャネル構成要素４１０は、１つまたは複数のパイプ構造を含み得る。図５Ａは、３つの例示的なパイプ構造、すなわち、第一のパイプ構造５０１、第二のパイプ構造５０２、および第三のパイプ構造５０３を示す。各パイプ構造は、音声信号を検出または受信するための前面音響抵抗材料、および音声信号に従って信号を出力する端部音響抵抗材料を含み得る。例えば、第一のパイプ構造５０１は、前面音響抵抗材料５１１および端部音響抵抗材料５１２を含み得る。第二のパイプ構造５０２は、前面音響抵抗材料５１３および端部音響抵抗材料５１４を含み得る。第三のパイプ構造５０３は、前面音響抵抗材料５１５および端部音響抵抗材料５１６を含み得る。音圧Ｐが第一のパイプ構造５０１、第二のパイプ構造５０２、および第三のパイプ構造５０３を連続して通過するとき、音圧Ｐは音圧Ｐ３となり得る。音響チャネル構成要素４１０（または音響フィルタリングネットワークと呼ばれる）に対応する例示的な回路を図５Ｂに示すことができる。
【００９１】
図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による図５Ａに示される音響チャネル構成要素４１０の例示的な等価回路モデルを示す。この回路は、第一の抵抗器５４１、第二の抵抗器５４２、第三の抵抗器５４３、第四の抵抗器５４４、第一のインダクタ５５１、第二のインダクタ５５２、第三のインダクタ５５３、第四のインダクタ５５４、第一のコンデンサ５６１、第二のコンデンサ５６２、および第三のコンデンサ５６３を含み得る。第一のコンデンサ５６１の第一の端部は、第一のインダクタ５５１の第一の端部、および第二の抵抗器５４２の第一の端部に接続することができる。第一のインダクタ５５１の第二の端部は、第一の抵抗器５４１の第一の端部に接続することができる。第二のコンデンサ５６２の第一の端部は、第二のインダクタ５５２の第一の端部、および第三の抵抗器５４３の第一の端部に接続することができる。第二のインダクタ５５２の第二の端部は、第二の抵抗器５４２の第二の端部に接続することができる。第三のコンデンサ５６３の第一の端部は、第三のインダクタ５５３の第一の端部、および第四の抵抗器５４４の第一の端部に接続することができる。第三のインダクタ５５３の第二の端部は、第三の抵抗器５４３の第二の端部に接続することができる。第四のインダクタ５５４の第一の端部は、第四の抵抗器５４４の第二の端部に接続することができる。
【００９２】
図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、音感知構成要素４２０の例示的な機械的モデルの概略図である。音感知構成要素４２０内の１つまたは複数の要素は、それに衝突する音声信号に従って振動することができる。音声信号は、音響チャネル構成要素４１０から送信され得る。いくつかの実施形態では、音感知構成要素４２０内の１つまたは複数の要素の振動は、音感知構成要素４２０の電気パラメータの変化をもたらすことがある。音感知構成要素４２０は、音声信号の特定の周波数帯域に敏感である。音声信号の周波数帯域は、音感知構成要素４２０の電気的パラメータの対応する変化を引き起こし得る。言い換えれば、音感知構成要素４２０は、音声信号のサブバンドを処理するフィルタとして機能し得る。
【００９３】
いくつかの実施形態では、音感知構成要素４２０は、ダイアフラムであり得る。図６Ａは、ダイアフラム６１１および弾性構成要素６１３を含み得る例示的なダイアフラムを示す。ダイアフラム６１１の第一の点は、弾性構成要素６１３の第一の点に接続し得る。ダイアフラム６１１の第二の点は、弾性構成要素６１３の第二の点に接続し得る。
【００９４】
図６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素４２０の例示的な機械的モデルの概略図である。音感知構成要素４２０は、ダイアフラムであり得る。図６Ｂに示されるように、ダイアフラムは、ダイアフラム６２１、減衰構成要素６２３、および弾性構成要素６２５を含み得る。ダイアフラム６２１の第一の端部は、減衰構成要素６２３の第一の端部、および弾性構成要素６２５の第一の端部（例えば、バネ）に接続され得る。減衰構成要素６２３の第二の端部は、固定され得る。弾性構成要素６２５の第二の端部は、固定され得る。
【００９５】
図６Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による図６Ａおよび図６Ｂに示される機械的モデルに対応する例示的な等価回路モデルの概略図である。回路は、抵抗器６３１、インダクタ６３３、およびコンデンサ６３５を含み得る。インダクタ６３３の第一の端部は、抵抗器６３１の第一の端部に接続し得る。インダクタ６３３の第二の端部は、コンデンサ６３５の第一の端部に接続し得る。回路は、バンドパスフィルタとして機能し得るＲＬＣ直列回路を構成し得る。バンドパスフィルタの中心周波数は、以下の式（９）：
【数７】
2022500938.tif 000009
に従って決定することができる。
【００９６】
ここで、Ｍｍはダイアフラムの質量、Ｋｍはダイアフラムの弾性係数、Ｒｍはダイアフラムの減衰を表す。Ｒｍは、ＲＬＣ直列回路によって実装されるフィルタの帯域幅を変更するように調整できる。いくつかの実施形態では、音声信号が音感知構成要素４２０に送信される経路に影響を及ぼし得る音響構造、または音声信号を電気信号に変換し得る音感知構成要素４２０は、周波数領域と時間領域の両方で、音声信号に影響を及ぼし得る。いくつかの実施形態では、音感知構成要素４２０の１つまたは複数の特性は、特定のフィルタリング要件を満たすように、音感知構成要素４２０の材料の１つまたは複数の非線形時変特性を調整することによって調整することができる。例示的な非線形時変特性は、ヒステリシス遅延、クリープ、非ニュートン特性など、またはそれらの組合せを含み得る。
【００９７】
図７Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音感知構成要素４２０の機械的モデルの概略図である。いくつかの実施形態では、複数の音感知構成要素を組み合せて、特定のフィルタリング特性を達成することができる。
【００９８】
図７Ａに示すように、機械的モデルは、複数の音感知構成要素を含み得る。音感知構成要素は、並列に接続することができる。各音感知構成要素に対応する機械的モデルは、ダイアフラム７０４、減衰構成要素７２１、および弾性構成要素７２３を含み得る。個々の音感知構成要素に関するより詳細な説明は、本開示の他の場所に見出され得る（例えば、図６Ｂおよび図６Ｃ、ならびにその説明）。いくつかの実施形態では、複数の音感知構成要素を含む音感知構成要素４２０は、マルチピークフィルタリング、マルチ中心周波数フィルタリング、またはマルチバンドパスフィルタリングを実行することができる。
【００９９】
図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による異なる音感知構成要素に対応する例示的な周波数応答を示す。音感知構成要素４２０は、第一の音感知構成要素および第二の音感知構成要素を含む。第一の音感知構成要素および第二の音感知構成要素は、並列に接続され得る。第一の音感知構成要素の中心周波数は、第二の音感知構成要素の中心周波数とは異なる場合がある。例えば、図７Ｂに示すように、点線７０１は、第一の音感知構成要素の周波数応答を表し、破線７０２は、第二の音感知構成要素の周波数応答を表す。実線７０３は、第一の音感知構成要素と第二の音感知構成要素との組合せの周波数応答を示し得る。第一の音感知構成要素と第二の音感知構成要素）の組合せの周波数応答（すなわち、実線７０３の帯域幅は、第一の音感知構成要素の周波数応答（すなわち、点線７０１）または第二の音感知構成要素の周波数応答（すなわち、破線７０２）よりも広く平坦である。
【０１００】
いくつかの実施形態では、第一の音感知構成要素および第二の音感知構成要素の周波数応答は、互いに交差し得る。いくつかの実施形態では、第一の音感知構成要素および第二の音感知構成要素の周波数応答は、電力半値点の近くではない周波数点で交差し得る。図１０Ａ〜図１０Ｃおよびその説明に関連して説明したように、音響電気変換器の周波数応答が電力半値点の近くまたは電力半値点で交差するとき、音響電気変換器を含む音響電気変換モジュール２１０の周波数応答は、その中の音響電気変換器が電力半値点の近くでも電力半値点でも交差しない場合、音響電気変換モジュール２１０の周波数応答よりも平坦であり得る。しかしながら、第一の音感知構成要素と第二の音感知構成要素は同じ音感知構成要素４２０に配置され、第一の音感知構成要素と第二の音感知構成要素の周波数応答の重複は、ベクトルの重複であり得る。これは、第一の音感知構成要素と第二の音感知構成要素の出力位相を考慮に入れる必要がある。したがって、第一の音感知構成要素の周波数応答と第二の音感知構成要素の周波数応答が、電力半値点に近くない周波数点で交差するとき、第一の音感知構成要素との組合せの周波数応答は、第二の音感知構成要素は、電力半値点の近くまたは電力半値点で交差する周波数応答を有する２つの音感知構成要素の組合せの周波数応答よりも平坦で広い場合がある。
【０１０１】
図７Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による異なる音感知構成要素の例示的な周波数応答を示す。図７Ｃに示すように、音感知構成要素４２０は、並列に接続された第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素、および第三の音感知構成要素を含み得る。第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素、および第三の音感知構成要素は、過小減衰の音感知構成要素であり得、それぞれ第一の不足減衰音感知構成要素、第二の不足減衰音感知構成要素、および第三の不足減衰音感知構成要素と呼ばれ得る。各音感知構成要素の中心周波数は異なる場合がある。例えば、図７Ｃに示すように、点線７１１、破線７１２、および一点鎖線７１３は、それぞれ第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素、および第三の音感知構成要素の周波数応答を表す。実線７１４は、第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素、および第三の音感知構成要素の組合せの周波数応答を示し得る。第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素および第三の音感知構成要素の組合せの周波数応答（すなわち、実線７１４）の帯域幅は、第一の音感知構成要素の周波数応答（すなわち、点線７１１、または第四の周波数応答と呼ばれる）、第二の音感知構成要素の周波数応答（すなわち、破線７１２、または第五の周波数応答と呼ばれる）、または第三の音感知構成要素の周波数応答（すなわち、一点鎖線７１３、または第六の周波数応答と呼ばれる）よりも広くて平坦である。
【０１０２】
第二の不足減衰音感知構成要素の中心周波数（または第五の中心周波数と呼ばれる）は、第一の不足減衰音感知構成要素の中心周波数（または第四の中心周波数と呼ばれる）よりも高い。第三の不足減衰音感知構成要素の中心周波数（または第六の中心周波数と呼ばれる）は、第二の不足減衰音感知構成要素の中心周波数よりも高い。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、第四の周波数応答および第五の周波数応答は、第四の周波数応答の電力半値点および第五の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する。つまり、第四の周波数応答と第五の周波数応答は、−５ｄＢ以上−１ｄＢ以下の電力レベルの点で交差する。
【０１０４】
図７Ｂに関連して説明したように、第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素、および第三の音感知構成要素の周波数応答が、電力半値点に近くない周波数点で交差し得る場合、第一の音感知構成要素、第二の音感知構成要素、および第三の音感知構成要素の組合せの周波数応答は、電力半値点の近くまたは電力半値点で交差する周波数応答を有する３つの音感知構成要素の組合せの周波数応答よりも平坦で広い場合がある。
【０１０５】
図８Ａは、本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素４２０に対応する例示的な機械的モデルの概略図である。音感知構成要素４２０に対応する機械的モデルは、複数の音感知構成要素を含み得る。複数の音感知構成要素を直列に接続することができる。例えば、図８Ａに示されるように、音感知構成要素４２０は、２つの音感知構成要素を含み得、各構成要素は、ダイアフラム８１１、減衰構成要素８１５、および弾性構成要素８１３を含み得る。音声信号（音圧はＰである）は、ダイアフラム８１１に到達して、音感知構成要素４２０に電気信号（図示せず）を生成させることができる。個々の音感知構成要素のより詳細な説明は、本開示の他の場所（例えば、図６Ｂおよび６Ｃ、ならびにそれらの説明）に見出すことができる。
【０１０６】
図８Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による異なる音感知構成要素に対応する例示的な周波数応答を示す。実線８２１は、１つの音感知構成要素の周波数応答を表す。点線８２３は、直列に接続された２つの音感知構成要素の組合せの周波数応答を表す。破線８２５は、直列に接続された３つの音感知構成要素の組合せの周波数応答を表す。図８Ｂに示されるように、音感知構成要素の数は、それらが配置されている音響変換装置の周波数応答に影響を及ぼし得る。直列に接続された３つの音感知構成要素の組合せの周波数応答（すなわち、破線８２５）は、直列に接続された２つの音感知構成要素の組合せの周波数応答（すなわち、破線８２３）よりも急峻なエッジを有し得る。直列に接続された２つの音感知構成要素の組合せの周波数応答（すなわち、破線８２３）は、１つの音感知構成要素の周波数応答（すなわち、実線８２１）よりも急峻なエッジを有し得る。いくつかの実施形態では、より感度の高い構成要素が同じ音響変換装置に配置されている場合、音響変換装置の次数が増加する可能性がある。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、３つの音感知構成要素を直列に接続することができる。当業者に知られているように、音感知構成要素は、より低いカットオフ周波数およびより高いカットオフ周波数を有し得る。いくつかの実施形態では、３つの音感知構成要素のいずれかの中心周波数は、３つの音感知構成要素の下部カットオフ周波数のうちの最小のカットオフ周波数より大きく、３つの音感知構成要素の上部カットオフ周波数のうちの最大のカットオフ周波数よりも大きくないことがある。
【０１０８】
図９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による音響チャネル構成要素と音感知構成要素との組合せの構造を示す。この構造は、前部チャンバと後部チャンバを有するダイアフラムマイクロフォンとして具現化することができる。図９Ａに示すように、音声信号（音圧はＰである）は、最初に、音響抵抗材料を含み得る音響チャネル構成要素のサウンドホール９１５に到達し得、次いで、ダイアフラム９１４および音感知構成要素の後部チャンバに到達し得る。Ｐは音声信号によって引き起こされるマイクの音圧で、Ｓはダイアフラムの有効面積である。音響チャネル構成要素に関するより詳細な説明は、本開示の他の場所（例えば、図５Ａ〜図５Ｂおよびその説明）に見出すことができる。音感知構成要素に関するより詳細な説明は、本開示の他の場所（例えば、図６Ａ〜図９Ｄおよびその説明）に見出すことができる。
【０１０９】
図９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による図９Ａに示される組合せ構造の例示的な回路の概略図である。回路において、抵抗器９２２（抵抗Ｓ２Ｒａを有する）およびインダクタ９２３（インダクタンスＳ２Ｍａを有する）は、サウンドホールの音響抵抗および音響質量を示し得る。コンデンサ９２４（静電容量Ｓ２Ｃａ１を有する）は、前部チャンバの音響静電容量を示し得る。コンデンサ９２８（静電容量Ｃａ２／Ｓ２を有する）は、後部チャンバの音響静電容量を示し得る。抵抗器９２５（抵抗Ｒｍを有する）、インダクタ９２６（インダクタンスＭｍを有する）、およびコンデンサ９２７（静電容量Ｃｍを有する）は、それぞれダイアフラムの抵抗、ダイアフラムの質量、およびダイアフラムの弾性係数を示し得る。
【０１１０】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による異なる音響電気変換モジュールの周波数応答を示す。図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、それぞれ、第一の音響電気変換モジュール、第二の音響電気変換モジュール、および第三の音響電気変換モジュールの周波数応答を示す。第一の音響電気変換モジュール、第二の音響電気変換モジュール、および第三の音響電気変換モジュールのそれぞれは、３つの音響電気変換器を含み得る。図１０Ａに示されるように、第一の音響電気変換モジュールは、変換器１、変換器２、および変換器３を含み得る。変換器１の周波数応答は、電力半値点に近くない周波数点で変換器２の周波数応答と交差し、変換器２の周波数応答は、電力半値点に近くない周波数点で変換器３の周波数応答と交差する。図１０Ｂに示されるように、第一の音響電気変換モジュールは、変換器４（例えば、第一の音響電気変換器）、変換器５（例えば、第二の音響電気変換器）、および変換器６（例えば、第三の音響電気変換器）を含み得る。変換器４は第一の周波数帯域幅を有し、変換器５は第一の周波数帯域幅とは異なる第二の周波数帯域幅を有する。第二の周波数帯域幅は第一の周波数帯域幅よりも大きく、変換器５の中心周波数は変換器４の中心周波数よりも高い。変換器６の中心周波数は変換器５の中心周波数よりも高い。
【０１１１】
変換器４の周波数応答は、電力半値点に近い周波数点で変換器５の周波数応答と交差し、変換器５の周波数応答は、電力半値点に近い周波数点で変換器６の周波数応答と交差する。例えば、変換器４の周波数応答および変換器５の周波数応答は、変換器４の周波数応答の電力半値点および変換器５の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する。図示のように、変換器４の周波数応答および変換器５の周波数応答は、−５ｄＢ以上−１ｄＢ以下の電力レベルを有する点で交差する。
【０１１２】
図１０Ｃに示されるように、第一の音響電気変換モジュールは、変換器７、変換器８、および変換器９を含み得る。変換器７の周波数応答は、電力半値点に近くない周波数点で変換器８の周波数応答と交差する。変換器８の周波数応答は、電力半値点に近くない周波数点で変換器９の周波数応答と交差する。図１０Ａ〜図１０Ｃに示すように、第二の音響電気変換モジュールの周波数応答は、第一の音響電気変換モジュールの周波数応答よりも平坦であり得、第三の音響電気変換モジュールの周波数応答は、第二の音響電気変換モジュールの周波数応答よりも隣接するチャネルからの干渉がより多いことを示す。以下に示す説明は、音響電気変換モジュールの周波数応答と、音響電気変換モジュール内の音響電気変換器が互いに交差する場所との間の関係を説明するために提供され得る。
【０１１３】
音響電気変換器の周波数応答は、特定の周波数点で互いに交差する可能性があり、その結果、周波数応答間に特定の重複範囲が生じる。本明細書で使用される場合、重複範囲は、周波数応答が互いに交差する周波数点に関連する。音響電気変換器の周波数応答の重複は、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器によって生成された電気信号を出力するように構成された隣接チャネルで干渉を引き起こす可能性がある。場合によっては、重複範囲が大きいほど、干渉が大きくなる可能性がある。音響電気変換器の応答周波数の中心周波数および帯域幅は、音響電気変換器の周波数応答の間で、重複範囲をより狭くするために調整され得る。
【０１１４】
例えば、音響電気変換モジュール２１０は、複数の一次音響電気変換器を含み得る。各音響電気変換器の中心周波数は、その構造パラメータを調整することによって調整して、特定の重複範囲を達成することができる。２つの隣接する音響電気変換器の２つの周波数応答間の重複範囲は、音響電気変換器によって出力されるサブバンド信号間の干渉範囲に関連し得る。理想的なシナリオでは、２つの隣接する音響電気変換器の２つの周波数応答間に重複範囲はない。しかしながら、実際には、２つの隣接する音響電気変換器の２つの周波数応答間に、特定の重複範囲が存在する場合があり、２つの音響電気変換器によって出力されるサブバンド信号の品質に影響を与える可能性がある。２つの隣接する音響電気変換器の２つの周波数応答間の重複範囲が比較的小さい場合、２つの隣接する音響電気変換器の組合せの周波数応答は、重複範囲内で減少する可能性がある。特定の周波数帯域での周波数応答の低下は、その周波数帯域での電力レベルの低下を示している可能性がある。本明細書で使用される場合、２つの周波数応答間の重複範囲は、周波数応答が−５ｄＢよりも小さい電力レベルの周波数点で交差する場合、比較的小さいと見なされ得る。２つの隣接する音響電気変換器の２つの周波数応答の間の重複範囲が比較的大きい場合、２つの隣接する音響電気変換器の組合せの周波数応答は、重複範囲内で増加する可能性がある。特定の周波数帯域での周波数応答の増加は、その周波数帯域での電力レベルが、他の周波数範囲と比較して、高いことを示している可能性がある。周波数応答が−１ｄＢより大きい電力レベルの周波数点で交差する場合、２つの周波数応答間の重複範囲は、比較的小さいと見なされ得る。２つの隣接する音響電気変換器の周波数応答が電力半値点の近くまたは電力半値点で交差する場合、各音響電気変換器の周波数応答は、特定の周波数帯域でエネルギーの損失も繰り返しもないように、２つの隣接する音響電気変換器の組合せの周波数応答に寄与する可能性がある。これにより、２つの隣接する音響電気変換器の周波数応答間に、適切な重複帯域が生じ得る。２つの隣接する音響電気変換器の周波数応答は、周波数応答が−５ｄＢ以上−１ｄＢ以下の電力レベルの周波数点で交差する場合、電力半値点の近くまたは電力半値点で交差すると見なすことができる。いくつかの実施形態では、２つの隣接する音響電気変換器の少なくとも１つの音響電気変換器の構造パラメータを調整することにより、２つの隣接する音響電気変換器の少なくとも１つの音響電気変換器の中心周波数および周波数帯域幅は、調整され、それに応じて音響電気変換器間の重複領域が調整される。
【０１１５】
図１２は、本開示のいくつかの実施形態による異なる次数の音響電気変換器の周波数応答を示す。音響電気変換モジュール２１０は、複数の音響電気変換器を含む。音響電気変換器の周波数応答は重複する可能性があり、音響電気変換モジュール２１０内の隣接する信号処理チャネル間で干渉が生じる。図１２に示されるように、実線１２０１は一次音響電気変換器の周波数応答を表し、点線１２０２は二次音響電気変換器の周波数応答を表し、一点鎖線１２０４は四次音響電気変換器の周波数応答を表す。四次音響電気変換器の周波数応答（すなわち、一点鎖線１２０４）のバンドパスエッジは、二次音響電気変換器の周波数応答（すなわち、点線１２０２）よりも急峻であり得る。二次音響電気変換器の周波数応答（すなわち、点線１２０２）のバンドパスエッジは、一次音響電気変換器のそれ（すなわち、実線１２０１）よりも急峻であり得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換器の次数が高いほど、音響電気変換器のバンドパスエッジの勾配が大きくなる可能性がある。理論的分析によれば、一次音響電気変換器のバンドパスエッジの勾配は６ｄＢ／ｏｃｔであり、音響電気変換器の次数が一次ごとに増加すると、バンドパスエッジの勾配は、６ｄＢ／ｏｃｔずつ増加する。したがって、音響電気変換器モジュール２１０に多次音響電気変換器を使用することにより、より多くの音響電気変換器をその中に含めることができる。これは、通常、検出される音声信号の周波数帯域の範囲を確実に、より広くするために望ましい。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器は、不足減衰バンドパス音響電気変換器であり得る。いくつかの実施形態では、不足減衰バンドパス音響電気変換器は、音響電気変換器の周波数応答の共振ピークの近くで、非不足減衰バンドパス音響電気変換器よりも急峻な勾配を有し得る。いくつかの実施形態では、特定の周波数帯域で許容される音響電気変換器の最大数は、バンドパス音響電気変換器のフィルタリング特性に従って決定され得る。例えば、音響電気変換器の周波数応答が電力半値点で互いに交差する場合、特定の周波数範囲で、１つの音響電気変換モジュール２１０に含めることができる特定の次数の音響電気変換器の最大数を表１に示すことができる。
【表１】
2022500938.tif 000010
【０１１７】
例えば、周波数帯域２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの場合、音響電気変換モジュール２１０は、１０個以下の一次音響電気変換器を含み得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の１つまたは複数の音響電気変換器を減衰不足状態に調整することにより、音響電気変換モジュール２１０は、より大きな次数を有することができる。しかしながら、表１は、例示および説明のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを明確に理解されたい。いくつかの実施形態では、様々な変更、改善、および修正は、発生する可能性があり、本明細書で明示的に述べられていないが、当業者に意図されている。これらの変更、改善、および修正は、本開示によって示唆されることを意図しており、本開示の例示的な実施形態の精神および範囲内にある。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、複数の第一の音響電気変換器を含み得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、１０個以下の一次音響電気変換器を含み、各一次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、２０個以下の二次音響電気変換器を含み、各二次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、３０個以下の三次音響電気変換器を含み、各三次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、４０個以下の四次音響電気変換器を含み、各四次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、８個以下の一次音響電気変換器を含み、各一次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、１３個以下の二次音響電気変換器を含み、各二次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、１９個以下の三次音響電気変換器を含み、各三次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、２６個以下の四次音響電気変換器を含み、各四次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、４個以下の一次音響電気変換器を含み、各一次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、８個以下の二次音響電気変換器を含み、各二次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、１２個以下の三次音響電気変換器を含み、各三次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０は、１５個以下の四次音響電気変換器を含み、各四次音響電気変換器は、幅が４ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する。
【０１１８】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換モジュールの周波数応答を示す。図１３Ａは、一次バンドパス音響電気変換モジュール（一次バンドパス音響電気変換モジュール１と呼ばれる）の周波数応答を示す。図１３Ｂは、一次バンドパス音響電気変換モジュール（一次バンドパス音響電気変換モジュール２と呼ばれる）の周波数応答を示す。一次バンドパス音響電気変換モジュール１の音響電気変換器は、非不足減衰音響電気変換器であり、一方、一次バンドパス音響電気変換モジュール１の音響電気変換器は、不足減衰音響電気変換器である。図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるように、音響電気変換器が不足減衰のものではなく、非不足減衰のものである場合、より多くの音響電気変換器が音響電気変換モジュールに含まれ得る。一次バンドパス音響電気変換モジュール１および一次バンドパス音響電気変換モジュール２は、それぞれ４つの一次バンドパス音響電気変換器および６つの一次バンドパス音響電気変換器を含む。図１３Ａの実線は、一次バンドパス音響電気変換モジュール１の周波数応答を表す。図１３Ａの４つの破線は、それぞれ４つの音響電気変換器の周波数応答を表す。図１３Ｂの実線は、一次バンドパス音響電気変換モジュール２の周波数応答を表す。図１３Ｂの破線は、それぞれ６つの音響電気変換器の周波数応答を表す。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュールは、指定されたフィルタリング効果を達成するように構成されたフィルタと見なすことができる。いくつかの実施形態では、フィルタは、一次フィルタであっても、あるいは多次フィルタであってもよい。いくつかの実施形態では、フィルタは、線形フィルタでも、あるいは非線形フィルタであってもよい。いくつかの実施形態では、フィルタは、時変フィルタであっても、あるいは非時変フィルタであり得る。フィルタは、共振フィルタ、Ｒｏｅｘ関数フィルタ、ガンマトーンフィルタ、ガンマチャープフィルタなどを含み得る。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュールは、ガンマトーンフィルタであり得る。具体的には、音響電気変換モジュール内の音響電気変換器の周波数応答の帯域幅は異なる場合がある。さらに、より高い中心周波数を有する音響電気変換器は、より広い帯域幅を有するように設定され得る。さらに、いくつかの実施形態では、音響電気変換器の中心周波数ｆｃは、以下の式（１）：
【数８】
2022500938.tif 000011
に従って決定することができる。ここで、ｆＨはカットオフ周波数を示し、αは重複係数を示す。
【０１２１】
音響電気変換器の帯域幅Ｂは、以下の式（２）：
【数９】
2022500938.tif 000012
に従って設定することができる。
【０１２２】
図１４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器２１１の概略図である。音響電気変換器２１１は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。
【０１２３】
音響チャネル構成要素４１０は、二次構成要素１４５０を含み得る。音感知構成要素４２０は、二次バンドパスダイアフラム１４２１、および閉チャンバ１４２２を含み得る。回路構成要素４３０は、静電容量検出回路１４３１、および増幅回路１４３２を含み得る。
【０１２４】
音響電気変換器２１１は、２つの空洞を備えた空気伝導音響電気変換器であり得る。二次バンドパスダイアフラム１４２１のダイアフラムを使用して、ダイアフラム表面上の音声信号によって引き起こされる音圧の変化をダイアフラムの機械的振動に変換することができる。静電容量検出回路１４３１を使用して、ダイアフラムとダイアフラムの振動によって引き起こされるプレートとの間の静電容量の変化を検出することができる。増幅回路１４３２を使用して、出力電圧の振幅を調整することができる。第一のチャンバにサウンドホールを設けることができ、必要に応じて、サウンドホールに音響抵抗材料を提供することができる。第二のチャンバは、閉じることができる。サウンドホールと周囲の空気の音響インピーダンスは、誘導性であり得る。抵抗性材料は、音響インピーダンスを有し得る。第一のチャンバは、容量性音響インピーダンスを有し得る。第二のチャンバは、容量性音響インピーダンスを有し得る。本明細書で使用される場合、第一のチャンバは、前部チャンバとも呼ばれ、第二のチャンバは、後部チャンバとも呼ばれ得る。
【０１２５】
図１４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による図１４Ａに示される音響電気変換器の例示的な音響力発生器の概略図である。
【０１２６】
音響力発生器は、音声信号１４０１を検出することができ、第一のチャンバ１４０４および第二のチャンバ１４０６を含み得る。第一のチャンバ１４０４は、サウンドホール１４０２およびサウンドホール１４０２に埋め込まれた耐音材料１４０３を含み得る。第一のチャンバ１４０４および第二のチャンバ１４０６は、ダイアフラム１４０７によって分離することができる。ダイアフラム１４０７は、弾性構成要素１４０８を接続することができる。
【０１２７】
図１４Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による図１４Ｂに示される音響力発生器の例示的な構造の概略図である。図１４Ｃに示すように、音圧Ｐは、サウンドホール１４１０に埋め込まれた音響抵抗材料１４０９を通過することができる。音圧Ｐは、ダイアフラム１４１２の振動に変換され得る。Ｐはマイクに到達する音圧、Ｒａ１は音響材料１４０９の音圧、Ｍａ１はサウンドホール１４１０付近の質量、Ｃａ１は第一のチャンバの音圧、Ｓはダイアフラム１４１２の有効面積、Ｒｍはダイアフラム１４１２の減衰、Ｍｍはダイアフラム１４１２の質量、Ｋｍはダイアフラム１４１２の弾性係数、Ｃａ２は第一のチャンバの音響容量を表す。
【０１２８】
図１４Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による図１４Ｂおよび図１４Ｃに示される構造の等価回路の概略図である。回路において、抵抗器１４１５（抵抗Ｓ２Ｒａを有する）およびインダクタ１４１６（インダクタンスＳ２Ｍａを有する）は、サウンドホール１４１０の音響抵抗および音響質量を示し得る。コンデンサ１４２１（静電容量Ｓ２Ｃａ１を有する）は、第一のチャンバ１４０４の音響静電容量を示し得る。コンデンサ１４２０（静電容量Ｃａ２／Ｓ２を有する）は、第二のチャンバ１４０６の音響静電容量を示し得る。抵抗器１４１７（抵抗Ｒｍを有する）、インダクタ１４１８（インダクタンスＭｍを有する）、およびコンデンサ１４１９（静電容量Ｃｍを有する）は、それぞれダイアフラム１４０７の抵抗、ダイアフラム１４０７の質量、およびダイアフラム１４０７の弾性係数を示し得る。
【０１２９】
回路では、回路電流はダイアフラム１４１２の振動速度に対応する。振動速度νＭｍは、以下の式（１０）：
【数１０】
2022500938.tif 000013
に従って決定することができる。ここで、ωは音響構造（例えば、図１４Ｃに示される音響力構造）の角周波数、ｊは単位虚数、Ｚ１は抵抗器１４１５およびインダクタ１４１６の音響インピーダンス、Ｚ２は抵抗器１４１７、インダクタ１４１８、コンデンサ１４１９、およびコンデンサ１４２０の音響インピーダンスを表し、Ｐ、Ｓ、Ｒａ１、Ｍａ１、およびＣａ１の説明は、図１４Ｃおよびその説明に見出され得、またＡは、以下の式（１１）：
【数１１】
2022500938.tif 000014
に従って決定することができる。ここで、ωは音響構造（例えば、図１４Ｃに示される音響力構造）の角周波数、ｊは単位虚数を表し、Ｒｍ、Ｍｍ、Ｋｍ、およびＣａ２の説明は、図１４Ｃおよびその説明に見出され得る。
【０１３０】
さらに、システムによって出力される静電容量変化は、ダイアフラムとプレートの間の距離に関係し、ダイアフラムとプレートの間の距離は、ダイアフラムの変形（ダイアフラムの変位）に関係している。したがって、ダイアフラムの変位は、以下の式（１２）：
【数１２】
2022500938.tif 000015
に従って決定することができる。
ここで、Ｐ、Ｓ、Ｒａ１、Ｍａ１、およびＣａ１の説明は、図１４Ｃおよびその説明に見出され得る。
【０１３１】
システムの伝達関数は、以下の式（１３）：
【数１３】
2022500938.tif 000016
に従って決定することができる。
【０１３２】
ここで、ωは音響構造（例えば、図１４Ｃに示される音響力構造）の角周波数、ｊは単位虚数を表し、Ｒａ１、Ｍａ１、およびＣａ１の説明は、図１４Ｃおよびその説明に見出され得る。
【０１３３】
ラプラス変換を実行することにより、伝達関数は、以下の式（１４）：
【数１４】
2022500938.tif 000017
に従って表すことができる。ここで、
【数１５】
2022500938.tif 000018
である。
【０１３４】
結果として、第一のチャンバをサウンドホールと組み合わせると、多次バンドパスフィルタ（例えば、二次バンドパスフィルタ）として機能し得、また第二のチャンバの組合せは、閉チャンバとダイアフラムであり、二次バンドパスフィルタとして機能し得る。音感知要素として機能し得るダイアフラムは、音声信号をダイアフラムとプレートとの間の静電容量の変化に変換し得る。いくつかの実施形態では、四次システムは、音響チャネル構成要素と音響感知構成要素とを組み合わせることによって形成され得る。
【０１３５】
上記の構成に従って構築された音響電気変換器は、バンドパスフィルタとして機能することができる。異なるフィルタリング特性を有する複数の音響電気変換器を音響電気変換モジュール２１０に設定して、音声信号に従って複数のサブバンド信号を生成することができるフィルタグループを形成することができる。いくつかの実施形態では、音響電気変換器は、音響抵抗材料および音響電気変換器のダイアフラムの減衰を調整することによって、非不足減衰状態に調整することができる。各音響電気変換器の周波数帯域幅は、中心周波数が増加するにつれて増加するように設定することができる。
【０１３６】
図１５は、本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。音響電気変換モジュールは、１１個の音響電気変換器を含み得る。図１５の１１個の点線は、個々の１１個の音響電気変換器の周波数応答を表す。図１５の実線は、音響電気変換モジュールの周波数応答を示し得る。上述のように、それぞれが音声信号のバンドパスフィルタとして機能し得る複数の音響電気変換器を同じ音響電気変換モジュールに配置し、音声信号に従ってサブバンド信号を生成することができる。図１５に示すように、１１個の音響電気変換器の周波数応答は、人間の耳の可聴周波数帯域２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚをカバーすることができ、周波数帯域２０Ｈｚ〜１０ｋＨｚのみが図１５に示されている。１１個の音響電気変換器の周波数応答は、−１ｄＢ〜−５ｄＢの範囲のエネルギーを有する周波数点で交差し得、音響電気変換モジュールの周波数応答は、±１ｄＢ以内の電力レベル変動を有し得る。
【０１３７】
図１６Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器２１１の概略図である。音響電気変換器２１１は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。音響チャネル構成要素４１０は、二次構成要素１６１０を含み得る。音感知構成要素４２０は、多次バンドパスダイアフラム１６２１、および閉チャンバ１６２２を含み得る。回路構成要素４３０は、静電容量検出回路１６３１、および増幅回路１６３２を含み得る。
【０１３８】
音響電気変換器２１１は、２つの空洞を有する空気伝導音響電気変換器であり得る。多次バンドパスダイアフラム１６２１のダイアフラムを使用して、ダイアフラム表面上の音声信号２０５によって引き起こされる音圧変化をダイアフラムの機械的振動に変換することができる。静電容量検出回路１６３１を使用して、ダイアフラムとダイアフラムの振動によって引き起こされるプレートとの間の静電容量の変化を検出することができる。増幅回路１６３２を使用して、出力電圧を適切な振幅に調整することができる。第一のチャンバにサウンドホールを設けることができ、必要に応じて、サウンドホールに音響抵抗材料を提供することができる。第二のチャンバは、閉じることができる。
【０１３９】
図１６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による図１６Ａに示される音響電気変換器の例示的な音響力発生器の概略図である。
【０１４０】
図１４Ａに関連して説明したように、サウンドホールを有する第一のチャンバは、二次バンドパスフィルタとして機能し得る。いくつかの実施形態では、ダイアフラムは、複合振動システムとして構成されている。ダイアフラムと第二のチャンバ（または閉チャンバと呼ばれる）を含むシステムは、高次（二次よりも大きい）バンドパスフィルタとして機能し得る。いくつかの実施形態では、図１６Ｂに示される音響電気変換器は、図１４Ａに示される音響電気変換器よりも高次であり得る。
【０１４１】
図１７は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。
【０１４２】
音響電気変換器２１１は、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。音感知構成要素４２０は、二次バンドパスカンチレバー１７２１を含み得る。回路構成要素４３０は、検出回路１７３１、および増幅回路１７３２を含み得る。
【０１４３】
カンチレバーは、カンチレバーに送信される音声信号を取得し、カンチレバー材料の電気パラメータの変化を引き起こすことができる。音声信号は、空気伝導信号、骨伝導信号、水力音声信号、機械的振動信号など、またはそれらの組合せを含み得る。カンチレバー材料は、圧電材料を含み得る。圧電材料は、圧電セラミックまたは圧電ポリマーを含み得る。圧電セラミックは、ＰＺＴを含み得る。検出回路１７３１は、カンチレバー材料の電気信号の変化を検出することができる。増幅回路１７３２は、電気信号の振幅を調整することができる。
【０１４４】
カンチレバーに対応する回路（図６Ｃのダイアフラムに対応する回路と同様）によれば、カンチレバーのインピーダンスは、以下の式（２０）：
【数１６】
2022500938.tif 000019
に従って決定することができる。ここで、Ｚはカンチレバーのインピーダンス、ωは音響構造（カンチレバーなど）の角周波数、ｊは単位虚数、Ｒはカンチレバーの減衰、Ｍはカンチレバーの質量、Ｋはカンチレバーの弾性係数を表す。
【０１４５】
いくつかの実施形態では、カンチレバーは二次システムとして機能することができ、角周波数は、以下の式（２１）：
【数１７】
2022500938.tif 000020
に従って決定することができる。ここで、ω０は角周波数、Ｍはカンチレバーの質量、Ｋはカンチレバーの弾性係数を表す。
【０１４６】
カンチレバー振動は、その角周波数に共振ピークを持つ場合がある。したがって、音声信号は、カンチレバーを使用してフィルタリングすることができる。さらに、フィルタ帯域幅が電力半値点で計算される場合、対応するカットオフ周波数は、以下の式（２２）および（２３）：
【数１８】
2022500938.tif 000021
に従って決定することができる。ここで、Ｒはカンチレバーの減衰、Ｍはカンチレバーの質量、Ｋはカンチレバーの弾性係数を表す。
【０１４７】
カンチレバーフィルタリングの品質係数（以下、Ｑと呼ぶ）は、以下の式（２４）：
【数１９】
2022500938.tif 000022
に従って決定することができる。ここで、Ｒはカンチレバーの減衰、Ｍはカンチレバーの質量、Ｋはカンチレバーの弾性係数を表す。
【０１４８】
カンチレバーフィルタの角周波数（中心周波数）を決定した後、減衰Ｒを調整することにより、カンチレバーフィルタリングの品質係数Ｑを変更できることが分かる。減衰Ｒが小さいほど、品質係数Ｒは大きくなり、フィルタ帯域幅が狭いほど、フィルタ周波数応答曲線がシャープになる。
【０１４９】
図１８は、本開示のいくつかの実施形態による音響電気変換モジュールの例示的な周波数応答を示す。
【０１５０】
音響電気変換モジュールは、１９個の音響電気変換器を含み得る。図１８の１９個の破線は、それぞれ１９個の音響電気変換器の周波数応答を表すことができる。図１８の実線は、音響電気変換モジュールの周波数応答を示し得る。上述のように、それぞれが音声信号のバンドパスフィルタとして機能し得る複数の音響電気変換器を同じ音響電気変換モジュールに配置し、音声信号に従ってサブバンド信号を生成することができる。図１８に示すように、１９個の音響電気変換器の周波数応答は、３００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数帯域をカバーし得る。音響電気変換モジュールの周波数応答は、±１ｄＢ以内の電力レベル変動を有し得る。
【０１５１】
図１９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器の概略図である。音響電気変換器２１１は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。音響チャネル構成要素４１０は、二次伝送サブ構成要素１９１０を含み得る。音感知構成要素４２０は、多次バンドパスカンチレバー１９２１を含み得る。回路構成要素４３０は、検出回路１９３１、フィルタ回路１９３２、および増幅回路１９３３を含み得る。
【０１５２】
カンチレバーは音声信号を取得し、カンチレバー材料の電気パラメータの変化を引き起こすことができる。音声信号は、空気伝導信号、骨伝導信号、水力音声信号、機械的振動信号など、またはそれらの組合せを含み得る。カンチレバー材料は、圧電材料を含み得る。圧電材料は、圧電セラミックまたは圧電ポリマーを含み得る。圧電セラミックは、ＰＺＴを含み得る。検出回路１９３１は、カンチレバー材料の電気信号の変化を検出することができる。増幅回路１９３２は、電気信号の振幅を調整することができる。いくつかの実施形態では、サスペンション構造は、弾性部材を介してベースに接続され、骨伝導音声信号の振動がサスペンション構造に作用する。サスペンション構造および対応する弾性部材は、振動をカンチレバーに伝達し、音声信号を伝達するための音響チャネルを構成することができる。これは、二次バンドパスフィルタとして機能することもできる。サスペンション構造に取り付けられたカンチレバーは、二次バンドパスフィルタとしても機能する。
【０１５３】
図１９Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による例示的なカンチレバーの概略図である。図１９Ｂに示すように、カンチレバー１９０２は、弾性構成要素１９０３に接続することができる。弾性構成要素（例えば、弾性構成要素１９０３）に到達する音声信号は、弾性構成要素の振動を引き起こし得る。弾性構成要素は、振動をカンチレバー１９０２に伝達することができる。弾性構成要素およびカンチレバー１９０２は、二次バンドパスフィルタとして機能することができる同じ音響電気変換モジュール２１０内に配置することができる。カンチレバーは、音声信号１９００を取得し、カンチレバー材料の電気パラメータの変化を引き起こすことができる。
【０１５４】
図１９Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による音感知構成要素４２０に対応する例示的な機械的モデルの概略図である。機械的モデルは、第一のカンチレバー１９０２、第二のカンチレバー１９０１、第一の弾性構成要素１９０８、第二の弾性構成要素１９０９、第一の減衰構成要素１９０５、および第二の減衰構成要素１９０７を含み得る。第二の弾性構成要素１９０９の端部は、固定され得る。第二の減衰構成要素１９０７の端部は、固定され得る。
【０１５５】
図１９Ｄは、本開示のいくつかの実施形態による図１９Ｃに示される機械的モデルの例示的な回路の概略図である。
【０１５６】
入力信号に対するシステムのインピーダンス（以下、Ｚと呼ぶ）は、以下の式（２５）：
【数２０】
2022500938.tif 000023
に従って決定することができる。
【０１５７】
ここで、ωは音響構造（カンチレバーなど）の角周波数、ｊは単位虚数、Ｚ１は第二のカンチレバー１９０１のインピーダンスを示し、Ｚ２は第一のカンチレバー１９０２のインピーダンス、Ｒ１は第二のカンチレバー１９０１の音響抵抗、Ｒ２は第一のカンチレバー１９０２の音響抵抗、Ｍ１は第二のカンチレバー１９０１の質量、Ｍ２は第一のカンチレバー１９０２の質量、Ｋ１は第二のカンチレバー１９０１の弾性率、Ｋ２は第一のカンチレバー１９０２の弾性率を表す。
【０１５８】
回路内の電流の振幅は、カンチレバーＭ２の振動速度に対応し得る。したがって、カンチレバーＭ２の振動速度νＭ２は、以下の式（２６）および（２７）：
【数２１】
2022500938.tif 000024
に従って決定することができる。
【０１５９】
ここで、Ｆは受信した音声信号の音響力、ωは音響構造（カンチレバーなど）の角周波数、ｊは単位虚数、Ｚ１は第二のカンチレバー１９０１のインピーダンスを示し、Ｚ２は第一のカンチレバー１９０２のインピーダンス、Ｒ１は第二のカンチレバー１９０１の音響抵抗、Ｒ２は第一のカンチレバー１９０２の音響抵抗、Ｍ１は第二のカンチレバー１９０１の質量、Ｍ２は第一のカンチレバー１９０２の質量、Ｋ１は第二のカンチレバー１９０１の弾性率、Ｋ２は第一のカンチレバー１９０２の弾性率を表す。
【０１６０】
いくつかの実施形態では、音声信号下でのカンチレバーの変位ＳＭ２は、以下の式（２８）および（２９）：
【数２２】
2022500938.tif 000025
に従って決定することができる。
【０１６１】
ここで、Ｆは受信した音声信号の音響力、ωは音響構造（カンチレバーなど）の角周波数、ｊは単位虚数、Ｒ１は第二のカンチレバー１９０１の音響抵抗、Ｒ２は第一のカンチレバー１９０２の音響抵抗、Ｍ１は第二のカンチレバー１９０１の質量、Ｍ２は第一のカンチレバー１９０２の質量、Ｋ１は第二のカンチレバー１９０１の弾性率、Ｋ２は第一のカンチレバー１９０２の弾性率を表す。
【０１６２】
ラプラス変換を実行することにより、伝達関数は、以下の式（２４）：
【数２３】
2022500938.tif 000026
に従って表すことができる。ここで、
【数２４】
2022500938.tif 000027
である。
【０１６３】
伝達関数から四次システムであることが分かり、上記の設定方法でバンドパスフィルタの次数を増やすことができる。さらに、フィルタ回路１９３２を回路構成要素４３０に追加して、対応する電気信号をフィルタリングすることができる。上記の設定により、音声信号に対する音響電気変換器のフィルタリング周波数応答エッジの勾配が大きくなり、フィルタリング効果を向上させることができる。
【０１６４】
図２０Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換モジュール２１０の概略図である。
【０１６５】
音響電気変換モジュール２１０は、複数の音響電気変換器を使用して、音声信号に従ってサブバンド信号を生成することができる。音響電気変換器は、バンドパスフィルタとして機能し得る。処理される異なる周波数帯域について、対応する音響電気変換器は、異なる周波数応答を有するように設定され得る。いくつかの実施形態では、音響電気変換モジュール２１０内の音響電気変換器の帯域幅は、異なっていてもよい。音響電気変換器の帯域幅は、その中心周波数とともに増加するように設定することができる。いくつかの実施形態では、音響電気変換器は、高次の音響電気変換器であり得る。いくつかの実施形態では、低中周波数帯域の場合、対応する音響電気変換器は、高次の狭帯域であり得る。中高周波数帯域の場合、音響電気変換器は、高次広帯域であり得る。
【０１６６】
図２０Ａに示すように、音響電気変換モジュール２１０は、中高周波数帯域に１つまたは複数の高次広帯域音響電気変換器（例えば、高次広帯域音響電気変換器２０１１、２０１２など）を、低中周波数帯域に１つまたは複数の高次狭帯域音響電気変換器（例えば、高次狭帯域音響電気変換器２０１３、２０１４など）を含み得る。
【０１６７】
音響電気変換モジュール２１０は、音声信号２０５を取得し、複数のサブバンド電気信号、例えば、サブバンド電気信号２０２１、２０２２、２０２３、…、２０２４を出力することができる。
【０１６８】
図２０Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な高次狭帯域音響電気変換器の概略図である。
【０１６９】
図２０Ｂに示すように、高次狭帯域音響電気変換器２０１３は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。
【０１７０】
音感知構成要素４２０は、複数の不足減衰音感知サブ構成要素（例えば、不足減衰音感知サブ構成要素２０１０、２０３０、…、２０５０）を含み得る。複数の不足減衰音感知サブ構成要素を直列に接続することができる。不足減衰音感知サブ構成要素の中心周波数は、同じであることも、あるいは互いに近いこともある。直列に接続されている複数の不足減衰音感知サブ構成要素は、音感知構成要素４２０のフィルタリング特性の次数を増加させることができる。各不足減衰音感知サブ構成要素は、帯域幅を減らし、狭帯域フィルタリングを達成することができる。いくつかの実施形態では、変換器は、高次狭帯域音響電気変換器として機能し得る。図２０Ｂに示すように、高次狭帯域音響電気変換器２０１３は、音声信号２０５を取得し、音声信号２０５に基づいてサブバンド電気信号４５０を出力することができる。
【０１７１】
図２０Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な高次広帯域音響電気変換器の概略図である。
【０１７２】
図２０Ｃに示すように、高次広帯域音響電気変換器２０１１は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０を含み得る。音感知構成要素４２０は、複数の不足減衰音感知サブ構成要素（例えば、不足減衰音感知サブ構成要素２０２０、２０４０、…、２０６０）を含み得る。複数の不足減衰音感知サブ構成要素を並列に接続することができる。不足減衰音感知サブ構成要素の中心周波数は、異なる場合がある。複数の不足減衰音感知サブ構成要素を並列接続することによって、音感知構成要素４２０の帯域幅を広げることができる。いくつかの実施形態では、高次狭帯域音響電気変換器２０１１は、高次広帯域音響電気変換器として機能することができる。図２０Ｃに示すように、高次狭帯域音響電気変換器２０１１は、音声信号２０５を取得し、それに応じてサブバンド電気信号４５０を出力することができる。
【０１７３】
図２１Ａは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置２１００の概略図である。信号処理装置２１００は、音響電気変換モジュール２１０、複数のサンプリングモジュール（例えば、サンプリングユニット２２１、２２２、２２３、…、２２４）、フィードバック分析モジュール２３０（またはフィードバックモジュールと呼ばれる）、および信号処理モジュール２４０を含み得る。音響電気変換モジュール２１０は、複数の音響電気変換器（例えば、音響電気変換器２１１、２１２、２１３、…、２１４）を含み得る。
【０１７４】
図２１Ａに示すように、音響電気変換モジュール２１０は、音声信号２０５を取得し、複数のサブバンド電気信号（例えば、サブバンド電気信号２１５２、２１５２、２１５３、…、２１５４）を出力することができる。
【０１７５】
複数の音響電気変換器のそれぞれは、音声信号２０５をサブバンド電気信号に変換し、対応するサブバンド電気信号を出力することができる。
【０１７６】
複数のサンプリングモジュールのそれぞれは、対応するサブバンド電気信号をサンプリングし、サブバンド電気信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号を出力することができる。
【０１７７】
フィードバック分析モジュール２３０は、複数のサンプリングモジュールによって送信される複数のデジタル信号を取得することができる。フィードバック分析モジュール２３０は、サブバンド電気信号に対応する各デジタル信号を分析し、複数のフィードバック信号（例えば、フィードバック信号１、２、３、…、Ｎ）を出力し、各フィードバック信号を対応する音響電気変換器に送信することができる。対応する音響電気変換器は、フィードバック信号に基づいてそのパラメータを調整することができる。
【０１７８】
信号処理モジュール２４０は、フィードバック分析モジュール２３０によって送信される複数のデジタル信号（例えば、デジタル信号２３５５、２３５６、２３５７、２３５８）を取得することができる。デジタル信号の送信モードは、異なる並列のラインを介して別々に出力することも、あるいは特定の送信プロトコルに従って１つのラインを共有することもできる。
【０１７９】
図２１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による例示的な音響電気変換器２１１の概略図である。音響電気変換器２１１は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、回路構成要素４３０、およびフィードバック処理構成要素４６０を含み得る。
【０１８０】
フィードバック処理構成要素４６０は、フィードバック分析モジュール２３０からフィードバック信号４７０を取得し、音響電気変換器２１１のパラメータを調整するように構成され得る。
【０１８１】
いくつかの実施形態では、フィードバック処理構成要素４６０は、音響チャネル構成要素４１０、音感知構成要素４２０、および回路構成要素４３０のうちの少なくとも１つを調整することができる。
【０１８２】
いくつかの実施形態では、フィードバック処理構成要素４６０は、音響チャネル構成要素のパラメータ（例えば、サイズ、位置、および接続方法）を調整して、音響チャネル構成要素４１０のフィルタリング特性を調整するために、電気機械制御システムを使用することができる。例示的な電気機械制御システムは、空気圧機構、モーター駆動機構、油圧アクチュエータなど、またはそれらの組合せを含み得る。
【０１８３】
いくつかの実施形態では、フィードバック処理構成要素４６０は、音感知構成要素４２０のパラメータ（例えば、サイズ、位置、または接続方法）を調整して、音感知構成要素のフィルタリング特性を調整するために、電気機械制御システムを使用することができる。
【０１８４】
いくつかの実施形態では、フィードバック処理構成要素４６０は、回路構成要素４３０に直接結合され、回路構成要素４３０を調整するフィードバック回路を含み得る。
【０１８５】
図２２は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置２２００の概略図である。信号処理装置２２００は、音響電気変換モジュール２１０、複数のサンプリングユニット（例えば、サンプリングユニット２２１、２２２、２２３、…、および２２４）、フィードバック分析モジュール２３０、および信号処理モジュール２４０を含み得る。
【０１８６】
音響電気変換モジュール２１０は、複数の音響電気変換器（例えば、音響電気変換器２１１、２１２、２１３、…、２１４）を含み得る。
【０１８７】
図２２に示すように、音響電気変換モジュール２１０は、音声信号２０５を取得し、複数のサブバンド電気信号（例えば、サブバンド電気信号２１５２、２１５２、２１５３、…、２１５４）を出力することができる。
【０１８８】
複数の音響電気変換器のそれぞれは、音声信号２０５を、対応するサブバンド電気信号に変換し、対応するサブバンド電気信号を出力することができる。複数のサンプリングユニットのそれぞれは、対応するサブバンド電気信号をサンプリングし、サブバンド電気信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号を出力することができる。
【０１８９】
信号処理モジュール２４０は、複数のサンプリングユニットによって送信される複数のデジタル信号（例えば、デジタル信号２３５１、２３５２、２３５３、２３５４）を取得することができる。デジタル信号は、異なる並列のラインを介して別々に出力することも、あるいは特定の送信プロトコルに従って１つのラインを共有することもできる。
【０１９０】
フィードバック分析モジュール２３０は、信号処理モジュール２４０によって送信される複数のデジタル信号（例えば、デジタル信号２３５５、２３５７、２３５８）を取得することができる。フィードバック分析モジュール２３０は、サブバンド電気信号に対応する各デジタル信号を分析し、複数のフィードバック信号（例えば、フィードバック信号１、２、３…、Ｎ）を出力し、各フィードバック信号を対応する音響電気変換器に送信することができる。対応する音響電気変換器は、フィードバック信号に基づいて、そのパラメータを調整することができる。
【０１９１】
信号処理装置２２００内の音響電気変換器２１１は、信号処理装置２１００内の音響電気変換器２１１と同様であり得る。信号処理装置２２００内の音響電気変換器２１１に関するより詳細な説明は、本開示の他の場所（例えば、図２１Ｂおよびその説明）に見出すことができる。
【０１９２】
図２３は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置２３００の概略図である。信号処理装置２３００は、音響電気変換モジュール２１０、複数のバンドパスサンプリングモジュール（例えば、バンドパスサンプリングモジュール２３２１、２３２２、２３２３、…、２３２４）、および信号処理モジュール２４０を含み得る。
【０１９３】
音響電気変換モジュール２１０は、複数の音響電気変換器（例えば、音響電気変換器２１１、２１２、２１３、…、２１４）を含み得る。
【０１９４】
図２３に示すように、音響電気変換モジュール２１０は、音声信号２０５を取得し、複数のサブバンド電気信号を出力することができる。複数の音響電気変換器のそれぞれは、音声信号２０５を対応するサブバンド電気信号に変換して、対応するサブバンド電気信号を出力することができる。複数のバンドパスサンプリングモジュールのそれぞれは、対応するサブバンド電気信号をサンプリングし、サブバンド電気信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号を出力することができる。信号処理モジュール２４０は、複数のバンドパスサンプリングモジュールによって送信される複数のデジタル信号を取得することができる。
【０１９５】
図２４は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号処理装置２４００の概略図である。音響電気変換モジュール２１０は、１つまたは複数の空気伝導音響電気変換器２４１０（例えば、空気伝導音響電気変換器２４１５、２４１６、および２４１７）および１つまたは複数の骨伝導音響電気変換器２４２０（例えば、骨伝導音響電気変換器２４１８、２４１９）を含み得る。空気伝導音響電気変換器は、検出された音声信号を１つまたは複数のサブバンド電気信号に分解することができる。骨伝導音響電気変換器は、検出された音声信号を１つまたは複数のサブバンド電気信号に分解することができる。
【０１９６】
空気伝導音響電気変換器は、音声信号を検出し、複数のサブバンド電気信号を出力することができる。各空気伝導音響電気変換器は、対応するサブバンド電気信号を出力することができる。例えば、空気伝導音響電気変換器２４１５、２５１７、２４１８は、それぞれ音声信号を検出し、それに対応してサブバンド電気信号２４２１、２４２２、２４２３を出力することができる。
【０１９７】
骨伝導音響電気変換器は、音声信号を検出し、複数のサブバンド電気信号を出力することができる。各骨伝導音響電気変換器は、対応するサブバンド電気信号を出力することができる。例えば、骨伝導音響電気変換器２４１８および２４１９は、それぞれ音声信号を検出し、それに対応して、サブバンド電気信号２４２４および２４１５を出力することができる。
【０１９８】
いくつかの実施形態では、同じ周波数帯域で、骨伝導音響電気変換器によって出力されたサブバンド電気信号を使用して、空気伝導音響電気変換器によって出力されるサブバンド電気信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させることができる。例えば、空気伝導音響電気変換器２４１６によって生成されたサブバンド電気信号２４２２は、骨伝導音響電気変換器２４１８によって生成されたサブバンド電気信号２４２４を重ね合わせることができる。サブバンド電気信号２４２４は、サブバンド電気信号２４２２のＳＮＲよりも高いＳＮＲを有し得る。空気伝導音響電気変換器２４１７によって出力されるサブバンド電気信号２４２３は、骨伝導音響電気変換器２４１９によって出力されるサブバンド電気信号２４２５を重ね合わせることができる。サブバンド電気信号２４２５は、サブバンド電気信号２４２３のＳＮＲよりも高いＳＮＲを有し得る。
【０１９９】
いくつかの実施形態では、空気伝導音響電気変換器２４０１を使用して、骨伝導音響電気変換器２４０２によって出力されるサブバンド電気信号によってカバーすることができない周波数帯域を補うことができる。
【０２００】
図２５は、本開示のいくつかの実施形態による例示的な信号変調プロセスを示す概略図である。図２５に示すように、サブバンド電気信号は、周波数領域エンベロープ２５０１を含み得る。
【０２０１】
各サブバンド電気信号は、中心周波数２５０２へのキャリアとして対応する中心周波数信号によって変調される周波数領域エンベロープ（周波数領域エンベロープ２５０１と同じ）を有する信号（または変調信号と呼ばれる）と見なすことができる。すなわち、サブバンド電気信号は、２つの部分を含み得る。一方の部分は、変調信号として周波数領域エンベロープ（周波数領域エンベロープ２５０１と同じ）を有する信号であり、他方の部分は、キャリアとして中心周波数（中心周波数２５０２と同じ）を有する信号である。
【０２０２】
サブバンド電気信号の主な情報は、周波数領域エンベロープに集中している。したがって、サブバンド電気信号をサンプリングするときは、周波数領域エンベロープが効果的にサンプリングされ、サンプリング周波数がサブバンド電気信号の帯域幅の２倍以上であることを確認する必要がある。サンプリング後、周波数（中心周波数２５０２と同じ）を有する第二の信号を、サブバンド電気信号を復元するためのキャリアとして使用することができる。したがって、サブバンド電気信号は、バンドパスサンプリングモジュールを使用してサンプリングすることができる。具体的には、サンプリング周波数は、帯域幅の２倍以上で、帯域幅の４倍以下であり得る。サンプリング周波数ｆｓは、以下の式（３４）：
【数２５】
2022500938.tif 000028
に従って次のように設定される。ここで、ｆＢはサブバンド電気信号の帯域幅を表し、
【数２６】
2022500938.tif 000029
であり、ｆ０はサブバンド電気信号の中心周波数を表し、ｒ２はｒ１よりも小さい最大の整数である。
【０２０３】
本開示に記載されている様々なモジュール、ユニット、およびそれらの機能を実装するために、コンピュータハードウェアプラットフォームを、本明細書に記載されている１つまたは複数の要素のハードウェアプラットフォームとして使用することができる。ユーザインタフェース要素を備えたコンピュータを使用して、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）または他の任意のタイプのワークステーションもしくは端末装置を実装することができる。適切にプログラムされていれば、コンピュータはサーバとしても機能する。
【０２０４】
このように基本概念を説明したので、この詳細な開示を読んだ後、前述の詳細な開示は、例としてのみ提示されることを意図し、限定するものではないことは、当業者にはかなり明白であり得る。様々な変更、改善、および修正は、発生する可能性があり、本明細書で明示的に述べられていないが、当業者に意図されている。これらの変更、改善、および修正は、本開示によって示唆されることを意図しており、本開示の例示的な実施形態の精神および範囲内にある。
【０２０５】
さらに、本開示の実施形態を説明するために特定の用語が使用されてきた。例えば、「一実施形態」、「実施形態」、および／または「いくつかの実施形態」という用語は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の様々な部分における「実施形態」または「一実施形態」または「代替実施形態」への２つ以上の言及は、必ずしもすべて同じ実施形態を指すとは限らないことが強調され、理解されるべきである。さらに、特定の特徴、構造または特性は、本開示の１つまたは複数の実施形態において、適切であるように組み合わせることができる。
【０２０６】
さらに、当業者には、本開示の態様は、任意の新規で有用なプロセス、機械、製造、または物質の組成、あるいはその新しく有用な改善を含み、いくつかの特許性のあるクラスまたは文脈のいずれかで、本明細書に図示され、説明され得る。したがって、本開示の態様は、全体をハードウェアで、全体をソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）で、または本明細書で一般に「ユニット」、「モジュール」または「システム」と呼ばれるソフトウェアとハードウェアの実装を組み合わせて、実装することができる。さらに、本開示の態様は、その上に具現化されたコンピュータ可読プログラムコードを有する１つまたは複数のコンピュータ可読媒体に具体化されたコンピュータプログラム製品の形をとることができる。
【０２０７】
コンピュータ可読信号媒体は、例えば、ベースバンドで、または搬送波の一部として、コンピュータ可読プログラムコードがその中に具現化された伝搬データ信号を含み得る。そのような伝搬信号は、電磁的、光学的などを含む様々な形態のいずれか、あるいはそれらの任意の適切な組合せをとることができる。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、機器、または装置によって使用するプログラム、またはそれらに関連して使用するプログラムを通信、伝播、または転送することができる任意のコンピュータ可読媒体であり得る。コンピュータ可読信号媒体上に具現化されたプログラムコードは、無線、有線、光ファイバケーブル、ＲＦなどを含む任意の適切な媒体、あるいはこれらの任意の適切な組合せを使用して送信することができる。
【０２０８】
本開示の態様の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｃａｌａ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｅｉｆｆｅｌ、ＪＡＤＥ、Ｅｍｅｒａｌｄ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＶＢ．ＮＥＴ、Ｐｙｔｈｏｎなどのオブジェクト指向プログラミング言語、「Ｃ」プログラミング言語、Ｖｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ  ２００３、Ｐｅｒｌ、ＣＯＢＯＬ  ２００２、ＰＨＰ、ＡＢＡＰなどの従来の手続き型プログラミング言語、Ｐｙｔｈｏｎ、Ｒｕｂｙ、Ｇｒｏｏｖｙなどの動的プログラミング言語、または他のプログラミング言語を含む１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。プログラムコードは、全体をユーザのコンピュータ上で、一部をユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、一部はユーザのコンピュータ上で、一部はリモートコンピュータ上で、または全体をリモートコンピュータまたはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）またはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワーク、または外部コンピュータ（例えば  、インターネットサービスプロバイダを使用したインターネット経由）、またはクラウドコンピューティング環境で、ユーザのコンピュータに接続することができ、あるいはＳｏｆｔｗａｒｅ  ａｓ  ａ  Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＳａａＳ）などのサービスとして提供される。
【０２０９】
さらに、処理要素またはシーケンスの列挙された順序、または数字、文字、または他の指定の使用は、このように、請求項に指定されている場合を除いて、特許請求されるプロセスおよび方法を任意の順序に限定することを意図しない。上記の開示は、開示の様々な有用な実施形態であると現在考えられているものを様々な例を通して論じているが、そのような詳細はその目的のためだけであり、添付の特許請求の範囲は開示された実施形態に限定されないことを理解されたい。しかし、それどころか、開示された実施形態の精神および範囲内にある修正および配置をカバーすることを意図している。例えば、上記の様々な構成要素の実装は、ハードウェア装置で具現化され得るが、それは、またソフトウェアのみのソリューションとして、例えば、既存のサーバまたはモバイル装置へのインストールとして実装され得る。
【０２１０】
同様に、本開示の実施形態の前述の説明において、様々な特徴は、開示を合理化して、様々な実施形態のうちの１つまたは複数の理解に役立てるために、単一の実施形態、図、またはその説明に一緒にグループ化されることがあることを理解されたい。しかしながら、この開示方法は、特許請求された主題が各請求項に明示的に記載されているよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、特許請求される主題は、前述の単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ないこともある。
【図１】
2022500938.tif 000030
【図２】
2022500938.tif 000031
【図３】
2022500938.tif 000032
【図４】
2022500938.tif 000033
【図５Ａ】
2022500938.tif 000034
【図５Ｂ】
2022500938.tif 000035
【図６Ａ】
2022500938.tif 000036
【図６Ｂ】
2022500938.tif 000037
【図６Ｃ】
2022500938.tif 000038
【図７Ａ】
2022500938.tif 000039
【図７Ｂ】
2022500938.tif 000040
【図７Ｃ】
2022500938.tif 000041
【図８Ａ】
2022500938.tif 000042
【図８Ｂ】
2022500938.tif 000043
【図９Ａ】
2022500938.tif 000044
【図９Ｂ】
2022500938.tif 000045
【図９Ｃ】
2022500938.tif 000046
【図９Ｄ】
2022500938.tif 000047
【図１０Ａ】
2022500938.tif 000048
【図１０Ｂ】
2022500938.tif 000049
【図１０Ｃ】
2022500938.tif 000050
【図１１Ａ】
2022500938.tif 000051
【図１１Ｂ】
2022500938.tif 000052
【図１２】
2022500938.tif 000053
【図１３Ａ】
2022500938.tif 000054
【図１３Ｂ】
2022500938.tif 000055
【図１４Ａ】
2022500938.tif 000056
【図１４Ｂ】
2022500938.tif 000057
【図１４Ｃ】
2022500938.tif 000058
【図１４Ｄ】
2022500938.tif 000059
【図１５】
2022500938.tif 000060
【図１６Ａ】
2022500938.tif 000061
【図１６Ｂ】
2022500938.tif 000062
【図１７】
2022500938.tif 000063
【図１８】
2022500938.tif 000064
【図１９Ａ】
2022500938.tif 000065
【図１９Ｂ】
2022500938.tif 000066
【図１９Ｃ】
2022500938.tif 000067
【図１９Ｄ】
2022500938.tif 000068
【図２０Ａ】
2022500938.tif 000069
【図２０Ｂ】
2022500938.tif 000070
【図２０Ｃ】
2022500938.tif 000071
【図２１Ａ】
2022500938.tif 000072
【図２１Ｂ】
2022500938.tif 000073
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月30日(2021.4.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号を処理するための装置であって、
第一の周波数応答を有する第一の音響電気変換器であって、
前記音声信号を検出し、
前記第一の音響電気変換器によって検出された前記音声信号に従って第一のサブバンド信号を生成するように
構成された、第一の音響電気変換器と、
第二の周波数応答を有する第二の音響電気変換器であって、前記第二の周波数応答は前記第一の周波数応答とは異なり、前記第二の音響電気変換器は、
前記音声信号を検出し、
前記第二の音響電気変換器によって検出された前記音声信号に従って第二のサブバンド信号を生成するように
構成された、第二の音響電気変換器と、
を備える、装置。
【請求項２】
前記第一の音響電気変換器は、第一の周波数幅を有し、前記第二の音響電気変換器は、前記第一の周波数幅とは異なる第二の周波数幅を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第二の周波数幅は前記第一の周波数幅よりも大きく、前記第二の音響電気変換器の第二の中心周波数は前記第一の音響電気変換器の第一の中心周波数よりも高い、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第一の周波数応答および前記第二の周波数応答は、前記第一の周波数応答の電力半値点および前記第二の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、請求項２または３に記載の装置。
【請求項５】
前記第一の音響電気変換器に接続され、前記第一のサブバンド信号をサンプリングして第一のサンプリング済サブバンド信号を生成するように構成された第一のサンプリングモジュールと、
前記第二の音響電気変換器に接続され、前記第二のサブバンド信号をサンプリングして第二のサンプリング済サブバンド信号を生成するように構成された第二のサンプリングモジュールと、
をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第一の音響電気変換器または前記第二の音響電気変換器のうちの少なくとも１つを調整するように構成されたフィードバックモジュールをさらに備える、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記フィードバックモジュールが、前記第一のサンプリング済サブバンド信号または前記第二のサンプリング済サブバンド信号の少なくとも１つに従って、前記第一の音響電気変換器または前記第二の音響電気変換器のうちの前記少なくとも１つを調整するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記第一のサンプリング済サブバンド信号および前記第二のサンプリング済サブバンド信号をそれぞれ処理して、第一の処理済サブバンド信号および第二の処理済サブバンド信号を生成するように構成された処理モジュールをさらに備え、前記フィードバックモジュールは、前記第一の処理済サブバンド信号または前記第二の処理済サブバンド信号に従って、前記第一の音響電気変換器または前記第二の音響電気変換器のうちの前記少なくとも１つを調整するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記第一の音響電気変換器が一次バンドパスフィルタまたは多次バンドパスフィルタを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記装置は、
１０個以下の一次音響電気変換器であって、各一次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、１０個以下の一次音響電気変換器、
２０個以下の二次音響電気変換器であって、各二次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、２０個以下の二次音響電気変換器、
３０個以下の三次音響電気変換器であって、各三次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、３０個以下の三次音響電気変換器、または
４０個以下の四次音響電気変換器であって、各四次音響電気変換器は、幅が２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、４０個以下の四次音響電気変換器
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は、
８個以下の一次音響電気変換器であって、各一次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、８個以下の一次音響電気変換器、
１３個以下の二次音響電気変換器であって、各二次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、１３個以下の二次音響電気変換器、
１９個以下の三次音響電気変換器であって、各三次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、１３個以下の二次音響電気変換器、または
２６個以下の四次音響電気変換器であって、各四次音響電気変換器は、幅が８ｋＨｚ以下の周波数帯域に対応する、２６個以下の四次音響電気変換器
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記第一の音響電気変換器が高次広帯域音響電気変換器であり、前記第二の音響電気変換器が高次狭帯域音響電気変換器である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記高次広帯域音響電気変換器が、並列に接続された複数の不足減衰音感知構成要素を含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の不足減衰音感知構成要素が、第四の周波数応答を有する第一の不足減衰音感知構成要素、第五の周波数応答を有する第二の不足減衰音感知構成要素、および第六の周波数応答を有する第三の不足減衰音感知構成要素を含み、
前記第二の不足減衰音感知構成要素の第五の中心周波数は、前記第一の不足減衰音感知構成要素の第四の中心周波数よりも高く、前記第三の不足減衰音感知構成要素の第六の中心周波数は、前記第二の不足減衰音感知構成要素の第五の中心周波数よりも高く、
前記第四の周波数応答および前記第五の周波数応答は、前記第四の周波数応答の電力半値点および前記第五の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、
請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数の不足減衰音感知構成要素が、第四の周波数応答を有する第一の不足減衰音感知構成要素、および第五の周波数応答を有する第二の不足減衰音感知構成要素を含み、
前記第四の周波数応答および前記第五の周波数応答は、前記第四の周波数応答の電力半値点および前記第五の周波数応答の電力半値点に近い点で交差する、
請求項１３に記載の装置。
【国際調査報告】
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2022500938.tif 000079
2022500938.tif 000080
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