JP5244231B2 - 音響装置、ノイズ音制御方法、ノイズ音制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

音響装置、ノイズ音制御方法、ノイズ音制御プログラム及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、音響装置、ノイズ音制御方法及びノイズ音制御プログラム、並びに、当該ノイズ音制御プログラムが記録された記録媒体に関する。
従来から、車両等の移動体の多くに、音声コンテンツを再生し、スピーカから再生音声を出力する音響装置が搭載されている。これにより、移動体内空間においても、コンテンツ再生音を楽しむことができるようになっている。
ところで、移動体は、一般に、駆動パワーを発生するエンジン等を搭載している。かかるエンジン等の動作音は、移動体内空間におけるコンテンツ再生音の聴取にとっては、ノイズ音となり、特にエンジンの動作音は、大きなノイズ音となる場合が多い。
このため、移動体内空間におけるノイズ音の制御のための技術として、様々な技術が提案されている。こうした技術の一つとして、車室内における収音結果に基づいて求められたノイズ音レベルに基づいて、ノイズ音のオーディオ音（コンテンツ再生音）に対する影響度に対応して、能動ノイズキャンセルの制御動作を行うか否かを決定する技術がある（特許文献１参照：以下、「従来例」という）。
特開平６−２８２２８２号公報
従来例の技術は、上述したように、能動ノイズキャンセルの制御動作を行うか否かを決定するようになっているので、当該制御動作の実行と不実行との切換により、聴取者による聴取音が非連続的に変化し、聴取者に対して違和感を生じさせる場合がある。また、実際の能動ノイズキャンセルの制御に際しては、車室内における反射音や、乗員の変化等による空気伝達関数の変化より、車室内の聴取者によって聴取されるべきコンテンツ再生音が、ノイズ音及びノイズキャンセル音によりどの程度の影響を受けているかを精度良く推測するためには、高度で大規模な信号処理が必要となる。
このため、簡易に、聴取者にコンテンツ再生音の快適な聴取環境を提供できる技術が望まれている。かかる要請に応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、簡易に適切なノイズ音制御を行うことができる新たな音響装置及びノイズ音制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、第１の観点からすると、スピーカから音声を所定空間へ出力する音響装置であって、音源からの第１音声信号とノイズキャンセル信号とを加算し、前記スピーカに供給する第２音声信号を算出する加算手段と；前記第１音声信号の信号レベルと、前記第２音声信号の信号レベルとの関係を検出する検出手段と；前記所定空間内の所定位置に到達した音を収音する収音手段と；前記検出手段による検出結果及び前記収音手段による収音結果を参照して、前記ノイズキャンセル信号を生成する生成手段と；を備えることを特徴とする音響装置である。
本発明は、第２の観点からすると、スピーカから音声を所定空間へ出力する音響装置において使用されるノイズ音制御方法であって、音源からの第１音声信号とノイズキャンセル信号とを加算し、前記スピーカに供給する第２音声信号を算出する加算工程と；前記第１音声信号の信号レベルと、前記第２音声信号の信号レベルとの関係を検出する検出工程と；前記所定空間内の所定位置に到達した音を収音する収音工程と；前記検出工程における検出結果及び前記収音工程における収音結果を参照して、前記ノイズキャンセル信号を生成する生成工程と；を備えることを特徴とするノイズ音制御方法である。
本発明は、第３の観点からすると、本発明のノイズ音制御方法を、演算手段に実行させる、ことを特徴とするノイズ音制御プログラムである。
本発明は、第４の観点からすると、本発明のノイズ音制御プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されていることを特徴とする記録媒体である。
本発明の一実施形態に係る音響装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図１のデジタル処理ユニットの構成を示すブロック図である。 図２の変化率算出部の構成を示すブロック図である。 図２におけるＡ（Ｔ）とＢ（Ｔ）の関係を示すグラフである。 図２におけるＢ（Ｔ）とＣ（Ｔ）の関係を示すグラフである。 図２におけるＣ（Ｔ）とＭ（Ｔ）の関係を示すグラフである。 図２のキャンセル信号生成部の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。なお、図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［構成］
図１には、一実施形態に係る音響装置１００の概略的な構成が、ブロック図にて示されている。この音響装置１００は、エンジンによって駆動される車両に搭載される。
この図１に示されるように、音響装置１００は、音源ユニット１１０と、信号処理ユニット１２０と、スピーカ１３０とを備えている。また、音響装置１００は、センサインターフェース１４０と、収音手段としての収音ユニット１５０とを備えている。
上記の音源ユニット１１０は、デジタル信号である音声信号ＡＣＤを生成する。例えば、音響装置１００が、コンパクトディスク（ＣＤ）等の記録媒体に記録された音声コンテンツを再生する装置である場合には、音源ユニット１１０は、当該記録媒体から音声コンテンツを読み取る読取手段と、当該読取手段による読取結果から音声信号ＡＣＤを抽出する抽出手段とを備えることになる。また、音響装置１００が、放送波の受信により取得した音声コンテンツを再生する装置である場合には、音源ユニット１１０は、放送波の受信結果から音声コンテンツを抽出するコンテンツ抽出手段と、当該コンテンツ抽出手段による抽出結果から音声信号ＡＣＤを抽出する音声信号抽出手段とを備えることになる。
上記の信号処理ユニット１２０は、音源ユニット１１０からの音声信号ＡＣＤを受ける。また、信号処理ユニット１２０は、センサインターフェース１４０からの信号ＥＰＤ及び収音ユニット１５０からの信号ＡＡＤを受ける。そして、信号処理ユニット１２０は、信号ＥＰＤ、信号ＡＡＤ及び音声信号ＡＣＤに基づいて、出力音声信号ＡＯＳを生成する。こうして生成された出力音声信号ＡＯＳは、スピーカ１３０へ送られる。かかる機能を有する信号処理ユニット１２０の構成の詳細については、後述する。
上記のスピーカ１３０は、信号処理ユニット１２０からの出力音声信号ＡＯＳを受ける。そして、スピーカ１３０は、出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。
上記のセンサインターフェース１４０は、エンジンセンサ７００からのエンジンパルス信号ＥＰＳを受ける。そして、センサインターフェース１４０は、エンジンパルス信号ＥＰＳの信号形成を信号処理ユニット１２０に適合するように変換して、デジタル形式の信号ＥＰＤを生成する。こうして生成された信号ＥＰＤは、信号処理ユニット１２０へ送られる。
上記の収音ユニット１５０は、マイクロフォンを備えて構成されている。このマイクロフォンによる収音結果は、デジタル形式の信号ＡＡＤとして、収音ユニット１５０から信号処理ユニット１２０へ送られる。
次に、上記の信号処理ユニット１２０について、説明する。この信号処理ユニット１２０は、デジタル処理ユニット１７０と、アナログ処理ユニット１８０とを備えている。
上記のデジタル処理ユニット１７０は、音源ユニット１１０からの音声信号ＡＣＤ、センサインターフェース１４０からの信号ＥＰＤ、及び、収音ユニット１５０からの信号ＡＡＤに基づいて、デジタル形式の信号ＡＯＤを生成する。かかる機能を有するデジタル処理ユニット１７０は、図２に示されるように、加算手段としての加算部１７１と、検出手段としての変化率算出部１７３と、生成手段としてのキャンセル信号生成部１７５とを備えている。
上記の加算部１７１は、音源ユニット１１０からの音声信号ＡＣＤ及びキャンセル信号生成部１７５からのキャンセル信号ＣＮＤを受ける。そして、加算部１７１は、両信号を加算する。加算結果は、信号ＡＯＤとして、アナログ処理ユニット１８０及び変化率算出部１７３へ送られる。
上記の変化率算出部１７３は、音声信号ＡＣＤの信号レベルと、信号ＡＯＤの信号レベルとの関係を検出し、キャンセル信号生成部１７５におけるキャンセル信号ＣＮＤの生成に際して考慮すべき変化率パラメータＭ（Ｔ）を算出する。かかる機能を有する変化率算出部１７３は、図３に示されるように、全波整流部２１１，２１２と、積分部２１３，２１４と、減算部２１５とを備えている。また、変化率算出部１７３は、クリップ処理部２１６と、乗算部２１７と、シフト部２１８とを備えている。
上記の全波整流部２１１は、加算部１７１からの信号ＡＯＤを受ける。そして、全波整流部２１１は、信号ＡＯＤを全波整流し、整流結果を積分部２１３へ送る。
上記の全波整流部２１２は、音源ユニット１１０からの音声信号ＡＣＤを受ける。そして、全波整流部２１２は、音声信号ＡＣＤを全波整流し、整流結果を積分部２１４へ送る。
上記の積分部２１３は、全波整流部２１１による整流結果を、所定の時定数に従って積分することにより、信号ＡＯＤの信号レベルを求める。そして、積分部２１３は、積分結果Ｉ1（Ｔ）を減算部２１５へ送る。
上記の積分部２１４は、全波整流部２１２による整流結果を、積分部２１３の場合と同様に、所定の時定数に従って積分することにより、音声信号ＡＣＤの信号レベルを求める。そして、積分部２１４は、積分結果Ｉ2（Ｔ）を減算部２１５へ送る。
所定の時定数は、有効なキャンセル信号ＣＮＤの生成という観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められる。
上記の減算部２１５は、積分部２１３からの積分結果Ｉ1（Ｔ）及び積分部２１４からの積分結果Ｉ2（Ｔ）を受ける。そして、減算部２１５は、積分結果Ｉ1（Ｔ）から積分結果Ｉ2（Ｔ）を減算する。この減算の結果Ａ（Ｔ）（＝Ｉ1（Ｔ）−Ｉ2（Ｔ））は、音声信号ＡＣＤに対するキャンセル信号ＣＮＤの影響度を示している。減算結果Ａ（Ｔ）は、減算部２１５からクリップ処理部２１６へ送られる。
上記のクリップ処理部２１６は、減算部２１５からの減算結果Ａ（Ｔ）を受ける。そして、クリップ処理部２１６は、減算結果Ａ（Ｔ）からクリップ結果Ｂ（Ｔ）を生成する。生成されたクリップ結果Ｂ（Ｔ）は、クリップ処理部２１６から乗算部２１７へ送られる。
かかるクリップ結果Ｂ（Ｔ）の生成に際して、減算結果Ａ（Ｔ）の値が「０」以上の場合には、クリップ処理部２１６は、クリップ結果Ｂ（Ｔ）の値を「０」とする。また、減算結果Ａ（Ｔ）の値が「ＶＴ（＜０）」以下の場合には、クリップ処理部２１６は、クリップ結果Ｂ（Ｔ）の値を「−１」とする。さらに、減算結果Ａ（Ｔ）の値が「ＶＴ」〜「０」の範囲で変化すると、クリップ処理部２１６は、クリップ結果Ｂ（Ｔ）を「−１」〜「０」の範囲で変化される。こうした減算結果Ａ（Ｔ）の値とクリップ結果Ｂ（Ｔ）との関係が、図４に示されている。
図３に戻り、上記の乗算部２１７は、クリップ処理部２１６からのクリップ結果Ｂ（Ｔ）を受ける。そして、乗算部２１７は、クリップ結果Ｂ（Ｔ）に定数α（０＜α＜１）を乗じる。クリップ結果Ｂ（Ｔ）と乗算結果Ｃ（Ｔ）との関係が、図５に示されている。乗算結果Ｃ（Ｔ）は、乗算部２１７からシフト部２１８へ送られる。
なお、定数αは、聴取者に違和感を与えないノイズ音制御が可能なキャンセル信号ＣＮＤの生成という観点から、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められる。
図３に戻り、上記のシフト部２１８は、乗算部２１７からの乗算結果Ｃ（Ｔ）を受ける。そして、シフト部２１８は、乗算結果Ｃ（Ｔ）を一律に「１」だけ増加させ、変化率パラメータＭ（Ｔ）（＝Ｃ（Ｔ）＋１）を算出する。乗算結果Ｃ（Ｔ）と変化率パラメータＭ（Ｔ）との関係が、図６に示されている。ここで、図４〜図６により総合的に示されるように、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算されることによって、音声信号ＡＣＤの一部が打消される場合には、その打消しの度合いが大きいほど、変化率パラメータＭ（Ｔ）が小さくなるようになっている。こうして得られた変化率パラメータＭ（Ｔ）は、信号ＲＴＤとして、シフト部２１８からキャンセル信号生成部１７５へ送られる。
図２に戻り、上記のキャンセル信号生成部１７５は、センサインターフェース１４０からの信号ＥＰＤ、収音ユニット１５０からの信号ＡＡＤ及び変化率算出部１７３からの信号ＲＴＤを受ける。そして、キャンセル信号生成部１７５は、これらの受信信号ＥＰＤ，ＡＡＤ，ＲＴＤに基づいて、キャンセル信号ＣＮＤを生成する。かかる機能を有するキャンセル信号生成部１７５は、図７に示されるように、特定手段としての周波数特定部２２１と、基準信号発生手段としての基準信号発生部２２２と、位相補正部２２３とを備えている。また、キャンセル信号生成部１７５は、タップ係数算出部２２４と、適応フィルタ部２２５とを備えている。なお、位相補正部２２３、タップ係数算出部２２４及び適応フィルタ部２２５からキャンセル信号発生手段が構成されるようになっている。
上記の周波数特定部２２１は、センサインターフェース１４０からの信号ＥＰＤを受ける。そして、周波数特定部２２１は、信号ＥＰＤに基づいて、エンジンの動作周波数であるエンジンパルスの周波数を検出する。引き続き、周波数特定部２２１は、検出周波数の所定数倍の周波数を、キャンセル対象のノイズ音の周波数として特定する。こうして特定された周波数は、基準信号発生部２２２及び位相補正部２２３へ送られる。
なお、所定数は、エンジンの動作周波数が取り得る周波数の範囲、ノイズ音として聴取者が気になる周波数範囲等を考慮し、実験、シミュレーション、経験等に基づいて、予め定められる。
上記の基準信号発生部２２２は、周波数特定部２２１により特定された周波数を受ける。そして、基準信号発生部２２２は、当該特定された周波数の基準信号を発生する。なお、本実施形態では、基準信号発生部２２２は、基準信号として、正弦波信号及び余弦波信号の２種類の基準信号を発生するようになっている。こうして基準信号発生部２２２が発生した基準信号は、位相補正部２２３及び適応フィルタ部２２５へ送られる。
上記の位相補正部２２３は、周波数特定部２２１により特定された周波数、及び、基準信号発生部２２２が発生した基準信号を受ける。そして、位相補正部２２３は、特定された周波数に基づいて、当該特定された周波数の信号がスピーカ１３０から出力されてから、収音ユニット１５０で収音された後に、収音ユニット１５０からの信号としてタップ係数算出部２２４に至るまでの遅延時間を含む伝送特性を求める。そして、求められた伝送特性を利用して、基準信号に従って音声がスピーカ１３０から出力された場合に収音ユニット１５０に到達した時点における位相に合わせるように、当該基準信号の位相を補正する。こうして位相補正が行われた信号Ｘ（Ｔ）は、タップ係数算出部２２４へ送られる。
なお、本実施形態では、位相補正部２２３は、２種類の基準信号である正弦波信号及び余弦波信号ごとに、位相を補正するようになっている。
上記のタップ係数算出部２２４は、位相補正部２２３からの信号Ｘ（Ｔ）、収音ユニット１５０からの信号ＡＡＤ（＝Ｅ（Ｔ））及び変化率算出部１７３からの信号ＲＴＤ（＝Ｍ（Ｔ））を受ける。そして、タップ係数算出部２２４は、これらの受信信号、及び、前回に算出したタップ係数Ｗ（Ｔ−τ）に基づいて、次の（１）式により、新たなタップ係数Ｗ（Ｔ）を算出する。
Ｗ（Ｔ）＝Ｍ（Ｔ）・Ｗ（Ｔ−τ）−μ・Ｅ（Ｔ）・Ｘ（Ｔ） …（１）
ここで、τ：タップ係数算出周期
μ：ステップ係数（＜１）
ここで、変化率パラメータＭ（Ｔ）が大きくなるほど、ノイズキャンセルの程度が高くなるタップ係数Ｗ（Ｔ）が算出される。このため、音声信号ＡＣＤの信号レベルよりも、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算された信号ＡＯＤの信号レベルが大きな場合には、変化率パラメータＭ（Ｔ）が最大値（＝１）であるので、ノイズキャンセルの程度が最も高くなるタップ係数Ｗ（Ｔ）が算出される。一方、音声信号ＡＣＤの信号レベルよりも、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算された信号ＡＯＤの信号レベルが小さな場合には、変化率パラメータＭ（Ｔ）が小さくなるほど、ノイズキャンセルの程度が低くなるタップ係数Ｗ（Ｔ）が算出される。
なお、本実施形態では、タップ係数算出部２２４は、位相補正部２２３からの２種類の位相補正信号ごとに、タップ係数を算出するようになっている。すなわち、本実施形態では、タップ係数算出部２２４は、基準信号発生部２２２が発生した正弦波信号に対応するタップ係数（以下、「係数ＷS（Ｔ）」と記す）、及び、基準信号発生部２２２が発生した余弦波信号に対応するタップ係数（以下、「係数ＷC（Ｔ）」と記す）の２種類のタップ係数を算出するようになっている。
上記の適応フィルタ部２２５は、基準信号発生部２２２からの基準信号、及び、タップ係数算出部２２４からのタップ係数Ｗ（Ｔ）を受ける。そして、適応フィルタ部２２５は、基準信号発生部２２２からの基準信号に対して、タップ係数Ｗ（Ｔ）に従った加工を施して、キャンセル信号ＣＮＤを生成する。こうして生成されたキャンセル信号ＣＮＤは、適応フィルタ部２２５から加算部１７１へ送られる。
なお、本実施形態では、適応フィルタ部２２５は、基準信号発生部２２２が発生した正弦波信号に係数ＷS（Ｔ）を乗じる。また、基準信号発生部２２２が発生した余弦波信号に係数ＷC（Ｔ）を乗じる。そして、適応フィルタ部２２５は、これらの２つの乗算結果を加算することにより、キャンセル信号ＣＮＤを算出するようになっている。
図１に戻り、アナログ処理ユニット１８０は、デジタル処理ユニット１７０からの信号ＡＯＤを受ける。そして、アナログ処理ユニット１８０は、信号ＡＯＤに基づいて、出力音声信号ＡＯＳを生成し、スピーカ１３０へ送る。かかる機能を有するアナログ処理ユニット１８０は、いずれも不図示のＤＡ（Digital to Analogue）変換部と、パワー増幅部とを備えている。
上記のＤＡ変換部は、ＤＡ変換器を備えて構成されている。このＤＡ変換部は、デジタル処理ユニット１７０からの信号ＡＯＤを受ける。そして、ＤＡ変換部は、信号ＡＯＤをアナログ信号に変換する。ＤＡ変換部によるＤＡ変換結果は、パワー増幅部へ送られる。
上記のパワー増幅部は、ＤＡ変換部によるＤＡ変換結果を受ける。そして、パワー増幅部は、当該ＤＡ変換結果をパワー増幅する。そして、パワー増幅部による増幅結果は、出力音声信号ＡＯＳとして、スピーカ１３０へ送られる。
［動作］
次に、上記のように構成された音響装置１００の動作を説明する。
前提として、デジタル処理ユニット１７０内のキャンセル信号生成部１７５における周波数特定部２２１は、センサインターフェース１４０からの信号ＥＰＤを受けているものとする。また、収音ユニット１５０は、収音動作を行っており、収音結果を信号ＡＡＤとしてキャンセル信号生成部１７５へ報告しているものとする。
音源ユニット１１０から音声信号ＡＣＤが出力されると、信号処理ユニット１２０において、音声信号ＡＣＤに対して、音源ユニット１１０と並行して動作するセンタインターフェース１４０及び収音ユニット１５０から受けた信号ＥＰＤ及び信号ＡＡＤに基づく処理が施される。この信号処理ユニット１２０では、デジタル処理ユニット１７０における加算部１７１と、変化率算出部１７３とが、音声信号ＡＣＤを受ける（図２参照）。
音声信号ＡＣＤを受けた加算部１７１は、音声信号ＡＣＤと、その時点でキャンセル信号生成部１７５が発生しているキャンセル信号ＣＮＤとを加算する。加算部１７１による加算結果は、信号ＡＯＤとして、アナログ処理ユニット１８０及び変化率算出部１７３へ送られる。
信号ＡＯＤ及び音声信号ＡＣＤを受けた変化率算出部１７３は、信号ＡＯＤの信号レベルと、音声信号ＡＣＤの信号レベルとの関係を検出し、キャンセル信号生成部１７５におけるキャンセル信号ＣＮＤの生成に際して考慮すべき変化率パラメータＭ（Ｔ）を算出する。この変化率パラメータＭ（Ｔ）に際して、変化率算出部１７３では、信号ＡＯＤを受けた全波整流部２１１が、信号ＡＯＤを全波整流する。そして、積分部２１３は、全波整流部２１１による整流結果を、所定の時定数に従って積分することにより、信号ＡＯＤの信号レベルを求め、積分結果Ｉ1（Ｔ）として減算部２１５へ送る（図３参照）。
また、音声信号ＡＣＤを受けた全波整流部２１２が、音声信号ＡＣＤを全波整流する。そして、積分部２１４は、全波整流部２１２による整流結果を、所定の時定数に従って積分することにより、音声信号ＡＣＤの信号レベルを求め、積分結果Ｉ2（Ｔ）として減算部２１５へ送る（図３参照）。
積分結果Ｉ1（Ｔ）及び積分結果Ｉ2（Ｔ）を受けた減算部２１５は、積分結果Ｉ1（Ｔ）から積分結果Ｉ2（Ｔ）を減算し、減算結果Ａ（Ｔ）（＝Ｉ1（Ｔ）−Ｉ2（Ｔ））を、クリップ処理部２１６へ送る。減算結果Ａ（Ｔ）を受けたクリップ処理部２１６は、減算結果Ａ（Ｔ）からクリップ結果Ｂ（Ｔ）を生成し（図４参照）、乗算部２１７へ送る（図３参照）。
クリップ結果Ｂ（Ｔ）を受けた乗算部２１７は、クリップ結果Ｂ（Ｔ）に定数α（０＜α＜１）を乗じ、乗算結果Ｃ（Ｔ）を、シフト部２１８へ送る。乗算結果Ｃ（Ｔ）を受けたシフト部２１８は、乗算結果Ｃ（Ｔ）を一律に「１」だけ増加させて、変化率パラメータＭ（Ｔ）（＝Ｃ（Ｔ）＋１）を算出し、信号ＲＴＤとしてキャンセル信号生成部１７５へ送る（図３参照）。
変化率パラメータＭ（Ｔ）を受けたキャンセル信号生成部１７５は、センサインターフェース１４０からの信号ＥＰＤ及び収音ユニット１５０からの信号ＡＡＤを考慮して、新たなキャンセル信号ＣＮＤを生成する。かかるキャンセル信号ＣＮＤの生成に際して、キャンセル信号生成部１７５では、信号ＥＰＤを受けた周波数特定部２２１が、信号ＥＰＤに基づいて、エンジンの動作周波数であるエンジンパルスの周波数を検出し、検出周波数の所定数倍の周波数を、キャンセル対象のノイズ音の周波数として特定する。こうして特定された周波数は、基準信号発生部２２２及び位相補正部２２３へ送られる（図７参照）。
周波数特定部２２１により特定された周波数を受けた基準信号発生部２２２は、当該特定された周波数の基準信号を発生し、位相補正部２２３及び適応フィルタ部２２５へ送る。この基準信号及び周波数特定部２２１により特定された周波数を受けた位相補正部２２３は、特定された周波数に基づいて、当該特定された周波数の信号がスピーカ１３０から出力されてから、収音ユニット１５０で収音された後に、収音ユニット１５０からの信号としてタップ係数算出部２２４に至るまでの遅延時間を含む伝送特性を求め、求められた伝送特性を利用して、基準信号に従って音声がスピーカ１３０から出力された場合に収音ユニット１５０に到達した時点における位相に合わせるように、当該基準信号の位相を補正する。位相補正が行われた信号Ｘ（Ｔ）は、タップ係数算出部２２４へ送られる（図７参照）。
信号Ｘ（Ｔ）を受けたタップ係数算出部２２４は、位相補正部２２３からの信号Ｘ（Ｔ）、収音ユニット１５０からの信号ＡＡＤ（＝Ｅ（Ｔ））及び変化率算出部１７３からの信号ＲＴＤ（＝Ｍ（Ｔ））を考慮し、上述した（１）式に従って、新たなタップ係数Ｗ（Ｔ）を算出する。こうして算出された新たなタップ係数Ｗ（Ｔ）は、適応フィルタ部２２５へ送られる（図７参照）。
タップ係数Ｗ（Ｔ）を受けた適応フィルタ部２２５は、基準信号発生部２２２からの基準信号に対して、タップ係数Ｗ（Ｔ）に従った加工を施して、キャンセル信号ＣＮＤを生成する。こうして生成されたキャンセル信号ＣＮＤは、加算部１７１へ送られる（図７参照）。
新たに生成されたキャンセル信号ＣＮＤを受けた加算部１７１は、当該新たに生成されたキャンセル信号ＣＮＤと、音声信号ＡＣＤとを加算する。加算部１７１による加算結果は、新たな信号ＡＯＤとして、アナログ処理ユニット１８０及び変化率算出部１７３へ送られる（図２参照）。
デジタル処理ユニット１７０からの信号ＡＯＤを受けたアナログ処理ユニット１８０では、まず、ＤＡ変換部が、信号ＡＯＤをアナログ信号に変換する。引き続き、パワー増幅部が、アナログ変換された信号をパワー増幅して、出力音声信号ＡＯＳを生成し、スピーカ１３０へ送る（図１参照）。そして、スピーカ１３０が、アナログ処理ユニット１８０からの出力音声信号ＡＯＳに従って、音声を再生出力する。
以上説明したように、本実施形態では、キャンセル信号ＣＮＤの生成に際して、変化率算出部１７３が、音源ユニット１１０からの音声信号ＡＣＤの信号レベルと、当該音声信号ＡＣＤとその時点においてノイズキャンセルのために生成されているノイズキャンセル信号ＣＮＤとの加算結果である信号ＡＯＤの信号レベルとの関係を検出する。そして、変化率算出部１７３は、検出された信号レベル間の関係に基づいて、変化率パラメータＭ（Ｔ）算出する。
ここで、変化率算出部１７３は、音声信号ＡＣＤの信号レベルよりも、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算された信号ＡＯＤの信号レベルが大きな場合には、ノイズキャンセルの程度が最も高くすべきことを示すため、変化率パラメータＭ（Ｔ）として最大値（＝１）を算出する。一方、音声信号ＡＣＤの信号レベルよりも、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算された信号ＡＯＤの信号レベルが小さな場合には、両信号レベルの差が大きくなるほど、ノイズキャンセルの程度が低くなることを示すための変化率パラメータＭ（Ｔ）を算出する。
変化率パラメータＭ（Ｔ）を受けたキャンセル信号生成部１７５は、変化率パラメータＭ（Ｔ）の値を考慮しつつ、キャンセル信号ＣＮＤを生成し、加算部１７１へ送る。そして、加算部１７１が、音声信号ＡＣＤとキャンセル信号ＣＮＤとを加算し、加算結果を、アナログ処理ユニット１８０へ向けて出力する。
したがって、本実施形態によれば、音源からの音声信号ＡＣＤの信号レベルと、当該音声信号ＡＣＤにノイズキャンセル信号ＣＮＤを加算した信号ＡＯＤの信号レベルとの関係を考慮して、キャンセル信号ＣＮＤが生成されるので、コンテンツ再生音の聴取に際しての聴取者にとっての違和感の発生を抑制しつつ、簡易に適切なノイズ音制御を行うことができる。
また、音源からの音声信号ＡＣＤの信号レベルよりも、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算された信号ＡＯＤの信号レベルが小さな場合には、両信号レベルの差が大きくなるほど、ノイズキャンセルの程度を低くするので、音声信号ＡＣＤにキャンセル信号ＣＮＤが加算されることによる音声信号ＡＣＤの打消しを小さくすることができ、コンテンツ再生音の聴取に際しての聴取者にとっての違和感の発生を抑制しつつ、簡易に適切なノイズ音制御を行うことができる。
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記の実施形態では、音声信号ＡＣＤに対するキャンセル信号ＣＮＤの影響度として、信号ＡＯＤの信号レベルと音声信号ＡＣＤの信号との差を算出した後に、算出結果にクリップ処理を施すようにした。これに対し、音声信号ＡＣＤに対するキャンセル信号ＣＮＤの影響度として、信号ＡＯＤの信号レベルと音声信号ＡＣＤの信号との比を算出した後に、算出結果にクリップ処理を施すようにしてもよい。
また、エンジンパルスから特定されたノイズキャンセル対象の周波数を有する成分を音声信号ＡＣＤから抽出し、その抽出結果を、音声信号ＡＣＤに対するキャンセル信号ＣＮＤの影響度として検出するようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、エンジンの動作音をノイズ音としたが、他の車両搭載機器の動作音、ロードノイズ、風きり音等をノイズ音として、ノイズ音制御を行うようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、車両に搭載される音響装置に本発明を適用したが、車両以外の移動体に搭載される音響装置に本発明を適用してもよい。さらに、車両等の移動体に限らず、家庭内等に設置される音響装置に、本発明を適用してもよい。
なお、上記の実施形態におけるデジタル処理ユニット１７０を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算手段としてのコンピュータとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、上記の実施形態における処理の一部又は全部を実行するようにしてもよい。このプログラムはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体から読み出されて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。

Claims (9)

  1. スピーカから音声を所定空間へ出力する音響装置であって、
    音源からの第１音声信号とノイズキャンセル信号とを加算し、前記スピーカに供給する第２音声信号を算出する加算手段と；
    前記第１音声信号の信号レベルと、前記第２音声信号の信号レベルとの関係を検出する検出手段と；
    前記所定空間内の所定位置に到達した音を収音する収音手段と；
    前記検出手段による検出結果及び前記収音手段による収音結果を参照して、前記ノイズキャンセル信号を生成する生成手段と；
    を備えることを特徴とする音響装置。
  2. 前記検出手段は、前記第１音声信号の信号レベルと、前記第２音声信号の信号レベルとの差を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
  3. 前記検出手段は、前記第１音声信号の信号レベルと、前記第２音声信号の信号レベルとの比を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
  4. 前記生成手段は、前記第１音声信号の信号レベルよりも、前記第２音声信号の信号レベルが小さい場合に、前記検出手段による検出結果を考慮して前記ノイズキャンセル信号を生成する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の音響装置。
  5. 前記生成手段は、
    ノイズ音源である周期的な動作をする所定装置の動作周期に基づいて、キャンセル対象周波数を特定する特定手段と；
    前記特定されたキャンセル対象周波数の基準信号を発生する基準信号発生手段と；
    前記基準信号、前記検出手段による検出結果、前記収音手段による収音結果、及び、前記スピーカから前記所定位置までの伝達特性に基づいて、前記ノイズキャンセル信号を発生するキャンセル信号発生手段と；
    を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の音響装置。
  6. 移動体に搭載され、
    前記所定装置は、前記移動体の駆動パワーを発生するエンジン装置である、ことを特徴とする請求項５に記載の音響装置。
  7. スピーカから音声を所定空間へ出力する音響装置において使用されるノイズ音制御方法であって、
    音源からの第１音声信号とノイズキャンセル信号とを加算し、前記スピーカに供給する第２音声信号を算出する加算工程と；
    前記第１音声信号の信号レベルと、前記第２音声信号の信号レベルとの関係を検出する検出工程と；
    前記所定空間内の所定位置に到達した音を収音する収音工程と；
    前記検出工程における検出結果及び前記収音工程における収音結果を参照して、前記ノイズキャンセル信号を生成する生成工程と；
    を備えることを特徴とするノイズ音制御方法。
  8. 請求項７に記載のノイズ音制御方法を、演算手段に実行させる、ことを特徴とするノイズ音制御プログラム。
  9. 請求項８に記載のノイズ音制御プログラムが、演算手段により読み取り可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。
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