JP5789762B2 - 回折音低減装置、回折音低減方法、及び、フィルタ係数決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、回折音低減装置等に関する。より特定的には、視聴位置以外に伝わる音声を低減する回折音低減装置等に関する。

不快な騒音を低減する手法として、逆位相の音を制御スピーカから再生して騒音を打ち消す、所謂、能動騒音制御の考えは古くから存在している（例えば、特許文献１〜４を参照）。

特開平６−１４９２７１号公報 特表平８−５００１９３号公報 特開昭６０−２０１７９９号公報 特開平２−２３９７９８号公報

しかしながら、上記の従来技術においては、騒音を低減するための装置が大型で複雑な構成となるという課題がある。

それ故、本発明は、上記課題に鑑み、コンパクトな構成で音を伝えたくない方向のスピーカ再生音圧を低減し、且つ、音を伝えたい方向には正確に音を伝えることができる回折音低減装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための回折音低減装置に向けられており、本発明の一形態に係る回折音低減装置は、受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、前記制御点における音圧を制御する回折音低減装置であって、入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、前記再生音のうち受聴者の位置を除く複数の前記制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備え、前記再生スピーカは、前記受聴者に対向するように配置され、前記制御スピーカの各々は、前記再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置され、前記制御点は、前記再生スピーカおよび前記制御スピーカにそれぞれ対向するように配置され、前記制御フィルタは、前記回折音の音圧が、前記再生音のうち前記受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも、低減するように、前記制御信号を生成する。

なお、本発明は、このような回折音低減装置として実現できるだけでなく、回折音低減装置に含まれる特徴的な手段をステップとする回折音低減方法として実現したり、回折音低減装置が備えるフィルタの係数を決定するフィルタ係数決定方法として実現することもできる。さらに、そのような特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのはいうまでもない。

さらに、本発明は、このような回折音低減装置の機能の一部又は全てを実現する半導体集積回路（ＬＳＩ）として実現したり、このような回折音低減装置を含む回折音低減システムとして実現したりできる。

本発明により、コンパクトな構成で音を伝えたくない方向のスピーカ再生音圧を低減し、且つ、音を伝えたい方向には正確に音を伝える回折音低減装置を提供できる。

図１は、第１の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカとマイク構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る回折音低減装置の信号処理ブロック図である。 図３は、制御スピーカからマイク間の伝達特性を求めるための信号処理ブロック図である。 図４は、制御すべき回折音の伝達特性を求める信号処理ブロック図である。 図５は、回折音の制御特性を求める信号処理の全体構成図である。 図６は、図５に示した目標特性部の内部信号処理ブロック図である。 図７は、図５に示した制御部の内部信号処理ブロック図である。 図８は、図５に示した音響系模擬部の内部信号処理ブロック図である。 図９は、実施の形態１に係る回折音低減装置の機能ブロックを示す図である。 図１０は、第１の実施形態に係る回折音低減装置の実験室でのマイクとスピーカ配置を上から見た図である。 図１１は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１１での制御効果を示す図である。 図１２は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１２での制御効果を示す図である。 図１３は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１３での制御効果を示す図である。 図１４は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１４での制御効果を示す図である。 図１５は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１５での制御効果を示す図である。 図１６は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク４０１での制御効果を示す図である。 図１７は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク４０２での制御効果を示す図である。 図１８は、図１０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク４０３での制御効果を示す図である。 図１９は、第２の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカとマイク構成を示す図である。 図２０は、第２の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカとマイク構成を示す図である。 図２１は、第２の実施形態に係る回折音低減装置の信号処理ブロック図である。 図２２は、図２１に示した補正フィルタと加算器の内部構成及び制御スピーカとの接続構成を示す図である。 図２３は、図２２に示した補正フィルタの制御特性を求める信号処理の全体構成図である。 図２４は、図２３に示した目標特性部の内部信号処理ブロック図である。 図２５は、図２３に示した補正フィルタの内部信号処理ブロック図である。 図２６は、図２３に示した音響系模擬部の内部信号処理ブロック図である。 図２７は、図２１に示したＡＮＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）のＦｉｌｔｅｒｅｄ−ｘフィルタの特性を求める信号処理ブロック図である。 図２８は、図２１に示したＡＮＣの内部信号処理ブロック図である。 図２９は、実施の形態２に係る回折音低減装置の機能ブロックを示す図である。 図３０は、第２の実施形態に係る回折音低減装置の実験室でのマイクとスピーカの配置図である。 図３１は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１１での制御効果を示す図である。 図３２は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１２での制御効果を示す図である。 図３３は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１３での制御効果を示す図である。 図３４は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１４での制御効果を示す図である。 図３５は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１５での制御効果を示す図である。 図３６は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１６での制御効果を示す図である。 図３７は、図３０に示した実験配置における回折音低減装置のマイク１７での制御効果を示す図である。 図３８は、第１の関連技術を示す図である。 図３９は、第２の関連技術を示す第１の図である。 図４０は、第２の関連技術を示す第２の図である。 図４１Ａは、第３の関連技術を示す上面図である。 図４１Ｂは、第３の関連技術を示す正面図である。 図４１Ｃは、第３の関連技術の使用状況を示す図である。 図４２は、屋内のＴＶ音声が隣室に漏れる場合を示す図である。 図４３Ａは、図４２に基づく音響シミュレーションモデルを示す第１の図である。 図４３Ｂは、図４２に基づく音響シミュレーションモデルを示す第２の図である。 図４４Ａは、音響シミュレーションの解析結果（１００Ｈｚの場合）を示す第１の図である。 図４４Ｂは、音響シミュレーションの解析結果（１００Ｈｚの場合）を示す第２の図である。 図４５Ａは、音響シミュレーションの解析結果（２００Ｈｚの場合）を示す第１の図である。 図４５Ｂは、音響シミュレーションの解析結果（２００Ｈｚの場合）を示す第２の図である。 図４６Ａは、音響シミュレーションの解析結果（３００Ｈｚの場合）を示す第１の図である。 図４６Ｂは、音響シミュレーションの解析結果（３００Ｈｚの場合）を示す第２の図である。 図４７Ａは、音響シミュレーションの解析結果（５００Ｈｚの場合）を示す第１の図である。 図４７Ｂは、音響シミュレーションの解析結果（５００Ｈｚの場合）を示す第２の図である。 図４８Ａは、音響シミュレーションの解析結果（１００Ｈｚの場合）を示す第３の図である。 図４８Ｂは、音響シミュレーションの解析結果（２００Ｈｚの場合）を示す第３の図である。 図４８Ｃは、音響シミュレーションの解析結果（３００Ｈｚの場合）を示す第３の図である。 図４８Ｄは、音響シミュレーションの解析結果（５００Ｈｚの場合）を示す第３の図である。

本発明の一形態に係る回折音低減装置は、受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、前記制御点における音圧を制御する回折音低減装置であって、入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、前記再生音のうち受聴者の位置を除く複数の前記制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備え、前記再生スピーカは、前記受聴者に対向するように配置され、前記制御スピーカの各々は、前記再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置され、前記制御点は、前記再生スピーカおよび前記制御スピーカにそれぞれ対向するように配置され、前記制御フィルタは、前記回折音の音圧が、前記再生音のうち前記受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも、低減するように、前記制御信号を生成する。

これによると、本実施の形態においては最少で２つのスピーカと、制御フィルタ（例えば、デジタルシグナルプロセッサから構成される回路等）とにより回折音低減装置を実現できるため、従来技術よりもコンパクトな構成とすることができる。また、制御対象空間が大きくなるに従い演算量が膨大となることもない。したがって、コンパクトな形状で、且つ、低演算で音を伝えたくない方向のスピーカ再生音圧を低減し、且つ、音を伝えたい方向には正確に音を伝える回折音低減装置を提供できる。

また、前記少なくとも２つの制御スピーカのうちの１つと、前記再生スピーカとが同一のスピーカにより構成されており、前記制御フィルタは、前記直接音の音圧が、前記受聴者の位置の制御点において、前記制御信号を再生することなく前記再生スピーカによって前記入力信号がそのまま再生された場合における前記再生音の音圧と等しくなり、かつ、前記回折音の音圧が、前記受聴者の位置以外の位置における制御点において、前記制御信号を再生することなく前記再生スピーカによって前記入力信号がそのまま再生された場合よりも、所定量低減するように、前記入力信号に前記フィルタ処理を施す、としてもよい。

これによると、回折音低減装置は、受聴者による再生音の受聴を妨げることなく、回折音の音圧レベルを低減することができる。

また、前記制御フィルタは、前記入力信号を信号処理して、前記制御点のそれぞれにおいて目標とすべき前記再生音の特性を示す信号である目標信号を決定する目標特性決定ステップと、前記入力信号に、前記制御スピーカのそれぞれに対応づけられた制御フィルタを適用することにより、当該制御スピーカで再生されるべき前記制御信号を算出する制御信号算出ステップと、前記制御信号算出ステップにおいて算出された制御信号に基づいて、前記制御点のそれぞれにおける前記再生音の特性を示す信号である再生信号を算出する音響系模擬ステップと、前記目標信号と前記再生信号とを合成して得られる誤差信号を対応する制御点ごとに算出する加算ステップと、前記加算ステップにおいて算出された前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタの係数を更新し、前記誤差信号が所定の閾値未満の場合には、当該制御フィルタの係数を、前記制御フィルタが有すべき前記フィルタ係数として決定する判定ステップとを含むフィルタ係数決定方法により決定されたフィルタ係数を有するとしてもよい。

これによると、回折音低減装置が備える制御フィルタのフィルタ係数を、具体的に決定することができる。

具体的には、前記目標特性決定ステップにおいては、前記制御点ごとに対応づけられたレベル調整器と目標特性フィルタとを前記入力信号に適用することにより、前記目標信号を決定し、前記複数の目標特性フィルタのうち、第１の目標特性フィルタには、前記再生スピーカから前記受聴者の位置に配置された制御点までの伝達特性が設定され、前記第１の目標特性フィルタ以外の目標特性フィルタには、前記再生スピーカから前記受聴者の位置以外に配置された制御点までの伝達特性が設定され、前記レベル調整器のそれぞれは、設定値に応じて、前記入力信号の利得を調整するとしてもよい。

これによると、制御スピーカのうち再生スピーカを兼ねる制御スピーカに対応するレベル調整器と、それ以外の制御スピーカに対応するレベル調整器との利得を個別に調整することができる。

より具体的には、前記複数のレベル調整器のうち、前記第１の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値よりも、他の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値の方が小さいとしてもよい。

これによると、制御スピーカのうち再生スピーカを兼ねる制御スピーカに対応するレベル調整器の利得を、他の制御スピーカに対応するレベル調整器の利得よりも大きくすることにより、再生スピーカから再生される再生音のうち受聴者が受聴する音を聞きやすくすることができる。また、再生音のうち回折音を低減することができる。

また、前記音響系模擬ステップにおいては、前記制御信号の各々について、当該制御信号に前記制御点のそれぞれに到達するまでの経路の伝達特性を示す音響系模擬フィルタを適用し、前記音響系模擬フィルタが適用された前記複数の制御信号を前記制御点毎に加算することにより、各制御点における再生信号を算出するとしてもよい。

これによると、対象とする伝達特性のもとで、制御音による回折音の低減効果を計算機内で算出することができる。

また、前記判定ステップにおいては、前記入力信号に対して前記制御スピーカの各々から前記制御点の各々までの音の伝達特性を示す音響系模擬フィルタを適用し、前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記音響系模擬フィルタの出力信号と、前記誤差信号とに基づいて、次回に算出される誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタのフィルタ係数を更新するとしてもよい。

これによると、制御部は、次回にフィードバックとして得られる誤差信号がより小さくなるように、制御フィルタのフィルタ係数を決定することができる。

また、さらに、前記入力信号を信号処理して、複数の目標信号Ｄｎを出力する目標特性部と、前記入力信号を信号処理して、複数の制御信号Ｃｎを出力する制御部と、前記制御部から出力された前記複数の制御信号Ｃｎの各々を信号処理して、前記複数の制御信号Ｃｎの各々に対応する再生信号Ｏｎを出力する音響系模擬部と、前記目標信号Ｄｎのそれぞれと、当該目標信号Ｄｎに対応する前記再生信号Ｏｎとを合成することにより、複数の誤差信号Ｅｎを出力する演算器とを備え、前記回折音低減装置は、前記複数の誤差信号を所定の閾値より小さくすることにより、前記制御フィルタの制御特性を、Ｃｎ＝Ｄｎ／Ｏｎとして算出することにより求めるとしてもよい。

これによると、回折音低減装置は、フィルタ係数を求めるための演算を行う構成要素を備えているため、設置された空間ごとに、より適切なフィルタ係数を決定することができる。

また、前記回折音低減装置は、さらに、前記制御フィルタの各々が出力する前記制御信号を入力とする補正フィルタと、加算器とを備え、前記再生スピーカは、前記少なくとも２つの制御スピーカとは異なるスピーカにより構成され、前記少なくとも２つの制御スピーカのうち、第１の制御スピーカは、その振動板が、前記受聴者に対向するように配置され、前記第１の制御スピーカ以外の制御スピーカは、前記再生スピーカの周囲に、前記受聴者に対向しないように配置され、前記補正フィルタは、当該補正フィルタが適用された前記制御信号を再生した制御音を前記受聴者の位置における前記再生音の特性に影響を与えないようなレベルまで低減するフィルタ係数を有し、前記加算器は、前記補正フィルタが適用された各制御信号を、対応する前記制御スピーカ毎に集約し、集約された制御信号を、対応する制御スピーカに出力するとしてもよい。

これによると、既存の再生スピーカに、制御スピーカを後から追加することにより、再生スピーカにより再生される再生音のうちの回折音を低減することができる。

本発明の一形態に係るフィルタ係数決定方法は、入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、前記再生音のうち複数の制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備える回折音低減装置における前記制御フィルタのフィルタ係数決定方法であって、前記入力信号を信号処理して、前記制御点のそれぞれにおいて目標とすべき前記再生音の特性を示す信号である目標信号を決定する目標特性決定ステップと、前記入力信号に、前記制御スピーカのそれぞれに対応づけられた制御フィルタを適用することにより、当該制御スピーカで再生されるべき前記制御信号を算出する制御信号算出ステップと、前記制御信号算出ステップにおいて算出された制御信号に基づいて、前記制御点のそれぞれにおける前記再生音の特性を示す信号である再生信号を算出する音響系模擬ステップと、前記目標信号と前記再生信号とを合成して得られる誤差信号を対応する制御点ごとに算出する加算ステップと、前記加算ステップにおいて算出された前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタの係数を更新し、前記誤差信号が所定の閾値未満の場合には、当該制御フィルタの係数を、前記制御フィルタが有すべき前記フィルタ係数として決定する判定ステップとを含む。

本発明の一形態に係る回折音低減方法は、入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、前記再生音のうち複数の制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備える回折音低減装置による回折音低減方法であって、前記入力信号を信号処理して、複数の目標信号Ｄｎを出力する目標特性算出ステップと、前記入力信号を信号処理して、複数の制御信号Ｃｎを出力する制御信号算出ステップと、前記制御信号算出ステップにおいて出力された前記複数の制御信号Ｃｎの各々を信号処理して、前記複数の制御信号Ｃｎの各々に対応する再生信号Ｏｎを出力する音響系模擬ステップと、前記目標信号Ｄｎのそれぞれと、当該目標信号Ｄｎに対応する前記再生信号Ｏｎとを合成することにより、複数の誤差信号Ｅｎを出力する演算ステップと、前記複数の誤差信号を所定の閾値より小さくすることにより、前記制御フィルタの制御特性を、Ｃｎ＝Ｄｎ／Ｏｎとして算出することにより求める、制御特性算出ステップとを含む。

以下、本発明をより詳細に説明する前に、本発明の関連技術及び課題について、より詳細に説明する。

従来、ヘッドホンやダクト（管路）などの空間サイズが小さく限定された１次元空間では能動騒音制御の実用例があり、その制御方式もアナログ式以外にデジタル式でも実現されている。１次元制御であれば比較的低演算で実現できるので、デジタル式でもコストを低く抑えることができるためである。しかし、一般家庭の部屋やオフィス、自動車室内などの空間サイズが大きい３次元空間では、効果を得るための多数の制御点を有さねば広いエリアで一定効果を確保できないため、演算量が多くなり、低コストで実現することが困難である。

ところで、ここでいう騒音とは、工場騒音や車のエンジン音など、一般に騒音と呼ばれているものに限られない。例えば、電車内でヘッドホンオーディオを聴いている人にとっては快適な音であっても、その周囲の人にとってはヘッドホンから漏れてくる音が不快な音、つまり騒音と感じられるものもある。以前から、家庭内でオーディオやＴＶを楽しむと、一方では、隣の部屋などに音漏れが生じて不快感を与える問題が指摘されていた。オーディオやＴＶを楽しむ人は大音量で聴きたいという願望があるが、すると漏れ音も当然大きくなり、場合によっては隣人とのトラブルも発生してしまう。

図３８は、特許文献１に示される、例えば住宅の壁に能動振動（騒音）制御装置を施して、壁の振動を抑えることで壁を伝播して放射される騒音を低減する第１の関連技術を示している。図３８において、４０００１は遮音壁、４０００２は遮音壁４０００１を励起するように設置したアクチュエータ、４０００３は遮音壁４０００１の振動を検出する振動センサ、４０００４は騒音センサ、４０００５は振動センサ４０００３の出力信号を入力する換算回路、４０００６は換算回路４０００５の出力信号と騒音センサ４０００４の出力信号とを取得して制御信号をアクチュエータ４０００２に出力する制御回路を示す符号である。

複数の振動センサ４０００３から出力する電気信号を遮音壁４０００１より放射される音響放射パワーに換算回路４０００５で換算する。制御回路４０００６は騒音センサ４０００４の出力信号と換算回路４０００５の出力信号とから換算回路４０００５の出力信号である放射音圧換算値が小さくなるような制御信号を生成し、アクチュエータ４０００２に出力する。このような構成の遮音壁４０００１では、振動センサ４０００３を設置した点の騒音に起因する振動をアクチュエータ４０００２によって制振することにより騒音の伝達量を低減させ、これによって遮音性能の向上を図っている。

また、特許文献２に示されるような第２の関連技術について、図３９、図４０を参照しながら説明する。図３９において、５０００１は高透過損パネル、５０００２はセル、５０００３はアクチュエータを示す符号である。また図４０において、５０００４はセル５０００２の壁面Ｓ１に設置した第１のセンサ手段、５０００５はセル５０００２の壁面Ｓ２に設置した第２のセンサ手段、５０００６は制御装置を示す符号である。

高透過損パネル５０００１は多数のセル５０００２を並べて構成される。個々のセル５０００２はフィードフォワード制御技術によりセル５０００２に入射する騒音を低減させる。具体的には、第１のセンサ手段５０００４と第２のセンサ手段５０００５の出力信号とに基づき制御装置５０００６で演算した制御信号によってアクチュエータ５０００３を駆動する。これによって高透過損パネル５０００１を透過する騒音は低減する。こうして遮音性能の向上を図っている。

一方、壁を伝わる騒音（不要な音）を低減する技術以外に、必要な音（ＴＶ音声など）を視聴位置だけに伝える技術も存在する。これが所謂、指向性制御である。

基本的な指向性制御として、ホーンスピーカなど幾何学的形状を利用したものが古くから存在する。これは高域では比較的指向性を得やすい手法である。しかし、低周波で鋭い指向性を得るためには、口径や奥行きの大きなものが必要であり、スピーカが大型化してしまう。そこで、最近では第３の関連技術として、以下の手法を利用することが多い。

（１）パラメトリックスピーカ（超音波スピーカ）
超音波に対する空気の非線形性を利用し、音声信号で変調された超音波から空気中で元の音声信号を復調する方式であり、鋭い指向性を得ることができる（特許文献３参照）。

（２）アレイスピーカ（トーンゾイレスピーカ）
直線状に並べた複数スピーカから放射された音の合成によって指向性を得ることができる。アナログ方式では、低域の指向性がアレイの長さで決まるため、低周波で指向性を制御したい場合に小型化できない。しかし、デジタル方式では、低域から高域まで広い周波数帯域で指向性を制御可能である（特許文献４参照）。

図４１Ａ〜図４１Ｃにアレイスピーカのスピーカ配置例を示す。なお、図４１Ａ及び図４１Ｂにおける矢印は、指向性の制御が可能な方向を示す。また、通常はスピーカの前方に受聴者がいると想定されるため、図４１Ｃにおいてはスピーカの前方に鋭い指向性をつけている。

通常、アレイスピーカは直線状に一列にスピーカが配置されるものが多い。しかし、パラメトリックスピーカでは平面的（マトリクス状）に配置するのが通常なので、この配置で説明する。スピーカアレイ２００００は、個々のスピーカが複数個集まったものである。このように平面的に配置した場合、左右上下及び前方に指向性を制御することができる。基本的に指向性制御は、音を伝えたい方向に音を強めあう制御（その結果、相対的に、音を伝えたくない方向の再生音圧が下がる）である。通常は、受聴者の居る前方に鋭い指向性を持つように制御する。その結果、受聴者にはＴＶ音声などの必要な音を伝えることができ、受聴者の居る方向以外には音が伝わりにくくすることができる。

ところで、第１及び第２の関連技術において、壁を伝わる騒音を低減するためには、基本的には壁一面に騒音制御を施さなくてはいけない。すると、図３８の場合では振動センサ４０００３とアクチュエータ４０００２とが多数必要となり、また、たとえ図３９、図４０の場合であっても、第１のセンサ手段５０００４と第２のセンサ手段５０００５とアクチュエータ５０００３とが多数必要となり、演算量の増大を招く。

ここで、第１及び第２の関連技術の問題点を明らかにするために、騒音遮断する壁の面積を変化させ、制御対象空間の騒音低減量を、音響シミュレーションを用いて比較した。

図４２は、家６００００のある部屋で人６０００５がＴＶ６０００２を視聴している場合に、ＴＶ６０００２内のスピーカ６０００３から再生された音が壁６０００１を伝わって隣室に侵入する例を示している。よって、人６０００４の居る隣室が、騒音を静かにする制御対象空間である。騒音（ＴＶ音声）は壁６０００１を伝わって隣室へ進入しているため、壁６０００１からの騒音侵入を遮断できれば、人６０００４が居る制御対象空間全体で騒音低減できると推察される。

図４３Ａ及びＢは図４２に基づく解析モデルである。より詳細には、図４３Ａは家６００００を上から見た図（イメージなので縦横比に意味はない）を、図４３Ｂは制御対象空間側から見た壁６０００１を示している。具体的には、ＴＶ内蔵の再生スピーカに相当するスピーカ６０００３を音源として騒音を発生させる。そのときの壁６０００１の振動によって発生する制御対象空間での音圧分布と、壁６０００１で伝達する騒音を所定量遮断したとき（すなわち、壁６０００１の振動を所定量低減したとき）の制御対象空間での音圧分布との差分を、騒音低減量として求める。このとき、壁６０００１に対して一点鎖線で囲まれた比較的小さな領域を遮断領域とする場合と、点線で囲まれた比較的大きな領域を遮断領域とする場合と、実線で囲まれた壁６０００１全体を遮断領域とする場合とを比較する。なお、解析面は、図４３Ａ及びＢにおける面Ａ（ハッチングで示す）である。

図４４Ａ及びＢは騒音の周波数が１００Ｈｚの場合、図４５Ａ及びＢは周波数２００Ｈｚの場合、図４６Ａ及びＢは周波数３００Ｈｚの場合、図４７Ａ及びＢは周波数５００Ｈｚの場合の結果を示す。図４４Ａ、図４５Ａ、図４６Ａ、及び図４７Ａが図４３Ｂの一点鎖線で囲まれた領域（小エリア）を２０ｄＢ騒音遮断した場合の結果を示す。また、図４４Ｂ、図４５Ｂ、図４６Ｂ、及び図４７Ｂが図４３Ｂの点線で囲まれた領域（中エリア）を２０ｄＢ騒音遮断した場合の結果を示す。

表示している音圧分布は、遮断前の音圧を０ｄＢ基準として、遮断後の音圧を示している。つまり、マイナス表示（−２０ｄＢなど）が騒音低減していることを示しており、色が黒く、濃い方が、低減効果が大きい（低減効果を分かりやすく示すために、白色で数値を挿入している）。いずれの周波数でも、一点鎖線で囲まれた領域（小エリア）よりも、点線で囲まれた領域（中エリア）を騒音遮断した場合の方が広い範囲で騒音低減効果が大きい。

図４８Ａ〜Ｄは壁６０００１全体（大エリア）を２０ｄＢ騒音遮断した場合の結果を示している。詳細には、図４８Ａは騒音の周波数が１００Ｈｚの場合、図４８Ｂは周波数が２００Ｈｚの場合、図４８Ｃは周波数が３００Ｈｚの場合、及び図４８Ｄは周波数が５００Ｈｚの場合における結果を示す。どの周波数でも制御対象空間全体で２０ｄＢの騒音低減効果が得られている。

以上から、制御対象空間において、可能な限り広い範囲で騒音低減効果を得るためには、騒音が侵入する壁のできる限り広い面（理想的には壁全体）を均一に騒音制御する必要性がある。つまり、第１及び第２の関連技術の方法では、騒音低減量とその効果エリアを大きくさせようとするに伴い、振動を検出するセンサと振動を発生する（そのことで騒音による振動を抑制する）アクチュエータが多数必要となり、制御演算量が膨大となることがわかる。

次に、第３の関連技術の手法を用いれば、パラメトリックスピーカでは、個々の超音波再生スピーカは小型であり、且つ、鋭い指向性を得ることができる反面、変換効率が低い、あるいは低周波再生に不向き、さらには超音波に対する受聴者の保護などの課題がある。

一方、アレイスピーカでは、デジタル方式を用いて低域から高域まで広い周波数帯域で指向性を制御することができる。しかし、直線状（例えば横方向）あるいは平面状に複数のスピーカを配置するため、その長さが長くなり、コンパクトな形状にまとめることができないという課題を有している。

それ故、本発明は、上記課題に鑑み、コンパクトな形状で、且つ、低演算量、低コストな構成で、音を伝えたくない方向のスピーカ再生音圧を低減し、且つ、音を伝えたい方向には正確に音を伝えることができる回折音低減装置を提供することを目的とする。なお、本発明において回折音とは、スピーカから受聴者へ直接に届く直接音以外の音を総称した音をいう。

特に、本発明は、音を伝える方向に位置する受聴位置において、回折音低減装置を動作させても、動作させない場合と同等の音響特性が再現できるようにすることで、受聴者に違和感を与えることなく回折音を制御することを目的とし、さらには市販のＴＶなどに後付しても同等効果を得ることを目的とする。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る回折音低減装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカ構成を示す図である。

図１において、（ａ）は制御スピーカ１（制御スピーカ１は、例えばＴＶスピーカと兼用している）を正面とする正面図であり、（ｂ）は（ａ）のスピーカ構成を右側から見た側面図、（ｃ）は（ａ）のスピーカ構成を上から見た上面図である。このように、回折音低減装置は、制御スピーカ１の上下左右後に、少なくともそれぞれ１つずつの制御スピーカ２〜６を配置したスピーカ構成となっている。そして、各制御スピーカ１〜６に対向する位置にマイク１１〜１６を設置し、これを制御点としている。ここで、制御スピーカ１は必要な音（例えばＴＶ音声）を再生する再生スピーカを兼ねている。マイク１１は受聴者位置そのもの、あるいは受聴者の居る方向に設置される。なお、マイク１１の位置において、制御点の位置と受聴者の位置とが一致してもよい。

すなわち、本実施の形態に係る回折音低減装置は、受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、制御点における音圧を制御する回折音低減装置である。より詳細には、入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカ１と、再生音のうち受聴者の位置を除く複数の制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカ（１〜６）とを備えている。また、後述するように、入力信号にフィルタ処理を施すことにより、制御信号を生成する制御フィルタを備えている。ここで、再生スピーカは、受聴者に対向するように配置される。また、制御スピーカの各々は、再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置される。さらにまた、制御点は、再生スピーカおよび制御スピーカにそれぞれ対向するように配置される。

ここで、本実施の形態に係る回折音低減装置が目標とする制御効果は、以下の２つである。第１に、制御スピーカ１（再生スピーカでもある）から再生された音が、マイク１１において、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御の有無に関わらず、同等特性を保持すること。第２に、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御無しの場合に制御スピーカ１から再生された再生音のうちの回折音と比較して、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御有りの場合は、マイク１２〜１６において所定量の音圧レベルの低減を実現することである。

より具体的には、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御無しの場合の制御スピーカ１からのマイク１１への伝達特性がＤ１、マイク１２への伝達特性がＤ２、マイク１３への伝達特性がＤ３、マイク１４への伝達特性がＤ４、マイク１５への伝達特性がＤ５、マイク１６への伝達特性がＤ６とする。ここで、本実施の形態に係る回折音低減装置による回折音を１／１０に低減（＝−２０ｄＢに低減）させる場合、マイク１１ではＤ１のままで、且つ、マイク１２ではＤ２／１０、マイク１３ではＤ３／１０、マイク１４ではＤ４／１０、マイク１５ではＤ５／１０、マイク１６ではＤ６／１０となるように制御できればよい。そのためには、本実施の形態に係る回折音低減装置は、図２に示す制御フィルタ２１〜２６によって、音源２０（例えばＴＶ音声の出力装置）から取得した入力信号を信号処理して制御信号を生成し、各制御信号を制御スピーカ１〜６から再生させる。ここで、上述した制御効果を得るためには、制御フィルタ２１〜２６の制御特性の求め方が重要となる。具体的には、制御フィルタ２１〜２６は、回折音の音圧が、再生音のうち受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも低減するように、制御信号を生成する。

なお、制御フィルタ２１〜２６の制御特性は、本実施の形態に係る回折音低減装置が求めてもよく、外部の計算機により事前に求められた値を本実施の形態に係る回折音低減装置に記憶させておいてもよい。

よって、以下、この制御特性の求め方について説明する。

まずは、制御スピーカ１〜６からマイク１１〜１６の間の各伝達特性を求めておく必要がある。図３は、制御スピーカ６からマイク１１〜１６の間の伝達特性を求めるための信号処理ブロック図を示している。図３において、測定音源２０からの測定信号（以後、入力信号ともいう）が制御スピーカ６から測定音として再生される。同時に、測定音源２０からの測定信号は、Ｆｘフィルタ３１〜３６とＬＭＳ演算器４１〜４６に入力される。Ｆｘフィルタ３１〜３６において、その制御係数と測定音源２０からの測定信号が畳み込み演算され、その結果を減算器５１〜５６に入力する。一方、制御スピーカ６で再生された測定音は、マイク１１〜１６で検出され、減算器５１〜５６に入力される。そして、減算器５１〜５６において、マイク１１〜１６の検出信号からＦｘフィルタ３１〜３６の出力信号がそれぞれ減算され、その結果が各ＬＭＳ演算器４１〜４６にそれぞれ入力される。ＬＭＳ演算器４１〜４６では、測定音源２０からの測定信号を参照信号とし、減算器５１〜５６からの出力信号をエラー信号として、エラー信号が最小値になるようにＬＭＳ（最小二乗）演算を行う。つまり、ＬＭＳ演算器４１〜４６において、Ｆｘフィルタ３１〜３６の係数更新量を求め、現在の制御係数に更新量を加えて次の新たな制御係数とすることにより、Ｆｘフィルタ３１〜３６が有する制御係数（Ｆｘ６１〜Ｆｘ６６）を更新する。この一連の動作を繰り返すことで、ＬＭＳ演算器４１〜４６の各エラー信号、つまり減算器５１〜５６の出力信号は最小値（理想的には、限りなく０）に近づいていく。この結果、Ｆｘフィルタ３１〜３６の特性（＝制御係数）は、それぞれ制御スピーカ６からマイク１１〜１６の間の伝達特性に近似されていく。なお、測定信号は、できるだけ多様な周波数の音を含む信号であることが望ましい。例えば、測定信号としてホワイトノイズを使用すること等が考えられる。

実際には、ＬＭＳ演算器が、例えば全てのエラー信号がそれぞれ所定の閾値未満となるまで、上記ＬＭＳ演算を繰り返すことにより、Ｆｘフィルタ３１には制御スピーカ６からマイク１１の伝達特性Ｆｘ６１が、Ｆｘフィルタ３２には制御スピーカ６からマイク１２の伝達特性Ｆｘ６２が、・・・・、Ｆｘフィルタ３６には制御スピーカ６からマイク１６の伝達特性Ｆｘ６６が、求められる。なお、ＬＭＳ演算の繰り返し処理の終了をＬＭＳ演算器が判定する条件としては、少なくとも１つのエラー信号が所定の閾値未満となることを条件としてもよい。また、全てのエラー信号の合計値が、所定の閾値未満となることを条件としてもよい。

なお、ここでは、制御スピーカ６を用いた場合を例に挙げたが、制御スピーカ１〜５の場合も同様に求めることができる。つまり、制御スピーカ１の場合は伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１６が求められる。また、制御スピーカ２の場合は伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２６が求められる。また、制御スピーカ３の場合は伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３６が求められる。また、制御スピーカ４の場合は伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４６が求められる。また、制御スピーカ５の場合は伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５６が求められる。

次に、制御すべき回折音を測定する必要がある。これは、制御スピーカ１からマイク１１〜１６への伝達特性をそれぞれ求めることに等しく、図４にこれを求める構成を示す。図４と図３とを比べれば明らかなように、図４は伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１６を求めることと同じである。つまり、伝達特性Ｆｘ１１＝Ｄ１、伝達特性Ｆｘ１２＝Ｄ２、伝達特性Ｆｘ１３＝Ｄ３、伝達特性Ｆｘ１４＝Ｄ４、伝達特性Ｆｘ１５＝Ｄ５、伝達特性Ｆｘ１６＝Ｄ６、となる。

最後に、最終的な制御特性である図２における制御フィルタ２１〜２６の係数を、図５に示す信号処理構成を利用して求める。

図５において、測定音源２０からの測定信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号）が目標特性部２０００で所定の処理を施され、目標信号（ｄｅｓｉｒｅ信号）として出力される。次に、目標信号は、加算器６１〜６６に入力される。一方、測定信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号）は制御部１０００にも入力され、ここで所定の処理を施されて制御信号（ｃｏｎｔｒｏｌ信号）として出力される。その後、制御信号は、音響系模擬部３０００により処理された後に、出力信号（ｏｕｔ信号）として、加算器６１〜６６に入力される。加算器６１〜６６では、目標信号（ｄｅｓｉｒｅ信号）と出力信号（ｏｕｔ信号）とをそれぞれ加算し、その結果をエラー信号（ｅｒｒｏｒ信号）として制御部１０００に入力する。

ここで、図５の目標特性部２０００は図６に示す構成になっている。目標特性フィルタ２００１〜２００６には、図４で求めた伝達特性Ｄ１〜Ｄ６が係数として設定されている。レベル調整器２１０１〜２１０６には任意のレベルが設定可能である。図１や図２で説明したように制御スピーカ１からマイク１１〜１６への回折音の到達レベルを制御するためには、レベル調整器２１０１の利得を１に、レベル調整器２１０２〜２１０６の利得を０．１に、それぞれ設定すればよい。なお、遅延器２２００は、図５のシステム全体の因果律を満たすために必要な遅延時間を設定するためのものである。これによって、入力されたｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号が所定の遅延時間を有して、伝達特性Ｄ１と等しいｄｅｓｉｒｅ１信号、伝達特性Ｄ２の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ２信号、伝達特性Ｄ３の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ３信号、伝達特性Ｄ４の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ４信号、伝達特性Ｄ５の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ５信号、伝達特性Ｄ６の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ６信号として、それぞれ出力される。なお、目標特性部２０００は必ずしも遅延器２２００を備えなくてもよい。前述したように、遅延器２２００の目的は、システム全体の因果律を満たすことである。したがって、目標特性部２０００の外部にある遅延器が、測定信号又は目標信号を遅延させる処置を施しても、同様に発明の効果を奏する。

図７は、図５の制御部を示すブロック図である。図７において、図３で求めた伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１６がＦｘフィルタ１０１１〜１１０６に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２６がＦｘフィルタ１０２１〜Ｆｘフィルタ１０２６（記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３６がＦｘフィルタ１０３１〜Ｆｘフィルタ１０３６（記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４６がＦｘフィルタ１０４１〜Ｆｘフィルタ１０４６（記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５６がＦｘフィルタ１０５１〜Ｆｘフィルタ１０５６（記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ６１〜Ｆｘ６６がＦｘフィルタ１０６１〜Ｆｘフィルタ１０６６に、フィルタ係数として設定されている。

図７において、入力されたｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、制御フィルタ１００１〜１００６で信号処理され、その出力が位相反転器１２０１〜１２０６において位相反転されてｃｏｎｔｒｏｌ１〜６信号として出力される。一方、ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、Ｆｘフィルタ１０１１〜１０１６、・・・・、Ｆｘフィルタ１０６１〜１０６６にも入力され、各伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１６、・・・・、Ｆｘ６１〜Ｆｘ６６と畳み込み処理される。さらに、畳み込み処理の演算結果は、ＬＭＳ演算器１１１１〜１１１６、・・・・、１１６１〜１１６６に入力される。ＬＭＳ演算器１１１１〜１１１６、・・・・、１１６１〜１１６６には、ｅｒｒｏｒ１〜６信号も入力される。その後、図３の場合と同様に、ここで制御フィルタ１００１〜１００６の係数更新量を求め、制御フィルタ１００１〜１００６の現在の係数に加えることで次の新しい係数として更新する。このように複数のエラー信号も用いて制御フィルタの複数の係数を更新する適応信号処理技術は、Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｅｒｒｏｒ ＬＭＳ ａｌｇｏｒｉｔｈｍと呼ばれるものであり、例えば、ＡＣＴＩＶＥ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＳＯＵＮＤ（非特許文献）（Ｐ．Ａ． Ｎｅｌｓｏｎ ＆ Ｓ．Ｊ． Ｅｌｌｉｏｔｔ，ＡＣＡＤＥＭＩＣ ＰＲＥＳＳ，Ｐ３９７〜４１０）に記載されている。

図７の制御部１０００から出力された信号であるｃｏｎｔｒｏｌ１〜６は、図５の音響系模擬部３０００に入力される。

図８は、この音響系模擬部３０００を示すブロック図である。図３で求めた伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１６がＦｘフィルタ３０１１〜３０１６（一部記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２６がＦｘフィルタ３０２１〜Ｆｘフィルタ３０２６（一部記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３６がＦｘフィルタ３０３１〜Ｆｘフィルタ３０３６（一部記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４６がＦｘフィルタ３０４１〜Ｆｘフィルタ３０４６（一部記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５６がＦｘフィルタ３０５１〜Ｆｘフィルタ３０５６（一部記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。また、伝達特性Ｆｘ６１〜Ｆｘ６６がＦｘフィルタ３０６１〜Ｆｘフィルタ３０６６（一部記載を省略）に、フィルタ係数として設定されている。

よって、ｃｏｎｔｒｏｌ１信号はＦｘフィルタ３０１１〜３０１６で伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１６と畳み込み処理される。同様に、ｃｏｎｔｒｏｌ２信号はＦｘフィルタ３０２１〜３０２６で伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２６と、畳み込み処理される。また、ｃｏｎｔｒｏｌ３信号はＦｘフィルタ３０３１〜３０３６で伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３６と、畳み込み処理される。また、ｃｏｎｔｒｏｌ４信号はＦｘフィルタ３０４１〜３０４６で伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４６と、畳み込み処理される。また、ｃｏｎｔｒｏｌ５信号はＦｘフィルタ３０５１〜３０５６で伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５６と、畳み込み処理される。また、ｃｏｎｔｒｏｌ６信号はＦｘフィルタ３０６１〜３０６６で伝達特性Ｆｘ６１〜Ｆｘ６６と、畳み込み処理される。

その後、各Ｆｘフィルタの出力が図８に示すように加算器３１００〜３１２９（一部記載を省略）において、それぞれ加算され、ｏｕｔ１〜６信号として出力される。ここで、ｏｕｔ１信号は、図２の制御スピーカ１〜６からの制御音がマイク１１で示される制御点に到達した合成音の特性を表す信号に相当している。同様に、ｏｕｔ２信号は制御スピーカ１〜６からの制御音がマイク１２で示される制御点に到達した合成音の特性を表す信号に相当する。また、ｏｕｔ３信号は制御スピーカ１〜６からの制御音がマイク１３で示される制御点に到達した合成音の特性を表す信号に相当する。また、ｏｕｔ４信号は制御スピーカ１〜６からの制御音がマイク１４で示される制御点に到達した合成音の特性を表す信号に相当する。また、ｏｕｔ５信号は制御スピーカ１〜６からの制御音がマイク１５で示される制御点に到達した合成音の特性を表す信号に相当する。また、ｏｕｔ６信号は制御スピーカ１〜６からの制御音がマイク１６で示される制御点に到達した合成音の特性を表す信号に相当する。

また、本実施の形態では、制御スピーカ１と再生スピーカとが兼用されており、制御スピーカ１から再生される制御音は、入力信号の再生音でもある。したがって、ｏｕｔ１〜ｏｕｔ６で示される各信号は、各制御点における、再生音と制御音との合成音の特性を示す信号であるといえる。

図６〜８で説明した内容から明らかなように、図５の加算器６１は図２のマイク１１に、加算器６２はマイク１２に、加算器６３はマイク１３に、加算器６４はマイク１４に、加算器６５はマイク１５に、加算器６６はマイク１６に、それぞれ相当する。また、図５のｅｒｒｏｒ１〜６信号が、マイク１１〜１６の出力信号にそれぞれ相当する。そして、図７における制御部１０００内の制御フィルタ１００１〜１００６は、ｅｒｒｏｒ１〜６信号が最小となるように自身の係数を更新する。この結果、制御部１０００と音響系模擬部３０００の合成特性が目標特性部２０００と等しくなるように制御される。このことは、つまり、図７における制御フィルタ１００１〜１００６が、目標特性部２０００と音響系模擬部３０００の逆フィルタとなっていることを示している。例えば、図５における制御部１０００の伝達関数を−Ｈ（−は、図７の位相反転器１２０１〜１２０６を示す）、目標特性部２０００の伝達関数をＤ、音響系模擬部３０００の伝達関数をＣ’とすると、加算器では、
Ｄ−Ｈ・Ｃ’≒０
となるように、制御部Ｈの特性が求められていくので、
Ｈ＝Ｄ／Ｃ’
となる。

これを図２に当てはめて考えると、Ｈは制御フィルタ２１〜２６の特性（つまり、図７の制御フィルタ１００１〜１００６に相当）を示す。制御スピーカ１〜６からマイク１１〜１６までの伝達特性をＣとすると、Ｃ≒Ｃ’なので、マイク１１〜１６で実現される特性は、
Ｈ・Ｃ≒Ｄ
となり、希望する制御効果が得られることになる。つまり、制御スピーカ１（再生スピーカを兼ねる）から再生された再生音が、マイク１１においては、回折音低減装置による制御の有無に関わらず、Ｄ１と同等特性を示す。また、再生音の音圧は、マイク１２ではＤ２／１０、マイク１３ではＤ３／１０、マイク１４ではＤ４／１０、マイク１５ではＤ５／１０、マイク１６ではＤ６／１０となる（回折音を１／１０に低減する場合）。

図９は、以上の述べた方法により決定されたフィルタ係数を有する制御フィルタ１０４を備える回折音低減装置１００の機能ブロックを示す。なお、図９は、再生スピーカ１０１及び制御スピーカ１０２それぞれの論理的な構成を示す。具体的には、再生スピーカ１０１は、少なくとも１つのスピーカから構成されている。また、制御スピーカ１０２は、少なくとも２つのスピーカから構成されている。したがって、回折音低減装置１００は、再生音として入力信号を再生する再生スピーカ１０１と、再生音のうち複数の制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカ１０２と、入力信号にフィルタ処理を施すことにより、制御信号を生成する制御フィルタ１０４とを備える。

これによると、制御スピーカのうちの１台を再生スピーカと兼用する本実施の形態においては、最少で２つのスピーカと制御フィルタ（例えば、デジタルシグナルプロセッサ等の演算器により実現できる）との構成により回折音低減装置を実現できる。したがって、従来技術よりもコンパクトな構成とすることができる。また、制御対象空間が大きくなっても演算量が膨大となることもない。したがって、コンパクトな形状で、且つ、低演算で音を伝えたくない方向のスピーカ再生音圧を低減し、且つ、音を伝えたい方向には正確に音を伝える回折音低減装置を提供できる。さらに、構成がコンパクトかつ、演算量が少ないことから、装置の製造コストを抑えることもできる。

より具体的には、本実施の形態においては、回折音低減装置１００が備える少なくとも２つの制御スピーカのうちの１つと、再生スピーカとが同一のスピーカにより構成されている。また、回折音低減装置１００が備える制御フィルタ１０４は、直接音の有する特性が、制御信号を再生することなく再生スピーカによって入力信号がそのまま再生された場合に受聴者の位置において当該再生音が有する特性と等しくなり、かつ、回折音の有する特性が、直接音の有する特性から所定量だけ音圧レベルを低減した特性となるように、入力信号にフィルタ処理を施す。より詳細には、制御フィルタ１０４は、直接音の音圧が、受聴者の位置の制御点において、制御信号を再生することなく再生スピーカによって入力信号がそのまま再生された場合における再生音の音圧と等しくなり、かつ、回折音の音圧が、受聴者の位置以外の位置における制御点において、制御信号を再生することなく再生スピーカによって入力信号がそのまま再生された場合よりも、所定量低減するように、入力信号にフィルタ処理を施す。

例えば、例えばＴＶを視聴している場合には、受聴者位置あるいは受聴者の居る方向では回折音低減装置による制御の有無に関わらず、ＴＶ音声の特性を変化させることなく、且つ、受聴者方向以外に回折する音を低減できる。したがって、受聴者は周囲に気兼ねなくＴＶ視聴ができる。

なお、本実施形態では回折音の低減レベルを１／１０としたが、１／３や１／２など、部屋の環境などの状況によって、都度、希望する任意のレベルに設定すればよい。また、マイク１２〜１６で同じ低減レベルとしたが、これも状況次第で異なる設定にしてもよい。例えば、ＴＶの右側に人が居るのでそちらを主に静かにしたい場合には、図１のマイク１２の低減レベルを１／１０とし、マイク１３〜１６はそれぞれ１／３にするなどとしてもよい。

また、図５において加算器６１〜加算器６６は、目標信号ｄｅｓｉｒｅ１〜ｄｅｓｉｒｅ６と、出力信号ｏｕｔ１〜ｏｕｔ６とをそれぞれ加算している。これは、図７において、位相反転器１２０１〜１２０６が、制御フィルタ１００１〜１００６の出力信号が有する位相を反転させていることに対応する。したがって、図７において、制御部１０００が位相反転器１２０１〜１２０６を有していない場合には、ｄｅｓｉｒｅ１〜ｄｅｓｉｒｅ６からｏｕｔ１〜ｏｕｔ６をそれぞれ減算する、減算器を加算器６１〜加算器６６の代わりに使用すればよい。すなわち、加算器６１〜加算器６６は、加算器以外の演算器であってもよい。

言いかえれば、本実施の形態に係る回折音低減装置が備える制御フィルタは、以下の（Ａ）〜（Ｅ）のステップを含むフィルタ係数決定方法により決定されたフィルタ係数を有する。

（Ａ）入力信号（図５のｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を信号処理して、制御点のそれぞれにおいて目標とすべき再生音の特性を示す信号である目標信号（図５のｄｅｓｉｒｅ１〜ｄｅｓｉｒｅ６）を決定する目標特性決定ステップ。

（Ｂ）入力信号に、制御スピーカのそれぞれに対応づけられた制御フィルタ（図７の制御フィルタ１００１〜１００６）を適用することにより、当該制御スピーカで再生されるべき制御信号（図７のｃｏｎｔｒｏｌ１〜ｃｏｎｔｒｏｌ６）を算出する制御信号算出ステップ。

（Ｃ）制御信号算出ステップにおいて算出された制御信号に基づいて、制御点のそれぞれにおける再生音の特性を示す信号である再生信号（図８のｏｕｔ１〜ｏｕｔ６）を算出する音響系模擬ステップ。

（Ｄ）目標信号と再生信号とを合成して得られる誤差信号（図５のｅｒｒｏｒ１〜ｅｒｒｏｒ６）を対応する制御点ごとに算出する加算ステップ。

（Ｅ）加算ステップにおいて算出された誤差信号が所定の閾値以上の場合には、誤差信号がより小さくなるように制御フィルタ１０４の係数を更新し、誤差信号が所定の閾値未満の場合には、その時点における制御フィルタ１０４の係数を、制御フィルタ１０４が有すべきフィルタ係数として決定する判定ステップ。

より詳細には、目標特性決定ステップにおいては、図６を参照して、制御点ごとに対応づけられたレベル調整器２１０１〜２１０６と目標特性フィルタ２００１〜２００６とを入力信号に適用することにより、目標信号（ｄｅｓｉｒｅ１〜６）を決定する。ここで、複数の目標特性フィルタのうち、第１の目標特性フィルタ（本実施の形態においては、目標特性フィルタ２００１）には、再生スピーカから受聴者の位置に配置された制御点までの伝達特性が設定されている。また、第１の目標特性フィルタ以外の目標特性フィルタには、再生スピーカから受聴者の位置以外に配置された制御点までの伝達特性が設定されている。

また、レベル調整器のそれぞれは、設定値に応じて、入力信号の利得を調整する。より詳細には、複数のレベル調整器のうち、第１の目標特性フィルタに対応するレベル調整器（本実施の形態においては、レベル調整器２１０１）に設定された利得の設定値よりも、他の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値の方が小さい。

また、音響系模擬ステップでは、図８を参照して、制御信号の各々について、制御点のそれぞれに到達するまでの経路の伝達特性を示す音響系模擬フィルタ（Ｆｘフィルタ３０１１〜３０６６）を当該制御信号に適用する。その後、音響系模擬フィルタが適用された複数の制御信号を制御点毎に、加算器３１００〜３１２９において加算することにより、各制御点における再生信号を算出する。

また、図７を参照して、制御部１０００が行う判定ステップでは、入力信号に対して制御スピーカの各々から制御点の各々までの音の伝達特性を示す音響系模擬フィルタ（Ｆｘフィルタ１０１１〜１０６６）を適用する。

その後、誤差信号（ｅｒｒｏｒ１〜ｅｒｒｏｒ６）が所定の閾値以上の場合には、音響系模擬フィルタ（Ｆｘフィルタ１０１１〜１０６６）の出力信号と、対応する誤差信号とに基づいて、次回の加算ステップにおいて算出される誤差信号がより小さくなるように制御フィルタの係数（ＦＩＲ１〜ＦＩＲ６）を更新する。

なお、本実施の形態に係る回折音低減装置は、さらに、入力信号（図５のｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）を信号処理して複数の目標信号Ｄｎ（図５のｄｅｓｉｒｅ１〜ｄｅｓｉｒｅ６）を出力する目標特性部２０００と、入力信号を信号処理して、複数の制御信号Ｃｎ（図５のｃｏｎｔｒｏｌ１〜ｃｏｎｔｒｏｌ６）を出力する制御部１０００と、制御部１０００から出力された複数の制御信号Ｃｎの各々を信号処理して、複数の制御信号Ｃｎの各々に対応する再生信号Ｏｎ（図５のｏｕｔ１〜ｏｕｔ６）を出力する音響系模擬部３０００と、目標信号Ｄｎのそれぞれと、当該目標信号Ｄｎに対応する再生信号Ｏｎとを合成することにより、複数の誤差信号Ｅｎ（図５のｅｒｒｏｒ１〜ｅｒｒｏｒ６）を出力する加算器（演算器）６１〜６６とを備えてもよい。このとき、回折音低減装置は、複数の誤差信号のそれぞれを所定の閾値より小さくすることにより、制御フィルタ１０４の制御特性を、
Ｃｎ＝Ｄｎ／Ｏｎ
として、求めることができる。

ここで、本実施の形態に係る回折音低減装置の効果を検証するために実際に行った実験例を以下に記す。図１０は実験室でのマイクとスピーカ配置を上から見た図である。図１０の４００は、再生スピーカが置かれた部屋の隣室を示しており、その内部に評価用のマイク４０１〜４０３を設置している。この実験では、制御スピーカを床からある高さに配置するためにスタンドを設けているので、図１における制御スピーカ６は用いないで５個の制御スピーカ１〜５を使用している。よって、マイクも５個のマイク１１〜１５を用いている。つまり、制御スピーカの下方は制御しない構成である。

この実験の目標は、制御スピーカ１（再生スピーカを兼ねる）からの再生音が、マイク１１が置かれた位置では制御の有無に関わらず同等特性となるように制御し、マイク１２〜１５が置かれた位置では音圧レベルが１／３に低減するように制御することである。図１１〜図１５を参照して結果を示す。なお、図１１〜図１５において、縦軸は、計測位置における音圧レベル（ｄＢ）を示し、横軸は計測した音の周波数（Ｈｚ）を示す。

図１１はマイク１１が置かれた位置での制御効果を示す。制御ＯＮ（細線）でも制御ＯＦＦ（太線）とほとんど変わらない特性が得られている。図１２はマイク１２が置かれた位置での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果（＝１／３に低減）が得られている。同様に、図１３はマイク１３が置かれた位置での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。図１４はマイク１４が置かれた位置での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。図１５はマイク１５が置かれた位置での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。

このように、制御点である各マイク１１〜１５において、目標効果が得られたので、隣室４００内ではどのような効果があるのかを測定した。図１６〜１７を参照して結果を示す。なお、図１６〜図１８において、縦軸は、回折音低減装置をＯＦＦにした時とＯＮにした時とでの音圧レベルの差（ｄＢ）を示す。横軸は、計測した音の周波数（Ｈｚ）を示す。

図１６はマイク４０１が置かれた位置での制御効果（制御ＯＦＦ−ＯＮの差分）を示す。５〜１５ｄＢの回折音低減効果が得られている。同様に、図１７はマイク４０２が置かれた位置での制御効果を、図１８はマイク４０３が置かれた位置での制御効果をそれぞれ示す。どちらも５〜１０ｄＢの回折音低減効果が得られている。

以上から、制御スピーカ１〜５を用いて、マイク１１〜１５における回折音を制御することにより、隣室４００へのＴＶ音声（制御スピーカ１からの再生音）の漏れ音を低減できるがわかる。実験では、マイク１２〜１５において、５０Ｈｚ付近（制御スピーカのｆｏなど特性に因る）〜１ｋＨｚの広帯域で回折音が低減されている。またマイク４０１〜４０３でも、８０Ｈｚ付近〜５００Ｈｚ付近で効果が得られている。したがって、第３の関連技術である指向性スピーカでは困難であった低域での制御効果を得ることができ、また隣室との壁一面の振動を制御する第１及び第２の関連技術や、第３の関連技術である指向性スピーカと比べて、大変コンパクトな形状で、演算量も大きく削減可能である。

なお、図１０に示す実験では下方向の制御スピーカ６を削減したが、理想的には削減しない方が望ましい。但し、この実験でも良好な効果が得られているように、システムに適用する条件に応じて、効果に悪影響を与えない範囲で制御スピーカ数を削減するのは自由である。少なくとも、制御点に向き合う位置ごとに１台の制御スピーカを配置すればよい。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る回折音低減装置の構成について説明する。図１９は、第２の実施形態に係る回折音低減装置のスピーカ構成を示す図である。

図１９において、（ａ）は再生スピーカ１０（例えばＴＶスピーカ）を正面とする正面図である。（ｂ）は（ａ）を右側から見た側面図である。（ｃ）は（ａ）を上から見た上面図である。このように、本発明の実施の形態２に係る回折音低減装置は、再生スピーカ１０の上下左右後に、少なくともそれぞれ１つずつの制御スピーカ１〜８を配置したスピーカ構成となっている。そして、各制御スピーカ１〜８に対向する位置にそれぞれマイク１１〜１８を設置し、これを制御点としている。ここで、再生スピーカ１０は必要な音（例えばＴＶ音声）を再生するスピーカであり、マイク１１及びマイク１２は受聴者位置そのもの、あるいは受聴者の居る方向に設置される。

よって、目標とする制御効果は、以下の２つである。第１に、再生スピーカ１０から再生された音が、マイク１１〜１２において、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御の有無に関わらず、同等特性を保持すること。第２に、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御無しの場合に再生スピーカ１０から再生された再生音のうちの回折音と比較して、本実施の形態に係る回折音低減装置による制御有りの場合は、マイク１３〜１８において所定量の音圧レベルの低減を実現することである。

ところで、第１の実施形態では再生スピーカと制御スピーカとが兼用された構成となっていた。しかし、第２の実施形態では再生スピーカは、例えば単なるＴＶに内蔵されたスピーカとしてＴＶ音声を再生するだけである。再生スピーカの周囲に配置された制御スピーカ１〜８が再生スピーカ１０からの回折音を低減する制御を行う。

回折音を低減するためには、マイク１３〜１８において、再生スピーカ１０からの再生音が低減されればよい。このため、制御スピーカ１〜８は、マイク１３〜１８において再生スピーカ１０からの再生音を低減する、所謂、アクティブ騒音制御（ＡＮＣ）を実行すればよい。但し、このとき、そのＡＮＣ制御音がマイク１１〜１２に伝播すると、再生スピーカ１０からのＴＶ音声の特性が変化してしまう。よって、これを解決するために、制御スピーカ１〜８から再生されるＡＮＣ制御音がマイク１１〜１２に伝播しないようにする必要がある。つまり、マイク１１〜１２において、ＴＶ音声と干渉して特性が変化しないレベルまでＡＮＣ制御音を低減できればよい。これはすなわち、制御スピーカ１〜８から再生される制御音がマイク１１〜１２に回折しないようにすることであり、その制御方法は第１の実施形態で説明したとおりである。要するに、制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１１〜１２において所定レベル低減されるように回折音制御を施した上で、マイク１３〜１８において再生スピーカ１０からのＴＶ音声をＡＮＣ制御すればよい。

例えば、図１９の制御スピーカ４で説明する。制御スピーカ４で再生された制御音は、マイク１１〜１８へと伝播していく。マイク１１〜１２へは本来、伝達特性Ｄ４１、Ｄ４２で伝播する。しかし、制御スピーカ１〜８を用いて回折音制御を行うことにより、制御スピーカ４からマイク１１〜１２へ伝播する音を、例えばＤ４１／１０、Ｄ４２／１０と低減させる。すると、マイク１１〜１２における制御スピーカ４からの音は十分にレベルが低いため、再生スピーカ１０から再生された再生音と干渉しない。これを同様に、他の制御スピーカにも当てはめて回折音制御すれば、マイク１１〜１２において、全ての制御スピーカ１〜８からの音が再生スピーカ１０から再生された再生音と干渉しないことになる。これら回折音制御をするフィルタが、図２１に示す補正フィルタ１００００〜１５０００である。補正フィルタ１００００〜１５０００が有するフィルタ係数は、図２１に示される構成により、決定することができる。詳細は後述する。

次に、図２０に示す再生スピーカ１０からの再生音は、なんの制御もなされない場合には、マイク１１〜１８へと伝播していく。ここで、再生スピーカ１０からの再生音がマイク１３〜１８へと伝播していかないようにするために、回折音制御された制御スピーカ１〜８を用いて、再生スピーカ１０からマイク１１〜１８への伝播音をＡＮＣによって打ち消す。これが、図２１に示すＡＮＣ５０００である。ＡＣＮ５０００の設計方法については、後述する。

では、図２１における補正フィルタ１００００〜１５０００とＡＮＣ５０００の動作及び設計方法について、図２２〜２７を用いて具体的に説明していく。

図２２は、図２１における補正フィルタ１００００〜１５０００と加算器６０００及び制御スピーカ１〜８の構成を示している。補正フィルタ１００００は、ＡＮＣ５０００から出力された信号を回折音制御フィルタ１０００１〜１０００８で信号処理し、その結果を加算器６０００に入力する。他の補正フィルタ１１０００〜１５０００も同様に、ＡＮＣ５０００から出力された信号を回折音制御フィルタ１１００１〜１５００８で信号処理し、その結果を加算器６０００に入力する。加算器６０００では、制御スピーカ１に対応する各補正フィルタ１１０００〜１５０００からの出力信号を加算器６００１、６０１１、・・・、で加算して１つの信号（ｃｏｎｔｒｏｌ１）とし、これを制御スピーカ１に入力する。制御スピーカ２〜８についても同様に、加算器６０００において、それぞれ対応する各補正フィルタ１００００〜１５０００からの出力信号を１つにまとめて、対応する制御スピーカに入力する。

ここで、補正フィルタ１００００〜１５０００の制御特性の求め方であるが、第１の実施形態で説明した方法を用いればよい。例えば、補正フィルタ１１０００を例にとると、第１の実施形態の図５における制御部１０００が、図２３における補正フィルタ１１０００に相当する。

図２３において、測定音源２０からの測定信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号）が目標特性部２０００で所定の処理を施された後、目標信号（ｄｅｓｉｒｅ信号）として出力される。出力された目標信号は、加算器６１〜６８に入力される。一方、測定信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号）は補正フィルタ１１０００にも入力される。ここで補正フィルタ１１０００は、測定信号に所定の処理を施して制御信号（ｃｏｎｔｒｏｌ信号）を出力する。その後、制御信号は、音響系模擬部３０００により処理された後に、出力信号（ｏｕｔ信号）として、加算器６１〜６８に入力される。加算器６１〜６８は、目標信号（ｄｅｓｉｒｅ信号）と出力信号（ｏｕｔ信号）とをそれぞれ加算し、その結果をエラー信号（ｅｒｒｏｒ信号）として補正フィルタ１１０００に入力する。

以下、補正フィルタ１００００〜１５０００の制御特性の求め方（すなわち、フィルタ係数の決定方法）について、より詳細に説明する。

図２３の目標特性部２０００は図２４に示す構成になっている。目標特性フィルタ２００１〜２００８には、図１９に示す伝達特性Ｄ４１〜Ｄ４８が係数として設定されている。なお、伝達特性Ｄ４１〜Ｄ４８は、図４で説明したように求めればよい。レベル調整器２１０１〜２１０８には任意のレベルが設定可能である。例えば、図１９のマイク１１、１２に制御スピーカ４からの再生音が伝達しないようにするためには、レベル調整器２１０１〜２１０２の利得を０．１に設定すればよい。このとき、他のレベル調整器２１０３〜２１０８の利得は、基本的には１を設定すればよい。仮にレベル調整器２１０３〜２１０８の利得に１以外を設定したとしても、図２１のＡＮＣ５０００で補正されるため、０．１のように極端に小さい値を設定しなければ大きな問題ではない。なお、遅延器２２００は、図２３のシステム全体の因果律を満たすために必要な遅延時間を設定するためのものである。これによって、入力されたｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号が所定の遅延時間を有して、伝達特性Ｄ４１の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ１信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４２の１／１０に等しいｄｅｓｉｒｅ２信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４３に等しいｄｅｓｉｒｅ３信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４４に等しいｄｅｓｉｒｅ４信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４５に等しいｄｅｓｉｒｅ５信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４６に等しいｄｅｓｉｒｅ６信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４７に等しいｄｅｓｉｒｅ７信号として出力される。また、伝達特性Ｄ４８に等しいｄｅｓｉｒｅ８信号として出力される。

図２５は、図２３の補正フィルタ１１０００を示すブロック図である。制御スピーカ１からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１８がＦｘフィルタ１１０１１〜１１０１８に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ２からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２８がＦｘフィルタ１１０２１〜１１０２８（記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ３からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３８がＦｘフィルタ１１０３１〜１１０３８（記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ４からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４８がＦｘフィルタ１１０４１〜１１０４８（記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ５からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５８がＦｘフィルタ１１０５１〜１１０５８（記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ６からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ６１〜Ｆｘ６８がＦｘフィルタ１１０６１〜１１０６８（記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ７からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ７１〜Ｆｘ７８がＦｘフィルタ１１０７１〜１１０７８（記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、制御スピーカ８からマイク１１〜１８までの伝達特性Ｆｘ８１〜Ｆｘ８８がＦｘフィルタ１１０８１〜１１０８８にフィルタ係数としてそれぞれ設定されている。

図２５において、入力されたｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、制御フィルタ１１００１〜１１００８で信号処理され、その出力が位相反転器１１２０１〜１１２０８において位相反転されてｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ１〜８信号として出力される。一方、ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、Ｆｘフィルタ１１０１１〜１１０１８、・・・・、Ｆｘフィルタ１１０８１〜１１０８８にも入力され、各伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１８、・・・・、Ｆｘ８１〜Ｆｘ８８と畳み込み処理される。その後、Ｆｘフィルタ１１０１１〜１１０１８、・・・・、Ｆｘフィルタ１１０８１〜１１０８８の出力は、それぞれ、ＬＭＳ演算器１１１１１〜１１１１８、・・・・、１１１８１〜１１１８８に入力される。ＬＭＳ演算器１１１１１〜１１１１８、・・・・、１１１８１〜１１１０８には、対応するｅｒｒｏｒ１〜８信号も入力される。その後、ＬＭＳ演算器１１１１１〜１１１１８、・・・・、１１１８１〜１１１０８は、制御フィルタ１１００１〜１１００８の係数更新量を求め、制御フィルタ１１００１〜１１００８の現在の係数に加えることで次の新しい係数を算出する。

図２５の補正フィルタ１１０００から出力されたｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ１〜８信号は、図２３の音響系模擬部３０００に入力される。図２６は、この音響系模擬部３０００を示すブロック図である。伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１８がＦｘフィルタ３０１１〜３０１８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２８がＦｘフィルタ３０２１〜Ｆｘフィルタ３０２８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３８がＦｘフィルタ３０３１〜Ｆｘフィルタ３０３８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４８がＦｘフィルタ３０４１〜Ｆｘフィルタ３０４８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５８がＦｘフィルタ３０５１〜Ｆｘフィルタ３０５８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ６１〜Ｆｘ６８がＦｘフィルタ３０６１〜Ｆｘフィルタ３０６８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ７１〜Ｆｘ７８がＦｘフィルタ３０７１〜Ｆｘフィルタ３０７８（一部記載を省略）に、フィルタ係数としてそれぞれ設定されている。また、伝達特性Ｆｘ８１〜Ｆｘ８８がＦｘフィルタ３０８１〜Ｆｘフィルタ３０８８（一部記載を省略）にフィルタ係数としてそれぞれ設定されている。

よって、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ１信号はＦｘフィルタ３０１１〜３０１８で伝達特性Ｆｘ１１〜Ｆｘ１８と畳み込み処理される。同様に、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ２信号はＦｘフィルタ３０２１〜３０２８で伝達特性Ｆｘ２１〜Ｆｘ２８と畳み込み処理される。また、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ３信号はＦｘフィルタ３０３１〜３０３８で伝達特性Ｆｘ３１〜Ｆｘ３８と畳み込み処理される。また、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ４信号はＦｘフィルタ３０４１〜３０４８で伝達特性Ｆｘ４１〜Ｆｘ４８と畳み込み処理される。また、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ５信号はＦｘフィルタ３０５１〜３０５８で伝達特性Ｆｘ５１〜Ｆｘ５８と畳み込み処理される。また、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ６信号はＦｘフィルタ３０６１〜３０６８で伝達特性Ｆｘ６１〜Ｆｘ６８と畳み込み処理される。また、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ７信号はＦｘフィルタ３０７１〜３０７８で伝達特性Ｆｘ７１〜Ｆｘ７８と畳み込み処理される。また、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ８信号はＦｘフィルタ３０８１〜３０８８で伝達特性Ｆｘ８１〜Ｆｘ８８と畳み込み処理される。そして各Ｆｘフィルタの出力が図２６に示すように加算器３１００〜３１５５（一部記載を省略）において、対応する制御点ごとにそれぞれ加算され、ｏｕｔ１〜８信号として出力される。

ここで、ｏｕｔ１信号は、図２１の制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１１に到達する信号に相当している。同様に、ｏｕｔ２信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１２に到達する信号に、相当する。また、ｏｕｔ３信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１３に到達する信号に、相当する。また、ｏｕｔ４信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１４に到達する信号に、相当する。また、ｏｕｔ５信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１５に到達する信号に、相当する。また、ｏｕｔ６信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１６に到達する信号に、相当する。また、ｏｕｔ７信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１７に到達する信号に、相当する。また、ｏｕｔ８信号は制御スピーカ１〜８からの制御音がマイク１８に到達する信号に、相当する。

図２４〜図２６で説明した内容から明らかなように、図２３の加算器６１は図２１のマイク１１に、相当する。また、加算器６２はマイク１２に、相当する。また、加算器６３はマイク１３に、相当する。また、加算器６４はマイク１４に、相当する。また、加算器６５はマイク１５に、相当する。また、加算器６６はマイク１６に、相当する。また、加算器６７はマイク１７に、相当する。また、加算器６８はマイク１８に、相当する。

また、図２３のｅｒｒｏｒ１〜８信号が、マイク１１〜１８の出力信号にそれぞれ相当する。そして、図２５における補正フィルタ１１０００内の制御フィルタ１１００１〜１１００８は、ｅｒｒｏｒ１〜８信号が最小となるように自身の係数（ｄｉｆｆｒａｃｔ４１〜ｄｉｆｆｒａｃｔ４８）を更新する。この結果、補正フィルタ１１０００と音響系模擬部３０００との合成特性が目標特性部２０００と等しくなるように制御される。つまり、補正フィルタ１１０００に入力されたｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、音響系模擬部３０００を経由して、加算器６１〜６２ではそれぞれＤ４１／１０、Ｄ４２／１０となる。また、加算器６３〜６８ではそれぞれＤ４３、Ｄ４４、Ｄ４５、Ｄ４６、Ｄ４７、Ｄ４８となる。

以上は、制御スピーカ４を例にとって説明したが、制御スピーカ３についても同様に制御を行い、補正フィルタ１００００とする。制御スピーカ５〜８についても同様に、それぞれ補正フィルタ１２０００〜１５０００を求める。

この結果、図２１におけるＡＮＣ５０００からの各出力信号ａｎｃ１〜６が示す音は、補正フィルタ１００００〜１５０００と加算器６０００とによって回折音が制御される。また、制御スピーカ１〜８から再生される制御音はマイク１３〜１８には指定された音圧で伝達される一方、マイク１１〜１２においては１／１０にレベル低減される。よって、ＡＮＣ５０００はマイク１１〜１２に影響を与えないでマイク１３〜１８における制御を行うことができる。

次に、ＡＮＣ５０００の動作について説明する。ＡＮＣ５０００から見ると、補正フィルタ１００００〜１５０００から、加算器６０００と制御スピーカ１〜８とを経由して、マイク１３〜１８までの伝達経路が、所謂、２次経路となる。よって、これをＦｉｌｔｒｅｄ−ｘフィルタとして同定する必要がある。図２７は、補正フィルタ１００００を例にした場合を示している。

図２７において、測定音源２０からの測定信号が補正フィルタ１００００と加算器６０００とを介して制御スピーカ１〜８から測定音として再生される。ここで、補正フィルタ１００００は、図２１〜図２６で説明したように、回折音が制御されている。よって、制御スピーカ１〜８から再生される制御音は、図２１のマイク１３〜１８には伝播するが、マイク１１〜１２には伝播しない（と見なせる）。

同時に、測定音源２０からの測定信号は、ｆｘフィルタ３１〜３６とＬＭＳ演算器４１〜４６とに入力される。ｆｘフィルタ３１〜３６において、その制御係数と測定音源２０からの測定信号が畳み込み演算され、その結果を減算器５１〜５６に入力する。一方、制御スピーカ１〜８で再生された測定音は、マイク１３〜１８で検出され、それぞれ減算器５１〜５６に入力される。そして、減算器５１〜５６において、マイク１３〜１８の検出信号からｆｘフィルタ３１〜３６の出力信号がそれぞれ減算され、その結果がＬＭＳ演算器４１〜４６のうち対応するＬＭＳ演算器に入力される。ＬＭＳ演算器４１〜４６では、測定音源２０からの測定信号を参照信号とし、減算器５１〜５６からの出力信号をエラー信号として、エラー信号が最小値になるようにＬＭＳ演算を行う。つまり、ＬＭＳ演算器４１〜４６において、ｆｘフィルタ３１〜３６の係数更新量をそれぞれ求め、現在の制御係数に更新量を加えて次の新たな制御係数を算出する。算出された制御係数により、ｆｘフィルタ３１〜３６を更新する。この一連の動作を繰り返すことで、ＬＭＳ演算器４１〜４６の各エラー信号、つまり減算器５１〜５６の出力信号は最小値（理想的には、限りなく０）に近づいていく。この結果、ｆｘフィルタ３１〜３６の特性（＝係数）は、それぞれ補正フィルタ１００００から、加算器６０００と制御スピーカ１〜８とを経由して、マイク１３〜１８までの間の伝達特性に近似されていく。

このように、ｆｘフィルタ３１には補正フィルタ１００００からマイク１３の伝達特性ｆｘ３３が求められる。また、ｆｘフィルタ３２には補正フィルタ１００００からマイク１４の伝達特性ｆｘ３４が、・・・・、ｆｘフィルタ３６には補正フィルタ１００００からマイク１８の伝達特性ｆｘ３８が、それぞれ求められる。

なお、ここでは、補正フィルタ１００００を例に挙げたが、補正フィルタ１１０００〜１５０００の場合も同様に伝達特性を求めることができる。つまり、補正フィルタ１１０００の場合は伝達特性ｆｘ４３〜ｆｘ４８が、求められる。また、補正フィルタ１２０００の場合は伝達特性ｆｘ５３〜ｆｘ５８が、求められる。また、補正フィルタ１３０００の場合は伝達特性ｆｘ６３〜ｆｘ６８が、求められる。また、補正フィルタ１４０００の場合は伝達特性ｆｘ７３〜ｆｘ７８が、求められる。また、補正フィルタ１５０００の場合は伝達特性ｆｘ８３〜ｆｘ８８が、求められる。

以上のように、ＡＮＣ５０００から見たＦｉｌｔｒｅｄ−ｘフィルタが求まれば、次にＡＮＣ５０００の制御特性を求めていく。以下、ＡＮＣ５０００の制御特定の決定方法について説明する。

図２８は、図２１におけるＡＮＣ５０００の内部構成を示している。ｆｘフィルタ５０１１〜５０６６には、図２７で説明したように、予め求めた伝達特性が係数として設定されている。

再度図２１を参照して、測定音源２０からのｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、遅延器７０００で所定の遅延処理をされた後に再生スピーカ１０から再生される。ここで、遅延器７０００は、図２１に示されるシステム全体における因果律を満足するためのものである。

一方、測定音源２０からのｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、ＡＮＣ５０００にも入力され、所定の信号処理を施されてａｎｃ１〜６信号を出力する。その後、ａｎｃ１〜６信号は、補正フィルタ１００００〜１５０００のうち対応する補正フィルタで回折音制御に必要な信号処理が施された後、ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ１〜６として加算器６０００に入力される。加算器６０００では、入力された信号であるｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ１〜６を対応する制御スピーカ毎に加算することにより、信号（ｃｏｎｔｒｏｌ１〜８）を生成する。また、ｃｏｎｔｒｏｌ１〜８は、制御スピーカ１〜８のうち対応する制御スピーカから再生される。

これによると、再生スピーカ１０からの再生音と制御スピーカ１〜８からの制御音とは、マイク１３〜１８において干渉しあい、その結果がｅｒｒｏｒ信号３〜８として検出される。

図２８において、入力されたｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、制御フィルタ５００１〜５００６で信号処理され、その出力が位相反転器５２０１〜５２０６において位相反転された後に、ａｎｃ１〜６信号として出力される。ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、ｆｘフィルタ５０１１〜５０１６、・・・・、ｆｘフィルタ５０６１〜５０６６にも入力され、各伝達特性ｆｘ３３〜ｆｘ３８、・・・・、ｆｘ８３〜ｆｘ８８とそれぞれ畳み込み処理されてＬＭＳ演算器５１１１〜５１１６、・・・・、５１６１〜５１６６にそれぞれ入力される。ＬＭＳ演算器５１１１〜５１１６、・・・・、５１６１〜５１６６には、マイク１３〜１８の出力信号であるｅｒｒｏｒ３〜８信号もそれぞれ入力される。各ＬＭＳ演算器は、このｅｒｒｏｒ３〜８信号を最小化するように、制御フィルタ５００１〜５００６の係数更新量を求める。さらに、求めた係数更新量を制御フィルタ５００１〜５００６の現在の係数に加えて得られた値により、制御フィルタの係数を更新する。この結果、ｅｒｒｏｒ３〜８信号のレベルが低減される。

すなわち、ＡＮＣ５０００は、所謂、１（参照信号数）−６（制御スピーカ数）−６（制御点数）制御を行っていることになる。その結果、図２１において、再生スピーカ１０から再生された測定音源２０からのｒｅｆｅｒｅｎｃｅ信号は、マイク１３〜１８においてレベル低減される。このことは、再生スピーカ１０からの再生音が、マイク１３〜１８において打ち消されたことを意味する。一方、制御スピーカ１〜８から再生される制御音は、マイク１３〜１８には伝播するが、マイク１１〜１２には影響しない程度にレベル低減されている。したがって、マイク１１〜１２では再生スピーカ１０からの再生音がそのまま聞こえる。つまり、測定音源２０がＴＶ音声だとすれば、マイク１１〜１２ではＴＶ音声が、ＡＮＣ５０００の動作に関係なく、事前に設定された音圧レベルで聞くことができる。同時に、マイク１３〜１８では、ＡＮＣ５０００が動作すれば、ＴＶ音声が低減されて聞こえなくなる。

図２９は、本発明の実施の形態に係る回折音低減装置１００Ａの機能ブロックを示す。

図２９に示されるように、回折音低減装置１００Ａは、回折音低減装置１００と比較して、さらに、制御フィルタ１０４Ａ（図２１の１−６−６ＡＮＣ５０００に相当）が出力する制御信号を入力とする補正フィルタ１０６（図２１の補正フィルタ１００００〜補正フィルタ１５０００に相当）と、加算器１０８（図２１の加算器６０００に相当）とを備える。

また、再生スピーカ１０１Ａと、少なくとも２つの制御スピーカ１０２Ａとは異なるスピーカにより構成されている。より詳細には、少なくとも２つの制御スピーカ１０２Ａのうち、第１の制御スピーカ（本実施の形態においては、図２１の制御スピーカ１及び制御スピーカ２に相当）は、その振動板が受聴者に対向するように配置される。また、第１の制御スピーカ以外の制御スピーカ（本実施の形態においては、図２１の制御スピーカ３〜制御スピーカ８に相当）は、再生スピーカの周囲に、受聴者に対向しないように配置される。

補正フィルタ１０６は、当該補正フィルタが適用された制御信号が示す制御音が受聴者の位置における再生音の特性に与える影響をより低減させるよう決定されたフィルタ係数（図２２のｄｉｆｆｒａｃｔ３１〜ｄｉｆｆｒａｃｔ８８）を有する。すなわち、補正フィルタ１０６は、当該補正フィルタが適用された制御信号を再生した制御音を受聴者の位置における再生音の特性に影響を与えないようなレベルまで低減するフィルタ係数を有する（ＣＬ９）。

加算器１０８は、補正フィルタ１０６が適用された各制御信号（図２２のｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ１〜ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ８）を、対応する制御スピーカ毎に集約し、集約された制御信号を、対応する制御スピーカに出力する。

以上述べた構成によると、例えばＴＶを視聴している場合には、受聴者位置あるいは受聴者の居る方向では制御の有無に関わらずＴＶ音声の特性を変化させることなく、且つ、受聴者方向以外に回折する音を低減できる。したがって、受聴者は周囲に気兼ねなくＴＶ視聴ができる。

さらに、ＴＶ内蔵の再生スピーカ１０を制御に用いないため、一般のＴＶ（などの機器）に後付で制御スピーカ１〜８をその周囲に設置すれば、上記効果を実現することができる。

なお、本実施形態では回折音の低減レベルを１／１０としたが、１／３や１／２など、部屋の環境などの状況によって、都度、希望する任意のレベルに設定すればよい。

ここで、本実施の形態に係る回折音低減装置の効果を検証するため、実際に行った実験例を図３０〜図３７を参照して示す。

図３０は、ＴＶ９０００に内蔵された再生スピーカ１０と、その周囲に設置された制御スピーカ１〜７と、制御点であるマイク１１〜１７とを示している。この実験では、ＴＶ９０００及び制御スピーカ１〜７を床からある高さに配置するために台の上に置いている。そのため、図１９〜図２０における制御スピーカ８は用いないで７個の制御スピーカ１〜７を使用している。よって、マイクも７個のマイク１１〜１７を用いている。つまり、制御スピーカの下方は制御しない構成である。この実験の第１の目標は、ＴＶ内蔵の再生スピーカ１０からの再生音が、マイク１１〜１２が配置された制御点では制御の有無に関わらず同等特性（制御ＯＮ／ＯＦＦで再生音が変化しない）とすることである。また、第２の目標は、マイク１３〜１７が配置された制御点では音圧レベルが１／３に低減するように制御することである。結果を次に示す。

図３１はマイク１１が配置された制御点での制御効果を示す。制御ＯＮ（細線）でも制御ＯＦＦ（太線）とほとんど変わらない特性が得られている。図３２はマイク１２が配置された制御点での制御効果を示す。ここでも、制御ＯＮと制御ＯＦＦでほとんど変わらない特性が得られている。図３３はマイク１３が配置された制御点での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果（＝１／３に低減）が得られている。同様に、図３４はマイク１４が配置された制御点での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。図３５はマイク１５が配置された制御点での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。図３６はマイク１６が配置された制御点での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。図３７はマイク１７が配置された制御点での制御効果を示す。制御ＯＮ時には約１０ｄＢの低減効果が得られている。

以上から、制御スピーカ１〜７を用いて、マイク１１〜１７の位置において、ＴＶ内蔵の再生スピーカ１０からの回折音を低減できることがわかる。実験では、マイク１３〜１７の位置において、６０Ｈｚ付近〜５００Ｈｚ付近の広帯域で回折音が低減されている。したがって、第３の関連技術である指向性スピーカでは困難であった低域での制御効果を得ることができる。また隣室との壁一面の振動を制御する第１及び第２の関連技術や、第３の関連技術である指向性スピーカと比べて、大変コンパクトな形状で、演算量も大きく削減可能である。また、ＴＶ９０００に内蔵された再生スピーカ１０から再生音を再生し、その周囲の制御スピーカ１〜７で制御する構成のため、ＴＶ９０００そのものに手を加える必要はない。既に購入済みのＴＶに後付で制御スピーカとマイクを設置すれば、回折音を低減することが可能となる。この際、ＴＶを設置する棚やラックに、制御スピーカとマイクを設置したものを予め用意しておくという方法も考えられる。すなわち、ＴＶの製造元や型番などがわかれば、ＴＶサイズや内蔵の再生スピーカの位置などが確定できるため、その条件に合わせたＴＶ用の棚やラックが作製可能となる。したがって、ユーザーはＴＶ購入時あるいは購入後にその専用ラックを購入すれば、手軽に且つ美観に優れた回折音低減装置を実現できる。

ところで、図３０に示す実験では下方向の制御スピーカ８を削減したが、理想的には削減しない方が望ましい。但し、この実験でも良好な効果が得られているように、システムに適用する条件に応じて、効果に悪影響を与えない範囲で制御スピーカ数を削減することができる。

なお、実施の形態１及び２において、音響系模擬部の代わりに、スピーカとマイクを使用してもよい。音響系模擬部は、所定の位置に設置された再生スピーカ及び制御スピーカから再生された音の、各制御点における特性を求めるための構成部である。したがって、実際にスピーカとマイクを設置できる場合には、音響系模擬部は不要となる。

なお、ブロック図（図２〜９、図２１〜２９など）の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていてもよい。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

また、各機能ブロックのうち、符号化又は復号化の対象となるデータを格納する手段だけ１チップ化せずに別構成としてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本発明は、ＴＶや音響機器などから再生される音声が、受聴者の居ない方向へ伝播しないように回折音を複数のスピーカで打ち消す回折音低減装置等に適用できる。

１、２、３、４、５、６、７、８、１０２、１０２Ａ 制御スピーカ
１０、１０１、１０１Ａ 再生スピーカ
１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８ マイク
２０ 音源（測定音源）
２１、２２、２３、２４、２５、２６、１０４、１０４Ａ、１００１、１００２、１００３、１００４、１００５、１００６、５００１、５００２、５００３、５００４、５００５、５００６ 制御フィルタ
３１、３２、３３、３４、３５、３６、１０１１〜１０１６、１０２１〜１０２６、・・・、１０６１〜１０６６、３０１１〜３０１８、３０２１〜３０２８、・・・、３０８１〜３０８８、１１０１１〜１１０１８、１１０２１〜１１０２８、・・・、１１０８１〜１１０８８ Ｆｘフィルタ
４１、４２、４３、４４、４５、４６、１１１１〜１１１６、１１２１〜１１２６、・・・、１１６１〜１１６６、５１１１、５１１２、・・・、５１６６、１１１１１〜１１１１８、１１１２１〜１１１２８、・・・、１１１８１〜１１１８８ ＬＭＳ演算器
５１、５２、５３、５４、５５、５６ 減算器
６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８、１０８、３１００、３１０１、・・・、３１５５、６０００、６００１、６００２、６００３、６００４、６００５、６００７、６００８、６０１１、６０１２、６０１３、６０１４、６０１５、６０１７、６０１８ 加算器（演算器）
１００、１００Ａ 回折音低減装置
１０６、１００００、１１０００、１２０００、１３０００、１４０００、１５０００ 補正フィルタ
４００ 隣室
４０１、４０２、４０３ （評価用の）マイク
１０００ 制御部
１２０１、１２０２、１２０３、１２０４、１２０５、１２０６、５２０１、５２０２、５２０３、５２０４、５２０５、５２０６、１１２０１、１１２０２、１１２０３、１１２０４、１１２０５、１１２０６、１１２０７、１１２０８ 位相反転器
２０００ 目標特性部
２００１、２００２、２００３、２００４、２００５、２００６、２００７、２００８ 目標特性フィルタ
２１０１、２１０２、２１０３、２１０４、２１０５、２１０６、２１０７、２１０８ レベル調整器
２２００ 遅延器
３０００ 音響系模擬部
５０００ ＡＮＣ
５０１１〜５０１６、５０２１〜５０２６、・・・、５０６１〜５０６６ ｆｘフィルタ
７０００ 遅延器
９０００ ＴＶ
１０００１〜１０００８、１１００１〜１１００８、・・・、１５００１〜１５００８ 回折音制御フィルタ
２００００ スピーカアレイ
４０００１ 遮音壁
４０００２ アクチュエータ
４０００３ 振動センサ
４０００４ 騒音センサ
４０００５ 換算回路
４０００６ 制御回路
５０００１ 高透過損パネル
５０００２ セル
５０００３ アクチュエータ
５０００４ 第１のセンサ手段
５０００５ 第２のセンサ手段
５０００６ 制御装置
６００００ 家
６０００１ 壁
６０００２ ＴＶ
６０００３ スピーカ
６０００４、６０００５ 人

Claims (9)

1. 受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、前記制御点における音圧を制御する回折音低減装置であって、
   入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、
   前記再生音のうち受聴者の位置を除く複数の前記制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、
   前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備え、
   前記再生スピーカは、前記受聴者に対向するように配置され、
   前記制御スピーカの各々は、前記再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置され、
   前記制御点は、前記再生スピーカおよび前記制御スピーカにそれぞれ対向するように配置され、
   前記制御フィルタは、前記回折音の音圧が、前記再生音のうち前記受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも、低減するように、前記制御信号を生成し、
   前記制御フィルタはさらに、前記入力信号を信号処理して、前記制御点のそれぞれにおいて目標とすべき前記再生音の特性を示す信号である目標信号を決定する目標特性決定ステップを含むフィルタ係数決定方法により決定されたフィルタ係数を有し、
   前記目標特性決定ステップにおいては、前記制御点ごとに対応づけられたレベル調整器と目標特性フィルタとを前記入力信号に適用することにより、前記目標信号を決定し、
   複数の前記目標特性フィルタのうち、第１の目標特性フィルタには、前記再生スピーカから前記受聴者の位置に配置された制御点までの伝達特性が設定され、前記第１の目標特性フィルタ以外の目標特性フィルタには、前記再生スピーカから前記受聴者の位置以外に配置された制御点までの伝達特性が設定され、
   前記レベル調整器のそれぞれは、設定値に応じて、前記入力信号の利得を調整する
   回折音低減装置。
2. 前記少なくとも２つの制御スピーカのうちの１つと、前記再生スピーカとが同一のスピーカにより構成されており、
   前記制御フィルタは、
   前記直接音の音圧が、前記受聴者の位置の制御点において、前記制御信号を再生することなく前記再生スピーカによって前記入力信号がそのまま再生された場合における前記再生音の音圧と等しくなり、かつ、
   前記回折音の音圧が、前記受聴者の位置以外の位置における制御点において、前記制御信号を再生することなく前記再生スピーカによって前記入力信号がそのまま再生された場合よりも、所定量低減するように、
   前記入力信号に前記フィルタ処理を施す
   請求項１記載の回折音低減装置。
3. 前記フィルタ係数決定方法はさらに、
   前記入力信号に、前記制御スピーカのそれぞれに対応づけられた制御フィルタを適用することにより、当該制御スピーカで再生されるべき前記制御信号を算出する制御信号算出ステップと、
   前記制御信号算出ステップにおいて算出された制御信号に基づいて、前記制御点のそれぞれにおける前記再生音の特性を示す信号である再生信号を算出する音響系模擬ステップと、
   前記目標特性決定ステップからの出力信号である前記目標信号と、音響系模擬ステップからの出力信号である前記再生信号とを合成して得られる誤差信号を対応する制御点ごとに算出する加算ステップと、
   前記加算ステップにおいて算出された前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタの係数を更新し、
   前記誤差信号が所定の閾値未満の場合には、当該制御フィルタの係数を、前記制御フィルタが有すべき前記フィルタ係数として決定する判定ステップとを含む
   請求項１記載の回折音低減装置。
4. 前記複数のレベル調整器のうち、前記第１の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値よりも、他の目標特性フィルタに対応するレベル調整器に設定された利得の設定値の方が小さい
   請求項１記載の回折音低減装置。
5. 前記音響系模擬ステップにおいては、
   前記制御信号の各々について、当該制御信号に前記制御点のそれぞれに到達するまでの経路の伝達特性を示す音響系模擬フィルタを適用し、
   前記音響系模擬フィルタが適用された前記複数の制御信号を前記制御点毎に加算することにより、各制御点における再生信号を算出する
   請求項３記載の回折音低減装置。
6. 前記判定ステップにおいては、
   前記入力信号に対して前記制御スピーカの各々から前記制御点の各々までの音の伝達特性を示す音響系模擬フィルタを適用し、
   前記誤差信号が所定の閾値以上の場合には、前記音響系模擬フィルタの出力信号と、前記誤差信号とに基づいて、次回に算出される誤差信号がより小さくなるように前記制御フィルタのフィルタ係数を更新する
   請求項３記載の回折音低減装置。
7. さらに、前記入力信号を信号処理して、複数の目標信号Ｄｎを出力する目標特性部と、
   前記入力信号を信号処理して、複数の制御信号Ｃｎを出力する制御部と、
   前記制御部から出力された前記複数の制御信号Ｃｎの各々を信号処理して、前記複数の制御信号Ｃｎの各々に対応する再生信号Ｏｎを出力する音響系模擬部と、
   前記目標信号Ｄｎのそれぞれと、当該目標信号Ｄｎに対応する前記再生信号Ｏｎとを合成することにより、複数の誤差信号Ｅｎを出力する演算器とを備え、
   前記回折音低減装置は、前記複数の誤差信号を所定の閾値より小さくすることにより、前記制御フィルタの制御特性を、
   Ｃｎ＝Ｄｎ／Ｏｎ
   として算出することにより、求める
   請求項１記載の回折音低減装置。
8. 受聴者の位置及び受聴者の位置以外の位置に、複数の制御点を設け、前記制御点における音圧を制御する回折音低減装置であって、
   入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、
   前記再生音のうち受聴者の位置を除く複数の前記制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、
   前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタと、
   前記制御フィルタの各々が出力する前記制御信号を入力とする補正フィルタと、
   加算器とを備え、
   前記再生スピーカは、前記受聴者に対向するように配置され、
   前記制御スピーカの各々は、前記再生スピーカの周囲に、受聴者に対向することなく配置され、
   前記制御点は、前記再生スピーカおよび前記制御スピーカにそれぞれ対向するように配置され、
   前記制御フィルタは、前記回折音の音圧が、前記再生音のうち前記受聴者の位置に到達した音である直接音の音圧よりも、低減するように、前記制御信号を生成し、
   前記再生スピーカは、前記少なくとも２つの制御スピーカとは異なるスピーカにより構成され、
   前記少なくとも２つの制御スピーカのうち、第１の制御スピーカは、その振動板が、前記受聴者に対向するように配置され、前記第１の制御スピーカ以外の制御スピーカは、前記再生スピーカの周囲に、前記受聴者に対向しないように配置され、
   前記補正フィルタは、当該補正フィルタが適用された前記制御信号を再生した制御音を前記受聴者の位置における前記再生音の特性に影響を与えないようなレベルまで低減するフィルタ係数を有し、
   前記加算器は、前記補正フィルタが適用された各制御信号を、対応する前記制御スピーカ毎に集約し、集約された制御信号を、対応する制御スピーカに出力する
   回折音低減装置。
9. 入力信号により示される特性を有する再生音を出力する再生スピーカと、前記再生音のうち複数の制御点の各々に到達した音である回折音の音圧を低減させるための制御音の特性を示す制御信号を再生する少なくとも２つの制御スピーカと、前記入力信号にフィルタ処理を施すことにより、前記制御信号を生成する制御フィルタとを備える回折音低減装置による回折音低減方法であって、
   前記入力信号を信号処理して、複数の目標信号Ｄｎを出力する目標特性算出ステップと、
   前記入力信号を信号処理して、複数の制御信号Ｃｎを出力する制御信号算出ステップと、
   前記制御信号算出ステップにおいて出力された前記複数の制御信号Ｃｎの各々を信号処理して、前記複数の制御信号Ｃｎの各々に対応する再生信号Ｏｎを出力する音響系模擬ステップと、
   前記目標信号Ｄｎのそれぞれと、当該目標信号Ｄｎに対応する前記再生信号Ｏｎとを合成することにより、複数の誤差信号Ｅｎを出力する演算ステップと、
   前記複数の誤差信号を所定の閾値より小さくすることにより、前記制御フィルタの制御特性を、
   Ｃｎ＝Ｄｎ／Ｏｎ
   として算出することにより求める、制御特性算出ステップとを含む
   回折音低減方法。

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