(57)【要約】【課題】  本発明は、能動騒音低減イヤホン、該イヤホンに適用する騒音低減制御方法及びシステムを開示した。【解決手段】  この方法は、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンの外側にそれぞれ一つのフィードフォワードマイクを配置して、フィードフォワードマイクを利用して外部騒音の大きさを検出し、騒音信号の重み付け後のエネルギーを計算し、重み付け後のエネルギーに基づいて、能動騒音低減システムを起動する必要があるか否かを判断し、能動騒音低減制御が必要となる場合、騒音信号におけるフィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量にそれぞれ対応する二つのサブバンドのエネルギー値を計算することで、フィードフォワード騒音低減システム及びフィードバック騒音低減システムの騒音低減量を決定するとともに、それに応じてフィードフォワード騒音低減及びフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御する。本発明の技術的解決手段は、能動騒音低減イヤホンの環境を検出し、現在の騒音の類型及び周波数分布に対して、動的に調整可能な騒音低減手段を用いて周囲の騒音を抑制し、従来の固定騒音低減の能動騒音低減技術に比べて、最高の騒音低減効果を達成することができる。【選択図】図２
2017518522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法であって、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードフォワードマイクが配置され、前記フィードフォワードマイクは前記各片方のイヤホンの外側に配置され、
現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得るステップと、
前記重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するステップと、
能動騒音低減制御が必要となる場合、現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するステップであって、そのうち、前記第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、前記イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるステップと、
前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するステップと、
前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するとともに、前記フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するステップと
を含むことを特徴とする騒音低減制御方法。
【請求項２】
前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードバックマイクが配置され、前記フィードバックマイクは、前記各片方のイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置され、前記騒音低減制御方法は、
前記イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、現在時刻で前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算することを更に含み、
前記の、前記フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することは、
前記計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギー値に基づいて、前記フィードバック騒音低減量に対して調整を行うことと、
調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することと
を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の騒音低減制御方法。
【請求項３】
前記の、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することは、
調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御した後、前記フィードバックマイクにより採集された騒音低減後の信号を取得し、騒音低減後の信号のエネルギーを計算することと、
該計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーが前記騒音低減後の信号のエネルギーより小さくなっているか否かを比較し、小さくなっている場合、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御し、そうでない場合、調整前のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することと
を含むことを特徴とする請求項２に記載の騒音低減制御方法。
【請求項４】
前記の、前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定することは、
前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の騒音低減制御方法。
【請求項５】
前記の、前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定することは、
隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、前記上昇閾値を前記下降閾値より大きくすることと、
各時刻で取得された、前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を記録することと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より大きくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より大きくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ上昇するように決定することと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より小さくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より小さくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ下降するように決定することと
を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の騒音低減制御方法。
【請求項６】
現在時刻で前記能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、前記相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断することと、
現在時刻では風騒音が存在すると判定した場合、前記フィードフォワード騒音低減量に応じたフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるように前記イヤホンを制御するとともに、前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御することと
を更に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の騒音低減制御方法。
【請求項７】
能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムであって、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードフォワードマイクが配置され、該フィードフォワードマイクは前記各片方のイヤホンの外側に配置され、
現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行って重み付け後のエネルギーを得るためのエネルギー重み付け手段と、
前記エネルギー重み付け手段で得られた重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するための能動騒音低減判断手段と、
前記能動騒音低減判断手段によって能動騒音低減制御が必要であると判断した場合、現在時刻で前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するためのサブバンドエネルギー計算手段であって、そのうち、前記第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、前記イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるサブバンドエネルギー計算手段と、
前記サブバンドエネルギー計算手段で計算された前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するための騒音低減量決定手段と、
前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためのフィードフォワード騒音低減制御手段と、
前記フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減制御手段と
を含むことを特徴とする騒音低減制御システム。
【請求項８】
前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードバックマイクが配置され、前記フィードバックマイクは、前記各片方のイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置され、前記騒音低減制御システムは、前記イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、現在時刻で前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算するためのフィードバックエネルギー計算手段を更に含み、
前記フィードバック騒音低減制御手段は、
前記フィードバックエネルギー計算手段で計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーに基づいて、前記フィードバック騒音低減量に対して調整を行い、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減量調整モジュールを更に含むことを特徴とする請求項７に記載の騒音低減制御システム。
【請求項９】
前記フィードバック騒音低減量調整モジュールは、前記調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御した後、前記フィードバックマイクにより採集された騒音低減後の信号を取得し、騒音低減後の信号のエネルギーを計算し、該計算された現在時刻での前記フィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーが前記騒音低減後の信号のエネルギーより小さくなっているか否かを比較し、小さくなっている場合、前記調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御し、そうでない場合、調整前のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するためにも用いられることを特徴とする請求項８に記載の騒音低減制御システム。
【請求項１０】
前記騒音低減量決定手段は、
前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定するための初期値決定モジュールと、
隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、前記上昇閾値を前記下降閾値より大きくするためのデュアル閾値設定モジュールと、
各時刻で取得された、前記フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の前記第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を記録するためのエネルギー値記録モジュールと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より大きくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より大きくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ上昇するように決定するための騒音低減レベル上昇モジュールと、
現在時刻では前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記上昇閾値より小さくなっても、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、前記第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が前記下降閾値より小さくなると、前記フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ下降するように決定するための騒音低減レベル下降モジュールと
を含むことを特徴とする請求項７に記載の騒音低減制御システム。
【請求項１１】
現在時刻で前記能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、前記相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断するための風騒音判断手段と、
前記風騒音判断手段によって現在時刻では風騒音が存在すると判定した場合、前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるように前記イヤホンを制御するとともに、前記フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように前記イヤホンを制御するための風騒音処理手段と
を更に含むことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の騒音低減制御システム。
【請求項１２】
能動騒音低減イヤホンであって、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンに一つのフィードフォワードマイクと一つのフィードバックマイクとが配置され、前記フィードフォワードマイクが前記各片方のイヤホンの外側に配置され、前記フィードバックマイクが、前記各片方のイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されており、前記能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホン内には、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の騒音低減制御システムが配置されていることを特徴とする能動騒音低減イヤホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートイヤホンの能動騒音低減の技術分野に関し、特に、能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法、システム及び能動騒音低減イヤホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
イヤホンは、人々の日常生活及び仕事において幅広く利用されており、イヤホンは、音楽鑑賞やエンターテイメントの機能に加えて、騒音を隔離し、比較的静かな環境を保つためにも広く利用されているが、低周波騒音に対しては、イヤホンの防音効果及び能力が限られている。
【０００３】
能動騒音低減技術で用いられた方法としては、外部騒音と振幅が同じで位相が反転した信号を発生して、イヤホンに入った騒音を相殺する。しかし、現在、イヤホンで用いられている能動騒音低減技術は、ほとんど固定騒音低減という技術である。このような固定騒音低減技術には、次のような欠陥が存在する。外部環境が絶えず変化し、外部騒音が固定騒音低減量と同等である場合、比較的良好な騒音低減効果が生じるが、外部騒音が固定騒音低減量より大きくなると、騒音低減効果が不十分になり、また、外部騒音が固定騒音低減量より小さくなると、能動騒音低減モジュールは、実質的に、新しい騒音を発生して人の耳に入れてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに鑑みて、本発明は、固定騒音低減という能動騒音低減技術では、十分な騒音低減効果を達成することができないという課題を解決するために、能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法、システム及び能動騒音低減イヤホンを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するように、本発明の実施例による解決手段は、下記のように実現される。
【０００６】
一つの側面によれば、本発明の実施例は、能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法を提供しており、この騒音低減制御方法では、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードフォワードマイクが配置され、このフィードフォワードマイクは各片方のイヤホンの外側に配置され、
現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得るステップと、
重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するステップと、
能動騒音低減制御が必要となる場合、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するステップであって、そのうち、第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるステップと、
第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するステップと、
フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンを制御するとともに、フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するステップと、を含む。
【０００７】
もう一つの側面によれば、本発明の実施例は、能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムを更に提供しており、この騒音低減制御システムでは、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードフォワードマイクが配置され、このフィードフォワードマイクは各片方のイヤホンの外側に配置され、
現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行って重み付け後のエネルギーを得るためのエネルギー重み付け手段と、
エネルギー重み付け手段で得られた重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するための能動騒音低減判断手段と、
能動騒音低減判断手段によって能動騒音低減制御が必要であると判断した場合、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するためのサブバンドエネルギー計算手段であって、そのうち、第一サブバンド及び第二サブバンドが、それぞれ、イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定されるサブバンドエネルギー計算手段と、
サブバンドエネルギー計算手段で計算された第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するための騒音低減量決定手段と、
フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンを制御するためのフィードフォワード騒音低減制御手段と、
フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減制御手段と、を含む。
【０００８】
さらなる一つの側面によれば、本発明の実施例は、能動騒音低減イヤホンを提供しており、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンに一つのフィードフォワードマイクと一つのフィードバックマイクとが配置され、フィードフォワードマイクがイヤホンの外側に配置され、フィードバックマイクがイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されており、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホン内に、上記技術的解決手段による騒音低減制御システムが配置されている。
【０００９】
従来技術に比べると、本発明の実施例の有益な効果は、下記の通りになる。
【００１０】
本発明の実施例による技術的解決手段は、周波数領域と時間領域との二つの視点から信号の重み付け後のエネルギーを計算する技術手段により、人の耳の聴覚特性を考慮して、ユーザの能動騒音低減イヤホンを装着する環境状況を検出し、現在の騒音の類型及び周波数分布に基づいて能動騒音低減制御が必要であるか否かを総合的に判断することができる。また、マイクによってリアルタイムに採集された騒音信号のサブバンドエネルギー値を計算する技術手段により、騒音低減量を調整する大きさを動的に計算することができる。さらに、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うとともにフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行う技術手段により、異なる騒音低減システムに対して異なる騒音低減手段をインテリジェントに用いる。本解決手段は、騒音低減を正確に制御し、インテリジェントな騒音低減調整を動的に行うことができ、従来の固定騒音低減に基づく能動騒音低減技術に比べて、最高の騒音低減効果を達成することができる。
【００１１】
一つの好ましい解決手段において、本発明は、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンに一つのフィードバックマイクを配置して、イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたフィードバックマイクを利用して、フィードバック騒音低減システムのフィードバック騒音低減量を微調整して、騒音抑制による最高の効果が確実に達成できるようにしてもよい。もう一つの好ましい解決手段において、本発明は、動的なデュアル閾値を用いて、動的調整プロセスを漸進的なプロセスにすることで、騒音低減レベルを頻繁に調整することに起因した騒音を回避する。更なる一つの好ましい解決手段において、本発明は、二つのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関によって、現在風騒音が存在するか否かを判断し、風騒音が存在する場合、特別の騒音低減制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
図面は、本発明に対する更なる理解を提供すると同時に、明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例とともに本発明を解釈するために用いられ、本発明を限定するものではない。
【図１】本発明の実施例による二つのマイクが配置された能動騒音低減イヤホンの模式図である。
【図２】本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施例による騒音低減システムのレベルジャンプの模式図である。
【図４】本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムの構造模式図である。
【図５】本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンの構造模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の主な技術的思想は、マルチマイクによって、ユーザの能動騒音低減イヤホンを装着する環境を検出し、人の耳の聴覚効果に基づいて、現在の騒音の類型及び周波数分布に対して、能動騒音低減を用いるか否かを判定するとともに、動的に調整可能な騒音低減手段を用いて、イヤホンにおけるフィードフォワード及びフィードバックとの二つの騒音低減システムをインテリジェントに組み合わせて、騒音抑制が確実に最高の効果を達成するようにすることである。
【００１４】
本発明の目的、技術的解決手段及び利点がより明白になるように、以下、図面を参照して、本発明の実施形態について更に詳しく説明する。
【００１５】
従来の能動騒音低減イヤホンが、外部騒音の種類を考慮せずに、すべての騒音に対して統一的処理を行っていたが、その欠陥を改善するために、本解決手段では、マルチマイクを用いて外部環境を検出する。図１は、本発明の実施例による二つのマイクが配置された能動騒音低減イヤホンの模式図を示している。そのうち、一つがフィードフォワードマイクであり、図１のMIC_1のように、イヤホンの外側に配置され、もう一つがフィードバックマイクであり、図１のMIC_2のように、イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されている。イヤホンがオンになって通電されると、能動騒音低減イヤホンが作動し始める（強制的にオフにすることが可能である）。騒音低減システム全体は、フィードフォワード騒音低減システムとフィードバック騒音低減システムとからなる。これら二つのシステムは、着目する騒音低減周波数帯域が異なっているため、外部環境をインテリジェントに検出し、二つの騒音低減システムをインテリジェントに組み合わせる必要があり、それにより最適な騒音低減量に達する。
【００１６】
能動騒音低減イヤホンの原理としては、外部騒音とは位相が反転した信号を発生して騒音を相殺することで、騒音低減の目的を実現する。図１に示すように、外部騒音を検出するために、MIC_1がイヤホンの外側（例えば、外側上隅）に取り付けられ、この検出した外部騒音とは、位相が反転した信号を発生するようにスピーカが制御される。これは、フィードフォワード騒音低減システムである。MIC_2は、イヤホンと人の耳との結合空洞内に取り付けられており、結合空洞内に残留する騒音の大きさを検出するとともに、結合空洞騒音とは位相が反転した信号を発生して、人の耳に入った騒音を更に低減させ、騒音低減効果を最大化する。
【００１７】
一つの側面によれば、本発明の実施例は、能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法を提供する。図２は、本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法のフローチャートを示している。図２に示すように、この方法は、下記のステップS210〜S250を含み、
ステップS210では、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得る。
【００１８】
人の耳の特性のため、人の耳の低周波及び高周波信号に対する感度はいずれも中周波信号に対する感度より低い。人の騒音に対する感覚をより客観的に計算するために、本実施例は、入力された信号に対して重み付け測定を行うことで、現在の騒音の類型及び周波数分布に対して、動的に調整可能な騒音低減の解決手段を用いる。
【００１９】
該重み付け測定は、周波数領域重み付けと時間領域重み付けとの両方を含む。
【００２０】
第一段階は、周波数領域重み付けである。下記の周波数重み付け式によって周波数フィルタR(f)を設計する。ここで、fが信号の周波数で、RA(f)が周波数重み付け係数であり、
2017518522.tif 000003
音信号がs1のとき、周波数重み付けを経てy(n)が得られるとすると、y(n)= RA(f)* s1になる。
【００２１】
第二段階は、時間領域重み付けである。周波数重み付け後のデータは、人の耳の周波数領域での聴覚により近づくが、時間領域では、騒音が突然に消える場合、その音響レベルはすぐに消えるわけではなく、ある速度で下降するが、この時、時定数を用いて信号を平滑化して、時間領域重み付け処理を実行する。
【００２２】
下記の時間重み付け方式によって時間領域重み付けを行うことが可能である。
2017518522.tif 000004
ここで、SPL(n)は音響レベル、即ち、最終的に得られる重み付け後のエネルギーであり、αは時間重み付け係数であり、Energy(n)は現在のフレームのエネルギー値であり、Energy(n)は上記の周波数重み付け後のy(n)の二乗である。
【００２３】
ステップS220では、重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断する。
【００２４】
上記ステップS210で得られた重み付け後のエネルギーSPL(n)を一つの閾値と比較する。SPL(n)が閾値より大きい場合は、能動騒音低減を行い、SPL(n) が閾値より小さい場合は、能動騒音低減を行う必要がない。閾値の大きさは、実際に設計されたイヤホンに合わせて選択される必要がある。
【００２５】
ステップS230では、能動騒音低減制御が必要となる場合、現在の時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算する。
【００２６】
本実施例において、外部環境騒音の影響の抑制は、周波数帯域毎に行っており、異なる周波数においては、騒音低減の効果も異なる。これは、主に下記の理由によるものである。能動騒音低減が主に低周波部分に集中するが、人の耳に入った騒音が主に高周波騒音である場合、この際、異なる周波数帯域において依然として同じ能動騒音低減方法を用いると、実際には騒音低減に役に立たないだけでなく、逆により多くの騒音を引き込んで、人の耳の不快感を引き起こしてしまう。従って、本実施例では、異なる周波数帯域で異なる騒音低減処理を行うことで、騒音低減効果を向上させた。
【００２７】
そのうち、第一サブバンド及び第二サブバンドは、それぞれ、能動騒音低減イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定される。具体的には、能動騒音低減イヤホンのフィードフォワード騒音低減性能を検出することによりフィードフォワード騒音低減曲線を得るとともに、能動騒音低減イヤホンのフィードバック騒音低減性能を検出することによりフィードバック騒音低減曲線を得る。その上で、フィードフォワード騒音低減曲線の最大振幅値点付近の一定周波数帯域範囲（該一定周波数帯域範囲においては、最大振幅値の周波数ポイントとフィードフォワード騒音低減曲線全体の最大振幅値点の周波数ポイントとの間の差が設定値より小さい）内で第一サブバンドを選出するとともに、フィードバック騒音低減曲線の最大振幅値点付近の一定周波数帯域範囲（該一定周波数帯域範囲においては、最大振幅値の周波数ポイントとフィードバック騒音低減曲線全体の最大振幅値点の周波数ポイントとの間の差が設定値より小さい）内で第二サブバンドを選出するようにしてもよい。
【００２８】
騒音が閾値要件に達し、能動騒音低減制御を実行する必要がある場合、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値をそれぞれ求める必要がある。
【００２９】
計算方式は、二つある。一つは、フィードフォワードマイクMIC_1によって現在時刻で採集された騒音信号s1を、第一サブバンドAのバンドパスフィルタhA(n)及び第二サブバンドBのバンドパスフィルタhB(n)に通してもよい。もう一つは、s1をFFT（Fast Fourier Transformation、高速フーリエ変換）によって周波数領域に変換してから、第一サブバンドA及び第二サブバンドBのエネルギー値の大きさを統計処理してもよい。ここでは、第一サブバンドAを例として説明する。
【００３０】
方式一は、サブバンドフィルタ法によって第一サブバンドAのエネルギー値EnergyAを計算し、下式を使用する。
2017518522.tif 000005
ここで、y（n）は、音信号s1がhA(n)を通って得られたサブバンド信号を表し、nは時間を表す。
【００３１】
方式二は、FFTによって第一サブバンドAのサブバンドエネルギーEnergyAを計算する方法であり、下式を使用する。
2017518522.tif 000006
ここで、αは重み付け係数であり、αの値は、周波数応答曲線によって決定可能であり、（subband1,subband2）はサブバンドAの周波数領域範囲である。
【００３２】
ステップS240では、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定する。
【００３３】
第一サブバンド及び第二サブバンドのエネルギーを得てから、二つのサブバンドのエネルギー値と予め設定された閾値とを比較する。具体的には、本実施例では、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定する。
【００３４】
説明しておきたいのは、イヤホンをオンにした直後は、デフォルト設定として、現在では能動騒音低減の必要がないと設定される。能動騒音低減を起動する必要があると判断されると、二つのサブバンドエネルギーの初期値を計算してから、該初期値に対応した騒音低減レベルに応じて、初期時刻でのフィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量を決定する。
【００３５】
イヤホンの所在する環境における騒音は常に変化するので、変化を追跡するために、本実施例では、一定の時間おきに（例えば１秒あたりに）サブバンドエネルギー値を一回追跡して計算する。騒音が変化することにより、フィードフォワード能動騒音低減モジュール及びフィードバック能動騒音低減モジュールが、自身の騒音低減量を改めて調整するようになる。しかし、その調整プロセスは、漸進的なプロセスであり、騒音が閾値付近で変化することに起因して騒音低減レベルが上下にジャンプし、人の耳の聴覚上の不快感を引き起こすことを防止するために、本解決手段は、デュアル閾値方式を用いる。
【００３６】
具体的には、隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、上昇閾値を下降閾値より大きくして、各時刻において、フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号のサブバンドのエネルギー値を記録する。説明しておきたいのは、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値をそれぞれ記録する必要があり、第一サブバンドのエネルギー値に基づいてフィードフォワード騒音低減量を決定する方法は、第二サブバンドのエネルギー値に基づいてフィードバック騒音低減量を決定する方法と同じであるため、以下、サブバンドと総称して説明を行い、第一サブバンドと第二サブバンドとを区分しない。
【００３７】
現在時刻ではサブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合（記録されたサブバンドのエネルギー値の大きさによって、エネルギー値の変化動向を得ることが可能）、サブバンドのエネルギー値がその下降閾値より大きくなっても、フィードフォワード騒音低減量（第一サブバンドに対応）又はフィードバック騒音低減量（第二サブバンドに対応）を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、サブバンドのエネルギー値が該上昇閾値より大きくなると、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、該騒音低減レベルが一つ上昇するように決定する。
【００３８】
現在時刻ではサブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、サブバンドのエネルギー値が該上昇閾値より小さくなっても、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、サブバンドのエネルギー値が該下降閾値より小さくなると、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、該騒音低減レベルが一つ下降するように決定する。
【００３９】
図３は、本発明の実施例による騒音低減システムのレベルジャンプの模式図を示す。図３に示すように、隣接する二つの騒音低減レベル（例えば、騒音低減レベルA、騒音低減レベルB）において、上昇閾値Threshold0_up及び下降閾値Threshold0_downが用いられ、且つ、Threshold0_up> Threshold0_downという関係が常に成り立つ。
【００４０】
1、第一種の変化状況では、外部環境騒音のサブバンドエネルギーが小から大に変化する過程において、システムが騒音低減レベルAにある場合、サブバンドエネルギーがThreshold0_downより大きくなっても、能動騒音低減システムの騒音低減レベルがジャンプしないが、エネルギーがさらに大きくなって、サブバンドエネルギーがThreshold0_upより大きくなると、能動騒音低減システムのフィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量が1レベル上へジャンプして騒音低減レベルBになる。
【００４１】
2、逆に、第二種の変化状況では、外部環境騒音のサブバンドエネルギーが大から小に変化する過程において、システムが騒音低減レベルBにある場合、サブバンドエネルギーがThreshold0_upより小さくなっても、能動騒音低減システムの騒音低減レベルがジャンプしないが、エネルギーがさらに小さくなって、サブバンドエネルギーがThreshold0_downより小さくなると、能動騒音低減システムのフィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量が1レベル下へジャンプして騒音低減レベルAになる。
【００４２】
上記騒音低減レベルの数は、能動騒音低減イヤホンのニーズに応じて選択し分割できる。即ち、騒音低減レベルは、騒音低減レベルB、騒音低減レベルC等の間でジャンプしてもよい。例えば、騒音低減レベルを10個と選択してもよく、もし能動騒音低減イヤホンで実現可能な騒音低減振幅範囲が25dBであると、各騒音低減レベルに対応したdB数が段階的に変化し、第一レベルが2.5dBの騒音低減量で、第二レベルが5dBの騒音低減量で、第三レベルが7.5dBの騒音低減量であるといったようになる。
【００４３】
ステップS250では、決定されたフィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンを制御し、決定されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御する。例えば、決定されたフィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンにおけるフィードフォワード騒音低減モジュールを制御し、決定されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンにおけるフィードバック騒音低減モジュールを制御する。
【００４４】
ここまでで、図２に示す能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法が完了する。上記ステップS210〜S250の操作は、イヤホンにおける制御チップによって実行されてもよい。
【００４５】
本発明の実施例による技術的解決手段は、周波数領域と時間領域との二つの視点から信号の重み付け後のエネルギーを計算する技術手段を用いて、人の耳の聴覚特性を考慮して、ユーザの能動騒音低減イヤホンを装着する環境状況を検出し、現在の騒音の類型及び周波数分布に基づいて能動騒音低減制御が必要であるか否かを総合的に判断することができる。また、マイクによりリアルタイムにより採集された騒音信号のサブバンドエネルギー値を計算する技術手段を用いて、騒音低減量を調整する大きさを動的に計算することができる。さらに、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うとともにフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行う技術手段を用いて、異なる騒音低減システムに対して異なる騒音低減の手段をインテリジェントに用いる。本解決手段は、騒音低減を正確に制御し、インテリジェントな騒音低減調整を動的に行うことができ、従来の固定騒音低減の能動騒音低減技術に比べて、優れた騒音低減効果を達成することができる。 
【００４６】
本発明によれば、ユーザのイヤホンを利用する環境に応じて、イヤホンの能動騒音低減量を適切に調整し、イヤホンが外部環境騒音に対する騒音低減効果を最大に獲得することを保証するとともに、ユーザの利用状態を判断し、音楽信号への悪影響を完全に防ぐことができる。
【００４７】
上記実施例に基づいて、もう一つの好ましい実施例における騒音低減制御方法は、フィードバック騒音低減制御の正確さを向上させるために、フィードバックマイクの騒音低減量を適切に微調整する解決手段を提供している。この方法は、
イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにおいてそのイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたフィードバックマイクを利用して、現在時刻でフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算することを更に含む。
【００４８】
この場合、上記ステップS250において、決定されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御することは、計算された現在時刻におけるフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーに基づいて、前記フィードバック騒音低減量に対して調整を行い、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御することを更に含む。これにより、フィードバックマイクの騒音低減結果に基づいて、フィードバック騒音低減量に対して適宜な適応修正を行う。
【００４９】
フィードバック騒音低減量に対して適宜な適応修正を行うプロセスは、下記の通りになる。
【００５０】
調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御した後、フィードバックマイクにより採集された騒音低減後の信号を取得し、騒音低減後の信号のエネルギーを計算し、この計算された現在時刻におけるフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーが前記騒音低減後の信号のエネルギーより小さくなっているか否かを比較し、小さくなっている場合は、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御し、そうでない場合は、調整前のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御する。
【００５１】
つまり、まずは図２に示す解決手段を適用して騒音低減制御を実行して、フィードバックマイクにより採集された信号s2のエネルギーを判断し、一定の閾値を超えると、フィードバック騒音低減量を増加させて新しい騒音低減レベルを利用して、フィードバック騒音低減量に対して調整を行う。その後、調整前の信号エネルギーと調整後の信号エネルギーとを比較し、もしフィードバック騒音低減量を増加させることでs2のエネルギーを低減することができる場合、調整後の新しい騒音低減レベルを引き続き利用し、もしフィードバック騒音低減量を増加させることでs2のエネルギーを低減することができない場合、調整前の元の騒音低減レベルに戻す。
【００５２】
本発明のこの好ましい実施例は、イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたフィードバックマイクを利用して、フィードバック騒音低減システムのフィードバック騒音低減量を適切に微調整することで、騒音抑制が最高の効果を達成することを保証する。
【００５３】
もう一つの好ましい実施例において、本発明の騒音低減制御方法は、風騒音の解決手段を提供している。この方法は、
現在時刻で能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断し、現在時刻では風騒音が存在すると判定した場合、フィードフォワード騒音低減量に応じたフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるようにイヤホンを制御するとともに、該フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御することを更に含む。
【００５４】
フィードフォワード能動騒音低減システムは風騒音に対して騒音低減効果を奏することができないだけでなく、逆に騒音を増幅させてしまうという問題があるので、風騒音が現れると、本実施例では、フィードフォワード能動騒音低減をオフにして、フィードバック騒音低減量を増加するという解決手段を採用する。
【００５５】
本実施例で用いられた風騒音検出は、信号の相関を調べることによって実現されたものである。発明者は、風騒音の発生原理を分析したところ、風がマイクを通過した際に、マイクに圧力が生じることを発見した。各マイクにより採集された風騒音は、いずれもランダムであり、即ち、二つのマイクのいずれにより採集された風騒音も無相関である。一方、いずれのアクティブ騒音及び信号についても、そのマイクにより採集された信号と信号源との間は相関を持っている。イヤホンがステレオであるため、二つのフィードフォワードマイクの入力によって相関判断を行うことが可能であり、即ち、もし二つのフィードフォワードマイクに到達した信号が無相関であると、現在では風騒音が発生していると判定できる。また、他の騒音は、いずれも音声と非常に強い相関を持っているため、風騒音の判定は、二つのフィードフォワードマイクの信号の相関を計算することによって判断することが可能である。その具体的な計算プロセスは、下記の通りになる。
【００５６】
1、二つのフィードフォワードマイクにより採集された信号がそれぞれx1(n), x2(n)であると仮定する。まず、両信号のFFTを計算して、両信号の周波数領域信号X1(k), X2(k) を得る。
【００５７】
2、下記の自己相関式によって、両信号の周波数領域における自己相関関数R（k）を計算し、
2017518522.tif 000007
ここで、conjが複素共役演算を表す。
【００５８】
3、計算結果R(k)を正規化して、計算結果を平滑化する。本ステップで得られた平滑化された計算結果の相関によって、風騒音が存在するか否かを確認することができる。即ち、平滑化された計算結果が低い相関を示している場合には、風騒音が存在すると確認される。又は、ステップ4に入って、本ステップで得られた平滑化された計算結果に対して抽出を行ってから判断を行う。
【００５９】
4、設定周波数帯域（例えば93.75Hz〜781.25Hz）の信号の相関を抽出して判断を行う。
【００６０】
本発明のこの好ましい実施例では、現在風騒音が存在するか否かを判断するとともに、風騒音が存在する場合、風騒音を除去する騒音低減制御を行うことができる。
【００６１】
もう一つの側面によれば、本発明の実施例は、能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムを更に提供する。図４は、本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムの構造模式図であり、該騒音低減制御システムは、エネルギー重み付け手段41、能動騒音低減判断手段42、サブバンドエネルギー計算手段43、騒音低減量決定手段44、フィードフォワード騒音低減制御手段45、及び、フィードバック騒音低減制御手段46を含む。
【００６２】
そのうち、エネルギー重み付け手段41は、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けを行い、重み付け後のエネルギーを得るために用いられる。
【００６３】
人の耳の特殊性のため、人の耳の低周波及び高周波信号に対する感度はいずれも中周波信号より低く、人の騒音に対する感覚をより客観的に計算するために、入力された信号に対して重み付け測定を行うことで、現在の騒音の類型及び周波数分布に対して、動的に調整を行うことが可能な騒音低減手段を用いる。
【００６４】
エネルギー重み付け手段41は、具体的には、周波数領域重み付け及び時間領域重み付けの重み付け後のエネルギーを順次に計算するために用いられる。
【００６５】
第一段階は、周波数領域重み付けである。下記の周波数重み付け式によって周波数フィルタR(f)を設計する。ここで、fが信号の周波数で、RA(f)が周波数重み付け係数である。
2017518522.tif 000008
音信号がs1のとき、周波数重み付けを経てy(n) が得られるとすると、y(n)= RA(f)* s1になる。
【００６６】
第二段階は、時間領域重み付けである。周波数重み付け後のデータは、人の耳の周波数領域での聴覚に更に近づくが、時間領域では、騒音が突然に消える場合、その音響レベルはすぐに消えるわけではなく、ある速度で下降するが、この際、時定数を用いて信号を平滑化して、時間領域重み付け処理を実行する。
【００６７】
下記の時間重み付け方式によって時間領域重み付けを行うことが可能である。
2017518522.tif 000009
ここで、SPL(n)は音響レベル、即ち、最終的に得られる重み付け後のエネルギーであり、αは時間重み付け係数であり、Energy(n)は現在のフレームのエネルギー値であり、Energy(n)が上記の周波数重み付け後のy(n)の二乗である。
【００６８】
能動騒音低減判断手段42は、エネルギー重み付け手段41で得られた重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを判断するために用いられる。
【００６９】
サブバンドエネルギー計算手段43は、能動騒音低減判断手段42によって能動騒音低減制御が必要であると判定した場合、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を計算するために用いられ、そのうち、第一サブバンド及び第二サブバンドは、それぞれ、イヤホンのフィードフォワード騒音低減曲線及びフィードバック騒音低減曲線によって決定される。
【００７０】
本実施例において、外部環境騒音の影響の抑制は、周波数帯域毎に行っており、異なる周波数においては、騒音低減の効果も異なる。これは、主に下記の理由によるものである。能動騒音低減が主に低周波部分に集中するが、人の耳に入った騒音が主に高周波騒音である場合、異なる周波数帯域において依然として同じ能動騒音低減方法を用いると、実際には騒音低減に役に立たないだけでなく、逆により多くの騒音を引き込んで、人の耳の不快感を引き起こしてしまう。従って、本実施例では、異なる周波数帯域で異なる騒音低減処理を行うことで、騒音低減効果を向上させた。
【００７１】
具体的には、能動騒音低減イヤホンのフィードフォワード騒音低減性能を検出することによりフィードフォワード騒音低減曲線を得るとともに、能動騒音低減イヤホンのフィードバック騒音低減性能を検出することによりフィードバック騒音低減曲線を得る。その上で、それぞれ、フィードフォワード騒音低減曲線の最大振幅値点付近の一定周波数帯域範囲（該一定周波数帯域範囲においては、最大振幅値の周波数ポイントとフィードフォワード騒音低減曲線全体の最大振幅値点の周波数ポイントとの間の差が設定値より小さい）内で第一サブバンドを選出するとともに、フィードバック騒音低減曲線の最大振幅値点付近の一定周波数帯域範囲（該一定周波数帯域範囲においては、最大振幅値の周波数ポイントとフィードバック騒音低減曲線全体の最大振幅値点の周波数ポイントとの間の差が設定値より小さい）内で第二サブバンドを選出するようにしてもよい。
【００７２】
騒音が閾値要件に達し、能動騒音低減制御を実行する必要がある場合、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値をそれぞれ求める必要がある。
【００７３】
計算方式は、二つある。一つは、フィードフォワードマイクMIC_1によって現在時刻で採集された騒音信号s1を、第一サブバンドAのバンドパスフィルタhA(n)及び第二サブバンドBのバンドパスフィルタhB(n)に通してもよい。もう一つは、s1をFFT（Fast Fourier Transformation、高速フーリエ変換）によって周波数領域に変換してから、第一サブバンドA及び第二サブバンドBのエネルギー値の大きさを統計処理してもよい。ここでは、第一サブバンドAを例として説明する。
【００７４】
方式一は、サブバンドフィルタ法によって第一サブバンドAのエネルギー値EnergyAを計算し、下式を使用する。
2017518522.tif 000010
ここで、y（n）は、音信号s1がhA(n)を通って得られたサブバンド信号を表し、nは時間を表す。
【００７５】
計算方式二は、FFTによってサブバンドエネルギーを計算する方法であり、下式を使用する。
2017518522.tif 000011
ここで、αは重み付け係数であり、αの値は、周波数応答曲線によって決定可能であり、（subband1,subband2）はサブバンドAの周波数領域範囲である。
【００７６】
騒音低減量決定手段44は、サブバンドエネルギー計算手段43で計算された第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値に基づいて、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量をそれぞれ決定するために用いられる。
【００７７】
好ましくは、騒音低減量決定手段44は、初期値決定モジュール、デュアル閾値設定モジュール、エネルギー値記録モジュール、騒音低減レベル上昇モジュール及び騒音低減レベル下降モジュールを含み、
初期値決定モジュールは、第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を、異なる騒音低減レベルに対応した閾値とそれぞれ比較して、フィードフォワード騒音低減量初期値及びフィードバック騒音低減量初期値をそれぞれ決定するために用いられ、
デュアル閾値設定モジュールは、隣接する二つの騒音低減レベルに対して上昇閾値及び下降閾値をそれぞれ設定し、且つ、上昇閾値を下降閾値より大きくするために用いられ、
エネルギー値記録モジュールは、各時刻で取得された、フィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の第一サブバンドのエネルギー値及び第二サブバンドのエネルギー値を記録するために用いられ、
騒音低減レベル上昇モジュールは、現在時刻では第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が小から大に変化する過程にあると判定した場合、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が下降閾値より大きくなっても、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が上昇閾値より大きくなると、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ上昇するように決定するために用いられ、
騒音低減レベル下降モジュールは、現在時刻では第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が大から小に変化する過程にあると判定した場合、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が上昇閾値より小さくなっても、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、元の騒音低減レベルがそのまま保持されるように決定し、第一サブバンドのエネルギー値又は第二サブバンドのエネルギー値が下降閾値より小さくなると、フィードフォワード騒音低減量又はフィードバック騒音低減量を、騒音低減レベルが一つ下降するように決定するために用いられる。
【００７８】
フィードフォワード騒音低減制御手段45は、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うようにイヤホンを制御するために用いられる。
【００７９】
フィードバック騒音低減制御手段46は、フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するために用いられる。
【００８０】
一つの好ましい実施例において、上記騒音低減制御システムは、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンに一つのフィードバックマイクが配置され、該フィードバックマイクがイヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されている。該騒音低減制御システムは、イヤホンのスピーカから再生される音がないと判定した場合、現在時刻でフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーを計算するためのフィードバックエネルギー計算手段を更に含む。
【００８１】
好ましくは、図４に示す実施例におけるフィードバック騒音低減制御手段46は、フィードバックエネルギー計算手段で計算された現在時刻でのフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーに基づいて、フィードバック騒音低減量に対して調整を行い、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するためのフィードバック騒音低減量調整モジュールを更に含む。
【００８２】
更に好ましくは、フィードバック騒音低減量調整モジュールは、具体的には、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御した後、フィードバックマイクにより採集された騒音低減後の信号を取得し、騒音低減後の信号のエネルギーを計算し、この計算された現在時刻におけるフィードバックマイクにより採集された信号のエネルギーが騒音低減後の信号のエネルギーより小さくなっているか否かを比較し、小さくなっている場合、調整後のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御し、そうでない場合、調整前のフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するためにも用いられる。
【００８３】
本発明のこの好ましい実施例は、イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたフィードバックマイクを利用して、フィードバック騒音低減システムのフィードバック騒音低減量を適切に微調整することで、騒音抑制が最高の効果を達成することが保証された。
【００８４】
もう一つの好ましい実施例において、上記騒音低減制御システムは、
現在時刻で能動騒音低減イヤホンの両方のイヤホンそれぞれのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関を計算して、相関の計算結果に基づいて、現在時刻では風騒音が存在するか否かを判断するための風騒音判断手段と、
風騒音判断手段によって現在時刻では風騒音が存在すると判断した場合、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うことを停止させるようにイヤホンを制御するとともに、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減量を増加させ、増加されたフィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うようにイヤホンを制御するための風騒音処理手段と、を更に含む。
【００８５】
本発明のこの好ましい実施例は、現在では風騒音が存在するか否かを判断し、風騒音が存在する場合、風騒音を除去する騒音低減制御を行うことができる。
【００８６】
本発明のもう一つの側面によれば、能動騒音低減イヤホンが更に提供されており、該能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンに、一つのフィードフォワードマイクと一つのフィードバックマイクとが配置され、そのうち、フィードフォワードマイクがイヤホンの外側に配置され、フィードバックマイクがイヤホンの結合空洞内に配置されており、該能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホン内に、上記技術的解決手段による騒音低減制御システムが配置されている。
【００８７】
図５を参照すると、図５は、本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンの構造模式図である。該能動騒音低減イヤホンは、環境騒音検出モジュール51、騒音分析制御モジュール52、フィードフォワード騒音低減モジュール531、及び、フィードバック騒音低減モジュール532を含み、フィードフォワード騒音低減モジュール531がフィードバック騒音低減モジュール532と共に能動騒音低減モジュール53を構成している。環境騒音検出モジュール51及び騒音分析制御モジュール52によって実行する機能は、図４に示す能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御システムによって実現してもよい。
【００８８】
能動騒音低減イヤホンが作動する際、環境騒音検出モジュール51は、フィードフォワードマイクによって現在時刻の騒音信号をリアルタイムに採集し、環境騒音を検出する。騒音分析制御モジュール52は、現在時刻でフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号に対して重み付けエネルギー計算を行い、重み付け後のエネルギーに基づいて、現在時刻では能動騒音低減制御が必要であるか否かを分析して判断する。能動騒音低減制御が必要であると判定した場合、更に、フィードフォワード騒音低減量及びフィードバック騒音低減量を計算して決定し、フィードフォワード騒音低減量に応じてフィードフォワード騒音低減を行うように能動騒音低減モジュール53におけるフィードフォワード騒音低減モジュール531を制御するとともに、フィードバック騒音低減量に応じてフィードバック騒音低減を行うように能動騒音低減モジュール53におけるフィードバック騒音低減モジュール532を制御する。
【００８９】
以上をまとめると、本発明の実施例による能動騒音低減イヤホンに適用する騒音低減制御方法、システム及び能動騒音低減イヤホンは、能動騒音低減イヤホンの環境を検出することで、現在の騒音の類型及び周波数分布に対して、動的に調整可能な騒音低減手段を用いて周囲の騒音を抑制することができ、従来の固定騒音低減の能動騒音低減技術に比べて、優れた騒音低減効果を達成することができる。
【００９０】
一つの好ましい解決手段において、本発明は、能動騒音低減イヤホンの各片方のイヤホンにそれぞれ一つのフィードバックマイクを配置して、イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたフィードバックマイクを利用して、フィードバック騒音低減システムのフィードバック騒音低減量を微調整して、騒音抑制による最高の効果が確実に達成できるようにしてもよい。もう一つの好ましい解決手段において、本発明は、動的なデュアル閾値を用いて、動的調整プロセスを漸進的なプロセスにすることで、騒音低減レベルを頻繁に調整することに起因する騒音を回避する。更なる一つの好ましい解決手段において、本発明は、二つのフィードフォワードマイクにより採集された騒音信号の相関によって、現在では風騒音が存在するか否かを判断し、風騒音が存在する場合、特殊の騒音低減制御を行ってもよい。 
【００９１】
上記したのは、あくまでも本発明の好ましい実施例であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神及び原則内になされた、いかなる補正、均等的置換、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。
【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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【国際調査報告】
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