(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源からの入力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第２の出力信号を生成して第２のスピーカに出力する受聴補正フィルタと、
前記受聴補正フィルタからの第２の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第１の出力信号を生成して第１のスピーカに出力する制御フィルタとを備え、
前記制御フィルタの制御特性は、前記第１のスピーカからの再生音によって、前記第２のスピーカからの再生音が第１の制御位置で低減されるような第１の制御特性に予め設定され、
前記受聴補正フィルタの制御特性は、前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音によって、第２の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第２の制御特性に予め設定されている
音場制御装置。
【請求項２】
前記音源からの入力信号を前記所定の目標音響特性にしたがって信号処理することにより目標特性信号を生成する処理ステップと、
前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音を、前記第２の制御位置にあるマイクによって検出することによって第２の検出信号を生成する第２の検出ステップと、
前記入力信号、前記目標特性信号および前記第２の検出信号に基づいて、前記受聴補正フィルタの制御特性を更新する第２の更新ステップとを行なうことによって、
更新された前記制御特性が前記第２の制御特性として算出されて設定されている
請求項１に記載の音場制御装置。
【請求項３】
前記第２の更新ステップでは、
前記目標特性信号と前記第２の検出信号との差分を算出し、前記入力信号を用いて前記差分が小さくなるように前記受聴補正フィルタの制御特性を更新する
請求項２に記載の音場制御装置。
【請求項４】
前記制御フィルタの前記第１の制御特性は、前記第２の制御特性が設定される前に、算出されて設定されている
請求項１〜３の何れか１項に記載の音場制御装置。
【請求項５】
前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音を、前記第１の制御位置にあるマイクによって検出することによって第１の検出信号を生成する第１の検出ステップと、
前記受聴補正フィルタからの前記第２の出力信号と、前記第１の検出信号とに基づいて、前記制御フィルタの制御特性を更新する第１の更新ステップとを行なうことによって、
更新された前記制御特性が前記第１の制御特性として算出されて設定されている
請求項１〜４の何れか１項に記載の音場制御装置。
【請求項６】
前記音場制御装置は、
ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記制御フィルタを備え、
前記受聴補正フィルタは、ｎ個の前記第２のスピーカに前記第２の出力信号を出力し、
前記ｎ個の制御フィルタのそれぞれは、前記ｎ個の第２のスピーカのうち、当該制御フィルタに対応する１つの第２のスピーカに出力される第２の出力信号に対して信号処理を行う
請求項１〜５の何れか１項に記載の音場制御装置。
【請求項７】
前記音場制御装置は、さらに、
前記ｎ個の制御フィルタのそれぞれから出力される第１の出力信号を加算することによって加算信号を出力する加算器を備え、
前記第１のスピーカは、前記加算器から出力される前記加算信号にしたがって再生音を出力する
請求項６に記載の音場制御装置。
【請求項８】
前記音場制御装置は、
前記受聴補正フィルタおよび前記制御フィルタである第１の受聴補正フィルタおよび第１の制御フィルタとともに、さらに、第２の受聴補正フィルタおよび第２の制御フィルタを備え、
前記第２の受聴補正フィルタは、処理対象の音響信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第３の出力信号を生成して第３のスピーカに出力し、
前記第２の制御フィルタは、前記第２の受聴補正フィルタからの第３の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第４の出力信号を生成して前記第１のスピーカに出力し、
前記第２の制御フィルタの制御特性は、前記第１のスピーカからの再生音によって、前記第３のスピーカからの再生音が前記第２の制御位置で低減されるような第３の制御特性に予め設定され、
前記第２の受聴補正フィルタの制御特性は、前記第１および第３のスピーカのそれぞれからの再生音によって、前記第１の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第４の制御特性に予め設定されている、
請求項１に記載の音場制御装置。
【請求項９】
前記第２の受聴補正フィルタは、前記第１の受聴補正フィルタによって信号処理される前記音源からの入力信号を前記音響信号として信号処理する
請求項８に記載の音場制御装置。
【請求項１０】
前記第２の受聴補正フィルタは、前記第１の受聴補正フィルタによって信号処理される前記音源からの入力信号と異なる信号を前記音響信号として信号処理する
請求項８に記載の音場制御装置。
【請求項１１】
前記第２の受聴補正フィルタから出力される前記第３の出力信号は、加算器によって前記第１の受聴補正フィルタから出力される前記第２の出力信号と加算器によって加算され、前記第３のスピーカの代わりに前記第２のスピーカに出力される
請求項８〜１０の何れか１項に記載の音場制御装置。
【請求項１２】
前記受聴補正フィルタおよび前記制御フィルタはそれぞれ、複数のタップを備え、信号処理の対象とされる信号に含まれる過去のデータを用いてフィルタリングを行なう
請求項１〜１１の何れか１項に記載の音場制御装置。
【請求項１３】
音源からの入力信号を、第２の制御特性にしたがって信号処理することにより、第２の出力信号を生成して第２のスピーカに出力する受聴補正ステップと、
前記受聴補正フィルタからの第２の出力信号を、第１の制御特性にしたがって信号処理することにより、第１の出力信号を生成して第１のスピーカに出力する制御ステップとを含み、
前記第１の制御特性は、前記第１のスピーカからの再生音によって、前記第２のスピーカからの再生音が第１の制御位置で低減されるような制御特性であり、
前記第２の制御特性は、前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音によって、第２の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような制御特性である
音場制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内などの空間の音場特性を変化させる音場制御装置に関する。より特定的には、テレビ（ＴＶ）視聴時などにおいて、ある特定のエリアでのみＴＶ音声が受聴できると共に、他のエリアではＴＶ音声を低減するように音場を制御する音場制御装置などに関する。
【背景技術】
【０００２】
人が聞く音には、心地よい音もあれば不快な音もある。不快な音の代表例は、工場騒音や、車、飛行機などの交通騒音などがある。一方で、心地よい音の例としては、音楽などが挙げられる。しかし、音楽を自ら楽しんで聴いている人には心地よくても、その周囲にいる他の人が心地よいとは限らない。例えば家庭のリビングルームでオーディオやＴＶを楽しむ場合、それらの音は、オーディオやＴＶの付近でそれらの音を受聴している人には心地よくても、同一リビングルーム内で会話を楽しむ他の人々には会話を聞き取り難くする邪魔な存在となってしまう。オーディオやＴＶを楽しむ人は、それらの音を大音量で聴きたいという願望があるが、会話の邪魔になるので音量を下げざるを得ないという不満が残る。もし、おじいさんやおばあさんがＴＶを視聴しているとすると、一般に高齢者は聴力が劣化しているので、音量をかなり上げる傾向にある。すると、ＴＶの音はますます会話を邪魔する騒音となって、家庭内トラブルの原因にもなりかねない。【０００３】
このような問題を解決するには、ＴＶなどを受聴するためのエリアにのみ、その音声を再生（出力）し、そのエリア以外には再生されないようにできればよい。このような問題を解決する従来技術として最も一般的なものは、指向性スピーカである。古典的には、ホーンスピーカなど幾何学的形状を利用したものが存在する。これは高域では比較的指向性を得やすい手法であるが、低域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、超音波に対する空気の非線形性を利用して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パラメトリックスピーカ（超音波スピーカ）や、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アレイスピーカなどの手法を利用することもある。【０００４】
しかし、上記いずれの指向性制御技術も、ある方向（例えば、スピーカの正面方向）に再生音が伝播するように制御するものであり、その方向上に居る人には、スピーカ（正面）の前方であっても、後方であっても音が伝わり、聞こえてしまう。つまり、スピーカの正面方向に指向性を強く制御することでスピーカの左右方向には音が聞こえ難くできたとしても、スピーカ正面方向上の前方に居る人だけに音が聞こえて、後方に居る人に聞こえないようには制御できない。言い換えれば、音の到達距離は制御できないということである。これを解決するために、例えば美術館や博物館などでは、指向性スピーカを天井部に設置して、鑑賞物の正面にスポット的に再生エリアを限定するような利用方法がある。しかしＴＶを視聴する環境を考慮した場合、ＴＶ画面は視聴者の前方にあるので、その音声も視聴者の前方から再生されなくては、画面と再生音像とが一致せず、著しい違和感を生じさせてしまう。これは、オーディオ受聴の場合も同様に、その音像は受聴者の前方に再生させるのが最も一般的で心地よい。なぜなら、ＣＤ（Compact Disc）などの音源に録音された元の音場はコンサートホールやスタジオで演奏された音楽なので、楽団がその場に居る臨場感を再現するためには元の音場および音像を再生する必要がある。【０００５】
よって、スピーカは受聴者の前方に設置されているのが望ましく、従来の指向性制御技術では、上記で説明した課題を適切に解決できない。【０００６】
さらに、指向性制御技術は、ホーンなどの幾何学的形状や複数のスピーカあるいは超音波デバイスで構成されるため、低域まで制御する場合はスピーカが大型化する、あるいは低域制御は困難などの課題がある。そのため、指向性制御技術は通常は高域制御に用いられる。【０００７】
また、信号処理を駆使した音場制御で任意の音場を再現する技術も研究開発されている。一例として、Ｋｉｆｃｈｈｏｆｆ−Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ積分方程式を利用した境界音場制御技術がある。これは、ある閉空間の境界面上の音圧と音圧傾度（粒子速度）を制御することで、同じ形状の他の閉空間内の原音場を忠実に再現する手法である。しかし、低域制御には優位だが高域制御は困難であり、また高域を制御しようとするとシステム規模が大きくなるので広帯域制御を実現することが難しいなどの課題があった。【０００８】
これら指向性制御技術や境界音場制御技術の課題とその対策などは、特許文献１や特許文献２および特許文献３に記載されている。また、特許文献４、５および非特許文献１〜５においても音場制御に対する対策などが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３４９７９５号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２６３２号公報
【特許文献３】特開２００５−１４２６３４号公報
【特許文献４】特開２００５−２４９９８９号公報
【特許文献５】特開２００６−０７４４４２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】植松著「スピーカ配置を考慮した音場の局所化」信学技報  ２００４年
【非特許文献２】植松著「エリア内の再生特性を考慮した音の局所的再生」日本音響学会誌６２巻２号  ２００６年
【非特許文献３】榎本著「音場の局所的再生システムの実験的検討」日本音響学会講演論文集  ２００２年
【非特許文献４】伊勢著「キルヒホッフ−ヘルムホルツ積分方程式と逆システム理論に基づく音場制御の原理」日本音響学会誌５３巻９号  １９９７年
【非特許文献５】Ｅｌｌｉｏｔ  ｅｔ．  ａｌ，  “Ａ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｅｒｒｏｒ  ＬＭＳ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  ａｃｔｉｖｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｓｏｕｎｄ  ａｎｄ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ”，  ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，  Ｓｐｅｅｃｈ，  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ｖｏｌ．  ３５，  １９８８
【非特許文献６】Ｍ．  Ｍｉｙｏｓｈｉ  ｅｔ．  ａｌ，  “Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ  ｏｆ  Ｒｏｏｍ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，  Ｓｐｅｅｃｈ，  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  Ｖｏｌ．  ３６，  １９８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１〜５および非特許文献１〜５の音場制御装置であっても、所望の音を受聴するための受聴エリアとその周囲において、適切で十分な音場制御を、配置構成上の制約を受けることなく、行なうことができないという問題がある。【００１２】
そこで、本発明は、配置構成上の制約を受けることなく、受聴エリアでは所望の音を適切に現すことができ、且つ、その周囲ではその音を十分に低減することができる音場制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様に係る音場制御装置は、音源からの入力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第２の出力信号を生成して第２のスピーカに出力する受聴補正フィルタと、前記受聴補正フィルタからの第２の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第１の出力信号を生成して第１のスピーカに出力する制御フィルタとを備え、前記制御フィルタの制御特性は、前記第１のスピーカからの再生音によって、前記第２のスピーカからの再生音が第１の制御位置で低減されるような第１の制御特性に予め設定され、前記受聴補正フィルタの制御特性は、前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音によって、第２の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第２の制御特性に予め設定されている。【００１４】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の音場制御装置によれば、配置構成上の制約を受けることなく、受聴エリアでは所望の音を適切に現すことができ、且つ、その周囲ではその音を十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、従来の音場制御装置の構成図である。
【図２】図２は、従来の他の音場制御装置の構成図である。
【図３】図３は、従来の音場制御装置の模式図である。
【図４】図４は、実施の形態１に係る音場制御装置の構成図である。
【図５】図５は、実施の形態１に係る音場制御装置を含むシステムの構成図である。
【図６】図６は、実施の形態１に係る音場制御装置を含む他のシステムの構成図である。
【図７】図７は、実施の形態１に係る音場制御装置を含むさらに他のシステムの構成図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る音場制御装置の信号処理を説明するための構成図である。
【図９】図９は、実施の形態１に係る音場制御装置における受聴エリアおよび静音エリアの説明図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１に係る音場制御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】図１１は、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室でのマイクとスピーカ配置を左から見た図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室でのスピーカの配置構成を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１に係る目標特性部の目標音響特性を求める信号処理を説明するための構成図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１に係る制御フィルタの制御特性を求める信号処理を説明するための構成図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１に係る受聴補正フィルタの制御特性を求める信号処理を説明するための構成図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−１の制御効果を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−３の制御効果を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−５の制御効果を示す図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−７の制御効果を示す図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−９の制御効果を示す図である。
【図１６Ｆ】図１６Ｆは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−１９の制御効果を示す図である。
【図１６Ｇ】図１６Ｇは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２１の制御効果を示す図である。
【図１６Ｈ】図１６Ｈは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２３の制御効果を示す図である。
【図１６Ｉ】図１６Ｉは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２５の制御効果を示す図である。
【図１６Ｊ】図１６Ｊは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２７の制御効果を示す図である。
【図１６Ｋ】図１６Ｋは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−３７の制御効果を示す図である。
【図１６Ｌ】図１６Ｌは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−３９の制御効果を示す図である。
【図１６Ｍ】図１６Ｍは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−４１の制御効果を示す図である。
【図１６Ｎ】図１６Ｎは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−４３の制御効果を示す図である。
【図１６Ｏ】図１６Ｏは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−４５の制御効果を示す図である。
【図１６Ｐ】図１６Ｐは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１２の制御効果を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−１の制御効果を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−２の制御効果を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−３の制御効果を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−４の制御効果を示す図である。
【図１７Ｅ】図１７Ｅは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−５の制御効果を示す図である。
【図１７Ｆ】図１７Ｆは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−６の制御効果を示す図である。
【図１７Ｇ】図１７Ｇは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−７の制御効果を示す図である。
【図１７Ｈ】図１７Ｈは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−８の制御効果を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−１の制御効果を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−２の制御効果を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−３の制御効果を示す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−４の制御効果を示す図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−５の制御効果を示す図である。
【図１８Ｆ】図１８Ｆは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−６の制御効果を示す図である。
【図１８Ｇ】図１８Ｇは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−７の制御効果を示す図である。
【図１８Ｈ】図１８Ｈは、実施の形態１に係る音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−８の制御効果を示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態１に係る音場制御装置の比較対象として想定される音場制御装置の構成図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−１の制御効果を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−３の制御効果を示す図である。
【図２０Ｃ】図２０Ｃは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−５の制御効果を示す図である。
【図２０Ｄ】図２０Ｄは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−７の制御効果を示す図である。
【図２０Ｅ】図２０Ｅは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−９の制御効果を示す図である。
【図２０Ｆ】図２０Ｆは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−１９の制御効果を示す図である。
【図２０Ｇ】図２０Ｇは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２１の制御効果を示す図である。
【図２０Ｈ】図２０Ｈは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２３の制御効果を示す図である。
【図２０Ｉ】図２０Ｉは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２５の制御効果を示す図である。
【図２０Ｊ】図２０Ｊは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−２７の制御効果を示す図である。
【図２０Ｋ】図２０Ｋは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−３７の制御効果を示す図である。
【図２０Ｌ】図２０Ｌは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−３９の制御効果を示す図である。
【図２０Ｍ】図２０Ｍは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−４１の制御効果を示す図である。
【図２０Ｎ】図２０Ｎは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−４３の制御効果を示す図である。
【図２０Ｏ】図２０Ｏは、比較対象の音場制御装置の実験室での制御点用のマイク１０−４５の制御効果を示す図である。
【図２０Ｐ】図２０Ｐは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１２の制御効果を示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−１の制御効果を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−２の制御効果を示す図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−３の制御効果を示す図である。
【図２１Ｄ】図２１Ｄは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−４の制御効果を示す図である。
【図２１Ｅ】図２１Ｅは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−５の制御効果を示す図である。
【図２１Ｆ】図２１Ｆは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−６の制御効果を示す図である。
【図２１Ｇ】図２１Ｇは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−７の制御効果を示す図である。
【図２１Ｈ】図２１Ｈは、比較対象の音場制御装置の実験室での受聴点用のマイク９−８の制御効果を示す図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−１の制御効果を示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−２の制御効果を示す図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−３の制御効果を示す図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｄは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−４の制御効果を示す図である。
【図２２Ｅ】図２２Ｅは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−５の制御効果を示す図である。
【図２２Ｆ】図２２Ｆは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−６の制御効果を示す図である。
【図２２Ｇ】図２２Ｇは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−７の制御効果を示す図である。
【図２２Ｈ】図２２Ｈは、比較対象の音場制御装置の実験室での評価用のマイク１１−８の制御効果を示す図である。
【図２３】図２３は、実施の形態１に係る音場制御装置における他の受聴エリアおよび静音エリアの説明図である。
【図２４】図２４は、実施の形態１に係る音場制御装置におけるさらに他の受聴エリアおよび静音エリアの説明図である。
【図２５】図２５は、実施の形態１に係る他の音場制御装置の構成図である。
【図２６】図２６は、実施の形態２に係る音場制御装置を含むシステムの構成図である。
【図２７】図２７は、実施の形態２に係る音場制御装置における受聴エリアおよび静音エリアを説明するための図である。
【図２８】図２８は、実施の形態２に係る他の音場制御装置を含むシステムの構成図である。
【図２９】図２９は、実施の形態２に係るさらに他の音場制御装置を含むシステムの構成図である。
【図３０】図３０は、実施の形態２に係るさらに他の音場制御装置における受聴エリアおよび静音エリアを説明するための図である。
【図３１】図３１は、実施の形態２に係るさらに他の音場制御装置を含むシステムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（本発明の基礎となった知見）
上記特許文献１〜３に記載の音場制御装置は、音源からの信号を低域と高域の２つ以上の周波数帯域に分割し、低域などある特定の周波数帯域あるいは各周波数帯域に、個別に上記境界音場制御技術を利用しつつ、超音波振動素子を併用したり、スピーカやセンサの配置間隔を工夫したものである。これにより、音場の広帯域制御を実現することが難しいという上記課題の解決を図ろうとしている。
【００１８】
上記特許文献１、特許文献２および特許文献３の発明者らによる非特許文献１および非特許文献２が発表されており、これら文献中で、境界音場制御技術を応用したエリア再生について、「境界音場制御に基づく従来方法では、無音にしたい領域の特性を制御しているのみであり、音が再生されるべきエリア内でどのような音が再生されているかは関与していない。」と記されている。非特許文献２ではさらに、「再生エリア内では原音と異なる特性の音が再生されていることが示唆される。」と説明されている。また、非特許文献１と非特許文献２の中で、参考文献として引用されている非特許文献３においても、境界音場制御に基づく音場の局所的再生システムは、「スピーカのごく近傍でのみ音を再生し、そこから少し離れた場所では急激に減衰するような音圧分布を実現できる」と記載している。これらの記載より、従来の境界音場制御技術を応用しただけでは、再生エリア（例えば、スピーカが配置されたリビングなどの部屋）内の任意の場所（例えばスピーカから少し離れた場所、すなわちＴＶ視聴時にはＴＶの直前ではなく、ソファなどＴＶから少し離れた場所にある視聴位置）で元の音源あるいは任意の音源を再現できないことがわかる。
【００１９】
ここで、特許文献１〜特許文献３に開示された境界音場制御技術は非特許文献１〜非特許文献３に記された従来の手法に相当する。すなわち特許文献１〜特許文献３に記載されている発明によっても、再生エリア内の任意の場所で元の音源あるいは任意の音源を再現することができない。
【００２０】
この従来の境界音場制御技術を応用した局所再生システム（音場制御装置）の課題を解決するために、非特許文献１では、再生エリア内の音を規定するために少なくとも１つ以上の０ではない所望特性を持つ応答制御点を設定し、再生エリアの境界に設置されたゼロ制御点に対する制御の重みと、応答制御点に対する制御の重みとを個別に設定する手法が説明されている。この各制御点に重みを持たせて制御する手法は、特許文献４でも開示されている。
【００２１】
同じく従来の境界音場制御技術を応用した局所再生システムの課題を解決するために、非特許文献１と非特許文献２では、制御スピーカの配置を工夫する手法が示されている。そして、この手法は、特許文献５でも開示されている。
【００２２】
図１に、特許文献４に基づく音場制御装置１０００を示す。音場制御装置１０００では、一例として、Ｎ（＝４）個のスピーカ１１０１〜１１０４が空間に配置されている。またその空間には、一例として、Ｍ（＝５）個のマイク１２０１〜１２０５が設置されている。なお、Ｍ≧Ｎ＋１の関係が成立している。
【００２３】
音源１００からの同一の入力信号は、ＦＩＲフィルタ１００１〜１００４を通じてスピーカ１１０１〜１１０４に印加される。これらＦＩＲフィルタ１００１〜１００４の各係数を制御することにより、スピーカ１１０１〜１１０４に印加される信号を個別に制御できる。
【００２４】
最初に、スピーカ１１０１〜１１０４からマイク１２０１〜１２０５までのインパルス応答ｈi,j（ｉ＝１，２，３，４、ｊ＝１，２，３，４，５）が応答記録器１４００に記録される。一方、所望応答記録器１５００には各制御点（マイク１２０１〜１２０５の位置）で実現させたい所望のインパルス応答ａj（ｊ＝１，２，３，４，５）が記録されている。そして、応答記録器１４００と所望応答記録器１５００の各出力が係数決定器１３００に入力される。重み記録器１６００には各制御点の重み係数ｇj（ｊ＝１，２，３，４，５）が記録されており、これも同時に係数決定器１３００に入力される。係数決定器１３００では、これらのインパルス応答ｈi,jおよびａjと重み係数ｇjとを用いて、以下（式１）に示される演算を行うことで各フィルタ係数ｗi（ｉ＝１，２，３，４）が決定され、各ＦＩＲフィルタ１００１〜１００４に設定される。
【００２５】
【数１】
0005909665.tif 000002
ここで、δは、ＧＨTＧＨの最大固有値に比べて小さな定数を示す。Ｉは、単位行列を示す。Ｗは、フィルタ係数ｗiを周波数領域で表現した伝達関数を示す。Ｈは、インパルス応答ｈi,jを周波数領域で表現した伝達関数を示す。Ａは、インパルス応答ａjを周波数領域で表現した伝達関数を示す。Ｇは、重み係数ｇjを周波数領域で表現した伝達関数を示す。
【００２６】
ここで、図１に示すハッチングを施した領域で再生音圧を低減させたい場合には、その境界面である点線上に配置したマイク１２０１〜１２０４における所望特性（インパルス応答）ａ1、ａ2、ａ3、ａ4を０に設定すればよい。また同時に、マイク１２０５における所望特性ａ5を例えばスピーカ１１０２から単独に音が再生されている場合の特性に設定する。このとき、重み係数を例えば、ｇ1＝ｇ2＝ｇ3＝ｇ4＝１．０、ｇ5＝０．１と設定すると、マイク１２０１〜１２０４では再生音圧が低減でき、且つマイク１２０５では再生音圧の低減が抑えられ、局所再生システムを実現することができる。
【００２７】
次に、特許文献５に基づく音場制御装置２０００を図２に示す。図２の音場制御装置２０００は、図１の重み記録器１６００を省略し、スピーカ１１０１〜１１０４の配置を変更したものである。係数決定器１３００では、応答記録器１４００からのインパルス応答ｈi,jと所望応答記録器１５００からの所望のインパルス応答ａjを用いて、以下の（式２）に示される演算を行うことで各フィルタ係数ｗi（ｉ＝１，２，３，４）が決定され、各ＦＩＲフィルタ１００１〜１００４に設定される。
【００２８】
【数２】
0005909665.tif 000003
ここで、δは、ＨTＨの最大固有値に比べて小さな定数を示す。Ｉは、単位行列を示す。Ｗは、フィルタ係数ｗiを周波数領域で表現した伝達関数を示す。Ｈは、インパルス応答ｈi,jを周波数領域で表現した伝達関数を示す。Ａは、インパルス応答ａjを周波数領域で表現した伝達関数を示す。
【００２９】
ここで、図２に示すハッチングを施した領域で再生音圧を低減させたい場合には、その境界面である点線上に配置したマイク１２０１〜１２０４における所望特性ａ1、ａ2、ａ3、ａ4を０に設定すればよい。また同時に、マイク１２０５における所望特性ａ5を例えばスピーカ１１０２から単独に音が再生されている場合の特性に設定する。このとき、スピーカ１１０１とスピーカ１１０２の間隔Ａと、スピーカ１１０２とスピーカ１１０３の間隔Ｂと、スピーカ１１０３とスピーカ１１０４の間隔Ｃを、Ｂ＜Ｃ≦Ａとなるように設定すると、マイク１２０１〜１２０４では再生音圧が低減でき、且つマイク１２０５では再生音圧の低減が抑えられ、局所再生システムを実現することができる。
【００３０】
ところで、上述の音場制御装置１０００において、特許文献４には、「Ｍ（マイク数）＞Ｎ（スピーカ数）の場合方程式は不能となるので、実際には二乗誤差が最小となるｗi（フィルタ係数）を求めることとなる」、「しかしこの手法では、誤差が最小となるようにフィルタ係数を求めるものであり、原理的に誤差を含んでいる」という従来手法に対して、「各制御点の誤差の許容量を設定した重み係数行列を用いた演算を行うことにより、各制御点ごとの許容される誤差の割合を設定できる」と記載されている。つまり、上述の音場制御装置１０００の場合では、重み係数ｇ1＝ｇ2＝ｇ3＝ｇ4＝１．０に対応するマイク１２０１〜１２０４において実現させる結果にそもそも誤差が含まれている上に、さらに、重み係数ｇ5＝０．１に対応するマイク１２０５において実現させる結果には、それ以上の誤差が含まれていることになる。よって、マイク１２０５の受聴位置において実現させる音の質を、精度を本来再現したい元の音源（図１の場合は、スピーカ１１０２から単独に音が再生されている場合のマイク１２０５における特性）と同等にすることは不可能であり、場合によってはかなりの品質低下が発生する。また、特許文献４では、周波数１０００Ｈｚの場合の効果が示されているが、それが他の周波数も含めて一般的に適用される結果であるかどうかの記載は無い。
【００３１】
ここで、特許文献４に関連する非特許文献１には、「重み係数の大きさについては、スピーカ・制御点の配置、数に大きく依存しており、これらが変わることでエリア再生の性能も大きく変わる。現時点では、スピーカ・制御点の配置方法、数、あるいは重み係数の決定に関する一定の指針はなく、これらを決定することは容易ではない。」、「重み付け多点制御を用いても、スピーカ・制御点の配置によって特性が変化してしまう」と記載されている。すなわち非特許文献１が公開された時期よりも前に出願された特許文献４でも同様に、重み係数を導入しても、どのようなスピーカ・制御点の配置および数であっても全ての周波数に対して、ゼロ制御点（マイク１２０１〜１２０４）では再生音圧を低減し、且つ、応答制御点（マイク１２０５）では再生音圧を低減しない効果を、普遍的かつ一般的に得られるとは断言できない。
【００３２】
次に、上述の音場制御装置２０００において、特許文献５では、周波数１０００Ｈｚの場合の効果が示されているが、それが他の周波数も含めて一般的に適用される結果であるかどうかの記載は無い。
【００３３】
ここで、特許文献５に関連する非特許文献１および非特許文献２には、「以下に述べる条件の下でスピーカ配置を決定した。まず、応答制御点を中心にした矩形、あるいは円形を決める。」、「この選択された矩形、あるいは円形の辺上という条件の下で、５個のスピーカそれぞれの位置をランダムに決定した。」、「特性のよい多くの配置は、矩形の縦辺の片側に４個のスピーカが並び、他方の側に１個のスピーカが設置されていた。また、片側に並んだ４個のスピーカそれぞれの間隔は、中央の２個の間隔が、それぞれより外側のスピーカとの間隔よりも小さい場合が多かった。これに対して、ゼロ制御点の配置については、明らかな傾向は見られなかった。」、「他の周波数で同様のシミュレーションを行った結果、１ｋＨｚより低い周波数についてもほぼ良好な特性が得られていた。そのため、１ｋＨｚでのシミュレーション結果のみを基に決められたスピーカ配置を用いたにも関わらず、帯域雑音を音源とした実験の結果が良好なものであったと考える。」と記載されている。すなわち、このスピーカ配置および応答制御点の設置条件を維持することが前提で、１ｋＨｚ以外の他の周波数も含めて効果が得られるものである。特許文献５の登録特許第４３５９２０８号における請求項１にも「直線上に配置された音源のうち、中央に配置された音源の間隔が最も小さく、端に向うほど上記音源の間隔が大きくなるように配置し」という発明特定事項が含まれており、設置条件を維持することが必須の構成であることが分かる。
【００３４】
すなわち、逆にこれらの記載から、特許文献５に記載の発明では、スピーカ配置および応答制御点の設置条件を守らなければ所望の効果が得られないということが分かる。つまり、図２に示すような音場制御装置２０００のスピーカ１１０１〜１１０４の配置とマイク１２０５の設置条件が必須ということである。
【００３５】
このように、音場制御装置２０００では、スピーカやマイクの設置条件が限定されているので、いろんな場所や製品に任意に適用することができないという課題を有している。
【００３６】
図１に示す音場制御装置１０００と図２に示す音場制御装置２０００の基本となる制御構成を模式的に示すと、図３の音場制御装置３０００で表される。音場制御装置３０００は、制御フィルタ３００１と、係数設計部３００２と、目標特性部３００３と、差分抽出部３００４と、マイク３００９−１〜３００９−ｍと、マイク３０１０−１〜３０１０−ｑと、スピーカ３０１５−１〜３０１５−ｎとを備える。
【００３７】
マイク３００９−１〜３００９−ｍは、所望の特性の音場を再現させたい受聴位置（受聴エリア）に配置される。また、マイク３０１０−１〜３０１０−ｑは静音エリアを再現させたい位置に配置される。そして、マイク３００９−１〜３００９−ｍ及び、マイク３０１０−１〜３０１０−ｑでそれぞれの音場における音を検出し、制御フィルタ３００１がスピーカ３０１５−１〜３０１５−ｎからの再生音を制御する。
【００３８】
すなわち、音場制御装置３０００は制御フィルタ３００１のみで受聴エリアと静音エリアを同時に制御する構成となっている。
【００３９】
音場制御装置３０００の基本構成を用いて、図１の音場制御装置１０００では係数設計時に重みを考慮し、また図２の音場制御装置２０００の構成ではスピーカ配置を工夫することで、それぞれ局所再生を可能としている。しかし上述した課題は解決されていない。
【００４０】
それ故、本発明は、上記課題に鑑み、配置構成上の制約を受けることなく、受聴エリアでは所望の音を適切に現すことができ、且つ、その周囲ではその音を十分に低減することができる音場制御装置を提供することを目的とする。つまり、所望の音を受聴するための受聴エリアでは正確に所望の音を再現し、且つ、その周囲ではその音レベルを低減して、会話などの邪魔をしないように制御するための音場制御装置を提供することを目的とする。
【００４１】
あるいはまた、異なる所望の音を受聴するためのエリアを個別の音毎に同一空間内の異なる場所で実現させるための音場制御装置を提供することを目的とする。
【００４２】
さらには、制御に用いるスピーカやマイクなどの音響デバイスの配置条件を限定することなく、特に制御スピーカを例えば受聴者正面の同一平面に配置する場合に、制御すべき周波数帯域全体でこれらの効果を得ることを目的とする。
【００４３】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る音場音制御装置は、音源からの入力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第２の出力信号を生成して第２のスピーカに出力する受聴補正フィルタと、前記受聴補正フィルタからの第２の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第１の出力信号を生成して第１のスピーカに出力する制御フィルタとを備え、前記制御フィルタの制御特性は、前記第１のスピーカからの再生音によって、前記第２のスピーカからの再生音が第１の制御位置で低減されるような第１の制御特性に予め設定され、前記受聴補正フィルタの制御特性は、前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音によって、第２の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第２の制御特性に予め設定されている。
【００４４】
これにより、第２のスピーカからは第２の出力信号に基づく再生音が出力され、その第２の出力信号が制御フィルタによって信号処理されることによって、第１のスピーカから再生音が出力される。つまり、制御フィルタの制御特性には、第２の出力信号を生成するための受聴補正フィルタの制御特性を考慮することなく、第２のスピーカからの再生音の低減を目的とする適切な第１の制御特性を第２の出力信号に基づいて設定することができる。さらに、その設定された第１の制御特性がどのような特性であっても、その第１の制御特性に合わせて、受聴補正フィルタの制御特性には、第２の制御位置で所定の目標音響特性を有する音を現せることを目的とする適切な第２の制御特性を設定することができる。その結果、スピーカなどの配置構成上の制約を受けることなく、第２の制御位置である受聴エリアでは所望の音を適切に現すことができ、且つ、その周囲である第１の制御位置ではその音を十分に低減することができる。
【００４５】
言い換えれば、第２のスピーカからの再生音を第１の制御位置で低減するための第１の制御特性を制御フィルタが有していることで、受聴補正フィルタの制御特性に関わらず、第２のスピーカからの再生音を第１の制御位置で常に低減することができる。また同時に、受聴補正フィルタが第２の制御位置で所定の目標音響特性を再現するための第２の制御特性を有していることで、第１および第２のスピーカからの再生音によって第２の制御位置で所定の目標音響特性を再現することができる。その結果、同一空間内の複数の場所で任意の音場特性を実現することができる。
【００４６】
また、前記音源からの入力信号を前記所定の目標音響特性にしたがって信号処理することにより目標特性信号を生成する処理ステップと、前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音を、前記第２の制御位置にあるマイクによって検出することによって第２の検出信号を生成する第２の検出ステップと、前記入力信号、前記目標特性信号および前記第２の検出信号に基づいて、前記受聴補正フィルタの制御特性を更新する第２の更新ステップとを行なうことによって、更新された前記制御特性が前記第２の制御特性として算出されて設定されていてもよい。
【００４７】
例えば、前記第２の更新ステップでは、前記目標特性信号と前記第２の検出信号との差分を算出し、前記入力信号を用いて前記差分が小さくなるように前記受聴補正フィルタの制御特性を更新する。
【００４８】
これにより、各ステップが繰り返し行なわれることによって、第１のスピーカからの再生音と第２のスピーカからの再生音とが第２の制御位置で合成された音の音響特性を、所定の目標音響特性に十分に近づけることができる。つまり、上記合成された音の音響特性と所定の目標音響特性とを一致させるような第２の制御特性を設定することができ、第２の制御位置において所定の目標音響特性を有する音を確実に現すことができる。
【００４９】
また、前記制御フィルタの前記第１の制御特性は、前記第２の制御特性が設定される前に、算出されて設定されていてもよい。
【００５０】
これにより、適切な第１および第２の制御特性を設定することができ、その結果、受聴エリアでは所望の音をより適切に現すことができ、且つ、その周囲である第１の制御位置ではその音をより十分に低減することができる。
【００５１】
また、前記第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音を、前記第１の制御位置にあるマイクによって検出することによって第１の検出信号を生成する第１の検出ステップと、前記受聴補正フィルタからの前記第２の出力信号と、前記第１の検出信号とに基づいて、前記制御フィルタの制御特性を更新する第１の更新ステップとを行なうことによって、更新された前記制御特性が前記第１の制御特性として算出されて設定されていてもよい。
【００５２】
これにより、例えば第１の検出信号によって示される音響レベルが下がるように、各ステップが繰り返し行なわれることによって、第１のスピーカからの再生音と第２のスピーカからの再生音とが第１の制御位置で合成された音の音響レベルを、十分に０に近づけることができる。つまり、その音響レベルを０に一致させるような第１の制御特性を設定することができ、第１の制御位置において第２のスピーカからの再生音を第１の制御位置で確実に低減することができる。
【００５３】
また、前記音場制御装置は、ｎ（ｎは２以上の整数）個の前記制御フィルタを備え、前記受聴補正フィルタは、ｎ個の前記第２のスピーカに前記第２の出力信号を出力し、前記ｎ個の制御フィルタのそれぞれは、前記ｎ個の第２のスピーカのうち、当該制御フィルタに対応する１つの第２のスピーカに出力される第２の出力信号に対して信号処理を行ってもよい。
【００５４】
これにより、各制御フィルタの制御特性には、ｎ個の第２のスピーカのうちの１つの第２のスピーカからの再生音のみに対応する第１の制御特性を設定しておくことができる。その結果、複数の第２のスピーカがある場合であっても、適切な第１の制御特性を設定しておくことができ、上述の効果をより確実に得ることができる。
【００５５】
また、前記音場制御装置は、さらに、前記ｎ個の制御フィルタのそれぞれから出力される第１の出力信号を加算することによって加算信号を出力する加算器を備え、前記第１のスピーカは、前記加算器から出力される前記加算信号にしたがって再生音を出力してもよい。
【００５６】
これにより、ｎ個の制御フィルタのそれぞれから出力される第１の出力信号に応じた再生音が第１のスピーカから出力されるため、制御フィルタごとに第１のスピーカを用いる必要がなく、音場制御装置を含むシステム全体の構成を簡略化することができる。
【００５７】
また、前記音場制御装置は、前記受聴補正フィルタおよび前記制御フィルタである第１の受聴補正フィルタおよび第１の制御フィルタとともに、さらに、第２の受聴補正フィルタおよび第２の制御フィルタを備え、前記第２の受聴補正フィルタは、処理対象の音響信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第３の出力信号を生成して第３のスピーカに出力し、前記第２の制御フィルタは、前記第２の受聴補正フィルタからの第３の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第４の出力信号を生成して前記第１のスピーカに出力し、前記第２の制御フィルタの制御特性は、前記第１のスピーカからの再生音によって、前記第３のスピーカからの再生音が前記第２の制御位置で低減されるような第３の制御特性に予め設定され、前記第２の受聴補正フィルタの制御特性は、前記第１および第３のスピーカのそれぞれからの再生音によって、前記第１の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第４の制御特性に予め設定されていてもよい。
【００５８】
これにより、第１の制御位置では、音源の入力信号に基づく第２のスピーカからの再生音が低減され、かつ、音響信号に基づく音であって所定の目標音響特性を有する音を現すことができ、第２の制御位置では、音響信号に基づく第３のスピーカからの再生音が低減され、かつ、音源の入力信号に基づく音であって所定の目標音響特性を有する音を現すことができる。つまり、第１の制御位置と第２の制御位置とにおいて、低減される再生音、および現れる音を明確に異ならせることができる。
【００５９】
また、前記第２の受聴補正フィルタは、前記第１の受聴補正フィルタによって信号処理される前記音源からの入力信号を前記音響信号として信号処理してもよい。
【００６０】
これにより、第１の受聴補正フィルタと第２の受聴補正フィルタのそれぞれでは、同じ音源からの入力信号に対して、第２または第４の制御特性にしたがった信号処理が行われるため、同じ音源の音であっても、第１の制御位置と第２の制御位置とにおいて現れる音の音響特性（所定の目標音響特性）を明確に異ならせることができる。
【００６１】
また、前記第２の受聴補正フィルタは、前記第１の受聴補正フィルタによって信号処理される前記音源からの入力信号と異なる信号を前記音響信号として信号処理してもよい。
【００６２】
これにより、第１の受聴補正フィルタと第２の受聴補正フィルタのそれぞれでは、互いに異なる信号（入力信号または音響信号）に対して、第２または第４の制御特性にしたがった信号処理が行われるため、第１の制御位置と第２の制御位置とにおいて現れる音およびその音の音響特性（所定の目標音響特性）を明確に異ならせることができる。
【００６３】
また、前記第２の受聴補正フィルタから出力される前記第３の出力信号は、加算器によって前記第１の受聴補正フィルタから出力される前記第２の出力信号と加算器によって加算され、前記第３のスピーカの代わりに前記第２のスピーカに出力されてもよい。
【００６４】
これにより、第２のスピーカが第３のスピーカとしての役割も兼ね備えるため、第３のスピーカを用いる必要がなく、音場制御装置を含むシステム全体の構成を簡略化することができる。
【００６５】
また、前記受聴補正フィルタおよび前記制御フィルタはそれぞれ、複数のタップを備え、信号処理の対象とされる信号に含まれる過去のデータを用いてフィルタリングを行なってもよい。
【００６６】
これにより、信号処理とされる信号（入力信号または音響信号）に対して、例えばＦＩＲフィルタなどのフィルタリングを適切に行なうことができる。
【００６７】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００６８】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な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、材料、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。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、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、任意の構成要素として説明される。
【００６９】
（実施の形態１）
実施の形態１に係る音場制御装置１０１の構成について説明する。図４は、実施の形態１に係る音場制御装置１０１の構成を示す図である。
【００７０】
本実施の形態における音場制御装置１０１は、受聴補正フィルタ１、ｎ個の制御フィルタ５−１〜５−ｎ、ｐ個の加算器６−１〜６−ｐ、ｐ個のスピーカ７−１〜７−ｐ、およびｎ個のスピーカ８−１〜８−ｎから構成される。本構成では、受聴補正フィルタ１および制御フィルタ５−１〜５−ｎに対して適切な（最終的な）係数が既に設定されており、図４に示す音場制御装置１０１の構成は、いわば最終的な構成である。ここで、受聴補正フィルタ１および制御フィルタ５−１〜５−ｎはそれぞれ例えばＦＩＲフィルタである。つまり、これらのフィルタは複数のタップを備え、信号処理の対象とされる信号に含まれる過去のデータを用いてフィルタリングを行なう。
【００７１】
なお、図４に示す音場制御装置１０１は、ｎ個の制御フィルタ５−１〜５−ｎを備えているが、加算器６−１〜６−ｐを備えずに、１つだけ制御フィルタを備えていてもよい。さらに、この音場制御装置１０１は、ｎ個のスピーカ８−１〜８−ｎおよびｐ個のスピーカ７−１〜７−ｐを備えているが、これらのスピーカを備えていなくてもよい。
【００７２】
つまり、本発明の一態様に係る音場制御装置は、音源からの入力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第２の出力信号を生成して第２のスピーカに出力する受聴補正フィルタと、受聴補正フィルタからの第２の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第１の出力信号を生成して第１のスピーカに出力する制御フィルタとを備える。ここで、制御フィルタの制御特性は、第１のスピーカからの再生音によって、第２のスピーカからの再生音が第１の制御位置（制御点）で低減されるような第１の制御特性に予め設定され、受聴補正フィルタの制御特性は、第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音によって、第２の制御位置（受聴点）で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第２の制御特性に予め設定されている。なお、上述の音源、受聴補正フィルタ、制御フィルタ、第１のスピーカ、および第２のスピーカはそれぞれ、図４に示す、音源１００、受聴補正フィルタ１、制御フィルタ５−１〜５−ｎの何れか１つ、スピーカ７−１〜７−ｐのうちの少なくとも１つ、および、スピーカ８−１〜８−ｎのうちの少なくとも１つに相当する。
【００７３】
また、本発明の一態様に係る音場制御装置は、図４に示す音場制御装置１０１のように、ｎ（ｎは２以上の整数）個の制御フィルタを備え、受聴補正フィルタは、ｎ個の第２のスピーカに第２の出力信号を出力し、ｎ個の制御フィルタのそれぞれは、ｎ個の第２のスピーカのうち、その制御フィルタに対応する１つの第２のスピーカに出力される第２の出力信号に対して信号処理を行ってもよい。この場合、本発明の一態様に係る音場制御装置は、さらに、ｎ個の制御フィルタのそれぞれから出力される第１の出力信号を加算することによって加算信号を出力する加算器を備え、第１のスピーカは、その加算器から出力される加算信号にしたがって再生音を出力してもよい。
【００７４】
次に、受聴補正フィルタ１の係数を設定する段階での、音場制御装置１０１を含むシステムの構成を図５に示す。なお、受聴補正フィルタ１の係数は、フィルタ係数または制御係数であり、受聴補正フィルタ１の制御特性（第２の制御特性）を示す。この段階でのシステム１０１Ａは、上記係数が未設定の音場制御装置１０１、係数設計部２、目標特性部３、およびｍ個のマイク９−１〜９−ｍを備える。以下図５を用いて、音場制御装置１０１において受聴補正フィルタ１の係数を設定する動作について説明する。
【００７５】
図５において、音源１００からの入力信号が受聴補正フィルタ１で信号処理され、ｎ（ｎ≧１）個の各出力信号（第２の出力信号）がｎ個のスピーカ８−１〜８−ｎから音として再生される。一方、受聴補正フィルタ１のｎ個の各出力信号は、ｎ個の制御フィルタ５−１〜５−ｎにも入力される。この制御フィルタ５−１〜５−ｎからのｐ（ｐ≧１）個の各出力信号（第１の出力信号）は、それぞれｐ個の加算器６−１〜６−ｐで加算され、ｐ個のスピーカ７−１〜７−ｐから音として再生される。
【００７６】
ここで、スピーカ８−１から再生された音がｑ（ｑ≦ｐ）個の制御点１０―１〜１０−ｑにおいて低減するように制御フィルタ５−１が信号処理を行う。つまり、制御点は上述のゼロ制御点に相当する。同様に、スピーカ８−ｎから再生された音がｑ個の制御点１０−１〜１０−ｑにおいて低減するように制御フィルタ５−ｎが信号処理を行う。これによって、スピーカ８−１〜８−ｎから再生される音が全て、制御点１０−１〜１０−ｑにおいて低減される。なお、制御フィルタ５−１〜５−ｎの制御係数は、受聴補正フィルタ１の制御係数を求める前に予め求めておく。
【００７７】
受聴補正フィルタ１からの出力信号は、上述したようにスピーカ８−１〜８−１ｎから再生されると共に、制御フィルタ５−１〜５−ｎを経由してスピーカ７−１〜７−ｐからも再生される。
【００７８】
そして、受聴補正フィルタ１の係数設定段階では、これらスピーカ８−１〜８−ｎとスピーカ７−１〜７−ｐから再生された音が、ｍ（ｍ≦ｎ）個の受聴点（応答制御点）に設置したマイク９−１〜９−ｍで検出される。なお、符号９−１〜９−ｍのそれぞれは、受聴点、または、その受聴点に配置されたマイクを示す。検出された各信号は、係数設計部２に入力される。一方、音源１００からの入力信号は、係数設計部２に入力されると共に、目標特性部３にも入力される。ここで、目標特性部３には、各受聴点９−１〜９−ｍにおいて再現したい所望の特性（所定の目標音響特性）が予め記憶されており、目標特性部３は、音源１００からの入力信号を、この所望特性にしたがって信号処理して、その信号処理によって得られる出力信号（目標特性信号）を係数設計部２に出力する。係数設計部２は、目標特性部３からの信号と、マイク９−１〜９−ｍからの信号と、音源１００からの入力信号とにより、受聴補正フィルタ１の制御係数を求める。そして、受聴補正フィルタ１は、この制御係数を用いて音源１００からの入力信号を信号処理し、その信号処理によって得られる出力信号をスピーカ８−１〜８−ｎおよび制御フィルタ５−１〜５−ｎに出力する。その結果、スピーカ８−１〜８−ｎとスピーカ７−１〜７−ｐから音が出力されることによって、各受聴点９−１〜９−ｍにおいて所望の特性を再現する。
【００７９】
ここで、受聴補正フィルタ１の係数を設定するためのシステムは、図６に示すシステム１０１Ｂのように、差分抽出部４をさらに備えても良い。
【００８０】
音源１００からの入力信号が目標特性部３で所望の特性にしたがって信号処理された後、差分抽出部４に入力される。マイク９−１〜９−ｍで検出された、スピーカ８−１〜８−ｎとスピーカ７−１〜７―ｐからの再生音の信号も検出信号として差分抽出部４に入力される。
【００８１】
差分抽出部４は、目標特性部３からの出力信号とマイク９−１〜９−ｍからの検出信号の差分を抽出し、その結果を差分信号として係数設計部２に出力する。係数設計部２は、音源１００からの入力信号と差分抽出部４からの差分信号を基に、差分抽出部４からの差分信号を最小（理想的には０）とするように受聴補正フィルタ１の制御係数を求める。これによって、受聴点９−１〜９−ｍにおいて所望の特性を再現できる。
【００８２】
ところで、制御点１０−１〜１０−ｑでは、制御フィルタ５−１〜５−ｎによって、スピーカ８−１〜８−ｎからの再生音は低減されるため、受聴補正フィルタ１の制御係数がどのような特性になろうとも、常に低減効果は維持される。よって、最終的に、受聴点９−１〜９−ｍにおいて所望の特性を再現できると共に、同時に制御点１０−１〜１０−ｑでは音が低減されて静かになる。
【００８３】
このように、本発明の一態様に係る音場制御装置では、例えば、以下の各ステップを行なうことによって更新された制御特性が第２の制御特性として算出されて設定されている。上記各ステップは、音源からの入力信号を所定の目標音響特性にしたがって信号処理することにより目標特性信号を生成する処理ステップと、第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音を、第２の制御位置にあるマイクによって検出することによって第２の検出信号を生成する第２の検出ステップと、入力信号、目標特性信号および第２の検出信号に基づいて、受聴補正フィルタの制御特性を更新する第２の更新ステップとである。ここで、第２の更新ステップでは、例えば、目標特性信号と第２の検出信号との差分を算出し、入力信号を用いてその差分が小さくなるように受聴補正フィルタの制御特性を更新する。
【００８４】
次に、受聴補正フィルタ１の係数に加え、制御フィルタ５−１〜５−ｎの係数を設定する段階での、音場制御装置１０１を含むシステムの構成を図７に示す。この段階でのシステム１０１Ｃは、係数設計部２０−１〜２０−ｎをさらに備える。
【００８５】
上述したように、本実施の形態における音場制御装置１０１では、制御フィルタ５−１〜５−ｎの制御係数（第１の制御特性）は、受聴補正フィルタ１の制御係数（第２の制御特性）を求める前に予め求めている。制御フィルタ５−１〜５−ｎの制御係数の算出方法としては、まず、例えば図７に示すシステム１０１Ｃのように、制御点に設置したマイク１０−１〜１０−ｑからの検出信号と受聴補正フィルタ１からの出力信号とを係数設計部２０−１〜２０−ｎに入力する。なお、符号１０−１〜１０−ｑのそれぞれは、制御点、または、その制御点に配置されたマイクを示す。次に、係数設計部２０−１〜２０−ｎが、これらの入力された信号を基に、マイク１０−１〜１０−ｑからの検出信号を最小（理想的には０）とするように制御フィルタ５−１〜５−ｎの制御係数を求めるようにすればよい。
【００８６】
このように、本発明の一態様に係る音場制御装置では、例えば、制御フィルタの第１の制御特性は、第２の制御特性が設定される前に、算出されて設定されている。また、本発明の一態様に係る音場制御装置では、例えば、以下の各ステップを行なうことによって更新された制御特性が第１の制御特性として算出されて設定されている。上記各ステップは、第１および第２のスピーカのそれぞれからの再生音を、第１の制御位置にあるマイクによって検出することによって第１の検出信号を生成する第１の検出ステップと、受聴補正フィルタからの第２の出力信号と、第１の検出信号とに基づいて、制御フィルタの制御特性を更新する第１の更新ステップである。
【００８７】
なお、図５〜図７の係数設計部２、２０−１〜２０−ｎは、非特許文献４の境界音場制御に基づく非特許文献３の手法や、特許文献５に示される行列式を解く手法や、特許文献１と特許文献２および特許文献３に示される非特許文献５のＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムや、あるいは非特許文献６に示されるＭＩＮＴ法などによって、受聴補正フィルタ１と制御フィルタ５−１〜５−ｎの制御係数を求めればよい。以下制御係数の算出方法を詳しく説明する。
【００８８】
ここで算出方法が分かりやすいように、図８のように、１つのスピーカ７−１と、１つのスピーカ８―１と、１つのマイク９−１と、１つのマイク１０―１を有するシステムを考える。
【００８９】
まずは、図８に示す制御フィルタ５−１の特性を求めるために、受聴補正フィルタ１を経由せずにそのまま音源１００からの入力信号をスピーカ８―１と制御フィルタ５−１および係数設計部２０−１に入力する。今、目標音響特性をｄ（ｉ）、スピーカ８−１からマイク１０―１までの伝達特性をａ（ｉ）、スピーカ７−１からマイク１０―１までの伝達特性をｂ（ｉ）、スピーカ８−１からマイク９―１までの伝達特性をｃ（ｉ）、スピーカ７−１からマイク９―１までの伝達特性をｇ（ｉ）、制御フィルタ５−１の係数をｗ（ｉ）とする。この場合、時間領域での畳み込みは周波数領域で乗算となるので、マイク１０−１の検出信号Ｅ10では、以下の（式３）に示す等式が成立つ。なお、（式３）中の大文字は、時間領域における各信号や係数の周波数領域での表示である。
【００９０】
【数３】
0005909665.tif 000004
（式３）の検出信号Ｅ10が最小になるということは、理想的には０になることなので、それを利用して解を求めると、以下の（式４）が得られる。
【００９１】
【数４】
0005909665.tif 000005
次に、受聴補正フィルタ１の係数ｚ（ｉ）を求める。図８から同様に、差分抽出部４の出力信号Ｅ’は、以下の（式５）に示す等式で表される。
【００９２】
【数５】
0005909665.tif 000006
（式５）の出力信号Ｅ’が最小になるということは、理想的には０になることなので、それを利用して解を求めると、以下の（式６）が得られる。
【００９３】
【数６】
0005909665.tif 000007
このように（式４）および（式６）によって求められた係数を図８に適用すると、マイク１０−１の検出信号は、（式７）に示すように、受聴補正フィルタ１に関係なく０となる。同時にマイク９−１の位置では、（式８）に示すように、目標音響特性を施された入力信号を聞くことができる。
【００９４】
【数７】
0005909665.tif 000008
【００９５】
【数８】
0005909665.tif 000009
図９は、本実施の形態の音場制御装置１０１が設置された、ある空間（実験室）３００を上から見た図である。この図９に示すように、例えば、空間３００内で受聴者Ｖはテレビ（ＴＶ）３０１を視聴している。このときに、ＴＶ３０１の両側に設置しているスピーカ８−１〜８−ｎとスピーカ７−１〜７−ｐからの再生音によって、受聴点９−１〜９−ｍで囲まれたエリア（受聴エリア）２０１内では、ＴＶ３０１の内臓スピーカから音が再生されているときと同一の音場特性が再現される。同時に、スピーカ７−１〜７−ｐからの再生音によって、制御点１０−１〜１０−ｑで囲まれたエリア（静音エリア）２０２内では、スピーカ８−１〜８−ｎからの再生音が低減されて静かになる。よって、受聴者Ｖは、ＴＶ３０１の音がそのＴＶ３０１の内臓スピーカから再生されているように感じることができ、同時に、受聴者ＵはＴＶ３０１から音が再生されていないように、あるいは再生音が十分に小さく、静かになったように感じることができる。
【００９６】
実際にその有効性を確認するための実験を行った。図１０〜図１２は、実験構成を示した図であり、図１０は上面図、図１１は左側面図、図１２はスピーカの配置構成を示す図である。
【００９７】
図１０〜図１２に示すように、１６〜１８畳程度の実験室３００内に複数のスピーカ７−１〜７−５０を設置し、このスピーカ７−１〜７−５０を取り囲むように制御点用のマイク１０−１〜１０−４５を配置する。この内側（図１０の点線で示す半円内）にいる受聴者Ｖの頭部周囲に受聴点用のマイク９−１〜９−８を配置する。ここで、図１０に示すスピーカは分かりやすいように、図１２の中段にあるスピーカ７−２２〜７−２９、８−３〜８−６、６０を示している。また、スピーカ７−１〜７−５０は、図５〜図７でのスピーカ７−１〜７−ｐに相当し、同じくスピーカ８−１〜８−８は、図５〜図７でのスピーカ８−１〜８−ｎに相当する。なお、スピーカ６０は、受聴点で目標とされる再生音を出力するスピーカであり、図５〜図７の目標特性部３に、このスピーカ６０から受聴点９−１〜９−８までの音響特性が所望の特性（目標音響特性）として記録されていることになる。よって、スピーカ６０は、実際の音場制御時に使用されることはない。また、図１２に示すように、スピーカ７−１〜７−５０、スピーカ８−１〜８−８およびスピーカ６０は、上下方向および左右方向に沿ってマトリクス状に配列されている。このような配列の中で、スピーカ６０は中央にあり、スピーカ８−１〜８−８は、そのスピーカ６０を取り囲むような位置にある。
【００９８】
さらに、音場制御時の効果を検証するために、評価用のマイク１１−１〜１１−８、１２を図１０および図１１のように設置している。特に、評価用のマイク１１−１は受聴者Ｖの左耳近傍、評価用のマイク１１−２は右耳近傍に設置している。
【００９９】
ところで、実験室３００は一般的な部屋であり、図１０に示すように、壁３００ａと壁３００ｄ（出入口用ドア有）は板、壁３００ｃはコンクリートで構成されており、壁３００ｂにはおよそ壁一面のガラス窓が設置されている。図示しない天井は板で、床はコンクリートで構成され、床一面にはカーペットが敷き詰められている。特に意図的および追加的な吸音処理や反射処理あるいは定在波対策などを施すことはしていない。
【０１００】
では次に、実際の信号処理動作について説明する。
【０１０１】
まず、図５〜図７における目標特性部３に設定する目標音響特性を求める。図１３は、その一例であり、（式３）に示す最小二乗法（ＬＭＳ）を利用する構成、すなわち適応フィルタを示している。図１３において、音源１００から出力された測定用入力信号は、スピーカ６０から音として再生される。その再生音は、伝達特性ｄ１、ｄ２を経由して、受聴点に設置したマイク９−１〜９−２で検出され、減算器５０−１〜５０−２に入力される。一方、音源１００から出力された測定用入力信号は、フィルタ３−１〜３−２において、その係数ｈ１、ｈ２と畳み込み処理をされ、出力信号として減算器５０−１〜５０−２に入力される。減算器５０−１〜５０−２は、マイク９−１〜９−２の検出信号からフィルタ３−１〜３−２の出力信号を減算し、その結果を差分信号としてＬＭＳ３０−１〜３０−２に出力する。ＬＭＳ３０−１〜３０−２は、音源１００からの測定用入力信号と減算器５０−１〜５０−２からの差分信号を基に、減算器５０−１〜５０−２からの差分信号が最小となるようにフィルタ３−１〜３−２の係数ｈ１、ｈ２を更新する。この結果、フィルタ３−１〜３−２には、スピーカ６０からマイク９−１〜９−２までの音響特性ｄ１、ｄ２がそれぞれ係数として求められて設定される。つまり、下記（式９）の差分信号ｅ１とｅ２が最小となるための更新量を逐一、係数ｈ１、ｈ２に加えていくことで、ｈ１＝ｄ１、ｈ２＝ｄ２に収束していく。
【０１０２】
【数９】
0005909665.tif 000010
（式９）において、ｈ１（ｉ）はフィルタ３−１の係数（ベクトル）を示す。ｈ２（ｉ）はフィルタ３−２の係数（ベクトル）を示す。ｘ（ｉ）は音源１００から出力された測定用入力信号（ベクトル）を示す。ｅ１（ｉ）は減算器５０−１の差分信号（スカラー）を示す。ｅ２（ｉ）は減算器５０−２の差分信号（スカラー）を示す。μは更新定数であるステップパラメータ（スカラー）を示す。
【０１０３】
なお、図１３では分かりやすいように、受聴点に設置したマイクを２つとして説明したが、図１０および図１１のように８つ存在する場合は、同様にスピーカ６０からマイク９−１〜９−８までの音響特性ｄ１〜ｄ８を求めればよい。
【０１０４】
また、目標音響特性は自由に設定可能であり、具体的なスピーカ６０をリスニングルームに設置した場合の音響特性や、あるいは無響室に設置した場合の音響特性に限らず、ＴＶ３０１やその他の映像音響機器に内蔵されるスピーカの音響特性であってもよいし、さらには周波数に対して平坦の理想的な電気特性（例えば単純遅延）や、スピーカ７−１〜７−５０、８−１〜８−８の低域能力を考慮した上でのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）特性などを設定してもよい。場合によっては、コンサートホールや野球場の音場特性を目標音響特性とすることも可能なため、これを受聴エリアで再現すれば、その場に居る臨場感も味わえることとなる。
【０１０５】
目標音響特性を予め求めたら、次に、受聴点調整用のスピーカ８−１〜８−８からの再生音が図９における静音エリア２０２内で低減されるように、スピーカ７−１〜７−５０を用いて制御点１０−１〜１０−４５を制御する。図１４は、１つのスピーカ８−１と、３つのスピーカ７−１〜７−３と、制御点用の３つのマイク１０−１〜１０−３とがある場合の、非特許文献５のＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを用いた、所謂、１−３−３制御の構成を示す図である。５０個のスピーカ７−１〜７−５０と、制御点用の４５個のマイク１０−１〜１０−４５とがある場合の、１−５０−４５制御も、上記１−３−３制御と同様に制御点の個数を拡大して各係数を求めればよい。
【０１０６】
図１４において、音源１００から出力された測定用入力信号は、スピーカ８−１から測定音として再生される。その測定音は、伝達特性ａ１、ａ２、ａ３を経由して、制御点に設置したマイク１０−１〜１０−３に伝播する。一方、音源１００から出力された測定用入力信号は、制御フィルタ５−１〜５−３において、その係数ｗ１、ｗ２、ｗ３と畳み込み処理をされ、スピーカ７−１〜７−３から音として再生される。そして、マイク１０−１〜１０−３において、音源１００からの測定音とスピーカ７−１〜７−３からの再生音が干渉し、マイク１０−１〜１０−３は、その干渉された音を検出信号として検出して係数設計部２０−１〜２０−３に出力する。さらに、係数設計部２０−１〜２０−３は、音源１００からの測定用入力信号も取得して、この測定用入力信号と検出信号により制御フィルタ５−１〜５−３の係数を求めることになる。
【０１０７】
例えば、係数設計部２０−１において、音源１００からの測定用入力信号はＦｘフィルタ４０−１〜４０−３に入力され、予め求められていた係数ｂ１１、ｂ１２、ｂ１３とそれぞれ畳み込み処理をされる。ここで、ｂ１１はスピーカ７−１からマイク１０―１までの伝達特性、ｂ１２はスピーカ７−１からマイク１０―２までの伝達特性、ｂ１３はスピーカ７−１からマイク１０―３までの伝達特性である。そして、Ｆｘフィルタ４０−１〜４０−３の出力信号はＬＭＳ３０−１〜３０−３に入力される。ＬＭＳ３０−１〜３０−３にはマイク１０−１〜１０−３で検出された信号（検出信号）も入力されている。これらを基に、ＬＭＳ３０−１〜３０−３は、マイク１０−１〜１０−３からの検出信号が最小となるように制御フィルタ５−１〜５−３の係数ｗ１、ｗ２、ｗ３を更新する。この係数更新演算を係数設計部２０−２〜２０−３でも同様に実行する。
【０１０８】
なお、図１４における係数設計部２０−２〜２０−３にはＦｘフィルタとＬＭＳが記載されていないが、構成は同じなので省略しているだけである。この結果、マイク１０−１〜１０−３において、スピーカ８−１から再生される測定音をスピーカ７−１〜７−３からの再生音が打ち消すことになる。つまり、下記（式１０）の差分信号ｅ１、ｅ２、ｅ３が最小となるための更新量を逐一、係数ｗ１、ｗ２、ｗ３に加えていくことで、スピーカ８−１から再生される測定音をスピーカ７−１〜７−３からの再生音が打ち消す係数へと係数ｗ１、ｗ２、ｗ３が収束していく。
【０１０９】
【数１０】
0005909665.tif 000011
（式１０）において、ｗ１（ｉ）は制御フィルタ５−１の係数（ベクトル）を示す。ｗ２（ｉ）は制御フィルタ５−２の係数（ベクトル）を示す。ｗ３（ｉ）は制御フィルタ５−３の係数（ベクトル）を示す。ｘ（ｉ）は、音源１００から出力された測定用入力信号（ベクトル）を示す。ｂｊｋ（ｉ）はＦｘフィルタ４０−１〜４０−３の係数（ベクトル）を示す。ｅ１（ｉ）はマイク１０−１の検出信号（スカラー）を示す。ｅ２（ｉ）はマイク１０−２の検出信号（スカラー）を示す。ｅ３（ｉ）はマイク１０−３の検出信号（スカラー）を示す。μは、更新定数であるステップパラメータ（スカラー）を示す。
【０１１０】
なお、図１４の構成では、受聴点調整用のスピーカ８−１を示していたが、図１０〜図１２の場合のように、８個のスピーカ８−１〜８−８がある場合は、それぞれ独立に図１４の演算を行って、各スピーカ８−１〜８−８に対する個別の制御フィルタ５−１〜５−８の係数を求めればよい。つまり、受聴点調整用のスピーカの個数分（８個のスピーカ８−１〜８−８がある場合は８回）、制御フィルタの係数を求める演算を順次行えばよい。また、スピーカ８−１は、図１４に示す音源１００からの測定用入力信号に応じた測定音を出力しているが、図４〜図８に示すように、受聴補正フィルタ１からの出力信号に応じた測定音を出力してもよい。
【０１１１】
制御フィルタ５−１〜５−８の係数を求め終えたら、制御フィルタ５−１〜５−８を係数固定のフィルタとして、受聴補正フィルタの係数を求める。スピーカ８−１〜８−８とスピーカ７−１〜７−５０を用いて、図９における受聴エリア２０１内で目標音響特性を再現するように、受聴点９−１〜９−８を制御する。図１５は、２つのスピーカ８−１〜８−２と、３つのスピーカ７−１〜７−３と、受聴点用の２つのマイク９−１〜９−２とがある場合の、非特許文献５のＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを応用した、１−２−２制御の構成を示す図である。８つのスピーカ８−１〜８−８と、受聴点用の８つのマイク９−１〜９−８とがある場合の、１−８−８制御も、上記１−２−２制御と同様に受聴点の個数を拡大して各係数を求めればよい。
【０１１２】
図１５において、音源１００から出力された測定用入力信号は、目標特性部３−１〜３−２において予め求めた係数ｈ１、ｈ２と畳み込み処理され、減算器４−１〜４−２に入力される。一方、音源１００からの測定用入力信号は、受聴補正フィルタ１−１〜１−２を経由して、スピーカ８−１〜８−２から再生音として再生される。また、受聴補正フィルタ１−１〜１−２の出力は、制御フィルタ５−１−１〜５−１−３、５−２−１〜５−２−３に入力されて、図１４で求めた係数ｗ１−１、ｗ２−１、ｗ３−１、ｗ１−２、ｗ２−２、ｗ３−２と畳み込み処理され、その各制御フィルタからの出力信号が加算器６−１〜６−３においてそれぞれ加算された後、スピーカ７−１〜７−３から再生音として再生される。そしてマイク９−１〜９−２において、スピーカ８−１〜８−２からの再生音とスピーカ７−１〜７−３からの再生音が検出され、減算器４−１〜４−２に検出信号として入力される。減算器４−１〜４−２は、目標特性部３−１〜３−２の出力信号から、マイク９−１〜９−２の検出信号を減算し、その結果をＬＭＳ８０−１〜８０−４に出力する。ところで、音源１００からの測定用入力信号は、Ｆｘフィルタ７０−１〜７０−４にも入力されており、ここで予め求められていた係数と畳み込み処理されてＬＭＳ８０−１〜８０−４に入力される。なお、Ｆｘフィルタ７０−１〜７０−４には、予め係数δ１１、δ１２、δ２１、δ２２が求められているが、これらは以下の（式１１）で表される。
【０１１３】
【数１１】
0005909665.tif 000012
（式１１）において、ｃ１１（ｉ）はスピーカ８−１からマイク９―１までの伝達特性を示す。ｃ１２（ｉ）はスピーカ８−１からマイク９―２までの伝達特性を示す。ｃ２１（ｉ）はスピーカ８−２からマイク９―１までの伝達特性を示す。ｃ２２（ｉ）はスピーカ８−２からマイク９―２までの伝達特性を示す。ｗ１−１（ｉ）は制御フィルタ５−１−１の係数を示す。ｗ２−１（ｉ）は制御フィルタ５−１−２の係数を示す。ｗ３−１（ｉ）は制御フィルタ５−１−３の係数を示す。ｗ１−２（ｉ）は制御フィルタ５−２−１の係数を示す。ｗ２−２（ｉ）は制御フィルタ５−２−２の係数を示す。ｗ３−２（ｉ）は制御フィルタ５−２−３の係数を示す。ｇ１１（ｉ）はスピーカ７−１からマイク９―１までの伝達特性を示す。ｇ１２（ｉ）はスピーカ７−１からマイク９―２までの伝達特性を示す。ｇ２１（ｉ）はスピーカ７−２からマイク９―１までの伝達特性を示す。ｇ２２（ｉ）はスピーカ７−２からマイク９―２までの伝達特性を示す。ｇ３１（ｉ）はスピーカ７−３からマイク９―１までの伝達特性を示す。ｇ３２（ｉ）はスピーカ７−３からマイク９―２までの伝達特性を示す。
【０１１４】
このように、Ｆｘフィルタ７０−１〜７０−４には係数δ１１、δ１２、δ２１、δ２２が近似されており、ＬＭＳ８０−１〜８０−４が正常に収束することが補償されている。よって、ＬＭＳ８０−１〜８０−４は、Ｆｘフィルタ７０−１〜７０−４からの信号と減算器４−１〜４−２からの信号に基づいて、減算器４−１〜４−２からの信号を最小化するように受聴補正フィルタ１−１〜１−２の係数を更新する。その結果、マイク９−１〜９−２において、目標音響特性ｄ１、ｄ２が再現される。以上の処理を数式で表すと以下の（式１２）のように非特許文献５のＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムを応用したものであることが分かる。
【０１１５】
【数１２】
0005909665.tif 000013
（式１２）においてｚ１（ｉ）は受聴補正フィルタ１−１の係数を示す。ｚ２（ｉ）は受聴補正フィルタ１−２の係数を示す。ｘ（ｉ）は音源１００から出力された測定用入力信号を示す。δｊｋ（ｉ）はＦｘフィルタ７０−１〜７０−４の係数を示す。ｅ１（ｉ）は減算器４−１から出力される信号を示す。ｅ２（ｉ）は減算器４−２から出力される信号を示す。μは、更新定数であるステップパラメータを示す。
【０１１６】
なお、図１５の構成では、受聴点調整用の２つのスピーカ８−１〜８−２と、制御点調整用の３つのスピーカ７−１〜７−３がある場合を示していたが、図１０〜図１２の場合のように８個のスピーカ８−１〜８−８と、５０個のスピーカ７−１〜７−５０がある場合は、上記の構成をその個数に合わせて自然に拡張するだけでよい。このようにして求めた係数を用いて、図１０〜図１２の場合の結果を図１６Ａ〜図１８Ｈに示す。
【０１１７】
図１６Ａ〜図１６Ｏは、音源１００からの入力信号を８個のスピーカ８−１〜８−８から同時に再生した場合の制御点での効果を示している。図中の太実線が制御ＯＦＦの特性を示しており、太点線が制御ＯＮの特性を表している。すなわち、再生音がスピーカ７−１〜７−５０からは出力されずにスピーカ８−１〜８−８から出力される状態である制御ＯＦＦ（太実線）と、再生音がスピーカ７−１〜７−５０とスピーカ８−１〜８−８とから出力される状態である制御ＯＮ（太点線）との差分が低減効果となる。ところで、制御点４５個全ての効果を示すのは冗長なので、図１６Ａ〜図１６Ｏは、マイク１０−１、マイク１０−３と１つ飛ばしで、１０−＊の＊が奇数番号のマイクの効果のみを表示している。また、マイク１０−＊は境界面上の制御点であるので、所謂、図９における静音エリア２０２内の代表点としてマイク１２における効果も図１６Pに示している。
【０１１８】
まず、図１６Ａ〜図１６Ｏでは、１２０Ｈｚ付近〜５００Ｈｚ付近において１０〜２０ｄＢの低減効果が得られており、１２０Ｈｚ以下や５００〜１０００Ｈｚにおいて５〜１０ｄＢの低減効果が得られている。ここで、細点線は暗騒音を示しており、少なくとも１００〜１０００Ｈｚでは十分なＳ／Ｎを確保できている。次に、図１６Ｐに示すように、制御点ではない位置にある評価用のマイク１２においても、制御点と同等の低減効果が得られている。つまり、図１０と図１１におけるマイク１０−１〜１０−４５が設置された境界面より後方（図９で言うところの静音エリア２０２内）では、制御点とおよそ同等の効果が得られている。
【０１１９】
以上より、実験室３００の静音エリア２０２内でスピーカ８−１〜８−８からの再生音を低減することができ、これは実際の試聴でも体感でき、人は静音エリア２０２内を自由に移動しても、上述の効果と同等効果を感じることができる。
【０１２０】
図１７Ａ〜図１７Ｈは、上記制御点１０−１〜１０−４５での制御を行いながら受聴点で目標音響特性を再現する制御効果を示している。図中の太実線が制御ＯＦＦ（つまりスピーカ６０のみを再生した場合）の特性を示しており、太点線が制御ＯＮ（スピーカ６０は再生しないで、スピーカ７−１〜７−５０とスピーカ８−１〜８−８から各再生音が再生される場合）の特性を表している。すなわち、制御ＯＦＦ（太実線）と制御ＯＮ（太点線）を一致させることが目的となる。図１７Ａ〜図１７Ｈから明らかに、マイク９−１〜９−８において、Ｓ／Ｎが劣化した８０Ｈｚ以下あるいは１２００Ｈｚ以上を除いて、制御ＯＦＦと制御ＯＮはおよそ一致していることが分かる（誤差は１〜３ｄＢ以内）。
【０１２１】
次に、図１８Ａ〜図１８Ｈは、上記制御点１０−１〜１０−４５での制御を行いながら受聴点９−１〜９−８で目標音響特性を再現する場合の評価用のマイク１１−１〜１１−８における制御効果を示している。但し、制御ＯＦＦは、スピーカ６０のみを再生した場合であり、その場合の特性を太実線で示す。細実線は制御ＯＮの場合の特性を示している。
【０１２２】
図１８Ａ〜図１８Ｂより、マイク１１−１〜１１−２では制御ＯＦＦと制御ＯＮが一致しており、制御ＯＮ時にスピーカ６０からの再生音が再現されている。よって、上記図１７Ａ〜図１７Ｈの結果と合わせて示されるように、マイク９−１〜９−８に囲まれた受聴者Ｖの頭部周囲における受聴エリアでは、実際にはスピーカ６０が存在しなくても、制御ＯＮ時にスピーカ６０から音が再生されているように体感することができる。
【０１２３】
一方、図１８Ｃ〜図１８Ｈより、制御ＯＮ時のレベルを、制御ＯＦＦ時のレベル（スピーカ６０のみ再生した音のレベル）よりも低減することができる。制御点近傍のマイク１１−３では、１２０Ｈｚ付近〜５００Ｈｚ付近において１０〜２０ｄＢ、１２０Ｈｚ以下や５００〜１０００Ｈｚにおいて５〜１０ｄＢの低減効果が得られている。制御点から離れるに従って３００Ｈｚ以上の低減効果が劣化しているが、３００Ｈｚ以下では５〜１０ｄＢ以上の低減効果が得られている。３００Ｈｚ以上で効果が劣化しているのは、制御点１０−＊の隣り合う間隔が３００Ｈｚ以上を制御するには広くなってしまったからであり、これを改善するためには、間隔を狭くしていけばよい。但し、それに応じて、マイク数およびスピーカ数が当然増加するので、増加する演算量と静音エリアの広さおよび制御帯域の上限を考慮し、最適条件を見つける必要がある。
【０１２４】
なお、図１６Ａ〜図１６Ｐでは制御ＯＦＦと制御ＯＮの差分＝制御効果が大きかった。その理由は、図１６Ａ〜図１６Ｐでは制御ＯＦＦ時に８個のスピーカ８−１〜８−８から音が出力され、図１８Ａ〜図１８Ｈでは制御ＯＦＦ時にスピーカ６０のみから音が出力されているので、見かけ上、その制御ＯＦＦ時のレベルが下がってしまったことによる。これは、図１６Ｈと図１８Ｃを比較すれば分かる。
【０１２５】
ところでこの実験では、制御時に、静音エリア内に居る受聴者Ｕは１００〜１０００Ｈｚにおいて、受聴エリア内に居る受聴者Ｖよりも１０〜２０ｄＢ程度小さい音を体感する結果となった。
【０１２６】
ここで、図３に示す音場制御装置３０００にて、図１０〜図１２と同等の構成で実験を行ったところ、係数設計部３００２で計算する制御フィルタ３００１の係数を正常に求めることはできなかった。つまり、係数設計部３００２での計算が収束しなかった。これは、制御フィルタ３００１のみで受聴補正と静音という異なる特性を同時に実現しようとしたからと考えられる。
【０１２７】
そこで、図１９の音場制御装置３１００のように、制御フィルタ３００１を、受聴補正を担当する制御フィルタ３００１−１と静音を担当する制御フィルタ３００１−２に分割して、同様の実験を行った。その結果を図２０Ａ〜図２２Ｈに示す。なお、図２０Ａ〜図２２Ｈおよび以下の説明では、図１０〜図１２と同等の構成で実験を行ったので、マイクに関して図１６Ａ〜図１８Ｈと同様の符号を付している。
【０１２８】
図２０Ａ〜図２１Ｈにおいて、受聴点および制御点、すなわちマイク９−１〜９−８、１０−１〜１０−４５では、本発明の制御効果である図１６Ａ〜図１７Ｈに近い効果が得られているが、図２２Ｃ〜図２２Ｈにおけるマイク１１―３〜マイク１１−８では、図１８Ｃ〜図１８Ｈの効果と異なり、制御ＯＦＦと制御ＯＮの差はほとんど得られていない。逆に、１２０Ｈｚ付近のように、制御ＯＮの方が制御ＯＦＦよりもレベル増加してしまっている周波数帯域も存在する。このことは、ある目標音源を再生したと仮定して、受聴エリアのみでその音を再生し、それ以外では聴こえない、あるいは元の目標音源レベルよりも小さくするという本来の目的を実現できていないことを意味する。これは、制御フィルタ３００１−１と制御フィルタ３００１−２の互いの影響（クロストーク）を考慮せずに各制御係数を求める構成となっているため、その悪影響が、この実験では静音エリア側に顕著に発生したと考えられる。なお、今回の実験では、悪影響が発生したとはいえ、制御フィルタ３００１−１と制御フィルタ３００１−２の制御係数は一応収束して求めることができたが、条件次第では係数設計部３００２−１〜３００２−２において発散するなど、正常に収束しないことも十分に考えられる。
【０１２９】
以上の実験結果より、音場制御装置３０００では、上述のような本実施の形態の音場制御装置１０１の効果は得られないことが明確となった。さらに、音場制御装置３０００の構成を単純に変化させた音場制御装置３１００においても、本実施の形態の音場制御装置１０１の効果は得られないことが分かった。よって図４や図５〜図７に示す音場制御装置１０１の有効性が確認できた。
【０１３０】
以上より、本実施の形態の音場制御装置１０１では、実験室３００の受聴エリア内において目標とする音（音場）を再現できるので、例えばＴＶ３０１の音声などを正常に試聴することができる。さらに、静音エリア内ではその再現した音を低減することができるので、例えばＴＶ３０１の音声に邪魔されずに会話することができる。同様に、受聴エリアでは静音エリアに居る他の人に気兼ねなく、ＴＶ３０１の音声を大きくして楽しむことができる。
【０１３１】
あるいはまた、隣り合う人が、互いに異なるコンテンツ（クラッシック音楽とポピュラー音楽や、ＴＶでの映画番組と野球中継など）を受聴したい場合に、隣の再生コンテンツを低減しながら自分自身のコンテンツを受聴可能なため、互いの悪影響＝クロストークを受けずに聞きたいコンテンツを楽しむことができる。加えて、その聴きたいコンテンツは、任意の音場で再生しているようにも制御可能なため、例えばコンサートホールや野球場にいるような臨場感を再現することも可能である。
【０１３２】
さらには制御に用いるスピーカやマイクなどの音響デバイスの配置条件を限定することなく、特に制御に用いるスピーカを例えば受聴者正面の同一平面に配置する場合に、制御すべき周波数帯域全体で効果を得ることが可能である。このため、家庭でのＴＶやオーディオ機器を設置している部屋だけでなく、理髪店や美容院などの店舗や美術館や博物館などの施設、あるいは自動車や列車などの交通手段などに、幅広く適用可能である。
【０１３３】
また、図１０〜図１２の実験では、スピーカの配置や個数を最適化したわけではなく、ＴＶの音声を想定して、ＴＶが置かれた周囲に設置しただけであり、それでも図１６Ａ〜図１８Ｈの効果が得られており、スピーカに特別な条件を求める制御とはなっていない。つまり、スピーカは自由に設置可能であり、例えば薄型ＴＶに適用する場合は、ＴＶが設置されている壁にスピーカを配置することで、ＴＶ同様に壁にすっきりと収納できる。またそのようにスピーカを設置しても、広帯域に音場を制御可能である。
【０１３４】
ところで、本実施の形態では、図９のように受聴エリア２０１の後方周囲の広い範囲で静音エリア２０２を実現する制御としているが、これ以外に図２３に示すように、静音エリア２０２も受聴者Ｕを囲む範囲としてもよい。またこの場合、静音エリアを受聴者Ｖを囲むエリア２０１とし、受聴エリアを受聴者Ｕを囲むエリア２０２とするように、静音エリアと受聴エリアとを入れ替えることも可能である。さらには、図２４に示すように、受聴エリア２０１と静音エリア２０２を左右に隣り合うように実現することもできる。
【０１３５】
さらに、本実施の形態における音場制御装置の基本制御構成の一例として、図４や、図５〜図７の音場制御装置１０１を示したが、図２５に示す音場制御装置１０２のような構成としてもよい。音場制御装置１０２は、音場制御装置１０１の構成要素とともに、新たに遅延部１３−１〜１３−ｎを備える。また、この音場制御装置１０２の受聴補正フィルタ１の係数を設定するためのシステムは、遅延部１３を備える。
【０１３６】
制御フィルタおよび受聴補正フィルタを正確に収束させるためにデジタル信号処理における因果律を満たさないといけない。そこで、係数設計時のテクニックとして、音場制御装置１０２およびそれを含むシステムに示すように、必要に応じて適当な遅延部１３、１３−１〜１３−ｎを挿入すればよい。遅延部１３は、目標特性部３内部に備えられていても良い。遅延部１３は、音源１００からの入力信号が目標特性部３に入力されるのを遅延させ、遅延部１３−１〜１３−ｎは、受聴補正フィルタ１からの出力信号がスピーカ８−１〜８−ｎに入力されるのを遅延させる。
【０１３７】
なお、図５〜図７に示すシステムには、受聴補正フィルタ１と制御フィルタ５−１〜５−ｎの係数を求めるために係数設計部などが構成要素として含まれている。一旦、係数が求まれば、本発明の一態様にかかる音場制御装置の適用環境（例えばスピーカ配置や装置が設置された部屋など）が変わらないのであれば、つまり例えばＴＶと制御点調整用のスピーカが壁に収納されるような場合や、工場出荷時にそのような収納ラックに既に実装してしまう場合には、係数を再設計する必要は無い。したがって、図４に示すように、係数設計に関わる構成要素は音場制御装置には不要となる。なお、係数の再設計が必要な場合には、図５〜図７に示すシステムを音場制御装置として扱ってもよい。
【０１３８】
このように、本実施の形態における音場制御装置は、配置構成上の制約を受けることなく、同一空間内の複数の場所で任意の音場特性を適切に実現することができる。例えばＴＶやオーディオなどのＡＶ機器の受聴時に、ある特定の受聴エリアでのみＡＶ機器からの再生音を正確に受聴することができると共に、他のエリアでは再生音を低減することができる。
【０１３９】
（実施の形態２）
実施の形態２に係る音場制御装置の構成について説明する。
【０１４０】
図２６は、実施の形態２における音場制御装置を含むシステム２０１の構成を示す図である。図２６においては、受聴補正フィルタ１ａ、１ｂの係数および、制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａ、５−１ｂ〜５−ｎｂの係数を設定する段階での、音場制御装置を含むシステム２０１の構成を示している。本実施の形態における音場制御装置は、このシステム２０１のうち、係数設定に必要な構成を除いたものから構成されている。また、図２６におけるシステム２０１は、図７に示すシステム１０１Ｃを２つ並列に備えて構成されたものである。
【０１４１】
すなわち、本実施の形態におけるシステム２０１は、受聴補正フィルタ１ａ、受聴補正フィルタ１ｂ、係数設計部２ａ、係数設計部２ｂ、係数設計部２０−１ａ〜２０−ｎａ、係数設計部２０−１ｂ〜２０−ｎｂ、目標特性部３ａ、目標特性部３ｂ、差分抽出部４ａ、差分抽出部４ｂ、制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａ、制御フィルタ５−１ｂ〜５−ｎｂ、加算器６−１ａ−１〜６−１ａ−ｎ、加算器６−ｐａ−１〜６−ｐａ−ｎ、加算器６−１ｂ−１、加算器６−ｐｂ−１、スピーカ７−１〜７−ｐ、スピーカ８−１ａ〜８−ｎａ、およびスピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂから構成される。また、本実施の形態における音場制御装置は、受聴補正フィルタ１ａ、受聴補正フィルタ１ｂ、制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａ、制御フィルタ５−１ｂ〜５−ｎｂ、加算器６−１ａ−１〜６−１ａ−ｎ、加算器６−ｐａ−１〜６−ｐａ−ｎ、加算器６−１ｂ−１、加算器６−ｐｂ−１、スピーカ７−１〜７−ｐ、スピーカ８−１ａ〜８−ｎａ、およびスピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂから構成される。なお、本実施の形態における音場制御装置は、スピーカ７−１〜７−ｐ、８−１ａ〜８−ｎａ、８−１ｂ〜８−ｎｂを備えていなくてもよい。
【０１４２】
システム２０１において各構成要素の説明に関しては、実施の形態１におけるシステム１０１Ｃと同様なので省略し、以下動作のみ説明する。
【０１４３】
システム２０１の音場制御装置が制御する音場は、図２７に示すように受聴者Ｖ、Ｕに異なる目標音響特性を再現するものである。図２６において、制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａは、スピーカ７−１〜７−ｐから再生される音により、スピーカ８−１ａ〜８−ｎａからの再生音がマイク９−１ｂ〜９−ｍｂにおいて低減するような制御特性を有している。制御フィルタ５−１ｂ〜５−ｎｂは、スピーカ７−１〜７−ｐから再生される音により、スピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂからの再生音をマイク９−１ａ〜９−ｍａにおいて低減するように制御特性を有している。その上で、受聴補正フィルタ１ａは、マイク９−１ａ〜９−ｍａにおいて目標特性部３ａで設定している目標音響特性を実現するように制御を行う。同じく受聴補正フィルタ１ｂは、マイク９−１ｂ〜９−ｍｂにおいて目標特性部３ｂで設定している目標音響特性を実現するように制御を行う。すると、図２７における受聴者Ｖを取り囲むエリア２０１では目標特性部３ａで設定している目標音響特性が再現され、受聴者Ｕを取り囲むエリア２０２では目標特性部３ｂで設定している目標音響特性が再現される。このとき、互いの制御が悪影響しないように、制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａ、５−１ｂ〜５−ｎｂによって、スピーカ８−１ａ〜８−ｎａからの再生音がエリア２０２内に伝播しないように、かつ、スピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂからの再生音がエリア２０１内に伝播しないように、それらの再生音が低減されている。ここで、目標特性部３ａ、３ｂに設定されている目標音響特性は任意であり、互いに異なる特性でも、同じ特性でも構わない。
【０１４４】
以上より、本実施の形態に拠れば、同一空間内に個別の音響特性を有する音場を２つ再現することができる。なお、本実施の形態では、図２７に示すように隣り合う２つのエリアを制御する構成としたが、そのエリアが前後の関係でもよく、任意に設定可能である。また、２つのエリアを制御する構成としたが、３つでも４つでも任意であり、そのエリア数に応じて、図２６の構成を増やしていけばよい。
【０１４５】
さらに、本実施の形態における音場制御装置は、図２８に示すシステム２０２の音場制御装置のように、加算器１４−１〜１４−ｎを備えていてもよい。これにより、受聴補正フィルタ１ｂの出力をスピーカ８−１ａ〜８−ｎａから再生することも可能であり、その結果、スピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂ（および図示しないが、このスピーカを駆動するためのアンプも）を削減することができるので、コストダウンやスピーカ配置の簡素化などが可能となる。
【０１４６】
さらに、本実施の形態における音場制御装置は、図２９に示すシステム２０３の音場制御装置のように、異なる複数の音源に対して適用することも可能である。図２９に示すように、システム２０３の音場制御装置は、図２６の音源１００を音源１１１と音源１１２の異なる２つの音源として備える。音源１１１の信号を受聴補正フィルタ１ａと制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａが制御し、音源１１２の信号を受聴補正フィルタ１ｂと制御フィルタ５−１ｂ〜５−ｎｂが制御する。このとき、例えば図３０に示すように、同一空間３００内で受聴者Ｖと受聴者Ｕが、互いに異なるＴＶ３０１、３０２を視聴しているときに、受聴者ＶにはＴＶ３０１の音（＝音源１１１からの信号）が所望の目標音響特性を伴って聴こえ、受聴者ＵにはＴＶ３０２の音（＝音源１１２からの信号）が所望の目標音響特性を伴って聴こえることになる。
【０１４７】
なお、制御するエリアを２つ以上に増やすことは、図２６および図２７の場合と同様に可能である。また同様に、本実施の形態における音場制御装置は、図３１に示すシステム２０４の音場制御装置のように、音源１１１、１１２とともに、加算器１４−１〜１４−ｎを備えてもよい。これにより、スピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂを削減することができ、コストダウンやスピーカ配置の簡素化などが可能となる。
【０１４８】
このように、本発明の一態様に係る音場制御装置は、例えば本実施の形態における音場制御装置のように、上述の受聴補正フィルタおよび制御フィルタである第１の受聴補正フィルタおよび第１の制御フィルタとともに、さらに、第２の受聴補正フィルタおよび第２の制御フィルタを備える。第２の受聴補正フィルタは、処理対象の音響信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第３の出力信号を生成して第３のスピーカに出力する。さらに、第２の制御フィルタは、第２の受聴補正フィルタからの第３の出力信号を、予め設定された制御特性にしたがって信号処理することにより、第４の出力信号を生成して第１のスピーカに出力する。ここで、第２の制御フィルタの制御特性は、第１のスピーカからの再生音によって、第３のスピーカからの再生音が第２の制御位置で低減されるような第３の制御特性に予め設定されている。さらに、第２の受聴補正フィルタの制御特性は、第１および第３のスピーカのそれぞれからの再生音によって、第１の制御位置で所定の目標音響特性を有する音が現れるような第４の制御特性に予め設定されている。
【０１４９】
なお、上述の第１の受聴補正フィルタ、第２の受聴補正フィルタ、第１の制御フィルタ、第２の制御フィルタ、および第３のスピーカはそれぞれ、図２６、図２８、図２９または図３１に示す、受聴補正フィルタ１ａ、受聴補正フィルタ１ｂ、制御フィルタ５−１ａ〜５−ｎａの何れか１つ、制御フィルタ５−１ｂ〜５−ｎｂの何れか１つ、および、スピーカ８−１ｂ〜８−ｎｂのうちの少なくとも１つに相当する。また、この場合、上述の第２のスピーカは、図２６、図２８、図２９および図３１に示すスピーカ８−１ａ〜８−１ｎのうちの少なくとも１つに相当する。
【０１５０】
また、本発明の一態様に係る音場制御装置では、例えば図２６および図２８に示すように、第２の受聴補正フィルタは、第１の受聴補正フィルタによって信号処理される音源からの入力信号を、上述の音響信号として信号処理してもよい。または、例えば図２９および図３１に示すように、第２の受聴補正フィルタは、第１の受聴補正フィルタによって信号処理される音源からの入力信号と異なる信号を、上述の音響信号として信号処理してもよい。この場合、上述の入力信号は、図２９および図３１に示す音源１１１からの信号であり、上述の音響信号は、図２９および図３１に示す音源１１２からの信号である。ここで、本発明の一態様に係る音場制御装置では、例えば図２８および図３１に示すように、第２の受聴補正フィルタから出力される第３の出力信号は、加算器によって第１の受聴補正フィルタから出力される第２の出力信号と加算器によって加算され、第３のスピーカの代わりに第２のスピーカに出力されてもよい。
【０１５１】
以上、本発明に係る音場制御装置について、実施の形態１および２を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、上記各構成要素は回路によって実現され、各構成要素の一部または全部がシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成れていてもよい。さらに、上記各実施の形態をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明にかかる音場制御装置は、配置構成上の制約を受けることなく、受聴エリアでは所望の音を適切に現すことができ、且つ、その周囲ではその音を十分に低減することができるという効果を奏し、例えば、人が居る場所を特定できる施設などに適用することができる。より具体的には、例えば、理髪店、美容院、美術館、博物館、自動車および列車などにおいて音場を制御する装置として利用することができる。つまり、理髪店や美容院などで椅子に座っている各人に対して互いに影響を与えずに任意の音を再現したり、美術館や博物館で展示品の前に立っている各人に対して互いに影響を与えずに任意の音を再現するなどが可能となる。自動車や列車などでも各座席毎に個別の音を再生することも可能となる。
【符号の説明】
【０１５３】
１    受聴補正フィルタ
２    係数設計部
３    目標特性部
４    差分抽出部
５−１、・・・、５−ｎ    制御フィルタ
６−１、・・・、６−ｐ    加算器
７−１、・・・、７−ｐ、８−１、・・・、８−ｎ    スピーカ
９−１、・・・、９−ｍ、１０−１、・・・、１０−ｑ    マイク
１００    音源
１０１、１０２    音場制御装置
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、２０１、・・・、２０４    システム
【図１】
0005909665.tif 000014
【図２】
0005909665.tif 000015
【図３】
0005909665.tif 000016
【図４】
0005909665.tif 000017
【図５】
0005909665.tif 000018
【図６】
0005909665.tif 000019
【図７】
0005909665.tif 000020
【図８】
0005909665.tif 000021
【図９】
0005909665.tif 000022
【図１０】
0005909665.tif 000023
【図１１】
0005909665.tif 000024
【図１２】
0005909665.tif 000025
【図１３】
0005909665.tif 000026
【図１４】
0005909665.tif 000027
【図１５】
0005909665.tif 000028
【図１６Ａ】
0005909665.tif 000029
【図１６Ｂ】
0005909665.tif 000030
【図１６Ｃ】
0005909665.tif 000031
【図１６Ｄ】
0005909665.tif 000032
【図１６Ｅ】
0005909665.tif 000033
【図１６Ｆ】
0005909665.tif 000034
【図１６Ｇ】
0005909665.tif 000035
【図１６Ｈ】
0005909665.tif 000036
【図１６Ｉ】
0005909665.tif 000037
【図１６Ｊ】
0005909665.tif 000038
【図１６Ｋ】
0005909665.tif 000039
【図１６Ｌ】
0005909665.tif 000040
【図１６Ｍ】
0005909665.tif 000041
【図１６Ｎ】
0005909665.tif 000042
【図１６Ｏ】
0005909665.tif 000043
【図１６Ｐ】
0005909665.tif 000044
【図１７Ａ】
0005909665.tif 000045
【図１７Ｂ】
0005909665.tif 000046
【図１７Ｃ】
0005909665.tif 000047
【図１７Ｄ】
0005909665.tif 000048
【図１７Ｅ】
0005909665.tif 000049
【図１７Ｆ】
0005909665.tif 000050
【図１７Ｇ】
0005909665.tif 000051
【図１７Ｈ】
0005909665.tif 000052
【図１８Ａ】
0005909665.tif 000053
【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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【図１８Ｇ】
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【図１８Ｈ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２０Ｄ】
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【図２０Ｅ】
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【図２０Ｆ】
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【図２０Ｇ】
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【図２０Ｈ】
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【図２０Ｉ】
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【図２０Ｊ】
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【図２０Ｋ】
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【図２０Ｌ】
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【図２０Ｍ】
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【図２０Ｎ】
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【図２０Ｏ】
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【図２０Ｐ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２１Ｅ】
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【図２１Ｆ】
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【図２１Ｇ】
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【図２１Ｈ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２２Ｅ】
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【図２２Ｆ】
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【図２２Ｇ】
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【図２２Ｈ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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