JPH10198386A - 音響再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードウェアの規模を大きくすることなく、
騒音の影響を低減するとともに再生音の音響特性の向上
を行うこと。 【解決手段】 第２のフィルタが、再生すべき音響信号
を含む制御信号と、スピーカから誤差音検出器までの音
場の伝達関数の逆特性との畳込み演算を行った後、スピ
ーカに出力して音として放射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、騒音環境下におけ
る能動的騒音制御を用いた音響再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、スピーカからの制御音により環境
騒音を消音させる能動的騒音制御を用いて、Ｓ／Ｎ比良
く音響再生を行う音響再生装置が提案されている。従
来、この種の音響再生装置としては、例えば特開平６−
２２３８９号公報に示されたものがある。この第１の従
来例である音響再生装置について、図６を参照して説明
する。図６は、第１の従来例の音響再生装置を示すブロ
ック図である。図６において、音響再生装置は、音楽ソ
ース３０からの音楽を放射する音楽用スピーカ３１、前
記音楽用スピーカ３１の近傍に設置され、周囲の音を検
出するマイク３２、受聴者の近傍に設置され、周囲の音
を検出するモニターマイク３３、及び前記モニターマイ
ク３３の近傍に設けられ、エンジン音等の騒音を抑制す
るための制御信号を制御音として放射する制御用スピー
カ３４を備えている。さらに、音響再生装置は、モニタ
ーマイク３３により検出された音と音楽ソース３０の音
との差が最小になるように音楽ソース３０からの音楽信
号を補正して音楽用スピーカ３１に出力する第１の適応
フィルタ３５、及びモニターマイク３３で検出される騒
音が最小になるように制御信号を生成して制御用スピー
カ３４に出力する第２の適応フィルタ３６を設けてい
る。また、第１の適応フィルタ３５により補正された音
楽信号は、第１のフィルタ３７に出力される。第１のフ
ィルタ３７には、音楽用スピーカ３１とマイク３２との
間の伝達関数が予め設定されており、当該伝達関数に基
づいて第１の適応フィルタ３５からの音楽信号を補正し
第１の加算器３８に出力する。第１の加算器３８は、マ
イク３２からの出力信号と第１のフィルタ３７からの出
力信号とを加算して第２の適応フィルタ３６に出力す
る。さらに、音楽ソース３０からの音楽信号は、第２の
フィルタ３９に出力される。第２のフィルタ３９には、
モニターマイク３３と制御用スピーカ３４との間の伝達
関数が予め設定されており、当該伝達関数に基づいて音
楽ソース３０からの音楽信号を補正し第２の加算器４０
に出力する。第２の加算器４０は、モニターマイク３３
からの出力信号と第２のフィルタ３９からの出力信号と
を加算して第１の適応フィルタ３５、及び第２の適応フ
ィルタ３６に出力する。このように、第１の従来例の音
響再生装置は、制御用スピーカ３４からの制御音をモニ
ターマイク３３により検出し、受聴者近傍の騒音が最小
になるように、音楽ソース３０からの音楽信号を能動的
に補正して音楽用スピーカ３１から音楽を放射してい
た。

【０００３】次に、特開平６−３３４４５７号公報に開
示された第２の従来例の音響再生装置について、図７を
参照して説明する。図７は、第２の従来例の音響再生装
置を示すブロック図である。図７において、音響再生装
置は、周波数毎に音楽信号源４１からの音楽信号のレベ
ルを求める音楽信号分析手段４２、周囲の音を検出する
マイク４３、周波数毎にマイク４３からの周囲の音のレ
ベルを求める周囲信号分析手段４４を具備する。さら
に、音響再生装置は、聴覚特性保持手段４５に設定され
た受聴者の聴覚特性と上記周囲信号分析手段４４からの
出力信号とを比較する比較器４６、前記比較器４６での
比較結果である出力信号を用い、音楽信号分析手段４２
からの出力信号の利得を周波数毎に算定する利得算定手
段４７、及び利得算定手段４７からの出力信号に基づい
て音楽信号を補正するフィルタ手段４８を有する。ま
た、フィルタ手段４８により補正された音楽信号は、変
換器４９に出力され、そこにおいて、音に変換されて再
生音として放射される。上記の構成により、第２の従来
例の音響再生装置では、騒音の増減に応じて、受聴者の
聴覚特性に一致したレベルに再生音の音量を周波数毎に
補正して、再生音の全周波数帯域において、再生音を適
切な音量としていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した第１の従来例の音響再生装置では、制御音を放射
するために、制御用スピーカを設ける必要があった。さ
らに、音楽信号、及び制御信号を補正するために、演算
量の大きい適応フィルタと伝達関数を設定するフィルタ
とをそれぞれ別個に設ける必要があった。このため、音
響再生装置を構成するハードウェアの規模が大きくなる
という問題点を生じた。また、図７に示した第２の従来
例の音響再生装置では、騒音の増減に応じて再生音の音
量を増減しているので、騒音の増加とともに再生音の音
量が大きくなった。このため、騒音の音量が大きい場
合、受聴者に疲労感を与えるという問題点を生じた。

【０００５】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、ハードウェアの規模を大
きくすることなく、騒音の影響を低減するとともに再生
音の音響特性の向上を行うことができる音響再生装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の音響再生装置で
は、騒音を検出する騒音検出器と、音響信号を発生する
音響信号発生器と、前記音響信号を含む制御信号を制御
音として放射するスピーカと、受聴者の近傍に設置さ
れ、前記騒音と前記制御音との誤差音を検出する誤差音
検出器と、前記騒音検出器の出力信号を入力する第１の
適応フィルタと、前記スピーカから前記誤差音検出器ま
での音場の伝達関数と同等の特性が設定され、前記騒音
検出器の出力信号を入力する第１のフィルタと、前記伝
達関数の逆特性と同等の特性が設定され、前記音響信号
を入力する第２のフィルタと、前記第１のフィルタの出
力信号と前記誤差音検出器の出力信号とを入力して、前
記誤差音検出器の出力信号が小さくなるように前記第１
の適応フィルタの係数を更新する第１の係数更新器と、
前記第１の適応フィルタの出力信号と前記第２のフィル
タの出力信号とを加算して、前記制御信号として前記ス
ピーカに出力する第１の加算器とを備えている。この構
成により、本発明の音響再生装置は、誤差音検出器にお
いて騒音を消音して、受聴者の近傍で再生信号の音響特
性を実現することができる。

【０００７】また、他の発明の音響再生装置では、同定
信号を発生して前記スピーカに出力する同定信号発生
源、前記同定信号を入力して第１の遅延時間だけ遅延す
る第１の遅延器、前記同定信号を入力する第２の適応フ
ィルタ、前記第２の適応フィルタの出力信号と前記誤差
音検出器の出力信号とを加算する第２の加算器、前記同
定信号と前記第２の加算器の出力信号とを入力して、前
記第２の加算器の出力信号が小さくなるように前記第２
の適応フィルタの係数を更新する第２の係数更新器、前
記誤差音検出器の出力信号を入力する第３の適応フィル
タ、前記第３の適応フィルタの出力信号と前記第１の遅
延器からの前記同定信号とを加算する第３の加算器、及
び前記誤差音検出器の出力信号と前記第３の加算器の出
力信号とを入力して、前記第３の加算器の出力信号が小
さくなるように前記第３の適応フィルタの係数を更新す
る第３の係数更新器を備え、前記同定信号が前記スピー
カ、誤差音検出器、及び第３の適応フィルタを経由して
第３の加算器に入力するまでに要する時間と等しい時間
に、前記第１の遅延時間を設定した同定手段を有し、前
記第２の適応フィルタの係数、及び前記第３の適応フィ
ルタの係数を前記第１のフィルタ、及び前記第２のフィ
ルタにそれぞれ複写する。この構成により、本発明の音
響再生装置は、誤差音検出器において騒音を消音して、
受聴者の近傍で再生信号の音響特性を実現することがで
きる。

【０００８】また、他の発明の音響再生装置では、騒音
を検出する騒音検出器と、音響信号を発生する音響信号
発生器と、前記音響信号を含む制御信号を制御音として
放射するスピーカと、前記騒音と前記制御音との誤差音
を検出する誤差音検出器と、前記騒音検出器の出力信号
を入力する第１の適応フィルタと、前記第１の適応フィ
ルタの出力信号と前記音響信号とを加算する第４の加算
器と、前記スピーカから前記誤差音検出器までの音場の
伝達関数の逆特性と同等な特性が設定され、前記第４の
加算器の出力信号を入力して前記制御信号を前記スピー
カに出力する第２のフィルタと、前記騒音検出器の出力
信号を入力して第２の遅延時間だけ遅延する第２の遅延
器と、前記第２の遅延器の出力信号と前記誤差音検出器
の出力信号とを入力して、前記誤差音検出器の出力信号
が小さくなるように前記第１の適応フィルタの係数を更
新する第１の係数更新器とを有し、前記第１の適応フィ
ルタの出力信号が、前記第４の加算器、第２のフィル
タ、スピーカ、及び誤差音検出器を経由して第１の係数
更新器に入力するまでに要する時間と等しい時間に、前
記第２の遅延時間を設定する。この構成により、本発明
の音響再生装置は、誤差音検出器において騒音を消音し
て、受聴者の近傍で再生信号の音響特性を実現すること
ができる。

【０００９】また、他の発明の音響再生装置では、騒音
を検出する騒音検出器と、音響信号を発生する音響信号
発生器と、前記音響信号を含む制御信号を制御音として
放射するスピーカと、前記騒音と前記制御音との誤差音
を検出する誤差音検出器と、前記騒音検出器の出力信号
を入力する第１の適応フィルタと、前記第１の適応フィ
ルタの出力信号と前記音響信号とを加算する第４の加算
器と、前記スピーカから前記誤差音検出器までの音場の
伝達関数の逆特性と同等な特性が設定され、前記第４の
加算器の出力信号を入力して前記制御信号を前記スピー
カに出力する第２のフィルタと、前記騒音検出器の出力
信号を入力して第２の遅延時間だけ遅延する第２の遅延
器と、前記音響信号を入力して第３の遅延時間だけ遅延
する第３の遅延器と、前記誤差音検出器の出力信号から
前記第３の出力信号を減算する減算器と、前記第２の遅
延器の出力信号と前記減算器の出力信号とを入力して、
前記減算器の出力信号が小さくなるように前記第１の適
応フィルタの係数を更新する第１の係数更新器とを有
し、前記第１の適応フィルタの出力信号が、前記第４の
加算器、第２のフィルタ、スピーカ、誤差音検出器、及
び減算器を経由して第１の係数更新器に入力するまでに
要する時間と等しい時間に、前記第２の遅延時間を設定
し、前記音響信号が、前記第４の加算器、第２のフィル
タ、スピーカ、及び誤差音検出器を経由して減算器に入
力するまでに要する時間と等しい時間に、前記第３の遅
延時間を設定する。この構成により、本発明の音響再生
装置は、誤差音検出器において騒音を消音して、受聴者
の近傍で再生信号の音響特性を実現することができる。

【００１０】また、他の発明の音響再生装置では、前記
音響信号発生器が、音響信号を発生させる音源と、前記
音源からの音響信号の音響特性を補正する音響特性補正
手段とで構成した。この構成により、本発明の音響再生
装置は、誤差音検出器において騒音を消音して、音響特
性補正手段で補正した音響特性を受聴者の近傍で実現す
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の音響再生装置を示
す好ましい実施の形態について、図面を参照して説明す
る。

【００１２】《第１の実施形態》図１は、本発明の第１
の実施形態である音響再生装置を示すブロック図であ
る。図１に示すように、この音響再生装置は、騒音を検
出する騒音検出器１、受聴者の近傍に設置される誤差音
検出器２、再生すべき音響信号を含む制御信号を制御音
として放射するスピーカ３、及び受聴者が聴きたい再生
すべき音響信号を発する音源、すなわち音響信号発生器
４を具備している。騒音検出器１、及び誤差音検出器２
は、例えばマイクロフォンで構成されている。また、誤
差音検出器２は、騒音と制御音との誤差音を検出する。
さらに、この音響再生装置は、騒音検出器１により検出
した騒音信号を入力する第１のフィルタ５、及び第１の
適応フィルタ６と、前記第１の適応フィルタ６での演算
に用いられるインパルス応答の係数を更新する第１の係
数更新器７と、音響信号発生器４からの音響信号を入力
する第２のフィルタ８とを備えている。これらの第１、
第２のフィルタ５，８、及び第１の適応フィルタ６は、
有限インパルス応答型デジタルフィルタ（ＦＩＲフィル
タ）であり、それらはそれぞれＤＳＰ（デジタルシグナ
ルプロセッサ）、あるいは専用のＬＳＩで構成されてい
る。また、第１のフィルタ５には、スピーカ３から誤差
音検出器２までの音場の伝達関数Ｃと同等の特性が予め
設定されている。具体的には、第１のフィルタ５には、
伝達関数Ｃのインパルス応答と同等の係数が予め設定さ
れている。第１のフィルタ５の出力信号は、第１の係数
更新器７の基準入力端である一方の入力端に出力され
る。また、誤差音検出器２からの出力である検出信号
は、第１の係数更新器７の誤差入力端であるもう一方の
入力端に出力される。第１の係数更新器７は、ＬＭＳ
（Least Mean Square；リースト ミーン スクエア）
法等のアルゴリズムを用いて、検出信号が小さくなるよ
うに第１の適応フィルタ６の係数を更新する。第１の適
応フィルタ６からの出力信号は、第１の加算器９に出力
される。第２のフィルタ８には、第１のフィルタ５に設
定された特性の逆特性と同等の特性が予め設定されてい
る。すなわち、第２のフィルタ８には、伝達関数１／Ｃ
のインパルス応答と同等の係数が設定されている。音響
信号発生器４からの音響信号は第２のフィルタ８に出力
され、第２のフィルタ８からの出力信号は第１の加算器
９に出力される。第１の加算器９は、第１の適応フィル
タ６からの出力信号と第２のフィルタ８からの出力信号
とを加算し、制御信号としてスピーカ３に出力する。

【００１３】次に、本実施形態の音響再生装置の動作に
ついて説明する。尚、下記の説明では、騒音検出器１に
より検出される騒音をＮとし、騒音検出器１から誤差音
検出器２までの伝達関数をＧとする。騒音Ｎが騒音検出
器１により検出されると、第１の適応フィルタ６では、
騒音Ｎと第１の適応フィルタ６の伝達関数Ｈ1との畳込
み演算が行われる。伝達関数Ｈ1は、誤差音検出器２か
らの検出信号が小さくなるように第１の係数更新器７に
より、その係数が更新されたものであり、（−Ｇ／Ｃ）
の特性に収束している。このため、第１の適応フィルタ
６から次の（１）式に示す出力信号ｅ1が、第１の加算
器９に出力される。尚、以下の説明においては、・は畳
込み演算を表している。

【００１４】 ｅ1＝Ｎ・Ｈ1＝Ｎ・（−Ｇ／Ｃ） −−−（１）

【００１５】一方、音響信号発生器４からの音響信号Ｓ
は、第２のフィルタ８に出力され、第２のフィルタ８に
設定された伝達関数１／Ｃと畳込み演算が行われる。そ
の結果、第２のフィルタ８から下記（２）式で示される
出力信号ｅ2が、第１の加算器９に出力される。

【００１６】ｅ2＝Ｓ・（１／Ｃ） −−−（２）

【００１７】第１の加算器９では、上述の２つの出力信
号ｅ1、ｅ2を加算して、次の（３）式で示される制御信
号ｅ3をスピーカ３に出力する。

【００１８】ｅ3＝−Ｎ・Ｇ／Ｃ＋Ｓ／Ｃ −−−（３）

【００１９】スピーカ３は、上記制御信号ｅ3を制御音
として周囲に放射する。この制御音が誤差音検出器２に
伝達すると、当該制御音は次の（４）式で示される検出
信号ｅ4として誤差音検出器２により検出される。ま
た、騒音検出器１で検出される騒音Ｎが誤差音検出器２
に伝達すると、この騒音Ｎは次の（５）式で示される検
出信号ｅ5として誤差音検出器２により検出される。

【００２０】 ｅ4＝(−Ｎ・Ｇ／Ｃ＋Ｓ／Ｃ)・Ｃ −−−（４）

【００２１】ｅ5＝ Ｎ・Ｇ −−−（５）

【００２２】その結果、これら２つの検出信号ｅ4、ｅ5
は、下記の（６）式に示すように、誤差音検出器２にお
いて合成されて、消音される。

【００２３】 ｅ4＋ｅ5＝(−Ｎ・Ｇ／Ｃ＋Ｓ／Ｃ)・Ｃ＋Ｎ・Ｇ＝Ｓ −−−（６）

【００２４】このように、本実施形態の音響再生装置で
は、誤差音検出器２において騒音Ｎが消音され、受聴者
の近傍で音響信号発生器４からの音響信号Ｓの音響特性
を実現することができる。

【００２５】《第２の実施形態》図２は、本発明の第２
の実施形態である音響再生装置を示すブロック図であ
る。この実施形態では、音響再生装置の構成において、
第１、第２のフィルタの各係数を決定する同定手段を設
けたことである。それら以外の各部は、第１の実施形態
のものと同様であるので、それらの重複した説明は省略
する。第１の実施形態との主な違いは、同定手段からの
同定信号を同定音としてスピーカから出力し、当該同定
音を検出したときの検出信号を用いて、同定手段が第
１、第２のフィルタの各係数を決定するようにしたこと
である。すなわち、図２に示すように、同定手段１０
は、同定信号を発生する同定信号発生源１１、同定信号
を入力する第１の遅延器１２、及び第２の適応フィルタ
１３、及び同定信号を入力して、第２の適応フィルタ１
３の係数を更新する第２の係数更新器１４を有する。さ
らに、同定手段１０は、誤差音検出器２からの検出信号
を入力する第３の適応フィルタ１５、及び検出信号を入
力して、第３の適応フィルタ１５の係数を更新する第３
の係数更新器１６を設けている。これらの第２、第３の
適応フィルタ１３，１５は、有限インパルス応答型デジ
タルフィルタ（ＦＩＲフィルタ）であり、それらはそれ
ぞれＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）、あるいは
専用のＬＳＩで構成されている。同定信号発生源１１か
らの同定信号は、スピーカ３に出力され、同定音として
放射される。また、同定信号は、第２の係数更新器１４
の基準入力端である一方の入力端に出力される。第２の
適応フィルタ１３の出力信号は、第２の加算器１７にお
いて上記検出信号と加算され、第２の係数更新器１４の
誤差入力端であるもう一方の入力端に出力される。第２
の係数更新器１４は、ＬＭＳ（Least MeanSquare；リー
スト ミーン スクエア）法等のアルゴリズムを用い
て、誤差入力端に入力される第２の加算器１７からの出
力信号が小さくなるように、第２の適応フィルタ１３の
係数を更新する。この第２の適応フィルタ１３の係数
は、第１のフィルタ５に複写される。第１の遅延器１２
に出力された同定信号は、第１の遅延時間だけ遅延され
て、第３の加算器１８に出力される。この第１の遅延時
間は、同定信号がスピーカ３、誤差音検出器２、及び第
３の適応フィルタ１５を経て第３の加算器１８に入力す
るまでに要する時間に等しいものである。誤差音検出器
２からの検出信号は、第３の係数更新器１６の基準入力
端である一方の入力端に出力される。第３の適応フィル
タ１５の出力信号は、第３の加算器１８において第１の
遅延器１２の出力信号と加算され、第３の係数更新器１
６の誤差入力端であるもう一方の入力端に出力される。
第３の係数更新器１６は、ＬＭＳ（Least Mean Squar
e；リースト ミーン スクエア）法等のアルゴリズム
を用いて、誤差入力端に入力される第３の加算器１８か
らの出力信号が小さくなるように、第３の適応フィルタ
１５の係数を更新する。この第３の適応フィルタ１５の
係数は、第２のフィルタ８に複写される。

【００２６】次に、本実施形態の音響再生装置の動作に
ついて説明する。第２の適応フィルタ１３、及び第２の
係数更新器１４を作動する前では、スピーカ３から誤差
音検出器２までの音場の伝達関数をＣ、同定信号発生源
１１の同定信号をＤとそれぞれ表した場合、下記の
（７）式で示される出力信号ｅ6が第２の加算器１７か
ら第２の係数更新器１４の誤差入力端に出力される。

【００２７】ｅ6＝Ｃ・Ｄ −−−（７）

【００２８】第２の適応フィルタ１３、及び第２の係数
更新器１４を作動すると、第２の係数更新器１４は、上
述したように、第２の加算器１７からの出力信号ｅ6が
小さくなるように、第２の適応フィルタ１３の係数を更
新する。具体的には、第２の係数更新器１４の基準入力
端、及び誤差入力端に入力される信号はそれぞれ同定信
号Ｄ、及び出力信号ｅ6であるから、第２の適応フィル
タ１３、及び第２の係数更新器１４の動作により、上記
出力信号ｅ6は零に近づき、第２の適応フィルタ１３の
係数はＣに更新される。

【００２９】また、第３の適応フィルタ１５、及び第３
の係数更新器１６を動作させる前では、第３の加算器１
８から次の（８）式で示される出力信号ｅ7が、第３の
係数更新器１６の誤差入力端に出力される。

【００３０】ｅ7＝Ｄ −−−（８）

【００３１】第３の適応フィルタ１５、及び第３の係数
更新器１６を作動すると、第３の係数更新器１６は、上
述したように、第３の加算器１８からの出力信号ｅ7が
小さくなるように、第３の適応フィルタ１５の係数を更
新する。具体的には、第３の係数更新器１６の基準入力
端、及び誤差入力端に入力される信号はそれぞれ同定信
号Ｃ・Ｄ、及び出力信号ｅ7であるから、第３の適応フ
ィルタ１５、及び第３の係数更新器１６の動作により、
上記出力信号ｅ7は零に近づき、第３の適応フィルタ１
５の係数は１／Ｃに更新される。

【００３２】このように、第２、第３の適応フィルタ１
３，１５の各係数は、Ｃ、及び１／Ｃにそれぞれ決定さ
れる。第２、及び第３の適応フィルタ１３，１５の係数
は、第１、及び第２のフィルタ５，８にそれぞれ複写さ
れる。このことにより、第１の実施形態のものと同様
に、誤差音検出器２において騒音Ｎを消音して、受聴者
の近傍で受聴者が聴きたい再生すべき音響信号発生器４
からの音響信号Ｓの音響特性を実現することができる。
さらに、本実施形態の音響再生装置では、同定手段１０
が１回の動作を行うことにより、第２、第３の適応フィ
ルタ１３，１５の各係数を同時に求めることが可能であ
る。このため、各係数の同定時間を短くすることがで
き、第１の実施形態のものに比べてより能動的に騒音を
消去することができる。

【００３３】＜＜第３の実施形態＞＞図３は、本発明の
第３の実施形態である音響再生装置を示すブロック図で
ある。この実施形態では、音響再生装置の構成におい
て、第１のフィルタの代わりに第２の遅延器を設け、第
２のフィルタをスピーカと第４の加算器との間に配置し
た。それら以外の各部は、第１の実施形態のものと同様
であるので、それらの重複した説明は省略する。第１の
実施形態との主な違いは、騒音検出器からの騒音信号を
第２の遅延器で遅延して第１の係数更新器に出力し、さ
らに第４の加算器により第１の適応フィルタの出力信号
と音響信号とを加算した後、第４の加算器の出力信号と
第２のフィルタに設定されている伝達関数との畳込み演
算を行い、スピーカから制御音として放射したことであ
る。すなわち、図３に示すように、第２の遅延器１９に
は、騒音検出器１により検出された騒音信号が入力され
る。この騒音信号は、第２の遅延時間だけ遅延されて、
第１の係数更新器７の基準入力端に出力される。第２の
遅延時間は、第１の適応フィルタ６からの出力信号が、
第４の加算器２０、及び第２のフィルタ８’を経て、ス
ピーカ３から制御音として放射された後、誤差音検出器
２が当該制御音を検出して、その検出信号が第１の係数
更新器７の誤差入力端に入力するまでに要する時間に等
しいものである。また、音響信号発生器４からの音響信
号は、第４の加算器２０において、第１の適応フィルタ
６からの出力信号と加算されている。第４の加算器２０
からの出力信号は、第２のフィルタ８’に出力されて伝
達関数１／Ｃとの畳込み演算が行われる。

【００３４】以下、本実施形態の音響再生装置の動作を
説明する。第１の係数更新器７を作動する前では、音響
信号発生器４からの音響信号Ｓは第４の加算器２０を通
過した後、第２のフィルタ８’に入力している。第２の
フィルタ８’では、音響信号Ｓと伝達関数１／Ｃとの畳
込み演算が行われる。その結果、第２のフィルタ８’か
ら下記（９）式で示される出力信号ｅ8が、スピーカ３
に出力される。

【００３５】ｅ8＝Ｓ／Ｃ −−−（９）

【００３６】スピーカ３は、この出力信号ｅ8を制御音
として周囲に放射する。この制御音が誤差音検出器２に
伝達すると、当該制御音はスピーカ３から誤差音検出器
２までの音場の伝達関数Ｃが畳込まれる。このため、誤
差音検出器２は、次の（１０）式で示される検出信号ｅ
9を検出する。

【００３７】ｅ9＝(Ｓ／Ｃ)・Ｃ＝Ｓ −−−（１０）

【００３８】この検出信号ｅ9は、誤差音検出器２にお
いて、騒音Ｎを検出した検出信号ｅ5と合成される。従
って、誤差音検出器２から次の（１１）式で示される検
出信号ｅ10が、第１の係数更新器７の誤差入力端に入力
される。

【００３９】 ｅ10＝Ｓ＋ｅ5＝Ｓ＋Ｎ・Ｇ −−−（１１）

【００４０】また、第１の係数更新器７を作動すると、
第１の係数更新器７は、その誤差入力端に入力される検
出信号ｅ10が小さくなるように、第１の適応フィルタ６
の係数を更新する。その結果、検出信号ｅ10の基準入力
端に入力される騒音信号と相関のある騒音成分は零に近
づき、第１の適応フィルタ６の係数は（−Ｇ）の特性に
収束する。従って、第１の適応フィルタ６からの出力信
号ｅ11は、次の（１２）式で示される。

【００４１】ｅ11＝Ｎ・（−Ｇ） −−−（１２）

【００４２】一方、第４の加算器２０では、出力信号ｅ
11と音響信号Ｓとを加算して、下記の（１３）式で示さ
れる出力信号ｅ12を第２のフィルタ８’に出力する。

【００４３】 ｅ12＝ｅ11＋Ｓ＝−Ｎ・Ｇ＋Ｓ −−−（１３）

【００４４】第２のフィルタ８’は、上記出力信号ｅ12
と伝達関数１／Ｃとの畳込み演算を行い、次の（１４）
式で示される出力信号ｅ13をスピーカ３に出力する。

【００４５】 ｅ13＝(−Ｎ・Ｇ＋Ｓ)・(１／Ｃ) −−−（１４）

【００４６】スピーカ３は、この出力信号ｅ13を制御音
として周囲に放射する。この制御音が誤差音検出器２に
伝達すると、当該制御音はスピーカ３から誤差音検出器
２までの音場の伝達関数Ｃが畳込まれる。このため、誤
差音検出器２は、次の（１５）式で示される検出信号ｅ
14を検出する。

【００４７】 ｅ14＝(−Ｎ・Ｇ＋Ｓ)・(１／Ｃ)・Ｃ −−−（１５）

【００４８】この検出信号ｅ14は、誤差音検出器２にお
いて、騒音Ｎを検出した検出信号ｅ5と合成される。そ
の結果、下記の（１６）式に示すように、誤差音検出器
２において、騒音Ｎは消音される。

【００４９】 ｅ14＋ｅ5＝(−Ｎ・Ｇ＋Ｓ)・(１／Ｃ)・Ｃ＋Ｎ・Ｇ＝Ｓ −−−（１６）

【００５０】このように、本実施形態の音響再生装置で
は、誤差音検出器２において騒音Ｎが消音され、受聴者
の近傍で受聴者が聴きたい再生すべき音響信号発生器４
からの音響信号Ｓの音響特性を実現することができる。
また、本実施形態の音響再生装置では、一般的に演算量
の多い係数更新器、適応フィルタ、及びフィルタの設置
数を各々１つとしているので、音響再生装置のハードウ
ェアの規模を小さくすることができる。

【００５１】《第４の実施形態》図４は、本発明の第４
の実施形態である音響再生装置を示すブロック図であ
る。この実施形態では、音響再生装置の構成において、
音響信号発生器からの音響信号を第３の遅延時間だけ遅
延する第３の遅延器、及び誤差音検出器の検出信号から
第３の遅延器の出力信号を減算する減算器を設けた。そ
れら以外の各部は、第３の実施形態のものと同様である
ので、それらの重複した説明は省略する。第３の実施形
態との主な違いは、音響信号発生器からの音響信号を第
３の遅延器で第３の遅延時間だけ遅延し、誤差音検出器
の検出信号から第３の遅延器の出力信号を減算したこと
である。すなわち、図４に示すように、第３の遅延器２
１には、音響信号発生器４からの音響信号が入力され
る。この音響信号は、第３の遅延時間だけ遅延されて、
減算器２２に出力される。第３の遅延時間は、音響信号
が音響信号発生器４から第４の加算器２０、及び第２の
フィルタ８’を経て、スピーカ３から制御音として放射
された後、誤差音検出器２が当該制御音を検出して、そ
の検出信号が減算器２２に入力するまでに要する時間に
等しいものである。減算器２２は、誤差音検出器２の検
出信号から第３の遅延器の出力信号を減算して、第１の
係数更新器７の誤差入力端に出力する。

【００５２】以下、本実施形態の音響再生装置の動作を
説明する。第１の係数更新器７を作動する前では、音響
信号Ｓは第４の加算器２０を経て第２のフィルタ８’に
出力される。第２のフィルタ８’は、音響信号Ｓと伝達
関数１／Ｃとの畳込み演算を行い、次の（１７）式で示
される出力信号ｅ15をスピーカ３に出力する。

【００５３】ｅ15＝Ｓ／Ｃ −−−（１７）

【００５４】スピーカ３は、この出力信号ｅ15を制御音
として周囲に放射する。この制御音が誤差音検出器２に
伝達すると、当該制御音はスピーカ３から誤差音検出器
２までの音場の伝達関数Ｃが畳込まれる。このため、誤
差音検出器２は、次の（１８）式で示される検出信号ｅ
16を検出する。

【００５５】 ｅ16＝（Ｓ／Ｃ）・Ｃ＝Ｓ −−−（１８）

【００５６】この検出信号ｅ16は、誤差音検出器２にお
いて、騒音Ｎを検出した検出信号ｅ5と合成される。従
って、誤差音検出器２から次の（１９）式で示される検
出信号ｅ17が、減算器２２に入力される。

【００５７】 ｅ17＝Ｓ＋ｅ5＝Ｓ＋Ｎ・Ｇ −−−（１９）

【００５８】減算器２２は、誤差音検出器２の検出信号
ｅ17から第３の遅延器の出力信号である音響信号Ｓを減
算して、下記の（２０）式で示される出力信号ｅ18を第
１の係数更新器７の誤差入力端に出力する。

【００５９】 ｅ18＝ｅ17−Ｓ＝(Ｓ＋Ｎ・Ｇ)−Ｓ＝Ｎ・Ｇ −−−（２０）

【００６０】このように、この実施形態の音響再生装置
では、音響信号Ｓの成分を含まない出力信号ｅ18が、第
１の係数更新器７の誤差入力端に入力される。このこと
により、他の実施形態のものに比べて、第１の係数更新
器７での係数更新の演算精度を向上することができる。
また、第１の係数更新器７を作動させると、第３の実施
形態のものと同様に、第１の適応フィルタ６の係数が
（−Ｇ）の特性に収束する。その結果、誤差音検出器２
において騒音Ｎが消音され、受聴者の近傍で受聴者が聴
きたい再生すべき音響信号発生器４からの音響信号Ｓの
音響特性を実現することができる。

【００６１】《第５の実施形態》図５は、本発明の第５
の実施形態である音響再生装置の音響信号発生器を示す
ブロック図である。この実施形態では、音響信号を発生
する音源と前記音響信号の周波数特性などの音響特性を
補正する音響補正手段とで音響信号発生器を構成した。
それら以外の各部は、第１乃至第４のいずれかの実施形
態のものと同様であるので、それらの重複した説明は省
略する。すなわち、図５に示すように、音源２３からの
音響信号は、バンドパスフィルタなどを含むＬＳＩで構
成された音響補正手段２４に出力される。音響補正手段
２４は、音響信号の周波数特性などの音響特性を信号処
理により補正して出力する。このため、誤差音検出器２
においては、他の実施形態のものと同様な騒音の消音効
果が得られ、かつ音響補正手段２４で補正した音響特性
を受聴者の近傍で実現することができる。

【００６２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の音響再生装置では、第２のフィルタが、再生すべき音
響信号とスピーカから誤差音検出器までの音場の伝達関
数の逆特性との畳込み演算を行う。このことにより、誤
差音検出器において騒音を消音して、受聴者の近傍で受
聴者が聴きたい再生すべき音響信号発生器からの音響信
号の音響特性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である音響再生装置を
示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施形態である音響再生装置を
示すブロック図。

【図３】本発明の第３の実施形態である音響再生装置を
示すブロック図。

【図４】本発明の第４の実施形態である音響再生装置を
示すブロック図。

【図５】本発明の第５の実施形態である音響再生装置の
音響信号発生器を示すブロック図。

【図６】第１の従来例の音響再生装置の構成を示すブロ
ック図。

【図７】第２の従来例の音響再生装置の構成を示すブロ
ック図。

【符号の説明】

１ 騒音検出器 ２ 誤差音検出器 ３ スピーカ ４ 音響信号発生器 ５ 第１のフィルタ ６ 第１の適応フィルタ ７ 第１の係数更新器 ８，８’ 第２のフィルタ ９，１７，１８，２０ 加算器 １０ 同定手段 １１ 同定信号発生源 １２ 第１の遅延器 １３ 第２の適応フィルタ １４ 第２の係数更新器 １５ 第３の適応フィルタ １６ 第３の係数更新器 １９ 第２の遅延器 ２１ 第３の遅延器 ２２ 減算器 ２３ 音源 ２４ 音響補正手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音を検出する騒音検出器と、 音響信号を発生する音響信号発生器と、 前記音響信号を含む制御信号を制御音として放射するス
   ピーカと、 受聴者の近傍に設置され、前記騒音と前記制御音との誤
   差音を検出する誤差音検出器と、 前記騒音検出器の出力信号を入力する第１の適応フィル
   タと、 前記スピーカから前記誤差音検出器までの音場の伝達関
   数と同等の特性が設定され、前記騒音検出器の出力信号
   を入力する第１のフィルタと、 前記伝達関数の逆特性と同等の特性が設定され、前記音
   響信号を入力する第２のフィルタと、 前記第１のフィルタの出力信号と前記誤差音検出器の出
   力信号とを入力して、前記誤差音検出器の出力信号が小
   さくなるように前記第１の適応フィルタの係数を更新す
   る第１の係数更新器と、 前記第１の適応フィルタの出力信号と前記第２のフィル
   タの出力信号とを加算して、前記制御信号として前記ス
   ピーカに出力する第１の加算器と、 を具備することを特徴とする音響再生装置。
2. 【請求項２】 同定信号を発生して前記スピーカに出力
   する同定信号発生源、 前記同定信号を入力して第１の遅延時間だけ遅延する第
   １の遅延器、 前記同定信号を入力する第２の適応フィルタ、 前記第２の適応フィルタの出力信号と前記誤差音検出器
   の出力信号とを加算する第２の加算器、 前記同定信号と前記第２の加算器の出力信号とを入力し
   て、前記第２の加算器の出力信号が小さくなるように前
   記第２の適応フィルタの係数を更新する第２の係数更新
   器、 前記誤差音検出器の出力信号を入力する第３の適応フィ
   ルタ、 前記第３の適応フィルタの出力信号と前記第１の遅延器
   からの前記同定信号とを加算する第３の加算器、及び前
   記誤差音検出器の出力信号と前記第３の加算器の出力信
   号とを入力して、前記第３の加算器の出力信号が小さく
   なるように前記第３の適応フィルタの係数を更新する第
   ３の係数更新器を備え、 前記同定信号が前記スピーカ、誤差音検出器、及び第３
   の適応フィルタを経由して第３の加算器に入力するまで
   に要する時間と等しい時間に、前記第１の遅延時間を設
   定した同定手段を有し、 前記第２の適応フィルタの係数、及び前記第３の適応フ
   ィルタの係数を前記第１のフィルタ、及び前記第２のフ
   ィルタにそれぞれ複写することを特徴とする請求項１に
   記載の音響再生装置。
3. 【請求項３】 騒音を検出する騒音検出器と、 音響信号を発生する音響信号発生器と、 前記音響信号を含む制御信号を制御音として放射するス
   ピーカと、 前記騒音と前記制御音との誤差音を検出する誤差音検出
   器と、 前記騒音検出器の出力信号を入力する第１の適応フィル
   タと、 前記第１の適応フィルタの出力信号と前記音響信号とを
   加算する第４の加算器と、 前記スピーカから前記誤差音検出器までの音場の伝達関
   数の逆特性と同等な特性が設定され、前記第４の加算器
   の出力信号を入力して前記制御信号を前記スピーカに出
   力する第２のフィルタと、 前記騒音検出器の出力信号を入力して第２の遅延時間だ
   け遅延する第２の遅延器と、 前記第２の遅延器の出力信号と前記誤差音検出器の出力
   信号とを入力して、前記誤差音検出器の出力信号が小さ
   くなるように前記第１の適応フィルタの係数を更新する
   第１の係数更新器とを有し、 前記第１の適応フィルタの出力信号が、前記第４の加算
   器、第２のフィルタ、スピーカ、及び誤差音検出器を経
   由して第１の係数更新器に入力するまでに要する時間と
   等しい時間に、前記第２の遅延時間を設定したことを特
   徴とする音響再生装置。
4. 【請求項４】 騒音を検出する騒音検出器と、 音響信号を発生する音響信号発生器と、 前記音響信号を含む制御信号を制御音として放射するス
   ピーカと、 前記騒音と前記制御音との誤差音を検出する誤差音検出
   器と、 前記騒音検出器の出力信号を入力する第１の適応フィル
   タと、 前記第１の適応フィルタの出力信号と前記音響信号とを
   加算する第４の加算器と、 前記スピーカから前記誤差音検出器までの音場の伝達関
   数の逆特性と同等な特性が設定され、前記第４の加算器
   の出力信号を入力して前記制御信号を前記スピーカに出
   力する第２のフィルタと、 前記騒音検出器の出力信号を入力して第２の遅延時間だ
   け遅延する第２の遅延器と、 前記音響信号を入力して第３の遅延時間だけ遅延する第
   ３の遅延器と、 前記誤差音検出器の出力信号から前記第３の出力信号を
   減算する減算器と、 前記第２の遅延器の出力信号と前記減算器の出力信号と
   を入力して、前記減算器の出力信号が小さくなるように
   前記第１の適応フィルタの係数を更新する第１の係数更
   新器とを有し、 前記第１の適応フィルタの出力信号が、前記第４の加算
   器、第２のフィルタ、スピーカ、誤差音検出器、及び減
   算器を経由して第１の係数更新器に入力するまでに要す
   る時間と等しい時間に、前記第２の遅延時間を設定し、 前記音響信号が、前記第４の加算器、第２のフィルタ、
   スピーカ、及び誤差音検出器を経由して減算器に入力す
   るまでに要する時間と等しい時間に、前記第３の遅延時
   間を設定したことを特徴とする音響再生装置。
5. 【請求項５】 前記音響信号発生器が、音響信号を発生
   させる音源と、前記音源からの音響信号の音響特性を補
   正する音響特性補正手段とで構成されたことを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれかに記載の音響再生装置。