オープンイヤー型ヘッドホンにおけるANCの広帯域化を世界で初めて実現

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2024年11月20日

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#オープンイヤー型ヘッドホン

#ノイズキャンセリング

　NTTは、耳を塞がないオープンイヤー型ヘッドホンにおいて、周囲の騒音を耳元で低減するANC技術を確立したと発表した。オープンイヤー型ヘッドホン向けの実用的なノイズキャンセリング技術として、広帯域の騒音抑圧を実現するためにヘッドホン本体のマイクとスピーカーの設計、およびソフトウェア処理を新たに開発。周囲の音を自然に感じながらも、騒音を低減することでオープンイヤー型ヘッドホンからの再生音がクリアに聞こえるようになるほか、ヘッドホンから聴こえるバーチャルの音と直接耳で聴くリアルの音を融合させて聴く音響XR技術の利用範囲拡大にも期待が寄せられるとしている。本技術を利用したオープンイヤー型ヘッドホンは2024年11月25日～29日に開催されるNTT R&D FORUM 2024 ―IOWN INTEGRALに展示予定。
　NTTは、「聴きたい音」が周りに漏れずに自分だけに聴こえ、「聴きたくない音」はカットする究極のプライベート音空間、PSZ（Personalized Sound Zone）技術の確立を目指し、耳を塞がず利用者にしか聴こえない再生を実現するオープンイヤー型ヘッドホンの設計技術の開発に取り組んできた。このオープンイヤー型ヘッドホンは、周囲の音を自然に聴くことができ、音漏れを防ぐ設計のため、公共の場やオフィスなどの共用空間でも使用することができる。さらに、耳が疲れにくく長時間着用可能。これらの特徴に着目し、オープンイヤー型ヘッドホンから聴こえるバーチャルの音と直接耳で聴くリアルの音を融合させて聴く音響XR技術を提唱し、研究開発や実証実験を行っている。
　従来のオープンイヤー型ヘッドホンでは、ノイズキャンセリング機能は存在しても1000Hz以下の音しか低減することができなかった。そのため人間の耳が最も敏感に感じる3000Hz付近の音は低減できず、周囲の騒音が大きいと音量を上げて使用する機会も増えるため、難聴リスクもあった。そのため、オープンイヤー型ヘッドホンで1000Hz以上の音も低減できる能動騒音制御（ANC: Active Noise Control）技術を確立した。
　ヘッドホンで使われている騒音低減技術では、能動騒音制御（ANC）と受動騒音制御（PNC: Passive Noise Control）の2つの方法がある。ANCはヘッドホンに内蔵された参照マイクで騒音を集音し、耳元で騒音が消えているかを判断する誤差マイクを用いて、騒音の逆位相信号を生成し、ヘッドホンから再生することで騒音を相殺する。特に、1000Hz以下の低周波を中心に減少させることができる一方、PNCは、ヘッドホン自体の物理的な構造で耳を塞いで騒音を遮断する。特に、1000Hz以上の高周波を中心に減少させることができ、すでに広く一般に普及しているANCを搭載した密閉型ヘッドホンでは、ANCとPNCを組み合わせることで効果的な騒音の低減を実現している。
　しかし、オープンイヤー型ヘッドホンは耳を塞ぐ構造がないため、高周波の騒音が耳にそのまま到達。また、人間の聴覚特性としては3000Hz付近が敏感に聞こえるため、オープンイヤー型ヘッドホンで聴感上で効果的な騒音低減を実現するには、ANCで1000Hz以上の高周波の消音が必要となる。
　ANC技術を用いて1000Hz以上の騒音を低減するには、ANCシステムは参照マイクで集音した騒音から、騒音の逆位相信号が誤差マイク位置に到達するまでの処理を極低遅延（サブミリ秒単位）で実行する必要がある。特にヘッドホンの場合は、参照マイクや誤差マイク、打ち消し音を再生するスピーカーがヘッドホン本体に内蔵されているため、それらの距離は数㌢程度となる。従って、ANCシステムは非常に高速な処理が求められるため、ANCシステムの遅延をできる限り小さくする必要がある。
（全文は11月20日付紙面に掲載）

この記事を書いた記者

kobayashi: 主に行政と情報、通信関連の記事を担当しています。B級ホラーマニア。甘い物と辛い物が好き。あと酸っぱい物と塩辛い物も好きです。たまに苦い物も好みます。

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