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特表2022-541849インイヤーマイクロフォンアレイの部分的ＨＲＴＦ補償又は予測
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-27
(54)【発明の名称】インイヤーマイクロフォンアレイの部分的ＨＲＴＦ補償又は予測
(51)【国際特許分類】
H04R 1/10 20060101AFI20220916BHJP
H04S 7/00 20060101ALI20220916BHJP
H04R 25/02 20060101ALI20220916BHJP
【ＦＩ】
H04R1/10 101A
H04R1/10 104Z
H04S7/00 310
H04R25/02 C
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022504706
(86)(22)【出願日】2020-07-02
(85)【翻訳文提出日】2022-03-24
(86)【国際出願番号】 US2020040674
(87)【国際公開番号】W WO2021015938
(87)【国際公開日】2021-01-28
(31)【優先権主張番号】16/522,394
(32)【優先日】2019-07-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＴＨＵＮＤＥＲＢＯＬＴ
(71)【出願人】
【識別番号】521524117
【氏名又は名称】アイヨ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】スレニー、マルコム
(72)【発明者】
【氏名】ガルシア、リカルド
(72)【発明者】
【氏名】ウッズ、ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】ルゴロ、ジェイソン
【テーマコード（参考）】
5D005
5D162
【Ｆターム（参考）】
5D005BA15
5D162AA05
5D162CA26
5D162CD26
5D162DA02
5D162DA22
5D162EG03
(57)【要約】
いくつかの実施形態では、耳装着型音再生システムが提供される。システムは、耳の耳介内に静置されるとともに外耳道を塞ぐ耳装着可能ハウジングを備える。いくつかの実施形態では、耳装着可能ハウジングは、複数の外向きマイクロフォンを有する。外向きマイクロフォンが耳の耳介内であるが外耳道の外側に位置付けられ得るので、マイクロフォンは、耳介の３次元音響効果の全てではなく一部を受けることになる。いくつかの実施形態では、音は、ハウジングが使用者に対して本質的にトランスペアレントであるように、ハウジングがなければ鼓膜において存在するであろう３次元位置特定キューを維持するために、複数の外向きマイクロフォンによって受信された信号に適用される複数のフィルタを用いてハウジングの内向きドライバ要素によって再生される。いくつかの実施形態では、複数のフィルタを導出するための技法が提供される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
耳装着型音再生システムであって、内向き部分及び外向き部分を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記外向き部分上に取り付けられた複数のマイクロフォンであって、前記ハウジングは、前記複数のマイクロフォンを少なくとも部分的に耳の耳介内に位置決めするように成形される、複数のマイクロフォンと、
前記ハウジングの前記内向き部分上に取り付けられたドライバ要素と、
実行に応答して、前記耳装着型音再生システムに、
信号のセットを受信することであって、前記信号のセットの各信号は、前記複数のマイクロフォンのうちの一マイクロフォンから受信される、受信することと、
前記信号のセットの各信号について、前記信号がそこから受信された前記マイクロフォンに関連付けられたフィルタを用いて前記信号を処理して、別個のフィルタリングされた信号を生成することと、
前記別個のフィルタリングされた信号を合成して、合成信号を作成することと、
前記合成信号を、放射のために前記ドライバ要素に提供することと
を含む動作を実行させるロジックを有する音処理デバイスと、
を備える、耳装着型音再生システム。
【請求項2】
前記信号がそこから受信された前記マイクロフォンに関連付けられたフィルタを用いて前記信号を処理して、別個のフィルタリングされた信号を生成することは、前記ハウジングが存在せずに着用者の外耳道内で受け取られるであろう音をシミュレートするように前記合成信号の放射を引き起こすように最適化されたフィルタのセットからの一フィルタを用いて前記信号を処理することを含む、請求項１に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項3】
前記信号がそこから受信された前記マイクロフォンに関連付けられたフィルタを用いて前記信号を処理して、別個のフィルタリングされた信号を生成することは、１つ又は複数の指定された方向から受信された音の再生を増大させるように最適化されたフィルタのセットからの一フィルタを用いて前記信号を処理することを有する、請求項１または２に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項4】
前記信号がそこから受信された前記マイクロフォンに関連付けられたフィルタを用いて前記信号を処理して、別個のフィルタリングされた信号を生成することは、前記ハウジングが取り付けられる耳ともう一方の耳との間のターゲット応答の比に基づいて最適化されたフィルタを用いて前記信号を処理することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項5】
前記ハウジングは、着用者の外耳道を完全に塞ぐように成形される、請求項１から４のいずれか一項に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項6】
前記複数のマイクロフォンは、単一の平面内に配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項7】
着用者の外耳道内に位置決めされるように成形された前記ハウジングの一部分上に取り付けられたインイヤーマイクロフォンを更に備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項8】
前記音処理デバイスは、前記ハウジング内に位置決めされる、請求項１から７のいずれか一項に記載の耳装着型音再生システム。
【請求項9】
複数の耳装着型マイクロフォンの出力を最適化するコンピュータ実装方法であって、耳内に挿入されたデバイスの複数のマイクロフォンによって、複数の音源からの入力信号を受信する段階と、
前記複数のマイクロフォンのうちの各マイクロフォンについて、前記マイクロフォンによって受信された前記入力信号を別個のフィルタを用いて処理して、別個の処理された信号を作成する段階と、
前記別個の処理された信号を合成して、合成出力信号を作成する段階と、
前記合成出力信号を、基準信号と比較する段階と、
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階と、
前記デバイスのコントローラによって用いるために前記調整されたフィルタを記憶する段階と
を備える、方法。
【請求項10】
耳内に挿入されたデバイスの複数のマイクロフォンによって、複数の音源からの入力信号を受信する段階は、デバイスの複数のマイクロフォンが前記耳の外耳道の外側かつ前記耳の耳介の内側にあるように耳に挿入された前記デバイスの前記複数のマイクロフォンによって、複数の音源からの入力信号を受信する段階を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
複数の音源からの入力信号を受信する段階は、前記耳に対して異なる水平位置及び垂直位置にある複数の音源からの入力信号を受信する段階を有する、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項12】
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階は、主成分分析を用いて前記別個のフィルタを調整する段階を有する、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項13】
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階は、前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の、位置にわたって総和された二乗差を最小化する段階を有する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項14】
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階は、少なくとも１つの入力信号を、他の入力信号よりも優先する段階を更に有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
少なくとも１つの信号についての差を他の入力信号よりも優先する段階は、対角行列を用いて少なくとも１つの入力信号を他の入力信号よりも優先する段階を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階は、前記別個のフィルタに、所定の入力信号について所定の値を取るように強制する段階を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階は、凸最適化を用いて、前記二乗差を最小化すると同時に、最大二乗差を閾値未満になるように制限する段階を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
前記耳はイヤーシミュレータであり、前記方法は、前記イヤーシミュレータの内側の基準マイクロフォンによって、前記デバイスが前記イヤーシミュレータ内に挿入される前に前記複数の音源からの入力信号を受信することによって前記基準信号を収集する段階を更に備える、請求項９から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項19】
前記耳は被験者の実際の耳であり、前記方法は、前記実際の耳の内側のインイヤーマイクロフォンによって、前記デバイスが前記実際の耳内に挿入される前に前記複数の音源からの入力信号を受信することによって前記基準信号を収集する段階を更に備える、請求項９から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項20】
前記デバイスは第１のデバイスであり、前記耳は頭部の第１の耳であり、前記方法は、前記頭部の第２の耳内に挿入された第２のデバイスの第２の複数のマイクロフォンによって、前記複数の音源からの前記入力信号を受信する段階であって、前記第２のデバイス内の前記第２の複数のマイクロフォンは、前記第１のデバイス内の前記複数のマイクロフォンに一致する、段階と、
前記第２の複数のマイクロフォンのうちの各マイクロフォンについて、前記第１のデバイスの前記一致するマイクロフォンの前記別個のフィルタを用いて前記マイクロフォンによって受信された前記入力信号を処理して、第２の別個の処理された信号を作成する段階と、
前記第２の別個の処理された信号を合成して、第２の合成出力信号を作成する段階と、
前記第２の合成出力信号を、第２の基準信号と比較する段階と
を更に備え、
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化する段階は、
前記別個のフィルタを調整して、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差を最小化し、前記第２の合成出力信号と前記第２の基準信号との間の差を最小化し、前記基準信号と前記第２の基準信号との間の比を維持する段階を有する、請求項９から１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年７月２５日に提出された米国特許出願第１６／５２２，３９４号に基づいており、この米国特許出願の全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。
本出願は、２０１９年７月２５日に提出された米国特許出願第１６／５２２，３９４号に基づいており、この米国特許出願の全体が、引用することにより本明細書の一部をなす。
【0002】
本開示は、概して、インイヤーオーディオデバイスに関する。
【背景技術】
【0003】
ヘッドフォンは、使用者の耳の上又は周囲に着用される一対のラウドスピーカである。耳周囲型（Ｃｉｒｃｕｍａｕｒａｌ）ヘッドフォンは、使用者の耳の上又は中の適所にスピーカを保持するために使用者の頭部の頂部上にバンドを用いる。別のタイプのヘッドフォンは、イヤーバッド（ｅａｒｂｕｄ）又はイヤーピース（ｅａｒｐｉｅｃｅ）として知られており、使用者の外耳道に近い、使用者の耳の耳介内に着用されるユニットを含む。
【0004】
ヘッドフォン及びイヤーバッドの双方は、パーソナル電子デバイスの使用の増加につれてより一般的になってきている。例えば、人々は、音楽を再生する、ポッドキャスト（ｐｏｄｃａｓｔｓ）を聴く等のために、自身の電話に接続するのにヘッドフォンを用いる。別の例として、聴力損失を有する人々も、環境音を増幅するのに耳装着型デバイスを用いる。しかしながら、ヘッドフォンデバイスは、現行では一日中の着用向けには設計されていない。なぜならば、それらのヘッドフォンデバイスの存在が、外部雑音が耳に入るのを妨げるためである。それゆえ、使用者は、会話を聞く、安全に街路を横断する等のためにデバイスを取り外すことが必要とされる。さらに、聴力損失を有する人向けの耳装着型デバイスは、多くの場合に環境キューを正確に再生するのに失敗し、それゆえ、着用者が再生された音を位置特定するのが困難になる。
【発明の概要】
【0005】
この概要は、発明を実施するための形態において以下で更に説明される概念の選択を簡略化した形態で導入するために提供される。この概要は、請求される主題の重要な特徴を特定するように意図されず、請求される主題の範囲を規定する際の補助として用いられるようにも意図されない。
【0006】
いくつかの実施形態では、耳装着型音再生システムが提供される。前記システムは、ハウジングと、複数のマイクロフォンと、ドライバ要素と、音処理デバイスとを備える。前記ハウジングは、内向き部分及び外向き部分を有する。前記複数のマイクロフォンは、前記ハウジングの前記外向き部分上に取り付けられる。前記ハウジングは、前記複数のマイクロフォンを少なくとも部分的に耳の耳介内に位置決めするように成形される。前記ドライバ要素は、前記ハウジングの前記内向き部分上に取り付けられる。前記音処理デバイスは、実行に応答して、前記耳装着型音再生システムに、信号のセットを受信することであって、前記信号のセットの各信号は、前記複数のマイクロフォンのうちの一マイクロフォンから受信される、受信することと、前記信号のセットの各信号について、前記信号がそこから受信された前記マイクロフォンに関連付けられたフィルタを用いて前記信号を処理して、別個のフィルタリングされた信号を生成することと、前記別個のフィルタリングされた信号を合成して、合成信号を作成することと、前記合成信号を、放射のために前記ドライバ要素に提供することとを含む動作を実行させるロジックを有する。
【0007】
いくつかの実施形態では、複数の耳装着型マイクロフォンの出力を最適化するコンピュータ実装方法が提供される。耳内に挿入されたデバイスの複数のマイクロフォンは、複数の音源からの入力信号を受信する。前記複数のマイクロフォンの各マイクロフォンについて、前記マイクロフォンによって受信された前記入力信号は、別個のフィルタを用いて処理されて、別個の処理された信号が作成される。前記別個の処理された信号は、合成されて、合成出力信号が作成される。前記合成出力信号は、基準信号と比較される。前記別個のフィルタは調整されて、前記合成出力信号と前記基準信号との間の差が最小化される。前記調整されたフィルタは、前記デバイスのコントローラによって用いるために記憶される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明の前述の態様及び付随の利点の多くは、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解されるにつれてより容易に認識されるであろう。
【0009】
【図1】本開示の様々な態様に係るデバイスの非限定的な例示的実施形態の部分切欠き図を示す概略図である。
【0010】
【図2】参照のために、耳介の解剖学的構造の様々な要素を示す漫画図である。
【0011】
【図3】本開示の様々な態様に係る音再生システムの非限定的な例示的実施形態を示すブロック図である。
【0012】
【図4A】本開示の様々な態様に係る、耳装着型マイクロフォンアレイにおける部分的頭部伝達関数を補償するためのフィルタを発見するとともに用いる方法の非限定的な例示的実施形態を示すフローチャートである。
【図4B】本開示の様々な態様に係る、耳装着型マイクロフォンアレイにおける部分的頭部伝達関数を補償するためのフィルタを発見するとともに用いる方法の非限定的な例示的実施形態を示すフローチャートである。
【図4C】本開示の様々な態様に係る、耳装着型マイクロフォンアレイにおける部分的頭部伝達関数を補償するためのフィルタを発見するとともに用いる方法の非限定的な例示的実施形態を示すフローチャートである。
【図4D】本開示の様々な態様に係る、耳装着型マイクロフォンアレイにおける部分的頭部伝達関数を補償するためのフィルタを発見するとともに用いる方法の非限定的な例示的実施形態を示すフローチャートである。
【0013】
【図5A】本開示の様々な態様に係る実験の設定の非限定的な例示的実施形態を示す図である。
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
本開示のいくつかの実施形態では、耳装着型音再生システムが提供される。システムは、耳の耳介内に静置されるとともに外耳道を塞ぐ耳装着可能ハウジングを備える。いくつかの実施形態では、耳装着可能ハウジングは、複数の外向きマイクロフォンを有する。外向きマイクロフォンが耳の耳介内であるが外耳道の外側に位置付けられ得るので、マイクロフォンは、耳介の３次元音響効果の全てではなく一部を受けることになる。望まれているものは、ハウジングが使用者に対して本質的にトランスペアレントであるように、ハウジングがなければ鼓膜において存在するであろう３次元位置特定キューを維持するために、ハウジングの内向きドライバ要素によって再生される音のためのものである。
【0016】
図１は、本開示の様々な態様に係るデバイスの非限定的な例示的実施形態の部分切欠き図を示す概略図である。この図において見られるように、耳装着可能ハウジング３０４が、耳の外耳道１０３内に挿入される。ハウジングの外向き部分は、複数のマイクロフォン３１０を含む。図１では単一の平面内に配置されているものとして示されているものの、いくつかの実施形態では、複数のマイクロフォン３１０は、半球形、又は単一の平面ではない他の配置においてハウジングの外向き部分上に配置されてよい。ハウジングの内向き部分は、外耳道１０３を塞ぐとともに、少なくともドライバ要素３１２を有する。示されている実施形態は、任意選択のインイヤーマイクロフォン３１４も備える。ドライバ要素３１２は、鼓膜１１２によって受け取られる音を生成するように構成される。
【0017】
示されているように、耳装着可能ハウジング３０４は、複数のマイクロフォン３１０が少なくとも部分的に耳の耳介１０２内に位置するように挿入される。例えば、耳装着可能ハウジング３０４の外向き部分は、外耳道１０３の外側であるが、甲介の内側、耳珠／対珠の後ろ、又はそれ以外の耳介の解剖学的構造の一部分内に位置決めされてよい。図２は、参照のために、耳介の解剖学的構造の様々な要素を示す漫画図である。マイクロフォン３１０は少なくとも部分的に耳介１０２内にあるので、マイクロフォン３１０は、耳介１０２によって与えられる３次元音響効果の一部を受けることになる。これは、外部に取り付けられたマイクロフォンアレイを有するオーバーイヤーヘッドフォンのセットとは異なる。なぜならば少なくとも、オーバーイヤーヘッドフォン用のラウドスピーカが（マイクロフォンと同様に）耳介の外側にあるので、そのようなヘッドフォンが、３次元聴覚キューを複雑な処理を伴わずに容易に再生することができる閉じたシステムを構成するためである。対照的に、マイクロフォン３１０は、耳介１０２によって与えられる３次元音響効果の全てではなく一部を受信する。それに応じて、ハウジング３０４がなければ鼓膜１１２において受け取られるであろう３次元音響効果をドライバ要素３１２に正確に再生させるために、フィルタは、マイクロフォン３１０からの信号を合成してそのような効果を正確に再生することができるように決定されるべきである。トランスペアレンシを提供することができるフィルタが決定されると、ビームフォーミング等の更なる機能も同様に提供されてよい。
【0018】
図３は、本開示の様々な態様に係る音再生システムの非限定的な例示的実施形態を示すブロック図である。いくつかの実施形態では、音再生システム３０２は、１つ又は複数の音再生目標を達成するために、耳装着可能ハウジング３０４の複数のマイクロフォン３１０によって受信された信号のためのフィルタを発見するように構成される。いくつかの実施形態では、音再生システム３０２は、ドライバ要素３１２を用いてマイクロフォン３１０によって受信された音を再生するためにそのようなフィルタを用いるように構成される。示されているように、音再生システム３０２は、耳装着可能ハウジング３０４と、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）デバイス３０６と、音処理デバイス３０８とを備える。いくつかの実施形態では、耳装着可能ハウジング３０４、ＤＳＰデバイス３０６、及び音処理デバイス３０８は、任意の適切な通信技術を用いて互いに通信可能に接続されてよく、この任意の適した通信技術は、限定されないがＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ（登録商標）及びアナログオーディオコネクタを含む有線技術、並びに限定されないがＷｉ－Ｆｉ（登録商標）及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を含む無線技術を含むが、これらに限定されない。
【0019】
いくつかの実施形態では、耳装着可能ハウジング３０４は、複数のマイクロフォン３１０と、ドライバ要素３１２と、任意選択のインイヤーマイクロフォン３１４とを有する。耳装着可能ハウジング３０４は、内向き部分及び外向き部分を有する。外向き部分及び内向き部分はともに、限定されないがバッテリ、通信インタフェース、及びプロセッサのうちの少なくとも１つを含む他の構成要素が内部に設けられ得る容積を囲む。
【0020】
いくつかの実施形態では、内向き部分は、使用者の外耳道内にフィットするように成形され、摩擦嵌合を用いて外耳道内で保持され得る。いくつかの実施形態では、内向き部分は、特定の使用者の外耳道の特定の形状にカスタム形成されてよい。いくつかの実施形態では、内向き部分は、外耳道を完全に塞いでよい。ドライバ要素３１２及び任意選択のインイヤーマイクロフォン３１４は、内向き部分の遠位端に取り付けられてよい。
【0021】
いくつかの実施形態では、外向き部分は、マイクロフォン３１０が上に取り付けられる表面を有してよい。いくつかの実施形態では、外向き部分は、円形形状を有してよく、マイクロフォン３１０がその円形形状全体に分散される。いくつかの実施形態では、外向き部分は、使用者の耳介の解剖学的構造と一致するようにカスタム形成される形状を有してよい。いくつかの実施形態では、外向き部分は、マイクロフォン３１０が単一の平面内に配置されるように、平坦な表面を有してよい。いくつかの実施形態では、外向き部分は、マイクロフォン３１０が単一の平面内に配置されないように、半球形構造又はマイクロフォン３１０が上に配置される他の何らかの形状を有してよい。いくつかの実施形態では、耳装着可能ハウジング３０４が耳内に位置決めされたとき、マイクロフォン３１０が位置付けられる平面は、頭部の前部に対して角度をなす。
【0022】
いくつかの実施形態では、複数のマイクロフォン３１０のマイクロフォンは、限定されないがＭＥＭＳマイクロフォンを含む、適切なフォームファクタを有する任意のタイプのマイクロフォンであってよい。いくつかの実施形態では、ドライバ要素３１２は、可聴周波数の全範囲（例えば、約５０Ｈｚ～約２０ＫＨｚ）を生成することが可能である任意のタイプの高精細ラウドスピーカであってよい。いくつかの実施形態では、インイヤーマイクロフォン３１４も、限定されないがＭＥＭＳマイクロフォンを含む、適切なフォームファクタを有する任意のタイプのマイクロフォンであってよい。インイヤーマイクロフォン３１４は任意選択であってよく、これはなぜならば、いくつかの実施形態では、ドライバ要素３１２の性能を測定するために別個のマイクロフォンのみが用いられてよいためである。
【0023】
上記で言及されたように、音再生システム３０２は、ＤＳＰデバイス３０６も備える。いくつかの実施形態では、ＤＳＰデバイス３０６は、マイクロフォン３１０からアナログ信号を受信し、それらを、音処理デバイス３０８によって処理されるデジタル信号に変換するように構成される。いくつかの実施形態では、ＤＳＰデバイス３０６は、音処理デバイス３０８からデジタル信号を受信し、それらのデジタル信号をアナログ信号に変換し、それらのアナログ信号を再生のためにドライバ要素３１２に提供するように構成されてもよい。ＤＳＰデバイス３０６として用いるのに適したデバイスの１つの非限定的な例は、Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｉｎｃ．によって提供されるＡＤＡＵ１４６７Ｚ ＳｉｇｍａＤＳＰプロセッサである。
【0024】
示されているように、音処理デバイス３０８は、信号記録エンジン３１６と、フィルタ決定エンジン３１８と、信号再生エンジン３２０と、記録データストア３２２と、フィルタデータストア３２４とを有する。いくつかの実施形態では、信号記録エンジン３１６は、ＤＳＰデバイス３０６からデジタル信号を受信し、受信信号を記録データストア３２２に記憶するように構成される。信号記録エンジン３１６は、受信信号に関連付けられた特定のマイクロフォン３１０及び／又は音源のインジケーションを記憶してもよい。いくつかの実施形態では、フィルタ決定エンジン３１８は、耳装着可能ハウジング３０４がなければ鼓膜において受け取られるであろう信号に、処理された信号が一致するように可能な限り近い合成信号を生成するために合成され得るように、マイクロフォン３１０から受信された信号に適用することができるフィルタを決定するように構成される。フィルタ決定エンジン３１８は、決定されたフィルタをフィルタデータストア３２４に記憶するように構成されてよい。いくつかの実施形態では、信号再生エンジン３２０は、ＤＳＰデバイス３０６から受信された信号にフィルタを適用し、合成された処理済みの信号を、ドライバ要素３１２によって再生されるようにＤＳＰデバイス３０６に提供するように構成される。
【0025】
概して、本明細書において用いられる場合、「エンジン」という用語は、ハードウェア又はソフトウェア命令において具現化されるロジックを指し、これらの命令は、Ｃ、Ｃ＋＋、ＣＯＢＯＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、ＰＨＰ、Ｐｅｒｌ、ＨＴＭＬ、ＣＳＳ、ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ（登録商標）、ＶＢＳｃｒｉｐｔ、ＡＳＰＸ、Ｃ♯等のＭｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標） ．ＮＥＴ言語、Ｍａｔｌａｂ（登録商標）等の特定用途向け言語、及び／又は同様なもの等のプログラミング言語において記述することができる。エンジンは、実行可能プログラムにコンパイルされてもよいし、又はインタプリタ型プログラミング言語において記述されてもよい。エンジンは、他のエンジンから又はそれら自身から呼び出し可能であってよい。概して、本明細書において説明されるエンジンは、他のエンジン若しくはアプリケーションとマージすることができる、又はサブエンジンに分割することができるロジカルモジュールを指す。エンジンは、任意のタイプのコンピュータ可読媒体又はコンピュータストレージデバイスに記憶することができるとともに、１つ又は複数の汎用コンピュータ上に記憶し、これによって実行することができ、それゆえ、エンジンを提供するように構成された専用コンピュータが作成される。それに応じて、本明細書において示されるデバイス及びシステムは、示されるエンジンを提供するように構成された１つ又は複数のコンピューティングデバイスを含む。
【0026】
概して、本明細書において説明される場合、「データストア」は、コンピューティングデバイスによるアクセスのためにデータを記憶するように構成された任意の適切なデバイスによって提供されてよい。データストアの１つの例は、１つ又は複数のコンピューティングデバイス上で実行され、かつローカルに、又は高速ネットワークを介してアクセス可能である高信頼度、高速リレーショナルデータベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）である。しかしながら、キーバリューストア、オブジェクトデータベース、及び／又は同様なもの等の、記憶されたデータをクエリに応答して迅速かつ高信頼度で提供することが可能である他の任意の適切なストレージ技法及び／又はデバイスが用いられてよい。データストアを提供するコンピューティングデバイスは、ネットワークを介する代わりにローカルにアクセス可能であってもよいし、又はクラウドベースサービスとして提供されてもよい。データストアは、以下で更に説明されるように、コンピュータ可読記憶媒体上に、編成された様式で記憶されるデータを含んでもよい。データストアの別の例は、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、及び／又は同様なもの等のコンピュータ可読媒体上のファイル（又はレコード）にデータを記憶するファイルシステム又はデータベース管理システムである。本開示の範囲から逸脱することなく、本明細書において説明される複数の別個のデータストアは、単一のデータストアに結合されてよく、及び／又は、本明細書において説明される単一のデータストアは、複数のデータストアに分離されてよい。
【0027】
示されているように、音再生システム３０２は、耳装着可能ハウジング３０４用、ＤＳＰデバイス３０６用、及び音処理デバイス３０８用の別個のデバイスを備える。いくつかの実施形態では、音処理デバイス３０８によって提供されるものとして説明される機能は、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又はロジックを実装するための回路部を有する他の任意のタイプのハードウェアによって提供されてよい。いくつかの実施形態では、音処理デバイス３０８によって提供されるものとして説明される機能は、コンピュータ可読媒体内に記憶された命令によって具現化されてよく、音再生システム３０２に、命令の実行に応答してその機能を実行させてよい。いくつかの実施形態では、音処理デバイス３０８の機能は、ＭＯＴＵサウンドカードと、Ｐｒｏ Ｔｏｏｌｓ、Ｓｔｕｄｉｏ Ｏｎｅ、Ｃｕｂａｓｅ、又はＭＯＴＵ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍｅｒ等のデジタルオーディオワークステーション（ＤＡＷ）ソフトウェアを実行するラップトップコンピューティングデバイス、デスクトップコンピューティングデバイス、サーバコンピューティングデバイス、又はクラウドコンピューティングデバイス等のコンピューティングデバイスとによって提供されてよい。ＤＡＷソフトウェアは、エンジン機能を提供するために、仮想スタジオ技術（ＶＳＴ）プラグインを用いて強化されてよい。エンジンによって実行される更なる数値解析は、ｍａｔｌａｂ（登録商標）等の数学的解析ソフトウェアにおいて実行されてよい。いくつかの実施形態では、ＤＳＰデバイス３０６の機能は、同様に、Ｃｙｃｌｉｎｇ '７４によって提供されるＭＡＸ ｍｓｐ、又はＰｕｒｅ Ｄａｔａ（ＰＤ）等の、音処理デバイス３０８によって実行されるソフトウェアによって提供されてよい。
【0028】
いくつかの実施形態では、ＤＳＰデバイス３０６の機能は、耳装着可能ハウジング３０４又は音処理デバイス３０８に組み込まれてよい。いくつかの実施形態では、機能の全てが耳装着可能ハウジング３０４内に位置してよい。いくつかの実施形態では、音処理デバイス３０８によって提供されるものとして説明される機能の一部が、代わりに耳装着可能ハウジング３０４内に提供されてよい。例えば、別個の音処理デバイス３０８が、用いられるフィルタを決定するために、信号記録エンジン３１６、フィルタ決定エンジン３１８、及び記録データストア３１２を提供してよい一方で、フィルタデータストア３２４及び信号再生エンジン３２０の機能は、耳装着可能ハウジング３０４によって提供されてよい。
【0029】
図４Ａから図４Ｄは、本開示の様々な態様に係る、耳装着型マイクロフォンアレイにおける部分的頭部伝達関数を補償するためのフィルタを発見するとともに用いる方法の非限定的な例示的実施形態を示すフローチャートである。高レベルにおいて、方法４００は、複数の音源によって生成される信号についてイヤーシミュレータ５０３内でターゲット信号を決定する。その後、耳装着可能ハウジング３０４がイヤーシミュレータ５０３内に配置され、信号が、マイクロフォン３１０の各々によって記録される。その後、音処理デバイス３０８は、マイクロフォン３１０によって記録された信号と基準信号との間の差を最小化するフィルタを決定する。決定されたフィルタは、ドライバ要素３１２を用いて信号を生成するのに用いることができる。
【0030】
いくつかの実施形態では、方法４００の目標は、合成信号の周波数応答が可能な限り厳密に所与のターゲット信号に一致するように、複数のマイクロフォン３１０のうちのＭ個のマイクロフォンからの信号を合成することが可能であることである。式Ａ（ｆ，ｋ，ｍ）は、周波数ｆにおける、位置ｋ＝１，２，...，ｋにある音源についてのマイクロフォンｍ＝１，２，...，Ｍにおける複素値周波数応答を表し、式Ｔ（ｆ，ｋ）は、音源ｋについてのターゲット周波数応答を表す。合成は、マイクロフォン信号をフィルタリングすることと、フィルタ出力をともに加算することとを含む。フィルタリング及び合成プロセスの全体出力の周波数応答Ｙ（ｆ，ｋ）は、以下のように記述することができる。
ここで、Ｗ（ｆ，ｍ）は、設計される第ｍのフィルタの周波数応答であり、
は、Ｍ要素列ベクトルであり、ただし第ｍ要素はＡ（ｆ，ｋ，ｍ）であり、Ｔは、行列転置を意味し、
は、Ｍ要素列ベクトルであり、ただし第ｍ要素はＷ（ｆ，ｍ）である。本明細書において開示される設計方法は、何らかの一致基準を所与としてＹ（ｆ，ｋ）がＴ（ｆ，ｋ）に一致するようなフィルタＷ（ｆ，ｍ）を探索する。フィルタリング及び合成プロセスは、周波数領域において、又はＷ（ｆ，ｍ）のフィルタをＭ個の時間領域フィルタのセットに変換するか、若しくは時間領域における類似の設計技法を用いることによって行うことができる。 複数の音源についての合成信号における誤差を最小化することによって、 到来する音の方向にかかわらずデバイス３０４の最大性能を提供するフィルタを決定することができる。以下で更に論述されるように、他の最適化（ビームフォーミング又はそれ以外にいくつかの方向を他の方向よりも優先すること等）を用いる類似の技法が用いられてもよい。
【数1】
【数2】
【数3】
【0031】
ブロック４０２（図４Ａ）において、イヤーシミュレータ５０３が、複数の音源を有する部屋内に位置付けられ、ブロック４０４において、基準マイクロフォンが、イヤーシミュレータ５０３の外耳道の内側に位置付けられる。生体の被験者の代わりにイヤーシミュレータを用いることにより、イヤーシミュレータが正確にかつ再現可能にテスト環境内に位置付けられること、及び精密な音響測定が行われることが可能になるが、いくつかの実施形態では生体の被験者がインイヤーマイクロフォンとともに用いられてよい。図５Ａは、本開示の様々な態様に係る実験の設定の非限定的な例示的実施形態を示している。示されているように、イヤーシミュレータ５０３を備える人工頭部５０２が提供される。いくつかの実施形態では、イヤーシミュレータ５０３は、実際の耳の解剖学的構造を近似するように成形されており、人間の肌膚、軟骨、及び実際の耳の他の構成要素に類似の音響特性を有する材料から作成されてよい。人工頭部５０２及びイヤーシミュレータ５０３は、外耳道１０３を備える。外耳道１０３内に、かつ鼓膜１１２の位置に近づけて、基準マイクロフォン５１２が位置付けられる。いくつかの実施形態では、基準マイクロフォン５１２は、耳装着可能ハウジング３０４のマイクロフォン３１０と類似のデバイスであってよく、類似の方式でＤＳＰデバイス３０６に通信可能に結合されてよい。いくつかの実施形態では、基準マイクロフォン５１２は、Ｄａｙｔｏｎ Ａｕｄｉｏ ＵＭＭ－６ ＵＳＢマイクロフォン等のより単純なデバイスであってよい。いくつかの実施形態では、基準マイクロフォン５１２は、外耳道の入口における位置、又は頭部の中心の位置における位置（ただし頭部は存在しない）等の、鼓膜１１２位置に対する既知の固定関係を有する位置にあってよい。いくつかの実施形態では、基準マイクロフォン５１２は、平均的な鼓膜に一致する空気カップリングパラメータ（ａｉｒ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ）を呈するように調節されてよい。
【0032】
図５Ａは、複数の音源のうちの第１の音源５０４及び第２の音源５０６も示している。各音源は、テスト信号を生成するように構成されたコンピューティングデバイスに通信可能に結合されるＳｏｎｙ ＳＲＳＸ５ポータブルラウドスピーカ等のラウドスピーカであってよい。いくつかの実施形態では、複数の音源は、人工頭部５０２の周囲に配置された１６個以上の音源を含んでよい。いくつかの実施形態では、複数の音源は、人工頭部５０２に対する様々な水平位置及び垂直位置にあってよい。簡潔性のために示されていないものの、いくつかの実施形態では、人工頭部５０２は、第２のイヤーシミュレータ及び基準マイクロフォンを備えてよい。いくつかの実施形態では、人工頭部５０２は、人工胴体、毛髪、衣類、アクセサリ、及び／又は頭部伝達関数に寄与し得る他の要素を備えてもよい。いくつかの実施形態では、人工頭部５０２及び複数の音源は、環境的因子からの干渉を更に低減するために、無響室内に位置してよい。いくつかの実施形態では、複数の音源５０４、５０６を提供するために複数のデバイスを有する代わりに、実験間で複数の位置を正確に複製するためのロボットアーム又は別の技法を用いて複数の音源５０４、５０６を提供するために単一のデバイスが複数の位置に移動されてよい。
【0033】
図５Ａは人工頭部５０２及びイヤーシミュレータ５０３を示しているものの、いくつかの実施形態では、測定値の収集は、人間の被験者を含んでよい。そのような実施形態の場合、インイヤーマイクロフォンは、被験者の実際の耳内の鼓膜の近くに位置付けられてよい。被験者には、被験者が試験中に静止状態かつ一貫した位置を保つことを助けるためのヘッドレスト又は類似のデバイスが提供されてよい。
【0034】
図４Ａに戻ると、ｆｏｒループが、ｆｏｒループ開始ブロック４０６とｆｏｒループ終了ブロック４１４との間で規定され、イヤーシミュレータ５０３の周囲に配置された複数の音源のうちの音源ごとに実行される。ｆｏｒループ開始ブロック４０６から、方法４００は、ブロック４０８に進み、ブロック４０８において、音源は、テスト信号を生成する。テスト信号のいくつかの非限定的な例は、正弦波掃引、発話、音楽、及び／又はそれらの組み合わせを含んでよい。ブロック４１０において、基準マイクロフォン５１２は、イヤーシミュレータ５０３によって影響を受けたものとしてテスト信号を受信し、受信信号を音処理デバイス３０８に送信する。いくつかの実施形態では、基準マイクロフォン５１２は、受信信号をＤＳＰデバイス３０６に提供し、その後、ＤＳＰデバイス３０６は、デジタル形式の受信信号を音処理デバイス３０８に提供する。いくつかの実施形態では、アナログ／デジタル変換器が基準マイクロフォン５１２に存在してよく、デジタルオーディオ信号が、基準マイクロフォン５１２によって音処理デバイス３０８に提供されてよい。
【0035】
ブロック４１２において、音処理デバイス３０８の信号記録エンジン３１６は、受信信号を、その音源についてのターゲット信号として記録データストア３２２に記憶する。処理すべき更なる音源が残されている場合、方法４００は、次の音源を処理するために、ｆｏｒループ終了ブロック４１４からｆｏｒループ開始ブロック４０６に進む。そうではなく、音源の全てが処理済みであった場合、方法４００は、ｆｏｒループ終了ブロック４１４から継続ターミナル（「ターミナルＡ」）に進む。いくつかの実施形態では、複数の音源のうちの各音源は、各音源から得られた読み取り値が互いに干渉しないように別個に処理される。
【0036】
ブロック４１６（図４Ｂ）において、複数のマイクロフォン３１０を有するデバイス３０４がイヤーシミュレータ５０３内に位置付けられる。デバイス３０４という用語は、耳装着可能ハウジング３０４という用語と本明細書において同義で用いられる。図５Ｂは、図５Ａにおいて示されるとともに上記で論述されたイヤーシミュレータ５０３内に位置付けられるデバイス３０４の非限定的な例示的実施形態を示している。複数の音源５０４、５０６のレイアウトは、示されるとともに上記で論述されたものと同じままであり、人工頭部５０２、イヤーシミュレータ５０３、及び基準マイクロフォン５１２の設定に関するその他全てについても同様である。示されているように、音源５０４、５０６の各々からの信号は、僅かに異なる時点において、及び僅かに異なる角度からマイクロフォン３１０の各々によって受信されることになる。また、信号は、特に人工頭部５０２の背後又は人工頭部５０２のイヤーシミュレータ５０３とは反対側に位置する音源の場合、マイクロフォン３１０に直接到達することから部分的に遮蔽されるか、又は別様に人工頭部５０２の一部分又は人工頭部５０２が取り付けられる人工胴体によって音響的に影響を受け得る。デバイス３０４は明確さのためにイヤーシミュレータ５０３の外側に延在するものとして図５Ｂにおいて示されているものの、実際の実施形態では、デバイス３０４は、マイクロフォン３１０の各々によって受信された信号がイヤーシミュレータ５０３の音響特性によっても影響を受けるように部分的にイヤーシミュレータ５０３内にあることになる。
【0037】
図４Ｂに戻ると、ｆｏｒループが、ｆｏｒループ開始ブロック４１８とｆｏｒループ終了ブロック４３０との間で規定され、イヤーシミュレータ５０３の周囲に配置された複数の音源のうちの各音源について実行される。ｆｏｒループ４１８～４３０が実行される複数の音源の音源は、ｆｏｒループ４０６～４１４が実行された音源と同じであるものの、音源が処理される順序は変化してよい。ｆｏｒループ開始ブロック４１８から、方法４００は、ｆｏｒループ開始ブロック４２０とｆｏｒループ終了ブロック４２８との間で規定されたｆｏｒループに進み、これは、デバイス１０４の各マイクロフォン３１０について実行される。実際には、この入れ子型ｆｏｒループは、ブロック４２２～４２６を、音源及びマイクロフォンの全ての組み合わせについて実行する。
【0038】
ｆｏｒループ開始ブロック４２０から、方法４００は、ブロック４２２に進み、ブロック４２２において、音源は、テスト信号を生成する。テスト信号は、ブロック４０８において生成されるテスト信号と同じである。ブロック４２４において、マイクロフォン３１０は、イヤーシミュレータ５０３の少なくとも一部分によって影響を受けたものとしてテスト信号を受信し、受信信号を音処理デバイス３０８に送信する。いくつかの実施形態では、受信信号を音処理デバイス３０８に送信する段階は、アナログ信号を、マイクロフォン３１０からＤＳＰデバイス３０６に送信する段階と、アナログ信号をデジタル信号に変換する段階と、デジタル信号をＤＳＰデバイス３０６から音処理デバイス３０８に送信する段階とを含む。ブロック４２６において、信号記録エンジン３１６は、マイクロフォン３１０及びその音源についての受信信号を記録データストア３２２に記憶する。
【0039】
その音源について処理すべき更なるマイクロフォン３１０が残されている場合、方法４００は、次のマイクロフォン３１０を処理するために、ｆｏｒループ終了ブロック４２８からｆｏｒループ開始ブロック４２０に進む。そうではなく、マイクロフォン３１０の全てが処理済みであった場合、方法４００は、ｆｏｒループ終了ブロック４３０に進む。処理すべき更なる音源が残されている場合、方法４００は、次の音源を処理するために、ｆｏｒループ終了ブロック４３０からｆｏｒループ開始ブロック４１８に進む。そうではなく、音源の全てが処理済みであった場合、方法４００は、継続ターミナル（「ターミナルＢ」）に進む。
【0040】
図４Ｃにおいて、ｆｏｒループが、ｆｏｒループ開始ブロック４３２とｆｏｒループ終了ブロック４４４との間で規定され、イヤーシミュレータ５０３の周囲に配置された複数の音源のうちの各音源について実行される。ｆｏｒループ開始ブロック４３２から、方法４００は、ｆｏｒループ開始ブロック４３４に進み、ｆｏｒループ開始ブロック４３４は、ｆｏｒループ開始ブロック４３４とｆｏｒループ終了ブロック４３８との間で規定された別のｆｏｒループを開始する。ｆｏｒループ開始ブロック４３４とｆｏｒループ終了ブロック４３８との間で規定されたｆｏｒループは、複数のマイクロフォンのうちの各マイクロフォン３１０について一度ずつ実行される。本質的には、これらの入れ子型ｆｏｒループは、音源の各々についてマイクロフォン３１０によって受信された信号の各々を処理する。
【0041】
ｆｏｒループ開始ブロック４３４から、方法４００は、ブロック４３６に進み、このブロック４３６において、音処理デバイス３０８の信号再生エンジン３２０は、マイクロフォン３１０用の別個のフィルタを用いて記憶された受信信号を処理して、別個の処理された信号を作成する。いくつかの実施形態では、別個のフィルタは、複数のマイクロフォンのうちの特定のマイクロフォン３１０からの信号に適用されるフィルタである。いくつかの実施形態では、特定のマイクロフォン３１０についての第１の通過ブロック４３６に用いられる別個のフィルタは、以下で論述されるように、後に調整されるデフォルトフィルタであってよい。
【0042】
処理すべき更なるマイクロフォン３１０が残されている場合、方法４００は、次のマイクロフォン３１０についての記憶された受信信号を処理するために、ｆｏｒループ終了ブロック４３８からｆｏｒループ開始ブロック４３４に進む。そうではなく、マイクロフォン３１０の全てについての記憶された受信信号が処理済みであった場合、方法４００は、ｆｏｒループ終了ブロック４３８からブロック４４０に進む。ブロック４４０において、信号再生エンジン３２０は、別個の処理された信号を合成して、その音源についての合成出力信号を作成する。ブロック４４２において、信号再生エンジン３２０は、その音源についての合成出力信号を、記録データストア３２２に記憶する。
【0043】
その後、方法４００は、ｆｏｒループ終了ブロック４４４に進む。処理すべき更なる音源が残されている場合、方法４００は、次の音源を処理するために、ｆｏｒループ終了ブロック４４４からｆｏｒループ開始ブロック４３２に進む。そうではなく、音源の全てが処理済みであった場合、方法４００は、ｆｏｒループ終了ブロック４４４から継続ターミナル（「ターミナルＣ」）に進む。
【0044】
ブロック４４６（図４Ｄ）において、音処理デバイス３０８のフィルタ決定エンジン３１８は、合成出力信号を、ターゲット信号と比較する。いくつかの実施形態では、比較は、以下の式において示されるように、位置にわたって総和された、信号同士の間の二乗差を決定する。
【数4】
【0045】
これは、ベクトル表記法を用いて表すこともできる。
、ここで、
は、Ｋ要素列ベクトルであり、ただし、第ｋ要素はＴ（ｆ，ｋ）であり、
は、行
を有するＭ×Ｋ行列であり、
は、その複素共役転置である。
【数5】
【数6】
【数7】
【数8】
【数9】
【0046】
判定ブロック４４８において、判断は、既存のフィルタの性能が適切であるか否かに関して行われる。既存のフィルタの性能が適切ではないと判断された場合、判定ブロック４４８の結果はＮＯである。ブロック４５０において、フィルタ決定エンジン３１８は、合成出力信号とターゲット信号との間の差を最小化するために別個のフィルタを調整し、その後、新たに調整されたフィルタを用いて記憶された受信信号を処理するためにターミナルＢに戻る。
【0047】
示されている反復方法は、合成誤差を最小化するための様々な最適化技法を含んでよい。いくつかの実施形態では、方法は、フィルタを再テストするためにループバックすることなく、理想フィルタを直接計算することが可能であってよい。いくつかの実施形態では、上記で説明された二乗差誤差基準を最小化する
を求めるために、勾配は、
に対して取られるとともに、ゼロに等しく設定されてよく、これにより、次式が得られる。
【数10】
【数11】
【数12】
【0048】
そして、最終的には、
となり、ここで、
及び
である。
【数13】
【数14】
【数15】
【0049】
いくつかの実施形態では、上記で説明された二乗誤差に対する変形形態が用いられてよい。例えば、いくつかの実施形態では、いくつかのソース位置からの信号が処理された信号の合成において最も正確に再生されることを保証するために、それらのソース位置に対して他のソース位置よりも重きを置くためにＫ×Ｋ対角行列Ｑが用いられてよい。対角線の第ｋ要素上にスカラ値ｑｋｋを有することで、結果として得られるフィルタ
は、より大きい値ｑｋｋを有する位置ｋに対して、より小さい値を有する他の位置よりも感度が高くなることになる。そのような実施形態の場合、基準は、
になり、これにより、
がもたらされ、ただし、
及び
である。
【数16】
【数17】
【数18】
【数19】
【数20】
【0050】
いくつかの実施形態では、基準は、特定の音源位置について特定の値を取るようにフィルタを制約することを条件として、上記で論述されたように、二乗差を用いてよい。Ｎ個の列が制約付き位置に対応する
ベクトルであるＭ×Ｎ行列を
とする。取るべき値を有するＮ要素列ベクトルを
とする。その場合、これらの追加の制約は、
のように記述することができる。ラグランジュ未定乗数法（ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｌａｇｒａｎｇｅ ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｓ）を用いると、結果として得られる
ベクトルは、
となる。
【数21】
【数22】
【数23】
【数24】
【数25】
【数26】
【0051】
凸最適化の理論を用いて他の基準を満たすことができる。例えば、いくつかの実施形態では、上記のように二乗差を最小化すると同時に、最大二乗差を何らかの所定の閾値以下に制限するフィルタを求めるために凸最適化が用いられてよい。
【0052】
判定ブロック４４８に戻ると、既存のフィルタの性能が適切であると判断された場合、判定ブロック４４８の結果はＹＥＳである。ブロック４５２において、フィルタ決定エンジン３１８は、調整された別個のフィルタを、音処理デバイス３０８のフィルタデータストア３２４に記憶する。
【0053】
いくつかの実施形態では、その後、調整された別個のフィルタは、ドライバ要素３１２によって再生される信号を生成するために信号再生エンジン３２０によって用いられてよい。例えば、マイクロフォン３１０によって音源からライブ信号（ｌｉｖｅ ｓｉｇｎａｌ）が受信されてよい。マイクロフォン３１０の各々は、ライブ信号のその受信バージョンを（ＤＳＰデバイス３０６を介して）信号再生エンジン３２０に提供する。信号再生エンジン３２０は、マイクロフォン３１０用の調整された別個のフィルタを用いて受信されたライブ信号を処理し、処理されたライブ信号を合成し、合成された処理済みのライブ信号を、再生のために（ＤＳＰデバイス３０６を介して）ドライバ要素３１２に提供する。
【0054】
上記で説明された基準は、単一のデバイス３０４において測定されたときの周波数応答に基づく。いくつかの実施形態では、２つのデバイス（例えば、聴取者の各耳に１つずつ）が用いられてよい。そのような実施形態では、別の有用な基準は、２つの耳におけるターゲット応答の比を維持することに関係付けられる。左側デバイス及び右側デバイス、並びに各アレイ出力に別個に適用されるフィルタの同じセットを用いると、所与の位置ｋにおける比に基づく基準は、
となり、ここで、添え字Ｌ及びＲは、それぞれ左及び右を意味し、ＴｋＬ及びＴｋＲは、ソース位置ｋについてのターゲット応答である。これを変形して次式を得ることができる。
【数27】
【数28】
【0055】
自明な解
は、回避されるべきである。自明な解を回避するための１つ技法は、所与の位置について特定の結果をもたらすようにフィルタを制約することである。一般性を失うことなく、厳密にｋ＝０である場合に前述の式が満たされることを指定することができる。 ｋ＝０において前述の式を厳密に満たすことを条件として、全ての位置ｋにわたる上記の式の左辺の二乗の総和を最小化するために、二乗の総和は、次式のように記述することができ、
これは、次式のように簡略化される。
ここで、
及び
である。
【数29】
【数30】
【数31】
【数32】
【数33】
【0056】
簡潔に言及すると、本発明者らは、
及び
を条件として、
を最小化することを望む。
【数34】
【数35】
【数36】
【0057】
この定式化は、線形制約最小分散ビームフォーマの定式化と同じであり、解は、
であり、ここで、
及び
である。
【数37】
【数38】
【数39】
【0058】
図４Ａから図４Ｄは、逐次的に実行されるブロックを示している。いくつかの実施形態では、方法４００は、示される順序とは異なる順序で実行されるか、又は一度のみではなく複数回実行されるいくつかのブロックを含んでよい。いくつかの実施形態では、方法４００の一部分は、並列に実行されてよい。例えば、複数のコンピューティングスレッド又はプロセスは、ブロック４３２～４４４において、逐次的ではなく並列に複数のマイクロフォン３１０及び／又は音源について記憶された受信信号を処理するために用いられてよい。
【0059】
さらに、ターゲット応答は、図４Ａの方法を用いて測定されたときの未加工の応答、若しくはこれらのターゲット応答の空間的平滑化バージョン、又は使用者の人体測定学の知識から導出された応答とすることができる。いくつかの実施形態では、マイクロフォン合成設計プロセスは、ターゲット応答を直接用いるのではなく、ターゲット応答又は他のデータのセットに基づいて「空間聴覚（ｓｐａｔｉａｌ ｈｅａｒｉｎｇ）」の知覚モデルを用いてよい。いくつかの実施形態では、マイクロフォン信号合成プロセスは、リニアフィルタの代わりにニューラルネットワークを介してインスタンス化されてよい。
【0060】
いくつかの実施形態では、フィルタの複数のセットが決定されてよく、実行時に所与の条件について「最良の」フィルタが選択されてよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１のフィルタは、発話を再生する際の最適な性能のために決定されてよく、第２のフィルタは、音楽を再生する際の最適な性能のために決定されてよく、第３のフィルタは、雑音を有する環境における最適な性能のために決定されてよく、第４のフィルタは、所定の方向における最適な性能のために決定されてよい。実行時、フィルタは、使用者によって選択されてもよいし、又は検出された環境条件に基づいて自動的に実行されてもよい。いくつかの実施形態では、実行時のフィルタ間の切り替えは、経時的に係数をモーフィングすることによって、又は第１のフィルタを用いて生成されたオーディオを、第２のフィルタを用いて生成されたオーディオに経時的に平滑にミキシングすることによって、平滑に実行されてよい。
【0061】
例示的な実施形態が図示及び説明されたものの、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書において様々な変更が行われ得ることが認識されるであろう。
排他的な所有権又は特権が請求される本発明の実施形態が、以下のとおり定義される。
排他的な所有権又は特権が請求される本発明の実施形態が、以下のとおり定義される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【国際調査報告】