JP2000347671A - Noise controller - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、騒音環境下におけ
る能動的騒音制御を用いた騒音制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise control device using active noise control in a noise environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、環境騒音をスピーカ等の制御音に
より消音する能動的騒音制御装置が提案されている。従
来技術におけるこの種の騒音制御装置においては、例え
ば特開平５−６７９４８号公報に開示されているよう
に、騒音制御信号を演算する適応フィルタに加えて、そ
の適応フィルタのゲイン上昇を防止する目的で補助的な
適応フィルタが用いられ得る。2. Description of the Related Art In recent years, there has been proposed an active noise control device which silences environmental noise by a control sound of a speaker or the like. In a conventional noise control apparatus of this type, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-67948, in addition to an adaptive filter for calculating a noise control signal, an object of the present invention is to prevent the gain of the adaptive filter from increasing. , An auxiliary adaptive filter may be used.
【０００３】図１５は、このような従来技術における騒
音制御装置の構成を示すブロック図である。図１５の構
成において、１は制御スピーカ、２は誤差検出器として
機能する誤差検出マイク、３は騒音検出器として機能す
る騒音検出マイク、４及び１５は適応フィルタ、５は制
御スピーカ１から誤差マイク２までの伝達特性を近似し
たデジタルフィルタ、６及び９は係数更新演算器、並び
に７は周波数帯域制限特性を有するデジタルフィルタで
ある。FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of such a conventional noise control device. 15, 1 is a control speaker, 2 is an error detection microphone that functions as an error detector, 3 is a noise detection microphone that functions as a noise detector, 4 and 15 are adaptive filters, and 5 is an error microphone from the control speaker 1. Digital filters approximating the transfer characteristics up to 2, 6 and 9 are coefficient update calculators, and 7 is a digital filter having frequency band limiting characteristics.
【０００４】図１５の構成では、騒音源から発生される
騒音を騒音検出器３で検出し、検出結果に基づいて騒音
源信号を発生する。発生された騒音源信号は適応フィル
タ４で処理されて、制御信号を出力する。そして、この
制御信号に基づいて制御スピーカ１から制御音を発生さ
せ、騒音源からの騒音と干渉させて、騒音を低減する。In the configuration shown in FIG. 15, noise generated from a noise source is detected by a noise detector 3, and a noise source signal is generated based on the detection result. The generated noise source signal is processed by the adaptive filter 4 to output a control signal. Then, a control sound is generated from the control speaker 1 based on the control signal and interferes with the noise from the noise source to reduce the noise.
【０００５】更に、制御スピーカ１から出力された制御
音と騒音との干渉状態を、誤差検出器（マイク）２で測
定する。この誤差検出器（マイク）２の出力は、騒音制
御の結果として、理想的には零になるべきものである。
そこで、係数更新演算器６は、誤差検出器（マイク）２
の出力信号を小さくする演算を行って、その結果に基づ
いて適応フィルタ４の係数を制御する。Further, an interference state between the control sound output from the control speaker 1 and the noise is measured by an error detector (microphone) 2. The output of the error detector (microphone) 2 should ideally be zero as a result of the noise control.
Therefore, the coefficient update calculator 6 includes the error detector (microphone) 2
Is performed, and the coefficient of the adaptive filter 4 is controlled based on the result.
【０００６】一方、係数更新演算器９は、適応フィルタ
１５の出力を小さくする演算を行って、その結果に基づ
いて適応フィルタ１５の係数を更新する。適応フィルタ
１５には、デジタルフィルタ７による帯域制限信号が入
力されており、適応フィルタ１５の係数は、この帯域の
信号を抑圧する値に収束する。そして、適応フィルタ４
及び適応フィルタ１５の係数をお互いに共有することに
より、これら２つの係数更新演算器６及び９の効果を合
わせることができ、デジタルフィルタ７で設定した帯域
において、適応フィルタ４の係数の更新の抑圧を行う。On the other hand, the coefficient update calculator 9 performs an operation to reduce the output of the adaptive filter 15, and updates the coefficients of the adaptive filter 15 based on the result. The band-limited signal from the digital filter 7 is input to the adaptive filter 15, and the coefficients of the adaptive filter 15 converge to values that suppress signals in this band. And the adaptive filter 4
By sharing the coefficients of the adaptive filter 15 with each other, the effects of these two coefficient update calculators 6 and 9 can be matched, and the update of the coefficients of the adaptive filter 4 is suppressed in the band set by the digital filter 7. I do.
【０００７】更に図１６は、他の従来技術として特開平
７−２７１３８３号公報に開示されている騒音制御装置
の構成を示すブロック図である。図１６の構成におい
て、１は制御スピーカ、２は誤差検出器として機能する
誤差検出マイク、３は騒音検出器として機能する騒音検
出マイク、４は適応フィルタ、５は制御スピーカ１から
誤差マイク２までの伝達特性を近似したデジタルフィル
タ、６及び９は係数更新演算器、７及び８は周波数帯域
制限特性を有するデジタルフィルタ、３２はスイッチ部
である。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a noise control apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-271383 as another conventional technique. In the configuration of FIG. 16, 1 is a control speaker, 2 is an error detection microphone that functions as an error detector, 3 is a noise detection microphone that functions as a noise detector, 4 is an adaptive filter, and 5 is from the control speaker 1 to the error microphone 2. , 6 and 9 are coefficient update calculators, 7 and 8 are digital filters having frequency band limiting characteristics, and 32 is a switch unit.
【０００８】図１６の構成では、騒音源から発生される
騒音を騒音検出器３で検出し、検出結果に基づいて騒音
源信号を発生する。発生された騒音源信号は適応フィル
タ４で処理されて、制御信号を出力する。そして、この
制御信号に基づいて制御スピーカ１から制御音を発生さ
せ、騒音源からの騒音と干渉させて、騒音を低減する。
更に、制御スピーカ１から出力された制御音と騒音との
干渉状態を、誤差検出器（マイク）２で測定する。この
誤差検出器（マイク）２の出力は、騒音制御の結果とし
て、理想的には零になるべきものである。そこで、係数
更新演算器６は、誤差検出器（マイク）２の出力信号を
小さくする演算を行う。一方、係数更新演算器９には、
フィルタ７による帯域制限信号及びフィルタ８による帯
域制限信号が入力されており、適応フィルタ４の出力が
この帯域の信号の出力を抑圧するような係数更新演算を
行う。ここでスイッチ部３２は、係数更新演算器６及び
９の出力を切り替えることにより、フィルタ７及び８に
よる制限帯域の更新を制御する。In the configuration shown in FIG. 16, noise generated from the noise source is detected by the noise detector 3, and a noise source signal is generated based on the detection result. The generated noise source signal is processed by the adaptive filter 4 to output a control signal. Then, a control sound is generated from the control speaker 1 based on the control signal and interferes with the noise from the noise source to reduce the noise.
Further, an interference state between the control sound output from the control speaker 1 and the noise is measured by an error detector (microphone) 2. The output of the error detector (microphone) 2 should ideally be zero as a result of the noise control. Therefore, the coefficient update calculator 6 performs a calculation to reduce the output signal of the error detector (microphone) 2. On the other hand, the coefficient update calculator 9 includes:
The band-limited signal by the filter 7 and the band-limited signal by the filter 8 are input, and the output of the adaptive filter 4 performs a coefficient update operation such that the output of the signal in this band is suppressed. Here, the switch unit 32 controls updating of the limited band by the filters 7 and 8 by switching the outputs of the coefficient update calculators 6 and 9.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の図１５
に示す従来の騒音制御装置では、適応フィルタ４の係数
の更新を制限するために別の補助的な適応フィルタ１５
を設ける必要があり、その結果として演算量が増加する
という問題点がある。However, as shown in FIG.
In the conventional noise control device shown in FIG. 1, another auxiliary adaptive filter 15 is used to limit the updating of the coefficient of the adaptive filter 4.
Must be provided, and as a result, there is a problem that the amount of calculation increases.
【００１０】また、図１６に示す従来の騒音制御装置の
構成では、２つの係数更新演算器６及び９を設ける必要
があり、演算量が多いという問題点があり、更には、２
つの係数更新演算器６及び９の出力の切り替え制御をス
イッチ部３２によって行うために、係数更新演算器６及
び９の適応フィルタの正の係数更新及び負の係数更新に
対する任意の重み付けができないという欠点がある。Further, in the configuration of the conventional noise control device shown in FIG. 16, it is necessary to provide two coefficient update calculators 6 and 9, and there is a problem that the amount of calculation is large.
A drawback in that since the switching of the outputs of the two coefficient update calculators 6 and 9 is performed by the switch unit 32, the adaptive filters of the coefficient update calculators 6 and 9 cannot be arbitrarily weighted for updating the positive and negative coefficients. There is.
【００１１】本発明は、上記課題を考慮してなされたも
のであり、その目的は、騒音制御演算に使用される適応
フィルタの係数制御を、付加的な適応フィルタのハード
ウェア或いは演算処理を用いることなく実現して、安定
した騒音処理動作を実行できる騒音制御装置を提供する
ことである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above problems, and has as its object to control the coefficient of an adaptive filter used for noise control calculation by using additional adaptive filter hardware or arithmetic processing. It is an object of the present invention to provide a noise control device which can be realized without any problem and can execute a stable noise processing operation.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の騒音制御装置
は、制御音を発生する制御音発生手段と、該制御音と騒
音との誤差信号を検出する誤差検出手段と、騒音源信号
を検出する騒音検出手段と、制御信号を出力する適応フ
ィルタと、第１のデジタルフィルタ、第２のデジタルフ
ィルタ、第３のデジタルフィルタ、係数更新演算器、位
相反転器、及び第１及び第２の加算器を少なくとも含
み、該適応フィルタの係数を更新する係数更新手段と、
を備え、該係数更新手段は、所定の周波数帯域における
該適応フィルタの係数ゲインの増加を抑圧する機能を有
しており、そのことによって、前述の目的が達成され
る。SUMMARY OF THE INVENTION A noise control device according to the present invention comprises a control sound generating means for generating a control sound, an error detecting means for detecting an error signal between the control sound and noise, and a noise source signal. Noise detection means, an adaptive filter for outputting a control signal, a first digital filter, a second digital filter, a third digital filter, a coefficient update calculator, a phase inverter, and first and second additions Coefficient updating means for updating the coefficients of the adaptive filter,
And the coefficient updating means has a function of suppressing an increase in coefficient gain of the adaptive filter in a predetermined frequency band, thereby achieving the above object.
【００１３】ある実施形態では、前記係数更新手段は、
前記第１のデジタルフィルタが、前記騒音検出手段の出
力を入力として受け取るように構成され、前記第２のデ
ジタルフィルタは、該騒音検出手段の出力を入力として
受け取るように構成され、前記第１の加算器が、該第１
のデジタルフィルタの出力と該第２のデジタルフィルタ
の出力とを入力として受け取るように構成され、前記第
２の加算器が、前記誤差検出手段の出力と前記第３のデ
ジタルフィルタの出力とを入力として受け取るように構
成され、前記係数更新演算器が、該第１の加算器の出力
と該第２の加算器の出力とを入力として受け取るように
構成され、前記位相反転器は、前記適応フィルタの出力
を反転し、該第３のデジタルフィルタは、該位相反転器
の出力を入力として受け取るように構成され、該第１の
デジタルフィルタは、前記制御音発生手段から該誤差検
出手段までの伝達特性を近似し、該第２及び第３のデジ
タルフィルタは、共通の周波数帯域通過特性を有し、該
係数更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくなる
ように演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フィ
ルタの前記係数を更新する。[0013] In one embodiment, the coefficient updating means includes:
The first digital filter is configured to receive an output of the noise detection unit as an input, the second digital filter is configured to receive an output of the noise detection unit as an input, and the first digital filter is configured to receive the output of the noise detection unit as an input. An adder is provided for the first
And the second adder receives the output of the error detection means and the output of the third digital filter. Wherein the coefficient update arithmetic unit is configured to receive the output of the first adder and the output of the second adder as inputs, and the phase inverter includes the adaptive filter , And the third digital filter is configured to receive the output of the phase inverter as an input, and the first digital filter transmits the signal from the control sound generating means to the error detecting means. Characteristics, the second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, and the coefficient update calculator performs an operation to reduce the output of the second adder. Updating the coefficients of the adaptive filter based on the calculation result.
【００１４】他の実施形態では、前記係数更新手段は、
前記第１のデジタルフィルタが、前記騒音検出手段の出
力を入力として受け取るように構成され、前記位相反転
器は、該騒音検出手段の出力を反転し、前記第２のデジ
タルフィルタは、該位相反転器の出力を入力として受け
取るように構成され、前記第１の加算器が、該第１のデ
ジタルフィルタの出力と該第２のデジタルフィルタの出
力とを入力として受け取るように構成され、前記第２の
加算器が、前記誤差検出手段の出力と前記第３のデジタ
ルフィルタの出力とを入力として受け取るように構成さ
れ、前記係数更新演算器が、該第１の加算器の出力と該
第２の加算器の出力とを入力として受け取るように構成
され、該第３のデジタルフィルタは、該適応フィルタの
出力を入力として受け取るように構成され、該第１のデ
ジタルフィルタは、前記制御音発生手段から該誤差検出
手段までの伝達特性を近似し、該第２及び第３のデジタ
ルフィルタは、共通の周波数帯域通過特性を有し、該係
数更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくなるよ
うに演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フィル
タの前記係数を更新する。In another embodiment, the coefficient updating means includes:
The first digital filter is configured to receive the output of the noise detection means as an input, the phase inverter inverts the output of the noise detection means, and the second digital filter outputs the phase inversion. The first adder is configured to receive an output of the first digital filter and an output of the second digital filter as inputs, and the second adder is configured to receive the output of the first digital filter and the output of the second digital filter as inputs. Is configured to receive the output of the error detection means and the output of the third digital filter as inputs, and the coefficient update calculator outputs the output of the first adder and the second The third digital filter is configured to receive the output of the adder as an input, and the first digital filter is configured to receive the output of the adaptive filter as an input. A transfer characteristic from the control sound generation unit to the error detection unit is approximated, the second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, and the coefficient update calculator The calculation is performed so that the output of the adder is reduced, and the coefficient of the adaptive filter is updated based on the calculation result.
【００１５】更に他の実施形態では、前記係数更新手段
は、前記第２のデジタルフィルタの出力に第１の係数を
乗算する第１の係数器と、前記第３のデジタルフィルタ
の出力に第２の係数を乗算する第２の係数器と、を更に
有し、前記第１のデジタルフィルタが、前記騒音検出手
段の出力を入力として受け取るように構成され、該第２
のデジタルフィルタは、該騒音検出手段の出力を入力と
して受け取るように構成され、前記第１の加算器が、該
第１のデジタルフィルタの出力と該第１の係数器の出力
とを入力として受け取るように構成され、前記第２の加
算器が、前記誤差検出手段の出力と該第２の係数器の出
力とを入力として受け取るように構成され、前記係数更
新演算器が、該第１の加算器の出力と該第２の加算器の
出力とを入力として受け取るように構成され、前記位相
反転器は、前記適応フィルタの出力を反転し、該第３の
デジタルフィルタは、該位相反転器の出力を入力として
受け取るように構成され、該第１の係数及び該第２の係
数は、それぞれ１以上に設定されており、該第１のデジ
タルフィルタは、前記制御音発生手段から該誤差検出手
段までの伝達特性を近似し、該第２及び第３のデジタル
フィルタは、共通の周波数帯域通過特性を有し、該係数
更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくなるよう
に演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フィルタ
の前記係数を更新する。In still another embodiment, the coefficient updating means includes a first coefficient unit for multiplying an output of the second digital filter by a first coefficient, and a second coefficient unit for multiplying an output of the third digital filter by a second coefficient. A second coefficient unit that multiplies the coefficient of the noise detection means, wherein the first digital filter is configured to receive an output of the noise detection means as an input, and
Is configured to receive the output of the noise detection means as an input, and the first adder receives the output of the first digital filter and the output of the first coefficient unit as inputs And the second adder is configured to receive the output of the error detecting means and the output of the second coefficient unit as inputs, and the coefficient update calculator is configured to And the output of the second adder is configured to receive as inputs the phase inverter inverts the output of the adaptive filter and the third digital filter includes the output of the phase inverter. The first coefficient and the second coefficient are each set to be 1 or more, and the first digital filter is configured to receive the error from the control sound generation means. Transfer characteristics up to Approximately, the second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, and the coefficient update calculator performs a calculation so that the output of the second adder is reduced. The coefficient of the adaptive filter is updated based on the result.
【００１６】例えば、前記第１の係数器は、前記第２の
デジタルフィルタの通過帯域において、前記第１の係数
器の出力が前記第１のデジタルフィルタの出力信号より
も大きくなるように設定されていてもよい。或いは、前
記第２の係数器は、前記第３のデジタルフィルタの通過
帯域において、前記第２の係数器の出力が前記誤差検出
手段の出力信号よりも大きくなるように設定されていて
もよい。For example, the first coefficient unit is set so that an output of the first coefficient unit is larger than an output signal of the first digital filter in a pass band of the second digital filter. May be. Alternatively, the second coefficient unit may be set so that an output of the second coefficient unit is larger than an output signal of the error detection unit in a pass band of the third digital filter.
【００１７】ある実施形態では、前記係数更新手段は、
前記第１のデジタルフィルタの出力に第１の係数を乗算
する第１の係数器と、前記誤差検出手段の出力に第２の
係数を乗算する第２の係数器と、を更に有し、前記第１
のデジタルフィルタが、前記騒音検出手段の出力を入力
として受け取るように構成され、該第２のデジタルフィ
ルタは、該騒音検出手段の出力を入力として受け取るよ
うに構成され、前記第１の加算器が、該第１の係数器の
出力と該第２のデジタルフィルタの出力とを入力として
受け取るように構成され、前記第２の加算器が、該第２
の係数器の出力と前記第３のデジタルフィルタの出力と
を入力として受け取るように構成され、前記係数更新演
算器が、該第１の加算器の出力と該第２の加算器の出力
とを入力として受け取るように構成され、前記位相反転
器は、前記適応フィルタの出力を反転し、該第３のデジ
タルフィルタは、該位相反転器の出力を入力として受け
取るように構成され、該第１の係数及び該第２の係数
は、それぞれ１以下に設定されており、該第１のデジタ
ルフィルタは、前記制御音発生手段から該誤差検出手段
までの伝達特性を近似し、該第２及び第３のデジタルフ
ィルタは、共通の周波数帯域通過特性を有し、該係数更
新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくなるように
演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フィルタの
前記係数を更新する。In one embodiment, the coefficient updating means includes:
A first coefficient unit that multiplies an output of the first digital filter by a first coefficient; and a second coefficient unit that multiplies an output of the error detection unit by a second coefficient. First
Is configured to receive the output of the noise detection unit as an input, the second digital filter is configured to receive the output of the noise detection unit as an input, and the first adder is configured to receive the output of the noise detection unit as an input. , Configured to receive as inputs the output of the first coefficient unit and the output of the second digital filter, and wherein the second adder includes
And the output of the third digital filter is received as an input, and the coefficient update calculator calculates the output of the first adder and the output of the second adder. The third digital filter configured to receive as an input, the third digital filter configured to receive as an input, the first digital filter configured to receive as an input, the first digital filter to receive the output of the adaptive filter; The coefficient and the second coefficient are each set to 1 or less, and the first digital filter approximates the transfer characteristic from the control sound generation means to the error detection means, and the second and third coefficients Have a common frequency band-pass characteristic, the coefficient update calculator performs an operation so that the output of the second adder is reduced, and based on the operation result, the adaptive filter Update coefficients
【００１８】例えば、前記第１の係数器は、前記第２の
デジタルフィルタの通過帯域において、前記第１の係数
器の出力が前記第１のデジタルフィルタの出力信号より
も小さくなるように設定されていてもよい。或いは、前
記第２の係数器は、前記第３のデジタルフィルタの通過
帯域において、前記第２の係数器の出力が前記誤差検出
手段の出力信号よりも小さくなるように設定されていて
もよい。For example, the first coefficient unit is set so that an output of the first coefficient unit is smaller than an output signal of the first digital filter in a pass band of the second digital filter. May be. Alternatively, the second coefficient unit may be set so that an output of the second coefficient unit is smaller than an output signal of the error detection unit in a pass band of the third digital filter.
【００１９】上記の各々の構成において、前記所定の周
波数帯域は低周波数領域に存在し得る。In each of the above configurations, the predetermined frequency band may be in a low frequency range.
【００２０】例えば、前記所定の周波数帯域は、前記制
御音発生手段の低周波再生限界周波数以下の周波数領域
であり得る。For example, the predetermined frequency band may be a frequency region equal to or lower than a low-frequency reproduction limit frequency of the control sound generating means.
【００２１】前記所定の周波数帯域は、前記騒音検出手
段の出力信号と前記誤差検出手段の出力信号との相関が
ある周波数領域に存在し得る。[0021] The predetermined frequency band may exist in a frequency region where there is a correlation between an output signal of the noise detecting means and an output signal of the error detecting means.
【００２２】上記のような特徴を有する本発明の騒音制
御装置では、騒音検出信号及び適応フィルタ出力信号の
各々を、同じ特性を有する帯域制限デジタルフィルタで
処理し、その両出力信号から負方向の係数更新信号を作
成して、騒音制御演算に使用される適応フィルタを制御
する。これにより、前記のデジタルフィルタの帯域にお
ける適応フィルタの係数ゲインの上昇を防ぐと共に、付
加的な適応フィルタのハードウェア或いは演算処理を用
いることなく騒音制御演算に使用される適応フィルタの
係数制御を実現して、安定した騒音処理動作を実現す
る。In the noise control apparatus according to the present invention having the above-described features, each of the noise detection signal and the adaptive filter output signal is processed by a band-limited digital filter having the same characteristics, and both output signals are output in the negative direction. A coefficient update signal is generated to control an adaptive filter used for noise control calculation. This prevents the increase of the coefficient gain of the adaptive filter in the band of the digital filter and realizes the coefficient control of the adaptive filter used for the noise control calculation without using the hardware or the calculation process of the additional adaptive filter. Thus, a stable noise processing operation is realized.
【００２３】また、騒音伝達系や制御音発生手段の非線
形性の特性を考慮して、適応フィルタの負の係数更新を
行う頻度を制御することにより、騒音信号が小さい場合
には帯域制限を伴わない騒音制御を実施することが可能
になる。Further, by controlling the frequency at which the negative coefficient of the adaptive filter is updated in consideration of the non-linear characteristics of the noise transmission system and the control sound generating means, when the noise signal is small, the band is limited. It is possible to implement no noise control.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下には、本
発明の第１の実施形態の騒音制御装置を、図面を参照し
ながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A noise control device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】本実施形態では、制御スピーカの低域再生
能力を超える低周波騒音に対して適応フィルタが過剰な
制御信号を発生させないように、制御信号の低周波帯域
を制限する。In the present embodiment, the low frequency band of the control signal is limited so that the adaptive filter does not generate an excessive control signal for low frequency noise exceeding the low frequency reproduction capability of the control speaker.
【００２６】図１は、本実施形態における騒音制御装置
の構成を示すブロック図である。図１の構成において、
１は制御スピーカ、２は誤差検出器として機能する誤差
検出マイク、３は騒音検出器として機能する騒音検出マ
イク、４は適応フィルタ、５は制御スピーカ１から誤差
マイク２までの伝達特性を近似したデジタルフィルタ、
６は係数更新演算器、７及び８は周波数帯域制限特性を
有するデジタルフィルタ（帯域制限フィルタ）、並びに
１０は適応フィルタ４の出力を反転する位相反転器であ
る。更に、加算器１１は、デジタルフィルタ８の出力と
誤差検出器２の出力とを加算して、係数更新演算器６に
供給し、一方、加算器１２は、デジタルフィルタ５の出
力とデジタルフィルタ７の出力とを加算して、係数更新
演算器６に供給する。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the noise control device according to this embodiment. In the configuration of FIG.
1 is a control speaker, 2 is an error detection microphone that functions as an error detector, 3 is a noise detection microphone that functions as a noise detector, 4 is an adaptive filter, and 5 is an approximation of the transfer characteristics from the control speaker 1 to the error microphone 2. Digital filter,
Numeral 6 denotes a coefficient update arithmetic unit, numerals 7 and 8 denote digital filters (band-limiting filters) having frequency band limiting characteristics, and numeral 10 denotes a phase inverter for inverting the output of the adaptive filter 4. Further, the adder 11 adds the output of the digital filter 8 and the output of the error detector 2 and supplies the result to the coefficient update calculator 6, while the adder 12 outputs the output of the digital filter 5 and the digital filter 7. And outputs the result to the coefficient update calculator 6.
【００２７】図１の構成では、騒音源から発生される騒
音を騒音検出器３で検出し、検出結果に基づいて騒音源
信号を発生する。発生された騒音源信号は適応フィルタ
４で処理されて、制御信号を出力する。そして、この制
御信号に基づいて制御スピーカ１から制御音を発生さ
せ、騒音源からの騒音と干渉させて、騒音を低減する。In the configuration shown in FIG. 1, noise generated from the noise source is detected by the noise detector 3, and a noise source signal is generated based on the detection result. The generated noise source signal is processed by the adaptive filter 4 to output a control signal. Then, a control sound is generated from the control speaker 1 based on the control signal and interferes with the noise from the noise source to reduce the noise.
【００２８】更に、制御スピーカ１から出力された制御
音と騒音との干渉状態を、誤差検出器（マイク）２で測
定する。この誤差検出器（マイク）２の出力は、騒音制
御の結果として、理想的には零になるべきものである。
そこで、係数更新演算器６は、誤差検出器（マイク）２
の出力信号を小さくするように、フィルタードＸ−ＬＭ
Ｓ法（Widrow and Stearns、“Adaptive Signal Proces
sing”、1985）等を用いて、後に（１）式として示すよ
うな係数更新演算を行って適応フィルタ４の特性を調整
する。これによって、実際に制御スピーカ１から発せら
れる制御音が変化させられて、騒音のより一層の低減が
図られる。Further, an error detector (microphone) 2 measures an interference state between the control sound output from the control speaker 1 and the noise. The output of the error detector (microphone) 2 should ideally be zero as a result of the noise control.
Therefore, the coefficient update calculator 6 includes the error detector (microphone) 2
Filter X-LM so as to reduce the output signal of
S method (Widrow and Stearns, “Adaptive Signal Proces
sing ", 1985), etc., to adjust the characteristics of the adaptive filter 4 by performing a coefficient update operation as shown in the following expression (1), whereby the control sound actually emitted from the control speaker 1 is changed. As a result, noise can be further reduced.
【００２９】このとき、一般に制御スピーカ１の周波数
特性は、図２に示すように、低周波再生限界周波数ｆL
以下の領域で出力の音圧レベルが低下する。このため、
例えば騒音がこの低周波領域までスペクトルを有してい
る場合に、図１における係数更新演算器６のみを用いて
適応フィルタ４の係数を更新しようとすると、適応フィ
ルタ４の係数ゲインは、この制御スピーカ１の特性を補
いつつ低周波領域での騒音を十分に低減（キャンセル）
するために、図３のように、低周波領域（制御スピーカ
１の低周波再生限界周波数ｆL以下の領域）で上昇した
特性に収束しようとする。この場合、制御スピーカ１に
は大きな低周波信号が入力される。At this time, the frequency characteristic of the control speaker 1 generally has a low-frequency reproduction limit frequency f L as shown in FIG.
The output sound pressure level decreases in the following areas. For this reason,
For example, if the noise has a spectrum up to this low frequency region, and the coefficient of the adaptive filter 4 is updated using only the coefficient update calculator 6 in FIG. Sufficiently reduce noise in the low frequency range while compensating for the characteristics of the speaker 1 (cancellation)
Therefore, as shown in FIG. 3, an attempt is made to converge to a characteristic that has increased in a low-frequency region (a region below the low-frequency reproduction limit frequency f L of the control speaker 1). In this case, a large low-frequency signal is input to the control speaker 1.
【００３０】ここで、制御スピーカの線形性が保たれて
いる範囲では、誤差検出器（マイク）２での騒音スペク
トラムが図４の破線（ａ）に示すような低周波数ｆ１の
近傍の信号を含む場合であっても、図４で実線（ｂ）に
示すように、騒音レベルのピークが緩和されて、正しい
消音動作が実現される。Here, in the range where the linearity of the control speaker is maintained, the noise spectrum at the error detector (microphone) 2 is a signal near the low frequency f1 as shown by the broken line (a) in FIG. Even if it includes, as shown by the solid line (b) in FIG. 4, the peak of the noise level is alleviated, and the correct silencing operation is realized.
【００３１】しかし、制御スピーカ１がこのような低周
波数の近傍で非線形特性を有する場合には、図５の入力
−出力音圧特性や図６の入力−出力音圧歪み特性に示さ
れるように、入力レベルがある閾値レベルＬｓを超える
と、出力音圧が飽和し（図５参照）、且つ歪みが大幅に
増大する（図６参照）。このような場合に、誤差検出器
（マイク）２でのスペクトラムが図７の破線（ａ）に示
すように低周波数ｆ１の近傍の信号を含む騒音（図４の
破線（ａ）に対応する）に対して、従来の適応フィルタ
４による処理を行うと、周波数ｆ１で制御音が飽和する
ために十分な消音が実現できない。むしろ、図７で実線
（ｂ）に示すように、ｆ１の２倍或いは３倍の周波数で
高調波歪みが発生して、新たな騒音が発生する。この歪
みが誤差信号として作用して、適応フィルタ４の動作が
かえって不安定になるなどの悪影響をもたらす。However, when the control speaker 1 has a non-linear characteristic near such a low frequency, as shown in the input-output sound pressure characteristic of FIG. 5 and the input-output sound pressure distortion characteristic of FIG. When the input level exceeds a certain threshold level Ls, the output sound pressure is saturated (see FIG. 5), and the distortion is greatly increased (see FIG. 6). In such a case, the spectrum at the error detector (microphone) 2 includes noise including a signal near the low frequency f1 as shown by the broken line (a) in FIG. 7 (corresponding to the broken line (a) in FIG. 4). On the other hand, if the processing by the conventional adaptive filter 4 is performed, the control sound is saturated at the frequency f1, so that sufficient silencing cannot be realized. Rather, as shown by the solid line (b) in FIG. 7, harmonic distortion occurs at twice or three times the frequency of f1, and new noise is generated. This distortion acts as an error signal, causing an adverse effect such as an unstable operation of the adaptive filter 4.
【００３２】そこで、本実施形態では、制御スピーカ１
の出力が低下する低周波領域（具体的には、例えば制御
スピーカ１の低周波再生限界周波数ｆL以下の領域）に
おいて、デジタルフィルタ７及び８に、図８に示すよう
な通過特性を持つ帯域制限特性を設定する。その上で、
適応フィルタ４の出力信号を位相反転器１０によって反
転し、デジタルフィルタ８で処理して、その信号を加算
器１１によって誤差検出信号と加算し、係数更新演算器
６に入力する。一方、騒音検出器３の出力信号をデジタ
ルフィルタ７で処理して、その信号とデジタルフィルタ
５の出力信号とを加算器１２によって加算し、係数更新
演算器６に入力する。ここで、デジタルフィルタ７の通
過帯域でのゲインをデジタルフィルタ５の出力信号レベ
ルより大きくなるように設定し、同様に、デジタルフィ
ルタ８の通過帯域でのゲインを誤差検出器の出力信号レ
ベルより大きく設定する。Therefore, in the present embodiment, the control speaker 1
In a low frequency region where the output of the control speaker 1 decreases (specifically, for example, a region below the low frequency reproduction limit frequency f L of the control speaker 1), the digital filters 7 and 8 are provided with a band having a pass characteristic as shown in FIG. Set the limit characteristics. Moreover,
The output signal of the adaptive filter 4 is inverted by the phase inverter 10, processed by the digital filter 8, added to the error detection signal by the adder 11, and input to the coefficient update calculator 6. On the other hand, the output signal of the noise detector 3 is processed by the digital filter 7, the signal and the output signal of the digital filter 5 are added by the adder 12, and input to the coefficient update calculator 6. Here, the gain in the pass band of the digital filter 7 is set to be higher than the output signal level of the digital filter 5, and similarly, the gain in the pass band of the digital filter 8 is higher than the output signal level of the error detector. Set.
【００３３】本実施形態において、加算器１１の出力信
号をｅall、加算器１２の出力信号をｒallとすると、 ｅallj＝ｅj＋ｖj ｒallj＝Ｒj＋Ｓj となり、一方、係数更新演算器６の出力ΔＷalljは、 ΔＷallj＝μ・ｅallj・ｒallj ＝μ・（ｅj＋ｖj）・（Ｒj＋Ｓj） となる。In this embodiment, assuming that the output signal of the adder 11 is eall and the output signal of the adder 12 is rall, eall j = e j + v j rall j = R j + S j , while the coefficient update calculator the output of the 6 ΔWall j becomes = μ · ΔWall j = μ · eall j · rall j (e j + v j) · (R j + S j).
【００３４】ここで、デジタルフィルタ７及び８の阻止
帯域においては、Ｒj＞＞Ｓj及びｅ j＞＞ｖjとなるた
め、 ΔＷallj＝μ・ｖj・Ｒj Ｗj+1＝Ｗj＋ΔＷallj が支配的となって、正の係数更新が行われる。Here, the digital filters 7 and 8 are blocked.
In the band, Rj>>> SjAnd e j>> vjBecame
, ΔWallj= Μ · vj・ Rj Wj + 1= Wj+ ΔWallj Becomes dominant and a positive coefficient update is performed.
【００３５】一方、デジタルフィルタ７及び８の通過帯
域における信号レベルは、上記の設定によってＲj＜Ｓj
及びｅj＜ｖjとなることから、 ΔＷallj＝μ・ｖj・Ｓj Ｗj+1＝Ｗj＋ΔＷallj が支配的となり、負の係数更新が行われることになる。On the other hand, the signal level in the pass band of the digital filters 7 and 8 is R j <S j by the above setting.
And since the e j <v j, ΔWall j = μ · v j · S j W j + 1 = W j + ΔWall j becomes dominant, so that the negative coefficient update is performed.
【００３６】但し、上記の説明において、 Ｒj＝（ｒj、ｒj-1、...、ｒj-n-1） Ｗj＝（ｗ(1)j、ｗ(2)j、...、ｗ(n)j） Ｓj＝（ｓj、ｓj-1、...、ｓj-n-1）T である。上式において、時刻ｊにおける係数更新演算器
６の出力信号ベクトルをΔＷallj、適応フィルタ４の係
数ベクトルをＷj、デジタルフィルタ５の出力信号ベク
トルをＲj、デジタルフィルタ７の出力信号ベクトルを
Ｓj、誤差検出器の出力信号をｅj、デジタルフィルタ８
の出力信号をｖj、並びに適応フィルタ４の次数をｎ、
としており、また、μは係数更新ステップのサイズパラ
メータである。However, in the above description, R j = (r j , r j−1 ,..., R jn−1 ) W j = (w (1) j , w (2) j ,. , W (n) j ) S j = (s j , s j−1 ,..., S jn−1 ) T. In the above equation, the output signal vector of the coefficient update calculator 6 at time j is ΔWall j , the coefficient vector of the adaptive filter 4 is W j , the output signal vector of the digital filter 5 is R j , and the output signal vector of the digital filter 7 is S j , the output signal of the error detector is e j , the digital filter 8
Is the output signal of v j , and the order of the adaptive filter 4 is n,
And μ is a size parameter of the coefficient updating step.
【００３７】以上の構成における係数更新演算器６の動
作によって、デジタルフィルタ７及び８の通過帯域にお
いては、適応フィルタ４の係数ゲインは、図９の実線
（ｂ）に示すように、低周波帯域でその増加が抑制され
る。本実施形態の構成では、１つの係数更新演算器のみ
を用いればよいので、演算量及びハードウェア量を低減
することができる。なお、図９の破線（ａ）は、デジタ
ルフィルタ５の出力及び誤差検出器２の出力のみを用い
て適応フィルタ４の係数を更新しようとした場合の適応
フィルタ４の係数ゲインである。By the operation of the coefficient update calculator 6 in the above configuration, in the pass band of the digital filters 7 and 8, the coefficient gain of the adaptive filter 4 is reduced as shown by the solid line (b) in FIG. The increase is suppressed. In the configuration of the present embodiment, since only one coefficient update calculator needs to be used, the amount of calculation and the amount of hardware can be reduced. Note that the dashed line (a) in FIG. 9 is the coefficient gain of the adaptive filter 4 when updating the coefficient of the adaptive filter 4 using only the output of the digital filter 5 and the output of the error detector 2.
【００３８】上記のような低周波領域での係数ゲインの
増加の抑制の結果として、制御スピーカ１への過大な低
周波信号の入力が防がれ、図１０の実線（ｂ）に示すよ
うに、周波数ｆ１における制御を無理に実施することな
く、制御スピーカ１の低域再生能力の範囲内で安定した
騒音制御が行われる。なお、図１０における破線（ａ）
は、図４及び図７の破線（ａ）に対応する。As a result of the suppression of the increase in the coefficient gain in the low frequency region as described above, the input of an excessively low frequency signal to the control speaker 1 is prevented, and as shown in the solid line (b) of FIG. In addition, stable noise control is performed within the range of the low-frequency reproduction capability of the control speaker 1 without forcibly performing the control at the frequency f1. The broken line (a) in FIG.
Corresponds to the broken line (a) in FIG. 4 and FIG.
【００３９】更に、従来技術として図１５を参照して説
明した補助的な適応フィルタを用いる構成に比べて、図
１の構成では、ハードウエアの量或いは演算量が、軽減
される。Further, as compared with the configuration using the auxiliary adaptive filter described with reference to FIG. 15 as the prior art, the configuration of FIG. 1 reduces the amount of hardware or the amount of calculation.
【００４０】上記の説明では、位相反転器１０を適応フ
ィルタ４とデジタルフィルタ８との間に接続している
が、同様の作用及び効果は、図１１に示すように位相反
転器１０を騒音検出器３とデジタルフィルタ７との間に
接続した構成でも得られる。或いは、デジタルフィルタ
８或いはデジタルフィルタ７の出力に位相反転器１０を
接続した構成においても、上記と同様の作用及び効果を
得ることができる。In the above description, the phase inverter 10 is connected between the adaptive filter 4 and the digital filter 8, but the same operation and effect can be obtained by connecting the phase inverter 10 to noise detection as shown in FIG. It can also be obtained by a configuration connected between the device 3 and the digital filter 7. Alternatively, even in a configuration in which the phase inverter 10 is connected to the output of the digital filter 8 or the digital filter 7, the same operation and effect as described above can be obtained.
【００４１】更に、上記の説明では、デジタルフィルタ
７及び８の通過帯域のゲインを設定する構成を説明した
が、通常のデジタルシグナルプロセッサによる演算にお
いては、図１２に示すように、１以上のゲインを設定す
るためにビットシフトなどを用いた別の係数器１３及び
１４を設けた構成によっても、上記と同様の効果を得る
ことができる。具体的には、図１２の構成においては、
デジタルフィルタ８の出力にゲインｂ＞１の係数器１３
を設け、デジタルフィルタ７の出力にゲインａ＞１の係
数器１４を設けた構成となっている。Further, in the above description, the configuration for setting the gain of the pass band of the digital filters 7 and 8 has been described. However, in the calculation by the ordinary digital signal processor, as shown in FIG. The same effect as described above can also be obtained by a configuration in which another coefficient units 13 and 14 using a bit shift or the like are provided to set. Specifically, in the configuration of FIG.
A coefficient unit 13 having a gain b> 1 is applied to the output of the digital filter 8.
, And a coefficient unit 14 having a gain a> 1 is provided at the output of the digital filter 7.
【００４２】更に、上記の説明では、デジタルフィルタ
７及び８のゲインを上げる構成を示したが、図８に示す
相対的なゲイン関係を設定するためには、図１３に示す
ように、デジタルフィルタ５の出力にゲイン１／ａ＜１
の係数器４４を設け、誤差検出器２の出力信号にゲイン
１／ｂ＜１の係数器４３を設けてもよい。このような構
成により、相対的に負の係数更新を行う周波数帯域を強
調した信号を、係数更新演算器６に与えることができ
る。Further, in the above description, the configuration for increasing the gain of the digital filters 7 and 8 has been described. However, in order to set the relative gain relationship shown in FIG. Gain 1 / a <1 for output of 5
May be provided, and the output signal of the error detector 2 may be provided with a coefficient unit 43 having a gain of 1 / b <1. With such a configuration, a signal in which the frequency band in which a relatively negative coefficient update is performed can be provided to the coefficient update calculator 6.
【００４３】なお、上記の図１１〜図１３の各ブロック
図において、図１を参照して説明したものと同じ構成要
素には同じ参照番号を付しており、その説明はここでは
省略する。In each of the block diagrams of FIGS. 11 to 13, the same components as those described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４４】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態における騒音制御装置を、図１４を参照して説
明する。図１４は、本実施形態における騒音制御装置の
構成を示すブロック図である。なお、図１４のブロック
図において、第１の実施形態で図１などを参照して説明
したものと同じ構成要素には同じ参照番号を付してお
り、その説明はここでは省略する。(Second Embodiment) Next, a noise control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of the noise control device according to the present embodiment. In the block diagram of FIG. 14, the same components as those described with reference to FIG. 1 and the like in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００４５】本実施形態の構成では、適応フィルタ４の
出力の低周波成分のレベルが小さく制御スピーカ１が線
形領域で動作している状態では、第１の実施形態で説明
したような係数更新演算を行う。一方、適応フィルタ４
の出力の低周波成分のレベルが大きくなって制御スピー
カ１が非線形領域に入る場合には、その低周波領域のフ
ィルタゲインを抑制する係数更新演算を行う。これによ
って、騒音レベルが低い時には低周波領域まで十分に騒
音が低減されるだけではなく、低周波領域の騒音レベル
が高い時であっても、安定した騒音制御を実施すること
ができる。In the configuration of the present embodiment, when the level of the low-frequency component of the output of the adaptive filter 4 is small and the control speaker 1 is operating in the linear region, the coefficient update calculation as described in the first embodiment is performed. I do. On the other hand, adaptive filter 4
When the level of the low-frequency component of the output of the control speaker 1 increases and the control speaker 1 enters the non-linear region, a coefficient update operation for suppressing the filter gain in the low-frequency region is performed. Thus, when the noise level is low, not only the noise is sufficiently reduced to the low frequency region, but also when the noise level in the low frequency region is high, stable noise control can be performed.
【００４６】図１４の構成では、デジタルフィルタ５の
出力及びデジタルフィルタ７の出力の何れかを選択する
選択器２１、デジタルフィルタ８の出力及び誤差検出器
２の出力の何れかを選択する選択器２２、並びに選択器
２１及び２２の動作を制御する選択制御演算器２３が設
けられている。その他の構成要素及びその機能は、第１
の実施形態においてと同様である。In the configuration shown in FIG. 14, the selector 21 selects one of the output of the digital filter 5 and the output of the digital filter 7, and the selector 21 selects one of the output of the digital filter 8 and the output of the error detector 2. 22, and a selection control calculator 23 for controlling the operation of the selectors 21 and 22 are provided. Other components and their functions are
This is the same as in the embodiment.
【００４７】図１４の構成において、デジタルフィルタ
８からは、その出力信号として、適応フィルタ４の出力
信号における低周波成分が得られる。先に第１の実施形
態でも説明したように、制御スピーカ１がこのような低
周波数の近傍で非線形特性を有する場合には、図５の入
力−出力音圧特性や図６の入力−出力音圧歪み特性に示
されるように、入力レベルがある閾値レベルＬｓを超え
ると、出力音圧が飽和し（図５参照）、且つ歪みが大幅
に増大する（図６参照）。このような場合に、誤差検出
器（マイク）２でのスペクトラムが図７の破線（ａ）に
示すように低周波数ｆ１の近傍の信号を含む騒音（図４
の破線（ａ）に対応する）に対して、従来の適応フィル
タ４による処理を行うと、周波数ｆ１で制御音が飽和す
るために十分な消音が実現できない。むしろ、図７で実
線（ｂ）に示すように、ｆ１の２倍或いは３倍の周波数
で高調波歪みが発生して、新たな騒音が発生する。この
歪みが誤差信号として作用して、適応フィルタ４の動作
がかえって不安定になるなどの悪影響をもたらす。In the configuration shown in FIG. 14, a low frequency component of the output signal of the adaptive filter 4 is obtained from the digital filter 8 as its output signal. As described in the first embodiment, when the control speaker 1 has a non-linear characteristic near such a low frequency, the input-output sound pressure characteristic of FIG. 5 and the input-output sound of FIG. As shown in the pressure distortion characteristics, when the input level exceeds a certain threshold level Ls, the output sound pressure is saturated (see FIG. 5) and the distortion is greatly increased (see FIG. 6). In such a case, as shown by a broken line (a) in FIG. 7, the spectrum at the error detector (microphone) 2 includes noise including a signal near the low frequency f1 (FIG. 4).
(Corresponding to the broken line (a) of FIG. 3), the processing by the conventional adaptive filter 4 is performed, so that the control sound is saturated at the frequency f1, so that sufficient silencing cannot be realized. Rather, as shown by the solid line (b) in FIG. 7, harmonic distortion occurs at twice or three times the frequency of f1, and new noise is generated. This distortion acts as an error signal, causing an adverse effect such as an unstable operation of the adaptive filter 4.
【００４８】そこで、本実施形態では、選択制御演算器
２３がデジタルフィルタ８からの出力のうちの低周波成
分の出力レベルを検出し、それがＬｓを超えると、選択
器２２がデジタルフィルタ８の出力を選択するように制
御する。このとき、選択器２１は、デジタルフィルタ７
の出力を選択するように、選択制御演算器２３によって
制御される。これによって、係数更新演算器６は、 ΔＷallj＝μ・ｖj・Ｓj Ｗj+1＝Ｗj＋ΔＷallj として示される演算を行って、その演算結果に基づい
て、適応フィルタ４の係数を負の方向に更新する。Therefore, in this embodiment, the selection control calculator 23 detects the output level of the low-frequency component of the output from the digital filter 8, and when the output level exceeds Ls, the selector 22 switches the digital filter 8 Control to select output. At this time, the selector 21 selects the digital filter 7
Is controlled by the selection control calculator 23 so as to select the output of. Accordingly, the coefficient update calculator 6 performs an operation represented by ΔWall j = μ · v j · S j W j + 1 = W j + ΔWall j , and based on the operation result, calculates the coefficient of the adaptive filter 4. Update in the negative direction.
【００４９】一方、それ以外の場合、すなわち、デジタ
ルフィルタ８からの低周波成分の出力レベルが所定のレ
ベルＬｓよりも小さい場合には、選択制御演算器２３
は、選択器２１がデジタルフィルタ５の出力を選択し、
選択器２２が誤差検出器２の出力の出力を選択するよう
に、制御を行う。これによって、係数更新演算器６は、 ΔＷallj＝μ・ｖj・Ｒj Ｗj+1＝Ｗj＋ΔＷallj として示される演算を行って、その演算結果に基づい
て、適応フィルタ４の係数を正の方向に更新する。On the other hand, in other cases, that is, when the output level of the low frequency component from the digital filter 8 is smaller than the predetermined level Ls, the selection control calculator 23
Indicates that the selector 21 selects the output of the digital filter 5,
Control is performed so that the selector 22 selects the output of the error detector 2. As a result, the coefficient update calculator 6 performs an operation represented by ΔWall j = μ · v j · R j W j + 1 = W j + ΔWall j , and based on the operation result, calculates the coefficient of the adaptive filter 4. Update in the positive direction.
【００５０】なお、上記の式に含まれるＷjなどの記号
は、第１の実施形態にて説明したものと同じである。The symbols such as W j included in the above equation are the same as those described in the first embodiment.
【００５１】以上の構成により、適応フィルタ１の低周
波成分のレベルは小さい場合は、制御スピーカ１は線形
領域で動作するので、図４に実線（ｂ）として示すよう
に、低い周波数（例えばｆ１）の成分を含む騒音を十分
に制御できる。一方、適応フィルタ１の低周波成分のレ
ベルが大きくなり、制御スピーカ１への入力が閾値レベ
ルＬｓを超えて非線形領域に入ると、適応フィルタ４の
係数の更新を制限して、低周波ゲインを低下させる。こ
の結果、図１０に実線（ｂ）として示すように、歪みを
発生することなく安定に騒音を制御できる。With the above configuration, when the level of the low-frequency component of the adaptive filter 1 is small, the control speaker 1 operates in the linear region. Therefore, as shown by the solid line (b) in FIG. The noise including the component can be sufficiently controlled. On the other hand, when the level of the low-frequency component of the adaptive filter 1 increases and the input to the control speaker 1 exceeds the threshold level Ls and enters the non-linear region, the updating of the coefficient of the adaptive filter 4 is limited, and the low-frequency gain is reduced. Lower. As a result, as shown by the solid line (b) in FIG. 10, noise can be controlled stably without generating distortion.
【００５２】すなわち、本実施形態の騒音制御装置の構
成では、制御スピーカ１の線形動作能力を十分に活用す
る一方で非線形領域での動作を抑制して、低周波レベル
の騒音に対して最適な騒音制御を行うことが可能とな
る。That is, in the configuration of the noise control device of this embodiment, the operation in the non-linear region is suppressed while making full use of the linear operation capability of the control speaker 1, and the noise is optimal for low-frequency level noise. Noise control can be performed.
【００５３】なお、図１４の例では、選択器２２は、デ
ジタルフィルタ８の出力及び誤差検出器２の出力の何れ
か一方を常に選択し、選択器２１は、デジタルフィルタ
５の出力及びデジタルフィルタ７の出力の何れか一方を
常に選択するように、構成されている。或いは、選択器
２１及び２２が、適切な頻度で出力の間引きを行うよう
に構成されていても良い。In the example shown in FIG. 14, the selector 22 always selects one of the output of the digital filter 8 and the output of the error detector 2, and the selector 21 selects the output of the digital filter 5 and the digital filter. 7 is always selected. Alternatively, the selectors 21 and 22 may be configured to thin out the output at an appropriate frequency.
【００５４】例えば、デジタルフィルタ８からの出力の
うちの低周波成分がＬｓを越えたときに、選択器２２
が、誤差検出器２の出力を係数更新演算器６に伝達すべ
きタイミングにおいて１６回に１回のみ伝達するように
動作し、残りのタイミングでは何の出力も係数更新演算
器６に伝達せず（すなわち、誤差検出器２の出力を間引
いて伝達する）、デジタルフィルタ８の出力を係数更新
演算器６に伝達すべきタイミングにおいては４回に１回
のみ伝達するように動作し、残りのタイミングでは何の
出力も係数更新演算器６に伝達しない（すなわち、デジ
タルフィルタ８の出力を間引いて伝達する）ように、構
成される。同時に、選択器２１も、デジタルフィルタ５
或いは７の出力の選択に関して、同様の動作を実現する
ように構成する。これによって、適応フィルタ４の係数
を負の方向に更新する。このとき、選択器２１及び２２
の上記のような動作やその動作頻度（各出力を間引く頻
度）は、選択制御演算器２３によって制御される。For example, when the low frequency component of the output from the digital filter 8 exceeds Ls, the selector 22
Operates so that the output of the error detector 2 is transmitted only once every 16 times at the timing at which the output of the error detector 2 is to be transmitted to the coefficient update arithmetic unit 6, and no output is transmitted to the coefficient update arithmetic unit 6 at the remaining timings. (That is, the output of the error detector 2 is thinned out and transmitted). In the timing at which the output of the digital filter 8 is to be transmitted to the coefficient update arithmetic unit 6, the operation is performed so as to be transmitted only once in four times, and the remaining timing No output is transmitted to the coefficient update arithmetic unit 6 (that is, the output of the digital filter 8 is thinned out and transmitted). At the same time, the selector 21 also operates the digital filter 5
Alternatively, the configuration is such that the same operation is realized for the selection of the output of 7. Thereby, the coefficient of the adaptive filter 4 is updated in the negative direction. At this time, the selectors 21 and 22
The above operation and the operation frequency (frequency of thinning out each output) are controlled by the selection control calculator 23.
【００５５】以上における本発明の各実施形態の説明で
は、制御スピーカ１の低周波領域における非線型歪みを
抑制するために、デジタルフィルタを低周波領域（具体
的には、例えば制御スピーカ１の低周波再生限界周波数
ｆL以下の領域）に設定している。しかし、この設定周
波数帯域は上記に限られるわけではなく、任意の周波数
帯域の適応フィルタ４の係数更新を、同様の方法で抑圧
できるのは言うまでもない。In the above description of each embodiment of the present invention, in order to suppress non-linear distortion in the low frequency region of the control speaker 1, the digital filter is set to the low frequency region (specifically, for example, (Frequency reproduction limit frequency f L or less). However, the set frequency band is not limited to the above, and it goes without saying that the updating of the coefficients of the adaptive filter 4 in an arbitrary frequency band can be suppressed by the same method.
【００５６】例えば、騒音検出マイク３では検出できな
い外部騒音が誤差検出マイク２に混入する場合、外部騒
音の周波数では、騒音検出信号と誤差検出信号との相関
が低くなる。このため、騒音（外部騒音）が正しく消音
されないばかりか、適応フィルタ４が誤動作を生じて外
部騒音の周波数で異常な発振を起こす場合がある。この
ような事態を防ぐためには、デジタルフィルタの通過帯
域を、この外部騒音の周波数に一致させるように設定す
ればよい。For example, when external noise that cannot be detected by the noise detection microphone 3 enters the error detection microphone 2, the correlation between the noise detection signal and the error detection signal becomes low at the frequency of the external noise. For this reason, not only the noise (external noise) is not properly silenced, but also the adaptive filter 4 may malfunction and cause abnormal oscillation at the frequency of the external noise. In order to prevent such a situation, the pass band of the digital filter may be set to match the frequency of the external noise.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上のように、本発明の騒音制御装置で
は、騒音検出信号及び適応フィルタ出力信号の各々を、
同じ特性を有する帯域制限デジタルフィルタで処理し、
その両出力信号から負方向の係数更新信号を作成して、
騒音制御演算に使用される適応フィルタを制御する。こ
れにより、前記のデジタルフィルタの帯域における適応
フィルタの係数ゲインの上昇を防ぐと共に、付加的な適
応フィルタのハードウェア或いは演算処理を用いること
なく騒音制御演算に使用される適応フィルタの係数制御
を実現して、安定した騒音処理動作を実現する。As described above, in the noise control device of the present invention, each of the noise detection signal and the adaptive filter output signal is
Processed by a band-limited digital filter with the same characteristics,
Create a negative coefficient update signal from both output signals,
Controls the adaptive filter used for noise control calculations. This prevents the increase of the coefficient gain of the adaptive filter in the band of the digital filter and realizes the coefficient control of the adaptive filter used for the noise control calculation without using the hardware or the calculation process of the additional adaptive filter. Thus, a stable noise processing operation is realized.
【００５８】また、騒音伝達系や制御音発生手段の非線
形性の特性を考慮して、適応フィルタの負の係数更新を
行うかどうかを制御する。これによって、騒音信号が小
さい場合には帯域制限を伴わない騒音制御を実施し、一
方、騒音信号が大きい場合には、制御音発生手段の入力
の増大を防いで安定に騒音を制御できる。Also, in consideration of the non-linear characteristics of the noise transmission system and the control sound generating means, it is controlled whether or not to update the negative coefficient of the adaptive filter. Thus, when the noise signal is small, noise control without band limitation is performed. On the other hand, when the noise signal is large, the input of the control sound generating means can be prevented from increasing and the noise can be controlled stably.
【図１】本発明の第１の実施形態における騒音制御装置
の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a noise control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の構成に含まれ得る制御スピーカの音圧−
周波数特性を示す図である。FIG. 2—Sound pressure of a control speaker that can be included in the configuration of FIG. 1—
It is a figure showing a frequency characteristic.
【図３】図１の構成に含まれる係数更新演算器６のみの
作用によって収束した、適応フィルタのゲイン−周波数
特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a gain-frequency characteristic of an adaptive filter converged by the operation of only a coefficient update calculator 6 included in the configuration of FIG. 1;
【図４】制御スピーカが線形領域にある場合の騒音制御
特性を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating noise control characteristics when a control speaker is in a linear region.
【図５】図１の構成に含まれ得る制御スピーカの入力−
出力特性を示す図である。FIG. 5 shows an input of a control speaker that can be included in the configuration of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating output characteristics.
【図６】図１の構成に含まれ得る制御スピーカの入力−
音圧歪み特性を示す図である。FIG. 6 shows a control speaker input that can be included in the configuration of FIG. 1;
It is a figure showing a sound pressure distortion characteristic.
【図７】制御スピーカが非線形領域にある場合の騒音制
御特性を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating noise control characteristics when a control speaker is in a non-linear region.
【図８】図１の構成に含まれるデジタルフィルタ７及び
８のゲイン−周波数特性を示す図である。8 is a diagram showing gain-frequency characteristics of digital filters 7 and 8 included in the configuration of FIG.
【図９】図１の構成の全体的な作用によって収束した、
適応フィルタのゲイン−周波数特性を示す図である。9 converged by the overall action of the configuration of FIG. 1,
FIG. 4 is a diagram illustrating gain-frequency characteristics of an adaptive filter.
【図１０】図１の構成によって得られる騒音制御特性を
示す図である。FIG. 10 is a diagram showing noise control characteristics obtained by the configuration of FIG. 1;
【図１１】本発明の第１の実施形態における騒音制御装
置のある改変例の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a modification of the noise control device according to the first embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第１の実施形態における騒音制御装
置の他の改変例の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of another modification of the noise control device according to the first embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第１の実施形態における騒音制御装
置の更に他の改変例の構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of still another modification of the noise control device according to the first embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第２の実施形態における騒音制御装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a noise control device according to a second embodiment of the present invention.
【図１５】従来技術による騒音制御装置の構成を示すブ
ロック図である。FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a noise control device according to the related art.
【図１６】従来技術による他の騒音制御装置の構成を示
すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of another noise control device according to the related art.
１ 制御スピーカ ２ 誤差検出器（マイク） ３ 騒音検出器（マイク） ４、１５ 適応フィルタ ５、７、８ デジタルフィルタ ６、９ 係数更新演算器 １０ 位相反転器 １１、１２ 加算器 １３、１４、４３、４４ 係数器 ２１、２２ 選択器 ２３ 選択制御演算器 REFERENCE SIGNS LIST 1 control speaker 2 error detector (microphone) 3 noise detector (microphone) 4, 15 adaptive filter 5, 7, 8 digital filter 6, 9 coefficient update calculator 10 phase inverter 11, 12 adder 13, 14, 43 , 44 Coefficient unit 21, 22 Selector 23 Selection control arithmetic unit
Claims (12)
と、 騒音源信号を検出する騒音検出手段と、 制御信号を出力する適応フィルタと、 第１のデジタルフィルタ、第２のデジタルフィルタ、第
３のデジタルフィルタ、係数更新演算器、位相反転器、
及び第１及び第２の加算器を少なくとも含み、該適応フ
ィルタの係数を更新する係数更新手段と、を備え、 該係数更新手段は、所定の周波数帯域における該適応フ
ィルタの係数ゲインの増加を抑圧する機能を有する、騒
音制御装置。1. A control sound generating means for generating a control sound, an error detecting means for detecting an error signal between the control sound and noise, a noise detecting means for detecting a noise source signal, and an adaptation for outputting a control signal. A filter, a first digital filter, a second digital filter, a third digital filter, a coefficient update calculator, a phase inverter,
And at least a first and a second adder, and a coefficient updating means for updating the coefficient of the adaptive filter, wherein the coefficient updating means suppresses an increase in the coefficient gain of the adaptive filter in a predetermined frequency band. A noise control device having the function of performing
力を入力として受け取るように構成され、 前記第２のデジタルフィルタは、該騒音検出手段の出力
を入力として受け取るように構成され、 前記第１の加算器が、該第１のデジタルフィルタの出力
と該第２のデジタルフィルタの出力とを入力として受け
取るように構成され、 前記第２の加算器が、前記誤差検出手段の出力と前記第
３のデジタルフィルタの出力とを入力として受け取るよ
うに構成され、 前記係数更新演算器が、該第１の加算器の出力と該第２
の加算器の出力とを入力として受け取るように構成さ
れ、 前記位相反転器は、前記適応フィルタの出力を反転し、 該第３のデジタルフィルタは、該位相反転器の出力を入
力として受け取るように構成され、 該第１のデジタルフィルタは、前記制御音発生手段から
該誤差検出手段までの伝達特性を近似し、 該第２及び第３のデジタルフィルタは、共通の周波数帯
域通過特性を有し、 該係数更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくな
るように演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フ
ィルタの前記係数を更新する、請求項１に記載の騒音制
御装置。2. The coefficient updating unit, wherein the first digital filter receives an output of the noise detecting unit as an input, and the second digital filter receives an output of the noise detecting unit as an input. Wherein the first adder is configured to receive as inputs the output of the first digital filter and the output of the second digital filter; and wherein the second adder comprises: The output of the error detection means and the output of the third digital filter are configured to be received as inputs, and the coefficient update calculator is configured to receive the output of the first adder and the second
Wherein the phase inverter inverts the output of the adaptive filter, and wherein the third digital filter receives the output of the phase inverter as an input. Wherein the first digital filter approximates a transfer characteristic from the control sound generating means to the error detecting means, the second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, The noise control device according to claim 1, wherein the coefficient update calculator performs a calculation so that the output of the second adder decreases, and updates the coefficient of the adaptive filter based on a calculation result.
力を入力として受け取るように構成され、 前記位相反転器は、該騒音検出手段の出力を反転し、 前記第２のデジタルフィルタは、該位相反転器の出力を
入力として受け取るように構成され、 前記第１の加算器が、該第１のデジタルフィルタの出力
と該第２のデジタルフィルタの出力とを入力として受け
取るように構成され、 前記第２の加算器が、前記誤差検出手段の出力と前記第
３のデジタルフィルタの出力とを入力として受け取るよ
うに構成され、 前記係数更新演算器が、該第１の加算器の出力と該第２
の加算器の出力とを入力として受け取るように構成さ
れ、 該第３のデジタルフィルタは、該適応フィルタの出力を
入力として受け取るように構成され、 該第１のデジタルフィルタは、前記制御音発生手段から
該誤差検出手段までの伝達特性を近似し、 該第２及び第３のデジタルフィルタは、共通の周波数帯
域通過特性を有し、 該係数更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくな
るように演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フ
ィルタの前記係数を更新する、請求項１に記載の騒音制
御装置。3. The coefficient updating unit, wherein the first digital filter is configured to receive an output of the noise detection unit as an input, and the phase inverter inverts an output of the noise detection unit; The second digital filter is configured to receive an output of the phase inverter as an input, and the first adder outputs an output of the first digital filter and an output of the second digital filter. The second adder is configured to receive as inputs the output of the error detection means and the output of the third digital filter, and the coefficient update calculator is configured to receive 1 and the output of the second adder.
The third digital filter is configured to receive as an input the output of the adaptive filter, and the first digital filter is configured to receive the control sound generating means. To the error detecting means, the second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, and the coefficient update calculator outputs the second adder The noise control device according to claim 1, wherein the noise control device performs an operation so as to be smaller, and updates the coefficient of the adaptive filter based on the operation result.
する第１の係数器と、前記第３のデジタルフィルタの出
力に第２の係数を乗算する第２の係数器と、を更に有
し、 前記第１のデジタルフィルタが、前記騒音検出手段の出
力を入力として受け取るように構成され、 該第２のデジタルフィルタは、該騒音検出手段の出力を
入力として受け取るように構成され、 前記第１の加算器が、該第１のデジタルフィルタの出力
と該第１の係数器の出力とを入力として受け取るように
構成され、 前記第２の加算器が、前記誤差検出手段の出力と該第２
の係数器の出力とを入力として受け取るように構成さ
れ、 前記係数更新演算器が、該第１の加算器の出力と該第２
の加算器の出力とを入力として受け取るように構成さ
れ、 前記位相反転器は、前記適応フィルタの出力を反転し、 該第３のデジタルフィルタは、該位相反転器の出力を入
力として受け取るように構成され、 該第１の係数及び該第２の係数は、それぞれ１以上に設
定されており、 該第１のデジタルフィルタは、前記制御音発生手段から
該誤差検出手段までの伝達特性を近似し、 該第２及び第３のデジタルフィルタは、共通の周波数帯
域通過特性を有し、 該係数更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくな
るように演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フ
ィルタの前記係数を更新する、請求項１に記載の騒音制
御装置。4. The coefficient updating means multiplies an output of the second digital filter by a first coefficient, and multiplies an output of the third digital filter by a second coefficient. A second coefficient unit, wherein the first digital filter is configured to receive an output of the noise detection unit as an input, and the second digital filter outputs an output of the noise detection unit. The first adder is configured to receive as inputs the output of the first digital filter and the output of the first coefficient unit, and wherein the second adder is configured to receive , The output of the error detection means and the second
And an output of a coefficient unit of the first adder and an output of the second adder.
Wherein the phase inverter inverts the output of the adaptive filter, and wherein the third digital filter receives the output of the phase inverter as an input. The first coefficient and the second coefficient are each set to 1 or more, and the first digital filter approximates a transfer characteristic from the control sound generation means to the error detection means. The second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, and the coefficient update calculator performs a calculation so that the output of the second adder is reduced. The noise control device according to claim 1, wherein the coefficient of the adaptive filter is updated based on the coefficient.
ルフィルタの通過帯域において、前記第１の係数器の出
力が前記第１のデジタルフィルタの出力信号よりも大き
くなるように設定されている、請求項４に記載の騒音制
御装置。5. The first coefficient unit is set such that an output of the first coefficient unit is larger than an output signal of the first digital filter in a pass band of the second digital filter. The noise control device according to claim 4, wherein:
ルフィルタの通過帯域において、前記第２の係数器の出
力が前記誤差検出手段の出力信号よりも大きくなるよう
に設定されている、請求項４に記載の騒音制御装置。6. The second coefficient unit is set such that an output of the second coefficient unit is larger than an output signal of the error detection unit in a pass band of the third digital filter. The noise control device according to claim 4.
する第１の係数器と、前記誤差検出手段の出力に第２の
係数を乗算する第２の係数器と、を更に有し、 前記第１のデジタルフィルタが、前記騒音検出手段の出
力を入力として受け取るように構成され、 該第２のデジタルフィルタは、該騒音検出手段の出力を
入力として受け取るように構成され、 前記第１の加算器が、該第１の係数器の出力と該第２の
デジタルフィルタの出力とを入力として受け取るように
構成され、 前記第２の加算器が、該第２の係数器の出力と前記第３
のデジタルフィルタの出力とを入力として受け取るよう
に構成され、 前記係数更新演算器が、該第１の加算器の出力と該第２
の加算器の出力とを入力として受け取るように構成さ
れ、 前記位相反転器は、前記適応フィルタの出力を反転し、 該第３のデジタルフィルタは、該位相反転器の出力を入
力として受け取るように構成され、 該第１の係数及び該第２の係数は、それぞれ１以下に設
定されており、 該第１のデジタルフィルタは、前記制御音発生手段から
該誤差検出手段までの伝達特性を近似し、 該第２及び第３のデジタルフィルタは、共通の周波数帯
域通過特性を有し、 該係数更新演算器は、該第２の加算器の出力が小さくな
るように演算を行い、その演算結果に基づいて該適応フ
ィルタの前記係数を更新する、請求項１に記載の騒音制
御装置。7. A coefficient updating unit comprising: a first coefficient unit for multiplying an output of the first digital filter by a first coefficient; and a second coefficient unit for multiplying an output of the error detection unit by a second coefficient. And wherein the first digital filter is configured to receive an output of the noise detection means as an input, and the second digital filter receives an output of the noise detection means as an input Wherein the first adder is configured to receive as inputs the output of the first coefficient unit and the output of the second digital filter, and wherein the second adder is configured to receive The output of the second coefficient unit and the third
And an output of the digital filter of the first adder, and an output of the first adder and the second
Wherein the phase inverter inverts the output of the adaptive filter, and wherein the third digital filter receives the output of the phase inverter as an input. The first coefficient and the second coefficient are each set to 1 or less, and the first digital filter approximates a transfer characteristic from the control sound generation means to the error detection means. The second and third digital filters have a common frequency band-pass characteristic, and the coefficient update calculator performs a calculation so that the output of the second adder is reduced. The noise control device according to claim 1, wherein the coefficient of the adaptive filter is updated based on the coefficient.
ルフィルタの通過帯域において、前記第１の係数器の出
力が前記第１のデジタルフィルタの出力信号よりも小さ
くなるように設定されている、請求項７に記載の騒音制
御装置。8. The first coefficient unit is set such that an output of the first coefficient unit is smaller than an output signal of the first digital filter in a pass band of the second digital filter. The noise control device according to claim 7, wherein:
ルフィルタの通過帯域において、前記第２の係数器の出
力が前記誤差検出手段の出力信号よりも小さくなるよう
に設定されている、請求項７に記載の騒音制御装置。9. The second coefficient unit is set such that an output of the second coefficient unit is smaller than an output signal of the error detection unit in a pass band of the third digital filter. The noise control device according to claim 7.
に存在する、請求項１から９の何れか一つに記載の騒音
制御装置。10. The noise control device according to claim 1, wherein the predetermined frequency band exists in a low frequency range.
発生手段の低周波再生限界周波数以下の周波数領域であ
る、請求項１０に記載の騒音制御装置。11. The noise control device according to claim 10, wherein the predetermined frequency band is a frequency region equal to or lower than a low-frequency reproduction limit frequency of the control sound generation unit.
出手段の出力信号と前記誤差検出手段の出力信号との相
関がある周波数領域に存在する、請求項１から９の何れ
か一つに記載の騒音制御装置。12. The apparatus according to claim 1, wherein the predetermined frequency band exists in a frequency region in which an output signal of the noise detection unit and an output signal of the error detection unit have a correlation. Noise control device.
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