(57)【要約】  外部のノイズの影響を除去するイヤホンが提供される。上記イヤホンはイヤホン着用時に耳外側に位置し、外部のノイズである第1信号を入力される第1マイクロホン、上記第1信号を周波數帶域別に振幅および位相を制御して逆位相騒音制御信号を生成してスピーカーで出力する第1処理部、イヤホン着用時に耳内側に、上記外部のノイズがイヤホン器具物を通過して耳の内部に引き込みされた信号である第2信号および上記スピーカーから出力される逆位相騒音制御信号を入力される第2マイクロホン、上記の逆位相騒音制御信号により上記第2信号の一部が消滅し、残った残余騒音信号のエネルギー準位が最小値になるように周波数帯域別に位相及び振幅を制御する制御信号を生成して上記第1処理部で配信する第2処理部を含めて,周期性騒音だけでなく、非周期騒音に対しても効果的に除去することができる。
2018520391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イヤホンにおいて、
イヤホン着用時に耳外側に位置し、外部のノイズである第1信号を入力される第1のマイクロホン;
上記第1信号を周波數帶域別に振幅および位相を制御して逆位相騒音制御信号を生成してスピーカーで出力する第1処理部;
イヤホン着用時に耳内側に、上記外部のノイズがイヤホン器具物を通過して耳の内部に引き込みされた信号である第2信号および上記スピーカーから出力される逆位相騒音制御信号を入力される第2のマイクロホン;や
上記の逆位相騒音制御信号により上記第2信号の一部が消滅され、残りの殘餘騒音信号のエネルギー準位が最小値になるように周波数帯域別に位相及び振幅を制御する制御信号を生成してこれを上記第1処理部で配信する第2処理部を含む、
イヤホン。
【請求項２】
請求項１において、
上記第1処理部は、多重チャンネル能動騒音制御ブロックを含めて、
上記の多重チャンネル能動騒音制御ブロックは、
上記第1信号を複数の周波数帯域別に分離する第1フィルターバンク;や
上記複数の周波数帯域別に分離された第1信号成分が上記第2信号の上記の周波数帯域別に対応する第2信号成分と相互除去されるように上記第1信号成分の位相を制御する位相制御ブロックを含む、
イヤホン。
【請求項３】
請求項２において、
上記の多重チャンネル能動騒音制御ブロックは、
上記第1信号成分が上記第2信号成分と相互除去されるように上記第1信号成分の振幅を上記の周波数帯域別に制御する振幅制御ブロック;や
上記の位相制御ブロックと上記振幅制御ブロックを通じて位相及び振幅が制御された上記第1信号成分を合成する第1合成器をさらに含む、
イヤホン。
【請求項４】
請求項１において、
上記第2処理部は、 
上記の残りの騒音信号を全周波数帯域で振幅制御する第4増幅器;や
上記の残りの騒音信号を複数の周波数帯域別に分離する第2フィルターバンクをもっと含む、
イヤホン。
【請求項５】
請求項４において、
上記第2処理部は、
上記一部の周波数帯域について上記の残りの騒音信号成分のそれぞれが最小になるように上記一部の周波数帯域別に制御信号を生成する中央処理装置をもっと含めて、 
上記制御信号は上記第1処理部の第1フィルターバンク、位相制御ブロックと振幅制御ブロックに対する制御信号、帯域選択信号、位相制御信号及び振幅制御信号を含む、 
イヤホン。
【請求項６】
多重チャンネル能動騒音制御ブロックにおいて、
イヤホン着用時に耳外側に位置する第1マイクロホンから入力を受けた外部のノイズである第1信号を複数の周波数帯域別に分離するフィルターバンク;
周波数帯域別に上記分離された第1信号成分の位相を制御する位相制御ブロック;や
周波数帯域別に上記分離された第1信号成分の振幅を制御する振幅制御ブロック;を含む、多重チャンネル能動騒音制御ブロック。
【請求項７】
請求項６において、
上記の位相及び振幅が制御された第1信号成分を合成して逆位相騒音制御信号を生成する第1合成器をさらに含む、多重チャンネル能動騒音制御ブロック。
【請求項８】
請求項６において、
上記の位相制御ブロックは、
イヤホン着用時に耳内側に位置する第2マイクロホンを通じて入力された外部のノイズである第2信号と、上記逆位相騒音制御信号が重畳され、残った騒音信号をフィードバックされて上記の周波数帯域別に、上記の残りの騒音信号の大きさが最小になるように位相の値を変更して制御する、多重チャンネル能動騒音制御ブロック。
【請求項９】
請求項６において、 
上記振幅制御ブロックは、
イヤホン着用時に耳内側に位置する第2マイクロホンを通じて入力された外部のノイズである第2信号と、上記逆位相騒音制御信号が重畳され、残った騒音信号をフィードバックされて上記の周波数帯域別に、上記の残りの騒音信号の大きさが最小になるように振幅値を変更して制御する、多重チャンネル能動騒音制御ブロック。
【請求項１０】
イヤホンのノイズ除去方法において、 
イヤホン着用時に耳外側に位置する第1マイクロホンから外部のノイズである第1信号を入力される過程;
上記第1信号を周波數帶域別に振幅および位相を制御して逆位相騒音制御信号を生成する過程;
イヤホン着用時に耳内側に位置する第2マイクロホンから、上記外部のノイズがイヤホン器具物を通過して耳の内部に引き込みされた信号である第2信号やスピーカーから出力される逆位相騒音制御信号を入力される過程;
上記の逆位相騒音制御信号により上記第2信号の一部が消滅し、残りの騒音信号のエネルギー準位が最小値になるように周波数帯域別に位相及び振幅を制御する制御信号を生成する過程を含む、イヤホンのノイズ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノイズ除去機能が備わったイヤホン装置及びこれに適用されるノイズ除去方法に関するものとして、詳しくは、周辺環境で発生する騒音がお互いに異なる経路を通じてマイクロホンで入力される場合に異なる経路を通じて合成される騒音が相互取り除くことができるようにするノイズ除去方法及びこの機能が実装されたイヤホン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周辺環境で発生する騒音の影響を減少させ、音響を出力できる技術が開発されている。このようなノイズ除去技術は、イヤホンやヘッドホンなどの音響出力装置に適用され、外部から流入するノイズを効果的に除去するとともにノイズ除去の過程で、必然的に発生される音響の損失を最小化するのを大きな課題としている。
【０００３】
従来のノイズ除去技術は除去対象になるノイズ信号と位相が180度差が出て大きさが同一の逆位相騒音制御信号(アンチノイズ、Anti-Noise)を生成してノイズ信号に重畳させることで、ノイズ信号を除去する方式だ。このような方式は、イヤホンやヘッドホンに配置されたマイクロホンを通じてノイズを入力を受けてこれをもとに逆位相騒音制御信号を生成することになる。しかし、この場合に逆位相騒音制御信号を生成するための基礎信号になるノイズ信号は耳の外で入力を受けたものなので、実際にイヤホン器具物を通過して着用者の耳の内部に流入されるノイズとは違いがおり、それによって生成されたアンチノイズ(逆位相騒音制御信号)は実際に耳の内部に流入されたノイズを正確に除去しないようになる。
【０００４】
また、このような従来のノイズ除去技術については、複数の原因による多様なノイズの中で一部の周波数帯域のノイズを基準に逆位相騒音制御信号を生成するが、この場合特定の周波数帯域で、上記の周辺の騒音の除去性能要求条件を満足しても、残りの周波数帯域では、ノイズ除去効果が落ちたり、ひどい場合、他の周波数帯域、例えば、1kHz以上の高周波数帯ではノイズがむしろ増加する問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の従来技術の問題点を解決するためのものと、イヤホンで入力される周辺の騒音による影響を減少させる方法を提供することに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の本発明の目的を達成するためのイヤホンは、イヤホン着用時に耳外側に位置し、外部のノイズである第1信号を入力される第1のマイクロホン; 上記第1信号を周波數帶域別に振幅および位相を制御して逆位相騒音制御信号を生成してスピーカーで出力する第1処理部; イヤホン着用時に耳内側に、上記外部のノイズがイヤホン器具物を通過して耳の内部に引き込みされた信号である第2信号および上記スピーカーから出力される逆位相騒音制御信号を入力される第2のマイクロホン; および上記逆位相騒音制御信号により上記第2信号の一部が消滅し、残った残余騒音信号をもとに周波数帯域別に位相及び振幅を制御する制御信号を生成して上記第1処理部で配信する第2処理部を含む。
【０００７】
上記の本発明の目的を達成するための多重チャンネル能動騒音制御ブロックは、イヤホン着用時に耳外側に位置する第1マイクロホンから入力を受けた外部のノイズである第1信号を複数の周波数帯域別に分離するフィルターバンク; および上記複数の周波数帯域別に分離された第1信号成分が第2信号の上記複数の周波数帯域毎に対応する第2信号成分と相互除去されるように上記第1信号成分の位相と振幅を制御する位相制御ブロックと振幅制御ブロックを含む。ここで、上記第2信号はイヤホン着用時に耳内側に、上記外部のノイズがイヤホン器具物を通過して耳の内部に引き込みされた信号だ。
【０００８】
上記の本発明の目的を達成するためのイヤホンのノイズ除去方法は、イヤホン着用時に耳の外側に位置する第1マイクロホンから外部のノイズである第1信号を入力を受ける過程; 上記第1信号を周波數帶域別に振幅および位相を制御して逆位相騒音制御信号を生成する過程; イヤホン着用時に耳内側に位置する第2マイクロホンから、上記外部のノイズがイヤホン器具物を通過して耳の内部に引き込みされた信号である第2信号やスピーカーから出力される逆位相騒音制御信号を入力される過程; 上記の逆位相騒音制御信号により上記第2信号の一部が消滅し、残った残余騒音信号をもとに周波数帯域別に位相及び振幅を制御する制御信号を生成する過程を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施例によると、周辺環境で発生する騒音がお互い異なる経路を通じてマイクロホンで入力される場合にお互い異なる経路を通じて合成される騒音が相互除去されことができる。
【００１０】
本発明の実施例によると、お互い異なる経路を通じて入力される騒音が広い周波数帯域で相互除去されことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図1は、本発明によるマイクロホンとスピーカーを備えたイヤホンの構造図である。
【図２】図2は、本発明の実施例によるマイクロホンとスピーカーを備えたイヤホンで周辺の騒音を除去するための処理回路のブロック図を時間領域で図示したのだ。
【図３】図3は、本発明の実施例によるマイクロホンとスピーカーを備えたイヤホンで周辺の騒音を除去するための処理回路のブロック図を周波数領域で図示したのだ。
【図４】図4は、本発明の実施例による処理回路の各ブロックに対する細部構造を含む細部ブロック図である。
【図５】図5は、本発明の一つの実施例による多重チャンネル能動騒音制御ブロックの詳細構成図だ。
【図６】図6は、本発明の一つの実施例による第1フィルターバンク内の複数の帯域通過フィルターの周波数による信号伝達特性を図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明はさまざまな変更を加える可能性があっていろんな実施例を持つことができるところ、特定実施例を図面に例示してこれを詳細な説明を通じて詳しく説明しようとする。しかし、これは本発明を特定した実施形態について限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術の範囲に含まれるすべての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されなければならない。
【００１３】
本発明を説明することにおいて、関連された公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁しかねないと判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、本明細書の説明過程で用いられる数字(例えば、第1、第2 等)は一つの構成要素を他の構成要素と区分するための識別記号に過ぎない。
【００１４】
また、本明細書で、一構成要素が他の構成要素と"連結される"ことや"接続される"などに言及されたときには、上記一構成要素が上記の他の構成要素と直接繋がったり、または直接接続されるかもしれないが、特に反対される記載が存在しない以上、中間に、また他の構成要素を媒介して繋がったり、または接続される可能性もあると理解されなければならないだろう。
【００１５】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を説明することとする。
【００１６】
図1は本発明の一つの実施例によるイヤホンの構造図である。図1に図示されたとおり、本実施例によるイヤホン(100)は第1マイクロホン(111、112)、第2マイクロホン(121、122)やスピーカー(131、132)を含む。また、追加的に使用者からの音声入力を受信するための第3マイクロホン(113)を追加で含めることができるが、外部のノイズによる影響を相殺するための本発明では特に議論の対象としない。したがって、本発明では第1マイクロホン(111、112)と第2マイクロホン(121、122)が具備されて上記第1マイクロホン(111、112)及び上記第2マイクロホン(121、122)間の任意の地点に周辺の騒音による影響が相互除去されるようにする処理回路が配置される最も一般的な構造のイヤホンに対してのみ説明することとする。一方、図1の上記イヤホン(100)は挿入型イヤホンの形で例示されているが、これに限定されるのではなくて、様々な形態のイヤホンやヘッドホンの形態としても具現化できることはもちろんだ。
【００１７】
上記第1マイクロホン(111、112)は、上記イヤホン(100)を着用時に耳内側に挿入されず、耳外側に位置して外部に露出される領域に位置することになる。図1に点線で表示された拡大図で見られるように、上記第1マイクロホン(111、112)と、上記スピーカー(131、132)は遮蔽壁によって遮断された別途の空間に配置されことができる。上記第1マイクロホン(111および112)は耳外側に位置し、外部のノイズである第1信号を入力を受ける。上記第1信号は後述する処理回路によって逆位相騒音制御信号の生成に利用され、生成された逆位相騒音制御信号は、上記スピーカー(131、132)で出力される。上記スピーカー(131、132)から出力された逆位相騒音制御信号は上記第2マイクロホン(121、122)で入力される。上記第1マイクロホン(111および112)及び上記第2マイクロホン(121及び122)間の任意の地点には周辺の騒音による影響が相互除去されるようにする処理回路が起用される可能性がある。
【００１８】
この時、上記第1マイクロホン(111、112)で入力されたノイズは、上記遮蔽壁またはスピーカー(131、132)などのイヤホンの器具物を通過して耳の内部に導入される、上記第2マイクロホン(121、122)で入力されことができる。ここで、上記第2マイクロホン(121、122)で引き込みされたノイズはイヤホン器具物を通過する過程で上記第1信号と異なるように歪曲して使用者の外耳道で導入される、これを歪曲された騒音信号又は第2信号だという。
【００１９】
上記第1マイクロホン(111、112)で引き込みされた第1信号と各種のイヤホン器具物たちを通過する過程で歪曲され、第2マイクロホン(121、122)で引き込みされた第2信号はお互いに違っており、それによって上記第1信号をもとに生成された逆位相騒音制御信号により上記第2信号が完全に除去されず、残りの騒音信号が残ることになる。以下では図面を参照して残りの騒音の信号を処理する過程を詳しく説明することとする。
【００２０】
図2は、本発明の実施例によるマイクロホンとスピーカーを備えたイヤホンで周辺の騒音を除去するための処理回路のブロック図を時間領域で図示したものであり、図3は、図2の処理回路のブロック図を周波数領域で図示したのだ。また、図4は、図2、図3の処理回路の各ブロックに対する細部構造を含む細部ブロック図である。
【００２１】
図2ないし図4を参照すれば、上記処理回路(1000)は第1マイクロホン(110)、第2マイクロホン(120)、スピーカー(130)、第1処理部(1100)及び第2処理部(1500)を含む。図1に図示されたとおり、上記第1マイクロホン(110)は一対(111、112)で構成される可能性があり、上記第2マイクロホン(120)もまた一対(121、122)で構成される可能性があり、上記スピーカー(130)も一対(131及び132)のスピーカーで構成される。
【００２２】
上記第1処理部(1100)は、上記第1マイクロホン(110)から入力された外部のノイズである第1信号を周波數帶域別に振幅および位相を制御して逆位相騒音制御信号(anti-noise signal)を生成してスピーカー(130)で出力する。ここで上記第1信号はSn(t)とHa(t)の時間領域コンボルルション(convolution)演算としてあるSn(t)*Ha(t)で計算されており、Sn(t)は、外部ノイズ信号の時間領域函數であり、Ha(t)は、上記第1マイクロホン(110)に伝達する外部ノイズ信号の時間領域伝達関数だ。
【００２３】
ここで上記の逆位相騒音制御信号San(t)は、上記第1信号{Sn(t)*Ha(t)}に上記第1処理部(1100)及び上記スピーカー(130)を含む経路の時間領域伝達関数をHb(t)だとするとき、Sn(t)*Ha(t)*Hb(t)で与えられる。さらに、上記歪曲された騒音信号つまり第2信号Snd(t)は、上記のイヤホンの器具物、例えば、イヤホンのケースや上記第1マイクロホン(110)とスピーカー間の遮断壁などを通じて、上記第2マイクロホン(120)に伝達する外部ノイズの伝達経路の関数をHs(t)だとするとき、Sn(t)*Hs(t)で与えられる。したがって、上記第1信号の逆位相騒音制御信号San(t)と、上記第2信号Snd(t)が上記第2マイクロホン(120)で重畳され、残った残余騒音信号Snr(t)はSan(t)+Snd(t) ={Sn(t)*Ha(t)*Hb(t)}+{Sn(t)*Hs(t)}で与えられる。
【００２４】
上記第2処理部(1500)は、上記の逆位相騒音制御信号San(t)及び上記第2信号Snd(t)が重畳され、相互除去されるように上記の周波数帯域別に制御信号を生成して上記第1処理部(1100)に提供する。具体的に、上記第1処理部(1100)によって生成された上記の逆位相騒音制御信号により上記第2信号の一部が消滅し、残った残余騒音信号Snr(t)が第2マイクロホン(120)で入力され、第2処理部(1500)に入力される。第2処理部(1500)は、入力された残余騒音信号をもとに周波数帯域別に位相及び振幅を制御する制御信号を生成して上記第1処理部(1100)へ運ぶ。この時、上記の逆位相騒音制御信号及び上記第2信号が重畳され、残った残余騒音信号について上記第2処理部(1500)の時間領域伝達関数がHc(t)の場合にフィードバックされた制御信号によって生成される逆位相騒音制御信号は Snr(t)*Hc(t) = {San(t)+Snd(t)}*Hc(t) = {Sn(t)*Ha(t)*Hb(t) + Sn(t)*Hs(t)}*Hc(t)で与えられる。
【００２５】
他面、図3は、図2で図示された伝達関数たちに対する周波数領域での変換を表示する。こうした周波数領域での変換による上記第1信号の逆位相騒音制御信号、上記第2信号および上記の残りの騒音信号をもとに補正された逆位相騒音制御信号の周波数領域での解釈は時間領域での解釈より直観的な解析結果を提供して、上記第2処理部(1500)での制御信号の生成をより容易にする。
【００２６】
ここで、上記の逆位相騒音制御信号及び上記第2信号はそれぞれSan(f)=Sn(f)・Ha(f)・Hb(f)及びSnd(f)=Sn(f)・Hs(f)で与えられる。また、上記第2処理部(1500)の周波数領域伝達関数がHc(f)の場合にフィードバックされた制御信号によって生成される逆位相騒音制御信号(anti-noise signal)は
Snr(f)・Hc(f)
={San(f)+Snd(f)}・Hc(f)
={Sn(f)・Ha(f)・Hb(f)+Sn(f)・Hs(f)}・Hc(f)
=Sn(f)・Hc(f)・{Ha(f)・Hb(f)+Hs(f)}で与えられる。
【００２７】
したがって、上記第2処理部(1500)の特性に関係なく、上記第1処理部(1100)の周波数領域における伝達関数であるHb(f)=-Hs(f)・Ha(f)-1に設定すると外部ノイズによる影響は原則的に相殺可能である。
【００２８】
しかし、上記第1処理部(1100)では上記第2信号による外部ノイズに対する影響は正確に分からないので、上記第1信号による外部ノイズに対する影響を考慮して逆位相騒音制御信号を生成するしかない。このような場合に上記第1信号はイヤホン器具物を通過して耳の内部に入ってくる(したがって、使用者が実際に聞くようになるノイズである)第2の信号とは違いがあるので、上記第1信号をもとに生成された逆位相騒音制御信号は第2信号を完全に除去できない。
【００２９】
具体的には外部ノイズ信号が上記第1マイクロホン(110)と、上記第2マイクロホン(120)に入力される場合に、上記外部ノイズは自由空間を通じて、上記第1マイクロホン(110)に、上記の第1信号が入力され、イヤホンの器具物(例えば、イヤホンの外部のケース、第1マイクロホン(110)とスピーカー間の遮断壁、スピーカーなど)を通じて、上記のノイズが歪曲された上記第2信号が第2マイクロホン(120)で入力される。したがって、上記第1信号をもとに上記第1処理部(1100)で生成してスピーカーを通して出力される上記の逆位相騒音制御信号と、上記第2信号が上記第2マイクロホン(120)に入力される場合に、上記第2信号は、上記の逆位相騒音制御信号により完全に除去されず、残りの騒音信号が残ることになる。
【００３０】
完全に除去されていない残りの騒音信号が上記第2処理部(1500)で入力されて、上記入力された残余騒音信号を最小化するために上記第2処理部(1500)は、上記第1処理部(1100)に伝達する制御信号を上記の残りの騒音信号を最小化する形で調節して伝達する。
【００３１】
図4を参照すれば、上記第1処理部(1100)は多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)を含む。さらに、上記第1処理部(1100)は、上記第1信号を全周波数帯域で振幅制御する第1増幅器(1110)を追加で含めることができる。上記第1増幅器(1110)は、図2で図示したことと一緒に上記第1マイクロホン(110)を通じて入力された第1信号を望む信号レベルに増幅するため、上記第1信号の全周波数帯域で振幅制御を行う。
【００３２】
上記第1増幅器(1110)で増幅された第1信号は多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)と入力されて、上記多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)は後述れる第2処理部(1500)の中央処理装置(1530)から入力される制御信号に応じて、入力された第1信号を周波數帶域別に位相及び振幅を制御して逆位相騒音制御信号(アンチノイズ信号)を生成する。
【００３３】
第2合成器(1120)は多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)で生成された逆位相騒音制御信号およびイヤホンを通して出力しようとする音響信号を合成して、合成された信号は第3増幅器(1130)を経て任意の信号レベルに増幅された後、スピーカー(130)を通じて出力される。
【００３４】
また、本発明の他の実施例によると、本装置を通じて外部ノイズを除去した騒音制御の過程の間、上記音響信号の上記第2合成器(110)への入力を遮断することができる。 つまり、音響信号が入力されない間に外部ノイズ除去方法を利用して外部ノイズが最小化されるように、各帯域別として位相値と振幅値を調整した後に音響信号を入力することができる。
【００３５】
上記スピーカー(130)を通じて出力される逆位相騒音制御信号San(t)はイヤホンの外部から外耳道で導入されたノイズである第2信号Snd(t)と全体の周波数帯域で重畳されて、残りの騒音信号Snr(t)は第2マイクロホン(120)で入力され、第2処理部(1500)に伝達される。
【００３６】
こうした周波数帯域別に残りの騒音信号のフィードバックのために上記第2処理部(1500)は残りの騒音信号を考慮して全体の周波数帯域を適応的に分離して、上記分離された個々の周波数帯域に対する位相及び振幅制御のための制御信号を生成して上記第1処理部(1100)へとフィードバックする。
【００３７】
具体的に、上記第2処理部(1500)は第4増幅器(1510)、第2フィルターバンク(1600)、多重スイッチ(1700)、信号変換器(1520)や中央処理装置(MCU/DSP;1530)を含む。
【００３８】
上記第4増幅器(1510)は、上記の残りの騒音信号を全周波数帯域で振幅制御する。
【００３９】
上記第2フィルターバンク(1600)は、上記の残りの騒音信号を複数の周波数帯域別に分離し、上記第1処理部(1100)の多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)に含まれる第1フィルターバンク(1210)と周波数帯域が同じだ。 本発明の他の実施例によると、上記第4増幅器(1510)を経ながら増幅された残余騒音信号は上記第2フィルターバンク(1600)を経ずに上記の信号変換器(1520)ですぐに入力されてデジタル信号に変換されるかもしれない。
【００４０】
上記多重スイッチ(1700)は、上記の周波数帯域別に分離された上記の残りの騒音信号のそれぞれの成分を伝えるためのオン(on)またはオフ(off)動作を制御する。上記の残りの騒音信号の全体の周波数帯域が上記外部ノイズの全体の周波数帯域及びそれぞれの周波数帯域を同一にして、特定周波数帯域で、上記の残りの騒音信号成分が一定基準以下の値を持てば、上記の特定周波数帯域では、外部ノイズ除去の必要性がないので、上記の特定周波数帯域に該当する特定のスイッチがオフにすることができる。
【００４１】
どの実施例によっても、上記第1フィルターバンク(1210)及び上記第2フィルターバンク(1600)のそれぞれの周波数帯域は一致すればするので、適応的に決定された上記第2フィルターバンク(1600)のそれぞれの周波数帯域に一致するように上記第1フィルターバンク(1210)のそれぞれの周波数帯域を調整しなければならない。
【００４２】
上記信号変換器(1520)は、上記多重スイッチ(1700)への上記オン(on)の動作により伝達された残余騒音信号成分に対応する一部の周波数帯域についたアナログ-デジタル変換を行う。
【００４３】
上記中央処理装置(1530)は、上記一部の周波数帯域について上記第1信号および上記第2信号が相互除去されるように上記一部の周波数帯域別に制御信号を生成する。ここで、上記制御信号は上記第1処理部(1100)の多重チャンネル能動騷音制御ブロック(1200)を構成する第1フィルターバンク、位相制御ブロックと振幅制御ブロックに対する帯域選択信号、位相制御信号及び振幅制御信号を含む。上述のように上記帯域選択信号は上記第1フィルターバンクおよび上記第2フィルターバンク(1600)のそれぞれの周波数帯域は一致すればするので、適応的に決定された上記第2フィルターバンク(1600)のそれぞれの周波数帯域に一致するように上記第1フィルターバンク(1210)のそれぞれの周波数帯域を調整する。
【００４４】
以下において、上記多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)の細部の構成を考えてみよう。
【００４５】
図5は、本発明の一つの実施例による多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)の詳細構成図だ。上記多重チャンネル能動騒音制御ブロック(1200)は第1フィルターバンク(1210)、位相制御ブロック(1220)、振幅制御ブロック(1230)、第1合成器(1240)及び第2増幅器(1250)を含む。
【００４６】
上記第1フィルターバンク(1210)は、上記第2処理部(1500)の中央処理装置(1530)からの制御信号に基づいて上記第1信号を複数の周波数帯域別に分離する。上記外部ノイズは多数のノイズソース(noise source)によって広帯域(ブロードバンド)特性を示すため、特定の周波数帯域で騒音を除去するため、最適化された逆位相騒音制御信号の値は別の周波数帯域でも騷音除去に向けて最適化された値がない。特に、1KHz以上の高周波帯域では、むしろ騒音が増加する特性を持つ。
【００４７】
したがって、上記第1フィルターバンク(1210)は複数の周波数帯域を細分化し、それぞれの周波数帯域別に最適化された振幅、位相制御のために上記第1信号を制御信号に基づいて複数の周波数帯域別に分離する。これを向けて、上記第1フィルターバンク(1210)は第1ないし第n帯域通過フィルターを含み、上記中央処理装置(1530)の制御信号をもとに上記第1帯域通過フィルターから第n帯域通過フィルターまで逐次的に選択できる。
【００４８】
図6は本発明の一つの実施例による第1フィルターバンク内の複数の帯域通過フィルターの周波数による信号伝達特性を図示する。一つの実施例によると、外部ノイズの全体の周波数帯域をn個の帯域に分け、それぞれの周波数帯域について帯域通過フィルターを利用して上記第1信号を分離することができる。また、図6に図示されたとおり、上記外部ノイズの全体の周波数帯域を上記外部ノイズの特性または帯域幅(最小位相の推移の範囲内)を考慮して非均一にn個の帯域として分離することもできる。だけでなく、上記外部ノイズの特性または上記第1処理部(1100)での周波数帯域別の処理結果を考慮して上記外部ノイズの全体の周波数帯域を適応的に決定することもできる。上記複数の帯域通過フィルター中の第1帯域通過フィルター及び第n帯域通過フィルターはそれぞれ低域通過フィルターや高域通過フィルターで具現されかねないことはもちろんだ。
【００４９】
また、上記外部ノイズが特定周波数帯域(例えば、第2帯域通過フィルター)で希望する水準で十分に減衰された状態である場合には上記第2帯域通過フィルターに基設定された上記第2帯域がない他の周波数帯域について上記第1信号を通過させるように制御信号が選択されことができる。
【００５０】
上記の位相制御ブロック(1220)は、上記複数の周波数帯域別に分離された第1信号成分が上記第2信号の上記の周波数帯域別に対応する第2信号成分と相互除去されるように上記第1信号成分の位相を制御する。
【００５１】
具体的に、上記の位相制御ブロック(1220)は、上記第1フィルターバンク(1210)によって選ばれた周波数帯域の中心周波数を基準として位相を制御する。まず、振幅制御ブロックの振幅値を初期化した後に、上記の位相制御ブロック(1220)は選択された周波数帯域について最小位相値を設定する。以降、第2マイクロホンを通じて入力された残余騒音信号Snr(t)のエネルギー準位を保存して選択された周波数帯域についた位相の値段を一定の値段分、増加させて設定する。このような過程は設定された位相の値段が最大値に到達するまで繰り返される。上記の反復の過程が完了すれば、位相制御ブロック(1220)は保存されたエネルギーレベルの中で最小値に該当する位相値を抽出してこれを保存する。
【００５２】
上記振幅制御ブロック(1230)は、選択された周波数帯域に対する上記の位相制御ブロック(1220)における位相制御が終われば、上記の選択された周波数帯域について上記第1信号成分が上記第2信号成分と相互除去されるように振幅制御を行う。
【００５３】
上記第1信号成分と上記第2信号成分はそれぞれの周波数帯域(上記第1帯域から上記第nの帯域)に対して信号の大きさが同一して逆位相(180度)の場合に上記第1信号および上記第2信号は全体の周波数帯域で相互除去され、外部ノイズの除去が可能である。
【００５４】
具体的に、上記の位相制御ブロック(1220)で、上記の選択された周波数帯域に該当する位相制御器の位相の値を最小エネルギーレベルに該当する地位の値で初期化した後、上記振幅制御ブロック(1230)は、選択された周波数帯域に該当する振幅制御器の振幅値を最小振幅値として設定する。以降、第2マイクロホンを通じて入力された残余騒音信号Snr(t)のエネルギー準位を保存して、選択された周波数帯域についた振幅値を一定の値段分、増加させて設定する。このような過程は設定された振幅値が最大値に到達するまで繰り返される。上記の反復の過程が完了すれば、振幅制御ブロック(1230)は保存されたエネルギーレベルの中で最小値に該当する振幅値を抽出してこれを保存する。
【００５５】
上記の過程はすべての周波数帯域について上記の位相制御や振幅制御が完了するまで繰り返し実行される。
【００５６】
以降、第1合成器(1240)は、上記の位相制御ブロック(1220)及び上記振幅制御ブロック(1230)を通じて位相及び振幅が制御されたすべての周波数帯域での上記第1信号成分を合成して全体の周波数帯域での逆位相騷音除去信号を生成する。
【００５７】
上記第2増幅器(1250)は、上記生成された逆位相騷音除去信号を全周波数帯域で振幅制御する。
【００５８】
上記のようなノイズ除去方法は、イヤホン装置内の制御機能を遂行する制御部(controller)、プロセッサ(processor)またはファームウェア(firmware)などによって遂行できるだけでなく、上記イヤホン装置または上記イヤホン装置と連結された多様な電子機器(electronic device)のさまざまなコンピューター手段を通じて遂行できるプログラム命令の形で実装されてコンピューター判讀可能な媒体に記録されことができる。上記コンピューター判讀可能な媒体はプログラム命令、データファイル、データ構造などを単独で又は組み合わせて含めることができる。上記の媒体に記録されるプログラム命令は本発明のために特別に設計されて構成されたものであったり、コンピュータのソフトウェア当業者に公示されて使用可能なものかもしれない。上記したハードウェア装置は本発明の動作を遂行するため、一つ以上のソフトウェアモジュールとして作動するように構成されことができ、その逆も同様だ。
【００５９】
前述した本発明の説明は、例示のためのものであり、本発明が属する技術分野の通常の知識を持った者は、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更しなくて他の具体的な形で容易に変形が可能ということを理解することができるだろう。
【００６０】
したがって、以上で記述した実施例は、すべての面で、例示的なものであり限定的ではないと理解しなければならない。例えば、単一型と説明されている各構成要素は分散して実施されることもあるが、同様に、分散されたものと説明されている構成要素も結合された形で実施されことができる。
【００６１】
本発明の範囲は、上記詳細な説明よりも、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味や範囲そしてその均等の概念から導出されるすべての変更又は変形された形が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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