專利名稱：信號(hào)處理裝置和信號(hào)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)給定目的對(duì)音頻信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理的信號(hào)處理裝置及 其方法。
背景技術(shù)：
所謂的噪聲消除系統(tǒng)已知被實(shí)現(xiàn)在頭戴式耳機(jī)設(shè)備上，并被用于主動(dòng) 消除在經(jīng)由該頭戴式耳機(jī)設(shè)備再現(xiàn)內(nèi)容聲音(例如音調(diào))時(shí)進(jìn)入的外部噪 聲。這些噪聲消除系統(tǒng)已被投入實(shí)際應(yīng)用。大體上存在兩種用于這樣的噪 聲消除系統(tǒng)的系統(tǒng)反饋系統(tǒng)和前饋系統(tǒng)。例如，日本專利早期公開No.平3-214892描述了一種根據(jù)反饋系統(tǒng)的 噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中用戶耳朵上佩戴的聲管(sound tiide)內(nèi)的噪聲被設(shè)置在聲管內(nèi)的耳機(jī)單元附近的麥克風(fēng)單元所拾取，噪聲的反相音頻信 號(hào)被生成，并且該音頻信號(hào)經(jīng)由耳機(jī)單元作為聲音輸出，從而減小外部噪 聲。同時(shí)，日本專利早期公開No.平3-96199描述了一種根據(jù)前饋系統(tǒng)的 噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其中，本質(zhì)上，噪聲由附接到頭戴式耳機(jī)設(shè)備外部 的麥克風(fēng)所拾取，基于所需傳輸函數(shù)的特性被賦予噪聲的音頻信號(hào)，并且 所產(chǎn)生的音頻信號(hào)經(jīng)由該頭戴式耳機(jī)設(shè)備輸出。發(fā)明內(nèi)容用于當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中的消費(fèi)者頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng)被實(shí)現(xiàn) 在模擬電路中，無(wú)論它們根據(jù)反饋系統(tǒng)還是前饋系統(tǒng)。為了有效地實(shí)現(xiàn)噪聲消除系統(tǒng)的噪聲消除效果，由例如麥克風(fēng)拾取的 外部不希望聽到的聲音與從驅(qū)動(dòng)器輸出的用于消除該不希望聽到的聲音的 聲音之間的相位差應(yīng)該被限制在一定范圍內(nèi)。換言之，在噪聲消除系統(tǒng)中，輸入外部不希望聽到的聲音和輸出相應(yīng)的消除用聲音之間的時(shí)間應(yīng)該 被限制在一定范圍內(nèi)。就是說(shuō)，響應(yīng)速度應(yīng)該足夠快。但是，當(dāng)噪聲消除系統(tǒng)被實(shí)現(xiàn)在數(shù)字電路中時(shí)，需要在噪聲消除系統(tǒng)的輸入和輸出提供A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器。當(dāng)前廣泛使用的A/D轉(zhuǎn)換 器和D/A轉(zhuǎn)換器具有過(guò)長(zhǎng)的處理時(shí)間，因此導(dǎo)致在噪聲消除系統(tǒng)中引起過(guò) 長(zhǎng)延遲，并且難以利用其實(shí)現(xiàn)有效的噪聲消除效果。在軍事和工業(yè)領(lǐng)域 中，例如，具有極高采樣頻率并導(dǎo)致輕微延遲的A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器 被使用，但是這些A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器非常昂貴，并且不能將它們用 于消費(fèi)者設(shè)備。這正是當(dāng)前的噪聲消除系統(tǒng)為何被實(shí)現(xiàn)在模擬電路中而非 數(shù)字電路中的原因。用數(shù)字電路替代模擬電路使得容易改變或切換特性或操作模式，而無(wú) 需例如物理地改變組件中的常數(shù)或替換組件。另外，在諸如噪聲消除系統(tǒng) 之類的音頻相關(guān)系統(tǒng)的情況下，用數(shù)字電路替代模擬電路具有很多優(yōu)勢(shì)， 例如在聲音質(zhì)量方面可預(yù)期的進(jìn)一步改善。如所指的，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)例如在于使得用于消費(fèi)者頭戴式耳機(jī)設(shè)備的 噪聲消除系統(tǒng)能夠被實(shí)現(xiàn)在數(shù)字電路中，并且實(shí)現(xiàn)實(shí)際足夠的噪聲消除效 果。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種信號(hào)處理裝置，包括第一抽 取處理部分，其被配置用于基于第一形式的數(shù)字信號(hào)生成第二形式的數(shù)字 信號(hào)，其中所述第一形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷具有一個(gè)或多個(gè)比特的預(yù)定量化 比特率的AZ調(diào)制，所述第二形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采 樣頻率nxfs，其中n是自然數(shù)，fs是預(yù)定參考采樣頻率；第二抽取處理部分，其被配置用于基于所述第二形式的數(shù)字信號(hào)生成第三形式的數(shù)字信 號(hào)，所述第三形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率mxfs，其中m是小于ri的自然數(shù)；第一信號(hào)處理部分，其被配置用于基于所述第三形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；內(nèi)插處理部分，其被配置用于將從所 述第一信號(hào)處理部分輸出的所述第三形式的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二信號(hào)處理部分，其被配置用于基于從所述第一抽取處理 部分輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；以及組合部分，其被配置用于將從所述內(nèi)插處理部分輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)和從 所述第二信號(hào)處理部分輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)相組合，并輸出組 合的數(shù)字信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種信號(hào)處理方法，包括第一抽 取處理步驟，該步驟基于第一形式的數(shù)字信號(hào)生成第二形式的數(shù)字信號(hào)， 其中所述第一形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷具有一個(gè)或多個(gè)比特的預(yù)定量化比特率的Ai:調(diào)制，所述第二形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率nxfs，其中n是自然數(shù)，fs是預(yù)定參考采樣頻率；第二抽取處理歩驟，該步驟基于所述第二形式的數(shù)字信號(hào)生成第三形式的數(shù)字信號(hào)，所述第三形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率mxfs，其中m是小于n 的自然數(shù)；第一信號(hào)處理步驟，該步驟基于所述第三形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行 預(yù)定信號(hào)處理；內(nèi)插處理步驟，該步驟將在所述第一信號(hào)處理步驟中輸出 的所述第三形式的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二信號(hào)處 理步驟，該步驟基于在所述第一抽取處理步驟中輸出的所述第二形式的數(shù) 字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；以及組合步驟，該步驟將在所述內(nèi)插處理步驟 中輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)和在所述第二信號(hào)處理步驟中輸出的所 述第二形式的數(shù)字信號(hào)相組合，并輸出組合的數(shù)字信號(hào)。


圖1A和1B示出用于根據(jù)反饋系統(tǒng)的頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng) 的模型示例；'圖2是示出關(guān)于圖1A和1B所示噪聲消除系統(tǒng)的特性的波特圖； 圖3A和3B示出用于根據(jù)前饋系統(tǒng)的頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng) 的模型示例；圖4是示出用于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的基本示 例的框圖；圖5A到5D是與單路徑結(jié)構(gòu)相對(duì)照地示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噪 聲消除系統(tǒng)所采用的雙路徑結(jié)構(gòu)的示圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)的框圖；圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第一功能模式，并且示出如何針對(duì) 第一噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中的噪聲消除信號(hào)處理部分和第二噪聲消除信 號(hào)處理系統(tǒng)中的噪聲消除信號(hào)處理部分來(lái)設(shè)置頻率范圍的示例；圖8示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的第二功能模式，并且示出如何針對(duì) 第一噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中的噪聲消除信號(hào)處理部分和第二噪聲消除信 號(hào)處理系統(tǒng)中的噪聲消除信號(hào)處理部分來(lái)設(shè)置頻率范圍的示例；圖9到15示出當(dāng)?shù)诙肼曄盘?hào)處理系統(tǒng)中的噪聲消除信號(hào)處理 部分由IIR濾波器構(gòu)成時(shí)，IIR濾波器如何彼此連接的示例；圖16示出當(dāng)IIR濾波器以圖9所示方式彼此連接時(shí)，如何在每個(gè)IIR 濾波器中設(shè)置特性的示例；圖17是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)的 框圖；圖18是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)的 框圖；圖19是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)的 框圖；圖20是示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)的 框圖；圖21A和21B是示出關(guān)于圖4所示具有單路徑結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng)和 圖6所示具有雙路徑結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng)的特性的波特圖；以及圖22是示出構(gòu)成多路徑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)的信號(hào)處理系統(tǒng)的模型示例的框圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將參考頭戴式耳機(jī)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)了噪聲消除系統(tǒng)的示例性情 況來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在描述優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)之前，下面將描述用于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪 聲消除系統(tǒng)的基本概念。'作為用于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng)的基本系統(tǒng)，根據(jù)反饋系統(tǒng) 和前饋系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行伺服控制的系統(tǒng)是已知的。首先，下面將參考圖1A和1B來(lái)描述反饋系統(tǒng)。圖1A是根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)的模型示例的示意圖。圖1A 僅僅示出佩戴有頭戴式耳機(jī)的用戶的右耳側(cè)，即雙(L (左)和R (右))立體聲道中的R聲道一側(cè)。關(guān)于R聲道一側(cè)的頭戴式耳機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，在與佩戴有頭戴式耳機(jī)設(shè) 備的用戶500的右耳相對(duì)應(yīng)的外殼部分201內(nèi)，在與右耳相對(duì)應(yīng)的位置上 提供有驅(qū)動(dòng)器202。驅(qū)動(dòng)器202等同于所謂的揚(yáng)聲器，并在音頻信號(hào)的放 大輸出的驅(qū)動(dòng)下向空間中輸出(發(fā)射)聲音。另外，對(duì)于反饋系統(tǒng)，在外殼部分201內(nèi)靠近用戶500右耳的位置上 提供有麥克風(fēng)203。這樣提供的麥克風(fēng)203拾取從驅(qū)動(dòng)器202輸出的聲音 以及來(lái)自外部噪聲源301并進(jìn)入到外殼部分201中，從而到達(dá)右耳的聲 音，即作為右耳聽到的外部聲音的殼內(nèi)噪聲302。殼內(nèi)噪聲302例如是由 通過(guò)耳墊等的縫隙作為聲壓侵入到外殼部分201中的來(lái)自噪聲源301的聲 音所導(dǎo)致的，或者是由頭戴式耳機(jī)設(shè)備的外殼由于從噪聲源301接收聲壓 而產(chǎn)生振動(dòng)，從而聲壓被發(fā)送到外殼部分內(nèi)部所導(dǎo)致的。然后，從麥克風(fēng)203的聲音拾取所獲得的音頻信號(hào)中生成用于消除 (減弱或減小)殼內(nèi)噪聲302的信號(hào)(即消除用音頻信號(hào))，例如與外部 聲音的音頻信號(hào)分量具有相反特性的信號(hào)，并且該信號(hào)被反饋，以便與驅(qū) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)器202所需的聲音的音頻信號(hào)(音頻源)相結(jié)合。結(jié)果，在噪聲消 除點(diǎn)400處，從驅(qū)動(dòng)器202輸出的聲音與外部聲音相結(jié)合以獲得其中消除 了外部聲音的聲音，從而所產(chǎn)生的聲音被用戶的右耳收聽，其中噪聲消除 點(diǎn)400被設(shè)置在外殼部分201中的對(duì)應(yīng)于右耳的位置上。以上結(jié)構(gòu)也被設(shè) 置在L聲道(左耳)側(cè)，從而獲得用于常用雙(L和R)聲道立體聲頭戴 式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng)。圖1B是根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)的基本模型結(jié)構(gòu)示例的框圖。 在圖1B中，如圖1A，僅僅示出對(duì)應(yīng)于R聲道(右耳)側(cè)的組件。注 意，類似的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也被設(shè)置在L聲道(左耳)側(cè)。該圖中示出的框體分別代表對(duì)應(yīng)于根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)中的特定電路部分、電路系統(tǒng) 等等的單個(gè)特定傳輸函數(shù)。這些框體在這里將被稱為"傳輸函數(shù)框"。每 個(gè)傳輸函數(shù)框中所寫字符代表該傳輸函數(shù)框的傳輸函數(shù)。穿過(guò)傳輸函數(shù)框 之一的音頻信號(hào)(或聲音)被賦予該傳輸函數(shù)框中所寫的傳輸函數(shù)。首先，由設(shè)置在外殼部分201中的麥克風(fēng)203拾取的聲音作為已經(jīng)穿 過(guò)對(duì)應(yīng)于麥克風(fēng)203和麥克風(fēng)放大器的傳輸函數(shù)框101 (其傳輸函數(shù)為 M)的音頻信號(hào)被獲得，其中所述麥克風(fēng)放大器放大麥克風(fēng)203獲得的電 信號(hào)并輸出音頻信號(hào)。己經(jīng)穿過(guò)傳輸函數(shù)框101的音頻信號(hào)通過(guò)對(duì)應(yīng)于反 饋(FB)濾波器電路的傳輸函數(shù)框102 (其傳輸函數(shù)為-i3)被輸入到組合 器103。 FB濾波器電路是其中設(shè)置了用于從麥克風(fēng)203的聲音拾取所獲得 的音頻信號(hào)中生成前述消除用音頻信號(hào)的特性的濾波器電路。FB濾波器 電路的傳輸函數(shù)被記作-/3。這里假設(shè)作為諸如音調(diào)之類內(nèi)容的音頻源的音頻信號(hào)S被均衡器均 衡，并且音頻信號(hào)S通過(guò)對(duì)應(yīng)于均衡器的傳輸函數(shù)框107 (其傳輸函數(shù)是 E)被輸入到組合器103。組合器103將以上兩種信號(hào)組合(添加)在一起。所產(chǎn)生的音頻信號(hào) 通過(guò)功率放大器被放大，并作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)器202，從而使得音 頻信號(hào)作為聲音經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器202輸出。就是說(shuō)，從組合器103輸出的音頻 信號(hào)穿過(guò)對(duì)應(yīng)于功率放大器的傳輸函數(shù)框104 (其傳輸函數(shù)為A)，然后 穿過(guò)對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器202的傳輸函數(shù)框105 (其傳輸函數(shù)為D)，從而聲音 被發(fā)射到空間中。驅(qū)動(dòng)器202的傳輸函數(shù)D例如取決于驅(qū)動(dòng)器202等的結(jié)從驅(qū)動(dòng)器202輸出的聲音穿過(guò)對(duì)應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)器202到噪聲消除點(diǎn)400 的空間路徑(空間傳輸函數(shù))的傳輸函數(shù)框106 (其傳輸函數(shù)為H)以到 達(dá)噪聲消除點(diǎn)400，并在空間中的該點(diǎn)處與殼內(nèi)噪聲302相結(jié)合。結(jié)果， 在從噪聲消除點(diǎn)400行進(jìn)到右耳的輸出聲音的聲壓P中，例如來(lái)自噪聲源 301的已經(jīng)進(jìn)入到外殼部分201中的聲音被消除。在圖1B所示噪聲消除系統(tǒng)的模型示例中，輸出聲音的聲壓P由以下 等式1給出，其使用傳輸函數(shù)框中所寫的傳輸函數(shù)M、 -/3、 E、 A、 D和H，并假設(shè)殼內(nèi)噪聲302為N，音頻源的聲音信號(hào)為S。 [等式l]從以上等式1顯而易見(jiàn)，殼內(nèi)噪聲302被系數(shù)l/(l + JZ)/iM/ )削弱。但是， 注意，為了使得等式1所示系統(tǒng)穩(wěn)定操作而不會(huì)在將減小噪聲的頻率范圍 中發(fā)生振蕩，需要滿足以下等式2。一般而言，考慮到根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)中的傳輸函數(shù)的乘積 的絕對(duì)值被表示為K叫ADHM/31這一事實(shí)以及經(jīng)典控制理論中的奈奎斯特 穩(wěn)定性判斷，等式2可以被解釋如下。考慮用-ADHM/3表示并且通過(guò)在圖1B所示噪聲消除系統(tǒng)中的某-點(diǎn) 上切開與殼內(nèi)噪聲302 N相關(guān)的環(huán)路部分而獲得的系統(tǒng)。該系統(tǒng)這里將被 稱為"開環(huán)路"。例如，該開環(huán)路可以在以上環(huán)路部分在對(duì)應(yīng)于麥克風(fēng)和 麥克風(fēng)放大器的傳輸函數(shù)框101和對(duì)應(yīng)于FB濾波器電路的傳輸函數(shù)框 102之間的點(diǎn)上被切開時(shí)形成。該開環(huán)路具有例如圖2的波特圖所示特性。在該波特圖中，橫軸代表 頻率，縱軸的下半部分示出增益，上半部分示出相位。在該開環(huán)路的情況下，為了使得以上等式2基于奈奎斯特穩(wěn)定性判斷 被滿足，需要滿足以下兩個(gè)條件。條件l:當(dāng)經(jīng)過(guò)相位Odeg. (0度)點(diǎn)時(shí)，增益應(yīng)該小于OdB。條件2:當(dāng)增益等于或大于OdB時(shí)，應(yīng)該不經(jīng)過(guò)相位Odeg.點(diǎn)。當(dāng)這兩個(gè)條件l和2沒(méi)有滿足時(shí)，環(huán)路包含正反饋，從而導(dǎo)致發(fā)生振 蕩(嗥鳴，howling)。在圖2中，對(duì)應(yīng)于以上條件1的增益容限Ga和 Gb以及對(duì)應(yīng)于以上條件2的相位容限Pa和Pb被示出。如果這些容限很 小，則取決于使用應(yīng)用了噪聲消除系統(tǒng)的頭戴式耳機(jī)設(shè)備的各個(gè)用戶之間 的各種差別、如何佩戴該頭戴式耳機(jī)設(shè)備的差異等等而增大發(fā)生振蕩的概[等式2]<formula>formula see original document page 12</formula>在圖2中，例如，當(dāng)經(jīng)過(guò)相位0deg.點(diǎn)時(shí)，增益小于0 dB，從而產(chǎn)生 增益容限Ga和Gb。但是，例如，在當(dāng)經(jīng)過(guò)相位0deg.點(diǎn)時(shí)，增益等于或 大于0 dB，從而導(dǎo)致不存在增益容限Ga或Gb的情況下，或者在當(dāng)經(jīng)過(guò) 相位0deg.點(diǎn)時(shí)，增益小于0dB但是接近0dB，從而導(dǎo)致較小的增益容限 Ga或Gb很小的情況下，發(fā)生振蕩，或者發(fā)生振蕩的概率增大。
類似地，在圖2中，當(dāng)增益等于或大于0 dB時(shí)，沒(méi)有經(jīng)過(guò)相位Odeg. 點(diǎn)，從而產(chǎn)生相位容限Pa和Pb。但是，例如，在當(dāng)增益等于或大于0dB 時(shí)經(jīng)過(guò)相位Odeg.點(diǎn)的情況下，或者在當(dāng)增益等于或大于0 dB時(shí)相位接近 Odeg.，從而導(dǎo)致相位容限Pa或Pb很小的情況下，發(fā)生振蕩，或者發(fā)生振 蕩的概率增大。
接下來(lái)，針對(duì)圖1B所示根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，必要 聲音通過(guò)頭戴式耳機(jī)設(shè)備被再現(xiàn)和輸出，同時(shí)外部聲音(噪聲)被消除 (減小)的情況下將在下面被描述。
這里，必要聲音用音頻源的音頻信號(hào)S表示，音頻信號(hào)S是諸如音調(diào) 之類的內(nèi)容。
注意，音頻信號(hào)S并不局限于音樂(lè)內(nèi)容或其它類似內(nèi)容的音頻信號(hào)。 在噪聲消除系統(tǒng)被例如應(yīng)用到助聽器等的情況下，音頻信號(hào)S將是通過(guò)設(shè) 置在外殼外部的麥克風(fēng)(不同于設(shè)置在噪聲消除系統(tǒng)中的麥克風(fēng)203)的 聲音拾取拾取必要周圍聲音所獲得的音頻信號(hào)。在噪聲消除系統(tǒng)被應(yīng)用到 所謂的頭戴耳機(jī)(handset)的情況下，音頻信號(hào)S將是例如經(jīng)由諸如電話 通信之類的通信接收的其他方的語(yǔ)音的音頻信號(hào)。簡(jiǎn)言之，音頻信號(hào)S可 以取決于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的應(yīng)用等等對(duì)應(yīng)于任意需要再現(xiàn)和輸出的聲音。
首先，關(guān)注等式1中的音頻源的音頻信號(hào)S。假設(shè)對(duì)應(yīng)于均衡器的傳 輸函數(shù)E被設(shè)置為具有以下等式3表示的特性。
<formula>formula see original document page 13</formula>
當(dāng)查看頻率軸時(shí)，以上傳輸特性E幾乎是上述開環(huán)路的反相特性(l+開環(huán) 路特性)。將等式3給出的傳輸函數(shù)E代入等式l得到等式4，其示出圖 1B所示噪聲消除系統(tǒng)的模型中的輸出聲音的聲壓P。[等式4]
<formula>formula see original document page 14</formula>
關(guān)于等式4中項(xiàng)ADHS中的傳輸函數(shù)A、 D和H，傳輸函數(shù)A對(duì)應(yīng) 于功率放大器，傳輸函數(shù)D對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器202，傳輸函數(shù)H對(duì)應(yīng)于從驅(qū)動(dòng) 器202到噪聲消除點(diǎn)400的路徑的空間傳輸函數(shù)。因此，如果外殼部分 201中的麥克風(fēng)203被設(shè)置在耳朵附近，則關(guān)于音頻信號(hào)S，可以獲得與 不具有噪聲消除能力的常用頭戴式耳機(jī)獲得的特性等同的特性。
接下來(lái)，根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)下面被描述。
圖3A示出根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)的模型示例。如圖1A，圖 3A僅示出R聲道側(cè)。
在前饋系統(tǒng)中，麥克風(fēng)203被設(shè)置在外殼部分201外部，以使得來(lái)自 噪聲源301的聲音可以被拾取。外部聲音(即來(lái)自噪聲源301的聲音)被 麥克風(fēng)203拾取以獲得音頻信號(hào)，該音頻信號(hào)經(jīng)歷適當(dāng)?shù)臑V波過(guò)程以生成 消除用音頻信號(hào)。然后，這個(gè)消除用音頻信號(hào)與必要聲音的音頻信號(hào)相組 合。即，該消除用音頻信號(hào)與必要聲音的音頻信號(hào)相組合，所述消除用音 頻信號(hào)電氣上仿真麥克風(fēng)203的位置和驅(qū)動(dòng)器202的位置之間的路徑的聲 音特性。
然后，經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器202來(lái)輸出通過(guò)將消除用音頻信號(hào)和必要聲音的音 頻信號(hào)相組合而獲得的音頻信號(hào)，從而使得在噪聲消除點(diǎn)400處獲得并收 聽到這樣的聲音，該聲音消除了來(lái)自噪聲源301且已經(jīng)進(jìn)入外殼部分201 的聲音。
圖3B示出了根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)的基本模型結(jié)構(gòu)示例。在 圖3B中，僅示出了與一個(gè)聲道(R聲道)相對(duì)應(yīng)的組件。
首先，獲得由設(shè)在外殼部分201的外部的麥克風(fēng)203拾取的聲音，作 為已經(jīng)通過(guò)具有與麥克風(fēng)203和麥克風(fēng)放大器相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)M的傳 輸函數(shù)框101的音頻信號(hào)。
接下來(lái)，已經(jīng)通過(guò)以上傳輸函數(shù)框101的音頻信號(hào)通過(guò)與前饋(FF) 濾波器電路相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)框102 (其傳輸函數(shù)為-a)而被輸入到組合 器103。 FF濾波器電路是這樣的濾波器電路，該電路在其中設(shè)置了用于根據(jù)由麥克風(fēng)203通過(guò)聲音拾取而獲得的音頻信號(hào)來(lái)生成上述消除用音頻信 號(hào)的特性。FF濾波器電路102的傳輸函數(shù)被表示為-a。 音頻源的音頻信號(hào)S被直接輸入到組合器103。
組合器103將以上兩個(gè)音頻信號(hào)相組合，然后功率放大器對(duì)得到的音 頻信號(hào)進(jìn)行放大，并作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)將其輸出到驅(qū)動(dòng)器202，從而使得相應(yīng) 的聲音被從驅(qū)動(dòng)器202輸出。g卩，在這種情況下同樣地，從組合器103輸 出的音頻信號(hào)通過(guò)與功率放大器相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)框104 (其傳輸函數(shù)為 A)，并進(jìn)一步地通過(guò)與驅(qū)動(dòng)器202相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)框105 (其傳輸函 數(shù)為D)，從而使得相應(yīng)的聲音被發(fā)射到空間中。
然后，從驅(qū)動(dòng)器202輸出的聲音通過(guò)與從驅(qū)動(dòng)器202到噪聲消除點(diǎn) 400之間的空間路徑(空間傳輸函數(shù))相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)框106 (其傳輸 函數(shù)為H)而到達(dá)噪聲消除點(diǎn)400，并在空間中的該點(diǎn)處與殼內(nèi)噪聲302 相組合。
如傳輸函數(shù)框110所示，從噪聲源301發(fā)出、進(jìn)入到外殼部分201且 到達(dá)噪聲消除點(diǎn)400的聲音被賦予與從噪聲源301到噪聲消除點(diǎn)400之間 的路徑相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)(空間傳輸函數(shù)F)。同時(shí)，外部聲音，即來(lái)自 噪聲源301的聲音被麥克風(fēng)203拾取。如傳輸函數(shù)框111所示，在到達(dá)麥 克風(fēng)203之前，從噪聲源301發(fā)出的聲音(噪聲)被賦予與從噪聲源301 到麥克風(fēng)203之間的路徑相對(duì)應(yīng)的傳輸函數(shù)(空間傳輸函數(shù)G)。在與傳 輸函數(shù)塊102相對(duì)應(yīng)的FF濾波器電路中，考慮到以上的空間傳輸函數(shù)F 和G，同樣也設(shè)置了傳輸函數(shù)-a。
因此，在從噪聲消除點(diǎn)400起行進(jìn)到達(dá)右耳的輸出聲音的聲壓P中， 例如消除了來(lái)自噪聲源301且進(jìn)入到殼體部分201的聲音。
在如圖3B所示的根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)的模型示例中，在從 噪聲源301發(fā)出的噪聲為N且音頻源的音頻信號(hào)為S的假設(shè)之下，輸出聲 音的聲壓P通過(guò)以下等式5來(lái)使用寫在傳輸函數(shù)框中的傳輸函數(shù)M、 —a、 A、 D、 F、 G和H給出。<formula>formula see original document page 15</formula>理想地，從噪聲源301到噪聲消除點(diǎn)400之間的路徑的傳輸函數(shù)F用以下 等式6來(lái)給出。 [等式6]
將等式6代入到等式5，從而使得消除了在等式5的右側(cè)的第一和第二 項(xiàng)。其結(jié)果是，輸出聲音的聲壓P用以下等式7來(lái)表示。
<formula>formula see original document page 16</formula>這顯示出，來(lái)自噪聲源301的聲音被消除，因此僅獲得與音頻源的音頻信 號(hào)相對(duì)應(yīng)的聲音。g卩，理論上，用戶的右耳聽到了噪聲被消除了的聲音。 但是，事實(shí)上，很難構(gòu)建這樣的理想FF濾波器電路以使得給出完全滿足 等式6的傳輸函數(shù)。此外，在不同的個(gè)體之間，在耳朵形狀和如何佩戴頭 戴式耳機(jī)設(shè)備方面的差異相對(duì)較大，并且已知的是，噪聲出現(xiàn)的位置和麥 克風(fēng)的位置之間的關(guān)系的改變影響噪聲減小效果，特別是對(duì)于中高頻范 圍。因此，針對(duì)中高頻范圍經(jīng)常會(huì)忽略主動(dòng)噪聲減小處理，而主要依據(jù)頭 戴式耳機(jī)設(shè)備的外殼結(jié)構(gòu)等等來(lái)執(zhí)行被動(dòng)聲音隔離。
注意，等式6指的是通過(guò)包含傳輸函數(shù)-a的電子電路來(lái)模仿從噪聲源 301到耳朵之間的路徑的傳輸函數(shù)。
在如圖3A所示的根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)中，麥克風(fēng)203設(shè)在 外殼的外部。因此，與圖1A所示的根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)不同， 可以根據(jù)用戶耳朵的位置來(lái)將噪聲消除點(diǎn)400任意地設(shè)置在外殼部分201 的內(nèi)部。但是，在通常情況下，傳輸函數(shù)-a是固定的，并且在設(shè)計(jì)階 段，.傳輸函數(shù)-a是針對(duì)特定的目標(biāo)特性來(lái)設(shè)計(jì)的。同時(shí)，耳朵大小等因
人而異。因此，存在這樣的可能性，S卩，不能獲得足夠的噪聲消除效果， 或者噪聲分量不是被以相反相位來(lái)相加，從而導(dǎo)致諸如發(fā)生奇怪的聲音之
類的現(xiàn)象。
如此， 一般的理解是，在前饋系統(tǒng)的情況下，振蕩發(fā)生的概率較小， 使得具有高穩(wěn)定性，但是卻很難實(shí)現(xiàn)足夠的噪聲降低(消除)。另一方 面，在反饋系統(tǒng)的情況下，很大的噪聲降低是在預(yù)料中的，同時(shí)應(yīng)當(dāng)當(dāng)心系統(tǒng)穩(wěn)定性。因此，反饋系統(tǒng)和前饋系統(tǒng)具有不同的特征。
當(dāng)前用于消費(fèi)者頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng)具有模擬類型，其采 用模擬電路。但是，利用其信號(hào)處理系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理的數(shù)字噪聲消 除系統(tǒng)，容易提供各種功能，例如改變或切換噪聲消除系統(tǒng)的特性或操作 模式，并且實(shí)現(xiàn)聲音質(zhì)量的提高。因此，數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)具有比模擬噪 聲消除系統(tǒng)更大的優(yōu)點(diǎn)。
圖4示出使用當(dāng)前已知的數(shù)字設(shè)備構(gòu)造的頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除 系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)。
注意，如圖4所示的噪聲消除系統(tǒng)是基于圖3所示前饋系統(tǒng)來(lái)構(gòu)造的。
圖4所示頭戴式耳機(jī)設(shè)備(下文簡(jiǎn)稱為"頭戴式耳機(jī)")假設(shè)支持雙 聲道(L (左)和R (右))立體聲。圖4所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于L聲道和 R聲道之 。
還要注意，為了提供簡(jiǎn)單并且便于理解的描述，圖4僅僅示出用于消 除外部聲音(來(lái)自噪聲源)的系統(tǒng)，而用于處理將被收聽的音頻源的信號(hào) 的系統(tǒng)被省略。
在圖4中，首先，麥克風(fēng)2F被用于拾取將被消除的針對(duì)頭戴式耳機(jī) 1的外部聲音，包括周圍聲音(外部噪聲)。在前饋系統(tǒng)的情況下，該麥 克風(fēng)2F通常被設(shè)置在對(duì)應(yīng)于頭戴式耳機(jī)1的兩個(gè)(L和R)聲道的外殼 (頭戴式耳機(jī)單元)lc和ld的外部。在圖4中，設(shè)置在對(duì)應(yīng)于兩個(gè)(L 和R)聲道之一的頭戴式耳機(jī)單元lc上的麥克風(fēng)2F被示出。
由麥克風(fēng)2F通過(guò)拾取外部聲音獲得的信號(hào)被放大器3放大，并作為 模擬音頻信號(hào)被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器50。
在以下描述中假設(shè)被記作fs (lfs)的參考采樣頻率對(duì)應(yīng)于將利用頭 戴式耳機(jī)1收聽其聲音的數(shù)字音頻源的采樣頻率。數(shù)字音頻源的特定示例 包括壓縮盤(CD)，所述CD上記錄了采樣頻率為fs (fs = 44.1 kHz)并 且量化比特率為16比特的數(shù)字音頻信號(hào)。不用說(shuō)，其他形式的數(shù)字音頻 源(例如采樣頻率為48kHz的數(shù)字音頻源)也可以采用。
在此情況下，A/D轉(zhuǎn)換器50例如被形成為單個(gè)部件或設(shè)備，并根據(jù)預(yù)定的采樣頻率和量化比特率將輸入模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PCM (脈沖編碼調(diào) 制)數(shù)字信號(hào)并輸出該信號(hào)。出于這個(gè)目的，A7D轉(zhuǎn)換器50例如包括AS (delta sigma)調(diào)制器4和抽取濾波器(decimation filter) 5，如圖4所示。AZ調(diào)制器4例如根據(jù)采樣頻率64fs將輸入模擬音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成1比 特?cái)?shù)字信號(hào)。該數(shù)字信號(hào)被抽取濾波器5根據(jù)與數(shù)字音頻源相對(duì)應(yīng)的多個(gè) 比特(這里16比特)的預(yù)定量化比特率轉(zhuǎn)換成PCM數(shù)字信號(hào)，而采樣頻 率被例如減小到lfs，并且該P(yáng)CM數(shù)字信號(hào)從A/D轉(zhuǎn)換器50輸出。在被用作上述A/D轉(zhuǎn)換器50的設(shè)備中，抽取濾波器5通常由線性相 位FIR (有限沖激響應(yīng))系統(tǒng)(即線性相位FIR濾波器)構(gòu)成，該FIR系 統(tǒng)具有線性相位特性。由于在該噪聲消除系統(tǒng)中處理的數(shù)字信號(hào)是音頻信號(hào)，因此理想地希 望如實(shí)地再現(xiàn)聲音，其中不應(yīng)該發(fā)生波形失真。如果線性相位F工R濾波器 向信號(hào)提供了線性相位特性，則不會(huì)發(fā)生波形失真。眾所周知，利用FIR 系統(tǒng)，可以容易地獲得精確的線性相位特性。出于這個(gè)原因，被用作抽取 濾波器5的數(shù)字濾波器由線性相位FIR濾波器構(gòu)成。眾所周知，線性相位FIR數(shù)字濾波器例如是通過(guò)在中央抽頭(tap) 處設(shè)置峰值系數(shù)，同時(shí)在其余抽頭處設(shè)置對(duì)稱系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從A/D轉(zhuǎn)換器50輸出的數(shù)字信號(hào)被輸入到DSP 60。在此情況下，DSP 60是至少用于執(zhí)行用于生成將從頭戴式耳機(jī)1的 驅(qū)動(dòng)器la輸出的聲音的音頻信號(hào)的必要數(shù)字信號(hào)處理的部件。DSP 60可 以通過(guò)編程具有必要的功能。從以下描述將會(huì)理解，將從頭戴式耳機(jī)1的 驅(qū)動(dòng)器la輸出的音頻信號(hào)由數(shù)字音頻源的音頻信號(hào)和用于消除麥克風(fēng)2F 拾取的外部聲音的音頻信號(hào)(即消除用音頻信號(hào))的組合構(gòu)成的。該DSP 60例如作為單個(gè)芯片或器件提供，并被配置用于執(zhí)行適合于 預(yù)定PCM信號(hào)形式(這里，假設(shè)采樣頻率為lfs (=44.1 kHz)并且量化 比特率為16比特)的數(shù)字信號(hào)處理。該DSP支持的PCM信號(hào)形式是基 于以下假設(shè)設(shè)置的該形式應(yīng)該符合在該噪聲消除系統(tǒng)中將與噪聲消除用 音頻信號(hào)組合的數(shù)字音頻源的信號(hào)的形式。 '在圖4中，噪聲消除信號(hào)處理部分6被示為在DSP 60中實(shí)現(xiàn)的信號(hào) 處理功能塊。噪聲消除信號(hào)處理部分6由根據(jù)前述PCM信號(hào)形式接受和 輸出數(shù)據(jù)的數(shù)字濾波器構(gòu)成。該噪聲消除信號(hào)處理部分6對(duì)應(yīng)于圖3所示的FF濾波器電路。從 A/D轉(zhuǎn)換器50輸出的數(shù)字信號(hào)(即對(duì)應(yīng)于麥克風(fēng)2F拾取的外部聲音的數(shù) 字音頻信號(hào))被輸入到噪聲消除信號(hào)處理部分6。利用該輸入信號(hào)，噪聲 消除信號(hào)處理部分6生成將從驅(qū)動(dòng)器la輸出的聲音的音頻信號(hào)(即消除 用音頻信號(hào))，該音頻信號(hào)用于消除將到達(dá)佩戴該頭戴式耳機(jī)的用戶的耳 朵(對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器.la)的外部聲音。具有最簡(jiǎn)單形式的消除用音頻信號(hào) 例如是這樣的音頻信號(hào)，其在特性和相位方面與輸入到噪聲消除信號(hào)處理 部分6的音頻信號(hào)(即通過(guò)拾取外部聲音獲得的音頻信號(hào))具有相反關(guān) 系。在實(shí)踐中，考慮到噪聲消除系統(tǒng)中的電路、空間等的傳輸特性，附加 特性(對(duì)應(yīng)于圖3所示的傳輸特性-a0被賦予消除用音頻信號(hào)。從噪聲消除信號(hào)處理部分6輸出的(即在此情況下從DSP 60輸出 的)數(shù)字信號(hào)通過(guò)組合器12與具有前述PCM信號(hào)形式(采樣頻率為 lfs，量化比特率為16比特)的數(shù)字音頻源的信號(hào)相組合，并且所產(chǎn)生的 組合信號(hào)被輸入到D/A轉(zhuǎn)換器70。該D/A轉(zhuǎn)換器70例如也被形成為單個(gè)芯片部件。D/A轉(zhuǎn)換器70接受 通過(guò)上述A/D轉(zhuǎn)換器50的轉(zhuǎn)換獲得的PCM數(shù)字信號(hào)，并將該P(yáng)CM數(shù)字 信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換器70包括內(nèi)插濾波器7、噪聲整形器8、 PWM電路9和功率驅(qū)動(dòng)電路10，例如如圖4所示。輸入到D/A轉(zhuǎn)換器70的數(shù)字信號(hào)首先被輸入到內(nèi)插濾波器7。內(nèi)插 (過(guò)采樣)濾波器7對(duì)輸入數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便將采樣頻率提高到通 過(guò)將輸入數(shù)字信號(hào)的采樣頻率乘以由2的冪表示的系數(shù)而獲得的采樣頻 率，并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)。在此情況下，假設(shè)采樣頻率被提高到8fs。另 外，作為上述轉(zhuǎn)換的結(jié)果，量化比特率為16比特的輸入數(shù)字信號(hào)的量化 比特率被減小到量化比特率為小于16比特的多個(gè)比特。出于與抽取濾波器5由線性相位FIR濾波器構(gòu)成相同的原因，內(nèi)插濾 波器7也由線性相位FIR濾波器構(gòu)成。從內(nèi)插濾波器7輸出的數(shù)字信號(hào)在噪聲整形器8中經(jīng)歷被稱為噪聲整 形的過(guò)程。作為該噪聲整形的結(jié)果，信號(hào)被轉(zhuǎn)換成不同形式，以使得該信 號(hào)將例如具有通過(guò)將輸入信號(hào)的采樣頻率乘以由2的冪表示的系數(shù)而獲得 的采樣頻率(這里假設(shè)為16fs)以及低于輸入信號(hào)的量化比特率的預(yù)定量 化比特率。眾所周知，噪聲整形是作為AZ調(diào)制的結(jié)果被實(shí)現(xiàn)的。因此， 噪聲整形器8可以由AZ調(diào)制器構(gòu)成。就是說(shuō)，圖4所示的數(shù)字噪聲消除 系統(tǒng)應(yīng)用Ai:調(diào)制以及A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換。從噪聲整形器8輸出的信號(hào)在PWM (脈寬調(diào)制)電路9中經(jīng)歷 PWM調(diào)制，以轉(zhuǎn)換成由比特序列構(gòu)成的信號(hào)，該信號(hào)被輸入到功率驅(qū)動(dòng) 電路10。功率驅(qū)動(dòng)電路10包括開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路和低通濾波器(LC低通濾 波器)，所述開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路用于利用例如高壓開關(guān)來(lái)放大由比特序列構(gòu)成 的信號(hào)，所述低通濾波器用于將來(lái)自其的放大輸出轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)波形。 因此，功率驅(qū)動(dòng)電路IO產(chǎn)生放大輸出，作為模擬音頻信號(hào)。這里，該來(lái) 自功率驅(qū)動(dòng)電路10的輸出被從D/A轉(zhuǎn)換器70輸出。該來(lái)自D/A轉(zhuǎn)換器70的放大輸出的預(yù)定不想要的頻率分量例如通過(guò) 濾波器11被消除，并且所產(chǎn)生的信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)用于DC阻擋 (Deblocking)的電容器Cl被提供到驅(qū)動(dòng)器la。從以這種方式驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器la輸出的聲音由對(duì)應(yīng)于數(shù)字音頻源的聲 音分量和對(duì)應(yīng)于噪聲消除用音頻信號(hào)的聲音分量的組合構(gòu)成。在該聲音 中，對(duì)應(yīng)于噪聲消除用音頻信號(hào)的聲音分量用于消除來(lái)自對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器 la的耳朵外部的外部聲音。結(jié)果，在佩戴了頭戴式耳機(jī)的用戶的耳朵(對(duì) 應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器la)聽到的聲音中，理想地，外部聲音被消除，從而數(shù)字音 頻源的聲音被相對(duì)強(qiáng)化。在圖4所示結(jié)構(gòu)中， 一般(例如消費(fèi)者)應(yīng)用容易獲得的A/D轉(zhuǎn)換 器、DSP、 D/A轉(zhuǎn)換器等被使用。因此，當(dāng)前，該結(jié)構(gòu)在實(shí)際構(gòu)造適合于 諸如CD之類音頻源的數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)時(shí)是一種自然選擇。但是，已知利用以上結(jié)構(gòu)實(shí)際上難以獲得足夠的噪聲消除效果。這是 因?yàn)槌洚?dāng)A/D轉(zhuǎn)換器50和D/A轉(zhuǎn)換器70的實(shí)際設(shè)備具有相當(dāng)長(zhǎng)的信號(hào) 處理時(shí)間(傳播時(shí)間)，即相當(dāng)長(zhǎng)的輸入-輸出延遲。最初，這些設(shè)備被設(shè)計(jì)用于簡(jiǎn)單地處理諸如音調(diào)之類音頻源的音頻信 號(hào)，因此由信號(hào)處理導(dǎo)致的延遲尚未產(chǎn)生問(wèn)題。但是，當(dāng)這些設(shè)備在噪聲 消除系統(tǒng)中被采用時(shí)，延遲太大而無(wú)法被忽略。就是說(shuō)，關(guān)于利用這些設(shè)備構(gòu)造的噪聲消除系統(tǒng)的整體，由麥克風(fēng)2F拾取外部聲音和輸出來(lái)自驅(qū)動(dòng)器的聲音之間的時(shí)間(即響應(yīng)速度)包 含極大延遲。由于該延遲，難以利用例如從驅(qū)動(dòng)器輸出的用于噪聲消除的 聲音分量來(lái)消除外部聲音。如果采樣頻率為44.1 kHz并且延遲對(duì)應(yīng)于40 個(gè)樣本的時(shí)間，則甚至A/D轉(zhuǎn)換器50自身對(duì)于頻率大于例如約550 Hz的 信號(hào)將帶來(lái)大于180。的相位旋轉(zhuǎn)。當(dāng)延遲如此大時(shí)，不僅難以獲得噪聲消 除效果，而且可能出現(xiàn)外部聲音被加強(qiáng)的現(xiàn)象。如上所述，根據(jù)圖4所示數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，僅僅在大約550 Hz或更低的有限頻率范圍內(nèi)獲得足夠的噪聲消除效果。即使在例如20Hz 到20kHz的標(biāo)準(zhǔn)范圍被設(shè)置為可聽范圍的情況下，也僅僅在較低'側(cè)的非 常窄的頻率范圍內(nèi)獲得噪聲消除效果。就是說(shuō)，難以獲得實(shí)際上足夠的噪 聲消除效果。這就是當(dāng)今實(shí)際應(yīng)用中為什么大多數(shù)用于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的 噪聲消除系統(tǒng)都具有模擬形式的原因。但是，如前所述，數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)具有比模擬噪聲消除系統(tǒng)更大的 優(yōu)勢(shì)。如所指的，如下所述，用于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)被提出，作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述數(shù)字噪聲消除系統(tǒng)(不管其 數(shù)字形式)不會(huì)遭受上述延遲問(wèn)題并且可被投入實(shí)際應(yīng)用。首先，參考圖5A到5D，下面將描述發(fā)明人如何設(shè)想根據(jù)本實(shí)施例的 噪聲消除系統(tǒng)。注意，在圖5A到5D中，在圖4中具有其對(duì)應(yīng)部件的組 件被分配以與圖4中的相應(yīng)部件相同的標(biāo)號(hào)，并且其描述將被省略。圖5A示出圖4所示噪聲消除系統(tǒng)的一部分，該部分對(duì)應(yīng)于由抽取濾 波器5、噪聲消除信號(hào)處理部分6 (即DSP 60)和內(nèi)插濾波器7構(gòu)成的用 于噪聲消除用信號(hào)的系統(tǒng)。雖然在圖4中抽取濾波器5被示為A/D轉(zhuǎn)換器 50中的一個(gè)塊，但是發(fā)明人設(shè)想過(guò)由兩個(gè)單獨(dú)的串聯(lián)連接的抽取濾波器 5A和5B構(gòu)成抽取濾波器5，如圖5A所示。如以上參考圖4所述，抽取濾波器5將采樣頻率為64fs的信號(hào)轉(zhuǎn)換成采樣頻率為lfs的信號(hào)，并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)。換言之，抽取濾波器5執(zhí) 行下采樣(downsampling)，以使得輸出信號(hào)的采樣頻率為輸入信號(hào)的采 樣頻率的1/64。因此，在圖5A所示結(jié)構(gòu)中，執(zhí)行1/64下采樣的抽取濾波 器5由兩個(gè)抽取濾波器5A和5B構(gòu)成，它們分別執(zhí)行1/8下采樣，并且抽 取濾波器5A和抽取濾波器5B串聯(lián)連接，以使得抽取濾波器5B跟在抽取 濾波器5A之后。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，輸入到抽取濾波器5的采樣頻率為64fs的 信號(hào)首先通過(guò)抽取濾波器5A被轉(zhuǎn)換成采樣頻率為8fs的信號(hào)，并且該信 號(hào)被從抽取濾波器5A輸出。然后，該采樣頻率為8fs的信號(hào)被輸入到抽 取濾波器5B并從而被轉(zhuǎn)換成采樣頻率為lfs的PCM信號(hào)。以這種方式， 串聯(lián)連接的抽取濾波器5A和5B (它們各自執(zhí)行1/8下采樣)組合實(shí)現(xiàn) 1/64 (1/8x1/8)下采樣。在通過(guò)抽取濾波器5 (即抽取濾波器5B)之后，信號(hào)經(jīng)歷與圖4所示 結(jié)構(gòu)相同的信號(hào)處理。就是說(shuō)，從抽取濾波器5輸出的釆樣頻率為lfs的 信號(hào)(即PCM信號(hào))被輸入到噪聲消除信號(hào)處理部分6。然后，作為適 合于采樣頻率為lfs的PCM信號(hào)的信號(hào)處理，噪聲消除信號(hào)處理部分6 賦予輸入信號(hào)預(yù)定特性，以生成消除用音頻信號(hào)，并輸出該消除用音頻信 號(hào)。從噪聲消除信號(hào)處理部分6輸出的消除用音頻信號(hào)具有采樣頻率為 lfs的PCM形式。內(nèi)插濾波器7接受該消除用音頻信號(hào)并在其上執(zhí)行上采 樣(upsampling)以生成采樣頻率為8fs的信號(hào)，并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)。這里，注意由抽取濾波器5B、噪聲消除信號(hào)處理部分6和內(nèi)插濾波 器7 (它們?cè)趫D5A中用鏈狀線圍繞)構(gòu)成的系統(tǒng)。輸入到該系統(tǒng)的信號(hào) 和從該系統(tǒng)輸出的信號(hào)的采樣頻率都為8fs。在下文中，該由鏈狀線圍繞 的系統(tǒng)將被稱為"8fs輸入/輸出信號(hào)處理系統(tǒng)"。當(dāng)被視為單個(gè)黑盒子時(shí)，該8fs輸入/輸出信號(hào)處理系統(tǒng)可被視為執(zhí)行 如下數(shù)字信號(hào)處理的部件接受采樣頻率為8fs的PCM信號(hào)，并且生成 和輸出具有相同采樣頻率8fs的具有PCM形式的噪聲消除用音頻信號(hào)(噪聲消除信號(hào)處理)?；诒灰暈榫哂幸陨瞎δ艿牟考?fs輸入/輸出信號(hào)處理系統(tǒng)，也可 以考慮采用圖5B所示結(jié)構(gòu)。 '在圖5B所示結(jié)構(gòu)中，8fs輸入/輸出信號(hào)處理系統(tǒng)僅包括噪聲消除信 號(hào)處理部分6A。該噪聲消除信號(hào)處理部分6A直接接受采樣頻率為8fs的 信號(hào)，并且執(zhí)行適合于采樣頻率為8fs的PCM信號(hào)形式的數(shù)字信號(hào)處 理，以生成和輸出釆樣頻率為8fs的噪聲消除用音頻信號(hào)。與圖5A所示結(jié)構(gòu)相比較，在圖5B所示結(jié)構(gòu)中，在抽取濾波器5中 用于執(zhí)行1/8下采樣的抽取濾波器5B被省略，另外，用于執(zhí)行八倍上采 樣的內(nèi)插濾波器7被省略。如前所述，在圖4所示結(jié)構(gòu)中，A/D轉(zhuǎn)換器50和D/A轉(zhuǎn)換器70導(dǎo)致 極大延遲。關(guān)于針對(duì)這些延遲的因素，已知由抽取濾波器5導(dǎo)致的延遲在 A/D轉(zhuǎn)換器50中是主導(dǎo)性的，而由內(nèi)插濾波器7導(dǎo)致的延遲在D/A轉(zhuǎn)換 器70中是主導(dǎo)性的。這一事實(shí)表明，與圖5A所示8fs輸入/輸出信號(hào)處理 系統(tǒng)(即圖4所示結(jié)構(gòu))所導(dǎo)致的信號(hào)延遲相比，圖5B所示結(jié)構(gòu)的采用 使得信號(hào)延遲大大減小，這是因?yàn)樵趫D5B所示結(jié)構(gòu)中，信號(hào)通過(guò)噪聲消 除信號(hào)處理部分6A，而不通過(guò)抽取濾波器5B或內(nèi)插濾波器7。如以上描述得出的，在噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中得到的信號(hào)延遲的減 小使得可以在更高頻率的方向上放大能夠有效地執(zhí)行噪聲消除的聲音頻率 范圍。簡(jiǎn)言之，圖5B所示結(jié)構(gòu)的采用消除了圖4所示噪聲消除系統(tǒng)的問(wèn) 題。現(xiàn)在，考慮當(dāng)根據(jù)圖5B所示模型實(shí)際構(gòu)造噪聲消除系統(tǒng)時(shí)，噪聲消 除信號(hào)處理部分6A的結(jié)構(gòu)。首先，如以上參考圖4所述，圖5A所示噪聲消除信號(hào)處理部分6實(shí) 際上是通過(guò)編程DSP實(shí)現(xiàn)的。FIR濾波器一般被用作其中的數(shù)字濾波器。 如所指的，當(dāng)構(gòu)造根據(jù)圖5B的結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng)時(shí)的一種合理選擇是 將噪聲消除信號(hào)處理部分6A形成為包括在DSP中的FIR數(shù)字濾波器。但是，由噪聲消除信號(hào)處理部分6A處理的信號(hào)的采樣頻率非常高， 即8fs，該采樣頻率是由圖5A所示噪聲消除信號(hào)處理部分6處理的信號(hào)的 采樣頻率(即lfs)的八倍。因此，在時(shí)鐘固定的情況下，在采樣頻率的 一個(gè)周期期間利用噪聲消除信號(hào)處理部分6A可以執(zhí)行的操作數(shù)目(即處 理步驟的數(shù)目)小于利用噪聲消除信號(hào)處理部分6可以執(zhí)行的操作數(shù)目。具體而言，假設(shè)時(shí)鐘為1024fs，則在一個(gè)采樣頻率期間，由支持采樣頻率 為8fs的噪聲消除信號(hào)處理部分6A可以執(zhí)行的操作數(shù)目為1024/8 = 128。 相對(duì)照，在一個(gè)采樣頻率期間，由支持采樣頻率為lfs的噪聲消除信號(hào)處 理部分6可以執(zhí)行的操作數(shù)目為1024A = 1024。這意味著如果噪聲消除信 號(hào)處理部分6A利用DSP來(lái)構(gòu)造，噪聲消除信號(hào)處理部分6A則無(wú)法具有 像執(zhí)行適合于采樣頻率lfs的數(shù)字信號(hào)處理的DSP—樣高的處理能力。鑒 于該事實(shí)，優(yōu)選地，噪聲消除信號(hào)處理部分6A被實(shí)現(xiàn)為硬件。此外，消除用音頻信號(hào)具有非常復(fù)雜的特性。因此，當(dāng)噪聲消除信號(hào) 處理部分6A由FIR濾波器構(gòu)成時(shí)，非常大的濾波器階數(shù)(即非常多的抽 頭)以及大量處理資源是必需的，以提供針對(duì)盡可能寬的聲音頻率范圍執(zhí) 行噪聲消除的信號(hào)處理能力。因此，發(fā)明人考慮當(dāng)實(shí)際構(gòu)造圖5B所示模 型時(shí)，將噪聲消除信號(hào)處理部分6A形成為無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)數(shù)字濾波 器(即IIR濾波器)，并且發(fā)現(xiàn)即使使用IIR濾波器，也可以提供具有所 需并且足夠特性的噪聲消除用音頻信號(hào)。換言之，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以利用比 FIR濾波器更小濾波器階數(shù)以及更少資源來(lái)形成的IIR濾波器可以被成功 采用，以提供具有等同信號(hào)特性的噪聲消除用音頻信號(hào)。以上述方式，得出如下結(jié)論將在圖5B所示結(jié)構(gòu)中的噪聲消除信號(hào) 處理部分6A形成為以硬件實(shí)現(xiàn)的IIR濾波器是合理的。如上所述，對(duì)于圖5B的結(jié)構(gòu)，抽取濾波器5B和內(nèi)插濾波器7被從 噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中省略，并因此由抽取濾波器5B和內(nèi)插濾波器7 導(dǎo)致的信號(hào)延遲被消除，從而可以實(shí)現(xiàn)有效的噪聲消除的頻率范圍在更高 頻率的方向上被放大。就是說(shuō)，不管信號(hào)處理以數(shù)字方式執(zhí)行這一事實(shí)， 可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際上有效的噪聲消除性能。但是，當(dāng)實(shí)際上構(gòu)造噪聲消除系統(tǒng)時(shí)，除了足夠的噪聲消除性能之 外，可能有必要滿足某些其他條件，例如作為數(shù)字形式的優(yōu)勢(shì)的關(guān)于濾波 器特性和設(shè)計(jì)的靈活性、成本減少以及大小和重量減小。在基于圖5B的結(jié)構(gòu)實(shí)際構(gòu)造噪聲消除系統(tǒng)的情況下，用于執(zhí)行噪聲 消除信號(hào)處理的部件(即噪聲消除信號(hào)處理部分6A)例如被單獨(dú)實(shí)現(xiàn)在 專用硬件中。但是，在此情況下，濾波器特性等的設(shè)置例如是固定的，并且傾向于限制濾波器特性根據(jù)開關(guān)操作、自適應(yīng)控制等的設(shè)置改變以及限制濾波器設(shè)計(jì)的后續(xù)改變。順便提及，根據(jù)程序執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理的DSP 在濾波器特性和設(shè)計(jì)等的改變的靈活性方面具有優(yōu)勢(shì)。此外，噪聲消除信號(hào)處理本質(zhì)上很復(fù)雜，因此，即使在被實(shí)現(xiàn)為硬件 的IIR濾波器被用作噪聲消除信號(hào)處理部分6A時(shí)，所需資源也不小。因 此，取決于條件，被實(shí)現(xiàn)為硬件的噪聲消除信號(hào)處理部分6A需要無(wú)法接 受的高成本或無(wú)法接受的大電路規(guī)模或面積的情況可能發(fā)生。鑒于這一事實(shí)，如圖5B所示，實(shí)際上構(gòu)造僅使用硬件來(lái)執(zhí)行作為噪 聲消除信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理的噪聲消除系統(tǒng)是不太實(shí)際的。如所指的，發(fā)明人設(shè)想圖5C所示結(jié)構(gòu)，其中8fs輸入/輸出信號(hào)處理 系統(tǒng)具有兩個(gè)并行布置的系統(tǒng)，其中一個(gè)系統(tǒng)包括噪聲消除信號(hào)處理部分 6A，而另一系統(tǒng)包括噪聲消除信號(hào)處理部分6。如前所述，當(dāng)噪聲消除系統(tǒng)中用于噪聲消除的聲音信號(hào)的延遲增大 時(shí)，關(guān)于高頻率的噪聲消除效果變得更難以獲得。相反地，這意味著即使 在發(fā)生極大信號(hào)延遲時(shí)，關(guān)于低頻率的噪聲消除效果也是容易獲得的?；谶@一事實(shí)，在圖5C的結(jié)構(gòu)中，噪聲消除信號(hào)處理部分6被配置 為生成用于針對(duì)希望執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍中的低頻范圍的噪 聲消除的噪聲消除信號(hào)。相反，噪聲消除信號(hào)處理部分6A被配置為生成 用于針對(duì)希望執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍中的高于上述低頻范圍的 中頻和高頻范圍的噪聲消除的噪聲消除信號(hào)。在以上結(jié)構(gòu)中，負(fù)責(zé)希望執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍中的中頻 和高頻范圍的噪聲消除信號(hào)處理部分6A執(zhí)行其噪聲消除信號(hào)處理作為主 要處理，而噪聲消除信號(hào)處理部分6可以被視為以輔助方式對(duì)低頻范圍執(zhí) 行其噪聲消除信號(hào)處理作為輔助處理的部件。在以上結(jié)構(gòu)中，主要需求是構(gòu)造由實(shí)現(xiàn)為硬件的IIR濾波器形成的噪 聲消除信號(hào)處理部分6A，以便能夠生成用于消除中頻和高頻范圍中的噪 聲的噪聲消除用音頻信號(hào)。因此，與希望針對(duì)包括低頻范圍的整個(gè)聲音頻 率范圍執(zhí)行噪聲消除時(shí)相比，據(jù)此促進(jìn)了所需資源量的減少。另外，作為 硬件資源減少的結(jié)果，噪聲消除信號(hào)處理部分6A的功耗也減小。這導(dǎo)致噪聲消除系統(tǒng)的功耗減小，并且當(dāng)噪聲消除系統(tǒng)例如利用電池供電時(shí)，電 池的壽命將延長(zhǎng)。同時(shí)，如前所述，執(zhí)行適合于采樣頻率lfs的數(shù)字信號(hào)處理的噪聲消除信號(hào)處理部分6與適合于采樣頻率8fs的噪聲消除信號(hào)處理部分6A相 比，在操作數(shù)目方面具有高處理性能。因此，噪聲消除信號(hào)處理部分6可 以由DSP形成而不會(huì)有問(wèn)題。因此，例如，如果噪聲消除信號(hào)處理部分6 被形成為DSP的一個(gè)功能，則變得容易改變?yōu)V波器特性的設(shè)置。就是 說(shuō)，關(guān)于信號(hào)處理的靈活性得到改進(jìn)。如前所述，首先，圖5C的結(jié)構(gòu)消除了由于噪聲消除用音頻信號(hào)的延 遲而導(dǎo)致的噪聲消除性能惡化的問(wèn)題。另外，關(guān)于由硬件邏輯形成并且適 合于采樣頻率8fs的噪聲消除信號(hào)處理部分6A，實(shí)現(xiàn)了資源的進(jìn)一歩減 少，并且獲得關(guān)于噪聲消除信號(hào)處理的高靈活性。基于以上優(yōu)勢(shì)，發(fā)明人得出以下結(jié)論圖5C所示模型形式當(dāng)前將是 噪聲消除系統(tǒng)的最優(yōu)形式。就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噪聲消除系 統(tǒng)被構(gòu)造，以便包括基于圖5C所示模型形式的用于噪聲消除用音頻信號(hào) 的系統(tǒng)。在圖5C的結(jié)構(gòu)中，在噪聲消除信號(hào)處理部分6A—側(cè)的系統(tǒng)執(zhí)行針 對(duì)中頻和高頻范圍的主要噪聲消除信號(hào)處理，而在噪聲消除信號(hào)處理部分 6 —側(cè)的系統(tǒng)執(zhí)行以輔助方式針對(duì)低頻范圍執(zhí)行輔助噪聲消除信號(hào)處理。如前所述，考慮到例如成本、基板表面面積等等，希望以硬件實(shí)現(xiàn)的 噪聲消除信號(hào)處理部分6A被形成為小規(guī)模電路，同時(shí)盡可能地減少資 源。如所指的，發(fā)明人在假設(shè)需要盡可能地減小涉及噪聲消除信號(hào)處理部 分6A的資源的情況下作了一項(xiàng)研究，其優(yōu)先考慮減小例如噪聲消除系統(tǒng) 的成本、大小和重量。結(jié)果，發(fā)明人設(shè)想出圖5D所示結(jié)構(gòu)，其具有與圖 5C的結(jié)構(gòu)相同的模型形式，但是其中噪聲消除信號(hào)處理部分6負(fù)責(zé)主要 噪聲消除信號(hào)處理，而噪聲消除信號(hào)處理部分6A負(fù)責(zé)輔助噪聲信號(hào)處 理。在該結(jié)構(gòu)中，首先，噪聲消除信號(hào)處理部分6例如被配置為消除希望執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍內(nèi)的中頻和低頻范圍中的噪聲。就是說(shuō)，噪聲消除信號(hào)處理部分6沒(méi)有被配置用于消除難以對(duì)其獲得有效的噪 聲消除效果的某一級(jí)別之上的高聲音頻率范圍中的噪聲。同時(shí)，噪聲消除 信號(hào)處理部分6A例如被形成為用于對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行增益控制的增益控制 電路，或者被配置用于基于若干樣本的值計(jì)算移動(dòng)平均值。這種由噪聲消 除信號(hào)處理部分6A執(zhí)行的信號(hào)處理操作對(duì)應(yīng)于補(bǔ)充針對(duì)高頻范圍的噪聲 消除信號(hào)處理(即針對(duì)高頻范圍的噪聲消除用音頻信號(hào)的生成)，其中例 如不包含噪聲消除信號(hào)處理部分6。在圖5D所示結(jié)構(gòu)中，噪聲消除信號(hào)處理部分6A可以由例如只具有 若干抽頭的FIR濾波器構(gòu)成。就是說(shuō)，所需資源非常少，并且實(shí)際硬件結(jié) 構(gòu)可以按小規(guī)模以及低成本實(shí)現(xiàn)。如以上參考圖5C和5D所述，在本實(shí)施例中，用于執(zhí)行噪聲消除信 號(hào)處理的系統(tǒng)由兩個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成，它們各自執(zhí)行適合于不同采樣頻率的數(shù)字 信號(hào)處理。因此，不管以數(shù)字方式執(zhí)行信號(hào)處理這一事實(shí)，硬件資源和電 路規(guī)模被減小到一定級(jí)別或更低，并且實(shí)現(xiàn)了關(guān)于噪聲消除信號(hào)處理的設(shè) 置靈活性。本實(shí)施例所基于的圖5A和5B與圖5C和5D之間的基本區(qū)別在于， 圖5A和5B所示結(jié)構(gòu)僅具有一個(gè)適合于采樣頻率lfs或采樣頻率8fs并且 執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理以實(shí)現(xiàn)噪聲消除信號(hào)處理(即噪聲消除用音頻信號(hào)的生 成)的系統(tǒng)，而圖5C和5D所示結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)分別同時(shí)執(zhí)行適合于采樣 頻率lfs的數(shù)字信號(hào)處理和適合于采樣頻率8fs的數(shù)字信號(hào)處理以實(shí)現(xiàn)噪 聲消除信號(hào)處理的系統(tǒng)。換言之，在圖5A和5B所示結(jié)構(gòu)中，噪聲消除 信號(hào)處理是由適合于單個(gè)特定采樣頻率的數(shù)字信號(hào)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而在圖 5C和5D所示結(jié)構(gòu)中，噪聲消除信號(hào)處理是由兩種由適合于不同采樣頻率 的兩個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的數(shù)字信號(hào)處理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。注意，圖4所示結(jié)構(gòu)等同于圖 5A的結(jié)構(gòu)，因此落在前者類型結(jié)構(gòu)的范疇內(nèi)。而且，注意，在后者類型 的結(jié)構(gòu)中，從適合于兩個(gè)采樣頻率中的較低采樣頻率(即lfs)的系統(tǒng)輸 出的信號(hào)經(jīng)歷上采樣(內(nèi)插)，以便具有兩個(gè)采樣頻率中的較高采樣頻率 (即8fs)，并且經(jīng)由該上采樣得到的信號(hào)與從適合于兩個(gè)采樣頻率中的較高采樣頻率的系統(tǒng)輸出的信號(hào)相組合，從而組合信號(hào)被輸出。在下文中，關(guān)于噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)，基于以上結(jié)構(gòu)差別，對(duì)應(yīng)于圖5A和5B (以及圖4)的前者類型的結(jié)構(gòu)將被稱為"單路徑"，而對(duì)應(yīng) 于圖5C和5D的后者類型的結(jié)構(gòu)將被稱為"雙路徑"。下面將描述基于圖5C和5D的模型結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的噪聲 消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的更具體示例。首先，圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié) 構(gòu)的框圖。注意，在圖6中，在圖4中具有其對(duì)應(yīng)部件的組件被分配其與 圖4中的對(duì)應(yīng)部件相同的標(biāo)號(hào)，并且參考圖4已經(jīng)提供并且同樣應(yīng)用于圖 6的描述將被省略。還要注意，如圖4所示噪聲消除系統(tǒng)那樣，圖6所示 噪聲消除系統(tǒng)也具有基于前饋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且對(duì)應(yīng)于兩個(gè)(L和R)立 體聲聲道之一。在該以及隨后的實(shí)施例中還假設(shè)參考釆樣頻率fs為44.1kHz，其對(duì)應(yīng) 于諸如CD之類數(shù)字音頻源的采樣頻率。首先，在根據(jù)該實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，對(duì)應(yīng)于圖4所示A/D轉(zhuǎn)換 器50、 DSP 60和D/A轉(zhuǎn)換器70的部件被包含在大規(guī)模集成(LSI) 600 內(nèi)，該LSI 600是作為單個(gè)集成電路部件的物理組件。LSI 600內(nèi)部被大致分為兩個(gè)信號(hào)處理部分，即模擬塊700和數(shù)字塊800。模擬塊700接受并輸出模擬信號(hào)，并據(jù)此包括AZ調(diào)制器4和功率驅(qū) 動(dòng)電路10，其中AZ調(diào)制器4作為A/D轉(zhuǎn)換器50中的第一級(jí)，而功率驅(qū) 動(dòng)電路IO作為D/A轉(zhuǎn)換器70中的最后一級(jí)。在圖6中，模擬塊700還包 括電源部分22和振蕩器21 。電源部分22向LSI 600中的電路提供具有預(yù) 定電壓的直流功率。振蕩器21使用例如從LSI 600的晶體振蕩器提供的信 號(hào)來(lái)輸出用于LSI 600中的電路(即模擬塊700和數(shù)字塊800)的時(shí)鐘 (CLK)。本實(shí)施例中假設(shè)時(shí)鐘頻率為1024fs。作為用于提供對(duì)應(yīng)于A/D轉(zhuǎn)換器50、 DSP 60和D/A轉(zhuǎn)換器70的功 能的部件，數(shù)字塊800包括接受和輸出數(shù)字信號(hào)的部件，例如除了 Ai:調(diào) 制器4和功率驅(qū)動(dòng)電路10之外的部件。模擬塊700和數(shù)字塊800是通過(guò)不同工藝制造的芯片。就是說(shuō)，在該 實(shí)施例中的LSI 600是通過(guò)封裝至少對(duì)應(yīng)于模擬塊700的芯片和對(duì)應(yīng)于數(shù) 字塊800的芯片來(lái)構(gòu)成的。由于當(dāng)前模擬電路和數(shù)字電路有時(shí)被制造為單個(gè)芯片，因此將模擬塊 700和數(shù)字塊800制造為單個(gè)芯片也是可能的。簡(jiǎn)言之，在本實(shí)施例中， 考慮到例如制造效率或其他條件，模擬塊700和數(shù)字塊800可以被形成為 單獨(dú)的芯片或者被形成為單個(gè)芯片。下面將描述圖6所示噪聲消除系統(tǒng)中的功能塊的配置。首先，由于該噪聲消除系統(tǒng)是根據(jù)前饋系統(tǒng)的，因此麥克風(fēng)2F被附 接到頭戴式耳機(jī)單元lc的外殼外部。通過(guò)該麥克風(fēng)2F拾取聲音而獲得的 信號(hào)被放大器3放大以被轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào)。該模擬音頻信號(hào)被輸入到 LSI 600。更具體而言，模擬音頻信號(hào)首先被輸入到模擬塊700內(nèi)的AZ調(diào) 制器4，并在其中被轉(zhuǎn)換為例如采樣頻率為64fs且量化比特率為1比特 (即具有[64fs， 1比特]形式)的數(shù)字信號(hào)。在此情況下，從Ai:調(diào)制器4 輸出的數(shù)字信號(hào)被輸入到開關(guān)SW1的兩個(gè)輸入端子之一。為了提供可擴(kuò)展性，根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)被配置為也接受來(lái) 自數(shù)字麥克風(fēng)的輸入。因此，LSI 600能夠接受來(lái)自數(shù)字麥克風(fēng)的數(shù)字音 頻信號(hào)。數(shù)字麥克風(fēng)例如是由至少麥克風(fēng)和AZ調(diào)制器構(gòu)成的單元，所述AZ 調(diào)制器用于將該麥克風(fēng)通過(guò)拾取聲音獲得的信號(hào)轉(zhuǎn)換成由比特序列構(gòu)成的 數(shù)字音頻信號(hào)。該從數(shù)字麥克風(fēng)輸出的信號(hào)被輸入到開關(guān)SW1的另一輸 入端子。開關(guān)SW1有選擇地將兩個(gè)輸入端子之一連接到輸出端子，從而執(zhí)行 切換。輸出端子被連接到數(shù)字塊800中的抽取濾波器5A的輸入。在任一情況下，由于該噪聲消除系統(tǒng)是根據(jù)前饋系統(tǒng)的，因此從開關(guān) SW1輸出的信號(hào)是基于在頭戴式耳機(jī)外殼外部拾取的聲音的數(shù)字音頻信 號(hào)。從開關(guān)SW1輸出的數(shù)字音頻信號(hào)被輸入到抽取濾波器5A。抽取濾波器5A與在后一級(jí)的抽取濾波器5B串聯(lián)連接，并且這兩個(gè) 抽取濾波器5A和5B對(duì)應(yīng)于圖4中的抽取濾波器5。抽取濾波器5A和5B中的每一個(gè)被配置為執(zhí)行抽取，從而輸出信號(hào)的采樣頻率是輸入信號(hào)的采樣頻率的1/8。因此，串聯(lián)連接的抽取濾波器5A和5B組合形成抽取，以 使得從抽取濾波器5B輸出的信號(hào)的采樣頻率是輸入到抽取濾波器5A的 信號(hào)的采樣頻率的1/64 (1/8 x 1/8)。換言之，如同抽取濾波器5，濾波 器5A和5B的抽取相組合，以將采樣頻率為64fs的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成采樣 頻率為lfs的輸出信號(hào)。雖然抽取濾波器5A具有固定的濾波器特性，但是抽取濾波器5B被 配置為允許其濾波器特性可變，隨后將對(duì)此進(jìn)行描述。首先，抽取濾波器5A使得采樣頻率為64fs并且量化比特率為1比特 的輸入信號(hào)經(jīng)歷所謂的抽取過(guò)程，并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)，其中所述抽取過(guò) 程根據(jù)與采樣周期相對(duì)應(yīng)的預(yù)定抽取樣式選擇性地消除數(shù)據(jù)，從而將輸入 信號(hào)轉(zhuǎn)換成采樣頻率為8fs并且量化比特率為24比特的信號(hào)。就是說(shuō)，關(guān) -丁-涉及采樣頻率的處理，抽取濾波器5A執(zhí)行1/8抽取(下釆樣)。從抽 取濾波器5A輸出的信號(hào)被輸入到抽取濾波器5B以及噪聲消除信號(hào)處理 部分6A。噪聲消除信號(hào)處理部分6A由數(shù)字濾波器構(gòu)成，并且如下所述，生成 采樣頻率為8fs并且量化比特率為24比特的噪聲消除用音頻信號(hào)，并將該 噪聲消除用音頻信號(hào)輸出到組合器12。注意，在根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，DSP60中的噪聲消除信 號(hào)處理部分6也生成如下所述的噪聲消除用音頻信號(hào)。如所指的，為了彼此區(qū)分這兩種噪聲消除用音頻信號(hào)，由噪聲消除信 號(hào)處理部分6生成的噪聲消除用音頻信號(hào)在下文中被稱為"第一噪聲消除 用音頻信號(hào)"，而由噪聲消除信號(hào)處理部分6A生成的噪聲消除用音頻信 號(hào)在下文中被稱為"第二噪聲消除用音頻信號(hào)"。如同上述抽取濾波器5A，抽取濾波器5B執(zhí)行1/8下采樣。就是說(shuō)， 抽取濾波器5B將采樣頻率為8fs并且量化比特率為24比特的輸入信號(hào)轉(zhuǎn) 換成例如采樣頻率為lfs并且量化比特率為16比特的PCM (脈沖編碼調(diào) 制)信號(hào)，并且輸出所產(chǎn)生的PCM信號(hào)到DSP60。DSP 60被提供作為用于接受基于麥克風(fēng)2F拾取的聲音獲得的數(shù)字音頻信號(hào)和數(shù)字音頻源的音頻信號(hào)的單元，并使得這兩種信號(hào)中的每一種經(jīng)歷所需信號(hào)處理。在該實(shí)施例中，DSP 60被配置為能夠執(zhí)行適合于例如 采樣頻率為lfs并且量化比特率為16比特的PCM信號(hào)的形式的信號(hào)處 理。DSP 60的執(zhí)行該信號(hào)處理的能力是通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)的。其程序作為指 令數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在例如閃存16中。DSP 60在合適時(shí)從閃存16讀取所需指 令，并執(zhí)行這些指令以適當(dāng)?shù)貓?zhí)行信號(hào)處理。在根據(jù)本實(shí)施例的DSP 60中，首先，噪聲消除信號(hào)處理部分6使用 從抽取濾波器5B輸入的信號(hào)生成第一噪聲消除用音頻信號(hào)。噪聲消除信 號(hào)處理部分6由數(shù)字濾波器形成。.聲音分析處理部分62取得從抽取濾波器5B輸入的信號(hào)，并對(duì)該信號(hào) 執(zhí)行預(yù)定聲音分析過(guò)程。根據(jù)該分析的結(jié)果，聲音分析處理部分62能夠 改變充當(dāng)數(shù)字塊800中的特定功能部件的數(shù)字濾波器的特性的設(shè)置。首先，聲音分析處理部分62能夠改變充當(dāng)噪聲消除信號(hào)處理部分6 的數(shù)字濾波器的濾波器特性的設(shè)置，所述噪聲消除信號(hào)處理部分6像聲音 分析處理部分62本身一樣被包含在DSP 60中。聲音分析處理部分62還能夠改變充當(dāng)噪聲消除信號(hào)處理部分6A的數(shù) 字濾波器的濾波器特性的設(shè)置。聲音分析處理部分62還能夠改變充當(dāng)抽取濾波器5B的數(shù)字濾波器的 濾波器特性的設(shè)置。聲音分析處理部分62還能夠改變充當(dāng)內(nèi)插濾波器7中的反鏡像 (anti-imaging)濾波器7b的數(shù)字濾波器的濾波器特性的設(shè)置。在準(zhǔn)備改變以上數(shù)字濾波器的濾波器特性的過(guò)程中，濾波器特性表被 預(yù)先存儲(chǔ)在閃存16中。對(duì)應(yīng)于以上分析的結(jié)果的濾波器特性被從該濾波 器特性表中讀取。然后，對(duì)應(yīng)于讀取的濾波器特性的參數(shù)(例如抽頭數(shù)目 和系數(shù))被設(shè)置以形成數(shù)字濾波器，以便具有所需特性。此外，用于保存濾波器特性表的空間例如位于RAM 15中。聲音分析 處理部分62能夠通過(guò)基于分析結(jié)果等執(zhí)行操作等來(lái)生成新的濾波器特性 并將生成的濾波器特性存儲(chǔ)在RAM 15中的濾波器特性表中:當(dāng)聲音分析處理部分62能夠自適應(yīng)地根據(jù)分析結(jié)果生成濾波器特性時(shí)，關(guān)于在數(shù)字濾波器中設(shè)置的特性的靈活性和適應(yīng)性被進(jìn)一步提高，并且更好的噪聲消 除效果將獲得。此外，均衡器61可被用于對(duì)輸入到如下所述的均衡器61的數(shù)字音頻 源的信號(hào)執(zhí)行音頻相關(guān)的控制、校正等等(例如音調(diào)控制)并輸出所產(chǎn)生 的信號(hào)。從DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處理部分6輸出的第一噪聲消除用音頻 信號(hào)(lfs和16比特)被輸入到內(nèi)插濾波器7。內(nèi)插濾波器7執(zhí)行八倍頻 釆樣頻率為lfs并且量化比特率為16比特的輸入信號(hào)的采樣頻率的過(guò)程， 從而將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成采樣頻率為8fs并且量化比特率為24比特的信號(hào)， 并將所產(chǎn)生的信號(hào)輸出到組合器12。這里，內(nèi)插濾波器7由過(guò)采樣電路 7a和反鏡像濾波器7b構(gòu)成。就是說(shuō)，在內(nèi)插濾波器7中，采樣頻率為lfs 并且量化比特率為16比特的輸入信號(hào)被過(guò)釆樣電路7a轉(zhuǎn)換成[8fs， 24比 特]形式，并且所產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)歷反鏡像濾波器7b中的信號(hào)處理，以便消 除圖像頻率分量，例如高于采樣頻率8fs的一半的頻率分量。在該實(shí)施例中，數(shù)字音頻源的音頻信號(hào)穿過(guò)PCM接口 13并且具有 [lfs， 16比特]形式，并被輸入到DSP60。該信號(hào)還被提供到開關(guān)SW2的 兩個(gè)輸入端子之一。在DSP60中，均衡器61對(duì)數(shù)字音頻源的輸入信號(hào)執(zhí) 行預(yù)定過(guò)程(例如均衡)，并且所產(chǎn)生的信號(hào)被輸入到開關(guān)SW2的輸入 端子中的另一個(gè)。開關(guān)SW2有選擇地將兩個(gè)輸入端子之一連接到輸出端子，從而執(zhí)行 切換。開關(guān)SW2的輸出端子被連接到內(nèi)插濾波器14的輸入。因此，開關(guān) SW2在如下兩條路徑之間切換 一條路徑是從PCM接口 13輸出的數(shù)字 音頻源的信號(hào)被輸入到內(nèi)插濾波器14而不經(jīng)過(guò)DSP 60的路徑，另一條路 徑是從PCM接口 13輸出的數(shù)字音頻源的信號(hào)在經(jīng)過(guò)DSP 60之后被輸入 到內(nèi)插濾波器14的路徑。如上所述，來(lái)自數(shù)字音頻源的采樣頻率為lfs并且量化比特率為16比 特的數(shù)字音頻信號(hào)被輸入到內(nèi)插濾波器14。內(nèi)插濾波器14對(duì)該輸入信號(hào) 執(zhí)行八倍頻采樣頻率的過(guò)程，從而將該信號(hào)轉(zhuǎn)換成[8fs， 24比特]形式，并將所產(chǎn)生的信號(hào)輸出到組合器12。在該實(shí)施例中，組合器12接受并組合數(shù)字音頻源的音頻信號(hào)、從噪 聲消除信號(hào)處理部分6輸出并經(jīng)過(guò)內(nèi)插濾波器7的第一噪聲消除用音頻信 號(hào)以及從噪聲消除信號(hào)處理部分6A輸出的第二噪聲消除用音頻信號(hào)，所 有這些信號(hào)都具有[8fs， 24比特]形式。因此，從組合器12輸出的音頻信號(hào)由數(shù)字音頻源的音頻信號(hào)與組合 噪聲消除用音頻信號(hào)的組合構(gòu)成，其中所述組合噪聲消除用音頻信號(hào)由第 一和第二噪聲消除用音頻信號(hào)的組合構(gòu)成。該音頻信號(hào)首先在噪聲整形器8中經(jīng)歷噪聲整形以被轉(zhuǎn)換成采樣頻率 為16fs并且量化比特率為4比特的數(shù)字信號(hào)，并且所產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)在 PWM電路9中經(jīng)歷PWM調(diào)制，以被轉(zhuǎn)換成采樣頻率為512fs并且量化比 特率為1比特的數(shù)字信號(hào)。然后，所產(chǎn)生的由比特序列構(gòu)成的數(shù)字信號(hào)并 輸入到設(shè)置在模擬塊700中的功率驅(qū)動(dòng)電路10，并在其中被轉(zhuǎn)換成放大 的模擬信號(hào)。放大的模擬信號(hào)通過(guò)LSI 600外部的電容器Cl和濾波器11 被提供到驅(qū)動(dòng)器la。輸入到功率驅(qū)動(dòng)電路10的信號(hào)還可以被輸出到外部(到外部的1比 特輸出)。下面將比較圖6所示根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖4所示 的結(jié)構(gòu)。在圖6的結(jié)構(gòu)中，對(duì)應(yīng)于圖4的系統(tǒng)的用于被用于噪聲消除的信號(hào)的 系統(tǒng)由Ai:調(diào)制器4、(開關(guān)SW1)、抽取濾波器5A、抽取濾波器5B、 DSP60 (即噪聲消除信號(hào)處理部分6)、內(nèi)插濾波器7、組合器12、噪聲 整形器8、 PWM電路9、功率驅(qū)動(dòng)電路10、濾波器11、電容器Cl和驅(qū) 動(dòng)器la構(gòu)成，所有這些組件按所述順序布置。該系統(tǒng)被用于生成第一噪 聲消除用音頻信號(hào)并將其經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器la作為聲音輸出。另外，圖6所示 噪聲消除系統(tǒng)具有噪聲消除信號(hào)處理部分6A。換言之，圖6所示噪聲消 除系統(tǒng)具有用于被用于噪聲消除的信號(hào)的另一系統(tǒng)，其中從輸出自抽取濾 波器5A的信號(hào)生成第二噪聲消除用音頻信號(hào)并輸出到組合器12。因此， 根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)具有兩個(gè)系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)基于麥克風(fēng)2F通過(guò)拾取聲音獲得的信號(hào)來(lái)生成噪聲消除用音頻信號(hào)。具體而言，在DSP 60中具有用于生成第一噪聲消除用音頻信號(hào)的噪 聲消除信號(hào)處理部分6的系統(tǒng)(該系統(tǒng)在下文中被稱為"第一噪聲消除用 信號(hào)處理系統(tǒng)")中，信號(hào)按順序穿過(guò)抽取濾波器5A、抽取濾波器5B、 噪聲消除信號(hào)處理部分6、內(nèi)插濾波器7和組合器12。相反，在具有用于 生成第二噪聲消除用音頻信號(hào)的噪聲消除信號(hào)處理部分6A的系統(tǒng)(該系 統(tǒng)在下文中被稱為"第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)")中，信號(hào)按順序穿 過(guò)抽取濾波器5A、噪聲消除信號(hào)處理部分6A和組合器12。就是說(shuō)，在 類似于圖4所示噪聲消除系統(tǒng)的第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)中，信號(hào)在 A/D轉(zhuǎn)換一側(cè)穿過(guò)抽取濾波器(5A和5B)并在D/A轉(zhuǎn)換一側(cè)穿過(guò)內(nèi)插 (過(guò)采樣)濾波器7。同時(shí)，在第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)中，信號(hào)穿 過(guò)接受和輸出采樣頻率為8fs的信號(hào)的抽取濾波器5A和噪聲消除信號(hào)處 理部分6A，而不穿過(guò)抽取濾波器5B或內(nèi)插濾波器7。然后，通過(guò)第-和 第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)獲得的信號(hào)通過(guò)組合器12被組合以獲得組 合的噪聲消除用音頻信號(hào)。以上結(jié)構(gòu)沒(méi)有不同于以上參考圖5C和5D所述的噪聲消除信號(hào)處理 系統(tǒng)的"雙路徑"結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)具有第一和第二噪聲消除用信號(hào)處理系 統(tǒng)并因而具有雙路徑結(jié)構(gòu)，該噪聲消除系統(tǒng)可以具有兩種不同的分別對(duì)應(yīng) 于圖5C和5D的模型結(jié)構(gòu)的基本模式。這兩種基本模式在分配給第一和 第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)的功能和角色方面有所不同。這里，這兩種 功能模式下面將被描述。圖7示出圖6所示噪聲消除系統(tǒng)的一部分，該部分由抽取濾波器 5A、抽取濾波器5B、噪聲消除信號(hào)處理部分6A、 DSP 60中的噪聲消除 信號(hào)處理部分6、內(nèi)插濾波器7和組合器12構(gòu)成。參考圖7，下面兩種功 能模式之一 (即第一功能模式)將被描述。如圖7所示，在第一功能模式中，屬于對(duì)應(yīng)于圖4的結(jié)構(gòu)的第一噪聲 消除用信號(hào)處理系統(tǒng)的噪聲消除信號(hào)處理部分6被用作主要處理部分，而 屬于第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)的噪聲消除信號(hào)處理部分6A被用作輔助處理部分。該模式對(duì)應(yīng)于圖5D的結(jié)構(gòu)。在此情況下作為主要處理部分進(jìn)行操作的噪聲消除信號(hào)處理部分6中 的數(shù)字濾波器被配置為執(zhí)行針對(duì)希望對(duì)其執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范 圍之中低于可以獲得有效的噪聲消除效果的某一級(jí)別的頻率范圍的噪聲消 除信號(hào)處理，如前所述。就是說(shuō)，因?yàn)榫哂性肼曄盘?hào)處理部分6的第 一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)包括抽取濾波器5B和內(nèi)插濾波器7并因此導(dǎo) 致極大信號(hào)延遲，因此期望第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)于高于所述級(jí) 別的頻率范圍實(shí)現(xiàn)有效的噪聲消除效果是不合理的。因此，第一噪聲消除 用信號(hào)處理系統(tǒng)被配置用于生成針對(duì)低于某一級(jí)別的中頻和低頻范圍的噪 聲消除用音頻信號(hào)，而忽略高于該級(jí)別的頻率范圍。除此之外，作為輔助處理部分操作的噪聲消除信號(hào)處理部分6A中的 數(shù)字濾波器被配置用于生成具有用于消除高頻范圍中的噪聲的特性的噪聲 消除用音頻信號(hào)。結(jié)果，由組合器12通過(guò)組合從主要處理部分和輔助處理部分輸出的 兩個(gè)噪聲消除用音頻信號(hào)生成的組合噪聲消除用音頻信號(hào)用于在希望對(duì)其 執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍上實(shí)現(xiàn)有效的噪聲消除。如上所述，第一功能模式被配置為使得第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)針對(duì)中頻和低頻范圍的噪聲消除，而導(dǎo)致相對(duì)輕微信號(hào)延遲的第二噪 聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)以輔助方式操作以消除高頻范圍中的噪聲，對(duì)于該 高頻范圍，利用第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)有效的噪聲消除效 果。就是說(shuō)，將被消除的噪聲的頻率范圍在第一和第二噪聲消除用信號(hào)處 理系統(tǒng)(即噪聲消除信號(hào)處理部分6A和6)之間被劃分。在此情況下，如以上參考圖5D所述，噪聲消除信號(hào)處理部分6A可 以利用簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)形成，例如通過(guò)簡(jiǎn)單的增益控制電路或用于利用具 有若干抽頭的FIR濾波器計(jì)算移動(dòng)平均值的電路。因此，例如實(shí)現(xiàn)了資源 和電路規(guī)模的極大減小。同時(shí)，在此情況下，DSP 60中的噪聲消除信號(hào) 處理部分6無(wú)需被配置用于實(shí)現(xiàn)針對(duì)高頻范圍的有效噪聲消除，因此據(jù)此 可以減少資源。這在處理容量方面也具有優(yōu)勢(shì)。此外，該簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)將使得 更容易設(shè)計(jì)用作噪聲消除信號(hào)處理部分6和6A的濾波器。接下來(lái)，參考圖8，下面將描述第二功能模式。注意，在圖8中，在圖7中具有其對(duì)應(yīng)部件的組件被分配與圖7中的對(duì)應(yīng)部件相同的標(biāo)號(hào)，并 且其描述將省略。在第二功能模式中，與以上參考圖7所描述的第一功能模式相對(duì)照， 第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)充當(dāng)主要信號(hào)處理系統(tǒng)，而第一噪聲消除用 信號(hào)處理系統(tǒng)充當(dāng)輔助信號(hào)處理系統(tǒng)。據(jù)此，屬于第二噪聲消除用信號(hào)處 理系統(tǒng)的噪聲消除信號(hào)處理部分6A用作主要處理部分，而屬于第一噪聲 消除用信號(hào)處理系統(tǒng)的噪聲消除信號(hào)處理部分6用作輔助處理部分。就是 說(shuō)，該模式對(duì)應(yīng)于圖5C的結(jié)構(gòu)。如以上參考圖5C所述，關(guān)于角色劃分，用作主要處理部分的噪聲消 除信號(hào)處理部分6A被配置用于生成用于消除希望對(duì)其執(zhí)行噪聲消除的整 個(gè)聲音頻率范圍中的中頻和高頻范圍中的噪聲的噪聲消除信號(hào)，而用作輔 助處理部分的噪聲消除信號(hào)處理部分6被配置用于生成用丁八消除希望對(duì)其 執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍中的低頻范圍中的噪聲的噪聲消除信在此情況下，由組合器12通過(guò)組合從主要處理部分和輔助處理部分 輸出的兩個(gè)噪聲消除用音頻信號(hào)生成的組合噪聲消除用音頻信號(hào)用于在希 望對(duì)其執(zhí)行噪聲消除的整個(gè)聲音頻率范圍上執(zhí)行有效的噪聲消除。注意，當(dāng)實(shí)際構(gòu)造根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)時(shí)，取決于噪聲消除 系統(tǒng)所需的各種條件(例如成本和規(guī)格)，第一功能模式和第二功能模式 中的一種適當(dāng)?shù)墓δ苣Ｊ娇梢员徊捎?。從以上圖5C和5D的描述可以理 解，當(dāng)優(yōu)先考慮降低成本和電路規(guī)模時(shí)，第一功能模式優(yōu)先采用。同時(shí)， 由硬件實(shí)現(xiàn)的噪聲消除信號(hào)處理部分6A在其中負(fù)責(zé)主要信號(hào)處理的第二 功能模式可以實(shí)現(xiàn)更好的噪聲消除效果。因此，當(dāng)優(yōu)先考慮提供高質(zhì)量的 再現(xiàn)聲音時(shí)，采用第二功能模式是有效的。這里，下面將描述與根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中的數(shù)字塊800中 用于噪聲消除的信號(hào)處理系統(tǒng)相關(guān)的特定功能電路部件中采用的數(shù)字濾波 器的結(jié)構(gòu)。例如，在圖4所示噪聲消除系統(tǒng)中，抽取濾波器5 (5A和5B)和內(nèi)插濾波器7由線性相位FIR濾波器構(gòu)成。如上所述，這基于以下概念由于將被處理的信號(hào)是音頻信號(hào)，因此例如通常需要防止根據(jù)頻率發(fā)生相位 失真。雖然線性相位FIR濾波器的使用導(dǎo)致在信號(hào)的輸入和輸出之間發(fā)生群 組延遲，但是這沒(méi)有造成諸如A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器之類現(xiàn)有設(shè)備的 問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儽幌Ｍ糜谠佻F(xiàn)(記錄)用戶主動(dòng)嘗試收聽的音頻源的聲 音。例如，在音頻源的聲音被再現(xiàn)的情況下，即使音頻源的信號(hào)到信號(hào)處 理設(shè)備的輸入和聲音的再現(xiàn)之間的信號(hào)處理導(dǎo)致極大延遲，用戶也可以收 聽正常再現(xiàn)并連續(xù)輸出的聲音。因此，當(dāng)用戶再現(xiàn)將收聽的音頻源的聲音 時(shí)，由信號(hào)處理導(dǎo)致的延遲不會(huì)造成問(wèn)題。但是，如果現(xiàn)有設(shè)備被用于噪聲消除系統(tǒng)中而不被用于再現(xiàn)音頻源的 聲音，由于這些設(shè)備造成的群組延遲則會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，從而使得無(wú)法或難以 獲得用于消除外部聲音的相位。圖6所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)首先通過(guò)提供包括 噪聲消除信號(hào)處理部分6A而不具有抽取濾波器5B或內(nèi)插濾波器7的第 二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)而解決了該問(wèn)題。但是，希望由于第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)中的抽取濾波器5 (5A 和5B)和內(nèi)插濾波器7導(dǎo)致的極大信號(hào)延遲可以被減小，因?yàn)闇p小噪聲 消除效果的因素從而據(jù)此被減小，從而噪聲消除效果被增強(qiáng)。如所指的，在本實(shí)施例中，作為一個(gè)示例，如圖6所示作為內(nèi)插濾波 器7中的抽取濾波器5B和反鏡像濾波器7b的數(shù)字濾波器被形成為最小相 位FIR濾波器?；旧?，最小相位FIR濾波器可以通過(guò)在抽頭一側(cè)(即最靠近輸入) 在抽頭系數(shù)處設(shè)置峰值來(lái)形成，從而最小相位獲得，作為FIR數(shù)字濾波器 系統(tǒng)。例如，關(guān)于分別具有相同抽頭數(shù)目的線性相位FIR數(shù)字濾波器和最小 相位FIR數(shù)字濾波器的特性，沖激響應(yīng)波形現(xiàn)在將被比較。首先，在線性 相位FIR數(shù)字濾波器的情況下，其峰值在輸入之后的某一固定時(shí)刻獲得。 這意味著響應(yīng)于輸入的輸出具有對(duì)應(yīng)于抽頭數(shù)目(即濾波器階數(shù))的固定時(shí)間的延遲(群組延遲)。相反，在最小相位FIR數(shù)字濾波器的情況下， 在輸入之后的短時(shí)間內(nèi)獲得峰值，所述短時(shí)間例如對(duì)應(yīng)于若干抽頭。就是 說(shuō)，在最小相位FIR數(shù)字濾波器中，響應(yīng)于輸入的輸出延遲(即輸入-輸 出延遲)與線性相位FIR數(shù)字濾波器相比非常短，盡管兩種濾波器都是 FIR數(shù)字濾波器。因此，當(dāng)最小相位FIR濾波器被用作內(nèi)插濾波器7中的反鏡像濾波器 7b和抽取濾波器5B時(shí)，其中引起的信號(hào)延遲大大減小，從而信號(hào)延遲的 大多數(shù)因素被消除。結(jié)果，第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)被期望實(shí)現(xiàn)更好 的噪聲消除能力。注意，眾所周知，最小相位FIR濾波器導(dǎo)致根據(jù)頻率的相位失真。因 此，在音頻信號(hào)的情況下，由相位失真導(dǎo)致的聲音質(zhì)量惡化是不可避免 的。這正是線性相位FIR數(shù)字濾波器被用于針對(duì)音頻信號(hào)設(shè)計(jì)的A/D轉(zhuǎn) 換器和D/A轉(zhuǎn)換器的原因。在此情況下被處理的信號(hào)是音頻信號(hào)，但是它例如是將被消除的外部 聲音的音頻信號(hào)。該音頻信號(hào)所需的保真度與音頻源等的音頻信號(hào)相比相 當(dāng)?shù)?。此外，可以?shí)際上對(duì)其實(shí)現(xiàn)大消除效果的聲音分量是那些低頻范圍 內(nèi)的聲音分量，因此考慮到設(shè)備特性等等，在達(dá)到幾kHz頻率范圍內(nèi)有效 工作的噪聲消除對(duì)于實(shí)際應(yīng)用被認(rèn)為是足夠的。從這個(gè)角度，抽取濾波器 5B和反鏡像濾波器7b例如形成為最小相位FIR濾波器不會(huì)導(dǎo)致聲音質(zhì)量 出現(xiàn)大問(wèn)題。注意，在前面描述中，分別作為抽取濾波器5和內(nèi)插濾波器7的組件 的抽取濾波器5B和反鏡像濾波器7b不是由最小相位FIR濾波器構(gòu)成的。 就是說(shuō)，這些部件是由線性相位FIR濾波器構(gòu)成的。這是因?yàn)?，作為抽取濾波器5和內(nèi)插濾波器7所導(dǎo)致的信號(hào)延遲的因 素，抽取濾波器5B和反鏡像濾波器7b分別是主要的。因此，即使線性相 位FIR濾波器在優(yōu)先考慮再現(xiàn)聲音的質(zhì)量等的情況下被用于抽取濾波器 5A和反鏡像濾波器7b，在包括噪聲消除信號(hào)處理部分6的信號(hào)處理系統(tǒng) 中導(dǎo)致的信號(hào)延遲也不會(huì)產(chǎn)生大問(wèn)題。如前所述，為了減小輸入和輸出之間導(dǎo)致的信號(hào)延遲，利用無(wú)限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器來(lái)形成抽取濾波器5B和反鏡像濾波器7b也是合理 的。IIR濾波器的沖激響應(yīng)波形還顯示出這樣的特性在輸入之后的短時(shí) 間內(nèi)獲得峰值，所述短時(shí)間例如對(duì)應(yīng)于若干抽頭。就是說(shuō)，IIR濾波器的 輸入-輸出延遲非常短。因此，與利用最小相位FIR濾波器的情況相同， 將抽取濾波器5B和反鏡像濾波器7b形成為IIR濾波器使得在第一噪聲消 除用信號(hào)處理系統(tǒng)中導(dǎo)致的信號(hào)延遲減小。作為第一噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)中的DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處 理部分6的數(shù)字濾波器可以由線性相位FIR濾波器或IIR濾波器形成。注 意，作為噪聲消除信號(hào)處理部分6的線性相位FIR濾波器或IIR濾波器是 由根據(jù)例如程序(指令)操作的DSP60實(shí)現(xiàn)的功能電路。注意，在第一功能模式的情況下，噪聲消除信號(hào)處理部分6作為主要 處理部分工作，考慮到實(shí)現(xiàn)例如資源減少，優(yōu)選地，即使IIR濾波器是通 過(guò)編程實(shí)現(xiàn)的DSP 60的信號(hào)處理能力，也由IIR濾波器形成噪聲消除信 號(hào)處理部分6。屬于第二噪聲消除用信號(hào)處理系統(tǒng)的作為噪聲消除信號(hào)處理部分6A 的數(shù)字濾波器被實(shí)現(xiàn)在用于生成噪聲消除信號(hào)的專用硬件中。除此之外， 噪聲消除信號(hào)處理部分6A由線性相位FIR濾波器或IIR濾波器構(gòu)成。但是，注意，在第二功能模式的情況下，第二噪聲消除用信號(hào)處理系 統(tǒng)(即噪聲消除信號(hào)處理部分6A)充當(dāng)主要系統(tǒng)而第一噪聲消除用信號(hào) 處理系統(tǒng)(即噪聲消除信號(hào)處理部分6)充當(dāng)輔助系統(tǒng)，目前優(yōu)選地，噪 聲消除信號(hào)處理部分6A用IIR濾波器形成，以便實(shí)現(xiàn)好的噪聲消除效 果，同時(shí)減少所需資源，如上面參考圖5C所述。除此之外，在采用第二功能模式的情況下，希望以硬件實(shí)現(xiàn)的噪聲消 除信號(hào)處理部分6A的特性設(shè)置也可以在一定范圍內(nèi)改變。在此情況下， 與在DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處理部分6的特性設(shè)置可以單獨(dú)改變時(shí)相 比，噪聲消除信號(hào)處理可以更自適應(yīng)性地被執(zhí)行。在IIR濾波器被用在噪聲消除信號(hào)處理部分6A中的情況下，可以按 例如以下方式實(shí)現(xiàn)濾波器特性的改變。
首先，與形成噪聲消除信號(hào)處理部分6A的數(shù)字濾波器相同，多個(gè)第二階IIR濾波器被提供。這里，考慮到操作步驟的實(shí)際數(shù)目等等，五個(gè)IIR濾波器65-1、 65-2、 65-3、 65-4和65-5被準(zhǔn)備作為第二階IIR濾波 器。除此之外，如何連接這些IIR濾波器65-1到65-5的適當(dāng)樣式是根據(jù) 噪聲消除信號(hào)處理部分6A中所需的特性從圖9到15所示的樣式中選出 的。圖9示出IIR濾波器65-1、 65-2、 65-3、 65-4和65-5串聯(lián)連接的樣 式。在此情況下，信號(hào)首先被輸入到第一級(jí)的IIR濾波器65-1，并且信號(hào) 從最后一級(jí)的IIR濾波器65-5輸出。圖IO示出由串聯(lián)連接的IIR濾波器65-1、 65-2、 65-3禾n 65-4構(gòu)成的 系統(tǒng)與僅由1IR濾波器65-5構(gòu)成的系統(tǒng)被并聯(lián)布置的樣式。在此情況下， 信號(hào)被輸入到兩個(gè)系統(tǒng)，并且來(lái)自兩個(gè)系統(tǒng)的輸出通過(guò)組合器66被組 合，并從而從噪聲消除信號(hào)處理部分6A輸出。圖li示出由串聯(lián)連接的IIR濾波器65-1、 65-2禾n 65-3構(gòu)成的系統(tǒng)與 由串聯(lián)連接的IIR濾波器65-4和65-5構(gòu)成的系統(tǒng)被并聯(lián)布置的樣式。在 此情況下，信號(hào)被輸入到兩個(gè)系統(tǒng)，并且來(lái)自兩個(gè)系統(tǒng)的輸出通過(guò)組合器 66被組合，并從而從噪聲消除信號(hào)處理部分6A輸出。圖12示出由串聯(lián)連接的IIR濾波器65-1、 65-2和65-3構(gòu)成的系統(tǒng)、 僅由IIR濾波器65-4構(gòu)成的系統(tǒng)和僅由IIR濾波器65-5構(gòu)成的系統(tǒng)被并聯(lián) 布置的樣式。在此情況下，輸入信號(hào)被輸入到這三個(gè)系統(tǒng)，并且來(lái)自三個(gè) 系統(tǒng)的輸出通過(guò)組合器66被組合，并從而從噪聲消除信號(hào)處理部分6A輸 出。圖13示出由串聯(lián)連接的IIR濾波器65-1和65-2構(gòu)成的系統(tǒng)、由串聯(lián) 連接的IIR濾波器65-3和65-4構(gòu)成的系統(tǒng)和僅由IIR濾波器65-5構(gòu)成的系統(tǒng)被并聯(lián)布置的樣式。在此情況下，輸入信號(hào)被輸入到這三個(gè)系統(tǒng)，并 且來(lái)自三個(gè)系統(tǒng)的輸出通過(guò)組合器66被組合，并從而從噪聲消除信號(hào)處 理部分6A輸出。圖14示出由串聯(lián)連接的IIR濾波器65-1和65-2構(gòu)成的系統(tǒng)、僅由 IIR濾波器65-3構(gòu)成的系統(tǒng)、僅由IIR濾波器65-4構(gòu)成的系統(tǒng)和僅由IIR 濾波器65-5構(gòu)成的系統(tǒng)被并聯(lián)布置的樣式。在此情況下，輸入信號(hào)被輸入到這四個(gè)系統(tǒng)，并且來(lái)自四個(gè)系統(tǒng)的輸出通過(guò)組合器66被組合，并從而從噪聲消除信號(hào)處理部分6A輸出。圖15示出1IR濾波器65-1、 1IR濾波器65-2、 1IR濾波器65-3、 IIR濾 波器65-4和IIR濾波器65-5被并聯(lián)布置的樣式。在此情況下，輸入信號(hào) 被輸入到所有五個(gè)濾波器，并且來(lái)自這五個(gè)濾波器的輸出通過(guò)組合器66 被組合，并從而從噪聲消除信號(hào)處理部分6A輸出。注意，圖9到15所示結(jié)構(gòu)可以通過(guò)利用諸如序列發(fā)生器之類的技術(shù) 沿時(shí)間軸重用相同的硬件資源來(lái)利用最少的硬件資源實(shí)現(xiàn)。如上所述，在第一功能模式被釆用的情況下，優(yōu)選地，DSP60中的 噪聲消除信號(hào)處理部分6由IIR濾波器構(gòu)成。當(dāng)噪聲消除信號(hào)處理部分6 由IIR濾波器構(gòu)成時(shí)，以上參考圖9到15所述結(jié)構(gòu)可以通過(guò)編程DSP 60 而被采用。圖16示出在第一功能模式被用于根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)并且 圖9所示樣式被用于DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處理部分6的情況下，如 何在IIR濾波器65-1到65-5中的每一個(gè)中設(shè)置特性的示例。在此情況下，首先，在第一級(jí)的IIR濾波器65-1具有作為用于向輸入 信號(hào)提供增益并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)的增益設(shè)置電路的功能。這里增益系數(shù) (Gain)被設(shè)置為0.035。在第二到第五(最后)級(jí)的IIR濾波器65-2到65-5中的每一個(gè)具有 作為所謂的參數(shù)均衡器的功能。關(guān)于均衡器特性，中央頻率fc20Hz、 Q 值0.4和增益值G 28dB被設(shè)置用于IIR濾波器65-2;中央頻率fc 800Hz、 Q值0.6和增益值G 12dB被設(shè)置用于IIR濾波器65-3;中央頻率fc 10000Hz、 Q值3.2和增益值G-21dB被設(shè)置用于IIR濾波器65-4;并且中 央頻率fc 18500Hz、 Q值2.5和增益值G-16dB被設(shè)置用于IIR濾波器65-5。雖然圖中未示出，但是根據(jù)噪聲消除信號(hào)處理部分6的以上配置，噪 聲消除信號(hào)處理部分6A被配置為充當(dāng)增益控制電路。其增益系數(shù)被設(shè)置 為例如0.012。圖21A和21B是示出具有圖4所示結(jié)構(gòu)(設(shè)計(jì))的噪聲消除系統(tǒng)(即具有單路徑結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng))的特性與具有圖6所示結(jié)構(gòu)(設(shè) 計(jì))的根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)(即具有雙路徑結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng))的特性之間的比較結(jié)果的波特圖。圖21A的波特圖示出具有圖4所示 單路徑結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng)的頻率-增益特性和頻率-相位特性，而圖21B 的波特圖示出具有圖6所示雙路徑結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng)的頻率-增益特性 和頻率-相位特性。為了實(shí)現(xiàn)圖21B所示特性，假設(shè)最小相位FIR濾波器 被用于作為圖6中的抽取濾波器5B和反鏡像濾波器7b的數(shù)字濾波器，而 噪聲消除信號(hào)處理部分6A利用IIR濾波器構(gòu)成。這里例如假設(shè)根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除系統(tǒng)所需的目標(biāo)頻率-增益特 性是圖21A和21B中示出頻率-增益特性的圖中用虛線表示的特性。注 意，關(guān)于用虛線表示的目標(biāo)特性，頻率的上限被設(shè)置在大約2 kHz,因?yàn)?實(shí)際經(jīng)歷噪聲消除的聲音的頻率范圍最大到大約2kHz。在圖21B所示頻 率-增益特性中，增益連續(xù)維持在高于某一級(jí)別，直至靠近100kllz，而在 圖21A所示頻率-增益特性中，增益在20kHz附近迅速減小。這是因?yàn)?由于具有圖4所示結(jié)構(gòu)的噪聲消除系統(tǒng)僅對(duì)具有采樣頻率lfs的信號(hào)執(zhí)行 噪聲消除過(guò)程。因此高于被表示為fs/2的采樣頻率的頻率范圍被消除，以 免基于采樣定理而出現(xiàn)假信號(hào)。注意，由于在此情況下fs被假設(shè)為 44.11cHz，因此圖21A所示頻率-增益特性代表高于22.05kHz的頻率范圍 已被減小的結(jié)果。這里，圖21A和圖21B將被例如彼此比較。首先，兩幅圖上在到達(dá) 大約2kHz的頻率范圍中頻率-增益特性幾乎是相同的，該頻率范圍內(nèi)的噪 聲實(shí)際被消除。另一方面，關(guān)于頻率-相位特性，在圖21B (對(duì)應(yīng)于雙路 徑結(jié)構(gòu))中大約2kHz到大約10kHz的范圍內(nèi)獲得非常接近Odeg.的值， 而在圖21A (對(duì)應(yīng)于單路徑結(jié)構(gòu))中，大約2kHz到大約10kHz的相同范 圍內(nèi)值波動(dòng)得非常強(qiáng)烈，以至于發(fā)生絕對(duì)值大約100deg.的相位旋轉(zhuǎn)。如 上所示，根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)實(shí)際上產(chǎn)生信號(hào)的相位旋轉(zhuǎn)大大減 小的效果。因此，不考慮是數(shù)字系統(tǒng)這一事實(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的噪聲消除 系統(tǒng)實(shí)際上能夠產(chǎn)生實(shí)際上充分的噪聲消除效果。圖17示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)。注意，在圖17中，在圖6 (對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例)中具有對(duì)應(yīng)部件的組件被 分配與圖6中的對(duì)應(yīng)部分相同的標(biāo)號(hào)，并省略其描述。如以上參考圖l到3所述，用于頭戴式耳機(jī)設(shè)備的噪聲消除系統(tǒng)被大 體上分成前饋系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)。上述第一實(shí)施例具有基于前饋系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明不僅可應(yīng)用于前饋系統(tǒng)，還可應(yīng)用于反饋系統(tǒng)。因此，基于反 饋系統(tǒng)(其模型在圖1A禾口 1B中示出)的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)將 被描述為第二實(shí)施例。在反饋系統(tǒng)的情況下，如圖17所示，麥克風(fēng)2B被布置在頭戴式耳機(jī) 單元lc內(nèi)的位置上，以使得從驅(qū)動(dòng)器la輸出的聲音可以在佩戴該頭戴式 耳機(jī)的用戶的耳朵附近被拾取。由該位置上的麥克風(fēng)2B拾取的聲音不僅包括從驅(qū)動(dòng)器輸出的聲音， 還包括入侵到頭戴式耳機(jī)設(shè)備外殼中并且將到達(dá)佩戴該頭戴式耳機(jī)的用戶 的耳朵的外部聲音分量。以上述方式拾取的聲音信號(hào)被放大器3A放大以 轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào)。然后，模擬音頻信號(hào)被輸入到LSI 600中的模擬塊 700中的Aj:調(diào)制器4A，以轉(zhuǎn)換成采樣頻率為64fs并且量化比特率為1比 特的數(shù)字音頻信號(hào)。該數(shù)字音頻信號(hào)通過(guò)開關(guān)SW11被輸入到數(shù)字塊800 中的抽取濾波器5-1中的抽取濾波器5C。同樣在此情況下，數(shù)字麥克風(fēng)輸入被與麥克風(fēng)2B并行提供，以便提 供可擴(kuò)展性。開關(guān)SW11可被用于在從該數(shù)字麥克風(fēng)輸入提供的數(shù)字音頻 信號(hào)和最初來(lái)自麥克風(fēng)2B的從AZ調(diào)制器4A輸出的數(shù)字音頻信號(hào)之間選 擇。抽取濾波器5-1是用于對(duì)在根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換獲得的[64fs， 1比特]形式的信號(hào)執(zhí)行抽取的濾波器，從而 信號(hào)的采樣頻率被改變到適合于數(shù)字塊800中的信號(hào)處理的采樣頻率。抽 取濾波器5-1對(duì)應(yīng)于圖6中的抽取濾波器5。構(gòu)成抽取濾波器5-1的抽取 濾波器5C和5D分別對(duì)應(yīng)于圖6中的抽取濾波器5A和5B。作為抽取濾 波器5C的抽取結(jié)果獲得的采樣頻率為8fs的信號(hào)被輸入到噪聲消除信號(hào) 處理部分6B和抽取濾波器5D。作為抽取濾波器5D的抽取結(jié)果獲得的采 樣頻率為lfs的信號(hào)被輸入到DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處理部分6。噪聲消除信號(hào)處理部分6B被設(shè)置在適合于反饋系統(tǒng)的第二噪聲消除信號(hào)處理 系統(tǒng)中，并且對(duì)應(yīng)于圖6中的噪聲消除信號(hào)處理部分6A。在該實(shí)施例中，噪聲消除信號(hào)處理部分6和6B中的每一個(gè)向輸入的 信號(hào)提供所需特性，從而生成具有用于消除將到達(dá)佩戴該頭戴式耳機(jī)的用 戶的耳朵(對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器la)的外部聲音的特性的聲音的音頻信號(hào)，作 為噪聲消除用音頻信號(hào)。 一般而言，該過(guò)程對(duì)應(yīng)于向拾取的聲音的信號(hào)提 供用于噪聲消除的傳輸函數(shù)-/5的過(guò)程。注意，以上參考第一實(shí)施例描述的第一和第二功能模式的概念和根據(jù) 第一和第二功能模式的結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用于第二實(shí)施例中的噪聲消除信號(hào)處理 部分6和6B。還要注意，在第一實(shí)施例中作為噪聲消除信號(hào)處理部分6 和6A的數(shù)字濾波器的形式和結(jié)構(gòu)也可應(yīng)用作為第二實(shí)施例中的噪聲消除 信號(hào)處理部分6和6B的數(shù)字濾波器的形式和結(jié)構(gòu)。關(guān)于反饋系統(tǒng)，作為第一噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)的- 部分的DSP 60 中的均衡器61的使用對(duì)于獲得極好的噪聲消除效果是有效的。在此情況下，均衡器61向數(shù)字音頻源的信號(hào)提供基于傳輸函數(shù)1+/3 的特性。在反饋系統(tǒng)的情況下，從噪聲消除信號(hào)處理部分6輸出的噪聲消 除用音頻信號(hào)不僅包括對(duì)應(yīng)于外部聲音的分量，還包括對(duì)應(yīng)于從驅(qū)動(dòng)器 la輸出并由麥克風(fēng)2B拾取的數(shù)字音頻源的聲音的分量。就是說(shuō)，對(duì)應(yīng)于 被表示為1A+/5的傳輸函數(shù)的特性被提供到對(duì)應(yīng)于數(shù)字音頻源的聲音的分 量。因此，均衡器61被配置為向數(shù)字音頻源的信號(hào)預(yù)先提供基于傳輸函 數(shù)1+/5 (其是1/1+/3的倒數(shù))的特性。因此，當(dāng)從內(nèi)插濾波器14輸出的數(shù) 字音頻源的信號(hào)通過(guò)組合器12與噪聲消除用音頻信號(hào)組合時(shí)，以上傳輸 特性1/1+/3被消除。因此，從組合器12輸出的信號(hào)由具有用于消除外部 聲音的特性的信號(hào)分量和對(duì)應(yīng)于數(shù)字音頻源的原始信號(hào)的信號(hào)分量的組合 構(gòu)成。在本實(shí)施例中，跟在組合器12后面的組件等同于圖6中的對(duì)應(yīng)部 件。就是說(shuō)，從組合器12輸出的信號(hào)穿過(guò)噪聲整形器8、 PWM電路9和 功率驅(qū)動(dòng)電路10以轉(zhuǎn)換成放大的音頻信號(hào)。然后，該放大的音頻信號(hào)經(jīng) 由濾波器11和電容器Cl被提供到驅(qū)動(dòng)器la，以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器la輸出聲如上所述，在反饋系統(tǒng)中，已經(jīng)侵入到頭戴式耳機(jī)設(shè)備外殼中的外部 聲音分量和從驅(qū)動(dòng)器輸出的聲音在佩戴該頭戴式耳機(jī)的用戶的耳朵附近被 拾取，從而生成用于噪聲消除的信號(hào)。然后，該用于噪聲消除的信號(hào)從驅(qū) 動(dòng)器輸出，以便包括負(fù)反饋。結(jié)果，有助于消除外部聲音以相對(duì)強(qiáng)化數(shù)字 音頻源的聲音的聲音將到達(dá)佩戴該頭戴式耳機(jī)設(shè)備的用戶耳朵(對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)器la)。如同根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)，上述根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除 系統(tǒng)除了包括DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處理部分6的第一噪聲消除信號(hào) 處理系統(tǒng)之外，還包括具有第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)，其包括噪聲消除 信號(hào)處理部分6B。因此，該噪聲消除系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實(shí)施例類似的 效果。圖18示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)。注 意，在圖18中，在圖6或17 (對(duì)應(yīng)于第一和第二實(shí)施例)中具有對(duì)應(yīng)部 件的組件被分配與它們?cè)趫D6或17中的對(duì)應(yīng)部件相同的標(biāo)號(hào)，并省略其 描述。根據(jù)第三實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)既象根據(jù)第一實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng) 那樣具有根據(jù)前饋系統(tǒng)的系統(tǒng)，還象根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)那樣 具有根據(jù)反饋系統(tǒng)的系統(tǒng)。如前所述，反饋系統(tǒng)和前饋系統(tǒng)具有彼此折衷的不同特征。例如，在前饋系統(tǒng)中，可以有效地消除(減弱)的噪聲的頻率范圍很 寬并且系統(tǒng)穩(wěn)定性很好，但是難以實(shí)現(xiàn)足夠的噪聲消除。因此，已經(jīng)指 出，該系統(tǒng)中的傳輸函數(shù)可能取決于諸如麥克風(fēng)的相對(duì)位置和噪聲源之類 的條件而變得不合適，從而在特定頻率范圍內(nèi)的噪聲沒(méi)有被消除或被增 大。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，雖然噪聲消除實(shí)際上在整個(gè)寬頻率范圍內(nèi)有效地 工作，但是會(huì)發(fā)生特定頻率范圍內(nèi)的噪聲被加強(qiáng)的現(xiàn)象，從而噪聲消除效 果可能難以被耳朵感覺(jué)到。相反，在反饋系統(tǒng)中，可以消除的噪聲的頻率范圍很窄，但是可以實(shí) 現(xiàn)足夠的噪聲消除。這表明如果利用前饋系統(tǒng)和反饋系統(tǒng)的組合來(lái)構(gòu)造噪聲消除系統(tǒng)，則 兩種系統(tǒng)的缺陷彼此補(bǔ)償，并因此可能更容易有效地消除整個(gè)寬頻率范圍 內(nèi)的噪聲。就是說(shuō)，與噪聲消除系統(tǒng)只基于兩個(gè)系統(tǒng)之一時(shí)相比，可以實(shí) 現(xiàn)更好的噪聲消除效果。在如圖18所示根據(jù)第三實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中，首先，對(duì)應(yīng)于根據(jù)前饋系統(tǒng)的系統(tǒng)的麥克風(fēng)2F、放大器3、 AZ調(diào)制器4、開關(guān)SW1、抽 取濾波器5 (即抽取濾波器5A和5B)以及噪聲消除信號(hào)處理部分6A被 提供，如同圖6所示的噪聲消除系統(tǒng)。另外，對(duì)應(yīng)于根據(jù)反饋系統(tǒng)的系統(tǒng) 的麥克風(fēng)2B、放大器3A、 AZ調(diào)制器4A、開關(guān)SWll、抽取濾波器5-1 (即抽取濾波器5C和5D)以及噪聲消除信號(hào)處理部分6B被提供，如同 圖17所示的噪聲消除系統(tǒng)。在該實(shí)施例中，DSP 60中的噪聲消除信號(hào)處理部分6接受從抽取濾 波器5B (其構(gòu)成根據(jù)前饋系統(tǒng)的系統(tǒng)的一部分)輸出的信號(hào)以及從抽取 濾波器5D (其構(gòu)成根據(jù)反饋系統(tǒng)的系統(tǒng)的一部分)輸出的信號(hào)，并基于 它們生成和輸出噪聲消除用音頻信號(hào)。實(shí)踐中，在該實(shí)施例中的噪聲消除信號(hào)處理部分6具有用于接受從抽 取濾波器5B輸出的信號(hào)并生成對(duì)應(yīng)于前饋系統(tǒng)的噪聲消除用音頻信號(hào)的 濾波器以及用于接受從抽取濾波器5D輸出的信號(hào)并生成對(duì)應(yīng)于反饋系統(tǒng) 的噪聲消除用音頻信號(hào)的濾波器。然后，由這些濾波器生成的兩種噪聲消 除用音頻信號(hào)在噪聲消除信號(hào)處理部分6內(nèi)被組合，并且組合信號(hào)被輸出 到內(nèi)插濾波器7。然后，該實(shí)施例中的組合器12將從噪聲消除信號(hào)處理部分6A和6B 以及內(nèi)插濾波器7輸出的噪聲消除用音頻信號(hào)與從內(nèi)插濾波器14輸出的 數(shù)字音頻源的信號(hào)組合在一起，并將所產(chǎn)生的信號(hào)輸出到后續(xù)電路(即噪 聲整形器8)。如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)是利用根據(jù)圖6所示前饋 系統(tǒng)的第一和第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)和根據(jù)圖17所示反饋系統(tǒng)的第 一和第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)兩者來(lái)構(gòu)造的。結(jié)果，如前所述，與噪聲 消除系統(tǒng)只基于兩個(gè)系統(tǒng)之一時(shí)相比，實(shí)現(xiàn)了更好的噪聲消除效果。圖19示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的示例性結(jié)構(gòu)。注 意，圖19所示噪聲消除系統(tǒng)基于前饋系統(tǒng)，并且該噪聲消除系統(tǒng)的組件與圖6所示噪聲消除系統(tǒng)的組件相同。在圖6所示第一實(shí)施例中，數(shù)字塊800被制造為單個(gè)芯片。但是，輸 入到數(shù)字塊800中的功能電路部件和從數(shù)字塊800中的功能電路部件輸出 的信號(hào)的所有采樣頻率是不相同的，存在一些類型的采樣頻率。在如上所 述功能電路部件之間所支持的采樣頻率有所不同的情況下，考慮到實(shí)際制 造LSI時(shí)的條件等，通過(guò)根據(jù)所支持的采樣頻率分組數(shù)字塊800中的功能 電路部件，并且將屬于同一群組的功能電路部件布置在同一芯片中而將屬 于不同群組的功能電路部件布置在不同芯片中可以更有效地實(shí)現(xiàn)LSI的制 造。如所指的，在本實(shí)施例中，構(gòu)成數(shù)字塊800的芯片按如下方式構(gòu)造。在圖19所示數(shù)字塊800中處理的信號(hào)的釆樣頻率之中的兩個(gè)主要采 樣頻率是對(duì)應(yīng)于第一噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)的lfs (其主要由DSP 60處 理)和由第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)所支持的8fs。因此，在本實(shí)施例中，如圖19所示，第一信號(hào)處理芯片810被制造 為其上至少形成DSP 60 (其支持lfs)的電路組件的芯片，而第二信號(hào)處 理芯片820被制造為其上至少形成作為抽取濾波器5 (5A和5B)、噪聲 消除信號(hào)處理部分6A、內(nèi)插濾波器7、內(nèi)插濾波器14和組合器12 (它們 是支持8fs的功能電路部件)的電路組件的芯片。注意，包括在數(shù)字塊800中但未包括在第一信號(hào)處理芯片810和第二 信號(hào)處理芯片820中的任意一個(gè)中的每個(gè)功能電路部件可以被包括在第--信號(hào)處理芯片810和第二信號(hào)處理芯片820中的適當(dāng)一個(gè)中。可替換地， 除了第一信號(hào)處理芯片810和第二信號(hào)處理芯片820之外還可以制造其他 芯片并且這些功能電路部件可被包括在這些其他芯片中。注意，圖19所示第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)還可以類似方式應(yīng)用于圖17所示 根據(jù)第二實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)(其根據(jù)反饋系統(tǒng))中的數(shù)字塊800中。就是說(shuō)，可以制造其上至少形成有支持lfs的DSP 60的電路組件的 第一信號(hào)處理芯片810和其上至少形成有作為抽取濾波器5-1 (5C和5D)、噪聲消除信號(hào)處理部分6B、內(nèi)插濾波器7、內(nèi)插濾波器14和組合 器12 (它們是支持8fs的功能電路部件)的電路組件的第二信號(hào)處理芯片 820。此外，第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)還可應(yīng)用于根據(jù)圖18所示使用前饋系統(tǒng)和 反饋系統(tǒng)的組合的第三實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)中的數(shù)字塊800。這種結(jié)構(gòu) 在圖20中被示為本發(fā)明的第五實(shí)施例。圖20示出其上至少形成有支持lfs的DSP 60的電路組件的第一信號(hào) 處理芯片810和其上至少形成有作為抽取濾波器5禾B 5-1 (5A、 5B、 5C 和5D)、噪聲消除信號(hào)處理部分6A和6B、內(nèi)插濾波器7、內(nèi)插濾波器 14和組合器12 (它們是支持8fs的功能電路部件)的電路組件的第二信號(hào) 處理芯片820。注意，輸入到上述實(shí)施例中的LSI 600中的功能電路部件或從這些功 能電路部件輸出的信號(hào)的采樣頻率和量化比特率僅僅是典型示例，并且由 每個(gè)功能電路部件處理的采樣頻率和量化比特率可以根據(jù)需要改變，只要 噪聲消除系統(tǒng)不會(huì)無(wú)法工作即可。根據(jù)上述實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)具有雙路徑結(jié)構(gòu)，其具有兩個(gè)系統(tǒng)， 即第一噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)和第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)。但是，通過(guò) 擴(kuò)展，可以例如在本發(fā)明的范圍內(nèi)設(shè)想提供多個(gè)第二噪聲消除信號(hào)處理系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，具有單獨(dú)采樣頻率的信號(hào)被輸入到例如多個(gè)第 二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中的每一個(gè)，以生成噪聲消除用音頻信號(hào)。以這 種方式，可以向多個(gè)第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)中的每一個(gè)分配不同的角 色。提供兩個(gè)或更多個(gè)第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將被稱為"多路 徑"結(jié)構(gòu)。這里，形成這種多路徑結(jié)構(gòu)(其中如上所述提供兩個(gè)或更多個(gè)第二噪 聲消除信號(hào)處理系統(tǒng))的基礎(chǔ)的信號(hào)處理系統(tǒng)的模型示例將參考圖22來(lái)描述o圖22示出一種模型示例，其中采樣頻率為64fs的信號(hào)被路由到多個(gè) 路徑，并且這些信號(hào)最終被組合以作為采樣頻率為64fs的組合信號(hào)輸 出。 .在圖22中，首先，下采樣電路91-1到91-6、信號(hào)處理塊92-0到92-6、上采樣電路94-1到94-6和組合器93-0到93-5被提供。下采樣電路91-1到91-6中的每一個(gè)對(duì)輸入信號(hào)下采樣，以便使采樣 頻率減半，并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)。這些下采樣電路91-1到91-6被串聯(lián)連 接，并且采樣頻率為64fs的輸入信號(hào)被輸入到在第一級(jí)的下采樣電路Silo 因此，下采樣電路91-1到91-6分別輸出通過(guò)將輸入信號(hào)的采樣頻率轉(zhuǎn) 換到32fs、 16fs、 8fs、 4fs、 2fs和lfs所獲得的信號(hào)。注意，采樣頻率為 32fs或更低的信號(hào)具有多比特的預(yù)定量化比特率。信號(hào)處理塊92-0到92-6是根據(jù)給定目的對(duì)輸入信號(hào)執(zhí)行信號(hào)處理的 部件，并且由己經(jīng)對(duì)其分配了預(yù)定信號(hào)特性的數(shù)字濾波器構(gòu)成。這些信號(hào) 處理塊對(duì)應(yīng)于多個(gè)路徑中的每個(gè)路徑中的噪聲消除信號(hào)處理部分6A。采樣頻率為64fs的輸入信號(hào)和從下采樣電路91-1到91-6輸出的采樣 頻率為32fs、 16fs、 8fs、 4fs、 2fs和lfs的信號(hào)被分別輸入到這些信號(hào)處 理塊92-0到92-6。信號(hào)處理塊92-0到92-6分別接受這些信號(hào)，并產(chǎn)生具 有與它們各自的輸入信號(hào)相同的采樣頻率(和相同的量化比特率)的輸出 信號(hào)。上采樣電路94-1到94-6中的每一個(gè)對(duì)輸入信號(hào)上采樣，以便使采樣 頻率加倍，并輸出所產(chǎn)生的信號(hào)。從下述組合器93-1到93-5輸出的采樣 頻率為32fs、 16fs、 8fs、 4fs和2fs的信號(hào)被分別輸入到上采樣電路94-1 到94-6。從信號(hào)處理塊92-6輸出的采樣頻率為lfs的信號(hào)被輸入到上采樣 電路94-6。組合器93-0到93-5分別接受從信號(hào)處理塊92-0到92-6輸出的采樣頻 率64fs、 32fs、 16fs、 8fs、 4fs和2fs的信號(hào)，并且還分別接受從上采樣電 路94-1至lj 94-6輸出的采樣頻率64fs、 32fs、 16fs、 8fs、 4fs禾H 2fs的信 號(hào)，并組合它們。從組合器93-1到93-5輸出的信號(hào)被分別輸入到上采樣 電路94-1到94-5。從組合器93-0輸出的信號(hào)是采樣頻率為64fs的最終輸 出信號(hào)。當(dāng)實(shí)際提供多個(gè)第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)時(shí)，必要的下采樣電路、 上采樣電路和組合器基于圖22所示結(jié)構(gòu)被提供，從而使得多個(gè)第二噪聲消除信號(hào)處理系統(tǒng)處理必要的采樣頻率，并且多個(gè)第二噪聲消除信號(hào)處理 系統(tǒng)中的每一個(gè)中的信號(hào)處理塊(即噪聲消除信號(hào)處理部分)被配置為執(zhí) 行必要的信號(hào)處理。注意，在上述實(shí)施例中，抽取濾波器5B (5D)和內(nèi)插濾波器7中的 反鏡像濾波器7b由最小相位FIR濾波器或IIR濾波器構(gòu)成，以便有效地 減小相位旋轉(zhuǎn)。但是，除了最小相位FIR濾波器和IIR濾波器之外的其他 類型數(shù)字濾波器也可以被用于這些功能電路部件，只要它們所導(dǎo)致的延遲 足夠短以允許實(shí)現(xiàn)所需噪聲消除效果并允許諸如聲音質(zhì)量和穩(wěn)定性之類的 其他條件被維持在足夠水平之上即可。還要注意，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，最小相位FIR濾波器或IIR濾 波器可能僅被用于抽取濾波器5B (5D)和反鏡像濾波器7b中的至少一 個(gè)。即使利用這種結(jié)構(gòu)，與線性相位FIR濾波器被用于抽取濾波器5B (5D)和反鏡像濾波器7b兩者吋相比，由用于噪聲消除的信號(hào)處理系統(tǒng) 所導(dǎo)致的延遲也能夠減小，因此可能相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)更多效果。構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)的部件被實(shí)現(xiàn)在實(shí)際裝置 或系統(tǒng)上的方式可以取決于該噪聲消除系統(tǒng)被應(yīng)用到的裝置或系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)、應(yīng)用等被任意地確定。例如，在本身實(shí)現(xiàn)噪聲消除功能的頭戴式耳機(jī)設(shè)備被構(gòu)造的情況下， 構(gòu)成該噪聲消除系統(tǒng)的大多數(shù)部件(即LSI 600)可以被包含在該頭戴式 耳機(jī)設(shè)備的外殼內(nèi)。在通過(guò)頭戴式耳機(jī)設(shè)備和外部設(shè)備(例如適配器)的 組合形成噪聲消除系統(tǒng)的情況下，LSI 600可以被設(shè)置在諸如適配器的外 部設(shè)備中。此外，LSI 600中的功能電路部件可以被組合成多個(gè)部件，并 且這些部件中的至少一個(gè)可以被設(shè)置在諸如適配器之類的外部設(shè)備中。在根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噪聲消除系統(tǒng)沒(méi)有被實(shí)現(xiàn)在頭戴式耳機(jī)設(shè) 備等上而是被實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)電話設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)音頻通信設(shè)備、音頻播放器或被 配置用于再現(xiàn)音頻內(nèi)容和輸出再現(xiàn)的內(nèi)容到頭戴式耳機(jī)終端的類似設(shè)備上 的情況下，例如，除了麥克風(fēng)和驅(qū)動(dòng)器之外的至少一個(gè)部件可以被設(shè)置在 該設(shè)備中。可以這樣說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，用于一種功能目的所需的數(shù)字信號(hào)處理被劃分在支持不同采樣頻率的多個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)之中，以便實(shí)現(xiàn)某些有益效 果。這些功能目的不局限于噪聲消除。本發(fā)明還可應(yīng)用于除了噪聲消除之 外的其他功能目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，取決于設(shè)計(jì)需求和其他因素，可以發(fā)生各 種修改、組合、子組合和變更，只要它們落在所附權(quán)利要求書或其等同物 的范圍內(nèi)即可。本發(fā)明包含2007年4月13日遞交到日本特許廳的日本專利申請(qǐng)JP 2007-105711和2007年3月2日遞交到日本特許廳的日本專利申請(qǐng)JP 2007-053246所涉及的主題，這些申請(qǐng)的整體內(nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)處理裝置，包括第一抽取處理部分，其被配置用于基于第一形式的數(shù)字信號(hào)生成第二形式的數(shù)字信號(hào)，其中所述第一形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷具有一個(gè)或多個(gè)比特的預(yù)定量化比特率的Δ∑調(diào)制，所述第二形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率n×fs，其中n是自然數(shù)，fs是預(yù)定參考采樣頻率；第二抽取處理部分，其被配置用于基于所述第二形式的數(shù)字信號(hào)生成第三形式的數(shù)字信號(hào)，所述第三形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率m×fs，其中m是小于n的自然數(shù)；第一信號(hào)處理部分，其被配置用于基于所述第三形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；內(nèi)插處理部分，其被配置用于將從所述第一信號(hào)處理部分輸出的所述第三形式的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二信號(hào)處理部分，其被配置用于基于從所述第一抽取處理部分輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；以及組合部分，其被配置用于將從所述內(nèi)插處理部分輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)和從所述第二信號(hào)處理部分輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)相組合，并輸出組合的數(shù)字信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中由所述第一信號(hào)處理部分 和所述第二信號(hào)處理部分執(zhí)行的預(yù)定信號(hào)處理是用于提供用于消除預(yù)定消 除目標(biāo)聲音的預(yù)定消除信號(hào)特性的信號(hào)處理。
3. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中在所述第一信號(hào)處理部分中設(shè)置了用于提供用于消除預(yù)定消除目標(biāo)聲 音中的分量的信號(hào)特性的濾波器特性，所述分量處于低于預(yù)定級(jí)別的頻率 范圍內(nèi)，并且在所述第二抽取處理部分和所述內(nèi)插處理部分中的至少一個(gè)中設(shè)置了 用于提供用于消除所述預(yù)定消除目標(biāo)聲音中的分量的信號(hào)特性的濾波器特 性，所述分量處于高于所述預(yù)定級(jí)別的頻率范圍內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第一信號(hào)處理部分通 過(guò)由數(shù)字信號(hào)處理器執(zhí)行預(yù)定程序來(lái)執(zhí)行所述處理。
5. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，還包括分析部分，其被配置用 于基于從所述第一信號(hào)處理部分輸出的數(shù)字信號(hào)來(lái)執(zhí)行預(yù)定分析處理，并 且基于所述分析處理的結(jié)果，改變構(gòu)成所述第一信號(hào)處理部分的數(shù)字濾波 器、構(gòu)成所述第二信號(hào)處理部分的數(shù)字濾波器、構(gòu)成所述第二抽取處理部 分的數(shù)字濾波器和構(gòu)成所述內(nèi)插處理部分的數(shù)字濾波器中的至少一個(gè)的濾 波器特性。
6. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第二信號(hào)處理部分被 實(shí)現(xiàn)為硬件。
7. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第二信號(hào)處理部分由 線性相位有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器構(gòu)成。
8. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第二信號(hào)處理部分由 無(wú)限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器構(gòu)成。
9. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第二信號(hào)處理部分包 括預(yù)定數(shù)目的無(wú)限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器，并將所述數(shù)字濾波器布置為根據(jù) 預(yù)定樣式相連接以獲得所需特性，其中每個(gè)無(wú)限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器具有 預(yù)定濾波器階數(shù)。
10. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第一形式的數(shù)字信 號(hào)是通過(guò)對(duì)根據(jù)前饋系統(tǒng)的噪聲消除頭戴式耳機(jī)設(shè)備中的麥克風(fēng)拾取聲音 而獲得的信號(hào)執(zhí)行AZ調(diào)制而獲得的信號(hào)。
11. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述第一形式的數(shù)字信 號(hào)是通過(guò)對(duì)根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除頭戴式耳機(jī)設(shè)備中的麥克風(fēng)拾取聲音 而獲得的信號(hào)執(zhí)行AZ調(diào)制而獲得的信號(hào)。
12. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中 所述第一抽取處理部分包括第一前饋抽取處理部分，其被配置用于接受通過(guò)對(duì)根據(jù)前饋系統(tǒng) 的噪聲消除頭戴式耳機(jī)設(shè)備中的麥克風(fēng)拾取聲音而獲得的信號(hào)執(zhí)行AZ 調(diào)制而獲得的信號(hào)，作為所述第一形式的數(shù)字信號(hào)，以及第一反饋抽取處理部分，其被配置用于接受通過(guò)對(duì)根據(jù)反饋系統(tǒng)的噪聲消除頭戴式耳機(jī)設(shè)備中的麥克風(fēng)拾取聲音而獲得的信號(hào)執(zhí)行△!]調(diào)制而獲得的信號(hào)，作為所述第一形式的數(shù)字信號(hào)； 所述第二抽取處理部分包括第二前饋抽取處理部分，其被配置用于接受從所述第一前饋抽取 處理部分輸出的信號(hào)，以及第二反饋抽取處理部分，其被配置用于接受從所述第一反饋抽取 處理部分輸出的信號(hào)； 所述第二信號(hào)處理部分包括前饋信號(hào)處理部分，其被配置用于接受從所述第一前饋抽取處理 部分輸出的信號(hào)，以及反饋信號(hào)處理部分，其被配置用于接受從所述第一反饋抽取處理 部分輸出的信號(hào)；所述第一信號(hào)處理部分接受來(lái)自所述第二前饋抽取處理部分的信號(hào)， 對(duì)接受的信號(hào)賦予根據(jù)所述前饋系統(tǒng)的預(yù)定消除信號(hào)特性，并且輸出所產(chǎn) 生的信號(hào)到所述內(nèi)插處理部分，并且還接受從所述第二反饋抽取處理部分 輸出的信號(hào)，對(duì)接受的信號(hào)賦予根據(jù)所述反饋系統(tǒng)的預(yù)定消除信號(hào)特性， 并且輸出所產(chǎn)生的信號(hào)到所述內(nèi)插處理部分；并且所述組合部分至少組合從所述前饋信號(hào)處理部分輸出的信號(hào)和從所述 反饋信號(hào)處理部分輸出的信號(hào)以及從所述內(nèi)插處理部分輸出的信號(hào)。
13. 如權(quán)利要求1所述的信號(hào)處理裝置，其中所述信號(hào)處理裝置被設(shè) 置在單個(gè)芯片內(nèi)。
14. 一種信號(hào)處理方法，包括第一抽取處理步驟，該步驟基于第一形式的數(shù)字信號(hào)生成第二形式的 數(shù)字信號(hào)，其中所述第一形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷具有一個(gè)或多個(gè)比特的預(yù)定 量化比特率的AZ調(diào)制，所述第二形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具 有采樣頻率nxfs，其中n是自然數(shù)，fs是預(yù)定參考采樣頻率；第二抽取處理步驟，該步驟基于所述第二形式的數(shù)字信號(hào)生成第三形 式的數(shù)字信號(hào)，所述第三形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率mxfs，其中m是小于n的自然數(shù)；第一信號(hào)處理步驟，該步驟基于所述第三形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信 號(hào)處理；內(nèi)插處理步驟，該步驟將在所述第一信號(hào)處理步驟中輸出的所述第三 形式的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二信號(hào)處理步驟，該步驟基于在所述第一抽取處理步驟中輸出的所 述第二形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；以及組合步驟，該步驟將在所述內(nèi)插處理步驟中輸出的所述第二形式的數(shù) 字信號(hào)和在所述第二信號(hào)處理步驟中輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)相組 合，并輸出組合的數(shù)字信號(hào)。
15.—種信號(hào)處理裝置，包括第一抽取處理裝置，用于基于第一形式的數(shù)字信號(hào)生成第二形式的數(shù) 字信號(hào)，其中所述第一形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷具有一個(gè)或多個(gè)比特的預(yù)定量化比特率的AZ調(diào)制，所述第二形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有 采樣頻率nxfs，其中n是自然數(shù)，fs是預(yù)定參考采樣頻率；第二抽取處理裝置，用于基于所述第二形式的數(shù)字信號(hào)生成第三形式 的數(shù)字信號(hào)，所述第三形式的數(shù)字信號(hào)經(jīng)歷脈沖編碼調(diào)制以具有采樣頻率 mxfs，其中m是小于n的自然數(shù)；第一信號(hào)處理裝置，用于基于所述第三形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào) 處理；內(nèi)插處理裝置，用于將從所述第一信號(hào)處理裝置輸出的所述第三形式 的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所述第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二信號(hào)處理裝置，用于基于從所述第一抽取處理裝置輸出的所述第 二形式的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行預(yù)定信號(hào)處理；以及組合裝置，用于將從所述內(nèi)插處理裝置輸出的所述第二形式的數(shù)字信 號(hào)和從所述第二信號(hào)處理裝置輸出的所述第二形式的數(shù)字信號(hào)相組合，并 輸出組合的數(shù)字信號(hào)。
全文摘要
這里公開了一種信號(hào)處理裝置和信號(hào)處理方法。該信號(hào)處理裝置包括第一抽取處理部分，用于基于第一形式的數(shù)字信號(hào)生成第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二抽取處理部分，用于基于所述第二形式的數(shù)字信號(hào)生成第三形式的數(shù)字信號(hào)；第一信號(hào)處理部分，用于處理第三形式的數(shù)字信號(hào)；內(nèi)插處理部分，用于將從第一信號(hào)處理部分輸出的第三形式的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二形式的數(shù)字信號(hào)；第二信號(hào)處理部分，用于處理從第一抽取處理部分輸出的第二形式的數(shù)字信號(hào)；和組合部分，用于組合從內(nèi)插處理部分和第二信號(hào)處理部分輸出的第二形式的數(shù)字信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK101257729SQ200810083120
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2008年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者大栗一敦, 板橋徹德, 淺田宏平 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社