JP2001295622A

JP2001295622A - 能動型消音装置

Info

Publication number: JP2001295622A
Application number: JP2000116093A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kasama; 稔笠間
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】適応推定演算に関わる時間の制約をなくした
能動型消音装置を目的とする。【解決手段】伝達特性記憶部８の騒音検知マイク３か
ら消音点１０までの音響伝達特性ＦＲＦＡを誤差検知マ
イクの騒音の位相遅れで補正したダクト係数列ＦＲＦ
１、信号処理部４から消音点１０までの電気−音響変換
特性ＦＲＦＢを誤差検知マイクの二次音の位相遅れで補
正した制御スピーカ係数列ＦＲＦ２、信号処理部４から
騒音検知マイク３の検知信号までのハウリング伝達特性
ＦＲＦＣを実際のハウリングの位相遅れ、ハウリングキ
ャンセルモデルの位相遅れで補正したハウリング係数列
ＦＲＦ３、ハウリングキャンセラ係数列ＦＲＦ４と、シ
ミュレーション用騒音入力データ記憶部９の騒音入力デ
ータとから適応推定シミュレーション計算部４ｄが各部
の信号を再現し、二次音生成処理部４ａの最適パラメー
タを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は能動型消音装置に関
し、特に適応信号処理により騒音と同振幅かつ逆位相の
波形を有する二次音を生成し、両者を干渉させて騒音を
打ち消すようにした能動型消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この分野における従来技術としては、騒
音源をダクトと呼ばれる長筒型の箱で覆って、このダク
ト内部を伝搬する騒音を一次元平面波とみなし、この平
面波と同振幅かつ逆位相の二次音をダクト壁面に取り付
けられた音響スピーカからダクト内に放射し、両者の干
渉によって積極的に騒音を低減する能動型消音装置が知
られている。例えば、特開平４−３４５９８号公報の家
庭用冷蔵庫のコンプレッサ音に適用した事例や特開平７
−２１９５５８号公報の空調用ダクトに適用した事例な
どがある。この種の能動型消音装置においては、ダクト
内部の温度変化や制御スピーカの特性変動に対しても消
音低減効果を最適に維持するという目的で、この変動に
追従させて信号処理装置の演算係数を調整する適応演算
手段が設けられていることが特徴的である。

【０００３】図６は従来の能動型消音装置の一例を示す
図である。図６において、騒音源１を囲うように一端が
開放されているダクト２が設けられている。これは、騒
音源１から発生する音波の伝搬を一次元方向（ダクト開
放端方向）へと制限することで、ダクト２の内部を伝搬
する騒音を一次平面波とみなすために設けられている。
ダクト２の内部の騒音源１の近傍には、騒音源１から発
生する騒音を検知し、電気信号へと変換する騒音検知マ
イク３が設置されており、騒音検知マイク３で得られた
騒音信号は、信号処理部４へ送られる。

【０００４】信号処理部４では、二次音生成処理部４ａ
にあらかじめ設定された演算係数に従って、制御用信号
が算出される。算出された制御用信号は、二次音放射ス
ピーカ５から二次音としてダクト２の内部に放射され、
騒音源１から伝搬してくる騒音と干渉される。このと
き、二次音と騒音とが完全に同振幅かつ逆位相の関係に
あった場合には、両者は互いに打ち消し合い、干渉後の
音圧は０となる。しかし、実際には両者の間には多少の
誤差が存在するので、干渉後も音圧は０とはならない。
そこで、誤差として残された音圧を検知する誤差検知マ
イク６を二次音放射スピーカ５よりもダクト２の開口端
側に設けておく。この誤差信号と、騒音検知マイク３の
信号に固定的処理を行う前置フィルタ４ｂの出力とか
ら、誤差検知マイク６における誤差を最小化するような
新たな演算係数を適応推定演算部４ｃで計算し、その計
算結果によって二次音生成処理部４ａ内の演算係数を更
新する。このような信号処理を継続していくことによ
り、誤差検知マイク６における誤差は最小化され、十分
な消音効果が得られるようになる。また、ハウリングキ
ャンセラ７が二次音生成処理部４ａの出力の一部を騒音
検知マイク３からの騒音検知信号に加えて、二次音放射
スピーカ５から騒音検知マイク３へ伝達するハウリング
成分を除去するようにしている。

【０００５】このような能動型消音装置における信号処
理の流れを実際の時間軸に沿って表すと図７になる。図
７は従来の能動型消音装置における信号処理のタイミン
グチャートを示す図である。このタイムチャートによれ
ば、サンプリング周期の間で、騒音検知マイク３によっ
て出力された騒音検知信号のアナログ・ディジタル（Ａ
Ｄ）変換、ハウリング除去成分の計算、二次音の計算、
二次音信号のディジタル・アナログ（ＤＡ）変換、誤差
検知マイク６によって出力された誤差信号のＡＤ変換、
および適応推定演算および係数更新が順次処理される。

【０００６】このタイムチャートからわかるように、適
応推定演算に必要なデータは、騒音検知信号、１ステッ
プ過去の信号処理出力、および現在の信号処理出力が二
次音放射スピーカから出力された二次音と騒音との誤差
であるので、適応推定演算は少なくとも、現在の誤差信
号が検知されるまで開始することができない。また、当
然のことながら、適応推定演算はサンプリング周期内に
終える必要がある。このような時間的制約の中で、アク
ティブノイズコントロール処理を実現させるため、従来
では専用の高速演算処理装置を必要としていた。

【０００７】また、特開平１０−２３２６８２号公報に
記載の適応処理装置および能動騒音制御装置では、消音
処理のサンプリング周期と適応推定による信号処理装置
の演算係数の更新とを非同期とすることで、消音時の計
算処理の負担を軽減しようとする方法が提案されてい
る。ただし、このように消音処理と適応更新とを非同期
として適応演算処理を行った場合、その原理上、以下の
ような問題点が残る。

【０００８】今、例として消音処理を３回行う間に適応
更新を１回行う場合について考えてみる。ダクト２の内
部を伝わる騒音は次式のようにモデル化される。

【０００９】

【数１】

【００１０】一方、制御側で生成される消音波形は次式
のようにモデル化される。

【００１１】

【数２】

【００１２】ここで、ｙ（ｋ）は離散的な現在時刻ｋに
おける騒音データ、

【００１３】

【外１】

【００１４】は同時刻ｋにおける消音波形のデータ、ζ
（ｋ）は同時刻ｋから過去ｎ−１個前までの入出力デー
タで構成されたｎ元ベクトル、θはダクト２の内部を伝
わる騒音をモデル化した真のｎ元パラメータベクトル、

【００１５】

【外２】

【００１６】は現在時刻ｋから過去３つ前（前回の更
新）のｎ元推定パラメータベクトルを表している。３回
の消音で１回のパラメータ更新を行うので、パラメータ
更新式は次式のように表すことができる。

【００１７】

【数３】

【００１８】ここで、μはステップサイズパラメータと
呼ばれる定数項、ｅ（ｋ）は次式で表されるスカラー誤
差である。

【００１９】

【数４】

【００２０】ただし、

【００２１】

【数５】

【００２２】とする。ここで、（３）式の両辺からθを
引くと、

【００２３】

【数６】

【００２４】となり、これから、

【００２５】

【数７】

【００２６】が得られる。以上の準備の下、適応推定演
算の最大の目的である

【００２７】

【数８】

【００２８】が実現されるかどうかを検証してみる。適
応推定アルゴリズムの安定解析の流儀に従って、次式の
ようなＶ関数を定義する。

【００２９】

【数９】

【００３０】すると、このＶ関数の増分△Ｖ（ｋ）は次
式のようになる。

【００３１】

【数１０】

【００３２】これに、（９）式を代入すれば、

【００３３】

【数１１】

【００３４】となり、さらに、これに（７）式を代入す
れば、

【００３５】

【数１２】

【００３６】となる。ここで、通常の適応更新アルゴリ
ズムであれば、（１２）式は以下のように書くことがで
きる。

【００３７】

【数１３】

【００３８】この（１３）式のポイントは、右辺第１項
の信号ベクトルζ（ｋ）が（１２）式とは違って過去の
ものを使用していないという点である。これにより、
（４）式の関係を使って（１３）式の右辺を次のように
まとめることが可能となる。

【００３９】

【数１４】

【００４０】この（１４）式において、ｅ²（ｋ−３）
＞０：∀ｋであることは明らかである。したがって、ス
テップサイズパラメータμが以下の条件を満足する限
り、

【００４１】

【数１５】

【００４２】となる。ここで、

【００４３】

【数１６】

【００４４】すると、もともと

【００４５】

【数１７】

【００４６】であったから、「下に有界な単調減少関数
は収束する」という級数の考え方を応用すれば、

【００４７】

【数１８】

【００４８】したがって、

【００４９】

【数１９】

【００５０】となり、すなわち

【００５１】

【数２０】

【００５２】が成り立つ。しかしながら、この非同期の
場合の更新アルゴリズムは、（４）式の関係を使って
（１２）式を（１４）式のような形にまとめると、以下
のようになってしまう。

【００５３】

【数２１】

【００５４】この（２１）式において、パラメータ更新
時の信号ベクトルζ（ｋ−３）と消音処理時の信号ベク
トルζ（ｋ）との時間が一致していれば、（１４）式に
一致する。

【００５５】したがって、

【００５６】

【数２２】

【００５７】となるためには、ステップサイズパラメー
タμは、次式を満足しなければならない。

【００５８】

【数２３】

【００５９】この（２３）式は、μの上限値が現在の推
定パラメータ誤差と過去のパラメータ誤差との比で変動
することを意味している。これは、特に適応推定処理を
開始した直後、つまり、推定パラメータ誤差が大きい段
階では、μの値を極めて小さくとらなければならないこ
とを意味している。しかし、μの値を大きくとれないと
いうことは、推定パラメータが真値に収束するまで非常
に多くの時間がかかるということであり、推定パラメー
タ誤差がいつまで経っても小さくならないため、μの値
も大きくできないという悪循環に陥ることを示すもので
ある。

【００６０】以上の検証から、少なくとも適応推定アル
ゴリズムを使って、パラメータを推定させる場合には、
消音処理に使われる入出力信号と適応推定に用いられる
入出力信号とは、同時刻において入手されたものを使わ
なければならないことがわかる。

【００６１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、通常の生活空
間においては、消音ダクト内部の音の伝達特性は、適応
推定演算を消音処理と同期して行わなければならないほ
ど大きく変動する場合は少なく、たいてい１日の間に数
回程度の更新が行われれば、制御波形を生成するための
パラメータを固定して消音処理を行うだけでも十分な消
音効果を維持できる。したがって、消音処理と適応演算
処理は分離して行うことが望ましいが、従来の方法では
適応演算処理を行う際には、適応推定に必要なデータを
得るために消音処理を同時に行う必要があり、使用頻度
の低い処理のために高速な演算処理装置が必要となって
いるという課題があった。この課題は言い換えれば、適
応推定演算に必要なデータ、具体的には騒音と制御音と
の誤差データとして、サンプリング周期内に得られる実
在の信号データを使用するために、実時間の制約を受け
ることが根本的な課題といえる。

【００６２】本発明は、上記問題を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、適応推定演算処理に関わる時間の
制約をなくし、その結果、適応推定演算を短時間のうち
に高遠に処理する必要がなくなり、装置の小型化や演算
装置のコストダウンなどに寄与する適応型能動消音装置
を提供することにある。

【００６３】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、騒音源を包囲し消音すべき騒音の波長に
比べて断面寸法を十分小さくした一次元ダクト構造と、
前記騒音源から発生する騒音を検知する騒音検知手段
と、前記騒音検知手段より得られた信号から二次制御信
号を生成する信号処理を行う信号処理手段と、生成され
た二次制御信号を音波として前記ダクト内部に放射する
二次音放射スピーカとを有する能動型騒音制御装置にお
いて、それぞれ個別に測定された場合の位相情報に消音
中の各信号の位相関係を考慮した補正量を加えた、前記
騒音検知手段からダクト開放端に設定された消音点まで
の音響伝達特性、前記信号処理手段の出力信号から前記
消音点までの電気−音響変換特性、および前記信号処理
手段の出力信号から前記騒音検知手段の検知信号までの
ハウリング伝達特性の第１情報と、あらかじめ用意され
た騒音入力信号の第２情報とを保持する記憶手段を有
し、前記信号処理手段は、前記記憶手段に記憶された前
記第１および第２情報から消音処理中の前記騒音検知手
段の騒音信号、前記二次音放射スピーカからのハウリン
グ信号および前記誤差検知手段の誤差信号を仮想的に再
現し、この再現されたデータを元に前記誤差量が最小と
なるように演算係数を算出するようにしたことを特徴と
する能動型消音装置が提供される。

【００６４】このような能動型消音装置によれば、信号
処理手段における適応推定演算処理に使われるデータは
あらかじめ記憶手段に保持された各部の伝達特性および
騒音入力信号の情報であり、これから消音処理中の騒音
検知手段の騒音信号、二次音放射スピーカからのハウリ
ング信号および誤差検知手段の誤差信号を仮想的に再現
するようにした。演算処理に使われるデータとして実際
の音や信号データを用いていないため、適応推定演算処
理に関わる時間の制約を受けることがなくなる。この結
果、適応推定演算を演算処理装置の能力に応じた計算時
間で推定することが可能となり、ディジタルシグナルプ
ロセッサのように高速な和積演算を可能にするような機
構を持たない汎用の演算処理装置でも、十分な時間をか
ければ、適応推定パラメータを真値に収束させることが
できるようになる。

【００６５】また、消音効果を監視して消音効果が低下
した場合に各部の伝達特性を測定し、位相補正量をそれ
ぞれ加えた情報で記憶手段に記憶された第１情報を更新
する伝達特性測定手段を有するようにしてもよい。

【００６６】これにより、環境変化によって、信号処理
手段での演算処理に用いられる各部の伝達特性と実際の
伝達特性との間にずれが生じた場合に、伝達特性測定手
段が演算処理に用いる各部の伝達特性を測定し、記憶手
段に記憶された第１情報をその測定情報に消音中の各信
号の位相関係を考慮した補正量を加えたものに更新する
ことができる。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明による能動型消音装
置の一構成例を示す図である。この図１において、図６
の従来例と比較した場合、適応推定演算の入力として、
実際の音、電気信号を入力するのではなく、記憶部に保
存されたデータが使用されている点が特徴的である。こ
のため、伝達特性記憶部８およびシミュレーション用騒
音入力データ記憶部９を備え、ここに信号処理部４の適
応推定シミュレーション計算部４ｄがシミュレーション
計算に使用するデータを記憶するようにしている。

【００６８】さて、適応推定演算において時間の制約を
受けるのは、演算処理に使われるデータが実際の音や信
号データを用いているためである。具体的には、現在の
二次音と騒音の干渉の結果生じる誤差信号が得られてか
ら、適応推定演算を開始し、次の入力信号が取り込まれ
る前までにその計算を終える必要がある。そこで、ま
ず、ソフトウェアによるシミュレーション計算によって
アクティブノイズコントロールにおける、音響、電気信
号のデータを再現する。シミュレーションでは、時間の
概念は離散的なデータの前後関係として扱われるように
なるので、適応演算に必要な音響、電気信号のデータを
シミュレーションによって再現することができれば、サ
ンプリング周期内に計算を終えなければならないという
時間の制約が取り払われる。したがって、信号処理部４
がサンプリング周期内に行わなければならないのは消音
波形を生成する計算だけでよいことになる。ただし、ア
クティブノイズコントロールで行われる信号処理には、
信号の和や差のデータを利用する部分があるため、ただ
単純にアクティブノイズコントロール系を構成する音響
伝達特性や電気−音響系の各伝達特性を測定してモデル
化しただけでは、消音中の信号データを再現することは
できない。例として実際の騒音と制御音の誤差データを
再現する場合を図２に示す。

【００６９】図２は信号の位相関係が和・差計算に及ぼ
す影響を示した図であって、（Ａ）は騒音信号と二次音
信号との位相差が４５度の場合を示し、（Ｂ）は騒音信
号と二次音信号との位相差が９０度の場合を示してい
る。

【００７０】これらの図に示すように、信号の和、差の
結果は、演算される信号の位相関係によって結果が異な
ってしまう。したがって、アクティブノイズコントロー
ル系を構成する各部の伝達特性を測定しても、その測定
結果は、各部の入出力信号の位相情報を含むが、系全体
における各信号間の位相情報については含んでいないた
め、これらの測定結果に、系全体における信号間の位相
情報を付加してシミュレーションを行う必要がある。そ
こで、推定演算の入力として、測定された各部の伝達特
性の位相情報に、系全体における信号の位相関係を再現
するようにあらかじめ計算された位相補正を加えたもの
を用いる。

【００７１】まず、消音処理を行う前に、シミュレーシ
ョンによる適応推定演算行うための各部の伝達特性を測
定しておく。具体的には、騒音検知マイク３からダクト
出口に設けられた消音点１０までのダクト内部伝達特性
ＦＲＦＡ、二次音生成処理部４ａの出力から消音点１０
までの二次音放射スピーカ伝達特性を表す電気−音響伝
達特性ＦＲＦＢ、二次音生成処理部４ａの出力から騒音
検知マイク３までのハウリング伝達特性ＦＲＦＣであ
る。ただし、測定された伝達特性には、前に述べたよう
にアクティブノイズコントロールシステム全体としての
位相情報が欠けているため、このままでは適応シミュレ
ーションを行っても正しいアクティブノイズコントロー
ルフィルタ係数を推定することができない。その具体例
を図３に示す。

【００７２】図３は位相補正が必要な部分を示す説明図
である。図３に示すように、２つの位相関係、すなわ
ち、騒音検知マイク３からハウリングを除去する際のハ
ウリングキャンセルデータと実際のハウリング成分との
位相関係、および誤差検知マイク６における、ダクト内
部伝達特性ＦＲＦＡを経て到達する騒音データと二次音
放射スピーカ５から放射される二次音との位相関係につ
いて、各信号間の位相関係が消音処理時と同じように再
現されていなければ、消音時と適応推定時とで得られる
信号が異なってしまい、適応推定結果は最適な特性に収
束しなくなってしまう。

【００７３】そこで、アクティブノイズコントロールシ
ステムにおける各信号の位相関係を調査し、サンプリン
グ周期、騒音入力、二次音出力、誤差取得のタイミン
グ、ＤＡ変換時間の情報から各部の位相補正量を定式化
すると、以下のようになる。

【００７４】

【数２４】実際のハウリングの位相遅れ＝ハウリング伝達特性の遅れ−（二次音出力時間− 騒音入力時間）＋Ｄ／Ａ変換分の遅れ（制御周期の１／２）・・・（２４）

【００７５】

【数２５】ハウリングキャンセルモデルの位相遅れ＝ハウリング伝達特性の遅れ−（二次音出力時間−騒音入力時間）＋Ｄ／Ａ変換分の遅れ（制御周期の１／２）−フィルタ計算時間・・・（２５）

【００７６】

【数２６】誤差検知マイクにおける騒音の位相遅れ＝ＦＲＦ１の位相遅れ＋（誤差信号取得時間−騒音入力時間）・・・（２６）

【００７７】

【数２７】誤差検知マイクにおける二次音の位相遅れ＝（ＦＲＦ２の位相遅れ）−Ｄ／Ａ変換分の遅れ（制御周期の１／２）・・・（２７）以上の位相補正量をＦＲＦＡ〜ＦＲＦＣの各伝達特性に
加えて、新たに

【００７８】

【数２８】ダクト係数列ＦＲＦ１＝ＦＲＦＡ＋（２６）式の位相補正量・・・（２８）

【００７９】

【数２９】制御スピーカ係数列ＦＲＦ２＝ＦＲＦＢ＋（２７）式の位相補正量・・・（２９）

【００８０】

【数３０】ハウリング係数列ＦＲＦ３＝ＦＲＦＣ＋（２４）式の位相補正量・・・（３０）

【００８１】

【数３１】ハウリングキャンセラ係数列ＦＲＦ４＝ＦＲＦＣ＋（２５）式の位相補正量・・・（３１）の４つの伝達特性を伝達特性記憶部８に保存しておく。
さらに、適応推定シミュレーションを行うためにはシミ
ュレーション内で使用する騒音データが必要なので、こ
れもシミュレーション用騒音入力データ記憶部９に保存
しておく。

【００８２】次に、これらの４つの伝達特性と騒音デー
タとから、適応推定シミュレーションを行い、消音のた
めの、アクティブノイズコントロールフィルタの最適パ
ラメータを求める。

【００８３】図４は適応推定シミュレーション計算の流
れを示すフローチャートである。まず、伝達特性記憶部
８に保存されたダクト係数列ＦＲＦ１、制御スピーカ係
数列ＦＲＦ２、ハウリング係数列ＦＲＦ３、ハウリング
キャンセラ係数列ＦＲＦ４を読み込む（ステップＳ１〜
Ｓ４）。次に、シミュレーション用騒音入力データ記憶
部９から騒音入力データｓを読み込む（ステップＳ
５）。実際の状態では、騒音入力データだけでなく、二
次音放射スピーカ５から放射された二次音も騒音検知マ
イク３で取得されるので、前回の制御出力信号列バッフ
ァＣとハウリング係数列ＦＲＦ３とからそれらの畳み込
み積分によりハウリング成分ｈを求めておく（ステップ
Ｓ６）。同様に、このハウリング成分をキャンセルする
ハウリングキャンセル成分ｈｃを前回の制御出力信号列
バッファＣとハウリングキャンセラ係数列ＦＲＦ４とか
らそれらの畳み込み積分により求めておく（ステップＳ
７）。

【００８４】すると、アクティブノイズコントロールフ
ィルタ入力データｕは、

【００８５】

【数３２】ｕ＝ｓ＋ｈ−ｈｃ・・・（３２）となる。このアクティブノイズコントロールフィルタ入
力データｕをアクティブノイズコントロールフィルタ入
力信号列バッファＵの先頭に格納しておく（ステップＳ
８）。次に、アクティブノイズコントロールフィルタ入
力信号列バッファＵと現在のアクティブノイズコントロ
ールフィルタ係数列ＡＤＦとの畳み込み積分により、ア
クティブノイズコントロール出力信号データｃを得る
（ステップＳ９）。そして、このアクティブノイズコン
トロール出力信号データｃを制御出力信号列バッファＣ
の先頭データに格納し（ステップＳ１０）、制御出力信
号列バッファＣと制御スピーカ係数列ＦＲＦ２との畳み
込み積分を求めれば、消音点１０における二次音データ
ｙｃを得ることができる（ステップＳ１１）。

【００８６】一方、騒音入力データｓを騒音データバッ
ファＳの先頭に格納し（ステップＳ１２）、その騒音デ
ータバッファＳとダクト係数列ＦＲＦ１との畳み込み積
分から消音点１０における騒音データｙを得ることがで
きる（ステップＳ１３）。したがって、消音点１０にお
ける誤差データｅは騒音データｙと二次音データｙｃと
の和から求めることができる（ステップＳ１４）。

【００８７】さらに、アクティブノイズコントロールフ
ィルタ入力信号列バッファＵと制御スピーカ係数列ＦＲ
Ｆ２との畳み込み積分値より、適応フィルタヘの入力信
号データｉを求め（ステップＳ１５）、この入力信号デ
ータｉを適応フィルタ入力信号列バッファＩの先頭に格
納して（ステップＳ１６）、適応フィルタ入力信号列バ
ッファＩと誤差データｅとから以下の式に従って、新し
いアクティブノイズコントロールフィルタ係数列ＡＤＦ
を求める（ステップＳ１７）。

【００８８】

【数３３】ＡＤＦ(new)＝ＡＤＦ(old)＋μ×ｅ×Ｉ・・・（３３）ここで、μは適応推定更新における補正の大きさを規定
しているステップサイズパラメータと呼ばれる定数であ
る。そして、各信号列バッファＵ，Ｓ，Ｉの最古データ
を破棄してバッファを更新する（ステップＳ１８）。

【００８９】再び、騒音入力データｓの読み込みへ戻
り、以上の処理を繰り返し行うことにより、誤差データ
ｅはゼロヘと近づいていき、アクティブノイズコントロ
ールフィルタの係数は最適化される。

【００９０】誤差データｅが所定量以下になったところ
で、適応シミュレーションを中止し、アクティブノイズ
コントロールフィルタ係数列ＡＤＦの内容を消音用の二
次音生成処理部に転送し、消音を開始する。実際の消音
処理では、サンプリング周期内に信号処理を終えなけれ
ばならない時間の制約が発生するが、この場合には、行
っている信号処理は消音用の二次音の生成のみで、適応
推定演算処理は行っていないため、ディジタルシグナル
プロセッサのような高速演算用の機構を有していない汎
用の演算処理装置でも十分な処理が可能である。

【００９１】本発明では、シミュレーションによる適応
推定演算は与えられた固定環境に対して最適なアクティ
ブノイズコントロールフィルタを自動的に設計する役割
を担っている。そのため、周囲の環境が長期的に大きく
変化した場合には、保存されている各部の伝達特性を更
新する必要がある。

【００９２】図５は本発明による能動型消音装置の別の
構成例を示す図である。図５において、図１に示した要
素と同じ要素については同じ符号を付してその詳細な説
明は省略する。

【００９３】この構成によれば、騒音検知マイク３とは
別に、ダクト２の開口部に設定された消音点の位置に消
音中の誤差を検知する消音効果検知マイク１１が設けら
れ、その出力は誤差監視部１２および伝達特性解析部１
３に接続されている。なお、図では、伝達特性解析部１
３を２つ示してあるが、実際には１つである。誤差監視
部１２の出力は、信号処理部４に接続され、伝達特性解
析部１３の出力は、二次音放射スピーカ５および騒音検
知マイク３よりも騒音源１の側に設置されて参照音波を
ダクト２の内部に放射する参照音波放射スピーカ１４を
駆動するように接続されている。

【００９４】誤差監視部１２は、消音効果検知マイク１
１によって検知された消音中の誤差の量が所定量を超え
た場合には、適応推定シミュレーション計算部４ｄで使
用した各部の伝達特性の情報と実際の伝達特性との間に
「ずれ」が生じたと判断し、二次音生成処理部４ａの処
理を一旦停止する。

【００９５】そして、伝達特性解析部１３は、まず、参
照音波放射スピーカ１４を駆動し、ダクト２の内部に参
照音波を放射する。これにより発生した参照音波は、騒
音検知マイク３および消音効果検知マイク１１にて検知
され、そのデータから騒音検知マイク３と消音効果検知
マイク１１との間の伝達特性、すなわちダクト内部伝達
特性ＦＲＦＡを求めることができる（図５内の破線の信
号の流れ）。なお、伝達特性解析部１３の内部の解析方
法については、参照音波として白色、ピンクノイズなど
を用いて騒音検知マイク３と消音効果検知マイク１１と
の間の周波数応答特性を求める方法や、参照信号として
パルス音（パルス幅数十マイクロ秒）を参照音波として
発生させてその応答を多数平均化して求めるなど種々の
方法があるのでシステムに合わせて適当な方法を選択す
ればよい。

【００９６】同様にして、電気−音響伝達特性ＦＲＦＢ
およびハウリング伝達特性ＦＲＦＣについても二次音放
射スピーカ５から伝達特性測定用の参照音波を再生し、
その応答を騒音検知マイク３および消音効果検知マイク
１１で取得すれば、二次音生成出力と騒音検知マイク３
および消音効果検知マイク１１との間の伝達特性を求め
ることができる（電気−音響伝達特性ＦＲＦＢは一点鎖
線、ハウリング伝達特性ＦＲＦＣは二点鎖線の信号の流
れで示してある）。

【００９７】このようにして、ダクト内部伝達特性ＦＲ
ＦＡ、電気−音響伝達特性ＦＲＦＢ、ハウリング伝達特
性ＦＲＦＣを求めることができれば、（２４）〜（２
７）式の位相補正量を加えることによって、ダクト係数
列ＦＲＦ１、制御スピーカ係数列ＦＲＦ２、ハウリング
係数列ＦＲＦ３、ハウリングキャンセラ係数列ＦＲＦ４
が求められる。その後、この情報は新しい各部の伝達特
性として伝達特性記憶部８に保存され、適応推定シミュ
レーション計算部４ｄによって新たなアクティブノイズ
コントロールフィルタ係数が決定され、この新たなアク
ティブノイズコントロールフィルタ係数により消音を再
開することで、周囲の環境が長期的に大きく変化した場
合にも対応することができるようになる。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、適応推
定演算の入力として、実際の音、電気信号を入力するの
ではなく、測定された各部の伝達特性の位相情報に、系
全体における信号の位相関係を再現するようにあらかじ
め計算された位相補正を加えたデータを記憶手段に保持
し、このデータを使用して、消音処理中の騒音検知手段
の騒音信号、二次音放射スピーカからのハウリング信
号、および誤差検知手段の誤差信号を仮想的に再現し、
この再現されたデータを元に消音点での誤差量が最小と
なるように演算係数を算出するように構成した。これに
より、信号処理手段がサンプリング周期内に行わなけれ
ばならないのは消音波形を生成する計算だけとなり、適
応推定演算をサンプリング周期内に行う必要はなくなる
ため、より低価格な演算処理装置を使ったコストダウン
や、計算時間縮小による騒音検知手段と誤差検知手段間
距離の縮小化が可能となるため、低価格、省スペースな
能動型消音装置を提供できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による能動型消音装置の一構成例を示
す図である。

【図２】信号の位相関係が和・差計算に及ぼす影響を
示した図であって、（Ａ）は騒音信号と二次音信号との
位相差が４５度の場合を示し、（Ｂ）は騒音信号と二次
音信号との位相差が９０度の場合を示している。

【図３】位相補正が必要な部分を示す説明図である。

【図４】適応推定シミュレーション計算の流れを示す
フローチャートである。

【図５】本発明による能動型消音装置の別の構成例を
示す図である。

【図６】従来の能動型消音装置の一例を示す図であ
る。

【図７】従来の能動型消音装置における信号処理のタ
イミングチャートを示す図である。

【符号の説明】

１騒音源２ダクト３騒音検知マイク４信号処理部４ａ二次音生成処理部４ｂ前置フィルタ４ｃ適応推定演算部４ｄ適応推定シミュレーション計算部５二次音放射スピーカ６誤差検知マイク７ハウリングキャンセラ８伝達特性記憶部９シミュレーション用騒音入力データ記憶部１０消音点１１消音効果検知マイク１２誤差監視部１３伝達特性解析部１４参照音波放射スピーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０３Ｈ 21/00 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源を包囲し消音すべき騒音の波長に
比べて断面寸法を十分小さくした一次元ダクト構造と、
前記騒音源から発生する騒音を検知する騒音検知手段
と、前記騒音検知手段より得られた信号から二次制御信
号を生成する信号処理を行う信号処理手段と、生成され
た二次制御信号を音波として前記ダクト内部に放射する
二次音放射スピーカとを有する能動型騒音制御装置にお
いて、それぞれ個別に測定された場合の位相情報に消音中の各
信号の位相関係を考慮した補正量を加えた、前記騒音検
知手段からダクト開放端に設定された消音点までの音響
伝達特性、前記信号処理手段の出力信号から前記消音点
までの電気−音響変換特性、および前記信号処理手段の
出力信号から前記騒音検知手段の検知信号までのハウリ
ング伝達特性の第１情報と、あらかじめ用意された騒音
入力信号の第２情報とを保持する記憶手段を有し、前記信号処理手段は、前記記憶手段に記憶された前記第
１および第２情報から消音処理中の前記騒音検知手段の
騒音信号、前記二次音放射スピーカからのハウリング信
号および前記誤差検知手段の誤差信号を仮想的に再現
し、この再現されたデータを元に前記誤差量が最小とな
るように演算係数を算出するようにしたことを特徴とす
る能動型消音装置。
【請求項２】前記第１情報は、前記音響伝達特性に前
記誤差検知手段における騒音の位相遅れの位相補正量を
加えたダクト係数列、前記電気−音響変換特性に前記誤
差検知手段における二次音の位相遅れの位相補正量を加
えた制御スピーカ係数列、前記ハウリング伝達特性に実
際のハウリングの位相遅れの位相補正量を加えたハウリ
ング係数列、および前記ハウリング伝達特性にハウリン
グキャンセルモデルの位相遅れの位相補正量を加えたハ
ウリングキャンセラ係数列であることを特徴とする請求
項１記載の能動型消音装置。
【請求項３】消音効果を監視して前記消音効果が低下
した場合に各部の伝達特性を測定し、前記位相補正量を
それぞれ加えた情報で前記記憶手段に記憶された前記第
１情報を更新する伝達特性測定手段を有することを特徴
とする請求項２記載の能動型消音装置。
【請求項４】前記伝達特性測定手段は、前記二次音放
射スピーカよりもダクト開放端側に設けられた消音点に
設置され前記二次音放射スピーカから放射される二次音
と前記騒音源からダクト内部を伝搬してくる騒音とを検
知する消音効果検知手段と、前記騒音検知手段よりも騒
音源側に設けられダクト内部の騒音伝達特性を測定する
ための参照音波をダクト内部に放射する参照音波放射ス
ピーカと、前記消音効果検知手段によって検知された消
音中の誤差量を監視する誤差監視手段と、前記誤差量が
所定量を超えた場合に前記参照音波放射スピーカと二次
音放射スピーカとからそれぞれ各部の伝達特性を測定す
るための参照音波を再生し、前記騒音検知手段および前
記消音効果検知手段によって検知された前記参照音波か
ら各部の伝達特性を測定する伝達特性解析手段とを有す
ることを特徴とする請求項３記載の能動型消音装置。