JP3432845B2

JP3432845B2 - 騒音キャンセル方式

Info

Publication number: JP3432845B2
Application number: JP29125592A
Authority: JP
Inventors: 俊一今西; 健治今井; 邦夫宮内; 晶須藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JPH06138884A

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、特にキャンセルしたい騒音に応じた参照信号に伝
搬路特有の特性を付与して信号処理用参照信号を生成す
るフィルタ処理を高速に行え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７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。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、参
照信号ｘ_a1n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
信号処理用参照信号を作成するフィルタ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Ｓn₁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、１
９はエラー信号ｅ_1n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、
２０′はローパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡ
Ｄ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
される信号処理用参照信号Ｒ₁₁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Ｌ
ＭＳ(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
８(a)参照）を発生し、騒音キャンセルコントローラ１
４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８(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８(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８
(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９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（信
号処理用参照信号）作成用のフィルタ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参照信号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１０は一次音仮想伝搬系２２の説明図で
あり、図１０(a)に示すようにＫ個の各騒音源ＮＧ₁〜Ｎ
Ｇ_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
(ＭＩＣ₁〜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１０(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１１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１２は二次音伝搬系２３の説明図であ
り、図１２(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１２(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１１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Ｄ
Ｌと、各遅延要素出力に係数ｃ₀，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
ＡＤより成るデジタルフィルタでモデル化される。図１
３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１３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
１２参照）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Ｃ₁ _M〜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１４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。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
数が最適値に近づく速度が早くなり追従性が良くなる
が、近づ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
程最適係数値に近づく速度が遅くなり追従性が悪くなる
が、最適値に近づ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１２）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１５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１６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。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、騒音キ
ャンセルコントローラはＤＳＰで構成され、ＤＳＰ処理
により、信号処理用参照信号（フィルタードＸ信号）の
生成処理、(1)式による適応フィルタの係数決定処理
（適応信号処理）、適応フィルタによる騒音キャンセル
信号発生処理を行う。これら処理を行うための計算量は
非常に多く、しかも、所定のサンプリング周期毎にすべ
て実行する必要がある。ところで、信号処理用参照信号
（フィルタードＸ信号）を生成するためには、各スピー
カから全マイクまでのキャンセル音伝搬路のそれぞれに
対応してＦＩＲ型デジタルフィルタを設け、各ＦＩＲ型
デジタルフィルタで参照信号に各伝搬路特有の特性を付
与して（畳み込んで）信号処理用参照信号を生成してい
る。しかし、伝搬路特性として周波数特性と遅延特性の
両方を考慮しなければならずＦＩＲ型デジタルフィルタ
による従来方法では、精度良く伝搬路特性Ｃ_ijを畳み込
むためには１００タップ（図１３における遅延要素ＤＬ
の数が１００個）程度必要になり、計算量が非常に多く
なる。

【００２５】このため、従来では高速処理可能な構成に
したり、あるいは、信号処理用参照信号生成用のフィル
タのタップ数や適応フィルタのタップ数を減らして対応
している。しかし、前者の方法ではコスト高となると共
に騒音キャンセルコントローラの構成が複雑になり、
又、後者の方法では高精度の信号処理用参照信号や騒音
キャンセル信号を発生できない問題があった。以上か
ら、本発明の目的は、信号処理用参照信号（フィルター
ドＸ信号）を少ないタップ数で、かつ高精度に生成でき
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、各スピーカから各検出部までのキャンセル音伝搬路
のそれぞれに対応して設けられ参照信号に伝搬路特有の
特性を付与して信号処理用の参照信号を生成するフィル
タを、共通の基本特性を付与する第１のフィルタ部と伝
搬路特有の伝搬特性を付与する第２のフィルタ部に分
け、該共通の第1フィルタ部に各伝播路の第2のフィルタ
部をそれぞれ直列に接続して信号処理用フィルタを構成
し、第１フィルタ部で参照信号に基本特性を付与し、し
かる後、該基本特性を付与された信号に各第２フィルタ
部でそれぞれ伝搬路特有の特性を付与して信号処理用参
照信号を生成することにより達成される。

【００２７】

【作用】各伝搬路特有の特性を付与して信号処理用の参
照信号を生成するフィルタを、共通の基本特性を付与す
る第１のフィルタ部と伝搬路特有の伝搬特性を付与する
第２のフィルタ部に分け、該共通の第1フィルタ部に各
伝播路の第2のフィルタ部をそれぞれ直列に接続して信
号処理用フィルタを構成し、第１フィルタ部で参照信号
に基本特性を付与し、しかる後、該基本特性を付与され
た信号に各第２フィルタ部でそれぞれ伝搬路特有の特性
を付与して信号処理用参照信号を生成する。このように
すれば、伝搬路特有の伝搬特性を付与する第２のフィル
タ部のタップ数を少なくでき、高精度の信号処理用参照
信号を少ない演算量で高速に生成できる。又、少なくと
も第１と第２のフィルタ部のいずれかをＩＩＲ型フィル
タと遅延部とで構成し、ＩＩＲ型フィルタにより伝搬路
特有の周波数特性を付与し、遅延部により伝搬路特有の
信号遅延時間を付与するようにすれば、ますますタップ
数を減少でき、高精度の信号処理用参照信号を少ない演
算量で高速に生成できる。

【００２８】

【実施例】図１は騒音減数が１、スピーカ数が２、エラ
ーマイク数が２の場合における本発明の実施例構成図で
ある。31a-1,31a-2は適応信号処理を行う適応信号処理
部、３１ｂは適応フィルタ、３１ｃはフィルタードＸ信
号作成用のフィルタ、３２₁，３２₂は騒音キャンセル音
を出力するスピーカ、３３₁，３３₂は騒音キャンセル点
における騒音とキャンセル音の合成音をエラー信号とし
て検出・出力するエラーマイクである。適応信号処理部
31a-1,31a-2と適応フィルタ３１ｂとフィルタードＸ信
号作成用のフィルタ３１ｃとで騒音キャンセルコントロ
ーラが構成され、これらは各部の処理は１つのＤＳＰに
より実行される。

【００２９】フィルタ３１ｃにおいて、３４は基本特性
Ｃbを付与する第１フィルタ部、３５₁₁〜３５₂₂は各ス
ピーカから全マイクまでのキャンセル音伝搬路特有の伝
搬特性Ｃ₁₁′，Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′を付与する第２
のフィルタ部である。第１フィルタ部３４と第２フィル
タ部３５₁₁の直列結合により第１スピーカ３２₁から第
１のエラーマイク３３₁までの伝搬路の伝搬特性（伝達
特性）Ｃ₁₁がモデル化され、第１フィルタ部３４と第２
フィルタ部３５₂₁の直列結合により第１スピーカ３２₁
から第２のエラーマイク３３₂までの伝搬路の伝搬特性
（伝達特性）Ｃ₂₁がモデル化され、第１フィルタ部３４
と第２フィルタ部３５₁₂の直列結合により第２スピーカ
３２₂から第１のエラーマイク３３₁までの伝搬路の伝搬
特性（伝達特性）Ｃ₁₂がモデル化され、第１フィルタ部
３４と第２フィルタ部３５₂₂の直列結合により第２スピ
ーカ３２₂から第２のエラーマイク３３₂までの伝搬路の
伝搬特性（伝達特性）Ｃ₂₂がモデル化される。

【００３０】すなわち、Ｃ₁₁＝Ｃb・Ｃ₁₁′ Ｃ₂₁＝Ｃb・Ｃ₂₁′ Ｃ₁₂＝Ｃb・Ｃ₁₂′ Ｃ₂₂＝Ｃb・Ｃ₂₂′ が近似的に成り立つように第１フィルタ部３４の基本特
性Ｃb及び第２フィルタ部３５₁₁〜３５₂₂の特性
Ｃ₁₁′，Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′を決定し、これら第
１、フィルタ部と第２フィルタ部を直列に配置する。

【００３１】一般に、スピーカからエラーマイクまでの
伝搬特性のうち周波数特性は図２(a),(b),(c)に示すよ
うに、所定周波数においてノッチＮＴ１，ＮＴ２やオー
バシュートＯＶＳ等を有する特性になる。かかる特性
は、図３に示すように、基本の周波数特性Ｃbとノッチ
特性Ｃnt，Ｃnt′あるいはオーバシュート特性Ｃovs等
に分解することができる。従って、図１の各スピーカ３
２₁，３２₂から各エラーマイク３３₁，３３₂までの各キ
ャンセル音伝搬路の伝搬特性Ｃ₁₁，Ｃ₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ ₂₂を
基本特性Ｃbと伝搬路特有の特性Ｃ₁₁′，Ｃ₂₁′，
Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′に分解し、これらを直列に配置する。図
４(a)は伝搬路特性Ｃ_ijを基本特性Ｃbと伝搬路特有の特
性Ｃ_ij′に分解する説明図であり、特性Ｃ_ij′には伝搬
路における信号遅延要素が含まれている。

【００３２】以上のように、伝搬路特性Ｃ_ijを基本特性
Ｃbと伝搬路特有の特性Ｃ_ij′に分解すると、特性
Ｃ_ij′を実現するフィルタのタップ数を伝搬路特性Ｃ_ij
を実現する場合に比べて少なくでき、演算量を減少でき
る。又、これら基本特性Ｃbと伝搬路特有の特性Ｃ_ij′
はＦＩＲ型デジタルフィルタにより構成することもでき
るが、ＩＩＲ型デジタルフィルタにより構成することに
より、より少ないタップ数で実現でき、ますます演算量
を減少できる。

【００３３】実際には、伝搬路特有の特性Ｃ_ij′は周波
数特性と遅延特性を直列に配置して構成する。すなわ
ち、伝搬路における位相特性（ｆ−θ特性）は図５に示
すように略直線的な特性となっており、遅延時間は周波
数に関係なく略一定である。これは、ある周波数ｆにお
ける遅延時間ｔはその時の位相遅れをθとすると次式でｔ＝θ／ｆで表現され、θ＝ｋｆの関係があるから遅延時間が周波
数に関係なく一定になるからである。従って、各キャン
セル音伝搬路の伝搬特性Ｃ_ijは図４(b)に示すように基
本特性Ｃbと伝搬路特有の周波数特性Ｃ_ij″と伝搬路特
有の遅延時間特性Ｃd′に分解でき、これら各特性を直
列に配置することにより伝搬路特性Ｃ_ijをモデル化でき
る。そして、基本特性Ｃbと伝搬路特有の特性Ｃ_ij″を
ＩＩＲ型デジタルフィルタにより構成することにより、
ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成する場合に比べてより
少ないタップ数で実現でき、演算量を減少できる。尚、
特性Ｃ_ij″のみＩＩＲ型デジタルフィルタで構成するこ
ともできる。

【００３４】図６はＩＩＲ型デジタルフィルタの構成図
であり、入力信号を１サンプリング時間づつ遅延する遅
延部ＤＬｉと、各遅延部出力ｘ_n，ｘ_n-1，ｘ_n-2・・・
に乗算する係数ａ₀，ａ₁，ａ₂・・・を記憶する係数器
ＣＥと、乗算器ＭＬｉと、出力信号を１サンプリング時
間づつ遅延する遅延部ＤＬｉ′と、各遅延部出力ｙ_n，
ｙ_n-1，ｙ_n-2・・・に乗算する係数ｂ₀，ｂ₁，ｂ₂・・
・を記憶する係数器ＣＥ′と、乗算器ＭＬ′と、全乗算
器出力を加算して信号ｙ_nを出力する加算器ＡＤＤを有
している。

【００３５】全体の動作エンジンが回転すると、その回転数Ｒは回転数センサに
より検出され、図示しない参照信号発生部はエンジン回
転数Ｒに応じた周波数の参照信号ｘ_a1nを発生し、フィ
ルタードＸ信号作成用フィルタ３１ｃと適応フィルタ３
１ｂに入力する。フィルタードＸ信号作成用フィルタ３
１ｃの第１フィルタ部３４は参照信号ｘ _a1nに基本特性
Ｃbを付与して第２フィルタ部３５₁₁〜３５₂₂に入力
し、各第２フィルタ部３５₁₁〜３５₂₂は基本特性を付与
された信号に各伝搬路特有の特性Ｃ₁₁′，Ｃ₂₁′，
Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′を付与して信号処理用参照信号ｒ_111n，
ｒ_211n，ｒ _121n，ｒ_221nを生成して適応信号処理部31a-
1,31a-2に入力する。

【００３６】以上と並行して、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（エラー信号）ｅ_1n，ｅ
_2nがエラーマイク３３₁，３３₂により検出され、図示し
ないアンプ、ローパスフィルタ、ＡＤコンバータを介し
て適応信号処理部31a-1,31a-2に入力される。適応信号
処理部31a-1,31a-2はそれぞれエラー信号ｅ_1n，ｅ_2nと
信号処理用参照信号ｒ_111n，ｒ_211n，ｒ_121n，ｒ_221nを
用いて(1)式に従ってＬＭＳ適応信号処理を行い、適応
フィルタ３１ｂのデジタルフィルタＡ_11n，Ａ_21nの係数
を決定する。適応フィルタ３１ｂは適応信号処理部31a-
1,31a-2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騒音キャンセル信号ｙ_a
_1n，ｙ_a2nを発生し、図示しないＤＡコンバータ、パワ
ーアンプを介してスピーカ３２₁，３２₂に入力する。こ
れにより、スピーカ３２₁，３２₂から騒音キャンセル音
が出力され、二次音伝搬系を介して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騒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。

【００３７】

【発明の効果】以上本発明によれば、各伝搬路特有の特
性を付与して信号処理用の参照信号を生成するフィルタ
を、基本特性を付与する共通の第１のフィルタ部と伝搬
路特有の伝搬特性を付与する第２のフィルタ部に分割
し、これらを直列に配置して構成し、第１フィルタ部で
参照信号ｘ_a1nに基本特性を付与し、しかる後、基本特
性を付与された信号に各第２フィルタ部で各伝搬路特有
の特性を付与して信号処理用参照信号を生成するように
したから、第２のフィルタ部のタップ数を少なくでき、
従って高精度の信号処理用参照信号を高速に生成でき
る。又、少なくとも第１と第２のフィルタ部のいずれか
をＩＩＲ型フィルタと遅延部とで構成し、ＩＩＲ型フィ
ルタにより伝搬路特有の周波数特性を付与し、遅延部に
より伝搬路特有の信号遅延時間を付与するようにしたか
ら、ますますタップ数、すなわち、演算量を減少するこ
とができる。

【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】各伝搬路特性図である。

【図３】基本特性と伝搬路特有の特性説明図である。

【図４】伝搬路特性の実現法の説明図である。

【図５】伝搬路の位相特性説明図である。

【図６】ＩＩＲ型デジタルフィルタの説明図である。

【図７】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図８】騒音キャンセル動作説明用波形図である。

【図９】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１０】一次音仮想伝搬系の説明図である。

【図１１】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１２】二次音伝搬系の説明図である。

【図１３】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図
である。

【図１４】適応フィルタの構成図である。

【図１５】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１６】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。

【符号の説明】

31a-1,31a-2・・適応信号処理部３１ｂ・・適応フィルタ３１ｃ・・フィルタードＸ信号作成用フィルタ３２₁，３２₂・・スピーカ３３₁，３３₂・・エラーマイク３４・・第１のフィルタ部３５₁₁〜３５₂₂・・第２のフィルタ部

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者須藤晶埼玉県和光市中央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４−198996（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/178 F01N 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の騒音キャンセル点における騒音を
キャンセルするキャンセル音を出力する複数のスピー
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
音を検出する複数の検出部、騒音源から発生する騒音に応じた参照信号を発生する参
照信号発生部、各スピーカから各検出部までのキャンセル音伝搬路のそ
れぞれに対応して設けられ、参照信号に伝搬路特有の特
性を付与して信号処理用の参照信号を生成するフィルタ
で構成された信号処理用フィルタと、参照信号発生部か
ら出力される参照信号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を発生して各スピーカに入力す
る適応フィルタと、各騒音キャンセル点における合成音
信号と前記信号処理用参照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フィルタの
係数を決定する適応信号処理部とを有する騒音キャンセ
ルコントローラ、を備えた騒音キャンセルシステムにおける騒音キャンセ
ル方式において、前記各伝搬路に対応して設けられる前記各フィルタを、
共通の基本特性を付与する第１のフィルタ部と伝搬路特
有の伝搬特性を付与する第２のフィルタ部に分け、該共
通の第1フィルタ部に各伝播路の第2のフィルタ部をそれ
ぞれ直列に接続して前記信号処理用フィルタを構成し、第１フィルタ部で参照信号に基本特性を付与し、しかる
後、該基本特性を付与された信号に各第２フィルタ部で
それぞれ伝搬路特有の特性を付与して信号処理用参照信
号を生成することを特徴とする騒音キャンセル方式。
【請求項２】少なくとも前記第１と第２のフィルタ部
のいずれかをＩＩＲ型フィルタと遅延部とで構成し、Ｉ
ＩＲ型フィルタにより伝搬路特有の周波数特性を付与
し、遅延部により伝搬路特有の信号遅延時間を付与する
ことを特徴とする請求項１記載の騒音キャンセル方式。