JP2008137636A - Active noise control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、オーディオ信号を楽音に変えて出力するスピーカから前記楽音とともに車室内騒音と逆位相の相殺音を併せて出力し、車室内騒音を打ち消して消音することにより、乗車している者(乗車者という。)が、前記スピーカからの楽音をより明瞭に聴けるようにした能動型騒音制御装置に関する。 In the present invention, a speaker that outputs an audio signal converted into a musical sound is output together with the musical sound together with a canceling sound having an opposite phase to the vehicle interior noise, and cancels the vehicle interior noise to mute the passenger ( The present invention relates to an active noise control device that enables a passenger to hear a musical sound from the speaker more clearly.
道路(ロード)から受ける車輪の振動がサスペンションを介して車体に伝わり、特に車室内のような閉空間の音響的な共鳴特性により励起され、40Hz程度でピークを有し20〜150Hz帯域幅の低周波ロードノイズ(「ゴー」というこもった音で、ドラミングノイズとも呼ばれる)による車室内騒音を打ち消す能動型騒音制御装置が提案されている(特許文献1)。 The vibration of the wheel received from the road (road) is transmitted to the vehicle body via the suspension, and is excited by the acoustic resonance characteristic of the closed space, particularly in the passenger compartment, and has a peak at about 40 Hz and a low bandwidth of 20 to 150 Hz. There has been proposed an active noise control device that cancels out vehicle interior noise caused by high-frequency road noise (also called “drumming noise”) (Patent Document 1).
図10のブロック図に示すように、特許文献1に記載された能動型騒音制御装置2では、車室4内に、車室内騒音と、スピーカ6から出力される相殺音を受音するために、車室4の音響固有モードの腹部分にマイクロフォン8が設けられる。そして、能動型騒音制御ユニット(ANCユニット)18を構成する能動型騒音制御部12は、マイクロフォン8からA/D変換器14を通じて得た信号(誤差信号)が最小となるように制御信号を適応的に生成し、生成した制御信号をD/A変換器16及び増幅器10を介してスピーカ6に供給するように構成されている。
As shown in the block diagram of FIG. 10, in the active
近時、乗用車両には、チューナ、コンパクトディスク、ハードディスク等種々の音楽ソースの楽音を楽しむためのオーディオユニットが備えられている。 Recently, passenger cars are equipped with audio units for enjoying the music of various music sources such as tuners, compact discs, and hard disks.
図11は、このオーディオユニット20と、図10に示した能動型騒音制御装置2を一体的に構成した車両用音響制御装置22の従来技術に係る構成を示すブロック図である。図11において、図10に示したものと同一のもの及び対応するものには同一の符号を付ける。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration according to the related art of the
この車両用音響制御装置22では、オーディオユニット20から出力されるオーディオ信号Saと能動型騒音制御部12から出力される相殺音信号としての制御信号Scが合成ユニット26の加算器24で合成され、D/A変換器16、増幅器10を介して車室4内のスピーカ6に供給され、スピーカ6から楽音と相殺音の合成音として出力される。
In the vehicle
マイクロフォン8は、楽音と相殺音の合成音と車室内騒音を受音し、騒音(雑音信号)と相殺音(相殺音信号)の差に楽音(オーディオ信号)が加えられた誤差信号を出力する。
The
この誤差信号は、ANCユニット18aのA/D変換器14を通じて減算器28の被減算ポートに誤差信号Eaとして供給される。この場合、減算器28の減算ポートには、オーディオ信号Saがデジタルフィルタであるオーディオキャンセルフィルタ(オーディオ補償フィルタ)30により変換されたオーディオ信号Sbが供給される。
This error signal is supplied as an error signal Ea to the subtracted port of the
ここで、オーディオキャンセルフィルタ30は、D/A変換器16の入力側から増幅器10、スピーカ6、スピーカ6からマイクロフォン8までの音響伝送路、マイクロフォン8、A/D変換器14の出力側までの経路の伝達関数、すなわち、D/A変換器16の入力からA/D変換器14の出力までの経路の伝達関数を有するデジタルフィルタである。理解の便宜のために、この伝達関数をスピーカ6とマイクロフォン8との間の伝達関数と呼び、オーディオキャンセルフィルタ30のブロックの中に、スピーカ6とマイクロフォン8との間の伝達関数Cに対応する模擬伝達関数C^として記載している。
Here, the
従って、減算器28により誤差信号Eaからオーディオ信号Sbを減算することにより、換言すれば、マイクロフォン8の出力から楽音に対応するオーディオ信号Sb分をキャンセルすることにより、減算器28の出力側に騒音と相殺音との差に対応する誤差信号eが得られる。能動型騒音制御部12は、この誤差信号eがゼロとなるように制御信号Scを生成し、一方の加算ポートにオーディオ信号Saが供給されている加算器24の他方の加算ポートに供給する。
Therefore, by subtracting the audio signal Sb from the error signal Ea by the
このように構成すると、マイクロフォン8が設けられた点(位置)において、音響固有モードの腹の位置での大きな車室内騒音(共鳴して大きくなっている車室内騒音)、すなわち低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)が相殺音で打ち消されることになり、車室4内全体でオーディオ信号Saに基づく楽音を明瞭に聞くことができる。
With this configuration, at the point (position) where the
なお、オーディオキャンセル回路(オーディオキャンセルフィルタ30と減算器28)を設けないで、誤差信号Eaを能動型騒音制御部12に直接供給した場合には(e=Ea)、誤差信号Eaに含まれるロードノイズ(ドラミングノイズ)の周波数に近い楽音のベース音(最低音)も同時に消音され、乗車者に違和感を与えてしまう。
When the error signal Ea is directly supplied to the active
図11例に示す従来技術に係る車両用音響制御装置22においては、オーディオユニット20とANCユニット18aに対して、車載電気部品として比較的に大きくて重量のあるスピーカ6をオーディオ用と騒音制御用に兼用している。また、車載電気部品として電力の消費が大きく熱を発生する増幅器10もオーディオ用と騒音制御用とに兼用している。このように、オーディオユニット20と、図10に示した能動型騒音制御装置2とを一体的に構成した車両用音響制御装置22は、容積、電力消費及びコストの点で優れている。
In the vehicle
ところで、車両用音響制御装置22等の車載電装品は、さらなるコストの低減並びにMTBF(故障間平均時間)等の理論信頼性の向上が求められている。
Incidentally, in-vehicle electrical components such as the vehicle
この観点から眺めると、図11に示した従来技術に係る車両用音響制御装置22ではANCユニット18aや、合成ユニット26がスピーカ6の数だけ必要となり、特に、近時注目されている4chサラウンドシステムや5.1chサラウンドシステムでは、図11中、a点とb点に示すANCユニット18aと合成ユニット26との間を接続するハーネスの本数が、それぞれスピーカの数(スピーカ1本に対して2本)必要になり、車載電装品のコストアップ及び理論信頼性低下の原因の一つとなっていることが分かった。
From this point of view, the vehicle
また、オーディオキャンセルフィルタ30と減算器28によるオーディオキャンセル回路は、制御系として複雑となり、結局、車両用音響制御装置22全体の制御システムとしてコストアップになっているということが分かった。
Further, it has been found that the audio cancellation circuit including the
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであって、マイクロフォン出力からオーディオ信号をキャンセルするオーディオキャンセル回路を用いることなく、楽音への影響が少ない簡易な構成の能動型騒音制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an active noise control device having a simple configuration with little influence on musical tone without using an audio cancel circuit that cancels an audio signal from a microphone output is provided. The purpose is to provide.
この発明に係る能動型騒音制御装置は、車室内騒音と、オーディオ信号に基づく音出力手段からの楽音と、制御信号に基づく前記音出力手段からの前記車室内騒音の相殺音との混合音を音検出手段により誤差信号として検出し、前記誤差信号に基づき前記相殺音を生成する制御信号を前記音出力手段に出力する能動型騒音制御装置において、前記オーディオ信号の大きさを検出するオーディオ信号検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出された前記オーディオ信号の大きさに応じて前記制御信号の振幅を調整するオーディオ信号依存制御信号調整手段と、検出された前記車速に応じて前記制御信号の振幅を調整する車速依存制御信号調整手段とを備えることを特徴とする。 An active noise control device according to the present invention is a mixed sound of a vehicle interior noise, a musical sound from a sound output means based on an audio signal, and a canceling sound of the vehicle interior noise from the sound output means based on a control signal. Audio signal detection for detecting the magnitude of the audio signal in an active noise control device that detects the error signal by a sound detection means and outputs a control signal for generating the canceling sound based on the error signal to the sound output means Means, vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed, audio signal dependent control signal adjusting means for adjusting the amplitude of the control signal in accordance with the detected magnitude of the audio signal, and in accordance with the detected vehicle speed. Vehicle speed dependent control signal adjusting means for adjusting the amplitude of the control signal is provided.
この発明によれば、車速及びオーディオ信号の大きさに応じて、能動型騒音制御部から出力される制御信号の振幅を調整する構成とすることにより、マイクロフォン等の音検出手段の出力からオーディオ信号をキャンセルするオーディオキャンセル回路を不要とし、かつ楽音への影響の少ない低コストの能動型騒音制御装置を構築できる。 According to this invention, the audio signal is output from the output of the sound detection means such as a microphone by adjusting the amplitude of the control signal output from the active noise control unit according to the vehicle speed and the size of the audio signal. Therefore, it is possible to construct a low-cost active noise control device that eliminates the need for an audio cancel circuit for canceling the sound and that has little influence on the musical sound.
オーディオキャンセル回路が不要となるので、能動型騒音制御装置の構成が簡単化するとともにハーネスの本数が減少し、容積及びコスト(部品コスト、製造コスト)の低減、並びに理論信頼性の向上を図ることができる。 Since the audio cancel circuit is not required, the configuration of the active noise control device is simplified, the number of harnesses is reduced, the volume and cost (component cost, manufacturing cost) are reduced, and the theoretical reliability is improved. Can do.
この場合、車速依存制御信号調整手段は、車速がゼロのときには、制御信号の振幅をゼロ値にするように調整することを特徴とする。車速がゼロのときには、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)が発生しないので、換言すると低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)は走行中にしか発生しないので、制御信号に基づく相殺音を発生させる必要がない。 In this case, the vehicle speed dependent control signal adjusting means adjusts the amplitude of the control signal to zero when the vehicle speed is zero. When the vehicle speed is zero, no low-frequency road noise (drumming noise) is generated. In other words, low-frequency road noise (drumming noise) is generated only during driving, so there is no need to generate a canceling sound based on the control signal. .
また、オーディオ信号依存制御信号調整手段は、オーディオ信号の大きさが所定の大きさ以上のときには、制御信号の振幅をゼロ値にするように調整することで、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の抑制効果を犠牲にして、楽音を聞かせるようにする。 The audio signal dependent control signal adjusting means adjusts the amplitude of the control signal to zero when the audio signal is larger than a predetermined size, thereby reducing low frequency road noise (drumming noise). Let the music play at the expense of the suppression effect.
さらに、前記車速依存制御信号調整手段は、前記車速がゼロのときには、前記制御信号の振幅をゼロ値とするように調整し、前記車速がゼロから所定車速まで増加するとき、前記制御信号の振幅を前記車速の増加に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整する、前記オーディオ信号依存制御信号調整手段は、前記オーディオ信号の大きさが所定の大きさ以上のときには、前記制御信号の振幅をゼロ値とするように調整し、前記オーディオ信号の大きさが前記所定の大きさからゼロまで減少するとき、前記制御信号の振幅を前記オーディオ信号の大きさの減少に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整するように構成する。 Further, the vehicle speed dependent control signal adjusting means adjusts the amplitude of the control signal to be a zero value when the vehicle speed is zero, and the amplitude of the control signal when the vehicle speed increases from zero to a predetermined vehicle speed. The audio signal dependent control signal adjusting means adjusts the control signal so as to increase from zero value to a reference amplitude value according to the increase in the vehicle speed, when the magnitude of the audio signal is a predetermined magnitude or more, When the amplitude of the audio signal decreases from the predetermined size to zero, the amplitude of the control signal is reduced to zero according to the decrease in the size of the audio signal. It adjusts so that it may become large from a reference amplitude value to.
制御信号の振幅を前記車速の増加に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整することで、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)による車室内騒音の増加に応じて、制御信号の振幅を大きくし、相殺音を大きくできる。また、制御信号の振幅をオーディオ信号の大きさの減少に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整することで、オーディオ信号の大きさの小さい、換言すれば、楽音中のベース音の音量が耳や体(体感)で聞くことができない小音量であるときには、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)を相殺音により抑制することができる。すなわち、楽音を、小音量でも明瞭に聞くことができる。 By adjusting the amplitude of the control signal to increase from the zero value to the reference amplitude value according to the increase in the vehicle speed, the amplitude of the control signal according to the increase in vehicle interior noise due to low-frequency road noise (drumming noise) Can be increased to increase the canceling sound. Also, by adjusting the amplitude of the control signal to increase from zero to the reference amplitude according to the decrease in the size of the audio signal, the size of the audio signal is small, in other words, the bass sound in the musical tone. When the volume of the sound is a small volume that cannot be heard by the ear or body (feel), low frequency road noise (drumming noise) can be suppressed by the canceling sound. That is, the musical sound can be heard clearly even at a low volume.
さらに、前記オーディオ信号の大きさ及び(又は)前記車速に応じて制御の安定性に係わる制御パラメータを調整するように構成する。調整する制御パラメータとしては、ステップサイズパラメータ及び(又は)安定性補償係数を用いる。オーディオ信号の大きさ及び(又は)車速に応じて能動型騒音制御部から出力される制御信号の振幅を調整する能動型騒音制御装置において、さらに、前記オーディオ信号の大きさ及び(又は)前記車速に応じて前記能動型騒音制御部のステップサイズパラメータ及び(又は)安定性補償係数を調整することで、前記能動型騒音制御部のON領域を安定的に広げることができる。 Further, the control parameter related to the stability of the control is adjusted according to the magnitude of the audio signal and / or the vehicle speed. As the control parameter to be adjusted, a step size parameter and / or a stability compensation coefficient are used. In the active noise control apparatus that adjusts the amplitude of the control signal output from the active noise control unit in accordance with the magnitude of the audio signal and / or the vehicle speed, further, the magnitude of the audio signal and / or the vehicle speed. By adjusting the step size parameter and / or stability compensation coefficient of the active noise control unit according to the above, the ON region of the active noise control unit can be stably expanded.
この発明によれば、車速及び(又は)オーディオ信号の大きさに応じて、車室内騒音を打ち消すための制御信号の振幅を調整する構成としているので、音検出手段の出力からオーディオ信号をキャンセルするオーディオキャンセル回路が不要となり、かつ楽音への影響の少ない能動型騒音制御装置を構築できる。 According to the present invention, the amplitude of the control signal for canceling the vehicle interior noise is adjusted according to the vehicle speed and / or the size of the audio signal, so that the audio signal is canceled from the output of the sound detection means. It is possible to construct an active noise control device that eliminates the need for an audio cancellation circuit and has little influence on the musical sound.
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、この発明に係る能動型騒音制御装置の一実施の形態が適用された車両用音響制御装置40の構成を示すブロック図である。図1に示す車両用音響制御装置40において、図10、図11に示したものと同一のもの又は対応するものには同一の符号を付けている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vehicle
車両に搭載される車両用音響制御装置40は、基本的には、チューナ、コンパクトディスク、ハードディスク等種々の内部の音楽ソース60の楽音や、携帯音楽再生装置等の外部の音楽ソースから外部入力(AUX入力等)62を通じて得た楽音を楽しむためのオーディオ信号Saを出力するオーディオユニット20aと、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)を打ち消すための能動型騒音制御ユニット(ANCユニット)18bとを備える。
The vehicle
オーディオユニット20a及びANCユニット18bは、コンピュータを含んで構成され、CPUが各種入力に基づきROM等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能実現手段としても動作する。
The
車室内騒音、この車室内騒音の相殺音及び楽音を受音するマイクロフォン(音検出手段)8は、車室4の前後方向の音響固有モードの1次又は2次モードにおける腹部分の位置{20〜150Hz帯域幅の低周波ロードノイズ中、40[Hz]又は80[Hz]の車室内共鳴音の定在波の音圧が大きな位置}に設けられている。具体的には、車両がセダンであれば、車両の幅方向の断面が閉空間となる、例えば前部位置近傍、例えば前座席の足元付近、ルームミラー近傍、インストルメンタルパネルの奥の位置等である(特許文献1)。 The microphone (sound detection means) 8 that receives the vehicle interior noise, the canceling sound of the vehicle interior noise, and the musical sound is positioned at the position of the abdomen in the primary or secondary mode of the acoustic eigenmode in the front-rear direction of the vehicle interior 4 {20 In the low-frequency road noise with a bandwidth of ˜150 Hz, the sound pressure of the standing wave of the vehicle interior resonance sound of 40 [Hz] or 80 [Hz] is provided. Specifically, if the vehicle is a sedan, the cross-section in the width direction of the vehicle is a closed space, for example, near the front position, for example, near the feet of the front seat, near the rearview mirror, behind the instrument panel, etc. Yes (Patent Document 1).
複数のスピーカ(音出力手段)6は、5chサウンドのサラウンド効果を高めるために、例えば、車両前席側の左右キックパネル部、インストルメントルパネル中央下部、車両後席側のCピラー下部の左右ボディ部等に配置される。なお、0.1ch分のウーハは方向性をほとんど持たないので任意の位置に配置される。 In order to enhance the surround effect of the 5ch sound, the plurality of speakers (sound output means) 6 are, for example, left and right kick panels on the front seat side of the vehicle, lower center of the instrument panel, and left and right bodies below the C pillar on the rear seat side. It is arranged in the part etc. Note that the 0.1ch woofers have almost no directionality and are therefore arranged at arbitrary positions.
合成ユニット26は、オーディオユニット20aの増幅器54から出力されるオーディオ信号SaとANCユニット18bから出力される相殺音信号としての制御信号Scaとを加算器24で合成して合成信号Ssとし、合成信号SsをD/A変換器16、増幅器10を介して車室4内のスピーカ6に供給する。
The synthesizing
スピーカ6は、合成信号Ssに対応するオーディオ信号Saに基づく楽音と制御信号Scaに基づく相殺音の合成音を出力する。
The
マイクロフォン8は、スピーカ6から出力される楽音と相殺音と車室内騒音を受音し、車室内騒音と相殺音(の差)に楽音が加わった誤差信号を出力する。この誤差信号は、ANCユニット18bのA/D変換器14を通じて能動型騒音制御部12の入力ポートに誤差信号Eaとして供給される。
The
能動型騒音制御部12は、誤差信号Eaがゼロ値、すなわち「騒音−(相殺音+楽音)」がゼロ値となるように演算処理して制御信号Scを出力する。
The active
この制御信号Scの振幅(ゲイン)を調整する2つの調整部が直列に接続される(接続順序に制限はない。)制御信号振幅調整部50が、能動型騒音制御部12と加算器24との間に設けられている。
Two adjustment units that adjust the amplitude (gain) of the control signal Sc are connected in series (the connection order is not limited). The control signal
制御信号振幅調整部50は、車速センサ(車速検出手段)42で検出された車速Vに応じて制御信号Scの振幅を調整するためにゲインGvが調整される車速依存制御信号調整部(車速依存制御信号調整手段)51と、オーディオユニット20aの出力より大きさ検出器(オーディオ信号検出手段)44で検出されたオーディオ信号の大きさPに応じて制御信号Scの振幅を調整するためにゲインGpが調整されるオーディオ信号依存制御信号調整部(オーディオ信号依存制御信号調整手段)52とを備えた構成とされる。
The control signal
なお、車速依存制御信号調整部51とオーディオ信号依存制御信号調整部52は、電子ボリューム{ゲイン(利得)である抵抗分圧比が1(0[dB])と0(−∞[dB])間でデジタル的に調整される可変抵抗器}等で構成される。
Note that the vehicle speed dependent control
制御信号振幅調整部50から出力される振幅調整後の制御信号Sca(Sca=Gv×Gp×Sc)が、一方の入力ポートにオーディオ信号Saが供給されている加算器24の他方の入力ポートに供給される。
The control signal Sca after amplitude adjustment (Sca = Gv × Gp × Sc) output from the control signal
図2Aは、車速依存制御信号調整部51に設定される車速依存ゲイン特性Gv1(実線)と、オーディオ信号依存制御信号調整部52に設定されるオーディオ信号依存ゲイン特性Gp1(点線)を示している。
FIG. 2A shows a vehicle speed dependent gain characteristic Gv1 (solid line) set in the vehicle speed dependent control
車速依存ゲイン特性Gv1は、車速V=0[km/h]と車速V=100[km/h]の中間近傍の車速(所定車速)Vth[km/h]が閾値となっており、車速0[km/h]と車速Vth[km/h]の間ではゲインがゼロ値(−∞dB)、車速Vth[km/h]と100[km]を超える最高速度Vmaxまでの間ではゲインが1値(0[dB])とされる。
In the vehicle speed dependent gain characteristic Gv1, the vehicle speed (predetermined vehicle speed) Vth [km / h] near the middle between the vehicle speed V = 0 [km / h] and the vehicle speed V = 100 [km / h] is a threshold, and the
オーディオ信号依存ゲイン特性Gp1は、オーディオ信号の大きさP=0とオーディオ信号の大きさ最大Pmaxの中間近傍のオーディオ信号の大きさ(所定の大きさ)Pthが閾値となっており、オーディオ信号の大きさ0と所定の大きさPthの間では1値(0[dB])、所定の大きさPthとオーディオ信号の大きさ最大音量Pmaxまでの間ではゼロ値(−∞[dB])とされる。
In the audio signal dependent gain characteristic Gp1, the size (predetermined size) Pth of the audio signal near the middle between the audio signal size P = 0 and the maximum audio signal size Pmax is a threshold, and the audio signal The value is 0 (0 [dB]) between the
基本的には以上のように構成される車両用音響制御装置40の動作について、ANCユニット18bにより実行される図3のフローチャートを参照して説明する。
The operation of the vehicle
ステップS1において、車速センサ42から得られる車速Vが所定速度Vth以上であるかどうかが判定され、所定速度Vth以上であるとき(V≧Vth)、ステップS2において、大きさ検出器44から得られるオーディオ信号の大きさPが所定の大きさPth以下であるかどうかが判定される(P≦Pth)。
In step S1, it is determined whether or not the vehicle speed V obtained from the
ステップS1の判定結果が否定的である場合、例えば、信号待ち等で車両が停止している場合には低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)が発生しない。従って、所定車速Vth以下では、制御信号Scaが発生しないように車速依存制御信号調整部51のゲインGv1がゼロ値とされる(Gv1=0)。従って、この場合には、制御信号振幅調整部50から出力される制御信号Scaの値はゼロ値とされる(Sca=Gv1×Gp1=0×Gp1=0)。
When the determination result of step S1 is negative, for example, when the vehicle is stopped due to a signal or the like, low-frequency road noise (drumming noise) does not occur. Therefore, below the predetermined vehicle speed Vth, the gain Gv1 of the vehicle speed-dependent control
その結果、加算器24からの合成信号Ssとしてはオーディオ信号Saのみがスピーカ6に供給され、車両の停止中には楽音のみがマイクロフォン8で検出される。その一方、所定速度Vth以下の場合には、マイクロフォン8では楽音と比較的に低い音圧の低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)が受音される。乗員位置では、楽音が受音されるとともに、マイクロフォン8の位置{音響固有モードの腹の位置であるので車室4内で低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の音圧が最も大きい位置}よりは小さい音圧の低周波ロードノイズ(騒音)が受音される。
As a result, only the audio signal Sa is supplied to the
ステップS1及びステップS2が肯定的である場合、すなわち、車速Vが所定速度Vth以上で、オーディオ信号の大きさPが所定の大きさPthより小さい場合には、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)と同程度の周波数を有するベース音(楽音中の最も周波数の低い音)は、人の耳で聞くことも体で感じることもできないという性質を考慮して制御信号Scaの振幅が調整される。 If step S1 and step S2 are affirmative, that is, if the vehicle speed V is equal to or higher than the predetermined speed Vth and the audio signal magnitude P is smaller than the predetermined magnitude Pth, low-frequency road noise (drumming noise) and The amplitude of the control signal Sca is adjusted in consideration of the property that a bass sound (sound having the lowest frequency among musical sounds) having the same frequency cannot be heard by the human ear or felt by the body.
すなわち、オーディオ信号依存制御信号調整部52のゲインGpが1値とされる(Gp=1)。この場合には、制御信号振幅調整部50から出力される制御信号Scaの値は基準振幅値である制御信号Scの値とされる(Sca=Gv1×Gp1×Sc=1×1×Sc=Sc)。
That is, the gain Gp of the audio signal dependent control
つまり、車速Vが所定速度Vth以上であって比較的に低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)が大きい車内環境下で、図示しないオーディオボリュームを調整し、オーディオ信号の大きさPを絞って楽音を聞いているときには、能動型騒音制御部12による低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の消音を行う。消音を行って、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)に対応する周波数の楽音のベース音が抑制されるとしても、もともと小さい音圧のベース音は、人が耳で聞くことも体で感じることもできないので聴取者(乗者者)の楽音聴取に対する影響はきわめて少ない。
That is, in an in-vehicle environment where the vehicle speed V is equal to or higher than the predetermined speed Vth and the low-frequency road noise (drumming noise) is relatively large, the audio volume (not shown) is adjusted, and the audio signal is narrowed down to listen to the musical sound. When active, the active
また、オーディオ信号の大きさPが所定の大きさPthより大きい場合には、車速Vの高低にかかわらず、能動型騒音制御部12による低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の消音動作を行わないことにより、ベース音が含まれる楽音を聴取者に積極的に聞かせる。
Further, when the audio signal size P is larger than the predetermined size Pth, the active
もちろん、高性能オーディオシステムにおけるサラウンド効果を効かせたいときには、全速度域でGv=0、全オーディオ信号の大きさ域でGp=0として、能動型騒音制御部12による低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の消音動作を行わないようにすることもできる。
Of course, when the surround effect in a high-performance audio system is to be applied, Gv = 0 in all speed ranges and Gp = 0 in all audio signal magnitude ranges, low frequency road noise (drumming noise) by the active
なお、図2Aに示した制御特性の他、図2Bに示すように、車速依存ゲイン特性Gv2は、車速Vがゼロから所定速度Vthまで増加するとき、0値から徐々に増加させ、制御信号Scaがゼロ値から徐々に大きくなるように制御し、車速Vが所定速度Vth近傍では、車速依存ゲイン特性Gvの値を1値とし消音動作を通常とし、車速Vが所定速度Vthを上回りより高速度になるにつれて1値より徐々に低下させ、車速Vが100[km/h]程度以上では車速依存ゲイン特性Gvの値を0値となるようにし、その一方、オーディオ信号依存ゲイン特性Gp2は、オーディオ信号の大きさPがゼロからオーディオ信号の大きさPの最大Pmaxまで、1値から徐々に0値に向かって小さくなるようにすることもできる。この図2Bに示すように設定すれば、図2Aの設定に比較してより違和感の少ない能動騒音制御を行うことができる。 In addition to the control characteristics shown in FIG. 2A, as shown in FIG. 2B, the vehicle speed dependent gain characteristic Gv2 is gradually increased from the 0 value when the vehicle speed V increases from zero to a predetermined speed Vth, and the control signal Sca Is gradually increased from the zero value, and when the vehicle speed V is in the vicinity of the predetermined speed Vth, the value of the vehicle speed-dependent gain characteristic Gv is set to 1 and the mute operation is normal, and the vehicle speed V exceeds the predetermined speed Vth and is higher than the predetermined speed Vth. When the vehicle speed V is about 100 [km / h] or more, the value of the vehicle speed dependent gain characteristic Gv becomes 0, while the audio signal dependent gain characteristic Gp2 The signal size P can be gradually decreased from 1 value toward 0 value from zero to the maximum Pmax of the audio signal size P. If set as shown in FIG. 2B, active noise control can be performed with less discomfort than the setting shown in FIG. 2A.
この場合、図2Cに示すように、車速依存ゲイン特性Gv2は、車速Vがゼロから所定速度Vthまで増加するとき、0値から徐々に増加させ、制御信号Scaをゼロ値から徐々に大きくなるように制御し、車速Vが所定速度Vth以上では、車速依存ゲイン特性Gvの値を1値とし消音動作を通常とし、その一方、オーディオ信号依存ゲイン特性Gp2は、オーディオ信号の大きさPがゼロからオーディオ信号の大きさPの最大Pmaxまで1値から徐々に0値に向かって小さくなるようにすることもできる。図2Bの設定と実質的に略同じ効果を有する能動騒音制御を行うことができる。 In this case, as shown in FIG. 2C, when the vehicle speed V increases from zero to the predetermined speed Vth, the vehicle speed dependent gain characteristic Gv2 is gradually increased from 0 value so that the control signal Sca gradually increases from the zero value. When the vehicle speed V is equal to or higher than the predetermined speed Vth, the value of the vehicle speed dependent gain characteristic Gv is set to 1 and the mute operation is normally performed. On the other hand, the audio signal dependent gain characteristic Gp2 has an audio signal size P from zero. It is possible to gradually decrease from 1 value toward 0 value until the maximum Pmax of the magnitude P of the audio signal. Active noise control having substantially the same effect as the setting of FIG. 2B can be performed.
以上説明したように上述した実施形態に係る車両用音響制御装置40は、オーディオ信号Saの生成手段としてのオーディオユニット20aと、オーディオ信号Saに基づく楽音と制御信号Scaに基づく車室内騒音の相殺音を出力するスピーカ6と、前記車室内騒音と前記相殺音と前記楽音の混合音を誤差信号Eaとして出力するマイクロフォン8と、誤差信号Ea中の前記車室内騒音に対応する車内騒音信号と、前記相殺音に対応する相殺音信号と前記楽音に対応するオーディオ信号Saの合成信号との差{車室内騒音信号−(相殺音信号+楽音)}が最小となるように信号処理して制御信号Scを出力する能動型騒音制御部12とを備え、さらに、オーディオ信号の大きさPを検出する大きさ検出器44と、車速Vを検出する車速センサ42と、検出されたオーディオ信号の大きさPに応じて制御信号Scaの振幅を調整するオーディオ信号依存制御信号調整部52と、検出された車速Vに応じて制御信号Scaの振幅を調整する車速依存制御信号調整部51とを備える。
As described above, the vehicle
この構成によれば、車速V及びオーディオ信号の大きさPに応じて、能動型騒音制御部12から出力され、合成ユニット26に供給される制御信号Scaの振幅が調整されるので、図11に従来技術として示したようなマイクロフォン8の出力からオーディオ信号Saをキャンセルするオーディオキャンセル回路{減算器28とオーディオキャンセルフィルタ30からなる回路}を不要とし、簡易な構成で楽音への影響の少ない車両用音響制御装置40を構築することができる。
According to this configuration, the amplitude of the control signal Sca output from the active
オーディオキャンセル回路が不要となるので、ハーネスの本数が減少し、容積及びコスト(部品コスト、製造コスト)の低減、並びに理論信頼性の向上を図ることができる。すなわち、大きさ検出器44へのオーディオ信号Saの伝送用のハーネスによる配線は1本でよく、ANCユニット18bが搭載されたプリント基板内で、他のスピーカ用のオーディオ信号依存制御信号調整部52に基板パターンにより接続することができる。同様に車速センサからの車速V伝送用のハーネスによる配線は1本でよく、ANCユニット18bが搭載されたプリント基板内で、他のスピーカ用の車速依存制御信号調整部51に基板パターンにより接続することができる。すなわち、スピーカが5本あるとき、従来技術ではハーネスの本数が10本必要であるのに比較して、1/5の2本に低減することができる。
Since the audio cancel circuit becomes unnecessary, the number of harnesses can be reduced, the volume and cost (component cost, manufacturing cost) can be reduced, and the theoretical reliability can be improved. In other words, the wiring for the harness for transmitting the audio signal Sa to the
なお、上述したように、車速依存制御信号調整部51は、車速Vがゼロのときには、制御信号Scaの振幅をゼロ値とするように調整、換言すれば、図2A〜図2Cに示すように、車速Vがゼロ値のときゲインGv(Gv1,Gv2,Gv3)をゼロ値とするように調整すれば、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)が発生していないときに制御信号Scaに基づく相殺音を発生させる必要がない。そもそも低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)は走行中にしか発生しない。この場合には、聴取者は楽音のみを聞くことができる。
As described above, the vehicle speed dependent control
また、オーディオ信号依存制御信号調整部52は、オーディオ信号の大きさPが所定の大きさPth以上のときには、制御信号Scaの振幅をゼロ値にするように調整することで、換言すれば、図2Aに示すように、ゲインGp1をゼロ値とするように調整することで、ANCユニット18bによる低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の抑制効果を犠牲にして、聴取者が聞きたいと思っている楽音を聞かせるように制御している。この構成は、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)の車室内騒音の音響周波数に近い周波数のベース音が含まれている楽音に適用して好適である。
Further, the audio signal dependent control
さらに、車速依存制御信号調整部51は、車速Vがゼロのときには、制御信号Scaの振幅をゼロ値とするように調整し、車速Vがゼロから所定車速Vthまで増加するとき、制御信号Scaの振幅を車速Vの増加に応じてゼロ値から基準振幅値(ゲインGv、Gpがそれぞれ1値であるときの制御信号Scaの振幅値で、この場合、Sc=Sca)まで大きくするように調整する(図2BのGv2、図2CのGv3参照)一方で、オーディオ信号依存制御信号調整部52は、オーディオ信号の大きさPが所定の大きさPth以上のときには、制御信号Scaの振幅をゼロ値とするように調整し、オーディオ信号の大きさPが所定の大きさPthからゼロまで減少するとき、制御信号Scaの振幅をオーディオ信号の大きさPの減少に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整する(図2B、図2CのGp2参照)ように構成する。
Further, the vehicle speed dependent control
このように、制御信号Scaの振幅を車速Vの増加に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整することで、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)による車室内騒音の増加に応じて、制御信号Scaの振幅を大きくし、相殺音を大きくできる。また、制御信号Scaの振幅をオーディオ信号の大きさPの減少に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整することで、オーディオ信号の大きさPの小さい、換言すれば、楽音中のベース音の音量が耳や体(体感)で聞くことができない小音量であるときには、低周波ロードノイズ(ドラミングノイズ)を相殺音により抑制することができる。すなわち、楽音を、小音量でも明瞭に聞くことができる。 Thus, by adjusting the amplitude of the control signal Sca so as to increase from the zero value to the reference amplitude value according to the increase in the vehicle speed V, according to the increase in the vehicle interior noise due to the low frequency road noise (drumming noise). The amplitude of the control signal Sca can be increased to increase the canceling sound. Further, by adjusting the amplitude of the control signal Sca from the zero value to the reference amplitude value according to the decrease in the size P of the audio signal, the size P of the audio signal is small. When the volume of the bass sound is a small volume that cannot be heard by the ear or body (feel), low frequency road noise (drumming noise) can be suppressed by the canceling sound. That is, the musical sound can be heard clearly even at a low volume.
上述した実施形態によれば、車速V及び(又は)オーディオ信号の大きさPに応じて、能動型騒音制御部12から出力され合成ユニット26へ供給される制御信号Scaの振幅を調整する構成としているので、マイクロフォン8の出力からオーディオ信号をキャンセルするオーディオキャンセル回路が不要となり、かつ楽音への影響の少ない簡易な構成の車両用音響制御装置40を構築することができる。
According to the above-described embodiment, the amplitude of the control signal Sca output from the active
なお、外部入力62が存在しない場合には、図4に示す車両用音響制御装置40Aのように、オーディオユニット20b内に設けられ、スピーカ6から出力される楽音の設定音量を調整するオーディオボリューム45(設定音量調整手段、設定音量調整器)から得られる設定音量P´をオーディオ信号の大きさPに代替することもできる。この場合、ANCユニット18cを構成するオーディオ信号依存制御信号調整部52は、これと同一構成の音量依存制御信号調整部(調整手段)52aに代替され、又大きさ検出器44は、オーディオボリューム45に代替される。
When the
図5は、この発明に係る能動型騒音制御装置のさらに他の実施の形態が適用されたANCユニット18dを備える車両用音響制御装置40Bの構成を示すブロック図である。図5に示す車両用音響制御装置40Bにおいて、図1に示したものと同一のもの又は対応するものには同一の符号を付けている。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a vehicle
この車両用音響制御装置40Bにおいては、図1に示した能動型騒音制御部12が能動型騒音制御部12aに代替されている。
In the vehicle
図6は、能動型騒音制御部12aの構成例を示すブロック図である。この能動型騒音制御部12aは、フィードフォワード型のfilterd−X LMSアルゴリズムを利用した回路であり、車種により固定の、例えば42[Hz]程度のドラミング周波数fd[Hz]に同期した余弦波(cos)信号cos2πfdtと正弦波(sin)信号sin2πfdtを生成する基準信号生成器70(余弦波信号生成器70aと正弦波信号生成器70b)と、スピーカ6からマイクロフォン8までの車室4でのドラミング周波数fdの音(ドラミングノイズ)の伝達特性を模擬した上記の模擬伝達関数C^{模擬伝達関数(実部)Cr(fd)及び模擬伝達関数(虚部)Ci(fd)}が設定され、余弦波信号cos2πfdtと正弦波信号sin2πfdtに作用させて参照信号r(n){模擬余弦波信号である参照信号rc及び模擬正弦波信号である参照信号rs}を生成する参照信号生成器(フィルタ)74と、参照信号r(n)と後述する補正後の誤差信号e(n)とが供給され、誤差信号e(n)が最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるLMS(Least Mean Square)アルゴリズムに基づいて1タップ適応フィルタ(適応ノッチフィルタ)71、72のフィルタ係数A、Bを更新するフィルタ係数更新器(アルゴリズム演算器)91、92と、1タップ適応フィルタ71、72から供給される係数Aが乗算された余弦波信号と係数Bが乗算された正弦波信号を加算して制御信号Sc(n){Sc(n)=A×cos2πfdt+B×sin2πfdt}を生成する加算器96とを備える。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of the active
能動型騒音制御部12aは、さらに、フィルタ係数A、Bと同値のフィルタ係数A、Bが設定される係数乗算器81、82を備える。係数乗算器81、82は、それぞれ参照信号rcにフィルタ係数Aを乗算した信号及び参照信号rsにフィルタ係数Bを乗算した信号を加算器94に供給する。加算器94は、フィルタ係数Aが乗算された参照信号rcとフィルタ係数Bが乗算された参照信号rsとの合成信号である模擬相殺音信号(マイクロフォン8の位置で検出される相殺音信号の推定信号)Skを生成し安定性補償係数乗算器98に供給する。安定性補償係数乗算器98は、模擬相殺音信号Skに安定性補償係数α(0<α<1)を乗算した安定化信号α・Skを加算器100の一方の入力ポートに供給する。
The active
加算器100の他方の入力ポートには、マイクロフォン8により検出された誤差信号Eaが供給される。加算器100は、誤差信号Eaが安定化信号α・Skにより補正された誤差信号e(n)をフィルタ係数更新器91、92に供給する。
The error signal Ea detected by the
なお、図1、図4に示した車両用音響制御装置40の能動型騒音制御部12の構成は、図6に示した能動型騒音制御部12aの構成に比較して、フィルタ係数更新器91、92に対する入力であるオーディオ信号の大きさP、車速Vが存在しておらず、さらに、フィルタ係数乗算器81、82、安定性補償係数乗算器98が存在していない構成とされる。
The configuration of the active
能動型騒音制御部12aは適応ノッチフィルタを採用しており、周知のように、更新後のフィルタ係数A(n+1)は、更新前のフィルタ係数A(n)と、誤差信号e(n)と、参照信号r(n)と、ステップサイズパラメータμとから次の(1)式で計算される。更新後のフィルタ係数B(n+1)も同様に計算される。
The active
A(n+1)=A(n)−μe(n)r(n) …(1) A (n + 1) = A (n) −μe (n) r (n) (1)
次に、この図6例の能動型騒音制御部12aを有する図5例の車両用音響制御装置40Bの動作について、図7の制御パラメータの切替表102並びに図8のフローチャートを参照して説明する。なお、この実施形態においては、制御の安定性に係わる制御パラメータである安定性補償係数α及びステップサイズパラメータμが、車速V及びオーディオ信号の大きさPに応じて切り替えられる(可変とされる)。
Next, the operation of the vehicle
なお、以下に説明する各値は、一例であり、車種毎や車種グレード毎に実験的及びシミュレーションにより決定することができる。 Each value described below is an example, and can be determined experimentally and by simulation for each vehicle type and vehicle type grade.
図7に示すように、車速Vが低速Vl(例えば、20[km/h])〜中速Vm(例えば、100[km/h])の間で、かつオーディオ信号の大きさP(オーディオ信号の大きさPは、例えば、電圧値により測定される。)が、小音閾値P1以下のときに、すなわち、車速Vが、Vl<V<Vmであって、かつオーディオ信号の大きさPが、0≦P<Plのダブルハッチングで示す領域では、能動型騒音制御部12aは、通常(標準)のドラミング騒音消去制御を行う。
As shown in FIG. 7, the vehicle speed V is between a low speed Vl (for example, 20 [km / h]) to a medium speed Vm (for example, 100 [km / h]), and the audio signal size P (audio signal). Is measured by, for example, a voltage value), which is equal to or lower than the sound threshold P1, that is, the vehicle speed V is Vl <V <Vm and the audio signal size P is In the region indicated by double hatching of 0 ≦ P <Pl, the active
すなわち、ANCユニット18dを構成する能動型騒音制御部12aは、通常の制御を行うためのステップサイズパラメータμ(μ1=0.02:標準値)をフィルタ係数更新器91、92(実際上、フィルタ係数更新器91、92の中に、図7の制御パラメータの切替表102が格納されている。)に設定し、通常の制御を行うための安定性補償係数α(α1=0.2:標準値)を安定性補償係数乗算器98に設定する。
That is, the active
その一方、車速Vが比較的に高く(Vm<V<Vh)、かつオーディオ信号の大きさPが、比較的に小さい0≦P<Plのハッチングで示す領域では、マイクロフォン8が検出する信号として、消音したいドラミング騒音に比較して風切り音やエンジン音等の割合が大きくなる。これにより、通常のドラミング騒音消去制御で設定したステップサイズパラメータμの値、及び安定性補償係数αの値では、安定性に問題が生じる場合が想定される。
On the other hand, in a region where the vehicle speed V is relatively high (Vm <V <Vh) and the size P of the audio signal is relatively small, 0 ≦ P <Pl, the signal detected by the
同様に、車速Vが中速域(Vl<V<Vm)であっても、オーディオ信号の大きさPが、中程度のPl≦P<Pmのハッチングで示す大きさでの領域では、ドラミング騒音に対して相対的に楽音の割合が大きくなるので、この場合においても、通常のドラミング騒音消去制御で設定したステップサイズパラメータμの値、及び安定性補償係数αの値では、安定性に問題が生じる場合が想定される。そのため、ハッチング領域では、通常領域の制御パラメータ(μ1,α1)に対して、ステップサイズパラメータμを1/4、安定性補償係数αを2倍にした制御パラメータ(μ1/4,2×α1)に変更している。 Similarly, even if the vehicle speed V is in the medium speed range (Vl <V <Vm), the drumming noise is generated in the region where the magnitude P of the audio signal is a level indicated by hatching of medium Pl ≦ P <Pm. In this case, there is a problem in stability with the value of the step size parameter μ and the value of the stability compensation coefficient α set in the normal drumming noise elimination control. It is assumed that it will occur. Therefore, in the hatching area, the control parameter (μ1 / 4, 2 × α1) in which the step size parameter μ is ¼ and the stability compensation coefficient α is doubled with respect to the control parameter (μ1, α1) in the normal area. Has been changed.
ステップサイズパラメータμを変更する物理的な意味についてより詳しく説明する。ユーザによる音楽ソース60の電子ボリューム等の操作によりオーディオ信号Saが大きくされると、このオーディオ信号Saに比例して楽音も大きくなる。楽音が大きくなると、楽音中のドラミング騒音(42[Hz])の周波数に近い周波数成分の楽音も大きくなってマイクロフォン9で受音されることになる。
The physical meaning of changing the step size parameter μ will be described in more detail. When the audio signal Sa is increased by the user operating the electronic volume of the
実際、楽音成分の大きさの時間的変化はドラミング騒音成分の大きさの時間的変化に比較して極めて変化が激しいことからフィルタ係数更新器91、92で認識される騒音成分が変動し、結果として、ANCユニット18dでの騒音制御が不安定になるおそれがある。そこで、オーディオ信号Saの大きさが大きいほど、ステップサイズμを小さくすることにより騒音制御のロバスト性を高める。
Actually, since the temporal change in the magnitude of the musical sound component is extremely rapid compared to the temporal change in the magnitude of the drumming noise component, the noise component recognized by the
図9A、図9Bの感度関数ga(f)、gb(f)に示すように、ステップサイズμが大きい場合に比較して、ステップサイズμを小さくした場合、感度関数ga(f)、gb(f)上、制御周波数fd、この場合、上記42[Hz]を中心とする消音の周波数範囲は狭まるが、消音効果が高くなる(負側の関数値が大きくなる)。 As shown in the sensitivity functions ga (f) and gb (f) in FIGS. 9A and 9B, when the step size μ is made smaller than when the step size μ is large, the sensitivity functions ga (f) and gb ( f) Above, the control frequency fd, in this case, the silencing frequency range centered on the above 42 [Hz] is narrowed, but the silencing effect is enhanced (the negative function value is increased).
また、ステップサイズμを小さくした場合には、目標出力までの収束時間は長くなるが、正確に制御周波数で動作するようになり、その分、不要低周波成分(この場合、同周波数成分の楽音)やインパルス性のノイズに対するロバスト性が高くなるといえる。すなわち、ドラミング騒音に同期する周波数(上記制御周波数fd)における消音効果が狭い帯域幅となるがその周波数において消音効果が高くなるので、オーディオ信号Saの変化の影響を受けて能動騒音制御が不安定になる状況を防止することができる。 If the step size μ is reduced, the convergence time to the target output will be longer, but it will operate accurately at the control frequency, and unnecessary low-frequency components (in this case, musical tones with the same frequency components). ) And impulsive noise can be said to be more robust. That is, the silencing effect at the frequency synchronized with the drumming noise (the control frequency fd) is narrow, but the silencing effect becomes high at that frequency, so that the active noise control is unstable due to the influence of the change in the audio signal Sa. Can be prevented.
次に、安定性補償係数αを変更する物理的な意味について説明すると、図6から分かるように加算器94の出力側に得られる模擬相殺音信号Skは、ドラミング騒音の制御周波数fdを有する余弦波信号cos2πfdtと正弦波信号sin2πfdtに対し、参照信号生成器74で模擬伝達特性C^{模擬伝達特性(実部)Cr及び模擬伝達特性(虚部)Ci}を作用させた信号であるので、マイクロフォン8の位置で実際に検出される相殺音を模擬した信号であることが分かる。なお、マイクロフォン8で実際に検出される相殺音は、制御信号Scに基づきスピーカ6から発生される相殺音が車室4内の実空間音場を通過して検出される信号である。
Next, the physical meaning of changing the stability compensation coefficient α will be described. As can be seen from FIG. 6, the simulated canceling sound signal Sk obtained on the output side of the
この模擬相殺音信号Skの大きさを変更する定数が安定性補償係数α(0≦α<1)である。 A constant for changing the magnitude of the simulated canceling sound signal Sk is the stability compensation coefficient α (0 ≦ α <1).
模擬相殺音信号Skに安定性補償係数αが乗算された安定化信号αSkの性質について、まず、α=0のときを考える。このとき、制御周波数fdでオーディオ信号Sa(楽音)が大きくなると、マイクロフォン8で受音されるドラミング騒音の比率が相対的に小さくなる。そうすると、ANCユニット18dが不安定の方向になる。この場合、安定性補償係数αを0値から大きくすると、誤差信号e中の安定化信号α・Skの割合が高まるので、制御周波数fdでの安定性が向上する。しかし、安定性補償係数αを大きくしすぎると(値1に近づけすぎると)、マイクロフォン8で受音するドラミング騒音の大きさの変化に対する反応がにぶくなるので、騒音制御の意味をなさなくなる。そこで、オーディオ信号の大きさPが大きくなるに従い大きくなる安定性補償係数αを安定性補償係数乗算器98に設定することで、楽音が大きい場合であっても一定のドラミング騒音制御を行うことができるようになる。
Regarding the property of the stabilization signal αSk obtained by multiplying the simulated canceling sound signal Sk by the stability compensation coefficient α, first, consider the case of α = 0. At this time, when the audio signal Sa (musical sound) becomes large at the control frequency fd, the ratio of drumming noise received by the
なお、安定性補償のない場合のフィルタ係数Aの更新式は、制御周波数fdを42[Hz]とすると、上記(1)式を参照すれば、次の(2)式になることが分かり、安定補償がある場合には、次の(3)式となることが分かる。 It should be noted that the update equation of the filter coefficient A when there is no stability compensation is the following equation (2) with reference to the above equation (1) when the control frequency fd is 42 [Hz], It can be seen that the following equation (3) is obtained when there is stability compensation.
A(n+1)=A(n)−μe(n)42Hzr(n)42Hz …(2)
A(n+1)=A(n)
−μ{e(n)42Hzr(n)42Hz+αr(n)42Hz} …(3)
A (n + 1) = A (n) −μe (n) 42 Hz r (n) 42 Hz (2)
A (n + 1) = A (n)
−μ {e (n) 42 Hz r (n) 42 Hz + αr (n) 42 Hz } (3)
なお、図7の制御パラメータの切替表102中、網点領域での制御パラメータ(μ,α)は、(μ1/16,4×α1)と、ステップサイズパラメータμは、通常制御の1/16倍、安定化補償係数α1は、通常制御の4倍としている。また、図7の制御パラメータの切替表102において、白抜き領域は騒音制御をフェードアウトさせて停止させる領域である。 In the control parameter switching table 102 in FIG. 7, the control parameter (μ, α) in the halftone dot region is (μ1 / 16, 4 × α1), and the step size parameter μ is 1/16 of the normal control. The stabilization compensation coefficient α1 is four times that of normal control. Further, in the control parameter switching table 102 of FIG. 7, the white area is an area where the noise control is faded out and stopped.
そこで、図8のフローチャートにおいて、ステップS11で車速Vが高速Vh(Vh=200[km/h])以上がどうかを判定し、高速Vh以上である場合には、ステップS12で騒音制御を停止する。なお、図7において、縦軸は対数軸である。 Therefore, in the flowchart of FIG. 8, it is determined whether or not the vehicle speed V is higher than the high speed Vh (Vh = 200 [km / h]) in step S11, and if it is higher than the high speed Vh, the noise control is stopped in step S12. . In FIG. 7, the vertical axis is a logarithmic axis.
ステップS11で車速Vが高速Vh未満である場合、ステップS13で車速Vが中速Vm(Vm=100[km/h])以上かどうかを判定し、中速Vm以上である場合には、ステップS14でオーディオ信号の大きさPが小音Pl以下であるかどうかを判定し、小音P1以下である場合には、制御パラメータの切替表102中、ハッチング領域での制御となるので制御パラメータ(μ,α)を(μ1/4,2×α1)に切り替え、ステップS16でドラミング制御を行う。 If the vehicle speed V is less than the high speed Vh in step S11, it is determined in step S13 whether the vehicle speed V is equal to or higher than the medium speed Vm (Vm = 100 [km / h]). In S14, it is determined whether or not the volume P of the audio signal is less than or equal to the sound Pl, and if it is less than or equal to the sound P1, control is performed in the hatching area in the control parameter switching table 102. μ, α) is switched to (μ1 / 4, 2 × α1), and drumming control is performed in step S16.
ステップS14でオーディオ信号の大きさPが小音Plより大きかった場合、ステップS17で、オーディオ信号の大きさPが大音Ph以下であるかどうかを判定し、大音Ph以下である場合には、制御パラメータの切替表102中、網点領域での制御となるので制御パラメータ(μ,α)を(μ1/16,4×α1)に切り替え、ステップS16でドラミング制御を行う。なお、ステップS17で、オーディオ信号の大きさPが大音Phを上回る場合には、ステップS12で騒音制御を停止する。 If the audio signal loudness P is greater than the small sound Pl in step S14, it is determined in step S17 whether the audio signal loudness P is less than the loud sound Ph. In the control parameter switching table 102, since control is performed in the halftone dot region, the control parameter (μ, α) is switched to (μ1 / 16, 4 × α1), and drumming control is performed in step S16. Note that, in step S17, when the magnitude P of the audio signal exceeds the loud sound Ph, the noise control is stopped in step S12.
ステップS11で車速Vが高速Vh未満であって、ステップS13で車速Vが中速Vm(Vm=100[km/h])未満である場合には、さらに、ステップS19で車速Vが低速Vl以上であるかどうかを判定し、低速Vl以上である場合には(Vl<V<Vm)、ステップS20でオーディオ信号の大きさPが小音Pl以下であるかどうかを判定する。 If the vehicle speed V is less than the high speed Vh in step S11 and the vehicle speed V is less than the medium speed Vm (Vm = 100 [km / h]) in step S13, the vehicle speed V is further greater than or equal to the low speed Vl in step S19. If it is equal to or lower than the low speed Vl (Vl <V <Vm), it is determined in step S20 whether the magnitude P of the audio signal is equal to or lower than the small sound Pl.
小音P1以下である場合には、制御パラメータの切替表102中、ダブルハッチング領域での制御となるのでステップS21で制御パラメータ(μ,α)を(μ1,α1)に切り替え、ステップS16で通常のドラミング制御を行う。 If the pitch is less than P1, the control parameter switching table 102 is controlled in the double hatched area, so the control parameter (μ, α) is switched to (μ1, α1) in step S21, and normal in step S16. Perform drumming control.
ステップS20でオーディオ信号の大きさPが小音Plより大きかった場合、さらに、ステップS22で、オーディオ信号の大きさPが中音Pm以下であるかどうかを判定し、中音Pm以下である場合には(Pl<P<Pm)、ステップS23で制御パラメータ(μ,α)を(μ1/4,2×α)に切り替え、ステップS16でドラミング制御を行う。 When the magnitude P of the audio signal is larger than the small sound Pl in step S20, it is further determined in step S22 whether the magnitude P of the audio signal is equal to or lower than the medium sound Pm. (Pl <P <Pm), the control parameters (μ, α) are switched to (μ1 / 4, 2 × α) in step S23, and drumming control is performed in step S16.
一方、ステップS22でオーディオ信号の大きさPが中音Pmより大きかった場合には(Pm<P)、さらにステップS24でオーディオ信号の大きさPが大音Ph以下であるかどうかを判定し、大音Ph以下である場合には(Pm<P<Ph)、ステップS25で制御パラメータ(μ,α)を(μ1/16,4×α1)に切り替え、ステップS16でドラミング制御を行う。ステップS24で、オーディオ信号の大きさPが大音Phを上回る場合には、ステップS12で騒音制御を停止する。 On the other hand, when the magnitude P of the audio signal is larger than the medium sound Pm in step S22 (Pm <P), it is further determined in step S24 whether or not the magnitude P of the audio signal is less than the loud sound Ph. If it is less than the loud sound Ph (Pm <P <Ph), the control parameter (μ, α) is switched to (μ1 / 16, 4 × α1) in step S25, and drumming control is performed in step S16. If the magnitude P of the audio signal exceeds the loud sound Ph in step S24, the noise control is stopped in step S12.
以上説明したように、図5例の車両用音響制御装置40Bによれば、基本的には、図1例及び図4例の車両用音響制御装置40、40Aと同様に、車速V及びオーディオ信号の大きさPに応じて制御信号Scの振幅を調整しているが、さらに、車速V及びオーディオ信号の大きさPに応じて制御の安定性に係わる制御パラメータであるステップサイズパラメータμ及び安定化補償係数αを調整するようにしているので、能動型騒音制御ユニット18dの安定して動作する領域を広げることができる。
As described above, according to the vehicle
6…スピーカ 8…マイクロフォン
10、54…増幅器 12、12a…能動型騒音制御部
14…A/D変換器 16…D/A変換器
18、18a、18b、18c、18d…能動型騒音制御ユニット(ANCユニット)
20、20a、20b…オーディオユニット
22、40、40A、40B…車両用音響制御装置
24…加算器 26…合成ユニット
42…車速センサ 44…大きさ検出器(オーディオ信号検出手段)
45…オーディオボリューム 50…制御信号振幅調整部
51…車速依存制御信号調整部(車速依存制御信号調整手段)
52…オーディオ信号依存制御信号調整部(オーディオ信号依存制御信号調整手段)
102…制御パラメータの切替表
6 ...
20, 20a, 20b ...
45 ...
52. Audio signal dependent control signal adjusting unit (audio signal dependent control signal adjusting means)
102 ... Control parameter switching table
Claims (7)
前記オーディオ信号の大きさを検出するオーディオ信号検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
検出された前記オーディオ信号の大きさに応じて前記制御信号の振幅を調整するオーディオ信号依存制御信号調整手段と、
検出された前記車速に応じて前記制御信号の振幅を調整する車速依存制御信号調整手段と
を備えることを特徴とする能動型騒音制御装置。 A mixed sound of a vehicle interior noise, a musical sound from a sound output means based on an audio signal, and a canceling sound of the vehicle interior noise from the sound output means based on a control signal is detected as an error signal by a sound detection means, In an active noise control device that outputs the control signal for generating the canceling sound based on an error signal to the sound output means,
Audio signal detection means for detecting the magnitude of the audio signal;
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed;
Audio signal dependent control signal adjusting means for adjusting the amplitude of the control signal according to the detected magnitude of the audio signal;
An active noise control apparatus comprising: a vehicle speed dependent control signal adjusting unit that adjusts an amplitude of the control signal in accordance with the detected vehicle speed.
前記車速依存制御信号調整手段は、前記車速がゼロのときには、前記制御信号の振幅をゼロ値とするように調整する
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 The active noise control device according to claim 1,
The active noise control device, wherein the vehicle speed dependent control signal adjusting means adjusts the amplitude of the control signal to a zero value when the vehicle speed is zero.
前記オーディオ信号依存制御信号調整手段は、前記オーディオ信号の大きさが所定の大きさ以上のときには、前記制御信号の振幅をゼロ値とするように調整する
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 The active noise control device according to claim 1,
The active noise control apparatus, wherein the audio signal dependent control signal adjusting means adjusts the amplitude of the control signal to be a zero value when the size of the audio signal is equal to or larger than a predetermined size.
前記車速依存制御信号調整手段は、前記車速がゼロのときには、前記制御信号の振幅をゼロ値とするように調整し、前記車速がゼロから所定車速まで増加するとき、前記制御信号の振幅を前記車速の増加に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整する、
前記オーディオ信号依存制御信号調整手段は、前記オーディオ信号の大きさが所定の大きさ以上のときには、前記制御信号の振幅をゼロ値とするように調整し、前記オーディオ信号の大きさが前記所定の大きさからゼロまで減少するとき、前記制御信号の振幅を前記オーディオ信号の大きさの減少に応じてゼロ値から基準振幅値まで大きくするように調整する
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 The active noise control device according to claim 1,
The vehicle speed dependent control signal adjustment means adjusts the amplitude of the control signal to zero when the vehicle speed is zero, and adjusts the amplitude of the control signal when the vehicle speed increases from zero to a predetermined vehicle speed. Adjust to increase from zero value to reference amplitude value as vehicle speed increases,
The audio signal dependent control signal adjusting means adjusts the amplitude of the control signal to be a zero value when the size of the audio signal is equal to or larger than a predetermined size, and the size of the audio signal is set to the predetermined value. An active noise control apparatus, wherein when the amplitude decreases from zero to zero, the amplitude of the control signal is adjusted so as to increase from a zero value to a reference amplitude value according to a decrease in the size of the audio signal.
さらに、前記オーディオ信号の大きさ又は前記車速に応じて制御の安定性に係わる制御パラメータを調整する
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 The active noise control device according to claim 1,
Furthermore, the control parameter regarding the stability of control is adjusted according to the magnitude | size of the said audio signal, or the said vehicle speed. The active type noise control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記制御パラメータは、ステップサイズパラメータである
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 The active noise control device according to claim 5,
The active noise control apparatus, wherein the control parameter is a step size parameter.
前記制御パラメータは、安定性補償係数である
ことを特徴とする能動型騒音制御装置。 The active noise control device according to claim 5,
The active noise control apparatus, wherein the control parameter is a stability compensation coefficient.
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