(57)【要約】      （修正有）【課題】屋外環境における音場制御に適用する音場制御システム、音場制御方法及び同定用信号発生装置の提供。【解決手段】第１及び第２の出力部から出力された各音響信号により第１及び第２のスピーカから放射された音が共通して到来するエリアでの気象情報を取得する。第１及び第２のスピーカ１３０１、１３０２からエリアまでの第１及び第２の空間伝達特性をそれぞれ同定するための同定用信号を、気象情報に基づいて生成する。同定用信号に従い第１および第２のスピーカ１３０１、１３０２から放射された各音による第１および第２の音響信号４０１、４０２をそれぞれ取得する。第１および第２の音響信号４０１、４０２に基づきそれぞれ同定した第１および第２の空間伝達特性に基づいて、入力音響信号をフィルタ処理してそれぞれ第１および第２の出力部に供給する第１および第２の制御フィルタ１１１１、１１１２のパラメータのうち少なくとも一方を生成する。【選択図】図１４
2016063318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号を第１のスピーカに出力する第１の出力部と、
音響信号を第２のスピーカに出力する第２の出力部と、
入力音響信号を第１のフィルタパラメータに従いフィルタ処理して前記第１の出力部に供給する第１のフィルタと、
前記入力音響信号を第２のフィルタパラメータに従いフィルタ処理して前記第２の出力部に供給する第２のフィルタと
前記第１のスピーカから放射された音と、前記第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第１のエリアでの、少なくとも風情報を含む第１の気象情報を取得する第１の気象情報取得部と、
前記第１のスピーカから前記第１のエリアまでの第１の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記第１のエリアまでの第２の空間伝達特性とを同定するための第１の同定用信号を、前記第１の気象情報に基づいて生成する同定用信号生成部と、
前記第１の同定用信号に従い前記第１のスピーカから放射された音による第１の音響信号と、前記第１の同定用信号に従い前記第２のスピーカから放射された音による第２の音響信号とをそれぞれ取得する音取得部と、
前記第１の音響信号に基づき同定した前記第１の空間伝達特性と、前記第２の音響信号に基づき同定した前記第２の空間伝達特性とに基づいて、前記第１のフィルタパラメータと前記第２のフィルタパラメータとのうち少なくとも一方を生成するフィルタ算出部と
を備える音場制御システム。
【請求項２】
前記同定用信号生成部は、
前記第１の同定用信号を、所定の時間毎に繰り返し第２の同定用信号と第３の同定用信号とに振り分けて、該第２の同定用信号を前記第１の出力部に供給し、該第３の同定用信号を前記第２の出力部に供給する請求項１に記載の音場制御システム。
【請求項３】
前記同定用信号生成部は、
最短の前記所定の時間を前記第１の気象情報に基づき決定し、前記第１の同定用信号を、決定した該最短の前記所定の時間毎に繰り返し前記第２の同定用信号と前記第３の同定用時間とに振り分ける請求項２に記載の音場制御システム。
【請求項４】
前記フィルタ算出部は、
それぞれ２以上の前記第２の同定用信号および前記第３の同定用信号による前記第１の音響信号および前記第２の音響信号に基づいて前記第１の空間伝達特性および前記第２の空間伝達特性を同定する請求項２または請求項３に記載の音場制御システム。
【請求項５】
前記フィルタ算出部は、
それぞれ２以上の、前記第２の同定用信号による前記第１の音響信号のインパルス応答と、前記第３の同定用信号による前記第２の音響信号のインパルス応答との各時間差に基づき、前記第１の空間伝達特性および前記第２の空間伝達特性を同定するために用いる前記第１の音響信号および前記第２の音響信号を選択する請求項４に記載の音場制御システム。
【請求項６】
前記気象情報取得部は、
前記第１のスピーカから放射された音と、前記第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第２のエリアでの、少なくとも風情報を含む第２の気象情報をさらに取得し、
前記同定用信号生成部は、
前記第１のスピーカから前記第２のエリアまでの第３の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記第２のエリアまでの第４の空間伝達特性とを同定するための第４の同定用信号を、前記第２の気象情報を用いてさらに生成し、
前記音取得部は、
前記第４の同定用信号に従い前記第１のスピーカから放射された音による第３の音響信号と、前記第４の同定用信号に従い前記第２のスピーカから放射された音による第４の音響信号とをそれぞれさらに取得し、
前記フィルタ算出部は、
前記第１の空間伝達特性と、前記第２の空間伝達特性と、前記第３の音響信号に基づき同定した前記第３の空間伝達特性と、前記第４の音響信号に基づき同定した前記第４の空間伝達特性とに基づいて、前記第１のフィルタパラメータと前記第２のフィルタパラメータとのうち少なくとも一方を生成する請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の音場制御システム。
【請求項７】
第１の出力部から出力された音響信号により第１のスピーカから放射された音と、第２の出力部から出力された音響信号により第２のスピーカから放射された音とが共通して到来するエリアでの、少なくとも風情報を含む気象情報を取得する気象情報取得ステップと、
前記第１のスピーカから前記エリアまでの第１の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記エリアまでの第２の空間伝達特性とを同定するための同定用信号を、前記気象情報に基づいて生成する同定用信号生成ステップと、
前記同定用信号に従い前記第１のスピーカから放射された音による第１の音響信号と、前記同定用信号に従い前記第２のスピーカから放射された音による第２の音響信号とをそれぞれ取得する音取得ステップと、
前記第１の音響信号に基づき同定した前記第１の空間伝達特性と、前記第２の音響信号に基づき同定した前記第２の空間伝達特性とに基づいて、入力音響信号をフィルタ処理して前記第１の出力部に供給する第１のフィルタに対する第１のフィルタパラメータと、前記入力音響信号をフィルタ処理して前記第２の出力部に供給する第２のフィルタに対する第２のフィルタパラメータとのうち少なくとも一方を生成するフィルタ算出ステップと
を備える音場制御方法。
【請求項８】
第１の出力部から出力された音響信号により第１のスピーカから放射された音と、第２の出力部から出力された音響信号により第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第１のエリアでの、少なくとも風情報を含む第１の気象情報を取得する気象情報取得部と、
前記第１のスピーカから前記第１のエリアまでの第１の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記エリアまでの第２の空間伝達特性とを同定するための同定用信号を、前記気象情報に基づいて生成する同定用信号生成部と
を備える同定信号発生装置。
【請求項９】
前記同定用信号生成部は、
前記同定用信号を、所定の時間毎に繰り返し第１の同定用信号と第２の同定用信号とに振り分けて、該第１の同定用信号を前記第１の出力部に供給し、該第２の同定用信号を前記第２の出力部に供給する請求項８に記載の同定用信号発生装置。
【請求項１０】
前記同定用信号生成部は、
最短の前記所定の時間を前記気象情報に基づき決定し、前記同定用信号を、決定した該最短の前記所定の時間毎に繰り返し前記第１の同定用信号と前記第２の同定用信号とに振り分ける請求項９に記載の同定用信号発生装置。
【請求項１１】
前記気象情報取得部は、
前記第１のスピーカから放射された音と、前記第２のスピーカから放射された音とが共通して到来する第２のエリアでの、少なくとも風情報を含む第２の気象情報をさらに取得し、
前記同定用信号生成部は、
前記第１のスピーカから前記第２のエリアまでの第３の空間伝達特性と、前記第２のスピーカから前記第２のエリアまでの第４の空間伝達特性とを同定するための第４の同定用信号を、前記第２の気象情報に基づいてさらに生成する
請求項８乃至請求項１０の何れか１項に記載の同定用信号発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場制御システム、音場制御方法および同定用信号発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
防災行政無線放送を屋外に設置された拡声器（スピーカ）から出力することが行われている。この場合の実運用において、スピーカ１個がカバーするエリアは広く、スピーカから３００ｍ程度の範囲が想定されていることが多い。このように、遠方へ音波を伝えるために、スピーカによる再生出力は、大きくなる。そのため、スピーカの近傍では音が大きくなり過ぎて煩いとの苦情を受けることが多々ある。このような場合、一般的には、スピーカから出力される音の音量を下げる、スピーカの向きを変えるなどの方法により対処しており、エリア全体での音量バランス調整が困難であった。
【０００３】
したがって、任意のエリア毎に適正な音量を伝達させるような制御技術が望まれている。このような制御に適用可能な技術として、例えば、複数のスピーカから出力される音波の振幅および位相を制御フィルタのパラメータを調整して重ね合わせることで、空間場の任意の方向（またはエリア）で以て音圧の増音領域と維持領域、または維持領域と減音領域などを形成する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３０１５９号公報
【特許文献２】特開２０１２−１５６８６５号公報
【特許文献３】特開２００９−１１１９２０号公報
【特許文献４】特開２００７−１２１４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した技術は、室内向けに開発されたものであり、風などの気象条件や環境騒音が大きく作用する屋外条件に対してそのまま適用することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
すなわち、複数スピーカから出力される音により任意の方向またはエリアの音圧制御を行う場合、任意の方向またはエリア内に設定した制御点（受音点）までの空間伝達特性を同定する必要がある。屋内環境においては、音波の到来時間は、屋内のスピーカ、マイクロフォン、部屋の形状や配置される器具のみにより固定的に決定される。
【０００７】
一方、屋外環境においては、気象条件の影響を考慮する必要がある。例えば、屋外環境においては、風（風速、風向き）の影響により見かけの音速が変化することで、音波の到来時刻が変わってしまう。そのため、例えば複数回の同定結果を比較すると、音波の到来時刻が一致しないために何れも異なる結果になってしまう場合がある。この場合、制御フィルタのパラメータが安定せず、制御フィルタの構築が困難となってしまう。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、屋外環境における音場制御に適用可能な音場制御システム、音場制御方法および同定用信号発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の音場制御システムは、第１および第２の出力部から出力された各音響信号により第１および第２のスピーカから放射された音が共通して到来するエリアでの気象情報を取得する。第１および第２のスピーカからエリアまでの第１および第２の空間伝達特性をそれぞれ同定するための同定用信号を、気象情報に基づいて生成する。同定用信号に従い第１および第２のスピーカから放射された各音による第１および第２の音響信号をそれぞれ取得する。第１および第２の音響信号に基づきそれぞれ同定した第１および第２の空間伝達特性に基づいて、入力音響信号をフィルタ処理してそれぞれ第１および第２の出力部に供給する第１および第２のフィルタに対する第１および第２のフィルタパラメータのうち少なくとも一方を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、音場制御方式の第１の例による音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、各スピーカおよびマイクロフォンの配置の例を示す図である。
【図３】図３は、音場制御方式の第１の例により求めたフィルタの特性の例を示す図である。
【図４】図４は、音場制御方式の第１の例により求めたフィルタの特性の例を時間領域で表した図である。
【図５】図５は、音場制御方式の第１の例による効果を説明するための図である。
【図６】図６は、音場制御方式の第２の例による音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、各スピーカおよびマイクロフォンの配置の例を示す図である。
【図８】図８は、音場制御方式の第２の例により求めたフィルタの特性の例を示す図である。
【図９】図９は、音場制御方式の第２の例により求めたフィルタの特性の例を時間領域で表した図である。
【図１０】図１０は、音場制御方式の第２の例による効果を説明するための図である。
【図１１】図１１は、屋外環境における空間伝達特性の測定について説明するための図である。
【図１２】図１２は、屋外環境における空間伝達特性の測定について説明するための図である。
【図１３】図１３は、屋外環境における空間伝達特性の測定について説明するための図である。
【図１４】図１４は、実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係る同定用信号生成部が生成する第１および第２の同定用信号の例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態に係る同定用信号生成部の構成例を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、インパルス応答の算出方法を説明するための図である。
【図１８】図１８は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。
【図１９】図１９は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。
【図２０】図２０は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。
【図２１】図２１は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。
【図２２】図２２は、実施形態に係るインパルス応答の算出方法を説明するための図である。
【図２３】図２３は、実施形態に係る方法で求めた各フィルタパラメータを第１および第２制御フィルタに適用した場合の、実験結果の例を示す図である。
【図２４】図２４は、実施形態による処理手順の例を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、実施形態に適用可能な音響制御装置のハードウェア構成の例を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、実施形態の変形例に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、他の実施形態に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。
【図２８】図２８は、他の実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。
【図２９】図２９は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。
【図３０】図３０は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムの一例の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態に係る音場制御システム、音場制御装置および音場制御方法について説明する。先ず、実施形態に適用可能な音場制御方式の第１の例および第２の例について説明する。これら第１の例および第２の例は、２個以上のスピーカから放射される音波の振幅、位相、時間遅延量を調整することにより、任意の地点の音圧を変化させることを可能としたものである。
【００１２】
（音場制御方式の第１の例）
第１の例は、１つの制御点または制御エリアの音圧を、２個のスピーカからの音波で消音させる場合の例である。図１は、第１の例による音場制御システム１００の一例の構成を示す。音場制御システム１００は、フィルタ部１１０と、音量調整部１２０と、スピーカ１３０1および１３０2と、マイクロフォン１５０とを含む。フィルタ部１１０は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2を含む。また、音量調整部１２０は、第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2を含む。
【００１３】
第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2は、入力音響信号５０に対して、後述するようにして算出されたフィルタパラメータに従いそれぞれフィルタ処理を施す。第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2で入力音響信号がフィルタ処理された各音響信号は、それぞれ第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2に入力される。
【００１４】
第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2は、それぞれ入力された音響信号に対して増幅処理、音量調整処理を施して出力する出力部である。第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2から出力された各音響信号は、スピーカ１３０1および１３０2により音として放射される。
【００１５】
スピーカ１３０1から放射された音は、経路１４０を介してマイクロフォン１５０により収音され、音響信号に変換されて出力される。同様に、スピーカ１３０2から放射された音は、経路１４１を介してマイクロフォン１５０により収音され、音響信号に変換されて出力される。マイクロフォン１５０から出力された音響信号は、それぞれ図示されない音取得部に取得されてフィルタ算出部に供給される。
【００１６】
なお、上述の構成において、スピーカ１３０1を基準音源とし、スピーカ１３０2を制御音源とする。マイクロフォン１５０は、音を制御したい（この場合、消音したい）、任意の制御エリア１６０に設置される。
【００１７】
基準音源（スピーカ１３０1）単体からマイクロフォン１５０まで到来する音の音圧レベルＰは、次式（１）にて表される。ここで、基準音源からマイクロフォン１５０までの空間伝達特性をＦPとし、音場制御システム１００に入力される入力音響信号５０が振幅ｑであるものとする。
【数１】
2016063318.tif 000003
【００１８】
次に、基準音源はそのままスルー再生、すなわち第１制御フィルタ１１１1によるフィルタ処理を行わない状態で、制御音源（スピーカ１３０2）を用いることで、制御エリア１６０に設置されたマイクロフォン１５０に対する音圧を消音させる場合について考える。
【００１９】
ここで、第１制御フィルタ１１１1の特性を、スルー特性Ｗ1（＝１）とする。すなわち、第１制御フィルタ１１１1から出力された音響信号は、スピーカ１３０1から基準音源として放射されるため、特性は変化させない。
【００２０】
制御音源（スピーカ１３０2）からマイクロフォン１５０までの空間伝達特性をＦS、第２制御フィルタ１１１2の特性をＷ2とする。２つの音源（基準音源および制御音源）それぞれから放射された音の音圧を合成した合成音圧Ｐ’が消音されることは、合成音圧Ｐ’＝０となることを意味する。そのため、下記の式（２）が成り立つ。
【数２】
2016063318.tif 000004
【００２１】
したがって、制御音源用の第２制御フィルタ１１１2の特性Ｗ2は下記の式（３）のように表現される。
【数３】
2016063318.tif 000005
【００２２】
ここで、一例として、各スピーカ１３０1および１３０2と、マイクロフォン１５０とが、図２に示されるように配置されるものとする。すなわち、図２の例では、スピーカ１３０1および１３０2は、それぞれ高さ３．４ｍに、中心部の間隔が０．５ｍに近接して、正面の面を一致させて配置される。また、マイクロフォン１５０は、スピーカ１３０1および１３０2の正面の面から垂直方向に２０ｍ、水平方向（この例ではスピーカ１３０1の方向）に８．５ｍの位置に配置される。
【００２３】
このような条件において、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2をそれぞれスルー特性とし、入力音響信号５０として所定の同定用信号を入力し、第１音量調整部１２１1と第２音量調整部１２１2とで音量を揃えた上で、各スピーカ１３０1および１３０2から音を放射させる。この各スピーカ１３０1および１３０2から放射された音をそれぞれマイクロフォン１５０で収音し、集音した音による音響信号に基づき、経路１４０における空間伝達特性ＦPと、経路１４１における空間伝達特性ＦSとを求める。
【００２４】
図３は、このようにして求めた空間伝達特性ＦPおよびＦSに基づく第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2の特性Ｗ1およびＷ2を周波数領域で表した、振幅特性および位相特性の例を示す。図３（ａ）は、振幅特性の例を示す。図３（ａ）において、特性線２００が特性Ｗ1を示し、特性線２０１が特性Ｗ2を示す。また、図３（ｂ）は、位相特性の例を示す。図３（ｂ）において、特性線２０２が特性Ｗ1を示し、特性線２０３が特性Ｗ2を示す。
【００２５】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、上述の特性Ｗ1およびＷ2を逆フーリエ変換し、時間領域で表した例である。これら図４（ａ）および図４（ｂ）に示される特性Ｗ1およびＷ2に対応するパラメータが、それぞれ第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2のフィルタパラメータとして用いられる。これにより、図５に例示されるように、制御エリア１６０における消音効果が得られるようになる。
【００２６】
図５において、特性線２０４は、第１制御フィルタ１１１１および第２制御フィルタ１１１2が非制御時、すなわち、それぞれスルー特性の場合の制御エリア１６０における音圧の周波数特性の例を示す。また、特性線２０５は、第１制御フィルタ１１１１および第２制御フィルタ１１１2が制御時、すなわち、それぞれ特性Ｗ1およびＷ2を適用した場合の、制御エリア１６０における音圧の周波数特性の例を示す。第１制御フィルタ１１１１および第２制御フィルタ１１１2の制御により、各周波数において音圧が抑制されているのが分かる。
【００２７】
（音場制御方式の第２の例）
第２の例は、図６に例示されるように、２個のスピーカから放射される音により２方向の制御エリア（方向）を同時に制御し、第１の制御エリア１６１（エリア内の制御点）の音圧を維持したまま、第２の制御エリア１６２（エリア内の制御点）の音圧を増大させる例である。
【００２８】
図６は、第２の例による音場制御システム１０１の一例の構成を示す。なお、図６において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。上述した図１に示した音場制御システム１００が１つのマイクロフォン１５０を含むのに対し、図６に示される音場制御システム１０１は、２以上のマイクロフォン１５１iおよび１５２jを含む。この第２の例による音場制御方式は、１つの制御エリア内に１個または複数個の制御点を設定し、その音響エネルギーの総和を最小化させることで実現する。
【００２９】
第１の制御エリア１６１にＭ個、第２の制御エリア１６２にＮ個の制御点をそれぞれ配置した場合における、２個のスピーカ音源（スピーカ１３０1および１３０2）により増音制御を行う制御フィルタの導出方法について説明する。
【００３０】
なお、第１の制御エリア１６１内の１つの制御点に設置されたマイクロフォン１５１iとスピーカ１３０1および１３０2との間の経路１４３および１４５における空間伝達特性をそれぞれ空間伝達特性ＺPjおよびＺSjとする。また、第２の制御エリア１６２内の１つの制御点に設置されたマイクロフォン１５２jとスピーカ１３０1および１３０2との間の経路１４２および１４４における空間伝達特性をそれぞれ空間伝達特性ＦPiおよびＦSiとする。
【００３１】
音場制御後の各エリアの音圧を下記の式（４）および式（５）にて決定する。第１の制御エリア１６１内のｉ番目の制御点（例えばマイクロフォン１５１iの位置）の音圧（合成音圧）Ｐiは、式（４）にて与えられる。また、第２の制御エリア１６２内のｊ番目の制御点（例えばマイクロフォン１５２jの位置）の音圧（合成音圧）Ｑjは、式（５）にて与えられる。
【数４】
2016063318.tif 000006
【数５】
2016063318.tif 000007
【００３２】
式（４）および式（５）から、第１の制御エリア１６１の音圧Ｐiは、非制御時の第１スピーカ音源（Ｐ）例えばスピーカ１３０1からの音圧のｎa倍、第２の制御エリア１６２の音圧Ｑjは、非制御時の第１スピーカ音源（Ｐ）からの音圧のｎb倍とする。
【００３３】
先ず、第１の制御エリア１６１に注目する。式（４）を変形すると下記の式（６）となり、式（７）に示す、この音響エネルギーの総和Ｕmが最小となるようにする。なお、式（６）において、値ｑpは複素振幅であることから、式（８）にて表される。
【数６】
2016063318.tif 000008
【数７】
2016063318.tif 000009
【数８】
2016063318.tif 000010
【００３４】
音響エネルギーの総和Ｕmを最小となるようにするためには、下記の式（９）を満たす解を求めればよい。
【数９】
2016063318.tif 000011
【００３５】
第２の制御エリア１６２でも同様の手順で、下記の式（１０）〜式（１２）を導出する。
【数１０】
2016063318.tif 000012
【数１１】
2016063318.tif 000013
【数１２】
2016063318.tif 000014
【００３６】
そして、音響エネルギーの総和Ｕnが最小となるように、式（１３）を満たす解を求める。
【数１３】
2016063318.tif 000015
【００３７】
上述した式（９）および式（１３）を解くことにより得られた解は、下記の式（１４）および式（１５）となる。
【数１４】
2016063318.tif 000016
【数１５】
2016063318.tif 000017
【００３８】
ここで、式（１４）および式（１５）中の値α、βiおよびγiは、下記の式（１６）〜式（１８）で表される。
【数１６】
2016063318.tif 000018
【数１７】
2016063318.tif 000019
【数１８】
2016063318.tif 000020
【００３９】
したがって、式（１４）および式（１５）を逆フーリエ変換し、得られる時間領域の制御フィルタが、図６の構成例における第１の制御フィルタ１１１1および第２の制御フィルタ１１１2の特性となる。
【００４０】
すなわち、非制御時の第１の制御フィルタ１１１1の特性Ｗp｜OFFは、次式（１９）で表される。ここで、複素振幅ｑは、基準振幅より、式（１９）は、スルー特性フィルタとなる。
【数１９】
2016063318.tif 000021
【００４１】
また、制御時の第１の制御フィルタ１１１1の特性Ｗp｜ONは式（２０）で表され、制御時の第２の制御フィルタ１１１2の特性Ｗsは、式（２１）で表される。
【数２０】
2016063318.tif 000022
【数２１】
2016063318.tif 000023
【００４２】
ここで、一例として、各スピーカ１３０1および１３０2と、マイクロフォン１５１iおよび１５２jとが、図７のように配置されるものとする。図７の例では、各スピーカ１３０1および１３０2と、マイクロフォン１５２jの配置は、図２を用いて説明した各スピーカ１３０1および１３０2と、マイクロフォン１５０の配置と同一としている。図７では、さらに、各スピーカ１３０1および１３０2の正面の面から垂直方向に２０ｍの位置に、マイクロフォン１５１iが配置されている。
【００４３】
このような条件において、第１の制御エリア１６１に到達する音圧を振幅の２倍の６ｄＢ（デシベル）増大させ、第２の制御エリア１６２は制御前後の音圧を維持している状態を考える。図８は、この場合における、式（１４）から式（１８）に基づく第１の制御フィルタ１１１1および第２の制御フィルタ１１１2それぞれの特性を周波数領域で表した、振幅特性および位相特性の例を示す。
【００４４】
図８（ａ）は、振幅特性の例を示し、図８（ｂ）が位相特性の例を示す。図８（ａ）および図８（ｂ）において、第１の制御フィルタ１１１1について、特性線２０６および２０９が制御をオフとした非制御時の特性Ｗqを示し、特性線２０７および２１０が制御をオンとした制御時の特性Ｗqpを示す。また、図８（ａ）において、第２の制御フィルタ１１１2について、特性線２０８および２１１が制御時の特性Ｗqsを示す。
【００４５】
図９（ａ）、図９（ｂ）および図９（ｃ）は、それぞれ、上述の特性Ｗq、ＷqpおよびＷsを逆フーリエ変換し、時間領域で表した例である。これら図９（ａ）および図９（ｂ）に示される特性ＷqLおよびＷqpLに対応するパラメータが、第１の制御フィルタ１１１1のフィルタパラメータとして用いられる。また、図９（ｃ）に示される特性ＷqsLに対応するパラメータが、第２の制御フィルタ１１１2フィルタパラメータとして用いられる。
【００４６】
すなわち、第１の制御フィルタ１１１1に対し、非制御時には図９（ａ）に特性ｑLで示されるスルー特性のフィルタパラメータが適用され、制御時には図９（ｂ）に特性ＷqpLで示されるフィルタパラメータが適用される。また、第２の制御フィルタ１１１2に対して、制御時には図９（ｃ）に特性ＷqsLで示されるフィルタパラメータが適用される。第２の制御フィルタ１１１2は、非制御時は無音とされる。
【００４７】
図１０は、上述した各フィルタパラメータによる制御の結果の例を、音圧レベルの周波数特性で示す。図１０（ａ）は、第１の制御エリア１６１内の制御点Ｍiにおける制御結果の例を示す。特性線２１２は、非制御時、すなわち、第１制御フィルタ１１１1がスルー特性、第２制御フィルタ１１１2が無音の場合の特性を示す。特性線２１３は、制御時、すなわち、第１制御フィルタ１１１1が特性ＷqpL、第２制御フィルタ１１１2が特性ＷqsLの場合の特性を示す。制御時には、非制御時に対して音圧レベルが略６ｄＢ増大していることが分かる。
【００４８】
図１０（ｂ）は、第２の制御エリア１６２内の制御点Ｎjにおける制御結果の例を示す。特性線２１４は、非制御時の特性を示し、特性線２１５は、制御時の特性を示す。制御時においても非制御時の音圧レベルが維持されていることが分かる。
【００４９】
（実施形態）
次に、実施形態について説明する。上述した音場制御方式の第１の例および第２の例では、屋外環境における気象、特に風による影響を考慮していない。そのため、第１の例および第２の例を屋外環境に適用した場合、スピーカから任意の地点までの空間伝達特性の同定処理が風の影響を受け、正しく行われないおそれがある。
【００５０】
一例として、図１１に例示されるような、屋外環境においてスピーカ１３２およびマイクロフォン１５３が距離Ｌの間隔で配置されている場合について考える。スピーカ１３２から放射された音をマイクロフォン１５３で収音して音声信号に変換し、スピーカ１３２から出力された音波の測定を行う。この測定結果に基づき、スピーカ１３２からマイクロフォン１５３までの空間伝達特性を同定する。
【００５１】
屋外環境では、風が吹いていることが多く、また、風の風速や風向きが瞬間的に変化する。このような風の影響により、スピーカ１３２から放射された音が制御点すなわちマイクロフォン１５３の位置まで到達する時間が変動する。そのため、マイクロフォン１５３による音波の測定毎に、空間伝達特性を表す指標の１つであるインパルス応答の励起時刻が変動してしまう。
【００５２】
図１２は、屋外グラウンドにてスピーカ１３２からマイク１５３までの距離Ｌが２０ｍ離れた場合の、インパルス応答の同定結果の例を示す。図１２において、縦軸は振幅、横軸はタップナンバすなわち時間を示し、特性線２１６および２１７は、それぞれ１回目および２回目の測定結果に基づく各同定結果を示す。このように、測定１回目と２回目とでは、同一の測定系でありながら、インパルス応答の励起タイミング（時刻）が大きくずれている。これは、同定時の瞬時的な風速変動によりスピーカから受音点までに音波が到達する時間が変化しているためである。
【００５３】
インパルスが励起される励起タイミング（タップナンバ）Ｓは、下記の式（２２）により求めることができる。なお、式（２２）において、Ｌは、図１１の距離Ｌであり、スピーカ１３２から音圧検出部（マイクロフォン１５３）までの距離を示す。また、ｃは音速（ｍ／ｓ）、ｆｆは風速（ｍ／ｓ）、Ｆｓはサンプリング周波数（Ｈｚ）をそれぞれ示す。
【数２２】
2016063318.tif 000024
【００５４】
音速ｃは、規定値であり、気温１５度の場合は、３４０ｍ／ｓである。また、サンプリング周波数Ｆｓおよび距離Ｌは、設定値であり、既知の値である。したがって、式（２２）から、励起タイミングＳは、風速ｆｆに依存することが分かる。
【００５５】
屋内環境においては、複数のスピーカによる空間伝達特性の同定は、各スピーカおよびマイクロフォンの配置に従い、幾何学的に決定できる。図１３は、マイクロフォンと複数スピーカとの配置の例を示す。図１３において、互いに正面の面が一致して距離Ｄの間隔で配置されたスピーカ１３３1および１３３2に対し、スピーカ１３３1の正面に、スピーカ１３３1から距離Ｌの間隔でマイクロフォン１５４が配置されている。この場合、スピーカ１３３1とスピーカ１３３2とでは、マイクロフォン１５４までの距離に、距離Ｄに応じた距離差ｄｓが存在することになる。
【００５６】
風の影響を受けない屋内環境においては、スピーカ１３３1からマイクロフォン１５４までの空間伝達特性Ｆpと、スピーカ１３３2からマイクロフォン１５４までの空間伝達特性Ｆsを、この距離差ｄｓを用いて厳密に求めることが可能である。一方、屋外環境においては、風の影響により、空間伝達特性Ｆpと空間伝達特性Ｆsとの差分が、この距離差ｄｓによるものだけではなくなってしまう。そのため、複数個のスピーカから制御点の位相干渉調整を、距離差ｄｓを利用して厳密に行わなければならない音場制御システムにおいては、制御則が成り立たず、所望の効果が得られないおそれがある。
【００５７】
この解決策としては、屋外環境では風影響を無くすことは困難であるため、複数スピーカでの空間伝達特性の同定においては、複数スピーカから放射される音について、風影響が均一となるようにすればよい。
【００５８】
そこで、実施形態では、各スピーカからある１点の制御点までの空間伝達特性（空間パス）の同定作業において、複数スピーカから、短時間のテスト音を巡回的に放射して、制御点において各スピーカから放射された音を集音する。これにより、複数のスピーカから放射される音に対する風影響を略均一に受けた状態で、各スピーカに係る各空間伝達特性を同定できる。
【００５９】
図１４は、実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示す。なお、図１４において、上述した図１および図６と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００６０】
図１４において、音場制御システム１０ａは、音場制御部１１ａと、制御フィルタ算出部２３と、振幅調整部２６と、２以上のマイクロフォン２４1および２４2と、当該マイクロフォン２４1および２４2にそれぞれ対応する２以上の気象情報取得部２１1および２１2と、スピーカ１３０1および１３０2とを含む。
【００６１】
なお、図１４に示される音場制御システム１０ａは、上述した音場制御方式の第２の例に対応しているものとする。音場制御方式の第１の例に対応するシステムでは、マイクロフォンおよび気象情報取得装置は、それぞれ１つずつあればよい。
【００６２】
マイクロフォン２４1および２４2は、制御対象の第１の制御エリアおよび第２の制御エリアにそれぞれ設置され、スピーカ１３０1および１３０2から放出された音を収音して音響信号に変換して出力する。
【００６３】
気象情報取得部２１1および２１2は、それぞれマイクロフォン２４1および２４2の近傍に設置され、周囲の気象に関する情報を取得して、それぞれ気象情報データ４０1および４０2として出力する。気象情報取得部２１1および２１2は、気象情報として少なくとも風の情報を取得する。ここでいう風の情報は、風速および風向を含む。気象情報取得部２１1および２１2は、気温、湿度、気圧など、他の気象情報をさらに取得してもよい。
【００６４】
音場制御部１１ａは、同定用信号生成部２０と、フィルタ部１１０と、音量調整部１２０とを含む。フィルタ部１１０および音量調整部１２０は、図１および図６で説明したフィルタ部１１０および音量調整部１２０と同様である。すなわち、フィルタ部１１０は、上述と同様に、それぞれ外部から設定されるフィルタパラメータにより特性が決定される第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2を含む。音量調整部１２０は、それぞれ第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2から出力された音響信号の音量を調整して各スピーカ１３０1および１３０2に出力する出力部の機能を有する。
【００６５】
同定用信号生成部２０は、気象情報取得部２１1および２１2から出力される気象情報データ４０1および４０2と、例えば外部から入力される設定データとに基づき、実施形態に係る同定用信号を生成する。詳細は後述するが、同定用信号生成部２０は、１つの同定用信号を所定の時間毎に繰り返し第１の同定用信号および第２の同定用信号に振り分けて出力する。第１の同定用信号および第２の同定用信号は、それぞれ同定用信号生成部２０の出力信号４２1および４２2として第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2を介して第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2に供給される。
【００６６】
同定用信号生成部２０が振り分ける元の同定用信号としては、ホワイトノイズやＴＳＰ(Time  Stretched  Pulse)信号といった、同定処理に一般的に用いられる信号を適用することができる。同定用信号生成部２０は、この元の同定用信号を内部的に発生させてもよいし、入力音響信号として供給されてもよい。
【００６７】
図１５は、実施形態に係る同定用信号生成部２０が生成する第１および第２の同定用信号の例を示す。同定用信号生成部２０は、元の同定用信号を、所定の再生時間幅毎に繰り返して第１の同定用信号３００と、第２の同定用信号３０１とに振り分ける。
【００６８】
例えば、同定用信号生成部２０は、元の同定用信号を第１の同定用信号３００1として再生時間幅だけ出力した後、当該元の同定用信号を第２の同定用信号３０１1として出力する。次に、同定用信号生成部２０は、当該元の同定用信号を第１の同定用信号３００2として出力した後、当該ことの同定用信号を第２の同定用信号３０１2として出力する。同定用信号生成部２０は、この動作を繰り返し行い、第１の同定用信号３００3、第２の同定用信号３０１3、第１の同定用信号３００4、第２の同定用信号３０１4、…というように、第１の同定用信号３００と第２の同定用信号３０１とを、所定の再生時間幅で以って巡回的に出力する。
【００６９】
なお、所定の再生時間幅毎の第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１は、振り分け時にインターバルが開かないように、連続して出力されることが望ましい。
【００７０】
また、再生時間幅は、可能な限り短い方が、風の瞬間的な変化に対応でき望ましい。再生時間幅の最低値である最低時間幅Ｔは、後述する制御フィルタ算出部２３がフィルタパラメータを算出する際に用いるインパルス応答（空間伝達特性）の所望フィルタ長ＴＡＰと、当該インパルス応答の励起タイミングＳとに基づき、下記の式（２３）により決定できる。なお、式（２３）において、Ｎは、後述する制御フィルタ算出部２３がインパルス応答を求める際の平均回数を表し、Ｆｓはサンプリング周波数を表す。
【数２３】
2016063318.tif 000025
【００７１】
ここで、式（２３）において、フィルタ長ＴＡＰ、平均回数Ｎおよびサンプリング周波数Ｆｓは、固定値と考えることができ、例えば入力データ４１として外部から入力されて同定用信号生成部２０に設定される。これに限らず、これらフィルタ長ＴＡＰ、平均回数Ｎおよびサンプリング周波数Ｆｓを制御フィルタ算出部２３などから取得してもよい。フィルタ長ＴＡＰは、換言すれば、高速フーリエ変換を行う際の、入力信号の切り出し幅（ウィンドウ幅）である。入力信号の切り出し回数が平均回数Ｎとなる。
【００７２】
一方、式（２３）において、励起タイミングＳは、上述した式（２２）に従い、風速ｆｆに依存する値である。したがって、最低時間幅Ｔは、風速ｆｆに依存する値となる。
【００７３】
図１６は、実施形態に係る同定用信号生成部２０の構成例を示す。図１６（ａ）は、元の同定用信号を外部からの入力音響信号５０として供給する場合の構成例、図１６（ｂ）は、同定用信号を生成する音源生成部を内蔵する同定用信号生成部２０’の構成例である。
【００７４】
図１６（ａ）において、同定用信号生成部２０は、演算部２０００と、セレクタ２００１と、スイッチ（ＳＷ）部２００２とを有する。セレクタ２００１は、気象情報取得部２１１および２１２から出力された気象情報データ４０1および４０2のうち何れのデータを用いるかを選択する。演算部２０００は、気象情報データ４０1および４０2のうちセレクタ２００１で選択されたデータと、入力データ４１として入力されたフィルタ長ＴＡＰ、平均回数Ｎおよびサンプリング周波数Ｆｓ、ならびに、距離Ｌとに基づき、最低時間幅Ｔを算出する。最低時間幅Ｔは、上述した式（２２）および式（２３）を用いて算出することができる。
【００７５】
ＳＷ部２００２は、演算部２０００から出力された制御信号４４に従い、入力音響信号５０と、出力４２1および４２2との接続を制御する。
【００７６】
例えば、演算部２０００は、入力音響信号５０として元の同定用信号が入力され、同定用信号生成部２０が、出力４２1および４２2として第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１を出力する場合には、算出した最低時間幅Ｔ毎に出力４２1および４２2を切り替えるような制御信号４４を出力する。これにより、入力音響信号５０として入力された元の同定用信号が、最低時間幅Ｔ毎に繰り返し第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に振り分けられて、出力４２1および４２2として出力される。
【００７７】
また、演算部２０００は、同定用信号生成部２０が第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１を出力しない場合には、例えば入力音響信号５０を出力４２1および４２2に共通して出力するような制御信号４４を出力する。これにより、入力音響信号５０は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2でそれぞれフィルタ処理を施されて第１音量調整部１２１1および１２１2に供給され、スピーカ１３０1および１３０2から音として放射される。
【００７８】
図１６（ｂ）において、同定用信号生成部２０’は、演算部２０００’と、セレクタ２００１と、ＳＷ部２００２’と、テスト音源生成部２００３とを有する。テスト音源生成部２００３は、演算部２０００’の制御に従い、図１５を用いて説明した、所定の時間毎に交互に繰り返される第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１を生成する。テスト音源生成部２００３で生成された第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１は、それぞれＳＷ部２００２’に入力される。ＳＷ部２００２’は、演算部２０００’から供給される制御信号４４に従い、テスト音源生成部２００３から入力された第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１と、外部から供給される入力音響信号５０とから、出力４２1および４２2として出力する信号を選択する。
【００７９】
マイクロフォン２４1および２４2から出力された音響信号は、振幅調整部２６で振幅を調整されて、制御フィルタ算出部２３に供給される。また、制御フィルタ算出部２３には、同定用信号生成部２０から、同定用信号を第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に振り分ける処理を示す振り分け情報が供給される。振り分け情報は、例えば、同定用信号を第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に振り分けるタイミングを示す情報を用いることができる。
【００８０】
制御フィルタ算出部２３は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2に設定するフィルタパラメータを算出するフィルタ算出部として機能する。また、制御フィルタ算出部２３は、振幅調整部２６で振幅を調整された音響信号が供給される。換言すれば、制御フィルタ算出部２３は、振幅調整部２６から出力された音響信号を取得する、音取得部としても機能する。このとき、制御フィルタ算出部２３は、同定用信号生成部２０から供給された振り分け情報に基づき、振幅調整部２６から取得した音響信号から、第１の同定用信号３００1、３００2、…に対応する部分と、第２の同定用信号３０１1、３０１2、…に対応する部分とをそれぞれ抽出し、抽出された部分毎にインパルス応答を求める。
【００８１】
制御フィルタ算出部２３は、基本的には、図１７に例示されるように、所定のタップ幅のウィンドウを一定のシフト量でシフトさせながらウィンドウ内のデータに対してフーリエ変換を行い、各ウィンドウで求めた値をタップナンバ毎に所定回数分で平均してインパルス応答すなわち空間伝達特性を求める。
【００８２】
同定用信号生成部２０から出力された、第１の同定用信号３００1、３００2、…、および、第２の同定用信号３０１1、３０１2、…に基づく音がスピーカ１３０1および１３０2で再生され、放射される。制御フィルタ算出部２３は、この第１の同定用信号３００1、３００2、…、および、第２の同定用信号３０１1、３０１2、…の再生音をマイクロフォン２４1および２４2で収音して得られた音響信号に基づき、各スピーカ１３０1および１３０2から各マイクロフォン２４1および２４2（第１の制御エリアおよび第２の制御エリア）までの空間伝達特性を求める。そして、制御フィルタ算出部２３は、求めた空間伝達特性に基づき、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2に対する各フィルタパラメータを算出し、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2に設定する。
【００８３】
なお、制御フィルタ算出部２３は、空間伝達特性の同定処理中は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2に対し、スルー特性のフィルタパラメータを設定する。若しくは、制御フィルタ算出部２３は、空間伝達特性の同定処理中は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2をバイパスさせる。
【００８４】
図１８〜図２２を用いて、実施形態に係る、第１の同定用信号３００および第２の同定用信号３０１に対するインパルス応答の算出方法について説明する。図１８は、実施形態に係る各同定用信号を用いてインパルス応答を算出する方法の例を示す。第１の同定用信号３００を例として、第１の同定用信号３００1、３００2、…は、最低時間幅Ｔ毎に振り分けられているためデータの時間幅が短く、インパルス応答すなわち空間伝達特性を算出する際の時間シフト量（平均回数）が少なくなり、良い精度が得られないおそれがある。
【００８５】
そのため、制御フィルタ算出部２３は、以下の２つのステップにより第１の同定用信号３００のインパルス応答を算出する。第１のステップでは、制御フィルタ算出部２３は、１つの例えば第１の同定用信号３００1に対してタップ幅のウィンドウをウィンドウ３０３1、３０３2、…としてシフトしてそれぞれ空間伝達特性を算出する。制御フィルタ算出部２３は、算出したインパルス応答を第１の同定用信号３００1内でタップナンバ毎に平均して、その第１の同定用信号３００1におけるインパルス応答を求める。制御フィルタ算出部２３は、この処理を、第１の同定用信号３００2、３００3、…というように、複数回実行する。
【００８６】
第２のステップでは、制御フィルタ算出部２３は、この複数回のインパルス応答算出処理で得られた各インパルス応答を、全体でさらに平均する。そして、制御フィルタ算出部２３は、平均して得たインパルス応答を、第１の同定用信号３００全体でのインパルス応答すなわち空間伝達特性として求める。このように、各第１の同定用信号３００1、３００2、…でそれぞれ求めたインパルス応答の各平均をさらに平均することで、Ｓ／Ｎが向上されることが期待できる。
【００８７】
図１９および図２０は、実施形態に係る、インパルス応答の選択方法の例を示す。制御フィルタ算出部２３は、さらに、図１９に例示されるように、連続的に再生されるそれぞれ１つの第１の同定用信号３００n（ｎは１、２、…、Ｘ）と第２の同定用信号３０１nとからなる組を１つのループＬｏｏｐ＃ｎとする。そして、制御フィルタ算出部２３は、各ループＬｏｏｐ＃ｎ毎に、第１の同定用信号３００nと第２の同定用信号３０１nとを比較し、第１の同定用信号３００nと第２の同定用信号３０１nのインパルス励起時間の時間差ｄｓnを求める。
【００８８】
図１９の例では、第１の同定用信号３００1と、当該第１の同定用信号３００1の直後に再生される第２の同定用信号３０１1とが１組のループＬｏｏｐ＃１とされる。第２の同定用信号３０１1の直後に再生される第１の同定用信号３００2と、当該第１の同定用信号３００2の直後に再生される第２の同定用信号３０１2とが１組のループＬｏｏｐ＃２とされる。
【００８９】
このように、第１の同定用信号３００nと、当該第１の同定用信号３００nの直後に再生される第２の同定用信号３０１nとからなる、Ｘ組のループＬｏｏｐ＃ｎについて、それぞれインパルス励起時間の時間差ｄｓnを求める。
【００９０】
図２０は、各ループＬｏｏｐ＃１、＃２および＃３について、第１の同定用信号３００nと第２の同定用信号３０１nとのインパルス励起の時間差ｄｓ1、ｄｓ2およびｄｓ3をそれぞれ求めた例を示す。図２０（ａ）は、ループＬｏｏｐ＃１の第１の同定用信号３００1および第２の同定用信号３０１1それぞれの再生音による各インパルス応答（特性線２２２1および特性線２２３1）を示す。図２０（ｂ）は、ループＬｏｏｐ＃２の第１の同定用信号３００2および第２の同定用信号３０１2それぞれの再生音による各インパルス応答（特性線２２２2および特性線２２３2）を示す。図２０（ｃ）は、ループＬｏｏｐ＃３の第１の同定用信号３００3および第２の同定用信号３０１3それぞれの再生音による各インパルス応答（特性線２２２3および特性線２２３3）を示す。
【００９１】
制御フィルタ算出部２３は、このようにして求めたＸ組分の時間差ｄｓ1、ｄｓ2、…、ｄｓXをそれぞれ比較し、これら時間差ｄｓ1、ｄｓ2、…、ｄｓXが略一定値となっているか否かを判定する。例えば、制御フィルタ算出部２３は、これら時間差ｄｓ1、ｄｓ2、…、ｄｓXから１つを選択し、選択された時間差と他の時間差との差分を計算する。制御フィルタ算出部２３は、この差分が予め定められた範囲から外れる時間差ｄｓm（ｍは１、２、…、Ｘ）を、一定値から外れる時間差と判定する。そして、制御フィルタ算出部２３は、一定値から外れると判定された時間差ｄｓmに対応する第１の同定用信号３００mおよび第２の同定用信号３０１mそれぞれの再生音による各インパルス応答を除外して、上述したようにして、インパルス応答の平均を求める。
【００９２】
すなわち、この一定値から外れる時間差ｄｓnに対応する第１の同定用信号３００nおよび第２の同定用信号３０１nの再生音は、例えば瞬間的な風の影響を受けていると考えることができる。
【００９３】
なお、このように、各時間差ｄｓnの差分を計算する必要があるため、上述したループＬｏｏｐ＃Ｘの繰り返し回数Ｘ、すなわち、各第１の同定用信号３００nおよび第２の同定用信号３０１nそれぞれの出力回数は、少なくとも２回とされる。
【００９４】
図２１および図２２は、例えば第１の同定用信号３００について、上述のようにして一定値を外れる時間差ｄｓmに対応する第１の同定用信号３００mの再生音によるインパルス応答を除外して、各第１の同定用信号３００1、３００2、…、３００nの平均を求める例を示す。ここでは、第１の同定用信号３００1、３００2および３００3を例として説明する。
【００９５】
図２１において、特性線２１８、２１９および２２０は、第１の同定用信号３００1、第１の同定用信号３００2および第１の同定用信号３００3それぞれの再生音による各インパルス応答の例を示す。このように、各インパルス応答は、差分が所定の範囲内に収まっていることが分かる。図２２は、これら第１の同定用信号３００2および第１の同定用信号３００3それぞれの再生音による各インパルス応答の平均を計算した結果の例を示す（特性線２２１）。特性線２２１は、図２１の特性線２１８〜２２０と極めて類似した形状を示していることが分かる。
【００９６】
制御フィルタ算出部２３は、上述のようにして各第１の同定用信号３００1、３００2、…、３００Xからインパルス応答（空間伝達特性）を求め、求めたインパルス応答に基づき、上述した式（４）〜式（２１）（または、式（１）〜式（３））に従い第１制御フィルタ１１１1に適用するフィルタパラメータを算出する。また、制御フィルタ算出部２３は、同様にして各第２の同定用信号３０１1、３０１2、…、３０１Xからインパルス応答（空間伝達特性）を求め、求めたインパルス応答に基づき第２制御フィルタ１１１2に適用するフィルタパラメータを算出する。
【００９７】
図２３は、実施形態に係る、上述のようにして求めた各フィルタパラメータを第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2に適用した場合の、実験結果の例を示す。なお、各スピーカ１３０1および１３０2、ならびに、各マイクロフォン２４1および２４2の配置は、図７を用いて説明した配置に対し、各スピーカ１３０1および１３０2からマイクロフォン１５１i（マイクロフォン２４1）までの距離Ｌが６０ｍであるものとする。また、この例では、第１の制御エリアすなわちマイクロフォン２４1の位置に到達する音圧を振幅３倍の９．４ｄＢ増大させ、第２の制御エリアすなわちマイクロフォン２４2の位置では制御前後の音圧を維持するものとする。
【００９８】
図２３（ａ）は、正面すなわちマイクロフォン２４1の位置での実験結果の例を示す。特性線２２４は、各第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2による制御が非制御時の結果例を示し、特性線２２５は、制御時の結果例を示す。また、図２３（ｂ）は、左８．５ｍすなわちマイクロフォン２４2の位置での実験結果の例を示す。特性線２２４’は、各第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2による制御が非制御時の結果例を示し、特性線２２５’は、制御時の結果例を示す。
【００９９】
図２３（ａ）および図２３（ｂ）に示されるように、２つのスピーカ１３０1および１３０2からそれぞれ第１の制御エリアおよび第２の制御エリアの制御点までの風影響による誤差の少ない空間伝達特性を用いることで、屋外環境下においても所望の効果を実現できることが分かる。
【０１００】
図２４は、上述した実施形態による処理手順の例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理に先立って、制御フィルタ算出部２３は、第１制御フィルタ１１１１および第２制御フィルタ１１１２をそれぞれスルー特性またはバイパスに設定する。また、同定信号生成部２０は、図１６（ｂ）に示した構成であるものとする。
【０１０１】
ステップＳ１０で、同定信号生成部２０は、気象情報取得部２１1および２１2から出力された気象情報データ４０1および４０2に基づき、風速情報を取得する。ステップＳ１１で、同定信号生成部２０は、同定用信号の出力パラメータを計算する。より具体的には、同定信号生成部２０は、ステップＳ１０で取得した風速情報（風速ｆｆ）と、予め入力された距離Ｌ、音速Ｃ、サンプリング周波数Ｆｓ、フィルタ長ＴＡＰおよび平均回数Ｎとに基づき、上述した式（２２）および式（２３）に従い、出力パラメータとして最低時間幅Ｔを計算する。
【０１０２】
次のステップＳ１２で、同定信号生成部２０は、ステップＳ１２で計算した最低時間幅Ｔに従い、第１の同定用信号３００1、３００2、…と、第２の同定用信号３０１1、３０１2、…とを生成して出力する。すなわち、同定信号生成部２０は、テスト音源生成部２００３に対して元の同定用信号（ホワイトノイズやＴＳＰ信号）を生成し、生成した元の同定用信号を、最低時間幅Ｔで繰り返し第１の同定用信号３００nと第２の同定用信号３０１nとに振り分けて出力するよう制御する。
【０１０３】
また、同定用信号生成部２０は、ＳＷ部２００２に対し、入力音響信号５０の出力をオフとし、テスト音源生成部２００３から出力された第１の同定用信号３００nと第２の同定用信号３０１nとを出力４２１および４２２として出力するように制御する。
【０１０４】
なお、同定用信号生成部２０は、元の同定用信号を第１の同定用信号３００nおよび第２の同定用信号３０１nに振り分ける時間を、最低時間幅Ｔよりも長い時間としてもよい。
【０１０５】
次のステップＳ１３で、制御フィルタ算出部２３は、振幅調整部２６を介して各マイクロフォン２４1および２４2の出力を取得する。ステップＳ１４で、制御フィルタ算出部２３は、ステップＳ１３で取得した各マイクロフォン２４1および２４2の出力を用いて、上述のようにして各スピーカ１３０1および１３０2から、各マイクロフォン２４1および２４2までの空間伝達特性（インパルス応答）を算出する。
【０１０６】
ステップＳ１５で、制御フィルタ算出部２３は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2に設定するための各フィルタパラメータを、ステップＳ１４で算出した空間伝達特性を用いて計算する。そして、次のステップＳ１６で、制御フィルタ算出部２３は、計算した各フィルタパラメータを、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2にそれぞれ設定する。
【０１０７】
このとき、同定用信号生成部２０は、テスト音源生成部２００３から出力された各第１の同定用信号３００1および第２の同定用信号３０１1の出力をオフとし、入力音響信号５０を出力４２1および４２2として出力するように制御する。入力音響信号５０は、第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2を介して第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2に供給され、スピーカ１３０1および１３０2に対して出力される。これにより、第１の制御エリアおよび第２の制御エリアにおいて、それぞれ所望の音圧で入力音響信号５０に基づく音が到来する。
【０１０８】
なお、第１音量調整部１２１1および第２音量制御部１２１2は、略同一の特性を持っていると好ましい。その上で、第１音量調整部１２１1および第２音量制御部１２１2は、略同一の音量設定とされていることが望ましい、ここで、同一の音量設定とは、同一の音響信号が入力された場合の互いの出力音響信号の振幅が略同一となる設定をいう。
【０１０９】
（実施形態に適用可能なハードウェア構成）
図２５は、実施形態に適用可能な音響制御装置のハードウェア構成の例を示す。図２５において、音響制御装置１０００は、ＣＰＵ(Central  Processing  Unit)１００２と、ＲＯＭ(Read  Only  Memory)１００３と、ＲＡＭ(Random  Access  Memory)１００４と、ユーザ入力部１００５と、ディスプレイ１００６と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１００７と、データＩ／Ｆ１０１０と、オーディオＩ／Ｆ１０１１とを有する。音響制御装置１０００は、さらに、テスト音源出力部１０１２と、同定用信号スイッチング部１０１３と、切替部１０１４と、フィルタ１０１５1および１０１５2と、アンプ部１０１６1および１０１６2とを有する。これら各部は、これらがバス１００１を介して互いに通信可能に接続される。なお、オーディオＩ／Ｆ１０１１とバス１００１との間の通信経路は、図２５においては省略されている。
【０１１０】
ＣＰＵ１００２は、例えばＲＯＭ１００３に予め記憶されるプログラムに従い、ＲＡＭ１００４をワークメモリとして用いてこの音響制御装置１０００の全体の動作を制御する。例えば、ＲＯＭ１００３は、全体制御のプログラムと共に、上述した同定用信号生成部２０における機能と、制御フィルタ算出部２３における機能とをＣＰＵ１００２に実行させるための音響制御プログラムを含む。
【０１１１】
ユーザ入力部１００５は、ユーザ入力を受け付けるためのスイッチ、ダイヤルといった各種操作子を含む。ユーザ入力部１００５は、これに限らず、キーボードであってもよいし、後述するディスプレイ１００６と一体的に構成されたタッチパネルであってもよい。ディスプレイ１００６は、ＣＰＵ１００２によりプログラムに従い生成された表示制御信号に基づく表示を行う。通信Ｉ／Ｆ１００７は、有線や無線により外部の機器と通信する。
【０１１２】
データＩ／Ｆ１０１０は、外部機器とデータ通信を行うインターフェイスであって、例えばＵＳＢ(Universal  Serial  Bus)を適用することができる。例えば、気象情報取得部２１1および２１2から出力された気象情報データ４０1および４０2は、このデータＩ／Ｆ１０１０から入力され、ＣＰＵ１００２に渡される。
【０１１３】
オーディオＩ／Ｆ１０１１は、外部から供給される音響信号のインターフェイスである。外部から供給される音響信号がアナログ方式の信号である場合には、オーディオＩ／Ｆ１０１１は、所定のサンプリング周波数に基づき当該アナログ音響信号をＡ／Ｄ変換して、ディジタル方式の音響信号とする。例えば、マイクロフォン２４1および２４2から出力された音響信号は、このオーディオＩ／Ｆ１０１１から入力され、ディジタル方式の音響信号としてＣＰＵ１００２に渡される。また、実際の再生に用いる入力音響信号５０も、このオーディオＩ／Ｆ１０１１に入力される。
【０１１４】
なお、気象情報取得部２１1および２１2から出力された気象情報データ４０1および４０2は、データＩ／Ｆ１０１０から入力されるのに限定されない。例えば、気象情報取得部２１1および２１2から出力された気象情報データ４０1および４０2を、無線ＬＡＮ(Local  Area  Network)など無線通信により送信し、通信Ｉ／Ｆ１００７により受信するようにしてもよい。同様に、マイクロフォン２４1および２４2から出力された音響信号は、オーディオＩ／Ｆ１０１１から入力されるのに限定されず、無線ＬＡＮなど無線通信により送信し、通信Ｉ／Ｆ１００７により受信するようにできる。
【０１１５】
テスト音源出力部１０１２は、ＣＰＵ１００２の命令に従い、ホワイトノイズやＴＳＰ信号を生成し、元の同定用信号として出力する。同定用信号スイッチング部１０１３は、ＣＰＵ１００２で動作するプログラムにより実現される同定用信号生成部２０の機能に従い、例えば最低時間幅Ｔで元の同定用信号を第１の同定用信号３００nと、第２の同定用信号３０１nとに繰り返し振り分けて出力する。
【０１１６】
切替部１０１４は、同定用信号スイッチング部１０１３から出力される第１の同定用信号３００nおよび第２の同定用信号３０１nと、オーディオＩ／Ｆ１０１１から供給される音響信号との出力先を、ＣＰＵ１００２の命令に従い、フィルタ１０１５1および１０１５2と、バス１００１との間で切り替える。
【０１１７】
フィルタ１０１５1および１０１５2は、上述した第１制御フィルタ１１１1および第２制御フィルタ１１１2にそれぞれ対応する。すなわち、フィルタ１０１５1および１０１５2は、ＣＰＵ１００１で動作するプログラムにより実現される制御フィルタ算出部２３の機能に従い算出された各フィルタパラメータが設定され、設定されたフィルタパラメータに従い、入力された音響信号に対してフィルタ処理を施す。
【０１１８】
アンプ部１０１６1および１０１６2は、上述した第１音量調整部１２１1および第２音量調整部１２１2にそれぞれ対応する。すなわち、アンプ部１０１６1および１０１６2は、ＣＰＵ１００２の命令に従い、それぞれ入力された音響信号に対して音量調整（振幅調整）を施す。アンプ部１０１６1および１０１６2から出力された音響信号は、例えばスピーカ１３０1および１３０2に供給される。なお、音響信号に対して、スピーカ１３０1および１３０2で音として再生させるための電力増幅を行う増幅部は、各アンプ部１０１６1および１０１６2が内蔵していてもよいし、この音響制御装置１０００の外部の構成としてもよい。
【０１１９】
なお、上述において、テスト音源出力部１０１２と、同定用信号スイッチング部１０１３と、切替部１０１４と、フィルタ１０１５1および１０１５2とがそれぞれ独立したハードウェアで構成されるように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、テスト音源出力部１０１２と、同定用信号スイッチング部１０１３と、切替部１０１４と、フィルタ１０１５1および１０１５2とのうち一部または全部を、ＣＰＵ１００２で動作するプログラムにより構成してもよいし、１チップの集積回路を用いて構成してもよい。
【０１２０】
なお、上述した音響制御プログラムは、予めＲＯＭ１００３に記憶されて提供される。これに限らず、当該音響制御プログラムを、通信Ｉ／Ｆ１００７やデータＩ／Ｆ１０１０を介して外部の機器から供給してもよい。
【０１２１】
例えば、実施形態に係る音響制御プログラムは、同定用信号生成部２０および制御フィルタ算出部２３を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、ＣＰＵ１００２が例えばストレージ１００３から当該音響制御プログラムを読み出して実行することにより上述の各部がＲＡＭ１００４上にロードされ、同定用信号生成部２０および制御フィルタ算出部２３がＲＡＭ１００４上に生成されるようになっている。
【０１２２】
（実施形態の変形例）
上述では、音場制御システム１０ａが２つの制御エリアの音圧を制御するために、２つの制御エリアにそれぞれ気象情報取得部２１1および２１2と、マイクロフォン２４1および２４2とを配置していたが、これはこの例に限定されない。すなわち、図２６に例示されるように、３以上（Ｎとする）の制御エリアにそれぞれ気象情報取得部２１1、２１2、…、２１Nと、マイクロフォン２４1、２４2、…、２４Nとを配置し、当該Ｎ個の制御エリアの音圧を制御することも可能である。
【０１２３】
この場合、図２６に音場制御システム１０ｂとして例示されるように、音場制御部１１ｂは、Ｎ個の制御フィルタを含むフィルタ部１１０’と、Ｎ個の音響調整部を含む音量調整部１２０’を有する。フィルタ部１１０’は、第１制御フィルタ１１１1、第２制御フィルタ１１１2、…、第Ｎ制御フィルタ１１１Nを含む。また、音量調整部１２０’は、第１音量調整部１２１1、第２音量調整部１２１2、…、第Ｎ音量調整部１２１Nを含む。第１音量調整部１２１1、第２音量調整部１２１2、…、第Ｎ音量調整部１２１Nは、Ｎ個のスピーカ１３０1、１３０2、…、１３０Nそれぞれに音響信号を出力する。
【０１２４】
この場合、例えば、スピーカ１３０1を基準音源とし、他のスピーカ１３０2〜１３０Nを制御音源として、基準音源と、制御音源それぞれとを組として、基準音源および１つの制御音源との組毎に、上述した実施形態による処理を実行する。このとき、同定用信号生成部２０’は、各スピーカ１３０1、１３０2、…、１３０Nでそれぞれ再生するための、第１の同定用信号、第２の同定用信号、…、第Ｎの同定用信号のＮ本の同定用信号を、最低時間幅Ｔ毎に巡回的に振り分けて、出力４２1、４２2、…、４２Nとして繰り返し出力する。
【０１２５】
（他の実施形態）
次に、他の実施形態について説明する。他の実施形態は、制御エリア側から同定用信号による音を放射し、放射したこの音を、基準音源および制御音源側で集音する例である。図２７は、他の実施形態に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。
【０１２６】
すなわち、空間伝達特性について相反定理が成立することから、同定用信号による音を放射するスピーカと、当該音を集音するマイクロフォンとの取り付け条件を逆にしても、適正な空間伝達特性を得ることができる。すなわち、図２７に例示されるように、制御エリアの位置にスピーカ３０を配置し、基準音源のスピーカ１３０1の近傍と、制御音源のスピーカ１３０2の近傍とに、それぞれマイクロフォン２５1および２５2を配置する。スピーカ３０から、ホワイトノイズやＴＳＰ信号などの同定用信号による音を放射し、放射された音をマイクロフォン２５1および２５2によりそれぞれ収音する。
【０１２７】
この構成によれば、スピーカ３０から各マイクロフォン２５１および２５２までの複数経路の空間伝達関数を同時に測定可能である。これにより、マイクロフォン２５１および２５２は、風影響を同一に受けることから、上述した実施形態による同定用信号生成部２０での同定用信号の繰り返し出力が必要なくなり、モノラル再生１系統だけでも同定可能となる。
【０１２８】
図２８は、他の実施形態に係る音場制御システムの一例の構成を示す。図２８において、音場制御システム１０ｃは、マイクロフォン２５1および２５2から出力された各音響信号が振幅調整部２６を介して制御フィルタ算出部２３’に供給される。また、スピーカ３０は、入力音響信号５０として入力される同定用信号が供給される。第１の制御エリアおよび第２の制御エリアの音圧をそれぞれ制御する場合には、これら第１の制御エリアおよび第２の制御エリアそれぞれにスピーカ３０を配置し、同定用信号を２つのスピーカ３０に対して切り替えて供給する。
【０１２９】
制御フィルタ算出部２３’は、制御エリアが１つの場合は、上述の式（１）および式（２）に従い、各マイクロフォン２５1および２５2から供給される音響信号を用いて、第１制御フィルタ１１１1および第２の制御フィルタ１１１2のフィルタパラメータをそれぞれ算出する。また、制御フィルタ算出部２３’は、制御エリアが２つの場合は、上述の式（４）〜式（２１）に従い、各マイクロフォン２５1および２５2から供給される音響信号を用いて、第１制御フィルタ１１１1および第２の制御フィルタ１１１2のフィルタパラメータをそれぞれ算出する。
【０１３０】
（他の実施形態の変形例）
他の実施形態の変形例について説明する。周知のように、スピーカは、音圧を受けると、逆起電力により音響信号が出力され、マイクロフォンとして使用できる。本他の実施形態の変形例では、このスピーカの逆起電力を利用する。図２９は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムについて概略的に説明するための図である。
【０１３１】
図２９に例示されるように、他の実施形態の変形例では、上述した他の実施形態において用いるマイクロフォン２５1および２５2を、基準音源であるスピーカ１３０1’と制御音源であるスピーカ１３０2’とで置き換えている。スピーカ１３０1’および１３０2’は、音圧を受けることにより、音響信号３２1および３２2をそれぞれ出力する。
【０１３２】
この構成においても、上述の他の実施形態と同様に、スピーカ３０からマイクロフォンとしての各スピーカ１３０1’および１３０2’までの複数経路の空間伝達関数を同時に測定可能である。これにより、各スピーカ１３０1’および１３０2’は、風影響を同一に受けることから、上述した実施形態による同定用信号生成部２０での同定用信号の繰り返し出力が必要なくなり、モノラル再生１系統だけでも同定可能となる。
【０１３３】
図３０は、他の実施形態の変形例に係る音場制御システムの一例の構成を示す。図２８において、音場制御システム１０ｄは、スピーカ１３０1’および１３０2’から出力された各音響信号が振幅調整部２６’を介して制御フィルタ算出部２３’に供給される。また、スピーカ３０は、入力音響信号５０として入力される同定用信号が供給される。他の構成は、図２８にて説明した他の実施形態による音場制御システム１０ｃと同一なので、詳細な説明を省略する。
【０１３４】
なお、本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１００  音場制御システム
２０  同定用信号生成部
２３，２３’  制御フィルタ算出部
３０，１３０1，１３０1’，１３０2，１３０2’  スピーカ
５０  入力音響信号
２１1，２１2，２１N  気象情報取得部
２４1，２４2，２４N，１５０，１５１i，１５２j  マイクロフォン
１１０，１１０’  フィルタ部
１１１1  第１制御フィルタ
１１１2  第２制御フィルタ
１１１N  第Ｎ制御フィルタ
１２０  音量調整部
１２１1  第１音量調整部
１２１2  第２音量調整部
１２１N  第Ｎ音量調整部
１６０，１６１，１６２  制御エリア
３００，３００1，３００2，３００3，３００n  第１の同定用信号
３０１，３０１1，３０１2，３０２3，３０２n  第２の同定用信号
【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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【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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