噪声控制装置的制作方法

专利名称：噪声控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及噪声控制装置，进一步更特定地涉及降低分别到达声学上 独立的多个空间的噪声的噪声控制装置。
背景技术：
近年来，对应于以飞机的客室等为代表的噪声过多的环境对舒适性的 需求升高，利用通过积极发出与噪声相位相反的控制声音来降低噪声的主 动噪声控制技术的头戴式受话装置、所谓消除噪声头戴式受话器已被商品 化(例如专利文献l等)。以下，参照图20说明现有的消除噪声头戴式受话器。图20是表示现 有的消除噪声头戴式受话器的结构的图。并且，图20是从用户90的头部 上方看的图。图20所示的用户90朝向纸面并向上。在图20中，消除噪声头戴式受话器具备头带91、左耳盒92a、右耳盒 92b、左耳扬声器93a、右耳扬声器93b、左耳麦克风94a、右耳麦克风94b、 左耳控制部95a、及右耳控制部95b。左耳盒92a配置在用户90的左耳附 近。右耳盒92b配置在用户90的右耳附近。左耳盒92a及右耳盒92b通过 耳带91连接。左耳扬声器93a配置在左耳盒92a内。右耳扬声器93b配置 在右耳盒92b内。左耳麦克风94a配置在左耳盒92a内。右耳麦克风94b 配置在右耳盒92b内。并且，在左耳盒92a及右耳盒92b内分别形成有空间，这些空间在声 学上独立。所谓声学上独立意味着一方的空间和另一方的空间之间的电声 变换函数的增益非常小的声学状态。左耳麦克风94a检测到达左耳盒92a内的噪声。左耳麦克风94a向左 耳控制部95a输出基于检测出的噪声的噪声信号作为检测信号化。左耳控 制部95a基于检测信号eL生成控制信号，该控制信号用于控制为检测信号e^的电平减小。左耳控制部95a向左耳扬声器93a输出生成的控制信号。 同样地，右耳麦克风94b检测到达右耳盒92b内的噪声。右耳麦克风94b 向右耳控制部95b输出基于检测出的噪声的噪声信号作为检测信号eR。右 耳控制部95b基于检测信号eK生成控制信号，该控制信号用于控制为检测 信号eR的电平减小。右耳控制部95b向右耳扬声器93b输出生成的控制信 号。接着，参照图21详细说明左耳控制部95a及右耳控制部95b的结构及 处理。图21是以信号处理上模块来表示图20所示的消除噪声头戴式受话 器的结构的图。在图21中，假设与图20所示的附图标记相同的附图标记 的结构部具有相同的功能，省略说明。左耳盒92a内的模块921a是表示从左耳扬声器93a的输入到左耳麦克 风94a的输出为止的电声变换函数Hl的框圈。右耳盒92b内的模块921b 是表示从右耳扬声器93b的输入到右耳麦克风94b的输出为止的电声变换 函数Hr的模块。加法器922a将模块921a的输出信号和表示到达左耳盒92a —内的噪声的噪声信号Nl相加。从加法器922a输出的信号是上述的检测信 号eL。加法器922b将模块921b的输出信号和表示到达右耳盒92b内的噪 声的噪声信号Nk相加。从加法器922b输出的信号是上述的检测信号eR。首先，说明对用户90的左耳的处理。左耳控制部95a包括反馈控制滤 波器951a及反转器952a。在反馈控制滤波器951a中设定有表示传递函数 Cl的墟波系数。从加法器922a输出的检测信号eL被输入到反馈控制滤波 器951a。反转器952a使反馈控制滤波器951a的输出信号的相位反转。反 转器952a的输出信号输入到模块921a。这里，从噪声信号NL到检测信号 erJ勺传递函数用式(1)表示。[数学式1]这里，反馈控制滤波器951a的传递函数CL如式(2)所示，设定为与 左耳中的电声变换函数HL相反的特性。但是，a表示频率恒定的滤波增益。[数学式2] <formula>formula see original document page 7</formula> 这里，当噪声到达左耳盒92a内时，如根据式(1)可知，左耳麦克风 94a输出Nl/ (1+ClxHJ作为检测信号向反馈控制滤波器951a输入检 测信号eL。这时，由反馈控制滤波器951a生成的控制信号成为Q^Nl/ (1+C^Hl)。传递函数Ct设定成如式(2)所示，所以控制信号成为NJ (HLX(l+l/a))。控制信号由反转器952a反转之后输入到模块921a。因此， 从左耳扬声器93a向左耳附近发射成为一HLxNi7 (HLx (l+l/a)) =—NJ (l+l/a)的消除声音。其结果，滤波增益a越大，可消除声音越接近一Np 所以消除到达左耳附近的噪声。接着，说明对用户90的右耳的处理。右耳控制部95b由反馈控制滤波 器951b及反转器952b构成。在反馈控制滤波器951b中设定有表示传递函 数CR的滤波系数。从加法器922b输出的检测信号eR输入到反馈控制滤波 器951b中。反转器952b使反馈控制滤波器95 lb的输出信号的相位反转。 反转器952b的输出信号输入到模块921b。并且，对右耳的处理相对于上述 的对左右的处理的不同点仅在于，右耳控制部95b的传递函数Ck的特性与 右耳中的电声变换函数HK相反。除此以外的处理与上述的对左耳的处理相 同，所以省略说明。此外，在过去已知有组合图21中说明的噪声降低功能和音频信号输出 功能的技术。图22是表示组合噪声降低功能和音频信号输出功能的结构的 图。并且，在图22中，与图20所示的附图标记相同的附图标记的结构部 具有相同的功能，所以省略说明。图22所示的结构是对图20所示的结构追加了音频信号输出部97、左 耳音频信号消除部98a、右耳音频信号消除部98b、减法器99a及99b、加 法器100a及100b的结构。音频信号输出部97输出针对左耳的音频信号 A^和针对右耳的音频信号AR。左耳音频信号消除部98a基于表示对电声变 换函数!^进行模拟的传递函数的滤波系数，生成消除音频信号Al的消除信号。减法器99a从检测信号&中减去用于消除音频信号Al的消除信号。 减法器99a的输出信号输入到左耳控制部95a。从左耳控制部95a输出的控 制信号在加法器100a中与音频信号Al相加。加法器100a的输出信号输入 到左耳扬声器93a。左耳扬声器93a输出基于控制信号及音频信号Al的声音这里，在来自左耳麦克风94a的检测信号eL中包含有音频信号AL。但 是，减法器99a从检测信号eL中减去用于消除音频信号AL的消除信号。因 此，向左耳控制部95a输入音频信号AL，在左耳控制部95a中进行与在图 21说明的处理相同的处理。左耳音频信号消除部98b基于表示对电声变换函数HR进行模拟的传递 函数的滤波系数，生成用于消除音頻信号Ak的消除信号。减法器99b从检 测信号w中减去用于消除音频信号Ar的消除信号。减法器9%的输出信 号被输入到右耳控制部95b。从右耳控制部95b输出的控制信号在加法器 100b中与音频信号Ar相加。加法器100b的输出信号输入到右耳扬声器 93b。右耳扬声器93b输出基于控制信号及音频信号Ar的声音。这里，除 此以外的处理与上述的对左耳的处理相同，所以省略说明。这样，根据图 22所示的结构，能够同时进行噪声的降低和立体音响信号的再现。并且，上述的电声变换函数&及&中，通常在高频带存在相位延迟。 因此，例如即使将传递函数CL设定为电声变换函数HL的反特性，在高频 带也不是反特性，存在噪声降低效果劣化的问题。因此，为了扩大发挥噪 声降低效果的频带，在过去提出了图23所示的结构。图23是表示扩大发 挥噪声降低效果的频带的消除噪声头戴式受话器的结构的图。图23所示的 结构是对于图20所示的结构追加了左耳高频控制部101a、右耳高频控制部 101b、加法器102a及102b的结构。在图23中，左耳控制部95a基于检测信号eL生成用于控制为检测信号 ^的电平减小的、具有预定频率以下的频率的控制信号。即，左耳控制部 95a生成用于消除到达左耳盒92a内的预定频率以下的噪声的消除信号。这 里，所谓预定频率是比产生电声变换函数HL的相位延迟的频率低的频率。 左耳控制部95a向加法器102a输出所生成的控制信号。左耳高频控制部 101a基于检测信号eL生成用于控制为检测信号eL的电平减小的、具有高于预定频率的频率的控制信号。即，左耳高频控制部101a生成用于消除到达 左耳盒92a内的高于预定频率的噪声的消除信号。左耳高频控制部101a向 加法器102a输出所生成的控制信号。加法器102a将由左耳控制部95a生 成的控制信号和由左耳高频控制部101a生成的控制信号相加。由加法器 102a相加的信号被输入到左耳扬声器93a。左耳扬声器93a输出基于由左 耳控制部95a生成的控制信号和由左耳高频控制部101a生成的控制信号的 声音。其结果，在左耳附近消除基于各控制信号的声音和噪声。另一方面，右耳控制部95b基于检测信号eR，生成用于控制为检测信 号W的电平减小的、具有预定频率以下的频率的控制信号。即，右耳控制 部95b生成用于消除到达右耳盒92b内的预定频率以下的噪声的消除信号。 这里，所谓预定频率是比产生电声变换函数HR的相位延迟的频率低的频 率。右耳控制部95b向加法器102b输出所生成的控制信号。右耳高频控制 部lOlb基于检测信号eR，生成用于控制为检测信号eR的电平减小的、具 有高于预定频率的频率的控制信号。即，右耳高频控制部101b生成用于消 除频率高于到达右耳盒92b内的预定频率的噪声的消除信号。右耳高频控 制部101b向加法器102b输出生成的控制信号。加法器102b将由右耳控制 部95b生成的控制信号和由右耳高频控制部101b生成的控制信号相加。由 加法器102b相加的信号输入到右耳扬声器93b。右耳扬声器93b输出基于 由右耳控制部95b生成的控制信号和由右耳高频控制部101b生成的控制信 号的声音。其结果，在右耳附近消除基于各控制信号的声音和噪声。这样，对于电声变换函数的相位延迟的高于预定频率的高频带，利用 设定了基于相位延迟的电声变换函数的滤波系数的左耳高频控制部95a及 右耳高频控制部95b分别进行控制。由此，能够进一步扩大发挥噪声降低 效果的频带。专利文献1:国际公开第94/17512号小册子在头戴式受话装置等中，如上所述形成于左耳盒92a内的空间和形成 于右耳盒92b内的空间在声学上独立。因此，在过去对左耳及右耳分别进 行独立的控制是惯例。因此，在上述的过去的消除噪声头戴式受话器中， 由左耳控制部95a对左耳进行控制，由右耳控制部95b对右耳进行控制。这里，考虑用2个运算处理电路(未图示)处理左耳控制部95a及右耳控制部95b的情况。运算处理电路是CPU等。由2个运算处理电路处理 时，当然需要准备2个运算处理电路。因此，有成本升高的问题。因此，为了降低成本，考虑用1个运算处理电路处理左耳控制部95a 及右耳控制部95b的情况。但是，在该情况下，与具有2个运算处理电路 时相比，增加应处理的运算量。因此，左耳控制部95a及右耳控制部95b 的输入输出延迟增大。其结果，有不能极致地得到上述的噪声降低效果的 问题。发明内容因此，本发明的目的在于提供一种噪声控制装置，即使在用l个运算 处理电路处理的情况下，也不增大控制部中的输入输出延迟，能够充分发 挥噪声降低效果。本发明的第一方面的噪声控制装置，降低分别到达声学上独立的多个 空间的噪声，其特征在于，具备声音输出单元，设置成分别对应于上述多个空间并向对应的空间输出声音；第一噪声检测单元，设置在上述多个 空间中的至少一个空间中，检测到达该空间的噪声；及一个第一信号生成 单元，基于由上述第一噪声检测单元中的一个检测出的噪声生成用于消除 该噪声的消除信号，将生成的消除信号分别输出到多个上述声音输出单元。本发明的第二方面的噪声控制装置的特征在于，在上述第一方面中， 第一信号生成单元将消除信号生成为消除信号的电平随着上述消除信号的 频率下降而增大。本发明的第三方面的噪声控制装置，在上述第一方面中还具备第二 噪声检测单元，设置在多个空间以外的空间且存在产生上述噪声的噪声源 的空间中，检测从该噪声源到达的噪声；以及第二信号生成单元，基于由 第二噪声检测单元检测出的噪声生成用于消除该噪声的消除信号，向多个 声音输出单元分别输出所生成的消除信号。本发明的第四方面的噪声控制装置，在上述第一方面中，上述第一噪 声检测单元分别设置在上述多个空间；上述噪声控制装置还具备第三信号 生成单元，该第三信号生成单元设置成分别对应于多个第一噪声检测单元，基于由对应的第一噪声检测单元检测出的噪声来生成具有高于预定频率的 频率的消除信号，向设置在与对应的第一噪声检测单元相同的空间中的声音输出单元输出所生成的消除信号；第一信号生成单元基于由多个第一噪 声检测单元中的一个检测出的噪声生成具有预定频率以下的频率的消除信 号，向多个声音输出单元分别输出所生成的消除信号。本发明的第五方面的噪声控制装置，在上述第一方面中，预定频率是 比从声音输出单元的输入到设置在与该声音输出单元相同的空间中的第一 噪声检测单元的输出为止的、在电声变换函数中产生相位延迟的频率低的 频率。本发明的第六方面的噪声控制装置，在上述第一方面中，第一噪声检 测单元分别设置在多个空间中，噪声控制装置还具备切换单元，该切换单 元将应连接第一信号生成单元的输入的第一噪声检测单元的输出切换为多个第一噪声检测单元中的某一个输出；切换单元根据使用者的行为，将应连接第一信号生成单元的输入的第一噪声检测单元的输出切换为设置于与 产生噪声的噪声源最接近的位置的第一噪声检测单元的输出。本发明的第七方面的噪声控制装置，在上述第一方面中，第一噪声检测单元分别设置在多个空间中；噪声控制装置还具备切换单元，将应连 接第一信号生成单元的输入的第一噪声检测单元的输出切换为多个第一噪 声检测单元中的任一个输出；电平检测单元，分别检测由多个上述第一噪 声检测单元检测出的噪声的电平；切换单元将应连接上述第一信号生成单 元的输入的第一噪声检测单元的输出切换为由电平检测单元检测出最高电 平的第一噪声检测单元的输出。本发明的第八方面的噪声控制装置，在上述第一方面中，第一噪声检 测单元分别设置在多个空间中；噪声控制装置还具备切换单元，将应连 接第一信号生成单元的输入的第一噪声检测单元的输出切换为多个第一噪 声检测单元中的某一个输出；计算单元，计算与由多个第一噪声检测单元 检测出的噪声有关的互相关函数；切换单元基于由计算单元计算出的互相 关函数切换第一噪声检测单元的输出。本发明的第九方面的噪声控制装置，在上述第一方面中还具备音频 信号输出单元，向多个声音输出单元分别输出音频信号；第四信号生成单ii元，生成消除信号，该消除信号用于消除从音频信号输出单元输出的音频 信号；加法器，将基于由第一噪声检测单元中的一个检测出的声音的信号、 和由第四信号生成单元生成的消除信号相加，将相加的信号输出到第一信 号生成单元；基于由第一噪声检测单元中的一个检测出的声音的信号包含: 基于到达设有该第一噪声检测单元的空间的噪声的信号、和通过设置在与 该第一噪声检测单元相同的空间中的声音输出单元而从音频信号输出单元 输出的音频信号。本发明的第十方面的集成电路，降低分别到达声学上独立的多个空间 的噪声，其特征在于，具备输入端子，向设置在多个空间中的至少一个空间中且检测到达被设置的空间的噪声的噪声检测单元，输入该噪声检测 单元中的一个的输出； 一个信号生成单元，基于由输入端子输入的噪声检 测单元的输出，生成用于消除由该噪声检测单元检测出的噪声的消除信号； 及输出端子，对分别与多个空间对应地设置且向对应的空间输出声音的声 音输出单元，分别输出由信号生成单元生成的消除信号。本发明的第十一方面的头戴式受话器，降低分别到达分别形成于使用 者的左耳及右耳附近的声学上独立的两个空间的噪声；其特征在于，具备 左耳用声音输出单元，设置在形成于左耳附近的空间，向该空间输出声音； 右耳用声音输出单元，设置在形成于右耳附近的空间，向该空间输出声音； 噪声检测单元，设置在两个空间中的至少一个空间中，检测到达该空间的 噪声；及一个信号生成单元，基于由噪声检测单元中的一个检测出的噪声 来生成用于消除该噪声的消除信号，向左耳声音输出单元及右耳声音输出 单元分别输出所生成的消除信号。根据上述的第一方面，对于声学上独立的多个空间，进行利用由1个 第一信号生成单元生成的共同的消除信号来降低噪声的控制。g卩，根据本 方面，对声学上独立的多个空间共用一个第一信号生成单元。这里，分别到达声学上独立的多个空间的噪声在低频带中相关变高。因此，对于声学 上独立的多个空间共用一个第一信号生成单元，也能够充分降低分别到达 声学上独立的多个空间的噪声。由此，根据本方面，在充分发挥噪声降低 效果的同时，能够将运算量较多的第一信号生成单元削减为l个。其结果， 根据本方面，即使在由1个运算处理电路处理第一信号生成单元中的处理 的情况下，能够提供不增大第一信号生成单元的输入输出延迟的噪声控制装置。根据上述第二方面，不设置新的控制电路，能够利用低频带以外的相 关较低的消除声音来避免用户感觉到的噪声的增加。根据上述第三方面，能够进一步增大噪声降低效果。根据上述第四方面，第一及第二信号生成单元生成不同频带的消除信 号，因此能够减轻第一及第二信号处理单元的处理负担。根据上述第五方面，能够进行与电声变换函数的相位延迟对应的最佳 的控制。由此，能够进一步扩大发挥噪声降低效果的频带。根据上述第六 第八方面，能够发挥对应于噪声的到来方向的最佳的噪 声降低效果。根据上述第九方面，不对音频信号造成影响而能够同时进行噪声的降 低和音频信号的再现。


图1是表示相干函数的计算结果的一例的图。图2是表示涉及第一实施方式的噪声控制装置的结构的图。图3是用信号处理的模块来表示图2所示的噪声控制装置的结构例的图。图4A是表示左耳附近的噪声降低效果的图。 图4B是表示右耳附近的噪声降低效果的图。 图5是表示图3所示的控制部15的其它构成例的图。 图6是表示图3所示的控制部15的其它构成例的图。 图7是表示图2所示的噪声控制装置还具备外部麦克风14c、前馈控制 部16、及加法器17的结构的图。图8是表示组合降低噪声的功能和音频信号输出功能的结构的图。 图9是表示第二实施方式的噪声控制装置的结构的图。 图IO是表示控制部15a的结构的图。图11是表示对图9所示的噪声控制装置的结构进一步追加了回波消除 部26及减法器27的结构的图。图12是表示第三实施方式涉及的噪声控制装置的结构的图。图13A是表示噪声源存在于用户10的左耳侧的样子的图。图13B是表示在图13A所示的环境中由左耳麦克风14a检测出的噪声的时间轴波形的图。图13C是表示在图13A所示的环境中由右耳麦克风14b检测出的噪声 的时间轴波形的图。图14A是表示利用左耳麦克风14a的检测信号^控制时的右耳麦克风 14b的检测信号eR的频率特性的图。图14B是表示利用右耳麦克风14b的检测信号eR控制时的左耳麦克风 14a的检测信号&的频率特性的图。图15是表示对图12所示的结构新追加了麦克风判断部31及切换控制 部32的结构的图。图16是表示控制时及非控制时的左耳麦克风14a的检测信号^及右耳 麦克风14b的检测信号^的频率分析结果的图。图17是表示在图12及图15所示的结构中新具备在第二实施方式中说 明的回波消除部26的结构的图。图18是表示利用了第一实施方式涉及的噪声控制装置的第一利用方式 的结构的图。图19是表示进一步发展了第二实施方式涉及的噪声控制装置的第二利 用方式的结构的图。图20是表示过去的头戴式受话器的结构的图。图21是用信号处理系统的模块表示图20所示的消除噪声头戴式受话 器的结构的图。图22是表示组合噪声降低功能和音频信号输出功能的结构的图。 图23是表示扩大可维持噪声降低效果的频带的消除噪声头戴式受话器 的结构的图。附图标记说明 11 头带 12a左耳盒 12b右耳盒 13a左耳扬声器13b右耳扬声器14a左耳麦克风14b右耳麦克风14c外部麦克风15、15a、 15b、 15c 控制部151反馈控制滤波器152反转器153回波消除滤波器154、20、 27、 34减法器155过滤X滤波器(filtered X filter)156系数更新部157自适应滤波器158、159低通滤波器16前馈控制部17、21a、 21b 加法器18音频信号输出部19音频信号消除部25a左耳高频控制部25b右耳高频控制部26回波消除部30、33切换部31麦克风判断部32切换控制部具体实施方式
首先，在说明本发明的各实施方式的噪声控制装置之前，说明本发明 的概念。在头戴式受话装置等中，在用户的左耳及右耳附近分别形成声学 上独立的空间。对这样的空间，利用相干函数求出到达形成于左耳附近的 空间的噪声和到达形成于右耳附近的空间的噪声的相关。所谓相干函数是表示关于2个噪声的相关的程度的函数。具体地，将将基于左耳附近的噪声的噪声信号NL的功率频谱设为S^(f)，将基于右耳附近的噪声的噪声信号NR的功率频谱设为SRR(f)，将噪声信号N^及NR的交叉频谱设为SlR (f)时，相干函数Y2 (f)用式(3)表示。但是，f是频率。[数学式3]^ 、"- 、(/"n(/)、"若基于式(3)计算相干函数，则成为图1所示的结果。图1是表示相 干函数的计算结果的一例的图。在图1所示的结果中，相干函数的值随着 噪声的频率下降而增大。这里，相干函数的值越大，2个噪声的相关越高。 因此，根据图1所示的结果，可知左耳附近的噪声和右耳附近的噪声的相 关随着频率下降而升高。并且，在图1所示的结果中，特别是在100Hz以 下的低频带相关非常高。这样，发现如下事实对于分别形成在用户的左耳及右耳附近的声学 上独立的空间，左耳附近的噪声和右耳附近的噪声的相关随着频率下降而 升高。并且，该发现表示即使将用于消除到达任一空间的噪声的消除信号利用在另一空间，也能够消除到达另一空间的噪声中的低频带的噪声。即，该发现表示即使将用于消除到达任一空间的噪声的消除信号利用在 另一空间，也能够充分消除到达另一空间的噪声。因此，在本发明中，对于分别形成在用户的左耳及右耳附近的声学上 独立的空间，用于消除到达任一空间的噪声的消除信号还利用于另一空间。 即，在本发明中，对于声学上独立的2个空间，共用生成消除信号的控制 部。由此，根据本发明，能够充分发挥噪声降低效果的同时，削减运算量 较多的控制部。其结果，即使在由1个运算处理电路处理控制部的处理的 情况下，也能够提供不增大控制部中的输入输出延迟的噪声控制装置。(第一实施方式)以下，参照

本发明的第一实施方式的噪声控制装置。首先， 参照图2说明本实施方式的噪声控制装置的结构。图2是表示第一实施方16式的噪声控制装置的结构的图。并且，图2是将本实施方式的噪声控制装 置应用于头戴式受话装置时的结构。此外，图2及后述的图3、图7、图8 是从用户10的头部上方看的图，用户10面向纸面并朝上。在图2中，噪声控制装置具备头带11、左耳盒12a、右耳盒12b、左耳 扬声器13a、右耳扬声器13b、左耳麦克风14a、及控制部15。左耳盒12a 配置在用户10的左耳附近，在左耳盒12a内形成空间。右耳盒12b配置在 用户10的右耳附近，在右耳盒12b内形成空间。左耳盒12a、右耳盒12b 通过头带ll连接。左耳扬声器13a配置在左耳盒12a内。右耳扬声器13b 配置在右耳盒12b内。左耳扬声器13a是具有与右耳扬声器13b相同的特 性的扬声器。左耳麦克风14a配置在左耳盒12a内。形成在左耳盒12a及右耳盒12b内的空间在声学上独立。如上所述， 声学上独立是指一个空间和另一空间之间的电声变换函数的增益非常小的 声学状态。换言之，是指从配置在一个空间的扬声器发射出的声音到达另 一空间时，到达另一空间的声音的电平非常小的声学状态。作为声学上独 立的空间的例子，可以举出例如图2所示的头戴式受话装置中的形成于一 边耳朵附近的空间和形成于另一边耳朵附近的空间。并且，例如可举出在 用墙壁等隔开的相邻的房间内形成的空间等。接着，说明本实施方式的噪声控制装置的动作。左耳麦克风14a检测 到达左耳盒12a内的噪声。左耳麦克风14a向控制部15输出基于检测出的 噪声的噪声信号作为检测信号化。控制部15基于检测信号^生成用于控 制为检测信号eL的电平减小的控制信号。控制部15分别向左耳扬声器13a 及右耳扬声器13a输出所生成的控制信号。这样，本实施方式的噪声控制 装置对于声学上独立的2个空间共用一个控制部15。在左耳附近，从左耳扬声器13a输出基于由控制部15生成的控制信号 的声音。其结果，在左耳附近消除基于控制信号的声音和噪声。这样，控 制信号是消除噪声的消除信号。在左耳附近，基于控制信号的声音和噪声未完全被消除时，由左耳麦 克风14a检测出合成了基于控制信号的声音和噪声时的残差成分即控制误 差。左耳麦克风14a向控制部15输出基于控制误差的误差信号作为检测信 号eL。这样，在左耳附近，由左耳麦克风14a、控制部15、及左耳扬声器13a形成反馈回路。并且，通过该反馈回路，噪声控制装置工作为使控制误 差衰减。在右耳附近，从右耳扬声器13b输出与基于在左耳附近输出的控制信 号的声音相同的声音。如图1所示，在低频带附近与到达左耳盒12a内的 噪声相关较高的噪声到达右耳盒12b内。因此，在右耳附近通过基于在左 耳附近输出的控制信号的声音，消除相关较高的低频带的噪声。这样，控 制部15对于左耳及右耳附近生成共同的消除信号，相当于本发明的第一信 号生成单元。并且，本实施方式的噪声控制装置还具备用于对由左耳麦克风14a检 测出的检测信号eL进行放大的麦克风放大器、或用于放大控制部15的控制 信号以便能够驱动左耳扬声器13a及右耳扬声器13b的扬声器放大器等， 但在图2中省略。接着，参照图3详细说明控制部15的结构及处理。图3是用信号处理 模块来表示图2所示的噪声控制装置的结构例的图。在图3中，假设与图2 所示的附图标记相同的附图标记的结构部具有相同的功能，省略说明。左耳盒12a内的模块121a是表示从左耳扬声器13a的输入到左耳麦克 风14a的输出为止的电声变换函数HL的模块。右耳盒12b内的模块121b 是表示从右耳扬声器13b的输入到右耳麦克风14b的输出为止的电声变换 函数HR的模块。加法器122a将模块121a的输出信号和表示到达左耳盒12a 内的噪声的噪声信号N^相加。从加法器122a输出的信号是上述的检测信 号A。控制部15由反馈控制滤波器151及反转器152构成。在反馈控制滤波 器151中设定了表示传递函数CL的滤波系数。从加法器122a输出的检测 信号eL输入到反馈控制滤波器151。反转器152使反馈控制滤波器151的 输出信号的相位反转。反转器152的输出信号分别输入到模块121a及模块 121b。这里，从噪声信号NL到检测信号^的传递函数用式(4)来表示。<formula>formula see original document page 18</formula>[数学式4]并且，反馈控制滤波器151的传递函数C^如式(5)所示，设定为左 耳中的电声变换函数HL的反特性。但是，a表示频率恒定的滤波增益。 [数学式5]这里，当噪声到达左耳盒12a内时，根据式(l)可知，左耳麦克风14a 作为检测信号eL输出Nl/ (1+ClxHJ。向反馈控制滤波器151输入检测信 号eL。这吋，由反馈控制滤波器151生成的控制信号成为CLxNiy(l+C^HL)。 传递函数Qj皮设定为如式(5)所示，所以控制信号成为NL/(HLX(l+l/a))。 控制信号由反转器152反转之后，输入到模块121a。因此，在左耳附近， 从左耳扬声器13a发射出作为一HLxNL/ (HLx (l+l/a)) 二一NL/ (l+l/a) 的消除声音。其结果，滤波增益a越大，消除声音越接近一Nl，到达左耳 附近的噪声被消除。另一方面，在右耳附近，从右耳扬声器13b发射出成为一HKXNL/(HLX(l+l/a))的消除声音。这里，左耳扬声器13a和右耳扬声器13b具有相 同的特性。即，成立H^HR的关系。此外，如图1所示，关于低频带的噪 声成立N^NR的关系式。并且，滤波增益a较大，成立l/a-0的关系式。 根据这些，对于低频带的噪声，成立式(6)。其结果，在右耳附近消除低 频带的噪声。 [数学式6]如上所述，本实施方式的噪声控制装置对于声学上独立的2个空间， 进行利用由1个控制部15生成的共同的控制信号来降低噪声的控制。艮P， 本实施方式的噪声控制装置对于声学上独立的2个空间共用控制部15。这 里，分别到达声学上独立的2个空间的噪声如图1所示，在低频带相关较 高。因此，对于到达左耳盒12a内的噪声，能够消除全频带的噪声，对于到达右耳盒12b内的噪声，能够消除低频带的噪声。S卩，即使对于声学上独立的2个空间共用控制部15，也能够充分降低分别到达声学上独立的2 个空间的噪声。由此，根据本实施方式的噪声控制装置，能够充分发挥噪 声降低效果的同时，将运算量较多的控制部15削减为1个。其结果，根据 本实施方式，即使用1个运算处理电路来处理控制部15中的处理时，也能 够提供不增大控制部15中的输入输出延迟的噪声控制装置。此外，本实施方式的噪声控制装置对声学上独立的2个空间进行控制。 因此，在本实施方式的噪声控制装置中，不需要考虑从右耳扬声器13b到 左耳麦克风14a的消除声音的泄漏(串话)。由此，根据本实施方式的噪声 控制装置，有不需要设置用于对消除声音的泄露进行控制的电路的优点。并且，在图3中说明的控制部15的处理中，假设在右耳附近输出与基 于左耳附近输出的控制信号的声音相同的声音。因此，在右耳附近还输出 低频带以外的相关较低的消除声音。这里，在相关较低的频带的消除声音 输出到右耳附近时，由于消除声音的频率较高，有时消除声音与到达右耳 盒12b的噪声不成为同振幅反相位。消除声音与到达右耳盒12b的噪声不 成为同振幅且反相位时，在该频带，消除声音重叠在增加噪声的方向上。 即，用户IO感觉在该频带噪声增加。因此，这时若设为使控制部15生成 具有与图1所示的相干函数的频率特性对应的特性的控制信号，就更好。 消除声音的频率特性成为对应于相干函数的频率特性的特性，所以不新设 置控制电路，能够避免用户IO感觉到噪声增加。并且，所谓对应于相干函数的频率特性的特性是随着频率下降而控制 信号的电平增大的特性。作为这种特性，例如，也可以是对相干函数的频 率特性本身进行模拟的特性，也可以是以预定的频率为基准频率，在基准 频率以下的频率下电平成为恒定值，随着频率变得高于基准频率，电平从 恒定值衰减的特性等。图4是表示控制部15生成了具有与相干函数的频率特性对应的特性的 控制信号时的噪声降低效果的图。在图4中，利用具有如下特性的控制信 号以150Hz为基准频率，在150Hz以下的频率下电平成为恒定值，随着 频率变得高于150Hz，电平从恒定值衰减。图4中的图4A是表示左耳附近 的噪声降低效果的图。图4B是表示右耳附近的噪声降低效果的图。如图4A所示，可知在左耳附近，在150Hz以下的低频带，控制时的噪声的电平 比非控制时充分下降。此外，如图4B所示，可知在右耳附近，在150Hz 以下的频带，控制时的噪声的电平比非控制时降低。可知在右耳附近，降 低的电平的量比左耳附近差，但得到10dB以上的充分的噪声降低效果。并且，上述的控制部15的结构不限于图3所示的结构。如图5所示， 控制部15可以是还具备回波消除滤波器153及减法器154的结构。图5是 表示图3所示的控制部15的其它结构例的图。回波消除滤波器153是消除 有助于振鸣的回波的滤波器。在回波消除滤波器153设定有表示传递函数 EiJ勺滤波系数。减法器154在从加法器122a输出的检测信号eL中减去回 波消除滤波器153的输出信号。减法器154的输出信号输入到反馈控制滤 波器151。反转器152的输出信号分别输入到回波消除滤波器153、模块121a 及121b。这里，用式(7)表示从噪声信号NL到检测信号eL的传递函数。[数学式7]这里，回波消除滤波器153的传递函数E^设定成模拟左耳中的电声变 换函数It。这时，式(7)的分母成为l，控制部15始终稳定工作。进而， 反馈控制滤波器151的传递函数CL如式(5)所示，设定为左耳中的电声 变换函数Hl的反特性。这时，式(7)的右边成为0，左耳附近的噪声被 消除。这样，通过将控制部15做成图5所示的结构，实现反馈回路的稳定。 其结果，能够抑制伴随振鸣等的振荡发生异常声音。此外，上述的控制部15的结构也可以是图6所示的结构。图6是表示 图3所示的控制部15的其它构成例的图。在图6中，控制部15具备过滤 X滤波器155、系数更新部156、自适应滤波器157、及反转器152。过滤 X滤波器155是设定对电声变换函数HL进行模拟的滤波系数的滤波器。系 数更新部156基于LMS算法依次计算滤波系数，更新设定在自适应滤波器 157中的滤波系数。自适应滤波器157是能够依次变更设定在自身的滤波系 数的滤波器。并且，假设图6所示的控制部15的各构成部由数字电路构成。 用数字电路构成控制部15的各构成部时，控制部15未示于图6，但是还具21备模拟/数字变换器、数字/模拟变换器、及抗混入滤波器等。系数更新部156通过式(8)所示的更新式来依次计算滤波系数，以便 从加法器122a输出的检测信号eL的电平减小。 [数学式8]w(足+ lX" + 2/^(^)x(&) …(8)但是w (k)是采样时刻k的滤波系数向量，p是适应步骤大小、& (k) 是采样时刻k的检测信号，x (k)是采样时刻k的输入向量。x (k)是将 过滤X滤波器155的输出信号关于从采样时刻k一m+l到k进行向量化的 向量(m是自适应滤波器157滤波抽头数)。由系数更新部156计算出的滤 波系数设定为自适应滤波器157的滤波系数。系数更新部156在检测信号 eL减小收敛的时刻结果计算处理。若使用在该结束时刻设定于自适应滤波 器157中的滤波系数，则能够与图3中说明的处理同样地降低左右两耳附 近的噪声。并且，对于图6所示的结构，可以再追加图5所示的回波消除 滤波器153及减法器154。并且，在图2所示的噪声控制装置中，将检测噪声的麦克风即左耳麦 克风14a配置在左耳盒12a内，但不限于此。检测噪声的麦克风可以不配 置在左耳盒12a内，而是配置在右耳盒12b内。这时，构成图3所示的控 制部15的反馈控制滤波器151的滤波系数设定为与右耳中的电声变换函数Hr的相反的特性。此外，在图2所示的噪声控制装置中，将噪声控制装置应用于头戴式 受话装置中，但不限于此。只要是需要降低到达声学上独立的空间的噪声 的装置，可以在任意的装置中应用本实施方式的噪声控制装置。此外，在图2所示的噪声控制装置中，作为声学上独立的空间设想了 左耳盒12a及右耳盒12b内的2个空间，但是空间不限于2个。声学上独 立的空间可以是3个以上。这时，在各空间配置扬声器，至少在l个空间 配置麦克风。并且，控制部15仅设置1个。控制部15生成用于消除由麦 克风检测出的噪声的控制信号，对配置在各空间的扬声器分别输出共同的 控制信号。并且，在图2所示的噪声控制装置中，仅通过利用配置于左耳盒12a 内的左耳麦克风14a的检测信号eL的麦克风控制，进行了消除噪声的控制。 对此，图2所示的噪声控制装置可以如图7所示，还具备外部麦克风14c、 前馈控制部16、及加法器17。图7是表示图2所示的噪声控制装置还具备 外部麦克风14c、前馈控制部16、及加法器17的结构的图。外部麦克风14c配置在左耳盒12a的外部。左耳盒12a的外部的空间 不是声学上独立的空间，而是存在噪声源的空间。外部麦克风14c检测左 耳盒12a的外部噪声。即，外部麦克风14c检测从噪声源到来的噪声。外 部麦克风14c向前馈控制部16输出基于检测出的外部噪声的外部噪声信号 作为外部检测信号e。。前馈控制部16基于表示设定的传递函数G的滤波系 数，作为控制信号生成消除外部检测信号e。的消除信号。这样，前馈控制 部16用于生成消除外部噪声的消除信号，相当于本发明的第二信号生成单 元。在设从外部麦克风14c的位置到左耳麦克风14a的位置的电声变换函 数设为H时，前馈控制部16的传递函数G只要设计为满足式(9)就可以。 并且，式(9)中的Hl是从左耳揚声器13a的输入到左耳麦克风14a的输 出为止的电声变换函数。[数学式9]<formula>formula see original document page 23</formula>(9)根据式(9)可知，前馈控制部16的传递函数G只要设定为G=_H/Hl 就可以。通过做成这种结构，在基于反馈控制的噪声降低效果上还追加基 于前馈控制的噪声降低效果。其结果，能够进一步增大噪声降低效果。此外，在图2所示的噪声控制装置中，做成仅具有降低噪声的功能的 结构，但也可以设为与音频信号输出功能组合的结构。图8是表示组合降 低噪声的功能和音频信号输出功能的结构的图。在图8中，与图2所示的 附图标记相同的附图标记的结构部具有相同的功能，省略说明。图8所示的结构是在图2所示的结构上追加了音频信号输出部18、音 频信号消除部19、减法器20、加法器21a及21b的结构。音频信号输出部18输出音乐等的立体声音频信号。在图8中，音频信号输出部18输出对左 耳的音频信号Al和対右耳的音頻信号AR。音频信号消除部19基于表示对 电声变换函数hl进行模拟的传递函数的滤波系数，生成消除音频信号Al 的消除信号。这样，音頻信号消除部19生成消除音頻信号Al的消除信号， 相当于本发明的第四信号生成单元。减法器20从检测信号&中减去消除音 頻信号Al的消除信号。减法器20的输出信号输入到控制部15。从控制部 15输出的控制信号在加法器21a中与音频信号Ai^相加。加法器21a的输出 信号输入到左耳扬声器13a。左耳扬声器13a输出基于控制信号及音频信号 A!^的声音。同样地，从控制部15输出的控制信号在加法器21b中与音频 信号Ak相加。加法器21b的输出信号输入到右耳扬声器13b。右耳扬声器 13b输出基于控制信号及音频信号AR的声音。
这里，在来自左耳麦克风14a的检测信号&中包含音频信号AL。但是， 减法器20从检测信号eL中减去消除音频信号AL的消除信号。因此，不向 控制部15输入音频信号Al，在控制部15中进行与图3中说明的处理同样 的处理。
这样，根据图8所示的结构，能够同时进行噪声降低和立体声音频信 号的再现。此外，根据图8所示的结构，能够不影响音频信号而降低分别 到达两耳附近的噪声。并且，音频信号输出部18不仅输出立体声音频信号， 而是向两耳输出单声道信号。此外，音频信号输出部18可以通道縮减混音 DVD内容等的多声道音频信号而输出到两耳。
(第二实施方式)
以下，参照

本发明的第二实施方式的噪声控制装置。上述的 电声变换函数I^及HR通常在高频带存在相位延迟。因此，即使将第一实 施方式中说明的控制部15的传递函数cl设定为电声变换函数Hl的反特 性，在高频带也不是反特性，有时噪声降低效果恶化。因此，在本实施方 式中，对于电声变换函数的相位延迟的、高于预定频率的高频带，另外利 用高频控制部来进行控制，该高频控制部中设定了基于相位延迟的电声变 换函数的滤波系数。
以下，参照图9对第二实施方式的噪声控制装置的结构进行说明。图9是表示第二实施方式的噪声控制装置的结构的图。在图9中，假设用与图2 所示的第一实施方式的噪声控制装置相同的附图标记表示的结构部具有相 同的功能，省略详细的说明。此外，图9及后述的图11是从用户10的头 部上方看的图，用户IO面向纸面并朝上。
在图9中，噪声控制装置具备头带11、左耳盒12a、右耳盒12b、左耳 扬声器13a、右耳扬声器13b、左耳麦克风14a、右耳麦克风14b、控制部 15a、加法器21a及21b、左耳高频控制部25a、及右耳高频控制部25b。图 9所示的结构与图2所示的第一实施方式的不同点在于，新具备右耳麦克风 14b、加法器21a及21b、左耳高频控制部25a、及右耳高频控制部25b。此 外，图2所示的第一实施方式的控制部15被替换为控制部15a这一点也不 同。其中，右耳麦克风14b配置在右耳盒12b内，检测到达形成于用户10 的左耳附近的空间的噪声。
接着，对本实施方式的噪声控制装置的动作进行说明。左耳麦克风14a 检测到达左耳盒12a内的噪声。左耳麦克风14a向控制部15a及左耳高频 控制部25a分别输出基于检测出的噪声的噪声信号作为检测信号&。控制 部15a基于检测信号eL生成用于控制为检测信号eL的电平减小的、具有预 定频率以下的频率的控制信号。即，控制部15a生成用于消除到达左耳盒 12a内的预定频率以下的噪声的消除信号。这里，所谓预定频率是低于产生 电声变换函数HL的相位延迟的频率的频率。控制部15a分别向加法器21a 及21b输出所生成的控制信号。左耳高频控制部25a基于检测信号&生成 用于控制为检测信号eL的电平减小的、具有高于预定频率的频率的控制信 号。即，左耳高频控制部25a生成用于消除到达左耳盒12a内的高于预定 频率的噪声的消除信号。左耳高频控制部25a向加法器21a输出所生成的 控制信号。加法器21a将由控制部15a生成的控制信号和由左耳高频控制 部25a生成的控制信号相加。由加法器21a相加的信号输入到左耳扬声器 13a。左耳扬声器13a输出基于由控制部15a生成的控制信号和由左耳高频 控制部25a生成的控制信号的声音。其结果，在左耳附近消除基于各控制 信号的声音和噪声。
在左耳附近，基于各控制信号的声音和噪声未完全被消除时，由左耳 麦克风14a检测出合成了基于各控制信号的声音和噪声时的残差成分即控制误差。左耳麦克风14a向控制部15a及左耳高频控制部25a分别输出基 于控制误差的误差信号作为检测信号eL。这样，在左耳附近形成由左耳麦 克风14a、控制部15a、加法器21a及左耳扬声器13a构成的反馈回路。并 且，在左耳附近形成由左耳麦克风14a、左耳高频控制部25a、加法器21a 及左耳扬声器13a构成的反馈回路。通过这2个反馈回路，与第一实施方 式相比，噪声控制装置工作为使左耳附近的控制误差进一步衰减。
在右耳附近，右耳麦克风14a检测到达右耳盒12b内的噪声。右耳麦 克风14b向右耳高频控制部25b输出基于检测出的噪声的噪声信号作为检 测信号eR。右耳高频控制部25b基于检测信号eR生成用于控制为检测信号 eR的电平减小的、具有高于预定频率的频率的控制信号。S卩，右耳高频控 制部25b生成用于消除到达右耳盒12b内的比预定频率高的噪声的消除信 号。右耳高频控制部25b向加法器21b输出所生成的控制信号。加法器21b 将由控制部15a生成的控制信号和由右耳高频控制部25b生成的控制信号 相加。由加法器21b相加的信号被输入到右耳扬声器13b。右耳扬声器13b 输出基于由控制部15a生成的控制信号和由右耳高频控制部25b生成的控 制信号的声音。这里，如图1所示，在低频带附近与到达左耳盒12a内的 噪声相关较高的噪声到达右耳盒12b内。因此，在右耳附近通过基于由控 制部15a生成的控制信号的声音消除相关较高的低频带的噪声。基于由右 耳高频控制部25b生成的控制信号的声音、和该控制信号具有的频带的噪 声被消除。这样，控制部15a对于左耳及右耳附近生成共同的消除信号， 相当于本发明的第一信号生成单元。此外，左耳高频控制部25a及右耳高 频控制部25b生成用于消除高频带的噪声的消除信号，相当于本发明的第 三信号生成单元。此外，控制部15a对分别形成于左耳及右耳的空间仅存 在1个。此外，左耳高频控制部25a及右耳高频控制部25b分别对应于形 成在左耳及右耳的2个空间而存在。
在右耳附近，基于各控制信号的声音和噪声未完全被消除时，由右耳 麦克风14b检测出合成了基于各控制信号的声音和噪声时的残差成分即控 制误差。右耳麦克风14b向右耳高频控制部25b输出基于控制误差的误差 信号作为检测信号eR。这样，在右耳附近形成由右耳麦克风14b、右耳高 频控制部25b、加法器21b及右耳扬声器13b构成的反馈回路。通过该反馈回路，噪声控制装置工作为使右耳附近的控制误差衰减。
接着，参照图IO对控制部15a的结构进行说明。图IO是表示控制部 15a的结构的图。并且，在图10中，作为一例示出使用自适应滤波器实现 了控制部15a的结构。图10所示的控制部15a的结构是在图6所示的控制 部15的结构上追加了低通滤波器158及159的结构。低通滤波器158使过 滤X滤波器155的输出信号中的高于预定频率的高频成分衰减。低通滤波 器159使左耳麦克风14a的输出信号中的高于预定频率的高频成分衰减。 因此，在系数更新部156中，高于预定频率的高频成分的滤波系数难以被 更新。由此，能够使由系数更新部156计算出的滤波系数收敛为仅在预定 频率以下的低频带具有增益的滤波系数。由系数更新部156计算出的滤波 系数设定为自适应滤波器157的滤波系数。因此，由控制部15a生成的控 制信号成为基于具有电声变换函数的反特性的滤波系数生成的信号，成为 具有预定频率以下的频率的信号。
通过将图10所示的控制部15a的结构中的低通滤波器158及159分别 替换为高通滤波器，实现左耳高频控制部25a及右耳高频控制部25b。各高 通滤波器使所输入的信号中的预定频率以下的低频成分衰减。因此，在系 数更新部156中，难以更新预定频率以下的低频成分的滤波系数。此外， 在系数更新部156中，在高于预定频率的高频带，更新具有相位延迟的电 声变换函数的反特性的滤波系数。由此，能够将由系数更新部156计算出 的滤波系数收敛为具有相位延迟的电声变换函数的反特性的、仅在高于预 定频率的高频带具有增益的滤波系数。由系数更新部156计算出的滤波系 数设定为自适应滤波器157的滤波系数。因此，由左耳高频控制部25a生 成的控制信号成为基于具有相位延迟的电声变换函数Hl的反特性的滤波 系数生成的信号，成为具有高于预定频率的频率的信号。此外，由右耳高 频控制部25b生成的控制信号成为基于具有相位延迟的电声变换函数HR 的反特性的滤波系数生成的信号，成为具有高于预定频率的频率的信号。
如上所述，本实施方式的噪声控制装置对于电声变换函数的相位延迟 的高于预定频率的高频带，利用基于相位延迟的电声变换函数设定滤波系 数的左耳高频控制部25a及右耳高频控制部25b分别进行控制。即，通过 控制部15a、左耳高频控制部25a及右耳高频控制部25b分频带来生成控制信号。由此，能够进行与电声变换函数的相位延迟对应的最佳的控制。其 结果，对于第一实施方式，能够进一步扩大发挥噪声降低效果的频带。此
外，根据本实施方式的噪声控制装置，控制部15a仅生成预定频率以下的 控制信号即可，所以与第一实施方式的控制部15相比能够减轻处理负担。 并且，如图11所示，也可以在图9所示的噪声控制装置的结构上进一 步追加回波消除部26及减法器27。图11是在图9所示的噪声控制装置的 结构上进一步追加回波消除部26及减法器27的结构的图。回波消除部26 消除有助于振鸣的回波，与图5所示的回波消除滤波器153具有同样的功 能。在回波消除部26中设定有表示传递函数EL的滤波系数。传递函数Ei^ 设定为模拟左耳中的电声变换函数Hl。回波消除部26基于表示传递函数 Ej勺滤波系数处理来自加法器21a的输出信号，向减法器27输出所处理的 信号。减法器27在从左耳麦克风14a输出的检测信号^中减去回波消除部 26的输出信号。这样，通过追加回波消除部26，能够使包含控制部15a的 反馈回路和包含左耳高频控制部25a的反馈回路的处理稳定。其结果，能 够抑制伴随振鸣等的振荡的异常声音的发生。
(第三实施方式)
以下，参照附图对本发明的第三实施方式的噪声控制装置进行说明。 本实施方式涉及的噪声控制装置是在上述的第二实施方式上进一步可发挥 与噪声的到来方向对应的最佳的噪声降低效果的装置。
参照图12说明第三实施方式涉及的噪声控制装置的结构。图12是表 示第三实施方式的噪声控制装置的结构的图。在图12中，噪声控制装置具 备头带11、左耳盒12a、右耳盒12b、左耳扬声器13a、右耳扬声器13b、 左耳麦克风14a、右耳麦克风14b、控制部15a、加法器21a及21b、左耳 高频控制部25a、右耳高频控制部25b及切换部30。图12所示的结构与图 9所示的第二实施方式的不同点在于，新具备切换部30。此外，假设用与 图9相同的附图标记表示的结构要素具有相同的功能，省略说明。此外， 图12及后述的图13A、图15、图17是从用户10的头部上方看的图，用户 IO面向纸面并朝上。以下，以不同点为中心进行说明。
切换部30将应连接控制部15a的麦克风的输出切换为左耳麦克风14a
28的输出及右耳麦克风14b的输出中的任一个。在切换部30中设有端子a c。 控制部15a的输入与端子c连接。左耳麦克风14a的输出与端子a连接。 右耳麦克风14b的输出与端子b连接。切换部30根据连线端子ac之间、 或连线be之间来切换连线状态。切换为何种连线状态是根据用户10的操 作来进行。在图12中，切换部30的连线状态成为连线端子ac之间的状态。
接着，参照图12及图13，对切换部30的连线状态和噪声降低动作的 之间的关系进行说明。在以下的说明中，如图12所示，设想噪声源存在于 用户IO的左耳侧的环境来说明。图13是用于说明切换部30的连线状态和 噪声降低动作之间的关系的图。图13A是表示噪声源存在于用户IO的左耳 侧的样子的图。图13B是表示在图13A所示的环境中用左耳麦克风14a检 测出的噪声的时间轴波形的图。图13C是表示在图13A所示的环境中用右 耳麦克风14b检测出的噪声的时间轴波形的图。
在噪声源存在于用户IO的左耳侧的环境中，从噪声源产生的噪声从用 户IO的左侧向右侧传递。这里，用户10的左右两耳一般仅相距15cm。因 此，若设音速为340m/h，则用左耳麦克风14a检测出噪声的定时和用右耳 麦克风14b检测出的定时之间存在大约0.4ms的时间差。艮P，如图13B及 图13C所示，用右耳麦克风14b检测出的定时比用左耳麦克风14a检测出 的定时晚大约0.4ms。
这里，如图12所示，在切换部30的连线状态是连线了端子ac之间的 状态时，控制部15a利用左耳麦克风14a的检测信号eL生成控制信号。这 里，在理想状态下，与噪声到达左耳附近的定时同时基于利用左耳麦克风 14a的检测信号eL生成的控制信号的声音从右耳扬声器13b发射出。因此， 在基于控制信号的声音从右耳扬声器13b发射出来的定时的0.4ms以后， 成为控制对象的噪声到达右耳附近。
另一方面，切换部30的连线状态成为连线了 bc之间的状态时，控制 部15a利用右耳麦克风14b的检测信号^生成控制信号。这时，在理想状 态下，与噪声到达右耳附近的定时同时，基于利用右耳麦克风14b的检测 信号eR生成的控制信号的声音从右耳扬声器13b发射出来。gp，噪声到达 右耳附近的定时和在右耳附近从右耳扬声器13b发射出基于控制信号的声 音的定时成为相同的定时。但是，实际上由于控制部15a的处理延迟或电声变换函数的群延迟等 的处理延迟，从在麦克风中检测出噪声到由扬声器输出基于控制信号的声 音为止存在时间延迟。
因此，如图12所示，当切换部30的连线状态成为连线了端子ac之间 的状态时，若由上述处理延迟造成的时间延迟是0.4ms左右，则由该处理 延迟造成的时间延迟和图12所示的连线状态时的时间延迟相抵消。S卩，实 际上，图12所示的连线状态时，从右耳扬声器13b发射出基于控制信号的 声音的定时和噪声到达右耳附近的定时成为相同的定时。
此外，在左耳附近，由上述处理延迟产生的时间延迟不抵消。即，在 图12所示的连线状态时，在左耳附近从左耳扬声器13a发射出基于控制信 号的声音的定时比噪声到达左耳附近的定时延迟上述处理延迟量(0.4ms)。 因此，与右耳附近相比，在左耳附近降低噪声的水平减小。
另一方面，切换部30的连线状态是连线了端子bc之间的状态时，在 右耳附近，从右耳扬声器13b发射出基于控制信号的声音的定时比噪声到 达右耳附近的定时延迟上述处理延迟量(0.4ms)。
并且，在左耳附近，从左耳扬声器13a发射出基于控制信号的声音的 定时比噪声到达左耳附近的定时延迟将上述处理延迟量(0.4ms)和噪声从 左耳到达右耳附近的时间延迟量(0.4ms)相加的量(0.8ms)。艮卩，与右耳 部分相比，在左耳附近降低噪声的水平减小。
这里，切换部30的连线状态是连线了端子ac之间的状态时、和连线 了端子bc之间的状态时，比较一下基于控制信号的声音从扬声器发射出的 定时和噪声到来的定时之间的时间延迟。在切换部30的连线状态是连线了 端子ac之间的状态时，如上所述，在右耳附近，时间延迟是O，在左耳附 近时间延迟是上述处理延迟量(0.4ms)。另一方面，在切换部30的连线状 态是连线了端子bc之间的状态时，如上所述，在右耳附近，时间延迟是上 述处理延迟量(0.4ms)，在左耳附近时间延迟是将上述处理延迟量(0.4ms) 和噪声从左耳到达右耳附近的时间延迟量(0.4ms)相加的量(0.8ms)。因 此，在切换部30的连线状态是连线了端子ac之间的状态时，g卩，利用存 在于最接近噪声源的位置的左耳麦克风14a进行控制时，能够增大降低噪 声的水平。图14A示出在噪声源存在于用户10的左耳侧的环境中、利用左耳麦克 风14a的检测信号^控制时的右耳麦克风14b的检测信号eR的频率特性。 此外，图14B示出在噪声源存在于用户IO的左耳侧的环境中、利用右耳麦 克风14b的检测信号^控制时的左耳麦克风14a的检测信号eL的频率特性。 在控制时，可知图14A所示的检测信号相对于非控制时降低音压水平的频 带较宽，相对于非控制时音压水平降低的量也较多。g卩，可知图14A所示 的检测信号对于噪声降低的频带及噪声降低的量均优越。
并且，设想噪声源存在于用户10的右耳侧的环境时，通过用户10的 操作，切换部30将应连接控制部15a的输入的麦克风的输出切换为最接近 噪声源的右耳麦克风14b的输出即可。此外，在噪声控制装置具备3个以 上的麦克风时，通过用户10的操作，切换部30将应连接控制部15a的输 入的麦克风的输出切换为最接近噪声源的麦克风的输出即可。
如上所述，本实施方式涉及的噪声控制装置通过用户IO的操作，切换 部30将应连接控制部15a的输入的麦克风的输出切换为最接近噪声源的麦 克风的输出。由此，能够发挥与噪声的到来方向对应的最佳的噪声降低效 果。
并且，在上述中，假设通过用户10的操作切换部30切换连接，但在 用户10不能确定噪声源的位置时，可以做成新追加麦克风判断部31及切 换控制部32的结构。图15是在图12所示的结构中新追加了麦克风判断部 31及切换控制部32的结构的图。
在图15中，麦克风判断部31参照左耳麦克风14a的检测信号&和右 耳麦克风14b的检测信号eR，判断最接近噪声源的麦克风是左耳麦克风14a 及右耳麦克风14b中的哪一个麦克风。以下，对麦克风判断部31的判断方 法进行说明。并且，假设图15所示的噪声控制装置的初始状态是切换部30 连线了端子ac之间或端子bc之间的任一个的状态。麦克风判断部31对左 耳麦克风14a的检测信号eL和右耳麦克风14b的检测信号&分别进行频率 分析。麦克风判断部31在由控制部15a进行控制的频带内的某个频率f， 比较左耳麦克风14a的检测信号e^的音压水平和右耳麦克风14b的检测信 号&的音压水平。
这里，如上所述，切换部30连线了端子ac之间或端子bc之间的任一个的状态下，在接近噪声源的耳朵附近比另一耳朵附近降低噪声的水平减
小。即，即使在切换部30连线了端子ac之间或端子bc之间的任一个的状 态下，接近噪声源的麦克风的检测信号的音压水平比另一个麦克风的检测 信号的音压水平高。因此，麦克风判断部31将音压水平大的麦克风判断为 最接近噪声源的麦克风。
图16示出非控制时的左耳麦克风14a的检测信号e^及右耳麦克风14b 的检测信号w的频率分析结果、控制时的左耳麦克风14a的检测信号a的 频率分析结果、及控制时的右耳麦克风14b的检测信号eK的频率分析结果。 在图16所示的例子中，非控制时的左耳麦克风14a的检测信号&的音压水 平和右耳麦克风14b的检测信号&的音压水平成为相同的水平。对此，在 控制时，与右耳麦克风14b的检测信号&相比，左耳麦克风14a的检测信 号eL的一方的音压水平大。因此，在图16所示的例子中，麦克风判断部 31将左耳麦克风14a判断为最接近噪声源的麦克风。
切换控制部32基于麦克风判断部31的判断结果控制切换部30，以便 应连接控制部15a的输入的麦克风的输出切换为最接近噪声源的麦克风的 输出。
这样，做成图15所示的结构，从而在用户10不能确定噪声源的位置 的情况下，也能够将应连接控制部15a的输入的麦克风的输出自动切换为 最接近噪声源的麦克风的输出。
并且，在图15所示的结构中，基于麦克风判断部31及切换控制部32 的切换动作，可以仅在噪声控制装置的动作初始时进行，也可以定期进行。
此外，在图15所示的结构中，麦克风判断部31比较左耳麦克风14a 及右耳麦克风14b的检测信号的音压水平，但不限于此。也可以利用与检 测信号有关的互相关函数来判断。这时，麦克风判断部31首先计算与左耳 麦克风14a及右耳麦克风14b的检测信号有关的互相关函数。基于互相关 函数取检测信号的时间差的最大值的特征，麦克风判断部31根据互相关函 数计算两检测信号的时间差。麦克风判断部31根据计算出的时间差评价噪 声到来方向，判断最接近噪声源的麦克风。此外，麦克风判断部31例如也 可以基于飞机等乘坐物内的座位位置信息来判断最接近噪声源的麦克风。 所谓座位位置信息是例如右侧座位或左侧座位、过道侧座位或窗口侧座位
32等的信息。并且，例如在窗口侧座位中，噪声源存在于窗口侧，所以麦克 风判断部31判断最接近窗口侧的麦克风。
并且，在图12及图15所示的结构中做成具有左耳高频控制部25a及 右耳高频控制部25b的结构，但可以是省略这些的结构。
此外，在图12及图15所示的结构中，如图17所示，可以是新具备第 二实施方式中说明的回波消除部26的结构。图17是表示在图12及图15 所示的结构中新具备第二实施方式说明的回波消除部26的结构的图。这时， 如图17所示，在图12所示的结构上新具备回波消除部26、切换部33、及 减法器34。切换部33将回波消除部26的连接端切换为加法器21a的输出 及加法器21b的输出中的任一个。在切换部33设有端子a c。回波消除部 26的输入与端子c连接。加法器21a的输出与端子a连接。加法器21b的 输出与端子b连接。切换部33通过连线端子ac之间或端子bc之间来切换 连线状态。并且，切换部33与切换部30连动而切换为任意的连线状态。 即，在切换部30的连线状态是连线了端子ac之间的状态时，假设切换部 33的连线状态也是连线了端子ac之间的状态。此外，在切换部30的连线 状态是连线了端子bc之间的状态时，假设切换部33的连线状态也是连线 了端子bc之间的状态。减法器34从切换部30的输出信号中减去回波消除 部26的输出信号。
(第四实施方式)
以下，参照附图对本发明的第四实施方式的噪声控制装置进行说明。 在本实施方式中，对利用上述的第一 第三实施方式的噪声控制装置进一步 发展的方式进行说明。
首先，参照图18说明第一利用方式。图18是表示利用了第一实施方 式的噪声控制装置的第一利用方式的结构的图。图18所示的结构是在图2 所示的结构中追加了控制部15b的结构。在图18中，假设用与图2所示的 第一实施方式的噪声控制装置相同的附图标记表示的结构部具有相同的功 能，省略详细的说明。此外，图18是从用户IO的头部上方看的图，用户 IO面向纸面并朝上。
控制部15b除了具有右耳扬声器部14b的电声变换函数HR的反特性的滤波系数设定为反馈控制滤波器以外，是与用图3说明的控制部15的结构 相同的结构。控制部15b基于检测信号eL生成用于控制为由左耳麦克风14a 检测出的检测信号eL的电平减小的控制信号。由控制部15a生成的控制信 号输出到右耳扬声器13b。
根据图18所示的结构，即使在左耳扬声器13a和右耳扬声器13b的特 性差别很大的情况下，也能够在左右两耳降低噪声。此外，相对于上述的 现有技术，由于仅使用1个用于检测噪声的麦克风，所以有能够抑制麦克 风成本的优点。
接着，参照图19说明第二利用方式。图19是表示进一步发展了第二 实施方式的噪声控制装置的第二利用方式的结构的图。图19所示的结构是 在图9所示的结构上追加了控制部15c的结构。在图19中，假设用与图9 所示的第二实施方式的噪声控制装置相同的附图标记表示的结构部具有相 同的功能，省略详细的说明。此外，图19是从用户IO的头部上方看的图， 用户IO面向纸面并朝上。
控制部15c除了设定对电声变换函数HR进行模拟的滤波系数的过滤X 滤波器155以外，是与用图IO说明的控制部15a的结构相同的结构。控制 部15c基于检测信号e^生成用于控制为由左耳麦克风14a检测出的检测信 号eiJ勺电平减小的控制信号。由控制部15c生成的控制信号输出到加法器 21b。控制部15a基于检测信号^生成用于控制为由右耳麦克风14b检测出 的检测信号eR的电平减小的控制信号。由控制部15a生成的控制信号输出 到加法器21a。加法器21a将由控制部15a生成的控制信号和由左耳高频控 制部25a生成的控制信号相加，输出到左耳扬声器13a。加法器21b将由控 制部15c生成的控制信号和由右耳高频控制部25b生成的控制信号相加， 输出到右耳扬声器13b。
在这种结构中，例如考虑电声变换函数HL而设计左耳高频控制部25a。 因此，在左耳麦克风14a的特性因经年劣化等原因而变差时，由左耳高频 控制部25a生成的控制信号不能成为消除噪声的信号。因此，由左耳麦克 风14a、左耳高频控制部25a、加法器21a及左耳扬声器13a形成的反馈回 路不按照设计工作，不能够在左耳附近降低噪声的高频带。同样地，考虑 作为与电声变换函数HL相同的值的电声变换函数HK而设计控制部15c。因此，当左耳麦克风14a的特性因经年劣化等原因而变差时，由控制部15c 生成的控制信号不是能够消除噪声的信号。不能在右耳附近降低低频带的 噪声。
但是，若右耳麦克风14b的特性不变差而正常工作，则控制部15a和 右耳高频控制部24b输出可消除噪声的控制信号。因此，能够降低到达左 耳附近的噪声的低频带及到达右耳附近的噪声的高频带。这样，在图19所 示的结构中，将包含控制部15a的反馈回路内包含的麦克风设为右耳麦克 风14b，将包含控制部15c的反馈回路内包含的麦克风设为左耳麦克风14a。 由此，在一方的麦克风的特性劣化时，也能够避免完全没有噪声降低效果 的危险。
接着，对第三利用方式进行说明。第三利用方式的结构是在图9所示 的第二实施方式的结构中，将由左耳高频控制部25a及右耳高频控制部25b 生成的控制信号的频带设为与控制部15a相同的频带的结构。根据该结构， 降低噪声的频带是由控制部15a生成的控制信号的频带，能够进一步增大 降低噪声的水平。
并且，在上述的第一 第四实施方式的噪声控制装置中，除了头带ll、 左耳盒12a、右耳盒12b、左耳扬声器13a、右耳扬声器13b、左耳麦克风 14a、右耳麦克风14b、及外部麦克风14Cc外的各构成部可以通过由LSI
等的集成电路或专用的信号处理电路形成单芯片的器件来实现。此外，上 述的第一 第四实施方式的噪声控制装置也可以通过将相当于上述各构成
部的功能的部件分别芯片化的器件来实现。例如，在图2所示的结构中， 控制部15由集成电路实现。这时，该集成电路具备输入来自左耳麦克风14a 的输出的输入端子和分别向左耳扬声器13a及右耳扬声器13b输出由控制 部15生成的控制信号的输出端子。并且，这里假设为LSI，但是根据集成 度的不同，有时也称为IC、系统LSI、超级LSI、极级LSI。此外，集成电 路化的方法不限于LSI，可以用专用电路或通用处理器来实现。在LSI制造 之后，可以利用可编程的FPGA (现场可编程门阵列)或LSI内部的电路 单元的连接或可再构成设定的可重构处理器。进而，若随着半导体技术的 发展或衍生的其它技术而出现可替换LSI的集成电路化的技术，当然可以 利用该技术来进行功能模块的集成化。工业应用性
本发明的噪声控制装置可以应用于在用一个运算处理电路处理的情况 下也能够不增大控制部中的输入输出延迟而充分发挥噪声降低效果的头戴 式受话装置及具有音乐再现功能的头戴式受话装置等中。
权利要求
1.一种噪声控制装置，降低分别到达声学上独立的多个空间的噪声，其特征在于，具备声音输出单元，设置成分别对应于上述多个空间并向对应的空间输出声音；第一噪声检测单元，设置在上述多个空间中的至少一个空间中，检测到达该空间的噪声；及一个第一信号生成单元，基于由上述第一噪声检测单元中的一个检测出的噪声生成用于消除该噪声的消除信号，将生成的消除信号分别输出到多个上述声音输出单元。
2. 如权利要求1所记载的噪声控制装置，其特征在于， 上述第一信号生成单元将上述消除信号生成为上述消除信号的电平随着上述消除信号的频率下降而增大。
3. 如权利要求1所记载的噪声控制装置，其特征在于，还具备 第二噪声检测单元，设置在上述多个空间以外的空间且存在产生上述噪声的噪声源的空间中，检测从该噪声源到达的噪声；以及第二信号生成单元，基于由上述第二噪声检测单元检测出的噪声生成 用于消除该噪声的消除信号，向多个上述声音输出单元分别输出所生成的 消除信号。
4. 如权利要求l所记载的噪声控制装置，其特征在于， 上述第一噪声检测单元分别设置在上述多个空间；上述噪声控制装置还具备第三信号生成单元，该第三信号生成单元设 置成分别对应于多个上述第一噪声检测单元，基于由对应的第一噪声检测 单元检测出的噪声来生成具有高于预定频率的频率的上述消除信号，向设 置在与对应的第一噪声检测单元相同的空间中的上述声音输出单元输出所 生成的消除信号；上述第一信号生成单元基于由多个上述第一噪声检测单元中的一个检 测出的噪声生成具有上述预定频率以下的频率的上述消除信号，向多个上 述声音输出单元分别输出所生成的消除信号。
5. 如权利要求4所记载的噪声控制装置，其特征在于， 上述预定频率是比从上述声音输出单元的输入到设置在与该声音输出单元相同的空间中的上述第一噪声检测单元的输出为止的、在电声变换函 数中产生相位延迟的频率低的频率。
6. 如权利要求l所记载的噪声控制装置，其特征在于， 上述第一噪声检测单元分别设置在上述多个空间中， 上述噪声控制装置还具备切换单元，该切换单元将应连接上述第一信号生成单元的输入的上述第一噪声检测单元的输出切换为多个上述第一噪 声检测单元中的某一个输出；上述切换单元根据使用者的行为，将应连接上述第一信号生成单元的 输入的上述第一噪声检测单元的输出切换为设置于与产生上述噪声的噪声 源最接近的位置的上述第一噪声检测单元的输出。
7. 如权利要求1所记载的噪声控制装置，其特征在于， 上述第一噪声检测单元分别设置在上述多个空间中； 上述噪声控制装置还具备切换单元，将应连接上述第一信号生成单元的输入的上述第一噪声检 测单元的输出切换为多个上述第一噪声检测单元中的任一个输出；电平检测单元，分别检测由多个上述第一噪声检测单元检测出的噪声 的电平；上述切换单元将应连接上述第一信号生成单元的输入的上述第一噪声 检测单元的输出切换为由上述电平检测单元检测出最高电平的上述第一噪 声检测单元的输出。
8. 如权利要求1所记载的噪声控制装置，其特征在于， 上述第一噪声检测单元分别设置在上述多个空间中； 上述噪声控制装置还具备切换单元，将应连接上述第一信号生成单元的输入的上述第一噪声检 测单元的输出切换为多个上述第一噪声检测单元中的某一个输出；计算单元，计算与由多个上述第一噪声检测单元检测出的噪声有关的互相关函数；上述切换单元基于由上述计算单元计算出的互相关函数切换上述第一噪声检测单元的输出。
9. 如权利要求1所记载的噪声控制装置，其特征在于，还具备-音频信号输出单元，向多个上述声音输出单元分别输出音频信号；第四信号生成单元，生成消除信号，该消除信号用于消除从上述音频 信号输出单元输出的音频信号；加法器，将基于由上述第一噪声检测单元中的一个检测出的声音的信 号、和由上述第四信号生成单元生成的上述消除信号相加，将相加的信号 输出到上述第一信号生成单元；基于由上述第一噪声检测单元中的一个检测出的声音的信号包含基 于到达设有该第一噪声检测单元的空间的噪声的信号、和通过设置在与该 第一噪声检测单元相同的空间中的上述声音输出单元而从上述音频信号输 出单元输出的音频信号。
10. —种集成电路，降低分别到达声学上独立的多个空间的噪声，其特征在于，具备输入端子，向设置在上述多个空间中的至少一个空间中且检测到达被设置的空间的噪声的噪声检测单元，输入该噪声检测单元中的一个的输出； 一个信号生成单元，基于由上述输入端子输入的上述噪声检测单元的输出，生成用于消除由该噪声检测单元检测出的噪声的消除信号；及输出端子，对分别与上述多个空间对应地设置且向对应的空间输出声音的声音输出单元，分别输出由上述信号生成单元生成的消除信号。
11. 一种头戴式受话器，降低分别到达分别形成于使用者的左耳及右耳 附近的声学上独立的两个空间的噪声；其特征在于，具备-左耳用声音输出单元，设置在形成于上述左耳附近的空间，向该空间 输出声音；右耳用声音输出单元，设置在形成于上述右耳附近的空间，向该空间 输出声音；噪声检测单元，设置在上述两个空间中的至少一个空间中，检测到达 该空间的噪声；及一个信号生成单元，基于由上述噪声检测单元中的一个检测出的噪声 来生成用于消除该噪声的消除信号，向上述左耳声音输出单元及右耳声音 输出单元分别输出所生成的消除信号。
全文摘要
本发明的噪声控制装置，降低分别到达声学上独立的多个空间的噪声，具备声音输出单元，设置成分别对应于多个空间并向对应的空间输出声音；噪声检测单元，设置在多个空间中的至少一个空间中，检测到达该空间的噪声；及一个信号生成单元，基于由噪声检测单元中的一个检测出的噪声生成用于消除该噪声的消除信号，将生成的消除信号分别输出到多个声音输出单元。
文档编号H04R3/00GK101292567SQ20068003912
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月18日 优先权日2005年10月21日
发明者水野耕 申请人:松下电器产业株式会社