KR20190126069A - 신호 처리 장치 및 방법, 그리고 프로그램 - Google Patents

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유 마에노
유키 미츠후지
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소니 주식회사
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Abstract

본 기술은, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 신호 처리 장치 및 방법, 그리고 프로그램에 관한 것이다. 신호 처리 장치는, 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부와, 스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 구비한다. 본 기술은 공간 노이즈 제어 장치에 적용할 수 있다.

Description

신호 처리 장치 및 방법, 그리고 프로그램
본 기술은 신호 처리 장치 및 방법, 그리고 프로그램에 관한 것이며, 특히 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있도록 한 신호 처리 장치 및 방법, 그리고 프로그램에 관한 것이다.
노이즈 캔슬링 기술은 예로부터 연구되고, 현재는 노이즈 캔슬링 기능이 탑재된 헤드폰이 실용화되어, 보급되고 있다.
근년에는, 노이즈 캔슬링 기술로서, 다수의 스피커와 마이크로폰을 사용하여 제어 영역을 둘러싸고, 노이즈를 보다 넓은 영역에서 억제하는 연구가 행해지고 있다. 이에 의해 예를 들어 차내나 항공기 내 등에서 넓은 영역을 조용하게 유지할 수 있다고 생각된다.
통상, 노이즈의 주파수 특성은 불분명하기 때문에, 노이즈 캔슬링에서는 일반적으로 적응 필터가 사용된다.
적응 필터의 계수 갱신에는, 참조 마이크로폰이나 오차 마이크로폰으로 취득한 노이즈 신호가 필요하다. 이들 마이크로폰에 입력되는 노이즈는 통상, 제어 영역 외측으로부터 제어 영역 내측으로 침입해 오는 것이라고 가정된다. 그러나, 의도하지 않게 제어 영역 내측에서 노이즈가 발생하여, 마이크로폰으로 수음되어 버리는 경우도 고려된다.
이와 같이 참조 마이크로폰이나 오차 마이크로폰에 의해 제어 영역 내측에서 발생한 노이즈가 검출되면, 적응 필터가 발산되어, 노이즈 캔슬링 성능이 저하되어 버린다.
그래서, 참조 마이크로폰 또는 오차 마이크로폰에 단일 지향성 마이크로폰을 사용하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 비특허문헌 1 참조).
이 방법에서는, 마이크로폰의 지향성을 제어 영역의 외측으로 향하게 함으로써, 이상적으로는 제어 영역 내측으로부터 도달하는 노이즈에 영향을 받지 않게 되도록 할 수 있다.
Christian Kleinhenrich, Detlef Krahe, "The Reflection Equivalence Formulation for a circular ANC System," Proceedings of INTER-NOISE 2016. 2016.
그러나, 상술한 기술로는 충분한 노이즈 캔슬링 성능을 얻기가 곤란하였다.
예를 들어 단일 지향성 마이크로폰을 사용하는 방법에서는, 실제로 완전한 단일 지향성을 갖는 마이크로폰을 만들기가 곤란하여, 제어 영역 내측으로부터 전달되는 노이즈의 영향을 적지 않게 받게 된다.
또한, 단일 지향성을 갖는 마이크로폰으로는 주파수 특성을 플랫하게 유지하기가 어렵기 때문에, 일반적으로 저역의 게인이 감소할 뿐만 아니라, 마이크로폰 개체간의 변동도 크므로, 정확하게 음장을 수록하기가 곤란하다. 그렇게 되면, 노이즈 캔슬링 성능이 열화되어 버리는 경우가 있다.
본 기술은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 일 측면의 신호 처리 장치는, 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부와, 스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부를 구비한다.
신호 처리 장치에는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와, 상기 필터 계수에 기초하여 상기 출력음의 신호를 생성하는 적응 필터부를 더 마련할 수 있다.
상기 적응 필터부에는, 공간 주파수 영역에 있어서, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와 상기 필터 계수에 기초하는 필터링 처리를 행하게 하여, 상기 출력음의 신호를 생성시킬 수 있다.
상기 제어부에는, 상기 노이즈 검출부에 의해 상기 제어 영역 내 노이즈가 검출된 경우, 상기 필터 계수의 갱신이 행해지지 않도록 하게 할 수 있다.
상기 노이즈 검출부에는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출시킬 수 있다.
상기 노이즈 검출부에는, 상기 마이크 어레이를 구성하는, 상기 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 서로 다른 복수의 마이크 어레이의 각각에 의한 수음에 의해 얻어진 신호의 각각에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출시킬 수 있다.
상기 노이즈 검출부에는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와, 상기 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 상기 마이크 어레이와는 상이한 다른 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출시킬 수 있다.
상기 노이즈 검출부에는, 상기 제어 영역 내에 배치된 검출용 마이크로폰에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출시킬 수 있다.
상기 마이크 어레이를, 복수의 마이크 어레이를 소정 형상으로 배열하여 배치함으로써 얻어지는 것으로 할 수 있다.
상기 스피커 어레이를, 복수의 스피커 어레이를 소정 형상으로 배열하여 배치함으로써 얻어지는 것으로 할 수 있다.
상기 제어 영역을, 상기 마이크 어레이로서의 참조 마이크 어레이 또는 오차 마이크 어레이에 의해 형성되는 영역으로 할 수 있다.
본 기술의 일 측면의 신호 처리 방법 또는 프로그램은, 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는 스텝을 포함한다.
본 기술의 일 측면에 있어서는, 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈가 검출되고, 스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신이, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어된다.
본 기술의 일 측면에 따르면, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것은 아니며, 본 개시 중에 기재된 어느 효과여도 된다.
도 1은, 본 기술에 대하여 설명하는 도면이다.
도 2는, 피드 포워드형 ANC 시스템에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은, 공간 노이즈 제어 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는, 좌표계에 대하여 설명하는 도면이다.
도 5는, 제어 영역에 대하여 설명하는 도면이다.
도 6은, 노이즈 캔슬링 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 7은, 공간 노이즈 제어 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 8은, 제어 영역에 대하여 설명하는 도면이다.
도 9는, 노이즈 캔슬링 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 10은, 참조 마이크 어레이, 스피커 어레이 및 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 11은, 참조 마이크 어레이, 스피커 어레이 및 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 12는, 스피커 어레이 및 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 13은, 스피커 어레이 및 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 14는, 참조 마이크 어레이 및 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 15는, 스피커 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 16은, 참조 마이크 어레이, 스피커 어레이 및 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 17은, 참조 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 18은, 오차 마이크 어레이의 다른 예에 대하여 설명하는 도면이다.
도 19는, 컴퓨터의 구성예를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 기술을 적용한 실시 형태에 대하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
<본 기술에 대하여>
본 기술은, 제어 영역 내측에서 발생하는 노이즈를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 적응 필터의 갱신을 제어함으로써, 제어 영역 내측에서 노이즈가 발생한 경우에도 적응 필터의 발산을 방지하여, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
우선, 도 1을 참조하여 본 기술을 적용한 노이즈 캔슬링의 개요에 대하여 설명한다.
도 1에 도시하는 예에서는, 소정의 유저(U11)가 있는 위치를 둘러싸도록 오차 마이크로폰(11-1) 내지 오차 마이크로폰(11-8)이 환형으로 배열되어 있고, 그들 오차 마이크로폰(11-1) 내지 오차 마이크로폰(11-8)에 의해 오차 마이크 어레이(12)가 구성되어 있다.
또한, 이하, 오차 마이크로폰(11-1) 내지 오차 마이크로폰(11-8)을 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 간단히 오차 마이크로폰(11)이라고도 칭하기로 한다.
또한, 오차 마이크 어레이(12)를 둘러싸도록 스피커(13-1) 내지 스피커(13-4)가 환형으로 배열되어 배치되어 있고, 그들 스피커(13-1) 내지 스피커(13-4)로 스피커 어레이(14)가 구성되어 있다.
이하에서는, 스피커(13-1) 내지 스피커(13-4)를 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 간단히 스피커(13)라고도 칭하기로 한다.
또한, 스피커 어레이(14)를 둘러싸도록, 참조 마이크로폰(15-1) 내지 참조 마이크로폰(15-8)이 환형으로 배열되어 있고, 그들 참조 마이크로폰(15-1) 내지 참조 마이크로폰(15-8)에 의해 참조 마이크 어레이(16)가 구성되어 있다.
또한, 이하, 참조 마이크로폰(15-1) 내지 참조 마이크로폰(15-8)을 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 간단히 참조 마이크로폰(15)이라고도 칭하기로 한다.
이 예에서는, 오차 마이크로폰(11)에 의해 둘러싸이는 영역, 즉 오차 마이크 어레이(12)의 내측의 영역, 또는 참조 마이크로폰(15)에 의해 둘러싸이는 영역, 즉 참조 마이크 어레이(16)의 내측의 영역이 노이즈의 검출 대상으로 되는 제어 영역으로 된다.
여기서, 예를 들어 화살표(A11)로 나타내는 위치 등, 제어 영역 내에서 발생하고, 제어 영역 외로 전반되는 노이즈(음)를 제어 영역 내 노이즈라고 칭하기로 하면, 제어 영역은 제어 영역 내 노이즈의 검출 대상으로 되는 영역이다. 제어 영역 내 노이즈는, 예를 들어 유저(U11)가 이야기하거나, 움직이거나 함으로써 발생한다.
이에 비해, 예를 들어 화살표(A12)로 나타내는 위치 등, 제어 영역 외에서 발생하고, 제어 영역 내로 전반되는 노이즈(음)를 외래 노이즈라고 칭하기로 한다. 이 외래 노이즈는, 노이즈 캔슬링의 대상으로 되는 음이며, 특히 이 외래 노이즈의 발생원으로부터 오차 마이크로폰(11)까지의 외래 노이즈의 전반 경로는 1차 경로라고 불리고 있다.
또한, 이 예에서는 스피커(13)에 의해 둘러싸이는 영역, 즉 스피커 어레이(14)의 내측의 영역이, 노이즈 캔슬링의 대상으로 되는 영역이며, 이하에서는 이 영역을 노이즈 캔슬링 영역이라고도 칭하기로 한다.
노이즈 캔슬링 시에는, 스피커 어레이(14)에 의해 노이즈, 특히 외래 노이즈를 상쇄하는 음을 출력함으로써, 노이즈 캔슬링 영역 내에서 노이즈가 저감(캔슬)되어, 노이즈 캔슬링이 실현된다. 이 경우, 특히 외래 노이즈가 캔슬되게 되고, 제어 영역 내 노이즈는 저감(캔슬)의 대상으로는 되지 않는다.
또한, 스피커(13)로부터 출력된 음의 오차 마이크로폰(11)까지의 전반 경로, 즉 스피커(13)로부터 오차 마이크로폰(11)까지의 사이의 전반 경로는 2차 경로라고 불리고 있다.
예를 들어 노이즈 캔슬링에는, 적응 필터가 사용된다. 이것은, 캔슬 대상으로 되는 외래 노이즈는 미리 정해진 기지의 노이즈가 아니기 때문이다.
적응 필터의 필터 계수의 갱신 시에는, 참조 마이크 어레이(16)에 의해 음을 수음함으로써 얻어진 참조 신호와, 오차 마이크 어레이(12)에 의해 음을 수음함으로써 얻어진 오차 신호에 기초하여 필터 계수가 산출된다.
여기서, 참조 신호는 주로 외래 노이즈의 성분을 포함하는 신호이며, 오차 신호는 주로 스피커 어레이(14)로부터 출력된 음의 성분과 외래 노이즈의 성분의 차분을 나타내는 신호이다.
스피커 어레이(14)로부터는, 이와 같이 하여 얻어진 필터 계수를 사용한, 참조 신호에 대한 필터링 처리에 의해 얻어진 신호에 기초하는 음이 출력되고, 그 음에 의해 외래 노이즈가 저감되게 된다.
상술한 바와 같이 제어 영역 내에서는, 유저(U11) 등을 요인으로 하는 제어 영역 내 노이즈가 발생한다. 제어 영역 내 노이즈는, 제어 영역 내로부터 제어 영역 외로 전반되는 노이즈이며, 그 전반 방향이 스피커(13)로부터 출력되는 음의 전반 방향과는 역방향으로 되기 때문에 제어하기가 곤란하다. 즉, 예를 들어 제어 영역 내 노이즈를 스피커 어레이(14)로부터 출력하는 음에 의해 제어 영역 전역에서 캔슬하거나, 오차 마이크로폰(11) 근방의 영역에서만 캔슬하거나 하는 것은 곤란하다.
이러한 제어 영역 내 노이즈가 의도하지 않은 방향으로부터 오차 마이크로폰(11)이나 참조 마이크로폰(15)에 혼입되면 적응 필터를 발산시켜 버려, 적절한 필터 계수가 얻어지지 않게 되어 버릴 가능성도 있다.
그래서, 본 기술에서는, 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 제어 영역 내 노이즈가 검출되었을 때에는, 적응 필터를 갱신하는 처리, 즉 적응 처리를 정지함으로써, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시키도록 하였다.
<ANC에 대하여>
이하, 본 기술에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
우선, 일반적인 피드 포워드형 ANC(Active Noise Controll) 시스템에 대하여 설명한다.
도 2는, 일반적인 피드 포워드형 ANC 시스템의 블록도를 도시하고 있다.
피드 포워드형 ANC 시스템에서는, 참조 마이크로폰으로 얻어진 참조 신호 x(nt)에 대하여, 2차 경로의 추정값인 추정 2차 경로가 승산되어 얻어진 신호 x'(nt)와, 오차 신호 e(nt)에 기초하여 LMS(Least Mean Squares)에 의해 적응 필터의 필터 계수가 구해진다.
그리고, 적응 필터에서는 참조 신호 x(nt)에 대하여 LMS로 얻어진 필터 계수에 의해 필터링 처리가 행해지고, 그 결과 얻어진 신호에 기초하여 스피커로부터 노이즈 캔슬링용 음이 출력된다. 스피커로부터 출력된 음의 신호 y(nt)는, 2차 경로를 통과하여 신호 y'(nt)로 되고, 오차 마이크로폰에 의해 수음된다. 동시에, 외래 노이즈인 참조 신호 x(nt)도 1차 경로를 통과하여 신호 d(nt)로 되고 오차 마이크로폰에 의해 수음된다.
이와 같이 하여 오차 마이크로폰으로 수음된 신호 d(nt)와 신호 y'(nt)를 포함하는 신호가 새로운 오차 신호 e(nt)로 되고, 이 오차 신호 e(nt)가 LMS로 공급된다.
이러한 ANC 시스템은, 특히 Filtered-X LMS 알고리즘이라고 불리고 있다. 또한, Filtered-X LMS 알고리즘에 대해서는, 예를 들어 「Morgan D.R., "An analysis of multiple correlation cancellation loops with a filter in the auxiliary path," IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process., ASSP28(4), 454-467, 1980.」 등에 상세하게 기재되어 있다.
이제, 각주파수를 ω라고 하고 시간 주파수 영역에 있어서의 오차 신호, 1차 경로, 2차 경로, 적응 필터의 필터 계수 및 참조 신호를, 각각 E(ω), P(ω), S(ω), W(ω) 및 X(ω)라고 하면, 오차 신호 E(ω)는 다음 식 (1)에 의해 표시된다.
Figure pct00001
이상적으로는 오차 신호 E(ω)=0으로 될 때 노이즈가 완전히 캔슬(제거)되게 되므로, 이상적인 적응 필터의 필터 계수 Wideal(ω)는 다음 식 (2)로 나타내게 된다.
Figure pct00002
그러나, 지연 없이 2차 경로 S(ω) 그 자체를 고려한 적응 필터의 필터 계수를 얻기는 곤란하기 때문에, 2차 경로의 추정값인 2차 경로 모델 S'(ω)가 사용되어 필터 계수의 갱신이 행해진다.
시간 영역에서 고려하면, 오차 신호 e(nt)는, 다음 식 (3)으로 표시된다.
Figure pct00003
또한, 식 (3)에 있어서, nt는 시간 인덱스를 나타내고 있고, d(nt)는 1차 경로를 통과하여 오차 마이크로폰에 수음된 외래 노이즈의 신호를 나타내고 있고, s(nt)는 2차 경로 S(ω)의 임펄스 응답을 나타내고 있다. 또한, 식 (3)에 있어서 *는 직선 컨볼루션 연산을 나타내고 있고, w(nt)는 적응 필터의 필터 계수를 나타내고 있고, x(nt)는 참조 신호를 나타내고 있다.
적응 필터의 필터 계수 w(nt)는, 다음 식 (4)에 나타내는 바와 같이 오차 신호 e(nt)의 제곱 오차 ξ'(nt)를 최소화하도록 갱신된다.
Figure pct00004
예를 들어 최급 강하법을 사용하면, 적응 필터의 필터 계수는 다음 식 (5)에 나타내는 바와 같이 갱신할 수 있다.
Figure pct00005
또한, 식 (5)에 있어서, w(nt)는 갱신 전의 필터 계수를 나타내고 있고, w(nt+1)은 갱신 후의 필터 계수를 나타내고 있다. 또한, 식 (5)에 있어서 μ는 스텝 사이즈를 나타내고 있고, ∇ξ'(nt)는 오차 신호 e(nt)의 제곱 오차의 구배를 나타내고 있다.
여기서, 제곱 오차의 구배 ∇ξ'(nt)는, 다음 식 (6)에 나타내는 바와 같이 표시되는 것이다.
Figure pct00006
또한, 식 (6)에 있어서의 x'(nt)는, 다음 식 (7)에 나타내는 것으로 된다. 식 (7)에서는 s'(nt)는 2차 경로 모델 S'(ω)의 임펄스 응답을 나타내고 있다.
Figure pct00007
식 (6)을 상술한 식 (5)에 대입함으로써, 다음 식 (8)에 나타내는 필터 계수 w(nt)의 갱신식이 얻어진다.
Figure pct00008
피드 포워드형 ANC 시스템에서는, 식 (8)에 나타내는 갱신식이 사용되어 적응 필터의 필터 계수가 갱신된다.
<공간 노이즈 제어 장치의 구성예>
이어서, 본 기술을 피드 포워드형 ANC 시스템에 적용한 구체적인 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 3은, 본 기술을 적용한 공간 노이즈 제어 장치의 일 실시 형태의 구성예를 도시하는 도면이다.
이 공간 노이즈 제어 장치(71)는, 피드 포워드형 ANC 시스템을 이용하여 적응 필터의 필터 계수를 갱신하고, 얻어진 필터 계수를 사용하여 노이즈 캔슬링 영역에 있어서의 노이즈 캔슬링을 실현하는 신호 처리 장치이다.
공간 노이즈 제어 장치(71)는, 참조 마이크 어레이(81), 시간 주파수 분석부(82), 공간 주파수 분석부(83), 추정 2차 경로 부가부(84), 오차 마이크 어레이(85), 시간 주파수 분석부(86), 공간 주파수 분석부(87), 제어 영역 내 노이즈 검출부(88), 적응 필터 계수 산출부(89), 적응 필터부(90), 공간 주파수 합성부(91), 시간 주파수 합성부(92) 및 스피커 어레이(93)를 갖고 있다.
참조 마이크 어레이(81)는, 예를 들어 도 1에 도시한 참조 마이크 어레이(16)에 대응하며, 복수의 마이크로폰을 환형이나 구형 등으로 배치하여 얻어진 마이크 어레이이다. 참조 마이크 어레이(81)는, 외부의 음을 수음하고, 그 결과 얻어진 참조 신호를 시간 주파수 분석부(82)에 공급한다. 또한, 참조 신호는, 주로 노이즈원으로부터 발해진 외래 노이즈의 성분을 포함하는 음성 신호이다.
시간 주파수 분석부(82)는, 참조 마이크 어레이(81)로부터 공급된 참조 신호에 대하여 시간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 참조 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 분석부(83)에 공급한다.
공간 주파수 분석부(83)는, 시간 주파수 분석부(82)로부터 공급된 참조 신호의 시간 주파수 스펙트럼에 대하여 공간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 참조 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 추정 2차 경로 부가부(84) 및 적응 필터부(90)에 공급한다.
추정 2차 경로 부가부(84)는, 공간 주파수 분석부(83)로부터 공급된 참조 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 2차 경로의 추정값인 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼, 즉 2차 경로 모델을 승산하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
오차 마이크 어레이(85)는, 예를 들어 도 1에 도시한 오차 마이크 어레이(12)에 대응하며, 복수의 마이크로폰을 환형이나 구형 등으로 배치하여 얻어진 마이크 어레이이다. 오차 마이크 어레이(85)는, 외부의 음을 수음하고, 그 결과 얻어진 오차 신호를 시간 주파수 분석부(86)에 공급한다.
또한, 오차 신호는, 주로 노이즈원으로부터 발해진 외래 노이즈의 성분과, 스피커 어레이(93)로부터 출력된 음의 성분을 포함하는 음성 신호이다.
여기서, 스피커 어레이(93)로부터 출력되는 음은, 외래 노이즈를 상쇄하는, 즉 캔슬하는 음이다. 따라서, 오차 신호는 노이즈 캔슬링 시에 있어서의 외래 노이즈가 전부 상쇄되지 않은 성분, 즉 외래 노이즈와 스피커 어레이(93)로부터 출력된 음의 오차를 나타내고 있다고 할 수 있다.
시간 주파수 분석부(86)는, 오차 마이크 어레이(85)로부터 공급된 오차 신호에 대하여 시간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 오차 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 분석부(87)에 공급한다.
공간 주파수 분석부(87)는, 시간 주파수 분석부(86)로부터 공급된 오차 신호의 시간 주파수 스펙트럼에 대하여 공간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는, 예를 들어 제어 영역 내에 배치된 카메라 등의 센서의 출력인 센서 신호나, 제어 영역 내에 배치된 검출용 마이크로폰의 출력인 수음 신호 등에 기초하여, 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출한다. 또한, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는, 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과를 나타내는 노이즈 검출 신호를 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
적응 필터 계수 산출부(89)는, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)로부터 공급된 노이즈 검출 신호에 기초하여, 적응 필터의 필터 계수의 갱신을 제어하는 제어부로서 기능한다.
즉, 적응 필터 계수 산출부(89)는, 노이즈 검출 신호에 따라, 추정 2차 경로 부가부(84)로부터의 공간 주파수 스펙트럼과, 공간 주파수 분석부(87)로부터의 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 기초하여 적응 필터의 필터 계수를 산출하고, 적응 필터부(90)에 공급한다. 적응 필터 계수 산출부(89)에서 얻어지는 적응 필터의 필터 계수는, 이상적으로는 2차 경로의 역특성을 갖는 필터의 필터 계수이다.
이러한 적응 필터의 필터 계수는, 노이즈 캔슬링 영역에 있어서 외래 노이즈를 저감시키기 위해, 즉 캔슬하기(상쇄하기) 위해 스피커 어레이(93)로부터 출력되는 출력음의 스피커 구동 신호의 생성에 사용된다.
적응 필터부(90)는, 적응 필터 계수 산출부(89)로부터 공급된 적응 필터의 필터 계수를 사용하여, 공간 주파수 분석부(83)로부터 공급된 참조 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 필터링 처리를 행하고, 그 결과 얻어진 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 합성부(91)에 공급한다. 이 경우, 적응 필터부(90)에서는, 공간 주파수 영역에 있어서, 참조 신호와 필터 계수에 기초하는 필터링 처리가 행해지고, 스피커 구동 신호가 생성되게 된다.
공간 주파수 합성부(91)는, 적응 필터부(90)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 합성하고, 그 결과 얻어진 스피커 구동 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 시간 주파수 합성부(92)에 공급한다.
시간 주파수 합성부(92)는, 공간 주파수 합성부(91)로부터 공급된 스피커 구동 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 시간 주파수 합성하고, 그 결과 얻어진 시간 신호인 스피커 구동 신호를 스피커 어레이(93)에 공급한다.
스피커 어레이(93)는, 예를 들어 도 1에 도시한 스피커 어레이(14)에 대응하며, 복수의 스피커를 환형이나 구형 등으로 배치하여 얻어진 스피커 어레이이다. 스피커 어레이(93)는, 시간 주파수 합성부(92)로부터 공급된 스피커 구동 신호에 기초하여 음을 출력한다.
또한, 참조 마이크 어레이(81), 오차 마이크 어레이(85) 및 스피커 어레이(93)의 배치 관계는, 예를 들어 도 1에 있어서의 참조 마이크 어레이(16), 오차 마이크 어레이(12) 및 스피커 어레이(14)의 배치 관계와 동일해지게 된다.
즉, 오차 마이크 어레이(85)의 주위를 둘러싸도록 스피커 어레이(93)가 배치되고, 또한 그 스피커 어레이(93)가 둘러싸이도록 참조 마이크 어레이(81)가 배치된다.
또한, 상세는 후술하지만, 여기서는 참조 마이크 어레이(81)에 의해 형성되는 영역, 즉 참조 마이크 어레이(81)에 의해 둘러싸이는 영역이 제어 영역으로 된다. 또한, 스피커 어레이(93)에 의해 형성되는 영역, 즉 스피커 어레이(93)에 의해 둘러싸이는 영역이 노이즈 캔슬링 영역으로 된다.
여기서, 공간 노이즈 제어 장치(71)를 구성하는 각 부에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
(시간 주파수 분석부)
우선, 시간 주파수 분석부(82)에 대하여 설명한다.
시간 주파수 분석부(82)에서는, 참조 마이크 어레이(81)를 구성하는 각 마이크로폰이 수음함으로써 얻어진 참조 신호 s(q,nt)에 대하여 시간 주파수 변환이 행해진다.
즉, 시간 주파수 분석부(82)는, 다음 식 (9)의 계산을 행함으로써, DFT(Discrete Fourier Transform)(이산 푸리에 변환)를 사용하여 시간 주파수 변환을 행하고, 참조 신호 s(q,nt)로부터 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)를 구한다.
Figure pct00009
또한, 식 (9)에 있어서, q는 참조 마이크 어레이(81)를 구성하는 마이크로폰을 식별하는 마이크로폰 인덱스를 나타내고 있고, q=0, 1, 2, …, Q-1이다. 또한, Q는 참조 마이크 어레이(81)를 구성하는 마이크로폰의 수인 마이크로폰수를 나타내고 있고, nt는 시간 인덱스를 나타내고 있다. 또한, ntf는 시간 주파수 인덱스를 나타내고 있고, Mt는 DFT의 샘플수를 나타내고 있고, i는 순허수를 나타내고 있다.
시간 주파수 분석부(82)는, 시간 주파수 변환에 의해 얻어진 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)를 공간 주파수 분석부(83)에 공급한다.
또한, 시간 주파수 분석부(86)에 있어서도, 시간 주파수 분석부(82)에 있어서의 경우와 마찬가지의 계산이 행해져 오차 신호에 대하여 시간 주파수 변환이 행해진다.
(공간 주파수 분석부)
공간 주파수 분석부(83)는, 참조 마이크 어레이(81)의 형상, 즉 참조 마이크 어레이(81)를 구성하는 마이크로폰의 배치 형상에 따라, 시간 주파수 분석부(82)로부터 공급된 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)를 공간 주파수 분석한다. 즉, 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)에 대한 공간 주파수 변환이 행해진다.
예를 들어 참조 마이크 어레이(81)가 환형 마이크 어레이인 경우, 다음 식 (10)의 계산이 행해져 공간 주파수 변환이 행해진다.
Figure pct00010
또한, 식 (10)에 있어서, S'는 공간 주파수 스펙트럼의 벡터를 나타내고 있고, Q는 참조 마이크 어레이(81)의 마이크로폰수를 나타내고 있고, Jinv는 구 베셀 함수를 포함하는 행렬을 나타내고 있다.
또한, Emic는 환형 조화 함수(circular harmonic function)를 포함하는 행렬이며, EH mic는 행렬 Emic의 에르미트 전치 행렬을 나타내고 있고, S는 참조 신호의 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)의 벡터를 나타내고 있다.
구체적으로는, 공간 주파수 스펙트럼의 벡터 S'는 다음 식 (11)에 의해 표시된다.
Figure pct00011
식 (11)에 있어서, S'n(ntf)(단, n=-N, -N+1, …, N)는, 참조 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 나타내고 있다. 공간 주파수 스펙트럼 S'n(ntf)에 있어서의 n은 공간 주파수의 차수를 나타내고 있고, 특히 N은 공간 주파수의 최대 차수를 나타내고 있다. 또한, 식 (11)에 있어서 ntf는 시간 주파수 인덱스를 나타내고 있다.
또한, 식 (10)에 있어서의 구 베셀 함수를 포함하는 행렬 Jinv는, 예를 들어 다음 식 (12)에 의해 표시되는 것으로 되고, 환형 조화 함수를 포함하는 행렬 Emic는 이하의 식 (13)에 의해 표시되는 것으로 된다.
Figure pct00012
Figure pct00013
또한, 식 (12)에 있어서, jn은 공간 주파수의 차수가 n인 구 베셀 함수를 나타내고 있고, c는 음속을 나타내고 있고, rmic는 환형 마이크 어레이인 참조 마이크 어레이(81)의 반경을 나타내고 있고, ω는 각주파수를 나타내고 있다.
또한, 식 (13)에 있어서, i는 순허수를 나타내고 있고, n(단, n=-N, -N+1, …, N)은 공간 주파수의 차수를 나타내고 있고, φq는 참조 마이크 어레이(81)의 마이크로폰 인덱스가 q인 마이크로폰의 위치의 방위각을 나타내고 있다.
여기서, 마이크로폰 위치의 방위각 및 앙각에 대하여 설명한다.
예를 들어 도 4에 도시하는 바와 같이 원점 O를 기준으로 하여, x축, y축 및 z축을 각 축으로 하는 3차원 직교 좌표계를 생각하기로 한다.
이제, 참조 마이크 어레이(81)를 구성하는 소정의 마이크로폰(MU11)과 원점 O를 연결하는 직선을 직선 LN이라고 하고, 직선 LN을 z축 방향으로부터 xy 평면에 투영하여 얻어지는 직선을 직선 LN'라고 한다.
이때, x축과 직선 LN'가 이루는 각도 φ가, xy 평면에 있어서의 원점 O로부터 본 마이크로폰(MU11)의 위치의 방향을 나타내는 방위각으로 된다. 또한, z축과 직선 LN이 이루는 각도 θ가, xy 평면과 수직인 평면에 있어서의 원점 O로부터 본 마이크로폰(MU11)의 위치의 방향을 나타내는 앙각으로 된다.
또한, 상술한 식 (10)에 있어서의 벡터 S는 다음 식 (14)에 의해 표시된다.
Figure pct00014
식 (14)에서는, 벡터 S는 참조 마이크 어레이(81)의 각 마이크로폰에서 얻어진 참조 신호의 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)를 요소로 하는 벡터로 되어 있다.
또한, 예를 들어 참조 마이크 어레이(81)가 구형 마이크 어레이인 경우, 다음 식 (15)의 계산이 행해져 공간 주파수 변환이 행해진다.
Figure pct00015
또한, 식 (15)에 있어서, S'는 식 (11)에 나타낸 공간 주파수 스펙트럼의 벡터이며, Q는 참조 마이크 어레이(81)의 마이크로폰수를 나타내고 있고, Jinv는 식 (12)에 나타낸 구 베셀 함수를 포함하는 행렬이다.
또한, Ymic는 구면 조화 함수를 포함하는 행렬이며, YH mic는 행렬 Ymic의 에르미트 전치 행렬을 나타내고 있고, S는 식 (14)에 나타낸 참조 신호의 시간 주파수 스펙트럼 S(q,ntf)의 벡터이다.
여기서, 참조 마이크 어레이(81)의 마이크로폰 인덱스가 q인 마이크로폰의 위치의 앙각 및 방위각을 θq 및 φq라고 하고, 공간 주파수의 차수가 n 및 m인 구면 조화 함수를 Yn m(θq,φq)라고 한다.
이 경우, 구면 조화 함수를 포함하는 행렬 Ymic는 다음 식 (16)에 의해 표시된다. 또한, 식 (16)에 있어서 N 및 M은 공간 주파수의 최대 차수를 나타내고 있다.
Figure pct00016
공간 주파수 분석부(83)는, 식 (10)이나 식 (15)에 나타내는 공간 주파수 변환에 의해 얻어진 공간 주파수 스펙트럼 S'n(ntf)를 출력한다. 또한, 공간 주파수 분석부(87)에 있어서도, 공간 주파수 분석부(83)에 있어서의 경우와 마찬가지의 계산에 의해 공간 주파수 변환(공간 주파수 분석)이 행해진다.
(제어 영역 내 노이즈 검출부)
제어 영역 내 노이즈 검출부(88)에서는, 제어 영역 내 노이즈의 검출이 행해지고, 그 검출 결과를 나타내는 노이즈 검출 신호가 생성된다.
여기서 제어 영역은, 예를 들어 도 5에 도시하는 바와 같이 참조 마이크 어레이(81)에 의해 형성되는 영역, 즉 참조 마이크 어레이(81)에 의해 둘러싸이는 영역으로 된다. 또한, 도 5에 있어서 도 3에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 5에 도시하는 예에서는, 참조 마이크 어레이(81)의 각 마이크로폰에 의해 둘러싸이는 영역 내에 스피커 어레이(93) 및 오차 마이크 어레이(85)가 배치되어 있다.
공간 노이즈 제어 장치(71)에서는, 해치가 실시된 참조 마이크 어레이(81)의 내측의 부분, 즉 각 마이크로폰에 의해 둘러싸이는 부분의 영역이 제어 영역으로 되고, 이 제어 영역 내에서 발생한 노이즈(음)가 검출된다.
예를 들어 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는, 제어 영역을 피사체로서 촬영하는 카메라로부터 출력된 센서 신호, 즉 화상 데이터에 기초하여 제어 영역 내의 유저를 검출함과 함께, 그 유저의 입의 움직임을 검출한다.
그리고, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는, 유저의 입의 움직임이 검출되었을 때에는, 제어 영역 내 노이즈가 검출되었다는 취지의 노이즈 검출 신호를 생성하고, 유저의 입의 움직임이 검출되지 않았을 때에는, 제어 영역 내 노이즈가 검출되지 않았다는 취지의 노이즈 검출 신호를 생성한다.
또한, 예를 들어 제어 영역 내에 검출용 마이크로폰을 설치하거나, 제어 영역 내의 유저에게 검출용 마이크로폰을 설치하거나 하여, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)가 하나 또는 복수의 검출용 마이크로폰으로부터 출력된 수음 신호에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출해도 된다.
이 경우, 예를 들어 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는, 수음 신호에 기초하는 음의 음압의 시간적인 변화 등으로부터 제어 영역 내 노이즈의 유무를 검출하면 된다.
또한, 예를 들어 서로 설치 위치가 상이한 검출용 마이크로폰, 참조 마이크 어레이(81) 및 오차 마이크 어레이(85) 중 임의의 2개를 사용하여, 2개의 마이크로폰으로부터 출력되는 신호에 기초하는 음의 음압비 등에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출해도 된다. 이 경우, 필요에 따라, 미리 2개의 마이크로폰으로부터 출력되는 신호에 기초하는 음의 음압 등을 비교해 두고, 그 비교 결과도 적절하게 노이즈 검출에 사용하도록 할 수 있다.
예를 들어 참조 마이크 어레이(81)와 오차 마이크 어레이(85)를 사용하여 제어 영역 내 노이즈를 검출하는 경우, 제어 영역 내 노이즈가 수음되었을 때와, 외래 노이즈가 수음되었을 때에, 참조 마이크 어레이(81)와 오차 마이크 어레이(85)에서는 얻어지는 음압이 상이하다. 즉, 예를 들어 제어 영역 내 노이즈가 수음되었을 때에는, 참조 마이크 어레이(81)에서의 음압보다, 오차 마이크 어레이(85)에서의 음압이 커질 것이므로, 이러한 음압의 관계를 이용하여 제어 영역 내 노이즈를 검출하면 된다.
이와 같이 검출용 마이크로폰이나, 참조 마이크 어레이(81), 오차 마이크 어레이(85) 등, 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 서로 다른 복수의 마이크 어레이(마이크로폰)의 출력에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출하는 것도 가능하다.
그 밖에, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)에서는, 마이크 어레이를 사용한 음원 위치 추정이나 도래 방향 추정(DOA(Direction of Arrival Estimation)), 그들 기술 등의 조합 등에 의해 제어 영역 내 노이즈가 검출되도록 해도 된다. 또한, 제어 영역 내 노이즈의 검출 방법은, 어떠한 방법이어도 된다.
이상과 같이 하여 제어 영역 내 노이즈의 유무가 검출되면, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는 그 검출 결과를 나타내는 노이즈 검출 신호를 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
(적응 필터 계수 산출부)
적응 필터 계수 산출부(89)에서는, 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼과, 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼이 승산된 참조 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 기초하여, 적응 필터의 필터 계수가 갱신된다.
단, 제어 영역 내 노이즈가 검출되었다는 취지의 노이즈 검출 신호가 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)로부터 공급된 경우에는, 필터 계수의 갱신은 행해지지 않는다. 즉, 제어 영역 내에서 제어 영역 내 노이즈가 검출된 경우에는, 필터 계수의 갱신은 행해지지 않게 된다.
예를 들어, 시간 인덱스를 nt라고 하고, 시간 주파수 인덱스를 ntf라고 하고, 공간 주파수 분석부(87)로부터 출력되는 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 S'n err(nt,ntf)로 나타내기로 한다. 여기서, n은 공간 주파수의 차수이다.
이때, 다음 식 (17)에 나타내는 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼 S'n err(nt,ntf)의 제곱 오차 ξ'(nt,ntf)가 최소로 되는 적응 필터의 필터 계수가 갱신 후의 필터 계수로서 산출된다. 또한, 식 (17)에 있어서, *는 복소 공액을 나타내고 있다.
Figure pct00017
이 경우, 상술한 방법과 마찬가지로 다음 식 (18)에 나타내는 갱신식이 얻어진다.
Figure pct00018
또한, 식 (18)에 있어서, w(nt,ntf)는 갱신 전의 필터 계수를 나타내고 있고, w(nt+1,ntf)는 갱신 후의 필터 계수를 나타내고 있다. 또한, 식 (18)에 있어서 μ는 스텝 사이즈를 나타내고 있고, X'는 다음 식 (19)에 의해 표시된다.
Figure pct00019
식 (19)에 있어서, n은 공간 주파수의 차수를 나타내고 있고, *는 복소 공액을 나타내고 있다. 또한, S'n ref(nt,ntf)는 공간 주파수 분석부(83)의 출력인 참조 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 나타내고 있고, 이 공간 주파수 스펙트럼 S'n ref(nt,ntf)는, 상술한 식 (11)에 있어서의 공간 주파수 스펙트럼 S'n(ntf)이다. 또한 αn은 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼을 나타내고 있다.
따라서, 예를 들어 추정 2차 경로 부가부(84)에서는, 공간 주파수 스펙트럼 S'n ref(nt,ntf)와 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼 αn의 곱을 구하는 연산이 행해지게 된다.
적응 필터 계수 산출부(89)에서는, 추정 2차 경로 부가부(84)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼 S'n ref(nt,ntf)αn, 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼 S'n err(nt,ntf), 및 갱신 전의 필터 계수 w(nt,ntf)에 기초하여 식 (18)이 계산되어, 갱신 후의 필터 계수 w(nt+1,ntf)가 산출된다.
(공간 주파수 합성부)
공간 주파수 합성부(91)는, 스피커 어레이(93)의 형상에 따라, 적응 필터부(90)로부터 공급된 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 합성한다.
예를 들어 공간 주파수의 차수를 n이라고 하고, 그 공간 주파수의 최대 차수를 N이라고 하고, 적응 필터부(90)의 출력인 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 D'n(ntf)로 나타내기로 한다.
이때, 예를 들어 스피커 어레이(93)가 환형 스피커 어레이인 경우에는, 공간 주파수 합성부(91)는 이하의 식 (20)을 계산함으로써 공간 주파수 합성을 행한다.
Figure pct00020
또한, 식 (20)에 있어서 D는 공간 주파수 합성부(91)의 출력으로 되는 스피커 구동 신호의 시간 주파수 스펙트럼의 벡터를 나타내고 있고, Esp는 환형 조화 함수를 포함하는 행렬을 나타내고 있다. 또한, D'는 공간 주파수 합성부(91)의 입력으로 되는 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼 D'n(ntf)를 포함하는 벡터를 나타내고 있다.
즉, 벡터 D'는 이하의 식 (21)에 의해 표시되고, 행렬 Esp는 이하의 식 (22)에 의해 표시되고, 벡터 D는 이하의 식 (23)에 의해 표시된다.
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
또한, 식 (21) 및 식 (23)에 있어서 ntf는 시간 주파수 인덱스를 나타내고 있고, 식 (22) 및 식 (23)에 있어서, l은 스피커 어레이(93)를 구성하는 스피커를 식별하는 스피커 인덱스를 나타내고 있고, l=0, 1, 2, …, L-1이다. 또한, L은 스피커 어레이(93)를 구성하는 스피커의 수인 스피커수를 나타내고 있다. 특히, 식 (23)에 있어서의 D(l,ntf)는, 스피커 구동 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 나타내고 있다.
또한, 식 (22)에 있어서, i는 순허수를 나타내고 있고, n(단, n=-N, -N+1, …, N)은 공간 주파수의 차수를 나타내고 있고, φl은 스피커 어레이(93)의 스피커 인덱스가 l인 스피커의 위치의 방위각을 나타내고 있다. 이 방위각 φl은 상술한 마이크로폰의 위치의 방위각 φq에 대응하는 것이다.
또한, 예를 들어 스피커 어레이(93)가 구형 스피커 어레이인 경우에는, 공간 주파수 합성부(91)는 이하의 식 (24)를 계산함으로써 공간 주파수 합성을 행한다.
Figure pct00024
또한, 식 (24)에 있어서, D는 식 (23)에 나타낸 시간 주파수 스펙트럼 D(l,ntf)를 포함하는 벡터이고, Ysp는 구면 조화 함수를 포함하는 행렬을 나타내고 있다. 또한, D'는 식 (21)에 나타낸 공간 주파수 스펙트럼 D'n(ntf)를 포함하는 벡터이다.
구면 조화 함수를 포함하는 행렬 Ysp는 다음 식 (25)에 의해 표시된다.
Figure pct00025
또한, 식 (25)에 있어서 θl 및 φl은, 상술한 마이크로폰의 위치의 앙각 θq 및 방위각 φq에 대응하는, 스피커 어레이(93)의 스피커의 위치의 앙각 θl 및 방위각 φl을 나타내고 있고, N 및 M은 공간 주파수의 최대 차수를 나타내고 있다. 또한, Yn m(θl,φl)은 구면 조화 함수를 나타내고 있다.
공간 주파수 합성부(91)는, 식 (20)이나 식 (24)에 나타내는 공간 주파수 합성에 의해 얻어진 스피커 구동 신호의 시간 주파수 스펙트럼 D(l,ntf)를 시간 주파수 합성부(92)에 공급한다.
(시간 주파수 합성부)
시간 주파수 합성부(92)는, 공간 주파수 합성부(91)로부터 공급된 시간 주파수 스펙트럼 D(l,ntf)에 대하여 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)(역이산 푸리에 변환)를 사용한 시간 주파수 합성을 행하여, 시간 신호인 스피커 구동 신호 d(l,nt)를 산출한다.
즉, 시간 주파수 합성에서는, 다음 식 (26)의 계산이 행해진다.
Figure pct00026
또한, 식 (26)에 있어서, nt는 시간 인덱스를 나타내고 있고, Mdt는 IDFT의 샘플수를 나타내고 있고, i는 순허수를 나타내고 있다.
시간 주파수 합성부(92)는, 시간 주파수 합성에 의해 얻어진 스피커 구동 신호 d(l,nt)를 스피커 어레이(93)에 공급하여, 스피커 구동 신호 d(l,nt)에 기초하는 음을 출력시킨다.
<노이즈 캔슬링 처리의 설명>
이어서, 공간 노이즈 제어 장치(71)의 동작에 대하여 설명한다.
즉, 이하, 도 6의 흐름도를 참조하여 공간 노이즈 제어 장치(71)에 의해 행해지는 노이즈 캔슬링 처리에 대하여 설명한다.
스텝 S11에 있어서, 공간 노이즈 제어 장치(71)는, 참조 마이크 어레이(81)에 의한 수음을 행한다. 즉, 참조 마이크 어레이(81)는, 주위의 음을 수음하고, 그 결과 얻어진 참조 신호를 시간 주파수 분석부(82)에 공급한다.
스텝 S12에 있어서, 시간 주파수 분석부(82)는 참조 마이크 어레이(81)로부터 공급된 참조 신호에 대하여 시간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 참조 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 분석부(83)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S12에서는, 상술한 식 (9)의 계산이 행해져 시간 주파수 스펙트럼이 산출된다.
스텝 S13에 있어서, 공간 주파수 분석부(83)는, 시간 주파수 분석부(82)로부터 공급된 시간 주파수 스펙트럼에 대하여 공간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 추정 2차 경로 부가부(84) 및 적응 필터부(90)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S13에서는, 상술한 식 (10) 또는 식 (15)의 계산이 행해져 공간 주파수 스펙트럼이 산출된다.
스텝 S14에 있어서, 추정 2차 경로 부가부(84)는, 공간 주파수 분석부(83)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼을 승산하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S14에서는, 상술한 식 (19)에 나타낸 공간 주파수 스펙트럼 S'n ref(nt,ntf)αn이 산출된다.
스텝 S15에 있어서, 공간 노이즈 제어 장치(71)는, 오차 마이크 어레이(85)에 의한 수음을 행한다. 즉, 오차 마이크 어레이(85)는, 주위의 음을 수음하고, 그 결과 얻어진 오차 신호를 시간 주파수 분석부(86)에 공급한다.
스텝 S16에 있어서, 시간 주파수 분석부(86)는 오차 마이크 어레이(85)로부터 공급된 오차 신호에 대하여 시간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 오차 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 분석부(87)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S16에서는, 상술한 식 (9)와 마찬가지의 계산이 행해진다.
스텝 S17에 있어서, 공간 주파수 분석부(87)는, 시간 주파수 분석부(86)로부터 공급된 시간 주파수 스펙트럼에 대하여 공간 주파수 변환을 행하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S17에서는, 상술한 식 (10) 또는 식 (15)와 마찬가지의 계산이 행해진다.
스텝 S18에 있어서, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는, 예를 들어 카메라 등의 센서의 출력인 센서 신호나, 검출용 마이크로폰의 출력, 참조 신호, 오차 신호 등에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 그 검출 결과를 나타내는 노이즈 검출 신호를 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
스텝 S19에 있어서, 적응 필터 계수 산출부(89)는, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)로부터 공급된 노이즈 검출 신호에 기초하여, 적응 필터의 필터 계수의 갱신을 행할지 여부를 판정한다. 예를 들어 노이즈 검출 신호가 제어 영역 내 노이즈가 검출되지 않았다는 취지의 신호인 경우, 갱신을 행하는 것으로 판정된다.
스텝 S19에 있어서 갱신을 행하는 것으로 판정된 경우, 처리는 스텝 S20으로 진행한다.
스텝 S20에 있어서 적응 필터 계수 산출부(89)는, 추정 2차 경로 부가부(84)로부터의 공간 주파수 스펙트럼과, 공간 주파수 분석부(87)로부터의 공간 주파수 스펙트럼에 기초하여 적응 필터의 필터 계수를 산출하여, 필터 계수를 갱신한다. 예를 들어 스텝 S20에서는, 상술한 식 (18)의 계산이 행해져 필터 계수가 갱신된다.
적응 필터 계수 산출부(89)는, 얻어진 갱신 후의 필터 계수를 적응 필터부(90)에 공급하고, 그 후, 처리는 스텝 S21로 진행한다.
이에 비해, 스텝 S19에 있어서 갱신을 행하지 않는 것으로 판정된 경우, 즉 제어 영역 내에서 제어 영역 내 노이즈가 검출된 경우, 스텝 S20의 처리는 행해지지 않고, 그 후, 처리는 스텝 S21로 진행한다.
스텝 S19에 있어서 갱신을 행하지 않는 것으로 판정되었거나, 또는 스텝 S20의 처리가 행해지면, 스텝 S21의 처리가 행해진다.
즉, 스텝 S21에 있어서, 적응 필터부(90)는 적응 필터 계수 산출부(89)로부터 공급된 적응 필터의 필터 계수를 사용하여, 공간 주파수 분석부(83)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 필터링 처리를 행한다.
적응 필터부(90)는 필터링 처리에 의해 얻어진 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 합성부(91)에 공급한다.
스텝 S22에 있어서, 공간 주파수 합성부(91)는, 적응 필터부(90)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 합성하고, 그 결과 얻어진 스피커 구동 신호의 시간 주파수 스펙트럼을 시간 주파수 합성부(92)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S22에서는, 상술한 식 (20) 또는 식 (24)의 계산이 행해져 시간 주파수 스펙트럼이 산출된다.
스텝 S23에 있어서, 시간 주파수 합성부(92)는 공간 주파수 합성부(91)로부터 공급된 시간 주파수 스펙트럼을 시간 주파수 합성하고, 그 결과 얻어진 시간 신호인 스피커 구동 신호를 스피커 어레이(93)에 공급한다. 예를 들어 스텝 S23에서는, 상술한 식 (26)의 계산이 행해져 스피커 구동 신호가 산출된다.
스텝 S24에 있어서, 스피커 어레이(93)는 시간 주파수 합성부(92)로부터 공급된 스피커 구동 신호에 기초하여 음을 출력한다. 이에 의해, 스피커 어레이(93)로부터 출력된 음에 의해, 노이즈 캔슬링 영역 내의 외래 노이즈가 캔슬(저감)된다.
스텝 S25에 있어서, 공간 노이즈 제어 장치(71)는 처리를 종료할지 여부를 판정한다.
스텝 S25에 있어서, 아직 처리를 종료하지 않은 것으로 판정된 경우, 처리는 스텝 S11로 복귀되어, 상술한 처리가 반복해서 행해진다.
이에 비해, 스텝 S25에 있어서 처리를 종료한 것으로 판정된 경우, 노이즈 캔슬링 처리는 종료된다.
이상과 같이 하여 공간 노이즈 제어 장치(71)는, 적응 필터의 필터 계수를 사용한 필터링 처리에 의해 스피커 구동 신호를 생성하여, 외래 노이즈를 상쇄하는 음을 출력한다. 이때, 공간 노이즈 제어 장치(71)는, 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 적응 필터의 필터 계수의 갱신을 제어한다.
이와 같이, 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 적응 필터의 필터 계수의 갱신을 제어함으로써 적응 필터의 발산을 억제하여, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있다.
게다가, 공간 노이즈 제어 장치(71)에서는, 공간 주파수 영역에서 필터 계수의 갱신과 필터링 처리가 행해진다. 바꾸어 말하면, 파면 합성에 의해 외래 노이즈를 저감시키는, 즉 캔슬하는 음의 스피커 구동 신호가 생성된다.
따라서, 노이즈 캔슬링 영역 전체에 있어서, 외래 노이즈가 상쇄되는(캔슬시키는) 음의 파면이 파면 합성에 의해 얻어지므로, 높은 노이즈 캔슬링 성능을 얻을 수 있다.
또한, 필터 계수의 갱신이나 필터링 처리가 공간 주파수 영역에서 행해지므로, 전달 특성의 대각화에 의해 계산량을 삭감할 수 있다. 이에 의해, 적응 필터의 필터 계수가 신속하게 수렴되어, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
<공간 노이즈 제어 장치의 구성예>
또한, 이상에 있어서는, 본 기술을 피드 포워드형 ANC 시스템에 적용한 경우를 예로서 설명하였지만, 본 기술을 피드백형 ANC 시스템에 적용하는 것도 물론 가능하다. 이하에서는, 본 기술을 피드백형 ANC 시스템에 적용한 경우를 예로 들어 설명을 행한다.
그러한 경우, 공간 노이즈 제어 장치는, 예를 들어 도 7에 도시하는 바와 같이 구성된다. 또한, 도 7에 있어서 도 3에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 7에 도시하는 공간 노이즈 제어 장치(131)는, 오차 마이크 어레이(85), 시간 주파수 분석부(86), 공간 주파수 분석부(87), 추정 2차 경로 부가부(141), 가산부(142), 추정 2차 경로 부가부(143), 제어 영역 내 노이즈 검출부(88), 적응 필터 계수 산출부(89), 적응 필터부(90), 공간 주파수 합성부(91), 시간 주파수 합성부(92) 및 스피커 어레이(93)를 갖고 있다.
공간 노이즈 제어 장치(131)에서는, 참조 마이크 어레이(81)는 사용되지 않고, 오차 마이크 어레이(85)만이 사용되어 음이 수음된다.
또한, 공간 주파수 분석부(87)에서 얻어진 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼은, 적응 필터 계수 산출부(89) 및 가산부(142)에 공급된다. 또한 적응 필터부(90)에서 얻어진 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼은, 공간 주파수 합성부(91) 및 추정 2차 경로 부가부(141)에 공급된다.
추정 2차 경로 부가부(141)는 추정 2차 경로 부가부(84)에 대응하며, 적응 필터부(90)로부터 공급된 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼을 승산하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 가산부(142)에 공급한다.
가산부(142)는, 공간 주파수 분석부(87)로부터 공급된 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼과, 추정 2차 경로 부가부(141)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼을 가산하고, 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 추정 2차 경로 부가부(143) 및 적응 필터부(90)에 공급한다.
추정 2차 경로 부가부(143)는 추정 2차 경로 부가부(84)에 대응하며, 가산부(142)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼을 승산하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
적응 필터 계수 산출부(89)는, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)로부터 공급된 노이즈 검출 신호에 따라, 추정 2차 경로 부가부(143)로부터의 공간 주파수 스펙트럼과, 공간 주파수 분석부(87)로부터의 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 기초하여 적응 필터의 필터 계수를 산출하여, 적응 필터부(90)에 공급한다.
적응 필터부(90)는, 적응 필터 계수 산출부(89)로부터 공급된 적응 필터의 필터 계수를 사용하여, 가산부(142)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 필터링 처리를 행하여, 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 생성한다.
이와 같이 공간 노이즈 제어 장치(131)가 피드백형으로 될 때에는, 참조 마이크 어레이(81)는 사용되지 않으므로, 제어 영역은, 예를 들어 도 8에 도시하는 바와 같이 오차 마이크 어레이(85)에 의해 형성되는 영역, 즉 오차 마이크 어레이(85)에 의해 둘러싸이는 영역으로 된다. 또한, 도 8에 있어서 도 7에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 8에 도시하는 예에서는, 스피커 어레이(93)의 각 스피커에 의해 둘러싸이는 영역 내에 오차 마이크 어레이(85)가 배치되어 있다.
공간 노이즈 제어 장치(131)에서는, 해치가 실시된 오차 마이크 어레이(85)의 내측의 부분, 즉 각 마이크로폰에 의해 둘러싸이는 부분의 영역이 제어 영역으로 되고, 이 제어 영역 내에서 발생한 노이즈가 검출된다. 또한, 노이즈 캔슬링 영역에 대해서는, 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서의 경우와 마찬가지로, 스피커 어레이(93)에 의해 둘러싸인 영역이 노이즈 캔슬링 영역으로 된다.
<노이즈 캔슬링 처리의 설명>
계속해서, 공간 노이즈 제어 장치(131)의 동작에 대하여 설명한다.
즉, 이하, 도 9의 흐름도를 참조하여 공간 노이즈 제어 장치(131)에 의해 행해지는 노이즈 캔슬링 처리에 대하여 설명한다.
노이즈 캔슬링 처리가 개시되면, 스텝 S61 내지 스텝 S63의 처리가 행해지지만, 이들 처리는 도 6의 스텝 S15 내지 스텝 S17의 처리와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다. 단, 스텝 S63에서는, 공간 주파수 변환에 의해 얻어진 오차 신호의 공간 주파수 스펙트럼이 공간 주파수 분석부(87)로부터, 적응 필터 계수 산출부(89) 및 가산부(142)로 공급된다.
스텝 S64에 있어서, 추정 2차 경로 부가부(141)는, 적응 필터부(90)로부터 공급된 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼을 승산하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 가산부(142)에 공급한다.
스텝 S65에 있어서, 가산부(142)는 가산 처리를 행한다. 즉, 가산부(142)는, 공간 주파수 분석부(87)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼과, 추정 2차 경로 부가부(141)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼을 가산하고, 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 추정 2차 경로 부가부(143) 및 적응 필터부(90)에 공급한다.
스텝 S66에 있어서, 추정 2차 경로 부가부(143)는, 가산부(142)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 추정 2차 경로의 공간 주파수 스펙트럼을 승산하고, 그 결과 얻어진 공간 주파수 스펙트럼을 적응 필터 계수 산출부(89)에 공급한다.
스텝 S66의 처리가 행해지면, 그 후, 스텝 S67 내지 스텝 S74의 처리가 행해지고 노이즈 캔슬링 처리는 종료되지만, 이들 처리는 도 6의 스텝 S18 내지 스텝 S25의 처리와 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.
단, 스텝 S69에서는, 적응 필터 계수 산출부(89)는, 추정 2차 경로 부가부(143)로부터의 공간 주파수 스펙트럼과, 공간 주파수 분석부(87)로부터의 공간 주파수 스펙트럼에 기초하여 적응 필터의 필터 계수를 갱신한다.
또한, 스텝 S70에서는, 적응 필터부(90)는, 적응 필터 계수 산출부(89)로부터 공급된 적응 필터의 필터 계수를 사용하여, 가산부(142)로부터 공급된 공간 주파수 스펙트럼에 대하여 필터링 처리를 행하여, 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 산출한다. 또한, 적응 필터부(90)는, 얻어진 스피커 구동 신호의 공간 주파수 스펙트럼을 공간 주파수 합성부(91) 및 추정 2차 경로 부가부(141)에 공급한다.
이상과 같이 하여 공간 노이즈 제어 장치(131)는, 적응 필터의 필터 계수를 사용한 필터링 처리에 의해 스피커 구동 신호를 생성하여, 외래 노이즈를 상쇄하는 음을 출력한다. 이때, 공간 노이즈 제어 장치(131)는, 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 적응 필터의 필터 계수의 갱신을 제어한다.
이와 같이, 제어 영역 내 노이즈를 검출하고, 그 검출 결과에 따라 적응 필터의 필터 계수의 갱신을 제어함으로써 적응 필터의 발산을 억제하여, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있다.
<적용예>
그런데, 상술한 공간 노이즈 제어 장치(71)나 공간 노이즈 제어 장치(131)는, 예를 들어 차량이나 병원 등에 적용하는 것이 고려된다.
즉, 예를 들어 승용차 등의 차량의 차실 내에 다수의 스피커를 포함하는 스피커 어레이와, 다수의 마이크로폰을 포함하는 마이크 어레이가 배치되었다고 하자.
이때 제어 영역 외측으로부터 도래하는 엔진 노이즈나 로드 노이즈 등을, 본 기술을 이용하여 저감(캔슬)시키면, 차내를 조용하게 유지할 수 있게 된다. 특히, 이 경우, 차내에서 제어 영역 내 노이즈가 발생한 경우에도, 본 기술을 이용하면 노이즈 캔슬링 성능의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 병원에는 여러명의 입원 환자가 같은 방에서 생활하는 단체실이 있다. 그러한 경우, 커튼으로 시계는 가로막을 수 있겠지만, 각 입원 환자에 대하여 다른 환자의 소리나 그 주위의 소리가 들리게 된다. 그래서, 본 기술을 적용한 공간 노이즈 제어 장치를 칸막이 위에 설치하고, 마이크 어레이나 스피커 어레이에 의해 소정의 영역을 둘러쌈으로써, 제어 영역 외측으로부터의 음을 캔슬할 수 있다. 이에 의해, 입원 환자별로 조용한 공간을 확보할 수 있다. 또한, 모든 환자의 침대 부분에 각각 본 기술을 적용한 공간 노이즈 제어 장치를 설치함으로써, 서로의 음성 등이 서로 억압되어, 프라이버시의 보호에도 이용할 수 있다.
<변형예 1>
또한, 이상에 있어서는, 참조 마이크 어레이(81)나 오차 마이크 어레이(85), 스피커 어레이(93)가 구형이나 환형인 경우를 구체적인 예로서 설명하였지만, 이들 참조 마이크 어레이(81)나 오차 마이크 어레이(85), 스피커 어레이(93)의 형상은 직선 형상 등, 어떠한 형상이어도 된다.
예를 들어 참조 마이크 어레이, 오차 마이크 어레이 및 스피커 어레이가 직선 형상으로 되는 경우, 그들 마이크 어레이와 스피커 어레이의 배치는 도 10에 도시하는 바와 같이 된다.
도 10에 도시하는 예에서는, 직선 마이크 어레이인 참조 마이크 어레이(171), 직선 스피커 어레이인 스피커 어레이(172), 및 직선 마이크 어레이인 오차 마이크 어레이(173)가, 그들 마이크로폰이나 스피커가 배열되는 방향과 수직인 방향으로 배열되어 있다.
즉, 스피커 어레이(172)의 후방, 즉 도면 중, 상측에 참조 마이크 어레이(171)가 배치되어 있고, 스피커 어레이(172)의 전방, 즉 도면 중, 하측에 오차 마이크 어레이(173)가 배치되어 있다. 여기서는 스피커 어레이(172)에 의한 음의 방사 방향은 도면 중, 하측으로 되어 있다.
예를 들어 피드 포워드형의 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서, 참조 마이크 어레이(81), 오차 마이크 어레이(85) 및 스피커 어레이(93) 대신에, 참조 마이크 어레이(171), 오차 마이크 어레이(173) 및 스피커 어레이(172)가 사용된다.
이 경우, 참조 마이크 어레이(171)보다 도면 중, 하측의 직사각형의 영역(R11)이 제어 영역으로 되고, 이 영역(R11) 중 스피커 어레이(172)보다 도면 중, 하측, 즉 오차 마이크 어레이(173)측의 영역이 노이즈 캔슬링 영역으로 된다.
또한, 예를 들어 도 11에 도시하는 바와 같이 직선 마이크 어레이나 직선 스피커 어레이를 직사각형 프레임 형상으로 배열하여 배치하도록 해도 된다.
도 11에 도시하는 예에서는, 4개의 직선 마이크 어레이를 포함하는 직사각형 프레임 형상의 참조 마이크 어레이(201)에 의해 둘러싸이는 영역 내에, 4개의 직선 스피커 어레이를 포함하는 직사각형 프레임 형상의 스피커 어레이(202)가 배치되어 있다. 또한, 이 스피커 어레이(202)에 의해 둘러싸이는 영역 내에 4개의 직선 마이크 어레이를 포함하는 직사각형 프레임 형상의 오차 마이크 어레이(203)가 배치되어 있다. 이 예에서는, 예를 들어 피드 포워드형의 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서, 참조 마이크 어레이(81), 오차 마이크 어레이(85) 및 스피커 어레이(93) 대신에, 참조 마이크 어레이(201), 오차 마이크 어레이(203) 및 스피커 어레이(202)가 사용되게 된다.
이 경우, 참조 마이크 어레이(201)에 의해 둘러싸이는 영역(R21)이 제어 영역으로 되고, 스피커 어레이(202)에 의해 둘러싸이는 영역이 노이즈 캔슬링 영역으로 된다.
마찬가지로, 피드백형의 공간 노이즈 제어 장치(131)에 있어서 직선 마이크 어레이와 직선 스피커 어레이가 사용되는 경우, 공간 노이즈 제어 장치(131)에서는, 예를 들어 도 12에 도시하는 바와 같이 스피커 어레이(93) 대신에 스피커 어레이(172)가 사용되고, 오차 마이크 어레이(85) 대신에 오차 마이크 어레이(173)가 사용된다. 또한, 도 12에 있어서 도 10에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 생략한다.
도 12에 도시하는 예에서는, 오차 마이크 어레이(173)보다 도면 중, 하측의 직사각형의 영역(R31)이 제어 영역으로 되고, 스피커 어레이(172)보다 도면 중, 하측, 즉 오차 마이크 어레이(173)측의 직사각형의 영역이 노이즈 캔슬링 영역으로 된다.
또한, 피드백형의 공간 노이즈 제어 장치(131)에 있어서 직사각형 프레임 형상의 마이크 어레이와 스피커 어레이가 사용되는 경우, 공간 노이즈 제어 장치(131)에서는, 예를 들어 도 13에 도시하는 바와 같이 스피커 어레이(93) 대신에 스피커 어레이(202)가 사용되고, 오차 마이크 어레이(85) 대신에 오차 마이크 어레이(203)가 사용된다. 또한, 도 13에 있어서 도 11에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 생략한다.
도 13에 도시하는 예에서는, 오차 마이크 어레이(203)에 의해 둘러싸이는 직사각형의 영역(R41)이 제어 영역으로 되고, 스피커 어레이(202)에 의해 둘러싸이는 직사각형의 영역이 노이즈 캔슬링 영역으로 된다.
이상과 같이, 참조 마이크 어레이나 오차 마이크 어레이, 스피커 어레이가 직선 형상이나 직사각형 프레임 형상인 경우에도 상술한 처리를 행하여, 제어 영역 내에서 제어 영역 내 노이즈가 검출된 경우에는, 적응 필터의 필터 계수가 갱신되지 않도록 하여, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있다.
<변형예 2>
또한, 참조 마이크 어레이나 오차 마이크 어레이를 구성하는 각 마이크로폰의 각각을 대신하여, 예를 들어 도 14에 도시하는 바와 같이 구형 마이크 어레이나 환형 마이크 어레이를 사용하도록 해도 된다. 또한, 도 14에 있어서, 도 3에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 14에 도시하는 예에서는, 참조 마이크 어레이(231)에 의해 둘러싸이는 영역에 스피커 어레이(93)가 배치되고, 그 스피커 어레이(93)에 의해 둘러싸이는 영역에 오차 마이크 어레이(232)가 배치되어 있다. 또한, 참조 마이크 어레이(231)는 참조 마이크 어레이(81)에 대응하고, 오차 마이크 어레이(232)는 오차 마이크 어레이(85)에 대응하고 있다.
이 예에서는, 참조 마이크 어레이(231)는 복수의 마이크 어레이(241-1) 내지 마이크 어레이(241-8)로 구성되어 있다. 또한, 이하, 마이크 어레이(241-1) 내지 마이크 어레이(241-8)를 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 간단히 마이크 어레이(241)라고도 칭한다.
각 마이크 어레이(241)는, 복수의 마이크로폰을 구형 또는 환형으로 배열하여 얻어진 구형 마이크 어레이 또는 환형 마이크 어레이이다. 여기서는, 복수의 마이크 어레이(241)를 환형으로 배열하여 배치함으로써 하나의 환형 마이크 어레이가 구성되고, 그 환형 마이크 어레이가 참조 마이크 어레이(231)로 되어 있다.
마찬가지로, 오차 마이크 어레이(232)는 복수의 마이크 어레이(242-1) 내지 마이크 어레이(242-4)로 구성되어 있다. 또한, 이하, 마이크 어레이(242-1) 내지 마이크 어레이(242-4)를 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 간단히 마이크 어레이(242)라고도 칭한다.
각 마이크 어레이(242)는, 복수의 마이크로폰을 구형 또는 환형으로 배열하여 얻어진 구형 마이크 어레이 또는 환형 마이크 어레이이다. 여기서는, 복수의 마이크 어레이(242)를 환형으로 배열하여 배치함으로써 하나의 환형 마이크 어레이가 구성되고, 그 환형 마이크 어레이가 오차 마이크 어레이(232)로 되어 있다.
이 예에서는, 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서, 참조 마이크 어레이(81) 대신에 참조 마이크 어레이(231)가 사용되고, 오차 마이크 어레이(85) 대신에 오차 마이크 어레이(232)가 사용된다.
또한, 참조 마이크 어레이(231)는 복수의 마이크 어레이(241)를 포함하는 구형 마이크 어레이여도 되고, 마찬가지로 오차 마이크 어레이(232)는 복수의 마이크 어레이(242)를 포함하는 구형 마이크 어레이여도 된다.
참조 마이크 어레이(231)나 오차 마이크 어레이(232)를 이러한 구성으로 함으로써, 제어 영역의 내측으로부터 제어 영역 내 노이즈의 참조 마이크 어레이(231)로의 새어 듬을 억제할 수 있다. 또한, 스피커 어레이(93)로부터 출력되는 노이즈 캔슬링을 위한 음 중 참조 마이크 어레이(231)로 돌아들어가는 음 등의 불필요한 음의 새어 듬도 억제할 수 있다.
참조 마이크 어레이(231)나 오차 마이크 어레이(232)를 환형 마이크 어레이나 구형 마이크 어레이인 마이크 어레이(241)나 마이크 어레이(242)에 의해 구성함으로써, 그들 각 마이크 어레이(241)나 마이크 어레이(242)에 지향성을 부여할 수 있게 된다. 따라서, 예를 들어 제어 영역 외로 지향성이 향하도록 마이크 어레이(241)나 마이크 어레이(242)를 제어함으로써, 노이즈 캔슬링 성능을 더 향상시킬 수 있다.
환형 마이크 어레이나 구형 마이크 어레이를 사용하면 지향성을 갖게 하는 것이 가능하기는 하지만 현실적으로는 완전한 지향성을 갖게 하기는 곤란하며, 지향성의 제어만으로는 불필요한 음의 새어 듬을 완전히 방지할 수는 없다. 그러나, 참조 마이크 어레이나 오차 마이크 어레이를 복수의 마이크 어레이로 구성하는 기술을 상술한 공간 노이즈 제어 장치와 조합하여 사용함으로써, 노이즈 캔슬링 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 마이크 어레이의 지향성 제어에 대해서는, 예를 들어 「Meyer, Jens, and Gary Elko. "A highly scalable spherical microphone array based on an orthonormal decomposition of the soundfield." Acoustics, Speech, and Signal Processing(ICASSP), 2002 IEEE International Conference on. Vol.2. IEEE, 2002.」 등에 상세하게 기재되어 있다.
<변형예 3>
또한, 노이즈 캔슬링을 위한 음을 출력하는 스피커 어레이를 구성하는 각 스피커의 각각을 대신하여, 예를 들어 도 15에 도시하는 바와 같이 구형 스피커 어레이나 환형 스피커 어레이를 사용하도록 해도 된다. 또한, 도 15에 있어서, 도 3에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 15에 도시하는 예에서는, 참조 마이크 어레이(81)에 의해 둘러싸이는 영역에 스피커 어레이(271)가 배치되고, 그 스피커 어레이(271)에 의해 둘러싸이는 영역에 오차 마이크 어레이(85)가 배치되어 있다. 또한, 스피커 어레이(271)는 스피커 어레이(93)에 대응하고 있다.
이 예에서는, 스피커 어레이(271)는 복수의 스피커 어레이(281-1) 내지 스피커 어레이(281-4)로 구성되어 있다. 또한, 이하, 스피커 어레이(281-1) 내지 스피커 어레이(281-4)를 특별히 구별할 필요가 없는 경우, 간단히 스피커 어레이(281)라고도 칭한다.
각 스피커 어레이(281)는, 복수의 스피커를 구형 또는 환형으로 배열하여 얻어진 구형 스피커 어레이 또는 환형 스피커 어레이이다. 여기서는, 복수의 스피커 어레이(281)를 환형으로 배열하여 배치함으로써 하나의 환형 스피커 어레이가 구성되고, 그 환형 스피커 어레이가 스피커 어레이(271)로 되어 있다. 이 예에서는, 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서, 스피커 어레이(93) 대신에 스피커 어레이(271)가 사용된다.
또한, 스피커 어레이(271)는, 복수의 스피커 어레이(281)를 포함하는 구형 스피커 어레이여도 된다.
스피커 어레이(271)를 복수의 스피커 어레이(281)로 구성함으로써, 스피커 어레이(271)에 의해 둘러싸인 노이즈 캔슬링 영역 내에서만 음을 재생하고, 그 노이즈 캔슬링 영역 외로의 음의 새어 듬을 억제할 수 있다.
예를 들어 스피커 어레이(281)를 구성하는 노이즈 캔슬링 영역의 내측을 향하도록 배치된 스피커에 의해 출력되고, 참조 마이크 어레이(81)로 돌아들어가는 음을, 노이즈 캔슬링 영역 외에 있어서, 스피커 어레이(281)를 구성하는 노이즈 캔슬링 영역의 외측을 향하도록 배치된 스피커에 의해 출력된 음에 의해 상쇄할 수 있다. 이와 같이, 스피커 어레이(271)를 사용하면, 스피커 어레이(271)로부터 출력되는 음의 참조 마이크 어레이(81)로의 돌아들어감을 억제할 수 있어, 노이즈 캔슬링 성능을 향상시킬 수 있다.
예를 들어 환형 스피커 어레이나 구형 스피커 어레이를 복수 배열하여 스피커 어레이로 하면, 스피커 어레이에 의해 둘러싸이는 영역 외로의 음의 돌아들어감을 억제하는 것이 가능하기는 하지만 현실적으로는 그것만으로는 완전히 음의 돌아들어감을 방지하기가 곤란하다. 그러나, 스피커 어레이를 복수의 스피커 어레이로 구성하는 기술을 상술한 공간 노이즈 제어 장치와 조합하여 사용함으로써, 노이즈 캔슬링 성능을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 복수의 스피커 어레이를 배열하여 하나의 스피커 어레이를 구성하고, 음의 돌아들어감을 억제하는 기술에 대해서는, 예를 들어 「Samarasinghe, Prasanga N., et al. "3D soundfield reproduction using higher order loudspeakers." 2013 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing. IEEE, 2013.」 등에 상세하게 기재되어 있다.
<변형예 4>
또한, 예를 들어 도 16에 도시하는 바와 같이 환형 마이크 어레이나 구형 마이크 어레이를 복수 배열하여 하나의 마이크 어레이로 하는 기술과, 환형 스피커 어레이나 구형 스피커 어레이를 복수 배열하여 하나의 스피커 어레이로 하는 기술을 조합하여 사용하도록 해도 된다. 또한, 도 16에 있어서 도 14 또는 도 15에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
이 예에서는, 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서 참조 마이크 어레이(81), 오차 마이크 어레이(85) 및 스피커 어레이(93) 대신에, 참조 마이크 어레이(231), 오차 마이크 어레이(232) 및 스피커 어레이(271)가 사용된다.
도 16에 도시하는 예에서는, 참조 마이크 어레이(231)에 의해 둘러싸이는 영역에 스피커 어레이(271)가 배치되고, 그 스피커 어레이(271)에 의해 둘러싸이는 영역에 오차 마이크 어레이(232)가 배치되어 있다.
또한, 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명한 예에서는, 구형 또는 환형의 마이크 어레이나 스피커 어레이를 사용하여 하나의 마이크 어레이나 스피커 어레이를 구성하는 기술을, 피드 포워드형의 공간 노이즈 제어 장치에 적용하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 이러한 구형 또는 환형의 마이크 어레이나 스피커 어레이를 사용하여 하나의 마이크 어레이나 스피커 어레이를 구성하는 기술을, 피드백형의 공간 노이즈 제어 장치에 적용해도 된다.
<변형예 5>
기타, 예를 들어 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)에 있어서, 참조 마이크 어레이로 수음하여 얻어진 참조 신호에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출하도록 해도 된다.
그러한 경우, 예를 들어 참조 마이크 어레이는 도 17에 도시하는 바와 같이 구성된다. 또한, 도 17에 있어서 도 3에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 17의 예에서는, 공간 노이즈 제어 장치(71)에 있어서 참조 마이크 어레이(81) 대신에 참조 마이크 어레이(311)가 사용되고 있다. 또한, 참조 마이크 어레이(311)에 의해 둘러싸이는 영역에 스피커 어레이(93)가 배치되고, 그 스피커 어레이(93)에 의해 둘러싸이는 영역에 오차 마이크 어레이(85)가 배치되어 있다.
참조 마이크 어레이(311)는, 환형 마이크 어레이 또는 구형 마이크 어레이인 마이크 어레이(321-1)와, 환형 마이크 어레이 또는 구형 마이크 어레이인 마이크 어레이(321-2)로 구성되어 있다.
특히, 여기서는 마이크 어레이(321-1)의 반경은, 마이크 어레이(321-2)의 반경보다 작게 되어 있기 때문에, 마이크 어레이(321-1)는 마이크 어레이(321-2)에 비해, 보다 스피커 어레이(93)에 가까운 측의 위치에 배치되어 있다.
즉, 제어 영역의 중심 위치로부터 마이크 어레이(321-1)까지의 거리와, 제어 영역의 중심 위치로부터 마이크 어레이(321-2)까지의 거리가 상이하다.
그 때문에, 예를 들어 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 참조 마이크 어레이(311)에 의해 수음하면, 마이크 어레이(321-1)로 얻어진 참조 신호의 음압이, 마이크 어레이(321-2)로 얻어진 참조 신호의 음압보다 커진다.
이에 비해, 제어 영역 외로부터 제어 영역 내로 전반해 오는 외래 노이즈를 참조 마이크 어레이(311)에 의해 수음하면, 마이크 어레이(321-1)로 얻어진 참조 신호의 음압보다, 마이크 어레이(321-2)로 얻어진 참조 신호의 음압이 커진다.
따라서, 참조 마이크 어레이(311)로 얻어진 참조 신호를 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)에 공급하면, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는 마이크 어레이(321-1)로 얻어진 참조 신호의 음압과, 마이크 어레이(321-2)로 얻어진 참조 신호의 음압을 비교함으로써, 제어 영역 내 노이즈를 검출할 수 있다.
또한, 참조 마이크 어레이(311)에 있어서의 경우와 마찬가지로, 오차 마이크 어레이(85)를 제어 영역의 중심으로부터의 거리가 상이한 2 이상의 마이크 어레이로 구성하고, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)에 있어서 오차 마이크 어레이(85)로부터 공급된 오차 신호에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출하도록 해도 된다.
또한, 예를 들어 도 16에 도시한 참조 마이크 어레이(231)나 오차 마이크 어레이(232)에 대해서도, 그들 마이크 어레이를 구성하는 마이크로폰으로서, 제어 영역의 중심으로부터의 거리가 상이한 2 이상의 마이크로폰이 있다. 따라서, 참조 마이크 어레이(231)나 오차 마이크 어레이(232)로 얻어진 참조 신호나 오차 신호를 사용해도, 참조 마이크 어레이(311)에 있어서의 경우와 마찬가지로 하여, 제어 영역 내 노이즈를 검출할 수 있다.
<변형예 6>
또한, 공간 노이즈 제어 장치(131)에 있어서도, 오차 마이크 어레이로 수음하여 얻어진 오차 신호에 기초하여 제어 영역 내 노이즈를 검출할 수 있다.
그러한 경우, 예를 들어 오차 마이크 어레이는 도 18에 도시하는 바와 같이 구성된다. 또한, 도 18에 있어서 도 7에 있어서의 경우와 대응하는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 있으며, 그 설명은 적절하게 생략한다.
도 18의 예에서는, 공간 노이즈 제어 장치(131)에 있어서 오차 마이크 어레이(85) 대신에 오차 마이크 어레이(351)가 사용되고 있다. 또한, 스피커 어레이(93)에 의해 둘러싸이는 영역에 오차 마이크 어레이(351)가 배치되어 있다.
오차 마이크 어레이(351)는, 환형 마이크 어레이 또는 구형 마이크 어레이인 마이크 어레이(361-1)와, 환형 마이크 어레이 또는 구형 마이크 어레이인 마이크 어레이(361-2)로 구성되어 있다.
특히, 여기서는 마이크 어레이(361-1)의 반경은, 마이크 어레이(361-2)의 반경보다 작게 되어 있기 때문에, 마이크 어레이(361-2)는 마이크 어레이(361-1)에 비해, 보다 스피커 어레이(93)에 가까운 측의 위치에 배치되어 있다.
즉, 제어 영역의 중심 위치로부터 마이크 어레이(361-1)까지의 거리와, 제어 영역의 중심 위치로부터 마이크 어레이(361-2)까지의 거리가 상이하다.
그 때문에, 도 17을 참조하여 설명한 경우와 마찬가지로, 마이크 어레이(361-1)로 얻어진 오차 신호의 음압과, 마이크 어레이(361-2)로 얻어진 오차 신호의 음압을 비교함으로써, 제어 영역 내 노이즈를 검출할 수 있다.
따라서, 이 예에서는 오차 마이크 어레이(351)로 얻어진 오차 신호가 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)에 공급되며, 제어 영역 내 노이즈 검출부(88)는 마이크 어레이(361-1)로 얻어진 오차 신호의 음압과, 마이크 어레이(361-2)로 얻어진 오차 신호의 음압을 비교함으로써, 제어 영역 내 노이즈를 검출한다.
<컴퓨터의 구성예>
그런데, 상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행할 수도 있고, 소프트웨어에 의해 실행할 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행하는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 컴퓨터에 인스톨된다. 여기서, 컴퓨터에는, 전용의 하드웨어에 내장되어 있는 컴퓨터나, 각종 프로그램을 인스톨함으로써, 각종 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들어 범용의 컴퓨터 등이 포함된다.
도 19는, 상술한 일련의 처리를 프로그램에 의해 실행하는 컴퓨터의 하드웨어의 구성예를 도시하는 블록도이다.
컴퓨터에 있어서, CPU(Central Processing Unit)(501), ROM(Read Only Memory)(502), RAM(Random Access Memory)(503)은, 버스(504)에 의해 서로 접속되어 있다.
버스(504)에는, 추가로 입출력 인터페이스(505)가 접속되어 있다. 입출력 인터페이스(505)에는, 입력부(506), 출력부(507), 기록부(508), 통신부(509) 및 드라이브(510)가 접속되어 있다.
입력부(506)는, 키보드, 마우스, 마이크 어레이, 촬상 소자 등을 포함한다. 출력부(507)는, 디스플레이, 스피커 어레이 등을 포함한다. 기록부(508)는, 하드 디스크나 불휘발성 메모리 등을 포함한다. 통신부(509)는, 네트워크 인터페이스 등을 포함한다. 드라이브(510)는, 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 또는 반도체 메모리 등의 리무버블 기록 매체(511)를 구동한다.
이상과 같이 구성되는 컴퓨터에서는, CPU(501)가, 예를 들어 기록부(508)에 기록되어 있는 프로그램을, 입출력 인터페이스(505) 및 버스(504)를 통하여, RAM(503)에 로드하여 실행함으로써, 상술한 일련의 처리가 행해진다.
컴퓨터(CPU(501))가 실행하는 프로그램은, 예를 들어 패키지 미디어 등으로서의 리무버블 기록 매체(511)에 기록하여 제공할 수 있다. 또한, 프로그램은, 로컬 에어리어 네트워크, 인터넷, 디지털 위성 방송과 같은, 유선 또는 무선의 전송 매체를 통하여 제공할 수 있다.
컴퓨터에서는, 프로그램은, 리무버블 기록 매체(511)를 드라이브(510)에 장착함으로써, 입출력 인터페이스(505)를 통하여, 기록부(508)에 인스톨할 수 있다. 또한, 프로그램은, 유선 또는 무선의 전송 매체를 통하여, 통신부(509)에서 수신하고, 기록부(508)에 인스톨할 수 있다. 그 밖에, 프로그램은, ROM(502)이나 기록부(508)에, 미리 인스톨해 둘 수 있다.
또한, 컴퓨터가 실행하는 프로그램은, 본 명세서에서 설명하는 순서에 따라 시계열로 처리가 행해지는 프로그램이어도 되고, 병렬로, 혹은 호출이 행해졌을 때 등의 필요한 타이밍에 처리가 행해지는 프로그램이어도 된다.
또한, 본 기술의 실시 형태는, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들어, 본 기술은, 하나의 기능을 네트워크를 통하여 복수의 장치로 분담, 공동하여 처리하는 클라우드 컴퓨팅의 구성을 취할 수 있다.
또한, 상술한 흐름도에서 설명한 각 스텝은, 하나의 장치로 실행하는 것 외에, 복수의 장치로 분담하여 실행할 수 있다.
또한, 하나의 스텝에 복수의 처리가 포함되는 경우에는, 그 하나의 스텝에 포함되는 복수의 처리는, 하나의 장치로 실행하는 것 외에, 복수의 장치로 분담하여 실행할 수 있다.
또한, 본 명세서 내에 기재된 효과는 어디까지나 예시이지 한정되는 것은 아니며, 다른 효과가 있어도 된다.
또한, 본 기술은, 이하의 구성으로 하는 것도 가능하다.
(1) 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부와,
스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부
를 구비하는 신호 처리 장치.
(2) 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와, 상기 필터 계수에 기초하여 상기 출력음의 신호를 생성하는 적응 필터부를 더 구비하는
(1)에 기재된 신호 처리 장치.
(3) 상기 적응 필터부는, 공간 주파수 영역에 있어서, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와 상기 필터 계수에 기초하는 필터링 처리를 행하여, 상기 출력음의 신호를 생성하는
(2)에 기재된 신호 처리 장치.
(4) 상기 제어부는, 상기 노이즈 검출부에 의해 상기 제어 영역 내 노이즈가 검출된 경우, 상기 필터 계수의 갱신이 행해지지 않도록 하는
(1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 신호 처리 장치.
(5) 상기 노이즈 검출부는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는
(1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 신호 처리 장치.
(6) 상기 노이즈 검출부는, 상기 마이크 어레이를 구성하는, 상기 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 서로 다른 복수의 마이크 어레이의 각각에 의한 수음에 의해 얻어진 신호의 각각에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는
(5)에 기재된 신호 처리 장치.
(7) 상기 노이즈 검출부는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와, 상기 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 상기 마이크 어레이와는 상이한 다른 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는
(5)에 기재된 신호 처리 장치.
(8) 상기 노이즈 검출부는, 상기 제어 영역 내에 배치된 검출용 마이크로폰에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는
(1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 신호 처리 장치.
(9) 상기 마이크 어레이는, 복수의 마이크 어레이를 소정 형상으로 배열하여 배치함으로써 얻어지는 것인
(1) 내지 (8) 중 어느 한 항에 기재된 신호 처리 장치.
(10) 상기 스피커 어레이는, 복수의 스피커 어레이를 소정 형상으로 배열하여 배치함으로써 얻어지는 것인
(1) 내지 (9) 중 어느 한 항에 기재된 신호 처리 장치.
(11) 상기 제어 영역은, 상기 마이크 어레이로서의 참조 마이크 어레이 또는 오차 마이크 어레이에 의해 형성되는 영역인
(1) 내지 (10) 중 어느 한 항에 기재된 신호 처리 장치.
(12) 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고,
스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는
스텝을 포함하는 신호 처리 방법.
(13) 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고,
스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는
스텝을 포함하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
71: 공간 노이즈 제어 장치
81: 참조 마이크 어레이
85: 오차 마이크 어레이
88: 제어 영역 내 노이즈 검출부
89: 적응 필터 계수 산출부
90: 적응 필터부
93: 스피커 어레이

Claims (13)

  1. 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하는 노이즈 검출부와,
    스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는 제어부
    를 구비하는, 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와, 상기 필터 계수에 기초하여 상기 출력음의 신호를 생성하는 적응 필터부를 더 구비하는,
    신호 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적응 필터부는, 공간 주파수 영역에 있어서, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와 상기 필터 계수에 기초하는 필터링 처리를 행하여, 상기 출력음의 신호를 생성하는,
    신호 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 노이즈 검출부에 의해 상기 제어 영역 내 노이즈가 검출된 경우, 상기 필터 계수의 갱신이 행해지지 않도록 하는,
    신호 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는,
    신호 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는, 상기 마이크 어레이를 구성하는, 상기 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 서로 다른 복수의 마이크 어레이의 각각에 의한 수음에 의해 얻어진 신호의 각각에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는,
    신호 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는, 상기 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호와, 상기 제어 영역의 중심 위치로부터의 거리가 상기 마이크 어레이와는 상이한 다른 마이크 어레이에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는,
    신호 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 검출부는, 상기 제어 영역 내에 배치된 검출용 마이크로폰에 의한 수음에 의해 얻어진 신호에 기초하여, 상기 제어 영역 내 노이즈를 검출하는,
    신호 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마이크 어레이는, 복수의 마이크 어레이를 소정 형상으로 배열하여 배치함으로써 얻어지는 것인,
    신호 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스피커 어레이는, 복수의 스피커 어레이를 소정 형상으로 배열하여 배치함으로써 얻어지는 것인,
    신호 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어 영역은, 상기 마이크 어레이로서의 참조 마이크 어레이 또는 오차 마이크 어레이에 의해 형성되는 영역인,
    신호 처리 장치.
  12. 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고,
    스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는
    스텝을 포함하는, 신호 처리 방법.
  13. 마이크 어레이에 의해 형성되는 제어 영역 내에서 발생한 제어 영역 내 노이즈를 검출하고,
    스피커 어레이에 의해 형성되는 노이즈 캔슬링 영역에 대한 외래 노이즈를 저감시키기 위해 상기 스피커 어레이에 의해 출력되는 출력음의 신호의 생성에 사용하는 적응 필터의 필터 계수의 갱신을, 상기 제어 영역 내 노이즈의 검출 결과에 기초하여 제어하는
    스텝을 포함하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는, 프로그램.
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