JP2002333887A

JP2002333887A - 伝達関数同定装置及び能動型雑音除去装置

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Publication number: JP2002333887A
Application number: JP2001138490A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Kurisu; 清浩栗栖
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-22
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP4350917B2

Abstract

(57)【要約】【課題】 Filtered-x LMSアルゴリズム構成の制御系に
おいて、当該制御系が発散するのを防止する。【解決手段】適応フィルタ３の伝達関数Ｗkと、この
適応フィルタ３の出力側からスピーカ５及び排気ダクト
１の一部を経てエラーマイクロホン６までの間に存在す
る二次音路Ｃ＝Ｃa（１＋Ｐ_２）と、の合成伝達関数
［Ｃ×Ｗk］が、排気ダクト１内のリファレンスマイク
ロホン２からエラーマイクロホン６までの間の一次音路
Ｐ＝Ｐ_１（１＋Ｐ_２）と相補になるよう、適応フィルタ
３の伝達関数Ｗkを制御する。これにより、排気ダクト
１内を伝搬する排気音を、スピーカ５の放出する制御音
で打ち消すことができる。そして、二次音路Ｃを補償す
るためのＦＩＲフィルタ７に、直接音路Ｃaのみを同定
したのと等価な伝達関数Ｃahを設定すれば、反射音路Ｐ
_２の影響により制御系が発散するのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送路の伝達関数
を同定（推定）する伝達関数同定装置、及びこの伝達関
数同定装置の技術を利用した能動型雑音除去装置（Acti
ve Noise Controller：ＡＮＣ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような能動型雑音除去装置とし
て、例えば図１２に示すような能動型消音装置が知られ
ている。同図に示すように、この装置は、排気ダクト１
内をその入口側（同図の左側）から出口側（同図の右
側）に向かって伝搬する騒音、例えば図示しないエンジ
ン等の排気音、に対して、これと実質的に等大で逆位相
の音波、所謂制御音、を干渉させることによって、当該
排気音を打ち消すものである。

【０００３】このような能動的な消音動作を実現するた
めに、この消音装置は、排気ダクト１内において上記排
気音を収音するためのリファレンスマイクロホン２を、
備えている。このリファレンスマイクロホン２の出力信
号、即ち上記排気音を収音して得た所謂騒音信号ｘk
（ｋは、時刻を表すタイム・インデックスである。）
は、図示しない増幅器によって増幅され、図示しないＡ
／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換された後、例
えばＦＩＲ（Finite Impulse Response：非巡回）型の
適応ディジタルフィルタ（以下、単に、適応フィルタと
言う。）３に入力される。適応フィルタ３は、これに入
力される上記騒音信号ｘkに対して、後述するＬＭＳ演
算部４により設定されるフィルタ係数を用いて所定のフ
ィルタリング処理、例えば次の数１で表されるような畳
み込み演算を施し、その演算結果ｙkを出力する。

【０００４】

【数１】

【０００５】なお、この数１において、Ｎは、適応フィ
ルタ３のタップ数で、ｉは、当該フィルタタップのタッ
プ番号（順番）を表すタップ・インデックスである。そ
して、ｗk(i)が、適応フィルタ３のフィルタ係数を表
し、詳しくは、時刻ｋにおける当該適応フィルタ３のｉ
番目のタップのフィルタ係数を表す。

【０００６】排気ダクト１の上記リファレンスマイクロ
ホン２が設けられている位置よりも当該排気ダクト１の
出口側（同図の右側）、即ち排気音の伝搬方向で言うと
ころの下流側には、排気ダクト１内に音波を放出する状
態に、二次音源スピーカ(以下、単に、スピーカと言
う。)５が設けられている。そして、このスピーカ５
に、上記適応フィルタ３の出力信号ｙkが、図示しない
Ｄ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換され、図示しな
い増幅器により増幅された後、入力される。スピーカ５
は、これに入力される上記信号ｙkに応じて上記制御音
を放出する。この排気ダクト１内に放出された制御音
が、当該排気ダクト１内を伝搬している排気音に干渉す
ることによって、当該排気音が打ち消される。

【０００７】更に、排気ダクト１の出口側には、エラー
マイクロホン６が配置されている。このエラーマイクロ
ホン６は、上記制御音により排気音を打ち消した後の
音、つまりは排気音のうち制御音によって完全に打ち消
されずに残った所謂残留雑音を検出する。そして、この
残留雑音を検出して得たエラーマイクロホン６の出力信
号、所謂エラー信号ｅkは、上述したＬＭＳ演算部４に
供給される。ＬＭＳ演算部４には、このエラー信号ｅk
の他に、後述する例えばＦＩＲ型のディジタルフィルタ
（以下、単に、ＦＩＲフィルタと言う。）７により上記
騒音信号ｘkを処理した後の信号（以下、この信号を、
フィルタード・リファレンスと言う。）ｒkも、供給さ
れる。

【０００８】ＬＭＳ演算部４は、上記フィルタード・リ
ファレンスｒkとエラー信号ｅkの大きさとに応じて、当
該エラー信号ｅk（残留雑音）が極力小さくなるよう
に、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkを適応制御する。具
体的には、ＬＭＳ演算部４は、適応フィルタ３の伝達関
数Ｗkと後述する二次音路（secondary path、またはerr
or pathとも言う。）の伝達関数（以下、単に、二次音
路と言う。）Ｃとの合成による伝達関数［Ｃ×Ｗk］
が、排気ダクト１内のリファレンスマイクロホン２から
エラーマイクロホン６までの間に存在する一次音路（pr
imary path）の伝達関数（以下、単に、一次音路と言
う。）Ｐと相補になるように、即ちＰ≒−Ｃ×Ｗkとな
るように、例えば次の数２で表されるＬＭＳアルゴリズ
ムに従って、適応フィルタ３のフィルタ係数ｗk(i)を更
新し、即ちｗk+1(i)を求める。

【０００９】

【数２】

【００１０】なお、この数２において、μwは、適応フ
ィルタ３のステップ・サイズ・パラメータである。

【００１１】このように、図１２に示す消音装置におい
ては、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkと二次音路Ｃとの
合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］を、一次音路Ｐと相補にする
ことによって初めて、排気ダクト１内を伝搬する排気音
をスピーカ５の放射する制御音により打ち消すことがで
きる。ただし、このように適応フィルタ３の伝達関数Ｗ
kを適応制御することによって、上記合成伝達関数［Ｃ
×Ｗk］と一次音路Ｐとを相補にするには、当該合成伝
達関数［Ｃ×Ｗk］を構成する二次音路Ｃを、何らかの
方法により同定（推定）する必要がある。

【００１２】即ち、図１２に示す構成においては、スピ
ーカ５の音波放射面（出力側）からエラーマイクロホン
６の収音部分（入力側）までの間（厳密には、適応フィ
ルタ３の出力側からスピーカ５及び排気ダクト１の一部
（下流側）を経てエラーマイクロホン６の収音部分まで
の間）に、上記二次音路Ｃが存在する。従って、この二
次音路Ｃを何らかの方法により同定して補償しなけれ
ば、上記のような適応制御により合成伝達関数［Ｃ×Ｗ
k］と一次音路Ｐとを相補にすることはできない。そこ
で、この消音装置においては、上記リファレンスマイク
ロホン２とＬＭＳ演算部４との間に、上述したＦＩＲフ
ィルタ７を設けている。そして、例えば一般に知られて
いるＭ系列信号（ＭＬＳ信号）や白色雑音等のランダム
な疑似信号ｍkを発生する疑似信号発生器８を設け、こ
の疑似信号ｍkを、図１２に点線で示す経路で処理する
ことによって、二次音路Ｃを同定する。これについて、
図１３を参照して説明する。

【００１３】同図は、上記図１２に点線で示す経路、即
ち二次音路Ｃを同定するための制御系の部分を、抜粋し
たものである。同図に示すように、この制御系において
は、二次音路Ｃを同定するためのＦＩＲフィルタ７を、
例えば上記ＬＭＳ演算部４とは異なる演算部９により適
応制御される適応フィルタ構成としている。そして、上
記疑似信号発生器８の発生する疑似信号ｍkを、スピー
カ５、ＦＩＲフィルタ７及び上記ＬＭＳ演算部９に供給
すると共に、このときのエラーマイクロホン６の出力信
号ｅkと、上記疑似信号ｍkをＦＩＲフィルタ７で処理し
た後の信号とを、比較器１０で比較して両者の誤差εk
を求め、この誤差信号εkを上記ＬＭＳ演算部９に供給
している。ＬＭＳ演算部９は、これに供給される疑似信
号ｍkと誤差信号εkとに基づいて、当該誤差信号εkの
大きさが極力小さくなるように、換言すれば二次音路Ｃ
内に疑似信号ｍkを通過させた後の信号と、疑似信号ｍk
をＦＩＲフィルタ７で処理した後の信号と、が近似する
ように、例えば次の数３で表されるＬＭＳアルゴリズム
に従って、ＦＩＲフィルタ７のフィルタ係数ｃhk(i)を
更新し、即ちｃhk+1(i)を求める。

【００１４】

【数３】

【００１５】なお、この数３において、μcは、ＦＩＲ
フィルタ７のステップ・サイズ・パラメータである。

【００１６】この数３に基づいて、ＦＩＲフィルタ７の
フィルタ係数ｃhk(i)を更新することによって、当該Ｆ
ＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhと二次音路Ｃとが略等価
となり、即ち二次音路Ｃの同定を実現できる。そして、
このように二次音路Ｃを同定して得た所謂同定伝達関数
Ｃhを有するＦＩＲフィルタ７により上記騒音信号ｘkを
処理した後、この処理後の上記フィルタード・リファレ
ンスｒkをＬＭＳ演算部４に供給することによって、当
該ＬＭＳ演算部４により適応フィルタ３のフィルタ係数
ｗk(i)を正確に適応制御でき、ひいては良好な消音効果
を得ることができる。このようなＦＩＲフィルタ７を備
えた制御系は、一般に、filtered-x LMSアルゴリズム構
成の制御系と呼ばれている。ＦＩＲフィルタ７は、次の
数４に示す畳み込み演算を行なうことにより、上記フィ
ルタード・リファレンスｒkを生成する。

【００１７】

【数４】

【００１８】この数４において、Ｎは、ＦＩＲフィルタ
７のフィルタタップ数である。ここでは、このタップ数
Ｎを、適応フィルタ５と同じタップ数Ｎに設定してい
る。

【００１９】なお、上記のようなfiltered-x LMSアルゴ
リズム構成の制御系においては、例えば排気ダクト１内
の温度変化等によって当該排気ダクト１内の音響特性に
変化が生じたり、或いはスピーカ５の放音特性に変化が
生じたりすることによって、二次音路Ｃが変化すること
がある。そして、このように二次音路Ｃが変化すると、
当該二次音路ＣとＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが
乖離して、消音効果が悪化する。このような場合には、
改めて二次音路Ｃを同定し直せばよい。即ち、当該排気
ダクト１内の温度変化等に応じて適宜に、または、定期
的に、二次音路Ｃを同定し直せば、常に安定した消音効
果を得ることができる。また、上記ＦＩＲフィルタ７と
して、騒音信号ｘkを処理することによりフィルタード
・リファレンスｒkを生成するものと、二次音路Ｃを同
定するために疑似信号ｍkを処理するものとを、それぞ
れ別個に設けてもよい。このようにすれば、適応消音動
作と二次音路Ｃの同定動作とを同時にしかも安全かつ確
実に実行でき、より安定した消音効果を得ることができ
る。

【００２０】以上は、飽くまでエラーマイクロホン６が
排気ダクト１の排出口１ａの近傍に位置する場合のこと
であって、例えば図１４に示すように、エラーマイクロ
ホン６が排気ダクト１内の途中に設けられており、当該
エラーマイクロホン６と上記排出口１ａとの間が開いて
いる場合には、次のような問題が生じる。

【００２１】即ち、排気音のうち制御音によって打ち消
されずに残った残留雑音は、最終的に上記排出口１ａか
ら外部に排出される。しかし、この排出口１ａ付近にお
いては音響インピーダンスが急変するため、残留雑音の
一部は、同図に矢印１ｂで示すように、当該排気口１ａ
において反射して、排気ダクト１内をそれまでとは反対
の方向（同図の左側、即ち上流側）に向かって伝搬す
る。そして、この反対方向に向かって伝搬する所謂反射
成分と、排気ダクト１内を上流側から下流側へと正規の
方向に向かって伝搬する上記残留雑音と、が干渉し、こ
れによって、エラーマイクロホン６の配置位置において
当該残留雑音の音圧が極端に小さくなる周波数が存在す
るようになる。このような周波数においては、ＬＭＳ演
算部４は、排気音を十分に消音できているものと言わば
誤認識する。従って、適応フィルタ３の伝達関数Ｗk
は、当該周波数において、排気音を打ち消すようには成
長しない。これにより、エラーマイクロホン６の配置位
置においては、この消音装置が消音の対象としている全
周波数帯域にわたって一様に排気音を消音できているよ
うに見えるが、排気口１ａ付近を含む他の位置において
は、上記周波数の排気音が残り、十分な消音効果が得ら
れない、という問題がある。

【００２２】上記エラーマイクロホン６と排出口１ａと
の間が開くことによって、二次音路Ｃも、次のような影
響を受ける。即ち、二次音路Ｃの同定時において、上記
疑似信号ｍkに応じてスピーカ５から放出させる音波、
所謂同定音、もまた、その一部が上記排出口１ａで反射
して、排気ダクト１内を上流側に向かって伝搬する。従
って、当該二次音路Ｃを同定して得られる同定伝達関数
Ｃhには、上記同定音の反射成分の伝搬経路であるとこ
ろの上記エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間の空
間、に係る伝達関数も含まれる。ここで、例えば、排気
ダクト１内の温度が変化する等、当該排気ダクト１内の
環境が変化するとする。すると、上述したように、この
環境変化に伴い、二次音路Ｃ（特に、位相特性）も変化
する。エラーマイクロホン６が排出口１ａの近傍に位置
する場合には、当該二次音路Ｃの変化は、主に、スピー
カ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分まで
の区間内における環境変化の影響を受ける。しかし、上
記のようにエラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が
開いている場合には、これらエラーマイクロホン６と排
出口１ａとの間における環境変化も、二次音路Ｃに大き
く影響し、その分、当該環境変化が二次音路Ｃに与える
影響が大きくなる。従って、例えば、エラーマイクロホ
ン６が排出口１ａの近傍に位置する場合（特に、スピー
カ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分まで
の距離が短い場合）には、二次音路Ｃの特性に然程大き
な影響を与えない程度の環境変化であっても、エラーマ
イクロホン６と排出口１ａとの間が開いていることによ
って、二次音路Ｃが大きく変化することがある。そし
て、この二次音路Ｃが極端に変化することにより、当該
二次音路ＣとＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが乖離
して、本消音装置全体の制御系が発散し、ひいては制御
不能となる可能性がある。この傾向は、エラーマイクロ
ホン６と排出口１ａとの間隔が大きいほど、顕著にな
る。このことについて、以下、数式を交えてより論理的
に説明する。

【００２３】例えば、今、図１４において、排気ダクト
１内におけるスピーカ５の出力側からエラーマイクロホ
ン６の収音部分までの区間の音響伝達関数（即ち、図１
２における二次音路Ｃ）を、直接音路と呼び、これを符
号Ｃaで表すとする。そして、排気ダクト１内における
エラーマイクロホン６の収音部分から当該排気ダクト１
の排出口１ａに至り、この排出口１ａにおいて反射して
再度エラーマイクロホン６の収音部分に戻るまでの区間
の音響伝達関数を、反射音路と呼び、これを符号Ｐ_２で
表すとする。この場合、上記二次音路Ｃは、次の数５で
表される。

【００２４】

【数５】

【００２５】ここで、この二次音路Ｃの同定時に、エラ
ーマイクロホン６から出力されるエラー信号Ｅk（ただ
し、Ｅkは、上記エラー信号ｅkで構成されるベクトルを
フーリエ変換することにより周波数領域の値に変換した
ものである。）は、当該二次音路Ｃの同定処理に係る部
分についてのみ言えば（即ち、上記残留雑音を検出して
得られる成分を除けば）、次の数６で表される。

【００２６】

【数６】

【００２７】なお、この数６において、Ｍkは、疑似信
号ｍkで構成されるベクトルをフーリエ変換することに
より周波数領域の値に変換したものである。

【００２８】そして、この数６における二次音路Ｃに、
上記数５を代入すると、当該数６は、次の数７に示すよ
うになる。

【００２９】

【数７】

【００３０】この数７からも明らかなように、二次音路
Ｃの同定時におけるエラー信号Ｅkは、上記直接音路Ｃa
を介して上記同定音を直接的に検出して得た成分［Ｃa
・Ｍk］と、この直接的な成分［Ｃa・Ｍk］に上記反射
音路Ｐ_２を掛け合わせた成分［Ｐ_２・Ｃa・Ｍk］と、の
和になる。即ち、当該二次音路Ｃの同定時において、上
記反射音路Ｐ_２が影響することが判る。

【００３１】なお、上記数５で表される二次音路Ｃを同
定して得られる伝達関数Ｃhは、次の数８で表される。

【００３２】

【数８】

【００３３】この数８において、Ｃahは、上記直接音路
Ｃaの同定値（推定値）であり、Ｐ _２hは、反射音路Ｐ_２
の同定値（推定値）である。

【００３４】一方、図１４において、排気ダクト１内に
おけるリファレンスマイクロホン２の収音部分からエラ
ーマイクロホン６の収音部分までの区間の音響伝達関数
（即ち、図１２における一次音路Ｐ）を、主一次音路と
呼び、これを符号Ｐ_１で表すとする。この場合、当該消
音装置の消音動作において、上記合成伝達関数［Ｃ×Ｗ
k］による相補の対象となる一次音路Ｐは、次の数９で
表される。

【００３５】

【数９】

【００３６】そして、この消音動作時に、エラーマイク
ロホン６から出力されるエラー信号Ｅk（ただし、上記
同定音を検出して得られる成分を除く。）は、次の数１
０で表される。

【００３７】

【数１０】

【００３８】なお、この数１０において、Ｘkは、騒音
信号ｘkで構成されるベクトルをフーリエ変換すること
により周波数領域の値に変換したものである。

【００３９】そして、この数１０における一次音路Ｐ
に、上記数９を代入すると共に、二次音路Ｃに、数５を
代入すると、当該数１０は、次の数１１に示すようにな
る。

【００４０】

【数１１】

【００４１】この数１１からも明らかなように、当該消
音動作時におけるエラー信号Ｅkは、上記残留雑音を直
接的に検出して得た成分［（Ｐ_１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］
と、この直接的な成分［（Ｐ_１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］に上
記反射音路Ｐ_２を掛け合わせた成分［Ｐ_２（Ｐ_１＋Ｃa
・Ｗk）Ｘk］と、の和になる。即ち、当該消音動作にお
いても、上記反射音路Ｐ_２が影響することが判る。

【００４２】ところで、上記図１４（図１２）に示す制
御系のように、騒音信号Ｘkを入力とし、エラー信号Ｅk
を出力とする制御系においては、当該制御系全体の伝達
関数Ｈkの経時的な変化は、次の数１２で表されること
が知られている。

【００４３】

【数１２】

【００４４】この数１２において、Ｃh^＊は、ＦＩＲフ
ィルタ７の伝達関数（二次音路Ｃを同定して得た同定伝
達関数）Ｃhの複素共役である。また、GRは、所謂公比
（Geometric Ratio）であって、即ち、ＬＭＳ演算部４
による適応フィルタ３の伝達関数Ｗkの適応動作を１回
実行すると、当該制御系全体の伝達関数Ｈkが、［１−
２μw・｜Ｘk｜^２・Ｃ・Ｃh^＊］倍されることを示す。
なお、当該公比GRは、周波数領域の関数であって、即ち
各周波数毎にそれぞれ異なる値となる。

【００４５】上記数１２によれば、公比GRの値によっ
て、当該消音装置の制御系が（各周波数毎に）発散傾向
にあるか否かを判断することができる。具体的には、当
該公比GRの絶対値が１よりも小さい（｜GR｜＜１）場合
には、制御系は収束する傾向にあり、安定した消音効果
を期待できる。一方、当該公比GRの絶対値が１よりも大
きい（｜GR｜＞１）場合には、制御系は発散する傾向に
あり、場合によっては制御不能となる可能性がある。公
比GRの絶対値が１（｜GR｜＝１）の場合には、制御系は
収束傾向にも発散傾向にもなく、よって消音効果は向上
することはなく悪化することもない。

【００４６】上記公比GRの絶対値が１よりも小さいか否
かは、当該公比GRを構成する上記二次音路Ｃとこれを同
定して得た同定伝達関数Ｃhとの位相誤差θ（＝∠Ｃ・
Ｃh^＊；ここで、＊は、複素共役を表す。）によって判
断できる。具体的には、当該位相誤差θの絶対値がπ／
２より小さい（｜θ｜＜π／２）とき、上記公比GRの絶
対値は１より小さくなる。一方、当該位相誤差θの絶対
値がπ／２以上（｜θ｜≧π／２）のとき、上記公比GR
の絶対値は１以上となる。従って、この位相誤差θの絶
対値がπ／２よりも小さいか否かによって、制御系が収
束傾向にあるかそうでないかを判断できる。ただし、こ
の位相誤差θによる判断は、ステップ・サイズ・パラメ
ータμwの大きさが１に比べて十分小さく設定されてい
る場合にのみ有効である。

【００４７】ここで、上記公比GRを構成する二次音路Ｃ
とこれを同定して得た伝達関数Ｃhとに、それぞれ上記
数５と数８とを代入すると、当該公比GRは、次の数１３
に示すようになる。

【００４８】

【数１３】

【００４９】この数１３からも明らかなように、公比GR
は、反射音路Ｐ_２と、この反射音路Ｐ_２の推定値Ｐ_２h
と、の影響を受けることが判る。従って、例えば、二次
音路Ｃを構成する直接音路Ｃaと反射音路Ｐ_２とのう
ち、直接音路Ｃaについてはその推定値Ｃahと略等価で
あり、即ち当該直接音路Ｃaとその推定値Ｃahとの位相
差∠ＣaＣah^＊の絶対値がπ／２より小さい（｜∠ＣaＣ
ah^＊｜＜π／２）、としても、上記反射音路Ｐ_２とその
推定値Ｐ_２hとが乖離している場合には、これらの大き
さ｜Ｐ_２｜、｜Ｐ_２h｜及び位相∠Ｐ_２、∠Ｐ_２hの如何
によっては、上記位相誤差θの絶対値がπ／２よりも大
きくなって（即ち｜GR｜＞１となって）、制御系が発散
する可能性がある。

【００５０】このことをより詳細に説明するために、例
えば、今、図１４の構成において、スピーカ５の音波放
射面からエラーマイクロホン６の収音部分まで間の距離
Ｌaが比較的に短く、この距離Ｌaに比べて、エラーマイ
クロホン６の収音部分から排気ダクト１の排出口１ａま
での間を往復する距離Ｌ_２の方が比較的に長い（Ｌa＜
Ｌ_２）とする。これにより、例えば排気ダクト１内の温
度変化や気流の変化等、当該排気ダクト１内の音響伝搬
特性を変化させる要因となる環境変化が生じたとき、直
接音路Ｃaは然程変化しないものの（Ｃa≒Ｃah）、反射
音路Ｐ_２については大きく変化する（Ｐ_２≠Ｐ_２h）と
する。この場合、上記排気ダクト１内の環境変化により
実際の二次音路Ｃが変化して、ＦＩＲフィルタ７の伝達
関数Ｃhとの間に差異が生じたとしても、その差異の殆
どは、上記反射音路Ｐ_２とその推定値Ｐ_２hとの差異に
よるものと見なすことができる。従って、上記位相差θ
は、次の数１４のように表すことができる。

【００５１】

【数１４】

【００５２】この数１４の関係を複素平面で表した一例
を、図１５に示す。同図に示すように、上記反射音路Ｐ
_２とその推定値Ｐ_２hとは、それぞれ実軸（Ｒe）上にお
ける１を中心とする円の円周上を回転する。この円の半
径は、反射音路Ｐ_２と推定値Ｐ_２hとの各大きさ（絶対
値）｜Ｐ_２｜、｜Ｐ_２h｜を表し、これらは１よりも小
さい。排気ダクト１の排出口１ａにおける音響反射率の
大きさが１よりも小さく、即ち上記同定音が当該排出口
１ａで全て反射することはないからである。なお、ここ
では、当該図面を簡素化して見易くするために、上記反
射音路Ｐ_２と推定値Ｐ_２hとの各大きさ（上記円の半
径）｜Ｐ_２｜、｜Ｐ_２h｜を、それぞれ等しくしてあ
る。

【００５３】この図１５によれば、上記反射音路Ｐ_２と
その推定値Ｐ_２hとの各大きさ｜Ｐ _２｜、｜Ｐ_２h｜及び
各位相∠Ｐ_２、∠Ｐ_２hの如何によっては、上記位相誤
差θの絶対値（≒｜∠｛（１＋Ｐ_２）（１＋Ｐ
_２h^＊）｝｜）がπ／２よりも大きくなることが、予想
される。例えば、反射音路Ｐ_２と推定値Ｐ_２hとの各大
きさ｜Ｐ_２｜、｜Ｐ_２h｜が大きく、かつ、それぞれの
位相∠Ｐ_２、∠Ｐ_２hの差異により上記［１＋Ｐ_２］と
［１＋Ｐ_２h^＊］との各偏角∠（１＋Ｐ_２）、∠（１＋
Ｐ _２h^＊）が実軸を境に略対称的に大きな値を取るよう
な場合等、がこれに当たる。そして、このように位相誤
差θの絶対値がπ／２よりも大きくなると、上記のよう
に（或る周波数において）制御系が発散し、（当該或る
周波数において）制御不能となる可能性がある。

【００５４】

【発明が解決しようとする課題】即ち、本発明が解決し
ようとする問題点は、上記のようにエラーマイクロホン
６の配置位置と排気ダクト１の排出口１ａとの間（Ｌ_２
／２）が開いている場合に、これら両者間に形成される
反射音路Ｐ_２の影響により、或る特定の周波数において
制御系が発散して、制御不能となる可能性がある、とい
う点である。そして、この問題は、上記反射音路Ｐ_２に
係る距離Ｌ_２が長いほど、顕著になる。

【００５５】そこで、本発明は、上記のような反射音路
Ｐ_２が存在しても、少なくともこの反射音路Ｐ_２の影響
により制御系が発散するのを防止できる能動型雑音除去
装置を提供することを目的とする。また、かかる能動型
雑音除去装置を実現するために、上記二次音路Ｃを同定
する際に、この二次音路Ｃから上記反射音路Ｐ_２を排除
して得た伝達関数を同定することのできる伝達関数同定
装置を提供することも、本発明の目的とするところであ
る。

【００５６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の伝達関数同定装置は、疑似信号を生成し
て、これを伝達関数の同定対象である伝送路に入力する
疑似信号生成手段と、上記伝送路の途中において当該伝
送路内を伝搬する信号を検出する検出手段と、上記疑似
信号が入力されるディジタルフィルタ手段を含み、この
ディジタルフィルタ手段により当該疑似信号を処理した
後の信号と上記検出手段の出力信号とが近似するよう
に、上記疑似信号と上記検出手段の出力信号とに基づい
てディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御することに
より上記伝送路の伝達関数を同定する同定フィルタ制御
手段と、を具備する。そして、上記同定フィルタ制御手
段によって同定して得た同定伝達関数、即ち、上記ディ
ジタルフィルタ手段により上記疑似信号を処理した後の
信号と上記検出手段の出力信号とが或る程度近似してい
る状態にあるときに当該ディジタルフィルタ手段に設定
されている伝達関数、のうち、上記疑似信号が上記検出
手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬
して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記
検出手段により検出されるまでの反射経路に係る部分、
を排除する反射経路関数排除手段と、この反射経路関数
排除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に
係る部分を排除した後の伝達関数に係る情報を出力する
情報出力手段と、を具備するものである。

【００５７】なお、上記ディジタルフィルタ手段は、例
えばＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）等によって構成
でき、同定フィルタ制御手段及び反射経路関数排除手段
は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等によって構成
できる。また、上記伝送路内を伝搬する信号が例えば音
波である場合には、上記検出手段は、マイクロホンや音
圧センサ等により構成できる。

【００５８】即ち、本発明の伝達関数同定装置によれ
ば、疑似信号生成手段が生成する疑似信号は、伝送路内
を伝搬して、当該伝送路内の途中に設けられている検出
手段によって検出される。これと同時に、疑似信号は、
ディジタルフィルタ手段にも入力される。そして、同定
フィルタ制御手段が、当該疑似信号と上記検出手段の出
力信号とに基づいて、当該検出手段の出力信号と、ディ
ジタルフィルタ手段により上記疑似信号を処理した後の
信号とが、互いに等しくなるように、当該ディジタルフ
ィルタ手段の伝達関数を制御し、即ち上記伝送路の伝達
関数を同定（推定）する。

【００５９】しかし、上記検出手段は、疑似信号生成手
段から伝送路を経て直接的に検出する疑似信号の他に、
この疑似信号が伝送路の出力側端部において反射して当
該伝送路内に向かって折り返し再度検出手段側に戻って
くる所謂反射成分をも、同時に検出する。従って、上記
同定フィルタ制御手段によって同定して得た同定伝達関
数には、上記反射成分の伝搬経路である反射経路に係る
伝達関数も含まれる。

【００６０】そこで、本発明では、上記同定フィルタ制
御手段により同定して得た同定伝達関数のうち、上記反
射経路に係る部分を排除する反射経路関数排除手段を、
設ける。そして、情報出力手段が、当該反射経路関数排
除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に係
る部分を排除した後の伝達関数に係る情報を、例えば表
示する等の視覚的形態により、または音声等の聴覚的形
態により、或いはディジタル処理が可能なデータとし
て、出力する。従って、この情報出力手段の出力する情
報から、上記伝送路の伝達関数であって、上記反射経路
に係る部分を排除した後の伝達関数を、認識したり、或
いは利用したりすることができる。なお、この情報出力
手段から出力される上記伝達関数に係る情報は、時間領
域の情報でも周波数領域の情報であってもよい。

【００６１】なお、本発明において、上記反射経路関数
排除手段は、例えば次のような構成により実現できる。
即ち、上記同定伝達関数が、例えば周波数領域の関数で
ある場合には、これを逆フーリエ変換する等の所定の変
換処理を施すことにより、時間領域の関数で表す手段、
を設ける。そして、この時間領域で表される同定伝達関
数において、上記反射経路に係る部分を特定する反射経
路特定手段と、上記時間領域で表される同定伝達関数を
構成するフィルタタップのうち、少なくとも上記反射経
路特定手段によって特定して得た上記反射経路に係る部
分のフィルタタップのフィルタ係数を概略零に置換し、
または、少なくとも上記反射経路に係る部分以降のフィ
ルタタップを削除する、換言すれば当該フィルタタップ
のタップ長を上記反射経路に係る部分の直前までとす
る、ことにより、上記同定伝達関数から上記反射経路に
係る部分を排除する排除実行手段と、によって構成でき
る。

【００６２】更に、上記反射経路特定手段については、
例えば次のように構成してもよい。即ち、上記時間領域
で表される同定伝達関数、所謂インパルス応答特性に
は、いくつかのピーク成分が含まれる。これら各ピーク
成分のうち、最大のピーク・トゥー・ピーク値を有する
ピーク成分は、上記疑似信号生成手段から伝送路を経て
直接的に検出手段に入力される疑似信号に対応するもの
である。そして、２番目に大きいピーク・トゥー・ピー
ク値を有するピーク成分以降が、上記伝送路の出力側端
部による疑似信号の反射成分に対応するものである、と
考えられる。そこで、上記インパルス応答特性におい
て、当該２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有
するピーク成分が存在する部分以降の部分を、上記反射
経路に係る部分として特定するよう、当該反射経路特定
手段を構成してもよい。或いは、インパルス応答特性に
おいて、上記２番目に大きいピーク成分が存在する部分
を含む所定区間、例えば当該２番目に大きいピーク成分
が存在する部分以降の部分でインパルス応答特性の絶対
値が比較的に大きい区間等を、上記反射経路に係る部分
として特定してもよい。

【００６３】上記反射経路特定手段は、次のようにも構
成できる。即ち、上記時間領域で表される同定伝達関数
において、上記直接的成分に対応する最大のピーク・ト
ゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点から、
上記反射成分に対応する２番目に大きいピーク・トゥー
・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点まで、の時
間的な間隔は、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分
から伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部
において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分
にまで到達するのに要する時間に、略相当する。そこ
で、上記最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピー
ク成分が現れる時点を基準とし、この基準時点から、上
記疑似信号が上記検出手段の検出部分から伝送路の出力
側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して
折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで到達するの
に要する時間を隔てた時点、に略対応する部分以降の部
分、または当該時点に略対応する部分を含む所定区間
を、上記反射経路に係る部分として特定するよう、当該
反射経路特定手段を構成してもよい。ここで、上記検出
手段の検出部分を通過した疑似信号の一部が、伝送路の
出力側端部で反射して再度検出手段の検出部分にまで到
達するのに要する時間は、上記反射経路の距離とこの反
射経路における疑似信号の伝搬速度（例えば平均速度）
との関係から予測できる。具体的には、上記検出手段の
検出部分から上記伝送路の出力側端部までの距離の略２
倍（即ち往復分）の距離を、この区間における疑似信号
の伝搬速度（例えば平均速度）で除算することにより、
当該時間を導出できる。

【００６４】また、反射経路特定手段は、次のようにも
構成できる。即ち、まず、上記時間領域で表される同定
伝達関数において、上記基準時点から、上記疑似信号が
上記検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部に
まで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し
再度上記検出手段の検出部分にまで達するのに要する時
間を隔てた時点、に略対応する部分を特定する。これに
より、上記反射経路に係る部分を、大まかに特定し、所
謂当たりを付ける。そして、この当たりを付けた部分を
含む或る区間内、例えば当該当たりを付けた部分の前後
付近において、ピーク・トゥー・ピーク値が最も大きい
ピーク成分を探し出し、この探し出したピーク成分の存
在する部分以降の部分、または当該探し出したピーク成
分の存在する部分を含む所定区間を、最終的に上記反射
経路に係る部分として特定するよう、構成してもよい。

【００６５】なお、上記排除実行手段は、所定の窓関数
により、構成できる。この所定の窓関数としては、例え
ば一般に知られている矩形窓や指数窓、或いはガウス
（Gauss）窓、ハニング（Hanning）窓、ハミング（Hamm
ing）窓、二乗余弦（Raised cosine）窓、ブラックマン
（Blackman）窓等の、各種窓関数がある。これら任意の
窓関数を用いることにより、上記同定伝達関数を所定の
形態に処理して、上記反射経路に係る部分を排除するこ
とができる。

【００６６】本発明は、上記伝達関数同定装置に係る技
術を利用した能動型雑音除去装置にも供する。即ち、本
発明の能動型雑音除去装置は、第１の伝達関数を有する
伝送路に入力される被制御信号を検出する第１の検出手
段と、上記伝送路の途中において当該伝送路内を伝搬す
る信号を検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手
段の出力信号を処理し、この処理して得た制御用信号
を、上記伝送路内における上記第１及び第２の各検出手
段間の或る地点に放出する適応フィルタ手段と、上記第
１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手段によ
り処理した後の信号と上記第２の検出手段の出力信号と
が入力され、これらに応じて、上記適応フィルタ手段の
伝達関数と、この適応フィルタ手段の出力側から上記伝
送路を経て上記第２の検出手段の検出部分までの間に存
在する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数が、上
記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応フィルタ
手段の伝達関数を制御する適応フィルタ制御手段と、疑
似信号を生成して上記第２の伝達関数に入力する疑似信
号生成手段と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ
制御手段との間に介在して上記第２の伝達関数を補償す
る上記ディジタルフィルタ手段を含み、該ディジタルフ
ィルタ手段に上記疑似信号を入力して、このディジタル
フィルタ手段により当該疑似信号を処理した後の信号と
そのときの上記第２の検出手段の出力信号とが近似する
状態に、上記疑似信号と上記第２の検出手段の出力信号
とに基づいてディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御
することにより上記第２の伝達関数を同定する同定フィ
ルタ制御手段と、を具備する。そして、この同定フィル
タ制御手段によって同定して得た同定伝達関数のうち、
上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から上記伝送路
の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反
射して折り返し再度上記第２の検出手段により検出され
るまでの反射経路に係る部分、を排除する反射経路関数
排除手段と、この反射経路関数排除手段によって上記同
定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除した後の
伝達関数を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数と
して設定する伝達関数設定手段と、を具備するものであ
る。

【００６７】なお、上記適応フィルタ手段は、例えばＤ
ＳＰ等によって構成でき、適応フィルタ制御手段及び伝
達関数設定手段は、例えばＣＰＵ等によって構成でき
る。また、上記伝送路内を伝搬する信号が例えば音波で
ある場合には、上記第１及び第２の各検出手段は、マイ
クロホンや音圧センサ等により構成できる。

【００６８】即ち、本発明の能動型雑音除去装置によれ
ば、第１の検出手段が、伝送路に入力される被制御信
号、即ち当該能動型雑音除去装置が除去対称とする信
号、を検出する。そして、第２の検出手段が、伝送路の
途中（上記被制御信号の伝搬方向で言うところの上記第
１の検出手段よりも下流側）において、当該伝送路内を
伝搬する信号を検出する。更に、伝送路の上記第１の検
出手段が設けられている位置と第２の検出手段が設けら
れている位置との間の或る地点には、適応フィルタ手段
によって上記第１の検出手段の出力信号を処理して得た
制御用信号が、放出される。なお、この適応フィルタ手
段の出力側から伝送路の下流側の一部を経て第２の検出
手段の検出部分までの間には、第２の伝達関数が存在す
る。そして、適応フィルタ制御手段が、第１の検出手段
の出力信号をディジタルフィルタ手段により処理した後
の信号と第２の検出手段の出力信号とに応じて、適応フ
ィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成伝
達関数が、上記第１の伝達関数と相補するように、適応
フィルタ手段の伝達関数を、例えばＬＭＳアルゴリズム
等の演算式に基づいて制御する。このように、適応フィ
ルタ手段の伝達関数と第２の伝達関数との合成伝達関数
が、上記第１の伝達関数と相補することによって初め
て、適応フィルタ手段から伝送路内に放出される上記制
御用信号により、当該伝送路内を伝搬している上記被制
御信号を、打ち消すことができる。

【００６９】ただし、上記のように適応フィルタ手段の
伝達関数を適応制御することによって、当該適応フィル
タ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成伝達関
数を上記第１の伝達関数と相補にするには、当該適応制
御において、上記第２の伝達関数を何らかの方法により
同定してこれを補償する必要がある。そこで、本発明で
は、上記第１の検出手段と適応フィルタ制御手段との間
に、上記第２の伝達関数を補償するための上記ディジタ
ルフィルタ手段を設ける。即ち、本発明の能動型雑音除
去装置全体の制御系を、上述したfiltered-x LMSアルゴ
リズム構成とするのである。そして、疑似信号生成手段
が生成する疑似信号を用いて、当該ディジタルフィルタ
手段により上記第２の伝達関数を補償すべく伝達関数を
同定する。この第２の伝達関数の同定は、上記ディジタ
ルフィルタ手段を備えた同定フィルタ制御手段が行う。
具体的には、ディジタルフィルタ手段と第２の伝達関数
とに、それぞれ上記疑似信号を入力する。そして、この
状態で、当該ディジタルフィルタ手段により疑似信号を
処理した後の信号と、そのときの上記第２の検出手段の
出力信号とが近似するように、上記疑似信号と第２の検
出手段の出力信号とに基づいてディジタルフィルタ手段
の伝達関数を制御する。これにより、ディジタルフィル
タ手段の伝達関数と第２の伝達関数とが略等価となっ
て、当該第２の伝達関数の同定が実現される。

【００７０】しかし、この第２の伝達関数の同定時にお
いては、上記第２の検出手段は、上記疑似信号生成手段
から当該第２の伝達関数を経て直接的に検出する疑似信
号の他に、この疑似信号の一部が伝送路の出力側端部に
おいて反射して当該伝送路内に向かって折り返し再度第
２の検出手段側に戻ってくる所謂反射成分をも、同時に
検出する。従って、上記同定フィルタ制御手段によって
同定して得た伝達関数には、当該反射成分の伝搬経路で
ある所謂反射経路、に係る伝達関数も含まれる。よっ
て、この反射経路を含む伝達関数を上記ディジタルフィ
ルタ手段の伝達関数として設定し、この状態で上記適応
フィルタ手段の伝達関数を適応制御（所謂適応雑音除去
動作を実行）した場合、当該反射経路の影響により、制
御系が発散して、制御不能となる可能性がある。

【００７１】そこで、本発明の能動型雑音除去装置にお
いては、上記本発明の伝達関数同定装置と同様、上記同
定フィルタ制御手段により上記第２の伝達関数を同定し
て得た同定伝達関数のうち、上記反射経路に係る部分を
排除する反射経路関数排除手段を、設ける。そして、こ
の反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数から
上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、上
記第２の伝達関数のうち、上記適応フィルタの出力側か
ら第２の検出手段の検出部分までに至る所謂直接的な部
分の伝達関数とする。そして、伝達関数設定手段が、当
該反射経路に係る部分を排除した後の直接的な伝達関数
を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定
する。このようにすれば、少なくとも上記反射経路の影
響により、当該能動型雑音除去装置の制御系が発散する
のを防止できる。このことは、後述するように、模型を
用いた実測実験、及び計算機によるシミュレーション実
験によっても、確認できた。

【００７２】なお、本発明の能動型雑音除去装置を構成
する上記反射経路関数排除手段は、上記本発明の伝達関
数同定装置を構成する反射経路関数排除手段と同様の反
射経路特定手段及び排除実行手段等によって、構成でき
る。

【００７３】

【発明の実施の形態】本発明を例えば上記能動型消音装
置に応用する場合の一実施の形態について、各図を参照
しながら説明する。図１に、本実施の形態の概略構成を
示す。同図に示すように、本実施の形態は、上述した図
１４に示す従来の消音装置において、ＬＭＳ演算部９に
よる演算結果に応じてＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃh
を制御するタップ制御部１１を設けたものである。な
お、これ以外の構成については、上記図１４に示す従来
技術と同様であるので、これら同等な部分については同
一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【００７４】即ち、まず、上述した従来技術と同様の手
順により二次音路Ｃを同定する。そして、この二次音路
Ｃの同定後、即ち現実の二次音路Ｃとこれを同定して得
たＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが略等価な状態に
おいて、当該同定伝達関数Ｃhに係る情報を、ＬＭＳ演
算部９からタップ制御部１１に与える。これにより、タ
ップ制御部１１は、二次音路Ｃの推定値である同定伝達
関数Ｃhを認識する。タップ制御部１１は、この同定伝
達関数Ｃhを、例えば逆フーリエ変換することにより、
時間領域の関数に変換して、例えば図２に示すようなイ
ンパルス応答特性を得る。なお、タップ制御部１１が、
ＬＭＳ演算部９から上記同定伝達関数Ｃhを直接時間領
域で取り込むことができる場合には、これをそのまま利
用してもよい。

【００７５】同図に示すように、上記二次音路Ｃを同定
して得た伝達関数Ｃhのインパルス応答特性は、概ね２
つの比較的に大きいピーク成分２０、３０を有する。こ
れら各ピーク成分２０、３０は、それぞれ時間間隔Ｔ_２
を隔てて現れる。このうち、先に現れるピーク成分２０
は、二次音路Ｃの同定時にスピーカ５から放出される同
定音（疑似信号ｍk）が、上述した直接音路Ｃaを経て直
接的にエラーマイクロホン６に入力される、所謂直接的
成分、に相当する。一方、このピーク成分２０よりも遅
れて現れるピーク成分３０は、上記エラーマイクロホン
６の収音部分を通過した同定音の一部が、排気ダクト１
の排出口１ａで反射して折り返し再度エラーマイクロホ
ン６に入力される、所謂上述した反射成分、に対応す
る。

【００７６】なお、上記各ピーク成分２０、３０間の時
間的間隔Ｔ_２は、上記同定音が、エラーマイクロホン６
の収音部分を通過してから排気ダクト１の排出口１ａで
反射して折り返し再度エラーマイクロホン６の収音部分
にまで到達するのに要する時間、に相当する。また、各
ピーク成分２０、３０の各ピーク・トゥー・ピークの絶
対値Ｕa、Ｕ_２を比較すると、直接的成分に対応するピ
ーク成分２０の絶対値Ｕaの方が、反射成分に対応する
ピーク成分３０の絶対値Ｕ_２よりも大きい（Ｕa＞
Ｕ_２）。これは、上記排気ダクト１の排出口１ａにおけ
る音響反射率の大きさが１よりも小さく、即ち当該排出
口１ａに到達した同定音がここで全て反射することはな
いからである。

【００７７】タップ制御部１１は、上記インパルス応答
特性のうち、上述した反射音路Ｐ_２に係る部分を、特定
する。この特定は、例えば当該インパルス応答特性に含
まれる各ピーク成分のうち、上記ピーク・トゥー・ピー
ク値が２番目に大きいピーク成分３０を捉え、このピー
ク成分３０を含むそれ以降のインパルス応答特性を、反
射音路Ｐ_２に係る部分と見なすことで、実現できる。

【００７８】また、これに代えて、例えば上記インパル
ス応答特性のうち、上記直接的成分に対応するピーク成
分２０が現れる時点ｔ_０を基準とし、この基準時点ｔ_０
から上記時間間隔Ｔ_２を隔てた時点ｔ_２、に対応する部
分以降の部分を、上記反射音路Ｐ_２に係る部分として特
定してもよい。この時間間隔Ｔ_２は、例えば当該反射音
路Ｐ_２の距離Ｌ_２を、この反射音路Ｐ_２内における同定
音の平均伝搬速度で除算することにより、導出できる。

【００７９】更に、上記反射音路Ｐ_２に係る部分は、次
の方法よっても特定できる。即ち、まず、上記インパル
ス応答特性において、上記基準時点ｔ_０から上記時間間
隔Ｔ _２を隔てた時点ｔ_２、に対応する部分を、概略的に
特定する。これにより、上記反射音路Ｐ_２に係る部分
を、大まかに特定し、所謂当たりを付ける。そして、こ
の当たりを付けた部分の例えば前後付近において、最も
ピーク・トゥー・ピーク値の大きい部分（即ち上記ピー
ク成分３０）を探し出し、この最も大きい部分以降の部
分を、最終的に上記反射音路Ｐ_２に係る部分として特定
してもよい。このように、上記反射音路Ｐ_２に係る部分
を特定する方法は、いろいろあるが、これら以外の方法
により、当該反射音路Ｐ_２に係る部分を特定してもよ
い。

【００８０】このようにインパルス応答特性のうち上記
反射音路Ｐ_２に係る部分を特定した後、タップ制御部１
１は、この特定して得た反射音路Ｐ_２に係る部分を排除
する。具体的には、例えば、当該インパルス応答特性の
うち、上記ピーク成分３０が現れる時点ｔ_２以降の部
分、または当該時点ｔ_２よりも少し前の時点ｔaからそ
れ以降の部分、について、これらの部分に対応するフィ
ルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を、全て零（０）に
置換する。この置換は、例えば一般に知られている矩形
窓や指数窓等の窓関数で上記インパルス応答特性を処理
することにより、実現できる。また、当該窓関数とし
て、例えばガウス窓やハニング窓等の所定の特性を有す
る窓を用いれば、上記インパルス応答特性を所定の形態
に加工することもできる。

【００８１】上記のように時点ｔ_２またはｔa以降の部
分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を
全て零に置換するのではなく、上記ピーク成分３０を含
む所定区間のみ、例えば上記時点ｔa以降の部分でイン
パルス応答特性の絶対値Ｕが比較的に大きく、換言すれ
ば反射音路Ｐ_２による影響が比較的に大きいと思われる
区間Ｔpのみ、に対応するフィルタタップのフィルタ係
数ｃhk(i)を、零（０）に置換するようにしてもよい。
このようにすれば、上記時点ｔ_２またはｔa以降の部分
に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を全
て零に置換する場合に比べて、当該置換処理に係る時間
を短縮できると共に、タップ制御部１１の負担を軽減で
きる。これは、特に上記フィルタタップのタップ長が長
いほど、有効である。

【００８２】また、上記のようにフィルタ係数ｃhk(i)
を零に置換するのではなく、上記反射音路Ｐ_２に係る部
分に対応するフィルタタップを削除することにより、当
該反射音路Ｐ_２に係る部分を排除してもよい。具体的に
は、上記時点ｔ_２またはｔa以降の部分に対応するフィ
ルタタップを全て削除して、このフィルタタップのタッ
プ長を上記時点ｔ_２またはｔaまでの長さとする。

【００８３】そして、上記のように反射音路Ｐ_２に係る
部分を排除した後、タップ制御部１１は、当該反射音路
Ｐ_２に係る部分を排除して得た時間領域の伝達関数を、
ＦＩＲフィルタ７に設定し直す。これにより、ＦＩＲフ
ィルタ７には、上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数
Ｃhのうち、反射音路Ｐ_２に係る部分（即ち上述したＰ
_２h）を排除して、上述した直接音路Ｃaに係る部分のみ
を同定して得たのと等価な伝達関数、所謂上述したＣah
が、設定される。なお、ＦＩＲフィルタ７に代えて、Ｉ
ＩＲ（Infinite Impulse Response：巡回）型のディジ
タルフィルタを用いてもよい。また、当該ＦＩＲフィル
タ７の代わりに、周波数領域で処理を行うフィルタを用
いてもよい。この場合、上記時間領域の伝達関数Ｃah
を、例えばフーリエ変換する等、所定の変換処理を施す
ことにより、周波数領域の関数に変換した後、この周波
数領域の関数を、上記ＦＩＲフィタ７の代わりに配置し
た周波数領域で処理を行うフィルタに、設定する。

【００８４】なお、上記反射音路Ｐ_２に係る部分Ｐ_２h
を排除する方法として、例えば上記ＦＩＲフィルタ７の
タップ長を制限する方法を採用する場合には、二次音路
Ｃを同定する度に、当該ＦＩＲフィルタ７のタップ長を
元のタップ長に戻す。そして、このように元のタップ長
に戻した状態で、二次音路Ｃを同定し直し、この同定後
に、上記反射音路Ｐ_２に係る部分Ｐ_２hを排除すべくＦ
ＩＲフィルタ７のタップ長を制限するようにしてもよ
い。このようにすれば、二次音路Ｃを同定する毎に反射
音路Ｐ_２が変化しても、この変化に十分に対応でき、正
確な同定を実現できる。

【００８５】上記のように、本実施の形態においては、
本来、上記反射音路Ｐ_２をも含む二次音路Ｃ全体を補償
するためのＦＩＲフィルタ７に対して、直接音路Ｃaの
みを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを設定する。
即ち、上記反射音路Ｐ_２に係る部分については、当該Ｆ
ＩＲフィルタ７による補償の対象外となる。従って、例
えば上記ＦＩＲフィルタ７により上記反射音路Ｐ_２をも
含む二次音路Ｃ全体を補償する場合に比べて、当該消音
装置による消音効果が低下する可能性が有り得る。しか
し、本実施の形態によれば、上記反射音路Ｐ_２が例えば
排気ダクト１内の温度変化等の環境変化により大きく変
化しても、元々当該反射音路Ｐ_２を補償する手段（即ち
上述したＰ_２h）が存在しないので、これら両者Ｐ_２及
びＰ_２hが乖離することはない。従って、ＦＩＲフィル
タ７に設定されている伝達関数Ｃahが上記直接音路Ｃa
と或る程度近似している状態にある限り、少なくとも上
記反射音路Ｐ_２の影響により、消音装置の制御系が発散
することはなく、安定した消音効果を期待できる。この
ことについて、以下、数式等を交えてより論理的に説明
する。

【００８６】即ち、本実施の形態においては、上記反射
音路Ｐ_２の推定値Ｐ_２hをＰ_２h＝０とするので、上述し
た数１４で表される位相誤差θは、次の数１５で表され
る。

【００８７】

【数１５】

【００８８】この数１５の関係を複素平面上に表した一
例を、図３に示す。同図に示すように、上記反射音路Ｐ
_２は、上述した図１５と同様、実軸上における１を中心
としかつ半径が１よりも小さい円の円周上を回転する。
ここで、当該反射音路Ｐ_２の推定値Ｐ_２hについては、
上記のようにＰ_２h＝０であるので、数１５からも明ら
かなように、上記位相誤差θは、当該数１５における
［１＋Ｐ_２］の偏角∠（１＋Ｐ_２）に略等しい（θ≒∠
（１＋Ｐ_２））。そして、上記のように当該反射音路Ｐ
_２の絶対値｜Ｐ_２｜が１よりも小さいこと、換言すれば
当該反射音路Ｐ_２（上記円）が虚軸（Ｉm）よりも正実
数側（即ち第１象限または第４象限）に位置すること、
を鑑みると、上記位相誤差θの絶対値は、必ずπ／２よ
りも小さい値（｜θ｜＜π／２）となる。このように、
本実施の形態によれば、上記位相誤差θは、常に「｜θ
｜＜π／２」という条件を満足するので、少なくとも当
該消音装置の制御系が発散するのを防止でき、常に安定
した消音効果を期待できる。

【００８９】なお、上記は、飽くまでＦＩＲフィルタ７
に設定されている伝達関数Ｃhaが現実の直接音路Ｃaと
略等価（Ｃha≒Ｃa）である場合についての説明であ
る。従って、実際の上記位相誤差θには、次の数１６に
示すように、上記ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhaと現
実の直接音路Ｃaとの位相差も含まれる。

【００９０】

【数１６】

【００９１】ただし、上述したように、例えばスピーカ
５の音波放射面からエラーマイクロホン６の収音部分ま
で間の距離Ｌaが比較的に短い場合には、例えば排気ダ
クト１内に温度変化等が生じたとしても、消音対象とし
ている比較的に低い周波数に関して、上記直接音路Ｃa
は然程変化しないものと考えられる。従って、上記数１
６で表される位相誤差θの絶対値は、「｜θ｜＜π／
２」という条件を十分に満足し、安定した消音効果が期
待できると考えられる。

【００９２】なお、本実施の形態において、リファレン
スマイクロホン１が、特許請求の範囲に記載の第１の検
出手段に対応し、エラーマイクロホン６が、特許請求の
範囲に記載の検出手段及び第２の検出手段に対応する。
そして、適応フィルタ３が、特許請求の範囲に記載の適
応フィルタ手段に対応し、ＬＭＳ演算部４が、特許請求
の範囲に記載の適応フィルタ制御手段に対応する。そし
て、排気音が、特許請求の範囲に記載の被制御信号に対
応し、制御音が、特許請求の範囲に記載の制御用信号に
対応する。また、一次音路Ｐ、二次音路Ｃ及び反射音路
Ｐ_２が、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１の伝達
関数、第２の伝達関数及び反射経路に対応する。

【００９３】更に、疑似信号発生器８が、特許請求の範
囲に記載の疑似信号生成手段に対応する。そして、ＦＩ
Ｒフィルタ７が、特許請求の範囲に記載のディジタルフ
ィルタ手段に対応し、このＦＩＲフィルタ７、ＬＭＳ演
算部９及び比較器１０から成る部分が、特許請求の範囲
に記載の同定フィルタ制御手段に対応する。そして、タ
ップ制御部１１が、特許請求の範囲に記載の反射経路関
数排除手段及び伝達関数設定手段に対応する。

【００９４】なお、本実施の形態における適応フィルタ
３及びＦＩＲフィルタ７は、例えばＤＳＰにより構成で
きる。そして、これらを制御する各ＬＭＳ演算部４、９
は、例えばＣＰＵにより構成できる。なお、これら各Ｌ
ＭＳ演算部４、９により各フィルタ３、７の各伝達関数
Ｗk、Ｃhkを制御するのに、ＬＭＳアルゴリズムを用い
たが、これ以外の適応制御アルゴリズムを用いてもよ
い。特に、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhkについて
は、一般に知られているＭ系列信号を用いた相関法によ
り更新制御を行えば、極めて簡単な構成でかつ高速に、
当該更新制御（即ち、二次音路Ｃを同定）を実現でき
る。また、本実施の形態において新たに追加したタップ
制御部１１についても、ＣＰＵにより構成できる。従っ
て、本実施の形態において当該フィルタ制御手段１１を
追加しても、消音装置全体が大型化したり、極端に高コ
スト化したりすることはない。このフィルタ制御手段１
１は、ＬＭＳ演算部９に内蔵することもできる。

【００９５】更に、本実施の形態では、本発明を能動型
消音装置に応用する場合について説明したが、これに限
らない。例えば、一般に知られているエコーキャンセラ
等の他の雑音除去装置についても、本発明を応用でき
る。更に、上記二次音路Ｃ（直接音路Ｃa）等のような
任意の信号伝送路の伝達関数を同定することを目的とす
る装置にも、本発明を応用できる。

【００９６】

【実施例】本実施の形態の実施例として、本実施の形態
による効果を立証するための実験を２つ行なったので、
以下に説明する。

【００９７】［第１の実験について］第１の実験とし
て、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ_２が変化して
も、少なくとも消音装置の制御系が発散することはな
い。」、ということを立証するための実験を行なった。
なお、当該制御系が発散するか否かは、上述した公比GR
を評価することにより判断する。図４に、この第１の実
験において実際に使用した模型の概略構成を示す。

【００９８】同図に示すように、この模型は、上記図１
に示す消音装置を模擬したもので、排気ダクト１とし
て、両端１ａ、１ｃが開口した円筒状の塩化ビニルパイ
プを、用いたものである。そして、このビニルダクト１
の一端（同図における左側端部）１ｃに、当該一端１ｃ
からビニルダクト１内に音波を放出する状態に騒音源ス
ピーカ５０を設け、このスピーカ５０に対して、信号発
生装置５１から騒音信号ｘkを供給し、これにより、当
該スピーカ５０から放出される音波を上記排気音として
代用する。また、本第１の実験では、信号発生装置５１
の発生する騒音信号ｘkを、図１におけるリファレンス
マイクロホン２の出力信号としても代用し、これをコン
トローラ５２に供給する。

【００９９】コントローラ５２は、図１における各フィ
ルタ３、７、各ＬＭＳ演算部４、９、疑似信号発生器
８、加算器１０及びタップ制御部１１から成る部分を、
内蔵したもので、これに供給される上記騒音信号ｘk
は、当該コントローラ５２内に内蔵されている（図４に
は示さない）各フィルタ３、７に入力される。コントロ
ーラ５２（適応フィルタ３）は、この騒音信号ｘkに対
して上述した数１に示す畳み込み演算を施し、その処理
後の信号ｙkを、二次音源スピーカ５に入力する。な
お、本第１の実験においては、スピーカ５をビニルダク
ト１に対して直接結合させるのではなく、当該ビニルダ
クト１から分岐した状態の所謂枝管５３を介して、これ
らスピーカ５とビニルダクト１とを結合している。この
枝管５３もまた、ビニルダクト１と同様の塩化ビニルパ
イプ製である。

【０１００】そして、ビニルダクト１内における上記枝
管５３との結合部分（スピーカ５の放出する制御音とビ
ニルダクト１内を伝搬する騒音との干渉点）と他端（同
図における右側端部）１ａとの間であって、当該ビニル
ダクト１と枝管５３との結合部分寄りの位置に、エラー
マイクロホン６を設ける。そして、このエラーマイクロ
ホン６の出力信号ｅkを、上記コントローラ５２に供給
し、詳しくは当該コントローラ５２に内蔵されている
（図４には示さない）ＬＭＳ演算部４と加算器１０とに
入力する。

【０１０１】なお、上記ビニルダクト１を構成する塩化
ビニルパイプは、その内径が７１ｍｍのものであって、
当該ビニルダクト１の全長Ｌは、Ｌ＝５５１１ｍｍであ
る。そして、このビニルダクト１の一端（騒音源スピー
カ５０の音波放射面）１ｃから上記枝管５３との結合部
分までの距離、即ち主一次音路Ｐ_１の音路長Ｌ_１は、Ｌ
_１＝２２７０ｍｍであり、当該ビニルダクト１と枝管５
３との結合部分からエラーマイクロホン６の収音部分ま
での距離Ｌaは、Ｌa＝１７７ｍｍである。更に、当該エ
ラーマイクロホン６の収音部分からビニルダクト１の他
端１ａまでの距離、即ち反射音路Ｐ_２の略１／２の音路
長Ｌ_２／２は、Ｌ_２／２＝３０６４ｍｍである。そし
て、枝管５３長さ寸法Ｌsは、Ｌs＝１４８ｍｍである。
この枝管５３の長さ寸法Ｌsと、上記ビニルダクト１と
枝管５３との結合部分からエラーマイクロホン６の収音
部分までの距離Ｌaとの和（Ｌs＋Ｌa）が、概ね直接音
路Ｃaの音路長に対応する。

【０１０２】上記構成において、まず、二次音路Ｃを十
分に同定する。そして、この同定終了後、ビニルダクト
１の上記反射音路Ｐ_２に係る音路長Ｌ_２を、Ｌ_２／２＝
３０６４ｍｍからＬ_２／２＝２０４３ｍｍに変更し、こ
れにより、例えばビニルダクト１内の環境変化により当
該反射音路Ｐ_２（当該区間Ｌ_２における音響的距離）が
変化した状態を、シミュレートする。なお、直接音路Ｃ
a（即ち、音路長［Ｌs＋Ｌa］）については、不変とす
る。

【０１０３】上記状態においては、現実の反射音路Ｐ_２
に係る音路長Ｌ_２がＬ_２／２＝２０４３ｍｍであるにも
係らず、上記ＦＩＲフィルタ７には、当該反射音路Ｐ_２
に係る音路長Ｌ_２がＬ_２／２＝３０６４ｍｍであるとき
の同定伝達関数Ｃh（＝Ｃah（１＋Ｐ_２h））が、設定さ
れている状態にある。即ち、現実の二次音路Ｃと、これ
を補償するためのＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとで
は、それぞれを構成する直接音路Ｃa、Ｃahに係る部分
については互いに等価（Ｃa＝Ｃah）であるものの、上
記反射音路Ｐ_２、Ｐ_２hに係る部分ついては乖離してい
る状態（Ｐ_２≠Ｐ_２h）にある。この状態で、上述した
数１２に基づいて、公比GRの絶対値を導出する。その結
果を、図５（ａ）に示す。なお、この導出に際しては、
数１２におけるステップ・サイズ・パラメータμwをμw
＝０．００５とし、疑似信号｜Ｘk｜を｜Ｘk｜＝１とし
て、当該導出を行った。

【０１０４】この図５（ａ）から明らかなように、現実
の反射音路Ｐ_２とその推定値Ｐ_２hとが乖離している場
合には、所々の周波数（消音対象周波数）ｆにおいて、
例えばｆ＝８０Ｈｚ、４０５Ｈｚ、４４０Ｈｚ、４９０
Ｈｚ及び５９５Ｈｚにおいて、公比GRの絶対値が１を超
える（｜GR｜＞１）ことが判る。従って、これらの周波
数ｆにおいては、制御系が発散する可能性があることが
予想される。

【０１０５】次に、上記反射音路Ｐ_２に係る音路長Ｌ_２
がＬ_２／２＝３０６４ｍｍであるときに二次音路Ｃを同
定して得た同定伝達関数Ｃhから、当該反射音路Ｐ_２に
係る部分Ｐ_２hを排除し、これによって、直接音路Ｃaの
みを同定したのと略等価な伝達関数Ｃahを求める。な
お、上記反射音路Ｐ_２に係る部分Ｐ_２hの排除は、例え
ば上述した矩形窓により、ＦＩＲフィルタ７を構成する
各タップのうち、９２タップ目（上述した時間ｔaに換
算するとｔa＝約１５ｍｓ：サンプリング周波数ｆs＝６
１３３Ｈｚ）以降のタップに係る各フィルタ係数ｃhk
(i)を、全て零に置換することによって、実現する。そ
して、この求めて得た伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ
７に設定し、この状態で、上記数１２に基づいて、公比
GRの絶対値を導出する。その結果を、図５（ｂ）に示
す。ここでも、ステップ・サイズ・パラメータμwをμw
＝０．００５とし、疑似信号｜Ｘk｜を｜Ｘk｜＝１とし
て、上記公比｜GR｜の絶対値を導出した。

【０１０６】この図５（ｂ）に示すように、上記同定伝
達関数Ｃhから反射音路Ｐ_２に係る部分Ｐ_２hを排除し
て、直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィ
ルタ７に設定した場合には、上記公比GRの絶対値が１を
超える周波数ｆは存在しない、という結果が得られた。
従って、いずれの周波数ｆにおいても、制御系は発散せ
ず、安定した消音効果を期待できる。

【０１０７】ただし、上記図５（ａ）及び図５（ｂ）に
表示されている全周波数帯域にわたって、上記公比GRの
絶対値を全体的に観察すると、その平均値は、図５
（ａ）の場合の方が図５（ｂ）の場合よりも小さい、と
いう感がある。これは、上述したように、本実施の形態
のように直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲ
フィルタ７に設定した場合には、制御系の発散を確実に
防止することはできるものの、その反面、上記反射音路
Ｐ_２を補償すべく手段を備えていないので、当該反射音
路Ｐ_２を相殺することができず、その分、上記公比GRの
絶対値が大きくなるものと考えられる。なお、この公比
GRの絶対値が、大きいほど、制御系の収束速度は遅くな
るが、当該公比GRの絶対値が１よりも小さい限り、確実
に消音効果を得ることができる。

【０１０８】本第１の実験では、上記図４に示す模型を
使用するのと同様な条件を、計算機によりシミュレート
することも試みた。このシミュレーションにより上記公
比GRの絶対値を求めた結果を、図６に示す。なお、同図
において、（ａ）が、現実の反射音路Ｐ_２と、ＦＩＲフ
ィルタ７に設定されている当該反射音路Ｐ_２の推定値Ｐ
_２hと、が乖離している場合の、シミュレーション結果
である。そして、同図（ｂ）が、上記直接音路Ｃaのみ
に係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合
の、シミュレーション結果である。

【０１０９】同図からも明らかなように、現実の反射音
路Ｐ_２とその推定値Ｐ_２hとが乖離している場合（同図
（ａ）の場合）には、所々の周波数ｆにおいて公比GRの
絶対値が１を超えてしまう。一方、上記直接音路Ｃaの
みに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場
合には、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆに
おいても上記公比GRの絶対値が１を超えることはない。
そして、この公比GRの絶対値を全体的に見ると、同図
（ｂ）の場合に比べて、同図（ａ）の場合の方が小さ
い、という上記図４に示す模型を使用しての実験結果
（即ち図５のグラフ）と略同様の結果が得られた。

【０１１０】更に、図７及び図８に、それぞれ、現実の
反射音路Ｐ_２とＦＩＲフィルタ７に設定されている当該
反射音路Ｐ_２の推定値Ｐ_２hとが乖離している場合と、
上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィ
ルタ７に設定した場合とでの、上記各公比GRの絶対値
を、複素平面に表した図を示す。なお、各図において、
（ａ）は、上記図４に示す模型を使用して実験を行った
結果を示すデータ、（ｂ）は、計算機によるシミュレー
ション結果のデータである。

【０１１１】これら各図に示すように、上記図４に示す
模型を使用しての実験においても、計算機によるシミュ
レーションにおいても、上記公比GRの絶対値は略同様な
軌跡を示す。これは、まさしく、本実施の形態の技術的
根拠、即ち上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃh
のうち、上記反射音路Ｐ_２に係る部分Ｐ_２hを排除して
直接音路Ｃaのみに係る部分Ｃahを導出し、これを上記
ＦＩＲフィルタ７に設定すれば、少なくとも消音装置の
制御系が発散するのを防止できる、という理論、の正当
性を証明するデータであると言える。なお、図７及び図
８の各（ａ）と（ｂ）とにおいて、それぞれの目盛りの
値が異なるのは、上記模型による実験と、計算機による
シミュレーションとで、アンプゲイン等の諸条件が異な
るためである。

【０１１２】［第２の実験について］第２の実験とし
て、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ_２が変化して
も、常に安定した消音効果が得られる。」、ということ
を立証するための実験を行なった。なお、当該消音効果
が得られるか否かは、エラーマイクロホン６の出力する
エラー信号ｅkの信号レベルｅを評価することにより判
断する。

【０１１３】即ち、まず、上記図１に示す消音装置と同
様の制御系を、計算機によりシミュレートして形成す
る。ここで、排気ダクト１内におけるリファレンスマイ
クロホン２からエラーマイクロホン６までの間の主一次
音路Ｐ_１を、２０タップ目に値１のインパルスを有する
所謂単純遅延とする。一方、二次音路Ｃについては、図
９（ａ）に示すように、二次音源スピーカ５から放出さ
れた同定音が、１０タップ目に値１でエラーマイクロホ
ン６の収音部分に到達した後、排気ダクト１の排出口１
ａにおいて反射して、最終的に２０タップ目に値−０．
９で再度エラーマイクロホン６の収音部分にまで戻って
くる、というモデルをシミュレートする。

【０１１４】そして、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９
（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関
数Ｃh（＝Ｃ）を設定し、この状態で、適応消音動作を
計算機上で実行する。これとは別に、上記図９（ａ）に
示すインパルス応答特性のうち、上記２０タップ目に値
−０．９で現れる反射成分（Ｐ_２）を排除したのと等価
な伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定し、この状
態で、適応消音動作を計算機上で実行する、というシミ
ュレーションを行なう。そして、これら各条件による消
音効果を、エラー信号Ｅkのレベルに基づいて、評価す
る。

【０１１５】なお、上記反射成分Ｐ_２の排除は、上記２
０タップ目の値（−０．９）を零に置換する（換言すれ
ば１０タップ目以外の各タップの値を零とする）ことに
より、実現する。また、上記適応消音動作に係る各パラ
メータの設定条件は、次の通りとする。即ち、適応フィ
ルタ３のタップ長wtapを、wtap＝１２８とし、ＦＩＲフ
ィルタ７のタップ長ctapを、ctap＝１２８とする。ま
た、これら各フィルタ３、７により疑似信号ｘkを処理
する際に、一時的に当該疑似信号ｘk（データ）を保存
しておくための所謂入力バッファについても、そのバッ
ファ長ｂをｂ＝１２８とする。更に、ステップ・サイズ
・パラメータμwについては、μw＝０．１と比較的に大
き目の値に設定する。このようにステップ・サイズ・パ
ラメータμwの値を大き目の値に設定するのは、上記シ
ミュレーション結果（消音効果）を短時間で確認するた
めである。そして、これらの条件の下、上述した数２に
基づいて、厳密には当該数２を周波数領域で表した演算
式に基づいて、適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗkを更
新する。

【０１１６】図１０に、上記フィルタ係数Ｗkの更新処
理を４回実行したときのシミュレーション結果を示す。
なお、同図において、（ａ）が、ＦＩＲフィルタ７に、
上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有す
る伝達関数Ｃh（＝Ｃ）を設定した場合のシミュレーシ
ョン結果である。そして、同図（ｂ）が、当該インパル
ス応答特性Ｃのうち上記反射成分Ｐ_２を排除したのと等
価な伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定した場合
のシミュレーション結果である。なお、各図の横軸の値
は、周波数（消音対象周波数）ｆをタップ長換算した値
を示し、縦軸の値は、上記エラー信号ｅkの信号レベル
ｅを周波数領域で表した値を示す。

【０１１７】同図（ａ）に示すように、ＦＩＲフィルタ
７に設定されている伝達関数Ｃhと、現実の二次音路Ｃ
とが等価な場合（Ｃh＝Ｃ）には、いずれの周波数ｆに
おいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなる
こと（即ち制御系が発散すること）がなく、しかも、最
大で−４０ｄＢ強という非常に大きな消音効果が得られ
る。一方、現実の二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを
同定したのと等価な伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に
設定した場合にも、同図（ｂ）に示すように、いずれの
周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも
大きくなることはない。しかし、この同図（ｂ）の場合
には、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃh
と現実の二次音路Ｃとが、必ずしも等価ではない（Ｃh
≠Ｃ）ため、同図（ａ）の場合ほど大きな消音効果を期
待することはできない。ただし、最大で−２０ｄＢ近い
消音効果が得られることは、明らかである。

【０１１８】次に、図９（ｂ）に示すように、排気ダク
ト１の排出口１ａにおいて反射した同定音が、１９タッ
プ目に値−０．９でエラーマイクロホン６の収音部分に
まで戻ってくる、という二次音路Ｃのモデルをシミュレ
ートする。即ち、同図（ａ）のモデルと比較して、当該
反射成分が現れるタップ数を２０タップから１９タップ
に１タップずらすことにより、例えば排気ダクト１内の
環境変化等により上記反射音路Ｐ_２が変化した状態を、
シミュレートする。そして、ＦＩＲフィルタ７に設定す
る伝達関数や、各フィルタ３、７の各タップ長wtap、ct
ap等については、前回と全く同じ条件で、適応消音動作
を実行する。

【０１１９】図１１に、この図９（ｂ）のモデルについ
てフィルタ係数Ｗkの更新処理を４回実施したときのシ
ミュレーション結果を示す。なお、同図において、
（ａ）が、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く
同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃhを設定
した場合のシミュレーション結果である。そして、この
図１１の（ｂ）が、上記１０タップ目以外の各タップの
値を全て零とした伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に
設定した場合のシミュレーション結果である。

【０１２０】上記図１１（ａ）から明らかなように、反
射音路Ｐ_２が変化したにも係らず、未だ当該変化前の二
次音路Ｃと等価な伝達関数ＣhがＦＩＲフィルタ７に設
定されている場合には、周波数によってはエラーレベル
Ｅが元のレベルよりも大きくなり、即ち制御系が発散傾
向になることが判る。一方、ＦＩＲフィルタ７に、現実
の二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定したのと等
価な伝達関数Ｃahが設定されている場合には、同図
（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいてもエラ
ーレベルＥが元のレベルよりも大きくなることはなく、
上記図１０（ｂ）の場合と略同様な消音効果が得られる
ことが判る（ただし、消音効果がピークとなる周波数ｆ
は異なる）。

【０１２１】このように、第１の実験、及び第２の実験
により、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ_２が変化
しても、少なくとも消音装置の制御系が発散することは
なく、常に安定した消音効果が得られる。」、という本
実施の形態の効果を確認できた。

【０１２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の伝達関数同定装
置によれば、伝送路内に設けられている検出手段と当該
伝送路の出力側端部との間が開いており、これら両者間
に所謂反射経路が形成されている場合でも、この反射経
路に係る部分を排除して、真に同定の対象としている伝
送路内の所定の部分（疑似信号の入力部分から検出手段
の検出部分までの区間）のみの伝達関数を導出できる、
という効果がある。また、上記反射経路に係る部分を排
除する反射経路関数排除手段は、例えばＣＰＵ等を用い
てソフトウェア的に実現できるので、当該反射経路関数
排除手段を付加しても装置全体の構成が大型化すること
はなく、かつ比較的に低コストで本発明を実現できる。

【０１２３】本発明の能動型雑音除去装置は、第２の伝
達関数を補償するためのディジタルフィルタ手段を有す
るfiltered-x LMSアルゴリズム構成の制御系において、
当該第２の伝達関数を同定するのに、上記伝達関数同定
装置を利用するものである。即ち、上記第２の伝達関数
に対して実際に反射経路が影響する場合に、当該第２の
伝達関数を同定して得た伝達関数のうち、当該反射経路
に係る部分を排除して、これを上記ディジタルフィルタ
手段の伝達関数として設定する。これにより、少なくと
も上記反射経路の影響により、当該能動型雑音除去装置
の制御系が発散するのを防止でき、常に安定した雑音除
去動作を実現できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を能動型消音装置に応用する場合の一実
施の形態を示す概略構成図である。

【図２】同実施の形態において、二次音路Ｃを同定して
得た伝達関数Ｃhを時間領域で表したインパルス応答特
性図である。

【図３】同実施の形態の制御系に対する反射音路の影響
を示す複素平面図である。

【図４】同実施の形態の実施例として、同実施の形態に
よる効果を立証するための第１の実験において使用した
模型の概略構成を示す図である。

【図５】図５の模型による実験結果を示す図である。

【図６】図５の模型を使用するのと同様の実験を、計算
機によりシミュレートした結果である。

【図７】図５の模型による実験結果と、計算機によるシ
ミュレーション結果と、の比較データであって、反射音
路Ｐを含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用
いた場合のデータである。

【図８】図７とは別の条件下での、図５の模型による実
験結果と、計算機によるシミュレーション結果と、の比
較データであって、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみ
を同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用いた場合の
データである。

【図９】同実施の形態の実施例として、同実施の形態に
よる効果を立証するための第２の実験におけるシミュレ
ーションの条件を模式的に示す図である。

【図１０】同第２の実験によるシミュレーション結果を
示す図で、（ａ）は、反射音路Ｐ _２を含む二次音路Ｃを
同定して得た伝達関数Ｃhを用い、二次音路Ｃと伝達関
数Ｃhとが等しい条件下で、適応消音動作を実行した場
合のシミュレーション結果、（ｂ）は、二次音路Ｃのう
ち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数
Ｃahを用い、二次音路Ｃと伝達関数Ｃhとが等しい条件
下、即ち直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとが等しい条件下
で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結
果、である。

【図１１】同第２の実験によるシミュレーション結果を
示す図で、（ａ）は、反射音路Ｐ _２を含む二次音路Ｃを
同定して得た伝達関数Ｃhを用い、直接音路Ｃaと伝達関
数Ｃahとは等しいが、反射音路Ｐ_２と伝達関数Ｐ_２hと
が異なる条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミ
ュレーション結果、（ｂ）は、二次音路Ｃのうち直接音
路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用
い、直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとが等しく、かつ、現
実の反射音路Ｐ_２を変化させるという条件下で、適応消
音動作を実行した場合のシミュレーション結果、であ
る。

【図１２】従来の能動型消音装置の概略構成図である。

【図１３】図１２の構成において、二次音路を同定する
ための部分を抜粋した図である。

【図１４】図１２の構成において、反射音路Ｐ_２が形成
される場合を示す図である。

【図１５】図１４の制御系において、当該制御系に対す
る反射音路の影響を示す複素平面図である。

【符号の説明】

１排気ダクト２リファレンスマイクロホン３適応フィルタ４ＬＭＳ演算部５二次音源スピーカ６エラーマイクロホン７ＦＩＲディジタルフィルタ８疑似信号発生器９ＬＭＳ演算部１１タップ制御部Ｐ_１主一次音路Ｐ_２反射音路Ｃa 直接音路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】疑似信号を生成して伝送路に入力する疑
似信号生成手段と、上記伝送路の途中において該伝送路内を伝搬する信号を
検出する検出手段と、上記疑似信号が入力されるディジタルフィルタ手段を含
み、該ディジタルフィルタ手段により上記疑似信号を処
理した後の信号と上記検出手段の出力信号とが近似する
状態に、上記疑似信号と上記検出手段の出力信号とに基
づいて該ディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御する
ことにより上記伝送路の伝達関数を同定する同定フィル
タ制御手段と、この同定フィルタ制御手段によって同定して得た同定伝
達関数のうち、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分
から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端
部において反射して折り返し再度上記検出手段により検
出されるまでの反射経路に係る部分、を排除する反射経
路関数排除手段と、この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数か
ら上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数に係
る情報を出力する情報出力手段と、を具備する伝達関数
同定装置。
【請求項２】上記反射経路関数排除手段は、上記同定伝達関数を時間領域で表す手段を有し、この時間領域で表される同定伝達関数において、上記反
射経路に係る部分を特定する反射経路特定手段と、上記時間領域で表される同定伝達関数を構成するフィル
タタップのうち、少なくとも上記反射経路特定手段によ
って特定して得た上記反射経路に係る部分のフィルタタ
ップのフィルタ係数を概略零に置換し、または、少なく
とも該反射経路に係る部分以降のフィルタタップを削除
することにより、上記同定伝達関数から該反射経路に係
る部分を排除する排除実行手段と、から成る、請求項１
に記載の伝達関数同定装置。
【請求項３】上記反射経路特定手段は、上記時間領域
で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含
まれるピーク成分のうちピーク・トゥー・ピーク値が２
番目に大きいピーク成分の存在する部分以降の部分、ま
たは該２番目に大きいピーク成分の存在する部分を含む
所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定する状
態に構成された、請求項２に記載の伝達関数同定装置。
【請求項４】上記反射経路特定手段は、上記時間領域
で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含
まれるピーク成分のうち最大のピーク・トゥー・ピーク
値を有するピーク成分が現れる時点を基準として、この
基準時点から、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分
から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端
部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部
分にまで達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応
する部分以降の部分、または該時点に略対応する部分を
含む所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定す
る状態に構成された、請求項２に記載の伝達関数同定装
置。
【請求項５】上記反射経路特定手段は、上記時間領域
で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含
まれるピーク成分のうち最大のピーク・トゥー・ピーク
値を有するピーク成分が現れる時点を基準として、この
基準時点から、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分
から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端
部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部
分にまで達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応
する部分を含む或る区間内で最もピーク・トゥー・ピー
ク値の大きいピーク成分が存在する部分、以降の部分、
または該或る区間内で最も大きいピーク成分が存在する
部分、を含む所定区間を、上記反射経路に係る部分とし
て特定する状態に構成された、請求項２に記載の伝達関
数同定装置。
【請求項６】上記排除実行手段は、所定の窓関数によ
り、上記同定伝達関数のうち少なくとも上記反射経路に
係る部分を排除する状態に構成された、請求項２に記載
の伝達関数同定装置。
【請求項７】第１の伝達関数を有する伝送路に入力さ
れる被制御信号を検出する第１の検出手段と、上記伝送路の途中において該伝送路内を伝搬する信号を
検出する第２の検出手段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理し、この処理して
得た制御用信号を、上記伝送路内における上記第１及び
第２の各検出手段間の或る地点に放出する適応フィルタ
手段と、上記第１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手
段により処理した後の信号と上記第２の検出手段の出力
信号とが入力され、これらに応じて、上記適応フィルタ
手段の伝達関数と、この適応フィルタ手段の出力側から
上記伝送路を経て上記第２の検出手段の検出部分までの
間に存在する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数
が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応フ
ィルタ手段の伝達関数を制御する適応フィルタ制御手段
と、疑似信号を生成して上記第２の伝達関数に入力する疑似
信号生成手段と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間
に介在して上記第２の伝達関数を補償する上記ディジタ
ルフィルタ手段を含み、該ディジタルフィルタ手段に上
記疑似信号を入力して、該ディジタルフィルタ手段によ
り該疑似信号を処理した後の信号とそのときの上記第２
の検出手段の出力信号とが近似する状態に、上記疑似信
号と上記第２の検出手段の出力信号とに基づいて該ディ
ジタルフィルタ手段の伝達関数を制御することにより上
記第２の伝達関数を同定する同定フィルタ制御手段と、この同定フィルタ制御手段によって同定して得た同定伝
達関数のうち、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分
から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端
部において反射して折り返し再度上記第２の検出手段に
より検出されるまでの反射経路に係る部分、を排除する
反射経路関数排除手段と、この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数か
ら上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、
上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する
伝達関数設定手段と、を具備する能動型雑音除去装置。
【請求項８】上記反射経路関数排除手段は、上記同定伝達関数を時間領域で表す手段を有し、この時間領域で表される同定伝達関数において、上記反
射経路に係る部分を特定する反射経路特定手段と、上記時間領域で表される同定伝達関数を構成するフィル
タタップのうち、少なくとも上記反射経路特定手段によ
って特定して得た上記反射経路に係る部分のフィルタタ
ップのフィルタ係数を概略零に置換し、または、少なく
とも該反射経路に係る部分以降のフィルタタップを削除
することにより、上記同定伝達関数から該反射経路に係
る部分を排除する排除実行手段と、から成る、請求項７
に記載の能動型雑音除去装置。
【請求項９】上記反射経路特定手段は、上記時間領域
で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含
まれるピーク成分のうちピーク・トゥー・ピーク値が２
番目に大きいピーク成分の存在する部分以降の部分、ま
たは該２番目に大きいピーク成分の存在する部分を含む
所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定する状
態に構成された、請求項８に記載の能動型雑音除去装
置。
【請求項１０】上記反射経路特定手段は、上記時間領
域で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に
含まれるピーク成分のうち最大のピーク・トゥー・ピー
ク値を有するピーク成分が現れる時点を基準として、こ
の基準時点から、上記疑似信号が上記第２の検出手段の
検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該
出力側端部において反射して折り返し再度上記第２の検
出手段の検出部分にまで達するのに要する時間を隔てた
時点、に略対応する部分以降の部分、または該時点に略
対応する部分を含む所定区間を、上記反射経路に係る部
分として特定する状態に構成された、請求項８に記載の
能動型雑音除去装置。
【請求項１１】上記反射経路特定手段は、上記時間領
域で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に
含まれるピーク成分のうち最大のピーク・トゥー・ピー
ク値を有するピーク成分が現れる時点を基準として、こ
の基準時点から、上記疑似信号が上記第２の検出手段の
検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該
出力側端部において反射して折り返し再度上記第２の検
出手段の検出部分にまで達するのに要する時間を隔てた
時点、に略対応する部分を含む或る区間内で最もピーク
・トゥー・ピーク値の大きいピーク成分が存在する部
分、以降の部分、または該或る区間内で最も大きいピー
ク成分が存在する部分、を含む所定区間を、上記反射経
路に係る部分として特定する状態に構成された、請求項
８に記載の能動型雑音除去装置。
【請求項１２】上記排除実行手段は、所定の窓関数に
より、上記同定伝達関数のうち少なくとも上記反射経路
に係る部分を排除する状態に構成された、請求項８に記
載の能動型雑音除去装置。