JP5101351B2 - 音場空間制御システム - Google Patents

Description

本発明は、音源から発生して音場空間を伝播する音を制御する音場空間制御システムに関する。

演奏者または歌唱者が携帯し、演奏音または歌唱音をオーディオ信号として送信するワイヤレスマイクと、ワイヤレスマイクから送信されたオーディオ信号を受信する複数のオーディオ信号受信装置と、それらオーディオ信号受信装置が受信したオーディオ信号の受信電界強度に基づいてそのオーディオ信号の送信元であるワイヤレスマイクの所在位置を測位する位置測位手段と、位置測位手段によって測位された所在位置に音像位置を有する音が複数のスピーカによって出力されるように、それらオーディオ信号受信装置の出力信号からそれらスピーカを駆動する信号を合成する音像定位制御装置とから形成された音場制御システムがある。

この音場制御システムにおける制御手順を説明すると、以下のとおりである。楽器演奏者や歌唱者がステージ上を移動しながら楽器を演奏しまたは歌唱曲を歌うと、演奏音や歌唱音がオーディオ信号としてワイヤレスマイクから送信され、そのオーディオ信号がオーディオ信号受信装置に受信される。位置測位手段では、それらオーディオ信号受信装置が受信したオーディオ信号の受信電界強度に基づいてワイヤレスマイクの所在位置を測位する。音像定位制御装置では、複数のスピーカから出力される音の音像位置がワイヤレスマイクの所在位置に定位するように、各スピーカに供給する駆動信号のレベル調整を行う。
特開２００６−３２４９９９号公報

コンサートホールやライブハウス、オペラハウス等の音楽堂の内部空間では、その箇所によって音響効果が異なり、演奏者や歌唱者から伝搬した音楽の音質が異なる。したがって、音楽堂は、最も音響効果がよく、最上の音質の音楽を聴くことができるＳ席、Ｓ席の次に音響効果がよく、Ｓ席の次によい音質の音楽を聴くことができるＡ席、音響効果がＳ席やＡ席よりも劣り、Ａ席の次の音質の音楽を聴くことができるＢ席等に区分されている。前記特許文献１に開示の音場制御システムは、演奏音や歌唱音の発生位置を特定し、その位置の音像に定位したスピーカ再生音を得ることができ、臨場感に富んだ音場を形成することができる。しかし、この音場制御システムは、コンサートホールやライブハウス、オペラハウス等の音楽堂の所定の空間に具現される音質の音楽をその音楽堂の他の空間に再現することはできない。ゆえに、この音場制御システムを利用したとしても、音楽堂の最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質の音楽をその音楽堂の他の空間に再現することはできず、Ａ席やＢ席にいながらＳ席の音質の音楽を聴取することはできない。

本発明の目的は、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質の音を他の空間に再現することができる音場空間制御システムを提供することにある。

前記課題を解決するための本発明にかかる音場空間制御システムは、音場空間に第１音波を発生する音源から所定寸法離間して配置され、音源から音場空間を伝播する第１音波に干渉する第２音波を該音場空間に発生する第１〜第ｎの音波発生装置と、音源とそれら音波発生装置との間に配置され、第１音波と第２音波との合成音波を検出し、検出した合成音波を第１信号として出力する合成音波検出センサと、第１〜第ｎの音波発生装置を挟んで合成音波検出センサから所定寸法離間して配置され、第１音波と第２音波との干渉によって生じた干渉音波を検出し、検出した干渉音波を第２信号として出力する第１〜第ｎの干渉音波検出センサと、音源から所定寸法離間して音場空間の任意の箇所に配置され、音場空間を伝播する第１音波のうちの目標音波を検出し、検出した目標音波を第３信号として出力する目標音波検出センサと、第１〜第ｎの干渉音波検出センサと対応関係を有し、干渉音波検出センサから第２信号を受信しつつ目標音波検出センサから第３信号を受信し、第２信号と第３信号との差を示す差分信号を出力する第１〜第ｎの差分信号出力装置と、第１〜第ｎの音波発生装置と対応関係を有し、合成音波検出から受信した第１信号と第１〜第ｎの差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて第２音波となる干渉信号を生成し、生成した干渉信号を第１〜第ｎの音波発生装置に出力する第１〜第ｎの干渉信号生成装置とを有する。

本発明にかかる音場空間制御システムの一例として、この音場空間制御システムでは、第１音波に前記第２音波を干渉させることで、第１音波の所定の周波数帯を増幅、減衰、消音するとともに、第１音波の残響時間を調整し、それにより、音場空間内の所定の箇所における周波数特性および残響特性をその音場空間内の他の箇所に再現する。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例として、このシステムは、第１〜第ｎの音波発生装置と対応関係を有し、それら音波発生装置から合成音波検出センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成する第１〜第ｎの擬似フィードバック信号生成フィルタと、合成音波検出センサから第１信号を受信しつつそれら擬似フィードバック信号生成フィルタから擬似フィードバック信号を受信し、第１信号から擬似フィードバック信号を除いた第４信号を出力する第１〜第ｎの第４信号出力装置とを含み、干渉信号生成装置は、第４信号出力装置から受信した第４信号と差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて干渉信号を生成する。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例として、干渉信号生成装置は、干渉信号を生成するためのアダプティブデジタルフィルタと、差分信号出力装置から受信した差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタを更新する適応制御演算部とから形成されている。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例として、干渉信号生成装置は、音波発生装置から干渉音波検出センサまでの時系列伝達特性を模擬するデジタルフィルタを含み、適応制御演算部は、デジタルフィルタが模擬する時系列伝達特性と差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いてアダプティブデジタルフィルタを更新する。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例としては、音源から目標音波検出センサまでの距離が音源から干渉音波検出センサまでの距離と略同一または音源から干渉音波検出センサまでの距離よりも長い。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例としては、音源から目標音波検出センサまでの距離が音源から干渉音波検出センサまでの距離よりも短く、目標音波検出センサと差分信号出力装置との間には、音源から目標音波検出センサに目標音波が伝播するまでの時間遅延を補正する時間遅延補正装置が接続されている。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例としては、音場空間制御システムにおけるサンプリング周波数が３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例としては、干渉音波検出センサの個数が音波発生装置の個数と同数または該音波発生装置の個数よりも多い。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例としては、音波発生装置と干渉音波検出センサとが干渉音波を聴取する聴衆の近傍に配置される。

本発明にかかる音場空間制御システムの他の一例としては、音場空間がコンサートホール、多目的ホール、ライブハウス、オペラハウス、講義室、リスニングルームのいずれかの内部空間であり、第１音波が音楽若しくは音声である。

本発明に係る音場空間制御システムによれば、第１〜第ｎの差分信号出力装置が第１音波を目標音波に近似させるための周波数特性変更要素や残響特性変更要素を含む差分信号を生成し、第１〜第ｎの干渉信号生成装置が合成音波検出センサから受信した第１信号と差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて第２音波となる干渉信号を生成するから、第１音波と第２音波とを干渉させることで、目標音波検出センサの位置の空間に具現された音質および残響の音を干渉音波検出センサの位置の空間に再現することができる。この音場空間制御システムは、目標音波検出センサが位置する空間の音響効果が最もよく、その空間の音の音質や残響が最上の場合、その音質や残響の音を他の空間において再現することができるから、音場空間のうちの最も音響効果がよい空間の良好な音響環境を他の空間に適用することができ、音場空間のいかなる箇所においても最上の音質や残響の音を聴取することができる。

音場空間制御システムは、第１〜第ｎの音波発生装置を配置して、第２音波をそれら音波発生装置から音場における制御対象の三次元空間に満遍なく伝播させることで、その三次元空間に広がる第１音波に第２音波を確実に干渉させることができ、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質や残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、第１〜第ｎの干渉音波検出センサを配置し、音場における制御対象の三次元空間に広がる干渉音波をそれら干渉音波検出センサに検出させることで、第１音波を目標音波に限りなく近似させることができ、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質や残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。

第１音波に第２音波を干渉させることで、第１音波の所定の周波数帯を増幅、減衰、消音するとともに、第１音波の残響時間を調整する音場空間制御システムは、第２音波を利用して第１音波の周波数特性を調整することができ、第１音波の残響特性を調整することができる。この音場空間制御システムは、目標音波検出センサの位置の空間に具現された音質および残響の音を干渉音波検出センサの位置の空間に再現することができるから、目標音波検出センサが位置する空間の音響効果が最もよく、その空間の音の音質や残響が最上の場合、その音質や残響の音を他の空間において再現することができ、音場空間のいかなる箇所においても最上の音質や残響の音を聴取することができる。

擬似フィードバック信号生成フィルタが音波発生装置から合成音波検出センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成するとともに、第４信号出力装置が第１信号から擬似フィードバック信号を除いた第４信号を出力し、干渉信号生成装置が第４信号出力装置から受信した第４信号と差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて干渉信号を生成する音場空間制御システムは、音波発生装置から合成音波検出センサまでの時系列伝達特性を反映させた状態で、第４信号出力装置が合成信号から第２音波と推定し得る擬似フィードバック信号を除いた第４信号を生成し、その第４信号を干渉信号生成装置に出力するから、干渉信号生成装置に出力される第４信号に、合成音波検出センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号が含まれることはなく、合成音波検出センサにおけるハウリングを防ぐことができる。第２音波となる干渉信号を含む合成信号がそのまま干渉信号生成装置に出力されると、干渉信号を増幅、減衰、消音する音波を含んだ干渉信号や干渉信号の残響特性を調整する音波を含んだ干渉信号が生成されてしまうが、この音場空間制御システムでは、合成信号から擬似フィードバック信号を除いた第４信号が干渉信号生成装置に出力されるから、干渉信号にそれを増幅、減衰、消音する音波やそれの残響特性を調整する音波が含まれることはない。

この音場空間制御システムは、干渉信号生成装置が第４信号出力装置から受信した第４信号と差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて干渉信号を生成するから、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、目標音波検出センサが位置する空間の音響効果が最もよく、その空間の音の音質や残響が最上の場合、その音質や残響の音を他の空間において再現することができ、音場空間のいかなる箇所においても最上の音質や残響の音を聴取することができる。

干渉信号生成装置がアダプティブデジタルフィルタと適応制御演算部とから形成された音場空間制御システムは、適応制御演算部がアダプティブデジタルフィルタを更新しつつ、そのアダプティブデジタルフィルタによって干渉信号が生成されるから、干渉音波検出センサが位置する空間の音響環境の変化や差分信号の変化に追従しつつ、第１〜第ｎの音波発生装置から発生する第２音波を利用することで、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、目標音波検出センサが位置する空間の音響効果が最もよく、その空間の音の音質や残響が最上の場合、その音質や残響の音を他の空間において再現することができ、音場空間のいかなる箇所においても最上の音質や残響の音を聴取することができる。

干渉信号生成装置がデジタルフィルタを含む音場空間制御システムは、デジタルフィルタによって音波発生装置から干渉音波検出センサまでの時系列伝達特性が適用されるから、適応制御演算部が音波発生装置から干渉音波検出センサまでの時系列伝達特性を考慮しつつ差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタを更新することができ、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質や残響の音を他の空間において聴取することができる。

音源から目標音波検出センサまでの距離が音源から干渉音波検出センサまでの距離と略同一または音源から干渉音波検出センサまでの距離よりも長い音場空間制御システムは、干渉音波検出センサから出力される第２信号と目標音波検出センサから出力される第３信号との間の因果性を保持することができるから、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質や残響の音を他の空間において聴取することができる。

音源から目標音波検出センサまでの距離が音源から干渉音波検出センサまでの距離よりも短く、音源から干渉音波検出センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延を補正する時間遅延補正装置が目標音波検出センサと差分信号出力装置との間に接続された音場空間制御システムは、時間遅延補正装置によって音源から干渉音波検出センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延が補正され、音源から干渉音波検出センサに第１音波が伝播するまでの時間と音源から目標音波検出センサに目標音波が伝播するまでの時間とを一致させることができ、干渉音波検出センサから出力される第２信号と目標音波検出センサから出力される第３信号との間の因果性を保持することができる。この音場空間制御システムは、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができ、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質や残響の音を他の空間において聴取することができる。

サンプリング周波数が３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある音場空間制御システムは、システムが単位時間内に前記周波数でサンプリングするから、第１音波を目標音波に限りなく近似させることができ、音波発生装置から発生する第２音波を利用することで、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質や残響の音を他の空間において聴取することができる。

干渉音波検出センサの個数が音波発生装置の個数と同数または音波発生装置の個数よりも多い音場空間制御システムは、前記個数の干渉音波検出センサを配置し、音場の制御対象の三次元空間に広がる干渉音波をそれら干渉音波検出センサに検出させることで、第１音波を目標音波に限りなく近似させることができ、音波発生装置から発生する第２音波を利用することで、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を干渉音波検出センサが位置する空間に確実に再現することができる。この音場空間制御システムは、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質や残響の音を他の空間において聴取することができる。

音波発生装置と干渉音波検出センサとが干渉音波を聴取する聴衆の近傍に配置される音場空間制御システムは、目標音波検出センサが位置する空間に具現される音質および残響の音を聴衆が位置する空間に確実に再現することができ、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質や残響の音を聴衆が聴取することができる。

音場空間がコンサートホール、多目的ホール、ライブハウス、オペラハウス講義室、リスニングルームのいずれかの内部空間であり、第１音波が音楽若しくは音声である音場空間制御システムは、最も音響効果がよい所定の空間に具現される最上の音質および残響の音楽または音声を他の空間において聴取することができ、たとえば、Ａ席やＢ席にいながらＳ席の音質や残響の音楽や音声を聴取することができる。

添付の図面を参照し、本発明に係る音場空間制御システムの詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示す音場空間制御システム１０Ａの構成図であり、図２は、このシステム１０Ａを利用した音場空間１２の一例を示す概念図である。図３は、応答特性を説明する図であり、図４は、マイクロフォン１３，１４，１５とスピーカ１７，１９との間の時系列伝達特性を表す図である。図５は、音源１１から目標マイクロフォン１６までの距離Ｌ１と音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離Ｌ２との関係を示す図である。

図２では、縦方向を矢印Ｘ、前後方向を矢印Ｙで示し、横方向を矢印Ｚで示す。図２の音場空間１２は、コンサートホール、多目的ホール、ライブハウス、オペラハウス、講義室、リスニングルームのいずれかの内部空間を示す。図４では、調整用スピーカ１７，１８からリファランスマイクロフォン１３までの時系列伝達特性を（Ｈｒ）で示し、調整用スピーカ１７，１８からエラーマイクロフォン１４，１５までの時系列伝達特性を（Ｃ）で示す。図２では、聴衆２１，２２を４人図示しているが、実際には多数の聴衆が存在し、それら聴衆の近傍にマイクロフォン１４，１５やスピーカ１７，１９が配置される。なお、図２では、聴衆２人のグループにマイクロフォン１４，１５やスピーカ１７，１９が配置されているが、聴衆４人のグループにマイクロフォン１４，１５やスピーカ１７，１９が配置されてもよく、聴衆８人のグループにマイクロフォン１４，１５やスピーカ１７，１９が配置されてもよい。

この音場空間制御システム１０Ａは、第１および第２の２系統（２チャンネル）の制御ユニットを利用し、音源１１から発生して音場空間１２を伝搬する音を制御している。しかし、制御ユニットの数に特に限定はなく、ユニットが１系統、４系統、８系統、１６系統等であってもよい。なお、このシステム１０Ａにおけるサンプリング周波数は、３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲、好ましくは、１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲、より好ましくは、２０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある。

音源１１は、楽団が演奏する音楽、歌手が歌う歌（音楽）、スピーカから出力される音楽放送、講演者の話し声を例示することができる。なお、音源１１から発生する音には、音楽や音声のみならず、鳴き声、自然環境の音、効果音等の他のあらゆる音が含まれる。音源１１は、音場空間１２の内部に存在する。なお、音場空間１２をコンサートホールや多目的ホール、ライブハウス、オペラハウス、講義室、リスニングルームの内部空間に限定するものではなく、車や飛行機、電車等の乗り物内の空間、ビルや一般家屋、野外ホール、体育館、室内運動場、ドーム球場、野外球場、ドームサッカー場、野外サッカー場等の建造物内の空間の他のあらゆる音場空間にこのシステム１０Ａを利用することができる。

第１の制御ユニットは、リファランスマイクロフォン１３（合成音波検出センサ）と、第１および第２のエラーマイクロフォン１４，１５（第１および第２の干渉音波検出センサ）と、目標マイクロフォン１６（目標音波検出センサ）と、第１の調整用スピーカ１７（第１の音波発生装置）と、第１のコントローラ１８とから形成されている。リファランスマイクロフォン１３やエラーマイクロフォン１４，１５、目標マイクロフォン１６、調整用スピーカ１７は、インターフェイスを介してコントローラ１８に接続されている。

第２の制御ユニットは、リファランスマイクロフォン１３（合成音波検出センサ）と、第１および第２のエラーマイクロフォン１４，１５（第２の干渉音波検出センサ）と、目標マイクロフォン１６（目標音波検出センサ）と、第２の調整用スピーカ１９（第２の音波発生装置）と、第２のコントローラ２０とから形成されている。リファランスマイクロフォン１３やエラーマイクロフォン１４，１５、目標マイクロフォン１６、調整用スピーカ１９は、インターフェイスを介してコントローラ２０に接続されている。第１および第２の制御ユニットは、１つのリファランスマイクロフォン１３および１つの目標マイクロフォン１６を共用し、第１および第２のエラーマイクロフォン１４，１５を共用している。

なお、制御ユニットが４系統の場合は、第１〜第４のエラーマイクロフォンや調整用スピーカ、コントローラを必要とし、制御ユニットが８系統の場合は、第１〜第８のエラーマイクロフォンや調整用スピーカ、コントローラを必要とする。制御ユニットの数に限定がない以上、制御ユニットを第ｎ系統まで設置することができる。この場合は、第１〜第ｎのエラーマイクロフォン、第１〜第ｎの調整用スピーカ、第１〜第ｎのコントローラを必要とする。エラーマイクロフォン１４，１５の個数は調整用スピーカ１７，１９のそれと同数であるが、エラーマイクロフォンの個数が調整用スピーカのそれより多くてもよく、エラーマイクロフォンの個数≧調整用スピーカの個数である。

リファランスマイクロフォン１３は、音場空間１２において音源１１の近傍に配置されている。ここで、音源１１の近傍とは、音源１１から音の伝播方向へ約１〜１００ｃｍ離間した位置をいう。なお、リファランスマイクロフォン１３は、音源１１の近傍に配置されることが好ましいが、音源１１と調整用スピーカ１７，１９との間であって音源１１から所定寸法離間した位置に配置されていればよく、必ずしも音源１１の近傍に配置される必要はない。リファランスマイクロフォン１３には、それが検出した音波を増幅するアンプ（図示せず）が接続されている。コントローラ１８，２０とアンプとの間には、Ａ／Ｄ変換装置（図示せず）が接続されている。

リファランスマイクロフォン１３は、音源１１から発生するアナログの音楽（第１音波）と調整用スピーカ１７，１９から発生する後記するアナログの第２音波との合成音波を検出し、検出した合成音波をアンプに出力する。ただし、システム１０Ａの起動時では、リファランスマイクロフォン１３は音楽のみを検出する。合成音波は、アンプにおいて増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第１入力信号（第１信号）に変換される。第１入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置からコントローラ１８，２０に出力される。

第１および第２の調整用スピーカ１７，１９は、音場空間１２において聴衆２１，２２の近傍に配置されている。ここで、聴衆２１，２２の近傍とは、聴衆２１，２２の耳から約３〜１００ｃｍ離間した位置をいう。なお、それら調整用スピーカ１７，１９は、聴衆２１，２２の近傍に配置されることが好ましいが、リファランスマイクロフォン１３を挟んで音源１１から所定寸法離間した位置に配置されていればよく、必ずしも聴衆２１，２２の近傍に配置される必要はない。調整用スピーカ１７，１９は、音楽と干渉する第２音波を音場空間１２に発生する。調整用スピーカ１７，１９には、第２音波を増幅するアンプ（図示せず）が接続されている。コントローラ１８，２０とアンプとの間には、Ｄ／Ａ変換装置（図示せず）が接続されている。

第１および第２のエラーマイクロフォン１４，１５は、音場空間１２において調整用スピーカ１７，１９と聴衆２１，２２との間（聴衆２１，２２の近傍）に配置されている。ここで、聴衆２１，２２の近傍とは、聴衆２１，２２の耳から約１〜１００ｃｍ離間した位置をいう。なお、それらエラーマイクロフォン１４，１５は、聴衆２１，２２の近傍に配置されることが好ましいが、調整用スピーカ１７，１９を挟んでリファランスマイクロフォン１３から所定寸法離間した位置に配置されていればよく、必ずしも聴衆２１，２２の近傍に配置される必要はない。エラーマイクロフォン１４，１５には、検出した音波を増幅するアンプ（図示せず）が接続されている。コントローラ１８，２０とアンプとの間には、Ａ／Ｄ変換装置（図示せず）が接続されている。

エラーマイクロフォン１４，１５は、音楽（第１音波）と第２音波との干渉によって生じた干渉音波を検出し、検出した干渉音波をアンプに出力する。ただし、システム１０Ａの起動時では、エラーマイクロフォン１４，１５は音楽のみを検出する。干渉音波は、アンプにおいて増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第２入力信号（第２信号）に変換される。第２入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置からコントローラ１８，２０に出力される。

目標マイクロフォン１６は、音場空間１２のうち、音響効果が最もよく、最上の音質および残響の音楽を聴くことができる箇所に配置されている。なお、目標マイクロフォン１６は、音源１１から所定寸法離間して音場空間１２の任意の箇所に配置されていればよく、必ずしも最上の音質や残響の音楽を聴くことができる箇所に配置される必要はない。音源１１から目標マイクロフォン１６までの距離Ｌ１は、図５に示すように、音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離Ｌ２よりも長い。なお、音源１１から目標マイクロフォン１６までの距離Ｌ１が音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離Ｌ２と略同一であってもよい。目標マイクロフォン１６には、検出した音波を増幅するアンプ（図示せず）が接続されている。コントローラ１８，２０とアンプとの間には、Ａ／Ｄ変換装置（図示せず）が接続されている。

目標マイクロフォン１６は、音場空間１２を伝播する音楽（第１音波）のうち、それが設置された箇所に広がる目標音波（音楽）を検出し、検出した目標音波をアンプに出力する。目標音波は、アンプにおいて増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第３入力信号（第３信号）に変換される。第３入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置からコントローラ１８，２０に出力される。

第１のコントローラ１８は、第１の擬似フィードバック信号生成フィルタ２３、第１の第４信号出力装置２４、第１の干渉信号生成装置２５、第１の差分信号出力装置２６，２７を備えている。第２のコントローラ２０は、第２の擬似フィードバック信号生成フィルタ２８、第２の第４信号出力装置２９、第２の干渉信号生成装置３０、第２の差分信号出力装置３１，３２を備えている。コントローラ１８，２０は、図示はしていないが、フィルタ２３，２８やそれら装置２４，２５，２６，２７，２９，３０，３１，３２に各種手段を実行させる中央処理部と各種複数のデータを格納する大容量記憶部（メモリ）とを有するコンピュータである。コントローラ１８，２０の中央処理部には、畳み込み演算を高速に処理するＤＳＰ（Digital
Signal Processor）が利用されているが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を利用することもできる。制御ユニットを第ｎ系統まで設置する場合は、第１〜第ｎの擬似フィードバック信号生成フィルタ、第１〜第ｎの第３信号出力装置、第１〜第ｎの干渉信号生成装置、第１〜第ｎの差分信号出力装置を必要とする。

コントローラ１８，２０は、フィルタ２３，２８やそれら装置２４，２５，２６，２７，２９，３０，３１，３２を介して所定の干渉信号を生成し、調整用スピーカ１７，１９を介して第２音波を音場空間１２に発生させ、音楽と第２音波との干渉を利用することで、音楽のうちの所定の周波数帯を増幅、減衰、消滅させる。また、音楽と第２音波との干渉を利用することで、音楽の残響特性を調整する。コントローラ１８，２０には、図示はしていないが、キーボードやマウス等の入力装置、ディスプレイやプリンタ等の出力装置がインターフェイスを介して接続されている。

記憶部の内部アドレスファイルには、中央処理部を介してフィルタ２３，２８やそれら装置２４，２５，２６，２７，２９，３０，３１，３２にこのシステム１０Ａの各手段を実行させるためのアプリケーションが格納されている。コントローラ１８，２０の中央処理部は、記憶部に記憶されたオペレーティングシステムによる制御に基づいて、記憶部からアプリケーションを起動し、起動したアプリケーションに従って、フィルタ２３，２８やそれら装置２４，２５，２６，２７，２９，３０，３１，３２に以下の各手段を実行させる。中央処理部は、干渉信号生成装置２５，３０にデジタルの干渉信号を生成させ（干渉信号生成手段）、擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８にデジタルの擬似フィードバック信号を生成させる（擬似フィードバック信号生成手段）。中央処理部は、干渉信号を干渉信号生成装置２５，３０から調整用スピーカ１７，１９に出力させ（干渉信号出力手段）、擬似フィードバック信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８から第４信号出力装置２４，２９に出力させる（擬似フィードバック信号出力手段）。

干渉信号とは、音源１１から発生して音場空間１２を伝播する音楽のうち、特定の周波数帯を増幅させる第２音波となる信号、または、音楽のうち、特定の周波数帯を減衰させる第２音波となる信号、あるいは、音楽のうち、消音させる特定の周波数帯の第２音波となる信号、さらに、音源１１から発生して音場空間１２を伝播する音楽の残響特性を調整する第２音波となる信号である。擬似フィードバック信号とは、調整用スピーカ１７，１９からリファランスマイクロフォン１３に達する第２音波と推定（同一視）し得る信号である。

コントローラ１８，２０の中央処理部は、第４信号出力装置２４，２９に第１入力信号から擬似フィードバック信号を除いて第４入力信号（第４信号）を生成させ（第４信号生成手段）、その第４入力信号を第４信号出力装置２４，２９から干渉信号生成装置２５，３０に出力させる（第４信号出力手段）。中央処理部は、差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に第２入力信号と第３入力信号との差を表すそれら信号の差分を演算させて差分信号を生成させ（差分信号生成手段）、その差分信号を差分信号出力装置２６，２７，３１，３２から干渉信号生成装置２５，３０に出力させる（差分信号出力手段）。

それら擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８は、図４に示すように、調整用スピーカ１７，１９からリファランスマイクロフォン１３までの時系列伝達特性（Ｈｒ）を模擬する。フィルタ２３，２８は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からリファランスマイクロフォン１３までの音伝達経路における時系列伝達特性（Ｈｒ）（インパルス応答）を反映させた状態で第４信号出力装置２４，２９が第１入力信号から擬似フィードバック信号を減算し得るように、第４信号出力装置２４，２９に対してフィードフォワード制御を実行する。時系列伝達特性６０は、図３に示すように、音源６１から発生した音波６２（パルス）が音伝送経路６３を伝播して受音点６４に達したときのその受音点６４における応答特性である。すなわち、時系列伝達特性（Ｈｒ）は、調整用スピーカ１７，１９から発生した第２音波が音場空間１２を伝播してリファランスマイクロフォン１３に達したときのそのマイクロフォン１３の位置における第２音波の応答特性を示している。

第１の干渉信号生成装置２５は、第１〜第２のデジタルフィルタ３３，３４（第２デジタルフィルタ）と、第１のアダプティブデジタルフィルタ３５と、アダプティブデジタルフィルタ３５を更新する第１〜第２の適応制御演算部３６，３７（Ｆｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳアルゴリズム）とから形成されている。第２の干渉信号生成装置３０は、第３〜第４のデジタルフィルタ３８，３９（第２デジタルフィルタ）と、第２のアダプティブデジタルフィルタ４０と、アダプティブデジタルフィルタ４０を更新する第３〜第４の適応制御演算部４１，４２（Ｆｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳアルゴリズム）とから形成されている。

それらデジタルフィルタ３３，３４，３８，３９は、図４に示すように、調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの時系列伝達特性（Ｃ）を模擬する。デジタルフィルタ３３，３４，３８，３９は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの音伝達経路における時系列伝達特性（Ｃ）（インパルス応答）を反映させた状態で適応制御演算部３６，３７，４１，４２がアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を更新し得るように、適応制御演算部３６，３７，４１，４２に対してフィードフォワード制御を実行する。時系列伝達特性（Ｃ）は、調整用スピーカ１７，１９から発生した第２音波が音場空間１２を伝播してエラーマイクロフォン１４，１５に達したときのそのマイクロフォン１４，１５の位置における第２音波の応答特性を示している。

適応制御演算部３６，３７，４１，４２は、アダプティブデジタルフィルタ３５，４９を適応制御アルゴリズムに基づいて更新する。アダプティブデジタルフィルタ３５，４９は、音場空間１２の音響環境の変化に対応しつつ、音場空間１２を伝播する音楽のうち、特定の周波数帯を増幅させる干渉信号を生成し、音楽のうち、特定の周波数帯を減衰させる干渉信号を生成するとともに、消音させる特定の周波数帯と逆位相同音圧の干渉信号を生成する。さらに、音場空間１２を伝播する音楽の残響特性を調整する干渉信号を生成する。

コンサートホール（音場空間１２）において音楽が演奏される場合を例として、図１のシステム１０Ａにおける音場制御の手順を説明すると、以下のとおりである。音楽が演奏されると、コンサートホールの内部空間１２（音場空間）にその音楽（第１音波）が伝播する。システム１０Ａを起動させると、コントローラ２５，３０は、記憶部に格納されたアプリケーションに従って、フィルタ２３，２８やそれら装置２４，２５，２６，２７，２９，３０，３１，３２に各種手段を実行させる。音楽は、図２に矢印ｆ１で示すように、コンサートホールの内部空間１２を縦横方向や前後方向へ三次元的に伝播しつつ、リファランスマイクロフォン１３に達した後、エラーマイクロフォン１４，１５と目標マイクロフォン１６とに達する。

システム１０Ａの起動時では、調整用スピーカ１７，１９から第２音波が発生しておらず、リファランスマイクロフォン１３に検出された音楽（第１音波）がコンサートホールの内部空間１２を伝播してそのままエラーマイクロフォン１４，１５と目標マイクロフォン１６とに達し、音楽がそれらマイクロフォン１４，１５，１６に検出される。音源１１の近傍において音楽を検出したリファランスマイクロフォン１３は、音楽をアンプに出力する。リファランスマイクロフォン１３に検出された音楽は、アンプにおいて増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置に出力され、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第１入力信号に変換される。第１入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置から第４信号出力装置２４，２９に出力される。

聴衆２１，２２の近傍において音楽を検出したエラーマイクロフォン１４，１５は、その音楽をアンプに出力する。エラーマイクロフォン１４，１５に検出された音楽は、アンプにおいて増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置に出力され、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第２入力信号に変換される。第２入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置から差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力される。音楽（目標音波）を検出した目標マイクロフォン１６は、その音楽をアンプに出力する。目標マイクロフォン１６に検出された音楽は、アンプにおいて増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置に出力され、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第３入力信号に変換される。第３入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置から差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力される。

システム１０Ａの起動時では擬似フィードバック信号生成フィルタに２３，２８おいて擬似フィードバック信号は生成されていないから、擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８から出力される擬似フィードバック信号の出力信号は（０）である。システム１０Ａの起動時において第４信号出力装置２４，２９は、第１入力信号から擬似フィードバック信号（０）を減算して第４入力信号（第１入力信号と同一の値の信号）を生成し（第４信号生成手段）、その第４入力信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（第４信号出力手段）。

差分信号出力装置２６，２７，３１，３２は、音楽（第１音波）である第２入力信号と目標音波である第３入力信号との差を表すそれら信号の差分を演算して差分信号を生成し（差分信号生成手段）、その差分信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（差分信号出力手段）。システム１０Ａの起動時では、第２入力信号と第３入力信号との差分である差分信号の値は最大となっている。干渉信号生成装置２５，３０を形成するデジタルフィルタ３３，３４，３８，３９は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１７，１９までの応答特性を模擬した時系列伝達特性（Ｃ）を適用し、第４入力信号にその時系列伝達特性（Ｃ）を畳み込み演算し、その結果を干渉信号生成装置２５，３０を形成する適応制御演算部３６，３７，４１，４２に出力する。

適応制御演算部３６，３７，４１，４２は、時系列伝達特性（Ｃ）を考慮しつつ、差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を更新する。具体的に適応制御演算部３６，３７，４１，４２は、アダプティブデジタルフィルタの更新量であるΔアダプティブデジタルフィルタ（ΔＡＤＦ）をサンプリング周波数（３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ）に合わせて所定の時間間隔で時系列に生成し、Δアダプティブデジタルフィルタを現在のアダプティブデジタルフィルタ（ＡＤＦ）に加算することで現在から未来に向かってアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を更新する。

干渉信号生成装置２５，３０は、第４信号出力装置２４，２９から出力された第４入力信号にアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を畳み込み演算して干渉信号を生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２５，３０は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。Ｄ／Ａ変換装置は、デジタルの干渉信号をアナログの第２音波に変換し、その第２音波をアンプに出力する。アンプは、第２音波を増幅し、増幅した第２音波を調整用スピーカ１７，１９に出力する。

調整用スピーカ１７，１９は、第２音波をコンサートホールの内部空間１２に発生させる。第２音波は、図２に矢印ｆ２で示すように、スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５に向かってコンサートホールの内部空間１２を縦横方向や前後方向へ三次元的に伝播するとともに、スピーカ１７，１９からリファランスマイクロフォン１３に向かってコンサートホールを伝播する。第２音波は、音楽と干渉しながらエラーマイクロフォン１４，１５に向かい、マイクロフォン１４，１５の位置において音楽と完全に干渉する。音楽は、第２音波と干渉することで、特定の周波数帯が増幅し、その周波数帯の音量が増加する。また、特定の周波数帯が減衰し、その周波数帯の音量が減少する。さらに、特定の周波数帯が消音し、その周波数帯の音量が消失する。音楽は、第２音波と干渉することで、その残響特性が調整される。

システム１０Ａを継続稼動すると、差分信号が次第に小さくなり、最後に差分信号のレベルが（０）になって差分が消滅する。差分の消滅は、エラーマイクロフォン１４，１５の位置において聴取される音楽が目標マイクロフォン１６の位置において聴取される音楽に限りなく近似した状態を表す。

システム１０Ａの稼動中では、リファランスマイクロフォン１３に向かう第２音波が音楽（第１音波）と合成され、それらの合成音波がマイクロフォン１３に検出される。また、エラーマイクロフォン１４，１５に向かう第２音波がマイクロフォン１４，１５の位置において音楽と干渉し、それらの干渉音波がマイクロフォン１４，１５に検出される。合成音波は、アンプで増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置でデジタルの第１入力信号に変換されて第４信号出力装置２４，２９に出力される。干渉音波は、アンプで増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置でデジタルの第２入力信号に変換されて差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力される。

擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からリファランスマイクロフォン１３までの音伝達経路における時系列伝達特性（Ｈｒ）を干渉信号に畳み込み演算し、擬似フィードバック信号を生成する（擬似フィードバック信号生成手段）。擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８は、生成した擬似フィードバック信号を第４信号出力装置２４，２９に出力する（擬似フィードバック信号出力手段）。第４信号出力装置２４，２９は、合成信号から干渉信号と推定し得る擬似フィードバック信号を減算して第４入力信号を生成し（第４信号生成手段）、その第４入力信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（第４信号出力手段）。

差分信号出力装置２６，２７，３１，３２は、第２入力信号と第３入力信号との差を表すそれら信号の差分を演算して差分信号を生成し（差分信号生成手段）、その差分信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（差分信号出力手段）。このとき、差分信号の出力レベルはシステム１０Ａの起動時よりも小さくなっている。デジタルフィルタ３３，３４，３８，３９は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの応答特性を模擬した時系列伝達特性（Ｃ）を適用し、第４入力信号にその時系列伝達特性（Ｃ）を畳み込み演算し、その結果を干渉信号生成装置２５，３０を形成する適応制御演算部３６，３７，４１，４２に出力する。

干渉信号生成装置２５，３０では、適応制御演算部３６，３７，４１，４２が時系列伝達特性（Ｃ）を考慮しつつ、差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ３５，４０をサンプリング周波数に合わせて更新する。干渉信号生成装置２５，３０は、第４信号出力装置２４，２９から出力された第４入力信号にアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を畳み込み演算し、干渉信号を生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２５，３０は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。干渉信号は、Ｄ／Ａ変換装置によってアナログの第２音波に変換された後、アンプによって増幅され、第２音波として調整用スピーカ１７，１９に出力される。調整用スピーカ１７，１９に出力された第２音波は、音楽と干渉しながらエラーマイクロフォン１４，１５に向かい、マイクロフォン１４，１５の位置において音楽と完全に干渉する。エラーマイクロフォン１４，１５の位置において聴取される音楽は、目標マイクロフォン１６の位置において聴取される音楽に限りなく近似する。

図６は、システム１０ＡのＯＮ，ＯＦＦによる周波数特性の変化の一例を示す図であり、図７は、システム１０ＡのＯＦＦにおけるエラーマイクロフォン１４，１５の位置の残響特性の一例を示す図である。図８は、目標マイクロフォン１６の位置の残響特性の一例を示す図であり、図９は、システム１０ＡのＯＮにおけるエラーマイクロフォン１４，１５の位置の残響特性の一例を示す図である。図６において、実線Ｓ１で示す周波数特性は、目標マイクロフォン１６の位置におけるそれを表し、点線Ｓ２で示す周波数特性は、システム１０ＡのＯＦＦにおけるエラーマイクロフォン１４，１５の位置におけるそれを表す。一点鎖線Ｓ３で示す周波数特性は、システム１０ＡのＯＮにおけるエラーマイクロフォン１４，１５に位置におけるそれを表す。

図６では、縦軸に音圧レベル（ｄＢ）が表示され、横軸に周波数（Ｈｚ）が表示されている。図７〜図９では、縦軸に振幅が表示され、横軸に時間（ｓｅｃ）が表示されている。システム１０Ａでは、ディスプレイを介して図５に示す各マイクロフォン１４，１５，１６の位置における周波数特性や図７〜図９に示す各マイクロフォン１４，１５，１６の位置における残響特性をディスプレイを介して時系列にモニタリングすることができ、モニタリングした周波数特性や残響特性をプリンタを介して出力することができる。また、モニタリングした周波数特性や残響特性を記憶部に時系列に格納することができる。

システム１０ＡがＯＦＦの場合、図６に示すように、目標マイクロフォン１６の位置における周波数特性とエラーマイクロフォン１４，１５の位置における周波数特性とに乖離があり、エラーマイクロフォン１４，１５の位置において音楽を聴取したときのその音質が目標マイクロフォン１６の位置において音楽を聴取したときのその音質と異なっていた。また、図７，８に示すように、目標マイクロフォン１６の位置における残響特性とエラーマイクロフォン１４，１５の位置における残響特性とに乖離があり、エラーマイクロフォン１４，１５の位置において音楽を聴取したときのその残響が目標マイクロフォン１６の位置において音楽を聴取したときのその残響と異なっていた。

システム１０Ａを稼動させると、音楽が第２音波と干渉し、音楽のうちの特定の周波数帯が増幅、減衰、消音し、音楽の残響特性が調整された。それによって、図６に実線Ｓ１および一点鎖線Ｓ３で示すように、目標マイクロフォン１６の位置における周波数特性とエラーマイクロフォン１４，１５の位置における周波数特性とが略一致し、エラーマイクロフォン１４，１５の位置において音楽を聴取したときのその音質が目標マイクロフォン１６の位置において音楽を聴取したときのその音質に略一致した。

また、図９に示すように、目標マイクロフォン１６の位置における残響特性とエラーマイクロフォン１４，１５の位置における残響特性とが略一致し、エラーマイクロフォン１４，１５の位置において音楽を聴取したときのその残響が目標マイクロフォン１６の位置において音楽を聴取したときのその残響に略一致した。このシステム１０Ａを利用することで、目標マイクロフォン１６の位置における音楽の周波数特性と残響特性とをエラーマイクロフォン１４，１５の位置において再現することができた。

音場空間制御システム１０Ａは、音楽（第１音波）に第２音波を干渉させることで、音の所定の周波数帯を増幅、減衰、消音することができ、音の残響特性を調整することができるから、目標マイクロフォン１６の位置の音場空間１２に具現された音質および残響の音をエラーマイクロフォン１４，１５の位置の音場空間１２に再現することができる。このシステム１０Ａは、目標マイクロフォン１６が位置する箇所（音場空間１２）の音響効果が最もよく、その箇所の音の音質および残響が最上の場合、その音質や残響の音を他の箇所（音場空間１２）において再現することができるから、音場空間１２のうちの最も音響効果がよい空間の良好な音響環境を他の空間に適用することができ、音場空間１２のいかなる箇所においても最上の音質や残響の音を聴取することができる。

また、このシステム１０Ａは、複数の調整用スピーカ１７，１９を配置して、第２音波をそれらスピーカ１７，１９から聴衆２１，２２の近傍に広がる所定容積の三次元空間に満遍なく伝播させることで、その三次元空間に広がる音楽に第２音波を確実に干渉させることができ、目標マイクロフォン１６の位置の空間に具現された音質および残響の音をエラーマイクロフォン１４，１５の位置の空間に確実に再現することができる。

この音場空間制御システム１０Ａは、調整用スピーカ１７，１８からリファランスマイクロフォン１３までの時系列伝達特性（Ｈｒ）を反映させた状態で、第４信号出力装置２４，２９が合成信号から第２音波と推定し得る擬似フィードバック信号を除いた第４入力信号を生成し、その第４入力信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力するから、干渉信号生成装置２５，３０に出力される第４入力信号に擬似フィードバック信号が含まれることはなく、リファランスマイクロフォン１３におけるハウリングを防ぐことができる。第２音波となる干渉信号を含む合成信号がそのまま干渉信号生成装置２５，３０に出力されると、干渉信号を増幅、減衰、消音させる音波や干渉信号の残響を調整する音波を含んだ干渉信号が生成されてしまうが、このシステム１０Ａでは、合成信号から擬似フィードバック信号を除いた第４入力信号が干渉信号生成装置２５，３０に出力されるから、干渉信号にそれを増幅、減衰、消音させる音波やそれの残響を調整する音波が含まれることを防ぐことができる。

音場空間制御システム１０Ａは、適応制御演算部３６，３７，４１，４２がアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を更新しつつ、そのアダプティブデジタルフィルタ３５，４０によって干渉信号が生成されるから、エラーマイクロフォン１４，１５が位置する空間の音響環境の変化や差分信号の変化に追従しつつ、それら調整用スピーカ１７，１９から発生する第２音波を利用することで、目標マイクロフォン１６が位置する空間に具現される音質および残響の音楽をエラーマイクロフォン１４，１５が位置する空間に確実に再現することができる。また、デジタルフィルタ３３，３４，３８，３９によって調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの時系列伝達特性（Ｃ）が適用されるから、適応制御演算部３６，３７，４１，４２が調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの時系列伝達特性を考慮しつつ差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を更新することができる。

また、この音場空間制御システム１０Ａは、音源１１から目標マイクロフォン１６までの距離が音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離よりも長く、エラーマイクロフォン１４，１５から出力される第２入力信号と目標マイクロフォン１６から出力される第３入力信号との間の因果性を保持することができるから、目標マイクロフォン１６が位置する空間に具現される音質および残響の音をエラーマイクロフォン１４，１５が位置する空間に確実に再現することができる。

図１０は、他の一例として示す音場空間制御システム１０Ｂの構成図であり、図１１は、音源１１から目標マイクロフォン１６までの距離Ｌ１と音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離Ｌ２との関係を示す図である。図１０に示すシステム１０Ｂが図１のそれと異なるのは、音源１１から目標マイクロフォン１６までの距離Ｌ１が音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離Ｌ２よりも短く、音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽が伝播するまでの時間遅延を補正する時間遅延補正装置４３が目標マイクロフォン１６と差分信号出力装置２６，２７，３１，３２との間に接続されている点にあり、その他の構成は図１のシステム１０Ａのそれらと同一であるから、図１のシステム１０Ａと同一の符号を付すことで、このシステム１０Ｂにおけるその他の構成の説明は省略する。

このシステム１０Ｂでは、目標マイクロフォン１６と差分信号出力装置２６，２７，３１，３２との間に時間遅延補正装置４３が介在している。時間遅延補正装置４３は、音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽が伝播するまでの時間遅延を補正する。なお、時間遅延補正装置４３と差分信号出力装置２６，２７，３１，３２との間には、図示はしていないが、Ａ／Ｄ変換装置が接続されている。なお、このシステム１０Ｂにおけるサンプリング周波数は、図１のシステム１０Ａのそれと同一である。

図１のシステム１０Ａと同様に、コンサートホール（音場空間１２）において音楽が演奏される場合を例として、図９のシステム１０Ｂにおける音場制御の手順を説明すると、以下のとおりである。システム１０Ｂの起動時では、調整用スピーカ１７，１９から第２音波が発生しておらず、リファランスマイクロフォン１３に検出された音楽（第１音波）がコンサートホールの内部空間１２を伝播してそのままエラーマイクロフォン１４，１５に達し、音楽がマイクロフォン１４，１５に検出される。音楽を検出したリファランスマイクロフォン１３は、音楽をアンプに出力する。アンプは、音楽を増幅した後、その音楽をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、音楽をデジタルの第１入力信号に変換し、その第１入力信号を第４信号出力装置２４，２９に出力する。第４信号出力装置２４，２９は、第１入力信号から擬似フィードバック信号（０）を減算して第４入力信号（第１入力信号と同一の値の信号）を生成し（第４信号生成手段）、その第４入力信号を干渉信号生成装置２４，２９に出力する（第４信号出力手段）。

音楽を検出したエラーマイクロフォン１４，１５は、音楽をアンプに出力する。アンプは、音楽を増幅した後、その音楽をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、音楽をデジタルの第２入力信号に変換し、その第２入力信号を差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力する。音楽（目標音波）を検出した目標マイクロフォン１６は、音楽をアンプに出力する。アンプは、音楽を増幅した後、その音楽を時間遅延補正装置４３に出力する。

時間遅延補正装置４３は、音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽が伝播するまでの時間遅延を補正する。具体的には、音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽（第１音波）が伝播するまでの時間から音源１１から目標マイクロフォン１６に音楽（目標音波）が伝播するまでの時間を減算し、音源１１から目標マイクロフォン１６に音楽が伝播するまでの時間と音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽が伝播するまでの時間とを一致させる。時間遅延補正装置４３は、時間遅延を補正した音楽をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、音楽をデジタルの第３入力信号に変換し、その第３入力信号を差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力する。差分信号出力装置２６，２７，３１，３２は、第２入力信号と第３入力信号との差を表すそれら信号の差分を演算して差分信号を生成し（差分信号生成手段）、その差分信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（差分信号出力手段）。

干渉信号生成装置２５，３０を形成するデジタルフィルタ３３，３４，３８，３９は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの音伝送経路の応答特性を模擬した時系列伝達特性（Ｃ）を使用し、第４入力信号にその時系列伝達特性（Ｃ）を畳み込み演算し、その結果を干渉信号生成装置２５，３０を形成する適応制御演算部３６，３７，４１，４２に出力する。適応制御演算部３６，３７，４１，４２は、時系列伝達特性（Ｃ）を考慮しつつ、差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を更新する。適応制御演算部３６，３７，４１，４２におけるアダプティブデジタルフィルタ３５，４０の更新は、図１のシステム１０Ａにおけるそれと同一である。

干渉信号生成装置２５，３０は、第４信号出力装置２４，２９から出力された第４入力信号にアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を畳み込み演算して干渉信号を生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２５，３０は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。Ｄ／Ａ変換装置は、デジタルの干渉信号をアナログの第２音波に変換し、その第２音波をアンプに出力する。アンプは、第２音波を増幅した後、その第２音波を調整用スピーカ１７，１９に出力する。

調整用スピーカ１７，１９は、第２音波をコンサートホールの内部空間１２に発生させる。第２音波は、スピーカ１７，１９からリファランスマイクロフォン１３に向かってコンサートホールを伝播するとともに、スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５に向かってコンサートホールを伝播する。第２音波は、エラーマイクロフォン１４，１５の位置において音楽と完全に干渉する。音楽は、第２音波と干渉することで、特定の周波数帯が増幅し、その周波数帯の音量が増加する。また、特定の周波数帯が減衰し、その周波数帯の音量が減少する。さらに、特定の周波数帯が消音し、その周波数帯の音量が消失する。音楽は、第２音波と干渉することで、その残響特性が調整される。システム１０Ｂを継続稼動すると、差分信号が次第に小さくなり、最後に差分信号のレベルが（０）になって差分が消滅する。

システム１０Ｃの稼動中では、音楽（第１音波）と第２音波との合成音波がリファランスマイクロフォン１３に検出される。合成音波は、アンプで増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置でデジタルの第１入力信号に変換されて第４信号出力装置２４，２９に出力される。擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８は、図１のシステム１０Ａと同様に、干渉信号に時系列伝達特性（Ｈｒ）を畳み込み演算し、擬似フィードバック信号を生成し（擬似フィードバック信号生成手段）、擬似フィードバック信号を第４信号出力装置２４，２９に出力する（擬似フィードバック信号出力手段）。第４信号出力装置２４，２９は、合成信号から擬似フィードバック信号を減算して第４入力信号を生成し（第４信号生成手段）、その第４入力信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（第４信号出力手段）。

システム１０Ｂの稼動中では、音楽（第１音波）と第２音波との干渉音波がエラーマイクロフォン１４，１５に検出され、音楽（目標音波）が目標マイクロフォン１６に検出される。干渉音波は、アンプで増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置でデジタルの第２入力信号に変換されて差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力される。音楽（目標音波）は、アンプで増幅された後、時間遅延補正装置４３に出力される。

時間遅延補正装置４３は、音源１１から目標マイクロフォン１６に音楽（目標音波）が伝播するまでの時間と音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽（第１音波）が伝播するまでの時間とを一致させる。時間遅延補正装置４３は、時間遅延を補正した音楽をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、音楽をデジタルの第３入力信号に変換し、その第３入力信号を差分信号出力装置２６，２７，３１，３２に出力する。差分信号出力装置２６，２７，３１，３２は、第２入力信号と第３入力信号との差を表すそれら信号の差分を演算して差分信号を生成し（差分信号生成手段）、その差分信号を干渉信号生成装置２５，３０に出力する（差分信号出力手段）。このとき、差分信号の出力レベルはシステム１０Ｂの起動時よりも小さくなっている。

デジタルフィルタ３３，３４，３８，３９は、あらかじめ推定した調整用スピーカ１７，１９からエラーマイクロフォン１４，１５までの音伝送経路の応答特性を模擬した時系列伝達特性（Ｃ）を使用し、第４入力信号にその時系列伝達特性（Ｃ）を畳み込み演算し、その結果を適応制御演算部３６，３７，４１，４２に出力する。適応制御演算部３６，３７，４１，４２は、時系列伝達特性（Ｃ）を考慮しつつ、差分信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ３５，４０をサンプリング周波数に合わせて更新する。

干渉信号生成装置２５，３０は、第４信号出力装置２４，２９から出力された第４入力信号にアダプティブデジタルフィルタ３５，４０を畳み込み演算し、干渉信号を生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２５，３０は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２３，２８とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。干渉信号は、Ｄ／Ａ変換装置によってアナログの第２音波に変換された後、アンプによって増幅され、第２音波として調整用スピーカ１７，１９に出力される。調整用スピーカ１７，１９に出力された第２音波は、音楽と干渉しながらエラーマイクロフォン１４，１５に向かい、マイクロフォン１４，１５の位置において音楽と完全に干渉する。エラーマイクロフォン１４，１５の位置において聴取される音楽は、目標マイクロフォン１６の位置において聴取される音楽に限りなく近似する。

このシステム１０Ｂは、時間遅延補正装置４３によって音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽が伝播するまでの時間遅延が補正されるから、音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５に音楽（第１音波）が伝播するまでの時間と音源１１から目標マイクロフォン１６に音楽（目標音波）が伝播するまでの時間とを一致させることができ、エラーマイクロフォン１４，１５から出力される第２入力信号と目標マイクロフォン１６から出力される第３入力信号との間の因果性を保持することができる。このシステム１０Ｂは、音楽の音質および残響が最上の空間から音源１１までの距離が音源１１からエラーマイクロフォン１４，１５までの距離よりも短い場合でも、目標マイクロフォン１６の位置の空間に具現された音質および残響の音をエラーマイクロフォン１４，１５の位置の空間に確実に再現することができる。なお、このシステム１０Ｂは、前記効果の他に図１のシステム１０Ａと同一の効果を奏するが、図１のシステム１０Ａの効果を援用し、このシステム１０Ｂのその他の効果の説明は省略する。

一例として示す音場空間制御システムの構成図。 システムを利用した音場空間の一例を示す概念図。 応答特性を説明する図。 マイクロフォンとスピーカとの間の時系列伝達特性を表す図。 音源から目標マイクロフォンまでの距離と音源からエラーマイクロフォンまでの距離との関係を示す図。 システムのＯＮ，ＯＦＦによる周波数特性の変化の一例を示す図。 システムのＯＦＦにおけるエラーマイクロフォンの位置の残響特性の一例を示す図。 目標マイクロフォンの位置の残響特性の一例を示す図。 システムのＯＮにおけるエラーマイクロフォンの位置の残響特性の一例を示す図。 他の一例として示す能動的消音システムの構成図。 音源から目標マイクロフォンまでの距離と音源からエラーマイクロフォンまでの距離との関係を示す図。

符号の説明

１０Ａ 音場空間制御システム
１０Ｂ 音場空間制御システム
１１ 音源
１２ 音場空間
１３ リファランスマイクロフォン（合成音波検出センサ）
１４ 第１のエラーマイクロフォン（第１の干渉音波検出センサ）
１５ 第２のエラーマイクロフォン（第１の干渉音波検出センサ）
１６ 目標マイクロフォン（目標音波検出センサ）
１７ 第１の調整用スピーカ（第１の音波発生装置）
１８ 第１のコントローラ
１９ 第２の調整用スピーカ（第２の音波発生装置）
２０ 第２のコントローラ
２１ 聴衆
２２ 聴衆
２３ 第１の擬似フィードバック信号生成フィルタ
２４ 第１の第４信号出力装置
２５ 第１の干渉信号生成装置
２６ 第１の差分信号出力装置
２７ 第１の差分信号出力装置
２８ 第２の擬似フィードバック信号生成フィルタ
２９ 第２の第４信号出力装置
３０ 第２の干渉信号生成装置
３１ 第２の差分信号出力装置
３２ 第２の差分信号出力装置
３３ デジタルフィルタ（第２デジタルフィルタ）
３４ デジタルフィルタ（第２デジタルフィルタ）
３５ アダプティブデジタルフィルタ
３６ 適応制御演算部
３７ 適応制御演算部
３８ デジタルフィルタ（第２デジタルフィルタ）
３９ デジタルフィルタ（第２デジタルフィルタ）
４０ アダプティブデジタルフィルタ
４１ 適応制御演算部
４２ 適応制御演算部
４３ 時間遅延補正装置

Claims (11)

1. 音場空間に第１音波を発生する音源から所定寸法離間して配置され、前記音源から前記音場空間を伝播する第１音波に干渉する第２音波を該音場空間に発生する第１〜第ｎの音波発生装置と、
   前記音源とそれら音波発生装置との間に配置され、前記第１音波と前記第２音波との合成音波を検出し、検出した合成音波を第１信号として出力する合成音波検出センサと、
   前記第１〜第ｎの音波発生装置を挟んで前記合成音波検出センサから所定寸法離間して配置され、前記第１音波と前記第２音波との干渉によって生じた干渉音波を検出し、検出した干渉音波を第２信号として出力する第１〜第ｎの干渉音波検出センサと、
   前記音源から所定寸法離間して前記音場空間の任意の箇所に配置され、前記音場空間を伝播する第１音波のうちの目標音波を検出し、検出した目標音波を第３信号として出力する目標音波検出センサと、
   前記第１〜第ｎの干渉音波検出センサと対応関係を有し、前記干渉音波検出センサから第２信号を受信しつつ前記目標音波検出センサから第３信号を受信し、前記第２信号と前記第３信号との差を示す差分信号を出力する第１〜第ｎの差分信号出力装置と、
   前記第１〜第ｎの音波発生装置と対応関係を有し、前記合成音波検出から受信した第１信号と前記第１〜第ｎの差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて前記第２音波となる干渉信号を生成し、生成した干渉信号を前記第１〜第ｎの音波発生装置に出力する第１〜第ｎの干渉信号生成装置とを有する音場空間制御システム。
2. 前記音場空間制御システムでは、前記第１音波に前記第２音波を干渉させることで、前記第１音波の所定の周波数帯を増幅、減衰、消音するとともに、前記第１音波の残響時間を調整し、それにより、前記音場空間内の所定の箇所における周波数特性および残響特性を該音場空間内の他の箇所に再現する請求項１記載の音場空間制御システム。
3. 前記音場空間制御システムが、前記第１〜第ｎの音波発生装置と対応関係を有し、それら音波発生装置から前記合成音波検出センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成する第１〜第ｎの擬似フィードバック信号生成フィルタと、前記合成音波検出センサから第１信号を受信しつつそれら擬似フィードバック信号生成フィルタから擬似フィードバック信号を受信し、前記第１信号から前記擬似フィードバック信号を除いた第４信号を出力する第１〜第ｎの第４信号出力装置とを含み、
   前記干渉信号生成装置が、前記第４信号出力装置から受信した第４信号と前記差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて前記干渉信号を生成する請求項１または請求項２に記載の音場空間制御システム。
4. 前記干渉信号生成装置が、前記干渉信号を生成するためのアダプティブデジタルフィルタと、前記差分信号出力装置から受信した差分信号を用いて前記アダプティブデジタルフィルタを更新する適応制御演算部とから形成されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の音場空間制御システム。
5. 前記干渉信号生成装置が、前記音波発生装置から前記干渉音波検出センサまでの時系列伝達特性を模擬するデジタルフィルタを含み、前記適応制御演算部が、前記デジタルフィルタが模擬する時系列伝達特性と前記差分信号出力装置から受信した差分信号とを用いて前記アダプティブデジタルフィルタを更新する請求項４記載の音場空間制御システム。
6. 前記音源から前記目標音波検出センサまでの距離が、前記音源から前記干渉音波検出センサまでの距離と略同一または前記音源から前記干渉音波検出センサまでの距離よりも長い請求項１ないし請求項５いずれかに記載の音場空間制御システム。
7. 前記音源から前記目標音波検出センサまでの距離が、前記音源から前記干渉音波検出センサまでの距離よりも短く、前記目標音波検出センサと前記差分信号出力装置との間には、前記音源から前記目標音波検出センサに前記目標音波が伝播するまでの時間遅延を補正する時間遅延補正装置が接続されている請求項１ないし請求項５いずれかに記載の音場空間制御システム。
8. 前記音場空間制御システムにおけるサンプリング周波数が、３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある請求項１ないし請求項７いずれかに記載の音場空間制御システム。
9. 前記干渉音波検出センサの個数が、前記音波発生装置の個数と同数または該音波発生装置の個数よりも多い請求項１ないし請求項８いずれかに記載の音場空間制御システム。
10. 前記音波発生装置と前記干渉音波検出センサとが、前記干渉音波を聴取する聴衆の近傍に配置される請求項１ないし請求項９いずれかに記載の音場空間制御システム。
11. 前記音場空間が、コンサートホール、多目的ホール、ライブハウス、オペラハウス、講義室、リスニングルームのいずれかの内部空間であり、前記第１音波が、音楽若しくは音声である請求項１ないし請求項１０いずれかに記載の音場空間制御システム。

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