(57)【要約】      （修正有）【課題】個人差を吸収して、設計者が想定した音をユーザに聴取させることが可能な信号処理装置を提供する。【解決手段】信号処理装置１００は、ヘッドホンのハウジング１０に設けられたドライバ１１から出力される音をマイクロフォン１２で集音し、マイクロフォン１２で集音した音の特性と、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２の特性とを比較する。密閉度推定部１０６は、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２の特性と、マイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の特性とを比較する。加算器１１４は、音質調整フィルタ１０２が出力するオーディオ信号２と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が出力するノイズ低減信号とを加算し、加算後の信号をパワーアンプ１１６に出力する。【選択図】図３
2016015585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出する特性差分算出部と、
前記特性差分算出部が算出した前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択して前記第１の音声信号に対する信号処理を行なう音声信号処理部と、
を備える、信号処理装置。
【請求項２】
前記音声信号処理部が選択するパラメータは、前記第１の音声信号の音質の調整に用いるフィルタのパラメータである、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記音声信号処理部は、予め設定されている前記フィルタのパラメータの中から１つのパラメータを前記差分に基づいて選択する、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記音声信号処理部が選択するパラメータは、前記第１の音声信号のノイズ低減処理に用いるフィルタのパラメータである、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記音声信号処理部は、予め設定されている前記フィルタのパラメータの中から１つのパラメータを前記差分に基づいて選択する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記ノイズ低減処理はフィードバック方式である、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記ノイズ低減処理はフィードフォワード方式である、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記ノイズ低減処理はフィードバック方式とフィードフォワード方式との組み合わせである、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記特性差分算出部は、前記第１の音声信号及び前記第２の音声信号の周波数特性を比較して前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分を算出する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記特性差分算出部は、前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分を所定の間隔で算出する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記特性差分算出部は、ヘッドホンの装着が検出された時点で前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分を算出する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分は、前記ヘッドホンの装着者の個人差に起因する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１３】
前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分は、前記ヘッドホンの装着者による装着状態のばらつきに起因する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１４】
第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出することと、
算出された前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択することと、
を含む、信号処理方法。
【請求項１５】
コンピュータに、
第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出することと、
算出された前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択することと、
を実行させる、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯型のオーディオプレーヤの普及に伴い、当該携帯型のオーディオプレーヤ用のヘッドホンやイヤホンを対象として、外部環境のノイズ（騒音）を低減して、リスナに対して、外部ノイズを低減して良好な再生音場空間を提供するようにしたノイズ低減システムが普及し始めている。
【０００３】
例えば特許文献１には、マイクロフォンで集音して得られた外部ノイズのアナログ信号をデジタル信号に変換し、そのデジタル信号を用いて外部ノイズを低減するためのノイズ低減信号を生成し、オーディオ信号に適用するノイズ低減装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、リスナの頭の形、耳の大きさ等の身体的な特徴や、メガネの使用の有無などの外部的な要因により、ヘッドホン内の容積や空気密度は異なり得る。従って、ノイズ低減信号を適用した後のオーディオ信号による音がリスナの耳に達した時点での、そのオーディオ信号の特性は、ヘッドホン内の容積や空気密度がリスナに応じて変化し得るので、リスナに応じて変化し得る。またイヤホンやヘッドホンの装着状態の違いによっても、ノイズ低減信号を適用した後のオーディオ信号による音がリスナの耳に達した時点でのそのオーディオ信号の特性は変化し得る。従って、個人差を吸収して設計者が想定したノイズ低減効果をもたらすことが求められる。
【０００６】
そこで本開示では、個人差を吸収して、設計者が想定した音をユーザに聴取させることが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出する特性差分算出部と、前記特性差分算出部が算出した前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択して前記第１の音声信号に対する信号処理を行なう音声信号処理部と、を備える、信号処理装置が提供される。
【０００８】
また本開示によれば、第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出することと、算出された前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択することと、を含む、信号処理方法が提供される。
【０００９】
また本開示によれば、コンピュータに、第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出することと、算出された前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択することと、を実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、個人差を吸収して、設計者が想定した音をユーザに聴取させることが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラムが提供される。
【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ヘッドホンの装着状態の違いによるレスポンスの変化をグラフで示す説明図である。
【図２】密閉度の違いを模式的に示す説明図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。
【図５】オーディオ信号の解析結果とオーディオ再生信号の応答の解析結果との差分を算出する様子を示す説明図である。
【図６】個人最適化フィルタの選択例を示す説明図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。
【図８】再生目標伝達関数との乗算処理をグラフで説明する説明図である。
【図９】本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。
【図１０】オーディオ再生信号に対するＦＦＴの実行結果例をグラフで示す説明図である。
【図１１】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１２】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１３】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１４】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１５】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１６】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１７】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１８】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【図１９】本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の一実施形態
１．１．概要
１．２．機能構成例
１．３．動作例
１．４．適用例
２．まとめ
【００１５】
＜１．本開示の一実施形態＞
［１．１．概要］
本開示の実施の形態について説明する前に、最初に本開示の一実施形態の概要について説明する。
【００１６】
昨今、携帯型の音楽プレーヤが普及しており、主たる音楽の試聴環境が家の外であり、ヘッドホンを利用して音楽鑑賞を行うリスナ（聴取者）は多いと考えられる。ところが、聴取者によっては設計者の意図した音質でミュージックを聴取出来なかったり、またはノイズキャンセリング機能を備えたヘッドホンにおいて、本来得られるべきノイズ低減効果を受けることが出来なかったりすることが起こり得る。
【００１７】
これは、一般に市販されているヘッドホンは大量生産品であり、一部のメーカが聴取者の耳型を計測して作る特注品といったごく一部の例外を除くと、上述したように、リスナの頭の形、耳の大きさ等の身体的な特徴や、メガネの使用の有無などの外部的な要因により、ヘッドホン内の容積や空気密度が異なり得るからである。従って、ノイズ低減信号を適用した後のオーディオ信号の特性はリスナによって変化し得る。またイヤホンやヘッドホンの装着状態の違いによっても、ノイズ低減信号を適用した後のオーディオ信号の特性は変化し得る。
【００１８】
さらには、上記身体的な特徴や外部的な要因により、音楽信号や音声信号（以下、これらを総称して単にオーディオ信号とする）の低域のレスポンスが変化し、設計者の意図した音質で聴取者が聴取出来ないということが起こり得る。
【００１９】
図１は、ヘッドホンの装着状態の違いによるレスポンスの変化をグラフで示す説明図である。図１では、ヘッドホンの装着状態の違いを、リスナの頭部とヘッドホンのハウジングとの間の隙間の少なさを示す「密閉度」という指標で示している。すなわち、ヘッドホンがリスナの耳に装着される際に、リスナの頭部とヘッドホンのハウジングとの間の隙間が少なければ密閉度が高いとし、リスナの頭部とヘッドホンのハウジングとの間の隙間が多くなればなるほど密閉度が低くなるとする。図１に示したグラフは、横軸が周波数、縦軸がその周波数の音を再生する際の応答（レスポンス）の大きさを示している。図１に示したように、密閉度が高ければ低周波領域のレスポンスは高く、従って低域の再生が可能になる。しかし、密閉度が低くなればなるほど、低周波領域のレスポンスは低くなり、従って低域の再生能力が低下していく。
【００２０】
密閉度が変化する要因は上述したように様々である。図２は、密閉度の違いを模式的に示す説明図である。図２には、リスナ１がいわゆるオーバーヘッドタイプのヘッドホンのハウジング１０を装着している状態が２つ示されている。リスナ１の装着ミスや、リスナ１の身体的特徴（耳の大小や髪の長さ等）による個人差、またリスナ１のメガネの装着有無等の外部的な要因によって、図２に示したように密閉度は変化し得る。また、耳の大小によってハウジング１０の内部の空気の容積が変化し、この空気の容積の違いも、ヘッドホンが出力する音の特性も変化し得る。
【００２１】
上述したのは、ヘッドホンを頭部に掛けて使用する、いわゆるオーバーヘッドタイプのヘッドホンの場合であるが、イヤホンを耳孔に挿入する、いわゆるインナーイヤータイプのヘッドホンに対しても同様の現象がみられる。インナーイヤータイプのヘッドホンには予めイヤーピースが装着されているが、インナーイヤータイプのヘッドホンをリスナが使用する際、リスナは購入時のイヤーピースの使用を継続する傾向にあることから、耳との隙間が大きいまま使用したり、イヤーピースが浮いた状態で使用したりする可能性が考えられ、密閉度の個人差がより顕著にみられると考えられる。
【００２２】
また、雑音は低域に集中する傾向があり、デジタルノイズキャンセリング機能を有するヘッドホンの場合、低域のレスポンスが低い状態では十分なキャンセル信号を出力出来ておらず、騒音を充分に低減出来ていない可能性がある。従って、密閉度が低い状態でヘッドホンがリスナに装着されていると、本来得られるはずのノイズ低減効果が得られない可能性がある。
【００２３】
そこで本件開示者らは、リスナにヘッドホンがどのように装着されている場合でも、設計者の意図した特性に再生音を近づけたり、ノイズ低減効果を最大化させたりする技術について鋭意検討を行なった。そして本件開示者らは、以下で説明するように、ヘッドホンが再生する音の期待特性と、ヘッドホンのドライバから実際に出力される音の特性とを比較することで、設計者の意図した特性に再生音を近づけたり、ノイズ低減効果を最大化させたりする技術を考案するに至った。
【００２４】
以上、本開示の一実施形態の概要について説明した。続いて、本開示の一実施形態の機能構成例について説明する。
【００２５】
［１．２．機能構成例］
図３は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。図３に示した信号処理装置１００は、信号処理として、ノイズ源（図示せず）が発するノイズを低減させるノイズ低減処理を行なう装置である。以下、図３を用いて本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例について説明する。
【００２６】
図３に示した信号処理装置１００は、リスナ１が装着するヘッドホンのハウジング１０に設けられたドライバ１１から出力される音をマイクロフォン１２で集音し、そのマイクロフォン１２で集音した音の特性と、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２の特性とを比較する。そして図３に示した信号処理装置１００は、マイクロフォン１２で集音した音の特性と、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２の特性とを比較して、その比較結果に基づいて、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２に対する信号処理を実行するものである。
【００２７】
図３に示したように、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、音質調整フィルタ１０２と、マイクアンプ１０４と、密閉度推定部１０６と、補正フィルタデータベース１０８と、デジタルノイズキャンセリング（ＤＮＣ）信号生成部１１０と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２と、加算器１１４と、パワーアンプ１１６と、を含んで構成される。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、ヘッドホンと所定の接続ケーブルで接続される。なお、図３では、マイクロフォン１２が集音したアナログの音声信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器及びデジタル信号をドライバ１１に供給するアナログ信号に変換するためのデジタル-アナログ変換器は自明であるため図示していない。
【００２８】
音質調整フィルタ１０２は、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２に対するフィルタリングを行なって、オーディオ信号２の音質を調整するフィルタである。音質調整フィルタ１０２は、ヘッドホンの設計者の意図通りの音をドライバ１１から出力するためのフィルタである。ヘッドホンの設計者の意図通りの音とは、リスナ１の身体的な形状が設計者の意図した場合であり、かつリスナ１がヘッドホンを正しく装着した場合にリスナ１が聴取出来る音である。
【００２９】
本実施形態では、音質調整フィルタ１０２は複数のフィルタを有する。そして音質調整フィルタ１０２は、後述の密閉度推定部１０６によって選択されたフィルタの候補によってヘッドホンに供給されるオーディオ信号２に対するフィルタリングを行なう。音質調整フィルタ１０２が、フィルタリング後のオーディオ信号２を加算器１１４に出力する。
【００３０】
マイクアンプ１０４は、マイクロフォン１２で集音されて得られるアナログ信号（オーディオ再生信号）を、ノイズキャンセリング信号を生成するために所定量増幅するアンプである。マイクアンプ１０４は、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号を所定量増幅すると、増幅後のオーディオ再生信号を密閉度推定部１０６及びＤＮＣ信号生成部１１０へ出力する。
【００３１】
密閉度推定部１０６は、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２の特性と、マイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の特性とを比較して、ヘッドホンのハウジング１０の密閉度を推定する。ここで本実施形態における密閉度とは、ヘッドホンのリスナ１による、ハウジング１０の装着状態のばらつきや、リスナ１の身体的特徴に起因するハウジング１０の密閉状態の度合いのことを言うものとする。密閉度推定部１０６は、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）として構成され得る。
【００３２】
そして図３に示したように、密閉度推定部１０６は、信号変換部１２１と、再生目標特性演算部１２２と、差分算出部１２３と、候補選択部１２４と、バッファ１２５と、を含んで構成される。
【００３３】
信号変換部１２１は、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２及びマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号に対して、信号を時間領域から周波数領域に変換する信号処理を実行する。信号変換部１２１は、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２及びマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号に対する信号処理として、例えば高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＦＦＴ）を実行する。信号変換部１２１は、ヘッドホンに供給されるオーディオ信号２及びマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号に対して高速フーリエ変換を行なって、２つの信号を時間領域から周波数領域に変換する。信号変換部１２１が変換した信号は、一時的にバッファ１２５にバッファされてもよい。
【００３４】
再生目標特性演算部１２２は、信号変換部１２１によって周波数領域に変換されたオーディオ信号２に対する演算を行なって、音の振幅特性がヘッドホンの設計者の意図通りとなるように変換する。オーディオ信号２に対する演算を行なった後の周波数特性を再生目標特性とも称する。本実施形態では、再生目標特性演算部１２２は、信号変換部１２１によって周波数領域に変換されたオーディオ信号２に、再生目標伝達関数を乗算することで、オーディオ信号２の振幅特性を再生目標特性に変換する。なお、再生目標伝達関数とは、ヘッドホンのドライバ１１の特性や、ハウジング１０の内部の空間特性、マイクロフォン１２の特性により構成される系として定義される関数である。再生目標特性演算部１２２が変換して生成した再生目標特性は、一時的にバッファ１２５にバッファされてもよい。
【００３５】
差分算出部１２３は、本開示の特性差分算出部の一例であり、再生目標特性演算部１２２によって変換された再生目標特性と、信号変換部１２１によって変換されたマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の周波数特性との差分を周波数毎に算出する。差分算出部１２３が算出した差分のデータは、候補選択部１２４でのフィルタの候補の選択に用いられる。なお、差分算出部１２３が算出した差分のデータは、一時的にバッファ１２５にバッファされてもよい。また差分算出部１２３が算出する差分には、対数軸上での差分や、線形軸上での差分等が含まれ得る。
【００３６】
候補選択部１２４は、差分算出部１２３が算出した、再生目標特性演算部１２２によって変換された再生目標特性と、信号変換部１２１によって変換されたマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の周波数特性との差分から、音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられるフィルタの候補を選択する。より具体的には、候補選択部１２４は、差分に基づいて、音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられるフィルタのパラメータを選択する。本実施形態では、候補選択部１２４が選択するフィルタを「個人最適化フィルタ」とも称する。候補選択部１２４は、フィルタの候補を選択する際に、バッファ１２５にバッファされた差分のデータを用いてもよい。
【００３７】
上述したように、密閉度の高低によってレスポンスが変化し得る。特に、密閉度の高低によって低周波領域のレスポンスが変化し得る。本実施形態に係る信号処理装置１００は、再生目標特性演算部１２２によって変換された再生目標特性と、信号変換部１２１によって変換されたマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の周波数特性との差分を差分算出部１２３で算出することで、リスナ１が聞こうとしている音の特性が再生目標特性とどの程度ずれているのかを把握出来る。そして本実施形態に係る信号処理装置１００は、その再生目標特性からのずれに基づいて音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択する。つまり候補選択部１２４は、差分に基づいて、音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられるフィルタのパラメータを、予め設定されているものの中から１つ選択する。
【００３８】
本実施形態に係る信号処理装置１００は、再生目標特性からのずれに基づいて音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らず、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００３９】
バッファ１２５は、信号変換部１２１、再生目標特性演算部１２２、または差分算出部１２３での演算結果を一時的にバッファするための記憶領域である。なお、バッファ１２５は信号処理装置１００の内部に設けられていればよく、必ずしも密閉度推定部１０６の中に設けられていなくても良い。
【００４０】
ＤＮＣ信号生成部１１０は、リスナ１にオーディオ信号２による音を聴取させる際に、ノイズ源（図示せず）が発生させるノイズを低減するためのノイズキャンセリング信号を生成する。図３では、ヘッドホンに入り込んだノイズ成分を含んだ音を集音し、そのノイズ成分を解析して、ノイズ成分を打ち消すためのノイズキャンセリング信号を生成する、フィードバック（ＦＢ）方式のノイズキャンセリングシステムを示している。ＤＮＣ信号生成部１１０は、ＦＢ方式に対応した所定の信号特性（β特性）を付与する。ＤＮＣ信号生成部１１０が付与するβ特性は、予め図３に示したフィードバックループを構成する各部の伝達関数（ドライバ１１からマイクロフォン１２までの空間伝達関数も含む）を考慮して、リスナ１により外部ノイズが低減されて聴取されるようにして設定されたものとなる。換言すれば、当該β特性が上述したフィードバックループ内において与えられることで、ドライバ１１を介して出力された音と、ノイズ源からの外部ノイズとがハウジング１０の内部で空間的にミックスされた際に、リスナ１によって上記外部ノイズが低減されて知覚されるようになっている。
【００４１】
ＤＮＣ信号生成部１１０は、ＦＢ方式に対応したβ特性の演算方法として、例えば特開２００８−１１６７８２号公報、特開２００８−１２４７９２号公報等で開示されている技術を適用することが可能である。簡単にＦＢ方式に対応したβ特性の演算方法を説明すれば以下の通りである。ＤＮＣ信号生成部１１０は、マイクアンプ１０４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号からノイズ低減信号を生成する。ＤＮＣ信号生成部１１０は、ノイズ低減信号をＤＮＣ個人調整フィルタ１１２に出力する。ＤＮＣ信号生成部１１０は、例えばＤＳＰやＣＰＵとして構成され得る。ノイズ低減信号は、補正されたオーディオ信号と加算器１１４で加算された後に、アナログ信号に変換されパワーアンプにて再生される。または、このパワーアンプ表記はデジタルアンプとしても良い。
【００４２】
ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２は、ＤＮＣ信号生成部１１０から出力されるノイズ低減信号に対するフィルタリングを行なう。本実施形態では、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２は複数のフィルタ（個人最適化フィルタ）を有する。そしてＤＮＣ個人調整フィルタ１１２は、上述の密閉度推定部１０６によって選択された個人最適化フィルタの候補によって、ＤＮＣ信号生成部１１０から出力されるノイズ低減信号に対するフィルタリングを行なう。
【００４３】
加算器１１４は、音質調整フィルタ１０２が出力するオーディオ信号２と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が出力するノイズ低減信号とを加算する。加算器１１４は、音質調整フィルタ１０２が出力するオーディオ信号２と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が出力するノイズ低減信号とを加算すると、加算後の信号をパワーアンプ１１６に出力する。
【００４４】
パワーアンプ１１６は、加算器１１４が出力する信号を所定量増幅する。パワーアンプ１１６は、加算器１１４が出力する信号を所定量増幅すると、増幅後の信号をドライバ１１に出力する。
【００４５】
本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、上述した構成を有することで、再生目標特性からのずれに基づいて音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが出来る。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らず、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００４６】
以上、図３を用いて本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例について説明する。
【００４７】
［１．３．動作例］
図４は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。図４に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、個人最適化フィルタを選択する際の、信号処理装置１００の動作例である。以下、図４を用いて本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例について説明する。
【００４８】
まず信号処理装置１００は、オーディオ信号２の解析を行なう（ステップＳ１０１）。オーディオ信号２の解析は、例えば密閉度推定部１０６が実行し得る。ステップＳ１０１のオーディオ信号２の解析処理の詳細については後に詳述するが、本実施形態では、信号処理装置１００は、オーディオ信号２の解析処理として、ＦＦＴの実行や再生目標伝達関数との乗算を行なう。オーディオ信号２の解析結果をＭ１とする。
【００４９】
また信号処理装置１００は、マイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の応答の解析を行なう（ステップＳ１０２）。オーディオ再生信号の応答の解析は、例えば密閉度推定部１０６が実行し得る。ステップＳ１０２のオーディオ再生信号の応答の解析処理の詳細については後に詳述するが、本実施形態では、信号処理装置１００は、オーディオ再生信号の応答の解析処理として、ＦＦＴの実行を行なう。オーディオ再生信号の応答の解析結果をＭ２とする。
【００５０】
続いて信号処理装置１００は、オーディオ信号２の解析結果Ｍ１とオーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２との差分を計算する（ステップＳ１０３）。オーディオ再生信号の応答の解析は、例えば密閉度推定部１０６が実行し得る。
【００５１】
図５は、オーディオ信号２の解析結果Ｍ１とオーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２との差分を算出する様子を、グラフを用いて示す説明図である。図５に示したグラフは、いずれも横軸が周波数、縦軸が振幅を示している。オーディオ信号２の解析結果Ｍ１は、再生目標特性に相当するものである。図５に示した例では、差分の算出により、主に低周波領域においてオーディオ信号２の解析結果Ｍ１の方が、オーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２より振幅が大きいことが分かる。
【００５２】
信号処理装置１００は、上記ステップＳ１０３で、オーディオ信号２の解析結果Ｍ１と、オーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２との差分を算出すると、続いて、その差分に基づいて個人最適化フィルタを選択する（ステップＳ１０４）。個人最適化フィルタの選択は、例えば音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が実行する。
【００５３】
図６は、個人最適化フィルタの選択例を示す説明図である。例えばオーディオ信号２の解析結果Ｍ１とオーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２とが図５に示したようなものであった場合、主に低周波領域においてオーディオ信号２の解析結果Ｍ１の方が、オーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２より振幅が大きい。従ってこの場合は、信号処理装置１００は、ステップＳ１０４で、オーディオ再生信号について低周波領域を増幅するような個人最適化フィルタを選択すれば良い。
【００５４】
本実施形態では、補正フィルタデータベース１０８に、有限個の個人最適化フィルタの候補が格納される。補正フィルタデータベース１０８に格納される個人最適化フィルタの候補は、いずれもフィルタを適用した際に出力が発散しないように予めテストした結果選択されたものである。
【００５５】
ステップＳ１０３で算出した差分と、補正フィルタデータベース１０８に格納されている個人最適化フィルタの候補とが完全に一致するとは限らない。従って信号処理装置１００は、上記ステップＳ１０４での個人最適化フィルタの選択の際に、ステップＳ１０３で算出した差分と、各フィルタ候補とのマッチングをとり、マッチングの結果、類似度が最も高い候補を個人最適化フィルタとして選択する。
【００５６】
続いて、上記ステップＳ１０１の処理を詳細に説明する。図７は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。図７に示したのは、上記ステップＳ１０１の、オーディオ信号２の解析処理を詳細に説明した流れ図である。
【００５７】
信号処理装置１００は、オーディオ信号２を解析する際に、まずオーディオ信号２をバッファ１２５にバッファする（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１のオーディオ信号２のバッファは、例えば信号変換部１２１がオーディオ信号２をバッファ１２５にバッファすることによって行われる。
【００５８】
続いて信号処理装置１００は、バッファしたオーディオ信号２に対してＦＦＴを実行し、オーディオ信号２の周波数ごとの振幅を計算する（ステップＳ１１２）。ステップＳ１１２の振幅の計算は、例えば信号変換部１２１が実行し得る。
【００５９】
続いて信号処理装置１００は、ＦＦＴを実行した後のオーディオ信号２に、再生目標伝達関数との乗算を行なって、再生目標特性を算出する（ステップＳ１１３）。ステップＳ１１３の乗算は、例えば再生目標特性演算部１２２が実行し得る。
【００６０】
図８は、上記ステップＳ１１３の再生目標伝達関数との乗算処理をグラフで説明する説明図である。上記ステップＳ１１２でオーディオ信号２にＦＦＴを実行した後のオーディオ信号２の周波数振幅特性Ｍ３に、再生目標伝達関数Ｍ４を乗算することで、再生目標特性であるオーディオ信号２の解析結果Ｍ１が得られる。図８に示した例では、再生目標伝達関数Ｍ４は、主に低周波領域を増幅させるように設定されている。従って再生目標特性であるオーディオ信号２の解析結果Ｍ１は、オーディオ信号２の周波数振幅特性Ｍ３の低周波領域が所定量増幅されたものに相当する。
【００６１】
上記ステップＳ１１３でＦＦＴを実行した後のオーディオ信号２に、再生目標伝達関数との乗算を行なって、再生目標特性を算出すると、続いて信号処理装置１００は、計算結果をバッファ１２５にバッファする（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４のバッファ１２５へのバッファは、例えば再生目標特性演算部１２２が実行し得る。
【００６２】
以上、図７を用いて上記ステップＳ１０１の、オーディオ信号２の解析処理を詳細に説明した。
【００６３】
続いて、上記ステップＳ１０２の処理を詳細に説明する。図９は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。図９に示したのは、上記ステップＳ１０２の、マイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の応答の解析処理を詳細に説明した流れ図である。
【００６４】
信号処理装置１００は、マイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号の応答を解析する際に、まずマイクアンプ１０４が出力するオーディオ再生信号をバッファ１２５にバッファする（ステップＳ１２１）。ステップＳ１２１のオーディオ再生信号のバッファは、例えば信号変換部１２１がオーディオ再生信号をバッファ１２５にバッファすることによって行われる。
【００６５】
続いて信号処理装置１００は、バッファしたオーディオ再生信号に対してＦＦＴを実行し、オーディオ再生信号の周波数ごとの振幅を計算する（ステップＳ１２２）。ステップＳ１２２の振幅の計算は、例えば信号変換部１２１が実行し得る。図１０は、オーディオ再生信号に対するＦＦＴの実行結果例をグラフで示す説明図である。信号処理装置１００は、オーディオ再生信号に対してＦＦＴを実行することで、オーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２を得る。オーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２は、再生目標特性であるオーディオ信号２の解析結果Ｍ１と比較される。すなわち、図７のステップＳ１０３の処理において、オーディオ信号２の解析結果Ｍ１とオーディオ再生信号の応答の解析結果Ｍ２との差分が計算される。
【００６６】
オーディオ再生信号の周波数ごとの振幅を計算すると、続いて信号処理装置１００は、計算結果をバッファ１２５にバッファする（ステップＳ１２３）。ステップＳ１２３のバッファ１２５へのバッファは、例えば信号変換部１２１が計算結果をバッファ１２５にバッファすることによって行われる。
【００６７】
以上、図９を用いて上記ステップＳ１０２の、オーディオ再生信号の解析処理を詳細に説明した。
【００６８】
上述した一連の処理が実行されるタイミングは特定のタイミングに限定されない。例えば信号処理装置１００の電源が投入された時点で上述した一連の処理が実行されてもよく、リスナ１が任意のタイミングで指示を送出することで上述した一連の処理が実行されてもよく、所定の間隔で上述した一連の処理が実行されてもよい。信号処理装置１００の電源が投入された時点で上述した一連の処理が実行される場合、例えば電源が投入された時点で出力される音（起動音）を用いて上述した一連の処理が実行されてもよい。信号処理装置１００は、起動音を用いる場合、予めその起動音の再生目標特性は分かっているので、より精度の良いノイズキャンセリング信号を生成することが出来る。
【００６９】
また、リスナ１がヘッドホンを装着したことや、リスナ１がヘッドホンの位置を変えたことを信号処理装置１００で検出して、その検出を契機として上述の一連の処理が開始されるようにしても良い。例えばハウジング１０にセンサを備え、リスナ１の頭部への装着をそのセンサで検知したことを契機として、上述した一連の処理が実行されるようにしてもよい。
【００７０】
本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、上述した一連の処理を実行することで、再生目標特性からのずれに基づいて音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが出来る。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らず、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００７１】
以上、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例について説明した。続いて、上記実施形態で説明した技術の適用例について説明する。
【００７２】
［１．４．適用例］
（１）オーディオ信号の音質調整
最初に、上記実施形態で説明した技術をオーディオ信号の音質調整に適用した場合の例を示す。図１１は、本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。図１１に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整する信号処理装置１００の機能構成例である。
【００７３】
図１１に示したのは、図３に示した信号処理装置１００の機能構成例から、デジタルノイズキャンセリングに関する構成が取り除かれた信号処理装置１００の機能構成例である。図１１には、周波数特性補正部１０１、マイクアンプ１０４、密閉度推定部１０６、及びパワーアンプ１１６が示されている。周波数特性補正部１０１は、オーディオ信号２の周波数特性を、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるように補正するものであり、図３の音質調整フィルタ１０２を含んで構成される。
【００７４】
信号処理装置１００は、図１１に示した構成を有することで、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整することが可能になる。従って信号処理装置１００は、図１１に示した構成を有することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らず、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００７５】
（２）オーディオ信号の音質調整＋ノイズキャンセリング処理（フィードバック方式）
次に、上記実施形態で説明した技術をオーディオ信号の音質調整及びノイズキャンセリング処理に適用した場合の例を示す。図１２は、本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。図１２に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、雑音が抑制された音をリスナに聴かせる信号処理装置１００の機能構成例である。
【００７６】
図１２に示したのは、図３に示した信号処理装置１００の機能構成例におけるノイズキャンセリング処理の部分が、直列処理から並列処理に変更された信号処理装置１００の機能構成例である。図１２には、周波数特性補正部１０１、マイクアンプ１０４、密閉度推定部１０６、ＤＮＣ信号生成部１１０、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２、加算器１１３、１１４及びパワーアンプ１１６が示されている。また図１２には、ノイズを発生させるノイズ源Ｎも示されている。周波数特性補正部１０１は、上述の通り、オーディオ信号２の周波数特性を、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるように補正するものであり、図３の音質調整フィルタ１０２を含んで構成される。
【００７７】
ＤＮＣ信号生成部１１０は、ノイズ源Ｎからハウジング１０の内部（マイクロフォン１２）までの空間の伝達関数を考慮に入れて、ノイズキャンセリング信号を生成する。ＤＮＣ信号生成部１１０によるノイズキャンセリング信号の生成は、例えば上述したように、特開２００８−１１６７８２号公報、特開２００８−１２４７９２号公報等で開示されている技術を適用することが可能である。また加算器１１３は、ＤＮＣ信号生成部１１０が生成したノイズキャンセリング信号の周波数特性と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が選択して出力した個人最適化フィルタの周波数特性とを加算する。
【００７８】
信号処理装置１００は、図１２に示した構成を有することで、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが可能になる。従って信号処理装置１００は、図１２に示した構成を有することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らずに効果的にノイズ源Ｎからのノイズをフィードバック方式のノイズキャンセリング処理によって低減させて、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００７９】
図１２は、ノイズキャンセリング処理が並列で処理される場合の信号処理装置１００の機能構成例を示したが、ノイズキャンセリング処理は直列で処理されても良い。図１３は、本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。図１３に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、雑音が抑制された音をリスナに聴かせる信号処理装置１００の機能構成例である。
【００８０】
図１３に示したのは、図３に示した信号処理装置１００の機能構成例のように、ノイズキャンセリング処理の部分が直列処理である信号処理装置１００の機能構成例である。このように、ノイズキャンセリング処理の部分が直列処理であっても、信号処理装置１００は、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、ＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが可能になる。
【００８１】
従って信号処理装置１００は、図１３に示した構成を有することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らずに効果的にノイズ源Ｎからのノイズをフィードバック方式のノイズキャンセリング処理によって低減させて、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００８２】
（３）オーディオ信号の音質調整＋ノイズキャンセリング処理（フィードフォワード方式）
ここまでは、フィードバック方式のノイズキャンセリング処理に上記実施形態で説明した技術を適用した場合の例を示した。続いて、フィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理に上記実施形態で説明した技術を適用した場合の例を示す。フィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理は、ヘッドホンのハウジングの内部ではなく、外部に設けられたマイクでノイズ源が発するノイズを集音し、そのノイズを打ち消すノイズキャンセリング信号を生成し、オーディオ信号に合成する処理である。
【００８３】
図１４は、本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。図１４に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、雑音が抑制された音をリスナに聴かせる信号処理装置１００の機能構成例である。図１４に示した信号処理装置１００は、フィードフォワード方式でノイズキャンセリング処理を行なう。
【００８４】
図１４に示したのは、図３に示した信号処理装置１００の機能構成例におけるノイズキャンセリング処理の部分が、フィードフォワード方式に変更された信号処理装置１００の機能構成例である。図１４には、周波数特性補正部１０１、マイクアンプ１０４、１０５、密閉度推定部１０６、ＤＮＣ信号生成部１３２、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４、加算器１１４、１３６及びパワーアンプ１１６が示されている。また図１４には、ノイズを発生させるノイズ源Ｎと、ノイズ源Ｎが発するノイズをハウジング１０の外で集音するマイクロフォン１３と、も示されている。周波数特性補正部１０１は、上述の通り、オーディオ信号２の周波数特性を、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるように補正するものであり、図３の音質調整フィルタ１０２を含んで構成される。
【００８５】
ＤＮＣ信号生成部１３２は、ノイズ源Ｎからマイクロフォン１３、及びハウジング１０の内部（マイクロフォン１２）までの空間の伝達関数を考慮に入れて、ノイズキャンセリング信号を生成する。ＤＮＣ信号生成部１３２によるフォードフォワード方式によるノイズキャンセリング信号の生成は、例えば上述したように、特開２００８−１１６７８２号公報、特開２００８−１２４７９２号公報等で開示されている技術を適用することが可能である。
【００８６】
ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４は、上述のＤＮＣ個人調整フィルタ１１２と同様に、ヘッドホンの設計者の意図した再生目標特性とオーディオ再生信号の特性との差分に基づいて個人最適化フィルタを選択する。ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４は、ヘッドホンの設計者の意図した再生目標特性とオーディオ再生信号の特性との差分に基づいて選択された個人最適化フィルタの周波数特性を加算器１３６に出力する。
【００８７】
加算器１３６は、ＤＮＣ信号生成部１３２が生成したノイズキャンセリング信号の周波数特性と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４が選択して出力した個人最適化フィルタの周波数特性とを加算する。
【００８８】
信号処理装置１００は、図１４に示した構成を有することで、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが可能になる。
【００８９】
従って信号処理装置１００は、図１４に示した構成を有することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らずに効果的にノイズ源Ｎからのノイズをフィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理によって低減させて、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００９０】
図１４に示したのは、ＤＮＣ信号生成部１３２と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４とが並列に接続された場合の信号処理装置１００の機能構成例であるが、本開示は係る例に限定されるものではない。ＤＮＣ信号生成部１３２と、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４とは、直列に接続されていても構わない。
【００９１】
図１５は、本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。図１５に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、雑音が抑制された音をリスナに聴かせる信号処理装置１００の機能構成例である。図１５に示した信号処理装置１００は、フィードフォワード方式でノイズキャンセリング処理を行なう。
【００９２】
図１５に示したのは、図１４に示した信号処理装置１００の機能構成例における、並列に接続されたＤＮＣ信号生成部１３２及びＤＮＣ個人調整フィルタ１３４が、直列接続に変更された、信号処理装置１００の機能構成例である。
【００９３】
図１５に示したように、ＤＮＣ信号生成部１３２及びＤＮＣ個人調整フィルタ１３４が直列に接続された場合であっても、図１５に示した信号処理装置１００は、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが可能になる。
【００９４】
従って信号処理装置１００は、図１５に示した構成を有することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らずに効果的にノイズ源Ｎからのノイズをフィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理によって低減させて、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【００９５】
（４）オーディオ信号の音質調整＋ノイズキャンセリング処理（フィードバック方式とフィードフォワード方式の組み合わせ）
ここまでは、フィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理に上記実施形態で説明した技術を適用した場合の例を示した。続いて、フィードバック方式とフィードフォワード方式とを組み合わせたノイズキャンセリング処理に上記実施形態で説明した技術を適用した場合の例を示す。
【００９６】
フィードバック方式とフィードフォワード方式とを組み合わせたノイズキャンセリング処理は、ノイズ源の位置に応じてフィードバック方式とフィードフォワード方式とを切り替える処理である。フィードバック方式とフィードフォワード方式とを組み合わせたノイズキャンセリング処理については、例えば特開２００８−１１６７８２号公報に概要が掲載されている。フィードバック方式のノイズキャンセリング処理とフィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理とを組み合わせることで、広帯域に渡って安定してノイズキャンセリングを行えるようにするとともに、ヘッドホン筐体内に漏れ込んでくるノイズについても効果的にノイズキャンセリングを行なうことが可能になる。
【００９７】
図１６〜１９は、本開示の一実施形態の実施例を示す説明図である。図１６〜１９に示したのは、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、雑音が抑制された音をリスナに聴かせる信号処理装置１００の機能構成例である。図１６〜１９に示した信号処理装置１００は、フィードバック方式とフィードフォワード方式との組み合わせにより、ノイズキャンセリング処理を行なう。
【００９８】
図１６に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、図１２に示したフィードバック方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００と、図１４に示したフィードフォワード方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００とが組み合わされた構成に相当する。すなわち、図１６に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、ＤＮＣ信号生成部１１０及びＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が並列に接続され、ＤＮＣ信号生成部１３２及びＤＮＣ個人調整フィルタ１３４も並列に接続されているものである。
【００９９】
図１７に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、図１３に示したフィードバック方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００と、図１４に示したフィードフォワード方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００とが組み合わされた構成に相当する。すなわち、図１７に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、ＤＮＣ信号生成部１１０及びＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が直列に接続され、ＤＮＣ信号生成部１３２及びＤＮＣ個人調整フィルタ１３４が並列に接続されているものである。
【０１００】
図１８に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、図１２に示したフィードバック方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００と、図１５に示したフィードフォワード方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００とが組み合わされた構成に相当する。すなわち、図１８に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、ＤＮＣ信号生成部１１０及びＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が並列に接続され、ＤＮＣ信号生成部１３２及びＤＮＣ個人調整フィルタ１３４が直列に接続されているものである。
【０１０１】
図１９に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、図１３に示したフィードバック方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００と、図１５に示したフィードフォワード方式でノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００とが組み合わされた構成に相当する。すなわち、図１６に示した信号処理装置１００におけるノイズキャンセリング処理を行なう部分は、ＤＮＣ信号生成部１１０及びＤＮＣ個人調整フィルタ１１２が直列に接続され、ＤＮＣ信号生成部１３２及びＤＮＣ個人調整フィルタ１３４も直列に接続されているものである。
【０１０２】
図１６〜図１９に示したような構成を有する信号処理装置１００は、オーディオ信号２と、マイクロフォン１２で集音されて得られるオーディオ再生信号とを比較して、ヘッドホンの設計者の意図通りの音が出力されるようにオーディオ信号２の音質を調整するとともに、ＤＮＣ個人調整フィルタ１３４で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが可能になる。
【０１０３】
従って信号処理装置１００は、図１６〜図１９に示した構成を有することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らずに効果的にノイズ源Ｎからのノイズをフィードフォワード方式のノイズキャンセリング処理によって低減させて、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【０１０４】
なお図１６〜図１９では、フィードバック方式とフィードフォワード方式とを組み合わせたノイズキャンセリング処理を行なう信号処理装置１００に本開示の一実施形態に係る技術を適用した例を示したが、ブロックの構成としてはフィードバック方式とフィードフォワード方式とが組み合わされた上で、フィードバック方式またはフィードフォワード方式のいずれか一方を選択してノイズキャンセリング処理を行なうノイズキャンセリングシステムにも、本開示の一実施形態に係る技術を適用出来る。
【０１０５】
また上述のノイズキャンセリング処理を、例えば特開２００８−１２４７９２号公報等で開示されているような、アナログ信号とデジタル信号とを組み合わせることでノイズの低減を図るノイズキャンセリング処理に置き換えてもよい。そして、当該ノイズキャンセリング処理における、デジタル信号によるノイズキャンセリング信号の生成に、本開示の一実施形態に係る技術を適用してもよい。
【０１０６】
＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の一実施形態によれば、オーディオ信号に基づいて得られる再生目標特性と、ヘッドホンのドライバから出力されたオーディオ再生信号の特性とを比較する信号処理装置１００が提供される。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、再生目標特性とオーディオ再生信号の特性とを比較して、オーディオ再生信号の特性の再生目標特性からのずれに基づいて音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することが出来る。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、音質調整フィルタ１０２やＤＮＣ個人調整フィルタ１１２で用いられる個人最適化フィルタの候補を選択することで、リスナ１のヘッドホンの装着状態の違いや、リスナ１の身体的特徴に起因する密閉度の大小に依らず、ヘッドホンの設計者の意図した音質で、オーディオ信号２による音をリスナ１に聴取させることが可能になる。
【０１０７】
また上記実施形態に係る信号処理装置１００は、例えば携帯型音楽プレーヤ、スマートフォン、タブレット型携帯端末、携帯型ゲーム機等に搭載され得る。
【０１０８】
本明細書の各装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０１０９】
また、各装置に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭなどのハードウェアを、上述した各装置の構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することも出来る。
【０１１０】
なお、上記実施形態で示したユーザインタフェースやアプリケーションを実現するソフトウェアは、インターネット等のネットワークを介して使用するウェブアプリケーションとして実現されてもよい。ウェブアプリケーションは、例えば、ＨＴＭＬ（ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＳＧＭＬ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）、ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ｍａｒｋｕｐ  Ｌａｎｇｕａｇｅ）などのマークアップ言語により実現されてもよい。
【０１１１】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１１２】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１１３】
例えば、上記実施形態に係る信号処理装置１００は、再生目標特性と、オーディオ再生信号の周波数特性との間に所定量以上の差分が存在することがわかると、差分が生じていることを示すワーニングやログを出力するようにしても良い。差分が生じていることを示すワーニングは、上記実施形態に係る信号処理装置１００が搭載される機器が備えるディスプレイに文字や画像、アイコン等で出力されてもよく、ヘッドホンから音声で出力されてもよい。
【０１１４】
例えば、上記実施形態に係る信号処理装置１００は、再生目標特性と、オーディオ再生信号の周波数特性との間に所定量以上の差分が存在し、その差分が個人最適化フィルタを用いても補正出来なかった場合に、上述のワーニングやログを出力するようにしてもよい。
【０１１５】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出する特性差分算出部と、
前記特性差分算出部が算出した前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択して前記第１の音声信号に対する信号処理を行なう音声信号処理部と、
を備える、信号処理装置。
（２）
前記音声信号処理部が選択するパラメータは、前記第１の音声信号の音質の調整に用いるフィルタのパラメータである、前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
前記音声信号処理部は、予め設定されている前記フィルタのパラメータの中から１つのパラメータを前記差分に基づいて選択する、前記（２）に記載の信号処理装置。
（４）
前記音声信号処理部が選択するパラメータは、前記第１の音声信号のノイズ低減処理に用いるフィルタのパラメータである、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の信号処理装置。
（５）
前記音声信号処理部は、予め設定されている前記フィルタのパラメータの中から１つのパラメータを前記差分に基づいて選択する、前記（４）に記載の信号処理装置。
（６）
前記ノイズ低減処理はフィードバック方式である、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（７）
前記ノイズ低減処理はフィードフォワード方式である、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（８）
前記ノイズ低減処理はフィードバック方式とフィードフォワード方式との組み合わせである、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（９）
前記特性差分算出部は、前記第１の音声信号及び前記第２の音声信号の周波数特性を比較して前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分を算出する、前記（１）〜（８）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１０）
前記特性差分算出部は、前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分を所定の間隔で算出する、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１１）
前記特性差分算出部は、ヘッドホンの装着が検出された時点で前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分を算出する、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１２）
前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分は、前記ヘッドホンの装着者の個人差に起因する、前記（１）〜（１１）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１３）
前記再生目標特性と前記第２の音声信号の特性との差分は、前記ヘッドホンの装着者による装着状態のばらつきに起因する、前記（１）〜（１２）のいずれかに記載の信号処理装置。
（１４）
第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出することと、
算出された前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択することと、
を含む、信号処理方法。
（１５）
コンピュータに、
第１の音声信号による再生目標特性と、該第１の音声信号に対する信号処理が施された第３の音声信号に基づき音を出力するドライバから出力された音をヘッドホンの内側に設けられるマイクで集音して得られる第２の音声信号の特性との差分を算出することと、
算出された前記差分に基づいて前記信号処理で用いるパラメータを選択することと、
を実行させる、コンピュータプログラム。
【符号の説明】
【０１１６】
１        ：リスナ
２        ：オーディオ信号
１０      ：ハウジング
１１      ：ドライバ
１２      ：マイクロフォン
１３      ：マイクロフォン
１００    ：信号処理装置
１０２    ：音質調整フィルタ
１０４    ：マイクアンプ
１０６    ：密閉度推定部
１０８    ：補正フィルタデータベース
１１０    ：ＤＮＣ信号生成部
１１２    ：ＤＮＣ個人調整フィルタ
１１３    ：加算器
１１４    ：加算器
１１６    ：パワーアンプ
１２１    ：信号変換部
１２２    ：再生目標特性演算部
１２３    ：差分算出部
１２４    ：候補選択部
１２５    ：バッファ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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