JP2010076715A - Noise reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、騒音低減装置および騒音低減システムに関するものであり、特に航空機や鉄道車両等の密閉構造体内において使用する騒音低減装置に関するものである。 The present invention relates to a noise reduction device and a noise reduction system, and more particularly to a noise reduction device used in a sealed structure such as an aircraft or a railway vehicle.
騒音の大きい航空機や車両等において、座席に着席した利用者に対して音声サービス等の情報提供を行う場合、座席における騒音が課題となる。 When providing information such as voice service to a user seated in a seat in an aircraft or vehicle having a high noise level, noise in the seat becomes a problem.
航空機や車両のように連続した壁によって境界を作られた内部空間を利用する場合は、利用場所が一種の密閉構造体になっており、利用場所の内外に騒音源があると、利用者にとって騒音環境が固定化されてしまう。このため、騒音の程度によっては、騒音が利用者に物理的、精神的な圧迫要因となり、利用場所の快適性が低下する。特に、航空機等の客室として利用客にサービスを提供する場合は、快眠を妨げる、会話が困難になるなどサービス業務の品質に重大な支障を与えることとなる。 When using an internal space that is bounded by continuous walls, such as an aircraft or a vehicle, the use location is a kind of sealed structure, and if there are noise sources inside and outside the use location, it will be difficult for the user. The noise environment will be fixed. For this reason, depending on the level of noise, noise becomes a physical and mental pressure factor on the user, and the comfort of the place of use decreases. In particular, when a service is provided to a user as a cabin such as an aircraft, the quality of service work is seriously hindered, such as preventing a good sleep and making conversation difficult.
特に、航空機の場合は、プロペラやエンジンを中心とする航空機の推力を発生させるための機器の騒音や、飛行中の航空機先端や両翼による風切り音など空気層を機体が移動することに伴って発生する空気流に係る音が主要な騒音源となるため、機内の騒音は乗客に不快感を与えるとともに、音声サービス等の妨げとなるので、改善が強く望まれている。 In particular, in the case of aircraft, it is generated as the aircraft moves through the air layer, such as the noise of equipment that generates thrust of the aircraft centered on propellers and engines, and wind noise generated by the tip of the aircraft and both wings during flight. Since the sound related to the air flow is a major noise source, the in-flight noise causes discomfort to passengers and hinders voice services and the like.
これに対して、密閉室内の騒音を低減する対策としては、従来、受動的減衰手段による方法が一般的であり、障壁材料や吸収材料など音響的な吸収性を有する遮音材料を密閉構造体と発生源との間に配置することで騒音を低減することができる。障壁材料としては例えば高密度の障壁材料などを使用し、吸収材料としては例えば吸音シートなどを利用する。しかしながら、音響的な吸収性を有する材料は、一般的に高密度となり、高密度材料は重量の増加を伴う。重量が増加すると、飛行燃料が増加し、航続距離が低下する。したがって、航空機としての経済性及び機能の低下をもたらす。また、構造材料として、傷つきやすい等の強度面と質感等のデザイン面での機能の低下も無視できない。 On the other hand, as a countermeasure for reducing noise in the sealed room, conventionally, a method using a passive damping means has been generally used, and a sound insulating material having acoustic absorptivity such as a barrier material or an absorbing material is used as the sealed structure. Noise can be reduced by disposing it between the generation source. As the barrier material, for example, a high-density barrier material is used, and as the absorbing material, for example, a sound absorbing sheet is used. However, materials having acoustic absorption generally have a high density, and high density materials are associated with increased weight. As the weight increases, the flight fuel increases and the cruising range decreases. Therefore, the economical efficiency and function as an aircraft are reduced. In addition, as a structural material, deterioration in function in terms of strength such as being easily damaged and design in terms of texture cannot be ignored.
上記の受動的減衰手段による騒音対策の課題に対して、能動的減衰手段により騒音を低減する方法として、騒音の位相と反対の位相の音波を発生させる方法が、従来、一般的に実施されている。この方法により、発生源またはその付近で騒音レベルを低減し、騒音の低減を必要とする領域に騒音が伝搬するのを防止することができる。具体的適用の事例としては、騒音源から発生する音を検知するマイクとマイクから入力した電気信号を増幅して位相を反転させる制御器と、制御器から入力した電気信号を音に変換して発振するスピーカとを備えた音声消去装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method of reducing noise by the active attenuation means, a method of generating a sound wave having a phase opposite to that of the noise has been generally practiced. Yes. By this method, the noise level can be reduced at or near the generation source, and the noise can be prevented from propagating to the area where the noise needs to be reduced. Examples of specific applications include a microphone that detects sound generated from a noise source, a controller that amplifies the electrical signal input from the microphone and inverts the phase, and converts the electrical signal input from the controller into sound. An audio erasing device including an oscillating speaker has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、近年、航空機等移動体において、上記の能動的減衰手段により騒音を低減する方法をベースとして、客席における利便性向上の観点から騒音対策を行う方法が検討されている。例えば、座席毎に減音装置を配設し、座席に近くにスピーカとマイクと制御器を設置する方法や、座席に着席した利用者の近傍に複数のスピーカとマイクを配置することにより利用者に対する騒音の低減効果を向上させる方法(例えば、特許文献2〜3参照)が提案されている。 In recent years, methods for taking noise countermeasures from the viewpoint of improving convenience in passenger seats have been studied based on the above-described method of reducing noise by active damping means in a moving body such as an aircraft. For example, a user can install a sound reduction device for each seat and install a speaker, microphone, and controller near the seat, or a plurality of speakers and microphones placed near the user seated in the seat. There has been proposed a method (for example, refer to Patent Documents 2 to 3) for improving the noise reduction effect on the noise.
また、移動体の環境変化に追随して効果的な消音を行う方法として、移動体の温度を監視し、スピーカとマイクの間の伝搬特性を温度変化に追随して変化させ騒音低減効果を向上させる方法(特許文献4参照)や、走行速度に依存する音をマイクにより検出し適応処理を行うことで消音効果を高める方法(特許文献5参照)が提案されている。
しかしながら、上記の方法は、騒音低減のための計算負荷や消費電力が常に大きな状態で、環境が変化し計算負荷や消費電力を削減可能な場合でもこれらを変更しないと言う課題があった。本発明は以上の問題点を解決するものであり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することを目的とする。また、使用するマイクの個数を削減することで計算負荷を下げる場合には、使用するマイクを順番に選択することでマイクの使用頻度を抑えることができ、マイクの劣化を少なくし装置の寿命を延ばすことができる。さらに、動作中のマイクに液体がかかる、動作中のマイクが乗客に触られるなどが原因で異常音が発生する確率を低減でき、信頼性の高い制御が可能となる。 However, the above method has a problem that the calculation load and power consumption for noise reduction are always large, and even when the environment changes and the calculation load and power consumption can be reduced, these are not changed. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide an effective noise reduction device for a user with low power consumption by reducing the calculation load in accordance with a change in the environment of a moving body. In addition, when reducing the computational load by reducing the number of microphones used, it is possible to reduce the frequency of use of the microphones by selecting the microphones to be used in order, reducing the deterioration of the microphones and extending the life of the device. Can be extended. Furthermore, it is possible to reduce the probability that abnormal sound is generated due to the liquid being applied to the operating microphone, the touching of the operating microphone, etc., and highly reliable control is possible.
上述したような目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の騒音低減装置は、移動体に設置される装置であって、騒音源から発せられる騒音を検知する騒音検知手段と、騒音検知手段により検知された騒音を低減するための制御音を生成する騒音制御手段と、制御音を出力する制御音出力手段と、移動体の環境特性を入力する環境特性入力手段とを備え、環境特性に基づいて制御音を最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の環境特性に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
In order to achieve the above-described object, a noise reduction device according to
また、本発明の請求項2に記載の騒音低減装置は、騒音を制御音で低減した残留音を検知する残留音検知手段を備え、環境特性と残留音に基づいて制御音を最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の環境特性に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a noise reduction apparatus comprising residual sound detection means for detecting a residual sound obtained by reducing noise with a control sound, and optimizing the control sound based on environmental characteristics and the residual sound. It is characterized by. With such a configuration, it is possible to optimize the control sound based on the environmental characteristics of the mobile body, reduce the calculation load according to the environmental change of the mobile body, and reduce noise effectively for the user with low power consumption An apparatus can be provided.
また、本発明の請求項3に記載の騒音低減装置は、環境特性が移動体の高度情報であることを特徴とする。このような構成により、移動体の高度情報に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 The noise reduction device according to claim 3 of the present invention is characterized in that the environmental characteristic is altitude information of the moving body. With such a configuration, it is possible to optimize the control sound based on the altitude information of the moving body, reduce the calculation load according to the environmental change of the moving body, and reduce the noise effectively for the user with low power consumption An apparatus can be provided.
また、本発明の請求項4に記載の騒音低減装置は、環境特性が移動体の速度情報であることを特徴とする。このような構成により、移動体の速度情報に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。
The noise reduction apparatus according to
また、本発明の請求項5に記載の騒音低減装置は、環境特性が移動体の航路情報であることを特徴とする。このような構成により、移動体の経路情報に基づいて制御音を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 The noise reduction device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the environmental characteristic is route information of the moving body. With this configuration, it is possible to optimize the control sound based on the route information of the moving body, reduce the calculation load according to the environmental change of the moving body, and reduce noise effectively for the user with low power consumption. An apparatus can be provided.
また、本発明の請求項6に記載の騒音低減装置は、高度情報が低高度のときの騒音検知手段の使用個数をn個、高高度のときの騒音検知手段の使用個数をm個とし、低高度のときの騒音検知手段の使用個数が高高度のときの騒音検知手段の使用個数より少ない(n<mである)ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の高度情報に基づいて使用する騒音検知手段の使用個数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 Further, in the noise reduction device according to claim 6 of the present invention, the number of used noise detection means when the altitude information is low altitude is n, and the number of noise detection means used when the altitude information is high is m. It is characterized by optimizing so that the number of noise detection means used at a low altitude is smaller than the number of noise detection means used at a high altitude (n <m). With such a configuration, it is possible to optimize the number of noise detection means used based on the altitude information of the moving body, reduce the calculation load according to changes in the environment of the moving body, and reduce power consumption to the user. It is possible to provide an effective noise reduction device.
また、本発明の請求項7に記載の騒音低減装置は、騒音制御手段がディジタルフィルタで構成され、高度情報が低高度のときのディジタルフィルタのタップ数をp、高高度のときのディジタルフィルタのタップ数をqとし、低高度のときのディジタルフィルタのタップ数が高高度のときのディジタルフィルタのタップ数より少ない(p<qである)ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の高度情報に基づいてディジタルフィルタのタップ数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 In the noise reduction device according to claim 7 of the present invention, the noise control means is constituted by a digital filter, the number of taps of the digital filter when the altitude information is low altitude is p, and the digital filter is high when the altitude information is high. The number of taps is q, and optimization is performed so that the number of taps of the digital filter at a low altitude is smaller than the number of taps of the digital filter at a high altitude (p <q). With such a configuration, it is possible to optimize the number of taps of the digital filter based on the altitude information of the moving body, reducing the calculation load according to the environmental change of the moving body, and effective for the user with low power consumption. It is possible to provide a simple noise reduction device.
また、本発明の請求項8に記載の騒音低減装置は、速度情報が高速のときの騒音検知手段の使用個数をa個、低速のときの騒音検知手段の使用個数をb個とし、高速のときの騒音検知手段の使用個数が低速のときの騒音検知手段の使用個数より少ない(a<bである)ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の速度情報に基づいて騒音検知手段の使用個数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 In the noise reduction device according to claim 8 of the present invention, the number of used noise detecting means when the speed information is high is a, the number of noise detecting means used when the speed information is low, and b. The number of noise detection means used at the time is optimized to be less than the number of noise detection means used at a low speed (a <b). With such a configuration, it is possible to optimize the number of noise detection means used based on the speed information of the moving body, reducing the calculation load according to changes in the environment of the moving body, and reducing the power consumption. It is possible to provide a typical noise reduction device.
また、本発明の請求項9に記載の騒音低減装置は、騒音制御手段がディジタルフィルタで構成され、速度情報が高速のときのディジタルフィルタのタップ数をs、低速のときの前記ディジタルフィルタのタップ数をtとし、高速のときのディジタルフィルタのタップ数が低速のときのディジタルフィルタのタップ数より少ない(s<tである)ように最適化することを特徴とする。このような構成により、移動体の速度情報に基づいてディジタルフィルタのタップ数を最適化することが可能となり、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することが可能となる。 In the noise reduction apparatus according to claim 9 of the present invention, the noise control means is constituted by a digital filter, the number of taps of the digital filter when the speed information is high is s, and the number of taps of the digital filter is low. It is characterized in that the number is t and the number of taps of the digital filter at high speed is less than the number of taps of the digital filter at low speed (s <t). With such a configuration, it is possible to optimize the number of taps of the digital filter based on the speed information of the moving body, reducing the calculation load in accordance with the environment change of the moving body, and effective for the user with low power consumption. It is possible to provide a simple noise reduction device.
本発明による騒音低減装置および騒音低減システムによれば、移動体の環境変化に応じて計算負荷を下げ、小消費電力で利用者に効果的な騒音低減装置を提供することを目的とする。また、使用するマイクの個数を削減することで計算負荷を下げる場合には、使用するマイクを順番に選択することでマイクの使用頻度を抑えることができ、マイクの劣化を少なくし装置の寿命を延ばすことができる。さらに、動作中のマイクに液体がかかる、動作中のマイクが乗客に触られるなどが原因で異常音が発生する確率を低減でき、信頼性の高い制御が可能となる。 According to the noise reduction device and the noise reduction system of the present invention, it is an object to provide a noise reduction device that is effective for a user with low power consumption by reducing a calculation load in accordance with an environmental change of a moving body. In addition, when reducing the computational load by reducing the number of microphones used, it is possible to reduce the frequency of use of the microphones by selecting the microphones to be used in order, reducing the deterioration of the microphones and extending the life of the device. Can be extended. Furthermore, it is possible to reduce the probability that abnormal sound is generated due to the liquid being applied to the operating microphone, the touching of the operating microphone, etc., and highly reliable control is possible.
以下、本発明の実施の形態について、図1から図9を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(実施の形態)
本発明の実施の形態における騒音低減装置について、航空機に搭載した場合の事例を引用して以下に説明する。
(Embodiment)
The noise reduction device according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to a case where it is mounted on an aircraft.
まず、本発明の騒音低減装置の基本構成を、図1を用いて説明する。図1において10は騒音検知手段、11は騒音制御手段、12は制御音出力手段、13は環境特性入力手段、14は残留音検知手段である。 First, the basic configuration of the noise reduction device of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 10 is a noise detection means, 11 is a noise control means, 12 is a control sound output means, 13 is an environmental characteristic input means, and 14 is a residual sound detection means.
本発明の騒音低減装置は、騒音検知手段10により騒音を検知し、これを騒音信号に変換して騒音制御手段11に出力する。騒音制御手段11は、入力された騒音信号をもとに、騒音を低減することが可能な逆位相の音波を、制御音信号として生成し、制御音出力手段12へ出力する。制御音出力手段12は、入力された制御音信号をもとに騒音を低減可能な逆位相の音波を制御音として発振し、騒音を低減させる。このとき、騒音制御手段11の制御特性は、環境特性入力手段13からの環境特性により、最適な特性へと変更することができる。また、この制御の後の残留音を残留音検知手段14で検知し、残留音信号として騒音制御手段11にフィードバックすることで、最適な制御特性を求めることも可能であり、必要に応じて設置か非設置かを使い分ける。
In the noise reduction device of the present invention, noise is detected by the noise detection means 10, converted into a noise signal, and output to the noise control means 11. Based on the input noise signal, the noise control unit 11 generates a sound wave having an opposite phase capable of reducing noise as a control sound signal and outputs the control sound signal to the control
本実施の形態では、一例として騒音検知手段10を騒音マイクとし、制御音出力手段12をスピーカとし、残留音検知手段14を残留音マイクとして説明する。
In the present embodiment, as an example, the
次に、騒音低減装置の設置を必要とする航空機における騒音環境について、図2および図3により説明する。 Next, a noise environment in an aircraft that requires installation of a noise reduction device will be described with reference to FIGS.
まず、本発明の実施の形態における航空機全体の騒音環境を、図2を用いて説明する。図2において、100は航空機、101a、101bは左右の翼であり、102a、102bは左右のエンジンである。A、B、Cはそれぞれ機内の客室を示し、103a、103b、103cなどの座席列を備えている。また、NS1a、NS1b、NS1cは主な騒音源である。さらに、Dは客室Aと客室Bを合わせた空間であり、後ほど図3ではDを拡大して説明する。 First, the noise environment of the entire aircraft according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, 100 is an aircraft, 101a and 101b are left and right wings, and 102a and 102b are left and right engines. A, B, and C respectively indicate cabins in the cabin and are provided with seat rows such as 103a, 103b, and 103c. NS1a, NS1b, and NS1c are main noise sources. Further, D is a space combining the guest room A and the guest room B, and will be described later with reference to FIG.
航空機の騒音環境の観点からみると、エンジンは回転音だけでなく、空気流の反響等を伴うため、重要な騒音源である。乗客サービスの観点からは、エンジン102a、102bが例えば機内の客室A(例えば、ファーストクラス)、客室B(例えば、ビジネスクラス)および客室C(例えば、エコノミークラス)に設置された座席列103a、103b、103cに対して外部の騒音源NS1a、NS1bとして機体の各部に作用するほか、機体が空気層を高速で移動することに伴う機体の先端部や両翼における空気流との衝突音(風切り音)が騒音源NS1cとして機内の情報提供サービスや乗員・乗客の会話等に悪影響を与えている。
From the viewpoint of the noise environment of an aircraft, the engine is an important noise source because it involves not only the rotational noise but also the reverberation of the air flow. From the passenger service standpoint, the
次に、本発明の実施の形態における航空機内の騒音環境を、図3を用いて説明する。図3では、図2における空間Dを拡大して示している。図3において、105は座席、NS2a、NS2b,NS2c,NS2d,NS2eは騒音源を示し、NS1a、NS1b、NS1cは図2と同じ騒音源を示す。 Next, the noise environment in the aircraft according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the space D in FIG. 2 is shown enlarged. 3, 105 denotes a seat, NS2a, NS2b, NS2c, NS2d, and NS2e denote noise sources, and NS1a, NS1b, and NS1c denote the same noise sources as in FIG.
空間Dは壁により客室Aおよび客室Bに区分されている。空間Dの音環境としては、エンジン102a、102bから発生する騒音源NS1a、NS1bおよび機体先端部における風切り音NS1cが図2に示したように外部の騒音源として存在するほか、エアコン等による騒音源NS2a〜NS2eが内部の騒音源として存在する。これを客室Aに配列された一つの座席105における騒音として考えると、座席105では窓の外側の翼に取付けられたエンジン102a(図2)および気流音を発生原因とする騒音源NS1a〜NS1cおよびエアコンを発生原因とする騒音源NS2a〜NS2eから騒音の影響を受けていることになる。
The space D is divided into a guest room A and a guest room B by walls. As the sound environment of the space D, noise sources NS1a and NS1b generated from the
特に、図2、図3における客室Aで示したファーストクラス等では、座席はシェル構造となっており、このシェルの内部には映画や音楽を楽しむためのテレビやラジオ等の視聴機器や、ビジネスマンのための机、PC接続電源等々が配設されており、ゆっくりとくつろいだり、ビジネスに集中できる環境を乗客に提供することが強く求められている。そのために、このシェル内部の消音に対する要望は特に大きいものがあり、シェルそのものに防音効果のある材質を使用しているものの、シェルの周囲やシェルを通過してくる騒音を効率よく低減することが重要となる。しかし、従来の技術で防音効果を高めるにはシェルの厚みや重量を大きくする必要があり、航空機に設置するには設置空間、重量などの理由から実現が困難である。これに対し本発明を利用した消音システムでは、設置空間や重量をとらずに騒音低減が実現でき、乗客に快適な環境を提供することが可能となる。 In particular, in the first class shown in FIG. 2 and FIG. 3 in the guest room A, the seat has a shell structure, and inside the shell is a viewing device such as a television or radio for enjoying movies and music, a business There are desks for PCs, PC connection power supplies, etc., and there is a strong demand to provide passengers with an environment where they can relax and concentrate on business. For this reason, there is a particularly great demand for noise reduction inside the shell, and although the shell itself uses a material having a soundproofing effect, it is possible to efficiently reduce the noise around the shell and through the shell. It becomes important. However, it is necessary to increase the thickness and weight of the shell in order to enhance the soundproofing effect with the conventional technology, and it is difficult to realize the installation on an aircraft for reasons such as installation space and weight. On the other hand, in the muffler system using the present invention, noise reduction can be realized without taking up installation space and weight, and a comfortable environment can be provided to passengers.
つぎに、本発明の実施の形態における騒音低減装置のブロック図を図4を用いて説明する。 Next, a block diagram of the noise reduction apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図4において、300は騒音低減装置、331、335はA/D変換機であり、334はD/A変換機である。また、332はディジタルフィルタ、333は制御部である。また、301は利用者であり、302は利用者の耳を示す。また、図1と同じく、10は騒音マイク、11は騒音制御手段、12はスピーカ、13は環境特性入力手段、14は残留音マイクを示す。
In FIG. 4, 300 is a noise reduction device, 331 and 335 are A / D converters, and 334 is a D / A converter.
騒音低減装置300は、騒音マイク10、騒音制御手段11、スピーカ12、環境特性入力手段13、および残留音マイク14を備えている。以下、それぞれの構成および機能について説明する。
The
騒音マイク10は、何らかの騒音源310から発せられる騒音を検知する騒音検知手段として備えられ、騒音情報を検出し、騒音信号に変換して出力する機能を有する。
The
騒音制御手段11は、A/D変喚器331、335、ディジタルフィルタ332、制御部333、D/A変換器334を備えており、騒音マイク10からの騒音情報および残留音マイク14の残留音信号に基づいて、残留音が最小となるように騒音と逆位相となる制御音信号を生成しスピーカ12の制御を行う。
The noise control means 11 includes A /
A/D変喚器331は騒音マイク10からの騒音信号をA/D変換してディジタルフィルタ332および制御部333へ出力する。ディジタルフィルタ332は多段タップで構成されており、各タップのフィルタ係数を自由に設定可能なFIRフィルタである。制御部333には、騒音マイク10からの情報に加えて残留音マイク14からの残留音情報がA/D変喚器335を介して入力されており、この残留音が最小となるように、上記ディジタルフィルタ333の各フィルタ係数を調整する。すなわち、残留音マイク350の設置位置において騒音源310からの騒音を低減するような制御音信号を生成し、D/A変換器334を介して、スピーカ12に出力する。スピーカ12は、D/A変換器334から受け取った制御音信号を音波に変換し、使用者301の耳302の近傍の騒音を低減する制御音を発する機能を備えている。
The A / D converter 331 A / D converts the noise signal from the
環境特性入力手段13は、移動体の環境特性を騒音制御手段11に入力し、騒音制御手段330はこの環境特性に基づいて制御特性を最適なものに変更する。 The environmental characteristic input means 13 inputs the environmental characteristics of the moving body to the noise control means 11, and the noise control means 330 changes the control characteristics to the optimum one based on the environmental characteristics.
なお、環境特性入力手段13に環境特性を与える環境特性検知手段、例えば高度計や速度計は、環境特性入力手段13と近接している必要はなく、環境入力手段に環境特性を入力可能であればどこに設置してもよい。 It should be noted that the environmental characteristic detection means that gives environmental characteristics to the environmental characteristic input means 13, for example, an altimeter or a speedometer, does not need to be close to the environmental characteristic input means 13, as long as the environmental characteristics can be input to the environmental input means. It can be installed anywhere.
図4(a)に示すように、本発明の実施の形態における騒音低減装置300では、騒音源310から発せられた騒音を騒音マイク10により検知し、騒音制御器11で信号処理を行ってスピーカ12から制御音を出力し、使用者301の耳302で騒音源310から発せられた騒音と位相の反転した音を重ね合わせることにより、騒音の低減を行う。
As shown in FIG. 4A, in the
図4(b)は、スピーカ12から出力する制御音と騒音源310から発せられる騒音とを重ね合わせる方法について示している。
FIG. 4B shows a method for superimposing the control sound output from the
騒音源310と利用者301の耳302とを結ぶ騒音の主到達経路310Nに対して騒音の拡がり角度が310αである場合、スピーカ12を拡がり角度310αの内部に配置する。これにより、スピーカ12から発せられる位相が反転した制御音が騒音と重ね合わされて利用者301の耳302に到達する。また、重ね合わせの領域内に残留音マイク14を配置することにより、騒音低減後の残留音を検出し、騒音低減装置300の動作結果に対してフィードバックを行い、騒音低減効果を高めることができる。
When the noise spread angle is 310α with respect to the
次に、本発明の騒音低減装置の、航空機内の座席への設置例を図5を用いて説明する。図5において、630は座席、650は座席を囲うシェルである。また、10a〜10mは、図1中の10と同じく騒音マイクであり、複数個あるため添え字で判別している。また、12a、12bは図1中の12と同じくスピーカであり、複数個あるため添え字で判別している。また、図3と同じく、300は騒音低減装置であり、301は使用者を示す。
Next, an installation example of the noise reduction device of the present invention on a seat in an aircraft will be described with reference to FIG. In FIG. 5, 630 is a seat and 650 is a shell surrounding the seat. Further, 10a to 10m are noise microphones as with 10 in FIG. 1 and are distinguished by subscripts because there are a plurality of them.
座席630を囲うシェル650に取り付けた騒音マイク10a〜10lにより騒音を検知し、検知した騒音信号をシェル300内に設置された騒音低減装置300に出力する。騒音低減装置300ではこの騒音信号をもとに逆位相となる制御音信号を生成し、スピーカ12a、12bへ出力する。スピーカ12a、12bはこの制御音信号に基づいて制御音を発振し、座席630に座る使用者301の耳元の騒音を低減することができる。
Noise is detected by the
なお、ここでは一例として騒音マイク数が10個の場合を説明したが、騒音マイク数はこれに限るものではない。騒音マイク数は1個以上であればいくつのマイクを設置してもよい。また、スピーカ数が2個の場合を説明したが、スピーカ数もこれに限るものではなく、1個以上であればいくつのスピーカを配置してもよい。 In addition, although the case where the number of noise microphones was 10 was demonstrated as an example here, the number of noise microphones is not restricted to this. Any number of microphones may be installed as long as the number of noise microphones is one or more. Further, although the case where the number of speakers is two has been described, the number of speakers is not limited to this, and any number of speakers may be arranged as long as the number is one or more.
また、ここでは騒音マイク10とスピーカ12a、12bをシェル650に設置する場合を説明したが、設置場所はシェル650に限るものではない。たとえば座席630に設置してもよいし、床に配置してもよいし、同様の効果が見込めるならばどこに設置してもよい。
Although the case where the
また、ここでは騒音低減装置300をシェル650の内部に設置する場合を説明したが、これは座席630の内部に配置してもよいし、座席630やシェル650に近接して設置してもよい。また、それ以外の場所でも、騒音マイク10からの騒音信号を入力として受け取り、スピーカ12へ制御音信号を出力できるならどこに設置してもよいことは明らかである。
Although the case where the
つぎに、航空機騒音の特徴と本発明の動作原理について、図6により説明する。図6は飛行中の航空機騒音の周波数特性を示しており、実線は低高度飛行時の、点線は高高度飛行時の特性をそれぞれ示している。また、縦軸が音圧レベル、横軸が周波数である。高度が高い場合に、低域の周波数帯において音圧レベルが小さいことがわかる。これは、高高度では空気の密度が小さく、小さな空気抵抗で飛行できることから、エンジンの出力を抑えられることが主な原因となっている。逆に、低高度ではエンジンの出力が大きくなり、エンジンに由来する低域の周波数帯が支配的になる。ここで、低域が支配的である騒音は騒音マイク数を減らしても効果的に消音可能であることから、低高度時は騒音マイク数を減らすことで、十分な消音効果を得たまま演算量および消費電力を削減することができる。 Next, the characteristics of aircraft noise and the operating principle of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the frequency characteristics of aircraft noise during flight. The solid line shows the characteristics at low altitude flight, and the dotted line shows the characteristics at high altitude flight. The vertical axis represents the sound pressure level and the horizontal axis represents the frequency. When the altitude is high, it can be seen that the sound pressure level is low in the low frequency band. This is mainly because the engine output can be suppressed because the air density is low at high altitudes and the aircraft can fly with a small air resistance. Conversely, at low altitudes, the engine output increases and the low frequency band derived from the engine becomes dominant. Here, noise that is dominant in the low range can be effectively silenced even if the number of noise microphones is reduced, so it can be calculated with sufficient noise reduction effect by reducing the number of noise microphones at low altitudes. The amount and power consumption can be reduced.
次に、本発明の具体的な動作について図7を用いて説明する。図7(a)は高高度飛行時を、図7(b1)、図7(b2)は低高度飛行時をそれぞれ示している。図7(a)、図7(b1)、図7(b2)それぞれの構成は図5の構成と同じであり、10a〜10mは騒音マイク、12a、12bはスピーカ、300は騒音低減装置であり、301は使用者を示す。 Next, a specific operation of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A shows a high altitude flight, and FIGS. 7B1 and 7B2 show a low altitude flight, respectively. 7 (a1), 7 (b1), and 7 (b2) are the same as those in FIG. 5, 10a to 10m are noise microphones, 12a and 12b are speakers, and 300 is a noise reduction device. , 301 indicates a user.
高高度飛行時には、図7(a)に示すように設置している騒音マイク10a〜10mを使用することで騒音低減効果を得る。高高度を飛行する際には、図7(b1)、図7(b2)に示すように、低高度のときに対して騒音マイク10の使用個数を削減することで演算量を削減することができ、消費電力が削減できる。ここで、図7では使用する騒音マイク数を半減する場合を示しているが、使用者の所望の効果が得られる限りにおいては使用する騒音マイク数をいくつにしてもよい。
At the time of high altitude flight, the noise reduction effect is obtained by using the
なお、ここでは高高度飛行時と低高度飛行時の2段階に分けて説明したが、高度ごとにより多くの段階に分けて使用する騒音マイク数を設定してもよい。たとえば、高度の高い順に高度a、高度b、高度c、高度dと4段階に分け、これらに対応して使用する騒音マイク10を設定することで、4段階の高さに対応して使用マイク数を変更することができる。もちろん、この段階は3段階でもよいし、5段階より多くても同様の効果が得られることは明らかである。
Here, the description is divided into two stages of high altitude flight and low altitude flight, but the number of noise microphones to be used may be set in more stages for each altitude. For example, it is divided into four levels, altitude a, altitude b, altitude c, altitude d, in descending order of altitude, and by setting the
また、図6(b1)と(b2)では、使用する騒音マイクと使用しない騒音マイクが逆になるように設定している。高高度時にはこの2つを交互にしようすることで、騒音マイクの稼働時間を半分にすることができ、騒音マイクの使用による劣化を少なくすることができ、装置の寿命が延びる。これも、高度ごとにより多くの段階に分けて使用する騒音マイク数を設定し、使用する騒音マイク10を順番に選択することで、騒音マイク10の使用による劣化を抑え装置の寿命を延ばすことが可能となる。
In FIGS. 6B1 and 6B2, the noise microphones to be used and the noise microphones not to be used are set to be reversed. By alternating between the two at high altitudes, the operating time of the noise microphone can be halved, deterioration due to the use of the noise microphone can be reduced, and the life of the apparatus is extended. This is also possible by setting the number of noise microphones to be used in more stages for each altitude and selecting the
また、高高度飛行時には必ずしも設置しているすべての騒音マイク10を使用する必要はなく、使用しない騒音マイク10を予備として持っていてもよい。この場合、必要に応じて使用する騒音マイク10を変更することで、騒音マイク10の使用による劣化を抑え、装置の寿命を延ばすこともできる。
Further, it is not always necessary to use all installed
また、騒音マイク10の設置状況によっては、乗客が飲料をこぼして騒音マイク10に液体がかったり、使用者が騒音マイク10を叩いたりして異常音が発生する可能性もある。このような場合にも、使用する騒音マイク10を減らしておくことで異常音の発生する確率を低減することが可能となる。
In addition, depending on the installation state of the
また、エンジンなど特に大きな騒音を発している騒音源が特定できる場合には、このような騒音源の方向に配置されている騒音マイク10を優先して使用することで、より多くの騒音マイク10を効果的に削減することもできる。
In addition, when a noise source that emits particularly loud noise such as an engine can be identified, the
次にタップ数を削減することで消費電力を削減する場合について説明する。風切り音や空調などの高域の騒音では反射や回折の影響が大きくなる。(サンプリング周期)×(タップ数)がフィルタの応答長であり、反射や回折の影響をフィルタで表現するためには応答長を長くする必要があるため、高域の騒音を効果的に消音するためにはフィルタのタップ数を大きくする必要がある。逆に、低域主体の騒音ではこのような問題が起きないためフィルタのタップ数を減らしても消音効果を保つことができる。このように、低域が支配的である騒音はフィルタのタップ数を減らしても効果的に消音可能であることから、低高度時はフィルタの8ップ数を減らすことで、十分な消音効果を得たまま演算量および消費電力を削減することができる。 Next, a case where power consumption is reduced by reducing the number of taps will be described. High-frequency noise such as wind noise and air conditioning increases the influence of reflection and diffraction. (Sampling period) x (number of taps) is the response length of the filter, and in order to express the influence of reflection and diffraction with the filter, it is necessary to lengthen the response length. For this purpose, it is necessary to increase the number of taps of the filter. Conversely, such a problem does not occur with low-frequency noise, so that the silencing effect can be maintained even if the number of filter taps is reduced. In this way, noise that is dominant in the low range can be effectively silenced even if the number of taps of the filter is reduced. Therefore, by reducing the number of 8 taps of the filter at low altitudes, a sufficient silencing effect can be achieved. The amount of calculation and power consumption can be reduced while maintaining the above.
次に、適切な騒音マイク数およびフィルタ係数を選択するための手法を、図7を用いて説明する。本騒音低減装置は図8に示すフローチャートに基づいて動作する。状態s810は環境特性読み込み状態を、s820は高度変更判定状態を、s830は騒音マイク数およびフィルタ係数の読み込みを行う状態である。騒音制御手段11は状態s810にて機体の高度情報を読み込んだ後、状態s820で高度情報に変更があるかを判定する。変更ありの場合、状態s830に移り、騒音マイク数およびフィルタ係数を予め求めている最適な状態に変更し、一定時間後に状態s810に戻る。状態s820で高度に変更がない場合には、一定時間後そのまま状態s810に戻る。この処理を繰り返すことで、高度情報を基に適切な騒音マイク数を選択することが可能となる。 Next, a method for selecting an appropriate number of noise microphones and filter coefficients will be described with reference to FIG. This noise reduction apparatus operates based on the flowchart shown in FIG. State s810 is an environment characteristic reading state, s820 is an altitude change determination state, and s830 is a state in which the number of noise microphones and filter coefficients are read. After reading the altitude information of the aircraft in the state s810, the noise control means 11 determines whether there is a change in the altitude information in the state s820. If there is a change, the process moves to state s830, where the number of noise microphones and the filter coefficient are changed to the optimum state obtained in advance, and after a predetermined time, returns to state s810. When there is no high change in the state s820, the process returns to the state s810 after a certain time. By repeating this processing, it is possible to select an appropriate number of noise microphones based on altitude information.
次に、適切なタップ数およびフィルタ係数を選択するための手法を、図9を用いて説明する。本騒音低減装置は図9に示すフローチャートに基づいて動作し、フィルタのタップ数およびフィルタ係数の最適化を行う。騒音制御手段11は状態s910にて機体の高度情報を読み込んだ後、状態s920で高度情報に変更があるかを判定する。変更ありの場合、状態s930に移り、タップ数およびフィルタ係数を予め求めている最適な状態に変更し、一定時間後に状態s910に戻る。状態920で高度に変更がない場合には、一定時間後そのまま状態s910に戻る。この処理を繰り返すことで、高度情報を基に適切なタップ数を選択することが可能となる。
Next, a method for selecting an appropriate number of taps and filter coefficients will be described with reference to FIG. The noise reduction apparatus operates based on the flowchart shown in FIG. 9, and optimizes the number of filter taps and filter coefficients. The noise control unit 11 reads the altitude information of the aircraft in the state s910, and then determines whether there is a change in the altitude information in the state s920. When there is a change, the process moves to state s930, the number of taps and the filter coefficient are changed to the optimum state obtained in advance, and the process returns to state s910 after a predetermined time. When there is no change in the altitude in the
以上のように、本実施の形態によれば、環境特性として飛行機の高度情報を使用することで、騒音マイク数やフィルタのタップ数を最適化することが可能になり、環境に応じて最適な効果を小消費電力で提供することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to optimize the number of noise microphones and the number of filter taps by using the altitude information of the airplane as the environmental characteristics, which is optimal according to the environment. The effect can be provided with low power consumption.
次に、環境特性として飛行機の速度情報を使用する場合について説明する。飛行機が高速で飛行する場合には、低速で飛行する場合と比較してエンジン出力を大きくする必要があり、エンジンに起因する低域での騒音が大きくなる。よって、高速で飛行する場合には、低高度のときと同じく、騒音マイク数およびタップ数を低減することで、演算量および消費電力を削減した状態で効果的に消音が可能である。また、製品寿命が延びることや異常音の発生を予防できることなど、環境特性として高度情報を使った場合の他の効果も全て得ることができる。 Next, the case of using airplane speed information as environmental characteristics will be described. When an airplane flies at a high speed, it is necessary to increase the engine output as compared with a case where the airplane flies at a low speed, and noise in a low frequency region caused by the engine increases. Therefore, when flying at high speed, it is possible to effectively mute the sound while reducing the amount of calculation and power consumption by reducing the number of noise microphones and the number of taps as in the case of low altitude. In addition, all other effects can be obtained when the altitude information is used as the environmental characteristics, such as extending the product life and preventing the occurrence of abnormal noise.
次に、環境特性として航路情報を使用する場合について説明する。一般的に飛行機の航路は、出発地情報・目的地情報・気候条件・他の飛行機の巡航状況などによって決定される。このうち、例えば気候条件に注目すると、大気が不安定な状態では機体の振動や軋みが大きくなり、低域の騒音が大きくなることがわかる。このため、この気候条件をもとに騒音マイク数やタップ数を削減することができ、演算量と消費電力の削減が可能になる。また、製品寿命が延びることや異常音の発生を予防できることなど、環境特性として高度情報を使った場合の他の効果も全て得ることができる。 Next, the case where route information is used as environmental characteristics will be described. In general, the route of an airplane is determined by departure point information, destination information, climatic conditions, cruising status of other airplanes, and the like. Of these, focusing on climatic conditions, for example, it can be seen that the vibrations and stagnation of the fuselage increase and the low-frequency noise increases when the atmosphere is unstable. For this reason, the number of noise microphones and the number of taps can be reduced based on this climatic condition, and the amount of calculation and power consumption can be reduced. In addition, all other effects can be obtained when the altitude information is used as the environmental characteristics, such as extending the product life and preventing the occurrence of abnormal noise.
また、高度情報や速度情報に関して、離陸前の航路設計の段階で予め航路情報として持っている高度情報や速度情報を用いることで、リアルタイムの測定値を使用せずに騒音マイク数およびタップ数の削減をすることも可能である。 In addition, regarding altitude information and speed information, by using altitude information and speed information that has been previously obtained as route information at the stage of route design before takeoff, the number of noise microphones and taps can be determined without using real-time measurement values. Reductions are also possible.
なお、本実施の形態では騒音制御手段の実現方法としてFIRフィルタを用いたディジタルフィルタを説明したが、これはアナログフィルタであってもよい。この場合、ディジタルフィルタ係数で係数を読み込みに対応する操作として、複数の素子を選択可能にすることでアナログフィルタの特性を選択してもよいし、異なる特性をもつアナログフィルタを複数個用意し選択してもよい。また、その他所望の特性を選択できる構成であればどのように実現してもよい。 In the present embodiment, the digital filter using the FIR filter has been described as a method for realizing the noise control means. However, this may be an analog filter. In this case, analog filter characteristics may be selected by enabling selection of multiple elements as operations corresponding to reading coefficients with digital filter coefficients, or multiple analog filters having different characteristics may be prepared and selected. May be. Any other configuration that can select desired characteristics may be realized.
また、本発明の実施の形態においては、騒音源310から発せられる騒音を検知する音検知手段としての騒音マイク320のほかに、スピーカ340から出力される制御音を検知する残留音マイク350を備えており、残留音マイク350により騒音と制御音との合成音を残留音として検知し補正することができるが、本発明の実施の形態における騒音低減装置にとって、残留音マイク350は必須の構成要素ではない。残留音マイク350は、通常、利用者の頭部の近傍に配設されるため、残留音マイク350を省略することにより、利用者の頭部近傍の座席の構成を簡略化することができる。したがって、利用者にとって心理的圧迫感のない、利便性に優れた低コストの騒音低減装置を実現することができる。
Further, in the embodiment of the present invention, in addition to the noise microphone 320 as sound detection means for detecting noise emitted from the
なお、本実施の形態においては航空機に本騒音低減装置を設置する場合について説明したが、これは移動体以外に設置する騒音低減装置も利用可能である。たとえば、道路を通過する車両に起因する騒音を低減する騒音低減装置について、渋滞情報を環境情報として騒音低減装置に入力し、道路が渋滞していて騒音が大きいときには演算量を増やし、道路がすいていて騒音が小さいときには演算量を減らすことで、騒音低減装置の消費電力を抑えることができる。また、演算量の増減をマイク数の増減で実現する場合には、装置寿命を延ばし、異常動作が起きる確率を低減できることは言うまでもない。 In the present embodiment, the case where the present noise reduction device is installed in an aircraft has been described. However, a noise reduction device installed other than a moving body can also be used. For example, for a noise reduction device that reduces noise caused by vehicles passing through a road, traffic information is input to the noise reduction device as environmental information, and when the road is congested and noisy, the amount of computation is increased and the road is If the noise is low, the amount of calculation can be reduced to reduce the power consumption of the noise reduction device. Needless to say, in the case where the increase / decrease in the calculation amount is realized by the increase / decrease in the number of microphones, it is possible to extend the life of the apparatus and reduce the probability of abnormal operation.
本発明による騒音低減装置は、騒音低減装置の設置環境の変化に応じて小消費電力で効果的な騒音低減装置を提供することができる。したがって、設置環境が変化する場所に設置される騒音低減装置として、特に航空機や列車、車など騒音を有する利用空間内での騒音低減装置として有用である。 The noise reduction device according to the present invention can provide an effective noise reduction device with low power consumption according to changes in the installation environment of the noise reduction device. Therefore, it is useful as a noise reduction device installed in a place where the installation environment changes, particularly as a noise reduction device in a use space having noise such as an aircraft, a train, or a car.
10、10a〜10m 騒音検知手段(騒音マイク)
11 騒音制御手段
12、12a、12b 制御音出力手段(スピーカ)
13 環境特性入力手段
14 残留音検知手段(残留音マイク)
100 航空機
101a、101b 翼
102a、102b エンジン
103a、103b、103c 座席列
105、630 座席
300 騒音低減装置
301 使用者
302 耳
310、NS1a、NS1b、NS1c、NS2a、NS2b、NS2c、NS2d、NS2e 騒音源
310N 騒音到達経路
310α 騒音の拡がり角度
331、335 A/D変喚器
332 ディジタルフィルタ
333 制御部
334 D/A変換器
650 シェル
s810、s910 環境特性読み込み状態
s820、s920 高度変更判定状態
s830 騒音マイク使用数変更/フィルタ読み込み状態
s930 タップ数変更/フィルタ読み込み状態
A、B、C 客室
D 空間
10, 10a-10m Noise detection means (noise microphone)
11 Noise control means 12, 12a, 12b Control sound output means (speaker)
13 Environmental characteristic input means 14 Residual sound detection means (residual sound microphone)
100
Claims (9)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013102370A (en) * | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Sony Corp | Headphone device, terminal device, information transmission method, program, and headphone system |
US9183825B2 (en) | 2011-12-22 | 2015-11-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Noise reduction apparatus |
WO2022014748A1 (en) * | 2020-07-16 | 2022-01-20 | 주식회사 리베라빗 | Active noise cancelling |
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- 2008-09-29 JP JP2008250120A patent/JP2010076715A/en active Pending
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