音響信号送出装置、音響信号送出方法、およびプログラム
【課題】同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制すること。
【解決手段】予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶部１０と、音響信号記憶部１０に記憶されているデータから生成されてスピーカ１２から送出される所定の音響信号の位相とスピーカ１６から送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整部１３と、スピーカ１２とスピーカ１６との間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、スピーカ１６から送出される所定の音響信号の送出時刻をスピーカ１２から送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整部１４と、を有する音響信号送出装置１を構成する。
【解決手段】予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶部１０と、音響信号記憶部１０に記憶されているデータから生成されてスピーカ１２から送出される所定の音響信号の位相とスピーカ１６から送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整部１３と、スピーカ１２とスピーカ１６との間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、スピーカ１６から送出される所定の音響信号の送出時刻をスピーカ１２から送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整部１４と、を有する音響信号送出装置１を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号送出装置、音響信号送出方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音を低減させるために、騒音とは位相が逆の音波を送出し、騒音を相殺して低減させる技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。この技術では、騒音となっている音波をマイクロフォンで収集し、収集した音波の位相を解析して収集した音波とは位相が逆になる音波が生成される。そして、生成された音波が騒音に重畳させるように送出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４９９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術は、誰にとっても無用である騒音を低減させるためのものである。その一方で、同じ音でありながら、ある地点にいる者にとっては有用であるが他の地点にいる者にとっては無用であるといった音もある。上述した技術は、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制するといったことはできない。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制することができる音響信号送出装置、音響信号送出方法、およびプログラム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】
【０００６】
本発明のひとつの観点は、音響信号送出装置としての観点である。本発明の音響信号送出装置は、予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶手段と、音響信号記憶手段に記憶されているデータから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて送出する第１のスピーカと、所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて所定の音響信号を送出する第２のスピーカと、第１のスピーカから送出される所定の音響信号の位相と第２のスピーカから送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整手段と、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、第２のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻を第１のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整手段と、を有するものである。
【０００７】
たとえば、送出時刻調整手段は、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して遅延時間を計算する遅延時間計算手段と、遅延時間計算手段が計算に用いる音速の値を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正手段と、を有することができる。
【０００８】
あるいは、音速補正手段は、音速を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正するようにしてもよい。
【０００９】
本発明の他の観点は、音響信号送出方法としての観点である。本発明の音響信号送出方法は、予め音響信号記憶手段に記憶されている所定の音響信号を生成するためのデータから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出するステップと、第２のスピーカから所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて所定の音響信号を送出するステップと、送出するステップの処理により第１のスピーカから送出される所定の音響信号の位相と第２のスピーカから送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整ステップと、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、第２のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻を第１のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整ステップと、を有するものである。
【００１０】
たとえば、送出時刻調整ステップの処理は、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、遅延時間計算ステップの処理が計算に用いる音速の値を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正ステップと、を有することができる。
【００１１】
あるいは、音速補正ステップの処理は、音速を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正するステップを有するようにしてもよい。
【００１２】
本発明のさらに他の観点は、プログラムとしての観点である。本発明のプログラムは、コンピュータに、予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶機能と、音響信号記憶機能に記憶されているデータから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出させる制御機能と、第２のスピーカから所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて所定の音響信号を送出させる制御機能と、第１のスピーカから送出される所定の音響信号の位相と第２のスピーカから送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整機能と、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、第２のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻を第１のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整機能と、を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一の実施の形態の音響信号送出装置のブロック構成図である。
【図２】図１の２つのスピーカから送出される音波の位相の関係を示す図である。
【図３】図１の音響信号送出装置の音圧抑制効果の測定系の一例を示す図である。
【図４】図１の音響信号送出装置の音圧抑制効果の一例を示す図である。
【図５】図１の音響信号送出装置の実際の利用形態を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態の音響信号送出装置のブロック構成図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態の音響信号送出装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔概要について〕
本発明の実施の形態の音響信号送出装置１は、２つのスピーカ１２（請求項でいう第１のスピーカ），１６（請求項でいう第２のスピーカ）を有し、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧をスピーカ１６から送出される音響信号で抑制する。このときに、スピーカ１２が音響信号を送出する所定の方向よりもスピーカ１６が音響信号を送出する方向の範囲を狭くしておけば、スピーカ１２が音響信号を送出する方向のうちの一部の範囲では音圧が抑制され、他の範囲では音圧が抑制されないようにできる。また、スピーカ１２から送出される音響信号の位相とスピーカ１６から送出される音響信号の位相とが互いに逆位相となってスピーカ１２から送出される音響信号の音圧を抑制するが、このときに、スピーカ１２とスピーカ１６との間の距離を音波が伝わる時間分、スピーカ１６から送出される音響信号をスピーカ１２から送出される音響信号よりも遅らせるようにする。この遅らせるための遅延時間の計算には、そのときの気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正された音速の値を用いるようにする。
【００１６】
〔本発明の第一の実施の形態の音響信号送出装置１について〕
（構成）
音響信号送出装置１は、音響信号記憶部１０、増幅部１１、スピーカ１２、位相調整部（請求項でいう位相調整手段）１３、送出時刻調整部（請求項でいう送出時刻調整手段、遅延時間計算手段）１４、増幅部１５、スピーカ１６、および制御部（請求項でいう位相調整手段の一部、送出時刻調整手段の一部、遅延時間計算手段の一部）１７により構成される。
【００１７】
音響信号記憶部１０は、所定の音響信号を生成するためのデータを記憶するメモリＭを有する。メモリＭは、音響信号送出装置１の電源がＯＦＦ状態でも記憶を保持できる不揮発性メモリ、または書き換え不可のＲＯＭ(Read Only Memory)などである。たとえば、所定の音響信号としては、サイレンなどの警報音、所定の音声メッセージ、所定の音楽などがある。音響信号記憶部１０のメモリＭには、これらの警報音、音声メッセージ、音楽などのいずれか１つまたは複数の音響信号が記憶されている。また、音響信号記憶部１０は、メモリＭに記憶されているデータから音響信号を生成し、増幅部１１および位相調整部１３に出力する。
【００１８】
増幅部１１は、音響信号記憶部１０から出力される音響信号を増幅してスピーカ１２に出力する。
【００１９】
スピーカ１２は、増幅部１１から出力される音響信号を音波として空中に送出する。スピーカ１２は、無指向性でもよいし、所定の方向に対して指向性を有してもよい。
【００２０】
位相調整部１３は、音響信号記憶部１０から出力される音響信号を入力し、入力した音響信号とは逆位相になる音響信号を生成して送出時刻調整部１４に出力する。なお、入力した音響信号とは逆位相となる音響信号を生成する手法としては、どのような手法を採ってもよいが、たとえば２とおりの手法が考えられる。その１つは「音響信号記憶部１０から入力した音響信号の位相を解析し、その位相とは逆位相になる音響信号を位相の反転またはシフトなどにより生成して送出時刻調整部１４に出力する手法」である。また、他の１つは「音響信号記憶部１０のメモリＭに記憶されている音響信号とは逆位相となるように位相の反転またはシフトが施された音響信号を位相調整部１３が予め記憶しており、音響信号記憶部１０からの音響信号の入力を機に、位相調整部１３が逆位相の音響信号を送出時刻調整部１４に出力する手法」である。
【００２１】
送出時刻調整部１４は、位相調整部１３から出力される音響信号を入力し、その音響信号を増幅部１５に出力するタイミングを所定の遅延時間分遅らせるものである。
【００２２】
増幅部１５は、送出時刻調整部１４から出力される音響信号を増幅してスピーカ１６に出力する。
【００２３】
スピーカ１６は、増幅部１５から出力される音響信号を音波として空中に送出する。スピーカ１６は、所定の方向に対して指向性を有する。
【００２４】
制御部１７は、音響信号記憶部１０、増幅部１１、位相調整部１３、送出時刻調整部１４、および増幅部１５の動作を制御する。なお、制御部１７と、その制御対象となる音響信号記憶部１０、増幅部１１、位相調整部１３、送出時刻調整部１４、および増幅部１５とは、本体機能部１８を構成する。なお、本体機能部１８は、スピーカ１２，１６の接続端子（不図示）を有し、本体機能部１８とスピーカ１２，１６とが着脱自在になるように構成してもよい。
【００２５】
また、本体機能部１８は、増幅部１１，１５で用いる電力増幅用の電子デバイス（電力増幅用トランジスタなど）等を除けば、本体機能部１８の主要部は、１つのコンピュータによって実現可能である。本体機能部１８の主要部を実現するコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。本体機能部１８によって実行されるプログラムは、本体機能部１８の内部の不揮発性のメモリ（不図示）にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータである本体機能部１８にあらかじめインストールしておくことができる。本体機能部１８がプログラムを実行すると、制御部１７と、その制御対象となる音響信号記憶部１０、増幅部１１，１５の電力増幅用の電子デバイスの制御機能、位相調整部１３、および送出時刻調整部１４の各機能とが実現される。
【００２６】
（音圧抑制の原理）
次に、音響信号送出装置１において、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧を、スピーカ１６から送出される音響信号によって抑制する原理を図２を参照して説明する。
【００２７】
図２の上段には、スピーカ１２から送出される音響信号の波形を模式的に示している。図２の下段には、スピーカ１６から送出される音響信号の波形を模式的に示している。図２の音響信号は、説明を簡単にするために正弦波を用いている。
【００２８】
図２において、スピーカ１２とスピーカ１６とは、音響信号の進行方向に、所定の距離（「スピーカ間距離」と称する）だけ離れている。ここで、スピーカ１２から送出される正弦波の位相と、スピーカ１６から送出される正弦波の位相とが互いに逆位相になるようにするためには、スピーカ１２から音響信号が送出されてからスピーカ間距離を音波が進む時間分の遅延時間後にスピーカ１６から音響信号を送出させる送出時刻の調整が必要になる。そこで、位相調整部１３により、スピーカ１２から送出される音響信号とは逆位相になる音響信号を生成し、この音響信号のスピーカ１６からの送出を送出時刻調整部１４により、スピーカ間距離を音波が進む時間分の遅延時間だけ遅らせている。
【００２９】
なお、送出時刻調整部１４は、上述の遅延時間を、スピーカ間距離を音速によって除算して計算する。すなわち、
遅延時間＝スピーカ間距離／音速
である。ここで、音速ｃは、気温をｔ℃とするときに、
ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓ） …（１）
である。音速は、気温によって変動するが、送出時刻調整部１４は、気温の情報を取得することができないので、たとえば音響信号送出装置１の使用者が現在の季節に応じた平均気温などから計算される概算的な音速の値を、定期的に送出時刻調整部１４に設定するなどして対応する。
【００３０】
（音圧抑制の効果）
次に、音響信号送出装置１の音圧抑制の効果の一例について図３および図４を参照して説明する。図３に示す測定系は、音響信号送出装置１の本体機能部１８にスピーカ１２，１６を接続し、スピーカ１２の設置位置に対し、スピーカ１２から送出される音の進行方向に１．２５ｍ離れた位置に、スピーカ１６を設置する。さらに、スピーカ１６の設置位置に対し、スピーカ１６から送出される音の進行方向に２．５ｍ離れた位置に、音圧測定用のマイクロフォン２０を設置する。このとき、スピーカ１２，１６の音響信号の送出部位の高さとマイクロフォン２０の音圧測定部位の高さとは同一とする。なお、図３には、説明のために本体機能部１８を図示してあるが、本体機能部１８は、スピーカ１２，１６から送出される音響信号を遮ったり反射したりしない位置にある（たとえば床下や天井に埋め込み）ものとし、音圧測定には影響しないものとする。マイクロフォン２０で取得した音響信号は、音圧測定装置２１に入力されて音圧が解析される。
【００３１】
また、図３に示す状態を測定点（１）とし、スピーカ１２の設置位置Ｃ１を中心とし、この設置位置Ｃ１からマイクロフォン２０の設置位置Ｃ２までの距離を半径ｒとする円周上で、マイクロフォン２０の設置位置Ｃ２を時計回り（または反時計回り）に４５度ずつ動かした８ヶ所の測定点（１）〜（８）でそれぞれ測定を行う。
【００３２】
音圧の測定手順は、測定点（１）〜（８）にマイクロフォン２０を移動させた後に、各測定点（１）〜（８）のそれぞれで、
ステップＳ１：スピーカ１２からのみ送出される音響信号の音圧を測定
ステップＳ２：スピーカ１６からのみ送出される音響信号の音圧を測定
ステップＳ３：スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧を測定
の手順で測定を行うものである。
【００３３】
図４は、図３に示す測定系によって測定された音圧分布を示している。実線３０は、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧分布である。破線３１は、スピーカ１６から送出される音響信号の音圧分布である。二点鎖線３２は、スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧分布である。点線３３は、暗騒音の音圧分布である。なお、暗騒音とは、測定系の周囲に予め存在するバックグラウンドノイズである。
【００３４】
スピーカ１２から送出される音響信号の音圧分布（実線３０）は、スピーカ１２が測定点（１）方向に指向性を有するため、測定点（１）のステップＳ１の測定結果が最も大きな音圧（約８０ｄＢ）であり、測定点（１）の裏側の測定点（５）のステップＳ１の測定結果が最も小さな音圧（約６０ｄＢ）である。
【００３５】
スピーカ１６から送出される音響信号の音圧分布（破線３１）は、スピーカ１６が測定点（１）方向に指向性を有するため、測定点（１）のステップＳ２の測定結果が最も大きな音圧（約８０ｄＢ）であり、測定点（１）の裏側の測定点（５）のステップＳ２の測定結果が最も小さな音圧（約７０ｄＢ）である。
【００３６】
スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧分布（二点鎖線３２）は、測定点（１）のステップＳ３の測定結果が最も小さな音圧（約６０ｄＢ）であり、測定点（１）の裏側の測定点（５）のステップＳ３の測定結果が最も大きな音圧（約７５ｄＢ）である。
【００３７】
このように、スピーカ１２の音響信号の位相がこの位相とは逆位相であるスピーカ１６の音響信号の位相により相殺されているため、スピーカ１２または１６のいずれか一方による音響信号の音圧分布が最も大きな測定点（１）において、スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧分布が最も小さな音圧を呈している。これにより、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧がスピーカ１６から送出される音響信号により抑制されていることがわかり、測定点（１）では、約１０ｄＢ程度の音圧抑制ができたことがわかる。
【００３８】
（音響信号送出装置１の実際の利用形態とその効果）
次に、音響信号送出装置１の実際の利用形態とその効果の一例について、図５を参照して説明する。図５は、家屋４０、河川敷４１、堤防４２、および河川敷４１に設置された音響信号送出装置１を示している。河川敷４１は、上流にあるダム（不図示）が放水を行うと水没する可能性がある。一方、家屋４０は、堤防４２の内側に建っているので、ダムが放水を行っても水没の可能性は無い。
【００３９】
このような状況下において、音響信号送出装置１は、ダムの放水を報知するための警報音を送出するものである。この警報音は、たとえば河川敷４１で釣りをしている釣り人にとってはきわめて有用なものであるが、家屋４０の住人にとっては無用なものである。したがって、音響信号送出装置１のスピーカ１２から送出される警報音の音圧を、家屋４０の方向のみ音圧を抑制するようにしたい。
【００４０】
ここで、スピーカ１２は、家屋４０および河川敷４１を含む広い方向に対して警報音を送出する。一方、スピーカ１６は、家屋４０を含む狭い方向に対して警報音を抑制するための音響信号を送出する。これによれば、家屋４０を含む狭い方向の範囲のみが音圧抑制範囲になり、その他の範囲では、音圧が抑制されることはない。これにより、警報音が有用な釣り人には、充分な音圧で警報音が到達するが、警報音が無用な家屋４０の住人には、抑制された小さな音圧で警報音が到達する。
【００４１】
このように、スピーカ１２から送出される所定の音響信号の位相とスピーカ１６から送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相をシフトさせる位相調整部１３と、スピーカ１２とスピーカ１６との間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、スピーカ１６から送出される所定の音響信号の送出時刻をスピーカ１２から送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整部１４と、を有することにより、音響信号送出装置１は、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制することができる。
【００４２】
また、特許文献１のように、音圧を抑制したい音を集音するためのマイクロフォン（検知マイク、センサマイクなど）が不要であり、音響信号送出装置１は、装置構成を簡単にすることができると共に、装置コストを安価にすることができる。さらに、音圧抑制の対象となる音が予め定まっているので、音響信号送出装置１は、音圧抑制の対象となる音の逆位相の音を生成する際に、音圧抑制の対象となる音の位相を解析する機能および処理を不要にできる。たとえば音響信号送出装置１は、予め音圧抑制の対象となる音の逆位相の音をメモリ等に記憶させておけばよい。これによっても音響信号送出装置１は、装置構成を簡単にすることができると共に、装置コストを安価にすることができる。
【００４３】
〔本発明の第二の実施の形態の音響信号送出装置１Ａについて〕
本発明の第二の実施の形態の音響信号送出装置１Ａについて、図６を参照しながら説明する。音響信号送出装置１Ａの構成は、音響信号送出装置１の構成に温度センサ（請求項でいう音速補正手段の一部）５０が追加された構成である。これにより送出時刻調整部（請求項でいう送出時刻調整手段、遅延時間計算手段、音速補正手段の一部）１４Ａは、現在の気温の情報を取得可能である。上述の遅延時間は、スピーカ間距離を音速によって除算したものである。上述したように、音速ｃは、気温をｔ℃とするときに、
ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓ） …（１）
である。音速は、気温によって変動するので、送出時刻調整部１４Ａは、温度センサ５０から気温の情報を取得し、音速の値を、気温に応じて逐次補正する。
【００４４】
このように、送出時刻調整部１４Ａが計算に用いる音速の値を、スピーカ１２，１６が設置されている周囲の気温によって補正するので、音響信号送出装置１Ａは、気温の変化によらず、効率の良い音圧抑制を実現できる。
【００４５】
〔本発明の第三の実施の形態の音響信号送出装置１Ｂについて〕
本発明の第三の実施の形態の音響信号送出装置１Ｂについて、図７を参照しながら説明する。音響信号送出装置１Ｂの構成は、音響信号送出装置１の構成に温度センサ５０、気圧センサ（請求項でいう音速補正手段の一部）５１、および湿度センサ（請求項でいう音速補正手段の一部）５２が追加された構成である。これにより送出時刻調整部（請求項でいう送出時刻調整手段、遅延時間計算手段、音速補正手段の一部）１４Ｂは、現在の気温、気圧、および湿度の情報を取得可能である。上述の遅延時間は、スピーカ間距離を音速によって除算したものである。上述したように、音速ｃは、気温をｔ℃とするときに、
ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓ） …（１）
であるが、その他にも気圧ｐ（Ｎ／ｍ2）、空気の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、空気の比熱比κとするときに、
ｃ＝√（κｐ／ρ） …（２）
とも表せる。また、音速ｃは、乾燥空気中の音速をｃｄ、気圧Ｈ、水蒸気圧ｐｗ、水蒸気の定圧比熱と定積比熱との比γｗ、乾燥空気の定圧比熱と定積比熱との比γとしたときに、
ｃ＝ｃｄ／√〔１−（ｐ／Ｈ）＊（（γｗ／γ）−０．６２２）〕 …（３）
とも表せる。このように、音速は、気温、気圧、湿度の変化によって変動する。
【００４６】
そこで送出時刻調整部１４Ｂは、温度センサ５０、気圧センサ５１、または湿度センサ５２から気温、気圧、および湿度の情報を取得し、音速の値を、気温、気圧、または湿度に応じて逐次補正する。たとえば上記の式（３）を採用すれば、温度センサ５０および湿度センサ５２により気温および湿度の情報が取得できるので、水蒸気圧ｐｗが計算できる。また、気圧センサ５１により気圧Ｈの情報が取得できる。これにより、温度、気圧、および湿度に応じて音速ｃを計算できる。
【００４７】
このように、送出時刻調整部１４Ｂが計算に用いる音速の値を、スピーカ１２，１６が設置されている周囲の気温、気圧、および湿度によって補正するので、音響信号送出装置１Ｂは、気温、気圧、および湿度の変化によらず、効率の良い音圧抑制を実現できる。
【００４８】
〔その他の実施の形態〕
第二の実施の形態の音響信号送出装置１Ｂでは、温度センサ５０、気圧センサ５１、および湿度センサ５２を有したが、これらのセンサのいずれか１つまたは複数を有するようにしてもよい。たとえば、気圧センサ５１のみ、湿度センサ５２のみ、温度センサ５０と気圧センサ５１、温度センサ５０と湿度センサ５２、気圧センサ５１と湿度センサ５２などの組み合わせを採用してもよい。これによれば、音響信号送出装置１Ｂが設置されている地域の周辺環境に応じて最適な音速の値の補正を行うことができる。たとえば、砂漠地帯のように、季節が無く、気圧および湿度の変化は小さいが、昼夜の気温の変化が大きな地域であれば、温度センサ５０のみを有すればよい。あるいは、日本のように、四季が有り、気温、気圧、湿度のいずれも変化が大きな地域であれば、温度センサ５０、気圧センサ５１、および湿度センサ５２を全て有するようにすればよい。もしくは、これらのセンサ類を一切有さず、季節情報または月日の情報をユーザが手動で設定することで、音速が補正されるようにしてもよい。
【００４９】
また、本体機能部１８によって実行されるプログラムは、本体機能部１８にあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムを本体機能部１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、本体機能部１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータである制御装置１にインストールすることができる。これによれば、プログラムの更新作業など、プログラムの一部または全部を変更する工程を簡単に行うことができる。
【００５０】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００５１】
その他にも本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１Ａ、１Ｂ…音響信号送出装置、１２…スピーカ（第１のスピーカ）、１３…位相調整部（位相調整手段）、１４…送出時刻調整部（送出時刻調整手段、遅延時間計算手段、音速補正手段）、１６…スピーカ（第２のスピーカ）、１７…制御部（位相調整手段の一部、送出時刻調整手段の一部、遅延時間計算手段の一部、音速補正手段の一部）、１８…本体機能部（コンピュータ）、５０…温度センサ（音速補正手段の一部）、５１…気圧センサ（音速補正手段の一部）、５２…湿度センサ（音速補正手段の一部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号送出装置、音響信号送出方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音を低減させるために、騒音とは位相が逆の音波を送出し、騒音を相殺して低減させる技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。この技術では、騒音となっている音波をマイクロフォンで収集し、収集した音波の位相を解析して収集した音波とは位相が逆になる音波が生成される。そして、生成された音波が騒音に重畳させるように送出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４９９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術は、誰にとっても無用である騒音を低減させるためのものである。その一方で、同じ音でありながら、ある地点にいる者にとっては有用であるが他の地点にいる者にとっては無用であるといった音もある。上述した技術は、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制するといったことはできない。
【０００５】
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制することができる音響信号送出装置、音響信号送出方法、およびプログラム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】
【０００６】
本発明のひとつの観点は、音響信号送出装置としての観点である。本発明の音響信号送出装置は、予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶手段と、音響信号記憶手段に記憶されているデータから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて送出する第１のスピーカと、所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて所定の音響信号を送出する第２のスピーカと、第１のスピーカから送出される所定の音響信号の位相と第２のスピーカから送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整手段と、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、第２のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻を第１のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整手段と、を有するものである。
【０００７】
たとえば、送出時刻調整手段は、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して遅延時間を計算する遅延時間計算手段と、遅延時間計算手段が計算に用いる音速の値を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正手段と、を有することができる。
【０００８】
あるいは、音速補正手段は、音速を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正するようにしてもよい。
【０００９】
本発明の他の観点は、音響信号送出方法としての観点である。本発明の音響信号送出方法は、予め音響信号記憶手段に記憶されている所定の音響信号を生成するためのデータから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出するステップと、第２のスピーカから所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて所定の音響信号を送出するステップと、送出するステップの処理により第１のスピーカから送出される所定の音響信号の位相と第２のスピーカから送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整ステップと、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、第２のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻を第１のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整ステップと、を有するものである。
【００１０】
たとえば、送出時刻調整ステップの処理は、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、遅延時間計算ステップの処理が計算に用いる音速の値を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正ステップと、を有することができる。
【００１１】
あるいは、音速補正ステップの処理は、音速を、第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正するステップを有するようにしてもよい。
【００１２】
本発明のさらに他の観点は、プログラムとしての観点である。本発明のプログラムは、コンピュータに、予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶機能と、音響信号記憶機能に記憶されているデータから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出させる制御機能と、第２のスピーカから所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて所定の音響信号を送出させる制御機能と、第１のスピーカから送出される所定の音響信号の位相と第２のスピーカから送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整機能と、第１のスピーカと第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、第２のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻を第１のスピーカから送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整機能と、を実現させるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一の実施の形態の音響信号送出装置のブロック構成図である。
【図２】図１の２つのスピーカから送出される音波の位相の関係を示す図である。
【図３】図１の音響信号送出装置の音圧抑制効果の測定系の一例を示す図である。
【図４】図１の音響信号送出装置の音圧抑制効果の一例を示す図である。
【図５】図１の音響信号送出装置の実際の利用形態を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態の音響信号送出装置のブロック構成図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態の音響信号送出装置のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔概要について〕
本発明の実施の形態の音響信号送出装置１は、２つのスピーカ１２（請求項でいう第１のスピーカ），１６（請求項でいう第２のスピーカ）を有し、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧をスピーカ１６から送出される音響信号で抑制する。このときに、スピーカ１２が音響信号を送出する所定の方向よりもスピーカ１６が音響信号を送出する方向の範囲を狭くしておけば、スピーカ１２が音響信号を送出する方向のうちの一部の範囲では音圧が抑制され、他の範囲では音圧が抑制されないようにできる。また、スピーカ１２から送出される音響信号の位相とスピーカ１６から送出される音響信号の位相とが互いに逆位相となってスピーカ１２から送出される音響信号の音圧を抑制するが、このときに、スピーカ１２とスピーカ１６との間の距離を音波が伝わる時間分、スピーカ１６から送出される音響信号をスピーカ１２から送出される音響信号よりも遅らせるようにする。この遅らせるための遅延時間の計算には、そのときの気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正された音速の値を用いるようにする。
【００１６】
〔本発明の第一の実施の形態の音響信号送出装置１について〕
（構成）
音響信号送出装置１は、音響信号記憶部１０、増幅部１１、スピーカ１２、位相調整部（請求項でいう位相調整手段）１３、送出時刻調整部（請求項でいう送出時刻調整手段、遅延時間計算手段）１４、増幅部１５、スピーカ１６、および制御部（請求項でいう位相調整手段の一部、送出時刻調整手段の一部、遅延時間計算手段の一部）１７により構成される。
【００１７】
音響信号記憶部１０は、所定の音響信号を生成するためのデータを記憶するメモリＭを有する。メモリＭは、音響信号送出装置１の電源がＯＦＦ状態でも記憶を保持できる不揮発性メモリ、または書き換え不可のＲＯＭ(Read Only Memory)などである。たとえば、所定の音響信号としては、サイレンなどの警報音、所定の音声メッセージ、所定の音楽などがある。音響信号記憶部１０のメモリＭには、これらの警報音、音声メッセージ、音楽などのいずれか１つまたは複数の音響信号が記憶されている。また、音響信号記憶部１０は、メモリＭに記憶されているデータから音響信号を生成し、増幅部１１および位相調整部１３に出力する。
【００１８】
増幅部１１は、音響信号記憶部１０から出力される音響信号を増幅してスピーカ１２に出力する。
【００１９】
スピーカ１２は、増幅部１１から出力される音響信号を音波として空中に送出する。スピーカ１２は、無指向性でもよいし、所定の方向に対して指向性を有してもよい。
【００２０】
位相調整部１３は、音響信号記憶部１０から出力される音響信号を入力し、入力した音響信号とは逆位相になる音響信号を生成して送出時刻調整部１４に出力する。なお、入力した音響信号とは逆位相となる音響信号を生成する手法としては、どのような手法を採ってもよいが、たとえば２とおりの手法が考えられる。その１つは「音響信号記憶部１０から入力した音響信号の位相を解析し、その位相とは逆位相になる音響信号を位相の反転またはシフトなどにより生成して送出時刻調整部１４に出力する手法」である。また、他の１つは「音響信号記憶部１０のメモリＭに記憶されている音響信号とは逆位相となるように位相の反転またはシフトが施された音響信号を位相調整部１３が予め記憶しており、音響信号記憶部１０からの音響信号の入力を機に、位相調整部１３が逆位相の音響信号を送出時刻調整部１４に出力する手法」である。
【００２１】
送出時刻調整部１４は、位相調整部１３から出力される音響信号を入力し、その音響信号を増幅部１５に出力するタイミングを所定の遅延時間分遅らせるものである。
【００２２】
増幅部１５は、送出時刻調整部１４から出力される音響信号を増幅してスピーカ１６に出力する。
【００２３】
スピーカ１６は、増幅部１５から出力される音響信号を音波として空中に送出する。スピーカ１６は、所定の方向に対して指向性を有する。
【００２４】
制御部１７は、音響信号記憶部１０、増幅部１１、位相調整部１３、送出時刻調整部１４、および増幅部１５の動作を制御する。なお、制御部１７と、その制御対象となる音響信号記憶部１０、増幅部１１、位相調整部１３、送出時刻調整部１４、および増幅部１５とは、本体機能部１８を構成する。なお、本体機能部１８は、スピーカ１２，１６の接続端子（不図示）を有し、本体機能部１８とスピーカ１２，１６とが着脱自在になるように構成してもよい。
【００２５】
また、本体機能部１８は、増幅部１１，１５で用いる電力増幅用の電子デバイス（電力増幅用トランジスタなど）等を除けば、本体機能部１８の主要部は、１つのコンピュータによって実現可能である。本体機能部１８の主要部を実現するコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などにより構成され、内部に、演算部、メモリ、およびＩ／Ｏ（Input/Output）ポートなどを有する。本体機能部１８によって実行されるプログラムは、本体機能部１８の内部の不揮発性のメモリ（不図示）にあらかじめ記憶しておくことで、コンピュータである本体機能部１８にあらかじめインストールしておくことができる。本体機能部１８がプログラムを実行すると、制御部１７と、その制御対象となる音響信号記憶部１０、増幅部１１，１５の電力増幅用の電子デバイスの制御機能、位相調整部１３、および送出時刻調整部１４の各機能とが実現される。
【００２６】
（音圧抑制の原理）
次に、音響信号送出装置１において、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧を、スピーカ１６から送出される音響信号によって抑制する原理を図２を参照して説明する。
【００２７】
図２の上段には、スピーカ１２から送出される音響信号の波形を模式的に示している。図２の下段には、スピーカ１６から送出される音響信号の波形を模式的に示している。図２の音響信号は、説明を簡単にするために正弦波を用いている。
【００２８】
図２において、スピーカ１２とスピーカ１６とは、音響信号の進行方向に、所定の距離（「スピーカ間距離」と称する）だけ離れている。ここで、スピーカ１２から送出される正弦波の位相と、スピーカ１６から送出される正弦波の位相とが互いに逆位相になるようにするためには、スピーカ１２から音響信号が送出されてからスピーカ間距離を音波が進む時間分の遅延時間後にスピーカ１６から音響信号を送出させる送出時刻の調整が必要になる。そこで、位相調整部１３により、スピーカ１２から送出される音響信号とは逆位相になる音響信号を生成し、この音響信号のスピーカ１６からの送出を送出時刻調整部１４により、スピーカ間距離を音波が進む時間分の遅延時間だけ遅らせている。
【００２９】
なお、送出時刻調整部１４は、上述の遅延時間を、スピーカ間距離を音速によって除算して計算する。すなわち、
遅延時間＝スピーカ間距離／音速
である。ここで、音速ｃは、気温をｔ℃とするときに、
ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓ） …（１）
である。音速は、気温によって変動するが、送出時刻調整部１４は、気温の情報を取得することができないので、たとえば音響信号送出装置１の使用者が現在の季節に応じた平均気温などから計算される概算的な音速の値を、定期的に送出時刻調整部１４に設定するなどして対応する。
【００３０】
（音圧抑制の効果）
次に、音響信号送出装置１の音圧抑制の効果の一例について図３および図４を参照して説明する。図３に示す測定系は、音響信号送出装置１の本体機能部１８にスピーカ１２，１６を接続し、スピーカ１２の設置位置に対し、スピーカ１２から送出される音の進行方向に１．２５ｍ離れた位置に、スピーカ１６を設置する。さらに、スピーカ１６の設置位置に対し、スピーカ１６から送出される音の進行方向に２．５ｍ離れた位置に、音圧測定用のマイクロフォン２０を設置する。このとき、スピーカ１２，１６の音響信号の送出部位の高さとマイクロフォン２０の音圧測定部位の高さとは同一とする。なお、図３には、説明のために本体機能部１８を図示してあるが、本体機能部１８は、スピーカ１２，１６から送出される音響信号を遮ったり反射したりしない位置にある（たとえば床下や天井に埋め込み）ものとし、音圧測定には影響しないものとする。マイクロフォン２０で取得した音響信号は、音圧測定装置２１に入力されて音圧が解析される。
【００３１】
また、図３に示す状態を測定点（１）とし、スピーカ１２の設置位置Ｃ１を中心とし、この設置位置Ｃ１からマイクロフォン２０の設置位置Ｃ２までの距離を半径ｒとする円周上で、マイクロフォン２０の設置位置Ｃ２を時計回り（または反時計回り）に４５度ずつ動かした８ヶ所の測定点（１）〜（８）でそれぞれ測定を行う。
【００３２】
音圧の測定手順は、測定点（１）〜（８）にマイクロフォン２０を移動させた後に、各測定点（１）〜（８）のそれぞれで、
ステップＳ１：スピーカ１２からのみ送出される音響信号の音圧を測定
ステップＳ２：スピーカ１６からのみ送出される音響信号の音圧を測定
ステップＳ３：スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧を測定
の手順で測定を行うものである。
【００３３】
図４は、図３に示す測定系によって測定された音圧分布を示している。実線３０は、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧分布である。破線３１は、スピーカ１６から送出される音響信号の音圧分布である。二点鎖線３２は、スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧分布である。点線３３は、暗騒音の音圧分布である。なお、暗騒音とは、測定系の周囲に予め存在するバックグラウンドノイズである。
【００３４】
スピーカ１２から送出される音響信号の音圧分布（実線３０）は、スピーカ１２が測定点（１）方向に指向性を有するため、測定点（１）のステップＳ１の測定結果が最も大きな音圧（約８０ｄＢ）であり、測定点（１）の裏側の測定点（５）のステップＳ１の測定結果が最も小さな音圧（約６０ｄＢ）である。
【００３５】
スピーカ１６から送出される音響信号の音圧分布（破線３１）は、スピーカ１６が測定点（１）方向に指向性を有するため、測定点（１）のステップＳ２の測定結果が最も大きな音圧（約８０ｄＢ）であり、測定点（１）の裏側の測定点（５）のステップＳ２の測定結果が最も小さな音圧（約７０ｄＢ）である。
【００３６】
スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧分布（二点鎖線３２）は、測定点（１）のステップＳ３の測定結果が最も小さな音圧（約６０ｄＢ）であり、測定点（１）の裏側の測定点（５）のステップＳ３の測定結果が最も大きな音圧（約７５ｄＢ）である。
【００３７】
このように、スピーカ１２の音響信号の位相がこの位相とは逆位相であるスピーカ１６の音響信号の位相により相殺されているため、スピーカ１２または１６のいずれか一方による音響信号の音圧分布が最も大きな測定点（１）において、スピーカ１２,１６双方から送出される音響信号の音圧分布が最も小さな音圧を呈している。これにより、スピーカ１２から送出される音響信号の音圧がスピーカ１６から送出される音響信号により抑制されていることがわかり、測定点（１）では、約１０ｄＢ程度の音圧抑制ができたことがわかる。
【００３８】
（音響信号送出装置１の実際の利用形態とその効果）
次に、音響信号送出装置１の実際の利用形態とその効果の一例について、図５を参照して説明する。図５は、家屋４０、河川敷４１、堤防４２、および河川敷４１に設置された音響信号送出装置１を示している。河川敷４１は、上流にあるダム（不図示）が放水を行うと水没する可能性がある。一方、家屋４０は、堤防４２の内側に建っているので、ダムが放水を行っても水没の可能性は無い。
【００３９】
このような状況下において、音響信号送出装置１は、ダムの放水を報知するための警報音を送出するものである。この警報音は、たとえば河川敷４１で釣りをしている釣り人にとってはきわめて有用なものであるが、家屋４０の住人にとっては無用なものである。したがって、音響信号送出装置１のスピーカ１２から送出される警報音の音圧を、家屋４０の方向のみ音圧を抑制するようにしたい。
【００４０】
ここで、スピーカ１２は、家屋４０および河川敷４１を含む広い方向に対して警報音を送出する。一方、スピーカ１６は、家屋４０を含む狭い方向に対して警報音を抑制するための音響信号を送出する。これによれば、家屋４０を含む狭い方向の範囲のみが音圧抑制範囲になり、その他の範囲では、音圧が抑制されることはない。これにより、警報音が有用な釣り人には、充分な音圧で警報音が到達するが、警報音が無用な家屋４０の住人には、抑制された小さな音圧で警報音が到達する。
【００４１】
このように、スピーカ１２から送出される所定の音響信号の位相とスピーカ１６から送出される所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相をシフトさせる位相調整部１３と、スピーカ１２とスピーカ１６との間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、スピーカ１６から送出される所定の音響信号の送出時刻をスピーカ１２から送出される所定の音響信号の送出時刻よりも遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整部１４と、を有することにより、音響信号送出装置１は、同じ音源から発せられる音に対し、ある地点に対しては音圧を抑制せず、他の地点に対しては音圧を抑制することができる。
【００４２】
また、特許文献１のように、音圧を抑制したい音を集音するためのマイクロフォン（検知マイク、センサマイクなど）が不要であり、音響信号送出装置１は、装置構成を簡単にすることができると共に、装置コストを安価にすることができる。さらに、音圧抑制の対象となる音が予め定まっているので、音響信号送出装置１は、音圧抑制の対象となる音の逆位相の音を生成する際に、音圧抑制の対象となる音の位相を解析する機能および処理を不要にできる。たとえば音響信号送出装置１は、予め音圧抑制の対象となる音の逆位相の音をメモリ等に記憶させておけばよい。これによっても音響信号送出装置１は、装置構成を簡単にすることができると共に、装置コストを安価にすることができる。
【００４３】
〔本発明の第二の実施の形態の音響信号送出装置１Ａについて〕
本発明の第二の実施の形態の音響信号送出装置１Ａについて、図６を参照しながら説明する。音響信号送出装置１Ａの構成は、音響信号送出装置１の構成に温度センサ（請求項でいう音速補正手段の一部）５０が追加された構成である。これにより送出時刻調整部（請求項でいう送出時刻調整手段、遅延時間計算手段、音速補正手段の一部）１４Ａは、現在の気温の情報を取得可能である。上述の遅延時間は、スピーカ間距離を音速によって除算したものである。上述したように、音速ｃは、気温をｔ℃とするときに、
ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓ） …（１）
である。音速は、気温によって変動するので、送出時刻調整部１４Ａは、温度センサ５０から気温の情報を取得し、音速の値を、気温に応じて逐次補正する。
【００４４】
このように、送出時刻調整部１４Ａが計算に用いる音速の値を、スピーカ１２，１６が設置されている周囲の気温によって補正するので、音響信号送出装置１Ａは、気温の変化によらず、効率の良い音圧抑制を実現できる。
【００４５】
〔本発明の第三の実施の形態の音響信号送出装置１Ｂについて〕
本発明の第三の実施の形態の音響信号送出装置１Ｂについて、図７を参照しながら説明する。音響信号送出装置１Ｂの構成は、音響信号送出装置１の構成に温度センサ５０、気圧センサ（請求項でいう音速補正手段の一部）５１、および湿度センサ（請求項でいう音速補正手段の一部）５２が追加された構成である。これにより送出時刻調整部（請求項でいう送出時刻調整手段、遅延時間計算手段、音速補正手段の一部）１４Ｂは、現在の気温、気圧、および湿度の情報を取得可能である。上述の遅延時間は、スピーカ間距離を音速によって除算したものである。上述したように、音速ｃは、気温をｔ℃とするときに、
ｃ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓ） …（１）
であるが、その他にも気圧ｐ（Ｎ／ｍ2）、空気の密度ρ（ｋｇ／ｍ3）、空気の比熱比κとするときに、
ｃ＝√（κｐ／ρ） …（２）
とも表せる。また、音速ｃは、乾燥空気中の音速をｃｄ、気圧Ｈ、水蒸気圧ｐｗ、水蒸気の定圧比熱と定積比熱との比γｗ、乾燥空気の定圧比熱と定積比熱との比γとしたときに、
ｃ＝ｃｄ／√〔１−（ｐ／Ｈ）＊（（γｗ／γ）−０．６２２）〕 …（３）
とも表せる。このように、音速は、気温、気圧、湿度の変化によって変動する。
【００４６】
そこで送出時刻調整部１４Ｂは、温度センサ５０、気圧センサ５１、または湿度センサ５２から気温、気圧、および湿度の情報を取得し、音速の値を、気温、気圧、または湿度に応じて逐次補正する。たとえば上記の式（３）を採用すれば、温度センサ５０および湿度センサ５２により気温および湿度の情報が取得できるので、水蒸気圧ｐｗが計算できる。また、気圧センサ５１により気圧Ｈの情報が取得できる。これにより、温度、気圧、および湿度に応じて音速ｃを計算できる。
【００４７】
このように、送出時刻調整部１４Ｂが計算に用いる音速の値を、スピーカ１２，１６が設置されている周囲の気温、気圧、および湿度によって補正するので、音響信号送出装置１Ｂは、気温、気圧、および湿度の変化によらず、効率の良い音圧抑制を実現できる。
【００４８】
〔その他の実施の形態〕
第二の実施の形態の音響信号送出装置１Ｂでは、温度センサ５０、気圧センサ５１、および湿度センサ５２を有したが、これらのセンサのいずれか１つまたは複数を有するようにしてもよい。たとえば、気圧センサ５１のみ、湿度センサ５２のみ、温度センサ５０と気圧センサ５１、温度センサ５０と湿度センサ５２、気圧センサ５１と湿度センサ５２などの組み合わせを採用してもよい。これによれば、音響信号送出装置１Ｂが設置されている地域の周辺環境に応じて最適な音速の値の補正を行うことができる。たとえば、砂漠地帯のように、季節が無く、気圧および湿度の変化は小さいが、昼夜の気温の変化が大きな地域であれば、温度センサ５０のみを有すればよい。あるいは、日本のように、四季が有り、気温、気圧、湿度のいずれも変化が大きな地域であれば、温度センサ５０、気圧センサ５１、および湿度センサ５２を全て有するようにすればよい。もしくは、これらのセンサ類を一切有さず、季節情報または月日の情報をユーザが手動で設定することで、音速が補正されるようにしてもよい。
【００４９】
また、本体機能部１８によって実行されるプログラムは、本体機能部１８にあらかじめインストールされると説明したが、プログラムが記録されている（プログラムを記憶している）リムーバブルメディアを図示せぬドライブなどに装着し、リムーバブルメディアから読み出したプログラムを本体機能部１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することにより、または、有線または無線の伝送媒体を介して送信されてきたプログラムを、図示せぬ通信部で受信し、本体機能部１８の内部の不揮発性のメモリに記憶することで、コンピュータである制御装置１にインストールすることができる。これによれば、プログラムの更新作業など、プログラムの一部または全部を変更する工程を簡単に行うことができる。
【００５０】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。
【００５１】
その他にも本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１Ａ、１Ｂ…音響信号送出装置、１２…スピーカ（第１のスピーカ）、１３…位相調整部（位相調整手段）、１４…送出時刻調整部（送出時刻調整手段、遅延時間計算手段、音速補正手段）、１６…スピーカ（第２のスピーカ）、１７…制御部（位相調整手段の一部、送出時刻調整手段の一部、遅延時間計算手段の一部、音速補正手段の一部）、１８…本体機能部（コンピュータ）、５０…温度センサ（音速補正手段の一部）、５１…気圧センサ（音速補正手段の一部）、５２…湿度センサ（音速補正手段の一部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶手段と、
前記音響信号記憶手段に記憶されている前記データから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて送出する第１のスピーカと、
前記所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて前記所定の音響信号を送出する第２のスピーカと、
前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相と前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整手段と、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻を前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻よりも前記遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整手段と、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出装置。
【請求項２】
請求項１記載の音響信号送出装置であって、
前記送出時刻調整手段は、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して前記遅延時間を計算する遅延時間計算手段と、
前記遅延時間計算手段が計算に用いる音速の値を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正手段と、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出装置。
【請求項３】
請求項２記載の音響信号送出装置であって、
前記音速補正手段は、前記音速を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正する、
ことを特徴とする音響信号送出装置。
【請求項４】
予め音響信号記憶手段に記憶されている所定の音響信号を生成するためのデータから生成された前記所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出するステップと、
第２のスピーカから前記所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて前記所定の音響信号を送出するステップと、
前記送出するステップの処理により前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相と前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整ステップと、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻を前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻よりも前記遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整ステップと、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出方法。
【請求項５】
請求項４記載の音響信号送出方法であって、
前記送出時刻調整ステップの処理は、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して前記遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、
前記遅延時間計算ステップの処理が計算に用いる音速の値を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正ステップと、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出方法。
【請求項６】
請求項５記載の音響信号送出方法であって、
前記音速補正ステップの処理は、前記音速を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正するステップを有する、
ことを特徴とする音響信号送出方法。
【請求項７】
コンピュータに、
予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶機能と、
前記音響信号記憶機能に記憶されている前記データから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出させる制御機能と、
第２のスピーカから前記所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて前記所定の音響信号を送出させる制御機能と、
前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相と前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整機能と、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻を前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻よりも前記遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整機能と、
を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。
【請求項１】
予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶手段と、
前記音響信号記憶手段に記憶されている前記データから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて送出する第１のスピーカと、
前記所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて前記所定の音響信号を送出する第２のスピーカと、
前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相と前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整手段と、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻を前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻よりも前記遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整手段と、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出装置。
【請求項２】
請求項１記載の音響信号送出装置であって、
前記送出時刻調整手段は、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して前記遅延時間を計算する遅延時間計算手段と、
前記遅延時間計算手段が計算に用いる音速の値を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正手段と、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出装置。
【請求項３】
請求項２記載の音響信号送出装置であって、
前記音速補正手段は、前記音速を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正する、
ことを特徴とする音響信号送出装置。
【請求項４】
予め音響信号記憶手段に記憶されている所定の音響信号を生成するためのデータから生成された前記所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出するステップと、
第２のスピーカから前記所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて前記所定の音響信号を送出するステップと、
前記送出するステップの処理により前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相と前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整ステップと、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻を前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻よりも前記遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整ステップと、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出方法。
【請求項５】
請求項４記載の音響信号送出方法であって、
前記送出時刻調整ステップの処理は、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音速によって除算して前記遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、
前記遅延時間計算ステップの処理が計算に用いる音速の値を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温によって補正する音速補正ステップと、
を有する、
ことを特徴とする音響信号送出方法。
【請求項６】
請求項５記載の音響信号送出方法であって、
前記音速補正ステップの処理は、前記音速を、前記第１および第２のスピーカが設置されている周囲の気温、気圧、または湿度のいずれか１つまたは複数によって補正するステップを有する、
ことを特徴とする音響信号送出方法。
【請求項７】
コンピュータに、
予め所定の音響信号を生成するためのデータが記憶される音響信号記憶機能と、
前記音響信号記憶機能に記憶されている前記データから生成された所定の音響信号を所定の方向に向けて第１のスピーカから送出させる制御機能と、
第２のスピーカから前記所定の方向に含まれる範囲の方向に向けて前記所定の音響信号を送出させる制御機能と、
前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相と前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の位相とが互いに逆位相になるように位相を反転またはシフトさせる位相調整機能と、
前記第１のスピーカと前記第２のスピーカとの間の距離を音波が進む時間を遅延時間とし、前記第２のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻を前記第１のスピーカから送出される前記所定の音響信号の送出時刻よりも前記遅延時間分遅らせて送出する送出時刻調整機能と、
を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３３１０４（Ｐ２０１３−３３１０４Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８６３０（Ｐ２０１１−１６８６３０）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（３９１０２６１０６）株式会社電制 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（３９１０２６１０６）株式会社電制 (12)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]