CN104956435B - 有源降噪装置和利用其的设备 - Google Patents

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Abstract

在有源降噪装置中，为了解决其课题，控制模块对由等级检测部探测出的参考信号的等级的大小进行判定。然后，在控制模块中，在判定为参考信号的等级小的情况下，减小消除信号的等级。由此，即使在噪音的等级小的情况下，也能够抑制异音的产生。

Description

有源降噪装置和利用其的设备
技术领域
本发明涉及通过使消除音(cancel sound)与噪音发生干扰来降低噪音的有源降噪装置和使用其的设备、以及有源降噪方法。
背景技术
近年来，在车室内将汽车等的设备的动作(行驶)中所产生的噪音消除，降低驾驶者、乘坐者所能听到的噪音的有源降噪装置正在被实用化。图22是降低在汽车的车室等的空间S1中能听到的噪音N0的现有的有源降噪系统901的框图。现有的有源降噪系统901具备参考信号源1、消除音源2、误差信号源3、和有源降噪装置904。
参考信号源1输出与噪音N0存在相关的参考信号x(i)。有源降噪装置904输入参考信号x(i)，并输出消除信号y(i)。消除音源2将与消除信号y(i)对应的消除音N1向车室等的空间S1输出。误差信号源3输出空间S1中的噪音N0与消除音N1发生干扰后的残留音所对应的误差信号e(i)。
有源降噪装置904具有自适应滤波器部(以下，称为ADF部)905、模拟声音传递特性数据滤波器部(以下，称为Chat部)6、和最小均方运算部(以下，称为LMS运算部)907，在取样周期Ts的离散时间执行动作。
ADF部905由按照每个取样周期Ts而被更新值的N个滤波器系数w(k)(在此，k＝0，1，...，N-1)所构成的有限脉冲响应(以下，称为FIR)型的自适应滤波器构成。当前时间点的滤波器系数w(k，n)通过滤波X-LMS((filtered X-LMS)以下，称为FxLMS)算法而被更新。ADF部905利用滤波器系数w(k，n)和参考信号x(i)来输出当前时间点的消除信号y(n)。即，ADF部905通过如(数学式1)所示那样进行滤波运算即卷积运算来求出消除信号y(n)。另外，在本说明中，当前时间点是第n步。因此，下次(或者下一个时间点)是第(n+1)步，上次是第(n-1)步。
【数学式1】
Chat部6具有对消除信号y(i)的信号传递路径的声音传递特性C(i)进行了模拟的时不变的滤波器系数(以后，称为模拟声音传递特性数据)C^所构成的FIR型的滤波器。另外信号传递路径是消除信号y(i)被输出之后，直到作为误差信号e(i)而到达LMS运算部907为止的传递路径。而且，Chat部6输出对模拟声音传递特性数据C^和参考信号x(i)进行滤波运算而得到的滤波参考信号r(i)。
LMS运算部907利用当前时间点的滤波参考信号R(n)、误差信号e(n)、和步长参数μ，对ADF部905的当前时间点的滤波器系数W(n)进行更新，如(数学式2)所示那样，求出下一个时间点的步的滤波器系数W(n+1)。
【数学式2】
W(n+1)＝W(n)-μ·e(n).R(n)
在此，ADF部905的滤波器系数W(n)，如(数学式3)所表示的那样，是N行1列的向量，由当前时间点的N个滤波器系数w(k，n)构成。
【数学式3】
W(n)＝[w(0，n)，w(1，n)，…，w(N-1，n)]T
此外，滤波参考信号R(n)也是N行1列的向量，由从当前时间点向过去追溯(N-1)步的N个滤波参考信号r(i)构成。
有源降噪系统901，如(数学式2)所示，按照每个取样周期Ts对A DF部905的滤波器系数W(i)进行更新。其结果，有源降噪系统901输出用于在误差信号源3的位置抵消噪音N0的消除信号y(i)。
另外，在专利文献1中记载了与有源降噪系统901类似的现有的有源降噪系统。
在现有的有源降噪装置904中，在噪音N0的等级向减小的方向变化的情况下，从消除音源2输出的消除音N1比噪音N0大，有时消除音N1会成为异音。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平7-28474号公报
发明内容
有源降噪装置包含消除信号生成模块、模拟声音传递特性数据滤波器部、最小均方运算部、等级检测部和控制模块。等级检测部输入参考信号，对参考信号的等级进行探测，并将探测出的参考信号的信号等级输出到控制模块。对控制模块输入参考信号的信号等级，并对信号等级的大小进行判定。控制模块在判定为参考信号的等级小的情况下，使消除信号的等级向减小的方向变化。控制模块基于信号等级来生成等级调整系数，并基于等级调整系数对消除信号的等级进行调整。
该有源降噪装置能够抑制异音的产生，并良好地降低噪音。
附图说明
图1是利用了本发明的实施方式1中的第1例的有源降噪装置的有源降噪系统的框图。
图2是利用了实施方式1中的第2～第8例的有源降噪装置的有源降噪系统的框图。
图3是利用了实施方式1中的有源降噪装置的移动体设备的示意图。
图4是实施方式1中的第2、第4例的有源降噪装置的动作的流程图。
图5是实施方式1中的第2例的有源降噪装置的动作的流程图。
图6是实施方式1中的第2例的有源降噪装置的动作的流程图。
图7A是实施方式1中的第2例的有源降噪装置的动作的流程图。
图7B是实施方式1中的第2例的有源降噪装置的其他动作的流程图。
图8是实施方式1的第3例的等级检测部的框图。
图9A是表示实施方式1中的第3例的有源降噪装置的参考信号的频率特性的图。
图9B是表示实施方式1中的第3例的有源降噪装置的参考信号的频率特性的图。
图10A是实施方式1中的第5例的有源降噪装置的消除信号生成模块的流程图。
图10B是实施方式1中的第5例的有源降噪装置的消除信号生成模块的其他流程图。
图11是本发明的实施方式1中的第6例的有源降噪装置的消除信号生成模块的框图。
图12是本发明的实施方式1中的第7例的有源降噪装置的消除信号生成模块的框图。
图13是本发明的实施方式1中的第7例的有源降噪装置的动作的流程图。
图14是本发明的实施方式1中的第8例的有源降噪装置的消除信号生成模块的框图。
图15是利用了本发明的实施方式2中的有源降噪装置的有源降噪系统的框图。
图16是利用了实施方式2中的有源降噪装置的移动体设备的示意图。
图17是表示实施方式2中的有源降噪装置中保存的对应表的图。
图18是实施方式2中的第2例的有源降噪装置的消除信号生成模块的框图。
图19是实施方式2中的第3例的有源降噪装置的消除信号生成模块的框图。
图20是利用了本发明的实施方式3中的有源降噪装置的有源降噪系统的框图。
图21是利用了实施方式3中的有源降噪装置的移动体设备的示意图。
图22是现有的有源降噪系统的框图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是利用了本发明的实施方式1中的第1例的有源降噪装置4的有源降噪系统101的框图。
本实施方式中的有源降噪系统101构成为包含参考信号源1、消除音源2、误差信号源3、和有源降噪装置4。有源降噪装置4构成为包含：参考信号输入端子41、输出端子42、和误差信号输入端子43；消除信号生成模块105、模拟声音传递特性数据滤波器部(以后，称为Chat部)6、和最小均方运算部(以后，称为LMS运算部)7；以及控制模块8、等级检测部10、和存储部11。
参考信号源1输出与噪音N0存在相关的参考信号x(i)。有源降噪装置4输入参考信号x(i)，并输出消除信号y(i)。消除音源2将与消除信号y(i)对应的消除音N1向车室等的空间S1输出。误差信号源3输出空间S1中的噪音N0与消除音N1发生干扰后的残留音所对应的误差信号e(i)。
对参考信号输入端子41输入从参考信号源1输出的与噪音N0存在相关的参考信号x(i)。
消除信号生成模块105包含自适应滤波器部(以后，称为ADF部)5，输出基于参考信号x(i)的消除信号y(i)。
然后输出端子42将从消除信号生成模块105输出的消除信号y(i)向消除音源2输出。从输出端子42输出的消除信号y(i)通过消除音源2变换为与消除信号y(i)对应的消除音N1并被放出到空间S1。对误差信号输入端子43输入从消除音源2输出的消除音N1与噪音N0的干扰所引起的残留音即误差信号e(i)。
Chat部6通过模拟声音传递特性数据C^来校正参考信号x(i)，并将滤波参考信号r(i)向LMS运算部7输出。另外，模拟声音传递特性数据C^是对消除信号y(i)从消除信号生成模块105被输出之后，直到作为误差信号e(i)而到达LMS运算部7为止之间的信号传递路径的声音传递特性C进行了模拟的数据。
LMS运算部7利用当前时间点的误差信号e(i)、滤波参考信号R(i)和步长参数μ，对ADF部5所使用的滤波器系数W(i)进行更新。
等级检测部10对参考信号x(i)的信号等级Lx(i)进行检测，并向控制模块8输出。控制模块8对由等级检测部10检测出的信号等级Lx(i)进行判定。然后，控制模块8在判定为信号等级Lx(i)小的情况下，对消除信号y(i)的等级(振幅)进行调整使其变小。其结果，消除信号y(i)向等级(振幅)变小的方向被调整。
另外，控制模块8可以直接调整消除信号y(i)。或者控制模块8也可以经由其他模块等，间接调整消除信号y(i)。
在此，在参考信号x(i)中包含起因于噪音N0的信号即噪音分量信号xN(i)、和作为噪声分量的参考信号噪声xz(i)。参考信号噪声xz(i)包含参考信号源1自身所产生的噪声、由参考信号输入端子41取得从参考信号源1输出的参考信号x(i)的过程中所产生的噪声等。
噪音分量信号xN(i)与噪音N0相关性高。但是，参考信号噪声xz(i)与噪音N0没有相关性。在噪音N0小，因此噪音分量信号xN(i)的等级小的情况下，有时在参考信号x(i)的至少某一部分的频率中，噪音分量信号xN(i)的信号等级LN(i)小于参考信号噪声xz(i)的信号等级Lz(i)。在此情况下，从消除音源2输出包含与参考信号噪声xz(i)对应的噪声声音(noise sound)的消除音N1。因此，起因于参考信号噪声xz(i)的噪声声音称为异音的原因。
因此，通过采用以上这种构成，控制模块8在判断为参考信号x(i)的信号等级Kx(i)小的情况下，减小从消除信号生成模块105输出的消除信号y(i)的等级。其结果，能够减小从消除音源2输出的与参考信号噪声xz(i)对应的消除音N1的声音。因此，能够提供一种即使在噪音N0小的情况下，也能够抑制参考信号噪声xz(i)所引起的异音的产生，能够良好地降低噪音N0的有源降噪装置4。
接着，对本实施方式中的有源降噪装置4的构成进行详细说明。图2是利用了本发明的实施方式1中的第2例的有源降噪装置4的有源降噪系统101的框图。图3是利用了实施方式1中的有源降噪装置4的移动体设备的示意图。另外在图2、图3中，对与图1相同的部分标注相同的标号。
本实施方式的有源降噪装置4搭载于设备来使用。设备包含设备主体、空间S1、和有源降噪系统101。而且，有源降噪系统101包含参考信号源1、消除音源2、误差信号源3、和有源降噪装置4。另外，空间S1是在设备主体内设置的房间等，人进入该房间。
以下，作为设备的一例利用汽车102来进行说明。本例的空间S1是设置在汽车102的车身103(设备主体)内，供人搭乘的车室。而且，搭乘于车室的人包含驾驶者和搭乘者。另外，驾驶者作为操作设备的操作者的一例来使用。此外，搭乘者作为使用设备的使用者的一例来使用。另外，操作者和使用者也可以相同。
在图2和图3中，参考信号源1是转换器(transducer)，与有源降噪装置4的参考信号输入端子41连接。参考信号源1为了输出与噪音N0存在相关的参考信号x(i)，而固定于汽车102的底盘等。或者，参考信号源1也可以设置于噪音N0的噪音源或者噪音传递路径。例如，参考信号源1也可以设置于发动机、车轴、车身、轮胎、轮胎罩、转向节(knuckle)、臂(arm)、副车架、外装部、内装部等。另外参考信号源1可以采用检测振动或声音的加速度传感器或麦克风等。此外，参考信号源1也可以检测如针对发动机的测速脉冲等那样与噪音源的动作相关联的信号。
消除音源2是转换器，产生与消除信号y(i)对应的消除音N1。消除音源2可以使用例如扬声器。此外，消除音源2设置于车身103内，使得能够向空间S1内放出消除音N1。另外消除音源2也可以挪用车载音响的扬声器、放大器等。在此情况下，无需另外专门使用消除音源2。此外消除音源2也可以利用致动器等。在此情况下，消除音源2设置于例如汽车102的顶盖等的构造物。而且，致动器的输出对构造物施加振动，由此从构造物放出消除音N1。
此外消除音源2一般具有对消除信号y(i)进行放大的功率放大部。另外消除音源2也可以由通过设置于外部的功率放大器进行了放大的消除信号y(i)来驱动。实施方式1中的功率放大部包含在消除音源2中，但这并非对实施方式进行限制。进而，消除音源2也可以包含低通滤波器等的滤波器部、对消除信号y(i)的信号的振幅、相位进行调整的信号调整器等。另外，也可以将这些之中的至少任意一个设置于消除信号生成模块115侧。
误差信号源3对空间S1中的残留音即噪音N0与消除音N1发生干扰后的残留音进行检测，输出与残留音对应的误差信号e(i)。误差信号源3是转换器，可以使用麦克风等。另外误差信号源3被设置为能够在车身103内对空间S1的残留音进行集音。因此误差信号源3期望设置在要降低噪音N0的空间S1内。例如，误差信号源3设置于座席的头枕、搭乘者所坐的座席的头顶上附近的顶盖等的位置。即，通过在接近搭乘者的耳朵的位置设置误差信号源3，能够探测与搭乘者所听到的噪音N0相关性高的误差信号e(i)。
有源降噪装置4在信号处理装置(微型计算机、DSP)内构成，消除信号生成模块115、Chat部6、LMS运算部7以取样周期Ts的离散时间的间隔而执行动作。另外，在本实施方式中，消除信号生成模块115、Chat部6、LMS运算部7的处理通过软件来进行，但不限于此，也可以分别由专用的电路来进行。此外有源降噪装置4也可以设置根据参考信号x(i)以外的信息来生成参考信号x(i)，并输出到参考信号输入端子41的模块。
通过以上的构成，有源降噪装置4从输出端子42输出与参考信号x(i)和误差信号e(i)相应的消除信号y(i)。其结果，消除音源2在空间S1内产生与消除信号y(i)对应的消除音N1。因此，消除音N1与空间S1内的噪音N0发生干扰，能够降低空间S1的噪音N0。
一般，在汽车102的行驶中产生的噪音，包含各种原因所引起的噪音。例如有发动机旋转所引起的低沉音、轮胎所引起的噪音、以及车轴、轮胎罩、转向节、臂、副车架、车身等的振动所产生的噪音等。尤其是本例这样的汽车102在行驶时产生的噪音N0的产生原因非常多。因此，产生的噪音的频带宽。
因此，为了降低这种宽频带的噪音N0，消除信号生成模块115包含ADF部5。ADF部5由N个滤波器系数w(k)，(k＝0，1，...，N-1)所构成的有限脉冲响应(以下，称为FIR)滤波器构成。另外，滤波器系数w(k)的值通过滤波X-LMS(以下，称为FxLMS)算法，按照每个取样周期Ts而被更新。
而且ADF部5利用当前时间点的滤波器系数w(k，n)和参考信号x(i)来求出消除信号y(n)。即当前时间点的消除信号y(n)如(数学式4)所示那样通过对滤波器系数w(k，n)和参考信号x(i)进行滤波运算(卷积运算)来求出。
【数学式4】
Chat部6中存储有对消除信号y(i)的信号传递路径的声音传递特性C进行了模拟的模拟声音传递特性数据C^。另外信号传递路径是从消除信号生成模块115到LMS运算部7之间的信号路径。本实施方式中的信号传递路径是消除信号y(i)从消除信号生成模块115被输出之后，直到作为误差信号e(i)而到达LMS运算部7为止之间的路径。而且声音传递特性C是信号传递路径中的消除信号y(i)的延迟时间(相位变化量)、增益变化量等的特性。
信号传递路径除了包含消除音源2、误差信号源3、空间S1之外，也可包含滤波器、数字模拟(以下，称为D/A)变换器、模拟数字(以下，称为A/D)变换器等。另外，本例的输出端子42包含D/A变换器，消除音源2包含滤波器。另一方面，误差信号源3包含滤波器，误差信号输入端子43包含A/D变换器。即声音传递特性C除了包含从消除信号生成模块105到LMS运算部7之间的消除音源2的特性、空间S1的声音特性之外，也可以包含在信号传递路径中包含的滤波器的特性、D/A变换以及A/D变换所引起的信号的延迟等。
本实施方式的模拟声音传递特性数据C^，如(数学式5)所示，表现为Nc行1列的向量。即，模拟声音传递特性数据C^由Nc个时不变的FIR滤波器系数即模拟声音传递特性数据c^(kc)，(kc＝0，1，...，Nc-1)构成。另外，模拟声音传递特性数据C^也可以进行更新或者校正来使用。此外，模拟声音传递特性数据C^也可以是根据时间而变化的时变的滤波器系数即模拟声音传递特性数据c^(kc，i)。
【数学式5】
C^＝[c^(0)，c^(1)，…，c^(Nc-1)]T
Chat部6对(数学式5)所示的模拟声音传递特性数据C^和参考信号X(n)进行(数学式6)所示的滤波运算即卷积运算，制作当前时间点的滤波参考信号r(n)。
【数学式6】
在此参考信号X(n)如(数学式7)所示，由从当前时间点的第n步向过去追溯(Nc-1)步为止的Nc个参考信号x(i)构成。
【数学式7】
X(n)＝[x(n)，x(n-1)，…，x(n-(Nc-1))]T
对LMS运算部7输入(数学式6)所示的当前时间点的滤波参考信号r(n)，生成滤波参考信号R(n)。为此在存储部11中存储有从上次即第(n-1)步，到从当前向过去追溯(N-1)步为止的(N-1)个滤波参考信号r(n-1)，...，r(n-(N-1))。然后LMS运算部7如(数学式8)所示利用这N个滤波参考信号r(i)，来准备作为N行1列的向量的滤波参考信号R(n)。
【数学式8】
R(n)＝[r(n)，r(n-1)，…，r(n-(N-1))]T
当前时间点的滤波器系数W(n)，如(数学式9)所示，分别表示为N个滤波器系数w(k，n)，(k＝0，1，...，N-1)所构成的N行1列的向量矩阵。
【数学式9】
W(n)＝[w(0，n)，w(1，n)，…，w(N-1，n)]T
LMS运算部7，如(数学式10)所示，利用当前时间点的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ、以及当前时间点的滤波器系数W(n)，算出在ADF部5中下次使用的滤波器系数W(n+1)。
【数学式10】
W(n+1)＝W(n)-μ·e(n)·R(n)
因此，下次的滤波器系数W(n+1)基于由LMS运算部7上次算出的滤波器系数W(n)而生成。其结果，下次ADF部5通过滤波器系数W(n+1)来继续自适应控制。
等级检测部10输入参考信号x(i)。然后等级检测部10对参考信号x(i)的信号等级Lx(n)进行探测，并将探测出的信号等级Lx(n)向控制模块8输出。另外本实施方式的等级检测部10形成在信号处理装置内。但是等级检测部10也可以设置在信号处理装置外。或者，等级检测部10也可以设置在有源降噪装置4外。不过在此情况下，有源降噪装置4与参考信号输入端子41分别地具有用于将等级检测部10的输出供给至控制模块8的端子。而且等级检测部10设置在该端子与参考信号源1之间。
控制模块8输入由等级检测部10检测出的参考信号x(i)的信号等级Lx(i)。控制模块8判定所输入的当前时间点的信号等级Lx(n)是否为预先决定的值以下。控制模块8在信号等级Lx(n)的值为预先决定的值以下的情况下，判定为参考信号x(n)的等级小。
其结果，控制模块8在判定为信号等级Lx(n)小的情况下，输出用于调整消除信号y(n)的等级的控制信号。
消除信号生成模块115还具备输入从控制模块8输出的控制信号的调整部9。调整部9基于该控制信号，来调整消除信号y(n)的等级。调整部9在控制模块8将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，使消除信号y(n)的等级向减小的方向变化。即，控制模块8经由调整部9来调整消除信号y(i)的等级。通过采用以上构成，控制模块8能够间接调整消除信号y(i)的等级。
另外，实施方式1的第1例的消除信号生成模块105包含调整部9。通过该构成，消除信号生成模块105能够基于控制模块8的判定结果来调整消除信号y(i)的等级。
此外本例的控制模块8将等级调整系数α(i)作为控制信号而输出。另外调整部9通过如(数学式11)所示对消除信号y(n)乘以等级调整系数α(n)，能够调整消除信号y(n)的等级。
【数学式11】
y(n)＝α(n).y(n)
控制模块8在判定为信号等级Lx(n)小的情况下，使等级调整系数α(n)的值变化，以使得消除信号y(n)的等级向减小的方向变化。通过该构成，从消除信号生成模块115输出的消除信号y(n)的等级减小。控制模块8在判定为信号等级Lx(n)小的情况下，例如将当前时间点的等级调整系数α(n)变更为小于上次的等级调整系数α(n-1)的值。
如(数学式12)所示，对消除信号y(n)乘以等级调整系数α(n)的运算，与在ADF部5所进行的(数学式4)所示的运算中对参考信号x(i)或者滤波器系数w(k，n)乘以等级调整系数α(n)的运算同义。因此，调整部9通过对消除信号y(n)、参考信号x(i)、和滤波器系数w(k，n)的至少一个进行调整，能够调整消除信号y(n)的等级。
【数学式12】
通过采用以上这样的构成，消除信号生成模块105如(数学式12)所示生成消除信号y(i)。其结果，消除信号生成模块115能够通过等级调整系数α(i)的值来使消除信号y(i)的等级变化。因此，控制模块8通过减小等级调整系数α(i)的值，能够减小消除信号y(i)的等级。
另外，本例中的调整部9是乘以等级调整系数α(i)的乘法器，但也可以采用振幅调整器或增益可变放大器等。在此情况下，对应于从控制模块8输出的控制信号，使从消除信号生成模块115输出的消除信号y(i)、输入到消除信号生成模块115的参考信号x(i)、滤波器系数w(k，i)的振幅、增益发生变化。
调整部9也可以另外设置在消除信号生成模块115外。例如，在通过调整部9来调整消除信号y(i)的等级的情况下，调整部9也可以设置在消除信号生成模块115与输出端子42之间。或者调整部9也可以包含在输出端子42中。进而，也可以设置到有源降噪装置4的外部。例如调整部9也可以包含在消除音源2中。
在调整部9为对参考信号x(i)进行调整的构成的情况下，调整部9也可以设置在消除信号生成模块115与参考信号输入端子41之间。此外调整部9也可以包含在参考信号输入端子41或者参考信号源1中。
在调整部9是对滤波器系数W(i)进行调整的构成的情况下，调整部9也可以设置在消除信号生成模块115与LMS运算部7之间。或者，调整部9也可以包含在LMS运算部7中。
进而，也可以采用控制模块8包含调整部9的构成。在控制模块8对消除信号y(i)乘以等级调整系数α(i)来调整消除信号y(i)的情况下，控制模块8设置在消除信号生成模块115与输出端子42之间。在此情况下，控制模块8无需输出等级调整系数α(i)。
在控制模块8判定为通常时即信号等级Lx(n)不小时，作为等级调整系数α(n)的值而输出1。控制模块8在判断为信号等级Lx(n)小的情况下，将等级调整系数α(n)，(0≤α(n)＜1)从存储部11读出并输出。等级调整系数α(n)预先存储在存储部11内。
另外，虽然本例的等级调整系数α(i)的值采用了固定值，但也可以为变动值。例如在控制模块判定为信号等级Lx(n)为预先决定的值以下的情况下，也可以使等级调整系数α(n)根据信号等级Lx(n)而变化。不过，在此情况下等级调整系数α(n)也在0≤α(n)＜1的范围内被调整。
本例的控制模块8在判定为信号等级Lx(n)小的情况下，将等级调整系数α(n)设为0。通过该构成，控制模块8能够停止消除音N1，抑制异音的产生。像这样在信号等级Lx(i)小的状态下，由于噪音N0的等级小，因此即使停止消除音N1的输出，噪音N0也不那么明显。
另外，在本实施方式中等级调整系数α(i)为0，但本实施方式不限定于此。等级调整系数α(i)只要设为在实用性上使消除信号y(i)所引起的异音不刺耳的范围的值即可。
通过以上的构成，控制模块8在判断为信号等级Lx(i)小的情况下，将等级调整系数α(i)的值设为小于1的值。其结果，能够减小消除信号y(i)的等级。因此，能够减小参考信号噪声xz(i)所产生的声音，因而即使在噪音N0小的情况下也能够抑制参考信号噪声xz(i)所引起的异音的产生。因此，能够提供可良好地降低噪音N0的有源降噪装置4。
但是，在如上述那样减小消除信号y(i)、或者停止了消除音N1的输出的情况下，滤波器系数W(i)变得过大，最坏的情况下，有时滤波器系数W(i)发散。滤波器系数W(i)的发散为了LMS运算部7对滤波器系数W(i)进行更新以补充变小了的消除信号y(i)而产生。另一方面，在不调整消除信号y(i)的情况下，滤波器系数W(i)被更新使得抵消与噪音没有相关的参考信号噪声xz(i)，有时异音变得更大。
为了对此进行改善，在控制模块8将信号等级Lx(i)判断为小的情况下，LMS运算部7如(数学式13)所示利用等级调整系数α(n)来算出下次的滤波器系数W(n+1)。
【数学式13】
W(n+1)＝W(n)-α(n)·μ·e(n)·R(n)
通过该构成，下次的滤波器系数W(n+1)基于误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ和等级调整系数α(n)而被更新。因此，即使在消除信号y(n)的等级变小了的情况下，滤波器系数W(n+1)也能被抑制急剧的更新。进而，LMS运算部7也可以采用将误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ和等级调整系数α(n)中的至少任意一个设为O的构成。在此情况下，能够防止滤波器系数W(n+1)错误地被更新为较大的值、或者被更新为基于参考信号噪声xz(i)的值。
以下，利用附图来说明在本实施方式中的有源降噪装置4中用于降低噪音N0的步骤和动作。图4是本例的有源降噪装置4的控制流程图。图5是控制步骤的控制流程图。图6是LMS运算步骤的控制流程图。图7A是消除信号生成步骤的控制流程图。
图4所示的控制流程图是在本例的有源降噪装置4中用于降低噪音N0的有源降噪装置4的主程序。该主程序包含起动步骤501、初始设定步骤502、输入步骤503、Chat生成步骤504、控制步骤505、LMS运算步骤506、和消除信号生成步骤507。
另外Chat生成步骤504在图2所示的Chat部6中被执行。控制步骤505在图2所示的控制模块8中被执行。LMS运算步骤506在图2所示的LMS运算部7中被执行。消除信号生成步骤507在图2所示的消除信号生成模块115中被执行。
在起动步骤501中，向有源降噪装置4接通电源，开始有源降噪装置4的动作。在初始设定步骤502中，读出存储在存储部11中的滤波器系数W(i)的初始值W(0)和模拟声音传递特性数据C^等。在输入步骤503中，取得参考信号x(n)、误差信号e(n)。
在Chat生成步骤504中，根据所输入的参考信号x(n)来准备参考信号X(n)。进而在Chat生成步骤504中，通过利用模拟声音传递特性数据C^对参考信号X(n)进行校正，来生成滤波参考信号r(n)。本例的Chat生成步骤504在主流程中执行，但不限于此，也可以作为子程序来执行。不过，Chat生成步骤504在LMS运算步骤506之前被执行。这样若对Chat生成的程序进行并行处理，则能够在短时间内进行运算，因此还能够缩短取样周期Ts。因此，能够高精度并且快速地降低噪音N0。
在控制步骤505中，对所输入的参考信号x(n)的等级进行探测。然后在判定为参考信号x(n)的等级小的情况下，生成用于调整消除信号y(n)的等级的控制信号。为此，如图5所示，控制步骤505包括输入步骤505a、信号等级探测步骤505b、判定步骤505c和控制信号输出步骤505d。
在输入步骤505a中，输入参考信号x(n)，并从存储部11读出从当前时间点向前追溯γx步为止的参考信号(x(n-1)，...，x(n-γx))。
在信号等级探测步骤505b中，根据在输入步骤505a中准备的参考信号(x(n)，...，x(n-γx))来检测信号等级Lx(n)。
在判定步骤505c中，将信号等级Kx(n)与预先决定的值进行比较。在判定步骤505c中，在信号等级Kx(n)小于预先决定的值的情况下，判定为参考信号x(n)的等级小。
在控制信号输出步骤505d中，在判定步骤505c中判定为参考信号x(n)的等级小的情况下，输出减小消除信号y(n)的意思的控制信号。
在与本实施方式的第2例对应的控制步骤505的控制信号输出步骤505d中，输出等级调整系数α(n)作为控制信号。
在控制信号输出步骤505d中，在通常时即在判定步骤505c中判定为信号等级Lx(n)不小的情况下，将等级调整系数α(n)设为1而输出。另一方面，在判定步骤505c中判定为信号等级Lx(n)小的情况下，读出预先存储在存储部11中的等级调整系数α(n)。另外，在控制信号输出步骤505d中，在判定步骤505c中判定为信号等级Lx(i)为预先决定的值以下的情况下，也可以将等级调整系数α(i)变化为与信号等级Lx(i)相应的值。不过，在此情况下使等级调整系数α(i)在0≤α(i)＜1的范围内变化。进而，在控制信号输出步骤505d中，在判定步骤505c中判定为信号等级Lx(i)小的情况下，也可以将等级调整系数α(i)设为0而输出。
本例的控制步骤505在主流程中执行，但不限于此，也可以作为子程序来执行。在此情况下，控制步骤505在LMS运算步骤506之前被执行。在此情况下，例如控制步骤505的程序也可以与主程序并行处理。其结果，有源降噪装置4能够在短时间内进行运算，因此还能够缩短取样周期Ts。因此，能够高精度并且快速地降低噪音N0。
在图4、图6所示的LMS运算步骤506中，根据滤波参考信号r(n)来准备滤波参考信号R(n)。进而LMS运算步骤506利用所输入的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、当前的滤波器系数W(n)和步长参数μ，如(数学式10)所示那样，算出下次的滤波器系数W(n+1)。
为此，LMS运算步骤506包括输入步骤506a、滤波器系数计算步骤506b和输出步骤506c。
在输入步骤506a中，输入误差信号e(n)、滤波参考信号r(n)和控制信号。进而从存储部11读入滤波器系数W(n)。然后，利用滤波参考信号r(n)来生成滤波参考信号R(n)。滤波器系数W(n)是在上次的第(n-1)步中通过LMS运算步骤506算出的滤波器系数。另外在输入步骤506a中，在被输入了减小消除信号y(n)的意思的控制信号的情况下，也可以将步长参数μ设为0。
在滤波器系数计算步骤506b中，基于所输入的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ和滤波器系数W(n)，如(数学式10)所是那样，算出下次的滤波器系数W(n+1)。然后，输出步骤506c将通过滤波器系数计算步骤506b算出的滤波器系数W(n+1)保存到存储部11。
在LMS运算步骤506中，也可以通过(数学式13)来算出下次的滤波器系数W(n+1)。在此情况下，在输入步骤506a中，进一步输入等级调整系数α(n)。在输入步骤506a中，在所输入的等级调整系数α(n)小于预先决定的值的情况下，也可以将步长参数μ设为0。
在滤波器系数计算步骤506b中，基于所输入的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ、滤波器系数W(n)以及等级调整系数α(n)，如(数学式13)所示那样，算出下次的滤波器系数W(n+1)。
LMS运算步骤506也可以进一步包括调整步骤506d。在调整步骤506d中基于从控制步骤505输出的控制信号，对输出的滤波器系数W(n)的大小进行调整。另外，此时不调整在下次的LMS运算步骤506中使用的滤波器系数W(n)。
在输入等级调整系数α(n)作为控制信号的情况下，在调整步骤506d中也可以对滤波器系数W(n)乘以等级调整系数α(n)。此外在调整步骤506d中，在等级调整系数α(n)小的情况下，也可以将滤波器系数W(n)设为0。
在图4、图7A所示的消除信号生成步骤507中，基于在LMS运算步骤506中算出的滤波器系数W(n)和参考信号X(n)、以及在控制步骤中输出的控制信号，生成消除信号y(n)，并输出到输出端子42。然后，在消除信号生成步骤507之后，通过返回输入步骤503来进行自适应控制。
消除信号生成步骤507包括输入步骤507a和自适应滤波器步骤507b。在输入步骤507a中，输入参考信号x(n)和控制信号，生成参考信号X(n)。进而在输入步骤507a中，从存储部11读入滤波器系数W(n)。
自适应滤波器步骤507b基于参考信号X(n)、读出的滤波器系数W(n)、和控制信号来生成消除信号y(n)，并输出到输出端子42。另外在本例的输入步骤507a中，输入等级调整系数α(n)作为控制信号。然后自适应滤波器步骤507b如(数学式11)、(数学式12)所示那样生成消除信号y(n)。
另外，在自适应滤波器步骤507b中，在等级调整系数α(n)小的情况下，也可以将消除信号y(n)设为0。或者，在控制步骤505中在判断为等级调整系数α(n)小于预先决定的值的情况下，在自适应滤波器步骤507b中，也可以如(数学式11)所示对消除信号y(n)乘以等级调整系数α(n)。
此外在输入步骤507a中，在所输入的等级调整系数α(n)小的情况下，也可以将参考信号X(n)和滤波器系数W(n)的任意一者设为0。或者在输入步骤507a中，对参考信号X(n)和滤波器系数W(n)的任意一者乘以等级调整系数α(n)。在此情况下，在输入步骤507a中，在等级调整系数α(n)小于预先决定的值的情况下，判定为等级调整系数α(n)小。
通过以上的构成，在控制步骤505将参考信号的信号等级Lx(i)判断为小的情况下，等级调整系数α(i)的值成为小于1的值。因此，消除信号y(i)的等级减小。其结果，消除音N1中包含的参考信号噪声xz(i)所引起的噪声声音也能够减小，因此即使在噪音N0小的情况下，也能够抑制参考信号噪声xz(i)所引起的异音的产生。因此，能够实现可良好地降低噪音N0的有源降噪装置4。
图7B是消除信号生成步骤的其他控制流程图。在图7A所示的动作中，在自适应滤波器步骤507b或者输入步骤507a中对消除信号y(i)的等级进行调整。在图7B所示的控制动作中，在另外设置的调整步骤507c中对消除信号y(i)的等级进行调整。
在调整步骤507c对消除信号y(i)乘以等级调整系数α(i)的情况下，或者将消除信号y(i)设为0的情况下，调整步骤507c在自适应滤波器步骤507b之后被执行。另外，调整步骤507c也可以不包含在消除信号生成步骤507中，而在消除信号生成步骤507之后被执行。
此外，在调整步骤507c对参考信号X(i)或者滤波器系数W(i)乘以等级调整系数α(i)的情况下，或者将参考信号X(i)或者滤波器系数W(i)设为0的情况下，调整步骤507c在自适应滤波器步骤507b之前被执行。另外，调整步骤507c也可以不包含在消除信号生成步骤507中，而在消除信号生成步骤507之前被执行。
接着，对实施方式1的第3例的等级检测部120进行说明。如图2所示，本例的第3例的控制模块128包含等级检测部120。等级检测部120对参考信号x(i)中包含的参考信号噪声xz(i)的等级进行检测。然后，控制模块128利用等级检测部120所检测出的参考信号噪声xz(i)的等级，对参考信号x(i)的等级进行判定。
图8是第3例中的等级检测部120的框图。图9A和图9B是表示向参考信号输入端子41输入的参考信号x(i)的频率特性的图。在图9A和图9B中，横轴表示频率，纵轴表示信号的等级。图9A所示的特性曲线22以及图9B所示的特性曲线23示出了参考信号x(i)的频率特性。另外图9A是参考信号x(i)的信号等级Lx(i)大的状态的特性图，图9B是参考信号x(i)的信号等级Lx(i)小的状态的特性图。
等级检测部120输入当前时间点的参考信号x(n)。等级检测部120对所输入的参考信号x(n)中包含的高频分量信号xHF(n)的等级LHF(n)进行检测，并输出到控制模块128。因此，如图8所示，等级检测部120包含高通滤波器(以后，称为HPF)120a和噪声等级检测器120b。而且，HPF120a的输出被供给至噪声等级检测器120b。另外在本实施方式中，HPF120a的截止频率为fHF。此外也可以取代HPF120a而使用带通滤波器(以后，称为BPF)。另外在此情况下，将BPF的下侧的截止频率预先设为频率fHF。
HPF120a输入参考信号x(i)，并将频率fHF以上的高频分量信号xHF(n)输出到噪声等级检测器120b。HPF120a是例如数字滤波器，对从当前时间点向前追溯γHF步为止的参考信号x(n)，...，x(n-γHF)和数字滤波器的系数进行卷积运算。而且通过该构成，噪声等级检测器120b能够探测高频分量信号xHF(n)的信号等级LHF(n)。
一般对于有源降噪系统而言，与高频带的噪音的降低相比，对低频带的噪音的降低更有效。因此，为了不产生折叠噪声，在参考信号源1、参考信号输入端子41中包含低通滤波器(以后，称为LPF)等。进而，在本实施方式的汽车102等的设备中，低频带的噪音比高频带的噪音显著的情况较多。由于这样的原因，如图9A和图9B所示的特性曲线22、特性曲线23那样，参考信号x(i)随着频率变高而等级减小。
如图9A所示，在噪音N0大且参考信号x(i)的信号等级Lx(i)大的情况下，即使在高频带，噪音分量信号xN(i)的分量也比参考信号噪声xz(i)的等级大。因此，如本实施方式那样，降低宽频带的噪音的有源降噪系统101对ADF部5的滤波器系数W(i)进行更新，使得高频带的噪音分量信号xN(i)也降低。因此，在参考信号x(i)的信号等级Lx(i)大的情况下，有源降噪系统101能够良好地降低宽频带的噪音。
但是，如图9B的特性曲线23所示那样，若噪音N0减小，则有时在参考信号x(i)的一部分频带，噪音分量信号xN(i)比参考信号噪声xz(i)的等级小。在此情况下，消除信号y(i)在控制频带内，在参考信号噪声xz(i)比噪音分量信号xN(i)大的频带，包含基于参考信号噪声xz(i)的分量。因此，由基于参考信号噪声xz(i)的信号产生异音。
在此，HPF120a的截止频率fHF设为如下那样的频率：在参考信号x(i)的信号等级Lx(i)小于某等级的情况下，在截止频率fHF以上的频率中，参考信号噪声xz(i)大于噪音分量信号xN(i)这样的频率。因此高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)与参考信号噪声xz(i)的信号等级Lz(i)相同。其结果，噪声等级检测器120b能够探测高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)作为参考信号噪声xz(i)。然后，等级检测部120将探测到的高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)的值输出到控制模块128。
因此控制模块128在高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)小于参考信号噪声xz(i)的信号等级Lz(i)的情况下，判定为参考信号x(i)的等级小。因此，考虑参考信号噪声xz(i)的信号等级Lz(i)的偏差等，预先设定用于由控制模块128判定为参考信号x(i)小的阈值。然后控制模块128判定信号等级LHF(i)是否小于预先决定的阈值。通过以上这种构成，控制模块128在探测到信号等级LHF(i)为预先决定的阈值以下的情况下，能够判定为参考信号x(i)的等级小。另外，虽然HPF120a的截止频率fHF设为固定，但也可以使其根据例如参考信号x(i)的信号等级Lx(i)的大小来变化。
此外，本实施方式的HPF120a、噪声等级检测器120b都构成在信号处理装置内。但是，等级检测部120的全部或一部分也可以构成在信号处理装置外。或者，也可以使等级检测部120的全部或一部分包含在参考信号源1或者参考信号输入端子41等中。
例如在使HPF120a包含在参考信号源1中的情况下，参考信号源1将参考信号x(i)和高频分量信号xHF(i)向有源降噪装置4输出。在此情况下，为了将高频分量信号xHF(i)供给至噪声等级检测器120b，而在有源降噪装置4设置输入高频分量信号xHF(i)的端子。另外HPF120a可以利用运算放大器或电容器等由模拟滤波器来构成。
或者，在使HPF120a、噪声等级检测器120b的全部包含在参考信号源1中的情况下，参考信号源1将参考信号x(i)、信号等级Lx(i)、和信号等级LHF(i)输出到有源降噪装置4。在此情况下，为了将信号等级Lx(i)和信号等级LHF(i)供给至控制模块128，而在有源降噪装置4设置输入信号等级的端子。
通过如上那样构成，控制模块128使用高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)来判定参考信号x(i)的信号等级Lx(i)，因此能够更正确地判定产生异音的状态。
在此情况下，在图5所示的信号等级探测步骤505b中，通过截止频率fHF的HPF或BPF，从参考信号x(i)中提取频率fHF以上的高频分量信号xHF(i)。进而，在信号等级探测步骤505b中，对提取出的高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)进行检测。
在判定步骤505c中，将高频分量信号xHF(i)的信号等级LHF(i)与和参考信号噪声xz(i)的信号等级Lz(i)相当的阈值进行比较。这样一来，能够探测参考信号噪声xz(i)和噪音分量信号xN(i)哪一个较大。然后，在信号等级判定步骤505c中，将信号等级LHF(i)与预先决定的阈值进行比较，在判定为信号等级LHF(i)小于阈值的情况下，判定为参考信号x(i)的信号等级Lx(i)小。
接着，对实施方式1的第4例的消除信号生成模块135进行说明。在图2中，第4例的消除信号生成模块135包含ADF部5和调整部139。本例中的调整部139输入从控制模块8或者控制模块128输出的控制信号，并基于该控制信号，停止消除信号y(i)的输出。另外在此情况下，控制模块8或者控制模块128在判定为信号等级Lx(n)小的情况下，将停止消除信号y(n)的输出的意思的控制信号输出到调整部139。
例如调整部139也可以由设置在ADF部5与输出端子42之间的开关等来构成。该开关基于控制模块8或者控制模块128的输出而被接通/断开。其结果，调整部139能够阻止消除信号y(i)被输出到输出端子42。
另外调整部139也可以另外设置在消除信号生成模块135外。例如调整部139也可以设置在消除信号生成模块135与输出端子42之间。或者调整部139也可以包含在输出端子42中。进而调整部139也可以设置到有源降噪装置4的外部，例如输出端子42与消除音源2之间等。
此外调整部139也可以设置在ADF部5与参考信号输入端子41之间。在此情况下，调整部139停止向ADF部5输入参考信号x(i)。通过像这样构成，能够获得与调整部139停止消除信号y(i)的输出的情况的构成相同的效果。另外在此情况下，调整部139也可以设置在例如消除信号生成模块135与参考信号输入端子41之间。或者调整部139也可以包含在参考信号输入端子41、参考信号源1的任意一者中。
接着，对实施方式1的第5例的消除信号生成模块145进行说明。在图2中，第5例的消除信号生成模块145包含ADF部5和调整部149。本例中的调整部149包含LPF，设置在例如ADF部5与输出端子42之间。另外，调整部149可以由例如数字滤波器等构成。从控制模块8或者控制模块128输出的控制信号被输入到调整部149。调整部149基于该控制信号来调整消除信号y(i)的等级。
本例的控制模块8或者控制模块128在判断为信号等级Lx(n)小的情况下，将对消除信号y(n)的输出进行调整的意思的控制信号输出到调整部149。调整部149根据从控制模块8或者控制模块128输出的控制信号来变更LPF的截止频率fLF(n)。
调整部149在通常时即信号等级Lx(i)大的情况下，将截止频率fLF(i)设定得比降低噪音的控制频带的上限更高。而且，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(i)判定为小的情况下，调整部149降低截止频率fLF(i)。在此情况下，截止频率fLF(i)设为例如HPF120a的截止频率fHF(i)以下。
此外调整部149也可以采用对应于信号等级Lx(i)的大小来变更截止频率fLF(i)的构成。例如在信号等级Lx(n)大的情况下，截止频率fLF(n)预先设定为控制频带的上限的频率。而且调整部149也可以通过对截止频率fLF(n)乘以等级调整系数α(n)来算出当前时间点的截止频率fHF(n)。
在此情况下，控制模块8或者控制模块128对调整部149输出等级调整系数α(n)。而且在控制模块8或者控制模块128将信号等级Kx(n)判定为大的情况下，将等级调整系数α(n)设为1。另一方面，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Kx(n)判定为小的情况下，将等级调整系数α(n)调整为0≤α(n)＜1的范围。
通过采用以上这种构成，LPF的截止频率fLF(i)能够设定为参考信号噪声xz(i)大于噪音分量信号xN(i)的频带的下限频率fz(i)以下的频率。通过该构成，即使在信号等级Lx(i)小的情况下，参考信号噪声xz(i)中的下限频率fz(i)以上的频率的信号也被衰减。因此，能够提供可以减小包含在消除音N1中并且起因于参考信号噪声xz(i)的噪声声音的等级，同时良好地降低噪音N0的有源降噪装置4。
另外调整部149也可以设置在消除信号生成模块145或者有源降噪装置4之外。例如调整部149也可以设置在消除信号生成模块145与输出端子42之间。进而调整部149也可以包含在输出端子42和消除音源2的任意一者中。
此外调整部149也可以设置在ADF部5与参考信号输入端子41之间。在此情况下，参考信号x(i)被输入到调整部149，调整部149将被输入的参考信号x(i)经由LPF输出到ADF部5。由此消除信号y(i)的生成所使用的参考信号x(i)中包含的参考信号噪声xz(i)被降低。因此通过采用这种构成，本例能够获得与将调整部149设置于ADF部5之后的情况同样的效果。另外LPF也可以使用运算放大器、电阻器等所构成的模拟滤波器。
进而调整部149采用将由数字滤波器构成的LPF卷积到由LMS运算部7更新后的滤波器系数W(i)中的构成也能够获得同样的效果。
对本例的消除信号生成步骤547进行说明。图10A是本例的消除信号生成步骤547的流程图。如图10A所示消除信号生成步骤547包含输入步骤507a、自适应滤波器步骤507b、截止频率决定步骤547c和调整步骤547d。另外本例的消除信号生成步骤547可以置换为图4中的消除信号生成步骤507。
在自适应滤波器步骤507b中，在基于通过LPF从参考信号x(i)降低了截止频率fLF(i)以上的分量之后的信号来运算滤波器系数的情况下，在输入步骤507a与自适应滤波器步骤507b之间设置调整步骤547d。此外在LPF使通过输入步骤507a读出的滤波器系数W(n)的频率特性发生变化，并向自适应滤波器步骤507b输出的情况下，也在输入步骤507a与自适应滤波器步骤507b之间设置调整步骤547d。进而在LPF从消除信号y(i)降低截止频率fLF(i)以上的分量并向输出端子42输出的情况下，在自适应滤波器步骤507b之后设置调整步骤547d。
在输入步骤507a中，输入参考信号x(n)和等级调整系数α(n)，生成参考信号X(n)。进而从存储部11读入滤波器系数W(n)。然后在自适应滤波器步骤507b中，利用读出的滤波器系数W(n)，如(数学式4)所示那样，基于参考信号X(n)来生成消除信号y(n)并输出。
在使截止频率fLF(i)变化的情况下，消除信号生成步骤547包括截止频率决定步骤547c。在截止频率决定步骤547c中，根据控制步骤505的控制输出，来决定在调整步骤547d中使用的截止频率fLF(i)。另外，截止频率决定步骤547c也可以设置在输入步骤507a之后并且调整步骤547d以前。例如在控制步骤505中将信号等级Lx(n)判定为大的情况下，在截止频率决定步骤547c中，从存储部11中读出预先决定的控制频带以上的频率来设定为截止频率fLF(n)。另一方面，在控制步骤505中将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，在截止频率决定步骤547c中，从存储部11中读出低的频率来设定为截止频率fLF(n)。或者，在截止频率决定步骤547c中，例如也可以对规定为控制频带的上限的频率乘以等级调整系数α(n)来算出截止频率fLF(n)。
图11是实施方式1中的第6例的消除信号生成模块155中的调整部159的框图。第6例的消除信号生成模块155中包含ADF部5和调整部159。
本例中的调整部159输入从控制模块8或者控制模块128输出的控制信号，基于该控制信号，对消除信号y(i)的输出进行调整。为此调整部159包含处理选择部159a和LPF159b。
例如调整部159设置在ADF部5与输出端子42之间。在此情况下，处理选择部159a在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，将从ADF部5输出的消除信号y(n)供给至LPF159b。因此，消除信号y(n)经由LPF159b被输出到输出端子42。另外处理选择部159a在控制模块8或者控制模块128判定为信号等级Kx(n)大的情况下，将从ADF部5输出的消除信号y(n)直接供给至输出端子42。
如上，处理选择部159a选择ADF部5的输出信号和LPF159b的输出信号的任意一者来供给至输出端子42。另外，LPF159b的截止频率fLF设为等级检测部120中的HPF120a的截止频率fHF以下。在此情况下，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(i)判定为小的情况下，控制模块8或者控制模块128将选择ADF部5和LPF159b中的LPF159b的输出信号的意思的控制信号输出到调整部159。
调整部159的全部或其一部分也可以设置在信号处理装置之中并且消除信号生成模块155之外。例如，调整部159的全部或其一部分也可以设置在消除信号生成模块155与输出端子42之间。或者，调整部159的全部或其一部分也可以包含在输出端子42中。进而，调整部159的全部或其一部分也可以设置在信号处理装置之外，例如，也可以包含在消除音源2中。
此外调整部159也可以采用设置在ADF部5与参考信号输入端子41之间的构成。在此情况下，处理选择部159a在控制模块8或者控制模块128将信号等级Kx(n)判定为大的情况下，将参考信号x(n)直接供给至ADF部5。即，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，处理选择部159a选择将参考信号x(n)供给至LPF159b。通过该构成，参考信号x(n)经由LPF159b被输出至ADF部5。即处理选择部159a选择是将参考信号x(n)从参考信号输入端子41直接输入到ADF部5，还是经由LPF159b输入到ADF部5。
通过采用以上这种构成，参考信号x(i)衰减LPF159b的截止频率fLF以上的信号。其结果，在噪音N0小的情况下，能够减小包含在消除音N1中并且起因于参考信号噪声xz(i)的噪声声音的等级。进而，本例的有源降噪装置4由于在截止频率fLF以下的频带输出通常的消除音N1，因此能持续获得良好的降噪效果。
另外，LPF159b的截止频率fLF设为固定，但本例不限定于此。LPF159b的截止频率fLF(i)也可以根据例如参考信号x(i)的信号等级Lx(i)的大小而变化。在此情况下，LPF159b能够进行调整使得仅参考信号噪声xz(i)超过噪音分量信号xN(i)的频带的消除信号y(i)的信号等级减小。因此本例的有源降噪装置4能够对应于参考信号x(i)的信号等级Lx(i)的大小，有效地降低合适的频带的噪音。
此外本例的处理选择部159a也可以由例如切换开关构成。在此情况下，处理选择部159a基于控制模块8或者控制模块128的判定结果而被切换。此外处理选择部159a设置于LPF159b的输入侧和输出侧双方，但也可以是至少任意一方。
利用图10B对本例的消除信号生成步骤557进行说明。另外消除信号生成步骤557可以置换为图4中的消除信号生成步骤507。在图10B中，消除信号生成步骤557包括输入步骤507a和自适应滤波器步骤507b，而且也可以包括处理选择步骤557c和调整步骤557d。
在LPF是从消除信号y(n)降低截止频率fLF以上的分量，并输出到输出端子42的构成的情况下，调整步骤557d设置在自适应滤波器步骤507b之后。而且在调整步骤557d中，通过LPF从消除信号y(n)降低截止频率fLF以上的分量而得到的信号被输出到输出端子42。
在此情况下，处理选择步骤557c对是将通过自适应滤波器步骤507b算出的消除信号y(n)直接输出到输出端子42还是经由调整步骤557d输出到输出端子42进行切换。
此外在自适应滤波器步骤507b中，在使用通过LPF从参考信号x(i)降低了截止频率fLF以上的分量的信号的情况下，在输入步骤507a与自适应滤波器步骤507b之间设置调整步骤557d。而且在调整步骤557d中，通过LPF从参考信号x(i)降低截止频率fLF以上的分量而得到的信号被输出到自适应滤波器步骤507b。
在此情况下，处理选择步骤557c根据控制步骤505的判断结果，来进行是使用在自适应滤波器步骤507b中从参考信号输入端子41直接输出的参考信号x(i)，还是使用在调整步骤557d中输出的参考信号x(i)的切换。
另外，也可以在自适应滤波器步骤507b之后，进一步通过LPF从消除信号y(i)降低截止频率fLF以上的分量。在这种构成的情况下，在控制步骤505中，在判定为信号等级Lx(n)小的情况下，判断为在自适应滤波器步骤507b的前后的调整步骤557d中执行至少任意一方。另外处理选择步骤557c设置在输入步骤507a之后并且调整步骤557d之前。
此外消除信号生成步骤557也可以还包括设置在输入步骤507a与调整步骤557d之间的截止频率决定步骤547c。在此情况下，在截止频率决定步骤547c中，根据控制步骤505的控制信号来决定LPF的截止频率fLF(i)。
图12是本实施方式中的第7例的消除信号生成模块165的框图。图2、图12所示的第7例的消除信号生成模块165包含ADF部5和调整部169。调整部169包含HPF169a、校正信号生成部169b和合成部169c。
HPF169a输入参考信号x(i)，并输出从当前时间点向前追溯γHF步为止的参考信号x(n)，...，x(n-γHF)中的频率fHF以上的分量即高频分量信号xHF(n)。另外，在消除信号生成模块165与控制模块128一起构成的情况下，通过从控制模块128将高频分量信号xHF(i)供给至校正信号生成部169b，能够省略HPF169a。
校正信号生成部169b输入高频分量信号xHF(i)，如(数学式14)所示那样生成校正信号z(n)。
【数学式14】
合成部169c在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)的等级判定为小的情况下，将由ADF部5生成的消除信号y(n)和校正信号z(n)相加而得到的信号输出到输出端子42。
在合成部169c仅具有将消除信号y(i)和校正信号z(i)相加的功能的构成中，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(i)判定为大的情况下，校正信号生成部169b输出0。
另外合成部169c也可以采用具有开关和加法器的构成。在此情况下，校正信号z(i)经由开关而被输入到加法器。然后，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)判定为大的情况下，将合成部169c的开关断开。其结果，校正信号z(n)向加法器的供给被停止。
进而合成部169c也可以采用如(数学式15)所示那样利用等级调整系数α(i)来将消除信号y(i)与校正信号z(i)相加的构成。在此情况下，对调整部169还输入等级调整系数α(i)。另外，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)判定为大的情况下，输出α(n)＝0。在控制模块8或者控制模块128判定为信号等级Lx(n)小的情况下，输出α(n)＝1。
【数学式15】
y(n)＝y(n)+α(n)·z(n)
如上，通过对消除信号y(i)和校正信号z(i)进行合成，在噪音N0小的情况下，能够抵消基于消除信号y(i)中包含的高频分量信号xHF(i)的分量。因此，能够减小消除音N1中包含的参考信号噪声xz(i)所引起的噪声声音的等级。
校正信号z(i)相对于消除信号y(i)产生相位偏差。该相位偏差起因于HPF169a或者HPF120a。为了应对该相位偏差，调整部169也可以采用包含相位调整部169d的构成。相位调整部169d对消除信号y(i)和校正信号z(i)的相位偏差进行校正。为此，例如相位调整部169d设置在ADF部5与合成部169c之间。通过采用这种构成，能够更高精度地减小参考信号噪声xz(i)所引起的噪声声音的等级。
图13是实施方式1中的第7例的消除信号生成模块165的控制流程图。如图13所示，本例的消除信号生成步骤567包括输入步骤507a和自适应滤波器步骤507b。另外消除信号生成步骤567可以置换为图4中的消除信号生成步骤507。
消除信号生成步骤567还包括校正信号生成步骤567c和合成步骤567d。在此情况下，合成步骤567d设置在自适应滤波器步骤507b之后。在校正信号生成步骤567c中，通过具有截止频率fHF的HPF或BPF从参考信号x(i)中提取频率fHF以上的高频分量信号xHF(i)。为此，校正信号生成步骤567c设置在输入步骤507a与合成步骤567d之间。另外，在控制步骤505中提取了高频分量信号xHF(i)的情况下，也可以在输入步骤507a中读入高频分量信号xHF(i)。在校正信号生成步骤567c中通过(数学式14)来生成校正信号z(n)。
在控制步骤505中将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，在合成步骤567d中对消除信号y(n)加上校正信号z(n)。在合成步骤567d中，例如如(数学式15)所示利用等级调整系数α(n)来将消除信号y(n)与校正信号z(n)相加。在此情况下，在控制步骤505中，在判定为信号等级Lx(n)大的情况下，输出α(n)＝0。此外控制步骤505在判定为信号等级Kx(n)小的情况下输出α(n)＝1。
而且，在校正信号生成步骤567c中也可以调整消除信号y(i)的相位。在此情况下，在校正信号生成步骤567c中，还输入在自适应滤波器步骤507b中算出的消除信号y(i)。然后在校正信号生成步骤567c中，对消除信号y(i)与校正信号z(i)的相位偏差进行校正。其结果，在合成步骤567d中，输入使相位与校正信号z(i)一致的消除信号y(i)。
图14是本实施方式中的第8例的消除信号生成模块175的框图。图2、图14所示的第8例的消除信号生成模块175包含ADF部5和调整部179。调整部179包含HPF179a和合成部179c。另外，在消除信号生成模块175与控制模块128一起构成的情况下，也可以从控制模块128输出高频分量信号xHF(i)，并输入到调整部179。在此情况下，也可以省略HPF179a。
在控制模块8或者控制模块128判定为信号等级Lx(n)小的情况下，合成部179c使高频分量信号xHF(n)的相位翻转，生成高频分量信号(-xHF(n))。进而合成部179c将参考信号x(n)与高频分量信号(-xHF(n))相加。
另外合成部179c也可以采用具有开关和加法器的构成。而且，也可以采用将参考信号x(i)和经由开关的高频分量信号xHF(i)输入到加法器的构成。在此情况下，在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)判定为大的情况下，合成部179c将开关断开，停止高频分量信号xHF(n)向加法器的供给。
此外，合成部179c也可以如(数学式16)所示利用等级调整系数α(n)来将参考信号x(n)与高频分量信号xHF(n)相加。在此情况下，控制模块8或者控制模块128将等级调整系数α(n)还供给至调整部179。另外，在控制模块8或者控制模块128判定为信号等级Lx(n)大的情况下，输出α(n)＝0。在控制模块8或者控制模块128判定为信号等级Lx(n)小的情况下，输出α(n)＝-1。
【数学式16】
x(n)＝x(n)+α(n)·xHF(n)
如上，通过由合成部179c对参考信号x(i)和高频分量信号(-xHF(i))进行合成，从而在噪音N0小的情况下，能够抵消基于参考信号x(i)中包含的高频分量信号xHF(i)的分量。因此，能够减小消除音N1中包含的参考信号噪声xz(i)所引起的噪声声音的等级。
而且，调整部179也可以包含相位调整部179d。在此情况下，相位调整部179d设置在例如参考信号输入端子41与ADF部5之间。相位调整部179d对参考信号x(i)与高频分量信号xHF(i)的相位偏差进行校正。通过该构成，能够更高精度地减小参考信号噪声xz(i)所引起的噪声声音的等级。
图13所示的本例的消除信号生成步骤577包括输入步骤507a和自适应滤波器步骤507b。另外消除信号生成步骤577可以置换为图4中的消除信号生成步骤507。
消除信号生成步骤577还包括校正信号生成步骤577c和合成步骤577d。在校正信号生成步骤577c中，通过截止频率fHF的HPF或BPF从参考信号x(i)中提取频率fHF以上的高频分量信号xHF(i)。为此，校正信号生成步骤577c设置在输入步骤507a与合成步骤577d之间。另外，在控制步骤505中提取了高频分量信号xHF(i)的情况下，也可以在输入步骤507a中对此进行读入。
在控制步骤505中将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，在合成步骤577d中从参考信号x(n)中减去高频分量信号xHF(n)。为此在合成步骤577d中，例如如(数学式16)所示利用等级调整系数α(n)来将参考信号x(n)与高频分量信号xHF(n)相加。另外在此情况下，在控制步骤505中判定为信号等级Lx(n)大的情况下，输出α(n)＝0。在控制步骤505中，判定为信号等级Lx(n)小的情况下，输出α(n)＝-1。
而且在校正信号生成步骤577c中，也可以对参考信号x(n)的相位进行调整。在此情况下，在校正信号生成步骤577c中，对参考信号x(n)与高频分量信号xHF(n)的相位偏差进行校正。其结果，使相位与高频分量信号xHF(n)一致的参考信号x(n)被输入到合成步骤577d。
在实施方式1中的各例中对消除信号y(i)、参考信号x(i)、或者滤波器系数W(i)进行了校正。因此，图2所示的Chat部6所使用的模拟声音传递特性数据C^从事先设定的值发生变化。
因此本实施方式1的Chat部6，也可以采用在控制模块8或者控制模块128将信号等级Lx(n)判定为小的情况下，对应于各例的消除信号生成模块等所进行的校正，还对模拟声音传递特性数据C^进行校正的构成。通过采用这种构成，能够抑制降噪效果的下降、滤波器系数W(i)的发散等。其结果，在校正了消除音N1的情况下，也能够使用对正确的信号路径的特性进行了模拟的模拟声音传递特性数据C^。因此，能够提供可更高精度地降低噪音N0的有源降噪装置4。
(实施方式2)
图15是利用了本发明的实施方式2中的有源降噪装置204的有源降噪系统201的框图。图16是利用了实施方式2中的有源降噪装置204的移动体设备的示意图。图17是表示在实施方式2中的有源降噪装置204的存储部11内保存的对应表211的图。另外在图15、图16中，对与图1、图2相同的部分标注相同的参考标记。
本实施方式中的有源降噪系统201的控制模块208探测1个以上与参考信号x(i)以外的噪音N0相关联的设备信息sθ(i)。而且，有源降噪系统201降低对应于设备信息sθ(i)的变化而变化的噪音N0。另外下标θ表示设备信息的数量。
有源降噪系统201包含设备信息源212。设备信息源212输出与噪音N0相关联的设备信息sθ(i)。例如设备信息源212也可以包含对汽车202的动作状态进行探测的各种探测器、由操作有源降噪系统201的操作者直接输入设备信息sθ(i)的输入器等。而且，设备信息源212与有源降噪装置204的设备信息输入端子44连接，将检测出的设备信息sθ(i)供给至控制模块208。进而本实施方式的等级检测部10的输出被供给至控制模块208，控制模块208能够探测参考信号x(i)的信号等级Lx(i)。
在汽车202那样的移动体中，与噪音N0具有关联的设备信息sθ(i)存在各种信息。例如可以列举与行驶状态相关联的信息、与轮胎相关联的信息、与道路相关的信息、与汽车202的状态相关的信息、与环境相关的信息等。
作为与行驶状态相关联的信息，例如有汽车的速度、加速度、发动机转速等。作为与轮胎相关联的信息，例如有轮胎的空气压、轮胎的材质、轮胎的胎面花纹、轮胎槽深度、轮胎的扁平率、轮胎温度等。作为与道路相关的信息，例如有路面状态(凸凹的程度、或者干燥状态/湿润状态/积雪状态/冻结状态、或者路面摩擦阻力值)、道路的表面温度等。此外，作为汽车202的状态的信息，例如有重量(包括汽车202自身的重量、乗车者的人数的重量、装载物的重量、汽油的重量等)、窗的开闭程度、悬架的硬度等。进而，作为与环境相关的信息，例如有天气、气温等。
此外，在汽车202通过道口时，因在线路等的凹凸不平路面上通过而产生噪音N0。此外，在隧道中等，有时轮胎等所产生的噪音在隧道壁面发生反射，并作为反射音而进入空间S1内。因此，在上述以外，也可以将搭载于汽车202的车载导航仪、智能电话作为设备信息源212来使用。在此情况下，也可以通过这些设备，来获得接近了道口或隧道等这样的信息、或者处于通过中这样的信息作为设备信息sθ(i)。
此外，噪音N0还根据轮胎的胎面花纹、扁平率、悬架的弹性等而变化。例如，在更换了轮胎或悬架的情况下，与轮胎或悬架更换前相比，噪音N0的特性发生变化。但是，难以通过安装于汽车202的探测器来探测这样的信息。因此这种设备信息sθ(i)由操作者操作输入器，将设备信息sθ(i)直接输入到有源降噪装置204。
图17所示的对应表211保存在存储部11中。对应表211对应于设备信息sθ(i)存储有预先决定的多个设备信息数据Sdθ(lθ)。而且控制模块208从对应表211中选择1个以上的设备信息数据Sdθ(lθ)作为基于各设备信息sθ(i)的设备信息数据Sdθ(j，i)。另外，按照每个表示设备信息种类的数量θ而选择的设备信息数据的数量j也可以不同。
本实施方式中的LMS运算部207生成2个以上的滤波器系数Wj(n+1)和2个以上的滤波器系数数据WDj(n)，并保存到存储部11。另外本实施方式的LMS运算部207生成3个滤波器系数Wj(n+1)，(j＝0，1，2)和滤波器系数数据WDj(n)。
当前时间点的滤波器系数Wj(n)，如(数学式17)所示，分别表示为N个滤波器系数wj(k，n)，(k＝0，1，...，N-1)所形成的N行1列的向量矩阵。
【数学式17】
Wj(n)＝[wj(0，n)，wj(1，n)，...，wj(N-1，n)]T
此外滤波器系数数据WDj(n)，如(数学式18)所示，通过N个滤波器系数wdj(k，n)来表示。
【数学式18】
WDj(n)＝[wdj(0，n)，wdj(1，n)，…，wdj(N-1，n)]T
LMS运算部207，如(数学式19)所示，利用当前时间点的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ以及滤波器系数数据WDj(n)，算出下次的滤波器系数Wj(n+1)。
【数学式19】
Wj(n+1)＝WDj(n)-μ.e(n).R(n)
进而，除了利用当前时间点的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数μ和滤波器系数数据WDj(n)之外，还利用由控制模块208生成的校正值bj(n)，如(数学式20)所示，算出下次的滤波器系数数据WDj(n+1)。
【数学式20】
WDj(n+1)＝WDj(n)-bj(n).μ.e(n).R(n)
消除信号生成模块205包含ADF部5和调整部209。当前时间点的滤波器系数Wj(n)、贡献比例aj(n)和等级调整系数α(n)被输入到调整部209。当前时间点的滤波器系数Wj(n)由LMS运算部207在上次算出。贡献比例aj(n)由控制模块208算出。另外在本实施方式中，所选择的第1设备信息数据Sd1(j，i)、滤波器系数Wj(i)、贡献比例aj(i)、校正值bj(i)的数量相同。在此，它们的数量全部设为3个(j＝0，1，2)，但不限于此。然后调整部209如(数学式21)所示，基于贡献比例aj(n)对滤波器系数Wj(n)进行相加(合成)，算出在本次的步骤中ADF部5所使用的滤波器系数W(n)。
【数学式21】
其中，
另外，如(数学式21)所示，贡献比例aj(n)的合计为1。此外，输入到LMS运算部207的校正值bj(n)的值与输入到调整部的贡献比例aj(n)的值相等。其结果，从第(n-1)步的消除信号y(n-1)到第n步的消除信号y(n)之间的合计的步长参数的值为步长参数μ。因此，无论校正值bj(i)或者贡献比例aj(i)的值如何，步长参数μ的值都能够恒定，因此能够实现稳定的自适应控制。
本例的调整部209通过运算(乘法和加法)得到了滤波器系数Wj(i)。但是，调整部209不限于此。例如调整部209也可以取代乘法，而采用根据贡献比例aj(i)和等级调整系数α(i)对滤波器系数Wj(i)进行放大的可变增益放大器。在此情况下，可变增益放大器的放大度被调整为与对贡献比例aj(i)和等级调整系数α(i)进行乘法运算而得到的值相等。此外也可以取代加法，而采用对滤波器系数Wj(i)进行合成的合成部。
控制模块208从对应表211内的对应表单211c中，选择与设备信息sθ(i)对应的2个以上的设备信息数据Sdθ(j，i)。进而控制模块208基于该选择的2个以上的设备信息数据Sdθ(j，i)和设备信息sθ(i)，生成消除信号y(i)中的2个滤波器系数Wj(i)的贡献比例aj(i)，并输出到调整部209。
通过以上构成，LMS运算部207基于滤波器系数数据WDj(n)，生成下次的滤波器系数Wj(n+1)。调整部209基于滤波器系数Wj(n+1)算出滤波器系数W(n+1)。通过将本次的滤波器系数Wj(n)输入到调整部209，从而调整部209基于贡献比例aj(n)对消除信号y(n)中的本次的滤波器系数Wj(n)的贡献度进行调整。
因此在ADF部5中，由LMS运算部207算出的滤波器系数Wj(i)被更新为与由控制模块208算出的贡献比例aj(i)、校正值bj(i)对应的滤波器系数W(i)。另外该更新按照每个取样周期Ts而进行。即消除信号生成模块205基于贡献比例aj(i)来算出滤波器系数W(i)。其结果，消除信号生成模块205基于由调整部209调整后的贡献度来输出消除信号y(i)。
通过这种构成，滤波器系数W(i)基于滤波器系数Wj(i)和贡献比例aj(i)而被决定。即消除信号生成模块205，如(数学式22)所示，根据对应于贡献比例aj(i)而被调整的滤波器系数W(i)来输出消除信号y(i)。
【数学式22】
y(n)＝WT(n)X(n)
其结果，在消除信号y(i)中的滤波器系数Wj(i)的贡献度根据贡献比例aj(i)而被调整的状态下，ADF部5能够继续自适应控制。因此消除信号生成模块205能够生成用于在误差信号源3的位置抵消噪音N0的适当的消除信号y(i)。然后，消除音源2将与消除信号y(i)对应的消除音N1放出到空间S1，由此能够在空间S1内降低噪音N0。
通过以上构成，消除信号生成模块205利用基于设备信息sθ(i)和所选择的2个以上的设备信息数据Sdθ(j，i)而决定的贡献比例aj(i)，对消除信号y(i)中的滤波器系数Wj(i)的贡献度进行调整。因此，能够得到即使在设备信息sθ(i)发生了变化的情况下，也能良好地降低噪音N0的有源降噪装置204。另外，所选择的设备信息数据Sdθ(j，i)、滤波器系数Wj(i)、贡献比例aj(i)的个数设为相同，但也可以分别不同。
此外在设备信息sθ(i)发生了变化的情况下，控制模块208使贡献比例aj(i)发生变化，由此消除信号生成模块205能够使消除信号y(i)快速变化为最佳的值。其结果，由于消除信号生成模块205能够使消除信号y(i)快速变化为最佳的值，因此误差信号e(i)也快速减小。因此，消除信号生成模块205的滤波器系数W(i)也快速稳定，因而能够得到可快速降低噪音N0的有源降噪装置204。
进而控制模块208基于设备信息sθ(i)和所选择的2个以上的设备信息数据Sdθ(j，i)来决定贡献比例aj(i)，消除信号生成模块205根据所决定的贡献比例aj(i)来输出消除信号y(i)。通过采用这种构成，无需在存储部11内预先准备很多的设备信息数据Sdθ(lθ)。因此，预先存储在存储部11中的设备信息数据Sdθ(lθ)的个数lθ能够减少，因此存储部11的存储器容量能够减小。其结果，还能够实现有源降噪装置204的小型化、低价格化。
在汽车202中，存在数量众多的设备信息sθ(i)。在此，为了方便，对使用了3个设备信息sθ(i)，(θ＝1，2，3)的情况的例子进行说明。另外，第1设备信息s1(i)在设备信息sθ(i)中选择对噪音N0的影响程度最大的设备信息。
对应表211对应于针对第3设备信息s3(i)的第3设备信息数据Sd3(l3)，包含多个对应表单211c。这些多个对应表单211c分别存储有与多个设备信息sθ(i)中的第1设备信息s1(i)对应的第1设备信息数据组211a、和与第2设备信息s2(i)对应的第2设备信息数据组211b。
在此，第1设备信息数据组211a包含多个第1设备信息数据Sd1(l1)。另一方面，第2设备信息数据组211b包含多个第2设备信息数据Sd2(l2)。因此各个对应表单211c是将第1设备信息数据组211a和第2设备信息数据组211b的任意一方作为纵轴，将另一方作为横轴的表。进而，各个对应表单211c对应于第1设备信息数据Sd1(l1)和第2设备信息数据Sd2(l2)的每一个，存储有滤波器系数的设定值Ws(l1，l2，l3)。像这样，本实施方式的控制模块208从对应表211中读出与所选择的第1设备信息数据Sd1(l1)、第2设备信息数据Sd2(l2)和第3设备信息数据Sd3(l3)对应的设定值Ws(l1，l2，l3)。因此，控制模块208不需要用于决定设定值Ws的校正计算等，因此能够使处理变快。
以下，以使用了第1设备信息数据组211a是纵轴、第2设备信息数据组211b是横轴的对应表211的情况为例进行说明。另外，在本实施方式中纵轴设为第1设备信息数据组211a，但也可以设为第2设备信息数据组211b或者第3设备信息数据组。此外，在本实施方式中横轴设为第2设备信息数据组211b，但也可以设为第1设备信息数据组211a或者第3设备信息数据组。进而，在本实施方式中按照每个表单设定了第3设备信息数据，但也可以按照每个表单设定第1设备信息数据或者第2设备信息数据。
对应表211的设定值Ws(o1，o2，o3)对应于与第3设备信息数据Sd3(l3)对应的第o3个对应表单211c。进而，设定值Ws(o1，o2，o3)在第o3个对应表单211c中对应于第1设备信息数据Sd1(o1)和第2设备信息数据Sd2(o2)。另外，第1设备信息数据Sd1(o1)是第1设备信息数据组211a的第o1个数据，第2设备信息数据Sd2(o2)是第2设备信息数据组211b的第o2个数据。
接着，对控制模块208的动作更详细地进行说明。控制模块208从对应表211中选择与第3设备信息s3(i)对应的第3设备信息数据Sd3(l3)的对应表单211c。此外，控制模块208从所选择的对应表单211c中，选择与第2设备信息s2(i)对应的第2设备信息数据Sd2(l2)的列，作为选择与设备信息数据8d123(l1，l2，l3)对应的滤波器系数的设定值Ws(l1，l2，l3)的列。进而，控制模块208从第1设备信息数据组211a中选择与第1设备信息s1(i)对应的2个以上的第1设备信息数据Sd1(l1)。
例如，以如下情况为例进行说明：第1设备信息s1(i)为第1设备信息数据Sd1(o1)以上并且不足第1设备信息数据Sd1(o1+p1)，第2设备信息s2(i)为第2设备信息数据Sd2(o2)，第3设备信息s3(i)为第3设备信息数据Sd3(o3)。另外，第1设备信息数据Sd1(o1+p1)为第1设备信息数据组211a的第(o1+p1)个数据。
在此情况下，控制模块208少选择第1设备信息数据Sd1(o1)和第1设备信息数据Sd1(o1+p1)这2个。然后控制模块208例如如(数学式23)那样算出贡献比例aj(i)。即贡献比例aj(i)根据所选择的2个以上的第1设备信息数据Sd1(j，i)中的任意2个第1设备信息数据Sd1(j，i)和第1设备信息s1(i)而算出。
【数学式23】
在本实施方式中，控制模块208根据2个第1设备信息数据Sd1(j，i)来算出贡献比例aj(i)，但也可以根据第2设备信息s2(i)和2个第2设备信息数据Sd2(j，i)来算出贡献比例aj(i)。或者，控制模块208也可以根据第3设备信息s3(i)和2个第3设备信息数据Sd3(j，i)来算出贡献比例aj(i)。
另外在控制模块208选择3个第1设备信息数据Sd1(j，i)的情况下，控制模块208选择第1设备信息数据Sd1(o1+p1+q1)或者第1设备信息数据Sd1(o1-p1)。然后控制模块208将与该滤波器系数对应的滤波器系数Wj(i)的贡献比例aj(i)设定为0。即在本例的情况下，控制模块208将与第1设备信息s1(i)对应的2个设备信息数据Sd1(j，i)以外的贡献比例aj(i)设定为0。
另外，彼此相邻的第1设备信息数据Sd1(l1)彼此之间的间隔设为固定。此外，彼此相邻的第2设备信息数据Sd2(l2)彼此之间、以及彼此相邻的第3设备信息数据Sd3(l3)彼此之间的间隔也以固定的间隔而设定。但是，彼此相邻的设备信息数据彼此的间隔不限于此。例如，彼此相邻的设备信息数据彼此之间的间隔也可以设定为考虑噪音N0的特性等而适当变化。不过，例如如窗的开闭等那样，设备信息表示状态的差异那样的信息，设定为第1设备信息以外的设备信息。
接着，对第2设备信息s2(i)、第3设备信息s3(i)发生了变化的情况下的动作进行说明。对第1设备信息s1(n)处于图17所示的第1设备信息数据Sd1(o1)与第1设备信息数据Sd1(o1+p1)之间的情况进行说明。图15所示的控制模块208，在检测出第2设备信息s2(n-1)变化为第2设备信息s2(n)的情况下，将本次的滤波器系数数据WDj(n)置换为与设备信息数据Sd123(o1，l2，l3，n)对应的设定值Ws(o1，l2，l3)、或者与设备信息数据Sd123(o1+p1，l2，l3，n)对应的设定值Ws(o1+p1，l2，l3)。
此外，控制模块208在探测到第3设备信息s3(n-1)变化为第3设备信息s3(n)的情况下，将本次的滤波器系数数据WDj(n)置换为与设备信息数据Sd123(o1，l2，l3，n)对应的设定值Ws(o1，l2，l3)、或者与设备信息数据Sd123(o1+p1，l2，l3，n)对应的设定值Ws(o1+p1，l2，l3)。
不过在本例中，在滤波器系数数据WDj(n)中，仅对当前时间点的贡献比例aj(n)小的一侧进行了变更。其结果，贡献比例aj(n)大的一侧的滤波器系数Wj(n)被继续自适应控制，因此能够高精度地减低噪音N0。
例如，在贡献比例a1(n)为0.3，贡献比例a2(n)为0.7，第2设备信息s2(i)从第2设备信息数据Sd2(o2)变化为第2设备信息数据Sd2(o2+P2)的情况下，将本次的滤波器系数数据WD0(n)改写为设定值Ws(o1，o2+p2，o3)。另外，在贡献比例a0(n)和贡献比例a1(n)都为0.5的情况下，根据过去的贡献比例的变化倾向，来决定变更哪个滤波器系数。例如，若为贡献比例a1(i)侧增加的倾向，则将本次的滤波器系数数据WD0(n)改写为设定值Ws(o1，o2+p2，o3)。
接着，针对探测到第1设备信息s1(i)超过(跨越)某第1设备信息数据Sd1(j，n-1)而变化，并且第2设备信息s2(i)或者第3设备信息s3(i)也发生了变化的情况，以具有2个滤波器系数W0(i)，W1(i)的情况来进行说明。不过与实施方式1同样，并非限制具有3个以上的滤波器系数Wj(i)的情况。在这种情况下，将滤波器系数Wj(i)变更为由多个设备信息sθ(i)决定的设定值Ws(lθ)。
例如，在第1设备信息s1(n)超过(跨越)第1设备信息数据Sd1(o1)而变化到第1设备信息数据Sd1(o1)与Sd1(o1+p1)之间、并且第2设备信息s2(n)从第2设备信息数据Sd2(o2)变化为第2设备信息数据Sd2(o2+p2)的情况下，将与设备信息数据Sd123(o1-p1，o2，o3)对应的本次的滤波器系数数据WD0(n)改写为与设备信息数据Sd123(o1+p1，o2+p2，o3)对应的设定值Ws(o1+p1，o2+p2，o3)。其结果，也可以构成为与设备信息数据Sd123(o1，o2，o3)对应的滤波器系数W1(n)被继续自适应控制，因此能够高精度地降低噪音N0。
在此情况下，在从当前时间点起第β次的步(n+β)中，选择设备信息数据Sd123(o1，o2+p2，o3)，至少将与设备信息数据Sd123(o1，o2，o3)对应的滤波器系数数据WD1(n)改写为设定值Ws(o1，o2+p2，o3)。
不过，在第2设备信息s2(i)或者第3设备信息s3(i)非常大地发生了变化的情况下，选择变化后的第2设备信息数据Sd2(l2)、第3设备信息数据Sd3(l3)。其结果，全部的滤波器系数数据WDj(n)被改写为与变化后的2个设备信息数据Sd123(j，l2，l3)对应的变化后的2个设定值Ws(j，l2，l3)。为此，控制模块208对第2设备信息s2(i)、第3设备信息s3(i)的变化量进行了检测。另外在本例中的控制模块208中，在判定为第2设备信息s2(i)或第3设备信息s3(i)的变化量大于规定值的情况下，判定为第2设备信息s2(i)或者第3设备信息s3(i)较大地发生了变化。
接着，关于变化后的第2设备信息s2(i)(或者第3设备信息s3(i))与第2设备信息数据Sd2(l2)(或者，第3设备信息数据Sd3(l3))的任意一个都不相等的情况，以第2设备信息s2(i)为例进行说明。在第2设备信息s2(i)发生了变化的情况下，控制模块208将变化后的校正值bθj(n)(θ＝2)输出到存储部11。控制模块208基于从变化前的第2设备信息s2(n-1)中选择的第2设备信息数据Sd2(l2，n-1)、从变化后的第2设备信息s2(n)中选择的第2设备信息数据Sd2(l2，n)以及第2设备信息s2(n)，决定了校正值bθj(n)(θ＝2)。然后在LMS运算部207中，利用算出的校正值bθj(n)，对与变化前的第2设备信息s2(n-1)对应的设定值Ws(l1，l2，l3)或者与变化后的第2设备信息s2(i)对应的设定值Ws(l1，l2，l3)的任意一方进行校正并作为滤波器系数数据WDj(n)而输出。在此，以第2设备信息s2(i)发生了变化的情况为例进行了说明，但不限定于此，在第θ设备信息sθ(i)发生了变化的情况下，也通过与上述同样的动作，生成滤波器系数数据WDj(n)。
另外本实施方式的LMS运算部207进行基于校正值bθj(n)的校正。但是，这也可以由消除信号生成模块205的调整部209来执行。进而，控制模块208也可以进行该校正。
校正值bθj(i)是基于第θ设备信息数据Sdθ(lθ)来对滤波器系数数据WDj(i)、设定值Ws(lθ)进行校正的校正值。即，滤波器系数Wj(i)的个数与第1设备信息数据Sd1(l1)相关联。因此，基于除此以外的设备信息数据Sdθ(lθ)的校正值bθ1(i)、校正值bθ2(i)可以设为相同值。
通过采用以上这种构成，能够减少存储在存储部11中的第2设备信息数据Sd2(l2)、第3设备信息数据Sd3(l3)的个数，进而能够减少设定值Ws(l)的数量。因此，能够抑制存储器尺寸的增加。进而，即使像这样减少第2设备信息数据Sd2(l2)、第3设备信息数据Sd3(l3)的个数，也能够相对于第2设备信息s2(i)、第3设备信息s3(i)的变化良好地降低噪音N0。
另外对应表211也可以构成为存储针对设定值Ws(l)的与第θ设备信息数据Sdθ对应的校正值bθj(i)。不过针对设定值Ws(l)的校正值bθj(i)的表保存与第1设备信息数据Sd1(l1)以外的设备信息数据Sdθj(lθ)对应的校正值bθj(l)。在此情况下，控制模块208从存储部11读出与变化后的第θ设备信息sθ(n)对应的校正值bθj(n)。然后，LMS运算部207对设定值Ws(l1)乘以校正值bθj(n)。其结果，设定值Ws(l)通过校正值bθj(n)被校正为与变化后的第2设备信息s2(n)或者第3设备信息s3(n)对应。然后被校正了的设定值Ws(l)成为本次的滤波器系数数据WDj(n)。
通过采用这种构成，本次的滤波器系数数据WDj(n)的计算能够通过简单的运算来计算。因此，能够加快取样周期Ts。而且，由于只要存储校正值bθj(lθ)即可，因此存储部11的存储区域的容量能够减小。
此外本例的LMS运算部207对设定值Ws(l)乘以校正值b2j(n)而得到了本次的滤波器系数数据WDj(n)。但是，LMS运算部207也可以利用校正值b2j(i)和校正值bθj(i)来对设定值Ws(l)进行校正，得到滤波器系数Wj(i)、滤波器系数数据WDj(i)。在此情况下，例如对设定值Ws(l)乘以校正值bθj(i)，或者进行加减运算。另外校正值b2j(i)由第1设备信息s1(i)和第2设备信息s2(i)来决定。校正值bθj(i)由第2设备信息s2(i)和第3设备信息s3(i)，或者，由第1设备信息s1(i)和第3设备信息s3(i)来决定。
或者，其他例子的对应表211也可以预先存储设定值Ws(l1，l2，l3)的校正值b123(l1，l2，l3)。即，设定值Ws(l1，l2，l3)的校正值b123(l1，l2，l3)作为与第1设备信息数据Sd1(l1)、第2设备信息数据Sd2(l2)和第3设备信息数据Sd3(l3)对应的设备信息数据Sd123(l1，l2，l3)而被存储。在此情况下，决定作为对应表211的基准的表单(第3设备信息数据Sd3(l3))，并预先决定该决定的作为基准的表单的标准列(第2设备信息数据Sd2(l2))。另外，也可以仅针对该标准列，与第1设备信息数据Sd1(l1)对应地预先存储设定值Ws(l1，l2，l3)。而且，标准列中的设定值Ws(l1，l2，l3)的校正值b123(l1，l2，l3)设为1。
此外其他例子的对应表211也可以构成为与设备信息数据Sd123(l1，l2，l3)对应地存储校正值b123(l1，l2，l3)。在此情况下，控制模块208在第2、第3设备信息发生了改变时，改变所选择的表单或列，并读取该位置的校正值b123(l1，l2，l3)。然后控制模块208对设定值Ws(l1，l2，l3)乘以校正值b123(l1，l2，l3)来算出本次的滤波器系数Wj(n)、滤波器系数数据WDj(n)。在这种构成的情况下，由于只要在存储部11中存储校正值b123(l1，l2，l3)即可，因此能够减小存储部11的存储区域的容量。
进而，其他例子的对应表211也可以构成为与第1设备信息s1(i)、第2设备信息s2(i)和第3设备信息s3(i)中的2个设备信息sθ(i)对应地存储设定值Ws(i)，针对剩余的1个设备信息sθ(i)预先存储校正值bθj(i)。或者，对应表211也可以设置从θ个设备信息sθ(i)中选择2个设备信息sθ(i)的组合的数量的对应表单211c。
在本实施方式中，上述校正在LMS运算部207中进行，但也可以在消除信号生成模块205中的调整部209中进行校正。或者，也可以在控制模块208中进行校正。
接着，对实施方式2中的第2例的消除信号生成模块215进行说明。图18是本例的消除信号生成模块215的框图。消除信号生成模块215包含调整部219和多个(G个)ADF部5g，(g＝0，1，...，G-1)。进而调整部219包含滤波器系数调整部219a和合成部219b。而且合成部219b对ADF部5g的输出信号进行合成并输出到输出端子42。
滤波器系数调整部219a基于滤波器系数Wg(n)生成ADF部5g所使用的滤波器系数Wg(n)。为此，滤波器系数调整部219a对所输入的滤波器系数Wg(n)乘以贡献比例ag(n)和等级调整系数α(n)。首先，对ADF部5g的数量G和在LMS运算部207中算出的滤波器系数Wj(n)的数量J相等的情况进行说明。在此情况下，滤波器系数调整部219a如(数学式24)所示那样生成滤波器系数Wg(n)。
【数学式24】
Wg(n)＝α(n).ag(n).Wg(n)
另外，本例的ADF部5g的数量设为了ADF部50～52这3个，但不限于此，也可以设为2个或者4个以上。例如在使用G个ADF部5g的情况下，其中的2个滤波器系数(例如W0(i)，W1(i))以与上述相同的步骤进行处理。然后，除此以外的ADF部5g的滤波器系数Wg(i)使用由控制模块208决定的设定值Ws(l)。另外在此情况下，例如ADF部50、ADF部51以外的贡献比例aj(i)全部设为0。
在采用这种构成的情况下，由于ADF部5g的每一个都进行卷积计算因此运算量变多。因此在使用该构成的情况下，有源降噪装置204使用能够进行并行处理的CPU或DSP等来构成为宜。其结果，还能够抑制取样周期Ts变长。
接着，对ADF部5g的数量G小于在LMS运算部207中算出的滤波器系数Wj(n)的数量J＝hg的情况进行说明。在此情况下，滤波器系数调整部219a利用贡献比例aj(n)、等级调整系数α(n)、以及多个滤波器系数Wj(n)，算出滤波器系数Wg(n)。然后，滤波器系数调整部219a例如如(数学式25)所示那样生成G个滤波器系数Wg(n)。即，滤波器系数调整部219a利用贡献比例aj(n)对连续的2个以上的滤波器系数Wj(n)进行加权相加，根据hg个滤波器系数Wj(n)来生成G个滤波器系数Wg(n)。
【数学式25】
例如对消除信号生成模块215由3个ADF部50、51、52构成，控制模块208对4个设备信息数据Sd(j，l)进行选择的情况进行说明。以下，以选择了汽车的速度v(n)作为设备信息s(i)，选择了速度信息数据vd(l)作为设备信息数据Sdθ(lθ)的情况以例进行说明。
在汽车的速度v(n)为17km/h的情况下，ADF部50的滤波器系数W0(i)由速度信息数据vd(15)和贡献比例a0来决定。另一方面，利用贡献比例a1、a2对速度信息数据vd(20)、vd(25)进行加权相加来算出ADF部51的滤波器系数W1(i)。进而，ADF部52的滤波器系数W2(i)由速度信息数据vd(30)和贡献比例a3来决定。
本例的滤波器系数调整部219a通过2个设备信息数据Sd(j，i)来算出滤波器系数W1(i)，但也可以通过多个设备信息数据Sd(j，i)来算出任意一个滤波器系数Wg(i)。此外，滤波器系数调整部219a也可以通过3个以上的设备信息数据Sd(j，i)来算出滤波器系数Wg(i)。
对ADF部5g的每一个输入参考信号x(i)。其结果，ADF部5g利用滤波器系数Wg(i)输出滤波器输出信号yg(i)。然后，合成部219b对从ADF部5g输出的滤波器输出信号yg(i)进行相加(合成)，输出消除信号y(i)。
通过以上这种构成，在控制模块208将参考信号x(i)的等级判定为小的情况下，减小消除信号y(i)的等级地进行调整。因此，与实施方式1相同，即使在参考信号x(i)的等级较小的情况下，也能够抑制异音的产生。
另外，控制模块208与实施方式1相同地生成等级调整系数α(i)。然后，控制模块208将等级调整系数α(i)供给至滤波器系数调整部219a。其结果，滤波器系数调整部219a进行使用了等级调整系数α(i)的消除信号y(i)的等级调整、和使用了贡献比例aj(i)的滤波器系数Wg(i)的校正。但是，调整部219a也可以分为对滤波器系数Wj(i)进行基于贡献比例aj(i)的校正的调整部、和进行消除信号y(i)的等级调整的调整部。在此情况下，滤波器系数调整部219a仅利用贡献比例aj(i)来对滤波器系数Wj(i)进行校正。另一方面，消除信号y(i)的等级调整也可以由设置在ADF部5g与合成部219b之间或者合成部219b与输出端子42之间、或者参考信号输入端子41与ADF部5g之间的实施方式1的各例的调整部9、139、149、159、169、179的任意一者来进行。
另外，也可以取代ADF部5g而使用消除信号生成模块165、175的任意一者。此外，在取代ADF部5g而使用消除信号生成模块165，且合成部169c和合成部219b都进行加法运算的情况下，也可以构成为ADF部5g的输出和校正信号生成部169b的输出直接供给至合成部219b。在此情况下，合成部219b对这些信号同时进行相加。然后，通过采用这种构成，可以不要合成部169c。
在取代ADF部5g而使用消除信号生成模块175的情况下，合成部219b也可以构成为包含合成部179c。
接着，对本实施方式的第3例的消除信号生成模块225进行说明。图19是消除信号生成模块225的框图。消除信号生成模块225包含多个ADF部5j和调整部229。而且，对这些所有的ADF部5j输入参考信号x(i)。另外在本例的情况下，这些ADF部5j的每一个被直接供给由LMS运算部207算出的滤波器系数Wj(i)。
调整部229设置在ADF部5j与图15所示的输出端子42之间。而且调整部229基于(数学式26)来输出消除信号y(i)。即，调整部229根据贡献比例aj(i)以及等级调整系数α(n)来对ADF部5j的输出进行相加(合成)，并输出消除信号y(i)。另外，本例的ADF部5j的数量设为3个，但不限于此，也可以2个或者4个以上。
【数学式26】
另外调整部229使用等级调整系数α(i)来进行消除信号y(i)的等级调整。并且调整部229还使用贡献比例aj(i)来进行消除信号y(i)中的滤波器系数W(i)的贡献度的调整。但是，调整部229也可以分为对滤波器系数Wj(n)进行基于贡献比例aj(i)的校正的调整部、和进行消除信号y(n)的等级调整的调整部。在此情况下，调整部229仅利用贡献比例aj(i)来对滤波器系数Wj(i)进行校正。另一方面，消除信号y(i)的等级调整也可以由设置在ADF部5j与调整部229之间、或者调整部229与输出端子42之间的实施方式1的各例的调整部9、139、149、159、169、179的任意一者来进行。或者，也可以构成为在参考信号输入端子41与ADF部5j之间设置实施方式1的各例的调整部9、139、149、159、169、179的任意一者。
此外，也可以取代ADF部5j而使用消除信号生成模块165、175的任意一者。另外在取代ADF部5j而使用消除信号生成模块165，且合成部169c和合成部229b都进行加法运算的情况下，也可以构成为ADF部5j的输出和校正信号生成部169b的输出直接供给至合成部229b。然后合成部229b对这些信号同时进行相加。通过采用该构成，能够不要合成部169c。
在取代ADF部5j而使用消除信号生成模块175的情况下，调整部229也可以构成为包含合成部179c。
接着，对本实施方式的第4例的LMS运算部237进行说明。图15所示的本例的LMS运算部237如(数学式27)所示那样生成下次的步的滤波器系数Wj(n+1)。即，下次的滤波器系数Wj(n+1)根据所准备的滤波参考信号R(n)、当前时间点的误差信号e(n)、步长参数μ、由LMS运算部237上次算出的滤波器系数Wj(n)、和校正值bj(n)而算出。另外在本例的情况下，由于不使用滤波器系数数据WDj(i)，因此不需要计算。因此，能够减小存储部11的容量。
【数学式27】
Wj(n+1)＝Wj(n)-bj(n).μ.e(n).R(n)
对LMS运算部237的动作进行说明。在图4所示的LMS运算步骤606中，算出在下次的消除信号生成步骤607中使用的滤波器系数Wj(n+1)。其结果，在当前时间点的消除信号生成步骤607中使用的滤波器系数Wj(n)被更新为通过LMS运算步骤606算出的新的滤波器系数Wj(n+1)。为此，在LMS运算步骤606中，仅生成滤波器系数Wj(n+1)，并存储到存储部11。在滤波器系数运算步骤606b中，如(数学式27)所示那样算出下次的滤波器系数Wj(n+1)。另外，滤波器系数Wj(n+1)是在下次的消除信号生成步骤607中使用的滤波器系数。滤波器系数Wj(n+1)使用当前时间点的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)和步长参数μ来算出。另外，滤波参考信号R(n)是通过Chat生成步骤504而算出的信号。
(实施方式3)
图20是本发明的实施方式3中的多信道有源降噪系统301的框图。图21是搭载了多信道有源降噪系统301的设备302的示意图。在图20和图21中，对与图1、图2所示的有源降噪系统101、汽车102相同的部分标注相同的参考标记。
实施方式1的有源降噪系统101具备1个参考信号源1、1个消除音源2、1个误差信号源3以及有源降噪装置4。另一方面，本实施方式的多信道有源降噪系统301使用多信道有源降噪装置304。多信道有源降噪装置304使用1个以上的参考信号源1ξ、1个以上的消除音源2η和1个以上的误差信号源3ζ，对空间S1的噪音进行降低。在此，ξ表示参考信号源1的数量，η表示消除音源的数量，ζ表示误差信号源的数量。以下，在标注这些角标的情况下，表示与各自的信号源相关联。
以下，以具备4个参考信号源10～13、4个消除音源20～23和4个误差信号源30～33的多信道有源降噪系统301为例进行说明。
本例的多信道有源降噪系统301具备4个多信道有源降噪装置3040～3043。此外，多信道有源降噪装置304η还具备4个有源降噪装置3040η～3043η和信号加法部313η。信号加法部313η对来自这些有源降噪装置304ζη的输出信号进行相加，并输出信号yη(i)。此外，多信道有源降噪系统301还具备与参考信号源1ξ对应地检测参考信号xξ(i)的信号等级Lx ξ(i)的等级检测部310ξ。
另外，虽然参考信号源1ξ、消除音源2η和误差信号源3ξ的数量设为4个，但它们的数量不限于4个。此外它们的数量也可以相互不同。
首先，说明从消除音源2η辐射消除音N1η的多信道有源降噪装置304η的动作。多信道有源降噪装置304η包含有源降噪装置304ξη。另外，本例的有源降噪装置304ξη也可以使用实施方式1或者实施方式2中的任意一个消除信号生成模块。
有源降噪装置3040η～3043η输入从参考信号源10～13输出的参考信号x0(i)～x3(i)，并输出消除信号y0η(i)～y3η(i)。
信号加法部313η对这4个消除信号yζη(i)进行相加，并输出消除信号yη(i)。然后，从多信道有源降噪装置304η输出的消除信号yη(i)被供给至消除音源2η。通过该构成，消除音源2η辐射与消除信号yη(i)对应的消除音N1η。
有源降噪装置304ξη包含消除信号生成模块305ξη、Chat部306ζηζ、LMS运算部307ξη、控制模块308ξη和等级检测部310ξ。
消除信号生成模块305ξη至少包含ADF部5ξη，求出当前时间点的消除信号yζη(i)。即消除信号yξη(i)使用滤波器系数Wζη(i)和参考信号xξ(i)来求出。另外，滤波器系数Wξη(i)由LMS运算部307ξη算出。进而消除信号生成模块305ζη基于控制模块308ξη的输出来调整消除信号yζη(i)的等级。
Chat部306ξηζ利用模拟声音传递特性数据C^ηζ来对参考信号xξ(i)进行校正，生成滤波参考信号rξηζ(i)。然后，Chat部306ξηζ将所生成的滤波参考信号rξηζ(i)输出到LMS运算部307ξη。LMS运算部307ξη算出ADF部5ζη所使用的滤波器系数Wζη(i)。
等级检测部310ξ对参考信号xξ(i)的信号等级Lx ξ(i)进行检测，并输出到控制模块308ξη。
控制模块308ζη对由等级检测部310ξ检测出的信号等级Lx ξ(i)进行判定。然后在控制模块308ξη将信号等级Lx ξ(i)判定为小的情况下，有源降噪装置304ξη减小消除信号yζη(i)的等级。
如图1所示，实施方式1的模拟声音传递特性数据C^，使用对从消除信号生成模块105输出消除信号y(i)之后直到作为误差信号e(i)而到达LMS运算部7为止之间的信号传递路径的声音传递特性进行了模拟的数据。另一方面，本实施方式的模拟声音传递特性数据C^ηξ是对从消除信号生成模块305ξη到LMS运算部307ζη之间的传递特性进行了模拟的声音传递特性。本实施方式的模拟声音传递特性数据C^ηξ如(数学式28)所示表示为Nc个模拟声音传递特性数据c^ηξ所形成的Nc行1列的向量。因此，在本例的情况下，模拟声音传递特性数据c^ηξ由16个模拟声音传递特性数据c^ηξ构成。另外，模拟声音传递特性数据C^ηξ也可以设为根据时间而变动的值。
【数学式28】
C^ηζ＝[c^ηζ(0)，c^ηζ(1)，…，c^ηζ(Nc-1)]T
参考信号Xξ(n)如(数学式29)所示表示为Nc个参考信号xξ(i)所形成的Nc行1列的向量。即参考信号Xξ(n)由从当前时间点的第n步的参考信号xξ(n)起直到向过去追溯(Nc-1)步的参考信号xξ(n-(Nc-1))为止的参考信号构成。
【数学式29】
Xξ(n)＝[xξ(n)，xξ(n-1)，…，xξ(n-(Nc-1))]T
Chat部306ξηζ与参考信号源1ξ连接，输入参考信号xξ(n)。Chat部306ξηζ如(数学式30)所示输出滤波参考信号rξηζ(n)。
【数学式30】
滤波参考信号Rξηζ(n)如(数学式31)所示表示为N行1列的向量。即，滤波参考信号Rξηζ(n)由从当前时间点向过去追溯(N-1)步为止的N个滤波参考信号rξηζ(n)构成。
【数学式31】
Rξηζ(n)＝[rξηζ(n)，rξηζ(n-1)，…，rξηζ(n-(N-1))]T
误差信号源3ξ输出在空间S1取得的残留音所对应的误差信号eξ(n)。在由实施方式1中的消除信号生成模块105～175构成了消除信号生成模块305的情况下，LMS运算部307ξη如(数学式32)所示生成滤波器系数Wζη(n+1)。即，滤波器系数Wζη(n+1)根据当前时间点的误差信号eξ(n)、滤波参考信号rξηζ(n)和步长参数μζηζ而生成。
【数学式32】
此外，滤波器系数Wξη(n+1)也可以如(数学式33)所示使用从控制模块308ξη输出的等级调整系数αξ(n)来生成。
【数学式33】
通过采用这种构成，基于误差信号eξ(n)、滤波参考信号Rξηξ(n)、步长参数μζηξ以及等级调整系数αξ(n)对当前时间点的滤波器系数Wξη”(n)进行更新而作成下次的滤波器系数Wζη(n+1)。因此，在消除信号yξη(n)的等级被调整为变小的情况下，能够抑制滤波器系数Wζη(n+1)的值急剧地变化。
进而，也可以将误差信号eξ(n)、滤波参考信号Rξηζ(n)、步长参数μζηζ、等级调整系数αξ(n)中的至少1个以上设为0。通过采用这种构成，能够防止滤波器系数Wζη(n+1)被错误地更新为较大的值、或被更新为基于参考信号噪声xz ξ(i)的值。
对等级检测部310ξ输入参考信号源1ξ(n)～xξ(n)。然后等级检测部310ξ对参考信号xξ(n)的信号等级Lx ξ(n)进行探测，将探测出的信号等级Lx ξ(n)输出到控制模块308ζη。
控制模块308ξη判定被输入的信号等级Lx ξ(n)是否为预先决定的值以下。然后，在参考信号xξ(n)的信号等级Lx ξ(n)的值为预先决定的值以下的情况下，控制模块308ζη判定为参考信号xξ(n)的等级小。然后在控制模块308ξη判定为信号等级Lx ξ(n)小的情况下，将用于调整消除信号yζη(n)的等级的控制信号输出到消除信号生成模块305ξη。
本例的消除信号生成模块305ξη可以使用实施方式1中的消除信号生成模块105～175。以下的消除信号生成模块305ξη以使用了消除信号生成模块105的情况为一例来进行说明。
在此情况下，消除信号生成模块305ξη包含ADF部5ζη和调整部309ξη。ADF部5ζη如(数学式34)所示基于参考信号Xξ(n)来生成消除信号yζη(n)。
【数学式34】
调整部309ξη如(数学式35)所示对消除信号yζη(n)进行调整。为此，调整部309ξη对消除信号yζη(n)乘以从控制模块308ξη输出的等级调整系数αξ(n)。
【数学式35】
yξη(n)＝αξ(n).yξη(n)
控制模块308ξη在信号等级Lx ξ(n)为预先决定的值以下的情况下，将减小消除信号yξη(n)的意思的控制信号输出到消除信号生成模块305ξη。例如，控制模块308ζη在信号等级Lx ξ(n)大于预先决定的值的情况下，作为等级调整系数αξ(n)的值而输出1。另一方面，控制模块308ζη在信号等级Lx ξ(n)为预先决定的值以下的情况下，将等级调整系数αξ(n)的值在0≤αξ(n)＜1的范围内进行调整。另外本实施方式的控制模块308ξη设置于有源降噪装置304ξη的每一个，但也可以不设置于有源降噪装置304ξη的每一个，而设置与等级检测部310ξ对应的控制模块308ξ。
信号加法部313η生成消除信号yη(n)。消除信号yη(n)通过对由(数学式35)得到的消除信号yζη(n)如(数学式36)所示那样进行合计而生成。
【数学式36】
如上，多信道有源降噪系统301基于(数学式32)、(数学式33)，按照每个取样周期Ts对消除信号生成模块305ξη的滤波器系数Wζη(i)进行更新。通过该构成，多信道有源降噪系统301能够求出在误差信号源3ξ的位置抵消噪音N0的最佳的消除信号yη(i)。其结果，能够降低空间S1内的噪音N0。
另外，本实施方式的控制模块308ξη按照每个参考信号xξ(i)对信号等级Lx ξ(i)的大小进行判定，并调整了所对应的消除信号yζη(i)的大小。但是控制模块308ξη也可以利用参考信号xξ(i)的代表值来进行判定。例如，代表值也可以使用多个参考信号xξ(i)中的1个以上的参考信号xξ(i)。此外，代表值也可以对1个以上的参考信号xξ(i)进行平均而得到。而且控制模块308ξη在判定为这些代表值小的情况下，也可以调整多个消除信号yξη(i)。在这些情况下，无需按照每个有源降噪装置304ξη对全部进行调整，例如也可以使信号加法部313η具有调整部309ξη的功能。
接着，对消除信号生成模块305ξη由实施方式2中的消除信号生成模块205构成的情况的例子进行说明。在此情况下，LMS运算部307ξη如(数学式37)所示生成滤波器系数Wζη j(n+1)和滤波器系数数据WDζη j(n+1)。即，滤波器系数Wζη j(n+1)和滤波器系数数据WDξη j(n+1)在当前时间点的第n步中根据误差信号eξ(n)、滤波参考信号Rξηζ(n)、步长参数μξηζ以及校正值bξ j(n)而生成。校正值bξ j(n)是由控制模块308ξη决定的校正值。
【数学式37】
消除信号生成模块305ξη如(数学式38)那样算出滤波器系数Wζη(n)。即，滤波器系数Wζη(n)根据滤波器系数Wξη j(n+1)、贡献比例aξη j(n)和等级调整系数αξ(n)而算出。另外，滤波器系数Wξη j(n+1)由LMS运算部307ξη生成。此外，贡献比例aξη j(n)和等级调整系数αξ(n)由控制模块308ξη算出。
【数学式38】
如上，多信道有源降噪系统301基于(数学式38)按照每个取样周期Ts对消除信号生成模块305ξη的滤波器系数Wj ζη(i)进行更新。通过该构成，多信道有源降噪系统301能够求出在误差信号源3ξ的位置抵消噪音N0的最佳的消除信号yη(i)。其结果，能够降低空间S1内的噪音N0。
工业实用性
本发明所涉及的有源降噪装置具有即使在噪音N0的等级向减小的方向发生了变化的情况下也能够抑制异音的产生的效果，若用于汽车等的设备等则很有用。
符号说明
1 参考信号源
2 消除音源
3 误差信号源
4 有源降噪装置
5 自适应滤波器部
6 模拟声音传递特性数据滤波器部
7 最小均方运算部
8 控制模块
9 调整部
10 等级检测部
11 存储部
41 参考信号输入端子
42 输出端子
43 误差信号输入端子
44 设备信息输入端子
101 有源降噪系统
102 汽车
105 消除信号生成模块
115 消除信号生成模块
120 等级检测部
120a 高通滤波器
120b 噪声等级检测器
128 控制模块
135 消除信号生成模块
139 调整部
145 消除信号生成模块
149 调整部
155 消除信号生成模块
159 调整部
159a 处理选择部
159b 低通滤波器
165 消除信号生成模块
169 调整部
169a 高通滤波器
169b 校正信号生成部
169c 合成部
169d 相位调整部
175 消除信号生成模块
179 调整部
179c 合成部
179d 相位调整部
201 有源降噪系统
202 汽车
204 有源降噪装置
205 消除信号生成模块
207 LMS运算部
208 控制模块
209 调整部
211 对应表
211a 第1设备信息数据组
211b 第2设备信息数据组
211c 对应表单(correspondence table sheet)
212 设备信息源
215 消除信号生成模块
219 调整部
219a 滤波器系数调整部
219b 合成部
225 消除信号生成模块
229 调整部
301 多信道有源降噪系统
302 设备
304 多信道有源降噪装置
305 消除信号生成模块
306 模拟声音传递特性数据滤波器部
307 LMS运算部
308 控制模块
309 调整部
310 等级检测部
313 信号加法部
N0 噪音
N1 消除音
S1 空间

Claims (22)

1.一种有源降噪装置，具备：
参考信号输入端子，其输入与噪音存在相关的参考信号；
消除信号生成模块，其至少包含自适应滤波器部，基于所述参考信号来输出消除信号；
输出端子，其输出从所述消除信号生成模块输出的所述消除信号；
误差信号输入端子，其输入对应于所述消除信号而从消除音源产生的消除音和所述噪音的干扰所引起的残留音所对应的误差信号；
数据滤波器部，其输入所述参考信号，并且利用对所述消除信号的信号传递路径的声音传递特性进行了模拟的模拟声音传递特性数据，对所述参考信号进行校正，并输出滤波参考信号；
最小均方运算部，其使用所述误差信号、所述滤波参考信号和步长参数来使所述消除信号生成模块的滤波器系数进行更新；
等级检测部，其输入所述参考信号；和
控制模块，其输入由所述等级检测部检测出的信号等级，并对所述信号等级进行判定，
所述信号传递路径是从所述消除信号生成模块到所述最小均方运算部之间的信号路径，
所述控制模块在判定为所述参考信号的信号等级小的情况下，减小所述消除信号的等级，并且所述控制模块基于所述信号等级来生成等级调整系数，并基于所述等级调整系数对所述消除信号的等级进行调整。
2.根据权利要求1所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块对从所述消除信号生成模块输出的所述消除信号、输入到所述消除信号生成模块的所述参考信号、和所述自适应滤波器部的滤波器系数中的至少一个乘以所述等级调整系数，来调整所述消除信号的等级。
3.根据权利要求2所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块在判定为所述参考信号的信号等级小的情况下减小所述等级调整系数的值。
4.根据权利要求1所述的有源降噪装置，其中，
还具备调整部，该调整部基于所述控制模块的输出，对所述消除信号的等级进行调整，
所述控制模块经由所述调整部来减小所述消除信号的等级。
5.根据权利要求4所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块基于所述信号等级来生成等级调整系数，
所述调整部对从所述消除信号生成模块输出的所述消除信号、输入到所述消除信号生成模块的所述参考信号、和所述自适应滤波器部的滤波器系数中的至少一个乘以所述等级调整系数。
6.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
所述消除信号生成模块包含所述调整部。
7.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块在判定为所述参考信号的信号等级小的情况下减小所述等级调整系数的值。
8.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
所述最小均方运算部包含所述调整部，或者兼作所述调整部，
所述调整部基于所述控制模块的输出，来调整向所述消除信号生成模块输出的滤波器系数。
9.根据权利要求4所述的有源降噪装置，其中，
所述调整部具有开关，
所述开关设置在产生所述参考信号的参考信号源与所述消除信号生成模块之间、和所述消除信号生成模块与所述消除音源之间当中的至少一方，
在判定为所述参考信号的信号等级为预先决定的值以下的情况下将所述开关设为断开。
10.根据权利要求4所述的有源降噪装置，其中，
还具备滤波器，该滤波器是被供给所述参考信号的高通或带通滤波器，
所述调整部对从所述滤波器输出的高频分量信号的相位进行翻转，并且对将所述滤波器系数与具有所述翻转的相位的所述高频分量信号卷积而生成的信号、和所述消除信号进行合成。
11.根据权利要求4所述的有源降噪装置，其中，
还具备滤波器，该滤波器是被供给所述参考信号的高通或带通滤波器，
所述调整部对从所述滤波器输出的高频分量信号的相位进行翻转，并且对所述参考信号和具有所述翻转的相位的所述高频分量信号进行合成。
12.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块在判定为所述参考信号的等级为预先决定的值以下的情况下，将所述消除信号、所述参考信号、所述滤波器系数、所述等级调整系数中的至少一个调整为0，并使所述消除信号的输出停止。
13.根据权利要求1所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块在所述参考信号的信号等级为预先决定的值以下的情况下将所述参考信号的信号等级判定为小。
14.根据权利要求1所述的有源降噪装置，其中，
所述参考信号是包含参考信号噪声的信号，
所述控制模块在探测到所述参考信号噪声的情况下判定所述参考信号的信号等级小。
15.根据权利要求14所述的有源降噪装置，其中，
所述等级检测部包含：
第1滤波器，其是被供给所述参考信号的高通或带通滤波器；和
噪声等级检测器，其被供给从所述第1滤波器输出的高频分量信号，来探测所述参考信号噪声的等级。
16.根据权利要求15所述的有源降噪装置，其中，
还具备调整部，该调整部设置在所述自适应滤波器部的上游，
所述调整部包含第2滤波器，该第2滤波器是具有至少包含所述高频分量信号的频率的衰减带的低通滤波器，
在所述控制模块将所述参考信号的信号等级判定为小的情况下，所述调整部将所述参考信号经由所述第2滤波器供给至所述自适应滤波器部。
17.根据权利要求15所述的有源降噪装置，其中，
还具备调整部，该调整部设置在所述自适应滤波器部的下游，
所述调整部包含第2滤波器，该第2滤波器是具有至少包含所述高频分量信号的频率的衰减带的低通滤波器，
在所述控制模块将所述参考信号的信号等级判定为小的情况下，所述消除音对应于通过了所述第2滤波器的所述消除信号而被生成。
18.根据权利要求15所述的有源降噪装置，其中，
还具备调整部，该调整部基于所述控制模块的输出，对所述消除信号的等级进行调整，
所述调整部，在所述控制模块将所述参考信号的信号等级判定为小的情况下，将具有至少包含所述高频分量信号的频率的衰减带的低通滤波器与所述滤波器系数卷积，由此所述控制模块经由所述调整部来减小所述消除信号的等级。
19.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
所述最小均方运算部除了使用所述误差信号、所述滤波参考信号和步长参数之外，还使用所述等级调整系数来对所述消除信号生成模块的滤波器系数进行更新。
20.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
所述控制模块基于所述信号等级来生成等级调整系数，
所述最小均方运算部对所述误差信号乘以所述等级调整系数和所述步长参数的至少一者来算出所述滤波器系数，并且在所述控制模块将所述参考信号的信号等级判定为预先决定的值以下的情况下，将所述步长参数和所述等级调整系数的至少一个设为0，停止所述滤波器系数的更新。
21.根据权利要求5所述的有源降噪装置，其中，
还具备设备信息输入端子，该设备信息输入端子向所述控制模块供给设备信息，
所述控制模块基于所述设备信息来生成2个以上的滤波器系数、和所述消除信号中的所述2个以上的滤波器系数的贡献比例，
所述自适应滤波器部使用所述参考信号、所述2个以上的滤波器系数、所述等级调整系数以及所述贡献比例来生成所述消除信号。
22.一种设备，具备：
权利要求1所述的有源降噪装置；
参考信号源，其与所述参考信号输入端子连接；和
消除音源，其与所述输出端子连接，
所述设备设置有空间，以使得所述消除音源能够放出所述消除音。
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