JP3431932B2

JP3431932B2 - 騒音キャンセル方式

Info

Publication number: JP3431932B2
Application number: JP21134892A
Authority: JP
Inventors: 政一秋保; 俊一今西; 邦夫宮内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 2003-07-28
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JPH0659682A

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に自動車内の前後左右座席における４つの騒音
キャンセル点（観測点）におけるエンジン音をキャンセ
ルして快適な自動車の車室内環境を提供できる騒音キャ
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。

【０００３】図４は従来の騒音キャンセルを実現する装
置の構成図であり、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ｘ_a1n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（周期性ノイズ）、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６００
ｒｐｍ（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（１００ｒ
ｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００
Ｈｚである。従って、参照信号発生部１３は、２次高次
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ｘ_a1n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ｘ_a1n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Ｓn₁と
キャンセル音Ｓc₁の合成音信号をエラ−信号ｅ_1n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ｙ_a1n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、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
（二次音伝搬系）の伝達関数に基づいて作成され、参照
信号ｘ_a1nが入力されるフィルタ１４ｃを有している。
１５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙ_a1n）
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Ｓc₁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
n₁とキャンセル音Ｓc₁の合成音を検出し、合成音信号を
エラ−信号ｅ_1nとして出力するエラ−マイク，１９はエ
ラー信号ｅ_1n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ｅ_1nとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用の参照信号ｒ_111n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ｅ_1n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ｘ_a1nにデジタルフィ
ルタ処理を施してＤＡコンバータ１５より騒音キャンセ
ル信号ｙ_a1nを出力する。尚、参照信号ｘ_a1nは、消去し
たい騒音Ｓn₁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。エンジン１１が回
転すると、その回転数Ｒは回転数センサ１２により検出
され、参照信号発生部１３はエンジン回転数Ｒに応じた
周波数の参照信号ｘ_a1n（図５(a)参照）を発生し、騒音
キャンセルコントローラ１４に入力する。この時、エン
ジン１１から発生した周期性を有するエンジン音（周期
性ノイズ）は、所定の伝達関数を有する騒音伝搬系(一
次音伝搬系)を有する空中を伝播して騒音キャンセル点
に至る。従って、該騒音キャンセル点における騒音（エ
ンジン音）Ｓn₁はレベルが若干弱まり、かつ若干遅延し
て図５(b)に示すようになる。

【０００６】最初、騒音キャンセルコントローラ１４は
例えば参照信号ｘ_a1nと位相が逆の騒音キャンセル信号
ｙ_a1nを出力し、キャンセルスピ−カ１６より図５(c)に
示すキャンセル音Ｓc₁を出力する。しかし、騒音Ｓn₁の
レベルと位相がずれているため、キャンセル音Ｓc₁によ
り騒音はキャンセルされず、エラ−信号ｅ_1nが発生す
る。騒音キャンセルコントローラ１４は該エラ−信号ｅ
_1nが最小となるように適応信号処理を行って適応フィル
タ１４ｂの係数を決定し、理想的な場合、最終的に図５
(d)に示すようにキャンセル音Ｓc₁の位相を騒音Ｓn₁の
位相と逆相にし、かつレベルを一致させ騒音をキャンセ
ルする。

【０００７】以上は説明を簡単にするために、騒音源を
１個、キャンセル音発生源（スピーカ）を１個、騒音キ
ャンセル点（観測点）を１箇所とした例である。しか
し、実際には騒音源は複数存在し、又、騒音をキャンセ
ルしたい地点（観測点）も複数存在し、このため１つの
スピーカでは各観測点の騒音をキャンセルできず、スピ
ーカも複数存在する。図６は騒音源がＫ個、スピーカが
Ｍ個、観測点がＬ箇所の場合における従来の騒音キャン
セル装置の構成図である。２１は各観測点における騒音
をキャンセルするように動作するＤＳＰ（デジタル・シ
グナル・プロセッサ）構成の騒音キャンセルコントロー
ラ、２２は各騒音源（図示せず）から各観測点まで騒音
が伝搬する系を表現した一次音仮想伝搬系（騒音伝搬
系）、２３はスピーカの特性を含め、各スピーカから各
観測点までのキャンセル音が伝搬する系を表現する二次
音伝搬系（キャンセル音伝搬系）、２４は各観測点にお
けるマイクの機能を表現する信号合成部で、加算部２４
₁〜２４₁′は第１観測点におけるマイクに相当し、加算
部２４₂〜２４₂′は第２観測点におけるマイクに相当
し、・・・加算部２４_L〜２４_L′は第Ｌ観測点における
マイクに相当する。ｄ_d1n〜ｄ_dLnは各観測点におけるキ
ャンセル対象でない外部雑音である。尚、ＤＡコンバ−
タ、ＡＤコンバータ等は省略している。

【０００８】騒音キャンセルコントローラ２１はＤＳＰ
で構成され、多入力−多出力適応フィルタ（以後単に適
応フィルタと言う）２１ａと、フィルタードＸ信号作成
用フィルタ２１ｂと、適応信号処理部２１ｃとに分けら
れる。適応フィルタ２１ａは参照信号発生部（図示せ
ず）から入力された参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに所定のフィ
ルタリング処理を施して騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ
_aMnを発生し、該騒音キャンセル信号を各スピーカに入
力する。フィルタードＸ信号作成用フィルタ２１ｂは参
照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに二次音伝搬系２３の伝達関数マト
リックスの各要素（伝搬要素）を畳み込んで信号処理用
の参照信号（フィルタードＸ信号）ｒ_111n〜ｒ_LMKnを出
力する。適応信号処理部２１ｃは各観測点におけるエラ
ー信号ｅ_1n〜ｅ_Lnとフィルタ２１ｂから出力されるフィ
ルタードＸ信号ｒ_111n〜ｒ_LMKnを入力され、これら信号
を用いて各観測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２１ａの係数を決定
する。

【０００９】図７は一次音仮想伝搬系２２の説明図であ
り、図７(a)に示すようにＫ個の各騒音源ＮＧ₁〜ＮＧ_K
から発生する騒音は所定の周波数・位相特性を有する一
次音伝搬系２２を伝搬して各観測点に設けたマイク(Ｍ
ＩＣ₁〜ＭＩＣ_L）に到達する。従って、第ｉ番目の騒音
源ＮＧiからの騒音が第ｊ番目のマイクＭＩＣ_jに到る伝
搬系の伝達特性をＨ_jiとすると、一次音仮想伝搬系２２
は図７(b)に示すように表現され、その伝達関数マトリ
ックス(Ｈ)は以下のようになる。

【００１０】

【数１】

【００１１】伝達関数マトリックス(Ｈ)の各要素Ｈ_ijは
図８に示すＦＩＲ型デジタルフィルタによりモデル化さ
れる。すなわち、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と、各遅延要素出力に係数ｈ₀，
ｈ₁，ｈ₂，・・・を乗算する乗算部ＭＬと、乗算部出力
を加算する加算部ＡＤより成るデジタルフィルタでモデ
ル化される。図９は二次音伝搬系２３の説明図であり、
図９(a)に示すように各スピーカＳＰ₁〜ＳＰ_Mから発生
する騒音キャンセル音は所定の周波数・位相特性を有す
る二次音伝搬系２３を伝搬して各観測点に設けたマイク
ＭＩＣ₁〜ＭＩＣ_Lに到達する。従って、第ｉ番目の騒音
キャンセル信号ｙ_ainに基づくキャンセル音が第ｊ番目
のマイクＭＩＣ_jに到る二次音伝搬系の伝達特性をＣ_ji
とすると、二次音伝搬系２３は図９(b)に示すようにモ
デル化され、その伝達関数マトリックス(Ｃ)は以下のよ
うになる。

【００１２】

【数２】

【００１３】伝達関数マトリックス(Ｃ)の各要素は一次
音仮想伝搬系２２の場合と同様に、図８に示すＦＩＲ型
デジタルフィルタによりモデル化される。すなわち、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
と、各遅延要素出力に係数ｃ ₀，ｃ₁，ｃ₂，・・・を乗
算する乗算部ＭＬと、各乗算部出力を加算する加算部Ａ
Ｄより成るデジタルフィルタでモデル化される。図１０
は二次音伝搬系２３の伝達関数マトリックス(Ｃ)の各要
素Ｃ_ijを用いて作成したフィルタードＸ信号作成用フィ
ルタ２１ｂの構成図である。適応信号処理部２１ｃは参
照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnと、各観測点における騒音とキャン
セル音との合成信号（エラー信号）ｅ_1n〜ｅ_Lnとに基づ
いて適応信号処理を実行して適応フィルタの係数を更新
し、適応フィルタ２１ａは参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnを入力
されて騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_aMnを発生してスピ
ーカに入力し、各観測点の騒音をキャンセルする。

【００１４】ところで、適応フィルタ２１ａから出力さ
れる騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_a _Mnは観測点にそのま
ま到達するのでなく、二次音伝搬系２３の周波数・位相
特性の影響を受けて到達する。このため、適応信号処理
部２１ｃは、参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnをそのまま使用せ
ず、参照信号に二次音伝搬系２３の特性を付加した信号
を用いるフィルタードＸＬＭＳ(ＭＥＦＸＬＭＳ)ア
ルゴリズムを採用し、より高度な騒音キャンセル制御を
行っている。すなわち、フィルタードＸＬＭＳアルゴ
リズムでは、参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnをフィルタ２１ｂに
よりフィルタリングした信号（フィルタードＸ信号）と
各観測点におけるエラー信号とを用いて適応フィルタ２
１ａの係数更新を行う。

【００１５】図１０において、Ｃ_ijは二次音伝搬系２３
における伝達関数マトリックス（Ｃ）の各要素Ｃ_ij（図
９参照）を実現するＦＩＲ型デジタルフィルタである。
フィルタ２１ｂは各参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに全ての伝搬
要素の特性を畳み込んで（全ての伝搬要素に対応するフ
ィルタを通過させて）フィルタードＸ信号ｒ_111n〜ｒ
_LMKnを出力するようになっている。すなわち、参照信号
ｘ_a1nに第１番目のスピーカから全観測点までの伝搬要
素Ｃ₁₁〜Ｃ_L1を作用させてフィルタードＸ信号ｒ _111n〜
ｒ_L11nを出力し、参照信号ｘ_a1nに第２番目のスピーカ
から全観測点までの伝搬要素Ｃ₁₂〜Ｃ_L2を作用させてフ
ィルタードＸ信号ｒ_121n〜ｒ_L21nを出力し、・・・参照
信号ｘ_a1nに第Ｍ番目のスピーカから全観測点までの伝
搬要素Ｃ_1M〜Ｃ_LMを作用させてフィルタードＸ信号ｒ
_1M1n〜ｒ_LM1nを出力し、以下同様に、参照信号ｘ_a2n〜
ｘ_aKnに全ての伝搬要素を作用させる。尚、Ｒ₁₁＝（ｒ_111n，ｒ_211n，・・・ｒ_L11n）Ｒ₂₁＝（ｒ_121n，ｒ_221n，・・・ｒ_L21n）・・・Ｒ_M1＝（ｒ_1M1n，ｒ_2M1n，・・・ｒ_LM1n）・・・Ｒ_MK＝（ｒ_1MKn，ｒ_2MKn，・・・ｒ_LMKn）と表現する。

【００１６】図１１は多入力−多出力の適応フィルタ２
１ａの構成図であり、一次音仮想伝搬系２２や二次音伝
搬系２３と同様の構造を有している。Ａ_11n〜Ａ_MKnはＦ
ＩＲ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ＤＬ１、Ｄ
ｌ２・・と、各遅延要素出力に係数ａ₀，ａ₁，ａ₂・・
を乗算する乗算部ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３・・と、各乗
算部出力を加算する加算部ＡＤ１，ＡＤ２・・で実現さ
れる。尚、遅延段数は２段に限らない。各参照信号ｘ
_a1n〜ｘ_aKnをデジタルフィルタＡ_11n〜Ａ_1Knに入力して
加算することにより第１番目のスピーカに入力する騒音
キャンセル信号ｙ_a1nが得られ、各参照信号ｘ_a1n〜ｘ
_aKnをデジタルフィルタＡ_21n〜Ａ_2Knに入力して加算す
ることにより第２番目のスピーカに入力する騒音キャン
セル信号ｙ_a2nが得られ、・・・・各参照信号ｘ_a1n〜ｘ
_aKnをデジタルフィルタＡ_M1n〜Ａ_MKnに入力して加算す
ることにより第Ｍ番目のスピーカに入力する騒音キャン
セル信号ｙ_aMnが得られる。

【００１７】適応フィルタ２１ａにおける各ＦＩＲ型デ
ジタルフィルタＡ_11n〜Ａ_MKnを３個の係数（２段遅延）
で構成する時、適応信号処理部２１ｃは各ＦＩＲ型デジ
タルフィルタＡ_11n〜Ａ_MKnの３つの係数毎に適応信号処
理を行って係数値を決定する。すなわち、１つのＦＩＲ
型デジタルフィルタＡ_ijの係数ａ₀，ａ₁，ａ₂について
以下に示す係数更新式の演算を行って係数ａ₀，ａ₁，ａ
₂を決定する。

【００１８】

【数３】

【００１９】(1)式において、(n)は現サンプリング時刻
の値、(n-1)は１サンプリング時刻前の値、(n-2)は２サ
ンプリング時刻前の値、(n+1)は現時刻から次サンプリ
ング時刻までの値を意味している。従って、R_ij(n-2)は
２サンプリング時刻前の参照信号に応じたフィルタ２１
ｂの出力を意味し、R_ij(n-1)は１サンプリング時刻前の
参照信号に応じたフィルタ出力であり、R_ij(n)は現時刻
の参照信号に応じたフィルタ出力である。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。尚、ステッ
プサイズパラメータμの値は大きい程適応フィルタの係
数が最適値に近ずく速度が早くなり追従性が良くなる
が、近ずいてからオーバシュートが発生して安定性が低
下する。又、ステップサイズパラメータμの値は小さい
程最適係数値に近ずく速度が遅くなり追従性が悪くなる
が、最適値に近ずいてからのオーバシュートが小さく安
定性が良好となる。ｅ_nはＬ個の各観測点における騒音
とキャンセル音の合成音信号であり、Ｒ_ij，ｅ_nはそれ
ぞれ以下のように表現される。Ｒ_ij＝（ｒ_1ijn，ｒ_2ijn，・・・ｒ_Lijn）Ｒ_ij(n) ＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn
(n) Ｒ_ij(n-1)＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn
(n-1) Ｒ_ij(n-2)＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn
(n-2)

【００２０】

【数４】

【００２１】かかる騒音キャンセル装置によれば、適応
信号処理部２１ｃはフィルタ２１ｂの出力であるフィル
タードＸ信号ｒ_111n〜ｒ_LMKnと、各観測点における騒音
とキャンセル音との合成音信号（エラー信号）ｅ_1n〜ｅ
_Lnとに基づいて適応信号処理を実行して適応フィルタ２
１ａを構成する各ＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n〜Ａ
_MKnの係数を決定し、適応フィルタ２１ａは参照信号ｘ
_a1n〜ｘ_aKnを入力されて騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ
_aMnを発生してスピーカＳＰ₁〜ＳＰ_M（図９）に入力
し、各スピーカはキャンセル音を発生して各観測点の騒
音をキャンセルするように作用する。

【００２２】図１２は騒音源数Ｋ＝１、スピーカ数Ｍ＝
２、観測点数（マイク数）Ｌ＝２の場合の具体的な騒音
キャンセル装置の構成図であり、例えば、自動車の前の
２つの座席（運転席と助手席）におけるエンジン音をキ
ャンセルするために用いられるものである。２１ａは２
つのＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，Ａ_21nで構成され
た適応フィルタ、２１ｂは二次音伝搬系の伝達関数マト
リックス（Ｃ）の各伝搬要素Ｃ₁₁，Ｃ₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₂を
デジタルフィルタで構成したフィルタードＸ信号作成用
フィルタ、21c-1〜21c-2は適応信号処理部（ＭＥＦＸ
ＬＭＳアルゴリズム）、ＳＰ ₁，ＳＰ₂は各座席の下方に
設けたスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂は各観測点（搭乗者の耳
元近傍）に設置されたマイクである。各適応信号処理
部、適応フィルタ、フィルタードＸ信号作成用フィルタ
の演算は１つのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッ
サ）により実行される。

【００２３】図１３は騒音源数Ｋ＝１、スピーカ数Ｍ＝
４、観測点数（マイク数）Ｌ＝４の場合の具体的な従来
の騒音キャンセル装置の構成図であり、自動車の前後左
右４座席におけるエンジン音をキャンセルするものであ
る。２１ａは４つのＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，
Ａ_21n，Ａ_12n，Ａ_22nで構成された適応フィルタ、２１
ｂは二次音伝搬系の伝達関数マトリックス（Ｃ）の各伝
搬要素Ｃ₁₁〜Ｃ₄₁，Ｃ₁₂〜Ｃ₄₂，Ｃ₁₃〜Ｃ₄₃，Ｃ₁₄〜Ｃ
₄₄をデジタルフィルタで構成したフィルタードＸ信号作
成用フィルタ、21c-1〜21c-4は適応信号処理部（ＭＥＦ
ＸＬＭＳアルゴリズム）、ＳＰ₁，ＳＰ₂，ＳＰ₃，Ｓ
Ｐ₄はスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂，ＭＣ₃，ＭＣ₄は観測点
に設置されたマイクである。各適応信号処理部、適応フ
ィルタ、フィルタードＸ信号作成用フィルタの演算は１
つのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）により
実行される。各スピーカＳＰ₁，ＳＰ₂，ＳＰ₃，ＳＰ₄は
図１４に示すようにそれぞれ運転席25-1、助手席25-2、
後部左右座席25-3,25-4の下方に搭乗者に向けて配設さ
れ、各マイクＭＣ₁，ＭＣ₂，ＭＣ₃，ＭＣ₄は各座席搭乗
者の耳元近傍(例えばヘッドレスト等)に設けられてい
る。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】自動車の前後左右４座
席におけるエンジン音をキャンセルする場合、従来の騒
音キャンセルシステム（図１２，図１３）では、前後の
各スピーカＳＰ₁，ＳＰ₂，ＳＰ₃，ＳＰ₄からそれぞれの
マイクＭＣ₁，ＭＣ₂，ＭＣ₃，ＭＣ₄迄総計１６通りのキ
ャンセル音伝搬路がある。このため、フィルタードＸ
信号作成用フィルタ２１ｂはこれら全てのキャンセル音
伝搬路の伝搬要素Ｃ₁₁〜Ｃ₄₁，Ｃ₁₂〜Ｃ₄₂，Ｃ₁₃〜
Ｃ₄₃，Ｃ₁₄〜Ｃ₄₄を参照信号ｘ_a1nに畳み込んで信号処
理用の参照信号（フィルタードＸ信号）ｒ₁₁₁〜ｒ₄₄₁を
生成しなければならず、また、信号処理部２１ｃは、
適応フィルタ２１ａを構成する４つのＦＩＲ型デジタル
フィルタ（Ａ_11n，Ａ_21n，Ａ_12n，Ａ_22n）の係数を(1)
式に基づいて計算しなければならず、しかも、(1)式に
おけるＲ_ij（＝（ｒ_1ijn，ｒ_2ijn，・・・ｒ_Lijn））の
要素数が増大し、更には適応フィルタ２１ａはそれぞ
れのＦＩＲ型デジタルフィルタにより参照信号ｘ_a1nに
フィルタリング処理を施さなければならず、騒音キャン
セルコントローラ（ＤＳＰ）の計算量が非常に多くな
り、高速の適応信号処理ができず、騒音に対する追従性
が低下して十分な消音性能を発揮できない問題があっ
た。

【００２５】このため、適応フィルタにおける各ＦＩＲ
型デジタルフィルタの係数（ａ₀，ａ₁，ａ₂・・・）の
数や、フィルタードＸ信号作成用フィルタにおける各Ｆ
ＩＲ型デジタルフィルタの係数（ｈ₀，ｈ₁，ｈ₂・・
・）の数を少なくして演算数を減らしてＤＳＰの負担を
軽減することが考えられる。しかし、適応フィルタにお
けるＦＩＲ型デジタルフィルタの係数の数が少なくなる
と、種々の特性の適応フィルタが生成できなくなり、消
音性能に影響を与え騒音を効果的にキャンセルできない
問題が生じる。同様に、フィルタードＸ信号作成用フィ
ルタにおける各ＦＩＲ型デジタルフィルタの係数の数が
少なくなると、キャンセル音伝搬系の各伝搬要素の近似
精度が低下し、消音性能に影響を与え騒音を効果的にキ
ャンセルできない問題が生じる。以上から、本発明の目
的は、自動車の前後左右４座席におけるエンジン音をキ
ャンセルする適応信号処理において、考慮すべきキャン
セル音伝搬路数を少なくでき、これにより、騒音キャン
セルコントローラ（ＤＳＰ）の演算量を減少できる騒音
キャンセル方式を提供することである。本発明の別の目
的は消音性能を低下することなく騒音キャンセルコント
ローラ（ＤＳＰ）の演算量を減少できる騒音キャンセル
方式を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、車両の前後左右座席におけるエンジン音をキャン
セルするために各座席の近傍に設けられてキャンセル音
を出力する４つのスピーカと、各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４つのセン
サ（マイク）と、フロント側座席におけるエンジン音を
キャンセルするための適応信号処理とリア側座席におけ
るエンジン音をキャンセルするための適応信号処理を独
立に行う騒音キャンセルコントローラとにより達成され
る。

【００２７】

【作用】フロント側座席近傍に設けたスピーカからリア
側座席の騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬路に
おける伝達関数のゲイン並びにリア側座席近傍に設けた
スピーカからフロント側座席の騒音キャンセル点までの
キャンセル音伝搬路における伝達関数のゲインが共に、
フロント側座席近傍に設けたスピーカからフロント側座
席の騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬路におけ
る伝達関数のゲイン並びにリア側座席近傍に設けたスピ
ーカからリア側座席の騒音キャンセル点までのキャンセ
ル音伝搬路における伝達関数のゲインより小さくなるよ
うに各スピーカとセンサを配設し、フロント側座席に対
応する２組のスピーカとマイクを用いて、該フロント側
座席におけるエンジン音をキャンセルするように適応信
号処理を行い、リア側座席に対応する２組のスピーカと
マイクを用いて、リア側座席におけるエンジン音をキャ
ンセルするように適応信号処理を行い、フロント、リア
側の各適応信号処理を独立に行う。このようにすれば、
フロント側座席のスピーカからリア側座席のマイクまで
のキャンセル音伝搬路やリア側座席のスピーカからフロ
ント側座席のマイクまでのキャンセル音伝搬路を考慮す
る必要がなくなるため、フロント側座席の適応信号処理
においては、フロント側座席の各スピーカからフロント
側座席の各マイク迄の４通りのキャンセル音伝搬路のみ
を考慮するだけで良く、同様にリア側座席の適応信号処
理においては、リア側座席の各スピーカからリア側座席
の各マイク迄の４通りのキャンセル音伝搬路のみを考慮
するだけで良く、騒音キャンセルコントローラ（ＤＳ
Ｐ）の演算量を大幅に減少できる。この結果、適応信号
処理を高速で行うことができ、騒音に対する追従性を向
上でき、しかも、ＦＩＲ型デジタルフィルタの係数の数
を少なくする必要がないため、消音性能を向上できる。

【００２８】又、フロント側の２座席の適応信号処理に
用いるステップサイズパラメータとリア側の２座席の適
応信号処理に用いるステップサイズパラメータをそれぞ
れの系に応じた最適値とすることにより消音効果を更に
向上できる。更に、各スピーカを各座席上の天井に配設
し、マイクをヘッドレスト等の各座席における搭乗者耳
元近傍に設けることにより、確実に、フロント側座席の
スピーカからリア側座席のマイクまでのゲイン並びにリ
ア側座席のスピーカからフロント側座席のマイクまでの
ゲインを共に、フロント側座席のスピーカからフロント
側座席のマイクまでのゲイン並びにリア側座席のスピー
カからリア側座席のマイクまでのゲインより小さくさせ
ることができ、フロント側とリア側の相互干渉をなくす
ことができる。

【００２９】

【実施例】図１は本発明の実施例構成図であり、自動車
内の前後左右の４座席におけるエンジン音をキャンセル
する場合の実施例である。全体の構成図中、３１は騒音源であるエンジン、３２はエンジン回
転数Ｒを検出する回転数センサ、３３はエンジン回転数
Ｒに応じた２次高調波の正弦波信号を参照信号ｘ_a1nと
して出力する参照信号発生部である。。３４は車室内の
フロント側の２座席（運転席、助手席）におけるエンジ
ン音をキャンセルするための適応信号処理を行うＤＳＰ
構成のフロント側騒音キャンセルコントローラ、３５は
車室内のリア側の２座席におけるエンジン音をキャンセ
ルするための適応信号処理を行うＤＳＰ構成のリア側騒
音キャンセルコントローラである。各騒音キャンセルコ
ントローラ３４，３５は図１２に示す構成を有してい
る。尚、フロント側とリア側で別個に騒音キャンセルコ
ントローラを設けたが、１つのＤＳＰ構成の騒音キャン
セルコントローラを設け、フロント側座席とリア側座席
の適応信号処理を独立に行うように構成することもでき
る。

【００３０】ＳＰ₁は運転席の近傍に設けられたスピー
カであり、騒音キャンセルコントローラ３４から出力さ
れる騒音キャンセル信号ｙ_a1nを入力されてキャンセル
音を出力し、運転席におけるエンジン音をキャンセルす
るもの、ＭＣ₁は運転席の搭乗者近傍（観測点）に設け
られ、該観測点におけるキャンセル音と騒音の合成音信
号をエラー信号ｅ_1nとして出力するエラーマイク、ＳＰ
₂は助手席の近傍に設けられたスピーカであり、騒音キ
ャンセルコントローラ３４から出力される騒音キャンセ
ル信号ｙ_a2nを入力されてキャンセル音を出力し、助手
席におけるエンジン音をキャンセルするもの、ＭＣ₂は
助手席の搭乗者近傍（観測点）に設けられ、該観測点に
おけるキャンセル音と騒音の合成音信号をエラー信号ｅ
_2nとして出力するエラーマイクである。ＳＰ₃はリア右
側座席の近傍に設けられたスピーカであり、騒音キャン
セルコントローラ３５から出力される騒音キャンセル信
号ｙ_a1n′を入力されてキャンセル音を出力し、該座席
におけるエンジン音をキャンセルするもの、ＭＣ₃はリ
ア右側座席の搭乗者近傍（観測点）に設けられ、該観測
点におけるキャンセル音と騒音の合成音信号をエラー信
号ｅ_1n′として出力するエラーマイク、ＳＰ₄はリア左
側座席の近傍に設けられたスピーカであり、騒音キャン
セルコントローラ３５から出力される騒音キャンセル信
号ｙ_a2n′を入力されてキャンセル音を出力し、該座席
におけるエンジン音をキャンセルするもの、ＭＣ₄はリ
ア左側座席の搭乗者近傍（観測点）に設けられ、該観測
点におけるキャンセル音と騒音の合成音信号をエラー信
号ｅ_2n′として出力するエラーマイクである。尚、ｄ_1n
〜ｄ_4nは各観測点における騒音である。

【００３１】各スピーカとマイクの配設位置フロント側のスピーカＳＰ₁，ＳＰ₂はそれぞれ図２に示
すように運転席、助手席25-1，25-2の真上の天井部に搭
乗者に向けて配設され、マイクＭＣ₁，ＭＣ₂は運転席、
助手席25-1，25-2のヘッドレスト25-1ａ，25-2ａに取付
けられている。又、リア側のスピーカＳＰ₃，ＳＰ₄は左
右のリア座席25-3，25-4の真上の天井部に搭乗者に向け
て配設され、マイクＭＣ₁，ＭＣ₂は左右のリア座席25-
3，25-4のヘッドレスト25-3ａ，25-4ａに取付けられて
いる。このようにスピーカとマイクを配設すると、各座
席対応のスピーカとマイク間の距離を短くすることがで
きる。４つのスピーカＳＰ₁，ＳＰ₂，ＳＰ₃，ＳＰ₄と４
つのマイクＭＣ₁，ＭＣ₂，ＭＣ₃，ＭＣ₄を備えたシステ
ムにおいては、図３に実線矢印、点線矢印で示すように
各スピーカから各マイク迄のキャンセル音伝搬路は１６
個存在する。しかし、図２に示すように各座席対応のス
ピーカとマイクを近接して配設すると、フロント側キャ
ンセル音伝搬路（図３の左側実線矢印参照）における伝
達関数Ｃ₁₁，Ｃ ₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₂のゲイン並びにリア側キ
ャンセル音伝搬路（図３の右側実線矢印参照）における
伝達関数Ｃ₃₃，Ｃ₄₃，Ｃ₃₄，Ｃ₄₄のゲインを共に、フロ
ント（リア）からリア（フロント）へのキャンセル音伝
搬路（図３の点線矢印参照）における伝達関数Ｃ₃₁，Ｃ
₄₁，Ｃ₃₂，Ｃ₄₂（Ｃ₁₃，Ｃ₂₃，Ｃ₁₄，Ｃ₂₄）のゲインよ
り大きくでき、点線矢印で示すキャンセル音伝搬路を無
視することができる。

【００３２】かかる場合には、キャンセル音伝搬路は総
計８個になり、しかもフロント側とリア側の騒音キャン
セル制御を全く独立に行うことができる。すなわち、フ
ロント側２座席（運転席、助手席）に対応する２組のス
ピーカＳＰ₁，ＳＰ₂とマイクＭＣ₁，ＭＣ₂を用いて、該
フロント側２座席におけるエンジン音をキャンセルする
ように適応信号処理を行い、リア側２座席に対応する２
組のスピーカＳＰ₃，ＳＰ₄とマイクＭＣ₃，ＭＣ₄を用い
て、リア側２座席におけるエンジン音をキャンセルする
ように適応信号処理を行い、前後の各適応信号処理を独
立に行うことができる。

【００３３】騒音キャンセルコントローラ各騒音キャンセルコントローラ３４，３５は図１２に示
す構成を備えている。フロント側騒音キャンセルコント
ローラ３４はフロント側２座席（運転席、助手席）に対
応する２組のスピーカＳＰ₁，ＳＰ₂とマイクＭＣ₁，Ｍ
Ｃ₂を用いて、該フロント側２座席におけるエンジン音
をキャンセルするように適応信号処理を行い、リア側騒
音キャンセルコントローラ３５はリア側２座席に対応す
る２組のスピーカＳＰ₃，ＳＰ₄とマイクＭＣ₃，ＭＣ₄を
用いて、リア側２座席におけるエンジン音をキャンセル
するように適応信号処理を行う。すなわち、フロント側
騒音キャンセルコントローラ３４は、参照信号発生部３
３から発生する参照信号ｘ_a1nを入力されると共に、車
室内のフロント側２座席の観測点におけるエラ−信号ｅ
_1n，ｅ_2nを入力され、これらエラー信号ｅ_1n，ｅ _2nと参
照信号ｘ_a1nとステップサイズパラメータμ（＝μ₀）と
を用いて(1)式により適応フィルタの係数を更新し、各
観測点のエラ−信号ｅ_1n，ｅ_2nが最小となるように騒音
キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_a2nを出力する。

【００３４】又、リア側騒音キャンセルコントローラ３
４は、参照信号発生部３３から発生する参照信号ｘ_a1n
を入力されると共に、車室内のリア側２座席の観測点に
おけるエラ−信号ｅ_1n′，ｅ_2n′を入力され、これらエ
ラー信号ｅ_1n′，ｅ_2n′と参照信号ｘ_a1nとステップサ
イズパラメータμ（＝μ₀′）とを用いて(1)式により適
応フィルタの係数を更新し、各観測点のエラ−信号
ｅ_1n′，ｅ_2n′が最小となるように騒音キャンセル信号
ｙ_a1n′〜ｙ_a2n′ を出力する。尚、フロント側とリア
側では、スピーカ特性や一次音伝搬系、二次音伝搬系の
伝搬特性が互いに異なる。このため、それぞれのシステ
ムに最適のステップサイズパラメータμ₀、μ₀′が予め
定められて各騒音キャンセルコントローラ３４、３５に
設定されている。

【００３５】全体の動作エンジン３１が回転すると、その回転数Ｒは回転数セン
サ３２により検出され参照信号発生部３３に入力され
る。参照信号発生部３３はエンジン回転数に応じた参照
信号ｘ_a1nを発生してフロント側及びリア側の騒音キャ
ンセルコントローラ３４，３５に入力する。この時、エ
ンジン３１から発生した周期性を有するエンジン音（周
期性ノイズ）は、所定の伝達関数を有する騒音伝搬系
(一次音伝搬系)を有する空中を伝播して各騒音キャンセ
ル点に至る。一方、フロント側２座席の搭乗者近傍に設
けたマイクＭＣ₁，ＭＣ₂はそれぞれの位置におけるエン
ジン音とキャンセル音の合成音を検出し、合成音信号
（エラー信号）ｅ_1n，ｅ_2nをフロント側の騒音キャンセ
ルコントローラ３４の適応信号処理部に入力する。又、
リア側２座席の搭乗者近傍に設けたマイクＭＣ₃，ＭＣ₄
はそれぞれの位置におけるエンジン音とキャンセル音の
合成音を検出し、合成音信号（エラー信号）ｅ_1n′，ｅ
_2n′をリア側の騒音キャンセルコントローラ３５の適応
信号処理部に入力する。

【００３６】以上と並行して騒音キャンセルコントロー
ラ３４のフィルタードＸ信号作成用フィルタは参照信号
ｘ_a1nを入力され、該入力された参照信号にそれぞれフ
ロント側キャンセル音伝搬系の４個の伝搬特性Ｃ₁₁，Ｃ
₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₂を畳み込んで適応信号処理用の参照信号
Ｒ₁₁，Ｒ₂₁を生成して適応信号処理部に入力する。又、
騒音キャンセルコントローラ３５のフィルタードＸ信号
作成用フィルタは参照信号ｘ_a1nを入力され、該入力さ
れた参照信号にそれぞれリア側キャンセル音伝搬系の４
個の伝搬特性Ｃ₃₃，Ｃ₄₃，Ｃ₃₄，Ｃ₄₄を畳み込んで適応
信号処理用の参照信号Ｒ₁₁，Ｒ₂₁を生成して適応信号処
理部に入力する。

【００３７】フロント側騒音キャンセルコントローラ３
４の適応信号処理部はエラー信号ｅ _1n，ｅ_2nと適応信号
処理用の参照信号Ｒ₁₁，Ｒ₂₁とステップサイズパラメー
タμ ₀とを用いて(1)式に従って適応信号処理を行い、適
応フィルタを構成する２つのＦＩＲ型デジタルフィルタ
Ａ_11n，Ａ_21n（図１２参照）の係数を決定する。適応フ
ィルタの各ＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，Ａ_21nは適
応信号処理部により決定された係数に従って参照信号ｘ
_a1nにデジタルフィルタ処理を施して２つの騒音キャン
セル信号ｙ_a1n〜ｙ_a2nを出力する。又、リア側騒音キャ
ンセルコントローラ３５の適応信号処理部はエラー信号
ｅ_1n′，ｅ_2n′と適応信号処理用の参照信号Ｒ₁₁，Ｒ₂₁
とステップサイズパラメータμ₀′とを用いて(1)式に従
って適応信号処理を行い、適応フィルタを構成する２つ
のＦＩＲ型デジタルフィルタＡ₁₁ _n，Ａ_21nの係数を決定
する。適応フィルタの各ＦＩＲ型デジタルフィルタＡ
_11n，Ａ_21nは適応信号処理部により決定された係数に従
って参照信号ｘ_a1nにデジタルフィルタ処理を施して２
つの騒音キャンセル信号ｙ_a1n′〜ｙ_a2n′を出力する。

【００３８】フロント側騒音キャンセルコントローラ３
４より出力された騒音キャンセル信号ｙ_b1n〜ｙ_b2nは図
示しないＤＡコンバータ、パワーアンプを介してフロン
ト側座席のスピーカＳＰ₁，ＳＰ₂に入力する。これによ
り、スピーカＳＰ₁，ＳＰ₂から騒音キャンセル音が出力
され、キャンセル音伝搬路を介してフロント側の騒音キ
ャンセル点に到り、騒音をキャンセルするように作用す
る。又、リア側騒音キャンセルコントローラ３５より出
力された騒音キャンセル信号ｙ_b1n′〜ｙ_b2n′は図示し
ないＤＡコンバータ、パワーアンプを介してリア側座席
のスピーカＳＰ ₃，ＳＰ₄に入力する。これにより、スピ
ーカＳＰ₃，ＳＰ₄から騒音キャンセル音が出力され、キ
ャンセル音伝搬路を介してリア側の騒音キャンセル点に
到り、騒音をキャンセルするように作用する。以後、上
記動作が繰り返されて前後左右４座席におけるエンジン
音は速やかにキャンセルされる。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。

【００３９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、フロント側座席
のスピーカからリア側座席のマイクまでのキャンセル音
伝搬路やリア側座席のスピーカからフロント側座席のマ
イクまでのキャンセル音伝搬路を考慮する必要がなくな
るため、フロント側座席の適応信号処理においてフロン
ト側座席の各スピーカからフロント側座席の各マイク迄
の４通りのキャンセル音伝搬路のみを考慮するだけで良
く、同様にリア側座席の適応信号処理においては、リア
側座席の各スピーカからリア側座席の各マイク迄の４通
りのキャンセル音伝搬路のみを考慮するだけで良く、し
かも、適応フィルタを構成するＦＩＲ型デジタルフィル
タ数が２個となるため、騒音キャンセルコントローラ
（ＤＳＰ）の演算量を大幅に減少できる。この結果、適
応信号処理を高速で行うことができ、騒音に対する追従
性を向上でき、しかも、ＦＩＲ型デジタルフィルタの係
数の数を少なくする必要がないため、消音性能を向上で
きる。又、本発明によればフロント側座席の適応信号処
理に用いるステップサイズパラメータとリア側座席の適
応信号処理に用いるステップサイズパラメータをそれぞ
れの系に応じた最適値になるようにしたから、消音効果
を一層向上することができる。更に、本発明によれば、
各スピーカを各座席上の天井に配設し、マイクをヘッド
レスト等の各座席における搭乗者耳元近傍に設けるよう
に構成したから、確実に、フロント側座席のスピーカか
らリア側座席のマイクまでのゲイン並びにリア側座席の
スピーカからフロント側座席のマイクまでのゲインを、
フロント側座席のスピーカからフロント側座席のマイク
までのゲイン並びにリア側座席のスピーカからリア側座
席のマイクまでのゲインより小さくさせることができ、
フロント側とリア側の相互の干渉を少なくできる。他の
スピーカ、マイクの配設を排除するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構成図である。

【図２】本発明のスピーカ、マイク配設位置説明図であ
る。

【図３】４つのスピーカ、４つのマイクが存在するシス
テムにおけるキャンセル音伝搬路の説明図である。

【図４】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図５】騒音キャンセル動作説明用波形図である。

【図６】騒音源、スピーカ、観測点が複数存在する場合
の従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図７】一次音仮想伝搬系の説明図である。

【図８】伝達関数マトリックスの各要素を実現するデジ
タルフィルタの構成図である。

【図９】二次音伝搬系の説明図である。

【図１０】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図
である。

【図１１】適応フィルタの構成図である。

【図１２】騒音源が１個、スピーカ、マイクが２個存在
する場合の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１３】騒音源が１個、、スピーカ、マイクが４個存
在する場合の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１４】車室内の騒音キャンセルシステムの説明図で
ある。

【符号の説明】

３３・・参照信号発生部３４・・フロント側騒音キャンセルコントローラ３５・・リア側騒音キャンセルコントローラＳＰ₁，ＳＰ₂・・フロント側のスピーカＳＰ₃，ＳＰ₄・・リア側のスピーカＭＣ₁，ＭＣ₂・・フロント側のマイクＭＣ₃，ＭＣ₄・・リア側のマイク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮内邦夫埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開平３−195296（ＪＰ，Ａ) 特開平３−274897（ＪＰ，Ａ) 特開平４−109124（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/178

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両の前後左右座席における４つの騒音
キャンセル点におけるエンジン音をキャンセルするため
に各座席の近傍に設けられてキャンセル音を出力する４
つのスピーカ、各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４つのセンサ、エンジン音
に応じた参照信号を発生する参照信号発生部、各騒音キ
ャンセル点における合成音信号と前記参照信号と信号処
理用の係数であるステップサイズパラメ−タを用いて各
騒音キャンセル点におけるエンジン音をキャンセルする
ように適応信号処理を行っ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各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方式に
おいて、フロント側座席近傍に設けたスピーカからリア側座席の
騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬路における伝
達関数のゲイン並びにリア側座席近傍に設けたスピーカ
からフロント側座席の騒音キャンセル点までのキャンセ
ル音伝搬路における伝達関数のゲインが共に、フロント
側座席近傍に設けたスピーカからフロント側座席の騒音
キャンセル点までのキャンセル音伝搬路における伝達関
数のゲイン並びにリア側座席近傍に設けたスピーカから
リア側座席の騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬
路における伝達関数のゲインより小さくなるように各ス
ピーカとセンサを配設し、フロント側座席に対応する２組のスピーカとマイクを用
いて、該フロント側座席におけるエンジン音をキャンセ
ルするように適応信号処理を行うと共に、リア側座席に
対応する２組のスピーカとマイクを用いて、リア側座席
におけるエンジン音をキャンセルするように適応信号処
理を行い、これらフロント、リア側の各適応信号処理を
互いに独立に行うことを特徴とする騒音キャンセル方
式。
【請求項２】フロント側座席の適応信号処理に用いる
ステップサイズパラメータとリア側座席の適応信号処理
に用いるステップサイズパラメータをそれぞれの系に応
じた値とすることを特徴とする請求項１記載の騒音キャ
ンセル方式。
【請求項３】各スピーカを各座席上の天井に配設し、
センサを各座席の搭乗者耳元近傍に設けることを特徴と
する請求項１記載の騒音キャンセル方式。