JP2008205804A - 音響システム - Google Patents

Abstract

【課題】低域から中高域までの周波数の騒音を高精度かつ効率的に低減させることが可能な音響システムを提供すること。
【解決手段】 本発明に係る音響システム１は、参照マイク７により収音された消音対象となる音にフィルタ処理を施して周波数特性を平坦化させる参照マイク用ノイズ補正手段１３と、ユーザの耳位置近傍に設けられる補正マイク５Ｌ、５Ｒで収音された音にフィルタ処理を施して周波数特性を平坦化させる補正マイク用ノイズ補正手段１４、１５とを有している。さらに、音響システム１は、参照マイク用ノイズ補正手段１３でフィルタ処理が施された音と補正マイク用補正手段１４、１５でフィルタ処理が施された音とに基づいて、ユーザの耳位置近傍における騒音を低減させるための音響信号を生成する音響補正手段１１、１２、その音響信号を出力するスピーカ４Ｌ、４Ｒとを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、低域から中高域までの騒音を低減させることが可能な音響システムに関する。

従来から、周囲の騒音を低減させるための技術の一つとして、アクティブノイズコントロール（ＡＮＣ）制御技術が知られている。これは騒音をマイクによって収音し、逆位相の音をスピーカから出力することにより、騒音を打ち消す技術である。

車両内における騒音を低減させるために、従来から様々な構成が提案されており、その一例として、車両ドアに設置されるスピーカを用いてＡＮＣ制御を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１３３９８１号公報

しかしながら、車両ドアに設置されるスピーカでは、消音位置、具体的には車両に乗車するユーザの耳位置近傍とスピーカの設置位置とが比較的離れているため、伝播損失が大きく、スピーカ出力において大きな出力レベルが必要とされるという問題があった。

また、波長の短い中高域の音においては、人や積載物により音響特性の変化を受けやすく、適用できる周波数が低域に制限されるという問題があった。

さらに、車両停止時等においてドアを開閉した場合には、ユーザの耳位置からスピーカまでの距離が変化してしまうため、消音位置までの音の伝播距離が変わって音響特性が大きく変化し、消音効果が低減してしまうという問題があった。

また、車両走行時においては、車両の走行速度に応じて車室内に侵入する騒音の大きさおよびその特性が変化するため、アクティブノイズコントロールによる消音制御のみでは、処理負担の増大に伴い処理の遅延等が生じてしまうおそれがあった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、低域から中高域までの周波数の騒音を高精度かつ効率的に低減させることが可能な音響システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る音響システムは、消音対象となる音を収音する参照マイクと、ユーザの耳位置近傍に設けられる補正マイクと、前記参照マイクにより収音された参照マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該参照マイク音の周波数特性を平坦化させる参照マイク用ノイズ補正手段と、前記補正マイクにより収音された補正マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該補正マイク音の周波数特性を平坦化させる補正マイク用ノイズ補正手段と、前記参照マイク用ノイズ補正手段によりフィルタ処理が施された参照マイク音の音響信号と前記補正マイク用補正手段によりフィルタ処理が施された補正マイク音の音響信号とに基づいて、前記ユーザの耳位置近傍における騒音を低減させるための音響信号を生成する音響補正手段と、該音響補正手段により生成された前記音響信号の出力音を前記ユーザの耳位置近傍に出力するスピーカとを備えることを特徴とする。

上記音響システムでは、参照マイク用ノイズ補正手段によって参照マイク音（例えば、騒音）の周波数特性が平坦化された後に音響補正手段により消音処理が行われるので、参照マイク音を一定の応答時間で低域から高域までの全帯域にわたって均一に消音することが可能となる。

さらに、音響補正手段は、補正マイク用ノイズ補正手段によって周波数特性が平坦化された補正マイク音を用いて参照マイク音の消音処理が行われるので、音響補正手段による消音処理を効果的に行うことができ、参照マイク音を低域から高域までの全帯域にわたって全体的に消音することが可能となる。

また、上記音響システムにおいて、前記補正マイクが、前記ユーザの左耳位置近傍に設けられるＬマイクと、前記ユーザの右耳位置近傍に設けられるＲマイクとを有し、前記補正マイク用ノイズ補正手段が、前記Ｌマイクにより収音された補正マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該補正マイク音の周波数特性を平坦化させるＬマイク用ノイズ補正手段と、前記Ｒマイクにより収音された補正マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該補正マイク音の周波数特性を平坦化させるＲマイク用ノイズ補正手段とを有し、前記音響補正手段が、前記参照マイク用ノイズ補正手段によりフィルタ処理が施された参照マイク音の音響信号と前記Ｌマイク用補正手段によりフィルタ処理が施された補正マイク音の音響信号とに基づいて、前記ユーザの左耳位置近傍における騒音を低減させるためのＬチャンネル用音響信号を生成するＬチャンネル用音響補正手段と、前記参照マイク用ノイズ補正手段によりフィルタ処理が施された参照マイク音の音響信号と前記Ｒマイク用補正手段によりフィルタ処理が施された補正マイク音の音響信号とに基づいて、前記ユーザの右耳位置近傍における騒音を低減させるためのＲチャンネル用音響信号を生成するＲチャンネル用音響補正手段とを有し、前記スピーカが、前記Ｌチャンネル用音響信号の出力音を前記ユーザの左耳位置近傍に出力するＬスピーカと、前記Ｒチャンネル用音響信号の出力音を前記ユーザの右耳位置近傍に出力するＲスピーカとを備えるものであってもよい。

このような音響システムでは、参照マイクの消音処理を行うために、ユーザの左右の耳位置近傍にそれぞれＬマイクおよびＲマイクを設置して、ＬマイクおよびＲマイクのそれぞれから収音した補正マイク音（誤差音）をＬマイク用ノイズ補正手段とＲマイク用ノイズ補正手段とを用いてそれぞれ平坦化し、さらに、平坦化された左右の補正マイク音を用いて、参照マイクにより収音された参照マイク音（騒音）をＬチャンネル用音響補正手段とＲチャンネル用音響補正手段とを用いて左右別々に消音処理するので、空間を左右に分割し、ユーザの左右耳元近傍でそれぞれ独立した消音制御を行うことができる。このため、左右の耳位置における騒音に違いがあった場合であっても、それぞれの騒音に応じて、低域から中高域までの騒音を高精度かつ効率的に低減させることが可能となる。

さらに、上記音響システムにおいて、前記Ｌマイクおよび前記Ｌスピーカは前記ユーザが着座するシートの左上部に配設され、前記Ｒマイクおよび前記Ｒスピーカは前記シートの右上部に配設されるものであってもよい。

このように、シートの左上部にＬマイクおよびＬスピーカを配設し、シートの右上部にＲマイクおよびＲスピーカを配設することによって、シートに着座するユーザの耳位置と左右マイクおよび左右スピーカ位置とが常に一定に保たれるため、ユーザは安定した消音効果を享受することができる。

また、上記音響システムが車両に設置され、前記参照マイク用ノイズ補正手段と前記補正マイク用ノイズ補正手段とが、前記フィルタ処理に用いるための補正フィルタを複数種類備え、前記車両の走行速度に応じて前記フィルタ処理に用いる前記補正フィルタの種類を変更するものであってもよい。

このような音響システムでは、車両の走行速度に応じてフィルタ処理に用いる補正フィルタの種類を変更することによって、走行速度に応じて異なる参照マイク音および補正マイク音の周波数特性に対応させた最適な補正フィルタを選択することができるので、参照マイク音および補正マイク音の周波数特性をより適切かつ効果的に平坦化させることが可能となる。

さらに、上記音響システムにおいて、前記スピーカが、低域から高域までの出力音を出力可能なフルレンジスピーカであってもよい。

このように、スピーカとして低域から高域までの出力音を出力可能なフルレンジスピーカを用いることによって、低域用スピーカ、高域用スピーカ等の複数のスピーカを用いる必要がなくなる。このように、１つのスピーカで低域から高域までの全帯域の消音信号を出力することができるので、システム構成の簡略化を図ることが可能となる。

本発明に係る音響システムによれば、参照マイクにより収音された音にフィルタ処理を施して周波数特性を平坦化させてから音響補正手段によって騒音低減処理を行うので、周波数の低域だけでなく低域から中高域まで全帯域において音響補正手段による消音効果を得ることが可能となる。

本発明に係る音響システムついて、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、音響システム１の概略構成を示した図である。音響システム１は、車両の室内に設置されており、図１に示すように、車両のシート２のヘッドレスト部３の左右（前方方向を臨んで左右）に設置される消音スピーカ４Ｌ（Ｌスピーカ），消音スピーカ４Ｒ（Ｒスピーカ）と、消音スピーカ４Ｌ，４Ｒの近傍に設置されるエラーマイク５Ｌ（Ｌマイク、補正マイク），エラーマイク５Ｒ（Ｒマイク、補正マイク）と、騒音制御を行う装置本体部６と、消音対象となる騒音（ノイズ、参照マイク音）を収音する参照マイク７とを有している。また、装置本体部６は、車両の速度を検出するための車速センサ９に接続されており、車速センサ９より車両の速度情報を取得することが可能となっている。

消音スピーカ４Ｌ，４Ｒには、低域から高域までの音を出力することが可能なフルレンジスピーカが用いられており、シート２に着座したユーザの左右耳位置近傍に配置されるようにしてヘッドレスト部３に設けられている。消音スピーカ４Ｌ，４Ｒの出力面は、シート２の前方方向であって、ユーザの耳位置方向に向けて所定角度内側に傾けて配置されている。

このように、消音スピーカ４Ｌ，４Ｒとしてフルレンジスピーカを用いることによって、低域用スピーカ、高域用スピーカ等の複数のスピーカを用いる必要がなくなるので、システム構成の簡略化を図ることが可能となる。

また、エラーマイク５Ｌ，５Ｒも、ヘッドレスト部３に設置されており、ユーザの左右耳位置近傍における消音処理用の補正データ（補正音、補正マイク音）を取得するために、シート２に着座したユーザの左右耳位置近傍に設けられる。このため、消音スピーカ４Ｌ，４Ｒとエラーマイク５Ｌ，５Ｒとはそれぞれ近接した位置に配置される。

なお、消音スピーカ４Ｌ，４Ｒおよびエラーマイク５Ｌ，５Ｒは必ずしもヘッドレスト部３に設置されている必要はなく、ユーザの左右耳位置近傍に配置されていればよいので、背もたれ部８の上部に設けられるものであってもよい。このように、エラーマイク５Ｌおよび消音スピーカ４Ｌをシート２の左上部に配設し、エラーマイク５Ｒおよび消音スピーカ４Ｒをシート２の右上部に配設することによって、ユーザは効果的に消音効果を享受することが可能となる。

参照マイク７は、消音対象となる雑音を収音するために、例えばエンジンルーム、トランクルーム、車室の前席足下付近、タイヤの取付位置近傍等に設置される。例えば、エンジンの駆動音を消音することを目的として本実施形態に係る音響システムを設置する場合には、エンジンルームに参照マイク７が配置され、参照マイク７でエンジンの駆動音が収音される。なお、本実施形態では一つの参照マイク７を設置する場合のみを説明するが、参照マイク７はその騒音対象に応じて複数設けてられていてもよい。

装置本体部６は、図２に示すように、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部（Ｌチャンネル用音響補正手段）１１と、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部（Ｒチャンネル用音響補正手段）１２と、参照マイク用ノイズ補正部（参照マイク用ノイズ補正手段）１３と、Ｌマイク用ノイズ補正部（Ｌマイク用ノイズ補正手段）１４と、Ｒマイク用ノイズ補正部（Ｒマイク用ノイズ補正手段）１５と、Ｌスピーカ用補正部１６と、Ｒスピーカ用補正部１７とを有している。

また、装置本体部６には、車両に設けられる車速センサ９が接続されており、参照マイク用ノイズ補正部１３とＬマイク用ノイズ補正部１４とＲマイク用ノイズ補正部１５とは、車速センサ９より車両の走行速度情報を受信することによって、車両の走行速度をリアルタイムに判断することが可能となっている。

Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１は、エラーマイク５Ｌで収音された音響信号（誤差信号）に基づいて、参照マイク７で収音された音（騒音）を打ち消す（消音する）ことが可能な音響信号を生成する役割を有している。参照マイク７で収音された騒音に対して逆位相となる音をＬチャンネル用ＡＮＣ部１１で作り出して騒音に重ね合わせることによって、騒音の消音を行うことが可能となる。

また、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２も同様に、エラーマイク５Ｒで収音された音響信号に基づいて、参照マイク７で収音された音（騒音）を打ち消す（消音する）ことが可能な音響信号を生成する。ＡＮＣ処理のアルゴリズムとしては、Filtered-x LMS（LMS：least mean square）やFiltered-reference LMS等の公知のアルゴリズムを用いることができる。

なお、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１には、後述するＬマイク用ノイズ補正部１４において、周波数特性が平坦に補正された誤差信号が入力され、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２には、後述するＲマイク用ノイズ補正部１５において、周波数特性が平坦に補正された誤差信号が入力される。また、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２には、後述する参照マイク用ノイズ補正部１３において周波数特性が平坦に補正されたノイズ信号が騒音として入力される。

図３は、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１の概略構成を示したブロック図である。Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１は、図３に示すように、遅延部２０と、音響補正部２１と、ＬＭＳ部２２と、ＦＩＲフィルタ部２３と、乗算部２４とを有している。なお、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２の構成も、図３に示したＬチャンネル用ＡＮＣ部１１と同様の構成である。

遅延部２０は、消音スピーカ４Ｌ（又は消音スピーカ４Ｒ）からエラーマイク５Ｌ（又は、エラーマイク５Ｒ）までの遅延時間や消音スピーカ４Ｌ（又は消音スピーカ４Ｒ）の応答時間等を考慮して、参照マイク７により収音された音響信号の遅延処理を行うために設けられている。

音響補正部２１は、消音スピーカ４Ｌ（又は消音スピーカ４Ｒ）からエラーマイク５Ｌ（又は、エラーマイク５Ｒ）までの音響特性の補正を行うために設けられている。図４（ａ）に示すように、シートのヘッドレスト部３の左側に設けられた消音スピーカ４Ｌの出力音は、ユーザＵの左側に設置されるエラーマイク５Ｌはもちろんのこと右側に設置されるエラーマイク５Ｒにも伝達されることとなる。このときの消音スピーカ４Ｌからエラーマイク５Ｌ、５Ｒへと至るまでの出力音は、空間を経由する間に周波数に応じて音圧レベルが変化してしまう。

例えば、図４（ａ）に示すように、音を消音スピーカ４Ｌおよび消音スピーカ４Ｒから出力する場合、消音スピーカ４Ｌの音がユーザＵの左側に設置されるエラーマイク５Ｌへと伝達されるときの消音スピーカ４Ｌとエラーマイク５Ｌとの間の音響特性をＣ１１、消音スピーカ４Ｒの音がユーザＵの左側に設置されるエラーマイク５Ｌへと伝達されるときの消音スピーカ４Ｒとエラーマイク５Ｌとの間の音響特性をＣ１２、消音スピーカ４Ｌの音がユーザＵの右側に設置されるエラーマイク５Ｒへと伝達されるときの消音スピーカ４Ｌとエラーマイク５Ｒとの間の音響特性をＣ２１、消音スピーカ４Ｒの音がユーザＵの右側に設置されるエラーマイク５Ｒへと伝達されるときの消音スピーカ４Ｒとエラーマイク５Ｒとの間の音響特性をＣ２２とする。

この場合、消音スピーカ４Ｌにおけるエラーマイク５Ｌおよびエラーマイク５Ｒとの音響特性は図４（ｂ）のように示され、消音スピーカ４Ｒにおけるエラーマイク５Ｌおよびエラーマイク５Ｒとの音響特性は図４（ｃ）のように示される。

Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１の音響補正部２１では、図４（ｂ）に示される消音スピーカ４Ｌの音響特性に基づいて、音響信号（遅延部２０により遅延処理がなされた参照マイク７の音響信号）に対する音響補正処理が行われ、また、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２の音響補正部２１では、図４（ｃ）に示される消音スピーカ４Ｒの音響特性に基づいて、音響信号に対する音響補正処理が行われることとなる。

但し、図４（ｂ）より明らかなように、消音スピーカ４ＬからユーザＵの左側に設置されるエラーマイク５Ｌへと伝達される音の音響特性Ｃ１１のレベルの方が、消音スピーカ４ＬからユーザＵの右側に設置されるエラーマイク５Ｒへと伝達される音の音響特性Ｃ２１のレベルよりも高い値を示している。これは消音スピーカ４Ｌにより出力される音が、ユーザＵ自身の頭に遮られてユーザＵの右側に設置されるエラーマイク５Ｒに伝達され難いためである。このため、本実施形態に示すＬチャンネル用ＡＮＣ部１１の音響補正部２１では、図４（ｂ）に示される音響特性Ｃ１１のみを用いて、音響信号（遅延部２０により遅延処理がなされた参照マイク７の音響信号）に対する音響補正処理を行う。

また、図４（ｃ）より明らかなように、消音スピーカ４ＲからユーザＵの右側に設置されるエラーマイク５Ｒへと伝達される音の音響特性Ｃ２２のレベルの方が、消音スピーカ４ＲからユーザＵの左側に設置されるエラーマイク５Ｌへと伝達される音の音響特性Ｃ１２のレベルよりも高い値を示している。これも同様に、消音スピーカ４Ｒにより出力される音が、ユーザＵ自身の頭に遮られてユーザＵの左側に設置されるエラーマイク５Ｌに伝達され難いためである。このため、本実施形態に示すＲチャンネル用ＡＮＣ部１２の音響補正部においても、図４（ｃ）に示される音響特性Ｃ２２のみを用いて、音響信号（遅延部により遅延処理がなされた参照マイク７の音響信号）に対する音響補正処理を行う。

このように音響補正部２１における音響補正処理では、消音スピーカとエラーマイクとがクロスする音響特性（クロス成分）のレベルが低くなるため、クロス成分を考慮することなく音響補正部の設定を行うことができ、空間的に左右独立した消音制御処理を行うことが可能となる。

ＬＭＳ部２２は、エラーマイク５Ｌ（又は、エラーマイク５Ｒ）より収音した音響信号と遅延部２０および音響補正部２１において音響補正された参照マイク７の音響信号とに基づいて、最小二乗アルゴリズムを用いてＦＩＲフィルタ部２３の係数制御を行う。

ＦＩＲフィルタは、有限のインパルス応答フィルタであり、ＬＭＳ部２２により係数制御が行われたＦＩＲフィルタ部２３に基づいて、参照マイク７で収音された音響信号の加工が行われる。ＦＩＲフィルタ部２３で加工された出力信号は、乗算部２４で位相が反転される。

参照マイク用ノイズ補正部１３は、参照マイク７により収音された車両の走行騒音やエンジン音等の消音対象となるノイズ信号の周波数補正を行う役割を有している。図５（ａ）は、参照マイク７により収音された騒音の周波数特性例３０と、参照マイク用ノイズ補正部１３のフィルタ処理に用いられる補正フィルタの周波数特性例３１と、フィルタ処理が施された騒音の周波数特性例３２とを示している。なお、図５（ａ），（ｂ）では、説明の便宜上、直線形状の周波数特性を示しているが、現実には後述する図７（ｂ）、図８（ａ）（ｂ）のような非直線形状の周波数特性を示す。

参照マイク用ノイズ補正部１３は、図５（ａ）に示すように、騒音の周波数特性３０の逆特性となるような補正フィルタを用いて騒音にフィルタ処理を施す。このような逆特性を有する補正フィルタを用いて、騒音にフィルタ処理を施すことによって、参照マイク７により収音された騒音を平坦（フラット）化された周波数特性３２へと補正することが可能となる。

なお、参照マイク７により収音される走行騒音やエンジン音等は、車両の走行状態、より詳細には車両の走行速度に応じてその騒音の特性が変化するという特徴を有している。図６（ａ）は、車両の速度が０ｋｍ／ｈ（いわゆるアイドリング状態）時の騒音の周波数特性例を示し、図６（ｂ）は、車両の速度が５０ｋｍ／ｈ時の騒音の周波数特性例を示し、図７（ａ）は、車両の速度が１００ｋｍ／ｈ時の騒音の周波数特性例を示している。

図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）より明らかなように、騒音のレベル値［ｄＢ］は、車両の速度にほぼ比例して対応する周波数域のレベル値が高くなる傾向を示す。このため、参照マイク用ノイズ補正部１３では、図５（ｂ）に模式的に示すような周波数特性を備えた複数の補正フィルタを記録しており、車速センサ９より取得する車両の速度情報に基づいて補正フィルタを選択・決定し、選択・決定された補正フィルタを用いて参照マイク７により収音された騒音に対するフィルタ処理を行っている。

このように、フィルタ処理に用いる補正フィルタを車両の走行速度に応じて決定することによって、フィルタ処理が行われた騒音の周波数特性をより適切かつ効果的に平坦化させることが可能となる。参照マイク用ノイズ補正部１３により平坦化された音響信号は、ノイズ信号として、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２に出力される。

図７（ｂ）は、参照マイク７により収音された騒音であって、参照マイク用ノイズ補正部１３で補正処理（フィルタ補正処理）がなされる前の周波数特性例３５と、参照マイク用ノイズ補正部１３においての補正処理（フィルタ補正処理）がなされた後の周波数特性例３６とを示した図である。図７（ｂ）より明らかなように、周波数特性例３５で示された騒音に対して参照マイク用ノイズ補正部１３でフィルタ処理を施すことによって、周波数毎のレベル値の増減特性を保持したまま、周波数特性例３６に示すように、騒音の周波数特性例３５を平坦（フラット）化することが可能となる。

Ｌマイク用ノイズ補正部１４は、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１において消音処理が行われる前（行われていない間）に、エラーマイク５Ｌで収音された誤差音（補正マイク音）にフィルタ処理を施す役割を有している。エラーマイク４Ｌにより収音された誤差音に対してフィルタ処理を施すことによって、誤差音の周波数特性を平坦（フラット）な状態に補正することが可能となる。

Ｌマイク用ノイズ補正部１４も、参照マイク用ノイズ補正部１３と同様に、車両の走行速度に応じて複数の補正フィルタを記録しており、車速センサ９より取得する車両の速度情報に基づいて補正フィルタを選択・決定し、選択・決定された補正フィルタを用いてエラーマイク５Ｌより収音された誤差音に対するフィルタ処理を行っている。

図８（ａ）は、エラーマイク５Ｌにより収音された誤差音の周波数特性を示す図であって、Ｌマイク用ノイズ補正部１４で補正処理（フィルタ補正処理）がなされる前の周波数特性例３７と、Ｌマイク用ノイズ補正部１４において補正処理（フィルタ補正処理）がなされた後の周波数特性例３８とを示している。図８（ａ）より明らかなように、周波数特性例３７で示された誤差音に対してＬマイク用ノイズ補正部１４でフィルタ処理を施すことによって、周波数毎のレベル値の増減状態を保持したまま、周波数特性例３８に示すように、騒音の周波数特性例３７を平坦（フラット）化することが可能となる。

また、Ｒマイク用ノイズ補正部１５も同様に、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２において消音処理が行われる前（行われていない間）に、エラーマイク５Ｒで収音された誤差音にフィルタ処理を施す役割を有している。エラーマイク５Ｒにより収音された誤差音に対してフィルタ処理を施すことによって、誤差音の周波数特性を平坦（フラット）な状態に補正することが可能となる。

Ｒマイク用ノイズ補正部１５も、参照マイク用ノイズ補正部１３・Ｌマイク用ノイズ補正部１４と同様に、車両の走行速度に応じて複数の補正フィルタを記録しており、車速センサ９より取得する車両の速度情報に基づいて補正フィルタを選択・決定し、選択・決定された補正フィルタを用いてエラーマイクＲより収音された誤差音に対するフィルタ処理を行っている。

図８（ｂ）は、エラーマイク５Ｒにより収音された誤差音の周波数特性を示した図であって、Ｒマイク用ノイズ補正部１５で補正処理（フィルタ補正処理）がなされる前の周波数特性例３９と、Ｒマイク用ノイズ補正部１５において補正処理（フィルタ補正処理）がなされた後の周波数特性例４０とを示している。図８（ｂ）より明らかなように、周波数特性例３９で示された誤差音に対してＲマイク用ノイズ補正部１５でフィルタ処理を施すことによって、周波数毎のレベル値の増減状態を保持したまま、周波数特性例４０に示すように、騒音の周波数特性例３９を平坦（フラット）化することが可能となる。

Ｌスピーカ用補正部１６は、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１により消音処理された消音信号が消音スピーカ４Ｌより出力された場合に、消音スピーカ４Ｌの特性に応じて消音信号の周波数特性が変化しないように、消音信号に補正処理を施す役割を有している。Ｌスピーカ用補正部１６において、消音スピーカ４Ｌの周波数特性と逆位相となるような補正処理を消音信号に施すことによって、消音スピーカ４Ｌの特性に影響を受けることなく、消音信号を出力することが可能となる。

本実施例に示すＬスピーカ用補正部１６では、図９（ａ）に示すようなスピーカの補正特性を用いて消音信号の補正処理を行う。図９（ａ）に示すスピーカの補正特性は、１２０Ｈｚ付近のレベル値を１０ｄＢ程度増幅させると共に、５００Ｈｚ付近のレベル値を６ｄＢ程度減衰させる特性を示している。

図９（ｂ）は、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１によりフィルタ処理が施された直後（つまり、Ｌスピーカ用補正部１６による補正処理を行う前）の消音信号の周波数特性例４１と、Ｌスピーカ用補正部１６による補正処理を行った後の周波数特性例４２とを示したグラフである。Ｌスピーカ用補正部１６による補正処理を行った後の周波数特性例４２は、補正処理が行われる前の周波数特性例４１に比べて、１２０Ｈｚ付近のレベル値が１０ｄＢ程度増幅され、また、５００Ｈｚ付近のレベル値が６ｄＢ程度減衰されており、図９（ａ）に示すスピーカの補正特性を有する周波数特性となっている。

また、Ｒスピーカ用補正部１７も同様に、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２により消音処理された消音信号が消音スピーカ４Ｒより出力された場合に、消音スピーカ４Ｒの特性に応じて消音信号の周波数特性が変化しないように、消音信号に補正処理を施す役割を有している。Ｒスピーカ用補正部１７において、消音スピーカ４Ｒの周波数特性と逆位相となるような補正処理を消音信号に施すことによって、消音スピーカ４Ｒの周波数特性の影響を受けることなく、消音信号を出力することが可能となる。

本実施例に示すＲスピーカ用補正部１７では、Ｌスピーカ用補正部１６と同じように、Ｒスピーカの補正特性に応じた補正処理を消音信号に行う。

以上説明した構成に基づく音響システム１を用いて消音処理を行った結果を、図面を用いて説明する。

図１０は、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｌマイク用ノイズ補正部１４、Ｒマイク用ノイズ補正部１５が設けられていない音響システムにおいて、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１とＲチャンネル用ＡＮＣ部１２を稼動させた場合におけるエラーマイク５Ｌ・エラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例（図１０に示すＡＮＣ ＯＮ）と、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１とＲチャンネル用ＡＮＣ部１２を稼動させなかった場合（つまり、消音処理を行わなかった場合）におけるエラーマイク５Ｌ・エラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例（図１０に示すＡＮＣ ＯＦＦ）とを示している。

参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｌマイク用ノイズ補正部１４、Ｒマイク用ノイズ補正部１５が設けられていない音響システムにおいてＬチャンネル用ＡＮＣ部１１およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２を用いて消音処理を行った場合には、図１０に示すように、低域（１７０Ｈｚ以下の周波数域）の騒音を効果的に低減させることはできるが、中高域（１７０Ｈｚ以上の周波数域）の騒音に関しては、十分な消音処理を発揮することができないという傾向を示している。

一方で、図１１（ａ）は、本実施例に係る音響システム１において、参照マイク用ノイズ補正部１３でフィルタ処理が行われた騒音および、Ｌマイク用ノイズ補正部１４でフィルタ処理が行われた誤差音に対して、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１を適用した場合におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例（図１１（ａ）に示すＡＮＣ ＯＮ）と、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｌマイク用ノイズ補正部１４およびＬチャンネル用ＡＮＣ部１１を適用しなかった場合（つまり、消音処理を行わなかった場合）におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例（図１１（ａ）に示すＡＮＣ ＯＦＦ）とを示している。

図１１（ａ）に示すように、本実施例に係る音響システム１を用いて消音処理を行った場合（図１１（ａ）に示すＡＮＣ ＯＮ）の周波数特性は、消音処理を行わなかった場合（図１１（ａ）に示すＡＮＣ ＯＦＦ）の周波数特性と比較すると、低域だけでなく低域から中高域までの全帯域にわたって全体的に騒音レベルの低減（約１０ｄＢ程度の低減）を図ることが可能となっている。

図１１（ｂ）も同様に、本実施例に係る音響システム１において、参照マイク用ノイズ補正部１３でフィルタ処理が行われた騒音および、Ｒマイク用ノイズ補正部１５でフィルタ処理が行われた誤差音に対して、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２を適用した場合におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例（図１１（ｂ）に示すＡＮＣ ＯＮ）と、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｒマイク用ノイズ補正部１５およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２を適用しなかった場合（つまり、消音処理を行わなかった場合）におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例（図１１（ｂ）に示すＡＮＣ ＯＦＦ）とを示している。

図１１（ｂ）においても、本実施例に係る音響システム１を用いて消音処理を行った場合（図１１（ｂ）に示すＡＮＣ ＯＮ）の周波数特性は、消音処理を行わなかった場合（図１１（ｂ）に示すＡＮＣ ＯＦＦ）の周波数特性と比較すると、低域だけでなく低域から中高域までの全帯域にわたって全体的に騒音レベルの低減（約１０ｄＢ程度の低減）を図ることが可能となっている。

このように、本発明に係る音響システム１では、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２に入力される騒音の周波数特性を参照マイク用ノイズ補正部１３で平坦化し、また、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１またはＲチャンネル用ＡＮＣ部１２に入力される誤差音の周波数特性を、Ｌマイク用ノイズ補正部１４またはＲマイク用ノイズ補正部１５で平坦化した後にＬチャンネル用ＡＮＣ部１１およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２で消音処理を行っているので、一定の応答時間で低域から中高域までの周波数を全体的かつ均一に消音処理することが可能となり、ユーザの左右耳位置近傍（左右のエラーマイク設置位置近傍）における騒音を効果的に低減させることが可能となる。

図１２（ａ）は、本実施例に係る音響システム１において、参照マイク用ノイズ補正部１３でフィルタ処理が行われた騒音および、Ｌマイク用ノイズ補正部１４でフィルタ処理が行われた誤差音に対して、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１を適用した場合におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例（図１２（ａ）に示すＬチャンネルＡＮＣ ＯＮ）と、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２を適用しなかった場合（つまり、消音処理を行わなかった場合）におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例（図１２（ａ）に示すＲチャンネルＡＮＣ ＯＦＦ）とを示している。

図１２（ａ）に示すように、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１を適用した（つまり、消音処理を行った）ユーザの左耳位置近傍（エラーマイク５Ｌ設置位置近傍）の騒音は、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｌマイク用ノイズ補正部１４およびＬチャンネル用ＡＮＣ部１１の働きによって低域から中高域までの全帯域にわたって全体的に騒音の低減を実現しているが、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２を適用しなかった（つまり、消音処理を行わなかった）ユーザの右耳位置近傍（エラーマイク５Ｒ設置位置近傍）の騒音は、ほとんど消音効果を実現することができなかった。

一方で図１２（ｂ）は、本実施例に係る音響システム１において、参照マイク用ノイズ補正部１３でフィルタ処理が行われた騒音および、Ｒマイク用ノイズ補正部１５でフィルタ処理が行われた誤差音に対して、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２を適用した場合におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例（図１２（ｂ）に示すＲチャンネルＡＮＣ ＯＮ）と、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１を適用しなかった場合（つまり、消音処理を行わなかった場合）におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例（図１２（ｂ）に示すＬチャンネルＡＮＣ ＯＦＦ）とを示している。

図１２（ｂ）に示すように、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部１２を適用した（つまり、消音処理を行った）ユーザの右耳位置近傍（エラーマイク５Ｒ設置位置近傍）の騒音は、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｒマイク用ノイズ補正部１５およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２の働きによって低域から中高域までの全帯域にわたって全体的に騒音の低減を実現しているが、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部１１を適用しなかった（つまり、消音処理を行わなかった）ユーザの左耳位置近傍（エラーマイク５Ｌ設置位置近傍）の騒音は、ほとんど消音効果を実現することができなかった。

図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、本実施形態に係る音響システム１では、ユーザの左耳近傍の騒音に関しては、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｌマイク用ノイズ補正部１４およびＬチャンネル用ＡＮＣ部１１によって効果的に消音処理を行うことができ、また、ユーザの右耳近傍の騒音に関しては、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｒマイク用ノイズ補正部１５およびＲチャンネル用ＡＮＣ部１２によって効果的に消音処理を行うことができるので、空間を左右に分割し、ユーザの左右耳元近傍でそれぞれ独立した消音制御を行うことが可能となる。このため、左右の耳位置における騒音に違いがあった場合であっても、それぞれの騒音に応じて、低域から中高域までの騒音を高精度かつ効率的に低減させることが可能となる。

以上、本発明に係る音響システムを、図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係る音響システムは上述した実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態に示す音響システム１では、参照マイク用ノイズ補正部１３、Ｌマイク用ノイズ補正部１４およびＲマイク用ノイズ補正部１５が、車速センサ９より取得する車両の速度情報に基づいて複数の補正フィルタを選択・決定する構成としたが、例えば、防音効果の高い車両等に本発明に係る音響システムを用いる場合には、車両速度に応じて車室内に侵入する騒音の周波数特性が変化しにくい場合もあることから、車両速度に拘わらず同一の補正フィルタを用いてフィルタ処理を行う構成とするものであってもよい。

実施形態に係る音響システムの概略構成を示した図である。 実施形態に係る音響システムの概略構成を示したブロック図である。 実施形態に係る参照マイク用ＡＮＣ部の概略構成を示したブロック図である。 （ａ）は、消音スピーカ４Ｌ，４Ｒとエラーマイク５Ｌ，５Ｒとユーザとの位置関係を示した図であり、（ｂ）は、消音スピーカ４Ｌの出力音における音響特性を示したグラフであり、（ｃ）は、消音スピーカ４Ｒの出力音における音響特性を示した図である。 （ａ）は、参照マイクにより収音された騒音の周波数特性例と、参照マイク用ノイズ補正部のフィルタ処理に用いられる補正フィルタの周波数特性例と、フィルタ処理が施された騒音の周波数特性例とを示した図であり、（ｂ）は、参照マイク用ノイズ補正部のフィルタ処理に用いられる補正フィルタの周波数特性例を車両速度毎に示した図である。 （ａ）は、車両の速度が０ｋｍ／ｈ（いわゆるアイドリング状態）時の騒音の周波数特性例を示し、（ｂ）は、車両の速度が５０ｋｍ／ｈ時の騒音の周波数特性例を示している。 （ａ）は、車両の速度が１００ｋｍ／ｈ時の騒音の周波数特性例を示しており、（ｂ）は、参照マイクにより収音された騒音であって、参照マイク用ノイズ補正部でフィルタ処理がなされる前の周波数特性例と、参照マイク用ノイズ補正部においてフィルタ処理がなされた後の周波数特性例とを示している。 （ａ）は、エラーマイク５Ｌにより収音された誤差音の周波数特性例を示した図であって、Ｌマイク用ノイズ補正部でフィルタ処理がなされる前の周波数特性例と、Ｌマイク用ノイズ補正部においてフィルタ処理がなされた後の周波数特性例とを示しており、（ｂ）は、エラーマイク５Ｒにより収音された誤差音の周波数特性例を示した図であって、Ｒマイク用ノイズ補正部でフィルタ処理がなされる前の周波数特性例と、Ｒマイク用ノイズ補正部においてフィルタ処理がなされた後の周波数特性例とを示している。 （ａ）は、Ｌスピーカ用補正部において適用されるスピーカの補正特性示した図であり、（ｂ）は、Ｌスピーカ用補正部による補正処理を行う前の消音信号の周波数特性と、Ｌスピーカ用補正部による補正処理を行った後の周波数特性とを示した図である。 参照マイク用ノイズ補正部、Ｌマイク用ノイズ補正部、Ｒマイク用ノイズ補正部が設けられていない音響システムにおいて、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部とＲチャンネル用ＡＮＣ部を稼動させた場合におけるエラーマイク５Ｌ・エラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例と、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部とＲチャンネル用ＡＮＣ部を稼動させなかった場合におけるエラーマイク５Ｌ・エラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例とを示した図である。 （ａ）は、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行った場合におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例と、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行わなかった場合におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例とを示した図であり、（ｂ）は、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行った場合におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例と、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行わなかった場合におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例とを示した図である。 （ａ）は、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行った場合におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例と、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行わなかった場合におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例とを示した図であり、（ｂ）は、Ｒチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行った場合におけるエラーマイク５Ｒ近傍の周波数特性例と、Ｌチャンネル用ＡＮＣ部で消音処理を行わなかった場合におけるエラーマイク５Ｌ近傍の周波数特性例とを示した図である。

符号の説明

１ …音響システム
２ …シート
３ …（シートの）ヘッドレスト部
４Ｌ、４Ｒ …消音スピーカ（スピーカ、Ｌスピーカ、Ｒスピーカ）
５Ｌ、５Ｒ …エラーマイク（補正マイク、Ｌマイク、Ｒマイク）
６ …装置本体部
７ …参照マイク
８ …（シートの）背もたれ部
９ …車速センサ
１１ …Ｌチャンネル用ＡＮＣ部（音響補正手段、Ｌチャンネル用音響補正手段）
１２ …Ｒチャンネル用ＡＮＣ部（音響補正手段、Ｒチャンネル用音響補正手段）
１３ …参照マイク用ノイズ補正部（参照マイク用ノイズ補正手段）
１４ …Ｌマイク用ノイズ補正部（Ｌマイク用ノイズ補正手段）
１５ …Ｒマイク用ノイズ補正部（Ｒマイク用ノイズ補正手段）
１６ …Ｌスピーカ用補正部
１７ …Ｒスピーカ用補正部
２０ …遅延部
２１ …音響補正部
２２ …ＬＭＳ部
２３ …ＦＩＲフィルタ部
２４ …乗算部

Claims (5)

1. 消音対象となる音を収音する参照マイクと、
   ユーザの耳位置近傍に設けられる補正マイクと、
   前記参照マイクにより収音された参照マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該参照マイク音の周波数特性を平坦化させる参照マイク用ノイズ補正手段と、
   前記補正マイクにより収音された補正マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該補正マイク音の周波数特性を平坦化させる補正マイク用ノイズ補正手段と、
   前記参照マイク用ノイズ補正手段によりフィルタ処理が施された参照マイク音の音響信号と前記補正マイク用補正手段によりフィルタ処理が施された補正マイク音の音響信号とに基づいて、前記ユーザの耳位置近傍における騒音を低減させるための音響信号を生成する音響補正手段と、
   該音響補正手段により生成された前記音響信号の出力音を前記ユーザの耳位置近傍に出力するスピーカと、
   を備えることを特徴とする音響システム。
2. 前記補正マイクは、
   前記ユーザの左耳位置近傍に設けられるＬマイクと、
   前記ユーザの右耳位置近傍に設けられるＲマイクとを有し、
   前記補正マイク用ノイズ補正手段は、
   前記Ｌマイクにより収音された補正マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該補正マイク音の周波数特性を平坦化させるＬマイク用ノイズ補正手段と、
   前記Ｒマイクにより収音された補正マイク音の音響信号にフィルタ処理を施して、当該補正マイク音の周波数特性を平坦化させるＲマイク用ノイズ補正手段とを有し、
   前記音響補正手段は、
   前記参照マイク用ノイズ補正手段によりフィルタ処理が施された参照マイク音の音響信号と前記Ｌマイク用補正手段によりフィルタ処理が施された補正マイク音の音響信号とに基づいて、前記ユーザの左耳位置近傍における騒音を低減させるためのＬチャンネル用音響信号を生成するＬチャンネル用音響補正手段と、
   前記参照マイク用ノイズ補正手段によりフィルタ処理が施された参照マイク音の音響信号と前記Ｒマイク用補正手段によりフィルタ処理が施された補正マイク音の音響信号とに基づいて、前記ユーザの右耳位置近傍における騒音を低減させるためのＲチャンネル用音響信号を生成するＲチャンネル用音響補正手段とを有し、
   前記スピーカは、
   前記Ｌチャンネル用音響信号の出力音を前記ユーザの左耳位置近傍に出力するＬスピーカと、
   前記Ｒチャンネル用音響信号の出力音を前記ユーザの右耳位置近傍に出力するＲスピーカと
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
3. 前記Ｌマイクおよび前記Ｌスピーカは前記ユーザが着座するシートの左上部に配設され、前記Ｒマイクおよび前記Ｒスピーカは前記シートの右上部に配設されること
   を特徴とする請求項２に記載の音響システム。
4. 当該音響システムが車両に設置され、
   前記参照マイク用ノイズ補正手段と前記補正マイク用ノイズ補正手段とは、前記フィルタ処理に用いるための補正フィルタを複数種類備え、前記車両の走行速度に応じて前記フィルタ処理に用いる前記補正フィルタの種類を変更すること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の音響システム。
5. 前記スピーカは、低域から高域までの出力音を出力可能なフルレンジスピーカであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の音響システム。

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