JP7847779B2 - Generation apparatus, generation method, and program - Google Patents
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Description
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。 This invention relates to an active noise control (ANC) technique for suppressing external noise at a specific location.
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. Active noise suppression generally uses a reference microphone, an error microphone, and a cancellation speaker. Figure 1 shows an example of the configuration of a conventional noise suppression device. The reference microphone 91 captures the noise emitted by the noise source. The cancellation speaker 92 reproduces the cancellation signal generated by the suppression signal generator 90, emitting a cancellation sound that cancels out the noise. Furthermore, the error microphone 93 captures any remaining noise and feeds it back. The suppression signal generator 90 actively controls and generates a cancellation signal using the captured signals from the reference microphone 91 and the error microphone 93 to minimize the remaining noise. Because the cancellation speaker 92 emits a cancellation sound at the installation location of the error microphone 93 to minimize the remaining noise, the cancellation sound most efficiently suppresses noise at the installation location of the error microphone 93. Therefore, 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, it may not be possible to place the error microphone 93 close to the user's ear. As the distance between the installation position of the error microphone 93 and the user's ear increases, as mentioned above, noise is most efficiently suppressed at the installation position of the error microphone 93, and more noise remains at the user's ear, reducing the suppression performance and preventing the user from fully benefiting from noise suppression. For example, simulations confirmed 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, while when the error microphone 93 is installed at an intermediate point between the noise source and the ear, the suppression performance is -7.38 dB. Figure 2 is a diagram illustrating the difference between the suppressable region (sweet spot) S1 of the conventional technology and the desired sweet spot S2 .
本発明は、実際のエラーマイクの配置位置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。 The present invention aims to provide a generation device, generation method, and program that achieve high suppression performance even when the sound is picked up at the user's ear, far from the actual error microphone. This is achieved by estimating the sound pickup signal obtained when the sound is picked up near the user's ear from the sound pickup signal picked up at the actual error microphone's placement location, and actively controlling the cancellation signal by using the estimated sound pickup signal instead of the sound pickup signal picked up at the actual error microphone's placement location.
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。ユーザの頭部近傍に2つのエラーマイクが配置されるものとし、2つのエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクが位置するものとし、2つのエラーマイクを結ぶ直線上に仮想マイクが位置し、仮想マイクから遠い位置にある第1のエラーマイクと仮想マイクに近い位置にある第2のエラーマイクの距離と、第2のエラーマイクと仮想マイクの距離が等しいものとし、生成装置は、第1のエラーマイクの収音信号と第2のエラーマイクの収音信号から、第1のエラーマイクから第2のエラーマイクまでの伝達関数を算出し、算出した伝達関数と第2のエラーマイクの収音信号から仮想マイクで収音される収音信号を推定し、推定収音信号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と推定収音信号とを用いて、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。 To solve the above problems, according to one aspect of the present invention, the generating device generates a cancellation signal used for active noise control. Two error microphones are positioned near the user's head, and a virtual microphone is positioned closer to the observation point than the two error microphones. The virtual microphone lies on a straight line connecting the two error microphones, and the distance between the first error microphone (far from the virtual microphone) and the second error microphone (closer to the virtual microphone) is equal to the distance between the second error microphone and the virtual microphone. The generating device includes a sound pressure estimation unit that calculates a transfer function from the first error microphone to the second error microphone using the sound pickup signals from the first and second error microphones, estimates the sound pickup signal received by the virtual microphone from the calculated transfer function and the sound pickup signal from the second error microphone, and obtains an estimated sound pickup signal; and a suppression signal generation unit that generates a cancellation signal to suppress noise at the virtual microphone's installation location using the sound pickup signal of the noise to be suppressed and the estimated sound pickup signal. The virtual microphone is a microphone that is virtually installed but not actually 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従来よりも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。 According to this invention, it is possible to achieve higher suppression performance than conventional methods when it is not possible to place the error microphone near the user's ear.
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、テキスト中で使用する記号「^」「-」等は、本来直後の文字の真上に記載されるべきものであるが、テキスト記法の制限により、当該文字の直前に記載する。式中においてはこれらの記号は本来の位置に記述している。また、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。 Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings used in the following description, components with the same function or steps that perform the same processing will be denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted. In the following description, symbols such as "^" and " - " used in the text should ideally be placed directly above the following character, but due to limitations of text notation, they are placed immediately before the character. In formulas, these symbols are written in their original positions. Furthermore, unless otherwise specified, the processing performed on each element of a vector or matrix will be applied to all elements of that vector or matrix.
<第一実施形態のポイント>
本実施形態では、耳元から離れた位置に設置された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 near the ear is estimated from the sound pickup signal of an error microphone placed at a distance from the ear. For example, the sound pickup signal of a virtual error microphone placed near the ear is estimated from the sound pickup signal of the actual error microphone, and in ANC, the sound pickup signal of the virtual error microphone is used as the sound pickup signal of the conventional error microphone. With this configuration, the sweet spot is changed from the installation location of the error microphone to the location of the virtual error microphone, and a sound is produced that cancels out any remaining noise near the ear.
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、実際のエラーマイクの設置位置から耳元までの距離減衰、位相遅延を考慮して音圧を推定する。また、例えば、球面上に配置した実際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。 Various methods can be considered for estimating the sound signal picked up by a virtual error microphone. For example, sound pressure can be estimated by considering distance attenuation and phase delay from the actual error microphone's placement to the listener's ear. Alternatively, for example, the sound pressure at the ear can be estimated using spherical harmonics from an actual error microphone placed on a sphere.
<第一実施形態>
図3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4はその処理フローを示す。
<First Embodiment>
Figure 3 shows a functional block diagram of the noise suppression system according to the first embodiment, and Figure 4 shows its processing flow.
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、エラーマイク93、抑圧信号生成部110および音圧推定部120を含む。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 reference microphone 91, a cancellation speaker 92, an error microphone 93, a suppression signal generation unit 110, and a sound pressure estimation unit 120. 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、エラーマイク93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 generator receives the sound pickup signal x(r) from the reference microphone 91 and the sound pickup signal x(e) from the error microphone 93 as input. It generates a cancellation signal (hereinafter also referred to as "suppression signal") y such that the point where the noise suppression level is maximum is located closer to the user than the installation position of the error microphone 93, and outputs this 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。 A suppression signal generator is a special device configured by loading a special program into a known or dedicated computer having, for example, a central processing unit (CPU) and main memory (RAM). The suppression signal generator executes each process under the control of, for example, the central processing unit. Data input to the suppression signal generator and data obtained from each process are stored, for example, in main memory, and the data stored in main memory is read from the central processing unit as needed and used for other processes. Each processing unit of the suppression signal generator may be composed of hardware such as integrated circuits, at least in part. Each storage unit of the suppression signal generator can be composed of, for example, main memory such as RAM (Random Access Memory), or middleware such as a relational database or key-value store. However, each storage unit does not necessarily have to be located inside the suppression signal generator; it may be composed of auxiliary storage devices such as hard disks, optical disks, or semiconductor memory elements such as flash memory, and may be located outside the suppression signal generator.
以下、各部について説明する。 The following describes each part.
<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 the picked-up signal x(r). The sound to be suppressed picked up by the reference microphone 91 will be referred to as "noise" below.
<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 reproduced sound reproduced by the cancellation speaker 92 and the noise to be suppressed are in perfect opposite phase, the reproduced sound and the noise to be suppressed overlap, that is, the sound waves superimpose, causing the waves to cancel each other out, and thus the noise is suppressed.
<エラーマイク93>
エラーマイク93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。例えば、エラーマイク93は、図5のように耳元よりも騒音源に0.05m近い位置に配置される。
<Error Microphone 93>
The error microphone 93 picks up sounds that were not suppressed by the playback sound reproduced from the cancellation speaker 92, including any remaining noise (S93), and outputs a pickup signal x(e). The error microphone 93 is positioned closer to the noise source than the observation point (for example, the user's ear). For example, as shown in Figure 5, the error microphone 93 is positioned 0.05m closer to the noise source than the user's ear.
<音圧推定部120>
音圧推定部120は、エラーマイク93の出力信号(収音信号)x(e)を入力とし、エラーマイク93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 takes the output signal (acquired sound signal) x(e) of the error microphone 93 as input and calculates and outputs an estimated acquired sound signal x(v), which is the signal that is estimated to be acquired when the microphone 130 is placed closer to the observation point than the error microphone 93. That is, the sound pressure estimation unit 120 estimates the acquired sound signal that would be obtained when the sound that was not suppressed by the playback sound reproduced from the cancellation speaker 92 is acquired at the placement position of the microphone 130 (S120), and outputs the estimated acquired sound signal as the estimated acquired sound signal x(v). The estimation method for the estimated acquired sound signal x(v) is described below as an example. Here, the microphone 130 is not actually installed but is installed virtually, and will be referred to as the virtual microphone 130 below.
音圧推定部120では、頭部近傍に等間隔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。図5は、実際のエラーマイクの位置関係を説明するための図である。 The sound pressure estimation unit 120 estimates the sound signal of a virtual error microphone using spherical harmonic function expansion coefficients from the sound signals of multiple error microphones placed at equal intervals near the head. Figure 5 is a diagram illustrating the actual positional relationship of the error microphones.
本推定方法では、半径reの球面上に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。例えば、中心からエラーマイクまでの距離をre=0.15mとし、(i)6個のエラーマイクを正六面体の各面の中心に配置する(図5の(i)参照)、(ii)12個のエラーマイクを正十二面体の各面の中心に配置する(図5の(ii)参照)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、中心から観測点(仮想マイク130の位置)までの距離をr=0.08mとして推定する。 In this estimation method, error microphones are placed at equal intervals on a sphere of radius r e , and the sound pressure on the sphere of radius r is estimated. For example, if the distance from the center to the error microphone is set to r e = 0.15 m, the error microphones can be placed at equal intervals by (i) placing 6 error microphones at the center of each face of a regular hexahedron (see Figure 5(i)) or (ii) placing 12 error microphones at the center of each face of a regular dodecahedron (see Figure 5(ii)). For example, the distance from the center to the observation point (position of virtual microphone 130) is estimated as r = 0.08 m.
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 utilizing spherical harmonic expansion, it is possible to estimate the observed sound pressure on any given sphere from the observed sound pressure on a given sphere.
半径re上のL個のエラーマイクから音圧の観測値p(θ1,φ1),p(θ2,φ2),…,p(θL,φL)を得る。例えば、L個のエラーマイク93の収音信号x(e)=[p(θ1,φ1),p(θ2,φ2),…,p(θL,φL)]とする。 Observed sound pressure values p( θ1 , φ1 ), p( θ2 , φ2 ), ..., p( θL , φL ) are obtained from L error microphones on a radius r e . For example, let x(e) = [p( θ1 , φ1 ), p( θ2 , φ2 ), ..., p( θL , φL )] be the sound pickup signals from the L error microphones 93.
音圧推定部120は、次式により、球面調和関数Ym
n(・)に対する半径re上の音場係数Pnm(re)を求める。
音圧推定部120は、求めた音場係数Pnm(re)を用いて、次式により、半径r上の音場係数Pnm(r)を求める。
ただし、kは波数であり、aは音を反射する剛球の半径とし、jnはn次の球面ベッセル関数であり、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。
音圧推定部120は、再合成により、観測点(r,θ,φ)における音圧の推定値^p(r,θ,φ)を得る。
なお、推定収音信号x(v)=^p(r,θ,φ)とする。
The sound pressure estimation unit 120 calculates the sound field coefficient P nm (r e ) on radius r e for the spherical harmonic function Y m n (•) using the following equation.
The sound pressure estimation unit 120 uses the obtained sound field coefficient P nm (r e ) to determine the sound field coefficient P nm (r) on radius r using the following formula.
Here, k is the wave number, a is the radius of the rigid sphere that reflects sound, j n is the nth-order spherical Bessel function, j n ' is the derivative of j n , h n (2) is the second kind spherical Hankel function, and h n ' (2) is the derivative of h n (2) .
The sound pressure estimation unit 120 obtains an estimated value of the sound pressure at the observation point (r,θ,φ) ^p(r,θ,φ) by recombination.
Let the estimated sound signal x(v) = ^p(r,θ,φ).
以下、式(5)の導出について説明する。 The derivation of equation (5) will be explained below.
騒音源を点音源とし、半径aの剛球での反射を考慮したとき、点(r,θ,φ)における音圧は、
である。なお、Bnmは騒音源の座標と信号で定まる係数である。球面調和関数展開は、
であり、音場係数Pnm(r)、音場係数Pnm(re)は、次式で表される。
式(10)をBnm=…の形に変形して(9)に代入すると、
となる。
なお、球面調和関数展開における最大次数Nは以下の制約を受ける。
When the noise source is considered a point source and reflection from a rigid sphere of radius a is taken into account, the sound pressure at point (r,θ,φ) is:
Therefore, B nm is a coefficient determined by the coordinates of the noise source and the signal. The spherical harmonic expansion is,
The sound field coefficients P nm (r) and P nm (r e ) are expressed by the following equations.
Transforming equation (10) into the form B nm = ... and substituting it into (9),
This is the result.
Furthermore, the maximum order N in the spherical harmonic expansion is subject to the following constraints.
(N+1)2<L
ここで、球面調和関数Ym
n(・)の各モードに対応するだけのスピーカ数が必要である。L=6ならばN=1であり、L=12ならばN=2である。
(N+1) 2 < L
Here, we need a number of speakers corresponding to each mode of the spherical harmonic function Y m n (•). If L=6, then N=1, and if L=12, then N=2.
さらに、空間エイリアシングが起こらない条件として、Nは以下の制約を受ける。 Furthermore, the following constraints apply to N in order to prevent spatial aliasing:
kr<N
頭部と仮想的なエラーマイク間の距離が制限される。例えば、周波数300Hzとして、N=1のとき推定可能領域は頭部との距離r=0.18m以内に制限される。
kr<N
The distance between the head and the virtual error microphone is limited. For example, with a frequency of 300Hz, when N=1, the estimable range is limited to a distance of r=0.18m from the head.
<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 generation unit 110>
The suppression signal generation unit 110 takes the sound pickup signal x(r) and the estimated sound pickup signal x(v) as inputs, generates a cancellation signal y to suppress noise at the installation location of the virtual microphone 130 (S110), and outputs it.
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 for generating the cancellation signal. For example, the method described in Non-Patent Document 1 can be used. In this embodiment, feedforward ANC is realized using a sound-collected signal x(r), an estimated sound-collected signal x(v), and a cancellation signal y. The sound-collected 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. Simultaneously, the noise from the noise source is detected by the reference microphone 91 and input to a noise control filter implemented by an adaptive digital filter to generate the cancellation signal y, which is then 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. The coefficients of the noise control filter are then updated by an adaptive algorithm so that the input to the virtual microphone 130 is minimized. Since conventional update methods can be used for updating the coefficients of the noise control filter, a detailed explanation is omitted. In feedforward ANC, a secondary path model, which 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従来よりも高い抑圧性能を実現することができる。第一実施形態に係る騒音抑圧システムでシミュレーションを行った結果、騒音を300Hzの平面波とした場合の抑圧性能は右耳で-19.04dBであり左耳で-19.25dBであり、騒音を100Hzの平面波とした場合の抑圧量は右耳で-24.91dBであり左耳で-24.90dBであった。
<Effects>
With the above configuration, higher suppression performance than conventional systems can be achieved when it is not possible to place an error microphone near the user's ear. Simulation results of the noise suppression system according to the first embodiment showed that when the noise was a 300Hz plane wave, the suppression performance was -19.04dB for the right ear and -19.25dB for the left ear, and when the noise was a 100Hz plane wave, the suppression amount was -24.91dB for the right ear and -24.90dB for the left ear.
<第二実施形態>
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第一実施形態の騒音抑圧システムは、所望の観測点(例えば、ユーザの耳元)上の音圧を推定してからANC処理を施すことで、ユーザの耳元にエラーマイクを配置できない場合に従来よりも高い抑圧性能を実現する。しかし、観測点上の音圧推定精度を高めるためにはユーザの頭部周辺の球面上に等間隔に複数のエラーマイクを配置する必要がある。そのため、騒音抑圧システムとして実装する際に、ユーザの頭部前面にも複数のエラーマイクを配置する必要があり、ユーザの邪魔になる場合がある。
<Second Embodiment>
This explanation will focus on the differences from the first embodiment.
The noise suppression system of the first embodiment achieves higher suppression performance than conventional systems when it is not possible to place an error microphone near the user's ear by estimating the sound pressure at a desired observation point (e.g., near the user's ear) and then applying ANC processing. However, in order to improve the accuracy of sound pressure estimation at the observation point, it is necessary to place multiple error microphones at equal intervals on a spherical surface around the user's head. Therefore, when implementing this as a noise suppression system, it is also necessary to place multiple error microphones in front of the user's head, which may be disruptive to the user.
また、第一実施形態における音圧の推定方法を時間領域のフィルタとして実装すると不安定になる場合がある。
そこで、本実施形態では、所定の制約条件を満たすように、2つのエラーマイク93-1,93-2を含む、形状が既知のマイクアレイを配置し、2つのエラーマイク93-1,93-2の収音信号を用いて、適応アルゴリズムにより、騒音制御フィルタb1を算出する。算出した騒音制御フィルタb1とエラーマイクの収音信号を用いて、所望の観測点上の音圧を推定する。さらに、推定した音圧を用いて、抑圧信号生成部110で用いる騒音制御フィルタを構成することで、抑圧性能が向上する。
Furthermore, implementing the sound pressure estimation method in the first embodiment as a time-domain filter may result in instability.
Therefore, in this embodiment, a microphone array of known shape, including two error microphones 93-1 and 93-2, is arranged to satisfy predetermined constraints, and a noise control filter b1 is calculated by an adaptive algorithm using the sound signals from the two error microphones 93-1 and 93-2. The sound pressure at a desired observation point is estimated using the calculated noise control filter b1 and the sound signals from the error microphones. Furthermore, the noise control filter used in the suppression signal generation unit 110 is configured using the estimated sound pressure, thereby improving the suppression performance.
以下、第二実施形態に係る騒音抑圧システムについて説明する。 The noise suppression system according to the second embodiment will be described below.
<第二実施形態に係る騒音抑圧システム>
図3は第二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4はその処理フローを示す。
<Noise suppression system according to the second embodiment>
Figure 3 shows a functional block diagram of the noise suppression system according to the second embodiment, and Figure 4 shows its processing flow.
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、エラーマイク93、抑圧信号生成部110および音圧推定部220を含む。ただし、本実施形態では、エラーマイク93は、2つのエラーマイクを含む既知の形状のマイクアレイからなる。抑圧信号生成部110および音圧推定部220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 reference microphone 91, a cancellation speaker 92, an error microphone 93, a suppression signal generation unit 110, and a sound pressure estimation unit 220. However, in this embodiment, the error microphone 93 consists of a microphone array of a known shape, including two error microphones. The device comprising the suppression signal generation unit 110 and the sound pressure estimation unit 220 is also referred to as the suppression signal generation device.
以下、第一実施形態と異なる音圧推定部220について説明する。 The following describes a sound pressure estimation unit 220 that differs from that of the first embodiment.
<音圧推定部220>
音圧推定部220は、エラーマイク93の出力信号(収音信号)x(e)を入力とし、エラーマイク93よりも観測点に近い位置に仮想マイク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220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仮想マイク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(S220)、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)の推定方法を例示する。
<Sound pressure estimation unit 220>
The sound pressure estimation unit 220 takes the output signal (sound pickup signal) x(e) of the error microphone 93 as input and calculates and outputs an estimated sound pickup signal x(v), which is the signal that is estimated to be picked up when the virtual microphone 130 is placed closer to the observation point than the error microphone 93. That is, the sound pressure estimation unit 220 estimates the sound pickup signal that would be obtained when sound that was not suppressed by the playback sound reproduced from the cancellation speaker 92 is picked up at the placement of the virtual microphone 130 (S220), and outputs the estimated sound pickup signal as the estimated sound pickup signal x(v). The estimation method for the estimated sound pickup signal x(v) is described below as an example.
音圧推定部220では、頭部近傍に配置したマイクアレイに含まれる2つのエラーマイク93-1,93-2の収音信号から、騒音源から遠い位置にある一方のエラーマイク93-1から他方のエラーマイク93-2までの伝達関数を算出し、算出した伝達関数と他方のエラーマイク93-2の収音信号から仮想マイクの収音信号を推定する。なお、騒音源が変化しない場合には、騒音抑圧処理に先立ち予め伝達関数しておいてもよい。騒音源が変化する場合には、所定の時間ごとに伝達関数を算出し、更新してもよいし、逐次伝達関数を算出し、更新してもよい。 The sound pressure estimation unit 220 calculates a transfer function from one error microphone 93-1, which is located far from the noise source, to the other error microphone 93-2, based on the sound signals from the two error microphones 93-1 and 93-2 included in the microphone array positioned near the head. The unit then estimates the sound signal of a virtual microphone from the calculated transfer function and the sound signal from the other error microphone 93-2. If the noise source does not change, the transfer function may be calculated in advance prior to the noise suppression process. If the noise source changes, the transfer function may be calculated and updated at predetermined time intervals, or a sequential transfer function may be calculated and updated.
図6は、エラーマイクの位置関係を説明するための図である。
エラーマイク93-1,93-2を含むマイクアレイは以下の制約条件を満たすように配置される。
Figure 6 is a diagram illustrating the positional relationship of the error microphones.
The microphone array, including error microphones 93-1 and 93-2, is arranged to satisfy the following constraints.
(i)2つのエラーマイク93-1,93-2を結ぶ直線上に所望の観測点が位置するようにマイクアレイを配置する。 (i) Arrange the microphone array so that the desired observation point lies on a straight line connecting the two error microphones 93-1 and 93-2.
(ii)エラーマイク93-1とエラーマイク93-2の距離と、エラーマイク93-2と所望の観測点(仮想マイク130の位置)の距離が等しくなるようにマイクアレイを配置する。 (ii) Arrange the microphone array such that the distance between error microphone 93-1 and error microphone 93-2 is equal to the distance between error microphone 93-2 and the desired observation point (the position of virtual microphone 130).
上述の(i)、(ii)を満たす場合、マイクアレイの他方のエラーマイク93-2があった位置までマイクアレイの一方のエラーマイク93-1を、マイクアレイごと並行移動させると、他方のエラーマイク93-2の位置と所望の観測点の位置(仮想マイク130の位置)とが一致する。 If conditions (i) and (ii) above are met, moving one of the error microphones 93-1 of the microphone array, along with the entire microphone array, to the position where the other error microphone 93-2 was located will cause the position of the other error microphone 93-2 to coincide with the position of the desired observation point (the position of the virtual microphone 130).
なお、マイクアレイに含まれる2つのエラーマイクのうちの他方(図6ではエラーマイク93-2)が、騒音源に近い位置に配置され、一方(図6ではエラーマイク93-1)が騒音源に遠い位置に配置される。そのため、騒音源は、2つのエラーマイクから等距離に位置しない。 Furthermore, of the two error microphones included in the microphone array, one (error microphone 93-2 in Figure 6) is positioned closer to the noise source, while the other (error microphone 93-1 in Figure 6) is positioned further away. Therefore, the noise source is not located at an equal distance from the two error microphones.
2つのエラーマイクは、抑圧対象の騒音の波長に応じて空間エイリアシングが起こらないように、離れているものとする。 The two error microphones should be spaced apart to prevent spatial aliasing depending on the wavelength of the noise being suppressed.
また、騒音源がマイクアレイおよび所望の観測点から十分に遠くなるように、マイクアレイを配置する。なお、「十分に遠くなる」とは、マイクアレイおよび所望の観測点に到来する騒音を平面波と見做すことができる程度に離れていることを意味する。 Furthermore, the microphone array should be positioned so that the noise source is sufficiently far from the microphone array and the desired observation point. "Sufficiently far" means that the noise arriving at the microphone array and the desired observation point can be considered as a plane wave.
さらに、騒音源と観測点の間にマイクアレイを配置する。このように配置することで、騒音が観測点より先にマイクアレイに到達する。 Furthermore, a microphone array is placed between the noise source and the observation point. This arrangement ensures that the noise reaches the microphone array before reaching the observation point.
このようにマイクアレイを配置することで、エラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数で、エラーマイク93-2から所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数を置き換えることができる。 By arranging the microphone array in this way, the transfer function from error microphone 93-1 to error microphone 93-2 can be used to replace the transfer function from error microphone 93-2 to the desired observation point (virtual microphone 130).
エラーマイク93-1の収音信号をx1(t)とし、エラーマイク93-2の収音信号をx2(t)とし、エラーマイク93-1,93-2を含むマイクアレイからなるエラーマイク93の収音信号x(e)をx(e)=[x1(t),x2(t)]とする。ただし、tは時刻を表すインデックスである。エラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数a1とすると、
と表すことができる。
Let x1 (t) be the sound signal picked up by error microphone 93-1, and x2 (t) be the sound signal picked up by error microphone 93-2. Let x(e) = [ x1 (t), x2 (t)] be the sound signal picked up by error microphone 93, which consists of a microphone array including error microphones 93-1 and 93-2. Here, t is an index representing time. If a1 is the transfer function from error microphone 93-1 to error microphone 93-2,
It can be expressed as follows.
ここで、エラーマイク93-1を参照マイク、エラーマイク93-2をエラーマイクとして、騒音制御フィルタb1を適合アルゴリズムにより算出する。 Here, using error microphone 93-1 as the reference microphone and error microphone 93-2 as the error microphone, the noise control filter b1 is calculated using a fitting algorithm.
つまり、収音信号x2(t)と、次式で推定されるエラーマイク93-2の収音信号の推定値y2(t)との誤差が最小になるように騒音制御フィルタb1(t)を更新する。
なお、適応アルゴリズムとして様々なアルゴリズムを用いることができる。例えば、Filtered-x LMS等を用いることができる。
In other words, the noise control filter b1 (t) is updated so that the error between the acquired sound signal x2 (t) and the estimated value y2 (t) of the sound signal acquired by the error microphone 93-2, which is estimated by the following equation, is minimized.
Furthermore, various algorithms can be used as adaptive algorithms. For example, Filtered-x LMS can be used.
上述の拘束条件を満たすので、エラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数で、エラーマイク93-2から所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数を置き換えることができる。さらに、式(22)において、エラーマイク93-1の収音信号x1(t)をエラーマイク93-2の収音信号x2(t)に置き換えることで、推定収音信号x(v)を算出することができる。つまり、次式により、時刻tの推定収音信号x(v)=x(t)を算出する。
式(23)の通り、本実施形態では、音圧の推定方法を時間領域のフィルタとして実装することができる。 As shown in equation (23), in this embodiment, the sound pressure estimation method can be implemented as a time-domain filter.
<効果>
以上の構成により、第一実施形態と同様に、ユーザの耳元にエラーマイクを配置できない場合に従来よりも高い抑圧性能を実現することができる。さらに、時間領域の処理であるため、ANCのアルゴリズムに容易に組み込むことができる。図7は第二実施形態に係る騒音抑圧システムの効果を測定するためにシミュレーション状況を説明するための平面図である。なお、騒音源、キャンセルスピーカ92、観測点、エラーマイク93-1,93-2は全て高さ1mの位置に配置されている。図8はシミュレーション結果を示す。図8は、帯域騒音(100Hz~800Hz)の抑圧結果を示し、所望の観測点上での抑圧性能を示す。図8から騒音が抑圧できていることが分かる。さらに、ユーザの頭部前面にもエラーマイクを配置する必要がなく、ユーザの邪魔にならない。
<Effects>
With the above configuration, similar to the first embodiment, higher suppression performance can be achieved than before when it is not possible to place the error microphone near the user's ear. Furthermore, since it is a time-domain process, it can be easily incorporated into the ANC algorithm. Figure 7 is a plan view illustrating the simulation situation for measuring the effect of the noise suppression system according to the second embodiment. The noise source, cancellation speaker 92, observation point, and error microphones 93-1 and 93-2 are all placed at a height of 1 m. Figure 8 shows the simulation results. Figure 8 shows the suppression results for band noise (100 Hz to 800 Hz) and shows the suppression performance at the desired observation point. From Figure 8, it can be seen that the noise is suppressed. Furthermore, there is no need to place an error microphone in front of the user's head, so it does not interfere with the user.
なお、マイクアレイに含まれるエラーマイクの個数は2個以上であればよく、その中の2つのエラーマイクを用いることで本実施形態を適用することができる。 Furthermore, the microphone array only needs to contain two or more error microphones; this embodiment can be applied by using two of these error microphones.
<変形例1>
第二実施形態と異なる部分を中心に説明する。
本実施形態では、所定の制約条件を満たすように、4つのエラーマイク93-1,93-2,93-3,93-4を含む、形状が既知のマイクアレイを配置し、3つのエラーマイク93-1,93-2,93-3の収音信号を用いて、適応アルゴリズムにより、騒音制御フィルタb1,b3を算出する。算出した騒音制御フィルタb1,b3とエラーマイク93-2,93-4の収音信号を用いて、所望の観測点上の音圧を推定する。さらに、推定した音圧を用いて、抑圧信号生成部110で用いる騒音制御フィルタを構成することで、抑圧性能が向上する。
<Variation 1>
This explanation will focus on the differences from the second embodiment.
In this embodiment, a microphone array of known shape, including four error microphones 93-1, 93-2, 93-3, and 93-4, is arranged to satisfy predetermined constraints, and noise control filters b1 and b3 are calculated by an adaptive algorithm using the sound signals from three error microphones 93-1, 93-2, and 93-3. The sound pressure at a desired observation point is estimated using the calculated noise control filters b1 and b3 and the sound signals from error microphones 93-2 and 93-4. Furthermore, the suppression performance is improved by configuring a noise control filter used in the suppression signal generation unit 110 using the estimated sound pressure.
以下、第二実施形態と異なる音圧推定部220について説明する。
<音圧推定部220>
音圧推定部220は、エラーマイク93の出力信号(収音信号)x(e)を入力とし、エラーマイク93よりも観測点に近い位置に仮想マイク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220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仮想マイク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(S220)、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)の推定方法を例示する。
The following describes a sound pressure estimation unit 220 that differs from that of the second embodiment.
<Sound pressure estimation unit 220>
The sound pressure estimation unit 220 takes the output signal (sound pickup signal) x(e) of the error microphone 93 as input and calculates and outputs an estimated sound pickup signal x(v), which is the signal that is estimated to be picked up when the virtual microphone 130 is placed closer to the observation point than the error microphone 93. That is, the sound pressure estimation unit 220 estimates the sound pickup signal that would be obtained when sound that was not suppressed by the playback sound reproduced from the cancellation speaker 92 is picked up at the placement of the virtual microphone 130 (S220), and outputs the estimated sound pickup signal as the estimated sound pickup signal x(v). The estimation method for the estimated sound pickup signal x(v) is described below as an example.
頭部近傍に配置したマイクアレイに含まれる4つのエラーマイクは、正方形の頂点に配置されるものとする。 The four error microphones included in the microphone array positioned near the head shall be arranged at the vertices of a square.
音圧推定部220では、頭部近傍に配置したマイクアレイに含まれる3つのエラーマイクの収音信号(所望の観測点に最も近いエラーマイク93-2の収音信号と、所望の観測点とエラーマイク93-2を結ぶ直線上に位置するエラーマイク93-1の収音信号と、正方形におけるエラーマイク93-2の対角に配置されたエラーマイク93-3の収音信号)から、エラーマイク93-3からエラーマイク93-2までの伝達関数とエラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数を算出し、算出した伝達関数とエラーマイク93-2,93-4の収音信号から仮想マイクの収音信号を推定する。 The sound pressure estimation unit 220 calculates the transfer function from error microphone 93-3 to error microphone 93-2 and from error microphone 93-1 to error microphone 93-2 based on the sound signals of the three error microphones included in the microphone array placed near the head (the sound signal of error microphone 93-2 closest to the desired observation point, the sound signal of error microphone 93-1 located on the straight line connecting the desired observation point and error microphone 93-2, and the sound signal of error microphone 93-3 located diagonally opposite error microphone 93-2 in a square). It then estimates the sound signal of a virtual microphone from the calculated transfer functions and the sound signals of error microphones 93-2 and 93-4.
図9は、エラーマイクの位置関係を説明するための図である。
エラーマイク93-1,93-2、93-3,93-4を含むマイクアレイは以下の制約条件を満たすように配置される。
Figure 9 is a diagram illustrating the positional relationship of the error microphones.
The microphone array, including error microphones 93-1, 93-2, 93-3, and 93-4, is arranged to satisfy the following constraints.
(i)4つのエラーマイク93-1,93-2,93-3,93-4が正方形の頂点に位置するようにマイクアレイを構成する。 (i) Configure the microphone array so that the four error microphones 93-1, 93-2, 93-3, and 93-4 are located at the vertices of a square.
(ii)所望の観測点と所望の観測点に最も近いエラーマイク93-2を結ぶ直線上にエラーマイク93-1が位置するようにマイクアレイを配置する。 (ii) The microphone array is arranged such that error microphone 93-1 is located on a straight line connecting the desired observation point and the error microphone 93-2 closest to the desired observation point.
(iii)エラーマイク93-1とエラーマイク93-2との距離と、エラーマイク93-2と所望の観測点の距離が等しくなるようにマイクアレイを配置する。 (iii) Arrange the microphone array such that the distance between error microphone 93-1 and error microphone 93-2 is equal to the distance between error microphone 93-2 and the desired observation point.
上述の(i)、(ii)、(iii)を満たす場合、マイクアレイのエラーマイク93-4,93-2があった位置までエラーマイク93-3,93-1を、マイクアレイごと並行移動させると、エラーマイク93-2の位置と所望の観測点の位置(仮想マイク130の位置)とが一致する。 If conditions (i), (ii), and (iii) above are met, moving the entire microphone array, including error microphones 93-3 and 93-1, to the position where error microphones 93-4 and 93-2 were located will cause the position of error microphone 93-2 to coincide with the position of the desired observation point (the position of virtual microphone 130).
なお、マイクアレイに含まれる4つのエラーマイクのうちのエラーマイク93-3が、騒音源に最も近い位置に配置され、エラーマイク93-3の対角に位置するエラーマイク93-2が騒音源に最も遠い位置に配置される。 Furthermore, of the four error microphones included in the microphone array, error microphone 93-3 is positioned closest to the noise source, while error microphone 93-2, located diagonally opposite error microphone 93-3, is positioned furthest from the noise source.
4つのエラーマイクは、抑圧対象の騒音の波長に応じて空間エイリアシングが起こらないように、離れているものとする。 The four error microphones should be spaced apart to prevent spatial aliasing depending on the wavelength of the noise being suppressed.
また、騒音源がマイクアレイおよび所望の観測点から十分に遠くなるように、マイクアレイを配置する。なお、「十分に遠くなる」とは、マイクアレイおよび所望の観測点に到来する騒音を平面波と見做すことができる程度に離れていることを意味する。 Furthermore, the microphone array should be positioned so that the noise source is sufficiently far from the microphone array and the desired observation point. "Sufficiently far" means that the noise arriving at the microphone array and the desired observation point can be considered as a plane wave.
さらに、騒音源と観測点の間にマイクアレイを配置する。このように配置することで、騒音が観測点より先にマイクアレイに到達する。本変形例では、頭部表面の鉛直方向に所望の観測点から遠ざかる位置にエラーマイク93-2が位置するようにマイクアレイを配置する。 Furthermore, a microphone array is placed between the noise source and the observation point. This arrangement ensures that the noise reaches the microphone array before the observation point. In this modified example, the microphone array is positioned such that the error microphone 93-2 is located away from the desired observation point in the vertical direction of the head surface.
このようにマイクアレイを配置することで、エラーマイク93-3およびエラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数で、エラーマイク93-4およびエラーマイク93-2から所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数を置き換えることができる。 By arranging the microphone array in this way, the transfer function from error microphone 93-3 and error microphones 93-1 to error microphone 93-2 can be used to replace the transfer function from error microphone 93-4 and error microphone 93-2 to the desired observation point (virtual microphone 130).
第二実施形態の場合、騒音源が2つの場合には、解不定となり、伝達関数を推定することができないが、本変形例では、騒音源が2つの場合でも伝達関数を推定でき、仮想マイクの収音信号を推定することができる。 In the second embodiment, when there are two noise sources, the solution is indeterminate, and the transfer function cannot be estimated. However, in this modified example, the transfer function can be estimated even when there are two noise sources, and the sound signal picked up by the virtual microphone can be estimated.
エラーマイク93-1,93-2,93-3,93-4の収音信号をそれぞれx1(t),x2(t),x3(t),x4(t)とし、エラーマイク93-1,93-2,93-3,93-4を含むマイクアレイからなるエラーマイク93の収音信号x(e)をx(e)=[x1(t),x2(t),x3(t),x4(t)]とする。エラーマイク93-3からエラーマイク93-2までの伝達関数a3とし、エラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数a1とすると、
と表すことができる。
Let the sound signals from error microphones 93-1, 93-2, 93-3, and 93-4 be x1 (t), x2 (t), x3 (t), and x4 (t), respectively. Let the sound signal x(e) of error microphone 93, which consists of a microphone array including error microphones 93-1, 93-2, 93-3, and 93-4, be x(e)=[ x1 (t), x2 (t), x3 (t), x4 (t)]. Let a3 be the transfer function from error microphone 93-3 to error microphone 93-2, and a1 be the transfer function from error microphone 93-1 to error microphone 93-2.
It can be expressed as follows.
ここで、エラーマイク93-3,93-1を参照マイク、エラーマイク93-2をエラーマイクとして、騒音制御フィルタb3,b1を適合アルゴリズムにより算出する。 Here, using error microphones 93-3 and 93-1 as reference microphones and error microphone 93-2 as the error microphone, noise control filters b3 and b1 are calculated using a fitting algorithm.
つまり、収音信号x2(t)と、次式で推定されるエラーマイク93-2の収音信号の推定値y2(t)との誤差が最小になるように騒音制御フィルタb3(t),b1(t)を更新する。
なお、適応アルゴリズムとして様々なアルゴリズムを用いることができる。例えば、Filtered-x LMS等を用いることができる。
In other words, the noise control filters b3 (t) and b1(t) are updated so that the error between the acquired sound signal x2 (t) and the estimated value y2 (t) of the sound signal acquired by the error microphone 93-2, which is estimated by the following equation, is minimized.
Furthermore, various algorithms can be used as adaptive algorithms. For example, Filtered-x LMS can be used.
上述の拘束条件を満たすので、エラーマイク93-3からエラーマイク93-2までの伝達関数とエラーマイク93-1からエラーマイク93-2までの伝達関数とで、エラーマイク93-4から所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数とエラーマイク93-2から所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数とをそれぞれ置き換えることができる。さらに、式(25)において、エラーマイク93-3の収音信号x3(t)をエラーマイク93-4の収音信号x4(t)に置き換え、エラーマイク93-1の収音信号x1(t)をエラーマイク93-2の収音信号x2(t)に置き換えることで、推定収音信号x(v)を算出することができる。つまり、次式により、時刻tの推定収音信号x(v)=x(t)を算出する。
式(26)の通り、本実施形態では、音圧の推定方法を時間領域のフィルタとして実装することができる。 As shown in equation (26), in this embodiment, the sound pressure estimation method can be implemented as a time-domain filter.
<効果>
このような構成により、第二実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、騒音源が2つの場合でも伝達関数を推定でき、仮想マイクの収音信号を精度よく推定することができる。図10は第二実施形態の変形例に係る騒音抑圧システムの効果を測定するためにシミュレーション状況を説明するための平面図である。なお、騒音源、キャンセルスピーカ92、観測点、エラーマイク93-1,93-2,93-3,93-4は全て高さ1mの位置に配置されている。図11はシミュレーション結果を示す。図11は、帯域騒音(100Hz~800Hz)の抑圧結果を示し、所望の観測点上での抑圧性能を示す。図11から騒音が抑圧できていることが分かる。
<Effects>
With this configuration, the same effects as in the second embodiment can be obtained. Furthermore, even when there are two noise sources, the transfer function can be estimated, and the sound picked up by the virtual microphone can be estimated with high accuracy. Figure 10 is a plan view illustrating the simulation situation for measuring the effect of the noise suppression system according to a modified version of the second embodiment. The noise source, cancellation speaker 92, observation point, and error microphones 93-1, 93-2, 93-3, and 93-4 are all positioned at a height of 1 m. Figure 11 shows the simulation results. Figure 11 shows the suppression results for bandwidth noise (100 Hz to 800 Hz) and shows the suppression performance at the desired observation point. From Figure 11, it can be seen that the noise is suppressed.
なお、マイクアレイに含まれるエラーマイクの個数は4個以上であればよく、その中の4つのエラーマイクを用いることで本変形例を適用することができる。 Furthermore, the microphone array only needs to contain four or more error microphones; this modified example can be applied by using four of those error microphones.
<変形例2>
第二実施形態と異なる部分を中心に説明する。
第二実施形態では、騒音源と観測点の間にマイクアレイを配置するため、騒音がエラーマイクに先に到達したが、騒音が観測点に先に到達する場合、第二実施形態では仮想マイク130の収音信号を推定することができない。
<Modified Example 2>
This explanation will focus on the differences from the second embodiment.
In the second embodiment, since the microphone array is placed between the noise source and the observation point, the noise reaches the error microphone first, but if the noise reaches the observation point first, in the second embodiment, it is not possible to estimate the sound pickup signal of the virtual microphone 130.
本実施形態では、騒音源からマイクアレイまでの伝達関数を加工することで、騒音が観測点に先に到達する場合(騒音源とマイクアレイの間に観測点がある場合)にも仮想マイク130の収音信号を推定することができる騒音抑圧システムを実現する。
本実施形態では、騒音の音源信号s(ドライソース)が既知であるものとする。
In this embodiment, a noise suppression system is realized that can estimate the sound pickup signal of the virtual microphone 130 even when the noise reaches the observation point first (when the observation point is between the noise source and the microphone array) by processing the transfer function from the noise source to the microphone array.
In this embodiment, it is assumed that the noise source signal s (dry source) is known.
以下、第二実施形態と異なる音圧推定部220について説明する。
<音圧推定部220>
音圧推定部220は、エラーマイク93の出力信号(収音信号)x(e)を入力とし、エラーマイク93よりも観測点に近い位置に仮想マイク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220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仮想マイク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(S220)、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)の推定方法を例示する。
The following describes a sound pressure estimation unit 220 that differs from that of the second embodiment.
<Sound pressure estimation unit 220>
The sound pressure estimation unit 220 takes the output signal (sound pickup signal) x(e) of the error microphone 93 as input and calculates and outputs an estimated sound pickup signal x(v), which is the signal that is estimated to be picked up when the virtual microphone 130 is placed closer to the observation point than the error microphone 93. That is, the sound pressure estimation unit 220 estimates the sound pickup signal that would be obtained when sound that was not suppressed by the playback sound reproduced from the cancellation speaker 92 is picked up at the placement of the virtual microphone 130 (S220), and outputs the estimated sound pickup signal as the estimated sound pickup signal x(v). The estimation method for the estimated sound pickup signal x(v) is described below as an example.
音圧推定部220では、頭部近傍に配置したマイクアレイに含まれる2つのエラーマイク93-1,93-2の収音信号x1(t),x2(t)と騒音の音源信号s(t)とから、騒音源からエラーマイク93-1までの伝達関数h1と、騒音源からエラーマイク93-2までの伝達関数h2を算出する。例えば、次式から伝達関数h1、h2を算出する。
音圧推定部220は、算出した伝達関数h1、h2の初期遅延を除去した伝達関数h'1、h'2を用いて、次式により、エラーマイク93-1,93-2を騒音源に近づけたときに得られる疑似的な収音信号x'1(t),x'2(t)を算出する。
ここで、伝達関数の加工方法を伝達関数h1とh2とで同じにすれば、エラーマイク93-1,93-2間の相対位置は保たれる。
The sound pressure estimation unit 220 uses the transfer functions h'1 and h'2 obtained by removing the initial delays of the calculated transfer functions h1 and h2 to calculate the pseudo-acquired sound signals x'1 (t) and x'2 (t) obtained when the error microphones 93-1 and 93-2 are brought close to the noise source, according to the following equation.
Here, if the processing method for the transfer function is the same for transfer functions h1 and h2 , the relative position between error microphones 93-1 and 93-2 will be preserved.
図12は、実際のエラーマイクの位置関係と疑似的な収音信号を算出する際の疑似的なエラーマイクとの位置関係を説明するための図である。なお、初期遅延の除去量、言い換えると、エラーマイク93-1,93-2を騒音源に近づける距離は、以下の条件を満たす。 Figure 12 illustrates the positional relationship between the actual error microphones and the simulated error microphones used to calculate the simulated sound pickup signal. The amount of initial delay removal, in other words, the distance at which error microphones 93-1 and 93-2 are brought closer to the noise source, satisfies the following conditions.
(i)疑似的なエラーマイク93-1f,93-2fを結ぶ直線上に所望の観測点が位置する。 (i) The desired observation point is located on a straight line connecting the pseudo-error microphones 93-1f and 93-2f.
(ii)疑似的な2つのエラーマイク93-1fとエラーマイク93-2fの距離と、疑似的なエラーマイク93-2fと所望の観測点の距離が等しい。 (ii) The distance between the two pseudo-error microphones 93-1f and 93-2f is equal to the distance between the pseudo-error microphone 93-2f and the desired observation point.
なお、疑似的なエラーマイクは、実際には、配置されないため、図12のようにユーザの頭部前面に位置してもユーザの邪魔とはならない。 Furthermore, since the simulated error microphone is not actually placed, it will not interfere with the user's experience even if positioned in front of the user's head as shown in Figure 12.
このような条件を設けることで、疑似的な収音信号x'1(t),x'2(t)から第二実施形態と同様の方法により、仮想マイクの収音信号を推定することができる。 By setting these conditions, the sound pickup signal of the virtual microphone can be estimated from the pseudo-sound pickup signals x'1 (t) and x'2 (t) in the same manner as in the second embodiment.
上述の(i)、(ii)を満たす場合、疑似的な2つのエラーマイクの他方のエラーマイク93-2fがあった位置までマイクアレイの一方のエラーマイク93-1fを、他方のエラーマイク93-2fとともに並行移動させると、他方のエラーマイク93-2fの位置と所望の観測点の位置(仮想マイク130の位置)とが一致する。 If conditions (i) and (ii) above are met, moving one of the error microphones 93-1f of the microphone array in parallel with the other error microphone 93-2f to the position where the other error microphone 93-2f of the two pseudo-error microphones was located will result in the position of the other error microphone 93-2f coinciding with the position of the desired observation point (the position of the virtual microphone 130).
なお、疑似的な2つのエラーマイクのうちの他方(図12ではエラーマイク93-2f)が、騒音源に近い位置に配置され、一方(図12ではエラーマイク93-1f)が騒音源に遠い位置に配置される。言い換えると、疑似的な2つのエラーマイクから等距離に騒音源が位置しないようにマイクアレイを配置する。 Furthermore, one of the two simulated error microphones (error microphone 93-2f in Figure 12) is positioned closer to the noise source, while the other (error microphone 93-1f in Figure 12) is positioned further away. In other words, the microphone array is arranged so that the noise source is not equidistant from the two simulated error microphones.
疑似的な2つのエラーマイクは、抑圧対象の騒音の波長に応じて空間エイリアシングが起こらないように、離れているものとする。 The two simulated error microphones are assumed to be spaced apart to prevent spatial aliasing depending on the wavelength of the noise being suppressed.
また、騒音源が疑似的な2つのエラーマイクおよび所望の観測点から十分に遠くなるように、マイクアレイを配置する。なお、「十分に遠くなる」とは、疑似的な2つのエラーマイクおよび所望の観測点に到来する騒音を平面波と見做すことができる程度に離れていることを意味する。 Furthermore, the microphone array is positioned so that the noise source is sufficiently far from the two simulated error microphones and the desired observation point. "Sufficiently far" means that the noise arriving at the two simulated error microphones and the desired observation point can be considered as a plane wave.
さらに、騒音源と観測点の間に疑似的な2つのエラーマイクを配置する。このように配置することで、騒音が観測点より先に疑似的な2つのエラーマイクに到達する。 Furthermore, two dummy error microphones are placed between the noise source and the observation point. This arrangement ensures that the noise reaches the two dummy error microphones before reaching the observation point.
このように疑似的な2つのエラーマイクを配置することで、エラーマイク93-1fからエラーマイク93-2fまでの伝達関数で、エラーマイク93-2fから所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数を置き換えることができる。 By arranging these two pseudo-error microphones, the transfer function from error microphone 93-1f to error microphone 93-2f can be used to replace the transfer function from error microphone 93-2f to the desired observation point (virtual microphone 130).
疑似的なエラーマイク93-1fの収音信号をx'1(t)とし、疑似的なエラーマイク93-2fの収音信号をx'2(t)とする。ただし、tは時刻を表すインデックスである。エラーマイク93-1fからエラーマイク93-2fまでの伝達関数a1とすると、
と表すことができる。
Let x'1 (t) be the sound signal picked up by the pseudo-error microphone 93-1f, and x'2 (t) be the sound signal picked up by the pseudo-error microphone 93-2f. Here, t is an index representing time. If a1 is the transfer function from error microphone 93-1f to error microphone 93-2f,
It can be expressed as follows.
ここで、エラーマイク93-1fを参照マイク、エラーマイク93-2fをエラーマイクとして、騒音制御フィルタb1を適合アルゴリズムにより算出する。 Here, using error microphone 93-1f as the reference microphone and error microphone 93-2f as the error microphone, the noise control filter b1 is calculated using a fitting algorithm.
つまり、収音信号x'2(t)と、次式で推定される疑似的なエラーマイク93-2fの収音信号の推定値y'2(t)との誤差が最小になるように騒音制御フィルタb1(t)を更新する。
なお、適応アルゴリズムとして様々なアルゴリズムを用いることができる。例えば、Filtered-x LMS等を用いることができる。
In other words, the noise control filter b1 (t) is updated so that the error between the acquired sound signal x'2 (t) and the estimated value y'2 (t) of the acquired sound signal from the pseudo-error microphone 93-2f, which is estimated by the following equation, is minimized.
Furthermore, various algorithms can be used as adaptive algorithms. For example, Filtered-x LMS can be used.
上述の拘束条件を満たすので、疑似的なエラーマイク93-1fから疑似的なエラーマイク93-2fまでの伝達関数で、疑似的なエラーマイク93-2fから所望の観測点(仮想マイク130)までの伝達関数を置き換えることができる。さらに、式(32)において、疑似的なエラーマイク93-1fの収音信号x'1(t)を疑似的なエラーマイク93-2fの収音信号x'2(t)に置き換えることで、推定収音信号x(v)を算出することができる。つまり、次式により、時刻tの推定収音信号x(v)=x(t)を算出する。
式(33)の通り、本実施形態では、音圧の推定方法を時間領域のフィルタとして実装することができる。
Since the above constraints are satisfied, the transfer function from the pseudo-error microphone 93-1f to the pseudo-error microphone 93-2f can be used to replace the transfer function from the pseudo-error microphone 93-2f to the desired observation point (virtual microphone 130). Furthermore, in equation (32), the estimated sound-receiving signal x(v) can be calculated by replacing the sound-receiving signal x'1 (t) from the pseudo-error microphone 93-1f with the sound-receiving signal x'2 (t) from the pseudo-error microphone 93-2f. That is, the estimated sound-receiving signal x(v)=x(t) at time t can be calculated using the following equation.
As shown in equation (33), in this embodiment, the sound pressure estimation method can be implemented as a time-domain filter.
<効果>
このような構成により、第二実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、騒音源と観測点の間にマイクアレイが配置されておらず、騒音が観測点に先に到達する場合に、仮想マイク130の収音信号を推定することができる。なお、騒音源とマイクアレイと所望の観測点の位置関係に応じて、第二実施形態と本変形例とを切り替える構成としてもよい。さらに、本変形例と変形例1とを組み合わせてもよい。
<Effects>
This configuration allows for the same effects as the second embodiment. Furthermore, if the microphone array is not placed between the noise source and the observation point, and the noise reaches the observation point first, the sound signal picked up by the virtual microphone 130 can be estimated. The configuration may be switched between the second embodiment and this modified example depending on the positional relationship between the noise source, the microphone array, and the desired observation point. Furthermore, this modified example and modified example 1 may be combined.
<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 variations>
The present invention is not limited to the embodiments and modifications described above. For example, the various processes described above may not only be performed sequentially as described, but may also be performed in parallel or individually as needed, depending on the processing capacity of the device performing the processes. Other modifications can be made as appropriate without departing from the spirit 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13に示すコンピュータの記憶部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 carried out by loading a program that executes each step of the above method into the computer's memory unit 2020 shown in Figure 13, and then causing the control unit 2010, input unit 2030, output unit 2040, etc. to operate.
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 process can be recorded on a computer-readable recording medium. Any computer-readable recording medium can be used, such as a magnetic recording device, optical disc, magneto-optical recording medium, or semiconductor memory.
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。 Furthermore, this program may be distributed, for example, by selling, transferring, or lending portable recording media such as DVDs or CD-ROMs containing the program. Alternatively, the program may be stored in the storage device of a server computer and distributed by transferring it 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 executing such a program would, for example, first store the program, either recorded on a portable storage medium or transferred from a server computer, in its own memory. Then, during processing, the computer reads the program stored on its storage medium and executes the processing according to the read program. Alternatively, the computer may directly read the program from the portable storage medium and execute the processing according to that program. Furthermore, it may execute the processing according to the received program sequentially each time a program is transferred to it from a server computer. Alternatively, the above processing may be executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service, where the server computer does not transfer programs to this computer, but only provides execution instructions and retrieves results. Note that the program in this configuration includes information used for computer processing that is equivalent to a program (data that is not a direct instruction to the computer but has the property of defining the computer's processing).
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。 Furthermore, while this configuration involves executing a predetermined program on a computer, at least a portion of these processes may be implemented in hardware.
Claims (5)
ユーザの頭部近傍に2つのエラーマイクが配置されるものとし、前記2つのエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクが位置するものとし、前記2つのエラーマイクを結ぶ直線上に前記仮想マイクが位置し、前記仮想マイクから遠い位置にある第1のエラーマイクと前記仮想マイクに近い位置にある第2のエラーマイクの距離と、前記第2のエラーマイクと前記仮想マイクの距離が等しいものとし、
前記第1のエラーマイクの収音信号と前記第2のエラーマイクの収音信号から、前記第1のエラーマイクから前記第2のエラーマイクまでの伝達関数を算出し、算出した前記伝達関数と前記第2のエラーマイクの収音信号から前記仮想マイクで収音される収音信号を推定し、推定収音信号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と前記推定収音信号とを用いて、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 generator for generating cancellation signals used in active noise control,
Two error microphones are positioned near the user's head, and a virtual microphone is positioned closer to the observation point than the two error microphones. The virtual microphone is positioned on a straight line connecting the two error microphones, and the distance between the first error microphone, which is far from the virtual microphone, and the second error microphone, which is close to the virtual microphone, is equal to the distance between the second error microphone and the virtual microphone.
A sound pressure estimation unit calculates a transfer function from the first error microphone to the second error microphone from the sound-collected signal of the first error microphone and the sound-collected signal of the second error microphone, estimates the sound-collected signal to be picked up by the virtual microphone from the calculated transfer function and the sound-collected signal of the second error microphone, and obtains an estimated sound-collected signal.
The system includes a suppression signal generation unit that generates a cancellation signal to suppress noise at the installation location of the virtual microphone using the sound pickup signal obtained from the noise to be suppressed and the estimated sound pickup signal,
The aforementioned virtual microphone is a microphone that is virtually installed but is not actually installed.
generator.
ユーザの頭部近傍に前記2つのエラーマイクを含む4つのエラーマイクが配置されるものとし、前記4つのエラーマイクは正方形の頂点に位置し、前記4つのエラーマイクのうち、前記第2のエラーマイクは前記仮想マイクに最も近いエラーマイクであり、第3のエラーマイクは前記第2のエラーマイクの対角に配置されるものとし、
前記音圧推定部は、前記第1のエラーマイクの収音信号、前記第2のエラーマイクの収音信号および前記第3のエラーマイクの収音信号から、前記第3のエラーマイクから前記第2のエラーマイクまでの伝達関数と、前記第1のエラーマイクから前記第2のエラーマイクまでの伝達関数を算出し、算出した2つの伝達関数と、前記第2のエラーマイクの収音信号および第4のエラーマイクの収音信号とから前記仮想マイクで収音される収音信号を推定し、推定収音信号を得る、
生成装置。 A generating apparatus according to claim 1,
Four error microphones, including the two error microphones, are positioned near the user's head, and the four error microphones are located at the vertices of a square, with the second error microphone being the closest to the virtual microphone, and the third error microphone being positioned diagonally to the second error microphone.
The sound pressure estimation unit calculates a transfer function from the third error microphone to the second error microphone and a transfer function from the first error microphone to the second error microphone from the sound-collected signals of the first error microphone, the sound-collected signals of the second error microphone, and the sound-collected signals of the third error microphone, and estimates the sound-collected signal to be picked up by the virtual microphone from the two calculated transfer functions, the sound-collected signals of the second error microphone, and the sound-collected signals of the fourth error microphone, thereby obtaining an estimated sound-collected signal.
generator.
騒音の音源信号が既知であるものとし、前記第1のエラーマイクおよび第2のエラーマイクと騒音源との間に前記仮想マイクがあるものとし、
前記音圧推定部は、前記第1のエラーマイクの収音信号と前記音源信号から、前記騒音源から前記第1のエラーマイクまでの伝達関数を算出し、前記第2のエラーマイクの収音信号と前記音源信号から、前記騒音源から前記第2のエラーマイクまでの伝達関数を算出し、算出した2つの伝達関数の初期遅延を除去した伝達関数を用いて、前記第1のエラーマイクと前記第2のエラーマイクを前記騒音源に近づけたときに得られる疑似的な収音信号を算出し、
前記第1のエラーマイクの疑似的な収音信号と前記第2のエラーマイクの疑似的な収音信号から、疑似的な第1のエラーマイクから疑似的な第2のエラーマイクまでの伝達関数hを算出し、算出した前記伝達関数hと前記第2のエラーマイクの疑似的な収音信号から前記仮想マイクで収音される収音信号を推定し、推定収音信号を得、
2つの疑似的なエラーマイクよりも前記観測点に近い位置に前記仮想マイクが位置するものとし、前記2つの疑似的なエラーマイクを結ぶ直線上に前記仮想マイクが位置し、前記仮想マイクから遠い位置にある疑似的な第1のエラーマイクと前記仮想マイクに近い位置にある疑似的な第2のエラーマイクの距離と、疑似的な前記第2のエラーマイクと前記仮想マイクの距離が等しい、
生成装置。 A generating apparatus according to claim 1,
Assume that the noise source signal is known, and that the virtual microphone is located between the first and second error microphones and the noise source.
The sound pressure estimation unit calculates a transfer function from the noise source to the first error microphone from the sound pickup signal of the first error microphone and the sound source signal, calculates a transfer function from the noise source to the second error microphone from the sound pickup signal of the second error microphone and the sound source signal, and uses the transfer function obtained by removing the initial delay of the two calculated transfer functions to calculate a pseudo sound pickup signal obtained when the first error microphone and the second error microphone are brought close to the noise source.
From the pseudo-sound pickup signal of the first error microphone and the pseudo-sound pickup signal of the second error microphone, a transfer function h from the pseudo-first error microphone to the pseudo-second error microphone is calculated, and from the calculated transfer function h and the pseudo-sound pickup signal of the second error microphone, the sound pickup signal picked up by the virtual microphone is estimated to obtain the estimated sound pickup signal.
The virtual microphone is positioned closer to the observation point than the two pseudo-error microphones, the virtual microphone is located on a straight line connecting the two pseudo-error microphones, and the distance between the pseudo-first error microphone, which is far from the virtual microphone, and the pseudo-second error microphone, which is close to the virtual microphone, is equal to the distance between the pseudo-second error microphone and the virtual microphone.
generator.
ユーザの頭部近傍に2つのエラーマイクが配置されるものとし、前記2つのエラーマイクよりも観測点に近い位置に仮想マイクが位置するものとし、前記2つのエラーマイクを結ぶ直線上に前記仮想マイクが位置し、前記仮想マイクから遠い位置にある第1のエラーマイクと前記仮想マイクに近い位置にある第2のエラーマイクの距離と、前記第2のエラーマイクと前記仮想マイクの距離が等しいものとし、
前記第1のエラーマイクの収音信号と前記第2のエラーマイクの収音信号から、前記第1のエラーマイクから前記第2のエラーマイクまでの伝達関数を算出し、算出した前記伝達関数と前記第2のエラーマイクの収音信号から前記仮想マイクで収音される収音信号を推定し、推定収音信号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と前記推定収音信号とを用いて、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。 A method for generating a cancellation signal used for active noise control,
Two error microphones are positioned near the user's head, and a virtual microphone is positioned closer to the observation point than the two error microphones. The virtual microphone is positioned on a straight line connecting the two error microphones, and the distance between the first error microphone, which is far from the virtual microphone, and the second error microphone, which is close to the virtual microphone, is equal to the distance between the second error microphone and the virtual microphone.
A sound pressure estimation step is performed to calculate a transfer function from the first error microphone to the second error microphone from the sound-collected signal of the first error microphone and the sound-collected signal of the second error microphone, estimate the sound-collected signal to be picked up by the virtual microphone from the calculated transfer function and the sound-collected signal of the second error microphone, and obtain an estimated sound-collected signal.
The process includes a suppression signal generation step, which generates a cancellation signal for suppressing noise at the installation location of the virtual microphone, using the sound pickup signal obtained from the noise to be suppressed and the estimated sound pickup signal.
The aforementioned virtual microphone is a microphone that is virtually installed but is not actually installed.
Generation method.
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