JP6757416B2 - 適応雑音除去システムにおけるフィードバックハウル管理 - Google Patents

Description

関連出願
本開示は、２０１５年１１月６日に出願された米国仮特許出願第６２／２５２，０５８号に対する優先権を主張する２０１６年１０月２８日に出願された米国非仮特許出願第１５／３３７２２３号に対する優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。

本開示は、一般に、音響変換器に関連する適応雑音除去に関し、より詳細には、適応雑音除去システムにおけるフィードバックハウリングの除去または低減に関する。

モバイル／セルラ電話機、コードレス電話機、およびｍｐ３プレーヤなどの他の消費者向けオーディオ装置などのワイヤレス電話機が広く使用されている。了解度に関するこのような装置の性能は、マイクロフォンを使用して周囲の音響事象を測定し、次いで信号処理を使用して装置の出力に対雑音信号を挿入して周囲の音響事象を除去する雑音除去を提供することによって改善することができる。

フィードバック雑音除去を使用する雑音除去システムは、「ハウリング」として知られる影響を被る可能性がある。ハウリングは、雑音除去を有する装置のユーザが、そのようなユーザの耳にイヤホンを配置し、耳の耳介に対してイヤホンを調整するときにしばしば生じる。ハウリングはしばしば短時間で急速に成長し続ける狭帯域音声として音響的に現れる。イヤホンのスピーカの応答が、装置のフィードバック雑音除去システムが設計されたときに予想されたよりも特定の周波数帯域においてより強くなるような大きな圧力で、イヤホンがユーザの耳介にきつく押し付けられるとき、ハウルがしばしば発生することがある。ユーザが耳介に対するイヤホンの圧力を下げると、ハウルは消えることがある。ハウリングは顧客の体験を不満足にするため、ハウリングを低減または排除するシステムおよび方法が望まれる。

本開示の教示によれば、フィードバック適応雑音除去に対する既存のアプローチに関連するいくつかの不利益および問題が低減または排除され得る。

本開示の実施形態によれば、パーソナルオーディオ装置の少なくとも一部を実装するための集積回路は、リスナに再生するためのソースオーディオ信号と、変換器の音響出力における周囲オーディオ音の影響に対抗するための対雑音信号との両方を含む、出力信号を変換器に供給するための出力と、周囲オーディオ音を示す周囲マイクロフォン信号を受信する周囲マイクロフォン入力と、変換器の出力と、変換器における周囲オーディオ音を示すエラーマイクロフォン信号とを受信するためのエラーマイクロフォン入力と、エラーマイクロフォン信号からフィードバック対雑音信号を生成するフィードバック応答を有するフィードバック経路を実装する処理回路であって、フィードバック経路の信号利得は周囲マイクロフォン信号の関数であり、対雑音信号は少なくともフィードバック対雑音信号を含む、処理回路とを含んでいてもよい。

本開示のこれらのおよび他の実施形態によれば、変換器の近傍の周囲オーディオ音を除去する方法は、周囲オーディオ音を示す周囲マイクロフォン信号を受信し、変換器の出力と変換器における周囲オーディオ音を示すエラーマイクロフォン信号を受信し、変換器の音響出力での周囲オーディオ音の影響に対抗するための対雑音信号を生成し、ここで対雑音信号を生成することは、フィードバック応答を有するフィードバック経路で、エラーマイクロフォン信号からフィードバック対雑音信号を生成することを含み、フィードバック経路の信号利得は周囲マイクロフォン信号の関数であり、対雑音信号は少なくともフィードバック対雑音信号を含み、対雑音信号をソースオーディオ信号と組み合わせて変換器に供給されるオーディオ信号を生成することを含んでいてもよい。

本開示の技術的利点は、本明細書に含まれる図面、説明および特許請求の範囲から当業者に容易に明らかになるであろう。実施形態の目的および利点は、特に特許請求の範囲において指摘された少なくとも要素、特徴、および組み合わせによって実現され、達成されるであろう。

前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも例であり、説明のためのものであり、本開示に記載の特許請求の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、本発明の実施形態およびその利点のより完全な理解を得ることができ、ここで同様の参照番号は同様の特徴を示す。

図１Ａは、本開示の実施形態による例示的なワイヤレスモバイル電話機の図である。 図１Ｂは、本開示の実施形態による、ヘッドホンアセンブリが結合されたワイヤレスモバイル電話機の一例を示す図である。 図２は、本開示の実施形態による、図１に示されるワイヤレスモバイル電話機内の選択された回路のブロック図である。 図３は、本開示の実施形態による、フィードフォワードフィルタリングおよびフィードバックフィルタリングを使用して対雑音信号を生成する図２のコーダ／デコーダ（ＣＯＤＥＣ）集積回路の例示的な適応雑音除去（ＡＮＣ）回路内の選択された信号処理回路および機能ブロックを示すブロック図である。 図４は、本開示の実施形態による、図３に示される圧縮器の圧縮器応答の一例を示すグラフである。 図５は、本開示の実施形態による、図３に示される圧縮器の選択された構成要素を示すブロック図である。

本開示は、ワイヤレス電話機などのパーソナルオーディオ装置に実装することができる雑音除去技術および回路を含む。パーソナルオーディオ装置は、周囲の音響環境を測定し、周囲の音響事象を除去するためにスピーカ（または他の変換器）出力に注入される信号を生成できるＡＮＣ回路を含む。周囲の音響環境を測定するために基準マイクロフォンを設けてもよく、エラーマイクロフォンが、周囲オーディオ音を除去するために対雑音信号の適応を制御し、変換器を介して処理回路の出力からの電気音響経路を訂正するために含まれてもよい。

ここで図１Ａを参照すると、本開示の実施形態により図示されたワイヤレス電話機１０が人の耳５に近接して示されている。ワイヤレス電話機１０は、本開示の実施形態による技術を使用することができる装置の例であるが、図示されたワイヤレス電話機１０または後続の図に示される回路に具体化されたすべての要素または構成が、特許請求の範囲に列挙された発明を実施するために必要であるわけではないことは理解される。ワイヤレス電話機１０は、ワイヤレス電話機１０によって受信された遠方発話音声と、着信音、格納されたオーディオ番組素材、近端発話音声の注入（すなわち、ワイヤレス電話機１０のユーザの発話音声）などの他のローカルオーディオ事象と、さらにワイヤレス電話機１０によって受信されたウェブページまたは他のネットワーク通信からの発信ソースや、低バッテリ表示および他のシステム事象通知などのオーディオ表示のようなワイヤレス電話機１０による再生を必要とする他のオーディオとを再生するスピーカＳＰＫＲのような変換器を含むことができ、バランスのとれた会話の認識を提供する。近接発話音声マイクロフォンＮＳは、ワイヤレス電話機１０から他の会話参加者に送信される近端発話音声を捕捉するために提供されてもよい。

ワイヤレス電話機１０は、スピーカＳＰＫＲに対雑音信号を注入して、遠方発話音声ならびにスピーカＳＰＫＲによって再生される他のオーディオの了解度を向上させるＡＮＣ回路および機能を含むことができる。基準マイクロフォンＲは、周囲の音響環境を測定するために設けられ、ユーザの口の典型的な位置から離れて配置されて、基準マイクロフォンＲによって生成される信号において近端発話音声が最小化され得る。別のマイクロフォンのエラーマイクロフォンＥが設けられて、ワイヤレス電話機１０が耳５に近接しているとき、耳５に近いスピーカＳＰＫＲによって再生されたオーディオと組み合わされた周囲オーディオの測定値を提供することによってＡＮＣ動作をさらに改善することができる。他の実施形態では、追加の基準および／またはエラーマイクロフォンを使用することができる。ワイヤレス電話機１０内の回路１４は、基準マイクロフォンＲ、近接発話音声マイクロフォンＮＳ、およびエラーマイクロフォンＥから信号を受信し、ワイヤレス電話機トランシーバを有する無線周波数（ＲＦ）集積回路１２のような他の集積回路とインターフェースするオーディオＣＯＤＥＣ集積回路（ＩＣ）２０を含んでもよい。本開示のいくつかの実施形態では、本明細書で開示される回路および技術は、ＭＰ３プレーヤオンチップ回路集積回路のようなパーソナルオーディオ装置全体を実装するための制御回路および他の機能を含む単一の集積回路に組み込まれてもよい。これらおよび他の実施形態では、本明細書で開示される回路および技術は、コンピュータ可読媒体において具現化され、コントローラまたは他の処理装置によって実行可能なソフトウェアおよび／またはファームウェアにおいて部分的または完全に実装されてもよい。

一般に、本開示のＡＮＣ技術は、（スピーカＳＰＫＲおよび／または近端発話音声の出力とは対照的に）基準マイクロフォンＲに影響を及ぼす周囲の音響事象を測定し、またエラーマイクロフォンＥに影響を及ぼす同じ周囲音響事象を測定することによって、ワイヤレス電話機１０のＡＮＣ処理回路は、エラーマイクロフォンＥでの周囲音響事象の振幅を最小にする特性を有するように、基準マイクロフォンＲの出力から生成された対雑音信号を適応させる。音響経路Ｐ（ｚ）は、基準マイクロフォンＲからエラーマイクロフォンＥに延びるため、ＡＮＣ回路は、ＣＯＤＥＣ ＩＣ２０のオーディオ出力回路の応答と、特定の音響環境におけるスピーカＳＰＫＲとエラーマイクロフォンＥとの間のカップリングを含むスピーカＳＰＫＲの音響／電気伝達関数とを表す電気音響経路Ｓ（ｚ）の影響を除去しながら、音響経路Ｐ（ｚ）を効果的に推定し、これはワイヤレス電話機１０が耳５にしっかりと押されていない場合、耳５および他の物理的物体の近さおよび構造と、ワイヤレス電話機１０に近接し得る人の頭部構造によって影響を受ける場合がある。図示されたワイヤレス電話機１０は、第３の近接発話音声マイクロフォンＮＳを備えた２マイクロフォンＡＮＣシステムを含むが、本発明のいくつかの態様は、別個のエラーおよび基準マイクロフォンを含まないシステム、または、基準マイクロフォンＲの機能を実行するために近接発話音声マイクロフォンＮＳを使用するワイヤレス電話機で使用できる。さらに、オーディオ再生専用のパーソナルオーディオ装置では、近接発話音声マイクロフォンＮＳを含まないのが一般的であり、また、以下にさらに詳細に記述される回路における近接発話音声信号経路は、マイクロフォンへの入力のために提供されるオプションを制限する以外に、本開示の範囲を変更することなく、省略することができる。

ここで図１Ｂを参照すると、オーディオポート１５を介して結合されたヘッドホンアセンブリ１３を有するワイヤレス電話機１０が示されている。オーディオポート１５は、ＲＦ集積回路１２および／またはＣＯＤＥＣ ＩＣ２０に通信可能に結合され、ヘッドホンアセンブリ１３の構成要素とＲＦ集積回路１２および／またはＣＯＤＥＣ ＩＣ２０の１つまたは複数との間の通信を可能にする。図１Ｂに示すように、ヘッドホンアセンブリ１３は、ｃｏｍｂｏｘ１６、左ヘッドホン１８Ａ、および右ヘッドホン１８Ｂを含むことができる。いくつかの実施形態では、ヘッドホンアセンブリ１３は、ワイヤレスヘッドホンアセンブリを含むことができ、この場合、ＣＯＤＥＣ ＩＣ２０のすべてまたは一部がヘッドホンアセンブリ１３に存在し、ヘッドホンアセンブリ１３は、ヘッドホンアセンブリ１３とワイヤレス電話機１０との間で通信するためにワイヤレス通信インターフェース（例えば、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））を含むことができる。

この開示において使用されるように、「ヘッドホン」という用語は、リスナの外耳道に近接して機械的に保持されることを意図した、任意のラウドスピーカおよびそれに関連する構造を広く含み、イヤホンおよび他の同様の装置を含むがこれに限定されない。より具体的な例として、「ヘッドホン」は、イントラコンカ型イヤホン、スープラコンカ型イヤホン、およびスープラオーラル型イヤホンを指してもよい。

ｃｏｍｂｏｘ１６またはヘッドホンアセンブリ１３の別の部分は、ワイヤレス電話機１０の近接発話音声マイクロフォンＮＳに加えて、または代わりに近端発話音声を捕捉するために近接発話音声マイクロフォンＮＳを有していてもよい。さらに、各ヘッドホン１８Ａおよび１８Ｂは、ワイヤレス電話機１０によって受信された遠方発話音声と、着信音、格納されたオーディオ番組素材、近端発話音声の注入（すなわち、ワイヤレス電話機１０のユーザの発話音声）などの他のローカルオーディオ事象と、さらにワイヤレス電話機１０によって受信されたウェブページまたは他のネットワーク通信からの発信ソースや、低バッテリ表示および他のシステム事象通知などのオーディオ表示のようなワイヤレス電話機１０による再生を必要とする他のオーディオとを再生するスピーカＳＰＫＲのような変換器を含むことができ、バランスのとれた会話の認識を提供する。各ヘッドホン１８Ａおよび１８Ｂは、周囲の音響環境を測定するための基準マイクロフォンＲと、このヘッドホン１８Ａおよび１８Ｂがリスナの耳にはめられているとき、リスナの耳に近いスピーカＳＰＫＲによって再生されたオーディオと結合された周囲のオーディオを測定するためのエラーマイクロフォンＥとを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＣＯＤＥＣ ＩＣ２０は、各ヘッドホンの基準マイクロフォンＲおよびエラーマイクロフォンＥならびに近接発話音声マイクロフォンＮＳから信号を受信し、本明細書で説明するように各ヘッドホンに対して適応雑音除去を実行する。他の実施形態では、ＣＯＤＥＣ ＩＣまたは他の回路が、ヘッドホンアセンブリ１３内に存在してもよく、基準マイクロフォンＲ、近接発話音声マイクロフォンＮＳ、およびエラーマイクロフォンＥに通信可能に結合され、本明細書で説明する適応雑音除去を実行するように構成される。

ここで図２を参照すると、ワイヤレス電話機１０内の選択された回路がブロック図で示されており、他の実施形態では、１つまたは複数のヘッドホンまたはイヤホンのような他の場所に全体的または部分的に配置することができる。ＣＯＤＥＣ ＩＣ２０は、マイクロフォンＲから基準マイクロフォン信号を受信し、基準マイクロフォン信号のデジタル表現ｒｅｆを生成するためのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２１Ａと、エラーマイクロフォンＥからエラーマイクロフォン信号を受信し、エラーマイクロフォン信号のデジタル表現ｅｒｒを生成するためのＡＤＣ２１Ｂと、近接発話音声マイクロフォンＮＳから近接発話音声マイクロフォン信号を受信し、近接発話音声マイクロフォン信号のデジタル表現ｎｓを生成するＡＤＣ２１Ｃとを含むことができる。ＣＯＤＥＣ ＩＣ２０は、結合器２６の出力を受信するデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２３の出力を増幅することができる増幅器Ａ１から、スピーカＳＰＫＲを駆動するための出力を生成することができる。結合器２６は、内部オーディオソース２４からのオーディオ信号ｉａと、通例基準マイクロフォン信号ｒｅｆ内の雑音と同じ極性を有し、したがって結合器２６によって除去することができるＡＮＣ回路３０によって生成された対雑音信号と、近接発話音声マイクロフォン信号ｎｓの一部と、を結合することができ、その結果、ワイヤレス電話機１０のユーザは、無線周波数（ＲＦ）集積回路２２から受信することができ、かつ結合器２６によってさらに結合することができるダウンリンク発話音声ｄｓと適切な関係で自分の声を聞くことができる。近接発話音声マイクロフォン信号ｎｓもＲＦ集積回路２２に供給され、アンテナＡＮＴを介してサービスプロバイダにアップリンク発話音声として送信することができる。

ここで図３を参照すると、ＡＮＣ回路３０を実装するために使用され得るＡＮＣ回路３０の詳細が、本開示の実施形態に従って示される。適応フィルタ３２は、基準マイクロフォン信号ｒｅｆを受信し、理想的な状況下では、その伝達関数Ｗ（ｚ）がＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）になるように適合して対雑音信号のフィードフォワード対雑音成分を生成でき、結合器５０によって、対雑音信号のフィードバック対雑音成分（以下に詳細に説明する）と結合されて、対雑音信号を生成することができ、図２の結合器２６によって例示されるように、この対雑音信号は、次に、対雑音信号を、変換器によって再生されるソースオーディオ信号と結合する出力結合器に提供されてもよい。適応フィルタ３２の係数は、信号の相関を使用して適応フィルタ３２の応答を決定するＷ係数制御ブロック３１によって制御することができ、適応フィルタ３２の応答は、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒに存在する基準マイクロフォン信号ｒｅｆのこれらの成分間の、最小２乗平均の意味でのエラーを一般に最小にするものである。Ｗ係数制御ブロック３１によって比較される信号は、フィルタ３４Ｂによって供給される経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値のコピーによって形成される基準マイクロフォン信号ｒｅｆと、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒを含む別の信号とすることができる。適応フィルタ３２は、基準マイクロフォン信号ｒｅｆを経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値、応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（ｚ）のコピーで変換し、エラーマイクロフォン信号内の周囲オーディオ音を最小化することによって、望ましいＰ（ｚ）／Ｓ（ｚ）の応答に適応してもよい。エラーマイクロフォン信号ｅｒｒに加えて、Ｗ係数制御ブロック３１によるフィルタ３４Ｂの出力と比較される信号は、フィルタ応答ＳＥ（ｚ）によって処理された反転された量のダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号を含んでもよく、応答ＳＥ_ＣＯＰＹ（ｚ）はコピーである。反転された量のダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａを注入することにより、適応フィルタ３２は、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒに存在する比較的大量のダウンリンクオーディオおよび／または内部オーディオ信号に適応することが防止されてもよい。しかし、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａの反転コピーを経路Ｓ（ｚ）の応答の推定値で変換することによって、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒから除去されたダウンリンクオーディオおよび／または内部オーディオが、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒにおいて再生されたダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａの予測バージョンに一致しなければならないのは、Ｓ（ｚ）の電気的および音響的経路は、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａによって取られ、エラーマイクロフォンＥに到着する経路であるためである。フィルタ３４Ｂはそれ自体は適応フィルタでなくてもよいが、適応フィルタ３４Ａの応答と一致するように調整される調整可能な応答を有することができ、その結果、フィルタ３４Ｂの応答は適応フィルタ３４Ａの適応を追跡する。

上記を実現するために、適応フィルタ３４Ａは、ＳＥ係数制御ブロック３３によって制御される係数を有してもよく、ＳＥ係数制御ブロック３３は、エラーマイクロフォンＥに届けられるダウンリンクオーディオを表すために、適応フィルタ３４Ａによってフィルタリングされた、上述のフィルタリングされたダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａの除去後に、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａをエラーマイクロフォン信号ｅｒｒと比較することができ、そしてこれは図３にＰＢＣＥとして示されている再生補正されたエラーを生成するために、結合器３６によって適応フィルタ３４Ａの出力から除去される。ＳＥ係数制御ブロック３３は、実際のダウンリンク発話音声信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａを、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒに存在するダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａの成分と相関させることができる。したがって、適応フィルタ３４Ａは、エラーマイクロフォン信号ｅｒｒから除去されると、ダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａに起因しないエラーマイクロフォン信号ｅｒｒの内容を含むダウンリンクオーディオ信号ｄｓおよび／または内部オーディオ信号ｉａから信号を生成するように適合され得る。

図３に示すように、ＡＮＣ回路３０はフィードバックフィルタ４４も含むことができる。フィードバックフィルタ４４は、再生補正されたエラー信号ＰＢＣＥを受け取り、フィルタ応答ＦＢ（ｚ）を適用して、再生補正されたエラーに基づいてフィードバック信号を生成することができる。また、図３に示すように、フィードバック対雑音成分のフィードバック経路は、フィードバックフィルタ４４と直列の圧縮器４６を有してもよく、フィルタ応答ＦＢ（ｚ）と圧縮器４６（以下に詳述する）の圧縮器応答との積が、再生補正されたエラー信号ＰＢＣＥに適用され、対雑音信号のフィードバック対雑音成分を生成する。したがって、フィードバックフィルタ４４と圧縮器４６は共に、エラーマイクロフォン信号（例えば、再生補正されたエラー信号ＰＢＣＥ）に基づいてフィードバック対雑音信号を生成するフィードバック応答（例えば、フィルタ応答ＦＢ（ｚ）と圧縮器４６の圧縮器応答との積）を有するフィードバック経路を形成する。したがって、フィードバックフィルタ４４は、エラーマイクロフォン信号から非圧縮フィードバック対雑音信号を生成し、圧縮器４６は、圧縮器４６の圧縮器応答に従って、非圧縮フィードバック対雑音信号からフィードバック対雑音信号を生成する。

対雑音信号のフィードバック対雑音成分は、結合器５０によって、対雑音信号のフィードフォワード対雑音成分と結合されて、対雑音信号を生成することができ、図２の結合器２６によって例示されるように、この対雑音信号は、次に、対雑音信号を、変換器によって再生されるソースオーディオ信号と結合する出力結合器に提供されてもよい。

動作において、圧縮器４６の応答は、一般に、図４に示される曲線によって表される。例えば、図４に示すように、フィードバックフィルタ４４によって生成された非圧縮フィードバック対雑音信号が増加するにつれて、圧縮器４６は圧縮器４６の利得を減衰してもよく、および／または圧縮器４６によって生成された圧縮フィードバック対雑音信号を制限してもよい。例えば、図４に示す例示的なグラフでは、圧縮器４６は３つの領域で動作することができる。圧縮器４６は、図４に示すように非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードが第１の閾値以下である場合に第１の領域で、図４に示すように非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードが第１の閾値と第２の閾値との間にある場合に第２の領域で、図４に示すように非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードが第２の閾値を上回っている場合に第３の領域で動作する。第１の領域では、圧縮器４６は、非圧縮フィードバック対雑音信号に減衰を適用しなくてもよく、非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードが第１の閾値以下である場合、圧縮器４６は非圧縮フィードバック対雑音信号にほぼ等しい圧縮フィードバック対雑音信号を生成する。言い換えれば、第１の領域において、圧縮器４６は、非圧縮フィードバック対雑音信号に単一利得を適用することができる。第２の領域では、圧縮器４６は、非圧縮フィードバック対雑音信号に有限の減衰を適用してもよく、非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードが第１の閾値と第２の閾値との間にある場合、圧縮器４６によって生成された圧縮フィードバック対雑音信号の対応するマグニチュードは、非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードよりも実質的に小さい。第３の領域では、圧縮フィードバック対雑音信号に限度を適用するために、圧縮器４６はあるレベルの減衰（例えば、無限減衰を含み無限減衰まで）を適用することができる。したがって、第３の領域において、非圧縮フィードバック対雑音信号のマグニチュードが第２の閾値を超える場合、圧縮器４６は非圧縮フィードバック対雑音信号を減衰させ、圧縮フィードバック対雑音信号を最大のマグニチュードに制限する。

ＡＮＣ回路３０のフィードバック経路内に圧縮器４６を適用することにより、ハウリングが発生すると、ハウリングに関連する高いマグニチュードが圧縮器４６によって減衰または制限されるため、圧縮器４６はハウリングを低減または排除することができる。しかしながら、図４に示す第１の閾値および第２の閾値が固定された場合、ＡＮＣ回路３０のフィードバック経路は、圧縮器４６が減衰または制限する可能性があるので、高レベルの周囲雑音が存在するときに、周囲雑音を効果的に除去するために必要なフィードバック対雑音。したがって、圧縮器４６の圧縮器応答の第１の閾値および第２の閾値は、基準マイクロフォン信号ｒｅｆまたは周囲オーディオ音を示す別のマイクロフォン信号に基づいて可変であり、制御可能であり得る。したがって、圧縮器応答は、非圧縮対雑音信号の関数（したがって、再生補正されたエラー信号ＰＢＣＥおよび非圧縮対雑音信号が生成されるエラーマイクロフォン信号の関数）だけでなく、周囲オーディオ音を示す周囲マイクロフォン信号の関数（例えば、基準マイクロフォン信号ｒｅｆ）でもある。

図５は、本開示の実施形態による、圧縮器４６の選択された構成要素を示すブロック図である。図５に示す圧縮器４６の実施形態では、圧縮器４６は周囲閾値比較器６０を含んでもよく、これは、基準マイクロフォン信号ｒｅｆのマグニチュードを所定の周囲閾値レベルと比較し、基準マイクロフォン信号ｒｅｆのマグニチュードが所定の周囲閾値レベルを超える場合、基準マイクロフォン信号ｒｅｆのマグニチュードと所定の周囲閾値レベルとの差を出力し、そうでない場合にはゼロを出力してもよい。圧縮器４６は、結合器６２によって例示されるように、周囲閾値比較器６０の出力を第１の閾値のデフォルト値に加えて、図４に示すように圧縮器４６の第１の閾値を設定することができる。圧縮器４６はまた、結合器６４によって例示されるように、周囲閾値比較器６０の出力を第２の閾値のデフォルト値に加算して、図４に示すように圧縮器４６の第２の閾値を設定することができる。したがって、基準マイクロフォン信号ｒｅｆが周囲閾値を超えるマグニチュードを有する場合、第１の閾値および第２の閾値は、周囲閾値を超える周囲マグニチュードの増加量に基づいて増加する。さらに、図５に示すように、いくつかの実施形態では、第１の閾値および第２の閾値は、周囲閾値を超える基準マイクロフォン信号ｒｅｆのマグニチュードの所与の増加量に対してほぼ等しい量で増加し得る。

再び図３を参照すると、ＡＮＣ回路３０は、風／引っ掻き検出器３８を含むことができる。風／引っ掻き検出器３８は、基準マイクロフォンＲに風または他の機械的雑音（音響周囲雑音とは対照的に）が存在するときに検出するように構成された任意の適切なシステム、装置、または機械を含むことができる。例えば風／引っ掻き検出器３８は、Ｙａｎｇ Ｌｕらによる「Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ（ＡＮＣ）ｉｎ ａ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｕｄｉｏ Ｄｅｖｉｃｅ」と題された２０１６年１月５日に付与された米国特許第９，２３０，５３２号に記載のように（参照により本明細書に組み込まれる）、適応フィルタ３２の応答を形成する係数Ｗ_ｎ（ｚ）のマグニチュードの和Σ｜Ｗ_ｎ（ｚ）｜の時間導関数を計算してもよく、これは適応フィルタ３２の応答の全体的な利得の変化を示す。和Σ｜Ｗ_ｎ（ｚ）｜の大きな変化は、基準マイクロフォンＲ上の風事象またはワイヤレス電話機１０のハウジング上での様々な機械的接触（例えば引っ掻き）によって生じるような機械的雑音、または大きすぎて不安定な動作を引き起こす適応ステップサイズなどの他の条件がシステムで使用されていることを示してもよい。風／引っ掻き検出器３８は、機械的雑音が存在する場合、和Σ｜Ｗ_ｎ（ｚ）｜の時間導関数を閾値と比較して判定してもよく、機械的雑音状態が存在する間、機械的雑音の存在の表示を圧縮器４６に提供することができる。風／引っ掻き検出器３８は風／引っ掻き測定の一例を提供するが、風および／または機械的雑音を検出するための他の代替技術を使用して、そのような表示を圧縮器４６に提供することができる。機械的雑音が存在する場合、圧縮器４６は、第１の閾値および第２の閾値を変更することを控えることができ、そのような閾値は、周囲の閾値レベルを超える音響雑音が存在するときにのみ変更される。

フィードバックフィルタ４４および圧縮器４６は、ＡＮＣ回路３０の別個の構成要素として示されているが、いくつかの実施形態では、フィードバックフィルタ４４および圧縮器４６のいくつかの構造および／または機能を組み合わせることができる。

本開示は、当業者は理解するであろう本明細書の例示的な実施形態に対するすべての変更、置換、変形、改変、および修正を包含する。同様に、適切な場合、添付の特許請求の範囲は、当業者が理解するであろう本明細書の例示的な実施形態に対するすべての変更、置換、変形、改変、および修正を包含する。さらに、添付の特許請求の範囲における、特定の機能を実行するのに適合され、配置され、対応し、構成可能であり、有効であり、動作可能であり、または機能する装置またはシステムの装置またはシステムまたは構成要素に対する参照は、その装置、システム、または構成要素がそのように適合され、配置され、対応し、構成され、有効であり、動作可能または機能する限り、それが、またはその特定の機能が起動され、オンにされ、またはロック解除されているか否かにかかわらず、その装置、システムまたは構成要素を包含する。

本明細書に引用されるすべての例および条件的言葉は、当技術の進歩に貢献するために本発明者が寄与する本発明および概念を読者が理解するのを助ける教示を目的とし、このような具体的に記述された例および条件に限定するものではないと解釈される。本発明の実施形態を詳細に説明してきたが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更、置換、および修正を行うことができることを理解されたい。

Claims (20)

1. パーソナルオーディオ装置の少なくとも一部を実装するための集積回路であって、
   パーソナルオーディオ装置の少なくとも一部を実装するための集積回路は、リスナに再生するためのソースオーディオ信号と、変換器によって生成された音響出力における周囲オーディオ音の影響を除去するための対雑音信号との両方を含む出力信号を前記変換器に供給するための出力と、
   前記周囲オーディオ音を示す周囲マイクロフォン信号を受信する周囲マイクロフォン入力と、
   前記変換器によって生成された前記音響出力と、前記変換器における前記周囲オーディオ音とに基づくエラーマイクロフォン信号を受信するためのエラーマイクロフォン入力と、
   圧縮機を有するフィードバック経路を実装する処理回路であって、前記圧縮機は、フィードバックフィルタと直列の圧縮機応答を含み、前記フィードバックフィルタは、フィルタ応答を含み、前記フィードバック経路は、前記圧縮機応答と前記フィルタ応答との積となるフィードバック応答を含むと共に、前記エラーマイクロフォン信号からフィードバック対雑音信号を生成する、処理回路と、
   を備え、
   前記圧縮機応答は前記周囲マイクロフォン信号の関数であり、
   前記対雑音信号は少なくとも前記フィードバック対雑音信号を含む、集積回路。
2. 前記フィルタ応答は、前記エラーマイクロフォン信号から非圧縮フィードバック対雑音信号を生成し、
   前記圧縮機応答は、非圧縮フィードバック対雑音信号からフィードバック対雑音信号を生成し、前記圧縮器応答は周囲マイクロフォン信号の関数である、請求項１に記載の集積回路。
3. 前記圧縮器応答は、前記周囲マイクロフォン信号の関数である利得減衰のための少なくとも１つの閾値を備える、請求項２に記載の集積回路。
4. 利得減衰のための前記少なくとも１つの閾値は、第１の利得減衰が適用される非圧縮フィードバック対雑音信号の第１の閾値マグニチュードと、第２の利得減衰が適用される前記非圧縮フィードバック対雑音信号の第２の閾値マグニチュードとを含み、前記第１の閾値および前記第２の閾値は前記周囲マイクロフォン信号の関数である、請求項３に記載の集積回路。
5. 前記周囲マイクロフォン信号が周囲閾値を超える周囲マグニチュードを有する場合、前記第１の閾値および前記第２の閾値は、前記周囲閾値を超える前記周囲マグニチュードの増加量に基づいて増加する、請求項４に記載の集積回路。
6. 前記第１の閾値および前記第２の閾値は、前記周囲閾値を超える前記周囲マグニチュードの所与の増加量に対してほぼ等しい量で増加する、請求項５に記載の集積回路。
7. 前記周囲マイクロフォン信号に機械的雑音が存在する場合、前記圧縮器は利得減衰のための前記少なくとも１つの閾値の更新を中止する、請求項３に記載の集積回路。
8. 前記処理回路は、前記周囲マイクロフォン信号から前記対雑音信号の少なくとも一部を生成するフィードフォワード応答を有するフィードフォワードフィルタをさらに実装する、請求項１に記載の集積回路。
9. 前記処理回路は、前記フィードフォワードフィルタの前記フィードフォワード応答を、前記エラーマイクロフォン信号内の前記周囲オーディオ音を最小限にするように適合させることによって、前記フィードフォワードフィルタの前記フィードフォワード応答を形成するフィードフォワード係数制御ブロックをさらに実装する、請求項８に記載の集積回路。
10. 前記処理回路は、
    前記ソースオーディオ信号の電気音響経路をモデル化するように構成され、前記ソースオーディオ信号から二次経路推定を生成する二次応答を有する二次経路推定フィルタと、
    前記二次経路推定フィルタの前記二次応答を適応させることにより、前記ソースオーディオ信号および再生補正されたエラーに応じた前記二次経路推定フィルタの前記二次応答を形成して、再生補正されたエラーを最小化する二次経路推定係数制御ブロックであって、再生補正されたエラーは、前記エラーマイクロフォン信号と前記二次経路推定との間の差に基づく、二次経路推定係数制御ブロックと
    をさらに実装する、請求項１に記載の集積回路。
11. 変換器の近傍の周囲オーディオ音を除去する方法であって、
    周囲オーディオ音を示す周囲マイクロフォン信号を受信し、
    前記変換器によって生成された音響出力と前記変換器における前記周囲オーディオ音とに基づくエラーマイクロフォン信号を受信し、
    前記変換器によって生成された前記音響出力での周囲オーディオ音の影響を除去するための対雑音信号を生成し、ここで前記対雑音信号を生成することは、圧縮機を有するフィードバック経路で、前記エラーマイクロフォン信号からフィードバック対雑音信号を生成することを含み、前記圧縮機は、フィードバックフィルタと直列の圧縮機応答を含み、前記フィードバックフィルタは、フィルタ応答を含み、前記フィードバック経路は、前記圧縮機応答と前記フィルタ応答との積となるフィードバック応答を含み、ここで前記圧縮機応答は、前記周囲マイクロフォン信号の関数であり、前記対雑音信号は少なくとも前記フィードバック対雑音信号を含み、
    前記対雑音信号をソースオーディオ信号と組み合わせて前記変換器に供給されるオーディオ信号を生成すること
    を含む、方法。
12. フィードバック対雑音信号を生成することは、
    前記フィルタ応答を有する前記フィードバックフィルタによって、前記エラーマイクロフォン信号から非圧縮フィードバック対雑音信号を生成し、
    前記圧縮器応答を有する前記圧縮器によって、前記非圧縮フィードバック対雑音信号からフィードバック対雑音信号を生成すること
    を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記圧縮器応答は、前記周囲マイクロフォン信号の関数である利得減衰のための少なくとも１つの閾値を備える、請求項１２に記載の方法。
14. 利得減衰のための前記少なくとも１つの閾値は、第１の利得減衰が適用される非圧縮フィードバック対雑音信号の第１の閾値マグニチュードと、第２の利得減衰が適用される前記非圧縮フィードバック対雑音信号の第２の閾値マグニチュードとを含み、前記第１の閾値および前記第２の閾値は前記周囲マイクロフォン信号の関数である、請求項１３に記載の方法。
15. 前記周囲マイクロフォン信号が周囲閾値を超える周囲マグニチュードを有する場合、前記第１の閾値および前記第２の閾値は、前記周囲閾値を超える前記周囲マグニチュードの増加量に基づいて増加する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の閾値および前記第２の閾値は、前記周囲閾値を超える前記周囲マグニチュードの所与の増加量に対してほぼ等しい量で増加する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記周囲マイクロフォン信号に機械的雑音が存在する場合、利得減衰のための少なくとも１つの閾値の更新を中止することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. フィードフォワード応答を有するフィードフォワードフィルタで前記周囲マイクロフォン信号から前記対雑音信号の少なくとも一部を生成することさらに含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記フィードフォワードフィルタの前記フィードフォワード応答を、前記エラーマイクロフォン信号内の前記周囲オーディオ音を最小限にするように適合させることによって、前記フィードフォワードフィルタの前記フィードフォワード応答を形成することをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記ソースオーディオ信号の電気音響経路をモデル化する二次経路推定フィルタで前記ソースオーディオ信号をフィルタリングすることによって、前記ソースオーディオ信号から二次経路推定値を生成し、
    再生補正されたエラーを最小化するように、二次経路推定フィルタを適応させ、前記再生補正されたエラーは、前記エラーマイクロフォン信号と前記二次経路推定との間の差に基づいていること
    をさらに含む、請求項１１に記載の方法。