CN101227762B - 声音输出设备、方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及声音输出设备、方法、***、及声音输出处理程序，具体公开的是一种声音输出设备，包括：电声转换部件，布置在壳体中，并且配置成声学再现第一声音信号；声音收集部件，配置成收集所述壳体外部的声音，并且输出第二声音信号；周围噪声评估部件，配置成基于第二声音信号评估所述壳体外部的周围噪声；及控制部件，配置成基于所述周围噪声评估部件的评估结果进行预定控制。

Description

声音输出设备、方法及***

对于相关申请的交叉引用

本发明包含与在2007年1月16日在日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-006504相关的主题，该申请的全部内容通过引用包含于此。 

技术领域

本发明涉及一种声音输出设备，如耳机设备和移动电话终端，并且也涉及与该设备一起使用的声音输出方法和声音输出处理程序、以及一种包括耳机设备和声音输出设备的声音输出***。 

背景技术

为了声学再现可携带音频播放机的再现声音信号以使收听者收听声音，通常使用耳机设备或听筒设备，从而使声音可以***漏到外部。 

然而，从耳机设备泄漏的声音近年来作为在电动列车等中的噪声或讨厌声音已经成为社会问题。一般地，当收听再现声音的收听者把再现音量设置到相对较高的水平时，在大多数情况下发生从耳机设备的声音泄漏。 

对于刚才描述的问题，已经提出一种自动抑制在音频播放机侧的最大音量的技术、或另一种使用压缩器处理或限制器处理抑制再现声压的技术。后一种技术公开在例如日本专利No.3,016,446(日本专利特开平No.05-49091，下文称作专利文件1)中。 

发明内容

然而，在音频播放机没有如在专利文件1中所公开的这样的压缩器处理功能或限制器功能的场合，不可能实现基本解决方案，除非收听者减小音量并且以小音量收听再现声音。 

顺便说明，在收听者收听的位置处的周围环境(收听环境)因为噪声是喧闹的大多数情况下，收听者实际上升高音量。然而，在这种情况下，由于收听环境本身是喧闹环境，所以即使泄漏音量较大，周围的人也很少感觉得到作为噪声或讨厌的声音的泄漏声音。 

然而，当收听者在音量保留设置到如上所述的大音量的同时从喧闹环境移动到另一个地方时，如果收听者专心收听音乐，那么即使在新地方处的收听环境中噪声级较低，收听者也可能常常对此意识不到。在这样的情况下，由于在移动之后的收听环境中周围噪声较低，所以即使泄漏声音本身的量很小，收听的人也通过泄漏声音烦扰周围的人，而收听的人本人并不想这样。 

因此，需要提供一种可解决上述问题的声音输出设备和方法。 

根据本发明的实施例，提供有一种声音输出设备，该声音输出设备包括：电声转换部件，布置在壳体中，并且配置成声学再现第一声音信号；声音收集部件，配置成收集壳体外部的声音，并且输出第二声音信号；周围噪声评估部件，配置成基于第二声音信号评估壳体外部的周围噪声；及控制部件，配置成基于周围噪声评估部件的评估结果进行预定的控制。 

在声音输出设备中，电声转换部件声学再现第一声音信号。同时，声音收集部件收集壳体外部的声音，即，周围噪声，并且输出第二声音信号。周围噪声评估部件基于第二声音信号评估壳体外部的周围噪声。控制部件基于周围噪声评估部件的评估结果进行预定控制。 

例如，在周围喧闹的收听环境中，由于周围噪声分量的量大，所以即使声音泄漏发生，其它人也不太可能感觉到作为噪声或讨厌声音的泄漏声音。因此，认为没有必要抑制要声学再现和输出的声音的音量，并且控制部件控制成不进行第一声音信号的音量的减小等。 

另一方面，如果周围噪声评估部件评估周围环境是安静的收听环 境，那么如果声音泄漏发生，则泄漏声音变得对其它人不礼貌。因此，在这种情况下，控制部件可基于周围噪声评估部件的评估结果控制声音的音量，从而抑制由第一声音信号的声学再现输出产生的声音泄漏。 

对于声音输出设备，周围噪声评估部件基于来自声音收集部件的第二声音信号评估壳体外部的周围噪声的状态。因此，可判定和评估例如壳体外部的周围环境是周围噪声很小并且泄漏声音可能被其它人感觉为噪声或讨厌声音的环境，还是周围噪声很大并且即使声音泄漏发生泄漏声音也较不可能被其它人感觉为噪声或讨厌声音的另一种环境。相应地，控制部件可进行更适当的声音泄漏抑制控制，或者可采取另一种措施，如通知声音泄漏的声音输出设备的用户并且迫使用户注意声音泄漏。 

根据联系附图的以下描述和所附权利要求，本发明的以上和其它目的、特征及优点将显而易见的，在附图中类似部分或元件由类似附图标记表示。 

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例的方块图，其中本发明的声音输出设备应用于耳机设备； 

图2是示出图1的耳机设备的处理操作的例子的流程图； 

图3和4是表示图1的耳机设备的周围噪声判定评估部件的构造的不同例子的方块图； 

图5至8是表示本发明的第二至第五实施例的典型构造的方块图，其中本发明的声音输出设备应用于耳机设备；及 

图9是表示本发明的第六实施例的方块图，其中本发明的声音输出***应用于包括耳机设备和可携带音乐再现设备的***。 

具体实施方式

[第一实施例] 

图1表示本发明的第一实施例的构造的例子，其中本发明的声音输出设备应用于耳机设备。 

在图1中，为了简化说明，只表示用于收听者1的右耳侧的耳机设备的一部分的构造。这类似地应用于下文描述的其它实施例。自然，也类似地配置用于收听者1的左耳侧的耳机设备的另一部分。 

首先参照图1，耳机设备装在收听者1身上，从而使收听者1的右耳被用于右耳的耳机壳体(壳体部件)2覆盖。耳机驱动器单元(下文简称为驱动器)11被提供在耳机壳体2的内侧上，并且用作用来声学再现电信号的形式的声音信号的电声转换部件。 

用作声音收集部件或声电转换部件的麦克风12附加到壳体2的外侧上，从而它可收集在收听者1的周围收听环境中的声音或周围噪声。具体地说，麦克风12附加到暴露于外部的壳体2的部分的预定位置上，从而麦克风12收集壳体2的周围噪声。 

声音信号输入端13接收收听的对象的声音信号S。声音信号输入端13由用来***到例如可携带音乐再现设备的耳机插孔中的耳机插头形成。声音信号处理部件20置于在声音信号输入端13与用于左和右耳的驱动器11和麦克风12之间的声音信号传输线中。声音信号处理部件20包括A/D转换电路21、数字信号处理器(DSP)22、D/A转换部件23、功率放大器24、麦克风放大器25、及A/D转换电路26。 

尽管未表示，声音信号处理部件20由连接电缆连接到驱动器11、麦克风12及形成声音信号输入端13的耳机插头上。连接电缆具有连接端部分20a、20b、及20c，在该连接端部分20a、20b、及20c处连接电缆连接到声音信号处理部件20。 

从可携带音乐再现设备通过声音信号输入端13输入的声音信号S由A/D转换电路21转换成数字声音信号Sa，并且然后供给到DSP22。 

在图1中表示的构造中，DSP 22包括数字均衡器电路221、声音输出控制电路222、周围噪声评估部件223、及包括CPU(中央处理单元)的控制部件224。来自A/D转换电路21的数字声音信号Sa 供给到在DSP 22中的数字均衡器电路221，并且经历通过数字均衡器电路221的声音质量校正，如振幅-频率特性校正或相位-频率特性校正或两者。 

然后，来自数字均衡器电路221的声音信号Se供给到声音输出控制电路222和周围噪声评估部件223。 

在本实施例中，在壳体2外部的周围噪声较小并且如果声音泄漏发生则另一个人可能感觉到作为噪声或讨厌声音的泄漏声音的安静收听环境中，声音输出控制电路222就控制关于声音信号Se的音量，从而如下文描述的那样基于来自周围噪声评估部件223的控制信号，减小预先确定的规定量。另一方面，在壳体2外部的周围噪声很高并且即使声音泄漏用户也较不可能感觉到作为噪声或讨厌声音的泄漏声音的喧闹收听环境中，声音输出控制电路222就控制关于声音信号Se的输出音量以便被保持。 

来自声音输出控制电路222的数字声音信号供给到D/A转换部件23，通过该D/A转换部件23将其转换成模拟信号。模拟声音信号通过功率放大器24供给到驱动器11，通过该驱动器11将其声学地再现。 

同时，由麦克风12收集的声音信号通过麦克风放大器25供给到A/D转换电路26，通过该A/D转换电路26将其转换成数字声音信号Ms。数字声音信号Ms供给到DSP 22的周围噪声评估部件223。 

周围噪声评估部件223原则上主要由来自A/D转换电路26的数字声音信号Ms判定壳体2外部的周围噪声的大小，以判定和评估周围环境是喧闹收听环境还是安静收听环境。 

然而，在到壳体2外部的声音泄漏实际上从驱动器11声学再现的输出声音发生的场合，由麦克风12收集的周围噪声包括泄漏声音。然后，在泄漏音量大的场合，即使周围环境是安静环境，也有泄漏声音可能作为周围噪声被检测到的可能性。 

因此，在本实施例中，考虑到刚才描述的问题，周围噪声评估部件223从来自A/D转换电路26的数字声音信号Ms中除去泄漏声音 的分量。这里，由于泄漏声音通过来自数字均衡器电路221的声音信号Se的声学再现而发声，所以在本实施例中，来自数字均衡器电路221的声音信号Se供给到周围噪声评估部件223。 

而且，在本实施例中，周围噪声评估部件223不仅考虑到来自A/D转换电路26的数字声音信号Ms而且也考虑到来自数字均衡器电路221的声音信号Se，判定和评估壳体2外部的周围噪声。具体地说，在本实施例中，如下文所述，如果判定和评估周围环境是安静收听环境，那么周围噪声评估部件223供给表示把音量降低规定量的信号作为要供给到声音输出控制电路222的控制信号，使得声音泄漏可能不发生。另一方面，当判定和评估周围噪声很高，并且在壳体2外部的周围环境是喧闹收听环境时，周围噪声评估部件223识别到，尽管声音泄漏发生，但它对其它人没有影响。因而，周围噪声评估部件223供给用来维持输出音量的信号，作为要供给到声音输出控制电路222的控制信号。 

因此，当周围噪声评估部件223判定和评估在壳体2外部的周围噪声环境是安静的并且泄漏声音可能被其它人感觉为不礼貌的声音时，则声音输出控制电路222自动地减小要供给到驱动器11的声音信号Se的音量以抑制声音泄漏。 

在本实施例中，周围噪声评估部件223通常不执行声音泄漏评估处理操作，而是考虑到例如收听环境变化的情况，当控制部件224检测到下面指定的定时之一时，控制部件224开始通过周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。 

下面描述控制部件224指示周围噪声评估部件223开始周围噪声评估处理的定时的例子。 

(定时1) 

在耳机设备的插头(与声音信号输入端13相对应)***到可携带音乐再现设备的耳机插孔中之后，当从可携带音乐再现设备供给到DSP 22的电源电压的上升沿被包括CPU的控制部件224检测到时，控制部件224开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。 

(定时2) 

每当由计数内部时钟的控制部件224的CPU测量的预定时间段过去时，开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。 

(定时3) 

在控制部件224的CPU监视判定电路的输出的同时，当由判定电路检测到数字声音信号Ms或声音信号Se的时间波形的瞬时振幅值或能量值超过预先确定的固定阈值时，控制部件224开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。判定电路提供在DSP 22中，并且判定作为检测电路的检测输出的瞬时振幅值或能量值是否超过预先确定的固定阈值。检测电路也提供在DSP 22中，并且检测数字声音信号Ms和声音信号Se中的每一个的时间波形的瞬时振幅值或能量值。 

(定时4) 

在控制部件224的CPU监视判定电路的输出的同时，当由判定电路检测到作为FFT(快速傅里叶变换)处理电路的频率分析结果的数字声音信号Ms或声音信号Se的频率振幅值超过预先确定的固定阈值时，控制部件224开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。判定电路提供在DSP 22中，并且判定频率分析值是否超过预先确定的固定阈值。FFT处理电路也提供在DSP 22中，并且进行数字声音信号Ms和声音信号Se中的每一个的频率分析。 

(定时5) 

当检测到由收听者进行的预定操作时，DSP 22的控制部件224启动周围噪声评估部件223。这里，对用户的预定操作的检测可以例如通过把未表示的操作按钮提供在声音信号处理部件20上来实现，从而控制部件224可检测该操作按钮是否***作。或者，例如，在CPU监视检测部件的检测输出的同时，当由在控制部件224中的CPU检测到壳体2被收听者击打时，控制部件224可以开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。在这种情况下，检测部件由来自麦克风12的声音信号检测到壳体2被收听者击打一次或多次。 

在本实施例中，以如上所指定的全部定时1至5，开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。然而，可选择地可以以如上指定定时1至5中的一种开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。或者，可以以从定时1至5中抽取的多种定时开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。 

然而，要注意，关于声音信号Se，有这样的可能性，例如在不同音乐曲目之间的静音时段和其它静音时段内，当外部收听环境安静时，可能做出错误的判定。因此，在上述这样的静音时段内控制部件224不开始周围噪声评估部件223的周围噪声评估处理。 

图2示出用于DSP 22的控制部件224的周围噪声评估处理和声音泄漏抑制控制处理的定时控制。 

参照图2，控制部件224首先判定以上所指定的定时1至5中的任一种是否到来，由此判定周围噪声评估定时是否到来(步骤S101)。如果判定周围噪声评估定时到来，那么控制部件224启动周围噪声评估部件223，以执行周围噪声评估处理(步骤S102)。 

周围噪声评估部件223作为周围噪声评估处理的执行结果，判定周围收听环境是否需要声音泄漏抑制(步骤S103)。具体地说，如果收听环境是安静的收听环境，那么周围噪声评估部件223判定需要声音泄漏抑制，但如果收听环境是包括很多噪声的喧闹环境，那么控制部件224判定不需要声音泄漏抑制。 

如果在步骤S103中判定需要声音泄漏抑制，那么周围噪声评估部件223把声音泄漏抑制控制执行信号供给到声音输出控制电路222以开始声音泄漏抑制控制(步骤S104)。另一方面，如果在步骤S103中判定不需要声音泄漏抑制，那么周围噪声评估部件223把用来停止声音泄漏抑制控制的声音泄漏抑制控制停止信号供给到声音输出控制电路222以停止声音泄漏抑制控制，从而在由收听者设置的音量被保持的同时把声音信号Se输出到功率放大器24(步骤S105)。 

[声音输出控制电路222的构造的例子] 

在本实施例中，声音输出控制电路222包括声音泄漏抑制控制处 理功能，从而如上所述在它接收到声音泄漏抑制控制执行信号的同时，它执行声音泄漏抑制控制处理，而在它接收到声音泄漏抑制控制停止信号的同时，它不进行声音泄漏抑制控制处理，并且按原样输出来自数字均衡器电路221的声音信号Se。对于声音输出控制电路222的声音泄漏抑制控制处理，使用用来把音量减小规定量的音量减小处理。然而，声音泄漏抑制控制处理不限于此。 

例如，声音泄漏抑制控制处理功能可以构造成可以进行压缩器处理或限制器处理以防止音量增大超过预先确定的预定上限。具体地说，当音量等于或低于上限时，不进行音量减小，但当声音信号具有高于上限的音量时，进行抑制控制(压缩器控制)，从而音量不超过上限，或者音量的最大值不限制(限制器处理)到上限值。 

或者音量可以控制成，只减小如上所述作为泄漏声音被其它人感觉不礼貌的这样的声音的频带(例如1至3kHz)中的信号分量。 

而且，在使用用来把音量减小规定量的音量减小处理作为声音泄漏抑制控制处理的场合，可以始终使用音量减小处理。然而，只有当来自数字均衡器电路221的声音信号Se的声级(增益)的检查结果指示音量级高时，才可以另外进行音量减小处理。 

要注意，作为在这种情况下检查音量级的方法，不仅检查声音信号Se的信号电平的方法、而且使用从把声音信号S供给到本实施例的声音输出设备的声音再现设备获得的音量信息的方法可以被使用。 

[周围噪声评估部件223的构造的例子] 

现在，描述周围噪声评估部件223的构造的几个例子。 

<第一例> 

图3表示周围噪声评估部件223的构造的第一例。参照图3，所表示的周围噪声评估部件223包括差值计算部件31、差值判定部件32、控制信号产生部件33及H′乘法电路34。 

如图1所示，在从壳体2中的驱动器11到壳体2外部的麦克风12的传递函数由H表示的场合，当由驱动器11声学再现的再现声音从壳体2内泄漏到外部时，使用传递函数H可估计在麦克风12的位 置处指示什么时间波形。 

在本实施例中，尽管周围噪声评估部件223从数字声音信号Ms中除去到壳体2外部的声音信号Se的声学再现声音的泄漏声音分量，但要除去的信号不是声音信号Se本身而是所产生的信号Se′，从而考虑到传递函数H，其在麦克风12的位置处可以成为再现声音。 

通过预先测量已知值可以使用它作为传递函数H。传递函数H本身包括壳体2中的较多谐振和反射分量，并且在大多数情况下是复杂的。因此，实际上根据通信量的关系使用通过逼近传递函数H的特性得到的传递函数H′。 

具体地说，在本实施例中，数字均衡器电路221的声音信号Se供给到H′乘法电路34，通过该H′乘法电路34将其乘以传递函数H′以产生信号Se′。如上所述，当声音信号Se由驱动器11声学再现并且由麦克风12收集时，信号Se′与从壳体2泄漏的声音相对应。 

相应地，可使当从数字声音信号Ms减去信号Se′时的结果的差只是由麦克风12收集的外部噪声分量。因此，可预期对周围噪声评估判定精度的改进。 

顺便说明，当传递函数H用于数学运算时，频繁地进行相同的传递函数H的FIR(有限脉冲响应)数学运算。然而，在DSP或CPU用于数学运算的情况下，FIR数学运算消耗大量计算机资源。因此，在本实施例中，使用通过逼近传递函数H的特性得到的传递函数H′，从而H′乘法电路34被实施成IIR(无限脉冲响应)滤滤器以消除上述问题。 

考虑到以上情况，在本实施例中，数字声音信号Ms供给到差值计算部件31，同时来自H′乘法电路34的信号Se′也供给到差值计算部件31。差值计算部件31因而从数字声音信号Ms中减去数字声音信号Se′，以得到作为驱动器11的声学再现声音的差值D，从该差值除去到壳体2的外部的泄漏声音分量。 

由差值计算部件31确定的差值D供给到差值判定部件32。差值判定部件32确定在与预先确定的预定时间长度相对应的规定间隔内 的差值D的能量值，并且判定所确定的能量值是否等于或高于预先确定的阈值Eth。 

这里，规定间隔的长度是足以判定周围噪声的时间长度，并且具体地在例如数字声音信号的采样频率Fs是48kHz的场合，是与4，096个样本相对应的时段。 

然后，如果判定在规定间隔内的差值D的能量值等于或高于预先确定的阈值Eth，那么差值判定部件32判定周围环境是周围噪声高的喧闹收听环境。因而，差值判定部件32把判定结果的信息供给到控制信号产生部件33。 

另一方面，如果判定在规定间隔内的差值D的能量值低于预先确定的阈值Eth，那么差值判定部件32判定周围环境是包括很低的周围噪声的安静收听环境。因而，差值判定部件32把判定结果的信息供给到控制信号产生部件33。 

如果周围收听环境是安静收听环境并且基于来自差值判定部件32的判定结果的信息需要声音泄漏抑制，则控制信号产生部件33产生声音泄漏抑制开始执行信号，并且把它输出到声音输出控制电路222。另一方面，如果周围收听环境是喧闹收听环境并且不需要声音泄漏抑制，那么控制信号产生部件33产生声音泄漏抑制控制停止信号，并且把它输出到声音输出控制电路222。 

因此，在需要声音泄漏抑制的收听环境中，声音输出控制电路222进行声音泄漏抑制控制，而如果声音泄漏抑制变得没有必要，那么停止声音泄漏抑制控制，并且在音量等保持在由收听者设置的状态下的同时，使声音信号Se由驱动器11声学地再现。 

要注意，声音泄漏抑制的必要性可以不基于在预先确定的规定时段内的差值D的能量值而是基于在规定时段内的差值D的最大振幅值由差值判定部件32确定。在这种情况下，如果最大振幅值低于预先确定的阈值，那么差值判定部件32确定周围收听环境是周围噪声很低并且需要声音泄漏抑制的安静收听环境。然而，如果上述最大振幅值等于或高于预先确定的阈值，那么差值判定部件32确定周围收 听环境是周围噪声很高并且不需要声音泄漏抑制的喧闹收听环境。 

要注意，图3中的H′乘法电路34可以由在时间轴上在声音信号Se中卷积传递函数h′(与传递函数H′有关)的电路代替。 

<第二例> 

图4表示周围噪声评估部件223的构造的第二例。在图4中所表示的周围噪声评估部件223把数字声音信号Ms和信号Se′从时域中的信号转换成频域中的信号，从而在频域中进行信号Ms和Se′之间的相减以确定差值。 

参照图4，在该第二例中，周围噪声评估部件223包括H′乘法电路34、一对FFT处理电路35和36、频率振幅差值计算部件37、频率振幅差值判定部件38、及控制信号产生电路39。 

FFT处理电路35把例如在规定间隔中的数字声音信号Ms从时域中的信号转换成频域中的另一个信号，并且把转换之后频域中的信号Ms_f供给到频率振幅差值计算部件37。 

类似地，FFT处理电路36把例如来自H′乘法电路34的在规定间隔中的信号Se′从时域中的信号转换成在频域中的另一个信号，并且把转换之后频域中的信号Se_f供给到频率振幅差值计算部件37。 

频率振幅差值计算部件37在频域中确定信号Se_f与信号Ms_f之间的差。具体地说，频率振幅差值计算部件37对于每个频率确定信号Se_f与信号Ms_f之间的差，并且计算差的能量值或最大值作为用于判定相关性的参数。 

这里，频率振幅差值计算部件37可以例如在其内声音泄漏可能发生的不礼貌声音的频带(例如1kHz至3kHz)内预先升高差值的权重，或者可以在其内周围噪声可能产生的低频区域中升高差值的权重。 

由频率振幅差值计算部件37确定的各个频率差值FD供给到频率振幅差值判定部件38。频率振幅差值判定部件38与在第一例中相类似地判定是否需要声音泄漏抑制。具体地说，频率振幅差值判定部件38确定在预先确定的预定时间长度的规定间隔内的各个频率差值 FD的能量值的总值。然后，频率振幅差值判定部件38判定所确定的各个频率差值FD的能量值的总值是否等于或高于预先确定的阈值。 

如果频率振幅差值判定部件38判定所确定的在规定间隔内的各个频率差值FD的能量值的总值等于或高于预先确定的阈值，则它判定周围噪声很高并且收听环境是喧闹收听环境。然后，频率振幅差值判定部件38把判定结果的信息供给到控制信号产生电路39。 

另一方面，如果频率振幅差值判定部件38判定所确定的在规定间隔内的各个频率差值FD的能量值的总值低于预先确定的阈值，那么它确定周围噪声很低并且收听环境是安静收听环境。然后，频率振幅差值判定部件38把判定结果的信息供给到控制信号产生电路39。 

如果基于来自频率振幅差值判定部件38的判定结果的信息，需要声音泄漏抑制，那么控制信号产生电路39产生声音泄漏抑制开始执行信号，并且把它输出到声音输出控制电路222。然而，如果不需要声音泄漏抑制，那么控制信号产生电路39产生声音泄漏抑制控制停止信号，并且它输出到声音输出控制电路222。 

因此，在需要声音泄漏抑制的收听环境中，声音输出控制电路222进行声音泄漏抑制。然而，如果声音泄漏抑制不必要，那么声音输出控制电路222停止声音泄漏抑制控制，并且在音量等保持在由收听者设置的状态下的同时，通过驱动器11使声音信号Se声学地再现。 

[第二实施例] 

在上述第一实施例中，对于声音信号Se和数字声音信号Ms的整个频带进行周围噪声评估和判定。然而，如上所述可以仅对于这种不礼貌噪声的频带(例如1kHz至3kHz)进行该周围噪声评估和判定。本发明的第二实施例进行刚才所描述的这种周围噪声评估和判定。 

图5表示本发明的第二实施例的耳机设备的构造的例子。第二实施例的耳机设备是对于第一实施例的耳机设备的修改，并且与它的不同之处在于，来自A/D转换电路26的数字声音信号Ms经具有例如1至3kHz的通带的频带限制滤波器225供给到周围噪声评估部件223。 同时来自数字均衡器电路221的声音信号Se经具有例如1至3kHz的通带的另一个频带限制滤波器226供给到周围噪声评估部件223。 

借助于第二实施例的耳机设备，当感觉对于其它人特别不礼貌的不礼貌声音高时，进行声音泄漏抑制控制。 

[第三实施例] 

在第一和第二实施例中，当声音泄漏发生时，对于声音信号Se进行声音泄漏抑制控制处理。然而，另外通过通知收听者周围收听环境是泄漏声音可能被感觉到的安静收听环境从而使接收到通知的收听者本人进行如减小音量的操作，也可防止声音泄漏。 

从这种观点出发，在该第三实施例中，基于来自周围噪声评估部件223的是否需要声音泄漏抑制的判定结果的信息，把注意消息传送给收听者，该注意消息通知收听者周围收听环境是安静的和声音泄漏可能被感觉到并且催促收听者采取诸如减小音量等措施从而可以减小该泄漏声音。 

图6表示本发明的第三实施例的耳机设备的构造的例子。第三实施例的耳机设备是对于第一或第二实施例的耳机设备的修改，并且与其不同。具体地说，参照图6，在所表示的耳机设备中，设置注意声音信号产生部件227以代替声音输出控制电路222。对于注意声音信号产生部件227，供给来自周围噪声评估部件223的是否需要声音泄漏抑制的判定结果的信息，作为注意声音消息的输出控制信号。 

注意声音信号产生部件227包括在其中存储诸如“你处于泄漏声音可能被感觉到的环境中。请减小音量。”之类的声音消息的存储器、和用来控制存储器的读出控制部件。读出控制部件响应来自周围噪声评估部件223的是否需要声音泄漏抑制的判定结果的信息，控制声音消息的注意声音信号的读出。 

具体地说，如果来自周围噪声评估部件223的是否需要声音泄漏抑制的判定结果的信息表示需要声音泄漏抑制，那么注意声音信号产生部件227的读出控制部件从存储器读出注意声音信号，并且把该注意声音信号供给到加法电路228。 

另一方面，如果来自周围噪声评估部件223的是否需要声音泄漏抑制的判定结果的信息表示不需要声音泄漏抑制，那么注意声音信号产生部件227的读出控制部件停止从存储器读出注意声音信号，或者不从存储器读出注意声音信号。相应地，注意声音信号不供给到加法电路228。 

同时，来自数字均衡器电路221的声音信号Se按原样供给到加法电路228。然后，来自加法电路228的输出声音信号供给到D/A转换部件23并且然后经功率放大器24供给到驱动器11，通过驱动器11将其声学地再现。 

由于根据本发明第三实施例的耳机设备以上述这样一种方式构造，所以在情况是由周围噪声评估部件223判定需要声音泄漏抑制的场合，注意或报警声音信号由加法电路228添加到声音信号Se上，并且然后供给到驱动器11，通过驱动器11将其声学地再现。 

然后，如果收听者响应声学再现的警告声音信号对于声音信号Se进行例如减小音量之类的操作，那么耳机设备被设置在周围噪声评估部件223判定不再需要声音泄漏抑制的状态下。因此，停止从注意声音信号产生部件227读出警告声音信号。如果收听者对于声音信号Se不进行例如减小音量之类的操作，并且由周围噪声评估部件223判定需要声音泄漏抑制的情形继续，那么在该情形继续的同时，注意消息继续被再现。 

要注意，在这种情况下，在注意声音信号产生部件227读出注意声音信号一次或多次，如两次，并且把注意声音信号供给到加法电路228之后，可以停止注意声音信号的以后读出。 

以这种方式，对于第三实施例的耳机设备，由于收听者可以响应注意声音消息进行例如关于减小音量之类的操作以防止声音泄漏，所以可抑制但是间接地抑制声音泄漏。 

要注意，在上述第三实施例中，注意声音消息添加到要供给到驱动器11的声音信号Se上，并且与其一起被声学地再现。然而，注意声音消息可以不添加声音信号Se上，而是例如，可以提供蜂鸣器从 而产生蜂鸣器声音，或者可以产生诸如嘟嘟声之类的警告声音，以使收听者注意声音泄漏产生并且催促收听者进行声音泄漏抑制操作。 

要注意，代替声音消息或警告声音的发出，可以提供显示部件，从而显示注意消息或警告，或者代之以使用诸如使注意灯或警告灯闪烁之类的指示方法。 

[第四实施例] 

在以上描述的实施例的耳机设备中，由布置到暴露于外部的壳体2的部分处的麦克风12收集的声音信号与声音信号Se一起用于周围噪声评估和判定。然而，麦克风12可以专门为该周围噪声评估和判定而提供，或者可以是为某种其它功能安装的麦克风。 

图7表示根据本发明第四实施例的耳机设备，其中作为麦克风12，使用前馈型的为降噪功能的实施而提供的麦克风。 

在第四实施例中，耳机设备一般构造成：在收听者1的音乐收听环境中从壳体2外部的噪声源3进入到壳体2内的收听者1的音乐收听位置的噪声使用前馈***被减小，从而收听者1可在良好的环境中收听音乐。 

前馈型的降噪***基本上构造成，如在图7中看到的那样，对于由壳体2外部布置的麦克风12收集的噪声3进行适当的滤波处理以产生降噪声音信号，并且通过壳体2内的驱动器11声学再现所产生的降噪声音信号，由此消除在收听者1的耳部附近的位置处的噪声(噪声3′)。 

由麦克风12收集的噪声3和壳体2中的噪声3′依据在它们的空间位置之间的差别具有不同特性，该差别包括壳体2的外部和内部之间的差别。相应地，在前馈***中，考虑到由麦克风12收集的来自噪声源的噪声3与在噪声消除点Pc处的噪声3′之间的空间传递函数的差别产生降噪声音信号。 

在本实施例中，数字滤波器电路301用作前馈型的降噪声音信号产生部件。在本实施例中的数字滤波器电路301在DSP 22中形成。 

由麦克风12收集和得到的声音信号通过麦克风放大器25供给到 A/D转换电路26，并且由A/D转换电路26转换成数字声音信号Ms。然后，数字声音信号Ms供给到DSP 22的数字滤波器电路301。 

数字滤波器电路301由输入到其的数字声音信号Ms，产生与作为对其设置的参数的滤波器系数相对应的特性的数字降噪声音信号。尽管未表示，在DSP 22中预先准备对于数字滤波器电路301设置的滤波器系数。 

由数字滤波器电路301产生的数字降噪声音信号供给到加法电路302，通过该加法电路302将其添加到来自声音输出控制电路222的声音信号上。加法电路302的输出信号供给到D/A转换部件23并且由D/A转换部分23将其转换成模拟声音信号，并且然后通过功率放大器24供给到驱动器11。 

从驱动器11声学再现和发出的声音包括源于由数字滤波器电路301产生的降噪声音信号的声学再现分量。由在驱动器11声学再现并从其发出的声音内，源于降噪声音信号的声学再现分量和噪声3′被声学合成，从而在噪声消除点Pc处减小或消除噪声3′。 

在图7的布置中，DSP 22中的其它电路元件，如周围噪声评估部件223，表示成与应用第一实施例的那些相同，并且进行与第一实施例的那些十分相似的操作。自然，本实施例也可应用于上述的第二和第三实施例。 

对于第四实施例的耳机设备，也可使用为不同功能提供的麦克风作为麦克风12。因此，有不必为了周围噪声评估和判定而提供新麦克风的优点。 

要注意，对于麦克风的共用的不同功能不限于在上述例子中的前馈型的降噪功能。 

例如，可以使用在自适应噪声消除***中用于噪声收集的麦克风。 

也可以在用户保持佩戴耳机的同时使用为用户临时收听外部声音提供的麦克风。 

而且，在耳机设备用于具有声音再现功能的无线电通信终端、并 且包括用于与不同人声音通信的声音收集麦克风的场合，可以使用麦克风。在这种情况下，耳机设备包括头戴送受话器(head set)。 

[第五实施例] 

尽管上述实施例的耳机设备构造成把声音信号转换成数字信号，并且以数字处理进行所有信号处理，但它们可以另外构造成以模拟处理进行所有信号处理。 

图8表示根据本发明第五实施例的耳机设备，其中以模拟处理进行所有信号处理。 

参照图8，在该第五实施例中，通过声音信号输入端13输入的声音信号S通过模拟均衡器电路51供给到具有模拟处理电路构造的声音输出控制电路52。声音输出控制电路52例如由模拟处理电路形成，该模拟处理电路响应来自下文描述的周围噪声评估部件53的输出控制信号减小供给到该模拟处理电路的声音信号的增益，以降低音量。 

同时，模拟均衡器电路51的输出信号供给到模拟处理电路构造的周围噪声评估部件53。来自麦克风12的声音信号通过麦克风放大器25供给到周围噪声评估部件53。 

在本实施例中的周围噪声评估部件53与以上参照图3描述的第一例相对应。因而，周围噪声评估部件53包括减法电路531、模拟处理电路构造的差值判定部件532、模拟处理电路构造的控制信号产生部件533、及诸如模拟滤波器构造之类的模拟处理电路构造的H′乘法部件534。 

具体地说，在来自模拟均衡器电路51的声音信号在它由H′乘法部件534乘以传递函数H′之后，供给到减法电路531的同时，来自麦克风12的声音信号通过麦克风放大器25供给到减法电路531。减法电路531从来自麦克风12的声音信号中减去来自H′乘法部件534的声音信号，并且把它们之间的差值信号作为来自其的减法输出供给到差值判定部件532。 

差值判定部件532包括：电路，用来在这样一个规定时段上积分 来自减法电路531的差值信号以确定在规定时段中的能量值；和比较电路，用来把所确定的能量值与阈值进行比较。然后，差值判定部件532把来自比较电路的能量值与阈值之间的比较输出信号供给到控制信号产生部件533。 

控制信号产生部件533形成为用来根据周围噪声评估部件53的比较电路的比较输出信号产生控制信号的电路。具体地说，当所确定的比较输出信号的能量值低于阈值时，控制信号产生部件533判定需要声音泄漏抑制，并且例如输出高电平信号。然而，当所确定的比较输出信号的能量值等于或高于阈值时，控制信号产生部件533判定不需要声音泄漏抑制，并且输出例如低电平信号。 

当来自周围噪声评估部件53的信号具有高电平时，声音输出控制电路52减小供给到其的声音信号的增益以减小音量。然而，当来自周围噪声评估部件53的信号具有低电平时，声音输出控制电路52把供给到其的声音信号的增益控制到“1”从而在保持其增益的情况下输出声音信号。 

要注意，在图8中表示的模拟构造是例子，并且在上述数字构造的实施例中的任何元件或构造，如果有可能将其替换成模拟处理电路，则可将其替换成模拟构造。 

[第六实施例] 

在上述实施例中，声音信号处理部件20提供在耳机设备上，并且进行周围噪声评估和声音泄漏抑制控制处理。然而，可以不把声音信号处理部件20提供在耳机设备侧上，而是把与上述声音处理电路相类似的声音处理电路提供在声音输出设备侧上，如耳机设备连接到其的可携带音乐再现设备。本发明的第六实施例具有刚才描述的构造。 

图9表示本发明第六实施例的构造的例子。具体地说，图9表示包括耳机设备和可携带音乐再现设备60的声音输出***，该耳机设备包括驱动器11和麦克风12。 

参照图9，所表示的可携带音乐再现设备60具有：端子60a，用 来通过其把声音信号供给到耳机设备的驱动器11；和端子60b，用来从麦克风12接收所收集的声音信号的输入。端子60a和60b中的每一个具有插头和插孔的构造。 

在本实施例的可携带音乐再现设备60中，再现对象的音乐数据以压缩形式存储在存储器61中。然后，音乐数据在***控制器67的控制下响应通过未表示的操作部件输入到存储器61的音乐选择信号从存储器61读出。以压缩形式的读出音乐数据由在DSP 62中形成的音乐数据的译码器621解压或数字均衡以产生译码后的音乐数据Se。 

然后，将译码后的音乐数据Se供给到DSP 62中的周围噪声评估部件622，并且还供给到D/A转换电路63，通过该D/A转换电路63将其转换成模拟声音信号。模拟声音信号通过功率放大器64供给到耳机设备的驱动器11，并且由该驱动器11声学地再现。 

同时，来自麦克风12的收集的声音信号通过可携带音乐再现设备60的麦克风放大器65供给到A/D转换电路66，并且由其转换成数字声音信号Ms。然后，来自A/D转换电路66的数字声音信号Ms供给到DSP 62中的周围噪声评估部件622。 

周围噪声评估部件622以与上述周围噪声评估部件223十分类似的方式构造，并且由供给到其的数字声音信号Ms和声音信号Se评估和判定周围噪声，以产生代表是否需要以上所描述的该声音泄漏抑制的判定结果信息。然后，周围噪声评估部件622把所产生的判定结果信息发送到译码器621中提供的并且具有声音泄漏抑制控制处理功能的声音输出控制电路，从而进行上述的该声音泄漏抑制控制处理。 

相应地，同样在该第六实施例中，以与在上述第一至第五实施例中十分类似的方式进行适当的声音泄漏控制。 

要注意，在图9的布置中的DSP 62的内部构造例子以简化形式表示，但自然可以具有与在上述第一至第五实施例的DSP 22的构造相类似的构造。 

[其它实施例和修改] 

要注意，尽管在上述实施例中，使用在预先确定的规定间隔内的 声音信号Se和Ms进行周围噪声评估和确定，并且基于判定结果进行声音泄漏控制。然而，当在多个规定间隔上重复在规定间隔内关于声音信号Se和Ms的周围噪声评估和判定时，如果评估判定结果相同，则可以依据评估判定结果判定是否需要声音泄漏抑制控制。或者，当在多个规定间隔上重复在预定的规定间隔内关于声音信号se和Ms的周围噪声评估和判定时，可以基于在评估判定结果中主要的评估判定结果判定是否需要声音泄漏抑制控制。 

要注意，在作为周围噪声评估的结果判定声音信号Ms几乎全由外部噪声分量占据并且收听环境是喧闹收听环境的场合，如果判定外部噪声很高，那么声音输出控制电路222可以进行控制从而升高要由声音输出控制电路222声学再现的声音信号Se的音量。 

而且，声音收集装置包括作为振荡-电转换装置的振荡传感器和作为声电转换装置的麦克风。 

在上述实施例中，进行周围噪声评估处理、声音泄漏抑制控制处理等的声音信号处理部件20使用DSP形成。然而，可以使用微型计算机或微处理器代替DSP，从而按照软件程序进行上述声音处理电路的处理。 

而且，在上述实施例中，根据本发明实施例的声音输出设备是耳机设备。然而，本发明也可应用于包括麦克风或诸如移动电话终端之类的通信终端的听筒设备或头戴送受话器设备。而且如上所述，本发明的声音输出设备也可应用于与耳机、听筒、或头戴送受话器相组合的可携带音乐再现设备。 

要注意，周围噪声评估部件223考虑到传递函数H，从来自A/D转换电路26的数字声音信号Ms中减去来自数字均衡器电路221的再现对象声音信号。然而，再现对象声音信号不以这种方式从数字声音信号Ms中除去，而可以通过计算确定再现对象声音信号与数字声音信号Ms之间的相关。在这种情况下，在相关高的场合，判定尽管周围噪声很低并且收听环境是安静的，但声音泄漏分量的水平很高。另一方面，在相关很低，并且数字声音信号Ms的电平很高的场合，可 以确定收听环境是喧闹的。 

尽管已经使用特定项目描述了本发明的优选实施例，但该描述仅出于说明的目的，并且应当理解，可以进行变化和变更而不脱离所附权利要求的精神或范围。 

Claims (10)

1.一种声音输出设备，包括：

电声转换部件，布置在壳体中，并且配置成声学再现第一声音信号；

声音收集部件，配置成收集所述壳体外部的声音，并且输出第二声音信号；

周围噪声评估部件，配置成基于第二声音信号评估所述壳体外部的周围噪声；及

控制部件，配置成基于所述周围噪声评估部件的评估结果进行预定控制，

其中，所述周围噪声评估部件包括：

乘法部件，配置成把供给到所述控制部件的第一声音信号乘以从所述电声转换部件到所述声音收集部件的传递函数；

第一差值计算部件，配置成确定在第二声音信号与来自所述乘法部件的声音信号之间的差值；

判定部件，配置成根据由所述差值计算部件确定的差值判定所述壳体外部的周围噪声的大小；及

控制信号产生部件，配置成产生用来基于所述判定部件的判定结果而控制要供给到所述控制部件的音量的控制信号。

2.根据权利要求1所述的声音输出设备，其中，所述控制部件控制要由所述电声转换部件从第一声音信号声学再现和输出的音量。

3.根据权利要求1所述的声音输出设备，其中，所述控制部件基于所述周围噪声评估部件的评估结果发出警告。

4.根据权利要求1所述的声音输出设备，其中，所述周围噪声评估部件还包括：

第一转换部件，配置成把时域中的第一声音信号转换成频域中的第三信号；

第二转换部件，配置成把来自所述乘法部件的信号转换成频域中的第四信号；及

第二差值计算部件，配置成对于每种频率确定第三信号与第四信号之间的差值。

5.根据权利要求1所述的声音输出设备，其中，当所述判定部件判定差值低于预定值时，所述控制部件降低第一声音信号的声学再现音量。

6.根据权利要求1所述的声音输出设备，其中，当所述判定部件判定差值等于或高于预定值时，所述控制部件对于第一声音信号以对其确定的上限进行压缩器处理或限制器处理。

7.根据权利要求1所述的声音输出设备，其中，当第一声音信号或第二声音信号的瞬时振幅值或能量值超过固定电平时，或者作为关于第一声音信号或第二声音信号进行的频率分析的结果，当频率振幅值超过固定电平时，所述周围噪声评估部件执行评估。

8.根据权利要求1所述的声音输出设备，还包括降噪电路，其被配置成：从所述声音收集部件的声音收集得到的第二声音信号产生用来减小所述壳体外部的噪声的降噪声音信号，并且把产生的降噪声音信号添加到第二声音信号上。

9.一种声音输出方法，包括以下步骤：

声学地再现第一声音信号，该步骤由布置在壳体中的电声转换部件执行；

收集壳体外部的声音并且输出第二声音信号，该步骤由声音收集部件执行；

基于第二声音信号评估壳体外部的周围噪声，该步骤由周围噪声评估部件执行；及

基于周围噪声评估步骤的评估结果进行预定控制，该步骤由控制部件执行，

其中，所述周围噪声评估步骤包括：

乘法部件把供给到所述控制部件的第一声音信号乘以从所述电声转换部件到所述声音收集部件的传递函数；

差值计算部件确定在第二声音信号与来自所述乘法部件的声音信号之间的差值；

判定部件根据由所述差值计算部件确定的差值判定所述壳体外部的周围噪声的大小；及

控制信号产生部件产生用来基于所述判定部件的判定结果而控制要供给到所述控制部件的音量的控制信号。

10.一种声音输出***，包括：

耳机设备；和

声音输出设备，所述耳机设备连接到其上，

所述耳机设备包括：

电声转换部件，布置在所述耳机设备的壳体中，并且配置成声学再现和输出来自所述声音输出设备的第一声音信号；和

声音收集部件，配置成收集所述耳机设备的所述壳体外部的声音，

所述声音输出设备包括：

周围噪声评估部件，配置成基于由所述声音收集部件通过声音收集得到的第二声音信号评估所述壳体外部的周围噪声；和

控制部件，配置成基于所述周围噪声评估部件对所述壳体外部的周围噪声的评估结果进行预定控制，

其中，所述周围噪声评估部件包括：

乘法部件，配置成把供给到所述控制部件的第一声音信号乘以从所述电声转换部件到所述声音收集部件的传递函数；

差值计算部件，配置成确定在第二声音信号与来自所述乘法部件的声音信号之间的差值；

判定部件，配置成根据由所述差值计算部件确定的差值判定所述壳体外部的周围噪声的大小；及

控制信号产生部件，配置成产生用来基于所述判定部件的判定结果而控制要供给到所述控制部件的音量的控制信号。

Images