[发明专利]头戴式耳机设备、信号处理设备和信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有噪声消除功能的头戴式耳机(headphone)设备和具有 噪声消除功能的信号处理设备。另外，本发明涉及适合应用于噪声消除系 统的信号处理方法。

背景技术

在现有技术中，所谓的噪声消除系统存在并且已经投入实际使用，这 些噪声消除系统适用于头戴式耳机设备并且配置为主动消除在经由头戴式 耳机设备再现诸如歌曲之类的内容的声音时听到的外部噪声。一般而言， 存在用于这种噪声消除系统的两种方案：反馈方案和前馈方案。

例如，公开号为平3-214892的日本未审查专利申请描述了作为基于反 馈方案的噪声消除系统的配置的以下配置。根据该配置，通过反转由如下 麦克风单元拾取的声管(sound tube)内的噪声的相位来生成声音信号，并 且该声音信号作为声音从耳机单元输出，从而减小外部噪声，所述麦克风 单元设在用户耳朵上佩戴的声管内的耳机(头戴式耳机)单元附近。

另外，公开号为平3-96199的日本未审查专利申请描述了作为基于前 馈方案的噪声消除系统的配置的配置，在该配置中，基本上向由附接到头 戴式耳机设备的外壳的麦克风通过拾取声音而获得的声音信号给予基于预 定传递函数(transfer function)的特性，并且由此得到的声音信号被从头 戴式耳机设备输出。

当采用前馈方案和反馈方案中的任一种时，基于从外部噪声源到用户 耳朵位置(噪声消除点)的声音的空间传递函数和诸如麦克风放大器/头戴 式耳机放大器特性之类的各种传递函数，以在用户耳朵位置处消除噪声的 方式来设置将为噪声消除而设置的滤波特性。

在当前情况下，通过模拟电路来配置用于噪声消除的滤波器(NC滤 波器)。在将通过模拟电路来配置NC滤波器的情况下，例如为了适应不 同噪声环境而可变地设置其滤波特性，提供具有不同滤波特性的多个滤波 电路，并且在这些滤波电路之间进行切换以实现滤波特性的改变。但是， 从电路安装区域等的观点出发，这种配置是不实际的。结果，在当前情况 下，不可能改变滤波特性。

鉴于上述当前情况，本申请人先前已经提出一种作为用于可变地设置 滤波特性的配置的配置，其中噪声消除滤波器由数字电路实现。就是说， 使用例如FIR(有限脉冲响应)滤波器，通过数字滤波器来实现噪声消除 滤波器。通过采用使用这种数字滤波器的噪声消除系统，可以通过改变滤 波器配置或滤波系数来实现滤波特性的改变，并且与通过模拟电路来配置 滤波器的情况相比可以简化配置。就是说，可以用实际的方式来达到用于 实现滤波特性改变的配置。

发明内容

如上面已经描述的，应当基于构成系统的各单元的传递函数来适当地 设置噪声消除系统中的NC滤波器的特性。就这点而言，在构成头戴式耳 机设备的各单元当中，诸如驱动器单元(膜片(diaphragm)单元)和麦克 风(用于噪声拾取)之类的声学部件对用户所听到的声音质量有极大影 响。换言之，在设置NC滤波器的特性时应该着重于这些声学部件的特 性。

然而，这些声学部件容易由于时间变化(恶化)或由于在特殊环境下 (例如，在非通常假定的高压/低压环境或高温/低温环境下)使用而改变 (变形)，这导致声学特性的改变。就是说，由于声学部件特性的这种改 变，使得NC滤波器的初始适当设置的滤波特性变得不适当。

另外，在其中NC滤波器不是内建于头戴式耳机设备本身而是设在头 戴式耳机设备可以附接于/与之分离的信号处理设备(例如，具有NC功能 的音频播放机)一侧的噪声消除系统的情况下，如果用户错误地连接不兼 容的头戴式耳机设备，那么构成该头戴式耳机设备的声学部件的特性变得 与所假定的特性不同，这类似地使NC滤波器的特性变得不适当。

自然地，当NC滤波器的特性不适当时，不可能获得期望的噪声消除 效果。

另外，除了无法获得噪声消除效果之外，还存在其他问题的风险。特 别是在采用上述反馈方案作为噪声消除方案的情况下，因为NC滤波器的 特性被这样变得不适当，因此反常声音的发生被加重，或者取决于情况， 甚至不能排除引起振荡的可能。