JP2007187758A - 音響再生システム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成により、壁面による反射音の発生を効率的に抑制することができ、所望の音場を形成することができる音響再生システムを提供する。
【解決手段】 音響再生システムは、互いに向き合った平面スピーカ１１および１２を有する。平面スピーカ１１は、音源２０からのオーディオ信号により駆動され、平面スピーカ１２へ向けて平面波を放射する。吸音制御部３０は、平面スピーカ１１からの平面波の反射を抑制する駆動力を平面スピーカ１２に与える反射抑制信号を、音源２０から出力されるオーディオ信号にフィルタ処理を施すことにより生成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、吸音機能を備えた音響再生システムに関する。

快適な音響再生を行うためには、所期の音場を得るために必要な音波のみが音響空間内において発生されるようにする必要がある。そのためには、音場生成にとって不要な反射波を壁面において生じさせないように、吸音手段を壁面に設ける必要がある。この種の吸音手段として、グラスウール等を用いた吸音壁がある。しかし、この吸音壁は、吸音特性を調整することができないという欠点がある。そこで、快適な音響環境を実現するための手段として、いわゆるアクティブ吸音が期待される。このアクティブ吸音に関しては、各種の技術が提案されている。例えば非特許文献１は、スピーカを用いたアクティブ吸音装置を開示している。このアクティブ吸音装置は、スピーカの前面に配置されたマイクロホンおよび振動センサと、マイクロホンにより検出されるスピーカの前面の音圧と振動センサにより検出されるスピーカの振動面の振動速度をスピーカの入力端子に帰還させる帰還回路を有している。この帰還回路を介した音圧と振動速度の帰還量を適切に調整することにより、帰還回路を含んだスピーカ全体としての音響インピーダンスを空気の音響インピーダンスにマッチングさせることができる。この音響インピーダンスマッチングの得られた状態では、空気中を伝播してスピーカに入射する音波のエネルギーがスピーカによって全て消費され、スピーカ前面における音の反射が防止される。また、特許文献１は、複数のセルを面状に配列したアクティブ吸音壁を開示している。このアクティブ吸音壁において、各セルには、セルに設けられた入口から入射する音波の音圧を検出する音圧検出器と、セルの入口の方向に振動する振動板と、音圧検出器により検出される音圧に基づいて振動版の振動を制御する回路とが設けられている。特許文献１に開示の技術では、例えばセル毎に音圧検出器により検出される音圧が最小となるように振動板の振動が制御され、吸音が行われる。
特開平１０−６３２７１号公報 "速度・音圧帰還形スピーカを用いた吸音力可変システム"、田代勇樹、今井章久、小西睦男、平成元年１０月日本音響学会講演論文集、ｐｐ．５２５〜５２６

ところで、部屋内においてスピーカから放射された音波は、部屋内の広い範囲に届く。このような状況において上述したアクティブ吸音の技術により充分な吸音を行うためには、スピーカを利用した吸音装置を部屋内に多数配置し（非特許文献１に開示の技術を利用する場合）、あるいは広い面積のアクティブ吸音壁を部屋に設置する必要がある（特許文献１に開示の技術を利用する場合）。しかし、それでは音響再生システムが極めて大規模なものとなってしまい、現実的でない。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、壁面による反射音の発生を効率的に抑制することができ、所望の音場を形成することができる音響再生システムを提供することを目的としている。

この発明は、音源と、前記音源から出力されるオーディオ信号により駆動され、平面波を放射する音響再生用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカと向き合い、反射抑制信号が与えられることにより、前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の吸音を行う吸音手段と、前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の吸音を前記吸音手段に行わせるための反射抑制信号を前記音響再生用スピーカに供給されるオーディオ信号または前記音響再生用スピーカからの放射音の検出結果に基づいて生成する吸音制御手段とを具備することを特徴とする音響再生システムを提供する。
かかる発明によれば、音響再生用平面スピーカから放射される平面波は、その幅方向において音圧分布および空気粒子の振動速度分布が凡そ一様であるので、簡単な構成の吸音手段および吸音制御手段により、音響再生用平面スピーカからの平面波が入射する吸音手段の全域において平面波の吸音を行うことができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１はこの発明の第１実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。この音響再生システムにおいて、平面スピーカ１１および１２は、互いに向かい合った状態で部屋内に設置されている。音源２０は、ＣＤから再生されたオーディオ信号またはマイクロホンにより外界から収音された音を示すオーディオ信号を出力する装置である。平面スピーカ１１は、この音源２０から出力されるオーディオ信号によって駆動され、前方に向けて平面波を放射する音響再生用平面スピーカとして機能する。この平面スピーカ１１により放射される平面波は平面スピーカ１２の表面に垂直に入射する。その際、何ら策を講じないとすると、平面スピーカ１１から放射されて平面スピーカ１２の表面に入射した音波は、そこで反射されて反射波となる。吸音制御部３０は、この反射波の発生を抑制する駆動力を平面スピーカ１２に与え、平面スピーカ１２を吸音用平面スピーカとして機能させる回路である。さらに詳述すると、吸音制御部３０は、反射波抑制のための駆動力を平面スピーカ１２に与える反射抑制信号を、音源２０から出力されるオーディオ信号から生成するフィルタ処理を実行する。本実施形態では、このフィルタ処理の内容を次のようにして決定する。

まず、本実施形態では、吸音制御部３０に実行させるフィルタ処理の内容を求めるために、図２に示すように、平面スピーカ１１と平面スピーカ１２との間の収音点Ｐにマイクロホンを配置する。そして、平面スピーカ１２には何も入力信号を与えず、音源２０から平面スピーカ１１にインパルスを与え、その際の収音点Ｐにおけるインパルス応答ｈｏ（ｔ）をマイクロホンにより採取する。このインパルス応答ｈｏ（ｔ）は、音源２０から平面スピーカ１１を経由して収音点Ｐに至る経路のインパルス応答、すなわち、直接音成分のインパルス応答ｈｄｉｒ（ｔ）と、音源２０から平面スピーカ１１を経由し、さらに平面スピーカ１２による反射を経て収音点Ｐに至る経路のインパルス応答、すなわち、反射音成分のインパルス応答ｈｒｅｆ（ｔ）を含んだものとなる。この方法では、収音点Ｐにおいて採取されるインパルス応答ｈｏ（ｔ）から反射音成分のインパルス応答ｈｒｅｆ（ｔ）を分離し、これに加工を施すことにより、音源２０から平面スピーカ１１を経由して平面スピーカ１２に至るまでの経路のインパルス応答ｈ’（ｔ）を求め、さらにインパルス応答ｈ’（ｔ）を逆相化したインパルス応答ｈ（ｔ）＝−ｈ’（ｔ）を求める。そして、このインパルス応答ｈ（ｔ）を畳み込むフィルタ処理を吸音制御部３０に実行させるのである。以下、図３〜図５を参照し、この方法の詳細について説明する。

まず、図３は、収音点Ｐにおいて採取されたインパルス応答ｈｏ（ｔ）を例示するものである。収音点Ｐの位置を適切に選ぶと、図３に示すように、インパルス応答ｈ（ｔ）には２つのピークが現れる。最初のピークは、直接音成分のインパルス応答ｈｄｉｒ（ｔ）のピークである。２番目のピークは、反射音成分のインパルス応答ｈｒｅｆ（ｔ）のピークである。そして、音源２０から平面スピーカ１１へのインパルスの出力時刻をｔ＝０とした場合、この出力時刻から最初のピークまでの時間Δｔ１は、音源２０から平面スピーカ１１を経由して収音点Ｐに至る直接音成分の伝播遅延時間に相当する（図２参照）。また、この最初のピークから２番目のピークまでの時間Δｔ２は、インパルス音が収音点Ｐと平面スピーカ１２との間を往復するのに要する伝播遅延時間に相当する（図２参照）。

ここで、２番目のピークを含む前後数ミリ秒の期間ＴＲ内の波形は、反射音の波形であると考えられる。そこで、図３に示すインパルス応答において、反射音波形が現れていると考えられる区間、具体的には２番目のピークを含む前後数ミリ秒の期間ＴＲ内の波形をそのまま残し、他の区間の波形値を０とすることによりインパルス応答ｈｒｅｆ（ｔ）を得る。図４はこのようにして得られるインパルス応答ｈｒｅｆ（ｔ）を例示している。そして、図５に示すように、このインパルス応答ｈｒｅｆ(ｔ)を時間軸に沿ってΔｔ２／２だけマイナス方向に移動させ、かつ、逆相化し、インパルス応答ｈ（ｔ）を得る。そして、このようにして得られるインパルス応答波形ｈ（ｔ）をオーディオ信号のサンプリング周期に相当する周期でサンプリングしてフィルタ係数列を求め、音源２０から出力されるオーディオ信号にこのフィルタ係数列を畳み込むフィルタ処理を吸音制御部３０に実行させるのである。

このような構成によれば、平面スピーカ１１から放射された音波が平面スピーカ１２に入射するときにこれと逆相の音波が同平面スピーカ１２から放射され、両者が相殺されることにより吸音が行われる。ここで、平面スピーカ１１から放射される平面波は、その幅方向において音圧の分布および空気粒子の振動速度の分布が凡そ一様である。従って、本実施形態によれば、平面スピーカ１１からの平面波が入射する平面スピーカ１２の全域において、均一かつ充分に平面波の吸音を行うことができる。また、本実施形態において平面スピーカ１２は、平面スピーカ１１から放射された平面波のみを吸音するように制御される。従って、平面スピーカ１２の吸音動作が外乱の影響を受けることはない。

＜第２実施形態＞
本実施形態における音響再生システムの構成は、上記第１実施形態（図１）のものと同様である。本実施形態と上記第１実施形態との差異は、吸音制御部３０に実行させるフィルタ処理の内容の決定方法にある。以下、図６を参照し、本実施形態におけるフィルタ処理の決定方法について説明する。

本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、平面スピーカ１１を音源２０からのインパルスにより駆動し、平面スピーカ１１および１２間の適当な収音点Ｐにおいてインパルス応答ｈｏ（ｔ）を採取する。既に説明したように、この収音点Ｐにおけるインパルス応答ｈｏ（ｔ）は、次式に示すように、直接音成分のインパルス応答ｈｄｉｒ（ｔ）と反射音成分のインパルス応答ｈｒｅｆ（ｔ）の和となる。
ｈｏ（ｔ）＝ｈｄｉｒ（ｔ）＋ｈｒｅｆ（ｔ） ……（１）

ここで、音源２０から平面スピーカ１１および吸音制御部３０の両方にインパルスが与えられたとする。また、その際の音源２０から平面スピーカ１２を介して収音点Ｐに至るまでの経路のインパルス応答がｈ２（ｔ）であったとする。この場合、収音点Ｐにおいて採取されるインパルス応答ｈｏ（ｔ）は、次式に示す通りとなる。
ｈｏ（ｔ）＝ｈｄｉｒ（ｔ）＋ｈｒｅｆ（ｔ）＋ｈ２（ｔ） ……（２）

収音点Ｐにおいて採取される信号から反射音成分をなくすためには、上記式においてｈｏ（ｔ）＝ｈｄｉｒ（ｔ）が成立する必要があり、そのためには次式が成立する必要がある。
ｈ２（ｔ）＝−ｈｒｅｆ（ｔ） ……（３）

一方、吸音制御部３０のフィルタ処理において畳み込むインパルス応答をｈ（ｔ）、吸音制御部３０の出力端子から収音点Ｐまでのインパルス応答をｈ３（ｔ）とすると、次式が成立する。
ｈ２（ｔ）＝ｈ（ｔ）＊ｈ３（ｔ） ……（４）
この式をｈ（ｔ）について解き、式（３）の条件を適用すると次式が得られる。
ｈ（ｔ）＝ｈ２（ｔ）＊ｈ３（ｔ）^−１
＝−ｈｒｅｆ（ｔ）＊ｈ３（ｔ）^−１ ……（５）

なお、上記式（４）および（５）において、“＊”は畳み込み演算子である。また、ｈｒｅｆ（ｔ）は、上記第１実施形態において説明した手順により得ることができる。また、ｈ３（ｔ）は、吸音制御部３０の出力端子から何らかの信号ｓｆ（ｔ）を平面スピーカ１２に与え、そのとき収音点Ｐにおいて採取される信号ｓｒｆ（ｔ）を用いて、次式により得ることができる。
ｈ３（ｔ）＝ｓｒｆ（ｔ）＊ｓｆ（ｔ）^−１ ……（６）

本実施形態では、以上のような手順によりインパルス応答ｈ（ｔ）を求め、このインパルス応答ｈ（ｔ）を示すフィルタ係数列を音源２０の出力信号に畳み込むフィルタ処理を吸音制御部３０に実行させる。本実施形態においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。

＜第３実施形態＞
図７はこの発明の第３実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。この音響再生システムは、上記第１実施形態および第２実施形態における音響再生システムに対し、係数制御部４０を追加した構成となっている。この係数制御部４０は、定期的に、または図示しない操作部の操作に応じて、吸音制御部３０が実行するフィルタ処理の内容を最適化する処理を実行する。また、本実施形態における吸音制御部３０は、係数制御部４０による制御の下、音源２０の出力信号にフィルタ処理を施して平面スピーカ１２に供給する他、音源２０の出力信号を遮断することが可能な構成となっている。

係数制御部４０は、例えば次のようにして吸音制御部３０のフィルタ処理の最適化を実行する。まず、係数制御部４０は、吸音制御部３０を遮断状態とし、音源２０から平面スピーカ１１のみにインパルスを与え、収音点Ｐにおけるインパルス応答ｈｏ（ｔ）を採取する。そして、インパルス応答ｈｏ（ｔ）から直接音成分のインパルス応答ｈｄｉｒ（ｔ）を抽出する。次に係数制御部４０は、音源２０の出力信号が吸音制御部３０のフィルタ処理を経て平面スピーカ１２に供給されるように吸音制御部３０の状態を切り換えた後、音源２０にインパルスを繰り返し出力させ、収音点Ｐにおけるインパルス応答ｈｏ（ｔ）を繰り返し採取する。そして、係数制御部４０は、インパルス応答ｈｏ（ｔ）を採取する都度、インパルス応答ｈｏ（ｔ）と直接音成分のインパルス応答ｈｄｉｒ（ｔ）との比較を行い、両者の差が小さくなるように吸音制御部３０がフィルタ処理に用いるフィルタ係数列を修正する。そして、インパルス応答ｈｏ（ｔ）と直接音成分のインパルス応答ｈｄｉｒ（ｔ）との誤差が所定の閾値内に収束したときにインパルス応答の採取およびフィルタ係数列の修正を終了し、以後、その時点におけるフィルタ係数列を用いたフィルタ処理を吸音制御部３０に実行させる。

本実施形態によれば、音響再生システムの設置された部屋の環境に変化が生じた場合に、それに応じた適切な吸音がなされるように吸音制御部３０のフィルタ処理を最適化することができる。

＜第４実施形態＞
図８はこの発明の第４実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。上記各実施形態では、オーディオ信号の音響出力を行う平面スピーカ１１に１枚の平面スピーカ１２を対向させ、この平面スピーカ１２に吸音処理を行わせた。これに対し、本実施形態では、上下方向に並んだ複数枚の平面スピーカ１２Ａに吸音処理を行わせる。また、複数枚の平面スピーカ１２Ａは平面スピーカ１１に対して傾斜しており、反射抑制信号が与えられない状態では、複数枚のうち上半分の平面スピーカ１２Ａは、平面スピーカ１１から到来する平面波を斜め上方に反射し、下半分の平面スピーカ１２Ａは、平面スピーカ１１から到来する平面波を斜め下方に反射する。このため、聴者が複数枚の平面スピーカ１２Ａから充分に離れていれば、平面スピーカ１１からの平面波が平面スピーカ１２Ａにより反射されたとしても、その反射波が聴者に直接届くのを回避することができる。なお、以上のように複数枚の平面スピーカ１２Ａを上下方向に並べる代わりに、水平方向に並べても同様な効果を得ることができる。

本実施形態では、複数枚の平面スピーカ１２Ａは、各々と平面スピーカ１１との位置関係が異なっている。このため、複数枚の平面スピーカ１２Ａに対応した複数の吸音制御部３０Ａが設けられている。各平面スピーカ１２Ａに対応した吸音制御部３０Ａは、平面スピーカ１１からの平面波が平面スピーカ１２Ａにより反射されるとき、その反射波（実線矢印Ｙ）と逆相の平面波（破線矢印Ｙ’）を平面スピーカ１２Ａから放射させる反射抑制信号を平面スピーカ１２Ａに供給する。上記第１〜第３実施形態と同様、各吸音制御部３０Ａは、音源２０の出力信号にフィルタ処理を施すことにより反射抑制信号を生成する。各吸音制御部３０Ａに実行させるフィルタ処理の内容の決定方法は、上記第１および第２実施形態と基本的に同様であり、個々の平面スピーカ１２Ａの前方に収音点Ｐを設け、これら収音点Ｐにおいて採取される各インパルス応答ｈｏ（ｔ）に基づいて各々決定すればよい。

本実施形態においても上記各実施形態と同様な効果が得られる。また、本実施形態では、複数枚の平面スピーカ１２Ａが平面スピーカ１１に対して傾いている。このため、各平面スピーカ１２Ａによる吸音が不十分である場合でも、各平面スピーカ１２Ａは、平面スピーカ１１からの平面波を聴者のいる方向とは異なる方向に反射する。従って、聴者に対して平面スピーカ１２Ａからの反射波が直接届くのを回避することができる。

＜第５実施形態＞
図９はこの発明の第５実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。上記各実施形態と同様、この音響再生システムも、互いに向かい合った平面スピーカ１１および１２を有している。そして、平面スピーカ１１は音源２０から出力されるオーディオ信号により駆動され、平面スピーカ１２に向けて平面波を放射する。平面スピーカ１２の近傍には、音圧を検出して音圧信号Ｆを出力するマイクロホン３１と、平面スピーカ１２の振動面の振動速度を検出して振動速度信号Ｖを出力する振動速度センサ３２とが設けられている。吸音制御部３５は、上述した非特許文献１に開示されたアクティブ吸音の技術に従い、平面スピーカ１２の音響インピーダンスをその前方の空気の音響インピーダンスにマッチングさせ、平面スピーカ１１から放射される平面波を平面スピーカ１２に吸音させる装置である。この吸音を行わせるため、吸音制御部３５は、マイクロホン３１から出力される音圧信号Ｆと振動速度センサ３２から出力される振動速度信号Ｖとから反射抑制信号を生成し、平面スピーカ１２に帰還する。

図１０は吸音制御部３５の構成例を示すものである。この吸音制御部３５は、振動速度信号Ｖに係数Ｘを乗算して出力する乗算器３５１と、音圧信号Ｆに係数Ｙを乗算して出力する乗算器３５２と、乗算器３５１および３５２の各出力信号を加算して出力する加算器３５３と、加算器３５３の出力信号に係数Ｋを乗算し、反射抑制信号として出力する乗算器Ｋとにより構成されている。この吸音制御部３５を介したフィードバック制御が行われる状態において、係数Ｋが充分に大きい場合には、平面スピーカ１１側から見た平面スピーカ１２の音響インピーダンスＺは、平面スピーカ１２の定数や係数Ｋに依存せず、係数ＸおよびＹの比に依存した値となる。従って、この係数ＸおよびＹの比を調節し、平面スピーカ１２の音響インピーダンスを空気の音響インピーダンスにマッチングさせ、平面スピーカ１１からの平面波を平面スピーカ１２に吸音させることが可能である。

本実施形態において、平面スピーカ１１から平面スピーカ１２に入射する平面波は、その幅方向において凡そ一様な音圧分布、空気粒子の振動速度分布を有している。従って、平面スピーカ１２の近傍の例えば各１箇所または少数の箇所において音圧信号Ｆおよび振動速度信号Ｖを取得し、これから生成した反射抑制信号を平面スピーカ１２に与えたとしても、平面スピーカ１２の全面において充分かつ均一な吸音効果を生じさせることができる。

＜第６実施形態＞
図１１はこの発明の第６実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。上記各実施形態と同様、平面スピーカ１１は音源２０から出力されるオーディオ信号により駆動され、前方に向けて平面波を放射する。この平面スピーカ１１の前方には聴者（図示略）を挟んで吸音セルアレイ１３が対向配置されている。この吸音セルアレイ１３は、特許文献１に開示されたアクティブ吸音壁と基本的に同様な原理により吸音を行うものである。しかし、本実施形態における吸音セルアレイ１３およびこれを制御する装置の構成は、特許文献１に開示されたものよりも簡素なものとなっている。

吸音セルアレイ１３において、背後壁１３１は平面スピーカ１１とほぼ同じ広さの平坦な壁であり、平面スピーカ１１と対向している。背後壁１３１の平面スピーカ１１側の面には複数のセル１３０が面状に配列されている。各セル１３０は、隣接するセル１３０との境界壁である仕切り板１３２により囲まれている。各セル１３０は、平面スピーカ１１側に音波の入口を有しており、この入口には空気粒子の運動エネルギーを吸収するための多孔材１３３が設けられている。また、各セル１３０の背後壁１３１近傍には振動板１３４が設けられている。この振動板１３４は、多孔材１３３に対して接近または後退する方向に振動する。

吸音セルアレイ１３を構成する複数のセル１３０は、各々連続した領域を占める所定個数のセル１３０からなる複数のセルグループに分割されている。そして、本実施形態において各セル１３０を制御するための装置は、以下説明するようにセルグループ単位で設けられている。

まず、背後壁１３１における平面スピーカ１１とは反対側の面には、各セルグループに対応した複数の駆動回路１４１が設けられている。ここで、各セルグループに対応した駆動回路１４１は、各々同一セルグループに属する複数のセル１３０内の各振動板１３４を一括して駆動する。

音圧検出器１４２および吸音制御部１４３も、セルグループ毎に１個ずつ設けられている。各音圧検出器１４２は、セルグループ毎に１個ずつ選ばれたセル１３０内の音圧を各々検出するものであり、各々セル１３０の多孔材１３３の近傍に固定されている。

各セルグループに対応した吸音制御部１４３は、同セルグループ内のセル１３０に設けられた音圧検出器１４２の出力信号から反射抑制信号を生成し、同一セルグループに対応して設けられた駆動回路１４１に各々供給する。各駆動回路１４１は、この反射抑制信号に従って各々に割り当てられた振動板１３４の駆動を行う。

さらに詳述すると、各セルグループに対応した吸音制御部１４３は、平面スピーカ１１から放射された平面波が同セルグループのセル１３０に入射する際、音圧検出器１４２により検出される音圧が最小となるように、駆動回路１４１を介して振動板１３４の振動の制御を行う。このような制御が行われる結果、多孔材１３３の近傍に音圧波の節および空気粒子速度波の腹が生じ、平面スピーカ１１から入射する平面波のエネルギーは多孔材１３３において吸収される。

本実施形態において、平面スピーカ１１から吸音セルアレイ１３の各セル１３０に入射する平面波は、その幅方向において凡そ一様な音圧分布、粒子速度分布となっている。従って、所定個数のセル１３０からなるセルグループ単位で反射抑制信号を生成し、振動板１３４の振動の制御を一括して行ったとしても、各セルグループにおいて充分かつ均一な吸音効果を生じさせることができる。

特許文献１に開示されたアクティブ吸音壁では、音圧検出器とこの音圧検出器の出力信号に基づいて振動板の振動を制御する回路をセル毎に設けているため、広い面積のアクティブ吸音壁を得ようとすると構成が大規模なものとなる。しかしながら、本実施形態では、セルグループ単位で音圧検出器１４２、吸音制御部１４３および駆動回路１４１を設ければよいので音響再生システムの構成を簡素なものにすることができる。

＜第７実施形態＞
本実施形態における音響再生システムは、上記第１実施形態と同様な構成を有している。本実施形態の特徴は、アクティブ吸音に関する技術を利用し、吸音制御部３０（図１参照）に実行させるフィルタ処理を決定する点にある。以下、図１２〜図１４を参照し、本実施形態における吸音制御部３０のフィルタ処理の決定方法を説明する。まず、音響再生システムの使用環境に平面スピーカ１１および１２を設置した状態において、図１２に示すように、平面スピーカ１２の近傍に音圧信号Ｆを検出して出力するマイクロホン３１と振動速度信号Ｖを検出して出力する振動速度センサ３２とを設ける。また、音圧信号Ｆに時間関数ｆ１１（ｔ）を畳み込み、振動速度信号Ｖに時間関数ｆ１２（ｔ）を畳み込み、両畳み込み演算の結果の和である反射抑制信号を平面スピーカ１２に帰還する帰還回路４０を設ける。そして、音源２０から平面スピーカ１１に基準信号を与え、平面スピーカ１１から平面スピーカ１２に向けて基準信号音を放射させたときに、平面スピーカ１２の前面において適切に吸音が行わせることができるような畳み込み演算用の時間関数ｆ１１（ｔ）およびｆ１２（ｔ）を求める。ここで、帰還回路４０として例えば前掲図１０の吸音制御部３５を用いる場合、この過程では、時間関数ｆ１１（ｘ）およびｆ１２（ｔ）に相当するものとして、係数ＹおよびＸの適正値を求めることになる。

次に図１３に示すように、マイクロホン３１と振動速度センサ３２にインパルス応答を測定するための測定器４１を接続する。そして、帰還回路４０による上記の帰還制御を行わせつつ、音源２０から平面スピーカ１１にインパルスを与え、音源２０から平面スピーカ１１および１２を経由してマイクロホン３１に至るまでの経路のインパルス応答ｈ１１（ｔ）と音源２０から平面スピーカ１１および１２を経由して振動速度センサ３２に至るまでの経路のインパルス応答ｈ１２（ｔ）を測定器４１により測定する。

そして、次式により与えられるインパルス応答ｈ（ｔ）を求める。音響再生システムの稼動時には、図１４に示すように、このインパルス応答ｈ（ｔ）に対応したフィルタ係数列を音源２０の出力信号に畳み込むフィルタ処理を吸音制御部３０に実行させ、この結果得られる反射抑制信号を平面スピーカ１２に供給させるのである。
ｈ（ｔ）
＝ｆ１１（ｔ）＊ｈ１１（ｔ）＋ｆ１２（ｔ）＊ｈ１２（ｔ） ……（７）

本実施形態によれば、音響再生システムの稼動時には、マイクロホン３１および振動速度センサ３２を用いたフィードバック制御が行われなくても、同フィードバック制御において平面スピーカ１２に供給されるものと同じ反射抑制信号が吸音制御部３０により音源２０の出力信号から生成され、平面スピーカ１２に供給される。従って、稼動時には、平面スピーカ１２のフィードバック制御を行うことなく、平面スピーカ１１からの平面波を平面スピーカ１２に吸音させることができる。

＜第８実施形態＞
本実施形態における音響再生システムは、上記第１実施形態と同様な構成を有している。上記第７実施形態と同様、本実施形態の特徴は、アクティブ吸音に関する技術を利用し、吸音制御部３０（図１参照）に実行させるフィルタ処理を決定する点にある。以下、図１５〜図１８を参照し、本実施形態における吸音制御部３０のフィルタ処理の決定方法を説明する。

まず、音響再生システムの稼動環境とは異なる実験室等の環境において、平面スピーカ１２と、マイクロホン３１と、振動速度センサ３２と、上記第７実施形態の帰還回路４０とを図１５に示すように接続する。そして、平面スピーカ１２に向けて基準信号音を放射し、平面スピーカ１２に適切に吸音が行わせることができるような畳み込み演算用の時間関数ｆ１１（ｔ）およびｆ１２（ｔ）を求める。

次に、時間関数ｆ１１（ｔ）およびｆ１２（ｔ）を求めた環境と同じ環境において、図１６に示すように、平面スピーカ１２の入力端子に測定器４２を測定し、平面スピーカ１２に基準信号音を与えたときに平面スピーカ１２の入力端子に発生する信号、すなわち、基準信号音に対するスピーカ応答ｐｓｔ（ｔ）を測定する。

次に、時間関数ｆ１１（ｔ）、ｆ１２（ｔ）、スピーカ応答ｐｓｔ（ｔ）の得られた平面スピーカ１２と平面スピーカ１１とを、音響再生システムの稼動環境に設置し、図１７に示すように平面スピーカ１１に音源２０を接続し、平面スピーカ１２の入力端子に測定器４２を接続する。そして、音源２０から平面スピーカ１１にインパルスを与え、音源２０から平面スピーカ１１および１２を経由して平面スピーカ１２の入力端子に至るまでの経路のインパルス応答ｈｓｐ（ｔ）を測定器４２により測定する。

そして、次式により与えられるインパルス応答ｈ（ｔ）を求める。音響再生システムの稼動時には、図１８に示すように、このインパルス応答ｈ（ｔ）に対応したフィルタ係数列を音源２０の出力信号に畳み込むフィルタ処理を吸音制御部３０に実行させ、この結果得られる反射抑制信号を平面スピーカ１２に供給させるのである。
ｈ（ｔ）
＝ｆ１１（ｔ）＊（ｈｓｐ（ｔ）／ｐｓｔ（ｔ））
＋ｆ１２（ｔ）＊（ｈｓｐ（ｔ）／ｐｓｔ（ｔ）） ……（８）
上記式（７）において、ｈｓｐ（ｔ）／ｐｓｔ（ｔ）は、時間関数ｆ１１（ｔ）およびｆ１２（ｔ）を取得した環境と音響再生システムの稼動環境との差異を補正し、音響再生システムの稼動環境において適切な吸音効果が得られるようにする役割を果たす。

本実施形態においても、上記第７実施形態と同様、稼動時にはマイクロホン３１および振動速度センサ３２を用いた平面スピーカ１２のフィードバック制御を行うことなく、平面スピーカ１１からの平面波を平面スピーカ１２に吸音させることができる。また、本実施形態によれば、平面スピーカ１２に吸音を行わせるのに必要な畳み込み演算用の時間関数ｆ１１（ｔ）およびｆ１２（ｔ）を音響再生システムの稼動環境とは異なる実験室等において求め、この時間関数ｆ１１（ｔ）およびｆ１２（ｔ）を用いて稼動時に実行すべきフィルタ処理の内容を決定することができるので、音響再生システムを稼動状態に至らせるまでの調整作業が容易であるという利点がある。

＜第９実施形態＞
図１９はこの発明の第９実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。この音響再生システムは、４チャネルの平面スピーカ１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬおよび１０ＲＲを有している。ここで、平面スピーカ１０ＦＬは平面スピーカ１０ＲＲと対向しており、平面スピーカ１０ＦＲは平面スピーカ１０ＲＬと対向している。

音源２０Ａは、ＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの各チャネルのオーディオ信号を出力する。このＦＬ、ＦＲ、ＲＬおよびＲＲの各チャネルのオーディオ信号は、加算器６０ＦＬ、６０ＦＲ、６０ＲＬおよび６０ＲＲを各々介し、平面スピーカ１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬおよび１０ＲＲに各々供給される。

吸音制御部３０ＦＬは、平面スピーカ１０ＦＬから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を平面スピーカ１０ＲＲに与える反射抑制信号ＦＬ’を、ＦＬチャネルのオーディオ信号から生成する。この反射抑制信号ＦＬ’は加算器６０ＲＲを介して平面スピーカ１０ＲＲに供給される。また、吸音制御部３０ＲＲは、平面スピーカ１０ＲＲから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を平面スピーカ１０ＦＬに与える反射抑制信号ＲＲ’を、ＲＲチャネルのオーディオ信号から生成する。この反射抑制信号ＲＲ’は加算器６０ＦＬを介して平面スピーカ１０ＦＬに供給される。同様に吸音制御部３０ＦＲは、反射抑制信号ＦＲ’をＦＲチャネルのオーディオ信号から生成し、これを加算器６０ＲＬを介して平面スピーカ１０ＲＬに供給し、吸音制御部３０ＲＬは、反射抑制信号ＲＬ’をＲＬチャネルのオーディオ信号から生成し、これを加算器６０ＦＲを介して平面スピーカ１０ＦＲに供給する。なお、各吸音制御部において反射抑制信号を得るためのフィルタ処理は、既に他の実施形態において開示した各方法により決定することが可能である。

本実施形態では、吸音制御部３０ＦＬ、３０ＦＲ、３０ＲＬおよび３０ＲＲによる制御の下、相互に対向した平面スピーカ１０ＦＬおよび１０ＲＲの対並びに平面スピーカ１０ＦＲおよび１０ＲＬの対において、一方の平面スピーカが放射した平面波をこれと向かい合った他方の平面スピーカが吸音する。従って、平面スピーカ１０ＦＬ、１０ＦＲ、１０ＲＬおよび１０ＲＲにより囲まれた領域には、各平面スピーカからの直接音成分のみからなる明瞭性の良い音を提供することができる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明にはこれら以外にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記第１、第２、第３実施形態では、平面スピーカ１１および１２間に１個の収音点を設け、この収音点において取得されるインパルス応答を用いて吸音制御部３０に実行させるフィルタ処理の内容を決定したが、収音点を複数設け、それらの収音点において得られる各インパルス応答を平均したものを用いてフィルタ処理の内容を決定するようにしてもよい。

（２）上記第３実施形態において、収音点を複数設けて、各収音点において得られる各インパルス応答から、各インパルス応答を直接音成分のみにすることができるフィルタ処理のフィルタ係数列を推定するようにしてもよい。

（３）上記第５実施形態では、平面スピーカ１２の近傍において検出した音圧信号と振動速度信号の両方を同平面スピーカ１２に帰還するアクティブ吸音を行ったが、音圧信号または振動速度信号の一方を平面スピーカ１２に帰還するアクティブ吸音を行うようにしてもよい。

（４）上記第７および第８実施形態では、平面スピーカ１２の近傍において検出した音圧信号と振動速度信号の両方を同平面スピーカ１２に帰還する構成において適切なアクティブ吸音が行われるための条件を求めたが、音圧信号または振動速度信号の一方を平面スピーカ１２に帰還する構成において適切なアクティブ吸音が行われるための条件を求め、この結果を利用して吸音制御部３０に実行させるフィルタ処理の内容を決定するようにしてもよい。

（５）上記第９実施形態では、全てのチャネルのオーディオ信号を平面スピーカにより再生する例を示したが、全てのスピーカが平面スピーカである必要はない。複数チャネルのオーディオ信号の再生を行う複数のスピーカの中には平面スピーカでないスピーカが混在してもよい。この場合において、複数のスピーカの中の平面スピーカについては、２個ずつ互いに向き合うように配列する。そして、互いに向き合った平面スピーカに対しては上記第９実施形態において開示したように吸音制御部を各々設け、これらの吸音制御部による制御の下、各平面スピーカには、対向する平面スピーカから放射される平面波の吸音を行わせる。この態様においても、上記第９実施形態と同様な効果が得られる。

（６）上記各実施形態において、吸音用の平面スピーカまたは吸音セルアレイの駆動回路に対する反射抑制信号の供給を行うか否かを切り換える手段を設け、音響再生用平面スピーカから放射される平面波の吸音を行うか否かを切り換えるように構成してもよい。

この発明の第１実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態において吸音制御部に実行させるフィルタ処理の決定方法を説明する図である。 同実施形態において２個の平面スピーカ間の収音点において採取されるインパルス応答を例示する図である。 同インパルス応答から抽出された反射音成分のインパルス応答を例示する図である。 同反射音成分のインパルス応答からフィルタ処理に用いるインパルス応答を求める方法を説明する図である。 この発明の第２実施形態において吸音制御部に実行させるフィルタ処理の決定方法を説明する図である。 この発明の第３実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。 この発明の第４実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。 この発明の第５実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。 同実施形態における吸音制御部の構成例を示すブロック図である。 この発明の第６実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。 この発明の第７実施形態において吸音制御部に実行させるフィルタ処理の決定方法を説明する図である。 同フィルタ処理の決定方法を説明する図である。 同フィルタ処理の決定方法を説明する図である。 この発明の第８実施形態において吸音制御部に実行させるフィルタ処理の決定方法を説明する図である。 同フィルタ処理の決定方法を説明する図である。 同フィルタ処理の決定方法を説明する図である。 同フィルタ処理の決定方法を説明する図である。 この発明の第９実施形態である音響再生システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１，１２，１２Ａ，１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ……平面スピーカ、２０，２０Ａ……音源、３０，３０Ａ，３５，１４３，３０ＦＬ，３０ＦＲ，３０ＲＬ，３０ＲＲ……吸音制御部、１３……吸音セルアレイ、１３０……セル、１４１……駆動回路、１４２……音圧検出器、１３４……振動板、１３３……多孔材。

Claims (9)

1. 音源と、
   前記音源から出力されるオーディオ信号により駆動され、平面波を放射する音響再生用平面スピーカと、
   前記音響再生用平面スピーカと向き合い、反射抑制信号が与えられることにより、前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の吸音を行う吸音手段と、
   前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の吸音を前記吸音手段に行わせるための反射抑制信号を前記音響再生用スピーカに供給されるオーディオ信号または前記音響再生用スピーカからの放射音の検出結果に基づいて生成する吸音制御手段と
   を具備することを特徴とする音響再生システム。
2. 前記吸音手段は、平面スピーカであり、
   前記吸音制御手段は、前記吸音手段である平面スピーカの近傍の音圧または同平面スピーカの振動面の振動速度を検出するセンサと、前記音響再生用スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を前記吸音手段である平面スピーカに与える反射抑制信号を前記センサの出力信号から生成し、前記吸音手段である平面スピーカに帰還する吸音制御部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の音響再生システム。
3. 前記吸音手段は、各々内部に振動板を有する複数のセルを前記音響再生用平面スピーカと向き合った平面をなすように配列してなる吸音セルアレイを具備し、
   前記吸音制御手段は、前記吸音セルアレイを各々所定個数のセルからなる複数のセルグループに分割した各セルグループに対応して設けられ、各々同一セルグループに属する複数のセル内の各振動板を一括して駆動する複数の駆動回路と、各セルグループに対応して設けられ、各々に対応したセルグループの代表的なセルにおける音圧を各々検出する複数の音圧検出器と、前記音響再生用スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を各々に対応したセルグループの各セルの振動板に与える反射抑制信号を、各々に対応したセルグループの代表的なセルに設けられた音圧検出器の出力信号から生成し、生成した反射抑制信号を同セルグループに対応して設けられた駆動回路に各々帰還する複数の吸音制御部とを具備することを特徴とする請求項１に記載の音響再生システム。
4. 前記吸音手段は、平面スピーカであり、
   前記吸音制御手段は、前記音響再生用スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を前記吸音手段である平面スピーカに与える反射抑制信号を、前記音源から出力されるオーディオ信号から生成することを特徴とする請求項１に記載の音響再生システム。
5. 前記吸音手段は、前記音響再生用平面スピーカに対して傾斜した複数の平面スピーカにより構成され、
   前記吸音制御手段は、前記吸音手段を構成する平面スピーカ毎に、前記音響再生用スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を当該平面スピーカに与える反射抑制信号を、前記音源から出力されるオーディオ信号から生成する複数の吸音制御部を具備することを特徴とする請求項１に記載の音響再生システム。
6. 互いに向き合い、対向する平面スピーカに向けて平面波を放射する２個の平面スピーカの対を少なくとも１対含む複数のスピーカと、
   前記複数のスピーカに供給する各オーディオ信号を各々出力する音源と、
   前記互いに向かい合った２個の平面スピーカを制御する手段であって、対向する平面スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を各平面スピーカに与える反射抑制信号を、各平面スピーカに供給する各オーディオ信号から生成する吸音制御手段と
   を具備することを特徴とする音響再生システム。
7. 音源と、前記音源から出力されるオーディオ信号により駆動され、平面波を放射する音響再生用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカと向き合った吸音用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を前記吸音用平面スピーカに与える反射抑制信号を、前記音源から出力されるオーディオ信号にフィルタ処理を施すことにより生成する吸音制御手段とを具備する音響再生システムにおける前記フィルタ処理の内容を決定する方法において、
   前記音響再生用平面スピーカをインパルスにより駆動し、前記音響再生用平面スピーカと前記吸音用平面スピーカとの間の収音点におけるインパルス応答を取得し、この取得したインパルス応答を加工することにより前記フィルタ処理に用いるフィルタ係数列を求めることを特徴とする方法。
8. 音源と、前記音源から出力されるオーディオ信号により駆動され、平面波を放射する音響再生用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカと向き合った吸音用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を前記吸音用平面スピーカに与える反射抑制信号を、前記音源から出力されるオーディオ信号にフィルタ処理を施すことにより生成する吸音制御手段とを具備する音響再生システムにおける前記フィルタ処理の内容を決定する方法において、
   前記吸音用平面スピーカの近傍に音圧または振動速度を検出するセンサを設けるとともに、このセンサの出力信号から反射抑制信号を生成して前記吸音用平面スピーカに帰還する帰還回路を設け、前記音響再生用平面スピーカを基準信号により駆動して基準信号音を前記音響再生用スピーカから前記吸音用平面スピーカに放射させ、前記吸音用平面スピーカによる前記基準信号音の吸音が行われるように前記センサの出力信号から前記反射抑制信号を生成する前記帰還回路の信号処理の内容を決定する第１の過程と、
   前記音源から前記音響再生用平面スピーカおよび前記吸音用平面スピーカを経由して前記センサに至る経路のインパルス応答を取得する第２の過程と、
   前記第１の過程において決定した信号処理の内容と前記第２の過程において取得したインパルス応答に基づいて前記吸音制御部に実行させるフィルタ処理に用いるフィルタ係数列を求める第３の過程と
   を具備することを特徴とする方法。
9. 音源と、前記音源から出力されるオーディオ信号により駆動され、平面波を放射する音響再生用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカと向き合った吸音用平面スピーカと、前記音響再生用平面スピーカから放射された平面波の反射を抑制する駆動力を前記吸音用平面スピーカに与える反射抑制信号を、前記音源から出力されるオーディオ信号にフィルタ処理を施すことにより生成する吸音制御手段とを具備する音響再生システムにおける前記フィルタ処理の内容を決定する方法において、
   前記音響再生システムの稼動環境とは異なる環境において、前記吸音用平面スピーカの近傍に音圧または振動速度を検出するセンサを設けるとともに、このセンサの出力信号から反射抑制信号を生成して前記吸音用平面スピーカに帰還する帰還回路を設け、基準信号音を前記吸音用平面スピーカに放射し、前記吸音用平面スピーカによる前記基準信号音の吸音が行われるように前記センサの出力信号から前記反射抑制信号を生成する前記帰還回路の信号処理の内容を決定する第１の過程と、
   前記第１の過程が実行される環境と同一環境において、前記基準信号音を前記吸音用平面スピーカに放射したときに前記吸音用平面スピーカの入力端子に現れるスピーカ応答を取得する第２の過程と、
   前記音響再生システムの稼動環境において、前記音源から前記音響再生用平面スピーカにインパルスを与えたときに前記吸音用平面スピーカの入力端子に現れるスピーカ応答を取得する第３の過程と、
   前記第１の過程において決定した信号処理の内容と、前記第２の過程において取得したスピーカ応答と、前記第３の過程において取得したスピーカ応答に基づいて前記吸音制御部に実行させるフィルタ処理に用いるフィルタ係数列を求める第４の過程と
   を具備することを特徴とする方法。

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