JP2013242532A - 能動ノイズ低減 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノイズ低減システムであって、第1の位置においてノイズ信号をピックアップする第1のマイクロホン1であって第1のマイクロホン出力経路2へと電気的に接続される第1のマイクロホン1と、ラウドスピーカ入力経路6へと電気的に接続されたラウドスピーカ7であって第2の位置においてノイズ低減音を放射するするラウドスピーカ7と、ノイズとノイズ低減音とからの残留ノイズを第3の位置においてピックアップする第2のマイクロホン11であって第2のマイクロホン出力経路12へと電気的に接続される第2のマイクロホン11と、第1のマイクロホン出力経路2とラウドスピーカ入力経路6との間に接続された第1の能動ノイズ低減フィルター3と、第2のマイクロホン出力経路12とラウドスピーカ入力経路6との間に接続された第2の能動ノイズ低減フィルター13とを含む。
【選択図】図1
Description
(項目1)
ノイズ低減システムであって、
第1の位置においてノイズ信号をピックアップする第1のマイクロホンであって、上記第1のマイクロホンは、第1のマイクロホン出力経路へと電気的に接続される、第1のマイクロホンと、
ラウドスピーカ入力経路へと電気的に接続されたラウドスピーカであって、上記ラウドスピーカは、第2の位置においてノイズ低減音を放射するする、ラウドスピーカと、
上記ノイズと上記ノイズ低減音とからの残留ノイズを第3の位置においてピックアップする第2のマイクロホンであって、上記第2のマイクロホンは、第2のマイクロホン出力経路へと電気的に接続される、第2のマイクロホンと、
上記第1のマイクロホン出力経路と、上記ラウドスピーカ入力経路との間に接続された第1の能動ノイズ低減フィルターと、
上記第2のマイクロホン出力経路と、上記ラウドスピーカ入力経路との間に接続された第2の能動ノイズ低減フィルターと、
を含み、
上記第1の能動ノイズ低減フィルターは、シェルビングまたは等化フィルターであるか、または、少なくとも1つのシェルビングまたは等化フィルターまたは両方を含む、
システム。
(項目2)
上記シェルビングおよび/または等化フィルターは能動または受動アナログフィルターである、上記項目に記載のシステム。
(項目3)
上記シェルビングフィルターは、少なくとも二次フィルター構造を有する、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目4)
上記シェルビングフィルターは、第1の線形増幅器と、少なくとも1つの受動フィルターネットワークとを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目5)
受動フィルターネットワークは、上記第1の線形増幅器のフィードバック経路を形成する、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目6)
受動フィルターネットワークは、上記第1の線形増幅器と直列接続される、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目7)
上記能動ノイズ低減フィルターは、少なくとも1つの等化フィルターを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目8)
上記能動ノイズ低減フィルターは、ジャイレータを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目9)
上記能動ノイズ低減フィルターは、第1の演算増幅器および第2の演算増幅器を含み、上記第1の演算増幅器および第2の演算増幅器は、反転入力、非反転入力および出力をし、
上記第1の演算増幅器の上記非反転入力は、基準電位へと接続され、
上記第1の演算増幅器の上記反転入力は、第1のノードへ第1のレジスタを通じてかつ第1のコンデンサを通じて第2のノードへと接続され、
上記第2のノードは、第2のレジスタを通じて上記基準電位へと接続され、第2のコンデンサを通じて上記第1のノードへと接続され、
上記第1のノードは、第3のレジスタを通じて上記第2の演算増幅器の上記反転入力へと接続され、その反転入力は、第4のレジスタを通じてその出力へとさらに接続され、
上記第2の演算増幅器は非反転入力へ入力信号Inが供給され、上記第2の演算増幅器の出力から出力信号が提供され、
2つの端部およびタップを有するオーム分圧器は各端部に上記入力信号Inおよび上記出力信号Outが供給され、上記タップは、第5のレジスタを通じて上記第2のノードへと接続される、
上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目10)
上記入力信号は、第6のレジスタを通じて上記第2の演算増幅器の上記非反転入力へと供給される、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目11)
上記オーム分圧器は、調節可能なポテンショメータである、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目12)
上記第2のANCフィルターは、シェルビングまたは等化フィルターであるか、または、少なくとも1つのさらなるシェルビングまたは等化フィルターを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目13)
上記さらなるシェルビングまたは等化フィルターは、少なくとも二次フィルター構造を有する、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目14)
上記さらなるシェルビングまたは等化フィルターは、能動または受動アナログフィルターである、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
(項目15)
上記第1のANCフィルターは、少なくとも1つのデジタル有限インパルス応答フィルターであるかまたは少なくとも1つのデジタル有限インパルス応答フィルターを含む、上記項目のうちのいずれか一項に記載のシステム。
ノイズ低減システムが開示される。上記ノイズ低減システムは、第1の位置においてノイズ信号をピックアップする第1のマイクロホンであって、上記第1のマイクロホンは、第1のマイクロホン出力経路へと電気的に接続される、第1のマイクロホンと、ラウドスピーカ入力経路へと電気的に接続されたラウドスピーカであって、上記ラウドスピーカは、第2の位置においてノイズ低減音を放射する、ラウドスピーカと、上記ノイズと上記ノイズ低減音とからの残留ノイズを第3の位置においてピックアップする第2のマイクロホンであって、上記第2のマイクロホンは、第2のマイクロホン出力経路へと電気的に接続される、第2のマイクロホンと、上記第1のマイクロホン出力経路と、上記ラウドスピーカ入力経路との間に接続された第1の能動ノイズ低減フィルターと、上記第2のマイクロホン出力経路と上記ラウドスピーカ入力経路との間に接続された第2の能動ノイズ低減フィルターとを含む。上記第1の能動ノイズ低減フィルターは、シェルビングまたは等化フィルターであるか、または、少なくとも1つのシェルビングまたは等化フィルターまたは両方を含む。
N(z)=(H(z)−WOL(z)・SCL(z)/(1−WCL(z)・SCL(z))、
式中、H(z)は1次経路5の伝達特性であり、WOL(z)は第1のANCフィルター3の伝達特性であり、SCL(z)は2次経路8の伝達特性であり、WCL(z)は第2のANCフィルター13の伝達特性である。有利なことに、第1のANCフィルター3(閉ループ)および第2のANCフィルター13(閉ループ)は、別個かつ容易に最適化することが可能である。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)=1+(R22/R21)・(1/(1+sC23R22))、
式中、Zi(s)は上記フィルターの入力インピーダンスであり、Zo(s)は上記フィルターの出力インピーダンスであり、R21はレジスタ21の抵抗であり、R22はレジスタ22の抵抗であり、C23はコンデンサ23のキャパシタンスである。上記フィルターのコーナー周波数f0において、f0=1/2πC23R22である。より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=1+(R22/R21)であり、より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHはGH=1である。利得GLおよびコーナー周波数f0は、例えば、用いられる音響システム(ラウドスピーカ−室内−マイクロホンシステム)によって決定される。あるーナー周波数f0において、レジスタ21および22の抵抗R21およびR22は、以下のようになる。
R22=1/2πf0C23
R21=R22/(GL−1)。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)
=(R26/R25)・((1+sC28(R25+R27))/(1+sC28R27))
式中、R25はレジスタ25の抵抗であり、R26はレジスタ26の抵抗であり、R27はレジスタ27の抵抗であり、C28はコンデンサ28のキャパシタンスである。上記フィルターのコーナー周波数f0は、f0=1/2πC28R27である。より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=(R26/R25)であり、より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHはGH=R26・(R25+R27)/(R25・R27)であり、1となるべきである。利得GLおよびコーナー周波数f0は、例えば、用いられる音響システム(ラウドスピーカ−室内−マイクロホンシステム)によって決定される。あるコーナー周波数f0について、レジスタ25および27の抵抗R25およびR27は以下のようになる。
R25=R26/GL
R27=R26/(GH−GL)
コンデンサ28のキャパシタンスは、以下のようになる。
C28=(GH−GL)/2πf0R26
ここでも、過剰決定方程式系がある。この場合、過剰決定方程式系内には4つの変数があるが、方程式は3つのみである。そのため、フィルター設計者は、1つの変数(例えば、レジスタ26の抵抗R26)を選択する必要がある。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)=(1+sC30(R31+R32))/(1+sC30R31)
式中、C30はコンデンサ30のキャパシタンスであり、R31はレジスタ31の抵抗であり、R32はレジスタ32の抵抗である。このフィルターのコーナー周波数f0は、f0=1/2πC30R31である。より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=1であり、より高い周波数(≒\Hz)における利得GHはGH=1+(R32/R31)である。利得GHおよびコーナー周波数f0は、例えば、用いられる音響システム(ラウドスピーカ−室内−マイクロホンシステム)によって決定される。あるコーナー周波数f0について、レジスタ31および32の抵抗R31およびR32は、以下のようになる。
R31=1/2πf0C30
R32=R31/(GH−1)。
=(R36/R35)・(1+sC34R37)/(1+sC34(R36+R37))
式中、C34はコンデンサ34のキャパシタンスであり、R35はレジスタ35の抵抗であり、R36はレジスタ36の抵抗であり、R37はレジスタ37の抵抗である。
R35=R36
R37=GH・R36/(1−GH)
コンデンサ34のキャパシタンスは、以下のようになる。
C34=(1−GH)/2πf0R36。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)=(1+sC40R41)/(1+sC40(R39+R41))
式中、R39はレジスタ39の抵抗であり、C40はコンデンサ40のキャパシタンスであり、R41はレジスタ41の抵抗であり、R42はレジスタ42の抵抗である。上記フィルターのコーナー周波数f0は、f0=1/2πC40(R39+R41)である。より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=1であり、より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHはGH=R41/(R39+R41)<1である。利得GHおよびコーナー周波数f0は、例えば、用いられる音響システム(ラウドスピーカ−室内−マイクロホンシステム)によって決定される。あるコーナー周波数f0について、レジスタ39および41の抵抗R39およびR41は以下のようになる。
R39=GHR42/(1−GH)
R41=(1−GH)/2πf0R42
レジスタ42内を流れている演算増幅器の出力電流を低く保持するために、レジスタ42を過度に小さくすべきではない。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)=(1+sC60R62)/(1+sC60(R61+R62))
式中、C60はoコンデンサ60のキャパシタンスであり、R61はレジスタ61の抵抗であり、R62はレジスタ62の抵抗である。フィルターのコーナー周波数f0は、f0=1/2πC40(R61+R62)である。より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=1であり、より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHは、GH=R62/(R61+R62)である。あるコーナー周波数f0について、レジスタ61および62の抵抗R61およびR62を以下に示す。
R61=(1−GH)/2πf0C60、
R62=GH/2πf0C60。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)=R64(1+sC65R63)/((R63+R64)+sC65R63R64)
式中、R63はレジスタ63の抵抗であり、R64はレジスタ64の抵抗であり、C65はコンデンサ65のキャパシタンスである。このフィルターのコーナー周波数f0は、f0=(R63+R64)/2πC65R63R64)である。より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHはGH=1であり、より低い周波数(≒0Hz)にある利得GLはGL=R64/(R63+R64)である。あるコーナー周波数f0について、レジスタ61および62の抵抗R61およびR62は、以下のようになる。
R63=1/2πf0C65GL、
R64=1/2πf0C65(1−GL)
図12は、アナログ受動二次低音(高音カット)シェルビングフィルターのフィルター構造である。この構造において、フィルター入力信号Inは、インダクタ66およびレジスタ67の直列接続を通じてノードへと供給される。上記ノードにおいて、出力信号Outが供給される。レジスタ68、インダクタ69およびコンデンサ70の直列接続は、基準電位Mと、このノードとの間に接続される。図12のフィルターの伝達特性H(s)を以下に示す。
H(s)=Zo(s)/Zi(s)
=(1+sC70R68+s2C70L69)/(1+sC70(R67+R68)+s2C70(L66+L69))
式中、L66はインダクタ66のインダクタンスであり、R67はレジスタ67の抵抗であり、R68はレジスタ68の抵抗であり、L69はインダクタ69のインダクタンスであり、C70はコンデンサ70のキャパシタンスであえる。フィルターのコーナー周波数f0は、f0=1/(2π(C70(L66+L69))−1/2)および品質係数Q=(1/(R67+R68))・((L66+L69)/C70)−1/2)を有する。より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=1であり、より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHはGH=L69/(L66+L69)である。あるコーナー周波数f0について、抵抗R67、キャパシタンスC70およびインダクタンスL69は以下のようになる。
L69=(GHL66)/(1−GH)、
C70=(1−GH)/((2πf0)2L66)、および
R68=((L66+L69)/C70)−1/2−R67Q)/Q。
=C71(1+sC75R73+s2C75L74)/((C71+C75)+sC71C75(R72+R73)+s2C71C75L74)
式中、C71はコンデンサ71のキャパシタンスであり、R72はレジスタ72の抵抗であり、R73はレジスタ73の抵抗であり、L74はインダクタ74のインダクタンスであり、C75はコンデンサ75のキャパシタンスである。フィルターのコーナー周波数f0は、f0=((C71+C75)/(4π2(L74C71C75))−1/2および品質係数Q=(1/(R72+R73))・((C71+C75)L74/(C71C75))−1/2を有する。より高い周波数(≒∞Hz)における利得GHはGH=1であり、より低い周波数(≒0Hz)における利得GLはGL=C71/(C71+C75)である。あるコーナー周波数f0について、抵抗R73、キャパシタンスC75およびインダクタンスL74は、以下のようになる。
C75=(1−GL)C71/GL、
L74=1/((2πf0)2C71(1−GL))、および
R73=((L74/(C70(1−GL)))−1/2/Q)−R72。
H(s)=(b0+b1s+b2s2)/(a0+a1s+a2s2)
b0=R84R87aR88+R87bR88R+R87aR88R+R84R87bR88+R84R87bR82+R84R87aR82+R84R87aR87b+R87aR87bR+RR87bR82+RR87aR82、
b1=R87aC80R82RR88+RC83R88R82R87b+R84R87bR88C83R82+R87aC83R82RR88+R84R87aR88C83R82+R84R87aR87bC80R82+R84R87aR88C80R82+R84R87bR88C80R82+R87aC80R82RR87b+C80R82R78RR87b+RC80R88R82R87b+R84R87aR87bC83R82+R87aC83R82RR87b、
b2=R87aR82R88RC80C83R78+RR87bR88C80C83R82R78+R84R87bR88C80C83R82R78+R84R87aR88C80C83R82R78+R84R87aR87bC80C83R82R78+RR87aR87bC80C83R82R78
a0=R84R87bR82+R84R87aR82+R84R87bR88+R84R87aR88+R84R87aR87b、
a1=R84R87bR88C80R82+R84R87bR88C83R82+R84R87aR88C83R82+R84R87aR88C80R82+R84R87aR87bC83R82+R84R87aR87bC80R82-R87aR82C80RR78、
a2=R84R87bR88C80C83R82R78+R84R87aR88C80C83R82R78+R84R87aR87bC80C83R82R78
式中、レジスタXは、抵抗RX(X=78、82、84、85、86、87a、87b、88)を有する。コンデンサYは、キャパシタンスCY(Y=80、83)およびR85=R86=Rを有する。
Claims (15)
- ノイズ低減システムであって、
第1の位置においてノイズ信号をピックアップする第1のマイクロホンであって、前記第1のマイクロホンは、第1のマイクロホン出力経路へと電気的に接続される、第1のマイクロホンと、
ラウドスピーカ入力経路へと電気的に接続されたラウドスピーカであって、前記ラウドスピーカは、第2の位置においてノイズ低減音を放射するする、ラウドスピーカと、
前記ノイズと前記ノイズ低減音とからの残留ノイズを第3の位置においてピックアップする第2のマイクロホンであって、前記第2のマイクロホンは、第2のマイクロホン出力経路へと電気的に接続される、第2のマイクロホンと、
前記第1のマイクロホン出力経路と、前記ラウドスピーカ入力経路との間に接続された第1の能動ノイズ低減フィルターと、
前記第2のマイクロホン出力経路と、前記ラウドスピーカ入力経路との間に接続された第2の能動ノイズ低減フィルターと、
を含み、
前記第1の能動ノイズ低減フィルターは、シェルビングまたは等化フィルターであるか、または、少なくとも1つのシェルビングまたは等化フィルターまたは両方を含む、
システム。 - 前記シェルビングおよび/または等化フィルターは能動または受動アナログフィルターである、請求項1に記載のシステム。
- 前記シェルビングフィルターは、少なくとも二次フィルター構造を有する、請求項1または2に記載のシステム。
- 前記シェルビングフィルターは、第1の線形増幅器と、少なくとも1つの受動フィルターネットワークとを含む、請求項2または3に記載のシステム。
- 受動フィルターネットワークは、前記第1の線形増幅器のフィードバック経路を形成する、請求項4に記載のシステム。
- 受動フィルターネットワークは、前記第1の線形増幅器と直列接続される、請求項4または5に記載のシステム。
- 前記能動ノイズ低減フィルターは、少なくとも1つの等化フィルターを含む、請求項1〜6の1つに記載のシステム。
- 前記能動ノイズ低減フィルターは、ジャイレータを含む、請求項1〜7の1つに記載のシステム。
- 前記能動ノイズ低減フィルターは、第1の演算増幅器および第2の演算増幅器を含み、前記第1の演算増幅器および第2の演算増幅器は、反転入力、非反転入力および出力をし、
前記第1の演算増幅器の前記非反転入力は、基準電位へと接続され、
前記第1の演算増幅器の前記反転入力は、第1のノードへ第1のレジスタを通じてかつ第1のコンデンサを通じて第2のノードへと接続され、
前記第2のノードは、第2のレジスタを通じて前記基準電位へと接続され、第2のコンデンサを通じて前記第1のノードへと接続され、
前記第1のノードは、第3のレジスタを通じて前記第2の演算増幅器の前記反転入力へと接続され、その反転入力は、第4のレジスタを通じてその出力へとさらに接続され、
前記第2の演算増幅器は非反転入力へ入力信号Inが供給され、前記第2の演算増幅器の出力から出力信号が提供され、
2つの端部およびタップを有するオーム分圧器は各端部に前記入力信号Inおよび前記出力信号Outが供給され、前記タップは、第5のレジスタを通じて前記第2のノードへと接続される、
請求項1〜8の1つに記載のシステム。 - 前記入力信号は、第6のレジスタを通じて前記第2の演算増幅器の前記非反転入力へと供給される、請求項9に記載のシステム。
- 前記オーム分圧器は、調節可能なポテンショメータである、請求項4に記載のシステム。
- 前記第2のANCフィルターは、シェルビングまたは等化フィルターであるか、または、少なくとも1つのさらなるシェルビングまたは等化フィルターを含む、請求項1〜11のうち1つに記載のシステム。
- 前記さらなるシェルビングまたは等化フィルターは、少なくとも二次フィルター構造を有する、請求項12に記載のシステム。
- 前記さらなるシェルビングまたは等化フィルターは、能動または受動アナログフィルターである、請求項12または13に記載のシステム。
- 前記第1のANCフィルターは、少なくとも1つのデジタル有限インパルス応答フィルターであるかまたは少なくとも1つのデジタル有限インパルス応答フィルターを含む、請求項1〜14のうち1つに記載のシステム。
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