(57)【要約】【課題】音響装置における騒音を低減する場合に、必要な音も低減の対象になってしまう弊害をなくす。【解決手段】騒音検出部３０２は、集音マイク３０１が検出する周囲音から騒音成分信号を検出し、その騒音成分信号は、逆位相発生部３０４で逆位相信号に変換され、さらに、混合部３０５で音響装置自身からの音響信号と混合されて、スピーカ３０７により空間に放射される。そして、位相反転された騒音成分信号により騒音が低減される。一方、音響パターン認識部１０１において、前記検出された騒音成分信号中に、騒音低減の対象外として、あらかじめ音響パターン記憶部１００に記憶された音響パターンが存在するか否かを判定し、存在すれば前記騒音信号から対応する音響パターンを減算することで、対応する音響信号成分については、騒音制御の対象外にできるので、必要な音まで抑圧してしまうことはない。【選択図】図１
2008158254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲音を検出する集音マイクと、前記周囲音と本来の音声情報である音響出力信号とから騒音成分信号を検出する騒音検出部と、前記騒音成分信号を位相反転する逆位相発生部と、前記音響出力信号と前記逆位相反転された前記騒音成分信号とを混合する混合部と、を備え、前記周囲音において前記騒音成分信号に関わる騒音成分を低減する音響装置であって、
検出された前記騒音成分信号を音響パターンとしてコード化する音響パターン認識部と、
予め、前記コード化された音響パターンを記憶する音響パターン記憶部と、
前記騒音検出部により検出された前記騒音成分信号から前記音響パターン認識部により検出された音響パターンの音響信号を減算する減算部と、を備え、
前記音響パターン認識部は、前記コード化された音響パターン中に、前記音響パターン記憶部内に、予め前記コード化された記憶済みの音響パターンと同じものが存在すると判定した場合、該音響パターンの信号を生成し、前記減算部に送出後、前記減算部により、前記騒音信号から前記信号を減算することによって、前記予め記憶された音響パターンの音響成分を抑圧しないようにしたことを特徴とする音響装置。
【請求項２】
周囲音を検出する集音マイクと、前記周囲音と本来の音声情報である音響出力信号とから騒音成分信号を検出する騒音検出部と、前記騒音成分信号を位相反転する逆位相発生部と、前記音響出力信号と前記逆位相反転された前記騒音成分信号とを混合する混合部と、を備え、前記周囲音において前記騒音成分信号に関わる騒音成分を低減する音響装置であって、
検出された前記騒音成分信号を音響パターンとしてコード化する音響パターン認識部と、
予め前記コード化された音響パターンを記憶する音響パターン記憶部と、
前記逆位相発生部により生成された前記騒音成分信号をＯＮ／ＯＦＦする切替スイッチと、を備え、
前記音響パターン認識部は、前記コード化された音響パターン中に、前記音響パターン記憶部内に、予め前記コード化された記憶済みの音響パターンと同じものが存在すると判定した場合、前記切替スイッチをＯＦＦにする制御信号を前記切替スイッチに送出し、前記逆位相発生部からの前記騒音信号が前記混合部に入力せず、前記騒音信号に関する騒音成分を抑圧しないようにしたことを特徴とする音響装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響装置において、周囲騒音を検知し、その騒音を低減する機能を備える音響装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、騒音に対して、それと絶対値が同じで符号が逆の振幅を持つ音を重ね合わせることによって、その騒音の低減を行う能動騒音制御（アクティブノイズコントロール）法が知られており（例えば、非特許文献１参照）、この能動騒音制御法を利用して、音響装置などにおける周囲騒音を低減する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図３を用いて従来例の音響装置の構成及び動作について説明をする。
【０００４】
図３に示す音響装置は、この音響装置自身が出力する音響出力を含む音響装置の周囲音を検出する集音マイク３０１と、周囲音から音響装置自身が出力する音響出力のソース信号以外の成分、つまり騒音成分を検出する騒音検出部３０２と、騒音成分を定数倍処理する定倍処理部３０３と、定数倍処理された騒音成分の位相を逆にする逆位相発生部３０４と、音響装置自身が出力する音響出力のソース信号が入力される、ソース信号入力端子３００と、音響出力のソース信号と逆位相発生部３０４が出力する騒音低減用の信号を混合する混合部３０５と、音響出力のソース信号と、騒音低減用の信号が混合された信号を増幅する増幅部３０６と、増幅された信号を出力するスピーカ３０７で構成される。
【０００５】
次に、上記のように構成された音響装置の動作を説明する。
【０００６】
集音マイク３０１で検出される、音響装置自身から出力された音響出力信号（Ｐｓ）を含む周囲音声入力信号（Ｐｉ；Ｐｉ＝Ｐｓ＋Ｎｓ、Ｎｓは、騒音成分信号）は、騒音検出部３０２の一方の入力端子から入力される。また、騒音検出部３０２のもう一方の入力端子３００から音響出力のソース信号（Ｓｉ）が入力される。
【０００７】
そして、騒音検出部３０２は、これらの２つの入力信号の差分（Ｐｉ−Ｓｉ）をとり、周囲音声入力信号（Ｐｉ）から音響出力信号（Ｐｓ）を取り除き、騒音成分信号（Ｎｓ）のみを抽出する。この抽出された騒音成分信号（Ｎｓ）は、定倍処理部３０３により、定数倍処理された後、逆位相発生回路３０４において、位相反転処理され、騒音低減用の信号（Ｎｏ；−ｋ＊Ｎｓ；ｋは係数）が生成される。
【０００８】
さらに、この騒音低減用の信号（Ｎｏ）は、混合部３０５において、音響出力のソース信号と混合される。混合された信号（Ｐｏ；Ｓｏ＋Ｎｏ）は、増幅部３０６で増幅され、スピーカ３０７から空間に放射される。
【０００９】
放射された音響出力の騒音低減成分（Ｎ’）は、周囲音のうち、音響装置自身から出力される音響出力以外の成分、つまり騒音成分（Ｎ）と合成され、騒音成分（Ｎ）が低減される。低減された騒音成分（Ｎ）を含む周囲音は、再び、集音マイク３０１に入力され、さらに騒音成分（Ｎ）が低減されることになる。
【００１０】
このように、騒音低減する制御ループ機能が形成されて、所定のレベルまで、周囲の騒音が低減されることになる。
【００１１】
上記能動騒音制御機能付音響装置の具体例として、ＴＶ受像機やオーディオ機器などの音響機器、ヘッドホンなどの密閉型音響出力装置などが挙げられる。
【００１２】
なお、例えば、ヘッドホンなどに適用する場合は、図３のスピーカ３０７は、ヘッドホンの耳宛て部内に設置されるスピーカであり、集音マイク３０１は、スピーカと外耳道の間の空間で音響信号を検出できる位置に設置される小型マイクロホンである。
【非特許文献１】大賀、山崎、金田共著「音響システムとデジタル処理」電子情報通信学会、平成７年、ｐ．２１９−２３０
【特許文献１】特開平８−２３４９１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、上述の従来例のような騒音制御方法を、そのままＴＶ受像機やオーディオ機器などの音響機器に適用しようとすると、周囲音のうち音響装置自身からの音響出力以外の成分は全て騒音として認識される為、自動車や鉄道からの騒音、航空機からの騒音、風雨による騒音等、不必要な周囲音としての騒音だけでなく、非常ベルの警報、電話の呼び出し音、ドアチャイムの呼び鈴、電子機器などからユーザに何らかの情報を通知する通知音などの必要な周囲音も、すべて区別無く低減の対象になってしまい、ユーザが必要とする音も聞き逃してしまう可能性が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決する為になされたものであり、不必要な騒音を低減し、周囲音の内、必要な音の成分については、ユーザが聞き逃すことないようにした音響装置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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る音響装置は、以下の特徴を備えている。
【００１６】
本発明に係る音響装置は、周囲音を検出する集音マイクと、前記周囲音と本来の音声情報である音響出力信号とから騒音成分信号を検出する騒音検出部と、前記騒音成分信号を位相反転する逆位相発生部と、前記音響出力信号と前記逆位相反転された前記騒音成分信号とを混合する混合部と、を備え、前記周囲音において前記騒音成分信号に関わる騒音成分を低減する音響装置であって、検出された前記騒音成分信号を音響パターンとしてコード化する音響パターン認識部と、予め前記コード化された音響パターンを記憶する音響パターン記憶部と、前記騒音検出部により検出された前記騒音成分信号から前記音響パターン認識部により検出された音響パターンの音響信号を減算する減算部と、を備え、前記音響パターン認識部は、前記コード化された音響パターン中に、前記音響パターン記憶部内に、予め前記コード化された記憶済みの音響パターンと同じものが存在すると判定した場合、該音響パターンの信号を生成し、前記減算部に送出後、前記減算部により、前記騒音信号から前記信号を減算することによって、前記予め記憶された音響パターンの音響成分を抑圧しないようにしたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成の音響装置を用いることにより、音響装置の周囲の騒音を低減し、あらかじめ記憶された必要とする音響信号が認識された場合には、必要とする音響信号成分を騒音制御の対象外とすることができるので、必要な音響までが低減されてしまう弊害をなくすことができる。
【００１８】
また、本発明に係る音響装置は、周囲音を検出する集音マイクと、前記周囲音と本来の音声情報である音響出力信号とから騒音成分信号を検出する騒音検出部と、前記騒音成分信号を位相反転する逆位相発生部と、前記音響出力信号と前記逆位相反転された前記騒音成分信号とを混合する混合部と、を備え、前記周囲音において前記騒音成分信号に関わる騒音成分を低減する音響装置であって、検出された前記騒音成分信号を音響パターンとしてコード化する音響パターン認識部と、予め前記コード化された音響パターンを記憶する音響パターン記憶部と、前記逆位相発生部により生成された前記騒音成分信号をＯＮ／ＯＦＦする切替スイッチと、を備え、前記音響パターン認識部は、前記コード化された音響パターン中に、前記音響パターン記憶部内に、予め前記コード化された記憶済みの音響パターンと同じものが存在すると判定した場合、前記切替スイッチをＯＦＦにする制御信号を前記切替スイッチに送出し、前記逆位相発生部からの前記騒音信号が前記混合部に入力せず、前記騒音信号に関する騒音成分を抑圧しないようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明に係る音響装置によれば、あらかじめ必要な音響信号について、その音響パターンを記憶させておくことで、騒音信号の中に、前述のあらかじめ記憶されている信号と同じパターンが存在するか否かを判別し、存在すれば該当する記憶済みの音響信号成分を騒音低減制御の対象外とすることが出来るので、必要な音響信号まで低減してしまい、ユーザが必要な音を聞き逃してしまう弊害を回避することができる。
また、本発明に係る音響装置によれば、前述のあらかじめ記憶されている信号と同じパターンが存在すれば、検出された騒音信号の全てを抑圧の対象外とすることで、ユーザが必要な音を聞き逃してしまう弊害を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る音響装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
＜第１の実施形態の説明＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る音響装置のブロック図である。同図において、図３に示す部分と重複する部分については同一の符号を附す。
【００２２】
図１に示した音響装置は、この音響装置自身が出力する音響出力を含む周囲音を検出する集音マイク３０１と、周囲音から音響装置自身が出力する音響出力のソース信号以外の成分、つまり騒音成分信号を検出する騒音検出部３０２と、騒音成分信号を定数倍処理する定倍処理部３０３と、定数倍された騒音成分信号の位相を逆にする逆位相発生部３０４と、音響装置自身が出力する音響出力のソース信号が入力されるソース信号入力端子３００と、音響出力のソース信号と逆位相発生部３０４が出力する騒音低減用の信号を混合する混合部３０５と、混合された信号を増幅する増幅部３０６と、増幅された信号を空間に放射するスピーカ３０７と、上記騒音成分信号の内、予めユーザが必要とする音声信号の音響パターンを記憶した音響パターン記憶部１００と、上記騒音成分信号から音響パターンを生成し、その音響パターンと音響パターン記憶部１００に記憶されている音響パターンとを比較して、同じものが存在するか否かを判定し、存在すると判定した場合、音響パターン記憶部１００から対応する音響パターンを読み出し音声信号を生成する音響パターン認識部１０１と、騒音検出部３０２から出力される騒音信号から上記音響パターン信号を減算する減算部１０２と、を備えて構成される。
【００２３】
なお、前記集音マイク３０１は、音響出力のソース信号、騒音成分信号及びユーザが必要とする音声信号の周囲音をより適切に検出することができるように、聴取者が聴く位置に出来るだけ近い場所に設置する。その際、本体との接続は、有線でも無線でもかまわない。
【００２４】
次に、上記のように構成された音響装置の動作を説明する。
【００２５】
ここで、騒音を低減する基本的な動作を行う騒音検出部３０２、定倍処理部３０３、逆位相発生部３０４、混合部３０５、増幅部３０６及びスピーカ３０７については、上述した従来例の音響装置と同等の動作を行うことから、その基本動作の説明を省略し、本発明の特徴部である音響パターン認識部１０１、音響パターン記憶部１００及び減算部１０２を中心に説明する。
【００２６】
騒音検出部３０２によって、抽出された騒音成分信号は、音響パターン認識部１０１及び減算部１０２に入力される。音響パターン認識部１０１は、上記したように、まず、騒音成分信号中に、音響パターン記憶部１００に記憶されている音響パターンと同じものが存在するか否かを判定する。
【００２７】
判定した結果、騒音成分中に、音響パターン記憶部１００に記憶されている音響パターンと同じものが存在する場合は、対応する音響パターンの音響パターン信号を生成する。
【００２８】
この音響パターン信号は、減算部１０２へ送られる。減算部１０２では、騒音検出部３０２より出力される騒音成分信号から上記音響パターン信号が減算される。結果、元の騒音信号から、騒音低減制御の対象外とする音声信号が取り除かれ、改めて騒音成分信号として出力される。
【００２９】
一方、騒音成分信号中に音響パターン記憶部１００に記憶されている音響パターンと同じものが存在しない場合は、減算部１０２では、減算処理は行われず、そのまま、騒音成分信号が出力される。
【００３０】
これ以降は上記と同様、逆位相発生部３０４で逆位相に反転され、騒音低減用の信号として混合部３０５により音響出力のソース信号と混合され、混合された信号は増幅部３０６で増幅され、スピーカ３０７から空間に放射される。
【００３１】
放射された音響出力の内、騒音低減用の信号騒音低減成分は、周囲音のうち、ユーザがあらかじめ記憶させた音響信号成分を除く騒音成分と音響空間において合成され、その結果、騒音成分を低減することができる。
【００３２】
次に、音響パターン認識部１０１の構成及び動作について詳記する。
【００３３】
音響パターン認識部１０１は、入力された騒音成分信号を、その信号の振幅、周波数、時間変化などの音響要素によってコード化する公知技術である音響分析手段を有している。このような音響分析手段では、例えば、入力信号を、振幅正規化して音響要素に区分し、区分された音響を、時間に関して正規化し、スペクトル、包括線、振幅分析に適するように計量、コード化処理する。
【００３４】
一方、事前に、ユーザが、予め騒音低減制御の対象外とする特定の音響信号のみが周囲音として騒音検出部３０２で検出される環境を設定する。この状態で、音響パターン認識部１０１の音響分析手段は、騒音検出部３０２で検出され音響信号を上記説明したように、コード化処理し、音響パターンを音響パターン記憶部１００に記憶させておく。
【００３５】
なお、騒音低減制御の対象外とする音響信号は、ユーザが任意に選択することができ、また、複数記憶させることもできる。
【００３６】
さらに、音響パターン認識部１０１は、上記のように特定の音響信号をコード化処理し、音響パターンを音響パターン記憶部１００に記憶する音響分析手段に加えて、コード化される音響パターン中に、音響パターン記憶部１００に記憶済みの音響パターンと同じものが存在するか否かを判定する音響パターン判定手段を備える。
【００３７】
また、さらに加えて、音響パターン認識部１０１は、音響パターン判定手段により同じものが存在すると判定された場合は、対応する音響パターン信号を生成する生成手段を備えており、この生成手段は、生成した音響パターン信号を減算部１０２に送出する。
音響パターン判定手段により同じものが存在しないと判定した場合は、生成手段は、零の信号を減算部１０２に送出する。
【００３８】
＜第２の実施形態の説明＞
図２は、本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【００３９】
図２に示した音響装置は、上記第１の実施形態において説明した図１のブロック図と比較して、騒音検出部３０２と定倍処理部３０３との間にあった減算部１０２を取り除き、騒音検出部３０２と定倍処理部３０３を直接接続した従来構成に戻し、逆位相発生部３０４と混合部３０５の間にあって、騒音低減制御機能をＯＮ／ＯＦＦする切替スイッチ２０２を追加して構成されている。
【００４０】
また、前記第１の実施形態の音響パターン認識部１０１は、上記説明したように、予め騒音低減制御の対象外とする特定の音響信号に相当する音響パターン信号を減算部１０２に送出する構成となっていたが、本実施形態の音響パターン認識部２０１は、切替スイッチ２０２を制御する制御信号を切替スイッチ２０２に送出する接続となっている。
【００４１】
その他の構成要素については基本的には、上記第１の実施形態において説明したものと同等である。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る音響装置の動作について説明する。
【００４３】
騒音検出部３０２によって抽出された騒音成分信号は、騒音低減用の信号として使用する為、定倍処理部３０３へ入力されると共に音響パターン認識部２０１に入力され、音響パターン認識部２０１の音響パターン判定手段は、第１の実施形態と同様に、検出された騒音成分信号の音響パターン中に、音響パターン記憶部１００に記憶されている音響パターンと同じものが存在するか否かを判定する。
【００４４】
そして、音響パターン判定手段は、対応する音響パターンが存在しないと判定した場合は、切替スイッチ２０２をＯＮにする制御信号を発生する。これにより、逆位相発生部３０４と混合部３０５とが接続され、上記従来例や第１の実施形態の場合と同様、逆位相発生部３０４で逆位相に反転された騒音低減用成分信号が混合部３０５により音響出力のソース信号と混合され、スピーカ３０７から空間に放射される。
【００４５】
放射された音響出力の、騒音低減成分は、周囲音のうち、騒音成分と音響空間で混合されて、騒音成分を低減することが可能である。
【００４６】
一方、騒音成分の音響パターン中に、音響パターン記憶部１００に記憶されている音響パターンと同じものが存在すると判定した場合は、切替スイッチ２０２をＯＦＦにする制御信号を発生する。これにより、替えスイッチ２０２は、ＯＦＦにされ、逆位相発生部３０４から出力される騒音低減用の信号は混合部３０５へは入力されず、ユーザは、他の騒音成分を含めて、確実に、予め騒音低減制御の対象外とする特定の音響成分を聞くことが可能である。
【００４７】
ここで、切替スイッチ２０２は、通常「ＯＮ」状態とし、常時騒音成分が低減するような状態とし、特定の音響成分が検出された期間ときに、切替スイッチ２０２を「ＯＦＦ」するようにしておく。
【００４８】
なお、本発明の音響装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えうることは勿論である。例えば、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態においては、共に混合部を備えて、騒音低減用の信号と、音響装置自身からの音響出力のソース信号とを混合した上でスピーカから放射する構成を示したが、必ずしも上記の混合が必要な訳ではなく、別途騒音低減用の信号を出力する専用のスピーカを設け、音響装置自身からの音響出力と騒音低減用の信号出力を別々にする方法でも良い。
【００４９】
また、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態に係る音響装置は、ヘッドホンなどの密閉型音響出力装置にも同様に適用することができ、その際スピーカ３０７はヘッドホンの耳宛て部内に設置されるスピーカであり、集音マイク３０１はスピーカと外耳道の間の空間の音響信号を検出できる位置に設置される小型マイクロホンである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の音響装置を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第２の実施形態の音響装置を示すブロック図である。
【図３】従来例における音響装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  音響パターン記憶部
１０１、２０１  音響パターン認識部
１０２  減算部
２０２  切替スイッチ
３００  ソース信号入力端子
３０１  集音マイク
３０２  騒音検出部
３０３  定倍処理部
３０４  逆位相発生部
３０５  混合部
３０６  増幅部
３０７  スピーカ
【図１】
2008158254.tif 000003
【図２】
2008158254.tif 000004
【図３】
2008158254.tif 000005