CN102449688A - 扬声器装置、声音控制装置、安装扬声器装置的墙壁 - Google Patents

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Abstract

一种扬声器装置，扬声器(10)具有：扬声器单元(20)；设置在扬声器单元(20)的前方的无源辐射器(50x)；以及腔室(30)，用于安装扬声器单元(20)并覆盖扬声器单元(20)的后方，并使由扬声器单元(20)和无源辐射器(50x)夹起来的空间(30x)成为密闭空间，无源辐射器(50x)的有效振动板面积(50L)大于扬声器单元(20)的有效振动板面积(20L)。

Description

扬声器装置、声音控制装置、安装扬声器装置的墙壁
技术领域
本发明涉及声音控制装置，更加特定地讲，涉及采用大小能够埋设在墙壁或隔板中的扬声器的声音控制装置，以便降低噪音、提高音乐的效果(现场感和音质等)。并且，更加特定地讲是涉及如下的声音控制装置，能够控制紧挨扬声器的前方的声音，而且控制墙壁或隔板整体时也进行了用于抑制为少运算量的音响性电气性研究，结果，能够用更少的运算负荷确保被墙壁或隔板包围的较广的控制区域。
背景技术
例如，作为降低不舒适的噪音的方法，自古就有从控制扬声器再现相反相位的声音来消除噪音的所谓主动噪音控制的想法。在头戴耳机和管路(duct)等的空间尺寸比较狭小的受限制的一维空间中，有主动噪音控制的应用示例。并且，其控制方式除模拟方式之外，在数字方式中也得到具体实施。即，只要是一维控制就能够通过较少的运算来实现，因而即使是数字方式也能够将成本抑制得较低。因此，具有在一维控制中的应用示例。
但是，在普通家庭的房间或办公室、汽车车厢内等空间尺寸较大的三维空间中，必须具有用于获得效果的多个控制点。即，如果不具备多个控制点，就不能在较广的区域中确保一定效果。因此，运算量增多，很难低成本实现。
图15表示日本特开平7-77991号公报(专利文献2)及日本特开平8-19083号公报(专利文献3)公开的、一维控制中的主动噪音控制的第1现有示例。
在图15的示例中，伴随热源的噪音源2000位于管路1000的上游。并且，该噪音源2000使其高温气体和噪音一起在管路1000内通过，并向下游排气。
主动噪音控制装置用设于上游的噪音麦克风(mike)1100检测来自噪音源2000的噪音，该检测信号在控制滤波器3000中被实施信号处理，并输入到扬声器单元2100。
扬声器单元2100以后面密闭方式被安装在腔室2000a中，用于再现来自控制滤波器3000的控制信号。另外，扬声器单元2100例如是驱动器。
并且，在扬声器单元2100的前面，在腔室2000a中设置无源辐射器(passive radiator)2200，由此构成密闭空间。无源辐射器2200在周围具有边缘(edge)，并与腔室2000a接触，因而能够移动。因此，由扬声器单元2100再现的控制声音通过无源辐射器2200传递到管路1000内。
辐射到管路1000中的控制声音和来自噪音源2000的噪音在管路1000内部进行干涉，该干涉声音被在管路1000下游设置的误差麦克风(errormike)1200检测到，并输入到控制滤波器3000。
控制滤波器3000改变自身的滤波器特性，以便使来自误差麦克风1200的检测信号达到最小。另外，该控制中的控制算法通常采用Filtered-X LMS(非专利文献1：ADAPTIVE SIGNAL PROCESSING(Bernard Widrow &Samuel D.Stearns，PRENTICE-HALL，INC.，P288～292))。
其结果，在误差麦克风1200的位置噪音降低。
在此，管路1000的截面积相对于作为控制对象的噪音足够小，因而管路1000内部成为一维空间。因此，如果在误差麦克风1200能够降低噪音，则位于误差麦克风1200的下游的管路1000内部的任何位置都能够得到相同的效果。
并且，通过采用耐热性和耐腐蚀性比较高的无源辐射器2200，能够防止扬声器单元2100遭受热量或腐蚀。
这样，在图15的第1现有示例中，能够实现管路1000内部这种一维空间中的噪音控制，但是在这种状态下不能实现居住空间等的三维控制。
图16是表示第1现有示例的其它结构的图。
在此进行如图16所示的控制。该控制用于进行多声道化，以便将前述的Filtered-X LMS应用于三维控制。即，例如该控制是指在ACTIVECONTROL OF SOUND(非专利文献2：P.A.Nelson & S.J.Elliott，ACADEMIC PRESS，P397～410)中记载的控制等。
在图16中表示在噪音从位于房子1001外部的噪音源2000进入到房子1001内的情况下，在位于房子1001内的人4000附近降低噪音的结构。
由噪音麦克风1100检测到的噪音源2000的噪音信号被输入到控制滤波器3000，在被实施规定的信号处理后输出给扬声器2300～2301。
在此，扬声器2300～2301是扬声器单元被安装在腔室中的扬声器系统，有时被称为所谓的密闭扬声器或低音反射扬声器(bass reflex speaker)。另外，扬声器单元例如是驱动器。
结果，从扬声器2300～2301再现控制声音，在设于人4000的耳边附近的误差麦克风1200～1201中检测到进入屋内的噪音和控制声音进行干涉的结果。
控制滤波器3000改变自身的滤波器特性，以便使来自误差麦克风1200～1201的检测信号达到最小，由此在误差麦克风1200～1201中降低噪音。
可是，为了使人4000感觉到噪音降低，至少必须控制人4000的双耳附近，因此将误差麦克风1200～1201设置在耳边附近。另外，考虑到人4000移动的情况等，优选设定覆盖人4000的头部的控制区域(用虚线包围的区域)，并在其周围根据需要设置多个误差麦克风。
图17是表示图16所示的控制滤波器的内部结构的图。
下面，使用图17详细说明进行三维控制的控制滤波器3000的结构。
控制滤波器3000由FIR(Finite Impulse Response Filter：有限脉冲响应滤波器)滤波器3100～3101、Fx滤波器3200～3203、LMS(Least MeanSquare：最小均方算法)运算器3300～3303、和系数加法器3400～3401构成。
FIR滤波器3100～3101将来自噪音麦克风1100(图16)的噪音信号与自身的系数进行卷积处理，并作为控制信号输出给扬声器2300～2301。
Fx滤波器3200～3203分别具有与从扬声器2300～2301到误差麦克风1200～1201的传递特性C11、C12、C21、C22近似的系数。该Fx滤波器3200～3203对来自噪音麦克风1100的噪音信号和其系数进行卷积处理，将其结果输入LMS运算器3300～3303。
来自误差麦克风1200～1201的检测信号也被输入到LMS运算器3300～3303中，将该检测信号作为错误(error)信号，将来自Fx滤波器3200～3203的信号作为参照信号，执行LMS运算。
并且，对其结果在系数加法器3400～3401中进行相加，分别更新FIR滤波器3100～3101的系数。
通过反复进行这一系列的在FIR滤波器3100～3101的控制信号输出和系数更新动作，能够使用两个扬声器2300～2301降低两个控制点即误差麦克风1200～1201处的噪音。
通过以上处理来实现三维控制，但是例如为了在房子1001内部整体得到控制区域，以便使人4000无论移动到哪里都能够感觉到噪音降低效果，需要在控制区域周围配置多个扬声器和多个误差麦克风。
由此，图17中的FIR滤波器、Fx滤波器、LMS运算器当然增加，尤其是Fx滤波器和LMS运算器按照扬声器与麦克风的相乘运算而增加，因而导致控制区域越大，控制滤波器3000的运算量越呈指数函数增大。另外，在图17的示例中，扬声器(扬声器2300～2301)的个数是两个，而且麦克风(麦克风1200～1201)的个数也是两个。
因此，在日本特开平10-177391号公报(专利文献1)等中提出了即使扩大控制区域也能抑制运算量的研究。
图18表示作为第2现有示例的日本特开平10-177391号公报中相当于图16的结构，以便容易进行比较。
在日本特开平10-177391号公报中公开了噪音源位于屋内的实施例，但是在该公报的权利要求等中没有限定噪音源在屋内。即，该公报的特征在于，将比噪音源的位置靠近控制点设置的多个误差麦克风的检测信号相加。因此，在图18中示出了与图16一样噪音源2000位于房子1001外部的示例。
由噪音麦克风1100检测到的噪音源2000的噪音信号，在控制滤波器3000中被实施信号处理，被实施信号处理后的信号作为控制声音从扬声器2300～2301进行再现。
在设置于人4000的双耳的误差麦克风1200～1201中检测到控制声音与来自外部的声音进行干涉的结果，并在加法器5000中进行相加，然后作为错误信号5000a被输入到控制滤波器3000中。
在此，控制滤波器3000由FIR滤波器3100、Fx滤波器3200和LMS运算器3300构成。并且，FIR滤波器3100将自身的系数和来自噪音麦克风1100的检测信号进行卷积处理，由此生成控制信号并进行输出。
另一方面，该系数是由LMS运算器使用Fx滤波器3200的输出和来自加法器5000的错误信号重新求出的，使用该系数来更新FIR滤波器3100的系数。
通过反复进行这一系列的控制信号生成、系数更新，来自加法器5000的错误信号减少。
即，与图15所示的情况一样成为基于Filtered-X LMS算法的控制，因此在Fx滤波器3200中使从扬声器2300～2301经由误差麦克风1200～1201到加法器5000的传递特性近似为系数。
这样，在图16中是按照在图17中说明的运算规模，而在图18中能够以其约1/4的运算规模来实现人4000的头部附近的三维控制。但是，在图18的结构中，直接减少的是来自加法器5000的错误信号5000a，不等于误差麦克风1200和误差麦克风1201各自的检测信号(即误差麦克风1200、1201的设置位置的声音)。
具体地讲，设置有误差麦克风1200和误差麦克风1201的两个位置之间的间隔(参照间隔2300x)如下所述。
即，即使在加法器5000中按照由误差麦克风1200检测到的信号和由误差麦克风1201检测到的信号相对于该间隔是作为相同相位的关系的频率(波长相对于误差麦克风间隔足够长的频率)进行相加，虽然有时会相互强调，但是不会相互抵消。
另一方面，如果在加法器5000中按照由误差麦克风1200检测到的信号和由误差麦克风1201检测到的信号是作为相反相位的关系的频率(波长相对于误差麦克风间隔较短的频率)进行相加，则相互抵消，其结果是导致该频率的成分在错误信号中消失。
因此，尽管在耳边存在该频率的声音，但是由于不包含在错误信号中，因而控制困难。
因此，在如图18所示将控制点的误差麦克风信号相加的结构中，只能在误差麦克风间隔是被视为相同相位(至少不是相反相位)的频率以下时确保稳定动作。
假设存在这种控制频率条件，如果是在这种限制下进行动作，则作为降低运算量的方案是有效的。
另外，在日本特开平10-177391号公报(专利文献1)中记载了误差麦克风数量可以是两个以上(例如8个)。这样在误差麦克风数量是两个以上的情况下，存在间隔较近的麦克风和较远的麦克风等，因而条件变复杂。并且，在这种情况下，将这些麦克风的信号全部相加。因此，能够可靠地稳定动作的条件是，距离最远的两个麦克风之间的间隔是被视为相同相位的频率以下。因此，能够稳定动作的条件成为更加严格的条件。
另外，也适当参照专利文献4的技术。专利文献4的技术如下所述。即，利用电子设备的壳体悬挂地支撑该电子设备的触控垫(touch pad)的外周部，由此在壳体与触控垫之间形成声音辐射用的空间。并且，利用电气机械音响变换器向所形成的空间中辐射声音。并且，通过进行这种辐射，利用所辐射的声音的能量使触控垫振动。由此，触控垫向电子设备的外部输出声音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-177391号公报
专利文献2：日本特开平7-77991号公报
专利文献3：日本特开平8-19083号公报
专利文献4：日本特开2004-110800号公报
发明概要
发明要解决的问题
但是，在第1现有示例中，采取通过无源辐射器(passive radiator)2200(图15)来辐射控制声音的结构的理由如下所述。
即，高温气体在管路1000内流过。另一方面，通常用纸浆(plup)等制作的扬声器单元2100的振动板、和用树脂制作的边缘等，耐热性和耐腐蚀性较弱，如果直接接触高温气体，将会燃烧或腐蚀。因此，通过利用使用了耐热性和耐腐蚀性良好的材料的无源辐射器2200，来防止扬声器单元2100的性能恶化、质量恶化。
这样，无源辐射器2200是基于防止扬声器单元2100遭受高温和腐蚀的目的而设置的，不是为了提高噪音降低效果自身。
即，在管路1000内部流通的伴随噪音的气体在常温时不需要使用无源辐射器2200，即使直接面对管路1000来按照扬声器单元2100也没有任何问题。
但是，为了提高耐热性和耐腐蚀性，如果使无源辐射器2200的振动板成为金属制品，则变重变硬。因此效率下降，不能确保必要的声压，并且由于没有适度的内部损耗，导致谐振频率升高、不易输出低音，而且也产生几个锐利的谐振特性，还产生声压频率特性变得不平坦等各种问题。
同样，如果利用金属或树脂等对无源辐射器2200的边缘进行被膜加工等，则导致变硬，使得振动板不易振动，结果产生不能以足够的声压来再现控制所需要的低音等问题。
另外，如果采用第2现有示例的方法(图18)，虽然在三维控制中也能够抑制运算量进行控制，但是如前面所述，由于作为错误信号而相加的各个误差麦克风(在图18中是指误差麦克风1200、1201)的设置间隔，控制对象(上限频率或控制区域)受到限制。因此，很难在房子1001内部的房间整体中广泛得到控制效果。即，当希望在房子1001内部的房间中比较多的位置得到控制效果的情况下，上述的间隔(间隔2300x)比较长。因此，在该间隔下成为相反相位的频率的范围变广，不能得到(合适的)控制效果。
另外，在日本特开平10-177391号公报中记载了扬声器与误差麦克风的关系是一对一(扬声器数量和误差麦克风数量相同)对应地设置的。但是，关于这些位置之间的位置关系(例如扬声器与误差麦克风的距离)，没有公开比较合适的位置关系。
具体地讲，仅公开了如图19所示的结构，在隔板1002的边缘部(边缘部1002a)，在噪音源2000侧设置扬声器2300，误差麦克风1200也设置在该边缘部。即，在此关于扬声器2300与误差麦克风1200的距离对效果产生的影响，也没有进行任何公开。即，没有着重于扬声器2300与误差麦克风1200的距离优选什么样的距离，即是优选比较近的距离、还是优选比较远的距离。
另外，虽然记载了扬声器被设置在墙壁(隔板)内部，但是没有记载此时误差麦克风被设置在何处。
即，关于扬声器与误差麦克风的位置关系对效果产生的影响、尤其是扬声器与误差麦克风的距离较近时的问题及其解决方法，没有任何记载。
本申请用于在住宅或办公室等居住空间中，在控制对象空间内部整体降低来自外部(屋外或者隔壁等屋内)的噪音，或者当在视听室进行视频(下面称为TV)或音频鉴赏时，本申请用于实现音场控制，使位于该场所的家庭成员全部欣赏到相同的最佳的音响效果。
为了实现该目的，需要覆盖尽可能广的区域的多个扬声器和与其对应的误差麦克风。
另一方面，由于人在该房间中自由移动，因而必须将扬声器和误差麦克风设置成为不会妨碍人移动。因此，理想状态是在构成控制对象空间的墙壁中设置扬声器和麦克风。
图20是表示如下示例的图，当在房子1001的外部(空间1001b)存在噪音源2000的情况下，噪音源2000的声音在墙壁1003中传播并进入屋内(控制对象空间1001a)。
图21是表示如下示例的图，当人4001在同一房子1001的某个房间(空间1001b)中视听TV(television)6000的情况下，从TV6000内的扬声器6100再现的声音在墙壁1004中传播并进入隔壁房间(控制对象空间1001a)。
无论是图20还是图21，人4000所在的房间的空间都是设为安静的控制对象空间1001a。在两个附图中都观察到噪音在墙壁1003、1004中传播并进入，因而如果切断来自墙壁1003～1004(墙壁1003a)的噪音的进入，则能够降低人4000所在的控制对象空间1001a整体的噪音。
因此，改变将噪音切断的墙壁1003～1004的面积，使用音响模拟来比较控制对象空间的噪音降低量。
图22a、图22b是表示基于图21的分析模型的图。
图22a是表示从上方观察房子1001时的图(由于是概念图，所以纵横比没有意义)，图22b表示从控制对象空间侧观察时的墙壁1004。
将相当于TV内置扬声器的扬声器6100作为声源，求出产生噪音时在控制对象空间中的声压分布、与将在墙壁1004中传播的噪音截断规定量时在控制对象空间中的声压分布之间的差分，作为噪音降低量。
此时，对于墙壁1004，对将由单点划线包围的较小的区域1004a设为切断区域1004x的情况、将由虚线包围的较大的区域1004b设为切断区域1004x的情况、以及将由实线包围的墙壁1004整体(区域1004c)设为切断区域的情况进行比较。
另外，分析面是图22a、图22b中的面A(用阴影示出)。
图23～图26分别是表示图22a、图22b的分析的分析结果的图。
图23表示频率100Hz时的声压分布，图24表示频率200Hz时的声压分布，图25表示频率300Hz时的声压分布，图26表示频率500Hz时的声压分布。
这些图23～图26中的(a)栏表示针对图22b中由单点划线包围的区域1004a(小区域)将噪音切断20dB的情况，(b)栏表示针对图22b中由虚线包围的区域1004b(中区域)将噪音切断20dB的情况。
所示出的声压分布表示设切断前的声压为0dB基准时的切断后的声压。即，负号(-20dB等)表示噪音降低，颜色越黑越深，表示降低效果越大(为了容易理解降低效果，用白色来插入数值)。
如图所示，无论在哪个频率时，都是(b)栏在较大范围内的噪音降低效果大。
图27是表示针对墙壁1004整体(大区域，区域1004c)将噪音切断20dB时的图。
当然，无论在哪个频率时，在控制对象空间整体中都能够得到20dB的噪音降低效果。
根据以上所述可知，为了在控制对象空间中的尽可能大的范围内得到噪音降低效果，需要针对噪音进入的墙壁的尽可能大的面(理想地讲是指墙壁整体)均匀地控制噪音。
因此，可以考虑前述的方法，使用设于墙壁的某种程度上的多个扬声器、和设置在各个扬声器的极近距离处的误差麦克风，在噪音传播的墙壁中降低噪音。
但是，该方法具有几个问题。
第一个问题是随着增大噪音降低量及噪音降低区域，扬声器数量和误差麦克风数量增大，因而导致控制运算量庞大。
第二个问题是在考虑将扬声器安装在墙壁上的情况下，在扬声器的厚度较厚时，存在包括扬声器在内的墙壁整体的厚度(参照图22a的厚度1001L)增大的问题、或者即使想要收纳在墙壁内部也无法收纳在普通的标准墙壁内等问题。结果，除了缩小房间之外别无他法。另外，厚度较厚的扬声器通常扬声器的纵横整体变大，结果导致变重。当在墙壁中安装多个这样较重的扬声器时，墙壁的强度也成为问题。
第三个问题是在将误差麦克风设置在扬声器的极近距离处的情况下，从扬声器辐射的声音不会成为平面波状，而是成为球面波状。即，由于成为这种球面波状，例如波面在扬声器中心附近和周围附近变紊乱。因此，当在扬声器中心附近设置误差麦克风的情况下，即使在该位置能够得到噪音降低效果，在偏离该位置的场所该效果也变差。下面更详细地说明这种情况。
图28是表示在将口径5cm的扬声器单元6200安装在无限大挡板7000上进行再现时，对基于距扬声器单元6200的距离的声压分布进行比较的音响模拟模型的图。
图28的(b)栏是侧视图，作为声压分布的观测面(观测面X、Y、Z)，分别设定了距扬声器单元6200的距离为2cm的观测面、10cm的观测面和30cm的观测面。
图29表示对图28的分析的分析结果。
图28的(a)栏表示从上方观察时的观测面X、Y、Z的声压分布(图29中用虚线示出的圆圈表示扬声器单元6200的位置)。
根据图29，无论在100Hz时还是300Hz时，都是随着距离变远(即按照观测面X→Y→Z的顺序)，观测面内的声压差消失，而且波面变均匀。反过来讲，越接近扬声器单元6200，波面越紊乱。
然后，将扬声器单元的口径变更为5cm、15cm、30cm，对此时的扬声器单元极近距离处的声压分布进行了模拟。
图30是表示该模拟模型的图。
在此，如图30的(b)栏的侧视图所示，声压分布的观测面X(观测面7000x)处于距扬声器单元6200为2cm的位置。
在图30中，将扬声器口径分别变更为5cm、15cm、30cm，在距振动板为2cm的观测面上，对扬声器中心A和距离15cm的位置B的特性进行了比较。
图31表示如图30(a)所示的从上方观察时的观测面X的声压分布(图31中用虚线示出的圆圈表示扬声器单元6200的位置)。
根据图31，无论在100Hz频率时还是300Hz频率时，都是口径越大，包括扬声器单元中心在内的声压较高的区域越大，例如将图30中的点A和点B的声压差进行比较，口径较大者，声压差较小。
另外，将图23～图27、图29～图31中包含的浓淡去除而得到的线图分别如图36～图40、图41～图43所示，也适当地参照这些线图。
根据以上所述可知，在扬声器极近距离处，波面不均匀，为了使波面变均匀，扬声器口径较大者比较有利。
可是，虽然知道扬声器口径越大，越有利于形成均匀的波面，但是存在如下的疑问，即假设在多个扬声器相互间的距离较大的情况下，在这种扬声器之间是否也能够均匀地控制噪音。
图32a、图32b是表示求出扬声器间隔对效果的影响的实验结构的图。
在此，如图32a所示，在来自噪音源(例如TV6000的内置扬声器6001)的噪音在墙壁1004中传播并进入控制对象空间的情况下，在墙壁上安装两个扬声器2300～2301，在距各个扬声器2300～2301的中心为2cm的位置设置误差麦克风1200～1201。在此，假设扬声器2300～2301是密闭扬声器系统。
并且，控制滤波器3000降低误差麦克风1200～1201的噪音。在此，控制滤波器3000的内部是与前述图17所示的结构相同的结构。
另外，虽然是由噪音麦克风1100检测噪音信号的结构，但是由于噪音源是扬声器6001，因而也可以直接将输入扬声器6001的电气信号作为噪音信号。
在进行这种控制时，将图32b所示的改变扬声器2300～2301间距离L时的效果进行比较。另外，作为比较的评价点，除误差麦克风1200～1201之外，在扬声器之间设置麦克风(评价麦克风、评价用麦克风)1400。
图33a～图33d是表示扬声器间距离L＝9cm时的效果的图。
在此，扬声器2300～2301的口径是8cm，两个腔室被紧贴(即扬声器2300～2301各自的横向尺寸是9cm)。图33a表示误差麦克风1200的效果，图33b表示误差麦克风1201的效果，图33c表示评价用麦克风1400的效果。
在此，效果是指控制前与控制后之间的差分，数值表示噪音降低量，正的数值(例如20dB)表示噪音降低。
在100～1000Hz时都能够得到大约20dB的噪音降低效果。因此，控制滤波器3000在按照该扬声器间隔来控制误差麦克风1200～1201的控制点的情况下，在该间隔之间都能够得到相同的效果，能够实现均匀控制。
图34a～图34d是表示扬声器间距离L＝11cm时的效果的图。
在此，在两个扬声器腔室处形成有间隙，因而如图34d所示，粘贴用于填埋该间隙的面板1500，接近于在墙壁中埋设了扬声器2300～2301的状态。
由此，使得噪音不会从间隙处直接传播，并且在从扬声器2300～2301进行观察时，使挡板效果发挥作用。图34a的效果即误差麦克风1200的效果、和图34b的效果即误差麦克风1201的效果，与图33a及图33b一样，在100～1000Hz时能够得到大约20dB的噪音降低效果，但是图34c即评价用麦克风1400的效果整体上恶化大约5dB(参照箭头1400a)。
因此，认为在这种扬声器间隔时均匀控制开始变差。
图35a～图35d是表示扬声器间距离L＝13cm时的效果的图。
图35a中的误差麦克风1200的效果、图35b中的误差麦克风1201的效果，与前面叙述的图33a及图33b的示例一样，在100～1000Hz时能够得到大约20dB的噪音降低效果，但是图35c中的评价用麦克风1400的效果整体上恶化大约10dB(参照箭头1400b)。因此，认为在这种扬声器间隔时不能实现均匀控制。
根据以上所述可知，扬声器间隔越小，越能够实现均匀控制。但是，扬声器间隔小意味着使用的扬声器数量增多，结果产生导致运算量增大的问题。
在此，将截止到此的验证再次进行整理，得到下面的(1)～(3)。
根据图21～图27的验证可知，
(1)在控制对象空间中，为了在尽可能大的范围内得到噪音降低效果，必须对噪音进入的墙壁整体(尽量大的区域)均匀地进行噪音控制，
根据图28～图31的验证可知，
(2)在扬声器极近距离处，波面不均匀，为了使波面变均匀，需要增大扬声器口径，
根据图32a～图35d的验证可知，
(3)为了进行均匀控制，使扬声器之间紧贴比较有利。
但是，在进行(1)和(3)的情况下，运算量的增加成为问题。例如，说明腔室尺寸为10cm方形的扬声器的情况，为了对1m的四方形墙壁进行均匀控制，需要100个扬声器。
在此，根据(2)可知，如果使用口径大的扬声器，可以减少扬声器个数，并且运算量减少，但是口径大的扬声器又会遇到以下问题，即口径大的扬声器通常厚度也变厚，不能收纳在墙壁的内部，或者由于变重而对墙壁要求承受该重量的刚性(也就是说，通常的墙壁不能承受该重量)等。
这样，如果不进行某种研究，依据现有的方法虽然能够抑制运算量，但是很难全部满足(1)、(2)、(3)，结果不能发挥作为目的的噪音控制和音频音场控制的效果。
发明内容
鉴于上述课题，本发明的目的在于低价提供一种扬声器装置，该扬声器装置将扬声器和误差麦克风收纳在墙壁内，在较大的区域中实现噪音降低和音响效果提高，而且不会妨碍位于屋内的人移动。
另外，本发明的另一个目的涉及从收纳扬声器装置(参照图4a的扬声器10)的墙壁(参照图4a的墙壁3)、到设有该扬声器装置的声音控制装置的误差麦克风(图4a的误差麦克风60等)的位置的距离(参照距离1f、距离1n等)。即，另一个目的在于提供一种扬声器装置，使该距离成为更短的距离(参照距离1n)，使声音控制装置的形状形成为不会妨碍用户动作的形状。
用于解决问题的手段
本发明提供一种用于解决上述课题的扬声器装置，该扬声器装置具有：驱动器(扬声器单元)；无源辐射器(drone cone)，被设于所述驱动器的前方；以及腔室，用于安装所述驱动器并覆盖所述驱动器的后方，并使由所述驱动器和所述无源辐射器夹起来的空间成为密闭空间，所述无源辐射器的有效振动板面积大于所述驱动器的有效振动板面积。
即，例如由该扬声器装置输出声音的空间(参照图3的空间6)是听取该空间中的声音的用户所在的空间，不是上述的管路(duct)1000内部的空间等二维空间，而是三维空间。并且，例如该扬声器装置和误差麦克风(参照图4a的误差麦克风60等)一起包含于声音控制装置中。并且，在该扬声器装置设有上述的无源辐射器，上述的误差麦克风的位置能够位于距收纳扬声器装置的墙壁(参照图4a的墙壁3)足够近的距离(参照距离1n)的位置。由此，声音控制装置的形状形成为更加合适的形状，不会妨碍位于声音输出的空间(空间6等)的用户的动作等。
另外，例如驱动器的前方是指由驱动器再现的声音从驱动器输出出去的方向等。另外，例如无源辐射器通过使由该无源辐射器和驱动器夹起来的空间成为密闭空间，来根据由驱动器再现的声音而进行振动。
并且，本发明的声音控制装置包括上述的扬声器装置，该声音控制装置检测来自声源的信号，由控制滤波器对该信号进行信号处理，由所述扬声器装置将所述控制滤波器的输出信号再现为控制声音，并在控制点中得到规定的效果。
另外，这样例如使上述夹起来的空间形成为密闭空间，由此所设置的无源辐射器根据由驱动器再现的声音的振动而进行振动(例如活塞振动)，并按照无源辐射器的有效振动板面积进行声音的辐射。
更优选在扬声器的极近距离处设置检测控制效果的效果检测器，根据来自效果检测器的信号来调整控制滤波器的控制特性，由此能够扩大在控制对象空间中的效果区域，而且求出能够与控制对象空间的特性变化或声源的特性变化对应的控制滤波器特性。
更优选使用多个效果检测器并将各个检测信号相加，由此能够抑制运算负荷，同时使在扬声器极近距离处的再现声音的波面的紊乱更加平均，因而效果提高。
更优选无源辐射器由多个小型无源辐射器构成，由此提高无源辐射器的设置可行性和成本降低，能够得到同等效果。
更优选采取将多个扬声器紧贴的结构，由此抑制各个扬声器之间的效果恶化，其结果是能够在较大的区域中得到均匀的控制效果。
更优选采取将多个扬声器安装在墙壁中的结构，由此能够在控制对象空间整体中得到良好的控制效果。
更优选将扬声器单元和无源辐射器组装在墙壁内部，由此能够一并实现成本降低和效果确保。
发明效果
根据本发明的扬声器装置，该扬声器装置被设于声音控制装置中，由此能够低价提供在较大的区域中实现噪音降低和音响效果提高的声音控制装置，而且能够将扬声器和误差麦克风收纳在墙壁内，而不会妨碍处于屋内的人的移动。
根据本发明的扬声器装置，能够构成这种合适的声音控制装置。
设有扬声器装置的声音控制装置的形状形成为不易妨碍用户动作的形状。
附图说明
图1a是表示第1实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图1b是表示第1实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图1c是表示第1实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图2是表示噪音源在屋外时的图。
图3是表示噪音源在屋内时的图。
图4a是表示噪音源在屋内时的第1实施方式的声音控制装置的控制结构的图。
图4b是表示噪音源在屋内时的第1实施方式的声音控制装置的控制结构的图。
图5是表示控制滤波器的内部结构的图。
图6a是表示声音控制装置的控制效果的图。
图6b是表示声音控制装置的控制效果的图。
图6c是表示声音控制装置的控制效果的图。
图7a是表示声音控制装置的控制效果的图。
图7b是表示声音控制装置的控制效果的图。
图7c是表示声音控制装置的控制效果的图。
图8a是表示声音控制装置的控制效果的图。
图8b是表示声音控制装置的控制效果的图。
图8c是表示声音控制装置的控制效果的图。
图9a是表示声音控制装置的控制效果的图。
图9b是表示声音控制装置的控制效果的图。
图9c是表示声音控制装置的控制效果的图。
图10a是表示声音控制装置的控制效果的图。
图10b是表示声音控制装置的控制效果的图。
图10c是表示声音控制装置的控制效果的图。
图11a是表示第1实施方式的声音控制装置的另一种控制结构的图。
图11b是表示第1实施方式的声音控制装置的另一种控制结构的图。
图12是表示第1实施方式的声音控制装置的另一种用途的图。
图13a是表示第2实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图13b是表示第2实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图13c是表示第2实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图14a是表示误差麦克风配置示例的图。
图14b是表示误差麦克风配置示例的图。
图14c是表示误差麦克风配置示例的图。
图15是表示第1现有示例的图。
图16是表示第1现有示例的另一种结构的图。
图17是表示图16所示的控制滤波器的内部结构的图。
图18是表示第2现有示例的图。
图19是表示第2现有示例的扬声器和误差麦克风设置示例的图。
图20是表示噪音源在屋外时的图。
图21是表示噪音源在屋内时的图。
图22a是表示基于图21的音响模拟模型的图。
图22b是表示基于图21的音响模拟模型的图。
图23是表示分析结果的图。
图24是表示分析结果的图。
图25是表示分析结果的图。
图26是表示分析结果的图。
图27是表示分析结果的图。
图28是表示求出口径5cm的扬声器的声压分布的音响模拟模型的图。
图29是表示图28的分析结果的图。
图30是表示求出改变扬声器口径时的声压分布的音响模拟模型的图。
图31是表示图30的分析结果的图。
图32a是表示用于求出扬声器间隔对效果的影响的实验的结构的图。
图32b是表示用于求出扬声器间隔对效果的影响的实验的结构的图。
图33a是表示实验结果的图。
图33b是表示实验结果的图。
图33c是表示实验结果的图。
图33d是表示实验结果的图。
图34a是表示实验结果的图。
图34b是表示实验结果的图。
图34c是表示实验结果的图。
图34d是表示实验结果的图。
图35a是表示实验结果的图。
图35b是表示实验结果的图。
图35c是表示实验结果的图。
图35d是表示实验结果的图。
图36是示意地表示图23的线图。
图37是示意地表示图24的线图。
图38是示意地表示图25的线图。
图39是示意地表示图26的线图。
图40是示意地表示图27的线图。
图41是示意地表示图29的线图。
图42是示意地表示图30的线图。
图43是示意地表示图31的线图。
图44是表示扬声器等的图。
图45是表示声压的数据的图。
图46是表示声压的数据的图。
图47是表示声压的数据的图。
图48是表示两个扬声器等的图。
图49是表示扬声器等的图。
图50是表示新建的房子等的图。
图51是示意地表示图45的线图。
图52是示意地表示图46的线图。
图53是示意地表示图47的线图。
具体实施方式
下面，使用附图说明本发明的实施方式。
实施方式的扬声器(扬声器装置)10具有：扬声器单元20；无源辐射器50x(例如图14a的无源辐射器500)，被设于扬声器单元的前方；以及腔室30(参照图1a等)，用于安装扬声器单元20并覆盖扬声器单元20的后方，并使由扬声器单元20和无源辐射器50x夹起来的空间30x成为密闭空间，无源辐射器50x的有效振动板面积50L(图14a)大于扬声器单元20的有效振动板面积20L。另外，扬声器单元20例如是驱动器。
另外，下面在图3等中示出了电视机4。电视机4是在外部的空间6x中使用的、输出声音的音响设备的一例。所使用的音响设备可以是图示的电视机4，也可以不是电视机4，而是立体声装置或乐器等。
即，例如无源辐射器50x的有效振动板面积50L(图14a)是扬声器单元20的有效振动板面积20L的2倍以上的面积。
并且，控制点60P位于扬声器装置的极近距离处(距离1n)，具有在极近距离的位置的控制点60P设置的、检测由声音控制装置1s进行的控制的控制效果的效果检测器(误差麦克风60等)，控制滤波器110是根据来自效果检测器的信号来调整该控制滤波器的控制特性的滤波器。
并且，从扬声器10、到设有效果检测器(误差麦克风60等)的控制点60P的位置之间的距离1n，为扬声器单元20的口径(图4a的口径x)以下。
由此，效果检测器(误差麦克风60等)的位置处于扬声器10(墙壁3)的极近距离处(例如上述的距离1n等)，避免效果检测器妨碍空间6(图4a等)中的用户的移动。由此，设有扬声器10的声音控制装置1s的形状形成为不妨碍用户动作等的合适的形状。
例如，扬声器(扬声器装置)10(图3等)被收纳在房子1的墙壁3的内部。墙壁3将由空间6和该空间6的外部的空间6x构成的整体空间划分为两个空间6、6x。外部的空间6x是输出声音的音响设备(例如电视机4)所在的空间。不是设有音响设备的外部的空间6x的空间6是听取声音的用户(省略)所在的空间。
并且，设有扬声器10的声音控制装置(声音控制系统)1s(图4a)包括检测用户所在的空间6中的声音的误差麦克风(图4a的误差麦克风60等)。
并且，扬声器单元20(图3等)对由扬声器10向用户所在的空间6x输出的声音进行再现。
被再现的声音是指如下声音，该声音如果被输出，则被误差麦克风检测到的声音中所包含的来自音响设备(电视机4等)输出的声音的噪音比较小。
从扬声器10(墙壁3)到误差麦克风的位置的距离不是适合于没有无源辐射器50x(图3等)时的第2距离1f(图4a)，而是适合于具有无源辐射器50x时的、比第2距离1f短的第1距离1n。第2距离1f是指在误差麦克风位于该距离1f的位置的情况下，误差麦克风容易妨碍位于空间6中的用户动作的距离。第1距离1n是指在误差麦克风位于该距离1n的位置的情况下，误差麦克风不易成为障碍的距离。
由此，从扬声器10输出声音的、误差麦克风所在的空间6，是指人所在的三维空间，不是管路1000(图15)的内部的空间等一维空间。
并且，在这种扬声器10中，设有无源辐射器50x，误差麦克风的位置是指距墙壁3的距离比较短的第1距离1n处的位置。
由此，避免误差麦克风成为用户动作等的障碍，用户更容易进行动作等。由此，误差麦克风的位置成为合适的位置，声音控制装置1s的形状形成为更加合适的形状。
而且，如前面所述，无源辐射器的有效振动板面积50L(图14a)是驱动器的有效振动板面积20L的2倍以上等。由此，上述的第1距离1n能够成为用户对这种装置所期望的足够短的距离。
另外，例如无源辐射器50x基于所输出的声音的音质等性能，而利用能够产生足以达到这种装置所要求的程度的高性能的材质构成，例如用除金属之外的其它材质构成。
(第1实施方式)
对第1实施方式的声音控制装置的结构进行说明。
图1a～图1c是分别表示第1实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
图1a的左栏是将扬声器10的扬声器单元20安装在腔室30中的主视图，图1a的右栏是其侧视图(剖视图)。
扬声器单元20具有振动板和磁气回路，在这种状态下，振动板前面的声音和后面的声音相互抵消，不会输出低音，因而被收纳在腔室30中。另外，在图1a～图1c的示例中是这种密闭式的腔室30，但是不限于此，也可以根据情况而采用低音反射方式等。即，扬声器10通常被称为扬声器系统。
图1b的左栏表示在腔室40中设置多个无源辐射器50～54的主视图。图1b的右栏是其侧视图(剖视图)。腔室40的后面是敞开的。
图1c的左栏是将图1b所示的具有无源辐射器50～54的腔室40安装在图1a所示的具有扬声器单元20的腔室30中的主视图。图1c的右栏是其侧视图(剖视图)。
腔室30与腔室40之间的空间按照图1c的左栏、右栏所示进行连接，由此成为密闭空间。即，形成无源辐射器50～54的后面容积。因此，在扬声器单元20移动时，无源辐射器50～54借助被封入在腔室30与腔室40之间的空气而移动。即，成为在低音扬声器等中采用的利用了无源辐射器的带通型扬声器(band pass speaker)。
另外，这里扬声器单元20采用尽可能小又薄的扬声器单元，腔室30的进深尽可能浅。腔室40也是进深尽可能浅。但是，这是以确保为了得到控制效果而需要的低音再现能力为前提的。
这样，选择薄的扬声器单元20，使腔室30较浅，并且在无源辐射器50～54中没有磁气回路部，因而能够使腔室40较浅。因此，扬声器10也形成为薄型扬声器。因此，能够按照图2或图3所示将扬声器10收纳在墙壁3中。
图2是表示噪音源2在屋外时的图。
图3表示作为噪音源的TV4的内置扬声器5在屋内时的情况。
无论是在图2还是图3所示的情况下，都是噪音在墙壁3中传播并进入到控制对象空间6(空间6)中，以图3为例，并参照图4a、图4b和图5来说明详细的控制方法。
图4a、图4b是表示噪音源在屋内时的第1实施方式的声音控制装置的控制结构的图。
在图4a中示出了扬声器10和扬声器11按照图4b所示相互接触地安装在墙壁3内。
扬声器10～11分别具有如在图1a～图1c中说明的结构，即在扬声器单元(图5的扬声器单元20或者21)的前面设置多个无源辐射器(参照图4b等的无源辐射器50～54、55～59)。
在距各个无源辐射器50～59的中央附近约2cm的近位置处设置误差麦克风60～69。
因此，从TV4的内置扬声器5(图4a)输出的声音在墙壁3中传播，并到达该误差麦克风60～69。另一方面，从TV4的内置扬声器5输出的声音被噪音麦克风100检测到，并输入给控制滤波器110。
另外，控制滤波器110如图5所示由FIR滤波器111～112、Fx滤波器113～116、LMS运算器117～120、和系数加法器121～122构成。
FIR滤波器111～112将来自噪音麦克风100的噪音信号与自身的系数进行卷积处理。并且，将被进行卷积处理后的信号作为控制信号输出给扬声器10～11。
Fx滤波器113具有使从扬声器10通过误差麦克风60～64到达加法器101的传递特性近似的系数。
同样，Fx滤波器114具有使从扬声器10通过误差麦克风65～69到达加法器102的传递特性近似的系数，Fx滤波器115具有使从扬声器11通过误差麦克风60～64到达加法器101的传递特性近似的系数，Fx滤波器116具有使从扬声器11通过误差麦克风65～69到达加法器102的传递特性近似的系数。
并且，将来自噪音麦克风100的噪音信号与各个Fx滤波器113～116的系数进行卷积，将其结果输入LMS运算器117～120。
LMS运算器117～120也被输入来自加法器101～102的检测信号，将该检测信号作为错误信号，将来自Fx滤波器113～116的信号作为参照信号，进行LMS运算。
并且，由系数加法器121～122将上述运算结果进行相加，并分别更新FIR滤波器111～112的系数。
通过反复进行这一系列的在FIR滤波器111～112的控制信号输出和系数更新动作的处理，使用两个扬声器10～11降低在两个控制点即加法器101～102的错误信号。
在此，扬声器10的各个无源辐射器50～54(图4b)由一个扬声器单元20驱动，因而以大致相等的相同相位进行振动。但是，这些无源辐射器50～54有的位于紧挨扬声器单元20的附近、有的稍微远离扬声器单元20(参照图4a、图5等)，因而其振动彼此存在微妙的差异。因此，由误差麦克风60～64检测到的信号也彼此存在微妙的差异，但是具有大致相同的特性。
由加法器101将这些信号进行相加，对这种微妙的差异进行平均处理。
即，如在图30～图31中说明的那样，无源辐射器50～54具有将扬声器单元20的振动板口径等效增大的效果。因此，在紧挨无源辐射器50～54的前面的特性被均匀化。
另外，具有利用误差麦克风60～64和加法器101实现使微妙的差异平均化、均匀化的效果。
另外，对于扬声器11，同样利用无源辐射器55～59、误差麦克风65～69和加法器102，使在紧挨无源辐射器55～59的前面检测到的信号平均化、均匀化。
因此，如果降低加法器101～102中的错误信号，则能够将在紧挨无源辐射器55～59的前面的噪音控制为均匀水平。
从图6a～图6c到图10a～图10c是表示图4a和图4b所示的声音控制装置的控制效果的多个图。
图6a～10表示通过实验实际确认到的效果。另外，在所使用的扬声器10～11中，扬声器单元的口径是7cm，各个无源辐射器50～59的尺寸是纵3cm×横15cm，扬声器间距离是如图4a所示的20cm(扬声器10～11的外形都是纵22cm×横20cm×深6cm)。
图6a表示扬声器10中的误差麦克风60的噪音降低效果，图6b表示扬声器11中的误差麦克风65的噪音降低效果，图6c表示设于扬声器10和扬声器11之间的评价麦克风130的噪音降低效果。
同样，图7a表示扬声器10中的误差麦克风61的噪音降低效果，图7b表示扬声器11中的误差麦克风66的噪音降低效果，图7c表示设于扬声器10和扬声器11之间的评价麦克风131的噪音降低效果。
并且，图8a表示扬声器10中的误差麦克风62的噪音降低效果，图8b表示扬声器11中的误差麦克风67的噪音降低效果，图8c表示设于扬声器10和扬声器11之间的评价麦克风132的噪音降低效果。
并且，图9a表示扬声器10中的误差麦克风63的噪音降低效果，图9b表示扬声器11中的误差麦克风68的噪音降低效果，图9c表示设于扬声器10和扬声器11之间的评价麦克风133的噪音降低效果。
并且，图10a表示扬声器10中的误差麦克风64的噪音降低效果，图10b表示扬声器11中的误差麦克风69的噪音降低效果，图10c表示设于扬声器10和扬声器11之间的评价麦克风134的噪音降低效果。
另外，噪音降低效果是利用控制OFF与控制ON之间的差分来表示的，0dB以上表示噪音降低量。但是，所使用的扬声器10～11的低音再现能力在60Hz以下时不足，因而在60Hz以下时，不能再现与测定到的音场的背景噪音(background noise)相比充分大的声压。即，在60Hz以下时，不能充分确保S/N，因而对60Hz以上的情况评价了噪音降低效果。
根据以上所述，评价麦克风131～133(图4b)的效果(图7c、图8c、图9c)是与对应的误差麦克风61～63、66～68的效果(图7a～图9a、图7b～图9b)同等的效果。评价麦克风130、134的效果(图6c、图10c)比对应的误差麦克风60、64、65、69的效果(图6a、图10a、图6b、图10b)的效果稍差，但是相比图35a～图35d的情况，尽管误差麦克风间距离增大，但是效果的恶化程度小于图35a～图35d的效果的恶化程度。即使与相当于图35d的评价麦克风1400的评价麦克风132(图8c)相比，尽管误差麦克风间距离增大到1.5倍以上，但是相比图35a～图35d效果得到提高。因此，能够在扬声器10和扬声器11的前面整体空间中实现均匀的噪音降低。
图11a、图11b分别是表示第1实施方式的声音控制装置的另一种控制结构的图。
在图4a～图10c中使用两个扬声器10和扬声器11这两个扬声器来进行加法器101～102的两点控制。而在图11a、图11b中表示追加扬声器12～13，用4个扬声器进行4点控制的结构。这种结构仅是单纯地将图4a等所示的结构设为2倍得到的，因此与其对应地扩大控制滤波器110的内部结构即可。这样，能够容易增加扬声器个数，如果设置成为将扬声器全部埋设在墙壁3内，则能够在墙壁3整体中降低噪音。
如上所述，通过采用口径较小的扬声器单元即又小又薄又轻的扬声器单元，能够使扬声器变轻变薄，因而容易安装在普通的墙壁中。
并且，通过使用无源辐射器，能够在维持轻量、薄型的状态下，等效地增大扬声器口径，由此能够使紧挨扬声器前面的扬声器特性变均匀。
并且，通过使用多个误差麦克风来检测由无源辐射器进行均匀处理后的微妙的不均，并将这些不均进行相加，由此进一步进行均匀化、平均化处理，结果，即使扬声器尺寸增大，也能够在紧挨其的前面实现均匀控制，即、可以在这种相反的条件下确保双方的效果。
另外，在使用多个误差麦克风时，通过将其进行相加，能够削减运算量，此外通过增大扬声器尺寸，能够削减在墙壁整体中使用的扬声器个数，结果，能够大幅削减运算量。
另外，在本实施方式中构成为将误差麦克风设置在紧挨扬声器的前面。另一方面，在如图2所示将屋外的噪音作为对象的情况下，往往不能确定出该噪音源。因此，需要始终进行改变控制滤波器110的控制特性的适应控制。因此，虽然必须设置误差麦克风，但是在作为图3中的TV的位置等能够特定出声源位置的情况下，如果预先求出控制滤波器110的控制特性，则不需要始终设置误差麦克风。但是，在假设如控制对象空间内的设置切换等扬声器与误差麦克风之间的音响特性变化的情况下，优选设置误差麦克风。
并且，通过用专用的腔室30、40构成扬声器10来形成一个独立的扬声器系统，但是在收纳于墙壁3内的情况下，也可以构成为使墙壁3自身兼具有腔室30、40。
并且，将误差麦克风60～69设置在距离扬声器10～11为2cm的位置，但是不限于此，只要能够达到规定的目的，则可以在能够得到效果的范围内任意设置。
在如本实施方式这样设置在扬声器10～11的近距离处的情况下，即在墙壁3的极近距离处的情况下，也能够设置在墙壁内部，因而能够扩大得到控制效果的空间，并且误差麦克风60～69不会妨碍控制对象空间6内的人的移动、或物品器材的设置等。
相反，在稍微远离扬声器10～11来设置误差麦克风60～69的情况下，在来自扬声器10～11的再现声音的波面更加均匀的位置检测声音，因而如果使用相同数量的误差麦克风，则能够提高效果，或者如果是与近距离设置相同的效果，就能够削减误差麦克风数量。
图12是表示第1实施方式的声音控制装置的另一种用途的图。
另外，在本实施方式中，以降低屋外或者屋内的噪音为目的，但是本技术也可以应用于例如在TV视听或音频鉴赏中如图12所示的用途。即，可以应用于如图12所示的用途，即设置了TV的房间自身成为控制对象空间6，利用在其墙壁3、7中设置的扬声器10、12、14、16控制成为使房间整体达到良好的音响特性。
由此，不仅位于TV的中心的人，周围的人也能够欣赏到同等的良好的音响特性。良好的音响特性是指例如音像定位、或提高环绕感等现场感的音场控制、提高低音的量感的音质调整等。尤其是提高立体音响或被称为3D音响的现场感的技术，过去的最佳听音位置极其狭小，只有位于该最佳听音位置的人才能够欣赏到最佳的音响特性，但如果采用本技术，则位于该房间的家庭成员都能够欣赏到同等的最佳音响特性。
图44是表示扬声器10等的图。
图45～图47都是表示声压的图。
在图45的上侧示出了100Hz频率的数据。在图45的下侧示出了200Hz频率的数据。在图46的上侧示出了300Hz频率的数据。在图46的下侧示出了400Hz频率的数据。在图47中示出了500Hz频率的数据。
并且，针对各个频率示出了左、中、右的3个数据。即，在这3个数据中，左侧的数据表示扬声器10的口径x(参照图44、图4a等)为5cm的数据。中间的数据表示扬声器10的口径x为15cm的数据。右侧的数据表示扬声器10的口径x为30cm的数据。
图44中的单点划线表示扬声器10的中心线。
各个频率时的各个口径x的数据的纵轴表示距扬声器10(图44)的、与其中心线平行方向的距离，该纵轴的单位是cm(厘米)。
在图44中，关于这种距扬声器10的距离，示例了面A中的1cm距离、面B中的2cm距离…。
在各个数据中，以各个距离在面(面A、面B等)中的该中心线上的点(图44中用圆圈示出的点)的声压为基础来表示声压。
即，各个数据中的横轴表示与这些面平行的方向、即与上述中心线垂直的方向的位置。
并且，在各个数据中，以上述中心线上的点(图44中的圆圈的点)的声压为基础来表示横轴的各个位置的声压。该横轴的单位是db(分贝)。
如图所示，与扬声器10的口径x是上述的5xm、15cm、30cm中的哪个值、以及频率是100Hz、200Hz…中的哪个数据无关，都可以表示如下。
即，都是只有在纵轴示出的距离比口径x长的距离的位置，声压为0db～-1.5db的区域(图45示出的区域1)的直径(“该区域的曲线的横轴的方向的长度”)与扬声器10的口径x为同等以上。
例如，在各个频率时的3个数据中口径x为5cm时的左侧的数据中，只有在比图示的虚线示出的5cm的距离长的距离的位置(图中虚线上侧的位置)，区域1的直径为5cm以上。
在此，图4a示出的距离1f是指作为在除本技术之外的其它技术中假设的、作为从扬声器10到误差麦克风的设置位置的距离而假设的距离。
即，例如其它技术中的距离1f是比这种口径x(例如5cm)长、而且大大远离扬声器10的距离。
即，例如在其它技术中的距离1f中，“距离1f＞口径x”。
因此，在其它技术中，在这样大大远离的距离1f的位置处设置的误差麦克风，将会妨碍空间6(图3等)中的用户的动作等。
与此相对，根据本技术，设有无源辐射器(例如图14a的无源辐射器500等)，而且其有效面积50L(图14a)大于扬声器单元20(图3等)的有效面积20L(图14a)。
由此，例如作为距误差麦克风(误差麦克风60等，图3等)的设置位置的距离而假设的、图4a所示的距离1n为距离1n≤口径x，而不是误差麦克风大大远离扬声器10的距离。
由此，避免误差麦克风妨碍用户的动作等，声音控制系统1s(图4a)的形状成为不会形成妨碍的合适的形状。
另外，图51～图53分别是将上述的图45～图47表示成线图的图。适当参照这些图51～图53。
图48是表示不属于本技术的其它技术的图。
图49是表示本技术的图。
为了在评价点486p(图48)得到合适的效果，在只采用如图48所示的小型扬声器的情况下，需要将分别都是小型扬声器的两个扬声器484、485相互紧贴，并且使用两个控制滤波器482、483来控制两个控制点484p、485p。
与此相对，在本技术中按照图49所示进行处理。即，使用无源辐射器(无源辐射器500等)，增大振动板面积。
由此，控制点与评价点一致(或者，也可以构成为将多个控制点相加)，能够将扬声器和控制滤波器的个数削减为图48所示结构时(2个)的1/2倍的个数(1个)。
另外，同样在使用3个小型扬声器的情况下，通过这样设置无源辐射器，能够将扬声器和控制滤波器的个数削减为1/3倍的个数。
因此，关于运算量的削减幅度，优选这些1/2倍和1/3倍中更接近1倍的1/2倍削减幅度以上的较大削减幅度。
因此，在本技术中，图14a所示的无源辐射器的有效面积50L(＝面积1z)被设计成为相对于扬声器单元20的有效面积20L(＝面积1x)，使面积1x/面积1z≥2，即无源辐射器的面积1x为扬声器单元20的面积1x的2倍以上。
由此，无源辐射器的有效面积50L(＝面积1z)形成为能够增大到足以实现所期望的削减幅度的程度的合适面积。
(第2实施方式)
对第2实施方式的声音控制装置的结构进行说明。
图13a～图13c是表示第2实施方式的声音控制装置的扬声器结构的图。
在图13a～图13c中，表示将图1b和图1c的无源辐射器50～54置换为一个无源辐射器500。另外，其它结构与图1a～图1c相同。
这种情况时的优点在于无源辐射器的个数明显减少，因而成本降低。
图14a～图14c分别是表示针对在图13a～图13c示出的扬声器，误差麦克风的配置示例的图。
在此，无源辐射器500的刚性对控制产生影响。理想地讲，无源辐射器500的比较优选的动作是无源辐射器500进行活塞振动，如果进行活塞振动，即使是在无源辐射器500的极近距离处，也能够期待均匀的再现声音。因此，对无源辐射器500要求较高的刚性，但是通常在刚性提高时将变重，导致在低音再现中难以输出足够的声压。为此，如果扬声器采用具有适度的内部损耗的普通材料，在无源辐射器500的极近距离处的再现声音中容易产生波面的紊乱。因此，按照图14a～图14c所示对误差麦克风配置进行了研究。
在图14a中示出了与图4a等相同的误差麦克风配置的情况。这种情况时的控制方法是与第1实施方式相同地将误差麦克风60～64的输出相加并作为错误信号的方法，详细情况已经叙述过，因而省略重复说明。
图14b表示将误差麦克风60～64分散配置在无源辐射器500的中心和四个角部的情况。这种情况时的控制方法是与第1实施方式相同地将误差麦克风60～64的输出相加并作为错误信号的方法。
关于采用图14a的配置和图14b的配置中的哪种配置，可以根据在无源辐射器500的极近距离处的再现声音波面的紊乱状况进行选择，另外在除此之外的配置中，如果能够得到控制效果，当然没有问题。
图14c表示仅在无源辐射器500的中心配置误差麦克风60的情况。如前面所述，在无源辐射器500的刚性较高、并进行活塞振动等的情况下，这种结构也没有问题。在这种情况下，也能够削减误差麦克风的个数，在成本方面比较有利。
如上所述，通过将无源辐射器设为1个，能够降低成本，而且通过根据无源辐射器500的极近距离处的再现声音波面的紊乱状况来选择误差麦克风的个数和配置，能够确保控制效果、实现成本削减。
但是，诸如图14c示出的无源辐射器500等那样需要准备大型的无源辐射器，这将成为新的成本增加的原因(例如，由于不存在适度的批量生产的产品，必须重新从模具开始进行投资等)，结果认为采用多个已有的无源辐射器(例如市场上大量销售的TV用无源辐射器等)能够抑制为低成本。在这种情况下，可以采用依据于第1实施方式的结构。
另外，在实施本发明时也可以采用下述方式。
即，可以具有将房子1001中的墙壁3(参照图3等)的空间6与空间6的外部的空间6x间隔的间隔部。
另外，例如在新建房子1001时等，该墙壁3可以由用户或者房子1001的建筑厂商等购买，也可以是由已购买的建筑厂商等建筑房子1001时使用的、在新建的房子1001中设置的部件等(参照图50等)。
即，墙壁3例如可以由制造房子1001的部件的制造商等制造，也可以是向房子1001的建筑者等销售的部件等。
即，墙壁3可以是这种向建筑者等销售的部件等。
即，例如墙壁3可以是与房子1001中除墙壁3之外的其它部分分离、并相对于其它部分独立地流通的部件。
即，间隔部也可以不是这种墙壁3等被设于房子1001等中的墙壁。即，间隔部例如可以是所谓的隔板等，也可以是除此之外的其它物件等。
在此，空间6是指用户位于该空间6中，并且用户听取空间6中的声音。
另外，上述的间隔部(墙壁3等)用于例如将由这种空间6和该空间6的外部的空间6x构成的整体空间，分离为空间6和外部的空间6x这两个空间。
但是，近年来，在更多的情况下，电视机(TV)4(图3)采用相当薄的电视机。
因此，认为在不久的将来等，这种相当薄的电视机4作为被挂置于间隔部即墙壁3上的壁挂式电视机，将会比现在应用得更多。
即，认为电视机4将会更多地设置在接触墙壁3的位置等、与墙壁3极其接近的位置。
因此，也可以在墙壁3(间隔部)的内部设置下述的扬声器(扬声器装置)10(图3等)，即向人所在的听取声音的空间6、以及输出声音的前面叙述的人所在的听取声音的被墙壁3间隔的空间6输出声音的扬声器。
即，被输出的声音例如是如下的声音，在该声音被输出时，由误差麦克风(例如图14a的误差麦克风60等)检测到的空间6(图3、图4a等)中的声音，通过成为噪音更小的声音等，从而上述被输出的声音成为更加合适的声音。
另外，例如扬声器10被设于墙壁3的内部，被收纳在墙壁3中。
但是，发明者在研究这种结构时发现，在这种结构中有可能产生下面的问题。
即，希望扬声器10是足以适合设于墙壁3的充分轻产品。
并且，希望扬声器10是足以适合设于墙壁3的较小尺寸的产品，例如，足以符合墙壁3的厚度(参照图22a所示的厚度1001L)的较小尺寸等。
并且，另一方面在设于扬声器10的用于再现声音的扬声器单元20的振动板口径(前述)比较小时，如前面所述，将导致紧挨扬声器10前面的位置处的输出声音的波面紊乱。
另外，此处的较小口径例如可以是比图45等所示情况的15cm小的5cm等。
并且，紧挨扬声器10前面的位置例如是指距扬声器10为极近距离的位置，图4a示出的距离1n处的位置等。
即，紧前面的位置是指即使在该位置设置物品(例如误差麦克风60等)，该位置也与扬声器10(墙壁3)足够近，该物品不会妨碍位于空间6中的用户移动等的位置。
即，在扬声器单元20的振动板的口径(振动板口径、有效振动板面积)比较小时，距离1n处的位置成为波面紊乱的位置，成为不能设置误差麦克风(误差麦克风60等)的位置。
因此，认为如果在距离墙壁3较远的距离1f(图4a)的位置处设置误差麦克风，所设置的误差麦克风将会妨碍用户的动作等。
因此，在本技术中，扬声器10具有扬声器单元20和无源辐射器(图13b等的无源辐射器500等)。
扬声器单元20是驱动器，对扬声器10输出的声音进行再现。
无源辐射器与上述的扬声器单元20之间的空间形成为密闭空间，声音经由扬声器单元20被再现，无源辐射器根据该密闭空间中的该声音的振动而进行振动(例如，前面叙述的活塞振动)。无源辐射器通过进行这种振动，将被再现的声音作为由扬声器10输出的声音，从扬声器10进行辐射。
并且，该无源辐射器由于其口径(振动板口径)大于扬声器单元20的口径(振动板口径)，因而进行更大口径的辐射。
即，该无源辐射器的有效振动面积(有效振动板面积)50L(图14a)大于扬声器单元20的有效振动板面积20L，该无源辐射器进行基于较大的有效振动面积50L的辐射。
另外，该无源辐射器也可以是所谓的无源辐射式辐射器(drone cone)等。
由此，扬声器单元20的口径不需增大，而维持为比较小的口径，扬声器10能够形成为足以适合设于墙壁3的程度的轻量小型产品。由此，能够将扬声器10设于墙壁3(能够设置成为不会产生容易脱落等问题)。
而且，设置上述的无源辐射器，在该无源辐射器进行辐射，即使在紧挨墙壁3的较近位置(前面叙述的距离1n处的位置)，波面也不会紊乱。
由此，在波面不会紊乱的较近位置设置误差麦克风(误差麦克风60等)，能够避免产生对用户移动等的妨碍。由此，设有扬声器10的系统(声音控制系统、声音控制装置)的形状成为不会产生妨碍的合适的形状。
另外，这样作为属于本技术的范围而且享受到本技术的好处的产品，可以实施为上述的扬声器10。并且，也可以实施为用于设置该扬声器10的例如上述的墙壁(墙壁3等)、隔板等间隔部(间隔构造)。并且，也可以实施为设有该扬声器10的声音控制系统(声音控制装置)等。无论实施为哪种产品，都属于本发明的权利的对象。
另外，这种误差麦克风的位置是紧挨墙壁3的较近位置(图4a中的距离1n处的位置)，能够避免误差麦克风妨碍用户动作等。
与此相对，在图15所示的管路的现有示例中，用户不处于管路的空间中。因此，不能考虑将图15所示的误差麦克风1200的位置设于不会妨碍用户移动的位置。
并且，如前面所述，管路的空间本来就是一维空间，不是普通家庭的房间等的三维空间。因此，在管路的现有示例中，根据图15所示的误差麦克风1200的位置处于什么位置，所检测到的声音是否适合等没有(大的)变化。因此，在管路的技术中，本来就很难着手改变误差麦克风1200的位置。
因此，根据在图15中说明的管路的技术等，很难想到本技术，认为图15的技术无法否定本技术的创造性。
另外，例如扬声器10具备的无源辐射器的振动板的材料是需要适合于进行前述动作的较轻的材料，例如是除金属之外的其它材料等。
这样，总之能够低价提供声音控制装置，该声音控制装置将扬声器和误差麦克风收纳在墙壁内，不会妨碍位于屋内的人的移动，而且在较大区域中实现噪音降低和音响效果提高。即，声音控制装置由检测来自声源的信号的声源检测器、对该检测信号进行信号处理的控制滤波器、对控制滤波器的输出信号进行再现的扬声器、和设置在扬声器极近距离处的效果检测器构成，尤其是扬声器构成为在扬声器单元的前方设置有效振动板面积同等以上的无源辐射器并对其进行驱动，将多个扬声器紧贴并设置在墙壁中，还根据将多个效果检测器的输出相加得到的信号来求出控制滤波器的特性，由此抑制运算负荷，使扬声器极近距离处的再现声音的波面的紊乱均匀且平均化，因而能够在控制对象空间整体中得到良好的控制效果。
另外，本发明不仅能够实现为装置、系统、集成电路等，也能够实现为将构成该装置的处理单元作为步骤的方法，还可以实现为使计算机执行这些步骤的程序，还可以实现为记录了该程序的计算机能够读取的CD-ROM等记录介质，还可以实现为表示该程序的信息、数据或者信号。并且，这些程序、信息、数据以及信号可以通过因特网等通信网络进行发布。
产业上的可利用性
本技术的声音控制装置使用其尺寸能够埋设在墙壁或隔板中的扬声器，能够进行紧挨扬声器前面的声音控制，而且实施了即使控制墙壁或隔板整体也能够抑制为低运算量的音响性电气性研究，结果，能够用较少的运算负荷确保被墙壁或隔板包围的较大的控制区域，在应用于音频视频设备或车载音频设备等时也能够提高音乐的效果(现场感或音质等)，能够在住宅或办公室、工厂等中降低噪音等的宽广领域中应用。
设有扬声器装置的声音控制装置的形状形成为不会妨碍用户动作的形状。
标号说明
1、1001房子；2、2000噪音源；3、1003、1004墙壁；4、6000TV；5、6100TV内置扬声器；6控制对象空间；10～14、16、2300、2301扬声器；20、21、2100、6200扬声器单元；20L有效振动板面积；30、40、2000a腔室；30x空间；50～59、50x、500、2200无源辐射器；50L有效振动板面积；60～69、1200、1201误差麦克风；100、1100噪音麦克风；101、103、5000加法器；110、3000控制滤波器；111、112、3100、3101 FIR滤波器；113～116、3200～3203Fx滤波器；117～120、3300～3303 LMS运算器；121、122、3400、3401系数加法器；130～134、1400评价麦克风；1000管路；1002隔板；1500面板；4000、4001人；7000无限大挡板。

Claims (12)

1.一种扬声器装置，该扬声器装置具有：
驱动器；
无源辐射器，设置在所述驱动器的前方；以及
腔室，用于安装所述驱动器并覆盖所述驱动器的后方，并使由所述驱动器和所述无源辐射器夹起来的空间成为密闭空间，
所述无源辐射器的有效振动板面积大于所述驱动器的有效振动板面积。
2.根据权利要求1所述的扬声器装置，所述无源辐射器的所述有效振动板面积是所述驱动器的有效振动板面积的2倍以上。
3.一种声音控制装置，包括权利要求1所述的扬声器装置，
所述声音控制装置检测来自声源的信号，由控制滤波器对该信号进行信号处理，由所述扬声器装置将所述控制滤波器的输出信号再现为控制声音，并在控制点处得到规定的效果。
4.根据权利要求3所述的声音控制装置，所述控制点位于所述扬声器装置的极近距离处，
所述声音控制装置具有效果检测器，该效果检测器设置在所述控制点，用于检测由所述声音控制装置进行的控制的控制效果，
所述控制滤波器是根据来自所述效果检测器的信号来调整该控制滤波器的控制特性的滤波器。
5.根据权利要求4所述的声音控制装置，从所述扬声器装置到设置有所述效果检测器的所述控制点的位置之间的所述极近距离，为所述驱动器的口径以下。
6.根据权利要求4所述的声音控制装置，所述声音控制装置包括多个所述效果检测器，
所述控制滤波器的所述控制特性是根据将各个所述效果检测器的检测信号相加而得到的信号来进行调整的。
7.根据权利要求1所述的扬声器装置，所述无源辐射器由多个小型无源辐射器构成。
8.根据权利要求3所述的声音控制装置，所述声音控制装置包括多个所述扬声器装置，
所述多个扬声器装置包括相互紧贴的两个所述扬声器装置。
9.根据权利要求8所述的声音控制装置，所述多个扬声器装置安装在墙壁中。
10.根据权利要求9所述的声音控制装置，在所述墙壁的内部组装各个所述扬声器装置的所述驱动器和所述无源辐射器，所述墙壁具有各个所述扬声器装置的所述腔室的功能的至少一部分功能。
11.一种墙壁，安装有权利要求10所述的声音控制装置中包含的多个所述扬声器装置。
12.根据权利要求1所述的扬声器装置，
所述扬声器装置被收纳在房子的墙壁的内部，
所述墙壁将由空间和所述空间的外部的空间构成的整体空间划分为两个所述空间，
所述外部的空间设置有输出声音的音响设备，
不是设置有所述音响设备的所述外部的空间的所述空间，是听取声音的用户所在的空间，
设有所述扬声器装置的声音控制装置，包括检测所述用户所在的所述空间中的声音的误差麦克风，
所述驱动器对由所述扬声器装置向所述用户所在的所述空间输出的声音进行再现，
被再现的所述声音是如下的声音，该声音如果被输出，则所检测到的所述声音中包含的来自所述音响设备输出的所述声音的噪音比较小，
从所述扬声器装置到所述误差麦克风的位置的距离不是适合于没有所述无源辐射器时的第2距离，而是适合于具有所述无源辐射器时的第1距离，所述第1距离比所述第2距离短，
所述第1距离是当在该距离的位置处具有所述误差麦克风的情况下，所述误差麦克风容易妨碍所述用户动作的距离，
所述第2距离是当在该距离的位置处具有所述误差麦克风的情况下不容易形成妨碍的距离。
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