JP2016063318A - 音場制御システム、音場制御方法および同定用信号発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外環境における音場制御に適用する音場制御システム、音場制御方法及び同定用信号発生装置の提供。【解決手段】第１及び第２の出力部から出力された各音響信号により第１及び第２のスピーカから放射された音が共通して到来するエリアでの気象情報を取得する。第１及び第２のスピーカ１３０１、１３０２からエリアまでの第１及び第２の空間伝達特性をそれぞれ同定するための同定用信号を、気象情報に基づいて生成する。同定用信号に従い第１および第２のスピーカ１３０１、１３０２から放射された各音による第１および第２の音響信号４０１、４０２をそれぞれ取得する。第１および第２の音響信号４０１、４０２に基づきそれぞれ同定した第１および第２の空間伝達特性に基づいて、入力音響信号をフィルタ処理してそれぞれ第１および第２の出力部に供給する第１および第２の制御フィルタ１１１１、１１１２のパラメータのうち少なくとも一方を生成する。【選択図】図１４

Description

本発明は、音場制御システム、音場制御方法および同定用信号発生装置に関する。

防災行政無線放送を屋外に設置された拡声器（スピーカ）から出力することが行われている。この場合の実運用において、スピーカ１個がカバーするエリアは広く、スピーカから３００ｍ程度の範囲が想定されていることが多い。このように、遠方へ音波を伝えるために、スピーカによる再生出力は、大きくなる。そのため、スピーカの近傍では音が大きくなり過ぎて煩いとの苦情を受けることが多々ある。このような場合、一般的には、スピーカから出力される音の音量を下げる、スピーカの向きを変えるなどの方法により対処しており、エリア全体での音量バランス調整が困難であった。

したがって、任意のエリア毎に適正な音量を伝達させるような制御技術が望まれている。このような制御に適用可能な技術として、例えば、複数のスピーカから出力される音波の振幅および位相を制御フィルタのパラメータを調整して重ね合わせることで、空間場の任意の方向（またはエリア）で以て音圧の増音領域と維持領域、または維持領域と減音領域などを形成する技術が知られている。

特開２０１４−３０１５９号公報 特開２０１２−１５６８６５号公報 特開２００９−１１１９２０号公報 特開２００７−１２１４３９号公報

しかしながら、上述した技術は、室内向けに開発されたものであり、風などの気象条件や環境騒音が大きく作用する屋外条件に対してそのまま適用することが困難であるという問題点があった。

すなわち、複数スピーカから出力される音により任意の方向またはエリアの音圧制御を行う場合、任意の方向またはエリア内に設定した制御点（受音点）までの空間伝達特性を同定する必要がある。屋内環境においては、音波の到来時間は、屋内のスピーカ、マイクロフォン、部屋の形状や配置される器具のみにより固定的に決定される。

一方、屋外環境においては、気象条件の影響を考慮する必要がある。例えば、屋外環境においては、風（風速、風向き）の影響により見かけの音速が変化することで、音波の到来時刻が変わってしまう。そのため、例えば複数回の同定結果を比較すると、音波の到来時刻が一致しないために何れも異なる結果になってしまう場合がある。この場合、制御フィルタのパラメータが安定せず、制御フィルタの構築が困難となってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、屋外環境における音場制御に適用可能な音場制御システム、音場制御方法および同定用信号発生装置を提供することにある。

実施形態の音場制御システムは、第１および第２の出力部から出力された各音響信号により第１および第２のスピーカから放射された音が共通して到来するエリアでの気象情報を取得する。第１および第２のスピーカからエリアまでの第１および第２の空間伝達特性をそれぞれ同定するための同定用信号を、気象情報に基づいて生成する。同定用信号に従い第１および第２のスピーカから放射された各音による第１および第２の音響信号をそれぞれ取得する。第１および第２の音響信号に基づきそれぞれ同定した第１および第２の空間伝達特性に基づいて、入力音響信号をフィルタ処理してそれぞれ第１および第２の出力部に供給する第１および第２のフィルタに対する第１および第２のフィルタパラメータのうち少なくとも一方を生成する。

図１は、音場制御方式の第１の例による音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。 図２は、各スピーカおよびマイクロフォンの配置の例を示す図である。 図３は、音場制御方式の第１の例により求めたフィルタの特性の例を示す図である。 図４は、音場制御方式の第１の例により求めたフィルタの特性の例を時間領域で表した図である。 図５は、音場制御方式の第１の例による効果を説明するための図である。 図６は、音場制御方式の第２の例による音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。 図７は、各スピーカおよびマイクロフォンの配置の例を示す図である。 図８は、音場制御方式の第２の例により求めたフィルタの特性の例を示す図である。 図９は、音場制御方式の第２の例により求めたフィルタの特性の例を時間領域で表した図である。 図１０は、音場制御方式の第２の例による効果を説明するための図である。 図１１は、屋外環境における空間伝達特性の測定について説明するための図である。 図１２は、屋外環境における空間伝達特性の測定について説明するための図である。 図１３は、屋外環境における空間伝達特性の測定について説明するための図である。 図１４は、実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。 図１５は、実施形態に係る同定用信号生成部が生成する第１および第２の同定用信号の例を示す図である。 図１６は、実施形態に係る同定用信号生成部の構成例を示すブロック図である。 図１７は、インパルス応答の算出方法を説明するための図である。 図１８は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。 図１９は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。 図２０は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。 図２１は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。 図２２は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。 図２３は、実施形態に係る方法で求めた各フィルタパラメータを第１および第２制御フィルタに適用した場合の、実験結果の例を示す図である。 図２４は、実施形態による処理手順の例を示すフローチャートである。 図２５は、実施形態に適用可能な音響制御装置のハードウェア構成の例を示すブロック図である。 図２６は、実施形態の変形例に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。 図２７は、他の実施形態に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。 図２８は、他の実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。 図２９は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。 図３０は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。

以下、実施形態に係る音場制御システム、音場制御装置および音場制御方法について説明する。先ず、実施形態に適用可能な音場制御方式の第１の例および第２の例について説明する。これら第１の例および第２の例は、２個以上のスピーカから放射される音波の振幅、位相、時間遅延量を調整することにより、任意の地点の音圧を変化させることを可能としたものである。

（音場制御方式の第１の例）
第１の例は、１つの制御点または制御エリアの音圧を、２個のスピーカからの音波で消音させる場合の例である。図１は、第１の例による音場制御システム１００の一例の構成を示す。音場制御システム１００は、フィルタ部１１０と、音量調整部１２０と、スピーカ１３０₁および１３０₂と、マイクロフォン１５０とを含む。フィルタ部１１０は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂を含む。また、音量調整部１２０は、第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂を含む。

第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂は、入力音響信号５０に対して、後述するようにして算出されたフィルタパラメータに従いそれぞれフィルタ処理を施す。第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂で入力音響信号がフィルタ処理された各音響信号は、それぞれ第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂に入力される。

第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂は、それぞれ入力された音響信号に対して増幅処理、音量調整処理を施して出力する出力部である。第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂から出力された各音響信号は、スピーカ１３０₁および１３０₂により音として放射される。

スピーカ１３０₁から放射された音は、経路１４０を介してマイクロフォン１５０により収音され、音響信号に変換されて出力される。同様に、スピーカ１３０₂から放射された音は、経路１４１を介してマイクロフォン１５０により収音され、音響信号に変換されて出力される。マイクロフォン１５０から出力された音響信号は、それぞれ図示されない音取得部に取得されてフィルタ算出部に供給される。

なお、上述の構成において、スピーカ１３０₁を基準音源とし、スピーカ１３０₂を制御音源とする。マイクロフォン１５０は、音を制御したい（この場合、消音したい）、任意の制御エリア１６０に設置される。

基準音源（スピーカ１３０₁）単体からマイクロフォン１５０まで到来する音の音圧レベルＰは、次式（１）にて表される。ここで、基準音源からマイクロフォン１５０までの空間伝達特性をＦ_Pとし、音場制御システム１００に入力される入力音響信号５０が振幅ｑであるものとする。

次に、基準音源はそのままスルー再生、すなわち第１制御フィルタ１１１₁によるフィルタ処理を行わない状態で、制御音源（スピーカ１３０₂）を用いることで、制御エリア１６０に設置されたマイクロフォン１５０に対する音圧を消音させる場合について考える。

ここで、第１制御フィルタ１１１₁の特性を、スルー特性Ｗ₁（＝１）とする。すなわち、第１制御フィルタ１１１₁から出力された音響信号は、スピーカ１３０₁から基準音源として放射されるため、特性は変化させない。

制御音源（スピーカ１３０₂）からマイクロフォン１５０までの空間伝達特性をＦ_S、第２制御フィルタ１１１₂の特性をＷ₂とする。２つの音源（基準音源および制御音源）それぞれから放射された音の音圧を合成した合成音圧Ｐ’が消音されることは、合成音圧Ｐ’＝０となることを意味する。そのため、下記の式（２）が成り立つ。

したがって、制御音源用の第２制御フィルタ１１１₂の特性Ｗ₂は下記の式（３）のように表現される。

ここで、一例として、各スピーカ１３０₁および１３０₂と、マイクロフォン１５０とが、図２に示されるように配置されるものとする。すなわち、図２の例では、スピーカ１３０₁および１３０₂は、それぞれ高さ３．４ｍに、中心部の間隔が０．５ｍに近接して、正面の面を一致させて配置される。また、マイクロフォン１５０は、スピーカ１３０₁および１３０₂の正面の面から垂直方向に２０ｍ、水平方向（この例ではスピーカ１３０₁の方向）に８．５ｍの位置に配置される。

このような条件において、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂をそれぞれスルー特性とし、入力音響信号５０として所定の同定用信号を入力し、第１音量調整部１２１₁と第２音量調整部１２１₂とで音量を揃えた上で、各スピーカ１３０₁および１３０₂から音を放射させる。この各スピーカ１３０₁および１３０₂から放射された音をそれぞれマイクロフォン１５０で収音し、集音した音による音響信号に基づき、経路１４０における空間伝達特性Ｆ_Pと、経路１４１における空間伝達特性Ｆ_Sとを求める。

図３は、このようにして求めた空間伝達特性Ｆ_PおよびＦ_Sに基づく第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂の特性Ｗ₁およびＷ₂を周波数領域で表した、振幅特性および位相特性の例を示す。図３（ａ）は、振幅特性の例を示す。図３（ａ）において、特性線２００が特性Ｗ₁を示し、特性線２０１が特性Ｗ₂を示す。また、図３（ｂ）は、位相特性の例を示す。図３（ｂ）において、特性線２０２が特性Ｗ₁を示し、特性線２０３が特性Ｗ₂を示す。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、上述の特性Ｗ₁およびＷ₂を逆フーリエ変換し、時間領域で表した例である。これら図４（ａ）および図４（ｂ）に示される特性Ｗ₁およびＷ₂に対応するパラメータが、それぞれ第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂のフィルタパラメータとして用いられる。これにより、図５に例示されるように、制御エリア１６０における消音効果が得られるようになる。

図５において、特性線２０４は、第１制御フィルタ１１１_１および第２制御フィルタ１１１₂が非制御時、すなわち、それぞれスルー特性の場合の制御エリア１６０における音圧の周波数特性の例を示す。また、特性線２０５は、第１制御フィルタ１１１_１および第２制御フィルタ１１１₂が制御時、すなわち、それぞれ特性Ｗ₁およびＷ₂を適用した場合の、制御エリア１６０における音圧の周波数特性の例を示す。第１制御フィルタ１１１_１および第２制御フィルタ１１１₂の制御により、各周波数において音圧が抑制されているのが分かる。

（音場制御方式の第２の例）
第２の例は、図６に例示されるように、２個のスピーカから放射される音により２方向の制御エリア（方向）を同時に制御し、第１の制御エリア１６１（エリア内の制御点）の音圧を維持したまま、第２の制御エリア１６２（エリア内の制御点）の音圧を増大させる例である。

図６は、第２の例による音場制御システム１０１の一例の構成を示す。なお、図６において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。上述した図１に示した音場制御システム１００が１つのマイクロフォン１５０を含むのに対し、図６に示される音場制御システム１０１は、２以上のマイクロフォン１５１_iおよび１５２_jを含む。この第２の例による音場制御方式は、１つの制御エリア内に１個または複数個の制御点を設定し、その音響エネルギーの総和を最小化させることで実現する。

第１の制御エリア１６１にＭ個、第２の制御エリア１６２にＮ個の制御点をそれぞれ配置した場合における、２個のスピーカ音源（スピーカ１３０₁および１３０₂）により増音制御を行う制御フィルタの導出方法について説明する。

なお、第１の制御エリア１６１内の１つの制御点に設置されたマイクロフォン１５１_iとスピーカ１３０₁および１３０₂との間の経路１４３および１４５における空間伝達特性をそれぞれ空間伝達特性Ｚ_PjおよびＺ_Sjとする。また、第２の制御エリア１６２内の１つの制御点に設置されたマイクロフォン１５２_jとスピーカ１３０₁および１３０₂との間の経路１４２および１４４における空間伝達特性をそれぞれ空間伝達特性Ｆ_PiおよびＦ_Siとする。

音場制御後の各エリアの音圧を下記の式（４）および式（５）にて決定する。第１の制御エリア１６１内のｉ番目の制御点（例えばマイクロフォン１５１_iの位置）の音圧（合成音圧）Ｐ_iは、式（４）にて与えられる。また、第２の制御エリア１６２内のｊ番目の制御点（例えばマイクロフォン１５２_jの位置）の音圧（合成音圧）Ｑ_jは、式（５）にて与えられる。

式（４）および式（５）から、第１の制御エリア１６１の音圧Ｐ_iは、非制御時の第１スピーカ音源（Ｐ）例えばスピーカ１３０₁からの音圧のｎ_a倍、第２の制御エリア１６２の音圧Ｑ_jは、非制御時の第１スピーカ音源（Ｐ）からの音圧のｎ_b倍とする。

先ず、第１の制御エリア１６１に注目する。式（４）を変形すると下記の式（６）となり、式（７）に示す、この音響エネルギーの総和Ｕ_mが最小となるようにする。なお、式（６）において、値ｑ_pは複素振幅であることから、式（８）にて表される。

音響エネルギーの総和Ｕ_mを最小となるようにするためには、下記の式（９）を満たす解を求めればよい。

第２の制御エリア１６２でも同様の手順で、下記の式（１０）〜式（１２）を導出する。

そして、音響エネルギーの総和Ｕ_nが最小となるように、式（１３）を満たす解を求める。

上述した式（９）および式（１３）を解くことにより得られた解は、下記の式（１４）および式（１５）となる。

ここで、式（１４）および式（１５）中の値α、β_iおよびγ_iは、下記の式（１６）〜式（１８）で表される。

したがって、式（１４）および式（１５）を逆フーリエ変換し、得られる時間領域の制御フィルタが、図６の構成例における第１の制御フィルタ１１１₁および第２の制御フィルタ１１１₂の特性となる。

すなわち、非制御時の第１の制御フィルタ１１１₁の特性Ｗ_p｜OFFは、次式（１９）で表される。ここで、複素振幅ｑは、基準振幅より、式（１９）は、スルー特性フィルタとなる。

また、制御時の第１の制御フィルタ１１１₁の特性Ｗ_p｜ONは式（２０）で表され、制御時の第２の制御フィルタ１１１₂の特性Ｗ_sは、式（２１）で表される。

ここで、一例として、各スピーカ１３０₁および１３０₂と、マイクロフォン１５１_iおよび１５２_jとが、図７のように配置されるものとする。図７の例では、各スピーカ１３０₁および１３０₂と、マイクロフォン１５２_jの配置は、図２を用いて説明した各スピーカ１３０₁および１３０₂と、マイクロフォン１５０の配置と同一としている。図７では、さらに、各スピーカ１３０₁および１３０₂の正面の面から垂直方向に２０ｍの位置に、マイクロフォン１５１_iが配置されている。

このような条件において、第１の制御エリア１６１に到達する音圧を振幅の２倍の６ｄＢ（デシベル）増大させ、第２の制御エリア１６２は制御前後の音圧を維持している状態を考える。図８は、この場合における、式（１４）から式（１８）に基づく第１の制御フィルタ１１１₁および第２の制御フィルタ１１１₂それぞれの特性を周波数領域で表した、振幅特性および位相特性の例を示す。

図８（ａ）は、振幅特性の例を示し、図８（ｂ）が位相特性の例を示す。図８（ａ）および図８（ｂ）において、第１の制御フィルタ１１１₁について、特性線２０６および２０９が制御をオフとした非制御時の特性Ｗ_qを示し、特性線２０７および２１０が制御をオンとした制御時の特性Ｗ_qpを示す。また、図８（ａ）において、第２の制御フィルタ１１１₂について、特性線２０８および２１１が制御時の特性Ｗ_qsを示す。

図９（ａ）、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ、上述の特性Ｗ_q、Ｗ_qpおよびＷ_sを逆フーリエ変換し、時間領域で表した例である。これら図９（ａ）および図９（ｂ）に示される特性Ｗ_qLおよびＷ_qpLに対応するパラメータが、第１の制御フィルタ１１１₁のフィルタパラメータとして用いられる。また、図９（ｃ）に示される特性Ｗ_qsLに対応するパラメータが、第２の制御フィルタ１１１₂フィルタパラメータとして用いられる。

すなわち、第１の制御フィルタ１１１₁に対し、非制御時には図９（ａ）に特性ｑ_Lで示されるスルー特性のフィルタパラメータが適用され、制御時には図９（ｂ）に特性Ｗ_qpLで示されるフィルタパラメータが適用される。また、第２の制御フィルタ１１１₂に対して、制御時には図９（ｃ）に特性Ｗ_qsLで示されるフィルタパラメータが適用される。第２の制御フィルタ１１１₂は、非制御時は無音とされる。

図１０は、上述した各フィルタパラメータによる制御の結果の例を、音圧レベルの周波数特性で示す。図１０（ａ）は、第１の制御エリア１６１内の制御点Ｍ_iにおける制御結果の例を示す。特性線２１２は、非制御時、すなわち、第１制御フィルタ１１１₁がスルー特性、第２制御フィルタ１１１₂が無音の場合の特性を示す。特性線２１３は、制御時、すなわち、第１制御フィルタ１１１₁が特性Ｗ_qpL、第２制御フィルタ１１１₂が特性Ｗ_qsLの場合の特性を示す。制御時には、非制御時に対して音圧レベルが略６ｄＢ増大していることが分かる。

図１０（ｂ）は、第２の制御エリア１６２内の制御点Ｎ_jにおける制御結果の例を示す。特性線２１４は、非制御時の特性を示し、特性線２１５は、制御時の特性を示す。制御時においても非制御時の音圧レベルが維持されていることが分かる。

（実施形態）
次に、実施形態について説明する。上述した音場制御方式の第１の例および第２の例では、屋外環境における気象、特に風による影響を考慮していない。そのため、第１の例および第２の例を屋外環境に適用した場合、スピーカから任意の地点までの空間伝達特性の同定処理が風の影響を受け、正しく行われないおそれがある。

一例として、図１１に例示されるような、屋外環境においてスピーカ１３２およびマイクロフォン１５３が距離Ｌの間隔で配置されている場合について考える。スピーカ１３２から放射された音をマイクロフォン１５３で収音して音声信号に変換し、スピーカ１３２から出力された音波の測定を行う。この測定結果に基づき、スピーカ１３２からマイクロフォン１５３までの空間伝達特性を同定する。

屋外環境では、風が吹いていることが多く、また、風の風速や風向きが瞬間的に変化する。このような風の影響により、スピーカ１３２から放射された音が制御点すなわちマイクロフォン１５３の位置まで到達する時間が変動する。そのため、マイクロフォン１５３による音波の測定毎に、空間伝達特性を表す指標の１つであるインパルス応答の励起時刻が変動してしまう。

図１２は、屋外グラウンドにてスピーカ１３２からマイク１５３までの距離Ｌが２０ｍ離れた場合の、インパルス応答の同定結果の例を示す。図１２において、縦軸は振幅、横軸はタップナンバすなわち時間を示し、特性線２１６および２１７は、それぞれ１回目および２回目の測定結果に基づく各同定結果を示す。このように、測定１回目と２回目とでは、同一の測定系でありながら、インパルス応答の励起タイミング（時刻）が大きくずれている。これは、同定時の瞬時的な風速変動によりスピーカから受音点までに音波が到達する時間が変化しているためである。

インパルスが励起される励起タイミング（タップナンバ）Ｓは、下記の式（２２）により求めることができる。なお、式（２２）において、Ｌは、図１１の距離Ｌであり、スピーカ１３２から音圧検出部（マイクロフォン１５３）までの距離を示す。また、ｃは音速（ｍ／ｓ）、ｆｆは風速（ｍ／ｓ）、Ｆｓはサンプリング周波数（Ｈｚ）をそれぞれ示す。

音速ｃは、規定値であり、気温１５度の場合は、３４０ｍ／ｓである。また、サンプリング周波数Ｆｓおよび距離Ｌは、設定値であり、既知の値である。したがって、式（２２）から、励起タイミングＳは、風速ｆｆに依存することが分かる。

屋内環境においては、複数のスピーカによる空間伝達特性の同定は、各スピーカおよびマイクロフォンの配置に従い、幾何学的に決定できる。図１３は、マイクロフォンと複数スピーカとの配置の例を示す。図１３において、互いに正面の面が一致して距離Ｄの間隔で配置されたスピーカ１３３₁および１３３₂に対し、スピーカ１３３₁の正面に、スピーカ１３３₁から距離Ｌの間隔でマイクロフォン１５４が配置されている。この場合、スピーカ１３３₁とスピーカ１３３₂とでは、マイクロフォン１５４までの距離に、距離Ｄに応じた距離差ｄｓが存在することになる。

風の影響を受けない屋内環境においては、スピーカ１３３₁からマイクロフォン１５４までの空間伝達特性Ｆ_pと、スピーカ１３３₂からマイクロフォン１５４までの空間伝達特性Ｆ_sを、この距離差ｄｓを用いて厳密に求めることが可能である。一方、屋外環境においては、風の影響により、空間伝達特性Ｆ_pと空間伝達特性Ｆ_sとの差分が、この距離差ｄｓによるものだけではなくなってしまう。そのため、複数個のスピーカから制御点の位相干渉調整を、距離差ｄｓを利用して厳密に行わなければならない音場制御システムにおいては、制御則が成り立たず、所望の効果が得られないおそれがある。

この解決策としては、屋外環境では風影響を無くすことは困難であるため、複数スピーカでの空間伝達特性の同定においては、複数スピーカから放射される音について、風影響が均一となるようにすればよい。

そこで、実施形態では、各スピーカからある１点の制御点までの空間伝達特性（空間パス）の同定作業において、複数スピーカから、短時間のテスト音を巡回的に放射して、制御点において各スピーカから放射された音を集音する。これにより、複数のスピーカから放射される音に対する風影響を略均一に受けた状態で、各スピーカに係る各空間伝達特性を同定できる。

図１４は、実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示す。なお、図１４において、上述した図１および図６と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１４において、音場制御システム１０ａは、音場制御部１１ａと、制御フィルタ算出部２３と、振幅調整部２６と、２以上のマイクロフォン２４₁および２４₂と、当該マイクロフォン２４₁および２４₂にそれぞれ対応する２以上の気象情報取得部２１₁および２１₂と、スピーカ１３０₁および１３０₂とを含む。

なお、図１４に示される音場制御システム１０ａは、上述した音場制御方式の第２の例に対応しているものとする。音場制御方式の第１の例に対応するシステムでは、マイクロフォンおよび気象情報取得装置は、それぞれ１つずつあればよい。

マイクロフォン２４₁および２４₂は、制御対象の第１の制御エリアおよび第２の制御エリアにそれぞれ設置され、スピーカ１３０₁および１３０₂から放出された音を収音して音響信号に変換して出力する。

気象情報取得部２１₁および２１₂は、それぞれマイクロフォン２４₁および２４₂の近傍に設置され、周囲の気象に関する情報を取得して、それぞれ気象情報データ４０₁および４０₂として出力する。気象情報取得部２１₁および２１₂は、気象情報として少なくとも風の情報を取得する。ここでいう風の情報は、風速および風向を含む。気象情報取得部２１₁および２１₂は、気温、湿度、気圧など、他の気象情報をさらに取得してもよい。

音場制御部１１ａは、同定用信号生成部２０と、フィルタ部１１０と、音量調整部１２０とを含む。フィルタ部１１０および音量調整部１２０は、図１および図６で説明したフィルタ部１１０および音量調整部１２０と同様である。すなわち、フィルタ部１１０は、上述と同様に、それぞれ外部から設定されるフィルタパラメータにより特性が決定される第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂を含む。音量調整部１２０は、それぞれ第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂から出力された音響信号の音量を調整して各スピーカ１３０₁および１３０₂に出力する出力部の機能を有する。

同定用信号生成部２０は、気象情報取得部２１₁および２１₂から出力される気象情報データ４０₁および４０₂と、例えば外部から入力される設定データとに基づき、実施形態に係る同定用信号を生成する。詳細は後述するが、同定用信号生成部２０は、１つの同定用信号を所定の時間毎に繰り返し第１の同定用信号および第２の同定用信号に振り分けて出力する。第１の同定用信号および第２の同定用信号は、それぞれ同定用信号生成部２０の出力信号４２₁および４２₂として第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂を介して第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂に供給される。

同定用信号生成部２０が振り分ける元の同定用信号としては、ホワイトノイズやＴＳＰ(Time Stretched Pulse)信号といった、同定処理に一般的に用いられる信号を適用することができる。同定用信号生成部２０は、この元の同定用信号を内部的に発生させてもよいし、入力音響信号として供給されてもよい。

図１５は、実施形態に係る同定用信号生成部２０が生成する第１および第２の同定用信号の例を示す。同定用信号生成部２０は、元の同定用信号を、所定の再生時間幅毎に繰り返して第１の同定用信号３００と、第２の同定用信号３０１とに振り分ける。

例えば、同定用信号生成部２０は、元の同定用信号を第１の同定用信号３００₁として再生時間幅だけ出力した後、当該元の同定用信号を第２の同定用信号３０１₁として出力する。次に、同定用信号生成部２０は、当該元の同定用信号を第１の同定用信号３００₂として出力した後、当該ことの同定用信号を第２の同定用信号３０１₂として出力する。同定用信号生成部２０は、この動作を繰り返し行い、第１の同定用信号３００₃、第２の同定用信号３０１₃、第１の同定用信号３００₄、第２の同定用信号３０１₄、…というように、第１の同定用信号３００と第２の同定用信号３０１とを、所定の再生時間幅で以って巡回的に出力する。

なお、所定の再生時間幅毎の第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１は、振り分け時にインターバルが開かないように、連続して出力されることが望ましい。

また、再生時間幅は、可能な限り短い方が、風の瞬間的な変化に対応でき望ましい。再生時間幅の最低値である最低時間幅Ｔは、後述する制御フィルタ算出部２３がフィルタパラメータを算出する際に用いるインパルス応答（空間伝達特性）の所望フィルタ長ＴＡＰと、当該インパルス応答の励起タイミングＳとに基づき、下記の式（２３）により決定できる。なお、式（２３）において、Ｎは、後述する制御フィルタ算出部２３がインパルス応答を求める際の平均回数を表し、Ｆｓはサンプリング周波数を表す。

ここで、式（２３）において、フィルタ長ＴＡＰ、平均回数Ｎおよびサンプリング周波数Ｆｓは、固定値と考えることができ、例えば入力データ４１として外部から入力されて同定用信号生成部２０に設定される。これに限らず、これらフィルタ長ＴＡＰ、平均回数Ｎおよびサンプリング周波数Ｆｓを制御フィルタ算出部２３などから取得してもよい。フィルタ長ＴＡＰは、換言すれば、高速フーリエ変換を行う際の、入力信号の切り出し幅（ウィンドウ幅）である。入力信号の切り出し回数が平均回数Ｎとなる。

一方、式（２３）において、励起タイミングＳは、上述した式（２２）に従い、風速ｆｆに依存する値である。したがって、最低時間幅Ｔは、風速ｆｆに依存する値となる。

図１６は、実施形態に係る同定用信号生成部２０の構成例を示す。図１６（ａ）は、元の同定用信号を外部からの入力音響信号５０として供給する場合の構成例、図１６（ｂ）は、同定用信号を生成する音源生成部を内蔵する同定用信号生成部２０’の構成例である。

図１６（ａ）において、同定用信号生成部２０は、演算部２０００と、セレクタ２００１と、スイッチ（ＳＷ）部２００２とを有する。セレクタ２００１は、気象情報取得部２１１および２１２から出力された気象情報データ４０₁および４０₂のうち何れのデータを用いるかを選択する。演算部２０００は、気象情報データ４０₁および４０₂のうちセレクタ２００１で選択されたデータと、入力データ４１として入力されたフィルタ長ＴＡＰ、平均回数Ｎおよびサンプリング周波数Ｆｓ、ならびに、距離Ｌとに基づき、最低時間幅Ｔを算出する。最低時間幅Ｔは、上述した式（２２）および式（２３）を用いて算出することができる。

ＳＷ部２００２は、演算部２０００から出力された制御信号４４に従い、入力音響信号５０と、出力４２₁および４２₂との接続を制御する。

例えば、演算部２０００は、入力音響信号５０として元の同定用信号が入力され、同定用信号生成部２０が、出力４２₁および４２₂として第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１を出力する場合には、算出した最低時間幅Ｔ毎に出力４２₁および４２₂を切り替えるような制御信号４４を出力する。これにより、入力音響信号５０として入力された元の同定用信号が、最低時間幅Ｔ毎に繰り返し第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に振り分けられて、出力４２₁および４２₂として出力される。

また、演算部２０００は、同定用信号生成部２０が第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１を出力しない場合には、例えば入力音響信号５０を出力４２₁および４２₂に共通して出力するような制御信号４４を出力する。これにより、入力音響信号５０は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂でそれぞれフィルタ処理を施されて第１音量調整部１２１₁および１２１₂に供給され、スピーカ１３０₁および１３０₂から音として放射される。

図１６（ｂ）において、同定用信号生成部２０’は、演算部２０００’と、セレクタ２００１と、ＳＷ部２００２’と、テスト音源生成部２００３とを有する。テスト音源生成部２００３は、演算部２０００’の制御に従い、図１５を用いて説明した、所定の時間毎に交互に繰り返される第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１を生成する。テスト音源生成部２００３で生成された第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１は、それぞれＳＷ部２００２’に入力される。ＳＷ部２００２’は、演算部２０００’から供給される制御信号４４に従い、テスト音源生成部２００３から入力された第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１と、外部から供給される入力音響信号５０とから、出力４２₁および４２₂として出力する信号を選択する。

マイクロフォン２４₁および２４₂から出力された音響信号は、振幅調整部２６で振幅を調整されて、制御フィルタ算出部２３に供給される。また、制御フィルタ算出部２３には、同定用信号生成部２０から、同定用信号を第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に振り分ける処理を示す振り分け情報が供給される。振り分け情報は、例えば、同定用信号を第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に振り分けるタイミングを示す情報を用いることができる。

制御フィルタ算出部２３は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂に設定するフィルタパラメータを算出するフィルタ算出部として機能する。また、制御フィルタ算出部２３は、振幅調整部２６で振幅を調整された音響信号が供給される。換言すれば、制御フィルタ算出部２３は、振幅調整部２６から出力された音響信号を取得する、音取得部としても機能する。このとき、制御フィルタ算出部２３は、同定用信号生成部２０から供給された振り分け情報に基づき、振幅調整部２６から取得した音響信号から、第１の同定用信号３００₁、３００₂、…に対応する部分と、第２の同定用信号３０１₁、３０１₂、…に対応する部分とをそれぞれ抽出し、抽出された部分毎にインパルス応答を求める。

制御フィルタ算出部２３は、基本的には、図１７に例示されるように、所定のタップ幅のウィンドウを一定のシフト量でシフトさせながらウィンドウ内のデータに対してフーリエ変換を行い、各ウィンドウで求めた値をタップナンバ毎に所定回数分で平均してインパルス応答すなわち空間伝達特性を求める。

同定用信号生成部２０から出力された、第１の同定用信号３００₁、３００₂、…、および、第２の同定用信号３０１₁、３０１₂、…に基づく音がスピーカ１３０₁および１３０₂で再生され、放射される。制御フィルタ算出部２３は、この第１の同定用信号３００₁、３００₂、…、および、第２の同定用信号３０１₁、３０１₂、…の再生音をマイクロフォン２４₁および２４₂で収音して得られた音響信号に基づき、各スピーカ１３０₁および１３０₂から各マイクロフォン２４₁および２４₂（第１の制御エリアおよび第２の制御エリア）までの空間伝達特性を求める。そして、制御フィルタ算出部２３は、求めた空間伝達特性に基づき、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂に対する各フィルタパラメータを算出し、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂に設定する。

なお、制御フィルタ算出部２３は、空間伝達特性の同定処理中は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂に対し、スルー特性のフィルタパラメータを設定する。若しくは、制御フィルタ算出部２３は、空間伝達特性の同定処理中は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂をバイパスさせる。

図１８〜図２２を用いて、実施形態に係る、第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に対するインパルス応答の算出方法について説明する。図１８は、実施形態に係る各同定用信号を用いてインパルス応答を算出する方法の例を示す。第１の同定用信号３００を例として、第１の同定用信号３００₁、３００₂、…は、最低時間幅Ｔ毎に振り分けられているためデータの時間幅が短く、インパルス応答すなわち空間伝達特性を算出する際の時間シフト量（平均回数）が少なくなり、良い精度が得られないおそれがある。

そのため、制御フィルタ算出部２３は、以下の２つのステップにより第１の同定用信号３００のインパルス応答を算出する。第１のステップでは、制御フィルタ算出部２３は、１つの例えば第１の同定用信号３００₁に対してタップ幅のウィンドウをウィンドウ３０３₁、３０３₂、…としてシフトしてそれぞれ空間伝達特性を算出する。制御フィルタ算出部２３は、算出したインパルス応答を第１の同定用信号３００₁内でタップナンバ毎に平均して、その第１の同定用信号３００₁におけるインパルス応答を求める。制御フィルタ算出部２３は、この処理を、第１の同定用信号３００₂、３００₃、…というように、複数回実行する。

第２のステップでは、制御フィルタ算出部２３は、この複数回のインパルス応答算出処理で得られた各インパルス応答を、全体でさらに平均する。そして、制御フィルタ算出部２３は、平均して得たインパルス応答を、第１の同定用信号３００全体でのインパルス応答すなわち空間伝達特性として求める。このように、各第１の同定用信号３００₁、３００₂、…でそれぞれ求めたインパルス応答の各平均をさらに平均することで、Ｓ／Ｎが向上されることが期待できる。

図１９および図２０は、実施形態に係る、インパルス応答の選択方法の例を示す。制御フィルタ算出部２３は、さらに、図１９に例示されるように、連続的に再生されるそれぞれ１つの第１の同定用信号３００_n（ｎは１、２、…、Ｘ）と第２の同定用信号３０１_nとからなる組を１つのループＬｏｏｐ＃ｎとする。そして、制御フィルタ算出部２３は、各ループＬｏｏｐ＃ｎ毎に、第１の同定用信号３００_nと第２の同定用信号３０１_nとを比較し、第１の同定用信号３００_nと第２の同定用信号３０１_nのインパルス励起時間の時間差ｄｓ_nを求める。

図１９の例では、第１の同定用信号３００₁と、当該第１の同定用信号３００₁の直後に再生される第２の同定用信号３０１₁とが１組のループＬｏｏｐ＃１とされる。第２の同定用信号３０１₁の直後に再生される第１の同定用信号３００₂と、当該第１の同定用信号３００₂の直後に再生される第２の同定用信号３０１₂とが１組のループＬｏｏｐ＃２とされる。

このように、第１の同定用信号３００_nと、当該第１の同定用信号３００_nの直後に再生される第２の同定用信号３０１_nとからなる、Ｘ組のループＬｏｏｐ＃ｎについて、それぞれインパルス励起時間の時間差ｄｓ_nを求める。

図２０は、各ループＬｏｏｐ＃１、＃２および＃３について、第１の同定用信号３００_nと第２の同定用信号３０１_nとのインパルス励起の時間差ｄｓ₁、ｄｓ₂およびｄｓ₃をそれぞれ求めた例を示す。図２０（ａ）は、ループＬｏｏｐ＃１の第１の同定用信号３００₁および第２の同定用信号３０１₁それぞれの再生音による各インパルス応答（特性線２２２₁および特性線２２３₁）を示す。図２０（ｂ）は、ループＬｏｏｐ＃２の第１の同定用信号３００₂および第２の同定用信号３０１₂それぞれの再生音による各インパルス応答（特性線２２２₂および特性線２２３₂）を示す。図２０（ｃ）は、ループＬｏｏｐ＃３の第１の同定用信号３００₃および第２の同定用信号３０１₃それぞれの再生音による各インパルス応答（特性線２２２₃および特性線２２３₃）を示す。

制御フィルタ算出部２３は、このようにして求めたＸ組分の時間差ｄｓ₁、ｄｓ₂、…、ｄｓ_Xをそれぞれ比較し、これら時間差ｄｓ₁、ｄｓ₂、…、ｄｓ_Xが略一定値となっているか否かを判定する。例えば、制御フィルタ算出部２３は、これら時間差ｄｓ₁、ｄｓ₂、…、ｄｓ_Xから１つを選択し、選択された時間差と他の時間差との差分を計算する。制御フィルタ算出部２３は、この差分が予め定められた範囲から外れる時間差ｄｓ_m（ｍは１、２、…、Ｘ）を、一定値から外れる時間差と判定する。そして、制御フィルタ算出部２３は、一定値から外れると判定された時間差ｄｓ_mに対応する第１の同定用信号３００_mおよび第２の同定用信号３０１_mそれぞれの再生音による各インパルス応答を除外して、上述したようにして、インパルス応答の平均を求める。

すなわち、この一定値から外れる時間差ｄｓ_nに対応する第１の同定用信号３００_nおよび第２の同定用信号３０１_nの再生音は、例えば瞬間的な風の影響を受けていると考えることができる。

なお、このように、各時間差ｄｓ_nの差分を計算する必要があるため、上述したループＬｏｏｐ＃Ｘの繰り返し回数Ｘ、すなわち、各第１の同定用信号３００_nおよび第２の同定用信号３０１_nそれぞれの出力回数は、少なくとも２回とされる。

図２１および図２２は、例えば第１の同定用信号３００について、上述のようにして一定値を外れる時間差ｄｓ_mに対応する第１の同定用信号３００_mの再生音によるインパルス応答を除外して、各第１の同定用信号３００₁、３００₂、…、３００_nの平均を求める例を示す。ここでは、第１の同定用信号３００₁、３００₂および３００₃を例として説明する。

図２１において、特性線２１８、２１９および２２０は、第１の同定用信号３００₁、第１の同定用信号３００₂および第１の同定用信号３００₃それぞれの再生音による各インパルス応答の例を示す。このように、各インパルス応答は、差分が所定の範囲内に収まっていることが分かる。図２２は、これら第１の同定用信号３００₂および第１の同定用信号３００₃それぞれの再生音による各インパルス応答の平均を計算した結果の例を示す（特性線２２１）。特性線２２１は、図２１の特性線２１８〜２２０と極めて類似した形状を示していることが分かる。

制御フィルタ算出部２３は、上述のようにして各第１の同定用信号３００₁、３００₂、…、３００_Xからインパルス応答（空間伝達特性）を求め、求めたインパルス応答に基づき、上述した式（４）〜式（２１）（または、式（１）〜式（３））に従い第１制御フィルタ１１１₁に適用するフィルタパラメータを算出する。また、制御フィルタ算出部２３は、同様にして各第２の同定用信号３０１₁、３０１₂、…、３０１_Xからインパルス応答（空間伝達特性）を求め、求めたインパルス応答に基づき第２制御フィルタ１１１₂に適用するフィルタパラメータを算出する。

図２３は、実施形態に係る、上述のようにして求めた各フィルタパラメータを第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂に適用した場合の、実験結果の例を示す。なお、各スピーカ１３０₁および１３０₂、ならびに、各マイクロフォン２４₁および２４₂の配置は、図７を用いて説明した配置に対し、各スピーカ１３０₁および１３０₂からマイクロフォン１５１_i（マイクロフォン２４₁）までの距離Ｌが６０ｍであるものとする。また、この例では、第１の制御エリアすなわちマイクロフォン２４₁の位置に到達する音圧を振幅３倍の９．４ｄＢ増大させ、第２の制御エリアすなわちマイクロフォン２４₂の位置では制御前後の音圧を維持するものとする。

図２３（ａ）は、正面すなわちマイクロフォン２４₁の位置での実験結果の例を示す。特性線２２４は、各第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂による制御が非制御時の結果例を示し、特性線２２５は、制御時の結果例を示す。また、図２３（ｂ）は、左８．５ｍすなわちマイクロフォン２４₂の位置での実験結果の例を示す。特性線２２４’は、各第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂による制御が非制御時の結果例を示し、特性線２２５’は、制御時の結果例を示す。

図２３（ａ）および図２３（ｂ）に示されるように、２つのスピーカ１３０₁および１３０₂からそれぞれ第１の制御エリアおよび第２の制御エリアの制御点までの風影響による誤差の少ない空間伝達特性を用いることで、屋外環境下においても所望の効果を実現できることが分かる。

図２４は、上述した実施形態による処理手順の例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理に先立って、制御フィルタ算出部２３は、第１制御フィルタ１１１１および第２制御フィルタ１１１２をそれぞれスルー特性またはバイパスに設定する。また、同定信号生成部２０は、図１６（ｂ）に示した構成であるものとする。

ステップＳ１０で、同定信号生成部２０は、気象情報取得部２１₁および２１₂から出力された気象情報データ４０₁および４０₂に基づき、風速情報を取得する。ステップＳ１１で、同定信号生成部２０は、同定用信号の出力パラメータを計算する。より具体的には、同定信号生成部２０は、ステップＳ１０で取得した風速情報（風速ｆｆ）と、予め入力された距離Ｌ、音速Ｃ、サンプリング周波数Ｆｓ、フィルタ長ＴＡＰおよび平均回数Ｎとに基づき、上述した式（２２）および式（２３）に従い、出力パラメータとして最低時間幅Ｔを計算する。

次のステップＳ１２で、同定信号生成部２０は、ステップＳ１２で計算した最低時間幅Ｔに従い、第１の同定用信号３００₁、３００₂、…と、第２の同定用信号３０１₁、３０１₂、…とを生成して出力する。すなわち、同定信号生成部２０は、テスト音源生成部２００３に対して元の同定用信号（ホワイトノイズやＴＳＰ信号）を生成し、生成した元の同定用信号を、最低時間幅Ｔで繰り返し第１の同定用信号３００_nと第２の同定用信号３０１_nとに振り分けて出力するよう制御する。

また、同定用信号生成部２０は、ＳＷ部２００２に対し、入力音響信号５０の出力をオフとし、テスト音源生成部２００３から出力された第１の同定用信号３００_nと第２の同定用信号３０１_nとを出力４２１および４２２として出力するように制御する。

なお、同定用信号生成部２０は、元の同定用信号を第１の同定用信号３００_nおよび第２の同定用信号３０１_nに振り分ける時間を、最低時間幅Ｔよりも長い時間としてもよい。

次のステップＳ１３で、制御フィルタ算出部２３は、振幅調整部２６を介して各マイクロフォン２４₁および２４₂の出力を取得する。ステップＳ１４で、制御フィルタ算出部２３は、ステップＳ１３で取得した各マイクロフォン２４₁および２４₂の出力を用いて、上述のようにして各スピーカ１３０₁および１３０₂から、各マイクロフォン２４₁および２４₂までの空間伝達特性（インパルス応答）を算出する。

ステップＳ１５で、制御フィルタ算出部２３は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂に設定するための各フィルタパラメータを、ステップＳ１４で算出した空間伝達特性を用いて計算する。そして、次のステップＳ１６で、制御フィルタ算出部２３は、計算した各フィルタパラメータを、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂にそれぞれ設定する。

このとき、同定用信号生成部２０は、テスト音源生成部２００３から出力された各第１の同定用信号３００₁および第２の同定用信号３０１₁の出力をオフとし、入力音響信号５０を出力４２₁および４２₂として出力するように制御する。入力音響信号５０は、第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂を介して第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂に供給され、スピーカ１３０₁および１３０₂に対して出力される。これにより、第１の制御エリアおよび第２の制御エリアにおいて、それぞれ所望の音圧で入力音響信号５０に基づく音が到来する。

なお、第１音量調整部１２１₁および第２音量制御部１２１₂は、略同一の特性を持っていると好ましい。その上で、第１音量調整部１２１₁および第２音量制御部１２１₂は、略同一の音量設定とされていることが望ましい、ここで、同一の音量設定とは、同一の音響信号が入力された場合の互いの出力音響信号の振幅が略同一となる設定をいう。

（実施形態に適用可能なハードウェア構成）
図２５は、実施形態に適用可能な音響制御装置のハードウェア構成の例を示す。図２５において、音響制御装置１０００は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１００２と、ＲＯＭ(Read Only Memory)１００３と、ＲＡＭ(Random Access Memory)１００４と、ユーザ入力部１００５と、ディスプレイ１００６と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１００７と、データＩ／Ｆ１０１０と、オーディオＩ／Ｆ１０１１とを有する。音響制御装置１０００は、さらに、テスト音源出力部１０１２と、同定用信号スイッチング部１０１３と、切替部１０１４と、フィルタ１０１５₁および１０１５₂と、アンプ部１０１６₁および１０１６₂とを有する。これら各部は、これらがバス１００１を介して互いに通信可能に接続される。なお、オーディオＩ／Ｆ１０１１とバス１００１との間の通信経路は、図２５においては省略されている。

ＣＰＵ１００２は、例えばＲＯＭ１００３に予め記憶されるプログラムに従い、ＲＡＭ１００４をワークメモリとして用いてこの音響制御装置１０００の全体の動作を制御する。例えば、ＲＯＭ１００３は、全体制御のプログラムと共に、上述した同定用信号生成部２０における機能と、制御フィルタ算出部２３における機能とをＣＰＵ１００２に実行させるための音響制御プログラムを含む。

ユーザ入力部１００５は、ユーザ入力を受け付けるためのスイッチ、ダイヤルといった各種操作子を含む。ユーザ入力部１００５は、これに限らず、キーボードであってもよいし、後述するディスプレイ１００６と一体的に構成されたタッチパネルであってもよい。ディスプレイ１００６は、ＣＰＵ１００２によりプログラムに従い生成された表示制御信号に基づく表示を行う。通信Ｉ／Ｆ１００７は、有線や無線により外部の機器と通信する。

データＩ／Ｆ１０１０は、外部機器とデータ通信を行うインターフェイスであって、例えばＵＳＢ(Universal Serial Bus)を適用することができる。例えば、気象情報取得部２１₁および２１₂から出力された気象情報データ４０₁および４０₂は、このデータＩ／Ｆ１０１０から入力され、ＣＰＵ１００２に渡される。

オーディオＩ／Ｆ１０１１は、外部から供給される音響信号のインターフェイスである。外部から供給される音響信号がアナログ方式の信号である場合には、オーディオＩ／Ｆ１０１１は、所定のサンプリング周波数に基づき当該アナログ音響信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタル方式の音響信号とする。例えば、マイクロフォン２４₁および２４₂から出力された音響信号は、このオーディオＩ／Ｆ１０１１から入力され、ディジタル方式の音響信号としてＣＰＵ１００２に渡される。また、実際の再生に用いる入力音響信号５０も、このオーディオＩ／Ｆ１０１１に入力される。

なお、気象情報取得部２１₁および２１₂から出力された気象情報データ４０₁および４０₂は、データＩ／Ｆ１０１０から入力されるのに限定されない。例えば、気象情報取得部２１₁および２１₂から出力された気象情報データ４０₁および４０₂を、無線ＬＡＮ(Local Area Network)など無線通信により送信し、通信Ｉ／Ｆ１００７により受信するようにしてもよい。同様に、マイクロフォン２４₁および２４₂から出力された音響信号は、オーディオＩ／Ｆ１０１１から入力されるのに限定されず、無線ＬＡＮなど無線通信により送信し、通信Ｉ／Ｆ１００７により受信するようにできる。

テスト音源出力部１０１２は、ＣＰＵ１００２の命令に従い、ホワイトノイズやＴＳＰ信号を生成し、元の同定用信号として出力する。同定用信号スイッチング部１０１３は、ＣＰＵ１００２で動作するプログラムにより実現される同定用信号生成部２０の機能に従い、例えば最低時間幅Ｔで元の同定用信号を第１の同定用信号３００_nと、第２の同定用信号３０１_nとに繰り返し振り分けて出力する。

切替部１０１４は、同定用信号スイッチング部１０１３から出力される第１の同定用信号３００_nおよび第２の同定用信号３０１_nと、オーディオＩ／Ｆ１０１１から供給される音響信号との出力先を、ＣＰＵ１００２の命令に従い、フィルタ１０１５₁および１０１５₂と、バス１００１との間で切り替える。

フィルタ１０１５₁および１０１５₂は、上述した第１制御フィルタ１１１₁および第２制御フィルタ１１１₂にそれぞれ対応する。すなわち、フィルタ１０１５₁および１０１５₂は、ＣＰＵ１００１で動作するプログラムにより実現される制御フィルタ算出部２３の機能に従い算出された各フィルタパラメータが設定され、設定されたフィルタパラメータに従い、入力された音響信号に対してフィルタ処理を施す。

アンプ部１０１６₁および１０１６₂は、上述した第１音量調整部１２１₁および第２音量調整部１２１₂にそれぞれ対応する。すなわち、アンプ部１０１６₁および１０１６₂は、ＣＰＵ１００２の命令に従い、それぞれ入力された音響信号に対して音量調整（振幅調整）を施す。アンプ部１０１６₁および１０１６₂から出力された音響信号は、例えばスピーカ１３０₁および１３０₂に供給される。なお、音響信号に対して、スピーカ１３０₁および１３０₂で音として再生させるための電力増幅を行う増幅部は、各アンプ部１０１６₁および１０１６₂が内蔵していてもよいし、この音響制御装置１０００の外部の構成としてもよい。

なお、上述において、テスト音源出力部１０１２と、同定用信号スイッチング部１０１３と、切替部１０１４と、フィルタ１０１５₁および１０１５₂とがそれぞれ独立したハードウェアで構成されるように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、テスト音源出力部１０１２と、同定用信号スイッチング部１０１３と、切替部１０１４と、フィルタ１０１５₁および１０１５₂とのうち一部または全部を、ＣＰＵ１００２で動作するプログラムにより構成してもよいし、１チップの集積回路を用いて構成してもよい。

なお、上述した音響制御プログラムは、予めＲＯＭ１００３に記憶されて提供される。これに限らず、当該音響制御プログラムを、通信Ｉ／Ｆ１００７やデータＩ／Ｆ１０１０を介して外部の機器から供給してもよい。

例えば、実施形態に係る音響制御プログラムは、同定用信号生成部２０および制御フィルタ算出部２３を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、ＣＰＵ１００２が例えばストレージ１００３から当該音響制御プログラムを読み出して実行することにより上述の各部がＲＡＭ１００４上にロードされ、同定用信号生成部２０および制御フィルタ算出部２３がＲＡＭ１００４上に生成されるようになっている。

（実施形態の変形例）
上述では、音場制御システム１０ａが２つの制御エリアの音圧を制御するために、２つの制御エリアにそれぞれ気象情報取得部２１₁および２１₂と、マイクロフォン２４₁および２４₂とを配置していたが、これはこの例に限定されない。すなわち、図２６に例示されるように、３以上（Ｎとする）の制御エリアにそれぞれ気象情報取得部２１₁、２１₂、…、２１_Nと、マイクロフォン２４₁、２４₂、…、２４_Nとを配置し、当該Ｎ個の制御エリアの音圧を制御することも可能である。

この場合、図２６に音場制御システム１０ｂとして例示されるように、音場制御部１１ｂは、Ｎ個の制御フィルタを含むフィルタ部１１０’と、Ｎ個の音響調整部を含む音量調整部１２０’を有する。フィルタ部１１０’は、第１制御フィルタ１１１₁、第２制御フィルタ１１１₂、…、第Ｎ制御フィルタ１１１_Nを含む。また、音量調整部１２０’は、第１音量調整部１２１₁、第２音量調整部１２１₂、…、第Ｎ音量調整部１２１_Nを含む。第１音量調整部１２１₁、第２音量調整部１２１₂、…、第Ｎ音量調整部１２１_Nは、Ｎ個のスピーカ１３０₁、１３０₂、…、１３０_Nそれぞれに音響信号を出力する。

この場合、例えば、スピーカ１３０₁を基準音源とし、他のスピーカ１３０₂〜１３０_Nを制御音源として、基準音源と、制御音源それぞれとを組として、基準音源および１つの制御音源との組毎に、上述した実施形態による処理を実行する。このとき、同定用信号生成部２０’は、各スピーカ１３０₁、１３０₂、…、１３０_Nでそれぞれ再生するための、第１の同定用信号、第２の同定用信号、…、第Ｎの同定用信号のＮ本の同定用信号を、最低時間幅Ｔ毎に巡回的に振り分けて、出力４２₁、４２₂、…、４２_Nとして繰り返し出力する。

（他の実施形態）
次に、他の実施形態について説明する。他の実施形態は、制御エリア側から同定用信号による音を放射し、放射したこの音を、基準音源および制御音源側で集音する例である。図２７は、他の実施形態に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。

すなわち、空間伝達特性について相反定理が成立することから、同定用信号による音を放射するスピーカと、当該音を集音するマイクロフォンとの取り付け条件を逆にしても、適正な空間伝達特性を得ることができる。すなわち、図２７に例示されるように、制御エリアの位置にスピーカ３０を配置し、基準音源のスピーカ１３０₁の近傍と、制御音源のスピーカ１３０₂の近傍とに、それぞれマイクロフォン２５₁および２５₂を配置する。スピーカ３０から、ホワイトノイズやＴＳＰ信号などの同定用信号による音を放射し、放射された音をマイクロフォン２５₁および２５₂によりそれぞれ収音する。

この構成によれば、スピーカ３０から各マイクロフォン２５１および２５２までの複数経路の空間伝達関数を同時に測定可能である。これにより、マイクロフォン２５１および２５２は、風影響を同一に受けることから、上述した実施形態による同定用信号生成部２０での同定用信号の繰り返し出力が必要なくなり、モノラル再生１系統だけでも同定可能となる。

図２８は、他の実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示す。図２８において、音場制御システム１０ｃは、マイクロフォン２５₁および２５₂から出力された各音響信号が振幅調整部２６を介して制御フィルタ算出部２３’に供給される。また、スピーカ３０は、入力音響信号５０として入力される同定用信号が供給される。第１の制御エリアおよび第２の制御エリアの音圧をそれぞれ制御する場合には、これら第１の制御エリアおよび第２の制御エリアそれぞれにスピーカ３０を配置し、同定用信号を２つのスピーカ３０に対して切り替えて供給する。

制御フィルタ算出部２３’は、制御エリアが１つの場合は、上述の式（１）および式（２）に従い、各マイクロフォン２５₁および２５₂から供給される音響信号を用いて、第１制御フィルタ１１１₁および第２の制御フィルタ１１１₂のフィルタパラメータをそれぞれ算出する。また、制御フィルタ算出部２３’は、制御エリアが２つの場合は、上述の式（４）〜式（２１）に従い、各マイクロフォン２５₁および２５₂から供給される音響信号を用いて、第１制御フィルタ１１１₁および第２の制御フィルタ１１１₂のフィルタパラメータをそれぞれ算出する。

（他の実施形態の変形例）
他の実施形態の変形例について説明する。周知のように、スピーカは、音圧を受けると、逆起電力により音響信号が出力され、マイクロフォンとして使用できる。本他の実施形態の変形例では、このスピーカの逆起電力を利用する。図２９は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。

図２９に例示されるように、他の実施形態の変形例では、上述した他の実施形態において用いるマイクロフォン２５₁および２５₂を、基準音源であるスピーカ１３０₁’と制御音源であるスピーカ１３０₂’とで置き換えている。スピーカ１３０₁’および１３０₂’は、音圧を受けることにより、音響信号３２₁および３２₂をそれぞれ出力する。

この構成においても、上述の他の実施形態と同様に、スピーカ３０からマイクロフォンとしての各スピーカ１３０₁’および１３０₂’までの複数経路の空間伝達関数を同時に測定可能である。これにより、各スピーカ１３０₁’および１３０₂’は、風影響を同一に受けることから、上述した実施形態による同定用信号生成部２０での同定用信号の繰り返し出力が必要なくなり、モノラル再生１系統だけでも同定可能となる。

図３０は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムの一例の構成を示す。図２８において、音場制御システム１０ｄは、スピーカ１３０₁’および１３０₂’から出力された各音響信号が振幅調整部２６’を介して制御フィルタ算出部２３’に供給される。また、スピーカ３０は、入力音響信号５０として入力される同定用信号が供給される。他の構成は、図２８にて説明した他の実施形態による音場制御システム１０ｃと同一なので、詳細な説明を省略する。

なお、本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１００ 音場制御システム
２０ 同定用信号生成部
２３，２３’ 制御フィルタ算出部
３０，１３０₁，１３０₁’，１３０₂，１３０₂’ スピーカ
５０ 入力音響信号
２１₁，２１₂，２１_N 気象情報取得部
２４₁，２４₂，２４_N，１５０，１５１_i，１５２_j マイクロフォン
１１０，１１０’ フィルタ部
１１１₁ 第１制御フィルタ
１１１₂ 第２制御フィルタ
１１１_N 第Ｎ制御フィルタ
１２０ 音量調整部
１２１₁ 第１音量調整部
１２１₂ 第２音量調整部
１２１_N 第Ｎ音量調整部
１６０，１６１，１６２ 制御エリア
３００，３００₁，３００₂，３００₃，３００_n 第１の同定用信号
３０１，３０１₁，３０１₂，３０２₃，３０２_n 第２の同定用信号

Claims (11)

1. 音響信号を第１のスピーカに出力する第１の出力部と、
   音響信号を第２のスピーカに出力する第２の出力部と、
   入力音響信号を第１のフィルタパラメータに従いフィルタ処理して前記第１の出力部に供給する第１のフィルタと、
   前記入力音響信号を第２のフィルタパラメータに従いフィルタ処理して前記第２の出力部に供給する第２のフィルタと
   前記第１のスピーカから放射された音と、前記第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第１のエリアでの、少なくとも風情報を含む第１の気象情報を取得する第１の気象情報取得部と、
   前記第１のスピーカから前記第１のエリアまでの第１の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記第１のエリアまでの第２の空間伝達特性とを同定するための第１の同定用信号を、前記第１の気象情報に基づいて生成する同定用信号生成部と、
   前記第１の同定用信号に従い前記第１のスピーカから放射された音による第１の音響信号と、前記第１の同定用信号に従い前記第２のスピーカから放射された音による第２の音響信号とをそれぞれ取得する音取得部と、
   前記第１の音響信号に基づき同定した前記第１の空間伝達特性と、前記第２の音響信号に基づき同定した前記第２の空間伝達特性とに基づいて、前記第１のフィルタパラメータと前記第２のフィルタパラメータとのうち少なくとも一方を生成するフィルタ算出部と
   を備える音場制御システム。
2. 前記同定用信号生成部は、
   前記第１の同定用信号を、所定の時間毎に繰り返し第２の同定用信号と第３の同定用信号とに振り分けて、該第２の同定用信号を前記第１の出力部に供給し、該第３の同定用信号を前記第２の出力部に供給する請求項１に記載の音場制御システム。
3. 前記同定用信号生成部は、
   最短の前記所定の時間を前記第１の気象情報に基づき決定し、前記第１の同定用信号を、決定した該最短の前記所定の時間毎に繰り返し前記第２の同定用信号と前記第３の同定用時間とに振り分ける請求項２に記載の音場制御システム。
4. 前記フィルタ算出部は、
   それぞれ２以上の前記第２の同定用信号および前記第３の同定用信号による前記第１の音響信号および前記第２の音響信号に基づいて前記第１の空間伝達特性および前記第２の空間伝達特性を同定する請求項２または請求項３に記載の音場制御システム。
5. 前記フィルタ算出部は、
   それぞれ２以上の、前記第２の同定用信号による前記第１の音響信号のインパルス応答と、前記第３の同定用信号による前記第２の音響信号のインパルス応答との各時間差に基づき、前記第１の空間伝達特性および前記第２の空間伝達特性を同定するために用いる前記第１の音響信号および前記第２の音響信号を選択する請求項４に記載の音場制御システム。
6. 前記気象情報取得部は、
   前記第１のスピーカから放射された音と、前記第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第２のエリアでの、少なくとも風情報を含む第２の気象情報をさらに取得し、
   前記同定用信号生成部は、
   前記第１のスピーカから前記第２のエリアまでの第３の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記第２のエリアまでの第４の空間伝達特性とを同定するための第４の同定用信号を、前記第２の気象情報を用いてさらに生成し、
   前記音取得部は、
   前記第４の同定用信号に従い前記第１のスピーカから放射された音による第３の音響信号と、前記第４の同定用信号に従い前記第２のスピーカから放射された音による第４の音響信号とをそれぞれさらに取得し、
   前記フィルタ算出部は、
   前記第１の空間伝達特性と、前記第２の空間伝達特性と、前記第３の音響信号に基づき同定した前記第３の空間伝達特性と、前記第４の音響信号に基づき同定した前記第４の空間伝達特性とに基づいて、前記第１のフィルタパラメータと前記第２のフィルタパラメータとのうち少なくとも一方を生成する請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の音場制御システム。
7. 第１の出力部から出力された音響信号により第１のスピーカから放射された音と、第２の出力部から出力された音響信号により第２のスピーカから放射された音とが共通して到来するエリアでの、少なくとも風情報を含む気象情報を取得する気象情報取得ステップと、
   前記第１のスピーカから前記エリアまでの第１の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記エリアまでの第２の空間伝達特性とを同定するための同定用信号を、前記気象情報に基づいて生成する同定用信号生成ステップと、
   前記同定用信号に従い前記第１のスピーカから放射された音による第１の音響信号と、前記同定用信号に従い前記第２のスピーカから放射された音による第２の音響信号とをそれぞれ取得する音取得ステップと、
   前記第１の音響信号に基づき同定した前記第１の空間伝達特性と、前記第２の音響信号に基づき同定した前記第２の空間伝達特性とに基づいて、入力音響信号をフィルタ処理して前記第１の出力部に供給する第１のフィルタに対する第１のフィルタパラメータと、前記入力音響信号をフィルタ処理して前記第２の出力部に供給する第２のフィルタに対する第２のフィルタパラメータとのうち少なくとも一方を生成するフィルタ算出ステップと
   を備える音場制御方法。
8. 第１の出力部から出力された音響信号により第１のスピーカから放射された音と、第２の出力部から出力された音響信号により第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第１のエリアでの、少なくとも風情報を含む第１の気象情報を取得する気象情報取得部と、
   前記第１のスピーカから前記第１のエリアまでの第１の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記エリアまでの第２の空間伝達特性とを同定するための同定用信号を、前記気象情報に基づいて生成する同定用信号生成部と
   を備える同定信号発生装置。
9. 前記同定用信号生成部は、
   前記同定用信号を、所定の時間毎に繰り返し第１の同定用信号と第２の同定用信号とに振り分けて、該第１の同定用信号を前記第１の出力部に供給し、該第２の同定用信号を前記第２の出力部に供給する請求項８に記載の同定用信号発生装置。
10. 前記同定用信号生成部は、
    最短の前記所定の時間を前記気象情報に基づき決定し、前記同定用信号を、決定した該最短の前記所定の時間毎に繰り返し前記第１の同定用信号と前記第２の同定用信号とに振り分ける請求項９に記載の同定用信号発生装置。
11. 前記気象情報取得部は、
    前記第１のスピーカから放射された音と、前記第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第２のエリアでの、少なくとも風情報を含む第２の気象情報をさらに取得し、
    前記同定用信号生成部は、
    前記第１のスピーカから前記第２のエリアまでの第３の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記第２のエリアまでの第４の空間伝達特性とを同定するための第４の同定用信号を、前記第２の気象情報に基づいてさらに生成する
    請求項８乃至請求項１０の何れか１項に記載の同定用信号発生装置。

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