JP2008271067A - ノイズ低減装置および音響再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、ハウリングを防止しながら、充分なノイズ低減効果を得ることができるノイズ低減装置を提供する。
【解決手段】スピーカユニットが、その振動板の前後から出る音が加算可能なように、バッフル板に取り付けられることなく、保持手段により保持されるスピーカ１と、このスピーカ１の振動板の前後から出る音が加算されて相殺される領域に設けられたマイクロホン２とを備える。マイクロホン２で収音して得た音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号を、スピーカ１に供給する。
【選択図】図１

Description

この発明は、ノイズ低減装置および音響再生装置に関する。

周囲環境からのノイズ（騒音）を低減して、ユーザに対して、静寂な環境を提供するようにしたノイズ低減システムが知られている。

この種のノイズ低減システムの一例は、アクティブなノイズ低減を行なうアクティブ方式のノイズ低減システムで、基本的には、次のような構成を備える。すなわち、音響−電気変換手段としてのマイクロホンで外部ノイズ（騒音）を収音し、その収音したノイズの音声信号から、前記ノイズとは音響的に逆相のノイズ低減音声信号を生成し、当該生成したノイズ低減音声信号を、電気−音響変換手段としてのスピーカで音響再生して、前記ノイズと音響的に合成することで、前記ノイズを低減するようにするものである（特許文献１（特許第２７７８１７３号公報）参照）。

また、上記のようなノイズ低減システムを用いて外部環境のノイズ（騒音）を低減した状態において、上記のノイズ低減音声信号を音響再生するスピーカに、リスナが聴取したい音楽の音声信号（音楽信号という）を供給して音響再生することで、リスナに対して、外部ノイズを低減した良好な再生音場空間を提供するようにした音響再生装置も登場し始めている。

上記の特許文献は、次の通りである。
特許第２７７８１７３号公報

ところで、ノイズを低減するためのノイズ低減音を放音するためのスピーカにノイズ低減音声信号のみを供給して、外部ノイズをキャンセルするようにする場合において、ノイズキャンセルが充分になされる場合には、スピーカから放音される音は、キャンセルされて、外部ノイズの収音用マイクロホンでは収音されないため、問題とはならないが、ノイズ低減音声信号を供給するスピーカに、音楽信号を供給する場合には、外部ノイズを収音するマイクロホンが、当該スピーカから放音される音楽音声をも収音するため、いわゆるハウリングを起こす問題がある。

このため、従来から、このハウリングが起きないようにするための様々な工夫が考案されているが、ノイズ低減効果を充分に発揮すると共に、ハウリングを生じないようにすることに関して、満足のできる結果が得られない現状がある。

この発明は、以上の点にかんがみ、簡単な構成により、ハウリングを防止しながら、充分なノイズ低減効果を得ることができるノイズ低減装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明によるノイズ低減装置は、
スピーカユニットが、その振動板の前後から出る音が加算可能なように、バッフル板に取り付けられることなく、保持手段により保持されるスピーカと、
前記スピーカの前記振動板の前後から出る音が加算されて相殺される領域に設けられたマイクロホンと、
前記マイクロホンで収音して得た音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号を、前記スピーカに供給する手段と、
を備えることを特徴とする。

スピーカユニットの振動板の前後から出る音が加算可能なように、バッフル板に取り付けられることなく、保持手段により保持されたスピーカにおいては、振動板の前から出る音波と、振動板の後ろから出る音波とでは、位相が逆になる。このため、スピーカの振動板の外周端を含む面に平行な面内であって、当該振動板の外周端よりも外側の領域においては、当該振動板の前後から出る音が加算されて相殺されて音圧がほぼゼロになる領域が存在する。

この発明においては、外部ノイズを収音するマイクロホンは、この音圧がほぼゼロになる領域に設けられるので、スピーカから放音された音が、前記マイクロホンにより収音されることはない。したがって、当該マイクロホンは、外部ノイズのみを収音する。

そして、このマイクロホンで収音して得た外部ノイズの音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号をスピーカに供給すると、外部ノイズをキャンセルあるいは低減することができる。そして、この場合に、マイクロホンで収音した音声には、スピーカから放音される音声は含まれないので、いわゆるハウリングは生じない。

この発明によれば、スピーカの振動板の前後から出る音が加算されて相殺される領域に設けられたマイクロホンで収音して得た音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号を、前記スピーカに供給するので、ハウリングを防止しながら、充分なノイズ低減効果を得ることができるノイズ低減装置を提供することができる。

以下、この発明によるノイズ低減装置の実施形態を、図を参照しながら説明する。

図１〜図４は、この発明によるノイズ低減装置の実施形態の原理的な構成例を説明するための図である。

図１に示す実施形態においては、リスナ３の耳の近傍にスピーカ１を配置する。このスピーカ１は、そのスピーカユニットの振動板の前方放射される音と、後方から放射される音が混合可能となるように、当該スピーカユニットがスピーカボックスには収納されてはおらず、かつ、バッフル板に取り付けられてはいない、いわゆる裸のスピーカの構成とされる。

この裸のスピーカ１では、図２に示すように、そのスピーカユニットの振動板の前から放射される音波Ｓｆと、後ろから放射される音波Ｓｂとが混合されるが、振動板の前から出る音波Ｓｆの位相と、振動板の後ろから出る音波Ｓｂの位相とでは、互いに逆相となるため、スピーカ１の振動板の外周端を含む面に平行な面内であって、当該振動板の外周端よりも外側の領域において、当該振動板の前後から出る音が加算されて相殺され、音圧がほぼゼロになる領域（以下、音圧ゼロ領域と称する）Ｚｏが存在する。

この音圧ゼロ領域Ｚｏは、スピーカ１で音声を再生したときに、マイクロホンにより、当該スピーカ１からの放射音波を収音することにより、確認することができる。図２では、破線４により、この領域を示している。

この実施形態では、この音圧ゼロ領域Ｚｏの任意の位置に、外部ノイズ収音用のマイクロホン２を配置する。実際的には、例えば、スピーカ１のフレーム外周部の近傍が音圧ゼロ領域Ｚｏとなるので、当該スピーカ１のフレームに対してマイクロホン２が固定されて、音圧ゼロ領域Ｚｏにマイクロホン２が配置される。つまり、この例では、マイクロホン２の保持手段は、スピーカ１となる。

そして、このマイクロホン２により、リスナ３の周囲の雑音源から到来する外部ノイズＮｚ（図３（Ａ）参照）が収音される。マイクロホン２で音響−電気変換されて得られる外部ノイズＮｚの音声信号は、マイクアンプ１１を通じてローパスフィルタ１２に供給される。そして、ローパスフィルタ１２の出力音声信号が、ノイズ低減用のフィルタ回路１３に供給されてノイズ低減音声信号が生成され、このノイズ低減音声信号が、混合回路１４およびパワーアンプ１５を通じてスピーカ１に供給される。

ローパスフィルタ１２は、次のような理由により設けられる。すなわち、裸のスピーカ１の振動板の前後から出る音のうち、特に、低い周波数については、振動板の前後から出る音の相殺効果が大きい。裸のスピーカ１の振動板の前後から出る音の中高域成分は、音圧ゼロ領域Ｚｏでは大きく減衰したものとなるが、完全にはゼロにはならない。

そこで、この実施形態では、より確実にノイズ低減することができるようにするために、ノイズ低減対象を、マイクロホン２で収音する外部ノイズＮｚのうち、ローパスフィルタ１２により、前述した音圧ゼロ領域Ｚｏに配置したときにほぼ完全に相殺されて音圧がゼロになる低域成分のみに制限し、ハウリング無く、安定にノイズ低減することができるようにするものである。ローパスフィルタ１２におけるカットオフ周波数は、例えば２００Ｈｚ以下の周波数、この例では、２００Ｈｚとされる。

フィルタ回路１３は、基本的には、外部ノイズＮｚの音声信号を位相反転してノイズ低減音声信号を生成するためのものである。また、フィルタ回路１３は、外部ノイズ音源位置と、ノイズキャンセルすべきリスナ３の聴取位置、つまり、ノイズキャンセルポイントとの間の空間伝達関数を考慮した補正、および、マイクアンプ１１やパワーアンプ１５における特性を補正するものであり、この例では、デジタルフィルタを用いた構成とされる。

すなわち、フィルタ回路１３は、図示は省略するが、ローパスフィルタ１２からのアナログ音声信号をデジタル音声信号に変換するＡ／Ｄ変換回路と、このＡ／Ｄ変換回路からのデジタル音声信号を受ける、例えばＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタからなるデジタルフィルタと、デジタルフィルタで処理されたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換するＤ／Ａ変換回路とから構成することができる。

そして、フィルタ回路１３のデジタルフィルタのフィルタ係数として、入力音声信号を位相反転させるようにすると共に、前述した空間伝達関数やアンプ１１や１４の特性を補正するようにするための値が供給される。

なお、この実施形態では、上述したように、ノイズ低減対象を、低域周波数成分と制限するようにしたが、この低域音声領域は、人間の方向感が無い領域であるので、前述したフィルタ回路１３による空間伝達関数による補正は省略しても良い。そこで、図１におけるフィルタ回路１３は設けなくても良いが、前述したアンプ１１や１５の特性の分についての補正を行うことを考慮した場合には、フィルタ回路１３を、その補正範囲内で設けるようにした方がよい。

混合回路１４には、リスナ３が聴取したい音楽ソースＳが供給可能とされる。この音楽ソースＳの供給は無くてもよい。また、リスナ３が音楽ソースＳの聴取を希望しないのではあれば、混合回路１４も設けなくても良い。

以上の構成により、スピーカ１からは、音楽ソースＳが存在しないときには、ノイズ低減音Ｓｃ（図３（Ｃ）参照）が放射される。

ここで、ノイズ低減音声信号は、外部ノイズＮｚの音声信号を位相反転したものであるので、外部ノイズＮｚが図３（Ａ）に示すようなものであった場合、ノイズ低減音Ｓｃは、図３（Ｃ）に示すように、外部ノイズＮｚとは逆相の音となる。したがって、リスナ３の耳元では、外部ノイズＮｚと、当該外部ノイズＮｚとは逆相のノイズ低減音Ｓｃが合成される結果、図３（Ｂ）に示すように、ノイズＮｚが低減ないしキャンセルされた音Ｍｓとなる。

図１の構成のノイズ低減装置は、いわゆるフィードフォワード方式のノイズ低減装置である。このフィードバック方式のノイズ低減装置のノイズ低減動作について、伝達関数を用いて、図４を参照しながら説明する。図４は、図１に示したブロック図に対応して、各部をその伝達関数を用いて表したブロック図である。

この図４において、Ａはパワーアンプ１４の伝達関数、Ｄはドライバーとしてのスピーカ１の伝達関数、Ｍはマイクロホン２およびマイクアンプ１１の部分に対応する伝達関数、−αはフィードフォワード方式のノイズ低減のために設計されたフィルタの伝達関数であり、位相反転分を含む。また、Ｆは、外部のノイズ源の位置からリスナの耳元のキャンセルポイントの位置に至るまでの空間伝達関数である。

この図４のように表したとき、図１のブロック構成のノイズ低減装置におけるリスナ３の耳元のキャンセルポイントにおける音圧Ｐは、ノイズの伝達関数をＮとしたとき、
Ｐ＝−ＡＤＭαＮ＋ＦＮ＋ＡＤＳ ・・・（式１）
となる。

ここで、空間伝達関数Ｆが、
Ｆ≒ＡＤＭα ・・・（式２）
であるとすると、つまり、（式２）を満足するようにフィルタ回路１３の伝達関数−αが設計されていれば、前述の（式１）は、
Ｐ≒ＡＤＳ ・・・（式３）
となる。

したがって、キャンセルポイントにおける音圧Ｐは、ノイズＮｚがキャンセルされて、音楽ソースＳのみが存在するものとなる。（式３）において、音楽ソースＳ＝０、つまり、音楽ソースが無いとすると、Ｐ≒０となり、キャンセルポイントにおける音圧Ｐは、ノイズＮｚがキャンセルされて存在しないものとなっていることを意味することになる。

［第２の実施形態］
上述の第１の実施形態の説明においては、この発明によるノイズ低減装置の原理的な構成例を示した。この第２の実施形態は、この発明によるノイズ低減装置を、自動車の車内におけるノイズ低減を図る目的に適用した場合である。

一般的に、自動車のエンジンノイズや、自動車が走行中にタイヤが回転することに伴い発生ノイズ（タイヤノイズという）は、低域のノイズである。この第２の実施形態では、これらのエンジンノイズや、タイヤノイズを低減する目的のものである。

図５は、この第２の実施形態におけるノイズ低減音を放音するスピーカの配置例を説明するための図である。すなわち、この第２の実施形態では、運転席や助手席に座るリスナ３の左右の耳の後方に、左右の耳元におけるノイズを低減するためのスピーカＩＬ，１Ｒを設ける。

このスピーカ１Ｌおよび１Ｒは、第１の実施形態で説明したスピーカ１と同様に、そのスピーカユニットの振動板の前後から放射される音が混合可能となるように、当該スピーカユニットがスピーカボックスには収納されてはおらず、かつ、バッフル板に取り付けられてはいない、いわゆる裸のスピーカの構成とされる。

そして、各スピーカ１Ｌ、１Ｒから放音される音に対して、音圧がゼロとなる領域Ｚｏに、外部ノイズ収音用のマイクロホン２Ｌ，２Ｒを配置する。実際的には、第１の実施形態で説明したように、例えば、スピーカ１Ｌ，１Ｒのフレーム外周部に対してマイクロホン２Ｌ，２Ｒが固定されて、音圧ゼロ領域Ｚｏに、マイクロホン２Ｌ，２Ｒのそれぞれが配置される。

このマイクロホン２Ｌ，２Ｒのそれぞれにより、リスナ３の周囲の雑音源、この例では、エンジンノイズ源２１およびタイヤノイズ源２２から到来する外部ノイズＮｚが収音される。そして、マイクロホン２Ｌ、２Ｒのそれぞれで収音された外部ノイズＮｚに基づいて、第１の実施形態と同様にして生成された左右のチャンネル用のノイズ低減音声信号が、それぞれスピーカ１Ｌ，１Ｒに供給されることにより、リスナ３の左右の両耳元において、エンジンノイズ源２１およびタイヤノイズ源２２から到来する外部ノイズＮｚがキャンセルされて、ノイズ低減される。

図６に、この第２の実施形態のノイズ低減装置の構成例のブロック図を示す。この図６の例では、第１の実施形態で説明したように、ノイズ低減対象を、例えば２００Ｈｚ以下の低域成分とすることにより、第１の実施形態におけるフィルタ回路１３を省略した構成としている。

すなわち、リスナ３の左耳の後方に配置されたスピーカ１Ｌに取り付けられ、かつ、音圧ゼロ領域Ｚｏに設けられたマイクロホン２Ｌで収音された外部ノイズＮｚの音声信号は、マイクアンプ１１Ｌを通じてローパスフィルタ１２Ｌに供給されて、周波数が例えば２００Ｈｚ以下の低域成分のみとされる。

そして、このローパスフィルタ１２ＬからのノイズＮｚの低域成分が、パワーアンプを構成する差動アンプ１６Ｌの反転入力端子に供給される。したがって、この差動アンプ１６Ｌからは、ローパスフィルタ１２ＬからのノイズＮｚの低域成分が位相反転されたノイズ低減音声信号が得られ、このノイズ低減音声信号がスピーカ１Ｌに供給される。

これにより、スピーカ１Ｌからは左耳用のノイズ低減音が放音されて、外部ノイズ音Ｎｚと音響的に合成され、第１の実施形態と同様にして、リスナ３の左耳の耳元における外部ノイズ音Ｎｚが低減ないしキャンセルされる。

同様にして、リスナ３の右耳の後方に配置されたスピーカ１Ｒに取り付けられ、かつ、音圧ゼロ領域Ｚｏに設けられたマイクロホン２Ｒで収音された外部ノイズＮｚの音声信号は、マイクアンプ１１Ｒを通じてローパスフィルタ１２Ｒに供給されて、周波数が例えば２００Ｈｚ以下の低域成分のみとされる。

そして、このローパスフィルタ１２ＲからのノイズＮｚの低域成分が、パワーアンプを構成する差動アンプ１６Ｒの反転入力端子に供給される。したがって、この差動アンプ１６Ｒからは、ローパスフィルタ１２ＲからのノイズＮｚの低域成分が位相反転されたノイズ低減音声信号が得られ、このノイズ低減音声信号がスピーカ１Ｒに供給される。

これにより、スピーカ１Ｒからは右耳用のノイズ低減音が放音されて、外部ノイズ音Ｎｚと音響的に合成され、第１の実施形態と同様にして、リスナ３の右耳の耳元における外部ノイズ音Ｎｚが低減ないしキャンセルされる。

ここで、スピーカ１Ｌ，１Ｒおよびマイクロホン２Ｌ，２Ｒは、図７に示すように、自動車の座席シート３１のヘッドレスト３２の左右両側に取り付けることができる。

上述した図６の構成において、差動アンプ１Ｌ，１Ｒの非反転入力端子に、リスナ３が聴取したい音楽ソースの、例えば左右２チャンネルの音声信号を供給することにより、外部ノイズ、すなわち、エンジンノイズやタイヤノイズが低減またはキャンセルされた状態で、音楽ソースの音楽をリスナ３は聴取することができる。

ただし、スピーカ１Ｌ，１Ｒは、図７の例の場合には、リスナ３の両耳の近傍後方に設けられるので、リスナ３の頭部近傍で音楽再生音が音像定位してしまうことがある。このため、差動アンプ１６Ｌ，１６Ｒの非反転入力端子に供給する音楽ソースとしての左右チャンネルの音声信号は、後述の実施形態で詳述するように、例えばステレオ２チャンネルの場合であれば、リスナ３の前方の左右に設置されたスピーカから音が発せられたような仮想音源処理を施した信号とするようにする。

また、音楽ソースが、例えば５．１チャンネルのマルチサラウンド音声信号である場合には、前記スピーカ１Ｌ，１Ｒにより、全てのチャンネル用のスピーカが、適切な位置に置かれた状態と同様となるように仮想音源処理を施した信号とするようにする。

［第３の実施形態］
この第３の実施形態は、上述の実施形態のノイズ低減装置を備えると共に、５．１チャンネルのマルチサラウンド音声を再生することができるように構成した音響再生装置の実施形態である。この第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、自動車に搭載する音響再生装置に適用した場合である。

第２の実施形態では、ノイズ低減音声信号を供給するスピーカは、リスナ３の左右の耳のそれぞれ用として２個用い、それら２個のスピーカ１Ｌ，１Ｒを、図７に示したように、自動車の座席シート３１のヘッドレスト３２の左右両側に設けるようにしたが、座席シートが運転席の場合、運転者が自動車をバックさせるときの後方確認の際に、ヘッドレスト３２の左右両側に設けたスピーカ１Ｌ、１Ｒが邪魔になるおそれがある。

そこで、この第３の実施形態においては、ノイズ低減音声信号を供給するスピーカは、低域用の裸のスピーカ５の１個とし、図８に示すように、ヘッドレスト３２内に設けるようにする。すなわち、スピーカ５は、ヘッドレスト３２内に、バッフル板に取り付けることなく取り付けるようにする。

このヘッドレスト３２は、縦方向に大きくして、リスナ３が座席シートに座ったときに、その頭部が当たる部分よりも上方にスピーカ５が位置するように構成してもよい。その際、スピーカ５の位置が、リスナ３の頭よりも上方であっても、その放音振動面がリスナ３の両耳方向に向くように配置するようにする。

そして、この第３の実施形態においても、ノイズ低減対象は、前述の実施形態と同様に、低域音成分のみとする。前述したように、低域音声は、人間の方向感が無い領域であるので、スピーカ５は、この例のように、リスナ３の後方に存在する１個のスピーカで構成しても、外部ノイズの低域成分をキャンセルまたは低減するという所期の目的を達成することができる。

このスピーカ５は、この実施形態では低域用であるので、例えば口径が１６ｃｍ以上の比較的大きい楕円スピーカが用いられる。

そして、外部ノイズＮｚを収音するマイクロホン６は、この例では、スピーカ５のフレームに取り付けられ、前述したように、その取り付け位置は、スピーカ５から放音される音に対する音圧がゼロとなる音圧ゼロ領域Ｚｏとされる。図８の例においては、リスナ３の左耳の後方となる位置にマイクロホン６は取り付けられる。左耳の後方のみにマイクロホン６が設けられ、右耳に対しては、マイクロホンは設けられないが、前述したようにノイズ低減対象を低域成分に制限した場合には、方向感が無いので、支障は無い。

この第３の実施形態では、リスナ３が聴取したい音楽などの低減成分については、スピーカ５から放音するようにするが、リスナ３が聴取したい音楽などの中高域成分は、小型の２個の中高域用スピーカ７Ｌ，７Ｒにより放音するように構成する。これら２個の中高域用スピーカ７Ｌ，７Ｒは、例えば口径が２ｃｍの小型のスピーカを用いることができ、図８に示すように、ヘッドレスト３２内において、スピーカ５の下方の左右に設けられる。

この２個の中高域用スピーカ７Ｌ，７Ｒは、この例においては、スピーカ５と同様に、それぞれバッフル板に取り付けることなく取り付けられた裸のスピーカの構成とされる。しかし、この中高域用のスピーカ７Ｌおよび７Ｒは、裸のスピーカの構成ではなく、バッフル板に取り付け、スピーカボックスに収納するようにしても良い。

なお、より高精度にノイズのみを収音するために、中高域用スピーカ７Ｌ，７Ｒからの放音音声についての音圧ゼロ領域が、スピーカ５からの放音音声についての音圧ゼロ領域と重なるように、中高域用スピーカ７Ｌ，７Ｒを配置すると共に、当該重なった音圧ゼロ領域に、マイクロホン６を設けるようにするとよい。

また、この第３の実施形態では、リスナ３が聴取を希望する音楽などの音声信号であって、例えば左右２チャンネルステレオ信号や、５．１チャンネルのマルチサラウンド信号は、後述する仮想音源処理がなされて、スピーカ５および７Ｌ，７Ｒに供給されて音響再生されることにより、元の左右２チャンネルステレオ信号や、５．１チャンネルのマルチサラウンド信号が、それぞれ対応するチャンネル用のスピーカが適切な位置に配置されて音響再生されたときと同様の再生音場が生成されるように構成される。

さらに、この第３の実施形態では、ステレオ２チャンネルや、５．１チャンネルのマルチサラウンド音声チャンネルのすべてを、リスナ３の近傍に設けた３個のスピーカ５，７Ｌ，７Ｒにより、放音するようにして、低騒音化および省エネルギー化の効果を最大に発揮することができるようにしている。

また、この第３の実施形態では、運転者であるリスナ３Ａと、例えば助手席に乗車しているリスナ３Ｂとが、それぞれ、共に最適な環境で、左右２チャンネルステレオ音声や５．１チャンネルサラウンド音声を享受することができるように構成する。

図９は、この第３の実施の形態の音響再生システムの概要を示す図である。この図９において、リスナ３Ａとリスナ３Ｂとでは、一部、同一の構成要素を備えるものであるが、これら同一の構成要素に対しては同一番号を付与すると共に、リスナ３Ａに対応する構成要素には、サフィックスＡを、リスナ３Ｂに対応する構成要素には、サフィックスＢを付与するものとする。

この第３の実施形態では、図９に示すように、運転席３１Ａと助手席３１Ｂとに、それぞれ前述した３個のスピーカが配置される。すなわち、運転席３１Ａに座るリスナ３Ａに対しては、この例では、運転席３１Ａの座席シートのヘッドレスト部分３２Ａに、リスナ３Ａの頭部中央後方に、ノイズ低減用かつ低域用スピーカ５Ａが、その下方の左右両脇に中高域用のスピーカ７ＬＡおよび７ＲＡが配置される。また、スピーカ５Ａからの放音音声についての音圧ゼロ領域Ｚｏに、マイクロホン６Ａが取り付けられている。

また、助手席３１Ｂに座るリスナ３Ｂに対しては、この例では、助手席３１Ｂの座席シートのヘッドレスト部分３２Ｂに、リスナ３Ｂの頭部中央後方に、ノイズ低減用かつ低域用スピーカ５Ｂが、その下方の左右両脇に中高域用のスピーカ７ＬＢおよび７ＲＢが配置される。

ノイズ低減用かつ低域用スピーカ５Ａおよび５Ｂは、前述したように裸のスピーカの構成とされる。また、中高域用のスピーカ７ＬＡおよび７ＲＡ、スピーカ７ＬＢおよび７ＲＢは、前述したように、それぞれ、この例では、裸のスピーカの構成とされる。中高域用のスピーカ７ＬＡおよび７ＲＡ、スピーカ７ＬＢおよび７ＲＢは、裸のスピーカの構成ではなく、バッフル板に取り付け、スピーカボックスに収納するようにしても良いことは、前述した通りである。

そして、図９に示すように、この第３の実施の形態として示す音響再生システムは、上述したスピーカのほか、音声信号出力装置部４０と、音声信号受信分配部５０Ａ，５０Ｂと、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）プレーヤ６０と、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）プレーヤ７０とを備えて構成されている。

音声信号出力装置部４０にはＤＶＤプレーヤ６０からの音声信号Ａｕ１と、ＣＤプレーヤ７０からの音声信号Ａｕ２とが供給される。ＤＶＤプレーヤ６０からの音声信号Ａｕ１は、５．１チャンネルサラウンド音声の場合を含むが、ＣＤプレーヤ７０からの音声信号Ａｕ２は、左右２チャンネルの音声信号である。

音声信号出力装置部４０は、この第３の実施の形態では、５．１チャンネルのマルチチャンネルサラウンド音声方式に対応するデコード機能を備え、ＤＶＤプレーヤ６０からの５．１チャンネルサラウンド音声信号を音響再生しようとする際には、ユーザ３Ａまたは３Ｂの両耳の近傍であって、リスナ３Ａまたは３Ｂの頭部後方に設けられているスピーカ５Ａ，７ＬＡ，７ＲＡまたはスピーカ５Ｂ，７ＬＢ，７ＲＢに供給する音声信号を生成する。

そして、音声信号出力装置部４０は、生成したスピーカ５Ａ，７ＬＡ，７ＲＡまたはスピーカ５Ｂ，７ＬＢ，７ＲＢに供給する音声信号を多重化（マルチプレックス）して、この例では電波を用いて音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに無線送信する。

この実施形態では、音声信号出力装置部４０は、フロント左右チャンネルの音声信号を仮想音源処理して、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに送信する２チャンネルの信号を生成する機能を備えると共に、５．１チャンネルのマルチサラウンド音声信号を仮想音源処理して、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに送信する２チャンネルの信号を生成する機能を備える。

そして、この第３の実施形態の音声信号出力装置部４０では、ＤＶＤプレーヤ６０やＣＤプレーヤ７０からの左右２チャンネルの音声信号が入力されるときには、後述するように、フロント左右２チャンネルの音声信号についての仮想音源処理を行って、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに送信する２チャンネルの音声信号を生成して、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに送信する。

なお、音声信号出力装置部４０から音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂへの無線送信は、電波に限らず、超音波や光を用いるようにしても良い。

音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂでは、音声信号出力装置部４０から受信した信号から２チャンネルの音声信号をデコードし、その２チャンネルの音声信号から、低域成分と、左右２チャンネルの中高域成分とを分離して、それぞれリスナ３Ａ用および３Ｂ用の３個のスピーカ５Ａ，７ＬＡ，７ＲＡおよび５Ｂ，７ＬＢ，７ＲＢのそれぞれに供給する信号を、それぞれ生成して、それらのスピーカに供給するようにする。

すなわち、音声信号受信分配部５０Ａからの、左チャンネル中高域成分ＳＨＬＡは、運転席３１Ａの左チャネル用の中高域用スピーカ７ＬＡに供給され、また、右チャンネル中高域成分ＳＨＲＡは、右チャンネル用の運転席３１Ａの中高域用スピーカ７ＲＡに供給される。また、音声信号受信分配部５０Ａからの低域成分ＳＬＡは、運転席３１Ａの低域用スピーカ５Ａに供給される。

また、音声信号受信分配部５０Ｂからの、左チャンネル中高域成分ＳＨＬＢは、助手席３１Ｂの左チャネル用の中高域用スピーカ７ＬＢに供給され、また、右チャンネル中高域成分ＳＨＲＢは、右チャンネル用の助手席３１Ｂの中高域用スピーカ７ＲＢに供給される。また、音声信号受信分配部５０Ｂからの低域成分ＳＬＢは、助手席３１Ｂの低域用スピーカ５Ｂに供給される。

なお、音声信号出力装置部４０と、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂとの間は、無線送受信ではなく、ワイヤーハーネスとして、有線（ケーブル）で接続するようにしても、もちろん良い。

また、この第３の実施形態においては、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂのそれぞれには、リスナ３１Ａおよびリスナ３１Ｂの左耳後方に配置されたマイクロホン６Ａおよび６Ｂのそれぞれで収音された外部ノイズＮｚＡおよびＮｚＢの音声信号が供給される。

そして、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂのそれぞれでは、マイクロホン６Ａおよび６Ｂのそれぞれで収音した外部ノイズＮｚＡおよびＮｚＢの音声信号の低域成分を位相反転したノイズ低減音声信号を生成し、ノイズ低減用および低域用スピーカ５Ａおよび５Ｂのそれぞれに供給する。

これにより、この第３の実施形態では、リスナ３Ａおよび３Ｂのそれぞれにおいて、ノイズ低減処理が行なわれながら、２チャンネルステレオ再生や５．１マルチチャンネルサラウンド再生がなされる。

［第３の実施形態におけるスピーカ配置と再生音場の説明］
次に、図１０に、以上説明したこの第３の実施形態における音響再生装置におけるスピーカ配置と再生音場例を説明する。

５．１マルチチャンネルサラウンド音声の場合、フロント左右２チャンネル、センターチャンネル、リア左右２チャンネルおよび低域専用チャンネルがある。従来は、各チャンネル用の再生音声用スピーカ８ＦＬ，８ＦＲ，８Ｃ，８ＲＬ，８ＲＲ，８ＬＦＥが、図１０において、リスナ３の位置に対して、破線で示すような位置に配置され、それらのスピーカ８ＦＬ，８ＦＲ，８Ｃ，８ＲＬ，８ＲＲ，８ＬＦＥにより、それぞれ対応するチャンネルの音声信号が音響再生されることで、マルチチャンネルサラウンド音場が生成される。

従来の場合、それらのスピーカ８ＦＬ，８ＦＲ，８Ｃ，８ＲＬ，８ＲＲ，８ＬＦＥは、それぞれ、スピーカボックスの前面側をバッフル板として、スピーカユニットが取り付けられたものが、図示のように、リスナ３に対して配置されるものである。

この第３の実施形態では、前記スピーカ８ＦＬ，８ＦＲ，８Ｃ，８ＲＬ，８ＲＲ，８ＬＦＥは配置されず、その代わりに、リスナ３の近傍であって、頭部後方において、３個のスピーカ５，７Ｌ，７Ｒが配置される。

そして、そのうちのスピーカ５は、低域用であって、この実施形態では比較的口径の大きい楕円スピーカが用いられ、リスナ３の頭部中央後方（頭部の真後ろ）に配置される。そして、このスピーカ５は、そのスピーカユニットの振動板の前後から放射される音が混合可能となるように、当該スピーカユニットはスピーカボックスには収納されてはおらず、かつ、バッフル板に取り付けられない、裸のスピーカの構成とされている。

また、スピーカ７Ｌ，７Ｒは、中高域用のスピーカであって、スピーカ５よりも小さい口径のスピーカとされ、スピーカ５の左右両脇において、リスナ３の頭部後方から、その振動板がそれぞれリスナ３の左右の耳に対向するように配置される。この例の場合、スピーカ７Ｌ，７Ｒは、前述したように、スピーカ５と同様に、バッフル板には取り付けない裸のスピーカの構成とされる。

そして、この実施の形態では、リスナ３の近傍の頭部後方に配置されるスピーカ５には、後述するように仮想音源処理された５．１マルチチャンネルの音声信号の低域成分が供給されて、このスピーカ５から低域音が放音されるようにされている。したがって、この実施形態において、スピーカ５は、サブウーハと同等の働きをする。

また、リスナ３の近傍の頭部後方に配置されるスピーカ７Ｌ，７Ｒには、後述するように仮想音源処理された５．１マルチチャンネルの音声信号の中高域成分が供給されて、これらスピーカ７Ｌ，７Ｒから中高域音が放音されるようにされている。

このように構成される結果、ＬＦＥチャンネルの低域音は、リスナ３の頭部後方のスピーカ５により、リスナ３の耳の近傍で放音されるため、リスナ３には大音量で聴取される。しかし、リスナ３から離れた位置では、スピーカ５のスピーカユニットの振動板の前と後から出てくる音が、互いに１８０度位相が異なり、互いに打ち消し合うため、殆ど聴取されないようになる。これにより、従来のように低域の音が隣家などの周囲に伝播して、迷惑をかけてしまうという事態を防止することができる。

低域の音の減衰を確かめるために、無響室において、図１１に示すように、サブウーハ用とされる例えば１７センチメートルの口径のスピーカユニット８ＳＷからの音を、スピーカユニット８ＳＷから距離ｄだけ離れた位置のマイクロホンＭＣで収音して、その音圧レベルの周波数特性を測定したところ、図１２に示すようなものとなった。この場合、スピーカユニット８ＳＷは、ボックスに収納したり、バッフル板に取り付けたりされてはいない。

図１２における４個の周波数特性曲線は、同図に示すように、前記スピーカユニット８ＳＷとマイクロホンＭＣとの距離ｄが、それぞれｄ＝１０センチメートル、ｄ＝２０センチメートル、ｄ＝４０センチメートル、ｄ＝８０センチメートルの時のものである。

この図１２から、スピーカユニットをボックスに入れない裸のスピーカの構成にすると、１ｋＨｚ以下の音はかなり減衰することが分かり、特に低域の音になるほどその減衰量が大きいことが確かめられた。

そして、この実施形態の場合、スピーカ５と、リスナ３の左耳、右耳との間のそれぞれの距離ｄｓｗは、低域の音がリスナ３の耳にそれほど減衰されること無く伝達される距離、この例では、ｄｓｗ＝２０センチメートル程度とされる。

例えば、スピーカ５とリスナ３の耳までの距離を２メートルとした一般的なものに対して、この実施形態では、スピーカ５とリスナ３の両耳のそれぞれとの距離は、２０センチメートルとした場合、この実施形態の場合には、従来のものと比較して距離が１／１０になる。

このために、この実施形態において、リスナ３が同じ音圧を感じるために必要なエネルギーは、上述の一般的なものの場合の１/１００でよいことになる。つまり、上述の一般的な例で仮に１００Ｗ（ワット）のアンプを必要としていた場合には、この実施形態の場合には、１Ｗのアンプでも同じ音圧を感じることになる。

この実施形態では、スピーカに供給する音声信号出力の違いによるだけでも音の拡散が小さい上に、低い音、例えば２０Ｈｚ,３０Ｈｚ,４０Ｈｚ当たりになると、位相の点でキャンセルし、サブウーハの役割をするスピーカ５のスピーカユニットのごく近傍以外ではほとんど音は聴こえなくなる。その一方で、ＤＶＤソフトに含まれる迫力ある音響効果は、この低音の帯域に大きなエネルギーを収録することで得るようにしてあるため、防音の効果はより大きくなる。

以上の構成により、低域音のみに注目して、当該低域音のみを減衰させることを考えた場合には、十分に効果が得られる。

また、この実施形態では、低域のみではなく中高域の音声も、リスナ３の両耳近傍の２個のスピーカ７Ｌおよび７Ｒにより、音響再生するようにする。すなわち、全てのチャンネルの音声信号は仮想音源処理した音声信号とし、リスナ３の後方において左耳および右耳に対向するスピーカ７Ｌおよび７Ｒに供給して音響再生する。

スピーカ７Ｌおよび７Ｒは、スピーカ５と同様に、リスナ３の耳までの距離が小さいので、中高域の音声信号についても、その音域での放射エネルギーを小さくして、防音に寄与させることができる。

［第３の実施の形態における音声信号出力装置部４０の構成例］
図１３は、この第３の実施の形態の音声信号出力装置部４０の構成例を示すブロック図である。この第３の実施の形態における音声信号出力装置部４０は、マイクロコンピュータからなる制御部１００と、音声信号処理部２００とを備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１に対して、システムバス１０２を通じて、ソフトウエアプログラムなどが格納されているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０３、ワークエリア用のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０４、複数個の入出力ポート１０５〜１０９、ユーザ操作インターフェース部１１０、頭部リア伝達関数記憶部１１１、頭部フロント伝達関数記憶部１１２などが接続されて構成されている。なお、ユーザ操作インターフェース部１１０は、音声信号出力装置部４０に対して直接的に設けられるキー操作部などの他、リモートコマンダとリモコン受信部とで構成されるものを含むものである。

この実施の形態では、音声信号出力装置部４０には、ＤＶＤプレーヤ６０からの音声信号Ａｕ１と、ＣＤプレーヤ７０からの音声信号Ａｕ２とを入力することが可能とされており、これら入力された音声信号Ａｕ１およびＡｕ２は、入力選択用スイッチ回路３０１に供給される。

この入力選択用スイッチ回路２０１は、ユーザ操作インターフェース部１１０を通じたユーザの選択操作に応じて、制御部１００の入出力ポート１０５を通じた切り替え信号により切り替えられる。すなわち、ユーザにより、ＤＶＤ６０からの音声が選択された場合には、スイッチ回路２０１は、音声信号Ａｕ１を選択するように切り替えられ、また、ＣＤプレーヤ７０からの音声が選択された場合には、スイッチ回路３０１は、音声信号Ａｕ２を選択するように切り替えられる。

そして、このスイッチ回路２０１で選択された音声信号は、５．１チャンネルデコード部２０２に供給される。５．１チャンネルデコード部２０２では、スイッチ回路２０１で、ＤＶＤプレーヤ６０からの音声信号Ａｕ１が出力される場合であって、ユーザ操作インターフェース１１０において、５．１チャンネルが選択されているときには、チャンネルデコード処理をして、フロント左右チャンネルの音声信号Ｌ，Ｒと、センターチャンネルの音声信号Ｃと、リア左右チャンネルの音声信号ＲＬ，ＲＲと、低域音声信号ＬＦＥを出力する。

５．１チャンネルデコード部２０２でデコードされて得られたリア左右２チャンネルの音声信号ＲＬ，ＲＲは、仮想音源処理部としてのリア伝達関数畳み込み回路２１０に供給される。

リア伝達関数畳み込み回路２１０は、例えばデジタルフィルタを用いて、予め、頭部リア伝達関数記憶部１１１に用意されている頭部リア伝達関数を、５．１チャンネルデコード部２０２からのリア左右２チャンネルの音声信号ＲＬとＲＲに対して、畳み込むようにする。

このため、リア伝達関数畳み込み回路２１０では、その入力音声信号がデジタル信号ではないときにはデジタル信号に変換され、頭部リア伝達関数が畳み込まれた後、アナログ信号に戻されて出力される。

頭部リア伝達関数は、この例では、次のようにして測定されて求められ、頭部リア伝達関数記憶部１１１に格納される。図１４は、頭部リア伝達関数の測定方法を説明するための図である。

すなわち、図１４（Ａ）に示すように、リスナ５の左右両耳の近傍に、左チャンネル測定用マイクロホンＭＬおよび右チャンネル測定用マイクロホンＭＲを設置する。次に、リスナ３の後方の、通常、リア左チャンネル用スピーカを配置するような場所に、当該リア左チャンネル用スピーカ８ＲＬを配置する。そして、このリア左チャンネル用スピーカ８ＲＬで、例えばインパルスを音響再生したときの放音音声を、それぞれのマイクロホンＭＬ，ＭＲで収音し、その収音した音声信号から、リアスピーカ８ＲＬからの左右の耳までの伝達関数（リア左チャンネルについての頭部リア伝達関数）を測定する。

同様にして、リア右チャンネル用スピーカ８ＲＲで、例えばインパルスを音響再生したときの放音音声を、それぞれのマイクロホンＭＬ，ＭＲで収音し、その収音した音声信号から、リアスピーカ１１ＲＲからの左右の耳までの伝達関数（リア右チャンネルについての頭部リア伝達関数）を測定する。

なお、頭部リア伝達関数は、リアスピーカ８ＲＬおよび８ＲＲを、例えば、リスナ３の後方中央から左右に３０度で、２ｍの位置にスピーカを置いたときに、各スピーカから耳までの伝達関数を測定し、得た伝達関数とすると良い。

伝達関数について更に補足する。例えば図１４（Ａ）において、左後方から左耳に来る伝達関数を伝達関数Ａとする。次に、図１４（Ｂ）に示すように、耳の近傍にあるスピーカ７ＬからマイクロホンＭＬまでの伝達関数を測定し得た伝達関数を伝達関数Ｂとする。そして、伝達関数Ｂに、ある伝達関数Ｘを掛けると伝達関数Ａになる様な伝達関数Ｘを求め、近傍のスピーカ７Ｌに送り込まれる信号音に、求めた伝達関数Ｘを畳み込めば、そのときにスピーカ７Ｌから放音される音は、あたかも左後方２ｍから来たように感じる訳である。右チャンネルについても同様にして、伝達関数を求めることができる。

なお、必ずしも伝達関数Ｘを求めればよい訳ではなく、場合により伝達関数Ａだけでもよいこともある。なお、以上の説明は、伝達関数の１つを代表して記述したが、図１４にも示されるように、伝達関数は、実際には複数あることは言うまでもない。

以上のようにして測定された頭部リア伝達関数が頭部リア伝達関数記憶部１１１に記憶され、リア伝達関数畳み込み回路２１０に、入出力ポート１０８を通じて供給されて、リア伝達関数畳み込み回路２１０において畳み込まれる。これにより、このリア伝達関数畳み込み回路２１０からの音声信号ＲＬ＊およびＲＲ＊を、両耳近傍に配置したスピーカ７Ｌおよび７Ｒに供給して音響再生したときには、リスナ３は、あたかも、後方の左右のリアスピーカ８ＲＬおよび８ＲＲから音声が放音されたように、再生音声を聴取する。

このときの仮想音源処理されたリア左右チャンネルの音声信号ＲＬ＊およびＲＲ＊のレベルは、スピーカ８ＲＬおよび８ＲＲに供給する場合の信号レベルよりも、低いレベルでよい。スピーカ７Ｌおよび７Ｒは、リスナ３の耳の近傍にあるからである。

この明細書では、上述の頭部伝達関数畳み込みにより、仮想的なスピーカ位置から音声が放音されるように聴取されることから、以上の処理を仮想音源処理と呼ぶものである。

以上のようにして、リア伝達関数畳み込み回路２１０からの仮想音源処理がなされた音声信号ＲＬ＊およびＲＲ＊は、合成部２１１および２１２に供給される。

そして、５．１チャンネルデコード部２０２からのフロント左チャンネルの音声信号Ｌと、センターチャンネルの音声信号Ｃとは、合成部２０３で合成され、その合成出力音声信号（Ｌ＋Ｃ）が、仮想音源処理部を構成するフロント伝達関数畳み込み回路２２０に供給される。また、５．１チャンネルデコード部２０２からのフロント右チャンネルの音声信号Ｒと、センターチャンネルの音声信号Ｃとは、合成部２０４で合成され、その合成出力音声信号（Ｒ＋Ｃ）が、フロント伝達関数畳み込み回路２２０に供給される。

フロント伝達関数畳み込み回路２２０は、リア伝達関数畳み込み回路２１０と同様の構成を備えるもので、例えばデジタルフィルタを用いて、予め、頭部フロント伝達関数記憶部１１２に用意されている頭部フロント伝達関数を、合成部２０３および２０４からの音声信号に対して、畳み込むようにする。

このため、フロント伝達関数畳み込み回路２２０では、その入力音声信号がデジタル信号ではないときにはデジタル信号に変換され、頭部フロント伝達関数が畳み込まれた後、アナログ信号に戻されて出力される。

頭部フロント伝達関数は、この例では、次のようにして測定されて求められ、頭部フロント伝達関数記憶部１１２に格納される。図１５は、頭部フロント伝達関数の測定方法を説明するための図である。

すなわち、図１５に示すように、リスナ３の左右両耳の近傍に、左チャンネル測定用マイクロホンＭＬおよび右チャンネル測定用マイクロホンＭＲを設置する。次に、リスナ３の前方の、通常、フロント左チャンネル用スピーカを配置するような場所に、当該フロント左チャンネル用スピーカ８ＦＬを配置する。そして、このフロント左チャンネル用スピーカ８ＦＬで、例えばインパルスを音響再生したときの放音音声を、それぞれのマイクロホンＭＬ，ＭＲで収音し、その収音した音声信号から、フロントスピーカ８ＦＬからの左右の耳までの伝達関数（フロント左チャンネルについての頭部フロント伝達関数）を測定する。

同様にして、フロント右チャンネル用スピーカ８ＦＲで、例えばインパルスを音響再生したときの放音音声を、それぞれのマイクロホンＭＬ，ＭＲで収音し、その収音した音声信号から、フロントスピーカ８ＦＲからの左右の耳までの伝達関数（フロント右チャンネルについての頭部フロント伝達関数）を測定する。

なお、頭部フロント伝達関数は、フロントスピーカ８ＦＬおよび８ＦＲを、例えば、リスナ５の前方中央から左右に３０度で、２ｍの位置にスピーカを置いたときに、各スピーカから耳までの伝達関数を測定し、得た伝達関数とすると良い。

伝達関数について更に補足する。例えば図１５の左前方から左耳に来る伝達関数を伝達関数Ａとする。次に、耳の近傍にある、例えばスピーカ７Ｌ，７ＲからマイクロホンＭＬまでの伝達関数を測定し、得た伝達関数を伝達関数Ｂとする。さらに、伝達関数Ｂに、ある伝達関数Ｘを掛けると伝達関数Ａになる様な伝達関数Ｘを求め、近傍のスピーカ７Ｌに送り込まれる信号音に、求めた伝達関数Ｘを畳み込めば、そのときにスピーカ７Ｌから放音される音は、あたかも左前方２ｍから来たように感じる訳である。

ただし、必ずしも伝達関数Ｘを求めればよい訳ではなく、場合により伝達関数Ａだけでもよいこともある。なお、以上の説明は、伝達関数の１つを代表して記述したが、図１５にも示されるように、伝達関数は、実際には複数あることは言うまでもない。

以上のようにして測定されて得られた頭部フロント伝達関数が頭部フロント伝達関数記憶部１１２に記憶され、フロント伝達関数畳み込み回路２２０に、入出力ポート１０９を通じて供給されて、フロント伝達関数畳み込み回路２２０において畳み込まれる。

このフロント伝達関数畳み込み回路２２０からは、仮想音源処理されたフロント左チャンネルの音声信号ＦＬ＊にセンターチャンネルの音声信号Ｃが合成されたものと、仮想音源処理されたフロント右チャンネルの音声信号ＦＲ＊にセンターチャンネルの音声信号Ｃが合成されたものとが得られる。

このフロント伝達関数畳み込み回路２２０からの音声信号（ＦＬ＊＋Ｃ）および（ＦＲ＊＋Ｃ）を、リスナ３Ａあるいは３Ｂの両耳近傍に配置したスピーカ７ＬＡ，７ＲＡあるいは７ＬＢ，７ＲＢに供給して音響再生したときには、リスナ３Ａあるいは３Ｂは、あたかも、前方の左右のフロントスピーカ８ＦＬおよび８ＦＲから音声が放音されたように、再生音声を聴取すると共に、センターチャンネル音声を中央に設置されたスピーカから放音されたように聴取する。

このときの音声信号（ＦＬ＊＋Ｃ）および（ＦＲ＊＋Ｃ）のレベルは、スピーカ８ＦＬおよび８ＦＲに供給する場合の信号レベルよりも、低いレベルでよい。スピーカ７ＬＡ，７ＲＡまたは７ＬＢ，７ＲＢは、リスナ３の耳の近傍にあるからである。

以上のようにして、仮想音源処理がなされたフロント伝達関数畳み込み回路２２０からの音声信号（ＦＬ＊＋Ｃ）および（ＦＲ＊＋Ｃ）は、合成部２１３および２１４に供給される。合成部２１３および２１４には、５．１チャンネルデコード部３０２からの低域音声信号ＬＦＥが供給される。そして、この合成部２１３および２１４の出力音声信号が、合成部２１１および合成部２１２に供給される。

そして、フロント伝達関数畳み込み回路２２０からの仮想音源処理された、センターチャンネルの音声信号が合成されているフロント左チャンネルの音声信号は、合成部２１３において、５．１チャンネルデコード部２０２からの低域音声信号ＬＦＥと合成された後、合成回路２１１で、リア伝達関数畳み込み回路２１０からの仮想音源処理されたリア左チャンネルの音声信号と合成され、左チャンネル用の信号Ｌ＊とされる。

同様にして、フロント伝達関数畳み込み回路２２０からの仮想音源処理された、センターチャンネルの音声信号が合成されているフロント右チャンネルの音声信号は、合成部２１４において、５．１チャンネルデコード部２０２からの低域音声信号ＬＦＥと合成された後、合成回路２１２で、リア伝達関数畳み込み回路２１０からの仮想音源処理されたリア右チャンネルの音声信号と合成され、右チャンネル用の信号Ｒ＊とされる。

そして、この合成回路２１１および２１２からの左右チャンネル用の合成音声信号Ｌ＊およびＲ＊が、多重化部２１５に供給されて多重化（マルチプレックス）され、無線送信部２１６から、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに無線送信される。

音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂのそれぞれでは、音声信号出力装置部４０から電波を受信し、その受信した電波から多重化されている音声信号を抽出し、デ・マルチプレックスして、左右２チャンネル用の音声信号Ｌ＊およびＲ＊を分離する。そして、この左右２チャンネル用の音声信号Ｌ＊およびＲ＊から、低域用のスピーカ５Ａおよび５Ｂに供給する信号ＳＬＡおよびＳＬＢと、中高域用のスピーカ７ＬＡ，７ＲＡおよび７ＬＢ，７ＲＢに供給する信号ＳＨＬＡ，ＳＨＲＡおよびＳＨＬＢ，ＳＨＲＢとを生成し、それぞれに対応するスピーカ５Ａ，５Ｂに供給する。

したがって、スピーカ５Ａおよび５Ｂは、主として低域音声信号ＬＦＥを音響再生すると共に、スピーカ７ＬＡ，７ＲＡおよび７ＬＢ、７ＲＢは、仮想音源処理されたフロント音声信号（ＦＬ＊＋Ｃ）および（ＦＲ＊＋Ｃ）、また、仮想音源処理されたリア音声信号ＲＬ＊およびＲＲ＊を音響再生する。

また、ＣＤプレーヤ７０からの左右２チャンネルの音声信号が、スイッチ回路２０１から出力される場合や、ＤＶＤプレーヤ６０からの音声信号が左右２チャンネルの音声信号であった場合には、５．１チャンネルデコード部２０２からは、左右２チャンネルの音声信号ＬおよびＲのみが出力され、それがフロント伝達関数畳み込み回路２２０に供給され、フロント伝達関数が畳み込まれて、仮想音源処理がなされる。このときには、リア伝達関数畳み込み回路２１０には、電源が投入されず、この回路２１０は非動作とされる。

そして、このフロント伝達関数畳み込み回路２２０からの２チャンネルの信号が、合成回路２１３，２１４，２１１，２１２を通じて多重化部２１５、無線送信部２１６により、音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂに供給される。

したがって、このときスピーカ５Ａと、７ＬＡおよび７ＲＡあるいはスピーカ５Ｂと、７ＬＢおよび７ＲＢでは、左右フロントチャンネルの音声信号を仮想音源処理した音声信号が音響再生されて、あたかもリスナ３Ａあるいは３Ｂの前側の左右に置かれたフロントスピーカから音声が放音されるように、音響再生がなされる。

以上のようにして、この第３の実施形態においては、リスナ３Ａ，３Ｂの両耳の近傍の、リスナ３Ａ，３Ｂの後方の３個のスピーカのみによって、大音量で、臨場感のあるマルチチャンネル音声を楽しむことができると共に、周囲への音の漏れを大幅に減少させることができ、また、音響再生システムの省エネルギー化が実現できる。

そして、リスナ３Ａおよび３Ｂの各人に対しては、それぞれの再生音場が提供されるので、自動車のダッシュボード、ドアなどに固定的に設置されたスピーカにより提供される再生音場の場合のように、リスナの位置により、音像定位が変わるということが無く、常に各リスナに最適の再生音場を提供することができるという効果がある。

また、第１の実施形態でも説明したように、リスナの頭部後方の３個のスピーカ５，７Ｌ，７Ｒにおける音響パワーは、従来の車載オーディオシステムの場合のドアなどにスピーカを配置する場合に比べて大幅に低減できるため、バッテリーの負荷が軽減できるというメリットもある。

［音声信号受信分配部の構成例］
音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂは、上述したような、音響再生用の信号を生成するほか、ノイズ低減用かつ低域用スピーカ５Ａおよび５Ｂに供給するノイズ低減音声信号をも生成して、当該スピーカ５Ａおよび５Ｂに供給するようにする。

音声信号受信分配部５０Ａおよび５０Ｂは、同一の構成を備えるものである。図１６に、この実施形態における音声信号受信分配部の構成例を、音声信号受信分配部５０Ａの場合として示す。この図１６の例も、前述の第２の実施形態と同様に、フィルタ回路を省略した構成としている。

すなわち、この例においては、音声信号出力装置部４０から無線送信されてくる信号は、無線受信部５１で受信され、多重デコード部５２に供給される。多重デコード部５２では、当該受信した信号に多重化されている音声信号がデ・マルチプレックス処理されて、２チャンネルの信号Ｌ＊およびＲ＊がデコードされる。

この多重デコード部５２からの２チャンネルの信号Ｌ＊およびＲ＊は、それぞれ帯域分割回路５３Ｌおよび５３Ｒに供給される。これら帯域分割回路５３Ｌおよび５３Ｒのそれぞれにおいては、入力された信号Ｌ＊およびＲ＊を、低域成分ＳＬＬＡおよびＳＬＲＡと、中高域成分ＳＨＬＡおよびＳＨＲＡとに分離する。例えば、２００Ｈｚよりも低い周波数成分を低域成分とし、２００Ｈｚよりも高い周波数成分を中高域成分とする。この分離周波数は、２００Ｈｚに限られるものではなく、例えば１００Ｈｚでも良い。

そして、帯域分割回路５３Ｌからの左チャンネル中高域成分ＳＨＬＡは、アンプ５４Ｌを通じてスピーカ７ＬＡに供給される。また、帯域分割回路５３Ｒからの右チャンネル中高域成分ＳＨＲＡは、アンプ５４Ｒを通じてスピーカ７ＲＡに供給される。

さらに、帯域分割回路５３Ｌおよび帯域分割回路５３Ｒからの低域成分ＳＬＬＡおよびＳＬＲＡは、合成器５５に供給されて合成され、その合成出力信号ＳＬＡが、パワーアンプとしての差動アンプ５６を通じてスピーカ５Ａに供給される。

したがって、スピーカ５Ａは、サブウーハとして、主として低域音声信号ＬＦＥを音響再生すると共に、スピーカ７Ｌおよび７Ｒは、仮想音源処理されたフロント左右チャンネルおよび仮想音源処理されたリア左右チャンネルの中高域の音声信号を音響再生する。

そして、この実施形態では、マイクロホン６Ａで収音された外部ノイズＮｚの音声信号は、マイクアンプ５７を通じてローパスフィルタ５８に供給されて、周波数が例えば２００Ｈｚ以下の低域成分のみとされる。

そして、このローパスフィルタ５８からのノイズＮｚの低域成分が、パワーアンプを構成する差動アンプ５６の反転入力端子に供給される。したがって、この差動アンプ５６からは、ローパスフィルタ５８からのノイズＮｚの低域成分が位相反転されたノイズ低減音声信号が得られ、このノイズ低減音声信号がスピーカ５Ａに供給される。

これにより、スピーカ５Ａからはノイズ低減音が放音されて、外部ノイズ音Ｎｚと音響的に合成され、第１の実施形態および第２の実施形態と同様にして、リスナ３Ａの耳元における外部ノイズ音Ｎｚが低減ないしキャンセルされる。

以上のようにして、第３の実施形態の音響再生システムによれば、座席シートに座ったリスナ３Ａ，３Ｂは、チャンネル数よりも少ない数のスピーカを用いて、大音量で、臨場感のあるマルチチャンネル音声を楽しむことができると共に、周囲への音の漏れを大幅に減少させることができる。

しかも、エンジンノイズやタイヤノイズを低減またはキャンセルした状態で、マルチチャンネル音声を楽しむことができ、快適な再生音場を得ることができる。

また、特に、この実施形態では、低音再生用のスピーカ５をスピーカボックスに収納せずにリスナ３の近傍、頭部後方において耳の近くに配置するようにしたことにより、重低音が隣接した部屋に漏れるのを大幅に減衰させることができる。また、前述したように、リア左右チャンネルの音声も、リスナ３の耳の近傍のスピーカ７Ｌ，７Ｒにより、仮想音源処理したものとして放音するようにしたので、その音声信号レベルを低くすることができる。したがって、低音のみでなく、周囲への音の漏れのレベルをさらに低くすることができる。このため、例えば深夜のＤＶＤ鑑賞でも、他者を気にせずに、十分な音量で楽しむことができる。

また、スピーカ５，７Ｌ，７Ｒは、リスナの耳の近傍に配置したので、音声信号出力パワーは極端な場合、従来の場合の１/１００程度にすることができ、省エネルギー化ができ、また、ハードウエア（出力アンプ）のコストを大幅に引き下げることができる。さらに、音声出力パワーは、小さなパワーで済むことで、スピーカは大きなストロークを必要としない薄く、軽い、安価なスピーカを用いることができるという利点もある。また、音声出力パワーが小さくなることにより、発熱が減り、電源などの装置の小型化も出来るため、電池駆動も可能で、椅子等のデザインの中に埋め込むことが出来る。

したがって、トータルで音響再生システムの省エネルギー化が実現でき、かつ、鑑賞する人の満足度を落とさず、周りへの騒音も減らす音響再生システムを提供できるメリットがある。

なお、図９の構成では、リスナ毎に、音声信号受信分配部を設けるようにしたが、音声信号受信分配部は、複数のリスナに対して共通のものとすることもできる。ただし、その場合には、各リスナの後方に配置されるノイズ低減音の放音用のスピーカからの放音音声に対して音圧ゼロの領域に設けられるマイクロホンのそれぞれの出力音声信号（外部ノイズ音声信号）は、当該共通の音声信号受信分配部に供給される。

そして、各リスナのノイズ低減用かつ低域用スピーカ５に供給する音声信号中の、ノイズ低減音声信号は、それぞれ、対応するマイクロホンで収音した音声信号を位相反転したものとする必要があるので、各リスナのノイズ低減用かつ低域用スピーカ５に供給する音声信号は、別々に生成して、それぞれ、対応するノイズ低減用かつ低域用スピーカ５のそれぞれに供給する必要がある。

一方、中高域の２チャンネルの信号は、共通の音声信号受信分配部で共通に生成した同じ信号を、複数のリスナ用として共通に、それぞれのリスナの頭部近傍後方に配置されたスピーカ７Ｌ，７Ｒにそれぞれ供給するようにすることができる。

また、音声信号受信分配部５０Ａ，５０Ｂなどを設けずに、音声信号出力装置部４０を、音声信号受信分配部の機能を備える構成として、当該音声信号出力装置部４０からスピーカケーブルを通じて、各リスナ用のスピーカ５，７Ｌ，７Ｒに、対応する音声信号を供給するように構成してももちろん良い。

なお、上述した第３の実施形態は、マルチサラウンド音声の全てのチャンネルの音声信号について仮想音源処理をして、リスナ３の近傍の、頭部後方の３個のスピーカに供給するようにしたが、例えば、自動車のダッシュボードや、ドアに取り付けられたスピーカにより、左右フロントチャンネルの音声を再生し、頭部後方の３個のスピーカでは、リアチャンネルの音声信号を仮想音源処理したものを音響再生するようにしてもよい。

また、５．１チャンネルの全てのチャンネルの音声信号を仮想音源処理して、頭部後方の３個のスピーカで音響再生すると共に、定位が比較的困難であるセンターチャンネルは、自動車のダッシュボード、ドアなどに固定的に設置されたスピーカにより、補助的に提供するようにしてもよい。

［その他の実施の形態または変形例］
なお、第３の実施形態におけるノイズ低減用および低域用のスピーカおよび２個の中高域用のスピーカの配置位置は、上述した実施形態における配置位置に限定されるものではない。

例えば図１７に示す例のようにすることもできる。すなわち、この図１７の例においては、低域用スピーカ５は、ヘッドレスト３２内に、バッフル板に取り付けることなく取り付けるようにするが、中高域用スピーカ７Ｌおよび７Ｒは、図１７（Ａ）に示すように、座席シート３１の背もたれ部分３３の頂部の左右両肩部分に、バッフル板に取り付けることなく取り付けるようにする。この場合に、中高域用のスピーカ７Ｌおよび７Ｒは、図１７（Ｂ）に示すように、リスナ３の耳の方向が音波の放射方向となるように取り付けるようにするとよい。

また、音響再生装置の実施形態において、スピーカ１，１Ｌ，１Ｒ、また、スピーカ５，７Ｌ，７Ｒの配置位置は、上述の実施形態の場合の配置に限定されず、例えば、図１８に示すように、リスナ３の後方において、リスナ３の頭部を中心とした、例えば半径が（ｄｓｗ＋リスナ３の頭部の半径）の球面８０上の位置であれば、いずれの位置であっても良い。ただし、このスピーカの配置位置としては、図１８に示すように、リスナ３の顔面よりも後方側の区間内であることが望ましい。

ただし、ノイズ低減装置の実施形態とした場合におけるスピーカ１，１Ｌ，１Ｒの配置位置は、図１８に示すようなリスナ３の顔面よりも後方側の区間内である必要はない。

また、上述の実施形態では、ノイズ低減用および低域用スピーカ、また、中高域用のスピーカは、椅子に対して固定して取り付けるようにしたが、これらのスピーカの保持形式としてはこれに限られるものではない。例えば、これらのスピーカのそれぞれを、１個ずつ、床置きのスタンド形式で保持するように構成しても良いし、天井から吊るすようにする構成しても良い。

また、外部ノイズの収音用のマイクロホンは、上述の実施形態では、ノイズ低減音の放音用スピーカのフレームに取り付けるようにしたが、このスピーカのフレームに保持するのではなく、例えばスタンドや保持アームなどの所定の保持手段により、ノイズ低減音の放音用スピーカからの放音音声に対しての音圧ゼロ領域に保持するようにすることもできる。

また、上述の実施の形態の説明は、５．１チャンネルのマルチチャンネル音声信号を再生するシステムの場合について説明したが、この発明は、５．１チャンネルに限らず、２チャンネル以上の複数チャンネルの音声信号を再生するようにする音響再生システムの全てに適用可能である。

また、上述の説明では、ノイズ源としては、自動車のエンジンノイズやタイヤノイズの場合について説明したが、この発明は、自動車用に限られるものではない。例えば、座席シートの代わりに、リスナが座るリクライニングシートなどを想定した場合、飛行機の機内や、家のリビングルームなどにおける環境空間におけるノイズ低減を対象とすることもできる。

また、スピーカの保持手段は、前述したように、椅子に限られるものではないから、その他の種々のノイズ環境におけるノイズ低減を、この発明は対象とするものである。

この発明によるノイズ低減装置の基本的な構成例である第１の実施形態のブロック図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態において、外部ノイズの収音用マイクロホンの配置位置を説明するための図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態によるノイズ低減効果を説明するために用いる図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態におけるノイズ低減動作を伝達関数を用いて説明するための図である。 この発明によるノイズ低減装置の第２の実施形態の概要を説明するための図である。 この発明によるノイズ低減装置の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。 この発明によるノイズ低減装置の第２の実施形態におけるスピーカおよび外部ノイズ収音用マイクロホンの配置例を示す図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態を用いた音響再生装置の実施形態におけるスピーカおよび外部ノイズ収音用マイクロホンの配置例を示す図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態を用いた音響再生装置の実施形態の、システム構成例を示す図である。 図９の実施形態の音響再生装置を説明するために用いる図である。 図９の実施形態の音響再生装置を説明するために用いる図である。 図９の実施形態の音響再生装置を説明するために用いる図である。 図９の実施形態の音響再生装置における音声信号出力装置部の構成例を示すブロック図である。 図３の音声信号出力装置部の構成例における一部の構成を説明するために用いる図である。 図３の音声信号出力装置部の構成例における一部の構成を説明するために用いる図である。 図９の実施形態の音響再生装置における音声信号受信分配部の構成例を示すブロック図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態を用いた音響再生装置の実施形態におけるスピーカおよび外部ノイズ収音用マイクロホンの他の配置例を示す図である。 この発明によるノイズ低減装置の実施形態を用いた音響再生装置の実施形態におけるスピーカおよび外部ノイズ収音用マイクロホンの他の配置例を示す図である。

符号の説明

１…スピーカ、２…外部ノイズ収音用マイクロホン、３…リスナ、１２…ローパスフィルタ、２１０…仮想音源処理部としてのリア伝達関数畳み込み回路、２２０…仮想音源処理部としてのフロント伝達関数畳み込み回路

Claims (8)

1. スピーカユニットが、その振動板の前後から出る音が加算可能なように、バッフル板に取り付けられることなく、保持手段により保持されるスピーカと、
   前記スピーカの前記振動板の前後から出る音が加算されて相殺される領域に設けられたマイクロホンと、
   前記マイクロホンで収音して得た音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号を、前記スピーカに供給する手段と、
   を備えるノイズ低減装置。
2. 請求項１に記載のノイズ低減装置において、
   前記スピーカに供給するノイズ低減音声信号は、前記マイクロホンで収音した音声信号の低域成分のみとするためのローパスフィルタを備える
   ことを特徴とするノイズ低減装置。
3. 請求項１に記載のノイズ低減装置において、
   前記スピーカには、前記ノイズ低減音声信号に加えて、所定の音声信号がさらに供給される
   ことを特徴とするノイズ低減装置。
4. 請求項３に記載のノイズ低減装置において、
   前記スピーカは、リスナの耳の近傍に配置されるように、前記保持手段により保持される
   ことを特徴とするノイズ低減装置。
5. スピーカユニットが、その振動板の前後から出る音が加算可能なように、バッフル板に取り付けられることなく、保持手段により保持される左右チャンネル用の第１および第２のスピーカと、
   前記第１および第２のスピーカのそれぞれにおいて、前記振動板の前後から出る音が加算されて相殺される領域に設けられた第１および第２のマイクロホンと、
   前記第１および第２のマイクロホンで収音して得た音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号を、それぞれ前記第１および第２のスピーカに供給する手段と、
   前記第１および第２のスピーカに、それぞれ所定の音声信号を供給する音声信号供給手段と、
   を備える音響再生装置。
6. 請求項５に記載の音響再生装置において、
   前記音声信号供給手段から前記第１および第２のスピーカに供給される前記所定の音声信号は、リスナが他のスピーカ装置から音声が放音されたように聴取するように、頭部伝達関数を用いた仮想音源処理が施されたものである
   ことを特徴とする音響再生装置。
7. スピーカユニットが、その振動板の前後から出る音が加算可能なように、バッフル板に取り付けられることなく、保持手段により保持されて、リスナの近傍に配置される第１のスピーカと、
   前記第１のスピーカの前記振動板の前後から出る音が加算されて相殺される領域に設けられたマイクロホンと、
   前記マイクロホンで収音して得た音声信号を位相反転したノイズ低減音声信号の低域成分を、前記第１のスピーカに供給する手段と、
   前記リスナの近傍において、前記第１のスピーカの左右に、第２の保持手段により保持されて配置される第２および第３のスピーカと、
   入力音声信号から低域成分と、左および右チャンネル用の中高域成分とを分離して得る分離手段と、
   前記分離手段で分離された低域成分を、前記ノイズ低減音声信号の低域成分に加えて前記第１のスピーカに供給する手段と、
   前記分離手段で分離された前記左および右チャンネル用の中高域成分を前記第２および第３のスピーカに供給する手段と、
   を備える音響再生装置。
8. 請求項７に記載の音響再生装置において、
   前記第２および第３のスピーカに供給される音声信号は、リスナが他のスピーカ装置から音声が放音されたように聴取するように、頭部伝達関数を用いた仮想音源処理が施されたものである
   ことを特徴とする音響再生装置。

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