JP5042083B2

JP5042083B2 - 能動騒音制御方法および能動騒音制御装置

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Publication number: JP5042083B2
Application number: JP2008067908A
Authority: JP
Inventors: 敦仁矢野; 勝木村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2028-03-17
Also published as: JP2009223028A

Description

この発明は、騒音に対して別の音波を作成し、音波干渉させることにより騒音を抑制する能動騒音制御方法および能動騒音制御装置に関するものである。

人工的な音波を用いて能動的に騒音を抑制する技術として、能動騒音制御技術が知られている。この技術は、抑制する対象となる騒音と逆位相の打消音を人工的に生成し、空間上で打消音を騒音に重ね合わせることにより騒音を抑制するものである。

ただし、多くの場合、抑制効果が得られる空間は限定されていた。例えば、特定の受音点において、抑制対象の騒音とは完全に逆位相の打消音を発生させたとしても、この受音点から離れた地点にある別の受音点では、騒音と打消音との位相がずれて騒音抑制効果が得られないことがあった。能動騒音制御による騒音抑制効果が有効な範囲は、騒音と打消音の音源位置、空間の音響特性、音波の周波数等によって決まる。そして、特に波長の短い高域の音になるに従って、効果が有効な範囲は狭くなりやすい。

この問題を解決するために、例えば非特許文献１には、多チャンネルＡＮＣ（ＡｃｔｉｖｅＮｏｉｓｅＣｏｎｔｒｏｌ）によって任意の複数の受音点において同時に騒音を制御する技術が開示されている。従来の多チャンネルＡＮＣに使用されるＭＥＦＸ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＥｒｒｏｒＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ）アルゴリズムは、１個の打消音源に対して、騒音を制御したい受音点と同数の適応フィルタを用い、受音点毎の打消音を生成させていた。そのため、多チャンネルＡＮＣシステムでは、ＭＥＦＸアルゴリズムが実時間処理に要する演算量が一般的な音響信号処理による演算量と比較して非常に多くなる。

他方、能動騒音制御装置における演算量の低減を図るために、例えば特許文献１には、ＣＴＣ（ＣｒｏｓｓＴａｌｋＣａｎｃｅｌｌｅｒ、クロストークキャンセラ）を用いた２チャンネルＡＮＣによって騒音を抑制すると共に、打消音同士の干渉を抑制する技術が開示されている。これは、ユーザの左右の耳元に２つのスピーカを配置し、ＣＴＣ処理によってスピーカ相互のクロストークを抑制すると共に、各スピーカから打消音を再生することによって騒音を抑制するものである。ＣＴＣを用いた２チャンネルＡＮＣシステムでは、打消音同士の干渉をＣＴＣによって抑えることができるため、２チャンネルＡＮＣを並列した２つの１チャンネルＡＮＣとして構成することができる。このため、ＣＴＣを備えた２チャンネルＡＮＣは、ＭＥＦＸアルゴリズムに比べて適応フィルタ数を少なくすることができ、その結果として演算量を低く抑えることができる。

辻井重男編著、ディジタル信号処理シリーズ１０「適応信号処理」昭晃堂、（第５９−６３、図３．１２、図３．１３）特開２００７−３９９４号公報（段落番号００２８−００３４、図３）

従来の能動騒音制御方法および能動騒音制御装置は以上のように構成されているので、非特許文献１に開示された多チャンネルＡＮＣを用いる能動騒音制御装置は、高速な演算処理装置を要し、その分装置化コストが増大するという課題があった。

また、演算量の低減を図った特許文献１に開示されたＣＴＣを用いた２チャンネルＡＮＣシステムでは、ＣＴＣによって抑制できるクロストーク量に限界があり、クロストーク成分の消し残りの残差が必ず現れてしまう。特にユーザの受音点がＣＴＣの想定した標準位置から外れた場合、クロストーク成分の位相とこれをキャンセルするための音波の位相とが合わなくなることによって、この残差が著しく増大する性質がある。このため、ＣＴＣを用いた従来のＡＮＣシステムは、ＣＴＣの残差によってＡＮＣの騒音抑制効果そのものが制限され、また、その抑制効果範囲も限定されるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、演算量を低減すると共に、騒音抑制効果が有効な範囲の広い能動騒音制御方法および能動騒音制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係る能動騒音制御方法は、各受音点における打消し後の残差音を残差信号として収音する残差検出ステップと、各受音点における残差信号の残差和信号および残差差信号を生成する残差信号変換ステップと、残差和信号が最小となるように参照信号を処理して打消対象音を打消すための第１の制御信号を生成する第１制御信号生成ステップと、残差差信号が最小となるように参照信号を処理して打消対象音を打消すための第２の制御信号を生成する第２制御信号生成ステップと、１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、第１の制御信号と第２の制御信号を加算してなる第１の打消音信号および第１の制御信号と第２の制御信号を減算してなる第２の打消音信号を生成する打消音波生成ステップとを備えたものである。

この発明によれば、各受音点における打消し後の残差音を残差信号として収音して残差和信号および残差差信号を生成し、残差和信号および残差差信号が最小となるように参照信号を処理して打消対象音を打消すための第１の制御信号および第２の制御信号をそれぞれ生成し、１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、第１の制御信号と第２の制御信号を加算してなる第１の打消音信号および第１の制御信号と第２の制御信号を減算してなる第２の打消音信号を生成するようにしたので、演算量を低減すると共に、騒音抑制効果が有効な範囲の広い能動騒音制御が可能である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示す能動騒音制御装置は、打消し対象とする騒音を参照信号Ｘ（ｎ）に変換して出力する騒音参照マイク１、参照信号Ｘ（ｎ）を濾波して和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）を生成する第１ＡＮＣ部（第１制御信号生成部）２、参照信号Ｘ（ｎ）を濾波して差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を生成する第２ＡＮＣ部（第２制御信号生成部）３、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）および差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）および右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）に変換する打消音波生成部４、左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）を音波として出力する左打消音源スピーカ５、右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）を音波として出力する右打消音源スピーカ６、ユーザ近傍に左右対称に１対配置され、検出される残差音を左残差信号Ｅｌ（ｎ）に変換して出力する左残差検出マイク（残差検出部）７および右残差信号Ｅｒ（ｎ）に変換して出力する右残差検出マイク（残差検出部）８、左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）から残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）を生成する残差信号変換部９を備える。

以下では、騒音参照マイク１位置から左残差検出マイク７位置までの経路、および騒音参照マイク１位置から右残差検出マイク８位置までの経路をそれぞれ一次経路と呼ぶ。また、打消音源スピーカ５，６位置から残差検出マイク７，８位置までの経路を二次経路と呼ぶ。二次経路のうちの、左打消音源スピーカ５位置から左残差検出マイク７位置までの経路および右打消音源スピーカ６位置から右残差検出マイク８位置までの経路をそれぞれ直接経路と呼び、左打消音源スピーカ５位置から右残差検出マイク８位置までの経路および右打消音源スピーカ６位置から左残差検出マイク７位置までの経路をそれぞれクロストーク経路と呼ぶ。これら各経路を図１に破線で示す。

図１に示す騒音参照マイク１は、騒音源で発生した騒音を収音して、参照信号Ｘ（ｎ）に変換して第１ＡＮＣ部２および第２ＡＮＣ部３へそれぞれ出力する。また、左残差検出マイク７および右残差検出マイク８は、ユーザの近傍に左右対称に配置され、配置地点の音波を残差音として検出し、それぞれ左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）に変換して残差信号変換部９へ出力する。

図２は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の左残差検出マイクが検出した左残差信号の１例を示すグラフであり、図３は、右残差検出マイクが検出した右残差信号の１例を示すグラフである。左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）はそれぞれ、左打消音源スピーカ５および右打消音源スピーカ６から出力された音波と騒音とが音波干渉した結果であり、時間経過に伴って検出される残差信号の振幅が小さくなっている。ユーザの左側および右側に対になった受音点があり、能動騒音制御装置がこれら２点の受音点における同時能動騒音制御を行う。なお、左残差検出マイク７および右残差検出マイク８は、例えば、複数のマイク素子によって構成されたマイクアレイであってもよい。

図４は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の残差信号変換部の構成を示すブロック図である。図４に示すように、残差信号変換部９は入力された左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）を、以下の式（１）に従い、残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）に変換する。変換した残差和信号Ｅｓ（ｎ）は第１ＡＮＣ部２へ出力され、残差差信号Ｅｄ（ｎ）は第２ＡＮＣ部３へ出力される。
Ｅｓ（ｎ）＝Ｅｌ（ｎ）＋Ｅｒ（ｎ）（１）
Ｅｄ（ｎ）＝Ｅｌ（ｎ）−Ｅｒ（ｎ）

図５は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置のＡＮＣ部の構成を示すブロック図である。図５（ａ）に示す第１ＡＮＣ部２は、残差和信号Ｅｓ（ｎ）が最小となるように、参照信号Ｘ（ｎ）を濾波して和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）を生成して出力する。この際、参照信号Ｘ（ｎ）を濾波するためのフィルタ係数は、参照信号Ｘ（ｎ）および残差和信号Ｅｓ（ｎ）から、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘアルゴリズムによって算出および更新する。

図５（ａ）において、フィルタ２１は参照信号Ｘ（ｎ）を濾波し、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）を生成する。また、二次経路モデル２２は、参照信号Ｘ（ｎ）を濾波し、学習用参照信号Ｘｃ（ｎ）を生成するフィルタである。この二次経路モデル２２は、第１ＡＮＣ部２の和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）出力から残差和信号Ｅｓ（ｎ）入力に至る二次経路の伝達関数に等しく、学習用参照信号Ｘｃ（ｎ）にはこの二次経路の音響特性が反映されている。

適応化処理部２３は、学習用参照信号Ｘｃ（ｎ）と残差和信号Ｅｓ（ｎ）とを用いて、残差和信号Ｅｓ（ｎ）が最小となるようにフィルタ２１のフィルタ係数を適応的に更新する制御を行う。この制御の詳細は後述する。フィルタ２１と適応化処理部２３とによって適応フィルタが構成され、適応化には、例えばＬＭＳ（ＬｅａｓｔＭｅａｎＳｑｕａｒｅ）等のアルゴリズムを用いる。

図５（ｂ）に示す第２ＡＮＣ部３は、残差差信号Ｅｄ（ｎ）が最小となるように、参照信号Ｘ（ｎ）を濾波して差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を生成して出力する。この第２ＡＮＣ部３は、フィルタ３２、二次経路モデル３２および適応化処理部３３から構成される。内部構成の詳細については、図５（ａ）に示す第１ＡＮＣ部２と同様であるため説明を省略する。

図６は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の打消音波生成部の構成を示すブロック図である。打消音波生成部４は、第１ＡＮＣ部２から入力される和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）および第２ＡＮＣ部３から入力される差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を、以下の式（２）に従い、左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）および右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）に変換する。変換した左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）は左打消音源スピーカ５へ出力され、右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）は右打消音源スピーカ６へ出力される。
Ｘｌ（ｎ）＝（Ｘｓ（ｎ）＋Ｘｄ（ｎ））／２（２）
Ｘｒ（ｎ）＝（Ｘｓ（ｎ）−Ｘｄ（ｎ））／２

左打消音源スピーカ５および右打消音源スピーカ６は、左右対称に配置された残差検出マイクと同様にユーザ近傍に左右対称に配置される。左打消音源スピーカ５は、打消音波生成部４から入力される左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）を打消音波として出力する。また、右打消音源スピーカ６は、打消音波生成部４から入力される右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）を打消音波として出力する。図７は、この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の左打消音源スピーカが出力する左打消音波信号の１例を示すグラフであり、図８は、右打消音源スピーカが出力する右打消音波信号の１例を示すグラフである。

なお、左打消音源スピーカ５および右打消音源スピーカ６は、例えば、複数のスピーカによって構成されたスピーカアレイであってもよい。打消音源スピーカから出力された打消音波は、ユーザの左右の受音点において、騒音抑制対象となる騒音に干渉し、騒音量を抑制する。

次に、第１ＡＮＣ部２のフィルタ２１および第２ＡＮＣ部３のフィルタ３１の特性について説明する。能動騒音制御装置において、ユーザの左右２点の受音点で検出される左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）は、それぞれ以下の式（３）で表すことができる。
Ｅｌ（ｎ）＝Ｋｌ・Ｘ（ｎ）＋Ｃｄ・Ｘｌ（ｎ）＋Ｃｘ・Ｘｒ（ｎ）（３）
Ｅｒ（ｎ）＝Ｋｒ・Ｘ（ｎ）＋Ｃｘ・Ｘｌ（ｎ）＋Ｃｄ・Ｘｒ（ｎ）

ここで、騒音参照マイク１から左残差検出マイク７までの一次経路の伝達関数をＫｌとする。また、騒音参照マイク１から右残差検出マイク８までの一次経路の伝達関数をＫｒとする。
また、左打消音源スピーカ５から左残差検出マイク７までの直接経路、および右打消音源スピーカ６から右残差検出マイク８までの直接経路の伝達関数をＣｄとする。また、左打消音源スピーカ５から右残差検出マイク８までのクロストーク経路、および右打消音源スピーカ６から左残差検出マイク７までのクロストーク経路の伝達関数をＣｘとする。

式（１）で表される残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）は、上記式（２）および式（３）より、それぞれ以下の式（４）となる。
Ｅｓ（ｎ）＝Ｅｌ（ｎ）＋Ｅｒ（ｎ）
＝（Ｋｌ＋Ｋｒ）・Ｘ（ｎ）＋（Ｃｄ＋Ｃｘ）・Ｘｓ（ｎ）（４）
Ｅｄ（ｎ）＝Ｅｌ（ｎ）−Ｅｒ（ｎ）
＝（Ｋｌ−Ｋｒ）・Ｘ（ｎ）＋（Ｃｄ＋Ｃｘ）・Ｘｄ（ｎ）

式（４）から明らかなように、制御信号と残差信号は、和信号、差信号毎に独立している。即ち、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）は残差和信号Ｅｓ（ｎ）に、差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）は残差差信号Ｅｄ（ｎ）にそれぞれ１対１で対応しており、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）との間には相互の干渉がない。このため、本実施の形態１に係る能動騒音制御装置では、従来の装置のように制御信号間の干渉を排除するための構成を必要とせず、効率的な騒音制御装置の実現が可能となる。

ここで、フィルタ２１をＨｓ、フィルタ３１をＨｄとすると、図５（ａ）および図５（ｂ）からも明らかなように、式（４）は以下の式（５）で表すことができる。
Ｅｓ（ｎ）＝（Ｋｌ＋Ｋｒ）・Ｘ（ｎ）＋（Ｃｄ＋Ｃｘ）・Ｈｓ・Ｘ（ｎ）（５）
Ｅｄ（ｎ）＝（Ｋｌ−Ｋｒ）・Ｘ（ｎ）＋（Ｃｄ−Ｃｘ）・Ｈｄ・Ｘ（ｎ）

上記式（５）より、フィルタ２１のＨｓおよびフィルタ３１のＨｄをそれぞれ以下の式（６）で表される特性を有するように構成すれば、一次経路およびクロストーク経路を経由した音波について、最適な騒音抑制を行うことができる。
Ｈｓ＝−（Ｋｌ＋Ｋｒ）／（Ｃｄ＋Ｃｘ）（６）
Ｈｄ＝−（Ｋｌ−Ｋｒ）／（Ｃｄ−Ｃｘ）

第１ＡＮＣ部２の適応化処理部２３は、式（６）のフィルタ特性Ｈｓに収束するようにフィルタ２１のフィルタ係数を適応化させる働きをする。また、第２ＡＮＣ部３の適応化処理部３３は、式（６）のフィルタ特性Ｈｄに収束するようにフィルタ３１のフィルタ係数を適応化させる働きをする。

左打消音源スピーカ５および右打消音源スピーカ６から出力された左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）（図７）および右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）（図８）が騒音と音波干渉することにより、図２および図３に示すように、騒音が制御された左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）となる。第１ＡＮＣ部２および第２ＡＮＣ部３の各フィルタ係数が時間経過に伴って速やかにフィルタ特性Ｈｓ，Ｈｄに収束することによって、収束後は最適な騒音抑制が行われる。

このように、本実施の形態の能動騒音制御装置に必要な計算処理は、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘアルゴリズムによる２個のＡＮＣ処理と、残差信号および制御信号それぞれに対する和信号および差信号の計算処理のみである。従って、ＭＥＦＸアルゴリズムやＣＴＣを使う従来の騒音制御装置に比べ、顕著に低演算量の騒音制御装置を得ることができる。

以上のように、実施の形態１によれば、騒音を参照信号Ｘ（ｎ）として収音し、参照信号Ｘ（ｎ）を基に生成された騒音を打消すための打消音信号をユーザの左右に想定した１対の受音点に向けてそれぞれ出力することにより、各受音点での騒音を消音する能動制御装置において、各受音点における打消し後の残差音を残差信号Ｅｌ（ｎ），Ｅｒ（ｎ）として収音する残差検出マイク７，８と、各受音点における残差信号Ｅｌ（ｎ），Ｅｒ（ｎ）の残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）を生成する残差信号変換部９と、残差和信号Ｅｓ（ｎ）が最小となるように参照信号Ｘ（ｎ）を処理して騒音を打消すための和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）を生成する第１ＡＮＣ部２と、残差差信号Ｅｄ（ｎ）が最小となるように参照信号Ｘ（ｎ）を処理して騒音を打消すための差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を生成する第２ＡＮＣ部３と、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を加算してなる左打消音波信号Ｘｌ（ｎ）および和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を減算してなる右打消音波信号Ｘｒ（ｎ）を生成する打消音波生成部４とを備えるように構成した。そのため、騒音抑制効果が高く、かつ低演算量の能動騒音制御を実現することができる。

また、実施の形態１によれば、打消対象音である騒音を収音し、参照信号Ｘ（ｎ）として第１ＡＮＣ部２および第２ＡＮＣ部３に出力する騒音参照マイク１を備えるように構成した。そのため、騒音源から直接、騒音を収音することができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１は、打消し対象音である騒音を騒音参照マイクで収音し、これを参照信号に用いて騒音制御を行う構成とした。この実施の形態２は、ユーザの近くで再生されているオーディオ再生音を打消し対象とする。そして、オーディオ信号を参照信号として取得して騒音制御を行うことにより、ユーザの左右に想定した１対の受音点の静穏化を可能とする。

図９は、この発明の実施の形態２に係る能動騒音制御装置の全体構成を示すブロック図である。オーディオの視聴を希望するユーザが、Ｌｃｈオーディオ信号Ｘ１（ｎ）およびＲｃｈオーディオ信号Ｘ２（ｎ）を出力するオーディオ再生部５１、Ｌｃｈオーディオ信号Ｘ１（ｎ）をオーディオ音声として出力するＬｃｈオーディオスピーカ５２、Ｒｃｈオーディオ信号Ｘ２（ｎ）をオーディオ音声として出力するＲｃｈオーディオスピーカ５３を使用する。

図９に示す能動騒音制御装置は、オーディオ視聴中のユーザ付近にいるオーディオ視聴を希望しない別のユーザに対して、オーディオ音声を抑制する。この能動騒音制御装置は、Ｌｃｈオーディオ信号Ｘ１（ｎ）およびＲｃｈオーディオ信号Ｘ２（ｎ）を取得するオーディオ信号入力部６２、オーディオ音声を抑制するための第１Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ１（ｎ）および第２Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ２（ｎ）を生成する第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部（第１騒音制御部）５０、オーディオ音声を抑制するための第１Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ１（ｎ）および第２Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ２（ｎ）を生成する第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部（第２騒音制御部）６０、第１Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ１（ｎ）および第１Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ１（ｎ）をミキシングして左打消音波信号Ｘｍｌ（ｎ）を生成するＬｃｈミキサ部（第１打消音ミキサ部）５４、第２Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ２（ｎ）および第２Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ２（ｎ）をミキシングして右打消音波信号Ｘｍｒ（ｎ）を生成するＲｃｈミキサ部（第２打消音ミキサ部）５５、左打消音波信号Ｘｍｌ（ｎ）を音波として出力する左打消音源スピーカ５６、右打消音波信号Ｘｍｒ（ｎ）を音波として出力する右打消音源スピーカ５７、オーディオ視聴を希望しないユーザ近傍に左右対称に配置され、検出される残差音を左残差信号Ｅｌ（ｎ）に変換して出力する左残差検出マイク５８および右残差信号Ｅｒ（ｎ）に変換して出力する右残差検出マイク５９、左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）から残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）を生成する残差信号変換部６１を備える。

図９に示すオーディオ信号入力部６２は、Ｌｃｈオーディオ信号Ｘ１（ｎ）およびＲｃｈオーディオ信号Ｘ２（ｎ）を、第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０および第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部６０へそれぞれ出力する。

左残差検出マイク５８および右残差検出マイク５９は、上記実施の形態１に係る能動騒音制御装置が備える左残差検出マイク７および右残差検出マイク８同様に、ユーザの近傍に左右対称に配置され、配置地点の音波を残差音として検出し、それぞれ左残差信号Ｅｌ（ｎ）および右残差信号Ｅｒ（ｎ）に変換して残差信号変換部６１へ出力する。残差信号変換部６１の動作は図１に示す残差信号変換部９と同様であるため、詳細な説明は省略する。残差信号変換部６１が変換した残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）はそれぞれ、第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０および第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部６０へ出力される。

図１０は、この発明の実施の形態２に係る能動騒音制御装置の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部の構成を示すブロック図である。図１０（ａ）に示す第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０は、Ｌｃｈオーディオ信号Ｘ１（ｎ）、残差和信号Ｅｓ（ｎ）、残差差信号Ｅｄ（ｎ）をもとに、Ｌｃｈオーディオスピーカ５２の再生音によってもたらされる騒音を抑制するための第１Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ１（ｎ）および第２Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ２（ｎ）を生成し、出力する。第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０は、内部に第１ＡＮＣ部５０１、第２ＡＮＣ部５０２および打消音波生成部５０３を備える。これら各部は上記実施の形態１で説明した第１ＡＮＣ部２、第２ＡＮＣ部３および打消音波生成部４と同様の動作を行うため、ここでの詳細な説明を省略する。

また、図１０（ｂ）に示す第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部６０は、Ｒｃｈオーディオ信号Ｘ２（ｎ）、残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）をもとに、Ｒｃｈオーディオスピーカ５３の再生音によってもたらされる騒音を抑制するための第１Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ１（ｎ）および第２Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ２（ｎ）を生成し、出力する。第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部６０は、内部に第１ＡＮＣ部６０１、第２ＡＮＣ部６０２および打消音波生成部６０３を備える。これら各部は上記実施の形態１で説明した第１ＡＮＣ部２、第２ＡＮＣ部３および打消音波生成部４と同様の動作を行うため、ここでの詳細な説明を省略する。

Ｌｃｈミキサ部５４は、第１Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ１（ｎ）と第１Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ１（ｎ）とを以下の式（７）に従って加算し、左打消音波信号Ｘｍｌ（ｎ）を生成する。同様に、Ｒｃｈミキサ部５５は、第２Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ２（ｎ）と第２Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ２（ｎ）とを以下の式（７）に従って加算し、右打消音波信号Ｘｍｒ（ｎ）を生成する。生成した左打消音波信号Ｘｍｌ（ｎ）は左打消音源スピーカ５６へ出力され、右打消音波信号Ｘｍｒ（ｎ）は右打消音源スピーカ５７へ出力される。
Ｘｍｌ（ｎ）＝Ｘｌ１（ｎ）＋Ｘｒ１（ｎ）（７）
Ｘｍｒ（ｎ）＝Ｘｌ２（ｎ）＋Ｘｒ２（ｎ）

左打消音源スピーカ５６および右打消音源スピーカ５７は、左右対称に配置された１対の残差検出マイク５８，５９同様にオーディオ視聴を希望しないユーザ近傍に左右対称に１対配置される。左打消音源スピーカ５６は、Ｌｃｈミキサ部５４から入力される左打消音波信号Ｘｍｌ（ｎ）を打消音波として出力する。また、右打消音源スピーカ５７は、Ｒｃｈミキサ部５５から入力される右打消音波信号Ｘｍｒ（ｎ）を打消音波として出力する。出力された打消音波はユーザの左右の１対の受音点において、騒音抑制対象となるオーディオ再生音に干渉し、騒音量を抑制する。このため、能動騒音制御装置は、再生されているオーディオの視聴を望まないユーザに対して、ユーザの周囲の静穏性を高めることができる。

以上のように、実施の形態２によれば、Ｌｃｈオーディオ信号Ｘ１（ｎ）およびＲｃｈオーディオ信号Ｘ２（ｎ）からなるオーディオ信号を参照信号Ｘ１（ｎ），Ｘ２（ｎ）として入力し、参照信号Ｘ１（ｎ），Ｘ２（ｎ）を基に生成したオーディオ音を打消すための打消音信号を１対の受音点に向けてそれぞれ出力することにより、受音点でのオーディオ音を消音する能動騒音制御装置において、各受音点における打消し後の残差音を残差信号Ｅｌ（ｎ），Ｅｒ（ｎ）として収音する残差検出マイク５８，５９と、各受音点における残差信号Ｅｌ（ｎ），Ｅｒ（ｎ）の残差和信号Ｅｓ（ｎ）および残差差信号Ｅｄ（ｎ）を生成する残差信号変換部６１と、残差和信号Ｅｓ（ｎ）が最小となるように参照信号Ｘ１（ｎ）を処理してオーディオ音を打消すための和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）を生成する第１ＡＮＣ部５０１と、残差差信号Ｅｄ（ｎ）が最小となるように参照信号Ｘ１（ｎ）を処理してオーディオ音を打消すための差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を生成する第２ＡＮＣ部５０２と、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を加算してなる第１Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ１（ｎ）および和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を減算してなる第２Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ２（ｎ）を生成する打消音波生成部５０３とを有する第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０と、残差和信号Ｅｓ（ｎ）が最小となるように参照信号Ｘ２（ｎ）を処理してオーディオ音を打消すための和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）を生成する第１ＡＮＣ部６０１と、残差差信号Ｅｄ（ｎ）が最小となるように参照信号Ｘ２（ｎ）を処理してオーディオ音を打消すための差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を生成する第２ＡＮＣ部６０２と、和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を加算してなる第１Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ１（ｎ）および和成分制御信号Ｘｓ（ｎ）と差成分制御信号Ｘｄ（ｎ）を減算してなる第２Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ２（ｎ）を生成する打消音波生成部６０３とを有する第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部６０と、１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、第１および第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０，６０から入力した第１Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ１（ｎ）および第１Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ１（ｎ）を重畳してなる左打消音波信号Ｘｍｌ（ｎ）を生成するＬｃｈミキサ部５４と、第１および第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部５０，６０から入力した第２Ｌｃｈ制御信号Ｘｌ２（ｎ）および第２Ｒｃｈ制御信号Ｘｒ２（ｎ）を重畳してなる右打消音波信号Ｘｍｒ（ｎ）を生成するＲｃｈミキサ部５５とを備えるように構成した。そのため、オーディオ視聴を希望しないユーザ周囲のオーディオ音声を抑制し、静穏性を高めることができる。

この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の全体構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の左残差検出マイクが検出した左残差信号の１例を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の右残差検出マイクが検出した右残差信号の１例を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の残差信号変換部の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置のＡＮＣ部の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の打消音波生成部の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の左打消音源スピーカが出力する左打消音波信号の１例を示すグラフである。この発明の実施の形態１に係る能動騒音制御装置の右打消音源スピーカが出力する右打消音波信号の１例を示すグラフである。この発明の実施の形態２に係る能動騒音制御装置の全体構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係る能動騒音制御装置の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１騒音参照マイク、２，５０１，６０１第１ＡＮＣ部（第１制御信号生成部）、３，５０２，６０２第２ＡＮＣ部（第２制御信号生成部）、４，５０３，６０３打消音波生成部、５，５６左打消音源スピーカ、６，５７右打消音源スピーカ、７，５８左残差検出マイク（残差検出部）、８，５９右残差検出マイク（残差検出部）、９，６１残差信号変換部、２１，３１フィルタ、２２，３２二次経路モデル、２３，３３適応化処理部、５０第１の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部（第１騒音制御部）、５１オーディオ再生部、５２Ｌｃｈオーディオスピーカ、５３Ｒｃｈオーディオスピーカ、５４Ｌｃｈミキサ部（第１打消音ミキサ部）、５５Ｒｃｈミキサ部（第２打消音ミキサ部）、６０第２の２ｐｏｉｎｔ−ＡＮＣ部（第２騒音制御部）、６２オーディオ信号入力部。

Claims

打消対象音を参照信号として収音し、前記参照信号を基に生成された、前記打消対象音を打消すための打消音信号を１対の受音点に向けてそれぞれ出力することにより、前記受音点での打消対象音を消音する能動騒音制御方法において、
各受音点における打消し後の残差音を残差信号として収音する残差検出ステップと、
前記各受音点における残差信号の残差和信号および残差差信号を生成する残差信号変換ステップと、
前記残差和信号が最小となるように前記参照信号を処理して前記打消対象音を打消すための第１の制御信号を生成する第１制御信号生成ステップと、
前記残差差信号が最小となるように前記参照信号を処理して前記打消対象音を打消すための第２の制御信号を生成する第２制御信号生成ステップと、
前記１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号を加算してなる第１の打消音信号および前記第１の制御信号と前記第２の制御信号を減算してなる第２の打消音信号を生成する打消音波生成ステップとを備えたことを特徴とする能動騒音制御方法。
打消対象音を参照信号として収音し、前記参照信号を基に生成された、前記打消対象音を打消すための打消音を１対の受音点に向けてそれぞれ出力することにより、前記受音点での打消対象音を消音する能動騒音制御装置において、
各受音点における打消し後の残差音を残差信号として収音する残差検出部と、
前記各受音点における残差信号の残差和信号および残差差信号を生成する残差信号変換部と、
前記残差和信号が最小となるように前記参照信号を処理して前記打消対象音を打消すための第１の制御信号を生成する第１制御信号生成部と、
前記残差差信号が最小となるように前記参照信号を処理して前記打消対象音を打消すための第２の制御信号を生成する第２制御信号生成部と、
前記１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号を加算してなる第１の打消音信号および前記第１の制御信号と前記第２の制御信号を減算してなる第２の打消音信号を生成する打消音波生成部とを備えたことを特徴とする能動騒音制御装置。
打消対象音を収音し、参照信号として第１制御信号生成部および第２制御信号生成部に出力するマイクを備えたことを特徴とする請求項２記載の能動騒音制御装置。
オーディオ信号を参照信号として入力し、前記参照信号を基に生成された、オーディオ音を打消すための打消音信号を１対の受音点に向けてそれぞれ出力することにより、前記受音点でのオーディオ音を消音する能動騒音制御装置において、
各受音点における打消し後の残差音を各残差信号として収音する残差検出部と、
前記各受音点における残差信号の残差和信号および残差差信号を生成する残差信号変換部と、
前記残差和信号が最小となるように前記参照信号を処理して前記オーディオ音を打消すための第１の制御信号を生成する第１制御信号生成部と、前記残差差信号が最小となるように前記参照信号を処理して前記オーディオ音を打消すための第２の制御信号を生成する第２制御信号生成部と、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号を加算してなる第１の打消音信号および前記第１の制御信号と前記第２の制御信号を減算してなる第２の打消音信号を生成する打消音波生成部とをそれぞれ有する第１騒音制御部および第２騒音制御部と、
前記１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、前記第１騒音制御部および前記第２騒音制御部からそれぞれ入力した前記第１の打消音信号を重畳してなる第３の打消音信号を生成する第１打消音ミキサ部と、
前記１対の受音点に向けてそれぞれ出力する打消音信号として、前記第１騒音制御部および前記第２騒音制御部からそれぞれ入力した前記第２の打消音信号を重畳してなる第４の打消音信号を生成する第２打消音ミキサ部とを備えたことを特徴とする能動騒音制御装置。