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公開番号2025037291
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-18
出願番号2023144105
出願日2023-09-06
発明の名称音圧推定装置、音圧推定方法、プログラム
出願人日本電信電話株式会社,国立大学法人電気通信大学
代理人個人,個人,個人
主分類H04R 3/00 20060101AFI20250311BHJP(電気通信技術)
要約【課題】周波数領域への変換を介することなく、頭部近傍に配置した複数のマイクを用いて観測された音圧から耳元の音圧を推定する技術を提供する。
【解決手段】L個のマイクが頭部近傍の球面上に配置される点における音圧p₁, …, p_Lから次数0からNまでの音圧p₁, …, p_Lの重み付け和q₀, …, q_Nを計算する重み付け加算部と、次数0からNまでの重み付け和q₀, …, q_Nから次数0からNまでのIIRフィルタη₀, …, η_Nを用いて耳元の音圧^pを計算する音圧計算部とを含む音圧推定装置であって、(r_e, Ω₁), …, (r_e, Ω_L)(ただし、r_eは頭部近傍の球面の半径)をL個のマイクが配置される点、(a, Ω_a)を耳元の位置を表す点(ただし、aは耳元が位置する球面の半径)とし、次数nのIIRフィルタη_nは、周波数領域における所定の関数H_n(kr)に基づいて設計された時間領域フィルタである。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
Lを頭部近傍の球面上に配置されるマイクの数（ただし、Lは2以上の整数）、p
1
, …, p
L
をL個のマイクが配置される点における音圧とし、
音圧p
1
, …, p
L
から、次数0からNまでの音圧p
1
, …, p
L
の重み付け和q
0
, …, q
N
を計算する重み付け加算部と、
次数0からNまでの重み付け和q
0
, …, q
N
から、次数0からNまでのIIRフィルタη
0
, …, η
N
を用いて耳元の音圧^pを計算する音圧計算部と
を含む音圧推定装置であって、
(r
e
, Ω
1
), …, (r
e
, Ω
L
)（ただし、r
e
は頭部近傍の球面の半径）をL個のマイクが配置される点、(a, Ω
a
)を耳元の位置を表す点（ただし、aは耳元が位置する球面の半径）とし、
次数nのIIRフィルタη
n
(n=0, …, N)は、音圧の内挿関係を表す周波数領域における関数H
n
(kr)(n=0, …, N, ただし、kは波数)に基づいて設計された時間領域フィルタである
音圧推定装置。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の音圧推定装置であって、
前記重み付け加算部は、次式により次数nの重み付け和q
n
(n=0, …, N)を計算するものであり、
TIFF
2025037291000043.tif
14
33
TIFF
2025037291000044.tif
14
59
（ただし、Y
n
m
は球面調和関数を表す。）
前記音圧計算部は、次式により音圧^pを計算するものである
TIFF
2025037291000045.tif
14
30
ことを特徴とする音圧推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の音圧推定装置であって、
関数H
n
(kr)(n=0, …, N)は、次式で表される
TIFF
2025037291000046.tif
14
33
TIFF
2025037291000047.tif
9
81
（ただし、j
n
はn次の球ベッセル関数、h
n
(2)
はn次の第2種球ハンケル関数を表す。）
ことを特徴とする音圧推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の音圧推定装置であって、
次数0のIIRフィルタη
0
は、関数H
0
(kr)のs領域上の表現である関数H
0
(s)をs-z変換することにより得られる次式の関数H
0
(z)の係数a
m
(m=1, 2, 3, 2u, 2u+1, 2u+2, 2u+3), b
m
(m=0, 1, 2, 3)を用いて設計された時間領域フィルタである
TIFF
2025037291000048.tif
14
150
ことを特徴とする音圧推定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の音圧推定装置であって、
次数nのIIRフィルタη
n
(n=0, …, N)は、関数H
n
(kr)の極となる周波数f
w
(w=1, …, W、Wは関数H
n
(kr)の極の数)を用いて次式により表される関数H
n
(z)に基づいて得られるIIRフィルタ係数η
n
(w) (w=1, …, 2W)を用いて設計された時間領域フィルタである
TIFF
2025037291000049.tif
14
77
（ただし、v
w
=r×exp(jθ
w
), θ
w
=2πf
w
/f
s
であり、rは1に略等しく、f
s
はサンプリング周波数を表す。）
ことを特徴とする音圧推定装置。
【請求項６】
Lを頭部近傍の球面上に配置されるマイクの数（ただし、Lは2以上の整数）、p
1
, …, p
L
をL個のマイクが配置される点における音圧とし、
音圧推定装置が、音圧p
1
, …, p
L
から、次数0からNまでの音圧p
1
, …, p
L
の重み付け和q
0
, …, q
N
を計算する重み付け加算ステップと、
前記音圧推定装置が、次数0からNまでの重み付け和q
0
, …, q
N
から、次数0からNまでのIIRフィルタη
0
, …, η
N
を用いて耳元の音圧^pを計算する音圧計算ステップと
を含む音圧推定方法であって、
(r
e
, Ω
1
), …, (r
e
, Ω
L
)（ただし、r
e
は頭部近傍の球面の半径）をL個のマイクが配置される点、(a, Ω
a
)を耳元の位置を表す点（ただし、aは耳元が位置する球面の半径）とし、
次数nのIIRフィルタη
n
(n=0, …, N)は、音圧の内挿関係を表す周波数領域における関数H
n
(kr)(n=0, …, N, ただし、kは波数)に基づいて設計された時間領域フィルタである
音圧推定方法。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の音圧推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部近傍の能動騒音制御（アクティブノイズコントロール）技術に関し、特に複数のマイクを用いて所望の制御点の音圧を推定する技術に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
参照マイク、エラーマイク、キャンセルスピーカを用いて、特定の位置での騒音を抑圧する能動騒音制御技術がある（非特許文献１参照）。
【０００３】
座席上の能動騒音制御システムにおいて、耳元における騒音抑圧性能を担保するため、頭部近傍に配置したマイクを用いて耳元の音圧を推定する手法が検討されている。例えば、剛球であると仮定した頭部を含むような球面上に配置したマイクを用い、球面調和関数展開および音圧の内挿関係を利用することで耳元の音圧を推定することが考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
梶川嘉延, “アクティブノイズコントロールの最近の話題と応用,” 情報処理学会研究報告, Vol.2015-MUS-107, No.3, pp.1-6, 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した方法では周波数領域における演算を用いるため、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する処理が必要となる。したがって、上述した方法を即時性の高い処理が必要となる能動騒音制御システムに適用しようとすると、要求される処理性能を満たすことができない場合がある。
【０００６】
そこで本発明では、周波数領域への変換を介することなく、頭部近傍に配置した複数のマイクを用いて観測された音圧から耳元の音圧を推定する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、Lを頭部近傍の球面上に配置されるマイクの数（ただし、Lは2以上の整数）、p
1
, …, p
L
をL個のマイクが配置される点における音圧とし、音圧p
1
, …, p
L
から、次数0からNまでの音圧p
1
, …, p
L
の重み付け和q
0
, …, q
N
を計算する重み付け加算部と、次数0からNまでの重み付け和q
0
, …, q
N
から、次数0からNまでのIIRフィルタη
0
, …, η
N
を用いて耳元の音圧^pを計算する音圧計算部とを含む音圧推定装置であって、(r
e
, Ω
1
), …, (r
e
, Ω
L
)（ただし、r
e
は頭部近傍の球面の半径）をL個のマイクが配置される点、(a, Ω
a
)を耳元の位置を表す点（ただし、aは耳元が位置する球面の半径）とし、次数nのIIRフィルタη
n
(n=0, …, N)は、音圧の内挿関係を表す周波数領域における関数H
n
(kr)(n=0, …, N, ただし、kは波数)に基づいて設計された時間領域フィルタである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、周波数領域における演算を用いることなく、耳元の音圧を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
複数のマイクが頭部近傍の球面上に配置される様子を示す図である。
関数H
0
(kr)の概形を示す図である。
関数H
n
(kr)の極となる周波数f
k
の様子を示す図である。
帯域制限パルスに対する推定波形と観測波形を示す図（補正前）である。
帯域制限パルスに対する推定波形と観測波形を示す図（補正後）である。
白色雑音に対する推定波形と観測波形を示す図（補正後）である。
音圧推定装置１００の構成を示すブロック図である。
音圧推定装置１００の動作を示すフローチャートである。
本発明の実施形態における各装置を実現するコンピュータの機能構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
（【００１１】以降は省略されています）

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