JP2744095B2 - Active silencer - Google Patents

Active silencer

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JP2744095B2 JP1311389A JP31138989A JP2744095B2 JP 2744095 B2 JP2744095 B2 JP 2744095B2 JP 1311389 A JP1311389 A JP 1311389A JP 31138989 A JP31138989 A JP 31138989A JP 2744095 B2 JP2744095 B2 JP 2744095B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、騒音などを能動的に消音する能動消音装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an active silencer that silences noise and the like actively.

(従来の技術) 最近、如何にして騒音をなくすかと言う点に多くの関
心が寄せられている。そして、これに対する種々の提案
もなされている。能動消音装置の使用もその1つであ
る。
(Prior Art) Recently, much attention has been paid to how to eliminate noise. Various proposals have been made for this. The use of active silencers is one of them.

能動消音装置は、センサで検出された音響信号を信号
処理装置で加工して得られた信号で電気音響変換器を制
御することによって制御対象点における音響を能動的に
消音するように構成されている。
The active silencer is configured to actively muffle sound at a control target point by controlling an electroacoustic transducer with a signal obtained by processing an acoustic signal detected by a sensor with a signal processing device. I have.

第3図には能動消音装置を使って電気冷蔵庫の機械室
からコンプレッサの駆動音が外部へ漏れ出るのを防止す
るようにした例が示されている。すなわち、図中1は機
械室を構成するダクトを示し、2はダクト1に設けられ
た排熱用の開口部を示し、3はダクト1内に収容された
コンプレッサを示している。コンプレッサ3は、通常、
騒音を発生する。この騒音は開口部2を通って外部へ漏
れる。したがって、電気冷蔵庫の近くでは耳ざわりなコ
ンプレッサ音が聞こえることになる。そこで、能動消音
装置11を使って開口部2から音が外部に漏れないように
している。能動消音装置11は、マイクロホン等のセンサ
12でコンプレッサ音を検出し、この検出信号を信号処理
装置13で加工し、この加工された信号でスピーカ等の電
気音響変換器14を駆動する。このとき、信号処理装置13
は、開口部2においてコンプレッサ音と逆位相で同一振
幅の付加音が電気音響変換器14から出力されるような制
御信号を作成する。
FIG. 3 shows an example in which an active silencer is used to prevent the drive noise of the compressor from leaking out of the machine room of the electric refrigerator to the outside. That is, in the drawing, reference numeral 1 denotes a duct constituting the machine room, 2 denotes an opening for exhaust heat provided in the duct 1, and 3 denotes a compressor housed in the duct 1. Compressor 3 is usually
Generates noise. This noise leaks outside through the opening 2. Therefore, a harsh compressor sound can be heard near the electric refrigerator. Therefore, the active silencer 11 is used to prevent sound from leaking from the opening 2 to the outside. The active silencer 11 is a sensor such as a microphone.
The compressor sound is detected at 12, the detected signal is processed by the signal processing device 13, and the processed signal is used to drive an electroacoustic transducer 14 such as a speaker. At this time, the signal processing device 13
Creates a control signal that causes the electroacoustic transducer 14 to output an additional sound having the same amplitude and opposite phase as the compressor sound in the opening 2.

ところで、このような能動消音装置11は、通常、信号
処理装置13での付加音信号作成をディジタルシグナルプ
ロセッサで行わせるようにしている。すなわち、センサ
12で検出された信号をA/D変換器でディジタル化し、こ
れにディジタルフィルタでフィルタ演算処理を施し、そ
の結果をD/A変換器でアナログ化して電気音響変換器14
に与える。なお、フィルタ特性は、測定あるいは演算で
求め、ディジタルフィルタ係数として予めセットしてお
く。装置によっては、消音効果が最大となるようにディ
ジタルフィルタ係数を適応的に更新する適応型フィルタ
方式を採用したものもある。
By the way, such an active silencer 11 normally causes the digital signal processor to generate an additional sound signal in the signal processor 13. That is, the sensor
The signal detected at 12 is digitized by an A / D converter, and the digital signal is subjected to filter operation processing by a digital filter, and the result is converted to an analog signal by a D / A converter.
Give to. The filter characteristics are obtained by measurement or calculation, and are set in advance as digital filter coefficients. Some devices employ an adaptive filter system that adaptively updates digital filter coefficients so as to maximize the silencing effect.

しかしながら、上記のように構成された能動消音装置
にあっては次のような問題があった。すなわち、騒音源
で発生する騒音のレベルが時間的に変化するような場
合、ディジタルシグナルプロセッサを使って消音するに
は、その音の最大レベルでも歪まないように入力ゲイン
を選ぶ必要がある。たとえば、第3図に示す例におい
て、コンプレッサ3の起動時における音のレベルは、第
2図に示すように、定常運転時のレベルに較べて10dB以
上も大きい。したがって、ディジタルシグナルプロセッ
サの、特にA/D変換器は起動音を処理できる必要があ
る。しかし、このように起動音を処理できるようにする
と、定常運転時には音のレベルが低いことからして、A/
D変換器のビット分解能が起動時に較べて悪くなる。能
動制御で消音効果を得るには、位相と振幅を精度良く合
わせる必要があるが、上記のように演算のビット長を有
効に使うことができないと、A/D変換での量子化誤差に
よる量子化歪や、演算過程での計算結果の切り捨て丸め
に伴う量子化誤差の有限語長による誤差が影響して精度
が得られず、消音効果が劣化することになる。特に、第
2図に示すように、通常時はレベルは低く、時折大きな
レベルとなる音源を対象にした場合には良好な消音効果
は得られない。また、適応型フィルタ方式を採用した場
合には、入力レベルが適応速度に関係し、レベルが低い
場合には遅くなるので、求まるフィルタ特性も精度の悪
いものとなる。
However, the active silencer configured as described above has the following problems. That is, in the case where the level of the noise generated from the noise source changes with time, in order to mute using the digital signal processor, it is necessary to select an input gain so that the maximum level of the sound is not distorted. For example, in the example shown in FIG. 3, the sound level when the compressor 3 is started is, as shown in FIG. 2, 10 dB or more higher than the level during steady operation. Therefore, the digital signal processor, especially the A / D converter, needs to be able to process the start-up sound. However, if the start-up sound can be processed in this way, the A / A
The bit resolution of the D converter is worse than at startup. In order to obtain a noise reduction effect by active control, it is necessary to precisely match the phase and amplitude.However, if the bit length of the operation cannot be used effectively as described above, the quantization error due to the quantization error in A / D conversion Accuracy cannot be obtained due to the influence of quantization distortion and the error due to the finite word length of the quantization error due to rounding down of the calculation result in the calculation process, and the noise reduction effect is degraded. In particular, as shown in FIG. 2, a good noise reduction effect cannot be obtained when a sound source having a low level at normal times and a occasionally high level is targeted. Further, when the adaptive filter system is adopted, the input level is related to the adaptation speed, and when the level is low, the input level becomes slow, so that the obtained filter characteristic becomes inaccurate.

このようなことから、良好な消音効果を得るには、演
算ビットを常に有効に使う必要があるが、従来の装置で
はこれを実現できない問題があった。
For this reason, in order to obtain a good silencing effect, it is necessary to always use the operation bits effectively, but there is a problem that this cannot be realized by the conventional device.

(発明が解決しようとする課題) 上述の如く、従来の能動消音装置にあっては、特に検
出音のレベルが低いときに十分な精度が得られず、良好
な消音特性を発揮できない問題があった。そこで本発明
は、検出音のレベルが変動しても常に良好な消音特性を
発揮する能動消音装置を提供することを目的としてい
る。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional active silencer, there is a problem that sufficient accuracy cannot be obtained especially when the level of the detected sound is low, and good silencing characteristics cannot be exhibited. Was. Therefore, an object of the present invention is to provide an active silencer that always exhibits good silencing characteristics even when the level of a detected sound fluctuates.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は、センサで検出
された音響信号を信号処理装置で加工して得られた信号
で電気音響変換器を制御することによって制御対象点に
おける音響を能動的に消音するようにした能動消音装置
において、センサと信号処理装置との間に設けられた入
力側ゲインコントローラと、信号処理装置と電気音響変
換器との間に設けられた出力側ゲインコントローラと、
入力側ゲインコントールセンサの入力端信号レベルに対
応させて全体のゲインを一定に保持した条件で信号処理
装置の精度および分解能を一定に保つべく入力側ゲイン
コントローラおよび出力側ゲインコントローラのゲイン
を制御するゲイン制御手段とを備えたことを特徴として
いる。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides an electroacoustic transducer using a signal obtained by processing an acoustic signal detected by a sensor with a signal processing device. An active silencer in which a sound at a control target point is actively silenced by controlling an input side gain controller provided between a sensor and a signal processing device, a signal processing device and an electroacoustic transducer An output gain controller provided between
The gains of the input-side gain controller and the output-side gain controller are controlled so that the accuracy and resolution of the signal processing device are kept constant under the condition that the overall gain is kept constant corresponding to the input terminal signal level of the input-side gain control sensor. Gain control means.

(作 用) ゲイン制御手段は、入力端信号レベルをモニタし、入
力信号レベルが低いときには入力側ゲインコントローラ
のゲインを上げ、その代わりに出力側ゲインコントロー
ラのゲインを下げる。また、入力信号レベルが高いとき
には入力側ゲインコントローラのゲインを下げ、その代
わりに出力側ゲインコントローラのゲインを上げる。こ
の場合、ゲイン制御手段は、信号処理装置内の前段に位
置するA/D変換器の語長が常にフルに使われる(ただ
し、オーバフローやアンダーフローはしないように)よ
うに入力側ゲインコントローラのゲインを制御する。
(Operation) The gain control means monitors the input end signal level, and when the input signal level is low, increases the gain of the input side gain controller and decreases the gain of the output side gain controller instead. When the input signal level is high, the gain of the input-side gain controller is decreased, and instead, the gain of the output-side gain controller is increased. In this case, the gain control means controls the input-side gain controller so that the word length of the A / D converter located at the preceding stage in the signal processing device is always fully used (however, so as not to cause overflow or underflow). Control the gain.

(実施例) 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。(Example) Hereinafter, an example is described, referring to drawings.

第1図には本発明の一実施例に係る能動消音装置が示
されている。
FIG. 1 shows an active silencer according to an embodiment of the present invention.

図中、21は制御対象音を検出するためのセンサを示し
ている。このセンサ21の出力信号は、直接あるいは図示
しない増幅器を介して電子ボリュウムによって構成され
た入力側ゲインコントローラ22に導入される。そして、
入力側ゲインコントローラ22を通った信号は信号処理装
置23に導入される。
In the figure, reference numeral 21 denotes a sensor for detecting a control target sound. The output signal of the sensor 21 is introduced to an input-side gain controller 22 composed of an electronic volume directly or via an amplifier (not shown). And
The signal that has passed through the input-side gain controller 22 is introduced into the signal processing device 23.

信号処理装置23はディジタルシグナルプロセッサであ
って、入力側ゲインコントローラ22を通った信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換器24と、このA/D変換器24
の出力をフィルタリング処理して消音に必要な二次付加
音信号を作成するディジタルフィルタ25と、ディジタル
フィルタ25の出力をアナログ信号に変換するD/A変換器2
6とで構成されている。
The signal processing device 23 is a digital signal processor, and includes an A / D converter 24 for converting a signal passed through the input-side gain controller 22 into a digital signal, and an A / D converter 24.
A digital filter 25 that filters the output of the digital filter to create a secondary additional sound signal required for silencing, and a D / A converter 2 that converts the output of the digital filter 25 to an analog signal
It is composed of six.

そして、D/A変換器26の出力は電子ボリュウムで構成
された出力側ゲインコントローラ27を介して発音用の電
気音響変換器28に与えられる。
The output of the D / A converter 26 is provided to an electroacoustic transducer 28 for sound generation via an output-side gain controller 27 composed of an electronic volume.

一方、入力側ゲインコントローラ22および出力側ゲイ
ンコントローラ27を制御するためのゲイン制御器29が設
けられている。このゲイン制御器29は、入力側ゲインコ
ントローラ22の入力端信号、つまり入力信号のピーク値
を検出するピーク値検出回路30と、入力信号の平均値を
検出する平均値検出回路31とを備えている。そして、平
均値検出回路31の出力およびピーク値検出回路30の出力
はゲイン判定回路32に導入される。このゲイン判定回路
32は両出力に基づいて、A/D変換器24の入力レベルを、
オーバフローやアンダーフローを起こすことなく、語長
の全てを使って使用されるレベルにし得るゲインを算出
する。このゲイン判定回路32の出力は、一方においては
入力側ゲインコントローラ22の制御信号として与えら
れ、他方においては逆数値演算回路33を介して出力側ゲ
インコントローラ27の制御信号として与えられる。逆数
値演算回路33は、ゲイン判定回路32の出力がAであると
すると、1/Aを出力するように構成されている。
On the other hand, a gain controller 29 for controlling the input side gain controller 22 and the output side gain controller 27 is provided. The gain controller 29 includes an input terminal signal of the input side gain controller 22, that is, a peak value detection circuit 30 for detecting a peak value of the input signal, and an average value detection circuit 31 for detecting an average value of the input signal. I have. Then, the output of the average value detection circuit 31 and the output of the peak value detection circuit 30 are introduced to the gain determination circuit 32. This gain judgment circuit
32 sets the input level of the A / D converter 24 based on both outputs,
Calculate the gain that can be used at the level used by using the entire word length without causing overflow or underflow. The output of the gain determination circuit 32 is provided on one side as a control signal of the input side gain controller 22, and the other side is provided as a control signal of the output side gain controller 27 via a reciprocal value calculation circuit 33. The reciprocal numerical operation circuit 33 is configured to output 1 / A when the output of the gain determination circuit 32 is A.

このような構成であると、入力側ゲインコントローラ
22の入力信号レベルが低いときには。入力側ゲインコン
トローラ22のゲインが上げられ、その分だけ出力側ゲイ
ンコントローラ27のゲインが下げられる。また、入力信
号レベルが高いときには、入力側ゲインコントローラ22
のゲインが下られ、その分だけ出力側ゲインコントロー
ラ27のゲインが上げられる。そして、このゲインコント
ロールは、オーバフローやアンダーフローを起こすこと
なく、A/D変換器24の語長が常にフルに使われる条件を
満たすように行われる。したがって、全体のゲインは変
わらないが、A/D変換器24のビット分解能が常に最大と
なるように信号のレベル調整が行われることになり、結
局、入力信号のレベルに左右されることなく、常に良好
な消音特性を発揮させることができる。
With such a configuration, the input-side gain controller
When the input signal level of 22 is low. The gain of the input-side gain controller 22 is increased, and the gain of the output-side gain controller 27 is reduced accordingly. When the input signal level is high, the input side gain controller 22
Is decreased, and the gain of the output side gain controller 27 is increased accordingly. The gain control is performed so that the word length of the A / D converter 24 always satisfies the condition of full use without causing overflow or underflow. Therefore, although the overall gain does not change, the signal level is adjusted so that the bit resolution of the A / D converter 24 is always maximized.In the end, without being influenced by the level of the input signal, Good silencing characteristics can always be exhibited.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、フィルタ演算の精
度を向上させることができるので、検出音のレベルに左
右されることなく、常に良好な消音特性を発揮させるこ
とができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the accuracy of the filter operation can be improved, it is possible to always exhibit good noise reduction characteristics without being affected by the level of the detected sound. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る能動消音装置のブロッ
ク構成図、第2図はコンプレッサの騒音レベルの変化を
説明するための図、第3図は能動消音装置で電気冷蔵庫
のコンプレッサ音を消音している例を示す図である。 21……センサ、22……入力側ゲインコントローラ、23…
…信号処理装置、24……A/D変換器、25……ディジタル
フィルタ、26……D/A変換器、27……出力側ゲインコン
トローラ、28……電気音響変換器、29……ゲイン制御
器。
FIG. 1 is a block diagram of an active silencer according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining a change in noise level of a compressor, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example in which is muted. 21 ... Sensor, 22 ... Input gain controller, 23 ...
... Signal processing device, 24 ... A / D converter, 25 ... Digital filter, 26 ... D / A converter, 27 ... Output side gain controller, 28 ... Electroacoustic converter, 29 ... Gain control vessel.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】センサで検出された音響信号を信号処理装
置で加工して得られた信号で電気音響変換器を制御する
ことによって制御対象点における音響を能動的に消音す
るようにした能動消音装置において、前記センサと前記
信号処理装置との間に設けられた入力側ゲインコントロ
ーラと、前記信号処理装置と前記電気音響変換器との間
に設えられた出力側ゲインコントローラと、前記入力側
ゲインコントローラの入力端信号レベルに対応させて全
体のゲインを一定に保持した条件で前記信号処理装置の
精度および分解能を一定に保つべく前記入力側ゲインコ
ントローラおよび前記出力側ゲインコントローラのゲイ
ンを制御するゲイン制御手段とを具備してなることを特
徴とする能動消音装置。
1. An active silencer in which a sound at a control target point is actively silenced by controlling an electroacoustic transducer with a signal obtained by processing an acoustic signal detected by a sensor by a signal processing device. An input gain controller provided between the sensor and the signal processing device; an output gain controller provided between the signal processing device and the electroacoustic transducer; and the input gain. A gain for controlling the gain of the input-side gain controller and the gain of the output-side gain controller so as to keep the accuracy and resolution of the signal processing device constant under the condition that the overall gain is kept constant corresponding to the input terminal signal level of the controller. An active silencer comprising a control means.
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