JP4350917B2 - 能動型雑音除去装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、能動型雑音除去装置（Active
Noise Controller：ＡＮＣ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、能動型雑音除去装置として、例えば図１２に示すような能動型消音装置が知られている。同図に示すように、この装置は、排気ダクト１内をその入口側（同図の左側）から出口側（同図の右側）に向かって伝搬する騒音、例えば図示しないエンジン等の排気音、に対して、これと実質的に等大で逆位相の音波、所謂制御音、を干渉させることによって、当該排気音を打ち消すものである。
【０００３】
このような能動的な消音動作を実現するために、この消音装置は、排気ダクト１内において上記排気音を収音するためのリファレンスマイクロホン２を、備えている。このリファレンスマイクロホン２の出力信号、即ち上記排気音を収音して得た所謂騒音信号ｘk（ｋは、時刻を表すタイム・インデックスである。）は、図示しない増幅器によって増幅され、図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換された後、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response：非巡回）型の適応ディジタルフィルタ（以下、単に、適応フィルタと言う。）３に入力される。適応フィルタ３は、これに入力される上記騒音信号ｘkに対して、後述するＬＭＳ演算部４により設定されるフィルタ係数を用いて所定のフィルタリング処理、例えば次の数１で表されるような畳み込み演算を施し、その演算結果ｙkを出力する。
【０００４】
【数１】
【０００５】
なお、この数１において、Ｎは、適応フィルタ３のタップ数で、ｉは、当該フィルタタップのタップ番号（順番）を表すタップ・インデックスである。そして、ｗk(i)が、適応フィルタ３のフィルタ係数を表し、詳しくは、時刻ｋにおける当該適応フィルタ３のｉ番目のタップのフィルタ係数を表す。
【０００６】
排気ダクト１の上記リファレンスマイクロホン２が設けられている位置よりも当該排気ダクト１の出口側（同図の右側）、即ち排気音の伝搬方向で言うところの下流側には、排気ダクト１内に音波を放出する状態に、二次音源スピーカ(以下、単に、スピーカと言う。)５が設けられている。そして、このスピーカ５に、上記適応フィルタ３の出力信号ｙkが、図示しないＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換され、図示しない増幅器により増幅された後、入力される。スピーカ５は、これに入力される上記信号ｙkに応じて上記制御音を放出する。この排気ダクト１内に放出された制御音が、当該排気ダクト１内を伝搬している排気音に干渉することによって、当該排気音が打ち消される。
【０００７】
更に、排気ダクト１の出口側には、エラーマイクロホン６が配置されている。このエラーマイクロホン６は、上記制御音により排気音を打ち消した後の音、つまりは排気音のうち制御音によって完全に打ち消されずに残った所謂残留雑音を検出する。そして、この残留雑音を検出して得たエラーマイクロホン６の出力信号、所謂エラー信号ｅkは、上述したＬＭＳ演算部４に供給される。ＬＭＳ演算部４には、このエラー信号ｅkの他に、後述する例えばＦＩＲ型のディジタルフィルタ（以下、単に、ＦＩＲフィルタと言う。）７により上記騒音信号ｘkを処理した後の信号（以下、この信号を、フィルタード・リファレンスと言う。）ｒkも、供給される。
【０００８】
ＬＭＳ演算部４は、上記フィルタード・リファレンスｒkとエラー信号ｅkの大きさとに応じて、当該エラー信号ｅk（残留雑音）が極力小さくなるように、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkを適応制御する。具体的には、ＬＭＳ演算部４は、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkと後述する二次音路（secondary path、またはerror pathとも言う。）の伝達関数（以下、単に、二次音路と言う。）Ｃとの合成による伝達関数［Ｃ×Ｗk］が、排気ダクト１内のリファレンスマイクロホン２からエラーマイクロホン６までの間に存在する一次音路（primary path）の伝達関数（以下、単に、一次音路と言う。）Ｐと相補になるように、即ちＰ≒−Ｃ×Ｗkとなるように、例えば次の数２で表されるＬＭＳアルゴリズムに従って、適応フィルタ３のフィルタ係数ｗk(i)を更新し、即ちｗk+1(i)を求める。
【０００９】
【数２】
【００１０】
なお、この数２において、μwは、適応フィルタ３のステップ・サイズ・パラメータである。
【００１１】
このように、図１２に示す消音装置においては、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkと二次音路Ｃとの合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］を、一次音路Ｐと相補にすることによって初めて、排気ダクト１内を伝搬する排気音をスピーカ５の放射する制御音により打ち消すことができる。ただし、このように適応フィルタ３の伝達関数Ｗkを適応制御することによって、上記合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］と一次音路Ｐとを相補にするには、当該合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］を構成する二次音路Ｃを、何らかの方法により同定（推定）する必要がある。
【００１２】
即ち、図１２に示す構成においては、スピーカ５の音波放射面（出力側）からエラーマイクロホン６の収音部分（入力側）までの間（厳密には、適応フィルタ３の出力側からスピーカ５及び排気ダクト１の一部（下流側）を経てエラーマイクロホン６の収音部分までの間）に、上記二次音路Ｃが存在する。従って、この二次音路Ｃを何らかの方法により同定して補償しなければ、上記のような適応制御により合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］と一次音路Ｐとを相補にすることはできない。そこで、この消音装置においては、上記リファレンスマイクロホン２とＬＭＳ演算部４との間に、上述したＦＩＲフィルタ７を設けている。そして、例えば一般に知られているＭ系列信号（ＭＬＳ信号）や白色雑音等のランダムな疑似信号ｍkを発生する疑似信号発生器８を設け、この疑似信号ｍkを、図１２に点線で示す経路で処理することによって、二次音路Ｃを同定する。これについて、図１３を参照して説明する。
【００１３】
同図は、上記図１２に点線で示す経路、即ち二次音路Ｃを同定するための制御系の部分を、抜粋したものである。同図に示すように、この制御系においては、二次音路Ｃを同定するためのＦＩＲフィルタ７を、例えば上記ＬＭＳ演算部４とは異なる演算部９により適応制御される適応フィルタ構成としている。そして、上記疑似信号発生器８の発生する疑似信号ｍkを、スピーカ５、ＦＩＲフィルタ７及び上記ＬＭＳ演算部９に供給すると共に、このときのエラーマイクロホン６の出力信号ｅkと、上記疑似信号ｍkをＦＩＲフィルタ７で処理した後の信号とを、比較器１０で比較して両者の誤差εkを求め、この誤差信号εkを上記ＬＭＳ演算部９に供給している。ＬＭＳ演算部９は、これに供給される疑似信号ｍkと誤差信号εkとに基づいて、当該誤差信号εkの大きさが極力小さくなるように、換言すれば二次音路Ｃ内に疑似信号ｍkを通過させた後の信号と、疑似信号ｍkをＦＩＲフィルタ７で処理した後の信号と、が近似するように、例えば次の数３で表されるＬＭＳアルゴリズムに従って、ＦＩＲフィルタ７のフィルタ係数ｃhk(i)を更新し、即ちｃhk+1(i)を求める。
【００１４】
【数３】
【００１５】
なお、この数３において、μcは、ＦＩＲフィルタ７のステップ・サイズ・パラメータである。
【００１６】
この数３に基づいて、ＦＩＲフィルタ７のフィルタ係数ｃhk(i)を更新することによって、当該ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhと二次音路Ｃとが略等価となり、即ち二次音路Ｃの同定を実現できる。そして、このように二次音路Ｃを同定して得た所謂同定伝達関数Ｃhを有するＦＩＲフィルタ７により上記騒音信号ｘkを処理した後、この処理後の上記フィルタード・リファレンスｒkをＬＭＳ演算部４に供給することによって、当該ＬＭＳ演算部４により適応フィルタ３のフィルタ係数ｗk(i)を正確に適応制御でき、ひいては良好な消音効果を得ることができる。このようなＦＩＲフィルタ７を備えた制御系は、一般に、filtered-x LMSアルゴリズム構成の制御系と呼ばれている。ＦＩＲフィルタ７は、次の数４に示す畳み込み演算を行なうことにより、上記フィルタード・リファレンスｒkを生成する。
【００１７】
【数４】
【００１８】
この数４において、Ｎは、ＦＩＲフィルタ７のフィルタタップ数である。ここでは、このタップ数Ｎを、適応フィルタ５と同じタップ数Ｎに設定している。
【００１９】
なお、上記のようなfiltered-x LMSアルゴリズム構成の制御系においては、例えば排気ダクト１内の温度変化等によって当該排気ダクト１内の音響特性に変化が生じたり、或いはスピーカ５の放音特性に変化が生じたりすることによって、二次音路Ｃが変化することがある。そして、このように二次音路Ｃが変化すると、当該二次音路ＣとＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが乖離して、消音効果が悪化する。このような場合には、改めて二次音路Ｃを同定し直せばよい。即ち、当該排気ダクト１内の温度変化等に応じて適宜に、または、定期的に、二次音路Ｃを同定し直せば、常に安定した消音効果を得ることができる。また、上記ＦＩＲフィルタ７として、騒音信号ｘkを処理することによりフィルタード・リファレンスｒkを生成するものと、二次音路Ｃを同定するために疑似信号ｍkを処理するものとを、それぞれ別個に設けてもよい。このようにすれば、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時にしかも安全かつ確実に実行でき、より安定した消音効果を得ることができる。
【００２０】
以上は、飽くまでエラーマイクロホン６が排気ダクト１の排出口１ａの近傍に位置する場合のことであって、例えば図１４に示すように、エラーマイクロホン６が排気ダクト１内の途中に設けられており、当該エラーマイクロホン６と上記排出口１ａとの間が開いている場合には、次のような問題が生じる。
【００２１】
即ち、排気音のうち制御音によって打ち消されずに残った残留雑音は、最終的に上記排出口１ａから外部に排出される。しかし、この排出口１ａ付近においては音響インピーダンスが急変するため、残留雑音の一部は、同図に矢印１ｂで示すように、当該排気口１ａにおいて反射して、排気ダクト１内をそれまでとは反対の方向（同図の左側、即ち上流側）に向かって伝搬する。そして、この反対方向に向かって伝搬する所謂反射成分と、排気ダクト１内を上流側から下流側へと正規の方向に向かって伝搬する上記残留雑音と、が干渉し、これによって、エラーマイクロホン６の配置位置において当該残留雑音の音圧が極端に小さくなる周波数が存在するようになる。このような周波数においては、ＬＭＳ演算部４は、排気音を十分に消音できているものと言わば誤認識する。従って、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkは、当該周波数において、排気音を打ち消すようには成長しない。これにより、エラーマイクロホン６の配置位置においては、この消音装置が消音の対象としている全周波数帯域にわたって一様に排気音を消音できているように見えるが、排気口１ａ付近を含む他の位置においては、上記周波数の排気音が残り、十分な消音効果が得られない、という問題がある。
【００２２】
上記エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が開くことによって、二次音路Ｃも、次のような影響を受ける。即ち、二次音路Ｃの同定時において、上記疑似信号ｍkに応じてスピーカ５から放出させる音波、所謂同定音、もまた、その一部が上記排出口１ａで反射して、排気ダクト１内を上流側に向かって伝搬する。従って、当該二次音路Ｃを同定して得られる同定伝達関数Ｃhには、上記同定音の反射成分の伝搬経路であるところの上記エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間の空間、に係る伝達関数も含まれる。ここで、例えば、排気ダクト１内の温度が変化する等、当該排気ダクト１内の環境が変化するとする。すると、上述したように、この環境変化に伴い、二次音路Ｃ（特に、位相特性）も変化する。エラーマイクロホン６が排出口１ａの近傍に位置する場合には、当該二次音路Ｃの変化は、主に、スピーカ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分までの区間内における環境変化の影響を受ける。しかし、上記のようにエラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が開いている場合には、これらエラーマイクロホン６と排出口１ａとの間における環境変化も、二次音路Ｃに大きく影響し、その分、当該環境変化が二次音路Ｃに与える影響が大きくなる。従って、例えば、エラーマイクロホン６が排出口１ａの近傍に位置する場合（特に、スピーカ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分までの距離が短い場合）には、二次音路Ｃの特性に然程大きな影響を与えない程度の環境変化であっても、エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が開いていることによって、二次音路Ｃが大きく変化することがある。そして、この二次音路Ｃが極端に変化することにより、当該二次音路ＣとＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが乖離して、本消音装置全体の制御系が発散し、ひいては制御不能となる可能性がある。この傾向は、エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間隔が大きいほど、顕著になる。このことについて、以下、数式を交えてより論理的に説明する。
【００２３】
例えば、今、図１４において、排気ダクト１内におけるスピーカ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分までの区間の音響伝達関数（即ち、図１２における二次音路Ｃ）を、直接音路と呼び、これを符号Ｃaで表すとする。そして、排気ダクト１内におけるエラーマイクロホン６の収音部分から当該排気ダクト１の排出口１ａに至り、この排出口１ａにおいて反射して再度エラーマイクロホン６の収音部分に戻るまでの区間の音響伝達関数を、反射音路と呼び、これを符号Ｐ２で表すとする。この場合、上記二次音路Ｃは、次の数５で表される。
【００２４】
【数５】
【００２５】
ここで、この二次音路Ｃの同定時に、エラーマイクロホン６から出力されるエラー信号Ｅk（ただし、Ｅkは、上記エラー信号ｅkで構成されるベクトルをフーリエ変換することにより周波数領域の値に変換したものである。）は、当該二次音路Ｃの同定処理に係る部分についてのみ言えば（即ち、上記残留雑音を検出して得られる成分を除けば）、次の数６で表される。
【００２６】
【数６】
【００２７】
なお、この数６において、Ｍkは、疑似信号ｍkで構成されるベクトルをフーリエ変換することにより周波数領域の値に変換したものである。
【００２８】
そして、この数６における二次音路Ｃに、上記数５を代入すると、当該数６は、次の数７に示すようになる。
【００２９】
【数７】
【００３０】
この数７からも明らかなように、二次音路Ｃの同定時におけるエラー信号Ｅkは、上記直接音路Ｃaを介して上記同定音を直接的に検出して得た成分［Ｃa・Ｍk］と、この直接的な成分［Ｃa・Ｍk］に上記反射音路Ｐ２を掛け合わせた成分［Ｐ２・Ｃa・Ｍk］と、の和になる。即ち、当該二次音路Ｃの同定時において、上記反射音路Ｐ２が影響することが判る。
【００３１】
なお、上記数５で表される二次音路Ｃを同定して得られる伝達関数Ｃhは、次の数８で表される。
【００３２】
【数８】
【００３３】
この数８において、Ｃahは、上記直接音路Ｃaの同定値（推定値）であり、Ｐ２hは、反射音路Ｐ２の同定値（推定値）である。
【００３４】
一方、図１４において、排気ダクト１内におけるリファレンスマイクロホン２の収音部分からエラーマイクロホン６の収音部分までの区間の音響伝達関数（即ち、図１２における一次音路Ｐ）を、主一次音路と呼び、これを符号Ｐ１で表すとする。この場合、当該消音装置の消音動作において、上記合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］による相補の対象となる一次音路Ｐは、次の数９で表される。
【００３５】
【数９】
【００３６】
そして、この消音動作時に、エラーマイクロホン６から出力されるエラー信号Ｅk（ただし、上記同定音を検出して得られる成分を除く。）は、次の数１０で表される。
【００３７】
【数１０】
【００３８】
なお、この数１０において、Ｘkは、騒音信号ｘkで構成されるベクトルをフーリエ変換することにより周波数領域の値に変換したものである。
【００３９】
そして、この数１０における一次音路Ｐに、上記数９を代入すると共に、二次音路Ｃに、数５を代入すると、当該数１０は、次の数１１に示すようになる。
【００４０】
【数１１】
【００４１】
この数１１からも明らかなように、当該消音動作時におけるエラー信号Ｅkは、上記残留雑音を直接的に検出して得た成分［（Ｐ１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］と、この直接的な成分［（Ｐ１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］に上記反射音路Ｐ２を掛け合わせた成分［Ｐ２（Ｐ１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］と、の和になる。即ち、当該消音動作においても、上記反射音路Ｐ２が影響することが判る。
【００４２】
ところで、上記図１４（図１２）に示す制御系のように、騒音信号Ｘkを入力とし、エラー信号Ｅkを出力とする制御系においては、当該制御系全体の伝達関数Ｈkの経時的な変化は、次の数１２で表されることが知られている。
【００４３】
【数１２】
【００４４】
この数１２において、Ｃh＊は、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数（二次音路Ｃを同定して得た同定伝達関数）Ｃhの複素共役である。また、GRは、所謂公比（Geometric Ratio）であって、即ち、ＬＭＳ演算部４による適応フィルタ３の伝達関数Ｗkの適応動作を１回実行すると、当該制御系全体の伝達関数Ｈkが、［１−２μw・｜Ｘk｜２・Ｃ・Ｃh＊］倍されることを示す。なお、当該公比GRは、周波数領域の関数であって、即ち各周波数毎にそれぞれ異なる値となる。
【００４５】
上記数１２によれば、公比GRの値によって、当該消音装置の制御系が（各周波数毎に）発散傾向にあるか否かを判断することができる。具体的には、当該公比GRの絶対値が１よりも小さい（｜GR｜＜１）場合には、制御系は収束する傾向にあり、安定した消音効果を期待できる。一方、当該公比GRの絶対値が１よりも大きい（｜GR｜＞１）場合には、制御系は発散する傾向にあり、場合によっては制御不能となる可能性がある。公比GRの絶対値が１（｜GR｜＝１）の場合には、制御系は収束傾向にも発散傾向にもなく、よって消音効果は向上することはなく悪化することもない。
【００４６】
上記公比GRの絶対値が１よりも小さいか否かは、当該公比GRを構成する上記二次音路Ｃとこれを同定して得た同定伝達関数Ｃhとの位相誤差θ（＝∠Ｃ・Ｃh＊；ここで、＊は、複素共役を表す。）によって判断できる。具体的には、当該位相誤差θの絶対値がπ／２より小さい（｜θ｜＜π／２）とき、上記公比GRの絶対値は１より小さくなる。一方、当該位相誤差θの絶対値がπ／２以上（｜θ｜≧π／２）のとき、上記公比GRの絶対値は１以上となる。従って、この位相誤差θの絶対値がπ／２よりも小さいか否かによって、制御系が収束傾向にあるかそうでないかを判断できる。ただし、この位相誤差θによる判断は、ステップ・サイズ・パラメータμwの大きさが１に比べて十分小さく設定されている場合にのみ有効である。
【００４７】
ここで、上記公比GRを構成する二次音路Ｃとこれを同定して得た伝達関数Ｃhとに、それぞれ上記数５と数８とを代入すると、当該公比GRは、次の数１３に示すようになる。
【００４８】
【数１３】
【００４９】
この数１３からも明らかなように、公比GRは、反射音路Ｐ２と、この反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hと、の影響を受けることが判る。従って、例えば、二次音路Ｃを構成する直接音路Ｃaと反射音路Ｐ２とのうち、直接音路Ｃaについてはその推定値Ｃahと略等価であり、即ち当該直接音路Ｃaとその推定値Ｃahとの位相差∠ＣaＣah＊の絶対値がπ／２より小さい（｜∠ＣaＣah＊｜＜π／２）、としても、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとが乖離している場合には、これらの大きさ｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜及び位相∠Ｐ２、∠Ｐ２hの如何によっては、上記位相誤差θの絶対値がπ／２よりも大きくなって（即ち｜GR｜＞１となって）、制御系が発散する可能性がある。
【００５０】
このことをより詳細に説明するために、例えば、今、図１４の構成において、スピーカ５の音波放射面からエラーマイクロホン６の収音部分まで間の距離Ｌaが比較的に短く、この距離Ｌaに比べて、エラーマイクロホン６の収音部分から排気ダクト１の排出口１ａまでの間を往復する距離Ｌ２の方が比較的に長い（Ｌa＜Ｌ２）とする。これにより、例えば排気ダクト１内の温度変化や気流の変化等、当該排気ダクト１内の音響伝搬特性を変化させる要因となる環境変化が生じたとき、直接音路Ｃaは然程変化しないものの（Ｃa≒Ｃah）、反射音路Ｐ２については大きく変化する（Ｐ２≠Ｐ２h）とする。この場合、上記排気ダクト１内の環境変化により実際の二次音路Ｃが変化して、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとの間に差異が生じたとしても、その差異の殆どは、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとの差異によるものと見なすことができる。従って、上記位相差θは、次の数１４のように表すことができる。
【００５１】
【数１４】
【００５２】
この数１４の関係を複素平面で表した一例を、図１５に示す。同図に示すように、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとは、それぞれ実軸（Ｒe）上における１を中心とする円の円周上を回転する。この円の半径は、反射音路Ｐ２と推定値Ｐ２hとの各大きさ（絶対値）｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜を表し、これらは１よりも小さい。排気ダクト１の排出口１ａにおける音響反射率の大きさが１よりも小さく、即ち上記同定音が当該排出口１ａで全て反射することはないからである。なお、ここでは、当該図面を簡素化して見易くするために、上記反射音路Ｐ２と推定値Ｐ２hとの各大きさ（上記円の半径）｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜を、それぞれ等しくしてある。
【００５３】
この図１５によれば、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとの各大きさ｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜及び各位相∠Ｐ２、∠Ｐ２hの如何によっては、上記位相誤差θの絶対値（≒｜∠｛（１＋Ｐ２）（１＋Ｐ２h＊）｝｜）がπ／２よりも大きくなることが、予想される。例えば、反射音路Ｐ２と推定値Ｐ２hとの各大きさ｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜が大きく、かつ、それぞれの位相∠Ｐ２、∠Ｐ２hの差異により上記［１＋Ｐ２］と［１＋Ｐ２h＊］との各偏角∠（１＋Ｐ２）、∠（１＋Ｐ２h＊）が実軸を境に略対称的に大きな値を取るような場合等、がこれに当たる。そして、このように位相誤差θの絶対値がπ／２よりも大きくなると、上記のように（或る周波数において）制御系が発散し、（当該或る周波数において）制御不能となる可能性がある。
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明が解決しようとする問題点は、上記のようにエラーマイクロホン６の配置位置と排気ダクト１の排出口１ａとの間（Ｌ２／２）が開いている場合に、これら両者間に形成される反射音路Ｐ２の影響により、或る特定の周波数において制御系が発散して、制御不能となる可能性がある、という点である。そして、この問題は、上記反射音路Ｐ２に係る距離Ｌ２が長いほど、顕著になる。
【００５５】
そこで、本発明は、上記のような反射音路Ｐ２が存在しても、少なくともこの反射音路Ｐ２の影響により制御系が発散するのを防止できる能動型雑音除去装置を提供することを目的とする。
【００５６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の能動型雑音除去装置は、
第１の伝達関数を有する伝送路に入力される被制御信号を検出する第１の検出手段と、
上記伝送路の途中において当該伝送路内を伝搬する信号を検出する第２の検出手段と、
上記第１の検出手段の出力信号を処理し、この処理して得た制御用信号を、上記伝送路内における上記第１及び第２の各検出手段間の或る地点に放出する適応フィルタ手段と、
上記第１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手段により処理した後の信号と上記第２の検出手段の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記適応フィルタ手段の伝達関数と、この適応フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て上記第２の検出手段の検出部分までの間に存在する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応フィルタ手段の伝達関数を制御する適応フィルタ制御手段と、
疑似信号を生成して上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段と、
上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間に介在して上記第２の伝達関数を補償する上記ディジタルフィルタ手段を含み、該ディジタルフィルタ手段に上記疑似信号を入力して、このディジタルフィルタ手段により当該疑似信号を処理した後の信号とそのときの上記第２の検出手段の出力信号とが近似する状態に、上記疑似信号と上記第２の検出手段の出力信号とに基づいてディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御することにより上記第２の伝達関数を同定する同定フィルタ制御手段と、を具備する。
そして、この同定フィルタ制御手段によって同定して得た同定伝達関数のうち、上記疑似信号が上記第２の検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度該第２の検出手段により検出されるまでの反射経路に係る部分、を排除する反射経路関数排除手段と、
この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する伝達関数設定手段と、
を具備するものである。
【００５７】
なお、上記ディジタルフィルタ手段は、例えばＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）等によって構成でき、同定フィルタ制御手段及び反射経路関数排除手段は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等によって構成できる。また、上記適応フィルタ手段は、例えばＤＳＰ等によって構成でき、適応フィルタ制御手段及び伝達関数設定手段は、例えばＣＰＵ等によって構成できる。さらに、上記伝送路内を伝搬する信号が例えば音波である場合には、上記第１及び第２の各検出手段は、マイクロホンや音圧センサ等により構成できる。
【００５８】
即ち、本発明の能動型雑音除去装置によれば、第１の検出手段が、伝送路に入力される被制御信号、即ち当該能動型雑音除去装置が除去対象とする信号、を検出する。そして、第２の検出手段が、伝送路の途中（上記被制御信号の伝搬方向で言うところの上記第１の検出手段よりも下流側）において、当該伝送路内を伝搬する信号を検出する。更に、伝送路の上記第１の検出手段が設けられている位置と第２の検出手段が設けられている位置との間の或る地点には、適応フィルタ手段によって上記第１の検出手段の出力信号を処理して得た制御用信号が、放出される。なお、この適応フィルタ手段の出力側から伝送路の下流側の一部を経て第２の検出手段の検出部分までの間には、第２の伝達関数が存在する。そして、適応フィルタ制御手段が、第１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手段により処理した後の信号と第２の検出手段の出力信号とに応じて、適応フィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補するように、適応フィルタ手段の伝達関数を、例えばＬＭＳアルゴリズム等の演算式に基づいて制御する。このように、適応フィルタ手段の伝達関数と第２の伝達関数との合成伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補することによって初めて、適応フィルタ手段から伝送路内に放出される上記制御用信号により、当該伝送路内を伝搬している上記被制御信号を、打ち消すことができる。
【００５９】
ただし、上記のように適応フィルタ手段の伝達関数を適応制御することによって、当該適応フィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成伝達関数を上記第１の伝達関数と相補にするには、当該適応制御において、上記第２の伝達関数を何らかの方法により同定してこれを補償する必要がある。そこで、本発明では、上記第１の検出手段と適応フィルタ制御手段との間に、上記第２の伝達関数を補償するための上記ディジタルフィルタ手段を設ける。即ち、本発明の能動型雑音除去装置全体の制御系を、上述したfiltered-x LMSアルゴリズム構成とするのである。そして、疑似信号生成手段が生成する疑似信号を用いて、当該ディジタルフィルタ手段により上記第２の伝達関数を補償すべく伝達関数を同定する。この第２の伝達関数の同定は、上記ディジタルフィルタ手段を備えた同定フィルタ制御手段が行う。具体的には、ディジタルフィルタ手段と第２の伝達関数とに、それぞれ上記疑似信号を入力する。そして、この状態で、当該ディジタルフィルタ手段により疑似信号を処理した後の信号と、そのときの上記第２の検出手段の出力信号とが近似するように、上記疑似信号と第２の検出手段の出力信号とに基づいてディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御する。これにより、ディジタルフィルタ手段の伝達関数と第２の伝達関数とが略等価となって、当該第２の伝達関数の同定が実現される。
【００６０】
しかし、この第２の伝達関数の同定時においては、上記第２の検出手段は、上記疑似信号生成手段から当該第２の伝達関数を経て直接的に検出する疑似信号の他に、この疑似信号の一部が伝送路の出力側端部において反射して当該伝送路内に向かって折り返し再度第２の検出手段側に戻ってくる所謂反射成分をも、同時に検出する。従って、上記同定フィルタ制御手段によって同定して得た伝達関数には、当該反射成分の伝搬経路である所謂反射経路、に係る伝達関数も含まれる。よって、この反射経路を含む伝達関数を上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定し、この状態で上記適応フィルタ手段の伝達関数を適応制御（所謂適応雑音除去動作を実行）した場合、当該反射経路の影響により、制御系が発散して、制御不能となる可能性がある。
【００６１】
そこで、本発明の能動型雑音除去装置においては、上記同定フィルタ制御手段により上記第２の伝達関数を同定して得た同定伝達関数のうち、上記反射経路に係る部分を排除する反射経路関数排除手段を、設ける。そして、この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、上記第２の伝達関数のうち、上記適応フィルタの出力側から第２の検出手段の検出部分までに至る所謂直接的な部分の伝達関数とする。そして、伝達関数設定手段が、当該反射経路に係る部分を排除した後の直接的な伝達関数を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する。このようにすれば、少なくとも上記反射経路の影響により、当該能動型雑音除去装置の制御系が発散するのを防止できる。このことは、後述するように、模型を用いた実測実験、及び計算機によるシミュレーション実験によっても、確認できた。
【００６２】
なお、本発明において、上記反射経路関数排除手段は、例えば次のような構成により実現できる。
即ち、上記同定伝達関数が、例えば周波数領域の関数である場合には、これを逆フーリエ変換する等の所定の変換処理を施すことにより、時間領域の関数で表す手段、を設ける。
そして、この時間領域で表される同定伝達関数において、上記反射経路に係る部分を特定する反射経路特定手段と、
上記時間領域で表される同定伝達関数を構成するフィルタタップのうち、少なくとも上記反射経路特定手段によって特定して得た上記反射経路に係る部分のフィルタタップのフィルタ係数を概略零に置換し、または、少なくとも上記反射経路に係る部分以降のフィルタタップを削除する、換言すれば当該フィルタタップのタップ長を上記反射経路に係る部分の直前までとする、ことにより、上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除する排除実行手段と、
によって構成できる。
【００６３】
更に、上記反射経路特定手段については、例えば次のように構成してもよい。即ち、上記時間領域で表される同定伝達関数、所謂インパルス応答特性には、いくつかのピーク成分が含まれる。これら各ピーク成分のうち、最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分は、上記疑似信号生成手段から伝送路を経て直接的に検出手段に入力される疑似信号に対応するものである。そして、２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分以降が、上記伝送路の出力側端部による疑似信号の反射成分に対応するものである、と考えられる。そこで、上記インパルス応答特性において、当該２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が存在する部分以降の部分を、上記反射経路に係る部分として特定するよう、当該反射経路特定手段を構成してもよい。或いは、インパルス応答特性において、上記２番目に大きいピーク成分が存在する部分を含む所定区間、例えば当該２番目に大きいピーク成分が存在する部分以降の部分でインパルス応答特性の絶対値が比較的に大きい区間等を、上記反射経路に係る部分として特定してもよい。
【００６４】
上記反射経路特定手段は、次のようにも構成できる。即ち、上記時間領域で表される同定伝達関数において、上記直接的成分に対応する最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点から、上記反射成分に対応する２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点まで、の時間的な間隔は、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで到達するのに要する時間に、略相当する。そこで、上記最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点を基準とし、この基準時点から、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで到達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応する部分以降の部分、または当該時点に略対応する部分を含む所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定するよう、当該反射経路特定手段を構成してもよい。ここで、上記検出手段の検出部分を通過した疑似信号の一部が、伝送路の出力側端部で反射して再度検出手段の検出部分にまで到達するのに要する時間は、上記反射経路の距離とこの反射経路における疑似信号の伝搬速度（例えば平均速度）との関係から予測できる。具体的には、上記検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部までの距離の略２倍（即ち往復分）の距離を、この区間における疑似信号の伝搬速度（例えば平均速度）で除算することにより、当該時間を導出できる。
【００６５】
また、反射経路特定手段は、次のようにも構成できる。即ち、まず、上記時間領域で表される同定伝達関数において、上記基準時点から、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応する部分を特定する。これにより、上記反射経路に係る部分を、大まかに特定し、所謂当たりを付ける。そして、この当たりを付けた部分を含む或る区間内、例えば当該当たりを付けた部分の前後付近において、ピーク・トゥー・ピーク値が最も大きいピーク成分を探し出し、この探し出したピーク成分の存在する部分以降の部分、または当該探し出したピーク成分の存在する部分を含む所定区間を、最終的に上記反射経路に係る部分として特定するよう、構成してもよい。
【００６６】
なお、上記排除実行手段は、所定の窓関数により、構成できる。この所定の窓関数としては、例えば一般に知られている矩形窓や指数窓、或いはガウス（Gauss）窓、ハニング（Hanning）窓、ハミング（Hamming）窓、二乗余弦（Raised cosine）窓、ブラックマン（Blackman）窓等の、各種窓関数がある。これら任意の窓関数を用いることにより、上記同定伝達関数を所定の形態に処理して、上記反射経路に係る部分を排除することができる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
本発明を例えば上記能動型消音装置に応用する場合の一実施の形態について、各図を参照しながら説明する。図１に、本実施の形態の概略構成を示す。同図に示すように、本実施の形態は、上述した図１４に示す従来の消音装置において、ＬＭＳ演算部９による演算結果に応じてＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhを制御するタップ制御部１１を設けたものである。なお、これ以外の構成については、上記図１４に示す従来技術と同様であるので、これら同等な部分については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
即ち、まず、上述した従来技術と同様の手順により二次音路Ｃを同定する。そして、この二次音路Ｃの同定後、即ち現実の二次音路Ｃとこれを同定して得たＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが略等価な状態において、当該同定伝達関数Ｃhに係る情報を、ＬＭＳ演算部９からタップ制御部１１に与える。これにより、タップ制御部１１は、二次音路Ｃの推定値である同定伝達関数Ｃhを認識する。タップ制御部１１は、この同定伝達関数Ｃhを、例えば逆フーリエ変換することにより、時間領域の関数に変換して、例えば図２に示すようなインパルス応答特性を得る。なお、タップ制御部１１が、ＬＭＳ演算部９から上記同定伝達関数Ｃhを直接時間領域で取り込むことができる場合には、これをそのまま利用してもよい。
【００６９】
同図に示すように、上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhのインパルス応答特性は、概ね２つの比較的に大きいピーク成分２０、３０を有する。これら各ピーク成分２０、３０は、それぞれ時間間隔Ｔ２を隔てて現れる。このうち、先に現れるピーク成分２０は、二次音路Ｃの同定時にスピーカ５から放出される同定音（疑似信号ｍk）が、上述した直接音路Ｃaを経て直接的にエラーマイクロホン６に入力される、所謂直接的成分、に相当する。一方、このピーク成分２０よりも遅れて現れるピーク成分３０は、上記エラーマイクロホン６の収音部分を通過した同定音の一部が、排気ダクト１の排出口１ａで反射して折り返し再度エラーマイクロホン６に入力される、所謂上述した反射成分、に対応する。
【００７０】
なお、上記各ピーク成分２０、３０間の時間的間隔Ｔ２は、上記同定音が、エラーマイクロホン６の収音部分を通過してから排気ダクト１の排出口１ａで反射して折り返し再度エラーマイクロホン６の収音部分にまで到達するのに要する時間、に相当する。また、各ピーク成分２０、３０の各ピーク・トゥー・ピークの絶対値Ｕa、Ｕ２を比較すると、直接的成分に対応するピーク成分２０の絶対値Ｕaの方が、反射成分に対応するピーク成分３０の絶対値Ｕ２よりも大きい（Ｕa＞Ｕ２）。これは、上記排気ダクト１の排出口１ａにおける音響反射率の大きさが１よりも小さく、即ち当該排出口１ａに到達した同定音がここで全て反射することはないからである。
【００７１】
タップ制御部１１は、上記インパルス応答特性のうち、上述した反射音路Ｐ２に係る部分を、特定する。この特定は、例えば当該インパルス応答特性に含まれる各ピーク成分のうち、上記ピーク・トゥー・ピーク値が２番目に大きいピーク成分３０を捉え、このピーク成分３０を含むそれ以降のインパルス応答特性を、反射音路Ｐ２に係る部分と見なすことで、実現できる。
【００７２】
また、これに代えて、例えば上記インパルス応答特性のうち、上記直接的成分に対応するピーク成分２０が現れる時点ｔ０を基準とし、この基準時点ｔ０から上記時間間隔Ｔ２を隔てた時点ｔ２、に対応する部分以降の部分を、上記反射音路Ｐ２に係る部分として特定してもよい。この時間間隔Ｔ２は、例えば当該反射音路Ｐ２の距離Ｌ２を、この反射音路Ｐ２内における同定音の平均伝搬速度で除算することにより、導出できる。
【００７３】
更に、上記反射音路Ｐ２に係る部分は、次の方法よっても特定できる。即ち、まず、上記インパルス応答特性において、上記基準時点ｔ０から上記時間間隔Ｔ２を隔てた時点ｔ２、に対応する部分を、概略的に特定する。これにより、上記反射音路Ｐ２に係る部分を、大まかに特定し、所謂当たりを付ける。そして、この当たりを付けた部分の例えば前後付近において、最もピーク・トゥー・ピーク値の大きい部分（即ち上記ピーク成分３０）を探し出し、この最も大きい部分以降の部分を、最終的に上記反射音路Ｐ２に係る部分として特定してもよい。このように、上記反射音路Ｐ２に係る部分を特定する方法は、いろいろあるが、これら以外の方法により、当該反射音路Ｐ２に係る部分を特定してもよい。
【００７４】
このようにインパルス応答特性のうち上記反射音路Ｐ２に係る部分を特定した後、タップ制御部１１は、この特定して得た反射音路Ｐ２に係る部分を排除する。具体的には、例えば、当該インパルス応答特性のうち、上記ピーク成分３０が現れる時点ｔ２以降の部分、または当該時点ｔ２よりも少し前の時点ｔaからそれ以降の部分、について、これらの部分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を、全て零（０）に置換する。この置換は、例えば一般に知られている矩形窓や指数窓等の窓関数で上記インパルス応答特性を処理することにより、実現できる。また、当該窓関数として、例えばガウス窓やハニング窓等の所定の特性を有する窓を用いれば、上記インパルス応答特性を所定の形態に加工することもできる。
【００７５】
上記のように時点ｔ２またはｔa以降の部分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を全て零に置換するのではなく、上記ピーク成分３０を含む所定区間のみ、例えば上記時点ｔa以降の部分でインパルス応答特性の絶対値Ｕが比較的に大きく、換言すれば反射音路Ｐ２による影響が比較的に大きいと思われる区間Ｔpのみ、に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を、零（０）に置換するようにしてもよい。このようにすれば、上記時点ｔ２またはｔa以降の部分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を全て零に置換する場合に比べて、当該置換処理に係る時間を短縮できると共に、タップ制御部１１の負担を軽減できる。これは、特に上記フィルタタップのタップ長が長いほど、有効である。
【００７６】
また、上記のようにフィルタ係数ｃhk(i)を零に置換するのではなく、上記反射音路Ｐ２に係る部分に対応するフィルタタップを削除することにより、当該反射音路Ｐ２に係る部分を排除してもよい。具体的には、上記時点ｔ２またはｔa以降の部分に対応するフィルタタップを全て削除して、このフィルタタップのタップ長を上記時点ｔ２またはｔaまでの長さとする。
【００７７】
そして、上記のように反射音路Ｐ２に係る部分を排除した後、タップ制御部１１は、当該反射音路Ｐ２に係る部分を排除して得た時間領域の伝達関数を、ＦＩＲフィルタ７に設定し直す。これにより、ＦＩＲフィルタ７には、上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhのうち、反射音路Ｐ２に係る部分（即ち上述したＰ２h）を排除して、上述した直接音路Ｃaに係る部分のみを同定して得たのと等価な伝達関数、所謂上述したＣahが、設定される。なお、ＦＩＲフィルタ７に代えて、ＩＩＲ（Infinite Impulse
Response：巡回）型のディジタルフィルタを用いてもよい。また、当該ＦＩＲフィルタ７の代わりに、周波数領域で処理を行うフィルタを用いてもよい。この場合、上記時間領域の伝達関数Ｃahを、例えばフーリエ変換する等、所定の変換処理を施すことにより、周波数領域の関数に変換した後、この周波数領域の関数を、上記ＦＩＲフィタ７の代わりに配置した周波数領域で処理を行うフィルタに、設定する。
【００７８】
なお、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除する方法として、例えば上記ＦＩＲフィルタ７のタップ長を制限する方法を採用する場合には、二次音路Ｃを同定する度に、当該ＦＩＲフィルタ７のタップ長を元のタップ長に戻す。そして、このように元のタップ長に戻した状態で、二次音路Ｃを同定し直し、この同定後に、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除すべくＦＩＲフィルタ７のタップ長を制限するようにしてもよい。このようにすれば、二次音路Ｃを同定する毎に反射音路Ｐ２が変化しても、この変化に十分に対応でき、正確な同定を実現できる。
【００７９】
上記のように、本実施の形態においては、本来、上記反射音路Ｐ２をも含む二次音路Ｃ全体を補償するためのＦＩＲフィルタ７に対して、直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを設定する。即ち、上記反射音路Ｐ２に係る部分については、当該ＦＩＲフィルタ７による補償の対象外となる。従って、例えば上記ＦＩＲフィルタ７により上記反射音路Ｐ２をも含む二次音路Ｃ全体を補償する場合に比べて、当該消音装置による消音効果が低下する可能性が有り得る。しかし、本実施の形態によれば、上記反射音路Ｐ２が例えば排気ダクト１内の温度変化等の環境変化により大きく変化しても、元々当該反射音路Ｐ２を補償する手段（即ち上述したＰ２h）が存在しないので、これら両者Ｐ２及びＰ２hが乖離することはない。従って、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃahが上記直接音路Ｃaと或る程度近似している状態にある限り、少なくとも上記反射音路Ｐ２の影響により、消音装置の制御系が発散することはなく、安定した消音効果を期待できる。このことについて、以下、数式等を交えてより論理的に説明する。
【００８０】
即ち、本実施の形態においては、上記反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hをＰ２h＝０とするので、上述した数１４で表される位相誤差θは、次の数１５で表される。
【００８１】
【数１５】
【００８２】
この数１５の関係を複素平面上に表した一例を、図３に示す。同図に示すように、上記反射音路Ｐ２は、上述した図１５と同様、実軸上における１を中心としかつ半径が１よりも小さい円の円周上を回転する。ここで、当該反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hについては、上記のようにＰ２h＝０であるので、数１５からも明らかなように、上記位相誤差θは、当該数１５における［１＋Ｐ２］の偏角∠（１＋Ｐ２）に略等しい（θ≒∠（１＋Ｐ２））。そして、上記のように当該反射音路Ｐ２の絶対値｜Ｐ２｜が１よりも小さいこと、換言すれば当該反射音路Ｐ２（上記円）が虚軸（Ｉm）よりも正実数側（即ち第１象限または第４象限）に位置すること、を鑑みると、上記位相誤差θの絶対値は、必ずπ／２よりも小さい値（｜θ｜＜π／２）となる。このように、本実施の形態によれば、上記位相誤差θは、常に「｜θ｜＜π／２」という条件を満足するので、少なくとも当該消音装置の制御系が発散するのを防止でき、常に安定した消音効果を期待できる。
【００８３】
なお、上記は、飽くまでＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃahが現実の直接音路Ｃaと略等価（Ｃah≒Ｃa）である場合についての説明である。従って、実際の上記位相誤差θには、次の数１６に示すように、上記ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃahと現実の直接音路Ｃaとの位相差も含まれる。
【００８４】
【数１６】
【００８５】
ただし、上述したように、例えばスピーカ５の音波放射面からエラーマイクロホン６の収音部分まで間の距離Ｌaが比較的に短い場合には、例えば排気ダクト１内に温度変化等が生じたとしても、消音対象としている比較的に低い周波数に関して、上記直接音路Ｃaは然程変化しないものと考えられる。従って、上記数１６で表される位相誤差θの絶対値は、「｜θ｜＜π／２」という条件を十分に満足し、安定した消音効果が期待できると考えられる。
【００８６】
なお、本実施の形態において、リファレンスマイクロホン１が、特許請求の範囲に記載の第１の検出手段に対応し、エラーマイクロホン６が、特許請求の範囲に記載の検出手段及び第２の検出手段に対応する。そして、適応フィルタ３が、特許請求の範囲に記載の適応フィルタ手段に対応し、ＬＭＳ演算部４が、特許請求の範囲に記載の適応フィルタ制御手段に対応する。そして、排気音が、特許請求の範囲に記載の被制御信号に対応し、制御音が、特許請求の範囲に記載の制御用信号に対応する。また、一次音路Ｐ、二次音路Ｃ及び反射音路Ｐ２が、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１の伝達関数、第２の伝達関数及び反射経路に対応する。
【００８７】
更に、疑似信号発生器８が、特許請求の範囲に記載の疑似信号生成手段に対応する。そして、ＦＩＲフィルタ７が、特許請求の範囲に記載のディジタルフィルタ手段に対応し、このＦＩＲフィルタ７、ＬＭＳ演算部９及び比較器１０から成る部分が、特許請求の範囲に記載の同定フィルタ制御手段に対応する。そして、タップ制御部１１が、特許請求の範囲に記載の反射経路関数排除手段及び伝達関数設定手段に対応する。
【００８８】
なお、本実施の形態における適応フィルタ３及びＦＩＲフィルタ７は、例えばＤＳＰにより構成できる。そして、これらを制御する各ＬＭＳ演算部４、９は、例えばＣＰＵにより構成できる。なお、これら各ＬＭＳ演算部４、９により各フィルタ３、７の各伝達関数Ｗk、Ｃhkを制御するのに、ＬＭＳアルゴリズムを用いたが、これ以外の適応制御アルゴリズムを用いてもよい。特に、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhkについては、一般に知られているＭ系列信号を用いた相関法により更新制御を行えば、極めて簡単な構成でかつ高速に、当該更新制御（即ち、二次音路Ｃを同定）を実現できる。また、本実施の形態において新たに追加したタップ制御部１１についても、ＣＰＵにより構成できる。従って、本実施の形態において当該フィルタ制御手段１１を追加しても、消音装置全体が大型化したり、極端に高コスト化したりすることはない。このフィルタ制御手段１１は、ＬＭＳ演算部９に内蔵することもできる。
【００８９】
更に、本実施の形態では、本発明を能動型消音装置に応用する場合について説明したが、これに限らない。例えば、一般に知られているエコーキャンセラ等の他の雑音除去装置についても、本発明を応用できる。更に、上記二次音路Ｃ（直接音路Ｃa）等のような任意の信号伝送路の伝達関数を同定することを目的とする装置にも、本発明を応用できる。
【００９０】
【実施例】
本実施の形態の実施例として、本実施の形態による効果を立証するための実験を２つ行なったので、以下に説明する。
【００９１】
［第１の実験について］
第１の実験として、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ２が変化しても、少なくとも消音装置の制御系が発散することはない。」、ということを立証するための実験を行なった。なお、当該制御系が発散するか否かは、上述した公比GRを評価することにより判断する。図４に、この第１の実験において実際に使用した模型の概略構成を示す。
【００９２】
同図に示すように、この模型は、上記図１に示す消音装置を模擬したもので、排気ダクト１として、両端１ａ、１ｃが開口した円筒状の塩化ビニルパイプを、用いたものである。そして、このビニルダクト１の一端（同図における左側端部）１ｃに、当該一端１ｃからビニルダクト１内に音波を放出する状態に騒音源スピーカ５０を設け、このスピーカ５０に対して、信号発生装置５１から騒音信号ｘkを供給し、これにより、当該スピーカ５０から放出される音波を上記排気音として代用する。また、本第１の実験では、信号発生装置５１の発生する騒音信号ｘkを、図１におけるリファレンスマイクロホン２の出力信号としても代用し、これをコントローラ５２に供給する。
【００９３】
コントローラ５２は、図１における各フィルタ３、７、各ＬＭＳ演算部４、９、疑似信号発生器８、加算器１０及びタップ制御部１１から成る部分を、内蔵したもので、これに供給される上記騒音信号ｘkは、当該コントローラ５２内に内蔵されている（図４には示さない）各フィルタ３、７に入力される。コントローラ５２（適応フィルタ３）は、この騒音信号ｘkに対して上述した数１に示す畳み込み演算を施し、その処理後の信号ｙkを、二次音源スピーカ５に入力する。なお、本第１の実験においては、スピーカ５をビニルダクト１に対して直接結合させるのではなく、当該ビニルダクト１から分岐した状態の所謂枝管５３を介して、これらスピーカ５とビニルダクト１とを結合している。この枝管５３もまた、ビニルダクト１と同様の塩化ビニルパイプ製である。
【００９４】
そして、ビニルダクト１内における上記枝管５３との結合部分（スピーカ５の放出する制御音とビニルダクト１内を伝搬する騒音との干渉点）と他端（同図における右側端部）１ａとの間であって、当該ビニルダクト１と枝管５３との結合部分寄りの位置に、エラーマイクロホン６を設ける。そして、このエラーマイクロホン６の出力信号ｅkを、上記コントローラ５２に供給し、詳しくは当該コントローラ５２に内蔵されている（図４には示さない）ＬＭＳ演算部４と加算器１０とに入力する。
【００９５】
なお、上記ビニルダクト１を構成する塩化ビニルパイプは、その内径が７１ｍｍのものであって、当該ビニルダクト１の全長Ｌは、Ｌ＝５５１１ｍｍである。そして、このビニルダクト１の一端（騒音源スピーカ５０の音波放射面）１ｃから上記枝管５３との結合部分までの距離、即ち主一次音路Ｐ１の音路長Ｌ１は、Ｌ１＝２２７０ｍｍであり、当該ビニルダクト１と枝管５３との結合部分からエラーマイクロホン６の収音部分までの距離Ｌaは、Ｌa＝１７７ｍｍである。更に、当該エラーマイクロホン６の収音部分からビニルダクト１の他端１ａまでの距離、即ち反射音路Ｐ２の略１／２の音路長Ｌ２／２は、Ｌ２／２＝３０６４ｍｍである。そして、枝管５３長さ寸法Ｌsは、Ｌs＝１４８ｍｍである。この枝管５３の長さ寸法Ｌsと、上記ビニルダクト１と枝管５３との結合部分からエラーマイクロホン６の収音部分までの距離Ｌaとの和（Ｌs＋Ｌa）が、概ね直接音路Ｃaの音路長に対応する。
【００９６】
上記構成において、まず、二次音路Ｃを十分に同定する。そして、この同定終了後、ビニルダクト１の上記反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２を、Ｌ２／２＝３０６４ｍｍからＬ２／２＝２０４３ｍｍに変更し、これにより、例えばビニルダクト１内の環境変化により当該反射音路Ｐ２（当該区間Ｌ２における音響的距離）が変化した状態を、シミュレートする。なお、直接音路Ｃa（即ち、音路長［Ｌs＋Ｌa］）については、不変とする。
【００９７】
上記状態においては、現実の反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２がＬ２／２＝２０４３ｍｍであるにも係らず、上記ＦＩＲフィルタ７には、当該反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２がＬ２／２＝３０６４ｍｍであるときの同定伝達関数Ｃh（＝Ｃah（１＋Ｐ２h））が、設定されている状態にある。即ち、現実の二次音路Ｃと、これを補償するためのＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとでは、それぞれを構成する直接音路Ｃa、Ｃahに係る部分については互いに等価（Ｃa＝Ｃah）であるものの、上記反射音路Ｐ２、Ｐ２hに係る部分ついては乖離している状態（Ｐ２≠Ｐ２h）にある。この状態で、上述した数１２に基づいて、公比GRの絶対値を導出する。その結果を、図５（ａ）に示す。なお、この導出に際しては、数１２におけるステップ・サイズ・パラメータμwをμw＝０．００５とし、疑似信号｜Ｘk｜を｜Ｘk｜＝１として、当該導出を行った。
【００９８】
この図５（ａ）から明らかなように、現実の反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとが乖離している場合には、所々の周波数（消音対象周波数）ｆにおいて、例えばｆ＝８０Ｈｚ、４０５Ｈｚ、４４０Ｈｚ、４９０Ｈｚ及び５９５Ｈｚにおいて、公比GRの絶対値が１を超える（｜GR｜＞１）ことが判る。従って、これらの周波数ｆにおいては、制御系が発散する可能性があることが予想される。
【００９９】
次に、上記反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２がＬ２／２＝３０６４ｍｍであるときに二次音路Ｃを同定して得た同定伝達関数Ｃhから、当該反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除し、これによって、直接音路Ｃaのみを同定したのと略等価な伝達関数Ｃahを求める。なお、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hの排除は、例えば上述した矩形窓により、ＦＩＲフィルタ７を構成する各タップのうち、９２タップ目（上述した時間ｔaに換算するとｔa＝約１５ｍｓ：サンプリング周波数ｆs＝６１３３Ｈｚ）以降のタップに係る各フィルタ係数ｃhk(i)を、全て零に置換することによって、実現する。そして、この求めて得た伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定し、この状態で、上記数１２に基づいて、公比GRの絶対値を導出する。その結果を、図５（ｂ）に示す。ここでも、ステップ・サイズ・パラメータμwをμw＝０．００５とし、疑似信号｜Ｘk｜を｜Ｘk｜＝１として、上記公比｜GR｜の絶対値を導出した。
【０１００】
この図５（ｂ）に示すように、上記同定伝達関数Ｃhから反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除して、直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合には、上記公比GRの絶対値が１を超える周波数ｆは存在しない、という結果が得られた。従って、いずれの周波数ｆにおいても、制御系は発散せず、安定した消音効果を期待できる。
【０１０１】
ただし、上記図５（ａ）及び図５（ｂ）に表示されている全周波数帯域にわたって、上記公比GRの絶対値を全体的に観察すると、その平均値は、図５（ａ）の場合の方が図５（ｂ）の場合よりも小さい、という感がある。これは、上述したように、本実施の形態のように直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合には、制御系の発散を確実に防止することはできるものの、その反面、上記反射音路Ｐ２を補償すべく手段を備えていないので、当該反射音路Ｐ２を相殺することができず、その分、上記公比GRの絶対値が大きくなるものと考えられる。なお、この公比GRの絶対値が、大きいほど、制御系の収束速度は遅くなるが、当該公比GRの絶対値が１よりも小さい限り、確実に消音効果を得ることができる。
【０１０２】
本第１の実験では、上記図４に示す模型を使用するのと同様な条件を、計算機によりシミュレートすることも試みた。このシミュレーションにより上記公比GRの絶対値を求めた結果を、図６に示す。なお、同図において、（ａ）が、現実の反射音路Ｐ２と、ＦＩＲフィルタ７に設定されている当該反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hと、が乖離している場合の、シミュレーション結果である。そして、同図（ｂ）が、上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合の、シミュレーション結果である。
【０１０３】
同図からも明らかなように、現実の反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとが乖離している場合（同図（ａ）の場合）には、所々の周波数ｆにおいて公比GRの絶対値が１を超えてしまう。一方、上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合には、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいても上記公比GRの絶対値が１を超えることはない。そして、この公比GRの絶対値を全体的に見ると、同図（ｂ）の場合に比べて、同図（ａ）の場合の方が小さい、という上記図４に示す模型を使用しての実験結果（即ち図５のグラフ）と略同様の結果が得られた。
【０１０４】
更に、図７及び図８に、それぞれ、現実の反射音路Ｐ２とＦＩＲフィルタ７に設定されている当該反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hとが乖離している場合と、上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合とでの、上記各公比GRの絶対値を、複素平面に表した図を示す。なお、各図において、（ａ）は、上記図４に示す模型を使用して実験を行った結果を示すデータ、（ｂ）は、計算機によるシミュレーション結果のデータである。
【０１０５】
これら各図に示すように、上記図４に示す模型を使用しての実験においても、計算機によるシミュレーションにおいても、上記公比GRの絶対値は略同様な軌跡を示す。これは、まさしく、本実施の形態の技術的根拠、即ち上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhのうち、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除して直接音路Ｃaのみに係る部分Ｃahを導出し、これを上記ＦＩＲフィルタ７に設定すれば、少なくとも消音装置の制御系が発散するのを防止できる、という理論、の正当性を証明するデータであると言える。なお、図７及び図８の各（ａ）と（ｂ）とにおいて、それぞれの目盛りの値が異なるのは、上記模型による実験と、計算機によるシミュレーションとで、アンプゲイン等の諸条件が異なるためである。
【０１０６】
［第２の実験について］
第２の実験として、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ２が変化しても、常に安定した消音効果が得られる。」、ということを立証するための実験を行なった。なお、当該消音効果が得られるか否かは、エラーマイクロホン６の出力するエラー信号ｅkの信号レベルｅを評価することにより判断する。
【０１０７】
即ち、まず、上記図１に示す消音装置と同様の制御系を、計算機によりシミュレートして形成する。ここで、排気ダクト１内におけるリファレンスマイクロホン２からエラーマイクロホン６までの間の主一次音路Ｐ１を、２０タップ目に値１のインパルスを有する所謂単純遅延とする。一方、二次音路Ｃについては、図９（ａ）に示すように、二次音源スピーカ５から放出された同定音が、１０タップ目に値１でエラーマイクロホン６の収音部分に到達した後、排気ダクト１の排出口１ａにおいて反射して、最終的に２０タップ目に値−０．９で再度エラーマイクロホン６の収音部分にまで戻ってくる、というモデルをシミュレートする。
【０１０８】
そして、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃh（＝Ｃ）を設定し、この状態で、適応消音動作を計算機上で実行する。これとは別に、上記図９（ａ）に示すインパルス応答特性のうち、上記２０タップ目に値−０．９で現れる反射成分（Ｐ２）を排除したのと等価な伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定し、この状態で、適応消音動作を計算機上で実行する、というシミュレーションを行なう。そして、これら各条件による消音効果を、エラー信号Ｅkのレベルに基づいて、評価する。
【０１０９】
なお、上記反射成分Ｐ２の排除は、上記２０タップ目の値（−０．９）を零に置換する（換言すれば１０タップ目以外の各タップの値を零とする）ことにより、実現する。また、上記適応消音動作に係る各パラメータの設定条件は、次の通りとする。即ち、適応フィルタ３のタップ長wtapを、wtap＝１２８とし、ＦＩＲフィルタ７のタップ長ctapを、ctap＝１２８とする。また、これら各フィルタ３、７により疑似信号ｘkを処理する際に、一時的に当該疑似信号ｘk（データ）を保存しておくための所謂入力バッファについても、そのバッファ長ｂをｂ＝１２８とする。更に、ステップ・サイズ・パラメータμwについては、μw＝０．１と比較的に大き目の値に設定する。このようにステップ・サイズ・パラメータμwの値を大き目の値に設定するのは、上記シミュレーション結果（消音効果）を短時間で確認するためである。そして、これらの条件の下、上述した数２に基づいて、厳密には当該数２を周波数領域で表した演算式に基づいて、適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗkを更新する。
【０１１０】
図１０に、上記フィルタ係数Ｗkの更新処理を４回実行したときのシミュレーション結果を示す。なお、同図において、（ａ）が、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃh（＝Ｃ）を設定した場合のシミュレーション結果である。そして、同図（ｂ）が、当該インパルス応答特性Ｃのうち上記反射成分Ｐ２を排除したのと等価な伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定した場合のシミュレーション結果である。なお、各図の横軸の値は、周波数（消音対象周波数）ｆをタップ長換算した値を示し、縦軸の値は、上記エラー信号ｅkの信号レベルｅを周波数領域で表した値を示す。
【０１１１】
同図（ａ）に示すように、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃhと、現実の二次音路Ｃとが等価な場合（Ｃh＝Ｃ）には、いずれの周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなること（即ち制御系が発散すること）がなく、しかも、最大で−４０ｄＢ強という非常に大きな消音効果が得られる。一方、現実の二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定したのと等価な伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合にも、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなることはない。しかし、この同図（ｂ）の場合には、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃhと現実の二次音路Ｃとが、必ずしも等価ではない（Ｃh≠Ｃ）ため、同図（ａ）の場合ほど大きな消音効果を期待することはできない。ただし、最大で−２０ｄＢ近い消音効果が得られることは、明らかである。
【０１１２】
次に、図９（ｂ）に示すように、排気ダクト１の排出口１ａにおいて反射した同定音が、１９タップ目に値−０．９でエラーマイクロホン６の収音部分にまで戻ってくる、という二次音路Ｃのモデルをシミュレートする。即ち、同図（ａ）のモデルと比較して、当該反射成分が現れるタップ数を２０タップから１９タップに１タップずらすことにより、例えば排気ダクト１内の環境変化等により上記反射音路Ｐ２が変化した状態を、シミュレートする。そして、ＦＩＲフィルタ７に設定する伝達関数や、各フィルタ３、７の各タップ長wtap、ctap等については、前回と全く同じ条件で、適応消音動作を実行する。
【０１１３】
図１１に、この図９（ｂ）のモデルについてフィルタ係数Ｗkの更新処理を４回実施したときのシミュレーション結果を示す。なお、同図において、（ａ）が、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃhを設定した場合のシミュレーション結果である。そして、この図１１の（ｂ）が、上記１０タップ目以外の各タップの値を全て零とした伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定した場合のシミュレーション結果である。
【０１１４】
上記図１１（ａ）から明らかなように、反射音路Ｐ２が変化したにも係らず、未だ当該変化前の二次音路Ｃと等価な伝達関数ＣhがＦＩＲフィルタ７に設定されている場合には、周波数によってはエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなり、即ち制御系が発散傾向になることが判る。一方、ＦＩＲフィルタ７に、現実の二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定したのと等価な伝達関数Ｃahが設定されている場合には、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなることはなく、上記図１０（ｂ）の場合と略同様な消音効果が得られることが判る（ただし、消音効果がピークとなる周波数ｆは異なる）。
【０１１５】
このように、第１の実験、及び第２の実験により、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ２が変化しても、少なくとも消音装置の制御系が発散することはなく、常に安定した消音効果が得られる。」、という本実施の形態の効果を確認できた。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の能動型雑音除去装置は、第２の伝達関数を補償するためのディジタルフィルタ手段を有するfiltered-x LMSアルゴリズム構成の制御系において、当該第２の伝達関数を同定して得た伝達関数のうち、反射経路に係る部分を排除して、これを当該ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する。これにより、少なくとも上記反射経路の影響により、能動型雑音除去装置の制御系が発散するのを防止でき、常に安定した雑音除去動作を実現できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を能動型消音装置に応用する場合の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】 同実施の形態において、二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを時間領域で表したインパルス応答特性図である。
【図３】 同実施の形態の制御系に対する反射音路の影響を示す複素平面図である。
【図４】 同実施の形態の実施例として、同実施の形態による効果を立証するための第１の実験において使用した模型の概略構成を示す図である。
【図５】 図５の模型による実験結果を示す図である。
【図６】 図５の模型を使用するのと同様の実験を、計算機によりシミュレートした結果である。
【図７】 図５の模型による実験結果と、計算機によるシミュレーション結果と、の比較データであって、反射音路Ｐを含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用いた場合のデータである。
【図８】 図７とは別の条件下での、図５の模型による実験結果と、計算機によるシミュレーション結果と、の比較データであって、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用いた場合のデータである。
【図９】 同実施の形態の実施例として、同実施の形態による効果を立証するための第２の実験におけるシミュレーションの条件を模式的に示す図である。
【図１０】 同第２の実験によるシミュレーション結果を示す図で、（ａ）は、反射音路Ｐ２を含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用い、二次音路Ｃと伝達関数Ｃhとが等しい条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、（ｂ）は、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用い、二次音路Ｃと伝達関数Ｃhとが等しい条件下、即ち直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとが等しい条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、である。
【図１１】 同第２の実験によるシミュレーション結果を示す図で、（ａ）は、反射音路Ｐ２を含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用い、直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとは等しいが、反射音路Ｐ２と伝達関数Ｐ２hとが異なる条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、（ｂ）は、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用い、直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとが等しく、かつ、現実の反射音路Ｐ２を変化させるという条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、である。
【図１２】 従来の能動型消音装置の概略構成図である。
【図１３】 図１２の構成において、二次音路を同定するための部分を抜粋した図である。
【図１４】 図１２の構成において、反射音路Ｐ２が形成される場合を示す図である。
【図１５】 図１４の制御系において、当該制御系に対する反射音路の影響を示す複素平面図である。
【符号の説明】
１ 排気ダクト
２ リファレンスマイクロホン
３ 適応フィルタ
４ ＬＭＳ演算部
５ 二次音源スピーカ
６ エラーマイクロホン
７ ＦＩＲディジタルフィルタ
８ 疑似信号発生器
９ ＬＭＳ演算部
１１ タップ制御部
Ｐ１ 主一次音路
Ｐ２ 反射音路
Ｃa 直接音路
【発明の属する技術分野】
本発明は、能動型雑音除去装置（Active
Noise Controller：ＡＮＣ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、能動型雑音除去装置として、例えば図１２に示すような能動型消音装置が知られている。同図に示すように、この装置は、排気ダクト１内をその入口側（同図の左側）から出口側（同図の右側）に向かって伝搬する騒音、例えば図示しないエンジン等の排気音、に対して、これと実質的に等大で逆位相の音波、所謂制御音、を干渉させることによって、当該排気音を打ち消すものである。
【０００３】
このような能動的な消音動作を実現するために、この消音装置は、排気ダクト１内において上記排気音を収音するためのリファレンスマイクロホン２を、備えている。このリファレンスマイクロホン２の出力信号、即ち上記排気音を収音して得た所謂騒音信号ｘk（ｋは、時刻を表すタイム・インデックスである。）は、図示しない増幅器によって増幅され、図示しないＡ／Ｄ変換器によってディジタル信号に変換された後、例えばＦＩＲ（Finite Impulse Response：非巡回）型の適応ディジタルフィルタ（以下、単に、適応フィルタと言う。）３に入力される。適応フィルタ３は、これに入力される上記騒音信号ｘkに対して、後述するＬＭＳ演算部４により設定されるフィルタ係数を用いて所定のフィルタリング処理、例えば次の数１で表されるような畳み込み演算を施し、その演算結果ｙkを出力する。
【０００４】
【数１】
なお、この数１において、Ｎは、適応フィルタ３のタップ数で、ｉは、当該フィルタタップのタップ番号（順番）を表すタップ・インデックスである。そして、ｗk(i)が、適応フィルタ３のフィルタ係数を表し、詳しくは、時刻ｋにおける当該適応フィルタ３のｉ番目のタップのフィルタ係数を表す。
【０００６】
排気ダクト１の上記リファレンスマイクロホン２が設けられている位置よりも当該排気ダクト１の出口側（同図の右側）、即ち排気音の伝搬方向で言うところの下流側には、排気ダクト１内に音波を放出する状態に、二次音源スピーカ(以下、単に、スピーカと言う。)５が設けられている。そして、このスピーカ５に、上記適応フィルタ３の出力信号ｙkが、図示しないＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換され、図示しない増幅器により増幅された後、入力される。スピーカ５は、これに入力される上記信号ｙkに応じて上記制御音を放出する。この排気ダクト１内に放出された制御音が、当該排気ダクト１内を伝搬している排気音に干渉することによって、当該排気音が打ち消される。
【０００７】
更に、排気ダクト１の出口側には、エラーマイクロホン６が配置されている。このエラーマイクロホン６は、上記制御音により排気音を打ち消した後の音、つまりは排気音のうち制御音によって完全に打ち消されずに残った所謂残留雑音を検出する。そして、この残留雑音を検出して得たエラーマイクロホン６の出力信号、所謂エラー信号ｅkは、上述したＬＭＳ演算部４に供給される。ＬＭＳ演算部４には、このエラー信号ｅkの他に、後述する例えばＦＩＲ型のディジタルフィルタ（以下、単に、ＦＩＲフィルタと言う。）７により上記騒音信号ｘkを処理した後の信号（以下、この信号を、フィルタード・リファレンスと言う。）ｒkも、供給される。
【０００８】
ＬＭＳ演算部４は、上記フィルタード・リファレンスｒkとエラー信号ｅkの大きさとに応じて、当該エラー信号ｅk（残留雑音）が極力小さくなるように、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkを適応制御する。具体的には、ＬＭＳ演算部４は、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkと後述する二次音路（secondary path、またはerror pathとも言う。）の伝達関数（以下、単に、二次音路と言う。）Ｃとの合成による伝達関数［Ｃ×Ｗk］が、排気ダクト１内のリファレンスマイクロホン２からエラーマイクロホン６までの間に存在する一次音路（primary path）の伝達関数（以下、単に、一次音路と言う。）Ｐと相補になるように、即ちＰ≒−Ｃ×Ｗkとなるように、例えば次の数２で表されるＬＭＳアルゴリズムに従って、適応フィルタ３のフィルタ係数ｗk(i)を更新し、即ちｗk+1(i)を求める。
【０００９】
【数２】
なお、この数２において、μwは、適応フィルタ３のステップ・サイズ・パラメータである。
【００１１】
このように、図１２に示す消音装置においては、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkと二次音路Ｃとの合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］を、一次音路Ｐと相補にすることによって初めて、排気ダクト１内を伝搬する排気音をスピーカ５の放射する制御音により打ち消すことができる。ただし、このように適応フィルタ３の伝達関数Ｗkを適応制御することによって、上記合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］と一次音路Ｐとを相補にするには、当該合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］を構成する二次音路Ｃを、何らかの方法により同定（推定）する必要がある。
【００１２】
即ち、図１２に示す構成においては、スピーカ５の音波放射面（出力側）からエラーマイクロホン６の収音部分（入力側）までの間（厳密には、適応フィルタ３の出力側からスピーカ５及び排気ダクト１の一部（下流側）を経てエラーマイクロホン６の収音部分までの間）に、上記二次音路Ｃが存在する。従って、この二次音路Ｃを何らかの方法により同定して補償しなければ、上記のような適応制御により合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］と一次音路Ｐとを相補にすることはできない。そこで、この消音装置においては、上記リファレンスマイクロホン２とＬＭＳ演算部４との間に、上述したＦＩＲフィルタ７を設けている。そして、例えば一般に知られているＭ系列信号（ＭＬＳ信号）や白色雑音等のランダムな疑似信号ｍkを発生する疑似信号発生器８を設け、この疑似信号ｍkを、図１２に点線で示す経路で処理することによって、二次音路Ｃを同定する。これについて、図１３を参照して説明する。
【００１３】
同図は、上記図１２に点線で示す経路、即ち二次音路Ｃを同定するための制御系の部分を、抜粋したものである。同図に示すように、この制御系においては、二次音路Ｃを同定するためのＦＩＲフィルタ７を、例えば上記ＬＭＳ演算部４とは異なる演算部９により適応制御される適応フィルタ構成としている。そして、上記疑似信号発生器８の発生する疑似信号ｍkを、スピーカ５、ＦＩＲフィルタ７及び上記ＬＭＳ演算部９に供給すると共に、このときのエラーマイクロホン６の出力信号ｅkと、上記疑似信号ｍkをＦＩＲフィルタ７で処理した後の信号とを、比較器１０で比較して両者の誤差εkを求め、この誤差信号εkを上記ＬＭＳ演算部９に供給している。ＬＭＳ演算部９は、これに供給される疑似信号ｍkと誤差信号εkとに基づいて、当該誤差信号εkの大きさが極力小さくなるように、換言すれば二次音路Ｃ内に疑似信号ｍkを通過させた後の信号と、疑似信号ｍkをＦＩＲフィルタ７で処理した後の信号と、が近似するように、例えば次の数３で表されるＬＭＳアルゴリズムに従って、ＦＩＲフィルタ７のフィルタ係数ｃhk(i)を更新し、即ちｃhk+1(i)を求める。
【００１４】
【数３】
なお、この数３において、μcは、ＦＩＲフィルタ７のステップ・サイズ・パラメータである。
【００１６】
この数３に基づいて、ＦＩＲフィルタ７のフィルタ係数ｃhk(i)を更新することによって、当該ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhと二次音路Ｃとが略等価となり、即ち二次音路Ｃの同定を実現できる。そして、このように二次音路Ｃを同定して得た所謂同定伝達関数Ｃhを有するＦＩＲフィルタ７により上記騒音信号ｘkを処理した後、この処理後の上記フィルタード・リファレンスｒkをＬＭＳ演算部４に供給することによって、当該ＬＭＳ演算部４により適応フィルタ３のフィルタ係数ｗk(i)を正確に適応制御でき、ひいては良好な消音効果を得ることができる。このようなＦＩＲフィルタ７を備えた制御系は、一般に、filtered-x LMSアルゴリズム構成の制御系と呼ばれている。ＦＩＲフィルタ７は、次の数４に示す畳み込み演算を行なうことにより、上記フィルタード・リファレンスｒkを生成する。
【００１７】
【数４】
この数４において、Ｎは、ＦＩＲフィルタ７のフィルタタップ数である。ここでは、このタップ数Ｎを、適応フィルタ５と同じタップ数Ｎに設定している。
【００１９】
なお、上記のようなfiltered-x LMSアルゴリズム構成の制御系においては、例えば排気ダクト１内の温度変化等によって当該排気ダクト１内の音響特性に変化が生じたり、或いはスピーカ５の放音特性に変化が生じたりすることによって、二次音路Ｃが変化することがある。そして、このように二次音路Ｃが変化すると、当該二次音路ＣとＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが乖離して、消音効果が悪化する。このような場合には、改めて二次音路Ｃを同定し直せばよい。即ち、当該排気ダクト１内の温度変化等に応じて適宜に、または、定期的に、二次音路Ｃを同定し直せば、常に安定した消音効果を得ることができる。また、上記ＦＩＲフィルタ７として、騒音信号ｘkを処理することによりフィルタード・リファレンスｒkを生成するものと、二次音路Ｃを同定するために疑似信号ｍkを処理するものとを、それぞれ別個に設けてもよい。このようにすれば、適応消音動作と二次音路Ｃの同定動作とを同時にしかも安全かつ確実に実行でき、より安定した消音効果を得ることができる。
【００２０】
以上は、飽くまでエラーマイクロホン６が排気ダクト１の排出口１ａの近傍に位置する場合のことであって、例えば図１４に示すように、エラーマイクロホン６が排気ダクト１内の途中に設けられており、当該エラーマイクロホン６と上記排出口１ａとの間が開いている場合には、次のような問題が生じる。
【００２１】
即ち、排気音のうち制御音によって打ち消されずに残った残留雑音は、最終的に上記排出口１ａから外部に排出される。しかし、この排出口１ａ付近においては音響インピーダンスが急変するため、残留雑音の一部は、同図に矢印１ｂで示すように、当該排気口１ａにおいて反射して、排気ダクト１内をそれまでとは反対の方向（同図の左側、即ち上流側）に向かって伝搬する。そして、この反対方向に向かって伝搬する所謂反射成分と、排気ダクト１内を上流側から下流側へと正規の方向に向かって伝搬する上記残留雑音と、が干渉し、これによって、エラーマイクロホン６の配置位置において当該残留雑音の音圧が極端に小さくなる周波数が存在するようになる。このような周波数においては、ＬＭＳ演算部４は、排気音を十分に消音できているものと言わば誤認識する。従って、適応フィルタ３の伝達関数Ｗkは、当該周波数において、排気音を打ち消すようには成長しない。これにより、エラーマイクロホン６の配置位置においては、この消音装置が消音の対象としている全周波数帯域にわたって一様に排気音を消音できているように見えるが、排気口１ａ付近を含む他の位置においては、上記周波数の排気音が残り、十分な消音効果が得られない、という問題がある。
【００２２】
上記エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が開くことによって、二次音路Ｃも、次のような影響を受ける。即ち、二次音路Ｃの同定時において、上記疑似信号ｍkに応じてスピーカ５から放出させる音波、所謂同定音、もまた、その一部が上記排出口１ａで反射して、排気ダクト１内を上流側に向かって伝搬する。従って、当該二次音路Ｃを同定して得られる同定伝達関数Ｃhには、上記同定音の反射成分の伝搬経路であるところの上記エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間の空間、に係る伝達関数も含まれる。ここで、例えば、排気ダクト１内の温度が変化する等、当該排気ダクト１内の環境が変化するとする。すると、上述したように、この環境変化に伴い、二次音路Ｃ（特に、位相特性）も変化する。エラーマイクロホン６が排出口１ａの近傍に位置する場合には、当該二次音路Ｃの変化は、主に、スピーカ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分までの区間内における環境変化の影響を受ける。しかし、上記のようにエラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が開いている場合には、これらエラーマイクロホン６と排出口１ａとの間における環境変化も、二次音路Ｃに大きく影響し、その分、当該環境変化が二次音路Ｃに与える影響が大きくなる。従って、例えば、エラーマイクロホン６が排出口１ａの近傍に位置する場合（特に、スピーカ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分までの距離が短い場合）には、二次音路Ｃの特性に然程大きな影響を与えない程度の環境変化であっても、エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間が開いていることによって、二次音路Ｃが大きく変化することがある。そして、この二次音路Ｃが極端に変化することにより、当該二次音路ＣとＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが乖離して、本消音装置全体の制御系が発散し、ひいては制御不能となる可能性がある。この傾向は、エラーマイクロホン６と排出口１ａとの間隔が大きいほど、顕著になる。このことについて、以下、数式を交えてより論理的に説明する。
【００２３】
例えば、今、図１４において、排気ダクト１内におけるスピーカ５の出力側からエラーマイクロホン６の収音部分までの区間の音響伝達関数（即ち、図１２における二次音路Ｃ）を、直接音路と呼び、これを符号Ｃaで表すとする。そして、排気ダクト１内におけるエラーマイクロホン６の収音部分から当該排気ダクト１の排出口１ａに至り、この排出口１ａにおいて反射して再度エラーマイクロホン６の収音部分に戻るまでの区間の音響伝達関数を、反射音路と呼び、これを符号Ｐ２で表すとする。この場合、上記二次音路Ｃは、次の数５で表される。
【００２４】
【数５】
ここで、この二次音路Ｃの同定時に、エラーマイクロホン６から出力されるエラー信号Ｅk（ただし、Ｅkは、上記エラー信号ｅkで構成されるベクトルをフーリエ変換することにより周波数領域の値に変換したものである。）は、当該二次音路Ｃの同定処理に係る部分についてのみ言えば（即ち、上記残留雑音を検出して得られる成分を除けば）、次の数６で表される。
【００２６】
【数６】
なお、この数６において、Ｍkは、疑似信号ｍkで構成されるベクトルをフーリエ変換することにより周波数領域の値に変換したものである。
【００２８】
そして、この数６における二次音路Ｃに、上記数５を代入すると、当該数６は、次の数７に示すようになる。
【００２９】
【数７】
この数７からも明らかなように、二次音路Ｃの同定時におけるエラー信号Ｅkは、上記直接音路Ｃaを介して上記同定音を直接的に検出して得た成分［Ｃa・Ｍk］と、この直接的な成分［Ｃa・Ｍk］に上記反射音路Ｐ２を掛け合わせた成分［Ｐ２・Ｃa・Ｍk］と、の和になる。即ち、当該二次音路Ｃの同定時において、上記反射音路Ｐ２が影響することが判る。
【００３１】
なお、上記数５で表される二次音路Ｃを同定して得られる伝達関数Ｃhは、次の数８で表される。
【００３２】
【数８】
この数８において、Ｃahは、上記直接音路Ｃaの同定値（推定値）であり、Ｐ２hは、反射音路Ｐ２の同定値（推定値）である。
【００３４】
一方、図１４において、排気ダクト１内におけるリファレンスマイクロホン２の収音部分からエラーマイクロホン６の収音部分までの区間の音響伝達関数（即ち、図１２における一次音路Ｐ）を、主一次音路と呼び、これを符号Ｐ１で表すとする。この場合、当該消音装置の消音動作において、上記合成伝達関数［Ｃ×Ｗk］による相補の対象となる一次音路Ｐは、次の数９で表される。
【００３５】
【数９】
そして、この消音動作時に、エラーマイクロホン６から出力されるエラー信号Ｅk（ただし、上記同定音を検出して得られる成分を除く。）は、次の数１０で表される。
【００３７】
【数１０】
なお、この数１０において、Ｘkは、騒音信号ｘkで構成されるベクトルをフーリエ変換することにより周波数領域の値に変換したものである。
【００３９】
そして、この数１０における一次音路Ｐに、上記数９を代入すると共に、二次音路Ｃに、数５を代入すると、当該数１０は、次の数１１に示すようになる。
【００４０】
【数１１】
この数１１からも明らかなように、当該消音動作時におけるエラー信号Ｅkは、上記残留雑音を直接的に検出して得た成分［（Ｐ１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］と、この直接的な成分［（Ｐ１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］に上記反射音路Ｐ２を掛け合わせた成分［Ｐ２（Ｐ１＋Ｃa・Ｗk）Ｘk］と、の和になる。即ち、当該消音動作においても、上記反射音路Ｐ２が影響することが判る。
【００４２】
ところで、上記図１４（図１２）に示す制御系のように、騒音信号Ｘkを入力とし、エラー信号Ｅkを出力とする制御系においては、当該制御系全体の伝達関数Ｈkの経時的な変化は、次の数１２で表されることが知られている。
【００４３】
【数１２】
この数１２において、Ｃh＊は、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数（二次音路Ｃを同定して得た同定伝達関数）Ｃhの複素共役である。また、GRは、所謂公比（Geometric Ratio）であって、即ち、ＬＭＳ演算部４による適応フィルタ３の伝達関数Ｗkの適応動作を１回実行すると、当該制御系全体の伝達関数Ｈkが、［１−２μw・｜Ｘk｜２・Ｃ・Ｃh＊］倍されることを示す。なお、当該公比GRは、周波数領域の関数であって、即ち各周波数毎にそれぞれ異なる値となる。
【００４５】
上記数１２によれば、公比GRの値によって、当該消音装置の制御系が（各周波数毎に）発散傾向にあるか否かを判断することができる。具体的には、当該公比GRの絶対値が１よりも小さい（｜GR｜＜１）場合には、制御系は収束する傾向にあり、安定した消音効果を期待できる。一方、当該公比GRの絶対値が１よりも大きい（｜GR｜＞１）場合には、制御系は発散する傾向にあり、場合によっては制御不能となる可能性がある。公比GRの絶対値が１（｜GR｜＝１）の場合には、制御系は収束傾向にも発散傾向にもなく、よって消音効果は向上することはなく悪化することもない。
【００４６】
上記公比GRの絶対値が１よりも小さいか否かは、当該公比GRを構成する上記二次音路Ｃとこれを同定して得た同定伝達関数Ｃhとの位相誤差θ（＝∠Ｃ・Ｃh＊；ここで、＊は、複素共役を表す。）によって判断できる。具体的には、当該位相誤差θの絶対値がπ／２より小さい（｜θ｜＜π／２）とき、上記公比GRの絶対値は１より小さくなる。一方、当該位相誤差θの絶対値がπ／２以上（｜θ｜≧π／２）のとき、上記公比GRの絶対値は１以上となる。従って、この位相誤差θの絶対値がπ／２よりも小さいか否かによって、制御系が収束傾向にあるかそうでないかを判断できる。ただし、この位相誤差θによる判断は、ステップ・サイズ・パラメータμwの大きさが１に比べて十分小さく設定されている場合にのみ有効である。
【００４７】
ここで、上記公比GRを構成する二次音路Ｃとこれを同定して得た伝達関数Ｃhとに、それぞれ上記数５と数８とを代入すると、当該公比GRは、次の数１３に示すようになる。
【００４８】
【数１３】
この数１３からも明らかなように、公比GRは、反射音路Ｐ２と、この反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hと、の影響を受けることが判る。従って、例えば、二次音路Ｃを構成する直接音路Ｃaと反射音路Ｐ２とのうち、直接音路Ｃaについてはその推定値Ｃahと略等価であり、即ち当該直接音路Ｃaとその推定値Ｃahとの位相差∠ＣaＣah＊の絶対値がπ／２より小さい（｜∠ＣaＣah＊｜＜π／２）、としても、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとが乖離している場合には、これらの大きさ｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜及び位相∠Ｐ２、∠Ｐ２hの如何によっては、上記位相誤差θの絶対値がπ／２よりも大きくなって（即ち｜GR｜＞１となって）、制御系が発散する可能性がある。
【００５０】
このことをより詳細に説明するために、例えば、今、図１４の構成において、スピーカ５の音波放射面からエラーマイクロホン６の収音部分まで間の距離Ｌaが比較的に短く、この距離Ｌaに比べて、エラーマイクロホン６の収音部分から排気ダクト１の排出口１ａまでの間を往復する距離Ｌ２の方が比較的に長い（Ｌa＜Ｌ２）とする。これにより、例えば排気ダクト１内の温度変化や気流の変化等、当該排気ダクト１内の音響伝搬特性を変化させる要因となる環境変化が生じたとき、直接音路Ｃaは然程変化しないものの（Ｃa≒Ｃah）、反射音路Ｐ２については大きく変化する（Ｐ２≠Ｐ２h）とする。この場合、上記排気ダクト１内の環境変化により実際の二次音路Ｃが変化して、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとの間に差異が生じたとしても、その差異の殆どは、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとの差異によるものと見なすことができる。従って、上記位相差θは、次の数１４のように表すことができる。
【００５１】
【数１４】
この数１４の関係を複素平面で表した一例を、図１５に示す。同図に示すように、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとは、それぞれ実軸（Ｒe）上における１を中心とする円の円周上を回転する。この円の半径は、反射音路Ｐ２と推定値Ｐ２hとの各大きさ（絶対値）｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜を表し、これらは１よりも小さい。排気ダクト１の排出口１ａにおける音響反射率の大きさが１よりも小さく、即ち上記同定音が当該排出口１ａで全て反射することはないからである。なお、ここでは、当該図面を簡素化して見易くするために、上記反射音路Ｐ２と推定値Ｐ２hとの各大きさ（上記円の半径）｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜を、それぞれ等しくしてある。
【００５３】
この図１５によれば、上記反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとの各大きさ｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜及び各位相∠Ｐ２、∠Ｐ２hの如何によっては、上記位相誤差θの絶対値（≒｜∠｛（１＋Ｐ２）（１＋Ｐ２h＊）｝｜）がπ／２よりも大きくなることが、予想される。例えば、反射音路Ｐ２と推定値Ｐ２hとの各大きさ｜Ｐ２｜、｜Ｐ２h｜が大きく、かつ、それぞれの位相∠Ｐ２、∠Ｐ２hの差異により上記［１＋Ｐ２］と［１＋Ｐ２h＊］との各偏角∠（１＋Ｐ２）、∠（１＋Ｐ２h＊）が実軸を境に略対称的に大きな値を取るような場合等、がこれに当たる。そして、このように位相誤差θの絶対値がπ／２よりも大きくなると、上記のように（或る周波数において）制御系が発散し、（当該或る周波数において）制御不能となる可能性がある。
【００５４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、本発明が解決しようとする問題点は、上記のようにエラーマイクロホン６の配置位置と排気ダクト１の排出口１ａとの間（Ｌ２／２）が開いている場合に、これら両者間に形成される反射音路Ｐ２の影響により、或る特定の周波数において制御系が発散して、制御不能となる可能性がある、という点である。そして、この問題は、上記反射音路Ｐ２に係る距離Ｌ２が長いほど、顕著になる。
【００５５】
そこで、本発明は、上記のような反射音路Ｐ２が存在しても、少なくともこの反射音路Ｐ２の影響により制御系が発散するのを防止できる能動型雑音除去装置を提供することを目的とする。
【００５６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の能動型雑音除去装置は、
第１の伝達関数を有する伝送路に入力される被制御信号を検出する第１の検出手段と、
上記伝送路の途中において当該伝送路内を伝搬する信号を検出する第２の検出手段と、
上記第１の検出手段の出力信号を処理し、この処理して得た制御用信号を、上記伝送路内における上記第１及び第２の各検出手段間の或る地点に放出する適応フィルタ手段と、
上記第１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手段により処理した後の信号と上記第２の検出手段の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記適応フィルタ手段の伝達関数と、この適応フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て上記第２の検出手段の検出部分までの間に存在する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応フィルタ手段の伝達関数を制御する適応フィルタ制御手段と、
疑似信号を生成して上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段と、
上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間に介在して上記第２の伝達関数を補償する上記ディジタルフィルタ手段を含み、該ディジタルフィルタ手段に上記疑似信号を入力して、このディジタルフィルタ手段により当該疑似信号を処理した後の信号とそのときの上記第２の検出手段の出力信号とが近似する状態に、上記疑似信号と上記第２の検出手段の出力信号とに基づいてディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御することにより上記第２の伝達関数を同定する同定フィルタ制御手段と、を具備する。
そして、この同定フィルタ制御手段によって同定して得た同定伝達関数のうち、上記疑似信号が上記第２の検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度該第２の検出手段により検出されるまでの反射経路に係る部分、を排除する反射経路関数排除手段と、
この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する伝達関数設定手段と、
を具備するものである。
【００５７】
なお、上記ディジタルフィルタ手段は、例えばＤＳＰ（ディジタル信号処理装置）等によって構成でき、同定フィルタ制御手段及び反射経路関数排除手段は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）等によって構成できる。また、上記適応フィルタ手段は、例えばＤＳＰ等によって構成でき、適応フィルタ制御手段及び伝達関数設定手段は、例えばＣＰＵ等によって構成できる。さらに、上記伝送路内を伝搬する信号が例えば音波である場合には、上記第１及び第２の各検出手段は、マイクロホンや音圧センサ等により構成できる。
【００５８】
即ち、本発明の能動型雑音除去装置によれば、第１の検出手段が、伝送路に入力される被制御信号、即ち当該能動型雑音除去装置が除去対象とする信号、を検出する。そして、第２の検出手段が、伝送路の途中（上記被制御信号の伝搬方向で言うところの上記第１の検出手段よりも下流側）において、当該伝送路内を伝搬する信号を検出する。更に、伝送路の上記第１の検出手段が設けられている位置と第２の検出手段が設けられている位置との間の或る地点には、適応フィルタ手段によって上記第１の検出手段の出力信号を処理して得た制御用信号が、放出される。なお、この適応フィルタ手段の出力側から伝送路の下流側の一部を経て第２の検出手段の検出部分までの間には、第２の伝達関数が存在する。そして、適応フィルタ制御手段が、第１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手段により処理した後の信号と第２の検出手段の出力信号とに応じて、適応フィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補するように、適応フィルタ手段の伝達関数を、例えばＬＭＳアルゴリズム等の演算式に基づいて制御する。このように、適応フィルタ手段の伝達関数と第２の伝達関数との合成伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補することによって初めて、適応フィルタ手段から伝送路内に放出される上記制御用信号により、当該伝送路内を伝搬している上記被制御信号を、打ち消すことができる。
【００５９】
ただし、上記のように適応フィルタ手段の伝達関数を適応制御することによって、当該適応フィルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成伝達関数を上記第１の伝達関数と相補にするには、当該適応制御において、上記第２の伝達関数を何らかの方法により同定してこれを補償する必要がある。そこで、本発明では、上記第１の検出手段と適応フィルタ制御手段との間に、上記第２の伝達関数を補償するための上記ディジタルフィルタ手段を設ける。即ち、本発明の能動型雑音除去装置全体の制御系を、上述したfiltered-x LMSアルゴリズム構成とするのである。そして、疑似信号生成手段が生成する疑似信号を用いて、当該ディジタルフィルタ手段により上記第２の伝達関数を補償すべく伝達関数を同定する。この第２の伝達関数の同定は、上記ディジタルフィルタ手段を備えた同定フィルタ制御手段が行う。具体的には、ディジタルフィルタ手段と第２の伝達関数とに、それぞれ上記疑似信号を入力する。そして、この状態で、当該ディジタルフィルタ手段により疑似信号を処理した後の信号と、そのときの上記第２の検出手段の出力信号とが近似するように、上記疑似信号と第２の検出手段の出力信号とに基づいてディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御する。これにより、ディジタルフィルタ手段の伝達関数と第２の伝達関数とが略等価となって、当該第２の伝達関数の同定が実現される。
【００６０】
しかし、この第２の伝達関数の同定時においては、上記第２の検出手段は、上記疑似信号生成手段から当該第２の伝達関数を経て直接的に検出する疑似信号の他に、この疑似信号の一部が伝送路の出力側端部において反射して当該伝送路内に向かって折り返し再度第２の検出手段側に戻ってくる所謂反射成分をも、同時に検出する。従って、上記同定フィルタ制御手段によって同定して得た伝達関数には、当該反射成分の伝搬経路である所謂反射経路、に係る伝達関数も含まれる。よって、この反射経路を含む伝達関数を上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定し、この状態で上記適応フィルタ手段の伝達関数を適応制御（所謂適応雑音除去動作を実行）した場合、当該反射経路の影響により、制御系が発散して、制御不能となる可能性がある。
【００６１】
そこで、本発明の能動型雑音除去装置においては、上記同定フィルタ制御手段により上記第２の伝達関数を同定して得た同定伝達関数のうち、上記反射経路に係る部分を排除する反射経路関数排除手段を、設ける。そして、この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、上記第２の伝達関数のうち、上記適応フィルタの出力側から第２の検出手段の検出部分までに至る所謂直接的な部分の伝達関数とする。そして、伝達関数設定手段が、当該反射経路に係る部分を排除した後の直接的な伝達関数を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する。このようにすれば、少なくとも上記反射経路の影響により、当該能動型雑音除去装置の制御系が発散するのを防止できる。このことは、後述するように、模型を用いた実測実験、及び計算機によるシミュレーション実験によっても、確認できた。
【００６２】
なお、本発明において、上記反射経路関数排除手段は、例えば次のような構成により実現できる。
即ち、上記同定伝達関数が、例えば周波数領域の関数である場合には、これを逆フーリエ変換する等の所定の変換処理を施すことにより、時間領域の関数で表す手段、を設ける。
そして、この時間領域で表される同定伝達関数において、上記反射経路に係る部分を特定する反射経路特定手段と、
上記時間領域で表される同定伝達関数を構成するフィルタタップのうち、少なくとも上記反射経路特定手段によって特定して得た上記反射経路に係る部分のフィルタタップのフィルタ係数を概略零に置換し、または、少なくとも上記反射経路に係る部分以降のフィルタタップを削除する、換言すれば当該フィルタタップのタップ長を上記反射経路に係る部分の直前までとする、ことにより、上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除する排除実行手段と、
によって構成できる。
【００６３】
更に、上記反射経路特定手段については、例えば次のように構成してもよい。即ち、上記時間領域で表される同定伝達関数、所謂インパルス応答特性には、いくつかのピーク成分が含まれる。これら各ピーク成分のうち、最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分は、上記疑似信号生成手段から伝送路を経て直接的に検出手段に入力される疑似信号に対応するものである。そして、２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分以降が、上記伝送路の出力側端部による疑似信号の反射成分に対応するものである、と考えられる。そこで、上記インパルス応答特性において、当該２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が存在する部分以降の部分を、上記反射経路に係る部分として特定するよう、当該反射経路特定手段を構成してもよい。或いは、インパルス応答特性において、上記２番目に大きいピーク成分が存在する部分を含む所定区間、例えば当該２番目に大きいピーク成分が存在する部分以降の部分でインパルス応答特性の絶対値が比較的に大きい区間等を、上記反射経路に係る部分として特定してもよい。
【００６４】
上記反射経路特定手段は、次のようにも構成できる。即ち、上記時間領域で表される同定伝達関数において、上記直接的成分に対応する最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点から、上記反射成分に対応する２番目に大きいピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点まで、の時間的な間隔は、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで到達するのに要する時間に、略相当する。そこで、上記最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点を基準とし、この基準時点から、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで到達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応する部分以降の部分、または当該時点に略対応する部分を含む所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定するよう、当該反射経路特定手段を構成してもよい。ここで、上記検出手段の検出部分を通過した疑似信号の一部が、伝送路の出力側端部で反射して再度検出手段の検出部分にまで到達するのに要する時間は、上記反射経路の距離とこの反射経路における疑似信号の伝搬速度（例えば平均速度）との関係から予測できる。具体的には、上記検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部までの距離の略２倍（即ち往復分）の距離を、この区間における疑似信号の伝搬速度（例えば平均速度）で除算することにより、当該時間を導出できる。
【００６５】
また、反射経路特定手段は、次のようにも構成できる。即ち、まず、上記時間領域で表される同定伝達関数において、上記基準時点から、上記疑似信号が上記検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して当該出力側端部において反射して折り返し再度上記検出手段の検出部分にまで達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応する部分を特定する。これにより、上記反射経路に係る部分を、大まかに特定し、所謂当たりを付ける。そして、この当たりを付けた部分を含む或る区間内、例えば当該当たりを付けた部分の前後付近において、ピーク・トゥー・ピーク値が最も大きいピーク成分を探し出し、この探し出したピーク成分の存在する部分以降の部分、または当該探し出したピーク成分の存在する部分を含む所定区間を、最終的に上記反射経路に係る部分として特定するよう、構成してもよい。
【００６６】
なお、上記排除実行手段は、所定の窓関数により、構成できる。この所定の窓関数としては、例えば一般に知られている矩形窓や指数窓、或いはガウス（Gauss）窓、ハニング（Hanning）窓、ハミング（Hamming）窓、二乗余弦（Raised cosine）窓、ブラックマン（Blackman）窓等の、各種窓関数がある。これら任意の窓関数を用いることにより、上記同定伝達関数を所定の形態に処理して、上記反射経路に係る部分を排除することができる。
【００６７】
【発明の実施の形態】
本発明を例えば上記能動型消音装置に応用する場合の一実施の形態について、各図を参照しながら説明する。図１に、本実施の形態の概略構成を示す。同図に示すように、本実施の形態は、上述した図１４に示す従来の消音装置において、ＬＭＳ演算部９による演算結果に応じてＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhを制御するタップ制御部１１を設けたものである。なお、これ以外の構成については、上記図１４に示す従来技術と同様であるので、これら同等な部分については同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６８】
即ち、まず、上述した従来技術と同様の手順により二次音路Ｃを同定する。そして、この二次音路Ｃの同定後、即ち現実の二次音路Ｃとこれを同定して得たＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとが略等価な状態において、当該同定伝達関数Ｃhに係る情報を、ＬＭＳ演算部９からタップ制御部１１に与える。これにより、タップ制御部１１は、二次音路Ｃの推定値である同定伝達関数Ｃhを認識する。タップ制御部１１は、この同定伝達関数Ｃhを、例えば逆フーリエ変換することにより、時間領域の関数に変換して、例えば図２に示すようなインパルス応答特性を得る。なお、タップ制御部１１が、ＬＭＳ演算部９から上記同定伝達関数Ｃhを直接時間領域で取り込むことができる場合には、これをそのまま利用してもよい。
【００６９】
同図に示すように、上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhのインパルス応答特性は、概ね２つの比較的に大きいピーク成分２０、３０を有する。これら各ピーク成分２０、３０は、それぞれ時間間隔Ｔ２を隔てて現れる。このうち、先に現れるピーク成分２０は、二次音路Ｃの同定時にスピーカ５から放出される同定音（疑似信号ｍk）が、上述した直接音路Ｃaを経て直接的にエラーマイクロホン６に入力される、所謂直接的成分、に相当する。一方、このピーク成分２０よりも遅れて現れるピーク成分３０は、上記エラーマイクロホン６の収音部分を通過した同定音の一部が、排気ダクト１の排出口１ａで反射して折り返し再度エラーマイクロホン６に入力される、所謂上述した反射成分、に対応する。
【００７０】
なお、上記各ピーク成分２０、３０間の時間的間隔Ｔ２は、上記同定音が、エラーマイクロホン６の収音部分を通過してから排気ダクト１の排出口１ａで反射して折り返し再度エラーマイクロホン６の収音部分にまで到達するのに要する時間、に相当する。また、各ピーク成分２０、３０の各ピーク・トゥー・ピークの絶対値Ｕa、Ｕ２を比較すると、直接的成分に対応するピーク成分２０の絶対値Ｕaの方が、反射成分に対応するピーク成分３０の絶対値Ｕ２よりも大きい（Ｕa＞Ｕ２）。これは、上記排気ダクト１の排出口１ａにおける音響反射率の大きさが１よりも小さく、即ち当該排出口１ａに到達した同定音がここで全て反射することはないからである。
【００７１】
タップ制御部１１は、上記インパルス応答特性のうち、上述した反射音路Ｐ２に係る部分を、特定する。この特定は、例えば当該インパルス応答特性に含まれる各ピーク成分のうち、上記ピーク・トゥー・ピーク値が２番目に大きいピーク成分３０を捉え、このピーク成分３０を含むそれ以降のインパルス応答特性を、反射音路Ｐ２に係る部分と見なすことで、実現できる。
【００７２】
また、これに代えて、例えば上記インパルス応答特性のうち、上記直接的成分に対応するピーク成分２０が現れる時点ｔ０を基準とし、この基準時点ｔ０から上記時間間隔Ｔ２を隔てた時点ｔ２、に対応する部分以降の部分を、上記反射音路Ｐ２に係る部分として特定してもよい。この時間間隔Ｔ２は、例えば当該反射音路Ｐ２の距離Ｌ２を、この反射音路Ｐ２内における同定音の平均伝搬速度で除算することにより、導出できる。
【００７３】
更に、上記反射音路Ｐ２に係る部分は、次の方法よっても特定できる。即ち、まず、上記インパルス応答特性において、上記基準時点ｔ０から上記時間間隔Ｔ２を隔てた時点ｔ２、に対応する部分を、概略的に特定する。これにより、上記反射音路Ｐ２に係る部分を、大まかに特定し、所謂当たりを付ける。そして、この当たりを付けた部分の例えば前後付近において、最もピーク・トゥー・ピーク値の大きい部分（即ち上記ピーク成分３０）を探し出し、この最も大きい部分以降の部分を、最終的に上記反射音路Ｐ２に係る部分として特定してもよい。このように、上記反射音路Ｐ２に係る部分を特定する方法は、いろいろあるが、これら以外の方法により、当該反射音路Ｐ２に係る部分を特定してもよい。
【００７４】
このようにインパルス応答特性のうち上記反射音路Ｐ２に係る部分を特定した後、タップ制御部１１は、この特定して得た反射音路Ｐ２に係る部分を排除する。具体的には、例えば、当該インパルス応答特性のうち、上記ピーク成分３０が現れる時点ｔ２以降の部分、または当該時点ｔ２よりも少し前の時点ｔaからそれ以降の部分、について、これらの部分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を、全て零（０）に置換する。この置換は、例えば一般に知られている矩形窓や指数窓等の窓関数で上記インパルス応答特性を処理することにより、実現できる。また、当該窓関数として、例えばガウス窓やハニング窓等の所定の特性を有する窓を用いれば、上記インパルス応答特性を所定の形態に加工することもできる。
【００７５】
上記のように時点ｔ２またはｔa以降の部分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を全て零に置換するのではなく、上記ピーク成分３０を含む所定区間のみ、例えば上記時点ｔa以降の部分でインパルス応答特性の絶対値Ｕが比較的に大きく、換言すれば反射音路Ｐ２による影響が比較的に大きいと思われる区間Ｔpのみ、に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を、零（０）に置換するようにしてもよい。このようにすれば、上記時点ｔ２またはｔa以降の部分に対応するフィルタタップのフィルタ係数ｃhk(i)を全て零に置換する場合に比べて、当該置換処理に係る時間を短縮できると共に、タップ制御部１１の負担を軽減できる。これは、特に上記フィルタタップのタップ長が長いほど、有効である。
【００７６】
また、上記のようにフィルタ係数ｃhk(i)を零に置換するのではなく、上記反射音路Ｐ２に係る部分に対応するフィルタタップを削除することにより、当該反射音路Ｐ２に係る部分を排除してもよい。具体的には、上記時点ｔ２またはｔa以降の部分に対応するフィルタタップを全て削除して、このフィルタタップのタップ長を上記時点ｔ２またはｔaまでの長さとする。
【００７７】
そして、上記のように反射音路Ｐ２に係る部分を排除した後、タップ制御部１１は、当該反射音路Ｐ２に係る部分を排除して得た時間領域の伝達関数を、ＦＩＲフィルタ７に設定し直す。これにより、ＦＩＲフィルタ７には、上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhのうち、反射音路Ｐ２に係る部分（即ち上述したＰ２h）を排除して、上述した直接音路Ｃaに係る部分のみを同定して得たのと等価な伝達関数、所謂上述したＣahが、設定される。なお、ＦＩＲフィルタ７に代えて、ＩＩＲ（Infinite Impulse
Response：巡回）型のディジタルフィルタを用いてもよい。また、当該ＦＩＲフィルタ７の代わりに、周波数領域で処理を行うフィルタを用いてもよい。この場合、上記時間領域の伝達関数Ｃahを、例えばフーリエ変換する等、所定の変換処理を施すことにより、周波数領域の関数に変換した後、この周波数領域の関数を、上記ＦＩＲフィタ７の代わりに配置した周波数領域で処理を行うフィルタに、設定する。
【００７８】
なお、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除する方法として、例えば上記ＦＩＲフィルタ７のタップ長を制限する方法を採用する場合には、二次音路Ｃを同定する度に、当該ＦＩＲフィルタ７のタップ長を元のタップ長に戻す。そして、このように元のタップ長に戻した状態で、二次音路Ｃを同定し直し、この同定後に、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除すべくＦＩＲフィルタ７のタップ長を制限するようにしてもよい。このようにすれば、二次音路Ｃを同定する毎に反射音路Ｐ２が変化しても、この変化に十分に対応でき、正確な同定を実現できる。
【００７９】
上記のように、本実施の形態においては、本来、上記反射音路Ｐ２をも含む二次音路Ｃ全体を補償するためのＦＩＲフィルタ７に対して、直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを設定する。即ち、上記反射音路Ｐ２に係る部分については、当該ＦＩＲフィルタ７による補償の対象外となる。従って、例えば上記ＦＩＲフィルタ７により上記反射音路Ｐ２をも含む二次音路Ｃ全体を補償する場合に比べて、当該消音装置による消音効果が低下する可能性が有り得る。しかし、本実施の形態によれば、上記反射音路Ｐ２が例えば排気ダクト１内の温度変化等の環境変化により大きく変化しても、元々当該反射音路Ｐ２を補償する手段（即ち上述したＰ２h）が存在しないので、これら両者Ｐ２及びＰ２hが乖離することはない。従って、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃahが上記直接音路Ｃaと或る程度近似している状態にある限り、少なくとも上記反射音路Ｐ２の影響により、消音装置の制御系が発散することはなく、安定した消音効果を期待できる。このことについて、以下、数式等を交えてより論理的に説明する。
【００８０】
即ち、本実施の形態においては、上記反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hをＰ２h＝０とするので、上述した数１４で表される位相誤差θは、次の数１５で表される。
【００８１】
【数１５】
この数１５の関係を複素平面上に表した一例を、図３に示す。同図に示すように、上記反射音路Ｐ２は、上述した図１５と同様、実軸上における１を中心としかつ半径が１よりも小さい円の円周上を回転する。ここで、当該反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hについては、上記のようにＰ２h＝０であるので、数１５からも明らかなように、上記位相誤差θは、当該数１５における［１＋Ｐ２］の偏角∠（１＋Ｐ２）に略等しい（θ≒∠（１＋Ｐ２））。そして、上記のように当該反射音路Ｐ２の絶対値｜Ｐ２｜が１よりも小さいこと、換言すれば当該反射音路Ｐ２（上記円）が虚軸（Ｉm）よりも正実数側（即ち第１象限または第４象限）に位置すること、を鑑みると、上記位相誤差θの絶対値は、必ずπ／２よりも小さい値（｜θ｜＜π／２）となる。このように、本実施の形態によれば、上記位相誤差θは、常に「｜θ｜＜π／２」という条件を満足するので、少なくとも当該消音装置の制御系が発散するのを防止でき、常に安定した消音効果を期待できる。
【００８３】
なお、上記は、飽くまでＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃahが現実の直接音路Ｃaと略等価（Ｃah≒Ｃa）である場合についての説明である。従って、実際の上記位相誤差θには、次の数１６に示すように、上記ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃahと現実の直接音路Ｃaとの位相差も含まれる。
【００８４】
【数１６】
ただし、上述したように、例えばスピーカ５の音波放射面からエラーマイクロホン６の収音部分まで間の距離Ｌaが比較的に短い場合には、例えば排気ダクト１内に温度変化等が生じたとしても、消音対象としている比較的に低い周波数に関して、上記直接音路Ｃaは然程変化しないものと考えられる。従って、上記数１６で表される位相誤差θの絶対値は、「｜θ｜＜π／２」という条件を十分に満足し、安定した消音効果が期待できると考えられる。
【００８６】
なお、本実施の形態において、リファレンスマイクロホン１が、特許請求の範囲に記載の第１の検出手段に対応し、エラーマイクロホン６が、特許請求の範囲に記載の検出手段及び第２の検出手段に対応する。そして、適応フィルタ３が、特許請求の範囲に記載の適応フィルタ手段に対応し、ＬＭＳ演算部４が、特許請求の範囲に記載の適応フィルタ制御手段に対応する。そして、排気音が、特許請求の範囲に記載の被制御信号に対応し、制御音が、特許請求の範囲に記載の制御用信号に対応する。また、一次音路Ｐ、二次音路Ｃ及び反射音路Ｐ２が、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１の伝達関数、第２の伝達関数及び反射経路に対応する。
【００８７】
更に、疑似信号発生器８が、特許請求の範囲に記載の疑似信号生成手段に対応する。そして、ＦＩＲフィルタ７が、特許請求の範囲に記載のディジタルフィルタ手段に対応し、このＦＩＲフィルタ７、ＬＭＳ演算部９及び比較器１０から成る部分が、特許請求の範囲に記載の同定フィルタ制御手段に対応する。そして、タップ制御部１１が、特許請求の範囲に記載の反射経路関数排除手段及び伝達関数設定手段に対応する。
【００８８】
なお、本実施の形態における適応フィルタ３及びＦＩＲフィルタ７は、例えばＤＳＰにより構成できる。そして、これらを制御する各ＬＭＳ演算部４、９は、例えばＣＰＵにより構成できる。なお、これら各ＬＭＳ演算部４、９により各フィルタ３、７の各伝達関数Ｗk、Ｃhkを制御するのに、ＬＭＳアルゴリズムを用いたが、これ以外の適応制御アルゴリズムを用いてもよい。特に、ＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhkについては、一般に知られているＭ系列信号を用いた相関法により更新制御を行えば、極めて簡単な構成でかつ高速に、当該更新制御（即ち、二次音路Ｃを同定）を実現できる。また、本実施の形態において新たに追加したタップ制御部１１についても、ＣＰＵにより構成できる。従って、本実施の形態において当該フィルタ制御手段１１を追加しても、消音装置全体が大型化したり、極端に高コスト化したりすることはない。このフィルタ制御手段１１は、ＬＭＳ演算部９に内蔵することもできる。
【００８９】
更に、本実施の形態では、本発明を能動型消音装置に応用する場合について説明したが、これに限らない。例えば、一般に知られているエコーキャンセラ等の他の雑音除去装置についても、本発明を応用できる。更に、上記二次音路Ｃ（直接音路Ｃa）等のような任意の信号伝送路の伝達関数を同定することを目的とする装置にも、本発明を応用できる。
【００９０】
【実施例】
本実施の形態の実施例として、本実施の形態による効果を立証するための実験を２つ行なったので、以下に説明する。
【００９１】
［第１の実験について］
第１の実験として、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ２が変化しても、少なくとも消音装置の制御系が発散することはない。」、ということを立証するための実験を行なった。なお、当該制御系が発散するか否かは、上述した公比GRを評価することにより判断する。図４に、この第１の実験において実際に使用した模型の概略構成を示す。
【００９２】
同図に示すように、この模型は、上記図１に示す消音装置を模擬したもので、排気ダクト１として、両端１ａ、１ｃが開口した円筒状の塩化ビニルパイプを、用いたものである。そして、このビニルダクト１の一端（同図における左側端部）１ｃに、当該一端１ｃからビニルダクト１内に音波を放出する状態に騒音源スピーカ５０を設け、このスピーカ５０に対して、信号発生装置５１から騒音信号ｘkを供給し、これにより、当該スピーカ５０から放出される音波を上記排気音として代用する。また、本第１の実験では、信号発生装置５１の発生する騒音信号ｘkを、図１におけるリファレンスマイクロホン２の出力信号としても代用し、これをコントローラ５２に供給する。
【００９３】
コントローラ５２は、図１における各フィルタ３、７、各ＬＭＳ演算部４、９、疑似信号発生器８、加算器１０及びタップ制御部１１から成る部分を、内蔵したもので、これに供給される上記騒音信号ｘkは、当該コントローラ５２内に内蔵されている（図４には示さない）各フィルタ３、７に入力される。コントローラ５２（適応フィルタ３）は、この騒音信号ｘkに対して上述した数１に示す畳み込み演算を施し、その処理後の信号ｙkを、二次音源スピーカ５に入力する。なお、本第１の実験においては、スピーカ５をビニルダクト１に対して直接結合させるのではなく、当該ビニルダクト１から分岐した状態の所謂枝管５３を介して、これらスピーカ５とビニルダクト１とを結合している。この枝管５３もまた、ビニルダクト１と同様の塩化ビニルパイプ製である。
【００９４】
そして、ビニルダクト１内における上記枝管５３との結合部分（スピーカ５の放出する制御音とビニルダクト１内を伝搬する騒音との干渉点）と他端（同図における右側端部）１ａとの間であって、当該ビニルダクト１と枝管５３との結合部分寄りの位置に、エラーマイクロホン６を設ける。そして、このエラーマイクロホン６の出力信号ｅkを、上記コントローラ５２に供給し、詳しくは当該コントローラ５２に内蔵されている（図４には示さない）ＬＭＳ演算部４と加算器１０とに入力する。
【００９５】
なお、上記ビニルダクト１を構成する塩化ビニルパイプは、その内径が７１ｍｍのものであって、当該ビニルダクト１の全長Ｌは、Ｌ＝５５１１ｍｍである。そして、このビニルダクト１の一端（騒音源スピーカ５０の音波放射面）１ｃから上記枝管５３との結合部分までの距離、即ち主一次音路Ｐ１の音路長Ｌ１は、Ｌ１＝２２７０ｍｍであり、当該ビニルダクト１と枝管５３との結合部分からエラーマイクロホン６の収音部分までの距離Ｌaは、Ｌa＝１７７ｍｍである。更に、当該エラーマイクロホン６の収音部分からビニルダクト１の他端１ａまでの距離、即ち反射音路Ｐ２の略１／２の音路長Ｌ２／２は、Ｌ２／２＝３０６４ｍｍである。そして、枝管５３長さ寸法Ｌsは、Ｌs＝１４８ｍｍである。この枝管５３の長さ寸法Ｌsと、上記ビニルダクト１と枝管５３との結合部分からエラーマイクロホン６の収音部分までの距離Ｌaとの和（Ｌs＋Ｌa）が、概ね直接音路Ｃaの音路長に対応する。
【００９６】
上記構成において、まず、二次音路Ｃを十分に同定する。そして、この同定終了後、ビニルダクト１の上記反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２を、Ｌ２／２＝３０６４ｍｍからＬ２／２＝２０４３ｍｍに変更し、これにより、例えばビニルダクト１内の環境変化により当該反射音路Ｐ２（当該区間Ｌ２における音響的距離）が変化した状態を、シミュレートする。なお、直接音路Ｃa（即ち、音路長［Ｌs＋Ｌa］）については、不変とする。
【００９７】
上記状態においては、現実の反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２がＬ２／２＝２０４３ｍｍであるにも係らず、上記ＦＩＲフィルタ７には、当該反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２がＬ２／２＝３０６４ｍｍであるときの同定伝達関数Ｃh（＝Ｃah（１＋Ｐ２h））が、設定されている状態にある。即ち、現実の二次音路Ｃと、これを補償するためのＦＩＲフィルタ７の伝達関数Ｃhとでは、それぞれを構成する直接音路Ｃa、Ｃahに係る部分については互いに等価（Ｃa＝Ｃah）であるものの、上記反射音路Ｐ２、Ｐ２hに係る部分ついては乖離している状態（Ｐ２≠Ｐ２h）にある。この状態で、上述した数１２に基づいて、公比GRの絶対値を導出する。その結果を、図５（ａ）に示す。なお、この導出に際しては、数１２におけるステップ・サイズ・パラメータμwをμw＝０．００５とし、疑似信号｜Ｘk｜を｜Ｘk｜＝１として、当該導出を行った。
【００９８】
この図５（ａ）から明らかなように、現実の反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとが乖離している場合には、所々の周波数（消音対象周波数）ｆにおいて、例えばｆ＝８０Ｈｚ、４０５Ｈｚ、４４０Ｈｚ、４９０Ｈｚ及び５９５Ｈｚにおいて、公比GRの絶対値が１を超える（｜GR｜＞１）ことが判る。従って、これらの周波数ｆにおいては、制御系が発散する可能性があることが予想される。
【００９９】
次に、上記反射音路Ｐ２に係る音路長Ｌ２がＬ２／２＝３０６４ｍｍであるときに二次音路Ｃを同定して得た同定伝達関数Ｃhから、当該反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除し、これによって、直接音路Ｃaのみを同定したのと略等価な伝達関数Ｃahを求める。なお、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hの排除は、例えば上述した矩形窓により、ＦＩＲフィルタ７を構成する各タップのうち、９２タップ目（上述した時間ｔaに換算するとｔa＝約１５ｍｓ：サンプリング周波数ｆs＝６１３３Ｈｚ）以降のタップに係る各フィルタ係数ｃhk(i)を、全て零に置換することによって、実現する。そして、この求めて得た伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定し、この状態で、上記数１２に基づいて、公比GRの絶対値を導出する。その結果を、図５（ｂ）に示す。ここでも、ステップ・サイズ・パラメータμwをμw＝０．００５とし、疑似信号｜Ｘk｜を｜Ｘk｜＝１として、上記公比｜GR｜の絶対値を導出した。
【０１００】
この図５（ｂ）に示すように、上記同定伝達関数Ｃhから反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除して、直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合には、上記公比GRの絶対値が１を超える周波数ｆは存在しない、という結果が得られた。従って、いずれの周波数ｆにおいても、制御系は発散せず、安定した消音効果を期待できる。
【０１０１】
ただし、上記図５（ａ）及び図５（ｂ）に表示されている全周波数帯域にわたって、上記公比GRの絶対値を全体的に観察すると、その平均値は、図５（ａ）の場合の方が図５（ｂ）の場合よりも小さい、という感がある。これは、上述したように、本実施の形態のように直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合には、制御系の発散を確実に防止することはできるものの、その反面、上記反射音路Ｐ２を補償すべく手段を備えていないので、当該反射音路Ｐ２を相殺することができず、その分、上記公比GRの絶対値が大きくなるものと考えられる。なお、この公比GRの絶対値が、大きいほど、制御系の収束速度は遅くなるが、当該公比GRの絶対値が１よりも小さい限り、確実に消音効果を得ることができる。
【０１０２】
本第１の実験では、上記図４に示す模型を使用するのと同様な条件を、計算機によりシミュレートすることも試みた。このシミュレーションにより上記公比GRの絶対値を求めた結果を、図６に示す。なお、同図において、（ａ）が、現実の反射音路Ｐ２と、ＦＩＲフィルタ７に設定されている当該反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hと、が乖離している場合の、シミュレーション結果である。そして、同図（ｂ）が、上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合の、シミュレーション結果である。
【０１０３】
同図からも明らかなように、現実の反射音路Ｐ２とその推定値Ｐ２hとが乖離している場合（同図（ａ）の場合）には、所々の周波数ｆにおいて公比GRの絶対値が１を超えてしまう。一方、上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合には、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいても上記公比GRの絶対値が１を超えることはない。そして、この公比GRの絶対値を全体的に見ると、同図（ｂ）の場合に比べて、同図（ａ）の場合の方が小さい、という上記図４に示す模型を使用しての実験結果（即ち図５のグラフ）と略同様の結果が得られた。
【０１０４】
更に、図７及び図８に、それぞれ、現実の反射音路Ｐ２とＦＩＲフィルタ７に設定されている当該反射音路Ｐ２の推定値Ｐ２hとが乖離している場合と、上記直接音路Ｃaのみに係る伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合とでの、上記各公比GRの絶対値を、複素平面に表した図を示す。なお、各図において、（ａ）は、上記図４に示す模型を使用して実験を行った結果を示すデータ、（ｂ）は、計算機によるシミュレーション結果のデータである。
【０１０５】
これら各図に示すように、上記図４に示す模型を使用しての実験においても、計算機によるシミュレーションにおいても、上記公比GRの絶対値は略同様な軌跡を示す。これは、まさしく、本実施の形態の技術的根拠、即ち上記二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhのうち、上記反射音路Ｐ２に係る部分Ｐ２hを排除して直接音路Ｃaのみに係る部分Ｃahを導出し、これを上記ＦＩＲフィルタ７に設定すれば、少なくとも消音装置の制御系が発散するのを防止できる、という理論、の正当性を証明するデータであると言える。なお、図７及び図８の各（ａ）と（ｂ）とにおいて、それぞれの目盛りの値が異なるのは、上記模型による実験と、計算機によるシミュレーションとで、アンプゲイン等の諸条件が異なるためである。
【０１０６】
［第２の実験について］
第２の実験として、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ２が変化しても、常に安定した消音効果が得られる。」、ということを立証するための実験を行なった。なお、当該消音効果が得られるか否かは、エラーマイクロホン６の出力するエラー信号ｅkの信号レベルｅを評価することにより判断する。
【０１０７】
即ち、まず、上記図１に示す消音装置と同様の制御系を、計算機によりシミュレートして形成する。ここで、排気ダクト１内におけるリファレンスマイクロホン２からエラーマイクロホン６までの間の主一次音路Ｐ１を、２０タップ目に値１のインパルスを有する所謂単純遅延とする。一方、二次音路Ｃについては、図９（ａ）に示すように、二次音源スピーカ５から放出された同定音が、１０タップ目に値１でエラーマイクロホン６の収音部分に到達した後、排気ダクト１の排出口１ａにおいて反射して、最終的に２０タップ目に値−０．９で再度エラーマイクロホン６の収音部分にまで戻ってくる、というモデルをシミュレートする。
【０１０８】
そして、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃh（＝Ｃ）を設定し、この状態で、適応消音動作を計算機上で実行する。これとは別に、上記図９（ａ）に示すインパルス応答特性のうち、上記２０タップ目に値−０．９で現れる反射成分（Ｐ２）を排除したのと等価な伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定し、この状態で、適応消音動作を計算機上で実行する、というシミュレーションを行なう。そして、これら各条件による消音効果を、エラー信号Ｅkのレベルに基づいて、評価する。
【０１０９】
なお、上記反射成分Ｐ２の排除は、上記２０タップ目の値（−０．９）を零に置換する（換言すれば１０タップ目以外の各タップの値を零とする）ことにより、実現する。また、上記適応消音動作に係る各パラメータの設定条件は、次の通りとする。即ち、適応フィルタ３のタップ長wtapを、wtap＝１２８とし、ＦＩＲフィルタ７のタップ長ctapを、ctap＝１２８とする。また、これら各フィルタ３、７により疑似信号ｘkを処理する際に、一時的に当該疑似信号ｘk（データ）を保存しておくための所謂入力バッファについても、そのバッファ長ｂをｂ＝１２８とする。更に、ステップ・サイズ・パラメータμwについては、μw＝０．１と比較的に大き目の値に設定する。このようにステップ・サイズ・パラメータμwの値を大き目の値に設定するのは、上記シミュレーション結果（消音効果）を短時間で確認するためである。そして、これらの条件の下、上述した数２に基づいて、厳密には当該数２を周波数領域で表した演算式に基づいて、適応フィルタ３のフィルタ係数Ｗkを更新する。
【０１１０】
図１０に、上記フィルタ係数Ｗkの更新処理を４回実行したときのシミュレーション結果を示す。なお、同図において、（ａ）が、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃh（＝Ｃ）を設定した場合のシミュレーション結果である。そして、同図（ｂ）が、当該インパルス応答特性Ｃのうち上記反射成分Ｐ２を排除したのと等価な伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定した場合のシミュレーション結果である。なお、各図の横軸の値は、周波数（消音対象周波数）ｆをタップ長換算した値を示し、縦軸の値は、上記エラー信号ｅkの信号レベルｅを周波数領域で表した値を示す。
【０１１１】
同図（ａ）に示すように、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃhと、現実の二次音路Ｃとが等価な場合（Ｃh＝Ｃ）には、いずれの周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなること（即ち制御系が発散すること）がなく、しかも、最大で−４０ｄＢ強という非常に大きな消音効果が得られる。一方、現実の二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定したのと等価な伝達関数ＣahをＦＩＲフィルタ７に設定した場合にも、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなることはない。しかし、この同図（ｂ）の場合には、ＦＩＲフィルタ７に設定されている伝達関数Ｃhと現実の二次音路Ｃとが、必ずしも等価ではない（Ｃh≠Ｃ）ため、同図（ａ）の場合ほど大きな消音効果を期待することはできない。ただし、最大で−２０ｄＢ近い消音効果が得られることは、明らかである。
【０１１２】
次に、図９（ｂ）に示すように、排気ダクト１の排出口１ａにおいて反射した同定音が、１９タップ目に値−０．９でエラーマイクロホン６の収音部分にまで戻ってくる、という二次音路Ｃのモデルをシミュレートする。即ち、同図（ａ）のモデルと比較して、当該反射成分が現れるタップ数を２０タップから１９タップに１タップずらすことにより、例えば排気ダクト１内の環境変化等により上記反射音路Ｐ２が変化した状態を、シミュレートする。そして、ＦＩＲフィルタ７に設定する伝達関数や、各フィルタ３、７の各タップ長wtap、ctap等については、前回と全く同じ条件で、適応消音動作を実行する。
【０１１３】
図１１に、この図９（ｂ）のモデルについてフィルタ係数Ｗkの更新処理を４回実施したときのシミュレーション結果を示す。なお、同図において、（ａ）が、ＦＩＲフィルタ７に、上記図９（ａ）と全く同様のインパルス応答特性を有する伝達関数Ｃhを設定した場合のシミュレーション結果である。そして、この図１１の（ｂ）が、上記１０タップ目以外の各タップの値を全て零とした伝達関数Ｃahを、ＦＩＲフィルタ７に設定した場合のシミュレーション結果である。
【０１１４】
上記図１１（ａ）から明らかなように、反射音路Ｐ２が変化したにも係らず、未だ当該変化前の二次音路Ｃと等価な伝達関数ＣhがＦＩＲフィルタ７に設定されている場合には、周波数によってはエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなり、即ち制御系が発散傾向になることが判る。一方、ＦＩＲフィルタ７に、現実の二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定したのと等価な伝達関数Ｃahが設定されている場合には、同図（ｂ）に示すように、いずれの周波数ｆにおいてもエラーレベルＥが元のレベルよりも大きくなることはなく、上記図１０（ｂ）の場合と略同様な消音効果が得られることが判る（ただし、消音効果がピークとなる周波数ｆは異なる）。
【０１１５】
このように、第１の実験、及び第２の実験により、「本実施の形態によれば、反射音路Ｐ２が変化しても、少なくとも消音装置の制御系が発散することはなく、常に安定した消音効果が得られる。」、という本実施の形態の効果を確認できた。
【０１１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の能動型雑音除去装置は、第２の伝達関数を補償するためのディジタルフィルタ手段を有するfiltered-x LMSアルゴリズム構成の制御系において、当該第２の伝達関数を同定して得た伝達関数のうち、反射経路に係る部分を排除して、これを当該ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する。これにより、少なくとも上記反射経路の影響により、能動型雑音除去装置の制御系が発散するのを防止でき、常に安定した雑音除去動作を実現できる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を能動型消音装置に応用する場合の一実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】 同実施の形態において、二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを時間領域で表したインパルス応答特性図である。
【図３】 同実施の形態の制御系に対する反射音路の影響を示す複素平面図である。
【図４】 同実施の形態の実施例として、同実施の形態による効果を立証するための第１の実験において使用した模型の概略構成を示す図である。
【図５】 図５の模型による実験結果を示す図である。
【図６】 図５の模型を使用するのと同様の実験を、計算機によりシミュレートした結果である。
【図７】 図５の模型による実験結果と、計算機によるシミュレーション結果と、の比較データであって、反射音路Ｐを含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用いた場合のデータである。
【図８】 図７とは別の条件下での、図５の模型による実験結果と、計算機によるシミュレーション結果と、の比較データであって、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用いた場合のデータである。
【図９】 同実施の形態の実施例として、同実施の形態による効果を立証するための第２の実験におけるシミュレーションの条件を模式的に示す図である。
【図１０】 同第２の実験によるシミュレーション結果を示す図で、（ａ）は、反射音路Ｐ２を含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用い、二次音路Ｃと伝達関数Ｃhとが等しい条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、（ｂ）は、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用い、二次音路Ｃと伝達関数Ｃhとが等しい条件下、即ち直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとが等しい条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、である。
【図１１】 同第２の実験によるシミュレーション結果を示す図で、（ａ）は、反射音路Ｐ２を含む二次音路Ｃを同定して得た伝達関数Ｃhを用い、直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとは等しいが、反射音路Ｐ２と伝達関数Ｐ２hとが異なる条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、（ｂ）は、二次音路Ｃのうち直接音路Ｃaのみを同定して得たのと等価な伝達関数Ｃahを用い、直接音路Ｃaと伝達関数Ｃahとが等しく、かつ、現実の反射音路Ｐ２を変化させるという条件下で、適応消音動作を実行した場合のシミュレーション結果、である。
【図１２】 従来の能動型消音装置の概略構成図である。
【図１３】 図１２の構成において、二次音路を同定するための部分を抜粋した図である。
【図１４】 図１２の構成において、反射音路Ｐ２が形成される場合を示す図である。
【図１５】 図１４の制御系において、当該制御系に対する反射音路の影響を示す複素平面図である。
【符号の説明】
１ 排気ダクト
２ リファレンスマイクロホン
３ 適応フィルタ
４ ＬＭＳ演算部
５ 二次音源スピーカ
６ エラーマイクロホン
７ ＦＩＲディジタルフィルタ
８ 疑似信号発生器
９ ＬＭＳ演算部
１１ タップ制御部
Ｐ１ 主一次音路
Ｐ２ 反射音路
Ｃa 直接音路
Claims (6)
- 第１の伝達関数を有する伝送路に入力される被制御信号を検出する第１の検出手段と、
上記伝送路の途中において該伝送路内を伝搬する信号を検出する第２の検出手段と、
上記第１の検出手段の出力信号を処理し、この処理して得た制御用信号を、上記伝送路内における上記第１及び第２の各検出手段間の或る地点に放出する適応フィルタ手段と、
上記第１の検出手段の出力信号をディジタルフィルタ手段により処理した後の信号と上記第２の検出手段の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記適応フィルタ手段の伝達関数と、この適応フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て上記第２の検出手段の検出部分までの間に存在する第２の伝達関数と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、上記適応フィルタ手段の伝達関数を制御する適応フィルタ制御手段と、
疑似信号を生成して上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段と、
上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間に介在して上記第２の伝達関数を補償する上記ディジタルフィルタ手段を含み、該ディジタルフィルタ手段に上記疑似信号を入力して、該ディジタルフィルタ手段により該疑似信号を処理した後の信号とそのときの上記第２の検出手段の出力信号とが近似する状態に、上記疑似信号と上記第２の検出手段の出力信号とに基づいて該ディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御することにより上記第２の伝達関数を同定する同定フィルタ制御手段と、
この同定フィルタ制御手段によって同定して得た同定伝達関数のうち、上記疑似信号が上記第２の検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端部において反射して折り返し再度該第２の検出手段により検出されるまでの反射経路に係る部分、を排除する反射経路関数排除手段と、
この反射経路関数排除手段によって上記同定伝達関数から上記反射経路に係る部分を排除した後の伝達関数を、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数として設定する伝達関数設定手段と、
を具備する能動型雑音除去装置。 - 上記反射経路関数排除手段は、
上記同定伝達関数を時間領域で表す手段を有し、
この時間領域で表される同定伝達関数において、上記反射経路に係る部分を特定する反射経路特定手段と、
上記時間領域で表される同定伝達関数を構成するフィルタタップのうち、少なくとも上記反射経路特定手段によって特定して得た上記反射経路に係る部分のフィルタタップのフィルタ係数を概略零に置換し、または、少なくとも該反射経路に係る部分以降のフィルタタップを削除することにより、上記同定伝達関数から該反射経路に係る部分を排除する排除実行手段と、
から成る、請求項１に記載の能動型雑音除去装置。 - 上記反射経路特定手段は、上記時間領域で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含まれるピーク成分のうちピーク・トゥー・ピーク値が２番目に大きいピーク成分の存在する部分以降の部分、または該２番目に大きいピーク成分の存在する部分を含む所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定する状態に構成された、請求項２に記載の能動型雑音除去装置。
- 上記反射経路特定手段は、上記時間領域で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含まれるピーク成分のうち最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点を基準として、この基準時点から、上記疑似信号が上記第２の検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端部において反射して折り返し再度上記第２の検出手段の検出部分にまで達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応する部分以降の部分、または該時点に略対応する部分を含む所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定する状態に構成された、請求項２に記載の能動型雑音除去装置。
- 上記反射経路特定手段は、上記時間領域で表される同定伝達関数において、該同定伝達関数に含まれるピーク成分のうち最大のピーク・トゥー・ピーク値を有するピーク成分が現れる時点を基準として、この基準時点から、上記疑似信号が上記第２の検出手段の検出部分から上記伝送路の出力側端部にまで伝搬して該出力側端部において反射して折り返し再度上記第２の検出手段の検出部分にまで達するのに要する時間を隔てた時点、に略対応する部分を含む或る区間内で最もピーク・トゥー・ピーク値の大きいピーク成分が存在する部分、以降の部分、または該或る区間内で最も大きいピーク成分が存在する部分、を含む所定区間を、上記反射経路に係る部分として特定する状態に構成された、請求項２に記載の能動型雑音除去装置。
- 上記排除実行手段は、所定の窓関数により、上記同定伝達関数のうち少なくとも上記反射経路に係る部分を排除する状態に構成された、請求項２に記載の能動型雑音除去装置。
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