(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雑音消去システムであって、
領域内に配設された左スピーカと中央スピーカと右スピーカとを含む複数のスピーカと、
前記スピーカと通信する増幅器と、
前記増幅器と通信し、前記領域における音を検知する少なくとも1つのマイクロホンからの信号に応答して指令信号を生成するシステム制御器と
を備え、前記システム制御器が、
ドライバ信号に応答して前記スピーカによって放出された組み合わせた音が前記少なくとも1つのマイクロホンによって検知された音に対応する雑音場を減衰させるように適合された大きさと位相とを有する実質的に均一な音圧場を生成するように、前記指令信号に応答して各スピーカに対するドライバ信号を生成するように構成された配列スピーカ制御器であって、前記左スピーカおよび前記右スピーカのドライバ信号に1の利得が適用され、前記中央スピーカのドライバ信号に-1の利得が適用され、前記実質的に均一な音圧場は、前記領域内の特定のゾーンにわたって空間的に5dBを超えて変動しないパワースペクトルを有する場を表し、前記特定のゾーンは、前記領域内の占有者の耳の近くの4.5インチ×4.5インチの領域を含む、配列スピーカ制御器と、
前記指令信号に応答して前記スピーカのすべてに対する共通の同相ドライバ信号を生成するように構成された同相スピーカ制御器と、
前記指令信号に従って前記増幅器によって前記スピーカを駆動することに関連した電圧の大きさに応答して前記配列スピーカ制御器と前記同相スピーカ制御器との間で前記指令信号を配分するように構成された信号ディレクタモジュールと
を含む、雑音消去システム。
【請求項２】
前記指令信号に従って前記スピーカを駆動する前記増幅器に関連した電圧の大きさを測定する信号の大きさ監視器をさらに備え、前記信号ディレクタモジュールが、前記信号の大きさ監視器によって測定された大きさに実時間で応答して前記配列スピーカ制御器と前記同相スピーカ制御器との間の前記指令信号の配分を変更する、請求項1に記載の雑音消去システム。
【請求項３】
前記信号ディレクタモジュールが、前記測定された大きさが閾値を超えることに実時間で応答して、前記指令信号が前記配列スピーカ制御器には何も配分されず、前記指令信号のすべてを前記同相スピーカ制御器に配分することに移行する、請求項2に記載の雑音消去システム。
【請求項４】
前記信号ディレクタモジュールが、前記測定された大きさが閾値よりも降下することに実時間で応答して、前記指令信号が前記同相スピーカ制御器には何も配分されず、前記指令信号のすべてを前記配列スピーカ制御器に配分することに移行する、請求項3に記載の雑音消去システム。
【請求項５】
前記信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って前記指令信号を分割するための信号分割器をさらに備え、前記信号ディレクタモジュールが、前記信号の大きさ監視器によって測定された大きさの増加に実時間で応答して、前記配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させながら、前記同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させるように前記信号分割器に指示する、請求項2に記載の雑音消去システム。
【請求項６】
前記信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って前記指令信号を分割するための信号分割器をさらに備え、前記信号ディレクタモジュールが、前記信号の大きさ監視器によって測定された大きさの減少に実時間で応答して、前記配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させながら、前記同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させるように前記信号分割器に指示する、請求項2に記載の雑音消去システム。
【請求項７】
前記増幅器によって前記スピーカのすべてに対する同相ドライバ信号に適用される利得が、前記スピーカの数に反比例する、請求項1に記載の雑音消去システム。
【請求項８】
ハイブリッド指令信号を前記増幅器に渡す前に各スピーカに対するハイブリッド指令信号を生成するために、各ドライバ信号を前記同相ドライバ信号に組み合わせる加算器をさらに備える、請求項1に記載の雑音消去システム。
【請求項９】
前記ハイブリッド指令信号が、前記システム制御器によって生成された指令信号から導き出される、請求項8に記載の雑音消去システム。
【請求項１０】
雑音を減衰させる方法であって、
領域における音を検知する少なくとも1つのマイクロホンからの信号に応答して指令信号を生成するステップと、
前記指令信号に従って左スピーカと中央スピーカと右スピーカとを含む複数のスピーカを駆動することに関連した電圧の大きさに応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間で前記指令信号を配分するステップと、
ドライバ信号に応答して前記スピーカによって放出された組み合わせた音が前記少なくとも1つのマイクロホンによって検知された音に対応する雑音場を減衰させるように適合された大きさと位相とを有する実質的に均一な音圧場を生成するように、前記指令信号の第1の部分が前記配列スピーカ制御器に配分されるとき、前記配列スピーカ制御器によって、前記指令信号の前記第1の部分に応答して前記スピーカのそれぞれに対するドライバ信号を生成するステップであって、前記左スピーカおよび前記右スピーカのドライバ信号に1の利得が適用され、前記中央スピーカのドライバ信号に-1の利得が適用され、前記実質的に均一な音圧場は、前記領域内の特定のゾーンにわたって空間的に5dBを超えて変動しないパワースペクトルを有する場を表し、前記特定のゾーンは、前記領域内の占有者の耳の近くの4.5インチ×4.5インチの領域を含む、ステップと、
前記指令信号の第2の部分が前記同相スピーカ制御器に配分されるとき、前記同相スピーカ制御器によって、前記指令信号の第2の部分に応答して前記スピーカのすべてに対する共通の同相ドライバ信号を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記指令信号に従って前記スピーカを駆動することに関連した電圧の大きさを測定するステップと、前記測定された大きさに実時間で応答して前記配列スピーカ制御器と前記同相スピーカ制御器との間の前記指令信号の配分を変更するステップとをさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定された大きさが閾値を超えることに実時間で応答して、前記指令信号が前記配列スピーカ制御器には何も配分されず、前記指令信号のすべてを前記同相スピーカ制御器に配分することに移行するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記測定された大きさが閾値よりも降下することに実時間で応答して、前記指令信号が前記同相スピーカ制御器には何も配分されず、前記指令信号のすべてを前記配列スピーカ制御器に配分することに移行するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記測定された大きさの増加に実時間で応答して、前記配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させながら、前記同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１５】
前記測定された大きさの減少に実時間で応答して、前記配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させながら、前記同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１６】
前記スピーカの数に反比例する利得を、前記スピーカのすべてに対する同相ドライバ信号に適用するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１７】
各スピーカに対するハイブリッド指令信号を生成するために各ドライバ信号を前記同相ドライバ信号に組み合わせるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
乗物であって、
客室と、
雑音消去システムと
を備え、前記雑音消去システムが、
前記客室における領域内に配設された左スピーカと中央スピーカと右スピーカとを含む複数のスピーカと、
前記スピーカと通信する増幅器と、
前記増幅器と通信し、前記領域における音を検知する少なくとも1つのマイクロホンからの信号に応答して指令信号を生成するシステム制御器と
を備え、前記システム制御器が、
ドライバ信号に応答して前記スピーカによって放出された組み合わせた音が前記少なくとも1つのマイクロホンによって検知された音に対応する雑音場を減衰させるように適合された大きさと位相とを有する実質的に均一な音圧場を生成するように、前記指令信号に応答して前記スピーカのそれぞれに対するドライバ信号を生成するように構成された配列スピーカ制御器であって、前記左スピーカおよび前記右スピーカのドライバ信号に1の利得が適用され、前記中央スピーカのドライバ信号に-1の利得が適用され、前記実質的に均一な音圧場は、前記領域内の特定のゾーンにわたって空間的に5dBを超えて変動しないパワースペクトルを有する場を表し、前記特定のゾーンは、前記領域内の占有者の耳の近くの4.5インチ×4.5インチの領域を含む、配列スピーカ制御器と、
前記指令信号に応答して前記スピーカのすべてに対する共通の同相ドライバ信号を生成するように構成された同相スピーカ制御器と、
前記指令信号に従って前記増幅器によって前記スピーカを駆動することに関連した電圧の大きさに応答して前記配列スピーカ制御器と前記同相スピーカ制御器との間で前記指令信号を配分するように構成された信号ディレクタモジュールと
を含む、乗物。
【請求項１９】
前記指令信号に従って前記スピーカを駆動する前記増幅器に関連した電圧の大きさを測定する信号の大きさ監視器をさらに備え、前記信号ディレクタモジュールが、前記信号の大きさ監視器によって測定された大きさに実時間で応答して前記配列スピーカ制御器と前記同相スピーカ制御器との間の前記指令信号の配分を変更する、請求項18に記載の乗物。
【請求項２０】
前記信号ディレクタモジュールが、前記測定された大きさが閾値を超えることに実時間で応答して、前記指令信号が前記配列スピーカ制御器には何も配分されず、前記指令信号のすべてを前記同相スピーカ制御器に配分することに移行する、請求項19に記載の乗物。
【請求項２１】
前記信号ディレクタモジュールが、前記測定された大きさが閾値よりも降下することに実時間で応答して、前記指令信号が前記同相スピーカ制御器には何も配分されず、前記指令信号のすべてを前記配列スピーカ制御器に配分することに移行する、請求項20に記載の乗物。
【請求項２２】
前記信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って前記指令信号を分割するための信号分割器をさらに備え、前記信号ディレクタモジュールが、前記信号の大きさ監視器によって測定された大きさの増加に実時間で応答して、前記配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させながら、前記同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させるように前記信号分割器に指示する、請求項19に記載の乗物。
【請求項２３】
前記信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って前記指令信号を分割するための信号分割器をさらに備え、前記信号ディレクタモジュールが、前記信号の大きさ監視器によって測定された大きさの減少に実時間で応答して、前記配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させながら、前記同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させるように前記信号分割器に指示する、請求項19に記載の乗物。
【請求項２４】
前記増幅器によって前記スピーカのすべてに対する前記同相ドライバ信号に適用される利得が、前記スピーカの数に反比例する、請求項18に記載の乗物。
【請求項２５】
ハイブリッド指令信号を前記増幅器に渡す前に各スピーカに対するハイブリッド指令信号を生成するために、各ドライバ信号を前記同相ドライバ信号に組み合わせる加算器をさらに備える、請求項18に記載の乗物。
【請求項２６】
前記ハイブリッド指令信号が、前記システム制御器によって生成された指令信号から導き出される、請求項25に記載の乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雑音消去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書は、一般に雑音消去システムに関し、より詳しくは、乗物の客室などの具体的な環境内の雑音減衰または消去(一般に雑音消去と呼ばれる)に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
以下に記述するすべての例および特徴は、任意の技術的に可能なやり方で組み合わせることができる。
【０００４】
一態様において、雑音消去システムが、領域内に配設された複数のスピーカと、スピーカと通信する増幅器と、増幅器と通信し、領域における音を検知する少なくとも1つのマイクロホンからの信号に応答して指令信号を生成するシステム制御器とを備える。システム制御器は、ドライバ信号に応答してスピーカによって放出された組み合わせた音が少なくとも1つのマイクロホンによって検知された音に対応する雑音場を減衰させるように適合された大きさと位相とを有する実質的に均一な音圧場を生成するように、指令信号に応答して各スピーカに対するドライバ信号を生成するように構成された配列スピーカ制御器を含む。システム制御器は、指令信号に応答してスピーカのすべてに対する共通の同相ドライバ信号を生成するように構成された同相スピーカ制御器と、指令信号に従って増幅器によってスピーカを駆動することに関連した電圧の大きさに応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間で指令信号を配分するように構成された信号ディレクタモジュールとをさらに含む。
【０００５】
システムの実施形態は、以下の特徴のうちの1つ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【０００６】
雑音消去システムは、指令信号に従ってスピーカを駆動する増幅器に関連した電圧の大きさを測定する信号の大きさ監視器をさらに備えることができる。信号ディレクタモジュールは、信号の大きさ監視器によって測定された大きさに実時間で応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間の指令信号の配分を変更することができる。信号ディレクタモジュールは、測定された大きさが閾値を超えることに実時間で応答して、指令信号が配列スピーカ制御器には何も配分されず、指令信号のすべてを同相スピーカ制御器に配分することに移行することができる。信号ディレクタモジュールは、測定された大きさが閾値よりも降下することに実時間で応答して、指令信号が同相スピーカ制御器には何も配分されず、指令信号のすべてを配列スピーカ制御器に配分することに移行することができる。
【０００７】
雑音消去システムは、信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って指令信号を分割するための信号分割器をさらに備えることができる。信号ディレクタモジュールは、信号の大きさ監視器によって測定された大きさの増加に実時間で応答して、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させながら、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させるように信号分割器に指示することができる。
【０００８】
雑音消去システムは、信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って指令信号を分割するための信号分割器をさらに備えることができる。信号ディレクタモジュールは、信号の大きさ監視器によって測定された大きさの減少に実時間で応答して、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させながら、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させるように信号分割器に指示することができる。
【０００９】
増幅器によってスピーカのすべてに対する同相ドライバ信号に適用される利得は、スピーカの数に反比例してよい。
【００１０】
雑音消去システムは、ハイブリッド指令信号を増幅器に渡す前に各スピーカに対するハイブリッド指令信号を生成するために、各ドライバ信号を同相ドライバ信号に組み合わせる加算器をさらに備えることができる。ハイブリッド指令信号は、システム制御器によって生成された指令信号から導き出すことができる。
【００１１】
別の態様において、雑音を減衰させるための方法が提供される。方法は、領域における音を検知する少なくとも1つのマイクロホンからの信号に応答して指令信号を生成するステップと、指令信号に従って複数のスピーカを駆動することに関連した電圧の大きさに応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間で指令信号を配分するステップと、ドライバ信号に応答してスピーカによって放出された組み合わせた音が少なくとも1つのマイクロホンによって検知された音に対応する雑音場を減衰させるように適合された大きさと位相とを有する実質的に均一な音圧場を生成するように、指令信号の第1の部分が配列スピーカ制御器に配分されるとき、配列スピーカ制御器によって、指令信号の第1の部分に応答してスピーカのそれぞれに対するドライバ信号を生成するステップとを含む。方法は、指令信号の第2の部分が同相スピーカ制御器に配分されるとき、同相スピーカ制御器によって、指令信号の第2の部分に応答してスピーカのすべてに対する共通の同相ドライバ信号を生成するステップをさらに含む。
【００１２】
方法の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００１３】
方法は、指令信号に従ってスピーカを駆動することに関連した電圧の大きさを測定するステップと、測定された大きさに実時間で応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間の指令信号の配分を変更するステップとをさらに含むことができる。
【００１４】
方法は、測定された大きさが閾値を超えることに実時間で応答して、指令信号が配列スピーカ制御器には何も配分されず、指令信号のすべてを同相スピーカ制御器に配分することに移行するステップをさらに含むことができる。指令信号が同相スピーカ制御器には何も配分されず、指令信号のすべてを配列スピーカ制御器に配分することに移行するステップは、測定された大きさが閾値よりも降下することに実時間で応答して行われ得る。
【００１５】
方法は、測定された大きさの増加に実時間で応答して、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させながら、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させるステップ、または測定された大きさの減少に実時間で応答して、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させながら、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させるステップをさらに含むことができる。
【００１６】
方法は、スピーカの数に反比例する利得を、スピーカのすべてに対する同相ドライバ信号に適用するステップ、または各スピーカに対するハイブリッド指令信号を生成するために各ドライバ信号を同相ドライバ信号に組み合わせるステップをさらに含むことができる。
【００１７】
別の態様において、乗物は、客室と、雑音消去システムとを備え、雑音消去システムは、客室における領域内に配設された複数のスピーカと、スピーカと通信する増幅器と、増幅器と通信し、領域における音を検知する少なくとも1つのマイクロホンからの信号に応答して指令信号を生成するシステム制御器とを備える。システム制御器は、ドライバ信号に応答してスピーカによって放出された組み合わせた音が少なくとも1つのマイクロホンによって検知された音に対応する雑音場を減衰させるように適合された大きさと位相とを有する実質的に均一な音圧場を生成するように、指令信号に応答してスピーカのそれぞれに対するドライバ信号を生成するように構成された配列スピーカ制御器を含む。システム制御器は、指令信号に応答してスピーカのすべてに対する共通の同相ドライバ信号を生成するように構成された同相スピーカ制御器と、指令信号に従って増幅器によってスピーカを駆動することに関連した電圧の大きさに応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間で指令信号を配分するように構成された信号ディレクタモジュールとをさらに含む。
【００１８】
システムの実施形態は、以下の特徴のうちの1つ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００１９】
乗物は、指令信号に従ってスピーカを駆動する増幅器に関連した電圧の大きさを測定する信号の大きさ監視器をさらに備えることができる。信号ディレクタモジュールは、信号の大きさ監視器によって測定された大きさに実時間で応答して配列スピーカ制御器と同相スピーカ制御器との間の指令信号の配分を変更することができる。信号ディレクタモジュールは、測定された大きさが閾値を超えることに実時間で応答して、指令信号が配列スピーカ制御器には何も配分されず、指令信号のすべてを同相スピーカ制御器に配分することに移行することができる。信号ディレクタモジュールは、測定された大きさが閾値よりも降下することに実時間で応答して、指令信号が同相スピーカ制御器には何も配分されず、指令信号のすべてを配列スピーカ制御器に配分することに移行することができる。
【００２０】
乗物は、信号ディレクタモジュールによって決定された配分に従って指令信号を分割するための信号分割器をさらに備えることができる。信号ディレクタモジュールは、信号の大きさ監視器によって測定された大きさの増加に実時間で応答して、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させながら、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させるように信号分割器に指示することができ、または信号ディレクタモジュールは、信号の大きさ監視器によって測定された大きさの減少に実時間で応答して、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させながら、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を減少させるように信号分割器に指示することができる。
【００２１】
増幅器によってスピーカのすべてに対する同相ドライバ信号に適用される利得は、スピーカの数に反比例してよい。乗物は、各スピーカに対するハイブリッド指令信号を生成してからそのハイブリッド指令信号を増幅器に渡すために各ドライバ信号を同相ドライバ信号に組み合わせる加算器をさらに備えることができる。ハイブリッド指令信号は、システム制御器によって生成された指令信号から導き出すことができる。
【００２２】
上記のおよび他の特徴および利点は、様々な図において同じ番号が同様の構造的要素および特徴を示す添付の図面と併せて以下の説明を参照することによってよりよく理解することができる。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、特徴および実装形態の原理を示すことに重点を置いている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】雑音消去システム例を内部に設置させた環境の図である。
【図２】3つの配列スピーカによって発生された実質的に均一な音圧場を示すグラフである。
【図３】同じ指令信号と同相で駆動された3つのスピーカによって発生された減少する音圧場を示すグラフである。
【図４】配列スピーカを駆動するドライバ信号を決定するためのプロセス例を示す図である。
【図５】実質的に均一な音圧場を生成するために配列スピーカを駆動するように雑音消去システムを構成するためのプロセス例を示す流れ図である。
【図６】雑音を消去するためのプロセス例の流れ図である。
【図７】配列スピーカ構成と同相スピーカ構成とを切り替える雑音消去システム例の構成図である。
【図８】雑音関連事象に応じて配列スピーカ構成と同相スピーカ構成とを混合する雑音消去システム例の構成図である。
【図９】配列スピーカ構成と同相スピーカ構成とを切り替えるためのプロセス例の流れ図である。
【図１０】占有者に対する環境内の雑音消去システムの配備を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
従来の雑音消去システムは、一般に、スピーカを制御するために、スピーカからの音がマイクロホンにおける雑音を消去するように、雑音をとらえるマイクロホンからのフィードバックを使用する。出願人は、占有者が入っている雑音場とスピーカによって生成されたドライバ場との間に不一致が存在したことを認識した。雑音場は、一般に、空間的に平坦であった(すなわち、音圧場またはスペクトル密度は、占有者の頭部の周りで相対的に一定であった)が、ドライバ場は、1/r(1/半径)応答と同様に、スピーカ位置から急激に減少した。雑音消去は、雑音場とドライバ場と交線において行われたが、それは結局、占有者の耳の近くの小領域となった。その領域の外側では、雑音消去システムは、占有者が自分の頭部を一方の側または他方の側に横に向けたときはいつも不快な感覚を生じることがあった。
【００２５】
本明細書に説明する能動雑音消去システムは、大きさが雑音場に密接に一致するが相対的に大きな空間領域にわたって反転した位相を有する音圧場を生成することによってそのような上記の雑音消去システムに比較して占有者の頭部の周りの雑音消去ゾーンの領域を増加させる。各能動雑音消去ゾーンは、少なくとも1つのシステムマイクロホンと、複数のスピーカとを含む。概して、システムマイクロホンは、ある点において圧力を測定し、その測定値を制御器に供給する。一構成例において、スピーカは配列される。本明細書では、「配列スピーカ」とは、大きさおよび位相の観点から、スピーカが共に実質的に空間的に平坦な音圧場を生成するように、あらかじめ定められたスピーカ間の具体的な関係を表す。さらに、本明細書では、均一なドライバ場または均一な雑音場とは、所与の領域にわたって実質的に空間的に変動しないパワースペクトルを有する場を表す。(パワースペクトルは、スペクトル的に変動することがあるが、空間的に均一である)。完全に均一な音圧場は実際には起こることがまれであり、振幅のある変動がゾーンにわたって予測され、したがって、ドライバ場および雑音場は、実質的にもしくはほぼ均一または実質的にもしくはほぼ平坦であるものとして表すことができることを当業者は認識するであろう。
【００２６】
一構成例において、複数のスピーカは、乗物ヘッドレスト内に配設され、1列に配列され、1つのスピーカがヘッドレストの左側にあり、1つのスピーカが中央にあり、1つがヘッドレストの右側にある、3つのスピーカを含む。各システムマイクロホンは、雑音消去ゾーンの近くでまたはその内部で音を測定し、信号をシステム制御器に提供する。システム制御器は、スピーカを駆動し、スピーカは、大きさが雑音場に密接に一致し、消去ゾーン内で逆位相を有する、実質的に均一な(すなわち、平坦な)ドライバ場を生成するように配列される。ドライバ場を雑音場に一致させることにより、雑音場とドライバ場との間の交差領域の程度を増加させることによって占有者の頭部の周りの雑音消去ゾーンの幅と長さが増加する。
【００２７】
スピーカを配列構成で駆動すると、一般に、頭部が消去ゾーン内にある占有者への満足のいく雑音消去が生成される。しかし、平坦なドライバ場を達成するには、1つのスピーカからの出力の一部は、その他の出力を消去し、結果として配列システムをより効率的でないものにする。満足のいく結果にもかかわらず、出願人はある雑音関連事象を認識した。例えば、道路における亀裂またはタール片の上で乗物を駆動することにより、システム制御器に、結果として増幅器の可聴クリッピングとなる高出力(電圧)を生成させる恐れがあった。可聴クリッピングを避けるために、雑音消去システムのいくつかの例は、スピーカを配列構成モードで駆動することから同相構成モードに移行するが、それはスピーカ間の消去を何も有さず、したがって、ある雑音関連事象の検知に実時間で応答して配列構成モードに対しては効率的である。本明細書では、「同相」構成モードで駆動されるスピーカとは、スピーカのすべてが同じ指令信号により駆動されていることを意味する。スピーカを同相構成モードで駆動することは、配列構成モードよりも小さなゾーンの雑音消去を有するので、可聴人工物を回避するために移行は瞬間的であり、雑音消去システムは、ある雑音発生事象終了後に実時間で配列構成モードにまた移行する。
【００２８】
図1は、環境内の雑音を減衰させ、または消去するための雑音消去システム12を内部に設置させた環境10の一般化した例を示す。本明細書に説明する原理は、フィードフォワードおよびフィードバック雑音消去システムに適用される。本明細書に説明する雑音消去技法は、様々な具体的な環境にまで、そのような環境が開いているか、囲まれているかにかかわらず、及ぶことができる。例えば、雑音消去システム12の配備は、乗物(例えば、自動車、トラック、バス、電車、飛行機、ボート、船舶)、居間、映画館、公会堂内であることができ、概して、配列スピーカの戦略的配置はどこであっても、以下に説明するように、そのような環境の占有者に対して雑音消去を達成することができる。例えば、乗物内では、雑音消去システム12は、低周波数(例えば、40Hz〜200Hz)の道路雑音を減衰させる働きをすることができ、有利には、このために乗物のある領域に重みを加えるいずれかの必要性を低減することができる。
【００２９】
図示する例において、雑音消去システム12は、複数のスピーカ16-1、16-2、16-3(概して、スピーカ16)と、1つまたは複数のマイクロホン18と、増幅器20と、システム制御器22とを含む。システム制御器22は、1つまたは複数のシステムマイクロホン18と通信して、それから信号23を受け取り、増幅器20と通信して、それに対してドライバ信号25を信号に応答して送る。増幅器20は、複数のスピーカ16と通信して、各スピーカ16をドライバ信号25に従って駆動する。
【００３０】
この例において、スピーカ16は配列される。配列スピーカ16は、単一ユニット30に、例えば、乗物のヘッドレスト(例えば、占有者の頭部の背後から占有者に面して)に一緒に組み込み、または別々に分散させ(例えば、占有者の周りのスピーカのリングに)、または一部を一緒に、他を別々に(例えば、2つのスピーカをヘッドレストの前向きの側に、別のスピーカを占有者の前の別のヘッドレストの後ろ向き側に)することができる。すべてのスピーカは、同じ平面(水平または垂直の)上にあることができ、すなわち、架空の平面がすべてのスピーカの中心を通過する。
【００３１】
一構成例において、複数のスピーカ16は、3つのスピーカ16-1、16-2、16-3を有する。スピーカ16のすべては、占有者の頭部の背後に配設され、スピーカ16は、占有者に向かって前を向き、同じ架空の水平面上にある。左側のスピーカ16-1は、空間的に右側のスピーカ16-3と位置合わせされる(それらはユニット30の前向き側から等距離にある)。スピーカ16-2は、所定の距離だけ移動され、スピーカ16-2の両側のスピーカ16-1、16-3よりもユニット30の前向き側に近接する。ユニット30を占有者の頭部の背後にし、中央スピーカ16-2は、他の2つの外側のスピーカ16-1、16-3よりも頭部に近接する。シミュレーションでは、この配列がすべてのスピーカ16を1列に配列させるよりも均一な圧力場を生成することを示しているので、中央スピーカ16-2は、頭部に、より近接する。
【００３２】
1つまたは複数のシステムマイクロホン18は、個人によって占有される環境10内に配設される。各システムマイクロホン18は、聴取領域における音を検知し、それに応答して、信号を生成することができる。信号に応答して、システム制御器22は、配列スピーカに送られる指令信号を生成する。配列スピーカは、スピーカからシステムマイクロホン18までの音響伝達関数がスピーカから所望の雑音消去ゾーン内の様々な点まで測定された音響伝達関数に一致するように設計される。概して、音響伝達関数は、別の位置における音源(例えば、スピーカ)に対する所与の位置における測定応答に対応する。この測定応答は、出力(すなわち、所与の位置において検知された音)と入力(すなわち、ドライバ電圧)との関係をとらえる。測定された関係は、周波数の関数であり、大きさおよび位相成分を有する。
【００３３】
一構成例において、各マイクロホン18は、環境10内に配置され、その場合、複数のスピーカ16からそのマイクロホン18の位置に放射される音の音響伝達関数は、複数のスピーカ16から占有者の耳までの音の音響伝達関数に実質的に等しい。マイクロホンのそのような位置を識別するための技法例が、2014年8月1日に出願された、発明の名称を「System and Method of Microphone Placement for Noise Attenuation」とする米国特許出願第14/449,325号に説明され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３４】
増幅器20に具現化することができる、システム制御器22は、配列スピーカ制御器26と通信する補償器24を含む。補償器24は、1つまたは複数のシステムマイクロホン18から受け取った1つまたは複数の信号23に基づいて指令信号27を生成する。
【００３５】
概して、配列スピーカ制御器26は、空間的に平坦なドライバ場を生成するように適合されたドライバ信号25を生成するために、補償器24から受け取った指令信号27を使用する。補償器24は、指令信号27を計算するとき、配列スピーカ制御器26の動作を補償せず、補償器24によって実行されたアルゴリズムが、スピーカが配列または同相として構成されるかどうかにかかわらず、指令信号27を生成する。指令信号27に基づいて、配列スピーカ制御器26は、複数のスピーカの各スピーカ16に対する別個のドライバ信号25を生成する。ドライバ信号25は、スピーカ16が雑音場を消去するために特定の大きさおよび位相の空間的に平坦なドライバ場を生成するように、スピーカ16を駆動するように調整される。配列スピーカ制御器26は、これらのドライバ信号25を増幅器20に送って、それに応じてスピーカ16を駆動する。
【００３６】
図2は、等しい振幅電圧で駆動される配列スピーカ16によって生成することができる実質的に均一な(平坦な)音圧場40の例の3次元グラフ35を示す。dBで表す音圧の大きさ(任意の圧力を基準とした)は、垂直軸(z軸)上で測定され、距離(インチで表す)は、xおよびy軸上で測定される。4つの垂直線42は、4つの試験マイクロホンの一時的位置に対応し、図4に関連してより詳細に説明するように、実質的に一定の(すなわち、均一な)音圧の大きさが所望される場40を画定するのに使用される。試験マイクロホンは、雑音消去システム12が動作しているとき、これらの位置にとどまらない。スピーカ16-1、16-2、および16-3の概略位置は、一般に、グラフ35における3つの大きなピークと一致する。これらのピークのそれぞれから、音圧の大きさが急激に降下し、実質的に平坦な音圧場40において横ばいになる。この例において、平坦な音圧場40のxおよびy次元は、ほぼ4.5インチ×4.5インチであり、中央スピーカ16-2の前から直ちに始まる。実質的に平坦な雑音場と交差し、それを消去するように設計される、平坦な音圧場40は、雑音消去ゾーンに対応する。
【００３７】
図3は、等しい振幅電圧により同相で駆動されるスピーカ16によって生成することができる音圧場48の例の3次元グラフ45を示す。図2と同様に、dBで表す音圧の大きさ(任意の圧力を基準とした)は、垂直軸(z軸)上で測定され、距離(インチで表す)は、xおよびy軸上で測定される。4つの試験マイクロホンの一時的位置に対応する4つの垂直線42は、図2のグラフ35をグラフ45と比較するために基準点を提供するためだけに示す。スピーカ16-1、16-2、および16-3の概略位置も示す。これらのスピーカ位置におけるピークレベルから、音圧の大きさは、スピーカからの距離の増加につれて次第に減少する。スピーカ16を同相構成で駆動することは、音圧場48が一般に平坦な雑音場に対して傾斜しているので、一般に準最適であり、したがって、図2の平坦な音圧場40によって生成された交差領域に比較して相対的に小さな消去の領域(すなわち、雑音場およびドライバ場が交差する線に沿って)を生成する。それにもかかわらず、同相構成は、同じドライバ電圧の配列構成よりも高い応答を提供することができる。
【００３８】
図4は、所望の平坦なドライバ場を達成するスピーカ16のそれぞれに対するドライバ信号25を生成するために配列スピーカ制御器26が入力指令信号27を変更するようにあらかじめ構成されるプロセス例を示す。プロセスは、4つの試験マイクロホン50-1、50-2、50-3、および50-4(一般に50)を占有者の予測される頭部領域52を囲む環境10内に離隔して配置することを伴う。試験マイクロホン50の位置は、内部で所望の平坦なドライバ場を生成する2次元雑音消去ゾーン54をほぼ画定する。マイクロホン50-1および50-3は、共に、右に45度向きを変えた占有者の頭部の位置に対応し、マイクロホン50-2および50-4は、共に、左に45度向きを変えた占有者の頭部の位置に対応する。
【００３９】
最適化ルーチン(アルゴリズム)は、配列スピーカ制御器26の入力からマイクロホン50のそれぞれへの周波数応答を測定する。最適化ルーチンの目的は、配列スピーカ制御器26の入力から試験マイクロホン50のすべてに対する周波数応答(大きさおよび位相における)が実質的に同じであるように、ドライバ信号25に適用される変換(例えば、利得および遅延)を見つけることにある。したがって、雑音消去の知覚効果が雑音消去ゾーン54全体を通して同じになる。
【００４０】
一実装形態例において、最適化ルーチンは、3つのスピーカのうちの1つ(例えば、16-1)に固定利得、他の2つのスピーカ(例えば、16-2、16-3)に3つの自由パラメータを使用することによってドライバ信号の組25を計算する。3つの自由パラメータは、他の2つのスピーカ(例えば、16-2、16-3)のそれぞれの2つの利得、他の2つのスピーカ(例えば、16-2、16-3)のうちの1つの遅延に対応する。最適化ルーチンによって生成された1つの解決策例は、左スピーカ16-1に送られるドライバ信号25を生成するために1の固定利得を、中央スピーカ16-2に送られるドライバ信号25を生成するためにほぼ-1の利得および遅延を、および右スピーカ16-3に送られるドライバ信号25を生成するために1の固定利得を指令信号27に適用する。最適化ルーチンは、中央スピーカ16-2の物理的移動を考慮に入れる。サイドスピーカ16-1、16-3は同相で動作し、したがって、サイドスピーカ16-1、16-3の出力は合計される。中央スピーカ16-2は個別に働く。中央スピーカ16-2をサイドスピーカ16-1、16-3よりも占有者の頭部に近接させることにより、ドライバ場に対して平坦化作用がある。配列スピーカ制御器26は、補償器24から受け取った指令信号27に基づいてドライバ信号25を生成するために雑音消去システム12の動作中に使用される、最適化ルーチンによって生成された解決策によりあらかじめ構成される。
【００４１】
最適化ルーチンは、利得および遅延の代わりの、またはそれらに加えて、他のパラメータを使用することができ、その例には、線形および非線形フィルタ、極周波数、ならびにゼロ周波数が含まれるがそれらに限定されないことを理解されたい。
【００４２】
図5は、領域の、例えば、乗物の客室内の、占有者の頭部における雑音を消去するために、スピーカ16を駆動するのに使用されるドライバ信号を生成するために指令信号27に適用されるパラメータ値を用いて雑音消去システム12を構成するためのプロセス100の例を示す。プロセス100の説明において、図1の要素を参照する。プロセス100は、予想される占有者によって占有され、内部で所望の平坦なドライバ場を生成する、2次元雑音消去ゾーン54を画定するステップ(ステップ102)を含む。このゾーンを画定するために、2次元領域(例えば、二等辺三角形、長方形、平行四辺形)を生成するために空間的に分離された少なくとも3つの試験マイクロホン50がスピーカ16の前に配置される。3つのスピーカ16の位置は、好ましくは、雑音消去システム12の動作中、スピーカの予測される位置に対応する。
【００４３】
スピーカ16は、対象の周波数の範囲を有する音を放出する(すなわち、この音声信号のオリジナルの形があらかじめ定められる)(ステップ104)。例えば、雑音消去システム12の設計は、低周波数雑音(5〜150Hz)を減衰させることであり得、音声信号は、所望の周波数範囲にわたる周波数を含む。増幅器20の入力から試験マイクロホン50のそれぞれまでの伝達関数(すなわち、その大きさおよび位相の応答)が測定される(ステップ106)。最適化ルーチンは、スピーカ16から試験マイクロホン50のすべてまでの、所望の周波数範囲にわたって大きさおよび位相がほぼ同じ周波数応答を生成するパラメータ値の組に収束するために、スピーカ16を駆動する配列スピーカ制御器26のあるパラメータを調整する(ステップ108)。最適化ルーチンによって見いだされた解決策は、消去ゾーン内の実質的に平坦な雑音場に密接に一致する実質的に平坦なドライバ場の発生をスピーカによって達成する。配列スピーカ制御器26は、動作段階時にスピーカ16を駆動する際に使用するための最適化ルーチンによって見いだされたパラメータ値(例えば、利得および遅延)を用いて構成される(ステップ110)。
【００４４】
図6は、図5に関連して説明したように画定された雑音消去ゾーン54内の雑音消去を提供するためのプロセス150の例を示す。プロセス150の説明において、図1の要素を参照する。雑音消去システム12の動作中、占有される領域の近くに配設された少なくとも1つのシステムマイクロホン18は、雑音とみなされる周波数成分を含むことができる音を検知する(ステップ152)。音に応答して、各マイクロホン18は、信号を生成する(ステップ154)。
【００４５】
少なくとも1つのシステムマイクロホン18からの信号(または複数の信号)に応答して、システム制御器22の補償器24は、指令信号27を発生させるアルゴリズムを実行する(ステップ156)。アルゴリズムの目的は、占有者の耳において目に見える低減(例えば、少なくとも4dB)を達成することにある。概して、実行されたアルゴリズムは、各システムマイクロホン18によって生成された信号に対して1つまたは複数のフィルタを適用する。複数のマイクロホン18の場合、実行されたアルゴリズムは、各マイクロホン18によって生成された信号に対して異なるフィルタを適用し、指令信号を生成するために結果を組み合わせることができる。適用されるフィルタは、デジタルまたはアナログ、線形または非線形であり得る。
【００４６】
システム制御器22の配列スピーカ制御器26は、指令信号27を受け取り、指令信号27に応答して、ドライバ信号の組を生成する(ステップ158)。各ドライバ信号25は、スピーカ16の異なる1つに関連する。配列スピーカにより、スピーカのうちの少なくとも2つが、異なるドライバ信号25(例えば、異なる利得、遅延、または両方)を受け取り、典型的には、スピーカのすべてが、異なるドライバ信号25を受け取る。配列スピーカ制御器26は、ドライバ信号25を増幅器20に送る。増幅器20は、各スピーカ16をそのスピーカに関連したドライバ信号に従って駆動する(ステップ160)。スピーカ16によって放出された音は、共に、少なくとも1つのシステムマイクロホン18によって検知された雑音に対応する実質的に平坦な雑音場に対して逆の(すなわち、大きさがほぼ等しく、位相が180度ずれている)実質的に平坦な音圧場を生成する。
【００４７】
図7は、配列スピーカ構成と同相スピーカ構成との間を交互に移行するように適合された雑音消去システム12'の例を示す。雑音消去システム12'は、増幅器20と通信するシステム制御器22'を含む。増幅器20は、図1に関連して説明したように位置決めされた複数のスピーカ16-1、16-2、および16-3と通信する。
【００４８】
システム制御器22'は、スイッチ170(信号ディレクタモジュールともみなされる)と通信する補償器24を含む。補償器24は、1つまたは複数のシステムマイクロホン18から受け取った1つまたは複数の信号23に基づいて指令信号27を生成する。スイッチ170は、配列スピーカ制御器26および同相スピーカ制御器172と通信する。第1の状態において、スイッチ170は、補償器24から受け取った指令信号27を全体として配列スピーカ制御器26に渡し、同相スピーカ制御器172は、指令信号27のどの部分も受け取らない。第2の状態において、スイッチ170は、指令信号27を全体として同相スピーカ制御器172に渡し、配列スピーカ制御器26は、指令信号27のどの部分も受け取らない。
【００４９】
指令信号27を受け取ることに応答して、配列スピーカ制御器26は、平坦な音圧場を生成するために、図1に関連して前に説明したように、スピーカ16のそれぞれに対する個々のドライバ信号25を生成する。増幅器20は、ドライバ信号25を受け取り、各スピーカをそのスピーカに対するドライバ信号25に従って駆動する。
【００５０】
平坦な音圧場を生成するためにドライバ信号25に適用される利得174-1の例には、左スピーカ16-1には1の利得、中央スピーカ16-2には-1の利得(および遅延)、および右スピーカ16-3には1の利得が含まれる。これらの利得の正味の合計は、1つのスピーカに等しい(1+(-1)+1)。
【００５１】
大きな圧力振幅を用いる雑音事象の消去は、スピーカ16からの同等に大きな圧力を必要とし、ドライバ電圧への配列スピーカの相対的に低い圧力応答は、増幅器の出力電圧がその限界に達したとき、結果としてクリッピングする。配列構成モードは、増幅器を過度に駆動することがあるので、雑音消去システム12'は、それらのある雑音関連事象が起きたとき、同相構成モードに移行する。3つのスピーカ16-1、16-2、16-3を同相構成モードで駆動することにより、音響利得が3倍だけ増加する。したがって、増幅器20は、スピーカが配列構成モードにあるときよりも同相構成モードにあるとき、スピーカ16を駆動して、補償器24によって意図された雑音消去出力を達成するのに、より小さい出力電圧を必要とする。指令信号27に応答して、同相スピーカ制御器172は、スピーカ16のすべてに送られる共通の同相ドライバ信号175を生成するが、同相スピーカ制御器172は、各スピーカ16に対して1/3の利得を適用する。配列構成モードと同様に、利得の正味合計は、1つのスピーカ(1/3+1/3+1/3)であるが、雑音消去スピーカ出力を達成するのに必要な電圧は、配列構成モードによって必要とされる電圧の3分の1である。したがって、同相構成モードで動作しているとき、増幅器20はクリッピングしない。配列スピーカ制御器26および同相スピーカ制御器172によって生成される利得および利得の正味合計は、原理を示すために提供される値の例であることを理解されたい。
【００５２】
システム制御器22'は、配列スピーカ制御器26および同相スピーカ制御器172の出力と、スイッチ170とに結合された信号の大きさ監視器176をさらに含む。信号の大きさ監視器176により、スイッチ170は、配列スピーカ制御器26に増幅器20を過度に駆動させ、クリッピングを引き起こすことがある雑音関連事象を検知することに応答して、指令信号27を同相スピーカ制御器172に向ける。信号の大きさ監視器176は、配列スピーカ制御器26の出力を監視し、ドライバ信号25の大きさを閾値と比較し、大きさが閾値を超えるとき、配列構成から同相構成への移行を開始する。所定の時間の経過に応答して、または同相スピーカ制御器172の監視出力が所定の閾値よりも低下することに応答して、信号の大きさ監視器176により、スイッチ170は、指令信号27の全体を配列スピーカ制御器26に向けることにまた移行する。
【００５３】
図8は、増幅器を過度に駆動することを回避するために、雑音関連事象に応答して、配列スピーカ構成と同相スピーカ構成との間を移行するように適合された雑音消去システム12"の別の例の構成図である。雑音消去システム12"は、2つの雑音消去ゾーン54-1、54-2において雑音を消去するように構成されたシステム制御器22"を含む。そのような特徴が任意選択であり、図8に関連して説明した原理が単一の雑音消去ゾーンだけで雑音消去に適用されることを示すために、雑音消去ゾーン54-2において雑音を消去するための構成要素を仮想線で示す。概して、雑音消去システム12"は、図7で説明したように、指令信号27を全体として1つの構成モードまたは他に配分する代わりに、配列スピーカ構成モードと同相スピーカ構成モードとの間で指令信号27を配分する。
【００５４】
システム制御器22"は、第1の増幅器20-1と、任意選択で、第2の増幅器20-2と通信する。各増幅器20-1、20-2は、それぞれ、スピーカの組16A、16Bと通信する。システム制御器22"は、第1の信号分割器180-1と、任意選択で、第2の信号分割器180-2と通信する補償器24を含む。補償器24は、第1のゾーン54-1に関連した1つまたは複数のシステムマイクロホン18(図示せず)から受け取った1つまたは複数の信号23に基づいて指令信号27-1と、任意選択で、第2の雑音消去ゾーン54-2に関連した1つまたは複数のシステムマイクロホン18(図示せず)から受け取った1つまたは複数の信号23に基づいて指令信号27-2とを生成する。指令信号27-1は、信号分割器180-1に渡され、任意選択で、指令信号27-2は信号分割器180-2に渡される。
【００５５】
一実装形態例において、信号分割器180-1は、配列スピーカ信号183-1を指令信号27から抽出し、配列スピーカ信号183-1を配列スピーカ制御器26-1に渡す帯域幅変調されるフィルタを含み、高域フィルタの遮断周波数は、信号ディレクタモジュール188の出力によって変調される。信号分割器180-1は、指令信号27のより高い周波数を配列スピーカ制御器26-1に渡すために高域フィルタを使用することができる。信号分割器180-1は、より高い周波数を配列スピーカ制御器26-1に、およびより低い周波数を同相スピーカ制御器172-1に送るために相補高域および低域フィルタを作り出す。信号分割器180-1は、周波数に依存しない利得調整など、他の実装形態を有することができ、その場合、信号のあるパーセンテージが配列スピーカ制御器26-1に送られ、残りは同相スピーカ制御器172-1に送られる。
【００５６】
配列スピーカ制御器26-1は、図1において説明したように、平坦なドライバ場を生成するように設計されたドライバ信号の組25(各スピーカに1つ)を発生させるためにあらかじめ構成されたパラメータ値を配列スピーカ信号183-1に適用する。
【００５７】
信号分割器180-1は、指令信号27-1から同相スピーカ信号185-1も生成する。同相スピーカ制御器172-1は、図7において説明したように、各スピーカ16に対する同相ドライバ信号175(同じドライバ信号175)を生成するために1/3の利得を同相スピーカ信号185-1に適用する。
【００５８】
加算器184-1が配列スピーカ制御器26-1からのドライバ信号の組25を同相ドライバ信号175と組み合わせ、各スピーカ16に対するハイブリッド指令信号187を生成する。これらのハイブリッド指令信号187-1の合計は、補償器24によって生成された指令信号27-1に等しい。
【００５９】
第2の雑音消去ゾーン54-2、すなわち、信号分割器180-2、加算器184-2、配列スピーカ制御器26-2、および同相スピーカ制御器172-2における雑音を消去する構成要素の間の接続性および構成要素の動作は、第1の雑音消去ゾーン54-1における雑音を消去する際に関与するそれらの対応する構成要素と同様である。
【００６０】
システム制御器22"は、信号ディレクタモジュール188と通信する信号の大きさ監視器186をさらに含む。加算器184-1の出力と、任意選択で、加算器184-2の出力と通信して、信号の大きさ監視器186は、増幅器20-1に渡されるハイブリッド指令信号187-1に基づいて、および、任意選択で、増幅器20-2に渡されるハイブリッド指令信号187-2にも基づいて大きさを計算する。一実装形態例において、信号の大きさ監視器186は、ハイブリッド指令信号187-1の大きさを2乗する。別の実装形態例において、信号の大きさ監視器186は、ハイブリッド指令信号187-1の大きさをハイブリッド指令信号187-2の大きさで乗算することによって大きさを計算する。計算された大きさは、信号ディレクタモジュール188に渡される。
【００６１】
計算された大きさに応答して、信号ディレクタモジュール188は、指令信号27-1のどの部分が配列スピーカ制御器26-1に渡され、指令信号27-1のどの部分が同相スピーカ制御器172-1に渡されるのかを決定する。概して、スピーカをクリッピングなしで駆動するために、計算された大きさが増幅器の限界に近づくにつれて、指令信号のより大きな部分が同相スピーカ制御器に向けられる。信号ディレクタモジュール188は、例えば、配列構成モードと同相構成モードとの間で指令信号を配分するために信号分割器180-1によって使用されるコーナー周波数を調整するために、計算された大きさを使用することができる。例えば、指令信号全体を配列スピーカ制御器26-1に向けるために、コーナー周波数を0Hzまで低減することができ、逆に、指令信号の全体を同相スピーカ制御器172-1に向けるために、コーナー周波数を信号分割器180-1の最大値(例えば、200Hz)まで上げることができる。したがって、信号ディレクタモジュール188は、指令信号27-1の周波数のどの範囲を同相スピーカ制御器172-1に渡し、周波数のどの範囲を配列スピーカ制御器26-1に渡すかを決定するために「スライディングスケール」を実装する。
【００６２】
図9は、配列スピーカ構成モードと同相スピーカ構成モードとの間で移行するためのプロセス例190を示す。プロセス190の説明において、図7および図8の要素を参照する。プロセス190を説明するのに都合のよい開始点として、システム制御器(22'または22")が配列構成モードでスピーカの組を駆動している(ステップ192)と考えられたい。ある雑音関連事象が検知される(ステップ194)。図7の雑音消去システム12'において、信号の大きさ監視器176は、ドライバ信号25の大きさが、スピーカをクリッピングなしで駆動するための増幅器20の限界に対応する閾値を超えると決定することができる。別の例として、この雑音関連事象の検知は、信号の大きさ監視器186からの計算された大きさの値の増加を受け取る図8の雑音消去システム12"の信号ディレクタモジュール188に対応することができる。
【００６３】
雑音関連事象を検知することに応答して、システム制御器は、スピーカ構成モードを実時間で調整する(ステップ196)。例えば、図7の雑音消去システム12'において、システム制御器22'は、検知された雑音事象に応答して、すべてのスピーカを同相構成モードで駆動することに切り替わる。別の例として、図8の雑音消去システム12"において、システム制御器22"は、同相スピーカ制御器172-1に送られる指令信号の配分を増加させるが、逆に、配列スピーカ制御器26-1に渡される指令信号の配分を減少させる。
【００６４】
雑音関連事象が終了した後、システム制御器は、スピーカを配列構成モードで駆動することにまた移行する(ステップ198)。例えば、図7の雑音消去システム12'において、システム制御器22'は、同相ドライバ信号175の大きさが閾値を下回った後(または所定の時間が経過した後)、すべてのスピーカを配列構成モードで駆動することにまた切り替わる。別の例として、図8の雑音消去システム12"において、システム制御器22"は、同相スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を低減するが、逆に、信号の大きさ監視器によって計算された大きさの値の減少に応答して、実時間で、配列スピーカ制御器に渡される指令信号の配分を増加させる。
【００６５】
概して、同相スピーカ構成の指令信号からシステムマイクロホンへの伝達関数は、低周波数(0〜350Hzの間の)における配列スピーカ構成の伝達関数と密接に一致する(同相および大きさが)。この密接な一致は、同相スピーカ制御器と配列スピーカ制御器との間の指令信号の配分を補償器24(すなわち、指令信号の発生器)から事実上隠す。同相スピーカ制御器と配列スピーカ制御器との間の指令信号の特定の分割にかかわらず、システムマイクロホンへの伝達関数は、事実上同じであり、システム制御器は、事実上同じ制御対象を見ている。
【００６６】
配列スピーカ制御器に割り振られた指令信号と同相スピーカ制御器に割り振られた指令信号との配分を変更することにより、伝達関数が改変される(すなわち、システム制御器が現在異なる制御対象を見ているという趣旨の)実装形態において、配分の変更が伝達関数をそれほどひどく改変しないことを確実にするために、調整モジュール(例えば、線形または非線形フィルタ)を配列スピーカ制御器の前に、同相スピーカ制御器の前に、または両方の前に、配置することができる。
【００６７】
図10は、雑音消去システムを配備することができる環境10'の例を示す。この例において、複数のスピーカ16(1つだけを示す)を環境10'内の占有者200の頭部の背後に配設する、例えば、乗物のヘッドレスト、ヘッドライナー、リアパネル、または他の内部表面上に取り付けることができる。スピーカの他の位置例は、本明細書に説明したように、そのようなスピーカが配列されることを条件として、ヘッドライナー202内、およびヘッドレスト204の後ろ向き側であり得る。
【００６８】
1つのシステムマイクロホン18は、例えば、スピーカ16を含むユニット30上に配設することができ、別のシステムマイクロホン18(仮想線で示す)は、ヘッドライナー202内に配設することができる。増幅器20およびシステム制御器22(補償器、配列スピーカ制御器、同相スピーカ制御器などを有する)は、例えば、乗物のトランク内に配設することができる。制御器22は、各システムマイクロホンによって生成された信号を受け取るために1つまたは複数のシステムマイクロホン18と電気的に通信する。
【００６９】
上に説明したシステムおよび方法の例には、当業者には明らかであるコンピュータ構成要素およびコンピュータ実装ステップが含まれる。例えば、コンピュータ実装ステップは、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、フラッシュROM、不揮発性ROM、およびRAMなどのコンピュータ可読媒体上にコンピュータ実行可能命令として記憶することができることを当業者によって理解されたい。
【００７０】
さらに、コンピュータ実行可能命令は、例えば、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、ゲートアレイなどの様々なプロセッサ上で実行することができることを当業者によって理解されたい。説明を容易にするために、上に説明したシステムおよび方法のあらゆるステップまたは要素をコンピュータシステムの一部として本明細書に説明しているわけではないが、各ステップまたは要素は、対応するコンピュータシステムまたはソフトウェア構成要素を有することができることを当業者は認識するであろう。したがって、そのようなコンピュータシステムおよび/またはソフトウェア構成要素は、それらの対応するステップまたは要素(すなわち、それらの機能)を説明することによって有効であり、本開示の範囲内にある。
【００７１】
いくつかの実装形態を説明してきた。それにもかかわらず、本明細書に説明した本発明概念の範囲を逸脱することなく追加の変更を加えることができ、したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲内にあることを理解されよう。例えば、占有者の周りに等距離にあるスピーカのリングは、配列されなくても実質的に均一な音圧場を生成することができる。
【符号の説明】
【００７２】
10  環境
10'  環境
12  雑音消去システム
12'  雑音消去システム
12"  雑音消去システム
16  スピーカ
16-1  スピーカ
16-2  スピーカ
16-3  スピーカ
16A  スピーカの組
16B  スピーカの組
18  マイクロホン、システムマイクロホン
20  増幅器
20-1  第1の増幅器
20-2  第2の増幅器
22  システム制御器
22'  システム制御器
22"  システム制御器
23  信号
24  補償器
25  ドライバ信号
26  配列スピーカ制御器
26-1  配列スピーカ制御器
26-2  配列スピーカ制御器
27  指令信号
27-1  指令信号
27-2  指令信号
30  単一ユニット
35  3次元グラフ
40  音圧場
42  垂直線
45  3次元グラフ
48  音圧場
50  試験マイクロホン
50-1  試験マイクロホン
50-2  試験マイクロホン
50-3  試験マイクロホン
50-4  試験マイクロホン
52  予測される頭部領域
54  2次元雑音消去ゾーン
54-1  雑音消去ゾーン、第1のゾーン
54-2  雑音消去ゾーン、第2の消去ゾーン
100  プロセス
150  プロセス
170  スイッチ
172  同相スピーカ制御器
172-1  同相スピーカ制御器
172-2  同相スピーカ制御器
174-1  利得
175  同相ドライバ信号
176  信号の大きさ監視器
180-1  第1の信号分割器
180-2  第2の信号分割器
183-1  配列スピーカ信号
184-1  加算器
184-2  加算器
185-1  同相スピーカ信号
186  信号の大きさ監視器
187-1  ハイブリッド指令信号
187-2  ハイブリッド指令信号
188  信号ディレクタモジュール
190  プロセス例
200  占有者
202  ヘッドライナー
204  ヘッドレスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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