JP2009143382A - 音響制御装置および音響制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑制しつつ消音エリアが広い音響環境を提供すること。
【解決手段】他席に設けられソース音源を再生する他スピーカーと、自席に設けられたマイクと、自席に設けられソース音源を打ち消す打消音を再生する自スピーカーとを用い、ダウンサンプル部が、マイクが取得したマイク信号および他スピーカーへ提供するソース音源をダウンサンプリングし、打消音生成部が、ダウンサンプリングされたマイク信号およびソース音源に基づいて打消音を生成し、出力制御部が、生成された打消音およびダウンサンプリングされたソース音源をアップサンプリングしたうえで、アップサンプリングされた打消音を自スピーカーへ、アップサンプリングされたソース音源を他スピーカーへ、それぞれ出力するように音響制御装置を構成する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、対象座席における他席からの漏れ音を低減する音響制御装置および音響制御方法に関し、特に、コストを抑制しつつ消音エリアが広い音響環境を提供することができる音響制御装置および音響制御方法に関する。

飛行機、鉄道、自動車といった移動体において顧客座席ごとに異なる音響環境を提供する音響システムを用いる場合には、他席からの漏れ音が問題となる。また、タクシーにおいては、乗車客にとって業務用無線の音声が耳障りとなる。したがって、このような漏れ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、各個別音響環境において出力する音声や音楽に、他の個別音響環境から漏れる音を打ち消す逆位相の音声信号を重畳させることで漏れ音を低減するＡＮＣ（Active Noise Control）技術が開示されている。

しかし、特許文献１に開示されているＡＮＣ技術を、自動車のような移動体に適用することは難しい。その理由は、ＡＮＣ技術によって音を消すことができる空間の広さ（以下、「消音エリア」と記載する）は広くなく、振動などによって乗車者の耳位置が変化しやすい移動体では、乗車者の耳位置が消音エリアから外れてしまうことが多いためである。

たとえば、４００Ｈｚの音を−１０ｄＢ以下に低減するための消音エリアの広さは半径５ｃｍの範囲内であり、４０００Ｈｚの音を−１０ｄｂ以下に低減するための消音エリアの広さは半径５ｍｍの範囲内であるので、移動体における乗車者の耳位置が消音エリアから外れてしまうことは容易に想像がつく。

このため、かかる消音エリアを広げる技術が提案されている。たとえば、特許文献２には、エラーセンサの役目を果たすマイクを多数配置することによって、消音エリアを広げる技術が開示されている。

特開２００６−０５３４３５号公報 特開２００２−３６６１６１号公報

しかしながら、特許文献２の技術は、多数のマイクを用いることを前提としており、多数のマイクが取得した信号を処理する計算処理量や、信号処理に用いるメモリ量がかさむため、コストが高くつくという問題がある。

これらのことから、コストを抑制しつつ消音エリアが広い音響環境を提供することができる音響制御装置あるいは音響制御方法をいかにして実現するかが大きな課題となっている。なお、かかる課題は、移動体のみならず屋内などに設けられた音響環境についても共通して発生する課題である。

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、コストを抑制しつつ消音エリアが広い音響環境を提供することができる音響制御装置および音響制御方法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、他席において再生されるソース音源の出力が自席に漏れる漏れ音を低減する音響制御装置であって、前記他席で再生されるソース音源をダウンサンプリングするダウンサンプル手段と、前記ダウンサンプル手段によってダウンサンプリングされたソース音源に基づいて打消し音を生成する打消し音生成手段と、前記打消し音生成手段によって生成された打ち消し音を前記自席において出力する出力制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、他席において再生されるソース音源の出力が自席に漏れる漏れ音を低減する音響制御方法であって、前記他席で再生されるソース音源をダウンサンプリングするダウンサンプル工程と、前記ダウンサンプル工程によってダウンサンプリングされたソース音源に基づいて打消し音を生成する打消し音生成工程と、前記打消し音生成工程によって生成された打ち消し音を前記自席において出力する出力制御工程とを含んだことを特徴とする。

本発明によれば、他席で再生されるソース音源をダウンサンプリングし、ダウンサンプリングされたソース音源に基づいて打消し音を生成し、生成された打ち消し音を自席において出力することとしたので、ソース音源から高周波成分を除去することによって、消音エリアを広く保つことができるという効果を奏する。また、多くのマイクを必要としないので、マイクおよびマイクが取得した信号の信号処理に伴うコストを抑制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制御装置および音響制御方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、営業所等との無線通信を行うタクシーを例にあげ、無線通信に係る漏れ音を低減する場合について説明するが、一般的な自動車等の移動体に適用することもできる。また、この発明に係る音響制御装置および音響制御方法を屋内の音響環境に用いることとしてもよい。

図１は、本実施例に係る音響制御装置１０の概要を示す図である。同図に示すように、車両の前席には、受信機１１０が受信した無線音声を再生する前席スピーカー１２０が、車両の後席には、漏れ音の打消音を再生する後席スピーカー１３０および漏れ音を採取する後席マイク１４０が、それぞれ設けられている。そして、受信機１１０、前席スピーカー１２０、後席スピーカー１３０および後席マイク１４０は、音響制御装置１０に接続されている。

同図に示したように、音響制御装置１０は、前席スピーカー１２０が生成する無線音声の高周波成分を抑制し（同図の（１）参照）、高周波成分を抑制した無線音声および同様に高周波成分を抑制したマイク信号に基づいて打消音を生成する。そして、音響制御装置１０は、高周波成分を抑制した無線音声を前席スピーカー１２０へ出力するとともに（同図の（３ａ）参照）、生成した打消音を後席スピーカー１３０へ出力する（同図の（３ｂ）参照）。

このように、音響制御装置１０は、前席スピーカー１２０で再生される無線音声の高周波成分を抑制するので、消音エリア（打消音によって漏れ音を消すことができる空間の広さ）を広げることができる。また、漏れ音を採取するマイクを多数設ける必要がないので、マイクが取得した信号を処理する計算処理量や、信号処理に用いるメモリ量を削減することでコストを抑えることができる。

なお、本実施例では、図１に示したように、後席を消音エリアとしたため、後席には、受音マイクとして後席マイク１４０を設けることとしたが、同図に示す前席を消音エリアとする場合には、前席に受音マイクを設けることになる。また、この場合、前席スピーカー１２０には無線音声が、後席スピーカー１３０には、打消音が、それぞれ出力されることになる。

次に、音響制御装置１０の構成について図２および図３を用いて説明する。図２は、音響制御装置１０の構成を示すブロック図であり、図３は、図２に示した、ダウンサンプル部１１ａ、打消音生成部１１ｂおよび出力制御部１１ｃの構成例を示す図である。

図２に示すように、音響制御装置１０には、受信機１１０と、前席スピーカー１２０と、後席スピーカー１３０と、後席マイク１４０とが接続されている。そして、音響制御装置１０は、制御部１１を備えており、この制御部１１は、ダウンサンプル部１１ａと、打消音生成部１１ｂと、出力制御部１１ｃとをさらに備えている。

制御部１１は、受信機１１０が受信した無線音声および後席マイク１４０が取得したマイク信号の高周波成分を抑制したうえで打消音を生成し、生成した打消音を後席スピーカー１３０へ、高周波成分を抑制した無線音声を前席スピーカー１２０へ、それぞれ出力する処理を行う処理部である。

ダウンサンプル部１１ａは、受信機１１０が受信した無線音声および後席マイク１４０が取得したマイク信号を受け取り、これらの音声信号をダウンサンプリングする処理を行う処理部である。また、このダウンサンプル部１１ａは、ダウンサンプリングした無線音声を打消音生成部１１ｂおよび出力制御部１１ｃへ渡すとともに、ダウンサンプリングしたマイク信号を打消音生成部１１ｂへ渡す処理を併せて行う。

ここで、ダウンサンプル部１１ａの構成例について図３を用いて説明しておく。図３に示すように、ダウンサンプル部１１ａは、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１１ａａと、ダウンサンプラ１１ａｂとを備えている。ここで、ＬＰＦ１１ａａは、ダウンサンプラ１１ａｂによるダウンサンプリングにおいて、ナイキスト周波数が小さくなることによって生じるエイリアジング（折り返し歪）を防止するために用いられる。なお、このＬＰＦ１１ａａを省略する構成としてもよい。

ダウンサンプラ１１ａｂは、ＬＰＦ１１ａａを経由して受け取ったマイク信号および無線音声のダウンサンプリング（間引き処理）を行う。そして、このダウンサンプラ１１ａｂはダウンサンプリングしたマイク信号を打消音生成部１１ｂへ出力するとともに、ダウンサンプリングした無線音声を打消音生成部１１ｂおよび出力制御部１１ｃへ出力する処理を行う。

図２の説明に戻り、打消音生成部１１ｂについて説明する。打消音生成部１１ｂは、ダウンサンプル部１１ａからダウンサンプリングされたマイク信号および無線音声を受け取り、これらの音声信号に基づく適応制御を行うことで打消音を生成する処理を行う処理部である。また、この打消音生成部１１ｂは、生成した打消音を出力制御部１１ｃへ渡す処理を併せて行う。

ここで、打消音生成部１１ｂの構成例について図３を用いて説明しておく。図３に示すように、打消音生成部１１ｂは、ＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive Digital Filter）１１ｂａを備えている。ＡＤＦ１１ｂａは、無線音声を参照信号としたうえで、この参照信号にＡＤＦを畳み込んだ結果である打消音と、マイク信号との残差を誤差信号とする。そして、ＡＤＦ１１ｂａは、たとえば、ＮＬＭＳ（Normalized Least Mean Square）アルゴリズムといった適応制御アルゴリズムを用い、上記した誤差信号が０に近づくようにＡＤＦ１１ｂａの係数を更新する。

図２の説明に戻り、出力制御部１１ｃについて説明する。出力制御部１１ｃは、ダウンサンプリング後の無線音声をダウンサンプル部１１ａから、打消音を打消音生成部１１ｂからそれぞれ受け取り、受け取った無線音声および打消音をアップサンプリングする処理を行う処理部である。また、この出力制御部１１ｃは、アップサンプリングした無線音声を前席スピーカー１２０へ、アップサンプリングした打消音を後席スピーカー１３０へ、それぞれ出力する処理を行う。

ここで、出力制御部１１ｃの構成例について図３を用いて説明する。図３に示すように、主力制御部１１ｃは、アップサンプラ１１ｃａと、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１１ｃｂと、アンプ１１ｃｃとを備えている。ここで、ＬＰＦ１１ｃｂは、アップサンプラ１１ｃａによるアップサンプリングにおいて、ナイキスト周波数が大きくなることによって生じるイメージング成分を除去するために用いられる。なお、このＬＰＦ１１ｃｂを省略する構成としてもよい。

アップサンプラ１１ｃａは、ダウンサンプル部１１ａから受け取ったダウンサンプリング後の無線音声および打消音生成部１１ｂから受け取った打消音をアップサンプリングする処理を行う。そして、このアップサンプリング１１ｃａは、アップサンプリングした無線音声および打消音をＬＰＦ１１ｃｂへ出力する。なお、アンプ１１ｃｃは、ＬＰＦ１１ｃｂから受け取った無線音声および打消音を増幅する処理を行い、増幅後の無線音声を前席スピーカー１２０へ、増幅後の打消音を後席スピーカー１３０へ、それぞれ出力する処理を行う。

ところで、図３に示したように、後席スピーカー１３０には、オーディオ５１で生成され、アンプ５２によって増幅された「聴取用音声」が、上記した打消音に重畳されて後席スピーカー１３０へ出力される。ここで、「聴取用音声」とは、タクシー用の宣伝音声、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）音声、ＡＭ（Amplitude Modulation）／ＦＭ（Frequency Modulation）ラジオ音声、ＣＤ（Compact Disc）音声等の各種オーディオデータのことを指す。このように、打消音に「聴取用音声」を重畳させることで、打消音によっても打ち消されなかった漏れ音がある場合や、聴取者が消音エリアの範囲外に出た場合であっても、漏れ音を目立たなくすることができる。なお、オーディオ５１およびアンプ５２を省略する構成としてもよい。

次に、音響制御装置１０が実行する処理手順について図４を用いて説明する。図４は、音響制御装置１０が実行する処理手順を示すフローチャートである。なお、同図に示す「制御ＳＷ（スイッチ）」とは、本実施例に係る音響制御をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチを指し、たとえば、車両のステアリングや、音響制御装置１０自体に設けられる。

同図に示すように、受信機１１０が無線音声を受信したならば（ステップＳ１０１）、制御ＳＷがＯＮであるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。そして、制御ＳＷがＯＦＦである場合には（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、後席ＳＰ（スピーカー）１３０から聴取用音声を出力し（ステップＳ１１０）、前席ＳＰ（スピーカー）１２０から無線音声を出力し（ステップＳ１１１）、処理を終了する。

一方、制御ＳＷがＯＮである場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、本実施例に係る音響制御が実行される。まず、後席マイク１４０からマイク信号を取得し（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１で受信された無線信号およびステップＳ１０３で取得したマイク信号を、ダウンサンプル部１１ａがダウンサンプリングする（ステップＳ１０４）。

つづいて、打消音生成部１１ｂが、適応制御によって打消音を生成し（ステップＳ１０５）、出力制御部１１ｃが打消音をアップサンプリングする（ステップＳ１０６）。そして、アップサンプリングされた打消音に聴取用音声（図３参照）が重畳され（ステップＳ１０７）、後席ＳＰ（スピーカー）１３０から聴取用音声を重畳した打消音を出力する（ステップＳ１０８）。また、ステップＳ１０４でダウンサンプリングされた無線音声についても出力制御部１１ｃでアップサンプリングされたうえで（ステップＳ１０９）、アップサンプリング後の無線音声が前席ＳＰ（スピーカー）１２０から出力され（ステップＳ１１１）、処理を終了する。

ところで、これまでは、独立した音響制御装置１０を構成する場合について説明してきたが、音響制御装置１０と同様の機能を備えた音響制御部１０を、車載システム上に構成することとしてもよい。そこで、以下では、音響制御部１０を備えた車載システム２１０について図５を用いて説明する。なお、同図では、既に説明した構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略するか簡単な説明にとどめることとする。

図５は、車載システム２１０上に音響制御部１０を設ける場合の構成を示すブロック図である。同図に示すように、音響システム２１０には、受信機１１０と、前席スピーカー１２０と、後席スピーカー１３０と、後席マイク１４０と、切替ＳＷ（スイッチ）３１０とが接続されている。ここで、受信機１１０は、上記した無線音声を受信して音響制御部１０へ渡すとともに、テレビ用電波およびラジオ用電波を受信し、受信した信号をＴＶチューナ２１０ｈおよびＡＭ／ＦＭチューナ２１０ｉへ渡す。また、切替ＳＷ３１０は、本実施例に係る音響制御をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチを指す。

また、音響システム２１０は、音響制御部１０と、ＣＰＵ２１０ａと、ＲＡＭ２１０ｂと、ＲＯＭ２１０ｃと、アンプ２１０ｄと、アンプ２１０ｅと、オーディオ制御部２１０ｆと、記録媒体２１０ｇと、ＴＶ（テレビ）チューナ２１０ｈと、ＡＭ／ＦＭチューナ２１０ｉとを備えている。そして、各構成要素は、データバス等で相互に接続されている。

音響制御部１０は、音響制御装置１０の制御部１１におけるダウンサンプル部１１ａ、打消音生成部１１ｂおよび出力制御部１１ｃを備えており、電子回路、または、プログラムを記憶する記憶部およびプログラム実行用ＣＰＵで構成することができる。なお、プログラム実行用ＣＰＵを省略し、ＣＰＵ２１０ａが、かかるプログラムを実行することとしてもよい。

ＣＰＵ２１０ａは、音響システム２１０の全体制御を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）である。ＲＡＭ２１０ａは、音響制御部１０が算出するＡＤＦの係数等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）であり、ＲＯＭ２１０ｂは、音響システム２１０を起動するためのプログラムや各種データを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）である。

アンプ２１０ｄは、後席マイク１４０と接続されており、後席マイクが取得したマイク信号を増幅する処理を行う。また、アンプ２１０ｅは、前席スピーカー１２０および後席スピーカー１３０と接続されており、前席スピーカー１２０および後席スピーカー１３０へ出力する信号を増幅する処理を行う。

オーディオ制御部２１０ｆは、聴取用音声を生成するオーディオ５１（図３参照）を兼ねるオーディオデータ再生制御を行う処理部であり、記録媒体２１０ｇは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）やＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記録媒体であり、オーディオデータ等を記憶する。また、ＴＶチューナ２１０ｈおよびＡＭ／ＦＭチューナ２１０ｉは、それぞれ、テレビ受信およびラジオ受信のためのチューナである。

上述してきたように、本実施例では、他席に設けられソース音源を再生する他スピーカーと、対象座席に設けられたマイクと、対象座席に設けられソース音源を打ち消す打消音を再生する自スピーカーとを用い、ダウンサンプル部が、マイクが取得したマイク信号および他スピーカーへ提供するソース音源をダウンサンプリングし、打消音生成部が、ダウンサンプリングされたマイク信号およびソース音源に基づいて打消音を生成し、出力制御部が、生成された打消音およびダウンサンプリングされたソース音源をアップサンプリングしたうえで、アップサンプリングされた打消音を自スピーカーへ、アップサンプリングされたソース音源を他スピーカーへ、それぞれ出力することとした。

したがって、ソース音源から高周波成分を除去することによって、消音エリアを広く保つことができる。また、多くのマイクを必要としないので、マイクおよびマイクが取得した信号の信号処理に伴うコストを抑制することができる。

ところで、上述した実施例では、打消音生成部が、適応制御によって求めたＡＤＦを畳み込むことによって打消音を生成する場合について示した。しかしながら、適応制御を行うことなく打消音を生成することとしてもよい。具体的には、前席スピーカーから消音エリア（たとえば、後席）までの経路伝達関数や、セダンやワンボックスカーといった車種あるいは車両の大きさによって定まる経路伝達関数などの定数フィルタを用いて打消音を生成することができる。なお、この場合、後席マイクを必要としない。

また、上述した実施例では、無線音声を漏れ音低減制御の対象としたが、他のソース音源を漏れ音低減制御の対象とすることとしてもよい。たとえば、ＡＭラジオ音声や、電話音声など、高音質が求められない音声を漏れ音低減制御の対象とすることができる。また、これらの音声は、受信機経由で取得したか否かは問わず、ＨＤＤやＤＶＤなどの記録媒体に記録された音声であってもよい。

さらに、上述した実施例では、本発明をタクシーに適用した場合について説明したが、タクシーなどの業務用車両に限らず、一般的な車両に適用することもできる。この場合、無線音声を受信する受信機を省略することが可能である。また、本発明は、車両内における音響制御に限らず、リスニングルームなど屋内における音響制御に適用することもできる。この場合、前席スピーカーから出力する音声や打消音に重畳される聴取用音声は、インターネット接続等によって得られたストリーム音声としてもよい。

以上のように、本発明に係る音響制御装置および音響制御方法は、漏れ音の低減に有用であり、特に、コストを抑制しつつ消音エリアが広い音響環境を提供したい場合に適している。

本実施例に係る音響制御装置の概要を示す図である。 音響制御装置の構成を示すブロック図である。 ダウンサンプル部、打消音生成部および出力制御部の構成例を示す図である。 音響制御装置が実行する処理手順を示すフローチャートである。 車載システム上に音響制御部を設ける場合の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 音響制御装置
１１ 制御部
１１ａ ダウンサンプル部
１１ａａ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１１ａｂ ダウンサンプラ
１１ｂ 打消音生成部
１１ｂａ ＡＤＦ（適応フィルタ）
１１ｃ 出力制御部
１１ｃａ アップサンプラ
１１ｃｂ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１１ｃｃ アンプ
５１ オーディオ
５２ アンプ
１１０ 受信機
１２０ 前席スピーカー
１３０ 後席スピーカー
１４０ 後席マイク
２１０ 車載システム
２１０ａ ＣＰＵ
２１０ｂ ＲＡＭ
２１０ｃ ＲＯＭ
２１０ｄ アンプ
２１０ｅ アンプ
２１０ｆ オーディオ制御部
２１０ｇ 記録媒体
２１１ｈ ＴＶチューナ
２１１ｉ ＡＭ／ＦＭチューナ
３１０ 切替ＳＷ

Claims (7)

1. 他席において再生されるソース音源の出力が自席に漏れる漏れ音を低減する音響制御装置であって、
   前記他席で再生されるソース音源をダウンサンプリングするダウンサンプル手段と、
   前記ダウンサンプル手段によってダウンサンプリングされたソース音源に基づいて打消し音を生成する打消し音生成手段と、
   前記打消し音生成手段によって生成された打ち消し音を前記自席において出力する出力制御手段と
   を備えたことを特徴とする音響制御装置。
2. 前記打消し音生成手段は、
   前記他席／前記自席間の経路伝達関数に基づいて前記打消し音を生成することを特徴とする請求項１に記載の音響制御装置。
3. 前記自席に設けられたマイクをさらに備え、
   前記ダウンサンプル手段は、
   前記マイクが取得したマイク信号をダウンサンプリングし、
   前記打消し音生成手段は、
   前記ダウンサンプル手段によってダウンサンプリングされたマイク信号と、前記ダウンサンプル手段によってダウンサンプリングされたソース音源に前記打消し音を重畳させた重畳信号との差が０に近づくように適応制御することを特徴とする請求項１に記載の音響制御装置。
4. 前記ソース音源は、
   無線受信機によって受信される無線音声であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の音響制御装置。
5. 前記出力制御手段は、
   前記ソース音源とは異なる聴取用音源を前記打消音に重畳させて前記自席へ出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の音響制御装置。
6. 前記ダウンサンプル手段は、
   ダウンサンプリングされた信号に含まれるイメージング成分を除去するローパスフィルタ処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の音響制御装置。
7. 他席において再生されるソース音源の出力が自席に漏れる漏れ音を低減する音響制御方法であって、
   前記他席で再生されるソース音源をダウンサンプリングするダウンサンプル工程と、
   前記ダウンサンプル工程によってダウンサンプリングされたソース音源に基づいて打消し音を生成する打消し音生成工程と、
   前記打消し音生成工程によって生成された打ち消し音を前記自席において出力する出力制御工程と
   を含んだことを特徴とする音響制御方法。

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