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技術 音依存のANR信号処理調整

出願人 ボーズ・コーポレーション
発明者 リカルド・エフ・カレラスペリクルズ・ニコラス・バカロスダニエル・エム・ゴウジャージェイソン・ハルロー
出願日 2017年9月5日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2017-170186
公開日 2018年1月18日 (1年6ヶ月経過) 公開番号 2018-010315
状態 特許登録済
技術分野 防音、遮音、音の減衰 ヘッドホーン・イヤホーン
主要キーワード デジタル通信バス 有孔パネル 電力コンポーネント アナログ入力側 各処理デバイス 切り替えデバイス 二次検出器 フィードバックベース
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年1月18日)のものです。
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図面 (20)

課題

解決手段

NR回路2000は、ケーシングの外部の環境音を検出するためのフィードフォワードマイクロフォン及びケーシングの内部で音を出力するための音響ドライバに接続されたデジタルフィードフォワードANR回路と、ユーザ入力部とを含む。回路は、第1の係数セットを用いるフィルタを適用して、マイクロフォンからの信号を、ケーシングの内部で環境音を低減させるためのフィードフォワードアンチノイズ音に変換する。回路は、ユーザ入力部の操作に応答して、第2の係数セットを用いるフィルタを適用する。第2の係数セットは、ケーシングの外部で人によって発せられる言語音が、第1の係数セットによって提供されるリダクション効果よりも弱いリダクション効果を伴ってマイクロフォンから音響ドライバに伝達されるようにANRの程度を低下させる。

概要

背景

ユーザのを望ましくない環境音から隔離する目的で、ユーザの耳の周りに着用する、ヘッドフォン、およびパーソナルANRデバイスの他の物理的構成が、一般的になった。特に、アンチノイズ音を能動的に発生させて望ましくない環境ノイズ音を相殺するANRヘッドフォンは、ユーザの耳を環境ノイズから単に物理的に隔離するパッシブノイズリダクション(PNR: passive noise reduction)技術のみを利用する、ヘッドフォンまたはイヤフォンと比較しても、広く普及するようになった。特に、オーディオリスニング機能も組み込み、それによって、電子的に提供されるオーディオ(たとえば、録音されたオーディオまたは別のデバイスから受け取ったオーディオの再生)を、望ましくない環境ノイズ音の侵入なしに、ユーザが聴くことを可能にする、ANRヘッドフォンがユーザの関心を集めている。

残念ながら、長い間にわたる様々な改良にもかかわらず、既存のパーソナルANRデバイスは、様々な難点を免れることができずにいる。それらの難点のなかでも、真っ先に挙げられるものには、電力消費率が好ましくないほど高く、バッテリ寿命を短くすること、望ましくない環境ノイズ音がANRによって相殺される可聴周波数の範囲が好ましくないほど狭いこと、ANRが不快な音を発生させる場合があること、および望ましくない環境音をいかに低減できたとしても、より望ましくないノイズ音を実際に生成する場合があることがある。

概要

トークスルー機能を備えるアクティブノイズリダクション(ANR)回路を提供する。ANR回路2000は、ケーシングの外部の環境音を検出するためのフィードフォワードマイクロフォン及びケーシングの内部で音を出力するための音響ドライバに接続されたデジタルフィードフォワードANR回路と、ユーザ入力部とを含む。回路は、第1の係数セットを用いるフィルタを適用して、マイクロフォンからの信号を、ケーシングの内部で環境音を低減させるためのフィードフォワードアンチノイズ音に変換する。回路は、ユーザ入力部の操作に応答して、第2の係数セットを用いるフィルタを適用する。第2の係数セットは、ケーシングの外部で人によって発せられる言語音が、第1の係数セットによって提供されるリダクション効果よりも弱いリダクション効果を伴ってマイクロフォンから音響ドライバに伝達されるようにANRの程度を低下させる。a

目的

第1および第2のバッファは、そのような構成を実施するために、交互に使用されるが、第3のバッファは、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオ(pass-through audio)を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

アクティブノイズリダクション(ANR)を提供する装置であって、第1のアナログデジタル変換器ADC)と、第2のアナログデジタル変換器(ADC)と、デジタルアナログ変換器(DAC)と動的に構成可能なデジタル信号プロセッサ(DSP)とを具備し、前記DSPは、前記第1のADC、第1のANR設定セットによって指定される数量及びタイプの第1の複数のデジタルフィルタ、及び前記DACを第1の経路組み入れ、前記第2のADC、前記第1のANR設定セットによって指定される数量及びタイプの第2の複数のデジタルフィルタ、及び前記DACを第2の経路に組み入れ、前記第1の経路と前記第2の経路とからのデジタルデータが前記DACに流れ込むよりも前に合成されるよう、前記第1の経路及び前記第2の経路の要素間に相互接続を構成し、前記第1のANR設定セットによって指定されるフィルタ係数を用いて前記複数のデジタルフィルタの各々を動作させ、前記第1のANR設定セットによって指定されるデータ転送レートで、前記第1の経路及び前記第2の経路のうちの少なくとも1つの経路の少なくとも一部分を介してデジタルデータを転送し、ANRを提供するように前記第1の経路及び前記第2の経路を動作させ、前記第1の経路及び前記第2の経路のうちの少なくとも1つの経路の少なくとも一部分を介したデジタルデータの転送に協調して、前記第1のANR設定セットによって指定されるパラメータを、第2のANR設定セットによって指定されるパラメータに変更するように構成される、装置。

請求項2

電源から利用可能な電力量を監視し、前記電源から利用可能な前記電力量の減少に応答して、前記パラメータを変更するように前記DSPを動作させるようにさらに構成され、前記パラメータを変更することは、前記第1のANR設定セットによって規定される信号処理トポロジの相互接続、前記第1のANR設定セットによって指定されるデジタルフィルタの選択、前記第1のANR設定セットによって指定されるフィルタ係数、及び前記第1のANR設定セットによって指定されるデータ転送レートのうちの少なくとも1つを変更することを含む、請求項1に記載の装置。

請求項3

デジタルデータによって表される音の特性を監視し、前記特性の変化に応答して、前記パラメータを変更するように前記DSPを動作させるようにさらに構成され、前記パラメータを変更することは、前記第1のANR設定セットによって規定される信号処理トポロジの相互接続、前記第1のANR設定セットによって指定されるデジタルフィルタの選択、前記第1のANR設定セットによって指定されるフィルタ係数、及び前記第1のANR設定セットによって指定されるデータ転送レートのうちの少なくとも1つを変更することを含む、請求項1に記載の装置。

請求項4

前記パラメータを変更することが、前記DSPによって提供されるANRの程度を低下させ、装置自身電力消費を減少させる、請求項3に記載の装置。

請求項5

前記パラメータを変更することが、前記DSPによって出力される音の所望の品質と、前記DSPによって提供されるANRの所望の品質とのうちの一方を維持する、請求項4に記載の装置。

請求項6

周囲ノイズを検出するためのマイクロフォンをさらに具備し、監視される前記特性が、前記周囲ノイズの音圧レベルを含む、請求項3に記載の装置。

請求項7

監視される前記特性が、前記第1の経路及び前記第2の経路のうちの少なくとも1つの経路内での信号のデジタル表現物の振れ値を含む、請求項3に記載の装置。

請求項8

前記DSPを、可変利得増幅器VGA)を前記第1の経路に含ませ、前記第1のANR設定セットによって指定される利得に前記VGAを設定するように動作させるようにさらに構成され、前記パラメータを変更することが、前記第2のANR設定セットによって指定される利得に前記VGAを設定することを含む、請求項1に記載の装置。

請求項9

少なくともフィードバックANRのアンチノイズ音のクリッピングを検出したことに応答して、前記パラメータを変更するように前記DSPを動作させるようにさらに構成される、請求項8に記載の装置。

請求項10

前記DSPを、第3のADC、前記第1のANR設定セットによって指定される数量及びタイプの第3の複数のデジタルフィルタ、及び前記DACを第3の経路に組み入れ、前記第3の経路に沿った第3の位置で、かつ前記第1の経路及び前記第2の経路のうちの1つの経路に沿った第4の位置で、前記第3の経路が前記第1の経路及び前記第2の経路のうちの前記1つの経路に接続され、前記第3の経路と前記第1の経路及び前記第2の経路のうちの前記1つの経路とからのデジタルデータが前記DACに流れ込むよりも前に合成されるよう、前記第3の経路と前記第1の経路及び前記第2の経路との間に相互接続を構成するように動作させるようにさらに構成される、請求項1に記載の装置。

技術分野

0001

本開示は、ユーザのの少なくとも一方の近辺において音響ノイズを低減するための、パーソナルアクティブノイズリダクション(ANR: active noise reduction)デバイスに関する。

背景技術

0002

ユーザの耳を望ましくない環境音から隔離する目的で、ユーザの耳の周りに着用する、ヘッドフォン、およびパーソナルANRデバイスの他の物理的構成が、一般的になった。特に、アンチノイズ音を能動的に発生させて望ましくない環境ノイズ音を相殺するANRヘッドフォンは、ユーザの耳を環境ノイズから単に物理的に隔離するパッシブノイズリダクション(PNR: passive noise reduction)技術のみを利用する、ヘッドフォンまたはイヤフォンと比較しても、広く普及するようになった。特に、オーディオリスニング機能も組み込み、それによって、電子的に提供されるオーディオ(たとえば、録音されたオーディオまたは別のデバイスから受け取ったオーディオの再生)を、望ましくない環境ノイズ音の侵入なしに、ユーザが聴くことを可能にする、ANRヘッドフォンがユーザの関心を集めている。

0003

残念ながら、長い間にわたる様々な改良にもかかわらず、既存のパーソナルANRデバイスは、様々な難点を免れることができずにいる。それらの難点のなかでも、真っ先に挙げられるものには、電力消費率が好ましくないほど高く、バッテリ寿命を短くすること、望ましくない環境ノイズ音がANRによって相殺される可聴周波数の範囲が好ましくないほど狭いこと、ANRが不快な音を発生させる場合があること、および望ましくない環境音をいかに低減できたとしても、より望ましくないノイズ音を実際に生成する場合があることがある。

先行技術

0004

特表平06−503897号公報

課題を解決するための手段

0005

ANR回路は、動作中に、およびANR回路内でのデジタルデータの少なくとも一部の転送と同期をとって、ANR回路の1つまたは複数のコンポーネントを構成する準備として、ANR設定をバッファリングするために、第1、第2、および第3のバッファを利用する。第1および第2のバッファは、そのような構成を実施するために、交互に使用されるが、第3のバッファは、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオ(pass-through audio)を提供する際に不安定性兆候が検出されたことに応答して、ANR回路の1つまたは複数のコンポーネントを構成する際に、自動的に使用される、「フェイルセーフ(failsafe)」ANR設定を記憶する。

0006

一態様では、ANR回路は、第1のADCと、DACと、第1のデジタルフィルタと、音を表すデジタルデータが第1のADCから少なくとも第1のデジタルフィルタを介してDACに流れるANR回路内の第1の経路であって、第1の経路の少なくとも一部ではデータが第1のデータ転送レートで流れる第1の経路と、第1のデータ転送レートで第1の経路の少なくとも一部を通して転送されるデジタルデータの一部の転送と同期をとって、少なくとも1つのANR設定を構成する際に、交互に利用される、第1のANR設定バッファおよび第2のANR設定バッファと、ANR回路内で不安定性の事実が検出されたのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、少なくとも1つのフェイルセーフANR設定を記憶する第3のANR設定バッファとを含む。

0007

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。少なくとも1つのANR設定は、第1のデジタルフィルタの係数設定、デジタルフィルタの複数の利用可能なタイプの中から第1のデジタルフィルタのために選択されたデジタルフィルタのタイプ、第1の経路の相互接続、および第1のデータ転送レートのうちの少なくとも1つを含むことができる。ANR回路は、処理デバイスと、処理デバイスによって実行されたときに、処理デバイスに、ストレージ内に第1、第2、および第3のANR設定バッファを維持させ、ANR回路内に不安定性の兆候がないかどうか、第1の経路を流れる音を表すデジタルデータを監視させる、一連命令が記憶されるストレージとをさらに含むことができる。ANR回路は、第1の経路内に組み込まれるVGAをさらに含むことができ、少なくとも1つのANR設定は、VGAの利得設定を含む。ANR回路は、少なくとも1つのANR設定を外部の処理デバイスから受け取るようにANR回路を外部の処理デバイスに結合できる、インタフェースをさらに含むことができる。ANR回路は、第1の経路内に組み込まれる第1のフィルタブロックをさらに含むことができ、第1のフィルタブロックは、第1のデジタルフィルタを含む複数のデジタルフィルタを備え、第1のフィルタブロックは、伝達関数を実施するために、第1のデジタルフィルタと第1のフィルタブロックの他のデジタルフィルタとを協調させるように構成可能であり、少なくとも1つのANR設定は、伝達関数の仕様を含む。ANR回路は、第2のADCと、第2のデジタルフィルタと、音を表すデジタルデータが第2のADCから少なくとも第2のデジタルフィルタを介してDACに流れるANR回路内の第2の経路であって、第2の経路の少なくとも一部ではデータが第2のデータ転送レートで流れる第2の経路とをさらに含むことができ、第1および第2の経路は、第1の経路沿いの第1のロケーションと、第2の経路沿いの第2のロケーションにおいて結合され、少なくとも1つのANR設定は、第1のロケーションが第1の経路沿いのどこであるかの指定と、第2のロケーションが第2の経路沿いのどこであるかの指定のうちの少なくとも一方を含む。

0008

一態様では、音を表すデジタルデータが第1のADCから少なくとも第1のデジタルフィルタを介してDACに流れる第1の経路であって、第1の経路の少なくとも一部ではデータが第1のデータ転送レートで流れる第1の経路を有する、ANR回路の少なくとも1つのANR設定を構成する方法は、第1のデータ転送レートで第1の経路の少なくとも一部を通して転送されるデジタルデータの一部の転送と同期をとって、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第1のANR設定バッファと第2のANR設定バッファを交互に利用するステップと、第3のANR設定バッファ内に少なくとも1つのフェイルセーフANR設定を記憶するステップと、ANR回路内で不安定性の事実が検出されたのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第3のANR設定バッファを利用するステップとを含む。

0009

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。方法は、第1のデジタルフィルタの係数設定、デジタルフィルタの複数の利用可能なタイプの中から第1のデジタルフィルタのために選択されたデジタルフィルタのタイプ、第1の経路の相互接続、第1のデータ転送レート、第1の経路内に組み込まれるVGAの利得設定、および第1のデジタルフィルタを含む複数のデジタルフィルタを備えるフィルタブロックによって実施される伝達関数のうちの少なくとも1つを構成するために、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップをさらに含むことができる。方法は、ANR回路のインタフェースに結合された外部処理デバイスから少なくとも1つのANR設定を受け取るのを待つステップと、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップとをさらに含むことができる。方法は、経路内に組み込まれるVGAについてのフェイルセーフ利得設定を第3のANR設定バッファ内に記憶するステップと、DACによって出力された信号を監視するステップと、DACによって出力された信号においてクリッピングが発生しそうな兆候を、ANR回路内での不安定性の事実の兆候として検出したのに応答して、フェイルセーフ利得設定を用いてVGAを構成するために、第3のANR設定バッファを利用するステップとをさらに含むことができる。方法は、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップと、ANR回路によって信号を受け取るのを待つステップと、ANR回路が信号を受け取ったのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第1および第2のANR設定バッファの一方を利用するステップとをさらに含むことができる。

0010

フィードフォワード基準ノイズ音の音響エネルギーが所定のレベルに達したのに応答して、フィードフォワードマイクロフォンおよびフィードバックマイクロフォンによってそれぞれ検出されたフィードフォワード基準音(feedforward reference sound)およびフィードバック基準音(feedback reference sound)の両方を圧縮する、おそらくはパーソナルANRデバイスの、フィードフォワードベースのANRおよびフィードバックベースのANRの両方を提供するANR回路の装置および方法。

0011

別の態様では、ANR回路は、ケーシング(casing)の外部の環境において外部ノイズ音をフィードフォワード基準音として検出するフィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号によって表されるフィードフォワード基準音を圧縮する第1のVGAと、ケーシングによって定められるキャビティ(cavity)内においてキャビティノイズ音をフィードバック基準音として検出するフィードバックマイクロフォンによって出力される信号によって表されるフィードバック基準音を圧縮する第2のVGAと、フィードフォワード基準音からフィードフォワードアンチノイズ音(feedforward anti-noise sound)を生成する少なくとも1つのフィルタと、フィードバック基準音からフィードバックアンチノイズ音(feedback anti-noise sound)を生成する少なくとも別のフィルタと、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、フィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の圧縮を調整するように、第1および第2のVGAを動作させるために、第1および第2のVGAに結合される圧縮コントローラとを含む。

0012

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。第1のVGAは、フィードフォワードマイクロフォンと少なくとも1つのフィルタの間に置かれるアナログVGAとすることができ、圧縮コントローラは、フィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号を監視することによって、外部ノイズ音の音響エネルギーを監視する。ANRは、フィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する第1のADCをさらに含むことができ、第1のVGAは、第1のADCと少なくとも1つのフィルタとの間に置かれるデジタルVGAとすることができ、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーを監視するために、フィードフォワードマイクロフォンから第1のADCを介してデジタル形式で信号を受け取る。ANRは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を、デジタルデータを用いて表される形式から、アナログ信号によって表される形式に変換するDACをさらに含むことができ、アナログ信号は、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力するように音響ドライバを駆動するオーディオ増幅器に伝達され、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すデジタルデータを受け取り、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音の振幅が別の閾値に達したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANR回路は、音響ドライバにフィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力させるために、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を音響ドライバに出力するオーディオ増幅器をさらに含むことができ、圧縮コントローラは、オーディオ増幅器によって出力される、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号の振幅が別の閾値に達したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANRは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を、デジタルデータを用いて表される形式から、アナログ信号によって表される形式に変換するDACをさらに含むことができ、アナログ信号は、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力するように音響ドライバを駆動するオーディオ増幅器に伝達され、圧縮コントローラは、DACによって出力されるアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、アナログ信号内にオーディオアーチファクトの発生を検出したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANR回路は、音響ドライバにフィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力させるために、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を音響ドライバに出力するオーディオ増幅器をさらに含むことができ、圧縮コントローラは、オーディオ増幅器によって出力されるアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、アナログ信号内にオーディオアーチファクトの発生を検出したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、圧縮コントローラが第2のVGAを動作させてフィードバック基準音を圧縮するよりも高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させることができる。

0013

圧縮コントローラは、どの可聴周波数が外部ノイズ音において支配的であるかについての変化に応答して、第1の閾値を変更するように構成することができる。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより高い可聴周波数からより低い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き下げるように構成することができ、圧縮コントローラは、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより低い可聴周波数からより高い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き上げる。

0014

圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、フィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の両方を圧縮するように、第1のVGAおよび第2のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーは、第1の閾値よりも低いままであるが、第2の閾値を上回って上昇していることに応答して、フィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、フィードバック基準音を圧縮しないように、第2のVGAを動作させるように構成することができ、ここで、第2の閾値は、第1の閾値よりも低い。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、第1のVGAがゼロに近い利得を有するように操作されるまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、第1のVGAがゼロに近い利得を有するように操作されたかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように、第2のVGAを動作させるように構成することができる。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、音響エネルギーが第3の閾値に達するまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、外部ノイズ音の音響エネルギーが第3の閾値を上回って上昇したかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように、第2のVGAを動作させるように構成することができ、ここで、第3の閾値は、第1の閾値よりも高い。

0015

別の態様では、パーソナルANRデバイスは、パーソナルANRデバイスのユーザの第1の耳の第1の外耳道に音響的に結合されるように構成される第1のキャビティを定める第1のケーシングと、第1のケーシングの外部の環境において第1の外部ノイズ音を検出するために、第1のケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、第1のケーシングによって支えられ、第1の外部ノイズ音を表す信号を第1のフィードフォワード基準音として出力するように構成される、第1のフィードフォワードマイクロフォンと、第1のキャビティ内においてキャビティノイズ音を検出するために、第1のキャビティ内に配置され、キャビティノイズ音を表す信号を第1のフィードバック基準音として出力するように構成される、第1のフィードバックマイクロフォンと、第1のフィードフォワードアンチノイズ音および第1のフィードバックアンチノイズ音を第1のキャビティ内に音響的に出力するために、第1のケーシング内に配置される、第1の音響ドライバと、第1のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第1のフィードフォワードマイクロフォンに結合され、第1のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第1のフィードバックマイクロフォンに結合され、第1のフィードフォワードアンチノイズ音および第1のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第1の音響ドライバを駆動するために、第1の音響ドライバに結合される、第1のANR回路とを含み、第1のANR回路は、第1のフィードフォワード基準音から第1のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成され、第1のフィードバック基準音から第1のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成され、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音および第1のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成される。

0016

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、ANR回路が第1のフィードバック基準音を圧縮するよりも高い程度で漸増的に第1のフィードフォワード基準音を圧縮するように構成することができる。

0017

ANR回路は、どの可聴周波数が第1の外部ノイズ音において支配的であるかについての変化に応答して、第1の閾値を変更するように構成することができる。さらに、ANR回路は、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより高い可聴周波数からより低い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き下げ、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより低い可聴周波数からより高い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き上げるように構成することができる。

0018

ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音および第1のフィードバック基準音の両方を圧縮し、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーは、第1の閾値よりも低いままであるが、第2の閾値を上回って上昇していることに応答して、フィードフォワード基準音を圧縮し、第1のフィードバック基準音を圧縮しないように構成することができ、ここで、第2の閾値は、第1の閾値よりも低い。さらに、ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、フィードフォワード基準音が振幅的にゼロ近くまで低減される程度までフィードフォワード基準が圧縮されるまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮し、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、フィードフォワード基準音が振幅的にゼロ近くまで低減されたかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように構成することができる。

0019

パーソナルANRデバイスは、ユーザの第2の耳の第2の外耳道に音響的に結合されるように構成される第2のキャビティを定める第2のケーシングと、第2のケーシングの外部の環境において第2の外部ノイズ音を検出するために、第2のケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、第2のケーシングによって支えられ、第2の外部ノイズ音を表す信号を第2のフィードフォワード基準音として出力するように構成される、第2のフィードフォワードマイクロフォンと、第2のキャビティ内においてキャビティノイズ音を検出するために、第2のキャビティ内に配置され、キャビティノイズ音を表す信号を第2のフィードバック基準音として出力するように構成される、第2のフィードバックマイクロフォンと、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を第2のキャビティ内に音響的に出力するために、第2のケーシング内に配置される、第2の音響ドライバとをさらに含むことができる。さらに、パーソナルANRデバイスは、第2のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードフォワードマイクロフォンに結合され、第2のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードバックマイクロフォンに結合され、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第2の音響ドライバを駆動するために、第2の音響ドライバに結合される、第2のANR回路をさらに含むことができ、第2のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音から第2のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成され、第2のフィードバック基準音から第2のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成され、第2の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第2のフィードフォワード基準音および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成される。さらに、第1のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードフォワードマイクロフォンに結合すること、第2のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードバックマイクロフォンに結合すること、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第2の音響ドライバを駆動するために、第2の音響ドライバに結合することができ、第1のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音から第2のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成すること、第2のフィードバック基準音から第2のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成することができる。さらにまた、第1のANR回路は、第2の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第2のフィードフォワード基準音および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成することができる。さらにまた、第1のANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音、第1のフィードバック基準音、第2のフィードフォワード基準音、および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成することができる。

0020

ANRの実行の際に利用される1つのオーディオの振幅が監視され、フィードフォワードANR基準音およびフィードバックANR基準音の一方または両方の圧縮が、1つの周波数の第1の音は、圧縮をトリガするのに、より低い振幅に達しさえすればよいが、別の周波数の第2の音は、圧縮をトリガするのに、より高い振幅に達しなければならないというように、周波数に依存して行われる、おそらくはパーソナルANRデバイスの、ANRの実行を制御する装置および方法。

0021

一態様では、パーソナルANRデバイスのANR回路によるANRの実行を制御する方法は、ANRを実行する際にANR回路によって利用される1つのオーディオの内にある2つ以上の周波数の音の振幅レベルを監視するステップと、1つのオーディオの内にある第1の音が、第1の周波数を有し、第1の所定のレベルに達する振幅を有することに応答して、ANRアンチノイズ音が導出されるANR基準ノイズ音の圧縮を開始するステップと、1つのオーディオの内にある第2の音が、第2の周波数を有し、第2の所定のレベルに達する振幅を有することに応答して、ANR基準ノイズ音の圧縮を開始するステップと、第1の音の振幅が第1の所定のレベルに達しておらず、第2の音の振幅が第1の所定のレベルは超えたが、第2の所定のレベルには達していないことに応答して、ANR基準ノイズ音の圧縮を開始しないステップとを含み、第1の周波数は、第2の周波数とは異なり、第1の所定のレベルは、第2の所定のレベルよりも低い。

0022

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。ANR回路によるANRの実行は、フィードバックベースのANRの実行を含むことができ、1つのオーディオは、パーソナルANRデバイスのケーシングによって定められるキャビティ内に配置される、フィードバックマイクロフォンによって検出されるフィードバック基準ノイズ音を含むことができる。ANR回路によるANRの実行は、フィードフォワードベースのANRの実行を含むことができ、1つのオーディオは、ケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、パーソナルANRデバイスのケーシング上に配置される、フィードフォワードマイクロフォンによって検出されるフィードフォワード基準ノイズ音を含むことができる。1つのオーディオは、パーソナルANRデバイスの音響ドライバによって音響的に出力されるANRアンチノイズ音を含むことができる。

0023

第1の周波数は、周波数の第1の範囲内にあることができ、その範囲内では、パーソナルANRデバイスの音響ドライバの振動板を、音響ドライバの機械限界を超える程度まで、より容易に動かすことができ、第2の周波数は、周波数の第1の範囲よりも高い、周波数の第2の範囲内にあることができ、その範囲内では、振動板を取り巻く空気によって振動板に負わされる少なくとも音響インピーダンスのために、振動板を、音響ドライバの機械的限界を超える程度まで、より容易に動かすことができない。方法は、第1の音を音響的に出力しながら、第1の音が音響ドライバの振動板に機械的限界を超えさせるのに必要な振幅よりも小さな振幅を有することに応答して、圧縮を開始させる、第1の所定のレベルを選択するステップをさらに含むことができる。方法は、第2の音を音響的に出力しながら、第2の音がクリッピングを引き起こすのに必要な振幅よりも小さな振幅を有することに応答して、圧縮を開始させる、第2の所定のレベルを選択するステップをさらに含むことができる。周波数の第1の範囲は、音響ドライバを取り囲むパーソナルANRデバイスのケーシングのポートがケーシングの外部の環境への開口のように機能し、それによって、振動板の運動に伴って空気がポートを自由に通り抜ける、周波数の範囲を少なくとも部分的に含むことができる。周波数の第2の範囲は、ポートがケーシングの外部の環境に対してあたかも閉鎖されているかのように機能し、それによって、振動板の運動に伴って空気がポートを自由に通り抜けない、周波数の範囲を少なくとも部分的に含むことができる。

0024

一態様では、パーソナルANRデバイスは、キャビティを定めるケーシングと、キャビティ内に配置される音響ドライバと、ANRアンチノイズ音をキャビティ内に音響的に出力してANRを実行するように、音響ドライバを動作させるために、音響ドライバに結合されるANR回路と、ANR回路によってANRアンチノイズ音が導出されるANR基準ノイズ音を圧縮するように動作可能な、ANR回路の可変利得増幅器(VGA)とを含む。ANR回路は、ANRを実行する際にANR回路によって利用される1つのオーディオの内にある、2つ以上の周波数の音の振幅レベルを監視し、ANR回路は、1つのオーディオの内にある第1の音が、第1の周波数を有し、第1の所定のレベルに達する振幅を有することに応答して、ANR基準ノイズ音の圧縮を開始するようにVGAを動作させ、ANR回路は、1つのオーディオの内にある第2の音が、第2の周波数を有し、第2の所定のレベルに達する振幅を有することに応答して、ANR基準ノイズ音の圧縮を開始するようにVGAを動作させ、ANR回路は、第1の音の振幅が第1の所定のレベルに達しておらず、第2の音の振幅が第1の所定のレベルは超えたが、第2の所定のレベルには達していないことに応答して、ANR基準音の圧縮を開始するようにはVGAを動作させず、第1の周波数は、第2の周波数とは異なり、第1の所定のレベルは、第2の所定のレベルよりも低い。

0025

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。パーソナルANRデバイスは、キャビティ内に配置されるフィードバック基準マイクロフォンをさらに含むことができ、実行されるANRは、フィードバックベースのANRを含み、1つのオーディオは、フィードバックマイクロフォンによって検出されるフィードバック基準ノイズ音を含む。パーソナルANRデバイスは、ケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、ケーシング上に配置されるフィードフォワード基準マイクロフォンをさらに含むことができ、実行されるANRは、フィードフォワードベースのANRを含み、1つのオーディオは、フィードフォワードマイクロフォンによって検出されるフィードフォワード基準ノイズ音を含む。1つのオーディオは、ANRアンチノイズ音を含むことができる。パーソナルANRデバイスは、1つのオーディオが通されるフィルタをさらに含むことができ、フィルタは、1つのオーディオに変換が施されるようにし、ANR回路を第1の音の振幅に対する感度を高くし、第2の音の振幅に対してはあまり敏感ではなくし、それによって、第1および第2の所定のレベルを設定するように構成される。

0026

第1の周波数は、周波数の第1の範囲内にあることができ、その範囲内では、音響ドライバの振動板を、音響ドライバの機械的限界を超える程度まで、より容易に動かすことができ、第2の周波数は、周波数の第1の範囲よりも高い、周波数の第2の範囲内にあることができ、その範囲内では、振動板を取り巻く空気によって振動板に負わされる少なくとも音響インピーダンスのために、振動板を、音響ドライバの機械的限界を超える程度まで、より容易に動かすことができない。第1の所定のレベルは、第1の音を音響的に出力しながら、第1の音が音響ドライバの振動板に機械的限界を超えさせるのに必要な振幅よりも小さな振幅を有することに応答して、圧縮を開始させるように選択することができる。第2の所定のレベルは、第2の音を音響的に出力しながら、第2の音がクリッピングを引き起こすのに必要な振幅よりも小さな振幅を有することに応答して、圧縮を開始させるように選択することができる。周波数の第1の範囲は、キャビティの少なくとも一部をケーシングの外部の環境に結合するようにケーシングに形成されたポートがケーシングの外部の環境への開口のように機能し、それによって、振動板の運動に伴って空気がポートを自由に通り抜ける、周波数の範囲を少なくとも部分的に含むことができる。周波数の第2の範囲は、ポートがケーシングの外部の環境に対してあたかも閉鎖されているかのように機能し、それによって、振動板の運動に伴って空気がポートを自由に通り抜けない、周波数の範囲を少なくとも部分的に含むことができる。

0027

ANR回路は、動作中に、およびANR回路内でのデジタルデータの少なくとも一部の転送と同期をとって、ANR回路の1つまたは複数のコンポーネントを構成する準備として、ANR設定をバッファリングするために、第1、第2、および第3のバッファを利用する。第1および第2のバッファは、そのような構成を実施するために、交互に使用されるが、第3のバッファは、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオを提供する際に不安定性の兆候が検出されたことに応答して、ANR回路の1つまたは複数のコンポーネントを構成する際に、自動的に使用される、「フェイルセーフ」ANR設定を記憶する。

0028

一態様では、ANR回路は、第1のADCと、DACと、第1のデジタルフィルタと、音を表すデジタルデータが第1のADCから少なくとも第1のデジタルフィルタを介してDACに流れるANR回路内の第1の経路であって、第1の経路の少なくとも一部ではデータが第1のデータ転送レートで流れる第1の経路と、第1のデータ転送レートで第1の経路の少なくとも一部を通して転送されるデジタルデータの一部の転送と同期をとって、少なくとも1つのANR設定を構成する際に、交互に利用される、第1のANR設定バッファおよび第2のANR設定バッファと、ANR回路内で不安定性の事実が検出されたのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、少なくとも1つのフェイルセーフANR設定を記憶する第3のANR設定バッファとを含む。

0029

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。少なくとも1つのANR設定は、第1のデジタルフィルタの係数設定、デジタルフィルタの複数の利用可能なタイプの中から第1のデジタルフィルタのために選択されたデジタルフィルタのタイプ、第1の経路の相互接続、および第1のデータ転送レートのうちの少なくとも1つを含むことができる。ANR回路は、処理デバイスと、処理デバイスによって実行されたときに、処理デバイスに、ストレージ内に第1、第2、および第3のANR設定バッファを維持させ、ANR回路内に不安定性の兆候がないかどうか、第1の経路を流れる音を表すデジタルデータを監視させる、一連の命令が記憶されるストレージとをさらに含むことができる。ANR回路は、第1の経路内に組み込まれるVGAをさらに含むことができ、少なくとも1つのANR設定は、VGAの利得設定を含む。ANR回路は、少なくとも1つのANR設定を外部の処理デバイスから受け取るようにANR回路を外部の処理デバイスに結合できる、インタフェースをさらに含むことができる。ANR回路は、第1の経路内に組み込まれる第1のフィルタブロックをさらに含むことができ、第1のフィルタブロックは、第1のデジタルフィルタを含む複数のデジタルフィルタを備え、第1のフィルタブロックは、伝達関数を実施するために、第1のデジタルフィルタと第1のフィルタブロックの他のデジタルフィルタとを協調させるように構成可能であり、少なくとも1つのANR設定は、伝達関数の仕様を含む。ANR回路は、第2のADCと、第2のデジタルフィルタと、音を表すデジタルデータが第2のADCから少なくとも第2のデジタルフィルタを介してDACに流れるANR回路内の第2の経路であって、第2の経路の少なくとも一部ではデータが第2のデータ転送レートで流れる第2の経路とをさらに含むことができ、第1および第2の経路は、第1の経路沿いの第1のロケーションと、第2の経路沿いの第2のロケーションにおいて結合され、少なくとも1つのANR設定は、第1のロケーションが第1の経路沿いのどこであるかの指定と、第2のロケーションが第2の経路沿いのどこであるかの指定のうちの少なくとも一方を含む。

0030

一態様では、音を表すデジタルデータが第1のADCから少なくとも第1のデジタルフィルタを介してDACに流れる第1の経路であって、第1の経路の少なくとも一部ではデータが第1のデータ転送レートで流れる第1の経路を有する、ANR回路の少なくとも1つのANR設定を構成する方法は、第1のデータ転送レートで第1の経路の少なくとも一部を通して転送されるデジタルデータの一部の転送と同期をとって、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第1のANR設定バッファと第2のANR設定バッファを交互に利用するステップと、第3のANR設定バッファ内に少なくとも1つのフェイルセーフANR設定を記憶するステップと、ANR回路内で不安定性の事実が検出されたのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第3のANR設定バッファを利用するステップとを含む。

0031

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。方法は、第1のデジタルフィルタの係数設定、デジタルフィルタの複数の利用可能なタイプの中から第1のデジタルフィルタのために選択されたデジタルフィルタのタイプ、第1の経路の相互接続、第1のデータ転送レート、第1の経路内に組み込まれるVGAの利得設定、および第1のデジタルフィルタを含む複数のデジタルフィルタを備えるフィルタブロックによって実施される伝達関数のうちの少なくとも1つを構成するために、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップをさらに含むことができる。方法は、ANR回路のインタフェースに結合された外部処理デバイスから少なくとも1つのANR設定を受け取るのを待つステップと、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップとをさらに含むことができる。方法は、経路内に組み込まれるVGAについてのフェイルセーフ利得設定を第3のANR設定バッファ内に記憶するステップと、DACによって出力された信号を監視するステップと、DACによって出力された信号においてクリッピングが発生しそうな兆候を、ANR回路内での不安定性の事実の兆候として検出したのに応答して、フェイルセーフ利得設定を用いてVGAを構成するために、第3のANR設定バッファを利用するステップとをさらに含むことができる。方法は、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップと、ANR回路によって信号を受け取るのを待つステップと、ANR回路が信号を受け取ったのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第1および第2のANR設定バッファの一方を利用するステップとをさらに含むことができる。

0032

フィードフォワード基準ノイズ音の音響エネルギーが所定のレベルに達したのに応答して、フィードフォワードマイクロフォンおよびフィードバックマイクロフォンによってそれぞれ検出されたフィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の両方を圧縮する、おそらくはパーソナルANRデバイスの、フィードフォワードベースのANRおよびフィードバックベースのANRの両方を提供するANR回路の装置および方法。

0033

別の態様では、ANR回路は、ケーシングの外部の環境において外部ノイズ音をフィードフォワード基準音として検出するフィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号によって表されるフィードフォワード基準音を圧縮する第1のVGAと、ケーシングによって定められるキャビティ内においてキャビティノイズ音をフィードバック基準音として検出するフィードバックマイクロフォンによって出力される信号によって表されるフィードバック基準音を圧縮する第2のVGAと、フィードフォワード基準音からフィードフォワードアンチノイズ音を生成する少なくとも1つのフィルタと、フィードバック基準音からフィードバックアンチノイズ音を生成する少なくとも別のフィルタと、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、フィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の圧縮を調整するように、第1および第2のVGAを動作させるために、第1および第2のVGAに結合される圧縮コントローラとを含む。

0034

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。第1のVGAは、フィードフォワードマイクロフォンと少なくとも1つのフィルタの間に置かれるアナログVGAとすることができ、圧縮コントローラは、フィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号を監視することによって、外部ノイズ音の音響エネルギーを監視する。ANRは、フィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する第1のADCをさらに含むことができ、第1のVGAは、第1のADCと少なくとも1つのフィルタとの間に置かれるデジタルVGAとすることができ、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーを監視するために、フィードフォワードマイクロフォンから第1のADCを介してデジタル形式で信号を受け取る。ANRは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を、デジタルデータを用いて表される形式から、アナログ信号によって表される形式に変換するDACをさらに含むことができ、アナログ信号は、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力するように音響ドライバを駆動するオーディオ増幅器に伝達され、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すデジタルデータを受け取り、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音の振幅が別の閾値に達したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANR回路は、音響ドライバにフィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力させるために、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を音響ドライバに出力するオーディオ増幅器をさらに含むことができ、圧縮コントローラは、オーディオ増幅器によって出力される、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号の振幅が別の閾値に達したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANRは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を、デジタルデータを用いて表される形式から、アナログ信号によって表される形式に変換するDACをさらに含むことができ、アナログ信号は、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力するように音響ドライバを駆動するオーディオ増幅器に伝達され、圧縮コントローラは、DACによって出力されるアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、アナログ信号内にオーディオアーチファクトの発生を検出したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANR回路は、音響ドライバにフィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力させるために、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を音響ドライバに出力するオーディオ増幅器をさらに含むことができ、圧縮コントローラは、オーディオ増幅器によって出力されるアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、アナログ信号内にオーディオアーチファクトの発生を検出したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、圧縮コントローラが第2のVGAを動作させてフィードバック基準音を圧縮するよりも高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させることができる。

0035

圧縮コントローラは、どの可聴周波数が外部ノイズ音において支配的であるかについての変化に応答して、第1の閾値を変更するように構成することができる。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより高い可聴周波数からより低い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き下げるように構成することができ、圧縮コントローラは、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより低い可聴周波数からより高い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き上げる。

0036

圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、フィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の両方を圧縮するように、第1のVGAおよび第2のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーは、第1の閾値よりも低いままであるが、第2の閾値を上回って上昇していることに応答して、フィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、フィードバック基準音を圧縮しないように、第2のVGAを動作させるように構成することができ、ここで、第2の閾値は、第1の閾値よりも低い。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、第1のVGAがゼロに近い利得を有するように操作されるまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、第1のVGAがゼロに近い利得を有するように操作されたかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように、第2のVGAを動作させるように構成することができる。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、音響エネルギーが第3の閾値に達するまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、外部ノイズ音の音響エネルギーが第3の閾値を上回って上昇したかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように、第2のVGAを動作させるように構成することができ、ここで、第3の閾値は、第1の閾値よりも高い。

0037

別の態様では、パーソナルANRデバイスは、パーソナルANRデバイスのユーザの第1の耳の第1の外耳道に音響的に結合されるように構成される第1のキャビティを定める第1のケーシングと、第1のケーシングの外部の環境において第1の外部ノイズ音を検出するために、第1のケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、第1のケーシングによって支えられ、第1の外部ノイズ音を表す信号を第1のフィードフォワード基準音として出力するように構成される、第1のフィードフォワードマイクロフォンと、第1のキャビティ内においてキャビティノイズ音を検出するために、第1のキャビティ内に配置され、キャビティノイズ音を表す信号を第1のフィードバック基準音として出力するように構成される、第1のフィードバックマイクロフォンと、第1のフィードフォワードアンチノイズ音および第1のフィードバックアンチノイズ音を第1のキャビティ内に音響的に出力するために、第1のケーシング内に配置される、第1の音響ドライバと、第1のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第1のフィードフォワードマイクロフォンに結合され、第1のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第1のフィードバックマイクロフォンに結合され、第1のフィードフォワードアンチノイズ音および第1のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第1の音響ドライバを駆動するために、第1の音響ドライバに結合される、第1のANR回路とを含み、第1のANR回路は、第1のフィードフォワード基準音から第1のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成され、第1のフィードバック基準音から第1のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成され、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音および第1のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成される。

0038

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、ANR回路が第1のフィードバック基準音を圧縮するよりも高い程度で漸増的に第1のフィードフォワード基準音を圧縮するように構成することができる。

0039

ANR回路は、どの可聴周波数が第1の外部ノイズ音において支配的であるかについての変化に応答して、第1の閾値を変更するように構成することができる。さらに、ANR回路は、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより高い可聴周波数からより低い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き下げ、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより低い可聴周波数からより高い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き上げるように構成することができる。

0040

ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音および第1のフィードバック基準音の両方を圧縮し、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーは、第1の閾値よりも低いままであるが、第2の閾値を上回って上昇していることに応答して、フィードフォワード基準音を圧縮し、第1のフィードバック基準音を圧縮しないように構成することができ、ここで、第2の閾値は、第1の閾値よりも低い。さらに、ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、フィードフォワード基準音が振幅的にゼロ近くまで低減される程度までフィードフォワード基準が圧縮されるまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮し、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、フィードフォワード基準音が振幅的にゼロ近くまで低減されたかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように構成することができる。

0041

パーソナルANRデバイスは、ユーザの第2の耳の第2の外耳道に音響的に結合されるように構成される第2のキャビティを定める第2のケーシングと、第2のケーシングの外部の環境において第2の外部ノイズ音を検出するために、第2のケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、第2のケーシングによって支えられ、第2の外部ノイズ音を表す信号を第2のフィードフォワード基準音として出力するように構成される、第2のフィードフォワードマイクロフォンと、第2のキャビティ内においてキャビティノイズ音を検出するために、第2のキャビティ内に配置され、キャビティノイズ音を表す信号を第2のフィードバック基準音として出力するように構成される、第2のフィードバックマイクロフォンと、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を第2のキャビティ内に音響的に出力するために、第2のケーシング内に配置される、第2の音響ドライバとをさらに含むことができる。さらに、パーソナルANRデバイスは、第2のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードフォワードマイクロフォンに結合され、第2のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードバックマイクロフォンに結合され、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第2の音響ドライバを駆動するために、第2の音響ドライバに結合される、第2のANR回路をさらに含むことができ、第2のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音から第2のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成され、第2のフィードバック基準音から第2のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成され、第2の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第2のフィードフォワード基準音および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成される。さらに、第1のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードフォワードマイクロフォンに結合すること、第2のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードバックマイクロフォンに結合すること、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第2の音響ドライバを駆動するために、第2の音響ドライバに結合することができ、第1のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音から第2のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成すること、第2のフィードバック基準音から第2のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成することができる。さらにまた、第1のANR回路は、第2の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第2のフィードフォワード基準音および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成することができる。さらにまた、第1のANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音、第1のフィードバック基準音、第2のフィードフォワード基準音、および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成することができる。

0042

第1の反復インターバル(recurring interval)において、1つまたは複数のデジタルフィルタの係数を反復的に再構成して、ANRが実行される周波数範囲の一方の側においてANRの実行を増分刻みに低減することによって、周波数範囲の他方の側においてはANRの実行を低減することなく、周波数範囲の一方の側においてANRの実行を低減し、その後、第2の反復インターバルにおいて、1つまたは複数のデジタルフィルタの係数を増分刻みに反復的に再構成することによって、一方の側においてANRの実行の低減を逆転する、装置および方法。

0043

一態様では、パーソナルANRデバイスは、音響ドライバと、パーソナルANRデバイスのユーザの耳に隣接する位置において、下限および上限を有する周波数範囲にわたって、ANRアンチノイズ音を音響的に出力してANR提供するように、音響ドライバを動作させるために、音響ドライバに結合される、ANR回路と、ANR回路の少なくとも1つのデジタルフィルタとを含む。さらに、少なくとも1つのデジタルフィルタは、ANR基準ノイズ音からANRアンチノイズ音を導出するために、ANR変換を実施するように、複数の係数を用いて構成可能であり、ANR回路は、下限および上限の一方におけるANRの実行に悪影響を及ぼすイベントに応答して、下限および上限の他の一方においてはANRが実行される振幅を低減することなく、下限および上限の一方においてANRの実行を低減するために、第1の反復インターバルにおいて、異なる複数の係数値を用いて少なくとも1つのデジタルフィルタを反復的に再構成するように構成され、ANR回路は、下限および上限の一方におけるANRの実行に悪影響を及ぼすイベントが終息したのに応答して、下限および上限の一方においてANRの実行の低減を逆転するために、第2の反復インターバルにおいて、異なる複数の係数値を用いて少なくとも1つのデジタルフィルタを反復的に再構成するように構成される。

0044

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。第1の反復インターバルは、第2の反復インターバルよりも短くすることができ、第1の反復インターバルは、少なくとも1つのデジタルフィルタの反復的な再構成から生じる可聴アーチファクトの発生を回避しながら、イベントから生じる可聴アーチファクトを最低限に抑制するために、十分に迅速な、下限および上限の一方におけるANRの実行の低減を可能にするように選択することができる。イベントは、アンチノイズ音の音響出力においてクリッピングが生じた場合、ANRを実行する際に不安定性が生じた場合、音が過剰な振幅を有する場合、およびオーディオアーチファクトの発生から成る1組のイベントから選択することができる。第1の反復インターバルは、10ミリ秒オーダとすることができ、第2の反復インターバルは、100ミリ秒のオーダとすることができる。ANRは、下限および上限を有する周波数の第1の範囲にわたって提供されるフィードバックベースのANR、ならびに下限および上限を有する周波数の第2の範囲にわたって提供されるフィードフォワードベースのANRを含むことができ、パーソナルANRデバイスは、フィードバックベースのANRの実行を可能にするために、フィードバック基準ノイズ音を検出するフィードバックマイクロフォン、およびフィードフォワードベースのANRの実行を可能にするために、フィードフォワード基準ノイズ音を検出するフィードフォワードマイクロフォンを含むことができ、下限および上限の一方におけるANRの実行の低減は、第1の反復インターバルにおける、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの両方についての下限および上限の一方における、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの両方の提供のステップ刻みでの低減を含むことができる。パーソナルANRデバイスは、ANR回路の第1のバッファと、ANR回路の第2のバッファとをさらに含むことができ、ANR回路は、第1の反復インターバルおよび第2の反復インターバルにおいて、異なる複数の係数値を用いて少なくとも1つのデジタルフィルタを反復的に再構成するために、第1のバッファと第2のバッファを交互に利用する。

0045

下限および上限の一方におけるANRの実行は、第1の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方をステップ刻みで動かして、周波数範囲を縮小することによって、低減することができ、下限および上限の一方が動かされるとき、下限および上限の一方における勾配は、実質的に維持される。下限および上限の一方におけるANRの実行の低減は、第2の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方をステップ刻みで動かして、下限および上限の一方においてANRの実行が低減される前に有していた周波数範囲まで、周波数範囲を戻すことによって、逆転することができ、下限および上限の一方が動かされるとき、下限および上限の一方における勾配は、実質的に維持される。

0046

下限および上限の一方におけるANRの実行は、第1の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方における勾配をステップ刻みで変化させて、勾配をより緩勾配にすることによって、低減することができ、勾配に関連するカットオフ周波数が、第1の反復インターバルの各々とともに、周波数範囲の内側に向かってステップ刻みで動かされる場合、勾配によって占められる遷移帯域幅は広くなる。下限および上限の一方におけるANRの実行の低減は、第2の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方における勾配をステップ刻みで変化させて、勾配をより急勾配にすることによって、逆転することができ、勾配に関連するカットオフ周波数が、第1の反復インターバルの各々とともに、ANRの実行が低減される前に有していたカットオフ周波数まで、外側に向かってステップ刻みで動かされるにつれて、勾配によって占められる遷移帯域幅は狭くなる。

0047

一態様では、方法は、下限および上限の一方におけるANRの実行に悪影響を及ぼすイベントに応答して、下限および上限の他の一方においてはANRが実行される振幅を低減することなく、少なくとも1つのデジタルフィルタがANRを実行する周波数範囲の下限および上限の一方において、少なくとも1つのデジタルフィルタによるANRの実行を低減するために、第1の反復インターバルにおいて、異なる複数の係数値を用いて少なくとも1つのデジタルフィルタを反復的に再構成するステップと、下限および上限の一方におけるANRの実行に悪影響を及ぼすイベントが終息したのに応答して、下限および上限の一方においてANRの実行の低減を逆転するために、第2の反復インターバルにおいて、異なる複数の係数値を用いて少なくとも1つのデジタルフィルタを反復的に再構成するステップと、ANRの実行の低減を逆転するために、少なくとも1つのデジタルフィルタが、第2の反復インターバルにおいて、異なる複数の係数値を用いて反復的に再構成されるときに、イベントが再発したのに応答して、ANRの実行の低減を逆転することを停止するステップとを含む。

0048

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。第1の反復インターバルは、第2の反復インターバルよりも短くすることができ、第1の反復インターバルは、少なくとも1つのデジタルフィルタの反復的な再構成から生じる可聴アーチファクトの発生を回避しながら、イベントから生じる可聴アーチファクトを最低限に抑制するために、十分に迅速な、下限および上限の一方におけるANRの実行の低減を可能にするように選択することができる。イベントは、アンチノイズ音の音響出力においてクリッピングが生じた場合、ANRを実行する際に不安定性が生じた場合、音が過剰な振幅を有する場合、およびオーディオアーチファクトの発生から成る1組のイベントから選択することができる。第1の反復インターバルは、10ミリ秒のオーダとすることができ、第2の反復インターバルは、100ミリ秒のオーダとすることができる。ANRは、下限および上限を有する周波数の第1の範囲にわたって提供されるフィードバックベースのANR、ならびに下限および上限を有する周波数の第2の範囲にわたって提供されるフィードフォワードベースのANRを含むことができ、下限および上限の一方におけるANRの実行の低減は、第1の反復インターバルにおける、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの両方についての下限および上限の一方における、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの両方の提供のステップ刻みでの低減を含むことができる。

0049

下限および上限の一方におけるANRの実行の低減は、第1の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方をステップ刻みで動かして、周波数範囲を縮小することを含むことができ、下限および上限の一方が動かされるとき、下限および上限の一方における勾配は、実質的に維持される。下限および上限の一方におけるANRの実行の低減の逆転は、第2の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方をステップ刻みで動かして、下限および上限の一方においてANRの実行が低減される前に有していた周波数範囲まで、周波数範囲を戻すことを含むことができ、下限および上限の一方が動かされるとき、下限および上限の一方における勾配は、実質的に維持される。

0050

下限および上限の一方におけるANRの実行の低減は、第1の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方における勾配をステップ刻みで変化させて、勾配をより緩勾配にすることを含むことができ、勾配に関連するカットオフ周波数が、第1の反復インターバルの各々とともに、周波数範囲の内側に向かってステップ刻みで動かされる場合、勾配によって占められる遷移帯域幅は広くなる。下限および上限の一方におけるANRの実行の低減の逆転は、第2の反復インターバルの各々とともに、下限および上限の一方における勾配をステップ刻みで変化させて、勾配をより急勾配にすることを含むことができ、勾配に関連するカットオフ周波数が、第1の反復インターバルの各々とともに、ANRの実行が低減される前に有していたカットオフ周波数まで、外側に向かってステップ刻みで動かされるにつれて、勾配によって占められる遷移帯域幅は狭くなる。

0051

ANR回路は、動作中に、およびANR回路内でのデジタルデータの少なくとも一部の転送と同期をとって、ANR回路の1つまたは複数のコンポーネントを構成する準備として、ANR設定をバッファリングするために、第1、第2、および第3のバッファを利用する。第1および第2のバッファは、そのような構成を実施するために、交互に使用されるが、第3のバッファは、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオを提供する際に不安定性の兆候が検出されたことに応答して、ANR回路の1つまたは複数のコンポーネントを構成する際に、自動的に使用される、「フェイルセーフ」ANR設定を記憶する。

0052

一態様では、ANR回路は、第1のADCと、DACと、第1のデジタルフィルタと、音を表すデジタルデータが第1のADCから少なくとも第1のデジタルフィルタを介してDACに流れるANR回路内の第1の経路であって、第1の経路の少なくとも一部ではデータが第1のデータ転送レートで流れる第1の経路と、第1のデータ転送レートで第1の経路の少なくとも一部を通して転送されるデジタルデータの一部の転送と同期をとって、少なくとも1つのANR設定を構成する際に、交互に利用される、第1のANR設定バッファおよび第2のANR設定バッファと、ANR回路内で不安定性の事実が検出されたのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、少なくとも1つのフェイルセーフANR設定を記憶する第3のANR設定バッファとを含む。

0053

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。少なくとも1つのANR設定は、第1のデジタルフィルタの係数設定、デジタルフィルタの複数の利用可能なタイプの中から第1のデジタルフィルタのために選択されたデジタルフィルタのタイプ、第1の経路の相互接続、および第1のデータ転送レートのうちの少なくとも1つを含むことができる。ANR回路は、処理デバイスと、処理デバイスによって実行されたときに、処理デバイスに、ストレージ内に第1、第2、および第3のANR設定バッファを維持させ、ANR回路内に不安定性の兆候がないかどうか、第1の経路を流れる音を表すデジタルデータを監視させる、一連の命令が記憶されるストレージとをさらに含むことができる。ANR回路は、第1の経路内に組み込まれるVGAをさらに含むことができ、少なくとも1つのANR設定は、VGAの利得設定を含む。ANR回路は、少なくとも1つのANR設定を外部の処理デバイスから受け取るようにANR回路を外部の処理デバイスに結合できる、インタフェースをさらに含むことができる。ANR回路は、第1の経路内に組み込まれる第1のフィルタブロックをさらに含むことができ、第1のフィルタブロックは、第1のデジタルフィルタを含む複数のデジタルフィルタを備え、第1のフィルタブロックは、伝達関数を実施するために、第1のデジタルフィルタと第1のフィルタブロックの他のデジタルフィルタとを協調させるように構成可能であり、少なくとも1つのANR設定は、伝達関数の仕様を含む。ANR回路は、第2のADCと、第2のデジタルフィルタと、音を表すデジタルデータが第2のADCから少なくとも第2のデジタルフィルタを介してDACに流れるANR回路内の第2の経路であって、第2の経路の少なくとも一部ではデータが第2のデータ転送レートで流れる第2の経路とをさらに含むことができ、第1および第2の経路は、第1の経路沿いの第1のロケーションと、第2の経路沿いの第2のロケーションにおいて結合され、少なくとも1つのANR設定は、第1のロケーションが第1の経路沿いのどこであるかの指定と、第2のロケーションが第2の経路沿いのどこであるかの指定のうちの少なくとも一方を含む。

0054

一態様では、音を表すデジタルデータが第1のADCから少なくとも第1のデジタルフィルタを介してDACに流れる第1の経路であって、第1の経路の少なくとも一部ではデータが第1のデータ転送レートで流れる第1の経路を有する、ANR回路の少なくとも1つのANR設定を構成する方法は、第1のデータ転送レートで第1の経路の少なくとも一部を通して転送されるデジタルデータの一部の転送と同期をとって、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第1のANR設定バッファと第2のANR設定バッファを交互に利用するステップと、第3のANR設定バッファ内に少なくとも1つのフェイルセーフANR設定を記憶するステップと、ANR回路内で不安定性の事実が検出されたのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第3のANR設定バッファを利用するステップとを含む。

0055

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。方法は、第1のデジタルフィルタの係数設定、デジタルフィルタの複数の利用可能なタイプの中から第1のデジタルフィルタのために選択されたデジタルフィルタのタイプ、第1の経路の相互接続、第1のデータ転送レート、第1の経路内に組み込まれるVGAの利得設定、および第1のデジタルフィルタを含む複数のデジタルフィルタを備えるフィルタブロックによって実施される伝達関数のうちの少なくとも1つを構成するために、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップをさらに含むことができる。方法は、ANR回路のインタフェースに結合された外部処理デバイスから少なくとも1つのANR設定を受け取るのを待つステップと、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップとをさらに含むことができる。方法は、経路内に組み込まれるVGAについてのフェイルセーフ利得設定を第3のANR設定バッファ内に記憶するステップと、DACによって出力された信号を監視するステップと、DACによって出力された信号においてクリッピングが発生しそうな兆候を、ANR回路内での不安定性の事実の兆候として検出したのに応答して、フェイルセーフ利得設定を用いてVGAを構成するために、第3のANR設定バッファを利用するステップとをさらに含むことができる。方法は、第1および第2のANR設定バッファの一方に少なくとも1つのANR設定を記憶するステップと、ANR回路によって信号を受け取るのを待つステップと、ANR回路が信号を受け取ったのに応答して、少なくとも1つのANR設定を構成するために、第1および第2のANR設定バッファの一方を利用するステップとをさらに含むことができる。

0056

フィードフォワード基準ノイズ音の音響エネルギーが所定のレベルに達したのに応答して、フィードフォワードマイクロフォンおよびフィードバックマイクロフォンによってそれぞれ検出されたフィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の両方を圧縮する、おそらくはパーソナルANRデバイスの、フィードフォワードベースのANRおよびフィードバックベースのANRの両方を提供するANR回路の装置および方法。

0057

別の態様では、ANR回路は、ケーシングの外部の環境において外部ノイズ音をフィードフォワード基準音として検出するフィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号によって表されるフィードフォワード基準音を圧縮する第1のVGAと、ケーシングによって定められるキャビティ内においてキャビティノイズ音をフィードバック基準音として検出するフィードバックマイクロフォンによって出力される信号によって表されるフィードバック基準音を圧縮する第2のVGAと、フィードフォワード基準音からフィードフォワードアンチノイズ音を生成する少なくとも1つのフィルタと、フィードバック基準音からフィードバックアンチノイズ音を生成する少なくとも別のフィルタと、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、フィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の圧縮を調整するように、第1および第2のVGAを動作させるために、第1および第2のVGAに結合される圧縮コントローラとを含む。

0058

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。第1のVGAは、フィードフォワードマイクロフォンと少なくとも1つのフィルタの間に置かれるアナログVGAとすることができ、圧縮コントローラは、フィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号を監視することによって、外部ノイズ音の音響エネルギーを監視する。ANRは、フィードフォワードマイクロフォンによって出力される信号をアナログ形式からデジタル形式に変換する第1のADCをさらに含むことができ、第1のVGAは、第1のADCと少なくとも1つのフィルタとの間に置かれるデジタルVGAとすることができ、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーを監視するために、フィードフォワードマイクロフォンから第1のADCを介してデジタル形式で信号を受け取る。ANRは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を、デジタルデータを用いて表される形式から、アナログ信号によって表される形式に変換するDACをさらに含むことができ、アナログ信号は、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力するように音響ドライバを駆動するオーディオ増幅器に伝達され、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すデジタルデータを受け取り、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音の振幅が別の閾値に達したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANR回路は、音響ドライバにフィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力させるために、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を音響ドライバに出力するオーディオ増幅器をさらに含むことができ、圧縮コントローラは、オーディオ増幅器によって出力される、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号の振幅が別の閾値に達したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANRは、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を、デジタルデータを用いて表される形式から、アナログ信号によって表される形式に変換するDACをさらに含むことができ、アナログ信号は、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力するように音響ドライバを駆動するオーディオ増幅器に伝達され、圧縮コントローラは、DACによって出力されるアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、アナログ信号内にオーディオアーチファクトの発生を検出したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。ANR回路は、音響ドライバにフィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音をキャビティ内に音響的に出力させるために、フィードフォワードアンチノイズ音とフィードバックアンチノイズ音の合成音を表すアナログ信号を音響ドライバに出力するオーディオ増幅器をさらに含むことができ、圧縮コントローラは、オーディオ増幅器によって出力されるアナログ信号を監視し、圧縮コントローラは、アナログ信号内にオーディオアーチファクトの発生を検出したのに応答して、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したと判定するように構成される。圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、圧縮コントローラが第2のVGAを動作させてフィードバック基準音を圧縮するよりも高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させることができる。

0059

圧縮コントローラは、どの可聴周波数が外部ノイズ音において支配的であるかについての変化に応答して、第1の閾値を変更するように構成することができる。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより高い可聴周波数からより低い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き下げ、圧縮コントローラは、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより低い可聴周波数からより高い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き上げるように構成することができる。

0060

圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、フィードフォワード基準音およびフィードバック基準音の両方を圧縮するように、第1のVGAおよび第2のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーは、第1の閾値よりも低いままであるが、第2の閾値を上回って上昇していることに応答して、フィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、フィードバック基準音を圧縮しないように、第2のVGAを動作させるように構成することができ、ここで、第2の閾値は、第1の閾値よりも低い。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、第1のVGAがゼロに近い利得を有するように操作されるまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、第1のVGAがゼロに近い利得を有するように操作されたかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように、第2のVGAを動作させるように構成することができる。さらに、圧縮コントローラは、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、音響エネルギーが第3の閾値に達するまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮するように、第1のVGAを動作させ、外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、外部ノイズ音の音響エネルギーが第3の閾値を上回って上昇したかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように、第2のVGAを動作させるように構成することができ、ここで、第3の閾値は、第1の閾値よりも高い。

0061

別の態様では、パーソナルANRデバイスは、パーソナルANRデバイスのユーザの第1の耳の第1の外耳道に音響的に結合されるように構成される第1のキャビティを定める第1のケーシングと、第1のケーシングの外部の環境における第1の外部ノイズ音を検出するために、第1のケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、第1のケーシングによって支えられ、第1の外部ノイズ音を表す信号を第1のフィードフォワード基準音として出力するように構成される、第1のフィードフォワードマイクロフォンと、第1のキャビティ内においてキャビティノイズ音を検出するために、第1のキャビティ内に配置され、キャビティノイズ音を表す信号を第1のフィードバック基準音として出力するように構成される、第1のフィードバックマイクロフォンと、第1のフィードフォワードアンチノイズ音および第1のフィードバックアンチノイズ音を第1のキャビティ内に音響的に出力するために、第1のケーシング内に配置される、第1の音響ドライバと、第1のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第1のフィードフォワードマイクロフォンに結合され、第1のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第1のフィードバックマイクロフォンに結合され、第1のフィードフォワードアンチノイズ音および第1のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第1の音響ドライバを駆動するために、第1の音響ドライバに結合される、第1のANR回路とを含み、第1のANR回路は、第1のフィードフォワード基準音から第1のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成され、第1のフィードバック基準音から第1のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成され、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音および第1のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成される。

0062

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、ANR回路が第1のフィードバック基準音を圧縮するよりも高い程度で漸増的に第1のフィードフォワード基準音を圧縮するように構成することができる。

0063

ANR回路は、どの可聴周波数が第1の外部ノイズ音において支配的であるかについての変化に応答して、第1の閾値を変更するように構成することができる。さらに、ANR回路は、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより高い可聴周波数からより低い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き下げ、外部ノイズ音において支配的である可聴周波数がより低い可聴周波数からより高い可聴周波数に変化したのに応答して、第1の閾値を引き上げるように構成することができる。

0064

ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音および第1のフィードバック基準音の両方を圧縮し、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーは、第1の閾値よりも低いままであるが、第2の閾値を上回って上昇していることに応答して、フィードフォワード基準音を圧縮し、第1のフィードバック基準音を圧縮しないように構成することができ、ここで、第2の閾値は、第1の閾値よりも低い。さらに、ANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、フィードフォワード基準音が振幅的にゼロ近くまで低減される程度までフィードフォワード基準が圧縮されるまで、より高い程度で漸増的にフィードフォワード基準音を圧縮し、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値を上回ってさらに上昇した場合、フィードフォワード基準音が振幅的にゼロ近くまで低減されたかどうかに関係なく、より高い程度で漸増的にフィードバック基準音を圧縮するように構成することができる。

0065

パーソナルANRデバイスは、ユーザの第2の耳の第2の外耳道に音響的に結合されるように構成される第2のキャビティを定める第2のケーシングと、第2のケーシングの外部の環境において第2の外部ノイズ音を検出するために、第2のケーシングの外部の環境に音響的に結合されるように、第2のケーシングによって支えられ、第2の外部ノイズ音を表す信号を第2のフィードフォワード基準音として出力するように構成される、第2のフィードフォワードマイクロフォンと、第2のキャビティ内においてキャビティノイズ音を検出するために、第2のキャビティ内に配置され、キャビティノイズ音を表す信号を第2のフィードバック基準音として出力するように構成される、第2のフィードバックマイクロフォンと、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を第2のキャビティ内に音響的に出力するために、第2のケーシング内に配置される、第2の音響ドライバとをさらに含むことができる。さらに、パーソナルANRデバイスは、第2のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードフォワードマイクロフォンに結合され、第2のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードバックマイクロフォンに結合され、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第2の音響ドライバを駆動するために、第2の音響ドライバに結合される、第2のANR回路をさらに含むことができ、第2のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音から第2のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成され、第2のフィードバック基準音から第2のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成され、第2の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第2のフィードフォワード基準音および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成される。さらに、第1のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードフォワードマイクロフォンに結合すること、第2のフィードバック基準音を表す信号を受け取るために、第2のフィードバックマイクロフォンに結合すること、第2のフィードフォワードアンチノイズ音および第2のフィードバックアンチノイズ音を音響的に出力するように、第2の音響ドライバを駆動するために、第2の音響ドライバに結合することができ、第1のANR回路は、第2のフィードフォワード基準音から第2のフィードフォワードアンチノイズ音を生成するように構成すること、第2のフィードバック基準音から第2のフィードバックアンチノイズ音を生成するように構成することができる。さらにまた、第1のANR回路は、第2の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第2のフィードフォワード基準音および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成することができる。さらにまた、第1のANR回路は、第1の外部ノイズ音の音響エネルギーが第1の閾値に達したのに応答して、第1のフィードフォワード基準音、第1のフィードバック基準音、第2のフィードフォワード基準音、および第2のフィードバック基準音の圧縮を調整するように構成することができる。

0066

少なくともフィードバックベースのANRを実行する際に不安定性の事実を検出し、少なくともある周波数範囲内の周波数および少なくとも所定の最小振幅に達した振幅を含む、不安定性を示す特性を有する音がないかどうか、またおそらくは正弦曲線波形を有する音がないかどうか、音響ドライバによって出力される音響効果用のフィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視する、ANR回路の装置および方法。

0067

一態様では、フィードバックベースのANRを実行する際の不安定性を検出する方法は、所定の周波数範囲内の周波数を有し、少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音がないかどうか、フィードバックベースのANRを実行する際に利用されるフィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップを含み、所定の周波数の範囲と所定の振幅の組み合わせが、不安定性を示す音に関連付けられる。

0068

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。方法は、所定の周波数範囲内の周波数を有し、少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音に加えて、正弦曲線波形を有する音がないかどうか、フィードバックベースのANRを実行する際に利用されるフィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップをさらに含むことができる。フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップは、フィードバックベースのANRを実行する際にフィードバックアンチノイズ音を利用する音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオを監視するステップを含むことができる。方法は、オーディオ増幅器によって引き出される電力量が少なくとも電力の所定の最小レベルを満たす場合がないかどうか、フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを増幅する際に利用されるオーディオ増幅器によって引き出される電力量を監視するステップをさらに含むことができ、所定の周波数の範囲と所定の振幅の組み合わせが、不安定性を示す音に関連付けられ、電力の所定の最小レベルが、不安定性を示す音に関連付けられる。方法は、フィードバックベースのANRを実行する際に利用される少なくとも1つのコンポーネントの電気的特性から、またフィードバックベースのANRを実行する際に利用される少なくとも1つの他のコンポーネントの音響的特性から所定の周波数範囲を導出するステップをさらに含むことができる。

0069

フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップは、所定の周波数範囲内の周波数および少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音に同期するように、位相同期ループ(phase-locked loop)を構成するステップと、フィードバックアンチノイズ音を含む、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオを、PLLを用いて監視するステップと、PLLが音に同期するときを待つステップとを含むことができる。方法は、PLLによって監視されるオーディオを第1のハイパスフィルタを通して転送するステップをさらに含むことができる。方法は、第1のハイパスフィルタからのオーディオを、オーディオをPLLに提供する前に、第2のハイパスフィルタを通して転送されたパススルーオーディオを減算するように構成された加算ノードを通して転送するステップをさらに含むことができる。

0070

フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップは、所定の周波数範囲内の周波数を有する、フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオの音を通過させるように、第1のバンドパスフィルタを構成するステップと、第1のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根(root mean square)を計算するステップと、第1のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根を所定の最小振幅と比較するステップとを含むことができる。フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップは、所定の周波数範囲内の周波数および少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音に同期するように、PLLを構成するステップと、第1のバンドパスフィルタを通過する音を、PLLを用いて監視するステップと、PLLが音に同期するときを待つステップとをさらに含むことができる。フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを監視するステップは、所定の周波数範囲内の周波数を有する、パススルーオーディオおよびフィードフォワードアンチノイズ音の少なくとも一方を含むオーディオの音を通過させるように、第2のバンドパスフィルタを構成するステップと、第2のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根を計算するステップと、第2のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根を、第1のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根を所定の最小振幅と比較した結果と比較するステップとをさらに含むことができる。

0071

一態様では、パーソナルANRデバイスのユーザの耳に隣接する位置において、環境ノイズ音を減衰させるために、少なくともフィードバックベースのANRを実行するパーソナルANRデバイスは、フィードバックベースのANRを実行する際に少なくともフィードバックアンチノイズ音を導出するANR回路と、フィードバックアンチノイズ音を含むオーディオを音響的に出力するために、ANR回路に結合される音響ドライバと、所定の周波数範囲内の周波数を有し、少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音がないかどうか、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオを監視するために、ANR回路に組み込まれる圧縮コントローラとを含み、所定の周波数の範囲と所定の振幅の組み合わせが、不安定性を示す音に関連付けられる。

0072

実現形態は、限定することなく、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含むことができる。圧縮コントローラは、所定の周波数範囲内の周波数を有し、少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音に加えて、正弦曲線波形を有する音がないかどうか、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオをさらに監視することができる。

0073

圧縮コントローラは、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオを監視するように、また所定の周波数範囲内の周波数および少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオ内の音に同期するように構成可能なPLLを含むことができる。圧縮コントローラは、PLLによって監視される前に、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオがそこを通して転送される第1のハイパスフィルタをさらに含むことができる。圧縮コントローラは、ANR回路によって受け取られるパススルーオーディオがそこを通して転送される第2のハイパスフィルタと、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオが、第1のハイパスフィルタを通して転送された後に、そこを通して転送される加算ノードであって、PLLによって監視される前に、第1のハイパスフィルタからのオーディオから、第2のハイパスフィルタを通して転送されたパススルーオーディオが減算される加算ノードとをさらに含むことができる。

0074

圧縮コントローラは、所定の周波数範囲内の周波数を有する、音響ドライバによって音響的に出力されるオーディオの音を通過させるように構成可能な第1のバンドパスフィルタと、第1のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根を計算する第1のRMSブロックと、RMSブロックによって計算された2乗平均平方根を所定の最小振幅と比較する第1の比較器とを含むことができる。圧縮コントローラは、第1のバンドパスフィルタを通過する音を監視し、所定の周波数範囲内の周波数および少なくとも所定の最小振幅を満たす振幅を有する音に同期する、PLLをさらに含むことができる。圧縮コントローラは、所定の周波数範囲内の周波数を有する、パススルーオーディオおよびフィードフォワードアンチノイズ音の少なくとも一方を含むオーディオの音を通過させるように構成可能な第2のバンドパスフィルタと、第2のバンドパスフィルタを通過する音の2乗平均平方根を計算する第2のRMSブロックと、第2のRMSブロックによって計算された2乗平均平方根を、第1のRMSブロックによって計算された2乗平均平方根を所定の最小振幅と比較した結果と比較する第2の比較器とをさらに含むことができる。

0075

本発明の他の特徴および利点は、以下の説明および特許請求の範囲から明らかになろう。

図面の簡単な説明

0076

パーソナルANRデバイスの一実現形態の部分のブロック図である。
図1のパーソナルANRデバイスの可能な物理的構成を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスの可能な物理的構成を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスの可能な物理的構成を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスの可能な物理的構成を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスの可能な物理的構成を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスの可能な物理的構成を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路の可能な内部アーキテクチャを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路の可能な内部アーキテクチャを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能な信号処理トポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能なフィルタブロックトポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能なフィルタブロックトポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能なフィルタブロックトポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能なフィルタブロックトポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能なフィルタブロックトポロジを示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る3重バッファリングの可能な変形を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る3重バッファリングの可能な変形を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る3重バッファリングの可能な変形を示す図である。
図3aの内部アーキテクチャの可能な追加部分を示す図である。
図3bの内部アーキテクチャの可能な追加部分を示す図である。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路によって採用され得る可能なブートローディングシーケンスフローチャートである。
図1のパーソナルANRデバイスのANR回路のADCの可能な内部アーキテクチャを示す図である。
図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加部分を示す図である。
図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加部分を示す図である。
図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加部分を示す図である。
図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加的な態様を示す図である。
図3aの内部アーキテクチャの可能な追加部分を示す図である。
図3bの内部アーキテクチャの可能な追加部分を示す図である。
ノイズ音の様々な周波数におけるノイズ音の様々な音響エネルギーレベルに対する可能な調整された圧縮応答を示す図である。
少なくとも1つのANR基準音の周波数依存圧縮を実施する、図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加的な態様を示す図である。
図14の信号処理トポロジの態様を例示的に適用した態様を示す図である。
ANR変換の変更を利用しなければ振幅の圧縮が利用されたであろう、図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかにおいて実施されるANR変換の変更の例示的な適用を示す図である。
ANR変換の変更を利用しなければ振幅の圧縮が利用されたであろう、図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかにおいて実施されるANR変換の変更の例示的な適用を示す図である。
図16および図17に例示されたような方法でANR変換の変更を実施する、図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加的な態様を示す図である。
図4aから図4gの信号処理トポロジのいずれかについての可能な追加的な態様を示す図である。
図3aおよび図3bの内部アーキテクチャのどちらかについての可能な追加部分を示す図である。
図3aおよび図3bの内部アーキテクチャのどちらかについての可能な追加部分を示す図である。

実施例

0077

本明細書で開示され、特許請求される事柄は、多種多様なパーソナルANRデバイスに、すなわち、ユーザの耳の少なくとも一方の近辺にユーザによって少なくとも部分的に着用されて、その少なくとも一方の耳に対するANR機能を提供するように構成されたデバイスに適用可能であることが意図されている。ヘッドフォン、双方向通信ヘッドセット、イヤフォン、イヤバッド、(「イヤセット」としても知られる)ワイヤレスヘッドセット、およびイヤプロテクタなどの、パーソナルANRデバイスの様々な特定の実施が、ある程度の詳細さで提示されるが、特定の実現形態のそのような提示は、例の使用によって理解を容易にすることを意図したものであり、開示の範囲または特許請求の範囲が包含する範囲を限定するものと解釈されるべきではないことに留意されたい。

0078

本明細書で開示され、特許請求される事柄は、双方向オーディオ通信、一方向オーディオ通信(すなわち、別のデバイスによって電子的に提供されるオーディオの音響的な出力)を提供する、またはまったく通信を提供しない、パーソナルANRデバイスに適用可能であることが意図されている。本明細書で開示され、特許請求される事柄は、他のデバイスにワイヤレスで接続される、他のデバイスに電気的および/もしくは光学的な伝導ケーブリングを介して接続される、または他のデバイスにまったく接続されない、パーソナルANRデバイスに適用可能であることが意図されている。本明細書で開示され、特許請求される事柄は、限定することなく、1つまたは2つのイヤピース(earpiece)を有するヘッドフォン、オーバヘッド型(over-the-head)のヘッドフォン、ビハインドネック型(behind-the-neck)のヘッドフォン、通信マイクロフォン(たとえばブームマイクフォン)を有するヘッドセット、ワイヤレスヘッドセット(すなわちイヤセット)、単一のイヤフォンまたは一対のイヤフォンに加えて、オーディオ通信および/または耳保護を可能にする1つまたは2つのイヤピースを組み込んだハットまたはヘルメットも含む、ユーザの一方または両方の耳の近辺に着用されるように構成された物理的構成を有する、パーソナルANRデバイスに適用可能であることが意図されている。本明細書で開示され、特許請求される事柄を適用可能なパーソナルANRデバイスのまた別の物理的構成も当業者には明らかであろう。

0079

パーソナルANRデバイスばかりでなく、本明細書で開示され、特許請求される事柄は、限定することなく、公衆電話ボックス乗物客室などを含む、人が座ること、または立つことができる、相対的に狭い空間におけるANRの実行にも適用可能であることが意図されている。

0080

図1は、ユーザによって着用されて、ユーザの耳の少なくとも一方の近辺においてアクティブノイズリダクション(ANR)を提供するように構成された、パーソナルANRデバイス1000のブロック図を提供する。やはりより詳細に説明されるように、パーソナルANRデバイス1000は、多くの物理的構成のいずれかを有することができ、いくつかの可能な構成が、図2aから図2fに示されている。これらの示される物理的構成のいくつかは、ユーザの耳の一方のみにANRを実行する、単一のイヤピース100を含み、他の構成は、ユーザの耳の両方にANRを実行する、一対のイヤピース100を含む。しかし、説明を簡潔にするため、図1に関しては、単一のイヤピース100のみが示され、説明されることに留意されたい。やはりより詳細に説明されるように、パーソナルANRデバイス1000は、おそらくはパススルーオーディオをさらに提供するのに加えて、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの一方または両方を提供できる、少なくとも1つのANR回路2000を含む。図3aおよび図3bは、少なくとも部分的に動的に構成可能なANR回路2000の2つの可能な内部アーキテクチャを示している。さらに図4aから図4gは、いくつかの可能な信号処理トポロジを示しており、図5aから図5eは、それを採用するようにANR回路2000を動的に構成できる、いくつかの可能なフィルタブロックトポロジを示している。さらに、各イヤピース100の構造によって提供される少なくともある程度のパッシブノイズリダクション(PNR)に加えて、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの一方または両方が提供される。さらにまた、図6aから図6cは、信号処理トポロジ、フィルタブロックトポロジ、および/またはさらに別のANR設定を動的に構成する際に利用できる、3重バッファリングの様々な形態を示している。

0081

各イヤピース100は、ケーシング110を含み、ケーシング110は、ケーシング110と、ユーザの耳に音を音響的に出力するためにケーシング内に配置された音響ドライバ190の少なくとも一部とによって、少なくとも部分的に定められるキャビティ112を有する。音響ドライバ190のこのような配置は、音響ドライバ190によってキャビティ112から分離された、ケーシング110内の別のキャビティ119も部分的に定める。ケーシング110は、キャビティ112への開口を取り囲むイヤカップリング(ear coupling)115であって、イヤカップリング115を通り抜けるように形成され、キャビティ112への開口とつながる通路117を有するイヤカップリング115を支える。いくつかの実現形態では、美的な理由からキャビティおよび/もしくは通路117を見えにくくするように、ならびに/またはケーシング110内のコンポーネントを損傷から保護するために、音響的に透過的なスクリーングリル、または他の形態の有孔パネル(図示されず)を、通路117内または通路117の近くに配置することができる。ユーザによってイヤピース100がユーザの耳の一方の近辺に着用された場合、通路117は、キャビティ112をその耳の外耳道に音響的に結合するが、イヤカップリング115は、それらの間に少なくともある程度の音響密閉を形成するように、耳の部分と係合する。この音響密閉は、ケーシング110、イヤカップリング115、および外耳道を取り囲むユーザの頭部の部分(耳の部分を含む)が協調して、ケーシング110およびユーザの頭部の外部の環境から、キャビティ112、通路117、および外耳道を少なくともある程度は音響的に絶縁し、それによって、ある程度のPNRを提供することを可能にする。

0082

いくつかの変形では、キャビティ119は、1つまたは複数の音響ポート(そのうちの1つのみが示されている)を介して、ケーシング110の外部の環境に結合することができ、各音響ポートは、音響ドライバ190による音の音響的な出力の特性を高めるために、当業者であれば容易に理解できる方法で、寸法によって、選択された範囲の可聴周波数に同調させられる。また、いくつかの変形では、1つまたは複数の同調されたポート(図示されず)は、キャビティ112とキャビティ119を結合することができ、および/またはキャビティ112をケーシング110の外部の環境に結合することができる。具体的に示されてはいないが、スクリーン、グリル、または他の形態の有孔もしくは繊維状構造を、そのようなポートの1つまたは複数の中に配置して、破片もしくは他の汚染物質がそこを通過するのを防止し、および/またはそれを介して選択された程度の音響抵抗を提供することができる。

0083

フィードフォワードベースのANRを実行する実現形態では、フィードフォワードマイクロフォン130が、ケーシング110の外部の環境に音響的にアクセス可能なように、ケーシング110の外側(またはパーソナルANRデバイス1000の他の部分)に配置される。フィードフォワードマイクロフォン130のこの外部配置は、フィードフォワードマイクロフォン130が、パーソナルANRデバイス1000によって提供されるいかなる形態のPNRまたはANRの影響も受けることなく、ケーシング110の外部の環境内の音響ノイズ源9900によって発せられる環境ノイズ音などの、環境ノイズ音を検出することを可能にする。フィードフォワードベースのANRに精通した当業者であれば容易に理解するように、フィードフォワードマイクロフォン130によって検出されるこれらの音は、フィードフォワードアンチノイズ音が導出される基準として使用され、その後、フィードフォワードアンチノイズ音は、音響ドライバ190によってキャビティ112内に音響的に出力される。フィードフォワードアンチノイズ音の導出は、パーソナルANRデバイス1000によって提供されるPNRの特性、フィードフォワードマイクロフォン130に対する音響ドライバ190の特性および位置、ならびに/またはキャビティ112および/もしくは通路117の音響特性を考慮する。フィードフォワードアンチノイズ音は、音響ドライバ190によって音響的に出力され、その振幅および時間シフトは、キャビティ112、通路117、および/または外耳道に入ることができる音響ノイズ源9900のノイズ音と、それらを少なくとも減衰させる減法的な方法で、音響的に相互作用するように計算される。

0084

フィードバックベースのANRを実行する実現形態では、フィードバックマイクロフォン120が、キャビティ112内に配置される。フィードバックマイクロフォン120は、イヤピース100がユーザによって着用されたときに、外耳道の入口近くに配置されるように、キャビティ112の開口および/または通路117のすぐ近くに配置される。フィードバックマイクロフォン120によって検出される音は、フィードバックアンチノイズ音が導出される基準として使用され、その後、フィードバックアンチノイズ音は、音響ドライバ190によってキャビティ112内に音響的に出力される。フィードバックアンチノイズ音の導出は、フィードバックマイクロフォン120に対する音響ドライバ190の特性および位置、ならびに/またはキャビティ112および/もしくは通路117の音響特性に加えて、フィードバックベースのANRの提供の際に安定性を向上させる事項を考慮する。フィードバックアンチノイズ音は、音響ドライバ190によって音響的に出力され、その振幅および時間シフトは、キャビティ112、通路117、および/または外耳道に入ることができる(いかなるPNRによっても減衰されなかった)音響ノイズ源9900のノイズ音と、それらを少なくとも減衰させる減法的な方法で、音響的に相互作用するように計算される。

0085

パーソナルANRデバイス1000は、ANR回路2000とイヤピース100の間に1対1の対応が存在するように、パーソナルANRデバイス1000の各イヤピース100につき1つの関連付けられたANR回路2000をさらに含む。各ANR回路2000の一部または実質的に全体は、それが関連付けられたイヤピース100のケーシング110内に配置することができる。代替的および/または追加的に、各ANR回路2000の一部または実質的に全体は、パーソナルANRデバイス1000の別の部分の中に配置することができる。ANR回路2000に関連付けられたイヤピース100において、フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの一方が提供されるか、それとも両方が提供されるかに応じて、ANR回路2000は、フィードバックマイクロフォン120およびフィードフォワードマイクロフォン130の一方または両方にそれぞれ結合される。ANR回路2000は、アンチノイズ音の音響的な出力を引き起こすために、音響ドライバ190にさらに結合される。

0086

パススルーオーディオを提供するいくつかの実現形態では、ANR回路2000は、音響ドライバ190によって音響的に出力されるパススルーオーディオをオーディオ源9400から受け取るために、オーディオ源9400にも結合される。パススルーオーディオは、音響ノイズ源9900から発せられるノイズ音とは異なり、パーソナルANRデバイス1000のユーザが聴くことを望むオーディオである。実際、ユーザは、音響ノイズ音の侵入なしに、パススルーオーディオを聴くことができるように、パーソナルANRデバイス1000を着用することができる。パススルーオーディオは、録音されたオーディオ、送信されたオーディオ、またはユーザが聴くことを望む様々な他の形態のオーディオのいずれかの再生とすることができる。いくつかの実現形態では、オーディオ源9400は、限定することなく、統合オーディオ再生コンポーネントまたは統合オーディオレシーバコンポーネントを含む、パーソナルANRデバイス1000内に組み込むことができる。他の実現形態では、パーソナルANRデバイス1000は、ワイヤレスで、または電気的もしくは光学的な伝導ケーブルを介して、オーディオ源9400に結合するための機能を含み、その場合、オーディオ源9400は、パーソナルANRデバイス1000とは完全に別個のデバイス(たとえば、CDプレーヤデジタルオーディオファイルプレーヤセルフォンなど)である。

0087

他の実現形態では、パススルーオーディオは、パーソナルANRデバイス1000の変形に統合された、双方向通信において利用される通信マイクロフォン140から受け取られ、その双方向通信では、通信マイクロフォン140がパーソナルANRデバイス1000のユーザによって発せられた言語音を検出するように配置される。そのような実現形態では、ユーザが、パーソナルANRデバイス1000を着用していないときに、自分の声を普通に聞くのと実質的に同様に、自分の声を聞くことができるように、ユーザによって発せられた言語音の減衰された形態または別の変更を受けた形態を、通信側音(communications sidetone)として、ユーザの一方の耳または両方の耳に音響的に出力することができる。

0088

少なくともANR回路2000の動作のサポートにおいて、パーソナルANRデバイス1000は、記憶デバイス170および電源180の一方もしくは両方、ならびに/または処理デバイス(図示されず)をさらに含むことができる。より詳細に説明されるように、ANR回路2000は、フィードバックベースのANRおよび/またはフィードフォワードベースのANRを構成するために用いられるANR設定を取得するために、(おそらくはデジタルシリアルインタフェースを介して)記憶デバイス170にアクセスすることができる。やはりより詳細に説明されるように、電源180は、限られた容量の電力貯蔵デバイス(たとえばバッテリ)とすることができる。

0089

図2aから図2fは、図1のパーソナルANRデバイス1000によって採用され得る様々な可能な物理的構成を示している。先に説明したように、パーソナルANRデバイス1000の異なる実現形態は、1つまたは2つのイヤピース100を有することができ、各イヤピース100がユーザの耳の近辺に配置され得るように、ユーザの頭部に、またはユーザの頭部の近くに着用されるように構成される。

0090

図2aは、各々がイヤカップ(earcup)の形態をとり、ヘッドバンド102によって接続される、一対のイヤピース100を含む、パーソナルANRデバイス1000の「オーバヘッド」型の物理的構成1500aを示している。しかし、具体的には示されていないが、物理的構成1500aの代替的な変形は、ヘッドバンド102に接続されるただ1つのイヤピース100を含むことができる。物理的構成1500aの別の代替的な変形は、ヘッドバンド102を、後頭部の周りおよび/またはユーザの首の後に着用されるように構成される異なるバンドで置き換えることができる。

0091

物理的構成1500aでは、イヤピース100の各々は、典型的な人間の耳の耳介に対するサイズに応じて、「オンイヤ(on-ear)」型(一般に「耳載せ(supra-aural)」型とも呼ばれる)または「アラウンドイヤ(around-ear)」型(一般に「耳覆い(circum-aural)」型とも呼ばれる)のイヤカップとすることができる。先に説明したように、各イヤピース100は、キャビティ112がその中に形成されるケーシング110を有し、ケーシング110は、イヤカップリング115を支える。この物理的構成では、イヤカップリング115は、キャビティ112への開口の周囲を取り囲み、キャビティ112とつながる通路117がそこを通って形成される、(おそらくはリング形の)柔軟なクッションの形態をとる。

0092

イヤピース100がオーバイヤ型(over-the-ear)のイヤカップとして着用されるように構成される場合、ケーシング110とイヤカップリング115は、一緒になってユーザの耳の耳介を実質的に取り囲む。したがって、パーソナルANRデバイス1000のそのような変形が正しく着用された場合、ヘッドバンド102とケーシング110は、協力して、イヤカップリング115を、耳の耳介を取り囲むユーザの頭部の側面の部分に、実質的に耳介が隠されて見えなくなるように押し当てる。イヤピース100がオンイヤ型のイヤカップとして着用されるように構成される場合、ケーシング110とイヤカップリング115は、協力して、関連する外耳道の入口を取り囲む耳介の周囲部分を覆う。したがって、正しく着用された場合、ヘッドバンド102とケーシング110は、協力して、イヤカップリング115を、耳介の部分に、耳介の周囲の部分が見えたままになるように押し当てる。イヤカップリング115の柔軟な材料を、耳介の部分、または耳介を取り囲む頭部の側面の部分に押し当てることで、通路117を介して外耳道をキャビティ112に音響的に結合することと、PNRの提供を可能にする先に説明された音響密閉を形成することがともにもたらされる。

0093

図2bは、実質的に物理的構成1500aに類似しているが、イヤピース100の一方がマイクロフォンブーム142を介してケーシング110に接続される通信マイクロフォン140を追加的に含む、別のオーバヘッド型の物理的構成1500bを示している。イヤピース100のうちのこの特定のイヤピース100が正しく着用された場合、マイクロフォンブーム142は、ケーシング110からユーザのの一部にほぼ沿って延びて、ユーザの口から音響的に出力される言語音を検出するために、ユーザの口のすぐ近くに通信マイクロフォン140を位置付ける。しかし、具体的には示されていないが、通信マイクロフォン140がより直接的にケーシング110上に配置され、マイクロフォンブーム142が中空チューブであって、ユーザの口の近辺の一方の端部と、通信マイクロフォン140の近辺の他方の端部に開口を有し、口の近辺から通信マイクロフォン140の近辺まで音を伝える、物理的構成1500bの代替的な変形も可能である。

0094

また、図2bは、マイクロフォンブーム142および通信マイクロフォン140を含むイヤピース100のうちの一方のみしか含まない、パーソナルANRデバイス1000の物理的構成1500bのまた別の変形も可能であることを明瞭にするために、破線を用いて他方のイヤピース100を示している。そのような別の変形でも、ヘッドバンド102は、依然として存在し、ユーザの頭にかぶせて着用され続ける。

0095

図2cは、各々がインイヤ型のイヤフォンの形態をとり、コードおよび/または電気的もしくは光学的な伝導ケーブリング(図示されず)によって接続されてもよく、あるいは接続されなくてもよい、一対のイヤピース100を含む、パーソナルANRデバイス1000の「インイヤ(in-ear)」型(一般に「耳挿入(intra-aural)」型とも呼ばれる)の物理的構成1500cを示している。しかし、具体的には示されていないが、物理的構成1500cの代替的な変形は、イヤピース100のうちの一方のみしか含まなくてもよい。

0096

先に説明したように、イヤピース100の各々は、オープンキャビティ112がその中に形成され、イヤカップリング115を支える、ケーシング110を有する。この物理的構成では、イヤカップリング115は、キャビティ112とつながる通路117を定める実質的に中空のチューブ状の形態をとる。いくつかの実現形態では、イヤカップリング115は、ケーシング110とは異なる材料(おそらくは、ケーシング110を形成する材料よりも柔軟な材料)から形成され、他の実現形態では、イヤカップリング115は、ケーシング110と一体で形成される。

0097

ケーシング110および/またはイヤカップリング115の部分は、協力して、ユーザの耳の甲介および/または外耳道の部分と係合し、ケーシング110が、イヤカップリング115を介してキャビティ112を外耳道に音響的に結合する方向を向いて、外耳道の入口の近辺に留まることを可能にする。したがって、イヤピース100が適切に配置された場合、外耳道への入口は、PNRの提供を可能にする先に説明した音響密閉を生み出すように、実質的に「塞がれる」。

0098

図2dは、実質的に物理的構成1500cに類似しているが、イヤピース100の一方がケーシング110上に配置される通信マイクロフォン140を追加的に含むシングルイヤヘッドセット(「イヤセット」と呼ばれることもある)の形態をとる、パーソナルANRデバイス1000の別のインイヤ型の物理的構成1500dを示している。このイヤピース100が正しく着用された場合、通信マイクロフォン140は、ユーザによって発せられる言語音を検出するように選択された、ユーザの口の近辺の方向をおおよそ向く。しかし、具体的には示されていないが、音がユーザの口の近辺からチューブ(図示されず)を介して通信マイクロフォン140まで伝えられる、またはケーシング110に接続され、通信マイクロフォン140をユーザの口の近辺に位置付けるブーム(図示されず)上に、通信マイクロフォン140が配置される、物理的構成1500dの代替的な変形も可能である。

0099

図2dには具体的に示されていないが、通信マイクロフォン140を有する物理的構成1500dをとる示されたイヤピース100は、図2dに示されたイヤピース100にコードもしくは伝導ケーブリング(やはり図示されず)を介して接続されてもよく、または接続されなくてもよい、(図2cに示されたイヤピース100の一方などの)インイヤ型のイヤフォンの形態を有する別のイヤピースを伴ってもよく、または伴わなくてもよい。

0100

図2eは、ケーシング110がハンドセットのケーシングとなるように、ハンドセットの残りの部分と一体で形成される単一のイヤピース100を含み、ハンドセットと対をなし得るクレードル台(cradle base)に伝導ケーブリング(図示されず)によって接続されてもよく、または接続されなくてもよい、パーソナルANRデバイス1000の双方向通信ハンドセット型の物理的構成1500eを示している。物理的構成1500aおよび1500bのどちらかのオンイヤ型の変形であるイヤピース100の一方とは異なって、物理的構成1500eのイヤピース100は、通路117がキャビティ112を外耳道に音響的に結合できるように、耳の耳介の部分に押し当てられるように構成されるイヤカップリング115の形態をとる。様々な可能な実現形態では、イヤカップリング115は、ケーシング110とは異なる材料で形成することができ、またはケーシング110と一体で形成することができる。

0101

図2fは、実質的に物理的構成1500eと類似しているが、ケーシング110が、ポータブルワイヤレス通信用途にさらにいくぶん適した形状をなし、クレードル台を使用することなく、電話番号のダイアリングおよび/または無線周波数チャネルの選択を可能にする、ユーザインタフェースコントロールおよび/またはディスプレイをおそらくは含む、パーソナルANRデバイス1000の別の双方向通信ハンドセット型の物理的構成1500fを示している。

0102

図3aおよび図3bは、ANR回路2000が動的に構成可能なデジタル回路から少なくとも部分的に構成されるパーソナルANRデバイス1000の実施において、ANR回路2000によってどちらかを利用することができる、可能な内部アーキテクチャを示している。言い換えると、図3aおよび図3bの内部アーキテクチャは、ANR回路2000の動作中に、多種多様な信号処理トポロジおよびフィルタブロックトポロジのいずれかを採用するように動的に構成可能である。図4aから図4gは、このようにANR回路2000によって採用され得る信号処理トポロジの様々な例を示しており、図5aから図5eは、このように採用された信号処理トポロジ内で使用するために、やはりANR回路2000によって採用され得るフィルタブロックトポロジの様々な例を示している。しかし、当業者であれば容易に理解するように、ANR回路2000が、大部分または完全に、アナログ回路および/またはそのような動的構成可能性を欠いたデジタル回路を用いて実施される、パーソナルANRデバイス1000の他の実施も可能である。

0103

ANR回路2000の回路が少なくとも部分的にデジタルである実施において、ANR回路2000によって受け取られる、または出力される、音を表すアナログ信号は、やはりそれらの音を表すデジタルデータに変換する必要が、またはデジタルデータから生成する必要があることがある。より具体的には、内部アーキテクチャ2200aおよび2200bの両方において、フィードバックマイクロフォン120およびフィードフォワードマイクロフォン130から受け取られるアナログ信号は、ANR回路2000のアナログデジタル変換器(ADC)によってデジタル化され、加えて、オーディオ源9400または通信マイクロフォン140から受け取ることができるパススルーオーディオを表すアナログ信号はいずれも、ANR回路2000のアナログデジタル変換器(ADC)によってデジタル化される。また、音響ドライバ190に提供されて、音響ドライバ190にアンチノイズ音および/またはパススルーオーディオを音響的に出力させるアナログ信号はいずれも、ANR回路2000のデジタルアナログ変換器(DAC)によってデジタルデータから生成される。さらに、音を表すアナログ信号またはデジタルデータに、それぞれアナログ形式またはデジタル形式の可変利得増幅器(VGA)によって操作を施して、それらの表された音の振幅を変更することができる。

0104

図3aは、音を表すデジタルデータを操作するデジタル回路が、スイッチングデバイスからなる1つまたは複数のアレイを介して選択的に相互接続される、ANR回路2000の可能な内部アーキテクチャ2200aを示しており、スイッチングデバイスは、ANR回路2000の動作中に、それらの相互接続を動的に構成することを可能にする。スイッチングデバイスのそのような使用は、様々なデジタル回路の間でデジタルデータを移動させるための経路を、プログラミングによって定義することを可能にする。より具体的には、様々な数量および/またはタイプのデジタルフィルタからなるブロックは、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、およびパススルーオーディオに関連するどのデジタルデータが、これらの機能を実行するために転送されるかによって定義することができる。内部アーキテクチャ2200aを利用する際、ANR回路2000は、ADC210、310、410と、処理デバイス510と、ストレージ520と、インタフェース(I/F) 530と、スイッチアレイ540と、フィルタバンク550と、DAC 910とを含む。様々な可能な変形は、アナログVGA125、135、145のうちの1つまたは複数、VGAバンク560、クロックバンク570、圧縮コントローラ950、さらなるADC 955、および/またはオーディオ増幅器960をさらに含むことができる。

0105

ADC210は、フィードバックマイクロフォン120からアナログ信号を受け取り、ADC 310は、フィードフォワードマイクロフォン130からアナログ信号を受け取り、ADC 410は、オーディオ源9400または通信マイクロフォン140からアナログ信号を受け取る。さらに詳細に説明されるように、ADC 210、310、410のうちの1つまたは複数は、関連するアナログ信号を、それぞれアナログVGA125、135、145のうちの1つまたは複数を介して受け取ることができる。ADC 210、310、410の各々のデジタル出力は、スイッチアレイ540に結合される。ADC 210、310、410の各々は、広く知られたシグマデルタアナログデジタル変換アルゴリズム(sigma-delta analog-to-digital conversion algorithm)の変形を、電力節約を理由として、また他のアルゴリズムでは変換プロセスの結果として導入されることがある可聴ノイズ音を表すデジタルデータを低減する特有能力を理由として、利用するように設計することができる。しかし、当業者であれば容易に理解するように、他の様々なアナログデジタル変換アルゴリズムのいずれでも利用することができる。さらに、いくつかの実現形態では、少なくともADC 410は、少なくともパススルーオーディオが、アナログ信号ではなく、デジタルデータとして、ANR回路2000に提供される場合は、バイパスしてもよく、および/または完全に省いてもよい。

0106

フィルタバンク550は、複数のデジタルフィルタを含み、その各々は、スイッチアレイ540に結合される入力および出力を有する。いくつかの実現形態では、フィルタバンク550内のデジタルフィルタのすべては、同じタイプに属するが、他の実現形態では、フィルタバンク550は、異なるタイプのデジタルフィルタの混在を含む。示されるように、フィルタバンク550は、複数のダウンサンプリングフィルタ552と、複数の双2次(バイカッド)フィルタ(biquadratic (biquad) filter) 554と、複数の補間フィルタ556と、複数の有限インパルス応答(FIR)フィルタ(finite impulse response filter) 558の混在を含むが、当業者であれば容易に理解するように、他の様々なフィルタを含むこともできる。さらに、異なる各タイプのデジタルフィルタの間で、異なるデータ転送レートをサポートするように、デジタルフィルタを最適化することができる。例を挙げると、バイカッドフィルタ554のうちの異なるバイカッドフィルタは、異なるビット幅の係数値を利用することができ、またはFIRフィルタ558のうちの異なるFIRフィルタは、異なる数量のタップを有することができる。VGAバンク560は(存在するならば)、複数のデジタルVGAを含み、その各々は、スイッチアレイ540に結合される入力および出力を有する。また、DAC 910は、スイッチアレイ540に結合されるデジタル入力を有する。クロックバンク570は(存在するならば)、選択されたデータ転送レートでコンポーネント間のデータを刻時するため、および/または他の目的で、複数のクロック信号を同時に提供する、スイッチアレイ540に結合される複数のクロック信号出力を備える。いくつかの実現形態では、複数のクロック信号の少なくとも一部は、異なる経路における異なるデータ転送レートを同時にサポートするために、複数の組ごとに、互いに(multiples of one another)同期がとられ、それらの異なる経路におけるそれらの異なるデータ転送レートでのデータの移動は、同期がとられる。

0107

スイッチアレイ540のスイッチングデバイスは、ADC210、310、410のデジタル出力のうちの異なるデジタル出力と、フィルタバンク550のデジタルフィルタの入力および出力と、VGAバンク560のデジタルVGAの入力および出力と、DAC 910のデジタル入力とを選択的に結合して、様々な音を表すデジタルデータが移動するための経路のトポロジを定義する、それらの間の1組の相互接続を形成するように動作可能である。スイッチアレイ540のスイッチングデバイスは、クロックバンク570のクロック信号出力のうちの異なるクロック信号出力を、フィルタバンク550のデジタルフィルタのうちの異なるデジタルフィルタ、および/またはVGAバンク560のデジタルVGAのうちの異なるデジタルVGAに選択的に結合するようにも動作可能である。主にこのようにして、内部アーキテクチャ2200aのデジタル回路は、動的に構成可能になる。このように、様々な数量およびタイプのデジタルフィルタおよび/またはデジタルVGAを、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、およびパススルーオーディオに関連するデジタルデータのフローのために定義される異なる経路沿いの様々な地点に配置して、それらの経路の各々において、デジタルデータによって表される音を変更すること、および/または新しい音を表す新しいデジタルデータを導出することができる。また、このように、異なるデータ転送レートを選択することができ、それによって、デジタルデータは、経路の各々において異なるレートで刻時される。

0108

フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオのサポートにおいて、フィルタバンク550内のデジタルフィルタの入力および出力をスイッチアレイ540に結合することで、スイッチアレイ540を介して複数のデジタルフィルタの入力および出力を結合して、フィルタのブロックを作成することが可能になる。当業者であれば容易に理解するように、複数のより低次のデジタルフィルタを組み合わせて、フィルタのブロックを形成することによって、より高次のフィルタを使用することなく、複数のより低次のデジタルフィルタを協調させて、より高次の機能を実施することができる。さらに、様々なタイプのデジタルフィルタを有する実現形態では、フィルタの混在を利用して、より一層多様な機能を実行する、フィルタのブロックを作成することができる。例を挙げると、フィルタバンク550内に示された様々なフィルタを用いて、ダウンサンプリングフィルタ552の少なくとも1つ、バイカッドフィルタ554のうちの複数のバイカッドフィルタ、補間フィルタ556の少なくとも1つ、およびFIRフィルタ558の少なくとも1つを有する、フィルタブロック(すなわちフィルタのブロック)を作成することができる。

0109

いくつかの実現形態では、スイッチアレイ540のスイッチングデバイスの少なくともいくつかは、2進論理デバイスを用いて実施することができ、2進論理デバイスは、基本的な2進算術演算を実施して加算ノードを作成するために、スイッチアレイ540自体を使用することを可能にし、加算ノードでは、デジタルデータの異なる部分が流れる経路が、デジタルデータのそれらの異なる部分が算術的加算、平均、および/または他の方法で結合されるように合流する。そのような実現形態では、スイッチアレイ540は、動的にプログラム可能論理デバイスのアレイの変形に基づくことができる。代替的および/または追加的に、2進論理デバイスのバンクまたは他の形態の算術論理回路(図示されず)は、ANR回路2000内に組み込むこともでき、それらの2進論理デバイスおよび/または他の形態の算術論理回路の入力および出力も、スイッチアレイ540に結合される。

0110

音を表すデータのフローのための経路を作成することによってトポロジを採用する、スイッチアレイ540のスイッチングデバイスの動作において、フィードバックベースのANRに関連するデジタルデータのフローのための経路の作成に優先権を与えて、スイッチングデバイスを通る際の待ち時間をできるだけ短くすることができる。また、フィルタバンク550およびVGAバンク560において利用可能なデジタルフィルタおよびVGAの中から、それぞれデジタルフィルタおよびVGAを選択する際に、優先権を与えて、待ち時間をできるだけ短くすることができる。さらに、フィードバックベースのANRに関連するデジタルデータのための経路において利用される、フィルタバンク550のデジタルフィルタに提供される係数および/または他の設定は、経路を定義する際に利用されるスイッチアレイ540のスイッチングデバイスから、どれだけの待ち時間が生じるかに応答して、調整することができる。フィードバックアンチノイズ音を導出および/または音響的に出力する機能を実行する際に利用されるコンポーネントの待ち時間に対する敏感さが、フィードバックベースのANRの方がより高いことを認識して、そのような対策がとられることがある。そのような待ち時間は、フィードフォワードベースのANRにおいても関心事ではあるが、フィードフォワードベースのANRは一般に、そのような待ち時間に対して、フィードバックベースのANRよりも敏感さが低い。結果として、デジタルフィルタおよびVGAの選択、ならびにフィードフォワードベースのANRに関連するデジタルデータのフローのための経路の作成には、フィードバックベースのANRに与えられる優先度よりも低いが、パススルーオーディオに与えられる優先度よりも高い優先度を与えることができる。

0111

処理デバイス510は、スイッチアレイ540に加えて、ストレージ520およびインタフェース530の両方にも結合される。処理デバイス510は、限定することなく、汎用中央処理装置(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、縮小命令セットコンピュータ(RISC)プロセッサマイクロコントローラ、またはシーケンサを含む、様々なタイプの処理デバイスのいずれかとすることができる。ストレージ520は、限定することなく、動的ランダムアクセスメモリ(DRAM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、強磁性ディスク記憶光ディスク記憶、または様々な不揮発性ソリッドステート記憶技術のいずれかを含む、様々なデータ記憶技術のいずれかに基づくことができる。実際、ストレージ520は、揮発性部分および不揮発性部分の両方を含むことができる。さらに、ストレージ520は、あたかも単一のコンポーネントであるかのように示され、説明されるが、おそらくは揮発性コンポーネントと不揮発性コンポーネントの組み合わせを含む、複数のコンポーネントから構成できることを当業者であれば理解されよう。インタフェース530は、記憶デバイス170(ストレージ520と混同してはならない)および/またはANR回路2000の外部の他のデバイス(たとえば、他の処理デバイスもしくは他のANR回路)をそれによって結合できる、デジタルシリアルバスを含む1つまたは複数のデジタル通信バスにANR回路2000を結合するのをサポートすることができる。さらに、インタフェース530は、手動操作可能なコントロール、インジケータ灯、または利用可能な電力の表示を提供する電源180の部分などの他のデバイスをサポートするために、1つまたは複数の汎用入力/出力(GPIO)電気接続および/またはアナログ電気接続を提供することができる。

0112

いくつかの実現形態では、処理デバイス510は、ストレージ520にアクセスして、ローディングルーチン522の一連の命令を読み取り、ローディングルーチン522は、処理デバイス510によって実行された場合、インタフェース530が記憶デバイス170にアクセスして、ANRルーチン525およびANR設定527の一方または両方を取り出し、またそれらをストレージ520に記憶するように、処理デバイス510にインタフェース530を操作させる。他の実現形態では、ANRルーチン525およびANR設定527の一方または両方は、ANR回路2000に供給される電力が失われた場合でも、記憶デバイス170からそれらを取り出す必要がないように、ストレージ520の不揮発性部分に記憶される。

0113

ANRルーチン525およびANR設定527の一方または両方が記憶デバイス170から取り出されるかどうかに関係なく、処理デバイス510は、ストレージ520にアクセスして、ANRルーチン525の一連の命令を読み取る。その後、処理デバイス510は、その一連の命令を実行し、一連の命令は、先に詳述したように、処理デバイス510に、音を表すデジタルデータのフローのための経路を定義するトポロジを採用するためにスイッチアレイ540のスイッチングデバイスを構成させ、ならびに/または異なるクロック信号を1つもしくは複数のデジタルフィルタおよび/もしくはVGAに提供させる。いくつかの実現形態では、やはり処理デバイス510にストレージ520から読み取らせたANR設定527の一部によって指定されるように、処理デバイス510にスイッチングデバイスを構成させる。さらに、ANR設定527の一部によって指定されるように、処理デバイス510に、フィルタバンク550の様々なデジタルフィルタのフィルタ係数、VGAバンク560の様々なVGAの利得設定、および/またはクロックバンク570のクロック信号出力のクロック周波数を設定させる。

0114

いくつかの実現形態では、ANR設定527は、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはスイッチアレイ540のスイッチングデバイスの構成からなる複数の組を指定し、異なる状況に応じて、そのうちの異なる組が使用される。他の実現形態では、ANRルーチン525の一連の命令の実行は、処理デバイス510に、異なる状況に応じて、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはスイッチングデバイス構成からなる異なる組を導出させる。例を挙げると、電源180から利用可能な電力を示す電源180からの信号をインタフェース530が監視するように、処理デバイス510にインタフェース530を操作させることができ、処理デバイス510に、利用可能な電力の量の変化に応答して、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはスイッチングデバイス構成からなる異なる組の間で動的な切り替えを実行させることができる。

0115

別の例を挙げると、提供されるフィードバックベースのANRおよび/またはフィードフォワードベースのANRの程度を変更したほうが望ましいかどうかを判定するために、処理デバイス510に、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオに係わるデジタルデータによって表される音の特性を監視させることができる。当業者であれば精通しているように、高程度のANRの実行は、かなりの環境ノイズが減衰される場合には非常に望ましいものになり得るが、高程度のANRの実行が、ANRの実行がより僅かな場合に比べて、パーソナルANRデバイスのユーザにとって、よりノイズの多いまたはさもなければより不快な音響環境を実際には生み出し得る、他の状況も存在し得る。したがって、1つまたは複数の音の観測された特性に応答して、減衰の程度、および/または実行されるANRによって減衰される環境ノイズの周波数の範囲を調整するために、処理デバイス510にANRの実行を変更させることができる。さらに、当業者であればやはり精通しているように、減衰の程度および/または周波数の範囲の低減が望ましい場合、フィードバックベースのANRおよび/またはフィードフォワードベースのANRを実施する際に使用されるフィルタの数量および/またはタイプを簡素化することが可能なことがあり、電力消費の低減という追加的な利益を伴う、そのような簡素化を実行するために、処理デバイス510に、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはスイッチングデバイス構成からなる異なる組の間で動的な切り替えを実行させることができる。

0116

DAC 910には、パーソナルANRデバイス1000のユーザの耳に音響的に出力される音を表すデジタルデータがスイッチアレイ540から提供され、DAC 910は、デジタルデータを、それらの音を表すアナログ信号に変換する。オーディオ増幅器960は、このアナログ信号をDAC 910から受け取り、それらの音の音響的な出力を達成する音響ドライバ190を駆動するのに十分な大きさにアナログ信号を増幅する。

0117

圧縮コントローラ950は(存在すれば)、振幅が大きすぎる兆候、クリッピングが発生しそうな兆候、クリッピングが実際に発生した事実、および/または他のオーディオアーチファクトが発生しそうな他の兆候もしくは実際に発生した他の事実がないかどうか、音響的に出力される音を監視する。圧縮コントローラ950は、DAC 910に提供されるデジタルデータを直接的に監視することができ、またはオーディオ増幅器960によって出力されるアナログ信号を(存在すればADC955を介して)監視することができる。そのような兆候に応答して、圧縮コントローラ950は、さらに詳細に説明されるように、振幅を調節するために、アナログVGA125、135、145(存在すれば)の1つもしくは複数についての利得設定、ならびに/またはフィードバックベースのANR機能、フィードフォワードベースのANR機能、およびパススルーオーディオ機能の1つもしくは複数に関連する経路に配置される、VGAバンク560のVGAの1つもしくは複数についての利得設定を変更することができる。さらに、いくつかの実現形態では、圧縮コントローラ950は、外部制御信号の受け取りに応答して、そのような調整を行うこともできる。そのような外部信号は、フィードバックベースのANR機能およびフィードフォワードベースのANR機能の一方または両方に予期できない反応を起こさせ得る例外的に大きな環境ノイズ音などの条件を検出したことに応答して、そのような外部制御信号を提供する、ANR回路2000に結合される別のコンポーネントによって提供することができる。

0118

図3bは、処理デバイスが、記憶された機械可読の一連の命令にアクセスし、実行する、ANR回路2000の別の可能な内部アーキテクチャ2200bを示しており、一連の命令は、ANR回路2000の動作中に動的に構成できる方法で、処理デバイスに、音を表すデジタルデータを操作させる。処理デバイスのそのような使用は、トポロジにおけるデジタルデータを移動させるための経路を、プログラミングによって定義することを可能にする。より具体的には、様々な数量および/またはタイプのデジタルフィルタを定義し、具現化(instantiate)することができ、デジタルフィルタの各タイプは、一連の命令に基づく。内部アーキテクチャ2200bを利用する場合、ANR回路2000は、ADC210、310、410と、処理デバイス510と、ストレージ520と、インタフェース530と、ダイレクトメモリアクセス(DMA)デバイス541と、DAC 910とを含む。様々な可能な変形は、アナログVGA125、135、145のうちの1つまたは複数、ADC 955、および/またはオーディオ増幅器960をさらに含むことができる。処理デバイス510は、1つまたは複数のバスを介して、ストレージ520、インタフェース530、DMAデバイス541、ADC 210、310、410、およびDAC 910に、それらの動作を処理デバイス510が少なくとも制御できるように、直接的または間接的に結合される。処理デバイス510は、アナログVGA 125、135、145のうちの1つまたは複数(存在すれば)、およびADC 955(存在すれば)にも同様に結合することができる。

0119

内部アーキテクチャ2200aと同様に、処理デバイス510は、様々なタイプの処理デバイスのいずれかとすることができ、やはり、ストレージ520も、様々なデータ記憶技術のいずれかに基づくことができ、複数のコンポーネントから構成することができる。さらに、インタフェース530は、ANR回路2000を1つまたは複数のデジタル通信バスに結合することをサポートすることができ、1つまたは複数の汎用入力/出力(GPIO)電気接続および/またはアナログ電気接続を提供することができる。DMAデバイス541は、セカンダリ処理デバイス、個別デジタル論理バスマスタリングシーケンサ(bus mastering sequencer,)、または他の様々な技術のいずれかに基づくことができる。

0120

ストレージ520内には、ローディングルーチン522、ANRルーチン525、ANR設定527、ANRデータ529、ダウンサンプリングフィルタルーチン553、バイカッドフィルタルーチン555、補間フィルタルーチン557、FIRフィルタルーチン559、およびVGAルーチン561のうちの1つまたは複数が記憶される。いくつかの実現形態では、処理デバイス510は、ストレージ520にアクセスして、ローディングルーチン522の一連の命令を読み取り、ローディングルーチン522は、処理デバイス510によって実行された場合、インタフェース530が記憶デバイス170にアクセスして、ANRルーチン525、ANR設定527、ダウンサンプリングフィルタルーチン553、バイカッドフィルタルーチン555、補間フィルタルーチン557、FIRルーチン559、およびVGAルーチン561のうちの1つまたは複数取り出し、またそれらをストレージ520に記憶するように、処理デバイス510にインタフェース530を操作させる。他の実現形態では、これらのうちの1つまたは複数は、記憶デバイス170からそれらを取り出す必要がないように、ストレージ520の不揮発性部分に記憶される。

0121

内部アーキテクチャ2200aにおいてそうだったように、(デジタルデータを直接的に受け取ることによって、ADC210、310、410のうちの1つまたは複数の使用が不要にならない限り)ADC 210は、フィードバックマイクロフォン120からアナログ信号を受け取り、ADC 310は、フィードフォワードマイクロフォン130からアナログ信号を受け取り、ADC 410は、オーディオ源9400または通信マイクロフォン140からアナログ信号を受け取る。やはり、ADC 210、310、410のうちの1つまたは複数は、関連するアナログ信号を、それぞれアナログVGA125、135、145のうちの1つまたは複数を介して受け取ることができる。やはり内部アーキテクチャ2200aにおいてそうだったように、DAC 910は、パーソナルANRデバイス1000のユーザの耳に音響的に出力される音を表すデジタルデータをアナログ信号に変換し、オーディオ増幅器960は、それらの音の音響的な出力を達成する音響ドライバ190を駆動するのに十分な大きさにこの信号を増幅する。

0122

しかし、音を表すデジタルデータがスイッチングデバイスのアレイを通して転送される、内部アーキテクチャ2200aとは異なり、そのようなデジタルデータは、ストレージ520内に記憶され、ストレージ520から取り出される。いくつかの実現形態では、処理デバイス510は、反復的にADC210、310、410にアクセスして、それらが受け取ったアナログ信号に関連するデジタルデータを、ストレージ520に記憶するために取り出し、DAC 910によって出力されるアナログ信号に関連するデジタルデータをストレージ520から反復的に取り出し、そのアナログ信号の生成を可能にするために、そのデジタルデータをDAC 910に提供する。他の実現形態では、DMAデバイス541は(存在すれば)、処理デバイス510とは独立に、ADC 210、310、410、ストレージ520、およびDAC 910の間でデジタルデータを転送する。また別の実現形態では、ADC 210、310、410、および/またはDAC 910は、処理デバイス510とは独立に、各々がストレージ520にデジタルデータを書き込み、および/またはストレージ520からデジタルデータを読み取ることを可能にする、「バスマスタリング」機能を含む。ANRデータ529は、ADC 210、310、410から取り出されたデジタルデータ、ならびに処理デバイス510、DMAデバイス541、および/またはバスマスタリング機能によってDAC 910に提供されるデジタルデータから構成される。

0123

ダウンサンプリングフィルタルーチン553、バイカッドフィルタルーチン555、補間フィルタルーチン557、およびFIRフィルタルーチン559は各々、処理デバイス510に、ダウンサンプリングフィルタ、バイカッドフィルタ、補間フィルタ、およびFIRフィルタをそれぞれ定義する計算の組み合わせを実行させる、一連の命令からから構成される。さらに、異なるタイプのデジタルフィルタの各々の中には、それらのデジタルフィルタの変形も存在してよく、そのような変形は、異なるデータ転送レートのために最適化され、限定することなく、異なるビット幅の係数または異なる数量のタップを含む。同様に、VGAルーチン561は各々、処理デバイス510に、VGAを定義する計算の組み合わせを実行させる、一連の命令からから構成される。具体的には示されていないが、同様に加算ノードを定義する一連の命令から構成される加算ノードルーチンも、ストレージ520内に記憶することができる。

0124

ANRルーチン525は、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、および/またはパススルーオーディオをサポートするために、処理デバイス510に、ダウンサンプリングフィルタルーチン553、バイカッドフィルタルーチン555、補間フィルタルーチン557、FIRフィルタルーチン559、およびVGAルーチン561によって定義される、様々な数量のデジタルフィルタおよびVGAを含む経路を有する、信号処理トポロジを作成させる、一連の命令から構成される。ANRルーチン525は、処理デバイス510に、そのトポロジに含まれる様々なフィルタおよびVGAの各々を定義する計算も実行させる。さらに、ANRルーチン525は、処理デバイス510に、ADC210、310、410、ストレージ520、およびDAC 910の間でのデータの移動を実行させ、あるいは処理デバイス510に、DMAデバイス541による(存在すれば)、またはADC 210、310、410、および/もしくはDAC 910によって実行されるバスマスタリング動作による、そのようなデータの移動の実行を調整させる。

0125

ANR設定527は、トポロジ特性(デジタルフィルタの選択を含む)、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、データ転送レート、および/またはサイズを定義するデータから構成される。いくつかの実現形態では、トポロジ特性は、トポロジに組み込まれる任意の加算ノードの特性も定義することができる。信号処理トポロジを作成(デジタルフィルタの選択を含む)する際、トポロジに組み込まれる各デジタルフィルタのフィルタ係数を設定する際、およびトポロジに組み込まれる各VGAの利得を設定する際、ANRルーチン525は、処理デバイス510に、ANR設定527から取得されたそのようなデータを利用させる。さらに、ADC210、310、410のため、トポロジに組み込まれるデジタルフィルタのため、トポロジに組み込まれるVGAのため、およびDAC 910のためのクロック周波数および/またはデータ転送レートを設定する際にも、ANRルーチン525は、処理デバイス510に、ANR設定527からのそのようなデータを利用させる。

0126

いくつかの実現形態では、ANR設定527は、トポロジ特性、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはデータ転送レートからなる複数の組を指定し、異なる状況に応じて、その中の異なる組が使用される。他の実現形態では、ANRルーチン525の一連の命令の実行は、処理デバイス510に、異なる状況において、与えられた信号処理トポロジのための、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはデータ転送レートからなる異なる組を導出させる。例を挙げると、電源180から利用可能な電力を示す電源180からの信号をインタフェース530が監視するように、処理デバイス510にインタフェース530を操作させることができ、処理デバイス510に、利用可能な電力の量の変化に応答して、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはデータ転送レートからなる異なる組を利用させることができる。

0127

別の例を挙げると、1つまたは複数の音の観測された特性に応答して、必要とされるANRの程度を調整するために、処理デバイス510に、ANRの実行を変更させることができる。減衰されるノイズ音の減衰の程度および/または周波数の範囲の低減が可能および/または望ましい場合、フィードバックベースのANRおよび/またはフィードフォワードベースのANRを実施する際に使用されるフィルタの数量および/またはタイプを簡素化することが可能なことがあり、電力消費の低減という追加的な利益を伴う、そのような簡素化を実行するために、処理デバイス510に、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはデータ転送レートからなる異なる組の間で動的な切り替えを実行させることができる。

0128

したがって、ANRルーチン525の一連の命令を実行する際、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、およびパススルーオーディオを提供する際に処理デバイス510によって利用される経路を定義する信号処理トポロジを採用する準備として、処理デバイス510に、ANR設定527からデータを取り出させる。ANR設定527からのフィルタ係数、利得設定、および/または他のデータを利用する、デジタルフィルタ、VGA、および/または加算ノードの複数の具現例(instance)を、処理デバイス510に具現化させる。その場合、さらに、処理デバイス510に、ANR設定527から取り出されたデータに従った方法で、デジタルフィルタ、VGA、および加算ノードのそれらの具現例の各々を定義する計算を実行させ、デジタルフィルタ、VGA、および加算ノードのそれらの具現例の間でデジタルデータを移動させ、またADC210、310、410、ストレージ520、およびDAC 910の間でのデジタルデータの移動を少なくとも調整させる。その後、ANRルーチン525は、パーソナルANRデバイス1000の動作中に、処理デバイス510に、信号処理トポロジ、デジタルフィルタ、フィルタ係数、利得設定、クロック周波数、および/またはデータ転送レートを変更させることができる。主にこのようにして、内部アーキテクチャ2200bのデジタル回路は、動的に構成可能になる。また、このように、様々な数量およびタイプのデジタルフィルタおよび/またはデジタルVGAを、デジタルデータのフローのために定義されたトポロジにおける経路沿いの様々な地点に配置して、より詳細に説明されるように、そのデジタルデータによって表される音を変更すること、および/または新しい音を表す新しいデジタルデータを導出することができる。

0129

いくつかの実現形態では、ANRルーチン525は、処理デバイス510に、ADC210の操作、ならびにフィードバックベースのANRに関連するデジタルデータのフローのために定義される経路沿いに配置される、デジタルフィルタ、VGA、および/または加算ノードの計算の実行に優先権を与えさせることができる。フィードバック基準音の検出とフィードバックアンチノイズ音の音響的な出力との間の待ち時間に対する敏感さが、フィードバックベースのANRの方がより高いことを認識して、そのような対策がとられることがある。

0130

ANRルーチン525は、さらに、処理デバイス510に、振幅が大きすぎる兆候、クリッピング、クリッピングが発生しそうな兆候、および/または実際に発生している、もしくは発生しそうな兆候のある他のオーディオアーチファクトがないかどうか、音響的に出力される音を監視させることができる。そのような兆候がないかどうか、処理デバイス510に、DAC 910に提供されるデジタルデータを直接的に監視させること、またはオーディオ増幅器960によって出力されるアナログ信号を(ADC955を介して)監視させることができる。より詳細に説明されるように、そのような兆候に応答して、処理デバイス510に、アナログ信号の少なくとも1つの振幅を調整するために、アナログVGA125、135、145の1つもしくは複数を操作させることができ、および/またはデジタルデータによって表される少なくとも1つの音の振幅を調整するために、トポロジの経路内に配置される、VGAルーチン561に基づいたVGAの1つまたは複数を操作させることができる。

0131

図4aから図4gは、図1のパーソナルANRデバイス1000のANR回路2000によって採用され得る、いくつかの可能な信号処理トポロジを示している。先に説明したように、パーソナルANRデバイス1000のいくつかの実現形態は、ANR回路2000の動作中に異なる信号処理トポロジを採用するために、ANR回路2000を動的に構成できるように、少なくとも部分的にプログラム可能なANR回路2000の変形を利用することができる。代替として、パーソナルANRデバイス1000の他の実現形態は、1つの変化しない信号処理トポロジを採用するように、実質的に変更不能に構成されたANR回路2000の変形を含むことができる。

0132

先に説明したように、ANR回路2000のうちの別個のANR回路が、各イヤピース100に関連付けられ、したがって、一対のイヤピース100を有するパーソナルANRデバイス1000の実施も、一対のANR回路2000を含む。しかし、当業者であれば容易に理解するように、電源180など、一対のANR回路2000をサポートするために、パーソナルANRデバイス1000に組み込まれる他の電子コンポーネントは、重複しなくてもよい。説明を簡潔にし、理解を図るため、図4a〜図4gに関しては、ただ1つのANR回路2000についての信号処理トポロジが提示され、説明される。

0133

やはり先に説明したように、パーソナルANRデバイス1000の異なる実現形態は、フィードバックベースのANRもしくはフィードフォワードベースのANRの一方のみを提供することができ、または両方を提供することができる。さらに、異なる実現形態は、パススルーオーディオを追加的に提供してもよく、または提供しなくてもよい。したがって、図4a〜図4gには、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、およびパススルーオーディオの3つすべてを実施する信号処理トポロジが示されるが、これら2つの形態のANRの一方もしくは他方だけしか提供されない、および/またはパススルーオーディオが提供されない、これらの信号処理トポロジの各々の変形が可能であることを理解されたい。ANR回路2000が少なくとも部分的にプログラム可能である実現形態では、これら2つの形態のANRのどちらが提供されるか、および/または両方の形態のANRが実行されるかどうかは、ANR回路2000の動作中に動的に選択可能とすることができる。

0134

図4aは、ANR回路2000をそれ用に構成および/またはプログラムできる、可能な信号処理トポロジ2500aを示している。ANR回路2000が信号処理トポロジ2500aを採用する場合、ANR回路2000は、少なくともDAC 910、圧縮コントローラ950、およびオーディオ増幅器960を含む。フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの一方をサポートするか、それとも両方をサポートするかに部分的に依存して、ANR回路2000は、ADC210, 310, 410、および/もしくは955の1つまたは複数、フィルタブロック250、350、および/もしくは450、ならびに/または加算ノード270および/もしくは290をさらに含む。

0135

フィードバックベースのANRの実行がサポートされる場合、ADC210は、フィードバックマイクロフォン120によって検出されたフィードバック基準音を表す、フィードバックマイクロフォン120からのアナログ信号を受け取る。ADC 210は、フィードバックマイクロフォン120からのアナログ信号をデジタル化し、フィードバックマイクロフォン120によって出力されたアナログ信号に対応するフィードバック基準データを、フィルタブロック250に提供する。フィルタブロック250内の1つまたは複数のデジタルフィルタは、ADC 210からのデータを変更して、フィードバックアンチノイズ音を表すフィードバックアンチノイズデータを導出するために利用される。フィルタブロック250は、フィードフォワードベースのANRもサポートされる加算ノード270をおそらくは介して、フィードバックアンチノイズデータをVGA280に提供する。

0136

フィードフォワードベースのANRの実行もサポートされる場合、ADC310は、フィードフォワードマイクロフォン130からアナログ信号を受け取り、それをデジタル化し、フィードフォワードマイクロフォン130によって出力されたアナログ信号に対応するフィードフォワード基準データを、フィルタブロック350に提供する。フィルタブロック350内の1つまたは複数のデジタルフィルタは、ADC310から受け取ったフィードフォワード基準データを変更して、フィードフォワードアンチノイズ音を表すフィードフォワードアンチノイズデータを導出するために利用される。フィルタブロック350は、フィードバックベースのANRもサポートされる加算ノード270をおそらくは介して、フィードフォワードアンチノイズデータをVGA280に提供する。

0137

VGA280では、(加算ノード270を介して、または介さずに)VGA 280によって受け取られたデータによって表される、フィードバックアンチノイズ音およびフィードフォワードアンチノイズ音の一方または両方の振幅を、圧縮コントローラ950の制御下で変更することができる。VGA 280は、(振幅変更を施された、または施されない)データを、トークスルーオーディオ(talk-through audio)もサポートされる加算ノード290をおそらくは介して、DAC 910に出力する。

0138

パススルーオーディオがサポートされるいくつかの実現形態では、ADC410は、オーディオ源9400、通信マイクロフォン140、または別の音源から受け取ったパススルーオーディオを表すアナログ信号をデジタル化し、デジタル化された結果をフィルタブロック450に提供する。パススルーオーディオがサポートされる他の実現形態では、オーディオ源9400、通信マイクロフォン140、または別の音源は、アナログデジタル変換の必要なしに、パススルーオーディオを表すデジタルデータをフィルタブロック450に提供する。フィルタブロック450内の1つまたは複数のデジタルフィルタは、パススルーオーディオを表すデジタルデータを変更して、パススルーオーディオデータの変更された変形を導出するために利用され、そのような変形において、パススルーオーディオは、再等化および/または他の方法で良質化することができる。フィルタブロック450は、パススルーオーディオデータがVGA280によって提供されたデータと合成されてDAC 910に渡される加算ノード290に、パススルーオーディオデータを提供する。

0139

DAC 910によって出力されたアナログ信号は、オーディオ増幅器960に提供されて、フィードバックアンチノイズ音、フィードフォワードアンチノイズ音、およびパススルーオーディオのうちの1つまたは複数を音響的に出力する音響ドライバ190を駆動するのに十分な大きさに増幅される。圧縮コントローラ950は、圧縮コントローラ950によって検出された、クリッピングが発生しそうな兆候、実際に発生したクリッピング、および/または他の望ましくないオーディオアーチファクトに応答して、フィルタブロック250、350の一方または両方によって出力されるデータによって表される音の振幅を低減できるように、VGA280の利得を制御する。圧縮コントローラ950は、加算ノード290によってDAC 910に提供されるデータを監視すること、またはオーディオ増幅器960のアナログ信号出力をADC955を介して監視することができる。

0140

図4aにおいてさらに説明されるように、信号処理トポロジ2500aは、フィードバックベースのANR、フィードフォワードベースのANR、およびパススルーオーディオに関連するデジタルデータがそれに沿って流れる、複数の経路を定義する。フィードバックベースのANRがサポートされる場合、少なくともADC210、フィルタブロック250、VGA280、およびDAC 910の間の、フィードバック基準データおよびフィードバックアンチノイズデータのフローが、フィードバックベースのANRの経路200を定義する。同様に、フィードフォワードベースのANRがサポートされる場合、少なくともADC 310、フィルタブロック350、VGA 280、およびDAC 910の間の、フィードフォワード基準データおよびフィードフォワードアンチノイズデータのフローが、フィードフォワードベースのANRの経路300を定義する。さらに、パススルーオーディオがサポートされる場合、少なくともADC 410、フィルタブロック450、加算ノード290、およびDAC 910の間の、パススルーオーディオデータおよび変更されたパススルーオーディオデータのフローが、パススルーオーディオの経路400を定義する。フィードバックベースのANRおよびフィードフォワードベースのANRの両方がサポートされる場合、経路200および経路300はともに、加算ノード270をさらに含む。さらに、パススルーオーディオもサポートされる場合、経路200および/または経路300は、加算ノード290を含む。

0141

いくつかの実現形態では、音を表すデジタルデータは、存在する経路200、300、400のすべてにわたって、同じデータ転送レートで刻時することができる。したがって、経路200と経路300が加算ノード270において結合される場合、ならびに/または経路400が経路200および経路300の一方もしくは両方と加算ノード290において結合される場合、すべてのデジタルデータは、共通のデータ転送レートで刻時され、その共通のデータ転送レートは、共通の同期データ転送クロックによって設定することができる。しかし、当業者に知られているように、また先に説明したように、フィードフォワードベースのANR機能およびパススルーオーディオ機能は、待ち時間に対して、フィードバックベースのANR機能ほどには敏感ではない。さらに、フィードフォワードベースのANR機能およびパススルーオーディオ機能は、フィードバックベースのANR機能に比べて、より低いデータサンプリングレートを用いて、より容易に実施され、十分に高品質の音をもたらす。したがって、他の実現形態では、経路300および/または経路400の部分は、経路200よりも遅いデータ転送レートで動作することができる。好ましくは、経路200、300、400の各々についてのデータ転送レートは、より遅いデータ転送レートで動作させられる経路300および/または経路400の部分のために選択されたデータ転送レートの整数倍であるデータ転送レートで、経路200が動作するように選択される。

0142

例を挙げると、経路200、300、400の3つすべてが存在する実現形態では、経路200は、(たとえば、減衰させようとしているノイズ音と位相がずれたアンチノイズ音を有すること、もしくは減衰させるよりも大きなノイズを実際には発生させるような負のノイズリダクションが生じることなどによって)ANRの実行が過度に損なわれない十分に高品質のフィードバックベースのANRを可能にする、および/または少なくともフィードバックアンチノイズ音の提供の際に十分に高品質の音を可能にする、十分に短い待ち時間を提供するように選択された、データ転送レートで動作させられる。その一方で、ADC310から加算ノード270までの経路300の部分、およびADC 410から加算ノード290までの経路400の部分はともに、やはり依然として、経路300における十分に高品質のフィードフォワードベースのANRを可能にする、ならびに経路300を介するフィードフォワードアンチノイズおよび/または経路400を介するパススルーオーディオの提供の際に十分に高品質の音を可能にする、より低いデータ転送レート(同じまたは異なるより低いデータ転送レート)で動作させられる。

0143

パススルーオーディオ機能が、フィードフォワードベースのANR機能に比べて、より長い待ち時間およびより低いサンプリングレートに対して、はるかに許容性が高いことがある可能性を認識して、経路400の部分において利用されるデータ転送レートは、経路300の部分のデータ転送レートよりもさらに低くすることができる。1つの変形では、転送レートのそのような違いをサポートするため、加算ノード270および加算ノード290の一方または両方は、異なるデータ転送レートで加算ノード270および加算ノード290によって受け取られるデジタルデータの合成を可能にするために、サンプルアンドホールド、バッファリング、または他の適切な機能を含むことができる。これは、加算ノード270および加算ノード290の各々への2つの異なるデータ転送クロックの提供を伴うことがある。代替として、別の変形では、転送レートのそのような違いをサポートするため、フィルタブロック350およびフィルタブロック450の一方または両方は、(おそらくは、補間フィルタまたはアップサンプリング機能を含む他の様々なフィルタを含むことによって)アップサンプリング機能を含むことができ、フィルタブロック350およびフィルタブロック450がそれぞれ加算ノード270および加算ノード290にデジタルデータを提供するデータ転送レートを高めて、フィルタブロック250が加算ノード270に、その後、加算ノード290にデジタルデータを提供するデータ転送レートに一致させることができる。

0144

いくつかの実現形態では、複数の電力モードをサポートできることがあり、電源180からの電力の利用可能性に応答して、および/または変化したANR要件に応答して、経路300および経路400のデータ転送レートが動的に変更される。より具体的には、経路300および経路400の一方または両方の、それらが経路200と結合される地点までのデータ転送レートは、電源180から利用可能な電力が減少している兆候に応答して、ならびに/または処理デバイス510が、ANRによって減衰させるノイズ音の減衰の程度および/もしくは周波数の範囲を低減できることを示す特性を、デジタルデータによって表される音において検出したことに応答して、低減することができる。データ転送レートのそのような低減が可能であるかどうかの判定を行う際、処理デバイス510に、データ転送レートのそのような低減が、経路200、300、400のうちの1つまたは複数を介する音の品質、ならびに/または提供されるフィードバックベースのANRおよび/もしくはフィードフォワードベースのANRの品質に及ぼす影響を評価させることができる。

0145

図4bは、ANR回路2000をそれ用に構成および/またはプログラムできる、可能な信号処理トポロジ2500bを示している。ANR回路2000が信号処理トポロジ2500bを採用する場合、ANR回路2000は、少なくともDAC 910、オーディオ増幅器960、ADC210、一対の加算ノード230、270、および一対のフィルタブロック250、450を含む。ANR回路2000は、ADC 410、ADC 310、フィルタブロック350、および加算ノード370のうちの1つまたは複数をさらに含むことができる。

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