WO2016059878A1 - 信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2016059878A1
WO2016059878A1 PCT/JP2015/073820 JP2015073820W WO2016059878A1 WO 2016059878 A1 WO2016059878 A1 WO 2016059878A1 JP 2015073820 W JP2015073820 W JP 2015073820W WO 2016059878 A1 WO2016059878 A1 WO 2016059878A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
audio signal
noise
unit
analysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/073820
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
慎平 土谷
一敦 大栗
徹徳 板橋
宏平 浅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to EP15851236.8A priority Critical patent/EP3208797A4/en
Priority to JP2016554004A priority patent/JPWO2016059878A1/ja
Priority to US15/512,737 priority patent/US10152961B2/en
Priority to CN201580054651.1A priority patent/CN106796782A/zh
Publication of WO2016059878A1 publication Critical patent/WO2016059878A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US16/184,174 priority patent/US20190073992A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17823—Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17827—Desired external signals, e.g. pass-through audio such as music or speech
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17873—General system configurations using a reference signal without an error signal, e.g. pure feedforward
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17885—General system configurations additionally using a desired external signal, e.g. pass-through audio such as music or speech
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/105—Appliances, e.g. washing machines or dishwashers
    • G10K2210/1053—Hi-fi, i.e. anything involving music, radios or loudspeakers
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3016—Control strategies, e.g. energy minimization or intensity measurements
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3028—Filtering, e.g. Kalman filters or special analogue or digital filters

Definitions

  • the present disclosure relates to a signal processing device, a signal processing method, and a computer program.
  • Patent Document 1 uses a noise signal collected by a microphone for collecting ambient noise to generate a noise cancellation signal having an antiphase that minimizes the sound pressure of noise at the listener's ear.
  • a technology of a noise reduction system capable of canceling noise is disclosed.
  • the noise cancellation signal does not depend on the audio signal supplied to the headphones or earphones, but is generated based on the noise around the listener. If the noise cancellation signal can be generated effectively based on the audio signal, resources for processing can be used effectively.
  • the present disclosure proposes a new and improved signal processing apparatus, signal processing method, and computer program capable of effectively using a resource for generating a noise cancellation signal.
  • a signal analysis unit that analyzes a second audio signal based on an input first audio signal and a sound collected by a microphone, and a cancel signal for canceling the second audio signal are generated.
  • a signal processing device including a cancellation processing unit and a parameter generation unit that generates a control parameter used in the cancellation processing unit based on the analysis result of the signal analysis unit.
  • the second audio signal based on the input first audio signal and the sound collected by the microphone is analyzed, and a cancel signal for canceling the second audio signal is generated. And generating a control parameter used in generating the cancellation signal based on the result of the analysis.
  • the second audio signal based on the input first audio signal and the sound collected by the microphone is analyzed, and a cancel signal for canceling the second audio signal is generated. And generating a control parameter used in generating the cancel signal based on the result of the analysis is provided.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of a signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure. It is explanatory drawing which shows the example of the frequency characteristic of the audio signal, the noise signal before noise cancellation, and the noise signal after noise cancellation. It is explanatory drawing which shows the example of the frequency characteristic of the audio signal, the noise signal before noise cancellation, and the noise signal after noise cancellation.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure. 3 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of a signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure. It is explanatory drawing which shows the example of the frequency characteristic of the audio signal, the noise signal before noise cancellation, and the noise
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of a signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a functional configuration of a limiter 112.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the example of the relationship between the signal input into the limiter 112, and the signal output from the limiter 112 with a graph. It is explanatory drawing which shows the time transition of the signal inside the limiter 112 with a graph. It is explanatory drawing which shows the time transition of the signal when not restrict
  • FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of a signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows the structural example of the signal processing apparatus 10 which performs the conventional noise cancellation function. It is explanatory drawing explaining the masking effect.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram showing a configuration example of the signal processing apparatus 10 that executes a conventional noise cancellation function.
  • a signal processing apparatus 10 that executes a conventional noise cancellation function includes, for example, an equalizer 11 that adjusts frequency characteristics of the audio signal 1, a volume adjustment unit 12 that adjusts the gain of an audio signal output from the equalizer 11, and a microphone.
  • An AD converter (ADC) 13 that converts a noise signal collected at 20 and amplified by a microphone amplifier 21 into a digital signal, a digital noise canceling (DNC) filter 14 that generates a noise cancellation signal, and a noise cancellation amount
  • a cancellation amount adjustment unit 15 that adjusts the noise
  • an addition unit 16 that superimposes a noise cancellation signal on the audio signal
  • a DA converter (DAC) 17 that converts the output of the addition unit 16 into an analog signal.
  • the output signal of the DA converter 17 is amplified by the headphone amplifier 22 and then output from the driver 23 to transmit sound to the listener.
  • the noise cancellation signal does not depend on the audio signal supplied to the headphones or earphones, but is generated based on the noise around the listener. That is, the signal processing apparatus 10 shown in FIG. A generates a noise cancellation signal by the DNC filter 14 regardless of the audio signal. That is, the signal processing apparatus 10 that executes the conventional noise cancellation function generates noise cancellation signals in all frequency bands, and cannot be said to effectively use resources for processing.
  • the present inventors have intensively studied a technology that can perform more efficient noise cancellation processing by utilizing human auditory characteristics.
  • Noise cancellation signals are also generated in frequency bands that are not.
  • the masking effect is a phenomenon in which when a certain sound is heard and another sound is heard, the second sound is masked by the first sound and cannot be heard.
  • the listener uses the noise cancellation function to make it difficult to hear the sound due to the surrounding noise, but the level of the audio signal and the ambient noise Depending on the frequency characteristics, the sound of the audio signal may act as a masker that exerts a masking effect to mask noise.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the masking effect. For example, when there is a signal A to be reproduced in a certain frequency band, an area masked by a sound based on the signal A is generated depending on the loudness (sound volume) of the signal A. In general, as shown in FIG. 15, a sound output based on a certain signal masks a sound in a higher frequency band than that signal. The masked range varies depending on the frequency and volume of the sound.
  • a loudness chart that simulates frequency masking is defined in ISO 532B, and by using the loudness chart, it is possible to calculate which frequency band is masked.
  • the present inventors have come up with a technology that can perform more efficient noise cancellation processing by using human auditory characteristics.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the signal processing apparatus 100 shown in FIG. 1 collects noise around the listener, cancels the collected noise, and causes the listener wearing headphones to listen to the sound based on the audio signal satisfactorily. It is an apparatus that executes processing.
  • a functional configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the signal processing device 100 includes an equalizer 101, a volume adjustment unit 102, an AD converter (ADC) 103, a DNC filter 104, and a cancellation amount adjustment unit 105. And an addition unit 106, a DA converter (DAC) 107, a signal analysis unit 108, and a control unit 109.
  • ADC AD converter
  • DAC DA converter
  • the equalizer 101 changes the frequency characteristics of the audio signal 1 supplied to the signal processing apparatus 100.
  • the equalizer 101 changes the frequency characteristics so as to strengthen or weaken the low sound range, or strengthen or weaken the high sound range, for example.
  • the setting for changing the frequency characteristics by the equalizer 101 can be performed by, for example, a listener.
  • the audio signal whose frequency characteristic has been changed by the equalizer 101 is sent to the volume adjusting unit 102.
  • the volume adjusting unit 102 adjusts the volume of the sound output from the driver 23 by adjusting the gain for the audio signal whose frequency characteristics have been changed by the equalizer 101.
  • Setting of the volume adjustment amount by the volume adjustment unit 102 can be performed by, for example, a listener.
  • the volume adjusting unit 102 sends the audio signal whose gain has been adjusted to the adding unit 106.
  • the audio signal whose gain has been adjusted by the volume adjusting unit 102 is sent to the adding unit 106 and added to the noise cancellation signal.
  • the volume adjustment unit 102 sends the audio signal whose gain has been adjusted to the signal analysis unit 108.
  • the AD converter 103 converts an analog noise signal obtained by collecting external noise with the microphone 20 and amplified by the microphone amplifier 21 into a digital noise signal.
  • the configuration of the AD converter 103 is not limited to a specific one.
  • the AD converter 103 is a delta sigma for converting into a digital signal having the same sampling frequency and quantization bit number as the audio signal 1 as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-193421.
  • a modulator and a decimation filter can be provided.
  • the AD converter 103 outputs a digital noise signal to the DNC filter 104.
  • the AD converter 103 sends a digital noise signal to the signal analysis unit 108.
  • the DNC filter 104 uses the digital noise signal output from the AD converter 103 to generate a noise cancellation signal for canceling external noise. That is, when the sound output from the driver 23 reaches the listener's ear, the DNC filter 104 generates a noise cancellation signal having an effect of canceling external noise and allowing the listener to listen only to the sound of the audio signal. In other words, the DNC filter 104 generates a noise cancellation signal having the characteristics of the antiphase of the external noise that reaches the user's ear. The DNC filter 104 outputs the generated noise cancellation signal to the cancellation amount adjustment unit 105.
  • the DNC filter 104 is configured as, for example, an FIR filter or an IIR filter.
  • the DNC filter 104 can change the filter to be used and the filter coefficient according to control parameters generated by the control unit 109 described later.
  • the signal processing apparatus 100 according to the present embodiment effectively uses the resource for generating the noise cancellation signal by changing the filter used in the DNC filter 104 and the filter coefficient according to the control parameter generated by the control unit 109. It becomes possible.
  • the cancellation amount adjustment unit 105 adjusts the gain with respect to the noise cancellation signal generated by the DNC filter 104.
  • the cancellation amount adjustment unit 105 adjusts the cancellation amount of the external noise collected by the microphone 20 by adjusting the gain of the noise cancellation signal.
  • the cancellation amount adjustment unit 105 outputs a noise cancellation signal whose gain has been adjusted to the addition unit 106.
  • the adding unit 106 combines (adds) the audio signal whose gain has been adjusted by the volume adjusting unit 102 and the noise cancellation signal whose gain has been adjusted by the cancellation amount adjusting unit 105.
  • the adder 106 combines the audio signal and the noise cancellation signal, so that when the sound output from the driver 23 reaches the listener's ear, the external noise is canceled and only the sound of the audio signal is heard by the listener. It becomes possible.
  • the adding unit 106 outputs the combined digital signal to the DA converter 107.
  • the DA converter 107 converts the digital signal output from the adding unit 106 into an analog signal.
  • the configuration of the DA converter 107 is not limited to a specific one. For example, as disclosed in JP 2008-193421 A, an oversampling filter, a delta sigma modulator, an analog LPF, and the like are disclosed. (Low-pass filter).
  • the DA converter 107 converts the digital signal output from the adding unit 106 into an analog signal
  • the DA converter 107 outputs the converted analog signal to the headphone amplifier 22.
  • the headphone amplifier 22 Upon receiving the analog signal generated by the DA converter 107, the headphone amplifier 22 amplifies the signal by a predetermined amount and outputs the amplified signal to the driver 23.
  • the driver 23 outputs a sound based on an analog signal sent from the headphone amplifier 22.
  • the signal analysis unit 108 performs analysis processing on the audio signal adjusted in gain output from the volume adjustment unit 102 and the digital noise signal output from the AD converter 103. In this embodiment, the signal analysis unit 108 calculates the masking effect of both from ambient noise and the audio signal.
  • the signal analysis unit 108 performs real-time frequency analysis on each of the audio signal and the noise signal, thereby performing real-time analysis processing on which frequency and how much sound is included. . Then, the signal analysis unit 108 uses the frequency analysis result for each of the audio signal and the noise signal, and the frequency band and amount having a masking effect when the audio signal works as a masker, and the masking effect when the noise signal works as a masker. Analyzes the frequency band and amount of
  • the signal analysis unit 108 analyzes the frequency and level of each of the audio signal and the noise signal, and uses the analysis result of each frequency and level of the audio signal and the noise signal and the loudness chart to perform the masking effect. calculate.
  • the signal analysis unit 108 outputs the result of the analysis process to the control unit 109. As a result of the analysis processing, the signal analysis unit 108 sends a parameter that informs in which frequency band the noise canceling effect is high or low.
  • the control unit 109 generates a control parameter used by the DNC filter 104 using the result of the analysis processing by the signal analysis unit 108. Therefore, the control unit 109 can function as an example of a parameter generation unit of the present disclosure.
  • the control unit 109 can be configured by a microcomputer, for example.
  • the control unit 109 controls the generation of a noise cancellation signal by the DNC filter 104 using a parameter sent from the signal analysis unit 108 and indicating in which frequency band the noise canceling effect is high or low.
  • the control unit 109 may perform control for adjusting the cancellation amount by the cancellation amount adjustment unit 105 using the result of the analysis processing by the signal analysis unit 108.
  • the control unit 109 When the parameter sent from the signal analysis unit 108 is a parameter such that the noise canceling effect is high in the low frequency range and the noise canceling effect is low in the mid frequency range, the control unit 109 The generation of the noise cancellation signal by the DNC filter 104 is controlled so that the noise can be canceled more and the noise is not canceled in the middle range. By controlling in this way, the signal processing apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure can allocate resources by low-frequency noise cancellation processing.
  • the control unit 109 is within the range of resources for any frequency band.
  • the generation of a noise cancellation signal by the DNC filter 104 is controlled so as to cancel the noise.
  • control unit 109 may generate a control parameter for controlling the equalizer 101 using the result of the analysis processing by the signal analysis unit 108. For example, if it is found as a result of the analysis processing by the signal analysis unit 108 that the low frequency part of the audio signal 1 is masked by ambient noise, the control unit 109 emphasizes the low frequency part of the audio signal 1. The parameter may be output to the equalizer 101.
  • the signal processing apparatus 100 outputs a parameter that emphasizes the low frequency part of the audio signal 1 to the equalizer 101 and emphasizes the low frequency part of the audio signal 1 by the equalizer 101, so that the signal processing apparatus 100 also performs the low frequency part of the audio signal 1 It becomes possible to make listeners listen better.
  • the signal processing apparatus 100 has a configuration as illustrated in FIG. 1, and uses human auditory characteristics called a masking effect, thereby enabling more efficient noise within a resource range. Cancel processing can be performed.
  • the audio signal 1 is shown as being supplied from the outside of the signal processing apparatus 100 to the signal processing apparatus 100.
  • the present disclosure is not limited to such an example, and the audio signal 1 is, for example, a signal It may be based on audio data recorded in the processing apparatus 100.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation example of the signal processing apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 illustrates an operation example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure when performing noise cancellation processing.
  • an operation example of the signal processing apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the signal processing apparatus 100 first analyzes the masking effect of ambient noise by the audio signal 1 (step S101).
  • the signal analysis unit 108 can execute the masking effect analysis processing in step S101.
  • the audio signal 1 that has passed through the equalizer 101 and the volume control unit 102 and the digital noise signal that has passed through the microphone 20, the microphone amplifier 21, and the AD converter 103 are used.
  • step S101 frequency analysis is performed on each of the audio signal and the noise signal, and analysis processing is performed as to how much sound is included in which frequency.
  • the frequency analysis results for the audio signal and the noise signal are used to determine the frequency band and amount having a masking effect when the audio signal works as a masker, and the masking effect when the noise signal works as a masker. A certain frequency band and quantity are analyzed.
  • step S101 the frequency and level of the audio signal and the noise signal are analyzed, and the masking effect is calculated based on the analysis result of the frequency and level of the audio signal and the noise signal and the loudness chart.
  • step S101 a parameter is generated that indicates in which frequency band the noise canceling effect is high or low.
  • step S101 when the surrounding noise masking effect by the audio signal 1 is analyzed, the signal processing apparatus 100 generates a control parameter based on the analysis result in step S101 (step S102).
  • the control unit 109 can execute the control parameter generation processing in step S102.
  • the control parameter is a parameter for controlling the DNC filter 104, but may include a parameter for controlling the equalizer 101.
  • step S102 a control parameter for controlling the DNC filter 104 is generated using a parameter that is generated as a result of the analysis processing in step S101 and that indicates in which frequency band the noise canceling effect is high or low. .
  • the parameter is low in the step S102.
  • the generation of the noise cancellation signal by the DNC filter 104 is controlled so that the noise in the region can be canceled more and the noise is not canceled in the middle region.
  • the signal processing apparatus 100 When the control parameter is generated in step S102, the signal processing apparatus 100 subsequently generates a noise cancellation signal using the control parameter generated in step S102 (step S103).
  • the DNC filter 104 can execute the noise cancellation signal generation processing in step S103.
  • the signal processing apparatus 100 may return to step S101 and perform the analysis process again. Since the audio signal and the external noise can change sequentially, the signal processing apparatus 100 may repeatedly execute the processes of steps S101 to S103 described above while executing the noise cancellation process.
  • step S102 when a control parameter is generated in step S102 so that the low-frequency noise can be canceled more and the noise is not canceled in the middle frequency, the low-frequency noise is further increased in step S103.
  • a noise cancel signal is generated that cancels and does not cancel the noise in the middle range.
  • 3 and 4 are explanatory diagrams illustrating examples of frequency characteristics of an audio signal, a noise signal before noise cancellation, and a noise signal after noise cancellation.
  • FIG. 3 shows a graph of the frequency characteristics of the audio signal, the noise signal before the noise cancellation, and the noise signal after the noise is canceled by the noise cancellation signal not considering the masking effect.
  • FIG. 4 shows the noise by the audio signal, the noise signal before noise cancellation, the noise signal after the noise is canceled by the noise cancellation signal not considering the masking effect, and the noise cancellation signal considering the masking effect. It is a graph of the frequency characteristic of the noise signal after being canceled.
  • reference numeral 131 denotes a frequency characteristic of the audio signal
  • reference numeral 132 denotes a frequency characteristic of the noise signal at the user's ear before noise cancellation
  • reference numeral 133 denotes a noise cancellation signal that does not consider the masking effect.
  • the frequency characteristic of the noise signal at the user's ear after being performed, and reference numeral 134 indicate the frequency characteristic of the noise signal at the user's ear after the noise is canceled by the noise cancellation signal considering the masking effect.
  • the frequency characteristics shown in FIGS. 3 and 4 are merely examples.
  • the signal analysis unit 108 analyzes the characteristics of the audio signal and the noise signal to obtain frequency characteristics such as reference numerals 131 and 132, and further refers to the loudness chart to mask the noise signal by the audio signal. Determine the effect. Then, it is assumed that the signal analysis unit 108 determines that the noise canceling effect is high in the low frequency range and that the noise canceling effect is low in the mid frequency range.
  • the frequency characteristic of the noise signal after the noise is canceled by the noise cancellation signal taking the masking effect into consideration indicated by reference numeral 134 does not consider the masking effect indicated by reference numeral 133.
  • the relative sound pressure is increased in the middle range, but is decreased in the low range. That is, the processing resources of the DNC filter 104 are concentrated in the low band, and the cancellation effect is increased.
  • the relative sound pressure of the noise signal increases in the middle range, the listener's audibility is not changed because the noise is masked in this band due to the masking effect by the audio signal.
  • the signal processing apparatus 100 performs operations as illustrated in FIG. 2, thereby using a human auditory characteristic called a masking effect, so that it is more efficient within a resource range. Noise cancellation processing can be performed.
  • the signal processing apparatus 100 analyzes the audio signal and the noise signal by the signal analysis unit 108, analyzes the masking effect of the noise signal by the audio signal, and performs the DNC.
  • the control unit 109 controls the generation of the noise cancellation signal by the filter 104.
  • the signal processing apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure prepares several patterns of assumed audio signals and noise signals in advance, and uses them in the DNC filter 104 using the analysis result of the signal analysis unit 108. You may make it switch a filter.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 shows a configuration in which the configurations of the DNC filter 104 and the cancellation amount adjustment unit 105 in the configuration of the signal processing device 100 according to the embodiment of the present disclosure shown in FIG. 1 are changed.
  • the DNC filters 104a, 104b, 104c,... Are filters in which parameters are set in advance according to the assumed audio signal and noise signal patterns, and any one of the filters is controlled by the control unit 109. It is selected based on the analysis result of the noise signal. Further, the cancellation amount adjustment units 105a, 105b, 105c,... Adjust the gains for the noise cancellation signals generated by the DNC filters 104a, 104b, 104c,.
  • the signal processing device 100 switches the filters according to the characteristics of the audio signal and the noise signal. Noise cancellation processing can be performed.
  • the signal processing apparatus 100 may analyze the audio signal and the noise signal in consideration of the noise attenuation, and may also analyze the noise signal masking effect by the audio signal. .
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 shows a configuration in which a passive sound insulation filter 110 is added to the functional configuration example of the signal processing device 100 shown in FIG. 1.
  • the passive sound insulation filter 110 is a filter that takes into account that noise is attenuated before reaching the listener's ear (the eardrum), and is a filter that attenuates a digital noise signal output from the AD converter 103 by a predetermined amount. That is, the passive sound insulation filter 110 is a filter that reproduces the effect that the sound collected by the microphone 20 is attenuated by, for example, the headphone housing before reaching the listener's ear.
  • the passive sound insulation filter 110 outputs a digital noise signal after attenuation by a predetermined amount to the signal analysis unit 108.
  • the signal analysis unit 108 analyzes the audio signal 1 and the digital noise signal attenuated by a predetermined amount by the passive sound insulation filter 110, and the digital noise signal attenuated by the predetermined amount by the passive sound insulation filter 110 by the audio signal. The masking effect is analyzed.
  • the signal processing apparatus 100 has a configuration as illustrated in FIG. 6, and analyzes a masking effect for noise that is closer to reality that a listener listens to. More efficient noise cancellation processing can be performed.
  • the signal processing apparatus 100 can perform efficient noise cancellation processing by analyzing an audio signal, but by applying analysis of the audio signal, noise can be obtained. In addition to improving the cancellation effect, it is possible to prevent overflow of the audio signal after noise cancellation.
  • the overflow of the audio signal after noise cancellation will be explained.
  • the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105 and the audio signal output from the volume adjustment unit 102 are added by the addition unit 106.
  • the signal added by the adder 106 is converted to an analog signal by the DA converter 107, but if the signal before being converted to an analog signal is not within the convertible range by the DA converter 107, an overflow occurs. Therefore, DA (digital-analog) conversion cannot be performed correctly.
  • a signal processing apparatus 100 that analyzes the characteristics of an audio signal and controls the amount of cancellation so that overflow does not occur even when the audio signal and the noise cancellation signal are added will be described below.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 shows an example of the functional configuration of the signal processing apparatus 100 that can prevent the overflow of the audio signal after noise cancellation using the analysis result of the audio signal.
  • a functional configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG.
  • the signal processing apparatus 100 includes an equalizer 101, a volume adjustment unit 102, an AD converter (ADC) 103, a DNC filter 104, and a cancellation amount adjustment unit 105.
  • ADC AD converter
  • DAC DA converter
  • the signal processing device 100 shown in FIG. 7 has a configuration in which a delay buffer 111 and a limiter 112 are added to the configuration of the signal processing device 100 shown in FIG.
  • the delay buffer 111 performs processing for delaying the audio signal output from the volume adjusting unit 102 for a predetermined time in consideration of the processing time of the signal processing in the limiter 112 added in the signal processing apparatus 100 shown in FIG.
  • the adding unit 106 can add the audio signal and the noise cancellation signal at the same timing.
  • the limiter 112 performs signal processing for limiting the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105 according to the level of the audio signal output from the volume adjustment unit 102. As described above, if the signal before being converted into the analog signal is not within the conversion range of the DA converter 107, an overflow occurs and the DA conversion cannot be performed correctly. Therefore, the limiter 112 limits the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105 so as to be within the conversion range of the DA converter 107.
  • the signal analysis unit 108 analyzes the level of the level of the audio signal as signal processing for the audio signal. Then, the control unit 109 obtains information on the level level of the audio signal from the signal analysis unit 108 and sends the level level information on the audio signal to the limiter 112.
  • control parameter corresponds to information on the level of the level of the audio signal.
  • the signal analysis unit 108 may obtain the level of the audio signal using RMS (Root Mean Square; effective value) or the like.
  • the limiter 112 obtains information on the level of the level of the audio signal from the control unit 109, and thereby limits the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105 so that it is within the conversion range of the DA converter 107. .
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of the limiter 112.
  • the limiter 112 includes an absolute value calculation unit 121, an envelope processing unit 122, a gain calculation unit 123, and a gain processing unit 124.
  • the absolute value calculation unit 121 calculates the absolute value ABS of the input signal. In the present embodiment, the absolute value calculation unit 121 calculates the absolute value ABS of the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105. When the absolute value calculation unit 121 calculates the absolute value ABS of the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105, the absolute value calculation unit 121 sends the calculated absolute value ABS to the envelope processing unit 122.
  • the envelope processing unit 122 performs processing for changing the envelope of the absolute value with respect to the absolute value ABS of the noise cancellation signal output from the absolute value calculating unit 121.
  • the process of changing the absolute value envelope is also referred to as an envelope process.
  • the envelope processing unit 122 outputs the envelope envelope after the envelope processing to the gain calculation unit 123.
  • the envelope processing by the envelope processing unit 122 compares the envelope value z1env of the previous cycle with the absolute value ABS of the noise cancellation signal output from the absolute value calculation unit 121, and performs the following processing.
  • attack processing envelope z1env + ta ⁇ (ABS ⁇ z1env)
  • release process envelope tr ⁇ z1env Ta and tr are constants calculated from the attack time and the release time, respectively.
  • the gain calculation unit 123 calculates the gain to be given to the input signal based on the envelope envelope output from the envelope processing unit 122. In the present embodiment, the gain calculation unit 123 calculates the gain gain given to the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105 based on the envelope envelope output from the envelope processing unit 122.
  • the gain calculation unit 123 can calculate the gain gain according to the level of the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105, that is, the envelope envelope value output from the envelope processing unit 122.
  • An output limit limit value limit is set in advance for the gain gain calculated by the gain calculation unit 123.
  • the transient response characteristic is controlled by constants ta and tr that determine the sensitivity of detecting the envelope envelope value.
  • the output limit limit value can be changed by analyzing the level of the audio signal by the signal analysis unit 108.
  • the output limit limit value limit can be changed by, for example, the control unit 109. That is, the output limit limit value limit is increased when the level of the audio signal is small, and the output limit limit value limit is decreased when the level of the audio signal is large. . In this way, by changing the output limit limit value limit according to the level of the audio signal, the signal processing device 100 exhibits the maximum noise cancellation performance according to the level of the audio signal. Is possible.
  • the gain processing unit 124 gives the gain gain calculated by the gain calculating unit 123 to the input signal.
  • the gain processing unit 124 gives the gain gain calculated by the gain calculation unit 123 to the noise cancellation signal output from the cancellation amount adjustment unit 105.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a relationship between a signal input to the limiter 112 and a signal output from the limiter 112 in a graph.
  • the input is substantially the same as the envelope envelope output from the envelope processing unit 122.
  • the gain calculation unit 123 calculates a gain that outputs the input as it is.
  • the gain calculation unit 123 calculates a gain that sets the output to the output limit limit value limit.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the time transition of the signal inside the limiter 112 in a graph.
  • Reference numeral 141 represents a graph of a time transition of a signal input to the limiter 112, that is, a noise cancellation signal.
  • Reference numeral 142 is a graph of the time transition of the signal after the absolute value is obtained by passing the signal input to the limiter 112 through the absolute value calculation unit 121.
  • Reference numeral 143 is a graph of time transition of the signal after the envelope processing unit 122 performs envelope processing on the signal after passing through the absolute value calculation unit 121.
  • Reference numeral 144 is a graph of a time transition of a gain value obtained by performing gain calculation processing by the gain calculation unit 123 on the signal after envelope processing is performed by the envelope processing unit 122.
  • Reference numeral 145 is a graph of a time transition of a signal after the gain calculated by the gain calculation unit 123 is given to the signal input to the limiter 112 by the gain processing unit 124.
  • the limiter 112 can limit the noise canceling signal so that the magnitude of the noise canceling signal is reduced when the noise canceling signal is generated such that the envelope envelope exceeds the predetermined output limit limit value limit.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing a time transition of a signal in a graph when the limiter 112 does not limit.
  • Reference numeral 151 represents a graph of time transition of the audio signal.
  • What is indicated by reference numeral 152 is a graph of the time transition of the noise signal.
  • Reference numeral 153 represents a graph of the time transition of the noise cancellation signal generated based on the noise signal.
  • Reference numeral 154 is a graph of the time transition of a signal obtained by adding the audio signal indicated by reference numeral 151 and the noise cancellation signal indicated by reference numeral 153.
  • What is indicated by reference numeral 155 is a graph of time transition of occurrence of overflow.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram showing the time transition of the signal when the limiter 112 is used as a graph.
  • Reference numeral 151 represents a graph of time transition of the audio signal.
  • What is indicated by reference numeral 152 is a graph of the time transition of the noise signal.
  • a reference numeral 156 represents a graph of the time transition of the signal after the limiter 112 limits the noise cancellation signal generated based on the noise signal.
  • What is indicated by reference numeral 157 is a graph of a time transition of a signal obtained by adding the audio signal indicated by reference numeral 151 and the noise cancellation signal indicated by reference numeral 156.
  • What is indicated by reference numeral 158 is a graph of time transition of occurrence of overflow.
  • the overflow at the time of DA conversion caused by the size of the audio signal or the noise cancellation signal, which occurred when the limiter 112 does not limit is the case when the limiter 112 limits. Does not occur. Therefore, sound crushing or sound interruption that may occur due to overflow does not occur, and it is possible to listen to the sound without causing the listener to feel uncomfortable.
  • the signal processing device 100 enables the limiter 112 of the path for performing the noise cancellation processing from the control unit 109, for example. Therefore, it is possible to prevent the sound from being cut off by the audio signal when excessive noise is input. Further, when the level of the audio signal is small, the signal processing apparatus 100 disables the limiter 112 from the control unit 109, for example, so that the dynamic range before being input to the DA converter 107 is sufficiently set as a noise cancellation signal. Allocation can realize a good noise cancellation function.
  • limiter 112 is provided in the noise canceling processing path as described above, but the above-described limiter control may be performed in the signal processing path for the audio signal 1 as well.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a functional configuration example of the signal processing device 100 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 shows an example of the functional configuration of the signal processing apparatus 100 including a limiter 113 that performs limiter control for an audio signal in addition to a limiter 112 that performs limiter control for a noise cancellation signal.
  • the envelope processing unit 122 performs envelope processing on the audio signal output from the volume adjustment unit 102. .
  • the absolute value calculation unit 121 preceding the envelope processing unit 122 is omitted.
  • the envelope processing unit 122 reflects the result of the envelope processing on the noise cancellation signal and the audio signal in the output limit limit values m_limit_gain and n_limit_gain of the noise cancellation signal and the audio signal, respectively.
  • the absolute value calculation process and the input signal to the envelope processing unit 122 can be configured by using the signal of the part indicated by the dotted line in FIG. 13, but the following is for the case where the solid line path in FIG. 13 is used. explain.
  • the signal processing apparatus 100 shown in FIG. 13 gives priority to the sound output by the audio signal or gives priority to the noise cancellation process when the envelope values of the audio signal and the noise cancellation signal exceed 1.0.
  • the gain calculation process in the gain calculation unit 123 may be changed.
  • an operation mode that prioritizes the output of sound by an audio signal is also referred to as a music priority mode
  • an operation mode that prioritizes noise cancellation processing is referred to as a noise cancellation priority mode.
  • the envelope processing unit 122 performs limiter control on the audio signal.
  • the output limit limit value m_limit_gain output to the limiter 113 is kept at 1.0 as much as possible.
  • the output limit limit value n_limit_gain output to the limiter 112 that applies limiter control to the noise cancellation signal is controlled so that the sum of the values is less than 1.0.
  • the envelope processing unit 122 applies limiter control to the noise cancellation signal.
  • the output limit limit value n_limit_gain output to the limiter 112 is set to 1.0 as much as possible.
  • the output limit limit value m_limit_gain output to the limiter 113 that applies limiter control to the audio signal is controlled so that the total of the envelope values is less than 1.0.
  • Whether to give priority to the music priority mode or the noise cancellation process can be appropriately selected according to the setting by the listener. It is also clear that there is a method that combines the music priority mode and the noise canceling process in addition to either one.
  • the audio signal input to the signal processing apparatus 100 is analyzed in real time, and the analysis result of the audio signal 1 is used so that the size of the noise cancellation signal and / or the audio signal does not overflow during DA conversion. Can be adjusted.
  • noise cancellation is performed by analyzing input audio signals and noise collected by a microphone and canceling the noise based on noise collected by the microphone.
  • a signal processing apparatus 100 is provided that generates a control parameter when generating a signal.
  • the signal processing apparatus 100 analyzes the input audio signal and the noise collected by the microphone in real time, and analyzes the noise masking effect by the audio signal. And the signal processing apparatus 100 which concerns on one Embodiment of this indication produces
  • the signal processing apparatus 100 generates a control parameter when generating a noise cancellation signal from the analysis result of the masking effect, so that the frequency domain masked by the audio signal is the noise cancellation signal.
  • the signal processing apparatus 100 analyzes an input audio signal in real time, and also analyzes a noise cancellation signal in real time as necessary, so that the magnitude of the noise cancellation signal and / or the audio signal is increased. Is adjusted so that it does not overflow during DA conversion.
  • the signal processing apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure is good in that the size of the noise cancellation signal and / or the audio signal is adjusted to a range that does not overflow at the time of DA conversion, so that sound is not crushed or broken. It becomes possible to make the listener listen to the sound.
  • the signal processing apparatus 100 can be mounted on, for example, a portable music player, a smartphone, a tablet portable terminal, a portable game machine, or the like.
  • each step in the processing executed by each device in this specification does not necessarily have to be processed in chronological order in the order described as a sequence diagram or flowchart.
  • each step in the processing executed by each device may be processed in an order different from the order described as the flowchart, or may be processed in parallel.
  • a signal analysis unit for analyzing the second audio signal based on the input first audio signal and the sound collected by the microphone;
  • a cancel processing unit for generating a cancel signal for canceling the second audio signal;
  • a parameter generation unit that generates a control parameter used in the cancellation processing unit based on the analysis result of the signal analysis unit;
  • a signal processing apparatus comprising: (2) The signal processing apparatus according to (1), wherein the signal analysis unit performs masking analysis of the first audio signal and the second audio signal.
  • the parameter generation unit controls the cancel processing unit to cancel the second audio signal in a band other than the band masked by the first audio signal based on the result of the masking analysis in the signal analysis unit.
  • the signal processing device according to (2), wherein the parameter is generated.
  • the cancellation processing unit includes a plurality of filters, The signal processing apparatus according to (3), wherein the parameter generation unit selects one filter from the plurality of filters based on the analysis result of the signal analysis unit.
  • the signal processing device according to any one of (1) to (5), wherein the parameter generation unit further generates a control parameter used in an equalizer that changes a frequency characteristic of the first audio signal.
  • the signal processing according to (7) further including a level adjustment unit that adjusts a level of the cancellation signal output from the cancellation processing unit based on a result of level analysis of the first audio signal in the signal analysis unit. apparatus.
  • Microphone 21 Microphone amplifier 22: Headphone amplifier 23: Driver 100: Signal processing device 101: Equalizer 102: Volume adjustment unit 103: AD converter 104: DNC filter 105: Cancellation amount adjustment unit 106: Adder unit 107: DA converter 108 : Signal analysis unit 109: Control unit 110: Passive sound insulation filter 111: Delay buffer 112 and 113: Limiter 121: Absolute value calculation unit 122: Envelope processing unit 123: Gain calculation unit 124: Gain processing unit

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

【課題】ノイズキャンセル信号を生成するリソースを有効に使用することが可能な信号処理装置を提供する。 【解決手段】入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析する信号解析部と、前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成するキャンセル処理部と、前記信号解析部の解析の結果に基づいて前記キャンセル処理部で用いられる制御パラメータを生成するパラメータ生成部と、を備える、信号処理装置が提供される。

Description

信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム
　本開示は、信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラムに関する。
　携帯型のオーディオプレーヤの普及に伴い、当該携帯型のオーディオプレーヤ用のヘッドホンやイヤホンを対象として、外部環境のノイズ（騒音）を低減して、リスナに対して、外部ノイズを低減して良好な再生音場空間を提供するようにしたノイズ低減システムが普及し始めている。
　例えば特許文献１には、周囲のノイズを集音するためのマイクで集音されたノイズ信号を用いて、リスナの耳元でノイズの音圧が最小となるような逆位相のノイズキャンセル信号を生成し、ノイズを打ち消すことが可能なノイズ低減システムの技術が開示されている。
特開２００８－１９３４２１号公報
　ノイズキャンセル信号は、ヘッドホンやイヤホンに供給されるオーディオ信号には依存せず、リスナの周囲のノイズに基づいて生成される。ノイズキャンセル信号を、オーディオ信号に基づいて効果的に生成することが出来れば、処理のためのリソースを有効に使用できる。
　そこで本開示では、ノイズキャンセル信号を生成するリソースを有効に使用することが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラムを提案する。
　本開示によれば、入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析する信号解析部と、前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成するキャンセル処理部と、前記信号解析部の解析の結果に基づいて前記キャンセル処理部で用いられる制御パラメータを生成するパラメータ生成部と、を備える、信号処理装置が提供される。
　また本開示によれば、入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析することと、前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成することと、前記解析の結果に基づいて前記キャンセル信号の生成で用いられる制御パラメータを生成することと、を含む、信号処理方法が提供される。
　また本開示によれば、入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析することと、前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成することと、前記解析の結果に基づいて前記キャンセル信号の生成で用いられる制御パラメータを生成することと、をコンピュータに実行させる、コンピュータプログラムが提供される。
　以上説明したように本開示によれば、ノイズキャンセル信号を生成するリソースを有効に使用することが可能な、新規かつ改良された信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラムを提供することが出来る。
　なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。 オーディオ信号、ノイズキャンセル前のノイズ信号、及びノイズキャンセル後のノイズ信号の周波数特性の例を示す説明図である。 オーディオ信号、ノイズキャンセル前のノイズ信号、及びノイズキャンセル後のノイズ信号の周波数特性の例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。 リミッタ１１２の機能構成例を示す説明図である。 リミッタ１１２に入力されてくる信号とリミッタ１１２から出力される信号との間の関係の例をグラフで示す説明図である。 リミッタ１１２の内部における信号の時間推移をグラフで示す説明図である。 リミッタ１１２による制限をかけない場合の信号の時間推移をグラフで示す説明図である。 リミッタ１１２による制限をかけた場合の信号の時間推移をグラフで示す説明図である。 本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。 従来のノイズキャンセル機能を実行する信号処理装置１０の構成例を示す説明図である。 マスキング効果を説明する説明図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　なお、説明は以下の順序で行うものとする。
　１．本開示の一実施形態
　　１．１．概要
　　１．２．機能構成例
　　１．３．動作例
　　１．４．適用例
　２．まとめ
　＜１．本開示の一実施形態＞
　［１．１．概要］
　本開示の実施の形態について説明する前に、最初に本開示の一実施形態の概要について説明する。
　図１４は、従来のノイズキャンセル機能を実行する信号処理装置１０の構成例を示す説明図である。従来のノイズキャンセル機能を実行する信号処理装置１０は、例えば、オーディオ信号１に対して周波数特性を調節するイコライザ１１と、イコライザ１１が出力するオーディオ信号のゲインを調整する音量調整部１２と、マイク２０で集音されてマイクアンプ２１で増幅されたノイズ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１３と、ノイズキャンセル信号を生成するデジタルノイズキャンセリング（ＤＮＣ）フィルタ１４と、ノイズのキャンセル量を調整するキャンセル量調整部１５と、オーディオ信号にノイズキャンセル信号を重畳する加算部１６と、加算部１６の出力をアナログ信号に変換するＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１７と、を含んで構成される。ＤＡコンバータ１７の出力信号は、ヘッドホンのアンプ２２で増幅された後に、ドライバ２３から出力されることで、リスナに音を伝達する。
　上述したように、ノイズキャンセル信号は、ヘッドホンやイヤホンに供給されるオーディオ信号には依存せず、リスナの周囲のノイズに基づいて生成される。すなわち、図Ａに示した信号処理装置１０は、オーディオ信号とは無関係に、ＤＮＣフィルタ１４によってノイズキャンセル信号を生成する。つまり、従来のノイズキャンセル機能を実行する信号処理装置１０は、全ての周波数帯域でノイズキャンセル信号を生成しており、処理のためのリソースを有効に使用していると言えない。
　そこで、本件開示者らは、人間の聴覚特性を利用することで、より効率的なノイズキャンセル処理を行なうことが可能な技術について鋭意検討を行なった。
　リスナがオーディオ信号に基づいて出力される音を聞きながら、例えばノイズキャンセル機能を使用する場合、人間の聴覚特性のために、オーディオ信号に基づいた音でノイズがマスクされ、騒音がリスナに元々知覚されない周波数帯域にもノイズキャンセル信号が生成されることになる。
　これはマスキング効果と呼ばれる人間の聴覚特性が有する現象である。すなわち、マスキング効果とは、ある音が聞こえている場合にもう一つの音を聞かせると、２番目の音は１番目の音によってマスクされて聞こえなくなる現象である。ヘッドホンやイヤホンから出力される音をリスナが聞く場合、周囲のノイズによってその音が聞こえづらくなるために、リスナはノイズキャンセル機能を使用する訳であるが、オーディオ信号と周囲のノイズとのレベルや周波数特性によっては、オーディオ信号による音がマスキング効果を及ぼすマスカーとして働き、ノイズをマスクする場合がある。
　図１５は、マスキング効果を説明する説明図である。例えば、ある周波数帯域で再生させる信号Ａがある場合、その信号Ａのラウドネス（音の大きさ）によって、信号Ａに基づく音でマスクされる領域が生じる。一般的に、図１５に示したように、ある信号に基づいて出力される音によって、その信号より高い周波数帯域の音がマスクされる。またマスクされる範囲は音の周波数や大きさによって異なる。
　従って、マスキング効果が起こり、オーディオ信号によってノイズがマスクされる帯域では積極的にノイズキャンセル処理を行わなくても、オーディオ信号に基づく音によってノイズの存在は無視されることになる。周波数マスキングを模擬するラウドネスチャートは、ＩＳＯ　５３２Ｂで規定されており、そのラウドネスチャートを用いることで、どの周波数帯域がマスクされるかどうかの演算が可能である。
　そこで本件開示者らは、以下で説明するように、人間の聴覚特性を利用することで、より効率的なノイズキャンセル処理を行なうことが可能な技術を想到するに至った。
　以上、本開示の一実施形態の概要について説明した。続いて本開示の一実施形態の詳細な説明に移る。まず、本開示の一実施形態に係る信号処理装置の機能構成例について説明する。
　［１．２．機能構成例］
　図１は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。図１に示した信号処理装置１００は、リスナの周囲のノイズを集音し、その集音したノイズをキャンセルして、オーディオ信号に基づく音を良好に、ヘッドホンを着用するリスナに聴取させるノイズキャンセル処理を実行する装置である。以下、図１を用いて本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例について説明する。
　図１に示したように、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、イコライザ１０１と、音量調整部１０２と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１０３と、ＤＮＣフィルタ１０４と、キャンセル量調整部１０５と、加算部１０６と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１０７と、信号解析部１０８と、制御部１０９と、を含んで構成される。
　イコライザ１０１は、信号処理装置１００に供給されるオーディオ信号１に対して周波数特性を変更する。イコライザ１０１は、例えば低音域を強め、または弱めたり、高音域を強め、または弱めたりするような周波数特性の変更を行なう。イコライザ１０１による周波数特性の変更の設定は、例えばリスナによって行われ得る。イコライザ１０１によって周波数特性が変更されたオーディオ信号は音量調整部１０２に送られる。
　音量調整部１０２は、イコライザ１０１によって周波数特性が変更されたオーディオ信号に対してゲインを調整することで、ドライバ２３から出力される音の音量を調整する。音量調整部１０２による音量の調整量の設定は、例えばリスナによって行われ得る。音量調整部１０２は、ゲインを調整したオーディオ信号を加算部１０６に送る。音量調整部１０２によってゲインが調整されたオーディオ信号は、加算部１０６に送られてノイズキャンセル信号と加算される。また音量調整部１０２は、ゲインを調整したオーディオ信号を信号解析部１０８に送る。
　ＡＤコンバータ１０３は、マイク２０で外部ノイズを集音して得られ、マイクアンプ２１で増幅されたアナログのノイズ信号をデジタルのノイズ信号に変換する。ＡＤコンバータ１０３の構成は特定のものに限定されるものではない。一例を挙げれば、ＡＤコンバータ１０３は、特開２００８－１９３４２１号公報等で開示されているように、オーディオ信号１と同じサンプリング周波数や量子化ビット数を有するデジタル信号に変換するために、デルタシグマ変調器や、デシメーションフィルタを備えうる。ＡＤコンバータ１０３は、デジタルのノイズ信号をＤＮＣフィルタ１０４に出力する。またＡＤコンバータ１０３は、デジタルのノイズ信号を信号解析部１０８に送る。
　ＤＮＣフィルタ１０４は、ＡＤコンバータ１０３から出力されるデジタルのノイズ信号を用いて、外部ノイズをキャンセルするためのノイズキャンセル信号を生成する。すなわちＤＮＣフィルタ１０４は、ドライバ２３が出力する音がリスナの耳に到達する際に、外部ノイズをキャンセルしてオーディオ信号による音のみをリスナに聴取させる効果を持つノイズキャンセル信号を生成する。つまり、ＤＮＣフィルタ１０４は、ユーザーの耳元に到達する外部ノイズの逆位相の特性を有するノイズキャンセル信号を生成する。ＤＮＣフィルタ１０４は、生成したノイズキャンセル信号をキャンセル量調整部１０５に出力する。
　ＤＮＣフィルタ１０４は、例えばＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタとして構成される。また本実施形態では、ＤＮＣフィルタ１０４は、後述の制御部１０９が生成する制御パラメータによって、使用するフィルタや、フィルタ係数が変更され得る。制御部１０９が生成する制御パラメータによってＤＮＣフィルタ１０４で使用するフィルタや、フィルタ係数が変更されることで、本実施形態に係る信号処理装置１００は、ノイズキャンセル信号を生成するリソースを有効に使用することが可能になる。
　キャンセル量調整部１０５は、ＤＮＣフィルタ１０４で生成されたノイズキャンセル信号に対してゲインを調整する。キャンセル量調整部１０５は、ノイズキャンセル信号のゲインを調整することで、マイク２０で集音される外部ノイズのキャンセル量を調整する。キャンセル量調整部１０５は、ゲインを調整したノイズキャンセル信号を加算部１０６に出力する。
　加算部１０６は、音量調整部１０２によってゲインが調整されたオーディオ信号と、キャンセル量調整部１０５によってゲインが調整されたノイズキャンセル信号とを合成（加算）する。加算部１０６でオーディオ信号とノイズキャンセル信号とが合成されることで、ドライバ２３が出力する音がリスナの耳に到達する際に、外部ノイズをキャンセルしてオーディオ信号による音のみをリスナに聴取させることが可能になる。加算部１０６は、オーディオ信号とノイズキャンセル信号とを合成すると、合成したデジタル信号をＤＡコンバータ１０７に出力する。
　ＤＡコンバータ１０７は、加算部１０６が出力したデジタル信号をアナログの信号に変換する。ＤＡコンバータ１０７の構成は特定のものに限定されるものではないが、一例を挙げれば、特開２００８－１９３４２１号公報等で開示されているように、オーバーサンプリングフィルタ、デルタシグマ変調器、アナログＬＰＦ（ローパスフィルタ）を含んで構成される。ＤＡコンバータ１０７は、加算部１０６が出力したデジタル信号をアナログの信号に変換すると、変換したアナログの信号をヘッドホンアンプ２２に出力する。
　ＤＡコンバータ１０７によって生成されたアナログの信号を受けたヘッドホンアンプ２２は、信号を所定量増幅し、増幅後の信号をドライバ２３に出力する。ドライバ２３は、ヘッドホンアンプ２２から送られたアナログの信号に基づいて音を出力する。
　信号解析部１０８は、音量調整部１０２が出力するゲインを調整したオーディオ信号、及び、ＡＤコンバータ１０３が出力するデジタルのノイズ信号に対する解析処理を行う。本実施形態では、信号解析部１０８は、周囲のノイズと、オーディオ信号とから、両者のマスキング効果を計算する。
　具体的には、信号解析部１０８は、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれに対してリアルタイムで周波数解析を行なうことで、どの周波数にどの程度の音が含まれているかについての解析処理をリアルタイムで行う。そして信号解析部１０８は、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれに対する周波数解析の結果を用いて、オーディオ信号がマスカーとして働く場合のマスキング効果のある周波数帯域と量、ノイズ信号がマスカーとして働く場合のマスキング効果のある周波数帯域と量を解析する。
　信号解析部１０８は、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれの周波数とレベルの分析を行い、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれの周波数とレベルの分析結果と、ラウドネスチャートと、を使用して、マスキング効果を計算する。
　信号解析部１０８は、解析処理の結果を制御部１０９に出力する。信号解析部１０８は、解析処理の結果として、どの周波数帯域においてノイズキャンセリング効果が高いか、または低いかを知らせるパラメータを送る。
　制御部１０９は、信号解析部１０８による解析処理の結果を用いて、ＤＮＣフィルタ１０４が使用する制御パラメータを生成する。従って制御部１０９は、本開示のパラメータ生成部の一例として機能し得る。制御部１０９は、例えばマイクロコンピュータで構成され得る。制御部１０９は、信号解析部１０８から送られてくる、どの周波数帯域においてノイズキャンセリング効果が高いか、または低いかを知らせるパラメータを用いて、ＤＮＣフィルタ１０４によるノイズキャンセル信号の生成を制御する。また制御部１０９は、信号解析部１０８による解析処理の結果を用いて、キャンセル量調整部１０５によるキャンセル量を調整する制御を行なっても良い。
　例えば、信号解析部１０８から送られてくるパラメータが、低域ではノイズキャンセリング効果が高く、中域ではノイズキャンセリング効果が低いというようなパラメータであった場合、制御部１０９は、低域のノイズをよりキャンセルできるように、かつ、中域ではノイズをキャンセルしないように、ＤＮＣフィルタ１０４によるノイズキャンセル信号の生成を制御する。このように制御することで、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、低域のノイズのキャンセル処理によりリソースを割くことが可能になる。
　なお、信号解析部１０８から送られてくるパラメータが、どの周波数帯域でもノイズキャンセリング効果が高いというパラメータであった場合は、制御部１０９は、どの周波数帯域に対しても、リソースの範囲内でノイズをキャンセルするよう、ＤＮＣフィルタ１０４によるノイズキャンセル信号の生成を制御する。
　また制御部１０９は、信号解析部１０８による解析処理の結果を用いて、イコライザ１０１を制御する制御パラメータを生成してもよい。例えば、信号解析部１０８による解析処理の結果、オーディオ信号１の低域部分が周囲のノイズでマスクされてしまうことが分かれば、制御部１０９は、オーディオ信号１の低域部分を強調するようなパラメータをイコライザ１０１に出力しても良い。
　オーディオ信号１の低域部分を強調するようなパラメータをイコライザ１０１に出力し、イコライザ１０１でオーディオ信号１の低域部分を強調することで、信号処理装置１００は、オーディオ信号１の低域についてもリスナにより良好に聴取させることが可能になる。
　極端な例であるが、例えばノイズが全くない環境の場合や、また全ての帯域のノイズ信号がオーディオ信号１によってマスキングされる場合は、ノイズキャンセル処理用のノイズキャンセル信号そのものを再生する必要がない。
　従って、このようなノイズキャンセル処理用のノイズキャンセル信号そのものを再生する必要が無くなる場合は、ＤＡコンバータ１０７にはオーディオ信号１のみが送られ、すなわち、ノイズキャンセル機能を使用してない状態と変わらない再生状態となる。
　本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、図１に示したような構成を有することで、マスキング効果という人間の聴覚特性を利用することで、リソースの範囲内でより効率的なノイズキャンセル処理を行なうことが可能となる。
　なお図１では、オーディオ信号１は信号処理装置１００の外部から信号処理装置１００へ供給されるものとして示したが、本開示は係る例に限定されるものではなく、オーディオ信号１は、例えば信号処理装置１００の内部に記録されたオーディオデータに基づくものであってもよい。
　以上、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例について説明する。
　［１．３．動作例］
　図２は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例を示す流れ図である。図２に示したのは、ノイズキャンセル処理を実行する際の、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例である。以下、図２を用いて本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の動作例について説明する。
　信号処理装置１００は、まずオーディオ信号１による、周囲のノイズのマスキング効果を解析する（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１のマスキング効果の解析処理は、信号解析部１０８が実行し得る。またステップＳ１０１のマスキング効果の解析処理では、イコライザ１０１及び音量調整部１０２を通過したオーディオ信号１と、マイク２０、マイクアンプ２１、ＡＤコンバータ１０３を通過したデジタルのノイズ信号とが用いられる。
　上記ステップＳ１０１では、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれに対して周波数解析が行われ、どの周波数にどの程度の音が含まれているかについての解析処理が行われる。そして上記ステップＳ１０１では、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれに対する周波数解析の結果を用いて、オーディオ信号がマスカーとして働く場合のマスキング効果のある周波数帯域と量、ノイズ信号がマスカーとして働く場合のマスキング効果のある周波数帯域と量が解析される。
　上記ステップＳ１０１では、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれの周波数とレベルの分析が行われ、オーディオ信号とノイズ信号のそれぞれの周波数とレベルの分析結果と、ラウドネスチャートとによって、マスキング効果が計算される。そして上記ステップＳ１０１では、どの周波数帯域においてノイズキャンセリング効果が高いか、または低いかを知らせるパラメータが生成される。
　上記ステップＳ１０１で、オーディオ信号１による、周囲のノイズのマスキング効果を解析すると、続いて信号処理装置１００は、ステップＳ１０１の解析結果に基づいて制御パラメータを生成する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２の制御パラメータの生成処理は、制御部１０９が実行し得る。この制御パラメータは、ＤＮＣフィルタ１０４を制御するためのパラメータであるが、イコライザ１０１を制御するためのパラメータが含まれていても良い。
　上記ステップＳ１０２では、上記ステップＳ１０１の解析処理の結果生成された、どの周波数帯域においてノイズキャンセリング効果が高いか、または低いかを知らせるパラメータを用いて、ＤＮＣフィルタ１０４を制御する制御パラメータを生成する。
　例えば、上記ステップＳ１０１で生成されたから送られてくるパラメータが、低域ではノイズキャンセリング効果が高く、中域ではノイズキャンセリング効果が低いというようなパラメータであった場合、上記ステップＳ１０２では、低域のノイズをよりキャンセルできるように、かつ、中域ではノイズをキャンセルしないように、ＤＮＣフィルタ１０４によるノイズキャンセル信号の生成を制御する。
　上記ステップＳ１０２で制御パラメータを生成すると、続いて信号処理装置１００は、上記ステップＳ１０２で生成した制御パラメータを用いてノイズキャンセル信号を生成する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３のノイズキャンセル信号の生成処理は、ＤＮＣフィルタ１０４が実行し得る。信号処理装置１００は、ステップＳ１０３のノイズキャンセル信号の生成処理が完了すると、上記ステップＳ１０１に戻って再び解析処理を実行してもよい。オーディオ信号や外部ノイズは逐次変化し得るので、信号処理装置１００は、ノイズキャンセル処理を実行している間、上述したステップＳ１０１～Ｓ１０３の処理を繰り返して実行してもよい。
　例えば上記ステップＳ１０２で、低域のノイズをよりキャンセルできるように、かつ、中域ではノイズをキャンセルしないようにするための制御パラメータが生成されると、上記ステップＳ１０３では、低域のノイズをよりキャンセルし、かつ、中域ではノイズをキャンセルしないようなノイズキャンセル信号が生成される。
　ここで、マスキング効果を考慮したノイズキャンセル信号の例を示す。図３及び図４は、オーディオ信号、ノイズキャンセル前のノイズ信号、及びノイズキャンセル後のノイズ信号の周波数特性の例を示す説明図である。
　図３に示したのは、オーディオ信号、ノイズキャンセル前のノイズ信号、及びマスキング効果を考慮していないノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のノイズ信号の周波数特性のグラフである。
　図４に示したのは、オーディオ信号、ノイズキャンセル前のノイズ信号、マスキング効果を考慮していないノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のノイズ信号、及びマスキング効果を考慮したノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のノイズ信号の周波数特性のグラフである。
　なお図３及び図４における符号１３１はオーディオ信号の周波数特性、符号１３２はノイズキャンセル前のユーザー耳元でのノイズ信号の周波数特性、符号１３３はマスキング効果を考慮していないノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のユーザー耳元でのノイズ信号の周波数特性、符号１３４はマスキング効果を考慮したノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のユーザー耳元でのノイズ信号の周波数特性を示している。図３及び図４に示した周波数特性は、あくまで一例にすぎないものである。
　信号解析部１０８は、オーディオ信号の特性とノイズ信号の特性とを解析して、例えば符号１３１、１３２のような周波数特性が得られ、さらにラウドネスチャートを参照して、オーディオ信号によるノイズ信号のマスキング効果を判定する。そして信号解析部１０８が、低域ではノイズキャンセリング効果が高く、中域ではノイズキャンセリング効果が低いと判定したとする。
　図４で示しているように、符号１３４で示した、マスキング効果を考慮したノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のノイズ信号の周波数特性は、符号１３３で示したマスキング効果を考慮していないノイズキャンセル信号によってノイズがキャンセルされた後のノイズ信号の周波数特性と比較すると、中域では相対音圧が上昇しているが、低域では相対音圧が低下していることが分かる。すなわち、ＤＮＣフィルタ１０４の処理リソースが低域に集中し、キャンセル効果が増大している。中域ではノイズ信号の相対音圧が上昇しているが、オーディオ信号によるマスキング効果により、この帯域ではノイズがマスクされるので、リスナの聴感に変化はない。
　本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、図２に示したような動作を実行することで、マスキング効果という人間の聴覚特性を利用することで、リソースの範囲内でより効率的なノイズキャンセル処理を行なうことが可能となる。
　［１．４．変形例］
　上述したように、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、信号解析部１０８でオーディオ信号及びノイズ信号の解析を行なうとともに、オーディオ信号によるノイズ信号のマスキング効果について解析を行なって、ＤＮＣフィルタ１０４によるノイズキャンセル信号の生成を制御部１０９で制御していた。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、想定されるオーディオ信号とノイズ信号のパターンを予めいくつか用意しておき、信号解析部１０８の解析結果を用いて、ＤＮＣフィルタ１０４で使用するフィルタを切り替えるようにしても良い。
　図５は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の構成例を示す説明図である。図５に示したのは、図１に示した本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の構成のうち、ＤＮＣフィルタ１０４及びキャンセル量調整部１０５の構成を変更したものである。ＤＮＣフィルタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、・・・は、想定されるオーディオ信号とノイズ信号のパターンに応じて予めパラメータが設定されたフィルタであり、制御部１０９によっていずれか１つのフィルタが、オーディオ信号及びノイズ信号の解析結果に基づいて選択される。またキャンセル量調整部１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、・・・は、ＤＮＣフィルタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、・・・のそれぞれで生成されたノイズキャンセル信号に対してゲインを調整する。
　このように複数のＤＮＣフィルタ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、・・・を備えることで、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、オーディオ信号及びノイズ信号の特性に応じてフィルタを切り替えてのノイズキャンセル処理を行うことが可能になる。
　リスナの周囲のノイズは、リスナの耳（鼓膜）に到達するまでに、ヘッドホンのハウジングやイヤーピースによって減衰される。そこで本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、このノイズの減衰を考慮して、オーディオ信号及びノイズ信号の解析を行なうとともに、オーディオ信号によるノイズ信号のマスキング効果について解析を行なってもよい。
　図６は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。図６には、図１に示した信号処理装置１００の機能構成例に、パッシブ遮音フィルタ１１０が追加された構成が示されている。パッシブ遮音フィルタ１１０は、ノイズがリスナの耳（鼓膜）に到達するまでに減衰することを考慮したフィルタであり、ＡＤコンバータ１０３から出力されるデジタルのノイズ信号を所定量減衰させるフィルタである。すなわちパッシブ遮音フィルタ１１０は、マイク２０で収音される音がリスナの耳に到達するまでに、例えばヘッドホンのハウジングにより減衰される効果を再現するフィルタである。パッシブ遮音フィルタ１１０は、所定量減衰させた後のデジタルのノイズ信号を信号解析部１０８に出力する。
　そして信号解析部１０８は、オーディオ信号１及び、パッシブ遮音フィルタ１１０によって所定量減衰されたデジタルのノイズ信号の解析を行なうとともに、オーディオ信号による、パッシブ遮音フィルタ１１０によって所定量減衰されたデジタルのノイズ信号のマスキング効果について解析を行う。
　本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、図６に示したような構成を有することで、リスナが聴取する、より現実に近いノイズについてマスキング効果を解析して、リソースの範囲内でより効率的なノイズキャンセル処理を行なうことが可能となる。
　このように本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、オーディオ信号を解析することにより効率的なノイズキャンセル処理を行うことが可能になるが、オーディオ信号の解析を応用することで、ノイズキャンセル効果の向上だけでなく、ノイズキャンセル後のオーディオ信号のオーバーフローを防止することが可能になる。
　ここでノイズキャンセル後のオーディオ信号のオーバーフローについて説明する。図１に示した信号処理装置１００では、キャンセル量調整部１０５から出力されるノイズキャンセル信号と、音量調整部１０２から出力されるオーディオ信号とが、加算部１０６で加算される。そして加算部１０６で加算された信号はＤＡコンバータ１０７でアナログ信号に変換されるが、アナログ信号に変換される前の信号が、ＤＡコンバータ１０７による変換可能範囲に収まっていなければ、オーバーフローが発生し、正しくＤＡ（デジタル－アナログ）変換出来なくなる。
　例えばＤＡコンバータ１０７が２０ビットＤＡコンバータである場合、正の最大値は、７ＦＦＦＦｈ（＝０．９９９．．．）であり、負の最大値は８００００ｈ（＝－１．０）である。従って、アナログ信号に変換される前の信号がこの範囲内に収まっていればＤＡコンバータ１０７で正常にＤＡ変換出来るが、アナログ信号に変換される前の信号がこの範囲を超えていれば、オーバーフローが発生し、正しくＤＡ変換出来なくなる。
　また例えば、車両の振動や気圧の変化などにより、マイク２０を介して過大な振幅をもつノイズ信号が信号処理装置１００に入力された場合、ＤＡコンバータ１０７に入力する前の信号のオーバーフローが問題となることがある。
　そこで、オーディオ信号の特性を解析して、オーディオ信号とノイズキャンセル信号とを加算してもオーバーフローが発生しないように、キャンセル量を制御することを特徴とした信号処理装置１００について以下で説明する。
　図７は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。図７に示したのは、オーディオ信号の解析結果を用いて、ノイズキャンセル後のオーディオ信号のオーバーフローを防止することを可能にした信号処理装置１００の機能構成例である。以下、図７を用いて本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例について説明する。
　図７に示したように、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、イコライザ１０１と、音量調整部１０２と、ＡＤコンバータ（ＡＤＣ）１０３と、ＤＮＣフィルタ１０４と、キャンセル量調整部１０５と、加算部１０６と、ＤＡコンバータ（ＤＡＣ）１０７と、信号解析部１０８と、制御部１０９と、ディレイバッファ１１１と、リミッタ１１２と、を含んで構成される。
　図７に示した信号処理装置１００は、図１に示した信号処理装置１００の構成に、ディレイバッファ１１１と、リミッタ１１２と、が追加された構成を有している。
　ディレイバッファ１１１は、図７に示した信号処理装置１００において追加されたリミッタ１１２での信号処理の処理時間を考慮し、音量調整部１０２から出力されたオーディオ信号を所定時間遅延させる処理を行う。音量調整部１０２から出力されたオーディオ信号をディレイバッファ１１１で所定時間遅延させることで、加算部１０６は、オーディオ信号とノイズキャンセル信号とを、タイミングを合わせて加算できる。
　リミッタ１１２は、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号に対し、音量調整部１０２から出力されたオーディオ信号のレベルに応じて制限をかける信号処理を行う。上述したように、アナログ信号に変換される前の信号が、ＤＡコンバータ１０７による変換可能範囲に収まっていなければ、オーバーフローが発生し、正しくＤＡ変換出来なくなる。そこで、リミッタ１１２は、ＤＡコンバータ１０７による変換可能範囲に収まるように、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号に制限をかける。
　リミッタ１１２が、ＤＡコンバータ１０７による変換可能範囲に収まるように、ノイズキャンセル信号に制限をかけるには、逐次変化する可能性のある、音量調整部１０２から出力されたオーディオ信号のレベルが分かってなければならない。従って、信号解析部１０８は、オーディオ信号に対する信号処理として、オーディオ信号のレベルの大きさを解析する。そして制御部１０９は、信号解析部１０８からオーディオ信号のレベルの大きさの情報を得て、オーディオ信号のレベルの大きさの情報をリミッタ１１２に送る。
　すなわち、図７に示した信号処理装置１００においては、制御パラメータがオーディオ信号のレベルの大きさの情報に相当する。なお、信号解析部１０８は、オーディオ信号のレベルをＲＭＳ（Ｒｏｏｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ；実効値）等で求めても良い。
　リミッタ１１２は、制御部１０９からオーディオ信号のレベルの大きさの情報を得ることで、ＤＡコンバータ１０７による変換可能範囲に収まるように、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号に制限をかける。
　ここでリミッタ１１２の機能構成例について説明する。図８は、リミッタ１１２の機能構成例を示す説明図である。図８に示したように、リミッタ１１２は、絶対値算出部１２１と、エンベロープ処理部１２２と、ゲイン算出部１２３と、ゲイン処理部１２４と、を含んで構成される。
　絶対値算出部１２１は、入力されてくる信号の絶対値ＡＢＳを算出する。本実施形態では、絶対値算出部１２１は、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号の絶対値ＡＢＳを算出する。絶対値算出部１２１は、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号の絶対値ＡＢＳを算出すると、算出した絶対値ＡＢＳをエンベロープ処理部１２２に送る。
　エンベロープ処理部１２２は、絶対値算出部１２１が出力するノイズキャンセル信号の絶対値ＡＢＳに対し絶対値のエンベロープを変化させる処理を行う。本実施形態では、絶対値のエンベロープを変化させる処理のことをエンベロープ処理とも称する。エンベロープ処理部１２２は、エンベロープ処理後のエンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅをゲイン算出部１２３に出力する。
　エンベロープ処理部１２２によるエンベロープ処理について示す。エンベロープ処理部１２２は、１サイクル前のｅｎｖｅｌｏｐｅ値ｚ１ｅｎｖと、絶対値算出部１２１が出力するノイズキャンセル信号の絶対値ＡＢＳを比較して、下記の処理を行う。
（１）ＡＢＳ＞ｚ１ｅｎｖの場合：ａｔｔａｃｋ処理
　　ｅｎｖｅｌｏｐｅ＝ｚ１ｅｎｖ＋ｔａ×（ＡＢＳ－ｚ１ｅｎｖ）
（２）ＡＢＳ＜＝ｚ１ｅｎｖの場合：ｒｅｌｅａｓｅ処理
　　ｅｎｖｅｌｏｐｅ＝ｔｒ×ｚ１ｅｎｖ
　なお、ｔａ、ｔｒは、それぞれアタックタイム、リリースタイムより算出される定数である。
　ゲイン算出部１２３は、エンベロープ処理部１２２から出力されるエンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅに基づいて、入力されてくる信号に与えるゲインを算出する。本実施形態では、ゲイン算出部１２３は、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号に与えるゲインｇａｉｎを、エンベロープ処理部１２２から出力されるエンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅに基づいて算出する。
　ゲイン算出部１２３によるゲインｇａｉｎの算出処理について示す。
（１）ｅｎｖｅｌｏｐｅ＞ｌｉｍｉｔの場合
　　ｇａｉｎ＝ｌｉｍｉｔ／ｅｎｖｅｌｏｐｅ
（２）ｅｎｖｅｌｏｐｅ＜＝ｌｉｍｉｔの場合
　　ｇａｉｎ＝１．０
　なおｌｉｍｉｔは、予め設定された出力リミット制限値である。
　ゲイン算出部１２３は、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号のレベル、すなわちエンベロープ処理部１２２から出力されるエンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅの値に応じたゲインｇａｉｎを算出することができる。そして、ゲイン算出部１２３が算出するゲインｇａｉｎには、予め出力リミット制限値ｌｉｍｉｔが設定されている。なお、過渡的な応答特性は、エンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅの値の検出の感度を決定する定数ｔａ、ｔｒによりコントロールされる。
　この出力リミット制限値ｌｉｍｉｔは、信号解析部１０８によるオーディオ信号のレベルの大きさの解析によって変更され得る。この出力リミット制限値ｌｉｍｉｔの変更は、例えば制御部１０９が行い得る、すなわち、オーディオ信号のレベルが小さければ出力リミット制限値ｌｉｍｉｔを上げて、オーディオ信号のレベルが大きければ出力リミット制限値ｌｉｍｉｔを下げる。このようにオーディオ信号のレベルの大きさに応じて出力リミット制限値ｌｉｍｉｔを変化させることで、信号処理装置１００は、オーディオ信号のレベルの大きさに応じて最大限のノイズキャンセル性能を発揮することが可能になる。
　ゲイン処理部１２４は、入力されてくる信号に、ゲイン算出部１２３が算出したゲインｇａｉｎを与える。本実施形態では、ゲイン処理部１２４は、キャンセル量調整部１０５から出力されたノイズキャンセル信号に、ゲイン算出部１２３が算出したゲインｇａｉｎを与える。
　図９は、リミッタ１１２に入力されてくる信号とリミッタ１１２から出力される信号との間の関係の例をグラフで示す説明図である。図９では、入力がエンベロープ処理部１２２から出力されるエンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅとほぼ同じであるとして説明する。図９に示したように、入力が出力リミット制限値ｌｉｍｉｔ以下であれば、ゲイン算出部１２３は、入力をそのまま出力するようなゲインを算出する。一方、入力が出力リミット制限値ｌｉｍｉｔを超えれば、ゲイン算出部１２３は、出力を出力リミット制限値ｌｉｍｉｔとするようなゲインを算出する。
　図１０は、リミッタ１１２の内部における信号の時間推移をグラフで示す説明図である。符号１４１で示したのはリミッタ１１２に入力される信号、すなわちノイズキャンセル信号の時間推移のグラフである。符号１４２は、リミッタ１１２に入力される信号を絶対値算出部１２１に通して、絶対値を取った後の信号の時間推移のグラフである。符号１４３は、絶対値算出部１２１を通した後の信号に対してエンベロープ処理部１２２でエンベロープ処理を行なった後の信号の時間推移のグラフである。符号１４４は、エンベロープ処理部１２２でエンベロープ処理を行なった後の信号に対してゲイン算出部１２３でゲイン算出処理を行って得られるゲインの値の時間推移のグラフである。符号１４５は、リミッタ１１２に入力される信号に、ゲイン算出部１２３が算出したゲインを、ゲイン処理部１２４で与えた後の信号の時間推移のグラフである。
　符号１４３で示したエンベロープ処理後の信号において、例えば出力リミット制限値ｌｉｍｉｔを０．５とすると、エンベロープ処理後の信号の大きさが０．５を超えると、符号１４４で示したように、１より小さくするようなゲインｇａｉｎがゲイン算出部１２３で算出される。その結果、符号１４５で示したように、エンベロープ処理後の信号の大きさが０．５を超えていた区間で、ゲイン処理部１２４によってノイズキャンセル信号の波形が潰される。
　このようにリミッタ１１２は、エンベロープｅｎｖｅｌｏｐｅが所定の出力リミット制限値ｌｉｍｉｔを超えるようなノイズキャンセル信号が発生した場合に、ノイズキャンセル信号の大きさを落とすような制限を掛けることが可能になる。
　以上、図８を用いてリミッタ１１２の機能構成例について説明した。続いて、リミッタ１１２による効果について説明する。
　図１１は、リミッタ１１２による制限をかけない場合の信号の時間推移をグラフで示す説明図である。符号１５１で示したのは、オーディオ信号の時間推移のグラフである。符号１５２で示したのは、ノイズ信号の時間推移のグラフである。符号１５３で示したのは、ノイズ信号を基に生成されたノイズキャンセル信号の時間推移のグラフである。符号１５４で示したのは、符号１５１で示したオーディオ信号と符号１５３で示したノイズキャンセル信号とを加算した信号の時間推移のグラフである。符号１５５で示したのは、オーバーフローの発生の時間推移のグラフである。
　図１１に示したように、リミッタ１１２による制限をかけない場合、オーディオ信号やノイズキャンセル信号の大きさによっては、符号１５４や符号１５５で示したグラフのように、ＤＡ変換時にオーバーフローが発生する場合がある。このオーバーフローは、音つぶれや音切れの要因となり、音つぶれや音切れによってリスナに不快感を与えるおそれがある。
　図１２は、リミッタ１１２による制限をかける場合の信号の時間推移をグラフで示す説明図である。符号１５１で示したのは、オーディオ信号の時間推移のグラフである。符号１５２で示したのは、ノイズ信号の時間推移のグラフである。符号１５６で示したのは、ノイズ信号を基に生成されたノイズキャンセル信号に対してリミッタ１１２によって制限がかけられた後の信号の時間推移のグラフである。符号１５７で示したのは、符号１５１で示したオーディオ信号と符号１５６で示したノイズキャンセル信号とを加算した信号の時間推移のグラフである。符号１５８で示したのは、オーバーフローの発生の時間推移のグラフである。
　図１２に示したように、リミッタ１１２による制限をかけない場合で発生していた、オーディオ信号やノイズキャンセル信号の大きさによって発生したＤＡ変換時のオーバーフローは、リミッタ１１２による制限をかけた場合では発生しない。従って、オーバーフローよって発生し得る音つぶれや音切れは発生しなくなり、リスナに不快感を与えずに音を聴取させることが可能になる。
　これにより、オーディオ信号のレベルが大きく、ノイズキャンセル信号との加算時にオーバーフローが予測される場合には、信号処理装置１００は、ノイズキャンセル処理を行うパスのリミッタ１１２を、例えば制御部１０９から有効にして、過大なノイズが入力された際の、オーディオ信号による音の音切れを防ぐことができる。また、オーディオ信号のレベルが小さい場合は、信号処理装置１００は、リミッタ１１２を、例えば制御部１０９から無効にすることで、ＤＡコンバータ１０７に入力される前のダイナミックレンジをノイズキャンセル信号に十分に割り当てて、良好なノイズキャンセル機能を実現できる。
　なお、リミッタ１１２の制御はオン／オフだけでなく、出力リミット制限値ｌｉｍｉｔやアタック、リリースなどのパラメータの制御でも良い。信号処理装置１００は、オーディオ信号のレベルを解析しながらノイズキャンセル処理のパスを動的に制御することで、ノイズキャンセル信号をリミッタ１１２で不用意に抑圧することなく、オーディオ信号による音の音切れを防ぎ、再生することが可能となる。
　また、このようにノイズキャンセリング処理のパスにリミッタ１１２を設けるだけでなく、オーディオ信号１に対する信号処理のパスにも、上述のリミッタ制御を行うようにしても良い。
　図１３は、本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００の機能構成例を示す説明図である。図１３には、ノイズキャンセル信号に対するリミッタ制御を行うリミッタ１１２に加えて、オーディオ信号に対するリミッタ制御を行うリミッタ１１３を備えた、信号処理装置１００の機能構成例が示されている。
　図１３に示した信号処理装置１００は、キャンセル量調整部１０５から出力されるノイズキャンセル信号に加えて、音量調整部１０２から出力されるオーディオ信号についてもエンベロープ処理をエンベロープ処理部１２２で行っている。なお図１３にはエンベロープ処理部１２２の前段の絶対値算出部１２１は省略して図示している。そして、エンベロープ処理部１２２は、ノイズキャンセル信号及びオーディオ信号に対するエンベロープ処理の結果を、ノイズキャンセル信号及びオーディオ信号それぞれの出力リミット制限値ｍ＿ｌｉｍｉｔ＿ｇａｉｎ，ｎ＿ｌｉｍｉｔ＿ｇａｉｎに反映させる。
　なお、絶対値算出処理や、エンベロープ処理部１２２への入力信号は、図１３の点線で示された部分の信号を使っても構成できるが、以下は図１３の実線の経路を使った場合について説明する。
　図１３に示した信号処理装置１００は、オーディオ信号とノイズキャンセル信号のそれぞれのエンベロープ値を足して１．０を越えている場合、オーディオ信号による音の出力を優先するか、ノイズキャンセル処理を優先するかでゲイン算出部１２３でのゲイン算出処理を変更してもよい。以下ではオーディオ信号による音の出力を優先する動作モードのことを音楽優先モード、ノイズキャンセル処理を優先する動作モードのことをノイズキャンセル優先モードとも称する。
（１）　音楽優先モード
　エンベロープ処理部１２２は、オーディオ信号にリミッタ制御をかけるリミッタ１１３に出力する出力リミット制限値ｍ＿ｌｉｍｉｔ＿ｇａｉｎはなるべく１．０のままとすべく、オーディオ信号とノイズキャンセル信号のそれぞれのエンベロープ値の合計が１．０を下回るように、ノイズキャンセル信号にリミッタ制御をかけるリミッタ１１２に出力する出力リミット制限値ｎ＿ｌｉｍｉｔ＿ｇａｉｎを制御する。
（２）　ノイズキャンセル優先モード
　エンベロープ処理部１２２は、ノイズキャンセル信号にリミッタ制御をかけるリミッタ１１２に出力する出力リミット制限値ｎ＿ｌｉｍｉｔ＿ｇａｉｎはなるべく１．０のままとすべく、オーディオ信号とノイズキャンセル信号のそれぞれのエンベロープ値の合計が１．０を下回るようにオーディオ信号にリミッタ制御をかけるリミッタ１１３に出力する出力リミット制限値ｍ＿ｌｉｍｉｔ＿ｇａｉｎを制御する。
　音楽優先モードとノイズキャンセル処理のどちらを優先するかは、リスナによる設定によって適宜選択されうる。また、いずれか一方だけでなく、音楽優先モードとノイズキャンセル処理を組み合わせた方式も存在することは明らかである。
　以上、本開示の一実施形態に信号処理装置１００の技術の適用例を説明した。このように、信号処理装置１００に入力されるオーディオ信号をリアルタイムで解析し、オーディオ信号１の解析結果を用いることで、ノイズキャンセル信号及び／またはオーディオ信号の大きさを、ＤＡ変換時にオーバーフローしないように調整することが出来る。
　＜２．まとめ＞
　以上説明したように本開示の一実施形態によれば、入力されるオーディオ信号及びマイクで収音されたノイズを解析し、マイクで収音されたノイズに基づいて、そのノイズをキャンセルするノイズキャンセル信号の生成の際の制御パラメータを生成する、信号処理装置１００が提供される。
　本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、入力されるオーディオ信号及びマイクで収音されたノイズをリアルタイムで解析し、オーディオ信号によるノイズのマスキング効果について解析を行う。そして本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、マスキング効果についての解析結果から、ノイズキャンセル信号の生成の際の制御パラメータを生成する。
　本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、マスキング効果についての解析結果から、ノイズキャンセル信号の生成の際の制御パラメータを生成することで、オーディオ信号によってマスクされる周波数領域はノイズキャンセル信号を生成せず、その分のリソースを他の周波数領域に割り当てることで、ノイズキャンセル信号を生成するリソースを有効に使用することが可能になる。
　また本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、入力されるオーディオ信号をリアルタイムで解析し、また必要に応じてノイズキャンセル信号をリアルタイムで解析し、ノイズキャンセル信号及び／またはオーディオ信号の大きさを、ＤＡ変換時にオーバーフローしない範囲に調整する。本開示の一実施形態に係る信号処理装置１００は、ノイズキャンセル信号及び／またはオーディオ信号の大きさを、ＤＡ変換時にオーバーフローしない範囲に調整することで、音つぶれや音切れ等が生じない良好な音をリスナに聴取させることが可能になる。
　また上記実施形態に係る信号処理装置１００は、例えば携帯型音楽プレーヤ、スマートフォン、タブレット型携帯端末、携帯型ゲーム機等に搭載され得る。
　本明細書の各装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
　また、各装置に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した各装置の構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
　入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析する信号解析部と、
　前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成するキャンセル処理部と、
　前記信号解析部の解析の結果に基づいて前記キャンセル処理部で用いられる制御パラメータを生成するパラメータ生成部と、
を備える、信号処理装置。
（２）
　前記信号解析部は、前記第１音声信号と前記第２音声信号とのマスキング解析を行なう、前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
　前記パラメータ生成部は、前記信号解析部でのマスキング解析の結果に基づき、前記キャンセル処理部が、前記第２音声信号を前記第１音声信号でマスクされる帯域以外の帯域でキャンセルするための制御パラメータを生成する、前記（２）に記載の信号処理装置。
（４）
　前記キャンセル処理部は、複数のフィルタを含み、
　前記パラメータ生成部は、前記信号解析部の解析の結果に基づいて前記複数のフィルタの中から１つのフィルタを選択する、前記（３）に記載の信号処理装置。
（５）
　前記信号解析部の前段に、前記マイクで収音される音がヘッドホンのハウジングにより遮音される効果を再現する遮音フィルタ部をさらに備える、前記（２）～（４）のいずれかに記載の信号処理装置。
（６）
　前記パラメータ生成部は、前記第１音声信号の周波数特性を変更するイコライザで用いられる制御パラメータをさらに生成する、前記（１）～（５）のいずれかに記載の信号処理装置。
（７）
　前記信号解析部は、前記第１音声信号のレベル解析を行なう、前記（１）に記載の信号処理装置。
（８）
　前記信号解析部での前記第１音声信号のレベル解析の結果に基づき、前記キャンセル処理部が出力する前記キャンセル信号のレベルを調整するレベル調整部をさらに備える、前記（７）に記載の信号処理装置。
（９）
　前記信号解析部は、前記第２音声信号のレベル解析を行なう、前記（７）に記載の信号処理装置。
（１０）
　前記信号解析部での前記第１音声信号及び前記第２音声信号のレベル解析の結果に基づき、前記キャンセル処理部が出力する前記キャンセル信号のレベルを調整するレベル調整部をさらに備える、前記（９）に記載の信号処理装置。
（１１）
　入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析することと、
　前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成することと、
　前記解析の結果に基づいて前記キャンセル信号の生成で用いられる制御パラメータを生成することと、
を含む、信号処理方法。
（１２）
　入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析することと、
　前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成することと、
　前記解析の結果に基づいて前記キャンセル信号の生成で用いられる制御パラメータを生成することと、
をコンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。
２０　　　：マイク
２１　　　：マイクアンプ
２２　　　：ヘッドホンアンプ
２３　　　：ドライバ
１００　　：信号処理装置
１０１　　：イコライザ
１０２　　：音量調整部
１０３　　：ＡＤコンバータ
１０４　　：ＤＮＣフィルタ
１０５　　：キャンセル量調整部
１０６　　：加算部
１０７　　：ＤＡコンバータ
１０８　　：信号解析部
１０９　　：制御部
１１０　　：パッシブ遮音フィルタ
１１１　　：ディレイバッファ
１１２、１１３：リミッタ
１２１　　：絶対値算出部
１２２　　：エンベロープ処理部
１２３　　：ゲイン算出部
１２４　　：ゲイン処理部
 

Claims (12)

  1. 　入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析する信号解析部と、
    　前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成するキャンセル処理部と、
    　前記信号解析部の解析の結果に基づいて前記キャンセル処理部で用いられる制御パラメータを生成するパラメータ生成部と、
    を備える、信号処理装置。
  2. 　前記信号解析部は、前記第１音声信号と前記第２音声信号とのマスキング解析を行なう、請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 　前記パラメータ生成部は、前記信号解析部でのマスキング解析の結果に基づき、前記キャンセル処理部が、前記第２音声信号を前記第１音声信号でマスクされる帯域以外の帯域でキャンセルするための制御パラメータを生成する、請求項２に記載の信号処理装置。
  4. 　前記キャンセル処理部は、複数のフィルタを含み、
    　前記パラメータ生成部は、前記信号解析部の解析の結果に基づいて前記複数のフィルタの中から１つのフィルタを選択する、請求項３に記載の信号処理装置。
  5. 　前記信号解析部の前段に、前記マイクで収音される音がリスナの耳に到達するまでに減衰される効果を再現する遮音フィルタ部をさらに備える、請求項２に記載の信号処理装置。
  6. 　前記パラメータ生成部は、前記第１音声信号の周波数特性を変更するイコライザで用いられる制御パラメータをさらに生成する、請求項１に記載の信号処理装置。
  7. 　前記信号解析部は、前記第１音声信号のレベル解析を行なう、請求項１に記載の信号処理装置。
  8. 　前記信号解析部での前記第１音声信号のレベル解析の結果に基づき、前記キャンセル処理部が出力する前記キャンセル信号のレベルを調整するレベル調整部をさらに備える、請求項７に記載の信号処理装置。
  9. 　前記信号解析部は、前記第２音声信号のレベル解析を行なう、請求項７に記載の信号処理装置。
  10. 　前記信号解析部での前記第１音声信号及び前記第２音声信号のレベル解析の結果に基づき、前記キャンセル処理部が出力する前記キャンセル信号のレベルを調整するレベル調整部をさらに備える、請求項９に記載の信号処理装置。
  11. 　入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析することと、
    　前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成することと、
    　前記解析の結果に基づいて前記キャンセル信号の生成で用いられる制御パラメータを生成することと、
    を含む、信号処理方法。
  12. 　入力される第１音声信号及びマイクで収音された音に基づく第２音声信号を解析することと、
    　前記第２音声信号をキャンセルするためのキャンセル信号を生成することと、
    　前記解析の結果に基づいて前記キャンセル信号の生成で用いられる制御パラメータを生成することと、
    をコンピュータに実行させる、コンピュータプログラム。
     
PCT/JP2015/073820 2014-10-16 2015-08-25 信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム Ceased WO2016059878A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15851236.8A EP3208797A4 (en) 2014-10-16 2015-08-25 Signal processing device, signal processing method, and computer program
JP2016554004A JPWO2016059878A1 (ja) 2014-10-16 2015-08-25 信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム
US15/512,737 US10152961B2 (en) 2014-10-16 2015-08-25 Signal processing device and signal processing method
CN201580054651.1A CN106796782A (zh) 2014-10-16 2015-08-25 信息处理装置、信息处理方法以及计算机程序
US16/184,174 US20190073992A1 (en) 2014-10-16 2018-11-08 Signal processing device, signal processing method and computer program

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014211762 2014-10-16
JP2014-211762 2014-10-16

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/512,737 A-371-Of-International US10152961B2 (en) 2014-10-16 2015-08-25 Signal processing device and signal processing method
US16/184,174 Continuation US20190073992A1 (en) 2014-10-16 2018-11-08 Signal processing device, signal processing method and computer program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016059878A1 true WO2016059878A1 (ja) 2016-04-21

Family

ID=55746426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/073820 Ceased WO2016059878A1 (ja) 2014-10-16 2015-08-25 信号処理装置、信号処理方法及びコンピュータプログラム

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10152961B2 (ja)
EP (1) EP3208797A4 (ja)
JP (1) JPWO2016059878A1 (ja)
CN (1) CN106796782A (ja)
WO (1) WO2016059878A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023094560A (ja) * 2021-12-23 2023-07-05 深▲せん▼市大十未来科技有限公司 外部の高音圧レベルエネルギーを遮断できる聴力保護方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3627492A1 (en) * 2018-09-21 2020-03-25 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Noise reduction device, noise reduction system, and sound field controlling method
US10937418B1 (en) * 2019-01-04 2021-03-02 Amazon Technologies, Inc. Echo cancellation by acoustic playback estimation
CN111161699B (zh) * 2019-12-30 2023-04-28 广州心与潮信息科技有限公司 一种环境噪音的掩蔽方法、装置及设备
CN113365176B (zh) * 2020-03-03 2023-04-28 华为技术有限公司 一种实现主动噪声消除的方法、装置和电子设备
US12288545B2 (en) * 2020-06-24 2025-04-29 Sony Group Corporation Acoustic signal processing device, acoustic signal processing method, and program

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012181541A (ja) * 2009-04-09 2012-09-20 Harman Internatl Industries Inc オーディオシステム出力に基づくアクティブノイズ制御システム
US20120259626A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Qualcomm Incorporated Integrated psychoacoustic bass enhancement (pbe) for improved audio

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2479672B (en) 2006-04-01 2011-11-30 Wolfson Microelectronics Plc Ambient noise-reduction control system
JP5007561B2 (ja) * 2006-12-27 2012-08-22 ソニー株式会社 ノイズ低減装置、ノイズ低減方法、ノイズ低減処理用プログラム、ノイズ低減音声出力装置およびノイズ低減音声出力方法
JP4882773B2 (ja) 2007-02-05 2012-02-22 ソニー株式会社 信号処理装置、信号処理方法
GB0725111D0 (en) 2007-12-21 2008-01-30 Wolfson Microelectronics Plc Lower rate emulation
JP4940158B2 (ja) * 2008-01-24 2012-05-30 株式会社東芝 音補正装置
JP2009206629A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Sony Corp オーディオ出力装置、オーディオ出力方法
ATE550754T1 (de) 2009-07-30 2012-04-15 Nxp Bv Verfahren und vorrichtung zur aktiven geräuschsminderung unter anwendung von wahrnehmungsmaskierung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012181541A (ja) * 2009-04-09 2012-09-20 Harman Internatl Industries Inc オーディオシステム出力に基づくアクティブノイズ制御システム
US20120259626A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Qualcomm Incorporated Integrated psychoacoustic bass enhancement (pbe) for improved audio

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3208797A4 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023094560A (ja) * 2021-12-23 2023-07-05 深▲せん▼市大十未来科技有限公司 外部の高音圧レベルエネルギーを遮断できる聴力保護方法
US12279930B2 (en) 2021-12-23 2025-04-22 Shenzhen Dancing Future Technology Ltd. Hearing protection method capable of blocking external high-sound-pressure-level energy
JP7754504B2 (ja) 2021-12-23 2025-10-15 深▲せん▼市大十未来科技有限公司 外部の高音圧レベルエネルギーを遮断できる聴力保護方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190073992A1 (en) 2019-03-07
EP3208797A4 (en) 2018-05-30
US10152961B2 (en) 2018-12-11
JPWO2016059878A1 (ja) 2017-07-27
US20170301335A1 (en) 2017-10-19
CN106796782A (zh) 2017-05-31
EP3208797A1 (en) 2017-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101482488B1 (ko) 개선된 오디오를 위한 통합된 심리음향 베이스 강화 (ｐｂｅ)
US9595252B2 (en) Noise reduction audio reproducing device and noise reduction audio reproducing method
EP3166328B1 (en) Signal processing apparatus, signal processing method, and computer program
US20190073992A1 (en) Signal processing device, signal processing method and computer program
US20110013794A1 (en) Method for sound processing in a hearing aid and a hearing aid
JP6870078B2 (ja) 動的サウンド調整のための雑音推定
CN112235674B (zh) 一种基于噪声分析的主动降噪处理方法、系统及芯片
CN112954530B (zh) 一种耳机降噪方法、装置、系统及无线耳机
JP2015219527A (ja) フィードバックマイクロフォン信号の飽和の影響を防止するａｎｃ雑音能動制御オーディオヘッドセット
JP4869352B2 (ja) 音声データストリームを処理する装置および方法
JP2013537321A (ja) 知覚スペクトルアンバランス改善のための音声信号動的補正
CN113365176B (zh) 一种实现主动噪声消除的方法、装置和电子设备
KR20140006394A (ko) 이어폰 및 헤드폰의 주변 환경 소음저감 처리 장치
CN115334400B (zh) 一种用于对耳机的接近度检测的集成电路及耳机
WO2012098856A1 (ja) 補聴器、及び、補聴器の制御方法
TWI501657B (zh) 電子音訊裝置
CN115346544A (zh) 音频信号处理方法、装置、存储介质和程序产品
US20250316256A1 (en) Device for reducing noise during the reproduction of an audio signal using a headphone or hearing aid, and corresponding method
JP4803193B2 (ja) オーディオ信号の利得制御装置および利得制御方法
JPH03263925A (ja) デイジタルデータの高能率符号化方法
JP6155132B2 (ja) 低域補完装置および低域補完方法
JP2012100117A (ja) 音響処理装置及び方法
WO2023243344A1 (ja) 聴取装置および聴取装置の制御方法
CN118575218A (zh) 控制电声换能器的响度的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15851236

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015851236

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016554004

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15512737

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE