CN110402463B - 主动型噪声降低装置和主动型噪声降低方法 - Google Patents

主动型噪声降低装置和主动型噪声降低方法 Download PDF

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Abstract

主动型噪声降低装置具有基准信号生成部、自适应滤波器部、控制声输出部、误差信号检测部。自适应滤波器部具有控制信号生成部、滤波器系数更新部、步长设定部。控制信号生成部使基准信号乘以滤波器系数来生成控制信号。滤波器系数更新部基于参照信号和误差信号来更新滤波器系数，以使误差信号最小。步长设定部设定表示滤波器系数的更新量的步长参数。滤波器系数更新部基于音频信息特征量和控制信号的变化来设定用于调整步长参数的步长调整系数。

Description

主动型噪声降低装置和主动型噪声降低方法
技术领域
本发明涉及一种主动地降低伴随移动体的发动机振动而在车厢内产生的发动机蜂鸣声的主动型噪声降低装置和主动型噪声降低方法。
背景技术
近年，通过针对车辆行驶时在车厢内产生的发动机蜂鸣声干涉相位相反且振幅相等的控制声来降低发动机蜂鸣声的主动型噪声降低装置正在被实用化。发动机蜂鸣声是发动机的振动经由车体传递从而使作为封闭空间的车厢在一定的条件下发生共振而产生的辐射声(日语：放射音)，发动机蜂鸣声具有与发动机的转速同步的显著的周期性。
主动型噪声降低装置具有自适应滤波器，该自适应滤波器通过使发动机振动的传递系统中的传递函数自适应，来生成应向控制点输出的控制声的信号Y(n)(下面称作“控制信号Y(n)”)。自适应滤波器具有生成控制信号Y(n)的控制信号生成部、以及更新控制信号生成部的滤波器系数W(n)的滤波器系数更新部。
在前馈控制方式的自适应滤波器中，控制信号生成部例如使基于发动机脉冲的基准信号X(n)与滤波器系数W(n)相乘来生成控制信号Y(n)。朝向控制点输出与该控制信号Y(n)对应的控制声。另外，滤波器系数更新部基于与残留于控制点的残留噪声对应的信号E(n)(控制对象声与控制声的差分、下面称作“误差信号E(n)”)和参照信号R(n)来逐次更新滤波器系数W(n)，以使误差信号E(n)变小。对滤波器系数更新部例如应用LMS算法(LMS：Least Mean Square：最小均方)等优化算法。
在自适应滤波器的抽头长度为“1”的情况下、即为1抽头自适应滤波器的情况下，以固定间隔测定数据的采样的时刻(n+1)(n为正的整数)的滤波器系数W(n+1)用下式(1)表示。在式(1)中，μ为用于控制滤波器系数W(n)的更新量、即收敛速度的参数，被称作步长参数。如果步长参数μ小，则收敛精度提高，但收敛速度变慢。
[数1]
W(n+1)＝W(n)-μ·E(n)·R(n)···(1)
另外，主动型噪声降低装置所使用的基准信号X(n)通常包含相当于发动机转频(日语：回転数)的频率(发动机转频[rpm]/60[sec]、下面称作“基本频率”。)的高阶的频率分量。例如，在为直列四缸发动机的情况下，在曲轴旋转2周的期间爆发四次，因此基本频率的偶数倍的频率分量、即2N阶分量(N为正的整数)为基准信号X(n)的主要分量。也就是说，基准信号X(n)包含成为基波的2阶分量、成为高次谐波的4阶分量、6阶分量…。以往，通过使基准信号X(n)所包含的所有阶次分量乘以相同的滤波器系数W(n)来生成控制信号Y(n)。
在此，对将上述的主动型噪声降低装置应用于再现音频信号的车厢内环境的情况进行说明。在音频信号被输入至信号E(n)的情况下，使用音频信号来进行滤波器系数W(n)的更新，因此有可能消除音频信号。作为解决这样的问题的技术，例如具有专利文献1、2。在专利文献1、2中，公开了如下一种技术：通过根据音频信号的输出水平的大小减小步长参数μ来减慢更新速度，从而降低消音效果对音频信号的影响。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-178845号公报
专利文献2：日本特开2008-213755号公报
发明内容
本发明提供一种在被应用于再现音频信号的环境的情况下能够降低残留异响的主动型噪声降低装置和主动型噪声降低方法。
反映本发明的一个方面的主动型噪声降低装置通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声。主动型噪声降低装置具有基准信号生成部、自适应滤波器部、控制声输出部、误差信号检测部。基准信号生成部生成与控制对象声相关的基准信号。自适应滤波器部基于基准信号及与在车辆内再现的音频信号有关的音频信息特征量来生成控制信号。控制声输出部输出与控制信号对应的控制声。误差信号检测部收集控制点处的由于控制对象声与控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并检测与残留噪声对应的误差信号。自适应滤波器部具有参照信号生成部、控制信号生成部、滤波器系数更新部、步长设定部。参照信号生成部基于输入至自适应滤波器部的基准信号来生成参照信号。控制信号生成部使基准信号乘以滤波器系数来生成控制信号。滤波器系数更新部基于参照信号和误差信号来更新滤波器系数，以使误差信号最小。步长设定部设定表示滤波器系数的更新量的步长参数。滤波器系数更新部基于音频信息特征量和控制信号的变化来设定用于调整步长参数的步长调整系数。
关于反映本发明的另一个方面的主动型噪声降低方法，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声。主动型噪声降低方法包括(A)生成基准信号的工序、(B)生成控制信号的工序、(C)输出控制声的工序、(D)检测误差信号的工序。在(A)生成基准信号的工序中，生成与控制对象声相关的基准信号。在(B)生成控制信号的工序中，基于基准信号以及与在车辆内再现的音频信号有关的音频信息特征量来生成控制信号。在(C)输出控制声的工序中，输出与控制信号对应的控制声。在(D)检测误差信号的工序中，收集控制点处的由于控制对象声与控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并检测与残留噪声对应的误差信号。(B)生成控制信号的工序包括(B11)生成参照信号的工序、(B12)生成控制信号的工序、(B13)更新滤波器系数的工序、(B14)设定步长参数的工序。在(B11)生成参照信号的工序中，基于输入的基准信号来生成参照信号。在(B12)生成控制信号的工序中，使基准信号乘以滤波器系数来生成控制信号。在(B13)更新滤波器系数的工序中，基于参照信号和误差信号来更新滤波器系数，以使误差信号最小。在(B14)设定步长参数的工序中，设定用于控制滤波器系数的更新量的步长参数。在(B13)更新滤波器系数的工序中，基于音频信息特征量和控制信号的变化来设定用于调整步长参数的步长调整系数。
根据本发明，在将主动型噪声降低装置应用于再现音频信号的环境中的情况下，能够降低残留异响。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的主动型噪声降低装置的框图。
图2是表示自适应滤波器的结构的图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前简单地说明现有技术中的问题点。在专利文献1、2所公开的技术中，由于根据音频信号的输出水平的大小来减小步长参数μ，因此即使在将控制信号Y(n)的附近的频率的音频信号作为误差信号E(n)而用于了滤波器系数W(n)的更新的情况下，针对音频信号的自适应速度也降低。但是，另一方面，具有如下问题：在音频信号变化为控制信号Y(n)的附近以外的频率的情况下，在由于音频信号而错误地进行了更新的滤波器系数W(n)的值变化为正常值的期间中也利用降低的步长参数μ进行自适应处理，因此残留异响的产生时间变长。
下面，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。图1为表示实施方式所涉及的主动型噪声降低装置1的图。主动型噪声降低装置1搭载于具有发动机来作为驱动源的车辆。主动型噪声降低装置1针对由于发动机振动而在车厢内产生的发动机蜂鸣声(控制对象声)干涉相位相反且振幅相等的控制声，由此降低发动机蜂鸣声。
如图1所示，主动型噪声降低装置1具有转频获取部10、基准信号生成部20、自适应滤波器部30、控制声输出部40、误差信号检测部50、以及音乐信息获取部60等。
转频获取部10基于与发动机的旋转同步的发动机脉冲来获取发动机转频。例如从检测发动机转频的发动机旋转传感器(省略图示)输入发动机脉冲。转频获取部10将表示发动机转频的转频信息RPM输出至基准信号生成部20。
基准信号生成部20基于来自转频获取部10的转频信息RPM来计算发动机振动的频率f0(基本频率)，并生成与控制对象声相关的基准信号X(n)。基准信号X(n)例如具有sin分量和cos分量，包含多个阶次分量。下面，将基准信号X(n)的k阶分量表示为Xk(n)。
在为直列四缸发动机的情况下，在曲轴旋转两周的期间爆发四次，因此基本频率f0的偶数倍的频率分量、即2N阶分量(N为正的整数)为基准信号X(n)的主要分量。在此，将控制对象声中包含的2阶分量(基波分量)、4阶分量和8阶分量(高次谐波分量)设为控制对象。即，基准信号生成部20生成包含2阶分量X2(n)、4阶分量X4(n)、8阶分量X8(n)的基准信号X(n)，并输出至自适应滤波器部30。此外，基准信号的分量不限于基本频率f0的偶数倍的频率分量，能够从基本频率f0及其高次谐波分量中进行选择。
例如，在直列四缸发动机中，在发动机的转频为2400rpm的情况下，基本频率f0为40Hz。此时，基准信号X(n)的2阶分量X2(n)、4阶分量X4(n)、8阶分量X8(n)的频率f2、f4、f8为80Hz、160Hz、320Hz。
自适应滤波器部30基于基准信号X(n)生成控制信号Y(n)。控制信号Y(n)为与用于抵消在车厢内产生的发动机蜂鸣声的控制声对应的信号。
自适应滤波器部30具有2阶分量用的自适应滤波器31、4阶分量用的自适应滤波器32、8阶分量用的自适应滤波器33、以及加法部34。即，针对成为控制对象的每个阶次分量设置有自适应滤波器。
自适应滤波器31～33分别生成控制信号Y(n)的2阶分量Y2(n)、4阶分量Y4(n)、8阶分量Y8(n)，并输出至加法部34。自适应滤波器31～33例如由抽头长度为“1”的1抽头自适应滤波器构成。在后文叙述自适应滤波器31～33的详细情况。
加法部34将从自适应滤波器31～33输出的阶次分量Y2(n)、Y4(n)、Y8(n)合成而生成控制信号Y(n)，并输出至控制声输出部40。
控制声输出部40具有配置于车厢内的规定位置(例如后排座位的背后)的扬声器。控制声输出部40通过DA(digital to analog：数模)转换器(省略图示)将控制信号Y(n)转换为模拟信号，并从扬声器输出控制声。从控制声输出部40输出的控制声在传递特性C的传递系统(二次路径)中传递而到达控制点。在控制点，在一次路径中传递来的控制对象声与在二次路径中传递来的控制声发生干涉，由此控制对象声被消除。
误差信号检测部50具有配置于控制点附近(例如车厢中央的顶部)的麦克风。误差信号检测部50通过麦克风来收集没有被控制声消除而残留的残留噪声，将与残留噪声对应的误差信号E(n)输出至自适应滤波器部30。在自适应滤波器部30中，在更新滤波器系数W(n)时利用误差信号E(n)。
在车厢内，再现音频信号。音频信号例如为由音乐再现设备再现的音乐信号。音频信号不限于音乐信号，可以为通过无线电接收机、导航装置、或免提电话再现的语音信号、效果声、或杂音。在本实施方式中以音乐信号为例进行说明，但对其它音频信号也能够应用同样的内容。
音乐信息获取部60基于从音乐再现设备再现的音频信号来获取音乐信息。例如输入汽车音响(省略图示)的音量信息、或从汽车音响内的DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)输出的音乐信号的振幅值的信息作为音乐信息。音乐信息获取部60将获取到的音乐信息输出至自适应滤波器部30。
图2是表示各个自适应滤波器31～33的结构的图。在图2中，表示信号的标记的附标(日语：添え字)“k”表示为k阶分量用的信号。在本实施方式中，k＝2、4、8。
如图2所示，自适应滤波器31～33分别具有控制信号生成部301、滤波器系数更新部302、参照信号生成部303、步长设定部304以及音乐信息处理部305。
控制信号生成部301使基准信号X(n)的k阶分量Xk(n)乘以滤波器系数Wk(n)来生成控制信号Y(n)的k阶分量Yk(n)。时刻(n+1)的k阶分量用的滤波器系数Wk(n+1)表示为下式(2)。
[数2]
Wk(n+1)＝Wk(n)-μk·E(n)·Rk(n)···(2)
像这样，在本实施方式中，针对每个阶次分量设定步长参数μk，计算滤波器系数Wk(n)。在加法部34中将从控制信号生成部301输出的阶次分量Yk(n)合成，并作为控制信号Y(n)输出。
参照信号生成部303基于基准信号X(n)的k阶分量Xk(n)来生成参照信号Rk(n)。使用根据传递特性C＾(二次路径模型)对基准信号X(n)进行校正得到的信号作为参照信号Rk(n)(所谓的Filtered-X LMS算法)，其中，传递特性C＾例如是模拟控制声的传递系统的传递特性C而得到的。
步长设定部304设定用于控制滤波器系数Wk(n)的更新量的步长参数μk。步长设定部304基于基准信号X(n)中的k阶分量Xk(n)的频率变动来设定k阶分量用的步长参数μk。
音乐信息处理部305基于来自音乐信息获取部60的音乐信息来计算音乐信息特征量Ak(n)。在此，音乐信息特征量Ak(n)为针对k阶分量计算出的特征量。在以后的说明中，以将音乐信息中包含的k阶分量的振幅信息作为音乐信息特征量Ak(n)为例进行说明。此外，如后所述，音乐信息特征量Ak(n)不限于振幅信息。另外，不特别限定阶次，在指针对全部阶次的音乐信息特征量的情况下，记作A(n)。
滤波器系数更新部302基于参照信号Rk(n)和误差信号E(n)来逐次更新滤波器系数Wk(n)以使误差信号E(n)最小。滤波器系数更新部302中的自适应算法例如能够应用作为最速下降法的一种的LMS(Least Mean Square)算法等。滤波器系数Wk(n)收敛于最佳值，以使误差信号E(n)递归地变小，换言之以使控制点处的残留噪声减小。
滤波器系数更新部302基于控制信号Y(n)中的k阶分量Yk(n)的变化倾向和音乐信息特征量Ak(n)来决定针对步长参数μk的步长调整系数Vk(n)。由此，在来自音乐再现器的再现音乐的振幅值大的情况下，能够使由于将音乐信号考虑为误差信号E(n)而错误地被进行了更新的滤波器系数Wk在短时间内返回到正常的值，从而缩短残留异响的产生时间。
具体地说，在音乐信息特征量Ak(n)的振幅信息为规定的阈值以上的情况下，滤波器系数更新部302比较控制信号Y(n)中的k阶分量Yk(n)与下一个采样中的控制信号Y(n+1)中的k阶分量Yk(n+1)的绝对值。在比较的结果为控制信号Y(n)的变化处于减小方向的情况下，针对步长参数μk，将步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)设定得比通常时大(在表1中为2.0)，并使用该步长调整系数Vk(n)来更新滤波器系数。由此，使下一个采样的更新量増加。此外，在此，将通常时的系数设为1.0。
滤波器系数更新部302例如根据表1来选择步长参数μk所乘的步长调整系数Vk(n)。即，根据表1，在控制信号Y(n)趋向减小方向、并且音乐信息特征量Ak(n)为阈值以上的情况下，将步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)设定为2.0。使步长参数μk乘以Vk(n)，因此滤波器系数Wk(n)的更新量变为2倍，更新量变大。因而，自适应滤波器的追随速度变高。
[表1]
Figure GDA0002199365070000081
例如，在直列四缸发动机中，在发动机的转频为2400rpm的情况下，基本频率f0为40Hz，2阶分量f2为80Hz。此时，在从音乐再现设备再现包含80Hz的频率分量的信号的情况下，会以将来自音乐再现设备的信号反映至误差信号E(n)的状态进行滤波器系数W2的更新。设为以这样的状态长期地进行了滤波器系数W2的错误的更新后，从音乐再现设备输出的包含80Hz的频率分量的信号变为了振幅未发生变化而包含50Hz的频率分量的音乐信号。在该情况下，滤波器系数W2的系数值成为减小方向的更新，因此当比较控制信号Y(n)中的2阶分量Y2(n)与下一个采样中的控制信号Y(n+1)中的2阶分量Y2(n+1)的绝对值时，成为减小方向。在控制信号Y(n)为减小方向、且音乐信息特征量Ak(n)为阈值以上的情况下，使步长参数μ2乘以追随速度变高的步长调整系数V2(n)。由此，能够在短时间内使滤波器系数变化为针对正常状态(即误差信号检测部50的输入信号中不包含音乐信号的状态)的值。其结果，能够缩短80Hz的残留异响的产生时间。在本实施方式中，对各阶次分量的自适应滤波器进行上述那样的步长参数的调整。
像这样，实施方式所涉及的主动型噪声降低装置1通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低控制点处的噪声。主动型噪声降低装置1具有基准信号生成部20、自适应滤波器部30、控制声输出部40、误差信号检测部50。基准信号生成部20生成与控制对象声相关的、包含多个阶次分量Xk(n)的基准信号X(n)。自适应滤波器部30基于基准信号X(n)和音乐信息来生成控制信号Y(n)。控制声输出部40输出与控制信号Y(n)对应的控制声。误差信号检测部50收集控制点处的由于控制对象声与控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并检测与残留噪声对应的误差信号E(n)。自适应滤波器部30具有与多个阶次分量Xk(n)对应的多个自适应滤波器31～33、将从多个自适应滤波器31～33输出的阶次分量Yk(n)合成来生成控制信号Y(n)的加法部34。并且，在主动型噪声降低装置1中，多个自适应滤波器31～33各自分别具有参照信号生成部303、控制信号生成部301、滤波器系数更新部302、步长设定部304、音乐信息处理部305。参照信号生成部303基于输入至自适应滤波器的基准信号X(n)的阶次分量Xk(n)来生成参照信号Rk(n)。控制信号生成部301使基准信号X(n)的阶次分量Xk(n)乘以滤波器系数Wk(n)来生成控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)。滤波器系数更新部302基于参照信号Rk(n)和误差信号E(n)来更新滤波器系数Wk(n)，以使误差信号E(n)最小。步长设定部304设定用于控制滤波器系数Wk(n)的更新量的步长参数μk。音乐信息处理部305基于输入至自适应滤波器的音乐信息来计算音乐信息特征量。
并且，滤波器系数更新部302基于控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)的变化和音乐信息特征量Ak(n)来计算步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)。使用计算出的步长调整系数的阶次分量Vk(n)来进行步长参数μk的调整。
另外，关于实施方式所涉及的主动型噪声降低方法，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低控制点处的噪声，包括以下工序。即、主动型噪声降低方法包括生成基准信号X(n)的工序(A)、生成控制信号Y(n)的工序(B)、输出控制声的工序(C)、检测误差信号E(n)的工序(D)。在生成基准信号X(n)的工序(A)中，生成与控制对象声相关的、包含多个阶次分量的基准信号X(n)。在生成控制信号Y(n)的工序(B)中，基于基准信号X(n)和音乐信息来生成控制信号Y(n)。在输出控制声的工序(C)中，输出与控制信号Y(n)对应的控制声。在检测误差信号E(n)的工序(D)中，收集控制点处的由于控制对象声与控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并检测与残留噪声对应的误差信号E(n)。工序(B)包括如下工序：针对多个阶次分量k的每个阶次分量k生成控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)的工序(B1)；将阶次分量Yk(n)合成来生成控制信号Y(n)的工序(B2)。并且，针对多个阶次分量k的每个阶次分量k生成控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)的工序(B1)分别包括生成参照信号Rk(n)的工序(B11)、生成控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)的工序(B12)、更新滤波器系数Wk(n)的工序(B13)、设定步长参数μk的工序(B14)、计算音乐信息特征量的工序(B15)。在生成参照信号Rk(n)的工序(B11)中，基于输入的基准信号X(n)的阶次分量k来生成参照信号Rk(n)。在(B12)生成控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)的工序中，使基准信号X(n)的阶次分量Xk(n)乘以滤波器系数Wk(n)，来生成控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)。在更新滤波器系数Wk(n)的工序(B13)中，基于参照信号Rk(n)和误差信号E(n)来更新滤波器系数Wk(n)，以使误差信号E(n)最小。在设定步长参数μk的工序(B14)中，设定用于控制滤波器系数Wk(n)的更新量的步长参数μk。在计算音乐信息特征量的工序(B15)中，基于输入至自适应滤波器的音乐信息来计算音乐信息特征量。
而且，在工序(B13)中，基于控制信号Y(n)和音乐信息特征量Ak(n)来计算步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)。使用计算出的步长调整系数的阶次分量Vk(n)来进行步长参数μk的调整。
根据实施方式所涉及的主动型噪声降低装置1和主动型噪声降低方法，根据音乐信息特征量A(n)和控制信号Y(n)的变化，针对控制对象声的每个阶次分量恰当地设定步长参数μk，并使用设定的步长参数μk来计算滤波器系数Wk(n)。因此，即使在音乐信号的振幅、频率发生变动的情况下，也能够得到稳定的减少音乐信号的损失的效果，并且能够得到减少残留噪声的效果。
(其它实施方式)
下面，对其它实施方式进行说明。
例如，也可以是，滤波器系数更新部302根据表2来设定步长调整系数Vk(n)。如表2所示，在控制信号Y(n)的阶次分量Yk(n)为增加方向、且音乐信息特征量Ak(n)为阈值以上的情况下，可以通过对步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)设定比通常时小的值(在表2中为0.5)来降低更新速度。在表2中示出上述步长调整系数的设定例。根据表2，在控制信号Y(n)趋向增加方向且音乐信息特征量Ak(n)为阈值以上的情况下，将步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)设定为0.5。此时，滤波器系数Wk(n)为-6dB，更新量变小(追随速度变低)。由此，在从音乐再现设备输出的、包含控制对象频带的分量的音乐信号开始被输入至误差信号检测部的情况下，能够减轻在滤波器系数更新部中以错误的状态更新滤波器系数的程度。
[表2]
Figure GDA0002199365070000111
并且，在表1所示的实施方式中，滤波器系数更新部302以一个等级的阈值对步长调整系数V(n)的阶次分量Vk(n)进行判定，如表3所示，也可以以多个阈值(阈值1～阈值4)来进行音乐信息特征量Ak(n)的判定。
[表3]
Figure GDA0002199365070000121
并且，可以设定步长调整比例常数，针对音乐信息特征量Ak(n)无缝地(seamlessly)计算步长调整系数Vk(n)。
在上述的实施方式中，作为音乐信息特征量Ak(n)，使用针对音乐信息的各频率的振幅信息作为判定值，但例如可以使用针对音乐信息的全部频率的平均振幅值、根据音乐信息的频率提取出的特征量、音乐信息的相位信息、或音乐再生设备的音量信息等作为音乐信息特征量Ak(n)。
另外，在上述的实施方式中，自适应滤波器获取音乐信息，并进行音乐信息特征量A(n)的计算，也可以从音乐再现设备、或外部的设备接收音乐信息特征量A(n)。即，可以从自适应滤波器中省略音乐信息处理部305。在该情况下，也省略自适应滤波器基于音乐信息来计算音乐信息特征量的工序，这是不言而喻的。
另外，在上述的实施方式中，以在滤波器系数更新部中使用针对每个k阶分量计算出的音乐信息特征量Ak(n)来更新滤波器系数的情况为例进行了说明，但本发明不限于此，也能够同样地应用于使用针对全频带的音乐信息特征量A(n)来更新滤波器系数的方法。根据该方法，在音乐信息处理部305中可以不对各k阶分量进行频率分析，因此能够削减自适应滤波器部的处理量。
另外，自适应滤波器部30可以具有使误差信号E(n)稳定化的稳定化部。稳定化部生成根据传递特性C＾(二次路径模型)对控制信号Y(n)进行校正得到的信号，并将该信号与误差信号E(n)合成，其中，传递特性C＾例如是模拟控制声的传递系统的传递特性C而得到的。由此，在控制点处的噪声包含由于控制对象声以外的外部因素而引起的噪声的情况下，能够提高稳定性。
并且，自适应滤波器部30可以在滤波器系数更新部302之外还具有基于基准信号X(n)和控制信号Y(n)来更新滤波器系数的第二滤波器系数更新部。
另外，在上述的实施方式中，具有与基准信号的各阶次分量对应的多个自适应滤波器，多个自适应滤波器针对每个阶次分量进行步长参数μk的调整，但可以只具有与包含基本频率的多个阶次分量中的某一个阶次分量对应的一个自适应滤波器，调整一个阶次分量的步长参数μk。在该情况下，能够省略合成多个自适应滤波器的输出的加法部、以及合成多个自适应滤波器的输出的工序。
另外，在上述的实施方式中，在探测控制信号Y(n)的变化时，比较Y(n)与连续的下一个采样中的Y(n+1)的绝对值，根据其增减量来判定增减方向。然而，探测控制信号Y(n)的变化的方法不限于此。例如，可以使用非连续的两个采样中的控制信号Y(n)。另外，也可以使用三个以上的采样中的控制信号Y(n)，基于其变化比例来判定增减方向。
在上述的实施方式中说明的装置中的全部或一部分的装置、或者图1和图2的功能框图中记载的功能块中的全部或一部分的功能块，可以通过包括半导体装置、半导体集成电路(IC：Integrated Circuit)、或LSI(Large Scale Integration：大规模集成电路)中的一个或一个以上的电子电路来实现。LSI或IC既可以集成于一个芯片，也可以组合多个芯片来构成。在此，称作LSI、IC，但是，根据集成的程度，称呼方式会不同，也有时称作系统LSI、VLSI(Very Large Scale Integration：超大规模集成电路)、或ULSI(Ultra Large ScaleIntegration：甚大规模集成电路)。另外，在上述的实施方式中说明的装置的全部或一部分的功能或动作能够通过计算机程序来实现。计算机具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)，程序记录在ROM(Read Only Memory：只读存储器)、光盘、硬盘驱动器等非暂时性记录介质。通过由CPU调出并执行非暂时性记录介质中保存的程序来实现各功能或动作。
应该认为的是，上述的实施方式的所有点均是例示性的而非限制性的。本发明的范围不由上述的说明而由权利要求书示出，意在包括与权利要求书等同的含义和范围内的全部变更。
产业上的可利用性
本发明适于主动地降低伴随发动机振动而在车厢内产生的发动机蜂鸣声的主动型噪声降低装置和主动型噪声降低方法。
附图标记说明
1：主动型噪声降低装置；10：转频获取部；20：基准信号生成部；30：自适应滤波器部；31、32、33：自适应滤波器；34：加法部；40：控制声输出部；50：误差信号检测部；60：音乐信息获取部；301：控制信号生成部；302：滤波器系数更新部；303：参照信号生成部；304：步长设定部；305：音乐信息处理部。

Claims (10)

1.一种主动型噪声降低装置，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声，所述主动型噪声降低装置具备：
基准信号生成部，其生成并输出与所述控制对象声相关的基准信号；
自适应滤波器部，其基于所输出的所述基准信号及与在所述车辆内再现的音频信号有关的音乐信息特征量来生成控制信号；
控制声输出部，其输出与所述控制信号对应的控制声；以及
误差信号检测部，其收集所述控制点处的由于所述控制对象声与所述控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并输出与所述残留噪声对应的误差信号，
其中，所述自适应滤波器部具有：
参照信号生成部，其基于输入至所述自适应滤波器部的所述基准信号来生成参照信号；
控制信号生成部，其使所述基准信号乘以滤波器系数来生成所述控制信号；
步长设定部，其设定用于控制所述滤波器系数的更新量的步长参数；以及
滤波器系数更新部，其基于所述音乐信息特征量和所述控制信号的变化来设定针对所述步长参数的步长调整系数，并基于所述参照信号和所述误差信号、使用所述步长调整系数来更新所述滤波器系数，以使所述残留噪声减小，
在所述音乐信息特征量超过阈值且所述控制信号的阶次分量处于增加方向的情况下，所述滤波器系数更新部使用被设定为使所述步长参数变小的所述步长调整系数来调整所述步长参数。
2.根据权利要求1所述的主动型噪声降低装置，其特征在于，
所述自适应滤波器部具有与所述基准信号的多个阶次分量对应的多个自适应滤波器，
所述多个自适应滤波器各自生成所对应的阶次分量的所述控制信号。
3.根据权利要求1或2所述的主动型噪声降低装置，其特征在于，
所述音乐信息特征量包括所述音频信号的振幅信息、所述音频信号的每个频率的振幅值、根据所述音频信号的频率提取出的特征量、所述音频信号的相位信息、以及再现所述音频信号的音频再现设备的音量信息中的至少一个。
4.一种主动型噪声降低装置，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声，所述主动型噪声降低装置具备：
基准信号生成部，其生成并输出与所述控制对象声相关的基准信号；
自适应滤波器部，其基于所输出的所述基准信号及与在所述车辆内再现的音频信号有关的音乐信息特征量来生成控制信号；
控制声输出部，其输出与所述控制信号对应的控制声；以及
误差信号检测部，其收集所述控制点处的由于所述控制对象声与所述控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并输出与所述残留噪声对应的误差信号，
其中，所述自适应滤波器部具有：
参照信号生成部，其基于输入至所述自适应滤波器部的所述基准信号来生成参照信号；
控制信号生成部，其使所述基准信号乘以滤波器系数来生成所述控制信号；
步长设定部，其设定用于控制所述滤波器系数的更新量的步长参数；以及
滤波器系数更新部，其基于所述音乐信息特征量和所述控制信号的变化来设定针对所述步长参数的步长调整系数，并基于所述参照信号和所述误差信号、使用所述步长调整系数来更新所述滤波器系数，以使所述残留噪声减小，
在所述音乐信息特征量超过阈值且所述控制信号的阶次分量处于减小方向的情况下，所述滤波器系数更新部使用被设定为使所述步长参数变大的所述步长调整系数来调整所述步长参数。
5.根据权利要求4所述的主动型噪声降低装置，其特征在于，
所述自适应滤波器部具有与所述基准信号的多个阶次分量对应的多个自适应滤波器，
所述多个自适应滤波器各自生成所对应的阶次分量的所述控制信号。
6.根据权利要求4或5所述的主动型噪声降低装置，其特征在于，
所述音乐信息特征量包括所述音频信号的振幅信息、所述音频信号的每个频率的振幅值、根据所述音频信号的频率提取出的特征量、所述音频信号的相位信息、以及再现所述音频信号的音频再现设备的音量信息中的至少一个。
7.一种主动型噪声降低方法，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声，所述主动型噪声降低方法包括如下工序：
生成与所述控制对象声相关的基准信号；
基于所述基准信号以及与在所述车辆内再现的音频信号有关的音乐信息特征量来生成控制信号；
输出与所述控制信号对应的控制声；以及
收集所述控制点处的由于所述控制对象声与所述控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并输出与所述残留噪声对应的误差信号，
其中，在所述生成控制信号时：
基于所述基准信号来生成参照信号；
使所述基准信号乘以滤波器系数来生成所述控制信号；
基于所述音乐信息特征量和所述控制信号的变化来设定用于调整步长参数的步长调整系数，基于所述参照信号、所述误差信号和使用所述步长调整系数被进行了调整的所述步长参数来决定滤波器系数的更新量，并更新所述滤波器系数，以使所述残留噪声减小；
设定用于控制所述滤波器系数的所述更新量的所述步长参数；
在所述音乐信息特征量超过阈值且所述控制信号的阶次分量处于增加方向的情况下，所述滤波器系数更新部使用被设定为使所述步长参数变小的所述步长调整系数来调整所述步长参数。
8.一种主动型噪声降低方法，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声，所述主动型噪声降低方法包括如下工序：
生成与所述控制对象声相关的基准信号；
基于所述基准信号以及与在所述车辆内再现的音频信号有关的音乐信息特征量来生成控制信号；
输出与所述控制信号对应的控制声；以及
收集所述控制点处的由于所述控制对象声与所述控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并输出与所述残留噪声对应的误差信号，
其中，在所述生成控制信号时：
基于所述基准信号来生成参照信号；
使所述基准信号乘以滤波器系数来生成所述控制信号；
基于所述音乐信息特征量和所述控制信号的变化来设定用于调整步长参数的步长调整系数，基于所述参照信号、所述误差信号和使用所述步长调整系数被进行了调整的所述步长参数来决定滤波器系数的更新量，并更新所述滤波器系数，以使所述残留噪声减小；
设定用于控制所述滤波器系数的所述更新量的所述步长参数，
在所述音乐信息特征量超过阈值且所述控制信号的阶次分量处于减小方向的情况下，所述滤波器系数更新部使用被设定为使所述步长参数变大的所述步长调整系数来调整所述步长参数。
9.一种主动型噪声降低方法，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声，所述主动型噪声降低方法包括如下工序：
生成与所述控制对象声相关的基准信号；
基于所述基准信号以及与在所述车辆内再现的音频信号有关的音乐信息特征量来生成控制信号；
输出与所述控制信号对应的控制声；
收集所述控制点处的由于所述控制对象声与所述控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并输出与所述残留噪声对应的误差信号，
其中，在所述生成控制信号时：
基于所述基准信号来生成参照信号；
使所述基准信号乘以滤波器系数来生成所述控制信号；
基于所述参照信号和所述误差信号来更新所述滤波器系数，以使所述残留噪声减小；
设定用于控制所述滤波器系数的更新量的步长参数；
基于所述音乐信息特征量和所述控制信号的变化来设定用于调整所述步长参数的步长调整系数；
在所述音乐信息特征量超过阈值且所述控制信号的阶次分量处于增加方向的情况下，所述滤波器系数更新部使用被设定为使所述步长参数变小的所述步长调整系数来调整所述步长参数。
10.一种主动型噪声降低方法，通过对从噪声源产生的、具有周期性的控制对象声干涉控制声来主动地降低车辆内的控制点处的噪声，所述主动型噪声降低方法包括如下工序：
生成与所述控制对象声相关的基准信号；
基于所述基准信号以及与在所述车辆内再现的音频信号有关的音乐信息特征量来生成控制信号；
输出与所述控制信号对应的控制声；
收集所述控制点处的由于所述控制对象声与所述控制声之间的干涉而产生的残留噪声，并输出与所述残留噪声对应的误差信号，
其中，在所述生成控制信号时：
基于所述基准信号来生成参照信号；
使所述基准信号乘以滤波器系数来生成所述控制信号；
基于所述参照信号和所述误差信号来更新所述滤波器系数，以使所述残留噪声减小；
设定用于控制所述滤波器系数的更新量的步长参数；
基于所述音乐信息特征量和所述控制信号的变化来设定用于调整所述步长参数的步长调整系数；
在所述音乐信息特征量超过阈值且所述控制信号的阶次分量处于减小方向的情况下，所述滤波器系数更新部使用被设定为使所述步长参数变大的所述步长调整系数来调整所述步长参数。
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