JP3405755B2 - Noise canceling device - Google Patents

Noise canceling device

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JP3405755B2
JP3405755B2 JP09123993A JP9123993A JP3405755B2 JP 3405755 B2 JP3405755 B2 JP 3405755B2 JP 09123993 A JP09123993 A JP 09123993A JP 9123993 A JP9123993 A JP 9123993A JP 3405755 B2 JP3405755 B2 JP 3405755B2
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政一 秋保
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【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は騒音キャンセル装置に係
わり、特に、適応予測により騒音をキャンセルする騒音
キャンセル装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise canceling device, and more particularly to a noise canceling device for canceling noise by adaptive prediction.

【0002】[0002]

【従来の技術】騒音対策としては、騒音と逆位相の騒音
キャンセル音をスピ−カから放射して騒音を低減する方
法(アクティブ制御)が脚光を浴び、工場やオフィスな
どの室内空間の一部に実用化されつつある。又、自動車
の車室内においてもアクティブ制御により騒音を低減す
る方式が提案されている。アクティブ制御により騒音を
キャンセルする方式には、キャンセルしたい騒音と相関
の高い参照信号を用いて適応信号処理により適応フィル
タの係数を決定し、該適応フィルタに参照信号を入力し
て騒音キャンセル信号を発生する方式と、現在の騒音を
検出し、適応予測処理により現在の騒音から所定時間後
の騒音を予測し、該所定時間後の騒音をキャンセルする
ように騒音キャンセル信号を発生する方式がある。
2. Description of the Related Art As a measure against noise, a method (active control) of radiating a noise canceling sound having a phase opposite to that of noise from a speaker to reduce the noise (active control) has been spotlighted, and a part of an indoor space such as a factory or an office It is being put to practical use. Also, a method has been proposed in which noise is reduced by active control even in the passenger compartment of an automobile. In the method of canceling noise by active control, the coefficient of the adaptive filter is determined by adaptive signal processing using the reference signal that has a high correlation with the noise to be canceled, and the reference signal is input to the adaptive filter to generate the noise cancellation signal. And a method of detecting the current noise, predicting the noise after a predetermined time from the current noise by adaptive prediction processing, and generating a noise cancel signal so as to cancel the noise after the predetermined time.

【0003】前者の騒音キャンセル方式は、参照信号と
相関の高い騒音のみをキャンセルするように制御を行
う。自動車のように騒音源がエンジンの場合、エンジン
回転により発生するノイズは周期性を有し、その周波数
はエンジン回転数に依存する。例えば、4気筒エンジン
では車室内に発生する周期性ノイズはエンジン回転数の
2次高調波が支配的であり、回転数が600rpm(1
0rps)の時、車室内に発生するノイズの周波数は2
0Hz、回転数が6000rpm(100rps)の
時、車室内に発生するノイズの周波数は200Hzであ
る。そこで、エンジン回転数を検出し、該エンジン回転
数に応じた周波数を有する一定振幅の正弦波信号を参照
信号として発生してエンジン音をキャンセルする。この
ように、前者の方式はキャンセルすべき騒音が既知ある
いは容易に予測できる場合に有効であるが、予測できな
い騒音はキャンセルできない。一方、後者の適応予測に
よる騒音キャンセル方式は、ある空間に発生する全騒音
をキャンセルするように制御を行う。
The former noise canceling method controls so that only noise having a high correlation with the reference signal is canceled. When the noise source is an engine like a car, the noise generated by the engine rotation has a periodicity, and its frequency depends on the engine speed. For example, in a 4-cylinder engine, the periodic noise generated in the vehicle compartment is dominated by the second harmonic of the engine rotation speed, and the rotation speed is 600 rpm (1
0 rps), the frequency of noise generated in the passenger compartment is 2
When the frequency is 0 Hz and the rotation speed is 6000 rpm (100 rps), the frequency of noise generated in the vehicle interior is 200 Hz. Therefore, the engine speed is detected, and a sine wave signal having a constant amplitude and a frequency corresponding to the engine speed is generated as a reference signal to cancel the engine sound. As described above, the former method is effective when the noise to be canceled is known or can be easily predicted, but the unpredictable noise cannot be canceled. On the other hand, the latter method of noise cancellation by adaptive prediction controls so as to cancel all noise generated in a certain space.

【0004】図2は従来の適応予測による騒音キャンセ
ル装置の構成図である。図中、11は騒音キャンセル信
号y(n)を入力されて騒音キャンセル点(観測点)にお
ける騒音をキャンセルするようにキャンセル音Scを出
力するスピーカ、12は騒音キャンセル点における騒音
Snとキャンセル音Scの合成音を検出するマイク、1
3は騒音キャンセル信号y(n)にスピーカからセンサま
でのキャンセル音伝搬系14の伝搬特性を畳み込むキャ
ンセル音伝搬系特性付与部である。キャンセル音伝搬系
特性付与部13は図3に示すように、MタップのFIR
型デジタルフィルタで構成され、例えば、入力信号を順
次1サンプリング時間Ts遅延する遅延要素DL,DL
・・・と、各遅延要素出力に係数c1,c2,c3・・・cM
乗算する乗算部ML,ML,・・・と、各乗算部出力を
順次加算する加算部AD,AD・・・で実現される。係
数c1,c2,c3・・・cMはキャンセル音伝搬系14の伝搬
特性を模擬するように決定されている。時刻n・Tsに
おける騒音キャンセル信号をy(n)、出力をs(n)と
すれば,キャンセル音伝搬系特性付与部13は次式
FIG. 2 is a block diagram of a conventional noise canceling apparatus based on adaptive prediction. In the figure, 11 is a speaker which receives a noise cancel signal y (n) and outputs a cancel sound Sc so as to cancel noise at a noise cancel point (observation point), and 12 is noise Sn and the cancel sound Sc at the noise cancel point. A microphone that detects the synthesized sound of
Reference numeral 3 denotes a cancel sound propagation system characteristic imparting unit that convolves the noise cancel signal y (n) with the propagation characteristics of the cancel sound propagation system 14 from the speaker to the sensor. As shown in FIG. 3, the cancellation sound propagation system characteristic imparting unit 13 causes the M tap FIR
Type digital filter, for example, delay elements DL, DL for sequentially delaying the input signal by one sampling time Ts
... and, coefficients c 1 to the delay element output, c 2, c 3 ··· c M multiplies the multiplication section ML, ML, ... and, addition section AD which sequentially adds the multiplication unit output, Realized by AD ... Coefficients c 1, c 2, c 3 ··· c M is determined so as to simulate the propagation characteristics of the cancel sound propagation system 14. If the noise canceling signal at time n · Ts is y (n) and the output is s (n), the canceling sound propagation system characteristic imparting unit 13

【0005】[0005]

【数1】 の演算を実行して騒音を推定する際に使用する騒音推定
信号s(n)を出力する。このように、キャンセル音伝搬
系特性付与部13は騒音キャンセル信号y(n)にキャン
セル音伝搬系14の伝搬特性を畳み込むものであるた
め、その出力信号s(n)は騒音キャンセル点における騒
音キャンセル音Scを模擬している。
[Equation 1] The noise estimation signal s (n) used when estimating the noise is output. In this way, the cancel sound propagation system characteristic imparting unit 13 convolves the propagation characteristics of the cancel sound propagation system 14 with the noise cancel signal y (n), so that the output signal s (n) of the cancel sound propagation system characteristics is canceled at the noise cancel point. The sound Sc is simulated.

【0006】15はマイク12より出力される合成音信
号g(n)よりキャンセル音伝搬系特性付与部13の出力
である騒音推定信号s(n)を差し引いて騒音信号d(n)を
出力する騒音信号発生部である。合成音信号g(n)は
(Sn+Sc)であるから、騒音信号発生部15の出力
d(n)は d(n)=(Sn+Sc)−s(n) (2) となる。Sc≒s(n)であるから、d(n)≒Snとなり、
騒音信号発生部15の出力d(n)は騒音Snに応じた騒音
信号となる。16は騒音信号d(n)を入力されるFIR
型のデジタルフィルタであり、図4に示すように、Nタ
ップのFIR型デジタルフィルタで構成され、例えば、
入力信号を順次1サンプリング時間遅延する(N−1)
個の遅延要素DL,DL・・・と、各遅延要素出力に係
数w1(n),w2(n),w3(n)・・・wN(n)を乗算するN個
の乗算部ML,ML,・・・と、各乗算部出力を順次加
算する加算部AD,AD・・・で実現される。すなわ
ち、現時刻n・Tsにおける騒音信号をd(n)、その時の
各乗算器の係数をw1(n),w2(n),w3(n)・・・w
N(n)、出力である騒音キャンセル信号をy(n)′とすれ
ば、デジタルフィルタ16は次式
Reference numeral 15 subtracts the noise estimation signal s (n), which is the output of the cancel sound propagation system characteristic imparting unit 13, from the synthesized sound signal g (n) output from the microphone 12 and outputs the noise signal d (n). It is a noise signal generator. Since the synthesized sound signal g (n) is (Sn + Sc), the output d (n) of the noise signal generator 15 is d (n) = (Sn + Sc) -s (n) (2). Since Sc≈s (n), d (n) ≈Sn,
The output d (n) of the noise signal generator 15 becomes a noise signal according to the noise Sn. 16 is the FIR to which the noise signal d (n) is input
Type digital filter, and as shown in FIG. 4, it is configured by an N-tap FIR digital filter.
Delay the input signal by one sampling time (N-1)
N delay elements DL, DL ... And N multiplications for multiplying each delay element output by coefficients w 1 (n), w 2 (n), w 3 (n) ... w N (n) .. and addition units AD, AD, ... Which sequentially add the outputs of the respective multiplication units. That is, the noise signal at the current time n · Ts is d (n), and the coefficients of the respective multipliers at that time are w 1 (n), w 2 (n), w 3 (n), ... W.
Assuming that N (n) and the output noise canceling signal are y (n) ', the digital filter 16 is

【0007】[0007]

【数2】 の演算を実行し、騒音キャンセル信号y(n)′を出力す
る。このデジタルフィルタ16の係数は後述する適応予
測器により決定される。
[Equation 2] Then, the noise cancellation signal y (n) ′ is output. The coefficient of the digital filter 16 is determined by the adaptive predictor described later.

【0008】17は符号反転部でデジタルフィルタ出力
y(n)′の符号を反転して騒音キャンセル信号y(n)を出
力する。18は騒音信号d(n)にキャンセル音伝搬系1
4の伝搬特性を畳み込む第2のキャンセル音伝搬系特性
付与部であり、キャンセル音伝搬系特性付与部13と同
様の構成を有し、次式
Reference numeral 17 denotes a sign inverting section which inverts the sign of the digital filter output y (n) 'and outputs a noise canceling signal y (n). 18 is the noise signal d (n) and the cancel sound propagation system 1
4 is a second cancel sound propagation system characteristic imparting section that convolves the propagation characteristic of No. 4 and has the same configuration as the cancel sound propagation system characteristic imparting section 13

【数3】 の演算を実行して信号r(n)を出力する。[Equation 3] And outputs the signal r (n).

【0009】19はキャンセル音伝搬系特性付与部18
の出力信号r(n)を用いて現在の騒音を予測すると共
に、デジタルフィルタ16の係数w1(n),w2(n),w
3(n)・・・ wN(n)を決定する適応予測器、20は適応
予測器19から出力される予測騒音信号d(n)′と騒音
信号d(n)の差信号e(n)を発生する差信号発生部であ
る。適応予測器19は図5に示すように、適応予測処理
部19aと、デジタルフィルタ16と同一構成の適応フ
ィルタ19bを備えている。適応予測処理部19aは、
キャンセル音伝搬系特性付与部18の出力信号r(n)と
差信号e(n)を入力され、LMS(Least Mean Square)
適応アルゴリズムにより該差信号e(n)が零となるよう
に適応予測処理を行い、適応フィルタ19bとデジタル
フィルタ16の係数w1(n),w2(n),w3(n)・・・w
N(n)を決定する。LMS適応アルゴリズムにおいては、
現時刻n・Tsより1サンプリング時刻Ts後の時刻(n+
1)・Tsにおける適応フィルタ19b及びデジタルフィ
ルタ16の係数w1(n+1),w2(n+1),w3(n+1)・・・w
N(n+1)を次式の係数更新式により決定する。尚、w
1(n),w2(n),w3(n)・・・wN(n)は現時刻n・Tsに
おける係数である。
Reference numeral 19 denotes a cancel sound propagation system characteristic imparting section 18
Current output noise r (n) is used to predict the current noise, and the coefficients w 1 (n), w 2 (n), w of the digital filter 16 are predicted.
3 (n) ... An adaptive predictor for determining w N (n), 20 is a difference signal e (n) between the predicted noise signal d (n) ′ and the noise signal d (n) output from the adaptive predictor 19. ) Is a difference signal generator. As shown in FIG. 5, the adaptive predictor 19 includes an adaptive prediction processing unit 19a and an adaptive filter 19b having the same configuration as the digital filter 16. The adaptive prediction processing unit 19a
The output signal r (n) and the difference signal e (n) of the cancellation sound propagation system characteristic imparting unit 18 are input, and LMS (Least Mean Square)
Adaptive prediction is performed by an adaptive algorithm so that the difference signal e (n) becomes zero, and the coefficients w 1 (n), w 2 (n), w 3 (n) of the adaptive filter 19b and the digital filter 16 are ...・ W
Determine N (n). In the LMS adaptive algorithm,
Time (n +) one sampling time Ts after the current time n · Ts
1). Coefficients w 1 (n + 1), w 2 (n + 1), w 3 (n + 1) ... w of the adaptive filter 19b and the digital filter 16 at Ts
N (n + 1) is determined by the following coefficient updating formula. Incidentally, w
1 (n), w 2 (n), w 3 (n) ... w N (n) are coefficients at the current time n · Ts.

【0010】[0010]

【数4】 ただし、j番目のフィルタ係数更新式は wj(n+1)=wj(n)+μ・r(n-j+1)・en で与えられる。(4)式において、(n)は現サンプリング時
刻の値、(n+1)は1サンプリング時刻後の値、(n-1)は1
サンプリング時刻前の値、(n-2)は2サンプリング時刻
前の値、・・・を意味している。又、μは適応フィルタや
デジタルフィルタの係数を更新するステップを決める1
以下の定数(ステップサイズパラメータ)である。
[Equation 4] However, the j-th filter coefficient updating formula is given by w j (n + 1) = w j (n) + μ · r (n-j + 1) · en. In equation (4), (n) is the value at the current sampling time, (n + 1) is the value one sampling time later, and (n-1) is 1
The value before the sampling time, (n-2) means the value before the two sampling times, .... Also, μ determines the step of updating the coefficient of the adaptive filter or digital filter 1
It is the following constant (step size parameter).

【0011】適応フィルタ19bは適応予測処理部19
aにより決定された係数に従って信号r(n)にデジタル
フィルタ処理を施して予測騒音信号d(n)′を出力す
る。すなわち、適応フィルタ19bは次式
The adaptive filter 19b is an adaptive prediction processing unit 19
The signal r (n) is digitally filtered according to the coefficient determined by a to output the predicted noise signal d (n) '. That is, the adaptive filter 19b is

【数5】 の演算を実行し、予測騒音信号d(n)′を出力する。[Equation 5] Then, the predicted noise signal d (n) 'is output.

【0012】図2の点線で囲んだ部分はDSP(デジタ
ルシグナルプロセッサ)により構成でき、適所にDAコ
ンバータ、ADコンバータが設けられる。適応予測によ
る騒音キャンセルにおいては、上記(1)〜(6)式の演算を
1サンプリング時間内に行って、騒音キャンセル信号y
(n)を出力する。すなわち、キャンセル音伝搬系特性付
与部13は(1)式により騒音キャンセル信号y(n)にキャ
ンセル音伝搬系特性を畳み込み、騒音信号発生部15は
(2)式により騒音信号d(n)を出力する。キャンセル音伝
搬系特性付与部18は(4)式により騒音信号d(n)にキャ
ンセル音伝搬系特性を畳み込んで信号r(n)を出力し、
差信号発生部20は差信号e(n)を出力する。適応予測
処理部19aは(5)式の演算を実行してデジタルフィル
タ16と適応フィルタ19bの係数を演算し、これら係
数をデジタルフィルタ16、適応フィルタ19bに入力
する。デジタルフィルタ16は(3)式の演算を行い、符
号反転部17を介して騒音キャンセル信号y(n)を発生
してスピーカ11に入力し、スピーカは騒音キャンセル
音Scを出力して騒音をキャンセルする。又、適応フィ
ルタ19bは(6)式により予測騒音信号d(n)′を出力す
る。以後、上記動作を繰り返して騒音をキャンセルす
る。
A portion surrounded by a dotted line in FIG. 2 can be constituted by a DSP (digital signal processor), and a DA converter and an AD converter are provided at appropriate places. In noise cancellation by adaptive prediction, the noise cancellation signal y is calculated by performing the calculations of the above formulas (1) to (6) within one sampling time.
Output (n). That is, the cancel sound propagation system characteristic imparting unit 13 convolves the cancel sound propagation system characteristic into the noise cancel signal y (n) by the equation (1), and the noise signal generating unit 15
The noise signal d (n) is output by the equation (2). The cancel sound propagation system characteristic imparting unit 18 convolves the cancel sound propagation system characteristic with the noise signal d (n) by the equation (4) and outputs the signal r (n),
The difference signal generator 20 outputs the difference signal e (n). The adaptive prediction processing unit 19a executes the calculation of equation (5) to calculate the coefficients of the digital filter 16 and the adaptive filter 19b, and inputs these coefficients to the digital filter 16 and the adaptive filter 19b. The digital filter 16 performs the calculation of the equation (3), generates the noise cancellation signal y (n) via the sign inversion unit 17 and inputs it to the speaker 11, and the speaker outputs the noise cancellation sound Sc to cancel the noise. To do. Further, the adaptive filter 19b outputs the predicted noise signal d (n) 'according to the equation (6). After that, the above operation is repeated to cancel the noise.

【0013】騒音キャンセル音伝搬系14が信号遅延の
みで減衰がない系であるとすると(遅延時間をτとす
る)、適応予測器19にはキャンセル音伝搬系特性付与
部18よりτ前の騒音信号d(n-τ)が信号r(n)として
入力される。適応予測器19はこのτ前の騒音信号d(n
-τ)を用いて、予測騒音信号d(n)′が現在の騒音信号
d(n)と一致するように適応予測処理を行いデジタルフ
ィルタ16の係数を決定する。このため、デジタルフィ
ルタ16に現在の騒音信号d(n)を入力するとτ後の騒
音信号d(n+τ)が信号y(n)′として出力される。τ後
の騒音信号d(n+τ)は符号反転されて騒音キャンセル信
号y(n)(=−d(n+τ))となってスピーカ11に入力
され、キャンセル音伝搬系14を介して騒音キャンセル
点に到る。この場合、キャンセル音伝搬系14でτ時間
の遅延を生じるから、騒音キャンセル点における騒音キ
ャンセル音Scは−d(n)に相当したものとなり、騒音
Sn(=d(n))をキャンセルできる。以上は信号遅延の
みの場合であるが、信号遅延に加えて振幅が減衰する系
であっても同様に考えることができる。
Assuming that the noise-canceling sound propagation system 14 is a system that has only signal delay and no attenuation (delay time is τ), the adaptive predictor 19 causes the noise before the cancellation sound propagation system characteristic imparting section 18 to be τ. The signal d (n-τ) is input as the signal r (n). The adaptive predictor 19 determines the noise signal d (n
-[tau]) is used to perform adaptive prediction processing so that the predicted noise signal d (n) 'matches the current noise signal d (n), and the coefficient of the digital filter 16 is determined. Therefore, when the current noise signal d (n) is input to the digital filter 16, the noise signal d (n + τ) after τ is output as the signal y (n) ′. The noise signal d (n + τ) after τ is sign-inverted to be a noise cancellation signal y (n) (= −d (n + τ)), which is input to the speaker 11 and is transmitted via the cancellation sound propagation system 14. The noise cancellation point is reached. In this case, since the cancellation sound propagation system 14 causes a delay of τ time, the noise cancellation sound Sc at the noise cancellation point corresponds to −d (n), and the noise Sn (= d (n)) can be canceled. The above is the case of only the signal delay, but the same can be considered for a system in which the amplitude is attenuated in addition to the signal delay.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、騒音信号d
(n)を発生するために必要となる騒音推定信号s(n)は、
キャンセル音伝搬系特性付与部13で騒音キャンセル信
号y(n)に伝搬系特性を畳み込んで作成される。しか
し、このキャンセル音伝搬系特性付与部13は有限長の
FIR型デジタルフィルタで構成されるため、低周波に
なるほど精度が劣化し、特に、直流分は本来零であるに
もかかわらず値を持つ、いわゆるオフセットが発生す
る。このように騒音推定信号s(n)に直流分があると、
正帰還ループPFLにより直流分が徐々に蓄積され、適
応予測器19より正しく係数や予測騒音信号を出力でき
ない現象を生じ、騒音を効果的にキャンセルできない問
題がある。以上から、本発明の目的はオフセットを除去
でき、適応予測器より正しく係数や予測騒音信号を出力
でき、騒音を効果的にキャンセルできる騒音キャンセル
装置を提供することである。
By the way, the noise signal d
The noise estimation signal s (n) required to generate (n) is
The cancellation sound propagation system characteristic imparting unit 13 creates the noise cancellation signal y (n) by convolving the propagation system characteristic. However, since the cancellation sound propagation system characteristic imparting unit 13 is composed of a FIR digital filter having a finite length, the accuracy deteriorates as the frequency becomes lower, and in particular, the DC component has a value even though it is originally zero. The so-called offset occurs. Thus, if the noise estimation signal s (n) has a DC component,
The DC component is gradually accumulated by the positive feedback loop PFL, which causes a phenomenon in which the coefficient and the predicted noise signal cannot be correctly output from the adaptive predictor 19, and noise cannot be effectively canceled. From the above, it is an object of the present invention to provide a noise canceling device capable of removing an offset, correctly outputting a coefficient and a predicted noise signal from an adaptive predictor, and effectively canceling noise.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、騒音キャンセル信号を入力されてキャンセル音を出
力するスピーカ、騒音とキャンセル音の合成音を検出す
るセンサ(マイク)、騒音キャンセル信号にスピーカか
らセンサまでのキャンセル音伝搬系の伝搬特性を付与す
る第1のキャンセル音伝搬系特性付与部、第1のキャン
セル音伝搬系特性付与部の後段に設けられたハイパスフ
ィルタ、合成音信号よりハイパスフィルタの出力を差し
引いて騒音信号を出力する騒音信号発生部、騒音信号を
入力されて騒音キャンセル信号を出力するデジタルフィ
ルタ、騒音信号にキャンセル音伝搬系の伝搬特性を付与
する第2のキャンセル音伝搬系特性付与部、予測した騒
音信号と前記騒音信号との差信号及び前記第2キャンセ
ル音伝搬系特性付与部の出力信号をそれぞれ入力され、
該予測騒音信号と騒音信号が一致するように適応予測処
理を行って前記デジタルフィルタの係数を決定する適応
予測部とにより達成される。
According to the present invention, there is provided a speaker for receiving a noise cancel signal and outputting a cancel sound, a sensor (microphone) for detecting a synthesized sound of noise and the cancel sound, and a noise cancel signal. From the speaker to the sensor, the first cancel sound propagation system characteristic imparting section that imparts the propagation characteristic of the cancel sound propagating system, the high-pass filter that is provided after the first cancel sound propagating system characteristic imparting section, and the synthesized sound signal A noise signal generator that subtracts the output of the high-pass filter and outputs a noise signal, a digital filter that inputs the noise signal and outputs a noise cancellation signal, and a second cancellation sound that imparts the propagation characteristics of the cancellation sound propagation system to the noise signal. Propagation system characteristic imparting section, with difference signal between predicted noise signal and said noise signal, and with said second canceled sound propagation system characteristic The output signal of the section are input,
This is achieved by an adaptive prediction unit that performs adaptive prediction processing so as to match the predicted noise signal with the noise signal and determines the coefficient of the digital filter.

【0016】[0016]

【作用】スピーカは騒音キャンセル信号を入力されてキ
ャンセル音を出力し、マイクは観測点における騒音とキ
ャンセル音の合成音を検出する。第1のキャンセル音伝
搬系特性付与部は騒音キャンセル信号にスピーカからマ
イクまでのキャンセル音伝搬系の伝搬特性を畳み込んで
観測点における騒音キャンセル音に応じた信号を出力
し、ハイパスフィルタは該信号に含まれる低周波成分を
除去する。騒音信号発生部は合成音信号よりハイパスフ
ィルタ出力を差し引いて騒音信号を発生し、第2のキャ
ンセル音伝搬系特性付与部は該騒音信号にキャンセル音
伝搬系特性を畳み込む。適応予測部は第2のキャンセル
音伝搬系特性付与部の出力を入力され、自分が予測する
予測騒音信号と騒音信号との差が零となるように適応予
測処理を行ってデジタルフィルタの係数を決定し、デジ
タルフィルタは決定された係数を用いて騒音信号にフィ
ルタリング処理を施して騒音キャンセル信号を発生して
スピーカに入力する。
The speaker receives the noise cancel signal and outputs the cancel sound, and the microphone detects the synthesized sound of the noise and the cancel sound at the observation point. The first cancel sound propagation system characteristic imparting unit convolves the noise cancel signal with the propagation characteristic of the cancel sound propagation system from the speaker to the microphone, and outputs a signal corresponding to the noise cancel sound at the observation point. Remove the low frequency components contained in. The noise signal generation unit generates a noise signal by subtracting the output of the high-pass filter from the synthesized sound signal, and the second cancel sound propagation system characteristic imparting unit convolves the cancel sound propagation system characteristic into the noise signal. The adaptive prediction unit receives the output of the second cancel sound propagation system characteristic imparting unit, performs adaptive prediction processing so that the difference between the predicted noise signal predicted by itself and the noise signal becomes zero, and the coefficient of the digital filter is set. Then, the digital filter performs filtering processing on the noise signal using the determined coefficient to generate a noise cancellation signal and inputs it to the speaker.

【0017】[0017]

【実施例】全体の構成 図1は本発明の適応予測による騒音キャンセル装置の構
成図であり、図2の従来装置と同一部分には同一符号を
付している。11は騒音キャンセル信号y(n)を入力さ
れて騒音キャンセル点(観測点)における騒音をキャン
セルするようにキャンセル音Scを出力するスピーカ、
12は騒音キャンセル点における騒音Snとキャンセル
音Scの合成音を検出するマイク、13は騒音キャンセ
ル信号y(n)にスピーカからセンサまでのキャンセル音
伝搬系14の伝搬特性を畳み込むキャンセル音伝搬系特
性付与部である。21は第1のキャンセル音伝搬系特性
付与部13の後段に設けられ、該特性付与部13の出力
である騒音推定信号s(n)に含まれる直流分を除去する
ハイパスフィルタ、15はマイク12より出力される合
成音信号g(n)からハイパスフィルタ21の出力s(n)′
を差し引いて騒音信号d(n)を出力する騒音信号発生部
である。22はキャンセル音伝搬系特性付与部13の入
力部からハイパスフィルタ21を介して騒音信号発生部
15の入力部に到る経路の総合周波数特性と、キャンセ
ル音伝搬系特性付与部13の入力部からスピーカ11を
介して観測点に到る総合周波数特性とが一致するように
挿入されたハイパスフィルタであり、ハイパスフィルタ
21と同一の周波数特性を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Overall Structure FIG. 1 is a block diagram of a noise canceling device by adaptive prediction according to the present invention. The same parts as those of the conventional device of FIG. Reference numeral 11 is a speaker which receives the noise cancellation signal y (n) and outputs a cancellation sound Sc so as to cancel the noise at the noise cancellation point (observation point),
Reference numeral 12 is a microphone that detects a synthesized sound of the noise Sn and the cancel sound Sc at the noise cancel point, and 13 is a cancel sound propagation system characteristic that convolves the propagation characteristics of the cancel sound propagation system 14 from the speaker to the sensor with the noise cancellation signal y (n). It is an application unit. Reference numeral 21 denotes a high-pass filter that is provided after the first cancel sound propagation system characteristic imparting unit 13 and removes a direct current component included in the noise estimation signal s (n) output from the characteristic imparting unit 13, and 15 denotes the microphone 12 Output s (n) 'of the high-pass filter 21 from the synthesized sound signal g (n)
Is a noise signal generator that outputs the noise signal d (n). Reference numeral 22 indicates the total frequency characteristic of the path from the input section of the cancel sound propagation system characteristic imparting section 13 to the input section of the noise signal generating section 15 via the high-pass filter 21, and the input section of the cancel sound propagation system characteristic imparting section 13. It is a high-pass filter inserted so that the total frequency characteristic reaching the observation point via the speaker 11 matches, and has the same frequency characteristic as the high-pass filter 21.

【0018】マイク12より出力される合成音信号g
(n)は(Sn+Sc)であるから、騒音信号発生部15
の出力d(n)は d(n)=(Sn+Sc)−s(n)′ (2)′ となる。Sc≒s(n)′であるから、d(n)≒Snとな
り、騒音信号発生部15の出力d(n)は騒音Snに応じた
騒音信号となる。又、この騒音信号d(n)にはハイパス
フィルタ21を挿入したことにより直流分が含まれてい
ない。16は騒音信号d(n)を入力されるFIR型のデ
ジタルフィルタ、17は符号反転部でデジタルフィルタ
出力y(n)′の符号を反転して騒音キャンセル信号y(n)
を出力する。18は騒音信号d(n)にキャンセル音伝搬
系14の伝搬特性を畳み込む第2のキャンセル音伝搬系
特性付与部、19はキャンセル音伝搬系特性付与部18
の出力信号r(n)より現在の騒音を予測すると共に、デ
ジタルフィルタ16の係数w1(n),w2(n),w3(n)・・
・ wN(n)を決定する適応予測器、20は適応予測器1
9から出力される予測騒音信号d(n)′と騒音信号d(n)
の差信号e(n)を発生する差信号発生部である。尚、図
1の点線で囲んだ部分はDSP(デジタルシグナルプロ
セッサ)により構成でき、適所にDAコンバータ、AD
コンバータが設けられる。
The synthetic sound signal g output from the microphone 12
Since (n) is (Sn + Sc), the noise signal generator 15
The output d (n) of the above becomes d (n) = (Sn + Sc) -s (n) '(2)'. Since Sc≈s (n) ′, d (n) ≈Sn, and the output d (n) of the noise signal generator 15 becomes a noise signal corresponding to the noise Sn. Further, the noise signal d (n) does not include a DC component because the high-pass filter 21 is inserted. Reference numeral 16 is a FIR type digital filter to which the noise signal d (n) is input, and 17 is a sign inverting section which inverts the sign of the digital filter output y (n) 'to cancel the noise signal y (n).
Is output. Reference numeral 18 denotes a second cancel sound propagation system characteristic imparting unit for convoluting the noise signal d (n) with the propagation characteristic of the cancel sound propagating system 14, and 19 denotes the cancel sound propagating system characteristic imparting unit 18.
The current noise is predicted from the output signal r (n) of the digital filter 16 and the coefficients w 1 (n), w 2 (n), w 3 (n) of the digital filter 16 are ...
An adaptive predictor for determining w N (n), 20 is an adaptive predictor 1
Predicted noise signal d (n) 'and noise signal d (n) output from 9
Is a difference signal generation unit for generating the difference signal e (n). The portion surrounded by a dotted line in FIG. 1 can be configured by a DSP (digital signal processor), and a DA converter and an AD are provided at appropriate places.
A converter is provided.

【0019】全体の動作 スピーカ11は騒音キャンセル信号y(n)をハイパスフ
ィルタ22を介して入力されて騒音キャンセル音を出力
し、マイク12は観測点における騒音Scとキャンセル
音Snの合成音を検出する。キャンセル音伝搬系付与部
13は騒音キャンセル信号y(n)を入力され(1)式により
騒音キャンセル信号y(n)にキャンセル音伝搬系特性を
畳み込み、ハイパスフィルタ21はキャンセル音伝搬系
特性付与部13の出力である騒音推定信号s(n)に含ま
れる直流分を除去する。騒音信号発生部15は(2)′式
により騒音信号d(n)を発生して、デジタルフィルタ1
6、第2のキャンセル音伝搬系特性付与部18、差信号
発生部20に入力する。キャンセル音伝搬系特性付与部
18は(4)式により騒音信号d(n)にキャンセル音伝搬系
特性を畳み込んで信号r(n)を出力し、差信号発生部2
0は予測騒音信号d(n)′と騒音信号d(n)の差信号e
(n)を出力する。
The entire operation speaker 11 receives the noise cancel signal y (n) through the high-pass filter 22 and outputs a noise cancel sound, and the microphone 12 detects a synthesized sound of the noise Sc and the cancel sound Sn at the observation point. To do. The cancellation sound propagation system addition unit 13 receives the noise cancellation signal y (n) and convolves the cancellation sound propagation system characteristic with the noise cancellation signal y (n) according to the equation (1), and the high-pass filter 21 uses the cancellation sound propagation system characteristic addition unit. The DC component contained in the noise estimation signal s (n) which is the output of 13 is removed. The noise signal generator 15 generates the noise signal d (n) according to the equation (2) ', and the digital filter 1
6, the second cancel sound propagation system characteristic imparting unit 18, and the difference signal generating unit 20. The cancel sound propagation system characteristic imparting unit 18 convolves the cancel sound propagation system characteristic with the noise signal d (n) according to the equation (4) and outputs the signal r (n).
0 is the difference signal e between the predicted noise signal d (n) 'and the noise signal d (n)
Output (n).

【0020】適応予測処理部19aは(5)式の演算を実
行してデジタルフィルタ16と適応フィルタ19bの係
数を演算し、これら係数をデジタルフィルタ16、適応
フィルタ19bに入力する。デジタルフィルタ16は
(3)式の演算を行い、符号反転部17を介して騒音キャ
ンセル信号y(n)をハイパスフィルタ22と第1のキャ
ンセル音伝搬系特性付与部13に入力する。又、適応フ
ィルタ19bは(6)式により予測騒音信号d(n)′を出力
する。以後、上記動作を繰り返して騒音をキャンセルす
る。以上のように、キャンセル音伝搬系特性付与部13
の出力側にハイパスフィルタ21を挿入したから、特性
付与部13の出力に含まれる直流分を除去することがで
き、適応予測器19より正しく係数や予測騒音信号を出
力でき、騒音を効果的にキャンセルできる。尚、以上の
説明ではマイクが1つの場合であるが、複数のマイクの
場合にも各々のマイクからの信号に対して同じ処理を行
うことで対処できる。以上、本発明を実施例により説明
したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に
従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除す
るものではない。
The adaptive prediction processing unit 19a executes the calculation of equation (5) to calculate the coefficients of the digital filter 16 and the adaptive filter 19b, and inputs these coefficients to the digital filter 16 and the adaptive filter 19b. The digital filter 16
Equation (3) is calculated, and the noise cancellation signal y (n) is input to the high-pass filter 22 and the first cancellation sound propagation system characteristic imparting unit 13 via the sign inverting unit 17. Further, the adaptive filter 19b outputs the predicted noise signal d (n) 'according to the equation (6). After that, the above operation is repeated to cancel the noise. As described above, the cancel sound propagation system characteristic imparting unit 13
Since the high-pass filter 21 is inserted on the output side of, the direct current component included in the output of the characteristic imparting unit 13 can be removed, the coefficient and the predicted noise signal can be correctly output from the adaptive predictor 19, and the noise can be effectively reduced. You can cancel. It should be noted that, although the above description is for a single microphone, a plurality of microphones can be dealt with by performing the same processing on the signals from each microphone. Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention can be variously modified according to the gist of the present invention described in the claims, and the present invention does not exclude these.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上本発明によれば、第1のキャンセル
音伝搬系特性付与部の出力側に第1のハイパスフィルタ
を挿入したから、該第1のキャンセル音伝搬系特性付与
部の出力に含まれる直流分を除去することができ、適応
予測器により正しく係数や予測騒音信号を出力すること
ができ、騒音を効果的にキャンセルできる。又、上記第
1のハイパスフィルタと同一の周波数特性を有する第2
のハイパスフィルタをスピーカの前段に設けたから、騒
音信号発生部により騒音信号を正しく推定して出力で
き、騒音キャンセル効果を向上できる。
As described above, according to the present invention, since the first high-pass filter is inserted on the output side of the first cancel sound propagation system characteristic imparting section, the output of the first cancel sound propagation system characteristic imparting section is improved. The included DC component can be removed, the coefficient and the predicted noise signal can be correctly output by the adaptive predictor, and the noise can be effectively canceled. In addition, a second high frequency filter having the same frequency characteristic as the first high pass filter
Since the high-pass filter of 1 is provided in the front stage of the speaker, the noise signal can be correctly estimated and output by the noise signal generator, and the noise canceling effect can be improved.

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

【図1】本発明の騒音キャンセル装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a noise canceling device of the present invention.

【図2】適応予測による従来の騒音キャンセル装置の構
成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional noise canceling device based on adaptive prediction.

【図3】キャンセル音伝搬系特性付与部の構成図であ
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of a cancel sound propagation system characteristic imparting unit.

【図4】デジタルフィルタの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a digital filter.

【図5】適応予測器の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an adaptive predictor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・スピーカ 12・・センサ(マイク) 13・・第1のキャンセル音伝搬系特性付与部 14・・キャンセル音伝搬系 15・・騒音信号発生部 16・・デジタルフィルタ 18・・第2のキャンセル音伝搬系特性付与部 19・・適応予測部 21,22・・ハイパスフィルタ 11 ... Speaker 12 ... Sensor (microphone) 13 ... First cancel sound propagation system characteristic imparting unit 14 ... Cancellation sound propagation system 15..Noise signal generator 16 ... Digital filter 18 ... Second cancel sound propagation system characteristic imparting unit 19 ... Adaptive prediction unit 21,22 ... High-pass filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178 F01N 1/00 H03H 17/02 601 H03H 17/04 641 H03H 21/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G10K 11/178 F01N 1/00 H03H 17/02 601 H03H 17/04 641 H03H 21/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 騒音キャンセル信号を入力されて騒音キ
ャンセル点における騒音をキャンセルするようにキャン
セル音を出力するスピーカ、 騒音キャンセル点における騒音とキャンセル音の合成音
を検出するセンサ、 騒音キャンセル信号にスピーカからセンサまでのキャン
セル音伝搬系の特性を付与する第1のキャンセル音伝搬
系特性付与部、 第1のキャンセル音伝搬系特性付与部の後段に設けられ
たハイパスフィルタ、 前記合成音信号よりハイパスフィルタの出力を差し引い
て騒音信号を出力する騒音信号発生部、 騒音信号を入力されて騒音キャンセル信号を出力するデ
ジタルフィルタ、 騒音信号にキャンセル音伝搬系の特性を付与する第2の
キャンセル音伝搬系特性付与部、 予測した騒音信号と前記騒音信号との差信号及び前記第
2キャンセル音伝搬系特性付与部の出力信号をそれぞれ
入力され、該予測騒音信号と騒音信号が一致するように
適応予測処理を行って前記デジタルフィルタの係数を決
定する適応予測部を備えた騒音キャンセル装置。
1. A speaker which receives a noise cancellation signal and outputs a cancellation sound so as to cancel the noise at the noise cancellation point, a sensor which detects a noise at the noise cancellation point and a synthesized sound of the cancellation sound, and a speaker for the noise cancellation signal. To a sensor, a first cancel sound propagation system characteristic imparting section that imparts a characteristic of a cancel sound propagation system characteristic, a high-pass filter provided after the first cancel sound propagation system characteristic imparting section, and a high-pass filter that is higher than the synthesized sound signal. Noise signal generator that outputs the noise signal by subtracting the noise output, a digital filter that inputs the noise signal and outputs the noise cancellation signal, and a second cancellation sound propagation system characteristic that adds the characteristics of the cancellation sound propagation system to the noise signal Providing unit, a difference signal between the predicted noise signal and the noise signal, and the second signal A noise canceling device including an adaptive prediction unit that receives the output signals of the cancel sound propagation system characteristic imparting unit and performs adaptive prediction processing so that the predicted noise signal and the noise signal match to determine the coefficient of the digital filter. .
【請求項2】 前記スピーカの前段部に前記ハイパスフ
ィルタと同一の周波数特性を備えた別のハイパスフィル
タを設けた請求項1記載の騒音キャンセル装置。
2. The noise canceling device according to claim 1, wherein another high-pass filter having the same frequency characteristic as that of the high-pass filter is provided in the front stage of the speaker.
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