CN114730561A - 主动降噪装置、移动体装置以及主动降噪方法 - Google Patents

主动降噪装置、移动体装置以及主动降噪方法 Download PDF

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Abstract

主动降噪装置(10)是降低车辆(50)内的空间(55)中的噪声(N0)的主动降噪装置。主动降噪装置(10)具备：参照信号输入端子(11)，其被输入由被安装于车辆(50)的参照信号源(51)输出的与噪声(N0)具有相关性的参照信号；压缩器(14)，其将被输入到参照信号输入端子(11)的具有阈值以上的振幅的参照信号压缩并输出；自适应滤波器部(15)，其通过对从压缩器(14)输出的参照信号应用自适应滤波器，来生成被使用于输出用于降低噪声(N0)的抵消音(N1)的抵消信号；以及滤波器系数更新部(17)，其更新自适应滤波器的系数。

Description

主动降噪装置、移动体装置以及主动降噪方法
技术领域
本公开涉及一种通过使抵消音与噪声进行干涉来主动地降低该噪声的主动降噪装置、具备该主动降噪装置的移动体装置以及主动降噪方法。
背景技术
以往，已知以下的主动降噪装置(例如，参照专利文献1)：使用与噪声具有相关性的参照信号、以及基于由规定空间内的噪声与抵消音进行干涉得到的残留音的误差信号，来从抵消音源输出用于消除噪声的抵消音，由此主动地降低噪声。主动降噪装置使用自适应滤波器来生成用于输出抵消音的抵消信号，以使误差信号的平方和最小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/006846号
发明内容
发明要解决的问题
可是，在主动降噪装置中，在参照信号的振幅比设想大的情况下，有时参照信号被削波(也就是说，参照信号的波形被改变)。其结果，有可能无法适当地降低噪声而导致抵消音成为杂音。
本公开提供一种能够抑制抵消音成为杂音的主动降噪装置。
本公开的一个方式所涉及的主动降噪装置降低移动体装置内的空间中的噪声，所述主动降噪装置具备：第一参照信号输入部，其被输入由被安装于所述移动体装置的第一参照信号源输出的与所述噪声具有相关性的第一参照信号；第一压缩器，其将被输入到所述第一参照信号输入部的具有第一阈值以上的振幅的所述第一参照信号压缩并输出；自适应滤波器部，其通过对从所述第一压缩器输出的所述第一参照信号应用自适应滤波器，来生成被使用于输出用于降低所述噪声的抵消音的抵消信号；抵消信号输出部，其输出所生成的所述抵消信号；滤波器系数更新部，其使用步长参数来更新所述自适应滤波器的系数；以及μ调整部，其使用被输入到所述第一压缩器之前的所述第一参照信号来调整所述步长参数。
本公开的主动降噪装置能够抑制抵消音成为杂音。
附图说明
图1是从上方观察具备实施方式1所涉及的主动降噪装置的车辆的示意图。
图2是示出实施方式1所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
图3是实施方式1所涉及的主动降噪装置的基本动作的流程图。
图4是示出在参照信号的振幅为阈值以上时由压缩器进行的信号处理的图。
图5是示出在参照信号的振幅小于阈值时由压缩器进行的信号处理的图。
图6是在从压缩器输出着被压缩后的参照信号时停止自适应滤波器的系数的更新的动作的流程图。
图7是示出实施方式2所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
图8是示出实施方式2的变形例所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
图9是示出实施方式3所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
图10是示出实施方式4所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
图11是示出实施方式5所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
具体实施方式
下面，参照附图来具体地说明实施方式。此外，下面说明的实施方式均示出总括性的或者具体的例子。在下面的实施方式中示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式、步骤、步骤的顺序等为一例，并不旨在限定本公开。另外，对于下面的实施方式中的构成要素中的、未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素，作为任意的构成要素进行说明。
另外，各图为示意图，未必严格地进行了图示。此外，在各图中，对于实质上相同的结构标记相同的附图标记，有时省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
[具备主动降噪装置的车辆的结构]
在实施方式1中，对搭载于车辆的主动降噪装置进行说明。图1是从上面侧观察具备实施方式1所涉及的主动降噪装置的车辆的示意图。
车辆50为移动体装置的一例，具备实施方式1所涉及的主动降噪装置10、参照信号源51、抵消音源52、误差信号源53以及车辆主体54。具体地说，车辆50为汽车，但没有特别限定。
参照信号源51是输出与车辆50的车室内的空间55中的噪声具有相关性的参照信号的换能器。在实施方式1中，参照信号源51为加速度传感器，被配置于空间55外。具体地说，参照信号源51被安装于左前轮附近的子框架(或者，左前轮的轮胎罩)。此外，参照信号源51的安装位置没有特别限定。另外，参照信号源51可以是麦克风。
抵消音源52使用抵消信号来向空间55输出抵消音。在实施方式1中，抵消音源52是扬声器，但也可以是，车辆50的一部分的构造体(例如，天窗等)被致动器等驱动机构施加振动，由此输出抵消音。另外，在主动降噪装置10中，可以使用多个抵消音源52，抵消音源52的安装位置没有特别限定。
误差信号源53对在空间55中噪声与抵消音进行干涉而得到的残留音进行检测，并输出基于残留音的误差信号。误差信号源53为麦克风等换能器，期望被设置于顶棚等、空间55内。此外，车辆50也可以具备多个误差信号源53。
车辆主体54为由车辆50的底盘和车身等构成的构造体。车辆主体54形成用于配置抵消音源52和误差信号源53的空间55(车室内空间)。
[主动降噪装置的结构]
接着，对主动降噪装置10的结构进行说明。图2是示出主动降噪装置10的功能结构的框图。
如图2所示，主动降噪装置10具备：参照信号输入端子11、抵消信号输出端子12、误差信号输入端子13、压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16、滤波器系数更新部17以及存储部18。压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16以及滤波器系数更新部17例如通过DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等处理器或者微计算机执行软件来实现。压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16以及滤波器系数更新部17也可以通过电路等硬件来实现。另外，也可以是，压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16以及滤波器系数更新部17的一部分通过软件来实现，另一部分通过硬件来实现。
[基本动作]
如上所述，主动降噪装置10进行降噪动作。首先，除了参照图2以外，还参照图3来说明主动降噪装置10的基本动作。图3是主动降噪装置10的基本动作的流程图。
首先，从参照信号源51向参照信号输入端子11输入与噪声N0具有相关性的参照信号(S11)。参照信号输入端子11是参照信号输入部的一例，具体地说，是由金属等形成的端子。
被输入到参照信号输入端子11的参照信号经由压缩器14被输出到自适应滤波器部15和模拟声音传递特性滤波器部16。也就是说，对参照信号应用压缩器14(S12)。在参照信号的振幅比设想大的情况下，为了抑制参照信号被削波(也就是说，参照信号的峰部分被削去，从而波形被改变)，压缩器14进行用于压缩参照信号的振幅的信号处理。图4是示出由压缩器14进行的信号处理的图。
如图4所示，压缩器14对于被输入到参照信号输入端子11的具有阈值以上的振幅的参照信号，将该参照信号的振幅压缩并输出。也就是说，压缩器14对于具有阈值以上的振幅的参照信号，将振幅减小到与阈值相当后进行输出。参照信号的波形实质保持相同。另外，如图5所示，压缩器14对于被输入到参照信号输入端子11的具有小于阈值的振幅的参照信号，使其保持原样地通过并进行输出。
接着，自适应滤波器部15对从压缩器14输出的参照信号应用(乘以)自适应滤波器，由此生成抵消信号(S13)。自适应滤波器部15通过所谓的FIR滤波器、IIR滤波器来实现。自适应滤波器部15将生成的抵消信号输出到抵消信号输出端子12。抵消信号被使用于输出用于降低噪声N0的抵消音N1，抵消信号被输出到抵消信号输出端子12(S14)。
抵消信号输出端子12是抵消信号输出部的一例，是由金属等形成的端子。由自适应滤波器部15生成的抵消信号被输出到抵消信号输出端子12。
将抵消音源52连接于抵消信号输出端子12。因此，经由抵消信号输出端子12向抵消音源52输出抵消信号。抵消音源52基于抵消信号来输出抵消音N1。
误差信号源53对由于噪声N0与同抵消信号对应地从抵消音源52产生的抵消音N1的干涉而产生的残留音进行检测，并输出与残留音对应的误差信号。其结果，误差信号被输入到误差信号输入端子13(S15)。误差信号输入端子13是误差信号输入部的一例，是由金属等形成的端子。
接着，模拟声音传递特性滤波器部16生成利用模拟传递特性对参照信号进行校正而得到的滤波参照信号(S16)，该模拟传递特性是对从抵消信号输出端子12到误差信号输入端子13为止的声音传递特性进行模拟而得到的。换言之，模拟传递特性是对从抵消音源52的位置到误差信号源53的位置为止的声音传递特性进行模拟而得到的。模拟传递特性例如预先在空间55中被实际测量，并被存储于存储部18。此外，模拟传递特性也可以通过不使用预先决定的值的算法来决定。
存储部18是存储模拟传递特性的存储装置。在存储部18中还存储后述的自适应滤波器的系数等。具体地说，存储部18由半导体存储器等来实现。此外，在压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16以及滤波器系数更新部17通过DSP等处理器来实现的情况下，在存储部18中还存储由处理器执行的控制程序。在存储部18中还可以存储被使用于由压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16以及滤波器系数更新部17进行的信号处理的其它参数。
滤波器系数更新部17基于误差信号和所生成的滤波参照信号来逐次更新自适应滤波器的系数W(S17)。
具体地说，滤波器系数更新部17使用LMS(Least Mean Square：最小均方)法，以使误差信号的平方和最小的方式计算自适应滤波器的系数W，并向自适应滤波器部15输出所计算出的自适应滤波器的系数。另外，滤波器系数更新部17逐次更新自适应滤波器的系数。当将误差信号的矢量表示为e、将滤波参照信号的矢量表示为R时，自适应滤波器的系数W通过以下的(式1)来表示。此外，n为自然数，以采样周期Ts表示第n个样本。μ为标量，是决定每次采样时的自适应滤波器的系数W的更新量的步长参数。
[数式1]
W(n+1)＝W(n)-μ·e(n)·R(n)··(式1)
此外，滤波器系数更新部17也可以通过LMS法以外的方法来更新自适应滤波器的系数W。
如以上说明的那样，主动降噪装置10具备压缩器14。根据压缩器14，在因突发地产生的噪声N0等而造成参照信号的振幅比设想大的情况下，也将维持了波形的参照信号输出到自适应滤波器部15和模拟声音传递特性滤波器部16。也就是说，在参照信号的振幅极大的情况下，也将该参照信号的具有实质上相同的频率成分的信号输出到自适应滤波器部15和模拟声音传递特性滤波器部16。因而，从自适应滤波器部15输出适当的抵消信号，因此抑制了抵消音成为杂音。
[停止自适应滤波器的系数的更新的动作]
可是，在压缩器14压缩着参照信号压缩的状态(参照信号具有阈值以上的振幅的状态)下，尽管噪声N0大，但是参照信号被压缩而以小的振幅的状态被输出到自适应滤波器部15和模拟声音传递特性滤波器部16。因此，自适应滤波器的系数变大且增益提高(也就是说，自适应滤波器的效果变强)。对于在自适应滤波器的振幅大的状态下参照信号的振幅而言，当压缩器14的压缩率降低时，尽管噪声N0仍会变小，但是仍保持着自适应滤波器的效果变强的状态，因此有可能输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音。
参照信号的振幅成为阈值以上常常是突发地产生了大的噪声N0的情况，认为这种状态通常不会长时间持续。因此，滤波器系数更新部17也可以在从压缩器14输出着被压缩后的参照信号时，停止自适应滤波器的系数的更新。图6是这种停止自适应滤波器的系数的更新的动作的流程图。
首先，滤波器系数更新部17在进行着自适应滤波器的系数的更新时(S21)，从压缩器14获取表示压缩器14的动作状态的信息(S22)。该信息的获取路径在图2中以虚线箭头示出。接着，滤波器系数更新部17基于获取到的信息来判定压缩器14是否处于压缩着参照信号的状态(S23)。此外，滤波器系数更新部17也可以通过对被输入到参照信号输入端子11的参照信号的振幅进行监视并将振幅与阈值进行比较，来进行与步骤S23同样的判定。
滤波器系数更新部17当判定为压缩器14处于压缩着参照信号的状态时(S23中为“是”)，停止自适应滤波器的系数的更新(S24)。具体地说，滤波器系数更新部17在上述(式1)中设为步长参数μ＝0，将相同的自适应滤波器的系数输出到自适应滤波器部15。停止自适应滤波器的系数的更新也能够通过设为W(n+1)＝W(n)而不改写W来实现。滤波器系数更新部17当判定为压缩器14处于未压缩参照信号的状态时(S23中为“否”)，继续自适应滤波器的系数的更新。
如此，滤波器系数更新部17在从压缩器14输出着被压缩后的参照信号时，停止自适应滤波器的系数的更新。由此，抑制了在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
(实施方式2)
[实施方式2所涉及的主动降噪装置的结构]
下面，对实施方式2所涉及的主动降噪装置的功能结构进行说明。图7是示出实施方式2所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。此外，在下面的实施方式2中，对于已经出现的事项，省略详细的说明。
如图7所示，车辆150与车辆50的不同点在于，车辆150具备主动降噪装置110来代替主动降噪装置10。主动降噪装置110与主动降噪装置10的不同点在于，主动降噪装置110具备μ调整部19。
μ调整部19对上述(式1)的步长参数μ进行调整，并将调整后的步长参数μ使用于滤波器系数更新部17中。也就是说，μ调整部19向滤波器系数更新部指示步长参数μ的值。
当步长参数μ的值过大时，自适应滤波器易于发散，当步长参数μ的值过小时，滤波器系数更新部17的自适应滤波器的系数的更新不及时，降低噪声的效果降低。因此，例如，参照信号的振幅越大，μ调整部19将步长参数μ设定得越小。
具体地说，μ调整部19将步长参数μ设定为与最近的规定期间中的参照信号的振幅的平均值的倒数成比例的值。此时，步长参数μ不是0。另外，μ调整部19也可以将步长参数μ设定为与最近的规定期间中的参照信号的振幅的均方值(也就是说，对最近的规定期间中的参照信号的rms进行平方得到的值)的倒数成比例的值。由此，通过实验或经验证实了能够适当地调整步长参数μ。
在这样的情况下，当使用从压缩器14输出的参照信号来调整步长参数μ时，从压缩器14输出的参照信号有时被压缩着，因此步长参数μ的值有时无法被适当地调整。
因此，在主动降噪装置110中，μ调整部19使用被输入到压缩器14之前的参照信号(也就是说，被输入到参照信号输入端子11的参照信号)来调整步长参数μ。
这种主动降噪装置110具备压缩器14，并且在从压缩器14输出着被压缩后的参照信号时也能够适当地调整步长参数μ。因此，主动降噪装置110能够提高从压缩器14输出着被压缩后的参照信号时的降噪效果。
此外，如上所述，将参照信号的振幅的均方值的倒数使用于步长参数μ是为了在参照信号的水平与误差信号的水平大致成比例的前提下将-μeR的e与R各自的水平标准化。因而，在如后述的实施方式3所示那样主动降噪装置110具备压缩误差信号的压缩器24的情况下，使用从压缩器14输出的参照信号来调整步长参数μ会更为适当。
[实施方式2的变形例]
可是，压缩器14例如通过DSP等处理器执行软件(控制程序)来实现。在如用户实际使车辆150行驶来设定压缩器14的阈值与参照信号的振幅的关系性那样的情况下，存在以下情况：与变更阈值自身相比，分别在压缩器14的前级和后级进行使参照信号放大(或者衰减)的设计变更会更为简单。具体地说，是如用户想要直接使用已有的软件来实现压缩器14那样的情况。因此，可以在压缩器14的前级和后级设置增益调整部。图8是示出实施方式2的变形例所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。
如图8所示，车辆250与车辆150的不同点在于，车辆250具备主动降噪装置210来代替主动降噪装置110。主动降噪装置210与主动降噪装置110不同点在于，主动降噪装置210具备第一增益调整部21、第二增益调整部22以及第三增益调整部23。
第一增益调整部21将被输入到参照信号输入端子11的参照信号设为m倍并向压缩器14输出。m为正数，可以是1以上，也可以比1小。第一增益调整部21例如通过放大电路等硬件来实现，但也可以通过软件来实现。
第二增益调整部22将从压缩器14输出的参照信号设为n倍(n：正数)并向自适应滤波器部15输出。n为正数，可以是1以上，也可以比1小。第二增益调整部22例如通过放大电路等硬件来实现，但也可以通过软件来实现。
根据这种第一增益调整部21和第二增益调整部22，用户能够容易地设定压缩器14的阈值与参照信号的振幅的关系性。
可是，根据第一增益调整部21和第二增益调整部22，参照信号会被设为m×n倍并向自适应滤波器部15输出。此时，主动降噪装置210具备第三增益调整部23，以使μ调整部19能够适当地调整步长参数μ。
第三增益调整部23将被输入到第一增益调整部21之前的参照信号设为m×n倍并进行输出。第三增益调整部23例如通过放大电路等硬件来实现，但也可以通过软件来实现。μ调整部19使用从第三增益调整部23输出的参照信号来调整步长参数μ。由此，μ调整部19能够适当地调整步长参数μ。
(实施方式3)
[实施方式3所涉及的主动降噪装置的结构]
下面，对实施方式3所涉及的主动降噪装置的功能结构进行说明。图9是示出实施方式3所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。此外，在下面的实施方式3中，对于已经出现的事项，省略详细的说明。
如图9所示，车辆350与车辆50的不同点在于，车辆350具备主动降噪装置310来代替主动降噪装置10。主动降噪装置310具有对于主动降噪装置210追加了压缩器24的结构。
压缩器24将被输入到误差信号输入部的具有阈值以上的振幅的误差信号压缩并输出。压缩器24例如通过DSP等处理器执行软件(控制程序)来实现。压缩器24的阈值通常与压缩器14的阈值不同，但也可以与压缩器14的阈值相同。
压缩器24与压缩器14联动。具体地说，压缩器24在压缩着误差信号时，向压缩器14通知误差信号的压缩率。压缩器14在接受着误差信号的压缩率的通知的期间，即使参照信号的振幅小于阈值，也以与压缩器24相同的压缩率压缩参照信号。同样地，压缩器14在压缩着参照信号时，向压缩器24通知参照信号的压缩率。压缩器24在接受着参照信号的压缩率的通知的期间，即使误差信号的振幅小于阈值，也以与压缩器14相同的压缩率压缩参照信号。在此的相同是指实质上相同这样的含义，并不是严格上的含义。此外，压缩器24也可以与误差信号的振幅是否为阈值以上无关地，与压缩器14联动地进行动作。也就是说，也可以是如下结构：对于压缩器24未设定阈值，压缩器24以与压缩器14进行动作时相同的压缩率进行动作，在压缩器14不进行动作时压缩器24不进行动作。
如此，在参照信号和误差信号中的一方被压缩的情况下，参照信号和误差信号中的另一方也被压缩，由此自适应滤波器的系数成为按照设想的大小。因而，主动降噪装置310能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
另外，还考虑了向压缩器14输入着阈值以上的参照信号、并且向压缩器24输入着阈值以上的误差信号的情况(也就是说，需要压缩器14和压缩器24这两方进行信号的压缩的情况)。在这种情况下，通过压缩器14和压缩器24相互通知压缩率，由此使压缩器14的压缩率及压缩器24的压缩率与压缩率中的较高的一方一致。在此的压缩率高是指振幅变得更小(能够更好地压缩振幅)。
例如，在向压缩器14输入着具有应以第一压缩率压缩的振幅的参照信号、并且向压缩器24输入着具有应以第三压缩率压缩的振幅的误差信号的情况下，压缩器14的压缩率及压缩器24的压缩率均与第一压缩率及第三压缩率中的较高的压缩率相同。在此的相同是实质上相同这样的含义，并不是严格上的含义。
如此，通过使参照信号和误差信号的压缩率一致，由此自适应滤波器的系数成为按照设想的大小。因而，主动降噪装置310能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
此外，主动降噪装置310也可以与主动降噪装置210同样地，还具备第一增益调整部21、第二增益调整部22以及第三增益调整部23。
(实施方式4)
[实施方式4所涉及的主动降噪装置的结构]
下面，对实施方式4所涉及的主动降噪装置的功能结构进行说明。图10是示出实施方式4所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。此外，在下面的实施方式4中，对于已经出现的事项，省略详细的说明。
如图10所示，车辆450与车辆50的不同点在于，车辆450具备主动降噪装置410来代替主动降噪装置10。
主动降噪装置410具有与主动降噪装置210类似的结构。在此，在主动降噪装置210中，模拟声音传递特性滤波器部16生成利用模拟传递特性对从压缩器14输出的参照信号进行校正而得到的滤波参照信号。与此相对，在主动降噪装置410中，模拟声音传递特性滤波器部16生成利用模拟传递特性对被输入到了参照信号输入端子11且被输入到压缩器14之前的参照信号进行校正而得到的滤波参照信号。
如果输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况是突发现象，则认为因其引起的自适应滤波器的系数被更新的期间极短。因此，主动降噪装置410通过压缩器14来抑制杂音，并且在滤波器系数的更新中使用不经由压缩器14的参照信号。由此，自适应滤波器的系数成为按照设想的大小，因此能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
此外，主动降噪装置410也可以与主动降噪装置210同样地，还具备第一增益调整部21、第二增益调整部22以及第三增益调整部23。另外，主动降噪装置410也可以与主动降噪装置310同样地，还具备用于压缩误差信号的压缩器24。
(实施方式5)
[实施方式5所涉及的主动降噪装置的结构]
下面，对实施方式5所涉及的主动降噪装置的功能结构进行说明。图11是示出实施方式5所涉及的主动降噪装置的功能结构的框图。此外，在下面的实施方式5中，对于已经出现的事项，省略详细的说明。
如图11所示，车辆550与车辆50的不同点在于，车辆550具备主动降噪装置510来代替主动降噪装置10。
主动降噪装置510具备：第一参照信号输入端子111、第二参照信号输入端子211、抵消信号输出端子112、误差信号输入端子113、压缩器114、自适应滤波器部115、模拟声音传递特性滤波器部116、滤波器系数更新部117、μ调整部119、压缩器214、自适应滤波器部215、模拟声音传递特性滤波器部216、滤波器系数更新部217、μ调整部219、存储部118以及加法部122。
第一参照信号输入端子111为第一参照信号输入部的一例，第一参照信号输入端子111被输入由被安装于车辆550的第一参照信号源151输出的第一参照信号。具体地说，第一参照信号源151是加速度传感器或者麦克风等。具体地说，第一参照信号输入端子111是由金属等形成的端子。
第二参照信号输入端子211为第二参照信号输入部的一例，第二参照信号输入端子211被输入由被安装于车辆550的第二参照信号源251输出的第二参照信号。具体地说，第二参照信号源121是加速度传感器或者麦克风等。具体地说，第二参照信号输入端子211是由金属等形成的端子。
压缩器114、自适应滤波器部115、模拟声音传递特性滤波器部116、滤波器系数更新部117以及μ调整部119使用被输入到第一参照信号输入端子111的第一参照信号和被输入到误差信号输入端子113的误差信号，来生成抵消信号。这些构成要素的功能及动作与压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16、滤波器系数更新部17及μ调整部19相同。此外，模拟声音传递特性滤波器部116所使用的模拟传递特性被存储于存储部118。
压缩器214、自适应滤波器部215、模拟声音传递特性滤波器部216、滤波器系数更新部217以及μ调整部219使用被输入到第二参照信号输入端子211的第二参照信号和被输入到误差信号输入端子113的误差信号，来生成抵消信号。这些构成要素的功能及动作与压缩器14、自适应滤波器部15、模拟声音传递特性滤波器部16、滤波器系数更新部17及μ调整部19相同。此外，模拟声音传递特性滤波器部216所使用的模拟传递特性被存储于存储部118。
加法部122将从自适应滤波器部115输出的抵消信号和从自适应滤波器部215输出的抵消信号相加，将相加后的抵消信号输出到抵消信号输出端子112。加法部122例如由DSP等处理器实现，但也可以通过微计算机或者使用了运算放大器等的加法电路来实现。
在如上所述的主动降噪装置510中，当第一参照信号和第二参照信号中的仅一方被压缩器压缩时，抵消信号中包含的第一参照信号的成分和第二参照信号的成分失衡，可能无法在远离误差信号源53的场所处充分地得到降噪效果。
因此，在主动降噪装置510中，压缩器114与压缩器214联动。具体地说，压缩器114在压缩着第一参照信号时，向压缩器214通知第一参照信号的压缩率。压缩器214在接受着第一参照信号的压缩率的通知的期间，即使第二参照信号的振幅小于阈值，也以与压缩器114相同的压缩率压缩第二参照信号。同样地，压缩器214在压缩着第二参照信号时，向压缩器114通知第二参照信号的压缩率。压缩器114在接受着第二参照信号的压缩率的通知的期间，即使第一参照信号的振幅小于阈值，也以与压缩器214相同的压缩率压缩第一参照信号。在此的相同是实质上相同这样的含义，并不是严格上的含义。
如此，在第一参照信号和第二参照信号中的一方被压缩的情况下，本来无需被压缩的第一参照信号和第二参照信号中的另一方也被压缩，由此抑制抵消信号中包含的第一参照信号的成分与第二参照信号的成分失衡的情况。也就是说，主动降噪装置510能够抑制远离误差信号源53的场所处的降噪效果降低的情况。
另外，还考虑了向压缩器114输入着阈值以上的第一参照信号、并且向压缩器214输入着阈值以上的第二参照信号的情况(也就是说，需要压缩器114和压缩器214这两方进行参照信号的压缩的情况)。在这种情况下，通过压缩器114和压缩器214相互通知压缩率，由此使压缩器114的压缩率及压缩器214的压缩率与压缩率中的较高的一方一致。在此的压缩率高是指振幅变得更小(能够更好地压缩振幅)。
例如，在向压缩器114输入着具有应以第一压缩率压缩的振幅的第一参照信号、并且向压缩器214输入着具有应以第二压缩率压缩的振幅的第二参照信号的情况下，压缩器114的压缩率及压缩器214的压缩率均与第一压缩率及第二压缩率中的较高的压缩率相同。在此的相同是实质上相同这样的含义，并不是严格上的含义。
如此，通过使第一参照信号和第二参照信号的压缩率一致，由此抑制抵消信号中包含的第一参照信号的成分与第二参照信号的成分失衡的情况。也就是说，主动降噪装置510能够抑制远离误差信号源53的场所处的降噪效果降低的情况。
此外，主动降噪装置510也可以与主动降噪装置210同样地，还具备增益调整部。另外，主动降噪装置510也可以与主动降噪装置310同样地，还具备用于压缩误差信号的压缩器。在主动降噪装置510中，也可以是，模拟声音传递特性滤波器部116和模拟声音传递特性滤波器部216各自生成利用模拟传递特性对被输入到了参照信号输入端子且被输入到压缩器之前的参照信号进行校正而得到的滤波参照信号。
(效果等)
如以上说明的那样，主动降噪装置110是降低车辆50内的空间55中的噪声N0的主动降噪装置。主动降噪装置10具备：参照信号输入端子11，其被输入由被安装于车辆50的参照信号源51输出的与噪声N0具有相关性的参照信号；压缩器14，其将被输入到参照信号输入端子11的具有第一阈值以上的振幅的参照信号压缩并输出；自适应滤波器部15，其通过对从压缩器14输出的参照信号应用自适应滤波器，来生成被使用于输出用于降低噪声N0的抵消音N1的抵消信号；抵消信号输出端子12，其输出所生成的抵消信号；滤波器系数更新部17，其使用步长参数μ来更新自适应滤波器的系数；以及μ调整部19，其使用被输入到压缩器14之前的参照信号来调整步长参数μ。车辆50为移动体装置的一例，参照信号输入端子11为第一参照信号输入部的一例，抵消信号输出端子12为抵消信号输出部的一例，压缩器14为第一压缩器的一例。
这种主动降噪装置110具备压缩器14，因此在因突发地产生的噪声N0等而造成参照信号的振幅比设想大的情况下，也将维持了波形的参照信号输出到自适应滤波器部15。也就是说，在参照信号的振幅极大的情况下，也将该参照信号的具有实质上相同的频率成分的信号输出到自适应滤波器部15。因而，主动降噪装置10能够从自适应滤波器部15输出适当的抵消信号，其结果，能够抑制抵消音N1成为杂音的情况。
另外，主动降噪装置110具备压缩器14，并且在从压缩器14输出着被压缩后的参照信号时，也能够适当地调整步长参数μ。因此，主动降噪装置110能够提高从压缩器14输出着被压缩后的参照信号时的降噪效果。
另外，在实施方式5中，主动降噪装置510具备：第二参照信号输入端子211，其被输入由被安装于车辆550的第二参照信号源251输出的与噪声N0具有相关性的第二参照信号；以及压缩器214，其将被输入到第二参照信号输入端子211的具有第二阈值以上的振幅的第二参照信号压缩并输出。主动降噪装置510所具备的压缩器114为第一压缩器的另一例，第二参照信号输入端子211为第二参照信号输入部的一例。在压缩器214将具有第二阈值以上的振幅的第二参照信号压缩并输出着时，压缩器114将小于第一阈值的第一参照信号以与压缩器214相同的压缩率压缩并输出。在压缩器114将具有第一阈值以上的振幅的第一参照信号压缩并输出着时，压缩器214将具有小于第二阈值的振幅的第二参照信号以与压缩器114相同的压缩率压缩并输出。
这种主动降噪装置510能够抑制抵消信号中包含的第一参照信号的成分与第二参照信号的成分失衡的情况。也就是说，主动降噪装置510能够抑制远离误差信号源53的场所处的降噪效果降低的情况。
另外，在主动降噪装置510中，在向压缩器114输入着具有应以第一压缩率压缩的第一阈值以上的振幅的第一参照信号、并且向压缩器214输入着具有应以第二压缩率压缩的第二阈值以上的振幅的所述第二参照信号的情况下，压缩器114的压缩率及压缩器214的压缩率均与第一压缩率及第二压缩率中的较高的压缩率相同。
这种主动降噪装置510能够抑制抵消信号中包含的第一参照信号的成分与第二参照信号的成分失衡的情况。也就是说，主动降噪装置510能够抑制远离误差信号源53的场所处的降噪效果降低的情况。
另外，在实施方式3中，主动降噪装置310具备：误差信号输入端子13，其被输入同由于抵消音N1与噪声N0的干涉而产生的残留音对应的误差信号；压缩器24，其将被输入到误差信号输入端子13的具有第三阈值以上的振幅的误差信号压缩并输出；以及模拟声音传递特性滤波器部16，其生成利用模拟传递特性对上述参照信号进行校正而得到的滤波参照信号，该模拟传递特性是对从抵消信号输出端子12到误差信号输入端子13为止的声音传递特性进行模拟而得到的。滤波器系数更新部17使用步长参数μ、从压缩器24输出的误差信号以及滤波参照信号来更新自适应滤波器的系数。误差信号输入端子13为误差信号输入部的一例，压缩器24为第三压缩器的一例。
这种主动降噪装置310能够除了压缩参照信号之外还压缩误差信号。
另外，在主动降噪装置310中，在压缩器24将具有第三阈值以上的振幅的误差信号压缩并输出着时，压缩器14将具有小于第一阈值的振幅的第一参照信号以与压缩器24相同的压缩率压缩并输出，在压缩器14将具有第一阈值以上的振幅的第一参照信号压缩并输出着时，压缩器24将具有小于第三阈值的振幅的误差信号以与压缩器14相同的压缩率压缩并输出。
这种主动降噪装置310能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
另外，在主动降噪装置310中，在向压缩器14输入着具有应以第一压缩率压缩的第一阈值以上的振幅的第一参照信号、并且向压缩器24输入着具有应以第三压缩率压缩的第三阈值以上的振幅的误差信号的情况下，压缩器14的压缩率及压缩器24的压缩率均与第一压缩率及第三压缩率中的较高的压缩率相同。
这种主动降噪装置310能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
另外，在主动降噪装置310中，也可以是，压缩器24与误差信号的振幅无关地，在压缩器14压缩着第一参照信号时，将被输入到误差信号输入部的误差信号以与第一压缩器相同的压缩率压缩并输出。
这种主动降噪装置310能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
另外，在实施方式4中，主动降噪装置410还具备：误差信号输入端子13，其被输入同由于抵消音N1与噪声N0的干涉而产生的残留音对应的误差信号；以及模拟声音传递特性滤波器部16，其生成利用模拟传递特性对被输入到了参照信号输入端子11且被输入到压缩器14之前的参照信号进行校正而得到的滤波参照信号，该模拟传递特性是对从抵消信号输出端子12到误差信号输入端子13为止的声音传递特性进行模拟而得到的。滤波器系数更新部17使用步长参数μ、误差信号以及滤波参照信号来更新自适应滤波器的系数。
这种主动降噪装置410能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
另外，例如，μ调整部19将步长参数μ设定为与被输入到压缩器14之前的参照信号的振幅的规定期间中的均方值的倒数成比例的值。
根据这种μ调整部19，能够适当地调整步长参数μ。
另外，例如，在从压缩器14输出着被压缩后的第一参照信号时，滤波器系数更新部17停止自适应滤波器的系数的更新。
这种主动降噪装置10等能够抑制在参照信号恢复到小于阈值的振幅时输出大的抵消音N1而导致该抵消音N1成为杂音的情况。
另外，由主动降噪装置10等的计算机执行的主动降噪方法是降低车辆50内的空间55中的噪声的主动降噪方法。主动降噪方法包括：第一步骤，将由被安装于车辆50的参照信号源51输出的与噪声N0具有相关性的、具有第一阈值以上的振幅的参照信号压缩并输出；在第二步骤中，对在第一步骤中输出的参照信号应用自适应滤波器来生成被使用于输出用于降低噪声N0的抵消音N1的抵消信号；第三步骤，使用步长参数μ来更新自适应滤波器的系数；以及第四步骤，使用被压缩之前的参照信号来调整步长参数μ。
这种主动降噪方法能够与主动降噪装置110同样地抑制抵消音成为杂音的情况。
(其它的实施方式)
以上，对实施方式1～5进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式1～5。
例如，上述实施方式1～5所涉及的主动降噪装置也可以搭载于除车辆以外的移动体装置。移动体装置例如可以是航空器或者船舶。另外，本公开可以作为这种除车辆以外的移动体装置来实现。
另外，上述实施方式1～5所涉及的主动降噪装置的结构为一例。例如，主动降噪装置也可以包括D/A变换器、滤波器、功率放大器、或者A/D变换器等构成要素。
另外，在上述实施方式1～5中，将参照信号输入部、误差信号输入部以及抵消信号输出部作为相互不同的端子进行了说明，但也可以是单一的端子。例如，根据能够将参照信号源、误差信号源以及抵消音源等设备以串起来的方式连接的数字通信标准，能够通过单一的端子来实现参照信号输入部、误差信号输入部以及抵消信号输出部。
另外，上述实施方式1～5所涉及的主动降噪装置进行的处理为一例。例如，在上述实施方式中说明的数字信号处理的一部分也可以通过模拟信号处理来实现。
另外，例如，在上述实施方式1～5中，特定的处理部所执行的处理也可以由其它的处理部执行。另外，多个处理的顺序也可以变更，多个处理也可以并行地执行。
另外，在上述实施方式1～5中，各构成要素也可以通过执行适于各构成要素的软件程序来实现。各构成要素也可以通过CPU或者处理器等程序执行部读出并执行记录于硬盘或者半导体存储器等记录介质的软件程序来实现。
另外，在上述实施方式1～5中，各构成要素也可以通过硬件来实现。例如，各构成要素也可以是电路(或者集成电路)。这些电路既可以整体上构成1个电路，也可以是分别独立的电路。另外，这些电路既可以分别是通用的电路，也可以分别是专用的电路。
另外，各构成要素也可以是电路(或者集成电路)。这些电路既可以整体上构成1个电路，也可以是分别独立的电路。另外，这些电路既可以分别是通用的电路，也可以分别是专用的电路。
另外，本公开的全局或者具体的方式也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序或者计算机可读取的CD-ROM等非临时的记录介质来实现。另外，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序以及计算机可读取的非临时的记录介质的任意组合来实现。
例如，本公开也可以作为主动降噪装置(计算机或者DSP)所执行的主动降噪方法来实现，也可以作为用于使计算机或者DSP执行上述主动降噪方法的程序来实现。另外，本公开也可以作为具备上述实施方式所涉及的主动降噪装置和参照信号源的移动体装置(例如，车辆)或者降噪系统来实现。
此外，通过对各实施方式实施本领域技术人员想出的各种变形而得到的方式、或者在不脱离本公开的宗旨的范围内将各实施方式中的构成要素和功能任意地组合而实现的方式也包含于本公开中。
产业上的可利用性
本公开的主动降噪装置例如作为能够降低车室内的噪声的装置是有用的。
附图标记说明
10、110、210、310、410、510：主动降噪装置；11、111、211：参照信号输入端子；12、112、212：抵消信号输出端子；13、113、213：误差信号输入端子；14、24、114、214：压缩器；15、115、215：自适应滤波器部；16、116、216：模拟声音传递特性滤波器部；17、117、217：滤波器系数更新部；18、118：存储部；19、119、219：μ调整部；21：第一增益调整部；22：第二增益调整部；23：第三增益调整部；50、150、250、350、450、550：车辆；51：参照信号源；52：抵消音源；53：误差信号源；54：车辆主体；55：空间；122：加法部；151：第一参照信号源；251：第二参照信号源；N0：噪声；N1：抵消音。

Claims (12)

1.一种主动降噪装置，降低移动体装置内的空间中的噪声，所述主动降噪装置具备：
第一参照信号输入部，其被输入由被安装于所述移动体装置的第一参照信号源输出的与所述噪声具有相关性的第一参照信号；
第一压缩器，其将被输入到所述第一参照信号输入部的具有第一阈值以上的振幅的所述第一参照信号压缩并输出；
自适应滤波器部，其通过对从所述第一压缩器输出的所述第一参照信号应用自适应滤波器，来生成被使用于输出用于降低所述噪声的抵消音的抵消信号；
抵消信号输出部，其输出所生成的所述抵消信号；
滤波器系数更新部，其使用步长参数来更新所述自适应滤波器的系数；以及
μ调整部，其使用被输入到所述第一压缩器之前的所述第一参照信号来调整所述步长参数。
2.根据权利要求1所述的主动降噪装置，其中，还具备：
第二参照信号输入部，其被输入由被安装于所述移动体装置的第二参照信号源输出的与所述噪声具有相关性的第二参照信号；以及
第二压缩器，其将被输入到所述第二参照信号输入部的具有第二阈值以上的振幅的所述第二参照信号压缩并输出，
其中，在所述第二压缩器将具有所述第二阈值以上的振幅的所述第二参照信号压缩并输出着时，所述第一压缩器将具有小于所述第一阈值的振幅的所述第一参照信号以与所述第二压缩器相同的压缩率压缩并输出，
在所述第一压缩器将具有所述第一阈值以上的振幅的所述第一参照信号压缩并输出着时，所述第二压缩器将具有小于所述第二阈值的振幅的所述第二参照信号以与所述第一压缩器相同的压缩率压缩并输出。
3.根据权利要求1所述的主动降噪装置，其中，还具备：
第二参照信号输入部，其被输入由被安装于所述移动体装置的第二参照信号源输出的与所述噪声具有相关性的第二参照信号；以及
第二压缩器，其将被输入到所述第二参照信号输入部的具有第二阈值以上的振幅的所述第二参照信号压缩并输出，
其中，在向所述第一压缩器输入着具有应以第一压缩率压缩的所述第一阈值以上的振幅的所述第一参照信号、并且向所述第二压缩器输入着具有应以第二压缩率压缩的所述第二阈值以上的振幅的所述第二参照信号的情况下，所述第一压缩器的压缩率及所述第二压缩器的压缩率均与所述第一压缩率及所述第二压缩率中的较高的压缩率相同。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的主动降噪装置，其中，还具备：
误差信号输入部，其被输入同由于所述抵消音与所述噪声的干涉而产生的残留音对应的误差信号；
第三压缩器，其将被输入到所述误差信号输入部的具有第三阈值以上的振幅的所述误差信号压缩并输出；以及
模拟声音传递特性滤波器部，其生成利用模拟传递特性对所述第一参照信号进行校正而得到的滤波参照信号，所述模拟传递特性是对从所述抵消信号输出部到所述误差信号输入部为止的声音传递特性进行模拟而得到的，
所述滤波器系数更新部使用所述步长参数、从所述第三压缩器输出的所述误差信号以及所述滤波参照信号来更新所述自适应滤波器的系数。
5.根据权利要求4所述的主动降噪装置，其中，
在所述第三压缩器将具有所述第三阈值以上的振幅的所述误差信号压缩并输出着时，所述第一压缩器将小于所述第一阈值的所述第一参照信号以与所述第三压缩器相同的压缩率压缩并输出，
在所述第一压缩器将具有所述第一阈值以上的振幅的所述第一参照信号压缩并输出着时，所述第三压缩器将小于所述第三阈值的所述误差信号以与所述第一压缩器相同的压缩率压缩并输出。
6.根据权利要求4所述的主动降噪装置，其中，
在向所述第一压缩器输入着具有应以第一压缩率压缩的所述第一阈值以上的振幅的所述第一参照信号、并且向所述第三压缩器输入着具有应以第三压缩率压缩的所述第三阈值以上的振幅的所述误差信号的情况下，所述第一压缩器的压缩率及所述第三压缩器的压缩率均与所述第一压缩率及所述第三压缩率中的较高的压缩率相同。
7.根据权利要求1～3中的任一项所述的主动降噪装置，其中，还具备：
误差信号输入部，其被输入同由于所述抵消音与所述噪声的干涉而产生的残留音对应的误差信号；
第三压缩器，其与所述误差信号的振幅无关地，在所述第一压缩器压缩着所述第一参照信号时，将被输入到所述误差信号输入部的所述误差信号以与第一压缩器相同的压缩率压缩并输出；以及
模拟声音传递特性滤波器部，其生成利用模拟传递特性对所述第一参照信号进行校正而得到的滤波参照信号，所述模拟传递特性是对从所述抵消信号输出部到所述误差信号输入部为止的声音传递特性进行模拟而得到的，
所述滤波器系数更新部使用所述步长参数、从所述第三压缩器输出的所述误差信号以及所述滤波参照信号来更新所述自适应滤波器的系数。
8.根据权利要求1或2所述的主动降噪装置，其中，还具备：
误差信号输入部，其被输入同由于所述抵消音与所述噪声的干涉而产生的残留音对应的误差信号；以及
模拟声音传递特性滤波器部，其生成利用模拟传递特性对被输入到了所述第一参照信号输入部且被输入到所述第一压缩器之前的所述第一参照信号进行校正而得到的滤波参照信号，所述模拟传递特性是对从所述抵消信号输出部到所述误差信号输入部为止的声音传递特性进行模拟而得到的，
所述滤波器系数更新部使用所述步长参数、所述误差信号以及所述滤波参照信号来更新所述自适应滤波器的系数。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的主动降噪装置，其中，
所述μ调整部将所述步长参数设定为与被输入到所述第一压缩器之前的所述第一参照信号的振幅的规定期间中的均方值的倒数成比例的值。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的主动降噪装置，其中，
在从所述第一压缩器输出着被压缩后的所述第一参照信号时，所述滤波器系数更新部停止所述自适应滤波器的系数的更新。
11.一种移动体装置，具备：
根据权利要求1～10中的任一项所述的主动降噪装置；以及
所述第一参照信号源。
12.一种主动降噪方法，降低移动体装置内的空间中的噪声，所述主动降噪方法包括：
第一步骤，将由被安装于所述移动体装置的第一参照信号源输出的与所述噪声具有相关性的、具有第一阈值以上的振幅的第一参照信号压缩并输出；
第二步骤，通过对在所述第一步骤中输出的所述第一参照信号应用自适应滤波器，来生成被使用于输出用于降低所述噪声的抵消音的抵消信号；
第三步骤，使用步长参数来更新所述自适应滤波器的系数；以及
第四步骤，使用被压缩前的所述第一参照信号来调整所述步长参数。
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