專利名稱：噪聲減低裝置和方法以及程序的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及噪聲減低裝置和方法以及程序，特別地，本發(fā)明涉及使得能夠減低因噪聲消除中的殘余噪聲造成的不快感的噪聲減低裝置和方法以及程序。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，已開發(fā)了噪聲消除頭戴式耳機，這種噪聲消除頭戴式耳機通過輸出使來自周圍的噪聲消除的信號而降低收聽點處的噪聲水平。
在當前實際應用的噪聲消除頭戴式耳機中所采用的噪聲消除技術大體上分成反饋方案和前饋方案這兩種方案。
通常，反饋式噪聲消除系統(tǒng)具有這樣的特征雖然可消除噪聲的頻帶(可減低噪聲的頻帶)是狹窄的，但相對大的減低是可能的。
另一方面，盡管前饋式噪聲消除系統(tǒng)可在寬廣的頻帶上消除噪聲并具有穩(wěn)定性， 但可以想到的可能性是在由于各因素(諸如與噪聲源的相對位置)而造成與采用的傳遞函數(shù)不一致的情況下，噪聲將會在相應頻率處增加。
為此，在使用可在寬廣的頻帶上消除噪聲并具有穩(wěn)定性的前饋式噪聲消除系統(tǒng)的情況下，有時，即使在寬廣的頻帶上減低了噪聲，噪聲也會在特定的狹窄頻帶內(nèi)變得顯著。 在這種情況下，收聽者(使用者)不能感受到減低效果。
作為解決這一問題的一種措施，還開發(fā)了多種在反饋方案以外還同時運作前饋方案、從而提供更強的噪聲減低效果的技術。
然而，在現(xiàn)有技術中，反饋方案和前饋方案中濾波器特性都是恒定的(固定濾波方案)，即使噪聲發(fā)生變化，噪聲消除特性也保持恒定。因此，按照嚴格的考慮，可能存在無法對每種噪聲都實現(xiàn)最佳的噪聲消除性能的情況。因此，作為對每種噪聲都實現(xiàn)最佳的噪聲消除性能的途徑，可以考慮使用自適應濾波方案。
因此，申請人提出了一種將固定濾波方案與自適應濾波方案組合在一起的噪聲消除技術(例如參見日本未審查專利申請公開2010-4250)。發(fā)明內(nèi)容
然而，即使使用噪聲消除技術來輸出使來自周圍的噪聲消除的信號，也會因為諸如消除處理中的延遲的問題而無法完全去除來自周圍的噪聲。將此時未被完全去除的殘留的噪聲稱作殘余噪聲。
例如，如果殘余噪聲具有陡峭的峰(谷)形的譜形，則代表自然界中不存在的噪聲，這使得對于使用者來說收聽舒適感大幅降低。例如，殘余噪聲會給使用者帶來諸如壓迫感或惡心感的不快感。特別地，當只有特定的譜部分突出時(這稱作卓越頻率，prominent frequency)，眾所周知的是，人們將會敏銳地察覺到這一點并抱怨不快感。
即使使用例如在日本未審查專利申請公開2010-4250中公開的技術，也無法減低這種因殘余噪聲造成的不快感。
希望能夠減低因噪聲消除中的殘余噪聲造成的不快感。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低裝置，包括麥克風，所述麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；預測信號計算部，所述預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
所述附加信號控制部可被配置為包括譜形計算部，所述譜形計算部通過將所述預測殘余噪聲分割成多個頻帶并計算所分割的各頻帶中的每個頻帶的功率，來計算所述預測殘余噪聲的譜形；以及附加信號生成部，所述附加信號生成部生成用于根據(jù)預先設定的準則來校正所計算出的譜形的附加信號。
所述附加信號控制部可被配置為進一步包括存儲部，所述存儲部存儲一個或多個對人造成相對少的不快感的聲音的譜形；以及選擇部，所述選擇部根據(jù)由所述譜形計算部所計算出的譜形，從存儲在所述存儲部中的所述一個或多個譜形中選擇一個譜形。并且， 所述附加信號生成部可被配置為生成使得由所述譜形計算部所計算出的譜形更接近所選擇的譜形的所述附加信號。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低方法，包括由麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；由消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；由預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；由附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及由相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種使得計算機作為噪聲減低裝置而發(fā)揮功能的程序，所述噪聲減低裝置包括麥克風，所述麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；預測信號計算部，所述預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，通過對由麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；并將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低裝置，包括麥克風，所述麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號； 以及相加/輸出部，所述相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
所述附加信號控制部可被配置為包括譜形計算部，所述譜形計算部通過將由所述麥克風所收取的信號分割成多個頻帶并計算所所分割的各頻帶中的每個頻帶的功率，來計算所述信號的譜形；以及附加信號生成部，所述附加信號生成部生成用于根據(jù)預先設定的準則來校正所計算出的譜形的附加信號。
所述附加信號控制部可被配置為進一步包括存儲部，所述存儲部存儲一個或多個對人造成相對少的不快感的聲音的譜形；以及選擇部，所述選擇部根據(jù)由所述譜形計算部所生成的譜形，從存儲在所述存儲部中的所述一個或多個譜形中選擇一個譜形。并且，所述附加信號生成部可被配置為生成使由所述譜形計算部所計算出的譜形更接近所選擇的譜形的所述附加信號。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低方法，包括由麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；由消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；由附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及由相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種使得計算機作為噪聲減低裝置而發(fā)揮功能的程序，所述噪聲減低裝置包括麥克風，所述麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成使來自周圍的噪聲減低的消除信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，通過對由麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；并在所述消除信號被輸出后，將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的噪聲減低裝置的配置示例的框圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的噪聲減低裝置的另一配置示例的框圖3是說明各信號的功率譜的圖4是說明各信號的功率譜的圖5是說明各信號的功率譜的圖6是說明附加信號控制部的詳細配置示例的框圖7是對附加信號的生成進行說明的圖8是說明噪聲減低處理的示例的流程圖9是說明噪聲減低處理的另一示例的流程圖10是說明附加信號控制處理的示例的流程圖11是示出了個人計算機的配置示例的框圖。
具體實施方式
以下參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低裝置，包括麥克風，所述麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；預測信號計算部，所述預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低方法，包括由麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；由消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；由預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；由附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及由相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低裝置，包括麥克風，所述麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號； 以及相加/輸出部，所述相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
根據(jù)本公開的實施例，提供了一種噪聲減低方法，包括由麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；由消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；由附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及由相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的噪聲減低裝置的配置示例的框圖。該圖中所示的噪聲減低裝置20例如被配置為FF型噪聲消除頭戴式耳機。
應注意，F(xiàn)F (前饋)型噪聲消除頭戴式耳機是這樣一種噪聲消除頭戴式耳機其使用設置在頭戴式耳機外殼外部的麥克風，收取來自周圍的噪聲。即，F(xiàn)F型噪聲消除頭戴式耳機意圖在于通過對由位于外殼外部的麥克風所收取的噪聲應用適當?shù)臑V波并返回噪聲信號的反相成分，來減低噪聲。
如圖所示，噪聲減低裝置20被設置有麥克風21、消除信號生成濾波器22、揚聲器23、外殼內(nèi)噪聲預測部24、附加信號控制部25、加法器沈以及加法器27。
在圖1中，從內(nèi)容播放部(未示出)輸出的觀看內(nèi)容的聲音信號(觀看內(nèi)容聲音信號)被供給加法器26，并與由稍后說明的附加信號控制部25生成的附加信號相加，然后從揚聲器23輸出。
麥克風21例如被配置為收取來自頭戴式耳機周圍的噪聲，并將所收取的噪聲輸出至消除信號生成濾波器22和外殼內(nèi)噪聲預測部M。
消除信號生成濾波器22對從麥克風21輸出的聲音信號應用濾波，從而生成使來自周圍的噪聲減低的消除信號。應注意，設置在消除信號生成濾波器22中的濾波器可被配置為濾波器特性恒定的固定濾波器，或者也可被配置為濾波器特性適應地變化的自適應濾波器。
外殼內(nèi)噪聲預測部M被配置為預測將會泄漏到外殼中的、來自周圍的噪聲，并輸出所預測的噪聲。
即使使用噪聲消除技術來輸出使來自周圍的噪聲減低的信號，也不可能完全去除來自周圍的噪聲。即，存在殘余噪聲。通過由加法器27將從消除信號生成濾波器22輸出的信號與從外殼內(nèi)噪聲預測部M輸出的信號相加，得到對應的信號。這稱作預測殘余噪聲。
S卩，從加法器27輸出的信號是與即使對(被預測為)泄漏到外殼中的、來自周圍的噪聲加上用于去除該噪聲的信號后仍存在的噪聲對應的信號。
附加信號控制部25被配置為基于從加法器27輸出的預測殘余噪聲，生成并輸出用于諸如改善實際殘余噪聲的收聽感覺以及減低不快感的目的的附加信號。
從揚聲器23輸出的聲音是由加法器沈?qū)碜韵盘柹蔀V波器22的輸出與來自附加信號控制部25的輸出相加所得到的信號。使得該信號在聽覺上疊加到泄漏到外殼中的、來自周圍的噪聲上，然后到達使用者的耳朵30。
應注意，在圖1中所示的配置中，可以按照與現(xiàn)有技術的噪聲消除頭戴式耳機相同的方式來配置由麥克風21、消除信號生成濾波器22、揚聲器23和加法器沈構(gòu)成的部分。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的噪聲減低裝置的另一配置示例的框圖。該圖中所示的噪聲減低裝置40例如被配置為FB型噪聲消除頭戴式耳機。
應注意，F(xiàn)B(反饋)型噪聲消除頭戴式耳機一般是這一類型的噪聲消除頭戴式耳機其使用設置在頭戴式耳機外殼內(nèi)(使用者的耳朵附近)的麥克風來收取來自周圍的噪聲。即，F(xiàn)B型噪聲消除頭戴式耳機通過返回由麥克風所收取的噪聲信號的反相成分，來削弱從外部進入頭戴式耳機外殼的噪聲。
如圖所示，噪聲減低裝置40被設置有麥克風41、消除信號生成濾波器42、揚聲器 43、頻率特性校正部44、附加信號控制部45和加法器46。加法器47表示把從揚聲器43輸出的聲音在聽覺上反饋到麥克風。
在圖2中，從內(nèi)容播放部(未示出)輸出的觀看內(nèi)容的聲音信號(觀看內(nèi)容聲音信號)被供給頻率特性校正部44。考慮到觀看內(nèi)容聲音信號被稍后說明的消除信號生成濾波器42所生成的信號抑制這一情況，頻率特性校正部44被配置為進行用于補償該抑制效果的頻率特性校正。
麥克風41例如被配置為收取泄漏到外殼中的、來自頭戴式耳機周圍的噪聲的聲音以及從揚聲器43輸出的聲音，并將所收取的各聲音輸出至消除信號生成濾波器42和附加信號控制部45。
消除信號生成濾波器42對從麥克風41輸出的聲音信號應用濾波，從而生成使來自周圍的噪聲減低的消除信號。應注意，設置在消除信號生成濾波器42中的濾波器可被配置為濾波器特性恒定的固定濾波器，或者也可被配置為濾波器特性適應地變化的自適應濾波器。
附加信號控制部45被配置為基于從麥克風41輸出的信號，生成并輸出用于諸如改善殘余噪聲的收聽感覺以及減低不快感的目的的附加信號。由于在圖2所示的配置中， 麥克風41收取頭戴式耳機外殼內(nèi)的聲音，因此從麥克風41輸出包含殘余噪聲的信號。
加法器46將從頻率特性校正部44、消除信號生成濾波器42和附加信號控制部45 輸出的各信號相加，并將結(jié)果輸出至揚聲器43。
從揚聲器43輸出的聲音在聽覺上疊加到泄漏到外殼中的、來自周圍的噪聲上，然后到達使用者的耳朵50。
應注意，在圖2所示的配置中，可以按照與現(xiàn)有技術的噪聲消除頭戴式耳機相同的方式來配置由麥克風41、消除信號生成濾波器42、揚聲器43、頻率特性校正部44、加法器 46和加法器47構(gòu)成的部分。
接下來，將參照圖3至圖5來說明由附加信號控制部25或附加信號控制部45生成的附加信號。在圖3至圖5中，橫軸代表頻率，縱橫代表各頻率成分的功率。由圖中的虛線或?qū)嵕€來表示各信號的功率譜。
圖3中所示的虛線61表示通過將泄漏到頭戴式耳機外殼中的、來自周圍的噪聲加至觀看內(nèi)容的聲音信號而得到的信號的功率譜密度。即，虛線61表示的是，在未進行與噪聲去除(噪聲消除)相關聯(lián)的處理的狀態(tài)下由使用者的耳朵在頭戴式耳機內(nèi)聽到的聲音的功率譜的示例。
圖3中所示的虛線62表示由現(xiàn)有技術的噪聲消除頭戴式耳機生成的信號的功率譜密度。例如，虛線62表示的是，在未運轉(zhuǎn)圖2中所示的附加信號控制部45的狀態(tài)下、由使用者的耳朵在頭戴式耳機內(nèi)聽到的聲音的功率譜密度的示例。
S卩，虛線62表示的是，通過對與虛線61對應的信號施加與現(xiàn)有技術的噪聲消除相關聯(lián)的處理而得到的信號的功率譜密度。
如圖3中所示，虛線61在部分61a中形成了陡峭的峰形形狀。與部分61a對應的頻率成分變成容易被使用者察覺的所謂的卓越頻率。相較之下，在代表已被施加了與噪聲消除相關聯(lián)的處理的信號的虛線62中，與部分61a對應的頻率成分被減低。然而，虛線62 在部分62b中具有陡峭的峰形形狀。與部分62b對應的頻率成分變成容易被使用者察覺的所謂的卓越頻率。這種噪聲給使用者造成不快感。以此方式，發(fā)生了因殘余噪聲造成的不快感。
因此，附加信號控制部45生成為了產(chǎn)生圖4中所示的實線63所必需的信號。
圖4中所示的實線63例如表示由戴有被配置為圖2的噪聲減低裝置40的頭戴式耳機的使用者的耳朵所聽到的聲音的功率譜。在當前的情況下，這自然意味著在使圖2中所示的附加信號控制部45運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下由使用者的耳朵在頭戴式耳機內(nèi)聽到的聲音。圖4 中所示的虛線62與圖3的虛線62類似，表示當在現(xiàn)有技術的噪聲消除頭戴式耳機中進行與噪聲消除相關聯(lián)的處理時到達使用者的耳朵的聲音的功率譜。9
如圖4中所示，與虛線62不同，實線63不存在陡峭的峰形部分和谷形部分，而是具有圖中從左到右平緩地下降的形狀。即，與實線63對應的信號沒有卓越頻率成分，因此不太可能對收聽者造成不快感。
圖5中所示的實線63與圖4的實線63類似，例如表示由戴有被配置為圖2所示的噪聲減低裝置40的頭戴式耳機的使用者的耳朵所聽到的聲音的功率譜。圖5中所示的虛線61與圖3的虛線61類似，表示通過將泄漏到頭戴式耳機外殼中的、來自周圍的噪聲加至觀看內(nèi)容的聲音信號而得到的信號的功率譜密度。即，虛線61表示的是，在未進行與噪聲去除(噪聲消除)相關聯(lián)的處理的狀態(tài)下、由使用者的耳朵在頭戴式耳機內(nèi)聽到的聲音的功率譜的示例。
如圖中5所示，實線63的形狀與虛線61的形狀相比，大體上呈現(xiàn)較小的功率。而且，實線63沒有陡峭的峰和谷，而是具有圖中從左到右平緩地下降的形狀。即，由于與實線 63對應的信號中不存在卓越頻率成分，因此與虛線61所代表的聲音相比，減低了不快感。
以此方式，如果可以生成如圖4或圖5中的實線63所示的信號，則能夠在得到使周圍噪聲減低的效果的同時，減低因殘余噪聲造成的不快感。
雖然前面關于圖3至圖5的說明是以由圖2的噪聲減低裝置40所進行的噪聲消除的情況為例而給出的，但這些說明對于圖1的噪聲減低裝置20也同樣適用。
然而，應注意，在圖1的配置的情況下，圖3或圖5的虛線61表示與從麥克風21 輸出的信號對應的聲音的功率譜，而圖3或圖4的虛線62表示與從加法器27輸出的信號對應的聲音的功率譜。即，在圖1的配置的情況下，附加信號控制部25實際上在不考慮觀看內(nèi)容的聲音信號的情況下，進行與附加信號相關聯(lián)的控制。
認為更希望的是，例如，像圖2的噪聲減低裝置40的情況那樣，對距到達使用者的耳朵50的聲音盡可能地近的聲音進行分析，從而像參照圖3至圖5說明的那樣生成附加信號，因為這樣能夠更有效地減低不快感。然而，認為即使像圖1的噪聲減低裝置20的情況那樣僅對預測殘余噪聲(從加法器27輸出的信號)進行分析從而生成附加信號，也可以充分地減低由到達使用者的耳朵30的聲音造成的不快感。
接下來，將說明附加信號控制部25或附加信號控制部45的詳細配置示例。
圖6是說明附加信號控制部25(或附加信號控制部45)的詳細配置示例的框圖。
在圖中，頻帶分割部81被配置為將所輸入的信號分割成頻帶，并生成各分割頻帶的譜。這例如得到圖3或圖4中由虛線62所示的譜形。
理想特性數(shù)據(jù)庫82例如存儲使用附加信號進行修正所要用到的譜形。理想特性數(shù)據(jù)庫82例如存儲如下的代表聲音樣本的多個譜形這些譜形不存在陡峭的峰形部分或谷形部分，因此幾乎不會造成不快感。即，理想特性數(shù)據(jù)庫82例如存儲對人造成相對少的不快感的聲音的譜形。
例如，理想特性數(shù)據(jù)庫82存儲一個或多個譜形的樣本，諸如功率從低頻到高頻平緩地減小的譜形，或者在低頻處具有平坦特性且功率從中頻到高頻平緩地減小的譜形等。
最佳形狀選擇部84基于由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形，從理想特性數(shù)據(jù)庫82中存儲的譜形的樣本中選擇最佳的譜形。即，選擇被視為距通過頻帶分割部81中的處理而得到的譜形最近的那個譜形。
例如，在由頻帶分割部81中的處理得到圖3或圖4中由虛線62所示的譜形的情況下，選擇功率從低頻到高頻平緩地減小的譜形。
應注意，可以例如基于由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形的各頻帶中的功率譜與存儲在理想特性數(shù)據(jù)庫82中的譜形的各頻帶中的功率譜之間的差平方和來選擇最佳的譜形，或者也可以通過其它方法來選擇最佳的譜形。
或者，理想特性數(shù)據(jù)庫82中可以僅存儲一個預先設定的譜形。
附加信號生成部83生成為了使得由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形更接近由最佳形狀選擇部84所選擇的譜形而必需的附加信號。
附加信號生成部83例如計算使式(1)所示的譜距離D (T，X)最小的譜形，作為理想譜形。
在式(1)中，T(i)表示由最佳形狀選擇部84所選擇的譜形的每個頻帶中的譜密度，而x(i)表示由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形的每個頻帶中的譜密度。而且，“i” 表示各分割頻帶的索引，“S”表示要用于乘以T(i)的比例因子。
此處，比例因子“S”可例如由式(2)計算。即，計算各分割頻帶中的X(i)/T(i)的值中的最大者，作為比例因子“S”。
s = max X (i) /T (i) (2)
例如，假設得到圖7中所示的由虛線101表示的譜形作為由頻帶分割部81中的處理得到的譜形。此時，例如，計算出圖7所示的由實線102表示的譜形，作為理想譜形。應注意，在圖7中，橫軸和縱軸分別表示頻率和譜密度，圖中的虛線或?qū)嵕€表示各信號的譜， 而沿橫軸所標示的數(shù)值表示分割頻帶的索引。
附加信號生成部83為了填補由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形與由式(1) 計算出的理想譜形之間的差異(使譜密度的差異為0)而生成用于各分割頻帶的信號，并將此信號設為附加信號。例如，通過將諸如白噪聲的信號處理為在各分割頻帶中以預定音量輸出，來生成附加信號?？商孢x地，可以使用一般被認為令人愉悅的環(huán)境音(諸如漣漪的聲音等)來代替白噪聲等，或者在圖1中所示的配置中，可以使用由麥克風所收取的來自周圍的噪聲的一部分頻帶。
例如，按照以大音量輸出圖7各頻率中的第3分割頻帶中的白噪聲、而以小音量輸出各頻率中的第4至第6分割頻帶中的每個分割頻帶中的白噪聲的方式，輸出附加信號。
S卩，附加信號生成部83生成的附加信號用于對由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形進行校正，使得該譜形更接近理想的譜形。
當例如如上面參照圖4和圖5所說明的那樣，將以此方式生成的附加信號在加法器沈或加法器46處相加的時候，能夠減低來自周圍的噪聲，并且還能減低因殘余噪聲造成的不快感。
雖然上述說明所涉及的情況是為了填補由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形與由式(1)計算出的理想譜形之間的差異而生成附加信號，但也可以通過其它方法來生成附加信號。
例如，可以為了得到較高頻帶中的譜密度總是不超過較低頻帶中的譜密度的譜形而生成附加信號。這是因為，以此方式就得到了譜形不存在陡峭的峰形部分或谷形部分的信號。即，可以例如為了根據(jù)預先設定的準則(例如，較高頻帶中的譜密度總是不超過較低頻帶中的譜密度)來校正由頻帶分割部81中的處理所得到的譜形，而生成附加信號。
接下來，將參照圖8的流程圖來說明由圖1的噪聲減低裝置20所進行的噪聲減低處理的示例。
在步驟S21中，麥克風21例如收取來自頭戴式耳機周圍的噪聲。此時所收取的噪聲的聲音信號被輸出至消除信號生成濾波器22和外殼內(nèi)噪聲預測部M。
在步驟S22中，消除信號生成濾波器22根據(jù)步驟S21中的處理對從麥克風21輸出的聲音信號應用濾波，從而生成使來自周圍的噪聲減低的消除信號。
在步驟S23中，外殼內(nèi)噪聲預測部M預測泄漏到外殼中的、來自周圍的噪聲，并生成與所預測的噪聲對應的信號。
在步驟S24中，附加信號控制部25基于通過將由步驟S22的處理所生成的信號與由步驟S23的處理所生成的信號相加而得到的信號，來執(zhí)行附加信號控制處理。
在步驟S25中，由步驟SM的處理所生成的信號通過加法器沈與消除信號以及觀看內(nèi)容的聲音信號相加，并被輸出。
應注意，稍后將參照圖10的流程圖來說明附加信號控制處理的詳細示例。
以此方式，執(zhí)行噪聲減低處理。
接下來，將參照圖9的流程圖來說明由圖2的噪聲減低裝置40所進行的噪聲減低處理的示例。
在步驟S41中，麥克風41例如收取泄漏到外殼中的、來自頭戴式耳機周圍的噪聲的聲音、以及從揚聲器43輸出的聲音。此時所收取的各聲音的聲音信號被輸出至消除信號生成濾波器42和附加信號控制部45。
在步驟S42中，消除信號生成濾波器42對從麥克風41輸出的聲音信號應用濾波， 從而生成使來自周圍的噪聲減低的消除信號。
在步驟S43中，輸出由步驟S42的處理所生成的消除信號。
在步驟S44中，考慮到觀看內(nèi)容聲音信號被步驟S42的處理所生成的信號抑制這一情況，頻率特性校正部44進行用于補償該抑制效果的頻率特性校正。
在步驟S45中，確定是否經(jīng)過了預定的時間，如果確定尚未經(jīng)過預定的時間，則處理返回步驟S41并重復執(zhí)行后續(xù)處理。
在圖2的噪聲減低裝置40啟動后立即收取的聲音并不反映噪聲消除的效果。如果在該狀態(tài)下加上附加信號，則存在噪聲減低裝置40不像期待那樣工作的可能性。因此， 在步驟S45中，使處理處于待命狀態(tài)，直到經(jīng)過了預定的時間為止。
如果在步驟S45中確定經(jīng)過了預定的時間，則處理前進至步驟S46。
在步驟S46中，麥克風41例如收取泄漏到外殼中的、來自頭戴式耳機周圍的噪聲的聲音以及從揚聲器43輸出的聲音。此時所收取的各聲音的聲音信號被輸出至消除信號生成濾波器42和附加信號控制部45。
在步驟S47中，消除信號生成濾波器42對從麥克風41輸出的聲音信號應用濾波， 從而生成使來自周圍的噪聲減低的消除信號。
在步驟S48中，考慮到觀看內(nèi)容聲音信號被步驟S47的處理所生成的信號抑制這一情況，頻率特性校正部44進行用于補償該抑制效果的頻率特性校正。
在步驟S49中，附加信號控制部45基于由步驟S46的處理從麥克風41輸出的信號，來執(zhí)行附加信號控制處理。
在步驟50中，由步驟S49的處理所生成的附加信號通過加法器46與消除信號以及觀看內(nèi)容的聲音信號相加，并被輸出。
應注意，稍后將參照圖10的流程圖來說明附加信號控制處理的詳細示例。
以此方式，執(zhí)行噪聲減低處理。
接下來，將參照圖10的流程圖來說明圖8的步驟SM或圖9的步驟S49中的附加信號控制處理的詳細示例。
在步驟S61中，頻帶分割部81將所輸入的信號分割成頻帶，并生成各分割頻帶的譜。這例如得到圖3或圖4中由虛線62所示的譜形。
在步驟S62中，最佳形狀選擇部84基于根據(jù)步驟S61的處理所得到的譜形，從理想特性數(shù)據(jù)庫82中存儲的譜形的樣本中選擇最佳的譜形。即，選擇被視為距由頻帶分割部 81中的處理所得到的譜形最近的那個譜形的樣本，以及要用于乘以相應的譜形的比例因子。這樣，生成了上述的理想譜形。
此時，通過將所選擇的譜形的樣本的各頻帶乘以所選擇的比例因子，計算出理想譜形。
在步驟S63中，附加信號生成部83基于根據(jù)步驟S61的處理所得到的譜形和根據(jù)步驟S62的處理所得到的理想譜形，生成附加信號。此時，附加信號生成部83為了填補根據(jù)步驟S61的處理所得到的譜形與根據(jù)步驟S62的處理所得到的理想譜形之間的差異(使譜密度的差異為0)而生成用于各分割頻帶的信號，并將此信號設為附加信號。
以此方式，能夠減低來自周圍的噪聲，并且還能減低因殘余噪聲造成的不快感。
雖然上述說明涉及的是在圖1的噪聲減低裝置20中由加法器沈加上了觀看內(nèi)容的聲音信號的情況，但也可以不加上觀看內(nèi)容的聲音信號。即，圖1的噪聲減低裝置20不一定用于收聽內(nèi)容，而是也可以單純地用于減低來自周圍的噪聲。
同樣，雖然上述說明涉及的是在圖2的噪聲減低裝置40中由加法器46加上觀看內(nèi)容的聲音信號的情況，但也可以不加上觀看內(nèi)容的聲音信號。即，圖2的噪聲減低裝置40 不一定用于收聽內(nèi)容，而是也可以單純地用于減低來自周圍的噪聲。
應注意，上述一系列的處理既可由硬件來執(zhí)行，也可由軟件來執(zhí)行。如果上述一系列的處理由軟件來執(zhí)行，則將構(gòu)成該軟件的程序從網(wǎng)絡或記錄介質(zhì)安裝到嵌入專用硬件的計算機中。而且，將該程序從網(wǎng)絡或記錄介質(zhì)例如安裝到如圖11所示的、當安裝有各種程序時能夠執(zhí)行各種功能的通用個人計算機700中。
在圖11中，CPU(中央處理單元)701根據(jù)存儲在R0M(只讀存儲器)702中的程序或從存儲部708載入RAM(隨機存取存儲器)703中的程序來執(zhí)行各種處理。RAM 703還酌情存儲CPU 701執(zhí)行各種處理所必需的數(shù)據(jù)等。
CPU 70UROM 702和RAM 703經(jīng)過總線704相互連接?？偩€704還與輸入/輸出接口 705連接。
輸入/輸出接口 705與由鍵盤、鼠標等構(gòu)成的輸入部706和由諸如IXD (液晶顯示器)的顯示器、揚聲器等構(gòu)成的輸出部707連接。而且，輸入/輸出接口 705還與由硬盤等構(gòu)成的存儲部708和由調(diào)制解調(diào)器、諸如LAN卡的網(wǎng)絡接口卡等構(gòu)成的通信部709連接。通信部709經(jīng)過包括因特網(wǎng)的網(wǎng)絡進行通信處理。
輸入/輸出接口 705還在必要時與驅(qū)動器710連接，在驅(qū)動器710中酌情插入諸如磁盤、光盤、磁光盤或半導體存儲器的可移動介質(zhì)711。從這些種類的可移動介質(zhì)讀出的計算機程序在必要時安裝到存儲部708中。
如果由軟件來執(zhí)行上述一系列的處理，則從諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡來安裝構(gòu)成該軟件的程序，或者從可移動介質(zhì)711等構(gòu)成的記錄介質(zhì)來安裝該程序。
應注意，該記錄介質(zhì)不僅包括為了單獨從裝置主體分送程序而配送給使用者的、 由可移動介質(zhì)711構(gòu)成的記錄介質(zhì)，諸如記錄有程序的磁盤(包括軟盤(注冊商標))、光盤 (包括⑶-ROM (光盤只讀存儲器)和DVD (數(shù)字多功能光盤))、磁光盤(包括MD (迷你盤) (注冊商標))或半導體存儲器等；該記錄介質(zhì)還包括以預先嵌入在裝置主體中的狀態(tài)而配送給使用者的、由記錄有程序的ROM 702或包含在存儲部708中的硬盤等構(gòu)成的記錄介質(zhì)。
應注意，本說明書中以上描述的一系列的處理不僅包括沿所記載的順序以時間序列的方式執(zhí)行的處理，而且還包括不一定以時間序列的方式執(zhí)行而是以并行方式執(zhí)行或單獨執(zhí)行的處理。
而且，本公開的實施例不限于上述的實施例，而是可能在不脫離本公開的范圍的情況下進行各種變形。
本公開含有與2010年12月22日提交到日本專利局的日本優(yōu)先權專利申請JP 2010-286369中公開的主題相關的主題，該申請全部內(nèi)容通過引用合并于此。
權利要求
1.一種噪聲減低裝置，包括麥克風，所述麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波， 來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；預測信號計算部，所述預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的噪聲減低裝置，其中所述附加信號控制部包括譜形計算部，所述譜形計算部通過將所述預測殘余噪聲分割成多個頻帶并計算所分割的各頻帶中的每個頻帶的功率，來計算所述預測殘余噪聲的譜形，以及附加信號生成部，所述附加信號生成部生成用于根據(jù)預先設定的準則來校正所計算出的譜形的附加信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的噪聲減低裝置，其中 所述附加信號控制部進一步包括存儲部，所述存儲部存儲一個或多個對人造成相對少的不快感的聲音的譜形，以及選擇部，所述選擇部根據(jù)由所述譜形計算部所計算出的譜形，從存儲在所述存儲部中的所述一個或多個譜形中選擇一個譜形；并且所述附加信號生成部生成使得由所述譜形計算部所計算出的譜形更接近所選擇的譜形的所述附加信號。
4.一種噪聲減低方法，包括 由麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；由消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；由預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；由附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及由相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
5.一種使得計算機作為噪聲減低裝置而發(fā)揮功能的程序，所述噪聲減低裝置包括 麥克風，所述麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波， 來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；預測信號計算部，所述預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及CN 102547527 A相加/輸出部，所述相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
6.一種噪聲減低裝置，包括麥克風，所述麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波， 來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
7.根據(jù)權利要求6所述的噪聲減低裝置，其中所述附加信號控制部包括譜形計算部，所述譜形計算部通過將由所述麥克風所收取的信號分割成多個頻帶并計算所分割的各頻帶中的每個頻帶的功率，來計算所述信號的譜形，以及附加信號生成部，所述附加信號生成部生成用于根據(jù)預先設定的準則來校正所計算出的譜形的附加信號。
8.根據(jù)權利要求7所述的噪聲減低裝置，其中 所述附加信號控制部進一步包括存儲部，所述存儲部存儲一個或多個對人造成相對少的不快感的聲音的譜形，以及選擇部，所述選擇部根據(jù)由所述譜形計算部所生成的譜形，從存儲在所述存儲部中的所述一個或多個譜形中選擇一個譜形；并且所述附加信號生成部生成使得由所述譜形計算部所計算出的譜形更接近所選擇的譜形的所述附加信號。
9.一種噪聲減低方法，包括 由麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；由消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；由附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及由相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出ο
10.一種使得計算機作為噪聲減低裝置而發(fā)揮功能的程序，所述噪聲減低裝置包括 麥克風，所述麥克風收取外殼內(nèi)的聲音；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波， 來生成用于使來自周圍的噪聲減低的消除信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于由所述麥克風所收取的信號來生成用于改善殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部在所述消除信號被輸出后將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
全文摘要
提供了噪聲減低裝置和方法以及程序。一種噪聲減低裝置包括麥克風，所述麥克風收取來自外殼周圍的噪聲；消除信號生成部，所述消除信號生成部通過對由所述麥克風所收取的信號應用濾波，來生成用于使所述來自周圍的噪聲減低的消除信號；預測信號計算部，所述預測信號計算部通過基于由所述麥克風所收取的信號預測泄漏到所述外殼中的、來自周圍的噪聲，來計算預測信號；附加信號控制部，所述附加信號控制部基于通過將所述消除信號與所述預測信號相加而得到的預測殘余噪聲，來生成用于改善實際殘余噪聲的收聽感覺的附加信號；以及相加/輸出部，所述相加/輸出部將所述附加信號與所述消除信號相加并輸出。
文檔編號H04R3/02GK102547527SQ201110421588
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權日2010年12月22日
發(fā)明者松本恭輔, 鈴木志朗 申請人:索尼公司