JP2017125937A - Voice signal processing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことができる音声信号処理装置に関する。 The present invention relates to an audio signal processing apparatus that can hear a necessary audio without being affected by noise.
従来、外部からの雑音の影響を受けにくいイヤホンとしてカナル型イヤホンが知られている。カナル型イヤホンは、外耳道を塞いでほぼ完全に密閉するイヤーピースを備えている。そのため、カナル型イヤホンを使用すると外部からの雑音の影響を受けにくい状態で音楽等を聴くことができる。その一方で、カナル型イヤホンは、外部の必要な音声も遮断してしまう。例えば、カナル型イヤホンを着けた状態で人から話し掛けられた場合、その人の声を聞き取とれないことがある。 Conventionally, canal-type earphones are known as earphones that are not easily affected by external noise. The canal-type earphone includes an earpiece that closes the ear canal and seals it almost completely. Therefore, when a canal type earphone is used, music or the like can be listened to without being affected by external noise. On the other hand, the canal type earphones also block necessary external sounds. For example, when a person talks with a canal-type earphone, the voice of the person may not be heard.
特許文献1に開示されているカナル型イヤホンでは、イヤーピースに外耳道内部の空間と外部の空間とを繋ぐ貫通孔が設けられている。外部の音声は、貫通孔を通して外耳道内に導入される。そのため、カナル型イヤホンを着けた状態でも、人の声などの必要な音声を聞き取ることが可能である。 In the canal type earphone disclosed in Patent Document 1, a through hole that connects a space inside the ear canal and a space outside is provided in the earpiece. External sound is introduced into the ear canal through the through hole. Therefore, it is possible to hear a necessary voice such as a human voice even when wearing a canal earphone.
しかしながら、イヤーピースに設けた貫通孔からは、必要な音声とともに雑音も外耳道内に導入される。そのため、カナル型イヤホンから放音される音楽等は、雑音の影響を受けてしまう。また、雑音が大きくなると、貫通孔から導入される雑音も大きくなり、外部からの必要な音声を聞き取りにくくなる。さらに、雑音の中で音楽を聴きながら会話をするような場合、これらの音が重なって、音楽と人の声の両方が聞き取りにくくなる。 However, noise is also introduced into the ear canal from the through hole provided in the earpiece together with the necessary sound. Therefore, music and the like emitted from the canal earphone are affected by noise. Further, when the noise increases, the noise introduced from the through hole also increases, making it difficult to hear the necessary voice from the outside. Furthermore, when talking while listening to music in noise, these sounds overlap, making it difficult to hear both music and human voice.
上述のように、従来のカナル型イヤホンは、雑音の中では必要な音声が聞き取りにくくなる場合があった。このため、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことが可能な音声信号処理装置が望まれていた。 As described above, the conventional canal type earphone sometimes makes it difficult to hear the necessary voice in the noise. For this reason, there has been a demand for an audio signal processing device that is less susceptible to noise and that can listen to the necessary audio.
一方、雑音の影響を受けにくい音声信号処理装置として骨伝導イヤホンが知られている。骨伝導イヤホンは圧電素子などの振動子を備え、この振動子を耳の前後など聴覚器官に近い側頭骨に当接させることで頭骨を振動させ、骨の振動を介して聴覚器官に音響を伝達するタイプのイヤホンである。 On the other hand, a bone conduction earphone is known as an audio signal processing apparatus which is not easily affected by noise. Bone-conduction earphones are equipped with transducers such as piezoelectric elements. These transducers are brought into contact with the temporal bone near the auditory organ, such as before and after the ear, to vibrate the skull and transmit sound to the auditory organ through the vibration of the bone. It is a type of earphone.
しかし、骨伝導イヤホンは、音質が必ずしも良くなく、駆動にパワーが必要であるなどの欠点があり、音楽などのオーディオソースを聴く場合には、やはりカナル型イヤホンなどのスピーカ内蔵のイヤホンが好まれる。そうすると、カナル型イヤホンと骨伝導イヤホンを併用することも考えられるが、使用者がそのような複数のイヤホンを別々に装着するのは面倒であった。 However, bone conduction earphones have drawbacks such as poor sound quality and need power for driving, and when listening to audio sources such as music, earphones with built-in speakers such as canal type earphones are also preferred. . Then, it is conceivable to use both the canal type earphone and the bone conduction earphone, but it is troublesome for the user to wear such a plurality of earphones separately.
この発明は、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことができる音声信号処理装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide an audio signal processing device that is less susceptible to noise and can listen to necessary audio.
本発明の音声信号処理装置は、外部音が使用者の外耳道に導入されることを抑制する遮音部と、外部音を収音し収音信号を出力するマイクと、収音信号からノイズを除去して目的の音声信号のみを抽出する第1の信号処理部と、遮音部で抑制されずに外耳道に透過した透過音をキャンセルするためのキャンセル信号を収音信号から生成する第2の信号処理部と、キャンセル信号および目的の音声信号を物理振動に変換して出力する変換器が接続される出力部と、を備える。 The audio signal processing apparatus according to the present invention includes a sound insulation unit that suppresses external sound from being introduced into the user's external auditory canal, a microphone that collects external sound and outputs a collected sound signal, and removes noise from the collected sound signal. A first signal processing unit that extracts only the target audio signal, and a second signal processing that generates from the collected signal a cancel signal for canceling the transmitted sound that is transmitted through the ear canal without being suppressed by the sound insulation unit. And an output unit connected to a converter that converts the cancellation signal and the target audio signal into physical vibrations and outputs the physical vibrations.
出力部には、変換器として、遮音部を兼ねたイヤホン、および、音声信号を頭骨に伝達する骨伝導スピーカの一方または両方が接続され、キャンセル信号および目的の音声信号は、それぞれイヤホンまたは骨伝導スピーカの一方または両方から出力されてもよい。 One or both of an earphone that also functions as a sound insulation unit and a bone conduction speaker that transmits an audio signal to the skull are connected to the output unit, and the cancel signal and the target audio signal are respectively connected to the earphone or the bone conduction. It may be output from one or both of the speakers.
出力部には、変換器として、遮音部を兼ねたイヤホン、および、音声信号を頭骨に伝達する骨伝導スピーカが接続され、キャンセル信号は、イヤホンから出力され、目的の音声信号は、骨伝導スピーカから出力されてもよい。 The output unit is connected with an earphone that also serves as a sound insulation unit as a transducer, and a bone conduction speaker that transmits an audio signal to the skull, a cancel signal is output from the earphone, and a target audio signal is a bone conduction speaker. May be output from.
第1の信号処理部は、目的の音声信号の出力を停止可能であってもよい。 The first signal processing unit may be able to stop outputting the target audio signal.
ソース音入力部またはソース音再生部をさらに備え、ソース音入力部から入力されたソース音信号、または、ソース再生部によって再生されたソース音信号が変換器にさらに入力されるようにしてもよい。 A source sound input unit or a source sound reproduction unit may be further provided, and the source sound signal input from the source sound input unit or the source sound signal reproduced by the source reproduction unit may be further input to the converter. .
この発明によれば、雑音の影響を受けにくくして必要な音声を聞くことができる。 According to the present invention, it is possible to hear a necessary voice without being affected by noise.
[実施形態1]
図1は、この発明が適用される実施形態1にかかる音声信号処理装置100の外観図である。音声信号処理装置100は、信号処理ユニット11、オーディオケーブル12、イヤホンユニット13L,13Rを有している。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an external view of an audio
信号処理ユニット11は、マイク21および入力部25を有している。マイク21は、周囲の音(外部音)を取得し、収音信号を出力する。収音信号は、信号処理ユニット11で音声処理が行われ、イヤホンユニット13L,13Rから出力される。
The
入力部25は、オーディオプレーヤ等からソース音(オーディオ信号)を入力する。入力部25に入力される信号はデジタル信号およびアナログ信号のどちらでもよく、入力部25は、たとえばオーディオジャックやBluetooth(登録商標)通信部などを有している。入力部25から入力されたオーディオ信号は、信号処理ユニット11で音声処理が行われ、イヤホンユニット13L,13Rから出力される。
The
ここで、音声信号処理装置100の機能について説明する。図2は、音声信号処理装置100の機能を示す模式図である。図2に示すように、図1のイヤホンユニット13L,13Rは、使用者の外耳道を塞ぐ耳栓および音質の良いマグネチックイヤホンを兼ねたカナル型イヤホン14L,14R、および、ノイズ環境下でも音を聴覚器官に伝達できる骨伝導スピーカ15L,15Rを備えている。信号処理ユニット11は、図2に示すように、マイク21で収音された外部音500からノイズキャンセル23Aを経て抽出された外部目的音502、および、入力部25(図5参照)から入力されたソース音510をそれぞれカナル型イヤホン14L,14R、および、骨伝導スピーカ15L,15Rから出力する。また、カナル型イヤホン14L,14Rのイヤーピース143(図3参照)は、外部音500が外耳道に進入することを防止する耳栓の機能を有するが、完全に外部音500を遮断することはできず、透過音501が外耳道内に伝達する。そこで、信号処理ユニット11では、マイク21で収音した外部音500から透過音501をキャンセルするキャンセル音声503を生成し、カナル型イヤホン14L,14Rからこれを放音することで、外耳道内で透過音501をキャンセルしている。
Here, the function of the audio
図1において、オーディオケーブル12は、信号処理ユニット11とイヤホンユニット13L,13Rを接続するケーブルである。オーディオケーブル12は、左チャンネル用ケーブル12Lおよび右チャンネル用ケーブル12Rが並列に配置されている。オーディオケーブル12は、分岐部123で左チャンネル用ケーブル12Lと右チャンネル用ケーブル12Rに分岐している。左チャンネル用ケーブル12Lは、第1左モノラルケーブル121Lおよび第2左モノラルケーブル122Lを有している(図5参照)。右チャンネル用ケーブル12Rは、第1右モノラルケーブル121Rおよび第2右モノラルケーブル122Rを有している(図5参照)。
In FIG. 1, an
イヤホンユニット13L,13Rは、使用者が耳に装着することで、マイク21で収音した外部音500およびオーディオプレーヤからのオーディオ信号等の聴覚情報を使用者に伝達する。イヤホンユニット13Lは、左チャンネル用ケーブル12Lの自由端側に取り付けられている。イヤホンユニット13Rは、右チャンネル用ケーブル12Rの自由端側に取り付けられている。
The
図3は、イヤホンユニット13Lの斜視図である。イヤホンユニット13Lは、カナル型イヤホン14L、骨伝導スピーカ15L、および、連結部16Lを有している。カナル型イヤホン14Lは、本発明の遮音部に相当し、骨伝導スピーカ15Lは、本発明の骨伝導部に相当する。イヤホンユニット13Lとイヤホンユニット13Rは左右対称である。そのため、以下ではイヤホンユニット13Lについて詳細に説明し、イヤホンユニット13Rについての詳細な説明は省略する。以下の図では、矢印Rはイヤホンユニット13Lの右方向を示し、矢印Lは左方向を示す。矢印Uは上方向、矢印Dは下方向を示す。矢印Fは前方向、矢印Bは後方向を示す。
FIG. 3 is a perspective view of the
カナル型イヤホン14Lは、イヤホン本体141、筒部142、および、イヤーピース143を有している。使用者は、カナル型イヤホン14Lのイヤーピース143および筒部142を外耳道内に挿入して使用する。イヤホン本体141の内部には空間が形成されており、その空間内にスピーカ144Lが配置されている。スピーカ144Lには、第1左モノラルケーブル121Lが接続されている。本実施形態では、スピーカ144Lは、信号処理ユニット11で音声処理が行われたオーディオ信号に基づいて駆動される。イヤーピース143は、本発明の挿入部に相当する。
The canal-type earphone 14 </ b> L includes an earphone
筒部142は、イヤホン本体141の連結部16Lの反対側に直立するように設けられている。イヤホン本体141と筒部142との連結部は開口しており、筒部142の内部の空間はイヤホン本体141の内部の空間に繋がっている。筒部142の自由端には開口部142Aが形成されている。以上の構造により、筒部142は、スピーカ144Lで生じた音振動を自由端側の開口部142Aに案内する音道となる。
The
イヤーピース143は、筒部142に取り付けられている。イヤーピース143は、シリコンゴム等の軟質の弾性体で形成されている。イヤーピース143は、中央に筒部142が貫通する穴を有する背の高い半球形状をなしている。使用者が筒部142およびイヤーピース143を外耳道に挿入すると、イヤーピース143は外耳道の内壁に沿うように変形し、外耳道を塞いでほぼ完全に密閉する。スピーカ144Lが放音すると、その音声(空気振動)は、筒部142の開口部142Aから外耳道の奥の鼓膜に向けて伝達される。
The
骨伝導スピーカ15Lは、筐体151、および、振動子152Lを有している。骨伝導スピーカ15Lは、使用者の耳介付近の側頭部に接触させて使用する。筐体151は、振動子152Lを保持している。
The
振動子152Lは、超磁歪素子や圧電素子等で構成されている。振動子152Lには、第2左モノラルケーブル122Lが接続されている。本実施形態では、振動子152Lは、信号処理ユニット11で音声処理が行われた周囲の音(外部音500、図2参照)に基づいて駆動(振動)する。イヤホンユニット13Lは、振動子152Lが耳介より前方の側頭部に当接して、振動が側頭骨に伝達するよう装着される。振動子152Lの振動は、側頭骨を介した骨伝導により使用者の聴覚器官へ伝達される。
The
連結部16Lは、カナル型イヤホン14Lおよび骨伝導スピーカ15Lを連結する。連結部16Lは、使用者が耳介に掛けた状態で、耳介付け根の上部から後部を経て前部に沿うように湾曲している。具体的には、連結部16Lは、上部湾曲部161、延伸部162、および、下部湾曲部163を有している。上部湾曲部161、延伸部162、および、下部湾曲部163は一体的に形成されている。上部湾曲部161は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の上部に沿う部分である。上部湾曲部161は、上方に向けて突出するように湾曲している。上部湾曲部161の前端には、カナル型イヤホン14Lが右向きに取り付けられている。上部湾曲部161とカナル型イヤホン14Lのイヤホン本体141は、一体的に形成されていてもよく、別部材を組み合わせて形成されていてもよい。
The connecting
延伸部162は、上部湾曲部161の後部に連続して形成されている。延伸部162は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の後部に沿う部分である。延伸部162は、緩やかに前方に向けて湾曲している。
The extending
下部湾曲部163は、延伸部162の下部に連続して形成されている。下部湾曲部163は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の下部に沿う部分である。下部湾曲部163は、下方に向けて突出するように湾曲している。
The lower
下部湾曲部163の前部には、骨伝導スピーカ15Lが取り付けられている。骨伝導スピーカ15Lは、筐体151が上向きとなり、振動子152Lが右向きになるように取り付けられている。連結部16Lの形状は、使用者がイヤホンユニット13Lを耳介に装着した状態で、骨伝導スピーカ15Lの振動子152Lが耳介より前方の側頭部に当接するように設定される。下部湾曲部163と骨伝導スピーカ15Lの筐体151は、一体的に形成されていてもよく、別部材を組み合わせて形成されていてもよい。
A bone conduction speaker 15 </ b> L is attached to the front portion of the
図4は、イヤホンユニット13Lを左耳ELに装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。カナル型イヤホン14Lの筒部142およびイヤーピース143は、使用者の外耳道ELCに挿入されている。上部湾曲部161は、耳介ELPの付け根ELPBの上部に沿うように掛けられている。延伸部162は、耳介ELPの付け根ELPBの後部に沿っている。下部湾曲部163は、耳介ELPの付け根ELPBの下部に沿っている。骨伝導スピーカ15Lは、カナル型イヤホン14Lの前方に位置している。骨伝導スピーカ15Lの振動子152Lは、耳介ELPの前方の側頭部HBに接触し、皮膚を介して側頭骨に当接している。この状態で、カナル型イヤホン14Lおよび骨伝導スピーカ15Lは、耳介ELPの耳珠ELTを挟んで前後に配置されている。カナル型イヤホン14Lおよび骨伝導スピーカ15Lにより、耳珠ELTを軽く挟持するようにイヤホンユニット13Lを構成してもよい。
FIG. 4 is a left side view of the human head showing a state in which the
このように、使用者が筒部142およびイヤーピース143(挿入部)を外耳道ELCに挿入し、連結部16Lを耳介ELPに掛けると、骨伝導スピーカ15Lの振動子152Lは側頭部の適切な位置に接触する。このため、イヤホンユニット13Lの装着が容易である。
As described above, when the user inserts the
イヤホンユニット13Lが使用者の頭部に装着された状態でスピーカ144Lから音声が放音されると、その音声(空気振動)は、筒部142の開口部142Aから外耳道の奥の鼓膜に向けて伝達される。また、振動子152Lの振動は、側頭骨を介した骨伝導により使用者の聴覚器官へ伝達される。
When sound is emitted from the
続いて、図5を参照して音声信号処理装置100の電気的な構成について説明する。図5は、音声信号処理装置の構成を示す図である。音声信号処理装置100は、上述の信号処理ユニット11およびイヤホンユニット13L,13Rを有している。音声信号処理装置100の内部において、各種の音声は、特に記載がない場合、全てデジタル信号として処理される。A/D変換およびD/A変換の構成部の記載ならびに説明は省略する。
Next, the electrical configuration of the audio
信号処理ユニット11は、主にマイク21、ノイズキャンセラ23A,23B、入力部25、および、出力部28A,28Bを備えている。信号処理ユニット11は、音声信号処理装置100の専用ユニットとしたが、例えばスマートフォン等を用いて、各構成を実現することも可能である。
The
マイク21で収音された外部音500(収音信号)は、マイクアンプ22で増幅されてノイズキャンセラ23A,23Bに入力される。
The external sound 500 (sound collection signal) collected by the
入力部25には、オーディオプレーヤ等からLチャンネル信号およびRチャンネル信号の2チャンネルの楽曲などのオーディオソースの信号(ソース音)が入力される。入力部25から入力されたソース音は、ノイズキャンセラ23B(加算器133L,加算器133R)に入力される。
The
ノイズキャンセラ23Aは、ノイズキャンセル信号生成回路230A、および、左右チャンネルの加算器132L,132Rを有している。ノイズキャンセル信号生成回路23Aは、収音された外部音500(図2参照)のうち、ノイズ成分を模擬したノイズキャンセル信号を生成する回路である。つまり、ノイズキャンセル信号生成回路230Aは、外部音500のうち、ノイズ成分の周波数成分若しくは波形を模したノイズキャンセル信号を生成する。ノイズキャンセル信号生成回路230Aによって生成されたノイズキャンセル信号は、加算器132L,132Rに入力される。加算器132L,132Rは、収音信号からノイズキャンセル信号を減算して、ノイズキャンセラ23Aの出力信号として出力する。これにより、ノイズキャンセラ23Aの出力信号は、収音信号からノイズ成分がキャンセルされ、人の話し声等の必要とされる音声が残された外部目的音502(図2参照)となる。なお、外部目的音とノイズとの峻別はどのような方法を用いてもよい。たとえば、周波数帯域、波形の周期性、調波構造(倍音成分)などに基づいて外部目的音を抽出し、収音信号からこの外部目的音の成分が除去された信号をノイズ成分とすればよい。ノイズキャンセラ23Aは、本発明の第1の信号処理部に相当する。
The noise canceller 23A includes a noise cancellation
ノイズキャンセラ23Bは、ノイズキャンセル信号生成回路230B、および、左右チャンネルの加算器133L,133Rを有している。ノイズキャンセル信号生成回路230Bは、外部音500のうち、カナル型イヤホン14L,14Rのイヤーピース143を通して使用者に聞こえる音声である透過音501(図2参照)を模擬した透過音キャンセル信号503(図2参照)を生成する回路である。透過音キャンセル信号503は、イヤーピース143で遮断しきれなかった外部音成分である透過音501の周波数成分若しくは波形を模した信号である。ノイズキャンセル信号生成回路230Bによって生成された透過音キャンセル信号503は、加算器133L,133Rに入力される。加算器133L,133Rは、ソース音510(図2参照)から透過音キャンセル信号503を減算(逆相の透過音を加算)して、ノイズキャンセラ23Bの出力信号として出力する。これにより、ノイズキャンセラ23Bの出力信号は、透過音501をキャンセルする信号(透過音キャンセル信号503)とソース音510の合成信号となる。使用者がカナル型イヤホン14L,14Rでこの音声信号を聴くと、外耳道内に伝達された透過音501がキャンセルされ、ほぼ外部音500が聞こえず、ソース音声510のみが聞こえる。ノイズキャンセラ23Bは、本発明の第2の信号処理部に相当する。
The noise canceller 23B includes a noise cancellation
ノイズキャンセラ23Aから出力された左右チャンネルの外部目的音は、それぞれレベル調整器241L,241Rでレベル調整がされ、後段に入力される。なお、マイク21がモノラルマイクの場合には、信号ラインは1つでもよい。
The left and right channel external target sounds output from the noise canceller 23A are level-adjusted by
ノイズキャンセラ23Bから出力されたノイズキャンセルされたソース音は、それぞれレベル調整器242L,242Rでレベル調整がされ、後段に入力される。
The noise-canceled source sound output from the
レベル調整器241L,241R、および、レベル調整器242L,242Rの後段には、イヤホンユニット13L(カナル型イヤホン14L、骨伝導スピーカ15L)、およびイヤホンユニット13R(カナル型イヤホン14R、骨伝導スピーカ15R)が接続されている。ノイズキャンセラ23Aの出力信号である外部目的音は、アンプ271Lおよび271Rで増幅され、出力部28Aを経て振動子152L,152Rに出力される。ノイズキャンセラ23Bの出力信号(ノイズキャンセルされたソース音)は、アンプ272Lおよび272Rで増幅され、出力部28Bを経てスピーカ144L,144Rに出力される。なお、出力部28A,28Bは、オーディオプラグ・ジャックなどのコネクタを含む。
After the
実施形態1の音声信号処理装置100によれば、使用者は、外部音500がある場合でも、例えば、オーディオ音と会話の両方を明瞭に聴くことができる。
According to the audio
尚、本実施形態では、外部目的音は、骨伝導スピーカ15L,15Rに出力し、ノイズキャンセルされたソース音は、カナル型イヤホン14L,14Rで出力したがこれに限定されない。外部目的音を、カナル型イヤホン14L,14Rで出力し、ノイズキャンセルされたソース音を骨伝導スピーカ15L,15Rに出力してもよい。
In this embodiment, the external target sound is output to the
カナル型イヤホン14L,14Rおよび骨伝導スピーカ15L,15Rに出力する信号を切り替え可能にしてもよい。例えば、レベル調整器241L,241R、および、レベル調整器242L,242Rの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、カナル型イヤホン14L,14Rおよび骨伝導スピーカ15L,15Rに出力する信号を切り替え可能にしてもよい。
The signals output to the
カナル型イヤホン14L,14Rに、ノイズキャンセルされたソース音および外部目的音の一方または両方を出力し、骨伝導スピーカ15L,15Rに、ノイズキャンセルされたソース音および外部目的音の一方または両方を出力してもよい。例えば、レベル調整器241L,241R、および、レベル調整器242L,242Rの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、カナル型イヤホン14L,14Rおよび骨伝導スピーカ15L,15Rの両方にノイズキャンセルされたソース音を出力してもよい。あるいは、レベル調整器241L,241Rおよび、レベル調整器242L,242Rの後段にスイッチおよびミキサーを設け、使用者がスイッチを操作することにより、例えば、カナル型イヤホン14L,14Rおよび骨伝導スピーカ15L,15Rの両方に、ミキサーで混合されたノイズキャンセルされたソース音および外部目的音を出力してもよい。ノイズキャンセルされたソース音および外部目的音をミキサーで混合する場合、ノイズキャンセルされたソース音と外部目的音のそれぞれを異なる位置に定位させて、ノイズキャンセルされたソース音と外部目的音のそれぞれをより明確に聴くことができるようにしてもよい。
One or both of the noise-cancelled source sound and the external target sound are output to the
外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをONにし、他方をOFFにできるようにしてもよい。例えば、レベル調整器241L,241R、および、レベル調整器242L,242Rの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをONにし、他方をOFFにしてもよい。
Only one of the external target sound and the noise-cancelled source sound may be turned on and the other may be turned off. For example, a switch is provided after the
外部目的音をOFFにし、ソース音をOFFにして、ノイズキャンセラ23Bで生成されたノイズキャンセル信号だけをカナル型イヤホン14L,14R又は骨伝導スピーカ15L,15Rで出力してもよい。この場合、カナル型イヤホン14L,14Rを透過する音声がキャンセルされ、ほぼ外部音500が聞こえない無音状態となる。
The external target sound may be turned off, the source sound may be turned off, and only the noise cancellation signal generated by the
[実施形態2]
実施形態2にかかる音声信号処理装置200は、イヤホンユニット213L,213Rにカナル型イヤホン14L,14Rが設けられておらず、その代わりにカナル型耳栓214L,214Rが設けられている点が実施形態1の音声信号処理装置100と異なっている。同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明については省略する。
[Embodiment 2]
The audio
図6は、実施形態2にかかるイヤホンユニット213Lの斜視図である。イヤホンユニット213Lは、カナル型耳栓214L、骨伝導スピーカ215L、および、連結部216Lを有している。カナル型耳栓214Lは、本発明の遮音部に相当する。イヤホンユニット213Lとイヤホンユニット213Rは左右対称である。そのため、以下ではイヤホンユニット213Lについて詳細に説明し、イヤホンユニット213Rについての詳細な説明は省略する。
FIG. 6 is a perspective view of the
カナル型耳栓214Lは、耳栓本体241、軸部242、およびイヤーピース243を有している。カナル型耳栓214Lは、使用者がイヤーピース243および軸部242を外耳道内に挿入して使用する。カナル型耳栓214Lは、本発明の遮音部に相当する。
The canal type earplug 214 </ b> L includes an earplug
軸部242は、耳栓本体241の連結部216Lの反対側に直立するように設けられている。イヤーピース243は、軸部242に取り付けられている。イヤーピース243は、シリコンゴム等の軟質の弾性体で形成されている。イヤーピース243の先端部は、閉じられている。使用者が軸部242およびイヤーピース243を外耳道に挿入すると、イヤーピース243は外耳道の内壁に沿うように変形し、外耳道を塞いでほぼ完全に密閉する。イヤーピース243は、本発明の挿入部に相当する。
The
骨伝導スピーカ215Lの振動子152Lには、第2左モノラルケーブル122Lが接続されている。本実施形態では、振動子152Lは、ノイズキャンセラ23Aの出力信号である外部目的音と、ノイズキャンセラ23Bの出力信号(ノイズキャンセルされたソース音)が混合された信号に基づいて振動する。イヤホンユニット213Lは、振動子152Lが耳介より後方の側頭部に当接させ、振動が側頭骨に伝達するよう装着される。
A second left
連結部216Lは、カナル型耳栓214Lおよび骨伝導スピーカ215Lを連結する。連結部216Lは、上部湾曲部261および延伸部262を有している。上部湾曲部261は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の上部に沿う部分である。延伸部262は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の後部に沿うように、緩やかに前方に向けて湾曲している。延伸部262の下端部には、骨伝導スピーカ215Lが取り付けられている。骨伝導スピーカ215Lは、振動子152Lが右向きになるように取り付けられている。延伸部262の長さは、使用者が耳介に装着した状態で、骨伝導スピーカ215Lの振動子152Lが耳介の後方の側頭部に接触するように設定される。
The connecting
図7は、イヤホンユニット213Lを左耳ELに装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。カナル型耳栓214Lの軸部242およびイヤーピース243は、使用者の外耳道ELCに挿入されている。上部湾曲部261は、耳介ELPの付け根ELPBの上部に沿うように掛けられている。延伸部262は、耳介ELPの付け根ELPBの後部に沿っている。骨伝導スピーカ215Lの振動子152Lは、耳介ELPの後方の側頭部HBに接触し、皮膚を介して側頭骨に当接している。
FIG. 7 is a left side view of the human head showing a state where the
このように、使用者が軸部242およびイヤーピース243(挿入部)を外耳道ELCに挿入し、上部湾曲部261および延伸部262を耳介ELPに掛けると同時に、骨伝導スピーカ215Lの振動子152Lは側頭部の適切な位置に接触する。このため、イヤホンユニット213Lの装着が容易である。
In this way, the user inserts the
図8は、実施形態2にかかる音声信号処理装置200の構成を示す図である。ミキサー26の後段には、骨伝導スピーカ215L,215R(振動子152L,152R)が接続されている。ミキサー26では、ノイズキャンセラ23Aの出力信号である外部目的音と、ノイズキャンセラ23Bの出力信号(ノイズキャンセルされたソース音)が混合されて後段に出力される。混合された外部目的音、およびノイズキャンセルされたソース音は、アンプ271Lおよび271Rで増幅され、出力部28Aを経て骨伝導スピーカ15L、15R(振動子152L,152R)に出力される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the audio
実施形態2の音声信号処理装置200によれば、使用者は、外部音500がある場合でも、カナル型耳栓214L,214Rで外部音500を抑制し、骨伝導スピーカ215L,215Rによってオーディオ音声と会話の音声を明瞭に聴くことができる。
According to the audio
尚、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音のそれぞれを異なる位置に定位させて、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音のそれぞれをより明確に聴くことができるようにしてもよい。 The external target sound and the noise-cancelled source sound may be localized at different positions so that the external target sound and the noise-cancelled source sound can be heard more clearly.
外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをONにし、他方をOFFにできるようにしてもよい。例えば、レベル調整器241L,241Rおよび、レベル調整器242L,242Rの後段にスイッチを設け、使用者がスイッチを操作することにより、外部目的音とノイズキャンセルされたソース音の一方だけをONにし、他方をOFFにしてもよい。
Only one of the external target sound and the noise-cancelled source sound may be turned on and the other may be turned off. For example, the
外部目的音をOFFにし、ソース音をOFFにして、ノイズキャンセラ23Bで生成されたノイズキャンセル信号だけを骨伝導スピーカ215L,215Rで出力してもよい。この場合、カナル型耳栓214L,214Rを透過する音声がキャンセルされ、ほぼ外部音500が聞こえない無音状態となる。
The external target sound may be turned off, the source sound may be turned off, and only the noise cancellation signal generated by the
[実施形態3]
実施形態3にかかる音声信号処理装置は、イヤホンユニット313L,313Rの連結部116Lの構成が実施形態1のイヤホンユニット13L,13Rの連結部16Lの構成と異なっている。実施形態1と同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明については省略する。
[Embodiment 3]
In the audio signal processing apparatus according to the third embodiment, the configuration of the connecting portion 116L of the
図9は、イヤホンユニット313Lの斜視図である。イヤホンユニット313Lは、カナル型イヤホン314L、骨伝導スピーカ315Lおよび連結部316Lを有している。イヤホンユニット313Lとイヤホンユニット313Rは左右対称である。そのため、以下ではイヤホンユニット313Lについて詳細に説明し、イヤホンユニット313Rについての詳細な説明は省略する。
FIG. 9 is a perspective view of the
連結部316Lは、カナル型イヤホン314Lおよび骨伝導スピーカ315Lを連結する。連結部316Lは、使用者が耳介の端部を差し込んで装着する差込み部361を有している。具体的には、差込み部361は、第1保持部361A、第2保持部361Bおよび湾曲部361Cを有している。第1保持部361Aおよび第2保持部361Bは、耳介を差し込むための間隙361Dをあけて前後方向に平行に配置されている。第1保持部361Aおよび第2保持部361Bの左端は、湾曲部361Cで接続されている。第1保持部361A、第2保持部361Bおよび湾曲部361Cは、一体的に形成されている。間隙361Dは、第1保持部361Aおよび第2保持部361Bで耳介を挟持できるように、耳介の厚さよりもやや狭く設定することが好ましい。また、連結部316L(少なくとも湾曲部361C)は、弾性体で構成されていることが好ましい。
The connecting
第1保持部361Aの右端には、前方に向けて第1アーム362が一体的に形成されている。第1アーム362の前端には、カナル型イヤホン314Lのイヤホン本体341が右向きに取り付けられている。
A
第2保持部361Bの右端には、下方に向けて第2アーム363が一体的に形成されている。第2アーム363は、使用者が耳介に装着した状態で、耳介付け根の後部に沿うように、緩やかに前方に向けて湾曲している。第2アーム363の下端部には、骨伝導スピーカ315Lが取り付けられている。第2アーム363の長さは、使用者が耳介に装着した状態で、骨伝導スピーカ315Lの振動子152Lが耳介の後方の側頭部に接触するように設定される。
A
図10は、イヤホンユニット313Lを左耳ELに装着した状態を示す人体頭部の左側面図である。カナル型イヤホン314Lの筒部142およびイヤーピース143は、使用者の外耳道ELCに挿入されている。差込み部361の間隙361Dには、耳介ELPの端部が差し込まれている。第2アーム363は、耳介ELPの後部に沿っている。骨伝導スピーカ315Lの振動子152Lは、耳介ELPの後方の側頭部HBに接触し、皮膚を介して側頭骨に当接している。
FIG. 10 is a left side view of the human head showing a state where the
このように、使用者が筒部142およびイヤーピース143(挿入部)を外耳道ELCに挿入し、差込み部361の間隙361Dに、耳介ELPの端部を差し込むことで、骨伝導スピーカ315Lの振動子152Lは側頭部の適切な位置に接触する。このため、イヤホンユニット313Lの装着が容易である。
As described above, the user inserts the
以上説明した本発明の音声信号処理装置は、上記実施形態に限定されない。ノイズキャンセラ23A,23Bは、ハードウェアとして設けられていてもよいが、スマートフォン等の情報処理装置におけるCPUが所定のプログラムを実行することによりソフトウェアとして実現することも可能である。 The audio signal processing apparatus of the present invention described above is not limited to the above embodiment. The noise cancellers 23A and 23B may be provided as hardware, but may be realized as software by a CPU in an information processing apparatus such as a smartphone executing a predetermined program.
イヤホンユニットと信号処理ユニットの接続は、有線接続の態様を示しているが、赤外線等による無線接続であってもよい。 The connection between the earphone unit and the signal processing unit shows a wired connection mode, but may be a wireless connection using infrared rays or the like.
マイク21の設置位置は、信号処理ユニット11以外であってもよい。例えばイヤホンユニット13L,13Rに設けられていてもよく、信号処理ユニット11の近傍に設けられていてもよい。
The installation position of the
この実施形態では、入力部25を介してソース音を外部から入力しているが、オーディオプレーヤ機能を備え、ソース音を内部で再生できるようにしてもよい。
In this embodiment, the source sound is input from the outside via the
連結部、装着部、および、差込み部の形状は、実施形態のものに限定されない。装着部又は差込み部は、これらを人体の耳介に取り付け、外耳道に挿入部を挿入することで、骨伝導部が人体の側頭部に接触する形状であればよい。 The shapes of the connecting portion, the mounting portion, and the insertion portion are not limited to those in the embodiment. The attachment part or the insertion part may be any shape as long as the bone conduction part comes into contact with the temporal region of the human body by attaching them to the auricle of the human body and inserting the insertion part into the ear canal.
100 音声信号処理装置
14L,14R カナル型イヤホン(遮音部)
214L,214R カナル型耳栓(遮音部)
15L,15R 骨伝導スピーカ
21 マイク
23A ノイズキャンセラ(第1の信号処理部)
23B ノイズキャンセラ(第2の信号処理部)
25 入力部
28A,28B 出力部
100 Audio
214L, 214R Canal type earplug (sound insulation part)
15L, 15R
23B Noise canceller (second signal processor)
25
Claims (5)
前記外部音を収音し収音信号を出力するマイクと、
前記収音信号からノイズを除去して目的の音声信号のみを抽出する第1の信号処理部と、
前記遮音部で抑制されずに前記外耳道に透過した透過音をキャンセルするキャンセル信号を、前記収音信号から生成する第2の信号処理部と、
前記キャンセル信号および前記目的の音声信号を物理振動に変換して出力する変換器が接続される出力部と、
を備えた音声信号処理装置。 A sound insulation part for suppressing external sound from being introduced into the user's external auditory canal;
A microphone that picks up the external sound and outputs a sound pickup signal;
A first signal processing unit that removes noise from the collected sound signal and extracts only a target sound signal;
A second signal processing unit that generates a cancel signal that cancels a transmitted sound that is transmitted through the ear canal without being suppressed by the sound insulating unit, from the collected sound signal;
An output unit to which a converter for converting the cancellation signal and the target audio signal into physical vibration and outputting the physical signal is connected;
An audio signal processing apparatus.
前記キャンセル信号および前記目的の音声信号は、それぞれ前記イヤホンまたは前記骨伝導スピーカの一方または両方から出力される請求項1に記載の音声信号処理装置。 One or both of an earphone that also serves as the sound insulation unit and a bone conduction speaker that transmits an audio signal to the skull are connected to the output unit as the converter,
The audio signal processing apparatus according to claim 1, wherein the cancel signal and the target audio signal are output from one or both of the earphone and the bone conduction speaker, respectively.
前記キャンセル信号は、前記イヤホンから出力され、前記目的の音声信号は、前記骨伝導スピーカから出力される請求項1に記載の音声信号処理装置。 As the converter, the output unit is connected to an earphone that also serves as the sound insulation unit, and a bone conduction speaker that transmits an audio signal to the skull,
The audio signal processing apparatus according to claim 1, wherein the cancel signal is output from the earphone, and the target audio signal is output from the bone conduction speaker.
前記ソース音入力部から入力されたソース音信号、または、前記ソース再生部によって再生されたソース音信号が前記変換器にさらに入力される請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の音声信号処理装置。
A source sound input unit or source sound playback unit,
The audio signal according to any one of claims 1 to 4, wherein a source sound signal input from the source sound input unit or a source sound signal reproduced by the source reproduction unit is further input to the converter. Processing equipment.
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