(57)【要約】【課題】解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においても、より好適な態様で雑音の影響を低減する。【解決手段】ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成する生成部と、所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、を備え、前記生成部は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第１のノイズ低減信号を生成する、信号処理装置。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成する生成部と、
所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、
を備え、
前記生成部は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第１のノイズ低減信号を生成する、
信号処理装置。
【請求項２】
前記第２のノイズ低減信号に対して、前記第２の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する信号処理部を備える、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１の音響デバイス及び前記集音部と、前記第２の音響デバイスとは、聴取者の右耳及び左耳のうち互いに異なる耳の近傍に保持され、
前記信号処理部は、前記集音部と、前記第２の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係に基づく前記第２の伝搬経路の特性に応じて、前記第２のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施す、
請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記集音部と、前記第２の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係を検出する検出部を備え、
前記信号処理部は、前記第２のノイズ低減信号に対して、前記位置関係の検出結果に応じた前記第２の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、
請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、互いに特性の異なる複数のフィルタのうち、前記位置関係の検出結果に応じた前記第２の伝搬経路の特性に応じた前記フィルタを選択し、選択した当該フィルタに基づき前記第２のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記検出部は、所定の光源から投光されて前記聴取者の頭部で反射した光の、所定の受光素子による受光結果に基づき、前記位置関係を検出する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項７】
前記検出部は、所定の撮像部により撮像された前記聴取者の頭部の画像に基づき、前記位置関係を検出する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された超音波の、所定の集音部による集音結果に基づき、当該超音波が伝搬する環境に位置する前記聴取者の頭部と、前記集音部と、前記第２の音響デバイスとの間の前記位置関係を検出する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された音響が、前記聴取者の頭部に装着された所定の集音部により集音されるまでの遅延時間に基づき、前記位置関係を検出する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記第１の音響デバイス、前記第２の音響デバイス、及び前記集音部は、前記聴取者の頭部を支持するヘッドレストに対して所定の位置関係となるように保持される、請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記第１の音響デバイス及び前記第２の音響デバイスは、前記ヘッドレストに設けられている、請求項１０に記載の信号処理装置。
【請求項１２】
前記ヘッドレストは、車両内に設置されたシートに設けられている、請求項１０に記載の信号処理装置。
【請求項１３】
前記フィルタリング処理は、フィードバック方式に基づくノイズ低減処理を含む、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項１４】
前記フィルタリング処理は、前記第２のノイズ低減信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御する処理である、請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項１５】
前記集音部とは異なる他の集音部による、前記第２の音響デバイスから第３の伝搬経路を介して伝搬する前記第２の音響と、前記第１の音響デバイスから第４の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、を含む音響の集音結果を取得する他の取得部と、
前記他の取得部により取得された当該集音結果と、前記第１のノイズ低減信号に基づく他のキャンセル信号と、に基づき、前記第２のノイズ低減信号を生成する他の生成部と、
を備える、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１６】
前記第１の音響デバイス、前記第２の音響デバイス、及び前記集音部のうち、少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項１７】
プロセッサが、
ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成することと、
所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
含み、
前記第１のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
信号処理方法。
【請求項１８】
コンピュータに、
ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成することと、
所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
実行させ、
前記第１のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音声合成技術等の発展に伴い、各種情報処理装置が、通知対象となる情報を音声により読み上げることで、ユーザが、画面等を確認することなく、当該情報を認識可能としたユーザインタフェース（ＵＩ：User  Interface）が普及してきている。このような技術は、カーナビゲーション装置等のような、車載装置にも応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８８２７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カーナビゲーション装置等の車載装置が利用される状況下では、エンジンやモータ等の駆動音や、車両が路面から受ける振動等によるロードノイズ等、多様な雑音の発生が想定され得る。そのため、車載装置に対して、所謂ノイズキャンセリングと呼ばれる技術のような、雑音の影響をより低減するための仕組みの導入が求められている。例えば、特許文献１には、ノイズキャンセリングと呼ばれる技術の一例が開示されている。【０００５】
一方で、ユーザ（例えば、運転手）がカーナビゲーション装置等の車載装置を利用する状況下では、ヘッドホンやイヤホン等を介して音声を聴取する場合とは異なり、ユーザは、車内に設置されたスピーカ等の音響デバイスから出力される音声案内を聴取することとなる。このように解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下では、例えば、ある音響デバイスから出力される音響のノイズを低減するために設けられた集音部（例えば、マイクロフォン）に対して、他の音響デバイスからの音響が集音される場合がある。このような場合には、他の音響デバイスからの音響の集音結果が、雑音を低減するための処理に影響をおよぼし、例えば、所謂ハウリング等の現象として顕在化する場合がある。【０００６】
そこで、本開示では、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においても、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能な、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成する生成部と、所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、を備え、前記生成部は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第１のノイズ低減信号を生成する、信号処理装置が提供される。【０００８】
また、本開示によれば、プロセッサが、ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成することと、所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、含み、前記第１のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、信号処理方法が提供される。【０００９】
また、本開示によれば、コンピュータに、ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成することと、所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、実行させ、前記第１のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においても、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能な、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムが提供される。【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
【図２】同実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
【図３】フィードバック方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。
【図４】フィードバック方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。
【図５】フィードバック方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係るノイズ低減システムの機能構成の一例を示したブロック図である。
【図７】同実施形態に係るノイズ低減システムの信号処理に着目したブロック図の一例である。
【図８】位相の不整合の度合いと、ノイズ低減処理の効果との間の関係のシミュレーション結果の一例である。
【図９】音響デバイスと集音部と間の距離に応じた位相変化に関するシミュレーション結果の一例である。
【図１０】音響デバイス及び集音部の設置位置の条件に付いて説明するための説明図である。
【図１１】同実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
【図１２】同実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
【図１３】変形例１に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
【図１４】変形例１に係るノイズ低減システムの概略的な構成の他の一例について説明するための説明図である。
【図１５】ユーザの頭部の位置に応じた、音響デバイス１１から出力される音響の伝搬環境の変化について説明するための説明図である。
【図１６】ユーザの頭部の位置に応じた、音響デバイス１１から出力される音響の伝搬環境の変化について説明するための説明図である。
【図１７】変形例１に係るノイズ低減システムの信号処理に着目したブロック図の一例である。
【図１８】ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。
【図１９】ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。
【図２０】ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。
【図２１】ユーザの頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。
【図２２】変形例２に係るノイズ低減システムの概要について説明するための説明図である。
【図２３】クロスフェードについて説明するための説明図である。
【図２４】変形例３に係るノイズ低減システムについて説明するための説明図である。
【図２５】同実施形態に係るノイズ低減システムを構成する情報処理装置のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．概略構成
２．ノイズ低減処理に関する検討
３．技術的特徴
３．１．機能構成
３．２．信号処理
３．３．音響デバイス及び集音部の設置位置
４．変形例
４．１．変形例１：ループキャンセラの特性を適応的に制御する場合の一例
４．２．変形例２：フィルタの切り替えに係る制御の一例
４．３．変形例３：フィードバックの系が３つ以上の場合の一例
５．ハードウェア構成
６．むすび
【００１５】
＜＜１．概略構成＞＞
まず、図１及び図２を参照して、本開示の一実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明する。図１及び図２は、本実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。
【００１６】
本実施形態に係るノイズ低減システム１は、ヘッドホンやイヤホン等を介して音声を聴取する場合とは異なり、主に、スピーカ等の音響デバイスから解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下での利用を想定している。
【００１７】
本実施形態に係るノイズ低減システム１の具体的な適用例としては、カーナビゲーション装置等の車載装置からの音声や音響に対する、エンジンやモータ等の駆動音や、車両が路面から受ける振動等によるロードノイズ等のような雑音の影響の低減が挙げられる。より具体的には、本実施形態に係るノイズ低減システム１では、車内に設置されたシートに座ったユーザＵ１１の左右の耳それぞれの近傍に位置するように、音響デバイス１１と集音部１３とが支持される。なお、以降の説明では、ユーザＵ１１の左耳の近傍に支持される音響デバイス１１及び集音部１３を明示的に示す場合には、「音響デバイス１１ａ」及び「集音部１３ａ」と称する。同様に、右耳の近傍に支持される音響デバイス１１及び集音部１３を明示的に示す場合には、「音響デバイス１１ｂ」及び「集音部１３ｂ」と称する。例えば、図１に示す例では、車内に設置されたシート８３のヘッドレスト部８１に、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂが設けられている。
【００１８】
例えば、図２は、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとを車内に設置する場合における、各音響デバイス１１及び各集音部１３の設置位置の一例を示している。図２の上側の図は、ユーザＵ１１が座るシート８３を鉛直上方から見た場合における、当該ユーザＵ１１と、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとの間の位置関係を模式的に示している。また、図２の下側の図は、シート８３を車両の進行方向に対して右側から見た場合における、当該ユーザＵ１１と、音響デバイス１１ｂと、集音部１３ｂとの間の位置関係を模式的に示している。なお、下側の図では、構成をよりわかりやすくするために、音響デバイス１１ａ及び集音部１３ａの図示を省略している。
【００１９】
図２に示すように、音響デバイス１１ａ及び１１ｂのそれぞれは、ヘッドレスト部８１内に設置されている。より具体的には、音響デバイス１１ａは、ヘッドレスト部８１内において左寄りの位置に設置されており、音響デバイス１１ｂは、ヘッドレスト部８１内において右寄りの位置に設置されている。なお、音響デバイス１１ａ及び１１ｂのそれぞれは、主に、前方に向けて音響が出力されるように設置されている。このような構成により、ヘッドレスト部８１がユーザＵ１１の頭部を支持した場合に、音響デバイス１１ａが当該ユーザの左耳の近傍に位置し、音響デバイス１１ｂが当該ユーザの右耳の近傍に位置することとなる。
【００２０】
また、図２に示す例では、集音部１３ａ及び１３ｂのそれぞれは、ヘッドレスト部８１の前方側の表面に露出するように設置されている。より具体的には、集音部１３ａは、ヘッドレスト部８１がユーザＵ１１の頭部を支持した場合に、当該ユーザＵ１１の左耳の近傍に位置するように設置されている。同様に、集音部１３ｂは、ヘッドレスト部８１がユーザＵ１１の頭部を支持した場合に、当該ユーザＵ１１の右耳の近傍に位置するように設置されている。このような構成により、音響デバイス１１ａから出力された音響は、ユーザＵ１１の左耳で聴取されるとともに、集音部１３ａにより集音される。同様に、音響デバイス１１ｂから出力された音響は、ユーザＵ１１の右耳で聴取されるとともに、集音部１３ｂにより集音される。
【００２１】
以上のような構成を基に、本実施形態に係るノイズ低減システム１は、所謂フィードバック（ＦＢ：Feedback）方式に基づくノイズ低減処理により、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響への雑音の影響を低減する。なお、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理の概要については別途後述する。
【００２２】
以上、図１及び図２を参照して、本開示の一実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明した。
【００２３】
＜＜２．ノイズ低減処理に関する検討＞＞
続いて、図３〜図５を参照して、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明したうえで、本実施形態に係るノイズ低減システム１の課題について整理する。図３〜図５は、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理の概要について説明するための説明図である。
【００２４】
まず、図３を参照して、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理の原理について説明する。図３において、参照符号Ｆ１は、音響デバイス１１から出力された音響が、集音部１３に到達するまでの伝搬環境の伝達関数を模式的に示している。また、参照符号ｄは、周囲の環境からの雑音を示している。即ち、図３に示す例では、集音部１３は、音響デバイス１１から出力された音響と、雑音ｄとを集音することとなる。また、参照符号βは、集音部１３による音響の集音結果に基づきノイズ低減信号を生成する際のフィルタ係数を示している。以上のような構成のもとで、集音部１３の集音結果に基づく音響信号ｙは、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理により、以下に（式１）として示す関係式で表される。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
上記に示すように、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理は、集音部１３の位置での雑音の低減（ひいては、消音）を目的としており、ノイズ低減の効果が当該集音部１３の近傍に制限される。即ち、理想的には聴取者（ユーザ）の頭部（鼓膜）の位置においてノイズ低減の効果を向上させるためには、鼓膜に近い位置に集音部１３を設置することがより望ましい。なお、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離がより離れるほど、時間遅延に起因する位相回転がより大きくなるため、ノイズ低減処理の制御が困難になる傾向にある。そのため、集音部１３は、音響デバイス１１の近傍に設置されることがより望ましい。
【００２７】
一方で、本実施形態に係るノイズ低減システム１のように、ユーザの左耳及び右耳それぞれに対して互いに異なる音響デバイス１１ａ及び１１ｂからの音響を聴取させる場合には、ノイズ低減のための一連のフィードバックの系が複数存在することとなる。そこで、図４及び図５を参照して、ＦＢ方式に基づくノイズ低減のための系（即ち、フィードバックの系）を複数設けた場合のシステムの一例について比較例として説明する。
【００２８】
例えば、図４は、ＦＢ方式に基づくノイズ低減のための系を複数設けた場合における理想的な動作状況を模式的に示している。図４に示すように、比較例に係るシステム９では、図１及び図２に示すノイズ低減システム１と同様に、ヘッドレスト部８１に対して、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとが設置されている。即ち、音響デバイス１１ａ及び集音部１３ａが、ユーザＵ１１の左耳の近傍に支持され、音響デバイス１１ｂ及び集音部１３ｂが、ユーザＵ１１の右耳の近傍に支持される。
【００２９】
また、システム９は、フィードバックノイズキャンセルフィルタ（以降では、「ＦＢ−ＮＣフィルタ」とも称する）１０１ａ及び１０１ｂを備える。ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂは、ノイズ低減信号を生成するための構成である。より具体的には、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａは、集音部１３ａによる集音結果に基づき、音響デバイス１１ａからノイズを低減するための音響を出力するために、当該音響デバイス１１ａを駆動するためのノイズ低減信号を生成する。即ち、音響デバイス１１ａ、集音部１３ａ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａが、ユーザＵ１１の左耳の近傍においてノイズ低減の効果をもたらすための一連のフィードバックの系に相当する。同様に、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂは、集音部１３ｂによる集音結果に基づき、音響デバイス１１ｂからノイズを低減するための音響を出力するために、当該音響デバイス１１ｂを駆動するためのノイズ低減信号を生成する。即ち、音響デバイス１１ｂ、集音部１３ｂ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂが、ユーザＵ１１の右耳の近傍においてノイズ低減の効果をもたらすための一連のフィードバックの系に相当する。
【００３０】
ここで、比較例に係るシステム９は、理想的には、図４に示すように、左耳側の系（音響デバイス１１ａ、集音部１３ａ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ）と、右耳側の系（音響デバイス１１ｂ、集音部１３ｂ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂ）とが独立して動作することが望ましい。より具体的には、図４に示す例では、集音部１３ａによる集音結果に基づきＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａにより生成されたノイズ低減信号は、音響デバイス１１ａを駆動する。これにより、音響デバイス１１ａから当該ノイズ低減信号に基づく音響が出力され、当該音響は、ユーザＵ１１の左耳近傍の空間を伝搬し、当該集音部１３ａにより集音される。即ち、理想的には、音響デバイス１１ａ、集音部１３ａ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａにより、フィードバックの閉ループが形成される。同様に、集音部１３ｂによる集音結果に基づきＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂにより生成されたノイズ低減信号は、音響デバイス１１ｂを駆動する。これにより、音響デバイス１１ｂから当該ノイズ低減信号に基づく音響が出力され、当該音響は、ユーザＵ１１の右耳近傍の空間を伝搬し、当該集音部１３ｂにより集音される。即ち、理想的には、音響デバイス１１ｂ、集音部１３ｂ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂにより、フィードバックの閉ループが形成される。
【００３１】
しかしながら、図４に示すように、音響デバイス１１ａ及び１１ｂから解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下においては、前述した左耳側の系と右耳側の系とが独立して動作可能であるとは限らない。具体的な一例として、図５に示す例では、左耳側の音響デバイス１１ａから出力されたノイズを低減するための音響は、右耳側の集音部１３ｂにより集音されている。その結果、集音部１３ｂによる当該音響の集音結果に基づく音響信号に対して、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂによりノイズ低減処理が施されることでノイズ低減信号が生成され、当該ノイズ低減信号により右耳側の音響デバイス１１ｂが駆動される。これにより、当該ノイズ低減信号に基づく音響が、音響デバイス１１ｂから出力される。この音響デバイス１１ｂから出力されたノイズを低減するための音響が左耳側の集音部１３ａにより集音されると、図５に示すように、本来想定していない８の字型の閉ループが形成されることとなる。この図５に示すような８の字型の閉ループは、フィードバックの系の独立性（例えば、右耳側の系と左耳側の系の独立性）を低下させるため、ノイズ低減効果が低下し、ひいてはハウリングと呼ばれる現象を顕在化させる可能性がある。
【００３２】
そこで、本開示では、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下において生じ得る、前述したような８の字型の閉ループの形成に伴う影響を抑制し、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能な仕組みの一例について提案する。
【００３３】
＜＜３．技術的特徴＞＞
続いて、本実施形態に係るノイズ低減システム１の技術的特徴について説明する。
【００３４】
＜３．１．機能構成＞
まず、図６を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム１の機能構成の一例について説明する。図６は、本実施形態に係るノイズ低減システム１の機能構成の一例を示したブロック図である。
【００３５】
図６に示すように、本実施形態に係るノイズ低減システム１は、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂと、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂと、パワーアンプ１０３ａ及び１０３ｂと、マイクアンプ１０５ａ及び１０５ｂと、減算器１０７ａ及び１０７ｂと、ループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂとを含む。なお、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとは、図１及び図２に示した、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとに相当する。また、パワーアンプ１０３ａ及び１０３ｂと、マイクアンプ１０５ａ及び１０５ｂとのそれぞれは、音響信号のゲインを調整するための所謂増幅器に相当する。
【００３６】
図６に示すように、集音部１３ａによる集音結果に基づく音響信号は、マイクアンプ１０５ａによりゲインが調整され、減算器１０７ａに入力される。また、減算器１０７ａには、後述するループキャンセラ１０９ａから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器１０７ａは、マイクアンプ１０５ａから出力される音響信号（即ち、集音部１３ａの集音結果に基づく音響信号）から、ループキャンセラ１０９ａから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａに入力する。ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａは、入力された音響信号に対して、音響デバイス１１ａと集音部１３ａとの間の伝搬環境の特性に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス１１ａを駆動するための駆動信号として出力する。即ち、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａから出力されるノイズ低減信号は、パワーアンプ１０３ａによりゲインが調整され、音響デバイス１１ａを駆動する。なお、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ１０９ｂに入力される。
【００３７】
同様に、集音部１３ｂによる集音結果に基づく音響信号は、マイクアンプ１０５ｂによりゲインが調整され、減算器１０７ｂに入力される。また、減算器１０７ｂには、後述するループキャンセラ１０９ｂから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器１０７ｂは、マイクアンプ１０５ｂから出力される音響信号（即ち、集音部１３ｂの集音結果に基づく音響信号）から、ループキャンセラ１０９ｂから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂに入力する。ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂは、入力された音響信号に対して、音響デバイス１１ｂと集音部１３ｂとの間の伝搬環境の特性に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス１１ａを駆動するための駆動信号として出力する。即ち、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂから出力されるノイズ低減信号は、パワーアンプ１０３ｂによりゲインが調整され、音響デバイス１１ｂを駆動する。なお、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ１０９ａに入力される。
【００３８】
次いで、ループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂについて説明する。ループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂは、図５を参照して説明した、８の字型の閉ループの形成に伴う影響を低減するためのキャンセル信号を生成する。具体的には、ループキャンセラ１０９ａは、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂから出力されるノイズ低減信号を入力として、音響デバイス１１ａから出力される音響への、８の字型の閉ループの形成に伴う影響を低減するためのキャンセル信号を生成する。同様に、ループキャンセラ１０９ｂは、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａから出力されるノイズ低減信号を入力として、音響デバイス１１ｂから出力される音響への、８の字型の閉ループの形成に伴う影響を低減するためのキャンセル信号を生成する。なお、ループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂによる、キャンセル信号の生成に係る処理の詳細については、本実施形態に係るノイズ低減システム１による信号処理の説明とあわせて別途後述する。
【００３９】
なお、上述したノイズ低減システム１の機能構成はあくまで一例であり、必ずしも図６に示す構成のみには限定されない。具体的な一例として、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとのうち、少なくともいずれかが外付けのデバイスとして構成されていてもよい。また、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ、パワーアンプ１０３ａ、マイクアンプ１０５ａ、減算器１０７ａ、及びループキャンセラ１０９ａと、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂ、パワーアンプ１０３ｂ、マイクアンプ１０５ｂ、減算器１０７ｂ、及びループキャンセラ１０９ｂとが互いに異なる装置に設けられていてもよい。なお、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ、減算器１０７ａ、及びループキャンセラ１０９ａや、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂ、減算器１０７ｂ、及びループキャンセラ１０９ｂを含む構成が、「信号処理装置」の一例に相当する。
【００４０】
以上、図６を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム１の機能構成の一例について説明した。
【００４１】
＜３．２．信号処理＞
続いて、図７を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム１の信号処理の一例について説明する。図７は、本実施形態に係るノイズ低減システム１の信号処理に着目したブロック図の一例を示している。なお、図７に示す例では、本実施形態に係るノイズ低減システム１における信号処理の特徴をよりわかりやすくするために、図６に示した、パワーアンプ１０３ａ及び１０３ｂや、マイクアンプ１０５ａ及び１０５ｂについては、図示を省略している。
【００４２】
図７において、参照符号Ｆ１は、音響デバイス１１ａから出力された音響が、集音部１３ａに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。同様に、参照符号Ｆ２は、音響デバイス１１ｂから出力された音響が、集音部１３ｂに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。また、参照符号Ｇ１は、音響デバイス１１ａから出力された音響が、集音部１３ｂに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。同様に、参照符号Ｇ２は、音響デバイス１１ｂから出力された音響が、集音部１３ａに到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。また、参照符号ｄ１及びｄ２は、集音部１３ａ及び１３ｂそれぞれに集音される雑音を模式的に示している。
【００４３】
また、参照符号β１及びβ２は、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂそれぞれが入力された音響信号に対して、ノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。また、参照符号Ｇ’１は、ループキャンセラ１０９ｂが、入力されたノイズ低減信号に対してフィルタ処理を施すことで、減算器１０７ｂに入力するキャンセル信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。同様に、参照符号Ｇ’２は、ループキャンセラ１０９ａが、入力されたノイズ低減信号に対してフィルタ処理を施すことで、減算器１０７ａに入力するキャンセル信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。
【００４４】
ここで、音響デバイス１１ａから出力される音響をｙとし、音響デバイス１１ｂから出力される音響をｚとする。ここで、音響ｙは、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａからのノイズ低減信号に基づき音響デバイス１１ａを駆動することで出力される音響に相当する。同様に、音響ｚは、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ｂからのノイズ低減信号に基づき音響デバイス１１ｂを駆動することで出力される音響に相当する。このとき、音響ｙは、以下に示す（式２）で表される。
【００４５】
【数２】
2017175448.tif 000004
【００４６】
ここで、上記（式２）において、ループキャンセラ１０９ａの特性（即ち、フィルタ係数Ｇ’２）を、空間特性Ｇ２と略一致するように設定する（即ち、Ｇ’２＝Ｇ２とする）ことで、音響デバイス１１ａから出力される音響ｙから、音響デバイス１１ｂから出力される音響ｚの影響を除外することが可能となる。これにより、左耳側の系（即ち、音響デバイス１１ａ、集音部１３ａ、及びＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａを含むフィードバックの系）の独立性を向上させることが可能となる。即ち、８の字型の閉ループの形成に伴う影響が抑制されるため、設計の容易性の向上や、ノイズ低減効果の向上等が期待できる。
【００４７】
なお、左耳側の系に着目した場合には、音響デバイス１１ａから出力され集音部１３ａにより集音される音響（換言すると、ノイズを低減するための音響）が、「第１の音響」の一例に相当する。また、音響デバイス１１ｂから出力され集音部１３ａに集音される音響が、「第２の音響」の一例に相当する。また、音響デバイス１１ａと集音部１３ａとの間の伝搬経路（伝搬環境）が、「第１の伝搬経路」の一例に相当し、音響デバイス１１ｂと集音部１３ａとの間の伝搬経路（伝搬環境）が、「第２の伝搬経路」の一例に相当する。また、音響デバイス１１ａを駆動するためのノイズ低減信号が、「第１のノイズ低減信号」の一例に相当し、音響デバイス１１ｂを駆動するためのノイズ低減信号が、「第２のノイズ低減信号」の一例に相当する。
【００４８】
また、上記では、音響デバイス１１ａから出力される音響ｙに着目して説明したが、音響デバイス１１ｂから出力される音響ｚについても同様の思想に基づき、音響デバイス１１ａから出力される音響ｙの影響を除外することが可能である。
【００４９】
以上、図７を参照して、本実施形態に係るノイズ低減システム１の信号処理の一例について説明した。
【００５０】
＜３．３．音響デバイス及び集音部の設置位置＞
続いて、音響デバイス１１及び集音部１３の設置位置の条件に付いて、より詳しく説明する。前述したように、本実施形態に係るノイズ低減システム１では、ＦＢ方式に基づくノイズ低減処理により雑音の影響を低減する。そのため、ノイズ低減の効果が集音部１３の近傍に制限され、かつ、当該集音部１３は、音響デバイス１１の近傍に設置されることがより望ましい。即ち、本実施形態に係るノイズ低減システム１では、音響デバイス１１及び集音部１３のそれぞれが、聴取者の耳（鼓膜）の近傍に支持される構成とすることが望ましい。
【００５１】
ここで、図８〜図１０を参照して、より好適な態様でノイズ低減効果を得るための、音響デバイス１１と、集音部１３と、聴取者の耳との間の位置関係の条件に付いてより詳しく考察する。前述したように、ＦＢ方式に基づきノイズを低減する場合には、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離がより離れるほど、時間遅延に起因する位相回転がより大きくなるため、ノイズ低減処理の制御が困難になる傾向にある。換言すると、時間遅延に起因する位相回転が所定の値（閾値）以下に制限されるように、音響デバイス１１と集音部１３とが設置されることで、より好適な態様でノイズ低減効果を得ることが可能となる。
【００５２】
例えば、図８は、位相の不整合の度合いと、ノイズ低減処理の効果との間の関係のシミュレーション結果の一例を示したグラフである。図８において、横軸は振幅の不整合の度合いを百分率で示しており、縦軸はノイズ低減処理の効果（即ち、ノイズの低減量）をゲイン（ｄＢ）として示している。また、図８では、位相のズレに応じた振幅の不整合の度合いとノイズ低減処理の効果との間の特性を示すグラフを、当該位相のズレが０〜４５ｄｅｇの範囲において５ｄｅｇ刻みで示している。図８を参照するとわかるように、位相のズレが１０ｄｅｇの場合には、ノイズ低減処理の効果は、どのように振幅をあわせたとしても、最大で１５ｄＢとなる。また、位相のズレが４５ｄｅｇを超えると、ノイズ低減処理の効果を得ることが困難となることがわかる。このことから、時間遅延に起因する位相回転（即ち、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離に起因する位相回転）が、４５ｄｅｇ以下に抑えられる構成とすることが望ましいことがわかる。
【００５３】
次いで、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離に応じた位相変化に着目する。例えば、図９は、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離に応じた位相変化に関するシミュレーション結果の一例を示したグラフである。図９において、横軸は音響デバイス１１と集音部１３と間を伝搬する音響の周波数を示しており、縦軸は、当該音響の位相を示している。なお、図８に示す例では、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離が、１１ｃｍ、１３ｃｍ、及び１５ｃｍの場合のそれぞれについて、音響デバイス１１と集音部１３と間を伝搬する音響の、位相の変化に関するシミュレーション結果を示している。
【００５４】
ここで、時間遅延に起因する位相回転を４５ｄｅｇ以下とし、かつ、ノイズを低減するための音響の周波数の上限を３００Ｈｚとした場合には、図９に示すシミュレーション結果から、音響デバイス１１と集音部１３と間の距離の限界は１５ｃｍとなる。
【００５５】
以上を踏まえ、図１０を参照して、より好適な態様でノイズ低減効果を得るための、音響デバイス１１と、集音部１３と、聴取者の耳との間の位置関係の条件に付いて説明する。図１０は、音響デバイス１１及び集音部１３の設置位置の条件に付いて説明するための説明図である。図１０において、参照符号Ｌ１１は、フィードバックの閉ループを形成する音響デバイス１１と集音部１３との間の距離を示している。ここで、時間遅延に起因する位相回転を４５ｄｅｇ以下とし、かつ、ノイズを低減するための音響の周波数の上限を３００Ｈｚとした場合には、距離Ｌ１１の限界は前述したように１５ｃｍとなる。また、聴取者の耳Ｕ１３を疑似的な集音部と見立てた場合に、耳Ｕ１３の近傍において、集音部１３の近傍と同様のノイズ低減効果を得るためには、耳Ｕ１３が、音響デバイス１１を中心とする半径１５ｃｍ以内の領域Ｒ１５の内部に位置することが望ましい。
【００５６】
以上から、音響デバイス１１及び集音部１３のそれぞれは、音響デバイス１１から出力されるノイズを低減するための音響の、集音部１３と、聴取者の耳Ｕ１３とのそれぞれの位置における位相回転が、双方ともに４５ｄｅｇ以下となるような位置関係で設置されていればよい。より具体的には、図１０に示すように、集音部１３と、聴取者の耳Ｕ１３との双方が、音響デバイス１１に対して、所定の距離Ｌ１１以内に位置するように、音響デバイス１１及び集音部１３のそれぞれが設置されていればよい。なお、距離Ｌ１１は、前述したように、ノイズを低減するための音響の周波数の上限と、時間遅延に起因する位相回転の許容量とに応じて決定される。具体的な一例として、前述したように、時間遅延に起因する位相回転を４５ｄｅｇ以下とし、かつ、ノイズを低減するための音響の周波数の上限を３００Ｈｚとすると、距離Ｌ１１の限界は１５ｃｍとなる。
【００５７】
なお、上述した条件を満たすように、音響デバイス１１及び集音部１３のそれぞれが設置されていれば、当該音響デバイス１１及び集音部１３それぞれの設置位置は特に限定されない。例えば、図１１及び図１２は、本実施形態に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。具体的には、図１及び図２を参照して説明した、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとのそれぞれを車内に設置する場合における、各音響デバイス１１及び各集音部１３の設置位置の他の一例を示している。なお、図１１及び図１２の上側の図は、ユーザＵ１１が座るシート８３を鉛直上方から見た場合における、当該ユーザＵ１１と、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとの間の位置関係を模式的に示している。また、図１１及び図１２の下側の図は、シート８３を車両の進行方向に対して右側から見た場合における、当該ユーザＵ１１と、音響デバイス１１ｂと、集音部１３ｂとの間の位置関係を模式的に示している。なお、図１１及び図１２の下側の図では、構成をよりわかりやすくするために、音響デバイス１１ａ及び集音部１３ａの図示を省略している。
【００５８】
例えば、図２に示す例では、音響デバイス１１ａ及び１１ｂのそれぞれは、ユーザＵ１１の頭部の後方に位置し、かつ前方に向けて音響が出力されるように設置されていた。これに対して、図１１に示す例では、音響デバイス１１ａ及び１１ｂのそれぞれは、ユーザＵ１１の頭部の上方（例えば、車両の天井）に位置し、かつ当該ユーザＵ１１の頭部の方向（即ち、下方）に向けて音響が出力されるように設置されている。この場合には、集音部１３ａ及び１３ｂのそれぞれは、ユーザＵ１１の左右の耳の近傍に位置し、上方から到来する音響を集音するように設置されればよい。
【００５９】
また、図１２に示す例では、音響デバイス１１ａ及び１１ｂは、ユーザＵ１１の頭部を基準として左右のうち互いに異なる方向に位置し、かつ当該ユーザＵ１１の頭部の方向（即ち、外側から内側に向けた方向）に向けて音響が出力されるように設置されている。この場合には、集音部１３ａ及び１３ｂのそれぞれは、ユーザＵ１１の左右の耳の近傍に位置し、当該ユーザＵ１１の頭部の左右それぞれから到来する音響を集音するように設置されればよい。
【００６０】
以上、図８〜図１２を参照して、音響デバイス１１及び集音部１３の設置位置の条件に付いて、より詳しく説明した。
【００６１】
＜＜４．変形例＞＞
続いて、本実施形態に係るノイズ低減システム１の変形例について説明する。
【００６２】
＜４．１．変形例１：ループキャンセラの特性を適応的に制御する場合の一例＞
まず、変形例１として、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響が伝搬する環境の特性の変化に応じて、前述したループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂの特性を適応的に制御する場合の一例について説明する。
【００６３】
（機能構成）
例えば、図１３は、変形例１に係るノイズ低減システムの概略的な構成の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図１３に示すノイズ低減システムを、前述したノイズ低減システム１と区別するために、「ノイズ低減システム２」と称する場合がある。
【００６４】
図１３に示すように、ノイズ低減システム２は、ループキャンセラ２０９ａ及び２０９ｂの構成が、図６を参照して説明したノイズ低減システム１と異なる。即ち、図１３に示す、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとは、図６に示したノイズ低減システム１における、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとにそれぞれ相当する。同様に、ＦＢ−ＮＣフィルタ２０１ａ及び２０１ｂと、パワーアンプ２０３ａ及び２０３ｂと、マイクアンプ２０５ａ及び２０５ｂと、減算器２０７ａ及び２０７とは、図６に示したノイズ低減システム１における、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂと、パワーアンプ１０３ａ及び１０３ｂと、マイクアンプ１０５ａ及び１０５ｂと、減算器１０７ａ及び１０７とに相当する。そこで、本説明では、ノイズ低減システム２の構成について、特に、前述したノイズ低減システム１と異なる部分に着目して説明し、実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。
【００６５】
図１３に示すノイズ低減システム２では、例えば、ループキャンセラ２０９ａ及び２０９ｂとして所謂ＦＩＲ（Finite  Impulse  Response）フィルタのような適応フィルタを適用している。このような構成により、例えば、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響が伝搬する環境の変化や、ユーザの左右の耳に対する音響デバイス１１ａ及び１１ｂの位置の変化等に応じて、ループキャンセラ２０９ａ及び２０９ｂの特性を変化させることが可能となる。
【００６６】
一方で、図１３に示すノイズ低減システム２は、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響の相関性が高い場合に、ループキャンセラ２０９ａ及び２０９ｂとして使用される適応フィルタの特性に応じて、動作の安定性が低下する場合がある。また、ＦＩＲフィルタ等の適応フィルタの特性上、ノイズ低減の対象が低域ノイズの場合には、フィルタのタップ数が増大し、ひいては計算リソースも増大する場合がある。
【００６７】
そこで、変形例１に係るノイズ低減システムの概略的な構成の他の一例として、事前に特性の異なる複数のフィルタを設けておき、当該複数のフィルタの中から環境や状況に応じてループキャンセラとして利用するフィルタを準適応的に選択する構成について提案する。例えば、図１４は、変形例１に係るノイズ低減システムの概略的な構成の他の一例について説明するための説明図である。なお、本説明では、図１４に示すノイズ低減システムを、前述したノイズ低減システム１及び２と区別するために、「ノイズ低減システム３」と称する場合がある。
【００６８】
図１４に示すように、ノイズ低減システム３は、フィルタバンク３０１ａ、３０１ｂ、３０９ａ、及び３０９ｂの構成と、頭部位置推定部３５を含む点とが、図６を参照して説明したノイズ低減システム１と異なる。即ち、図１４に示す、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとは、図６に示したノイズ低減システム１における、音響デバイス１１ａ及び１１ｂと、集音部１３ａ及び１３ｂとにそれぞれ相当する。同様に、パワーアンプ３０３ａ及び３０３ｂと、マイクアンプ３０５ａ及び３０５ｂと、減算器３０７ａ及び３０７とは、図６に示したノイズ低減システム１における、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂと、パワーアンプ１０３ａ及び１０３ｂと、マイクアンプ１０５ａ及び１０５ｂと、減算器１０７ａ及び１０７とに相当する。そこで、本説明では、ノイズ低減システム３の構成について、特に、前述したノイズ低減システム１と異なる部分に着目して説明し、実質的に同様の部分については詳細な説明は省略する。
【００６９】
フィルタバンク３０１ａ及び３０１ｂは、図６を参照して説明したノイズ低減システム１における、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂに対応する。なお、フィルタバンク３０１ａ及び３０１ｂは同様の構成を有するため、ここでは、フィルタバンク３０１ａの構成について説明し、フィルタバンク３０１ｂについては詳細な説明は省略する。図１４に示すように、フィルタバンク３０１ａは、互いに特性の異なる複数のＦＢ−ＮＣフィルタＣ１〜ＣＮを含み、当該ＦＢ−ＮＣフィルタＣ１〜ＣＮを選択的に切り替え可能に構成されている。なお、複数のＦＢ−ＮＣフィルタＣ１〜ＣＮのそれぞれの構成は、特性の違いを除けば前述したＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａ及び１０１ｂと同様である。このような構成により、フィルタバンク３０１ａは、例えば、音響デバイス１１ａから出力された音響が集音部１３ａに到達するまでの伝搬環境の空間特性に応じて、ＦＢ−ＮＣフィルタＣ１〜ＣＮのいずれかを選択的に適用することが可能である。なお、ＦＢ−ＮＣフィルタＣ１〜ＣＮのそれぞれについては、想定されるノイズ低減システム３の利用シーンに応じて、事前の実験等により設定すればよい。具体的には、各利用シーンにおける音響デバイス１１ａと集音部１３ａとの間の空間特性を事前に測定し、当該空間特性の測定結果に基づきフィルタ係数を算出することで、当該利用シーンに対応するＦＢ−ＮＣフィルタを設定しておけばよい。
【００７０】
また、フィルタバンク３０９ａ及び３０９ｂは、図６を参照して説明したノイズ低減システム１における、ループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂに対応する。なお、フィルタバンク３０９ａ及び３０９ｂは同様の構成を有するため、ここでは、フィルタバンク３０９ａの構成について説明し、フィルタバンク３０９ｂについては詳細な説明は省略する。図１４に示すように、フィルタバンク３０９ａは、互いに特性の異なる複数のループキャンセラＬ１〜ＬＭを含み、当該ループキャンセラＬ１〜ＬＭを選択的に切り替え可能に構成されている。なお、複数のループキャンセラＬ１〜ＬＭのそれぞれの構成は、特性の違いを除けば前述したループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂと同様である。このような構成により、フィルタバンク３０９ａは、例えば、音響デバイス１１ａから出力された音響が集音部１３ｂに到達するまでの伝搬環境の空間特性に応じて、ループキャンセラＬ１〜ＬＭのいずれかを選択的に適用することが可能である。なお、ループキャンセラＬ１〜ＬＭのそれぞれについては、想定されるノイズ低減システム３の利用シーンに応じて、事前の実験等により設定すればよい。具体的には、各利用シーンにおける音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間の空間特性を事前に測定し、当該空間特性の測定結果に基づきフィルタ係数を算出することで、当該利用シーンに対応するループキャンセラを設定しておけばよい。
【００７１】
なお、図１４に示すノイズ低減システム３では、ユーザの頭部の位置を検出し、当該検出結果に応じて、フィルタバンク３０９ａ及び３０９ｂそれぞれについて、ループキャンセラＬ１〜ＬＭの中から、ノイズ低減のための信号処理に適用するループキャンセラを選択する。例えば、頭部位置推定部３５は、各種センサ等の検知結果に基づき、ユーザの頭部の位置を推定するための構成である。頭部位置推定部３５は、ユーザの頭部の位置の推定結果に基づき、フィルタバンク３０９ａ及び３０９ｂにおけるループキャンセラの切り替えを制御する。なお、ユーザの頭部の位置を推定するためのより詳細な構成については、具体的な例を挙げて別途後述する。
【００７２】
ここで、図１５及び図１６を参照して、ユーザの頭部の位置に応じた、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響の伝搬環境の変化について説明する。例えば、図１５は、音響デバイス１１ａ及び１１ｂが設置されたヘッドレスト部８１に対してユーザＵ１１の頭部が近接している場合の一例を示している。また、図１６は、音響デバイス１１ａ及び１１ｂが設置されたヘッドレスト部８１からユーザＵ１１の頭部が離間している場合の一例を示している。なお、図１５及び図１６に示す例では、ヘッドレスト部８１の所定の位置からユーザＵ１１の頭部までの距離を測定することで、当該ユーザＵ１１の頭部の位置を推定している。即ち、図１５における参照符号Ｌ２１と、図１６における参照符号Ｌ２３とは、それぞれヘッドレスト部８１の所定の位置からユーザＵ１１の頭部までの距離を示している。なお、図１５に示す距離Ｌ２１と、図１６に示す距離Ｌ２３とは、Ｌ２３＞Ｌ２１の関係にあるものとする。
【００７３】
例えば、図１５に示した、ヘッドレスト部８１に対してユーザＵ１１の頭部が近接している場合の例では、音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間に当該頭部が介在する。なお、このときの音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間の伝搬環境の伝達関数をＦ１とする。また、図１６に示した、ヘッドレスト部８１からユーザＵ１１の頭部が離間している場合の例では、音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間に当該頭部が介在していない。なお、このときの音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間の伝搬環境の伝達関数をＦ２とする。
【００７４】
図１５及び図１６を比較するとわかるように、ユーザＵ１１の頭部の位置に応じて、音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間の伝搬環境が異なる。そのため、例えば、図１５に示す例では、図１４に示したノイズ低減システム３は、伝達関数Ｆ１に応じたループキャンセラを選択する。また、図１６に示す例においては、ノイズ低減システム３は、伝達関数Ｆ２に応じたループキャンセラを選択する。
【００７５】
これは、音響デバイス１１ｂと集音部１３ａとの間の関係についても同様である。例えば、図１５に示す例では、音響デバイス１１ｂと集音部１３ａとの間の伝搬環境の伝達関数をＧ１とすると、ノイズ低減システム３は、当該伝達関数Ｇ１に応じたループキャンセラを選択する。同様に、図１６に示す例では、音響デバイス１１ｂと集音部１３ａとの間の伝搬環境の伝達関数をＧ２とすると、ノイズ低減システム３は、当該伝達関数Ｇ２に応じたループキャンセラを選択する。
【００７６】
また、上記では、ユーザＵ１１の頭部の位置に応じてループキャンセラを選択する例について説明したが、ＮＣ−ＦＢフィルタについても同様である。即ち、頭部位置推定部３５は、ユーザの頭部の位置の推定結果に基づき、フィルタバンク３０１ａ及び３０１ｂにおけるＮＣ−ＦＢフィルタの切り替えを制御してもよい。
【００７７】
また、上記では、主にユーザＵ１１の頭部の位置に応じた空間特性の変化に着目して説明したが、音響デバイス１１と集音部１３との間の空間特性を変化させる要因は、必ずしもユーザＵ１１の頭部の位置のみには限定されない。例えば、車両内の空間を想定した場合には、窓や扉の開閉状態によっても、音響デバイス１１と集音部１３との間の空間特性が変化する場合がある。そのため、頭部位置推定部３５は、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）を介して窓や扉の開閉状態を示す情報を取得し、取得した情報を、頭部の位置の推定結果と併用することで、ループキャンセラやＮＣ−ＦＢフィルタを選択してもよい。
【００７８】
また、音響デバイス１１と集音部１３との間の空間特性に応じたノイズ低減処理を実現することが可能であれば、フィルタバンク３０１ａ、３０１ｂ、３０９ａ、及び３０９ｂそれぞれの構成は、上述したような複数のフィルタを選択的に切り替える構成には限定されない。具体的には、音響デバイス１１と集音部１３との間の空間特性に応じて、入力された音響信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御することが可能であればよい。そのため、フィルタバンク３０１ａ、３０１ｂ、３０９ａ、及び３０９ｂのうち少なくともいずれかとして、例えば、可変ゲインアンプや可変抵抗器等のような、ゲインを制御可能な構成を適用してもよい。そこで、本開示において、「フィルタリング処理」と称する場合には、入力された信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御する処理を示すものとする。また、音響デバイス１１ａ及び集音部１３ａと、音響デバイス１１ｂ及び集音部１３ｂとのそれぞれの間の空間特性が安定している場合には、フィルタバンク３０１ａ及び３０１ｂに替えて、前述したＮＣ−ＦＢフィルタ１０１ａ及び１０１ｂが設けられていてもよい。
【００７９】
（信号処理）
次いで、図１７を参照して、変形例１に係るノイズ低減システム３の信号処理の一例について説明する。図１７は、変形例１に係るノイズ低減システム３の信号処理に着目したブロック図の一例を示している。なお、図１７に示す例では、変形例１に係るノイズ低減システム３における信号処理の特徴をよりわかりやすくするために、図１４に示した、パワーアンプ３０３ａ及び３０３ｂや、マイクアンプ３０５ａ及び３０５ｂについては、図示を省略している。
【００８０】
図１７において、参照符号Ｈ１は、音響デバイス１１ａから出力された音響が、ユーザＵ１１の頭部に到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。なお、図１７では、ユーザＵ１１の頭部（耳）を、模式的に集音部に見立てて図示している。また、参照符号Ｈ２は、音響デバイス１１ｂから出力された音響が、ユーザＵ１１の頭部に到達するまでの伝搬環境の空間特性を示す伝達関数を模式的に示している。なお、伝達関数Ｈ１及びＨ２については、ユーザＵ１１の頭部の位置に応じた空間特性を事前に測定し、当該空間特性の測定結果に基づき事前に算出しておけばよい。また、参照符号ｄ３は、ユーザＵ１１により聴取される雑音を模式的に示している。なお、図１７において、参照符号Ｆ１、Ｆ２、Ｇ１、Ｇ２、β１、β２、Ｇ’１、Ｇ’２、ｄ１、及びｄ２のそれぞれは、図７に示した例と同様の内容を示しているため、詳細な説明は省略する。
【００８１】
ここで、ユーザＵ１１の頭部位置における音圧は、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響ｙ及びｚと雑音ｄ３との加算により得られるため、以下に（式３）として示す条件式で表される。
【００８２】
【数３】
2017175448.tif 000005
【００８３】
なお、集音部１３ａ及び１３ｂにより集音される雑音ｄ１及びｄ２と、雑音の低減を実現するポイント（即ち、想定されるユーザＵ１１の頭部の位置）における雑音ｄ３とについて、相関関係を示す情報を、例えば、事前の測定やシミュレーション等の結果に基づき算出して所望の記録部（例えば、データベース）に記憶させておけばよい。これにより、例えば、ＮＣ−ＦＢフィルタが準適応的に選択されるようにノイズ低減システム３を構成することで、ユーザＵ１１の頭部位置におけるノイズ低減効果の向上が期待できる。なお、雑音ｄ１、ｄ２及びｄ３の関係性については、例えば、車両内の空間が密閉空間であることを考慮して、定在波による振幅差、及び位相差を含有させるとより望ましい。これらの情報については、例えば、事前の測定やシミュレーション等の結果に基づき算出して所望の記録部に記憶させておけばよい。また、他の一例として、所謂バーチャルマイクロホン等のような音圧推定技術を利用することで推定してもよい。
【００８４】
（頭部位置の推定）
次いで、図１８〜図２１を参照して、ユーザＵ１１の頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明する。図１８〜図２１は、ユーザＵ１１の頭部位置を推定するための構成及び方法の一例について説明するための説明図である。
【００８５】
例えば、図１８に示す例では、レーザ等の光源３５１から、ユーザＵ１１の頭部に向けて光を照射し、反射光を受光素子３５２により受光することで、受光結果に基づき、所定の基準位置（例えば、ヘッドレスト部８１の位置）から頭部までの距離を推定する。なお、受光素子３５２による頭部からの反射光の受光結果に基づき、ユーザＵ１１の頭部までの距離を推定する方法としては、例えば、所謂三角測距式やタイムフライト方式に基づく推定方法が挙げられる。
【００８６】
また、図１９に示す例では、カメラモジュール等の撮像部３５３ａ及び３５３ｂにより、ユーザＵ１１の頭部の画像を撮像し、撮像された画像に対して画像解析を施すことで、所定の基準位置から頭部までの距離を推定する。なお、撮像部の数は特に限定されず、当該撮像部の種類も限定されない。例えば、単眼計測に基づいて得られた情報に基づき、ユーザＵ１１の頭部までの距離が推定されてもよい。また、他の一例として、撮像部として複眼カメラが用いられることで、当該複眼カメラにより撮像された画像間の視差に基づき、ユーザＵ１１の頭部までの距離が推定されてもよい。
【００８７】
また、図２０に示す例では、超音波スピーカ３５４から超音波を放出し、当該超音波を集音部３５５で集音することで、当該超音波の集音結果に基づき、所定の基準位置から頭部までの距離を推定する。例えば、図２０は、所謂反射型として構成されており、超音波スピーカ３５４から放出され、ユーザＵ１１の頭部で反射した超音波（即ち、反射波）を集音部３５５で集音することで、反射波の集音結果に基づき、所定の基準位置から頭部までの距離を推定している。また、他の一例として、所謂透過方式に基づき、ユーザＵ１１の頭部までの距離が推定されてもよい。ここで、透過方式とは、送波器と受波器との間の超音波ビームの減衰、あるいは遮蔽量から推定を行う方式である。
【００８８】
また、図２１に示す例では、ヘッドレスト部８１に設けられた音響デバイス３５６ａ及び３５６ｂから白色雑音やＴＳＰ（Time  Stretched  Pulse）等の測定信号を出力し、当該測定信号を、ユーザＵ１１が装着したデバイスに設けられた集音部３５７により集音する。このような構成により、測定信号が集音部３５７に集音されるまでの遅延時間により、ユーザＵ１１の頭部の位置を推定することが可能となる。なお、集音部３５７が設けられるデバイスの一例としては、例えば、メガネ型の表示装置のような頭部装着型のウェアラブルデバイスが挙げられる。また、図２１に示す方式では、測定（推定）のタイミングにおける頭部位置に限った情報を測定することとなる。そのため、例えば、初期位置からの頭部の移動に伴う情報については、例えば、ジャイロセンサ等の各種センサによる検知結果を組み合わせることにより、頭部位置を追従することで得るとよい。
【００８９】
以上、変形例１として、音響デバイス１１ａ及び１１ｂそれぞれから出力される音響が伝搬する環境の特性の変化に応じて、前述したループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂの特性を適応的に制御する場合の一例について説明した。
【００９０】
＜４．２．変形例２：フィルタの切り替えに係る制御の一例＞
続いて、変形例２として、図１４を参照して説明したノイズ低減システム３において、ＦＢ−ＮＣフィルタやループキャンセラを切り替える場合における制御の一例について説明する。
【００９１】
例えば、図２２は、変形例２に係るノイズ低減システムの概要について説明するための説明図であり、頭部位置推定部３５による推定結果に基づき、フィルタバンク３０９におけるループキャンセラの切り替えを制御する場合の一例を示している。なお、本説明では、例えば、ループキャンセラＬ１からループキャンセラＬＭに切り替える場合に着目して説明する。
【００９２】
図２２に示す例では、ループキャンセラを切り替える際に、所謂クロスフェードと呼ばれる制御に基づき、切り替え元となるループキャンセラＬ１から出力される信号から、切り替え先となるループキャンセラＬＭから出力される信号へ連続的に変化させる。
【００９３】
具体的には、フィルタバンク３０９におけるループキャンセラの切り替えが行われる場合に、切り替え元となるループキャンセラＬ１と、切り替え先となるループキャンセラＬＭとの双方が、入力側及び出力側の双方に接続される。また、このときループキャンセラＬ１及びＬＭそれぞれから出力される信号それぞれは、フェーダ３１１−１及び３１１−２によりボリュームが制御されたうえで、加算器３１３により加算されて出力される。
【００９４】
例えば、図２３は、クロスフェードについて説明するための説明図であり、フェーダ３１１−１及び３１１−２それぞれによるボリュームの制御の一例を示している。図２３において、横軸は時間を示しており、縦軸は各フェーダのボリュームの大きさ（amplitude）を示している。また、図２３において、「Ｆａｄｅｒ１」として示されたデータは、切り替え元となるループキャンセラＬ１に接続されたフェーダ３１１−１に対応している。また、「Ｆａｄｅｒ２」として示されたデータは、切り替え先となるループキャンセラＬＭに接続されたフェーダ３１１−２に対応している。
【００９５】
図２２及び図２３に示すように、ループキャンセラＬ１からループキャンセラＬＭに切り替える場合には、ループキャンセラＬ１に接続されたフェーダ３１１−１のボリュームは、初期状態の１から時間の経過に応じて連続的に減少し、最終的には０となるように制御される。また、ループキャンセラＬＭに接続されたフェーダ３１１−２のボリュームについては、初期状態の０から時間の経過に応じて連続的に増大し、最終的には１となるように制御される。このような制御により、出力信号を、切り替え元となるループキャンセラＬ１から出力される信号から、切り替え先となるループキャンセラＬＭから出力される信号に連続的に遷移させることが可能となる。
【００９６】
なお、上記では、フィルタバンク３０９におけるループキャンセラの切り替えを制御する場合に着目して説明したが、フィルタバンク３０１におけるＮＣ−ＦＢフィルタの切り替える場合についても同様である。
【００９７】
以上、変形例２として、図２２及び図２３を参照して、前述したノイズ低減システム３において、ＦＢ−ＮＣフィルタやループキャンセラを切り替える場合における制御の一例について説明した。
【００９８】
＜４．３．変形例３：フィードバックの系が３つ以上の場合の一例＞
続いて、変形例３として、ノイズ低減のためのフィードバックの系を３つ以上設ける場合におけるノイズ低減システムの構成の一例について説明する。前述では、主に、ユーザの左耳近傍においてノイズを低減するためのフィードバックの系と、右耳近傍においてノイズを低減するためのフィードバックの系とが設けられている場合の一例について説明した。一方で、ノイズ低減のためのフィードバックの系の数は、前述した２つの例に限らず、３つ以上設けられていてもよい。例えば、図２４は、変形例３に係るノイズ低減システムについて説明するための説明図であり、当該ノイズ低減システムの信号処理に着目したブロック図である。なお、以降の説明では、図２４に示すノイズ低減システムを、前述した実施形態及び変形例に係るノイズ低減システムと区別するために、「ノイズ低減システム４」と称する場合がある。なお、本説明においては、「フィードバックの系」と記載した場合には、ノイズ低減処理のためのフィードバックの閉ループを形成する系を示すものとする。
【００９９】
図２４に示すように、ノイズ低減システム４は、音響デバイス１１ａ〜１１ｃと、集音部１３ａ〜１３ｃと、ＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ａ〜４０１ｃと、減算器４０７ａ〜４０７ｃと、ループキャンセラ４０９ａ〜４０９ｆとを含む。なお、変形例３に係るノイズ低減システム４における信号処理の特徴をよりわかりやすくするために、パワーアンプやマイクアンプの図示は省略している。また、音響デバイス１１ａ、集音部１３ａ、及びＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ａが、フィードバックの系を形成している。同様に、音響デバイス１１ｂ、集音部１３ｂ、及びＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ｂと、音響デバイス１１ｃ、集音部１３ｃ、及びＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ｃとのそれぞれが、フィードバックの系を形成している。
【０１００】
参照符号Ｆ１〜Ｆ３は、各音響デバイス１１から出力された音響が、当該音響デバイス１１と共にフィードバックの系を形成する集音部１３に到達するまでの伝搬環境の伝達関数を模式的に示している。具体的な一例として、伝達関数Ｆ３は、音響デバイス１１ｃと集音部１３ｃとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。
【０１０１】
参照符号Ｇ１２、Ｇ１３、Ｇ２１、Ｇ２３、Ｇ３１、及びＧ３２は、各音響デバイス１１から出力された音響が、当該音響デバイス１１と共にフィードバックの系を形成する集音部１３とは異なる他の集音部１３に到達するまでの伝搬環境の伝達関数を模式的に示している。具体的には、伝達関数Ｇ１２は、音響デバイス１１ａと集音部１３ｂとの間の伝搬環境の伝達関数を示しており、伝達関数Ｇ１３は、音響デバイス１１ａと集音部１３ｃとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。また、伝達関数Ｇ２１は、音響デバイス１１ｂと集音部１３ａとの間の伝搬環境の伝達関数を示しており、伝達関数Ｇ２３は、音響デバイス１１ｂと集音部１３ｃとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。また、伝達関数Ｇ３１は、音響デバイス１１ｃと集音部１３ａとの間の伝搬環境の伝達関数を示しており、伝達関数Ｇ３２は、音響デバイス１１ｃと集音部１３ｂとの間の伝搬環境の伝達関数を示している。
【０１０２】
参照符号β１〜β３は、ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ａ〜４０１ｃのそれぞれが、前述したノイズ低減信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。また、参照符号Ｇ’１２、Ｇ’１３、Ｇ’２１、Ｇ’２３、Ｇ’３１、及びＧ’３２は、ループキャンセラ４０９ｅ、４０９ｃ、４０９ａ、４０９ｆ、４０９ｄ、及び４０９ｂのそれぞれが、前述したキャンセル信号を生成するためのフィルタ係数を模式的に示している。
【０１０３】
例えば、音響デバイス１１ａから出力された音響は、集音部１３ａにより集音され、当該集音結果に基づく音響信号が減算器４０７ａに入力される。また、減算器４０７ａには、ループキャンセラ４０９ａ及び４０９ｄそれぞれから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器４０７ａは、集音部１３ａによる集音結果に基づく音響信号から、ループキャンセラ４０９ｂ及び４０９ｄそれぞれから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ａに入力する。ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ａは、入力された音響信号に対して、音響デバイス１１ａと集音部１３ａとの間の伝搬環境の特性（伝達関数Ｆ１）に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス１１ａを駆動するための駆動信号として出力する。また、ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ａから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ４０９ｃ及び４０９ｅそれぞれに入力される。
【０１０４】
また、音響デバイス１１ｂから出力された音響は、集音部１３ｂにより集音され、当該集音結果に基づく音響信号が減算器４０７ｂに入力される。また、減算器４０７ｂには、ループキャンセラ４０９ｂ及び４０９ｅそれぞれから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器４０７ｂは、集音部１３ｂによる集音結果に基づく音響信号から、ループキャンセラ４０９ｂ及び４０９ｅそれぞれから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ｂに入力する。ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ｂは、入力された音響信号に対して、音響デバイス１１ｂと集音部１３ｂとの間の伝搬環境の特性（伝達関数Ｆ２）に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス１１ｂを駆動するための駆動信号として出力する。また、ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ｂから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ４０９ａ及び４０９ｆそれぞれに入力される。
【０１０５】
同様に、音響デバイス１１ｃから出力された音響は、集音部１３ｃにより集音され、当該集音結果に基づく音響信号が減算器４０７ｃに入力される。また、減算器４０７ｃには、ループキャンセラ４０９ｃ及び４０９ｆそれぞれから出力されるキャンセル信号が入力される。減算器４０７ｃは、集音部１３ｃによる集音結果に基づく音響信号から、ループキャンセラ４０９ｃ及び４０９ｆそれぞれから出力されるキャンセル信号を減算し、減算結果として得られる音響信号をＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ｃに入力する。ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ｃは、入力された音響信号に対して、音響デバイス１１ｃと集音部１３ｃとの間の伝搬環境の特性（伝達関数Ｆ３）に応じたノイズ低減処理を施すことでノイズ低減信号を生成し、当該ノイズ低減信号を、音響デバイス１１ｃを駆動するための駆動信号として出力する。また、ＦＢ−ＮＣフィルタ４０１ｃから出力されるノイズ低減信号は、スプリッタ等により一部が分波され、ループキャンセラ４０９ｂ及び４０９ｄそれぞれに入力される。
【０１０６】
ここで、音響デバイス１１ａから出力される音響に着目する。この場合には、ループキャンセラ４０９ａの特性（伝達関数Ｇ’２１）を、空間特性Ｇ２１と略一致するように設定し、ループキャンセラ４０９ｄの特性（伝達関数Ｇ’３１）を、空間特性Ｇ３１と略一致するように設定する。このような構成により、音響デバイス１１ａから出力される音響から、音響デバイス１１ｂ及び１１ｃのそれぞれから出力される音響の影響を除外することが可能となる。そのため、音響デバイス１１ａ、集音部１３ａ、及びＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ａにより形成れるフィードバックの系の独立性を向上させることが可能となる。
【０１０７】
また、音響デバイス１１ｂから出力される音響に着目する。この場合には、ループキャンセラ４０９ｂの特性（伝達関数Ｇ’３２）を、空間特性Ｇ３２と略一致するように設定し、ループキャンセラ４０９ｅの特性（伝達関数Ｇ’１２）を、空間特性Ｇ１２と略一致するように設定する。このような構成により、音響デバイス１１ｂから出力される音響から、音響デバイス１１ａ及び１１ｃのそれぞれから出力される音響の影響を除外することが可能となる。そのため、音響デバイス１１ｂ、集音部１３ｂ、及びＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ｂにより形成れるフィードバックの系の独立性を向上させることが可能となる。
【０１０８】
同様に、音響デバイス１１ｃから出力される音響に着目する。この場合には、ループキャンセラ４０９ｃの特性（伝達関数Ｇ’１３）を、空間特性Ｇ１３と略一致するように設定し、ループキャンセラ４０９ｆの特性（伝達関数Ｇ’２３）を、空間特性Ｇ２３と略一致するように設定する。このような構成により、音響デバイス１１ｃから出力される音響から、音響デバイス１１ａ及び１１ｂのそれぞれから出力される音響の影響を除外することが可能となる。そのため、音響デバイス１１ｃ、集音部１３ｃ、及びＮＣ−ＦＢフィルタ４０１ｃにより形成れるフィードバックの系の独立性を向上させることが可能となる。
【０１０９】
なお、上記では、フィードバックの系が３つの場合の一例について説明したが、フィードバックの系が４つ以上の場合についても、同様の思想に基づきノイズ低減システムを構成すればよい。即ち、複数の音響デバイス１１それぞれと、複数の集音部１３それぞれとの間の伝搬環境ごとに、当該伝搬環境の特性に応じてキャンセル信号を生成するためのループキャンセラを設ければよい。
【０１１０】
また、フィードバックの系を３つ以上設ける場合においては、複数のフィードバックの系のうち、少なくとも一部の２以上の系を選択的に動作させてもよい。具体的な一例として、ユーザの周囲に３以上の音響デバイス１１が配置されるように、フィードバックの系を複数設けたものとする。この場合には、例えば、ユーザの頭部の位置の検出結果に応じて、当該ユーザの左右の耳の近傍においてノイズを低減するためのフィードバックの系を動作させ、他のフィードバックの系については動作を停止させてもよい。
【０１１１】
以上、変形例３として、図２４を参照して、ノイズ低減のためのフィードバックの系を３つ以上設ける場合におけるノイズ低減システムの構成の一例について説明する。
【０１１２】
＜＜５．ハードウェア構成＞＞
次に、図２５を参照しながら、本実施形態に係るノイズ低減システム１を構成する情報処理装置９００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図２５は、本開示の一実施形態に係るノイズ低減システム１を構成する情報処理装置９００のハードウェア構成の一構成例を示す機能ブロック図である。
【０１１３】
本実施形態に係るノイズ低減システム１を構成する情報処理装置９００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、情報処理装置９００は、更に、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１１４】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９又はリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般又はその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。なお、図６を参照して前述した、ＦＢ−ＮＣフィルタ１０１ａと、ループキャンセラ１０９ａ及び１０９ｂとは、例えば、ＣＰＵ９０１により実現され得る。
【０１１５】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。また、外部バス９１１には、インターフェース９１３を介して、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３及び通信装置９２５が接続される。
【０１１６】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチ、レバー及びペダル等、ユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置９００のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１１７】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的又は聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置及びランプ等の表示装置や、スピーカ及びヘッドホン等の音声出力装置や、プリンタ装置等がある。出力装置９１７は、例えば、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキスト又はイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。なお、図６を参照して前述した音響デバイス１１ａ及び１１ｂは、例えば、出力装置９１７により実現され得る。
【０１１８】
ストレージ装置９１９は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ等を格納する。
【０１１９】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク又は半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア又はＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）メディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣＦ：ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）、フラッシュメモリ又はＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）又は電子機器等であってもよい。
【０１２０】
接続ポート９２３は、情報処理装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、情報処理装置９００は、外部接続機器９２９から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２９に各種のデータを提供したりする。
【０１２１】
通信装置９２５は、例えば、通信網（ネットワーク）９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線若しくは無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ又は各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線又は無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信又は衛星通信等であってもよい。
【０１２２】
以上、本開示の実施形態に係るノイズ低減システム１を構成する情報処理装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。なお、図２５では図示しないが、本実施形態に係るノイズ低減システム１を構成する情報処理装置９００に対応する各種の構成を当然備える。
【０１２３】
なお、上述のような本実施形態に係るノイズ低減システム１を構成する情報処理装置９００の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、パーソナルコンピュータ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリなどである。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。また、当該コンピュータプログラムを実行させるコンピュータの数は特に限定されない。例えば、当該コンピュータプログラムを、複数のコンピュータ（例えば、複数のサーバ等）が互いに連携して実行してもよい。
【０１２４】
＜＜６．むすび＞＞
以上説明したように、本実施形態に係るノイズ低減システムは、ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成する生成部（即ち、ＮＣ−ＦＢフィルタ）を含む。また、本実施形態に係るノイズ低減システムは、所定の集音部による、第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得する、そして、当該生成部は、上記集音部による集音結果と、第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、上記第１のノイズ低減信号を生成する。このような構成により、本実施形態に係るノイズ低減システムは、複数のフィードバックの系それぞれの独立性を向上させることが可能となる。そのため、解放された空間に出力された音響をユーザが聴取するような環境下において生じ得る、本来想定していない８の字型の閉ループの形成に伴う影響を抑制し、より好適な態様で雑音の影響を低減することが可能となる。
【０１２５】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２６】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１２７】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成する生成部と、
所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得する取得部と、
を備え、
前記生成部は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき、前記第１のノイズ低減信号を生成する、
信号処理装置。
（２）
前記第２のノイズ低減信号に対して、前記第２の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する信号処理部を備える、前記（１）に記載の信号処理装置。
（３）
前記第１の音響デバイス及び前記集音部と、前記第２の音響デバイスとは、聴取者の右耳及び左耳のうち互いに異なる耳の近傍に保持され、
前記信号処理部は、前記集音部と、前記第２の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係に基づく前記第２の伝搬経路の特性に応じて、前記第２のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施す、
前記（２）に記載の信号処理装置。
（４）
前記集音部と、前記第２の音響デバイスと、前記聴取者の頭部との間の位置関係を検出する検出部を備え、
前記信号処理部は、前記第２のノイズ低減信号に対して、前記位置関係の検出結果に応じた前記第２の伝搬経路の特性に基づくフィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、
前記（３）に記載の信号処理装置。
（５）
前記信号処理部は、互いに特性の異なる複数のフィルタのうち、前記位置関係の検出結果に応じた前記第２の伝搬経路の特性に応じた前記フィルタを選択し、選択した当該フィルタに基づき前記第２のノイズ低減信号に対して前記フィルタリング処理を施すことで、前記キャンセル信号を生成する、前記（４）に記載の信号処理装置。
（６）
前記検出部は、所定の光源から投光されて前記聴取者の頭部で反射した光の、所定の受光素子による受光結果に基づき、前記位置関係を検出する、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（７）
前記検出部は、所定の撮像部により撮像された前記聴取者の頭部の画像に基づき、前記位置関係を検出する、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（８）
前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された超音波の、所定の集音部による集音結果に基づき、当該超音波が伝搬する環境に位置する前記聴取者の頭部と、前記集音部と、前記第２の音響デバイスとの間の前記位置関係を検出する、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（９）
前記検出部は、所定の音響デバイスから出力された音響が、前記聴取者の頭部に装着された所定の集音部により集音されるまでの遅延時間に基づき、前記位置関係を検出する、前記（４）または（５）に記載の信号処理装置。
（１０）
前記第１の音響デバイス、前記第２の音響デバイス、及び前記集音部は、前記聴取者の頭部を支持するヘッドレストに対して所定の位置関係となるように保持される、前記（３）〜（９）のいずれか一項に記載の信号処理装置。
（１１）
前記第１の音響デバイス及び前記第２の音響デバイスは、前記ヘッドレストに設けられている、前記（１０）に記載の信号処理装置。
（１２）
前記ヘッドレストは、車両内に設置されたシートに設けられている、前記（１０）または（１１）に記載の信号処理装置。
（１３）
前記フィルタリング処理は、フィードバック方式に基づくノイズ低減処理を含む、前記（２）〜（１２）のいずれか一項に記載の信号処理装置。
（１４）
前記フィルタリング処理は、前記第２のノイズ低減信号のゲイン及び位相のうち少なくともいずれかを制御する処理である、前記（２）〜（１３）のいずれか一項に記載の信号処理装置。
（１５）
前記集音部とは異なる他の集音部による、前記第２の音響デバイスから第３の伝搬経路を介して伝搬する前記第２の音響と、前記第１の音響デバイスから第４の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、を含む音響の集音結果を取得する他の取得部と、
前記他の取得部により取得された当該集音結果と、前記第１のノイズ低減信号に基づく他のキャンセル信号と、に基づき、前記第２のノイズ低減信号を生成する他の生成部と、
を備える、前記（１）〜（１４）のいずれか一項に記載の信号処理装置。
（１６）
前記第１の音響デバイス、前記第２の音響デバイス、及び前記集音部のうち、少なくともいずれかを含む、前記（１）〜（１５）のいずれか一項に記載の信号処理装置。
（１７）
プロセッサが、
ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成することと、
所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
含み、
前記第１のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
信号処理方法。
（１８）
コンピュータに、
ノイズを低減するための第１の音響を出力する第１の音響デバイスを駆動するための第１のノイズ低減信号を生成することと、
所定の集音部による、前記第１の音響デバイスから第１の伝搬経路を介して伝搬する前記第１の音響と、当該第１の音響デバイスとは異なる第２の音響デバイスから第２の伝搬経路を介して伝搬する第２の音響と、を含む音響の集音結果を取得することと、
実行させ、
前記第１のノイズ低減信号は、前記集音結果と、前記第２の音響デバイスを駆動するための第２のノイズ低減信号に基づくキャンセル信号と、に基づき生成される、
プログラム。
【符号の説明】
【０１２８】
１    ノイズ低減システム
１１ａ、１１ｂ    音響デバイス
１３ａ、１３ｂ    集音部
１０１ａ、１０１ｂ    ＮＣ−ＦＢフィルタ
１０３ａ、１０３ｂ    パワーアンプ
１０５ａ、１０５ｂ    マイクアンプ
１０７ａ、１０７ｂ    減算器
１０９ａ、１０９ｂ    ループキャンセラ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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