JP2020086206A - Active noise reduction device, mobile device, and noise reduction method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、騒音にキャンセル音を干渉させることでこの騒音を能動的に低減する能動騒音低減装置、これを用いた移動体装置、及び騒音低減方法に関する。 The present disclosure relates to an active noise reduction device that actively reduces noise by interfering a cancellation sound with the noise, a mobile device using the same, and a noise reduction method.
従来、騒音と相関を有する参照信号と、所定空間内の騒音及びキャンセル音が干渉した残留音に基づく誤差信号とを用いてスピーカから騒音を打ち消すためのキャンセル音を出力することにより、騒音を能動的に低減する能動騒音低減装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。能動騒音低減装置は、誤差信号の二乗和が最小になるように、適応フィルタを用いてキャンセル音を出力するためのキャンセル信号を生成する。 Conventionally, noise is activated by outputting a cancel sound for canceling the noise from a speaker using a reference signal having a correlation with the noise and an error signal based on a residual sound in which the noise and the cancel sound in a predetermined space interfere with each other. There is a known active noise reduction device that reduces noise (for example, see Patent Document 1). The active noise reduction device uses an adaptive filter to generate a cancellation signal for outputting a cancellation sound so that the sum of squares of the error signal is minimized.
能動騒音低減装置は、スピーカの位置からマイクの位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性を用いてキャンセル音を出力するためのキャンセル信号を生成する。上記伝達特性は、温度によって変化する。このため、温度の変化によって十分な騒音低減効果が得られない、あるいは、制御が不安定となり増音などの現象が生じる場合がある。 The active noise reduction device generates a cancel signal for outputting a cancel sound by using a simulated transfer characteristic that simulates the transfer characteristic from the position of the speaker to the position of the microphone. The transfer characteristics change with temperature. Therefore, a sufficient noise reduction effect may not be obtained due to a change in temperature, or control may become unstable and a phenomenon such as sound increase may occur.
本開示は、温度が変化したときの騒音低減効果の低下を抑制することができる能動騒音低減装置を提供する。 The present disclosure provides an active noise reduction device that can suppress a reduction in noise reduction effect when the temperature changes.
本開示の一態様に係る能動騒音低減装置は、所定の空間内の騒音を低減する能動騒音低減装置であって、前記騒音と相関を有する参照信号が入力される参照信号入力部と、入力された前記参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部と、生成された前記基準信号に適応フィルタを適用することにより、前記騒音を低減するためのキャンセル音の出力に用いられるキャンセル信号を生成する適応フィルタ部と、生成された前記キャンセル信号をスピーカに出力するためのキャンセル信号出力部と、前記キャンセル音と、前記騒音との干渉による残留音に対応する誤差信号がマイクロフォンから入力される誤差信号入力部と、前記所定の空間の温度を示す温度情報を取得する温度情報取得部と、取得された前記温度情報に基づいて、前記スピーカの位置から前記マイクロフォンの位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性の位相の補正に用いられる、前記スピーカの温度特性の影響を低減するための第一補正量を算出する補正量算出部と、算出された前記第一補正量によって補正された前記模擬伝達特性を前記基準信号に適用した補正後基準信号を生成する補正部と、前記誤差信号と、生成された前記補正後基準信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備える。 An active noise reduction device according to an aspect of the present disclosure is an active noise reduction device that reduces noise in a predetermined space, and a reference signal input unit to which a reference signal having a correlation with the noise is input, And a reference signal generator that generates a reference signal having a frequency specified based on the reference signal, and an output of a cancel sound for reducing the noise by applying an adaptive filter to the generated reference signal. An adaptive filter unit for generating a cancel signal used for the above, a cancel signal output unit for outputting the generated cancel signal to a speaker, the cancel sound, and an error signal corresponding to a residual sound due to interference of the noise. Is input from a microphone, an error signal input unit, a temperature information acquisition unit that acquires temperature information indicating the temperature of the predetermined space, and a position of the microphone from a position of the speaker based on the acquired temperature information. Correction amount calculation unit for calculating a first correction amount for reducing the influence of the temperature characteristic of the speaker, which is used for correcting the phase of the simulated transfer characteristic simulating the transfer characteristics up to and including the calculated first correction A coefficient of the adaptive filter using a correction unit that generates a corrected reference signal by applying the simulated transfer characteristic corrected by an amount to the reference signal, the error signal, and the generated corrected reference signal. And a filter coefficient updating unit that sequentially updates
本開示の一態様に係る能動騒音低減装置は、温度が変化したときの騒音低減効果の低下を抑制することができる。 The active noise reduction device according to one aspect of the present disclosure can suppress a decrease in noise reduction effect when the temperature changes.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept are described as arbitrary constituent elements.
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。 In addition, each drawing is a schematic view and is not necessarily strictly illustrated. In each drawing, the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and overlapping description may be omitted or simplified.
なお、以下の実施の形態では、模擬伝達特性(または伝達特性)の位相の絶対値を「位相」と表現し、基準温度環境における伝達特性の位相と基準温度から温度が変化した温度環境における伝達特性の位相との差を「位相差分」と表現する。 In the following embodiments, the absolute value of the phase of the simulated transfer characteristic (or transfer characteristic) is expressed as “phase”, and the phase of the transfer characteristic in the reference temperature environment and the transfer in the temperature environment in which the temperature changes from the reference temperature The difference between the characteristic and the phase is expressed as “phase difference”.
(実施の形態)
[概要]
まず、実施の形態に係る能動騒音低減装置の概要について説明する。まず、図1は、実施の形態に係る能動騒音低減装置の概要を示す図である。
(Embodiment)
[Overview]
First, the outline of the active noise reduction device according to the embodiment will be described. First, FIG. 1 is a diagram showing an outline of an active noise reduction device according to an embodiment.
図1に示される能動騒音低減装置10は、例えば、車室内に設置され、自動車の走行中に発生する騒音を低減する装置である。エンジン51に起因する騒音は、瞬間的には単一周波数の正弦波に近い音である。そこで、能動騒音低減装置10は、エンジン51を制御するエンジン制御部52からエンジン51の周波数を示すパルス信号を取得し、スピーカSP0から騒音を打ち消すためのキャンセル音を出力する。キャンセル音の生成には、適応フィルタが用いられ、受聴者30の近傍に配置されたマイクロフォンMによって取得される残留音が小さくなるようにキャンセル音が生成される。
The active
図1に示されるように、スピーカSP0の位置(以下、出音位置まとも記載される)からマイクロフォンMの位置(以下、集音位置とも記載される)までの伝達特性はc1、キャンセル音を出力するための出力信号はoutの記号で表現される。この場合、マイクロフォンMの位置(集音位置)に到達するキャンセル音はc1*outと表現される。なお、「*」は、畳み込み演算子を意味し、c1は伝達特性のインパルス応答を表し、C1は周波数領域での模擬伝達特性を表す。 As shown in FIG. 1, the transfer characteristic from the position of the speaker SP0 (hereinafter also referred to as a sound output position) to the position of the microphone M (hereinafter also referred to as a sound collection position) is c 1 , and a cancel sound is generated. The output signal for outputting is represented by the symbol out. In this case, the cancel sound reaching the position of the microphone M (sound collection position) is expressed as c 1 *out. Note that "*" means the convolution operator, c 1 represents an impulse response of the transfer characteristics, C 1 represents a simulated transfer characteristics in the frequency domain.
マイクロフォンMの位置における騒音Nmは、振幅をR、角周波数をω、位相をθとすると、下記の(式1)で表現され、c1*outは、下記の(式2−1)、(式2−2)で表される。能動騒音低減装置10は、(式2−1)、(式2−2)における第1のフィルタ係数A及び第2のフィルタ係数Bを、例えば、LMS(Least Mean Square)法によって算出することで、騒音を打ち消すためのキャンセル音を出力することができる。
The noise N m at the position of the microphone M is expressed by the following (Formula 1), where R is the amplitude, ω is the angular frequency, and θ is the phase, and c 1 *out is the following (Formula 2-1), It is represented by (Equation 2-2). The active
このように、騒音Nmと逆位相のキャンセル音が出力されることにより、図2に示されるように、マイクロフォンMの位置において聞こえる騒音は小さくなっていく。図2は、マイクロフォンMの位置において聞こえる騒音の時間波形を示す模式図である。 In this way, by outputting the cancel sound having the opposite phase to the noise N m , the noise heard at the position of the microphone M becomes smaller as shown in FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing a time waveform of noise heard at the position of the microphone M.
[能動騒音低減装置を備える車両の全体構成]
以下、このような能動騒音低減装置10の詳細について説明する。実施の形態では、能動騒音低減装置10は、一例として車両に搭載される。図3は、能動騒音低減装置10を備える車両の模式図である。
[Overall Configuration of Vehicle Equipped with Active Noise Reduction Device]
Hereinafter, details of such an active
車両50は、移動体装置の一例であって、能動騒音低減装置10と、エンジン51と、エンジン制御部52と、スピーカSP0と、マイクロフォンMと、温度センサ54と、車両本体55とを備える。車両50は、具体的には、自動車であるが、特に限定されない。
The
エンジン51は、車両50の動力源であって、かつ、所定の空間56の騒音源となる駆動装置である。エンジン51は、例えば、所定の空間56とは別の空間内に配置される。エンジン51は、具体的には、車両本体55のボンネット内に形成された空間に設置される。
The
エンジン制御部52は、車両50の運転手のアクセル操作等に基づいて、エンジン51を制御(駆動)する。また、エンジン制御部52は、エンジン51の回転数(周波数)に応じたパルス信号(エンジンパルス信号)を参照信号として出力する。パルス信号の周波数は、例えば、エンジン51の回転数(周波数)に比例する。パルス信号は、具体的には、TDC(Top Dead Center)センサの出力信号、または、いわゆるタコパルスなどである。なお、参照信号は、騒音と相関を有するのであればどのような態様であってもよい。
The
スピーカSP0は、キャンセル信号を用いてキャンセル音を所定の空間56に出力する。スピーカSP0は、空間56内の助手席側のドア付近に位置するが、スピーカSP0の設置位置は、特に限定されない。なお、車両50は、スピーカSP0を複数備えてもよい。
The speaker SP0 outputs a cancel sound to the
マイクロフォンMは、所定の空間56における騒音とキャンセル音とが干渉した残留音を検出し、残留音に基づく誤差信号を出力する。マイクロフォンMは、例えば、所定の空間56内のヘッドライナー等に設置されるが、マイクロフォンMの設置位置は特に限定されない。
The microphone M detects a residual sound in which the noise and the cancel sound in the
温度センサ54は、所定の空間56の温度を計測し、計測された温度を示す温度情報を出力する。温度センサ54は、熱電対またはサーミスタなどの温度計測素子によって実現される。
The
車両本体55は、車両50のシャーシ及びボディなどによって構成される構造体である。車両本体55は、スピーカSP0、マイクロフォンM、温度センサ54が配置される所定の空間56(車室内空間)を形成する。
The vehicle body 55 is a structure body including a chassis and a body of the
[能動騒音低減装置の構成及び基本動作]
次に、能動騒音低減装置10の構成及び基本動作について説明する。図4は、能動騒音低減装置10の機能ブロック図である。図5は、能動騒音低減装置10の基本動作のフローチャートである。
[Structure and basic operation of active noise reduction device]
Next, the configuration and basic operation of the active
能動騒音低減装置10は、スピーカSP0が設置された第1位置から出力されるキャンセル音によってマイクロフォンMが設置された第2位置における騒音を低減する能動型の能動騒音低減装置である。なお、能動騒音低減装置10は、スピーカSP1及びスピーカSP2からキャンセル音を出力することもできるが、以下の実施の形態では、スピーカSP0からキャンセル音が出力される場合について具体的に説明される。
The active
図4に示されるように、能動騒音低減装置10は、参照信号入力端子11aと、基準信号生成部12と、適応フィルタ部13と、キャンセル信号出力端子11cと、補正部14と、誤差信号入力端子11bと、フィルタ係数更新部15と、記憶部16と、温度情報入力端子11dと、温度情報取得部17とを備える。基準信号生成部12、適応フィルタ部13、補正部14、フィルタ係数更新部15、及び、温度情報取得部17のそれぞれは、例えば、マイクロコンピュータによって実現されるが、DSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサまたは専用回路によって実現されてもよい。以下、図5のフローチャートに示されるステップごとに、関連する構成要素を詳細に説明する。
As shown in FIG. 4, the active
[基準信号の生成]
まず、基準信号生成部12は、参照信号入力端子11aに入力された参照信号に基づいて基準信号を生成する(図5のS11)。
[Generation of reference signal]
First, the reference
参照信号入力端子11aには、騒音と相関を有する参照信号が入力される。参照信号は、例えば、エンジン制御部52によって出力されるパルス信号である。
A reference signal having a correlation with noise is input to the reference
基準信号生成部12は、より詳細には、参照信号入力端子11aに入力された参照信号に基づいて騒音の瞬間的な周波数を特定し、特定した周波数を有する基準信号を生成する。基準信号生成部12は、具体的には、周波数検出部12aと、正弦波生成部12bと、余弦波生成部12cとを有する。
More specifically, the reference
周波数検出部12aは、パルス信号の周波数を検出し、検出した周波数を正弦波生成部12b、余弦波生成部12c、及び、補正部14が備える補正量算出部18に出力する。周波数検出部12aは、言い換えれば、騒音の瞬間的な周波数を特定する。
The
正弦波生成部12bは、周波数検出部12aによって検出された周波数の正弦波を、第1基準信号として出力する。第1基準信号は、基準信号の一例であり、周波数検出部12aによって検出された周波数がfの場合には、sin(2πft)=sin(ωt)で表現される信号である。つまり、第1基準信号は、周波数検出部12aによって特定された周波数(騒音と同じ周波数)を有する。第1基準信号は、適応フィルタ部13が備える第1フィルタ13a、及び、補正部14が備える第1補正信号生成部14bに出力される。
The sine
余弦波生成部12cは、周波数検出部12aによって検出された周波数の余弦波を、第2基準信号として出力する。第2基準信号は、基準信号の一例であり、周波数検出部12aによって検出された周波数がfの場合には、cos(2πft)=cos(ωt)で表現される信号である。つまり、第2基準信号は、周波数検出部12aによって特定された周波数(騒音と同じ周波数)を有する。第2基準信号は、適応フィルタ部13が備える第2フィルタ13b、及び、補正部14が備える第2補正信号生成部14cに出力される。
The cosine
[キャンセル信号の生成]
適応フィルタ部13は、基準信号生成部12によって生成された基準信号にフィルタ係数を適用(乗算)することにより、キャンセル信号を生成する(図5のS12)。言い換えれば、適応フィルタ部13は、参照信号入力端子11aに入力された参照信号であって、かつ、基準信号に変換された参照信号にフィルタ係数を適用する。キャンセル信号は、騒音を低減するためのキャンセル音の出力に用いられ、キャンセル信号出力端子11cに出力される。適応フィルタ部13は、第1フィルタ13aと、第2フィルタ13bと、加算部13cとを備える。適応フィルタ部13は、いわゆる適応ノッチフィルタである。
[Generation of cancellation signal]
The
第1フィルタ13aは、正弦波生成部12bから出力される第1基準信号に第1のフィルタ係数を乗算する。乗算される第1のフィルタ係数は、上記(式2)のAに対応するフィルタ係数であり、フィルタ係数更新部15が備える第1更新部15aによって逐次更新される。第1のフィルタ係数が乗算された第1基準信号である第1キャンセル信号は、加算部13cに出力される。
The
第2フィルタ13bは、余弦波生成部12cから出力される第2基準信号に第2のフィルタ係数を乗算する。乗算される第2のフィルタ係数は、上記(式2)のBに対応するフィルタ係数であり、フィルタ係数更新部15が備える第2更新部15bによって逐次更新される。第2のフィルタ係数が乗算された第2基準信号である第2キャンセル信号は、加算部13cに出力される。
The
加算部13cは、第1フィルタ13aから出力される第1キャンセル信号と、第2フィルタ13bから出力される第2キャンセル信号とを加算する。加算部13cは、第1キャンセル信号と第2キャンセル信号との加算によって得られるキャンセル信号をキャンセル信号出力端子11cに出力する。
The adder 13c adds the first cancel signal output from the
キャンセル信号出力端子11cは、金属等により形成される端子である。キャンセル信号出力端子11cには、適応フィルタ部13によって生成されたキャンセル信号が出力される。キャンセル信号出力端子11cには、スピーカSP0が接続される。このため、スピーカSP0にはキャンセル信号出力端子11cを介してキャンセル信号が出力される。スピーカSP0は、キャンセル信号に基づいてキャンセル音を出力する。
The cancel signal output terminal 11c is a terminal formed of metal or the like. The cancel signal generated by the
[模擬伝達特性の補正]
温度情報入力端子11dには、温度センサ54によって出力された、スピーカSP0の周辺の温度を示す温度情報が入力される。温度情報取得部17は、温度センサ54によって出力された温度情報を、温度情報入力端子11dを介して取得する。
[Correction of simulated transfer characteristics]
The temperature
補正量算出部18は、取得された温度情報に基づいて、スピーカSP0の位置からマイクロフォンロフォン53の位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性の位相の補正に用いられる補正量を算出する(図5のS13)。伝達特性は、言い換えれば伝達関数である。補正の対象となる模擬伝達特性は、基準温度環境(例えば、20℃環境)における伝達特性を模擬した模擬伝達特性(以下、単に20℃環境における模擬伝達特性とも記載される)である。補正量の算出方法の詳細は、後述される。
The correction
[基準信号の補正]
補正部14は、補正量算出部18によって算出された補正量によって補正された模擬伝達特性を基準信号に適用した補正後基準信号を生成する。つまり、補正部14は、基準信号を補正した補正後基準信号を生成する(図5のS14)。補正部14は、制御部14aと、第1補正信号生成部14bと、第2補正信号生成部14cとを備える。
[Correction of reference signal]
The correction unit 14 generates a corrected reference signal in which the simulated transfer characteristic corrected by the correction amount calculated by the correction
なお、模擬伝達特性C1は、スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの経路を模擬した伝達特性である。模擬伝達特性は、具体的には、周波数ごとのゲイン及び位相(位相遅れ)である。模擬伝達特性は、例えば、あらかじめ空間56において周波数ごとに実測され、記憶部16に記憶される。つまり、記憶部16には、周波数と、当該周波数の信号を補正するためのゲイン及び位相が記憶される。
The simulated transfer characteristic C 1 is a transfer characteristic that simulates a path from the position of the speaker SP0 to the position of the microphone M. The simulated transfer characteristic is specifically a gain and a phase (phase delay) for each frequency. The simulated transfer characteristic is measured in advance in the
制御部14aは、周波数検出部12aによって出力された周波数を取得し、取得した周波数に対応するゲイン及び位相を記憶部16から読み出す。また、制御部14aは、読み出した位相を補正量算出部18によって算出された補正量に応じて補正する。そして、制御部14aは、読み出したゲイン、及び、補正した位相を出力する。
The
第1補正信号生成部14bは、制御部14aによって出力されたゲイン及び位相に基づいて第1基準信号を補正した第1補正後基準信号を生成する。第1補正後基準信号は、補正後基準信号の一例である。制御部14aによって出力されたゲインをα、補正後の位相をφαとすると、第1補正後基準信号は、α・sin(ωt+φα)と表現される。生成された第1補正後基準信号は、フィルタ係数更新部15が備える第1更新部15aに出力される。
The first correction
第2補正信号生成部14cは、制御部14aによって出力されたゲイン及び位相に基づいて第2基準信号を補正した第2補正後基準信号を生成する。第2補正後基準信号は、補正後基準信号の一例である。制御部14aによって出力されたゲインをβ、補正後の位相をφβとすると、第2補正後基準信号は、β・cos(ωt+φβ)と表現される。生成された第2補正後基準信号は、フィルタ係数更新部15が備える第2更新部15bに出力される。
The second correction
記憶部16は、基準温度における模擬伝達特性が記憶される記憶装置である。記憶部16には、補正量を算出するための所定のテーブルもしくは所定の補正式、及び、適応フィルタの係数なども記憶される。記憶部16は、具体的には、半導体メモリなどによって実現される。なお、能動騒音低減装置10がDSPなどのプロセッサによって実現される場合、記憶部16には、プロセッサによって実行される制御プログラムも記憶される。記憶部16には、能動騒音低減装置10が行う信号処理に用いられるその他のパラメータが記憶されてもよい。
The
[フィルタ係数の更新]
フィルタ係数更新部15は、誤差信号入力端子11bに入力された誤差信号及び生成された補正後基準信号に基づいて、フィルタ係数を逐次更新する(図5のS15)。
[Update Filter Coefficient]
The filter
誤差信号入力端子11bは、金属等により形成される端子である。誤差信号入力端子11bには、打ち消し音及び騒音の干渉によりマイクロフォンMの第2位置において生じる残留音に基づく誤差信号が入力される。誤差信号は、マイクロフォンMによって出力される。
The error
フィルタ係数更新部15は、具体的には、第1更新部15aと、第2更新部15bとを備える。
The filter
第1更新部15aは、第1補正信号生成部14bから取得した第1補正後基準信号、及び、マイクロフォンMから取得した誤差信号に基づいて、第1のフィルタ係数を算出する。第1更新部15aは、具体的には、LMS法を用いて、誤差信号が最小になるように第1のフィルタ係数を算出し、算出した第1のフィルタ係数を第1フィルタ13aに出力する。また、第1更新部15aは、第1のフィルタ係数を逐次更新する。第1補正後基準信号をr1、誤差信号をeと表現すると、第1のフィルタ係数A(上記(式2)のAに相当)は、以下の(式3)で表現される。なお、nは自然数であり、何回目の更新をしているかにあたる変数(言い換えれば、更新回数を示す変数)である。つまり、A(n)はn回目の更新における状態を示す。μはスカラ量であり、1サンプリング当たりのフィルタ係数の更新量を決定するステップサイズパラメータである。
The
第2更新部15bは、第2補正信号生成部14cから取得した第2補正後基準信号、及び、マイクロフォンMから取得した誤差信号に基づいて、第2のフィルタ係数を算出する。第2更新部15bは、具体的には、LMS法を用いて、誤差信号が最小になるように第2のフィルタ係数を算出し、算出した第2のフィルタ係数を第2フィルタ13bに出力する。また、第2更新部15bは、第2のフィルタ係数を逐次更新する。第2補正後基準信号をr2、誤差信号をeと表現すると、第2のフィルタ係数B(上記(式2)のBに相当)は、以下の(式4)で表現される。
The
[第一補正量の算出方法]
スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの伝達特性の位相は、温度によって変化する。仮に、20℃環境における模擬伝達特性のみが記憶部16に記憶されており、実際の環境温度によらず常に20℃環境における模擬伝達特性が使用されたとすると、十分な騒音低減効果が得られない場合がある。
[Calculation method of the first correction amount]
The phase of the transfer characteristic from the position of the speaker SP0 to the position of the microphone M changes depending on the temperature. If only the simulated transfer characteristic in the 20° C. environment is stored in the
そこで、能動騒音低減装置10は、温度の実測値に応じて20℃環境における模擬伝達特性の位相を補正する。なお模擬伝達特性は、20℃以外の温度環境における模擬伝達特性であってもよい。
Therefore, the active
スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの伝達特性は、スピーカSP0の自体の伝達特性と、伝搬路(言い換えれば、音速)の伝達特性とが合わさったものである。したがって、伝達特性の位相が温度によって変化する主な要因としては、スピーカの温度特性、及び、伝搬路の温度特性の2つの要因が挙げられる。まず、スピーカの温度特性に起因する伝達特性の位相の変動に対応する第一補正量の算出方法について説明する。 The transfer characteristic from the position of the speaker SP0 to the position of the microphone M is a combination of the transfer characteristic of the speaker SP0 itself and the transfer characteristic of the propagation path (in other words, the speed of sound). Therefore, two main factors that cause the phase of the transfer characteristic to change with temperature are the temperature characteristic of the speaker and the temperature characteristic of the propagation path. First, a method of calculating the first correction amount corresponding to the variation in the phase of the transfer characteristic due to the temperature characteristic of the speaker will be described.
スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの伝達特性の位相は、スピーカSP0の最低共振周波数f0が温度に応じて変化することにより変動する。図6は、温度が−30℃から+60℃まで5℃刻みで変化した場合のスピーカSP0の伝達特性の位相を示す図である。図7は、温度が−30℃から+60℃まで5℃刻みで変化した場合のスピーカSP0の伝達特性の位相の、20℃環境における伝達特性の位相差分を示す図である。なお、図6及び図7の横軸は、周波数を示す。図6は、あるスピーカの伝達特性であり、伝達特性はスピーカごとに異なる。 The phase of the transfer characteristic from the position of the speaker SP0 to the position of the microphone M fluctuates as the lowest resonance frequency f0 of the speaker SP0 changes according to the temperature. FIG. 6 is a diagram showing the phase of the transfer characteristic of the speaker SP0 when the temperature changes from −30° C. to +60° C. in steps of 5° C. FIG. 7 is a diagram showing a phase difference of the transfer characteristic in the environment of 20° C. of the phase of the transfer characteristic of the speaker SP0 when the temperature changes from −30° C. to +60° C. in steps of 5° C. The horizontal axis of FIGS. 6 and 7 represents frequency. FIG. 6 shows the transfer characteristics of a certain speaker, and the transfer characteristics differ from speaker to speaker.
位相差分は、20℃環境におけるスピーカSP0の伝達特性の位相と、−30℃から+60℃までの各温度におけるスピーカSP0の伝達特性の位相との差分を示す。つまり、位相差分Δphase1(以下、Δp1と省略して記載される)は、20℃環境におけるスピーカSP0の伝達特性の位相phase(20℃)と、−30℃から+60℃までの各温度(T℃)におけるスピーカSP0の伝達特性の位相をphase(T℃)とすると、Δp1=phase(20℃)−phase(T℃)の式で表される。 The phase difference indicates the difference between the phase of the transfer characteristic of the speaker SP0 in a 20° C. environment and the phase of the transfer characteristic of the speaker SP0 at each temperature from −30° C. to +60° C. That is, the phase difference Δphase1 (hereinafter, abbreviated as Δp1) is the phase phase (20° C.) of the transfer characteristic of the speaker SP0 in the environment of 20° C. and each temperature (T° C.) from −30° C. to +60° C. ), the phase of the transfer characteristic of the speaker SP0 is represented as phase (T°C), and the expression is Δp1=phase (20°C)-phase (T°C).
図7に示される各温度の位相差分Δp1は、周波数fを変数とする一次式に近似することができる。つまり、この一次式の傾きをa、切片をbとすると、Δp1=a・f+bである。傾きa及び切片bをテーブル情報の形式で表すと、図8のようになる。図8は、各温度における傾きa及び切片bを示すテーブル情報の一例を示す図である。 The phase difference Δp1 at each temperature shown in FIG. 7 can be approximated to a linear expression having the frequency f as a variable. That is, if the slope of this linear expression is a and the intercept is b, then Δp1=a·f+b. FIG. 8 shows the slope a and the intercept b in the form of table information. FIG. 8 is a diagram showing an example of table information indicating the slope a and the intercept b at each temperature.
位相差分Δp1は、20℃環境における模擬伝達特性の位相を補正するための第一補正量に相当する。したがって、図8のテーブル情報が記憶部16に記憶されていれば、補正量算出部18は、記憶されたテーブル情報を参照することにより、第一補正量(つまり、位相差分Δp1)を算出することができる。補正量算出部18は、具体的には、テーブル情報を参照して、温度情報取得部17によって取得された温度情報が示す現在の温度に最も近い温度に対応付けられた傾きa及び切片bを特定することにより、第一補正量を算出することができる。
The phase difference Δp1 corresponds to the first correction amount for correcting the phase of the simulated transfer characteristic in the environment of 20°C. Therefore, if the table information of FIG. 8 is stored in the
なお、記憶部16にテーブル情報が記憶されることは必須ではない。図8に示されるテーブル情報の傾きa及び切片bのそれぞれは、環境温度Tを変数とした一次式に近似することができる。例えば、傾きa及び切片bは、以下の一次式に近似される。
In addition, it is not essential that the table information is stored in the
a(T)=0.0097T−0.1926
b(T)=−1.3427T+29.57
a(T)=0.0097T-0.1926
b(T)=-1.3427T+29.57
そうすると、図8のテーブル情報に代えて、補正式Δp1=a(T)・f+b(T)が記憶部16に記憶されていれば、補正量算出部18は、記憶された補正式を用いて、第一補正量(つまり、位相差分Δp1)を算出することができる。補正量算出部18は、具体的には、温度情報取得部17によって取得された温度情報が示す現在の温度を上記補正式に代入することにより、第一補正量を算出することができる。
Then, instead of the table information of FIG. 8, if the correction formula Δp1=a(T)·f+b(T) is stored in the
[第二補正量の算出方法]
次に、伝搬路(言い換えれば、音速)の温度特性に起因する伝達特性の位相の変動に対応する第二補正量の算出方法について説明する。
[Calculation method of second correction amount]
Next, a method of calculating the second correction amount corresponding to the variation in the phase of the transfer characteristic due to the temperature characteristic of the propagation path (in other words, the speed of sound) will be described.
スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの距離(つまり、伝搬路の長さ)をLとすると、環境温度Tのときの音の到達時間tと、環境温度T0(例えば、20℃)のときの到達時間t0の差分Δt(T)は、以下の式で表される。 When the distance from the position of the speaker SP0 to the position of the microphone M (that is, the length of the propagation path) is L, the arrival time t of the sound at the environmental temperature T and the environmental temperature T0 (for example, 20° C.) The difference Δt(T) in the arrival time t0 of is expressed by the following equation.
したがって、伝搬路の温度特性に起因する位相差分(つまり、第二補正量)Δphase2(以下、Δp2と省略して記載される)は、Δp2=Δt(T)・f・360となる。補正量算出部18は、このような式を用いて第二補正量を算出することができる。
Therefore, the phase difference (that is, the second correction amount) Δphase2 (hereinafter, abbreviated as Δp2) due to the temperature characteristic of the propagation path is Δp2=Δt(T)·f·360. The correction
以上より、第一補正量をΔp1、第二補正量をΔp2とすると、トータルの補正量は、Δp1+Δp2となる。模擬伝達特性の位相をpbとすると、補正後の模擬伝達特性の位相pcは、pc=pb−Δp1−Δp2となる。つまり、補正部14は、補正量算出部18によって算出された第一補正量、及び、補正量算出部18によって算出された第二補正量によって模擬伝達特性を補正することができる。なお、補正量算出部18は、第一補正量及び第二補正量の少なくとも一方を算出すればよい。
From the above, if the first correction amount is Δp1 and the second correction amount is Δp2, the total correction amount is Δp1+Δp2. When the phase of the simulated transfer characteristic is pb, the phase pc of the corrected simulated transfer characteristic is pc=pb−Δp1−Δp2. That is, the correction unit 14 can correct the simulated transfer characteristic by the first correction amount calculated by the correction
[第一補正量の算出方法の変形例]
スピーカSP0の温度特性は、スピーカSP0ごとに異なるため、第一補正量を算出するためのテーブル情報、及び、補正式は、スピーカSP0ごとに定められる。言い換えれば、第一補正量を算出するためのテーブル情報、及び、補正式は、スピーカSP0ごとにカスタマイズされる。ここで、スピーカSP0によっては、位相差分Δp1が1つの一次式で近似できない場合がある。図9は、このようなスピーカSP0の伝達特性の位相差分を示す図である。図9において実線は、伝達特性の位相差分を示し、破線は、近似式を示す。
[Modified Example of Calculation Method of First Correction Amount]
Since the temperature characteristics of the speaker SP0 are different for each speaker SP0, the table information for calculating the first correction amount and the correction formula are determined for each speaker SP0. In other words, the table information for calculating the first correction amount and the correction formula are customized for each speaker SP0. Here, depending on the speaker SP0, the phase difference Δp1 may not be approximated by one linear expression. FIG. 9 is a diagram showing the phase difference of the transfer characteristics of the speaker SP0. In FIG. 9, the solid line indicates the phase difference of the transfer characteristics, and the broken line indicates the approximate expression.
図9に示される伝達特性の位相差分は、220Hz付近に変曲点を有している。基準信号の周波数が220Hz以上である場合には、伝達特性は、基準信号の周波数を変数として、傾きが正の値となる一次式で近似することができる。一方、基準信号の周波数が220Hz未満である場合には、伝達特性の位相差分は、基準信号の周波数を変数として、傾きが負の値となる一次式で近似することができる。 The phase difference of the transfer characteristics shown in FIG. 9 has an inflection point near 220 Hz. When the frequency of the reference signal is 220 Hz or higher, the transfer characteristic can be approximated by a linear expression having a positive slope with the frequency of the reference signal as a variable. On the other hand, when the frequency of the reference signal is less than 220 Hz, the phase difference of the transfer characteristic can be approximated by a linear expression having a negative slope with the frequency of the reference signal as a variable.
このように伝達特性の位相差分を近似するために2種類の一次式が必要な場合、記憶部16には、2種類の一次式に対応して、第一テーブル情報、及び、第一テーブル情報と異なる第二テーブル情報の2種類のテーブル情報が記憶され、2種類のテーブル情報が基準信号の周波数に応じて切り替えられてもよい。同様に、記憶部16には、2種類の一次式に対応して、第一補正式、及び、第一補正式と異なる第二補正式の2種類の補正式が記憶され、2種類の補正式が基準信号の周波数に応じて切り替えられてもよい。図10は、テーブル情報(あるいは補正式)の切り替え処理を含む、第一補正量の算出動作のフローチャートである。
When two types of linear expressions are required to approximate the phase difference of the transfer characteristics in this way, the
補正量算出部18は、基準信号の周波数を周波数検出部12aから取得し(S21)、基準信号の周波数が所定値以上であるか否かを判定する(S22)。図9の例では、所定値は、220Hzであるが、この値はスピーカSP0としてどのようなスピーカが用いられるかによって変わるため、特に限定されない。
The
補正量算出部18は、基準信号の周波数が所定値以上であると判定すると(S22でYes)、第一テーブル情報(あるいは、第一補正式)を用いて第一補正量を算出する(S23)。一方、補正量算出部18は、基準信号の周波数が所定値未満であると判定すると(S22でNo)、第二テーブル情報(あるいは、第二補正式)を用いて第一補正量を算出する(S24)。
When the correction
このように補正量算出部18は、テーブル情報(あるいは補正式)の切り替え処理を行うことにより、変曲点を有する模擬伝達特性を適切に補正することができる。
In this way, the correction
[必要な記憶容量を低減できる効果]
以上説明したように、1つの模擬伝達特性が温度に応じて補正されれば、模擬伝達特性を各温度に対して複数準備しておき、模擬伝達特性を切り替える手法(以下、比較例の手法とも記載される)よりも情報の記憶に必要な記憶容量を減らすことができる効果が得られる。以下、このような効果について説明する。なお、以下では、4つのスピーカSP0、及び、4つのマイクロフォンMが用いられ、伝達特性の位相のデータサイズが2byte/Hzであり、周波数範囲が30Hz〜300Hz(つまり、データ数が271)であり、温度切り替え数が18(−30℃〜60℃の間で5℃間隔)であるという条件の下、必要な記憶容量などの比較が行われる。
[Effect of reducing required storage capacity]
As described above, if one simulated transfer characteristic is corrected according to the temperature, a plurality of simulated transfer characteristics are prepared for each temperature and the simulated transfer characteristic is switched (hereinafter, also referred to as a comparative example method). The effect of being able to reduce the storage capacity required for storing information than that described) is obtained. Hereinafter, such effects will be described. In the following, four speakers SP0 and four microphones M are used, the transfer characteristic phase data size is 2 bytes/Hz, and the frequency range is 30 Hz to 300 Hz (that is, the number of data is 271). Under the condition that the number of temperature switching is 18 (5° C. interval between −30° C. and 60° C.), the necessary storage capacity is compared.
比較例の手法においては、模擬伝達特性の位相のテーブル数は、スピーカSP0の数×マイクロフォンMの数4を16となる。そうすると、比較例の手法においては、2(byte)×16(テーブル数)×271(データ数)×18(温度切り替え数)=156Kbyteの記憶容量が必要である。 In the method of the comparative example, the number of tables of the phase of the simulated transfer characteristic is 16 when the number of speakers SP0×the number 4 of microphones M is 4. Then, in the method of the comparative example, a storage capacity of 2 (byte)×16 (the number of tables)×271 (the number of data)×18 (the number of temperature switching)=156 Kbytes is required.
これに対し、テーブル情報を用いて補正する手法を実現するためには、傾きa及び切片bの2つ(各々2byte)の情報が、4(スピーカSP0の数)×18(温度切り替え数)×2種類(注:変曲点がある場合に必要な2種類の意味)だけ記憶部16に記憶されていればよい。つまり、テーブル情報を用いて補正する手法においては、2(byte)×2(傾きa及び切片b)×4(スピーカSP0の数)×18(温度切り替え数)×2(種類)=576byteの記憶容量が必要である。
On the other hand, in order to realize the correction method using the table information, two pieces of information of the slope a and the intercept b (each 2 bytes) are 4 (the number of speakers SP0)×18 (the number of temperature switching)× Only two types (note: the two types of meanings necessary when there is an inflection point) are stored in the
このように、テーブル情報を用いて補正する手法は、比較例の手法よりも大幅に必要な記憶容量を低減することができる。 As described above, the method of correcting using the table information can significantly reduce the required storage capacity as compared with the method of the comparative example.
また、補正式を用いて補正する手法を実現するためには、a(T)の傾き及び切片、並びに、b(T)の傾き及び切片の4つ(各々2byte)の情報が、4(スピーカSP0の数)×2種類(注:変曲点がある場合に必要な2種類の意味)だけ記憶部16に記憶されていればよい。つまり、補正式を用いて補正する手法においては、2(byte)×4(a(T)の傾き及び切片、並びに、b(T)の傾き及び切片)×4(スピーカSP0の数)×2(種類)=64byteの記憶容量が必要である。
Further, in order to realize the correction method using the correction formula, four pieces of information of the inclination and intercept of a(T) and the inclination and intercept of b(T) (each 2 bytes) are 4 (speaker). Only the number of SP0)×2 types (note: the two types of meanings required when there is an inflection point) may be stored in the
このように、補正式を用いて補正する手法は、比較例の手法よりも大幅に必要な記憶容量を低減することができ、テーブル情報を用いて補正する手法よりもさらに必要な記憶容量を低減することができる。 As described above, the correction method using the correction formula can significantly reduce the required storage capacity as compared with the comparative example method, and further reduces the required storage capacity as compared with the correction method using the table information. can do.
[パラメータの設計数を低減できる効果]
また、テーブル情報を用いて補正する手法、及び、補正式を用いて補正する手法は、比較例の手法よりもパラメータの設計数を低減することができる。
[Effect of reducing the number of parameter designs]
Further, the method of correcting using the table information and the method of correcting using the correction formula can reduce the number of parameter designs as compared with the method of the comparative example.
比較例の手法は、16(テーブル数)×271(データ数)×18(温度切り替え数)=78048個のパラメータの設計が必要である。 The method of the comparative example requires the design of 16 (number of tables)×271 (number of data)×18 (number of temperature switching)=78048 parameters.
これに対し、テーブル情報を用いて補正する手法を実現するためには、4つの周波数レンジを設計し、かつ、傾きa及び切片bの2つを18組(温度切り替え数)準備すればよい。つまり、テーブル情報を用いて補正する手法は、4(周波数レンジ)+2(傾きa及び切片b)×18(温度切り替え数)=40パラメータの設計が必要である。 On the other hand, in order to realize the correction method using the table information, it is only necessary to design four frequency ranges and prepare two sets of the inclination a and the intercept b (the number of temperature switching). That is, the method of correction using the table information requires the design of 4 (frequency range)+2 (slope a and intercept b)×18 (temperature switching number)=40 parameters.
このように、テーブル情報を用いて補正する手法は、比較例の手法よりも大幅に必要なパラメータの設計数を低減することができる。 As described above, the method of correcting using the table information can significantly reduce the number of required parameter designs as compared with the method of the comparative example.
また、補正式を用いて補正する手法を実現するためには、4つの周波数レンジを設計し、かつ、a(T)の傾き及び切片、並びに、b(T)の傾き及び切片の4つを準備すればよい。つまり、補正式を用いて補正する手法は、4(周波数レンジ)+4(a(T)の傾き及び切片、並びに、b(T)の傾き及び切片)=8パラメータの設計が必要である。 Further, in order to realize a method of correcting using a correction formula, four frequency ranges are designed, and four slopes and intercepts of a(T) and slopes and intercepts of b(T) are set. Just prepare. That is, the method of correcting using the correction formula requires designing 4 (frequency range)+4 (a(T) slope and intercept, and b(T) slope and intercept)=8 parameters.
このように、補正式を用いて補正する手法は、比較例の手法よりも大幅に必要なパラメータの設計数を低減することができ、テーブル情報を用いて補正する手法よりもさらに必要なパラメータの設計数を低減することができる。 As described above, the method of correcting using the correction formula can significantly reduce the number of required parameters to be designed as compared with the method of the comparative example, and the method of correcting the required parameters more than the method of correcting using the table information. The number of designs can be reduced.
[情報処理量を低減できる効果]
また、テーブル情報を用いて補正する手法、及び、補正式を用いて補正する手法は、比較例の手法よりも情報処理量を低減することができる。
[Effect of reducing the amount of information processing]
Further, the correction method using the table information and the correction method using the correction formula can reduce the amount of information processing as compared with the method of the comparative example.
比較例の手法では、補正量算出部18は、温度情報取得部17によって取得された温度情報が示す温度に対応する模擬伝達特性を記憶部16から取得するために、16(テーブル数)×271(データ数)=4336回のロード処理を行う必要がある。
In the method of the comparative example, the correction
これに対し、テーブル情報を用いて補正する手法では、補正量算出部18は、温度情報取得部17によって取得された温度情報が示す温度に対応する傾きa及び切片bを記憶部16から読み出せばよい。つまり、必要なロード処理は2回である。その後、模擬伝達特性を補正する演算として3回のスカラ演算を16回繰り返す必要がある。つまり、合計48回のスカラ演算が必要となる。
On the other hand, in the method of correcting using the table information, the correction
このように、テーブル情報を用いて補正する手法は、比較例の手法よりもロード処理の回数を大幅に低減することができる。 As described above, the method of using the table information for correction can significantly reduce the number of load processes as compared with the method of the comparative example.
また、補正式を用いて補正する手法では、補正量算出部18は、温度情報取得部17によって取得された温度情報が示す温度に対応する、a(T)の傾き及び切片、並びに、b(T)の傾き及び切片を記憶部16から読み出せばよい。つまり、必要なロード処理は4回である。その後、a(T)を算出するために2回のスカラ演算が必要となり、b(T)を算出するために2回のスカラ演算が必要となり、模擬伝達特性を補正する演算として3回のスカラ演算を16回繰り返す必要がある。つまり、合計52回のスカラ演算が必要となる。
Further, in the method of correcting using the correction formula, the correction
このように、補正式を用いて補正する手法は、比較例の手法よりもロード処理の回数を大幅に低減することができる。 As described above, the method of correcting using the correction formula can significantly reduce the number of load processes as compared with the method of the comparative example.
[まとめ]
以上説明したように、能動騒音低減装置10は、所定の空間56内の騒音を低減する能動騒音低減装置である。能動騒音低減装置10は、騒音と相関を有する参照信号が入力される参照信号入力端子11aと、入力された参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部12と、生成された基準信号に適応フィルタを適用することにより、騒音を低減するためのキャンセル音の出力に用いられるキャンセル信号を生成する適応フィルタ部13と、生成されたキャンセル信号をスピーカに出力するためのキャンセル信号出力端子11cと、キャンセル音と、騒音との干渉による残留音に対応する誤差信号がマイクロフォンMから入力される誤差信号入力端子11bと、所定の空間56の温度を示す温度情報を取得する温度情報取得部17と、取得された温度情報に基づいて、スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性の位相の補正に用いられる、スピーカSP0の温度特性の影響を低減するための第一補正量を算出する補正量算出部18と、算出された第一補正量によって補正された模擬伝達特性を基準信号に適用した補正後基準信号を生成する補正部14と、誤差信号と、生成された補正後基準信号とを用いて、適応フィルタの係数を逐次更新するフィルタ係数更新部15とを備える。参照信号入力端子11aは、参照信号入力部の一例であり、キャンセル信号出力端子11cは、キャンセル信号出力部の一例であり、誤差信号入力端子11bは、誤差信号入力部の一例である。
[Summary]
As described above, the active
このような能動騒音低減装置10は、スピーカSP0の温度特性を考慮して模疑伝達特性を補正することができる。したがって、能動騒音低減装置10は、温度が変化したときの騒音低減効果の低下を抑制することができる。
Such an active
また、例えば、補正量算出部18は、取得された温度情報と所定の補正式とに基づいて、第一補正量を算出する。所定の補正式は、例えば、Δp1=a(T)・f+b(T)である。
Further, for example, the correction
このような能動騒音低減装置10は、記憶部16に記憶される補正に必要な情報の量を低減しつつ、模擬伝達特性を補正することができる。
Such an active
また、例えば、所定の補正式は、周波数を変数とする一次関数であり、一次関数の傾きa(T)及び切片b(T)のそれぞれは、温度を変数とする一次関数である。 Further, for example, the predetermined correction formula is a linear function having a frequency as a variable, and each of the slope a(T) and the intercept b(T) of the linear function is a linear function having a temperature as a variable.
このような能動騒音低減装置10は、a(T)の傾き及び切片、並びに、b(T)の傾き及び切片の4つの情報が記憶部16に記憶されていれば、第一補正量を算出することができる。
Such an active
また、例えば、補正量算出部18は、基準信号の周波数が所定値以上である場合には、所定の補正式として第一補正式を用いて第一補正量を算出し、基準信号の周波数が所定値未満である場合には、所定の補正式として第一補正式と異なる第二補正式を用いて第一補正量を算出する。
Further, for example, when the frequency of the reference signal is equal to or higher than the predetermined value, the correction
このような能動騒音低減装置10は、補正式の切り替え処理を行うことにより、変曲点を有する模擬伝達特性を適切に補正することができる。なお、伝達特性に変曲点が2つ以上ある場合には、3つ以上の補正式の切り替え処理が行われてもよい。
Such an active
また、例えば、補正量算出部18は、取得された温度情報と所定のテーブル情報とに基づいて、第一補正量を算出する。所定のテーブル情報は、例えば、図8に示されるようなテーブル情報である。
Further, for example, the correction
このような能動騒音低減装置10は、記憶部16に記憶される補正に必要な情報の量を低減して伝達特性を補正することができる。
Such an active
また、例えば、補正量算出部18は、基準信号の周波数が所定値以上である場合には、所定のテーブル情報として第一テーブル情報を用いて前記第一補正量を算出し、基準信号の周波数が所定値未満である場合には、所定のテーブル情報として第一テーブル情報と異なる第二テーブル情報を用いて第一補正量を算出する。
Further, for example, when the frequency of the reference signal is equal to or higher than a predetermined value, the correction
このような能動騒音低減装置10は、テーブル情報の切り替え処理を行うことにより、変曲点を有する模擬伝達特性を適切に補正することができる。なお、伝達特性に変曲点が2つ以上ある場合には、3つ以上のテーブル情報の切り替え処理が行われてもよい。
The active
また、例えば、補正量算出部18は、さらに、取得された温度情報に基づいて、伝達特性の位相の補正に用いられる、温度に応じた音速の変化の影響を低減するための第二補正量を算出する。補正部14は、算出された第一補正量及び算出された第二補正量によって補正された伝達特性を基準信号に適用した補正後基準信号を生成する。
Further, for example, the correction
このような能動騒音低減装置10は、スピーカSP0の温度特性、及び、音速の温度変化の両方を考慮して伝達特性を補正することができる。したがって、能動騒音低減装置10は、温度が変化したときの騒音低減効果の低下を抑制することができる。
The active
また、能動騒音低減装置10などのコンピュータによって実行される騒音低減方法は、所定の空間56内の騒音を低減する騒音低減方法である。騒音低減方法は、騒音と相関を有する参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、生成された基準信号に適応フィルタを適用することにより、騒音を低減するためのキャンセル音の出力に用いられるキャンセル信号を生成し、生成されたキャンセル信号をスピーカに出力し、所定の空間56の温度を示す温度情報に基づいて、スピーカSP0の位置からマイクロフォンMの位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性の位相の補正に用いられる、スピーカSP0の温度特性の影響を低減するための第一補正量を算出し、算出された第一補正量によって補正された模擬伝達特性を基準信号に適用した補正後基準信号を生成し、マイクロフォンMから出力される誤差信号であってキャンセル音及び騒音の干渉による残留音に対応する誤差信号と、生成された補正後基準信号とを用いて、適応フィルタの係数を逐次更新する。
A noise reduction method executed by a computer such as the active
このような騒音低減方法は、スピーカSP0の温度特性を考慮して模疑伝達特性を補正することができる。したがって、騒音低減方法は、温度が変化したときの騒音低減効果の低下を抑制することができる。 In such a noise reduction method, the pseudo transmission characteristic can be corrected in consideration of the temperature characteristic of the speaker SP0. Therefore, the noise reduction method can suppress the reduction of the noise reduction effect when the temperature changes.
(その他の実施の形態)
以上、実施の形態について説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
Although the embodiments have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments.
上記実施の形態に係る能動騒音低減装置は、車両以外の移動体装置に搭載されてもよい。移動体装置は、例えば、航空機または船舶であってもよい。また、本開示は、このような車両以外の移動体装置として実現されてもよい。 The active noise reduction device according to the above embodiment may be mounted on a mobile device other than a vehicle. The mobile device may be, for example, an aircraft or a ship. Further, the present disclosure may be realized as a mobile device other than such a vehicle.
また、上記実施の形態に係る能動騒音低減装置の構成は、一例である。例えば、能動騒音低減装置は、D/A変換器、フィルタ、電力増幅器、または、A/D変換器などの構成要素を含んでもよい。 Further, the configuration of the active noise reduction device according to the above embodiment is an example. For example, the active noise reduction device may include components such as a D/A converter, a filter, a power amplifier, or an A/D converter.
また、上記実施の形態に係る能動騒音低減装置が行う処理は、一例である。例えば、上記実施の形態で説明されたデジタル信号処理の一部がアナログ信号処理によって実現されてもよい。 Further, the processing performed by the active noise reduction device according to the above embodiment is an example. For example, part of the digital signal processing described in the above embodiment may be realized by analog signal processing.
また、例えば、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, another processing unit may execute the process executed by the specific processing unit. Further, the order of the plurality of processes may be changed, or the plurality of processes may be executed in parallel.
また、上記実施の形態において、各構成要素は、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, each component may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
また、各構成要素は、ハードウェアによって実現されてもよい。例えば、各構成要素は、回路(または集積回路)でもよい。これらの回路は、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。 Further, each component may be realized by hardware. For example, each component may be a circuit (or integrated circuit). These circuits may form one circuit as a whole or may be separate circuits. Further, each of these circuits may be a general-purpose circuit or a dedicated circuit.
また、本開示の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 In addition, the general or specific aspects of the present disclosure may be realized by a non-transitory recording medium such as a system, an apparatus, a method, an integrated circuit, a computer program, or a computer-readable CD-ROM. Further, the system, the device, the method, the integrated circuit, the computer program, and the computer-readable non-transitory recording medium may be implemented in any combination.
例えば、本開示は、能動騒音低減装置(コンピュータまたはDSP)が実行する騒音低減方法として実現されてもよいし、上記騒音低減方法をコンピュータまたはDSPに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。また、本開示は、上記実施の形態に係る能動騒音低減装置と、スピーカと、マイクロフォンとを備える移動体装置または騒音低減システムとして実現されてもよい。 For example, the present disclosure may be realized as a noise reduction method executed by an active noise reduction device (computer or DSP), or may be realized as a program for causing the computer or DSP to execute the noise reduction method. Further, the present disclosure may be realized as a mobile device or a noise reduction system including the active noise reduction device according to the above-described embodiment, a speaker, and a microphone.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。 In addition, it is realized by making various modifications to those embodiments by those skilled in the art, or by arbitrarily combining the components and functions of the embodiments without departing from the spirit of the present disclosure. The present disclosure also includes the forms.
本開示の騒音低減装置は、例えば、車室内の騒音を低減することができる装置として有用である。 The noise reduction device of the present disclosure is useful, for example, as a device that can reduce noise in the vehicle interior.
10 能動騒音低減装置
11a 参照信号入力端子
11b 誤差信号入力端子
11c キャンセル信号出力端子
11d 温度情報入力端子
12 基準信号生成部
12a 周波数検出部
12b 正弦波生成部
12c 余弦波生成部
13 適応フィルタ部
13a 第1フィルタ
13b 第2フィルタ
13c 加算部
14 補正部
14a 制御部
14b 第1補正信号生成部
14c 第2補正信号生成部
15 フィルタ係数更新部
15a 第1更新部
15b 第2更新部
16 記憶部
17 温度情報取得部
18 補正量算出部
30 受聴者
50 車両
51 エンジン
52 エンジン制御部
54 温度センサ
55 車両本体
56 空間
M マイクロフォン
SP0 スピーカ
10 Active
Claims (15)
前記騒音と相関を有する参照信号が入力される参照信号入力部と、
入力された前記参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部と、
生成された前記基準信号に適応フィルタを適用することにより、前記騒音を低減するためのキャンセル音の出力に用いられるキャンセル信号を生成する適応フィルタ部と、
生成された前記キャンセル信号をスピーカに出力するためのキャンセル信号出力部と、
前記キャンセル音と、前記騒音との干渉による残留音に対応する誤差信号がマイクロフォンから入力される誤差信号入力部と、
前記所定の空間の温度を示す温度情報を取得する温度情報取得部と、
取得された前記温度情報に基づいて、前記スピーカの位置から前記マイクロフォンの位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性の位相の補正に用いられる、前記スピーカの温度特性の影響を低減するための第一補正量を算出する補正量算出部と、
算出された前記第一補正量によって補正された前記模擬伝達特性を前記基準信号に適用した補正後基準信号を生成する補正部と、
前記誤差信号と、生成された前記補正後基準信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新するフィルタ係数更新部とを備える
能動騒音低減装置。 An active noise reduction device for reducing noise in a predetermined space,
A reference signal input unit to which a reference signal having a correlation with the noise is input,
A reference signal generation unit that generates a reference signal having a frequency specified based on the input reference signal;
By applying an adaptive filter to the generated reference signal, an adaptive filter unit that generates a cancellation signal used to output a cancellation sound for reducing the noise,
A cancel signal output unit for outputting the generated cancel signal to a speaker,
An error signal input unit in which an error signal corresponding to a residual sound caused by interference between the cancel sound and the noise is input from a microphone,
A temperature information acquisition unit that acquires temperature information indicating the temperature of the predetermined space,
Based on the acquired temperature information, used for correcting the phase of the simulated transfer characteristic that simulates the transfer characteristic from the position of the speaker to the position of the microphone, for reducing the influence of the temperature characteristic of the speaker. A correction amount calculation unit for calculating one correction amount;
A correction unit that generates a corrected reference signal by applying the simulated transfer characteristic corrected by the calculated first correction amount to the reference signal;
An active noise reduction device comprising: a filter coefficient updating unit that sequentially updates the coefficient of the adaptive filter using the error signal and the generated corrected reference signal.
請求項1に記載の能動騒音低減装置。 The active noise reduction device according to claim 1, wherein the correction amount calculation unit calculates the first correction amount based on the acquired temperature information and a predetermined correction formula.
前記一次関数の傾き及び切片のそれぞれは、温度を変数とする一次関数である
請求項2に記載の能動騒音低減装置。 The predetermined correction formula is a linear function with frequency as a variable,
The active noise reduction device according to claim 2, wherein each of the slope and the intercept of the linear function is a linear function having temperature as a variable.
前記基準信号の周波数が所定値以上である場合には、前記所定の補正式として第一補正式を用いて前記第一補正量を算出し、
前記基準信号の周波数が所定値未満である場合には、前記所定の補正式として前記第一補正式と異なる第二補正式を用いて前記第一補正量を算出する
請求項2または3に記載の能動騒音低減装置。 The correction amount calculation unit,
When the frequency of the reference signal is equal to or higher than a predetermined value, the first correction amount is calculated using the first correction formula as the predetermined correction formula,
The first correction amount is calculated using a second correction formula different from the first correction formula as the predetermined correction formula when the frequency of the reference signal is less than a predetermined value. Active noise reduction device.
請求項1に記載の能動騒音低減装置。 The active noise reduction device according to claim 1, wherein the correction amount calculation unit calculates the first correction amount based on the acquired temperature information and predetermined table information.
前記基準信号の周波数が所定値以上である場合には、前記所定のテーブル情報として第一テーブル情報を用いて前記第一補正量を算出し、
前記基準信号の周波数が所定値未満である場合には、前記所定のテーブル情報として前記第一テーブル情報と異なる第二テーブル情報を用いて前記第一補正量を算出する
請求項5に記載の能動騒音低減装置。 The correction amount calculation unit,
When the frequency of the reference signal is equal to or higher than a predetermined value, the first correction amount is calculated using the first table information as the predetermined table information,
The active amount according to claim 5, wherein when the frequency of the reference signal is less than a predetermined value, second table information different from the first table information is used as the predetermined table information. Noise reduction device.
前記補正部は、算出された前記第一補正量及び算出された前記第二補正量によって補正された前記模擬伝達特性を前記基準信号に適用した前記補正後基準信号を生成する
請求項1〜6のいずれか1項に記載の能動騒音低減装置。 The correction amount calculation unit further uses, based on the acquired temperature information, a second correction amount for reducing the influence of a change in sound velocity depending on temperature, which is used for correcting the phase of the simulated transfer characteristic. Calculate,
The correction unit generates the corrected reference signal by applying the simulated transfer characteristic corrected by the calculated first correction amount and the calculated second correction amount to the reference signal. The active noise reduction device according to claim 1.
前記スピーカと、
前記マイクロフォンとを備える
移動体装置。 An active noise reduction device according to any one of claims 1 to 7,
The speaker,
A mobile device comprising the microphone.
前記騒音と相関を有する参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、
生成された前記基準信号に適応フィルタを適用することにより、前記騒音を低減するためのキャンセル音の出力に用いられるキャンセル信号を生成し、
生成された前記キャンセル信号をスピーカに出力し、
前記所定の空間の温度を示す温度情報に基づいて、前記スピーカの位置からマイクロフォンの位置までの伝達特性を模擬した模擬伝達特性の位相の補正に用いられる、前記スピーカの温度特性の影響を低減するための第一補正量を算出し、
算出された前記第一補正量によって補正された前記模擬伝達特性を前記基準信号に適用した補正後基準信号を生成し、
前記マイクロフォンから出力される誤差信号であって前記キャンセル音及び前記騒音の干渉による残留音に対応する誤差信号と、生成された前記補正後基準信号とを用いて、前記適応フィルタの係数を逐次更新する
騒音低減方法。 A noise reduction method for reducing noise in a predetermined space,
Generating a reference signal having a frequency specified based on a reference signal having a correlation with the noise;
By applying an adaptive filter to the generated reference signal, to generate a cancellation signal used to output a cancellation sound to reduce the noise,
Output the generated cancellation signal to the speaker,
Based on temperature information indicating the temperature of the predetermined space, the influence of the temperature characteristic of the speaker, which is used for correcting the phase of the simulated transfer characteristic that simulates the transfer characteristic from the position of the speaker to the position of the microphone, is reduced. Calculate the first correction amount for
Generating a corrected reference signal by applying the simulated transfer characteristic corrected by the calculated first correction amount to the reference signal,
The coefficient of the adaptive filter is sequentially updated using an error signal output from the microphone and corresponding to a residual sound due to the interference of the cancel sound and the noise, and the generated corrected reference signal. How to reduce noise.
請求項9に記載の騒音低減方法。 The noise reduction method according to claim 9, wherein in the calculation of the first correction amount, the first correction amount is calculated based on the acquired temperature information and a predetermined correction formula.
前記一次関数の傾き及び切片のそれぞれは、温度を変数とする一次関数である
請求項10に記載の騒音低減方法。 The predetermined correction formula is a linear function with frequency as a variable,
The noise reduction method according to claim 10, wherein each of the slope and the intercept of the linear function is a linear function having temperature as a variable.
前記基準信号の周波数が所定値以上である場合には、前記所定の補正式として第一補正式を用いて前記第一補正量が算出され、
前記基準信号の周波数が所定値未満である場合には、前記所定の補正式として前記第一補正式と異なる第二補正式を用いて前記第一補正量が算出される
請求項10または11に記載の騒音低減方法。 In the calculation of the first correction amount,
When the frequency of the reference signal is equal to or higher than a predetermined value, the first correction amount is calculated using a first correction formula as the predetermined correction formula,
When the frequency of the reference signal is less than a predetermined value, the first correction amount is calculated using a second correction formula different from the first correction formula as the predetermined correction formula. Described noise reduction method.
請求項9に記載の騒音低減方法。 The noise reduction method according to claim 9, wherein in the calculation of the first correction amount, the first correction amount is calculated based on the acquired temperature information and predetermined table information.
前記基準信号の周波数が所定値以上である場合には、前記所定のテーブル情報として第一テーブル情報を用いて前記第一補正量が算出され、
前記基準信号の周波数が所定値未満である場合には、前記所定のテーブル情報として前記第一テーブル情報と異なる第二テーブル情報を用いて前記第一補正量が算出される
請求項13に記載の騒音低減方法。 In the calculation of the first correction amount,
When the frequency of the reference signal is equal to or higher than a predetermined value, the first correction amount is calculated using the first table information as the predetermined table information,
The first correction amount is calculated using second table information different from the first table information as the predetermined table information when the frequency of the reference signal is less than a predetermined value. Noise reduction method.
前記補正後基準信号の生成においては、算出された前記第一補正量及び算出された前記第二補正量によって補正された前記模擬伝達特性を前記基準信号に適用した前記補正後基準信号が生成される
請求項9〜14のいずれか1項に記載の騒音低減方法。 The noise reduction method further calculates a second correction amount for reducing the influence of a change in sound velocity according to temperature, which is used for correcting the phase of the simulated transfer characteristic, based on the acquired temperature information. Then
In the generation of the corrected reference signal, the corrected reference signal is generated by applying the simulated transfer characteristic corrected by the calculated first correction amount and the calculated second correction amount to the reference signal. The noise reduction method according to any one of claims 9 to 14.
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