JP5544110B2 - 参照信号加工装置、参照信号加工装置を有する能動騒音制御装置及び能動騒音制御システム - Google Patents

Description

本発明は、参照信号加工装置、参照信号加工装置を有する能動騒音制御装置及び能動騒音制御システムに関するものである。

従来、制御音を出力する制御音源を用意し、出力した制御音を騒音に位相干渉させることで制御点での騒音を低減させるアクティブノイズコントロール（ＡＮＣ：Active Noise Control）を行う能動騒音制御装置が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

非特許文献１には、能動騒音制御装置として、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置及びマルチチャンネル型の能動騒音制御装置が記載されている。シングルチャンネル型の能動騒音制御装置は、騒音源からの影響を単一の参照マイクで観測し、単一の参照マイクの参照信号から制御フィルタにより単一の制御信号を生成することで、単一の制御点で観測される制御対象信号を制御するものである。一方、マルチチャンネル型の能動騒音制御装置は、騒音源からの影響を複数の参照マイクで観測し、複数の参照信号から制御フィルタ行列により複数の制御信号を生成することで、複数の制御点で観測される制御対象信号を制御するものである。

西村正治、宇佐川毅、伊勢史郎共著、日本音響学会編、「アクティブノイズコントロール」、第１版、株式会社コロナ社、２００６年７月７日、ｐ．６７−６９、ｐ．８９−９１

しかしながら、マルチチャンネル型の能動騒音制御装置にあっては、騒音源が移動したり複数ある場合には、演算が複雑化したり演算量が膨大となったりするおそれがある。このため、騒音が制御点に到達する前に演算が終了しない場合や、因果律を満たさない場合がある。

一方、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置は、マルチチャンネル型の制御装置に比べて、演算負荷が小さくて因果律を満たしやすい傾向にある。このため、移動音源や複数音源に対してシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を複数羅列することも考えられるが、この場合には、各能動騒音制御装置が互いの消音効果を打ち消しあうことがある。例えば、１つの騒音が２つ以上の参照マイクに入力される場合には、各能動騒音制御装置が、他の制御点での騒音を考慮せずに、各制御点における騒音をそれぞれ小さくするように制御音を出力するので、結果、消音効果を奏することができなくなる。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、効率的かつ効果的な能動騒音制御を行えるように参照マイクの参照信号を加工することができる参照信号加工装置、当該参照信号装置を有する能動騒音制御装置及び能動騒音制御システムを提供することを目的とする。

すなわち本発明に係る能動騒音制御システムは、騒音を検出する１の参照マイクから出力された参照信号に基づいて生成した１の制御音を制御点へ出力する能動騒音制御装置を複数備える能動騒音制御システムであって、前記参照信号を加工する参照信号加工装置が前記参照マイク間に接続されており、前記参照信号加工装置は、複数の前記参照マイクの出力側に接続され、１の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように他の前記参照マイクの前記参照信号を加工するとともに、他の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように１の前記参照マイクの前記参照信号を加工し、因果律の関係から騒音に最も近接される参照マイクに接続された能動騒音制御装置のみを動作させる信号加工手段を有することを特徴として構成される。

本発明に係る能動騒音制御システムでは、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置の参照マイク間に上述した参照信号加工装置が接続されているので、例えば、１つの騒音が２つ以上の参照マイクに入力される場合であっても、因果律の関係から騒音に最も近接される参照マイクに接続された能動騒音制御装置のみを動作させることができる。このため、能動騒音制御の効率化を図ることが可能となるとともに、移動音源や複数の騒音源から出力される騒音を効果的に消音することができる。また、本発明に係る能動騒音制御システムによれば、１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分を低減するように、他の参照マイクの参照信号を加工することができる。信号加工手段により、１の参照マイク以外となる他の参照マイクの参照信号が、１の参照マイクの参照信号との相関に基づいて加工されるため、因果律の関係から騒音を最初に検出した参照マイクの参照信号のみが当該騒音を打ち消す能動騒音制御系の入力信号とされることが可能となる。このため、例えば、騒音を２つ以上の参照マイクで検出する場合であっても、因果律の関係から騒音源に最も近接される参照マイクの参照信号を入力とする能動騒音制御系のみを実行させることができるので、能動騒音制御の効率化を図ることが可能となる。

ここで、前記信号加工手段は、１の前記参照マイクの出力側の信号を入力とする第１適応フィルタと、前記第１適応フィルタを通過した後の信号を、他の前記参照マイクの前記参照信号に加算又は他の前記参照マイクの前記参照信号から減算する第１演算器と、前記第１演算器の演算によって他の前記参照マイクの前記参照信号のうち１の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分が低減されるように前記第１適応フィルタを更新する第１適応フィルタ更新手段と、他の前記参照マイクの出力側の信号を入力とする第２適応フィルタと、前記第２適応フィルタを通過した後の信号を、１の前記参照マイクの前記参照信号に加算又は１の前記参照マイクの前記参照信号から減算する第２演算器と、前記第２演算器の演算によって１の前記参照マイクの前記参照信号のうち他の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分が低減されるように前記第２適応フィルタを更新する第２適応フィルタ更新手段と、を有することが好適である。

このように構成することで、１の参照マイクの出力側の信号を入力とする前記適応フィルタを用いて、他の参照マイクの参照信号のうち１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分が低減されるため、因果律の関係から騒音源に最も近接される参照マイクの参照信号を入力とする能動騒音制御系のみを実行させることができる。

また、前記第１適応フィルタは、１の前記参照マイクの前記参照信号を入力とし、前記第２適応フィルタは、他の前記参照マイクの前記参照信号を入力とすることが好適である。このように構成することで、１の参照マイクの参照信号を入力とする前記適応フィルタを用いて、他の参照マイクの参照信号のうち１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分が減少されるように、フィードフォワード型の制御で他の参照マイクの参照信号を加工することができる。

また、前記第１適応フィルタは、１の前記参照マイクから出力される前記参照信号であって、他の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように１の前記参照マイクの前記参照信号を加工する加工処理後の前記参照信号を入力とし、前記第２適応フィルタは、他の前記参照マイクから出力される前記参照信号であって、１の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように他の前記参照マイクの前記参照信号を加工する加工処理後の前記参照信号を入力とすることが好適である。

このように構成することで、１の参照マイクの参照信号であって他の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分を低減した加工処理後の参照信号を入力とする前記適応フィルタを用いて、他の参照マイクの参照信号のうち１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分が減少されるように、フィードバック型の制御で他の参照マイクの参照信号を加工することができる。

さらに、前記第１適応フィルタ更新手段は、前記第１適応フィルタの収束演算を、前記能動騒音制御装置に用いられる適応フィルタの収束演算の収束速度よりも速い収束速度で実行し、前記第２適応フィルタ更新手段は、前記第２適応フィルタの収束演算を、前記能動騒音制御装置に用いられる適応フィルタの収束演算の収束速度よりも速い収束速度で実行することが好適である。このように構成することで、信号加工手段により他の参照マイクの参照信号のうち１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分が減少されるように加工した他の参照信号を能動騒音制御系の入力信号とすることができる。

本発明によれば、効率的かつ効果的な能動騒音制御を行えるように参照マイクの参照信号を加工することができる。

第１実施形態に係る参照信号加工装置の模式図である。 第１実施形態に係る参照信号加工装置の模式図である。 第１実施形態に係る能動騒音制御装置を有する能動騒音制御システムの概要図である。 第１実施形態に係る参照信号加工装置の回路図である。 第１実施形態に係る参照信号加工装置の回路図である。 第１実施形態に係る参照信号加工装置の回路図である。 第１実施形態に係る参照信号加工装置の回路図である。 第１実施形態に係る参照信号加工装置の効果を説明する概要図である。 第２実施形態に係る能動騒音制御装の模式図である。 第２実施形態に係る能動騒音制御装の模式図である。 シミュレーション対象の能動騒音制御装置の概要図である。 実施例における能動騒音制御装置のシミュレーション結果である。 実施例における能動騒音制御装置のシミュレーション結果である。 比較例の能動騒音制御装置のシミュレーション結果である。 シミュレーション対象の能動騒音制御装置の概要図である。 実施例における能動騒音制御装置のシミュレーション結果である。 比較例における能動騒音制御装置のシミュレーション結果である。 実験環境を説明するための概要図である。 比較例における能動騒音制御装置の実験結果である。 実施例における能動騒音制御装置の実験結果である。 実施例における能動騒音制御装置の実験結果である。 比較例における能動騒音制御装置の実験結果である。 比較例における能動騒音制御装置の実験結果である。 実施例における能動騒音制御装置の実験結果である。 比較例における能動騒音制御装置の実験結果である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本発明者は、ある騒音源に対して最も近接する参照マイクに対応するスピーカにより能動的に騒音が制御され、他の参照マイクに対応するスピーカでは当該騒音が制御されないように能動騒音制御系を動作させる参照信号加工装置を発明し、実験によりその効果を確認するに至った。具体的には、本発明に係る参照信号加工装置として、フィードフォワード型及びフィードバック型の２通りの構成を発明した。これらの参照信号加工装置を、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置を複数有する能動騒音制御システム、又はマルチチャンネル型の能動騒音制御装置に備えることで、因果律の関係から、能動騒音制御系の制御に不要となる参照信号を除去することが可能となる。以下詳細を説明する。

（第１実施形態）
本実施形態に係る能動騒音制御システムは、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置の参照マイク間に参照信号加工装置を設けたものである。

最初に、フィードフォワード型の参照信号加工装置の動作原理について説明する。なお、参照マイク間に接続される各参照信号加工装置は同一に構成することができるため、以下では説明理解の容易性を考慮して、２つの参照マイク間に接続される参照信号加工装置を例にして説明する。図１は、本実施形態に係るフィードフォワード型の参照信号加工装置を備える能動騒音制御システムの概略図である。

図１に示すように、能動騒音制御システムは、参照マイクＲ１に接続された能動騒音制御フィルタＷ１を有するシングルチャンネル型の能動騒音制御装置、及び、参照マイクＲ２に接続された能動騒音制御フィルタＷ２を有するシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を有しており、加工用制御フィルタＲ_１２、Ｒ_２１及び加算器を有する参照信号加工装置が参照マイクＲ１、Ｒ２に接続されている。ここで、騒音源は、騒音Ｎ１を出力する第１騒音源、騒音Ｎ２を出力する第２騒音源の２つが存在するものとする。参照マイクＲ１は第２騒音源よりも第１騒音源の近くに配置されて騒音Ｎ１を制御対象とし、参照マイクＲ２は第１騒音源よりも第２騒音源の近くに配置され、騒音Ｎ２を制御対象としているものとする。第１騒音源、第２騒音源から参照マイクＲ１、Ｒ２までの伝達特性をそれぞれＭ_１１、Ｍ_２２とする。一方、参照マイクＲ１には、制御対象の騒音Ｎ１以外に騒音Ｎ２が入力され、参照マイクＲ２には、制御対象の騒音Ｎ２以外に騒音Ｎ１が入力されるものとする。第１騒音源、第２騒音源から参照マイクＲ２、Ｒ１までの伝達特性をそれぞれＭ_１２、Ｍ_２１とする。

加工用制御フィルタＲ_１２は、参照マイクＲ１の参照信号を入力してフィルタ係数に基づいて信号処理し、処理後の信号を参照マイクＲ２と能動騒音制御フィルタＷ２の間に設けられた加算器へ出力する。加算器では、参照マイクＲ２の参照信号と、加工用制御フィルタＲ_１２を通過した後の信号とが加算され、能動騒音制御フィルタＷ２の入力信号とされる。同様に、加工用制御フィルタＲ_２１は、参照マイクＲ２の参照信号を入力してフィルタ係数に基づいて信号処理し、処理後の信号を参照マイクＲ１と能動騒音制御フィルタＷ１の間に設けられた加算器へ出力する。加算器では、参照マイクＲ１の参照信号と、加工用制御フィルタＲ_２１を通過した後の信号とが加算され、能動騒音制御フィルタＷ１の入力信号とされる。この場合、能動騒音制御システムの特性を行列式で表すと以下の式となる。

なお、行列Ｎは騒音、行列Ｍは騒音源から参照マイクまでの伝達特性、行列Ｒは加工用制御フィルタの特性、Ｗは能動騒音制御フィルタの特性である。

式２を満たすように行列Ｒを設定することにより、参照マイクＲ１、Ｒ２に制御対象以外の騒音Ｎ２、Ｎ１がそれぞれ入力された場合であっても、参照信号加工装置が除去することができる。

ここで、行列Ｒが解を持つためには、式１及び式２より、以下の式が０に収束する必要がある。

すなわち上記式を満たす行列Ｒは、以下の式３で表すことができる。

式３が恒等的に解を持つためには、Ｍ_１２＝０又はＭ_２１＝０が成り立つ必要がある。例えば、Ｍ_２１＝０の場合、式３は以下のように変形することができる。


上記より、Ｍ_１２＝０又はＭ_２１＝０の場合、すなわち、騒音Ｎ１は参照マイクＲ１及び参照マイクＲ２に到達し、騒音Ｎ２は参照マイクＲ２のみに到達する場合、又は、騒音Ｎ１は参照マイクＲ１のみに到達し、騒音Ｎ２は参照マイクＲ１及び参照マイクＲ２に到達する場合には、参照信号加工装置が有効に機能する。

ここで、参照マイクＲ１は第２騒音源よりも第１騒音源の近くに配置され、参照マイクＲ２は第１騒音源よりも第２騒音源の近くに配置されているため、距離減衰を考慮するとＭ_１２＜Ｍ_１１やＭ_２１＜Ｍ_２２が成り立つと考えられる。このため、Ｍ_２１・Ｍ_１２＜＜Ｍ_１１・Ｍ_２２として、式３により、以下の式５が成立する。

同様に、Ｒ_２１は、以下の式６のように変形することができる。

以上、式４及び式６に示すように、Ｍ_２１・Ｍ_１２＜＜Ｍ_１１・Ｍ_２２を満たす場合には、加工用制御フィルタＲ_１２、Ｒ_２１が恒等的に解を持ち、参照信号間で相関がある信号成分を除去することが可能となる。

次に、フィードバック型の参照信号加工装置の動作原理について説明する。なお、参照マイク間に接続される各参照信号加工装置は同一に構成することができるため、以下では説明理解の容易性を考慮して、２つの参照マイク間に接続される参照信号加工装置を例にして説明する。図２は、本実施形態に係るフィードバック型の参照信号加工装置を備える能動騒音制御システムの概略図である。

図２に示すように、能動騒音制御システムは、図１に示す能動騒音制御システムとほぼ同様に構成されており、加工用制御フィルタの接続先が相違する。すなわち、加工用制御フィルタＲ_１２は、参照マイクＲ１と能動騒音制御フィルタＷ１の間に設けられた加算器による演算後の信号を入力してフィルタ係数に基づいて信号処理し、処理後の信号を参照マイクＲ２と能動騒音制御フィルタＷ２との間に設けられた加算器へ出力する。加工用制御フィルタＲ_２１は、参照マイクＲ１と能動騒音制御フィルタＷ１の間に設けられた加算器による演算後の信号を入力してフィルタ係数に基づいて信号処理し、処理後の信号を参照マイクＲ１と能動騒音制御フィルタＷ１との間に設けられた加算器へ出力する。この場合、能動騒音制御システムの特性を行列式で表すと以下の式となる。

なお、行列Ｎは騒音、行列Ｍは騒音源から参照マイクまでの伝達特性、行列Ｒは加工用制御フィルタの特性、Ｗは能動騒音制御装置の特性である。

式７を変形すると、式８となる。

よって、以下の行列式を満たすように行列Ｒを設定することにより、参照マイクＲ１、Ｒ２に制御対象以外の騒音Ｎ２、Ｎ１がそれぞれ入力された場合であっても、参照信号加工装置が除去することができる。


ただし、フィードバック型の制御であるため、加工用制御フィルタの特性は以下の行列で表される

また式８及び式９により、以下の関係が成り立つ。

ここで、行列Ｒが解を持つためには、上記式より、以下の式が０に収束する必要がある。

すなわち以下の式１０を満たす必要がある。

上記式を変形すると以下の行列式となる。


行列式１１が恒等的に解を持つためには、以下に示す関係となればよい。

以上、加工用制御フィルタＲ_１２、Ｒ_２１が恒等的に解を持ち、参照信号間で相関がある信号成分を除去することが可能となる。このように、フィードバック型の参照信号加工装置は、距離減衰を考慮せずとも参照信号加工装置が有効に機能する。

なお、上述した原理においては、参照マイクそれぞれに近接する騒音源が存在する場合を説明したが、何れか一方の参照マイク側にのみ騒音源が存在する場合も考えられる。この場合には上記式において騒音を示す行列Ｎの一方の要素が０となるため、計算過程においてＭ_１１及びＭ_１２、あるいはＭ_２２及びＭ_２１が消去され、フィードバック型、フィードフォワード型ともに恒等的に解を持ち、参照信号加工装置が有効に機能する。

次に、本実施形態に係る参照信号加工装置を有する能動騒音制御システムの詳細な構成について説明する。この能動騒音制御システムは、騒音に対して制御音を出力し位相干渉させてキャンセルする、いわゆるアクティブノイズコントロールを行うシステムである。図３は、本実施形態に係る能動騒音制御システムの構成を示す概略図である。図３に示すように、能動騒音制御システム１は、制御点Ｐｎ（ｎ：整数）での騒音を低減する能動騒音制御装置Ｕｎを備えて構成されている。能動騒音制御装置Ｕｎは、例えば騒音源Ｎの移動方向（図上下方向）に沿って並設されており、騒音源Ｎが出力する騒音を制御点Ｐｎでキャンセルする機能を有している。

能動騒音制御装置Ｕｎは、参照マイクＲｎ、能動騒音制御フィルタＷｎ、制御スピーカＳｎを備えており、いわゆるシングルチャネル型の能動騒音制御装置である。なお、図中では省略しているが、能動騒音制御フィルタＷｎは、例えばＤＳＰ（Digital Signal Processor）装置内に備わるものである。ＤＳＰは、デジタル信号処理を高速に行うことができるアプリケーションプロセッサのことであり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、アクセラレータ、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路、Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換回路、信号増幅回路、ハウリング抑制回路等を有している。

参照マイクＲｎは、騒音源Ｎから出力された騒音に対応して信号（参照信号）を出力する機能を有している。参照マイクＲｎは、能動騒音制御フィルタＷｎに接続されている。

能動騒音制御フィルタＷｎは、設定されたフィルタ係数に基づいて、参照マイクＲｎから入力した参照信号に対して信号処理を行って制御スピーカＳｎの制御信号を生成する機能を有している。能動騒音制御フィルタＷｎのフィルタ係数は、生成する制御信号が制御点Ｐｎでの騒音を低減するように設定されている。なお、適応アルゴリズムによって能動騒音制御フィルタＷｎが有するフィルタ係数を自動的に調整し更新する構成を有していても良い。例えば、適応アルゴリズムとしてＬＭＳ（Least Mean Square algorithm）が用いられる。

制御スピーカＳｎは、騒音を打ち消すための制御音を出力する音源である。制御スピーカＳｎは、能動騒音制御フィルタＷｎと接続されており、能動騒音制御フィルタＷｎから出力された制御信号に応じて制御音を出力する機能を有している。

上述した構成の能動騒音制御装置Ｕｎによれば、騒音源Ｎから出力された騒音が参照マイクＲｎに到達すると、参照マイクＲｎにより参照信号が出力され、能動騒音制御フィルタＷｎにより参照信号に基づいて制御信号が生成され、制御スピーカＳｎにより制御信号に基づいて制御音が出力され、出力された制御音が制御点Ｐｎでの騒音と位相干渉して消音される。

ここで、本実施形態に係る能動騒音制御システム１は、移動音源や複数の騒音源から出力される騒音を効果的に消音するために、参照信号加工装置を備えている。参照信号加工装置は、例えば図３に示すように、騒音源Ｎから出力される騒音が参照マイクＲ１に到達するとともに参照マイクＲ２にも到達する場合（実線及び点線）等、複数の参照マイクに騒音源からの騒音が到達する場合に好適に採用される。

参照信号加工装置は、能動騒音制御装置Ｕｎが有する参照マイクＲｎ間に接続され、参照マイクＲｎの参照信号を加工する機能を有している。なお、参照マイクＲｎ間に接続される各参照信号加工装置は同一に構成することができるため、以下では説明理解の容易性を考慮して、参照マイクＲ１と参照マイクＲ２との間に接続される参照信号加工装置を例にして説明する。

まず、図４を用いて、参照信号加工装置がフィードフォワード型の加工処理を行う場合を説明する。図４は、参照信号加工装置が有する制御回路を示す回路図である。

図４に示すように、参照信号加工装置が有する制御回路（信号加工手段）Ｋ１は、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）を加工する回路であって、参照信号キャンセル部ＲＣ１を備えている。そして、制御回路Ｋ１は、参照信号ｘ１（ｔ）のうち参照信号ｘ２（ｔ）と相関のある成分を除去する機能を有している。一方、参照信号加工装置が有する制御回路（信号加工手段）Ｋ２は、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）を加工する回路であって、参照信号キャンセル部ＲＣ２及び加算器を備えている。そして、制御回路Ｋ２は、参照信号ｘ２（ｔ）のうち参照信号ｘ１（ｔ）と相関のある成分を除去する機能を有している。なお、参照信号キャンセル部ＲＣ１、ＲＣ２が有する機能は、それぞれ同様であって、入出力先のみが相違するものである。このため、以下では説明理解の容易性を考慮して、制御回路Ｋ２を例に説明する。

制御回路Ｋ２の参照信号キャンセル部ＲＣ２は、参照マイクＲ１の出力側に接続されており、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）を入力して信号処理する機能を有している。例えば、参照信号キャンセル部ＲＣ２は、参照信号ｘ１（ｔ）を加工する加工用制御フィルタ（適応フィルタ）を備えている。加工用制御フィルタは、フィルタ係数に基づいて、参照信号ｘ１（ｔ）に対して信号処理を行って信号ｂ２（ｔ）を生成し、加算器（演算器）へ出力する機能を有している。

制御回路Ｋ２の加算器は、参照マイクＲ２と能動騒音制御フィルタＷ２との間に設けられており、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）と参照信号キャンセル部ＲＣ２を通過した後の信号ｂ２（ｔ）とを加算して、信号ｃ２（ｔ）を生成する機能を有している。これにより、能動騒音制御フィルタＷ２の入力信号は、参照信号ｘ２（ｔ）を加工した後の信号ｃ２（ｔ）となる。なお、加算器は、和算機能を有しているため、負の値を加算する場合には減算となる。

また、参照信号キャンセル部ＲＣ２は、適応アルゴリズムによって加工用制御フィルタが有するフィルタ係数を自動的に調整し更新する構成を有している（適応フィルタ更新手段）。例えば、適応アルゴリズムとしてＬＭＳ（Least Mean Square algorithm）が用いられる。ＬＭＳにより、参照信号ｘ２（ｔ）及び信号ｃ２（ｔ）に基づいて、参照信号ｘ２（ｔ）のうち、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）と相関のある信号成分が低減されるように、フィルタ係数が収束演算される。

このように構成された制御回路Ｋ２は、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）に基づいて、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）のうち参照信号ｘ１（ｔ）と相関のある信号成分を除去するように機能する。また、制御回路Ｋ１は、上述した制御回路Ｋ２と同様に構成されており、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）に基づいて、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）のうち参照信号ｘ２（ｔ）と相関のある信号成分を除去するように機能する。このため、制御回路Ｋ１、Ｋ２は、因果律の関係から、複数の参照マイクのうち騒音源に最も近接された参照マイクから出力される参照信号のみが能動騒音制御装置の入力信号として残るように機能する。例えば、騒音源が参照マイクＲ２よりも参照マイクＲ１に近接する場合には、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）のみが能動騒音制御装置の入力信号とされる。他方、騒音源が参照マイクＲ１よりも参照マイクＲ２に近接する場合には、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）のみが能動騒音制御装置の入力信号とされる。すなわち、上記構成を有することにより、参照信号加工装置は、騒音源の位置を陽に判断することなく、騒音源に最も近接された参照マイクに対応した能動騒音制御装置に対してのみ、当該騒音を低減させるために必要な入力信号を提供するように動作することができる。

次に、図５を用いて、参照信号加工装置がフィードバック型の加工処理を行う場合を説明する。図５は、参照信号加工装置が有する制御回路を示す回路図である。

図５に示すように、参照信号加工装置が有する制御回路Ｋ１は、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）を加工する回路であって、参照信号キャンセル部ＲＣ１を備えている。一方、参照信号加工装置が有する制御回路Ｋ２は、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）を加工する回路であって、参照信号キャンセル部ＲＣ２及び加算器を備えている。

制御回路Ｋ１は、参照信号ｘ１（ｔ）のうち参照信号ｘ２（ｔ）と相関のある成分を除去する機能を有している。一方、制御回路Ｋ２は、参照信号ｘ２（ｔ）のうち参照信号ｘ１（ｔ）と相関のある成分を除去する機能を有している。制御回路Ｋ１及び制御回路Ｋ２は、一方の制御回路により加工した信号を他方の制御回路の入力信号に含むように接続されている。すなわち、制御回路Ｋ１、Ｋ２は、自己の演算結果を自己の制御回路の入力信号に含むため、フィードバック型の制御回路といえる。上述したフィードフォワード型の参照信号加工装置においては制御回路Ｋ１、Ｋ２のそれぞれが１つの参照信号加工手段として機能するのに対して、フィードバック型の参照信号加工装置においては、制御回路Ｋ１、Ｋ２の２つの制御回路が１つの信号加工手段として機能する。

まず、制御回路Ｋ２を説明する。参照信号キャンセル部ＲＣ２は、参照マイクＲ２の出力側であって、制御回路Ｋ１の加算器と能動騒音制御フィルタＷ１との間に接続されている。そして、参照信号キャンセル部ＲＣ２は、制御回路Ｋ１の加算器により加算された後の信号ｃ１（ｔ）を入力して信号処理する機能を有している。例えば、参照信号キャンセル部ＲＣ２は、信号ｃ１（ｔ）を加工する加工用制御フィルタ（適応フィルタ）を備えている。加工用制御フィルタは、フィルタ係数に基づいて、信号ｃ１（ｔ）に対して信号処理を行って信号ｂ２（ｔ）を生成し、加算器へ出力する機能を有している。

制御回路Ｋ２の加算器は、参照マイクＲ２と能動騒音制御フィルタＷ２との間に設けられており、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）と参照信号キャンセル部ＲＣ２を通過した後の信号ｂ２（ｔ）とを加算して信号ｃ２（ｔ）を生成する機能を有している。これにより、能動騒音制御フィルタＷ２の入力信号は、参照信号ｘ２（ｔ）を加工した後の信号ｃ２（ｔ）となる。なお、加算器は、和算機能を有しているため、負の値を加算する場合には減算となる。

また、参照信号キャンセル部ＲＣ２は、適応アルゴリズムによって加工用制御フィルタが有するフィルタ係数を自動的に調整し更新する構成を有している（適応フィルタ更新手段）。例えば、適応アルゴリズムとしてＬＭＳが用いられる。ＬＭＳにより、参照信号ｘ２（ｔ）及び信号ｃ２（ｔ）に基づいて、参照信号ｘ２（ｔ）のうち、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）と相関のある信号成分が低減されるように、フィルタ係数が収束演算される。

次に、制御回路Ｋ１を説明する。参照信号キャンセル部ＲＣ１は、参照マイクＲ１の出力側であって、制御回路Ｋ２の加算器と能動騒音制御フィルタＷ２との間に接続されている。そして、参照信号キャンセル部ＲＣ１は、制御回路Ｋ２の加算器により加算された後の信号ｃ２（ｔ）を入力して信号処理する機能を有している。例えば、参照信号キャンセル部ＲＣ１は、加工用制御フィルタ（適応フィルタ）を備えている。加工用制御フィルタは、フィルタ係数に基づいて、信号ｃ２（ｔ）に対して信号処理を行って信号ｂ１（ｔ）を生成し、加算器へ出力する機能を有している。

制御回路Ｋ１の加算器は、参照マイクＲ１と能動騒音制御フィルタＷ１との間に設けられており、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）と参照信号キャンセル部ＲＣ１を通過した後の信号ｂ１（ｔ）とを加算して信号ｃ１（ｔ）を生成する機能を有している。これにより、能動騒音制御フィルタＷ１の入力信号は、参照信号ｘ１（ｔ）を加工した後の信号ｃ１（ｔ）となる。なお、加算器は、和算機能を有しているため、負の値を加算する場合には減算となる。

また、参照信号キャンセル部ＲＣ１は、適応アルゴリズムによって加工用制御フィルタが有するフィルタ係数を自動的に調整し更新する構成を有している（適応フィルタ更新手段）。例えば、適応アルゴリズムとしてＬＭＳが用いられる。ＬＭＳにより、参照信号ｘ１（ｔ）及び信号ｃ１（ｔ）に基づいて、参照信号ｘ１（ｔ）のうち、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）と相関のある信号成分が低減されるように、フィルタ係数が収束演算される。

このように、制御回路Ｋ１、Ｋ２は、自らの出力結果を含む信号ｃ２（ｔ）、ｃ１（ｔ）に基づいてフィードバック型の制御で、参照信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）を加工することができるように構成されている。すなわち、制御回路Ｋ２は、制御回路Ｋ１により加工された後の参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）に基づいて、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）のうち参照信号ｘ１（ｔ）と相関のある信号成分を除去するように機能する。また、制御回路Ｋ１は、制御回路Ｋ２により加工された後の参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）に基づいて、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）のうち参照信号ｘ２（ｔ）と相関のある信号成分を除去するように機能する。このように、制御回路Ｋ１、Ｋ２は、複数の参照マイクのうち、因果律の関係から、騒音に最も近接された参照マイクの参照信号のみが能動騒音制御装置の入力信号として残るように機能する。例えば、騒音源が参照マイクＲ２よりも参照マイクＲ１に近接する場合には、参照マイクＲ１の参照信号ｘ１（ｔ）のみが能動騒音制御装置の入力信号とされる。他方、騒音源が参照マイクＲ１よりも参照マイクＲ２に近接する場合には、参照マイクＲ２の参照信号ｘ２（ｔ）のみが能動騒音制御装置の入力信号とされる。すなわち、上記構成を有することにより、参照信号加工装置は、騒音源の位置を陽に判断することなく、騒音源に最も近接された参照マイクに対応した能動騒音制御装置に対してのみ、当該騒音を低減させるために必要な入力信号を提供するように動作することができる。なお、上述したように、フィードバック型の参照信号加工装置においては、例えば制御回路Ｋ１の加算器により加工された信号が制御回路Ｋ２の入力信号とされるが、参照マイクＲ１側にのみ騒音源が存在する場合も考えられる。この場合には、制御回路Ｋ２の入力信号は、制御回路Ｋ１の加算器により０を加算された信号となり、処理上はフィードフォワード型の参照信号加工装置と同様に機能することとなる。

次に、本実施形態に係る参照信号加工装置が有する加工用制御フィルタの収束速度について説明する。図６は、能動騒音制御システムの構成を示す概要図である。能動騒音制御システムに備わる参照信号加工装置は、フィードフォワード型、フィードバック型の何れでも良いため、説明理解の容易性を考慮して、フィードフォワード型の参照信号加工装置が設けられている場合を説明する。

図６に示すように、能動騒音制御システムは、ほぼ同一に構成された２つの能動騒音制御装置を有している。なお、２つの能動騒音制御装置の構成は同一であるので、参照マイクＲ１を有する能動騒音制御装置を中心に説明する。能動騒音制御装置は、シングルチャネル型の制御装置であって、参照マイクＲ１の参照信号に基づいて制御スピーカＳ１から制御音を出力して制御点Ｐ１の騒音を低減させるものである。また、能動騒音制御装置は、制御点Ｐ１での音を検出する誤差マイクＥ１を有しており、参照マイクＲ１の参照信号及び誤差マイクＥ１の検出信号に基づいて、誤差マイクＥ１の検出信号が最小となるように、能動騒音制御フィルタＷ１のフィルタ係数を収束演算するＬＭＳを有している。そして、参照マイクＲ１は、参照マイクＲ２に比べて騒音源の近くに配置されている。

また、参照マイクＲ１、Ｒ２間には、図４に示す制御回路Ｋ２を有する参照信号加工装置が接続されている。参照信号キャンセル部ＲＣ２は、ＬＭＳにより、加工用制御フィルタのフィルタ係数を収束演算する機能を有している。

このように構成された能動騒音制御システムにおいては、騒音源から騒音が出力されると、参照マイクＲ１に最初に到達し、その後、参照マイクＲ２に到達する。そして、制御回路Ｋ２のＬＭＳが加工用制御フィルタを収束演算する。一方、能動騒音制御装置のＬＭＳは、参照マイクＲ２の参照信号及び誤差マイクＥ２の検出信号に基づいて能動騒音制御フィルタＷ２のフィルタ係数を収束演算する。

すなわち、能動騒音制御フィルタＷ２の収束演算が終了する前に加工用制御フィルタの収束演算を終了させて参照マイクＲ２の参照信号を除去しなければ、制御対象としていない騒音を打ち消すように能動騒音制御フィルタＷ２を調整するため、不要な制御音を出力することとなる。このため、参照信号加工装置の加工用制御フィルタの収束演算速度は、接続する能動騒音制御装置の能動騒音制御フィルタの収束演算速度よりも速く設定される。例えば、加工用制御フィルタの収束演算のステップ数等を、接続する能動騒音制御装置に係る能動騒音制御フィルタの収束演算のステップ数等に応じて決定することで、参照信号加工装置の加工用制御フィルタの収束演算速度を、接続する能動騒音制御装置の能動騒音制御フィルタの収束演算速度よりも速く設定できる。

次に、本実施形態に係る参照信号加工装置の接続形態について説明する。この参照信号加工装置は、フィードフォワード型、フィードバック型の何れでも良いため、説明理解の容易性を考慮して、フィードフォワード型の参照信号加工装置について説明する。例えば、能動騒音制御システムが、３以上のシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を有する場合、全ての参照マイク間に参照信号加工装置が接続される。また、図７に示すように、隣り合う参照マイク間に参照信号加工装置が接続されてもよい。すなわち、複数のシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を有する場合、少なくとも隣り合う参照マイク間に参照信号加工装置が接続されればよい。この場合、２つのシングルチャンネル型の能動騒音制御装置及び参照信号加工装置を有する能動騒音制御システムを、周期的に結合した構成となる。

次に、本実施形態に係る能動騒音制御システムの作用効果について説明する。図８は、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置を２つ配置した場合の制御音を説明するための概要図である。

まず、本実施形態に係る能動騒音制御システムと対比するために、参照信号加工装置を有さない場合を説明する。図８に示すように、騒音源Ｎから出力された騒音は、最初に騒音源に最も近接される参照マイクＲ１に到達する。そして、制御点Ｐ１で騒音が打ち消されるように制御スピーカＳ１から制御音Ｃ１が出力される。そして、制御音Ｃ１が制御点Ｐ１の騒音を低減する。一方、騒音源Ｎから出力された騒音は、参照マイクＲ１に到達するタイミングよりも遅れて参照マイクＲ２に到達する。そして、制御点Ｐ２で騒音が打ち消されるように制御スピーカＳ２から制御音Ｃ２が出力される。制御点Ｐ１では、制御音Ｃ１が既に適切に騒音を低減しているため、制御点Ｐ１に到達する制御音Ｃ２はノイズとなる。このように、シングルチャンネル型の能動騒音制御装置を複数配置する構成において、１つの騒音源の騒音を複数の参照マイクが検出した場合には、各能動騒音制御装置が独立して制御点での騒音を打ち消すように動作するため、結果、消音効果を奏することができない。

これに対して、本実施形態に係る能動騒音制御システムにおいては、参照マイクＲ１に到達するタイミングよりも遅れて参照マイクＲ２に到達した騒音は、参照信号加工装置によって能動騒音制御装置への出力前に電気的に除去される。このため、遅れて入力された騒音に対して制御スピーカＳ２から制御音が出力されない。よって、一方の能動騒音制御装置は他方の能動騒音制御装置から影響を受けることがないため、制御点Ｐ１において消音効果を奏することができる。

以上、第１実施形態に係る参照信号加工装置によれば、複数の参照マイクのうち１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分を低減するように、他の参照マイクの参照信号を加工することができる。制御回路Ｋ１、Ｋ２により、騒音源Ｎに最も近接される１の参照マイク以外となる他の参照マイクの参照信号が、騒音源Ｎに最も近接される１の参照マイクの参照信号との相関に基づいて加工されるため、因果律の関係から騒音を最初に検出した参照マイクの参照信号のみが当該騒音を打ち消す能動騒音制御系の入力信号とされることが可能となる。このため、例えば、１の騒音を２つ以上の参照マイクで検出する場合であっても、騒音源に最も近接された参照マイクの参照信号を入力とする能動騒音制御系のみを実行させることができるので、制御効果を高めるとともに制御範囲を広くすることができる。すなわち能動騒音制御の効率化を図ることが可能となる。また、例えば、２以上の騒音源が存在し、それぞれ参照マイクに対して複数の騒音を出力する場合であっても、１の騒音を２つ以上の参照マイクで検出する場合と同様に、各騒音源に最も近接された参照マイクの参照信号のみが能動騒音制御系の入力信号となるように、参照マイク間で互いに相関のある信号成分を除去することができる。

また、第１実施形態に係る参照信号加工装置によれば、１の参照マイクの参照信号に基づいて、他の参照マイクの参照信号のうち、１の参照マイクの参照信号と相関のある信号成分が減少されるように、フィードフォワード型の制御で他の参照マイクの参照信号を加工することができる。フィードフォワード型の制御により参照信号を加工するため、フィードバック型の制御に比べて高速な処理が可能となる。このため、高速で移動する騒音源に対しても有効に機能させることができる。

また、第１実施形態に係る参照信号加工装置によれば、複数の参照マイクのうち１の参照マイクから出力された参照信号に基づいて、当該参照信号と相関のある信号成分が減少されるように、フィードバック型の制御で後に出力される参照信号を加工することができる。また、フィードバック型の制御により参照信号を加工するため、フィードフォワード型の制御に比べて精度の良い処理が可能となる。さらに、フィードフォワード型の制御に比べて、伝達特性Ｍ_２１、Ｍ_１２の大小に関係なく加工用制御フィルタを定めることができるので、例えば、距離による減衰が起こりにくい騒音に対しても参照信号を加工することができる。例えば、線音源から出力される騒音や平面波の騒音に対して、適切に参照信号を加工することができる。

また、第１実施形態に係る参照信号加工装置によれば、加工用制御フィルタを更新するための収束演算を、参照信号を入力信号とする能動騒音制御における能動騒音制御フィルタＷ１、Ｗ２を更新するための収束演算の収束速度よりも速い収束速度で実行することにより、加工した参照信号を能動騒音制御の入力信号とすることができる。

また、第１実施形態に係る能動騒音制御システムによれば、羅列したシングルチャンネル型の能動騒音制御装置の参照マイク間に上述した参照信号加工装置が接続されているので、例えば、１つの騒音が２つ以上の参照マイクに入力される場合であっても、因果律の関係から騒音に最も近接される能動騒音制御装置のみを動作させることができる。このため、能動騒音制御の効率化を図ることが可能となるとともに、移動音源や複数の騒音源から出力される騒音を効果的に消音することができる。例えば、図３に示す騒音源が車両の場合において、道路に沿って配置されたシングルチャンネル型の能動騒音制御装置Ｕｎを効果的に効率良く機能させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る能動騒音制御装置は、第１実施形態に係る能動騒音制御装置と比較して、マルチチャンネル型の能動騒音制御装置である点が相違する。なお、以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と重複する部分は説明を省略する。

本実施形態に係る能動騒音制御装置は、複数の参照マイクの参照信号に基づいて制御点の騒音を制御するものである。そして、複数の参照マイク間には、参照信号加工装置が接続されている。この参照信号加工装置は、第１、第２実施形態に係る参照信号加工装置と同様である。また、参照信号加工装置の接続形態は、複数の参照マイクの全てにそれぞれ接続されてもよいし、隣り合う参照マイクに接続されてもよい。なお、以下では説明理解の容易性を考慮して、２つの参照マイクを有するマルチチャンネル型の能動騒音制御装置を説明する。

ここで、本実施形態に係る能動騒音制御装置に参照信号加工装置を動作させた場合の効果について説明する。図９は、本実施形態に係る能動騒音制御装置の構成を示す模式図である。

図９に示すように、能動騒音制御装置は、参照マイクＲ１、Ｒ２、誤差マイクＥ１、Ｅ２、参照マイクＲ１及び誤差マイクＥ１に接続された能動騒音制御フィルタＷ_１１、参照マイクＲ１及び誤差マイクＥ２に接続された能動騒音制御フィルタＷ_１２、参照マイクＲ２及び誤差マイクＥ２に接続された能動騒音制御フィルタＷ_２２、参照マイクＲ２及び誤差マイクＥ１に接続された能動騒音制御フィルタＷ_２１を備えている。ここで、騒音源は、騒音Ｎ１を出力する第１騒音源、騒音Ｎ２を出力する第２騒音源の２つが存在するものとする。参照マイクＲ１は第２騒音源よりも第１騒音源の近くに配置されており、参照マイクＲ２は第１騒音源よりも第２騒音源の近くに配置されているものとする。第１騒音源、第２騒音源から参照マイクＲ１、Ｒ２までの伝達特性をそれぞれＭ_１１、Ｍ_２２とする。一方、参照マイクＲ１には、制御対象の騒音Ｎ１以外に騒音Ｎ２が入力され、参照マイクＲ２には、制御対象の騒音Ｎ２以外に騒音Ｎ１が入力されるものとする。第１騒音源、第２騒音源から参照マイクＲ２、Ｒ１までの伝達特性をそれぞれＭ_１２、Ｍ_２１とする。また、第１騒音源から誤差マイクＥ１までの経路の伝達特性をＴ_１１、第１騒音源から誤差マイクＥ２までの経路の伝達特性をＴ_１２、第２騒音源から誤差マイクＥ１までの経路の伝達特性をＴ_２１、第２騒音源から誤差マイクＥ２までの経路の伝達特性をＴ_２２とする。

この場合、能動騒音制御装置の特性を行列式で表すと以下の式１２となる。

なお、行列式Ｎは騒音、行列Ｍは騒音源から参照マイクまでの伝達特性、行列Ｗは制御フィルタの特性、Ｔは騒音源から誤差マイクまでの伝達特性である。式１２が収束するためには、以下の式１３を満たす必要がある。

式１３をＷについて解く。行列Ｍの逆行列を用いて式１３は以下の式１４に変形できる。

式１４を行列要素で解くと、以下の式１５となる。

ここで、図１０に示すように、仮想的に誤差マイクＥ１に着目する。この場合、式１５は以下の式１６に変形できる。

図１０では、最終的な能動騒音制御フィルタＷはＷ_１１＋Ｗ_２１であるので、式１６を要素演算すると式１７となる。

このように、制御フィルタは、参照マイクまでの伝達特性Ｍによる関数と、誤差マイクまでの伝達特性Ｔの関数で表すことができる。

ここで、図９に示すマルチチャンネル型の能動騒音制御装置において、参照マイクＲ１と参照マイクＲ２との間に、参照信号加工装置を接続した場合を説明する。この参照信号加工装置は、フィードフォワード型の参照信号加工装置又はフィードバック型の参照信号加工装置であって、どちらを用いてもよい。

この場合、Ｍ_１２・Ｍ_２１＝０となるので、式１５は以下の式１８となる。

このように、参照信号加工装置を動作させることにより、制御フィルタの各要素の役割が明確となり、マルチチャンネル型の能動騒音制御処理を簡略化することが可能となる。

以上、第２実施形態に係る能動騒音制御装置によれば、マルチチャンネル型の能動騒音制御装置の参照マイク間に参照信号加工装置が接続されているので、例えば、１つの騒音が２つ以上の参照マイクに入力される場合であっても、各能動騒音制御フィルタの役割を明確にすることができるので、能動騒音制御の効率化を図ることが可能となるとともに、移動音源や複数の騒音源から出力される騒音を効果的に消音することができる。また、例えば、２以上の騒音源が存在し、それぞれ参照マイクに対して複数の騒音を出力する場合であっても、１の騒音を２つ以上の参照マイクで検出する場合と同様に、各騒音源に最も近接された参照マイクの参照信号のみが能動騒音制御系の入力信号となるように、参照マイク間で互いに相関のある信号成分を除去することができる。

なお、上述した各実施形態は本発明に係る参照信号加工装置、能動騒音制御装置及び能動騒音制御システムの一例を示すものである。本発明に係る参照信号加工装置、能動騒音制御装置及び能動騒音制御システムは、各実施形態に係る参照信号加工装置、能動騒音制御装置及び能動騒音制御システムに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、各実施形態に係る参照信号加工装置、能動騒音制御装置及び能動騒音制御システムを変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、上述した実施形態では、加工用制御フィルタ及び能動騒音制御フィルタとして何れも適応フィルタを用いる場合を例に説明したが、加工用制御フィルタとして固定フィルタを用いるとともに能動騒音制御フィルタとして適用フィルタを用いる場合、加工用制御フィルタとして適応フィルタを用いるとともに能動騒音制御フィルタとして固定フィルタを用いる場合、加工用制御フィルタ及び能動騒音制御フィルタとして何れも固定フィルタを用いる場合等、双方あるいは何れか一方のフィルタに固定フィルタを用いてもよい。

以下、上記効果を説明すべく本発明者が実施した実施例及び比較例について述べる。最初に、シミュレーション結果について述べる。

本発明者は、フィードバック型の参照信号加工装置の効果を確認するために、騒音源から参照マイクまでの経路において騒音が減衰しないという特殊な条件でシミュレーションした。
（実施例１）
第１実施形態に係る能動騒音制御装置に関してシミュレーションを行った。図１１に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置に図４に示すフィードフォワード型の参照信号加工装置を備えた能動騒音制御システムとした。騒音Ｎ１を出力する第１騒音源、騒音Ｎ２を出力する第２騒音源を設定した。騒音Ｎ１が参照マイクＲ１に到達する経路、及び、騒音Ｎ２が参照マイクＲ２に到達する経路においては、騒音源からの遅延を１０サンプルとした（Ｚ（１０））。一方、騒音Ｎ１が参照マイクＲ２に到達する経路、及び、騒音Ｎ２が参照マイクＲ１に到達する経路においては、騒音源からの遅延を２０サンプルとした（Ｚ（２０））。また、第１騒音源、第２騒音源から参照マイクＲ１、Ｒ２までの経路において、騒音Ｎ１、Ｎ２は減衰しないものとした。上記条件で、騒音Ｎ１、Ｎ２を出力し、第１騒音源、第２騒音源から制御点Ｐ１、Ｐ２までの伝達経路Ｚ（５０）の特性をシミュレーションした。結果を図１２に示す。図１２（Ａ）は、参照マイクＲ１の参照信号、図１２（Ｂ）は、参照信号加工装置の加工用制御フィルタの特性、図１２（Ｃ）は、信号加工後の参照信号、図１２（Ｄ）は、第１騒音源から制御点Ｐ１までの伝達経路Ｚ（５０）の特性を示すものである。それぞれのグラフは、横軸が時間、縦軸が信号レベルである。

（実施例２）
第１実施形態に係る能動騒音制御装置に関してシミュレーションを行った。図１１に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置に図５に示すフィードバック型の参照信号加工装置を備えた能動騒音制御システムとした。その他は、実施例１と同様とした。結果を図１３に示す。図１３（Ａ）は、参照マイクＲ１の参照信号、図１３（Ｂ）は、加工用制御フィルタの特性、図１３（Ｃ）は、信号加工後の参照信号、図１３（Ｄ）は、第１騒音源から制御点Ｐ１までの伝達経路Ｚ（５０）の特性を示すものである。それぞれのグラフは、横軸が時間、縦軸が信号レベルである。

（比較例１）
図１１に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を備えた能動騒音制御システムとした。参照信号加工装置を備えていない点以外は、実施例１、２と同様とした。結果を図１４に示す。図１４（Ａ）は、参照マイクＲ１の参照信号、図１４（Ｂ）は、第１騒音源から制御点Ｐ１までの伝達経路Ｚ（５０）の特性を示すものである。それぞれのグラフは、横軸が時間、縦軸が信号レベルである。

ここで、上述した実施例１（フィードフォワード型）、実施例２（フィードバック型）、比較例１（参照信号加工装置なし）のシミュレーション結果を考察する。図１２（Ａ）、図１３（Ａ）、図１４（Ａ）に示すように、実施例１、２及び比較例１において、参照信号の入力レベルは何れも±０．５であり同一である。

この場合、参照信号加工制御を行わない比較例１では、図１４（Ｂ）に示すように、伝達経路Ｚ（５０）の信号レベルは、第２騒音源から入力された騒音Ｎ２の影響を受けて理想値１とならなかった。また、フィードフォワード型の参照信号加工制御を行う実施例１では、騒音源から参照マイクまでの経路において騒音が減衰しないような特殊な条件においては、図１２（Ｂ）に示すように、加工用制御フィルタの信号レベルが理想値１とならずに０．５となった。そして、図１２（Ｃ）に示すように、参照信号の加工後において、信号レベルが理想値±０．２５とならずに±０．５となり、完全に相関信号成分を除去することができなかった。そして、図１２（Ｄ）に示すように、比較例１に比べて伝達経路Ｚ（５０）の信号レベルが１に近づいたが、第２騒音源から入力された騒音Ｎ２の影響を受けてしまい、理想値１とならなかった。

これに対して、フィードバック型の参照信号加工制御を行う実施例２では、騒音源から参照マイクまでの経路において騒音が減衰しないような特殊な条件であっても、図１３（Ｂ）に示すように、加工用制御フィルタの信号レベルは理想値１に近い値となった。図１３（Ｃ）に示すように、参照信号の加工後において、参照信号の信号レベルが理想値±０．２５に近い値となった。そして、図１３（Ｄ）に示すように、実施例１、比較例１に比べて伝達経路Ｚ（５０）の信号レベルが理想値１に近い値となった。このように、フィードバック型の制御においては、距離減衰が無い騒音であっても、適切に参照信号間で相関のある信号成分を除去することができることが確認された。

次に、マルチチャンネル型の能動騒音制御装置に参照信号加工装置を適用した場合の効果を確認するために、以下の実施例３及び比較例２に示すシミュレーションを実施した。

（実施例３）
第２実施形態に係る能動騒音制御装置に関してシミュレーションを行った。図１５に示すマルチチャンネル型の能動騒音制御装置に、図５に示すフィードバック型の参照信号加工装置を備えた能動騒音制御システムとした。騒音Ｎ１を出力する第１騒音源、騒音Ｎ２を出力する第２騒音源を設定した。騒音Ｎ１が参照マイクＲ１に到達する経路、及び、騒音Ｎ２が参照マイクＲ２に到達する経路においては、騒音源からの遅延を１０サンプルとした（Ｚ（１０））。一方、騒音Ｎ１が参照マイクＲ２に到達する経路、及び、騒音Ｎ２が参照マイクＲ１に到達する経路においては、騒音源からの遅延を２０サンプルとした（Ｚ（２０））。また、第１騒音源から参照マイクＲ１までの経路、第２騒音源から参照マイクＲ２までの経路では、反射波として遅延１５サンプルとし減衰比を０．５とした（Ｚ（１５））。一方、第１騒音源から参照マイクＲ２までの経路、第２騒音源から参照マイクＲ１までの経路では、反射波として遅延２５サンプルとし減衰比を０．５とした（０．５・Ｚ（２５））。上記条件で、騒音Ｎ１、Ｎ２を出力し、誤差マイクＥ１の検出結果をシミュレーションした。結果を図１６に示す。

図１６（Ａ）は、参照マイクＲ１の参照信号、図１６（Ｂ）は、加工用制御フィルタの特性、図１６（Ｃ）は、信号加工後の参照信号、図１６（Ｄ）は、第１騒音源から制御点Ｐ１までの伝達経路Ｚ（５０）の特性、図１６（Ｅ）は、誤差マイクＥ１の検出結果を示すものである。それぞれのグラフは、横軸が時間、縦軸が信号レベルである。

（比較例２）
図１５に示すマルチチャンネル型の能動騒音制御装置を備えた能動騒音制御システムとした。参照信号加工装置を備えていない点以外は、実施例３と同様とした。結果を図１７に示す。図１７（Ａ）は、第１騒音源から制御点Ｐ１までの伝達経路Ｚ（５０）の特性、図１７（Ｂ）は、誤差マイクＥ１の検出結果を示すものである。それぞれのグラフは、横軸が時間、縦軸が信号レベルである。

ここで、上述した実施例３（マルチチャンネル型かつフィードバック型の参照信号加工装置あり）、比較例２（マルチチャンネル型かつ参照信号加工装置なし）のシミュレーション結果を考察する。図１６（Ａ）に示すように、実施例３において、参照信号の入力レベルは±０．２５であり、図示していないが比較例２も同様の結果となった。

この場合、図１７（Ａ）に示すように、参照信号加工制御を行わない比較例２では、伝達経路Ｚ（５０）の信号レベルが反射音の影響を受けて理想値１とならなかった。また、図１７（Ｂ）に示すように、誤差マイクＥ１において消音できていないことが確認された。

これに対して、フィードバック型の参照信号加工制御を行う実施例３では、参照信号加工装置を動作させた結果、図１６（Ｂ）に示すように、加工用制御フィルタの信号レベルが理想値１に近い値となった。そして、図１６（Ｃ）に示すように、参照信号の加工後において、信号レベルが理想値±０．２５に近い値となった。

そして、図１６（Ｄ）に示すように、伝達経路Ｚ（５０）の信号レベルが理想値１に近づいた。さらに、図１６（Ｅ）に示すように、誤差マイクＥ１において消音できていることが確認された。このように、マルチチャンネル型の能動騒音制御装置に本発明の参照信号加工装置を適用し、参照信号間で相関のある信号成分を除去することができることが確認された。

次に、測定結果について述べる。最初に、１つの騒音源から出力される騒音に対する信号加工装置の効果を確認するために、実施例４、比較例３、４に示す測定を行った。

（実施例４）
図１８に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を用いた。図１８は、実験環境の概略図であり、図１８（Ａ）が実験環境を側方からみた図、図１８（Ｂ）が実験環境を上方からみた図である。図１８（Ａ）に示すように、騒音源を模擬スピーカ（１次音源Ｎ１）で代用した。１次音源Ｎ１は、高さｈ_１（１２４０ｍｍ）の位置に固定した。参照マイクＲ１、制御スピーカである２次音源Ｓ１、誤差マイクＥ１を有するシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を設置した。参照マイクＲ１は、１次音源Ｎ１の設置点からｄ_０（３００ｍｍ）離れた位置に設けた。２次音源Ｓ１は、１次音源Ｎ１の設置点からｄ_１（１２００ｍｍ）離れた位置に設けた。誤差マイクＥ１は、２次音源Ｓ１の設置点からｄ_２（１５００ｍｍ）離れた位置に設けた。そして、図１８（Ｂ）に示すように、間隔Ｗ_１（１０１５ｍｍ）空けて、１次音源Ｎ１と同一構成の模擬スピーカ（１次音源Ｎ２）を並設した。また、参照マイクＲ１、２次音源Ｓ１、誤差マイクＥ１を有するシングルチャンネル型の能動騒音制御装置に対して、参照マイクＲ２、２次音源Ｓ２、誤差マイクＥ２を有するシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を並設した。参照マイクＲ１、Ｒ２は、距離Ｗ_２（２００ｍｍ）離して並設した。実施例４では、図４に示すフィードフォワード型の参照信号加工装置を参照マイクＲ１、Ｒ２間に接続し、２次音源Ｓ１、Ｓ２を動作可能な状態とした（図２０（Ａ））。そして、１次音源Ｎ１から音を出力して、制御点近傍の消音効果を確認した。なお、消音効果の評価は、制御音を出力した場合としない場合において、音圧レベル（ｄＢ）の差とした。消音効果の評価を図２０（Ｂ）、信号波形を図２１に示す。

（比較例３）
図１８に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を用いた。２次音源Ｓ１を動作可能な状態とした（図１９（Ａ））。そして、１次音源Ｎ１から音を出力して、制御点近傍の消音効果を確認した。なお、消音効果の評価は、制御音を出力した場合としない場合において、音圧レベル（ｄＢ）の差とした。その他は実施例４と同様である。消音効果の評価を図１９（Ｂ）に示す。

（比較例４）
図１８に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を用いた。２次音源Ｓ１、Ｓ２を動作可能な状態とした（図２２（Ａ））。そして、１次音源Ｎ１から音を出力して、制御点近傍の消音効果を確認した。なお、消音効果の評価は、制御音を出力した場合としない場合において、音圧レベル（ｄＢ）の差とした。その他は実施例４と同様である。消音効果の評価を図２２（Ｂ）、信号波形を図２３に示す。

図１９（Ｂ）、図２０（Ｂ）、図２２（Ｂ）は、音圧レベル（ｄＢ）の差を濃淡で表現した図である。図１９（Ｂ）に示すように、比較例３の能動騒音制御装置は、１次音源Ｎ１に対して２次音源Ｓ１を作動させることにより、誤差マイクＥ１を中心として良好な消音効果を奏することが確認された。一方、図２２（Ｂ）に示すように、比較例４の能動騒音制御装置は、１次音源Ｎ１に対して２次音源Ｓ１、Ｓ２を作動させることにより、消音効果が低減することが確認された。すなわち、１つの騒音源に２つのシングルチャンネル型の能動制御装置が動作すると消音効果が低減することが確認された。

これに対して、図２０（Ｂ）に示すように、実施例４の参照信号加工装置を作動させることにより、２つのシングルチャンネル型の能動制御装置を動作させた場合であっても、良好な消音効果を奏することが確認された。また、フィードフォワード型の参照信号加工装置を用いて消音効果を確認することができた。すなわち、現実には騒音の距離減衰が存在し、フィードフォワード型の参照信号加工装置が有効に機能することが確認された。

また、図２１、図２３は、参照マイクＲ１、Ｒ２、２次音源Ｓ１、Ｓ２の特性を示すものであり、横軸が時間、縦軸が信号レベルである。図２３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、比較例４の能動騒音制御装置は、１次音源Ｎ１からの騒音を参照マイクＲ１、Ｒ２で検出した。そして、図２３（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、２次音源Ｓ１だけでなく、２次音源Ｓ２も制御音を出力した。このため、互いの騒音効果を打ち消しあって消音効果が低減された。これに対して、図２１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、実施例４の能動騒音制御装置は、１次音源Ｎ１からの騒音を参照マイクＲ１、Ｒ２で検出した。そして、参照信号加工装置が参照マイクＲ２の参照信号から、参照マイクＲ１と相関のある信号成分が除去された。このため、図２１（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、２次音源Ｓ１のみ出力させて能動騒音制御することができることが確認された。

次に、複数の騒音源から出力される騒音に対する信号加工装置の効果を確認するために、実施例５、比較例５に示す測定を行った。

（実施例５）
実施例４と同様の構成とした。１次音源Ｎ１、Ｎ２から音を出力して、制御点近傍の消音効果を確認した。なお、消音効果の評価は、制御音を出力した場合としない場合において、音圧レベル（ｄＢ）の差とした。結果を図２４に示す。

（比較例５）
図１８に示すシングルチャンネル型の能動騒音制御装置を用いた。２次音源Ｓ１、Ｓ２を動作可能な状態とした（図２２（Ａ））。そして、１次音源Ｎ１、Ｎ２から音を出力して、制御点近傍の消音効果を確認した。なお、消音効果の評価は、制御音を出力した場合としない場合において、音圧レベル（ｄＢ）の差とした。その他は実施例５と同様である。結果を図２５に示す。

図２４、図２５は、音圧レベル（ｄＢ）の差を濃淡で表現した図である。２つの騒音源に対して２つのシングルチャンネル型の能動制御装置を動作させる場合において、図２４、図２５を比較するとにより、フィードフォワード型の参照信号加工装置を備える場合には、参照信号加工装置を備えない場合に比べて良好な消音効果を奏することが確認された。

Ｒ１、Ｒ２…参照マイク、ＲＣ１…参照信号キャンセル部、Ｋ１、Ｋ２…制御回路（信号加工手段）、Ｓｎ…制御スピーカ。

Claims (5)

1. 騒音を検出する１の参照マイクから出力された参照信号に基づいて生成した１の制御音を制御点へ出力する能動騒音制御装置を複数備える能動騒音制御システムであって、
   前記参照信号を加工する参照信号加工装置が前記参照マイク間に接続されており、
   前記参照信号加工装置は、
   複数の前記参照マイクの出力側に接続され、１の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように他の前記参照マイクの前記参照信号を加工するとともに、他の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように１の前記参照マイクの前記参照信号を加工し、因果律の関係から騒音に最も近接される参照マイクに接続された能動騒音制御装置のみを動作させる信号加工手段を有すること、
   を特徴とする能動騒音制御システム。
2. 前記信号加工手段は、
   １の前記参照マイクの出力側の信号を入力とする第１適応フィルタと、
   前記第１適応フィルタを通過した後の信号を、他の前記参照マイクの前記参照信号に加算又は他の前記参照マイクの前記参照信号から減算する第１演算器と、
   前記第１演算器の演算によって他の前記参照マイクの前記参照信号のうち１の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分が低減されるように前記第１適応フィルタを更新する第１適応フィルタ更新手段と、
   他の前記参照マイクの出力側の信号を入力とする第２適応フィルタと、
   前記第２適応フィルタを通過した後の信号を、１の前記参照マイクの前記参照信号に加算又は１の前記参照マイクの前記参照信号から減算する第２演算器と、
   前記第２演算器の演算によって１の前記参照マイクの前記参照信号のうち他の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分が低減されるように前記第２適応フィルタを更新する第２適応フィルタ更新手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の能動騒音制御システム。
3. 前記第１適応フィルタは、１の前記参照マイクの前記参照信号を入力とし、
   前記第２適応フィルタは、他の前記参照マイクの前記参照信号を入力とすること、
   を特徴とする請求項２に記載の能動騒音制御システム。
4. 前記第１適応フィルタは、１の前記参照マイクから出力される前記参照信号であって、他の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように１の前記参照マイクの前記参照信号を加工する加工処理後の前記参照信号を入力とし、
   前記第２適応フィルタは、他の前記参照マイクから出力される前記参照信号であって、１の前記参照マイクの前記参照信号と相関のある信号成分を低減するように他の前記参照マイクの前記参照信号を加工する加工処理後の前記参照信号を入力とすること、
   を特徴とする請求項２に記載の能動騒音制御システム。
5. 前記第１適応フィルタ更新手段は、前記第１適応フィルタの収束演算を、前記能動騒音制御装置に用いられる適応フィルタの収束演算の収束速度よりも速い収束速度で実行し、
   前記第２適応フィルタ更新手段は、前記第２適応フィルタの収束演算を、前記能動騒音制御装置に用いられる適応フィルタの収束演算の収束速度よりも速い収束速度で実行すること、
   を特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の能動騒音制御システム。