(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間上の測定点に設置されたＫ個（Ｋ≧２）の主マイクと、
上記Ｋ個の主マイクのそれぞれの近傍において異なる軸方向にＸ個ずつ（Ｘ≧２）設置されたＫ組の補助マイクと、
入力される音声信号に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理部と、
上記フィルタ処理部によりフィルタ処理された音声信号を出力するＭ個（Ｍ≧１）のスピーカと、
上記主マイクにより検出される音圧から当該音圧の音響系伝達関数を求めるとともに、上記主マイクにより検出される音圧と上記補助マイクにより検出される音圧との差分を上記主マイクと上記補助マイクとの距離で除算することによって求まる音圧傾度を空気粒子速度に換算して当該空気粒子速度の音響系伝達関数を求め、上記音圧の音響系伝達関数および上記空気粒子速度の音響系伝達関数に基づいて、上記スピーカから出力される音声信号の上記空間上における音圧および空気粒子速度を制御するための上記フィルタ処理部のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部とを備えたことを特徴とする音場制御装置。
【請求項２】
上記フィルタ係数算出部は、Ｘ＝３の場合、上記空気粒子速度を（数１６）により算出することを特徴とする請求項１に記載の音場制御装置。
【数１６】
0005590951.tif 000017
【請求項３】
上記フィルタ係数算出部は、Ｘ＝３の場合、上記フィルタ係数を（数１７）により算出することを特徴とする請求項２に記載の音場制御装置。
【数１７】
0005590951.tif 000018
【請求項４】
上記フィルタ係数算出部は、Ｘ＝３の場合、上記フィルタ係数を（数１８）により算出することを特徴とする請求項２に記載の音場制御装置。
【数１８】
0005590951.tif 000019
【請求項５】
上記フィルタ係数算出部は、Ｘ＝３の場合、適応フィルタを用いたＬＭＳアルゴリズムに基づき（数１９）により上記フィルタ係数を算出することを特徴とする請求項２に記載の音場制御装置。
【数１９】
0005590951.tif 000020
【請求項６】
上記フィルタ係数算出部は、Ｘ＝３の場合、適応フィルタを用いたＬＭＳアルゴリズムに基づき（数２０）により上記フィルタ係数を算出することを特徴とする請求項２に記載の音場制御装置。
【数２０】
0005590951.tif 000021
【請求項７】
入力される音声信号に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理部と、上記フィルタ処理部によりフィルタ処理された音声信号を出力するＭ個（Ｍ≧１）のスピーカとを備えた音響系における音場を制御するための音場制御方法であって、
フィルタ係数算出部が、空間上の測定点に設置されたＫ個（Ｋ≧２）の主マイクにより検出される音圧から当該音圧の音響系伝達関数を求めるとともに、上記Ｋ個の主マイクにより検出される音圧と当該Ｋ個の主マイクのそれぞれの近傍において異なる軸方向にＸ個ずつ（Ｘ≧２）設置されたＫ組の補助マイクにより検出される音圧との差分を上記主マイクと上記補助マイクとの距離で除算することによって求まる音圧傾度を空気粒子速度に換算して当該空気粒子速度の音響系伝達関数を求め、上記音圧の音響系伝達関数および上記空気粒子速度の音響系伝達関数に基づいて、上記スピーカから出力される音声信号の上記空間上における音圧および空気粒子速度を制御するためのフィルタ係数を算出する第１のステップと、
上記第１のステップにより算出されたフィルタ係数を上記フィルタ処理部に設定する第２のステップとを有することを特徴とする音場制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場制御装置および音場制御方法に関し、特に、オーディオシステムで再生される音声の存在する空間（音場）を調整あるいは創造するための音場制御装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、オーディオシステムで再生される音声の存在する空間（音場）を調整あるいは創造するための音場制御装置が数多く提供されている。例えば、本物のコンサートホールや映画館さながらの音場を家庭のオーディオシステムで再現するための技術も開発されている。
【０００３】
これまで提案されてきた音場制御装置は、空間内の音圧のみを制御するものがほとんどであった。しかし、固定点における音圧のみの制御では、音波が伝播する際の空気の流れである粒子速度は制御することができず、音の到来方向に違和感を生じる場合が発生する。これに対して、音圧と粒子速度との積の関係にある音響インテンシティや、音圧と粒子速度との比の関係にある音響インピーダンスを制御する技術も提案されている。
【０００４】
ところが、音響インテンシティや音響インピーダンスの制御は、音圧と粒子速度とを間接的に制御しようとするものであり、必ずしも音圧と粒子速度とを望む状態に制御できるわけではない。例えば、車載オーディオシステムに搭載する音場制御装置においては、車室内のどこに座っている人にも同じように再生音が聞こえるような音場を作ることが望まれるが、従来の音響インテンシティ制御や音響インピーダンス制御の方法では実現することが困難であった。
【０００５】
すなわち、音響インテンシティ制御は、一方向以外の音響インテンシティをゼロに近づけるように制御するものである。そのため、一方向については音響インテンシティを望むものに制御することができない。また、制御条件が悪い場合には、音響インテンシティの流れが望む方向とは逆の方向になってしまう場合も発生する。
【０００６】
図７は、所定の空間内で音響インテンシティを制御した場合の音圧分布と粒子速度分布とを示す図である。所定の空間は、車室内の空間を模擬したものであり、ｘ１軸方向（車室の前後方向に相当）は２[ｍ]、ｘ２軸方向（車室の幅方向に相当）は１．３[ｍ]、ｘ３軸方向（車室の高さ方向に相当）は０．８[ｍ]に設定してある。
【０００７】
図７（ａ）の音圧分布に示すように、音響インテンシティ制御では、例えばｘ２軸方向（車室の幅方向）の音響インテンシティをゼロに制御することにより、ｘ２軸方向に関しては音圧をほぼ均一にすることができるが、ｘ１軸方向（車室の前後方向）に関しては音圧を均一にすることができない。図７（ａ）の例では、車両のフロントガラスや後部座席のヘッドレストに相当する位置では音圧が高くなり過ぎており、逆に、前部座席のヘッドレストに相当する中央の位置では音圧が低くなってしまっている。また、図７（ｂ）に示すように、空気の粒子が車室の後ろ側から前側の方向へと逆流してしまっている。
【０００８】
一方、音響インピーダンス制御は、一方向の音響インピーダンスを空気の特性インピーダンスと等しくなるように制御することで、その一方向については音の反射音をなくそうとするものである。この場合は、一方向以外の方向については音響インピーダンスを望むものに制御することができない。また、制御条件が悪い場合には、音響インピーダンスの流れが望む方向とは逆の方向になってしまう場合も発生する。
【０００９】
図８は、図７と同じ所定の空間内で音響インピーダンスを制御した場合の音圧分布と粒子速度分布とを示す図である。図８（ａ）の音圧分布に示すように、音響インピーダンス制御においては、例えばｘ２軸方向（車室の幅方向）の音響インピーダンスを空気の特性インピーダンスと等しくなるように制御することにより、ｘ２軸方向に関しては音圧をほぼ均一にすることができるが、ｘ１軸方向（車室の前後方向）に関しては音圧を均一にすることができない。その結果、図７（ａ）と同様に、車両のフロントガラスや後部座席のヘッドレストに相当する位置では音圧が高くなり過ぎており、前部座席のヘッドレストに相当する位置では音圧が低くなってしまっている。また、図８（ｂ）に示すように、空気の粒子については、車室の前側から後ろ側への順方向と、後ろ側から前側への逆方向とが混在してしまっている。
【００１０】
なお、音圧の時間的変化と空気粒子速度の空間的変化との関係、音圧の空間的変化と空気粒子速度の時間的変化との関係を求め、その求めた関係に基づいて、空間上において指定された位置の音圧を求めて出力するようにした技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第３８６３３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来提案されてきた制御技術では、音圧と空気粒子速度とを間接的に制御するために、例えば車戴オーディオシステムに適用した場合には制御性能が十分に取れないという問題があった。
また、上記特許文献１に記載の技術では、音圧と空気粒子速度とから指定位置の音圧を求めるのみであり、音響空間の音圧と空気粒子速度とを所望の特性に補正するという目的を対象としていない。そのため、音響空間の音圧と空気粒子速度とを所望の特性に補正するためには、新たな技術を導入する必要がある。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、空間上の音圧と空気粒子速度とを望む状態に制御して所望の音場を作ることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記した課題を解決するために、本発明では、空間上の測定点に設置されたＫ個（Ｋ≧２）の主マイクと、Ｋ個の主マイクのそれぞれの近傍において異なる軸方向にＸ個ずつ（Ｘ≧２）設置されたＫ組の補助マイクと、入力音声信号に対してフィルタ処理を行うフィルタ処理部と、フィルタ処理された音声信号を出力するＭ個（Ｍ≧１）のスピーカと、フィルタ処理部のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部とを備える。フィルタ係数算出部では、主マイクにより検出される音圧から当該音圧の音響系伝達関数を求めるとともに、主マイクにより検出される音圧と補助マイクにより検出される音圧との差分を主マイクと補助マイクとの距離で除算することによって求まる音圧傾度を空気粒子速度に換算して当該空気粒子速度の音響系伝達関数を求め、音圧の音響系伝達関数および空気粒子速度の音響系伝達関数に基づいて、出力音声信号の音圧および空気粒子速度を制御するためのフィルタ係数を算出する。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように構成した本発明によれば、フィルタ係数算出部により算出されたフィルタ係数に従って、フィルタ処理部により出力音声信号の音圧と空気粒子速度とが独立して直接的に制御される。また、主マイクにより検出される音圧とＸ個（Ｘ≧２）の補助マイクにより検出される音圧との差分から少なくとも２軸の方向に関する空気粒子速度が制御される。しかも、音圧の差分の測定が、音場形成対象の空間上において空間的な広がりを持つように設定された少なくともＫ箇所（Ｋ≧２）の測定点で行われる。
【００１６】
このため、Ｋ個の主マイクと（Ｋ×Ｘ）個の補助マイク（両方を合わせて｛（Ｋ＋１）×Ｘ｝個で少なくとも６個のマイク）があれば、Ｋ箇所の測定点で定まる一定の広がりを持つ空間上において、出力音声信号の音圧と少なくとも２軸方向の空気粒子速度とを独立して直接的に制御することが可能となる。これにより、空間上の音圧と空気粒子速度とを望む状態に制御して所望の音場を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態による音場制御装置の構成例を示す図である。
【図２】空気の無限小体積要素にかかる音圧を示す図である。
【図３】本実施形態による音場制御装置を適用する音響系の例を示す図である。
【図４】本実施形態による音場制御装置の他の構成例を示す図である。
【図５】本実施形態の音場制御装置を適用した音場の例を示す図である。
【図６】本実施形態の音場制御装置を適用した音場の音圧分布および空気粒子速度分布を示す図である。
【図７】従来のインテンシティ制御を適用した音場の音圧分布および空気粒子速度分布を示す図である。
【図８】従来のインピーダンス制御を適用した音場の音圧分布および空気粒子速度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による音場制御装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態の音場制御装置は、空間上の測定点に設置されたＫ個（Ｋ≧２）の主マイク１と、当該Ｋ個の主マイク１のそれぞれの近傍において異なる軸方向にＸ個ずつ（Ｘ≧２）設置されたＫ組の補助マイク２−１，２−２，２−３と、入力される音声信号ｕに対してフィルタ処理を行うフィルタ処理部３と、フィルタ処理された音声信号を出力するＭ個（Ｍ≧１）のスピーカ４と、フィルタ処理部３のフィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部５とを備えて構成されている。
【００１９】
本実施形態では、フィルタ係数算出部５が、主マイク１により検出される音圧ｐと、主マイク１により検出される音圧ｐと補助マイク２−１，２−２，２−３により検出される音圧ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｘ３との差分とに基づいて、スピーカ４から出力される音声信号の空間上における音圧および空気粒子速度を制御するためのフィルタ係数ｗを算出し、フィルタ処理部３に設定する。
【００２０】
本実施形態では、上記音圧の差分（ｐ−ｐｘ１，ｐ−ｐｘ２，ｐ−ｐｘ３）を主マイク１と補助マイク２−１，２−２，２−３との距離（Δｘ１，Δｘ２，Δｘ３）で除算したものを「音圧傾度」と定義し、この音圧傾度を空気粒子速度に換算する。空気粒子速度を直接的に測定することが実用上は難しいからである。そこで、本実施形態では、音圧と、空気粒子速度と一対の関係にある音圧傾度とを、所望の特性に制御する。
【００２１】
具体的には、フィルタ係数算出部５は、主マイク１により検出される音圧ｐに基づいて、当該音圧ｐの音響系伝達関数を求める。また、フィルタ係数算出部５は、主マイク１および補助マイク２−１，２−２，２−３により検出されるそれぞれの音圧から求まる音圧傾度を空気粒子速度に換算して、当該空気粒子速度の音響系伝達関数を求める。そして、音圧の音響系伝達関数および空気粒子速度の音響系伝達関数に基づいて、フィルタ処理部３に設定すべきフィルタ係数ｗ（フィルタ処理部３の伝達関数に相当）を算出する。
【００２２】
まず、音圧傾度と空気粒子速度との関係を導出する。ここでは、図２のように互いに直交するｘ１軸，ｘ２軸，ｘ３軸の３軸から成る空間上において、立方体形状をした空気の無限小体積要素Δｘ１Δｘ２Δｘ３を考える。気体の圧力は、全方位に力のかかるスカラ量であるため、例えばｘ１軸方向については、ある時間ｔにおいて左からｐ（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｔ）、右から−ｐ（ｘ１＋Δｘ１，ｘ２，ｘ３，ｔ）の力を受ける。よって、この立方体のｘ１軸方向に働く力の総和Ｆは、次の（式１）で表せる。
【数１】
0005590951.tif 000002
【００２３】
ここで、ニュートンの運動方程式（Ｆ＝ｍａ）に、上記（式１）と次の（式２）および（式３）とを代入すると、（式４）の関係が得られる。ここで、ｍは空気の質量、ρ０は空気の密度、ａは加速度、ｖｘ１はｘ１軸方向の空気粒子速度である。
【数２】
0005590951.tif 000003
【００２４】
ｘ２軸方向およびｘ３軸方向についても同様に、次の（式５）および（式６）の関係が導かれる。そして、（式４）〜（式６）の３次元方向をまとめて、（式７）のように表すことができる。
【数３】
0005590951.tif 000004
【００２５】
ここで、空気粒子速度ｖ（ｘ，ｔ）のフーリエ変換対の関係から、次の（式８）および（式９）が成り立つ。（式８）はフーリエ演算、（式９）は逆フーリエ演算の式である。そして、（式８）を時間微分すると（式１０）となり、この（式１０）をフーリエ変換することで（式１１）の関係が得られる。
【数４】
0005590951.tif 000005
【００２６】
したがって、（式７）をフーリエ変換し、それに（式１１）を代入することにより、次の（式１２）が得られる。一方、（式１３）〜（式１５）の関係が成り立つ。
【数５】
0005590951.tif 000006
【００２７】
この（式１３）〜（式１５）を（式１２）に代入することにより、（式１６）〜（式１８）ような音圧傾度と空気粒子速度との関係を得ることができる。この（式１６）〜（式１８）において、左辺が空気粒子速度、右辺が音圧傾度に相当する。
【数６】
0005590951.tif 000007
【００２８】
次に、図３のような音響系を想定する。図３に示す音響系では、Ｋ個（この例では２個）の主マイク１と、それぞれの近傍におけるＸ個（この例ではｘ１軸，ｘ２軸，ｘ３軸の３軸方向に３個）の補助マイク２−１，２−２，２−３とが３軸方向ペアで設置されている。また、Ｍ個（この例では４個）のスピーカ４が音源として設置されている。
【００２９】
Ｍ個のスピーカ４から出力される音声信号がＫ個の主マイク１およびＫ組の補助マイク２−１，２−２，２−３に入力されるまでの音圧の音響系伝達関数をＣ１−１，Ｃ１ｘ１−１，Ｃ１ｘ２−１，Ｃ１ｘ３−１，・・・，ＣＫ−Ｍ，ＣＫｘ１−Ｍ，ＣＫｘ２−Ｍ，ＣＫｘ３−Ｍとする。各スピーカ４の前段には、フィルタ係数がｗ１，・・・，ｗＭのフィルタ処理部３が設置されており、そこに音声信号ｕが入力されている。このため、各主マイク１および各補助マイク２−１，２−２，２−３での音圧ｐ，ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｘ３は、次の（式１９）〜（式２２）のように表される。
【数７】
0005590951.tif 000008
【００３０】
ここで、上記（式１９）の各要素は、次の（式２３）〜（式２５）のように表される。よって、（式１６）〜（式１８）に示す音圧傾度と空気粒子速度との関係から、（式２６）〜（式２８）の関係が得られる。なお、Ｂｘ１，Ｂｘ２，Ｂｘ３は、ｘ１軸，ｘ２軸，ｘ３軸の３軸方向に関する空気粒子速度の音響系伝達関数を示す。
【数８】
0005590951.tif 000009
【００３１】
一方、音声信号がＫ個の主マイク１およびＫ組の補助マイク２−１，２−２，２−３に入力されるまでの空気粒子速度の目標伝達関数をｈ１，ｈ１ｖｘ１，ｈ１ｖｘ２，ｈ１ｖｘ３，・・・，ｈＫ，ｈＫｖｘ１，ｈＫｖｘ２，ｈＫｖｘ３とする。この目標伝達関数ｈとして、所望の音場を生成するための特性をフィルタ係数算出部５に設定する。この場合、所望の音場における音声信号の入出力関係は（式２９）のように表される。
【数９】
0005590951.tif 000010
【００３２】
さらに、（式２９）において，音圧についての音響系伝達関数Ｃ、空気粒子速度についての音響系伝達関数Ｂｘ１，Ｂｘ２，Ｂｘ３に対し、重み付け係数αｐ, αｖｘ１，αｖｘ２，αｖｘ３をかけて（式３０）のようにすることにより、特に重視したい要素について制御を集中することが可能である。
【数１０】
0005590951.tif 000011
【００３３】
したがって、フィルタ処理部３に設定すべきフィルタ係数ｗの最適解は、２乗平均誤差を最小にする意味で（式３１）のようになる。ここで、右辺の行列の肩に付けた＋の記号は、擬似逆行列であることを表す。
【数１１】
0005590951.tif 000012
【００３４】
フィルタ係数算出部５は、この（式３１）に従ってフィルタ処理部３のフィルタ係数ｗを算出する。すなわち、フィルタ係数算出部５は、主マイク１により検出される音圧ｐに基づいて、当該音圧ｐの音響系伝達関数Ｃを求める。また、フィルタ係数算出部５は、主マイク１および補助マイク２−１，２−２，２−３により検出されるそれぞれの音圧ｐ，ｐｘ１，ｐｘ２，ｐｘ３から求まる音圧傾度を空気粒子速度に換算して、当該空気粒子速度の音響系伝達関数Ｂｘ１，Ｂｘ２，Ｂｘ３を求める。そして、音圧の音響系伝達関数Ｃ、空気粒子速度の音響系伝達関数Ｂｘ１，Ｂｘ２，Ｂｘ３および空気粒子速度の目標伝達関数ｈに基づいて、上記（式３１）に従ってフィルタ処理部３のフィルタ係数ｗを算出する。
【００３５】
なお、ここでは（式２９）に重み付け係数αｐ, αｖｘ１，αｖｘ２，αｖｘ３をかけて（式３０）のようにして、フィルタ係数算出部５が（式３１）に従ってフィルタ係数ｗを算出するようにしているが、重み付け係数は必須ではない。すなわち、フィルタ係数算出部５は、（式２９）を変形した（式３２）に従ってフィルタ係数ｗを算出するようにしてもよい。
【数１２】
0005590951.tif 000013
【００３６】
上記（式３１）または（式３２）に示す擬似逆行列を計算する手法は、パソコンなどを用いて事前計算できる場合には有用である。しかし、オーディオ製品に内蔵するＤＳＰ（Digital Signal Processor）チップなどで計算するには、処理が重い。そこで、以下のように導出するＬＭＳ（Least Mean Square ）アルゴリズムに基づく適応フィルタを用いた逐次計算を行うようにしてもよい。
【００３７】
図４は、本実施形態による音場制御装置の他の構成例を示す図である。なお、この図４において、図１に示した符号と同一の符号を付したものは同一の機能を有するものであるので、ここでは重複する説明を省略する。
【００３８】
図４に示す音場制御装置は、フィルタ処理部３のフィルタ係数ｗを算出するための構成として、図１のフィルタ係数算出部５の代わりにフィルタ係数算出部５’を備えている。また、図４に示す音場制御装置は、入力される音声信号ｕに対して空気粒子速度の目標伝達関数ｈに基づくフィルタ係数に従ってフィルタ処理を行う第２のフィルタ処理部６と、第２のフィルタ処理部６により算出される目標応答ｄとスピーカ４から出力されて各マイク主マイク１，２−１，２−２，２−３に入力される音声信号の実応答ｒとの誤差Ｅを算出する誤差演算部７とを更に備えている。フィルタ処理部３、フィルタ係数算出部５’、第２のフィルタ処理部６および誤差演算部７は、ＤＳＰチップに内蔵することが可能である。
【００３９】
フィルタ係数算出部５’には、ＬＭＳアルゴリズムによる適応フィルタが用いられている。このフィルタ係数算出部５’は、入力される音声信号ｕと、誤差演算部７により算出される誤差Ｅとに基づいて、当該誤差Ｅのパワーが最小となるように動作してフィルタ処理部３のフィルタ係数ｗを算出する。以下に、このフィルタ係数算出部５’による演算内容を説明する。
【００４０】
上述した（式３０）および（式３１）の関係から、実応答ｒと目標応答ｄとの誤差Ｅを次の（式３３）のように表すと、誤差ＥのパワーＥＨＥ（肩のＨは行列のエルミート転置であることを示す）は（式３４）のようになる。
【数１３】
0005590951.tif 000014
【００４１】
この（式３４）から分かるように、誤差Ｅのパワーはフィルタ処理部３のフィルタ係数ｗに起因しており、誤差Ｅのパワーが最小になるのは、当該フィルタ係数ｗに対する誤差Ｅのパワーの瞬時勾配がゼロになるときである。その瞬時勾配は（式３５）となるため、ＬＭＳに基づく適応フィルタの逐次計算アルゴリズムは（式３６）で表される。ここで、μはステップサイズパラメータ、ｎは適応フィルタの逐次計算更新回数を示す。また、ｕ＊は入力音声信号ｕの共役複素数である。
【数１４】
0005590951.tif 000015
【００４２】
なお、ここでも重み付け係数αｐ, αｖｘ１，αｖｘ２，αｖｘ３を用いる例について説明したが、これは必須ではない。すなわち、フィルタ係数算出部５’は、次の（式３７）に従ってフィルタ係数を算出するようにしてもよい。
【数１５】
0005590951.tif 000016
【００４３】
次に、本実施形態による音場制御装置を実施した場合の効果を説明する。図５は、２０００ｃｃクラスのセダン車室内に近い寸法（２０００[ｍｍ]×１３００[ｍｍ]×１１００[ｍｍ]）の直方体音場を示すものであり、自動車のフロントドア下部とリアドア上部にあたる位置に４個のスピーカ４を設置している。主マイク１は天井４箇所に設置しており、補助マイク２−１，２−２を各主マイク１のｘ１軸方向およびｘ２軸方向に設置している。主マイク１と補助マイク２−１，２−２との距離Δｘ１，Δｘ２は何れも１６２．５[ｍｍ]である。
【００４４】
空気粒子速度の目標伝達関数ｈ１，ｈ１ｖｘ１，ｈ１ｖｘ２，・・・，ｈ４，ｈ４ｖｘ１，ｈ４ｖｘ２には、自由音場でｘ１軸方向の左から右（車の前から後ろ）に平面波が伝播する特性を設定した。平面波伝播が実現できているかどうかを評価するために、音圧分布および空気粒子速度の評価点を、着座した成人の耳の高さを想定した２次元平面上に設定した。評価点の間隔は、ｘ１軸方向に１２５[ｍｍ]間隔で１７箇所、ｘ２軸方向に１６２．５[ｍｍ]間隔で９箇所とし、合計１５３箇所のデータを使用した。
【００４５】
図６は、その評価結果を示す図である。図６（ａ）から明らかなように、本実施形態によれば、音圧分布はピークディップがなく、ほぼ平坦化している。また、図６（ｂ）に示すように、空気粒子速度は左から右の向きへ一定速度となっている。このように、本実施形態によれば、所望とする自由音場において、ｘ１軸方向の左から右への平面波伝播を実現できている。
【００４６】
以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、フィルタ係数算出部５（またはフィルタ係数算出部５’）により算出されたフィルタ係数ｗに従って、フィルタ処理部３により出力音声信号の音圧と空気粒子速度とが独立して直接的に制御される。また、主マイク１により検出される音圧とＸ個（Ｘ≧２）の補助マイク２−１，２−２，２−３により検出される音圧との差分から少なくとも２軸の方向に関する空気粒子速度が制御される。しかも、音圧の差分の測定が、音場形成対象の空間上において空間的な広がりを持つように設定された少なくともＫ箇所（Ｋ≧２）の測定点で行われる。
【００４７】
このため、Ｋ個の主マイク１と、（Ｋ×Ｘ）個の補助マイク２−１，２−２，２−３（両方を合わせて｛（Ｋ＋１）×Ｘ｝個で少なくとも６個のマイク）があれば、Ｋ箇所の測定点で定まる一定の広がりを持つ空間（Ｋ＝２の場合は直線空間、Ｋ≧３の場合は平面空間）上において、出力音声信号の音圧と少なくとも２軸方向の空気粒子速度とを独立して直接的に制御することが可能となる。これにより、空間上の音圧と空気粒子速度とを望む状態に制御して所望の音場を作ることができる。
【００４８】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  主マイク
２−１，２−２，２−３  補助マイク
３  フィルタ処理部
４  スピーカ
５，５’  フィルタ係数算出部
【図１】
0005590951.tif 000022
【図２】
0005590951.tif 000023
【図３】
0005590951.tif 000024
【図４】
0005590951.tif 000025
【図５】
0005590951.tif 000026
【図６】
0005590951.tif 000027
【図７】
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【図８】
0005590951.tif 000029