JP2009096259A - 音響システム - Google Patents

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Abstract

【課題】他席からの漏れ音を低減しつつ臨場感のある個別音響環境を提供すること。
【解決手段】漏れ音低減フィルタが、第２の個別空間に設置された他スピーカーから第１の個別空間へ漏れる音を打ち消す制御音を他スピーカー／エラーマイク間の漏れ音伝達関数および自スピーカー／エラーマイク間の誤差経路伝達関数に基づいて生成し、生成した制御音を自スピーカーへ提供し、仮想音源フィルタが、聴取者の前方に音像を配した提供音である仮想音源を生成し、後方音源逆フィルタが、仮想音源が自スピーカーで再生されることによって生じる音像の後方定位を聴取者寄りに補正し、エラーマイク、漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタに接続された補助フィルタが、動的に推定した漏れ音伝達関数および誤差経路伝達関数を漏れ音低減フィルタへ、動的に推定した誤差経路伝達関数を後方音源逆フィルタへ、それぞれ提供するように音響システムを構成する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供する音響システムに関し、特に、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる音響システムに関する。
飛行機、鉄道、自動車といった乗り物において、座席ごとに異なる音響環境を提供する音響システムが知られている。しかし、聴取者がヘッドセットを用いない場合には、他席からの漏れ音や騒音が問題となるため、快適な個別音響環境を提供するには、このような雑音を低減することが重要となる。
たとえば、特許文献１には、騒音を取得するエラーマイクを用い、取得した騒音を打ち消す制御音を発生させることで騒音を低減する手法が開示されている。また、他席からの漏れ音を低減する手法としては、エラーマイクの出力および他席音源を参照信号とするＦｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳ（適応最小平均自乗フィルタ）が知られている。
ここで、他席には他席スピーカーを、自席には自席スピーカーおよび自席エラーマイクを配置したと仮定する。Ｆｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳを用いる場合、他席スピーカーから自席への漏れ音伝達関数と、自席スピーカー／自席エラーマイク間の誤差経路伝達関数とに基づき、漏れ音を打ち消す制御音を発生させることになる。そして、かかる誤差経路伝達関数は、音響システムの提供に先立って予め推定しておいたものを用いることが一般的である。
特開平５−６１４７７号公報
しかしながら、予め推定した誤差経路伝達関数を用いると、推定時と制御時とで音場の環境が変わった場合に漏れ音の低減精度が悪化するという問題がある。具体的には、誤差経路伝達関数の推定時と、かかる誤差経路伝達関数を用いた制御時とでは、音場環境の変化（人の位置、湿度、温度といった環境の変化、エラーマイクおよびスピーカーの経年変化）が存在する。しかし、制御時に用いられる経路伝達関数は、制御時における音場環境に即したものではないため、高精度な漏れ音低減制御を行うことができない。
ところで、漏れ音低減制御の制御効率を向上させるには、スピーカーおよびエラーマイクは聴取者の耳元に近い位置に設置することが好ましいが、自動車において個別音響環境を提供する場合には、ドライバーの視界を遮らない等の安全上の理由から、自席シートにスピーカーおよびエラーマイクを設置せざるをえない。
しかし、自席シートにスピーカーを設置すると、聴取者は後方からの音を聴くことになるので、後方に音像が定位してしまい臨場感のある聴取が困難になるという問題が発生する。
これらのことから、聴取者の後方にスピーカーを配置した場合において、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる音響システムをいかにして実現するかが大きな課題となっている。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる音響システムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供する音響システムであって、第１の個別空間における聴取者の後方に設置された自スピーカーと、前記自スピーカーよりも前記聴取者寄りに設置されたエラーマイクと、第２の個別空間に設置された他スピーカーから前記第１の個別空間へ漏れる音を打ち消す制御音を前記他スピーカー／前記エラーマイク間の漏れ音伝達関数および前記自スピーカー／前記エラーマイク間の誤差経路伝達関数に基づいて生成し、該制御音を前記自スピーカーへ提供する漏音低減手段と、前記聴取者の前方に音像を配した提供音である仮想音源を生成する仮想音源手段と、前記仮想音源が前記自スピーカーで再生されることによって生じる音像の後方定位を前記聴取者寄りに補正する定位補正手段と、前記エラーマイク、前記漏音低減手段および前記定位補正手段に接続されており動的に推定した前記漏れ音伝達関数および前記誤差経路伝達関数を前記漏音低減手段へ、動的に推定した前記誤差経路伝達関数を前記定位補正手段へそれぞれ提供する動的推定手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第１の個別空間における聴取者の後方に設置された自スピーカーと、自スピーカーよりも聴取者寄りに設置されたエラーマイクとを用い、漏れ音低減フィルタが、第２の個別空間に設置された他スピーカーから第１の個別空間へ漏れる音を打ち消す制御音を他スピーカー／エラーマイク間の漏れ音伝達関数および自スピーカー／エラーマイク間の誤差経路伝達関数に基づいて生成し、生成した制御音を自スピーカーへ提供し、仮想音源フィルタが、聴取者の前方に音像を配した提供音である仮想音源を生成し、後方音源逆フィルタが、仮想音源が自スピーカーで再生されることによって生じる音像の後方定位を聴取者寄りに補正し、漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタに接続された補助フィルタが、エラーマイク、動的に推定した漏れ音伝達関数および誤差経路伝達関数を漏れ音低減フィルタへ、動的に推定した誤差経路伝達関数を後方音源逆フィルタへ、それぞれ提供することとしたので、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る音響システムの好適な実施例１および実施例２を詳細に説明する。なお、実施例１では、他席音源側に接続された補助フィルタで漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタを適応制御する場合について、実施例２では、自席音源側に接続された補助フィルタで漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタを適応制御する場合について、それぞれ説明する。また、以下では、本発明に係る音響システムを自動車に適用した場合について説明するが、映画館やコンサートホールなどの各座席に適用することとしてもよい。
図１は、実施例１に係る音響システムの概要構成を示す図である。同図に示すように、音響システム１ａは、他席スピーカー２と、自席スピーカー３と、自席エラーマイク４と、他席音源１１と、漏れ音低減フィルタ１２と、自席音源１３と、仮想音源フィルタ１４と、後方音源フィルタ１５と、補助フィルタ１６とからなる。なお、自席スピーカー３から提供される音は、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する（同図の「仮想音源５」参照）。また、左上角が黒く示されたフィルタ（漏れ音低減フィルタ１２、後方音源逆フィルタ１５および補助フィルタ１６は、これらのフィルタがＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive Digital Filter）であることを表している。
同図に示すように、実施例１に係る音響システム１ａは、他席スピーカー２から自席の聴取者に漏れる音を効果的に低減するために、他席スピーカー２／自席エラーマイク４間の漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を動的に推定するとともに、臨場感のある個別音響環境を提供するために、自席スピーカー３が発する音を仮想音源５に示すように聴取者の前方に定位させる。
このように、補助フィルタ１６が動的に推定した漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差伝達関数Ｃ（ｚ）を漏れ音低減フィルタ１２に対して提供するとともに、動的に推定した誤差伝達関数Ｃ（ｚ）を後方音源逆フィルタ１５に対して提供することで、漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５の精度を向上させることができる。そして、１つの補助フィルタ（補助フィルタ１６）を用いて漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５を適応制御するので、複数の補助フィルタを用いる場合に比べて演算量を低減することができる。
また、仮想音源フィルタ１４で聴取者の前方に音像を有する音を生成し、さらに、後方音源逆フィルタ１５で、自席スピーカー３の位置を基準とする音像を聴取者の耳位置に近い自席エラーマイク４の位置へ定位させることで臨場感のある個別音響環境を提供することができる。
ここで、実施例１に係る音響システム１ａの特徴点を明確化する観点から、従来技術に係る音響システムについて図１０を用いて説明しておく。図１０は、従来技術に係る音響システム２０１の概要構成を示す図である。
同図に示すように、従来技術に係る音響システム２０１は、他席スピーカー２０２と、自席スピーカー２０３と、自席エラーマイク２０４と、他席音源２１１と、漏れ音低減フィルタ２１２と、自席音源２１３と、誤差経路伝達関数２１４と、ＬＭＳ（最小平均自乗フィルタ；Least Mean Square）２１５およびＬＭＳ２１６とからなる。なお、ＬＭＳ２１５およびＬＭＳ２１６は、左右の自席エラーマイク（２０４ａおよび２０４ｂ）にそれぞれ対応しており、左上角が黒く示されたフィルタ（漏れ音低減フィルタ１２）は、このフィルタがＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive Digital Filter）であることを表している。
また、同図に示すように、他席スピーカー２０２／自席エラーマイク２０４間の伝達関数を「漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）」と、自席スピーカー２０３／自席エラーマイク２０４間の伝達関数を「誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）」と、それぞれ定義する。なお、誤差経路伝達関数２１４の実体は、「誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）」を予め推定しておいた「誤差経路伝達関数Ｃ＾（ｚ）」である。
すなわち、従来技術に係る音響システム２０１は、予め推定しておいた「誤差経路伝達関数Ｃ＾（ｚ）」および自席エラーマイク２０４の出力に基づいて漏れ音低減フィルタ２１２を適応制御するものである。そして、漏れ音低減フィルタ２１２は、静的な「誤差経路伝達関数Ｃ＾（ｚ）」に基づいて「漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）」を推定する。
しかし、「誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）」は、制御時における音場環境（人の位置、湿度、温度といった環境、エラーマイクおよびスピーカーの経年環境）に応じて変化するため、静的な「誤差経路伝達関数Ｃ＾（ｚ）」と乖離する。したがって、この「誤差経路伝達関数Ｃ＾（ｚ）」を実体とする誤差経路伝達関数２１４を用いて漏れ音低減フィルタ２１２を適応制御しても高精度な漏れ音低減を行うことはできない。
また、従来技術に係る音響システム２０１では、自席の聴取者に対する音響環境の提供を、自席の聴取者の後方に設置された自席スピーカー２０３で行うので、提供される音響環境が聴取者の後方に定位してしまう。このため、聴取者に対して臨場感のある音響環境を提供することができないという問題もある。
そこで、図１に示した本実施例に係る音響システム１では、「誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）」および「漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）」を動的に推定する補助フィルタ１６を用いて漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５を適応制御させることとしている。そして、仮想音源フィルタ１４および後方音源フィルタ１５を用いて音像を聴取者の前方へ定位させることとしている。
図１の説明に戻り、実施例１に係る音響システム１ａを詳細に説明する。他席スピーカー２は、右スピーカー２ａおよび左スピーカー２ｂとからなり、たとえば、自動車における運転席等のシート背面部に設置される。なお、他席スピーカー２は、他席音源１１と接続されており、他席用の音楽や音声などの個別音響環境を再生する。
自席スピーカー３は、右スピーカー３ａおよび左スピーカー３ｂからなり、たとえば、自動車における後部座席等のシート背面部に設置される。なお、自席スピーカー３は、漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５に接続されており、自席用の音楽や音声などの個別音響環境を再生するとともに、他席スピーカー２からの漏れ音を打ち消す制御音を再生する。
自席エラーマイク４は、右エラーマイク４ａおよび左エラーマイク４ｂからなり、自席スピーカー３を構成する右スピーカー３ａおよび左スピーカー３ｂの前方に設置される。なお、自席エラーマイク４も自席スピーカー３と同じく、たとえば、自動車における後部座席等のシート背面部に設置される。そして、自席エラーマイク４の出力は、補助フィルタ１６における各伝達関数の推定に用いられる。
他席音源１１は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）といった可搬型記憶媒体の音楽や音声、ラジオ、テレビ、カーナビゲーションシステム等の音楽や音声を再生するデバイスである。なお、他席音源１１の出力は、他席スピーカー２へ入力される他、補助フィルタ１６にも入力される。
漏れ音低減フィルタ１２は、補助フィルタ１６の出力に基づいて推定された漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を用い、前席における他席スピーカー２からの漏れ音を打ち消す制御音を発生させるフィルタである。なお、この漏れ音低減フィルタ１２は、ＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive Digital Filter）として構成される。
ここで、漏れ音低減フィルタ１２の算出手順について簡単に説明する。漏れ音低減フィルタ１２を「Ｈｌ（ｚ）」、補助フィルタ１６を「Ｓ（ｚ）」、漏れ音伝達関数を「Ｐ（ｚ）」、誤差経路伝達関数を「Ｃ（ｚ）」とすると、これらの関係は、式「Ｓ（ｚ）＝Ｐ（ｚ）＋Ｈｌ（ｚ）Ｃ（ｚ）」と表わされる。なお、漏れ音低減フィルタ１２が生成する制御音（打ち消し音）は、「Ｈｌ（ｚ）Ｃ（ｚ）」と表わされる。
式「Ｓ（ｚ）＝Ｐ（ｚ）＋Ｈｌ（ｚ）Ｃ（ｚ）」において、Ｓ（ｚ）およびＨｌ（ｚ）に２通りの初期値（Ｓ１（ｚ）、Ｈｌ１（ｚ）、Ｓ２（z），Ｈｌ２（ｚ））を入力し、打ち消し誤差が最少となるようにＳ１（ｚ）およびＳ２（ｚ）を更新することで、最適なＰ（ｚ）およびＣ（ｚ）を推定することができる。そして、最適なＨｌ（ｚ）は、式「Ｈｌ（ｚ）＝−Ｐ（ｚ）／Ｃ（ｚ）」と表わされる。
自席音源１３は、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disk）といった可搬型記憶媒体の音楽や音声、ラジオ、テレビ、カーナビゲーションシステム等の音楽や音声を再生するデバイスである。なお、自席音源１３の出力は、仮想音源フィルタ１４および後方音源逆フィルタ１５を経て自席スピーカー３へ出力される。
仮想音源フィルタ１４は、自席音源１３からの出力を受け取り、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場を生成するフィルタ（Ｑ（ｚ））である。なお、仮想音源フィルタ１４によって生成される仮想音場は、図１の仮想音源５に示したように、あたかも聴取者の前方に音源があるように自席音源１３の信号を処理したものである。また、仮想音源フィルタ１４は、事前の測定結果等に基づいて予め求められた伝達関数であるので、処理負荷をかけることなく臨場感のある音場を得ることができる。
後方音源逆フィルタ１５は、自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）の逆関数に相当するフィルタであり、自席スピーカー３位置を基準とする仮想音場を自席エラーマイク４位置へ定位させる処理を行う。これにより、自席スピーカー３が聴取者の後方に設置されることに起因する音像の後方定位を補正することができる。なお、後方音源逆フィルタ１５を「Ｈｂ（ｚ）」とすると、Ｈｂ（ｚ）は、式「Ｈｂ（ｚ）＝１／Ｃ（ｚ）」と表わされる。なお、この式におけるＣ（ｚ）は、補助フィルタ１６によって動的に推定されたものである。
補助フィルタ１６は、他席音源１１および自席エラーマイク４の出力を受け取り、漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を推定する処理を行うフィルタである。そして、この補助フィルタ１６の出力は、漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５の適応制御に用いられる。
次に、図１を用いて説明した他席スピーカー２、自席スピーカー３および自席エラーマイク４の位置関係について図２を用いて説明する。図２は、車内における個別音響環境を示す図である。同図に示すように、車内における各シートにはスピーカーが設置されており、各シートに対応する各個別空間に対してそれぞれ異なる音響環境、すなわち、個別音響環境を提供する。なお、同図においては、運転席の後部座席１０２を「自席」と、運転席１０１を「他席」とし、運転席の後部座席１０２に提供される個別音響環境を改善する場合について示している。
同図に示すように、運転席の後部座席１０２のシートにおける聴取者の頭部近傍には、右スピーカー３ａおよび左スピーカー３ｂからなる自席スピーカー３が聴取者へ向けて設置される。また、自席スピーカー３の前方（シートにおける聴取者側の位置）には、右エラーマイク４ａおよび左エラーマイク４ｂからなる自席エラーマイク４が設置される。
また、運転席１０１のシートにおける聴取者の頭部近傍には、右スピーカー２ａおよび左スピーカー２ｂからなる他席スピーカー２が聴取者へ向けて設置される。なお、図２では、運転席の後部座席１０２を「自席」と、運転席１０１を「他席」とした場合について示したが、助手席１０３あるいは助手席の後部座席１０４のいずれかを「他席」とすることとしてもよく、各座席（１０２〜１０４）を複数組み合わせて「他席」とすることとしてもよい。また、各席にエラーマイクを設置し、運転席の後部座席１０２以外の席へ提供される個別音響環境を改善することとしてもよい。
次に、仮想音源フィルタ１４および後方音源逆フィルタ１５の効果について図３を用いて説明する。図３は、仮想音源フィルタ１４および後方音源逆フィルタ１５の効果を示す図である。同図に示すように、仮想音源フィルタ１４によって生成される仮想音源５は、右仮想音源５ａおよび左仮想音源５ｂからなり、あたかも聴取者１１１の前方に音源が存在しているかのような音像を有する。このため、自席音源１３のみの場合と比べて臨場感のある個別音響環境を提供することができる。
しかし、仮想音源フィルタ１４によって生成された仮想音源５は、聴取者１１１の前方に音像を有すものの、仮想音源フィルタ１４には、自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の空間（同図に示す１１２と１１３とで挟まれた空間）における伝達特性が含まれていない。このため、再生される音像が後方または不明瞭な定位となる。
かかる１１２と１１３とで挟まれた空間の影響によって定位感がぼやけることを是正するのが後方音源逆フィルタ１５である。これにより、聴取者１１１の位置で仮想音源５を聴取させることができる。
次に実施例１に係る音響システム１ａを複数座席に適用した場合における音響システム１ｂの概要構成について図４を用いて説明する。図４は、実施例１に係る音響システム１ａを複数座席に適用した場合における概要構成を示す図である。なお、同図では、図１における「他席」を「前席」と、同じく「自席」を「後席」と、それぞれ呼ぶことにする。また、図１における他席音源１１を前席音源１０１ｃと、同じく自席音源１３を後席音源１０２ｃと記載する。
同図に示すように、音響システム１ｂは、図１に示した漏れ音低減フィルタ１２、仮想音源フィルタ１４、後方音源逆フィルタ１５および補助フィルタ１６を２組備えている。そして、前席１０１には前席エラーマイク１０１ａおよび前席スピーカー１０１ｂが、後席１０２には、後席エラーマイク１０２ａおよび後席スピーカー１０２ｂが、それぞれ設けられる。また、前席１０１に対応する音源として前席音源１０１ｃが、後席１０２に対応する音源として後席音源１０２ｃが、それぞれ用意される。また、同図に示すように、各席にはそれぞれ、エラーマイクおよびスピーカーが設置されている。
なお、図１に示した音響システム１ａおいては、他席に対する仮想音源の提供および定位制御処理を省略したため、他席スピーカー２に他席音源１１が直接接続されていた。しかし、図４に示した音響システム１ｂでは、各席に対して仮想音源の提供および定位制御処理を行うため、前席音源１０１ｃは、仮想音源フィルタ１４ａおよび後方音源逆フィルタ１５ａを経由して前席スピーカー１０１ｂに接続される。同様に、後席音源１０２ｃは、仮想音源フィルタ１４ｂおよび後方音源逆フィルタ１５ｂを経由して後席スピーカー１０２ｂに接続される。
図４に示すように、補助フィルタ１６ａ（同図の補助フィルタ（１））は、後方音源逆フィルタ１５ａ（同図の後方音源逆フィルタ（１））および漏れ音低減フィルタ１２ａ（同図の後方音源逆フィルタ（１））を適応制御する。また、補助フィルタ１６ｂ（同図の補助フィルタ（２））は、後方音源逆フィルタ１５ｂ（同図の後方音源逆フィルタ（２））および漏れ音低減フィルタ１２ｂ（同図の後方音源逆フィルタ（２））を適応制御する。
後席１０２に対する漏れ音低減制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、前席音源１０１ｃ、仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））および後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））を経由した信号と、後席エラーマイク１０２ａの信号とが補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））へ入力される。補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））は、後席エラーマイク１０２ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の誤差経路伝達関数と、後席エラーマイク１０２ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の漏れ音伝達関数を動的に推定する。そして、動的に推定した誤差経路伝達関数および漏れ音伝達関数を漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ提供する。そして、漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））は、前席スピーカー１０１ｂから漏れる音を打ち消す制御音を後席スピーカー１０２ｂへ出力する。
また、後席１０２に対する定位制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））によって動的に推定された誤差経路伝達関数が後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））へ提供され、後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））は、仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））からの信号を前方へ定位させる処理を行ったうえで後席スピーカー１０２ｂへ出力する。
一方、前席１０１に対する漏れ音低減制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、後席音源１０２ｃ、仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））および後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））を経由した信号と、前席エラーマイク１０１ａの信号とが補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））へ入力される。補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））は、前席エラーマイク１０１ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の誤差経路伝達関数と、前席エラーマイク１０１ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の漏れ音伝達関数を動的に推定する。そして、動的に推定した誤差経路伝達関数および漏れ音伝達関数を漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ提供する。そして、漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））は、後席スピーカー１０２ｂから漏れる音を打ち消す制御音を前席スピーカー１０１ｂへ出力する。
また、前席１０１に対する定位制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））によって動的に推定された誤差経路伝達関数が後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））へ提供され、後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））は、仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））からの信号を前方へ定位させる処理を行ったうえで前席スピーカー１０１ｂへ出力する。
次に、図４に示した音響システム１ｂのシグナルフローについて図５を用いて説明する。図５は、実施例１に係る音響システム１ｂのシグナルフローである。なお、同図における「Ａ／Ｄ３０」はアナログデジタルコンバータを、［Ｓｐｒｅａｄ２１ａＡ］および「Ｓｐｒｅａｄ２１ａＢ」は信号の分配器または複製器を、「ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｄＡ」および「ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ａＢ」は分配器およびイコライザを、「ＦＦＴ２２ｄ」は高速フーリエ変換を、「ＩＦＦＴ２１ｆ」は高速逆フーリエ変換を、「ＶＯＬ３１」および「ＶＯＬ３２」はボリュームを、「ＭＩＸ３３」および「ＭＩＸ３４」はミキサーを、「Ｄ／Ａ３５」はデジタルアナログコンバータを、それぞれ指している。
また、後席エラーマイク１０２ａについて、右信号を「ＥＲＲ」と、左信号を「ＥＲＬ」と、後席スピーカー１０２ｂについて、右信号を「ＲＲ」と、左信号を「ＲＬ」とする。また、前席エラーマイク１０１ａについて、右信号を「ＥＦＲ」と、左信号を「ＥＦＬ」と、前席スピーカー１０１ｂについて、右信号を「ＦＲ」と、左信号を「ＦＬ」とする。
同図に示すように、音響システム１ｂが行う制御処理は、仮想音源フィルタ１４（同図の１４ａおよび１４ｂ参照）および後方音源逆フィルタ１５（同図の１５ａおよび１５ｂ参照）を主な構成要素とする定位制御２１と、補助フィルタ１６（同図の１６ａおよび１６ｂ参照）および漏れ音低減フィルタ１２（同図の１２ａおよび１２ｂ）を主な構成要素とする漏れ音低減制御２２とに分けられる。なお、定位制御２１におけるＣ−１Ｃａｌｃ２１ｃＡが算出するＣ−１は、補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））が動的に推定した後席エラーマイク１０２ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）の逆関数であり、Ｃ−１Ｃａｌｃ２１ｃＢが算出するＣ−１は、補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））が動的に推定した、前席エラーマイク１０１ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）の逆関数である。
まず、定位制御２１におけるシグナルフローについて説明する。後席音源１０２ｃに対応する信号ＲＲおよびＲＬは、Ａ／Ｄ３０を経由して仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））へ入力される。仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））では、信号ＲＲおよびＲＬを、後席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場に対応する信号へと変換し、後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））および遅延器であるＤｅｌａｙ２１ｂＡへ出力する。
また、後席エラーマイク１０２ａに対応する信号ＥＲＲおよびＥＲＬは、Ａ／Ｄ３０およびＳｐｒｅａｄ２１ａＡを経由してＣ−１Ｃａｌｃ２１ｃＡへ入力される。Ｃ−１Ｃａｌｃ２１ｃＡでは、補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））が動的に推定した後席エラーマイク１０２ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）に基づいてＣ−１を算出し、後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））へ出力する。そして、後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））は、音像の後方定位を聴取者の耳位置へ近づける補正処理を行った信号ＲＲおよびＲＬをＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｄＡへ出力する。
一方、前席音源１０１ｃに対応する信号ＦＲおよびＦＬは、Ａ／Ｄ３０を経由して仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））へ入力される。仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））では、信号ＦＲおよびＦＬを、前席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場に対応する信号へと変換し、後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））および遅延器であるＤｅｌａｙ２１ｂＢへ出力する。
また、前席エラーマイク１０１ａに対応する信号ＥＦＲおよびＥＦＬは、Ａ／Ｄ３０およびＳｐｒｅａｄ２１ａＢを経由してＣ−１Ｃａｌｃ２１ｃＢへ入力される。Ｃ−１Ｃａｌｃ２１ｃＢでは、補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））が動的に推定した前席エラーマイク１０１ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）に基づいてＣ−１を算出し、後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））へ出力する。そして、後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））は、音像の後方定位を聴取者の耳位置へ近づける補正処理を行った信号ＦＲおよびＦＬをＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｄＢへ出力する。
次に、漏れ音低減制御２２におけるシグナルフローについて説明する。ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｄＡによって分配された信号ＲＲおよびＲＬは、Ｄｅｌａｙ２２ｂＡとＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡとに入力される。分配された信号ＲＲおよびＲＬを受けたＤｅｌａｙ２２ｂＡでは、これらの信号に所定の遅延処理を施し、ＶＯＬ３１、ＭＩＸ３３およびＤ／Ａ３４を経由して後席スピーカー１０２ｂへ信号ＲＲおよびＲＬとして出力する。
また、分配された信号ＲＲおよびＲＬを受けたＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡでは、入力された信号のサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数による再サンプリング（ダウンサンプリング）が行われる。なお、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡにおいてダウンサンプリングされた信号はＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｇにおいてアップサンプリングされたうえで出力される。このように、ダウンサンプリング／アップサンプリング処理を併用することで、ローパスフィルタ等を用いて所定の周波数範囲の音のみを対象とする場合と比して高精度に漏れ音を低減することができる。
ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡから出力された信号ＲＲおよびＲＬは、補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））および漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ入力される。また、補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））から出力された信号ＲＲおよびＲＬは、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＣによってダウンサンプリングされた信号ＥＲＲおよびＥＲＬとともにＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｃＡへ入力され、このＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｃＡにおいて補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））のＳ（ｚ）の値が算出される。
そして、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｃＡにおいて算出された係数値群は、ＦＦＴ２２ｄ、ＨｏｐｔＣａｌｃ２２ｅＡおよびＩＦＦＴ２２ｆを経由して漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ出力される。なお、ＨｏｐｔＣａｌｃ２２ｅＡは、漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））のＨｌ（z）の値を算出する。
つづいて、漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））で算出された制御音（漏れ音の打ち消し音）は、ＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｇおよびＶＯＬ３１を経由してＭＩＸ３４に出力され、ＭＩＸ３４において定位制御２１において変換された信号ＦＲおよびＦＬと合成されたうえで、Ｄ／Ａ３５を経て前席スピーカー１０１ｂへ信号ＦＲおよびＦＬとして出力される。
一方、ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｄＢによって分配された信号ＦＲおよびＦＬは、Ｄｅｌａｙ２２ｂＢとＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢとに入力される。分配された信号ＦＲおよびＦＬを受けたＤｅｌａｙ２２ｂＢでは、これらの信号に所定の遅延処理を施し、ＶＯＬ３２、ＭＩＸ３４およびＤ／Ａ３５を経由して前席スピーカー１０１ｂへ信号ＦＲおよびＦＬとして出力する。
また、分配された信号ＦＲおよびＦＬを受けたＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢでは、入力された信号のサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数による再サンプリング（ダウンサンプリング）が行われる。
ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢから出力された信号ＦＲおよびＦＬは、補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））および漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ入力される。また、補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））から出力された信号ＦＲおよびＦＬは、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＣによってダウンサンプリングされた信号ＥＦＲおよびＥＦＬとともにＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｃＢへ入力され、このＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｃＢにおいて補助フィルタ１６ｂ（補助フィルタ（２））のＳ（ｚ）の値が算出される。
そして、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｃＢにおいて算出された係数値群は、ＦＦＴ２２ｄ、ＨｏｐｔＣａｌｃ２２ｅＢおよびＩＦＦＴ２２ｆを経由して漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ出力される。なお、ＨｏｐｔＣａｌｃ２２ｅＢは、漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））のＨｌ（z）の値を算出する。
つづいて、漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））で算出された制御音（漏れ音の打ち消し音）は、ＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｇおよびＶＯＬ３２を経由してＭＩＸ３３に出力され、ＭＩＸ３３において定位制御２１において変換された信号ＲＲおよびＲＬと合成されたうえで、Ｄ／Ａ３５を経て後席スピーカー１０２ｂへ信号ＲＲおよびＲＬとして出力される。
上述してきたように、本実施例１によれば、第１の個別空間における聴取者の後方に設置された自スピーカーと、自スピーカーよりも聴取者寄りに設置されたエラーマイクとを用い、漏れ音低減フィルタが、第２の個別空間に設置された他スピーカーから第１の個別空間へ漏れる音を打ち消す制御音を他スピーカー／エラーマイク間の漏れ音伝達関数および自スピーカー／エラーマイク間の誤差経路伝達関数に基づいて生成し、生成した制御音を自スピーカーへ提供し、仮想音源フィルタが、聴取者の前方に音像を配した提供音である仮想音源を生成し、後方音源逆フィルタが、仮想音源が自スピーカーで再生されることによって生じる音像の後方定位を聴取者寄りに補正し、エラーマイク、漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタに接続された補助フィルタが、動的に推定した漏れ音伝達関数および誤差経路伝達関数を漏れ音低減フィルタへ、動的に推定した誤差経路伝達関数を後方音源逆フィルタへ、それぞれ提供することとした。また、補助フィルタは、動的に推定した漏れ音伝達関数および誤差経路伝達関数を漏れ音低減フィルタへ提供する際に、かかる誤差経路伝達関数を後方音源逆フィルタへ提供することとした。
したがって、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる。
ところで、上述した実施例１では、他席音源側に接続された補助フィルタで漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタを適応制御する場合について示したが、補助フィルタの接続位置を変更することも可能である。そこで、以下に示す実施例２では、自席音源側に接続された補助フィルタで漏れ音低減フィルタおよび後方音源逆フィルタを適応制御する場合について説明する。なお、実施例２の説明において実施例１と重複する部分については、説明を省略するか簡単な説明にとどめることとする。
図６は、実施例２に係る音響システムの概要構成を示す図である。同図に示すように、音響システム１ｃは、他席スピーカー２と、自席スピーカー３と、自席エラーマイク４と、他席音源１１と、漏れ音低減フィルタ１２と、自席音源１３と、仮想音源フィルタ１４と、後方音源フィルタ１５と、補助フィルタ１７とからなる。なお、自席スピーカー３から提供される音は、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する（同図の「仮想音源５」参照）。また、左上角が黒く示されたフィルタ（漏れ音低減フィルタ１２、後方音源逆フィルタ１５および補助フィルタ１７は、これらのフィルタがＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive Digital Filter）であることを表している。
同図に示すように、実施例２に係る音響システム１ｃは、他席スピーカー２から自席の聴取者に漏れる音を効果的に低減するために、他席スピーカー２／自席エラーマイク４間の漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を動的に推定するとともに、臨場感のある個別音響環境を提供するために、自席スピーカー３が発する音を仮想音源５に示すように聴取者の前方に定位させる。
このように、補助フィルタ１７が動的に推定した誤差伝達関数Ｃ（ｚ）を後方音源逆フィルタ１５に対して提供するとともに、動的に推定した漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差伝達関数Ｃ（ｚ）を漏れ音低減フィルタ１２に対して提供することで、漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５の精度を向上させることができる。そして、１つの補助フィルタ（補助フィルタ１７）を用いて漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５を適応制御するので、複数の補助フィルタを用いる場合に比べて演算量を低減することができる。
なお、仮想音源フィルタ１４で聴取者の前方に音像を有する音を生成し、さらに、後方音源逆フィルタ１５で、自席スピーカー３の位置を基準とする音像を聴取者の耳位置に近い自席エラーマイク４の位置へ定位させる点については、実施例１と同様である。
他席スピーカー２、自席スピーカー３、自席エラーマイク４および仮想音源５については実施例１と同様である。また、他席音源１１および自席音源１３についても実施例１と同様である。なお、実施例１における補助フィルタ１６は他席音源１１からの信号を受け取るのに対し、実施例２における補助フィルタ１７は、自席音源１３からの信号を仮想音源フィルタ１４を介して受け取る点で実施例１と異なる。
漏れ音低減フィルタ１２は、補助フィルタ１７の出力に基づいて推定された漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を用い、前席における他席スピーカー２からの漏れ音を打ち消す制御音を発生させるフィルタである。なお、この漏れ音低減フィルタ１２が、ＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive Digital Filter）として構成される点、漏れ音低減フィルタ１２の算出手順については、実施例１と同様である。
仮想音源フィルタ１４は、自席音源１３からの出力を受け取り、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場を生成するフィルタ（Ｑ（ｚ））である。なお、仮想音源フィルタ１４によって生成される仮想音場は、図１の仮想音源５に示したように、あたかも聴取者の前方に音源があるように自席音源１３の信号を処理したものである。また、仮想音源フィルタ１４は、事前の測定結果等に基づいて予め求められた伝達関数であるので、処理負荷をかけることなく臨場感のある音場を得ることができる。
後方音源逆フィルタ１５は、自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）の逆関数に相当するフィルタであり、自席スピーカー３位置を基準とする仮想音場を自席エラーマイク４位置へ定位させる処理を行う。これにより、自席スピーカー３が聴取者の後方に設置されることに起因する音像の後方定位を補正することができる。なお、後方音源逆フィルタ１５を「Ｈｂ（ｚ）」とすると、Ｈｂ（ｚ）は、式「Ｈｂ（ｚ）＝１／Ｃ（ｚ）」と表わされる。なお、この式におけるＣ（ｚ）は、補助フィルタ１７によって動的に推定されたものである。
補助フィルタ１７は、仮想音源フィルタ１４および自席エラーマイク４の出力を受け取り、漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を推定する処理を行うフィルタである。そして、この補助フィルタ１６の出力は、漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５の適応制御に用いられる。
次に、実施例２に係る音響システム１ｃを複数座席に適用した場合における音響システム１ｄの概要構成について図７を用いて説明する。図７は、実施例２に係る音響システム１ｃを複数座席に適用した場合における概要構成を示す図である。なお、同図では、図６における「他席」を「前席」と、同じく「自席」を「後席」と、それぞれ呼ぶことにする。また、図６における他席音源１１を前席音源１０１ｃと、同じく自席音源１３を後席音源１０２ｃと記載する。
同図に示すように、音響システム１ｄは、図６に示した漏れ音低減フィルタ１２、仮想音源フィルタ１４、後方音源逆フィルタ１５および補助フィルタ１７を２組備えている。そして、前席１０１には前席エラーマイク１０１ａおよび前席スピーカー１０１ｂが、後席１０２には、後席エラーマイク１０２ａおよび後席スピーカー１０２ｂが、それぞれ設けられる。また、前席１０１に対応する音源として前席音源１０１ｃが、後席１０２に対応する音源として後席音源１０２ｃが、それぞれ用意される。また、同図に示すように、各席にはそれぞれ、エラーマイクおよびスピーカーが設置されている。
なお、図６に示した音響システム１ｃおいては、他席に対する仮想音源の提供および定位制御処理を省略したため、他席スピーカー２に他席音源１１が直接接続されていた。しかし、図７に示した音響システム１ｄでは、各席に対して仮想音源の提供および定位制御処理を行うため、前席音源１０１ｃは、仮想音源フィルタ１４ａおよび後方音源逆フィルタ１５ａを経由して前席スピーカー１０１ｂに接続される。同様に、後席音源１０２ｃは、仮想音源フィルタ１４ｂおよび後方音源逆フィルタ１５ｂを経由して後席スピーカー１０２ｂに接続される。
図７に示すように、補助フィルタ１７ａ（同図の補助フィルタ（１））は、仮想音源フィルタ１４ａ（同図の仮想音源フィルタ（１））および前席エラーマイク１０１ａに接続されており、後方音源逆フィルタ１５ａ（同図の後方音源逆フィルタ（１））および漏れ音低減フィルタ１２ａ（同図の後方音源逆フィルタ（１））を適応制御する。また、補助フィルタ１７ｂ（同図の補助フィルタ（２））は、仮想音源フィルタ１４ｂ（同図の仮想音源フィルタ（２））および後席エラーマイク１０２ａに接続されており、後方音源逆フィルタ１５ｂ（同図の後方音源逆フィルタ（２））および漏れ音低減フィルタ１２ｂ（同図の後方音源逆フィルタ（２））を適応制御する。
後席１０２に対する漏れ音低減制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、前席音源１０１ｃからの信号は仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））を経由し、補助フィルタ１７ａ（補助フィルタ（１））および後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））へ振り分けられる。後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））からの信号は、前席スピーカー１０１ｂおよび漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ入力される。
一方、補助フィルタ１７ｂ（補助フィルタ（２））は、後席エラーマイク１０２ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の誤差経路伝達関数と、後席エラーマイク１０２ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の漏れ音伝達関数を動的に推定する。そして、動的に推定した誤差経路伝達関数および漏れ音伝達関数を漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ提供する。そして、漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））は、前席スピーカー１０１ｂから漏れる音を打ち消す制御音を後席スピーカー１０２ｂへ出力する。
また、後席１０２に対する定位制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、補助フィルタ１７ｂ（補助フィルタ（２））によって動的に推定された誤差経路伝達関数が後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））へ提供され、後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））は、仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））からの信号を前方へ定位させる処理を行ったうえで後席スピーカー１０２ｂへ出力する。
一方、前席１０１に対する漏れ音低減制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、後席音源１０２ｃからの信号は仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））を経由し、補助フィルタ１７ｂ（補助フィルタ（２））および後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））へ振り分けられる。後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））からの信号は、後席スピーカー１０２ｂおよび漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（２））へ入力される。
一方、補助フィルタ１６ａ（補助フィルタ（１））は、前席エラーマイク１０１ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の誤差経路伝達関数と、前席エラーマイク１０１ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の漏れ音伝達関数を動的に推定する。そして、動的に推定した誤差経路伝達関数および漏れ音伝達関数を漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ提供する。そして、漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））は、後席スピーカー１０２ｂから漏れる音を打ち消す制御音を前席スピーカー１０１ｂへ出力する。
また、前席１０１に対する定位制御は、以下に示す手順で行われる。すなわち、補助フィルタ１７ａ（補助フィルタ（１））によって動的に推定された誤差経路伝達関数が後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））へ提供され、後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））は、仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））からの信号を前方へ定位させる処理を行ったうえで前席スピーカー１０１ｂへ出力する。
次に、図７に示した音響システム１ｄのシグナルフローについて図８を用いて説明する。図８は、実施例２に係る音響システム１ｄのシグナルフローである。なお、同図における「Ａ／Ｄ３０」はアナログデジタルコンバータを、「ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｃＡ」および「ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｃＢ」は分配器およびイコライザを、「ＦＦＴ２２ｃ」は高速フーリエ変換を、「ＩＦＦＴ２１ｅ」は高速逆フーリエ変換を、「ＶＯＬ３１」および「ＶＯＬ３２」はボリュームを、「ＭＩＸ３３」および「ＭＩＸ３４」はミキサーを、「Ｄ／Ａ３５」はデジタルアナログコンバータを、それぞれ指している。
また、後席エラーマイク１０２ａについて、右信号を「ＥＲＲ」と、左信号を「ＥＲＬ」と、後席スピーカー１０２ｂについて、右信号を「ＲＲ」と、左信号を「ＲＬ」とする。また、前席エラーマイク１０１ａについて、右信号を「ＥＦＲ」と、左信号を「ＥＦＬ」と、前席スピーカー１０１ｂについて、右信号を「ＦＲ」と、左信号を「ＦＬ」とする。
同図に示すように、音響システム１ｄが行う制御処理は、仮想音源フィルタ１４（同図の１４ａおよび１４ｂ参照）、後方音源逆フィルタ１５（同図の１５ａおよび１５ｂ参照）および補助フィルタ１７（同図の１７ａおよび１７ｂ参照）を主な構成要素とする定位制御２１と、漏れ音低減フィルタ１２（同図の１２ａおよび１２ｂ）を主な構成要素とする漏れ音低減制御２２とに分けられる。
まず、定位制御２１におけるシグナルフローについて説明する。後席音源１０２ｃに対応する信号ＲＲおよびＲＬは、Ａ／Ｄ３０を経由して仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））へ入力される。仮想音源フィルタ１４ｂ（仮想音源フィルタ（２））では、信号ＲＲおよびＲＬを、後席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場に対応する信号へと変換し、後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））およびＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＡへ出力する。
また、後席エラーマイク１０２ａに対応する信号ＥＲＲおよびＥＲＬは、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＡへ入力される。ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＡでは、補助フィルタ１７ｂ（補助フィルタ（２））の値であるＳ（ｚ）が算出される。また、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＡは、動的に推定された後席エラーマイク１０２ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）をＣ−１Ｃａｌｃ２１ｂＡへ出力するとともに、動的に推定された後席エラーマイク１０２ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）および後席エラーマイク１０２ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）を漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ向けて出力する。なお、Ｃ−１Ｃａｌｃ２１ｂＡの出力を受け取った後方音源逆フィルタ１５ｂ（後方音源逆フィルタ（２））は、音像の後方定位を聴取者の耳位置へ近づける補正処理を行った信号ＲＲおよびＲＬをＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｃＡへ出力する。
一方、前席音源１０１ｃに対応する信号ＦＲおよびＦＬは、Ａ／Ｄ３０を経由して仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））へ入力される。仮想音源フィルタ１４ａ（仮想音源フィルタ（１））では、信号ＲＲおよびＲＬを、前席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場に対応する信号へと変換し、後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（１））およびＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＢへ出力する。
また、前席エラーマイク１０１ａに対応する信号ＥＦＲおよびＥＦＬは、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＢへ入力される。ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＢでは、補助フィルタ１７ａ（補助フィルタ（１））の値であるＳ（ｚ）が算出される。また、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＢは、動的に推定された前席エラーマイク１０１ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）をＣ−１Ｃａｌｃ２１ｂＢへ出力するとともに、動的に推定された前席エラーマイク１０１ａ／前席スピーカー１０１ｂ間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）および前席エラーマイク１０１ａ／後席スピーカー１０２ｂ間の漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）を漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ向けて出力する。なお、Ｃ−１Ｃａｌｃ２１ｂＢの出力を受け取った後方音源逆フィルタ１５ａ（後方音源逆フィルタ（２））は、音像の後方定位を聴取者の耳位置へ近づける補正処理を行った信号ＲＲおよびＲＬをＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｃＢへ出力する。
次に、漏れ音低減制御２２におけるシグナルフローについて説明する。ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｃＡによって分配された信号ＲＲおよびＲＬは、Ｄｅｌａｙ２２ｂＡとＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡとに入力される。分配された信号ＲＲおよびＲＬを受けたＤｅｌａｙ２２ｂＡでは、これらの信号に所定の遅延処理を施し、ＶＯＬ３１、ＭＩＸ３３およびＤ／Ａ３５を経由して後席スピーカー１０２ｂへ信号ＲＲおよびＲＬとして出力する。
また、分配された信号ＲＲおよびＲＬを受けたＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡでは、入力された信号のサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数による再サンプリング（ダウンサンプリング）が行われる。なお、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡにおいてダウンサンプリングされた信号はＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｆにおいてアップサンプリングされたうえで出力される。このように、ダウンサンプリング／アップサンプリング処理を併用することで、ローパスフィルタ等を用いて所定の周波数範囲の音のみを対象とする場合と比して高精度に漏れ音を低減することができる。
ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＡから出力された信号ＲＲおよびＲＬは、漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ入力される。また、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＡからの信号は、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＣ、ＦＦＴ２２ｃ、ＨｏｐｔＣａｌｃ２２ｄＡおよびＩＦＦＴ２２ｅを経由して漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））へ入力される。漏れ音低減フィルタ１２ａ（漏れ音低減フィルタ（１））で算出された制御音（漏れ音の打ち消し音）は、ＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｆおよびＶＯＬ３１を経由してＭＩＸ３４に出力され、ＭＩＸ３４において定位制御２１において変換された信号ＦＲおよびＦＬと合成されたうえで、Ｄ／Ａ３５を経て前席スピーカー１０１ｂへ信号ＦＲおよびＦＬとして出力される。
一方、ＥＱ＆Ｓｐｒｅａｄ２１ｃＢによって分配された信号ＦＲおよびＦＬは、Ｄｅｌａｙ２２ｂＢとＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢとに入力される。分配された信号ＲＲおよびＲＬを受けたＤｅｌａｙ２２ｂＢでは、これらの信号に所定の遅延処理を施し、ＶＯＬ３２、ＭＩＸ３４およびＤ／Ａ３５を経由して前席スピーカー１０１ｂへ信号ＲＲおよびＲＬとして出力する。
また、分配された信号ＦＲおよびＦＬを受けたＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢでは、入力された信号のサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数による再サンプリング（ダウンサンプリング）が行われる。なお、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢにおいてダウンサンプリングされた信号はＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｆにおいてアップサンプリングされたうえで出力される。このように、ダウンサンプリング／アップサンプリング処理を併用することで、ローパスフィルタ等を用いて所定の周波数範囲の音のみを対象とする場合と比して高精度に漏れ音を低減することができる。
ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＢから出力された信号ＦＲおよびＦＬは、漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ入力される。また、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２１ａＢからの信号は、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ａＣ、ＦＦＴ２２ｃ、ＨｏｐｔＣａｌｃ２２ｄＢおよびＩＦＦＴ２２ｅを経由して漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））へ入力される。漏れ音低減フィルタ１２ｂ（漏れ音低減フィルタ（２））で算出された制御音（漏れ音の打ち消し音）は、ＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｆおよびＶＯＬ３２を経由してＭＩＸ３３に出力され、ＭＩＸ３３において定位制御２１において変換された信号ＲＲおよびＲＬと合成されたうえで、Ｄ／Ａ３５を経て後席スピーカー１０２ｂへ信号ＲＲおよびＲＬとして出力される。
上述してきたように、本実施例２によれば、補助フィルタは、動的に推定した漏れ音伝達関数および誤差経路伝達関数を漏れ音低減フィルタへ提供する際に、かかる誤差経路伝達関数を後方音源逆フィルタへ提供することとした。したがって、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる。
ところで、上述した実施例１および実施例２に対し、席毎に提供される音響環境のモード（個別音響環境／同一音響環境）を変更する手段を付加したり、各フィルタの算出結果を記憶する記憶部を付加したりすることで、聴取者に対する利便性を向上させたり、個別音響環境の質を低下させることなく各フィルタの処理負荷を低減することができる。そこで、以下では、図９を用いることによって、かかる変形例について説明する。
図９は、定位制御および漏れ音低減制御の切替処理を示す図である。図５あるいは図８を用いて説明したように、本発明に係る音響システムは、各聴取者の後方に設置されたスピーカーから出力される音の音像を各聴取者の前方へ定位させる定位制御と、他席からの漏れ音を低減する漏れ音低減制御とを組み合わせたものである。しかしながら、各個別空間において、定位制御および漏れ音低減制御を双方とも機能させる必要がない場合もある。
たとえば、各個別空間において同じ音楽や音声を視聴する場合には、漏れ音低減制御を機能させず、定位制御のみを機能させることとすればよい。また、特定の視聴者が音楽や音声を視聴していないが、他席からの漏れ音が気になる場合には、漏れ音低減制御のみを機能させることとすればよい。
同図に示すように、車内の各座席（同図の１０１〜１０４参照）には、それぞれ、エラーマイク（同図の１０１ａ〜１０４ａ）およびスピーカー（同図の１０１ｂ〜１０４ｂ参照）が設置され、各座席に対して定位制御２１および漏れ音低減制御２２が提供可能であるものとする。
人検出センサ２３ａは、各座席に視聴者が着席しているか否かを検出するセンサである。なお、人検出センサ２３ａは、シートに設置された圧力センサ等のセンサで構成することができる。また、各座席を撮像するデバイスとの組み合わせで視聴者の有無を判定することとしてもよい。
再生モード入力部２３ｂは、各席に提供する音響環境のモードを入力するデバイスである。たとえば、この再生モード入力部２３ｂでは、前席へ提供する音源をすべて同一とする同一音響環境モードと、各席へ提供する音源をそれぞれ異なるものとする個別音響環境モードとを選択することが可能である。また、聴取者が選択した音源が結果的に異なる場合には、自動的に個別音響環境モードとし、聴取者が選択した音源が結果的に同一である場合には、自動的に同一音響環境モードとすることとしてもよい。
切替処理部２４は、人検出センサ２３ａおよび再生モード入力部２３ｂからの信号を受け取り、定位制御２１あるいは漏れ音低減制御２２の動作開始／動作停止を制御する処理部である。たとえば、この切替処理部２４は、人検出センサ２３ａが、同図の１０１および１０２における聴取者を検出し、再生モード入力部２３ｂにおいて個別音響モードが選択された場合には、同図の１０１および１０２においては、定位制御２１および漏れ音低減制御２２を動作させ、同図の１０３および１０４においては、定位制御２１および漏れ音低減制御２２を双方とも停止する。
また、人検出センサ２３ａが、同図の１０１および１０２における聴取者を検出したが、再生モード入力部２３ｂにおいて同一音響環境モードが選択された場合には、同図の１０１および１０２においては、漏れ音低減制御２２を停止させる一方、定位制御２１は動作させる。また、人検出センサ２３ａが、再生モード入力部２３ｂにおいて個別音響環境モードが選択されているが、人検出センサ２３ａが同図の１０１における聴取者のみを検出した場合には、同図の１０１においてのみ定位制御２１を動作させ、すべての席における漏れ音低減制御２２を停止する。
このように、各席における聴取者の有無あるいは嗜好に応じて定位制御２１あるいは漏れ音低減制御２２を個別に動作させたり停止させたりすることで、聴取者の利便性を向上させることができるとともに、各フィルタの動作に伴う処理負荷を低減することができる。
ところで、図９に示したように、各席に対する定位制御２１あるいは漏れ音低減制御２２の機能を停止して所定期間の停止後に動作を再開する場合、定位制御２１あるいは漏れ音低減制御２２の動作が安定して十分な効果を発揮するまでに所定量の演算処理が必要となる。これは、補助フィルタ１６あるいは補助フィルタ１７が、所定の初期値をもとに各種伝達関数を推定することによる。このため、各フィルタを停止させた際のフィルタ係数をメモリなどの記憶装置に記憶させておき、各フィルタの動作を再開した際には、記憶装置に記憶しておいたフィルタ係数を初期値として演算を再開することとすれば、動作再開時の処理負荷を低減することができるとともに、各フィルタの動作が安定するまでの時間を短縮することができる。
また、補助フィルタ１６あるいは補助フィルタ１７の値について一定時間変動がなければ、漏れ音低減フィルタ１２や後方音源逆フィルタ１５に対する適応制御を中止して固定値制御とすることとしてもよい。このようにすることで、演算処理に伴う処理負荷を低減することができる。なお、補助フィルタ１６および補助フィルタ１７は、ある時刻における現ステップの直前ステップにおける値を保持し、現ステップと直前ステップとの差分を計算するため、値の変動がない場合にはこの差分が０となるため、変動の有無を判定することが容易である。
また、特定のフィルタの動作を停止させた場合には、音響システム全体としての演算処理負荷が下がるため、この余裕分を他のフィルタに割り当てることとしてもよい。たとえば、他のフィルタの演算用に割り当てられたビット数を増加させたり、時間あたりの演算数を増加させたりすることができる。
以上のように、本発明に係る音響システムは、所定の空間内に設けられた各個別空間に対する個別音響環境の提供に有用であり、特に、自動車等の移動体における個別音響環境の提供に適している。
実施例１に係る音響システムの概要構成を示す図である。 車内における個別音響環境を示す図である。 仮想音源フィルタおよび後方音源逆フィルタの効果を示す図である。 実施例１に係る音響システムを複数座席に適用した場合における概要構成を示す図である。 実施例１に係る音響システムのシグナルフロー図である。 実施例２に係る音響システムの概要構成を示す図である。 実施例２に係る音響システムを複数座席に適用した場合における概要構成を示す図である。 実施例２に係る音響システムのシグナルフロー図である。 定位制御および漏れ音低減制御の切替処理を示す図である。 従来技術に係る音響システムの概要構成を示す図である。
符号の説明
１ａ、１ｂ 音響システム（実施例１）
１ｃ、１ｄ 音響システム（実施例２）
２ 他席スピーカー
２ａ 右スピーカー
２ｂ 左スピーカー
３ 自席スピーカー
３ａ 右スピーカー
３ｂ 左スピーカー
４ 自席エラーマイク
４ａ 右エラーマイク
４ｂ 左エラーマイク
５ 仮想音源
５ａ 右仮想音源
５ｂ 左仮想音源
１１ 他席音源
１２、１２ａ、１２ｂ 漏れ音低減フィルタ
１３ 自席音源
１４、１４ａ、１４ｂ 仮想音源フィルタ
１５、１５ａ、１５ｂ 後方音源逆フィルタ
１６、１６ａ、１６ｂ 補助フィルタ（実施例１）
１７、１７ａ、１７ｂ 補助フィルタ（実施例２）
２１ 定位制御
２２ 漏れ音低減制御
２３ａ 人検出センサ
２３ｂ 再生モード入力部
２４ 切替処理部
１０１ 運転席（前席）
１０１ａ 前席エラーマイク
１０１ｂ 前席スピーカー
１０１ｃ 前席音源
１０２ 運転席の後部座席（後席）
１０２ａ 後席エラーマイク
１０２ｂ 後席スピーカー
１０２ｃ 後席音源
１０３ 助手席
１０４ 助手席の後部座席
１１１ ダミーヘッド

Claims (13)

  1. 所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供する音響システムであって、
    第１の個別空間における聴取者の後方に設置された自スピーカーと、
    前記自スピーカーよりも前記聴取者寄りに設置されたエラーマイクと、
    第２の個別空間に設置された他スピーカーから前記第１の個別空間へ漏れる音を打ち消す制御音を前記他スピーカー／前記エラーマイク間の漏れ音伝達関数および前記自スピーカー／前記エラーマイク間の誤差経路伝達関数に基づいて生成し、該制御音を前記自スピーカーへ提供する漏音低減手段と、
    前記聴取者の前方に音像を配した提供音である仮想音源を生成する仮想音源手段と、
    前記仮想音源が前記自スピーカーで再生されることによって生じる音像の後方定位を前記聴取者寄りに補正する定位補正手段と、
    前記エラーマイク、前記漏音低減手段および前記定位補正手段に接続されており動的に推定した前記漏れ音伝達関数および前記誤差経路伝達関数を前記漏音低減手段へ、動的に推定した前記誤差経路伝達関数を前記定位補正手段へそれぞれ提供する動的推定手段と
    を備えたことを特徴とする音響システム。
  2. 前記動的推定手段は、
    動的に推定した前記漏れ音伝達関数および前記誤差経路伝達関数を前記漏音低減手段へ提供する際に、該誤差経路伝達関数を前記定位補正手段へ提供することを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
  3. 前記動的推定手段は、
    動的に推定した前記誤差経路伝達関数を前記定位補正手段へ提供する際に、該誤差経路伝達関数および該誤差経路伝達関数とともに推定した前記漏れ音伝達関数を前記漏音低減手段へ提供することを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
  4. 前記第１の個別空間と前記第２の個別空間とを入れ替えた場合における、前記自スピーカー、前記エラーマイク、前記漏音低減手段、前記定位補正手段および前記動的推定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の音響システム。
  5. 前記第１の個別空間および前記第２の個別空間における人の有無を検出する検出手段をさらに備え、
    前記漏音低減手段、前記定位補正手段および前記動的推定手段は、
    前記検出手段が人を検出した前記個別空間を対象として動作することを特徴とする請求項４に記載の音響システム。
  6. 前記個別空間ごとに前記個別音響環境の提供が必要か否かを選択させる選択手段をさらに備え、
    前記漏音低減手段、前記定位補正手段および前記動的推定手段は、
    前記選択手段において前記個別音響環境の提供が必要である旨の選択がなされた前記個別空間を対象として動作することを特徴とする請求項４または５に記載の音響システム。
  7. 前記定位補正手段および前記動的推定手段は、
    前記選択手段において前記個別音響環境の提供が不要である旨の選択がなされた前記個別空間においても当該個別空間を対象として動作することを特徴とする請求項６に記載の音響システム。
  8. 前記選択手段は、
    前記個別空間ごとに前記漏音低減手段の動作対象とするか否か、前記低補正手段の動作対象とするか否かをそれぞれ選択させることを特徴とする請求項６または７に記載の音響システム。
  9. 前記選択手段において前記個別音響環境の提供が必要から不要へ切り替えられたならば、切り替え時における前記漏音低減手段の内部係数を記憶する記憶手段をさらに備え、
    前記漏音低減手段は、
    前記選択手段において前記個別音響環境の提供が不要から必要へ切り替えられたならば、前記記憶手段に記憶された前記内部係数を用いて動作を継続することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載の音響システム。
  10. 前記動的推定手段は、
    推定した前記漏れ音伝達関数あるいは前記誤差経路伝達関数の変動量が所定期間にわたって所定値を下回った場合に、前記漏音低減手段あるいは前記定位補正手段に対する適応処理を中止することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の音響システム。
  11. 前記漏音低減手段、前記定位補正手段、または、前記動的推定手段のうち１または複数の手段が停止した場合に、動作中の手段における演算精度を向上させる演算精度変更手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の音響システム。
  12. 前記自スピーカーは、
    前記第１の個別空間に設けられた座席の背面部における前記聴取者の頭部近傍に配置されたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の音響システム。
  13. 前記第１の個別空間および前記第２の個別空間は、
    自動車内のいずれかの座席に対応する空間であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の音響システム。
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