(57)【要約】【課題】本発明は、低域から中高域までの周波数の騒音を高精度かつ効率的に低減し、さらにクロストークをキャンセルして音質を向上させた音響システムを提供することを目的としている。【解決手段】受聴者の左右の耳の近傍に配置した第１および第２スピーカＬＳ、ＲＳと、シートの下方に設けられた第３スピーカＷＦと、受聴者の耳の近傍の音を受音する第１マイクＭＬ、ＭＲと、主に消音対象となる音を受音する第２マイクＮＭと、前記第１マイクまたは第２マイクから受音した音に応じて能動的に騒音をコントロールする制御信号を生成するノイズ制御手段１０と、を備え、前記ノイズ制御手段１０は、前記第１スピーカＬＳおよび第２スピーカＲＳに対して中高域周波数を含む制御信号を入力し、前記第３スピーカＷＦに対して低域周波数を含む制御信号を入力することを特徴とする。【選択図】図２
2007003994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受聴者の左右の耳の近傍に配置した第１および第２スピーカと、
シートの下方に設けられた第３スピーカと、
受聴者の耳の近傍の音を受音する第１マイクと、
主に消音対象となる音を受音する第２マイクと、
前記第１マイクまたは第２マイクから受音した音に応じて能動的に騒音をコントロールする制御信号を生成するノイズ制御手段と、
を備え、
前記ノイズ制御手段は、前記第１スピーカおよび第２スピーカに対して中高域周波数を含む制御信号を入力し、前記第３スピーカに対して低域周波数を含む制御信号を入力することを特徴とする音響システム。
【請求項２】
前記第３スピーカは、音出力面がシートの下方方向となるよう設置されていることを特徴とする請求項１記載の音響システム。
【請求項３】
前記第３スピーカはシートに取り付けられ、かつ音出力面がシートの外部に開放していることを特徴とする請求項１記載の音響システム。
【請求項４】
前記第１および第２スピーカに対し、これらのスピーカと受聴者の左右の耳との間で発生するクロストークを補正するクロストーク制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の音響システム。
【請求項５】
前記第１〜第３スピーカに対して音響信号を出力するオーディオ再生手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートオーディオを用いて低域から中高域までの騒音を低減しうる音響システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、周囲の騒音を低減させるための技術の一つとして、アクティブノイズコントロール（ＡＮＣ）が知られている。これは騒音（ノイズ）をマイクによって採取し、逆位相の音をスピーカから出力することにより、騒音を打ち消すものである。
【０００３】
車輌内における騒音を低減させるために、従来からも様々な構成が提案、提供されている。特開平７−２８１６７５（特許文献１）には、ヘッドレストスピーカを用いてＡＮＣ制御を行う構成が記載されている。また特開平１１−１３３９８１（特許文献２）には、ドアスピーカを用いてＡＮＣ制御を行う構成が記載されている。
【０００４】
また、ステレオスピーカの一方側の音が他方側の耳に入力されるクロストークを低減することにより、音像の定位など音質向上を図るクロストークキャンセル（ＣＴＣ）が知られている。これはインパルス応答などにより例えば右のスピーカから左の耳に入る音の特性を採取し、左のスピーカから逆位相の音を出力することにより、クロストークを打ち消すものである。車載スピーカにおいてＣＴＣ処理を行う構成の例として、特開平６−１７５６７４（特許文献３）には、ＣＴＣ処理を行うスピーカを自動車のシートのヘッドレストに設けることが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１４３１６６号公報
【特許文献２】特開平１１−１３３９８１号公報
【特許文献３】特開平６−１７５６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＡＮＣ制御によって周囲の騒音を低減させようとした場合、エンジン音や走行音（ロードノイズ）などが重要な騒音源となる。しかしヘッドレストに設けられるスピーカは大きさに制限があるため、低域周波数の騒音を十分に打ち消すことができないという問題がある。シートの背もたれ部の肩口にスピーカを設ける構成も考えられるが、多少大きなスピーカを装備することは可能であるものの、やはり上記のような騒音を打ち消すには低域周波数の出力が不十分である。
【０００６】
ドアスピーカを使用するＡＮＣ制御は、消音ポイント（搭乗者の耳の近傍）とスピーカの位置が比較的離れている。そのため、波長の短い中高域においては、人や積載物による音響特性の変化を受けやすく、適用できる周波数は低域に制限されるという問題がある。また、伝搬ロスが大きいため、大きな消音信号レベルが要求される。さらに、ドアを開閉すると受聴ポイントまでの伝搬距離が変化してしまうため、音響特性も大きく変化し、消音量が低下してしまう。
【０００７】
そこで本発明は、低域から中高域までの周波数の騒音を高精度かつ効率的に低減し、さらにクロストークをキャンセルして音質を向上させた音響システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る音響システムの代表的な構成は、受聴者の左右の耳の近傍に配置した第１および第２スピーカと、シートの下方に設けられた第３スピーカと、受聴者の耳の近傍の音を受音する第１マイクと、主に消音対象となる音を受音する第２マイクと、前記第１マイクまたは第２マイクから受音した音に応じて能動的に騒音をコントロールする制御信号を生成するノイズ制御手段と、を備え、前記ノイズ制御手段は、前記第１スピーカおよび第２スピーカに対して中高域周波数を含む制御信号を入力し、前記第３スピーカに対して低域周波数を含む制御信号を入力することを特徴とする。これにより、低域から中高域までの周波数の騒音を高精度かつ効率的に低減することができる。
【０００９】
前記第３スピーカは、音出力面がシートの下方方向となるよう設置されていることが好ましい。また、前記第３スピーカはシートに取り付けられ、かつ音出力面がシートの外部に開放していることが好ましい。これにより、人や積載物による音響特性の変化を受けにくくすることができ、安定して騒音を低減させることができる。
【００１０】
また、前記第１および第２スピーカに対し、これらのスピーカと受聴者の左右の耳との間で発生するクロストークを補正するクロストーク制御手段を備えたことを特徴とする。これにより、騒音の低減の精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、前記第１〜第３スピーカに対して音響信号を出力するオーディオ再生手段を備えたことを特徴とする。これにより、騒音およびクロストークを低減させた、高音質な音響再生を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低域から中高域までの周波数の騒音を高精度かつ効率的に低減させた音響システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［装置構成］
本発明にかかる音響システムの実施例について説明する。図１は本実施例にかかる音響システムの概略構成を説明する図である。
【００１４】
図に示す音響システムは、車輌に搭載されるシートオーディオとして用いるものである。シート２には、背もたれ部２ａの上部にヘッドレスト２ｂが設けられている。ヘッドレスト２ｂの左右には、第１スピーカの例としてのスピーカＬＳ、第２スピーカの例としてのスピーカＲＳが配置されている。同様にヘッドレスト２ｂの左右には、第１マイクの例としてのエラーマイクＭＬ、ＭＲが設けられている。スピーカＬＳ、ＲＳの音出力面の方向は、受聴者に向かって、すなわちシート２の前方に向かって配置されており、所定角度内側に傾けて配置することでもよい。エラーマイクＭＬ、ＭＲはなるべく受聴者の耳の近傍に配置することが好ましい。
【００１５】
シート２の座部２ｃには、第３スピーカの例としてのウーハＷＦが設けられている。ウーハＷＦは座部２ｃの下部に埋設されるように設けられているが、その音出力面が下方方向に向いており、座部２ｃの外部に開放されている。
【００１６】
ノイズマイクＮＭは、消音対象となる音を採取するマイクである。消音対象となる音とはエンジン音や走行音（ロードノイズ）などであり、ノイズマイクＮＭはエンジンルームやトランクルームに配設される。なお、本実施例では単一のノイズマイクＮＭを設置する例を説明するが、適宜２以上のノイズマイクＮＭを用いることでもよい。
【００１７】
上記のスピーカＬＳ、ＲＳ、ＷＦおよびマイクＭＬ、ＭＲ、ＮＭは、制御装置１に接続される。制御装置１は、アクティブノイズコントロール処理を行うＡＮＣ部１０、クロストークキャンセル処理を行うＣＴＣ部１１、オーディオの再生を行うオーディオ再生部１２を備えることができる。なお、ＡＮＣ部１０、ＣＴＣ部１１、オーディオ再生部１２のうち、以下に説明する各実施例において、用いられないものは省略することができる。
【００１８】
制御装置１の構成および動作については、以下の実施例において詳述する。
【００１９】
［第１実施例］
第１実施例は、ヘッドレスト２ｂに設けたスピーカＬＳ、ＲＳを用いて中高域周波数のＡＮＣ処理を行い、ウーハＷＦを用いて低域周波数のＡＮＣ処理を行うものである。なお、本願において低域または中高域と称する周波数は人間の可聴域におけるものであり、例えば低域は１００Ｈｚ以下、中高域は１００Ｈｚ以上と定めることができる。ただし明確に上記数値によって帯域を分けられるものではなく、その閾値は趣旨を逸脱しない範囲で適宜定めることができる。
【００２０】
図２は第１実施例にかかる音響システムの制御を説明するブロック図、図５はアクティブノイズコントロールの構成を説明する図である。
【００２１】
図２に示すように、本実施例においては制御装置１においてＡＮＣ部１０のみを用い、ＣＴＣ部１１およびオーディオ再生部１２は省略することができる。ＡＮＣ部１０は、スピーカＬＳに対して中高域用ＡＮＣ１、スピーカＲＳに対して中高域用ＡＮＣ２、ウーハＷＦに対して低域用ＡＮＣを備えている。
【００２２】
ＡＮＣ部１０の行うアクティブノイズコントロールは、スピーカＬＳで集音された音声信号のうち、ノイズマイクＮＭで集音された周辺の音の音声信号の成分について、これをうち消す制御信号をスピーカＬＳ、ＲＳ、ウーハＷＦから出力する処理である。ＡＮＣ処理のアルゴリズムとしては、Filtered-x LMS（LMS：least mean square）やFiltered-reference LMS等を用いることができる。
【００２３】
図５（ａ）に示すように、中高域用ＡＮＣ１、２は、同様の構成となっているため、左側のスピーカＬＳ、エラーマイクＭＬを例に用いて説明する。ノイズマイクＮＭから検出された信号をリファレンスシグナルとして、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ部）により１００Ｈｚ以下をカットして用いる。そしてノイズマイクＮＭの位置とエラーマイクＭＬ、ＭＳの位置の距離に応じた遅延時間を補正するＤｅｌａｙ部、スピーカＬＳとエラーマイクＭＬの間の音響特性を補正するフィルタＣ０を備えている。一方、エラーマイクＭＬから受音した信号を、同様にＨＰＦ部によって、１００Ｈｚ以下をカットする。そしてエラーマイクＭＬからの信号と、ノイズマイクＮＭからの（補正後の）リファレンスシグナルとをＬＭＳ部において処理し、ＦＩＲフィルタを生成する。そして生成されたＦＩＲフィルタを用いて、遅延処理を行う前のリファレンスシグナルを加工し、位相を反転させた後にスピーカＬＳより出力する。
【００２４】
上記ＡＮＣ処理により、スピーカＬＳには、エラーマイクＭＬが受音する音のうち、ノイズマイクＮＭにおいて受音した音と同じ音を低減させる制御信号が入力される。スピーカＬＳとエラーマイクＭＬ、スピーカＲＳとエラーマイクＭＲは近接しているため、左右のスピーカＬＳ、ＲＳ間のクロストークは比較的小さく、中高域用ＡＮＣ１、２は独立に処理することでよい。
【００２５】
図５（ｂ）に示すように、低域用ＡＮＣは、ノイズマイクＮＭから検出された信号を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ部）により１００Ｈｚ以上をカットして用いる。またエラーマイクＭＬ、ＭＲから受音した信号も、同様にＬＰＦ部によって１００Ｈｚ以上をカットする。ここで低域用ＡＮＣにおいては、エラーマイクＭＬ、ＭＲからの信号を合成した信号を用いる。そして双方の信号をＬＭＳ部において処理してＦＩＲフィルタを生成し、これを用いて遅延処理前のリファレンスシグナルを加工してから位相を反転させて、ウーハＷＦより出力する。
【００２６】
上記説明したように、受聴者の左右の耳の近傍に配置したスピーカＬＳ、ＲＳからは中高域周波数についてＡＮＣ処理を行い、低音を出力可能なウーハＷＦからは低域周波数についてＡＮＣ処理を行うよう構成したことにより、エンジン音や走行音（ロードノイズ）といった騒音を消去するに際して低音が不十分になるということはなく、高精度にノイズコントロールを行うことができる。
【００２７】
ここで、低域周波数の音は波長が長いことから（例えば１００Ｈｚのときの波長は３．６ｍ）距離の影響を受けにくく、シート下方に設けたウーハＷＦを用いてＡＮＣ処理を行うことで精度の低下は招きにくい。また、ドアスピーカを用いた場合に比して、スピーカと受聴者との距離および位置関係が変化しにくいため、音響特性も安定する。さらにウーハＷＦの音出力面をシートの下方に開放するように配置したことにより、受聴者による遮蔽の影響も受けにくく、より安定してＡＮＣ処理の効果を得ることができる。
【００２８】
［第２実施例］
第２実施例は、上記第１実施例の構成に加えて、スピーカＬＳ、ＲＳ間のクロストークキャンセル処理を行うものである。図３は第２実施例にかかる音響システムの制御を説明するブロック図、図６はクロストークキャンセルの構成を説明する図、図７はクロストークキャンセルの様子を説明する図である。
【００２９】
上記第１実施例において、スピーカＬＳとエラーマイクＭＬ、スピーカＲＳとエラーマイクＭＲは近接しているため、左右のスピーカＬＳ、ＲＳ間のクロストークは比較的小さく、中高域用ＡＮＣ１、２は独立に処理することでよいと説明した。しかし、さらにクロストークキャンセル（ＣＴＣ）処理を行うことにより、さらに音質の向上を図ることができる。
【００３０】
図３に示すように、本実施例において制御装置１は、少なくともＡＮＣ部１０とＣＴＣ部１１とを備えている。ＣＴＣ部１１はＡＮＣ部１０とスピーカＬＳ、ＲＳとの間に配置され、最終的に出力される直前の信号を補正する。
【００３１】
図６に示すように、ＣＴＣ部１１はあらかじめ準備された４つのフィルタＣ００〜Ｃ１１を備えている。これらのフィルタは、２つのスピーカとダミーヘッドを用いてインパルス応答により得られる頭部伝達関数を関数化することによって得られる。
【００３２】
図７は、右スピーカから出力した場合のインパルス応答の例について示す図である。図７（ａ）はインパルス応答のタップ軸（時間軸）上の振幅を示す図であって、図７（ｄ）はこれを左耳マイクについて周波数解析した図、図７（ｅ）は右耳マイクについて周波数解析した図である。また図７（ｄ）、（ｅ）に破線で示すのは逆フィルタ(Inverse filter)であって、取得した音の周波数特性と逆の特性を有するフィルタである。これをタップ軸（時間軸）に表したものが図７（ｂ）である。このようにして得られた逆フィルタＣ００〜Ｃ１１をインパルス応答にかけ合わせるのがクロストークキャンセル処理であり、図７（ｃ）に示すように出力された基準音（インパルス）とかなり近い波形が再現される。またこのとき図７（ｆ）に示すように右耳については概ねフラットな周波数特性となり、音質が改善されていることがわかる。また左耳については大きく減衰しており、クロストークが大幅に改善されていることがわかる。
【００３３】
Ｃ００は左スピーカからダミーヘッドの左耳マイク、Ｃ０１は左スピーカから右耳マイク、Ｃ１０は右スピーカから左耳マイク、Ｃ１１は右スピーカから右耳マイクに到達する音から得られたフィルタである。そして再生する際には、図６に示すように、左音声をＣ００を介して左のスピーカＬＳより出力するとき、左音声をＣ０１を介して右のスピーカＲＳより出力する。これにより、左のスピーカＬＳから出力された音のうち右耳に到達するものは、右のスピーカから出力された逆特性の音によって打ち消される。右音声についても同様である。
【００３４】
上記説明したように、受聴者の左右の耳の近傍に配置したスピーカＬＳ、ＲＳにおいてＣＴＣ処理を行うことにより、さらに高精度にノイズコントロールを行うことができる。
【００３５】
［第３実施例］
第３実施例は、上記第２実施例の構成に加えて、さらに音響システムを備えたものである。図４は第３実施例にかかる音響システムの制御を説明するブロック図である。
【００３６】
図４に示すように、本実施例において制御装置１は、少なくともＡＮＣ部１０とＣＴＣ部１１、およびオーディオ再生部１２を備えている。オーディオ再生部１２はスピーカＬＳ、ＲＳ、ウーハＷＦのそれぞれに対して接続される。オーディオ再生部１２から出力される音響信号は、第１実施例にて説明したＡＮＣ制御のための制御信号と重ね合わせられる。
【００３７】
オーディオ再生部１２は、スピーカＬＳ、ＲＳとの接続部においてはＡＮＣ部１０とＣＴＣ部１１との間に配置されており、ＣＴＣ部１１はオーディオ音声についてもＣＴＣ処理を行う。なお、ＣＴＣ部１１の備えるフィルタＣ００〜Ｃ１１は左右のスピーカＬＳ、ＲＳと左右の耳との関係により定まるものであるから、ＡＮＣ処理のみを行うか、オーディオ再生をも行うかに関わらず、同じものを用いることができる。
【００３８】
上記説明したように、周辺のノイズを高精度に消去し、クロストークをキャンセルしつつオーディオ再生を行うことにより、臨場感や音場の定位を向上させたオーディオ再生を行うことができる。
【００３９】
［他の実施例］
上記各実施例においては、１つのシートにおけるシートオーディオについて説明した。しかし、車輌に搭載された複数のシートにおいて、それぞれのシートオーディオを本発明に係る音響システムで構成することができる。
【００４０】
また、第１および第２スピーカの例としてのスピーカＬＳ、ＲＳをヘッドレスト２ｂに設けて説明したが、背もたれ部２ａの肩部分や、車輌の天井など他の部位に設けてもよい。
【００４１】
また、車輌に搭載されるシートに限らず、オーディオルームや体験装置、大型ゲーム機などのシートに取り付けられる音響装置としても利用することができる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことはいうまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、シートオーディオを用いて低域から中高域までの騒音を低減しうる音響システムとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例にかかる音響システムの概略構成を説明する図である。
【図２】第１実施例にかかる音響システムの制御を説明するブロック図である。
【図３】第２実施例にかかる音響システムの制御を説明するブロック図である。
【図４】第３実施例にかかる音響システムの制御を説明するブロック図である。
【図５】アクティブノイズコントロールの構成を説明する図である。
【図６】クロストークキャンセルの構成を説明する図である。
【図７】クロストークキャンセルの様子を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
ＬＳ、ＲＳ   …スピーカ
ＭＬ、ＭＲ   …エラーマイク
ＮＭ   …ノイズマイク
ＷＦ   …ウーハ
１     …制御装置
２     …シート
２ａ   …背もたれ部
２ｂ   …ヘッドレスト
２ｃ   …座部
１０   …ＡＮＣ部
１１   …ＣＴＣ部
１２   …オーディオ再生部
【図１】
2007003994.tif 000003
【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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