バーチャル・アクティブノイズコントロールに関する研究

本研究は,超指向性超音波スピーカとバーチャルセンシングを組み合わせることで,バーチャルアクティブノイズコントロールを実現することを目的としている.本年度は,ビームステアリングを可能にするフェイズドアレイと複数のマイクロホンからなるバーチャルセンサを用いることで,バーチャルコントロールシステムの具現化を行った.概要を以下に示す.(1)振動子をマトリクス型に配置することで,3次元ビームステアリングが可能な超指向性スピーカシステムについて検討した.これにより,従来のフェイズドアレイが放射する擬似的平面波よりも指向性の高い音のビームを自由にステアリングことが可能になった(2)超指向性スピーカは,その指向性ゆえに,スピーカと制御点の間に障害物が存在する場合に使用不能となる.この問題を解決すべく,指向性ビームの反射を用いることで障害物を回避する方法を提案した.当該ビームは,反射後も強い指向性を有することから,制御点以外における音圧の悪化を最小限に抑えることができる.(3)従来のバーチャルセンシングにおいては,計測点における音圧を低次関数の補間によって推定するため,大きな位相誤差を持つ.これを解決すべく,音圧の位相とゲインを独立にセンシングする手法を考案することで,位相誤差を持たない計測法を確立した.さらに,前述の超指向性スピーカと新しく提案したバーチャルセンシング法を組み合わせることで,バーチャルコントロールシステムの検討を行い,当該システムの有効性を数値解析および実験により明らかにした.

本研究は,超指向性超音波スピーカとバーチャルセンシングを組み合わせることで,バーチャルアクティブノイズコントロールを実現することを目的としている.本年度は,ビームステアリングを可能にするフェイズドアレイと複数のマイクロホンからなるバーチャルセンサを用いることで,バーチャルコントロールシステムの具現化を行った.概要を以下に示す.(1)振動子をマトリクス型に配置することで,3次元ビームステアリングが可能な超指向性スピーカシステムについて検討した.これにより,従来のフェイズドアレイが放射する擬似的平面波よりも指向性の高い音のビームを自由にステアリングことが可能になった(2)超指向性スピーカは,その指向性ゆえに,スピーカと制御点の間に障害物が存在する場合に使用不能となる.この問題を解決すべく,指向性ビームの反射を用いることで障害物を回避する方法を提案した.当該ビームは,反射後も強い指向性を有することから,制御点以外における音圧の悪化を最小限に抑えることができる.(3)従来のバーチャルセンシングにおいては,計測点における音圧を低次関数の補間によって推定するため,大きな位相誤差を持つ.これを解決すべく,音圧の位相とゲインを独立にセンシングする手法を考案することで,位相誤差を持たない計測法を確立した.さらに,前述の超指向性スピーカと新しく提案したバーチャルセンシング法を組み合わせることで,バーチャルコントロールシステムの検討を行い,当該システムの有効性を数値解析および実験により明らかにした.