信号处理设备、信号处理方法和计算机程序与流程

本公开涉及信号处理设备、信号处理方法和计算机程序。

背景技术：

随着便携式音频播放器的普及，降噪系统也已经开始普及，其被设计用于便携式音频播放器的耳机或听筒并且降低外部环境的噪声以向收听者提供外部噪声被降低的有利再现声场空间。

例如，专利文献1公开了一种降噪设备，其将通过在麦克风处收集而获得的外部噪声的模拟信号转换为数字信号，生成降噪信号以用于使用所述数字信号降低外部噪声，并且将降噪信号应用于音频信号。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP 2008-122729A

技术实现要素：

技术问题

然而，耳机内部的体积或空气密度可根据收听者的身体特征(诸如头部形状和耳朵大小)和外部因素(诸如收听者是否使用眼镜)而变化。因此，在音频信号所产生的声音在应用降噪信号之后到达收听者耳朵所在的时间点，音频信号的特征可根据收听者而改变，因为耳机内部的体积或空气密度可根据收听者而改变。另外，在音频信号在应用降噪信号之后到达收听者耳朵所在的时间点，音频信号的特征可根据佩戴听筒或耳机的方式的差异而改变。因此，需要在考虑到个体差异的同时提供设计者所假定的降噪效果。

因此，本公开提出一种新型且改进的信号处理设备、信号处理方法和计算机程序，其可在考虑到个体差异的同时允许用户听到设计者所假定的声音。

问题解决方案

根据本公开，提供一种信号处理设备，其包括：特征差异计算单元，其被配置为计算第一声音信号的再现目标特征与通过在设置于耳机内部的麦克风处收集从驱动器输出的声音而获得的第二声音信号的特征之间的差异，其中所述驱动器基于通过对第一声音信号执行信号处理而获得的第三声音信号输出声音；以及声音信号处理单元，其被配置为基于由特征差异计算单元计算出的差异来选择待在信号处理处使用的参数，并且对第一声音信号执行信号处理。

根据本公开，提供一种信号处理方法，其包括：计算第一声音信号的再现目标特征与通过在设置于耳机内部的麦克风处收集从驱动器输出的声音而获得的第二声音信号的特征之间的差异，其中所述驱动器基于通过对第一声音信号执行信号处理而获得的第三声音信号输出声音；以及基于所计算出的差异来选择待用于信号处理的参数。

根据本公开，提供一种计算机程序，其致使计算机实行：计算第一声音信号的再现目标特征与通过在设置于耳机内部的麦克风处收集从驱动器输出的声音而获得的第二声音信号的特征之间的差异，其中所述驱动器基于通过对第一声音信号执行信号处理而获得的第三声音信号输出声音；以及基于所计算出的差异来选择待用于信号处理的参数。

发明的有利效果

如上所述，根据本公开，有可能提供一种新型且改进的信号处理设备、信号处理方法和计算机程序，其可在考虑到个体差异的同时允许用户听到设计者所假定的声音。

请注意，上文描述的效果不一定是限制性的。连同或代替以上效果，可以实现本说明书中所描述的效果或可从本说明书领会的其它效果中的任何一个效果。

附图说明

图1是使用曲线图示出根据佩戴耳机的方式的差异的响应变化的解释图。

图2是示意性示出密封水平差异的解释图。

图3是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的功能配置实例的解释图。

图4是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例的流程图。

图5是示出计算音频信号的分析结果与音频再现信号的响应的分析结果之间的差异的方面的解释图。

图6是示出个性化滤波器的选择的实例的解释图。

图7是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例的流程图。

图8是使用曲线图解释与再现目标传递函数相乘的处理的解释图。

图9是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例的流程图。

图10是示出对音频再现信号进行的FFT执行的结果的实例的解释图。

图11是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图12是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图13是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图14是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图15是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图16是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图17是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图18是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

图19是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。

具体实施方式

下文将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在本说明书和附图中，用相同参考标号标示大致具有相同功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复阐述。

请注意，将按以下次序提供描述。

1.本公开的实施例

1.1.概述

1.2.功能配置实例

1.3.操作实例

1.4.应用实例

2.结论

<1.本公开的实施例>

【1.1.概述】

在描述本公开的实施例之前，首先将描述本公开的实施例的概述。

近年来，便携式音乐播放器已经普及，并且可以认为，许多收听者的主要音乐收听环境是户外并且通过利用耳机听音乐。然而，可能出现一些收听者无法以设计者预期的声音质量听音乐的情况或者无法提供本来应当在具备噪声消除功能的耳机处提供的降噪效果的情况。

这是因为一般市售耳机是批量生产的商品，并且除了仅少数例外(诸如通过测量收听者耳朵来由部分制造者制造的定制产品)之外，耳机内部的体积或空气密度可根据收听者的身体特征(诸如头部形状和耳朵大小)和外部因素(诸如收听者是否佩戴眼镜)而变化，如上所述。因此，在应用降噪信号之后的音频信号的特征可根据收听者而改变。另外，在应用降噪信号之后的音频信号的特征还可根据佩戴听筒或耳机的方式的差异而改变。

另外，可能出现音乐信号或声音信号(下文中将其简单统称为“音频信号”)的低频带中的响应根据上述身体特征和外部因素而改变并且收听者无法以设计者预期的声音质量听声音的情况。

图1是使用曲线图示出根据佩戴耳机的方式的差异的响应变化的解释图。图1使用“密封水平”指数指示佩戴耳机的方式的差异，所述密封水平指示在收听者的头部与耳机的外壳之间留下多小空间。也就是说，当耳机佩戴在收听者的耳朵上时，如果在收听者的头部与耳机的外壳之间存在较少空间，则密封水平较高，而如果在收听者的头部与耳机的外壳之间存在较多空间，则密封水平较低。图1所示的曲线图在横轴上指示频率，并且在纵轴上指示在再现所述频率的声音时的响应程度。如图1所示，如果密封水平较高，则低频域中的响应变得较高，使得低频带再现是可能的。然而，如果密封水平变得较低，则低频域中的响应变得较低，使得低频带再现性能降低。

存在密封水平变化的各种因素，如上所述。图2是示意性示出密封水平差异的解释图。图2示出了收听者1佩戴所谓的头戴式耳机的外壳10的两种状态。密封水平可如图2所示由于收听者1佩戴耳机的错误、根据收听者1的身体特征(诸如耳朵大小和头发长度)所造成的个体差异或根据外部因素(诸如收听者1是否佩戴眼镜)而改变。另外，外壳10内部的空气体积根据耳朵大小而改变，并且空气体积的差异和从耳机输出的声音的特征也可改变。

尽管上述实例是在通过挂在头上来使用的所谓的头戴式耳机的情况下的实例，但可在通过插入到耳道中来使用的所谓的入耳式耳机的情况下见到相同现象。在事先将耳承装载到入耳式耳机中的情况下，当收听者使用入耳式耳机时，因为收听者往往会在购买时继续使用所述耳承，所以有可能的是尽管与耳朵存在大空间，但收听者仍使用所述耳机，或者收听者以耳承离开耳朵的状态使用耳机，使得个体之间的密封水平差异可能更明显。

另外，噪声往往集中于低频带，并且在具有数字噪声消除功能的耳机的情况下，无法在低频带中的响应较低的状态下输出充分消除信号，并且有可能的是无法充分降低噪声。因此，当收听者以密封水平较低的状态佩戴耳机时，有可能的是无法提供原本应该提供的降噪效果。

因此，本发明的公开人努力研究用于使得声音再现为更接近设计者所预期的特征并且使降噪效果最大化而不管收听者如何佩戴耳机的技术。本发明的公开人接着实现用于通过将待在耳机处再现的声音的预期特征与实际上从耳机的驱动器输出的声音的特征进行比较来使得声音再现为更接近设计者所预期的特征并且使降噪效果最大化的技术，如下文将描述。

上文已经描述了本公开的一个实施例的概述。随后将描述本公开的一个实施例的功能配置实例。

【1.2.功能配置实例】

图3是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的功能配置实例的解释图。图3所示的信号处理设备100是执行降低从噪声源(未示出)生成的噪声的降噪处理作为信号处理的设备。下文将使用图3描述根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的功能配置实例。

图3所示的信号处理设备100在麦克风12处收集从提供在收听者1所佩戴的耳机的外壳10处的驱动器11输出的声音，并且将在麦克风12处收集的声音的特征与待供应到耳机的音频信号2的特征进行比较。图3所示的信号处理设备100接着将在麦克风12处收集的声音的特征与待供应到耳机的音频信号2的特征进行比较以对待供应到耳机的音频信号2实行信号处理。

如图3所示，根据本公开的一个实施例的信号处理设备100包括声音质量调整滤波器102、麦克风放大器104、密封水平估计单元106、校正滤波器数据库108、数字噪声消除(DNC)信号生成单元110、DNC个人调整滤波器112、加法器114和功率放大器116。根据本公开的一个实施例的信号处理设备100使用预定连接电缆与耳机连接。请注意，在图3中，因为用于将在麦克风12处收集的模拟声音信号转换为数字信号的模拟/数字转换器和用于将数字信号转换为模拟信号以供应到驱动器11的数字/模拟转换器是明显无疑的，所以未示出模拟/数字转换器和数字/模拟转换器。

声音质量调整滤波器102是对待供应到耳机的音频信号2执行滤波以调整音频信号2的声音质量的滤波器。声音质量调整滤波器102是用于从驱动器11输出如耳机的设计者所预期的声音的滤波器。耳机的设计者所预期的声音是当收听者的身体形状是设计者所预期的形状时并且当收听者1正确佩戴耳机时收听者1能够听到的声音。

在本实施例中，声音质量调整滤波器102具有多个滤波器。声音质量调整滤波器102使用稍后将描述的密封水平估计单元106所选择的滤波器的候选者对待供应到耳机的音频信号2执行滤波。声音质量调整滤波器102将经滤波的音频信号2输出到加法器114。

麦克风放大器104是将通过在麦克风12处收集而获得的模拟信号(音频再现信号)放大预定量以生成噪声消除信号的放大器。麦克风放大器104将通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号放大预定量，并且接着将经放大的音频再现信号输出到密封水平估计单元106和DNC信号生成单元110。

密封水平估计单元106通过将待供应到耳机的音频信号2的特征与从麦克风放大器104输出的音频再现信号的特征进行比较来估计耳机的外壳10的密封水平。此处，本实施例中的密封水平是指耳机的收听者1佩戴外壳10的方式的变化或由收听者1的身体特征造成的外壳10的密封水平的程度。密封水平估计单元106可被配置为例如数字信号处理器(DSP)或中央处理单元(CPU)。

如图3所示，密封水平估计单元106包括信号转换单元121、再现目标特征计算单元122、差异计算单元123、候选者选择单元124和缓冲器125。

信号转换单元121对待供应到耳机的音频信号2和从麦克风放大器104输出的音频再现信号实行将信号从时域转换为频域的信号处理。信号转换单元121实行例如快速傅立叶变换(FFT)作为待对待供应到耳机的音频信号2和从麦克风放大器104输出的音频再现信号执行的信号处理。信号转换单元121对待供应到耳机的音频信号2和从麦克风放大器104输出的音频再现信号执行快速傅立叶变换以将这两个信号从时域转换为频域。由信号转换单元121转换的信号可被临时缓存在缓冲器125中。

再现目标特征计算单元122对由信号转换单元121转换为频域的音频信号2执行计算以执行转换，使得声音的振幅特征变成耳机的设计者所预期的特征。在对音频信号2执行计算之后的频率特征还被称为再现目标特征。在本实施例中，再现目标特征计算单元122通过将由信号转换单元121转换为频域的音频信号2乘以再现目标传递函数来将音频信号2的振幅特征转换为再现目标特征。请注意，再现目标传递函数是被定义为配置有耳机的驱动器11的特征、外壳10内部的空间特征和麦克风12的特征的系统的函数。由再现目标特征计算单元122通过转换生成的再现目标特征可被临时缓存在缓冲器125中。

作为本公开的特征差异计算单元的一个实例的差异计算单元123针对每个频率计算由再现目标特征计算单元122转换的再现目标特征与从麦克风放大器104输出的音频再现信号的频率特征之间的差异。由差异计算单元123计算出的差异的数据用于在候选者选择单元124处选择滤波器的候选者。请注意，在差异计算单元123处计算出的差异的数据可被临时缓存在缓冲器125中。另外，在差异计算单元123处计算出的差异可包括对数轴上的差异、线性轴上的差异等。

候选者选择单元124根据差异计算单元123所计算出的由再现目标特征计算单元122转换的再现目标特征与由信号转换单元121转换并且从麦克风放大器104输出的音频再现信号的频率特征之间的差异选择滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。更具体地说，候选者选择单元124基于所述差异来选择滤波器的参数以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。在本实施例中，由候选者选择单元124选择的滤波器还被称为“个性化滤波器”。候选者选择单元124可在选择滤波器的候选者时使用缓存在缓冲器125中的差异的数据。

如上所述，响应可根据密封水平而改变。明确地说，低频域中的响应可根据密封水平而改变。根据本实施例的信号处理设备100可通过在差异计算单元123处计算由再现目标特征计算单元122转换的再现目标特征与由信号转换单元121转换并且从麦克风放大器104输出的音频再现信号的频率特征之间的差异来辨识待由收听者1听到的声音的特征不同于再现目标特征的程度。根据本实施例的信号处理设备100基于与再现目标特征的差异来选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。也就是说，候选者选择单元124基于所述差异在事先设置的参数当中选择滤波器的一个参数以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。

根据本实施例的信号处理设备100可通过基于与再现目标特征的差异选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用来允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

缓冲器125是用于临时缓存信号转换单元121、再现目标特征计算单元122或差异计算单元123处的计算结果的存储区。请注意，缓冲器125仅必须提供在信号处理设备100内部而未必必须提供在密封水平估计单元106内部。

DNC信号生成单元110生成噪声消除信号以用于在收听者1听音频信号2所产生的声音时降低由噪声源(未示出)生成的噪声。图3示出反馈(FB)型噪声消除系统，其收集进入耳机的包括噪声分量的声音，分析噪声分量，并且生成噪声消除信号以用于消去噪声分量。DNC信号生成单元110提供与FB型噪声消除系统兼容的预定信号特征(β特征)。由DNC信号生成单元110提供的β特征被设置为使得在外部噪声由配置事先被考虑的图3所示的反馈回路的单元的传递函数(包括从驱动器11到麦克风12的空间传递函数)降低的同时收听者1听到所述声音。换句话说，通过在上述反馈回路内提供β特征，当通过驱动器11输出的声音和来自噪声源的外部噪声在外壳10内部空间混合时，在上述外部噪声被降低的同时收听者1感知到所述声音。

DNC信号生成单元110可应用在例如JP 2008-116782A、JP 2008-124792A等中公开的技术作为用于计算与FB型噪声消除系统兼容的β特征的方法。下文将简单描述用于计算与FB型噪声消除系统兼容的β特征的方法。DNC信号生成单元110将从麦克风放大器104输出的模拟信号转换为数字信号并且从所述数字信号生成降噪信号。DNC信号生成单元110将降噪信号输出到DNC个人调整滤波器112。DNC信号生成单元110可被配置为例如DSP或CPU。在加法器114处相加被校正的音频信号之后，将降噪信号转换为模拟信号并且在功率放大器处再现。或者，这个功率放大器可被表达为数字放大器。

DNC个人调整滤波器112对从DNC信号生成单元110输出的降噪信号执行滤波。在本实施例中，DNC个人调整滤波器112具有多个滤波器(个性化滤波器)。DNC个人调整滤波器112使用由上述密封水平估计单元106选择的个性化滤波器的候选者对从DNC信号生成单元110输出的降噪信号执行滤波。

加法器114将从声音质量调整滤波器102输出的音频信号2和从DNC个人调整滤波器112输出的降噪信号相加。加法器114将从声音质量调整滤波器102输出的音频信号2和从DNC个人调整滤波器112输出的降噪信号相加，并且将通过相加获得的信号输出到功率放大器116。

功率放大器116将待从加法器114输出的信号放大预定量。功率放大器116将待从加法器114输出的信号放大预定量并且将经放大的信号输出到驱动器11。

因为根据本公开的一个实施例的信号处理设备100具有上述配置，所以信号处理设备100可基于与再现目标特征的差异来选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。根据本公开的一个实施例的信号处理设备100可通过选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用来允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

上文已经使用图3描述了根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的功能配置实例。随后将描述根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例。

【1.3.操作实例】

图4是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例的流程图。图4示出在通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来选择个性化滤波器时的信号处理设备100的操作实例。下文将使用图4描述根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例。

首先，信号处理设备100分析音频信号2(步骤S101)。音频信号2的分析可由例如密封水平估计单元106实行。尽管稍后将详细描述步骤S101中的音频信号2的分析处理，但在本实施例中，信号处理设备100实行FFT或执行与再现目标传递函数相乘作为音频信号2的分析处理。音频信号2的分析结果被设置为M1。

另外，信号处理设备100分析从麦克风放大器104输出的音频再现信号的响应(步骤S102)。音频再现信号的响应的分析可由例如密封水平估计单元106实行。尽管稍后将详细描述步骤S102中的音频再现信号的响应的分析处理，但在本实施例中，信号处理设备100实行FFT作为音频再现信号的响应的分析处理。音频再现信号的响应的分析结果被设置为M2。

随后，信号处理设备100计算音频信号2的分析结果M1与音频再现信号的响应的分析结果M2之间的差异(步骤S103)。音频再现信号的响应的分析可由例如密封水平估计单元106实行。

图5是使用曲线图示出计算音频信号2的分析结果M1与音频再现信号的分析结果M2之间的差异的方面的解释图。图5所示的曲线图在横轴上指示频率并且在纵轴上指示振幅。音频信号2的分析结果M1对应于再现目标特征。可从差异的计算理解，在图5所示的实例中，音频信号2的分析结果M1的振幅主要在低频域中大于音频再现信号的响应的分析结果M2的振幅。

信号处理设备100在上述步骤S103中计算音频信号2的分析结果M1与音频再现信号的响应的分析结果M2之间的差异，并且接着基于所述差异选择个性化滤波器(步骤S104)。个性化滤波器的选择是由例如声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112执行的。

图6是示出个性化滤波器的选择的实例的解释图。例如，当音频信号2的分析结果M1和音频再现信号的响应的分析结果M2是如图5所示的那些结果时，音频信号2的分析结果M1的振幅主要在低频域中大于音频再现信号的响应的分析结果M2的振幅。因此，在这种情况下，信号处理设备100仅必须在步骤S104中选择放大音频再现信号的低频域的个性化滤波器。

在本实施例中，个性化滤波器的有限数量的候选者被存储在校正滤波器数据库108中。存储在校正滤波器数据库108中的个性化滤波器的候选者全部是作为事先执行的测试的结果来选择的，使得当应用滤波器时输出不发生分歧。

在步骤S103中计算出的差异未必完全匹配存储在校正滤波器数据库108中的个性化滤波器的候选者。因此，信号处理设备100当在上述步骤S104中选择个性化滤波器时判断在步骤S103中计算出的差异与每个滤波器候选者之间的匹配，并且作为匹配的结果选择与个性化滤波器具有最高相似性程度的候选者。

随后，将详细描述上述步骤S101中的处理。图7是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例的流程图。图7示出了详细解释上述步骤S101中的音频信号2的分析处理的流程图。

信号处理设备100首先在分析音频信号2时将音频信号2缓存在缓冲器125中(步骤S111)。在步骤S111中通过例如信号转换单元121将音频信号2缓存在缓冲器125中来缓存音频信号2。

随后，信号处理设备100对所缓存的音频信号2实行FFT，并且计算音频信号2的每个频率的振幅(步骤S112)。步骤S112中的振幅的计算可由例如信号转换单元121实行。

随后，信号处理设备100将实行FFT之后的音频信号2与再现目标传递函数相乘以计算再现目标特征(步骤S113)。步骤S113中的相乘可由例如再现目标特征计算单元122实行。

图8是使用曲线图解释上述步骤S113中的与再现目标传递函数相乘的处理的解释图。通过将在上述步骤S112中对音频信号2实行FFT之后的音频信号2的频率振幅特征M3乘以再现目标传递函数M4，可获得作为再现目标特征的音频信号2的分析结果M1。在图8所示的实例中，再现目标传递函数M4被设置为主要放大低频域。因此，作为再现目标特征的音频信号2的分析结果M1对应于通过将音频信号2的频率振幅特征M3的低频域放大预定量而获得的特征。

在信号处理设备100将在上述步骤S113中实行FFT之后的音频信号2乘以再现目标传递函数以计算再现目标特征之后，信号处理设备100将计算结果缓存在缓冲器125中(步骤S114)。步骤S114中的在缓冲器125中缓存可由例如再现目标特征计算单元122实行。

上文已经使用图7详细描述了上述步骤S101中的音频信号2的分析处理。

随后，将详细描述上述步骤S102的处理。图9是示出根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例的流程图。图9示出了详细解释上述步骤S102中的从麦克风放大器104输出的音频再现信号的响应的分析处理的流程图。

信号处理设备100在分析从麦克风放大器104输出的音频再现信号的响应时首先将从麦克风放大器104输出的音频再现信号缓存在缓冲器125中(步骤S121)。在步骤S121中通过例如信号转换单元121将音频再现信号缓存在缓冲器125中来缓存音频再现信号。

随后，信号处理设备100对所缓存的音频再现信号实行FFT并且计算音频再现信号的每个频率的振幅(步骤S122)。步骤S122中的振幅的计算可由例如信号转换单元121实行。图10是使用曲线图示出对音频再现信号实行FFT的结果的实例的解释图。信号处理设备100通过对音频再现信号实行FFT来获得音频再现信号的响应的分析结果M2。将音频再现信号的响应的分析结果M2与作为再现目标特征的音频信号2的分析结果M1进行比较。也就是说，在图7的步骤S103的处理中，计算音频信号2的分析结果M1与音频再现信号的响应的分析结果M2之间的差异。

在信号处理设备100计算音频再现信号的每个频率的振幅之后，信号处理设备100接着将计算结果缓存在缓冲器125中(步骤S123)。在步骤S123中通过例如信号转换单元121将计算结果缓存在缓冲器125中来将计算结果缓存在缓冲器125中。

上文已经使用图9详细描述了上述步骤S102中的音频再现信号的分析处理。

实行上述一系列处理的时序不限于特定时序。例如，可在信号处理设备100被通电的时间点实行上述一系列处理，可通过收听者1以任意时序发送指令来实行上述一系列处理，或可以预定间隔实行上述一系列处理。当在信号处理设备100被通电的时间点实行上述一系列处理时，例如，可使用在信号处理设备100被通电时输出的声音(启动声音)实行上述一系列处理。当使用启动声音时，因为信号处理设备100事先知道启动声音的再现目标特征，所以有可能生成具有较高准确度的噪声消除信号。

另外，信号处理设备100可检测到收听者1佩戴耳机或收听者1改变耳机的位置，并且可通过由所述检测触发来开始上述一系列处理。例如，还有可能的是在外壳10处提供传感器并且通过由传感器检测到收听者1将耳机佩戴在他/她的头上触发来实行上述一系列处理。

根据本公开的一个实施例的信号处理设备100可通过实行上述一系列处理来基于与再现目标特征的差异选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。根据本公开的一个实施例的信号处理设备100可通过选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用来允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

上文已经描述了根据本公开的一个实施例的信号处理设备100的操作实例。随后将描述上述实施例中所描述的技术的应用实例。

【1.4.应用实例】

(1)音频信号的声音质量调整

首先，将描述向音频信号的声音质量调整应用上述实施例所描述的技术的情况下的实例。图11是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。图11示出了信号处理设备100的功能配置实例，其通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得如耳机的设计者所预期那样输出声音。

图11示出信号处理设备100的功能配置实例，其中从图3所示的信号处理设备100的功能配置实例移除关于数字噪声消除的部件。图11示出了频率特征校正单元101、麦克风放大器104、密封水平估计单元106和功率放大器116。校正音频信号2的频率特征以使得输出如耳机的设计者所预期的声音的频率特征校正单元101包括图3中的声音质量调整滤波器102。

通过信号处理设备100具有图11所示的配置，信号处理设备100可通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音。因此，通过信号处理设备100具有图11所示的配置，信号处理设备100可允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

(2)音频信号的声音质量调整+(反馈型)噪声消除处理

随后，将描述将上述实施例中所描述的技术应用于音频信号的声音质量调整和噪声消除处理的情况下的实例。图12是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。图12示出了信号处理设备100的功能配置实例，其通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且允许收听者听到噪声被抑制的声音。

图12示出了信号处理设备100的功能配置实例，其中将图3所示的信号处理设备100的功能配置实例中的噪声消除处理的一部分从串行处理改变为并行处理。图12示出了频率特征校正单元101、麦克风放大器104、密封水平估计单元106、DNC信号生成单元110、DNC个人调整滤波器112、加法器113和114以及功率放大器116。另外，图12还示出了生成噪声的噪声源N。校正音频信号2的频率特征以使得如上所述输出如耳机的设计者所预期的声音的频率特征校正单元101包括图3中的声音调整滤波器102。

DNC信号生成单元110在考虑从噪声源N到外壳10内部(麦克风12)的空间传递函数的同时生成噪声消除信号。噪声消除信号可由DNC信号生成单元110通过例如应用JP 2008-116782A、JP 2008-124792A等中所公开的技术来生成，如上所述。另外，加法器113将由DNC信号生成单元110生成的噪声消除信号的频率特征与DNC个人调整滤波器112所选择并输出的个性化滤波器的频率特征相加。

通过信号处理设备100具有图12所示的配置，信号处理设备100可通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且选择个性化滤波器的候选者以供在DNC个人调整滤波器112处使用。因此，通过信号处理设备100具有图12所示的配置，信号处理设备100可允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音，同时通过反馈型噪声消除处理有效地降低来自噪声源的噪声，而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

尽管图12示出了并行执行噪声消除处理的情况下的信号处理设备100的功能配置实例，但可串行执行噪声消除处理。图13是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。图13示出了信号处理设备100的功能配置实例，其通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且允许收听者听到噪声被抑制的声音。

图13示出了信号处理设备100的功能配置实例，其中噪声消除处理的一部分是串行处理，如在图3所示的信号处理设备100的功能配置实例中。以此方式，即使当噪声消除处理的一部分是串行处理时，信号处理设备100也可通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且选择个性化滤波器的候选者以供在DNC个人调整滤波器112处使用。

因此，通过信号处理设备100具有图13所示的配置，信号处理设备100可允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音，同时通过反馈型噪声消除处理有效地降低来自噪声源的噪声，而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

(3)音频信号的声音调整+(前馈型)噪声消除处理

至此已经描述了将上述实施例中所描述的技术应用于反馈型噪声消除处理的情况下的实例。随后，将描述将上述实施例中所描述的技术应用于前馈型噪声消除处理的情况下的实例。前馈型噪声消除处理是使用设置于外部的麦克风而非使用设置于耳机的外壳内部的麦克风收集从噪声源生成的噪声、生成消去噪声的噪声消除信号并且合成噪声消除信号与音频信号的处理。

图14是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。图14示出了信号处理设备100的功能配置实例，其通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且允许收听者听到噪声被抑制的声音。图14所示的信号处理设备100执行前馈型噪声消除处理。

图14示出了信号处理设备100的功能配置实例，其中将图3所示的信号处理设备100的功能配置实例中的噪声消除处理的一部分改变为前馈型噪声消除处理。图14示出了频率特征校正单元101、麦克风放大器104和105、密封水平估计单元106、DNC信号生成单元132、DNC个人调整滤波器134、加法器114和136以及功率放大器116。另外，图14还示出了生成噪声的噪声源N以及在外壳10外部收集由噪声源N生成的噪声的麦克风13。校正音频信号2的频率特征以使得如上所述输出如耳机的设计者所预期的声音的频率特征校正单元101包括图3中的声音质量调整滤波器102。

DNC信号生成单元132在考虑到从噪声源N到麦克风13和外壳10内部(麦克风12)的空间传递函数的同时生成噪声消除信号。例如JP2008-116782A、JP 2008-124792A等中所公开的技术可应用于如上所述的DNC信号生成单元132使用前馈型噪声消除处理生成噪声消除信号。

DNC个人调整滤波器134基于耳机的设计者所预期的再现目标特征与音频再现信号的特征之间的差异来选择个性化滤波器，如同上述DNC个人调整滤波器112。DNC个人调整滤波器134将基于耳机的设计者所预期的再现目标特征与音频再现信号的特征之间的差异而选择的个性化滤波器的频率特征输出到加法器136。

加法器136将DNC信号生成单元132所生成的噪声消除信号的频率特征与DNC个人调整滤波器134所选择并输出的个性化滤波器的频率特征相加。

通过信号处理设备100具有图14所示的配置，信号处理设备100可通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且选择个性化滤波器的候选者以供在DNC个人调整滤波器134处使用。

因此，通过信号处理设备100具有图14所示的配置，信号处理设备100可允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音，同时通过前馈型噪声消除处理有效地降低来自噪声源N的噪声，而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

尽管图14示出了DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134并联连接的情况下的信号处理设备100的功能配置实例，但本公开不限于这个实例。DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134可串联连接。

图15是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。图15示出了信号处理设备100的功能配置实例，其通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且允许收听者听到噪声被抑制的声音。图15所示的信号处理设备100执行前馈型噪声消除处理。

图15示出了信号处理设备100的功能配置实例，其中将图14中所示的信号处理设备100的功能配置实例中的DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134的并联连接改变为串联连接。

如图15所示，即使当DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134串联连接时，图15中所示的信号处理设备100也可通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且选择个性化滤波器的候选者以供在DNC个人调整滤波器134处使用。

因此，通过信号处理设备100具有图15所示的配置，信号处理设备100可允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音，同时通过前馈型噪声消除处理有效地降低来自噪声源N的噪声，而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

(4)音频信号的声音质量调整+噪声消除处理(反馈型和前馈型的组合)

至此已经描述了将上述实施例中所描述的技术应用于前馈型噪声消除处理的情况下的实例。随后，描述将上述实施例中所描述的技术应用于组合反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理的噪声消除处理的情况下的实例。

组合反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理的噪声消除处理是根据噪声源的位置而在反馈型噪声消除处理与前馈型噪声消除处理之间进行切换的处理。在例如JP 2008-116782A中描述了组合反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理的噪声消除处理的概述。通过组合反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理，有可能在宽频带上稳定地执行噪声消除并且还对泄漏到耳机底盘中的噪声有效地执行噪声消除。

图16至图19是示出本公开的一个实施例的实例的解释图。图16至图19示出了信号处理设备100的功能配置实例，其通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且允许收听者听到噪声被抑制的声音。图16至图19所示的信号处理设备100执行组合反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理的噪声消除处理。

图16所示的信号处理设备100中的执行噪声消除处理的部分对应于组合图12所示的执行反馈型噪声消除处理的信号处理设备100和图14所示的执行前馈型噪声消除处理的信号处理设备100的配置。也就是说，在图16所示的信号处理设备100的执行噪声消除处理的部分中，DNC信号生成单元110和DNC个人调整滤波器112并联连接，并且DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134也并联连接。

图17所示的信号处理设备100中的执行噪声消除处理的部分对应于组合图13所示的执行反馈型噪声消除处理的信号处理设备100和图14所示的执行前馈型噪声消除处理的信号处理设备100的配置。也就是说，在图17所示的信号处理设备100的执行噪声消除处理的部分中，DNC信号生成单元110和DNC个人调整滤波器112串联连接，并且DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134并联连接。

图18所示的信号处理设备100中的执行噪声消除处理的部分对应于组合图12所示的执行反馈型噪声消除处理的信号处理设备100和图15所示的执行前馈型噪声消除处理的信号处理设备100的配置。也就是说，在图18所示的信号处理设备100的执行噪声消除处理的部分中，DNC信号生成单元110和DNC个人调整滤波器112并联连接，并且DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134也串联连接。

图19所示的信号处理设备100中的执行噪声消除处理的部分对应于组合图13所示的执行反馈型噪声消除处理的信号处理设备100和图15所示的执行前馈型噪声消除处理的信号处理设备100的配置。也就是说，在图16所示的信号处理设备100的执行噪声消除处理的部分中，DNC信号生成单元110和DNC个人调整滤波器112串联连接，并且DNC信号生成单元132和DNC个人调整滤波器134也串联连接。

具有如图16至图19所示的配置的信号处理设备100可通过将音频信号2与通过在麦克风12处收集而获得的音频再现信号进行比较来调整音频信号2的声音质量以使得输出如耳机的设计者所预期的声音并且选择个性化滤波器的候选者以供在DNC个人调整滤波器134处使用。

因此，通过信号处理设备100具有图16至图19所示的配置，信号处理设备100可允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音，同时通过前馈型噪声消除处理有效地降低来自噪声源N的噪声，而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

请注意，尽管图16至图19示出了将根据本公开的一个实施例的技术应用于执行组合反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理的噪声消除处理的信号处理设备100的实例，但根据本公开的一个实施例的技术还可应用于通过选择反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理之一来执行噪声消除处理的噪声消除系统，同时反馈型噪声消除处理和前馈型噪声消除处理被组合为块配置。

另外，上述噪声消除处理可用如例如JP 2008-124792A中所揭示通过组合模拟信号和数字信号来实现噪声降低的噪声消除处理替代。可将根据本公开的一个实施例的技术应用于在噪声消除处理中由数字信号生成噪声消除信号。

<2.结论>

如上所述，根据本公开的一个实施例，提供将基于音频信号获得的再现目标特征与从耳机的驱动器输出的音频再现信号的特征进行比较的信号处理设备100。根据本公开的一个实施例的信号处理设备100可通过将再现目标特征与音频再现信号的特征进行比较来基于音频再现信号的特征与再现目标特征的差异选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用。根据本公开的一个实施例的信号处理设备100可通过选择个性化滤波器的候选者以供在声音质量调整滤波器102和DNC个人调整滤波器112处使用来允许收听者1以耳机的设计者所预期的声音质量听到音频信号2所产生的声音而不管收听者1佩戴耳机的方式或由收听者1的身体特征造成的密封水平的差异如何。

另外，根据上述实施例的信号处理设备100可安装在例如便携式音乐播放器、智能电话、平板移动终端、便携式游戏机等上。

本说明书中的由装置实行的过程中的步骤未必在时间顺序上按序列图或流程图中所描述的次序来实行。例如，由装置实行的过程中的步骤可以与流程图中所描述的次序不同的次序来实行或可并行地实行。

另外，可创建计算机程序，其致使并入在每个装置中的硬件(诸如CPU、ROM或RAM)以与上述装置中的结构的方式类似的方式起作用。此外，有可能的是提供上面记录有计算机程序的记录媒体。此外，通过将功能框图中所示的相应功能块配置为硬件，硬件可实现一系列过程。

请注意，实现上述实施例中所示的用户界面或应用程序的软件可被实现为经由诸如因特网等网络使用的web应用程序。此类web应用程序可用标记语言(例如，超文本标记语言(HTML)、标准通用标记语言(SGML)、可扩展标记语言(XML)等)实现。

上文已经参考附图描述了本公开的优选实施例，同时本公开不限于以上实例。本领域的技术人员可发现属于所附权利要求书的范围内的各种更改和修改形式，并且应当理解，它们将自然归入本公开的技术范围。

另外，本说明书中所描述的效果仅仅是说明性或例示性效果，而没有限制性。也就是说，连同或代替以上效果，根据本公开的技术可实现本领域的技术人员基于本说明书的描述而清楚的其它效果。

例如，当根据上述实施例的信号处理设备100辨识到在再现目标特征与音频再现信号的频率特征之间存在预定量或更大的差异时，根据上述实施例的信号处理设备100可输出指示存在差异的警告或日志。指示存在差异的警告可在上面安装根据上述实施例的信号处理设备100的设备的显示器上输出为字符、图像、图标等或可从耳机输出为声音。

例如，当在再现目标特征与音频再现信号的频率特征之间存在预定量或更大的差异时并且当所述差异无法通过使用个性化滤波器校正时，根据上述实施例的信号处理设备100可输出上述警告或日志。

另外，本技术还可如下配置。

(1)一种信号处理设备，其包括：

特征差异计算单元，其被配置为计算第一声音信号的再现目标特征与通过在设置于耳机内部的麦克风处收集从驱动器输出的声音而获得的第二声音信号的特征之间的差异，其中所述驱动器基于通过对所述第一声音信号执行信号处理而获得的第三声音信号输出所述声音；以及

声音信号处理单元，其被配置为基于所述特征差异计算单元所计算出的所述差异来选择待在所述信号处理处使用的参数，并且对所述第一声音信号执行信号处理。

(2)根据(1)所述的信号处理设备，

其中由所述声音信号处理单元选择的所述参数是待用于所述第一声音信号的声音质量的调整的滤波器的参数。

(3)根据(2)所述的信号处理设备，

其中所述声音信号处理单元基于所述差异在事先设置的所述滤波器的参数当中选择一个参数。

(4)根据(1)至(3)中任一项所述的信号处理设备，

其中由所述声音信号处理单元选择的所述参数是待用于所述第一声音信号的降噪处理的滤波器的参数。

(5)根据(4)所述的信号处理设备，

其中所述声音信号处理单元基于所述差异在事先设置的所述滤波器的参数当中选择一个参数。

(6)根据(4)或(5)所述的信号处理设备，

其中所述降噪处理是反馈型降噪处理。

(7)根据(4)或(5)所述的信号处理设备，

其中所述降噪处理是前馈型降噪处理。

(8)根据(4)或(5)所述的信号处理设备，

其中所述降噪处理是反馈型降噪处理与前馈型降噪处理的组合。

(9)根据(1)至(8)中任一项所述的信号处理设备，

其中所述特征差异计算单元通过将所述第一声音信号的频率特征与所述第二声音信号的频率特征进行比较来计算所述再现目标特征与所述第二声音信号的所述特征之间的所述差异。

(10)根据(1)至(9)中任一项所述的信号处理设备，

其中所述特征差异计算单元以预定间隔计算所述再现目标特征与所述第二声音信号的所述特征之间的所述差异。

(11)根据(1)至(10)中任一项所述的信号处理设备，

其中所述特征差异计算单元在检测到佩戴所述耳机的时间点计算所述再现目标特征与所述第二声音信号的所述特征之间的所述差异。

(12)根据(1)至(11)中任一项所述的信号处理设备，

其中所述再现目标特征与所述第二声音信号的所述特征之间的所述差异是由所述耳机的佩戴者之间的个体差异引起的。

(13)根据(1)至(12)中任一项所述的信号处理设备，

其中所述再现目标特征与所述第二声音信号的所述特征之间的所述差异是由所述佩戴者佩戴所述耳机的方式的变化引起的。

(14)一种信号处理方法，其包括：

计算第一声音信号的再现目标特征与通过在设置于耳机内部的麦克风处收集从驱动器输出的声音而获得的第二声音信号的特征之间的差异，其中所述驱动器基于通过对所述第一声音信号执行信号处理而获得的第三声音信号输出所述声音；以及

基于所述所计算出的差异选择待用于所述信号处理的参数。

(15)一种计算机程序，其致使计算机实行：

计算第一声音信号的再现目标特征与通过在设置于耳机内部的麦克风处收集从驱动器输出的声音而获得的第二声音信号的特征之间的差异，其中所述驱动器基于通过对所述第一声音信号执行信号处理而获得的第三声音信号输出所述声音；以及

基于所述所计算出的差异选择待用于所述信号处理的参数。

参考符号列表

1 收听者

2 音频信号

10 外壳

11 驱动器

12 麦克风

13 麦克风

100 信号处理设备

102 声音质量调整滤波器

104 麦克风放大器

106 密封水平估计单元

108 DNC信号生成单元

110 DNC信号生成单元

112 DNC个人调整滤波器

113 加法器

114 加法器

116 功率放大器

121 信号转换单元

122 再现目标特征计算单元

123 差异计算单元

124 候选者选择单元

125 缓冲器。