Apple、iPhoneのノイズキャンセリング性能を向上させる骨伝導EarPodsを開発

iPhoneの音声通話の品質を向上させる継続的な取り組みの一環として、Appleは、センサー搭載のEarPodsと複数のマイクを使用して不要なノイズを打ち消す独自の骨伝導技術を研究している。

アップルの技術は、米国特許商標庁が水曜日に公開した「モバイル機器の音声品質を改善するために加速度計とマイクの信号を混合するシステムと方法」と題する特許出願で概説されている。

本発明は、EarPodsまたは類似のイヤホンデバイスに加速度計を装着し、ユーザーが発声する際に頭蓋骨を通して伝播する声帯の振動を検出することを提案する。このセンサによって生成された出力データと、少なくとも一方のイヤホン内に配置されたマイクロフォンアレイを用いて、スペクトルミキサーが混合信号を作成し、音声以外のノイズを解析する。

有声音および無声音を検出するために、加速度計は、そのような信号を示す低周波振動をサンプリングするように調整することができる。本発明は、出力信号を測定することにより、有声音と周囲の振動を区別できる加速度計ベースの音声活動検出器（VAD）を効果的に実現する。

もう一つの要素は、ユーザーの音声の音響信号をモニターするマイクアレイです。Appleは、1つのイヤホンに前面と背面の両方のマイクを搭載するだけでなく、オプションとして、デバイスケーブルに沿って複数のマイクを設置し、ビームフォーミングアレイを形成する構成も提案しています。

加速度計ベースのVADと同様に、音響バージョンは有声音と無声音の両方を認識しますが、エネルギーレベルは当然ながら高くなります。Appleは、加速度計VADの信号をマイク出力と十分に同等のレベルに調整・増幅することで、この補正を行っています。これは、ノイズキャンセリング動作中に2つの信号が互いに分析されるため、このプロセスの鍵となります。

音声ピックアップにおける誤差を軽減するため、加速度計とマイクの出力信号を比較対照します。つまり、最終的なVAD出力は2つのVADシステムの「AND」関数となります。パワー信号に閾値分析を適用すると、音声対雑音パワー信号が生成され、ノイズ抑制モジュールに入力できます。周囲ノイズを正確に評価するために、スペクトルミキサーはマイクと加速度計のパワー信号からそれぞれのノイズパワー信号を除去し、最終的な出力信号を生成します。

最後に、スイッチが最終的な VAD 出力を送信用に送り込み、ノイズ サプレッサーが信号から不要な環境ノイズを除去します。

代替的な実施形態としては、密閉型イヤホン、モノラル信号イヤホン、スペクトルミキサーのバリエーションなどが挙げられます。増幅レベルなどのその他の技術的考慮事項についても詳しく説明します。

Apple が骨伝導ヘッドセットの実現に取り組んでいるかどうかは不明だが、iPhone と MacBook 製品ラインアップにデュアルマイク セットアップを採用していることからもわかるように、同社はすでに自社のデバイスにノイズキャンセル技術を導入する措置を講じている。

Apple の骨伝導ノイズキャンセリングイヤホンの特許申請は 2013 年 3 月に初めて提出され、発明者は Sorin V. Dusan 氏と Aram Lindahl 氏とされています。