JP2003241767A - ノイズキャンセル装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置規模が小さく、処理の簡略化が可能なノ
イズキャンセル装置を提供すること。 【解決手段】 ＰＬＬ回路１０は、入力信号に同期した
正弦波信号を生成する。この正弦波信号は、乗算部１６
に直接入力されるとともに、ＡＰＦ１２を介して位相が
９０°ずらされて乗算部１６に入力される。各乗算部１
４、１６では、それぞれに入力された信号を所定のゲイ
ンで乗算し、加算部１８は、これらの乗算結果を加算
し、この加算結果に対応する音がスピーカ２０から音場
に出力される。フィルタ制御部２６は、聴取位置に設置
されたマイクロホン２２の出力レベルであるエラー信号
ｅが最小となるように、乗算部１４、１６の各ゲインを
制御する。
イズキャンセル装置を提供すること。 【解決手段】 ＰＬＬ回路１０は、入力信号に同期した
正弦波信号を生成する。この正弦波信号は、乗算部１６
に直接入力されるとともに、ＡＰＦ１２を介して位相が
９０°ずらされて乗算部１６に入力される。各乗算部１
４、１６では、それぞれに入力された信号を所定のゲイ
ンで乗算し、加算部１８は、これらの乗算結果を加算
し、この加算結果に対応する音がスピーカ２０から音場
に出力される。フィルタ制御部２６は、聴取位置に設置
されたマイクロホン２２の出力レベルであるエラー信号
ｅが最小となるように、乗算部１４、１６の各ゲインを
制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン等のノイ
ズを打ち消すノイズキャンセル装置に関する。
ズを打ち消すノイズキャンセル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】走行中の車室内では、ロードノイズや風
切り音等の各種のノイズが侵入しており、最近の車両の
高級志向や運転時の疲労低減の観点からこれらの車室内
に侵入するノイズを低減する各種の対策がなされてい
る。例えば、エンジンの回転に伴って車室内に特定のこ
もり音が発生するが、特定のキャンセル音を座席下部等
に設置したスピーカから出力することにより、このこも
り音を低減するノイズキャンセル装置が知られている。
切り音等の各種のノイズが侵入しており、最近の車両の
高級志向や運転時の疲労低減の観点からこれらの車室内
に侵入するノイズを低減する各種の対策がなされてい
る。例えば、エンジンの回転に伴って車室内に特定のこ
もり音が発生するが、特定のキャンセル音を座席下部等
に設置したスピーカから出力することにより、このこも
り音を低減するノイズキャンセル装置が知られている。
【０００３】図５および図６は、車室内に侵入するエン
ジンのこもり音を低減する従来のノイズキャンセル装置
の概略構成を示す図である。図５に示すノイズキャンセ
ル装置では、エンジンの回転に同期した正弦波信号と余
弦波信号を正弦波テーブルあるいは余弦波テーブルを用
いて生成し、これらのゲインを調整した後に合成した音
をスピーカから出力しており、特定の聴取位置における
エラー信号ｅが最小になるようにこのゲイン調整を行っ
ている。
ジンのこもり音を低減する従来のノイズキャンセル装置
の概略構成を示す図である。図５に示すノイズキャンセ
ル装置では、エンジンの回転に同期した正弦波信号と余
弦波信号を正弦波テーブルあるいは余弦波テーブルを用
いて生成し、これらのゲインを調整した後に合成した音
をスピーカから出力しており、特定の聴取位置における
エラー信号ｅが最小になるようにこのゲイン調整を行っ
ている。
【０００４】また、図６に示すノイズキャンセル装置で
は、エンジンの回転に同期した正弦波信号をＰＬＬ（位
相同期ループ）回路を用いて生成し、この正弦波信号を
ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタに通した
後の音をスピーカから出力しており、特定の聴取位置に
おけるエラー信号ｅが最小になるようにこのＦＩＲフィ
ルタのフィルタ係数を制御している。
は、エンジンの回転に同期した正弦波信号をＰＬＬ（位
相同期ループ）回路を用いて生成し、この正弦波信号を
ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタに通した
後の音をスピーカから出力しており、特定の聴取位置に
おけるエラー信号ｅが最小になるようにこのＦＩＲフィ
ルタのフィルタ係数を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
た従来のノイズキャンセル装置では、例えばエンジンに
同期した信号が入力されたときに、この信号の立ち上が
りやゼロクロス位置等を基準にして正弦波テーブルおよ
び余弦波テーブルのそれぞれに格納されたデータを順番
に読み出して正弦波信号および余弦波信号を生成してい
る。エンジン回転数は時々刻々変動するものであり、こ
のようなエンジン回転に合わせて正弦波テーブルおよび
余弦波テーブルからのデータの読み出しを行うため、演
算量が多くなって処理が複雑になるとともに、この複雑
な処理を行うことが可能な高性能なプロセッサ等が必要
になるため装置が高価になるという問題があった。
た従来のノイズキャンセル装置では、例えばエンジンに
同期した信号が入力されたときに、この信号の立ち上が
りやゼロクロス位置等を基準にして正弦波テーブルおよ
び余弦波テーブルのそれぞれに格納されたデータを順番
に読み出して正弦波信号および余弦波信号を生成してい
る。エンジン回転数は時々刻々変動するものであり、こ
のようなエンジン回転に合わせて正弦波テーブルおよび
余弦波テーブルからのデータの読み出しを行うため、演
算量が多くなって処理が複雑になるとともに、この複雑
な処理を行うことが可能な高性能なプロセッサ等が必要
になるため装置が高価になるという問題があった。
【０００６】また、図６に示した従来のノイズキャンセ
ル装置では、良好な消音特性を得るためにはＦＩＲフィ
ルタのタップ数を長く設定する必要があり、装置規模が
大きくなって装置が高価になるとともに、ＦＩＲフィル
タのフィルタ係数を実時間で制御する必要があるため、
やはり演算量が多くなって処理が複雑になるという問題
があった。
ル装置では、良好な消音特性を得るためにはＦＩＲフィ
ルタのタップ数を長く設定する必要があり、装置規模が
大きくなって装置が高価になるとともに、ＦＩＲフィル
タのフィルタ係数を実時間で制御する必要があるため、
やはり演算量が多くなって処理が複雑になるという問題
があった。
【０００７】本発明は、このような点に鑑みて創作され
たものであり、その目的は、安価で処理の簡略化が可能
なノイズキャンセル装置を提供することにある。
たものであり、その目的は、安価で処理の簡略化が可能
なノイズキャンセル装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明のノイズキャンセル装置は、特定周波数
のノイズを打ち消すキャンセル音を発生するためのもの
であり、ノイズと同じ周波数の正弦波信号を生成する第
１の信号生成手段と、正弦波信号生成手段によって生成
された正弦波信号の位相を９０°ずらした信号を生成す
る第２の信号生成手段と、第１の信号生成手段によって
生成された信号のゲインを調整する第１のゲイン調整手
段と、第２の信号生成手段によって生成された信号のゲ
インを調整する第２のゲイン調整手段と、第１および第
２のゲイン調整手段のそれぞれによってゲインが調整さ
れた後の２つの信号を合成する合成手段と、合成手段に
よって合成された信号に対応した音を所定の空間に出力
するスピーカと、空間内の聴取位置に設置されたマイク
ロホンと、マイクロホンの出力レベルが最小となるよう
に第１および第２のゲイン調整手段のそれぞれのゲイン
を制御するゲイン制御手段とを備えている。ノイズと同
じ周波数の正弦波信号と余弦波信号を合成してキャンセ
ル音を発生する際に、正弦波信号の位相を９０°ずらす
ことにより余弦波信号を生成しており、正弦波信号と余
弦波信号のそれぞれを発生するために別々にテーブルの
データを読み出す場合に比べて複雑な処理が不要にな
る。また、正弦波信号と余弦波信号のそれぞれのゲイン
を調整することによりキャンセル音を発生させることが
できるため、良好な消音特性を得るためにＦＩＲフィル
タのタップ数を多くしたり、高性能なプロセッサを使用
する必要がなく、装置コストを下げることができる。
ために、本発明のノイズキャンセル装置は、特定周波数
のノイズを打ち消すキャンセル音を発生するためのもの
であり、ノイズと同じ周波数の正弦波信号を生成する第
１の信号生成手段と、正弦波信号生成手段によって生成
された正弦波信号の位相を９０°ずらした信号を生成す
る第２の信号生成手段と、第１の信号生成手段によって
生成された信号のゲインを調整する第１のゲイン調整手
段と、第２の信号生成手段によって生成された信号のゲ
インを調整する第２のゲイン調整手段と、第１および第
２のゲイン調整手段のそれぞれによってゲインが調整さ
れた後の２つの信号を合成する合成手段と、合成手段に
よって合成された信号に対応した音を所定の空間に出力
するスピーカと、空間内の聴取位置に設置されたマイク
ロホンと、マイクロホンの出力レベルが最小となるよう
に第１および第２のゲイン調整手段のそれぞれのゲイン
を制御するゲイン制御手段とを備えている。ノイズと同
じ周波数の正弦波信号と余弦波信号を合成してキャンセ
ル音を発生する際に、正弦波信号の位相を９０°ずらす
ことにより余弦波信号を生成しており、正弦波信号と余
弦波信号のそれぞれを発生するために別々にテーブルの
データを読み出す場合に比べて複雑な処理が不要にな
る。また、正弦波信号と余弦波信号のそれぞれのゲイン
を調整することによりキャンセル音を発生させることが
できるため、良好な消音特性を得るためにＦＩＲフィル
タのタップ数を多くしたり、高性能なプロセッサを使用
する必要がなく、装置コストを下げることができる。
【０００９】また、上述した第２の信号生成手段は全域
通過フィルタであり、全域通過フィルタのカットオフ周
波数を特定周波数に一致させたときの入出力信号間の位
相のずれが９０°に設定されていることが望ましい。こ
れにより、比較的簡単な構成によって、正弦波信号と位
相が９０°ずれた信号を生成することが可能になる。
通過フィルタであり、全域通過フィルタのカットオフ周
波数を特定周波数に一致させたときの入出力信号間の位
相のずれが９０°に設定されていることが望ましい。こ
れにより、比較的簡単な構成によって、正弦波信号と位
相が９０°ずれた信号を生成することが可能になる。
【００１０】また、時間経過によって変動する特定周波
数と一致するようにカットオフ周波数を制御するフィル
タ制御手段とをさらに備えることが望ましい。全域通過
フィルタのカットオフ周波数を特定周波数に一致させる
制御を行うことにより、正弦波信号に対して位相が９０
°異なる信号を継続的に生成することが可能になる。
数と一致するようにカットオフ周波数を制御するフィル
タ制御手段とをさらに備えることが望ましい。全域通過
フィルタのカットオフ周波数を特定周波数に一致させる
制御を行うことにより、正弦波信号に対して位相が９０
°異なる信号を継続的に生成することが可能になる。
【００１１】また、上述した第１の信号生成手段は、ノ
イズに同期した特定周波数の正弦波信号を生成する位相
同期ループ回路であることが望ましい。これにより、位
相同期回路（ＰＬＬ回路）を用いることにより、ノイズ
に同期した正弦波信号を容易に生成することができる。
イズに同期した特定周波数の正弦波信号を生成する位相
同期ループ回路であることが望ましい。これにより、位
相同期回路（ＰＬＬ回路）を用いることにより、ノイズ
に同期した正弦波信号を容易に生成することができる。
【００１２】また、特定周波数を判別する周波数判別手
段をさらに備えるとともに、上述したフィルタ制御手段
は、周波数判別手段によって判別された特定周波数に基
づいてカットオフ周波数の設定を行うことが望ましい。
周波数判別手段を備えることによりノイズの特定周波数
を容易に知ることが可能になり、この特定周波数と全域
通過フィルタのカットオフ周波数を一致させる制御を実
現することができる。
段をさらに備えるとともに、上述したフィルタ制御手段
は、周波数判別手段によって判別された特定周波数に基
づいてカットオフ周波数の設定を行うことが望ましい。
周波数判別手段を備えることによりノイズの特定周波数
を容易に知ることが可能になり、この特定周波数と全域
通過フィルタのカットオフ周波数を一致させる制御を実
現することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態のエンジンノイズキャンセル装置について、図面を参
照しながら説明する。図１は、一実施形態のエンジンノ
イズキャンセル装置の構成を示す図である。図１に示す
本実施形態のエンジンノイズキャンセル装置１００は、
エンジン（図示せず）の回転に伴って車室内に侵入する
ノイズを打ち消すキャンセル音を発生するためのもので
あり、ＰＬＬ回路１０、周波数判別部１１、ＡＰＦ（Al
l PassFilter；全域通過フィルタ）１２、乗算部１４、
１６、加算部１８、スピーカ２０、マイクロホン２２、
フィルタ制御部２４、２６を備えている。
態のエンジンノイズキャンセル装置について、図面を参
照しながら説明する。図１は、一実施形態のエンジンノ
イズキャンセル装置の構成を示す図である。図１に示す
本実施形態のエンジンノイズキャンセル装置１００は、
エンジン（図示せず）の回転に伴って車室内に侵入する
ノイズを打ち消すキャンセル音を発生するためのもので
あり、ＰＬＬ回路１０、周波数判別部１１、ＡＰＦ（Al
l PassFilter；全域通過フィルタ）１２、乗算部１４、
１６、加算部１８、スピーカ２０、マイクロホン２２、
フィルタ制御部２４、２６を備えている。
【００１４】このエンジンノイズキャンセル装置１００
は、スピーカ２０およびマイクロホン２２を除く構成が
ＤＳＰ（Degital Signal Processor）等によるデジタ
ル処理によって実現されている。なお、図１では、スピ
ーカ２０の前段に備わったＤ／Ａ（デジタル−アナロ
グ）変換器とマイクロホン２２の後段に備わったＡ／Ｄ
（アナログ−デジタル）変換器の図示が省略されてい
る。
は、スピーカ２０およびマイクロホン２２を除く構成が
ＤＳＰ（Degital Signal Processor）等によるデジタ
ル処理によって実現されている。なお、図１では、スピ
ーカ２０の前段に備わったＤ／Ａ（デジタル−アナロ
グ）変換器とマイクロホン２２の後段に備わったＡ／Ｄ
（アナログ−デジタル）変換器の図示が省略されてい
る。
【００１５】ＰＬＬ回路１０は、点火装置１１０から出
力されるエンジンの回転に同期した信号が入力されてお
り、この入力信号に同期した正弦波信号を生成する。な
お、本実施形態では、エンジンの回転に同期した信号を
エンジンの点火装置１１０から取得しているが、エンジ
ンに設置した回転センサ等から取得するようにしてもよ
い。
力されるエンジンの回転に同期した信号が入力されてお
り、この入力信号に同期した正弦波信号を生成する。な
お、本実施形態では、エンジンの回転に同期した信号を
エンジンの点火装置１１０から取得しているが、エンジ
ンに設置した回転センサ等から取得するようにしてもよ
い。
【００１６】周波数判別部１１は、点火装置１１０から
出力される信号の周波数を判定する。この周波数判別部
１１は、例えば周波数カウンタによって構成されてお
り、入力信号の周波数に対応したカウント値を出力す
る。ＡＰＦ１２は、カットオフ周波数がＰＬＬ回路１０
によって生成される正弦波信号の周波数に一致するよう
に設定されており、入力された正弦波信号の位相を９０
°ずらすことにより余弦波信号を生成する。ＡＰＦ１２
の具体的な構成例については後述する。
出力される信号の周波数を判定する。この周波数判別部
１１は、例えば周波数カウンタによって構成されてお
り、入力信号の周波数に対応したカウント値を出力す
る。ＡＰＦ１２は、カットオフ周波数がＰＬＬ回路１０
によって生成される正弦波信号の周波数に一致するよう
に設定されており、入力された正弦波信号の位相を９０
°ずらすことにより余弦波信号を生成する。ＡＰＦ１２
の具体的な構成例については後述する。
【００１７】一方の乗算部１４は、ＡＰＦ１２から出力
される余弦波信号に対して所定のゲインを乗算すること
により、入力される余弦波信号のゲイン調整を行う。他
方の乗算部１６は、ＰＬＬ回路１０から出力される正弦
波信号に対して所定のゲインを乗算することにより、入
力される正弦波信号のゲイン調整を行う。加算部１８
は、２つの乗算部１４、１６のそれぞれから出力される
ゲイン調整後の正弦波信号と余弦波信号とを加算するこ
とにより、正弦波信号と余弦波信号とを合成する。一般
に、ゲイン調整された正弦波信号と余弦波信号とを加算
することにより、この正弦波信号と同じ周波数を有し、
振幅および位相が任意の値に設定された正弦波信号を得
ることができる。
される余弦波信号に対して所定のゲインを乗算すること
により、入力される余弦波信号のゲイン調整を行う。他
方の乗算部１６は、ＰＬＬ回路１０から出力される正弦
波信号に対して所定のゲインを乗算することにより、入
力される正弦波信号のゲイン調整を行う。加算部１８
は、２つの乗算部１４、１６のそれぞれから出力される
ゲイン調整後の正弦波信号と余弦波信号とを加算するこ
とにより、正弦波信号と余弦波信号とを合成する。一般
に、ゲイン調整された正弦波信号と余弦波信号とを加算
することにより、この正弦波信号と同じ周波数を有し、
振幅および位相が任意の値に設定された正弦波信号を得
ることができる。
【００１８】スピーカ２０は、例えば運転席下部に設置
されており、加算部１８から出力される正弦波信号に対
応した音を車室内空間に向けて出力する。マイクロホン
２２は、車室内空間の聴取位置に設置されており、集音
した音声レベルを電気信号に変換して、エラー信号ｅと
して出力する。
されており、加算部１８から出力される正弦波信号に対
応した音を車室内空間に向けて出力する。マイクロホン
２２は、車室内空間の聴取位置に設置されており、集音
した音声レベルを電気信号に変換して、エラー信号ｅと
して出力する。
【００１９】一方のフィルタ制御部２４は、ＰＬＬ回路
１０によって生成された正弦波信号の周波数に一致する
ように、ＡＰＦ１２のカットオフ周波数を制御する。具
体的には、フィルタ制御部２４は、周波数判別部１１か
ら出力されるカウント値に基づいてＡＰＦ１２内のフィ
ルタ係数を設定することにより、ＡＰＦ１２のカットオ
フ周波数を制御する。このフィルタ係数の値の更新は、
所定の時間間隔で（例えば１秒毎に）行われる。
１０によって生成された正弦波信号の周波数に一致する
ように、ＡＰＦ１２のカットオフ周波数を制御する。具
体的には、フィルタ制御部２４は、周波数判別部１１か
ら出力されるカウント値に基づいてＡＰＦ１２内のフィ
ルタ係数を設定することにより、ＡＰＦ１２のカットオ
フ周波数を制御する。このフィルタ係数の値の更新は、
所定の時間間隔で（例えば１秒毎に）行われる。
【００２０】他方のフィルタ制御部２６は、２つの乗算
部１４、１６のそれぞれのゲインを、マイクロホン２２
から出力されるエラー信号ｅが最小になるように制御す
る。フィルタ制御部２６によるゲイン制御は、例えばＬ
ＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて行わ
れる。
部１４、１６のそれぞれのゲインを、マイクロホン２２
から出力されるエラー信号ｅが最小になるように制御す
る。フィルタ制御部２６によるゲイン制御は、例えばＬ
ＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムを用いて行わ
れる。
【００２１】図２は、ＡＰＦ１２の詳細な構成を示す図
である。図２に示すように、本実施形態のＡＰＦ１２
は、一次の構成を有しており、４つの乗算部１２０、１
２１、１２２、１２３と、加算部１２４、１２５と、遅
延部１２６とを備えている。乗算部１２０〜１２３のそ
れぞれの乗数（フィルタ係数）は、ｃ、ｋ、−ｋ、ｃに
設定されている。これらの各乗数は、それぞれの乗算部
において、入力データを増幅するゲインに対応してい
る。また、遅延部１２６は、入力されたデータを１サン
プリング時間遅延した後に出力する。２つの加算部１２
４、１２５は、それぞれに入力される２つのデータを加
算して出力する。
である。図２に示すように、本実施形態のＡＰＦ１２
は、一次の構成を有しており、４つの乗算部１２０、１
２１、１２２、１２３と、加算部１２４、１２５と、遅
延部１２６とを備えている。乗算部１２０〜１２３のそ
れぞれの乗数（フィルタ係数）は、ｃ、ｋ、−ｋ、ｃに
設定されている。これらの各乗数は、それぞれの乗算部
において、入力データを増幅するゲインに対応してい
る。また、遅延部１２６は、入力されたデータを１サン
プリング時間遅延した後に出力する。２つの加算部１２
４、１２５は、それぞれに入力される２つのデータを加
算して出力する。
【００２２】ＡＰＦ１２に入力されたデータは、乗算部
１２０によって乗数ｃが乗算されて一方の加算部１２４
に入力されるとともに、乗算部１２１によって乗数ｋが
乗算されて他方の加算部１２５に入力される。加算部１
２４の出力データは遅延部１２６に入力されており、こ
の遅延したデータは、乗算部１２２によって乗数−ｋが
乗算された後再び他方の加算部１２４に入力されるとと
もに、乗算部１２３によって乗数ｃが乗算された後一方
の加算部１２５に入力される。一方の加算部１２４は、
２つの乗算部１２０、１２２から出力されるデータを加
算する。また、他方の加算部１２５は、２つの乗算部１
２１、１２３から出力されるデータを加算し、この加算
結果をＡＰＦ１２から出力する。
１２０によって乗数ｃが乗算されて一方の加算部１２４
に入力されるとともに、乗算部１２１によって乗数ｋが
乗算されて他方の加算部１２５に入力される。加算部１
２４の出力データは遅延部１２６に入力されており、こ
の遅延したデータは、乗算部１２２によって乗数−ｋが
乗算された後再び他方の加算部１２４に入力されるとと
もに、乗算部１２３によって乗数ｃが乗算された後一方
の加算部１２５に入力される。一方の加算部１２４は、
２つの乗算部１２０、１２２から出力されるデータを加
算する。また、他方の加算部１２５は、２つの乗算部１
２１、１２３から出力されるデータを加算し、この加算
結果をＡＰＦ１２から出力する。
【００２３】このように、一次のＡＰＦ１２が構成され
ており、入力データに対して、カットオフ周波数におい
て位相を９０°ずらすことができる。ところで、カット
オフ周波数をｆ0、サンプリング周波数をｆsとすると、
一次のＡＰＦ１２を実現するためには、上述した４つの
乗算部１２０〜１２３で用いられる乗数ｋ、ｃは、以下
のような値に設定する必要がある。
ており、入力データに対して、カットオフ周波数におい
て位相を９０°ずらすことができる。ところで、カット
オフ周波数をｆ0、サンプリング周波数をｆsとすると、
一次のＡＰＦ１２を実現するためには、上述した４つの
乗算部１２０〜１２３で用いられる乗数ｋ、ｃは、以下
のような値に設定する必要がある。
【００２４】
ｋ＝（tan(π・ｆ0／ｆs)−１）／（tan(π・ｆ0／ｆs)＋１） …（１）
ｃ＝√（１−ｋ2） …（２）
これらの乗数ｋ、ｃの設定は、一方のフィルタ制御部２
４によって一定の時間間隔で行われる。
４によって一定の時間間隔で行われる。
【００２５】上述した（１）式および（２）式におい
て、サンプリング周波数ｆsは、予め設定された固定値
が用いられる。また、カットオフ周波数ｆ0は、点火装
置１１０から出力されるエンジンの回転に同期した信号
の周波数そのものが設定される。上述したように、この
カットオフ周波数ｆ0の設定は、周波数判別部１１から
出力されるカウント値に基づいてフィルタ制御部２４に
よって、例えば１秒間隔で行われる。
て、サンプリング周波数ｆsは、予め設定された固定値
が用いられる。また、カットオフ周波数ｆ0は、点火装
置１１０から出力されるエンジンの回転に同期した信号
の周波数そのものが設定される。上述したように、この
カットオフ周波数ｆ0の設定は、周波数判別部１１から
出力されるカウント値に基づいてフィルタ制御部２４に
よって、例えば１秒間隔で行われる。
【００２６】上述したＰＬＬ回路１０が第１の信号生成
手段に、周波数判別部１１が周波数判別手段に、ＡＰＦ
１２が第２の信号生成手段に、乗算部１６が第１のゲイ
ン調整手段に、乗算部１４が第２のゲイン調整手段に、
加算部１８が合成手段に、フィルタ制御部２４がフィル
タ制御手段に、フィルタ制御部２６がゲイン制御手段に
それぞれ対応する。
手段に、周波数判別部１１が周波数判別手段に、ＡＰＦ
１２が第２の信号生成手段に、乗算部１６が第１のゲイ
ン調整手段に、乗算部１４が第２のゲイン調整手段に、
加算部１８が合成手段に、フィルタ制御部２４がフィル
タ制御手段に、フィルタ制御部２６がゲイン制御手段に
それぞれ対応する。
【００２７】本実施形態のエンジンノイズキャンセル装
置１００はこのような構成を有しており、次にその動作
を説明する。点火装置１１０から出力されるエンジンの
回転に同期した信号がエンジンノイズキャンセル装置１
００に入力されると、ＰＬＬ回路１０は、この入力信号
に同期した正弦波信号を生成する。このＰＬＬ回路１０
によって生成された正弦波信号は、乗算部１６に直接入
力されるとともに、ＡＰＦ１２を介して乗算部１６に入
力される。
置１００はこのような構成を有しており、次にその動作
を説明する。点火装置１１０から出力されるエンジンの
回転に同期した信号がエンジンノイズキャンセル装置１
００に入力されると、ＰＬＬ回路１０は、この入力信号
に同期した正弦波信号を生成する。このＰＬＬ回路１０
によって生成された正弦波信号は、乗算部１６に直接入
力されるとともに、ＡＰＦ１２を介して乗算部１６に入
力される。
【００２８】ＡＰＦ１２は、カットオフ周波数がＰＬＬ
回路１０から入力される正弦波信号の周波数に一致する
ように設定されており、この入力される正弦波信号の位
相を９０°ずらして出力する。したがって、一方の乗算
部１６に正弦波信号が入力されると同時に、他方の乗算
部１４にはこの正弦波信号の位相を９０°ずらした信号
（余弦波信号）が入力される。乗算部１４、１６は、そ
れぞれに入力される信号を所定のゲインで乗算してお
り、これらの乗算結果が加算部１８に入力され互いに加
算される。そして、この加算結果に対応する正弦波信号
がスピーカ２０から所定の音場に出力される。
回路１０から入力される正弦波信号の周波数に一致する
ように設定されており、この入力される正弦波信号の位
相を９０°ずらして出力する。したがって、一方の乗算
部１６に正弦波信号が入力されると同時に、他方の乗算
部１４にはこの正弦波信号の位相を９０°ずらした信号
（余弦波信号）が入力される。乗算部１４、１６は、そ
れぞれに入力される信号を所定のゲインで乗算してお
り、これらの乗算結果が加算部１８に入力され互いに加
算される。そして、この加算結果に対応する正弦波信号
がスピーカ２０から所定の音場に出力される。
【００２９】このスピーカ２０の出力音は、聴取位置に
設置されたマイクロホン２２によって集音されており、
フィルタ制御部２６は、このマイクロホン２２の出力レ
ベルであるエラー信号ｅが最小となるように、乗算部１
４、１６の各ゲインを制御する。
設置されたマイクロホン２２によって集音されており、
フィルタ制御部２６は、このマイクロホン２２の出力レ
ベルであるエラー信号ｅが最小となるように、乗算部１
４、１６の各ゲインを制御する。
【００３０】このように、本実施形態のエンジンノイズ
キャンセル装置１００では、互いに位相が９０°異なる
２種類の正弦波信号のゲインを調整して加算することに
より、エンジンノイズを打ち消すために必要な信号を生
成しており、一方の正弦波信号の位相をＡＰＦ１２を通
すことにより、位相が９０°異なる２種類の正弦波信号
（正弦波信号と余弦波信号）を生成している。したがっ
て、正弦波テーブル等を用いて正弦波信号を生成する場
合のように、入力信号に同期するようにこのテーブルの
内容を読み出す等の複雑な処理が不要となる。また、精
度を向上させるために、ＦＩＲフィルタのタップ係数を
増やしてメモリ容量の増大を招いたり、高性能なプロセ
ッサを使用したりする必要がなく、装置コストを下げる
ことが可能になる。
キャンセル装置１００では、互いに位相が９０°異なる
２種類の正弦波信号のゲインを調整して加算することに
より、エンジンノイズを打ち消すために必要な信号を生
成しており、一方の正弦波信号の位相をＡＰＦ１２を通
すことにより、位相が９０°異なる２種類の正弦波信号
（正弦波信号と余弦波信号）を生成している。したがっ
て、正弦波テーブル等を用いて正弦波信号を生成する場
合のように、入力信号に同期するようにこのテーブルの
内容を読み出す等の複雑な処理が不要となる。また、精
度を向上させるために、ＦＩＲフィルタのタップ係数を
増やしてメモリ容量の増大を招いたり、高性能なプロセ
ッサを使用したりする必要がなく、装置コストを下げる
ことが可能になる。
【００３１】特に、ＡＰＦ１２のカットオフ周波数は、
点火装置１１０から出力されるエンジンの回転に同期し
た信号に一致させる必要があるが、この制御は、フィル
タ制御部２４によって、周波数判別部１１から出力され
るカウント値に基づいて容易に行うことができる。ま
た、このカットオフ周波数の設定は、所定の時間間隔で
行うだけで十分であり、演算量の低減が可能になる。エ
ンジン回転数が変化している場合には、カットオフ周波
数の設定間隔を長くすればするほど、エンジン回転数に
対応する周波数と、ＰＬＬ回路１０によって生成される
正弦波信号の周波数との差が一時的に大きくなるが、こ
の差が大きくなっても２種類の正弦波信号の位相差が９
０°からずれる量が拡大して、マイクロホン２２から出
力されるエラー信号ｅが最小値に収束するまでの時間が
若干長くなる程度であるため、カットオフ周波数の設定
間隔は、演算量の削減が可能となる例えば１秒間隔程度
に設定すればよい。
点火装置１１０から出力されるエンジンの回転に同期し
た信号に一致させる必要があるが、この制御は、フィル
タ制御部２４によって、周波数判別部１１から出力され
るカウント値に基づいて容易に行うことができる。ま
た、このカットオフ周波数の設定は、所定の時間間隔で
行うだけで十分であり、演算量の低減が可能になる。エ
ンジン回転数が変化している場合には、カットオフ周波
数の設定間隔を長くすればするほど、エンジン回転数に
対応する周波数と、ＰＬＬ回路１０によって生成される
正弦波信号の周波数との差が一時的に大きくなるが、こ
の差が大きくなっても２種類の正弦波信号の位相差が９
０°からずれる量が拡大して、マイクロホン２２から出
力されるエラー信号ｅが最小値に収束するまでの時間が
若干長くなる程度であるため、カットオフ周波数の設定
間隔は、演算量の削減が可能となる例えば１秒間隔程度
に設定すればよい。
【００３２】図３は、本実施形態のエンジンノイズキャ
ンセル装置１００によるノイズ低減効果を示す図であ
る。図３において、点線はノイズキャンセル装置１００
を動作させない場合のエンジンノイズのレベルを、実線
はノイズキャンセル装置１００を動作させた場合のエン
ジンノイズのレベルを示している。このように、本実施
形態のエンジンノイズキャンセル装置１００を用いるこ
とによって、エンジンノイズの全周波数範囲についてノ
イズレベルが大幅に低減されていることがわかる。
ンセル装置１００によるノイズ低減効果を示す図であ
る。図３において、点線はノイズキャンセル装置１００
を動作させない場合のエンジンノイズのレベルを、実線
はノイズキャンセル装置１００を動作させた場合のエン
ジンノイズのレベルを示している。このように、本実施
形態のエンジンノイズキャンセル装置１００を用いるこ
とによって、エンジンノイズの全周波数範囲についてノ
イズレベルが大幅に低減されていることがわかる。
【００３３】図４は、従来構成のエンジンノイズキャン
セル装置によるノイズ低減効果を示す図である。図４に
おいて、点線は従来構成のノイズキャンセル装置を動作
させない場合のエンジンノイズのレベルを、実線は従来
構成のノイズキャンセル装置を動作させた場合のエンジ
ンノイズのレベルを示している。図３および図４からも
わかるように、本実施形態のエンジンノイズキャンセル
装置１００は、従来構成のエンジンノイズキャンセル装
置１００に対しても同等の消音特性を有するといえる。
セル装置によるノイズ低減効果を示す図である。図４に
おいて、点線は従来構成のノイズキャンセル装置を動作
させない場合のエンジンノイズのレベルを、実線は従来
構成のノイズキャンセル装置を動作させた場合のエンジ
ンノイズのレベルを示している。図３および図４からも
わかるように、本実施形態のエンジンノイズキャンセル
装置１００は、従来構成のエンジンノイズキャンセル装
置１００に対しても同等の消音特性を有するといえる。
【００３４】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
車室内に侵入するエンジンノイズを打ち消す場合に説明
したが、エンジンノイズ以外の単一周波数のノイズを打
ち消す場合に本発明を適用することができる。また、複
数の周波数成分を有するノイズの場合には、それぞれの
周波数成分を打ち消す音を本発明のノイズキャンセル装
置を用いて別々に生成するようにすればよい。
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、
車室内に侵入するエンジンノイズを打ち消す場合に説明
したが、エンジンノイズ以外の単一周波数のノイズを打
ち消す場合に本発明を適用することができる。また、複
数の周波数成分を有するノイズの場合には、それぞれの
周波数成分を打ち消す音を本発明のノイズキャンセル装
置を用いて別々に生成するようにすればよい。
【００３５】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、ノイ
ズと同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号を合成してキ
ャンセル音を発生する際に、正弦波信号の位相を９０°
ずらすことにより余弦波信号を生成しており、正弦波信
号と余弦波信号のそれぞれを発生するために別々にテー
ブルのデータを読み出す場合に比べて複雑な処理が不要
になる。また、正弦波信号と余弦波信号のそれぞれのゲ
インを調整することによりキャンセル音を発生させるこ
とができるため、良好な消音特性を得るためにＦＩＲフ
ィルタのタップ数を多くしたり、高性能なプロセッサを
使用する必要がなく、装置コストを下げることができ
る。
ズと同じ周波数の正弦波信号と余弦波信号を合成してキ
ャンセル音を発生する際に、正弦波信号の位相を９０°
ずらすことにより余弦波信号を生成しており、正弦波信
号と余弦波信号のそれぞれを発生するために別々にテー
ブルのデータを読み出す場合に比べて複雑な処理が不要
になる。また、正弦波信号と余弦波信号のそれぞれのゲ
インを調整することによりキャンセル音を発生させるこ
とができるため、良好な消音特性を得るためにＦＩＲフ
ィルタのタップ数を多くしたり、高性能なプロセッサを
使用する必要がなく、装置コストを下げることができ
る。
【図１】一実施形態のエンジンノイズキャンセル装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】ＡＰＦの詳細な構成を示す図である。
【図３】本実施形態のエンジンノイズキャンセル装置に
よるノイズ低減効果を示す図である。
よるノイズ低減効果を示す図である。
【図４】従来構成のエンジンノイズキャンセル装置によ
るノイズ低減効果を示す図である。
るノイズ低減効果を示す図である。
【図５】車室内に侵入するエンジンのこもり音を低減す
る従来のノイズキャンセル装置の概略構成を示す図であ
る。
る従来のノイズキャンセル装置の概略構成を示す図であ
る。
【図６】車室内に侵入するエンジンのこもり音を低減す
る従来のノイズキャンセル装置の概略構成を示す図であ
る。
る従来のノイズキャンセル装置の概略構成を示す図であ
る。
１０ ＰＬＬ回路
１１ 周波数判別部
１２ ＡＰＦ
１４、１６、１２０、１２１、１２２、１２３ 乗算部
１８、１２４、１２５ 加算部
２０ スピーカ
２２ マイクロホン
２４、２６ フィルタ制御部
１００ エンジンノイズキャンセル装置
１１０ 点火装置
１２６ 遅延部
Claims (5)
- 【請求項１】 特定周波数のノイズを打ち消すキャンセ
ル音を発生するノイズキャンセル装置であって、 前記ノイズと同じ周波数の正弦波信号を生成する第１の
信号生成手段と、 前記正弦波信号生成手段によって生成された前記正弦波
信号の位相を９０°ずらした信号を生成する第２の信号
生成手段と、 前記第１の信号生成手段によって生成された信号のゲイ
ンを調整する第１のゲイン調整手段と、 前記第２の信号生成手段によって生成された信号のゲイ
ンを調整する第２のゲイン調整手段と、 前記第１および第２のゲイン調整手段のそれぞれによっ
てゲインが調整された後の２つの信号を合成する合成手
段と、 前記合成手段によって合成された信号に対応した音を所
定の空間に出力するスピーカと、 前記空間内の聴取位置に設置されたマイクロホンと、 前記マイクロホンの出力レベルが最小となるように前記
第１および第２のゲイン調整手段のそれぞれのゲインを
制御するゲイン制御手段と、 を備えることを特徴とするノイズキャンセル装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記第２の信号生成手段は全域通過フィルタであり、 前記全域通過フィルタのカットオフ周波数を前記特定周
波数に一致させたときの入出力信号間の位相のずれが９
０°に設定されていることを特徴とするノイズキャンセ
ル装置。 - 【請求項３】 請求項２において、 時間経過によって変動する前記特定周波数と一致するよ
うに前記カットオフ周波数を制御するフィルタ制御手段
とをさらに備えることを特徴とするノイズキャンセル装
置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記第１の信号生成手段は、前記ノイズに同期した前記
特定周波数の正弦波信号を生成する位相同期ループ回路
であることを特徴とするノイズキャンセル装置。 - 【請求項５】 請求項３において、 前記特定周波数を判別する周波数判別手段をさらに備
え、 前記フィルタ制御手段は、前記周波数判別手段によって
判別された前記特定周波数に基づいて前記カットオフ周
波数の設定を行うことを特徴とするノイズキャンセル装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036829A JP2003241767A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | ノイズキャンセル装置 |
| US10/364,665 US6944303B2 (en) | 2002-02-14 | 2003-02-11 | Noise cancellation device, engine-noise cancellation device, and noise cancellation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002036829A JP2003241767A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | ノイズキャンセル装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003241767A true JP2003241767A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=27778596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002036829A Pending JP2003241767A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | ノイズキャンセル装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6944303B2 (ja) |
| JP (1) | JP2003241767A (ja) |
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| JP2010152240A (ja) | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Panasonic Corp | 騒音制御装置 |
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