JP2024027222A - Generation device, generation method and program - Google Patents

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弘章 伊藤
Hiroaki Ito
伸 村田
Shin Murata
記良 鎌土
Noriyoshi Kamado
詩穂里 小塚
Shihori Kozuka
直樹 信夫
Naoki Nobuo
陽一 羽田
Yoichi Haneda
亨真 吉松
Toma Yoshimatsu
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Abstract

To provide a generation device, etc. which achieves high suppression performance even in the ear of a user who is far from an actual error microphone.SOLUTION: A generation device includes: a sound pressure estimation part which generates a cancel signal so that a point in which a suppression amount of noise becomes maximum is located to a user than installation positions of a plurality of error microphones which are arranged on a spherical face close to the head of a user, estimates a sound collection signal collected when a virtual microphone is installed in a place closer to an observation point than the plurality of error microphones by using a spherical harmonic function expansion coefficient and obtains an estimation sound collection signal x(v); and a suppression signal generation part for generating the cancel signal for suppressing noise in the installation position of the virtual microphone by using a sound collection signal x(r) which collects noise of a suppression object and the estimation sound collection signal x(v). The virtual microphone is the microphone which is not actually installed but is virtually installed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

特許法第30条第2項適用申請有り (1)発行日 予稿集公開 2022年2月23日、発明を発表した日 2022年3月9日(開催日 2022年3月9日~3月11日) 刊行物 日本音響学会2022春季研究発表会(予稿集) https://acoustics.jp/annualmeeting/program/Application for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (1) Publication date: Publication of the proceedings February 23, 2022, Date of invention announcement: March 9, 2022 (Holding date: March 9, 2022 - March 11, 2022) Publication Acoustical Society of Japan 2022 Spring Research Presentation (Proceedings) https://acoustics. jp/annualmeeting/program/

本発明は、特定の位置での外部の騒音を抑圧する能動的騒音抑圧(ANC:Active Noise Control)の技術に関する。 The present invention relates to an active noise control (ANC) technique that suppresses external noise at a specific location.

従来の能動的騒音抑圧技術として非特許文献1が知られている。能動的騒音抑制では、参照マイク、エラーマイク、キャンセルスピーカを一般的に用いる。図1は従来の騒音抑圧装置の構成例を示す。参照マイク91で騒音源の発する騒音を収音する。キャンセルスピーカ92は、抑圧信号生成装置90で生成されたキャンセル信号を再生して、騒音を相殺するキャンセル音を発する。さらに、エラーマイク93で騒音の消し残しを収音し、フィードバックする。抑圧信号生成装置90は、参照マイク91の収音信号とエラーマイク93の収音信号とを用いて、騒音の消し残しが小さくなるようにキャンセル信号を能動的に制御し、生成する。エラーマイク93の設置位置において、騒音の消し残しが小さくなるように、キャンセルスピーカ92がキャンセル音を発するため、キャンセル音はエラーマイク93の設置位置で最も効率よく騒音を抑圧する。そのため、エラーマイク93はユーザの耳元近くに設置される。 Non-patent document 1 is known as a conventional active noise suppression technique. Active noise suppression commonly uses reference microphones, error microphones, and canceling speakers. FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional noise suppression device. The reference microphone 91 picks up the noise emitted by the noise source. The cancellation speaker 92 reproduces the cancellation signal generated by the suppression signal generation device 90 and emits a cancellation sound that cancels out the noise. Further, the error microphone 93 picks up the unmated noise and feeds it back. The suppression signal generation device 90 uses the sound signal picked up by the reference microphone 91 and the sound picked up signal from the error microphone 93 to actively control and generate a cancellation signal so that less noise is left unerased. At the installation position of the error microphone 93, the cancellation speaker 92 emits a cancellation sound so that the amount of noise left unerased is reduced, so that the cancellation sound suppresses noise most efficiently at the installation position of the error microphone 93. Therefore, the error microphone 93 is installed near the user's ear.

しかしながら、実際の利用に際しては、エラーマイク93をユーザの耳元近くに設置できない場合もあり、エラーマイク93の設置位置とユーザの耳元との距離が大きくなると、前述の通り、エラーマイク93の設置位置で最も効率よく騒音を抑圧し、ユーザの耳元では騒音の消し残しが大きくなり、抑圧性能が低下し、ユーザが騒音抑圧の恩恵を十分に得られない場合がある。例えば、騒音源から耳元までの距離が100mmであり、エラーマイク93をユーザの耳元(0mm)に設置した場合の抑圧性能は-∞dBであり、エラーマイク93を騒音源と耳元との中間地点に設置した場合の抑圧性能は-7.38dBであることをシミュレーションにて確認した。図2は、従来技術の抑圧可能領域(スイートスポット)Sと所望のスイートスポットSとの違いを説明するための図である。 However, in actual use, it may not be possible to install the error microphone 93 close to the user's ear, and if the distance between the installation position of the error microphone 93 and the user's ear increases, the installation position of the error microphone 93 may change as described above. The noise is suppressed most efficiently in the user's ears, but the noise remains unmated near the user's ears, the suppression performance deteriorates, and the user may not be able to fully benefit from the noise suppression. For example, if the distance from the noise source to the user's ear is 100 mm, and the error microphone 93 is installed near the user's ear (0 mm), the suppression performance is -∞dB, and the error microphone 93 is placed at the midpoint between the noise source and the user's ear. It was confirmed through simulation that the suppression performance was -7.38dB when installed at FIG. 2 is a diagram for explaining the difference between the suppressable region (sweet spot) S 1 of the prior art and the desired sweet spot S 2 .

非特許文献2では、図3に示すように頭部周辺に頭部を覆うように複数のエラーマイク93を設置し、エラーマイク93で得られた信号から内部の音圧を推定することで耳元音圧を予測する。 In Non-Patent Document 2, as shown in FIG. 3, a plurality of error microphones 93 are installed around the head so as to cover the head, and the sound pressure inside the ear is estimated from the signal obtained by the error microphones 93. Predict sound pressure.

梶川, 「アクティブノイズコントロールの最近の話題と応用」, 研究報告音楽情報科学(MUS), vol. 2015-MUS-107, no. 3, pp. 1-6, 5月 2015.Kajikawa, “Recent topics and applications of active noise control,” Research Report Music Information Science (MUS), vol. 2015-MUS-107, no. 3, pp. 1-6, May 2015. 信夫他, 「剛球を仮定した頭部近傍複数マイクによる耳元音圧予測型ANCの検討」,日本音響学会講演論文集(春), pp. 433-434, 3月 2022.Nobuo et al., “Study of ANC that predicts the sound pressure at the ear using multiple microphones near the head assuming a hard sphere,” Proceedings of the Acoustical Society of Japan (Spring), pp. 433-434, March 2022.

しかしながら、公共機関の座席等での利用を考えると、複数のエラーマイクの設置条件が現実的ではないという課題がある。
本発明は、公共機関の座席等での利用に適した設置条件に基づき設置したエラーマイクで収音した収音信号から、ユーザの耳元で収音した場合に得られる収音信号を推定し、キャンセル信号を能動的に制御するために、実際のエラーマイクの配置位置で収音した収音信号の代わりに推定により得られた収音信号を使用することで、実際のエラーマイクから離れたユーザの耳元でも高い抑圧性能を実現する生成装置、生成方法、そのプログラムを提供することを目的とする。
However, there is a problem in that the conditions for installing a plurality of error microphones are not realistic when considering use at seats in public institutions.
The present invention estimates the sound signal obtained when sound is collected near the user's ear from the sound signal collected by an error microphone installed based on installation conditions suitable for use in seats in public institutions, etc., In order to actively control the cancellation signal, the estimated sound signal is used instead of the sound signal collected at the actual location of the error microphone, allowing the user to move away from the actual error microphone. The purpose of the present invention is to provide a generation device, a generation method, and a program therefor that achieve high suppression performance even when close to the user's ear.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、生成装置は、アクティブノイズコントロールに用いるキャンセル信号を生成する。生成装置は、騒音の抑圧量が最大となる地点が、複数のエラーマイクの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号を生成し、複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した球面上に配置され、球面調和関数展開係数を利用して、複数のエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクを設置した場合に収音される収音信号を推定し、推定収音信号x(v)を得る音圧推定部と、抑圧対象の騒音を収音した収音信号x(r)と推定収音信号x(v)とを用いて、仮想マイクの設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号を生成する抑圧信号生成部とを含み、仮想マイクは、実際には設置されずに仮想的に設置されるマイクである。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a generation device generates a cancellation signal used for active noise control. The generation device generates a cancellation signal such that the point where the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation position of the plurality of error microphones, and the plurality of error microphones are located close to the user's head. The virtual microphone is placed on a spherical surface and uses the spherical harmonic expansion coefficients to estimate the sound signal that would be picked up if the virtual microphone was placed closer to the observation point than multiple error microphones. Suppress the noise at the installation position of the virtual microphone using a sound pressure estimator that obtains x(v), a picked-up signal x(r) that collects the noise to be suppressed, and an estimated picked-up signal x(v). The virtual microphone is a microphone that is not actually installed but is installed virtually.

本発明によれば、ユーザの耳元にエラーマイクを配置できない場合に、ユーザの頭部周辺に頭部を覆うように複数のエラーマイクを設置することなく、高い抑圧性能を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, when an error microphone cannot be placed near the user's ear, it is possible to achieve high suppression performance without installing multiple error microphones around the user's head so as to cover the user's head. be effective.

従来のアクティブノイズコントロールを説明するための図。A diagram for explaining conventional active noise control. 従来技術の抑圧可能領域を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a suppressable region in the conventional technology. 従来技術のエラーマイクの設置位置を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the installation position of an error microphone according to the prior art. 第一実施形態に係る騒音抑圧システムの機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram of the noise suppression system according to the first embodiment. 第一実施形態に係る騒音抑圧システムの処理フローの例を示す図。The figure which shows the example of the process flow of the noise suppression system based on 1st embodiment. 推定方法1を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining estimation method 1. 推定方法1を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining estimation method 1. 推定方法2を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining estimation method 2. 推定方法3を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining estimation method 3. 推定方法4を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining estimation method 4. 推定方法4を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining estimation method 4. 推定方法5を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining estimation method 5. 推定方法7を説明するための図。FIG. 7 is a diagram for explaining estimation method 7. 本手法を適用するコンピュータの構成例を示す図。The figure which shows the example of a structure of the computer to which this method is applied.

以下、本発明の実施形態について、説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。以下の説明において、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings used in the following explanation, components having the same functions and steps that perform the same processing are denoted by the same reference numerals, and redundant explanation will be omitted. In the following description, processing performed for each element of a vector or matrix is applied to all elements of that vector or matrix, unless otherwise specified.

<第一実施形態のポイント>
本実施形態では、ユーザの頭部に近接した球面上に位置に設置された複数のエラーマイクの収音信号から耳元での観測音圧を推定する。例えば、実際の複数のエラーマイクの収音信号から、耳元に配置された仮想的なエラーマイクの収音信号を推定し、ANCにおいて、仮想的なエラーマイクの収音信号を従来のエラーマイクの収音信号として用いる。このような構成とすることで、スイートスポットの位置をエラーマイクの設置位置から仮想的なエラーマイクの位置に変更し、耳元での消し残りをキャンセルする音を出すことができる。
<Points of the first embodiment>
In this embodiment, the observed sound pressure at the user's ear is estimated from the sound signals picked up by a plurality of error microphones installed on a spherical surface close to the user's head. For example, the pickup signal of a virtual error microphone placed near the ear is estimated from the pickup signals of multiple actual error microphones, and in ANC, the pickup signal of the virtual error microphone is compared to that of the conventional error microphone. Used as a sound signal. With this configuration, it is possible to change the sweet spot position from the installation position of the error microphone to the virtual error microphone position, and produce a sound that cancels the unerased sound near the ear.

仮想的なエラーマイクの収音信号を推定する方法としては様々な方法が考えられる。例えば、ユーザの頭部に近接した球面上に配置した実際の複数のエラーマイクから、球面調和関数を用いて耳元の音圧を推定する。
なお、複数のエラーマイクが配置される球面の中心がユーザの頭部の外側に位置するように、複数のエラーマイクを配置する。
Various methods can be considered for estimating a sound signal picked up by a virtual error microphone. For example, the sound pressure at the ear is estimated using a spherical harmonic function from a plurality of actual error microphones placed on a spherical surface close to the user's head.
Note that the plurality of error microphones are arranged so that the center of the spherical surface on which the plurality of error microphones are arranged is located outside the user's head.

<第一実施形態>
図4は第一実施形態に係る騒音抑圧システムの機能ブロック図を、図5はその処理フローを示す。
<First embodiment>
FIG. 4 shows a functional block diagram of the noise suppression system according to the first embodiment, and FIG. 5 shows its processing flow.

騒音抑圧システムは、参照マイク91、キャンセルスピーカ92、L個のエラーマイク93-iからなるマイクアレー、抑圧信号生成部110および音圧推定部120を含む。i=1,2,…,Lとする。抑圧信号生成部110および音圧推定部120からなる装置を抑圧信号生成装置ともいう。 The noise suppression system includes a reference microphone 91, a cancellation speaker 92, a microphone array including L error microphones 93-i, a suppression signal generation section 110, and a sound pressure estimation section 120. Let i=1,2,…,L. The device including the suppression signal generation section 110 and the sound pressure estimation section 120 is also referred to as a suppression signal generation device.

抑圧信号生成装置は、参照マイク91の収音信号x(r)と、L個のエラーマイク93-iの収音信号x(e)とを入力とし、騒音の抑圧量が最大となる地点が、エラーマイク93-iの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号(以下、「抑圧信号」ともいう)yを生成して、キャンセルスピーカ92に出力する。 The suppression signal generation device inputs the sound signal x(r) of the reference microphone 91 and the sound signal x(e) of the L error microphones 93-i, and determines the point where the amount of noise suppression is maximum. , a cancellation signal (hereinafter also referred to as a "suppression signal") y is generated and output to the cancellation speaker 92 so as to be located closer to the user than the installation position of the error microphone 93-i.

抑圧信号生成装置は、例えば、中央演算処理装置(CPU: Central Processing Unit)、主記憶装置(RAM: Random Access Memory)などを有する公知又は専用のコンピュータに特別なプログラムが読み込まれて構成された特別な装置である。抑圧信号生成装置は、例えば、中央演算処理装置の制御のもとで各処理を実行する。抑圧信号生成装置に入力されたデータや各処理で得られたデータは、例えば、主記憶装置に格納され、主記憶装置に格納されたデータは必要に応じて中央演算処理装置へ読み出されて他の処理に利用される。抑圧信号生成装置の各処理部は、少なくとも一部が集積回路等のハードウェアによって構成されていてもよい。抑圧信号生成装置が備える各記憶部は、例えば、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置、またはリレーショナルデータベースやキーバリューストアなどのミドルウェアにより構成することができる。ただし、各記憶部は、必ずしも抑圧信号生成装置がその内部に備える必要はなく、ハードディスクや光ディスクもしくはフラッシュメモリ(Flash Memory)のような半導体メモリ素子により構成される補助記憶装置により構成し、抑圧信号生成装置の外部に備える構成としてもよい。 The suppression signal generation device is, for example, a special computer configured by loading a special program into a known or dedicated computer having a central processing unit (CPU), a main memory (RAM), etc. It is a great device. The suppression signal generation device executes each process under the control of, for example, a central processing unit. The data input to the suppression signal generation device and the data obtained through each process are stored, for example, in the main memory, and the data stored in the main memory is read out to the central processing unit as necessary. Used for other processing. Each processing unit of the suppression signal generation device may be configured at least in part by hardware such as an integrated circuit. Each storage unit included in the suppression signal generation device can be configured by, for example, a main storage device such as a RAM (Random Access Memory), or middleware such as a relational database or a key-value store. However, each storage unit does not necessarily have to be provided with a suppression signal generation device therein, and may be configured with an auxiliary storage device composed of a hard disk, an optical disk, or a semiconductor memory element such as a flash memory, and the suppression signal generation device It may be configured to be provided outside the generation device.

以下、各部について説明する。 Each part will be explained below.

<参照マイク91>
参照マイク91は、抑圧対象の音を収音し(S91)、収音信号x(r)を出力する。参照マイク91で収音した抑圧対象の音を、以下「騒音」と記載する。
<Reference microphone 91>
The reference microphone 91 picks up the sound to be suppressed (S91) and outputs a picked-up signal x(r). The sound to be suppressed that is picked up by the reference microphone 91 will be referred to as "noise" hereinafter.

<キャンセルスピーカ92>
キャンセルスピーカ92は、キャンセル信号yを入力とし、キャンセル信号yを再生する(S92)。キャンセルスピーカ92から再生される再生音と抑圧対象の騒音とが完全な逆位相となる場合、再生音と抑圧対象の騒音とが重なる、すなわち、音波同士が重畳する、と波が打ち消し合うため、騒音が抑圧される。
<Cancel speaker 92>
The cancellation speaker 92 inputs the cancellation signal y and reproduces the cancellation signal y (S92). When the reproduced sound reproduced from the cancellation speaker 92 and the noise to be suppressed are completely opposite in phase, the reproduced sound and the noise to be suppressed overlap, that is, the sound waves are superimposed on each other, and the waves cancel each other out. Noise is suppressed.

<エラーマイク93-i>
エラーマイク93-iは、騒音の消し残しを含む、キャンセルスピーカ92から再生される再生音で抑圧されなかった音を収音し(S93)、収音信号x(e)を出力する。エラーマイク93-iは、観測点(例えば、ユーザの耳元)よりも騒音源に近い位置に配置される。L個のエラーマイク93-iの位置は、音圧の推定方法と関係するため、後述する音圧推定部120と合わせて説明する。
<Error microphone 93-i>
The error microphone 93-i picks up sounds that are not suppressed by the reproduced sound played from the canceling speaker 92, including unmated noise (S93), and outputs a picked-up sound signal x(e). The error microphone 93-i is placed closer to the noise source than the observation point (for example, near the user's ear). The positions of the L error microphones 93-i are related to the sound pressure estimation method, so they will be explained together with the sound pressure estimation section 120, which will be described later.

<音圧推定部120>
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)を入力とし、L個のエラーマイク93-iよりも観測点に近い位置にマイク130を設置した場合に収音されると推定される信号である、推定収音信号x(v)を算出し、出力する。すなわち、音圧推定部120は、キャンセルスピーカ92から再生される再生音で抑圧されなかった音がマイク130の設置位置で収音される場合に得られる収音信号を推定し(S120)、推定した収音信号を推定収音信号x(v)として出力する。以下、推定収音信号x(v)の推定方法を7つ例示する。ここで、マイク130は実際には設置せず仮想的に設置されるものであり、以下仮想マイク130と記載する。
<Sound pressure estimation unit 120>
The sound pressure estimation unit 120 inputs the output signals (sound collection signals) x(e) of the L error microphones 93-i, and places the microphone 130 at a position closer to the observation point than the L error microphones 93-i. An estimated sound pickup signal x(v), which is a signal estimated to be picked up when installed, is calculated and output. That is, the sound pressure estimating unit 120 estimates a sound signal obtained when the sound that is not suppressed by the reproduced sound played from the canceling speaker 92 is collected at the installation position of the microphone 130 (S120), and estimates The collected sound signal is output as the estimated sound collected signal x(v). Below, seven methods for estimating the estimated sound pickup signal x(v) will be illustrated. Here, the microphone 130 is not actually installed but is installed virtually, and is hereinafter referred to as a virtual microphone 130.

(推定方法1)
本推定方法では、ユーザの頭部に近接した球面上に配置した複数のエラーマイクの収音信号から、球面調和関数展開係数を利用して仮想的なエラーマイクの収音信号を推定する。以下、推定方法1の条件について説明する。
(Estimation method 1)
In this estimation method, a sound signal picked up by a virtual error microphone is estimated from sound signals picked up by a plurality of error microphones placed on a spherical surface close to the user's head, using spherical harmonic expansion coefficients. The conditions of estimation method 1 will be explained below.

(条件1)
複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した仮想的な球(以下、仮想球Bともいう)の球面上に配置される。仮想球は、物理的に存在する球ではない。さらに、複数のエラーマイクは、仮想球Bの中心がユーザの頭部の外側に位置するように配置される。
(Condition 1)
The plurality of error microphones are arranged on the spherical surface of a virtual sphere (hereinafter also referred to as virtual sphere B) close to the user's head. A virtual sphere is not a physically existing sphere. Further, the plurality of error microphones are arranged so that the center of the virtual sphere B is located outside the user's head.

(条件2)
球面調和関数展開係数を利用するために、エラーマイクの個数Lと、球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たす。
(Condition 2)
In order to use the spherical harmonic function expansion coefficient, the number L of error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L.

(条件3)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置とし、かつ、仮想球の表面または外側とする。なお、仮想球の表面または外側に位置する点の音圧を推定することを音圧の外挿に基づく推定と呼ぶ。
(Condition 3)
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear, and is on the surface or outside of the virtual sphere. Note that estimating the sound pressure at a point located on the surface or outside of the virtual sphere is called estimation based on sound pressure extrapolation.

図6および図7は、ユーザの頭部に近接した仮想球Bの球面上の複数のエラーマイク93-iの位置関係を説明するための図である。 6 and 7 are diagrams for explaining the positional relationship of the plurality of error microphones 93-i on the spherical surface of the virtual sphere B close to the user's head.

本推定方法では、受聴者の耳の位置からあらかじめ決めた距離の位置に原点O'をおき、原点O'の位置から等間隔の位置(同じ半径の位置)に複数のエラーマイクを配置する。すなわち、仮想球Bの表面上にエラーマイクを配置する。半径aの仮想球Bの球面上にエラーマイクを配置し、半径rの球面上の音圧を推定する。例えば、中心(原点O')からエラーマイクまでの距離をa=7.5cmとし、4個のエラーマイクを半径aの仮想球に内接する三角錐の頂点に配置する。このとき、4個のエラーマイクはテトラ型のマイクアレーとなる。例えば、中心(原点O')から観測点(仮想マイク130の位置)までの距離をr=8cmとして推定する。 In this estimation method, an origin O' is placed at a predetermined distance from the position of the listener's ear, and a plurality of error microphones are placed at equidistant positions (positions with the same radius) from the origin O'. That is, an error microphone is placed on the surface of virtual sphere B. An error microphone is placed on the spherical surface of virtual sphere B with radius a, and the sound pressure on the spherical surface with radius r is estimated. For example, the distance from the center (origin O') to the error microphone is set to a = 7.5 cm, and four error microphones are placed at the vertices of a triangular pyramid inscribed in a virtual sphere with radius a. At this time, the four error microphones form a tetra-shaped microphone array. For example, the distance from the center (origin O') to the observation point (position of virtual microphone 130) is estimated as r=8 cm.

球面調和関数展開を利用することで、ある球面上での観測音圧から、任意の球面上における観測音圧を推定することが可能である。 By using spherical harmonic expansion, it is possible to estimate the observed sound pressure on any spherical surface from the observed sound pressure on a certain spherical surface.

半径aの球の表面上のある角度Ωo=(θoo)で観測される音圧p(a,Ωo)は、その球の外側からのみ雑音が到来する場合、

と表せる。ここでkは波数であり、βn,mはその雑音場に固有な音場係数であり、jnはn次の球ベッセル関数であり、Ym n(・)は球面調和関数である。
The sound pressure p(a,Ω o ) observed at a certain angle Ω o =(θ oo ) on the surface of a sphere of radius a is, if the noise comes only from outside the sphere,

It can be expressed as Here, k is a wave number, β n,m is a sound field coefficient specific to the noise field, j n is an n-th order spherical Bessel function, and Y m n (·) is a spherical harmonic function.

音場係数βn,mは、球面調和関数展開を利用して

として計算できる。
The sound field coefficient β n,m is calculated using spherical harmonic expansion.

It can be calculated as

よって、雑音源を含まない半径rの任意の角度Ωの音圧p(r,Ω)は、

により、推定することができる。
Therefore, the sound pressure p(r,Ω) at an arbitrary angle Ω of radius r that does not include the noise source is

It can be estimated by

従って、音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(2)により音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて式(3)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、計算量を減らすために、予め様々な音圧の観測値に対応する音場係数βn,mを求めておき、音圧の観測値と音場係数βn,mとの組み合わせを図示しない記憶部に予め記憶しておき、音圧推定時には、記憶部からL個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]に対応する音場係数βn,mを取り出し、式(3)により仮想マイクにおける音圧を推定する構成としてもよい。さらに、仮想マイクの位置(r,Ω)が予め決まっている場合には、予め様々な音圧の観測値に対応する仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を求めておき、音圧の観測値x[e]=[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]と仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)との組み合わせを図示しない記憶部に予め記憶しておき、音圧推定時には、記憶部からL個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]に対応する仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を取り出し、演算処理を行わずに仮想マイクにおける音圧を推定する構成としてもよい。 Therefore, the sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values [p(a, Ω 1 ), p(a, Ω 2 ),…,p(a,Ω L )], find the sound field coefficient β n,m using equation (2), and use the sound field coefficient β n,m to calculate the virtual microphone using equation (3). Estimate the sound pressure p(r,Ω) at . In addition, in order to reduce the amount of calculation, the sound field coefficients β n,m corresponding to various observed values of sound pressure are calculated in advance, and the combinations of the observed values of sound pressure and the sound field coefficients β n,m are illustrated. When estimating the sound pressure, the observed value of the sound pressure obtained from the output signals (collected sound signals) x(e) of the L error microphones 93-i is stored in the storage section [p(a ,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )], the sound field coefficient β n,m corresponding to You can also use it as Furthermore, if the position (r, Ω) of the virtual microphone is determined in advance, the sound pressure p(r, Ω) at the virtual microphone corresponding to various observed values of sound pressure is determined in advance, and the sound pressure The combination of the observed value x[e]=[p(a,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )] and the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone is The observed value of the sound pressure [p( a,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )] at the virtual microphone, and calculate the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone without performing calculation processing. It may also be configured to estimate the sound pressure.

なお、L=4の場合、(N+1)2≦Lを満たすためにNは1次に制限される。
一方、球面調和関数展開を使って音場を表現するときには、kr<Nまでの範囲における周波数と半径までは精度良く表現できることが知られている。ここで、rは半径(仮想マイクまでの距離)、k=2πf/c(cは音速=340m/s, fは周波数)なので,例えば,N=1の場合,半径(仮想マイクまでの距離)7.5cm内の範囲であれば,721Hzまでの周波数であれば表現可能であり,予測できることが分かる。騒音は低周波数域に集中しているため、721Hzまでの周波数を予測できれば、十分利用価値がある。
Note that in the case of L=4, N is limited to the first order in order to satisfy (N+1) 2 ≦L.
On the other hand, when expressing a sound field using spherical harmonic expansion, it is known that frequencies and radii in the range kr<N can be expressed with high accuracy. Here, r is the radius (distance to the virtual microphone), k = 2πf/c (c is the speed of sound = 340 m/s, f is the frequency), so for example, if N = 1, the radius (distance to the virtual microphone) It can be seen that within a range of 7.5 cm, frequencies up to 721 Hz can be expressed and predicted. Noise is concentrated in the low frequency range, so if frequencies up to 721Hz can be predicted, it would be useful.

(推定方法2)
まず、推定方法2の条件について説明する。
推定方法2も、推定方法1で説明した条件1,2を満たす必要がある。推定方法2では、条件3に代えて、以下の条件4を満たす必要がある。
(Estimation method 2)
First, the conditions for estimation method 2 will be explained.
Estimation method 2 also needs to satisfy conditions 1 and 2 described in estimation method 1. In estimation method 2, instead of condition 3, it is necessary to satisfy condition 4 below.

(条件4)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置とし、かつ、仮想球の表面とする。
(Condition 4)
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and the surface of the virtual sphere.

よって、本推定方法では、推定方法1と同じように、受聴者の耳位置からあらかじめ決めた距離の位置に原点O’をおき、原点位置から等間隔の位置(同じ半径の位置)に複数のエラーマイクを配置する。すなわち、仮想球表面上にエラーマイクを配置する。さらに、原点O’からユーザの耳元までの距離と仮想球Bの半径が同じになるように複数のエラーマイクを配置する(図8参照)。このとき、式(3)に式(2)を代入する際に、rとaが同じになるので、予測式から球ベッセル関数jn(・)の割り算が消えて、次式で推定音圧を求めることができる。 Therefore, in this estimation method, as in estimation method 1, the origin O' is placed at a predetermined distance from the listener's ear position, and multiple Place the error microphone. That is, an error microphone is placed on the surface of the virtual sphere. Furthermore, a plurality of error microphones are arranged so that the distance from the origin O' to the user's ear is the same as the radius of the virtual sphere B (see FIG. 8). At this time, when substituting equation (2) into equation (3), r and a become the same, so the division of the spherical Bessel function j n (・) disappears from the prediction equation, and the estimated sound pressure is can be found.


音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて式(4)により音場係数Pn,mを求め、音場係数Pn,mを用いて式(5)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、音場係数βn,mに代えて音場係数Pn,mを用いて、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )] to find the sound field coefficient P n,m using equation (4), and using the sound field coefficient P n,m to calculate the sound pressure at the virtual microphone using equation (5). Estimate p(r,Ω). Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted by using the sound field coefficient P n ,m instead of the sound field coefficient β n, m .

(推定方法3)
まず、推定方法3の条件について説明する。
推定方法3も、推定方法1で説明した条件2を満たす必要がある。推定方法3では、条件1,3に代えて、以下の条件5,6を満たす必要がある。
(Estimation method 3)
First, the conditions for estimation method 3 will be explained.
Estimation method 3 also needs to satisfy condition 2 explained in estimation method 1. In estimation method 3, instead of conditions 1 and 3, the following conditions 5 and 6 need to be satisfied.

(条件5)
複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した仮想球Bの球面上に等間隔に配置される。
(Condition 5)
The plurality of error microphones are arranged at equal intervals on the spherical surface of the virtual sphere B close to the user's head.

(条件6)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置よりも仮想球の中心側とし、仮想球の内側とする。なお、仮想球の内側に位置する点の音圧を推定することを音圧の内挿に基づく推定と呼ぶ。
(Condition 6)
The position of the virtual microphone is closer to the center of the virtual sphere than the position of the user's ear, and inside the virtual sphere. Note that estimating the sound pressure at a point located inside the virtual sphere is called estimation based on sound pressure interpolation.

よって、本推定方法では、推定方法1と同じように、受聴者の耳位置からあらかじめ決めた距離の位置に原点をおき、原点位置から等間隔の位置(同じ半径の位置)に複数のエラーマイクを配置する。さらに、複数のエラーマイクを仮想球Bの球面上に等間隔に配置する。例えば、正多面体とその外接球面(外半径a)との接点(正多面体の各頂点)や、正多面体とその内接球面(内接半径a)との接点(正多面体の各面の中心)にエラーマイクを配置することで、等間隔にエラーマイクを配置することができる。例えば、仮想球に内接する正四面体の各頂点にエラーマイクを配置する。 Therefore, in this estimation method, as in estimation method 1, the origin is placed at a predetermined distance from the listener's ear position, and multiple error microphones are placed at equal intervals from the origin position (positions with the same radius). Place. Furthermore, a plurality of error microphones are arranged at equal intervals on the spherical surface of virtual sphere B. For example, the points of contact between a regular polyhedron and its circumscribed sphere (outer radius a) (each vertex of the regular polyhedron), and the points of contact between a regular polyhedron and its inscribed sphere (inscribed radius a) (the center of each face of the regular polyhedron) By placing the error microphones at equal intervals, the error microphones can be placed at equal intervals. For example, error microphones are placed at each vertex of a regular tetrahedron inscribed in the virtual sphere.

エラーマイクの数がL個で、かつ、L個のエラーマイクを仮想球面上に等間隔に配置した場合は,nの最大次数Nが(N+1)2≦Lとなり,積分が和となる以下の式で音場係数βn,mが求められる。 If the number of error microphones is L and the L error microphones are arranged at equal intervals on the virtual sphere, the maximum order N of n becomes (N+1) 2 ≦L, and the integral becomes the sum. The sound field coefficient β n,m is calculated using the following formula.

この音場係数βn,mを使って耳位置での音圧を予測する際に、仮想球の原点から耳位置までの距離rを使わずに、それよりも内側の距離rd<rを使って音圧を推定する。

図9は、ユーザの耳位置と、仮想球とエラーマイク、仮想マイクの位置との関係を示す。推定方法1,2ではユーザの耳位置と仮想マイクの位置とが一致するが、本推定方法ではユーザの耳位置と仮想マイクの位置とは異なる。
When predicting the sound pressure at the ear position using this sound field coefficient β n,m , instead of using the distance r from the origin of the virtual sphere to the ear position, we calculate the distance r d < r to estimate sound pressure.

FIG. 9 shows the relationship between the user's ear position and the positions of the virtual sphere, error microphone, and virtual microphone. In estimation methods 1 and 2, the user's ear position and the virtual microphone position match, but in this estimation method, the user's ear position and the virtual microphone position are different.

音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(6)により音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて式(7)により仮想マイクにおける音圧p(rd,Ω)を推定する。なお、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。ただし、音圧p(r,Ω)に代えて音圧p(rd,Ω)を推定する。 The sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )], the sound field coefficient β n,m is determined by equation (6), and the sound field coefficient β n,m is used to calculate the sound field coefficient β n,m by equation (7). Estimate the pressure p(r d ,Ω). Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted. However, the sound pressure p(r d , Ω) is estimated instead of the sound pressure p(r, Ω).

例えば、本推定方法と推定方法2とを組み合わせて、条件6を以下のように条件6Aに変更してもよい。 For example, by combining this estimation method and estimation method 2, condition 6 may be changed to condition 6A as follows.

(条件6A)
ユーザの耳の位置を仮想球の表面とし、仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置よりも仮想球の中心側とし、仮想球の内側とする。
(Condition 6A)
The position of the user's ear is the surface of the virtual sphere, and the position of the virtual microphone is closer to the center of the virtual sphere than the position of the user's ear and is inside the virtual sphere.

ユーザの耳の位置より、(r-rd)分、仮想マイクの位置を仮想球の内側に配置する。仮想球の半径aが7.5cmのときに0<r-rd≦6(仮想球の半径aとの比率でいうと、0<r-rd≦0.8a)とすることで、推定方法1と同等以上の予測精度となり、特にr-rd=3(仮想球の半径aとの比率でいうと、r-rd=0.4a)のときに最も予測精度が高かった。 The virtual microphone is placed inside the virtual sphere by (rr d ) from the user's ear position. When the radius a of the virtual sphere is 7.5 cm, by setting 0<rr d ≦6 (in terms of the ratio to the radius a of the virtual sphere, 0<rr d ≦0.8a), the result is equivalent to or better than estimation method 1. The prediction accuracy was particularly high when rr d =3 (r d =0.4a in terms of the ratio to the radius a of the virtual sphere).

(推定方法4)
まず、推定方法4の条件について説明する。
推定方法4も、推定方法1で説明した条件1,3を満たす必要がある。推定方法4では、条件2を満たさなくともよい。
(Estimation method 4)
First, the conditions of estimation method 4 will be explained.
Estimation method 4 also needs to satisfy conditions 1 and 3 explained in estimation method 1. In estimation method 4, condition 2 does not have to be satisfied.

本推定方法では、球表面上にあるマイクのうち,耳に近いマイク3つだけを利用する(図10,11参照)。この場合、条件2を満たさず、音場係数は解析的に求まらないため、最小二乗法などを用いて推定する。 In this estimation method, of the microphones on the spherical surface, only the three microphones closest to the ears are used (see FIGS. 10 and 11). In this case, condition 2 is not satisfied and the sound field coefficients cannot be found analytically, so they are estimated using the least squares method or the like.

本推定方法では、半径aの球面上に非等間隔にエラーマイクを配置し、半径rの球面上の音圧を推定する。本推定方法では、球面調和関数展開を直接利用できないので、最小二乗法により球面調和関数展開係数を推定し、半径rの球面上の音圧を得る。 In this estimation method, error microphones are placed at non-uniform intervals on a spherical surface of radius a, and the sound pressure on the spherical surface of radius r is estimated. In this estimation method, since the spherical harmonic expansion cannot be used directly, the spherical harmonic expansion coefficients are estimated by the least squares method to obtain the sound pressure on the spherical surface of radius r.

音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、最小二乗法により球面調和関数展開係数を推定し、球面調和関数展開係数を用いて仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、音場係数βn,mに代えて球面調和関数展開係数を用いて、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )], the spherical harmonic expansion coefficients are estimated by the least squares method, and the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone is estimated using the spherical harmonic expansion coefficients. do. Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted by using spherical harmonic expansion coefficients instead of the sound field coefficients β n,m .

(推定方法5)
まず、推定方法5の条件について説明する。
推定方法5も、推定方法1で説明した条件2を満たす必要がある。推定方法5では、条件1,3に代えて条件7,8を満たす。
(Estimation method 5)
First, the conditions of estimation method 5 will be explained.
Estimation method 5 also needs to satisfy condition 2 explained in estimation method 1. In estimation method 5, conditions 7 and 8 are satisfied instead of conditions 1 and 3.

(条件7)
複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した剛球B'の球面上に配置される。剛球B'は、物理的に存在し、音を反射する物体である(図12参照)。
(Condition 7)
The plurality of error microphones are placed on the spherical surface of the hard sphere B' close to the user's head. The hard sphere B' is an object that physically exists and reflects sound (see FIG. 12).

(条件8)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置とし、かつ、仮想球の外側とする。
(Condition 8)
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and outside the virtual sphere.

本推定方法では、球を仮想球ではなく音を反射する剛球として、音圧を推定する。
複数のエラーマイクを剛球B'の球面上に配置することで、球の半径を小さくすることができる。例えば、推定方法1において、仮想球Bの半径aが7.5cmだった場合には、剛球B'の半径a'を3cm以上7.5cm未満(仮想球の半径aとの比率でいうと、0.4a≦a'<1)とすることで、推定方法1と同程度以上の予測精度を実現することができる。この場合の予測式は,以下となる。
In this estimation method, the sound pressure is estimated by assuming that the sphere is not a virtual sphere but a hard sphere that reflects sound.
By arranging multiple error microphones on the spherical surface of the rigid sphere B', the radius of the sphere can be reduced. For example, in estimation method 1, if the radius a of the virtual sphere B is 7.5 cm, the radius a' of the hard sphere B' is 3 cm or more and less than 7.5 cm (in terms of the ratio to the radius a of the virtual sphere, it is 0.4 a By setting ≦a′<1), it is possible to achieve prediction accuracy comparable to or higher than that of estimation method 1. The prediction formula in this case is as follows.



aは剛球の半径とし、jn'はjnの微分であり、hn (2)は第二種球ハンケル関数であり、hn'(2)はhn (2)の微分である。


a is the radius of the hard sphere, j n ' is the differential of j n , h n (2) is the Hankel function of the second kind, and h n ' (2) is the differential of h n (2) .

音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(9)により音場係数Bn,mを求め、音場係数Bn,mを用いて式(8)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、音場係数βn,mに代えて音場係数Bn,mを用いて、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。また、本推定方法と推定方法3とを組合わせてもよい。 The sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )], the sound field coefficient B n,m is determined by equation (9), and the sound field coefficient B n,m is used to calculate the sound field coefficient B n,m by equation (8). Estimate the pressure p(r,Ω). Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted by using the sound field coefficient B n, m instead of the sound field coefficient β n, m . Furthermore, this estimation method and estimation method 3 may be combined.

(推定方法6)
まず、推定方法6の条件について説明する。
推定方法6は推定方法1~5の何れかと組み合わせることができ、推定方法6は推定方法1~5の何れかの条件を満たす必要がある。さらに、推定方法6では、以下の条件9を満たす。
(Estimation method 6)
First, the conditions of estimation method 6 will be explained.
Estimation method 6 can be combined with any of estimation methods 1 to 5, and estimation method 6 needs to satisfy the conditions of any of estimation methods 1 to 5. Furthermore, in estimation method 6, the following condition 9 is satisfied.

(条件9)
エラーマイクとして無指向性マイクではなく指向性マイクを用いる。
(Condition 9)
Use a directional microphone instead of an omnidirectional microphone as an error microphone.

指向性マイクを用いることで、仮想球Bの半径を極力小さくすることができ、アンビソニックスに従って直接音場係数を求めて外挿することができる。 By using a directional microphone, the radius of virtual sphere B can be made as small as possible, and sound field coefficients can be directly determined and extrapolated according to Ambisonics.

音圧推定部120は、L個のエラーマイク(ただし指向性マイク)から音圧の観測値x[e]=[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、アンビソニックスに従って音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、推定方法1~5で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values x[e]=[p(a,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),...,p( a,Ω L )] to find the sound field coefficient β n,m according to ambisonics, and use the sound field coefficient β n,m to estimate the sound pressure p(r, Ω) at the virtual microphone. Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation methods 1 to 5 may be adopted.

(推定方法7)
まず、推定方法7の条件について説明する。
推定方法7、推定方法5の条件を満たす必要がある。さらに、推定方法7では、以下の条件10を満たす。
(Estimation method 7)
First, the conditions of estimation method 7 will be explained.
It is necessary to satisfy the conditions of estimation method 7 and estimation method 5. Furthermore, estimation method 7 satisfies condition 10 below.

(条件10)
剛球B'に少なくとも1つ以上のスピーカを埋め込む。
(Condition 10)
At least one or more speakers are embedded in the rigid sphere B'.

1つ以上のスピーカ94-mを用いることで、耳元音圧予測によるANCと局所再生を単一のデバイスで実現することができる(図13参照)。m=1,2,…,Mであり、Mは、剛球B'に埋め込むスピーカの個数である。 By using one or more speakers 94-m, ANC and local playback based on ear sound pressure prediction can be achieved with a single device (see FIG. 13). m=1,2,...,M, where M is the number of speakers embedded in the hard sphere B'.

剛球B'内にスピーカを具備することで、音圧予測式を導出する上でキルヒホッフの積分方程式の要求(外挿したい半径より内側に音源があってほしくない)を満たすことができ、音圧の外挿精度を上げる効果が期待できる。 By installing the speaker inside the hard sphere B', we can satisfy the requirements of Kirchhoff's integral equation (we do not want the sound source to be inside the radius to be extrapolated) when deriving the sound pressure prediction formula, and the sound pressure This can be expected to have the effect of increasing the extrapolation accuracy.

音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(9)により音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて式(8)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 calculates the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ),…,p(a,Ω L )], the sound field coefficient β n,m is determined by equation (9), and the sound field coefficient β n,m is used to calculate the sound field coefficient β n,m by equation (8). Estimate the pressure p(r,Ω). Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted.

<抑圧信号生成部110>
抑圧信号生成部110は、収音信号x(r)と推定収音信号x(v)とを入力とし、仮想マイク130の設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号yを生成し(S110)、出力する。
<Suppression signal generation unit 110>
The suppression signal generation unit 110 receives the collected sound signal x(r) and the estimated collected sound signal x(v) as input, and generates a cancellation signal y for suppressing noise at the installation position of the virtual microphone 130 (S110). ,Output.

キャンセル信号の生成方法としては、従来技術を用いることができる。例えば、非特許文献1の方法を用いることができる。本実施形態では、収音信号x(r)、推定収音信号x(v)とキャンセル信号yによってフィードフォワード型ANCを実現する。騒音源からの騒音とキャンセル信号yの再生音との干渉音を仮想マイク130で検出した際に得られるだろう収音信号を推定するとともに、騒音源からの騒音を参照マイク91で検出し、適応ディジタルフィルタによって実現されている騒音制御フィルタに入力することでキャンセル信号yを生成し、キャンセルスピーカ92で再生する。キャンセル信号yの再生音は、キャンセルスピーカ92から仮想マイク130までの一連の伝達系である二次経路を伝播すると仮定する。そして、仮想マイク130の入力が最小となるように騒音制御フィルタの係数を適応アルゴリズムにより更新する。騒音制御フィルタの係数の更新方法としては従来の更新方法を用いることができるため、説明を省略する。フィードフォワード型ANCにおいては、二次経路を推定した二次経路モデルが二次経路の影響を適応アルゴリズムにおいて補償するため利用される。 Conventional techniques can be used as a method for generating the cancellation signal. For example, the method disclosed in Non-Patent Document 1 can be used. In this embodiment, a feedforward ANC is realized using a picked-up sound signal x(r), an estimated picked-up signal x(v), and a cancellation signal y. In addition to estimating the sound pickup signal that would be obtained when the virtual microphone 130 detects the interference sound between the noise from the noise source and the reproduced sound of the cancellation signal y, the noise from the noise source is detected by the reference microphone 91, A cancellation signal y is generated by inputting it to a noise control filter realized by an adaptive digital filter, and is reproduced by the cancellation speaker 92. It is assumed that the reproduced sound of the cancellation signal y propagates through a secondary path that is a series of transmission systems from the cancellation speaker 92 to the virtual microphone 130. Then, the coefficients of the noise control filter are updated using an adaptive algorithm so that the input to the virtual microphone 130 is minimized. As a method for updating the coefficients of the noise control filter, a conventional updating method can be used, so a description thereof will be omitted. In feedforward ANC, a secondary path model that estimates the secondary path is used to compensate for the influence of the secondary path in an adaptive algorithm.

<効果>
以上の構成により、、ユーザの耳元にエラーマイクを配置できない場合に、ユーザの頭部周辺に頭部を覆うように複数のエラーマイクを設置することなく、高い抑圧性能を実現することができる。
<Effect>
With the above configuration, when an error microphone cannot be placed near the user's ear, high suppression performance can be achieved without installing a plurality of error microphones around the user's head so as to cover the user's head.

<その他の変形例>
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
<Other variations>
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, the various processes described above may not only be executed in chronological order as described, but may also be executed in parallel or individually depending on the processing capacity of the device executing the process or as needed. Other changes may be made as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

<プログラム及び記録媒体>
上述の各種の処理は、図14に示すコンピュータ2000の記録部2020に、上記方法の各ステップを実行させるプログラムを読み込ませ、制御部2010、入力部2030、出力部2040、表示部2050などに動作させることで実施できる。
<Program and recording medium>
The various processes described above are performed by causing the recording unit 2020 of the computer 2000 shown in FIG. This can be done by letting

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。 A program describing the contents of this process can be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may be of any type, such as a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, or a semiconductor memory.

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD-ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。 Further, this program is distributed by, for example, selling, transferring, lending, etc. a portable recording medium such as a DVD or CD-ROM on which the program is recorded. Furthermore, this program may be distributed by storing the program in the storage device of the server computer and transferring the program from the server computer to another computer via a network.

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの(コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等)を含むものとする。 A computer that executes such a program, for example, first stores a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server computer in its own storage device. When executing a process, this computer reads a program stored in its own recording medium and executes a process according to the read program. In addition, as another form of execution of this program, the computer may directly read the program from a portable recording medium and execute processing according to the program, and furthermore, the program may be transferred to this computer from the server computer. The process may be executed in accordance with the received program each time. In addition, the above-mentioned processing is executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service, which does not transfer programs from the server computer to this computer, but only realizes processing functions by issuing execution instructions and obtaining results. You can also use it as Note that the program in this embodiment includes information that is used for processing by an electronic computer and that is similar to a program (data that is not a direct command to the computer but has a property that defines the processing of the computer, etc.).

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。 Further, in this embodiment, the present apparatus is configured by executing a predetermined program on a computer, but at least a part of these processing contents may be realized by hardware.

Claims (8)

アクティブノイズコントロールに用いるキャンセル信号を生成する生成装置であって、
騒音の抑圧量が最大となる地点が、複数のエラーマイクの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号を生成し、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した球面上に配置され、
球面調和関数展開係数を利用して、前記複数のエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクを設置した場合に収音される収音信号を推定し、推定収音信号x(v)を得る音圧推定部と、
抑圧対象の騒音を収音した収音信号x(r)と前記推定収音信号x(v)とを用いて、前記仮想マイクの設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号を生成する抑圧信号生成部とを含み、
前記仮想マイクは、実際には設置されずに仮想的に設置されるマイクである、
生成装置。
A generation device that generates a cancellation signal used for active noise control,
A cancellation signal is generated so that the point where the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation positions of the plurality of error microphones,
The plurality of error microphones are arranged on a spherical surface close to the user's head,
Using the spherical harmonic function expansion coefficients, estimate the sound signal that would be picked up when the virtual microphone is installed at a position closer to the observation point than the plurality of error microphones, and calculate the estimated sound pickup signal x(v). a sound pressure estimation unit that obtains the sound pressure;
a suppression signal that generates a cancellation signal for suppressing noise at the installation position of the virtual microphone, using a picked-up sound signal x(r) that picks up the noise to be suppressed and the estimated picked-up signal x(v); and a generating section;
The virtual microphone is a microphone that is not actually installed but is installed virtually.
generator.
請求項1の生成装置であって、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した仮想的な球の球面上に配置され、かつ、前記仮想的な球の中心が前記ユーザの頭部の外側に位置するように配置され、
前記エラーマイクの個数Lと、前記球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たし、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記仮想的な球の表面または外側とする、
生成装置。
The generating device according to claim 1,
The plurality of error microphones are arranged on a spherical surface of a virtual sphere close to the user's head, and arranged such that the center of the virtual sphere is located outside the user's head. ,
The number L of the error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L,
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear, and the surface or outside of the virtual sphere.
generator.
請求項2の生成装置であって、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記仮想的な球の表面とする、
生成装置。
The generating device according to claim 2,
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and the surface of the virtual sphere,
generator.
請求項1の生成装置であって、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した仮想的な球の球面上に等間隔に配置され、かつ、前記仮想的な球の中心が前記ユーザの頭部の外側に位置するように配置され、
前記エラーマイクの個数Lと、前記球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たし、
前記仮想マイクの位置は、前記仮想的な球の内側とする、
生成装置。
The generating device according to claim 1,
The plurality of error microphones are arranged at equal intervals on the spherical surface of a virtual sphere close to the user's head, and the center of the virtual sphere is located outside the user's head. placed in
The number L of the error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L,
The position of the virtual microphone is inside the virtual sphere,
generator.
請求項1の生成装置であって、
前記エラーマイクの個数は3であり、
3個の前記エラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した仮想的な球の球面上に配置され、かつ、前記仮想的な球の中心が前記ユーザの頭部の外側に位置するように配置され、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記仮想的な球の表面または外側とし、
前記音圧推定部は、最小二乗法により球面調和関数展開係数を推定し、推定した球面調和関数展開係数を利用して、前記推定収音信号x(v)を得る、
生成装置。
The generating device according to claim 1,
The number of error microphones is 3,
The three error microphones are arranged on the spherical surface of a virtual sphere close to the user's head, and arranged so that the center of the virtual sphere is located outside the user's head. is,
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear, and the surface or outside of the virtual sphere,
The sound pressure estimator estimates spherical harmonic expansion coefficients by a least squares method, and uses the estimated spherical harmonic expansion coefficients to obtain the estimated sound pickup signal x(v).
generator.
請求項1の生成装置であって、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した音を反射する剛球の球面上に配置され、
前記エラーマイクの個数Lと、前記球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たし、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記剛球の外側とする、
生成装置。
The generating device according to claim 1,
The plurality of error microphones are arranged on the spherical surface of a hard sphere that reflects sound close to the user's head,
The number L of the error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L,
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and outside the hard sphere.
generator.
アクティブノイズコントロールに用いるキャンセル信号を生成する生成方法であって、
騒音の抑圧量が最大となる地点が、複数のエラーマイクの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号を生成し、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した球面上に配置され、
球面調和関数展開係数を利用して、前記複数のエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクを設置した場合に収音される収音信号を推定し、推定収音信号x(v)を得る音圧推定ステップと、
抑圧対象の騒音を収音した収音信号x(r)と前記推定収音信号x(v)とを用いて、前記仮想マイクの設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号を生成する抑圧信号生成ステップとを含み、
前記仮想マイクは、実際には設置されずに仮想的に設置されるマイクである、
生成方法。
A generation method for generating a cancellation signal used for active noise control, comprising:
A cancellation signal is generated so that the point where the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation positions of the plurality of error microphones,
The plurality of error microphones are arranged on a spherical surface close to the user's head,
Using the spherical harmonic function expansion coefficients, estimate the sound signal that would be picked up when the virtual microphone is installed at a position closer to the observation point than the plurality of error microphones, and calculate the estimated sound pickup signal x(v). a step of estimating the sound pressure to obtain;
a suppression signal that generates a cancellation signal for suppressing noise at the installation position of the virtual microphone, using a picked-up sound signal x(r) that picks up the noise to be suppressed and the estimated picked-up signal x(v); a generating step;
The virtual microphone is a microphone that is not actually installed but is installed virtually.
Generation method.
請求項1から請求項6の何れかの生成装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as the generating device according to any one of claims 1 to 6.
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