JP2009020143A - Noise-canceling headphone - Google Patents

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慎也 漆崎
Arikatsu Wada
存功 和田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noise-canceling headphone capable of changing the amount of cancellation according to the types of noise. <P>SOLUTION: This noise-canceling headphone is provided with: a microphone for converting ambient noise into electric signals; a cancellation noise generation means reversing the phase of a noise signal converted by the microphone to generate cancellation noise; and a mixer for mixing an audio signal with the cancellation noise to input them into a signal-acoustic converter. This noise-canceling headphone is further provided with a determination means for determining whether or not the noise signal is a target noise, and is configured to change the processing of the cancellation noise generation means, when the determination means determines that the noise signal is the target sound. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノイズの種類によってキャンセル量を変えることができるノイズキャンセルヘッドホンに関するものである。   The present invention relates to a noise-canceling headphone that can change the amount of cancellation depending on the type of noise.

従来、テーププレーヤ、ＣＤプレーヤ、ＭＤプレーヤなどの携帯型の音楽プレーヤが普及し、最近ではハードディスク型やフラッシュメモリ型などの、より小型で大容量の携帯型音楽プレーヤが急速に普及しつつある。このような携帯型音楽プレーヤの普及に伴い、それに使用するヘッドホンもより高性能のものが求められ、さらに、街頭や乗り物の中で音楽を聴こうとする場合に、周囲の騒音に邪魔されることなく、音楽のみが聞こえるようにしたノイズキャンセルヘッドホンも望まれるようになってきた。音楽の再生音に混じって周囲の騒音が耳に入ると、ヘッドホンで再生される音楽が高音質のものであっても、騒音によってかき消されてしまい、高音質の音楽を楽しむことができなくなるからである。また、騒音の中で音楽を聴こうとすると、音量を上げて聞きがちになり、音量を上げることによってヘッドホンから外に向かって音漏れが生じ、乗り物などの中では周囲の人たちにとって不愉快な騒音源になるという問題もある。このような背景があって、ノイズキャンセルヘッドホンが普及し始めている。   Conventionally, portable music players such as a tape player, a CD player, and an MD player have prevailed. Recently, smaller and larger-capacity portable music players such as a hard disk type and a flash memory type are rapidly spreading. With the spread of such portable music players, higher performance headphones are required. Further, when listening to music on the street or in a vehicle, it is disturbed by ambient noise. In addition, there has been a demand for noise-cancelling headphones that allow only music to be heard. If ambient noise is mixed with music playback sound, even if the music played on the headphones is of high quality, it will be erased by the noise and you will not be able to enjoy high quality music. It is. In addition, when listening to music in the noise, it tends to be heard by increasing the volume, and by increasing the volume, sound leaks out from the headphones, which is unpleasant for the surrounding people in vehicles etc. There is also a problem of becoming a noise source. With this background, noise-canceling headphones are beginning to spread.

現在市販されているノイズキャンセルヘッドホンの大半はアナログ方式のノイズキャンセルヘッドホンである。これは、ヘッドホンに組み込んだマイクロホンで周囲の音（再生音に対しては騒音であるから、以下「騒音」という）を捉え、捉えた騒音の位相を反転して、音楽プレーヤからの再生信号に混合する方式である。外部からヘッドホン内部に侵入する騒音は、位相が反転された信号で打ち消され、音楽プレーヤからの再生信号のみが使用者の耳に入るという仕組みである。その概要を、図５を用いて説明する。図５において符号４２で示すノイズＮは、ヘッドホンに装着されたマイクロホンで捉えられる周囲の騒音であって、アナログ回路４０が備えている位相反転器４４において位相を１８０度反転した−Ｎ’の信号となる。騒音信号の反転信号−Ｎ’と、プレーヤで再生される再生信号Ｓは混合器４６によって加算され、この加算された信号によって図示しない音響変換器すなわちスピーカが駆動される。ヘッドホン内部には騒音Ｎが回り込む。この回り込んだ騒音Ｎはその反転信号−Ｎ’と合成されて符号４８で示すようにＮ−Ｎ’の信号となり、騒音Ｎの大半は反転信号−Ｎ’でキャンセルされて、使用者はほぼ再生音Ｓのみを聴くことができる、という仕組みになっている。また、上記混合器４６の代わりに、騒音Ｎの逆位相の音を発生する信号音響変換素子（スピーカ）を設けて、騒音Ｎをキャンセルするものもある。   Most of the noise cancellation headphones currently on the market are analog type noise cancellation headphones. This is a microphone built into the headphones that captures the surrounding sound (because it is noise relative to the playback sound, henceforth referred to as “noise”), and reverses the phase of the captured noise to produce a playback signal from the music player. This is a mixing method. The noise that enters the headphones from the outside is canceled by the signal whose phase is inverted, and only the reproduction signal from the music player enters the user's ear. The outline will be described with reference to FIG. The noise N indicated by reference numeral 42 in FIG. 5 is ambient noise captured by the microphone attached to the headphones, and is a −N ′ signal obtained by reversing the phase by 180 degrees in the phase inverter 44 provided in the analog circuit 40. It becomes. The inverted signal -N 'of the noise signal and the reproduction signal S reproduced by the player are added by the mixer 46, and an acoustic transducer, not shown, is driven by the added signal. Noise N circulates inside the headphones. The sneaking noise N is combined with the inverted signal -N 'to become a signal NN' as indicated by reference numeral 48, and most of the noise N is canceled by the inverted signal -N '. Only the reproduced sound S can be heard. In addition, there is an apparatus that cancels the noise N by providing a signal acoustic conversion element (speaker) that generates a sound having a phase opposite to that of the noise N instead of the mixer 46.

最近では、デジタル方式のノイズキャンセルヘッドホンも提案されている。その例を図６に示す。図６において、符号５０はデジタル方式ノイズキャンセルヘッドホンの主体をなすデジタル信号処理に特化したプロセッサ（以下「ＤＳＰ」という）を示す。ＤＳＰ５０は、ヘッドホンに組み込まれたマイクロホンで捉えられる騒音信号Ｎ（５２）を周波数分析する高速フーリエ変換器（以下「ＦＦＴ」という）５４と、ＦＦＴ５４で周波数分析することにより得られる周波数特性５６から、キャンセルする周波数帯域を選択する選択部５８と、選択された周波数帯域の信号を逆フーリエ変換して周波数選択されたキャンセル音信号−Ｎ’’を生成する逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）６０と、プレーヤによる再生信号Ｓと上記キャンセル音信号−Ｎ’’を加算して出力する加算器６４を備えている。ヘッドホンに回り込んで侵入する騒音Ｎは、上記キャンセル音−Ｎ’’と合成されてＮ−Ｎ’’の信号６６となり、騒音Ｎの大半はキャンセルされて、使用者はほぼ再生音Ｓのみを聴くことができる。   Recently, digital noise cancellation headphones have also been proposed. An example is shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 50 denotes a processor (hereinafter referred to as “DSP”) specialized in digital signal processing, which is the main component of the digital noise canceling headphones. The DSP 50 includes a fast Fourier transformer (hereinafter referred to as “FFT”) 54 that performs frequency analysis on a noise signal N (52) captured by a microphone incorporated in headphones, and a frequency characteristic 56 obtained by performing frequency analysis on the FFT 54. A selection unit 58 that selects a frequency band to be canceled, an inverse Fourier transformer (IFFT) 60 that generates a frequency-selected cancellation sound signal -N ″ by performing an inverse Fourier transform on a signal in the selected frequency band, and a player Is provided with an adder 64 that adds and outputs the reproduction signal S and the canceling sound signal -N ″. The noise N that enters and enters the headphones is synthesized with the canceling sound -N ″ to become a signal 66 of NN ″, and most of the noise N is canceled, and the user almost only plays the reproduced sound S. I can listen.

アナログ方式ノイズキャンセルヘッドホンの先行技術として、例えば、特許文献１、特許文献２記載の発明などがある。騒音Ｎの逆位相の音を発生する信号音響変換素子を設けた例として特許文献３記載の発明がある。デジタル方式ノイズキャンセルヘッドホンの先行技術として、例えば、特許文献４記載の発明がある。   As prior art of analog noise cancellation headphones, there are, for example, inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2. There exists invention of patent document 3 as an example which provided the signal acoustic conversion element which generate | occur | produces the sound of the reverse phase of the noise N. FIG. As a prior art of a digital noise canceling headphone, for example, there is an invention described in Patent Document 4.

特開平１１―３０８６８５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-308685 特開平１１―２３７８８９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-237889 特開２０００―５９８７６号公報JP 2000-59876 A 特開平０９―９３６８４号公報JP 09-93684 A

図５に示すようなアナログ方式ノイズキャンセルヘッドホンによれば、コイル（インダクタ）やコンデンサ（キャパシタ）及び抵抗を用いて位相を反転する回路を構成しているため、（１）位相を反転するときにパワースペクトルを正確に反転することができない、（２）位相を反転する時に、遅延を正確に実現することができない、すなわち、騒音に対して逆位相信号が遅延する、といった問題があり、結果として十分なキャンセル効果を得ることができない。   According to the analog noise canceling headphones as shown in FIG. 5, since a circuit for inverting the phase is configured using a coil (inductor), a capacitor (capacitor), and a resistor, (1) when inverting the phase As a result, there is a problem that the power spectrum cannot be accurately inverted, (2) the delay cannot be accurately realized when the phase is inverted, that is, the antiphase signal is delayed with respect to noise. A sufficient canceling effect cannot be obtained.

また、アナログ方式ノイズキャンセルヘッドホンは、キャンセルする騒音Ｎの特性に合わせて位相反転回路を設計するため、例えば利用者が特定の周波数帯域の騒音Ｎだけはキャンセルしたくない、または、一定音量以上の騒音Ｎだけをキャンセルしたいなどの多様な嗜好に合わせた回路設計をすることはできない。仮に、利用者が好みによってノイズキャンセル特性を設定・変更できるようにするならば、設定可能な数だけ位相反転回路が必要になり現実的な解決ではない。   In addition, since the analog noise canceling headphones design the phase inversion circuit in accordance with the characteristics of the noise N to be canceled, for example, the user does not want to cancel only the noise N in a specific frequency band, or has a certain volume or higher. It is impossible to design a circuit according to various preferences such as wanting to cancel only the noise N. If the user can set and change the noise canceling characteristic according to his / her preference, the number of phase inverting circuits required is not a realistic solution.

図６に示すような従来のデジタル方式ノイズキャンセルヘッドホンによれば、（１）ＦＦＴ及びＩＦＦＴにおいて計算に時間を要し、騒音Ｎの位相変化に対して計算結果の位相が対応せず、十分なキャンセル効果を得ることが出来ない、（２）騒音の周波数ごとにキャンセル音を計算するため、計算に長い時間を要し、計算時間を節約するために周波数帯域を狭めなければキャンセル効果を得ることができず、結果として十分なキャンセル効果を得ることができない。   According to the conventional digital noise canceling headphones as shown in FIG. 6, (1) time is required for calculation in the FFT and IFFT, and the phase of the calculation result does not correspond to the phase change of the noise N. Cannot obtain the cancel effect. (2) Since the cancel sound is calculated for each noise frequency, it takes a long time to calculate. If the frequency band is not narrowed to save the calculation time, the cancel effect is obtained. As a result, a sufficient canceling effect cannot be obtained.

そこで、本出願人は、周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンで変換される騒音信号から将来発生する騒音信号を予測する予測手段と、予測した騒音信号の位相を反転させてキャンセルノイズを生成するキャンセルノイズ生成手段と、オーディオ信号とキャンセルノイズを加算して信号音響変換素子に入力する加算器と、を備えるジタル方式のノイズキャンセルヘッドホンに関して先に特許出願した（特願２００５−１４５８６８参照）。   Therefore, the applicant of the present invention cancels a microphone that converts ambient noise into an electrical signal, a predicting means that predicts a noise signal that will be generated in the future from the noise signal converted by the microphone, and the phase of the predicted noise signal is reversed. Japanese Patent Application No. 2005-145868 has previously filed a patent application regarding a digital noise canceling headphone comprising cancellation noise generating means for generating noise, and an adder that adds an audio signal and cancellation noise and inputs the resultant signal to a signal acoustic transducer. reference).

また、本出願人は、ヘッドホンを装着した状態では、ヘッドホンの筐体が高音領域（高い周波数領域）において遮音効果を持ち、ヘッドホンの筐体を回り込んで耳に伝わる騒音は低音領域であることに着目し、騒音信号の予測量を減らすことで、予測処理を高精度かつ高速に行えるようにするために、低音領域についてノイズキャンセルするノイズキャンセルヘッドホンに関して先に出願した（特願２００５−３７７１９３参照）。   In addition, when the headphones are worn, the applicant of the present invention has a sound insulation effect in the high sound region (high frequency region), and the noise transmitted to the ear around the headphone housing is in the low sound region. In order to perform prediction processing with high accuracy and high speed by reducing the amount of noise signal prediction, a noise canceling headphone that cancels noise in the bass region has been filed earlier (see Japanese Patent Application No. 2005-377193). ).

また、本出願人は、上記ノイズキャンセルヘッドホンの騒音信号予測処理について、ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタを用いてリアルタイム処理行なう際に、騒音信号を１回サンプリングするごとに将来に向かってＮ回目のサンプリングまで予測することができるようにし、予測精度を高める一方、予測処理に必要なデータ量の低減を可能にして、小規模の処理デバイスでも迅速な処理を可能にした実用性の高いノイズキャンセルヘッドホンに関して先に出願した（特願２００６−００６２５１参照）。   In addition, when performing noise signal prediction processing for the noise cancellation headphones described above in real time using an FIR (Finite Impulse Response) filter, the present applicant goes to the future every time the noise signal is sampled. The N-th sampling can be predicted and the prediction accuracy is improved, while the amount of data required for the prediction processing can be reduced, and the practical processing has been made possible even with a small processing device. A high-noise canceling headphone was filed earlier (see Japanese Patent Application No. 2006-006251).

また、本出願人は、上記の先に出願したノイズキャンセルヘッドホンについて、さらに再生音を高音質で出力するため、また、利用者の嗜好によるキャンセルする騒音Ｎの周波数帯域を任意に設定変更でき、かつ、駆動電源電圧が低下した場合であっても少なくとも再生信号はスピーカから出力することができるデジタル方式のノイズキャンセルヘッドホンに関して先に出願した（特願２００６−２０２３３４参照）。   In addition, the present applicant can further arbitrarily change the frequency band of the noise N to be canceled due to the user's preference in order to output the reproduced sound with high sound quality for the above-mentioned noise canceling headphones, In addition, a digital noise canceling headphone that can output at least a reproduction signal from a speaker even when the driving power supply voltage is lowered has been filed earlier (see Japanese Patent Application No. 2006-202334).

しかし、本出願人による上記先の特許出願にかかるノイズキャンセルヘッドホンにおいて未解決の課題がある。上記ノイズキャンセルヘッドホンは、効率的にキャンセルノイズを生成し、騒音Ｎを打ち消すことを目的としている。このため、マイクから拾った周囲の騒音の全てについてキャンセル対象と見なしている。しかしながら、周囲の騒音には、車の騒音などと共に、注意を促す人の声や車のブレーキ音などの突発音も含まれる。これらの周囲音は、キャンセルされてしまうと危険な音（以下「目的音」という）である。従って、目的音はキャンセルせずに、その他の騒音のみをキャンセルすることが必要である。   However, there is an unsolved problem in the noise canceling headphones according to the above-mentioned patent application by the present applicant. The noise-canceling headphones are intended to efficiently generate cancellation noise and cancel noise N. For this reason, all surrounding noise picked up from the microphone is regarded as a cancellation target. However, ambient noise includes not only car noise but also sudden sounds such as the voice of a person calling for attention and the brake sound of a car. These ambient sounds are dangerous sounds (hereinafter referred to as “target sounds”) if canceled. Therefore, it is necessary to cancel only other noises without canceling the target sound.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、上記課題を解決するために、騒音Ｎが目的音である場合には、ノイズキャンセル機能を切り換えて、目的音以外の騒音Ｎのみをキャンセルするようにすることができるノイズキャンセルヘッドホンを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in order to solve the above problems, when the noise N is the target sound, the noise cancellation function is switched to cancel only the noise N other than the target sound. An object of the present invention is to provide a noise canceling headphone that can be configured as described above.

本発明は、周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンで変換される騒音信号の位相を反転させてキャンセルノイズを生成するキャンセルノイズ生成手段と、オーディオ信号と上記キャンセルノイズを混合して信号・音響変換素子に入力する混合器と、を備えるノイズキャンセルヘッドホンにおいて、上記騒音信号が目的音であるか否かを判定する判定手段とを有し、上記判定手段が、上記騒音信号を目的音であると判定した場合、上記キャンセルノイズ生成手段のキャンセルノイズ生成処理を変更するよう構成されていることを最も主要な特徴とする。   The present invention mixes a microphone that converts ambient noise into an electrical signal, cancellation noise generating means that generates a cancellation noise by inverting the phase of the noise signal converted by the microphone, an audio signal and the cancellation noise. A noise canceling headphone comprising: a mixer for inputting to the signal / acoustic transducer; and a determination unit that determines whether or not the noise signal is a target sound. The main feature is that when the sound is determined to be a sound, the cancel noise generation processing of the cancel noise generating means is changed.

本発明によれば、デジタル方式ノイズキャンセルヘッドホンにおいて、キャンセルするノイズの周波数特性によって目的音であるか否かを判定することができるので、人の声やブレーキ音などキャンセルすると使用者に危険な周囲音はキャンセルせずに、その他の騒音のみをキャンセルすることができる。   According to the present invention, in the digital noise cancellation headphones, it is possible to determine whether or not the target sound is the target sound based on the frequency characteristics of the noise to be canceled. Only other noises can be canceled without canceling the sound.

以下、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンの実施形態について、図を用いて説明する。図１は左右一対で構成されるノイズキャンセルヘッドホン筐体の片側のみを示した概略図である。図１において筐体１には、当該ノイズキャンセルヘッドホンの利用者の周囲のノイズＮ（５２）がマイク１０によって集音されるように筐体１の一部に設けた貫通孔２０と、筐体１の外側に向けて設置されているマイク１０と、マイク１０が集音したノイズＮに対してノイズキャンセル信号を生成し、音源から入力された再生信号Ｓと生成したノイズキャンセル信号とを混合して出力するＤＳＰ５１と、ＤＳＰ５１の出力を利用者の耳１００に向けて出力するスピーカ３０が備わっている。また、筐体１にはＤＳＰ５１の駆動電源である図示しない電池が収まっている。   Hereinafter, embodiments of a noise-canceling headphone according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing only one side of a noise-canceling headphone housing composed of a pair of left and right. In FIG. 1, the housing 1 includes a through-hole 20 provided in a part of the housing 1 so that noise N (52) around the user of the noise canceling headphones is collected by the microphone 10, and the housing 1 A noise canceling signal is generated for the microphone 10 installed toward the outside of 1 and the noise N collected by the microphone 10, and the reproduction signal S input from the sound source and the generated noise canceling signal are mixed. And a speaker 30 that outputs the output of the DSP 51 toward the user's ear 100. The casing 1 houses a battery (not shown) that is a driving power source for the DSP 51.

図１に示すように、マイク１０をスピーカ３０の反対側、すなわち、外側に向かって設置することにより、スピーカ３０から出力される再生音をマイク１０が集音することなくハウリングの発生を防ぐことができ、かつ、スピーカの周波数特性を犠牲にすることなく、高音質のノイズキャンセルヘッドホンを得ることができる。   As shown in FIG. 1, the microphone 10 is installed toward the opposite side of the speaker 30, that is, toward the outside, thereby preventing howling from occurring without the microphone 10 collecting the reproduced sound output from the speaker 30. In addition, a high-quality noise canceling headphone can be obtained without sacrificing the frequency characteristics of the speaker.

次に、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンのノイズキャンセル処理の実施形態について図を用いて説明する。図２は、本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの筐体１に収められるＤＳＰ５１の機能ブロック図である。図２において、ＤＳＰ５１は、マイク１０（図１参照）が集音したノイズＮ５２を周波数分析する高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）５４と、ＦＦＴ５４で周波数分析することにより得られる周波数特性が目的音であるか否かを判定する手段である目的音判定部５７と、あらかじめ決められたＦＩＲフィルタ係数とノイズＮとの積和演算によりキャンセル信号を生成する積和演算器５９と、積和演算器５９が生成したキャンセル音信号−Ｎ’’と、再生信号Ｓを混合して出力する加算器６４を有する。このように、加算器６４は混合器として機能する。   Next, an embodiment of noise cancellation processing of the noise cancellation headphones according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a functional block diagram of the DSP 51 housed in the housing 1 of the noise canceling headphones according to the present invention. In FIG. 2, the DSP 51 has a fast Fourier transform (FFT) 54 that performs frequency analysis on the noise N52 collected by the microphone 10 (see FIG. 1), and a frequency characteristic obtained by performing frequency analysis with the FFT 54 is the target sound. A target sound determination unit 57 that is a means for determining whether or not, a product-sum operation unit 59 that generates a cancel signal by a product-sum operation of a predetermined FIR filter coefficient and noise N, and a product-sum operation unit 59 An adder 64 that mixes and outputs the generated canceling sound signal -N ″ and the reproduction signal S is provided. Thus, the adder 64 functions as a mixer.

ヘッドホンに回り込んで侵入するノイズＮ５２は、加算器６４からの出力と合成されてＮ−Ｎ’’の信号となり、ノイズＮ５２の大半はキャンセルされて、使用者はほぼ再生音Ｓのみを聴くことができる。なお、図２では、加算器６４がＤＳＰ５１のブロック内に記載されているが、加算器６４がアナログ回路で構成される場合は、一般的にＤＳＰ５１外に設けられる。   The noise N52 that enters and enters the headphones is combined with the output from the adder 64 to become an NN ″ signal. Most of the noise N52 is canceled and the user listens to only the reproduced sound S. Can do. In FIG. 2, the adder 64 is described in the block of the DSP 51, but when the adder 64 is configured by an analog circuit, it is generally provided outside the DSP 51.

次に、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンにおけるノイズキャンセル処理の流れを図３のフローチャートを用いて説明する。まず、マイク１０から入力されたノイズＮ５２に対してＦＦＴ５４による周波数分析処理（２０１）を行う。この処理によって得られるノイズＮ５２の周波数特性が目的音に相当するものであるか否かを判定する（２０２）。   Next, the flow of noise cancellation processing in the noise cancellation headphones according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. First, frequency analysis processing (201) by the FFT 54 is performed on the noise N52 input from the microphone 10. It is determined whether the frequency characteristic of the noise N52 obtained by this processing corresponds to the target sound (202).

目的音判定処理（２０２）は以下により行なうことができる。一般に人の声の周波数特性には、高調波成分が含まれている。また、定常雑音（オフィスの空調音や雑踏の音）の周波数特性には、人の声のような高調波成分が含まれず、比較的低周波成分が多く含まれる。これらを元に、例えばノイズＮ５２の周波数特性に高調波成分が含まれており、また、人の声の周波数帯域における周波数成分が多く存在するならば、このノイズＮ５２は人の声であると判定することができる。また、ノイズＮ５２の周波数成分に高調波成分が少なく（あるいは全くなく）低周波成分が多いならば、このノイズＮ５２は定常雑音であると判断することができる。   The target sound determination process (202) can be performed as follows. In general, the frequency characteristics of a human voice include harmonic components. In addition, the frequency characteristics of stationary noise (such as office air-conditioning sounds and hustle sounds) do not include harmonic components such as human voice, but include a relatively large amount of low-frequency components. Based on these, for example, if the harmonic characteristic is included in the frequency characteristics of the noise N52, and if there are many frequency components in the frequency band of the human voice, it is determined that the noise N52 is a human voice. can do. Further, if the frequency component of the noise N52 has few (or no) harmonic components and many low-frequency components, it can be determined that the noise N52 is stationary noise.

例えば人の声や車のブレーキ音などは、ノイズキャンセルヘッドホンの使用者に対して注意を促す場合が多いので、これらの音をキャンセルして使用者に聞こえないように処理することは望ましくない。これらの音を目的音として、所定の周波数帯域のキャンセル量を低減したキャンセル信号を生成するような処理を行なう。また、ノイズＮが定常雑音であれば、従来通りのキャンセル処理を行なう。目的音であるか否かの判定は、ノイズＮ５２の周波数特性によって行なうことができる。例えば、所定の高調波成分が存在するか否かによって判定することができる。判定に使用する閾値は、ＤＳＰ５１の図示しない記憶手段に記憶するパラメータを用いる。また、判定処理は、全周波数帯域に周波数成分が存在するか否かによって行なうこともできる。全周波数帯域に周波数成分が存在する場合は、ブレーキ音などの突発音である可能性が高いので、全周波数帯域に周波数成分が存在する場合は、目的音であると判定する。   For example, human voices, car brake sounds, and the like often call attention to the user of the noise-canceling headphones, so it is not desirable to cancel these sounds so that the user cannot hear them. Using these sounds as target sounds, processing is performed to generate a cancellation signal with a reduced amount of cancellation in a predetermined frequency band. If the noise N is stationary noise, a conventional cancel process is performed. The determination as to whether the sound is the target sound can be made based on the frequency characteristic of the noise N52. For example, it can be determined by whether or not a predetermined harmonic component exists. As the threshold used for the determination, a parameter stored in a storage unit (not shown) of the DSP 51 is used. The determination process can also be performed depending on whether or not frequency components exist in the entire frequency band. If there is a frequency component in the entire frequency band, there is a high possibility that it is a sudden sound such as a brake sound. If there is a frequency component in the entire frequency band, it is determined that the target sound is present.

目的音判定部５７が、当該ノイズＮ５２は目的音であると判定した場合（２０２のＹ）、予め決められた目的音以外の帯域を消音させるフィルタ係数１を用いてノイズＮ５２との積和演算処理を行なう（２０３）。目的音判定部５７が、目的音ではないと判定した場合、予め決められたフィルタ係数２を用いてノイズＮ５２との積和演算処理を行なう（２０４）。次に上記積和演算処理（２０３または２０４）の結果を用いて、キャンセル音信号−Ｎ’’を生成する（２０５）。   When the target sound determination unit 57 determines that the noise N52 is the target sound (Y in 202), the product-sum operation with the noise N52 is performed using the filter coefficient 1 that silences the band other than the predetermined target sound. Processing is performed (203). If the target sound determination unit 57 determines that the target sound is not the target sound, a product-sum operation process with the noise N52 is performed using a predetermined filter coefficient 2 (204). Next, using the result of the product-sum operation processing (203 or 204), a cancel sound signal -N "is generated (205).

上記フィルタ係数１は、例えばノイズＮ５２が人の声である場合に、人の声以外の他の周波数帯域成分に対するキャンセル信号を生成するためのフィルタとして機能させるものである。   For example, when the noise N52 is a human voice, the filter coefficient 1 functions as a filter for generating a cancel signal for other frequency band components other than the human voice.

上記生成されたキャンセル音信号−Ｎ’’すなわち、ノイズＮの信号の逆位相信号を加算器６４において再生信号Ｓと混合し、スピーカ３０に出力する（２０６）。   The generated canceling sound signal -N ″, that is, the antiphase signal of the noise N signal is mixed with the reproduction signal S in the adder 64 and output to the speaker 30 (206).

上記のように、マイク１０が捉えたノイズＮの周波数特性に応じたノイズキャンセル処理を切替えることができ、利用者の周囲雑音に含まれるキャンセルすると危険な音はキャンセルせず、不要なノイズのみをキャンセルすることができるようになる。   As described above, it is possible to switch the noise canceling process according to the frequency characteristic of the noise N captured by the microphone 10 and cancel only the unnecessary noise without canceling the dangerous sound included in the ambient noise of the user. You will be able to cancel.

次に、本発明にかかるノイズキャンセルヘッドホンの別の実施例について図４のフローチャートを用いて説明する。すでに説明した図３に示したノイズキャンセル処理と同様に、先ずノイズＮ５２の周波数分析処理を行なう（３０１）。次に、ノイズＮ５２の周波数特性が所定の周波数特性と合致するか否かを判別することで、当該ノイズＮが目的音であるか否か判定する（３０２）。ノイズＮが目的音であると判定された場合（３０２のＹ）、フィルタ処理を行なわず、キャンセル信号の生成及び出力も行なわない。ノイズＮが目的音ではないと判定された場合（３０２のＮ）、ノイズＮ５２とあらかじめ決められたフィルタ係数との積和演算をするフィルタ処理を行なう（３０４）。上記フィルタ処理の結果を用いてキャンセル音信号−Ｎ’’を生成し（３０５）、生成されたキャンセル音信号−Ｎ’’すなわち、ノイズＮの信号の逆位相信号を加算器６４において混合して、スピーカ３０に出力する（３０６）。   Next, another embodiment of the noise cancellation headphone according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. Similar to the noise canceling process shown in FIG. 3 described above, first, a frequency analysis process of the noise N52 is performed (301). Next, it is determined whether or not the noise N is the target sound by determining whether or not the frequency characteristic of the noise N52 matches the predetermined frequency characteristic (302). If it is determined that the noise N is the target sound (Y in 302), no filtering process is performed, and no cancel signal is generated or output. When it is determined that the noise N is not the target sound (N in 302), a filter process for performing a product-sum operation on the noise N52 and a predetermined filter coefficient is performed (304). A cancellation sound signal -N '' is generated using the result of the filtering process (305), and the generated cancellation sound signal -N '', that is, an antiphase signal of the noise N signal is mixed in the adder 64. And output to the speaker 30 (306).

上記のように、マイク１０が捉えたノイズＮ５２を用いてノイズキャンセル処理を行なうことができるので、ノイズＮ５２の特性に合わせて、目的音はキャンセルしないようにすることができる。   As described above, since the noise cancellation process can be performed using the noise N52 captured by the microphone 10, the target sound can be prevented from being canceled in accordance with the characteristics of the noise N52.

本発明に係るノイズキャンセルヘッドホンの構造の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of the structure of the noise cancellation headphones which concern on this invention. 上記ノイズキャンセルヘッドホンに搭載される処理回路の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the processing circuit mounted in the said noise cancellation headphones. 上記ヘッドホンのノイズキャンセル処理の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the noise cancellation process of the said headphones. 上記ヘッドホンのノイズキャンセル処理の別の例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows another example of the noise cancellation process of the said headphones. 従来のアナログ方式ノイズキャンセルヘッドホンの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the conventional analog system noise cancellation headphones. 従来のデジタル方式ノイズキャンセルヘッドホンの例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of the conventional digital system noise cancellation headphones.

符号の説明Explanation of symbols

１ 筐体
１０ マイク
３０ スピーカ
５１ ＤＳＰ
１００ 耳 1 Housing 10 Microphone 30 Speaker 51 DSP
100 ears

Claims (8)

周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンで変換される騒音信号の位相を反転させてキャンセルノイズを生成するキャンセルノイズ生成手段と、オーディオ信号と上記キャンセルノイズを混合して信号・音響変換素子に入力する混合器と、を備えるノイズキャンセルヘッドホンにおいて、
上記騒音信号が目的音であるか否かを判定する判定手段と、を有し、
上記判定手段が、上記騒音信号を目的音であると判定した場合、上記キャンセルノイズ生成手段のキャンセルノイズ生成処理を変更するよう構成されていることを特徴とするノイズキャンセルヘッドホン。 A microphone that converts ambient noise into an electrical signal, a cancellation noise generating means that generates a cancellation noise by inverting the phase of the noise signal converted by the microphone, and a signal / acoustic conversion by mixing the audio signal and the cancellation noise A noise canceling headphone comprising: a mixer for inputting to the element;
Determination means for determining whether or not the noise signal is a target sound,
A noise canceling headphone configured to change a canceling noise generation process of the canceling noise generating unit when the determining unit determines that the noise signal is a target sound. 上記判定手段は、騒音信号に高調波成分が存在する場合に目的音であると判定することを特徴とする請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。   The noise canceling headphones according to claim 1, wherein the determination means determines that the target sound is a target sound when a harmonic component is present in the noise signal. 上記判定手段は、騒音信号に全周波数帯域の成分が存在するか否かで目的音であるか否かを判定するものであり、全周波数帯域成分が存在する場合に目的音であると判定することを特徴とする請求項１記載のノイズキャンセルヘッドホン。   The determination means determines whether or not the target sound is a target sound based on whether or not a noise signal includes components in all frequency bands, and determines that the target sound is present when all frequency band components exist. The noise-canceling headphone according to claim 1. 上記キャンセルノイズ生成手段は、ＦＩＲフィルタを用いてキャンセルノイズを生成するよう構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のノイズキャンセルヘッドホン。   The noise cancellation headphones according to any one of claims 1 to 3, wherein the cancellation noise generating means is configured to generate cancellation noise using an FIR filter. 上記ＦＩＲフィルタは、上記判定手段が目的音であると判定した騒音信号の周波数成分は減衰させないよう構成されている請求項４記載のノイズキャンセルヘッドホン。   5. The noise canceling headphone according to claim 4, wherein the FIR filter is configured not to attenuate a frequency component of a noise signal determined by the determination means as a target sound. 上記マイクロホンは、ヘッドホン筐体内であって上記信号・音響変換素子から出力される信号による音響空間外に設置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のノイズキャンセルヘッドホン。   The noise-canceling headphone according to any one of claims 1 to 5, wherein the microphone is installed inside a headphone housing and outside an acoustic space by a signal output from the signal / acoustic conversion element. 上記ヘッドホンは、ヘッドホンユニットを左右に有するステレオヘッドホンであって、左右のヘッドホンユニットにマイクロホンを備え、このマイクロホンで変換される騒音信号に基づき、キャンセルノイズ生成手段がキャンセルノイズを生成し、左右のヘッドホンユニットごとにそれぞれのオーディオ信号と上記キャンセルノイズを混合する混合器を備えている請求項１乃至６のいずれかに記載のノイズキャンセルヘッドホン。   The headphone is a stereo headphone having left and right headphone units. The right and left headphone units are equipped with microphones, and the cancel noise generating means generates cancel noise based on the noise signal converted by the microphones. The noise cancellation headphones according to any one of claims 1 to 6, further comprising a mixer for mixing each audio signal and the cancellation noise for each unit. 周囲の騒音を電気信号に変換するマイクロホンと、マイクロホンで変換される騒音信号の位相を反転させてキャンセルノイズを生成するキャンセルノイズ生成手段と、上記騒音信号が目的音であるか否かを判定する判定手段と、オーディオ信号と上記キャンセルノイズを混合して信号・音響変換素子に入力する混合器と、を備えるノイズキャンセルヘッドホンにおけるノイズキャンセル方法であって、
ヘッドホン筐体内であって上記信号・音響変換素子から出力される信号による音響空間外に設置されているマイクロホンが捉える騒音信号が目的音であるか否かを上記判定手段で判定するステップと、
判定手段が目的音であると判定した騒音信号を用いてキャンセルノイズを生成するステップと、
生成されたキャンセルノイズとオーディオ信号を混合するステップとを有することを特徴とするノイズキャンセル方法。 A microphone that converts ambient noise into an electrical signal, cancellation noise generating means for generating cancellation noise by inverting the phase of the noise signal converted by the microphone, and determining whether the noise signal is a target sound A noise canceling method in a noise canceling headphone comprising: a determination unit; and a mixer that mixes an audio signal and the canceling noise and inputs the mixed signal to a signal / acoustic conversion element,
Determining by the determining means whether or not a noise signal captured by a microphone installed outside the acoustic space by a signal output from the signal / acoustic transducer inside the headphone housing is a target sound;
Generating cancellation noise using the noise signal determined by the determining means as the target sound;
A noise canceling method comprising the step of mixing the generated cancellation noise and an audio signal.
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