JP3414426B2 - 騒音制御装置 - Google Patents
騒音制御装置Info
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Description
キャンセル音を形成する騒音制御装置に関し、特に本発
明ではキャンセル音で相殺された残留音を評価してキャ
ンセル音を調整する場合に残留音のディジタル化する際
の小さい信号レベルに関する分解能向上を図ること等に
関する。
機関等から発生する騒音を低減するためにマフラ等の受
動的なキャンセル音装置が使用されてきたが、サイズ、
キャンセル音特性等の観点から改善がなされていた。こ
れに対し、音源から発生された周期的な騒音と逆位相・
等音圧の補償音をスピーカから出力し、騒音を相殺する
能動型の騒音制御装置が提案されている。ところで、こ
の能動型の騒音制御装置自体の周波数特性あるいは安定
性等が十分でなく実用化が遅れていた。しかし、近年デ
ィジタル回路を使用した信号処理技術が発展し取り扱う
周波数範囲も拡大した結果、実用的な騒音制御装置が多
数提案されている。このような分野の技術として、特開
昭63−311396号公報に記載されるものがある。
これに記載されるものは、ダクト上流に設置した騒音源
用のマイクロフォンで騒音を検出し信号処理回路により
騒音と逆位相・等音圧の信号をダクト下流に設置したス
ピーカから出力し、キャンセルされた結果をキャンセル
用のマイクロフォンで検出してフィードバックするフィ
ードバック系と、フィードフォワード系と組み合わせ
た、いわゆる2マイクロフォン・1スピーカ型の能動型
騒音制御装置である。
プリング周波数によりアナログ信号が変換されたディジ
タル信号を処理するディジタル回路を使用した信号処理
技術としてDSP(Digital Signal Processor) が使用
され、該DSPは主処理を行う適応型フィルタ(Adapti
ve Filter)からなり、この適応型FIRフィルタにより
周期性を有する騒音をキャンセルするための補償音を形
成する。
騒音制御装置を車両に使用する場合には、前述のように
騒音をキャンセルした結果としての残留音をフイードバ
ックしてキャンセル音を形成するには次の問題がある。
残留音はキャンセル用のマイクロフォンで検出し、この
検出信号はA/D変換器(Analog to Digital Converte
r)でアナログ信号からディジタル信号に変換されるが、
アナログ信号のレベルが小さい場合には量子化に伴う誤
差により分解能が不足し、ディジタル信号変換時にS/
Nが悪化し誤差を多く含むという問題がある。また騒音
の信号処理は想定する騒音の全周波数帯で行われるが、
騒音周波数はエンジンの回転数に強く依存しているた
め、これと無関係な周波数領域の信号処理は無用なもの
であり、信号処理の遅速を招くという問題がある。
レベルに関係なく十分な騒音制御効果が得られかつ信号
処理の迅速を図れる騒音制御装置を提供することを目的
とする。
決するために、騒音にこれと逆相等音圧のキャンセル音
を重畳した結果の残留音を捕捉して誤差信号を形成する
マイクロフォンと、前記誤差信号をディジタル信号に変
換するA/D変換器と、参照信号を制御してキャンセル
信号を形成するための適応型フィルタと、前記誤差信号
及び前記参照信号に基づき前記適応型フィルタのフィル
タ係数を変更する係数変更部と、主としてキャンセル音
の空間伝達特性の模擬特性に基づき前記フィルタ係数の
変更に使用する参照信号を補正する伝達特性模擬部を有
する騒音制御装置に、誤差信号レベル検出器、第1のゲ
イン調整部及び第2のゲイン調整部を設ける。
ンからの誤差信号のレベルを検出するようにしてある。
前記第1のゲイン調整部は前記A/D変換器の入力段に
設けられ、前記誤差信号レベル検出器により検出された
誤差信号のレベルが小さくなるにつれて誤差信号のレベ
ルを大きくするようにゲインを調整するようにしてあ
る。
調整により前記係数変更部で形成されるフィルタ係数が
影響を受けないようにするため、前記伝達特性模擬部の
後段に設けられ、前記第1のゲイン調整部と連動して参
照信号のレベルを調整するようにしてある。また、誤差
信号レベル検出器、第1のゲイン調整部及び第2のゲイ
ン調整部に代わって、前記参照信号の周波数を検出する
周波数検出部と、前記マイクロフォンの後段に設けら
れ、前記周波数検出部により検出された周波数を中心周
波数として前記誤差信号を通過させる第1の帯域フィル
タと、前記伝達特性模擬部の後段に設けられ、前記第1
の帯域フィルタと連動して前記周波数検出部により検出
された周波数を中心周波数として前記参照信号を通過さ
せる第2の帯域フィルタとを設けるようにしてある。
のゲイン調整部及び第2のゲイン調整部並びに前記周波
数検出部、第1の帯域フィルタ及び第2の帯域フィルタ
を設けるようにしてある。また、前記第1の帯域フィル
タ及び第2の帯域フィルタにおける尖鋭度を可変にする
ようにしてある。
ンからの誤差信号のレベルが検出され、誤差信号のレベ
ルが小さくなるにつれて誤差信号のレベルを大きくする
ようにゲインが調整され、前記誤差信号の調整により前
記係数変更部で形成されるフィルタ係数が影響を受けな
いように参照信号のレベルが調整されることにより、誤
差信号のレベルが小さくてもA/D変換器の分解能不足
が解消できS/Nが改善できるようになる。また前記参
照信号の周波数が検出され、検出された周波数を中心周
波数とする誤差信号及び参照信号により前記適応型フィ
ルタのフィルタ係数を変更することにより、騒音周波数
に対応する信号のみの処理に限定できるので信号処理を
迅速に行うことができる。さらに前記誤差信号のレベル
の変更及び処理すべき周波数の限定を同時にすることに
より、S/Nの改善及び信号処理の迅速化を同時に得る
ことができる。また尖鋭度を可変とすることにより処理
すべき周波数の幅を限定できさらに信号処理の迅速化が
図れることになる。
説明する。図1は本発明の実施例に係る騒音制御装置の
第1の例を示す図である。本図に示す騒音制御装置は騒
音をキャンセルした結果をである残留音を捕捉して誤差
信号としての電気信号に変換するマイクロフォン1、該
マイクロフォン1の出力を増幅する増幅器2と、該増幅
器2に含まれる高域の不要信号を除去する低域通過フィ
ルタ3と、該低域通過フィルタ3のアナログ信号をディ
ジタル信号に変換するA/D変換器4と、参照信号を入
力しキャンセル音を形成するための適応型フィルタ6
と、該適応型フィルタ6のディジタル信号をアナログ信
号に変換するD/A(Digital to Analog Converter) 変
換器7と、該D/A変換器7の出力に含まれる高域の不
要信号を除去する低域通過フィルタ8と、該低域通過フ
ィルタ8に接続される電力増幅器9と、該電力増幅器9
により駆動されキャンセル音を形成するスピーカ10
と、前記誤差信号を評価して、例えば誤差信号が最小に
なるように前記適応型フィルタのフィルタ係数を変更す
る係数変更部11と、係数変更部11のフィルタ係数を
形成するために必要な参照信号に関し主として前記スピ
ーカ10及びマイクロフォン1との間のキャンセル音の
伝達特性を模擬して参照信号を補正した模擬信号を形成
する伝達特性模擬部12と、前記増幅器3の出力信号を
分岐して入力し誤差信号レベルを検出する誤差信号レベ
ル検出器13と、増幅器3とA/D変換器4との間に設
けられ前記誤差信号レベル検出器13による誤差信号レ
ベルにより増幅器3の出力のレベルをβ倍に調整する誤
差信号の第1のゲイン調整部14と、係数変更部11及
び伝達特性模擬部12の間に設けられ誤差信号レベル検
出器13により第1のゲイン調整部14と連動して伝達
特性模擬部12を経過後の模擬信号のレベルをβに調整
する模擬信号の第2のゲイン調整部15を具備する。
す図である。本図に示す適応型フィルタ6は、FIR
(Finite Impulse Response)型のフィルタであり、参照
信号を、例えば、一サンプリング周期だけシフトして逐
次記憶する遅延器61と、該遅延器61の各読み出しタ
ップに接続し可変フィルタ係数k1 、k2 、k3 、k
4、…、kL が設定される乗算器62と、該乗算器62
の各出力を合成して前記D/A変換器7に出力する加算
器63とを具備する。なお適応型フィルタ6の入力信号
として参照信号を入力するがこの参照信号にはエンジン
パルス等が用いられる。
式は係数変更部11により次のように決定される。 kL(n+1)= kL(n)+2u ・e(n)・x(n)/{(L+1) ・σ2 } ここに、 kL(n+1):今回のフィルタ係数、 kL(n) :前回のフィルタ係数、 L : 適応型フィルタのタップ数、 e(n): 前回の誤差信号、 x(n): 前回の参照信号、 σ2: 入力の平均パワー、 u:ステップパラメータ(0<u<1;対象とする騒音及び応答
性等を考慮して任意に設定される) 図3は誤差信号レベル検出部13の誤差信号レベルと第
1及び2のゲイン調整部14及び15を調整するβとの
関係を説明する図である。本図に示すように、誤差信号
レベルの最小レベル及び最大レベルに対してβをパター
ンの方式のように一定の傾きで変更する。このように
βを変更することにより、誤差信号e(n)からβ・e(n)と
なるのでレベルが小さいときにはA/D変換器4の入力
信号である誤差信号βe(n)となりレベルが大きくなる。
したがって、誤差信号のレベルが小さくてもA/D変換
器4の分解能不足を解消できS/Nを改善できるように
なる。一方第2のゲイン調整部15により伝達特性部1
2の出力をx(n)・βとしている。
号のレベルが高い状態で過大レベルの信号が入力した場
合にクリップ等による誤動作を防止できる。図4は本発
明の実施例に係る騒音制御装置の第2の例を示す図であ
る。本図に示す騒音制御装置の第2の例において、第1
の例と異なる構成は、誤差信号レベル検出器13に代わ
り参照信号を入力しこの参照信号によりエンジンの回転
数を導出し騒音の周波数を検出する周波数検出部23
と、A/D変換器4と係数変更部11の間に設けられ該
周波数検出部23の検出周波数に対応する信号だけを通
過させる第1の帯域ディジタルフィルタ24と、係数変
更部11及び伝達特性模擬部12間に設けられ前記第1
の帯域ディジタルフィルタ24と連動して前記周波数検
出部23の検出周波数に対応する模擬信号だけを通過さ
せる第2の帯域ディジタルフィルタ25とを具備する。
回転数と騒音周波数との関係を説明する図である。参照
信号は通常エンジンパルスを用いエンジンパルスはエン
ジン回転数に対応でき、さらに本図に示すような関係が
該エンジン回転数と車両の騒音の周波数との間にある。
したがって周波数検出部23にはこの関係を用いて参照
信号のエンジンパルスから騒音周波数を導出するように
してある。
フィルタ24及び25の周波数特性を説明する図であ
る。本図に示すように、第1及び2のディジタルフィル
タ24及び25の中心周波数は、前記周波数検出部23
により検出された騒音周波数に対応して変化するように
してある。かくして騒音周波数に対応する信号のみの処
理に限定できるので信号処理を迅速に行うことができ
る。
及び25では騒音周波数の特性に対応してQ(尖鋭度)
を変化させるようにしてある。したがって騒音周波数の
中心周波数に対する幅が狭い場合にはQを大きくしてす
なわち帯域幅を狭めて信号処理の量を少なくできるので
さらに信号処理を迅速に行うことができる。図7は本発
明の実施例に係る騒音制御装置の第3の例を示す図であ
り、図8は図7における第1のゲイン調整部14及び第
1の帯域ディジタルフィルタ24並びに第2のゲイン調
整部15及び第2の帯域ディジタルフィルタ25の特性
を示す図である。第3の例は第1及び2を組み合わせた
ものである。図7に示す第1の帯域ディジタルフィルタ
24をアナログ型にし、第1のゲイン調整部14と一体
にしたアナログ型のイコライザとしてもよい。さらに第
2のゲイン調整部5及び第2の帯域ディジタルフィルタ
25を一体にしディジタル型イコライザとしてもよい。
本実施例によれば、図8のに示すように誤差信号の中
心周波数を変化させ、に示すように誤差信号のゲイン
を調整し、さらにに示すように誤差信号を通過させる
周波数幅を調整することができるようになる。かくして
誤差信号のレベルが小さくてもA/D変換器4の分解能
不足を解消できS/Nを改善でき同時に信号処理を迅速
に行うことができる。。
イクロフォンからの誤差信号のレベルを検出し、誤差信
号のレベルが小さくなるにつれて誤差信号のレベルを大
きくするようにゲインを調整し、誤差信号の調整により
係数変更部で形成されるフィルタ係数が影響を受けない
ように参照信号のレベルを調整するので、誤差信号のレ
ベルが小さくてもA/D変換器の分解能不足を解消でき
S/Nを改善できる。また参照信号の周波数を検出し、
検出された周波数を中心周波数とする誤差信号及び参照
信号により適応型フィルタのフィルタ係数を変更するの
で、騒音周波数に対応する信号のみの処理に限定できる
ので信号処理を迅速に行うことができる。さらに誤差信
号のレベルの変更及び処理すべき周波数の限定を同時に
するので、S/Nの改善及び信号処理の迅速化を同時に
得ることができる。また、処理すべき周波数の幅を限定
できさらに信号処理の迅速化を図ることができる。
を示す図である。
第1及び2ゲイン調整部14及び15を調整するβとの
関係を説明する図である。
を示す図である。
音周波数との関係を説明する図である。
4及び25の周波数特性を説明する図である。
を示す図である。
の帯域ディジタルフィルタ24並びに第2のゲイン調整
部15及び第2の帯域ディジタルフィルタ25の特性を
示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 騒音にこれと逆相等音圧のキャンセル音
を重畳した結果の残留音を捕捉して誤差信号を形成する
マイクロフォン(1)と、前記誤差信号をディジタル信
号に変換するA/D変換器(4)と、参照信号を制御し
てキャンセル信号を形成するための適応型フィルタ
(6)と、前記誤差信号及び前記参照信号に基づき前記
適応型フィルタ(6)のフィルタ係数を変更する係数変
更部(11)と、主としてキャンセル音の空間伝達特性
の模擬特性に基づき前記フィルタ係数の変更に使用する
参照信号を補正する伝達特性模擬部(12)を有する騒
音制御装置であって、 マイクロフォン(1)からの誤差信号のレベルを検出す
る誤差信号レベル検出器(13)と、 前記A/D変換器(4)の入力段に設けられ、前記誤差
信号レベル検出器(13)により検出された誤差信号の
レベルが小さくなるにつれて誤差信号のレベルを大きく
するようにゲインを調整する第1のゲイン調整部(1
4)と、 前記誤差信号の調整により前記係数変更部(11)で形
成されるフィルタ係数が影響を受けないようにするた
め、前記伝達特性模擬部(12)の後段に設けられ、前
記第1のゲイン調整部(14)と連動して参照信号のレ
ベルを調整する第2のゲイン調整部(15)とを備える
ことを特徴とする騒音制御装置。 - 【請求項2】 騒音にこれと逆相等音圧のキャンセル音
を重畳した結果の残留音を捕捉して誤差信号を形成する
マイクロフォン(1)と、前記誤差信号をディジタル信
号に変換するA/D変換器(4)と、参照信号を制御し
てキャンセル信号を形成するための適応型フィルタ
(6)と、前記誤差信号及び前記参照信号に基づき前記
適応型フィルタ(6)のフィルタ係数を変更する係数変
更部(11)と、主としてキャンセル音の空間伝達特性
の模擬特性に基づき前記フィルタ係数の変更に使用する
参照信号を補正する伝達特性模擬部(12)を有する騒
音制御装置であって、 前記参照信号の周波数を検出する周波数検出部(23)
と、 前記マイクロフォン(1)の後段に設けられ、前記周波
数検出部(23)により検出された周波数を中心周波数
として前記誤差信号を通過させる第1の帯域フィルタ
(24)と、 前記伝達特性模擬部(12)の後段に設けられ、前記第
1の帯域フィルタ(24)と連動して前記周波数検出部
(23)により検出された周波数を中心周波数として前
記参照信号を通過させる第2の帯域フィルタ(25)と
を備えることを特徴とする騒音制御装置。 - 【請求項3】 騒音にこれと逆相等音圧のキャンセル音
を重畳した結果の残留音を捕捉して誤差信号を形成する
マイクロフォン(1)と、前記誤差信号をディジタル信
号に変換するA/D変換器(4)と、参照信号を制御し
てキャンセル信号を形成するための適応型フィルタ
(6)と、前記誤差信号及び前記参照信号に基づき前記
適応型フィルタ(6)のフィルタ係数を変更する係数変
更部(11)と、主としてキャンセル音の空間伝達特性
の模擬特性に基づき前記フィルタ係数の変更に使用する
参照信号を補正する伝達特性模擬部(12)を有する騒
音制御装置であって、 マイクロフォン(1)からの誤差信号のレベルを検出す
る誤差信号レベル検出器(13)と、 前記A/D変換器(4)の入力段に設けられ、前記誤差
信号レベル検出器(13)により検出された誤差信号の
レベルが小さくなるにつれて誤差信号のレベルを大きく
するようにゲインを調整する第1のゲイン調整部(1
4)と、 前記誤差信号の調整により前記係数変更部(11)で形
成されるフィルタ係数が影響を受けないようにするた
め、前記伝達特性模擬部(12)の後段に設けられ、前
記第1のゲイン調整部(14)と連動して参照信号のレ
ベルを調整する第2のゲイン調整部(15)と、 前記参照信号の周波数を検出する周波数検出部(23)
と、 前記マイクロフォン(1)の後段に設けられ、前記周波
数検出部(23)により検出された周波数を中心周波数
として前記誤差信号を通過させる第1の帯域フィルタ
(24)と、 前記伝達特性模擬部(12)の後段に設けられ、前記第
1の帯域フィルタ(24)と連動して前記周波数検出部
(23)により検出された周波数を中心周波数として前
記参照信号を通過させる第2の帯域フィルタ(25)と
を備えることを特徴とする騒音制御装置。 - 【請求項4】 前記第1の帯域フィルタ(24)及び第
2の帯域フィルタ(25)における尖鋭度を可変にする
請求項2又3記載の騒音制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01179093A JP3414426B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 騒音制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01179093A JP3414426B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 騒音制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06222779A JPH06222779A (ja) | 1994-08-12 |
JP3414426B2 true JP3414426B2 (ja) | 2003-06-09 |
Family
ID=11787720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01179093A Expired - Fee Related JP3414426B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | 騒音制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3414426B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3843082B2 (ja) | 2003-06-05 | 2006-11-08 | 本田技研工業株式会社 | 能動型振動騒音制御装置 |
JP4074612B2 (ja) | 2004-09-14 | 2008-04-09 | 本田技研工業株式会社 | 能動型振動騒音制御装置 |
JP5557565B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2014-07-23 | 本田技研工業株式会社 | 能動型振動騒音制御装置 |
-
1993
- 1993-01-27 JP JP01179093A patent/JP3414426B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06222779A (ja) | 1994-08-12 |
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