(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の入力点からの音信号をアナログの音信号へ変換する第１のＤ／Ａ変換器、
前記第１のＤ／Ａ変換器からの音信号に係る音を正面側へ出力するメインスピーカ、
前記所定の入力点からの音信号から係数により決まるデジタル信号を生成して出力する消音信号生成用デジタルフィルタ、
前記消音信号生成用デジタルフィルタからのデジタル信号をアナログ信号へ変換して出力する第２のＤ／Ａ変換器、及び
前記第２のＤ／Ａ変換器からのアナログ信号に係る音を、前記メインスピーカの背面側からの音に対向するように、出力する消音用スピーカ、
を備えるスピーカ装置において、
前記消音信号生成用デジタルフィルタの係数は、
前記所定の入力点から前記第１のＤ／Ａ変換器及び前記メインスピーカを経由して前記メインスピーカと前記消音用スピーカとの間の音空間に位置する測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬した第１のデジタルフィルタと、前記消音信号生成用デジタルフィルタの出力側から前記第２のＤ／Ａ変換器及び前記消音用スピーカを経由して前記測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬した第２のデジタルフィルタとを設定し、
前記第１のデジタルフィルタを前記所定の入力点と係数決定用差分器の一方の入力点との間に介在させるとともに、前段の適応型フィルタと後段の第２のデジタルフィルタとを前記所定の入力点と前記係数決定用差分器の他方の入力点との間に介在させ、
前記係数決定用差分器の出力を前記適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該適応型フィルタの係数とされていることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
前記第１のデジタルフィルタの係数は、
前記所定の入力点と第１の差分器の一方の入力点との間に前記第１の経路を介在させるとともに、前記所定の入力点と第１の差分器の他方の入力点との間に第１の適応型フィルタを介在させ、
前記第１の差分器の出力を前記第１の適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該第１の適応型フィルタの係数とされていることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記第２のデジタルフィルタの係数は、
前記所定の入力点と第２の差分器の一方の入力点との間に前記第２の経路を介在させるとともに、前記所定の入力点と第２の差分器の他方の入力点との間に第２の適応型フィルタを介在させ、
前記第２の差分器の出力を前記第２の適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該第２の適応型フィルタの係数とされていることを特徴とする請求項１又は２記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記所定の入力点の音信号が前記第１のＦＩＲフィルタを経由して前記係数決定用差分器へ到達するのに要する時間が、前記所定の入力点の音信号が前記消音信号生成用ＦＩＲフィルタの係数決定用の前記適応型フィルタ及び前記第２のＦＩＲフィルタを経由して前記係数決定用差分器に到達するのに要する時間より長くなるように、前記所定の入力点と前記係数決定用差分器との間に遅延器が挿入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の経路には、前記測定点のマイクロホンと、誤差信号の基にするデジタル音信号へ該マイクロホンのアナログ出力を変換するＡ／Ｄ変換器とを含む音信号経路部分が共通に含まれていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスピーカ装置。
【請求項６】
所定の入力点からの音信号をアナログの音信号へ変換する第１のＤ／Ａ変換器、
前記第１のＤ／Ａ変換器からの音信号に係る前記再生音を正面から出力するメインスピーカ、
前記所定の入力点からの音信号を入力信号として該入力信号から係数により決まるデジタル信号を生成して出力する消音信号生成用デジタルフィルタ、
前記消音信号生成用デジタルフィルタからのデジタル信号をアナログ信号へ変換して出力する第２のＤ／Ａ変換器、及び
前記第２のＤ／Ａ変換器からのアナログ信号に係る音を、前記メインスピーカの背面からの音に対向するように、出力する消音用スピーカ、
を備えるスピーカ装置の制御方法において、
前記メインスピーカと前記消音用スピーカとの間の音空間に測定点を設定して、前記所定の入力点から前記第１のＤ／Ａ変換器及び前記メインスピーカを経由して前記測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬した第１のデジタルフィルタ、及び前記消音信号生成用デジタルフィルタの出力側から前記第２のＤ／Ａ変換器及び前記消音用スピーカを経由して前記測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬した第２のデジタルフィルタを同定するステップ、
前記第１のデジタルフィルタを前記所定の入力点と係数決定用差分器の一方の入力点との間に介在させるとともに、前段の適応型フィルタと後段の前記第２のデジタルフィルタとを前記所定の入力点と前記係数決定用差分器の他方の入力点との間に介在させて、前記係数決定用差分器の出力を前記適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該適応型フィルタの係数を求めるステップ、及び
求めた学習後の前記適応型フィルタの係数を前記消音信号生成用デジタルフィルタの係数に適用するステップ、
を備えることを特徴とするスピーカ装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生音を出力するメインスピーカに対してその背面側から出力される音を消音用スピーカからの出力音により打ち消すスピーカ装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、メインスピーカの背面から出力された音を、消音用スピーカからの出力音により消して、スピーカキャビネットを小型化するスピーカ装置について開示する（特許文献１の図１）。該スピーカ装置では、適応型フィルタを使って、消音用スピーカへ供給する音信号を生成するとともに、マイクロホンをメインスピーカと消音用スピーカとの間に配置し（特許文献１の図１の符号５）、マイクロホンの出力信号を誤差信号に使って、ＬＭＳ（The least-mean-square）法により適応型フィルタの係数を決定している（特許文献１の図２の符号８，１２）。特許文献１は、さらに、適応型フィルタにおける係数の経年変化がわずかであることに着目し、適応型フィルタの係数の決定後は、マイクロホンの出力や該出力に基づくＬＭＳ法による係数の調整を省略して、適応型フィルタを係数固定状態で使用することも開示する（特許文献１の段落００２４及び図３）。
【０００３】
特許文献１のスピーカ装置の構成を概略的に図示すると、図１０のスピーカ装置１１０のブロック図になる。メインスピーカ１１１及び消音用スピーカ１１２は、それぞれ前側及び後ろ側の関係で同一スピーカボックス内に配置され、両者の間にマイクロホン１１６が配置される。
【０００４】
再生装置からのアナログ音信号は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１２１へ供給され、Ａ／Ｄ変換器１２１によりＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換器１２１の出力は、遅延器１２２、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換器１２３及びアンプ１２４を経由してメインスピーカ１１１へ供給される。メインスピーカ１１１は、入力音信号に対応する音を正面側から前方へ出力するとともに、それとは位相が逆の音を背面側から出力する。Ａ／Ｄ変換器１２１の出力は、また、ＦＩＲフィルタ１２９、Ｄ／Ａ変換器１３０及びアンプ１３１を経由して、消音用スピーカ１１２へ供給される。消音用スピーカ１１２は、入力音信号に対応する音を正面側からメインスピーカ１１１の方へ出力する。
【０００５】
マイクロホン１１６は、検知した音に対応する音信号を出力し、該音信号はアンプ１３４及びＡ／Ｄ変換器１３５を経由して係数調整部１３６へ供給される。係数調整部１３６は、ＬＭＳ法を使って、Ａ／Ｄ変換器１３５からの入力に基づきＦＩＲフィルタ１２９の各段の係数を調整する。
【０００６】
係数調整部１３６の計算が進むに従い、マイクロホン１１６付近の音量は最小へ向かう。結果的に、メインスピーカ１１１の背面音が打ち消されることになる。マイクロホン１１６にはメインスピーカ１１１及び消音用スピーカ１１２の両方からの音が入力される。スピーカから出力される音は、正面と背面では位相が逆になっている。すなわち、マイクロホン１１６の出力音信号は、メインスピーカ１１１からの音の逆相の信号と、消音用スピーカ１１２からの音の正相の信号が、加算された信号になる。
【０００７】
Ｄ／Ａ変換器１２３、アンプ１２４、Ｄ／Ａ変換器１３０、アンプ１３１，１３４及びＡ／Ｄ変換器１３５を省略してマイクロホン１１６付近の動作に関与する構成について簡略化したものを図１１に示す。メインスピーカ１１１及びマイクロホン１１６を含む範囲の音響特性、並びに消音用スピーカ１１２及びマイクロホン１１６を含む範囲の音響特性がそれぞれのメインスピーカ側音響特性ブロック１２６及び消音用スピーカ側音響特性ブロック１３３に置き換えられている。メインスピーカ側音響特性ブロック１２６の出力側は加算器１４１の−側の入力点へ接続され、消音用スピーカ側音響特性ブロック１３３の出力側は加算器１４１の＋側の入力点へ接続される。
【０００８】
一方、図１２はＬＭＳ法に準拠した周知の適応型フィルタ１４６のブロック図である。参照信号は遅延器１４７を介して加算器１４８の＋側入力点へ供給される。対象信号はＦＩＲフィルタ１４９を介して加算器１４８の−側入力点へ供給される。加算器１４８は、＋側及び−側の入力点の信号の差分を計算して、係数調整部１５０へ送る。係数調整部１５０は、加算器１４８からの入力に基づきＬＭＳ法によりＦＩＲフィルタ１４９の各段の係数を調整する。
【０００９】
図１１と図１２の構成は実質的に同一である。図１１のＡ／Ｄ変換器１２１（符号のみ図示）の出力をメインスピーカ側音響特性ブロック１２６に通したものが図１２１１の参照信号に相当する。また、図１１１２のＡ／Ｄ変換器１２１の出力を消音用スピーカ側音響特性ブロック１３３に通したものが図１２１１の対象信号に相当する。なお、図１１の遅延器１２２とメインスピーカ側音響特性ブロック１２６との前後関係を変えても、内容は同一である。また、加算器１４１における２つの入力の符号と、加算器１４８における２つの入力の符号とが逆となっていることも本質的な違いにはならない。
【００１０】
マイクロホン１１６からの音信号を誤差信号に使用して、適応型フィルタ１４６を構築し、消音用スピーカ１１２の供給信号を生成することがスピーカ装置１１０の技術思想である。
【特許文献１】特開平９−２８４８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、適応型フィルタは、ＦＩＲ（Finite Impulse response）フィルタの係数を毎サンプル時に更新する。当然、誤差信号も毎サンプル時に必要となる。しかも、その誤差信号は、前サンプル時に係数を更新したＦＩＲフィルタを通過した信号によって算出される必要がある。ＦＩＲフィルタの出力と誤差信号との時間差が大きいと、適応型フィルタ全体の効果が薄れてしまうだけでなく、動作の安定性にも不都合が生じる。
【００１２】
図１０のスピーカ装置１１０の場合、少なくとも、メインスピーカ１１１及び消音用スピーカ１１２からマイクロホン１１６までの音の伝搬時間のディレイが発生する。さらに、通常の処理系では、もっと大きなディレイも発生する。現在のＤＳＰ（Digital Signal Processor）システムでは、中央で計算を行う部分と、周囲とデータを通信する部分は、完全に同時進行の動作となっている。その場合、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａの転送タイミングと、計算のタイミングとは合わないので、データをブロック化して、各ステージを１ブロック時間ずつ遅らせるのが一般的となっている。
【００１３】
信号処理で計算するデータは、１ブロック前にＡ／Ｄ変換器１２１から入力されたデータであり、計算結果がＤ／Ａ変換器１３０から出力されるのは、さらに次のブロックの時間になる。例えば、４８ｋサンプル／秒で、１ブロックが５１２サンプルの場合、信号の移動は約１０．７m秒単位で行われることになる。この例によると、信号の演算は１０．７m秒前のデータを使い、出力されるのは結果が出てからさらに１０．７m秒後になる。
【００１４】
１ブロックの時間は変更可能であるが、適応型フィルタの動作に支障がないような時間に設定するには無理がある。なお、通常の適応型フィルタの場合は、ＦＩＲフィルタも誤差信号の部分も中央の処理部の中にあって、周囲とのデータ移動が挿入されることはないので問題ない。
【００１５】
本発明の目的は、メインスピーカ及び消音用スピーカからマイクロホンまでの音の伝播時間やＤ／Ａ変換の処理時間に因る誤差信号の遅れを排除して的確な消音を実施することができるスピーカ装置及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では、消音信号生成用デジタルフィルタの係数を適応型フィルタの動作により決定する際に適応型フィルタに供給する誤差信号は、メインスピーカと消音用スピーカとの間の音空間に位置する音測定点からの音信号を使用せず、参照信号の入力点からメインスピーカを経由して音測定点に至る音信号及び音の経路部分を含む第１の経路と、適応型フィルタの出力側から消音用スピーカを経由して音測定点に至る音信号及び音の経路部分を含む第２の経路とをそれぞれ模擬する第１及び第２のデジタルフィルタの出力の差分信号を使用する。
【００１７】
所定の入力点からの音信号をアナログの音信号へ変換する第１のＤ／Ａ変換器、
前記第１のＤ／Ａ変換器からの音信号に係る音を正面側へ出力するメインスピーカ、
前記所定の入力点からの音信号から係数により決まるデジタル信号を生成して出力する消音信号生成用デジタルフィルタ、
前記消音信号生成用デジタルフィルタからのデジタル信号をアナログ信号へ変換して出力する第２のＤ／Ａ変換器、及び
前記第２のＤ／Ａ変換器からのアナログ信号に係る音を、前記メインスピーカの背面側からの音に対向するように、出力する消音用スピーカ。
【００１８】
そして、消音信号生成用デジタルフィルタの係数は、
前記所定の入力点から前記第１のＤ／Ａ変換器及び前記メインスピーカを経由して前記メインスピーカと前記消音用スピーカとの間の音空間に位置する測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬した第１のデジタルフィルタと、前記消音信号生成用デジタルフィルタの出力側から前記第２のＤ／Ａ変換器及び前記消音用スピーカを経由して前記測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬した第２のデジタルフィルタとを設定し、
前記第１のデジタルフィルタを前記所定の入力点と係数決定用差分器の一方の入力点との間に介在させるとともに、前段の適応型フィルタと後段の第２のデジタルフィルタとを前記所定の入力点と前記係数決定用差分器の他方の入力点との間に介在させ、
前記係数決定用差分器の出力を前記適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該適応型フィルタの係数とされている。
【００１９】
前述のスピーカ装置に適用される本発明のスピーカ装置制御方法は次のステップを備えている。
前記メインスピーカと前記消音用スピーカとの間の音空間に測定点を設定して、前記所定の入力点から前記第１のＤ／Ａ変換器及び前記メインスピーカを経由して前記測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬した第１のデジタルフィルタ、及び前記消音信号生成用デジタルフィルタの出力側から前記第２のＤ／Ａ変換器及び前記消音用スピーカを経由して前記測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬した第２のデジタルフィルタを同定するステップ、
前記第１のデジタルフィルタを前記所定の入力点と係数決定用差分器の一方の入力点との間に介在させるとともに、前段の適応型フィルタと後段の前記第２のデジタルフィルタとを前記所定の入力点と前記係数決定用差分器の他方の入力点との間に介在させて、前記係数決定用差分器の出力を前記適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該適応型フィルタの係数を求めるステップ、及び
求めた学習後の前記適応型フィルタの係数を前記消音信号生成用デジタルフィルタの係数に適用するステップ。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、入力点からメインスピーカを経由して音測定点に至る音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬する第１のデジタルフィルタと、消音信号生成用デジタルフィルタの出力側から消音用スピーカを経由して音測定点に至る音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬する第２のデジタルフィルタとの差分としての誤差信号に基づき適応型フィルタを動作させ、該適応型フィルタの係数を消音信号生成用デジタルフィルタの係数に適用するので、適応型フィルタでは、誤差信号が適応型フィルタの係数更新を即座に反映したものとなり、係数が的確に求まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１はスピーカボックス部１０の概略構成図である。メインスピーカ１１及び消音用スピーカ１２はそれぞれ前側及び後ろ側の関係でそれらの中心線を揃えてスピーカボックス１３内に収容されている。メインスピーカ１１は、正面をスピーカボックス１３の正面に露出しており、消音用スピーカ１２は、正面をメインスピーカ１１の背面に対峙させている。スピーカボックス１３内は消音用スピーカ１２により消音用スピーカ１２の正面側の前側空間１４と背面側の後ろ側空間１５とに仕切られる。
【００２２】
図１において、Ｌ１，Ｌ２はそれぞれ前側空間１４及び後ろ側空間１５の前後方向寸法を示し、Ｗはスピーカボックス部１０の正面視の前側空間１４及び後ろ側空間１５の左右及び上下の寸法を示している。例示すると、Ｌ１は約５ｃｍ、Ｌ２は約後ろ側空間１０ｃｍ、Ｗは約後ろ側空間１５ｃｍである。
【００２３】
マイクロホン１６は、スピーカボックス部１０の前後方向へメインスピーカ１１の後端と消音用スピーカ１２の前端とのほぼ中心に配置される。後述するように、マイクロホン１６は、（ａ）設計段階のみスピーカボックス部１０に存在し、製造段階や販売段階ではスピーカボックス部１０には組み付けられない場合、（ｂ）スピーカボックス部１０の工場製造段階で使用され、製造後はスピーカボックス部１０から外されて販売される場合、（ｃ）ユーザがそれを使用するように、それを装備したまま販売される場合がある。
【００２４】
スピーカボックス部１０のような構造は、例えば５．１ｃｈの場合、計６個のすべてのスピーカに適用されてもよいし、左右のリアスピーカのみとかのように、特定のスピーカに限定して、適用されてもよい。
【００２５】
図２〜図５はそれぞれスピーカ装置７８（図５）を確定する過程における第１〜第４段階の構成図である。第１段階（図２）と第２段階（図３）とは順番を逆にしてもよい。
【００２６】
図２〜図５において、Ａ／Ｄ変換器２１、Ｄ／Ａ変換器２３、アンプ２４、Ｄ／Ａ変換器３０、アンプ３１，３４、Ａ／Ｄ変換器３５及び係数調整部３６は、スピーカ装置１１０（図１０）のＡ／Ｄ変換器１２１、Ｄ／Ａ変換器１２３、アンプ１２４、Ｄ／Ａ変換器１Ｄ／Ａ変換器３０、アンプ１３１，１３４、Ａ／Ｄ変換器１３５及び係数調整部１３６にそれぞれ対応している。
【００２７】
入力音信号の内、アナログ形式のものはＡ／Ｄ変換器２１によりＡ／Ｄ変換されてからデジタル入力点２２へ供給される。デジタル形式のものはデジタル入力点２２へ直接供給される。第１〜第３段階（図２〜図４）では、アナログ形式又はデジタル形式のホワイトノイズがＡ／Ｄ変換器２１の入力側又はデジタル入力点２２へ供給される。
【００２８】
図２の第１の段階では、デジタル入力点２２から加算器５３の入力点までのメインスピーカ１１回りの音信号又は音経路に相当するＦＩＲフィルタが確定（同定）される。デジタル入力点２２におけるホワイトノイズに係る音信号は、Ｄ／Ａ変換器２３及びアンプ２４を経由してメインスピーカ１１へ供給され、マイクロホン１６はメインスピーカ１１が背面側から出力して来る音を測定する。マイクロホン１６の出力音信号は、アンプ３４において増幅されてから、Ａ／Ｄ変換器３５においてデジタル形式へ変換され。加算器５３の−側入力点へ供給される。
【００２９】
デジタル入力点２２におけるホワイトノイズに係る音信号は、また、遅延器５１を経由してＦＩＲフィルタ５２へ供給される。ＦＩＲフィルタ５２は、遅延器５１からの入力に対して、各段の係数に応じた出力を生成し、該出力を加算器５３へ供給する。加算器５３は、＋側及び−側の入力端子へＦＩＲフィルタ５２及びＡ／Ｄ変換器３５からの信号をそれぞれ入力され、両者の差分を算出して、それを係数調整部３６へ送る。係数調整部３６、遅延器５１、ＦＩＲフィルタ５２及び加算器５３はＤＳＰ内に構築される。
【００３０】
遅延器５１は、デジタル入力点２２からの信号が、ＦＩＲフィルタ５２を経由して加算器５３へ到達するのに要する時間が、メインスピーカ１１を経由して加算器５３へ到達するのに要する時間より短くならないように、挿入されるものである。ＦＩＲフィルタ５２は、メインスピーカ１１回りで加算器５３に到達する音信号の基になるデジタル入力点２２の音信号より時間的に後（未来）のデジタル入力点２２の音信号に基づき、消音用スピーカ１２への供給信号を生成することができないからである。後述の遅延器５９（図３）の挿入も同じ趣旨である。遅延器５１，５９における遅延時間は、例えば数百〜千サンプルの時間に相当する。遅延器５１，５９の遅延時間は、同一の値に設定しても、それぞれ別の値に設定してもよい。
【００３１】
係数調整部３６は、所定数のサンプリング点にわたる加算器５３からの入力に基づきＬＭＳ法に基づきＦＩＲフィルタ５２の各段の係数を調整する。ＦＩＲフィルタ５２の各段の係数は学習により速やかに（例：数秒）収束する。こうして、ＦＩＲフィルタ５２の各段の係数を収束値に設定したものをメインスピーカ側ＦＩＲフィルタ５２ａ（図４）とする。
【００３２】
図３の第２の段階では、デジタル入力点２２から加算器６１までの消音用スピーカ１２回りの音信号又は音経路に相当するＦＩＲフィルタが確定される。すなわち、デジタル入力点２２におけるホワイトノイズに係る音信号は、Ｄ／Ａ変換器３０及びアンプ３１を経由して消音用スピーカ１２へ供給され、マイクロホン１６は消音用スピーカ１２の正面からの音を測定する。デジタル入力点２２におけるホワイトノイズに係る音信号は、また、遅延器５９を経由してＦＩＲフィルタ６０へ供給される。ＦＩＲフィルタ６０は、遅延器５９からの入力に対して、各段の係数に応じた出力を生成し、該出力を加算器６１へ供給する。加算器６１は、ＦＩＲフィルタ６０及びＡ／Ｄ変換器３５からの信号の差分を算出して、それを係数調整部３６へ送る。係数調整部３６、遅延器５９、ＦＩＲフィルタ６０及び加算器６１はＤＳＰ内に構築される。
【００３３】
係数調整部３６は、所定数のサンプリング点にわたる加算器６１からの入力についてＬＭＳ法に従う処理を実施し、ＦＩＲフィルタ６０の各段の係数を調整し、それら係数は学習により速やかに（例：数秒）収束する。こうして、ＦＩＲフィルタ６０の各段の係数を収束値に設定したものを消音用スピーカ側ＦＩＲフィルタ６０ａ（図４）とする。
【００３４】
図４の第３段階では、第１及び第２の段階で係数を決定したメインスピーカ側ＦＩＲフィルタ５２ａ及び消音用スピーカ側ＦＩＲフィルタ６０ａを使用する。係数調整部３６、メインスピーカ側ＦＩＲフィルタ５２ａ、消音用スピーカ側ＦＩＲフィルタ６０ａ、加算器６３、遅延器７４及びＦＩＲフィルタ７５はＤＳＰ内に構築される。デジタル入力点２２におけるホワイトノイズに係る音信号は、遅延器７４及びメインスピーカ側ＦＩＲフィルタ５２ａを経由して加算器６３の＋側入力点へ供給されるとともに、ＦＩＲフィルタ７５及び消音用スピーカ側ＦＩＲフィルタ６０ａを経由して加算器６３の−側入力点へ供給される。
【００３５】
遅延器７４は、デジタル入力点２２からの信号が、メインスピーカ側ＦＩＲフィルタ５２ａを経由して加算器６３へ到達するのが、消音用スピーカ側ＦＩＲフィルタ６０ａを経由して加算器６３へ到達するのより早まらないように、挿入するものであり、例えば数サンプル程度の遅延時間に設定される。メインスピーカ側ＦＩＲフィルタ５２ａにおける処理時間がＦＩＲフィルタ７５及び消音用スピーカ側ＦＩＲフィルタ６０ａにおける合計処理時間以上であれば、遅延器７４は省略可能である。
【００３６】
係数調整部３６は、所定数のサンプリング点にわたる加算器６３からの入力に基づきＬＭＳ法に基づきＦＩＲフィルタ７５の各段の係数を調整する。ＦＩＲフィルタ７５の各段の係数は学習により速やかに（例：数秒）収束する。こうして、ＦＩＲフィルタ７５の各段の係数を収束値に設定したものを消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａ（図５）とする。
【００３７】
図５の第４段階では、オーディオ装置の購入者としてのユーザが実際に楽曲等を聴取する時の作動を実施するスピーカ装置７８が確定される。遅延器７４及び消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａはＤＳＰ内に構築される。チューナ等のソースからのアナログの音信号はＡ／Ｄ変換器２１の入力側へ供給され、ＣＤプレーヤやＭＰ３のデジタルオーディオファイルのプレーヤ等のソースからのデジタルの音信号はデジタル入力点２２へ供給される。
【００３８】
デジタル入力点２２の音信号は遅延器７４、Ｄ／Ａ変換器２３及びアンプ２４を経由してメインスピーカ１１へ送られるとともに、消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａ、Ｄ／Ａ変換器３０及びアンプ３１を経由して消音用スピーカ１２へ送られる。消音用スピーカ１２の正面からメインスピーカ１１の方へ出力された音波は、前述のマイクロホン１６の位置においてメインスピーカ１１の背面から放出される音波と前述のマイクロホン１６の位置において衝突し、相互に打ち消し合う。
【００３９】
アンプ２４，３１は連動しており、ユーザがメインスピーカ８８からの音量を増減するために、アンプ２４の利得を増減すると、これに連動して、アンプ３１の利得も増減する。
【００４０】
図６は図５のスピーカ装置７８の効果を調べたグラフである。上側の特性線（ＦＲＯＮＴのみ）は、消音用スピーカ１２を停止させた状態でのマイクロホン１６の出力のパワースペクトルであり、下側の特性線（打ち消しＯＮ）は、消音用スピーカ１２を作動させた状態でのマイクロホン１６の出力のパワースペクトルである。スピーカ装置７８により、すなわち消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａからの音信号を消音用スピーカ１２へ供給して、消音用スピーカ１２を作動させることにより、メインスピーカ８８の背面音を全周波数範囲にわたり的確に減衰させていることが分かる。
【００４１】
第１〜第４段階の実施場所として次の場合が想定される。
【００４２】
（ａ）第１〜第３段階をスピーカ装置７８のメーカの設計段階において実施して、消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａを設計段階において確定してしまう。そして、製造段階では、マイクロホン１６無しのスピーカボックス部１０を製造するとともに、スピーカ装置７８を製造する。したがって、ユーザには、マイクロホン１６無しのスピーカボックス部１０を装備するスピーカ装置７８付きのオーディオ装置を販売する。
【００４３】
（ｂ）第１〜第３段階をスピーカ装置７８のメーカの製造段階で実施して、スピーカ装置７８を製造段階において完成させる。ユーザには、マイクロホン１６無しのスピーカボックス部１０を装備するスピーカ装置７８付きのオーディオ装置を販売する。
【００４４】
（ｃ）ユーザにマイクロホン１６付きスピーカボックス部１０を装備するスピーカ装置７８付きのオーディオ装置を販売する。そして、ユーザが自分で第１〜第３段階を実施して、第４段階のスピーカ装置７８を完成させる。
【００４５】
（ｄ）上記（ｃ）の変形例である。第１〜第４段階をスピーカ装置７８のメーカの製造段階で実施して、スピーカ装置７８を完成させるとともに、ユーザにマイクロホン１６付きスピーカボックス部１０を装備するスピーカ装置７８付きのオーディオ装置を販売する。そして、ユーザが、自分でも、第１〜第３段階を実施して、スピーカ装置７８を完成できるようにする。メーカの製造段階で確定した消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａの係数はデフォルトとして設定し、ユーザは、適宜、自ら第１〜第３段階を実施して、消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａの係数を変更することができるようになっているとともに、ユーザは、消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａの係数リセット指示により、消音信号生成用ＦＩＲフィルタ７５ａの係数をデフォルトへ戻せるようにする。
【００４６】
図７は図５のスピーカ装置７８を汎用化したスピーカ装置８５の構成図である。スピーカ装置８５は、入力点８６、第１のＤ／Ａ変換器８７、メインスピーカ８８、消音信号生成用デジタルフィルタ８９、第２のＤ／Ａ変換器９０及び消音用スピーカ９１を備えている。
【００４７】
第１のＤ／Ａ変換器８７は、入力点８６からの音信号をアナログの音信号へ変換する。メインスピーカ８８は、第１のＤ／Ａ変換器８７からの音信号に係る音を正面側へ出力する。消音信号生成用デジタルフィルタ８９は、入力点８６からの音信号から係数により決まるデジタル信号を生成して出力する。
【００４８】
第２のＤ／Ａ変換器９０は、消音信号生成用デジタルフィルタ８９からのデジタル信号をアナログ信号へ変換して出力する。消音用スピーカ９１は、第２のＤ／Ａ変換器９０からのアナログ信号に係る音を、メインスピーカ８８の背面側からの音に対向するように、出力する。
【００４９】
入力点８６はスピーカ装置７８（図２）のデジタル入力点２２に対応する。第１のＤ／Ａ変換器８７、メインスピーカ８８、消音信号生成用デジタルフィルタ８９、第２のＤ／Ａ変換器９０及び消音用スピーカ９１はそれぞれスピーカ装置７８のＤ／Ａ変換器２３、メインスピーカ１１、消音信号生成用デジタルフィルタ７５ａ、Ｄ／Ａ変換器３０及び消音用スピーカ１２に対応している。消音用スピーカ１２は、その正面をメインスピーカ１１の背面に対峙させているが、消音用スピーカ９１は、その正面ではなく、その背面をメインスピーカ８８の背面に対峙させて、背面からメインスピーカ８８の方へ消音用音を出力するようになっていてもよい。しかし、その場合には、消音用スピーカ９１に供給する音信号について、インバータ等によりその位相を逆にする必要がある。メインスピーカ８８の背面と消音用スピーカ９１とは対峙的に配設される必要はなく、消音用スピーカ９１からの音がメインスピーカ８８の背面からの音と衝突し得るような通路を形成してあればよい（例：特許文献１の図４）。
【００５０】
図８は消音信号生成用デジタルフィルタ８９の係数を確定する段階の構成図である。図８の構成の具体例は前述の図４の構成である。第１のデジタルフィルタ９４は、入力点８６から第１のＤ／Ａ変換器８７及びメインスピーカ８８を経由してメインスピーカ８８と消音用スピーカ９１との間の音空間に位置する測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬（シミュレート）したものである。第２のデジタルフィルタ９５は、消音信号生成用デジタルフィルタ８９の出力側から第２のＤ／Ａ変換器９０及び消音用スピーカ９１を経由して測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬したものである。
【００５１】
第１のデジタルフィルタ９４は、入力点８６と係数決定用差分器９６の一方の入力点８６との間に介在する。適応型フィルタ９７及び第２のデジタルフィルタ９５は、それぞれ前段及び後段の関係で、入力点８６と係数決定用差分器９６の他方の入力点８６との間に介在する。消音信号生成用デジタルフィルタ８９の係数は、係数決定用差分器９６の出力を適応型フィルタ９７の誤差信号として使用し、学習後の該適応型フィルタ９７の係数とされている。第１のデジタルフィルタ９４、第２のデジタルフィルタ９５及び適応型フィルタ９７はそれぞれ図４のメインスピーカ側デジタルフィルタ５２ａ、消音用スピーカ側デジタルフィルタ６０ａ及びデジタルフィルタ７５に対応する。測定点は図１のマイクロホン１６の位置に対応している。
【００５２】
適応型フィルタ９７の作動では、現実の第１のＤ／Ａ変換器８７、メインスピーカ８８、第２のＤ／Ａ変換器９０、消音用スピーカ９１及び測定点ではなく、それらを模擬した第１のデジタルフィルタ９４及び第２のデジタルフィルタ９５を用いるので、適応型フィルタ９７の係数更新に対する誤差信号が時間遅れなく適応型フィルタ９７へ供給され、適応型フィルタ９７の係数が適格化される。そして、その係数を消音信号生成用デジタルフィルタ８９の係数に適用して、現実の第１のＤ／Ａ変換器８７、メインスピーカ８８、第２のＤ／Ａ変換器９０及び消音用スピーカ９１と共に使用することにより、現実のスピーカ装置８５において、消音用スピーカ９１への的確な供給信号を生成することができる。
【００５３】
典型的には、第１のデジタルフィルタ９４の係数の決定において、入力点８６と第１の差分器の一方の入力点との間に第１の経路を介在させるとともに、入力点８６と第１の差分器の他方の入力点との間に第１の適応型フィルタを介在させる。そして、第１の差分器の出力を第１の適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該第１の適応型フィルタの係数を第１のデジタルフィルタ９４の係数にする。該第１の適応型フィルタ及び第１の差分器の具体例は、図２のデジタルフィルタ５２及び加算器５３である。
【００５４】
典型的には、第２のデジタルフィルタ９５の係数の決定において、入力点８６と第２の差分器の一方の入力点との間に第２の経路を介在させるとともに、入力点８６と第２の差分器の他方の入力点との間に第２の適応型フィルタを介在させる。そして、第２の差分器の出力を第２の適応型フィルタの誤差信号として使用して、学習後の該第２の適応型フィルタ９７の係数を第２のデジタルフィルタ９５の係数にする。該第２の適応型フィルタ及び第２の差分器の具体例は図３のデジタルフィルタ６０及び加算器６１である。
【００５５】
例えば、入力点８６の音信号が第１のデジタルフィルタ９４を経由して係数決定用差分器９６へ到達するのに要する時間が、入力点８６の音信号が消音信号生成用デジタルフィルタ８９の係数決定用の適応型フィルタ９７及び第２のデジタルフィルタ９５を経由して係数決定用差分器９６に到達するのに要する時間より長くなるように、入力点８６と係数決定用差分器９６との間に遅延器を挿入することができる。該遅延器の具体例は、図４の遅延器７４である。
【００５６】
典型的には、第１及び第２の経路には、測定点のマイクロホンと、誤差信号の基にするデジタル音信号へ該マイクロホンのアナログ出力を変換するＡ／Ｄ変換器とを含む音信号経路部分が共通に含まれている。該Ａ／Ｄ変換器の具体例はＡ／Ｄ変換器３５（図２及び図３）である。第１のデジタルフィルタ９４及び第２のデジタルフィルタ９５において、共通の音信号経路部分は、処理時間を相互に相殺されるので、係数決定用差分器９６の出力に関して不都合は生じない。
【００５７】
図９はスピーカ装置制御方法１００のフローチャートである。スピーカ装置制御方法１００は、図７のスピーカ装置８５に適用される。Ｓ１０１では、メインスピーカ８８と消音用スピーカ９１との間の音空間に測定点を設定して、入力点８６から第１のＤ／Ａ変換器８７及びメインスピーカ８８を経由して測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第１の経路を模擬した第１のデジタルフィルタ９４、及び消音信号生成用デジタルフィルタ８９の出力側から第２のＤ／Ａ変換器９０及び消音用スピーカ９１を経由して測定点までの音信号及び音の経路部分を含む第２の経路を模擬した第２のデジタルフィルタ９５を同定する。
【００５８】
Ｓ１０２では、第１のデジタルフィルタ９４を入力点８６と係数決定用差分器９６の一方の入力点８６との間に介在させるとともに、前段の適応型フィルタ９７と後段の第２のデジタルフィルタ９５とを入力点８６と係数決定用差分器９６の他方の入力点８６との間に介在させて、係数決定用差分器９６の出力を適応型フィルタ９７の誤差信号として使用して、学習後の該適応型フィルタ９７の係数を求める。
【００５９】
Ｓ１０３では、求めた学習後の適応型フィルタ９７の係数を消音信号生成用デジタルフィルタ８９の係数に適用する。
【００６０】
Ｓ１０１は図２及び図３（第１及び第２の段階）の構成に対応する処理である。Ｓ１０１は図４（第３段階）の構成に対応する処理である。Ｓ１０３は図５（第４段階）の構成に対応する処理である。
【００６１】
本明細書は様々な発明を開示している。それら発明は、発明の最良の形態の項で説明した各装置及び各方法だけでなく、当業者の自明の範囲内で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を自明の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】スピーカ装置の概略構成図である。
【図２】スピーカ装置を確定する過程における第１段階の構成図である。
【図３】スピーカ装置を確定する過程における第２段階の構成図である。
【図４】スピーカ装置を確定する過程における第３段階の構成図である。
【図５】スピーカ装置を確定する過程における第４段階の構成図である。
【図６】図５のスピーカ装置の効果を調べたパワースペクトルのグラフである。
【００６３】
【図７】図５のスピーカ装置を汎用化したスピーカ装置の構成図である。
【図８】消音信号生成用デジタルフィルタの係数を確定する段階の構成図である。
【図９】スピーカ装置制御方法のフローチャートである。
【図１０】従来のスピーカ装置制御方法のブロック図である。
【図１１】図１０においてマイクロホン付近の動作に関与する構成について簡略化したブロック図である。
【図１２】ＬＭＳ法に準拠した周知の適応型フィルタのブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
８５：スピーカ装置、８６：入力点、８７：第１のＤ／Ａ変換器、８８：メインスピーカ、８９：消音信号生成用デジタルフィルタ、９０：第２のＤ／Ａ変換器、９１：消音用スピーカ、９４：第１のデジタルフィルタ、９５：第２のデジタルフィルタ、９６：係数決定用差分器、９７：適応型フィルタ、１００：スピーカ装置制御方法。
【図１】
0004929134.tif 000002
【図２】
0004929134.tif 000003
【図３】
0004929134.tif 000004
【図４】
0004929134.tif 000005
【図５】
0004929134.tif 000006
【図６】
0004929134.tif 000007
【図７】
0004929134.tif 000008
【図８】
0004929134.tif 000009
【図９】
0004929134.tif 000010
【図１０】
0004929134.tif 000011
【図１１】
0004929134.tif 000012
【図１２】
0004929134.tif 000013