(57)【要約】【課題】環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することを課題とする。【解決手段】本願が開示する音響システムは、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して、他の個別空間から漏れる漏れ音を低減する適応フィルタを用いて、漏れ音を低減させる適応フィルタ制御を行うことにより個別音響環境を提供するのに際して、隣り合う個別空間で同じ音声信号が出力されている場合に、適応フィルタの制御に用いるフィルタ係数の内、同じ音声信号に乗算される複数のフィルタ係数を加算した新たなフィルタ係数を用いて、適応フィルタ制御を実施する。【選択図】        図８
2010173605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の空間内に設けられた各個別空間に対して、他の個別空間から漏れる漏れ音を低減する適応フィルタを用いて、漏れ音を低減させる適応フィルタ制御を行うことにより個別音響環境を提供する音響システムであって、
隣り合う個別空間で同じ音声信号が出力されている場合に、前記適応フィルタの制御に用いるフィルタ係数の内、前記同じ音声信号に乗算されるフィルタ係数を用いて、前記適応フィルタ制御を実施するフィルタ制御手段、
を備えたことを特徴とする音響システム。
【請求項２】
前記各個別空間に個別音響環境が提供されている環境から、一方の隣り合う個別空間で同じ音声信号が出力されるとともに、他方の隣り合う個別空間では別の音声信号が出力されている環境に移行したか否かを判定する判定手段をさらに備え、
前記フィルタ制御手段は、前記判定手段により環境に移行したと検出された場合に、同じ音声信号に乗算されるフィルタ係数を用いて、前記適応フィルタ制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して、他の個別空間から漏れる漏れ音を低減する適応フィルタを用いて、漏れ音を低減させる適応フィルタ制御を行うことにより個別音響環境を提供する音響システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行機、鉄道、自動車といった乗り物において、座席ごとに異なる音響環境を提供する音響システムが知られている。しかし、聴取者がヘッドセットを用いない場合には、他席からの漏れ音や騒音が問題となるため、快適な個別音響環境を提供するには、このような雑音を低減することが重要となる。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、騒音を取得するエラーマイクを用い、取得した騒音を打ち消す制御音を発生させることで騒音を低減する手法が開示されている。また、他席からの漏れ音を低減する手法としては、エラーマイクの出力および他席音源を参照信号とするＦｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳ（適応最小平均自乗フィルタ）が知られている。
【０００４】
ここで、他席には他席スピーカーを、自席には自席スピーカーおよび自席エラーマイクを配置したと仮定する。Ｆｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳを用いる場合、他席スピーカーから自席への漏れ音伝達関数と、自席スピーカー／自席エラーマイク間の誤差経路伝達関数とに基づき、漏れ音を打ち消す制御音を発生させることになる。そして、かかる誤差経路伝達関数は、音響システムの提供に先立って予め推定しておいたものを用いることが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６１４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、予め推定した誤差経路伝達関数を用いると、推定時と制御時とで音場の環境が変わった場合に漏れ音の低減精度が悪化するという問題がある。具体的には、誤差経路伝達関数の推定時と、かかる誤差経路伝達関数を用いた制御時とでは、音場環境の変化（人の位置、湿度、温度といった環境の変化、エラーマイクおよびスピーカーの経年変化）が存在する。しかし、制御時に用いられる経路伝達関数は、制御時における音場環境に即したものではないため、高精度な漏れ音低減制御を行うことができない。
【０００７】
ところで、漏れ音低減制御の制御効率を向上させるには、スピーカーおよびエラーマイクは聴取者の耳元に近い位置に設置することが好ましいが、自動車において個別音響環境を提供する場合には、ドライバーの視界を遮らない等の安全上の理由から、自席シートにスピーカーおよびエラーマイクを設置せざるをえない。
【０００８】
しかし、自席シートにスピーカーを設置すると、聴取者は後方からの音を聴くことになるので、後方に音像が定位してしまい臨場感のある聴取が困難になるという問題が発生する。
【０００９】
これらのことから、聴取者の後方にスピーカーを配置した場合において、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる音響システムをいかにして実現するかが大きな課題となっている。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる音響システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して、他の個別空間から漏れる漏れ音を低減する適応フィルタを用いて、漏れ音を低減させる適応フィルタ制御を行うことにより個別音響環境を提供する音響システムであって、隣り合う個別空間で同じ音声信号が出力されている場合に、前記適応フィルタの制御に用いるフィルタ係数の内、前記同じ音声信号に乗算されるフィルタ係数を用いて、前記適応フィルタ制御を実施するフィルタ制御手段、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる。さらに、隣り合う席が同じ音響環境下において、他席の漏れ音を効果的に低減する適応フィルタの数を削減することができるとともに、適応フィルタの更新に必要なメモリ容量を削減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る音響システムの概要構成を示す図である。
【図２】図２は、実施例１に係る音響システム１のシグナルフローである。
【図３】図３は、補助フィルタを導入した音響システムのブロック図である。
【図４】図４は、音響システムにおける適応フィルタの更新式を説明するための図である。
【図５】図５は、実施例１に係る音響システムを車内に適用した例を示す図である。
【図６】図６は、前後席それぞれで個別音響環境を実現している場合の音響システムの概要図である。
【図７】図７は、隣り合う個別空間同じ音声信号が出力されている車両内部を表す図である。
【図８】図８は、隣り合う個別空間同じ音声信号が出力されている場合の音響システムの概要図である。
【図９】図９は、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供する音響システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る音響システムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係る音響システムを自動車に適用した場合について説明するが、映画館、コンサートホール、電車やバスなどの各座席に適用することとしてもよい。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
［音響システムの概要］
はじめに、本願が開示する音響システムの概要について説明する。本願が開示する音響システムは、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供することを概要とするものであり、特に、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができ、さらに、隣り合う席が同じ音響環境下において、他席の漏れ音を効果的に低減する適応フィルタ（低減フィルタ、ＦＩＲフィルタ）の数を削減したり、適応フィルタの更新に必要なメモリ容量を削減したりすることができる。
【００１６】
具体的には、後述するように、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供することのできる音響システムでは、他席の漏れ音を効果的に低減する一つの適応フィルタに８個のフィルタ係数が必要、つまり、車内を想定した場合、前後席あわせて３２個のフィルタ係数が必要となる。そこで、本願が開示する音響システムでは、隣り合う席が同じ音響環境下（車両を例にすると、前後席で音声信号が異なる）において、相関のない少なくとも２つの音楽信号を用いて、フィルタ係数を予め算出しておく。ここで予め算出したフィルタ係数は、車両を例にした場合、前後席・左右で音声信号が異なる場合（４つの音声信号）から前後のみで音声信号が異なる場合（２つの音声信号）へ環境が変わった状態であることから、一つの適応フィルタに対して２個のフィルタ係数を算出することとなる。
【００１７】
そのため、例えば、前後席のみで音声が異なり、左右では同じ音声を聞く環境下で個別音響環境を提供する音響システムを用いる場合には、上記したように、隣り合う席が同じ音響環境下において予め算出したフィルタ係数を用いた適応フィルタを用いるようにすればよい。そうすることにより、音響システムでは、車両の前後席あわせて、他席の漏れ音を効果的に低減する適応フィルタに必要なフィルタ係数の数を３２個から１６個に削減することができる。さらに、フィルタ係数の削減に伴って適応フィルタの更新に必要なメモリ容量を削減することができるとともに、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）の計算量も削減することができる。
【００１８】
また、例えば、前後席・左右で音声信号が異なる場合（４つの音声信号）から前後のみで音声信号が異なる場合（２つの音声信号）へ環境が変わった場合、音響システムは、隣り合う席が同じ音響環境下において予め算出したフィルタ係数のみを用いるように制御する。こうすることにより、音響システムが適用されている環境下において、フィルタ係数を随時算出して構成していくフィルタ適応制御を行う場合であっても、フィルタ係数が求まらない発散が発生することを防止することができる。
【００１９】
［音響システムの構成］
まず、前提となる音響システムの構成について説明する。図１は、実施例１に係る音響システムの概要構成を示す図である。図１に示すように、音響システム１は、他席スピーカー２と、自席スピーカー３と、自席エラーマイク４と、他席音源１１と、漏れ音低減フィルタ１２と、自席音源１３と、仮想音源フィルタ１４と、後方音源逆フィルタ１５と、補助フィルタ１６とからなる。なお、自席スピーカー３から提供される音は、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する（同図の「仮想音源５」参照）。また、左上角が黒く示されたフィルタ（漏れ音低減フィルタ１２および補助フィルタ１６）は、これらのフィルタがＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive  Digital  Filter）であることを表している。
【００２０】
図１に示すように、本実施例に係る音響システム１は、他席スピーカー２から自席の聴取者に漏れる音を効果的に低減するために、他席スピーカー２／自席エラーマイク４間の漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を動的に推定するとともに（同図の「補助フィルタ１６」参照）、臨場感のある個別音響環境を提供するために、自席スピーカー３が発する音を仮想音源５に示すように聴取者の前方に定位させる。
【００２１】
このように、環境変化に応じて変化しやすい誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を動的に推定することで、漏れ音低減フィルタ１２の動作精度を向上させることができる。また、仮想音源フィルタ１４で聴取者の前方に音像を有する音を生成し、さらに、後方音源逆フィルタ１５で、自席スピーカー３の位置を基準とする音像を聴取者の耳位置に近い自席エラーマイク４の位置へ定位させることで臨場感のある個別音響環境を提供することができる。
【００２２】
また、図１に示した本実施例に係る音響システム１では、「誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）」および「漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）」を動的に推定する補助フィルタ１６を用いて漏れ音低減フィルタ１２を適応制御させるとともに、仮想音源フィルタ１４および後方音源逆フィルタ１５を用いて音像を聴取者の前方へ定位させることとしている。
【００２３】
他席スピーカー２は、右スピーカー２ａおよび左スピーカー２ｂとからなり、たとえば、自動車における後部座席等のシート背面部に設置される。なお、他席スピーカー２は、他席音源１１と接続されており、他席用の音楽や音声などの個別音響環境を再生する。
【００２４】
自席スピーカー３は、右スピーカー３ａおよび左スピーカー３ｂからなり、たとえば、自動車における運転席のシート背面部に設置される。なお、自席スピーカー３は、漏れ音低減フィルタ１２および後方音源逆フィルタ１５に接続されており、自席用の音楽や音声などの個別音響環境を再生するとともに、他席スピーカー２からの漏れ音を打ち消す制御音を再生する。
【００２５】
自席エラーマイク４は、右エラーマイク４ａおよび左エラーマイク４ｂからなり、自席スピーカー３を構成する右スピーカー３ａおよび左スピーカー３ｂの前方に設置される。なお、自席エラーマイク４も自席スピーカー３と同じく、たとえば、自動車における運転席のシート背面部に設置される。そして、自席エラーマイク４の出力は、補助フィルタ１６における「誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）」の推定に用いられる。
【００２６】
他席音源１１は、ＣＤ（Compact  Disc）やＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）といった可搬型記憶媒体の音楽や音声、ラジオ、テレビ、カーナビゲーションシステム等の音楽や音声を再生するデバイスである。なお、他席音源１１の出力は、他席スピーカー２へ入力される他、漏れ音低減フィルタ１２および補助フィルタ１６にも入力される。
【００２７】
漏れ音低減フィルタ１２は、補助フィルタ１６の出力に基づいて推定された漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を用い、前席における他席スピーカー２からの漏れ音を打ち消す制御音を発生させるフィルタである。なお、この漏れ音低減フィルタ１２は、ＡＤＦ（適応フィルタ；Adaptive  Digital  Filter）として構成される。
【００２８】
ここで、漏れ音低減フィルタ１２の算出手順について簡単に説明する。漏れ音低減フィルタ１２を「Ｈｌ（ｚ）」、補助フィルタ１６を「Ｓ（ｚ）」、漏れ音伝達関数を「Ｐ（ｚ）」、誤差経路伝達関数を「Ｃ（ｚ）」とすると、これらの関係は、式「Ｓ（ｚ）＝Ｐ（ｚ）＋Ｈｌ（ｚ）Ｃ（ｚ）」と表わされる。なお、漏れ音低減フィルタ１２が生成する制御音（打ち消し音）は、「Ｈｌ（ｚ）Ｃ（ｚ）」と表わされる。
【００２９】
式「Ｓ（ｚ）＝Ｐ（ｚ）＋Ｈｌ（ｚ）Ｃ（ｚ）」において、Ｓ（ｚ）およびＨｌ（ｚ）に２通りの初期値（Ｓ１（ｚ）、Ｈｌ１（ｚ）、Ｓ２（z），Ｈｌ２（ｚ））を入力し、打ち消し誤差が最少となるようにＳ１（ｚ）およびＳ２（ｚ）を更新することで、最適なＰ（ｚ）およびＣ（ｚ）を推定することができる。そして、最適なＨｌ（ｚ）は、式「Ｈｌ（ｚ）＝−Ｐ（ｚ）／Ｃ（ｚ）」と表わされる。
【００３０】
自席音源１３は、ＣＤ（Compact  Disc）やＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）といった可搬型記憶媒体の音楽や音声、ラジオ、テレビ、カーナビゲーションシステム等の音楽や音声を再生するデバイスである。なお、自席音源１３の出力は、仮想音源フィルタ１４および後方音源逆フィルタ１５を経て自席スピーカー３へ出力される。
【００３１】
仮想音源フィルタ１４は、自席音源１３からの出力を受け取り、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場を生成するフィルタ（Ｑ（ｚ））である。なお、仮想音源フィルタ１４によって生成される仮想音場は、図１の仮想音源５に示したように、あたかも聴取者の前方に音源があるように自席音源１３の信号を処理したものである。また、仮想音源フィルタ１４は、事前の測定結果等に基づいて予め求められた伝達関数であるので、処理負荷をかけることなく臨場感のある音場を得ることができる。
【００３２】
例えば、かかる事前の測定手法の一つとしては、聴取者を模擬したダミーヘッドの前方に設置した２つのスピーカーから音声を発し、ダミーヘッドの耳位置に設置されたマイクで、耳位置におけるインパルス応答を測定することによって行われる。そして、かかる測定の結果に基づいて目標音場に係る目標伝達関数を求め、求めた目標伝達関数をＱ（ｚ）とする。また、予め測定せずに、目標伝達関数をシミュレートして求める手法も用いることができる。
【００３３】
後方音源逆フィルタ１５は、自席スピーカー３／自席エラーマイク４間の誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）の逆関数として定義されるフィルタであり、自席スピーカー３位置を基準とする仮想音場を自席エラーマイク４位置へ定位させる処理を行う。これにより、自席スピーカー３が聴取者の後方に設置されることに起因する音像の後方定位を補正することができる。なお、後方音源逆フィルタ１５を「Ｈｂ（ｚ）」とすると、Ｈｂ（ｚ）は、式「Ｈｂ（ｚ）＝１／Ｃ（ｚ）」と表わされる。なお、この式におけるＣ（ｚ）は、予め推定しておいた静的な誤差経路伝達関数が用いられる。
【００３４】
補助フィルタ１６は、他席音源１１および自席エラーマイク４の出力を受け取り、漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を推定する処理を行うフィルタである。そして、この補助フィルタ１６の出力は、漏れ音低減フィルタ１２の適応制御に用いられる。
【００３５】
次に、実施例１に係る音響システム１のシグナルフローについて図２を用いて説明する。図２は、実施例１に係る音響システム１のシグナルフローである。なお、図２における「Ａ／Ｄ３０」はアナログデジタルコンバータを、「Ｓｐｒｅａｄ２２ａ」は信号の分配器または複製器を、「ＥＱ２１ａ」はイコライザを、「ＦＦＴ２２ｅ」は高速フーリエ変換を、「ＩＦＦＴ２２ｇ」は高速逆フーリエ変換を、「ＶＯＬ３１」および「ＶＯＬ３２」はボリュームを、「ＭＩＸ３３」はミキサーを、「Ｄ／Ａ３４」はデジタルアナログコンバータを、それぞれ指している。
【００３６】
また、自席エラーマイク４に対応する自席エラーマイク信号について、右エラーマイク４ａの信号を「ｍＥＲ」と、左エラーマイクの信号を「ｍＥＬ」と、自席音源１３について右信号を「ｍＲ」と、左信号を「ｍＬ」と、他席音源１１について右信号を「ｏＲ」と、左信号を「ｏＬ」と、それぞれ記載している。また、自席スピーカー３に対する出力信号について右スピーカー３ａへの信号を「ｍＲ」と、左スピーカー３ｂへの信号を「ｍＬ」と、他席スピーカー２に対する出力信号について右スピーカー２ａへの信号を「ｏＲ」と、左スピーカー２ｂへの信号を「ｏＬ」と、それぞれ記載している。
【００３７】
図２に示すように、実施例１に係る音響システム１が行う制御処理は、仮想音源フィルタ１４および後方音源逆フィルタ１５を主な構成要素とする定位制御２１と、補助フィルタ１６および漏れ音低減フィルタ１２を主な構成要素とする漏れ音低減制御２２とに分けられる。
【００３８】
まず、定位制御２１におけるシグナルフローについて説明する。自席音源１３に対応する信号ｍＲおよびｍＬは、Ａ／Ｄ３０を経由して仮想音源フィルタ１４へ入力される。仮想音源フィルタ１４では、信号ｍＲおよびｍＬを、自席の聴取者の前方に仮想的な音像を有する仮想音場に対応する信号へと変換し、後方音源逆フィルタ１５へ出力する。そして、後方音源逆フィルタ１５では、音像の後方定位を聴取者の耳位置へ近づける補正処理が行われる。
【００３９】
後方音源逆フィルタ１５の出力は、ＥＱ２１ａおよびＶＯＬ３１を経由してＭＩＸ３３へ入力される。そして、ＭＩＸ３３では、定位制御２１において変換された信号ｍＲおよびｍＬと、漏れ音低減制御２２において変換された信号ｏＲおよびｏＬ（漏れ音の打ち消し音である制御音）とを合成し、Ｄ／Ａ３４を経由して自席スピーカー３へ信号ｍＲおよびｍＬとして出力する。
【００４０】
次に、漏れ音低減制御２２におけるシグナルフローについて説明する。他席音源１１に対応する信号ｏＲおよびｏＬは、Ａ／Ｄ３０を経由してＳｐｒｅａｄ２２ａへ入力される。Ｓｐｒｅａｄ２２ａでは、信号ｏＲおよびｏＬをＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂとＤｅｌａｙ２２ｃとに分配する。
【００４１】
Ｓｐｒｅａｄ２２ａによって分配された信号ｏＲおよびｏＬを受けたＤｅｌａｙ２２ｃでは、これらの信号に所定の遅延処理を施し、ＶＯＬ３２およびＤ／Ａ３４を経由して他席スピーカーへ信号ｏＲおよびｏＬとして出力する。
【００４２】
一方、Ｓｐｒｅａｄ２２ａによって分配された信号ｏＲおよびｏＬを受けたＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂには、Ａ／Ｄ３０を経由する自席エラーマイク信号であるｍＥＲおよびｍＥＬも入力される。そして、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂでは、入力された信号のサンプリング周波数よりも低いサンプリング周波数による再サンプリング（ダウンサンプリング）が行われる。なお、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂにおいてダウンサンプリングされた信号はＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｈにおいてアップサンプリングされたうえで出力される。このように、ダウンサンプリング／アップサンプリング処理を併用することで、ローパスフィルタ等を用いて所定の周波数範囲の音のみを対象とする場合と比して高精度に漏れ音を低減することができる。
【００４３】
ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂから出力された信号ｏＲおよびｏＬは、補助フィルタ１６および漏れ音低減フィルタ１２へ入力される。また、補助フィルタ１６から出力された信号ｏＲおよびｏＬは、ＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂから出力された信号ｍＥＲおよびｍＥＬとともにＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｄへ入力され、このＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｄにおいて補助フィルタ１６のＳ（ｚ）の値が算出される。
【００４４】
そして、ＡＤＦ−Ｓ−Ｃａｌｃ２２ｄにおいて算出された係数値群は、ＦＦＴ２２ｅ、ＨｌＣａｌc２２ｆおよびＩＦＦＴ２２ｇを経由して漏れ音低減フィルタ１２へ出力される。なお、ＨｌＣａｌｃ２２ｆは、漏れ音低減フィルタ１２のＨｌ（z）の値を算出する。
【００４５】
そして、ＩＦＦＴ２２ｇの出力信号およびＤｏｗｎＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｂからの信号ｏＲおよびｏＬは、漏れ音低減フィルタ１２へ入力される。そして、漏れ音低減フィルタ１２で算出された制御音（漏れ音の打ち消し音）は、ＵｐＳａｍｐｌｅＦＩＲフィルタ２２ｈおよびＶＯＬ３２を経由してＭＩＸ３３に出力され、ＭＩＸ３３において定位制御２１において変換された信号ｍＲおよびｍＬと合成されたうえで、Ｄ／Ａ３４を経て自席スピーカー３へ信号ｍＲおよびｍＬとして出力される。
【００４６】
上述してきたように、本実施例によれば、第１の個別空間における聴取者の後方に設置された自スピーカーと、自スピーカーよりも聴取者寄りに設置されたエラーマイクとを用い、漏れ音低減フィルタが、第２の個別空間に設置された他スピーカーから第１の個別空間へ漏れる音を打ち消す制御音を他スピーカー／エラーマイク間の漏れ音伝達関数および自スピーカー／エラーマイク間の誤差経路伝達関数に基づいて生成し、生成した制御音を自スピーカーへ提供し、仮想音源フィルタが、聴取者の前方に音像を配した提供音である仮想音源を生成し、後方音源逆フィルタが、仮想音源が自スピーカーで再生されることによって生じる音像の後方定位を聴取者寄りに補正するように音響システムを構成した。
【００４７】
また、補助フィルタが、エラーマイクおよび漏れ音低減フィルタに接続されており動的に推定した漏れ音伝達関数および誤差経路伝達関数を漏れ音低減フィルタへ提供するように音響システムを構成した。
【００４８】
したがって、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができる。
【００４９】
［フィルタ係数算出手法（算出アルゴリズム、連立方程式法アルゴリズム）］
次に、図３と図４を用いて、上記した漏れ音低減フィルタ（適応フィルタ）のフィルタ係数を算出する一般的な手法について説明する。なお、上記した音響システムでは、漏れ音低減フィルタ（適応フィルタ（Ｈ））を更新するためには、再生される環境の音場特性を示す再生音場特性（Ｃ）を個別に推定しなければならない。このため、本実施例では、補助フィルタ法を用いることとする。
【００５０】
補助フィルタ法によれば、図３に示すように、再生音場特性（Ｃ）の逆特性を有する適応フィルタ（Ｈ）を当該再生音場特性（Ｃ）の出力段の前段に直列に組み込むとともに、当該適応フィルタ（Ｈ）を更新する補助フィルタ（Ｓ）を並列に組み込んでいる。このように、補助フィルタ（Ｓ）を導入すると、適応フィルタ（Ｈ）を更新するために再生音場特性（Ｃ）を個別に推定する必要がなくなる。
【００５１】
例えば、補助フィルタ（Ｓ）は、式（１）で表される。この時、補助フィルタ（Ｓ）は、式（２）のように定義され、式（２）が成り立つように同定される。すなわち、図３に示すように、適応フィルタ（Ｈ）と再生音場特性（Ｃ）とを通過した入力信号（Ｘ）を目標として、補助フィルタ（Ｓ）を通過した入力信号（Ｘ）との誤差（Ｅ）に関する評価量を最小にするように、補助フィルタ（Ｈ）を同定する。例えば、誤差（Ｅ）が十分に小さくなるように（『０』となるように）、補助フィルタ（Ｓ）を同定する。
【００５２】
【数１】
2010173605.tif 000003
【００５３】
【数２】
2010173605.tif 000004
【００５４】
ここで、式（２）を変形すると式（３）となり、適応フィルタ（Ｈ）が再生音場特性（Ｃ）の逆特性であることを考え合わせると、結局、適応フィルタ（Ｈ）は、式（４）によって更新すればよいことになる。また、式（４）をみると分かるように、補助フィルタ（Ｓ）が十分に収束していれば、適応フィルタ（Ｈ）は、代数的に算定される。
【００５５】
【数３】
2010173605.tif 000005
【００５６】
【数４】
2010173605.tif 000006
【００５７】
もっとも、適応フィルタ（Ｈ）の初期値が『０』であると、いつまで経っても適応フィルタ（Ｈ）を算定することができない。このため、適応フィルタ（Ｈ）の初期値を単位行列とする。例えば、式（５）のように初期値を設定する。このような初期値を設定することで、初期段階では、再生音場特性（Ｃ）に入力信号（Ｘ）がそのままの形で入力される。また、補助フィルタ（Ｓ）を導入することで、１回の係数更新で、再生音場特性（Ｃ）の逆特性を有する適応フィルタ（Ｈ）を求めることができる。なお、逆特性は、ＩＩＲ型（Infinite  Impulse  Responses：無限インパルス応答）となる。
【００５８】
【数５】
2010173605.tif 000007
【００５９】
さて、これまで、補助フィルタ法による逆システムについて図３等を用いて説明してきたが、ここで、かかるアルゴリズムを実システム（実環境）に適用することを考えると、適応フィルタ（Ｈ）を再生音場特性（Ｃ）に畳み込む際の畳み込み計算に起因する遅延量や、空間に存在する遅延量等が必ず存在するので、これらの遅延量を考慮することが必須となる。すなわち、実システムにおいて、適応フィルタ（Ｈ）と再生音場特性（Ｃ）とを通過した入力信号（Ｘ）は、必ず遅延の影響を受けたものとなるはずであるので、「逆システム」は、適応フィルタ（Ｈ）と再生音場特性（Ｃ）とを通過した入力信号（Ｘ）に遅延量を考慮したものを目標として、補助フィルタ（Ｓ）を通過した入力信号（Ｘ）との誤差（Ｅ）に関する評価量を最小にするように補助フィルタ（Ｓ）を同定しなければならないはずである。
【００６０】
つまり、適応フィルタ（Ｈ）が完全に逆特性を推定できたとすると、式（６）となり、式（６）を変形すると式（７）となる。ここで、式（７）の右辺は遅延量であり、Ｎ＝１の時、１サンプル分遅延させることを意味している。しかしながら、この遅延量を正確に得ることは非常に難しい。このため、十分に大きな遅延量ｋ（ｋ＞Ｎ）を用いて、式（８）を目標とするように、補助フィルタ（Ｓ）を同定する。言い換えると、適応フィルタ（Ｈ）が完全に逆特性を推定できたとすると、適応フィルタ（Ｈ）と再生音場特性（Ｃ）とは打ち消しあい、与えられた遅延量ｋによって遅延した入力信号（Ｘ）が出力されるはずである。逆システムは、この遅延した入力信号（Ｘ）を目標として、補助フィルタ（Ｓ）を通過した入力信号（Ｘ）との誤差（Ｅ）に関する評価量を最小にするように補助フィルタ（Ｓ）を同定し、その後、同定された補助フィルタ（Ｓ）を用いて適応フィルタ（Ｈ）の更新をすることになる。すなわち、補助フィルタ（Ｓ）は、遅延量ｋに収束するように同定され、適応フィルタ（Ｈ）は、遅延量ｋに収束するように同定された補助フィルタ（Ｓ）を用いて更新される。
【００６１】
【数６】
2010173605.tif 000008
【００６２】
【数７】
2010173605.tif 000009
【００６３】
【数８】
2010173605.tif 000010
【００６４】
ところが、実システムにおいては、再生音場特性（Ｃ）が変動する可能性がある。このため、上記した補助フィルタ法（あるいは、方程式誤差法等）を繰り返し実行することで、当該再生音場特性（Ｃ）の変動に追従しなければならないが、この時、上記した遅延量が課題となるのである。つまり、再生音場特性（Ｃ）が変動する可能性があるとすると、その際、遅延量も同時に変化することになるが、この遅延量が大きくなるか小さくなるかを予測することはできない。そうであるとすると、上記したように、式（８）では十分に大きな遅延量ｋを目標としたが、再生音場特性（Ｃ）の変動に追従しようと考えると、遅延量が大きくなることを考慮する必要があり、結局、前回よりも大きな遅延量を設定せざるを得ないのである。仮に、再生音場特性（Ｃ）が変動していなかった場合には、単に遅延量が増えてしまうだけであるが、再生音場特性（Ｃ）の変動が起きるか否かを予め予測することはできないことから、変動に追従するためにはこうせざるを得ないのである。この結果、逆システムが適応フィルタ（Ｈ）を更新するごとに遅延量が増大し続けてしまう。すなわち、補助フィルタ（Ｓ）は、増大し続ける遅延量に収束するように同定され、適応フィルタ（Ｈ）は、増大し続ける遅延量に収束するように同定された補助フィルタ（Ｓ）を用いて更新される結果、遅延量増大の影響を受けてしまう。
【００６５】
そのため、図４に示すように、任意の音場特性である任意音場特性（Ｐ）の出力段を、さらに並列に組み込んだ適応フィルタ算出装置を用いて、フィルタ係数を算出する。この場合、補助フィルタ（Ｓ）は、図４に示す『補助フィルタ定義式』で定義される。これを言い換えると、図４に示す『推定誤差定義式』のように、誤差（Ｅ）は、任意音場特性（Ｐ）を通過した入力信号（Ｘ）（『Ｐ＊Ｘ』）を目標として、適応フィルタ（Ｈ）と再生音場特性（Ｃ）とを通過した入力信号（Ｘ）（『Ｙ』）と、補助フィルタ（Ｓ）を通過した入力信号（Ｘ）（『Ｓ＊Ｘ』）とを差し引いた誤差（『Ｐ＊Ｘ−Ｙ−Ｓ＊Ｘ』）で定義され、実施例１に係る適応フィルタ算出装置は、補助フィルタ（Ｓ）を、当該誤差（Ｅ）が『０』となるように同定するのである。
【００６６】
また、これらの式を変形することで、結局、適応フィルタ算出装置は、適応フィルタ（Ｈ）を、図４の『適応フィルタ更新式』によって更新すればよいことになる。すなわち、適応フィルタ算出装置は、適応フィルタ（Ｈ）を、任意音場特性（Ｐ）と、当該任意音場特性（Ｐ）を目標として同定された補助フィルタ（Ｓ）とで示される更新式で更新することで、任意音場特性（Ｐ）を目標として更新する。
【００６７】
このように、適応フィルタ（Ｈ）を、単純遅延として固定値が与えられた任意音場特性（Ｐ）を目標として更新するので、適応フィルタ（Ｈ）を更新するごとに遅延量が増大し続けてしまうことがなく、音を適切に再生することが可能になる。
【００６８】
［フィルタ係数削減手法］
次に、図５〜図８を用いて、本願が開示する漏れ音低減フィルタ（適応フィルタ（Ｈ））のフィルタ係数の削減手法について説明する。なお、ここでは、上記したフィルタ係数算出アルゴリズムを用いて、フィルタ係数を算出することとする。
【００６９】
また、図５は、実施例１に係る音響システムを車内に適用した例を示す図であり、図６は、前後席それぞれで個別音響環境を実現している場合の音響システムの概要図であり、図７は、隣り合う個別空間同じ音声信号が出力されている車両内部を表す図であり、図８は、隣り合う個別空間同じ音声信号が出力されている場合の音響システムの概要図である。
【００７０】
図５に示すように、実施例１に係る音響システムを車内に適用した例について説明する。図５では、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して個別音響環境を提供する音響システムは、乗員Ａ〜Ｃは異なる音楽を聴いていることを想定した環境下で算出されたフィルタ係数を用いて、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供する。
【００７１】
具体的に後部座席を例にして説明すると、実施例１に係る音響システムは、車両内に存在する後部座席乗員２人（車両全体では、乗員４人）がそれぞれ別の音楽を聞いている個別音響環境である場合には、図６に示すように、１つのスピーカーに４個のＦＩＲフィルタブロック（フィルタ係数）、言い換えると、１人につき８個のＦＩＲフィルタブロック（フィルタ係数）を用いて漏れ音を低減する。したがって、車両全体で考えると、前後席それぞれで個別音響環境を実現するには、３２個のＦＩＲフィルタブロック（フィルタ係数）を用いることとなる。
【００７２】
つまり、それぞれのスピーカーから出力される音声信号は、式（９）の各式であらわされる。これらの式からでもわかるように、漏れ音を低減する音声信号Ｙ１を出力するためにフィルタ係数としてＨ１１、Ｈ２１、Ｈ３１、Ｈ４１の４つの係数が必要であり、同様に、漏れ音を低減する音声信号Ｙ２を出力するためにフィルタ係数としてＨ１２、Ｈ２２、Ｈ３２、Ｈ４２の４つの係数が必要であり、漏れ音を低減する音声信号Ｙ３を出力するためにフィルタ係数としてＨ１３、Ｈ２３、Ｈ３３、Ｈ４３の４つの係数が必要であり、漏れ音を低減する音声信号Ｙ４を出力するためにフィルタ係数としてＨ１４、Ｈ２４、Ｈ３４、Ｈ４４の４つの係数が必要である。なお、式（９）の各式では、ＸＬ１、ＸＲ１、ＸＬ２、ＸＲ２は、それぞれ同じ値ではないことが条件となる。
【００７３】
【数９】
2010173605.tif 000011
【００７４】
これに対して、例えば、図５に示した乗員Ａ〜Ｃは異なる音楽を聴いている環境下から、図７に示すように隣り合う乗員が同じ音楽を聴いている環境下、つまり、乗員Ａと乗員Ｂとが同じ音楽を聴いており、乗員Ｃと乗員Ｄとが同じ音楽を聴いている環境下に車内の環境が変更した場合を想定する。この場合、上記したフィルタ係数算出アルゴリズム（図４の算出式）を用いて、適応フィルタの係数を更新しようとすると、適応フィルタに入力される全ての音楽信号が相関をもってしまい、発散が発生してフィルタ係数が算出できない問題が発生する。また、図７の環境下を想定して、予めフィルタ係数を求めようとした場合であっても、相関のある音楽を用いてしまうと、同様に発散が発生してフィルタ係数が算出できない問題が発生する。
【００７５】
このような問題に対して、本願では、図７における環境下を予め用意し、さらに、相関のない２つの音楽信号、つまり、適応フィルタに入力される音楽信号が相関をもたない環境で、フィルタ係数を予め算出し、図７の環境下では予め算出したフィルタ係数を用いる。
【００７６】
具体的には、式（９）に示したＸＬ１とＸＬ２が同じ値（ＸＬ１＝ＸＬ２）、ＸＲ１とＸＲ２とが同じ値（ＸＲ１＝ＸＲ２）となるため、式（１０）の各式に示すように、漏れ音を低減する音声信号Ｙ１を出力するためにフィルタ係数として（Ｈ１１＋Ｈ３１）と（Ｈ２１＋Ｈ４１）の２つの係数が必要となり、同様に、漏れ音を低減する音声信号Ｙ２を出力するためにフィルタ係数として（Ｈ１２＋Ｈ３２）と（Ｈ２２＋Ｈ４２）の２つの係数が必要となり、漏れ音を低減する音声信号Ｙ３を出力するためにフィルタ係数として（Ｈ１３＋Ｈ３３）と（Ｈ２３＋Ｈ４３）の２つの係数が必要となり、漏れ音を低減する音声信号Ｙ４を出力するためにフィルタ係数として（Ｈ１４＋Ｈ３４）と（Ｈ２４＋Ｈ４４）の２つの係数が必要となる。
【００７７】
【数１０】
2010173605.tif 000012
【００７８】
このように、隣り合う乗員が同じ音楽を聴いている環境下、つまり、乗員Ａと乗員Ｂとが同じ音楽を聴いており、乗員Ｃと乗員Ｄとが同じ音楽を聴いている環境下に車内の環境で予め算出したフィルタ係数（ＦＩＲフィルタブロック）を固定的に用いる場合、図８に示すような音響システムが構築される。
【００７９】
この図８に係る音響システムと、図１に係る音響システム（図２や図６参照）とを比較すると、図１（図６）に係る音響システムでは、隣り合う乗員が同じ音楽を聴いている環境下であっても、後部座席だけで１６個のフィルタ係数（全席で３２個のフィルタ係数）が必要であるが、図８に係る音響システムでは、後部座席で８個のフィルタ係数（全席で１６個のフィルタ係数）のみが必要となり、フィルタ係数が半分に削減できる。
【００８０】
また、例えば、図２に示した音響システムにおいて、上記した８個のフィルタ係数（全席で１６個のフィルタ係数）を予め算出しておくことにより、図５の環境下（乗員全員が別々の音楽を視聴）から図７の環境下（隣り合う乗員が同じ音楽を視聴）に環境が移行した場合、図２に示した「補助フィルタ１６−ＡＤＦ２２ｄ−ＦＦＴ２２ｅ−ＨＩ  Ｃａｌｃ２２ｆ−ＩＦＦＴ２２ｇ−漏れ音低減フィルタ１２」間で接続されている４つの矢印（回線）のうち、２つの矢印（回線）のみをアクティブにして、他の矢印（回線）を無効にする制御を行うようにすればよい。そうすることで、適応制御（フィルタ更新）が必要なフィルタ係数の削減に伴って、適応フィルタの更新に必要なメモリ容量を削減することができるとともに、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）の計算量も削減することができる。
【００８１】
［実施例１による効果］
このように、実施例１によれば、環境変化や経年変化がある場合であっても他席の漏れ音を効果的に低減することができるとともに、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することができ、さらに、隣り合う席が同じ音響環境下において、他席の漏れ音を効果的に低減する適応フィルタ（低減フィルタ、ＦＩＲフィルタ）の数を削減したり、適応フィルタの更新に必要なメモリ容量を削減したりすることができる。
【００８２】
また、実施例１によれば、車両の前後席あわせて、他席の漏れ音を効果的に低減する適応フィルタに必要なフィルタ係数の数を３２個から１６個に削減することができる。さらに、フィルタ係数の削減に伴って適応フィルタの更新に必要なメモリ容量を削減することができるとともに、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）の計算量も削減することができる。
【００８３】
また、実施例１によれば、音を適切に再生することができる適応フィルタ（フィルタ係数）を算出することができる。
【実施例２】
【００８４】
さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【００８５】
上記の実施例においては、適応フィルタとしてＦＩＲ型（Finite  Impulse  Responses：有限インパルス応答）を想定して説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、適応ラティスフィルタ等を用いてもよい。
【００８６】
また、上記の実施例においては、補助フィルタの同定アルゴリズムにＮＬＭＳ（Normalized  LMS）法を用いたが、本発明はこれに限られるものではなく、学習同定法等を用いてもよい。
【００８７】
また、図９に示すような後方音源逆フィルタに補助フィルタを適用したフィルタ係数を更新する音響システムにおいても、上記した手法を適用することができる。図９に示した補助フィルタ（第１の補助フィルタ）１６０は、他席音源１１０および自席エラーマイク４０の出力を受け取り、漏れ音伝達関数Ｐ（ｚ）および誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を推定する処理を行うフィルタである。そして、この補助フィルタ１６０の出力は、漏れ音低減フィルタ１２０の適応制御に用いられる。
【００８８】
補助フィルタ（第２の補助フィルタ）１７０は、仮想音源フィルタ１４０および自席エラーマイク４０の出力を受け取り、誤差経路伝達関数Ｃ（ｚ）を推定する処理を行うフィルタである。そして、この補助フィルタ（第２の補助フィルタ）１７０の出力は、後方音源逆フィルタ１５０の適応制御に用いられる。
【００８９】
また、後方音源逆フィルタ１５０は、このような後方定位感を是正するものであり、音像の再生基準位置を補正し、より聴取者１１１の耳位置へと近づけることで、自席スピーカー３０が聴取者１１１の後方に設置されることに起因するデメリットを解消する。
【００９０】
［システム構成等］
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【００９１】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００９２】
なお、本実施例で説明した音響システムは、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上のように、本発明に係る音響システムは、所定の空間内に設けられた各個別空間に対して、他の個別空間から漏れる漏れ音を低減する適応フィルタを用いて、漏れ音を低減させる適応フィルタ制御を行うことにより個別音響環境を提供するに有用であり、特に、聴取者の視界を妨げることなく臨場感のある個別音響環境を提供することに適する。
【符号の説明】
【００９４】
１    音響システム
２    他席スピーカー
２ａ  右スピーカー
２ｂ  左スピーカー
３    自席スピーカー
３ａ  右スピーカー
３ｂ  左スピーカー
４    自席エラーマイク
４ａ  右エラーマイク
４ｂ  左エラーマイク
５    仮想音源
５ａ  右仮想音源
５ｂ  左仮想音源
１１  他席音源
１２  漏れ音低減フィルタ
１３  自席音源
１４  仮想音源フィルタ
１５  後方音源逆フィルタ
１６  補助フィルタ
【図１】
2010173605.tif 000013
【図２】
2010173605.tif 000014
【図３】
2010173605.tif 000015
【図４】
2010173605.tif 000016
【図５】
2010173605.tif 000017
【図６】
2010173605.tif 000018
【図７】
2010173605.tif 000019
【図８】
2010173605.tif 000020
【図９】
2010173605.tif 000021