WO2017175448A1 - 信号処理装置、信号処理方法、及びプログラム - Google Patents

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WO2017175448A1
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acoustic device
noise reduction
signal
sound collection
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繁利 林
宏平 浅田
徹徳 板橋
堅一 牧野
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ソニー株式会社
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    • H04R2499/10General applications
    • H04R2499/13Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles

Definitions

  • the present disclosure relates to a signal processing device, a signal processing method, and a program.
  • Patent Document 1 discloses an example of a technique called noise canceling.
  • a user for example, a driver
  • an in-vehicle device such as a car navigation device
  • the user has a speaker installed in the vehicle.
  • the user will listen to the voice guidance output from the acoustic device.
  • a sound collection unit for example, a microphone
  • Sound from other acoustic devices may be collected.
  • the sound collection result of the sound from another acoustic device may affect the processing for reducing the noise, and may manifest as a phenomenon such as so-called howling.
  • a signal processing apparatus and a signal processing method capable of reducing the influence of noise in a more preferable manner even in an environment where the user listens to the sound output in the released space. And propose a program.
  • the generation unit that generates the first noise reduction signal for driving the first acoustic device that outputs the first sound for reducing noise, and the predetermined sound collection unit, The first sound propagating from the first acoustic device via the first propagation path, and the second sound propagating from the second acoustic device different from the first acoustic device via the second propagation path.
  • an acquisition unit that acquires a sound collection result including the sound, and the generation unit uses the sound collection result and a second noise reduction signal for driving the second sound device.
  • a signal processing apparatus that generates the first noise reduction signal based on a cancellation signal based on the cancellation signal.
  • the processor generates a first noise reduction signal for driving a first acoustic device that outputs a first sound for reducing noise, and a predetermined sound collection.
  • the first acoustic wave propagating from the first acoustic device via the first propagation path, and the second acoustic device different from the first acoustic device via the second propagation path.
  • a signal processing method is provided that is generated based on a cancellation signal based on two noise reduction signals.
  • the computer generates a first noise reduction signal for driving a first acoustic device that outputs a first sound for reducing noise, and a predetermined sound collection.
  • the first acoustic wave propagating from the first acoustic device via the first propagation path, and the second acoustic device different from the first acoustic device via the second propagation path.
  • a program generated based on a cancellation signal based on the second noise reduction signal is provided.
  • FIG. It is explanatory drawing for demonstrating another example of the schematic structure of the noise reduction system which concerns on the modification 1.
  • FIG. It is explanatory drawing for demonstrating the change of the propagation environment of the sound output from the acoustic device 11 according to the position of a user's head. It is explanatory drawing for demonstrating the change of the propagation environment of the sound output from the acoustic device 11 according to the position of a user's head. It is an example of the block diagram which paid its attention to the signal processing of the noise reduction system which concerns on the modification 1.
  • FIG. It is a functional block diagram which shows one structural example of the hardware constitutions of the information processing apparatus which comprises the noise reduction system which concerns on the embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 are explanatory diagrams for describing an example of a schematic configuration of the noise reduction system according to the present embodiment.
  • the user mainly listens to the sound output to the space released from the acoustic device such as a speaker, unlike when listening to the sound via headphones or earphones. It is assumed to be used in such an environment.
  • the noise reduction system 1 As a specific application example of the noise reduction system 1 according to the present embodiment, a road due to a driving sound of an engine, a motor, etc., a vibration received by a vehicle from a road surface, or the like with respect to a sound or sound from an in-vehicle device such as a car navigation device. Reduction of the influence of noise such as noise can be mentioned. More specifically, in the noise reduction system 1 according to the present embodiment, the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 are positioned in the vicinity of the left and right ears of the user U11 sitting on a seat installed in the vehicle. Is supported.
  • acoustic device 11a when the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 supported in the vicinity of the left ear of the user U11 are explicitly shown, they are referred to as “acoustic device 11a” and “sound collection unit 13a”. Similarly, when the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 supported in the vicinity of the right ear are explicitly shown, they are referred to as “acoustic device 11b” and “sound collection unit 13b”.
  • the acoustic devices 11 a and 11 b and the sound collection units 13 a and 13 b are provided on the headrest portion 81 of the seat 83 installed in the vehicle.
  • FIG. 2 shows an example of the installation positions of the acoustic devices 11 and the sound collectors 13 when the acoustic devices 11a and 11b and the sound collectors 13a and 13b are installed in the vehicle.
  • the upper diagram in FIG. 2 schematically shows the positional relationship among the user U11, the acoustic devices 11a and 11b, and the sound collection units 13a and 13b when the seat 83 on which the user U11 sits is viewed from above. It shows.
  • the lower diagram of FIG. 2 schematically illustrates the positional relationship among the user U11, the acoustic device 11b, and the sound collecting unit 13b when the seat 83 is viewed from the right side with respect to the traveling direction of the vehicle. Is shown. In the lower diagram, the acoustic device 11a and the sound collecting unit 13a are not shown in order to make the configuration easier to understand.
  • each of the acoustic devices 11 a and 11 b is installed in the headrest portion 81. More specifically, the acoustic device 11 a is installed at a position on the left side in the headrest portion 81, and the acoustic device 11 b is installed at a position on the right side in the headrest portion 81. Note that each of the acoustic devices 11a and 11b is mainly installed so that sound is output toward the front. With such a configuration, when the headrest portion 81 supports the head of the user U11, the acoustic device 11a is positioned in the vicinity of the user's left ear, and the acoustic device 11b is positioned in the vicinity of the user's right ear. It will be.
  • each of the sound collecting portions 13 a and 13 b is installed so as to be exposed on the front surface of the headrest portion 81. More specifically, when the headrest part 81 supports the head of the user U11, the sound collecting part 13a is installed so as to be positioned in the vicinity of the left ear of the user U11. Similarly, the sound collection unit 13b is installed so as to be positioned in the vicinity of the right ear of the user U11 when the headrest unit 81 supports the head of the user U11. With such a configuration, the sound output from the acoustic device 11a is heard by the left ear of the user U11 and collected by the sound collection unit 13a. Similarly, the sound output from the acoustic device 11b is heard by the right ear of the user U11 and is collected by the sound collection unit 13b.
  • the noise reduction system 1 Based on the configuration as described above, the noise reduction system 1 according to the present embodiment performs noise reduction processing based on a so-called feedback (FB) method to reduce noise to the sound output from each of the acoustic devices 11a and 11b. Reduce the impact.
  • FB feedback
  • FIGS. 1 and 2 An example of a schematic configuration of a noise reduction system according to an embodiment of the present disclosure has been described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • reference symbol F 1 schematically shows a transfer function of the propagation environment until the sound output from the acoustic device 11 reaches the sound collection unit 13.
  • Reference symbol d indicates noise from the surrounding environment. That is, in the example illustrated in FIG. 3, the sound collection unit 13 collects the sound output from the acoustic device 11 and the noise d.
  • Reference symbol ⁇ represents a filter coefficient when generating a noise reduction signal based on the sound collection result of the sound collected by the sound collection unit 13.
  • the noise reduction processing based on the FB method is aimed at noise reduction (and thus mute) at the position of the sound collection unit 13, and the effect of noise reduction is limited to the vicinity of the sound collection unit 13. Is done. That is, ideally, in order to improve the noise reduction effect at the position of the listener's (user) head (the eardrum), it is more desirable to install the sound collection unit 13 at a position close to the eardrum. Note that, as the distance between the acoustic device 11 and the sound collecting unit 13 is further increased, the phase rotation due to the time delay becomes larger, and thus control of the noise reduction process tends to be difficult. Therefore, it is more desirable that the sound collection unit 13 be installed in the vicinity of the acoustic device 11.
  • a series for noise reduction in the case of causing the user's left ear and right ear to listen to sounds from different acoustic devices 11a and 11b as in the noise reduction system 1 according to the present embodiment, a series for noise reduction.
  • An example of a system in which a plurality of noise reduction systems based on the FB method (that is, feedback systems) are provided will be described as a comparative example with reference to FIGS. 4 and 5.
  • FIG. 4 schematically shows an ideal operation situation when a plurality of systems for noise reduction based on the FB method are provided.
  • the acoustic devices 11 a and 11 b and the sound collection units 13 a and 13 b with respect to the headrest portion 81 are the same as the noise reduction system 1 shown in FIGS. 1 and 2. And are installed. That is, the acoustic device 11a and the sound collection unit 13a are supported near the left ear of the user U11, and the acoustic device 11b and the sound collection unit 13b are supported near the right ear of the user U11.
  • the system 9 also includes feedback noise cancellation filters (hereinafter also referred to as “FB-NC filters”) 101a and 101b.
  • the FB-NC filters 101a and 101b are configured to generate a noise reduction signal. More specifically, the FB-NC filter 101a is for driving the acoustic device 11a to output sound for reducing noise from the acoustic device 11a based on the sound collection result by the sound collection unit 13a. Generate a noise reduction signal. That is, the acoustic device 11a, the sound collecting unit 13a, and the FB-NC filter 101a correspond to a series of feedback systems for providing a noise reduction effect in the vicinity of the left ear of the user U11.
  • the FB-NC filter 101b is a noise reduction signal for driving the acoustic device 11b to output sound for reducing noise from the acoustic device 11b based on the sound collection result by the sound collection unit 13b. Is generated. That is, the acoustic device 11b, the sound collection unit 13b, and the FB-NC filter 101b correspond to a series of feedback systems for providing a noise reduction effect in the vicinity of the right ear of the user U11.
  • the system 9 ideally includes a left ear system (an acoustic device 11a, a sound collection unit 13a, and an FB-NC filter 101a) and a right ear side. It is desirable that the system (the acoustic device 11b, the sound collecting unit 13b, and the FB-NC filter 101b) operate independently. More specifically, in the example shown in FIG. 4, the noise reduction signal generated by the FB-NC filter 101a based on the sound collection result by the sound collection unit 13a drives the acoustic device 11a.
  • the sound based on the noise reduction signal is output from the acoustic device 11a, and the sound propagates through the space near the left ear of the user U11 and is collected by the sound collecting unit 13a. That is, ideally, a feedback closed loop is formed by the acoustic device 11a, the sound collection unit 13a, and the FB-NC filter 101a.
  • the noise reduction signal generated by the FB-NC filter 101b based on the sound collection result by the sound collection unit 13b drives the acoustic device 11b.
  • the sound based on the noise reduction signal is output from the acoustic device 11b, and the sound propagates through the space near the right ear of the user U11 and is collected by the sound collecting unit 13b.
  • a closed loop of feedback is formed by the acoustic device 11b, the sound collection unit 13b, and the FB-NC filter 101b.
  • the left ear system and the right ear system described above are not necessarily operable independently.
  • sound for reducing noise output from the left ear-side acoustic device 11 a is collected by the right ear-side sound collecting unit 13 b.
  • a noise reduction signal is generated by performing noise reduction processing on the sound signal based on the sound collection result of the sound by the sound collection unit 13b by the FB-NC filter 101b.
  • the ear-side acoustic device 11b is driven.
  • the sound based on the noise reduction signal is output from the acoustic device 11b.
  • sound for reducing noise output from the acoustic device 11b is collected by the sound collecting unit 13a on the left ear side, as shown in FIG. Will be formed. Since the 8-shaped closed loop shown in FIG. 5 reduces the independence of the feedback system (for example, the independence of the right ear system and the left ear system), the noise reduction effect is reduced. As a result, there is a possibility of manifesting a phenomenon called howling.
  • the present disclosure suppresses the influence associated with the formation of the 8-shaped closed loop as described above, which may occur in an environment where the user listens to the sound output in the released space, and is more preferable.
  • An example of a mechanism capable of reducing the influence of noise in an aspect is proposed.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of the noise reduction system 1 according to the present embodiment.
  • the noise reduction system 1 includes acoustic devices 11a and 11b, sound collection units 13a and 13b, FB-NC filters 101a and 101b, power amplifiers 103a and 103b, and a microphone.
  • Amplifiers 105a and 105b, subtracters 107a and 107b, and loop cancellers 109a and 109b are included.
  • the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b correspond to the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b shown in FIGS.
  • the power amplifiers 103a and 103b and the microphone amplifiers 105a and 105b correspond to so-called amplifiers for adjusting the gain of the acoustic signal.
  • the gain of the sound signal based on the sound collection result by the sound collection unit 13a is adjusted by the microphone amplifier 105a and is input to the subtractor 107a.
  • the subtracter 107a receives a cancel signal output from a loop canceller 109a described later.
  • the subtractor 107a subtracts the cancellation signal output from the loop canceller 109a from the acoustic signal output from the microphone amplifier 105a (that is, the acoustic signal based on the sound collection result of the sound collection unit 13a), and is obtained as a subtraction result.
  • An acoustic signal is input to the FB-NC filter 101a.
  • the FB-NC filter 101a generates a noise reduction signal by performing noise reduction processing on the input acoustic signal according to the characteristics of the propagation environment between the acoustic device 11a and the sound collection unit 13a.
  • the noise reduction signal is output as a drive signal for driving the acoustic device 11a. That is, the gain of the noise reduction signal output from the FB-NC filter 101a is adjusted by the power amplifier 103a to drive the acoustic device 11a.
  • a part of the noise reduction signal output from the FB-NC filter 101a is demultiplexed by a splitter or the like and input to the loop canceller 109b.
  • the sound signal based on the sound collection result by the sound collection unit 13b is adjusted in gain by the microphone amplifier 105b and input to the subtractor 107b. Further, a cancel signal output from a loop canceller 109b described later is input to the subtractor 107b.
  • the subtractor 107b subtracts the cancellation signal output from the loop canceller 109b from the acoustic signal output from the microphone amplifier 105b (that is, the acoustic signal based on the sound collection result of the sound collection unit 13b), and is obtained as a subtraction result.
  • An acoustic signal is input to the FB-NC filter 101b.
  • the FB-NC filter 101b performs a noise reduction process on the input acoustic signal according to the characteristics of the propagation environment between the acoustic device 11b and the sound collection unit 13b to generate a noise reduction signal.
  • the noise reduction signal is output as a drive signal for driving the acoustic device 11a. That is, the gain of the noise reduction signal output from the FB-NC filter 101b is adjusted by the power amplifier 103b to drive the acoustic device 11b.
  • a part of the noise reduction signal output from the FB-NC filter 101b is demultiplexed by a splitter or the like and input to the loop canceller 109a.
  • the loop cancellers 109a and 109b generate a cancel signal for reducing the influence associated with the formation of the 8-shaped closed loop described with reference to FIG.
  • the loop canceller 109a receives the noise reduction signal output from the FB-NC filter 101b as an input, and reduces the influence of the formation of the 8-shaped closed loop on the sound output from the acoustic device 11a. To generate a cancel signal.
  • the loop canceller 109b receives the noise reduction signal output from the FB-NC filter 101a as an input to reduce the influence of the formation of the 8-shaped closed loop on the sound output from the acoustic device 11b.
  • a cancel signal is generated.
  • the details of the processing related to the generation of the cancel signal by the loop cancellers 109a and 109b will be separately described later together with the description of the signal processing by the noise reduction system 1 according to the present embodiment.
  • the functional configuration of the noise reduction system 1 described above is merely an example, and is not necessarily limited to the configuration illustrated in FIG.
  • at least one of the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b may be configured as an external device.
  • the FB-NC filter 101a, the power amplifier 103a, the microphone amplifier 105a, the subtractor 107a, and the loop canceller 109a, and the FB-NC filter 101b, the power amplifier 103b, the microphone amplifier 105b, the subtractor 107b, and the loop canceller 109b are provided. They may be provided in different devices.
  • the configuration including the FB-NC filter 101a, the subtractor 107a, and the loop canceller 109a, and the FB-NC filter 101b, the subtractor 107b, and the loop canceller 109b corresponds to an example of a “signal processing device”.
  • FIG. 7 shows an example of a block diagram focusing on signal processing of the noise reduction system 1 according to the present embodiment.
  • the power amplifiers 103a and 103b and the microphone amplifiers 105a and 105b shown in FIG. 6 are shown in order to make the characteristics of signal processing in the noise reduction system 1 according to the present embodiment easier to understand.
  • the illustration is omitted.
  • reference numeral F 1 is an acoustic output from the acoustic device 11a has a transfer function showing the spatial characteristics of the propagation environment to reach the sound collecting portion 13a schematically.
  • reference numeral F 2 is the acoustic output from the acoustic device 11b is shows the transfer function representing the spatial characteristics of the propagation environment to reach the sound collecting portion 13b schematically.
  • reference numeral G 1 is an acoustic output from the acoustic device 11a has a transfer function showing the spatial characteristics of the propagation environment to reach the sound collecting portion 13b schematically.
  • reference numeral G 2 is the acoustic output from the acoustic device 11b is shows the transfer function representing the spatial characteristics of the propagation environment to reach the sound collecting portion 13a schematically.
  • Reference numerals d 1 and d 2 schematically indicate noise collected by the sound collecting units 13a and 13b, respectively.
  • Reference symbols ⁇ 1 and ⁇ 2 schematically represent filter coefficients for generating a noise reduction signal by performing noise reduction processing on the acoustic signals input to the FB-NC filters 101a and 101b, respectively.
  • Reference symbol G ′ 1 schematically indicates a filter coefficient for generating a cancel signal to be input to the subtractor 107 b by the loop canceller 109 b performing filter processing on the input noise reduction signal.
  • reference symbol G ′ 2 schematically represents a filter coefficient for generating a cancel signal to be input to the subtractor 107 a by the loop canceller 109 a performing filter processing on the input noise reduction signal. Show.
  • the sound output from the acoustic device 11a is y
  • the sound output from the acoustic device 11b is z.
  • the sound y corresponds to the sound output by driving the sound device 11a based on the noise reduction signal from the FB-NC filter 101a.
  • the sound z corresponds to sound output by driving the sound device 11b based on the noise reduction signal from the FB-NC filter 101b.
  • the sound y is expressed by the following (Formula 2).
  • the sound output from the acoustic device 11a and collected by the sound collection unit 13a is “first sound”. It corresponds to an example.
  • the sound output from the acoustic device 11b and collected by the sound collecting unit 13a corresponds to an example of “second sound”.
  • the propagation path (propagation environment) between the acoustic device 11a and the sound collection unit 13a corresponds to an example of “first propagation path”
  • the propagation path between the acoustic device 11b and the sound collection unit 13a (Propagation environment) corresponds to an example of “second propagation path”.
  • the noise reduction signal for driving the acoustic device 11a corresponds to an example of “first noise reduction signal”
  • the noise reduction signal for driving the acoustic device 11b is “second noise reduction signal”. It corresponds to an example.
  • the acoustic y output from the acoustic device 11a has been described.
  • the acoustic z output from the acoustic device 11b is also influenced by the acoustic y output from the acoustic device 11a based on the same idea. Can be excluded.
  • the conditions of the positional relationship among the acoustic device 11, the sound collection unit 13, and the listener's ears to obtain a noise reduction effect in a more preferable manner I will consider in more detail.
  • the phase rotation due to the time delay becomes larger as the distance between the acoustic device 11 and the sound collecting unit 13 is further increased. Tend to be difficult to control.
  • the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 are installed so that the phase rotation caused by the time delay is limited to a predetermined value (threshold value) or less, thereby providing a noise reduction effect in a more preferable manner. Can be obtained.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of a simulation result of the relationship between the degree of phase mismatch and the effect of noise reduction processing.
  • the horizontal axis indicates the degree of amplitude mismatch as a percentage
  • the vertical axis indicates the effect of noise reduction processing (that is, the amount of noise reduction) as gain (dB).
  • a graph showing characteristics between the degree of amplitude mismatch according to the phase shift and the effect of the noise reduction processing is shown in 5 deg increments in the range where the phase shift is 0 to 45 deg. Yes.
  • the effect of the noise reduction process is 15 dB at the maximum regardless of the amplitude.
  • phase rotation caused by the time delay that is, the phase rotation caused by the distance between the acoustic device 11 and the sound collecting unit 13
  • FIG. 9 is a graph illustrating an example of a simulation result regarding a phase change according to the distance between the acoustic device 11 and the sound collection unit 13.
  • the horizontal axis indicates the frequency of sound that propagates between the acoustic device 11 and the sound collection unit 13
  • the vertical axis indicates the phase of the sound.
  • the acoustic wave propagating between the acoustic device 11 and the sound collecting unit 13 is obtained when the distance between the acoustic device 11 and the sound collecting unit 13 is 11 cm, 13 cm, and 15 cm, respectively.
  • the simulation result regarding the change of the phase is shown.
  • the acoustic device 11 and the sound collecting device are obtained from the simulation result shown in FIG.
  • the limit of the distance between the part 13 is 15 cm.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the conditions of the installation positions of the acoustic device 11 and the sound collecting unit 13.
  • reference symbol L ⁇ b> 11 indicates the distance between the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 that form a closed loop of feedback.
  • the limit of the distance L11 is 15 cm as described above.
  • the ear U13 is an acoustic device. It is desirable to be located inside the region R15 having a radius of 15 cm with 11 as the center.
  • each of the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 performs phase rotation of the sound for reducing noise output from the acoustic device 11 at each position of the sound collection unit 13 and the listener's ear U13.
  • both are installed in a positional relationship such that both are 45 degrees or less. More specifically, as shown in FIG. 10, the acoustic device 11 so that both the sound collection unit 13 and the listener's ear U13 are located within a predetermined distance L11 with respect to the acoustic device 11. And each of the sound collection parts 13 should just be installed.
  • the distance L11 is determined according to the upper limit of the acoustic frequency for reducing noise and the allowable amount of phase rotation caused by the time delay. As a specific example, as described above, if the phase rotation due to the time delay is 45 degrees or less and the upper limit of the acoustic frequency for reducing noise is 300 Hz, the limit of the distance L11 is 15 cm.
  • the installation positions of the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 are not particularly limited.
  • FIG.11 and FIG.12 is explanatory drawing for demonstrating an example of the schematic structure of the noise reduction system which concerns on this embodiment. Specifically, each acoustic device 11 and each sound collector in the case where the acoustic devices 11a and 11b and the sound collectors 13a and 13b described with reference to FIGS. The other example of 13 installation positions is shown. 11 and FIG.
  • FIGS. 12 are diagrams between the user U11, the acoustic devices 11a and 11b, and the sound collection units 13a and 13b when the seat 83 on which the user U11 sits is viewed from above.
  • the positional relationship is schematically shown.
  • 11 and 12 show the positions between the user U11, the acoustic device 11b, and the sound collection unit 13b when the seat 83 is viewed from the right side with respect to the traveling direction of the vehicle.
  • the relationship is schematically shown. 11 and 12, illustration of the acoustic device 11a and the sound collection unit 13a is omitted for easier understanding of the configuration.
  • each of the acoustic devices 11a and 11b is located behind the head of the user U11 and installed so that sound is output toward the front.
  • each of the acoustic devices 11a and 11b is located above the head of the user U11 (for example, the ceiling of the vehicle), and the direction of the head of the user U11 (ie, the head) It is installed so that sound is output toward the lower part.
  • each of the sound collection units 13a and 13b may be installed near the left and right ears of the user U11 so as to collect sound coming from above.
  • the acoustic devices 11a and 11b are positioned in different directions on the left and right with respect to the head of the user U11, and the direction of the head of the user U11 (ie, from the outside to the inside). It is installed so that the sound is output in the direction (toward).
  • each of the sound collection units 13a and 13b is located in the vicinity of the left and right ears of the user U11, and is installed so as to collect sound coming from the left and right sides of the head of the user U11. Good.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for describing an example of a schematic configuration of a noise reduction system according to the first modification.
  • the noise reduction system shown in FIG. 13 may be referred to as “noise reduction system 2” in order to distinguish it from the noise reduction system 1 described above.
  • the noise reduction system 2 is different from the noise reduction system 1 described with reference to FIG. 6 in the configuration of the loop cancellers 209a and 209b. That is, the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b shown in FIG. 13 are respectively connected to the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b in the noise reduction system 1 shown in FIG. Equivalent to.
  • the FB-NC filters 201a and 201b, the power amplifiers 203a and 203b, the microphone amplifiers 205a and 205b, and the subtractors 207a and 207 are the FB-NC filter 101a in the noise reduction system 1 shown in FIG.
  • adaptive filters such as so-called FIR (Finite Impulse Response) filters are applied as the loop cancellers 209a and 209b.
  • FIR Finite Impulse Response
  • the loop canceller 209a according to changes in the environment in which the sound output from the acoustic devices 11a and 11b propagates, changes in the positions of the acoustic devices 11a and 11b with respect to the left and right ears of the user, and the like. And 209b can be changed.
  • the noise reduction system 2 shown in FIG. 13 operates according to the characteristics of the adaptive filters used as the loop cancellers 209a and 209b when the correlation between the sounds output from the acoustic devices 11a and 11b is high.
  • the stability of the may decrease.
  • an adaptive filter such as an FIR filter
  • the number of filter taps may increase, and as a result, calculation resources may increase.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram for describing another example of the schematic configuration of the noise reduction system according to the first modification.
  • the noise reduction system shown in FIG. 14 may be referred to as “noise reduction system 3” in order to distinguish from the noise reduction systems 1 and 2 described above.
  • the noise reduction system 3 is the noise reduction system described with reference to FIG. 6 in terms of the configuration of the filter banks 301 a, 301 b, 309 a, and 309 b and the point including the head position estimation unit 35. Different from 1. That is, the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b shown in FIG. 14 are respectively connected to the acoustic devices 11a and 11b and the sound collecting units 13a and 13b in the noise reduction system 1 shown in FIG. Equivalent to.
  • the power amplifiers 303a and 303b, the microphone amplifiers 305a and 305b, and the subtractors 307a and 307 are the FB-NC filters 101a and 101b, and the power amplifiers 103a and 103b in the noise reduction system 1 shown in FIG. And microphone amplifiers 105a and 105b and subtracters 107a and 107. Therefore, in the present description, the configuration of the noise reduction system 3 will be described with particular attention to parts that are different from the noise reduction system 1 described above, and detailed description of substantially the same parts will be omitted.
  • the filter banks 301a and 301b correspond to the FB-NC filters 101a and 101b in the noise reduction system 1 described with reference to FIG. Since the filter banks 301a and 301b have the same configuration, the configuration of the filter bank 301a will be described here, and the detailed description of the filter bank 301b will be omitted.
  • the filter bank 301a includes a plurality of FB-NC filters C 1 to C N having different characteristics from each other, and is configured to be able to selectively switch the FB-NC filters C 1 to C N. Yes.
  • the configurations of the plurality of FB-NC filters C 1 to C N are the same as those of the FB-NC filters 101a and 101b described above except for the difference in characteristics.
  • the filter bank 301a has the FB-NC filters C 1 to C N according to the spatial characteristics of the propagation environment until the sound output from the acoustic device 11a reaches the sound collection unit 13a. Either can be selectively applied.
  • each of the FB-NC filters C 1 to C N may be set by a prior experiment or the like according to an assumed usage scene of the noise reduction system 3. Specifically, the spatial characteristic between the acoustic device 11a and the sound collection unit 13a in each usage scene is measured in advance, and the filter coefficient is calculated based on the measurement result of the spatial characteristic, thereby corresponding to the usage scene.
  • the FB-NC filter to be set may be set.
  • the filter banks 309a and 309b correspond to the loop cancellers 109a and 109b in the noise reduction system 1 described with reference to FIG. Since the filter banks 309a and 309b have the same configuration, the configuration of the filter bank 309a will be described here, and the detailed description of the filter bank 309b will be omitted.
  • the filter bank 309a is configured from each other includes a plurality of different loops canceller L 1 ⁇ L M characteristics, can be switched to the loop canceller L 1 ⁇ L M selectively.
  • each of the configuration of a plurality of loops canceller L 1 ⁇ L M is the same as the loop canceller 109a and 109b described above, except the difference in characteristics.
  • the filter bank 309a is one of the loop cancellers L 1 to L M depending on the spatial characteristics of the propagation environment until the sound output from the acoustic device 11a reaches the sound collection unit 13b. Can be selectively applied.
  • each of the loop cancellers L 1 to L M may be set by a prior experiment or the like according to an assumed usage scene of the noise reduction system 3. Specifically, the spatial characteristic between the acoustic device 11a and the sound collection unit 13b in each usage scene is measured in advance, and the filter coefficient is calculated based on the measurement result of the spatial characteristic, thereby corresponding to the usage scene. You just have to set a loop canceller.
  • the head position estimation unit 35 is configured to estimate the position of the user's head based on detection results of various sensors and the like.
  • the head position estimation unit 35 controls the switching of the loop canceller in the filter banks 309a and 309b based on the estimation result of the position of the user's head. Note that a more detailed configuration for estimating the position of the user's head will be described later with a specific example.
  • FIG. 15 shows an example in the case where the head of the user U11 is close to the headrest portion 81 where the acoustic devices 11a and 11b are installed.
  • FIG. 16 shows an example in which the head of the user U11 is separated from the headrest portion 81 where the acoustic devices 11a and 11b are installed.
  • the position of the head of the user U11 is estimated by measuring the distance from a predetermined position of the headrest portion 81 to the head of the user U11.
  • the reference symbol L21 in FIG. 15 and the reference symbol L23 in FIG. 16 indicate the distance from a predetermined position of the headrest portion 81 to the head of the user U11. Note that the distance L21 shown in FIG. 15 and the distance L23 shown in FIG. 16 are in a relationship of L23> L21.
  • the head is interposed between the acoustic device 11a and the sound collection unit 13b.
  • the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11a and the sound collecting portion 13b at this time is F 1.
  • the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11a and the sound collecting portion 13b at this time is F 2.
  • the noise reduction system 3 illustrated in FIG. 14 selects a loop canceller corresponding to the transfer function F 1 .
  • the noise reduction system 3 selects the loop canceller in accordance with the transfer function F 2.
  • the noise reduction system 3 when the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11b and sound collector 13a and G 2, the noise reduction system 3, a loop canceller in accordance with the transfer function G 2 select.
  • the head position estimation unit 35 may control switching of the NC-FB filters in the filter banks 301a and 301b based on the estimation result of the user's head position.
  • the description has been made mainly focusing on the change in the spatial characteristics according to the position of the head of the user U11.
  • the factors that change the spatial characteristics between the acoustic device 11 and the sound collection unit 13 are not necessarily limited. It is not limited only to the position of the head of the user U11.
  • the head position estimation unit 35 acquires information indicating the open / closed state of windows and doors via a CAN (Controller Area Network), and uses the acquired information together with the estimation result of the position of the head.
  • a loop canceller or an NC-FB filter may be selected.
  • each of the filter banks 301a, 301b, 309a, and 309b is as above-mentioned.
  • the configuration is not limited to selectively switching a plurality of filters. Specifically, it is only necessary that at least one of the gain and phase of the input acoustic signal can be controlled according to the spatial characteristics between the acoustic device 11 and the sound collection unit 13. Therefore, a configuration capable of controlling gain, such as a variable gain amplifier and a variable resistor, may be applied as at least one of the filter banks 301a, 301b, 309a, and 309b.
  • the term “filtering process” refers to a process for controlling at least one of the gain and phase of an input signal.
  • the above-described NC ⁇ is used instead of the filter banks 301a and 301b.
  • FB filters 101a and 101b may be provided.
  • FIG. 17 shows an example of a block diagram focusing on signal processing of the noise reduction system 3 according to the first modification.
  • the power amplifiers 303a and 303b and the microphone amplifiers 305a and 305b shown in FIG. 14 are shown in order to make the characteristics of signal processing in the noise reduction system 3 according to the modification 1 easier to understand.
  • the illustration is omitted.
  • reference symbol H 1 schematically shows a transfer function indicating the spatial characteristics of the propagation environment until the sound output from the acoustic device 11 a reaches the head of the user U 11.
  • the head (ear) of the user U11 is schematically illustrated as a sound collection unit.
  • reference numeral H 2 an acoustic output from the acoustic device 11b is shows the transfer function representing the spatial characteristics of the propagation environment to reach the head of the user U11 schematically.
  • the transfer functions H 1 and H 2 the spatial characteristics corresponding to the position of the head of the user U11 may be measured in advance, and calculated in advance based on the measurement results of the spatial characteristics.
  • Reference numeral d 3 indicates the noise heard by the user U11 schematically.
  • reference symbols F 1 , F 2 , G 1 , G 2 , ⁇ 1 , ⁇ 2 , G ′ 1 , G ′ 2 , d 1 , and d 2 are examples shown in FIG. Since the same content is shown, detailed description is abbreviate
  • the noises d 1 , d 2, and d 3 it is more desirable to include an amplitude difference and a phase difference due to standing waves, for example, considering that the space in the vehicle is a sealed space. .
  • These pieces of information may be calculated based on the results of prior measurements, simulations, etc. and stored in a desired recording unit.
  • estimation may be performed by using a sound pressure estimation technique such as a so-called virtual microphone.
  • FIGS. 18 to 21 are explanatory diagrams for explaining an example of a configuration and a method for estimating the head position of the user U11.
  • a light source 351 such as a laser toward the head of the user U11
  • reflected light is received by the light receiving element 352.
  • the distance from the head (for example, the position of the headrest portion 81) to the head is estimated.
  • an estimation method based on a so-called triangulation method or a time flight method is given. It is done.
  • an image of the head of the user U11 is captured by the imaging units 353a and 353b such as a camera module, and image analysis is performed on the captured image so that a predetermined reference position can be obtained.
  • Estimate the distance to the head is not particularly limited, and the type of the imaging unit is not limited.
  • the distance to the head of the user U11 may be estimated based on information obtained based on monocular measurement.
  • the distance to the head of the user U11 may be estimated based on the parallax between images captured by the compound eye camera.
  • an ultrasonic wave is emitted from the ultrasonic speaker 354 and the ultrasonic wave is collected by the sound collecting unit 355, so that the ultrasonic wave is collected from a predetermined reference position based on the sound collection result of the ultrasonic wave.
  • Estimate the distance to the head For example, FIG. 20 is configured as a so-called reflection type, and the sound collection unit 355 collects ultrasonic waves (that is, reflected waves) emitted from the ultrasonic speaker 354 and reflected by the head of the user U11. The distance from the predetermined reference position to the head is estimated based on the sound collection result of the reflected wave. As another example, the distance to the head of the user U11 may be estimated based on a so-called transmission method.
  • the transmission method is a method for estimating from the attenuation or shielding amount of the ultrasonic beam between the transmitter and the receiver.
  • a measurement signal such as white noise or TSP (Time Stretched Pulse) is output from the acoustic devices 356a and 356b provided in the headrest portion 81, and the measurement signal is a device worn by the user U11.
  • the sound is collected by the sound collecting unit 357 provided in the.
  • An example of a device provided with the sound collection unit 357 is a head-mounted wearable device such as a glasses-type display device.
  • information limited to the head position at the timing of measurement is measured. Therefore, for example, information associated with movement of the head from the initial position may be obtained by following the head position by combining detection results from various sensors such as a gyro sensor.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram for explaining the outline of the noise reduction system according to the second modification, and controls the switching of the loop canceller in the filter bank 309 based on the estimation result by the head position estimation unit 35.
  • An example is shown. In the present description, for example, by focusing described case of switching from the loop canceller L 1 loop canceller L M.
  • the loop canceller L 1 which is a switching source
  • both the loop canceller L M as a switching destination
  • the signals output from the loop cancellers L 1 and L M are added by the adder 313 and output after the volumes are controlled by the faders 311-1 and 311-2.
  • FIG. 23 is an explanatory diagram for explaining the cross fade, and shows an example of volume control by the faders 311-1 and 311-2.
  • the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the amplitude of each fader.
  • the data indicated as "Fader1" corresponds to the loop canceller L connected fader 311-1 to 1 as the switching source.
  • the data indicated as "Fader2” corresponds to the loop canceller L fader 311-2 connected to the M as a switching destination.
  • Modification 2 an example of control in the case of switching the FB-NC filter and the loop canceller in the noise reduction system 3 described above has been described with reference to FIGS. 22 and 23.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram for describing a noise reduction system according to Modification 3, and is a block diagram that focuses on signal processing of the noise reduction system.
  • the noise reduction system shown in FIG. 24 is an explanatory diagram for describing a noise reduction system according to Modification 3, and is a block diagram that focuses on signal processing of the noise reduction system.
  • noise reduction system 4 may be referred to as “noise reduction system 4” in order to distinguish it from the noise reduction systems according to the above-described embodiments and modifications.
  • feedback system a system that forms a closed loop of feedback for noise reduction processing is shown.
  • the noise reduction system 4 includes acoustic devices 11a to 11c, sound collection units 13a to 13c, NC-FB filters 401a to 401c, subtractors 407a to 407c, loop cancellers 409a to 409f, including.
  • acoustic device 11a, the sound collection unit 13a, and the NC-FB filter 401a form a feedback system.
  • the acoustic device 11b, the sound collection unit 13b, and the NC-FB filter 401b, and the acoustic device 11c, the sound collection unit 13c, and the NC-FB filter 401c each form a feedback system.
  • Reference numerals F 1 to F 3 schematically indicate transfer functions of the propagation environment until the sound output from each acoustic device 11 reaches the sound collection unit 13 that forms a feedback system together with the acoustic device 11. ing.
  • a transfer function F 3 shows the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11c and the sound collector 13c.
  • Reference numerals G 12 , G 13 , G 21 , G 23 , G 31 , and G 32 are the sound collection unit 13 in which the sound output from each acoustic device 11 forms a feedback system together with the acoustic device 11.
  • the transfer function of the propagation environment until it reaches another different sound collecting unit 13 is schematically shown.
  • the transfer function G 12 shows the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11a and sound collector 13b
  • the transfer function G 13 is, between the acoustic device 11a and sound collector 13c
  • the transfer function of the propagation environment is shown.
  • the transfer function G 21 shows the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11b and sound collector 13a
  • the transfer function G 23 is, the propagation environment between the acoustic device 11b and sound collector 13c
  • the transfer function is shown.
  • the transfer function G 31 shows the transfer function of the propagation environment between the acoustic device 11c and the sound collector 13a
  • the transfer function G 32 is, the propagation environment between the acoustic device 11c and the sound collector 13b
  • the transfer function is shown.
  • Reference symbols ⁇ 1 to ⁇ 3 schematically indicate filter coefficients for the FB-NC filters 401a to 401c to generate the noise reduction signal described above. Further, reference numeral G '12, G' 13, G '21, G' 23, G '31 and G,' 32, the loop canceller 409e, 409c, 409a, 409f, 409d, and each 409b is described above The filter coefficient for producing
  • the sound output from the acoustic device 11a is collected by the sound collection unit 13a, and an acoustic signal based on the sound collection result is input to the subtractor 407a.
  • the subtracter 407a receives a cancel signal output from each of the loop cancellers 409a and 409d.
  • the subtractor 407a subtracts the cancel signal output from each of the loop cancellers 409b and 409d from the acoustic signal based on the sound collection result by the sound collection unit 13a, and inputs the acoustic signal obtained as the subtraction result to the FB-NC filter 401a. To do.
  • the FB-NC filter 401a performs noise reduction processing on the input acoustic signal by performing noise reduction processing according to the characteristics of the propagation environment (transfer function F 1 ) between the acoustic device 11a and the sound collection unit 13a. A signal is generated and the noise reduction signal is output as a drive signal for driving the acoustic device 11a. Further, a part of the noise reduction signal output from the FB-NC filter 401a is demultiplexed by a splitter or the like and is input to each of the loop cancellers 409c and 409e.
  • the sound output from the acoustic device 11b is collected by the sound collection unit 13b, and an acoustic signal based on the sound collection result is input to the subtractor 407b.
  • a cancel signal output from each of the loop cancellers 409b and 409e is input to the subtractor 407b.
  • the subtractor 407b subtracts the cancel signal output from each of the loop cancellers 409b and 409e from the sound signal based on the sound collection result by the sound collection unit 13b, and inputs the sound signal obtained as the subtraction result to the FB-NC filter 401b. To do.
  • the FB-NC filter 401b performs noise reduction processing on the input acoustic signal by performing noise reduction processing according to the characteristics of the propagation environment (transfer function F 2 ) between the acoustic device 11b and the sound collection unit 13b. A signal is generated and the noise reduction signal is output as a drive signal for driving the acoustic device 11b. Further, a part of the noise reduction signal output from the FB-NC filter 401b is demultiplexed by a splitter or the like, and is input to each of the loop cancellers 409a and 409f.
  • the sound output from the acoustic device 11c is collected by the sound collection unit 13c, and an acoustic signal based on the sound collection result is input to the subtractor 407c.
  • a cancel signal output from each of the loop cancellers 409c and 409f is input to the subtractor 407c.
  • the subtractor 407c subtracts the cancel signal output from each of the loop cancellers 409c and 409f from the sound signal based on the sound collection result by the sound collection unit 13c, and inputs the sound signal obtained as the subtraction result to the FB-NC filter 401c. To do.
  • the FB-NC filter 401c performs noise reduction processing on the input acoustic signal by performing noise reduction processing according to the characteristics of the propagation environment (transfer function F 3 ) between the acoustic device 11c and the sound collection unit 13c. A signal is generated and the noise reduction signal is output as a drive signal for driving the acoustic device 11c.
  • the noise reduction signal output from the FB-NC filter 401c is partly demultiplexed by a splitter or the like and input to each of the loop cancellers 409b and 409d.
  • the characteristic (transfer function G ′ 21 ) of the loop canceller 409a is set so as to substantially match the spatial characteristic G 21, and the characteristic (transfer function G ′ 31 ) of the loop canceller 409d is set to the spatial characteristic G 31. Set to approximately match.
  • the characteristic (transfer function G ′ 32 ) of the loop canceller 409 b is set so as to substantially match the spatial characteristic G 32, and the characteristic (transfer function G ′ 12 ) of the loop canceller 409 e is set to the spatial characteristic G 12. Set to approximately match.
  • the characteristic (transfer function G ′ 13 ) of the loop canceller 409 c is set so as to substantially match the spatial characteristic G 13
  • the characteristic (transfer function G ′ 23 ) of the loop canceller 409 f is set to the spatial characteristic G 23. Set to approximately match.
  • a noise reduction system may be configured based on the same idea. That is, for each propagation environment between each of the plurality of acoustic devices 11 and each of the plurality of sound collection units 13, a loop canceller for generating a cancel signal according to the characteristics of the propagation environment may be provided.
  • At least a part of two or more of the plurality of feedback systems may be selectively operated.
  • a plurality of feedback systems are provided so that three or more acoustic devices 11 are arranged around the user.
  • a feedback system for reducing noise is operated in the vicinity of the right and left ears of the user, and other feedback systems are operated. May be stopped.
  • FIG. 25 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the hardware configuration of the information processing apparatus 900 configuring the noise reduction system 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the information processing apparatus 900 constituting the noise reduction system 1 mainly includes a CPU 901, a ROM 903, and a RAM 905.
  • the information processing apparatus 900 further includes a host bus 907, a bridge 909, an external bus 911, an interface 913, an input device 915, an output device 917, a storage device 919, a drive 921, and a connection port 923. And a communication device 925.
  • the CPU 901 functions as an arithmetic processing unit and a control unit, and controls all or a part of the operation in the information processing apparatus 900 according to various programs recorded in the ROM 903, the RAM 905, the storage apparatus 919, or the removable recording medium 927.
  • the ROM 903 stores programs used by the CPU 901, calculation parameters, and the like.
  • the RAM 905 primarily stores programs used by the CPU 901, parameters that change as appropriate during execution of the programs, and the like. These are connected to each other by a host bus 907 constituted by an internal bus such as a CPU bus. Note that the FB-NC filter 101a and the loop cancellers 109a and 109b described above with reference to FIG. 6 can be realized by the CPU 901, for example.
  • the host bus 907 is connected to an external bus 911 such as a PCI (Peripheral Component Interconnect / Interface) bus via a bridge 909.
  • an input device 915, an output device 917, a storage device 919, a drive 921, a connection port 923, and a communication device 925 are connected to the external bus 911 via an interface 913.
  • the input device 915 is an operation means operated by the user, such as a mouse, a keyboard, a touch panel, a button, a switch, a lever, and a pedal. Further, the input device 915 may be, for example, remote control means (so-called remote control) using infrared rays or other radio waves, or an external connection device such as a mobile phone or a PDA corresponding to the operation of the information processing device 900. 929 may be used. Furthermore, the input device 915 includes an input control circuit that generates an input signal based on information input by a user using the above-described operation means and outputs the input signal to the CPU 901, for example. A user of the information processing apparatus 900 can input various data and instruct a processing operation to the information processing apparatus 900 by operating the input device 915.
  • the output device 917 is a device that can notify the user of the acquired information visually or audibly. Examples of such devices include CRT display devices, liquid crystal display devices, plasma display devices, EL display devices, display devices such as lamps, audio output devices such as speakers and headphones, printer devices, and the like.
  • the output device 917 outputs results obtained by various processes performed by the information processing apparatus 900. Specifically, the display device displays results obtained by various processes performed by the information processing device 900 as text or images.
  • the audio output device converts an audio signal composed of reproduced audio data, acoustic data, and the like into an analog signal and outputs the analog signal. Note that the acoustic devices 11a and 11b described above with reference to FIG. 6 can be realized by the output device 917, for example.
  • the storage device 919 is a data storage device configured as an example of a storage unit of the information processing device 900.
  • the storage device 919 includes, for example, a magnetic storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), a semiconductor storage device, an optical storage device, or a magneto-optical storage device.
  • the storage device 919 stores programs executed by the CPU 901 and various data.
  • the drive 921 is a reader / writer for a recording medium, and is built in or externally attached to the information processing apparatus 900.
  • the drive 921 reads information recorded on a removable recording medium 927 such as a mounted magnetic disk, optical disk, magneto-optical disk, or semiconductor memory, and outputs the information to the RAM 905.
  • the drive 921 can also write a record to a removable recording medium 927 such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory that is mounted.
  • the removable recording medium 927 is, for example, a DVD medium, an HD-DVD medium, a Blu-ray (registered trademark) medium, or the like.
  • the removable recording medium 927 may be a compact flash (registered trademark) (CF: CompactFlash), a flash memory, an SD memory card (Secure Digital memory card), or the like. Further, the removable recording medium 927 may be, for example, an IC card (Integrated Circuit card) on which a non-contact IC chip is mounted, an electronic device, or the like.
  • CF CompactFlash
  • SD memory card Secure Digital memory card
  • the connection port 923 is a port for directly connecting to the information processing apparatus 900.
  • Examples of the connection port 923 include a USB (Universal Serial Bus) port, an IEEE 1394 port, a SCSI (Small Computer System Interface) port, and the like.
  • As another example of the connection port 923 there are an RS-232C port, an optical audio terminal, an HDMI (registered trademark) (High-Definition Multimedia Interface) port, and the like.
  • the communication device 925 is a communication interface configured with, for example, a communication device for connecting to a communication network (network) 931.
  • the communication device 925 is, for example, a communication card for wired or wireless LAN (Local Area Network), Bluetooth (registered trademark), or WUSB (Wireless USB).
  • the communication device 925 may be a router for optical communication, a router for ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), a modem for various communication, or the like.
  • the communication device 925 can transmit and receive signals and the like according to a predetermined protocol such as TCP / IP, for example, with the Internet or other communication devices.
  • the communication network 931 connected to the communication device 925 is configured by a wired or wireless network, and may be, for example, the Internet, a home LAN, infrared communication, radio wave communication, satellite communication, or the like. .
  • each component described above may be configured using a general-purpose member, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to change the hardware configuration to be used as appropriate according to the technical level at the time of carrying out this embodiment.
  • FIG. 25 various configurations corresponding to the information processing apparatus 900 configuring the noise reduction system 1 according to the present embodiment are naturally provided.
  • a computer program for realizing each function of the information processing apparatus 900 constituting the noise reduction system 1 according to the present embodiment as described above can be produced and mounted on a personal computer or the like.
  • a computer-readable recording medium storing such a computer program can be provided.
  • the recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like.
  • the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
  • the number of computers that execute the computer program is not particularly limited.
  • the computer program may be executed by a plurality of computers (for example, a plurality of servers) in cooperation with each other.
  • the noise reduction system generates the first noise reduction signal for driving the first acoustic device that outputs the first sound for reducing the noise.
  • the noise reduction system according to the present embodiment is different from the first acoustic device that propagates from the first acoustic device via the first propagation path by the predetermined sound collecting unit.
  • the first noise reduction signal is generated based on a cancellation signal based on a second noise reduction signal for driving the second acoustic device.
  • the noise reduction system according to the present embodiment can improve the independence of each of a plurality of feedback systems. For this reason, it is possible to suppress the influence caused by the formation of the unexpected 8-shaped closed loop, which may occur in an environment where the user listens to the sound output to the released space, and to reduce noise in a more preferable manner. It becomes possible to reduce the influence of.
  • a generator that generates a first noise reduction signal for driving a first acoustic device that outputs a first sound for reducing noise; The first sound propagating from the first acoustic device via the first propagation path and the second propagation from a second acoustic device different from the first acoustic device by a predetermined sound collecting unit An acquisition unit for acquiring a sound collection result of the sound including the second sound propagating through the path; With The generation unit generates the first noise reduction signal based on the sound collection result and a cancellation signal based on a second noise reduction signal for driving the second acoustic device. Signal processing device.
  • the signal processing device further including a signal processing unit that generates the cancellation signal by performing filtering processing based on characteristics of the second propagation path on the second noise reduction signal. .
  • the first acoustic device and the sound collection unit, and the second acoustic device are held in the vicinity of different ears of the listener's right ear and left ear,
  • the signal processing unit is configured to control the second propagation path according to a characteristic of the second propagation path based on a positional relationship between the sound collection unit, the second acoustic device, and the listener's head. Applying the filtering to the noise reduction signal;
  • the signal processing apparatus according to (2).
  • a detection unit that detects a positional relationship between the sound collection unit, the second acoustic device, and the head of the listener;
  • the signal processing unit generates the cancel signal by performing a filtering process based on a characteristic of the second propagation path according to the detection result of the positional relationship with respect to the second noise reduction signal.
  • the signal processing device according to (3).
  • the signal processing unit selects the filter according to the characteristic of the second propagation path according to the detection result of the positional relationship from among a plurality of filters having different characteristics from each other, and the first processor based on the selected filter
  • the signal processing device according to (4), wherein the canceling signal is generated by performing the filtering process on the noise reduction signal 2.
  • the detection unit detects the positional relationship based on a light reception result by a predetermined light receiving element of light projected from a predetermined light source and reflected by the head of the listener, (4) or (5) A signal processing device according to 1.
  • the detection unit is based on the sound collection result of the ultrasonic wave output from the predetermined acoustic device by the predetermined sound collection unit, the head of the listener located in an environment where the ultrasonic wave propagates, and the sound collection
  • the signal processing apparatus according to (4) or (5), wherein the positional relationship between the unit and the second acoustic device is detected.
  • the detection unit detects the positional relationship based on a delay time until sound output from a predetermined acoustic device is collected by a predetermined sound collection unit attached to the listener's head, The signal processing device according to (4) or (5).
  • the first acoustic device, the second acoustic device, and the sound collecting unit are held so as to have a predetermined positional relationship with respect to a headrest that supports the listener's head, (3) 10.
  • (11) The signal processing apparatus according to (10), wherein the first acoustic device and the second acoustic device are provided in the headrest.
  • (12) The signal processing device according to (10) or (11), wherein the headrest is provided on a seat installed in a vehicle.
  • the filtering process includes a noise reduction process based on a feedback method.
  • the signal processing apparatus according to any one of (2) to (13), wherein the filtering process is a process of controlling at least one of a gain and a phase of the second noise reduction signal.
  • the filtering process is a process of controlling at least one of a gain and a phase of the second noise reduction signal.
  • the first sound propagating via the other acquisition unit for acquiring the sound collection result of the sound including Another generation unit that generates the second noise reduction signal based on the sound collection result acquired by the other acquisition unit and another cancellation signal based on the first noise reduction signal;
  • the signal processing apparatus according to any one of (1) to (14), comprising: (16) The signal processing apparatus according to any one of (1) to (15), including at least one of the first acoustic device, the second acoustic device, and the sound collection unit.
  • Processor Generating a first noise reduction signal for driving a first acoustic device that outputs a first sound for reducing noise;
  • the first sound propagating from the first acoustic device via the first propagation path and the second propagation from a second acoustic device different from the first acoustic device by a predetermined sound collecting unit Obtaining a sound collection result of the sound including the second sound propagating through the path;
  • the first noise reduction signal is generated based on the sound collection result and a cancellation signal based on a second noise reduction signal for driving the second acoustic device.

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Abstract

【課題】解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においても、より好適な態様で雑音の影響を低減する。 【解決手段】ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成する生成部と、所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、を備え、前記生成部は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第1のノイズ低減信号を生成する、信号処理装置。

Description

信号処理装置、信号処理方法、及びプログラム
 本開示は、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムに関する。
 近年、音声合成技術等の発展に伴い、各種情報処理装置が、通知対象となる情報を音声により読み上げることで、ユーザが、画面等を確認することなく、当該情報を認識可能としたユーザインタフェース(UI:User Interface)が普及してきている。このような技術は、カーナビゲーション装置等のような、車載装置にも応用されている。
特許第4882773号公報
 ところで、カーナビゲーション装置等の車載装置が利用される状況下では、エンジンやモータ等の駆動音や、車両が路面から受ける振動等によるロードノイズ等、多様な雑音の発生が想定され得る。そのため、車載装置に対して、所謂ノイズキャンセリングと呼ばれる技術のような、雑音の影響をより低減するための仕組みの導入が求められている。例えば、特許文献1には、ノイズキャンセリングと呼ばれる技術の一例が開示されている。
 一方で、ユーザ(例えば、運転手)がカーナビゲーション装置等の車載装置を利用する状況下では、ヘッドホンやイヤホン等を介して音声を聴取する場合とは異なり、ユーザは、車内に設置されたスピーカ等の音響デバイスから出力される音声案内を聴取することとなる。このように解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下では、例えば、ある音響デバイスから出力される音響のノイズを低減するために設けられた集音部(例えば、マイクロフォン)に対して、他の音響デバイスからの音響が集音される場合がある。このような場合には、他の音響デバイスからの音響の集音結果が、雑音を低減するための処理に影響をおよぼし、例えば、所謂ハウリング等の現象として顕在化する場合がある。
 そこで、本開示では、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においても、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能な、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムを提案する。
 本開示によれば、ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成する生成部と、所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、を備え、前記生成部は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第1のノイズ低減信号を生成する、信号処理装置が提供される。
 また、本開示によれば、プロセッサが、ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成することと、所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、含み、前記第1のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、信号処理方法が提供される。
 また、本開示によれば、コンピュータに、ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成することと、所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、実行させ、前記第1のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、プログラムが提供される。
 以上説明したように本開示によれば、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においても、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能な、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムが提供される。
 なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
本開示の一実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 フィードバック方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。 フィードバック方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。 フィードバック方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。 同実施形態に係るノイズ低減システムの機能構成の一例を示したブロック図である。 同実施形態に係るノイズ低減システムの信号処理に着目したブロック図の一例である。 位相の不整合の度合いと、ノイズ低減処理の効果との間の関係のシミュレーション結果の一例である。 音響デバイスと集音部と間の距離に応じた位相変化に関するシミュレーション結果の一例である。 音響デバイス及び集音部の設置位置の条件に付いて説明するための説明図である。 同実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 同実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 変形例1に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。 変形例1に係るノイズ低減システムの概略的な構成の他の一例について説明するための説明図である。 ユーザの頭部の位置に応じた、音響デバイス11から出力される音響の伝搬環境の変化について説明するための説明図である。 ユーザの頭部の位置に応じた、音響デバイス11から出力される音響の伝搬環境の変化について説明するための説明図である。 変形例1に係るノイズ低減システムの信号処理に着目したブロック図の一例である。 ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。 ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。 ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。 ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。 変形例2に係るノイズ低減システムの概要について説明するための説明図である。 クロスフェードについて説明するための説明図である。 変形例3に係るノイズ低減システムについて説明するための説明図である。 同実施形態に係るノイズ低減システムを構成する情報処理装置のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。
 以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 なお、説明は以下の順序で行うものとする。
 1.概略構成
 2.ノイズ低減処理に関する検討
 3.技術的特徴
  3.1.機能構成
  3.2.信号処理
  3.3.音響デバイス及び集音部の設置位置
 4.変形例
  4.1.変形例1:ループキャンセラの特性を適応的に制御する場合の一例
  4.2.変形例2:フィルタの切り替えに係る制御の一例
  4.3.変形例3:フィードバックの系が3つ以上の場合の一例
 5.ハードウェア構成
 6.むすび
 <<1.概略構成>>
 まず、図1及び図2を参照して、本開示の一実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明する。図1及び図2は、本実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
 本実施形態に係るノイズ低減システム1は、ヘッドホンやイヤホン等を介して音声を聴取する場合とは異なり、主に、スピーカ等の音響デバイスから解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下での利用を想定している。
 本実施形態に係るノイズ低減システム1の具体的な適用例としては、カーナビゲーション装置等の車載装置からの音声や音響に対する、エンジンやモータ等の駆動音や、車両が路面から受ける振動等によるロードノイズ等のような雑音の影響の低減が挙げられる。より具体的には、本実施形態に係るノイズ低減システム1では、車内に設置されたシートに座ったユーザU11の左右の耳それぞれの近傍に位置するように、音響デバイス11と集音部13とが支持される。なお、以降の説明では、ユーザU11の左耳の近傍に支持される音響デバイス11及び集音部13を明示的に示す場合には、「音響デバイス11a」及び「集音部13a」と称する。同様に、右耳の近傍に支持される音響デバイス11及び集音部13を明示的に示す場合には、「音響デバイス11b」及び「集音部13b」と称する。例えば、図1に示す例では、車内に設置されたシート83のヘッドレスト部81に、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bが設けられている。
 例えば、図2は、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとを車内に設置する場合における、各音響デバイス11及び各集音部13の設置位置の一例を示している。図2の上側の図は、ユーザU11が座るシート83を鉛直上方から見た場合における、当該ユーザU11と、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとの間の位置関係を模式的に示している。また、図2の下側の図は、シート83を車両の進行方向に対して右側から見た場合における、当該ユーザU11と、音響デバイス11bと、集音部13bとの間の位置関係を模式的に示している。なお、下側の図では、構成をよりわかりやすくするために、音響デバイス11a及び集音部13aの図示を省略している。
 図2に示すように、音響デバイス11a及び11bのそれぞれは、ヘッドレスト部81内に設置されている。より具体的には、音響デバイス11aは、ヘッドレスト部81内において左寄りの位置に設置されており、音響デバイス11bは、ヘッドレスト部81内において右寄りの位置に設置されている。なお、音響デバイス11a及び11bのそれぞれは、主に、前方に向けて音響が出力されるように設置されている。このような構成により、ヘッドレスト部81がユーザU11の頭部を支持した場合に、音響デバイス11aが当該ユーザの左耳の近傍に位置し、音響デバイス11bが当該ユーザの右耳の近傍に位置することとなる。
 また、図2に示す例では、集音部13a及び13bのそれぞれは、ヘッドレスト部81の前方側の表面に露出するように設置されている。より具体的には、集音部13aは、ヘッドレスト部81がユーザU11の頭部を支持した場合に、当該ユーザU11の左耳の近傍に位置するように設置されている。同様に、集音部13bは、ヘッドレスト部81がユーザU11の頭部を支持した場合に、当該ユーザU11の右耳の近傍に位置するように設置されている。このような構成により、音響デバイス11aから出力された音響は、ユーザU11の左耳で聴取されるとともに、集音部13aにより集音される。同様に、音響デバイス11bから出力された音響は、ユーザU11の右耳で聴取されるとともに、集音部13bにより集音される。
 以上のような構成を基に、本実施形態に係るノイズ低減システム1は、所謂フィードバック(FB:Feedback)方式に基づくノイズ低減処理により、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響への雑音の影響を低減する。なお、FB方式に基づくノイズ低減処理の概要については別途後述する。
 以上、図1及び図2を参照して、本開示の一実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明した。
 <<2.ノイズ低減処理に関する検討>>
 続いて、図3~図5を参照して、FB方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明したうえで、本実施形態に係るノイズ低減システム1の課題について整理する。図3~図5は、FB方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。
 まず、図3を参照して、FB方式に基づくノイズ低減処理の原理について説明する。図3において、参照符号Fは、音響デバイス11から出力された音響が、集音部13に到達するまでの伝搬環境の伝達関数を模式的に示している。また、参照符号dは、周囲の環境からの雑音を示している。即ち、図3に示す例では、集音部13は、音響デバイス11から出力された音響と、雑音dとを集音することとなる。また、参照符号βは、集音部13による音響の集音結果に基づきノイズ低減信号を生成する際のフィルタ係数を示している。以上のような構成のもとで、集音部13の集音結果に基づく音響信号yは、FB方式に基づくノイズ低減処理により、以下に(式1)として示す関係式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上記に示すように、FB方式に基づくノイズ低減処理は、集音部13の位置での雑音の低減(ひいては、消音)を目的としており、ノイズ低減の効果が当該集音部13の近傍に制限される。即ち、理想的には聴取者(ユーザ)の頭部(鼓膜)の位置においてノイズ低減の効果を向上させるためには、鼓膜に近い位置に集音部13を設置することがより望ましい。なお、音響デバイス11と集音部13と間の距離がより離れるほど、時間遅延に起因する位相回転がより大きくなるため、ノイズ低減処理の制御が困難になる傾向にある。そのため、集音部13は、音響デバイス11の近傍に設置されることがより望ましい。
 一方で、本実施形態に係るノイズ低減システム1のように、ユーザの左耳及び右耳それぞれに対して互いに異なる音響デバイス11a及び11bからの音響を聴取させる場合には、ノイズ低減のための一連のフィードバックの系が複数存在することとなる。そこで、図4及び図5を参照して、FB方式に基づくノイズ低減のための系(即ち、フィードバックの系)を複数設けた場合のシステムの一例について比較例として説明する。
 例えば、図4は、FB方式に基づくノイズ低減のための系を複数設けた場合における理想的な動作状況を模式的に示している。図4に示すように、比較例に係るシステム9では、図1及び図2に示すノイズ低減システム1と同様に、ヘッドレスト部81に対して、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとが設置されている。即ち、音響デバイス11a及び集音部13aが、ユーザU11の左耳の近傍に支持され、音響デバイス11b及び集音部13bが、ユーザU11の右耳の近傍に支持される。
 また、システム9は、フィードバックノイズキャンセルフィルタ(以降では、「FB-NCフィルタ」とも称する)101a及び101bを備える。FB-NCフィルタ101a及び101bは、ノイズ低減信号を生成するための構成である。より具体的には、FB-NCフィルタ101aは、集音部13aによる集音結果に基づき、音響デバイス11aからノイズを低減するための音響を出力するために、当該音響デバイス11aを駆動するためのノイズ低減信号を生成する。即ち、音響デバイス11a、集音部13a、及びFB-NCフィルタ101aが、ユーザU11の左耳の近傍においてノイズ低減の効果をもたらすための一連のフィードバックの系に相当する。同様に、FB-NCフィルタ101bは、集音部13bによる集音結果に基づき、音響デバイス11bからノイズを低減するための音響を出力するために、当該音響デバイス11bを駆動するためのノイズ低減信号を生成する。即ち、音響デバイス11b、集音部13b、及びFB-NCフィルタ101bが、ユーザU11の右耳の近傍においてノイズ低減の効果をもたらすための一連のフィードバックの系に相当する。
 ここで、比較例に係るシステム9は、理想的には、図4に示すように、左耳側の系(音響デバイス11a、集音部13a、及びFB-NCフィルタ101a)と、右耳側の系(音響デバイス11b、集音部13b、及びFB-NCフィルタ101b)とが独立して動作することが望ましい。より具体的には、図4に示す例では、集音部13aによる集音結果に基づきFB-NCフィルタ101aにより生成されたノイズ低減信号は、音響デバイス11aを駆動する。これにより、音響デバイス11aから当該ノイズ低減信号に基づく音響が出力され、当該音響は、ユーザU11の左耳近傍の空間を伝搬し、当該集音部13aにより集音される。即ち、理想的には、音響デバイス11a、集音部13a、及びFB-NCフィルタ101aにより、フィードバックの閉ループが形成される。同様に、集音部13bによる集音結果に基づきFB-NCフィルタ101bにより生成されたノイズ低減信号は、音響デバイス11bを駆動する。これにより、音響デバイス11bから当該ノイズ低減信号に基づく音響が出力され、当該音響は、ユーザU11の右耳近傍の空間を伝搬し、当該集音部13bにより集音される。即ち、理想的には、音響デバイス11b、集音部13b、及びFB-NCフィルタ101bにより、フィードバックの閉ループが形成される。
 しかしながら、図4に示すように、音響デバイス11a及び11bから解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においては、前述した左耳側の系と右耳側の系とが独立して動作可能であるとは限らない。具体的な一例として、図5に示す例では、左耳側の音響デバイス11aから出力されたノイズを低減するための音響は、右耳側の集音部13bにより集音されている。その結果、集音部13bによる当該音響の集音結果に基づく音響信号に対して、FB-NCフィルタ101bによりノイズ低減処理が施されることでノイズ低減信号が生成され、当該ノイズ低減信号により右耳側の音響デバイス11bが駆動される。これにより、当該ノイズ低減信号に基づく音響が、音響デバイス11bから出力される。この音響デバイス11bから出力されたノイズを低減するための音響が左耳側の集音部13aにより集音されると、図5に示すように、本来想定していない8の字型の閉ループが形成されることとなる。この図5に示すような8の字型の閉ループは、フィードバックの系の独立性(例えば、右耳側の系と左耳側の系の独立性)を低下させるため、ノイズ低減効果が低下し、ひいてはハウリングと呼ばれる現象を顕在化させる可能性がある。
 そこで、本開示では、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下において生じ得る、前述したような8の字型の閉ループの形成に伴う影響を抑制し、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能な仕組みの一例について提案する。
 <<3.技術的特徴>>
 続いて、本実施形態に係るノイズ低減システム1の技術的特徴について説明する。
  <3.1.機能構成>
 まず、図6を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム1の機能構成の一例について説明する。図6は、本実施形態に係るノイズ低減システム1の機能構成の一例を示したブロック図である。
 図6に示すように、本実施形態に係るノイズ低減システム1は、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bと、FB-NCフィルタ101a及び101bと、パワーアンプ103a及び103bと、マイクアンプ105a及び105bと、減算器107a及び107bと、ループキャンセラ109a及び109bとを含む。なお、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとは、図1及び図2に示した、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとに相当する。また、パワーアンプ103a及び103bと、マイクアンプ105a及び105bとのそれぞれは、音響信号のゲインを調整するための所謂増幅器に相当する。
 図6に示すように、集音部13aによる集音結果に基づく音響信号は、マイクアンプ105aによりゲインが調整され、減算器107aに入力される。また、減算器107aには、後述するループキャンセラ109aから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器107aは、マイクアンプ105aから出力される音響信号(即ち、集音部13aの集音結果に基づく音響信号)から、ループキャンセラ109aから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をFB-NCフィルタ101aに入力する。FB-NCフィルタ101aは、入力された音響信号に対して、音響デバイス11aと集音部13aとの間の伝搬環境の特性に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス11aを駆動するための駆動信号として出力する。即ち、FB-NCフィルタ101aから出力されるノイズ低減信号は、パワーアンプ103aによりゲインが調整され、音響デバイス11aを駆動する。なお、FB-NCフィルタ101aから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ109bに入力される。
 同様に、集音部13bによる集音結果に基づく音響信号は、マイクアンプ105bによりゲインが調整され、減算器107bに入力される。また、減算器107bには、後述するループキャンセラ109bから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器107bは、マイクアンプ105bから出力される音響信号(即ち、集音部13bの集音結果に基づく音響信号)から、ループキャンセラ109bから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をFB-NCフィルタ101bに入力する。FB-NCフィルタ101bは、入力された音響信号に対して、音響デバイス11bと集音部13bとの間の伝搬環境の特性に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス11aを駆動するための駆動信号として出力する。即ち、FB-NCフィルタ101bから出力されるノイズ低減信号は、パワーアンプ103bによりゲインが調整され、音響デバイス11bを駆動する。なお、FB-NCフィルタ101bから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ109aに入力される。
 次いで、ループキャンセラ109a及び109bについて説明する。ループキャンセラ109a及び109bは、図5を参照して説明した、8の字型の閉ループの形成に伴う影響を低減するためのキャンセル信号を生成する。具体的には、ループキャンセラ109aは、FB-NCフィルタ101bから出力されるノイズ低減信号を入力として、音響デバイス11aから出力される音響への、8の字型の閉ループの形成に伴う影響を低減するためのキャンセル信号を生成する。同様に、ループキャンセラ109bは、FB-NCフィルタ101aから出力されるノイズ低減信号を入力として、音響デバイス11bから出力される音響への、8の字型の閉ループの形成に伴う影響を低減するためのキャンセル信号を生成する。なお、ループキャンセラ109a及び109bによる、キャンセル信号の生成に係る処理の詳細については、本実施形態に係るノイズ低減システム1による信号処理の説明とあわせて別途後述する。
 なお、上述したノイズ低減システム1の機能構成はあくまで一例であり、必ずしも図6に示す構成のみには限定されない。具体的な一例として、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとのうち、少なくともいずれかが外付けのデバイスとして構成されていてもよい。また、FB-NCフィルタ101a、パワーアンプ103a、マイクアンプ105a、減算器107a、及びループキャンセラ109aと、FB-NCフィルタ101b、パワーアンプ103b、マイクアンプ105b、減算器107b、及びループキャンセラ109bとが互いに異なる装置に設けられていてもよい。なお、FB-NCフィルタ101a、減算器107a、及びループキャンセラ109aや、FB-NCフィルタ101b、減算器107b、及びループキャンセラ109bを含む構成が、「信号処理装置」の一例に相当する。
 以上、図6を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム1の機能構成の一例について説明した。
  <3.2.信号処理>
 続いて、図7を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム1の信号処理の一例について説明する。図7は、本実施形態に係るノイズ低減システム1の信号処理に着目したブロック図の一例を示している。なお、図7に示す例では、本実施形態に係るノイズ低減システム1における信号処理の特徴をよりわかりやすくするために、図6に示した、パワーアンプ103a及び103bや、マイクアンプ105a及び105bについては、図示を省略している。
 図7において、参照符号Fは、音響デバイス11aから出力された音響が、集音部13aに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。同様に、参照符号Fは、音響デバイス11bから出力された音響が、集音部13bに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。また、参照符号Gは、音響デバイス11aから出力された音響が、集音部13bに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。同様に、参照符号Gは、音響デバイス11bから出力された音響が、集音部13aに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。また、参照符号d及びdは、集音部13a及び13bそれぞれに集音される雑音を模式的に示している。
 また、参照符号β及びβは、FB-NCフィルタ101a及び101bそれぞれが入力された音響信号に対して、ノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。また、参照符号G’は、ループキャンセラ109bが、入力されたノイズ低減信号に対してフィルタ処理を施すことで、減算器107bに入力するキャンセル信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。同様に、参照符号G’は、ループキャンセラ109aが、入力されたノイズ低減信号に対してフィルタ処理を施すことで、減算器107aに入力するキャンセル信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。
 ここで、音響デバイス11aから出力される音響をyとし、音響デバイス11bから出力される音響をzとする。ここで、音響yは、FB-NCフィルタ101aからのノイズ低減信号に基づき音響デバイス11aを駆動することで出力される音響に相当する。同様に、音響zは、FB-NCフィルタ101bからのノイズ低減信号に基づき音響デバイス11bを駆動することで出力される音響に相当する。このとき、音響yは、以下に示す(式2)で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 ここで、上記(式2)において、ループキャンセラ109aの特性(即ち、フィルタ係数G’)を、空間特性Gと略一致するように設定する(即ち、G’=Gとする)ことで、音響デバイス11aから出力される音響yから、音響デバイス11bから出力される音響zの影響を除外することが可能となる。これにより、左耳側の系(即ち、音響デバイス11a、集音部13a、及びFB-NCフィルタ101aを含むフィードバックの系)の独立性を向上させることが可能となる。即ち、8の字型の閉ループの形成に伴う影響が抑制されるため、設計の容易性の向上や、ノイズ低減効果の向上等が期待できる。
 なお、左耳側の系に着目した場合には、音響デバイス11aから出力され集音部13aにより集音される音響(換言すると、ノイズを低減するための音響)が、「第1の音響」の一例に相当する。また、音響デバイス11bから出力され集音部13aに集音される音響が、「第2の音響」の一例に相当する。また、音響デバイス11aと集音部13aとの間の伝搬経路(伝搬環境)が、「第1の伝搬経路」の一例に相当し、音響デバイス11bと集音部13aとの間の伝搬経路(伝搬環境)が、「第2の伝搬経路」の一例に相当する。また、音響デバイス11aを駆動するためのノイズ低減信号が、「第1のノイズ低減信号」の一例に相当し、音響デバイス11bを駆動するためのノイズ低減信号が、「第2のノイズ低減信号」の一例に相当する。
 また、上記では、音響デバイス11aから出力される音響yに着目して説明したが、音響デバイス11bから出力される音響zについても同様の思想に基づき、音響デバイス11aから出力される音響yの影響を除外することが可能である。
 以上、図7を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム1の信号処理の一例について説明した。
  <3.3.音響デバイス及び集音部の設置位置>
 続いて、音響デバイス11及び集音部13の設置位置の条件に付いて、より詳しく説明する。前述したように、本実施形態に係るノイズ低減システム1では、FB方式に基づくノイズ低減処理により雑音の影響を低減する。そのため、ノイズ低減の効果が集音部13の近傍に制限され、かつ、当該集音部13は、音響デバイス11の近傍に設置されることがより望ましい。即ち、本実施形態に係るノイズ低減システム1では、音響デバイス11及び集音部13のそれぞれが、聴取者の耳(鼓膜)の近傍に支持される構成とすることが望ましい。
 ここで、図8~図10を参照して、より好適な態様でノイズ低減効果を得るための、音響デバイス11と、集音部13と、聴取者の耳との間の位置関係の条件に付いてより詳しく考察する。前述したように、FB方式に基づきノイズを低減する場合には、音響デバイス11と集音部13と間の距離がより離れるほど、時間遅延に起因する位相回転がより大きくなるため、ノイズ低減処理の制御が困難になる傾向にある。換言すると、時間遅延に起因する位相回転が所定の値(閾値)以下に制限されるように、音響デバイス11と集音部13とが設置されることで、より好適な態様でノイズ低減効果を得ることが可能となる。
 例えば、図8は、位相の不整合の度合いと、ノイズ低減処理の効果との間の関係のシミュレーション結果の一例を示したグラフである。図8において、横軸は振幅の不整合の度合いを百分率で示しており、縦軸はノイズ低減処理の効果(即ち、ノイズの低減量)をゲイン(dB)として示している。また、図8では、位相のズレに応じた振幅の不整合の度合いとノイズ低減処理の効果との間の特性を示すグラフを、当該位相のズレが0~45degの範囲において5deg刻みで示している。図8を参照するとわかるように、位相のズレが10degの場合には、ノイズ低減処理の効果は、どのように振幅をあわせたとしても、最大で15dBとなる。また、位相のズレが45degを超えると、ノイズ低減処理の効果を得ることが困難となることがわかる。このことから、時間遅延に起因する位相回転(即ち、音響デバイス11と集音部13と間の距離に起因する位相回転)が、45deg以下に抑えられる構成とすることが望ましいことがわかる。
 次いで、音響デバイス11と集音部13と間の距離に応じた位相変化に着目する。例えば、図9は、音響デバイス11と集音部13と間の距離に応じた位相変化に関するシミュレーション結果の一例を示したグラフである。図9において、横軸は音響デバイス11と集音部13と間を伝搬する音響の周波数を示しており、縦軸は、当該音響の位相を示している。なお、図8に示す例では、音響デバイス11と集音部13と間の距離が、11cm、13cm、及び15cmの場合のそれぞれについて、音響デバイス11と集音部13と間を伝搬する音響の、位相の変化に関するシミュレーション結果を示している。
 ここで、時間遅延に起因する位相回転を45deg以下とし、かつ、ノイズを低減するための音響の周波数の上限を300Hzとした場合には、図9に示すシミュレーション結果から、音響デバイス11と集音部13と間の距離の限界は15cmとなる。
 以上を踏まえ、図10を参照して、より好適な態様でノイズ低減効果を得るための、音響デバイス11と、集音部13と、聴取者の耳との間の位置関係の条件に付いて説明する。図10は、音響デバイス11及び集音部13の設置位置の条件に付いて説明するための説明図である。図10において、参照符号L11は、フィードバックの閉ループを形成する音響デバイス11と集音部13との間の距離を示している。ここで、時間遅延に起因する位相回転を45deg以下とし、かつ、ノイズを低減するための音響の周波数の上限を300Hzとした場合には、距離L11の限界は前述したように15cmとなる。また、聴取者の耳U13を疑似的な集音部と見立てた場合に、耳U13の近傍において、集音部13の近傍と同様のノイズ低減効果を得るためには、耳U13が、音響デバイス11を中心とする半径15cm以内の領域R15の内部に位置することが望ましい。
 以上から、音響デバイス11及び集音部13のそれぞれは、音響デバイス11から出力されるノイズを低減するための音響の、集音部13と、聴取者の耳U13とのそれぞれの位置における位相回転が、双方ともに45deg以下となるような位置関係で設置されていればよい。より具体的には、図10に示すように、集音部13と、聴取者の耳U13との双方が、音響デバイス11に対して、所定の距離L11以内に位置するように、音響デバイス11及び集音部13のそれぞれが設置されていればよい。なお、距離L11は、前述したように、ノイズを低減するための音響の周波数の上限と、時間遅延に起因する位相回転の許容量とに応じて決定される。具体的な一例として、前述したように、時間遅延に起因する位相回転を45deg以下とし、かつ、ノイズを低減するための音響の周波数の上限を300Hzとすると、距離L11の限界は15cmとなる。
 なお、上述した条件を満たすように、音響デバイス11及び集音部13のそれぞれが設置されていれば、当該音響デバイス11及び集音部13それぞれの設置位置は特に限定されない。例えば、図11及び図12は、本実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。具体的には、図1及び図2を参照して説明した、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとのそれぞれを車内に設置する場合における、各音響デバイス11及び各集音部13の設置位置の他の一例を示している。なお、図11及び図12の上側の図は、ユーザU11が座るシート83を鉛直上方から見た場合における、当該ユーザU11と、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとの間の位置関係を模式的に示している。また、図11及び図12の下側の図は、シート83を車両の進行方向に対して右側から見た場合における、当該ユーザU11と、音響デバイス11bと、集音部13bとの間の位置関係を模式的に示している。なお、図11及び図12の下側の図では、構成をよりわかりやすくするために、音響デバイス11a及び集音部13aの図示を省略している。
 例えば、図2に示す例では、音響デバイス11a及び11bのそれぞれは、ユーザU11の頭部の後方に位置し、かつ前方に向けて音響が出力されるように設置されていた。これに対して、図11に示す例では、音響デバイス11a及び11bのそれぞれは、ユーザU11の頭部の上方(例えば、車両の天井)に位置し、かつ当該ユーザU11の頭部の方向(即ち、下方)に向けて音響が出力されるように設置されている。この場合には、集音部13a及び13bのそれぞれは、ユーザU11の左右の耳の近傍に位置し、上方から到来する音響を集音するように設置されればよい。
 また、図12に示す例では、音響デバイス11a及び11bは、ユーザU11の頭部を基準として左右のうち互いに異なる方向に位置し、かつ当該ユーザU11の頭部の方向(即ち、外側から内側に向けた方向)に向けて音響が出力されるように設置されている。この場合には、集音部13a及び13bのそれぞれは、ユーザU11の左右の耳の近傍に位置し、当該ユーザU11の頭部の左右それぞれから到来する音響を集音するように設置されればよい。
 以上、図8~図12を参照して、音響デバイス11及び集音部13の設置位置の条件に付いて、より詳しく説明した。
 <<4.変形例>>
 続いて、本実施形態に係るノイズ低減システム1の変形例について説明する。
  <4.1.変形例1:ループキャンセラの特性を適応的に制御する場合の一例>
 まず、変形例1として、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響が伝搬する環境の特性の変化に応じて、前述したループキャンセラ109a及び109bの特性を適応的に制御する場合の一例について説明する。
 (機能構成)
 例えば、図13は、変形例1に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図13に示すノイズ低減システムを、前述したノイズ低減システム1と区別するために、「ノイズ低減システム2」と称する場合がある。
 図13に示すように、ノイズ低減システム2は、ループキャンセラ209a及び209bの構成が、図6を参照して説明したノイズ低減システム1と異なる。即ち、図13に示す、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとは、図6に示したノイズ低減システム1における、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとにそれぞれ相当する。同様に、FB-NCフィルタ201a及び201bと、パワーアンプ203a及び203bと、マイクアンプ205a及び205bと、減算器207a及び207とは、図6に示したノイズ低減システム1における、FB-NCフィルタ101a及び101bと、パワーアンプ103a及び103bと、マイクアンプ105a及び105bと、減算器107a及び107とに相当する。そこで、本説明では、ノイズ低減システム2の構成について、特に、前述したノイズ低減システム1と異なる部分に着目して説明し、実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。
 図13に示すノイズ低減システム2では、例えば、ループキャンセラ209a及び209bとして所謂FIR(Finite Impulse Response)フィルタのような適応フィルタを適用している。このような構成により、例えば、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響が伝搬する環境の変化や、ユーザの左右の耳に対する音響デバイス11a及び11bの位置の変化等に応じて、ループキャンセラ209a及び209bの特性を変化させることが可能となる。
 一方で、図13に示すノイズ低減システム2は、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響の相関性が高い場合に、ループキャンセラ209a及び209bとして使用される適応フィルタの特性に応じて、動作の安定性が低下する場合がある。また、FIRフィルタ等の適応フィルタの特性上、ノイズ低減の対象が低域ノイズの場合には、フィルタのタップ数が増大し、ひいては計算リソースも増大する場合がある。
 そこで、変形例1に係るノイズ低減システムの概略的な構成の他の一例として、事前に特性の異なる複数のフィルタを設けておき、当該複数のフィルタの中から環境や状況に応じてループキャンセラとして利用するフィルタを準適応的に選択する構成について提案する。例えば、図14は、変形例1に係るノイズ低減システムの概略的な構成の他の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図14に示すノイズ低減システムを、前述したノイズ低減システム1及び2と区別するために、「ノイズ低減システム3」と称する場合がある。
 図14に示すように、ノイズ低減システム3は、フィルタバンク301a、301b、309a、及び309bの構成と、頭部位置推定部35を含む点とが、図6を参照して説明したノイズ低減システム1と異なる。即ち、図14に示す、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとは、図6に示したノイズ低減システム1における、音響デバイス11a及び11bと、集音部13a及び13bとにそれぞれ相当する。同様に、パワーアンプ303a及び303bと、マイクアンプ305a及び305bと、減算器307a及び307とは、図6に示したノイズ低減システム1における、FB-NCフィルタ101a及び101bと、パワーアンプ103a及び103bと、マイクアンプ105a及び105bと、減算器107a及び107とに相当する。そこで、本説明では、ノイズ低減システム3の構成について、特に、前述したノイズ低減システム1と異なる部分に着目して説明し、実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。
 フィルタバンク301a及び301bは、図6を参照して説明したノイズ低減システム1における、FB-NCフィルタ101a及び101bに対応する。なお、フィルタバンク301a及び301bは同様の構成を有するため、ここでは、フィルタバンク301aの構成について説明し、フィルタバンク301bについては詳細な説明は省略する。図14に示すように、フィルタバンク301aは、互いに特性の異なる複数のFB-NCフィルタC~Cを含み、当該FB-NCフィルタC~Cを選択的に切り替え可能に構成されている。なお、複数のFB-NCフィルタC~Cのそれぞれの構成は、特性の違いを除けば前述したFB-NCフィルタ101a及び101bと同様である。このような構成により、フィルタバンク301aは、例えば、音響デバイス11aから出力された音響が集音部13aに到達するまでの伝搬環境の空間特性に応じて、FB-NCフィルタC~Cのいずれかを選択的に適用することが可能である。なお、FB-NCフィルタC~Cのそれぞれについては、想定されるノイズ低減システム3の利用シーンに応じて、事前の実験等により設定すればよい。具体的には、各利用シーンにおける音響デバイス11aと集音部13aとの間の空間特性を事前に測定し、当該空間特性の測定結果に基づきフィルタ係数を算出することで、当該利用シーンに対応するFB-NCフィルタを設定しておけばよい。
 また、フィルタバンク309a及び309bは、図6を参照して説明したノイズ低減システム1における、ループキャンセラ109a及び109bに対応する。なお、フィルタバンク309a及び309bは同様の構成を有するため、ここでは、フィルタバンク309aの構成について説明し、フィルタバンク309bについては詳細な説明は省略する。図14に示すように、フィルタバンク309aは、互いに特性の異なる複数のループキャンセラL~Lを含み、当該ループキャンセラL~Lを選択的に切り替え可能に構成されている。なお、複数のループキャンセラL~Lのそれぞれの構成は、特性の違いを除けば前述したループキャンセラ109a及び109bと同様である。このような構成により、フィルタバンク309aは、例えば、音響デバイス11aから出力された音響が集音部13bに到達するまでの伝搬環境の空間特性に応じて、ループキャンセラL~Lのいずれかを選択的に適用することが可能である。なお、ループキャンセラL~Lのそれぞれについては、想定されるノイズ低減システム3の利用シーンに応じて、事前の実験等により設定すればよい。具体的には、各利用シーンにおける音響デバイス11aと集音部13bとの間の空間特性を事前に測定し、当該空間特性の測定結果に基づきフィルタ係数を算出することで、当該利用シーンに対応するループキャンセラを設定しておけばよい。
 なお、図14に示すノイズ低減システム3では、ユーザの頭部の位置を検出し、当該検出結果に応じて、フィルタバンク309a及び309bそれぞれについて、ループキャンセラL~Lの中から、ノイズ低減のための信号処理に適用するループキャンセラを選択する。例えば、頭部位置推定部35は、各種センサ等の検知結果に基づき、ユーザの頭部の位置を推定するための構成である。頭部位置推定部35は、ユーザの頭部の位置の推定結果に基づき、フィルタバンク309a及び309bにおけるループキャンセラの切り替えを制御する。なお、ユーザの頭部の位置を推定するためのより詳細な構成については、具体的な例を挙げて別途後述する。
 ここで、図15及び図16を参照して、ユーザの頭部の位置に応じた、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響の伝搬環境の変化について説明する。例えば、図15は、音響デバイス11a及び11bが設置されたヘッドレスト部81に対してユーザU11の頭部が近接している場合の一例を示している。また、図16は、音響デバイス11a及び11bが設置されたヘッドレスト部81からユーザU11の頭部が離間している場合の一例を示している。なお、図15及び図16に示す例では、ヘッドレスト部81の所定の位置からユーザU11の頭部までの距離を測定することで、当該ユーザU11の頭部の位置を推定している。即ち、図15における参照符号L21と、図16における参照符号L23とは、それぞれヘッドレスト部81の所定の位置からユーザU11の頭部までの距離を示している。なお、図15に示す距離L21と、図16に示す距離L23とは、L23>L21の関係にあるものとする。
 例えば、図15に示した、ヘッドレスト部81に対してユーザU11の頭部が近接している場合の例では、音響デバイス11aと集音部13bとの間に当該頭部が介在する。なお、このときの音響デバイス11aと集音部13bとの間の伝搬環境の伝達関数をFとする。また、図16に示した、ヘッドレスト部81からユーザU11の頭部が離間している場合の例では、音響デバイス11aと集音部13bとの間に当該頭部が介在していない。なお、このときの音響デバイス11aと集音部13bとの間の伝搬環境の伝達関数をFとする。
 図15及び図16を比較するとわかるように、ユーザU11の頭部の位置に応じて、音響デバイス11aと集音部13bとの間の伝搬環境が異なる。そのため、例えば、図15に示す例では、図14に示したノイズ低減システム3は、伝達関数Fに応じたループキャンセラを選択する。また、図16に示す例においては、ノイズ低減システム3は、伝達関数Fに応じたループキャンセラを選択する。
 これは、音響デバイス11bと集音部13aとの間の関係についても同様である。例えば、図15に示す例では、音響デバイス11bと集音部13aとの間の伝搬環境の伝達関数をGとすると、ノイズ低減システム3は、当該伝達関数Gに応じたループキャンセラを選択する。同様に、図16に示す例では、音響デバイス11bと集音部13aとの間の伝搬環境の伝達関数をGとすると、ノイズ低減システム3は、当該伝達関数Gに応じたループキャンセラを選択する。
 また、上記では、ユーザU11の頭部の位置に応じてループキャンセラを選択する例について説明したが、NC-FBフィルタについても同様である。即ち、頭部位置推定部35は、ユーザの頭部の位置の推定結果に基づき、フィルタバンク301a及び301bにおけるNC-FBフィルタの切り替えを制御してもよい。
 また、上記では、主にユーザU11の頭部の位置に応じた空間特性の変化に着目して説明したが、音響デバイス11と集音部13との間の空間特性を変化させる要因は、必ずしもユーザU11の頭部の位置のみには限定されない。例えば、車両内の空間を想定した場合には、窓や扉の開閉状態によっても、音響デバイス11と集音部13との間の空間特性が変化する場合がある。そのため、頭部位置推定部35は、例えば、CAN(Controller Area Network)を介して窓や扉の開閉状態を示す情報を取得し、取得した情報を、頭部の位置の推定結果と併用することで、ループキャンセラやNC-FBフィルタを選択してもよい。
 また、音響デバイス11と集音部13との間の空間特性に応じたノイズ低減処理を実現することが可能であれば、フィルタバンク301a、301b、309a、及び309bそれぞれの構成は、上述したような複数のフィルタを選択的に切り替える構成には限定されない。具体的には、音響デバイス11と集音部13との間の空間特性に応じて、入力された音響信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御することが可能であればよい。そのため、フィルタバンク301a、301b、309a、及び309bのうち少なくともいずれかとして、例えば、可変ゲインアンプや可変抵抗器等のような、ゲインを制御可能な構成を適用してもよい。そこで、本開示において、「フィルタリング処理」と称する場合には、入力された信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御する処理を示すものとする。また、音響デバイス11a及び集音部13aと、音響デバイス11b及び集音部13bとのそれぞれの間の空間特性が安定している場合には、フィルタバンク301a及び301bに替えて、前述したNC-FBフィルタ101a及び101bが設けられていてもよい。
 (信号処理)
 次いで、図17を参照して、変形例1に係るノイズ低減システム3の信号処理の一例について説明する。図17は、変形例1に係るノイズ低減システム3の信号処理に着目したブロック図の一例を示している。なお、図17に示す例では、変形例1に係るノイズ低減システム3における信号処理の特徴をよりわかりやすくするために、図14に示した、パワーアンプ303a及び303bや、マイクアンプ305a及び305bについては、図示を省略している。
 図17において、参照符号Hは、音響デバイス11aから出力された音響が、ユーザU11の頭部に到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。なお、図17では、ユーザU11の頭部(耳)を、模式的に集音部に見立てて図示している。また、参照符号Hは、音響デバイス11bから出力された音響が、ユーザU11の頭部に到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。なお、伝達関数H及びHについては、ユーザU11の頭部の位置に応じた空間特性を事前に測定し、当該空間特性の測定結果に基づき事前に算出しておけばよい。また、参照符号dは、ユーザU11により聴取される雑音を模式的に示している。なお、図17において、参照符号F、F、G、G、β、β、G’、G’、d、及びdのそれぞれは、図7に示した例と同様の内容を示しているため、詳細な説明は省略する。
 ここで、ユーザU11の頭部位置における音圧は、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響y及びzと雑音dとの加算により得られるため、以下に(式3)として示す条件式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 なお、集音部13a及び13bにより集音される雑音d及びdと、雑音の低減を実現するポイント(即ち、想定されるユーザU11の頭部の位置)における雑音dとについて、相関関係を示す情報を、例えば、事前の測定やシミュレーション等の結果に基づき算出して所望の記録部(例えば、データベース)に記憶させておけばよい。これにより、例えば、NC-FBフィルタが準適応的に選択されるようにノイズ低減システム3を構成することで、ユーザU11の頭部位置におけるノイズ低減効果の向上が期待できる。なお、雑音d、d及びdの関係性については、例えば、車両内の空間が密閉空間であることを考慮して、定在波による振幅差、及び位相差を含有させるとより望ましい。これらの情報については、例えば、事前の測定やシミュレーション等の結果に基づき算出して所望の記録部に記憶させておけばよい。また、他の一例として、所謂バーチャルマイクロホン等のような音圧推定技術を利用することで推定してもよい。
 (頭部位置の推定)
 次いで、図18~図21を参照して、ユーザU11の頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明する。図18~図21は、ユーザU11の頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。
 例えば、図18に示す例では、レーザ等の光源351から、ユーザU11の頭部に向けて光を照射し、反射光を受光素子352により受光することで、受光結果に基づき、所定の基準位置(例えば、ヘッドレスト部81の位置)から頭部までの距離を推定する。なお、受光素子352による頭部からの反射光の受光結果に基づき、ユーザU11の頭部までの距離を推定する方法としては、例えば、所謂三角測距式やタイムフライト方式に基づく推定方法が挙げられる。
 また、図19に示す例では、カメラモジュール等の撮像部353a及び353bにより、ユーザU11の頭部の画像を撮像し、撮像された画像に対して画像解析を施すことで、所定の基準位置から頭部までの距離を推定する。なお、撮像部の数は特に限定されず、当該撮像部の種類も限定されない。例えば、単眼計測に基づいて得られた情報に基づき、ユーザU11の頭部までの距離が推定されてもよい。また、他の一例として、撮像部として複眼カメラが用いられることで、当該複眼カメラにより撮像された画像間の視差に基づき、ユーザU11の頭部までの距離が推定されてもよい。
 また、図20に示す例では、超音波スピーカ354から超音波を放出し、当該超音波を集音部355で集音することで、当該超音波の集音結果に基づき、所定の基準位置から頭部までの距離を推定する。例えば、図20は、所謂反射型として構成されており、超音波スピーカ354から放出され、ユーザU11の頭部で反射した超音波(即ち、反射波)を集音部355で集音することで、反射波の集音結果に基づき、所定の基準位置から頭部までの距離を推定している。また、他の一例として、所謂透過方式に基づき、ユーザU11の頭部までの距離が推定されてもよい。ここで、透過方式とは、送波器と受波器との間の超音波ビームの減衰、あるいは遮蔽量から推定を行う方式である。
 また、図21に示す例では、ヘッドレスト部81に設けられた音響デバイス356a及び356bから白色雑音やTSP(Time Stretched Pulse)等の測定信号を出力し、当該測定信号を、ユーザU11が装着したデバイスに設けられた集音部357により集音する。このような構成により、測定信号が集音部357に集音されるまでの遅延時間により、ユーザU11の頭部の位置を推定することが可能となる。なお、集音部357が設けられるデバイスの一例としては、例えば、メガネ型の表示装置のような頭部装着型のウェアラブルデバイスが挙げられる。また、図21に示す方式では、測定(推定)のタイミングにおける頭部位置に限った情報を測定することとなる。そのため、例えば、初期位置からの頭部の移動に伴う情報については、例えば、ジャイロセンサ等の各種センサによる検知結果を組み合わせることにより、頭部位置を追従することで得るとよい。
 以上、変形例1として、音響デバイス11a及び11bそれぞれから出力される音響が伝搬する環境の特性の変化に応じて、前述したループキャンセラ109a及び109bの特性を適応的に制御する場合の一例について説明した。
  <4.2.変形例2:フィルタの切り替えに係る制御の一例>
 続いて、変形例2として、図14を参照して説明したノイズ低減システム3において、FB-NCフィルタやループキャンセラを切り替える場合における制御の一例について説明する。
 例えば、図22は、変形例2に係るノイズ低減システムの概要について説明するための説明図であり、頭部位置推定部35による推定結果に基づき、フィルタバンク309におけるループキャンセラの切り替えを制御する場合の一例を示している。なお、本説明では、例えば、ループキャンセラLからループキャンセラLに切り替える場合に着目して説明する。
 図22に示す例では、ループキャンセラを切り替える際に、所謂クロスフェードと呼ばれる制御に基づき、切り替え元となるループキャンセラLから出力される信号から、切り替え先となるループキャンセラLから出力される信号へ連続的に変化させる。
 具体的には、フィルタバンク309におけるループキャンセラの切り替えが行われる場合に、切り替え元となるループキャンセラLと、切り替え先となるループキャンセラLとの双方が、入力側及び出力側の双方に接続される。また、このときループキャンセラL及びLそれぞれから出力される信号それぞれは、フェーダ311-1及び311-2によりボリュームが制御されたうえで、加算器313により加算されて出力される。
 例えば、図23は、クロスフェードについて説明するための説明図であり、フェーダ311-1及び311-2それぞれによるボリュームの制御の一例を示している。図23において、横軸は時間を示しており、縦軸は各フェーダのボリュームの大きさ(amplitude)を示している。また、図23において、「Fader1」として示されたデータは、切り替え元となるループキャンセラLに接続されたフェーダ311-1に対応している。また、「Fader2」として示されたデータは、切り替え先となるループキャンセラLに接続されたフェーダ311-2に対応している。
 図22及び図23に示すように、ループキャンセラLからループキャンセラLに切り替える場合には、ループキャンセラLに接続されたフェーダ311-1のボリュームは、初期状態の1から時間の経過に応じて連続的に減少し、最終的には0となるように制御される。また、ループキャンセラLに接続されたフェーダ311-2のボリュームについては、初期状態の0から時間の経過に応じて連続的に増大し、最終的には1となるように制御される。このような制御により、出力信号を、切り替え元となるループキャンセラLから出力される信号から、切り替え先となるループキャンセラLから出力される信号に連続的に遷移させることが可能となる。
 なお、上記では、フィルタバンク309におけるループキャンセラの切り替えを制御する場合に着目して説明したが、フィルタバンク301におけるNC-FBフィルタの切り替える場合についても同様である。
 以上、変形例2として、図22及び図23を参照して、前述したノイズ低減システム3において、FB-NCフィルタやループキャンセラを切り替える場合における制御の一例について説明した。
  <4.3.変形例3:フィードバックの系が3つ以上の場合の一例>
 続いて、変形例3として、ノイズ低減のためのフィードバックの系を3つ以上設ける場合におけるノイズ低減システムの構成の一例について説明する。前述では、主に、ユーザの左耳近傍においてノイズを低減するためのフィードバックの系と、右耳近傍においてノイズを低減するためのフィードバックの系とが設けられている場合の一例について説明した。一方で、ノイズ低減のためのフィードバックの系の数は、前述した2つの例に限らず、3つ以上設けられていてもよい。例えば、図24は、変形例3に係るノイズ低減システムについて説明するための説明図であり、当該ノイズ低減システムの信号処理に着目したブロック図である。なお、以降の説明では、図24に示すノイズ低減システムを、前述した実施形態及び変形例に係るノイズ低減システムと区別するために、「ノイズ低減システム4」と称する場合がある。なお、本説明においては、「フィードバックの系」と記載した場合には、ノイズ低減処理のためのフィードバックの閉ループを形成する系を示すものとする。
 図24に示すように、ノイズ低減システム4は、音響デバイス11a~11cと、集音部13a~13cと、NC-FBフィルタ401a~401cと、減算器407a~407cと、ループキャンセラ409a~409fとを含む。なお、変形例3に係るノイズ低減システム4における信号処理の特徴をよりわかりやすくするために、パワーアンプやマイクアンプの図示は省略している。また、音響デバイス11a、集音部13a、及びNC-FBフィルタ401aが、フィードバックの系を形成している。同様に、音響デバイス11b、集音部13b、及びNC-FBフィルタ401bと、音響デバイス11c、集音部13c、及びNC-FBフィルタ401cとのそれぞれが、フィードバックの系を形成している。
 参照符号F~Fは、各音響デバイス11から出力された音響が、当該音響デバイス11と共にフィードバックの系を形成する集音部13に到達するまでの伝搬環境の伝達関数を模式的に示している。具体的な一例として、伝達関数Fは、音響デバイス11cと集音部13cとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。
 参照符号G12、G13、G21、G23、G31、及びG32は、各音響デバイス11から出力された音響が、当該音響デバイス11と共にフィードバックの系を形成する集音部13とは異なる他の集音部13に到達するまでの伝搬環境の伝達関数を模式的に示している。具体的には、伝達関数G12は、音響デバイス11aと集音部13bとの間の伝搬環境の伝達関数を示しており、伝達関数G13は、音響デバイス11aと集音部13cとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。また、伝達関数G21は、音響デバイス11bと集音部13aとの間の伝搬環境の伝達関数を示しており、伝達関数G23は、音響デバイス11bと集音部13cとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。また、伝達関数G31は、音響デバイス11cと集音部13aとの間の伝搬環境の伝達関数を示しており、伝達関数G32は、音響デバイス11cと集音部13bとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。
 参照符号β~βは、FB-NCフィルタ401a~401cのそれぞれが、前述したノイズ低減信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。また、参照符号G’12、G’13、G’21、G’23、G’31、及びG’32は、ループキャンセラ409e、409c、409a、409f、409d、及び409bのそれぞれが、前述したキャンセル信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。
 例えば、音響デバイス11aから出力された音響は、集音部13aにより集音され、当該集音結果に基づく音響信号が減算器407aに入力される。また、減算器407aには、ループキャンセラ409a及び409dそれぞれから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器407aは、集音部13aによる集音結果に基づく音響信号から、ループキャンセラ409b及び409dそれぞれから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をFB-NCフィルタ401aに入力する。FB-NCフィルタ401aは、入力された音響信号に対して、音響デバイス11aと集音部13aとの間の伝搬環境の特性(伝達関数F)に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス11aを駆動するための駆動信号として出力する。また、FB-NCフィルタ401aから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ409c及び409eそれぞれに入力される。
 また、音響デバイス11bから出力された音響は、集音部13bにより集音され、当該集音結果に基づく音響信号が減算器407bに入力される。また、減算器407bには、ループキャンセラ409b及び409eそれぞれから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器407bは、集音部13bによる集音結果に基づく音響信号から、ループキャンセラ409b及び409eそれぞれから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をFB-NCフィルタ401bに入力する。FB-NCフィルタ401bは、入力された音響信号に対して、音響デバイス11bと集音部13bとの間の伝搬環境の特性(伝達関数F)に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス11bを駆動するための駆動信号として出力する。また、FB-NCフィルタ401bから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ409a及び409fそれぞれに入力される。
 同様に、音響デバイス11cから出力された音響は、集音部13cにより集音され、当該集音結果に基づく音響信号が減算器407cに入力される。また、減算器407cには、ループキャンセラ409c及び409fそれぞれから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器407cは、集音部13cによる集音結果に基づく音響信号から、ループキャンセラ409c及び409fそれぞれから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をFB-NCフィルタ401cに入力する。FB-NCフィルタ401cは、入力された音響信号に対して、音響デバイス11cと集音部13cとの間の伝搬環境の特性(伝達関数F)に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス11cを駆動するための駆動信号として出力する。また、FB-NCフィルタ401cから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ409b及び409dそれぞれに入力される。
 ここで、音響デバイス11aから出力される音響に着目する。この場合には、ループキャンセラ409aの特性(伝達関数G’21)を、空間特性G21と略一致するように設定し、ループキャンセラ409dの特性(伝達関数G’31)を、空間特性G31と略一致するように設定する。このような構成により、音響デバイス11aから出力される音響から、音響デバイス11b及び11cのそれぞれから出力される音響の影響を除外することが可能となる。そのため、音響デバイス11a、集音部13a、及びNC-FBフィルタ401aにより形成れるフィードバックの系の独立性を向上させることが可能となる。
 また、音響デバイス11bから出力される音響に着目する。この場合には、ループキャンセラ409bの特性(伝達関数G’32)を、空間特性G32と略一致するように設定し、ループキャンセラ409eの特性(伝達関数G’12)を、空間特性G12と略一致するように設定する。このような構成により、音響デバイス11bから出力される音響から、音響デバイス11a及び11cのそれぞれから出力される音響の影響を除外することが可能となる。そのため、音響デバイス11b、集音部13b、及びNC-FBフィルタ401bにより形成れるフィードバックの系の独立性を向上させることが可能となる。
 同様に、音響デバイス11cから出力される音響に着目する。この場合には、ループキャンセラ409cの特性(伝達関数G’13)を、空間特性G13と略一致するように設定し、ループキャンセラ409fの特性(伝達関数G’23)を、空間特性G23と略一致するように設定する。このような構成により、音響デバイス11cから出力される音響から、音響デバイス11a及び11bのそれぞれから出力される音響の影響を除外することが可能となる。そのため、音響デバイス11c、集音部13c、及びNC-FBフィルタ401cにより形成れるフィードバックの系の独立性を向上させることが可能となる。
 なお、上記では、フィードバックの系が3つの場合の一例について説明したが、フィードバックの系が4つ以上の場合についても、同様の思想に基づきノイズ低減システムを構成すればよい。即ち、複数の音響デバイス11それぞれと、複数の集音部13それぞれとの間の伝搬環境ごとに、当該伝搬環境の特性に応じてキャンセル信号を生成するためのループキャンセラを設ければよい。
 また、フィードバックの系を3つ以上設ける場合においては、複数のフィードバックの系のうち、少なくとも一部の2以上の系を選択的に動作させてもよい。具体的な一例として、ユーザの周囲に3以上の音響デバイス11が配置されるように、フィードバックの系を複数設けたものとする。この場合には、例えば、ユーザの頭部の位置の検出結果に応じて、当該ユーザの左右の耳の近傍においてノイズを低減するためのフィードバックの系を動作させ、他のフィードバックの系については動作を停止させてもよい。
 以上、変形例3として、図24を参照して、ノイズ低減のためのフィードバックの系を3つ以上設ける場合におけるノイズ低減システムの構成の一例について説明する。
 <<5.ハードウェア構成>>
 次に、図25を参照しながら、本実施形態に係るノイズ低減システム1を構成する情報処理装置900のハードウェア構成について、詳細に説明する。図25は、本開示の一実施形態に係るノイズ低減システム1を構成する情報処理装置900のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。
 本実施形態に係るノイズ低減システム1を構成する情報処理装置900は、主に、CPU901と、ROM903と、RAM905と、を備える。また、情報処理装置900は、更に、ホストバス907と、ブリッジ909と、外部バス911と、インターフェース913と、入力装置915と、出力装置917と、ストレージ装置919と、ドライブ921と、接続ポート923と、通信装置925とを備える。
 CPU901は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ROM903、RAM905、ストレージ装置919又はリムーバブル記録媒体927に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置900内の動作全般又はその一部を制御する。ROM903は、CPU901が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。RAM905は、CPU901が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはCPUバス等の内部バスにより構成されるホストバス907により相互に接続されている。なお、図6を参照して前述した、FB-NCフィルタ101aと、ループキャンセラ109a及び109bとは、例えば、CPU901により実現され得る。
 ホストバス907は、ブリッジ909を介して、PCI(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バス911に接続されている。また、外部バス911には、インターフェース913を介して、入力装置915、出力装置917、ストレージ装置919、ドライブ921、接続ポート923及び通信装置925が接続される。
 入力装置915は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、レバー及びペダル等、ユーザが操作する操作手段である。また、入力装置915は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段(いわゆる、リモコン)であってもよいし、情報処理装置900の操作に対応した携帯電話やPDA等の外部接続機器929であってもよい。さらに、入力装置915は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、CPU901に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置900のユーザは、この入力装置915を操作することにより、情報処理装置900に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
 出力装置917は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ELディスプレイ装置及びランプ等の表示装置や、スピーカ及びヘッドホン等の音声出力装置や、プリンタ装置等がある。出力装置917は、例えば、情報処理装置900が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置900が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。なお、図6を参照して前述した音響デバイス11a及び11bは、例えば、出力装置917により実現され得る。
 ストレージ装置919は、情報処理装置900の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置919は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置919は、CPU901が実行するプログラムや各種データ等を格納する。
 ドライブ921は、記録媒体用リーダライタであり、情報処理装置900に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ921は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体927に記録されている情報を読み出して、RAM905に出力する。また、ドライブ921は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体927に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体927は、例えば、DVDメディア、HD-DVDメディア又はBlu-ray(登録商標)メディア等である。また、リムーバブル記録媒体927は、コンパクトフラッシュ(登録商標)(CF:CompactFlash)、フラッシュメモリ又はSDメモリカード(Secure Digital memory card)等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体927は、例えば、非接触型ICチップを搭載したICカード(Integrated Circuit card)又は電子機器等であってもよい。
 接続ポート923は、情報処理装置900に直接接続するためのポートである。接続ポート923の一例として、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)ポート等がある。接続ポート923の別の例として、RS-232Cポート、光オーディオ端子、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)ポート等がある。この接続ポート923に外部接続機器929を接続することで、情報処理装置900は、外部接続機器929から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器929に各種のデータを提供したりする。
 通信装置925は、例えば、通信網(ネットワーク)931に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置925は、例えば、有線若しくは無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)又はWUSB(Wireless USB)用の通信カード等である。また、通信装置925は、光通信用のルータ、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)用のルータ又は各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置925は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばTCP/IP等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置925に接続される通信網931は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内LAN、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
 以上、本開示の実施形態に係るノイズ低減システム1を構成する情報処理装置900の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。なお、図25では図示しないが、本実施形態に係るノイズ低減システム1を構成する情報処理装置900に対応する各種の構成を当然備える。
 なお、上述のような本実施形態に係るノイズ低減システム1を構成する情報処理装置900の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。また、当該コンピュータプログラムを実行させるコンピュータの数は特に限定されない。例えば、当該コンピュータプログラムを、複数のコンピュータ(例えば、複数のサーバ等)が互いに連携して実行してもよい。
 <<6.むすび>>
 以上説明したように、本実施形態に係るノイズ低減システムは、ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成する生成部(即ち、NC-FBフィルタ)を含む。また、本実施形態に係るノイズ低減システムは、所定の集音部による、第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得する、そして、当該生成部は、上記集音部による集音結果と、第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、上記第1のノイズ低減信号を生成する。このような構成により、本実施形態に係るノイズ低減システムは、複数のフィードバックの系それぞれの独立性を向上させることが可能となる。そのため、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下において生じ得る、本来想定していない8の字型の閉ループの形成に伴う影響を抑制し、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能となる。
 以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
 また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
 なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
 ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成する生成部と、
 所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、
 を備え、
 前記生成部は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第1のノイズ低減信号を生成する、
 信号処理装置。
(2)
 前記第2のノイズ低減信号に対して、前記第2の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する信号処理部を備える、前記(1)に記載の信号処理装置。
(3)
 前記第1の音響デバイス及び前記集音部と、前記第2の音響デバイスとは、聴取者の右耳及び左耳のうち互いに異なる耳の近傍に保持され、
 前記信号処理部は、前記集音部と、前記第2の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係に基づく前記第2の伝搬経路の特性に応じて、前記第2のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施す、
 前記(2)に記載の信号処理装置。
(4)
 前記集音部と、前記第2の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係を検出する検出部を備え、
 前記信号処理部は、前記第2のノイズ低減信号に対して、前記位置関係の検出結果に応じた前記第2の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、
 前記(3)に記載の信号処理装置。
(5)
 前記信号処理部は、互いに特性の異なる複数のフィルタのうち、前記位置関係の検出結果に応じた前記第2の伝搬経路の特性に応じた前記フィルタを選択し、選択した当該フィルタに基づき前記第2のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、前記(4)に記載の信号処理装置。
(6)
 前記検出部は、所定の光源から投光されて前記聴取者の頭部で反射した光の、所定の受光素子による受光結果に基づき、前記位置関係を検出する、前記(4)または(5)に記載の信号処理装置。
(7)
 前記検出部は、所定の撮像部により撮像された前記聴取者の頭部の画像に基づき、前記位置関係を検出する、前記(4)または(5)に記載の信号処理装置。
(8)
 前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された超音波の、所定の集音部による集音結果に基づき、当該超音波が伝搬する環境に位置する前記聴取者の頭部と、前記集音部と、前記第2の音響デバイスとの間の前記位置関係を検出する、前記(4)または(5)に記載の信号処理装置。
(9)
 前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された音響が、前記聴取者の頭部に装着された所定の集音部により集音されるまでの遅延時間に基づき、前記位置関係を検出する、前記(4)または(5)に記載の信号処理装置。
(10)
 前記第1の音響デバイス、前記第2の音響デバイス、及び前記集音部は、前記聴取者の頭部を支持するヘッドレストに対して所定の位置関係となるように保持される、前記(3)~(9)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(11)
 前記第1の音響デバイス及び前記第2の音響デバイスは、前記ヘッドレストに設けられている、前記(10)に記載の信号処理装置。
(12)
 前記ヘッドレストは、車両内に設置されたシートに設けられている、前記(10)または(11)に記載の信号処理装置。
(13)
 前記フィルタリング処理は、フィードバック方式に基づくノイズ低減処理を含む、前記(2)~(12)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(14)
 前記フィルタリング処理は、前記第2のノイズ低減信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御する処理である、前記(2)~(13)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(15)
 前記集音部とは異なる他の集音部による、前記第2の音響デバイスから第3の伝搬経路を介して伝搬する前記第2の音響と、前記第1の音響デバイスから第4の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、を含む音響の集音結果を取得する他の取得部と、
 前記他の取得部により取得された当該集音結果と、前記第1のノイズ低減信号に基づく他のキャンセル信号と、に基づき、前記第2のノイズ低減信号を生成する他の生成部と、
 を備える、前記(1)~(14)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(16)
 前記第1の音響デバイス、前記第2の音響デバイス、及び前記集音部のうち、少なくともいずれかを含む、前記(1)~(15)のいずれか一項に記載の信号処理装置。
(17)
 プロセッサが、
 ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成することと、
 所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
 含み、
 前記第1のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
 信号処理方法。
(18)
 コンピュータに、
 ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成することと、
 所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
 実行させ、
 前記第1のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
 プログラム。
 1  ノイズ低減システム
 11a、11b  音響デバイス
 13a、13b  集音部
 101a、101b  NC-FBフィルタ
 103a、103b  パワーアンプ
 105a、105b  マイクアンプ
 107a、107b  減算器
 109a、109b  ループキャンセラ

Claims (18)

  1.  ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成する生成部と、
     所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、
     を備え、
     前記生成部は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第1のノイズ低減信号を生成する、
     信号処理装置。
  2.  前記第2のノイズ低減信号に対して、前記第2の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する信号処理部を備える、請求項1に記載の信号処理装置。
  3.  前記第1の音響デバイス及び前記集音部と、前記第2の音響デバイスとは、聴取者の右耳及び左耳のうち互いに異なる耳の近傍に保持され、
     前記信号処理部は、前記集音部と、前記第2の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係に基づく前記第2の伝搬経路の特性に応じて、前記第2のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施す、
     請求項2に記載の信号処理装置。
  4.  前記集音部と、前記第2の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係を検出する検出部を備え、
     前記信号処理部は、前記第2のノイズ低減信号に対して、前記位置関係の検出結果に応じた前記第2の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、
     請求項3に記載の信号処理装置。
  5.  前記信号処理部は、互いに特性の異なる複数のフィルタのうち、前記位置関係の検出結果に応じた前記第2の伝搬経路の特性に応じた前記フィルタを選択し、選択した当該フィルタに基づき前記第2のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、請求項4に記載の信号処理装置。
  6.  前記検出部は、所定の光源から投光されて前記聴取者の頭部で反射した光の、所定の受光素子による受光結果に基づき、前記位置関係を検出する、請求項4に記載の信号処理装置。
  7.  前記検出部は、所定の撮像部により撮像された前記聴取者の頭部の画像に基づき、前記位置関係を検出する、請求項4に記載の信号処理装置。
  8.  前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された超音波の、所定の集音部による集音結果に基づき、当該超音波が伝搬する環境に位置する前記聴取者の頭部と、前記集音部と、前記第2の音響デバイスとの間の前記位置関係を検出する、請求項4に記載の信号処理装置。
  9.  前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された音響が、前記聴取者の頭部に装着された所定の集音部により集音されるまでの遅延時間に基づき、前記位置関係を検出する、請求項4に記載の信号処理装置。
  10.  前記第1の音響デバイス、前記第2の音響デバイス、及び前記集音部は、前記聴取者の頭部を支持するヘッドレストに対して所定の位置関係となるように保持される、請求項3に記載の信号処理装置。
  11.  前記第1の音響デバイス及び前記第2の音響デバイスは、前記ヘッドレストに設けられている、請求項10に記載の信号処理装置。
  12.  前記ヘッドレストは、車両内に設置されたシートに設けられている、請求項10に記載の信号処理装置。
  13.  前記フィルタリング処理は、フィードバック方式に基づくノイズ低減処理を含む、請求項2に記載の信号処理装置。
  14.  前記フィルタリング処理は、前記第2のノイズ低減信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御する処理である、請求項2に記載の信号処理装置。
  15.  前記集音部とは異なる他の集音部による、前記第2の音響デバイスから第3の伝搬経路を介して伝搬する前記第2の音響と、前記第1の音響デバイスから第4の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、を含む音響の集音結果を取得する他の取得部と、
     前記他の取得部により取得された当該集音結果と、前記第1のノイズ低減信号に基づく他のキャンセル信号と、に基づき、前記第2のノイズ低減信号を生成する他の生成部と、
     を備える、請求項1に記載の信号処理装置。
  16.  前記第1の音響デバイス、前記第2の音響デバイス、及び前記集音部のうち、少なくともいずれかを含む、請求項1に記載の信号処理装置。
  17.  プロセッサが、
     ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成することと、
     所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
     含み、
     前記第1のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
     信号処理方法。
  18.  コンピュータに、
     ノイズを低減するための第1の音響を出力する第1の音響デバイスを駆動するための第1のノイズ低減信号を生成することと、
     所定の集音部による、前記第1の音響デバイスから第1の伝搬経路を介して伝搬する前記第1の音響と、当該第1の音響デバイスとは異なる第2の音響デバイスから第2の伝搬経路を介して伝搬する第2の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
     実行させ、
     前記第1のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第2の音響デバイスを駆動するための第2のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
     プログラム。
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