空間ノイズキャンセリング技術の概要と従来技術との違い

従来のノイズキャンセリング技術の限界

私たちが日常的に使用しているノイズキャンセリング機能は、主にイヤホンやヘッドホンに搭載された個人向けの技術です。この技術は「Active Noise Cancelling（ANC）」と呼ばれ、外部の騒音を検知して逆位相の音波を発生させることで騒音を打ち消す仕組みです。しかし、この方式には根本的な制約がありました。耳を塞ぐ必要があるため、会話や周囲の音を聞き取りにくくなり、長時間の使用では耳への負担も無視できません。

空間全体を対象とする革新的アプローチ

NTTが開発した空間能動騒音制御技術は、これらの課題を根本的に解決する新しいアプローチです。イヤホンではなく、室内に設置されたスピーカーとマイクを使用して、数メートル規模の空間全体で騒音を低減します。この技術により、室内にいる複数の人が同時に、耳を塞ぐことなく静かな環境を体験できるようになります。

この技術の特徴は、単に静止した環境での騒音低減ではなく、動的に変化する騒音にも高速で追従できる点にあります。車内のエンジン音や会議室の空調音など、時々刻々と変化する複雑な騒音に対しても、リアルタイムで対応することが可能です。

技術的特徴と実現のための革新

音を打ち消すタイミングの難しさと解決策

空間ノイズキャンセリングで最も難しい課題は、「騒音を消すタイミング」でした。具体的に説明すると、室内のマイクが騒音を検知してから、その騒音を打ち消す音をスピーカーから出すまでの時間が問題になります。この時間が長すぎると、騒音と打ち消し音のタイミングがずれてしまい、逆に騒音が大きくなってしまうこともあります。

これは、テレビの生放送で映像と音声がずれているのを見たことがある方なら想像しやすいかもしれません。ほんの少しのズレでも、違和感を感じますよね。音を打ち消す場合は、さらに精密なタイミングが求められます。わずか数ミリ秒のズレでも効果が大きく低下してしまうのです。

ゲーム機の技術を応用した高速処理

NTTはこの課題を、GPU（グラフィックス・プロセッシング・ユニット）という装置を使って解決しました。GPUは元々、ゲーム機やパソコンで3D映像を滑らかに表示するために開発された装置です。多くの計算を同時並行で行うことが得意で、例えばゲーム画面の何百万個もの点を同時に処理できます。

この「たくさんの計算を同時にできる」という特徴を、音の処理に応用したのです。室内に設置された複数のマイクが拾った音を、GPUが同時に分析します。そして、それぞれの騒音に対して適切な打ち消し音を瞬時に計算し、スピーカーから出力します。これにより、従来は不可能だった高速処理が実現しました。

電力消費を約1万分の1に削減

もう一つの大きな革新は、電力消費の削減です。従来の空間騒音制御技術では、大型のコンピューターが必要で、消費電力も大きく実用的ではありませんでした。NTTは処理方法を工夫することで、消費電力を約1万分の1まで削減しました。

これがどれくらいすごいことか、身近な例で説明しましょう。スマートフォンの充電器は通常5〜20ワット程度の電力を使います。従来の技術で空間ノイズキャンセリングを実現しようとすると、常に電子レンジやドライヤーを動かし続けるくらいの電力（数百〜数千ワット）が必要でした。それが今回の技術では、LEDライト1個分程度の電力で動作するようになったのです。

様々な種類の音を同時に消せる理由

私たちの周りには、様々な種類の音が混在しています。例えば車の中では、低い音のエンジン音、高い音のタイヤの摩擦音、中くらいの音の風切り音などが同時に発生しています。これらは音の高さ（周波数）が全く違うため、一つ一つ別々に対処する必要があります。

音の高さを色に例えると、赤い色の騒音、青い色の騒音、黄色い色の騒音が同時に存在するようなものです。NTTの技術は、これらの「色」の違いを瞬時に見分けて、それぞれに合った打ち消し音を作り出すことができます。GPUの並列処理能力により、複数の周波数帯域を同時に分析・処理できるため、このような複雑な音環境にも対応できるのです。

応用分野と今後の展望

商用化に向けたロードマップ

NTTは2026年度中の商用化を目標としており、複数の応用分野での展開を計画しています。2024年11月19日から開催されるNTT R&Dフォーラムでは、本技術の一部が実際に展示される予定です。実用化に向けた開発が着実に進んでいることが伺えます。

期待される応用分野

この技術は、私たちの生活の様々な場面で活用される可能性があります。最も期待される応用分野としては、まずモビリティ分野が挙げられます。電気自動車や自動運転車の車内で、エンジン音や走行音を低減し、会話や音楽を快適に楽しめる空間を実現できます。従来のように大音量で音楽を流したり、防音材を大量に使用したりする必要がなくなる可能性があります。

技術の発展可能性と課題

この技術は2026年度の商用化を目指していますが、実用化に向けてはいくつかの課題も想定されます。例えば、設置コストや空間の形状・大きさによる性能の変動、複数の人が異なる位置にいる場合の最適化など、実環境での運用を考慮した更なる技術開発が必要となるでしょう。

一方で、この技術が実用化されれば、音環境のコントロールという観点で新しい可能性が開けます。将来的には、騒音低減だけでなく、空間の音響特性を自由に調整できる技術へと発展する可能性もあります。例えば、同じ部屋でも場所によって異なる音響環境を作り出したり、特定の周波数帯域だけを選択的に強調したりすることも考えられます。

NTTの空間ノイズキャンセリング技術は、私たちの音環境に対する考え方を変える可能性を秘めた革新的な技術です。2026年度の商用化に向けた今後の展開に注目していきたいと思います。