JP3410138B2 - 騒音キャンセル方式 - Google Patents
騒音キャンセル方式Info
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- JP3410138B2 JP3410138B2 JP05701893A JP5701893A JP3410138B2 JP 3410138 B2 JP3410138 B2 JP 3410138B2 JP 05701893 A JP05701893 A JP 05701893A JP 5701893 A JP5701893 A JP 5701893A JP 3410138 B2 JP3410138 B2 JP 3410138B2
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- canceling
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は騒音キャンセル方式に係
わり、特に、適応フィルタの係数値に含まれるオフセッ
ト（ＤＣ分）を除去して騒音キャンセル効果を向上する
騒音キャンセル方式に関する。
わり、特に、適応フィルタの係数値に含まれるオフセッ
ト（ＤＣ分）を除去して騒音キャンセル効果を向上する
騒音キャンセル方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】騒音対策としては、従来より吸音材を用
いる方法（パッシブ制御）が知られている。しかし、吸
音材を用いる方法では、騒音が小さい静音エリアを形成
するのが面倒であると共に、低音を効果的に消せない問
題がある。特に、自動車の車室内の騒音を防止するに
は、自動車の重量が増大すると共に、騒音を効果的に消
せない問題がある。このため、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。
いる方法（パッシブ制御）が知られている。しかし、吸
音材を用いる方法では、騒音が小さい静音エリアを形成
するのが面倒であると共に、低音を効果的に消せない問
題がある。特に、自動車の車室内の騒音を防止するに
は、自動車の重量が増大すると共に、騒音を効果的に消
せない問題がある。このため、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。
【０００３】図５はエンジン音をキャンセルする従来の
騒音キャンセル装置の構成図である。１１は騒音源であ
るエンジン、１２はエンジン回転数Ｒを検出する回転数
センサ、１３はエンジン回転数Ｒ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ｘnとして発生する
参照信号発生部である。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
ジンの場合、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６００ｒ
ｐｍ（１０ｒｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周
波数は２０Ｈｚ、回転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒｐ
ｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００Ｈ
ｚである。参照信号発生部１３は、２次高調波の正弦波
データをＲＯＭに記憶しておき、そのデータを必要に応
じて読み出して出力することにより参照信号ｘnを生成
する。尚、このデータの読み出し／出力タイミングはエ
ンジン回転数Ｒに応じてコントロールされ、これにより
エンジン回転数Ｒに応じて発生する周期性ノイズの周波
数を有する参照信号が出力されるようになっている。
騒音キャンセル装置の構成図である。１１は騒音源であ
るエンジン、１２はエンジン回転数Ｒを検出する回転数
センサ、１３はエンジン回転数Ｒ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ｘnとして発生する
参照信号発生部である。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
ジンの場合、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６００ｒ
ｐｍ（１０ｒｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周
波数は２０Ｈｚ、回転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒｐ
ｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００Ｈ
ｚである。参照信号発生部１３は、２次高調波の正弦波
データをＲＯＭに記憶しておき、そのデータを必要に応
じて読み出して出力することにより参照信号ｘnを生成
する。尚、このデータの読み出し／出力タイミングはエ
ンジン回転数Ｒに応じてコントロールされ、これにより
エンジン回転数Ｒに応じて発生する周期性ノイズの周波
数を有する参照信号が出力されるようになっている。
【０００４】１４は騒音キャンセルコントローラであ
り、参照信号発生部１３から発生する参照信号ｘnを入
力されると共に、車室内の騒音キャンセル位置（観測点
であり例えば運転者の耳元近傍）における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅnとして入力
され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処理を
行って騒音キャンセル信号ｙnを出力する。騒音キャン
セルコントローラ１４は、適応信号処理部１４ａと、デ
ジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂと、参照信号
ｘnにスピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル
音伝搬系の伝搬特性（伝達関数）を畳み込んでフィルタ
ードＸ信号（信号処理用参照信号）ｒnを作成するフィ
ルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃを有している。１
５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙn）をア
ナログの騒音キャンセル信号に変換するＤＡコンバー
タ、１６は騒音キャンセル信号を増幅するパワ−アン
プ、１７は騒音キャンセル音Ｓcを放射するキャンセル
スピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配置され、騒音Ｓ
nとキャンセル音Ｓcの合成音を検出し、合成音信号をエ
ラ−信号ｅnとして出力するエラ−マイク、１９はエラ
ー信号ｅnを増幅するアンプ、２０は周期性ノイズの帯
域外の騒音信号を除去するローパスフィルタ、２１はロ
ーパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤコンバー
タである。
り、参照信号発生部１３から発生する参照信号ｘnを入
力されると共に、車室内の騒音キャンセル位置（観測点
であり例えば運転者の耳元近傍）における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅnとして入力
され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処理を
行って騒音キャンセル信号ｙnを出力する。騒音キャン
セルコントローラ１４は、適応信号処理部１４ａと、デ
ジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂと、参照信号
ｘnにスピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル
音伝搬系の伝搬特性（伝達関数）を畳み込んでフィルタ
ードＸ信号（信号処理用参照信号）ｒnを作成するフィ
ルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃを有している。１
５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙn）をア
ナログの騒音キャンセル信号に変換するＤＡコンバー
タ、１６は騒音キャンセル信号を増幅するパワ−アン
プ、１７は騒音キャンセル音Ｓcを放射するキャンセル
スピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配置され、騒音Ｓ
nとキャンセル音Ｓcの合成音を検出し、合成音信号をエ
ラ−信号ｅnとして出力するエラ−マイク、１９はエラ
ー信号ｅnを増幅するアンプ、２０は周期性ノイズの帯
域外の騒音信号を除去するローパスフィルタ、２１はロ
ーパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤコンバー
タである。
【０００５】適応信号処理部１４ａは騒音キャンセル点
におけるエラー信号ｅnとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号(フィルタードＸ信号)ｒnを
入力され、これら信号を用い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適応信号処理を行って適
応フィルタ１４ｂの係数を決定する。例えば適応信号処
理部１４ａは周知のフィルタードＸ ＬＭＳ(Least Mean
Square)適応アルゴリズムに従って、エラ−マイク１８
から入力されたエラ−信号ｅnが最小となるように適応
フィルタ１４ｂの係数を決定する。適応フィルタ１４ｂ
は適応信号処理部１４ａにより決定された係数に従って
参照信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キャ
ンセル信号ｙnを出力し、騒音をキャンセルする。尚、
参照信号ｘnは、消去したい騒音Ｓnと相関の高い信号で
なくてはならず、参照信号と相関のない音は消去されな
い。
におけるエラー信号ｅnとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号(フィルタードＸ信号)ｒnを
入力され、これら信号を用い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適応信号処理を行って適
応フィルタ１４ｂの係数を決定する。例えば適応信号処
理部１４ａは周知のフィルタードＸ ＬＭＳ(Least Mean
Square)適応アルゴリズムに従って、エラ−マイク１８
から入力されたエラ−信号ｅnが最小となるように適応
フィルタ１４ｂの係数を決定する。適応フィルタ１４ｂ
は適応信号処理部１４ａにより決定された係数に従って
参照信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キャ
ンセル信号ｙnを出力し、騒音をキャンセルする。尚、
参照信号ｘnは、消去したい騒音Ｓnと相関の高い信号で
なくてはならず、参照信号と相関のない音は消去されな
い。
【０００６】適応フィルタ１４ｂは図６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における参照信号をｘn、その時の
各乗算機の係数をｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗ
N(n)、出力(騒音キャンセル信号)をｙnとすれば、適応
フィルタ１４ｂは次式
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における参照信号をｘn、その時の
各乗算機の係数をｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ3(n)・・・ｗ
N(n)、出力(騒音キャンセル信号)をｙnとすれば、適応
フィルタ１４ｂは次式
【０００７】
【数１】
の演算を実行し、騒音キャンセル信号ｙnを出力する。
【０００８】フィルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃ
は図７に示すように、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
する遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力に係
数c1，c2，c3・・・cMを乗算する乗算部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は二次音
伝搬系（スピーカから観測点までの系）の伝搬特性を模
擬するように決定されている。時刻ｎ・Ｔsにおける参
照信号をｘn、出力(フィルタードX信号)をｒ(n)とすれ
ば、フィルタ１４cは次式
は図７に示すように、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
する遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力に係
数c1，c2，c3・・・cMを乗算する乗算部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は二次音
伝搬系（スピーカから観測点までの系）の伝搬特性を模
擬するように決定されている。時刻ｎ・Ｔsにおける参
照信号をｘn、出力(フィルタードX信号)をｒ(n)とすれ
ば、フィルタ１４cは次式
【０００９】
【数２】
の演算を実行してフィルタードX信号ｒ(n)を出力する。
【００１０】適応信号処理部１４ａは、１サンプリング
時刻Ｔs後の次の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィルタ
１４ｂの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗ
N(n+1)を、現時刻ｎ・Ｔにおける係数とエラー信号ｅn
とフィルタードX信号ｒnを用いて次式（係数更新式）に
より決定する。
時刻Ｔs後の次の時刻(ｎ+1)・Ｔsにおける適応フィルタ
１４ｂの係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ3(n+1)・・・ｗ
N(n+1)を、現時刻ｎ・Ｔにおける係数とエラー信号ｅn
とフィルタードX信号ｒnを用いて次式（係数更新式）に
より決定する。
【００１１】
【数３】
【００１２】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 (4)
で与えられる。(3)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）であり、騒音キャンセルシステム
に応じて適当な値に設定される。以上は、フィルタード
Ｘ ＬＭＳ適応アルゴリズムにより適応信号処理した場
合であるが、フィルタードＸ信号を使用しないＬＭＳ適
応アルゴリズムによる場合には、(3)式は、
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）であり、騒音キャンセルシステム
に応じて適当な値に設定される。以上は、フィルタード
Ｘ ＬＭＳ適応アルゴリズムにより適応信号処理した場
合であるが、フィルタードＸ信号を使用しないＬＭＳ適
応アルゴリズムによる場合には、(3)式は、
【００１３】
【数４】
【００１４】となり、ｊ番目のフィルタ係数更新式は
ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn (4a)
で与えられる。フィルタードＸ ＬＭＳ適応アルゴリズ
ムによる騒音キャンセルにおいては、上記(1)〜(3)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ｙnを出力する。又、ＬＭＳ適応アルゴリズムによ
る場合には、(1),(3a)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ｙnを出力する。ところ
で、上記適応アルゴリズムにおける適応フィルタの係数
にはオフセット（ＤＣ分）が重畳し、このオフセットが
漸増して係数値が最終的に正もしくは負の最大値（１ま
たは−１）に限りなく近づいてしまうことが知られてい
る。図８は適応フィルタの各タップの係数Ｗj(n)(j=1,
2,3,・・・N)にオフセットが重畳した場合の説明図であ
り、同図(a)はオフセット＝０の場合、同図(b)は各係数
にオフセットＷofsが重畳した場合で、横軸の数値はタ
ップ位置を示している。
ムによる騒音キャンセルにおいては、上記(1)〜(3)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ｙnを出力する。又、ＬＭＳ適応アルゴリズムによ
る場合には、(1),(3a)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ｙnを出力する。ところ
で、上記適応アルゴリズムにおける適応フィルタの係数
にはオフセット（ＤＣ分）が重畳し、このオフセットが
漸増して係数値が最終的に正もしくは負の最大値（１ま
たは−１）に限りなく近づいてしまうことが知られてい
る。図８は適応フィルタの各タップの係数Ｗj(n)(j=1,
2,3,・・・N)にオフセットが重畳した場合の説明図であ
り、同図(a)はオフセット＝０の場合、同図(b)は各係数
にオフセットＷofsが重畳した場合で、横軸の数値はタ
ップ位置を示している。
【００１５】オフセットが発生する原因としては次の２
つが考えられる。第１の原因はエラー信号ｅnや参照信
号ｘnのＡＤ変換値に既にＤＣオフセットが含まれこと
によるものであり、第２の原因はエラー信号ｅnに参照
信号ｘnと同一信号成分が含まれることによるものであ
る。参照信号ｘn＝cos(ω1t＋θ1）、エラー信号ｅn＝c
os(ω2t＋θ2）とすると、ＬＭＳ適応アルゴリズムによ
る場合、(3a)式の右辺第２項は μ・cos(ω1t＋θ1）・cos(ω2t＋θ2） となる。
つが考えられる。第１の原因はエラー信号ｅnや参照信
号ｘnのＡＤ変換値に既にＤＣオフセットが含まれこと
によるものであり、第２の原因はエラー信号ｅnに参照
信号ｘnと同一信号成分が含まれることによるものであ
る。参照信号ｘn＝cos(ω1t＋θ1）、エラー信号ｅn＝c
os(ω2t＋θ2）とすると、ＬＭＳ適応アルゴリズムによ
る場合、(3a)式の右辺第２項は μ・cos(ω1t＋θ1）・cos(ω2t＋θ2） となる。
【００１６】上式を変形すると、
（μ/2）・{cos(ω1t-ω2t+θ1-θ2)＋cos(ω1t+ω2t+θ1+θ2)}
＝（μ/2）・{cos((ω1-ω2)t+θ1-θ2)＋cos((ω1+ω2)t+θ1+θ2)}
となる。ここで、ω1＝ω2とすると、上式は
（μ/2）・{cos(θ1-θ2)＋cos(2ω1t+θ1+θ2)}
となり、オフセット
（μ/2）・cos(θ1-θ2)
が発生する。適応フィルタの係数にオフセットが含まれ
ると、正しく騒音をキャンセルできなくなる。このた
め、エリオット等は係数更新に際して適応フィルタ出力
ｙnをフィードバックする方法を考案している。このエ
リオット等の方法においては、係数更新式を次式（ＬＭ
Ｓ適応アルゴリズムによる場合） ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn−β・ｙn (5) としている。この係数更新式によれば、適応フィルタ出
力が大きくなった場合、−β・ｙnの項が働いて、係数
ｗj(n+1)が大きくなるのを防止できる
ると、正しく騒音をキャンセルできなくなる。このた
め、エリオット等は係数更新に際して適応フィルタ出力
ｙnをフィードバックする方法を考案している。このエ
リオット等の方法においては、係数更新式を次式（ＬＭ
Ｓ適応アルゴリズムによる場合） ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn−β・ｙn (5) としている。この係数更新式によれば、適応フィルタ出
力が大きくなった場合、−β・ｙnの項が働いて、係数
ｗj(n+1)が大きくなるのを防止できる
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エリオ
ット等の方法では、適応フィルタの係数の漸増速度を遅
くできるが、係数のオフセットをゼロにすることができ
ない問題がある。以上から本発明の目的は、適応フィル
タの係数のオフセットをゼロあるいは小さくできる騒音
キャンセル方式を提供することである。
ット等の方法では、適応フィルタの係数の漸増速度を遅
くできるが、係数のオフセットをゼロにすることができ
ない問題がある。以上から本発明の目的は、適応フィル
タの係数のオフセットをゼロあるいは小さくできる騒音
キャンセル方式を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明によれ
ば、係数更新式に係数の平均値を差し引く項を付加し、
該係数更新式により得られる係数を適応フィルタの各タ
ップの係数とすることにより達成される。又、上記目的
は本発明によれば、係数更新式により得られた各タップ
の係数値の平均値を演算し、前記各係数値から平均値を
差し引いた値を適応フィルタの真の係数値とすることに
より達成される。更に、上記目的は本発明によれば、信
号に含まれるＤＣ分をカットするＤＣカット部を設け、
各タップの係数を時系列に並べて係数信号としてＤＣカ
ット部に入力し、該ＤＣカット部から時系列に出力され
る値を各タップの真の係数とすることにより達成され
る。
ば、係数更新式に係数の平均値を差し引く項を付加し、
該係数更新式により得られる係数を適応フィルタの各タ
ップの係数とすることにより達成される。又、上記目的
は本発明によれば、係数更新式により得られた各タップ
の係数値の平均値を演算し、前記各係数値から平均値を
差し引いた値を適応フィルタの真の係数値とすることに
より達成される。更に、上記目的は本発明によれば、信
号に含まれるＤＣ分をカットするＤＣカット部を設け、
各タップの係数を時系列に並べて係数信号としてＤＣカ
ット部に入力し、該ＤＣカット部から時系列に出力され
る値を各タップの真の係数とすることにより達成され
る。
【００１９】
【作用】係数更新式に係数の平均値を差し引く項を付加
し、該係数更新式により得られる係数を適応フィルタの
各タップの係数とする。又、係数更新式により得られた
各タップの係数値の平均値を演算し、各係数値から平均
値を差し引いた値を適応フィルタの真の係数値とする。
更に、信号に含まれるＤＣ分をカットするＤＣカット部
を設け、各タップの係数を時系列に並べて係数信号とし
てＤＣカット部に入力し、該ＤＣカット部から時系列に
出力される値を各タップの真の係数とする。以上によ
り，適応フィルタの係数のオフセットをゼロあるいは小
さくできる。
し、該係数更新式により得られる係数を適応フィルタの
各タップの係数とする。又、係数更新式により得られた
各タップの係数値の平均値を演算し、各係数値から平均
値を差し引いた値を適応フィルタの真の係数値とする。
更に、信号に含まれるＤＣ分をカットするＤＣカット部
を設け、各タップの係数を時系列に並べて係数信号とし
てＤＣカット部に入力し、該ＤＣカット部から時系列に
出力される値を各タップの真の係数とする。以上によ
り，適応フィルタの係数のオフセットをゼロあるいは小
さくできる。
【００２０】
(a) 本発明の第１の実施例
図１は本発明の第１の実施例構成図であり、３１はエン
ジン回転数Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘnを発生
する参照信号発生部、３２は適応信号処理（例えば、Ｌ
ＭＳアルゴリズム）に基づいて騒音キャンセル信号ｙn
を出力する騒音キャンセルコントローラ、３３は騒音キ
ャンセル位置における騒音Ｓnとキャンセル音Ｓcの合成
音信号をエラ−信号ｅnとして出力するエラーマイクで
ある。騒音キャンセルコントローラ３２は、適応信号処
理部３２ａと、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ３
２ｂを有している。尚、適応フィルタ３２ｂは図６に示
す構成を備えている。適応信号処理部３２ａは、参照信
号ｘnとエラー信号ｅnを所定サンプリング周期Ｔsで取
り込むための信号取込み部32a-1と、次式の係数更新式
ジン回転数Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘnを発生
する参照信号発生部、３２は適応信号処理（例えば、Ｌ
ＭＳアルゴリズム）に基づいて騒音キャンセル信号ｙn
を出力する騒音キャンセルコントローラ、３３は騒音キ
ャンセル位置における騒音Ｓnとキャンセル音Ｓcの合成
音信号をエラ−信号ｅnとして出力するエラーマイクで
ある。騒音キャンセルコントローラ３２は、適応信号処
理部３２ａと、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ３
２ｂを有している。尚、適応フィルタ３２ｂは図６に示
す構成を備えている。適応信号処理部３２ａは、参照信
号ｘnとエラー信号ｅnを所定サンプリング周期Ｔsで取
り込むための信号取込み部32a-1と、次式の係数更新式
【数５】
に基づいて適応フィルタ３２ｂの各タップの係数ｗj(n+
1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算する係数更新部32a-2を備えて
いる。(6)式の右辺第３項は適応フィルタ３２ｂにおけ
る全タップの係数平均値である。
1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算する係数更新部32a-2を備えて
いる。(6)式の右辺第３項は適応フィルタ３２ｂにおけ
る全タップの係数平均値である。
【００２１】適応信号処理に際して、適応信号処理部３
２ａはサンプリング周期毎に参照信号ｘnとエラー信号
ｅnを取り込み、(6)式の係数更新式の演算を行って適応
フィルタ３２ｂの係数を更新し、該係数を適応フィルタ
３２ｂに入力する。(6)式の右辺第３項は適応フィルタ
３２ｂにおける全タップの係数平均値であり、図８(b)
におけるｗofsに略相当し、これにより、係数値ｗj(n+
1)(j=1,2,3,・・・,N)に含まれるオフセットが除去され
る。適応フィルタ３２ｂは更新されたオフセットなしの
係数に従って参照信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施
して騒音キャンセル信号ｙnを出力し、騒音をキャンセ
ルする。以後、上記動作をサンプリング周期毎に繰返
す。以上により、サンプリング周期毎にオフセット分を
除去した係数値ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に基づいて適
応フィルタ処理を行うから係数値が漸増せず、しかも、
騒音を正しくキャンセルするように騒音キャンセル信号
ｙnを出力できる。尚、以上はＬＭＳアルゴリズムに従
って係数を更新する場合であるが、フィルタードＸ Ｌ
ＭＳアルゴリズム、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムに従
って係数を更新する場合にも適用できるものである。
２ａはサンプリング周期毎に参照信号ｘnとエラー信号
ｅnを取り込み、(6)式の係数更新式の演算を行って適応
フィルタ３２ｂの係数を更新し、該係数を適応フィルタ
３２ｂに入力する。(6)式の右辺第３項は適応フィルタ
３２ｂにおける全タップの係数平均値であり、図８(b)
におけるｗofsに略相当し、これにより、係数値ｗj(n+
1)(j=1,2,3,・・・,N)に含まれるオフセットが除去され
る。適応フィルタ３２ｂは更新されたオフセットなしの
係数に従って参照信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施
して騒音キャンセル信号ｙnを出力し、騒音をキャンセ
ルする。以後、上記動作をサンプリング周期毎に繰返
す。以上により、サンプリング周期毎にオフセット分を
除去した係数値ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に基づいて適
応フィルタ処理を行うから係数値が漸増せず、しかも、
騒音を正しくキャンセルするように騒音キャンセル信号
ｙnを出力できる。尚、以上はＬＭＳアルゴリズムに従
って係数を更新する場合であるが、フィルタードＸ Ｌ
ＭＳアルゴリズム、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムに従
って係数を更新する場合にも適用できるものである。
【００２２】(b) 本発明の第２の実施例
図２は本発明の第２の実施例構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付している。３１はエンジン回転数
Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘnを発生する参照信
号発生部、３２は適応信号処理（例えば、ＬＭＳアルゴ
リズム）により騒音キャンセル信号ｙnを出力する騒音
キャンセルコントローラ、３３は騒音キャンセル位置に
おける騒音Ｓnとキャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−
信号ｅnとして出力するエラーマイクである。騒音キャ
ンセルコントローラ３２は、適応信号処理部３２ａと、
デジタルフィルタ構成の適応フィルタ３２ｂを有してい
る。適応フィルタ３２ｂは図５に示す構成を備えてい
る。
部分には同一符号を付している。３１はエンジン回転数
Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘnを発生する参照信
号発生部、３２は適応信号処理（例えば、ＬＭＳアルゴ
リズム）により騒音キャンセル信号ｙnを出力する騒音
キャンセルコントローラ、３３は騒音キャンセル位置に
おける騒音Ｓnとキャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−
信号ｅnとして出力するエラーマイクである。騒音キャ
ンセルコントローラ３２は、適応信号処理部３２ａと、
デジタルフィルタ構成の適応フィルタ３２ｂを有してい
る。適応フィルタ３２ｂは図５に示す構成を備えてい
る。
【００２３】適応信号処理部３２ａにおいて、32a-1は
参照信号ｘnとエラー信号ｅnを所定サンプリング周期Ｔ
sで取り込むための信号取込み部、32a-3は(3a)式すなわ
ち、次式の係数更新式 ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn (3a) に基づいて適応フィルタ３２ｂの各タップの係数ｗj(n+
1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算する係数演算部である。尚、
演算された各タップの係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に
は前述のようにオフセットが含まれている。又、32a-4
は係数値よりオフセットを除去するオフセット除去部で
あり、平均値演算部４１とオフセット除去演算部４２を
有している。平均値演算部４１は次式
参照信号ｘnとエラー信号ｅnを所定サンプリング周期Ｔ
sで取り込むための信号取込み部、32a-3は(3a)式すなわ
ち、次式の係数更新式 ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅn (3a) に基づいて適応フィルタ３２ｂの各タップの係数ｗj(n+
1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算する係数演算部である。尚、
演算された各タップの係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に
は前述のようにオフセットが含まれている。又、32a-4
は係数値よりオフセットを除去するオフセット除去部で
あり、平均値演算部４１とオフセット除去演算部４２を
有している。平均値演算部４１は次式
【数６】
により係数演算部32a-3で演算された全係数ｗj(n+1)(j=
1,2,3,・・・,N)の平均値を演算し、オフセット除去演算部
４２は次式 ｗj(n+1)−ｗm→ｗj(n+1) (8) により各係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に含まれるオフ
セットを除去する。すなわち、ｗmは全タップの係数平
均値であるから、図８(b)におけるｗofsに略相当し、従
って(8)式により係数値ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に含ま
れるオフセットを除去できる。
1,2,3,・・・,N)の平均値を演算し、オフセット除去演算部
４２は次式 ｗj(n+1)−ｗm→ｗj(n+1) (8) により各係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に含まれるオフ
セットを除去する。すなわち、ｗmは全タップの係数平
均値であるから、図８(b)におけるｗofsに略相当し、従
って(8)式により係数値ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)に含ま
れるオフセットを除去できる。
【００２４】適応信号処理に際して、適応信号処理部３
２ａの信号取り込み部32a-1はサンプリング周期毎に参
照信号ｘnとエラー信号ｅnを取り込み、係数演算部32a-
3は(3a)式の係数更新式の演算を行って適応フィルタ３
２ｂの全タップの係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算
してオフセット除去部32a-4に入力する。オフセット除
去部32a-4の平均値演算部４１は(7)式に基づいて全係数
ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)の平均値を演算し、また、オ
フセット除去部演算部４２は全係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・
・・,N)を記憶する。平均値ｗmが求まれば、オフセット除
去演算部４２は(8)式の演算を実行し、全係数ｗj(n+1)
(j=1,2,3,・・・,N)よりオフセットを除去した真の係数値
を求め、該係数を適応フィルタ３２ｂに入力する。適応
フィルタ３２ｂはオフセットが除去された係数ｗj(n+1)
(j=1,2,3,・・・,N)に従って参照信号ｘnにデジタルフィル
タ処理を施して騒音キャンセル信号ｙnを出力し、騒音
をキャンセルする。以後、上記動作をサンプリング周期
毎に繰返す。以上により、サンプリング周期毎にオフセ
ット分を除去した係数値ｗj(n+1)に基づいて適応フィル
タ処理を行うから係数値が漸増せず、しかも、騒音を正
しくキャンセルするように騒音キャンセル信号ｙnを出
力できる。尚、以上はＬＭＳアルゴリズムに従って係数
を更新する場合であるが、フィルタードＸ ＬＭＳアル
ゴリズム、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムに従って係数
を更新する場合にも適用できるものである。
２ａの信号取り込み部32a-1はサンプリング周期毎に参
照信号ｘnとエラー信号ｅnを取り込み、係数演算部32a-
3は(3a)式の係数更新式の演算を行って適応フィルタ３
２ｂの全タップの係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を演算
してオフセット除去部32a-4に入力する。オフセット除
去部32a-4の平均値演算部４１は(7)式に基づいて全係数
ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)の平均値を演算し、また、オ
フセット除去部演算部４２は全係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・
・・,N)を記憶する。平均値ｗmが求まれば、オフセット除
去演算部４２は(8)式の演算を実行し、全係数ｗj(n+1)
(j=1,2,3,・・・,N)よりオフセットを除去した真の係数値
を求め、該係数を適応フィルタ３２ｂに入力する。適応
フィルタ３２ｂはオフセットが除去された係数ｗj(n+1)
(j=1,2,3,・・・,N)に従って参照信号ｘnにデジタルフィル
タ処理を施して騒音キャンセル信号ｙnを出力し、騒音
をキャンセルする。以後、上記動作をサンプリング周期
毎に繰返す。以上により、サンプリング周期毎にオフセ
ット分を除去した係数値ｗj(n+1)に基づいて適応フィル
タ処理を行うから係数値が漸増せず、しかも、騒音を正
しくキャンセルするように騒音キャンセル信号ｙnを出
力できる。尚、以上はＬＭＳアルゴリズムに従って係数
を更新する場合であるが、フィルタードＸ ＬＭＳアル
ゴリズム、ＭＥＦＸ−ＬＭＳアルゴリズムに従って係数
を更新する場合にも適用できるものである。
【００２５】(3) 本発明の第３の実施例
図３は本発明の第３の実施例説明図である。第２の実施
例では平均値ｗmを演算し、該平均値を係数値ｗj(n+1)
から差し引くことによりオフセットを除去しているが、
第３の実施例ではＤＣタップ部(適応フィルタを用いた
ＤＣ除去ユニット）を用いてオフセットを除去してい
る。ＤＣタップ部は図３(a)に示すように、適応フィル
タＡＤＦと、適応信号処理部ＬＭＳと加算部ＡＤＤを備
えている。このＤＣタップ部によれば、第１の信号ｗn
に含まれる信号成分のうち、第２の信号ｒnと相関の高
い信号が除去され、第３の信号εnとなって出力され
る。例えば、第１信号ｗnが100Hz,200Hzの周波数信号を
含んでおり、かつ、第２信号ｒnを100Hzの単一周波数信
号とすると、第１信号ｗnより100Hz信号成分が除去さ
れ、第３の信号εnに200Hzの信号成分のみが含まれるよ
うになる。そこで、ＤＣタップ部において、第２の信号
ｒnを１（直流で０Hz)とすると、第１の信号ｗnから直
流がカットされ、直流分を含まない第３信号εnが得ら
れ、ＤＣ分が除去される。
例では平均値ｗmを演算し、該平均値を係数値ｗj(n+1)
から差し引くことによりオフセットを除去しているが、
第３の実施例ではＤＣタップ部(適応フィルタを用いた
ＤＣ除去ユニット）を用いてオフセットを除去してい
る。ＤＣタップ部は図３(a)に示すように、適応フィル
タＡＤＦと、適応信号処理部ＬＭＳと加算部ＡＤＤを備
えている。このＤＣタップ部によれば、第１の信号ｗn
に含まれる信号成分のうち、第２の信号ｒnと相関の高
い信号が除去され、第３の信号εnとなって出力され
る。例えば、第１信号ｗnが100Hz,200Hzの周波数信号を
含んでおり、かつ、第２信号ｒnを100Hzの単一周波数信
号とすると、第１信号ｗnより100Hz信号成分が除去さ
れ、第３の信号εnに200Hzの信号成分のみが含まれるよ
うになる。そこで、ＤＣタップ部において、第２の信号
ｒnを１（直流で０Hz)とすると、第１の信号ｗnから直
流がカットされ、直流分を含まない第３信号εnが得ら
れ、ＤＣ分が除去される。
【００２６】以上から、図３(b)に示すように第２の信
号ｒnを１（直流で０Hz)としたＤＣタップ部５１を設
け、Ｎタップの各係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を第１
タップから順に時系列に並べて第１信号ｗnとしてＤＣ
タップ部５１に入力する。このようにすれば、第１信
号、すなわち係数信号からＤＣ分（オフセット）が除去
された真の係数が第１タップのものから時系列で順に第
３信号として出力される。従って、第３の実施例では、
図２のオフセット除去部32a-4を図３(b)に示すＤＣタッ
プ部５１を用いて構成し、１サンプリング時間毎に前述
のＤＣ除去処理を行って係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)
に含まれるオフセットを除去する。 (d) 変形例 第３の実施例では、各タップの係数を時系列に並べて係
数信号としてＤＣタップ部でオフセットを除去したが、
所定タップについて、図４に示すように今回の係数ｗ
j(n+1)を含め過去Ｍ個の係数を時系列に並べてＤＣカッ
ト部５１に入力し、今回の係数ｗj(n+1)を入力した時に
ＤＣカット部から出力される値を第ｊタップの真の係数
とすることもできる。このようにすれば、係数からオフ
セットを除去できる。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。
号ｒnを１（直流で０Hz)としたＤＣタップ部５１を設
け、Ｎタップの各係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)を第１
タップから順に時系列に並べて第１信号ｗnとしてＤＣ
タップ部５１に入力する。このようにすれば、第１信
号、すなわち係数信号からＤＣ分（オフセット）が除去
された真の係数が第１タップのものから時系列で順に第
３信号として出力される。従って、第３の実施例では、
図２のオフセット除去部32a-4を図３(b)に示すＤＣタッ
プ部５１を用いて構成し、１サンプリング時間毎に前述
のＤＣ除去処理を行って係数ｗj(n+1)(j=1,2,3,・・・,N)
に含まれるオフセットを除去する。 (d) 変形例 第３の実施例では、各タップの係数を時系列に並べて係
数信号としてＤＣタップ部でオフセットを除去したが、
所定タップについて、図４に示すように今回の係数ｗ
j(n+1)を含め過去Ｍ個の係数を時系列に並べてＤＣカッ
ト部５１に入力し、今回の係数ｗj(n+1)を入力した時に
ＤＣカット部から出力される値を第ｊタップの真の係数
とすることもできる。このようにすれば、係数からオフ
セットを除去できる。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。
【００２７】
【発明の効果】以上本発明によれば、係数更新式に前
回の係数の平均値を差し引く項を付加し、該係数更新式
により得られる係数を適応フィルタの各タップの係数と
したから、あるいは係数更新式により得られた各タッ
プの今回の係数値の平均値を演算し、前記各係数値から
平均値を差し引いた値を適応フィルタの真の係数値とし
たから、あるいは、信号に含まれるＤＣ分をカットす
るＤＣカット部を設け、各タップの係数を時系列に並べ
てＤＣカット部に入力し、該ＤＣカット部から時系列に
出力される値を各タップの真の係数としたから、係数値
よりオフセット分を除去でき、正しく騒音キャンセル制
御を行えるようになった。
回の係数の平均値を差し引く項を付加し、該係数更新式
により得られる係数を適応フィルタの各タップの係数と
したから、あるいは係数更新式により得られた各タッ
プの今回の係数値の平均値を演算し、前記各係数値から
平均値を差し引いた値を適応フィルタの真の係数値とし
たから、あるいは、信号に含まれるＤＣ分をカットす
るＤＣカット部を設け、各タップの係数を時系列に並べ
てＤＣカット部に入力し、該ＤＣカット部から時系列に
出力される値を各タップの真の係数としたから、係数値
よりオフセット分を除去でき、正しく騒音キャンセル制
御を行えるようになった。
【図１】本発明の第１の実施例構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例構成図である。
【図３】本発明の第３の実施例説明図である。
【図４】本発明の変形例説明図である。
【図５】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。
【図６】適応フィルタの構成図である。
【図７】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図で
ある。
ある。
【図８】オフセット説明図である。
３１・・参照信号発生部
３２・・騒音キャンセルコントローラ
３２ａ・・適応信号処理部
３２ｂ・・適応フィルタ
32a-1・・信号取込み部
32a-2・・係数更新部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−40488（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−36211（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G10K 11/178
F01N 1/00
H03H 17/02 601
H03H 21/00
Claims (3)
- 【請求項１】 騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするためのキャンセル音を出力するスピーカと、騒
音キャンセル点における騒音とキャンセル音との合成音
をエラー信号として検出するセンサと、エラー信号とキ
ャンセルすべき騒音に応じた参照信号を入力され、これ
ら信号とステップサイズパラメータを用いて所定の係数
更新式に従って前記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適応フィルタの全タップの係数を更
新し、参照信号を適応フィルタに入力して騒音キャンセ
ル信号を発生し、該騒音キャンセル信号をスピーカに入
力する騒音キャンセルコントローラを備えた騒音キャン
セル装置の騒音キャンセル方式において、 前記係数更新式に係数の平均値を差し引く項を付加し、 該係数更新式により得られる係数を各タップの係数とす
ることを特徴とす騒音キャンセル方式。 - 【請求項２】 騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするためのキャンセル音を出力するスピーカと、騒
音キャンセル点における騒音とキャンセル音との合成音
をエラー信号として検出するセンサと、エラー信号とキ
ャンセルすべき騒音に応じた参照信号を入力され、これ
ら信号とステップサイズパラメータを用いて所定の係数
更新式に従って前記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適応フィルタの全タップの係数を更
新し、参照信号を適応フィルタに入力して騒音キャンセ
ル信号を発生し、該騒音キャンセル信号をスピーカに入
力する騒音キャンセルコントローラを備えた騒音キャン
セル装置の騒音キャンセル方式において、 前記係数更新式により得られた各タップの係数の平均値
を演算し、 前記各係数から平均値を差し引いた値を適応フィルタの
真の係数とすることを特徴とする騒音キャンセル方式。 - 【請求項３】 騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするためのキャンセル音を出力するスピーカと、騒
音キャンセル点における騒音とキャンセル音との合成音
をエラー信号として検出するセンサと、エラー信号とキ
ャンセルすべき騒音に応じた参照信号を入力され、これ
ら信号とステップサイズパラメータを用いて所定の係数
更新式に従って前記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適応フィルタの全タップの係数を更
新し、参照信号を適応フィルタに入力して騒音キャンセ
ル信号を発生し、該騒音キャンセル信号をスピーカに入
力する騒音キャンセルコントローラを備えた騒音キャン
セル装置の騒音キャンセル方式において、 信号に含まれるＤＣ分をカットするＤＣカット部を設
け、 各タップの係数を時系列に並べてＤＣカット部に入力
し、 該ＤＣカット部から時系列に出力される値を各タップの
真の係数とすることを特徴とする騒音キャンセル方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05701893A JP3410138B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 騒音キャンセル方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05701893A JP3410138B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 騒音キャンセル方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06266372A JPH06266372A (ja) | 1994-09-22 |
| JP3410138B2 true JP3410138B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=13043700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05701893A Expired - Lifetime JP3410138B2 (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 騒音キャンセル方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3410138B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113676157B (zh) * | 2021-08-11 | 2023-06-23 | 武汉理工大学 | 一种抵消直流偏置的自适应滤波算法 |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP05701893A patent/JP3410138B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06266372A (ja) | 1994-09-22 |
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