專利名稱：信號處理設(shè)備和信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號處理設(shè)備，其通過使來自收音單元(sound-collecting unit) 的收音聲音信號經(jīng)歷濾波處理以賦予用于降噪(noise reduction)的信號屬性來執(zhí)行消噪(noise canceling)，從而執(zhí)行消噪操 作。
背景技術(shù)：
在實(shí)踐中使用了一種所謂的用于耳機(jī)設(shè)備的消噪系統(tǒng)，其被布置為主 動地消除在利用耳機(jī)設(shè)備播放諸如樂曲之類的音頻內(nèi)容時可以聽到的外部 噪聲。這種消噪系統(tǒng)一般可被分類成反饋方法和前饋方法這兩種方法。
例如，日本未實(shí)審專利申請公布No. 3-214892描述了具有這樣一種配 置的消噪系統(tǒng)的配置，在該種配置中，通過下述方式來降低外部噪聲在 安裝于用戶耳部的管內(nèi)生成與被設(shè)置在耳塞(耳機(jī))附近的麥克風(fēng)單元收 音的噪聲反相的音頻信號，并且將該音頻信號作為聲音從耳塞單元輸出， 即，這是一種對應(yīng)于反饋方法的消噪系統(tǒng)配置。
另外，日本未實(shí)審專利申請公布No. 3-96199描述了一種基本配置， 其中，通過利用附于耳機(jī)設(shè)備的外殼的麥克風(fēng)進(jìn)行收音而獲得的音頻信號 被提供以預(yù)定的傳遞函數(shù)并從耳機(jī)設(shè)備輸出，即，這是一種對應(yīng)于前饋方 法的消噪系統(tǒng)配置。
在采用前饋方法或反饋方法中的任一種時，為消噪而設(shè)定的濾波器屬 性被如此設(shè)定，以便例如基于關(guān)于來自外部噪聲源并到達(dá)用戶耳部位置 (消噪點(diǎn))的音頻的空間傳遞函數(shù)、諸如麥克風(fēng)放大器、耳機(jī)放大器等等 之類的電氣部件的屬性以及諸如聲學(xué)部件(例如麥克風(fēng)、驅(qū)動器單元(揚(yáng) 聲器)等等)的屬性之類的各種類型的傳遞函數(shù)，來在用戶耳部位置消除 (降低)噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
目前，就以像上述的驅(qū)動器和麥克風(fēng)那樣的所謂換能器為代表的聲學(xué) 部件而言，其機(jī)械配置直接影響功能和能力，并且由于其不規(guī)則性而帶來 的影響與電氣部件相比相對較大。因此，當(dāng)在個體耳機(jī)之間的聲學(xué)部件中 出現(xiàn)不規(guī)則性時，即使是在同一型號的耳機(jī)中，聲感知的差異也會較大。 尤其地，就消噪耳機(jī)而言，設(shè)定了消噪濾波屬性以便能夠獲得適當(dāng)?shù)南?效果，其中也包括這些聲學(xué)部件的傳遞屬性(如上所述)，因此存在這樣 的情況，即，聲學(xué)部件中的不規(guī)則性可能導(dǎo)致消噪效果的不規(guī)則性，從而 可能無法獲得充分的消噪效果。
可以列出的關(guān)于不規(guī)則性的另一個問題是由于用戶耳部的形狀以及用 戶如何佩戴耳機(jī)而發(fā)生的。用戶之間的這種個體差異也可能導(dǎo)致消噪效果 的不規(guī)則性。
在現(xiàn)有技術(shù)中，聲學(xué)部件的這種不規(guī)則性是利用這樣一種技術(shù)來應(yīng)對 的其中，例如多個電位計被用在制造線等等上，以便改變增益和粗略的 NC濾波器屬性，從而執(zhí)行屬性補(bǔ)償。
但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種措施涉及人力，從而導(dǎo)致了勞動成本的增
大，并且還導(dǎo)致了設(shè)備制造成本的增大。另外，利用如上所述的電位計進(jìn)
行的調(diào)整，很難進(jìn)行精細(xì)的屬性補(bǔ)償，因而很難實(shí)現(xiàn)充分的改善。
另外，與聲學(xué)部件不同，出貨之前的調(diào)整不能針對個體用戶之間的差
異進(jìn)行補(bǔ)償。即使用戶將會執(zhí)行這種手工調(diào)整，這也是有問題的，因?yàn)閯?動負(fù)擔(dān)被強(qiáng)加在了個體用戶上。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例， 一種信號處理設(shè)備包括濾波器處理單 元，被配置為通過使來自收音單元的收音信號經(jīng)歷基于預(yù)設(shè)的濾波器屬性 的濾波處理以賦予用于降噪的信號屬性來執(zhí)行降噪操作；未降噪信號獲得 單元，用于獲得在由濾波器處理單元進(jìn)行的降噪操作被停止的狀態(tài)中獲得
的未降噪信號；以及濾波器屬性選擇單元，用于獲得未降噪信號和在預(yù)設(shè)
的濾波器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè)定給濾波器處理單元的情況下執(zhí)行 降噪操作時獲得的已降噪信號之間的差異，從而獲得關(guān)于候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)，并且基于降噪效果指標(biāo)來選擇要被設(shè)定給濾波器處理單 元的濾波器屬性。
根據(jù)上述配置，關(guān)于候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)是從在降噪操作 關(guān)閉的狀態(tài)中獲得的未降噪信號和在以預(yù)設(shè)的候選濾波器屬性執(zhí)行降噪操 作時的已降噪信號實(shí)際測量的。要被設(shè)定給濾波器處理單元的濾波器屬性 可基于實(shí)際測量的降噪效果指標(biāo)來選擇。
基于實(shí)際測量的降噪效果指標(biāo)來執(zhí)行對濾波器屬性的選擇使得能夠根 據(jù)構(gòu)成耳機(jī)的聲學(xué)部件、用戶耳部形狀、以及用戶佩戴耳機(jī)的方式的不規(guī) 則性來進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波器屬性選擇。也就是說，可以選擇能夠針對聲學(xué)部 件的不規(guī)則性和個體用戶之間的差異執(zhí)行屬性補(bǔ)償?shù)倪m當(dāng)濾波器屬性。
如上所述，就本發(fā)明而言，基于實(shí)際測量的降噪效果指標(biāo)來執(zhí)行濾波 器屬性選擇使得能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波器屬性選擇，這樣就可以針對聲學(xué)部 件的不規(guī)則性和個體用戶之間的差異來執(zhí)行屬性補(bǔ)償。
這樣，不必像現(xiàn)有技術(shù)中所做的那樣為了進(jìn)行屬性補(bǔ)償而通過手工勞 動來進(jìn)行調(diào)整，從而可以降低勞動成本，并且相應(yīng)地降低制造成本。另 外，這不是利用電位計等等進(jìn)行的手工勞動調(diào)整，因此可以執(zhí)行更加精細(xì) 的調(diào)整。另外，個體用戶不必執(zhí)行手工調(diào)整的工作，從而實(shí)現(xiàn)了在這一點(diǎn) 上不會向用戶施加負(fù)擔(dān)的優(yōu)良消噪系統(tǒng)。


圖1A和圖1B是示出使用反饋方法的耳機(jī)設(shè)備的消噪系統(tǒng)的模型示例
的示圖2是示出圖1A和圖1B所示的消噪系統(tǒng)的屬性的波特圖(Bode
plot);
圖3A和圖3B是示出使用前饋方法的耳機(jī)設(shè)備的消噪系統(tǒng)的模型示例 的示圖4是示出充當(dāng)?shù)谝粚?shí)施例的信號處理設(shè)備的內(nèi)部配置的框圖5是示出NC濾波器的濾波器配置示例的示圖6是示出濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)配置示例的示圖；圖7是示例性地示出在用戶側(cè)執(zhí)行校準(zhǔn)操作的情況下的分析環(huán)境的示
圖8A和圖8B是示出頻率屬性分析單元的配置示例的示圖9A和圖9B是用于描述在采用FB方法的情況下根據(jù)未被降噪的信 號/已被降噪的信號而執(zhí)行的操作的示圖IOA至圖IOC是用于描述降噪效果指標(biāo)的示圖11是用于描述在采用FB方法的情況下在最優(yōu)濾波器屬性設(shè)定/正 常消噪操作時相應(yīng)執(zhí)行的操作的示圖12是示出作為一個實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)操作的處理過程的流程
圖13是示出用于實(shí)現(xiàn)到正常消噪操作的轉(zhuǎn)變操作的處理過程的流程
圖M是示出充當(dāng)?shù)诙?shí)施例的信號處理設(shè)備的內(nèi)部配置的框圖15A和圖15B是用于描述在采用FF方法的情況下根據(jù)未被降噪的 信號/已被降噪的信號而執(zhí)行的操作的示圖16是用于描述在采用FF方法的情況下在最優(yōu)濾波器屬性設(shè)定/正常 消噪操作時相應(yīng)執(zhí)行的操作的示圖17是示例性地示出在出貨前執(zhí)行校準(zhǔn)操作的情況下的分析環(huán)境的 示圖；以及
圖18是用于描述與濾波器屬性選擇技術(shù)有關(guān)的修改的示圖。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。首先，在描述本發(fā)明的實(shí)施例的配 置之前，將描述消噪系統(tǒng)的基本概念。
消噪系統(tǒng)的概念
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的消噪系統(tǒng)的基本方法的示例包括這樣的配置，其中， 伺服控制是通過反饋(以下可簡寫為"FB")方法來執(zhí)行的，并且也有通 過前饋(以下可簡寫為"FF")方法來執(zhí)行的。首先，將參考圖1A和圖1B來描述FB方法。
圖1A示意性地示出了在耳機(jī)佩戴者(用戶)的右耳側(cè)(L (左)和R (右)的雙聲道立體聲的R聲道)的FB方法消噪系統(tǒng)的模型示例。至于 R聲道側(cè)的耳機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，首先，驅(qū)動器202被設(shè)置在殼體單元201 內(nèi)，其位置對應(yīng)于佩戴耳機(jī)設(shè)備的用戶500的右耳的位置。驅(qū)動器202與 所謂的具有振膜的揚(yáng)聲器相同，并且通過被音頻信號的放大輸出所驅(qū)動而 將聲音發(fā)出到空氣中。
考慮到此，就FB方法而言，麥克風(fēng)203被設(shè)置在殼體201內(nèi)，其位 置被認(rèn)為靠近用戶500的右耳。該麥克風(fēng)203對從驅(qū)動器202輸出的音頻 以及從外部噪聲源301進(jìn)入殼體單元201并朝著右耳傳播的音頻(g卩，作 為被右耳聽到的外部音頻的殼體內(nèi)噪聲302)進(jìn)行收音。注意，發(fā)生殼體 內(nèi)噪聲302的原因的示例例如包括噪聲源301由于聲壓從殼體單元的耳 墊中的空隙泄漏進(jìn)來，耳機(jī)設(shè)備的殼體本身在被傳輸?shù)綒んw中的噪聲源 301的聲壓下振動，等等。
根據(jù)通過利用麥克風(fēng)203進(jìn)行收音而獲得的音頻信號來生成用于消除 (衰減、降低)殼體內(nèi)噪聲302的信號(消除用音頻信號(canceling audio signal)，例如具有與外部音頻的音頻信號成分相反的屬性的信號，并且反 饋這些信號以使之與用于驅(qū)動驅(qū)動器202的聽取用聲音(listening so皿d) 的音頻信號(音頻源)相合成。從而，在被設(shè)定于殼體單元201內(nèi)與右耳 相對應(yīng)的位置處的消噪點(diǎn)400處，獲得了這樣的聲音，其中通過使來自驅(qū) 動器的輸出音頻與外部音頻成分相合成而消除了外部音頻，并且用戶的右 耳聽見該聲音。這種配置也被設(shè)置在L聲道(左耳)側(cè)，從而獲得用于與 正常的R和L聲道的雙聲道立體聲相對應(yīng)的耳機(jī)設(shè)備的消噪系統(tǒng)。
圖1B中的框圖示出了 FB方法消噪系統(tǒng)的基本模型配置示例。注意在 圖1B中，與圖1A—樣，只示出了與R聲道(右耳)相對應(yīng)的配置，并 且與L聲道(左耳)相對應(yīng)地提供相同的系統(tǒng)配置。另外，該圖中所示的 方框示出了與FB方法消噪系統(tǒng)中的特定電路構(gòu)件、電路系統(tǒng)等等相對應(yīng) 的特定傳遞函數(shù)，并且在這里將被稱為傳遞函數(shù)塊。每個傳遞函數(shù)塊旁邊 示出的文字表示該傳遞函數(shù)塊的傳遞函數(shù)，并且音頻信號(或音頻)在經(jīng)過傳遞函數(shù)塊時被提供以在該處示出的傳遞函數(shù)。
首先，由設(shè)置在殼體單元201內(nèi)的麥克風(fēng)203收音的音頻經(jīng)由麥克風(fēng) 203和與麥克風(fēng)放大器相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊101 (傳遞函數(shù)M)被獲得作 為音頻信號，該麥克風(fēng)放大器對在麥克風(fēng)203處獲得的電信號進(jìn)行放大并 輸出音頻信號。經(jīng)過了傳遞函數(shù)塊101的音頻信號經(jīng)由與FB濾波器電路 相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊102 (傳遞函數(shù)-/3)被輸入到合成器103。該FB濾波 器電路是這樣一個濾波器電路，其中設(shè)定了屬性以根據(jù)利用麥克風(fēng)203進(jìn) 行收音而獲得的音頻信號來生成上述的消除用音頻信號，并且其傳遞函數(shù) 被寫作-/3。
另外，來自可能是音樂之類的音頻聲音源的音頻信號S經(jīng)歷了這里的 均衡器進(jìn)行的均衡，并且經(jīng)由與該均衡器相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊107 (傳遞 函數(shù)E)被輸入到合成器103。
注意，音頻信號S經(jīng)歷了這樣的均衡，即，就FB方法而言，噪聲收 音麥克風(fēng)203被設(shè)置在殼體單元201內(nèi)，并且其不僅對噪聲聲音進(jìn)行收 音，還對來自驅(qū)動器202的輸出音頻進(jìn)行收音。也就是說，就FB方法而 言，因?yàn)辂溈孙L(fēng)203也對音頻信號S的成分進(jìn)行收音，所以傳遞函數(shù)-/3也 被提供給音頻信號S，并且這可能導(dǎo)致音頻信號S的聲音質(zhì)量的惡化。因 此，預(yù)先通過均衡來向音頻信號S提供預(yù)定的信號屬性，以抑制由于傳遞 函數(shù)-Z3而導(dǎo)致的聲音質(zhì)量的惡化。
合成器103通過加法來合成上述兩個信號。這樣合成的音頻信號被功 率放大器所放大，并且作為驅(qū)動信號被輸出到驅(qū)動器202，以便作為音頻 信號從驅(qū)動器202輸出。也就是說，來自合成器103的音頻信號經(jīng)過與功 率放大器相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊104 (傳遞函數(shù)A)，并且還經(jīng)過與驅(qū)動器 202相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊(傳遞函數(shù)D)，并且作為音頻被發(fā)出到空氣 中。注意，驅(qū)動器202的傳遞函數(shù)D例如是根據(jù)驅(qū)動器202的結(jié)構(gòu)等等來 確定的。
驅(qū)動器202處輸出的音頻經(jīng)由與從驅(qū)動器202到消噪點(diǎn)400的空間路 徑相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊106 (傳遞函數(shù)H)(空間傳遞函數(shù))到達(dá)消噪點(diǎn) 400，并且與該處空間中的殼體內(nèi)噪聲302相合成。從消噪點(diǎn)400到達(dá)例如右耳的輸出聲音的聲壓P中已經(jīng)消去了從殼體單元201外部侵入的噪聲
源301的聲音。
現(xiàn)在，在圖IB所示的消噪系統(tǒng)模型系統(tǒng)中，上述的輸出聲音的聲壓 P被表達(dá)在下式1中，其中殼體內(nèi)噪聲302為N，音頻聲音源的音頻信號 為S，并且使用了各個傳遞函數(shù)塊中的傳遞函數(shù)"M、 -/3、 E、 A、 D、 H"。
<formula>formula see original document page 12</formula> …[式i]
注意到在該式1中為殼體內(nèi)噪聲302的N，可以看出N被表達(dá)為 1/(l+ADHM的的系數(shù)所衰減。
但是，為了使得根據(jù)式1的該系統(tǒng)穩(wěn)定工作而不會在用于降噪的頻率 帶寬處振蕩，以下式2必須成立。
<formula>formula see original document page 12</formula>
作為一般事項，將FB方法消噪系統(tǒng)中的傳遞函數(shù)的乘積的絕對值被 表達(dá)為1 ^^1ADHM^I這一事實(shí)和經(jīng)典控制理論中的奈奎斯特穩(wěn)定性判定相 結(jié)合，可以如下解釋式2。
在這里，考慮由(-ADHM/3)表達(dá)的系統(tǒng)，它是在圖1B所示的消噪 系統(tǒng)中通過切斷與作為殼體內(nèi)噪聲302的N有關(guān)的環(huán)路部分的一部分來獲 得的。該系統(tǒng)在這里將被稱為"開環(huán)"。作為一個示例，上述的開環(huán)可以 通過設(shè)定在與麥克風(fēng)和麥克風(fēng)放大器相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊101和與FB濾 波器電路相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊102之間作為要切斷的部分來形成的。
該開環(huán)被認(rèn)為具有例如圖2中的波特圖所示的屬性。在該波特圖中， 水平軸表示頻率，垂直軸的下半部表示增益，上半部表示相位。
在應(yīng)對這里的開環(huán)的情況下，基于奈奎斯特穩(wěn)定性判定，要滿足式 2，則必須滿足以下兩個條件。條件l:在經(jīng)過Odeg. (0度)相位點(diǎn)時，增益必須低于0dB。 條件2:在增益為0dB或更高時，不得包括0deg.相位點(diǎn)。 在不滿足兩個條件1和2的情況下，環(huán)路表現(xiàn)為正相反饋，從而導(dǎo)致 振蕩(嘯聲)。在圖2中，示出了與上述條件1相對應(yīng)的相位裕量Pa和 Pb，以及與條件2相對應(yīng)的增益裕量Ga和Gb。如果這些裕量較小，則發(fā) 生振蕩的可能性就增大，這是由于使用被應(yīng)用了該消噪系統(tǒng)的耳機(jī)設(shè)備的 用戶的各類個體差異，以及佩戴耳機(jī)設(shè)備的狀態(tài)的差異而引起的。
例如，在圖2中，經(jīng)過0 deg.相位點(diǎn)時的增益小于0 dB，相應(yīng)地獲得 了增益裕量Ga和Gb。但是，如果經(jīng)過0 deg.相位點(diǎn)時的增益為0 dB或更 大從而沒有獲得增益裕量Ga和Gb，或者經(jīng)過0 deg.相位點(diǎn)時的增益小于 OdB但接近OdB并且相應(yīng)地增益裕量Ga和Gb較小，則發(fā)生振蕩，或者 振蕩的可能性增大。
同樣，在圖2中，在增益為0 dB或更高的情況下，沒有經(jīng)過0deg.相 位點(diǎn)，從而獲得相位裕量Pa和Pb。但是，在增益為0dB或更高、但經(jīng)過 了 0deg.相位點(diǎn)或者接近0deg.相位點(diǎn)，從而相位裕量Pa和Pb較小的情況 下，發(fā)生振蕩，或者振蕩的可能性增大。
接下來，將描述除了上述的外部音頻(噪聲)消除(降低)功能之 外，禾U用圖1B所示的FB消噪系統(tǒng)的配置來從耳機(jī)設(shè)備再現(xiàn)和輸出聽取用 聲音的情況。
在這里，音頻源的音頻信號S (是諸如音樂之類的內(nèi)容)被示為聽取 用聲音。
注意，除了音樂或類似內(nèi)容之外，對于音頻信號S也可設(shè)想其他情 況。例如，在向例如助聽器應(yīng)用消噪系統(tǒng)的情況下，這些音頻信號S是由 設(shè)置在殼體外部、用于對周圍聽取用聲音進(jìn)行收音的麥克風(fēng)(不同于設(shè)置 給消噪系統(tǒng)的麥克風(fēng)203)所收音的音頻信號。另外，在應(yīng)用所謂的頭戴 式送受話器(headset)的情況下，這些音頻信號S是諸如通過諸如電話通 信之類的通信而接收的其他方的話音之類的音頻信號。也就是說，音頻信 號S對應(yīng)于應(yīng)根據(jù)耳機(jī)設(shè)備的用戶而再現(xiàn)和輸出的一般音頻。
首先，注意上式1中的音頻源的音頻信號S。還將假定把與均衡器相對應(yīng)的傳遞函數(shù)E設(shè)定為具有下式3中表達(dá)的屬性的傳遞函數(shù)。
五二(l +爿D/fi^^) ■■■[式3]
注意，當(dāng)通過頻率軸來看時，傳遞屬性E近似為上述開環(huán)的反屬性 (1 +開環(huán)屬性)。將式3所示的傳遞函數(shù)E的式子代入式1中，將使得 我們可以把圖1B所示的消噪系統(tǒng)模型中的輸出聲音的聲壓P表達(dá)為下式 4:
戶=-i-W+^D朋 …[式4，
在式4中的項ADHS中所示的傳遞函數(shù)A、 D和H中，傳遞函數(shù)A對 應(yīng)于功率放大器，傳遞函數(shù)D對應(yīng)于驅(qū)動器202，并且傳遞函數(shù)H對應(yīng)于 從驅(qū)動器202到消噪點(diǎn)400的空間傳遞函數(shù)，因此如果殼體單元201內(nèi)的 麥克風(fēng)203的位置很接近耳部，則音頻信號S可被認(rèn)為具有相當(dāng)于不具有 消噪系統(tǒng)功能的正常耳機(jī)的屬性。
接下來，將描述根據(jù)FF方法的消噪系統(tǒng)。與以上圖1A—樣，圖3A 示出了與R聲道相對應(yīng)的一側(cè)的配置，作為FF方法消噪系統(tǒng)的模型示 例。
就FF方法而言，麥克風(fēng)203被設(shè)置到殼體單元201的外側(cè)，以便對 從噪聲源301到達(dá)的音頻進(jìn)行收音。對利用麥克風(fēng)203來收音的外部音頻 (即從噪聲源301到達(dá)的音頻)進(jìn)行收音并獲得音頻信號，使這些音頻信 號經(jīng)歷適當(dāng)?shù)臑V波處理，從而生成消除用音頻信號。隨后將這些消除用音 頻信號與來自聽取用聲音的音頻信號相合成。也就是說，在電氣上模擬從 麥克風(fēng)203的位置到驅(qū)動器202的位置的聲學(xué)屬性的消除用音頻信號被與 聽取用聲音的音頻信號相合成。
從驅(qū)動器202輸出其中合成了消除用音頻信號和聽取用聲音的音頻信 號的音頻信號，則會使得在消噪點(diǎn)400處獲得的聲音聽起來好像從噪聲源 301侵入到殼體單元201中的聲音已被消去了一樣。圖3B示出了與一個聲道(R聲道)相對應(yīng)的一側(cè)的配置，作為FF方 法消噪系統(tǒng)的基本模型配置示例。首先，經(jīng)由具有與麥克風(fēng)203和麥克風(fēng) 放大器相對應(yīng)的傳遞函數(shù)M的消噪傳遞函數(shù)塊101獲得由設(shè)置在殼體單元 201外側(cè)的麥克風(fēng)203所收集的聲音，作為音頻信號。
接下來，經(jīng)過了傳遞函數(shù)塊101的音頻信號經(jīng)由與FF濾波器相對應(yīng) 的傳遞函數(shù)塊102 (傳遞函數(shù)-a)被輸入到合成器103。 FF濾波器電路 102是這樣一個濾波器電路，其中，為來自通過利用麥克風(fēng)203進(jìn)行收音 而獲得的音頻信號的消除用音頻信號設(shè)定了屬性，并且其傳遞函數(shù)被表達(dá) 為-a。另外，這里的音頻聲音源的音頻信號S被直接輸入到合成器103。
經(jīng)合成器103合成的音頻信號被功率放大器放大，并被輸出到驅(qū)動器 202作為驅(qū)動信號，以便作為音頻從驅(qū)動器202輸出。也就是說，在這個 情況下，同樣，來自合成器103的音頻信號經(jīng)過與功率放大器相對應(yīng)的傳 遞函數(shù)塊104 (傳遞函數(shù)A)，并且還經(jīng)過與驅(qū)動器202相對應(yīng)的傳遞函 數(shù)塊105 (傳遞函數(shù)D)，以作為音頻被發(fā)出到空氣中。
驅(qū)動器202處輸出的音頻經(jīng)由與從驅(qū)動器202到消噪點(diǎn)400的空間路 徑相對應(yīng)的傳遞函數(shù)塊106 (傳遞函數(shù)H)(空間傳遞函數(shù))到達(dá)消噪點(diǎn) 400，并且與該處空間中的殼體內(nèi)噪聲302相合成。
另外，在從噪聲源301發(fā)出直到侵入到殼體單元201中并到達(dá)消噪點(diǎn) 400為止之間，聲音被提供以與從噪聲源301到消噪點(diǎn)400的路徑相對應(yīng) 的傳遞函數(shù)(空間傳遞函數(shù)F)，如傳遞函數(shù)塊110所示。另一方面，從 噪聲源301到達(dá)的作為外部音頻的音頻在麥克風(fēng)203處被收音，并且此 時，從噪聲源301發(fā)出的聲音被提供以與從噪聲源301到麥克風(fēng)203的路 徑相對應(yīng)的傳遞函數(shù)(空間傳遞函數(shù)G)，如傳遞函數(shù)塊111所示。就與 傳遞函數(shù)塊102相對應(yīng)的FF濾波器電路而言，設(shè)定傳遞函數(shù)-a時也考慮 了空間傳遞函數(shù)F和G。
因此，就從消噪點(diǎn)400到達(dá)例如右耳的輸出聲音的聲壓P而言，從殼 體單元201外部侵入的噪聲源301的聲音被消去了。
現(xiàn)在，在圖3B所示的消噪系統(tǒng)模型系統(tǒng)中，上述的輸出聲音的聲壓 P被表達(dá)在下式5中，其中噪聲源301處發(fā)出的噪聲為N，音頻聲音源的音頻信號為S，并且使用了各個傳遞函數(shù)塊中的傳遞函數(shù)"M、 -o;、 E、 A、 D、 H"。
戶=—04DiB/c^ + FiV +爿D/^,.,[式5]
另外，在理想情況下，從噪聲源301到消噪點(diǎn)400的路徑的傳遞函數(shù) F可表達(dá)為下式6。
F = GL4ZWMa …[式6]
接下來，將式6代入式5中，右側(cè)的第一項和第二項被消去。根據(jù)其 結(jié)果，輸出聲音的聲壓P可利用下式7來表達(dá)。
尸=相朋 …[式7]
因此，消除了從噪聲源301到達(dá)的聲音，并且只獲得了音頻聲音源的 音頻信號。也就是說，在邏輯上，在用戶的右耳處聽見了已被消除噪聲的 音頻。但是，實(shí)際上，配置一個能夠提供使得式6完美地成立的傳遞函數(shù) 的完美FF濾波器電路是極為困難的。另外，諸如人與人之間耳部形狀以 及佩戴耳機(jī)設(shè)備的方式之類的個體差異相對較大，并且生成噪聲的位置和 麥克風(fēng)位置之間的關(guān)系的變化等等影響尤其是中到高范圍頻段中的降噪效 果，這一點(diǎn)已被廣泛認(rèn)識到。因此，對于中到高波段通常抑制主動降噪處 理，而是主要執(zhí)行依賴于耳機(jī)設(shè)備的殼體結(jié)構(gòu)的被動聲音隔離。
另外，應(yīng)當(dāng)注意，式6意味著利用包括傳遞函數(shù)-a的電路來模擬從噪 聲源301到耳部的傳遞函數(shù)。
另外，就圖3A所示的FF方法消噪系統(tǒng)而言，麥克風(fēng)203被設(shè)置到殼 體的外側(cè)，因此消除點(diǎn)400相對于殼體單元201可被任意設(shè)定以便對應(yīng)于 聽者的耳部的位置，這與圖1A中的FB系統(tǒng)消噪系統(tǒng)不同。但是，通常， 傳遞函數(shù)-a是固定的，并且某種目標(biāo)屬性必須被設(shè)定為對象。另一方面， 聽者的耳部的形狀等等是不同的。因此，可能存在這樣的情況，即沒有獲得充分的消噪效果，或者以非相反相位添加噪聲，從而導(dǎo)致產(chǎn)生異常聲音 的現(xiàn)象。
因此， 一般來說，就FF方法而言，振蕩可能性較低并且穩(wěn)定性較 高，但是卻認(rèn)為難以獲得充分的噪聲衰減量(消除量)。另一方面，雖然 利用FB方法可以期望較大的噪聲衰減量，但卻認(rèn)為必須考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定
性。因此，F(xiàn)B方法和FF方法具有各自的特性。
第一實(shí)施例(應(yīng)用到FB方法的示例) 耳機(jī)設(shè)備的配置
圖4是示出充當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的信號處理設(shè)備的一個實(shí)施例的耳機(jī)設(shè)備 l的內(nèi)部配置的框圖。
首先，耳機(jī)1設(shè)置有麥克風(fēng)MIC，作為與消噪系統(tǒng)相對應(yīng)的配置。如 圖中所示，被麥克風(fēng)MIC收音的音頻信號在麥克風(fēng)放大器2處被放大，在 A/D轉(zhuǎn)換器3處被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且被提供到DSP (數(shù)字信號處理 器)5。注意，在A/D轉(zhuǎn)換器3處被轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的收音信號也將被稱 為收音數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在，圖4所示的耳機(jī)l采用了 FB方法作為消噪方法。通過參考上 述的圖1A可見，就與FB方法相對應(yīng)的耳機(jī)設(shè)備而言，麥克風(fēng)MIC (圖 1A和圖1B中的麥克風(fēng)203)被設(shè)置為部署在殼體單元(圖1A和圖1B中 的201)的內(nèi)側(cè)。具體來說，此情況下的麥克風(fēng)MIC被設(shè)置來對來自驅(qū)動 器DRV的輸出音頻和耳機(jī)1所具有的殼體單元1A中的殼體內(nèi)噪聲(圖 1A和圖1B中的302)進(jìn)行收音。
現(xiàn)在，應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明也適用于采用FF方法作為消噪方法的情 況，但是為了避免混淆，在這里，將首先描述采用FB方法的情況，并且 稍后將作為第二實(shí)施例來描述采用FF方法的情況。
另外，在圖4中，例如，耳機(jī)1被設(shè)置有音頻輸入端子Tin，它是設(shè) 置來用于輸入從外部音頻播放器等等提供的音頻信號的。從音頻輸入端子 Tin輸入的音頻信號經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器4被提供到DSP 5 。
現(xiàn)在，應(yīng)當(dāng)注意，耳機(jī)1進(jìn)行操作，以使得耳機(jī)1的佩戴者聽見基于從音頻輸入端子Tin輸入的音頻信號的音頻，并且還消除(降低)噪聲聲
音。也就是說，從音頻輸入端子Tin輸入的音頻信號是用于聽取的音頻信 號，將被輸入來供用戶聽取。換言之，這些不是作為消噪對象的音頻信 號。
DSP 5通過基于存儲在圖中的存儲器8中的信號處理程序8a執(zhí)行數(shù)字 信號處理來實(shí)現(xiàn)作為圖中所示的功能塊的操作。
這里，為了進(jìn)行描述，在下文中可將DSP 5的功能塊當(dāng)作硬件。另 外，在下文中，消噪可被簡寫為"NC"。
另外，在圖4中，關(guān)于DSP5具有的功能，既示出了與上述的正常操 作相對應(yīng)的功能塊，也示出了與后述實(shí)施例中的最優(yōu)濾波器的選擇/設(shè)定 (關(guān)于NC濾波器屬性的校準(zhǔn))相對應(yīng)的功能塊。具體來說，與正常操作 相對應(yīng)的功能塊是NC濾波器5a、均衡器(EQ) 5b以及加法單元5c。在 以下描述中，將只描述與這種正常操作相對應(yīng)的功能塊，并且與校準(zhǔn)相對 應(yīng)的功能塊將被當(dāng)作不存在。與校準(zhǔn)相對應(yīng)的功能塊將在下文中描述。
首先，經(jīng)由上述的A/D轉(zhuǎn)換器3輸入到DSP 5的收音數(shù)據(jù)被提供到 NC濾波器5a。 NC濾波器5a通過使收音數(shù)據(jù)經(jīng)歷具有預(yù)定的濾波器屬性 的濾波處理來提供用于消噪的信號屬性。
現(xiàn)在，連接到DSP 5的存儲器8存儲了多個濾波器屬性信息集合，用 于獲得彼此不同的消噪屬性。每個濾波器屬性信息集合是用于設(shè)定NC濾 波器5a的濾波器屬性的信息，并且具體來說，它們是用于確定NC濾波器 5a的濾波器屬性的濾波器配置和各類參數(shù)信息。
圖5示出了 NC濾波器5a的濾波器配置的一個示例。就圖5所示的配 置示例而言，NC濾波器5a被示為由串聯(lián)連接的濾波器0 濾波器1 ^ 濾波器2及其后的用于執(zhí)行增益調(diào)整的乘法器配置而成。在此情況下，濾 波器0是MPF (Mid Presence Filter,中存濾波器)，濾波器1是LPF (低 通濾波器)，濾波器2是BFP (帶通濾波器)。MPF、 LPF和BPF中的每 一個的可調(diào)整參數(shù)為截止頻率(中央頻率)fc、 Q值以及增益G，如圖所 示。另外，乘法器的參數(shù)是增益G。
注意，圖5所示的NC濾波器5a的濾波器配置示例只是與某些濾波器屬性的設(shè)定狀態(tài)相對應(yīng)的濾波器配置示例的圖示，而并不意味著例如所形 成的濾波器的數(shù)目和濾波器類型限于圖中所示的那些。因此，在實(shí)際實(shí)踐 中，用于獲得個體NC屬性的配置是可變地設(shè)定的，因?yàn)槔鐬V波器屬性 以及濾波器數(shù)目、濾波器類型、濾波器的連接形式等等中的每一個不一定 與圖5所示的匹配。
但是，為了幫助以下的描述，將假定NC濾波器5a的濾波器配置的變 化成分具有以下條件。
只有如圖5所示的串聯(lián)連接形式被用于多個濾波器的連接形式。
只可改變組合的濾波器的數(shù)目、組合的濾波器的類型、濾波器的參 數(shù)、以及乘法器的參數(shù)(增益G^0是允許的)。
濾波器的參數(shù)僅為截止頻率(中央頻率)fc、 Q值和增益G。
圖6示出了與上述條件的情況相對應(yīng)的濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例，作為濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例。
如圖6所示，用于獲得彼此不同的消噪屬性的多個濾波器屬性信息集 合中的每一個被用相應(yīng)的濾波器屬性號碼編號。
如圖所示，此情況下的濾波器屬性信息是組合了濾波器0至濾波器2 的類型信息、濾波器0至濾波器2中每一個的個體參數(shù)信息(fc、 Q、 G)、以及上述乘法器的增益信息的信息。
注意，對于濾波器1的類型和濾波器1的參數(shù)的信息，以及濾波器2 的類型和濾波器2的參數(shù)的信息，如果在相應(yīng)濾波器位置中沒有設(shè)置濾波 器，則不存儲有效信息。
返回圖4，在DSP5處，均衡器5b使經(jīng)由上述的A/D轉(zhuǎn)換器4輸入的 聽取用音頻信號(音頻數(shù)據(jù))經(jīng)歷均衡處理。例如，均衡器5b可利用FIR (有限沖擊響應(yīng))濾波器等等來實(shí)現(xiàn)。
從先前對基本概念的描述可以看出，就FB方法而言，伴隨著反饋環(huán) 中為消噪而執(zhí)行的濾波器處理，添加到反饋環(huán)的音頻信號(聽取用音頻信 號)的音頻質(zhì)量可能惡化。作為均衡器5b的功能操作是預(yù)先防止聽取用 音頻信號的音頻質(zhì)量的這種惡化。
加法單元5c將經(jīng)歷由均衡器5b進(jìn)行的均衡的音頻數(shù)據(jù)和如上所述被提供以用于NC濾波器5a進(jìn)行的消噪的信號屬性的收音數(shù)據(jù)相加。該加法 單元5c獲得的數(shù)據(jù)被稱為相加數(shù)據(jù)。該相加數(shù)據(jù)包括已被提供以用于由 NC濾波器5a進(jìn)行的消噪的信號屬性的收音數(shù)據(jù)的成分。因此，在驅(qū)動器 DRV處基于該相加數(shù)據(jù)執(zhí)行聲再現(xiàn)將會使得佩戴耳機(jī)1的用戶感覺到噪聲 成分已被消除(降低)。也就是說，除了基于聽取用音頻信號的音頻之外 的音頻被消除而不被聽取。
以這種方式在DSP 5處獲得的相加數(shù)據(jù)被提供到DSP 5并被轉(zhuǎn)換成模 擬信號，并且隨后在功率放大器7處被放大并被提供到驅(qū)動器DRV。
驅(qū)動器DRV具有振膜，并且振膜被配置為基于從功率放大器7提供 的音頻信號(驅(qū)動信號)而被驅(qū)動，從而執(zhí)行基于音頻信號的音頻輸出 (聲再現(xiàn))。
微計算機(jī)10被配置為包括例如ROM (只讀存儲器)、RAM (隨機(jī)訪 問存儲器)、CPU (中央處理單元)等等，并且通過基于存儲在例如 ROM中的程序執(zhí)行各種類型的控制處理和計算，來執(zhí)行對耳機(jī)1的整體 控制。
如圖所示，操作單元9連接到微計算機(jī)10。操作單元9被配置為具有 圖中沒有示出的操作元件，這些操作元件被設(shè)置為存在于例如耳機(jī)1的殼 體的外表面上，用戶可利用其來執(zhí)行各種類型的操作輸入。在操作單元9 處輸入的信息被傳送到微計算機(jī)10，作為操作輸入信息。微計算機(jī)10執(zhí) 行與輸入信息相對應(yīng)的適當(dāng)?shù)挠嬎愫涂刂啤?br> 例如，設(shè)置給操作單元9的操作元件的一個示例是用于指示耳機(jī)1的 電源的開/關(guān)的電源按鈕。微計算機(jī)10基于根據(jù)對電源按鈕的操作而從操 作單元9提供來的操作輸入信息來對耳機(jī)1執(zhí)行電源開/關(guān)控制。
另外，設(shè)置給操作單元9的操作元件的一個示例是用于指示上述校準(zhǔn) 操作的開始的指示按鈕。微計算機(jī)10基于根據(jù)對該指示按鈕的操作而從 操作單元9提供來的操作輸入信號，向DSP 5 (后文描述的最優(yōu)濾波器屬 性選擇/設(shè)定單元5d)給出操作開始指示。
校準(zhǔn)操作現(xiàn)在，就以像驅(qū)動器DRV和麥克風(fēng)MIC之類的所謂換能器為代表的 聲學(xué)部件而言，聲學(xué)屬性對消噪效果的影響相對較大。但是，這些聲學(xué)部 件的聲學(xué)屬性受其機(jī)械配置的精確度的很大影響，從而受到每個個體單元 之間的不規(guī)則性的很大影響。也就是說，有可能這種不規(guī)則性也會導(dǎo)致消 噪效果的不規(guī)則性，并且在一些情況下，充分的消噪效果可能是無法獲得 的。
可列出的與不規(guī)則性有關(guān)的另一個問題是由于用戶的耳部形狀以及用 戶佩戴耳機(jī)的方式(佩戴狀態(tài))而引起的。也就是說，由于用戶的這種個 體差異，在消噪效果中也可能發(fā)生不規(guī)則性。
聲學(xué)部件的這種不規(guī)則性已被利用這樣一種技術(shù)來應(yīng)對，在該技術(shù)
中，多個電位計被用在例如制造線等等上，以便改變增益和粗略的NC濾
波器屬性，從而來執(zhí)行屬性補(bǔ)償。
但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種措施涉及人力，從而導(dǎo)致了勞動成本的增 大，并且還導(dǎo)致了設(shè)備制造成本的增大。另外，利用上述電位計進(jìn)行的調(diào) 整是難以進(jìn)行精細(xì)屬性補(bǔ)償?shù)?，并且?shí)現(xiàn)充分的改善也是很困難的。
另外，與聲學(xué)部件不同，在出貨前進(jìn)行調(diào)整不會針對個體用戶之間的 差異進(jìn)行補(bǔ)償。即使用戶將要執(zhí)行這種手工調(diào)整，這也是有問題的，因?yàn)?勞動負(fù)擔(dān)被強(qiáng)加在了個體用戶上。
因此，就本實(shí)施例而言，采用了一種用于對為NC濾波器5a設(shè)定的濾 波器屬性執(zhí)行校準(zhǔn)的技術(shù)，以便吸收這些聲學(xué)部件中的不規(guī)則性和由于用 戶之間的個體差異而引起的不規(guī)則性。
首先，在執(zhí)行作為本實(shí)施例的校準(zhǔn)操作的情況下，先決條件是將耳機(jī) 1放置在如圖7所示的分析環(huán)境中。如圖7所示，在執(zhí)行校準(zhǔn)操作的情況 下，耳機(jī)l被用戶500所佩戴。在此狀態(tài)中，用戶500例如利用手持式聲 再現(xiàn)設(shè)備等等來輸出測試信號。在此情況下，諸如CD (致密盤)之類的 預(yù)先記錄了測試信號的信號記錄介質(zhì)被分發(fā)給用戶500 (例如，通過將信 號記錄介質(zhì)與作為產(chǎn)品的耳機(jī)1封裝在一起)，并且通過利用具有揚(yáng)聲器 的聲再現(xiàn)設(shè)備來對信號記錄介質(zhì)中記錄的信號進(jìn)行聲再現(xiàn)，測試信號被輸 出。在此示例的情況下，使用具有相互不同頻率的正弦波信號的合成信
號，如圖所示。具體來說，這是50Hz、 100 Hz、 200 Hz、 500 Hz禾nikHz 的正弦波信號的合成信號。
在這種分析環(huán)境下，用戶500指示耳機(jī)1開始校準(zhǔn)操作。校準(zhǔn)操作開 始指令是通過對設(shè)置給先前描述的操作單元9的指令按鈕進(jìn)行操作來執(zhí)行 的。
在耳機(jī)1處，校準(zhǔn)操作是通過作為最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d 和濾波器屬性分析單元5e的功能操作來實(shí)現(xiàn)的。
濾波器屬性分析單元5e執(zhí)行對經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器3輸入的收音數(shù)據(jù)的 頻率屬性的分析。
濾波器屬性分析單元5e例如可具有如圖8A或圖8B所示的配置。
圖8A所示的配置具有多個并聯(lián)的BPF 15，其中每一個被設(shè)定到不同 的截止頻率(中央頻率)fc，并且收音數(shù)據(jù)中的每個預(yù)定頻率點(diǎn)的能量 (幅度成分)是通過計算在每個BPF 15的輸出的設(shè)定時段內(nèi)的時間軸信 號的平方累積和來獲得的。具體來說，對于此情況下的BPF 15，根據(jù)先前 的測試信號中包括的正弦波頻率，總共設(shè)置了五個，即根據(jù)fc^50Hz的 BPF 15-1 ，根據(jù)fc = 100 Hz的BPF 15-2，根據(jù)fc = 200 Hz的BPF 15-3， 根據(jù)fc = 500 Hz的BPF 15-4，以及根據(jù)fc = 1kHz的BPF 15-5。另外，以 與這些BPF 15中的每一個一一對應(yīng)的方式，設(shè)置了用于計算每個BPF 15 的輸出的設(shè)定時段內(nèi)的時間軸信號的平方累積和的平方累積和計算單元16 (平方累積和計算單元16-1至16-5)。
另外，圖8B所示的配置用于利用FFT (快速傅立葉變換)來獲得有 關(guān)頻率的幅度值。在此情況下，在FFT處理單元17處，使收音數(shù)據(jù)經(jīng)歷 傅立葉變換，并且在有關(guān)頻率幅度計算單元18處為每個預(yù)定的頻率點(diǎn)計 算幅度值。有關(guān)頻率幅度計算單元18計算50 Hz、 100 Hz、 200 Hz、 500 Hz和1 kHz的每個頻率點(diǎn)的幅度值。
這樣，濾波器屬性分析單元5e獲得了關(guān)于收音數(shù)據(jù)的每個頻率點(diǎn)的幅 度成分。
返回圖4，最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d—般遵循以下流程來執(zhí)行操作。
1) 獲得對在NC濾波器5a的消噪操作被停止?fàn)顟B(tài)中獲得的未被降噪
的信號的頻率屬性分析結(jié)果。
2) 將存儲在濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b中的濾波器屬性設(shè)定給NC濾 波器5a，并且獲得對在執(zhí)行消噪操作的狀態(tài)中獲得的已被降噪的信號的頻 率屬性分析結(jié)果。
3) 獲得對未被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果和對已被降噪的信號 的頻率屬性分析結(jié)果之間的差異，從而獲得關(guān)于候選濾波器屬性的降噪效 果指標(biāo)。
4) 基于降噪效果指標(biāo)來選擇最優(yōu)濾波器屬性。
5) 存儲所選擇的最優(yōu)濾波器的濾波器屬性號，并且將該最優(yōu)濾波器 設(shè)定為NC濾波器5a。
參考以下的圖9A和圖9B來描述最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d的 功能操作。
首先，圖9A以方框形式示出了在DSP 5處根據(jù)對未被降噪的信號進(jìn) 行的分析而執(zhí)行的功能操作。注意，在圖9A (以及圖9B)中，殼體單元 1A、麥克風(fēng)MIC、驅(qū)動器DRV、麥克風(fēng)放大器2、 A/D轉(zhuǎn)換器3、 D/A轉(zhuǎn) 換器6和功率放大器7與DSP 5的功能塊一起示出。在圖9A中，最優(yōu)濾 波器屬性選擇/設(shè)定單元5d響應(yīng)于上述的校準(zhǔn)操作開始指令，首先停止由 NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作以及由加法單元5c執(zhí)行的加法操作(包括由 均衡器5b進(jìn)行的均衡操作)，從而濾波器屬性分析單元5e可針對未被降 噪的信號來執(zhí)行頻率屬性分析。
現(xiàn)在，停止由NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作和由加法單元5c執(zhí)行的 加法操作將會使反饋環(huán)關(guān)斷，并且將聽取用音頻添加到反饋環(huán)的操作也不 被執(zhí)行。結(jié)果，經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器3獲得的收音數(shù)據(jù)只是殼體單元1A內(nèi)的 殼體內(nèi)噪聲成分。也就是說，可以獲得未被降噪的信號。
在停止由NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作和由加法單元5c執(zhí)行的加法 操作時，最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d獲得在濾波器屬性分析單元5e 處分析并經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器3獲得的未被降噪的信號的頻率屬性的信息(每個頻率點(diǎn)的幅度值)。
這里以這種方式獲得的關(guān)于未被降噪的信號的每個頻率點(diǎn)的幅度值將
分別被寫作Doff50、 Doff100、 Doff200、 Doff500和Dofflk。
接下來，在計算關(guān)于未被降噪的信號的總值Doff之后，獲得對當(dāng)存儲 于濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b中的濾波器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè)定 在NC濾波器5a中并且消噪被執(zhí)行時獲得的己被降噪的信號的頻率屬性分 析結(jié)果。具體來說，在本示例的情況下，獲得對當(dāng)存儲于濾波器屬性信息 數(shù)據(jù)庫8b中的所有濾波器屬性都作為候選濾波器屬性被設(shè)定在NC濾波器 5a中時獲得的已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果。
圖9B是根據(jù)對已被降噪的信號的這種分析而執(zhí)行的DSP 5的功能操 作的框圖。在此情況下，候選濾波器屬性被設(shè)定并且消噪操作被執(zhí)行，因 此反饋環(huán)處于接通狀態(tài)。
但是，注意，雖然這里消噪操作開啟了，但是加法單元5c所執(zhí)行的對 聽取用音頻信號的添加操作(包括均衡器5b進(jìn)行的均衡操作)仍然關(guān) 閉。這是為了獲得關(guān)于已被降噪的信號的屬性分析結(jié)果。也就是說，如果 在反饋環(huán)接通的狀態(tài)中執(zhí)行聽取用音頻信號的添加，則聽取用音頻信號的 成分當(dāng)然也將被包括在經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器3輸入到DSP 5的收音信號中，因 此聽取用音頻信號的成分可能阻礙在濾波器屬性分析單元5e處執(zhí)行的對已 被降噪的信號的適當(dāng)分析。因此，就本示例而言，對已被降噪的信號的頻 率屬性分析是在加法單元5c進(jìn)行的加法操作保持關(guān)閉的情況下執(zhí)行的。因 此，可以獲得關(guān)于已被降噪的信號的適當(dāng)分析結(jié)果。
另外，在最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d處獲得對未被降噪的信號 的頻率屬性分析結(jié)果和對已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果之間的差 異，從而可獲得關(guān)于每個候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)。
現(xiàn)在，就本示例而言，降噪效果指標(biāo)的計算是在每次候選濾波器屬性 之一被設(shè)定并且已被降噪的信號的頻率屬性被獲得時執(zhí)行的。
也就是說，在賦予存儲在濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b中的每個濾波器 屬性信息集合的濾波器屬性號碼為[m]的情況下，最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè) 定單元5d將第[m]號濾波器屬性設(shè)定到NC濾波器5a以執(zhí)行消噪操作，并且此時獲得由濾波器屬性分析單元5e分析出的關(guān)于來自A/D轉(zhuǎn)換器3的 收音數(shù)據(jù)的頻率屬性分析結(jié)果，作為在設(shè)定了第[m]號濾波器屬性的狀態(tài) 中對已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果(以這種方式獲得的在設(shè)定了第 [m]號濾波器屬性的狀態(tài)中對已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果將分別 被寫作 Don[m]50 、 Don[m]lOO 、 Don[m]200 、 Don[m]500 以及 Don[m]lk)。在以這種方式獲得Don[m]50、 Don[m]lOO、 Don[m]200、 Don[m]500以及Don[m]lk后，計算先前獲得的關(guān)于未被降噪的信號的分 析結(jié)果(Doff50、 DofflOO、 Doff200 、 Doff500和Dofflk)與這些 Don[m〗50、 Don[m]lOO、 Don[m]200、 Don[m]500和Don[m]lk之間的差 異。具體來說，計算
<formula>formula see original document page 25</formula>，以及
Doff lk-Don[m]lk 中的每一個。"Doff-Don[m]"的值是對每個頻率點(diǎn)計算的，并且總值 (其中總值為[m])被保存為第[m]號濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)。
對于存儲在濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b中的每個濾波器屬性，順序執(zhí) 行這一系列操作，即"設(shè)定第[m]號濾波器屬性 >獲得對已被降噪的信號 的頻率屬性分析結(jié)果》計算總值[m]"。這樣，對于所有候選濾波器屬性 獲得了降噪效果指標(biāo)。
對于每個頻率點(diǎn)計算"Doff-Don[m]"的結(jié)果的示例在圖10A中示 出。在這里，在消噪操作(以及加法單元5c進(jìn)行的加法操作)關(guān)閉的狀態(tài) 中獲得的未被降噪的信號只包括基于測試信號的音頻成分。另一方面，對 于在設(shè)定了候選濾波器屬性并且消噪操作處于開啟狀態(tài)的情況下獲得的己 被降噪的信號來說，基于測試信號的音頻成分略微降低了。
從這一點(diǎn)也可以了解，被表達(dá)為"Doff-Don[m]"的未被降噪的信號 和已被降噪的信號之間的差異可用作用于評估降噪效果的指標(biāo)。圖10A所 示的每個頻率點(diǎn)的"Doff-Don[m]"的值可以單獨(dú)用作降噪效果指標(biāo)，但是在本示例的情況下，它們的總值[m]被用作關(guān)于第[m]號濾波器屬性的濾 波器屬性的降噪效果指標(biāo)。
注意，在實(shí)際實(shí)踐中，對總值[m]的獲得可通過如圖IOB所示根據(jù)聽 覺感知屬性曲線對每個頻率點(diǎn)的"Doff-Don[m]"的值加權(quán)并求得它們的 總和來執(zhí)行。
另外，對于在考慮了聽覺感知屬性的情況下的技術(shù)的示例，如圖10C 所示，基于聽覺感知屬性曲線，可為每個頻率點(diǎn)設(shè)定閾值th-50、閾值th-100、閾值th-200、閾值th-500、以及閾值th-lk，其中只有"Doff -Don[m]"的值的部分被包括在對總值[m]的計算中。至于具體計算，計算 "Doff50-Don[m]50" — "th-50" "Doff100 —Don[m]100" — "th-100" "Doff200 —Don[m]200" — "th匿200" "Doff500 —Don[m]500" — "th匪500" "Dofflk-Don[m]lk" — "th-lk" 中的每一個，并且其總和被用作總值[m]。
在如上所述計算了關(guān)于每個候選濾波器屬性的總值[m]后，基于總值 [m]來選擇將被設(shè)定給NC濾波器5a的濾波器屬性。具體來說，在此情況 下，具有最大的總值[m]的候選濾波器屬性被選擇為最優(yōu)濾波器屬性，因 為它是具有最高降噪效果的候選濾波器屬性。所選擇的最優(yōu)濾波器屬性的 濾波器屬性號碼信息被保存(存儲)在存儲器8中。
現(xiàn)在，到目前為止描述的最優(yōu)濾波器屬性的選擇操作是基于先前利用 圖5來描述的關(guān)于測試信號的分析結(jié)果來執(zhí)行的，因此在測試信號未被適 當(dāng)收音的情況下，當(dāng)然就不會執(zhí)行對最優(yōu)濾波器屬性的適當(dāng)選擇。
例如，考慮到這一點(diǎn)，就本示例而言，在如上所述計算的每個頻率點(diǎn) 的"Doff-Don[m]"的值不滿足預(yù)設(shè)的規(guī)定值的情況下，用于選擇最優(yōu)濾 波器屬性的操作(校準(zhǔn)操作)被取消。具體來說，在每個頻率點(diǎn)的"Doff -Don[m]"中的甚至一個值不滿足該規(guī)定值的情況下，用于選擇最優(yōu)濾波 器屬性的操作被取消。
注意，可以設(shè)想的沒有充分獲得Doff和Don[m]之間的差異的情況包括測試信號完全沒被輸出或者輸出很小(相對于周圍背景噪聲的S/N比不 足)，或者耳機(jī)1側(cè)的故障，等等。因此，在取消用于選擇最優(yōu)濾波器屬 性的操作的情況下，作出通知以通知用戶500，大意是可能發(fā)生了這些問 題，并且不會執(zhí)行適當(dāng)?shù)倪x擇操作。具體來說，例如，預(yù)先存儲在存儲器
8中的消息數(shù)據(jù)(音頻數(shù)據(jù))被輸出到D/A轉(zhuǎn)換器6，從而通過音頻向用 戶作出通知。
注意，在單獨(dú)設(shè)置了諸如液晶顯示屏或有機(jī)EL顯示屏之類的顯示單 元的情況下，可以通過顯示單元來可視地執(zhí)行通知。
這樣，在"Doff-Don[m]"的值不滿足規(guī)定值的情況下停止用于選擇 最優(yōu)濾波器屬性的操作使得能夠防止不適當(dāng)?shù)臑V波器屬性被選擇并保存為 最優(yōu)濾波器屬性。另外，上述通知使得能夠向用戶500簡短地報告狀態(tài)， 從而防止用戶500產(chǎn)生迷惑。
另外，在選擇和存儲了最優(yōu)濾波器屬性之后，最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè) 定單元5d還執(zhí)行用于在設(shè)定了最優(yōu)濾波器屬性的狀態(tài)中執(zhí)行消噪操作的 操作。
圖11以框圖形式示出在DSP 5處根據(jù)這種最優(yōu)濾波器屬性設(shè)定和正 常消噪操作而執(zhí)行的功能操作。注意，在圖11中，殼體單元1A、麥克風(fēng) MIC、驅(qū)動器DRV、麥克風(fēng)放大器2、 A/D轉(zhuǎn)換器3、 D/A轉(zhuǎn)換器6和功 率放大器7也與DSP 5的功能塊一起被示出。
首先，最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d讀出存儲在存儲器8中的最 優(yōu)濾波器屬性的濾波器屬性號碼信息，并且基于從存儲在濾波器屬性信息 數(shù)據(jù)庫8b中的最優(yōu)濾波器屬性中讀出的由該濾波器屬性號碼標(biāo)識的濾波 器屬性來將NC濾波器5a的濾波器屬性設(shè)定到最優(yōu)濾波器屬性。在濾波器 屬性信息庫8b被設(shè)定的這種狀態(tài)中，執(zhí)行利用NC濾波器5a進(jìn)行的消噪 操作、關(guān)于聽取用音頻信號的均衡操作、以及利用加法單元5c進(jìn)行的加法 操作。也就是說，從而執(zhí)行了包括聽取用音頻信號的聲再現(xiàn)在內(nèi)的正常消 噪操作。
注意，可以設(shè)想到這種到正常消噪的轉(zhuǎn)變在完成對最優(yōu)濾波器屬性的 選擇/存儲后被自動執(zhí)行。或者，這可以根據(jù)用戶500進(jìn)行的操作輸入來執(zhí)行。
根據(jù)如上所述的本實(shí)施例，最優(yōu)濾波器屬性是基于在用戶500實(shí)際佩
戴耳機(jī)1的狀態(tài)中實(shí)際測量的降噪效果指標(biāo)來選擇的，因此可以選擇根據(jù)
每個個體耳機(jī)1的聲學(xué)部件屬性以及用戶500的耳部的形狀和佩戴耳機(jī)1 的方式而最優(yōu)的濾波器屬性。也就是說，可以選擇能夠吸收佩戴耳機(jī)1的 方式上的不規(guī)則性的合適的濾波器屬性。
據(jù)此，不必執(zhí)行像現(xiàn)有技術(shù)中那樣的在出貨前為了進(jìn)行屬性補(bǔ)償而通 過手工勞動來進(jìn)行調(diào)整，從而帶來了勞動成本的降低，因此也帶來了設(shè)備 制造成本的降低。另外，這不是利用電位計等等通過手工勞動進(jìn)行的調(diào) 整，因此可以執(zhí)行更加精細(xì)的調(diào)整。
另外，個體用戶不必執(zhí)行手工調(diào)整的工作，從而實(shí)現(xiàn)了在這一點(diǎn)上不 會向用戶施加負(fù)擔(dān)的優(yōu)良消噪系統(tǒng)。
另外，就本實(shí)施例而言，執(zhí)行濾波處理以賦予用于消噪的信號屬性的 NC濾波器是由數(shù)字濾波器配置而成的，從而用于實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)操作的硬件配 置得以簡化。
例如，在將模擬電路用于NC濾波器的情況下，為了實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)操作， 必須并聯(lián)設(shè)置多個各自具有不同濾波器屬性的濾波器電路，其中每個電路 被順序選擇以針對每個候選濾波器屬性執(zhí)行對已被降噪的信號的分析，但 是這種配置導(dǎo)致較大的電路規(guī)模，因而是不現(xiàn)實(shí)的配置。
另一方面，就將數(shù)字濾波器用于NC濾波器的本示例的情況而言，候 選濾波器屬性的切換可通過改變?yōu)V波器配置和參數(shù)來執(zhí)行，并且通過單獨(dú) 改變DSP 5的程序就可以進(jìn)行。在這一點(diǎn)上，與NC濾波器由模擬濾波器 形成的情況相比，硬件配置可得到顯著簡化。
圖12和圖13中的流程圖示出了用于實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的操作的處理過 程。圖12示出了用于實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)操作的處理過程，圖13示出了用于實(shí)現(xiàn)到 正常消噪操作的轉(zhuǎn)變操作的處理過程。
注意，在圖12和圖13中，用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例的操作的處理過程被示 為將由DSP5基于信號處理程序8a來執(zhí)行的處理過程。
首先，在圖12中，在步驟S101中，流程等待發(fā)生校準(zhǔn)開始觸發(fā)。從到目前為止的描述可以了解，在本實(shí)施例情況下的校準(zhǔn)操作根據(jù)微計算機(jī)
10基于用戶500進(jìn)行的操作輸入向DSP 5給出命令而開始。因此，步驟 S101中的處理是等待來自微計算機(jī)IO的開始指示的處理。
在存在來自微計算機(jī)10的開始指示并且對校準(zhǔn)操作的開始觸發(fā)的發(fā) 生已被配置的情況下，在步驟S102中，執(zhí)行對未被降噪的信號的頻率屬 性分析。也就是說，停止通過NC濾波器5a的濾波處理而進(jìn)行的消噪處理 以及加法單元5c的加法操作(包括均衡器5b的均衡操作)，并且在此狀 態(tài)下，通過濾波器屬性分析單元5e的操作來執(zhí)行關(guān)于從A/D轉(zhuǎn)換器3提 供的收音數(shù)據(jù)(未被降噪的信號)的頻率屬性分析。如上所述，利用該頻 率屬性分析，為50 Hz、 100 Hz、 200 Hz、 500 Hz和1 kHz的每個頻率點(diǎn) 獲得幅度值。因此，利用此步驟S102中的處理，獲得了關(guān)于未被降噪的 信號的每個頻率點(diǎn)的幅度值Doff50、 Doff100、 Doff200、 Doff500以及 Dofflk。
在之后的步驟S103中，執(zhí)行處理以設(shè)定濾波器屬性號碼[m]^0。 在接下來的步驟S104中，執(zhí)行處理以設(shè)定具有濾波器屬性號碼[m]的 濾波器屬性并且開始NC操作。也就是說，基于被附加了濾波器屬性號碼 [m]的濾波器屬性信息，NC濾波器5a的濾波器屬性被設(shè)定到由濾波器屬 性號碼[m]標(biāo)識的濾波器屬性，并且在此狀態(tài)中，消噪操作開始。
注意，如上所述，這里只開始消噪操作，而加法單元5c的加法操作保 持關(guān)閉。
在之后的步驟S105中，執(zhí)行關(guān)于已被降噪的信號的頻率屬性分析。 也就是說，通過濾波器屬性分析單元5e的操作，執(zhí)行關(guān)于來自A/D轉(zhuǎn)換 器3的收音數(shù)據(jù)的頻率屬性分析。因此，在設(shè)定了濾波器屬性號碼[m]的濾 波器屬性的狀態(tài)中，獲得了 Don[m]50、 Don[m]100、 Don[m]200 、 Don[m]500和Don[m]lk，作為頻率屬性分析結(jié)果。
然后，當(dāng)在之后的步驟S105中停止NC操作后，在步驟S106中，對 于每個波段(頻率點(diǎn))計算"Doff-Don[m]"。具體來說，計算
Doff50 —Don[m]50，
Doff 100 —Don[m]100，Doff 200 —Don[m]200， Doff 500 —Don[m]500，以及 Doff lk-Don[m]lk
中的每一個。
在之后的步驟S108中，判定在每個波段的任何"Doff-Don[m]"中 是否存在不滿足規(guī)定值的。
如果獲得肯定結(jié)果，即每個波段的"Doff-Don[m]"中存在不滿足規(guī) 定值的，則流程前進(jìn)到步驟S115,并且執(zhí)行差錯處理。在該差錯處理中， 向用戶500作出通知，大意是測試信號完全未被輸出或者輸出很小，或者 在設(shè)備側(cè)存在故障等等，并且可能不能執(zhí)行適當(dāng)?shù)倪x擇操作，就像上述示 例性說明中一樣。
通過在步驟S108中提供判定處理并在步驟SI 15中提供差錯處理，在 存在不滿足規(guī)定值的波段的"Doff-Don[m]"的情況下，可以取消用于選 擇最優(yōu)濾波器屬性的操作。
另一方面，如果在步驟S108中獲得否定結(jié)果，即每個波段的"Doff-Don[m]"都滿足規(guī)定值，則流程前進(jìn)到步驟S109，并且每個波段的"Doff -Don[m]"的值被總計(計算總值[m])。
注意，如前所述，可以進(jìn)行這樣一種布置，其中，不是簡單地對每個 頻率點(diǎn)的"Doff-Don[m]"進(jìn)行總計來得到總值[m]，而是通過根據(jù)聽覺 感知屬性曲線對每個頻率點(diǎn)的"Doff-Don[m]"的值加權(quán)來獲得總和，或 者只獲得超過閾值th的部分的總和。
在之后的步驟S110中，作為總值[m]的存儲處理，總值[m]被存儲在存 儲器8中。
在步驟Slll中，判定是否已嘗試了所有濾波器屬性。也就是說，判 定在存儲于濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b中的濾波器屬性信息集合的數(shù)目為n 的情況下，是否達(dá)到了m-n。
如果在步驟Slll中獲得否定結(jié)果，即m:n不成立因而尚未嘗試所有 濾波器屬性，流程則前進(jìn)到步驟S112，并且m的值被遞增(m = m+l)， 此后流程返回到先前描述的步驟S104。這樣，計算并存儲了在濾波器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b中存儲的所有濾波
器屬性的降噪效果指標(biāo)(在此情況下是總值[m])。
另外，如果在步驟S111中獲得肯定結(jié)果，即m-n成立因而已嘗試了 所有濾波器屬性，流程則前進(jìn)到步驟S113，并且執(zhí)行處理以選擇具有最高 NC效果(降噪效果)的濾波器屬性。也就是說，選擇總值[m]最大的濾波 器屬性(濾波器屬性號碼信息)。
然后，在之后的步驟S14中，執(zhí)行處理以將該濾波器屬性號碼信息存 儲為最優(yōu)濾波器屬性號碼信息。也就是說，通過步驟S113中的處理選擇 的濾波器屬性號碼信息被存儲在存儲器8中。
在執(zhí)行步驟S114中的存儲處理后，此圖中所示的一系列處理結(jié)束。
接下來，將參考圖13來描述在轉(zhuǎn)變到正常消噪操作時將相應(yīng)執(zhí)行的 處理的過程。
從先前的描述可以了解到，圖13所示的處理是根據(jù)圖12所示的校準(zhǔn) 操作例如結(jié)束而自動開始的?；蛘?，這可以根據(jù)用戶500進(jìn)行的操作輸入 來執(zhí)行的。
在圖13中，首先在步驟S201中，讀出最優(yōu)濾波器屬性號碼信息。在 之后的步驟S202中，基于由讀出的號碼標(biāo)識的濾波器屬性信息來執(zhí)行用 于設(shè)定最優(yōu)濾波器屬性的處理。也就是說，基于由以上讀出的濾波器屬性 號碼信息所標(biāo)識的濾波器屬性信息來為NC濾波器5a設(shè)定濾波器配置/參 數(shù)。
在之后的步驟S203中，開始NC操作和聽取用音頻信號的加法操作。 也就是說，在設(shè)定了最優(yōu)濾波器屬性的狀態(tài)中開始消噪操作，并且還開始 加法單元5c的加法操作(包括均衡器5b的均衡操作)。
在執(zhí)行該步驟S203中的處理后，此圖中所示的一系列處理結(jié)束。
第二實(shí)施例
接下來，作為第二實(shí)施例，將描述應(yīng)用到FF方法的示例。 圖14是示出充當(dāng)?shù)诙?shí)施例的耳機(jī)20的內(nèi)部配置的框圖，該第二實(shí) 施例實(shí)現(xiàn)了作為采用FF方法的情況下的實(shí)施例的校準(zhǔn)操作(以及到正常消噪操作的轉(zhuǎn)變操作)。
在圖14中， 一起示出了設(shè)置給耳機(jī)20的殼體單元20A以及后文將描 述的分析對象收音單元30的內(nèi)部配置。
另外，在以下描述中，與已經(jīng)描述的部分相同的部分將以相同的標(biāo)號 來表示，并且對其的描述將被省略。
圖14所示的耳機(jī)20與先前的圖4所示的耳機(jī)1相比的不同之處在 于，麥克風(fēng)MIC的形成位置不同。具體來說，就FF方法的情況而言，麥 克風(fēng)MIC被定位在殼體單元20A的外側(cè)，以便對殼體單元20A外部世界 生成的聲音進(jìn)行收音，這一點(diǎn)從先前對圖3A的描述可以了解到。
現(xiàn)在，為了在執(zhí)行校準(zhǔn)操作時獲得合適的降噪效果指標(biāo)，應(yīng)當(dāng)基于用 戶500的音頻聽取點(diǎn)(圖1A、圖1B、圖3A和圖3B中的消噪點(diǎn)400)來 執(zhí)行對未被降噪的信號和已被降噪的信號的比較。
在圖4中先前示出的FB方法的情況下，麥克風(fēng)MIC被設(shè)置在殼體單 元1A的內(nèi)側(cè)，因此能夠基于來自麥克風(fēng)MIC的收音信號來分析聽取點(diǎn)處 的未被降噪的信號的幅度成分。但是，在FF方法的情況下，用于噪聲監(jiān) 視的麥克風(fēng)MIC如上所述被設(shè)置到殼體單元20A的外側(cè)，因此對未被降 噪的信號的幅度成分的分析不是利用該麥克風(fēng)MIC來執(zhí)行的。
因此，在采用FF方法的情況下，在例如先前圖5所示的分析環(huán)境 下，將一個單獨(dú)的麥克風(fēng)部署在殼體單元20A的內(nèi)側(cè)，并且利用來自該麥 克風(fēng)的收音信號來執(zhí)行對未被降噪的信號的幅度成分的分析。
具體來說，使用了分析對象收音單元30，該分析對象收音單元30設(shè) 置有麥克風(fēng)30a和用于對來自麥克風(fēng)30a的收音信號進(jìn)行放大的麥克風(fēng)放 大器30b。該分析對象收音單元30設(shè)置有一端子，從該端子中可提供來自 麥克風(fēng)放大器30b的輸出信號，并且通過用戶500將該端子連接到設(shè)置給 耳機(jī)20的音頻輸入端子Tin，基于麥克風(fēng)30a的收音操作而獲得的收音信 號可被輸入到耳機(jī)20，更具體來說是輸入到A/D轉(zhuǎn)換器4。
就圖14所示的耳機(jī)20而言，根據(jù)相對于這種FB方法的改變點(diǎn)，這 里也對DSP 5的功能作了改變。
具體來說，取代先前的信號處理程序，將信號處理程序8c存儲在存儲器8中，并且對于DSP 5的功能，取代最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5d 的功能，設(shè)置了最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5f的功能。
注意，在采用FF方法的情況下，可以省略均衡器5b的功能。因此， 就此情況下的DSP 5而言，如圖中所示均衡器5b的功能被省略，并且加 法單元5c對經(jīng)過NC濾波器5a進(jìn)行的濾波處理之后的信號和將被輸入到 A/D轉(zhuǎn)換器4的聽取用音頻信號執(zhí)行加法。
最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè)定單元5f與第一實(shí)施例中的最優(yōu)濾波器屬性 選擇/設(shè)定單元5d的不同之處在于，在分析未被降噪的信號和已被降噪的 信號時，對將從A/D轉(zhuǎn)換器4輸入的、來自分析對象收音單元30的收音 信號(收音數(shù)據(jù))的頻率屬性分析是由濾波器屬性分析單元5e來執(zhí)行的。
圖15A和圖15B是以框圖形式示出在第二實(shí)施例的情況下的校準(zhǔn)操作 時相應(yīng)執(zhí)行的DSP 5的功能操作的示圖，其中圖15A示出了對未被降噪的 信號的分析，圖15B示出了對已被降噪的信號的分析。注意，在圖15A和 圖15B中，殼體單元20A、麥克風(fēng)MIC、驅(qū)動器DRV、麥克風(fēng)放大器2、 A/D轉(zhuǎn)換器3、 D/A轉(zhuǎn)換器6、功率放大器7和分析對象收音單元30與 DSP 5的功能塊一起被示出。
首先，在如圖15A所示分析未被降噪的信號時，最優(yōu)濾波器屬性選擇 /設(shè)定單元5f響應(yīng)于基于用戶500進(jìn)行的操作輸入而從微計算機(jī)IO提供來 的校準(zhǔn)操作開始指示，停止由NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作和由加法單元 5c執(zhí)行的加法操作，從而濾波器屬性分析單元5e對經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器4輸 入的、來自分析對象收音單元30的收音數(shù)據(jù)執(zhí)行頻率屬性分析。因此， 獲得了關(guān)于未被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果(Doff50、 DofflOO、 Doff200、 Doff500和Dofflk)。
另外，在如圖15B所示分析已被降噪的信號時，最優(yōu)濾波器屬性選擇/ 設(shè)定單元5f開啟由NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作，并且使得濾波器屬性 分析單元5e執(zhí)行頻率屬性分析。也就是說，這樣獲得了關(guān)于已被降噪的信 號的頻率屬性分析結(jié)果，這些結(jié)果是由于在空間中對經(jīng)過NC濾波器5a進(jìn) 行的濾波處理之后的信號執(zhí)行消噪而獲得的，并且最優(yōu)濾波器屬性選擇/設(shè) 定單元5f獲得關(guān)于已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果Don[rn]50、Don[m]100、 Don[m]200、 Don[m]500和Don[m]lk。
注意，當(dāng)在此情況下選擇最優(yōu)濾波器屬性時，同樣，基于存儲在濾波 器屬性信息數(shù)據(jù)庫8b內(nèi)的信息在NC濾波器5a中順序設(shè)定每個濾波器屬 性并且獲得對已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果，這一點(diǎn)是與第一實(shí)施 例的情況相同的。
應(yīng)當(dāng)注意，在DSP 5處根據(jù)最優(yōu)濾波器屬性設(shè)定和正常消噪操作執(zhí)行 的功能操作在圖16中示出。注意，在圖16中，同樣，殼體單元20A、麥 克風(fēng)MIC、驅(qū)動器DRV、麥克風(fēng)放大器2、 A/D轉(zhuǎn)換器3、 D/A轉(zhuǎn)換器 6、功率放大器7和分析對象收音單元30是與DSP 5的功能塊一起示出 的。在該圖所示的FF方法的情況下，在選擇和存儲了最優(yōu)濾波器屬性之 后，在設(shè)定了最優(yōu)濾波器屬性的狀態(tài)中執(zhí)行由NC濾波器5a進(jìn)行的濾波處 理，并且也開始了由加法單元5c執(zhí)行的對經(jīng)過由NC濾波器5a進(jìn)行的濾 波處理的信號和來自音頻輸入端子Tin的輸入信號的加法操作。這樣，執(zhí) 行了正常消噪操作。
從到目前為止的描述可以了解到，在正常消噪操作時，應(yīng)當(dāng)注意音頻 信號從音頻源輸入到音頻輸入端子Tin這一點(diǎn)。
用于實(shí)現(xiàn)如上所述的第二實(shí)施例的操作的具體處理過程可與先前的圖 12和圖13中所示的那些相同。
但是，要注意，圖12中的步驟S102中的關(guān)于未被降噪的信號的頻率 屬性分析處理是這樣一種處理，其中，在由NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作 和由加法單元5c執(zhí)行的加法操作被停止的狀態(tài)中對經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器4輸 入的來自分析對象收音單元30的收音數(shù)據(jù)執(zhí)行頻率屬性分析，從先前的 描述中可以了解到這一點(diǎn)。
另外，步驟S105中的關(guān)于已被降噪的信號的頻率屬性分析處理是這 樣一種處理，其中，在由NC濾波器5a執(zhí)行的消噪操作開啟的狀態(tài)中(在 此情況下，由加法單元5c執(zhí)行的聽取用音頻信號的加法操作也保持關(guān)閉) 對經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器4輸入的來自分析對象收音單元30的收音數(shù)據(jù)執(zhí)行頻 率屬性分析。
現(xiàn)在，從以上描述中可以了解到，在采用FF方法的情況下，必須單獨(dú)設(shè)置分析對象收音單元30，用于執(zhí)行對未被降噪的信號的分析。但是，
通過査看圖14至圖15B可以了解到，分析對象收音單元30的連接目的地 可以是預(yù)先設(shè)置給耳機(jī)20作為用于聽取用音頻信號的輸入的音頻輸入端 子Tin。因此，無需設(shè)置另外的單獨(dú)的輸入端子或A/D轉(zhuǎn)換器，并且只要 利用收音夾具來充當(dāng)分析對象收音單元30并且改變DSP 5的程序，就能 實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)操作。
修改
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明并不限于到目前為止描 述的具體示例。
例如，到目前為止僅描述了利用用戶實(shí)際佩戴的耳機(jī)1或20來進(jìn)行 校準(zhǔn)操作的情況，但校準(zhǔn)操作例如可在工廠出貨前在制造線等等上執(zhí)行。
在此情況下，耳機(jī)l或20例如被安裝在接下來的圖17所示的聲耦合 器上，并且執(zhí)行測試信號的輸出和對耳機(jī)1或20的校準(zhǔn)操作。聲耦合器 50被創(chuàng)建為模擬實(shí)際耳部的聲學(xué)條件(聲阻抗、隔離度，等等)。
在工廠出貨前執(zhí)行這種校準(zhǔn)操作使得能夠針對耳機(jī)1或20具有的聲 學(xué)部件的不規(guī)則性進(jìn)行屬性補(bǔ)償。
注意，聲耦合器50必須被設(shè)定到實(shí)際耳部的聲學(xué)條件的某些代表性 條件，由于工廠出貨前的校準(zhǔn)操作，可能無法執(zhí)行與用戶耳部形狀(以及 佩戴方式)相對應(yīng)的屬性補(bǔ)償，但從用戶不必在購買之后在圖5所示的分 析條件下花精力來為耳機(jī)1或20執(zhí)行校準(zhǔn)這一點(diǎn)來看，這是有利的。
應(yīng)當(dāng)注意，在與FB方法相對應(yīng)的第一實(shí)施例的情況下，具體地說在 聲耦合器50內(nèi)不必設(shè)置麥克風(fēng)，但在與FF方法相對應(yīng)的第二實(shí)施例的情 況下，在聲耦合器50內(nèi)必須設(shè)置麥克風(fēng)，并且來自在耦合器50內(nèi)設(shè)置的 麥克風(fēng)的收音信號經(jīng)由麥克風(fēng)放大器被輸入到音頻輸入端子Tin。
另外，到目前為止已經(jīng)以簡化的方式進(jìn)行了描述，其中音頻信號(包 括收音信號)的聲道的數(shù)目只是單聲道，但是本發(fā)明也可以適用于對多個 聲道的聲信號執(zhí)行聲再現(xiàn)的情況。
另外，就到目前為止的描述而言，已利用為每個候選濾波器屬性的設(shè)定順序執(zhí)行計算的情況來示例性地說明了關(guān)于每個候選濾波器屬性的降噪 效果指標(biāo)(總值[m])的計算，但是，也可以進(jìn)行這樣一種布置，其中， 例如，對于所有候選濾波器獲得對已被降噪的信號的頻率屬性分析結(jié)果， 然后計算每個候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)。
另外，就到目前為止的描述而言，已經(jīng)示例性地說明了這樣一種情 況，其中，獲得所有候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)，然后選擇具有最大 值的濾波器屬性來作為最優(yōu)濾波器屬性，但是取代這種情況，也可以進(jìn)行
這樣一種布置，其中，根據(jù)總值[m]達(dá)到某個基準(zhǔn)值或更高來執(zhí)行最優(yōu)濾
波器屬性選擇，從而結(jié)束校準(zhǔn)操作。
圖18示出了此情況下的處理過程的示例。注意，圖18主要僅示出了 相對于先前的圖12發(fā)生改變的點(diǎn)，而其他處理與圖12中的相同，并且相 應(yīng)的被從圖中省略以避免冗余。
就該圖所示的情況而言，在步驟S109中，對每個波段的"Doff-Don[m]"進(jìn)行總計，在此之后在步驟S301中，判定總和[m]是否為基準(zhǔn)值 或更高。如果在步驟S301中獲得否定結(jié)果，即總和[m]不是基準(zhǔn)值或更 高，則流程前進(jìn)以實(shí)現(xiàn)步驟S112中的處理。也就是說，相應(yīng)地，執(zhí)行處 理以獲得下一濾波器屬性號碼的濾波器屬性的總和[m]。在步驟S301中， 如果獲得肯定結(jié)果，即總和[m]為基準(zhǔn)值或更高，則在步驟S302中執(zhí)行處 理以將濾波器屬性號碼m存儲為最優(yōu)濾波器屬性號碼信息。
注意，在此情況下，總和[m]僅被用于順序判定中，因此圖12所示的 步驟S110中的用于存儲總和[m]的處理可被省略。
這樣，順序地判定總和[m]是否為基準(zhǔn)值或更高，并且在獲得具有基 準(zhǔn)值或更高的濾波器屬性的情況下，執(zhí)行操作以選擇該濾波器屬性作為最 優(yōu)濾波器屬性，從而可以縮短為校準(zhǔn)操作花費(fèi)的時間，并且可以減輕處理 負(fù)擔(dān)。
另外，到目前為止已經(jīng)描述了為每個頻率點(diǎn)獲得差值(Doff-Don[m])的總值來作為降噪效果指標(biāo)，但是也可以進(jìn)行這樣一種布置，其 中，每個頻率點(diǎn)的差值本身可被用作降噪效果指標(biāo)。在此情況下，可以進(jìn) 行一種布置來選擇最優(yōu)濾波器屬性，其中，為每個頻率點(diǎn)提供基準(zhǔn)值，并且把在所有頻率點(diǎn)處都獲得等于或高于基準(zhǔn)值的值的濾波器屬性選擇為最 優(yōu)濾波器屬性。
另外，雖然在先前的圖10C中己經(jīng)描述了為每個頻率點(diǎn)處的差異值設(shè) 定閾值th，但是也可以采用這樣一種技術(shù)，其中，如果存在即使一個不滿 足閾值th的頻率點(diǎn)，它也被從作為最優(yōu)濾波器屬性的選擇對象中排除。
利用這種技術(shù)使得校準(zhǔn)精度得到改善，因?yàn)榻翟胄Ч３州^高。
另外，雖然到目前為止已經(jīng)描述了最優(yōu)濾波器屬性號碼信息被存儲的 情況，但是最優(yōu)濾波器屬性本身的濾波器屬性信息也可被存儲。
另外，雖然多個代表性頻率的正弦波信號已被描述為用作測試信號， 以便可以容易且迅速地測量候選濾波器屬性的降噪效果，但是例如在DSP 5的處理能力所允許的范圍內(nèi)也可以使用寬帶信號。
或者，在周圍噪聲穩(wěn)定的條件下，無需執(zhí)行測試信號的輸出。
另外，雖然已經(jīng)示例性地說明了被佩戴來使得殼體單元覆蓋用戶耳部 的所謂的耳上耳機(jī)設(shè)備，但是本發(fā)明也可適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到除了耳上型之外的 其他所有類型的耳機(jī)設(shè)備。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以適當(dāng)?shù)貞?yīng)用到所謂 的耳內(nèi)型(耳塞)耳機(jī)設(shè)備，這種耳機(jī)設(shè)備是通過耳機(jī)設(shè)備的一部分被插 入到用戶的耳道中來佩戴的，等等。
另外，雖然到目前為止已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明的信號處理設(shè)備被實(shí)現(xiàn) 為耳機(jī)設(shè)備的情況，但是根據(jù)本發(fā)明的信號處理設(shè)備也可以用其他設(shè)備形 式來實(shí)現(xiàn)，例如具有消噪功能的音頻播放器、蜂窩電話、頭戴式送話器等 等。
本發(fā)明包含與2008年5月8日向日本專利局提交的日本在先專利申請 JP 2008-122508中公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，這里通過引用將該申請的全部 內(nèi)容并入o
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，取決于設(shè)計要求和其他因素，可以進(jìn)行 各種修改、組合、子組合和變更，只要它們處于權(quán)利要求或其等同物的范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種信號處理設(shè)備，包括濾波器處理裝置，被配置為通過使來自收音裝置的收音信號經(jīng)歷基于預(yù)設(shè)的濾波器屬性的濾波處理以賦予用于降噪的信號屬性來執(zhí)行降噪操作；未降噪信號獲得裝置，被配置為獲得在由所述濾波器處理裝置進(jìn)行的降噪操作被停止的狀態(tài)中獲得的未降噪信號；以及濾波器屬性選擇裝置，被配置為獲得所述未降噪信號和在預(yù)設(shè)的濾波器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè)定給所述濾波器處理裝置的情況下執(zhí)行降噪操作時獲得的已降噪信號之間的差異，從而獲得關(guān)于所述候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)，并且基于所述降噪效果指標(biāo)來選擇要被設(shè)定給所述濾波器處理裝置的濾波器屬性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理設(shè)備，還包括存儲裝置，被配置為存儲由所述濾波器屬性選擇裝置選擇的濾波器屬 性的信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的信號處理設(shè)備，還包括設(shè)定裝置，被配置為將與所述存儲裝置中存儲的信息相對應(yīng)的濾波器 屬性設(shè)定給所述濾波器處理裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的信號處理設(shè)備，其中，所述濾波器屬性選擇 裝置計算每個預(yù)定頻率點(diǎn)的幅度成分的差異，來作為所述未降噪信號和所 述已降噪信號之間的差異。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的信號處理設(shè)備，其中，每當(dāng)關(guān)于一個候選濾 波器屬性的所述己降噪信號被獲得時，所述濾波器屬性選擇裝置就執(zhí)行對 所述未降噪信號和所述已降噪信號之間的每個預(yù)定頻率點(diǎn)的幅度成分的差 異的計算。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理設(shè)備，其中，所述濾波器屬性選擇 裝置計算所述未降噪信號和所述已降噪信號之間的每個預(yù)定頻率點(diǎn)的幅度 成分的差異的總值來作為所述降噪效果指標(biāo)，并且選擇具有最大總值的候選濾波器屬性來作為要被設(shè)定給所述濾波器處理裝置的濾波器屬性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理設(shè)備，其中，所述濾波器屬性選擇裝置計算所述未降噪信號和所述已降噪信號之間的每個預(yù)定頻率點(diǎn)的幅度 成分的差異的總值來作為所述降噪效果指標(biāo)，并且選擇總值滿足基于預(yù)定 規(guī)定值的條件的候選濾波器屬性來作為要被設(shè)定給所述濾波器處理裝置的 濾波器屬性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理設(shè)備，其中，所述濾波器屬性選擇 裝置把對所述未降噪信號和所述己降噪信號計算的每個預(yù)定頻率點(diǎn)的幅度 成分的差異的值作為所述降噪效果指標(biāo)，并且選擇每個頻率點(diǎn)處的降噪效 果指標(biāo)滿足基于每個頻率點(diǎn)的預(yù)定規(guī)定值的條件的候選濾波器屬性來作為 要被設(shè)定給所述濾波器處理裝置的濾波器屬性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的信號處理設(shè)備，其中，在對所述未降噪信號 和所述已降噪信號計算的每個預(yù)定頻率點(diǎn)的幅度成分的差異的至少一個值 不滿足預(yù)先設(shè)定的預(yù)定值的情況下，所述濾波器屬性選擇裝置取消濾波器 屬性選擇操作。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理設(shè)備，其中，所述收音裝置是設(shè) 置在佩戴于聽者的耳部的殼體單元的內(nèi)側(cè)的；并且，其中，所述未降噪信號獲得裝置在由所述濾波處理裝置進(jìn)行的 降噪操作已被停止時獲得來自所述收音裝置的收音信號，來作為所述未降 噪信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號處理設(shè)備，還包括輸入裝置，被配置為輸入從其他收音裝置獲得的其他收音信號，所述 其他收音裝置被設(shè)置在佩戴于聽者耳部的殼體單元的外側(cè)，與設(shè)置在所述 殼體單元的內(nèi)側(cè)的所述收音裝置分開；其中，所述未降噪信號獲得裝置在由所述濾波處理裝置進(jìn)行的降噪操 作已被停止時獲得來自所述輸入裝置的輸入信號，來作為所述未降噪信 號。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的信號處理設(shè)備，還包括加法裝置，被配置為將聽取用音頻信號添加到與由所述濾波器處理裝置獲得的己降噪信號；其中，所述輸入裝置被共用于輸入來自所述其他收音裝置的所述其他 收音信號和輸入所述聽取用音頻信號。
13. —種信號處理方法，包括以下步驟在由濾波器處理裝置進(jìn)行的降噪操作被停止的狀態(tài)中獲得未降噪信 號，其中該濾波器處理裝置通過使來自收音裝置的收音信號經(jīng)歷基于預(yù)設(shè) 的濾波器屬性的濾波處理以賦予用于降噪的信號屬性來執(zhí)行降噪操作；以 及獲得所述未降噪信號和在預(yù)設(shè)的濾波器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè) 定給所述濾波器處理裝置的情況下執(zhí)行降噪操作時獲得的己降噪信號之間 的差異，從而獲得關(guān)于所述候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)，并且基于所 述降噪效果指標(biāo)來選擇要被設(shè)定給所述濾波器處理裝置的濾波器屬性。
14. 一種信號處理設(shè)備，包括濾波器處理單元，被配置為通過使來自收音單元的收音信號經(jīng)歷基于 預(yù)設(shè)的濾波器屬性的濾波處理以賦予用于降噪的信號屬性來執(zhí)行降噪操 作；未降噪信號獲得單元，被配置為獲得在由所述濾波器處理單元進(jìn)行的 降噪操作被停止的狀態(tài)中獲得的未降噪信號；以及濾波器屬性選擇單元，被配置為獲得所述未降噪信號和在預(yù)設(shè)的濾波 器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè)定給所述濾波器處理單元的情況下執(zhí)行降 噪操作時獲得的已降噪信號之間的差異，從而獲得關(guān)于所述候選濾波器屬 性的降噪效果指標(biāo)，并且基于所述降噪效果指標(biāo)來選擇要被設(shè)定給所述濾 波器處理單元的濾波器屬性。
15. —種信號處理方法，包括以下步驟在由濾波器處理單元進(jìn)行的降噪操作被停止的狀態(tài)中獲得未降噪信 號，其中該濾波器處理單元通過使來自收音單元的收音信號經(jīng)歷基于預(yù)設(shè)的濾波器屬性的濾波處理以賦予用于降噪的信號屬性來執(zhí)行降噪操作；以 及獲得所述未降噪信號和在預(yù)設(shè)的濾波器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè)定給所述濾波器處理單元的情況下執(zhí)行降噪操作時獲得的已降噪信號之間 的差異，從而獲得關(guān)于所述候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)，并且基于所 述降噪效果指標(biāo)來選擇要被設(shè)定給所述濾波器處理單元的濾波器屬性。
全文摘要
本發(fā)明提供了信號處理設(shè)備和信號處理方法。一種信號處理設(shè)備包括濾波器處理單元，被配置為通過使來自收音單元的收音信號經(jīng)歷基于預(yù)設(shè)的濾波器屬性的濾波處理并且提供以用于降噪的信號屬性來執(zhí)行降噪操作；未降噪信號獲得單元，被配置為獲得在由濾波器處理單元進(jìn)行的降噪操作被停止的狀態(tài)中獲得的未降噪信號；以及濾波器屬性選擇單元，被配置為獲得未降噪信號和在預(yù)設(shè)的濾波器屬性作為候選濾波器屬性被設(shè)定給濾波器處理單元的情況下執(zhí)行降噪操作時獲得的已降噪信號之間的差異，從而獲得關(guān)于候選濾波器屬性的降噪效果指標(biāo)，并且基于降噪效果指標(biāo)來選擇要被設(shè)定給濾波器處理單元的濾波器屬性。
文檔編號G10K11/178GK101577847SQ20091014043
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者小澤范之, 板橋徹德, 淺田宏平 申請人:索尼株式會社