JP2017511025A

JP2017511025A - イヤホンのサウンドエフェクト補償方法、装置及びイヤホン

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Publication number: JP2017511025A
Application number: JP2016548671A
Authority: JP
Inventors: リュー，ソン; ワン，リンチャン; リー，ボー
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: EP3089475B1; US9749732B2; CN104661153A; US20170171657A1; CN104661153B; JP6096993B1; EP3089475A4; EP3089475A1; DK3089475T3; WO2016107207A1

Abstract

【課題】本発明は、イヤホンのサウンドエフェクト補償方法、装置及びイヤホンを開示する。【解決手段】本発明の方法は、モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するステップと、現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するステップと、誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、を含む。本発明の技術方案は、適応デジタル信号処理方式を用いており、異なるイヤホン装着方式でのサウンドエフェクトを動的に補償することが可能であり、イヤホン利用者にイヤホン標準装着状態での聴音効果を獲得させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、イヤホン技術分野に関し、特に、イヤホンのサウンドエフェクト補償方法、装置及びイヤホンに関する。

イヤホンは、人々の日常生活及び仕事において幅広く利用されている。イヤホンは、従来のハイファイ音響機器を用いた聴音方式に比べると、その体積が小さく、持ち運びに便利で、この聴音方式には特定の場所が必要とされない。その上マイクロスピーカ技術の進歩に伴って、多くの優れたイヤホンも、広くてフラットな周波数応答曲線を実現しており、ハイファイな音楽鑑賞が保証されているため、イヤホンは、ますます多くの消費者に好まれている。しかし、多くのメーカーは、イヤホン自体の品質に非常に注目しているが、利用者のイヤホン装着状態によっても、イヤホンのもたらすべき聴音効果に影響を与えてしまうことをおろそかにしている。

人の耳の形状が同じではなく、イヤホンの装着きつさ及び装着方式が異なる等の要因で、イヤホンの利用者は、イヤホンの公称の聴音効果を享受できないことが多い。実験によって証明されているように、正しくない装着方式は、聴音の際、低周波数、中高周波数及び残響等のいずれにも悪影響を与えてしまう。現在のイヤホンの中には、イヤホンの装着結合状況に対してサウンドエフェクト補償を行う製品がなく、そして、サウンドエフェクト検出を行う方法としては、音響的検出方法を用いるのも一般的であり、このような音響的検出方法は、計算が複雑であり、外部干渉から受ける影響が大きくて、誤った判断が生じやすい。

これに鑑みて、本発明は、外部環境の干渉を排除し、異なるイヤホン装着方式でのサウンドエフェクトを動的に補償し、イヤホン利用者にイヤホン標準装着状態での聴音効果を享受させることができるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法、装置及びイヤホンを提供することを主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の技術方案は、下記のように実現される。

一つの局面によれば、本発明の実施例は、イヤホンのサウンドエフェクト補償方法を提供しており、イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクを配置し、
前記方法は、
モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するステップと、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するステップと、
誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、
を含む。

もう一つの局面によれば、本発明の実施例は、イヤホンのサウンドエフェクト補償装置を更に提供した。
該装置は、
イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたモニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するためのモニタデータ取得手段と、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するための誤差データ計算手段と、
前記誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うためのサウンドエフェクト補償手段と、
を含む。

さらなる一つの局面によれば、本発明の実施例は、上記実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償装置を含み、該イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクが配置されているイヤホンを提供した。

従来技術と比較すると、本発明の有益な効果は、次の通りである。
本発明の実施例の技術方案では、結合空洞におけるマイク及びイヤホンスピーカの信号をモニタすることにより、利用者の現在のイヤホン装着状態をリアルタイムに取得することができ、装着状態間の誤差データによって、異なるイヤホン装着状態に対して動的サウンドエフェクト補償を行うことができ、これにより、新型となるイヤホンのサウンドエフェクト補償方案を実現し、最適な聴音効果をイヤホン利用者に感じさせる。そして、本発明の実施例では、適応デジタル信号処理方法を用いているため、実現方式が簡単で、抗干渉能力が強い。

図面は、本発明に対する更なる理解を提供すると同時に、明細書の一部を構成するものであり、本発明の実施例とともに本発明を解釈するために用いられるが、本発明に対する制限にならない。

本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法のフローチャートである。本発明の実施例によるサウンドエフェクト補償性能を有するイヤホンの模式図である。本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法の動作原理図である。本発明の実施例による周波数応答曲線マッチングの模式図である。本発明の実施例による他のイヤホンのサウンドエフェクト補償方法のフローチャートである。本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償装置の構造模式図である。本発明の実施例による他のイヤホンのサウンドエフェクト補償装置の構造模式図である。

本発明の主な技術的構想は、イヤホンの結合インテリジェント検出とサウンドエフェクト補償とを組み合わせて、利用者の異なるイヤホン装着状態に対して、外部環境の干渉をインテリジェントに排除し、イヤホン装着の結合状況をリアルタイムに検出して追跡するとともに、結合状況によって、動的サウンドエフェクト補償方法を用いることにより、最適な聴音効果をイヤホン利用者に感じさせることにある。

本発明の目的、技術方案及び利点がより明白になるように、以下、図面を参照して、本発明の実施形態について更に詳しく説明する。

本発明は、適応デジタル信号処理方法を用いており、実現方式が簡単で、外部から干渉を受けにくい。イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクを配置し、結合空洞が変化すると、モニタマイクにより採集された信号も変化し、マイクにより採集された信号をリアルタイムに監視することで、イヤホンの装着結合状況を得ることができる。

イヤホンが信号を再生する時、この信号は、イヤホンのスピーカによって再生され、結合空洞内で音響伝播を介して最終的に内蔵されたモニタマイクにより採集される。発明者は、デジタル信号処理の視点から、再生された信号と一つのフィルタとを畳み込むと、採集された信号が得られることを見出した。一方、結合空洞が変化すると、即ち、イヤホンの装着結合方式が変化すると、このフィルタもそれに応じて変化する。従って、このフィルタの関数が求められれば、イヤホンの装着状態を逆推定することができる。そして、再生される信号と結合空洞内から採集された信号とは強い相関を有するため、デジタル信号の適応方式によってフィルタを求めることができる。

一つの局面によれば、本発明の実施例は、イヤホンのサウンドエフェクト補償方法を提供した。図１は、本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法のフローチャートを示している。図１に示すように、該方法は、下記のステップＳ１１０〜Ｓ１３０を含む。

ステップＳ１１０は、モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得する。

具体的には、現在の装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算し、現在フィルタ関数によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを得る。

より具体的には、現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算し、データウィンドウを設定し、データウィンドウによって各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行い、連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていない場合、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定し、その後、安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値をモニタ信号データとする。

ステップＳ１２０は、現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算する。

装着状態の誤差データを得るためには、イヤホンの標準装着状態での標準信号データを予め取得しておく必要がある。
ここで、イヤホンの標準装着状態での標準信号データを取得することは、
標準装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生されたＭ系列信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した標準フィルタ関数を計算し、標準フィルタ関数によって、標準信号データを得るという処理を含む。

該ステップＳ１２０は、具体的には、現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算する処理と、サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割する処理と、各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算する処理と、前記振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値をイヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとする処理と、を含む。

ステップＳ１３０は、誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行う。

該ステップＳ１３０は、具体的には、第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定することと、
サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認された場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱ（Equalizer）サウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御ＤＲＣ（Dynamic Range Control）サウンドエフェクト補償の両方を用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認された場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにする処理と、
をそれぞれ行うことと、
を含む。

本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法は、適応デジタル信号処理方式を用いており、モニタマイクによってイヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを得て、該モニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの間の誤差データを計算するとともに、該誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行い、これにより、外部環境の干渉を排除し、イヤホン利用者の現在の装着状態に対してリアルタイムなモニタ及び動的補償を行い、最適な聴音効果をイヤホン利用者に感じさせることができる。

図２は、本発明の実施例によるサウンドエフェクト補償性能を有するイヤホンの模式図である。スピーカ２１から発される音が信号処理回路板２２によって制御されると同時に、結合空洞２３内のモニタマイク２４により採集されたデータも信号処理回路板２２にフィードバックされて演算され、信号処理回路板２２は、信号に対して適応フィルタリング処理を行う。適応フィルタリングが外部ノイズに敏感であるため、適応フィルタの収束安定性によって、外部干渉があるか否か、及び、フィルタリング結果の信頼度の高低を判断することができる。スピーカからモニタマイクまでの等価フィルタ関数を計算するとともに、フィルタ関数を周波数領域に変換して、フィルタリングの周波数領域応答を求めた後、標準装着時のフィルタリング関数の周波数応答と比較して誤差データを得てから、誤差の所在している周波数領域に応じてサウンドエフェクト補償を行い、最終的には、モニタマイクにより採集される信号を標準装着時により採集される信号に近づけ、イヤホン利用者に標準装着時の聴音効果又はそれに近い聴音効果を感じさせる。

図３は、本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法の動作原理図を示している。図３に示すように、イヤホンのサウンドエフェクト補償プロセスは、順次に以下のＳ３１０〜Ｓ３３０の三つの段階を含む。

Ｓ３１０は、信号採集段階であり、スピーカ音信号ｘ（ｔ）を採集することと、モニタマイクの信号ｄ（ｔ）を採集することとを含み、ｔがサンプリング時刻を表し、アナログ信号をサンプリングしてデジタル信号ｘ（ｉ）とｄ（ｉ）とをそれぞれ得て適応フィルタに入力する。

Ｓ３２０は、適応フィルタリング段階であり、入力されたデジタル信号ｘ（ｉ）及びｄ（ｉ）に対して適応フィルタリングを行い、適応フィルタ関数を出力するとともに、適応フィルタ関数が安定状態に到達した時、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを求め、該モニタ信号データが現在フィルタ関数になる。フィルタ関数が変化期間にあり、安定状態に到達していない時、イヤホンのサウンドエフェクト補償に対する更新を停止し、その前のサウンドエフェクト補償を維持する。

Ｓ３３０は、サウンドエフェクト補償段階であり、即ち、現在フィルタ関数（適応フィルタ関数が安定状態に到達した時の現在の装着状態でのモニタ信号データ）と標準フィルタ関数（イヤホンの標準装着状態での標準信号データ）との誤差データによって、スピーカの出力信号に対してサウンドエフェクト補償を行い、イヤホン利用者に標準装着時の聴音効果又はそれに近い聴音効果を感じさせる。

以下、図３に示したイヤホンのサウンドエフェクト補償方法の動作原理を具体的に説明する。

イヤホンスピーカ内で再生される音信号がｘ（ｔ）、外部ノイズがｎ（ｔ）、結合空洞内のモニタマイクにより採集される信号がｄ（ｔ）であり、スピーカからモニタマイクまでの伝播経路をフィルタｈ（ｔ）として記述すれば、次式が得られる。

説明しておきたいのは、一つ一つの製品が同じではなく、結合空洞におけるマイクの取り付け位置も同じではないため、標準装着状態でのフィルタ関数は同じではない。新しい製品に対しては、その標準装着状態でのフィルタ関数を求める必要がある。フィルタ関数を求める精度を保証するために、聴音ラボで標準的な方法でイヤホンを装着し、標準装着状態で、結合空洞の音響経路に対応した正規化のフィルタ関数を検出することは、必要としてもよい。具体的な検出方法は、下記の通りになる。

このような処理方式では、サウンドエフェクト調整が頻繁に行われることによる過重なデータ処理負担が回避され、また、調整が頻繁すぎると良い聴覚体験をもたらすことができないため、このように、人の耳の知覚可能な範囲内でサウンドエフェクトに対して合理的な調整を行い、人の耳の聴覚特性に適うことを保証する。

各周波数帯域の誤差データが得られると、イコライズ（均衡）補償及びダイナミックレンジ制御補償を設計し、誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うことが可能となる。具体的には、誤差データに対して、サウンドエフェクトアルゴリズムを用いて補償を行うことであり、本発明の実施例は、イコライザー補償（ＥＱ）とダイナミックレンジ制御による補償（ＤＲＣ, Dynamic Range Control）との二つの方式を用いてサウンドエフェクトの補償を行う。これらの二つの方式は、いずれも周波数帯域に分けて行われたものである。

例えば、サウンドエフェクト補償が必要な周波数帯域は十個あり、閾値Ｂが閾値Ａより小さくなるように閾値Ａと閾値Ｂを予め設定しておくと、周波数帯域毎に、それぞれ下記の処理を行う。
１、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べて減衰状態にあり、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値が漸減状態にあり又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値が漸減状態にあり、且つ、両周波数応答曲線の振幅差の平均値の漸減値又は両周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の漸減値が閾値Ａを超える場合、スピーカにより再生される音声信号に対してＥＱ及びＤＲＣの両方を用いて補償を行う。
２、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べて減衰状態にあり、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値が漸減状態にあり又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値が漸減状態にあり、且つ、両周波数応答曲線の振幅差の平均値の漸減値又は両周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の漸減値が閾値Ａより小さいが閾値Ｂより大きい場合、スピーカにより再生される音声信号に対してＥＱのみを用いて補償を行う。
３、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べて増強状態にあり、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値が漸増状態にあり又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値が漸増状態にあり、且つ、両周波数応答曲線の振幅差の平均値の漸増値又は両周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の漸増値が閾値Ｂより大きい場合、スピーカにより再生される音声信号に対してＥＱのみを用いて補償を行う。説明しておきたいのは、イヤホンの実際の装着使用中には増強状態になる場合がとても稀にあり、発生したとしても、その増強値が非常に大きくなることはない。
４、本周波数帯域における現在フィルタの値が標準フィルタの値に比べてその変化値が閾値Ｂより小さく、即ち、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値の変化値又は両者の周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値の変化値が閾値Ｂより小さい場合、何の処理も行わず、即ち、スピーカにより再生される音声信号に対してサウンドエフェクト補償を行わない。

以上をまとめて、本発明の実施例は、外部環境の干渉を排除し、イヤホン装着状況をリアルタイムに検出するとともに、装着状況に応じて、異なるサウンドエフェクトを設計して動的補償を行うことで、最適な聴音効果をイヤホン利用者に感じさせることができる新しい適応サウンドエフェクト補償方法を提供している。

図５は、本発明の実施例による他のイヤホンのサウンドエフェクト補償方法のフローチャートを示している。図５は、図２に示したイヤホンのサウンドエフェクト補償方法の代替方案である。図５に示すように、該方法は、下記のステップＳ５１０〜Ｓ５３０を含む。
ステップＳ５１０は、イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶する。

様々な異なる装着状態でのフィルタ関数に対しては、サウンドエンジニアによる予めの聴音効果フィードバック情報によって、対応するサウンドエフェクト補償データを取得して、フィルタ関数とサウンドエフェクト補償データとの対応関係を予め記憶してもよい。

ステップＳ５２０は、現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得する。

ステップＳ５３０は、取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行う。

図５におけるイヤホンのサウンドエフェクト補償方法によって、サウンドエフェクト補償効果が迅速にイヤホン標準装着時の聴音効果に到達し又は近接するようにすることができる。

もう一つの局面によれば、本発明の実施例は、更に、イヤホンのサウンドエフェクト補償装置を提供した。図６は、本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償装置の構造模式図を示した。図６に示すように、該装置は、モニタデータ取得手段６１、誤差データ計算手段６２及びサウンドエフェクト補償手段６３を含む。

モニタデータ取得手段６１は、イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたモニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するために用いられる。

誤差データ計算手段６２は、現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するために用いられる。

サウンドエフェクト補償手段６３は、誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うために用いられる。

図６に示す実施例に基づいて、モニタデータ取得手段６１は、更に、フィルタ関数計算モジュール６１１、適応フィルタリングモジュール６１２、サンプリングモジュール６１３、安定状態確定モジュール６１４及びモニタデータ確定モジュール６１５を含み。誤差データ計算手段６２は、更に、周波数領域関数計算モジュール６２１、周波数帯域分割モジュール６２２及び誤差データ計算モジュール６２３を含み。サウンドエフェクト補償手段６３は、更に、閾値及び周波数バンド設定モジュール６３１、第一の補償モジュール６３２、第二の補償モジュール６３３、第三の補償モジュール６３４及びサウンドエフェクト保持モジュール６３５を含む。

具体的に、図７に示すようになり、図７は、本発明の実施例による他のイヤホンのサウンドエフェクト補償装置の構造模式図である。

上記モニタデータ取得手段６１において、
フィルタ関数計算モジュール６１１は、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算するために用いられ、
適応フィルタリングモジュール６１２は、現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算するために用いられ、
サンプリングモジュール６１３は、データウィンドウを設定し、前記データウィンドウに応じて、前記各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行うために用いられ、
安定状態確定モジュール６１４は、連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていない場合、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定するために用いられ、
モニタデータ確定モジュール６１５は、安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値を前記モニタ信号データとするために用いられる。

上記誤差データ計算手段６２において、
周波数領域関数計算モジュール６２１は、現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算するために用いられ、
周波数帯域分割モジュール６２２は、サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割するために用いられ、
誤差データ計算モジュール６２３は、各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算し、振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を、イヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとするために用いられる。

上記サウンドエフェクト補償手段６３において、
閾値及び周波数バンド設定モジュール６３１は、第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定しておき、サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、それぞれサウンドエフェクト補償を行うために用いられ、
第一の補償モジュール６３２は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御ＤＲＣサウンドエフェクト補償の両方を用いるために用いられ、
第二の補償モジュール６３３は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いるために用いられ、
第三の補償モジュール６３４は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いるために用いられ、
サウンドエフェクト保持モジュール６３５は、誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認されると、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにするために用いられる。

本発明の実施例によるイヤホンのサウンドエフェクト補償装置は、適応デジタル信号処理方式を用いており、モニタデータ取得手段がマイクをモニタすることによりイヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得し、誤差データ計算手段が該モニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの間の誤差データを計算し、サウンドエフェクト補償手段が該誤差によってデータイヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うようにして、これにより、外部環境の干渉を排除し、イヤホン利用者の現在の装着状態に対してリアルタイムなモニタ及び動的補償を行い、最適な聴音効果をイヤホン利用者に感じさせることができる。

一つの好ましい実施例として、本発明によるイヤホンのサウンドエフェクト補償装置は、イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶するための装着データ取得手段を更に含み、
このとき、誤差データ計算手段６２は、現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得するために更に用いられ、それに応じて、サウンドエフェクト補償手段６３は、取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うために更に用いられる。

本好ましい実施例の技術方案は、サウンドエフェクト補償効果を迅速にイヤホン標準装着時の聴音効果に到達させ又は近似させるようにすることができる。本発明の装置実施例における各手段の具体的な動作方式については、本発明の方法実施例を参照することができ、ここでは説明を繰り返さない。

さらなる一つの局面によれば、本発明の実施例は、イヤホンを更に提供した。該イヤホンには、上記技術方案によるイヤホンのサウンドエフェクト補償装置が含まれ、該イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクが配置されている。ここでは説明を繰り返さない。

以上をまとめて、本発明の実施例に開示されたイヤホンのサウンドエフェクト補償方法、装置及びイヤホンは、適応デジタル信号処理方式を用いており、イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクを配置して、モニタマイクによってイヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得し、該モニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの間の誤差データを計算するとともに、該誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行い、これにより、外部環境の干渉を排除し、イヤホン利用者の現在の装着状態に対してリアルタイムなモニタ及び動的補償を行い、イヤホン利用者に最適な聴音効果又はそれに近似した聴音効果を感じさせることができる。

上記したのは、あくまでも本発明の好ましい実施例であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神及び原則内になされたいかなる補正、均等的置換、改善等は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

Claims

イヤホンのサウンドエフェクト補償方法であって、イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクを配置し、前記方法は、
モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するステップと、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するステップと、
誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、
を含むことを特徴とするイヤホンのサウンドエフェクト補償方法。
前記モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得することは、
現在の装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算し、現在フィルタ関数によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを得る処理を含み、
前記イヤホンの標準装着状態での標準信号データを取得することは、
標準装着状態で、モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生されたＭ系列信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した標準フィルタ関数を計算し、標準フィルタ関数によって、前記標準信号データを得る処理を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記モニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得することは、
現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算する処理と、
データウィンドウを設定し、前記データウィンドウに応じて、前記各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行う処理と、
連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていない場合、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定する処理と、
安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値を前記モニタ信号データとする処理と、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算することは、
現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算する処理と、
サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割する処理と、
各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算する処理と、
前記振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値をイヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとする処理と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うことは、
第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定することと、
サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御ＤＲＣサウンドエフェクト補償の両方を用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いる処理と、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにする処理と、
をそれぞれ行うことと、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶するステップと、
現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得するステップと、
取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
イヤホンと人の耳との結合空洞内に配置されたモニタマイクにより採集された信号及びイヤホンのスピーカにより再生された音声信号によって、イヤホン利用者の現在の装着状態でのモニタ信号データを取得するためのモニタデータ取得手段と、
現在の装着状態でのモニタ信号データとイヤホンの標準装着状態での標準信号データとの誤差データを計算するための誤差データ計算手段と、
前記誤差データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うためのサウンドエフェクト補償手段と、
を含むことを特徴とするイヤホンのサウンドエフェクト補償装置。
前記モニタデータ取得手段は、
モニタマイクにより採集された信号とイヤホンのスピーカにより再生された音声信号との相互相関関数によって、結合空洞の音響経路に対応した現在フィルタ関数を計算するためのフィルタ関数計算モジュールと、
現在の装着状態で、所定時間内に適応フィルタリング方式を用いて各時刻の現在フィルタ関数を計算するための適応フィルタリングモジュールと、
データウィンドウを設定し、前記データウィンドウに応じて、前記各時刻の現在フィルタ関数に対してサンプリングを行うためのサンプリングモジュールと、
連続する所定数のサンプリングされた現在フィルタ関数の平均分散が定常閾値を超えていないと、計算された各時刻の現在フィルタ関数が安定状態に到達したと確定するための安定状態確定モジュールと、
安定状態に到達した何れかの現在フィルタ関数、又は、各時刻の現在フィルタ関数の平均値を前記モニタ信号データとするためのモニタデータ確定モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
前記誤差データ計算手段は、
現在フィルタ関数の現在フィルタ周波数領域関数、及び、標準フィルタ関数の標準フィルタ周波数領域関数を計算するための周波数領域関数計算モジュールと、
サウンドエフェクトによって、周波数を所定数の周波数帯域に分割するための周波数帯域分割モジュールと、
各周波数帯域で、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線の振幅差の平均値を計算するか、又は、現在フィルタ周波数領域関数と標準フィルタ周波数領域関数との周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値を計算して、前記振幅差の平均値、又は、周波数応答曲線によって囲まれてなる面積値をイヤホンのサウンドエフェクト補償に用いられる誤差データとするための誤差データ計算モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
前記サウンドエフェクト補償手段は、
第二の閾値が第一の閾値より小さくなるように第一の閾値及び第二の閾値を予め設定しておき、サウンドエフェクトによって分割された各周波数帯域に対して、それぞれサウンドエフェクト補償を行うための閾値及び周波数バンド設定モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値を超えていると確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償及びダイナミックレンジ制御ＤＲＣサウンドエフェクト補償の両方を用いるための第一の補償モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が減衰状態にあり、且つ、減衰値が第一の閾値より小さいが第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いるための第二の補償モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値が増強状態にあり、且つ、増強値が第二の閾値より大きいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、イコライザーＥＱサウンドエフェクト補償のみを用いるための第三の補償モジュールと、
誤差データによって、現在フィルタ周波数領域関数が標準フィルタ周波数領域関数に比べてその振幅値の変化が第二の閾値より小さいと確認される場合、スピーカにより再生される音声信号に対して、サウンドエフェクト補償を行わないようにするためのサウンドエフェクト保持モジュールと、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
イヤホンの異なる装着状態での装着信号データ及びサウンドエフェクト補償データを取得して記憶するための装着データ取得手段を更に含み、
前記誤差データ計算手段は、現在の装着状態でのモニタ信号データと、異なる装着状態での装着信号データとをマッチングして、対応するサウンドエフェクト補償データを取得するために更に用いられ、
前記サウンドエフェクト補償手段は、取得したサウンドエフェクト補償データによって、イヤホンに対してサウンドエフェクト補償を行うために更に用いられることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の装置。
請求項７〜１１のいずれか一項に記載のイヤホンのサウンドエフェクト補償装置を含み、該イヤホンと人の耳との結合空洞内にモニタマイクが配置されていることを特徴とするイヤホン。