JP2001218292A - 電気−音響系の双方向増幅方式 - Google Patents
電気−音響系の双方向増幅方式Info
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- JP2001218292A JP2001218292A JP2000064168A JP2000064168A JP2001218292A JP 2001218292 A JP2001218292 A JP 2001218292A JP 2000064168 A JP2000064168 A JP 2000064168A JP 2000064168 A JP2000064168 A JP 2000064168A JP 2001218292 A JP2001218292 A JP 2001218292A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】スピーカやイヤホーンを構成する電磁型の電気
−音響系双方向変換素子が持つ双方向伝達性の双方向増
幅方式により精密音場制御や騒音制御やハンズフリー電
話や音響反射板を構成する。 【解決手段】電気系の電力増幅器を電流出力型で構成す
ると共に、変換素子の電気−音響系の電気側から見た電
気的特性をあらかじめ、また、動作中にも継続し精密測
定することによって、仮想起電力と実起電力の差から音
響−電気系の信号を取り出す。
−音響系双方向変換素子が持つ双方向伝達性の双方向増
幅方式により精密音場制御や騒音制御やハンズフリー電
話や音響反射板を構成する。 【解決手段】電気系の電力増幅器を電流出力型で構成す
ると共に、変換素子の電気−音響系の電気側から見た電
気的特性をあらかじめ、また、動作中にも継続し精密測
定することによって、仮想起電力と実起電力の差から音
響−電気系の信号を取り出す。
Description
【0001】
【発明の所属する技術分野】この発明は[スピーカやイ
ヤホーン]を[騒音制御]や[音響反射板]や[マイク
ロホンと兼用とする場合]などの信号処理方法に関す
る。
ヤホーン]を[騒音制御]や[音響反射板]や[マイク
ロホンと兼用とする場合]などの信号処理方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】騒音制御や音場制御やハンズフリー電話
の場合、従来の方法は制御しようとする空間の音の状態
ををモニタするための検出用のマイクロホンを必要とす
る。
の場合、従来の方法は制御しようとする空間の音の状態
ををモニタするための検出用のマイクロホンを必要とす
る。
【0003】
【用語の定義】特許請求範囲を含む全文を通じ、以下の
用語を定義する。電流出力増幅とは増幅器の出力電流が
負荷に影響されないタイプの増幅器であるものとする。
理論的には出力コンダクタンスがゼロもしくは出力イン
ピーダンスが無限大の特性を持つが、実機を構成するに
必要充分な特性であるものとする。模擬インパルス応答
特性発生とは実在の物理的性質に似せて、等価なインパ
ルス応答を発生する畳み込み積分機能を持つものであ
り、その特性が目的に合わせ可変であるものとする。
用語を定義する。電流出力増幅とは増幅器の出力電流が
負荷に影響されないタイプの増幅器であるものとする。
理論的には出力コンダクタンスがゼロもしくは出力イン
ピーダンスが無限大の特性を持つが、実機を構成するに
必要充分な特性であるものとする。模擬インパルス応答
特性発生とは実在の物理的性質に似せて、等価なインパ
ルス応答を発生する畳み込み積分機能を持つものであ
り、その特性が目的に合わせ可変であるものとする。
【0004】インパルス信号とランダム雑音信号とは数
学的に厳密なものではなく、実用上さしつかえない程度
のスペクトル分布を持った信号であるものとする。本発
明の場合は音響信号が対象であることから、音響信号処
理に必要充分な程度の帯域の信号とする。[加算、減
算]とはその演算が行われる場所において絶対的なもの
ではなく、前後の信号の極性に依存して、それぞれ[減
算、加算]になり得るものとする。
学的に厳密なものではなく、実用上さしつかえない程度
のスペクトル分布を持った信号であるものとする。本発
明の場合は音響信号が対象であることから、音響信号処
理に必要充分な程度の帯域の信号とする。[加算、減
算]とはその演算が行われる場所において絶対的なもの
ではなく、前後の信号の極性に依存して、それぞれ[減
算、加算]になり得るものとする。
【0005】加算、減算、乗算、積分、微分、畳み込み
積分、は数学的に厳密なものではなく、実用的な機能を
作るに充分な機能のことであるものとする。
積分、は数学的に厳密なものではなく、実用的な機能を
作るに充分な機能のことであるものとする。
【0006】加算、減算、乗算、積分、微分、畳み込み
積分、などの演算はディジタル演算かアナログ演算など
の方法は本案の本質とするところではない。従って、本
案の説明にアナログ−ディジタル変換やディジタル−ア
ナログ変換の機能の有無について触れていないが、この
ことは本案の本質を損ねるものではない。
積分、などの演算はディジタル演算かアナログ演算など
の方法は本案の本質とするところではない。従って、本
案の説明にアナログ−ディジタル変換やディジタル−ア
ナログ変換の機能の有無について触れていないが、この
ことは本案の本質を損ねるものではない。
【0007】線形とは数学的に厳密なものではなく、実
音響系が持つ程度に線形であるものとし、実音響系は線
形であるものと見なして計算するものとするが、このこ
とは本発明の本質を損ねるものではない。
音響系が持つ程度に線形であるものとし、実音響系は線
形であるものと見なして計算するものとするが、このこ
とは本発明の本質を損ねるものではない。
【0008】電気−音響系双方向変換素子の電気側とは
電気信号を電力供給する側である。電気−音響系双方向
変換素子の音響側とは音響信号側である。
電気信号を電力供給する側である。電気−音響系双方向
変換素子の音響側とは音響信号側である。
【0009】
【発明が解決しようとしている課題】騒音制御を例に本
発明の本質である、電気−音響系ネルギー変換素子の双
方向増幅の原理を説明する。騒音制御の場合、一般的に
は発音体のスピーカーの他に騒音検出用のマイクロホン
を必要とするが、本発明はこのマイクロホンを使わず、
[発音体であるスピーカやイヤホーンやヘッドホーンの
電気−音響変換機能]を[音響−電気変換機能のマイク
ロホン]と共用し、発音体と騒音検出部を同一素子とす
ることにより、電子的信号処理によって、目的とする機
能の大幅な改善を計るものである。この課題は双方向可
逆特性を持った複雑な音響系の電気的特性の両方向の信
号を分離することにより実現可能となる。技術的には音
響系の電気側端子から見た電気的特性の測定精度が騒音
制御の性能を決定する。
発明の本質である、電気−音響系ネルギー変換素子の双
方向増幅の原理を説明する。騒音制御の場合、一般的に
は発音体のスピーカーの他に騒音検出用のマイクロホン
を必要とするが、本発明はこのマイクロホンを使わず、
[発音体であるスピーカやイヤホーンやヘッドホーンの
電気−音響変換機能]を[音響−電気変換機能のマイク
ロホン]と共用し、発音体と騒音検出部を同一素子とす
ることにより、電子的信号処理によって、目的とする機
能の大幅な改善を計るものである。この課題は双方向可
逆特性を持った複雑な音響系の電気的特性の両方向の信
号を分離することにより実現可能となる。技術的には音
響系の電気側端子から見た電気的特性の測定精度が騒音
制御の性能を決定する。
【0010】
【課題を解決するための手段】電気−音響系双方向変換
素子の電気側端子からの電力供給を電流出力型の電力増
幅器で構成し、電気−音響系双方向変換素子の電流出力
増幅部の入力側から見た電圧変換部の出力の電気的特性
の一つであるインパルス応答特性を測定し決定する。こ
のインパルス応答特性を持った畳み込み積分器の入力に
電流出力増幅部の入力と同じ信号を入力することによっ
て、畳み込み積分器は電流出力増幅部の出力電流によっ
てドライブされた電気−音響系双方向変換素子の電気側
端子に発生する起電力を模擬した模擬起電力を発生す
る。電気−音響系双方向変換素子の起電力と模擬起電力
は完全に同一であることが理想であるが、実際はインパ
ルス応答特性の誤差によって両者の間には残差が発生す
る。この残差を小さくすることが目的とする機能の精度
を上げ、応用範囲を広げることになる。
素子の電気側端子からの電力供給を電流出力型の電力増
幅器で構成し、電気−音響系双方向変換素子の電流出力
増幅部の入力側から見た電圧変換部の出力の電気的特性
の一つであるインパルス応答特性を測定し決定する。こ
のインパルス応答特性を持った畳み込み積分器の入力に
電流出力増幅部の入力と同じ信号を入力することによっ
て、畳み込み積分器は電流出力増幅部の出力電流によっ
てドライブされた電気−音響系双方向変換素子の電気側
端子に発生する起電力を模擬した模擬起電力を発生す
る。電気−音響系双方向変換素子の起電力と模擬起電力
は完全に同一であることが理想であるが、実際はインパ
ルス応答特性の誤差によって両者の間には残差が発生す
る。この残差を小さくすることが目的とする機能の精度
を上げ、応用範囲を広げることになる。
【0011】本発明の本質は[電気−音響系双方向変換
素子を電流出力型の増幅器でドライブし、発生する実起
電力]と、[電流出力増幅部と電気−音響系双方向変換
素子からなる系の電気的特性を模擬インパルス応答特性
で模擬した模擬起電力]との差信号を検出音響信号とす
るところにある。
素子を電流出力型の増幅器でドライブし、発生する実起
電力]と、[電流出力増幅部と電気−音響系双方向変換
素子からなる系の電気的特性を模擬インパルス応答特性
で模擬した模擬起電力]との差信号を検出音響信号とす
るところにある。
【0012】以下図面を用いて詳細を説明する。図1は
本発明の請求項1に対応する一実施例のブロック図であ
る。電気−音響系変換素子がイヤホーンであるものとす
る。f(t)は音楽やアナウンスなどの入力信号、g
(t)はf(t)かまたは後に説明する測定用信号m
(t)である。CAはg(t)を受けて電流出力に変換
し、イヤホーンをドライブする電流出力増幅部である。
i(t)は電流出力増幅部の出力電流である。
本発明の請求項1に対応する一実施例のブロック図であ
る。電気−音響系変換素子がイヤホーンであるものとす
る。f(t)は音楽やアナウンスなどの入力信号、g
(t)はf(t)かまたは後に説明する測定用信号m
(t)である。CAはg(t)を受けて電流出力に変換
し、イヤホーンをドライブする電流出力増幅部である。
i(t)は電流出力増幅部の出力電流である。
【数1】
【0013】EPは電気−音響系双方向変換素子のイヤ
ホーンである。h(t)はイヤホーンの起電力である。
BAはイヤホーンの起電力を検出する電圧検出部であ
り、その出力はh(t)に等しい。VEは模擬インパル
ス応答特性発生部であり、その入力はg(t)、出力は
q(t)である。DIFはq(t)とh(t)との差信
号発生部であり、その出力はr(t)である。SPは電
流出力増幅部とイヤホーンからなる系の電気側から見た
インパルス応答特性を測定する測定用のインパルス信号
または矩形波信号またはM系列雑音信号を発生し、差信
号r(t)を入力とし、模擬インパルス応答特性発生部
のインパルス応答特性VE(z)を出力するところの信
号処理部である。
ホーンである。h(t)はイヤホーンの起電力である。
BAはイヤホーンの起電力を検出する電圧検出部であ
り、その出力はh(t)に等しい。VEは模擬インパル
ス応答特性発生部であり、その入力はg(t)、出力は
q(t)である。DIFはq(t)とh(t)との差信
号発生部であり、その出力はr(t)である。SPは電
流出力増幅部とイヤホーンからなる系の電気側から見た
インパルス応答特性を測定する測定用のインパルス信号
または矩形波信号またはM系列雑音信号を発生し、差信
号r(t)を入力とし、模擬インパルス応答特性発生部
のインパルス応答特性VE(z)を出力するところの信
号処理部である。
【数2】
【0014】模擬インパルス応答特性発生部VEが期待
通りの信号、即ち、イヤホーンEPの両端信号と同じ信
号を発生させるには、第1に、電流出力増幅器CAとイ
ヤホーンEPからなる系のインパルス応答h(t)をイ
ンパルス入力から求め、その応答を模擬インパルス応答
特性VE(z)とする方法、第2に、インパルス信号を
実動作の回路に入力することは理論上難しいことから、
矩形波信号を入力しその応答h(t)の微分値を模擬イ
ンパルス応答特性VE(z)とする方法、第3にM系列
雑音を入力し、入力M系列雑音信号と応答信号h(t)
との相互相関を模擬インパルス応答特性とする方法、第
4にM系列雑音を入力し、入力M系列雑音信号と応答信
号h(t)との差信号r(t)が入力ランダム雑音と無
相関となるよう模擬インパルス応答特性発生部VEの特
性VE(z)を適応制御するなど、幾つかの方法があ
る。これらの方法については本発明の本質ではないが、
本発明の構成に重要であるという意味から、このことに
ついて簡単に説明を加えた。
通りの信号、即ち、イヤホーンEPの両端信号と同じ信
号を発生させるには、第1に、電流出力増幅器CAとイ
ヤホーンEPからなる系のインパルス応答h(t)をイ
ンパルス入力から求め、その応答を模擬インパルス応答
特性VE(z)とする方法、第2に、インパルス信号を
実動作の回路に入力することは理論上難しいことから、
矩形波信号を入力しその応答h(t)の微分値を模擬イ
ンパルス応答特性VE(z)とする方法、第3にM系列
雑音を入力し、入力M系列雑音信号と応答信号h(t)
との相互相関を模擬インパルス応答特性とする方法、第
4にM系列雑音を入力し、入力M系列雑音信号と応答信
号h(t)との差信号r(t)が入力ランダム雑音と無
相関となるよう模擬インパルス応答特性発生部VEの特
性VE(z)を適応制御するなど、幾つかの方法があ
る。これらの方法については本発明の本質ではないが、
本発明の構成に重要であるという意味から、このことに
ついて簡単に説明を加えた。
【0015】図1の信号切り替え部SWを黒丸側に接続
し、測定用の信号m(t)を加える。この測定用信号は
上記の説明のいずれかの信号である。この時、電流出力
増幅器の入力はm(t)となる。イヤホンの両端には
[測定用信号m(t)]と[電流出力増幅器の特性]と
[イヤホーンの特性]とを掛け合わせた信号mv(t)
が現れる。イヤホーンの音響側に環境雑音などの音Ns
(t)が存在する場合、それによる起電力ns(t)が
m(t)に重畳されてh(t)=mv(t)+ns
(t)となって現れる。M(t)とns(t)は一般的
に無相関であることから、このns(t)の影響につい
ては、測定方法の選択(相関を取る場合)や測定回数を
増やし平均を求める手法(インパルス応答を取る場合)
で容易に回避できることから、また、本発明の本質とす
るところではないので説明を省略する。
し、測定用の信号m(t)を加える。この測定用信号は
上記の説明のいずれかの信号である。この時、電流出力
増幅器の入力はm(t)となる。イヤホンの両端には
[測定用信号m(t)]と[電流出力増幅器の特性]と
[イヤホーンの特性]とを掛け合わせた信号mv(t)
が現れる。イヤホーンの音響側に環境雑音などの音Ns
(t)が存在する場合、それによる起電力ns(t)が
m(t)に重畳されてh(t)=mv(t)+ns
(t)となって現れる。M(t)とns(t)は一般的
に無相関であることから、このns(t)の影響につい
ては、測定方法の選択(相関を取る場合)や測定回数を
増やし平均を求める手法(インパルス応答を取る場合)
で容易に回避できることから、また、本発明の本質とす
るところではないので説明を省略する。
【数3】
【0016】模擬インパルス応答特性発生部の特性が電
流出力増幅器とイヤホーンからなる系の正確なインパル
ス応答特性に等しくなれば、ms(t)がゼロの場合、
理想的にはq(t)とh(t)が等しくなり、その差信
号r(t)は電流出力増幅器の入力には依存しなくな
る。実際には、模擬インパルス応答特性発生部の特性に
は誤差がある。その誤差による模擬インパルス応答特性
発生部の出力に含まれる誤差信号をev(t)とする。
この誤差は系の性能にとっては重要であるが、本発明の
本質とするところではないので説明を省略する。
流出力増幅器とイヤホーンからなる系の正確なインパル
ス応答特性に等しくなれば、ms(t)がゼロの場合、
理想的にはq(t)とh(t)が等しくなり、その差信
号r(t)は電流出力増幅器の入力には依存しなくな
る。実際には、模擬インパルス応答特性発生部の特性に
は誤差がある。その誤差による模擬インパルス応答特性
発生部の出力に含まれる誤差信号をev(t)とする。
この誤差は系の性能にとっては重要であるが、本発明の
本質とするところではないので説明を省略する。
【数4】
【0017】音響側に騒音などの音響信号がある場合、
その音響信号はイヤホーンのダイヤフラムを振動させ、
電気側に起電力を発生させる。Ns(t)は音響側の音
響騒音であり、その音響信号が影響して発生する電気側
の信号はns(t)である。従ってイヤホーンの両端に
発生する実際の電圧h(t)にはns(t)が含まれ
る。その結果、差信号発生部の出力r(t)には模擬イ
ンパルス応答特性発生部の誤差による信号ev(t)と
音響側からの信号ns(t)が含まれる。
その音響信号はイヤホーンのダイヤフラムを振動させ、
電気側に起電力を発生させる。Ns(t)は音響側の音
響騒音であり、その音響信号が影響して発生する電気側
の信号はns(t)である。従ってイヤホーンの両端に
発生する実際の電圧h(t)にはns(t)が含まれ
る。その結果、差信号発生部の出力r(t)には模擬イ
ンパルス応答特性発生部の誤差による信号ev(t)と
音響側からの信号ns(t)が含まれる。
【0018】SWが実運転側にある時、電流出力増幅器
の入力g(t)は入力信号f(t)である。そ 対応するイヤホーンの音響出力はFo(t)である。電
圧検出部BAの出力h(t)はfv(t)+ns(t)
である。模擬インパルス応答特性発生部の出力q(t)
はfv(t)+ev(t)である。差信号発生部の出力
r(t)はns(t)−ev(t)である。
の入力g(t)は入力信号f(t)である。そ 対応するイヤホーンの音響出力はFo(t)である。電
圧検出部BAの出力h(t)はfv(t)+ns(t)
である。模擬インパルス応答特性発生部の出力q(t)
はfv(t)+ev(t)である。差信号発生部の出力
r(t)はns(t)−ev(t)である。
【数4】 電流出力増幅部の出力インピーダンスが理想を無限大と
する高い値なので、音響側から見たイヤホーンの電気側
は開放状態に等しい。従って、イヤホーンが電気側から
ドライブされていても、環境雑音などの音響側からの外
部信号は電気側に電気信号となって現れる。差信号発生
部の出力r(t)は音響信号Ns(t)に対応する電気
信号ns(t)を含む信号を出力する。
する高い値なので、音響側から見たイヤホーンの電気側
は開放状態に等しい。従って、イヤホーンが電気側から
ドライブされていても、環境雑音などの音響側からの外
部信号は電気側に電気信号となって現れる。差信号発生
部の出力r(t)は音響信号Ns(t)に対応する電気
信号ns(t)を含む信号を出力する。
【0019】図2は、請求項2に対応する一実施例を示
すブロック図である。図1の電圧検出部の入力が[電気
−音響系変換素子の電気側両端電圧]であることに対
し、図2は[電気−音響変換素子に設けた第2巻線の両
端電圧]とした場合を示す。図2中、図1と同記号は同
機能である。SCは第2巻線である。第2巻線には電流
出力増幅部の出力電流は流れないが、イヤホーンのダイ
ヤフラムの動きに対応して起電力が発生するので、模擬
インパルス応答特性発生部の特性が[第2巻線に現れる
電気信号に対応して決定される]他は図1の説明と同じ
である。
すブロック図である。図1の電圧検出部の入力が[電気
−音響系変換素子の電気側両端電圧]であることに対
し、図2は[電気−音響変換素子に設けた第2巻線の両
端電圧]とした場合を示す。図2中、図1と同記号は同
機能である。SCは第2巻線である。第2巻線には電流
出力増幅部の出力電流は流れないが、イヤホーンのダイ
ヤフラムの動きに対応して起電力が発生するので、模擬
インパルス応答特性発生部の特性が[第2巻線に現れる
電気信号に対応して決定される]他は図1の説明と同じ
である。
【0020】図3は図1の電気−音響系双方向増幅機能
を騒音キャンセラーに応用した場合の一実施例のブロッ
ク図である。図3中、図1と同記号のブロックは同機能
である。図1、図2、の説明の模擬インパルス応答特性
発生部の特性が既に決定されたものてして説明する。信
号処理部SPは図1、図2、で説明の模擬インパルス応
答特性発生部の特性決定機能に加え、以下の説明の模擬
インパルス応答逆特性発生部の特性決定機能をも含む。
を騒音キャンセラーに応用した場合の一実施例のブロッ
ク図である。図3中、図1と同記号のブロックは同機能
である。図1、図2、の説明の模擬インパルス応答特性
発生部の特性が既に決定されたものてして説明する。信
号処理部SPは図1、図2、で説明の模擬インパルス応
答特性発生部の特性決定機能に加え、以下の説明の模擬
インパルス応答逆特性発生部の特性決定機能をも含む。
【0021】SWは信号切り替えスイッチである。SW
1は系の入力信号切り替え、SW2はテスト信号m
(t)とフィードバック信号s(t)の切り替えであ
る。VIEは模擬インパルス応答逆特性発生部である。
模擬インパルス応答逆特性発生部の入力は差信号発生部
の出力r(t)であり、出力はs(t)である。模擬イ
ンパルス応答逆特性発生部の特性は信号処理部の出力V
IE(z)によって制御される。信号処理部は図1で説
明の機能に加え、音響側の騒音の影響で発生する起電力
が発生しないよう、模擬インパルス応答逆特性発生部の
特性を制御する。模擬インパルス応答特性発生部は図1
と同様、電流出力増幅部とイヤホーンからなる系の電気
的特性を模擬する。Ns(t)は音響側の環境騒音であ
る。環境騒音Ns(t)はイヤホーンのダイヤフラムを
振動させ、イヤホーンの電気側に起電力ns(t)を発
生する。模擬インパルス応答逆特性発生部含む電流出力
増幅部とイヤホーンと電圧検出部と模擬インパルス応答
特性発生部と信号処理部からなるフィードバックループ
はイヤホーンの電気側に発生する起電力ns(t)が極
小になるよう動作する。このことは、模擬インパルス応
答逆特性発生部が発生する信号nv(t)が電流出力増
幅部によって増幅された信号I{n(t)}によってイ
ヤホーンがドライブされ、発生した音響信号No(t)
と音響側の騒音信号Ns(t)の合成信号{Ns(t)
−No(t)}のエネルギーがイヤホーンのダイヤフラ
ムの面で、Ns(t)のエネルギーに比べ小さくかつ、
極小になるよう系が動作することを意味する。
1は系の入力信号切り替え、SW2はテスト信号m
(t)とフィードバック信号s(t)の切り替えであ
る。VIEは模擬インパルス応答逆特性発生部である。
模擬インパルス応答逆特性発生部の入力は差信号発生部
の出力r(t)であり、出力はs(t)である。模擬イ
ンパルス応答逆特性発生部の特性は信号処理部の出力V
IE(z)によって制御される。信号処理部は図1で説
明の機能に加え、音響側の騒音の影響で発生する起電力
が発生しないよう、模擬インパルス応答逆特性発生部の
特性を制御する。模擬インパルス応答特性発生部は図1
と同様、電流出力増幅部とイヤホーンからなる系の電気
的特性を模擬する。Ns(t)は音響側の環境騒音であ
る。環境騒音Ns(t)はイヤホーンのダイヤフラムを
振動させ、イヤホーンの電気側に起電力ns(t)を発
生する。模擬インパルス応答逆特性発生部含む電流出力
増幅部とイヤホーンと電圧検出部と模擬インパルス応答
特性発生部と信号処理部からなるフィードバックループ
はイヤホーンの電気側に発生する起電力ns(t)が極
小になるよう動作する。このことは、模擬インパルス応
答逆特性発生部が発生する信号nv(t)が電流出力増
幅部によって増幅された信号I{n(t)}によってイ
ヤホーンがドライブされ、発生した音響信号No(t)
と音響側の騒音信号Ns(t)の合成信号{Ns(t)
−No(t)}のエネルギーがイヤホーンのダイヤフラ
ムの面で、Ns(t)のエネルギーに比べ小さくかつ、
極小になるよう系が動作することを意味する。
【数6】 実機ではフィードバック系が安定していることが必要条
件であることから、騒音をキャンセルするためのフィー
ドバック条件には限界があり、残留騒音{Ns(t)−
No(t)}あるいはそれに対応する電気信号{ns
(t)−nv(t)}をゼロにすることはできない。ど
の程度小さくできるかは、それぞれの機能が持つ安定
性、線形性、精度、時間遅れ、などの要因に依存する。
イヤホーンが発生する音響信号Gs(t)はFo(t)
−No(t)−Xo(t)である。Fo(t)は入力信
号f(t)に対応するイヤホーンによる再生音響出力で
ある。No(t)は模擬インパルス応答逆特性発生部が
発生する信号n(t)に対応する出力である。N(t)
はその入力信号の成分ns(t)に対応する音響出力で
ある。Xo(t)は模擬インパルス応答逆特性発生部の
出力の内、信号処理系全体で発生する総合誤差成分x
(t)に対応する音響出力である。
件であることから、騒音をキャンセルするためのフィー
ドバック条件には限界があり、残留騒音{Ns(t)−
No(t)}あるいはそれに対応する電気信号{ns
(t)−nv(t)}をゼロにすることはできない。ど
の程度小さくできるかは、それぞれの機能が持つ安定
性、線形性、精度、時間遅れ、などの要因に依存する。
イヤホーンが発生する音響信号Gs(t)はFo(t)
−No(t)−Xo(t)である。Fo(t)は入力信
号f(t)に対応するイヤホーンによる再生音響出力で
ある。No(t)は模擬インパルス応答逆特性発生部が
発生する信号n(t)に対応する出力である。N(t)
はその入力信号の成分ns(t)に対応する音響出力で
ある。Xo(t)は模擬インパルス応答逆特性発生部の
出力の内、信号処理系全体で発生する総合誤差成分x
(t)に対応する音響出力である。
【数7】
【0022】実動作状態では、切り替えスイッチSW
1、SW2は白丸側が選択されていて、入力信号f
(t)から模擬インパルス応答逆特性発生部の出力s
(t)=n(t)+x(t)が減算され、電流出力増幅
部と模擬インパルス応答特性発生部の入力g(t)とな
る。
1、SW2は白丸側が選択されていて、入力信号f
(t)から模擬インパルス応答逆特性発生部の出力s
(t)=n(t)+x(t)が減算され、電流出力増幅
部と模擬インパルス応答特性発生部の入力g(t)とな
る。
【数8】
【0023】模擬インパルス応答特性発生部の特性を決
定するモードでは、切り替えスイッチSW1、SW2は
黒丸側が選択されていて、テスト信号m(t)が選択さ
れる。模擬インパルス応答特性発生部の特性決定につい
ては図1の説明と同様であることから、説明を省略す
る。以下、模擬インパルス応答特性発生部の特性は誤差
ev(t)を除いて、電流出力増幅部とイヤホーンと電
圧検出部からなる特性に一致しているものとする。電流
出力増幅部の出力電流i(t)はI{f(t)−n
(t)−x(t)}である。この電流がイヤホーンをド
ライブして、その起電力はfv(t)−nv(t)−x
v(t)となる。fv(t)、nv(t)、xv(t)
はそれぞれ、f(t)、n(t)、x(t)に対応す
る。実際のイヤホーンの電気側の起電力h(t)は、音
響側の騒音Ns(t)に対応する電気信号ns(t)が
加算されることから、fv(t)−nv(t)−xv
(t)+ns(t)である。
定するモードでは、切り替えスイッチSW1、SW2は
黒丸側が選択されていて、テスト信号m(t)が選択さ
れる。模擬インパルス応答特性発生部の特性決定につい
ては図1の説明と同様であることから、説明を省略す
る。以下、模擬インパルス応答特性発生部の特性は誤差
ev(t)を除いて、電流出力増幅部とイヤホーンと電
圧検出部からなる特性に一致しているものとする。電流
出力増幅部の出力電流i(t)はI{f(t)−n
(t)−x(t)}である。この電流がイヤホーンをド
ライブして、その起電力はfv(t)−nv(t)−x
v(t)となる。fv(t)、nv(t)、xv(t)
はそれぞれ、f(t)、n(t)、x(t)に対応す
る。実際のイヤホーンの電気側の起電力h(t)は、音
響側の騒音Ns(t)に対応する電気信号ns(t)が
加算されることから、fv(t)−nv(t)−xv
(t)+ns(t)である。
【数9】
【0024】模擬インパルス応答特性発生部の系の誤差
を含む出力q(t)はfv(t)−nv(t)−xv
(t)+ev(t)である。fv(t)は入力信号f
(t)に対応する信号、nv(t)は模擬インパルス応
答逆特性発生部の出力n(t)に対応する信号である。
xv(t)は模擬インパルス応答逆特性発生部の出力に
含まれる系の総合誤差x(t)に対応する信号である。
ev(t)は模擬インパルス応答特性発生部の誤差成分
である。
を含む出力q(t)はfv(t)−nv(t)−xv
(t)+ev(t)である。fv(t)は入力信号f
(t)に対応する信号、nv(t)は模擬インパルス応
答逆特性発生部の出力n(t)に対応する信号である。
xv(t)は模擬インパルス応答逆特性発生部の出力に
含まれる系の総合誤差x(t)に対応する信号である。
ev(t)は模擬インパルス応答特性発生部の誤差成分
である。
【数10】
【0025】差信号発生部の出力r(t)=h(t)−
q(t)はfv(t)、nv(t)、xv(t)、が相
殺されることから、残り信号はns(t)−ev(t)
となる。ns(t)は騒音Ns(t)に対応し、ev
(t)は模擬インパルス応答特性発生部の誤差成分であ
る。r(t)は模擬インパルス応答逆特性を発生すると
ころの信号処理部SPの入力となる。模擬インパルス応
答逆特性発生部の特性は差信号発生部の出力r(t)の
エネルギーが極小となるよう適応制御されるかまたは、
模擬インパルス応答逆特性発生部の出力s(t)と差信
号発生部との出力r(t)の相関のエネルギーが極小と
なるよう制御する。このことは、理想的にはns(t)
がゼロになるべく、信号処理部SPが模擬インパルス応
答逆特性発生部の特性を制御することを意味する。
q(t)はfv(t)、nv(t)、xv(t)、が相
殺されることから、残り信号はns(t)−ev(t)
となる。ns(t)は騒音Ns(t)に対応し、ev
(t)は模擬インパルス応答特性発生部の誤差成分であ
る。r(t)は模擬インパルス応答逆特性を発生すると
ころの信号処理部SPの入力となる。模擬インパルス応
答逆特性発生部の特性は差信号発生部の出力r(t)の
エネルギーが極小となるよう適応制御されるかまたは、
模擬インパルス応答逆特性発生部の出力s(t)と差信
号発生部との出力r(t)の相関のエネルギーが極小と
なるよう制御する。このことは、理想的にはns(t)
がゼロになるべく、信号処理部SPが模擬インパルス応
答逆特性発生部の特性を制御することを意味する。
【0026】この適応制御の手法の詳細については公知
であり、また、本発明の本質とするところではないので
詳細説明を省略する。この結果、仮想的にns(t)の
元となる音響信号Ns(t)がイヤホーンの出力音響信
号No(t)によって相殺されることを意味する。相殺
現象を音響的に正確に評価することは重要である。この
相殺現象はNs(t)が持つエネルギーが消滅するので
はなく、イヤホーンのダイヤフラム面でアクティブに反
射させているのと等価である。この結果、イヤホーンの
ダイヤフラムの騒音が入る側は、騒音Ns(t)の進入
波と合成反射波No(t)によって定在波が発生し相殺
の現象は存在しない。その反対側の空間には騒音Ns
(t)の進行波と−No(t)の進行波との合成波とい
うことになり相殺現象が発生する。つまり、イヤホーン
のダイヤフラム面はアクティブな[仮想的な音響の壁]
となって、騒音の進入を防ぐ。理想的にNs(t)=N
o(t)であれば完全に騒音の進入を防ぐことができる
が、実際は系の[誤差の影響]や[安定性への考慮]か
ら理想通りではない。系の誤差については、系の精度の
向上にとって重要ではあるが本発明の本質とするところ
ではないので詳細説明を省略する。模擬インパルス応答
逆特性発生部の誤差はc(t)である。説明を簡単にす
るために、誤差{−e(t)+c(t)}をx(t)と
する。
であり、また、本発明の本質とするところではないので
詳細説明を省略する。この結果、仮想的にns(t)の
元となる音響信号Ns(t)がイヤホーンの出力音響信
号No(t)によって相殺されることを意味する。相殺
現象を音響的に正確に評価することは重要である。この
相殺現象はNs(t)が持つエネルギーが消滅するので
はなく、イヤホーンのダイヤフラム面でアクティブに反
射させているのと等価である。この結果、イヤホーンの
ダイヤフラムの騒音が入る側は、騒音Ns(t)の進入
波と合成反射波No(t)によって定在波が発生し相殺
の現象は存在しない。その反対側の空間には騒音Ns
(t)の進行波と−No(t)の進行波との合成波とい
うことになり相殺現象が発生する。つまり、イヤホーン
のダイヤフラム面はアクティブな[仮想的な音響の壁]
となって、騒音の進入を防ぐ。理想的にNs(t)=N
o(t)であれば完全に騒音の進入を防ぐことができる
が、実際は系の[誤差の影響]や[安定性への考慮]か
ら理想通りではない。系の誤差については、系の精度の
向上にとって重要ではあるが本発明の本質とするところ
ではないので詳細説明を省略する。模擬インパルス応答
逆特性発生部の誤差はc(t)である。説明を簡単にす
るために、誤差{−e(t)+c(t)}をx(t)と
する。
【0027】信号処理部の機能は本発明の本質とすると
ころではないが本発明を説明する上で重要であることか
ら、説明を加える。今日のエレクトロニクス技術では信
号処理部はディジタルシグナルプロセッサーが最適であ
る。ディジタルシグナルプロセッサーで構成される信号
処理部は離散的ディジタル信号[r(t)を、また、必
要に応じて、h(t)、q(t)]を入力とする。制御
の対象となるのは、模擬インパルス応答特性発生部の特
性や模擬インパルス応答逆特性発生部の特性であって、
FIRフィルターの係数群を決定する。これらの係数群
は計測用信号とその結果各部のモニター信号から一義的
に計算され決定されるか、または、各部のモニター信号
から適応制御によって収束決定される。それらの手法に
ついては本発明の本質とするところではないので説明を
省略する。
ころではないが本発明を説明する上で重要であることか
ら、説明を加える。今日のエレクトロニクス技術では信
号処理部はディジタルシグナルプロセッサーが最適であ
る。ディジタルシグナルプロセッサーで構成される信号
処理部は離散的ディジタル信号[r(t)を、また、必
要に応じて、h(t)、q(t)]を入力とする。制御
の対象となるのは、模擬インパルス応答特性発生部の特
性や模擬インパルス応答逆特性発生部の特性であって、
FIRフィルターの係数群を決定する。これらの係数群
は計測用信号とその結果各部のモニター信号から一義的
に計算され決定されるか、または、各部のモニター信号
から適応制御によって収束決定される。それらの手法に
ついては本発明の本質とするところではないので説明を
省略する。
【発明の実施の形態】
【0028】本発明は騒音キャンセラーへの応用に適し
ている。例えば、イヤホーンに本発明を応用すれば、外
側の騒音をイヤホーンの面で反射し、耳の内部に騒音が
入り込まないようにすることができ、航空機や電車や工
場など高い騒音から開放され、仮想的に静かな音響環境
を作ることができる。
ている。例えば、イヤホーンに本発明を応用すれば、外
側の騒音をイヤホーンの面で反射し、耳の内部に騒音が
入り込まないようにすることができ、航空機や電車や工
場など高い騒音から開放され、仮想的に静かな音響環境
を作ることができる。
【0029】本発明は遮音装置への応用に適している。
例えば、群スピーカからなる平面スピーカに本発明を適
用すれば、広い範囲に、きめ細かく音響制御をすること
ができ、平面スピーカ全体をアクティブ音響遮蔽板とす
ることができる。軽く持ち運びしやすい材料で音響遮蔽
板を作ることができる。
例えば、群スピーカからなる平面スピーカに本発明を適
用すれば、広い範囲に、きめ細かく音響制御をすること
ができ、平面スピーカ全体をアクティブ音響遮蔽板とす
ることができる。軽く持ち運びしやすい材料で音響遮蔽
板を作ることができる。
【0030】本発明はハンズフリー通話装置への応用に
適している。例えば、ハンズフリー電話からマイクロホ
ンを削除することができる他、マイクロホンとスピーカ
の複雑な音響結合に原因するハウリング現象を精密に制
御することができる。本発明は音響反射装置への応用に
適している。例えば、音響反射条件を自由にコントロー
ルすることができる。
適している。例えば、ハンズフリー電話からマイクロホ
ンを削除することができる他、マイクロホンとスピーカ
の複雑な音響結合に原因するハウリング現象を精密に制
御することができる。本発明は音響反射装置への応用に
適している。例えば、音響反射条件を自由にコントロー
ルすることができる。
【発明の効果】技術的な課題が多い騒音制御の分野でス
ピーカーとマイクロホンを一体化することにより、精密
な音響制御が可能となる。特に、群スピーカー方式の平
面スピーカーは本発明の応用装置に適していることか
ら、この種のスピーカーの応用が広がる。産業用の騒音
制御からコンシューマ商品である携帯用音響装置まで幅
広く応用できる。
ピーカーとマイクロホンを一体化することにより、精密
な音響制御が可能となる。特に、群スピーカー方式の平
面スピーカーは本発明の応用装置に適していることか
ら、この種のスピーカーの応用が広がる。産業用の騒音
制御からコンシューマ商品である携帯用音響装置まで幅
広く応用できる。
【図1】本発明の一実施例の説明図である。
【図2】本発明の一実施例の説明図である。
【図3】本発明を騒音キャンセラー一実施例の説明図で
ある。
ある。
Input 入力信号端子 SW 信号切り替え部 SW1 入力信号切り替えスイッチ SW2 フィードバック信号切り替えスイッチ DIF 差信号発生部 CA 電流出力増幅部 EP イヤホーン BA 電圧検出部 VE 模擬インパルス応答特性発生部 VIE 模擬インパルス応答逆特性発生部 SP 信号処理部 f(t) 入力信号 Ns(t) 騒音 Gs(t) イヤホーンの出力音響信号 h(t) 電圧検出部の出力 q(t) 模擬インパルス応答特性発生部の出力 r(t) 差信号発生部の出力 s(t) 模擬インパルス応答逆特性発生部の出力 m(t) 測定用信号 VE(z) 信号処理部の模擬インパルス応答特性発生
部の特性制御出力 VIE(z)信号処理部の模擬インパルス応答逆特性発
生部の特性制御出力
部の特性制御出力 VIE(z)信号処理部の模擬インパルス応答逆特性発
生部の特性制御出力
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04M 1/60 G10K 15/00 L
Claims (6)
- 【請求項1】無信号を含む任意の電気信号を第1電気信
号とし、第1電気信号を入力とする電流出力増幅部を有
することを第1の特徴とし、電流出力増幅部に電気−音
響系双方向変換素子が接続されていることを第2の特徴
とし、電気−音響系双方向変換素子の上記、電流出力増
幅器の出力側に発生する電気信号を検出する電圧検出部
を有することを第3の特徴とし、第1電気信号を入力と
し、特性可変であるところのインパルス応答特性を発生
するところの模擬インパルス応答発生部を有することを
第4の特徴とし、電圧検出部の出力信号と模擬インパル
ス応答発生部の出力信号との差信号を出力する差信号発
生部を有することを第5の特徴とし、少なくとも上記、
第1と第2と第3と第4と第5の特徴を有するところの
電気−音響系双方向増幅方式。 - 【請求項2】電気−音響系双方向変換素子が有する駆動
用電磁巻線とは別に振動検出用第2巻線を設け、請求項
1の電圧検出部の入力信号を第2巻き線から得ることを
第6の特徴とし、請求項1の第1と第2と第4と第5の
特徴に加え請求項1の第3の特徴の代わりに上記、第6
の特徴を有するところの電気−音響系双方向増幅方式。 - 【請求項3】請求項1、または請求項2、の電気−音響
系双方向増幅方式 を有するところの騒音制御装置。 - 【請求項4】請求項1、または請求項2、の電気−音響
系双方向増幅方式 を有するところのハンズフリー通話
装置。 - 【請求項5】請求項1、または請求項2、の電気−音響
系双方向増幅方式 を有するところの音響反射板。 - 【請求項6】請求項1、または請求項2、の電気−音響
系双方向増幅方式 を有するところの音響再生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000064168A JP2001218292A (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 電気−音響系の双方向増幅方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000064168A JP2001218292A (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 電気−音響系の双方向増幅方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001218292A true JP2001218292A (ja) | 2001-08-10 |
Family
ID=18583910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000064168A Pending JP2001218292A (ja) | 2000-02-01 | 2000-02-01 | 電気−音響系の双方向増幅方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001218292A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011013403A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Yamaha Corp | 周囲ノイズ除去装置 |
-
2000
- 2000-02-01 JP JP2000064168A patent/JP2001218292A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011013403A (ja) * | 2009-07-01 | 2011-01-20 | Yamaha Corp | 周囲ノイズ除去装置 |
US8515090B2 (en) | 2009-07-01 | 2013-08-20 | Yamaha Corporation | Ambient noise removal device |
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