ダウンリンクトーンの検出および応雑音消去システムにおける二次経路応答モデルの適応

(発明の分野) 本発明は、概して、適応雑音消去(ANC)を含む、無線電話等のパーソナルオーディオデバイスに関し、より具体的には、ダウンリンク呼出音等のトーンが、ソースオーディオ信号内に存在するときのパーソナルオーディオデバイス内のANC適応応答の適応の制御に関する。

(発明の背景) モバイル/携帯電話、コードレス電話等の無線電話、およびMP3プレーヤ等の他の消費者オーディオデバイスが、広く使用されている。明瞭度に関するそのようなデバイスの性能は、周囲音響事象を測定するマイクロホンを使用して、雑音消去を提供し、次いで、信号処理を使用して、反雑音信号をデバイスの出力に挿入し、周囲音響事象を消去することによって、改良されることができる。

雑音消去動作は、変換器において、デバイスの変換器出力を測定し、エラーマイクロホンを使用して、雑音消去の有効性を判定することによって、改良されることができる。変換器の測定された出力は、雑音消去信号が、理想的には、変換器の場所における周囲雑音によって消去されるため、理想的には、専用オーディオプレーヤまたは電話のいずれかにおける電話および/または再生オーディオ内のソースオーディオ、例えば、ダウンリンクオーディオである。ソースオーディオをエラーマイクロホン信号から除去するために、変換器からエラーマイクロホンを通した二次経路が、推定され、ソースオーディオをフィルタ処理するために使用され、エラーマイクロホン信号からの減算のために、位相および振幅を補正することができる。しかしながら、遠隔呼出音等のトーンが、ダウンリンクオーディオ信号内に存在するとき、二次経路適応フィルタは、ダウンリンク発話が存在するときに二次経路を適切にモデル化するであろう、ブロードバンド特性を維持するのではなく、トーンに適応するよう試みるであろう。

したがって、ダウンリンクオーディオ内のトーンに起因する不適切な動作が回避され得、かつトーンが、ダウンリンクオーディオ信号内で確実に検出され得る、変換器の出力を測定する二次経路推定値および反雑音信号を発生させる適応フィルタを使用して、雑音消去を提供する、無線電話を含む、パーソナルオーディオデバイスを提供することが望ましいであろう。

(発明の開示) ダウンリンクオーディオ内のトーンに起因する不適切な動作を回避する、二次経路推定値を含む、雑音消去を提供する、パーソナルオーディオデバイスを提供する前述の目的は、パーソナルオーディオデバイス、動作方法、および集積回路において達成される。

パーソナルオーディオデバイスは、聴取者に提供するためのソースオーディオと、変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む、オーディオ信号を再現するために、筐体上に搭載された変換器を伴う、筐体を含む。基準マイクロホンは、筐体上に搭載され、周囲オーディオ音を示す、基準マイクロホン信号を提供する。パーソナルオーディオデバイスはさらに、反雑音信号が、周囲オーディオ音の実質的消去を生じさせるように、反雑音信号を基準マイクロホン信号から適応的に発生させるために、筐体内に適応雑音消去(ANC)処理回路を含む。エラーマイクロホンは、反雑音信号の適応を制御し、周囲オーディオ音を消去し、処理回路の出力から変換器を通した電気音響経路を補償するために含まれる。ANC処理回路は、ソースオーディオ中にトーンを検出し、トーンが生じるときに全体的ANC動作が安定したままであるように、二次経路の応答を推定する二次経路適応フィルタと、反雑音信号を発生させる別の適応フィルタとの適応に措置を講じる。

別の特徴では、ANC処理回路のトーン検出器は、トーン後に非トーンソースオーディオが存在するまで待機し、次いで、二次経路適応フィルタ、次いで、他の反雑音信号を発生させる適応フィルタの適応をシーケンス化することによって、トーンがソースオーディオ内で生じた後、不適切な動作の継続的防止を提供する、適応可能パラメータを有する。

本発明の前述ならびに他の目的、特徴、および利点は、付随の図面に図示されるように、本発明の好ましい実施形態の以下のより具体的説明から明白となるであろう。 本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。 (項目1) パーソナルオーディオデバイスであって、前記パーソナルオーディオデバイスは、 パーソナルオーディオデバイス筐体と、 オーディオ信号を再現するための、前記筐体上に搭載された変換器であって、前記オーディオ信号は、聴取者への再生のためのソースオーディオと、前記変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む、変換器と、 前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を提供するための、前記筐体上に搭載された基準マイクロホンと、 前記変換器の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を示すエラーマイクロホン信号を提供するための、前記変換器に近接して前記筐体上に搭載されたエラーマイクロホンと、 第1の適応フィルタを適応させることによって反雑音信号を前記基準信号から発生させ、エラー信号および前記基準マイクロホン信号と一致する、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる処理回路であって、前記処理回路は、前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器とを実装し、前記処理回路は、前記ソースオーディオの特性を検出し、前記ソースオーディオの特性を検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な発生を防止する措置を講じる、処理回路と を備える、パーソナルオーディオデバイス。 (項目2) 前記処理回路は、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタの適応を停止する、項目1に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目3) 前記処理回路はさらに、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止する、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目4) 前記処理回路は、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの第1のフィルタの適応が、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの別のフィルタの適応が実質的に完了または停止された後のみ開始されるように、前記ソースオーディオがもはや主にトーンではないことを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目5) 前記処理回路は、前記二次経路適応フィルタの適応が、前記第1の適応フィルタの適応に先立って、かつ前記第1の適応フィルタの適応が停止されている間、行なわれるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目4に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目6) 前記処理回路は、トーン検出器を使用して、前記ソースオーディオ中にトーンを検出し、前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を有する、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目7) 前記トーン検出器は、前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントし、前記トーン検出器は、前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定する、項目6に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目8) 前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定し、続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウンタをデクリメントし、前記トーン検出器は、前記ハングオーバカウントがゼロに達すると、通常動作が再開されることができることを示す、項目7に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目9) 前記処理回路は、いくつかのトーンを検出することに応答して、前記いくつかのトーンの初期部分への適応に起因する前記二次経路適応フィルタの係数の逸脱の量が低減されるように、前記二次経路適応フィルタの適応をリセットする、項目2に記載のパーソナルオーディオデバイス。 (項目10) パーソナルオーディオデバイスによる周囲オーディオ音の影響を抑止する方法であって、前記方法は、 第1の適応フィルタを適応することによって反雑音信号を基準信号から適応的に発生させ、エラー信号および基準マイクロホン信号と一致する、聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させることと、 前記反雑音信号とソースオーディオを組み合わせることと、 前記組み合わせの結果を変換器に提供することと、 前記周囲オーディオ音を基準マイクロホンを用いて測定することと、 前記変換器および前記周囲オーディオ音の音響出力をエラーマイクロホンを用いて測定することと、 前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器を実装することと、 前記ソースオーディオの特性を検出することと、 前記ソースオーディオの特性を検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な発生を防止する措置を講じることと を含む、方法。 (項目11) 前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタの適応を停止することをさらに含む、項目10に記載の方法。 (項目12) 前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止することをさらに含む、項目11に記載の方法。 (項目13) 前記ソースオーディオがもはや主にトーンではないことを検出することと、 前記ソースオーディオがもはや主に、トーンではないことを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの第1のフィルタの適応が、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの別のフィルタの適応が実質的に完了または停止された後のみ開始されるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化することと をさらに含む、項目11に記載の方法。 (項目14) 前記シーケンス化することは、前記二次経路適応フィルタの適応が、前記第1の適応フィルタの適応に先立って、かつ前記第1の適応フィルタの適応が停止されている間に行なわれるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目13に記載の方法。 (項目15) 前記検出することは、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を使用して、前記ソースオーディオ中にトーンを検出する、項目11に記載の方法。 (項目16) 前記トーンが存在すると判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントすることと、 前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定することと をさらに含む、項目15に記載の方法。 (項目17) 前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定することと、 続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、かつ十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウンタをデクリメントすることと、 前記ハングオーバカウントがゼロにデクリメントされることに応答して、通常動作が再開されることができることを示すことと をさらに含む、項目16に記載の方法。 (項目18) いくつかのトーンを検出することに応答して、前記いくつかのトーンの初期部分への適応に起因する前記二次経路適応フィルタの係数の逸脱の量が低減されるように、前記二次経路適応フィルタの適応をリセットすることをさらに含む、項目11に記載の方法。 (項目19) パーソナルオーディオデバイスの少なくとも一部を実装するための集積回路であって、前記集積回路は、 聴取者への再生のためのソースオーディオと、変換器の音響出力内の周囲オーディオ音の影響を抑止するための反雑音信号との両方を含む出力信号を出力変換器に提供するための出力と、 前記周囲オーディオ音を示す基準マイクロホン信号を受信するための基準マイクロホン入力と、 前記変換器の音響出力および前記変換器における前記周囲オーディオ音を示すエラーマイクロホン信号を受信するためのエラーマイクロホン入力と、 第1の適応フィルタを適応することによって反雑音信号を前記基準信号から適応的に発生させ、エラー信号および前記基準マイクロホン信号と一致する、前記聴取者によって聞き取られる前記周囲オーディオ音の存在を低減させる処理回路であって、前記処理回路は、前記ソースオーディオを成形する二次経路応答を有する二次経路適応フィルタと、前記ソースオーディオを前記エラーマイクロホン信号から除去し、前記エラー信号を提供する結合器とを実装し、前記処理回路は、前記ソースオーディオの特性を検出し、前記ソースオーディオの特性を検出することに応答して、前記反雑音信号の不適切な発生を防止する措置を講じる、処理回路と を備える、集積回路。 (項目20) 前記処理回路は、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタの適応を停止する、項目19に記載の集積回路。 (項目21) 前記処理回路はさらに、前記ソースオーディオが主にトーンであることを検出することに応答して、前記第1の適応フィルタの適応を停止する、項目20に記載の集積回路。 (項目22) 前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの第1のフィルタの適応が、前記第1の適応フィルタまたは前記二次経路適応フィルタの別のフィルタの適応が実質的に完了または停止された後のみ開始されるように、前記処理回路は、前記ソースオーディオがもはや主にトーンではないことを検出することに応答して、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目20に記載の集積回路。 (項目23) 前記処理回路は、前記二次経路適応フィルタの適応が、前記第1の適応フィルタの適応に先立って、かつ前記第1の適応フィルタの適応が停止されている間、行なわれるように、前記二次経路適応フィルタおよび前記第1の適応フィルタの適応をシーケンス化する、項目22に記載の集積回路。 (項目24) 前記処理回路は、トーン検出器を使用して、前記ソースオーディオ中にトーンを検出し、前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたとき、および、非トーン信号が検出された後に通常動作が再開されることができるときのうちの少なくとも1つを判定するための適応決定基準を有する、項目20に記載の集積回路。 (項目25) 前記トーン検出器は、前記トーンが存在と判定することに応答して、持続カウンタをインクリメントし、前記トーン検出器は、前記持続カウンタが閾値を超えると、前記トーンが検出されたと判定する、項目24に記載の集積回路。 (項目26) 前記トーン検出器は、前記トーンが検出されたと判定することに応答して、ハングオーバカウントを所定の値に設定し、続いて前記トーンが不在であると判定することに応答して、十分なオーディオのソースオーディオが存在する場合のみ、前記ハングオーバカウンタをデクリメントし、前記トーン検出器は、前記ハングオーバカウントがゼロに達すると、通常動作が再開されることができることを示す、項目25に記載の集積回路。 (項目27) 前記処理回路は、いくつかのトーンを検出することに応答して、前記いくつかのトーンの初期部分への適応に起因する前記二次経路適応フィルタの係数の逸脱の量が低減されるように、前記二次経路適応フィルタの適応をリセットする、項目20に記載の集積回路。

図1は、例示的無線電話10の例証である。

図2は、無線電話10内の回路のブロック図である。

図3は、図2のCODEC集積回路20のANC回路30内に含まれ得る、信号処理回路および機能ブロックの実施例を描写する、ブロック図である。

図4は、CODEC集積回路20によって実装され得る、トーン検出アルゴリズムを描写する、流れ図である。

図5は、図4に図示されるような実装に従う、図2のCODEC集積回路20のANC回路30の動作を図示する、信号波形図である。

図6は、CODEC集積回路20によって実装され得る、別のトーン検出アルゴリズムを描写する、流れ図である。

図7は、図6に図示されるような実装に従う、図2のCODEC集積回路20のANC回路30の動作を図示する、信号波形図である。

図8は、CODEC集積回路20内の信号処理回路および機能ブロックを描写する、ブロック図である。

(発明を実行するための最良様式) 無線電話等のパーソナルオーディオデバイス内に実装され得る、雑音消去技法および回路が、開示される。パーソナルオーディオデバイスは、周囲音響環境を測定し、スピーカ(または、他の変換器)出力に投入される信号を発生させ、周囲音響事象を消去する、適応雑音消去(ANC)回路を含む。基準マイクロホンは、周囲音響環境を測定するために提供され、エラーマイクロホンは、変換器における周囲オーディオおよび変換器出力を測定し、したがって、雑音消去の有効性の指標を与えるために含まれる。二次経路推定適応フィルタは、エラー信号を発生させるために、再生オーディオをエラーマイクロホン信号から除去するために使用される。しかしながら、パーソナルオーディオデバイスによって再現されるソースオーディオ内のトーン、例えば、電話会話の開始時のダウンリンクオーディオ内に存在する呼出音または電話会話の背景内の他のトーンは、二次経路適応フィルタの不適切な適応を生じさせるであろう。さらに、トーンが終了した後、不適切に適応された状態からの回復の間、二次経路推定適応フィルタが、適切な応答を有していない限り、ANCシステムの残りは、適切に適応しない、または不安定となり得る。以下に示される例示的パーソナルオーディオデバイス、方法、および回路は、二次経路推定適応フィルタおよびANCシステムの残りの適応をシーケンス化し、不安定性を回避し、ANCシステムを適切な応答に適応させる。さらに、基準マイクロホンへのソースオーディオの漏出の大きさが、測定または推定され、安定動作が予期され得るように、ソースオーディオが終了または音量が減少した後、ANCシステムの適応およびそのような条件からの回復に措置を講じることができる。

図1は、ヒトの耳5に近接する例示的無線電話10を示す。図示される無線電話10は、本明細書で図示される技法が採用され得るデバイスの実施例であるが、図示される無線電話10内または後続例証に描写される回路内で具現化される要素または構成が全て、要求されるわけではないことを理解されたい。無線電話10は、無線電話10によって受信される呼出音、記憶されたオーディオプログラム材料、近端発話、ウェブページまたは他のネットワーク通信からのソース等の他のローカルオーディオ事象ならびに低バッテリ量および他のシステム事象通知等のオーディオ指標とともに、無線電話10によって受信される遠隔発話を再現する、スピーカSPKR等の変換器を含む。近接発話マイクロホンNSは、無線電話10から他の会話参加者に伝送される、近端発話を捕捉するために提供される。

無線電話10は、反雑音信号をスピーカSPKRに投入し、スピーカSPKRによって再現される遠隔発話および他のオーディオの明瞭度を改善する、適応雑音消去(ANC)回路および特徴を含む。基準マイクロホンRは、周囲音響環境を測定するために提供され、近端発話が、基準マイクロホンRによって生成される信号内で最小限にされるように、ユーザ/話者の口の典型的位置から離れて位置付けられる。第3のマイクロホンである、エラーマイクロホンEは、無線電話10が、耳5に近接近するとき、耳5に近接するスピーカSPKRによって再現されるオーディオ信号と組み合わせて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ために提供される。無線電話10内の例示的回路14は、信号を基準マイクロホンR、近接発話マイクロホンNS、およびエラーマイクロホンEから受信し、無線電話送受信機を含有するRF集積回路12等の他の集積回路とインターフェースをとる、オーディオCODEC集積回路20を含む。本発明の他の実施形態では、本明細書に開示される回路および技法は、MP3プレーヤオンチップ集積回路等のパーソナルオーディオデバイスの全体を実装するための制御回路および他の機能性を含有する、単一集積回路内に組み込まれてもよい。

一般に、本明細書に開示されるANC技法は、基準マイクロホンRに衝突する周囲音響事象(スピーカSPKRの出力および/または近端発話とは対照的に)を測定し、また、エラーマイクロホンEに衝突する同一の周囲音響事象を測定することによって、図示される無線電話10のANC処理回路は、基準マイクロホンRの出力から発生される反雑音信号を適応し、エラーマイクロホンEに存在する周囲音響事象の振幅を最小限にする特性を有する。音響経路P(z)は、基準マイクロホンRからエラーマイクロホンEに延在するため、ANC回路は、本質的に、電気−音響経路S(z)の影響を除去した状態で組み合わせられた推定音響経路P(z)である。電気−音響経路S(z)は、CODEC IC20のオーディオ出力回路の応答と、特定の音響環境内におけるスピーカSPKRとエラーマイクロホンEとの間の結合を含む、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)は、耳5の近接性および構造と、無線電話10が耳5にしっかりと圧接されていないとき、無線電話10に近接し得る他の物理的物体およびヒト頭部構造とによって影響される。図示される無線電話10は、第3の近接発話マイクロホンNSを伴う、2つのマイクロホンANCシステムを含むが、別個のエラーおよび基準マイクロホンを含まない、他のシステムも、前述の技法を実装することができる。代替として、近接発話マイクロホンNSは、前述のシステム内の基準マイクロホンRの機能を果たすために使用されることができる。最後に、オーディオ再生のためだけに設計されたパーソナルオーディオデバイスでは、近接発話マイクロホンNSは、概して、含まれず、以下にさらに詳細に説明される、回路内の近接発話信号経路は、省略されることができる。

次に、図2を参照すると、無線電話10内の回路が、ブロック図に示される。CODEC集積回路20は、基準マイクロホン信号を受信し、基準マイクロホン信号のデジタル表現refを生成するためのアナログ/デジタルコンバータ(ADC)21A、エラーマイクロホン信号を受信し、エラーマイクロホン信号のデジタル表現errを生成するためのADC21Bと、近接発話マイクロホン信号を受信し、近接発話マイクロホン信号のデジタル表現nsを生成するためのADC21Cとを含む。CODEC IC20は、結合器26の出力を受信する、デジタル/アナログコンバータ(DAC)23の出力を増幅させる、増幅器A1からスピーカSPKRを駆動させるための出力を発生させる。結合器26は、無線電話10のユーザが、無線周波数(RF)集積回路22から受信される、ダウンリンク発話dsに適切に関連して、その自身の音声を聞き取れるように、内部オーディオソース24からのオーディオ信号ia、通例、基準マイクロホン信号ref内の雑音と同一の極性を有し、したがって、結合器26によって減算される、ANC回路30によって発生される反雑音信号anti−noise、近接発話信号nsの一部を組み合わせる。本発明のある実施形態によると、ダウンリンク発話dsは、ANC回路30に提供される。ダウンリンク発話dsおよび内部オーディオiaは、信号(ds+ia)が、ANC回路30内の二次経路適応フィルタを伴う推定音響経路S(z)に提示され得るように、結合器26に提供される。近接発話信号nsはまた、RF集積回路22に提供され、アンテナANTを介して、アップリンク発話としてサービスプロバイダに伝送される。

図3は、図2のANC回路30の詳細の一実施例を示す。適応フィルタ32は、基準マイクロホン信号refを受信し、理想的状況下、その伝達関数W(z)をP(z)/S(z)となるように適応させ、図2の結合器26によって例示されるように、反雑音信号と変換器によって再現されるオーディオ信号を組み合わせる、出力結合器に提供される、反雑音信号anti−noiseを発生させる。適応フィルタ32の係数は、概して、最小二乗平均的意味において、エラーマイクロホン信号err内に存在する基準マイクロホン信号refのそれらの成分間のエラーを最小限にする、2つの信号の相関を使用して、適応フィルタ32の応答を判定する、W係数制御ブロック31によって制御される。W係数制御ブロック31によって処理される信号は、フィルタ34Bによって提供される経路S(z)の応答の推定値のコピーによって成形されるような基準マイクロホン信号refと、エラーマイクロホン信号errを含む別の信号である。基準マイクロホン信号refを経路S(z)の応答の推定値のコピーである、応答SECOPY(z)で変換し、エラーマイクロホン信号errを最小限にすることによって、ソースオーディオの再生に起因するエラーマイクロホン信号errの成分を除去後、適応フィルタ32は、P(z)/S(z)の所望の応答に適応される。エラーマイクロホン信号errに加え、W係数制御ブロック31によってフィルタ34Bの出力とともに処理される他の信号として、フィルタ応答SE(z)(応答SECOPY(z)は、そのコピーである)によって処理される、ダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaを含む、ソースオーディオの逆数量を含む。ソースオーディオの逆数量を投入することによって、適応フィルタ32は、エラーマイクロホン信号err内に存在する比較的に大量のソースオーディオに適応しないように防止され、経路S(z)の応答の推定値でダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaの逆数コピーを変換することによって、処理前にエラーマイクロホン信号errから除去されるソースオーディオは、S(z)の電気および音響経路が、エラーマイクロホンEに到達するために、ダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaによって辿られる経路であるため、エラーマイクロホン信号errにおいて再現されるダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaの予期されるバージョンに整合するはずである。フィルタ34Bは、それ自体は、適応フィルタではないが、フィルタ34Bの応答が、適応フィルタ34Aの適応を追跡するように、適応フィルタ34Aの応答に整合するように同調される、調節可能応答を有する。

前述を実装するために、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、適応フィルタ34Aによってフィルタ処理され、エラーマイクロホンEに送達される予期されるソースオーディオを表す、結合器36によって、前述のフィルタ処理されたダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaの除去後、ソースオーディオ(ds+ia)およびエラーマイクロホン信号errを処理する。適応フィルタ34Aは、それによって、エラーマイクロホン信号errから減算されると、ソースオーディオ(ds+ia)に起因しないエラーマイクロホン信号errのコンテンツを含有する、エラー信号eをダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaから発生させるように適応される。しかしながら、ダウンリンクオーディオ信号dsおよび内部オーディオiaが両方とも不在である場合、例えば、電話呼の開始時、または非常に低い振幅を有する場合、SE係数制御ブロック33は、推定音響経路S(z)への十分な入力を有していないであろう。したがって、ANC回路30では、ソースオーディオ検出器35Aが、十分なソースオーディオ(ds+ia)が存在するかどうか検出し、十分なソースオーディオ(ds+ia)が存在する場合、二次経路推定値を更新する。ソースオーディオ検出器35Aは、発話存在信号が、ダウンリンクオーディオ信号dsのデジタルソースから利用可能である場合、発話存在信号、またはメディア再生制御回路から提供される再生アクティブ信号によって置換されてもよい。

制御回路39は、顕著なトーン信号がダウンリンクオーディオ信号ds内に存在すると、それを示す、Toneインジケータと、全体的ソースオーディオ(ds+ia)の検出されたレベルを反映する、Source Level指標とを含む、入力をソースオーディオ検出器35Aから受信する。制御回路39はまた、基準マイクロホン信号refの検出されたレベルの指標を提供する、入力を周囲オーディオ検出器35Bから受信する。制御回路39は、パーソナルオーディオデバイスの音量設定の指標volを受信してもよい。制御回路39はまた、概して、応答W(z)の係数の和の変化率である、安定性測定値

が、閾値を上回るとき、アサート解除される、安定性指標WstableをW係数制御31から受信するが、代替として、安定性指標Wstableは、適応フィルタ32の応答を判定する、応答W(z)の係数の全数より少ないことに基づいてもよい。さらに、制御回路39は、W係数制御31の適応を制御するための制御信号haltWを発生させ、SE係数制御33の適応を制御するための制御信号haltSEを発生させる。応答W(z)および二次経路推定値SE(z)の適応のシーケンス化のための例示的アルゴリズムは、図5−8を参照して、以下にさらに詳細に論じられる。

ソースオーディオ検出器35A内では、トーン検出アルゴリズムは、トーンが、ソースオーディオ(ds+ia)内に存在すると、それを判定し、その実施例は、図4に図示される。次に、図4を参照すると、ソースオーディオ(ds+ia)の振幅が、最小閾値「min」以下である間(決定70)、処理は、ステップ79に進む。ソースオーディオ(ds+ia)の振幅「Signal Level」が、最小閾値「min」を上回る場合(決定70)および現在のオーディオが、トーン候補である場合(決定71)、持続時間T_persistは、増加され(ステップ72)、持続時間T_persistが閾値に達すると(決定73)、トーンが検出されたことを示し、ハングオーバカウントが、非ゼロ値に初期化され(ステップ74)、持続時間T_persistが、閾値に設定され、持続時間T_persistが増加し続けないように防止する(ステップ75)。現在のオーディオが、トーン候補ではない場合(決定71)、持続時間T_persistは、減少される(ステップ76)。十分な信号レベルが存在するときのみ、持続時間T_persistの増減は、直近の履歴、すなわち、最も直近の信号がトーンまたは他のオーディオであるかどうかに基づいて、信頼基準を実装するフィルタとして作用する。したがって、持続時間は、特定の実装およびデバイスに対する誤トーン検出を回避するために十分に高値を有する一方、ANCシステムの適応、特に、トーンの周波数に対する応答SE(z)の不適切な適応に実質的に影響を及ぼすために十分である、1つ以上のトーンの累積持続時間の逸失を回避するために十分に低値を有する、トーン検出信頼値である。トーン候補は、ソースオーディオ(ds+ia)または別の好適なマルチバンドフィルタ処理技法の離散フーリエ変換(DFT)の近隣振幅比較を使用して、ソースオーディオ(ds+ia)内で検出され、ブロードバンド雑音または信号と、主にトーンであるオーディオを区別する。持続時間T_persistが、ゼロ未満になり(決定77)、累積された非トーン信号が、実質的周期の間に存在することを示す場合、持続時間T_persistは、ゼロに設定され、直近で生じたトーンの数のカウントである、トーンカウントもまた、ゼロに設定される。

処理アルゴリズムは、次いで、トーンが検出されたかどうかの決定79に進み、ハングオーバカウントが、ゼロを上回らず(決定79)、トーンが決定73によって未だ検出されていない、またはトーンが検出された後、ハングオーバカウントの期間が経過したことを示す場合、トーンフラグが、リセットされ、トーンが存在しないことを示し、前のトーンフラグもまた、リセットされる(ステップ80)。ハングオーバカウントは、例えば、別のトーンが、生じる可能性があって、応答SE(z)を不適切に適応させるとき、ANCシステムの適応を早く再開し過ぎるのを回避するために、トーンの検出が中止された後、トーンフラグを設定条件(例えば、トーンフラグ=「1」)内に維持するために提供するカウントである。ハングオーバカウントの値は、実装特有であるが、前述の不適切な適応条件を回避するために十分であるべきである。処理は、次いで、電話呼が、決定87において終了されない場合、ステップ70から繰り返される。しかしながら、ハングオーバカウントが、ゼロを上回る場合(決定79)、トーンフラグは、(「1」の値に)設定され(ステップ81)、ハングオーバカウントは、減少され(ステップ82)、システムに、ハングオーバカウントが非ゼロである間、現在のソースオーディオをトーンとして取り扱わせる。前のトーンフラグが設定されない(例えば、トーンフラグが、「0」の値を有する)場合(決定83)、トーンカウントは、インクリメントされ、前のトーンフラグは、(「1」の値)に設定される(ステップ84)。そうでなければ、トーンフラグが設定される(決定83において、結果が「いいえ」である)場合、処理アルゴリズムは、直接、決定85に進む。次いで、トーンカウントが、その後、応答SE(z)が、既知の状態に設定されるべきトーンの数である、所定のリセットカウントを超える場合(決定85)、応答SE(z)は、リセットされ、トーンカウントもまた、リセットされる(ステップ86)。呼が終了するまで(決定87)、ステップ70−86のアルゴリズムは、繰り返される。そうでなければ、アルゴリズムは、終了する。

本明細書で図示される例示的回路および方法は、二次経路適応フィルタ34Aの応答SE(z)に及ぼす遠隔トーンの影響を低減させることによって、ANCシステムの適切な動作を提供し、その結果、フィルタ34Bの応答SE_COPY(z)および適応フィルタ32の応答W(z)に及ぼすトーンの影響を低減させる。図4に図示されるアルゴリズムを使用するトーン検出器を伴う、図3の制御回路39の例示的動作波形を図示する、図5に示される実施例では、制御回路39は、トーンフラグToneによって示されるように、トーンがソースオーディオ(ds+ia)内で検出されると、制御信号haltSEをアサートすることによって、SE係数制御33の適応を停止する。時間t₁と時間t₂との間で生じる第1のトーンは、低初期持続時間T_persistのため、トーンと判定されず、トーンの誤検出を防止する。したがって、制御信号haltSEは、閾値を下回って低下する信号レベルのため、時間t₂まで、アサート解除されず、ソースオーディオ(d+ia)内に存在するSE係数制御33を適応させるための信号レベルが不十分であることを制御回路39に示す。時間t₃では、前述のトーン検出アルゴリズムに従って増加されたより長い持続時間T_persistのため、シーケンス内の第2のトーンが検出される。したがって、制御信号haltSEが、第2のトーンの間、早期にアサートされ、SE係数制御33の係数に及ぼすトーンの影響を低減させる。時間t₄では、制御回路39は、4つのトーン(または、いくつかの他の選択可能である数)が生じたことを判定し、制御信号resetSEをアサートし、SE係数制御33を既知の一式の係数にリセットし、それによって、応答SE(z)を既知の応答に設定する。時間t₅では、ソースオーディオ内のトーンが終了するが、応答W(z)は、応答SE(z)の適応が、より適切な訓練信号で行なわれ、トーンが、時間t₁から時間t₅の間隔の間、応答SE(z)を途絶せず、時間t₅において応答SE(z)を適応させるためのソースオーディオが存在しないことを確実にしなければならないため、適応されることを可能にされない。時間t₆では、ダウンリンク発話が存在し、制御回路39は、トーンがソースオーディオ内で検出された後、SE係数制御33が、適切な値を含有し、したがって、応答SE_COPY(z)および応答SE(z)が、応答W(z)の適応に先立って、好適な特性を有するように、SE係数制御33、次いで、W係数制御31の訓練のシーケンス化を開始する。前述は、十分な振幅の非トーンソースオーディオ信号が存在し、次いで、SE係数制御33の適応が、停止されると行なわれる、SE係数制御33が適応された後のみ、W係数制御31が適応させることを可能にすることによって、達成される。図5に示される実施例では、二次経路適応フィルタ適応は、推定される応答SE(z)が安定した後、制御信号haltSEをアサートすることによって停止され、応答W(z)は、制御信号haltWをアサート解除することによって、適応されることが可能にされる。図7に示される特定の動作では、応答SE(z)は、応答W(z)が適応されていないときのみ適応されることが可能にされ、その逆もまた然りであるが、他の状況下または他の動作モードでは、応答SE(z)およびW(z)は、同時に、適応されることが可能にされることができる。特定の実施例では、応答SE(z)は、応答SE(z)が適応されていた時間量、指標SEstableのアサート、または他の基準のいずれかが、応答SE(z)が、推定二次経路S(z)に十分に適応されたことを示す、時間t₇まで適応され、W(z)が、次いで、適応されることができる。

時間t₇では、制御信号haltSEが、アサートされ、制御信号haltWが、アサート解除され、SE(z)の適応からW(z)の適応に遷移する。時間t₈では、ソースオーディオが、再び、検出され、制御信号haltWが、アサートされ、応答W(z)の適応を停止する。制御信号haltSEは、次いで、非トーンダウンリンクオーディオ信号が、概して、応答SE(z)のための良好な訓練信号であるため、アサート解除される。時間t₉では、level指標が、閾値を下回って低下し、応答W(z)が、再び、制御信号haltWをアサート解除することによって、適応されることが可能にされ、応答SE(z)の適応が、制御信号haltSEをアサートすることによって停止され、これは、応答W(z)が、最大時間周期T_maxwの間、適応されるとき、時間t₁₀まで継続する。

ソースオーディオ検出器35A内では、トーンがソースオーディオ(ds+ia)内に存在するとき、それを判定する、別のトーン検出アルゴリズムが、図6に図示され、これは、図4に類似し、したがって、図6のアルゴリズムの特徴のうちのいくつかのみ、本明細書に後述される。ソースオーディオ(ds+ia)の振幅が、最小閾値以下である間(決定50)間、処理は、決定58に進む。ソースオーディオ(ds+ia)の振幅が、最小閾値を上回る場合(決定50)、および現在のオーディオが、トーン候補である場合(決定51)、トーンT_persistの持続時間は、増加され(ステップ52)、持続時間T_persistが閾値に達し(決定53)、トーンが検出されたことを示すと、ハングオーバカウントは、非ゼロ値に初期化され(ステップ54)、持続時間T_persistは、閾値に設定され、持続時間T_persistが増加し続けないように防止する(ステップ55)。そうでなければ、持続時間T_persistが、閾値に達しない場合(決定53)、処理は、決定58に進む。現在のオーディオが、トーン候補ではない場合(決定51)、および持続時間T_persist>0の間(決定56)、持続時間T_persistは、減少される(ステップ57)。処理アルゴリズムは、トーンが検出されたかどうかの決定58に進み、ハングオーバカウントが、ゼロを上回らず(決定58)、トーンが決定53によって未だ検出されていない、またはトーンが検出された後、ハングオーバカウントの期間が経過したことを示す場合、トーンフラグは、アサート解除され(ステップ61)、トーンが存在しないことを示す。しかしながら、ハングオーバカウントが、ゼロを上回る場合(決定58)、トーンフラグは、アサートされ(ステップ59)、ハングオーバカウントは、減少される(ステップ60)。呼が終了するまで(決定62)、ステップ50−61のアルゴリズムは、繰り返され、そうでなければ、アルゴリズムは、終了する。

図6に図示されるアルゴリズムを使用するトーン検出器を伴う、図3の制御回路39の動作を図示する、図7に示される実施例では、第2の呼出音が、時間t₃において、ハングオーバカウントが、図6に図示されるように、前述のトーン検出アルゴリズムに従って初期化されるため、検出された後、トーンフラグToneは、ハングオーバカウントが、図6のアルゴリズム内の決定57において、ゼロに達するまで、アサート解除されない。ソースオーディオ(d+ia)の振幅が、閾値を下回るときのみ、ハングオーバカウントを減少させる利点は、トーンが検出されないとき、ハングオーバカウントが減少される、図5の実施例と、図7のものとの差異から明白である。図7の実施例では、制御信号haltSEは、第2の呼出音の検出から、最後の呼出音が中止され、ハングオーバカウントの期間が経過するまで、アサートされ、十分な振幅の非トーンソースオーディオ(d+ia)が存在するとき、ハングオーバカウントがゼロまで減少するまで、第1のトーンが終了した後、いかなるトーンの間も、SE係数制御33が適応されることを防止する。時間t₆’では、ハングオーバカウントの期間が経過し、制御信号haltSEが、アサート解除され、応答SE(z)を適応させる。ソースオーディオ内のトーンが終了したが、応答W(z)は、トーンが、時間t₁から時間t₅の間隔の間、応答SE(z)を途絶させないことを確実にするために、応答SE(z)の適応が、より適切な訓練信号で行なわれるまで、適応されることを可能にされない。時間t₇では、制御信号haltSEが、アサートされ、制御信号haltWが、アサート解除され、応答W(z)が適応されることを可能にする。

次に、図8を参照すると、図3に描写されるようなANC技法を実装し、図2のCODEC集積回路20内に実装され得るような処理回路40を有するためのANCシステムのブロック図が、示される。処理回路40は、前述のANC技法の一部または全部ならびに他の信号処理を実装し得る、コンピュータプログラム製品を含む、プログラム命令が記憶されたメモリ44に結合される、プロセッサコア42を含む。随意に、専用デジタル信号処理(DSP)論理46が、処理回路40によって提供されるANC信号処理の一部、または代替として、全部を実装するために提供されてもよい。処理回路40はまた、それぞれ、基準マイクロホンR、エラーマイクロホンE、および近接発話マイクロホンNSから入力を受信するために、ADC21A−21Cを含む。DAC23Aおよび増幅器A1もまた、前述のような反雑音を含む、変換器出力信号を提供するために、処理回路40によって提供される。

本発明は、特に、その好ましい実施形態を参照して図示および説明されたが、前述ならびに形態および詳細における他の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に行なわれてもよいことは、当業者によって理解されるであろう。