DE112018001323B4 - Aktive Geräuschminderungsvorrichtung und aktives Geräuschminderungsverfahren - Google Patents

Abstract

Aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1), die ein Geräusch an einem Steuerpunkt in einem Fahrzeug durch Veranlassen eines Steuertons zum Interferieren mit einem Steuerzielton aktiv reduziert, wobei der Steuerzielton von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, wobei die aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1) umfasst:einen Standardsignalgenerator (20), der ein Standardsignal (X(n)), das mit dem Steuerzielton korreliert ist, erzeugt und ausgibt;ein adaptives Filter (30, 31, 32, 33), das auf Grundlage des ausgegebenen Standardsignals und eines Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)), der ein in dem Fahrzeug wiedergegebenes Audiosignal betrifft, ein Steuersignal (Y(n)) erzeugt;eine Steuerton-Ausgabeeinheit (40), die einen Steuerton ausgibt, der dem Steuersignal (Y(n)) entspricht; undeinen Fehlersignaldetektor (50), der ein Restgeräusch, das durch Interferenz zwischen dem Steuerzielton und dem Steuerton an dem Steuerpunkt verursacht wird, erfasst und ein dem Restgeräusch entsprechendes Fehlersignal (E(n)) ausgibt,wobeidas adaptive Filter (30, 31, 32, 33) enthält:einen Referenzsignalgenerator (303), der auf Grundlage des in das adaptive Filter (30, 31, 32, 33) eingegebenen Standardsignals (X(n)) ein Referenzsignal (R(n)) erzeugt;einen Steuersignalgenerator (301), der das Steuersignal (Y(n)) durch Multiplizieren des Standardsignals (X(n)) mit einem Filterkoeffizienten erzeugt;eine Schrittweiten-Einstelleinheit (304), die einen Schrittweitenparameter (µ) zum Steuern eines Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten einstellt; undeine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (302), die einen Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten für den Schrittweitenparameter (µ) auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)) und einer Änderung des Steuersignals (Y(n)) einstellt und den Filterkoeffizienten mit Hilfe des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten auf Grundlage des Referenzsignals (R(n) und des Fehlersignals (E(n)) so aktualisiert, dass das Restgeräusch reduziert wird,wobei die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (302) den Schrittweitenparameter (µ) mit Hilfe des eingestellten Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten anpasst,- um den Schrittweitenparameter (µ) zu reduzieren, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell zunimmt, und/oder- um den Schrittweitenparameter (µ) zu erhöhen, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell abnimmt.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktive Geräuschminderungsvorrichtung und ein aktives Geräuschminderungsverfahren zum aktiven Reduzieren eines dröhnenden Geräuschs eines Motors, das in einem Fahrzeuginnenraum aufgrund einer Motorvibration eines sich bewegenden Körpers erzeugt wird.
• Technischer Hintergrund
• Um eine aktive Vibrationssteuervorrichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, gegenüber einer Störung robust zu sein, wobei das volle Potential einer Lärmminderung ausgeschöpft wird, wird in JP H07-219563 A vorgeschlagen, dass ein Referenzsignal in Form einer Sinuswelle in einem Referenzsignal-Eingabemittel erzeugt und über einen A/D-Wandler an ein adaptives Filter und ebenso an ein Filter gegeben wird. Die Ausgabe des Filters wird an einen LMS-Verarbeitungsteil, der den Filterkoeffizienten des adaptiven Filters mit einem LMS-Algorithmus aktualisiert, und ebenso an eine Vergleichs-und-Berechnungsschaltung gegeben. Die Ausgabe des adaptiven Filters wird an die Vergleichs-und-Berechnungsschaltung gegeben und in der Vergleichs-und-Berechnungsschaltung wird eine Koeffizientenaktualisierungsbreite in dem LMS-Verarbeitungsteil entsprechend der Ausgabe des Filters und des adaptiven Filters geändert. In dem LMS-Verarbeitungsteil wird der Filterkoeffizient entsprechend einem Fehlersignal von einem Mikrofon, der Ausgabe des Filters und der durch die Vergleichs-und-Berechnungsschaltung berechneten Koeffizientenaktualisierungsbreite aktualisiert.
• DE 11 2013 006 702 T5 betrifft eine Aktiv-Vibrations-/-Geräusch-Steuervorrichtung. Ein Steuersignalfilter empfängt ein durch eine Steuerfrequenz bestimmtes Tonquellensignal, wobei die Steuerfrequenz in Übereinstimmung mit der Vibrations-/Geräuschquelle, die Vibration/Geräusch erzeugt, festgelegt wurde, und ein Steuersignal ausgibt. Eine Filterkoeffizient-Aktualisierungseinheit aktualisiert Koeffizienten des Steuersignalfilters als Antwort auf ein Tonquellensignal und ein Fehlersignal. Ein Störungserfasser gibt ein Störungserfassungsergebnis als Antwort auf das Fehlersignal und ein geschätztes, sekundäres Vibrations-/Geräuschsignal aus. Ein Aktualisierungs-Steuerer stellt einen Aktualisierungsschritt der Filterkoeffizient-Aktualisierungseinheit in Übereinstimmung mit dem Störungserfassungsergebnis ein.
• In den letzten Jahren wird die aktive Geräuschminderungsvorrichtung in der Praxis eingesetzt, die das dröhnende Geräusch des Motors, das im Fahrzeuginnenraum eines fahrenden Fahrzeugs entsteht, reduziert. Die aktive Geräuschminderungsvorrichtung reduziert das dröhnende Geräusch des Motors durch Veranlassen eines Steuertons mit einer entgegengesetzten Phase und identischen Amplitude zum Interferieren mit dem dröhnenden Geräusch des Motors. Das dröhnende Geräusch des Motors ist ein Abstrahlgeräusch mit einer wahrnehmbaren Periodizität, die zu einer Drehung des Motors synchron ist. Die Motorvibration wird durch eine Fahrzeugkarosserie übertragen, und der Fahrzeuginnenraum, der ein geschlossener Raum ist, ruft unter bestimmten Bedingungen Resonanz hervor, sodass das Abstrahlgeräusch erzeugt wird.
• Die aktive Geräuschminderungsvorrichtung enthält ein adaptives Filter, das eine Übertragungsfunktion in einem Motorvibrationsübertragungssystem an sich selbst anpasst, um ein Signal Y(n) für einen Steuerton (nachfolgend als ein „Steuersignal Y(n)“ bezeichnet) zu erzeugen, der zu einem Steuerpunkt emittiert werden soll. Das adaptive Filter enthält einen Steuersignalgenerator, der das Steuersignal Y(n) erzeugt, und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit, die einen Filterkoeffizienten W(n) für den Steuersignalgenerator aktualisiert.
• Im adaptiven Filter des Vorsteuersystems erzeugt der Steuersignalgenerator das Steuersignal Y(n) beispielsweise durch Multiplizieren des Standardsignals X(n) auf Grundlage eines Motorimpulses mit dem Filterkoeffizienten W(n). Der Steuerton, der dem Steuersignal Y(n) entspricht, wird zu dem Steuerpunkt emittiert. Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit aktualisiert den Filterkoeffizienten W(n) schrittweise, um das Fehlersignal E(n) auf Grundlage des Signals E(n), das einem Restgeräusch, das an dem Steuerpunkt bestehen bleibt, entspricht (einer Differenz zwischen einem Steuerzielton und dem Steuerton, nachfolgend als „Fehlersignal E(n)“ bezeichnet), und des Referenzsignals R(n) zu reduzieren. Ein Optimierungsalgorithmus wie der Algorithmus der kleinsten mittleren Quadrate (LMS-Algorithmus; Least Mean Square) wird für die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit verwendet.
• Wenn das adaptive Filter eine Anzapfungslänge (Tap-Länge) von „1“ hat, das heißt für das adaptive Filter mit einer Anzapfung (Tap), ergibt sich der Filterkoeffizient W(n+1) zu einer Abtastzeit (n+1) (n ist eine positive ganze Zahl), wobei die Daten in konstanten Intervallen gemessen werden, aus der folgenden Formel (1). In Formel (1) ist µ ein Parameter, der einen Aktualisierungsbetrag des Filterkoeffizienten W(n) steuert, das heißt eine Konvergenzrate, und ist als ein Schrittweitenparameter bezeichnet. Wenn der Schrittweitenparameter µ reduziert wird, verbessert sich die Konvergenzgenauigkeit, während die Konvergenzrate abnimmt.
  [Mathematische Formel 1] $$\text{W}\left(\text{n+1}\right)=\text{W}\left(\text{n}\right)-\mu \cdot \text{E}\left(\text{n}\right)\cdot \text{R}\left(\text{n}\right)$$

  
• Das Standardsignal X(n), das in der aktiven Geräuschminderungsvorrichtung verwendet wird, enthält normalerweise eine Frequenzkomponente höherer Ordnung bei einer Frequenz (Motordrehzahl [U/min]/60 [s], nachfolgend als eine „Grundfrequenz“ bezeichnet), die einer Motordrehzahl entspricht. Da bei einem 4-Zylinder-Motor in Reihenbauweise während zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle viermal eine Explosion erzeugt wird, wird beispielsweise eine geradzahlige harmonische Komponente, das heißt eine Komponente 2N-ter Ordnung (N ist eine positive ganze Zahl) der Grundfrequenz eine Hauptkomponente des Standardsignals X(n). Das heißt, das Standardsignal X(n) enthält eine Komponente zweiter Ordnung, die eine Grundwelle darstellt, eine Komponente vierter Ordnung, eine Komponente sechster Ordnung und dergleichen, die Oberwellen darstellen. Herkömmlicherweise wird das Steuersignal Y(n) durch Multiplizieren aller Ordnungskomponenten, die in dem Standardsignal X(n) enthalten sind, mit dem gemeinsamen Filterkoeffizienten W(n) erzeugt.
• Nachfolgend ist der Fall beschrieben, in welchem die aktive Geräuschminderungsvorrichtung für eine Umgebung im Fahrzeuginnenraum verwendet wird, in welchem ein Audiosignal wiedergegeben wird. Wenn das Audiosignal in das Signal E(n) eingegeben wird, besteht das Risiko einer Dämpfung des Audiosignals, da der Filterkoeffizient W(n) unter Verwendung des Audiosignals aktualisiert wird. Beispielsweise offenbaren PTL 1, 2 Techniken zum Lösen des Problems. In den in PTL 1, 2 offenbarten Techniken wird eine Aktualisierungsrate durch Reduzieren des Schrittweitenparameters µ gemäß einem Ausgangspegel des Audiosignals reduziert, wodurch ein Einfluss eines Dämpfungseffekts auf das Audiosignal reduziert wird.
• Liste der Anführungen
• Patentliteratur
• PTL 1: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. JP H03-178845 A
• PTL 2: Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. JP 2008-213755 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung schafft eine aktive Geräuschminderungsvorrichtung und ein aktives Geräuschminderungsverfahren, die es ermöglichen, ein unnormales Restgeräusch in dem Fall, in welchem die aktive Geräuschminderungsvorrichtung und das aktive Geräuschminderungsverfahren in einer Umgebung angewendet werden, in der das Audiosignal reproduziert wird, zu reduzieren.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung reduziert eine aktive Geräuschminderungsvorrichtung durch Veranlassen eines Steuertons zum Interferieren mit einem Steuerzielton, der von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, aktiv ein Geräusch an einem Steuerpunkt in einem Fahrzeug. Die aktive Geräuschminderungsvorrichtung ist in Anspruch 1 definiert.
• Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung reduziert ein aktives Geräuschminderungsverfahren durch Veranlassen eines Steuertons zum Interferieren mit einem Steuerzielton, der von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, aktiv ein Geräusch an einem Steuerpunkt in einem Fahrzeug. Das aktive Geräuschminderungsverfahren ist in Anspruch 4 definiert.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das unnormale Restgeräusch in dem Fall, in welchem die aktive Geräuschminderungsvorrichtung für die Umgebung, in der das Audiosignal wiedergegeben wird, verwendet wird, reduziert werden.
• Figurenliste
• 1 ist ein Blockdiagramm, das eine aktive Geräuschminderungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt.
• 2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines adaptiven Filters darstellt.
• Beschreibung von Ausführungsformen
• Ein Problem, das bei der herkömmlichen Technik auftritt, ist vor der Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kurz beschrieben. Da bei den in PTL 1, 2 offenbarten Techniken der Schrittweitenparameter µ entsprechend dem Ausgangspegel des Audiosignals reduziert wird, wird eine adaptive Geschwindigkeit für das Audiosignal auch dann reduziert, wenn das Audiosignal bei einer Frequenz in der Nähe des Steuersignals Y(n) als Fehlersignal E(n) zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten W(n) verwendet wird. Andererseits wird die adaptive Verarbeitung in dem Fall, in welchem das Audiosignal auf eine andere Frequenz als die Frequenz in der Nähe des Steuersignals Y(n) geändert wird, mit einem reduzierten Schrittweitenparameter p durchgeführt, auch wenn der Wert des durch das Audiosignal falsch aktualisierten Filterkoeffizienten W(n) auf einen normalen Wert geändert wird, was insofern ein Problem verursacht, als eine Erzeugungszeit des unnormalen Restgeräuschs verlängert wird.
• Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung genau beschrieben. 1 ist eine Ansicht, die eine aktive Geräuschminderungsvorrichtung 1 der beispielhaften Ausführungsform darstellt. Die aktive Geräuschminderungsvorrichtung 1 ist in einem Fahrzeug installiert, das den Motor als eine Antriebsquelle enthält. Die aktive Geräuschminderungsvorrichtung 1 reduziert das dröhnende Geräusch des Motors (Steuerzielton), das in dem Fahrzeuginnenraum aufgrund der Motorvibrationen erzeugt wird, durch Veranlassen des Steuertons mit der entgegengesetzten Phase und der identischen Amplitude zum Interferieren mit dem dröhnenden Geräusch des Motors.
• Wie in 1 dargestellt, enthält die aktive Geräuschminderungsvorrichtung 1 eine Drehzahl-Erfassungseinheit 10, einen Standardsignalgenerator 20, eine adaptive Filtereinheit 30, eine Steuerton-Ausgabeeinheit 40, einen Fehlersignaldetektor 50 und eine Audioinformations-Erfassungseinheit 60.
• Die Drehzahl-Erfassungseinheit 10 erfasst die Drehzahl des Motors auf Grundlage eines mit der Drehung des Motors synchronisierten Motorimpulses. Beispielsweise wird der Motorimpuls von einem Motorumdrehungssensor (nicht dargestellt) eingegeben, der die Drehzahl des Motors erfasst. Die Drehzahl-Erfassungseinheit 10 gibt Drehzahlinformationen RPM über die Drehzahl des Motors an den Standardsignalgenerator 20 aus.
• Der Standardsignalgenerator 20 berechnet auf Grundlage der Drehzahlinformationen RPM von der Drehzahl-Erfassungseinheit 10 die Motorvibrationsfrequenz f0 (Grundfrequenz) und erzeugt ein Standardsignal X(n), das mit dem Steuerzielton korreliert ist. Beispielsweise enthält das Standardsignal X(n) eine Sinuskomponente und eine Kosinuskomponente und enthält eine Vielzahl von Ordnungskomponenten. Nachstehend ist eine Komponente k-ter Ordnung des Standardsignals X(n) als Xk(n) ausgedrückt.
• Da bei einem 4-Zylinder-Motor in Reihenbauweise während zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle viermal eine Explosion erzeugt wird, wird eine geradzahlige harmonische Komponente, das heißt eine Komponente 2N-ter Ordnung (N ist eine positive ganze Zahl) der Grundfrequenz f0 eine Hauptkomponente des Standardsignals X(n). In diesem Fall werden eine Komponente zweiter Ordnung (Grundwellenkomponente) und eine Komponente vierter Ordnung sowie eine Komponente achter Ordnung (harmonische Komponenten), die in dem Steuerzielton enthalten sind, für ein Steuerziel eingestellt. Das heißt, der Standardsignalgenerator 20 erzeugt ein Standardsignal X(n), das eine Komponente zweiter Ordnung X2(n), eine Komponente vierter Ordnung X4(n) und eine Komponente achter Ordnung X8(n) enthält, und gibt das Standardsignal X(n) an die adaptive Filtereinheit 30 aus. Die Komponente des Standardsignals ist nicht auf die geradzahligen Frequenzkomponente der Grundfrequenz f0 beschränkt, sondern kann aus der Grundfrequenz f0 und harmonischen Komponenten der Grundfrequenz f0 ausgewählt werden.
• Wenn die Drehzahl des 4-Zylinder-Motors in Reihenbauweise beispielsweise 2400 U/min beträgt, ist die Grundfrequenz f0 40 Hz. Dann sind die Frequenzen f2, f4, f8 der Komponente zweiter Ordnung X2(n), der Komponente vierter Ordnung X4(n) und der Komponente achter Ordnung X8(n) des Standardsignals X(n) 80 Hz, 160 Hz bzw. 320 Hz.
• Die adaptive Filtereinheit 30 erzeugt das Steuersignal Y(n) auf Grundlage des Standardsignals X(n). Das Steuersignal Y(n) ist ein Signal, das dem Steuerton entspricht, der das in dem Fahrzeuginnenraum erzeugte dröhnende Geräusch des Motors auslöscht.
• Die adaptive Filtereinheit 30 enthält das adaptive Filter 31 für die Komponente zweiter Ordnung, das adaptive Filter 32 für die Komponente vierter Ordnung, das adaptive Filter 33 für die Komponente achter Ordnung und die Additionseinheit 34. Das heißt, das adaptive Filter ist für jede Ordnungskomponente vorgesehen, die das Steuerziel wird.
• Die adaptiven Filter 31 bis 33 erzeugen die Komponente zweiter Ordnung Y2(n), die Komponente vierter Ordnung Y4(n) und die Komponente achter Ordnung Y8(n) des Steuersignals Y(n) und geben diese Komponenten an die Additionseinheit 34 aus. Beispielsweise ist jedes der adaptiven Filter 31 bis 33 mit einem adaptiven Filter mit einer Anzapfung (Tap) und einer Anzapfungslänge (Tap-Länge) von „1“ konstruiert. Die adaptiven Filter 31 bis 33 sind weiter unten ausführlich beschrieben.
• Die Additionseinheit 34 erzeugt das Steuersignal Y(n) durch Kombinieren der Ordnungskomponenten Y2(n), Y4(n) und Y8(n), die von den adaptiven Filtern 31 bis 33 ausgegeben werden, und gibt das Steuersignal Y(n) an die Steuerton-Ausgabeeinheit 40 aus.
• Die Steuerton-Ausgabeeinheit 40 enthält einen Lautsprecher, der an einer vorgegebenen Position (beispielsweise hinter einem Rücksitz) in dem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Die Steuerton-Ausgabeeinheit 40 wandelt das Steuersignal Y(n) mittels eines DA-Wandlers (Digital-Analog-Wandlers) (nicht dargestellt) in ein analoges Signal um und gibt das Steuersignal Y(n) über den Lautsprecher aus. Der von der Steuerton-Ausgabeeinheit 40 ausgegebene Steuerton wird über eine Übertragungsleitung (Sekundärpfad) mit einer Übertragungscharakteristik C übertragen und erreicht den Steuerpunkt. Am Steuerpunkt interferiert der über einen Primärpfad übertragene Steuerzielton mit dem über den Sekundärpfad übertragenen Steuerton, wodurch der Steuerzielton gedämpft wird.
• Der Fehlersignaldetektor 50 enthält ein Mikrofon, das in der Nähe des Steuerpunkts (beispielsweise an einer Decke in einer Mitte des Fahrzeuginnenraums) angeordnet ist. Der Fehlersignaldetektor 50 erfasst mit Hilfe des Mikrofons ein Restgeräusch, das bestehen bleibt und nicht durch den Steuerton gedämpft wird, und gibt ein Fehlersignal E(n), das dem Restgeräusch entspricht, an die adaptive Filtereinheit 30 aus. Die adaptive Filtereinheit 30 verwendet das Fehlersignal E(n) bei der Aktualisierung des Filterkoeffizienten W(n).
• Das Audiosignal wird im Fahrzeuginnenraum wiedergegeben. Beispielsweise ist das Audiosignal ein Musiksignal, das durch eine Musikwiedergabevorrichtung wiedergegeben wird. Das Audiosignal ist nicht auf das Musiksignal beschränkt, sondern kann ein Sprachsignal, ein Toneffekt oder ein unerwünschtes Geräusch sein, das durch einen Radioempfänger, eine Navigationsvorrichtung oder eine Freisprecheinrichtung wiedergegeben wird. Obwohl in der beispielhaften Ausführungsform das Musiksignal dargestellt ist, können die gleichen Inhalte auch auf Audiosignale angewendet werden.
• Die Audioinformations-Erfassungseinheit 60 erfasst auf Grundlage des von der Musikwiedergabevorrichtung wiedergegebenen Audiosignals Audioinformationen. Beispielsweise werden Lautstärkeinformationen über ein Fahrzeugaudiogerät (nicht dargestellt) oder Informationen über einen Amplitudenwert des Musiksignals, die von einem DSP (digitalen Signalprozessor) in dem Fahrzeugaudiogerät ausgegeben werden, als die Audioinformationen eingegeben. Die Audioinformations-Erfassungseinheit 60 gibt die erfassten Audioinformationen an die adaptive Filtereinheit 30 aus.
• 2 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration jedes der adaptiven Filter 31 bis 33 darstellt. In 2 stellt ein Symbol mit dem Zusatz „k“ ein Signal der Komponente k-ter Ordnung dar. In der beispielhaften Ausführungsform gilt k = 2, 4, 8.
• Wie in 2 dargestellt, enthält jedes der adaptiven Filter 31 bis 33 einen Steuersignalgenerator 301, eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302, einen Referenzsignalgenerator 303, eine Schrittweiten-Einstelleinheit 304 und einen Audioinformationsprozessor 305.
• Der Steuersignalgenerator 301 erzeugt eine Komponente k-ter Ordnung Yk(n) des Steuersignals Y(n) durch Multiplizieren der Komponente k-ter Ordnung Xk(n) des Standardsignals X(n) mit dem Filterkoeffizienten Wk(n). Der Filterkoeffizient Wk(n+1) für die Komponente k-ter Ordnung zur Zeit (n+1) ergibt sich aus der folgenden Formel (2).
  [Mathematische Formel 2] $$\text{Wk}\left(\text{n+1}\right)=\text{Wk}\left(\text{n}\right)-\mu \text{k}\cdot \text{E}\left(\text{n}\right)\cdot \text{Rk}\left(\text{n}\right)$$

  
• Somit wird in der beispielhaften Ausführungsform der Schrittweitenparameter µk für jede Ordnungskomponente festgelegt und der Filterkoeffizient Wk(n) berechnet. Die Additionseinheit 34 kombiniert die Ordnungskomponente Yk(n), die von dem Steuersignalgenerator 301 ausgegeben wird, und gibt das Steuersignal Y(n) aus.
• Der Referenzsignalgenerator 303 erzeugt auf Grundlage der Komponente k-ter Ordnung Xk(n) des Standardsignals X(n) ein Referenzsignal Rk(n). Beispielsweise wird ein Signal, bei dem das Standardsignal X(n) mit Hilfe der Übertragungscharakteristik C^ (Sekundärpfad-Modell) korrigiert wird, welche die Übertragungscharakteristik C der Steuerton-Übertragungsleitung simuliert (was als ein gefilterter X LMS-Algorithmus bezeichnet wird), als das Referenzsignal Rk(n) verwendet.
• Die Schrittweiten-Einstelleinheit 304 stellt den Schrittweitenparameter µk ein, der einen Aktualisierungsbetrag des Filterkoeffizienten Wk(n) steuert. Die Schrittweiten-Einstelleinheit 304 stellt den Schrittweitenparameter µk für eine Komponente k-ter Ordnung auf Grundlage einer Frequenzfluktuation in der Komponente k-ter Ordnung Xk(n) des Standardsignals X(n) ein.
• Der Audioinformationsprozessor 305 berechnet auf Grundlage der Audioinformationen von der Audioinformations-Erfassungseinheit 60 einen Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n). Dabei ist der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) ein Eigenschaftsbetrag, der für die Komponente k-ter Ordnung berechnet wird. Nachfolgend werden Amplitudeninformationen über die Komponente k-ter Ordnung, die in den Audioinformationen enthalten ist, als ein Beispiel des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n) angeführt. Wie weiter unten beschrieben, ist der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) nicht auf die Amplitudeninformationen beschränkt. Der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) ist nicht im Besonderen auf die Ordnung beschränkt, und im Fall, dass der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag für den Gesamtgrad angegeben wird, wird die Bezeichnung A(n) verwendet.
• Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 aktualisiert auf Grundlage des Referenzsignals Rk(n) und des Fehlersignals E(n) nacheinander die Filterkoeffizienten Wk(n) so, dass das Fehlersignal E(n) minimiert wird. Beispielsweise kann ein LMS-Algorithmus (Least Mean Square, kleinstes mittleres Quadrat), bei dem es sich um eine Art der Methode der steilsten Steigung (steepest descent method) handelt, für einen adaptiven Algorithmus in der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 verwendet werden. Der Filterkoeffizient Wk(n) konvergiert bei einem optimalen Wert, sodass das Fehlersignal E(n) rekursiv reduziert wird, das heißt, das Restgeräusch an dem Steuerpunkt reduziert wird.
• Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 legt einen Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten Vk(n) für den Schrittweitenparameter µk auf Grundlage einer Änderungstendenz der Komponente k-ter Ordnung Yk(n) in dem Steuersignal Y(n) und des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n) fest. Wenn die wiedergegebene Musik von der Musikwiedergabevorrichtung einen großen Amplitudenwert aufweist, kehrt der falsch aktualisierte Filterkoeffizient Wk folglich innerhalb einer kurzen Zeit zu einem normalen Wert zurück, indem das Musiksignal als Fehlersignal E(n) angesehen wird, und die Erzeugungszeit des unnormalen Restgeräuschs kann verkürzt werden.
• Wenn genauer die Amplitudeninformationen über den Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert werden, vergleicht die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 Absolutwerte der Komponente k-ter Ordnung Yk(n) in dem Steuersignal Y(n) und der Komponente k-ter Ordnung Yk(n+1) in dem Steuersignal Y(n+1) der nächsten Abtastung miteinander. Wenn die Änderung des Steuersignals Y(n) als ein Ergebnis des Vergleichs tendenziell abnimmt, wird die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) größer als eine normale Zeit in Bezug auf den Schrittweitenparameter µk (2.0 in Tabelle 1) eingestellt, und der Filterkoeffizient wird mit Hilfe des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten Vk(n) aktualisiert. Folglich wird der Aktualisierungsbetrag einer nächsten Abtastung erhöht. Hier ist der Schrittweiten-Anpassungskoeffizient zu der normalen Zeit auf 1.0 eingestellt.
• Beispielsweise wählt die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 den Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten Vk(n), mit dem der Schrittweitenparameter µk gemäß Tabelle 1 multipliziert wird. Das heißt, wenn das Steuersignal Y(n) tendenziell abnimmt, während der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) größer oder gleich dem Schwellenwert wird, wird die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) gemäß Tabelle 1 auf 2.0 eingestellt. Der Aktualisierungsbetrag des Filterkoeffizienten Wk(n) wird verdoppelt, da der Schrittweitenparameter µk mit der Ordnungskomponente Vk(n) multipliziert wird. Somit wird eine Folgerate (follow-up rate) des adaptiven Filters erhöht.
• [Tabelle 1]

  Bestimmung auf Grundlage des Steuersignals Yk(n)	Bestimmung auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n)	Schrittweiten-Anpassungskoeffizient Vk(n)
  Abnehmende Tendenz	Größer oder gleich Schwellenwert	2,0
  Abnehmende Tendenz	Kleiner als Schwellenwert	1,0
  Zunehmende Tendenz	-	1,0

• Wenn die Drehzahl des 4-Zylinder-Motors in Reihenbauweise beispielsweise 2400 U/min beträgt, beträgt die Grundfrequenz f0 40 Hz und die Komponente zweiter Ordnung f2 beträgt 80 Hz. Wenn nun die Musikwiedergabevorrichtung das Signal, das die Frequenzkomponente von 80 Hz enthält, wiedergibt, wird der Filterkoeffizient W2 aktualisiert, während das Signal von der Musikwiedergabevorrichtung im Fehlersignal E(n) wiedergegeben wird. Es wird angenommen, dass das Signal, das die Frequenzkomponente von 80 Hz enthält und von der Musikwiedergabevorrichtung ausgegeben wird, in das Musiksignal, das die Frequenzkomponente von 50 Hz enthält, umgeändert wird, ohne dass die Amplitude geändert wird, nachdem der Filterkoeffizient W2 für eine lange Zeit falsch aktualisiert wird. Da der Wert des Filterkoeffizienten W2 in diesem Fall mit der abnehmenden Tendenz aktualisiert wird, nehmen die Absolutwerte der Komponente zweiter Ordnung Y2(n) in dem Steuersignal Y(n) und der Komponente zweiter Ordnung Y2(n+1) in dem Steuersignal Y(n+1) der nächsten Abtastung tendenziell ab, wenn sie miteinander verglichen werden. Wenn das Steuersignal Y(n) tendenziell abnimmt, während der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) größer oder gleich dem Schwellenwert ist, wird der Schrittweitenparameter µ2 mit dem Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V2(n) multipliziert, sodass die Folgerate erhöht wird. Folglich kann der Filterkoeffizient in einer kurzen Zeit in den Wert für den normalen Zustand (das heißt den Zustand, in dem das Musiksignal nicht in dem Eingangssignal des Fehlersignaldetektors 50 enthalten ist) umgeändert werden. Somit kann die Erzeugungszeit des unnormalen Restgeräuschs von 80 Hz verkürzt werden. In der beispielhaften Ausführungsform wird die Anpassung des Schrittweitenparameters am adaptiven Filter jeder Ordnungskomponente durchgeführt.
• Wie oben beschrieben, reduziert die aktive Geräuschminderungsvorrichtung 1 der beispielhaften Ausführungsform durch Veranlassen des Steuertons zum Interferieren mit dem Steuerzielton, der von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, aktiv das Geräusch an dem Steuerpunkt. Die aktive Geräuschminderungsvorrichtung 1 enthält den Standardsignalgenerator 20, die adaptive Filtereinheit 30, die Steuerton-Ausgabeeinheit 40 und den Fehlersignaldetektor 50. Der Standardsignalgenerator 20 erzeugt das Standardsignal X(n), das mit dem Steuerzielton korreliert ist und eine Vielzahl von Ordnungskomponenten Xk(n) enthält. Die adaptive Filtereinheit 30 erzeugt das Steuersignal Y(n) auf Grundlage des Standardsignals X(n) und der Audioinformationen. Die Steuerton-Ausgabeeinheit 40 gibt einen Steuerton aus, der dem Steuersignal Y(n) entspricht. Der Fehlersignaldetektor 50 erfasst ein Restgeräusch, das durch Interferenz zwischen dem Steuerzielton und dem Steuerton an dem Steuerpunkt verursacht wird, um das dem Restgeräusch entsprechende Fehlersignal E(n) zu detektieren. Die adaptive Filtereinheit 30 enthält die Vielzahl von adaptiven Filtern 31 bis 33, die der Vielzahl von Ordnungskomponenten Xk(n) entsprechen, und die Additionseinheit 34, die das Steuersignal Y(n) durch Kombinieren der von der Vielzahl von adaptiven Filtern 31 bis 33 ausgegebenen Ordnungskomponenten Yk(n) erzeugt. In der aktiven Geräuschminderungsvorrichtung 1 enthält jedes der Vielzahl von adaptiven Filtern 31 bis 33 einen Referenzsignalgenerator 303, einen Steuersignalgenerator 301, eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302, eine Schrittweiten-Einstelleinheit 304 und einen Audioinformationsprozessor 305. Der Referenzsignalgenerator 303 erzeugt auf Grundlage der Ordnungskomponente Xk(n) des Standardsignals X(n), das in das adaptive Filter eingegeben wird, das Referenzsignal Rk(n). Der Steuersignalgenerator 301 erzeugt die Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) durch Multiplizieren der Ordnungskomponente Xk(n) des Standardsignals X(n) mit dem Filterkoeffizienten Wk(n). Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 aktualisiert auf Grundlage des Referenzsignals Rk(n) und des Fehlersignals E(n) die Filterkoeffizienten Wk(n) so, dass das Fehlersignal E(n) minimiert wird. Die Schrittweiten-Einstelleinheit 304 stellt den Schrittweitenparameter µk ein, der den Aktualisierungsbetrag des Filterkoeffizienten Wk(n) steuert. Der Audioinformationsprozessor 305 berechnet auf Grundlage der Audioinformationen, die in das adaptive Filter eingegeben werden, den Audioinformations-Eigenschaftsbetrag.
• Die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 berechnet die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) auf Grundlage der Änderung der Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) und des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n). Der Schrittweitenparameter µk wird anhand der berechneten Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten angepasst.
• Ein aktives Geräuschminderungsverfahren der beispielhaften Ausführungsform umfasst die folgenden Prozesse und reduziert durch Veranlassen des Steuertons zum Interferieren mit dem Steuerzielton, der von der Geräuschquelle erzeugt wird und die Periodizität aufweist, aktiv das Geräusch an dem Steuerpunkt. Das heißt, das aktive Geräuschminderungsverfahren umfasst einen Prozess (A) zum Erzeugen des Standardsignals X(n), einen Prozess (B) zum Erzeugen des Steuersignals Y(n), einen Prozess (C) zum Ausgeben des Steuertons und einen Prozess (D) zum Detektieren des Fehlersignals E(n). In dem Prozess (A) zum Erzeugen des Standardsignals X(n) wird das Standardsignal X(n), das mit dem Steuerzielton korreliert ist und die Vielzahl von Ordnungskomponenten enthält, erzeugt. In dem Prozess (B) zum Erzeugen des Steuersignals Y(n) wird das Steuersignal Y(n) auf Grundlage des Standardsignals X(n) und der Audioinformationen erzeugt. In dem Prozess (C) zum Ausgeben des Steuertons wird der Steuerton, der dem Steuersignal Y(n) entspricht, ausgegeben. In dem Prozess (D) zum Detektieren des Fehlersignals E(n) wird das Restgeräusch, das durch Interferenz zwischen dem Steuerzielton und dem Steuerton an dem Steuerpunkt verursacht wird, erfasst, um das dem Restgeräusch entsprechende Fehlersignal E(n) zu detektieren. Der Prozess (B) umfasst einen Prozess (B1) zum Erzeugen der Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) für jede der Vielzahl von Ordnungskomponenten k und einen Prozess (B2) zum Erzeugen des Steuersignals Y(n) durch Kombinieren der Ordnungskomponenten Yk(n). Der Prozess (B1) zum Erzeugen der Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) für jede der Vielzahl von Ordnungskomponenten k umfasst einen Prozess (B11) zum Erzeugen des Referenzsignals Rk(n), einen Prozess (B12) zum Erzeugen der Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n), einen Prozess (B13) zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten Wk(n), einen Prozess (B14) zum Einstellen des Schrittweitenparameters µk und einen Prozess (B15) zum Berechnen des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags. In dem Prozess (B11) zum Erzeugen des Referenzsignals Rk(n) wird das Referenzsignal Rk(n) auf Grundlage der eingegebenen Ordnungskomponente k des Standardsignals X(n) erzeugt. In dem Prozess (B12) zum Erzeugen der Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) wird die Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) durch Multiplizieren der Ordnungskomponente Xk(n) des Standardsignals X(n) mit dem Filterkoeffizienten Wk(n) erzeugt. In dem Prozess (B13) zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten Wk(n) wird der Filterkoeffizient Wk(n) auf Grundlage des Referenzsignals Rk(n) und des Fehlersignals E(n) so aktualisiert, dass das Fehlersignal E(n) minimiert wird. In dem Prozess (B14) zum Einstellen des Schrittweitenparameters µk wird der Schrittweitenparameter µk, der den Aktualisierungsbetrag des Filterkoeffizienten Wk(n) steuert, eingestellt. In dem Prozess (B15) zum Berechnen des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags wird der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag auf Grundlage der Audioinformationen, die in das adaptive Filter eingegeben werden, berechnet.
• In dem Prozess (B13) wird die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) auf Grundlage des Steuersignals Y(n) und des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n) berechnet. Der Schrittweitenparameter µk wird anhand der berechneten Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten angepasst.
• In der aktiven Geräuschminderungsvorrichtung 1 und dem aktiven Geräuschminderungsverfahren der beispielhaften Ausführungsform wird der Schrittweitenparameter µk anhand der Änderung des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags A(n) und des Steuersignals Y(n) in geeigneter Weise für jede Ordnungskomponente des Steuerzieltons eingestellt, und der Filterkoeffizient Wk(n) wird mit Hilfe des eingestellten Schrittweitenparameters µk berechnet. Selbst wenn die Amplitude der Frequenz des Musiksignals fluktuiert, kann aus diesem Grund die Wirkung der Reduzierung eines Verlusts des Musiksignals in stabiler Weise erzielt werden, während die Wirkung der Reduzierung des Restgeräuschs erzielt wird.
• (Andere beispielhafte Ausführungsformen)
• Nachstehend sind andere beispielhafte Ausführungsformen beschrieben.
• Beispielsweise kann die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 den Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten Vk(n) gemäß Tabelle 2 einstellen. Wie in Tabelle 2 kann, wenn die Ordnungskomponente Yk(n) des Steuersignals Y(n) tendenziell zunimmt, während der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) größer oder gleich dem Schwellenwert ist, eine Aktualisierungsrate durch Einstellen eines Werts, der kleiner als die normale Zeit ist (0,5 in Tabelle 2), für die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) reduziert werden. Tabelle 2 stellt ein Einstellbeispiel des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten dar. Wenn das Steuersignal Y(n) tendenziell zunimmt, während der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) größer oder gleich dem Schwellenwert wird, wird die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) gemäß Tabelle 2 auf 0,5 eingestellt. Nun ergibt sich der Filterkoeffizient Wk(n) zu -6 dB, und der Aktualisierungsbetrag wird reduziert (die Folgerate wird reduziert). Wenn die Eingabe des Musiksignals, das von der Musikwiedergabevorrichtung ausgegeben wird und eine Komponente in einem Steuerziel-Frequenzband enthält, in den Fehlersignaldetektor beginnt, kann folglich ein Maß der falschen Aktualisierung des Filterkoeffizienten durch die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit reduziert werden.
• [Tabelle 2]

  Bestimmung auf Grundlage des Steuersignals Yk(n)	Bestimmung auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n)	Schrittweiten-Anpassungskoeffizient Vk(n)
  Abnehmende Tendenz	-	1,0
  Zunehmende Tendenz	Kleiner als Schwellenwert	1,0
  Zunehmende Tendenz	Größer oder gleich Schwellenwert	0,5

• In der beispielhaften Ausführungsform von Tabelle 1 bestimmt die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 die Ordnungskomponente Vk(n) des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten V(n) mit Hilfe des einstufigen Schwellenwerts. Alternativ kann der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) mit Hilfe einer Vielzahl von Schwellenwerten (Schwellenwert 1 bis Schwellenwert 4) bestimmt werden, wie in Tabelle 3.
• [Tabelle 3]

  Bestimmung auf Grundlage des Steuersignals Yk(n)	Bestimmung auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags A(n)	Schrittweiten-Anpassungskoeffizient Vk(n)
  Abnehmende Tendenz	Größer oder gleich Schwellenwert 3 und kleiner als Schwellenwert 4	8,0
  Abnehmende Tendenz	Größer oder gleich Schwellenwert 2 und kleiner als Schwellenwert 3	4,0
  Abnehmende Tendenz	Größer oder gleich Schwellenwert 1 und kleiner als Schwellenwert 2	2,0
  Abnehmende Tendenz	Kleiner als Schwellenwert 1	1,0
  Zunehmende Tendenz	-	1,0

• Eine Proportionalitätskonstante für die Schrittweitenanpassung kann so eingestellt werden, dass der Schrittweiten-Anpassungskoeffizient Vk(n) in Bezug auf den Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) nahtlos berechnet wird.
• In der beispielhaften Ausführungsform werden die Amplitudeninformationen über jede Frequenz der Audioinformationen als ein Bestimmungswert in Bezug auf den Audioinformations-Eigenschaftsbetrag Ak(n) verwendet. Alternativ können beispielsweise ein mittlerer Amplitudenwert für alle Frequenzen der Audioinformationen, ein Eigenschaftsbetrag, der entsprechend der Frequenz der Audioinformationen extrahiert wird, Phaseninformationen über die Audioinformationen oder Lautstärkeinformationen über die Musikwiedergabevorrichtung als der Bestimmungswert verwendet werden.
• In der beispielhaften Ausführungsform erfasst das adaptive Filter die Audioinformationen, um den Audioinformations-Eigenschaftsbetrag A(n) zu berechnen. Alternativ kann der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag A(n) von der Musikwiedergabevorrichtung oder einer externen Vorrichtung empfangen werden. Das heißt, der Audioinformationsprozessor 305 kann aus dem adaptiven Filter entfernt werden. In diesem Fall entfällt auch der Prozess, mit dem das adaptive Filter den Audioinformations-Eigenschaftsbetrag auf Grundlage der Audioinformationen berechnet.
• In der beispielhaften Ausführungsform aktualisiert die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit beispielsweise den Filterkoeffizienten mit Hilfe des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags Ak(n), der für jede Komponente k-ter Ordnung berechnet wird. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beispielhafte Ausführungsform eingeschränkt, sondern es kann auch ein Verfahren zum Aktualisieren des Filterkoeffizienten mit Hilfe des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags A(n) für alle Frequenzbänder verwendet werden. Wenn das Verfahren verwendet wird, muss der Audioinformationsprozessor 305 keine Frequenzanalyse für jede Komponente k-ter Ordnung durchführen, sodass ein Verarbeitungsaufwand in der adaptiven Filtereinheit reduziert werden kann.
• Die adaptive Filtereinheit 30 kann einen Stabilisator enthalten, der das Fehlersignal E(n) stabilisiert. Beispielsweise erzeugt der Stabilisator ein Signal, bei dem das Steuersignal Y(n) mit Hilfe der Übertragungscharakteristik C^ (Sekundärpfad-Modell) korrigiert wird, welche die Übertragungscharakteristik C des Steuerton-Übertragungssystem simuliert, und kombiniert das korrigierte Signal mit dem Fehlersignal E(n). Folglich kann die Stabilität auch verbessert werden, wenn das Geräusch an einem Steuerpunkt ein durch einen externen Faktor verursachtes Geräusch außer dem Steuerzielton enthält.
• Zusätzlich zu der Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit 302 kann die adaptive Filtereinheit 30 eine zweite Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit enthalten, die den Filterkoeffizienten auf Grundlage des Standardsignals X(n) und des Steuersignals Y(n) aktualisiert.
• In der beispielhaften Ausführungsform sind die Vielzahl von adaptiven Filtern entsprechend jeder Ordnungskomponente des Standardsignals vorgesehen, und die Vielzahl von adaptiven Filtern passen den Schrittweitenparameter µk für jede Ordnungskomponente an. Alternativ ist nur ein adaptives Filter entsprechend einer der Vielzahl von Ordnungskomponenten einschließlich der Grundfrequenz vorgesehen, und der Schrittweitenparameter µk der einen kann angepasst werden. In diesem Fall kombiniert die Additionseinheit die Ausgaben der Vielzahl von adaptiven Filtern, und der Prozess zum Kombinieren der Ausgaben der Vielzahl von adaptiven Filtern kann entfallen.
• In der beispielhaften Ausführungsform werden beim Detektieren der Änderung des Steuersignals Y(n) die Absolutwerte des Steuersignals Y(n) und des darauffolgenden Steuersignals Y(n+1) der nächsten Abtastung miteinander verglichen, und die zunehmende oder abnehmende Tendenz wird anhand des zunehmenden oder abnehmenden Betrags bestimmt. Das Verfahren zum Detektieren der Änderung des Steuersignals Y(n) ist jedoch nicht auf die beispielhafte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise können Steuersignale Y(n) von zwei nicht aufeinanderfolgenden Abtastungen verwendet werden. Alternativ können Steuersignale Y(n) von mindestens drei Abtastungen verwendet werden, und die zunehmende oder abnehmende Tendenz kann auf Grundlage einer Änderungsrate bestimmt werden.
• Eine ganze oder ein Teil einer Vorrichtung der beispielhaften Ausführungsform oder ein ganzer oder ein Teil eines in dem Funktionsblockdiagramm in 1 und 2 dargestellten Funktionsblocks kann durch eine oder mindestens eine elektronische Schaltung einschließlich einer Halbleitervorrichtung, einer integrierten Schaltung (IC, Integrated Circuit) oder einer LSI-Schaltung (Large Scale Integration) umgesetzt sein. Die LSI-Schaltung oder die IC-Schaltung können in einen Chip integriert sein oder durch Kombination einer Vielzahl von Chips konstruiert sein. In diesem Fall wird zwar der Begriff LSI oder IC verwendet, aber der Begriff wird entsprechend einem Integrationsgrad geändert. Gelegentlich werden auch die Begriffe System-LSI, VLSI (Very Large Scale Integration) oder ULSI (Ultra Large Scale Integration) verwendet. Eine gesamte oder ein Teil einer Funktion oder Operation der Vorrichtung der beispielhaften Ausführungsform kann durch ein Computerprogramm umgesetzt sein. Ein Computer enthält eine Zentraleinheit (CPU), und das Programm ist auf einem nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium wie einem Nur-Lese-Speicher (Read Only Memory, ROM), einem optischen Datenträger oder einem Festplattenlaufwerk aufgezeichnet. Die CPU ruft das auf dem nichtflüchtigen Aufzeichnungsmedium gespeicherte Programm auf und führt es aus, wodurch die jeweilige Funktion oder Operation umgesetzt wird.
• Es muss verstanden werden, dass die beispielhafte Ausführungsform in allen Aspekten beispielhaft und nicht einschränkend ist. Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist durch den Geltungsbereich der Ansprüche repräsentiert und nicht durch die obige Beschreibung, und es ist beabsichtigt, dass alle Abwandlungen im Sinne und Geltungsbereich äquivalent zu den Ansprüchen im Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung enthalten sind.
• Gewerbliche Anwendbarkeit
• Die vorliegende Erfindung eignet sich für die aktive Geräuschminderungsvorrichtung und das aktive Geräuschminderungsverfahren, die verwendet werden, um das dröhnende Geräusch des Motors, das aufgrund der Motorvibration im Fahrzeuginnenraum erzeugt wird, aktiv zu reduzieren.
• Bezugszeichenliste

1

aktive Geräuschminderungsvorrichtung

10

Drehzahl-Erfassungseinheit

20

Standardsignalgenerator

30

adaptive Filtereinheit

31, 32, 33

adaptives Filter

34

Additionseinheit

40

Steuerton-Ausgabeeinheit

50

Fehlersignaldetektor

60

Audioinformations-Erfassungseinheit

301

Steuersignalgenerator

302

Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit

303

Referenzsignalgenerator

304

Schrittweiten-Einstelleinheit

305

Audioinformationsprozessor

Claims (6)

1. Aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1), die ein Geräusch an einem Steuerpunkt in einem Fahrzeug durch Veranlassen eines Steuertons zum Interferieren mit einem Steuerzielton aktiv reduziert, wobei der Steuerzielton von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, wobei die aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1) umfasst: einen Standardsignalgenerator (20), der ein Standardsignal (X(n)), das mit dem Steuerzielton korreliert ist, erzeugt und ausgibt; ein adaptives Filter (30, 31, 32, 33), das auf Grundlage des ausgegebenen Standardsignals und eines Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)), der ein in dem Fahrzeug wiedergegebenes Audiosignal betrifft, ein Steuersignal (Y(n)) erzeugt; eine Steuerton-Ausgabeeinheit (40), die einen Steuerton ausgibt, der dem Steuersignal (Y(n)) entspricht; und einen Fehlersignaldetektor (50), der ein Restgeräusch, das durch Interferenz zwischen dem Steuerzielton und dem Steuerton an dem Steuerpunkt verursacht wird, erfasst und ein dem Restgeräusch entsprechendes Fehlersignal (E(n)) ausgibt, wobei das adaptive Filter (30, 31, 32, 33) enthält: einen Referenzsignalgenerator (303), der auf Grundlage des in das adaptive Filter (30, 31, 32, 33) eingegebenen Standardsignals (X(n)) ein Referenzsignal (R(n)) erzeugt; einen Steuersignalgenerator (301), der das Steuersignal (Y(n)) durch Multiplizieren des Standardsignals (X(n)) mit einem Filterkoeffizienten erzeugt; eine Schrittweiten-Einstelleinheit (304), die einen Schrittweitenparameter (µ) zum Steuern eines Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten einstellt; und eine Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (302), die einen Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten für den Schrittweitenparameter (µ) auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)) und einer Änderung des Steuersignals (Y(n)) einstellt und den Filterkoeffizienten mit Hilfe des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten auf Grundlage des Referenzsignals (R(n) und des Fehlersignals (E(n)) so aktualisiert, dass das Restgeräusch reduziert wird, wobei die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (302) den Schrittweitenparameter (µ) mit Hilfe des eingestellten Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten anpasst, - um den Schrittweitenparameter (µ) zu reduzieren, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell zunimmt, und/oder - um den Schrittweitenparameter (µ) zu erhöhen, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell abnimmt.
2. Aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das adaptive Filter (30) eine Vielzahl von adaptiven Filtern (31, 32, 33), die einer Vielzahl von Ordnungskomponenten des Standardsignals entsprechen, enthält, und jedes der Vielzahl von adaptiven Filtern (31, 32, 33) das Steuersignal (Y(n)) einer entsprechenden Ordnungskomponente der Ordnungskomponenten erzeugt.
3. Aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1) nach einem beliebigen der Ansprüche 1 und 2, wobei der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) mindestens ein Element aus Amplitudeninformationen über das Audiosignal, einem Amplitudenwert für jede Frequenz des Audiosignals, einem Eigenschaftsbetrag, der entsprechend einer Frequenz des Audiosignals extrahiert wird, Phaseninformationen über das Audiosignal und Lautstärkeinformationen über eine Audiowiedergabevorrichtung, die das Audiosignal wiedergibt, enthält.
4. Aktives Geräuschminderungsverfahren zum aktiven Reduzieren eines Geräuschs an einem Steuerpunkt in einem Fahrzeug durch Veranlassen eines Steuertons zum Interferieren mit einem Steuerzielton, wobei der Steuerzielton von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, wobei das aktive Geräuschminderungsverfahren umfasst: Erzeugen eines Standardsignals (X(n)), das mit dem Steuerzielton korreliert ist; Erzeugen eines Steuersignals (Y(n)) auf Grundlage des Standardsignals (X(n)) und eines Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)), der ein in dem Fahrzeug wiedergegebenes Audiosignal betrifft; Ausgeben eines Steuertons, der dem Steuersignal (Y(n)) entspricht; und Erfassen eines Restgeräuschs, das durch Interferenz zwischen dem Steuerzielton und dem Steuerton an dem Steuerpunkt verursacht wird, und Ausgeben eines dem Restgeräusch entsprechenden Fehlersignals (E(n)), wobei das Erzeugen des Steuersignals (Y(n)) umfasst: Erzeugen eines Referenzsignals (R(n)) auf Grundlage des Standardsignals (X(n)); Erzeugen des Steuersignals (Y(n)) durch Multiplizieren des Standardsignals (X(n)) mit einem Filterkoeffizienten; Einstellen auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)) und einer Änderung des Steuersignals (Y(n)) eines Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten zum Anpassen eines Schrittweitenparameters (µ), Festlegen eines Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten auf Grundlage des Referenzsignals (R(n)), des Fehlersignals (E(n)) und des mit Hilfe des Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten angepassten Schrittweitenparameters (µ) auf solche Weise, dass das Restgeräusch reduziert wird, und Aktualisieren des Filterkoeffizienten; und Einstellen des Schrittweitenparameters (µ) zum Steuern des Aktualisierungsbetrags des Filterkoeffizienten, wobei das Verfahren eine Anpassen des Schrittweitenparameters (µ) mit Hilfe des eingestellten Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten umfasst, - um den Schrittweitenparameter (µ) zu reduzieren, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell zunimmt, und/oder - um den Schrittweitenparameter (µ) zu erhöhen, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell abnimmt.
5. Aktives Geräuschminderungsverfahren zum aktiven Reduzieren eines Geräuschs an einem Steuerpunkt in einem Fahrzeug durch Veranlassen eines Steuertons zum Interferieren mit einem Steuerzielton, wobei der Steuerzielton von einer Geräuschquelle erzeugt wird und eine Periodizität aufweist, wobei das aktive Geräuschminderungsverfahren die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Standardsignals (X(n)), das mit dem Steuerzielton korreliert ist; Erzeugen eines Steuersignals (Y(n)) auf Grundlage des Standardsignals (X(n)) und eines Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)), der ein in dem Fahrzeug wiedergegebenes Audiosignal betrifft; Ausgeben eines Steuertons, der dem Steuersignal (Y(n)) entspricht; und Erfassen eines Restgeräuschs, das durch Interferenz zwischen dem Steuerzielton und dem Steuerton an dem Steuerpunkt verursacht wird, und Ausgeben eines dem Restgeräusch entsprechenden Fehlersignals (E(n)), wobei das Erzeugen des Steuersignals (Y(n)) umfasst: Erzeugen eines Referenzsignals (R(n)) auf Grundlage des Standardsignals (X(n)); Erzeugen des Steuersignals (Y(n)) durch Multiplizieren des Standardsignals (X(n)) mit einem Filterkoeffizienten; nach dem Erzeugen eines Steuersignals (Y(n)) Einstellen eines Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten zum Anpassen des Schrittweitenparameters (µ) auf Grundlage des Audioinformations-Eigenschaftsbetrags (A(n)) und einer Änderung des Steuersignals (Y(n)), um das Restgeräusch auf Grundlage des Referenzsignals (R(n)), des Fehlersignals (E(n)) und eines Schrittweitenparameters (µ), der mit dem Schrittweiten-Anpassungskoef- fizienten multipliziert wird, zu reduzieren, wobei das Verfahren eine Anpassen des Schrittweitenparameters (µ) mit Hilfe des eingestellten Schrittweiten-Anpassungskoeffizienten umfasst, - um den Schrittweitenparameter (µ) zu reduzieren, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell zunimmt, und/oder - um den Schrittweitenparameter (µ) zu erhöhen, wenn der Audioinformations-Eigenschaftsbetrag (A(n)) einen Schwellenwert überschreitet, während eine Ordnungskomponente des Steuersignals (Y(n)) tendenziell abnimmt.
6. Aktive Geräuschminderungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Filterkoeffizienten-Aktualisierungseinheit (302) den Filterkoeffizienten auf Grundlage des Referenzsignals (R(n)) und des Fehlersignals (E(n)) so aktualisiert, dass das Fehlersignal (E(n)) minimiert wird.

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