JP5713958B2 - 能動型騒音制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車室内の騒音を制御する能動型騒音制御装置に関し、特に、複数の能動型騒音制御部の各出力信号である相殺信号を混合して混合相殺信号を生成するミキサを備える能動型騒音制御装置に関する。
従来から、車室内の騒音事象として、エンジンの燃焼を原因とするこもり音(エンジンこもり音という。)、車両の走行時におけるプロペラシャフト等の駆動系回転体の回転のアンバランスを原因とするこもり音(ペラこもり音という。)、及びロード(路面)から車輪・サスペンションを介して受けるノイズ(ロードノイズという。)等が知られている。
これらの騒音事象を低減するために、エンジンこもり音の相殺信号、及びロードノイズの相殺信号が、それぞれの能動型騒音制御部で生成される(特許文献1〜4)。
この場合、コスト、スペース等を考慮し、車室内楽音装置を構成する楽音出力部であるスピーカが相殺音出力部として共用される。
そして、前記エンジンこもり音の相殺信号、及び前記ロードノイズの相殺信号がミキサにより混合され(加算され)、混合相殺信号が前記スピーカに供給されることで、前記スピーカから相殺音が出力される。
特開平7−104767号公報(要約) 特開平10−214119号公報(要約) 特開2009−57018号公報(要約) 特開2009−292201号公報(要約)
ところで、前記ミキサは、出力レンジ、いわゆるダイナミックレンジが、例えば、nビットと有限であり、そのため、従来技術では、その出力レンジが、複数の前記相殺信号の数、例えば、mに応じて均等に分割された分の出力レンジが各相殺信号に割り当てられ使用に供されている。
しかしながら、上記従来技術に係る能動型騒音制御装置においては、車両の走行状況に応じて、特定の相殺信号の振幅(大きさ)が大きくなった場合に、ミキサの出力レンジとしては余裕があるときでも、割り当てられた分割出力レンジで、その特定の相殺信号がクリップされてしまい、その結果、騒音相殺制御効果が低下してしまうという課題がある。特に、ロードノイズは、路面の違いにより騒音が大幅に変化し、想定範囲を設定することが難しく、改良の余地がある。
この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、ミキサの出力レンジを最大限活用して車両の走行状況に応じた最適な相殺音を出力することを可能とする能動型騒音制御装置を提供することを目的とする。
この発明に係る能動型騒音制御装置が適用される騒音事象には、少なくとも2つの騒音事象が含まれ、騒音事象として、エンジンこもり音、ペラこもり音、ロードノイズ、及び車体表面を流れる空気流により発生する風切り音等の騒音事象の他に、エンジンの回転数等に応じた音を生成して車内に出力する、いわゆる加速音(疑似加速音)も含まれる。
この発明に係る能動型騒音制御装置は、第1の騒音事象に対する第1相殺信号を生成する第1能動型騒音制御部と、前記第1の騒音事象とは異なる第2の騒音事象に対する第2相殺信号を生成する第2能動型騒音制御部と、前記第1相殺信号と前記第2相殺信号とを混合して混合相殺信号を生成するミキサと、前記混合相殺信号に基づく相殺音を出力する相殺音出力部と、からなる能動型騒音制御装置であって、さらに、前記第1相殺信号の振幅に応じて前記第2相殺信号の振幅を抑制する振幅抑制部を備えることを特徴とする。
この発明によれば、ミキサに入力される第1相殺信号の振幅に応じて、前記ミキサに入力される第2相殺信号の振幅を抑制する振幅抑制部を備えているので、前記ミキサの出力レンジを最大限活用して車両の走行状況に応じた最適な相殺音を出力することができる。
この場合、前記振幅抑制部は、前記第1相殺信号の振幅と前記第2相殺信号の振幅の和が、前記ミキサで許容される最大出力振幅(前記出力レンジ/2)を上回る場合に、前記第2相殺信号の振幅を、前記ミキサで許容される前記最大出力振幅から前記第1相殺信号の振幅を引いた差に設定するようにしたので、前記第1相殺信号の振幅がクリップされる事態が可及的に回避される。
また、前記振幅抑制部は、前記第1相殺信号の振幅と前記第2相殺信号の振幅の和が、前記ミキサで許容される最大振幅を上回る場合に、前記第2相殺信号の振幅がゼロ値になるように設定することで、同様に、前記第1相殺信号の振幅がクリップされる事態が可及的に回避される。
ここで、前記第1能動型騒音制御部及び前記第2能動型騒音制御部は、それぞれ適応ノッチフィルタを備え、前記適応ノッチフィルタのそれぞれのフィルタ係数に基づき前記第1相殺信号の振幅及び前記第2相殺信号の振幅を算出するように構成することで、簡単に前記第1相殺信号の振幅及び前記第2相殺信号の振幅を算出することができる。
なお、前記第1の騒音事象がロードノイズである場合、第1相殺信号の振幅が事前に想定できない場合でも、前記ロードノイズを相殺する相殺音を発生させるための所望とする第1相殺信号がクリップしてしまうことが防止され、ミキサの出力レンジを最大限活用して車両の走行状況に応じて最適な相殺音を出力することができる。
この発明に係る能動型騒音制御装置は、複数の騒音事象に対する複数の相殺信号を生成する能動型騒音制御部と、複数の前記相殺信号を混合して混合相殺信号を生成するミキサと、前記混合相殺信号に基づく相殺音を出力する相殺音出力部と、からなる能動型騒音制御装置であって、複数の前記騒音事象は、騒音低減優先順位が設定されており、さらに、前記騒音低減優先順位に応じて複数の前記相殺信号の内、少なくとも1つの相殺信号の振幅を抑制する振幅抑制部を備えることを特徴とする。
この発明によれば、騒音低減優先順位の低い少なくとも1つの相殺信号の振幅を振幅抑制部で抑制するようにしたので、その分、騒音低減優先順位の高い相殺信号の振幅の抑制を回避することができる。
この発明によれば、ミキサに入力される第1相殺信号の振幅に応じて、前記ミキサに入力される第2相殺信号の振幅を抑制する振幅抑制部を備えているので、前記ミキサの出力レンジを最大限活用して車両の走行状況に応じた最適な相殺音を出力することができる。
また、この発明によれば、騒音低減優先順位の低い少なくとも1つの相殺信号の振幅を振幅抑制部で抑制するようにしたので、その分、騒音低減優先順位の高い相殺信号の振幅の抑制を回避することができる。
この実施形態に係る能動型騒音制御装置の構成を示すブロック図である。 この実施形態に係る能動型騒音制御装置を構成する第1〜第4能動型騒音制御部の騒音低減優先順位表の説明図である。 この実施形態に係る能動型騒音制御装置の動作説明に供される全体フローチャートである。 振幅抑制部により実行される出力レンジの割当・調整処理の第1実施例に係る処理の詳細を示すフローチャートである。 図5A、図5Bは、第1実施例に係る作用効果の説明図である。 図6A、図6Bは、対応する従来技術に係る動作の説明図である。 振幅抑制部により実行される出力レンジの割当・調整処理の第2実施例に係る処理の詳細を示すフローチャートである(その1)。 振幅抑制部により実行される出力レンジの割当・調整処理の第2実施例に係る処理の詳細を示すフローチャートである(その2)。 上述した第1実施例及び第2実施例を含む実施形態の構成・作用効果の説明の際に、理解の便宜のために供される能動型騒音制御装置のブロック図である。
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、この実施形態に係る能動型騒音制御装置10の構成を示すブロック図である。
車両に搭載される能動型騒音制御装置10は、基本的には、所定周波数f1のロードノイズ1を相殺する相殺音を生成するための第1相殺信号Sc1を生成する第1能動型騒音制御部11と、エンジンこもり音1を相殺する相殺音を生成するための第2相殺信号Sc2を生成する第2能動型騒音制御部12と、前記所定周波数f1とは異なる所定周波数f2のロードノイズ2を相殺する相殺音を生成するための第3相殺信号Sc3を生成する第3能動型騒音制御部13と、ペラこもり音2を相殺する相殺音を生成するための第4相殺信号Sc4を生成する第4能動型騒音制御部14と、必要に応じて第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4の振幅A1〜A4を抑制する振幅抑制部50と、を備え、ロードノイズ1、2(図1中、ノイズ1、ノイズ2と表記。)とエンジンこもり音1、ペラこもり音2(図1中、こもり音1、こもり音2と表記。)の消音制御を協調して行う。
図1において、第1〜第4能動型騒音制御部11〜14及び振幅抑制部50は、1又は複数のコンピュータを含んで構成され、CPUが各種入力に基づきROM等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能実現部(機能実現手段ともいう。)としても動作する。
前記第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4が、出力レンジDRのミキサ(加算部)20で混合(加算)され、混合(加算)された混合相殺信号Sc0(Sc0=Sc1+Sc2+Sc3+Sc4)に基づくD/A変換器26から出力により、前記ロードノイズ1、2及びエンジンこもり音1、ペラこもり音2を相殺するための前記相殺音を車室内空間18に出力するスピーカ(相殺音出力部)28が、車室内空間18に設けられている。
ここで、混合相殺信号Sc0の振幅(片振幅)の2倍(全振幅)がミキサ20の出力レンジDRを上回ると混合相殺信号Sc0がミキサ20によりクリップされる点に留意する。つまり、ミキサ20の許容最大出力振幅は、出力レンジDRの1/2になる点に留意する。
評価点(評価位置、受聴点)において、エンジンこもり音1、ペラこもり音2、ロードノイズ1、2及びこれらの前記相殺音の干渉による残留騒音を誤差信号eとして検出するマイクロフォン(誤差信号検出部)16が、車室内空間18に設けられている。
マイクロフォン16から出力される誤差信号eは、A/D変換器30を通じてデジタル信号の誤差信号eとされ第1〜第4能動型騒音制御部11〜14に入力信号として供給される。
ロードノイズ1、2を消音するための第1及び第3能動型騒音制御部11、13は、バンドパスフィルタとして機能する第1及び第3適応ノッチフィルタ101、103と、模擬伝達特性部111、113とから構成される。
第1能動型騒音制御部11を構成する第1適応ノッチフィルタ101は、車種により固定の、例えば周波数120[Hz]程度のロードノイズ1の周波数fd1[Hz]に同期した第1基準信号Sr1{余弦波信号cos(2πfd1t)と正弦波信号sin(2πfd1t)}を生成する第1基準信号生成器(Sr1生成器)21と、第1基準信号Sr1から減算器81の減数入力端子で誤差信号e中のロードノイズ1の周波数fd1の成分の振幅と位相に略等しい原第1相殺信号Sco1を生成する第1適応フィルタ31と、フィルタ係数更新器(アルゴリズム演算器)41と、を備える。
フィルタ係数更新器41には、第1基準信号Sr1と、1サンプル遅延器91で遅延された、誤差信号eから原第1相殺信号Sco1を減算した信号(e−Sco1)と、が供給される。フィルタ係数更新器41は、該信号(e−Sco1)が最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるLMSアルゴリズムに基づいて第1適応ノッチフィルタ101の第1適応フィルタ31のフィルタ係数W1(実部+i虚部=Rw1+iIw1)を更新する。
周波数fd1のロードノイズ1は、サスペンションの共振等を原因とし路面の状況によって、その大きさが、大幅に変化する。
模擬伝達特性部111は、移相器51とゲイン設定器(ゲイン調整器)61とから構成される。移相器51には、入力される周波数fd1の原第1相殺信号Sco1の位相がマイクロフォン16の位置でロードノイズ1の位相と逆相となるような移相量が予め設定される。ゲイン設定器61には、移相器51で移相された原第1相殺信号Sco1の振幅がマイクロフォン16の位置でのロードノイズ1の振幅に対して等振幅に近づくようなゲインG1が設定される。
第3能動型騒音制御部13を構成する第3適応ノッチフィルタ103は、車種により固定の、例えば周波数40[Hz]程度のロードノイズ2の周波数fd2[Hz]に同期した第3基準信号Sr3{余弦波信号cos(2πfd2t)と正弦波信号sin(2πfd2t)}を生成する第3基準信号生成器(Sr3生成器)23と、第3基準信号Sr3から減算器83の減数入力端子で誤差信号e中のロードノイズ2の周波数fd2の成分の振幅と位相に略等しい原第3相殺信号Sco3を生成する第3適応フィルタ33と、フィルタ係数更新器(アルゴリズム演算器)43と、を備える。
フィルタ係数更新器43には、第3基準信号Sr3と、1サンプル遅延器93で遅延された、誤差信号eから原第3相殺信号Sco3を減算した信号(e−Sco3)と、が供給される。フィルタ係数更新器43は、該信号(e−Sco3)が最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるLMSアルゴリズムに基づいて第3適応ノッチフィルタ103の第3適応フィルタ33のフィルタ係数W3(実部+i虚部=Rw3+iIw3)を更新する。
周波数fd2によるロードノイズ2は、車室内音場の共鳴等を原因とする、いわゆるドラミングノイズであり、ロードノイズ1に比較して、その大きさが、車両状況に応じて、ロードノイズ1ほど大幅には変化しない。
模擬伝達特性部113は、移相器53とゲイン設定器(ゲイン調整器)63とから構成される。移相器53には、入力される周波数fd2の原第3相殺信号Sco3の位相がマイクロフォン16の位置でロードノイズ2の位相と逆相となるような移相量が予め設定される。ゲイン設定器63には、移相器53で移相された原第3相殺信号Sco3の振幅がマイクロフォン16の位置でのロードノイズ2の振幅に対して等振幅に近づくようなゲインG3が設定される。
一方、第2及び第4能動型騒音制御部12、14は、フィードフォワード型のfilterd−X LMSアルゴリズムを利用した回路である。
第2能動型騒音制御部12は、図示しない燃料噴射ECU(FIECU)から供給されるエンジン回転信号(エンジンパルス)からエンジンクランク(回転体)の回転周波数fe1を検出する周波数カウンタ等により構成される回転周波数検出器(fe1検出器)72と、回転周波数fe1の周波数を有する第2基準信号Sr2{余弦波信号cos(2πfe1t)と正弦波信号sin(2πfe1t)}を生成する第2基準信号生成器(Sr2生成器)22と、第2基準信号Sr2の位相と振幅を調整して第2相殺信号Sc2を生成する第2適応フィルタ32(第2適応ノッチフィルタ)と、第2相殺信号Sc2の出力端からミキサ20→D/A変換器26→スピーカ28→車室内空間18(音場)→マイクロフォン16→A/D変換器30を通じて第2能動型騒音制御部12の入力端(後述するフィルタ係数更新部42の入力端)までの回転周波数fe1(回転周波数fe1は、エンジン回転信号に応じて変化するので、回転周波数fe1毎)の音の伝達特性を模擬した模擬伝達特性C^等が設定され第2基準信号Sr2を濾波して第2参照信号r2を生成する参照信号生成部(フィルタ)52と、第2参照信号r2と誤差信号eとが供給され誤差信号eが最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるLMS(Least Mean Square)アルゴリズムに基づいて第2適応フィルタ32のフィルタ係数W2(実部+i虚部=Rw2+iIw2)を更新するフィルタ係数更新部(アルゴリズム演算器)42と、を備える。
この第2相殺信号Sc2による相殺音により相殺しようとする騒音は、エンジンクランクの回転周波数fe1に対応したエンジンこもり音1である。
第4能動型騒音制御部14は、図示しないカウンタシャフト近傍に配置されている車速センサから供給される車速信号(車速パルス)からプロペラシャフト(回転体)の回転周波数に調波した回転周波数fe2を検出する周波数カウンタ等により構成される回転周波数検出器(fe2検出器)74と、回転周波数fe2の周波数を有する第4基準信号Sr4{余弦波信号cos(2πfe2t)と正弦波信号sin(2πfe2t)}を生成する第4基準信号生成器(Sr4生成器)24と、第4基準信号Sr4の位相と振幅を調整して第4相殺信号Sc4を生成する第4適応フィルタ34(第4適応ノッチフィルタ)と、第4相殺信号Sc4の出力端からミキサ20→D/A変換器26→スピーカ28→車室内空間18(音場)→マイクロフォン16→A/D変換器30を通じて第4能動型騒音制御部14の入力端(後述するフィルタ係数更新部44の入力端)までの回転周波数fe2(回転周波数fe2は、プロペラシャフトの回転周波数に応じて変化するので、回転周波数fe2毎)の音の伝達特性を模擬した模擬伝達特性C^等が設定され第4基準信号Sr4を濾波して第4参照信号r4を生成する参照信号生成部(フィルタ)54と、第4参照信号r4と誤差信号eとが供給され誤差信号eが最小となる適応制御アルゴリズム、例えば最急降下法の一種であるLMS(Least Mean Square)アルゴリズムに基づいて第4適応フィルタ34のフィルタ係数W4(実部+i虚部=Rw4+iIw4)を更新するフィルタ係数更新部(アルゴリズム演算器)44と、を備える。
この第相殺信号Scによる相殺音により相殺しようとする騒音は、プロペラシャフトの回転周波数に対応したペラこもり音2である。
さらに、能動型騒音制御装置10は、振幅抑制部50を備える。振幅抑制部50は、第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4の振幅A1〜A4をフィルタ係数W1〜W4に基づき監視し、ミキサ20がクリップを発生しないように、ミキサ20の出力レンジDRの割り当て調整をフィルタ係数W1〜W4に基づき行って第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4の振幅A1〜A4を抑制する。
なお、図1において、所定周波数f1のロードノイズ1を相殺する相殺音を生成する第1能動型騒音制御部11は、サスペンション振動に係る基準信号を振動検出器により検出し、検出した基準信号を適応フィルタを介してスピーカ28から相殺音として出力し、この相殺音とロードノイズ1との干渉による残留騒音をマイクロフォン16により誤差信号として検出し、前記基準信号から音響伝達特性(前記スピーカから前記マイクロフォンまでの模擬伝達特性)により生成された参照信号と前記誤差信号とを入力し、前記誤差信号が最小となるように前記適応フィルタのフィルタ係数を更新する、いわゆる適応フィードフォワード技術(フィードフォワード型のfilterd−X LMSアルゴリズムを利用した回路技術)による能動型騒音制御部に代替してもよい。
図2は、この実施形態に係る能動型騒音制御装置10を構成する第1〜第4能動型騒音制御部11〜14の騒音低減優先順位表40を示している。優先順位表(優先順位テーブル)40は、振幅抑制部50の記憶部に設定(記憶)されている。
この実施形態において、優先順位1は、振幅が事前にもっとも想定しにくいロードノイズ1の第1相殺信号Sc1を出力する第1能動型騒音制御部11に設定され、以下、優先順位2は、ロードノイズ2の第3相殺信号Sc3を出力する第3能動型騒音制御部13に設定され、優先順位3は、エンジンこもり音1の第2相殺信号Sc2を出力する第2能動型騒音制御部12に設定され、優先順位4は、ペラこもり音2の第4相殺信号Sc4を出力する第4能動型騒音制御部14に設定される。
次に、基本的には、以上のように構成されるこの能動型騒音制御装置10の動作について説明する。
[全体動作]
図3に示す全体フローチャートが、振幅抑制部50及び第1〜第4能動型騒音制御部11〜14により、一定周期の割り込みで実行される。
ステップS1のスピーカ出力処理にて、第1〜第4能動型騒音制御部11〜14で生成された第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4に基づき、スピーカ28からロードノイズ1、ロードノイズ2、エンジンこもり音1、及びペラこもり音2をそれぞれ相殺する相殺音が車室内空間18に出力される。
ステップS2のマイクロフォン(マイク)入力処理にて、マイクロフォン16は、評価点において、ロードノイズ1、ロードノイズ2、エンジンこもり音1、及びペラこもり音2と、これらの前記相殺音との干渉による残留騒音を誤差信号eとして検出し、第1〜第4能動型騒音制御部11〜14に出力する。
ステップS3の車両情報取得処理にて、エンジンパルス及び車速パルス等の車両情報が第2及び第4能動型騒音制御部12、14に取り込まれる。
そこで、ステップS4にて、詳細を後述する、ミキサ20の出力レンジDRの第1実施例及び第2実施例に係る割当・調整処理が実行される。
ミキサ20の出力レンジDRの割当・調整結果に基づき、ステップS5〜S8において、第1〜第4能動型騒音制御部11〜14のフィルタ係数W1〜W4が設定され、第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4が第1〜第4能動型騒音制御部11〜14{図3のフローチャートでは、ステップS5のロードノイズ1ANC(Active Noise Control)処理、ステップS6のロードノイズ2ANC処理、ステップS7のエンジンこもり音1ANC処理、及びステップS8のペラこもり音2ANC処理}により生成される。
次いで、ステップS9の各制御部出力和算出処理にて、第1〜第4能動型騒音制御部11〜14により生成された第1〜第4相殺信号Sc1〜Sc4がミキサ20にて混合(加算)され、混合相殺信号Sc0が生成され、ステップS1の処理に戻る。
[第1実施例の動作]
図4は、振幅抑制部50により実行されるステップS4のミキサ20の出力レンジDRの第1実施例に係る割当・調整処理の詳細なフローチャートを示している。
ステップS11にて、振幅抑制部50は、出力レンジDRの残り分である残出力レンジDRrを初期化する(DRr←100[%])。
次いで、ステップS12にて、振幅抑制部50は、第1適応フィルタ31の今回のフィルタ係数W1に基づき、優先順位1の第1相殺信号Sc1の振幅(振幅要求値)A1を次の(1)式により算出し、残出力レンジDRrに割り当てる(設定する)。
A1=G1×{√(Rw1)+(Iw1)} …(1)
(1)式において、右辺のG1は、ゲイン設定器61のゲイン(利得)であり、{√(Rw1)+(Iw1)}は、第1適応フィルタ31のフィルタ係数W1(W1=Rw1+i・Iw1)の大きさ(マグニチュード)を表している。
次いで、ステップS13にて、振幅抑制部50は、次の(2)式により残出力レンジDRrを更新する。
DRr←DRr−A1 …(2)
つまり、現在の残出力レンジDRrから振幅A1を差し引いて更新後の残出力レンジDRrとする。
次に、ステップS14にて、振幅抑制部50は、第3適応フィルタ33の今回のフィルタ係数W3に基づき、優先順位2の第3相殺信号Sc3の振幅(要求振幅)A3を次の(3)式により算出する。
A3=G3×{√(Rw3)+(Iw3)} …(3)
(3)式において、右辺のG3は、ゲイン設定器63のゲイン(利得)であり、{√(Rw3)+(Iw3)}は、第3適応フィルタ33のフィルタ係数W3(W3=Rw3+i・Iw3)の大きさ(マグニチュード)を表している。
次いで、ステップS15にて、振幅抑制部50は、次の(4)式によりミキサ20の残出力レンジDRrが残っているか否かを判定する。
(DRr−A3)>0 …(4)
残っている場合には、ステップS16にて、ミキサ20の残出力レンジDRrに第3相殺信号Sc3の振幅A3を割り当て、ステップS17にて、振幅抑制部50は、次の(5)式により残出力レンジDRrを更新する。
DRr←(DRr−A3) …(5)
次に、ステップS18にて、振幅抑制部50は、第2適応フィルタ32の今回のフィルタ係数W2から、優先順位3の第2相殺信号Sc2の振幅A2を次の(6)式により算出する。
A2={√(Rw2)+(Iw2)} …(6)
(6)式において、右辺の{√(Rw2)+(Iw2)}は、第2適応フィルタ32のフィルタ係数W2(W2=Rw2+i・Iw2)の大きさ(マグニチュード)を表している。
次いで、ステップS19にて、振幅抑制部50は、次の(7)式によりミキサ20の残出力レンジDRrが残っているか否かを判定する。
DRr−A2>0 …(7)
残っている場合には、ステップS20にて、ミキサ20の残出力レンジDRrに第2相殺信号Sc2の振幅A2を割り当て、ステップS21にて、振幅抑制部50は、次の(8)式により残出力レンジDRrを更新する。
DRr←(DRr−A2) …(8)
次に、ステップS22にて、振幅抑制部50は、第4適応フィルタ34の今回のフィルタ係数W4から、優先順位4の第4相殺信号Sc4の振幅A4を次の(9)式により算出する。
A4={√(Rw4)+(Iw4)} …(9)
(9)式において、右辺の{√(Rw4)+(Iw4)}は、第4適応フィルタ34のフィルタ係数W4(W4=Rw4+i・Iw4)の大きさ(マグニチュード)を表している。
次いで、ステップS23にて、振幅抑制部50は、次の(10)式によりミキサ20の残出力レンジDRrが残っているか否かを判定する。
DRr−A4>0 …(10)
残っている場合には、ステップS24にて、ミキサ20の残出力レンジDRrに第4相殺信号Sc4の振幅A4を割り当て、処理を終了し、ステップS5〜S9及びステップS1〜S3の処理後、ステップS4のステップS11〜S24の処理を繰り返す。
一方、ステップS15の判定にて、ステップS14にて算出した優先順位2のロードノイズ2の第3相殺信号Sc3の振幅A3を割り当てられないことが判明した場合{(DRr−A3)≦0}、ステップS25にて、優先順位2以降(優先順位2〜4)のフィルタ係数W3、W2、W4の忘却処理を行う。すなわち、第3、第2、及び第4能動型騒音制御部13、12、14の第3、第2、及び第4適応フィルタ33、32、34のフィルタ係数W3、W2、W4にそれぞれ1未満の所定値、例えば127/128≒0.99を逐次乗算した補正フィルタ係数を用いて相殺音を生成する第3、第2、及び第4相殺信号Sc3、Sc2、Sc4の忘却処理、いわゆるフェードアウト処理を行う。
同様に、ステップS19の判定にて、優先順位3のエンジンこもり音1の第2相殺信号Sc2の振幅A2を割り当てられないことが判明した場合{(DRr−A2)≦0}、ステップS26にて、優先順位3、4のフィルタ係数W2、W4の忘却処理を行う。すなわち、更新前のフィルタ係数W2、W4にそれぞれ1未満の所定値、例えば127/128≒0.99を逐次乗算した補正フィルタ係数を用いて相殺音を生成する第2及び第4相殺信号Sc2、Sc4の忘却処理、いわゆるフェードアウト処理を行う。
また、ステップS23の判定にて、優先順位4のペラこもり音2の第4相殺信号Sc4の振幅A4を割り当てられないことが判明した場合{(DRr−A4)≦0}、ステップS27にて、優先順位4のフィルタ係数W4の忘却処理を行う。すなわち、更新前のフィルタ係数W4に1未満の所定値、例えば127/128≒0.99を逐次乗算した補正フィルタ係数を用いて相殺音を生成する第4相殺信号Sc4の忘却処理、いわゆるフェードアウト処理を行う。
図5A、図5Bは、上述した第1実施例に係る作用効果の説明図、図6A、図6Bは、対応する従来技術に係る動作の説明図である。
図5Aに示すように、第1実施例によれば、第1、第3、第2、第4相殺信号Sc1、Sc3、Sc2、Sc4の全振幅A1×2、A3×2、A2×2、A4×2の加算値2×(A1+A3+A2+A4)が、出力レンジDRより小さい場合には、第1、第3、第2、第4相殺信号Sc1、Sc3、Sc2、Sc4のいずれもクリップされることがないので、ミキサ20の出力信号である混合相殺信号Sc0が歪むことなくD/A変換器26を介してスピーカ28に供給され、スピーカ28から対応する各相殺音が出力される。
また、図5B例に示すように、第1実施例によれば、第1、第3、第2相殺信号Sc1、Sc3、Sc2の全振幅A1×2、A3×2、A2×2の加算値2×(A1+A3+A2)が、出力レンジDRより小さい場合には(ステップS19:YES)、第1、第3、第2相殺信号Sc1、Sc3、Sc2のいずれもがクリップされることがなく相殺音として出力されるが、ステップS23の判定が否定的である場合には{(DRr−A4)≦0}、第4相殺信号Sc4に対して忘却処理がなされるので、第1、第3、第2相殺信号Sc1、Sc3、Sc2のミキサ20による混合相殺信号Sc0は歪むことがない。
その一方、従来技術では、図6Aに示すように、第1、第3、第2、第4相殺信号Sc1、Sc3、Sc2、Sc4の全振幅A1×2、A3×2、A2×2、A4×2が、それぞれ、出力レンジDRの1/4より小さい場合には、第1、第3、第2、第4相殺信号Sc1、Sc3、Sc2、Sc4のいずれもクリップされることがないので、混合相殺信号Sc0は歪むことがない。
しかしながら、従来技術では、図6Bに示すように、第1、第3、第2、第4相殺信号Sc1、Sc3、Sc2、Sc4の全振幅A1×2、A3×2、A2×2、A4×2中、いずれか1つ、この例では、第1相殺信号Sc1の全振幅A1×2が、出力レンジDRの1/4より大きい場合には、第1相殺信号Sc1がクリップされることになるので、混合相殺信号Sc0が歪んでしまうことになる。
[第2実施例の動作]
図7及び図8は、振幅抑制部50により実行されるステップS4のミキサ20の出力レンジDRの第2実施例に係る割当・調整処理の詳細なフローチャートを示している。なお、この第2実施例の動作説明に際し、第1実施例の動作と同じあるいは類推される動作については、煩雑さを回避するために省略乃至簡単に説明する。
ステップS31にて、振幅抑制部50は、出力レンジDRの残り分である残出力レンジDRrを初期化する(DRr←100[%])。
次いで、ステップS32にて、振幅抑制部50は、優先順位1の第1相殺信号Sc1の振幅要求値A1rqを、第1適応フィルタ31の今回のフィルタ係数W1に基づき、次の(11)式により算出する。
A1rq=K1×G1×{√(Rw1)+(Iw1)} …(11)
ここで、K1は、余裕係数であり、例えば、2>K1>1中の所定値に予め設定される。余裕計数K1の値が、値1を上回るように設定するのは、次の更新の際の出力レンジDRの確保のためであり、次の更新をある程度許容するためである。
次に、ステップS33にて、振幅抑制部50は、振幅要求値A1rqが第1適応フィルタ31のフィルタ係数W1に基づき算出される現在の振幅抑制値A1(A1=G1×{√(Rw1)+(Iw1)})を上回っているか否かを判定する。
上回っていると判定した場合(ステップS33:YES)、振幅抑制部50は、ステップS34にて、次の(12)式に基づき、目標値を徐々に増加するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A1を更新する。(12)式において、ΔDRは、出力レンジDRの割当を小量追加するための固定値である。
A1←A1+ΔDR …(12)
その一方、ステップS33の判定にて上回っていないと判定した場合(ステップS33:NO)、振幅抑制部50は、ステップS35にて、次の(13)式に基づき、目標値を徐々に減少するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A1を更新する。
A1←A1−ΔDR …(13)
次いで、ステップS36にて、更新された振幅抑制値A1が、残出力レンジDRrより小さいか否かを判定する。
小さい場合には(ステップS36:YES)、更新された振幅抑制値A1の1/G1を、ロードノイズ1を消音する第1能動型騒音制御部11の第1適応フィルタ31のフィルタ係数W1に設定し、ステップS37にて、残出力レンジDRrを次の(14)式により更新する。
DRr←DRr−A1 …(14)
その一方、ステップS36の判定にて、更新された振幅抑制値A1が、残出力レンジDRrより小さくない場合には(ステップS36:NO、DRr≦A1)、出力レンジDRが不足することになるので、ステップS38にて、ミキサ20の出力レンジDRの全てをロードノイズ1を消音する第1能動型騒音制御部11に割り当てるとともに、残出力レンジDRrをゼロ値に設定する(DRr←0)。
次に、ステップS42にて、振幅抑制部50は、優先順位2の第3相殺信号Sc3の振幅要求値A3rqを第3適応フィルタ33の今回のフィルタ係数W3に基づき、次の(15)式により算出する。
A3rq=K3×G3×{√(Rw3)+(Iw3)} …(15)
ここで、K3は、余裕係数であり、例えば、2>K3>1中の所定値に予め設定される。
以下、ステップS43〜S48の各処理は、上述したステップS33〜S38の各処理と同様の処理であるので、簡単に説明する。
ステップS43にて、振幅抑制部50は、振幅要求値A3rqが第3適応フィルタ33のフィルタ係数W3に基づき、現在の振幅抑制値A3(A3=G3×{√(Rw3)+(Iw3)})を上回っているか否かを判定し、上回っていると判定した場合(ステップS43:YES)、ステップS34にて、次の(16)式に基づき、目標値を徐々に増加するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A3を更新する。
A3←A3+ΔDR …(16)
その一方、ステップS43の判定にて上回っていないと判定した場合(ステップS43:NO)、振幅抑制部50は、ステップS45にて、次の(17)式に基づき、目標値を徐々に減少するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A3を更新する。
A3←A3−ΔDR …(17)
次いで、ステップS46にて、更新された振幅抑制値A3が、残出力レンジDRrより小さいか否かを判定する。
小さい場合には(ステップS46:YES)、更新された振幅抑制値A3の1/G3を、ロードノイズ2を消音する第3能動型騒音制御部13の第3適応フィルタ33のフィルタ係数W3に設定し、ステップS47にて、残出力レンジDRrを次の(18)式により更新する。
DRr←DRr−A3 …(18)
その一方、ステップS46の判定にて、更新された振幅抑制値A3が、残出力レンジDRrより小さくない場合には(ステップS46:NO、DRr≦A3)、出力レンジDRが不足することになるので、ステップS48にて、ミキサ20の出力レンジDRの全てをロードノイズ2を消音する第3能動型騒音制御部13に割り当てるとともに、残出力レンジDRrをゼロ値に設定する(DRr←0)。なお、ステップS38の処理にて、既に残出力レンジDRrがDRr=0値に設定されていた場合には、第3適応フィルタ33のフィルタ係数W3を忘却処理にてゼロ値にする。
次に、ステップS52にて、振幅抑制部50は、優先順位3の第2相殺信号Sc2の振幅要求値A2rqを第2適応フィルタ32の今回のフィルタ係数W2から次の(19)式により算出する。
A2rq=K2×{√(Rw2)+(Iw2)} …(19)
ここで、K2は、余裕係数であり、例えば、2>K2>1中の所定値に予め設定される。
以下、ステップS53〜S58の各処理は、上述したステップS33〜S38の各処理と同様の処理であるので、簡単に説明する。
ステップS53にて、振幅抑制部50は、振幅要求値A2rqが現在の振幅抑制値A2A2√(Rw2)2+(Iw2)2 }を上回っているか否かを判定し、上回っていると判定した場合(ステップS53:YES)、ステップS54にて、次の(20)式に基づき、目標値を徐々に増加するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A2を更新する。
A2←A2+ΔDR …(20)
その一方、ステップS53の判定にて上回っていないと判定した場合(ステップS53:NO)、振幅抑制部50は、ステップS55にて、次の(21)式に基づき、目標値を徐々に減少するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A2を更新する。
A2←A2−ΔDR …(21)
次いで、ステップS56にて、更新された振幅抑制値A2が、残出力レンジDRrより小さいか否かを判定する。
小さい場合には(ステップS56:YES)、更新された振幅抑制値A2を、エンジンこもり音1を消音する第2能動型騒音制御部12のフィルタ係数W2に設定し、ステップS57にて、残出力レンジDRrを次の(22)式により更新する。
DRr←DRr−A2 …(22)
その一方、ステップS56の判定にて、更新された振幅抑制値A2が、残出力レンジDRrより小さくない場合には(ステップS56:NO、DRr≦A2)、出力レンジDRが不足することになるので、ステップS58にて、ミキサ20の出力レンジDRの全てをエンジンこもり音1を消音する第2能動型騒音制御部12に割り当てるとともに、残出力レンジDRrをゼロ値に設定する(DRr←0)。
この場合においても、ステップS38の処理又はステップS48の処理にて、既に残出力レンジDRrがDr=0値に設定されていた場合には、第2適応フィルタ32のフィルタ係数W2を忘却処理にてゼロ値にする。
次に、ステップS62にて、振幅抑制部50は、優先順位4の第4相殺信号Sc4の振幅要求値A4rqを第4適応フィルタ34の今回のフィルタ係数W4から次の(23)式により算出する。
A4rq=K4×{√(Rw2+(Iw2} …(23)
ここで、K4は、余裕係数であり、例えば、2>K4>1中の所定値に予め設定される。
以下、ステップS63〜S68の各処理は、上述したステップS33〜S38の各処理と同様の処理であるので、簡単に説明する。
ステップS63にて、振幅抑制部50は、振幅要求値A4rqが第4適応フィルタ34の現在の振幅抑制値A4{A4√(Rw4)2+(Iw4)2 }を上回っているか否かを判定し、上回っていると判定した場合(ステップS63:YES)、ステップS64にて、次の(24)式に基づき、目標値を徐々に増加するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A4を更新する。
A4←A4+ΔDR …(24)
その一方、ステップS63の判定にて上回っていないと判定した場合(ステップS63:NO)、振幅抑制部50は、ステップS65にて、次の(25)式に基づき、目標値を徐々に減少するための追従処理を行わせ、振幅抑制値A4を更新する。
A4←A4−ΔDR …(25)
次いで、ステップS66にて、更新された振幅抑制値A4が、残出力レンジDRrより小さいか否かを判定する。
小さい場合には(ステップS66:YES)、更新された振幅抑制値A4を、ペラこもり音2を消音する第4能動型騒音制御部14のフィルタ係数W4に設定し、ステップS67にて、残出力レンジDRrを次の(26)式により更新する。
DRr←DRr−A4 …(26)
その一方、ステップS66の判定にて、更新された振幅抑制値A4が、残出力レンジDRrより小さくない場合には(ステップS66:NO、DRr≦A4)、出力レンジDRが不足することになるので、ステップS68にて、ミキサ20の出力レンジDRの全てをペラこもり音2を消音する第4能動型騒音制御部14に割り当てるとともに、残出力レンジDRrをゼロ値に設定する(DRr←0)。
この場合においても、ステップS38、ステップS48、又はステップS58の処理にて、既に残出力レンジDRrがDr=0値に設定されていた場合には、第4適応フィルタ34のフィルタ係数W4を忘却処理にてゼロ値にする。
[実施形態のまとめ]
上述した第1実施例及び第2実施例を含む実施形態の構成及び作用効果について、理解の便宜のために、図9に示す、優先順位1のロードノイズ1を消音する第1能動型騒音制御部11と、優先順位3(この図9例では、優先順位2)のエンジンこもり音1を消音する第2能動型騒音制御部12との2つの能動型騒音制御部を備える能動型騒音制御装置100を例として説明する。
この実施形態に係る能動型騒音制御装置100は、第1の騒音事象に対する第1相殺信号Sc1を生成する第1能動型騒音制御部11と、前記第1の騒音事象とは異なる第2の騒音事象に対する第2相殺信号Sc2を生成する第2能動型騒音制御部12と、第1相殺信号Sc1と第2相殺信号Sc2とを混合して混合相殺信号Sc0を生成するミキサ20と、混合相殺信号Sc0に基づく相殺音を出力する相殺音出力部としてのスピーカ28と、からなる能動型騒音制御装置100であって、さらに、第1相殺信号Sc1の振幅A1{A1=G1×√(Rw1)+(Iw1)}に応じて第2相殺信号Sc2の振幅A2{A2=√(Rw2)+(Iw2)}を抑制する振幅抑制部50を備える。
このように、ミキサ20に入力される第1相殺信号Sc1の振幅A1に応じて、ミキサ20に入力される第2相殺信号Sc2の振幅A2を抑制する振幅抑制部50を備えているので、ミキサ20の出力レンジDR(振幅に対応する場合DR/2)を最大限活用して車両の走行状況に応じた最適な相殺音を出力することができる。
この場合、振幅抑制部50は、第1相殺信号Sc1の振幅A1と第2相殺信号Sc2の振幅A2の和(A1+A2)が、ミキサ20で許容される最大出力振幅DR/2を上回る場合{(A1+A2)>(DR/2)}に、第2相殺信号Sc2の振幅A2を、ミキサ20の許容最大出力振幅DR/2から第1相殺信号Sc1の振幅A1を引いた差[A2≦{(DR/2)−A1}]に設定するようにしたので、第1相殺信号Sc1の振幅A1がクリップされる事態が可及的に回避される。
また、振幅抑制部50は、第1相殺信号Sc1の振幅A1と前記第2相殺信号Sc2の振幅A2の和(A1+A2)が、ミキサ20で許容される最大出力振幅DR/2を上回る場合{(A1+A2)>(DR/2)}に、第2相殺信号Sc2の振幅A2がゼロ値になるように設定することで、同様に、第1相殺信号Sc1の振幅A1がクリップされる事態が可及的に回避される。
ここで、第1能動型騒音制御部11及び第2能動型騒音制御部12は、それぞれ第1及び第2適応ノッチフィルタ101、32(参照符号32は、適応フィルタとして説明しているが、回転周波数fe1のエンジンこもり音1を適応的に減衰させるので、適応ノッチフィルタとして考えることができる。)を備え、第1及び第2適応ノッチフィルタ101、32のそれぞれのフィルタ係数W1、W2から第1相殺信号Sc1の振幅A1{A1=G1×√(Rw1)+(Iw1)}及び第2相殺信号Sc2の振幅A2{A2=√(Rw2)+(Iw2)}を算出するように構成することで、簡単に第1相殺信号Sc1の振幅A1及び第2相殺信号Sc2の振幅A2を算出することができる。
なお、前記第1の騒音事象がロードノイズ1である場合、第1相殺信号Sc1の振幅A1が事前に想定できない場合でも、所望とする第1相殺信号Sc1がクリップしてしまうことが防止され、ミキサ20の出力レンジDRを最大限活用して車両の走行状況に応じて最適な相殺音を出力することができる。
また、この実施形態に係る能動型騒音制御装置100は、複数の騒音事象に対する複数の第1及び第2相殺信号Sc1、Sc2を生成する第1及び第2能動型騒音制御部11、12と、複数の第1及び第2相殺信号Sc1、Sc2を混合して混合相殺信号Sc0を生成するミキサ20と、混合相殺信号Sc0に基づく相殺音を出力する相殺音出力部としてのスピーカ28と、からなる能動型騒音制御装置100であって、複数の前記騒音事象は、騒音低減優先順位(第1能動型騒音制御部11の優先順位が第2能動型騒音制御部12の優先順位より高い)が設定されており、さらに、前記騒音低減優先順位に応じて複数の第1及び第2相殺信号Sc1、Sc2の内、少なくとも1つ(優先順位の低いほう)の第2相殺信号Sc2の振幅A2を抑制する振幅抑制部50を備える。
この実施形態によれば、騒音低減優先順位の低い少なくとも1つの第2相殺信号Sc2の振幅A2を振幅抑制部50で抑制するようにしたので、その分、騒音低減優先順位の高い第1相殺信号Sc1の振幅の抑制を回避することができる。
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、例えば、図9例の能動型騒音制御装置100中、エンジンこもり音1を相殺する第2能動型騒音制御部12を削除し、この第2能動型騒音制御部12に代替して、エンジン振動の検出信号に基づいて基準信号を生成し、加速に応じた効果音となるように当該基準信号の振幅や位相を変化させて制御信号を生成し、前記制御信号をミキサ20を介してスピーカ28に出力することで前記車室内空間18に効果音(加速音)を発生する優先順位2の能動型効果音発生制御部を設けるようにする、あるいは、図1例の能動型騒音制御装置10において、さらに、優先順位5に前記能動型効果音発生制御部を設けるようにする等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
10、100…能動型騒音制御装置 11…第1能動型騒音制御部
12…第2能動型騒音制御部 13…第3能動型騒音制御部
14…第4能動型騒音制御部
16…マイクロフォン(誤差信号検出器) 18…車室内空間
20…ミキサ(加算器) 28…スピーカ(相殺音出力部)
31〜34…第1〜第4適応フィルタ 50…振幅抑制部
101、103…適応ノッチフィルタ 111、113…模擬伝達特性部

Claims (6)

  1. 第1の騒音事象に対する第1相殺信号を生成する第1能動型騒音制御部と、
    前記第1の騒音事象とは異なる第2の騒音事象に対する第2相殺信号を生成する第2能動型騒音制御部と、
    前記第1相殺信号と前記第2相殺信号とを混合して混合相殺信号を生成するミキサと、
    前記混合相殺信号に基づく相殺音を出力する相殺音出力部と、
    からなる能動型騒音制御装置であって、
    さらに、前記第1相殺信号の振幅に応じて前記第2相殺信号の振幅を抑制する振幅抑制部を備える
    ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
  2. 請求項1記載の能動型騒音制御装置において、
    前記振幅抑制部は、
    前記第1相殺信号の振幅と前記第2相殺信号の振幅の和が、前記ミキサで許容される最大出力振幅を上回る場合に、前記第2相殺信号の振幅を、前記ミキサで許容される前記最大出力振幅から前記第1相殺信号の振幅を引いた差に設定する
    ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
  3. 請求項1記載の能動型騒音制御装置において、
    前記振幅抑制部は、
    前記第1相殺信号の振幅と前記第2相殺信号の振幅の和が、前記ミキサで許容される最大振幅を上回る場合に、前記第2相殺信号の振幅がゼロ値になるように設定する
    ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の能動型騒音制御装置において、
    前記第1能動型騒音制御部及び前記第2能動型騒音制御部は、それぞれ適応ノッチフィルタを備え、前記適応ノッチフィルタのそれぞれのフィルタ係数に基づき前記第1相殺信号の振幅及び前記第2相殺信号の振幅を算出する
    ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の能動型騒音制御装置において、
    前記第1の騒音事象はロードノイズである
    ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
  6. 請求項1に記載の能動型騒音制御装置において、
    前記第2の騒音事象に対する第2相殺信号が前記第1の騒音事象に対する第1相殺信号よりも騒音低減優先順位が低く設定されている
    ことを特徴とする能動型騒音制御装置。
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