JP2014232160A

JP2014232160A - 能動騒音制御装置

Info

Publication number: JP2014232160A
Application number: JP2013111983A
Authority: JP
Inventors: 隆二吉永; Ryuji Yoshinaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2033-05-28
Also published as: JP6143554B2

Abstract

【課題】対象空間内の騒音の低減動作を安定して行うことができる能動騒音制御装置を提供する。【解決手段】マイク６が検出した音信号を入力するとともに、スピーカ５から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部１１と、騒音を低減させる対象空間における基準伝達関数と伝達関数計算部１１が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部１２と、伝達関数比較部１２から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するＡＮＣ制御部１０とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、車両の車室内におけるロードノイズやエンジンの動作に起因する騒音を能動的に低減する能動騒音制御装置（以下、ＡＮＣと記載する）に関する。

例えば、特許文献１には、車両の車室内における騒音を能動的に低減するＡＮＣが開示されている。このＡＮＣでは、車速および（または）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ことで、マイクロフォンが集音した音信号の出力からオーディオ信号を打ち消す専用回路が不要となり、かつ楽音への影響を低減することができる。

特開２００８−１３７６３６号公報

特許文献１に代表される従来の技術では、車速などの車室内の伝達関数が変化する可能性がある要因をＡＮＣに入力する必要がある。
しかしながら、実際の車室内の環境においては、車室内の伝達関数を変化させる全ての要因を車両側のシステムで検知することはできない。例えば、乗員によって、スピーカの前に吸音物となり得るバックなどが置かれた場合、スピーカとマイクロフォンの間の環境が大きく変化する可能性がある。
この場合、車両側のシステムでは、この変化を検知することができず、ＡＮＣが正常に動作しないという課題があった。
すなわち、マイクロフォンで車室内騒音を正しく検知できないことから、騒音の逆位相信号を維持できずに騒音低減動作が不安定になり、反対に騒音を増大させてしまうおそれもある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、対象空間内の騒音の低減動作を安定して行うことができる能動騒音制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る能動騒音制御装置は、音検出部が検出した騒音を低減するための制御信号を生成し、制御信号を騒音に干渉させて低減する音波として音出力部から出力する能動騒音制御装置において、音検出部が検出した音信号を入力するとともに、音出力部から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部と、騒音を低減させる対象空間における基準伝達関数と伝達関数計算部が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部と、伝達関数比較部から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するＡＮＣ制御部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、対象空間内の騒音の低減動作を安定して行うことができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置を適用したオーディオ装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る能動騒音制御装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置を適用したオーディオ装置の構成を示すブロック図である。図１に示すオーディオ装置は、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）２が入力したオーディオ信号をスピーカ５から音波として出力するオーディオ装置であり、ＡＮＣ１、ＤＳＰ２、合成回路３、増幅回路４、スピーカ５およびマイク６を備えて構成される。
また、ＡＮＣ１は、スピーカ５とマイク６の間の領域を騒音低減の対象空間として能動騒音制御を実施するＡＮＣであって、ＡＮＣ制御部１０、伝達関数計算部１１および伝達関数比較部１２を備えて構成される。

ここで、通常の能動騒音制御について説明する。
ＡＮＣ制御部１０は、ＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）バスまたは信号線入力を介して、車両側からエンジンまたは電気モータの回転数情報を取得し、マイク６で検出されたマイク入力信号から、この回転数に比例したブーミングノイズの周波数成分を検出する。次に、ＡＮＣ制御部１０は、検出したノイズに対してマイク６の周辺で逆位相になるように制御する制御信号であるＡＮＣ信号を生成して合成回路３に出力する。なお、能動騒音制御を行う周波数帯域は、上述したノイズの周波数成分が含まれる２０〜３００Ｈｚの周波数帯域である。

合成回路３は、ＤＳＰ２から入力したオーディオ信号に上記ＡＮＣ信号を合成して増幅回路４に出力する。増幅回路４は、ＡＮＣ信号が合成されたオーディオ信号を所定の音圧レベルに増幅してスピーカ５に出力する。スピーカ５は、上記オーディオ信号を、ノイズの打ち消し音として出力する。これにより、スピーカ５とマイク６の間の領域における、ノイズが低減される。

なお、ＡＮＣ制御部１０が、ＡＮＣ制御部１０の出力端からスピーカ５とマイク６との間の領域を経てＡＮＣ制御部１０の入力端に至るまでにおける利得特性および位相特性、すなわち、伝達関数をあらかじめ把握して保持しておく。
これにより、ＡＮＣ制御部１０は、マイク６の位置におけるノイズレベルであり、かつノイズの逆位相の音（打ち消し音）をＡＮＣ信号として生成することができる。
上記伝達関数は、車室内の環境が一定であれば変化しないため、基準伝達関数と呼ぶ。例えば、２０〜５ｋＨｚの周波数帯域における利得特性および位相特性を基準伝達関数とする。

次に、この発明に係るＡＮＣ１に特有な動作について説明する。
図２は、実施の形態１に係る能動騒音制御装置の動作を示すフローチャートである。
ＡＮＣ１が能動騒音制御を開始すると（ステップＳＴ１）、まず、伝達関数比較部１２が、パラメータＭ，Ｎを０に初期化する（ステップＳＴ２）。
続いて、伝達関数計算部１１は、周期的に（１秒ごとに）、マイク６が検出した音信号を入力するとともに（ステップＳＴ３）、スピーカ５から出力するためにＤＳＰ２から出力されたオーディオ信号をフィードバック信号として分岐入力する。

この後、伝達関数計算部１１は、これらの入力信号に基づいて、基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域外の周波数帯域の伝達関数を算出する（ステップＳＴ４）。これにより、基準伝達関数の周波数帯域に対応する、いわゆる部分的な伝達関数が算出される。

なお、ここでは、伝達関数として利得特性を算出するものとし、基準伝達関数の周波数帯域が２０〜５ｋＨｚ、能動騒音制御の動作周波数帯域が２０〜３００Ｈｚである場合、例えば、５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの周波数帯域における利得特性Ｉを算出する。
能動騒音制御の動作周波数帯域では、ＡＮＣ１によってマイク６の周辺音声が低減するように動作するため、フィードバック信号とスピーカ５の出力信号が等しくならず、正確な伝達関数を算出できない。このため、基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域外の周波数帯域の伝達関数を算出している。

伝達関数比較部１２は、伝達関数計算部１１が算出した利得特性Ｉから基準伝達関数の利得特性を減算した差の絶対値が所定の範囲以上となるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。ここでは、利得特性Ｉと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が、例えば５ｄＢ以上であるか否かが判定される。
利得特性Ｉと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が５ｄＢ以上である場合（ステップＳＴ５；ＹＥＳ）、伝達関数比較部１２は、パラメータＭを０として、パラメータＮを＋１インクリメントする（ステップＳＴ６）。

次に、伝達関数比較部１２は、パラメータＮが５になったか否か、すなわち利得特性Ｉと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が５回連続して５ｄＢ以上であったか否かを判定する（ステップＳＴ７）。なお、５回という条件は一例であり、ユーザが適宜設定するか、所定の回数を固定的に設定しておいてもよい。
これにより、利得特性Ｉと基準伝達関数の利得特性の差の絶対値が５回連続して５ｄＢ以上となる条件を満足するか否かが判定される。

パラメータＮが５になった場合（ステップＳＴ７；ＹＥＳ）、伝達関数比較部１２は、車室内の特性が変化したことを示すトリガ信号を生成してＡＮＣ制御部１０に出力する。ＡＮＣ制御部１０は、伝達関数比較部１２から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止する（ステップＳＴ８）。この後、ステップＳＴ２に戻り、上述した処理を繰り返す。

パラメータＮが５ではない場合（ステップＳＴ７；ＮＯ）、ＡＮＣ１は、１秒間待機して（ステップＳＴ９）、ステップＳＴ３の処理に戻る。
また、利得特性Ｉと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が５ｄＢ未満である場合（ステップＳＴ５；ＮＯ）、伝達関数比較部１２は、パラメータＮを０とし、パラメータＭを＋１インクリメントする（ステップＳＴ１０）。
次に、伝達関数比較部１２は、パラメータＭが５になったか否か、すなわち利得特性Ｉと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が５回連続して５ｄＢ未満であったか否かを判定する（ステップＳＴ１１）。なお、５回という条件は一例であり、ユーザが適宜設定するか、所定の回数を固定的に設定しておいてもよい。

パラメータＭが５になった場合（ステップＳＴ１１；ＹＥＳ）、伝達関数比較部１２は、車室内の特性が変化していないことを示す信号を生成してＡＮＣ制御部１０に出力する。ＡＮＣ制御部１０は、伝達関数比較部１２から出力された上記信号を受けると、ステップＳＴ１に戻って能動騒音制御を再開する。この後、上述した処理を繰り返す。
一方、パラメータＭが５ではない場合（ステップＳＴ１１；ＮＯ）、ＡＮＣ１は、１秒間待機して（ステップＳＴ１２）、ステップＳＴ３の処理に戻る。
伝達関数計算部１１は、能動騒音制御が停止された後も継続して伝達関数を算出しており、車室内の特性が基準伝達関数に戻ったことが検知されると、伝達関数比較部１２は、ＡＮＣ制御部１０へのトリガ信号の出力を解除し、ＡＮＣ１は、通常の能動騒音制御動作に復帰する。

以上のように、この実施の形態１によれば、マイク６が検出した音信号を入力するとともに、スピーカ５から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部１１と、騒音を低減させる対象空間における基準伝達関数と伝達関数計算部１１が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部１２と、伝達関数比較部１２から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するＡＮＣ制御部１０とを備える。
例えば、車室内の利得特性が変化した場合には、ＡＮＣ信号を正確に算出できずに、かえってノイズを発散させてしまう可能性がある。そこで、上記条件を満たして車室内の利得特性の変化が検出された場合に能動騒音制御を停止する。
このように構成することで、騒音を低減させる対象空間内（スピーカ５とマイク６との間の領域）の騒音の低減動作を安定して行うことができる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ＡＮＣ装置、２ＤＳＰ、３合成回路、４増幅回路、５スピーカ、６マイク、１０ＡＮＣ制御部、１１伝達関数計算部、１２伝達関数比較部。

Claims

音検出部が検出した騒音を低減するための制御信号を生成し、前記制御信号を前記騒音に干渉させて低減する音波として音出力部から出力する能動騒音制御装置において、
前記音検出部が検出した音信号を入力するとともに、前記音出力部から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部と、
前記騒音を低減させる対象空間における前記基準伝達関数と前記伝達関数計算部が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部と、
前記伝達関数比較部から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するＡＮＣ制御部とを備えたことを特徴とする能動騒音制御装置。