JP5789762B2 - 回折音低減装置、回折音低減方法、及び、フィルタ係数決定方法 - Google Patents
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Description
超音波に対する空気の非線形性を利用し、音声信号で変調された超音波から空気中で元の音声信号を復調する方式であり、鋭い指向性を得ることができる(特許文献3参照)。
直線状に並べた複数スピーカから放射された音の合成によって指向性を得ることができる。アナログ方式では、低域の指向性がアレイの長さで決まるため、低周波で指向性を制御したい場合に小型化できない。しかし、デジタル方式では、低域から高域まで広い周波数帯域で指向性を制御可能である(特許文献4参照)。
第1の実施形態に係る回折音低減装置の構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカ構成を示す図である。
D−H・C’≒0
となるように、制御部Hの特性が求められていくので、
H=D/C’
となる。
H・C≒D
となり、希望する制御効果が得られることになる。つまり、制御スピーカ1(再生スピーカを兼ねる)から再生された再生音が、マイク11においては、回折音低減装置による制御の有無に関わらず、D1と同等特性を示す。また、再生音の音圧は、マイク12ではD2/10、マイク13ではD3/10、マイク14ではD4/10、マイク15ではD5/10、マイク16ではD6/10となる(回折音を1/10に低減する場合)。
Cn=Dn/On
として、求めることができる。
第2の実施形態に係る回折音低減装置の構成について説明する。図19は、第2の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカ構成を示す図である。
10、101、101A 再生スピーカ
11、12、13、14、15、16、17、18 マイク
20 音源(測定音源)
21、22、23、24、25、26、104、104A、1001、1002、1003、1004、1005、1006、5001、5002、5003、5004、5005、5006 制御フィルタ
31、32、33、34、35、36、1011〜1016、1021〜1026、・・・、1061〜1066、3011〜3018、3021〜3028、・・・、3081〜3088、11011〜11018、11021〜11028、・・・、11081〜11088 Fxフィルタ
41、42、43、44、45、46、1111〜1116、1121〜1126、・・・、1161〜1166、5111、5112、・・・、5166、11111〜11118、11121〜11128、・・・、11181〜11188 LMS演算器
51、52、53、54、55、56 減算器
61、62、63、64、65、66、67、68、108、3100、3101、・・・、3155、6000、6001、6002、6003、6004、6005、6007、6008、6011、6012、6013、6014、6015、6017、6018 加算器(演算器)
100、100A 回折音低減装置
106、10000、11000、12000、13000、14000、15000 補正フィルタ
400 隣室
401、402、403 (評価用の)マイク
1000 制御部
1201、1202、1203、1204、1205、1206、5201、5202、5203、5204、5205、5206、11201、11202、11203、11204、11205、11206、11207、11208 位相反転器
2000 目標特性部
2001、2002、2003、2004、2005、2006、2007、2008 目標特性フィルタ
2101、2102、2103、2104、2105、2106、2107、2108 レベル調整器
2200 遅延器
3000 音響系模擬部
5000 ANC
5011〜5016、5021〜5026、・・・、5061〜5066 fxフィルタ
7000 遅延器
9000 TV
10001〜10008、11001〜11008、・・・、15001〜15008 回折音制御フィルタ
20000 スピーカアレイ
40001 遮音壁
40002 アクチュエータ
40003 振動センサ
40004 騒音センサ
40005 換算回路
40006 制御回路
50001 高透過損パネル
50002 セル
50003 アクチュエータ
50004 第1のセンサ手段
50005 第2のセンサ手段
50006 制御装置
60000 家
60001 壁
60002 TV
60003 スピーカ
60004、60005 人
Claims (9)
- 受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、前記制御点における音圧を制御する回折音低減装置であって、
入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、
前記再生音のうち受聴者の位置を除く複数の前記制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも2つの制御スピーカと、
前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備え、
前記再生スピーカは、前記受聴者に対向するように配置され、
前記制御スピーカの各々は、前記再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置され、
前記制御点は、前記再生スピーカおよび前記制御スピーカにそれぞれ対向するように配置され、
前記制御フィルタは、前記回折音の音圧が、前記再生音のうち前記受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも、低減するように、前記制御信号を生成し、
前記制御フィルタはさらに、前記入力信号を信号処理して、前記制御点のそれぞれにおいて目標とすべき前記再生音の特性を示す信号である目標信号を決定する目標特性決定ステップを含むフィルタ係数決定方法により決定されたフィルタ係数を有し、
前記目標特性決定ステップにおいては、前記制御点ごとに対応づけられたレベル調整器と目標特性フィルタとを前記入力信号に適用することにより、前記目標信号を決定し、
複数の前記目標特性フィルタのうち、第1の目標特性フィルタには、前記再生スピーカから前記受聴者の位置に配置された制御点までの伝達特性が設定され、前記第1の目標特性フィルタ以外の目標特性フィルタには、前記再生スピーカから前記受聴者の位置以外に配置された制御点までの伝達特性が設定され、
前記レベル調整器のそれぞれは、設定値に応じて、前記入力信号の利得を調整する
回折音低減装置。 - 前記少なくとも2つの制御スピーカのうちの1つと、前記再生スピーカとが同一のスピーカにより構成されており、
前記制御フィルタは、
前記直接音の音圧が、前記受聴者の位置の制御点において、前記制御信号を再生することなく前記再生スピーカによって前記入力信号がそのまま再生された場合における前記再生音の音圧と等しくなり、かつ、
前記回折音の音圧が、前記受聴者の位置以外の位置における制御点において、前記制御信号を再生することなく前記再生スピーカによって前記入力信号がそのまま再生された場合よりも、所定量低減するように、
前記入力信号に前記フィルタ処理を施す
請求項1記載の回折音低減装置。 - 前記フィルタ係数決定方法はさらに、
前記入力信号に、前記制御スピーカのそれぞれに対応づけられた制御フィルタを適用することにより、当該制御スピーカで再生されるべき前記制御信号を算出する制御信号算出ステップと、
前記制御信号算出ステップにおいて算出された制御信号に基づいて、前記制御点のそれぞれにおける前記再生音の特性を示す信号である再生信号を算出する音響系模擬ステップと、
前記目標特性決定ステップからの出力信号である前記目標信号と、音響系模擬ステップからの出力信号である前記再生信号とを合成して得られる誤差信号を対応する制御点ごとに算出する加算ステップと、
前記加算ステップにおいて算出された前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタの係数を更新し、
前記誤差信号が所定の閾値未満の場合には、当該制御フィルタの係数を、前記制御フィルタが有すべき前記フィルタ係数として決定する判定ステップとを含む
請求項1記載の回折音低減装置。 - 前記複数のレベル調整器のうち、前記第1の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値よりも、他の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値の方が小さい
請求項1記載の回折音低減装置。 - 前記音響系模擬ステップにおいては、
前記制御信号の各々について、当該制御信号に前記制御点のそれぞれに到達するまでの経路の伝達特性を示す音響系模擬フィルタを適用し、
前記音響系模擬フィルタが適用された前記複数の制御信号を前記制御点毎に加算することにより、各制御点における再生信号を算出する
請求項3記載の回折音低減装置。 - 前記判定ステップにおいては、
前記入力信号に対して前記制御スピーカの各々から前記制御点の各々までの音の伝達特性を示す音響系模擬フィルタを適用し、
前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記音響系模擬フィルタの出力信号と、前記誤差信号とに基づいて、次回に算出される誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタのフィルタ係数を更新する
請求項3記載の回折音低減装置。 - さらに、前記入力信号を信号処理して、複数の目標信号Dnを出力する目標特性部と、
前記入力信号を信号処理して、複数の制御信号Cnを出力する制御部と、
前記制御部から出力された前記複数の制御信号Cnの各々を信号処理して、前記複数の制御信号Cnの各々に対応する再生信号Onを出力する音響系模擬部と、
前記目標信号Dnのそれぞれと、当該目標信号Dnに対応する前記再生信号Onとを合成することにより、複数の誤差信号Enを出力する演算器とを備え、
前記回折音低減装置は、前記複数の誤差信号を所定の閾値より小さくすることにより、前記制御フィルタの制御特性を、
Cn=Dn/On
として算出することにより、求める
請求項1記載の回折音低減装置。 - 受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、前記制御点における音圧を制御する回折音低減装置であって、
入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、
前記再生音のうち受聴者の位置を除く複数の前記制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも2つの制御スピーカと、
前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタと、
前記制御フィルタの各々が出力する前記制御信号を入力とする補正フィルタと、
加算器とを備え、
前記再生スピーカは、前記受聴者に対向するように配置され、
前記制御スピーカの各々は、前記再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置され、
前記制御点は、前記再生スピーカおよび前記制御スピーカにそれぞれ対向するように配置され、
前記制御フィルタは、前記回折音の音圧が、前記再生音のうち前記受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも、低減するように、前記制御信号を生成し、
前記再生スピーカは、前記少なくとも2つの制御スピーカとは異なるスピーカにより構成され、
前記少なくとも2つの制御スピーカのうち、第1の制御スピーカは、その振動板が、前記受聴者に対向するように配置され、前記第1の制御スピーカ以外の制御スピーカは、前記再生スピーカの周囲に、前記受聴者に対向しないように配置され、
前記補正フィルタは、当該補正フィルタが適用された前記制御信号を再生した制御音を前記受聴者の位置における前記再生音の特性に影響を与えないようなレベルまで低減するフィルタ係数を有し、
前記加算器は、前記補正フィルタが適用された各制御信号を、対応する前記制御スピーカ毎に集約し、集約された制御信号を、対応する制御スピーカに出力する
回折音低減装置。 - 入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、前記再生音のうち複数の制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも2つの制御スピーカと、前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備える回折音低減装置による回折音低減方法であって、
前記入力信号を信号処理して、複数の目標信号Dnを出力する目標特性算出ステップと、
前記入力信号を信号処理して、複数の制御信号Cnを出力する制御信号算出ステップと、
前記制御信号算出ステップにおいて出力された前記複数の制御信号Cnの各々を信号処理して、前記複数の制御信号Cnの各々に対応する再生信号Onを出力する音響系模擬ステップと、
前記目標信号Dnのそれぞれと、当該目標信号Dnに対応する前記再生信号Onとを合成することにより、複数の誤差信号Enを出力する演算ステップと、
前記複数の誤差信号を所定の閾値より小さくすることにより、前記制御フィルタの制御特性を、
Cn=Dn/On
として算出することにより求める、制御特性算出ステップとを含む
回折音低減方法。
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