JP7709142B2 - GENERATION DEVICE, GENERATION METHOD, AND PROGRAM - Google Patents
GENERATION DEVICE, GENERATION METHOD, AND PROGRAMInfo
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Description
特許法第30条第2項適用 (1)発行日 予稿集公開 2022年2月23日、発明を発表した日 2022年3月9日(開催日 2022年3月9日~3月11日) 刊行物 日本音響学会2022春季研究発表会(予稿集) https://acoustics.jp/annualmeeting/program/Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies (1) Publication date: Proceedings publication: February 23, 2022; date of announcement of invention: March 9, 2022 (date of holding: March 9-11, 2022) Publication: Acoustical Society of Japan 2022 Spring Research Presentation (Proceedings) https://acoustics.jp/annualmeeting/program/
本発明は、特定の位置での外部の騒音を抑圧する能動的騒音抑圧(ANC:Active Noise Control)の技術に関する。 The present invention relates to active noise control (ANC) technology that suppresses external noise at a specific position.
従来の能動的騒音抑圧技術として非特許文献1が知られている。能動的騒音抑制では、参照マイク、エラーマイク、キャンセルスピーカを一般的に用いる。図1は従来の騒音抑圧装置の構成例を示す。参照マイク91で騒音源の発する騒音を収音する。キャンセルスピーカ92は、抑圧信号生成装置90で生成されたキャンセル信号を再生して、騒音を相殺するキャンセル音を発する。さらに、エラーマイク93で騒音の消し残しを収音し、フィードバックする。抑圧信号生成装置90は、参照マイク91の収音信号とエラーマイク93の収音信号とを用いて、騒音の消し残しが小さくなるようにキャンセル信号を能動的に制御し、生成する。エラーマイク93の設置位置において、騒音の消し残しが小さくなるように、キャンセルスピーカ92がキャンセル音を発するため、キャンセル音はエラーマイク93の設置位置で最も効率よく騒音を抑圧する。そのため、エラーマイク93はユーザの耳元近くに設置される。 Non-Patent Document 1 is known as a conventional active noise suppression technology. In active noise suppression, a reference microphone, an error microphone, and a cancellation speaker are generally used. FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional noise suppression device. The reference microphone 91 picks up noise emitted by a noise source. The cancellation speaker 92 reproduces the cancellation signal generated by the suppression signal generation device 90 and emits a cancellation sound that cancels the noise. Furthermore, the error microphone 93 picks up the remaining noise and feeds it back. The suppression signal generation device 90 actively controls and generates a cancellation signal using the collected signal of the reference microphone 91 and the collected signal of the error microphone 93 so that the remaining noise is reduced. Since the cancellation speaker 92 emits the cancellation sound so that the remaining noise is reduced at the installation position of the error microphone 93, the cancellation sound most efficiently suppresses noise at the installation position of the error microphone 93. For this reason, the error microphone 93 is installed close to the user's ear.
しかしながら、実際の利用に際しては、エラーマイク93をユーザの耳元近くに設置できない場合もあり、エラーマイク93の設置位置とユーザの耳元との距離が大きくなると、前述の通り、エラーマイク93の設置位置で最も効率よく騒音を抑圧し、ユーザの耳元では騒音の消し残しが大きくなり、抑圧性能が低下し、ユーザが騒音抑圧の恩恵を十分に得られない場合がある。例えば、騒音源から耳元までの距離が100mmであり、エラーマイク93をユーザの耳元(0mm)に設置した場合の抑圧性能は-∞dBであり、エラーマイク93を騒音源と耳元との中間地点に設置した場合の抑圧性能は-7.38dBであることをシミュレーションにて確認した。図2は、従来技術の抑圧可能領域(スイートスポット)S1と所望のスイートスポットS2との違いを説明するための図である。 However, in actual use, there are cases where the error microphone 93 cannot be installed close to the user's ear, and if the distance between the installation position of the error microphone 93 and the user's ear is large, as described above, the noise is most efficiently suppressed at the installation position of the error microphone 93, and the noise remaining at the user's ear increases, the suppression performance decreases, and the user may not be able to fully benefit from the noise suppression. For example, it was confirmed by simulation that when the distance from the noise source to the ear is 100 mm and the error microphone 93 is installed at the user's ear (0 mm), the suppression performance is -∞ dB, and when the error microphone 93 is installed at the midpoint between the noise source and the ear, the suppression performance is -7.38 dB. Figure 2 is a diagram for explaining the difference between the suppressible region (sweet spot) S 1 of the conventional technology and the desired sweet spot S 2 .
非特許文献2では、図3に示すように頭部周辺に頭部を覆うように複数のエラーマイク93を設置し、エラーマイク93で得られた信号から内部の音圧を推定することで耳元音圧を予測する。 In Non-Patent Document 2, as shown in FIG. 3, multiple error microphones 93 are placed around the head to cover the head, and the sound pressure at the ear is predicted by estimating the internal sound pressure from the signals obtained by the error microphones 93.
しかしながら、公共機関の座席等での利用を考えると、複数のエラーマイクの設置条件が現実的ではないという課題がある。
本発明は、公共機関の座席等での利用に適した設置条件に基づき設置したエラーマイクで収音した収音信号から、ユーザの耳元で収音した場合に得られる収音信号を推定し、キャンセル信号を能動的に制御するために、実際のエラーマイクの配置位置で収音した収音信号の代わりに推定により得られた収音信号を使用することで、実際のエラーマイクから離れたユーザの耳元でも高い抑圧性能を実現する生成装置、生成方法、そのプログラムを提供することを目的とする。
However, when considering use in seats in public institutions, etc., there is a problem that the conditions for installing multiple error microphones are not realistic.
The present invention aims to provide a generation device, generation method, and program thereof that estimates a picked-up signal that would be obtained if sound were picked up near a user's ear from a picked-up signal picked up by an error microphone installed based on installation conditions suitable for use in seats in public institutions, etc., and uses the estimated picked-up signal instead of the picked-up signal picked up at the actual location of the error microphone in order to actively control a cancellation signal, thereby achieving high suppression performance even near a user's ear that is far from the actual error microphone.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、生成装置は、アクティブノイズコントロールに用いるキャンセル信号を生成する。生成装置は、騒音の抑圧量が最大となる地点が、複数のエラーマイクの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号を生成し、複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した球面上に配置され、球面調和関数展開係数を利用して、複数のエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクを設置した場合に収音される収音信号を推定し、推定収音信号x(v)を得る音圧推定部と、抑圧対象の騒音を収音した収音信号x(r)と推定収音信号x(v)とを用いて、仮想マイクの設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号を生成する抑圧信号生成部とを含み、仮想マイクは、実際には設置されずに仮想的に設置されるマイクである。 In order to solve the above problem, according to one aspect of the present invention, a generating device generates a cancellation signal used in active noise control. The generating device generates a cancellation signal so that the point where the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation positions of the multiple error microphones, and the multiple error microphones are arranged on a sphere close to the user's head. The generating device includes a sound pressure estimating unit that uses spherical harmonic function expansion coefficients to estimate a pickup signal that would be picked up if a virtual microphone were installed at a position closer to the observation point than the multiple error microphones, and obtains an estimated pickup signal x(v), and a suppression signal generating unit that uses the pickup signal x(r) that picks up the noise to be suppressed and the estimated pickup signal x(v) to generate a cancellation signal for suppressing the noise at the installation position of the virtual microphone, and the virtual microphone is a microphone that is virtually installed without actually being installed.
本発明によれば、ユーザの耳元にエラーマイクを配置できない場合に、ユーザの頭部周辺に頭部を覆うように複数のエラーマイクを設置することなく、高い抑圧性能を実現することができるという効果を奏する。 The present invention has the advantage that, when an error microphone cannot be placed near the user's ear, high suppression performance can be achieved without placing multiple error microphones around the user's head so as to cover the head.
以下、本発明の実施形態について、説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。以下の説明において、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。 The following describes an embodiment of the present invention. In the drawings used in the following description, components having the same functions and steps performing the same processing are denoted with the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. In the following description, processing performed on each element of a vector or matrix is assumed to apply to all elements of that vector or matrix, unless otherwise specified.
<第一実施形態のポイント>
本実施形態では、ユーザの頭部に近接した球面上に位置に設置された複数のエラーマイクの収音信号から耳元での観測音圧を推定する。例えば、実際の複数のエラーマイクの収音信号から、耳元に配置された仮想的なエラーマイクの収音信号を推定し、ANCにおいて、仮想的なエラーマイクの収音信号を従来のエラーマイクの収音信号として用いる。このような構成とすることで、スイートスポットの位置をエラーマイクの設置位置から仮想的なエラーマイクの位置に変更し、耳元での消し残りをキャンセルする音を出すことができる。
<Key Points of the First Embodiment>
In this embodiment, the observed sound pressure at the ear is estimated from the pickup signals of multiple error microphones installed on a spherical surface close to the user's head. For example, the pickup signals of a virtual error microphone placed at the ear are estimated from the pickup signals of the actual multiple error microphones, and the pickup signals of the virtual error microphone are used as the pickup signals of the conventional error microphone in the ANC. With this configuration, the position of the sweet spot can be changed from the installation position of the error microphone to the position of the virtual error microphone, and a sound that cancels the residual sound at the ear can be produced.
仮想的なエラーマイクの収音信号を推定する方法としては様々な方法が考えられる。例えば、ユーザの頭部に近接した球面上に配置した実際の複数のエラーマイクから、球面調和関数を用いて耳元の音圧を推定する。
なお、複数のエラーマイクが配置される球面の中心がユーザの頭部の外側に位置するように、複数のエラーマイクを配置する。
There are various methods for estimating the sound pickup signal of the virtual error microphone. For example, the sound pressure at the ear is estimated using a spherical harmonic function from multiple actual error microphones placed on a sphere close to the user's head.
The error microphones are arranged so that the center of the sphere on which they are arranged is located outside the user's head.
<第一実施形態>
図4は第一実施形態に係る騒音抑圧システムの機能ブロック図を、図5はその処理フローを示す。
First Embodiment
FIG. 4 is a functional block diagram of the noise suppression system according to the first embodiment, and FIG. 5 shows the processing flow thereof.
騒音抑圧システムは、参照マイク91、キャンセルスピーカ92、L個のエラーマイク93-iからなるマイクアレー、抑圧信号生成部110および音圧推定部120を含む。i=1,2,…,Lとする。抑圧信号生成部110および音圧推定部120からなる装置を抑圧信号生成装置ともいう。 The noise suppression system includes a microphone array consisting of a reference microphone 91, a cancellation speaker 92, and L error microphones 93-i, a suppression signal generation unit 110, and a sound pressure estimation unit 120. Let i=1, 2, ..., L. The device consisting of the suppression signal generation unit 110 and the sound pressure estimation unit 120 is also called a suppression signal generation device.
抑圧信号生成装置は、参照マイク91の収音信号x(r)と、L個のエラーマイク93-iの収音信号x(e)とを入力とし、騒音の抑圧量が最大となる地点が、エラーマイク93-iの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号(以下、「抑圧信号」ともいう)yを生成して、キャンセルスピーカ92に出力する。 The suppression signal generating device receives the pickup signal x(r) of the reference microphone 91 and the pickup signals x(e) of the L error microphones 93-i as input, generates a cancellation signal (hereinafter also referred to as the "suppression signal") y so that the point at which the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation position of the error microphone 93-i, and outputs the generated signal to the cancellation speaker 92.
抑圧信号生成装置は、例えば、中央演算処理装置(CPU: Central Processing Unit)、主記憶装置(RAM: Random Access Memory)などを有する公知又は専用のコンピュータに特別なプログラムが読み込まれて構成された特別な装置である。抑圧信号生成装置は、例えば、中央演算処理装置の制御のもとで各処理を実行する。抑圧信号生成装置に入力されたデータや各処理で得られたデータは、例えば、主記憶装置に格納され、主記憶装置に格納されたデータは必要に応じて中央演算処理装置へ読み出されて他の処理に利用される。抑圧信号生成装置の各処理部は、少なくとも一部が集積回路等のハードウェアによって構成されていてもよい。抑圧信号生成装置が備える各記憶部は、例えば、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置、またはリレーショナルデータベースやキーバリューストアなどのミドルウェアにより構成することができる。ただし、各記憶部は、必ずしも抑圧信号生成装置がその内部に備える必要はなく、ハードディスクや光ディスクもしくはフラッシュメモリ(Flash Memory)のような半導体メモリ素子により構成される補助記憶装置により構成し、抑圧信号生成装置の外部に備える構成としてもよい。 The suppression signal generating device is a special device configured by loading a special program into a publicly known or dedicated computer having, for example, a central processing unit (CPU), a main memory (RAM), etc. The suppression signal generating device executes each process under the control of the central processing unit, for example. Data input to the suppression signal generating device and data obtained by each process are stored in, for example, the main memory, and the data stored in the main memory is read out to the central processing unit as necessary and used for other processes. At least a part of each processing unit of the suppression signal generating device may be configured by hardware such as an integrated circuit. Each storage unit of the suppression signal generating device may be configured by, for example, a main storage device such as a RAM (Random Access Memory), or middleware such as a relational database or a key-value store. However, each storage unit does not necessarily have to be provided inside the suppression signal generating device, and may be configured by an auxiliary storage device configured by a semiconductor memory element such as a hard disk, optical disk, or flash memory, and may be configured to be provided outside the suppression signal generating device.
以下、各部について説明する。 Each part is explained below.
<参照マイク91>
参照マイク91は、抑圧対象の音を収音し(S91)、収音信号x(r)を出力する。参照マイク91で収音した抑圧対象の音を、以下「騒音」と記載する。
<Reference Microphone 91>
The reference microphone 91 picks up the sound to be suppressed (S91) and outputs a picked-up sound signal x(r). The sound to be suppressed picked up by the reference microphone 91 is hereinafter referred to as "noise."
<キャンセルスピーカ92>
キャンセルスピーカ92は、キャンセル信号yを入力とし、キャンセル信号yを再生する(S92)。キャンセルスピーカ92から再生される再生音と抑圧対象の騒音とが完全な逆位相となる場合、再生音と抑圧対象の騒音とが重なる、すなわち、音波同士が重畳する、と波が打ち消し合うため、騒音が抑圧される。
<Cancellation Speaker 92>
The cancellation speaker 92 receives the cancellation signal y as input and reproduces the cancellation signal y (S92). When the playback sound reproduced from the cancellation speaker 92 and the noise to be suppressed are in completely opposite phase, the playback sound and the noise to be suppressed overlap, that is, the sound waves overlap, and the waves cancel each other out, thereby suppressing the noise.
<エラーマイク93-i>
エラーマイク93-iは、騒音の消し残しを含む、キャンセルスピーカ92から再生される再生音で抑圧されなかった音を収音し(S93)、収音信号x(e)を出力する。エラーマイク93-iは、観測点(例えば、ユーザの耳元)よりも騒音源に近い位置に配置される。L個のエラーマイク93-iの位置は、音圧の推定方法と関係するため、後述する音圧推定部120と合わせて説明する。
<Error microphone 93-i>
The error microphone 93-i picks up sounds that are not suppressed by the sound reproduced from the cancellation speaker 92, including residual noise (S93), and outputs a picked-up sound signal x(e). The error microphone 93-i is placed at a position closer to the noise source than the observation point (for example, the user's ear). The positions of the L error microphones 93-i are related to the method of estimating sound pressure, and will be described together with the sound pressure estimation unit 120 described later.
<音圧推定部120>
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)を入力とし、L個のエラーマイク93-iよりも観測点に近い位置にマイク130を設置した場合に収音されると推定される信号である、推定収音信号x(v)を算出し、出力する。すなわち、音圧推定部120は、キャンセルスピーカ92から再生される再生音で抑圧されなかった音がマイク130の設置位置で収音される場合に得られる収音信号を推定し(S120)、推定した収音信号を推定収音信号x(v)として出力する。以下、推定収音信号x(v)の推定方法を7つ例示する。ここで、マイク130は実際には設置せず仮想的に設置されるものであり、以下仮想マイク130と記載する。
<Sound Pressure Estimation Unit 120>
The sound pressure estimation unit 120 receives the output signals (sound pickup signals) x(e) of the L error microphones 93-i as input, calculates an estimated sound pickup signal x(v) which is a signal estimated to be picked up when the microphone 130 is installed at a position closer to the observation point than the L error microphones 93-i, and outputs the signal. That is, the sound pressure estimation unit 120 estimates a sound pickup signal obtained when a sound that is not suppressed by the sound reproduced from the cancellation speaker 92 is picked up at the installation position of the microphone 130 (S120), and outputs the estimated sound pickup signal as an estimated sound pickup signal x(v). Seven examples of estimation methods for the estimated sound pickup signal x(v) are given below. Here, the microphone 130 is not actually installed but is installed virtually, and is hereinafter referred to as a virtual microphone 130.
(推定方法1)
本推定方法では、ユーザの頭部に近接した球面上に配置した複数のエラーマイクの収音信号から、球面調和関数展開係数を利用して仮想的なエラーマイクの収音信号を推定する。以下、推定方法1の条件について説明する。
(Estimation method 1)
In this estimation method, a virtual error microphone pickup signal is estimated from the pickup signals of multiple error microphones arranged on a spherical surface close to the user's head, using spherical harmonic function expansion coefficients. The conditions for estimation method 1 are described below.
(条件1)
複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した仮想的な球(以下、仮想球Bともいう)の球面上に配置される。仮想球は、物理的に存在する球ではない。さらに、複数のエラーマイクは、仮想球Bの中心がユーザの頭部の外側に位置するように配置される。
(Condition 1)
The multiple error microphones are arranged on the surface of a virtual sphere (hereinafter also referred to as virtual sphere B) close to the user's head. The virtual sphere is not a physically existing sphere. Furthermore, the multiple error microphones are arranged so that the center of virtual sphere B is located outside the user's head.
(条件2)
球面調和関数展開係数を利用するために、エラーマイクの個数Lと、球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たす。
(Condition 2)
In order to utilize the spherical harmonic function expansion coefficients, the number L of error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L.
(条件3)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置とし、かつ、仮想球の表面または外側とする。なお、仮想球の表面または外側に位置する点の音圧を推定することを音圧の外挿に基づく推定と呼ぶ。
(Condition 3)
The positions of the virtual microphones are the positions of the user's ears and are on the surface or outside of the virtual sphere. Note that estimating the sound pressure at a point located on the surface or outside of the virtual sphere is called estimation based on extrapolation of the sound pressure.
図6および図7は、ユーザの頭部に近接した仮想球Bの球面上の複数のエラーマイク93-iの位置関係を説明するための図である。 Figures 6 and 7 are diagrams for explaining the positional relationship of multiple error microphones 93-i on the spherical surface of virtual sphere B close to the user's head.
本推定方法では、受聴者の耳の位置からあらかじめ決めた距離の位置に原点O'をおき、原点O'の位置から等間隔の位置(同じ半径の位置)に複数のエラーマイクを配置する。すなわち、仮想球Bの表面上にエラーマイクを配置する。半径aの仮想球Bの球面上にエラーマイクを配置し、半径rの球面上の音圧を推定する。例えば、中心(原点O')からエラーマイクまでの距離をa=7.5cmとし、4個のエラーマイクを半径aの仮想球に内接する三角錐の頂点に配置する。このとき、4個のエラーマイクはテトラ型のマイクアレーとなる。例えば、中心(原点O')から観測点(仮想マイク130の位置)までの距離をr=8cmとして推定する。 In this estimation method, an origin O' is placed at a predetermined distance from the position of the listener's ears, and multiple error microphones are placed at equal intervals (at the same radius) from the position of origin O'. That is, the error microphones are placed on the surface of virtual sphere B. Error microphones are placed on the spherical surface of virtual sphere B of radius a, and the sound pressure on the spherical surface of radius r is estimated. For example, the distance from the center (origin O') to the error microphone is a = 7.5 cm, and four error microphones are placed at the vertices of a triangular pyramid inscribed in the virtual sphere of radius a. In this case, the four error microphones form a tetrahedral microphone array. For example, the distance from the center (origin O') to the observation point (position of virtual microphone 130) is estimated as r = 8 cm.
球面調和関数展開を利用することで、ある球面上での観測音圧から、任意の球面上における観測音圧を推定することが可能である。 By using spherical harmonic expansion, it is possible to estimate the observed sound pressure on any sphere from the observed sound pressure on a certain sphere.
半径aの球の表面上のある角度Ωo=(θo,φo)で観測される音圧p(a,Ωo)は、その球の外側からのみ雑音が到来する場合、
と表せる。ここでkは波数であり、βn,mはその雑音場に固有な音場係数であり、jnはn次の球ベッセル関数であり、Ym
n(・)は球面調和関数である。
The sound pressure p(a,Ω o ) observed at an angle Ω o =(θ o ,φ o ) on the surface of a sphere of radius a is given by, when noise comes only from outside the sphere:
Here, k is the wave number, β n,m are the acoustic field coefficients specific to the noise field, j n is the nth order spherical Bessel function, and Y m n (·) is the spherical harmonic function.
音場係数βn,mは、球面調和関数展開を利用して
として計算できる。
The sound field coefficients β n,m are calculated using spherical harmonic expansion.
It can be calculated as:
よって、雑音源を含まない半径rの任意の角度Ωの音圧p(r,Ω)は、
により、推定することができる。
Therefore, the sound pressure p(r,Ω) at any angle Ω of radius r, excluding the noise source, is
It can be estimated by:
従って、音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(2)により音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて式(3)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、計算量を減らすために、予め様々な音圧の観測値に対応する音場係数βn,mを求めておき、音圧の観測値と音場係数βn,mとの組み合わせを図示しない記憶部に予め記憶しておき、音圧推定時には、記憶部からL個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]に対応する音場係数βn,mを取り出し、式(3)により仮想マイクにおける音圧を推定する構成としてもよい。さらに、仮想マイクの位置(r,Ω)が予め決まっている場合には、予め様々な音圧の観測値に対応する仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を求めておき、音圧の観測値x[e]=[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]と仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)との組み合わせを図示しない記憶部に予め記憶しておき、音圧推定時には、記憶部からL個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]に対応する仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を取り出し、演算処理を行わずに仮想マイクにおける音圧を推定する構成としてもよい。 Therefore, the sound pressure estimation unit 120 uses the observed sound pressure values [p(a,Ω 1), p(a,Ω 2 ), ..., p(a,Ω L )] obtained from the output signals (picked up signals) x(e) of the L error microphones 93-i to calculate the sound field coefficients β n,m according to equation (2), and estimates the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone according to equation (3) using the sound field coefficients β n,m . In order to reduce the amount of calculations, sound field coefficients β n,m corresponding to various observed sound pressure values may be obtained in advance, and combinations of the observed sound pressure values and the sound field coefficients β n,m may be stored in advance in a memory unit not shown.When estimating the sound pressure, the sound field coefficients β n,m corresponding to the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ), ..., p(a,Ω L )] obtained from the output signals (picked up sound signals) x(e) of the L error microphones 93 -i may be retrieved from the memory unit, and the sound pressure at the virtual microphone may be estimated using equation (3). Furthermore, when the position (r, Ω) of the virtual microphone is determined in advance, the sound pressure p(r, Ω) at the virtual microphone corresponding to various observed sound pressure values is obtained in advance, and combinations of the observed sound pressure values x[e]=[p(a, Ω 1 ), p(a, Ω 2 ), ..., p(a, Ω L )] and the sound pressure p(r, Ω) at the virtual microphone are stored in advance in a memory unit not shown.When estimating the sound pressure, the sound pressure p(r, Ω) at the virtual microphone corresponding to the observed sound pressure values [p(a, Ω 1 ), p(a, Ω 2 ), ..., p(a, Ω L )] obtained from the output signals (picked up signals) x(e) of the L error microphones 93-i is retrieved from the memory unit, and the sound pressure at the virtual microphone can be estimated without performing any calculation processing.
なお、L=4の場合、(N+1)2≦Lを満たすためにNは1次に制限される。
一方、球面調和関数展開を使って音場を表現するときには、kr<Nまでの範囲における周波数と半径までは精度良く表現できることが知られている。ここで、rは半径(仮想マイクまでの距離)、k=2πf/c(cは音速=340m/s, fは周波数)なので,例えば,N=1の場合,半径(仮想マイクまでの距離)7.5cm内の範囲であれば,721Hzまでの周波数であれば表現可能であり,予測できることが分かる。騒音は低周波数域に集中しているため、721Hzまでの周波数を予測できれば、十分利用価値がある。
In addition, when L=4, N is limited to the first order in order to satisfy (N+1) 2 ≦L.
On the other hand, when expressing a sound field using spherical harmonic expansion, it is known that it is possible to express the frequency and radius in the range of kr<N with good accuracy. Here, r is the radius (distance to the virtual microphone), k=2πf/c (c is the speed of sound = 340m/s, f is frequency), so for example, when N=1, it is possible to express and predict frequencies up to 721Hz within a range of 7.5cm radius (distance to the virtual microphone). Since noise is concentrated in the low frequency range, it is quite useful if frequencies up to 721Hz can be predicted.
(推定方法2)
まず、推定方法2の条件について説明する。
推定方法2も、推定方法1で説明した条件1,2を満たす必要がある。推定方法2では、条件3に代えて、以下の条件4を満たす必要がある。
(Estimation method 2)
First, the conditions for estimation method 2 will be described.
The estimation method 2 also needs to satisfy the conditions 1 and 2 described in the estimation method 1. In the estimation method 2, the following condition 4 needs to be satisfied instead of the condition 3.
(条件4)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置とし、かつ、仮想球の表面とする。
(Condition 4)
The virtual microphones are positioned at the positions of the user's ears and on the surface of the virtual sphere.
よって、本推定方法では、推定方法1と同じように、受聴者の耳位置からあらかじめ決めた距離の位置に原点O’をおき、原点位置から等間隔の位置(同じ半径の位置)に複数のエラーマイクを配置する。すなわち、仮想球表面上にエラーマイクを配置する。さらに、原点O’からユーザの耳元までの距離と仮想球Bの半径が同じになるように複数のエラーマイクを配置する(図8参照)。このとき、式(3)に式(2)を代入する際に、rとaが同じになるので、予測式から球ベッセル関数jn(・)の割り算が消えて、次式で推定音圧を求めることができる。 Therefore, in this estimation method, as in estimation method 1, the origin O' is placed at a position at a predetermined distance from the listener's ear position, and multiple error microphones are placed at equal intervals (same radius positions) from the origin position. That is, the error microphones are placed on the surface of a virtual sphere. Furthermore, multiple error microphones are placed so that the distance from the origin O' to the user's ear is the same as the radius of the virtual sphere B (see FIG. 8). In this case, when substituting equation (2) into equation (3), r and a become the same, so the division of the spherical Bessel function j n (·) disappears from the prediction equation, and the estimated sound pressure can be obtained by the following equation.
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて式(4)により音場係数Pn,mを求め、音場係数Pn,mを用いて式(5)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、音場係数βn,mに代えて音場係数Pn,mを用いて、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 obtains a sound field coefficient Pn,m according to equation (4) using the observed sound pressure values [p(a, Ω1 ),p(a, Ω2 ),...,p(a, ΩL )] obtained from the output signals (collected sound signals) x(e) of the L error microphones 93 -i , and estimates the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone according to equation (5) using the sound field coefficient Pn , m . Note that a configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted by using the sound field coefficient Pn ,m instead of the sound field coefficient βn,m .
(推定方法3)
まず、推定方法3の条件について説明する。
推定方法3も、推定方法1で説明した条件2を満たす必要がある。推定方法3では、条件1,3に代えて、以下の条件5,6を満たす必要がある。
(Estimation method 3)
First, the conditions for Estimation Method 3 will be described.
The estimation method 3 also needs to satisfy the condition 2 described in the estimation method 1. In the estimation method 3, instead of the conditions 1 and 3, the following conditions 5 and 6 need to be satisfied.
(条件5)
複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した仮想球Bの球面上に等間隔に配置される。
(Condition 5)
The multiple error microphones are arranged at equal intervals on the surface of a virtual sphere B close to the user's head.
(条件6)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置よりも仮想球の中心側とし、仮想球の内側とする。なお、仮想球の内側に位置する点の音圧を推定することを音圧の内挿に基づく推定と呼ぶ。
(Condition 6)
The position of the virtual microphone is set closer to the center of the virtual sphere than the position of the user's ear, and is set inside the virtual sphere. Note that estimating the sound pressure at a point located inside the virtual sphere is called estimation based on sound pressure interpolation.
よって、本推定方法では、推定方法1と同じように、受聴者の耳位置からあらかじめ決めた距離の位置に原点をおき、原点位置から等間隔の位置(同じ半径の位置)に複数のエラーマイクを配置する。さらに、複数のエラーマイクを仮想球Bの球面上に等間隔に配置する。例えば、正多面体とその外接球面(外半径a)との接点(正多面体の各頂点)や、正多面体とその内接球面(内接半径a)との接点(正多面体の各面の中心)にエラーマイクを配置することで、等間隔にエラーマイクを配置することができる。例えば、仮想球に内接する正四面体の各頂点にエラーマイクを配置する。 Therefore, in this estimation method, as in estimation method 1, the origin is placed at a predetermined distance from the listener's ear position, and multiple error microphones are placed at equal intervals from the origin (at the same radius). Furthermore, multiple error microphones are placed at equal intervals on the spherical surface of imaginary sphere B. For example, error microphones can be placed at equal intervals by placing them at the tangent points (each vertex of a regular polyhedron) between a regular polyhedron and its circumscribing sphere (outer radius a) or at the tangent points (center of each face of a regular polyhedron) between a regular polyhedron and its inscribing sphere (inscribed radius a). For example, error microphones are placed at each vertex of a regular tetrahedron inscribed in the imaginary sphere.
エラーマイクの数がL個で、かつ、L個のエラーマイクを仮想球面上に等間隔に配置した場合は,nの最大次数Nが(N+1)2≦Lとなり,積分が和となる以下の式で音場係数βn,mが求められる。 When the number of error microphones is L and the L error microphones are arranged at equal intervals on the virtual sphere, the maximum order N of n is (N+1) 2 ≦L, and the sound field coefficient βn ,m can be calculated by the following formula, where the integral becomes a sum.
この音場係数βn,mを使って耳位置での音圧を予測する際に、仮想球の原点から耳位置までの距離rを使わずに、それよりも内側の距離rd<rを使って音圧を推定する。
図9は、ユーザの耳位置と、仮想球とエラーマイク、仮想マイクの位置との関係を示す。推定方法1,2ではユーザの耳位置と仮想マイクの位置とが一致するが、本推定方法ではユーザの耳位置と仮想マイクの位置とは異なる。
When predicting the sound pressure at the ear position using this sound field coefficient β n,m , the distance r from the origin of the virtual sphere to the ear position is not used, but the sound pressure is estimated using the distance r d <r inside the ear position.
9 shows the relationship between the user's ear position and the positions of the virtual sphere, error microphone, and virtual microphone. In estimation methods 1 and 2, the user's ear position and the virtual microphone position coincide, but in this estimation method, the user's ear position and the virtual microphone position differ.
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(6)により音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて式(7)により仮想マイクにおける音圧p(rd,Ω)を推定する。なお、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。ただし、音圧p(r,Ω)に代えて音圧p(rd,Ω)を推定する。 The sound pressure estimation unit 120 uses the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ), ..., p(a,Ω L )] obtained from the output signals (sound pickup signals) x(e) of the L error microphones 93-i to calculate the sound field coefficient β n,m according to equation (6), and estimates the sound pressure p(r d ,Ω) at the virtual microphone according to equation (7) using the sound field coefficient β n,m . Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted. However, sound pressure p(r d ,Ω) is estimated instead of sound pressure p( r ,Ω).
例えば、本推定方法と推定方法2とを組み合わせて、条件6を以下のように条件6Aに変更してもよい。 For example, this estimation method may be combined with estimation method 2 to change condition 6 to condition 6A as follows:
(条件6A)
ユーザの耳の位置を仮想球の表面とし、仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置よりも仮想球の中心側とし、仮想球の内側とする。
(Condition 6A)
The positions of the user's ears are set on the surface of the virtual sphere, and the position of the virtual microphone is set closer to the center of the virtual sphere than the positions of the user's ears and inside the virtual sphere.
ユーザの耳の位置より、(r-rd)分、仮想マイクの位置を仮想球の内側に配置する。仮想球の半径aが7.5cmのときに0<r-rd≦6(仮想球の半径aとの比率でいうと、0<r-rd≦0.8a)とすることで、推定方法1と同等以上の予測精度となり、特にr-rd=3(仮想球の半径aとの比率でいうと、r-rd=0.4a)のときに最も予測精度が高かった。 The virtual microphone is positioned inside the virtual sphere by (rr d ) from the position of the user's ears. When the radius a of the virtual sphere is 7.5 cm, the prediction accuracy is equal to or higher than that of estimation method 1 by setting 0 < rr d ≦ 6 (0 < rr d ≦ 0.8a in terms of the ratio to the radius a of the virtual sphere), and the prediction accuracy is particularly high when rr d = 3 (rr d = 0.4a in terms of the ratio to the radius a of the virtual sphere).
(推定方法4)
まず、推定方法4の条件について説明する。
推定方法4も、推定方法1で説明した条件1,3を満たす必要がある。推定方法4では、条件2を満たさなくともよい。
(Estimation method 4)
First, the conditions for Estimation Method 4 will be described.
The estimation method 4 must also satisfy the conditions 1 and 3 described in the estimation method 1. The estimation method 4 does not need to satisfy the condition 2.
本推定方法では、球表面上にあるマイクのうち,耳に近いマイク3つだけを利用する(図10,11参照)。この場合、条件2を満たさず、音場係数は解析的に求まらないため、最小二乗法などを用いて推定する。 In this estimation method, only the three microphones on the surface of the sphere that are closest to the ears are used (see Figures 10 and 11). In this case, condition 2 is not satisfied, and the sound field coefficients cannot be found analytically, so they are estimated using the least squares method, etc.
本推定方法では、半径aの球面上に非等間隔にエラーマイクを配置し、半径rの球面上の音圧を推定する。本推定方法では、球面調和関数展開を直接利用できないので、最小二乗法により球面調和関数展開係数を推定し、半径rの球面上の音圧を得る。 In this estimation method, error microphones are placed at non-uniform intervals on a sphere of radius a, and the sound pressure on the sphere of radius r is estimated. Since this estimation method cannot directly use spherical harmonic function expansion, the spherical harmonic function expansion coefficients are estimated by the least squares method to obtain the sound pressure on the sphere of radius r.
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、最小二乗法により球面調和関数展開係数を推定し、球面調和関数展開係数を用いて仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、音場係数βn,mに代えて球面調和関数展開係数を用いて、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 estimates spherical harmonic function expansion coefficients by the least squares method using the sound pressure observation values [p(a,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),...,p(a,Ω L )] obtained from the output signals (sound pickup signals) x(e) of the L error microphones 93-i, and estimates the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone using the spherical harmonic function expansion coefficients. Note that a configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted by using spherical harmonic function expansion coefficients instead of the sound field coefficients β n,m .
(推定方法5)
まず、推定方法5の条件について説明する。
推定方法5も、推定方法1で説明した条件2を満たす必要がある。推定方法5では、条件1,3に代えて条件7,8を満たす。
(Estimation method 5)
First, the conditions for Estimation Method 5 will be described.
The estimation method 5 also needs to satisfy the condition 2 described in the estimation method 1. The estimation method 5 also needs to satisfy the conditions 7 and 8 instead of the conditions 1 and 3.
(条件7)
複数のエラーマイクは、ユーザの頭部に近接した剛球B'の球面上に配置される。剛球B'は、物理的に存在し、音を反射する物体である(図12参照)。
(Condition 7)
The error microphones are arranged on the spherical surface of a hard sphere B' located close to the user's head. The hard sphere B' is a physical object that reflects sound (see FIG. 12).
(条件8)
仮想マイクの位置は、ユーザの耳の位置とし、かつ、仮想球の外側とする。
(Condition 8)
The virtual microphone is located at the user's ear and outside the virtual sphere.
本推定方法では、球を仮想球ではなく音を反射する剛球として、音圧を推定する。
複数のエラーマイクを剛球B'の球面上に配置することで、球の半径を小さくすることができる。例えば、推定方法1において、仮想球Bの半径aが7.5cmだった場合には、剛球B'の半径a'を3cm以上7.5cm未満(仮想球の半径aとの比率でいうと、0.4a≦a'<1)とすることで、推定方法1と同程度以上の予測精度を実現することができる。この場合の予測式は,以下となる。
In this estimation method, the sound pressure is estimated by assuming the sphere to be a hard sphere that reflects sound, rather than a virtual sphere.
By arranging multiple error microphones on the surface of the hard sphere B', the radius of the sphere can be made smaller. For example, in estimation method 1, if the radius a of the virtual sphere B is 7.5 cm, then by setting the radius a' of the hard sphere B' to 3 cm or more and less than 7.5 cm (in terms of the ratio to the radius a of the virtual sphere, 0.4a≦a'<1), it is possible to achieve prediction accuracy at least as good as that of estimation method 1. The prediction formula in this case is as follows:
aは剛球の半径とし、jn'はjnの微分であり、hn
(2)は第二種球ハンケル関数であり、hn'(2)はhn
(2)の微分である。
Let a be the radius of the hard sphere, j n ' be the derivative of j n , h n (2) be the second kind of spherical Hankel function, and h n ' (2) be the derivative of h n (2) .
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(9)により音場係数Bn,mを求め、音場係数Bn,mを用いて式(8)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、音場係数βn,mに代えて音場係数Bn,mを用いて、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。また、本推定方法と推定方法3とを組合わせてもよい。 The sound pressure estimation unit 120 uses the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ), p(a,Ω 2 ), ..., p(a,Ω L )] obtained from the output signals (sound pickup signals) x(e) of the L error microphones 93-i to obtain the sound field coefficient B n,m according to equation (9), and estimates the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone according to equation (8) using the sound field coefficient B n, m . Note that a configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted by using the sound field coefficient B n,m instead of the sound field coefficient β n,m . This estimation method may also be combined with estimation method 3.
(推定方法6)
まず、推定方法6の条件について説明する。
推定方法6は推定方法1~5の何れかと組み合わせることができ、推定方法6は推定方法1~5の何れかの条件を満たす必要がある。さらに、推定方法6では、以下の条件9を満たす。
(Estimation method 6)
First, the conditions for Estimation Method 6 will be described.
Estimation method 6 can be combined with any of estimation methods 1 to 5, and estimation method 6 needs to satisfy the conditions of any of estimation methods 1 to 5. Furthermore, estimation method 6 satisfies the following condition 9.
(条件9)
エラーマイクとして無指向性マイクではなく指向性マイクを用いる。
(Condition 9)
A directional microphone is used as the error microphone instead of an omnidirectional microphone.
指向性マイクを用いることで、仮想球Bの半径を極力小さくすることができ、アンビソニックスに従って直接音場係数を求めて外挿することができる。 By using a directional microphone, the radius of virtual sphere B can be made as small as possible, and the sound field coefficients can be calculated directly and extrapolated according to Ambisonics.
音圧推定部120は、L個のエラーマイク(ただし指向性マイク)から音圧の観測値x[e]=[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、アンビソニックスに従って音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、推定方法1~5で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 uses the sound pressure observation values x[e]=[p(a,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),...,p(a,Ω L )] from L error microphones (directional microphones) to obtain sound field coefficients β n,m according to Ambisonics, and estimates the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone using the sound field coefficients β n,m . Note that the configurations described in estimation methods 1 to 5 for reducing the amount of calculation may be adopted.
(推定方法7)
まず、推定方法7の条件について説明する。
推定方法7、推定方法5の条件を満たす必要がある。さらに、推定方法7では、以下の条件10を満たす。
(Estimation method 7)
First, the conditions for Estimation Method 7 will be described.
It is necessary to satisfy the conditions of Estimation Method 7 and Estimation Method 5. Furthermore, in Estimation Method 7, the following Condition 10 is satisfied.
(条件10)
剛球B'に少なくとも1つ以上のスピーカを埋め込む。
(Condition 10)
At least one speaker is embedded in the rigid sphere B'.
1つ以上のスピーカ94-mを用いることで、耳元音圧予測によるANCと局所再生を単一のデバイスで実現することができる(図13参照)。m=1,2,…,Mであり、Mは、剛球B'に埋め込むスピーカの個数である。 By using one or more speakers 94-m, ANC based on ear-side sound pressure prediction and local playback can be realized in a single device (see Figure 13). m = 1, 2, ..., M, where M is the number of speakers embedded in the rigid sphere B'.
剛球B'内にスピーカを具備することで、音圧予測式を導出する上でキルヒホッフの積分方程式の要求(外挿したい半径より内側に音源があってほしくない)を満たすことができ、音圧の外挿精度を上げる効果が期待できる。 By installing a speaker inside the hard sphere B', the requirements of Kirchhoff's integral equation (the sound source should not be located inside the radius to be extrapolated) can be satisfied when deriving the sound pressure prediction formula, and this is expected to have the effect of improving the extrapolation accuracy of the sound pressure.
音圧推定部120は、L個のエラーマイク93-iの出力信号(収音信号)x(e)から得られる音圧の観測値[p(a,Ω1),p(a,Ω2),…,p(a,ΩL)]を用いて、式(9)により音場係数βn,mを求め、音場係数βn,mを用いて式(8)により仮想マイクにおける音圧p(r,Ω)を推定する。なお、推定方法1で説明した計算量を減らすための構成を採用してもよい。 The sound pressure estimation unit 120 uses the observed sound pressure values [p(a,Ω 1 ),p(a,Ω 2 ),...,p(a,Ω L )] obtained from the output signals (sound pickup signals) x(e) of the L error microphones 93-i to calculate the sound field coefficient β n,m according to equation (9), and estimates the sound pressure p(r,Ω) at the virtual microphone according to equation (8) using the sound field coefficient β n,m . Note that the configuration for reducing the amount of calculation described in estimation method 1 may be adopted.
<抑圧信号生成部110>
抑圧信号生成部110は、収音信号x(r)と推定収音信号x(v)とを入力とし、仮想マイク130の設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号yを生成し(S110)、出力する。
<Suppression signal generating unit 110>
The suppression signal generator 110 receives the collected sound signal x(r) and the estimated collected sound signal x(v) as input, generates a cancellation signal y for suppressing noise at the installation position of the virtual microphone 130 (S110), and outputs the cancellation signal y.
キャンセル信号の生成方法としては、従来技術を用いることができる。例えば、非特許文献1の方法を用いることができる。本実施形態では、収音信号x(r)、推定収音信号x(v)とキャンセル信号yによってフィードフォワード型ANCを実現する。騒音源からの騒音とキャンセル信号yの再生音との干渉音を仮想マイク130で検出した際に得られるだろう収音信号を推定するとともに、騒音源からの騒音を参照マイク91で検出し、適応ディジタルフィルタによって実現されている騒音制御フィルタに入力することでキャンセル信号yを生成し、キャンセルスピーカ92で再生する。キャンセル信号yの再生音は、キャンセルスピーカ92から仮想マイク130までの一連の伝達系である二次経路を伝播すると仮定する。そして、仮想マイク130の入力が最小となるように騒音制御フィルタの係数を適応アルゴリズムにより更新する。騒音制御フィルタの係数の更新方法としては従来の更新方法を用いることができるため、説明を省略する。フィードフォワード型ANCにおいては、二次経路を推定した二次経路モデルが二次経路の影響を適応アルゴリズムにおいて補償するため利用される。 Conventional techniques can be used as a method for generating the cancellation signal. For example, the method described in Non-Patent Document 1 can be used. In this embodiment, a feedforward type ANC is realized by the collected sound signal x(r), the estimated collected sound signal x(v), and the cancellation signal y. The collected sound signal that would be obtained when the interference sound between the noise from the noise source and the reproduced sound of the cancellation signal y is detected by the virtual microphone 130 is estimated, and the noise from the noise source is detected by the reference microphone 91. The cancellation signal y is generated by inputting the noise from the noise source to a noise control filter realized by an adaptive digital filter, and is reproduced by the cancellation speaker 92. It is assumed that the reproduced sound of the cancellation signal y propagates through a secondary path, which is a series of transmission systems from the cancellation speaker 92 to the virtual microphone 130. Then, the coefficients of the noise control filter are updated by an adaptive algorithm so that the input to the virtual microphone 130 is minimized. Since a conventional update method can be used as a method for updating the coefficients of the noise control filter, a description will be omitted. In the feedforward type ANC, a secondary path model that estimates the secondary path is used to compensate for the influence of the secondary path in the adaptive algorithm.
<効果>
以上の構成により、、ユーザの耳元にエラーマイクを配置できない場合に、ユーザの頭部周辺に頭部を覆うように複数のエラーマイクを設置することなく、高い抑圧性能を実現することができる。
<Effects>
With the above configuration, in cases where it is not possible to place an error microphone near the user's ear, high suppression performance can be achieved without placing multiple error microphones around the user's head so as to cover the head.
<その他の変形例>
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
<Other Modifications>
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment and modified examples. For example, the above-mentioned various processes may be executed not only in chronological order as described, but also in parallel or individually depending on the processing capacity of the device executing the processes or as necessary. In addition, appropriate modifications are possible within the scope of the present invention.
<プログラム及び記録媒体>
上述の各種の処理は、図14に示すコンピュータ2000の記録部2020に、上記方法の各ステップを実行させるプログラムを読み込ませ、制御部2010、入力部2030、出力部2040、表示部2050などに動作させることで実施できる。
<Program and recording medium>
The various processes described above can be implemented by loading a program that executes each step of the above method into the recording unit 2020 of the computer 2000 shown in FIG. 14, and operating the control unit 2010, input unit 2030, output unit 2040, display unit 2050, etc.
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。 The program describing this processing can be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of computer-readable recording media include magnetic recording devices, optical disks, magneto-optical recording media, and semiconductor memories.
また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD-ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。 The program may be distributed, for example, by selling, transferring, or lending portable recording media such as DVDs or CD-ROMs on which the program is recorded. Furthermore, the program may be distributed by storing the program in a storage device of a server computer and transferring the program from the server computer to other computers via a network.
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録媒体に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの(コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等)を含むものとする。 A computer that executes such a program, for example, first stores in its own storage device the program recorded on a portable recording medium or the program transferred from a server computer. Then, when executing a process, the computer reads the program stored on its own recording medium and executes the process according to the read program. As another execution form of this program, the computer may read the program directly from the portable recording medium and execute the process according to the program, or may execute the process according to the received program each time a program is transferred from the server computer to this computer. In addition, the server computer may not transfer the program to this computer, but may execute the above-mentioned process by a so-called ASP (Application Service Provider) type service that realizes the processing function only by issuing an execution instruction and obtaining the results. Note that the program in this form includes information used for processing by an electronic computer that is equivalent to a program (such as data that is not a direct command to the computer but has properties that specify the processing of the computer).
また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。 In addition, in this embodiment, the device is configured by executing a specific program on a computer, but at least a portion of the processing may be realized by hardware.
Claims (8)
騒音の抑圧量が最大となる地点が、複数のエラーマイクの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号を生成し、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した球面上に配置され、かつ、前記球面を成す球の中心が前記ユーザの頭部の外側に位置するように配置され、
球面調和関数展開係数を利用して、前記複数のエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクを設置した場合に収音される収音信号を推定し、推定収音信号x(v)を得る音圧推定部と、
抑圧対象の騒音を収音した収音信号x(r)と前記推定収音信号x(v)とを用いて、前記仮想マイクの設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号を生成する抑圧信号生成部とを含み、
前記仮想マイクは、実際には設置されずに仮想的に設置されるマイクである、
生成装置。 A generating device for generating a cancellation signal for use in active noise control, comprising:
generating a cancellation signal so that a point where the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation positions of the plurality of error microphones;
the plurality of error microphones are arranged on a spherical surface close to the head of the user, and the center of the spherical surface is located outside the head of the user;
A sound pressure estimation unit that estimates a sound pickup signal that is picked up when a virtual microphone is installed at a position closer to the observation point than the plurality of error microphones by using a spherical harmonic function expansion coefficient, and obtains an estimated sound pickup signal x(v);
a suppression signal generation unit that generates a cancellation signal for suppressing noise at an installation position of the virtual microphone by using a pickup signal x(r) that picks up the noise to be suppressed and the estimated pickup signal x(v),
The virtual microphone is a microphone that is virtually installed without actually being installed.
generator.
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した仮想的な球の球面上に配置され、
前記エラーマイクの個数Lと、前記球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たし、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記仮想的な球の表面または外側とする、
生成装置。 2. The generating device of claim 1,
the plurality of error microphones are arranged on a spherical surface of a virtual sphere close to the head of the user ,
the number L of the error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L;
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and is on the surface or outside of the virtual sphere.
generator.
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記仮想的な球の表面とする、
生成装置。 3. The generating device of claim 2,
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and is on the surface of the virtual sphere.
generator.
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した仮想的な球の球面上に等間隔に配置され、
前記エラーマイクの個数Lと、前記球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たし、
前記仮想マイクの位置は、前記仮想的な球の内側とする、
生成装置。 2. The generating device of claim 1,
the plurality of error microphones are disposed at equal intervals on a spherical surface of a virtual sphere close to the head of the user ,
the number L of the error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L;
The position of the virtual microphone is inside the virtual sphere.
generator.
前記エラーマイクの個数は3であり、
3個の前記エラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した仮想的な球の球面上に配置され、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記仮想的な球の表面または外側とし、
前記音圧推定部は、最小二乗法により球面調和関数展開係数を推定し、推定した球面調和関数展開係数を利用して、前記推定収音信号x(v)を得る、
生成装置。 2. The generating device of claim 1,
The number of the error microphones is three;
The three error microphones are arranged on a spherical surface of a virtual sphere close to the user's head ,
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and is on the surface or outside of the virtual sphere;
The sound pressure estimation unit estimates spherical harmonic function expansion coefficients by a least squares method, and obtains the estimated sound pickup signal x(v) using the estimated spherical harmonic function expansion coefficients.
generator.
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した音を反射する剛球の球面上に配置され、
前記エラーマイクの個数Lと、前記球面調和関数の展開次数Nとは、(N+1)2≦Lを満たし、
前記仮想マイクの位置は、前記ユーザの耳の位置とし、かつ、前記剛球の外側とする、
生成装置。 2. The generating device of claim 1,
The plurality of error microphones are arranged on a spherical surface of a hard sphere that reflects sound close to the user's head,
the number L of the error microphones and the expansion order N of the spherical harmonic function satisfy (N+1) 2 ≦L;
The position of the virtual microphone is the position of the user's ear and is outside the hard sphere.
generator.
騒音の抑圧量が最大となる地点が、複数のエラーマイクの設置位置よりもユーザ側に位置するようにキャンセル信号を生成し、
前記複数のエラーマイクは、前記ユーザの頭部に近接した球面上に配置され、かつ、前記球面を成す球の中心が前記ユーザの頭部の外側に位置するように配置され、
球面調和関数展開係数を利用して、前記複数のエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクを設置した場合に収音される収音信号を推定し、推定収音信号x(v)を得る音圧推定ステップと、
抑圧対象の騒音を収音した収音信号x(r)と前記推定収音信号x(v)とを用いて、前記仮想マイクの設置位置における騒音を抑圧するためのキャンセル信号を生成する抑圧信号生成ステップとを含み、
前記仮想マイクは、実際には設置されずに仮想的に設置されるマイクである、
生成方法。 1. A method for generating a cancellation signal for use in active noise control, comprising:
generating a cancellation signal so that a point where the amount of noise suppression is maximum is located closer to the user than the installation positions of the plurality of error microphones;
the plurality of error microphones are arranged on a spherical surface close to the head of the user, and the center of the spherical surface is located outside the head of the user;
a sound pressure estimation step of estimating a sound signal that would be picked up when a virtual microphone is placed at a position closer to the observation point than the plurality of error microphones, using spherical harmonic function expansion coefficients, to obtain an estimated sound pressure signal x(v);
a suppression signal generation step of generating a cancellation signal for suppressing noise at an installation position of the virtual microphone by using a pickup signal x(r) that picks up the noise to be suppressed and the estimated pickup signal x(v),
The virtual microphone is a microphone that is virtually installed without actually being installed.
Generation method.
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