JP5297657B2 - 能動的消音システム - Google Patents

Description

本発明は、所定の空間を伝播する騒音を打ち消す能動的消音システムに関する。

ダクト内を伝播する騒音に対する逆位相同音圧の消音用音波をダクト内に発生させ、騒音と消音用音波とを干渉させることによってダクト内の騒音を打ち消す消音システムがある（特許文献１参照）。この消音システムは、ダクト内の騒音を検出する第１センサと、ダクト内の消音状態を検出する第２センサと、第１および第２センサの間に配置されて騒音と逆位相同音圧の消音用音波を発生するスピーカと、スピーカに消音用音波となる消音用信号を出力する消音用信号発生装置と、消音の対象外の中〜高周波数帯域の信号を遮断する周波数遮断フィルタとから形成されている。

消音用信号発生装置は、適応制御演算装置と消音信号発生フィルタとから形成されている。適応制御演算装置は、消音信号発生フィルタを更新する。消音信号発生フィルタは、第２センサの出力信号を最小にする消音信号を生成する。この消音システムは、消音の対象外の中〜高周波数帯域の信号を遮断するデジタル信号処理による周波数遮断フィルタを使用しているから、中〜高周波数帯域の信号を瞬時に精度よく遮断することができ、消音対象の低周波数帯域の信号を確実に取り出すことができる。また、デジタル信号処理による周波数遮断フィルタを用いることで、消音処理を行う際の時間遅延を短くすることができる。
特開平７−３３４１６８号公報

前記特許文献１に開示の消音システムは、消音の対象外の中〜高周波数帯域の信号を遮断し、逆位相同音圧の消音用音波を利用して低周波数帯域の音を消音するが、低周波数帯域のうちの消音したい周波数帯を自由に選択することができず、低周波数帯域の音をすべて消音するから、ダクト内の騒音が必要以上に消されてしまう場合がある。ダクト内の騒音が必要以上に消されると、そのダクトを使用した室内の居住者の話し声やテレビ、ステレオ等の音が室内の各所に響き、居住者に不快感を与えるばかりか、居住者のスピーチプライバシーを保護することができない場合がある。

また、ダクト内の騒音をスピーチプライバシー保護のためのマスキングノイズとして利用する場合、騒音のうち、スピーチの周波数帯の音を完全に消音せずにその周波数帯の音量を下げた状態で残したい場合やかえってその周波数帯の音量を上げたい場合がある。しかし、この消音システムでは、そのような周波数帯を選択してその周波数帯の音量を上げたり下げたりすることはできない。

本発明の目的は、騒音から消音したい周波数帯を任意かつ自由に選択することができ、選択した周波数帯の音のみを打ち消すことができる能動的消音システムを提供することにある。本発明の他の目的は、騒音のうち、所定の周波数帯の音を完全に消音せずにその周波数帯の音量を下げた状態で残したい場合やその周波数帯の音量を上げたい場合に、その周波数帯を任意かつ自由に選択することができ、選択した周波数帯の音量を上げたり下げたりすることができる能動的消音システムを提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の前提は、騒音源から所定寸法離間して配置された第１センサと、第１センサを挟んで騒音源から所定寸法離間して配置され、騒音源から発生して所定の空間を伝播する第１音波と干渉する第２音波を空間に発生する第２音波発生装置と、第２音波発生装置を挟んで第１センサから所定寸法離間して配置された第２センサと、第２音波となる干渉信号を生成し、生成した干渉信号を第２音波発生装置に出力する干渉信号生成装置とを備え、第１センサが、第１音波と第２音波との合成音波を時系列に検出し、検出した合成音波を第１信号として出力し、第２センサが、第１音波と第２音波との干渉によって生じた干渉音波を時系列に検出し、検出した干渉音波を第２信号として出力する能動的消音システムである。

前記前提における本発明の第１の特徴は、能動的消音システムが、第２音波発生装置から第１センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成する擬似フィードバック信号生成フィルタと、第１センサから第１信号を受信しつつ、擬似フィードバック信号生成フィルタから擬似フィードバック信号を受信し、第１信号から擬似フィードバック信号を除いた第３信号を生成する第１減算装置と、第１減算装置から第３信号を受信し、第３信号の周波数特性を調整してその第３信号を所定の周波数帯および音圧レベルの目標信号に変換する目標信号生成装置と、第２センサから第２信号を受信しつつ、目標信号生成装置から目標信号を受信し、第２信号から目標信号を除いた誤差信号を生成する第２減算装置とを含み、目標信号生成装置が、第１センサから第２センサまでの時系列伝達特性を模擬した第１デジタルフィルタと、第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの消音ないし減衰したい周波数帯の音量をマイナスに設定するとともに、第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの残存ないし増幅したい周波数帯の音量をプラスに設定するイコライザとから形成され、第１デジタルフィルタが、あらかじめ推定した第１センサから第２センサまでの騒音伝達経路における時系列伝達特性を使用し、その時系列伝達特性を第３信号に畳み込み演算し、第１センサから第２センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延を補正するとともに、第１音波の周波数特性を第２センサの位置における第１音波のそれに一致させることにより、騒音伝達経路の特性を第３信号に反映させた状態で、その第３信号を前記イコライザに出力し、干渉信号生成装置が、第１減算装置から受信した第３信号と第２減算装置から受信した誤差信号とを用いて干渉信号を生成することにある。

前記前提における本発明の第２の特徴は、能動的消音システムが、第２音波発生装置から第１センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成する擬似フィードバック信号生成フィルタと、第１センサから第１信号を受信しつつ、擬似フィードバック信号生成フィルタから擬似フィードバック信号を受信し、第１信号から擬似フィードバック信号を除いた第３信号を生成する第１減算装置と、第１減算装置から第３信号を受信し、第３信号の周波数特性を調整してその第３信号を所定の周波数帯および音圧レベルの目標信号に変換する目標信号生成装置と、第２センサから第２信号を受信しつつ、目標信号生成装置から目標信号を受信し、第２信号から目標信号を除いた誤差信号を生成する第２減算装置とを含み、目標信号生成装置が、第１センサから第２センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延を補正する遅延補正装置と、第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの消音ないし減衰したい周波数帯の音量をマイナスに設定するとともに、第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの残存ないし増幅したい周波数帯の音量をプラスに設定するイコライザとから形成され、遅延補正装置が、第１センサから第２センサまでの第１音波の時間遅延を補正することで、その時間遅延を第３信号に反映させた状態でその第３信号を前記イコライザに出力し、干渉信号生成装置が、第１減算装置から受信した第３信号と第２減算装置から受信した誤差信号とを用いて干渉信号を生成することにある。

本発明の一例として、イコライザにおいて音量をプラスに設定した周波数帯では、増幅された目標信号が目標信号生成装置から第２減算装置を介して干渉信号生成装置に出力され、第２センサの位置における音を増幅するように、第２音波発生装置が第２音波を出力し、イコライザにおいて音量をマイナスに設定した周波数帯では、減衰された目標信号が目標信号生成装置から第２減算装置を介して干渉信号生成装置に出力され、第２センサの位置における音を減衰するように、第２音波発生装置が第２音波を出力する。

本発明の他の一例として、干渉信号生成装置は、第２信号を最小にする干渉信号を時系列に生成するためのアダプティブデジタルフィルタと、第２減算装置から受信した誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタを時系列に更新する適応制御演算装置とから形成されている。

本発明の他の一例としては、干渉信号生成装置が、第２音波発生装置から第２センサまでの時系列伝達特性を模擬した第２デジタルフィルタを含み、適応制御演算装置が、第２デジタルフィルタにおける伝達関数と第２減算装置から受信した誤差信号とからアダプティブデジタルフィルタを時系列に更新する。

本発明の他の一例としては、能動的消音システムにおけるサンプリング周波数が３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある。

本発明の他の一例としては、空間が空調ダクトの内部空間である。

本発明に係る能動的消音システムによれば、目標信号生成装置が第２音波との干渉後に希望する周波数特性を持つ目標信号を生成し、第２減算装置が第２信号から目標信号を除いた誤差信号を生成するから、第２センサから出力された第２信号を目標信号に近似させることができ、目標信号生成装置によって第２センサの位置の周波数特性を所期する周波数特性に任意かつ自由に調節することができる。この能動的消音システムは、第２信号から消音したい周波数帯のみを誤差信号として干渉信号生成装置に出力し、干渉信号生成装置が誤差信号と第３信号とを用いて干渉信号を生成するから、干渉信号生成装置を介して消音したい周波数帯の音のみに干渉する干渉信号を第２音波発生装置に出力することができる。ゆえに、所定の空間を伝播する騒音から消音したい周波数帯を任意かつ自由に選択することができ、選択した周波数帯の音のみを確実に打ち消すことができる。この能動的消音システムは、第２信号から残存させる残存周波数帯を任意かつ自由に選択することができ、残存周波数帯の音量を上げたり下げたりすることができるから、騒音の一部をスピーチプライバシー保護のためのマスキングノイズとして利用することができる。

この能動的消音システムは、第１減算装置が合成信号から第２信号と推定し得る擬似フィードバック信号を除いた第３信号を生成し、第３信号を干渉信号生成装置や目標信号生成装置に出力するから、干渉信号生成装置や目標信号生成装置に出力される第３信号に、第１センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号が含まれることはなく、第１センサにおけるハウリングを防ぐことができる。干渉信号を含む合成信号がそのまま干渉信号生成装置に出力されると、干渉信号を消音する音波を含んだ干渉信号が生成されてしまうが、このシステムでは、合成信号から擬似フィードバック信号を除いた第３信号が干渉信号生成装置に出力されるから、干渉信号にそれを消音する音波が含まれることを防ぐことができる。また、目標信号生成装置に出力される信号に干渉信号が含まれると、第１信号と干渉信号との合成信号が目標信号生成装置に出力され、消音したい周波数帯を選択することが困難になるが、このシステムでは、合成信号から擬似フィードバック信号を除いた第３信号が目標信号生成装置に出力されるから、目標信号生成装置において消音したい周波数帯を確実に選択することができる。

目標信号生成装置が第１デジタルフィルタとイコライザとから形成された能動的消音システムは、第１デジタルフィルタによって第１センサから第２センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延が補正されるとともに、第１センサから第２センサまでの周波数特性が利用されるから、第１センサから第２センサまでの騒音伝達経路の特性を第３信号に反映させた状態でイコライザを介してその第３信号の周波数帯および音圧レベルを調節することができ、第３信号が第２センサの位置で発生していると仮定した状態で、イコライザを介して第３信号から目標信号を選択することができる。

目標信号生成装置が遅延補正装置とイコライザとから形成された能動的消音システムは、遅延補正装置によって第１センサから第２センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延が補正されるから、第１センサと第２センサとの間の時間遅延を補正した状態でイコライザを介してその第３信号の周波数帯および音圧レベルを調節することができ、第３信号が第１センサの位置で発生していると仮定した状態で、イコライザを介して第３信号から目標信号を生成することができる。

干渉信号生成装置がアダプティブデジタルフィルタと適応制御演算装置とから形成された能動的消音システムは、適応制御演算装置が誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタを更新しつつ、そのアダプティブデジタルフィルタによって干渉信号が生成されるから、空間における騒音の変化や目標信号の変化に追従しつつ、第２音波発生装置から発生する第２音波を利用して消音したい周波数帯の音のみを確実に消音することができる。

干渉信号生成装置が第２デジタルフィルタを含む能動的消音システムは、第２デジタルフィルタによって第２音波発生装置から第２センサに第２音波が伝播するまでの時間遅延が補正されるとともに、第２音波の伝送周波数特性が利用されるから、適応制御演算装置が第２音波発生装置から第２センサまでの二次経路の時間遅延と周波数特性とを考慮しつつ誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタを更新することができ、消音位置となる第２センサの位置において消音したい周波数帯の音のみを確実に消音することができる。

サンプリング周波数が３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある能動的消音システムは、システムが単位時間内に前記周波数でサンプリングするから、第２音波を消音したい音の逆位相同音圧の音に限りなく近づけることができ、第２音波を使用して消音したい周波数帯の音のみを確実に消音することができる。

添付の図面を参照し、本発明に係る能動的消音システムの詳細を説明すると、以下のとおりである。図１は、一例として示す能動的消音システム１０Ａの構成図であり、図２は、応答特性を説明する図である。図１では、長手方向を矢印Ｘで示す。このシステム１０Ａは、参照マイクロフォン１１（第１センサ）および誤差マイクロフォン１２（第２センサ）と、消音用スピーカ１３（第２音波発生装置）と、コントローラ１４とから構成されている。参照マイクロフォン１１や誤差マイクロフォン１２、消音用スピーカ１３は、インターフェイスを介してコントローラ１４に接続されている。なお、このシステムにおけるサンプリング周波数は、３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲、好ましくは、１０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある。

参照マイクロフォン１１は、空調ダクト１５の内部空間１６に配置され、ダクト１５の騒音源１７から長手方向へ所定寸法離間した位置に設置されている。参照マイクロフォン１１には、それが検出した音波を増幅するアンプ１８が接続されている。コントローラ１４とアンプ１８との間には、図示はしていないが、Ａ／Ｄ変換装置が接続されている。参照マイクロフォン１１は、騒音源１７から発生してダクト１５の内部空間１６を伝播するアナログの第１音波（騒音）と消音用スピーカ１３から発生する後記するアナログの第２音波との合成音波を検出し、検出した合成音波をアンプ１８に出力する。ただし、システム１０Ａの起動時では、参照マイクロフォン１１は第１音波のみを検出する。合成音波は、アンプ１８において増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第１入力信号（第１信号）に変換される。第１入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置からコントローラ１４に出力される。

消音用スピーカ１３は、空調ダクト１５の内部空間１６に配置され、参照マイクロフォン１１を挟んで騒音源１７から長手方向へ所定寸法離間した位置に設置されている。消音用スピーカ１３は、第１音波と干渉する第２音波をダクト１５の内部空間１６に発生する。消音用スピーカ１３には、第２音波を増幅するアンプ１９が接続されている。コントローラ１４とアンプ１９との間には、図示はしていないが、Ｄ／Ａ変換装置が接続されている。

誤差マイクロフォン１２は、空調ダクト１５の内部空間１６に配置され、消音用スピーカ１３を挟んで参照マイクロフォン１１から長手方向へ所定寸法離間した位置に設置されている。誤差マイクロフォン１２には、検出した音波を増幅するアンプ２０が接続されている。コントローラ１４とアンプ２０との間には、図示はしていないが、Ａ／Ｄ変換装置が接続されている。誤差マイクロフォン１２は、第１音波と第２音波との干渉によって生じた干渉音波（誤差音波）を検出し、検出した干渉音波をアンプ２０に出力する。ただし、システム１０Ａの起動時では、誤差マイクロフォン１２は第１音波のみを検出する。干渉音波は、アンプ２０において増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置においてデジタルの第２入力信号（第２信号）に変換される。第２入力信号は、Ａ／Ｄ変換装置からコントローラ１４に出力される。

コントローラ１４は、擬似フィードバック信号生成フィルタ２１と第１減算装置２２と干渉信号生成装置２３と目標信号生成装置２４と第２減算装置２５とを備え、図示はしていないが、フィルタ２１やそれら装置２２〜２５に各種手段を実行させる中央処理部と各種複数のデータを格納するメモリとを有する。コントローラ１４には、畳み込み演算を高速に処理するＤＳＰ（Digital Signal Processor）が使用されているが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を使用することもできる。

コントローラ１４は、フィルタ２１やそれら装置２２〜２５を介して所定の干渉信号を生成し、消音用スピーカ１３を介して第２音波をダクト１５の内部空間１６に発生させ、第１音波のうちの所定の周波数帯の音を消音し、または、所定の周波数帯の音を減衰ないし増幅させる。コントローラ１４には、図示はしていないが、キーボードやマウス等の入力装置、ディスプレイやプリンタ等の出力装置がインターフェイスを介して接続されている。

メモリの内部アドレスファイルには、中央処理部を介して各種装置にこのシステム１０Ａの各手段を実行させるためのアプリケーションが格納されている。コントローラ１４の中央処理部は、メモリに記憶されたオペレーティングシステムによる制御に基づいて、メモリからアプリケーションを起動し、起動したアプリケーションに従って、以下の各手段を実行する。中央処理部は、干渉信号生成装置２３にデジタルの干渉信号を生成させ（干渉信号生成手段）、擬似フィードバック信号生成フィルタ２１にデジタルの擬似フィードバック信号を生成させる（擬似フィードバック信号生成手段）。

コントローラ１４の中央処理部は、干渉信号を干渉信号生成装置２３から消音用スピーカ１３に出力させ（干渉信号出力手段）、擬似フィードバック信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２１から第１減算装置２２に出力させる（擬似フィードバック信号出力手段）。干渉信号とは、騒音源１７から発生して空間内部１６を伝播する第１音波（騒音）のうち、消音ないし減衰したい周波数帯の音と逆位相同音圧の第２音波となる信号、および、増幅したい周波数帯の音と同位相同音圧の第２音波となる信号を含む信号である。擬似フィードバック信号とは、消音用スピーカ１３から参照マイクロフォン１１に達する第２音波と推定（同一視）し得る信号である。

コントローラ１４の中央処理部は、第１減算装置２２に第１入力信号から擬似フィードバック信号を減算させて第３入力信号（第３信号）を生成させ（第３信号生成手段）、その第３入力信号を第１減算装置２２から干渉信号生成装置２３や目標信号生成装置２４に出力させる（第３信号出力手段）。中央処理部は、目標信号生成装置２４に第３信号から第２音波との干渉後に希望する周波数特性を持つ目標信号を生成させ（目標信号生成手段）、その目標信号を目標信号生成装置２４から第２減算装置２５に出力させる（目標信号出力手段）。中央処理部は、第２減算装置２５に第２入力信号から目標信号を減算させて誤差信号を生成させ（誤差信号生成手段）、その誤差信号を第２減算装置２５から干渉信号生成装置２３に出力させる（誤差信号出力手段）。

擬似フィードバック信号生成フィルタ２１は、消音用スピーカ１３から参照マイクロフォン１１までの時系列伝達特性（Ｈｒ）を模擬する。フィルタ２１は、あらかじめ推定した消音用スピーカ１３と参照マイクロフォン１１との間の時系列伝達特性（Ｈｒ）（インパルス応答）を反映させた状態で第１減算装置２２が第１入力信号から擬似フィードバック信号を減算し得るように、第１減算装置２２に対してフィードフォワード制御を実行する。時系列伝達特性５５は、図２に示すように、音源５０から発生した音波５１（パルス）が伝送経路５２を伝播して受音点５３に達したときのその受音点５３における応答特性である。すなわち、時系列伝達特性（Ｈｒ）は、消音用スピーカ１３から発生した第２音波がダクト１５の内部空間１６を伝播して参照マイクロフォン１１に達したときのそのマイクロフォン１１の位置における第２音波の応答特性を示している。

干渉信号生成装置２３は、デジタルフィルタ２６（第２デジタルフィルタ）と、アダプティブデジタルフィルタ２７（適応デジタルフィルタ）と、アダプティブデジタルフィルタ２７を更新する適応制御演算装置２８（Ｆｉｌｔｅｒｄ−ＸＬＭＳアルゴリズム）とから形成されている。デジタルフィルタ２６は、消音用スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２までの時系列伝達特性（Ｃ）を模擬する。フィルタ２６は、あらかじめ推定した消音用スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２までの間の時系列伝達特性（Ｃ）（インパルス応答）を反映させた状態で適応制御演算装置２８がアダプティブデジタルフィルタ２７を更新し得るように、適応制御演算装置２８に対してフィードフォワード制御を実行する。時系列伝達特性（Ｃ）は、消音用スピーカ１３から発生した第２音波がダクト１５の内部空間１６を伝播して誤差マイクロフォン１２に達したときのそのマイクロフォン１２の位置における第２音波の応答特性を示している。

干渉信号生成装置２３は、アダプティブデジタルフィルタ２７を適応制御アルゴリズムに基づいて更新する。アダプティブデジタルフィルタ２７は、ダクト１５の内部空間１６の環境の変化に応じ、騒音を打ち消すための騒音と逆位相同音圧の干渉信号（第２入力信号を最小にする信号）を生成する。

目標信号生成装置２４は、デジタルフィルタ２９（第１デジタルフィルタ）と、イコライザ３０（周波数特性調整装置）とから形成されている。フィルタ２９は、参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２までの時系列伝達特性（Ｃ´）を模擬する。フィルタ２９は、あらかじめ推定した参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２までの騒音伝達経路の時系列伝達特性（Ｃ´）（インパルス応答）に基づいてイコライザ３０に対してフィードフォワード制御を実行する。時系列伝達特性（Ｃ´）は、ダクト１５の内部空間１６を伝播する第１音波が参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２に達したときのそのマイクロフォン１２の位置における第１音波の応答特性を示している。

イコライザ３０は、第３入力信号から任意の周波数帯を選択しつつその周波数帯の音量を調節することで、第３入力信号を所期する周波数特性を持つ目標信号に変換し、その目標信号を出力する。イコライザ３０には、１オクターブオーディオグラフィックイコライザや１／３オクターブオーディオグラフィックイコライザ等を使用することができる。

図１のシステム１０Ａにおける消音過程の一例を説明すると、以下のとおりである。空調機（図示せず）が始動すると、空調機の騒音源１７から空調ダクト１５の内部空間１６に第１音波（騒音）が伝播する。システム１０Ａを起動させると、コントローラ１４は、メモリに格納されたアプリケーションに従って、各フィルタ２１，２６，２７，２９や各装置２８，３０に各種手段を実行させる。第１音波は、矢印ｆで示すように、ダクト１５の内部空間１６を伝播しつつ、参照マイクロフォン１１に達した後、消音用スピーカ１３を通り、誤差マイクロフォン１２に達する。

なお、このシステム１０Ａにおける各種手段を実行する事前準備として、イコライザ３０を調節して周波数帯とその周波数帯の音量を設定する。音量を（＋）に設定した周波数帯では、増幅された目標信号が目標信号生成装置２４から第２減算装置２５を介して干渉信号生成装置２３に出力され、その結果、誤差マイクロフォン１２の位置における音を増幅するように、消音用スピーカ１３が第２音波を出力する。音量を（−）に設定した周波数帯では、減衰された目標信号が目標信号生成装置２４から第２減算装置２５を介して干渉信号生成装置２３に出力され、その結果、誤差マイクロフォン１２の位置における音を減衰するように、消音用スピーカ１３が第２音波を出力する。

システム１０Ａの起動時では、消音用スピーカ１３から第２音波が発生しておらず、第１音波（騒音）が参照マイクロフォン１１に検出され、さらに、ダクト１５の内部空間１６を伝播してそのまま誤差マイクロフォン１２に達し、第１音波が誤差マイクロフォン１２に検出される。第１音波を検出した参照マイクロフォン１１は、第１音波をアンプ１８に出力する。アンプ１８は、第１音波を増幅した後、その第１音波をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、第１音波をデジタルの第１入力信号に変換した後、その第１入力信号を第１減算装置２２に出力する。第１音波を検出した誤差マイクロフォン１２は、第１音波をアンプ２０に出力する。アンプ２０は、第１音波を増幅した後、その第１音波をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、第１音波をデジタルの第２入力信号に変換した後、その第２入力信号を第２減算装置２５に出力する。

システム１０Ａの起動時では擬似フィードバック信号生成フィルタ２１において擬似フィードバック信号は生成されていないから、擬似フィードバック信号生成フィルタ２１から出力される擬似フィードバック信号の出力信号は（０）である。システム１０Ａの起動時において第１減算装置２２は、第１入力信号から擬似フィードバック信号（０）を減算して第３入力信号（第１入力信号と同一の値の信号）を生成し（第３信号生成手段）、その第３入力信号を干渉信号生成装置２３と目標信号生成装置２４とに出力する（第３信号出力手段）。

目標信号生成装置２４を形成するデジタルフィルタ２９（第１デジタルフィルタ）は、あらかじめ推定した参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２までの伝送経路（騒音伝達経路）における時系列伝達特性（Ｃ´）を使用し、その時系列伝達特性（Ｃ´）を第３入力信号に畳み込み演算し、参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２に第１音波が伝播するまでの時間遅延を補正するとともに、第１音波の周波数特性を誤差マイクロフォン１２の位置における第１音波のそれに一致させる。フィルタ２９は、時間遅延を補正するとともに周波数特性を一致させることで、騒音伝達経路の特性を第３入力信号に反映させた状態で、その第３入力信号を目標信号生成装置を形成するイコライザ３０に出力する。

イコライザ３０は、第３入力信号をあらかじめ設定された周波数特性を有する目標信号に変換し（目標信号生成手段）、その目標信号を第２減算装置２５に出力する（目標信号出力手段）。イコライザ３０では、消音ないし減衰したい周波数帯の音量を（−）に設定し、残存ないし増幅したい周波数帯の音量を（＋）に設定する。

システム１０Ａの起動時において第２減算装置２５は、第１音波を表す第２入力信号から目標信号を減算して誤差信号を算出し（誤差信号生成手段）、その誤差信号を干渉信号生成装置２３に出力する（誤差信号出力手段）。具体的には、以下のとおりである。残存したい周波数帯では、イコライザ３０の音量を（０）に設定する。その結果、第２信号と同位相同振幅の信号が第２減算装置２５に出力され、誤差信号は（０）となる。また、増幅したい周波数帯では、イコライザ３０の音量を（＋）に設定する。その結果、第２信号と同位相で振幅の大きい信号が第２減算装置２５に出力され、第２信号の位相とは逆位相となる誤差信号が干渉信号生成装置２３に出力される。逆に、減衰したい周波数帯では、イコライザ３０の音量を（−）に設定する。その結果、第２信号と同位相で振幅の小さい信号が第２減算装置２５に出力され、第２信号の位相と同位相となる誤差信号が干渉信号生成装置２３に出力される。また、消音したい周波数帯では、イコライザ３０の音量を（−）最大に設定する。その結果、信号（０）が第２減算装置２５に出力され、第２信号の同位相同振幅となる誤差信号が干渉信号生成装置２３に出力される。

システム１０Ａの起動時では、目標信号と第２入力信号との差分である誤差信号の値は最大となっている。干渉信号生成装置２３を形成するデジタルフィルタ２６（第２デジタルフィルタ）は、あらかじめ推定した消音用スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２までの応答特性を模擬した時系列伝達特性（Ｃ）を使用し、第３入力信号にその時系列伝達特性（Ｃ）を畳み込み演算し、その結果を干渉信号生成装置２３を形成する適応制御演算装置２８に出力する。

適応制御演算装置２８は、二次経路の時系列伝達特性を考慮しつつ、誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ２７を更新する。具体的に適応制御演算装置２８は、Δアダプティブデジタルフィルタ（ΔＡＤＦ）をサンプリング周波数（３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ）に合わせて所定の時間間隔で時系列に生成し、Δアダプティブデジタルフィルタを現在のアダプティブデジタルフィルタ（ＡＤＦ）に加算することで現在から未来に向かってアダプティブデジタルフィルタ２７を更新する。

干渉信号生成装置２３は、第１減算装置２２から出力された第３入力信号にアダプティブデジタルフィルタ２７を畳み込み演算し、第２入力信号を最小にする干渉信号を時系列に生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２３は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２１とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。Ｄ／Ａ変換装置は、デジタルの干渉信号をアナログの第２音波に変換し、その第２音波をアンプ１９に出力する。アンプ１９は、第２音波を増幅し、増幅した第２音波を消音用スピーカ１３に出力する。

消音用スピーカ１３は、第２音波をダクト１５の内部空間１６に発生させる。第２音波は、スピーカ１３から参照マイクロフォン１１に向かってダクト１５の内部空間１６を伝播するとともに、スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２に向かって内部空間１６を伝播する。第２音波は、第１音波と干渉しながら誤差マイクロフォン１２に向かい、誤差マイクロフォン１２の位置において第１音波のうちの消音したい周波数帯の音や残存させる周波数帯の音と完全に干渉し、消音したい周波数帯の音を打ち消すとともに、その他の周波数帯の音を増幅または減衰させる。システム１０Ａを継続稼動すると、誤差信号が次第に小さくなり、最後に誤差信号のレベルが（０）になって誤差が消滅する。誤差の消滅は、誤差マイクロフォン１２の信号である第２信号と希望する特性を持つ目標信号との一致を表し、誤差マイクロフォン１２の信号が所望する周波数特性に一致した状態を表す。

システム１０Ａの稼動中では、参照マイクロフォン１１に向かう第２音波が第１音波と合成され、それらの合成音波が参照マイクロフォン１１に検出される。また、誤差マイクロフォン１２に向かう第２音波がマイクロフォン１２の位置において第１音波と干渉し、それらの干渉音波が誤差マイクロフォン１２に検出される。合成音波は、アンプ１８で増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置でデジタルの第１入力信号に変換されて第１減算装置２２に出力される。

擬似フィードバック信号生成フィルタ２１は、あらかじめ推定した消音用スピーカ１３から参照マイクロフォン１１までの伝送経路（三次経路）を模擬した時系列伝達特性（Ｈｒ）を使用し、干渉信号にその時系列伝達特性（Ｈｒ）を畳み込み演算し、擬似フィードバック信号を生成する（擬似フィードバック信号生成手段）。擬似フィードバック信号生成フィルタ２１は、生成した擬似フィードバック信号を第１減算装置２２に出力する（擬似フィードバック信号出力手段）。第１減算装置２２は、合成信号から第２音波と推定し得る擬似フィードバック信号を減算して第３入力信号を生成し（第３信号生成手段）、その第３入力信号を干渉信号生成装置２３と目標信号生成装置２４とに出力する（第３信号出力手段）。目標信号生成装置２４では、デジタルフィルタ２９とイコライザ３０とによって目標信号が生成される（目標信号生成手段）。目標信号は、目標信号生成装置２４から第２減算装置２５に出力される（目標信号出力手段）。

システム１０Ａの稼動中において干渉音波を検出した誤差マイクロフォン１２は、干渉音波をアンプ２０に出力する。アンプ２０は、干渉音波を増幅した後、その干渉音波をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、干渉音波を第２入力信号に変換した後、その第２入力信号を第２減算装置２５に出力する。第２減算装置２５は、干渉音波を表す第２入力信号から目標信号を減算して誤差信号を算出し（誤差信号生成手段）、その誤差信号を干渉信号生成装置２３に出力する（誤差信号出力手段）。このとき、目標信号と第２入力信号との差分である誤差信号のレベルはシステム１０Ａの起動時よりも小さくなっている。

干渉信号生成装置２３では、適応制御演算装置２８が二次経路の時間遅延と伝送周波数特性とを考慮しつつ、誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ２７を更新する。干渉信号生成装置２３は、第１減算装置２２から出力された第３入力信号にアダプティブデジタルフィルタ２７を畳み込み演算し、第２入力信号を最小にする干渉信号を生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２３は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２１とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。Ｄ／Ａ変換装置は、デジタルの干渉信号をアナログの第２音波に変換し、その第２音波をアンプ１９に出力する。アンプ１９は、第２音波を増幅し、増幅した第２音波を消音用スピーカ１３に出力する。消音用スピーカ１３は、第２音波をダクト１５の内部空間１６に発生させる。

このシステム１０Ａでは、その稼動中にイコライザ３０を調節して周波数帯とその周波数の音量とを初期設定と異なる値に設定することができ、消音したい周波数帯の音や減衰ないし増幅させる周波数帯の音を初期設定のそれらから変更することができる。システム１０Ａの稼動中に周波数帯や音量が変更され、消音したい周波数帯の音や減衰ないし増幅させる周波数帯の音が変更されると、目標信号生成装置２４は変更されたそれらを使用してあらたに目標信号を生成する。このシステム１０Ａは、その稼動中にイコライザ３０を介して周波数帯や音量を調節することで、消音したい周波数帯の音や減衰ないし増幅させる周波数帯の音を自由に変更することができ、変更されたそれらに対応する干渉信号を速やかに生成することができるから、騒音源１７の変化やダクト１５の内部環境の変化等に応じてシステム１０Ａの稼動中に消音したい周波数帯の音や減衰ないし増幅させる周波数帯の音を自由に改変することができる。

図３は、このシステム１０Ａによる消音効果（実験結果）の一例を示す図であり、図４は、消音効果の他の一例を示す図である。それら図では、システム１０ＡのＯＦＦにおけるダクト１５の内部空間１６の周波数特性を点線Ｌ１で示し、システム１０ＡのＯＮにおける内部空間１６の周波数特性を実線Ｌ２で示すとともに、目標信号の周波数特性を一点鎖線Ｌ３で示す。それら図において縦軸には音圧レベルが表示され、横軸には周波数が表示されている。システム１０Ａでは、ディスプレイを介してそれら図に示す周波数特性を時系列にモニタリングすることができ、モニタリングした周波数特性をプリンタを介して出力することができる。また、モニタリングした周波数特性をメモリに時系列に格納することができる。

このシステム１０Ａの利用の一例として、１００（Ｈｚ）、１２５（Ｈｚ）、１６０（Ｈｚ）の周波数帯の音を減衰させ、それら周波数帯の周波数特性を目標信号の周波数特性に近づけるように、イコライザ３０を介してそれら周波数帯と音量（音圧レベル）とを設定した後、このシステム１０Ａを起動させた。その結果、図３に示すように、１００（Ｈｚ）、１２５（Ｈｚ）、１６０（Ｈｚ）の周波数帯の音が効果的に減衰し、目標信号の周波数特性に略近似した。このシステム１０Ａの利用の他の一例として、２００（Ｈｚ）、２５０（Ｈｚ）、３１５（Ｈｚ）の周波数帯の音を減衰させ、それら周波数帯の周波数特性を目標信号の周波数特性に近づけるように、イコライザ３０を介してそれら周波数帯と音量とを設定した後、このシステム１０Ａを起動させた。その結果、図４に示すように、２００（Ｈｚ）、２５０（Ｈｚ）、３１５（Ｈｚ）の周波数帯の音が効果的に減衰し、目標信号の周波数特性に略近似した。

この能動的消音システム１０Ａは、目標信号生成装置２３が第２音波との干渉後に希望する周波数特性を持つ目標信号を生成し、第２減算装置２５が第２信号から目標信号を除いた誤差信号を生成するから、誤差マイクロフォン１２から出力された第２信号を目標信号に近似させることができ、目標信号生成装置２３によって誤差マイクロフォン１２の位置の周波数特性を所期する周波数特性に任意かつ自由に調節することができる。システム１０Ａは、第２信号から消音したい周波数帯のみを誤差信号として干渉信号生成装置２３に出力し、干渉信号生成装置２３が誤差信号と第３信号とを用いて干渉信号を生成するから、干渉信号生成装置２３を介して消音したい周波数帯の音のみに干渉する干渉信号を消音用スピーカ１３に出力することができる。このシステム１０Ａは、ダクト１５の内部空間１６を伝播する騒音から消音したい周波数帯の音を任意かつ自由に選択することができ、選択した周波数帯の音のみを確実に打ち消すことができる。さらに、第２信号から残存させる残存周波数帯を任意かつ自由に選択することができ、残存周波数帯の音の音量を上げたり下げたりすることができるから、騒音の一部をスピーチプライバシー保護のためのマスキングノイズとして利用することができる。

このシステム１０Ａは、第１減算装置２２が合成信号から擬似フィードバック信号を除いた第３入力信号を生成し、その第３入力信号を干渉信号生成装置２３や目標信号生成装置２４に出力するから、干渉信号生成装置２３や目標信号生成装置２４に出力される第３信号に擬似フィードバック信号が含まれることはなく、参照マイクロフォン１１におけるハウリングを防ぐことができる。システム１０Ａは、デジタルフィルタ２９によって参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２に第１音波が伝播するまでの時間遅延が補正されるとともに、第１音波の伝送周波数特性が利用されるから、参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２までの騒音伝達経路の特性を第３入力信号に反映させた状態でイコライザ３０を介してその第３入力信号の周波数帯および音圧レベルを調節することができ、第３入力信号が第２センサの位置で発生していると仮定した状態で、イコライザ３０を介して第３信号から目標信号を選択することができる。

このシステム１０Ａは、デジタルフィルタ２６によって消音用スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２に第２音波が伝播するまでの時系列伝達特性が利用されるから、適応制御演算装置２８が消音用スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２までの二次経路の時間遅延と周波数特性とを考慮しつつ誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ２７を時系列に更新することができ、内部空間１６における騒音の変化や目標信号の変化に追従しつつ、消音位置となる誤差マイクロフォン１２の位置において消音したい周波数帯の音のみを確実に消音することができる。システム１０Ａは、そのサンプリング周波数が３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にあるから、第２音波を消音したい音の逆位相同音圧の音に限りなく近づけることができ、第２音波を使用して消音したい周波数帯の音を確実に消音することができる。

図５は、他の一例として示す能動的消音システム１０Ｂの構成図である。図５に示すシステム１０Ｂが図１のそれと異なるのは、デジタルフィルタ２９の代わりに遅延補正装置３１が使用されている点にあり、その他の構成は図１のシステム１０Ａのそれらと同一であるから、図１のシステム１０Ａと同一の符号を付すことで、このシステム１０Ｂにおけるその他の構成の説明は省略する。このシステム１０Ｂでは、目標信号生成装置２４が遅延補正装置３１とイコライザ３０とから形成されている。遅延補正装置３１は、参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２に第１音波が伝播するまでの時間遅延Ｓを補正する。なお、このシステム１０Ｂにおけるサンプリング周波数は、３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある。

このシステム１０Ｂにおける消音過程の一例を説明すると、以下のとおりである。システム１０Ｂの起動時に参照マイクロフォン１１に検出された第１音波は、アンプ１８において増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置において第１入力信号に変換され、第１減算装置２２に出力される。第１減算装置２２は、第１入力信号から擬似フィードバック信号（０）を減算して第３入力信号を生成し（第３信号生成手段）、その第３入力信号を干渉信号生成装置２３と目標信号生成装置２４とに出力する（第３信号出力手段）。

目標信号生成装置２４を形成する遅延補正装置３１は、参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２までの第１音波の時間遅延Ｓを補正することで、その時間遅延Ｓを第３入力信号に反映させた状態で、その第３入力信号をイコライザ３０に出力する。イコライザ３０は、第３入力信号をあらかじめ設定された周波数帯および音量（音圧レベル）の目標信号に変換し（目標信号生成手段）、その目標信号を第２減算装置に出力する（目標信号出力手段）。

システム１０Ｂの起動時に誤差マイクロフォン１２に検出された第１音波は、アンプ２０において増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置において第２入力信号に変換され、第２減算装置２５に出力される。第２減算装置２５は、第１音波を表す第２入力信号から目標信号を減算して誤差信号を算出し（誤差信号生成手段）、その誤差信号を干渉信号生成装置２３に出力する（誤差信号出力手段）。

干渉信号生成装置２３では、適応制御演算装置２８が二次経路の時系列伝送特性を考慮しつつ、誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ２７を更新する。干渉信号生成装置２３は、第１減算装置２２から出力された第３入力信号にアダプティブデジタルフィルタ２７を畳み込み演算し、第２入力信号を最小にする干渉信号を時系列に生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２３は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２１とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。Ｄ／Ａ変換装置は、デジタルの干渉信号をアナログの第２音波に変換し、その第２音波をアンプ１９に出力する。アンプ１９は、第２音波を増幅し、増幅した第２音波を消音用スピーカ１３に出力する。

消音用スピーカ１３は、第２音波をダクト１５の内部空間１６に発生させる。第２音波は、スピーカ１３から参照マイクロフォン１１に向かってダクト１５の内部空間１６を伝播するとともに、スピーカ１３から誤差マイクロフォン１２に向かって内部空間１６を伝播する。第２音波は、第１音波と干渉しながら誤差マイクロフォン１２に向かい、第１音波のうちの消音したい周波数帯の音や残存させる周波数帯の音と干渉し、消音したい周波数帯の音を打ち消すとともに、残存させる周波数帯の音を増幅または減衰させる。

システム１０Ｂの稼動中では、第２音波と第１音波との合成音波が参照マイクロフォン１１に検出される。また、第２音波と第１音波との干渉音波が誤差マイクロフォン１２に検出される。合成音波は、アンプ１８で増幅された後、Ａ／Ｄ変換装置でデジタルの第１入力信号に変換されて第１減算装置２２に出力される。擬似フィードバック信号生成フィルタ２１は、図１のシステム１０Ａと同様に、干渉信号に時系列伝達特性（Ｈｒ）を畳み込み演算し、擬似フィードバック信号を生成し（擬似フィードバック信号生成手段）、擬似フィードバック信号を第１減算装置２２に出力する（擬似フィードバック信号出力手段）。第１減算装置２２は、合成信号から擬似フィードバック信号を減算して第３入力信号を生成し（第３信号生成手段）、その第３入力信号を干渉信号生成装置２３と目標信号生成装置２４とに出力する（第３信号出力手段）。目標信号生成装置２４では、遅延補正装置３１とイコライザ３０とによって目標信号が生成される（目標信号生成手段）。目標信号は、目標信号生成装置２４から第２減算装置２５に出力される（目標信号出力手段）。

システム１０Ｂの稼動中において干渉音波を検出した誤差マイクロフォン１２は、干渉音波をアンプ２０に出力する。干渉音波には、残存周波数帯の音が含まれる。アンプ２０は、干渉音波を増幅した後、その干渉音波をＡ／Ｄ変換装置に出力する。Ａ／Ｄ変換装置は、干渉音波を第２入力信号に変換した後、その第２入力信号を第２減算装置２５に出力する。第２減算装置２５は、干渉音波を表す第２入力信号から目標信号を減算して誤差信号を算出し（誤差信号生成手段）、その誤差信号を干渉信号生成装置２３に出力する（誤差信号出力手段）。

干渉信号生成装置２３では、適応制御演算装置２８が二次経路の時系列伝達特性を考慮しつつ、誤差信号を用いてアダプティブデジタルフィルタ２７を更新する。干渉信号生成装置２３は、第１減算装置２２から出力された第３入力信号にアダプティブデジタルフィルタ２７を畳み込み演算し、第２入力信号を最小にする干渉信号を時系列に生成する（干渉信号生成手段）。干渉信号生成装置２４は、生成した干渉信号を擬似フィードバック信号生成フィルタ２１とＤ／Ａ変換装置とに出力する（干渉信号出力手段）。Ｄ／Ａ変換装置は、デジタルの干渉信号をアナログの第２音波に変換し、その第２音波をアンプ１９に出力する。アンプ１９は、第２音波を増幅し、増幅した第２音波を消音用スピーカ１３に出力する。消音用スピーカ１３は、第２音波をダクト１５の内部空間１６に発生させる。

なお、このシステム１０Ｂにおいても、その稼動中にイコライザ３０を調節して周波数帯とその周波数帯の音量とを初期設定と異なる値に設定することができ、消音したい周波数帯の音や減衰ないし増幅させる周波数帯の音を初期設定のそれらから変更することができる。システム１０Ｂの稼動中に周波数帯や音量が変更され、消音したい周波数帯の音や減衰ないし増幅させる周波数帯の音が変更されると、目標信号生成装置２４は変更されたそれらを使用してあらたに目標信号を生成する。

この能動的消音システム１０Ｂの効果が図１のシステム１０Ａのそれと異なる点は、デジタルフィルタ２９が遅延補正装置３１の代わったことによる相違であって以下のとおりである。このシステム１０Ｂは、遅延補正装置３１によって参照マイクロフォン１１から誤差マイクロフォン１２に第１音波が伝播するまでの時間遅延Ｓが補正されるから、参照マイクロフォン１１と誤差マイクロフォン１２との間の時間遅延Ｓを補正した状態でイコライザ３０を介してその第３信号の周波数帯および音圧レベルを調節することができ、第３信号が参照マイクロフォン１１の位置で発生していると仮定した状態で、イコライザ３０を介して第３信号から目標信号を選択することができる。なお、このシステム１０Ｂは、前記効果の他に図１のシステム１０Ａと同一の効果を奏するが、図１のシステム１０Ａの効果を援用し、このシステム１０Ｂのその他の効果の説明は省略する。

それら図示のシステム１０Ａ，１０Ｂは、マイクロフォン１１，１２やスピーカ１３が空調ダクト１５の内部空間１６に設置され、ダクト１５の騒音を効果的に消音させる場合に利用されているが、それらシステム１０Ａ，１０Ｂの利用箇所をダクト１５の内部空間１６に限定するものではなく、それら図示のシステム１０Ａ，１０Ｂをダクト１５以外の空間において利用することもできる。

一例として示す能動的消音システムの構成図。 応答特性を説明する図。 システムによる消音効果（実験結果）の一例を示す図。 システムによる消音効果（実験結果）の他の一例を示す図。 他の一例として示す能動的消音システムの構成図。

１０Ａ 能動的消音システム
１０Ｂ 能動的消音システム
１１ 参照マイクロフォン（第１センサ）
１２ 誤差マイクロフォン（第２センサ）
１３ 消音用スピーカ（第２音波発生装置）
１４ コントローラ
１５ 空調ダクト
１６ 内部空間
１７ 騒音源
１８ アンプ
１９ アンプ
２０ アンプ
２１ 擬似フィードバック信号生成フィルタ
２２ 第１減算装置
２３ 干渉信号生成装置
２４ 目標信号生成装置
２５ 第２減算装置
２６ デジタルフィルタ（第２デジタルフィルタ）
２７ アダプティブデジタルフィルタ
２８ 適応制御演算装置
２９ デジタルフィルタ（第１デジタルフィルタ）
３０ イコライザ
３１ 遅延補正装置

Claims (7)

1. 騒音源から所定寸法離間して配置された第１センサと、前記第１センサを挟んで前記騒音源から所定寸法離間して配置され、該騒音源から発生して所定の空間を伝播する第１音波と干渉する第２音波を該空間に発生する第２音波発生装置と、前記第２音波発生装置を挟んで前記第１センサから所定寸法離間して配置された第２センサと、前記第２音波となる干渉信号を生成し、生成した干渉信号を前記第２音波発生装置に出力する干渉信号生成装置とを備え、前記第１センサが、前記第１音波と前記第２音波との合成音波を時系列に検出し、検出した合成音波を第１信号として出力し、前記第２センサが、前記第１音波と前記第２音波との干渉によって生じた干渉音波を時系列に検出し、検出した干渉音波を第２信号として出力する能動的消音システムにおいて、
   前記能動的消音システムが、前記第２音波発生装置から前記第１センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成する擬似フィードバック信号生成フィルタと、前記第１センサから第１信号を受信しつつ、前記擬似フィードバック信号生成フィルタから擬似フィードバック信号を受信し、前記第１信号から前記擬似フィードバック信号を除いた第３信号を生成する第１減算装置と、前記第１減算装置から前記第３信号を受信し、前記第３信号の周波数特性を調整して該第３信号を所定の周波数帯および音圧レベルの目標信号に変換する目標信号生成装置と、前記第２センサから第２信号を受信しつつ、前記目標信号生成装置から目標信号を受信し、前記第２信号から前記目標信号を除いた誤差信号を生成する第２減算装置とを含み、
   前記目標信号生成装置が、前記第１センサから前記第２センサまでの時系列伝達特性を模擬した第１デジタルフィルタと、前記第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの消音ないし減衰したい周波数帯の音量をマイナスに設定するとともに、前記第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの残存ないし増幅したい周波数帯の音量をプラスに設定するイコライザとから形成され、
   前記第１デジタルフィルタが、あらかじめ推定した前記第１センサから前記第２センサまでの騒音伝達経路における時系列伝達特性を使用し、その時系列伝達特性を前記第３信号に畳み込み演算し、前記第１センサから前記第２センサに第１音波が伝播するまでの時間遅延を補正するとともに、第１音波の周波数特性を前記第２センサの位置における第１音波のそれに一致させることにより、前記騒音伝達経路の特性を前記第３信号に反映させた状態で、その第３信号を前記イコライザに出力し、
   前記干渉信号生成装置が、前記第１減算装置から受信した第３信号と前記第２減算装置から受信した誤差信号とを用いて前記干渉信号を生成することを特徴とする能動的消音システム。
2. 騒音源から所定寸法離間して配置された第１センサと、前記第１センサを挟んで前記騒音源から所定寸法離間して配置され、該騒音源から発生して所定の空間を伝播する第１音波と干渉する第２音波を該空間に発生する第２音波発生装置と、前記第２音波発生装置を挟んで前記第１センサから所定寸法離間して配置された第２センサと、前記第２音波となる干渉信号を生成し、生成した干渉信号を前記第２音波発生装置に出力する干渉信号生成装置とを備え、前記第１センサが、前記第１音波と前記第２音波との合成音波を時系列に検出し、検出した合成音波を第１信号として出力し、前記第２センサが、前記第１音波と前記第２音波との干渉によって生じた干渉音波を時系列に検出し、検出した干渉音波を第２信号として出力する能動的消音システムにおいて、
   前記能動的消音システムが、前記第２音波発生装置から前記第１センサに達する第２音波を推定した擬似フィードバック信号を生成する擬似フィードバック信号生成フィルタと、前記第１センサから第１信号を受信しつつ、前記擬似フィードバック信号生成フィルタから擬似フィードバック信号を受信し、前記第１信号から前記擬似フィードバック信号を除いた第３信号を生成する第１減算装置と、前記第１減算装置から前記第３信号を受信し、前記第３信号の周波数特性を調整して該第３信号を所定の周波数帯および音圧レベルの目標信号に変換する目標信号生成装置と、前記第２センサから第２信号を受信しつつ、前記目標信号生成装置から目標信号を受信し、前記第２信号から前記目標信号を除いた誤差信号を生成する第２減算装置とを含み、
   前記目標信号生成装置が、前記第１センサから前記第２センサに前記第１音波が伝播するまでの時間遅延を補正する遅延補正装置と、前記第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの消音ないし減衰したい周波数帯の音量をマイナスに設定するとともに、前記第３信号の任意に選択された周波数帯のうちの残存ないし増幅したい周波数帯の音量をプラスに設定するイコライザとから形成され、
   前記遅延補正装置が、前記第１センサから前記第２センサまでの前記第１音波の時間遅延を補正することで、その時間遅延を前記第３信号に反映させた状態でその第３信号を前記イコライザに出力し、
   前記干渉信号生成装置が、前記第１減算装置から受信した第３信号と前記第２減算装置から受信した誤差信号とを用いて前記干渉信号を生成することを特徴とする能動的消音システム。
3. 前記イコライザにおいて音量をプラスに設定した周波数帯では、増幅された目標信号が前記目標信号生成装置から前記第２減算装置を介して前記干渉信号生成装置に出力され、前記第２センサの位置における音を増幅するように、前記第２音波発生装置が第２音波を出力し、前記イコライザにおいて音量をマイナスに設定した周波数帯では、減衰された目標信号が前記目標信号生成装置から前記第２減算装置を介して前記干渉信号生成装置に出力され、前記第２センサの位置における音を減衰するように、前記第２音波発生装置が第２音波を出力する請求項１または請求項２に記載の能動的消音システム。
4. 前記干渉信号生成装置が、前記第２信号を最小にする前記干渉信号を時系列に生成するためのアダプティブデジタルフィルタと、前記第２減算装置から受信した誤差信号を用いて前記アダプティブデジタルフィルタを時系列に更新する適応制御演算装置とから形成されている請求項１ないし請求項３いずれかに記載の能動的消音システム。
5. 前記干渉信号生成装置が、前記第２音波発生装置から前記第２センサまでの時系列伝達特性を模擬した第２デジタルフィルタを含み、前記適応制御演算装置が、前記第２デジタルフィルタにおける伝達関数と前記第２減算装置から受信した誤差信号とから前記アダプティブデジタルフィルタを更新する請求項４記載の能動的消音システム。
6. 前記能動的消音システムにおけるサンプリング周波数が、３ｋＨｚ〜４０ｋＨｚの範囲にある請求項１ないし請求項５いずれかに記載の能動的消音システム。
7. 前記空間が、空調ダクトの内部空間である請求項１ないし請求項６いずれかに記載の能動的消音システム。

Images