(57)【要約】      （修正有）【課題】あたかもユーザがヘッドセットを着用していないかのように外部音をユーザーに伝えることができる技術を提供する。【解決手段】ヘッドセットは、内部マイクロホン２８及び外部マイクロホン３２を用いたアクティブノイズコントロールを含む。プロセッサ４２は、骨導により伝えられる音声信号の成分に対応する低周波を減衰させるように調整されるフィードバックフィルタ４６と、フィードバックフィルタリングによりもたらされる減衰及びヘッドセットの外側と内側との間でもたらされる受動音響減衰を補償するように調整されるフィードフォワードフィルタ５８とを備える。音声活動検出器６０が、フィードバック機能４６及びフィードフォワード機能５８に印加される異なる伝達関数の２つの対（ＨFB，ＨFF）間の動的な切り換えを行なう。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生されるべきオーディオ信号の音再生のためのトランスデューサ（１８）をそれぞれが含む２つのイヤホン（１０）を備えるオーディオヘッドセットであって、このトランスデューサが耳音響キャビティ（２２）内に収容され、このヘッドセットが、
−前記音響キャビティ（２２）の内側に配置されて第１の信号（ｅ）を供給するようになっている内部マイクロホン（２８）と、
−前記音響キャビティ（２２）の外側に配置されて第２の信号を供給するようになっている外部マイクロホン（３２）と、
−デジタル信号プロセッサ（４２）であって、
・前記内部マイクロホン（２８）により供給される前記第１の信号に対してフィードバックフィルタリング伝達関数ＨFBを適用するようになっているフィードバックフィルタ（４６）を備える閉ループフィードバックブランチ（３０）と、
・前記外部マイクロホン（３２）により供給される前記第２の信号に対してフィードフォワードフィルタリング伝達関数ＨFFを適用するようになっているフィードフォワードフィルタ（５８）を備える開ループフィードフォワードブランチ（３４）と、
・前記フィードバックフィルタ（４６）の出口で前記フィードバックブランチにより及び前記フィードフォワードフィルタ（５８）の出口で前記フィードフォワードブランチにより供給される信号、並びに、再生されるべき想定し得るオーディオ信号（Ｍ）を入力として受けるとともに、前記トランスデューサ（１８）を操作するようになっている信号を出力として供給する混合手段（５４）と、
を備えるデジタル信号プロセッサ（４２）と、
を有するアクティブノイズコントロールシステムを備え、
このオーディオヘッドセットが、閉塞防止制御と前記ヘッドセットによりもたらされる受動減衰の相殺とを行なうようになっている手段を更に備え、該手段が、
−ヘッドセットユーザの音声活動を検出するための手段（６０）であって、前記ヘッドセットユーザの音声活動の存在の状況と不存在の状況との間を区別するようになっている手段（６０）と、
−音声活動検出の現在の結果に応じて選択的に、前記フィードバックフィルタ（４６）及び前記フィードフォワードフィルタ（５８）に印加される異なる伝達関数｛ＨFB，ＨFF｝の２つの組の間を動的に切り換えるための手段（６０）と、
を備える、オーディオヘッドセットにおいて、
−音声活動の不存在下において、受動減衰の前記相殺を行なうために前記動的切り換え手段により前記フィードフォワードフィルタ（５８）に印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨFF2）のパラメータは、音声活動の存在下で前記閉塞防止制御を行なうために前記動的切り換え手段により前記フィードフォワードフィルタ（５８）に印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨFF1）の第２のフィードフォワードフィルタリング利得よりも低い第１のフィードフォワードフィルタリング利得を少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で与えるように選択され、
−音声活動の存在下において、前記閉塞防止制御を行なうために前記動的切り換え手段により前記フィードバックフィルタ（４６）に印加されるフィードバックフィルタリング伝達関数（ＨFB1）のパラメータは、音声活動の不存在下で前記動的切り換え手段により前記フィードバックフィルタ（４６）に印加されるフィードバックフィルタリング伝達関数（ＨFB2）の第２のフィードバックフィルタリング利得よりも高い第１のフィードバックフィルタリング利得を少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で与えるように選択される、
ことを特徴とするオーディオヘッドセット。
【請求項２】
音声活動の不存在下における前記第１のフィードフォワードフィルタリング利得は、１ｋＨｚ未満の周波数において最大で８ｄＢを有する請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項３】
音声活動の存在下における前記第２のフィードフォワードフィルタリング利得は、少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で少なくとも１０ｄＢを有する請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項４】
音声活動の存在下における前記第１のフィードバックフィルタリング利得は、少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で少なくとも１５ｄＢを有する請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項５】
音声活動の不存在下における前記第２のフィードバック利得は、少なくとも２００Ｈｚ〜１ｋＨｚを含む周波数において最大で５ｄＢを有する請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項６】
音声活動の不存在下で前記フィードフォワードフィルタ（５８）及び前記フィードバックフィルタ（４６）に対して前記動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨFF2）及びフィードバックフィルタリング伝達関数（ＨFB2）のパラメータは、音声活動の存在下で前記動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨFF1）及びフィードバックフィルタリング伝達関数（ＨFB1）により与えられるヒスよりも低いヒスを１ｋＨｚ未満の周波数において一緒に与えるように選択される請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項７】
音声活動の存在下で前記フィードフォワードフィルタ（５８）及び前記フィードバックフィルタ（４６）に対して前記動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨFF1）及びフィードバックフィルタリング伝達関数（ＨFB1）のパラメータは、切り換え時に可聴不連続性が回避されるように、音声活動の不存在下で前記動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数（ＨFF2）及びフィードバックフィルタリング伝達関数（ＨFB2）により与えられる外部ノイズの最終復元に近い外部ノイズの最終復元を１ｋＨｚ未満の周波数において一緒に与えるように選択される請求項６に記載のヘッドセット。
【請求項８】
−前記フィードフォワードフィルタ（５８）は、選択的に切り換え可能な事前設定される複数のフィードフォワードフィルタのうちの１つであり、
−前記デジタル信号プロセッサ（４２）は、
・前記内部マイクロホン（２８）により供給される前記第１の信号（ｅ）を解析するための手段（６４）であって、この第１の信号の現在の特性が所定の基準の組を検証するか否かを検証するようになっている手段（６４）と、
・前記第１の信号（２８）の特性に関して前記解析手段により行なわれる基準の第１の組の検証の結果に応じて事前設定されるフィードフォワードフィルタのうちの１つを選択するようになっている選択手段（７０）と、
を更に備える、
請求項１に記載のヘッドセット。
【請求項９】
前記第１の信号の現在の特性は、複数の周波数帯域（Ｆｉｌｔｅｒ１，Ｆｉｌｔｅｒ２，．．．）においてこの第１の信号のエネルギー（Ｒｍｓ１，Ｒｍｓ２，．．．）の値を含み、前記所定の基準は、前記エネルギーの値と比較される一連のそれぞれの閾値（Ｓｅｕｉｌ（１，１），Ｓｅｕｉｌ（２，１）．．．）を含む請求項８に記載のオーディオヘッドセット。
【請求項１０】
−前記所定の基準の組は、再生されるべきオーディオ信号（Ｍ）の存在又は不存在の基準を更に備え、
−２つの異なる一連の前記それぞれの閾値が設けられ、当該閾値は前記エネルギーの値と比較され、再生されるべきオーディオ信号が存在するか否かにしたがってこれらの２つの一連の閾値のうちの一方又は他方が選択される（７４，７４’）、
請求項９に記載のオーディオヘッドセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドセット着用者の音声を拾い上げるようになっているマイクロホンセットと組み合わされる「アクティブノイズコントロール」システムが設けられるオーディオヘッドセットを備える「マイクロホン−ヘッドセット」タイプのユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオヘッドセットは、一般に、ヘッドバンドにより連結される２つのイヤホンを備える。各イヤホンは、外部音環境から耳を分離する耳覆いパッドの介在を伴って、音再生トランスデューサを収容するとともにユーザの耳の周囲に適用されるようになっている閉じられたケーシングを備える。
【０００３】
また、耳道内に配置されるべき要素を伴う、したがって耳を取り囲む又は覆うパッドを有さない「耳内」タイプのイヤホン、或いは、この要素が耳道を越えて耳介の中空部内に突出する「耳甲介内」タイプのイヤホンも存在する。
【０００４】
以下では、主に、トランスデューサが、耳を取り囲むケーシング内に収容される（「耳覆い」ヘッドセット）或いは耳上の残りの部分に収容される（「スープラオーラル」ヘッドセット）、「ヘッドセット」タイプのイヤホンに言及されるが、この例は、限定的であると見なされてはならない。これは、理解されるように、本発明を「耳内」、「耳甲介内」タイプ等のイヤホンにも適用できるからである。
【０００５】
いかなる場合でも、ヘッドセットは、それが有線リンクによって又は無線リンク、特にブルートゥース（登録商標）リンクによって接続されるＭＰ３プレーヤー、ラジオ、スマートフォンなどの機器からくるオーディオソース（例えばミュージック）を聴くために使用されてもよい。
【０００６】
マイクロホンセットのおかげにより、オーディオソース聴取の補完として、「ハンズフリー」電話機能などの通信の機能のためにこのヘッドセットを使用することもできる。このとき、ヘッドセットトランスデューサは遠隔スピーカーの音声を再生し、ヘッドセット着用者は遠隔スピーカーを用いて会話する。
【０００７】
そのようなマイクロ−ヘッドセット組み合わせユニットは、例えば欧州特許出願公開第２５１８７２４Ａ１号明細書、欧州特許出願公開第２９３０９４２Ａ１号明細書、及び、欧州特許出願公開第２９４５３９９Ａ１号明細書（３つの全てがＰａｒｒｏｔの名の下にある）に記載される。
【０００８】
ヘッドセットが騒々しい環境（地下鉄、にぎやかな通り、列車、航空機等）内で使用されるとき、着用者は、閉じられたケーシング及び耳覆いパッドのおかげにより着用者を隔離するヘッドセットイヤホンによってノイズから部分的に保護される。確かに、ヘッドセットは、その機械的な構造に起因して、高周波をより強力に減衰させるローパスフィルタのように環境ノイズのレベルを受動的に減衰させる。減衰のレベルは、ヘッドセットの機械的なパラメータに、本質的にはヘッドセットの質量及び剛性に直接に関連付けられる。欧州特許出願公開第０４１４４７９Ａ２号明細書及び米国特許第８３５８７９９Ｂ１号明細書などの文献は、この受動フィルタリング機能の最適化の様々な技術について記載する。
【０００９】
しかしながら、この単に受動的な保護は部分的にすぎず、特に周波数スペクトルの低い部分における音の一部は、イヤホンケーシングを通じて或いは着用者の頭蓋骨を介して耳へ伝えられ得る。
【００１０】
これこそが、いわゆる「アクティブノイズコントロール」、すなわちＡＮＣの技術が開発されてきた理由であり、ＡＮＣの原理は、入射ノイズ成分を拾い上げること、及び、理想的にはノイズ成分の圧力波の逆コピーである音響波をこのノイズ成分に対して時間的及び空間的に重ね合わせることにある。重要なことは、そのようにノイズ成分との相殺的干渉をもたらすとともに、スプリアス音響波の圧力の変化を減少させる、理想的には中和させることである。
【００１１】
欧州特許出願公開第２５９７８８９Ａ１号明細書（Ｐａｒｒｏｔ）は、閉ループフィードバックタイプ及び開ループフィードフォワードタイプのフィルタリング動作を組み合わせるそのようなＡＮＣシステムが設けられるヘッドセットについて記載する。フィードバックフィルタリング経路は、トランスデューサにより生成される音とイヤホンのキャビティ内で依然として知覚できる中和されない残留ノイズとを拾い上げる耳付近のイヤホンケーシングの内側に配置されるマイクロホンにより収集される信号を受ける。フィードフォワードフィルタリング経路は、ヘッドセット着用者の直に接している環境内に存在するスプリアスノイズを収集する外部マイクロホンによって拾い上げられる信号を使用する。最後に、三番目のフィルタリング経路は、再生されるべきミュージックソースからくるオーディオ信号を処理する。３つのフィルタリング経路の出力信号は、周囲ノイズの抑制信号（ＡＮＣシステムのフィードバックループにおける誤差信号を構成する内部マイクロホンの信号であり、この信号からミュージックソースのオーディオ信号が差し引かれる）と関連付けられるミュージックソース信号を再生するために組み合わされてトランスデューサに印加される。
【００１２】
しかし、特定の状況では、ＡＮＣシステムによる周囲ノイズの減衰が面倒な場合があり、それにより、ヘッドセットの使用が不適切になる。
−したがって、ユーザは、時として、自分自身の音声をありのままに知覚することを望み、例えば、ヘッドセットが「ハンズフリー」電話機能を与えるときに、ヘッドセット着用者は、あたかも自分がヘッドセットを着用していないかのような同じ態様で自分自身の音声を知覚することにより遠隔スピーカーと話すこと又は物理的に自分の近くに存在する人と話すことができることを望み、
−他の状況では、ユーザは、例えば車流通を聞くため、車両の距離を評価するため、又は、警報信号、公共輸送サービスのドライバーによるメッセージブロードキャスト等を聞くために、自分の環境を完全に知覚することを望む。
【００１３】
これらの２つの現象は、防音又は「クローズド」タイプのヘッドセットに特有のものである。確かに、いわゆる「クローズド」ヘッドセットは、１番目のヘッドセットが全体的に閉じられる（又は、通気孔が存在する場合には部分的に閉じられる）リアキャビティを有し、それにより、特定レベルの防音をもたらすのに対し、２番目のヘッドセットがトランスデューサの後部で非常に低いインピーダンスしか有さないということによっていわゆる「オープン」ヘッドセットから区別される。オープンヘッドセットは、ほんの僅かに防音であり、そのため、ごく僅かな閉塞しかもたらさない。しかし、オープンヘッドセットは、それらの僅かな防音特徴に起因して、殆ど遊動態様で使用されず、むしろハイフアイラウンジヘッドセットとして又はスタジオヘッドセットとして使用される。更に、トランスデューサは、再生される音の一部を外側へ向けて放射し、また、この音は、周囲の人々によって煩わしいものとして聞かれて知覚され得る。
【００１４】
１番目の前述した欠点、すなわち、ユーザによる自分自身の音声の知覚に関しては、人々が発話成分を発すると、振動が声帯から咽頭へ及び口鼻腔へと伝搬し、そこで振動が変調され、増幅されて、はっきり発音される。口、軟口蓋、咽頭、洞、及び、鼻腔は、この音のための共鳴室としての機能を果たし、また、それらの壁は弾性であり、それら自体が振動して、これらの振動が内部骨導によって被検者の耳へ直接に伝えられる。
【００１５】
ヘッドセットの不存在下で、耳が遮られないとき、骨導によって耳道へ伝えられる声音は、非常に弱く知覚される。これは、声音が鼓膜の音響インピーダンスに対して最も低い音響インピーダンスを有する耳の外側へ向けて逃がされるからである。
【００１６】
一方、ヘッドセットが着用されると、このヘッドセットは、耳道を全体的に又は部分的に遮る。すなわち、ヘッドセットは、耳道の外端で高い音響インピーダンスをもたらす。すなわち、このインピーダンスは、骨導により伝えられる音の共鳴を耳道内で引き起こし、したがって、耳道が開放する状況に対して音声信号の低周波部分の増幅を引き起こし、５００Ｈｚ未満で２０ｄＢ程度のレベルの上昇を伴う。このとき、ユーザは、かなり音が弱まった態様で自分の音声を知覚する。
【００１７】
以下で「閉塞（occlusion）」と称されるこの現象は、既知の態様で補聴器の着用者に影響を及ぼし、また、これに関連してこれを改善するために様々な解決策が既に提案されてきた。
【００１８】
受動的な解決策は、補聴器を通過するチューブのように、耳道の腔と外部環境との間に圧力平衡の事象を与えることにある。
【００１９】
国際公開第２００６／０３７１５６Ａ１号パンフレット（欧州特許出願公開第１７９５０４５Ｂ１号明細書）にあるように場合により適合調整を伴う米国特許出願公開第２００６／０１２０５４５Ａ１号明細書（米国特許第７４７７７５４Ｂ２号）にあるようなマイクロホン及びフィードバックフィルタリングを使用する能動的な解決策も提案されてきた。すなわち、閉塞効果を抑制するためにフィードバックフィルタリングが起動されると、フィードフォワードフィルタリングブランチが、その後、導入されるフィードバックフィルタリングによって影響されないように変更される。
【００２０】
一般に、それらの様々な方法が閉塞効果を抑制できるようにする場合、それらの方法は、あたかもユーザがヘッドセットを着用していないかのように外部音をユーザに伝えることができるようにしない。
【００２１】
可能性に関して、特定の状況では、ヘッドセットの着用にもかかわらず音環境を知覚するために、例えば米国特許出願公開第２００９／００３４７４８Ａ１号明細書の場合のように、外部事象の自動評価に応じてフィードフォワードブランチの能動的な減衰のレベルを適合させる様々な技術が提案されてきた。安全モードにおいて、減衰のレベルは、例えば所定の閾値を超える外部ノイズのレベルの検出後に減少されてもよく、それにより、ユーザは、この外部環境を更に明確に知覚できる。この機能性は、米国特許出願公開第２０１０／０２７２２８４Ａ１号明細書（米国特許第８１５５３３４Ｂ２号）によっても提案され、この場合、ユーザによるコマンドにしたがって、発話の通過帯域外に位置される周波数だけが減衰されたままであり、それにより、ユーザは外部スピーカーを聴くことができる。より簡単な実施では、ボタンを押すことにより、ノイズの能動減衰及びイヤホンによるミュージックブロードキャストの両方を抑制して、環境をより良く知覚することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２５１８７２４Ａ１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２９３０９４２Ａ１号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２９４５３９９Ａ１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０４１４４７９Ａ２号明細書
【特許文献５】米国特許第号８３５８７９９Ｂ１明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第２５９７８８９Ａ１号明細書
【特許文献７】国際公開第２００６／０３７１５６Ａ１号パンフレット（欧州特許出願公開第１７９５０４５Ｂ１号明細書）
【特許文献８】米国特許出願公開第２００６／０１２０５４５Ａ１号明細書（米国特許第７４７７７５４Ｂ２号）
【特許文献９】米国特許出願公開第２００９／００３４７４８Ａ１号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２０１０／０２７２２８４Ａ１号明細書（米国特許第８１５５３３４Ｂ２号）
【特許文献１１】米国特許出願公開第２０１４／０１２６７３６Ａ１号明細書（米国特許第８７９８２８３Ｂ２号）
【特許文献１２】米国特許出願公開第２０１４／０１２６７３４Ａ１明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、これらの様々な技術は、それらがヘッドセットの受動減衰を部分的に補償できるようにすれば、閉塞の現象への影響を伴わない。
【００２４】
問題の難しさは、２つの前述の欠点（ユーザによるユーザ自身の音声の増幅、及び、外部ノイズの可変減衰）に対する次善策は、それらが静的な方法によって実施されれば相反する解決策を生み出すということによってもたらされる。
【００２５】
例えば、ユーザの自身の音声の増幅を減衰させることが望まれる場合には、一般に、３００Ｈｚ未満の周波数を少なくとも１５ｄＢ（フィードバック／フィードフォワードフィルタリング動作によって）減衰させることが必要である。また、この場合、抑制されることが望まれる一般にスプリアスノイズ（車のノイズ又は列車が走るノイズ）であるこれらの周波数に位置される外部ノイズにも補正が作用し、それにより、これらの現象のうちの１つを補償することで、スプリアスノイズの自動減衰が劣化される。
【００２６】
米国特許出願公開第２０１４／０１２６７３６Ａ１号明細書（米国特許第８７９８２８３Ｂ２号）は、「自然環境復帰」モード（このモードでは、ユーザが音環境を知覚することを望む）で使用されるフィードバックフィルタがいわゆる「ノイズ相殺」モード（このモードでは、ヘッドセットが従来のＡＮＣモードで動作する）のフィードバックフィルタと同じであるのに対し、フィードフォワードフィルタが、良くてもヘッドセットの着用を伴わずにそうなるようないわゆる「自然環境」標的応答に達するようにＡＮＣモードに対して変えられる解決策を提案する。フィードバックフィルタは、１０００Ｈｚを超えると主に効率的であり、閉塞効果を減衰させるが、全ての外部ノイズも減衰させる。それを補償するために、フィードフォワードフィルタは、全ての可聴周波数帯域（１ｋＨｚよりも高い及び低い）で外部ノイズを直ちに再注入する。
【００２７】
しかしながら、この解決策は、以下の２つの主要な欠点を有する。
−一方で、高い利得（一般に、ノイズ相殺モードにおいて２０ｄＢを超える）のフィードバックフィルタの存在は、マイクロホンの電気システムによって及びデジタルシステムの場合にはアナログ／デジタル変換器によってもたらされるノイズに起因して、ＡＮＣシステムに特有のかなりの聞き取れるヒスを生み出すという効果を有する。他方で、フィードフォワードフィルタによる外部ノイズの再注入も、フィードバックフィルタの減衰を補償するためにこのブランチにおいて高い利得を必要とし、これが更なるヒスをもたらす。
−第２の欠点は、高利得フィードフォワードフィルタによりノイズを再注入することによってシステムが風によりもたらされる効果に対して非常に敏感になるという事実によってもたらされる。すなわち、確かに、フィードフォワードフィルタリングのために使用される外部マイクロホンにより生み出される信号は、風の存在下で劣化される。これは、特に１ｋＨｚを超えて位置される周波数で風がマイクロホン膜の移動に支障を来すからである。この劣化は、フィードフォワードフィルタがｉ）高い利得を有する、及び、ｉｉ）周波数の拡張範囲にわたって協働するという一層著しい効果をもたらす−本明細書中では正に当てはまる。
【００２８】
米国特許出願公開第２０１４／０１２６７３４Ａ１明細書は、前述の米国特許出願公開第２０１４／０１２６７３６Ａ１明細書の変形について記載し、この場合、内部フィードバックマイクロホン（喉頭と耳道との間での骨導による伝達に起因して、ユーザが話すときに増大される音響圧を拾い上げる）により拾い上げられる音響波の解析によって発話の存在又は不存在の自動検出が行なわれる。検出された発話の場合、フィードフォワードフィルタ応答及びフィードバックフィルタ応答の変更を伴って閉塞防止システムが起動される。しかし、先に露呈された欠点は解決されないままである。
【００２９】
本発明の目的は、単に電子的なデジタル手段により、
−あたかもユーザがヘッドセットを着用せずにもはや消音態様にないかのようにユーザが話すときにユーザが必然的に自分の音声を知覚するような閉塞現象の抑制、及び、
−随意に、車流通等をより良く聞くためにユーザが環境を忠実に知覚してラウドスピーカによるメッセージブロードキャストを聴くことができるようにする機能を起動させることによって、単に電子的なデジタル手段により、ユーザが付随の防音を伴って自分の閉じられたヘッドセットを正常に使用できる或いは閉じられたヘッドセットを「開放」できる能力を有するようなヘッドセットの受動防音の能動的な抑制、
を伴って「オープン」ヘッドセットをシミュレートするように「クローズド」タイプのヘッドセットを変形できるようにする技術を提案することによってこれらの様々な欠点及び制限を是正することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
分かるように、本発明は、検出される音声の存在下及び不存在下においてフィードバックフィルタ及びフィードフォワードフィルタの組の適合された適応を制御する音声活動検出システムの使用に基づく。
【００３１】
本発明は、ヘッドセットが「耳覆い」タイプであるか「スープラオーラル」タイプであるかどうかにかかわらず全ての閉じられたヘッドセットに適用され、或いは、フィードバックフィルタリング経路及びフィードフォワードフィルタリング経路の両方を含むハイブリッドＡＮＣアクティブノイズコントロールを備える「耳内」タイプのイヤホンに適用される。
【００３２】
より正確には、本発明は、目的のため、前述の米国特許出願公開第２０１４／０１２６７３４Ａ１号明細書からそれ自体知られる態様で、再生されるべきオーディオ信号の音再生のためのトランスデューサをそれぞれが含む２つのイヤホンを備えるそのようなヘッドセットを有し、このトランスデューサは耳音響キャビティ内に収容される。
【００３３】
このヘッドセットは、
−音響キャビティの内側に配置されて第１の信号を供給するようになっている内部マイクロホンと、
−音響キャビティの外側に配置されて第２の信号を供給するようになっている外部マイクロホンと、
−デジタル信号プロセッサであって、
・内部マイクロホンにより供給される前記第１の信号に対してフィードバックフィルタリング伝達関数ＨFBを適用するようになっているフィードバックフィルタを備える閉ループフィードバックブランチと、
・外部マイクロホンにより供給される前記第２の信号に対してフィードフォワードフィルタリング伝達関数ＨFFを適用するようになっているフィードフォワードフィルタを備える開ループフィードフォワードブランチと、
・フィードバックフィルタの出口でフィードバックブランチにより及びフィードフォワードフィルタの出口でフィードフォワードブランチにより供給される信号、並びに、再生されるべき想定し得るオーディオ信号を入力として受けるとともに、トランスデューサを操作するようになっている信号を出力として供給する混合手段と、
を備えるデジタル信号プロセッサと、
を有するアクティブノイズコントロールシステムを備える。
【００３４】
このヘッドセットは、閉塞防止制御とヘッドセットによりもたらされる受動減衰の相殺とを行なうようになっている手段を更に備え、該手段は、
−ヘッドセットユーザの音声活動を検出するための手段であって、ヘッドセットユーザの音声活動の存在の状況と不存在の状況との間を区別するようになっている手段と、
−音声活動検出の現在の結果に応じて選択的に、フィードバックフィルタ及びフィードフォワードフィルタに印加される異なる伝達関数｛ＨFB，ＨFF｝の２つの対間を動的に切り換えるための手段と、
を備える。
【００３５】
本発明の特徴として、音声活動の不存在下において、受動減衰の前記相殺を行なうために動的切り換え手段によりフィードフォワードフィルタに印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数のパラメータは、音声活動の存在下で前記閉塞防止制御を行なうために動的切り換え手段によりフィードフォワードフィルタに印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数の第２のフィードフォワードフィルタリング利得よりも低い第１のフィードフォワードフィルタリング利得を少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で与えるように選択される。
【００３６】
逆に、音声活動の存在下において、前記閉塞防止制御を行なうために動的切り換え手段によりフィードバックフィルタに印加されるフィードバックフィルタリング伝達関数のパラメータは、音声活動の不存在下で動的切り換え手段によりフィードバックフィルタに印加されるフィードバックフィルタリング伝達関数の第２のフィードバックフィルタリング利得よりも高い第１のフィードバックフィルタリング利得を少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で与えるように選択されてもよい。音声活動の不存在下における第１のフィードフォワードフィルタリング利得は、特に１ｋＨｚ未満の周波数において最大で８ｄＢを有してもよく、また、音声活動の存在下における第２のフィードフォワードフィルタリング利得は、特に少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で少なくとも１０ｄＢを有してもよい。
【００３７】
音声活動の存在下における第１のフィードバックフィルタリング利得は、特に少なくとも１００〜３００Ｈｚを含む周波数の範囲内で少なくとも１５ｄＢを有してもよく、また、音声活動の不存在下における第２のフィードバック利得は、少なくとも２００Ｈｚ〜１ｋＨｚを含む周波数において最大で５ｄＢを有してもよい。
【００３８】
また、音声活動の不存在下でフィードフォワードフィルタ及びフィードバックフィルタに対して動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数及びフィードバックフィルタリング伝達関数のパラメータは、音声活動の存在下で動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数及びフィードバックフィルタリング伝達関数により与えられるヒスよりも低いヒスを１ｋＨｚ未満の周波数において一緒に与えるように選択されてもよい。
【００３９】
特に、フィードフォワードフィルタに対して動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数及びフィードバックフィルタリング伝達関数のパラメータは、切り換え時に可聴不連続性が回避されるように、音声活動の不存在下で動的切り換え手段により印加されるフィードフォワードフィルタリング伝達関数及びフィードバックフィルタリング伝達関数により与えられる外部ノイズの最終復元（final restitution）に近い外部ノイズの最終復元を１ｋＨｚ未満の周波数において一緒に与えるように選択されてもよい。
【００４０】
本発明の有利な特定の実施形態において、フィードフォワードフィルタは、選択的に切り換え可能な事前設定される複数のフィードフォワードフィルタのうちの１つである。デジタル信号プロセッサは、このとき、内部マイクロホンにより供給される前記第１の信号（ｅ）を解析するための手段であって、この第１の信号の現在の特性が所定の基準の組を検証するか否かを解析するようになっている手段と、第１の信号の特性に関して解析手段により行なわれる基準の第１の組の検証の結果に応じて事前設定されるフィードフォワードフィルタのうちの１つを選択するようになっている選択手段とを更に備える。
【００４１】
第１の信号の現在の特性は、特に、複数の周波数帯域においてこの第１の信号のエネルギーの値を含んでもよく、所定の基準は、前記エネルギーの値と比較される一連のそれぞれの閾値を含む。
【００４２】
最後に、所定の基準の組は、再生されるべきオーディオ信号の存在又は不存在の基準を更に備えてもよい。２つの異なる一連のそれぞれの閾値が設けられ、当該閾値は前記エネルギーの値と比較され、再生されるべきオーディオ信号が存在するか否かにしたがってこれらの２つの一連の閾値のうちの一方又は他方が選択される。
【００４３】
ここで、図の全体にわたって同じ参照符号が同一の要素又は機能的に同様の要素を示す添付図面を参照しつつ、本発明の例示的な実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】ユーザの頭部に配置されたマイクロホン−ヘッドセット組み合わせユニットを全体的に示す。
【図２】異なる音響信号及び電気信号、並びに、アクティブノイズコントロールオーディオヘッドセットの動作に関与する本質的な機能ブロックを示す概略図である。
【図３】様々な機械要素及びその電気機械部材の形態を示す、本発明に係るヘッドセットのイヤホンのうちの１つの立断面図である。
【図４ａ】信号の任意の電子処理を欠く場合に、ヘッドセットがユーザにより着用され及び着用されない状態において得られる発話の音響信号のスペクトルを示す。
【図４ｂ】信号の任意の電子処理を欠く場合に、ヘッドセットがユーザにより着用され及び着用されない状態において得られる周囲ノイズの音響信号のスペクトルを示す。
【図５】本発明に係る閉塞防止処理を行なうことを可能にする主要な要素を機能ブロックとして概略的に示す。
【図６】装置により収集された異なる信号が互いに組み合わされる態様、及び、適用される伝達関数を示すフロー図である。
【図７ａ】閉塞防止及び受動減衰相殺の効果を得ることができるようにする本発明に係る電子処理を伴う及び伴わない、ヘッドセット着用者の耳で拾い上げられる発話の音響信号のスペクトルを示す。
【図７ｂ】閉塞防止及び受動減衰相殺の効果を得ることができるようにする本発明に係る電子処理を伴う及び伴わない、ヘッドセット着用者の耳で拾い上げられる周囲ノイズの音響信号のスペクトルを示す。
【図８】発話が存在する状況及び発話が存在しない状況において、本発明により実施されるフィードバックフィルタの線図を振幅及び位相で示す。
【図９】発話が存在する状況及び発話が存在しない状況において、本発明により実施されるフィードフォワードフィルタの線図を振幅及び位相で示す。
【図１０】環境ノイズのタイプ及びレベルに応じて閉塞防止処理を動的に適合させることを本発明の実施において可能にする主要な要素を機能ブロックとして概略的に示す。
【図１１】フィードバックブランチで収集されるマイクロホン信号の解析の機能及びフィードフォワードブランチで処理される信号に適用されるべきフィルタの選択の機能を実装する要素を更に正確に示す。
【図１２】図１１の解析及び選択の機能の状態機械の動作を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
ここで、本発明の技術の実施の一例について説明する。
【００４６】
図１には、オーディオマイクロホン−ヘッドセット組み合わせユニットがそのユーザの頭部に配置されて示される。ヘッドセットは、それ自体が従来の態様で、保持ヘッドバンド１２により連結される２つのイヤホン１０，１０’を含み、また、各イヤホンは、ユーザの耳の輪郭に合う外側ケーシング１４を備え、この場合、ケーシング１４と耳外周との間には、耳領域と外部音環境との間に満足できる緊密性を音響視点から確保するようになっている耳覆いフレキシブルパッド１６が介在する。
【００４７】
序文で示唆されたように、トランスデューサが耳を取り囲むケーシング内に収容された或いは耳の上に載置された状態の「ヘッドセット」タイプのこの形態例は、限定的であると見なされてはならない。これは、耳道内に配置されるべき要素を備える耳内イヤホン又は耳甲介内イヤホンにも、したがって、耳を取り囲む又は覆うケーシング及びパッドを欠くイヤホンにも本発明を適用できるからである。
【００４８】
図２は、異なる音響信号及び電気信号、並びに、ＡＮＣ（アクティブノイズコントロール）オーディオヘッドセットの動作に関与する本質的な機能ブロックを示す概略図である。イヤホン１０は、２つのキャビティ、すなわち、耳側のフロントキャビティ２２と反対側のリアキャビティ２４とを画定する仕切り２０によって支持される以下で単に「トランスデューサ」と呼ばれる音再生トランスデューサ１８を収容する。
【００４９】
フロントキャビティ２２は、内側仕切り２０と、イヤホンの壁１４と、パッド１６と、耳領域内のユーザの頭部の外面とによって画定される。このキャビティは、パッド１６の接触領域内の避けられない音響漏れを除き、閉じられたキャビティである。リアキャビティ２４は、イヤホンのフロントキャビティ２２内で低周波数の補強を得ることができるようにする音響通気孔２６を除き、閉じられたキャビティである。
【００５０】
アクティブノイズコントロールのため、内部マイクロホン２８が、内部キャビティ２２内で音響信号を拾い上げるために耳の耳道に可能な限り最接近して配置され、音響信号には、ユーザにより知覚される残留ノイズ成分が存在する。ノイズの中和は決して完全ではなく、この内部マイクロホンは、閉ループフィードバックフィルタリングブランチ３０に印加される誤差ｅの信号を得ることができるようにする。
【００５１】
一方、イヤホンの外側に存在する周囲音響信号を拾い上げるために、１つの（又は幾つかの）外部マイクロホン３２がヘッドセットイヤホンのケーシング上に配置される。外部マイクロホン３２により収集される信号は、アクティブノイズコントロールシステムのフィードフォワードフィルタリングステージ３４に印加される。フィードバックブランチ３０から及びフィードフォワードブランチ３４からくる信号は、トランスデューサ１８を操作するために３６で組み合わされる。
【００５２】
トランスデューサ１８は、ミュージックソース（パーソナルミュージックプレーヤー、ラジオなど）からくる再生されるべきオーディオ信号を更に受けてもよく、又は、電話用途では、遠隔スピーカーからくる音声信号を更に受けてもよい。この信号はそれを歪める閉ループの影響を受けるため、この信号は、アクティブコントロールを伴うことなくターゲット応答と開ループの利得とによって決される所望の伝達関数を与えるべくイコライゼーションによって前処理されなければならない。
【００５３】
ヘッドセットは、通信機能を果たすようになっている、特に「ハンズフリー」電話機能を確保するようになっている別の外部マイクロホン３８（図１）を更に含む。この更なる外部マイクロホン３８は、ヘッドセット着用者の音声を拾い上げるようになっており、この更なる外部マイクロホンはノイズのアクティブコントロールに干渉せず、また、以下において、この更なる外部マイクロホンは、ＡＮＣシステムによって使用される外部マイクロホンと見なされ、マイクロホン３２だけがアクティブノイズコントロールに専用のものである。
【００５４】
図３は、一方のイヤホン１０（他方のイヤホン１０’は同一に形成されている）のための図２に概略的に示される様々な機械要素及び電気音響要素の例示的な実施形態を断面図で示す。我々は、ケーシング１４の内側をフロントキャビティ２２とリアキャビティ２４とに分けるフレーム２０を図中に見ることができ、この場合、このフレームにはトランスデューサ１８及び内部マイクロホン２８が装着され、内部マイクロホン２８は、ユーザの耳道付近で内部マイクロホンを保持するグリッドにより支持される。
【００５５】
ヘッドセットのイヤホンのうちの一方のパッド１６には、好適には、振動センサ４０（加速度計センサ）がこのパッドを覆う材料を介してユーザの顎と接触するように組み込まれる。したがって、振動センサは、頬及びこめかみでボイス振動を収集できるようにする生理的センサの役割を果たし、音声振動は、周囲ノイズによって本質的に殆ど乱されないという特性を有する。すなわち、確かに、外部ノイズの存在下で、頬及びこめかみの組織は、外部ノイズのスペクトル組成にかかわらず殆ど振動しない。
【００５６】
そのような振動センサ４０の利益は、該振動センサが（こめかみにまで至る振動の伝搬によりもたらされるフィルタリングに起因して）低周波の信号を得ることができるようにすることとともに、この信号が必然的にスプリアスノイズ成分を欠く一方で、通常の環境（街路、地下鉄、列車．．．）で一般に直面されるノイズが主に低周波で集約されるということによってもたらされる。
【００５７】
図４ａ及び図４ｂは、信号の任意の電子処理を欠く場合に、ヘッドセットがユーザにより着用され及び着用されない状態において耳で収集された、発話及び周囲ノイズの音響信号のスペクトルをそれぞれ示す。
【００５８】
より正確には、図４ａは、ユーザの耳の場所で測定されたユーザの音声信号のスペクトルを示す。すなわち、破線における特性は、ヘッドセットが装着されない状況に対応し、また、実線における特性は、ヘッドセットが着用される状況であるが、本発明に係る閉塞防止処理を伴わない。すなわち、低周波では、閉塞の現象に起因して、約５５０Ｈｚに至るまで、音声信号が最大で＋２０ｄＢ増幅されることに留意すべきである。逆に、この周波数を超えると、音声信号が主に気道によって伝えられ、また、音声信号は、ヘッドセットの受動機械要素によって−１５ｄＢ程度減衰される。
【００５９】
図４ｂは、ヘッドセットの外側で生成されてユーザの耳の場所で測定されるピンクノイズ信号のスペクトルを示す。実線における特性は、ヘッドセットが着用されない状況に対応し、また、破線における特性は、ヘッドセットが着用される状況に対応するが、依然として本発明に係る減衰防止処理を伴わない。すなわち、約２００Ｈｚの周波数を超えると外部ノイズが約−１５ｄＢ減衰されることに留意すべきである。
【００６０】
図５は、本発明に係るＡＮＣアクティブノイズコントロール・閉塞防止及び減衰防止処理システムを機能ブロックとして概略的に示す。このシステムは、好適には、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４２によって実装されるデジタルタイプのＡＮＣシステムである。なお、これらの方式は相互接続回路として与えられるが、機能の実装は本質的にソフトウェアに基づき、この表示は単なる例示にすぎない。
【００６１】
我々は、内部マイクロホン２８によって拾い上げられる誤差信号ｅのアナログ−デジタル変換器（以下、「ＡＤＣ」）４４を用いたデジタル化と共に、その原理が図２に関連して先に説明されたフィードバックブランチを図中に見ることができる。このデジタル化された誤差信号は、フィルタ４６によって処理された後、イヤホン１０のキャビティ２２内のトランスデューサ１８によってレンダリングされるようにデジタル−アナログ変換器（以下、「ＤＡＣ」）４８によってアナログ信号へ変換される。再生された信号は、場合により、オーディオ信号Ｍ（例えば、ミュージック信号、又は、電話機能が作動しているときには遠隔スピーカーの音声信号）に組み合わされ、オーディオ信号は、ＡＤＣ５０による想定し得る変換及び５２におけるイコライゼーションの後、ＤＡＣ４８による変換及びトランスデューサ１８による再生のために５４においてノイズ相殺信号に組み合わされる。
【００６２】
我々は、外部マイクロホン３２によって拾い上げられる信号のＡＤＣ５６を用いたデジタル化と共に、その原理が図２に関連して先に説明されたフィードフォワードブランチも図中に見ることができる。デジタル化された信号は、フィルタ５８により処理された後、５２においてフィードバックブランチの信号に組み合わされるとともに、場合により存在するイコライズされたオーディオ信号に組み合わされる。
【００６３】
ＤＳＰ４２は音声活動検出器（以下、「ＶＡＤ」）６０を更に実装し、該音声活動検出器の機能は、センサにより与えられるデジタル信号に基づいてヘッドセットユーザの音声活動を解析することにあり、センサは、
−内部マイクロホン２８、及び／又は、
−外部マイクロホン３２、及び／又は、
−加速度計（生理的センサ）４０
であってもよい。
【００６４】
音声活動解析は、既知のタイプのアルゴリズム、例えば更に詳しい明細について参照されてもよい国際公開第２００７／０９９２２２Ａ１号パンフレット（Ｐａｒｒｏｔ  ＳＡ）及び欧州特許出願公開第２７７２９１６Ａ１号明細書（Ｐａｒｒｏｔ  ＳＡ）に記載されるアルゴリズムを実装してもよい。これらのアルゴリズムは、解析された信号に応じて、解析されたデジタル信号のそれぞれのフレームごとに０〜１００％となる発話の存在（又は不存在）の確率の値をリアルタイムで供給する。この確率の現在の値と与えられた所定の又は動的な閾値との比較は、収集された信号における発話の存在／不存在のバイナリ表示をそれぞれのフレームごとに得ることができるようにする。
【００６５】
音声活動検出器６０は、我々がヘッドセットユーザの音声活動の存在下にあるか否かにしたがって、すなわち、ヘッドセットユーザが話しているか否かにしたがって、遠隔スピーカーを用いた「ハンズフリー」電話での会話又は物理的に近傍に存在するスピーカーを用いた会話に特有の状況にしたがって、特性を変更するようにフィードバックフィルタ４６及びフィードフォワードフィルタ５８を操作する。
【００６６】
図６は、装置により収集された異なる信号が互いに組み合わされる態様、及び、適用される伝達関数を示すフロー図である。
【００６７】
外部マイクロホン３２（フィードフォワードマイクロホンＦＦ）により拾い上げられる信号は、以下の要素、すなわち、
−以下でＢと言及される、周囲外部ノイズ、及び、
−Ｖaと言及される、気道により伝えられるユーザ音声信号、
の組み合わせから形成される。内部マイクロホン２８（フィードバックマイクロホンＦＢ）により拾い上げられる信号は、以下の要素、すなわち、
−ヘッドセットの機械要素により受動的に減衰される外部ノイズ、すなわち、Ｂ×Ｈext、Ｈextは外部源と内部マイクロホン２８との間の伝達関数である、
−音声信号、ｉ）Ｖcと言及されるその一部が耳道に至るまで骨導により伝えられ、及び、ｉｉ）Ｖaと言及される他の部分が気道により伝えられてヘッドセットの機械要素により受動的に減衰される、すなわち、Ｖa×Ｈext、及び、
−イコライズされたオーディオ信号Ｍとその伝達関数がそれぞれＨFF及びＨFBと言及されるフィードフォワードフィルタ５８及びフィードバックフィルタ４６からくる信号とを組み合わせる、トランスデューサ１８により生成される信号、
の組み合わせから形成される。
【００６８】
また、加速度計４０は、幾つかの軸上で、顎の微小移動によりもたらされる信号Ａmを拾い上げる。
【００６９】
特徴として、本発明の原理は、動作を最適化するために音声活動の存在又は不存在に応じてフィルタＨFB，ＨFFの分化した調整を行なうことにある。
【００７０】
まず最初に、音声活動の存在下では、
−骨導により伝えられる音声信号Ｖcのレベルの、音声信号がヘッドセットを伴わずに聴かれるようなレベルへの低下を促すように、言い換えると、Ｖcを相殺するように、
−同時に、Ｈextの効果の補償により機械要素に関連付けられる受動減衰を相殺することによって気道により伝えられる音声信号Ｖaのレベルを音声信号がヘッドセットを伴わずに聴かれるようなレベルまで高めるように、
２つのフィードバックフィルタ４６及びフィードフォワードフィルタ５８の調整を行なうことが妥当である。
【００７１】
この第１の状況に関して調整されるフィルタの組ＨFB，ＨFFは、ＨFB1，ＨFF1と言及される。
【００７２】
一方、音声活動の不存在下では、
−フィルタの他の対ＨFB，ＨFFによりＨextの効果を補償することによってユーザがヘッドセットを着用していなかった場合に外部ノイズＢのそれが知覚されるようなレベルへの増大を促す、
ことが探られる。
【００７３】
この第２の状況に関して調整されるフィルタの組ＨFB，ＨFFは、ＨFB2，ＨFF2と言及される。
【００７４】
フィルタの組ＨFB2，ＨFF2は、
−対ＨFB1，ＨFF1の音響ヒスのレベルよりも低い音響ヒスのレベル、一般的には少なくとも１０ｄＢ分だけ低いレベル、及び、
−対ＨFB1，ＨFF1の風に対するイミュニティよりも良好な風に対するイミュニティ、一般的には、信号／風ノイズ比ＳＷＮＲが少なくとも１２ｄＢ分だけ向上されるようなイミュニティ、
を保証しなければならない。
【００７５】
ＳＷＮＲは、閉塞防止モード又は減衰相殺モードが起動されるときにユーザにより感じられる或いは内部マイクロホンにより測定される信号／風ノイズ比であると規定される。
【００７６】
本発明は、フィードバック内部マイクロホン２８により拾い上げられる信号とフィードフォワード外部マイクロホン３２により拾い上げられる信号との分化に基づく。
【００７７】
確かに、最初の一方は、骨導により耳道へ伝えられる音声信号に関連付けられる低周波の増幅に影響され易いが、耳道の閉塞に関連付けられるこの増幅は、ヘッドセットの外部に装着されるフィードフォワード外部マイクロホン３２により知覚されない。
【００７８】
数学的な視点から、それは以下のように書かれてもよい。
2017142485.tif 000003
【００７９】
Ｈaは、トランスデューサ１８とフィードバックマイクロホン２８との間の音響伝達関数であり、また、Ｍはオーディオ信号である。
【００８０】
本発明の実施により得られる結果が図７ａ及び図７ｂに矢印によって示され、これらの図７ａ及び図７ｂはそれぞれ、閉塞防止及び受動減衰相殺の効果を最適化された態様で得ることができるようにする本発明の電子処理を伴う（実線）及び伴わない（破線）、ヘッドセット着用者の耳で拾い上げられる発話の音響信号のスペクトル及び周囲ノイズの音響信号のスペクトルである。
【００８１】
閉塞効果を減少させるために（図７ａ）、処理はフィルタの組ＨFF1，ＨFB1を適用する。すなわち、フィードバックフィルタＨFB1は、この閉塞効果を減衰させる効果を有し、また、フィードフォワードフィルタＨFF1は、ｉ）フィードバックフィルタによって減衰されてしまった外部ノイズ及び音声の低周波の再注入を行なうことに加えて、ｉｉ）ヘッドセットの受動機械要素により減衰されてしまったこれらの音の更に高い周波数での再注入を行なう（図７ｂ）。
【００８２】
このモードにおいて、すなわち、ユーザの音声の存在が検出された場合、マイクロホンの電気ノイズに起因するヒス、及び、風に対する感受性は、それらが他のモードにあるもの、すなわち、ユーザの音声が検出されなかった場合におけるものよりも高い。
【００８３】
一方、ユーザの音声活動の検出がない場合、更に低い利得を有するフィルタの組ＨFB2，ＨFF2は、対ＨFF1，ＨFB1の場合よりもヒスが少なく且つ風に対する感受性が低いという利点を伴って、可聴周波数の全帯域にわたって外部音を再注入できるようにする。
【００８４】
ここで、ヘッドセットユーザの検出される発話の存在下又は不存在下で、２つの別の動作モードについて説明する。
【００８５】
まず初めに、ＶＡＤが発話の存在を検出する場合について検討する。
【００８６】
このとき、閉塞防止処理は、図４ａの曲線で特徴付けられるように、閉塞効果の相殺を成す。
【００８７】
スピーカーの音声における低周波の増大を減衰させるために、フィードバックフィルタＨFB1を以下のように設定することによりフィードバック制御が使用される。
2017142485.tif 000004
【００８８】
図８は、そのようなフィードバックフィルタの伝達関数を振幅及び位相において実線で示す。
【００８９】
図から分かるように、フィルタリングＨFB1は、低周波において最大減衰利得、この例では１００Ｈｚ〜３００Ｈｚで少なくとも１５ｄＢの減衰利得を適用し、それにより、骨導によって伝えられる音声信号Ｖcを相殺できるようにする。
【００９０】
また、フィルタＨFB1は、フィードバックＡＮＣシステムの一般的な制約にも応答する。すなわち、このフィルタは、システムが全ての使用条件で安定したままであるように、したがって任意の振動効果（ラーセン効果）を防止することによって、利得及び位相において十分な余裕を割り当てる。
【００９１】
環境外部ノイズ信号に含まれる低周波の減衰を補償するため、及び、発話の存在を伴うモードと発話を伴わないモードとの間の移行を改善するために、フィードフォワード制御ＨFF1が加えられる。
【００９２】
図９は、そのようなフィードフォワードフィルタの線図を振幅及び位相で示す。この例では、フィードフォワードが１００Ｈｚ〜３００Ｈｚで少なくとも１０ｄＢの利得を有する。
【００９３】
ここで、ＶＡＤが発話の存在を検出しない状況について説明する。
【００９４】
このとき、閉塞防止処理は、フィードフォワード制御を用いて、図４ｂの曲線で特徴付けられるように、外部ノイズの再注入のみを成す。
【００９５】
フィードフォワードフィルタＨFF2は、以下の式にしたがって設定される。
2017142485.tif 000005
【００９６】
そのようなフィードフォワードフィルタの振幅及び位相における線図が図９に破線で示される。この例では、フィルタが１ｋＨｚ未満の周波数において最大で８ｄＢの利得を有する。
【００９７】
フィードバックフィルタＨFB2による制御は、ヘッドセットを着用するユーザの身体の動きによりもたらされる影響、ユーザの呼吸、ユーザの心臓の拍動などの影響を殆ど煩わしくしないように付加される。
【００９８】
その目的のために使用されるフィードバックフィルタＨFB2は、特に受動減衰相殺モードのために選択される。フィードフォワード制御ＨFF2と組み合わされるこのフィードバック制御にとって望ましい性能は、このモードにおける「ユーザ実験」をより快適にするために、内部マイクロホン２８により測定される応答における低周波（１ｋＨｚ未満）を約５ｄＢ分だけ減少させることである。
【００９９】
図８に破線で示される例示的な実施例において、フィードバックフィルタＨFB2の利得は、２００Ｈｚ〜１ｋＨｚを含む周波数において最大で５ｄＢである。なお、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚを含む領域では、発話の不存在下で使用されるフィードバックフィルタＨFB2の利得が特に発話の存在下で使用されるフィードバックフィルタＨFB1の利得よりも少なくとも１５ｄＢ低い。
【０１００】
ここで、ユーザにとって厄介な知覚できるヒスの発生を避ける適応フィルタリングを実施する本発明の特に有利な実施形態について説明する。
【０１０１】
そのため、閉塞防止適合システムは、上述のようにヘッドセットユーザの音声の存在又は不存在の状況に自動的に適合できるだけでなく、環境ノイズの性質及びレベルに応じて自動的に適合できる。
【０１０２】
確かに、前述の技術の適用及びＨFFを与える方程式の適用は、ヘッドセットの受動減衰Ｈextが高ければ高いほど、フィードフォワードフィルタリングブランチで適用される利得が高くなければならないようにし、その結果、ユーザが静かな環境内にいるときに、ヒス、すなわち、復帰チェーン（restitution chain）に固有の電気ノイズが聞き取れるようになる場合があり、−これに対し、より騒々しい環境では、外部音響ノイズが固有の電気ノイズを隠し、ヒスが知覚されない。
【０１０３】
この欠点を補償するために、外部ノイズに応じた適合調整によって本発明にしたがって調整されるようにフィードフォワードフィルタリングＨFFを完了することが有利である。すなわち、ＨFFを与える先の方程式の適用により必要とされる利得が、電気ノイズが知覚可能になるようになっていれば、適合のアルゴリズムは、外部音響ノイズが復元チェーンの固有の電気ノイズを隠すのに十分であると直ぐに、静かな環境内で利得を下方調整してこの利得を更に騒々しい環境で復元させる。
【０１０４】
図１０は、環境ノイズのタイプ及びレベルに応じて閉塞防止処理を動的に適合させることを目的としてこの改良の実施を可能にする主要な要素を機能ブロックとして概略的に示す。
【０１０５】
実装される様々な要素は、図５及び図６に関連して先に説明されて例示された要素と同じであり、更に、フィードバックブランチの内部マイクロホン２８により生成される信号を入力として受けるとともに制御信号を出力としてフィードフォワードフィルタＨFF５８へ供給する付加的な機能ブロック６４を伴う。
【０１０６】
この機能ブロック６４は、効率的なデジタルフィルタリング動作の使用を可能にする非常に低い遅延（数ミリ秒の遅延）を伴うＡＤＣ構成要素及びＤＡＣ構成要素と関連して、ＤＳＰ４２の適切なプログラミングによって実装されてもよい。
【０１０７】
フィードフォワードフィルタリング５８の適合調整は、ブロック５８内に実装される複数のＸ個の所定のフィルタリング形態の中から選択される特定のフィルタリング形態をリアルタイムで切り換えることによって非常に有利に得られる場合があり、これらのＸ個のフィルタのそれぞれは、周囲の外部ノイズによってヒスを隠すことができないときに必要に応じてヒスのレベルを下げるために多かれ少なかれ強力な減衰を得ることができるようにする。
【０１０８】
なお、デジタルシステムの選択は、多数のフィルタを容易にプログラミングできるようにし（これに相当するものを有するために膨大な数の電子部品が必要なアナログシステムとは異なる）、また、とりわけ、信号をリアルタイムで解析できるようにするとともに減衰／ヒスの兼ね合いをより良く図るフィルタのそれを非常に短い応答時間で切り換える例えば状態機械タイプのアルゴリズム知能を組み込むことができる。
【０１０９】
また、内部マイクロホン２８により拾い上げられる信号から異なる選択可能なフィルタ間の切り換えが行なわれるのが重要であることが留意される。これは、内部マイクロホンが、（外部マイクロホン３２ではない）ユーザの耳の付近にあり、イヤホンケーシングの内側と外側との間の想定し得る音響漏れを特に考慮に入れてユーザにより実際に知覚される残留ノイズの像をＡＮＣシステムへ供給するからである。したがって、減衰／ヒスの兼ね合いを最適化することを目的とするフィードフォワードブランチの異なるフィルタ５８間の切り換えは、ヘッドセットイヤホンのフロントキャビティ２２の内側のレベル及びスペクトル成分に依存する。
【０１１０】
図１１は、信号の分析及びフィードフォワードブランチのフィルタ５８の選択のためにＣＴＲＬブロック６４に実装される要素を更に正確に示す。
【０１１１】
内部マイクロホン２８により収集されるデジタル化された信号ｅは、そのＮ個の周波数成分のそれぞれにおいてこの信号ｅのエネルギーＲｍｓiを６８で計算するために、フィルタ６６のバッテリによる周波数分解を受ける（例えば、フィルタ１がローパスフィルタとなることができ、フィルタ２がバンドパスフィルタとなることができるなど）。
【０１１２】
特に、オーディオヘッドセットによるアクティブノイズコントロールのフレームワークでは、様々な有意な状況を区別するため、周囲ノイズの「カラー」をそのスペクトル解析によって調査できることが非常に有益である。すなわち、例えば、輸送手段（航空機、列車）などの騒々しい環境内でのヘッドセットの使用においては、低周波と高周波との間の比率が、オフィス内などのより静かな環境におけるよりもかなり重要である。このとき、１００Ｈｚ未満の信号のパワーＲｍｓ1、８００Ｈｚ付近の信号のパワーＲｍｓ2等を決定することができる。
【０１１３】
得られた値Ｒｍｓ1，Ｒｍｓ2．．．ＲｍｓNは状態機械７０に印加され、状態機械７０は、エネルギーのこれらの値とそれぞれの閾値とを比較し、これらの比較に応じて、閉塞防止処理の伝達関数ＨFFのフィルタリングの係数をリアルタイムで変更するために選択されなければならないフィードフォワードブランチのＸ個のフィルタ５８のそれを決定する。
【０１１４】
図１２は、この状態機械７０が動作される態様を更に正確に示す。
【０１１５】
状態機械は、エネルギーＲｍｓ1，Ｒｍｓ2．．．ＲｍｓNの現在のレベルに応じて、及び、ミュージック（ラウドスピーカ１８によりレンダリングされるその信号も内部マイクロホン２８によりレンダリングされる）などのオーディオ信号の存在又は不存在に応じて、伝達関数ＨFFをそれが初期状態にあったように変更する必要があるか否かを決定する。
【０１１６】
ミュージック信号の存在又は不存在（テスト７２）は、レンダリングチェーンにより与えられる指標から、例えばミュージックに対して意図される経路上に存在する信号の閾値との単純な比較によって推定される。ミュージックの存在下で、その後に使用される閾値は、閉塞防止制御及び受動減衰相殺によりもたらされる電気ヒスの知覚においてミュージックが外部ノイズとしてマスキングの役割を果たすという事実を考慮に入れるべく、異なるそれぞれの値に調整される（ブロック７４，７４’）。
【０１１７】
エネルギーＲｍｓ1，Ｒｍｓ2．．．ＲｍｓNの現在のレベルがそれぞれの所定の閾値よりも低ければ（テスト７６）、すなわち、
Ｒｍｓ1＜Ｓｅｕｉｌ（１，１）＆＆Ｒｍｓ2＜Ｓｅｕｉｌ（２，１）＆＆．．．＆＆ＲｍｓN＜Ｓｅｕｉｌ（Ｎ，１）
であれば、アルゴリズムは、外部ノイズが低く、それにより、フィルタＨFFの適合を必要とすると見なす（ブロック７８）。
【０１１８】
逆のケースでは、すなわち、先の条件が確認されなければ、新たな比較が行われる（テスト７６’）。すなわち、更に高い閾値、すなわち、Ｓｅｕｉｌ（１，２）＞Ｓｅｕｉｌ（１，１），Ｓｅｕｉｌ（２，２）＞Ｓｅｕｉｌ（２，１）．．．Ｓｅｕｉｌ（Ｎ，２）＞Ｓｅｕｉｌ（Ｎ，１）を用いて、
Ｒｍｓ1＜Ｓｅｕｉｌ（１，２）＆＆Ｒｍｓ2＜Ｓｅｕｉｌ（２，２）＆＆．．．＆＆ＲmsN＜Ｓｅｕｉｌ（Ｎ，２）
が行われる。
【０１１９】
後者のテストが肯定的であれば、フィルタＨFFが変更される（ブロック７８’）が、先のケースとは異なるパラメータを用いる。
否定的な場合には、次第に高くなる閾値を用いて、アルゴリズムが同じ態様で繰り返し継続する（テスト７６”、ブロック７８”など）。
【０１２０】
その後、外部ノイズの同じ数だけのレベル／タイプに対応するフィルタＨFFのＸ個の形態を決定することができ、アルゴリズムは、フィードフォワードブランチのためのＸ個の選択可能なフィルタ５８の中から最適なフィルタＨFFを選択し、その原理は、先に与えられた方程式（２）により規定されるＨFFの値に最も近い値に近づきつつ知覚できないヒスをもたらすフィードフォワードフィルタを適用することである。
【０１２１】
最後に、その異なる想定し得る実施に関して今しがた説明してきた本発明の技術は、フィードバック制御ループ及びフィードフォワード制御ループの伝達関数ＨFB及び／又はＨFFに作用する他の技術に完全に適合することが留意される。
【０１２２】
このとき、ノイズ抑制（ＡＮＲ）及び閉塞防止（ＡＯＣ）の前述の機能を補完して、前述した欧州特許出願公開第２９３０９４２Ａ１明細書に記載されるような「アンチプロップ」タイプの機能を使用することができる。
【０１２３】
この技術は、ヘッドセットの操作中に或いはユーザが激しく歩く又は走るときに生じる現象を中和させることを目的とする。すなわち、このとき、ヘッドセットの動きは、イヤホンのフロントキャビティ内に急激な過圧をもたらす。これらの過圧は、内部マイクロホンによって拾い上げられるとともに、ユーザにとって不快な可聴信号又は「プロップ」をトランスデューサによる出力としてもたらすフィルタの飽和を伴って、フィードバックブランチの入力信号のスプリアスピークへと変わる。
【０１２４】
この欠点を改善するために、ＤＳＰは、内部マイクロホンにより供給されるマイクロホン信号と、生理的センサにより供給される加速度計信号とを同時に解析して、フィードバックＡＮＣフィルタよりも上流側に設けられる飽和防止フィルタを一時的に且つ選択的に切り換え、それにより、このフィードバックフィルタの入力として印加される信号のレベルをフィードバックフィルタの通常の動作に適合するレベルへ戻す。実施の更なる詳細に関しては前述の文献が参照されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図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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【外国語明細書】
2017142485000001.pdf