JP6206365B2 - 雑音抑圧装置 - Google Patents

Description

本発明は、雑音と逆位相となる相殺音を生成し、雑音と相殺音とを空間で打ち消し合わせることで、雑音を低減する雑音抑圧装置に関する。

従来、この種の技術としては、例えば以下に示す特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された能動振動制御装置は、適応フィルタを用いて雑音と逆位相となる相殺信号を生成する。適応フィルタは、デジタルフィルタであり、所定の適応アルゴリズムを用いた演算を実行して相殺信号を生成する。

上記能動振動制御装置は、適応フィルタで実行される演算で用いられるフィルタ係数の初期値を実測値としている。

例えば能動振動制御装置を車両に搭載して車室内の雑音を相殺する場合には、実験車両を走行させることによりフィルタ係数が０から変化し収束して略一定になったときの値を実測し、この実測値をフィルタ係数の初期値としている。車両の量産時には、実測値のフィルタ係数の初期値を量産車に搭載された能動振動制御装置の適応フィルタに予め入力しておく。

特開平６−５９６８４号公報

従来の能動振動制御装置を車両に搭載した場合に、車両の製造上のバラツキにより車室内の雑音や相殺音の伝達特性が車両毎に異なる。このため、実測値のフィルタ係数の初期値は、すべての車両において最適値とは言い難い。

したがって、従来の能動振動制御装置は、装置を作動させた後直ちに車室内の雑音を低減することが困難になっていた。

本発明の目的は、迅速に雑音の低減効果が得られる雑音抑圧装置を提供することである。

本発明は、雑音を集音する集音部と、雑音と雑音を相殺する相殺音との誤差が最小となるように相殺音を発生させる相殺信号を第１適応フィルタにより生成し、生成した相殺信号にしたがって発生する相殺音により雑音を相殺する相殺部と、前記集音部で集音された雑音と、前記相殺部から与えられる誤差とに基づいて、誤差が最小となるように第２適応フィルタにより相殺信号及びフィルタ係数を生成し、誤差が最小となる相殺信号を生成したときの第２適応フィルタのフィルタ係数を補正し、補正した前記第１適応フィルタのフィルタ係数の初期値として前記第１適応フィルタに与えるフィルタ係数生成部と、前記相殺部で雑音を相殺する動作と、前記フィルタ係数生成部でフィルタ係数を生成する動作とを切り替える切替部と、を有することを特徴とする雑音抑圧装置を提供する。

本発明の雑音抑圧装置によれば、迅速に雑音の低減効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示す図である。 雑音抑圧装置が搭載された車両の様子を示す図である。 抑圧モードの動作手順を示すフローチャートである。 抑圧前後の雑音の信号波形を示す図である。 生成モードの動作手順を示すフローチャートである。 切替動作の動作手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を示す図である。 検証部の一構成を示す図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための実施形態を説明する。

以下に説明する実施形態では、本発明の雑音抑圧装置を車両に搭載して車室内の雑音を低減する実施形態を一例として説明する。なお、本発明の雑音抑圧装置は、車両や、航空機、船舶などの交通機関の他に、会議室など雑音が発生する様々な場所で用いることができる。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を説明する。

図１において、雑音抑圧装置は、参照マイク１０、相殺部１１、フィルタ係数生成部１２、モード切替部１３を備えている。

参照マイク１０は、雑音源１４からの雑音を集音し、集音した雑音をアナログ信号の電気信号に変換し、変換で得られた電気信号を参照信号として出力する。参照マイク１０は、集音部を構成する。

ここで、雑音源１４は、図２に示すように、車両２０のエンジン２１とする。図２は車両２０を模式的に示した図であり、同図（ａ）は車両２０を側方から見た図であり、同図（ｂ）は車両２０を上から見た図である。

参照マイク１０は、エンジン２１が駆動されているときにエンジン２１から発生する騒音を車室内の雑音として集音する。

参照マイク１０は、図２に示すように、車両２０のダッシュボード２２の内部に配置される。なお、参照マイク１０の配置位置は、ダッシュボード２２の内部に限らず、例えばエンジン２１が配置されたエンジンルームに配置してもよい。その場合に、参照マイク１０は、風防を備えたものを用いることで、風切り音の入力を抑制することができる。

図１に戻って、相殺部１１は、雑音源１４から発生して車室内に存在する雑音を相殺する相殺音を車室内に出力し、雑音と相殺音とを車室内の空間で打ち消し合わせることで、車室内の雑音を抑圧する。

相殺部１１は、ＡＤＣ（アナログ・デジタル・コンバータ）１１０，１１５、第１適応フィルタ１１１、ＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバータ）１１２を備えている。相殺部１１は、さらにスピーカ１１３、誤差マイク１１４、第１フィルタ係数保持部１１６、測定部１１７を備えている。

ＡＤＣ１１０は、参照マイク１０からアナログ信号として出力された参照信号を入力し、アナログ信号の参照信号をデジタル信号に変換する。ＡＤＣ１１０は、変換で得られたデジタル信号の参照信号を第１適応フィルタ１１１及びフィルタ係数生成部１２に与える。

第１適応フィルタ１１１は、参照信号と後述する誤差信号とに基づいて、相殺信号を生成する。第１適応フィルタ１１１は、第１フィルタ係数保持部１１６に保持されたフィルタ係数を初期値とし、所定のアルゴリズムを用いた演算を実行し、雑音と逆位相となる相殺音を発生させる相殺信号を生成する。

第１適応フィルタ１１１は、誤差信号のレベルが最小となるように、すなわち車室内の雑音が最小となるように相殺信号を調整する。第１適応フィルタ１１１は、第１フィルタ係数保持部１１６に保持されたフィルタ係数を初期値として相殺信号を生成し、車室内の雑音が最小となるようにフィルタ係数を更新する。

ここで、雑音が最小になるとは、フィルタ係数を更新しながら生成される相殺信号により雑音を打ち消し合うようにしても、以前より雑音のレベルが低下しない場合をいう。

第１適応フィルタ１１１は、生成したデジタル信号の相殺信号をＤＡＣ１１２に与える。

ＤＡＣ１１２は、第１適応フィルタ１１１から与えられたデジタル信号の相殺信号を、アナログ信号に変換する。ＤＡＣ１１２は、変換で得られたアナログ信号の相殺信号をスピーカ１１３に与える。

ＤＡＣ１１２は、後述する測定部１１７から与えられたデジタル信号の測定信号を、アナログ信号に変換する。ＤＡＣ１１２は、変換で得られたアナログ信号の測定信号をスピーカ１１３に与える。

スピーカ１１３は、ＤＡＣ１１２から与えられた相殺信号に基づいて、相殺信号を空気振動に変換して相殺音を生成し、生成した相殺音を車室内に出力する。また、スピーカ１１３は、ＤＡＣ１１２から与えられた測定信号に基づいて、測定信号を空気振動に変換して測定音を生成し、生成した測定音を車室内に出力する。

スピーカ１１３は、例えば車載のオーディオ装置で用いられるスピーカで構成され、図２に示すように、例えば車両２０の左右のドアの内部に配置される。スピーカ１１３は、車両２０に予め設置されているものに限らず、ユーザが新たに設置した専用のスピーカであってもよい。スピーカ１１３の配置位置は、車両２０のドアに限らず、車室内に相殺音を出力できる位置であればいずれでもよく、例えば座席のヘッドレストの内部であってもよい。スピーカ１１３の個数は、２つに限らず、１つまたは３つ以上であってもよい。

なお、車両２０の左右のドアの内部に配置された２つのスピーカから相殺音が出力される動作は同様であるので、図１では車両２０の左右のドアの内部に配置された２つのスピーカを、符号１１３を付したスピーカとして模式的に図示している。

相殺信号とフィルタ係数は、スピーカー１１３を構成するそれぞれのスピーカ毎に生成される。

誤差マイク１１４は、スピーカ１１３から出力された相殺音と車室内の雑音との誤差を検出する。すなわち、誤差マイク１１４は、相殺音によって打ち消されずに車室内に残留する雑音を誤差音として検出する。誤差マイク１１４は、検出した誤差音をアナログ信号の電気信号に変換し、変換で得られた電気信号を誤差信号としてＡＤＣ１１５に与える。

誤差マイク１１４には、スピーカ１１３から出力された測定音が入力される。誤差マイク１１４は、入力された測定音をアナログ信号の電気信号に変換し、変換で得られた電気信号を測定信号としてＡＤＣ１１５に与える。

誤差マイク１１４は、誤差音を最小としたい例えば車両の乗員の頭部に近い位置であって、図２に示すように、例えば車両２０の天井の中央部に配置される。誤差マイク１１４の配置位置は、車両２０の天井の中央部に限ることはなく、誤差音を最小にしたい位置であれば車室内のいずれの位置であってもよい。

図１に戻って、ＡＤＣ１１５は、誤差マイク１１４から与えられたアナログ信号の誤差信号をデジタル信号に変換し、変換で得られたデジタル信号の誤差信号を第１適応フィルタ１１１及びフィルタ係数生成部１２に与える。ＡＤＣ１１５は、誤差マイク１１４から与えられたアナログ信号の測定信号をデジタル信号に変換し、変換で得られたデジタル信号の測定信号を測定部１１７に与える。

第１フィルタ係数保持部１１６は、フィルタ係数生成部１２で生成されたフィルタ係数を、第１適応フィルタ１１１のフィルタ係数の初期値として保持する。

測定部１１７は、スピーカ１１３と誤差マイク１１４との距離を音により測定する。測定部１１７は、距離を測定する測定音を発生させるデジタル信号の測定信号を生成する。この測定音は、例えば周波数が５００［Ｈｚ］程度の正弦波と無音とを０．５［ｍｓ］程度の間隔で交互に繰り返して生成される。

測定信号は、測定部１１７からＤＡＣ１１２を介してスピーカ１１３に与えられる。測定信号は、スピーカ１１３で空気振動の測定音に変換され、測定音がスピーカ１１３から出力される。スピーカ１１３から出力された測定音は、誤差マイク１１４に入力されて電気信号の測定信号としてＡＤＣ１１５でデジタル信号に変換され、変換で得られた測定信号は再び測定部１１７に戻る。

測定部１１７は、測定部１１７を出力した測定信号と、測定部１１７に戻る測定信号との位相差に基づいて、スピーカ１１３と誤差マイク１１４との距離を測定する。

測定部１１７は、スピーカ１１３と誤差マイク１１４との距離を測定するにあたって、相互相関関数値を算出する。この相互相関関数値は、測定部１１７から出力された測定信号と誤差マイク１１４に入力した測定信号との類似性（一致度）を数値化したものである。相互相関関数値は、最も値が大きいときに類似性が高くなる。したがって、相互相関関数値が最も大きいときに、測定部１１７から出力された測定信号と誤差マイク１１４に入力した測定信号との位相は一致したものとみなせる。

測定部１１７は、相互相関関数値を算出する際の測定信号の処理単位を１フレームとし、１フレームの測定信号を所定のサンプリングレート、例えば４８［ｋＨｚ］の周波数でサンプリングし、サンプル数は例えば５００サンプルとする。測定部１１７は、測定部１１７から出力された測定信号と誤差マイク１１４に入力した測定信号との一致度を検出する時間幅ｔのサンプル数を例えば４００サンプルとする。

測定部１１７は、測定部１１７から出力された測定信号をｎ（ｎ＝０〜１００）サンプル数だけ遅延した４００サンプル数の相互相関関数値Ｆ（ｎ）を、次式（１）により算出する。

測定部１１７から出力された測定信号と誤差マイク１１４に入力した測定信号とは、最も大きな値の相互相関関数値Ｆ（ｎ）のサンプル数ｎで一致したものとみなす。これにより、スピーカ１１３と誤差マイク１１４との距離は、相互相関関数値Ｆ（ｎ）の最も大きな値のときのサンプル数ｎで表すことができる。

ちなみに、１サンプルあたりの時間Ｔ１［ｓｅｃ］は、次式（２）により算出することができる。
Ｔ１＝１／サンプリングレート …（２）
測定信号が測定部１１７を出力してから再び測定部１１７に戻るまでの時間（サンプル時間）Ｔ２［ｓｅｃ］は、次式（３）により算出することができる。
Ｔ２＝Ｔ１×ｎ …（３）
上式（３）において、ｎは最も大きな値の相互相関関数値Ｆ（ｎ）のサンプル数ｎである。

スピーカ１１３と誤差マイク１１４との実際の距離Ｌ［ｍ］は、次式（４）により算出することができる。
Ｌ＝Ｔ２×音速 …（４）
ここで、音速は温度により変化するが、車室内の温度を２５［℃］とした場合には、音速は３４６．７５［ｍ／ｓｅｃ］とする。

測定部１１７は、測定した距離に対応したサンプル数ｎをフィルタ係数生成部１２に与える。

測定部１１７は、上記測定動作を車両２０の左右のドアの内部に配置された２つのそれぞれのスピーカに対して行い、それぞれのスピーカと誤差マイク１１４との距離を測定する。

測定部１１７は、フィルタ係数生成部１２がフィルタ係数の初期値を生成する際に距離を毎回測定してもよく、もしくは雑音抑圧装置が作動したときにのみ測定するようにしてもよい。測定部１１７は、任意のタイミングで距離を測定することができる。

上記距離の測定において、サンプリングレートが例えば４８［ｋＨｚ］では、１サンプルあたりの距離の分解能は、おおよそ７．２２［ｍｍ］となり、距離を測定する際に十分な分解能を得ることができる。

さらに、サンプリングレートを４８［ｋＨｚ］から例えば１９２［ｋＨｚ］の高サンプリングレートに上げることで、１サンプルあたりの距離の分解能は、７．２２［ｍｍ］から１．８１［ｍｍ］に向上する。これにより、距離の測定精度は向上する。

フィルタ係数生成部１２は、相殺部１１の第１適応フィルタ１１１で用いるフィルタ係数の初期値を生成する。

フィルタ係数生成部１２は、録音部１２０、参照信号入力部１２１、誤差信号入力部１２２、第２適応フィルタ１２３、フィルタ係数補正部１２４、第２フィルタ係数保持部１２５、加算処理部１２６を備えている。

録音部１２０は、参照マイク１０から出力されてＡＤＣ１１０でデジタル信号に変換された参照信号を、予め設定されたサンプリングレートでサンプリングして入力する。サンプリングレートは、例えば測定部１１７で用いたと同じ４８［ｋＨｚ］の周波数である。サンプリングレートは、例えば測定部１１７で用いた１９２［ｋＨｚ］の周波数の高サンプリングレートに上げることで、サンプリングの分解能は高められる。

録音部１２０は、誤差マイク１１４から出力されてＡＤＣ１１５でデジタル信号に変換された誤差信号を、参照信号をサンプリングしたサンプリングレートでサンプリングして入力する。

録音部１２０は、入力した参照信号と誤差信号とを録音して保持する。録音部１２０は、録音した参照信号を参照信号入力部１２１に与える。録音部１２０は、録音した誤差信号を誤差信号入力部１２２に与える。

参照信号入力部１２１は、録音部１２０から与えられた参照信号を入力し、入力した参照信号を第２適応フィルタ１２３に与える。

誤差信号入力部１２２は、録音部１２０から与えられた誤差信号を入力し、入力した誤差信号を加算処理部１２６に与える。

第２適応フィルタ１２３は、参照信号入力部１２１から与えられた参照信号と、後述する加算処理部１２６から与えられる残留信号とに基づいて、残留信号と逆位相となり残留信号を相殺する相殺信号を生成する。第２適応フィルタ１２３は、フィルタ係数を用いた所定のアルゴリズムにより演算を実行して相殺信号を生成する。第２適応フィルタ１２３は、生成した相殺信号を加算処理部１２６に与える。

第２適応フィルタ１２３は、残留信号のレベルが最小となるように相殺信号を調整する。第２適応フィルタ１２３は、相殺信号を調整して残留信号が最小となるようにフィルタ係数を更新する。第２適応フィルタ１２３は、フィルタ係数が収束して残留信号が最小になると、収束したフィルタ係数をフィルタ係数補正部１２４に与える。フィルタ係数補正部１２４に与えられたフィルタ係数は、第１適応フィルタ１１１で用いるフィルタ係数の補正前の初期値となる。

第２適応フィルタ１２３は、タップ長（またはタップ数）が第１適応フィルタ１１１のタップ長よりも大きい値のものが用いられる。ここで、タップ長とは、適応フィルタが実行する演算において、基本要素の演算の数を表すものとする。

第２適応フィルタ１２３のタップ長は、例えば測定部１１７で測定した距離に対応したサンプル数ｎを用いて決められる。すなわち、第２適応フィルタ１２３のタップ長は、第１適応フィルタ１１１のタップ長にサンプル数ｎを加算した値とする。例えば測定部１１７で用いたサンプリングレートが４８［ｋＨｚ］で、第１適応フィルタ１１１のタップ長が２００［タップ］、サンプル数ｎが１００［サンプル］とした場合には、第２適応フィルタ１２３のタップ長は、３００［タップ］とする。

また、測定部１１７で用いたサンプリングレートと録音部１２０で用いたサンプリングレートが異なる場合には、録音部１２０で用いたサンプリングレートに応じてタップ長は決められる。例えば測定部１１７のサンプリングレートが４８［ｋＨｚ］、第１適応フィルタ１１１のタップ長が２００［タップ］、サンプル数ｎが１００［サンプル］に対して、録音部１２０のサンプリングレートが１９２［ｋＨz］の場合を想定する。

この場合には、録音部１２０のサンプリングレートは、測定部１１７のサンプリングレートの４倍となる。したがって、第２適応フィルタ１２３のタップ長は、サンプリングレートが４８［ｋＨｚ］の３００［タップ］の４倍の１２００［タップ］以上とする。

フィルタ係数補正部１２４は、補正部として、第２適応フィルタ１２３で生成されたフィルタ係数を第１適応フィルタ１１１のフィルタ係数の初期値として用いるために、第２適応フィルタ１２３で得られたフィルタ係数を補正する。上述したように、第１適応フィルタ１１１と第２適応フィルタ１２３のタップ長が異なっているので、フィルタ係数補正部１２４は、第２適応フィルタ１２３で生成されたフィルタ係数を第１適応フィルタ１１１のタップ長に対応するように補正する。

フィルタ係数補正部１２４には、第２適応フィルタ１２３から与えられたフィルタ係数と、測定部１１７で測定された距離に対応したサンプル数ｎとが入力される。フィルタ係数補正部１２４は、入力されたサンプル数ｎを用いて次式（５）により第２適応フィルタ１２３から与えられたフィルタ係数を補正する。補正されたフィルタ係数は、第１適応フィルタ１１１のフィルタ係数の初期値となる。

第１適応フィルタのフィルタ係数の初期値（ｊ）＝第２適応フィルタのフィルタ係数（ｊ＋ｎ） …（５）
上式（５）において、ｊは第１適応フィルタ１１１及び第２適応フィルタ１２３のタップ長を表し、ｊ＝０，１，２，…１９９となる。ｎは測定部１１７で測定された距離に対応したサンプル数である。

フィルタ係数補正部１２４は、上式（５）により第２適応フィルタ１２３の（ｊ＋ｎ）番目の基本要素の演算のフィルタ係数を、第１適応フィルタ１１１のｊ番目の基本要素の演算のフィルタ係数の初期値として補正する。

録音部１２０が例えば１９２［ｋＨｚ］の高サンプリングレートでサンプリングした場合には、第２適応フィルタ１２３のタップ長は上述したように少なくとも１２００［タップ］となる。この場合には、フィルタ係数補正部１２４は、次式（６）により第２適応フィルタ１２３から与えられたフィルタ係数を補正し、補正したフィルタ係数を第２適応フィルタ１２３のフィルタ係数の初期値とする。

上式（６）において、ｊ及びｎは前式（５）と同様である。

フィルタ係数補正部１２４は、補正したフィルタ係数を第２フィルタ係数保持部１２５に与える。

第２フィルタ係数保持部１２５は、フィルタ係数補正部１２４から与えられたフィルタ係数を入力し、入力したフィルタ係数を次にフィルタ係数が入力されるまで保持する。第２フィルタ係数保持部１２５に保持されたフィルタ係数は、第１適応フィルタ１１１で用いられるフィルタ係数の初期値となる。第２フィルタ係数保持部１２５は、保持したフィルタ係数を第１フィルタ係数保持部１１６に与える。

加算処理部１２６は、誤差信号入力部１２２から与えられた誤差信号と、第２適応フィルタ１２３から与えられる相殺信号とを加算する。加算処理部１２６は、誤差信号と相殺信号とを加算することで、相殺信号により誤差信号を打ち消す。加算処理部１２６は、相殺信号により打ち消されずに残留する信号を残留信号として検出し、検出した残留信号を第２適応フィルタ１２３に与える。

モード切替部１３は、切替部として、相殺部１１により雑音を抑圧する抑圧モードと、フィルタ係数生成部１２によりフィルタ係数を生成する生成モードとを切り替える。モード切替部１３は、雑音抑圧装置が搭載された車両のエンジンが始動されて雑音抑圧装置が起動されると、抑圧モードを選択する。これにより、相殺部１１は、エンジンが始動されると、前回エンジンが停止する前のアイドリング状態で生成されたフィルタ係数を初期値として直ちに相殺信号を生成し、車室内の雑音を抑圧する。この結果、雑音抑圧装置は、車両のエンジンが始動された直後から雑音の抑圧効果を得ることができる。

モード切替部１３は、車両のエンジンが始動された後車両が走行状態からアイドリング状態に移行すると、抑圧モードから生成モードに切り替える。これにより、フィルタ係数生成部１２は、アイドリング状態における車室内の雑音を相殺するフィルタ係数を生成する。モード切替部１３は、エンジンの回転数とシフトレバーのシフトポジションとに基づいて、車両のアイドリング状態と走行状態とを判別する。

モード切替部１３は、車両がアイドリング状態から走行状態に移行すると、生成モードから抑圧モードに切り替える。

モード切替部１３は、手動によりモードを切り替えるスイッチを備えていてもよい。生成モードと抑圧モードとは、ユーザがこのスイッチを任意のタイミングで操作することにより切り替えられる。

図３のフローチャートを参照して、抑圧モードの手順を説明する。

図３において、参照マイク１０は、ステップＳ３０１にて、雑音を集音してアナログ信号の参照信号を生成し、生成した参照信号をＡＤＣ１１０に与える。ＡＤＣ１１０は、ステップＳ３０１にて、アナログ信号の参照信号をデジタル信号に変換して第１適応フィルタ１１１に与える。

第１適応フィルタ１１１は、ステップＳ３０２にて、第１フィルタ係数保持部１１６に保持されたフィルタ係数を初期値として、ＡＤＣ１１５から与えられた誤差信号に基づいて相殺信号を生成する。第１適応フィルタ１１１は、ステップＳ３０２にて、生成したデジタル信号の相殺信号をＤＡＣ１１２に与える。第１適応フィルタ１１１は、ステップＳ３０２にて、ＡＤＣ１１５から与えられる誤差信号が最小となるようにフィルタ係数を更新する。

ＤＡＣ１１２は、ステップＳ３０２にて、デジタル信号の相殺信号をアナログ信号に変換してスピーカ１１３に与える。

スピーカ１１３は、ステップＳ３０３にて、ＤＡＣ１１２から与えられた相殺信号に基づいて相殺音を生成し、生成した相殺音を車室内に出力する。

誤差マイク１１４は、ステップＳ３０４にて、スピーカ１１３から車室内に出力された相殺音により打ち消されずに車室内に残留する雑音を誤差音として検出する。誤差マイク１１４は、ステップＳ３０４にて、検出した誤差音をアナログ信号の電気信号に変換し、変換で得られた電気信号を誤差信号としてＡＤＣ１１５に与える。

ＡＤＣ１１５は、ステップＳ３０４にて、誤差マイク１１４から与えられたデジタル信号の誤差信号をデジタル信号に変換し、変換で得られたデジタル信号の誤差信号を第１適応フィルタ１１１及びフィルタ係数生成部１２に与える。

モード切替部１３は、ステップＳ３０５にて、抑圧モードから生成モードに切り替えるか否かを判別する。判別の結果、抑圧モードから生成モードに切り替える場合には（ＹＥＳ）、上記一連の抑圧モードの動作は終了する。

一方、抑圧モードから生成モードに切り替えない場合には（ＮＯ）、モード切替部１３は、先のステップＳ３０１に戻って、上記一連の動作を継続して実行する。このように、図３に示す手順にしたがって抑圧モードが実行されることで、車室内の雑音は、雑音の信号波形４１を表した図４に示すように、相殺信号により打ち消されて減衰する。この結果、車室内の静寂性が高められる。

図５のフローチャートを参照して、フィルタ係数の初期値を生成する生成モードの動作手順を説明する。

図５において、車両がアイドリング状態となり、モード切替部１３により抑圧モードから生成モードに切り替えられると、測定部１１７は、ステップＳ５０１にて、スピーカ１１３と誤差マイク１１４との距離を測定する。

録音部１２０は、ステップＳ５０２にて、ＡＤＣ１１０から与えられた参照信号とＡＤＣ１１５から与えられた誤差信号を録音する。録音部１２０は、ステップＳ５０３にて、録音した参照信号を参照信号入力部１２１に与え、録音した誤差信号を誤差信号入力部１２２に与える。

参照信号入力部１２１は、ステップＳ５０３にて、参照信号を第２適応フィルタ１２３に与える。

第２適応フィルタ１２３は、ステップＳ５０３にて、参照信号入力部１２１から与えられた参照信号と加算処理部１２６から与えられた残留信号とに基づいて、相殺信号を生成する。第２適応フィルタ１２３は、ステップＳ５０３にて、残留信号が最小となるように相殺信号を調整し、フィルタ係数を更新する。第２適応フィルタ１２３は、ステップＳ５０３にて、残留信号が最小となりフィルタ係数が収束すると、収束したフィルタ係数をフィルタ係数補正部１２４に与える。

フィルタ係数補正部１２４は、ステップＳ５０４にて、ステップＳ５０１で測定部１１７により測定された距離に対応したサンプル数ｎに基づいて、第２適応フィルタ１２３から与えられたフィルタ係数を補正する。フィルタ係数補正部１２４は、ステップＳ５０４にて、補正したフィルタ係数を第２フィルタ係数保持部１２５に与える。第２フィルタ係数保持部１２５は、ステップＳ５０４にて、フィルタ係数補正部１２４から与えられたフィルタ係数を保持する。

フィルタ係数生成部１２は、上記一連の動作を行うことにより、録音部１２０に録音された参照信号と誤差信号とに対応したフィルタ係数を生成する。

図６のフローチャートを参照して、モード切替部１３の切替動作の手順を説明する。

図６において、モード切替部１３は、ステップＳ６０１にて、雑音抑圧装置が搭載された車両のエンジンが始動されて雑音抑圧装置が起動されたか否かを判別する。判別の結果、雑音抑圧装置が起動されていない場合には（ＮＯ）、ステップＳ６０１に戻る。一方、判別の結果、車両のエンジンが始動されて雑音抑圧装置が起動され、車両がアイドリング状態となった場合には（ＹＥＳ）、モード切替部１３は、ステップＳ６０２で示す処理を実行する。

モード切替部１３は、ステップＳ６０２にて、抑圧モードを選択する。

モード切替部１３は、ステップＳ６０３にて、車両が走行状態からアイドリング状態に移行したか否かを判別する。判別の結果、車両が走行状態からアイドリング状態に移行した場合には（ＹＥＳ）、モード切替部１３は、ステップＳ６０４に示す処理を実行する。一方、車両が走行状態からアイドリング状態に移行していない場合には（ＮＯ）、モード切替部１３は、ステップＳ６０２に示す処理を実行する。

モード切替部１３は、ステップＳ６０４にて、抑圧モードから生成モードに切り替える。

モード切替部１３は、ステップＳ６０５にて、フィルタ係数生成部１２によりフィルタ係数が生成され、車両がアイドリング状態から走行状態に移行したか否かを判別する。判別の結果、車両がアイドリング状態から走行状態に移行していない場合には（ＮＯ）、モード切替部１３は、ステップＳ６０４に示す処理を実行する。一方、判別の結果、車両がアイドリング状態から走行状態に移行した場合には（ＹＥＳ）、モード切替部１３は、ステップＳ６０６に示す処理を実行する。

モード切替部１３は、ステップＳ６０６にて、車両のエンジンが駆動されているか否かを判別する。判別の結果、車両のエンジンが駆動されている場合には（ＹＥＳ）、モード切替部１３は、ステップＳ６０２に示す処理を実行する。一方、車両のエンジンが停止した場合には（ＮＯ）、上記一連の動作は終了する。

以上説明したように、第１実施形態の雑音抑圧装置は、以下に示す構成を備えることにより以下に示す効果を得ることができる。

第１実施形態の雑音抑圧装置は、雑音を集音する集音部を構成する参照マイク１０、及び相殺部１１、フィルタ係数生成部１２、モード切替部１３を備える。

相殺部１１は、雑音と雑音を相殺する相殺音との誤差が最小となるように相殺音を発生させる相殺信号を第１適応フィルタ１１１により生成し、生成した相殺信号にしたがって発生する相殺音により雑音を相殺する。

フィルタ係数生成部１２は、参照マイク１０で集音された雑音と、相殺部１１から与えられる誤差とに基づいて、誤差が最小となるように第２適応フィルタ１２３により相殺信号及びフィルタ係数を生成する。フィルタ係数生成部１２は、誤差が最小となる相殺信号を生成したときの第２適応フィルタ１２３のフィルタ係数を補正する。フィルタ係数生成部１２は、補正したフィルタ係数を第１適応フィルタ１１１のフィルタ係数の初期値として第１適応フィルタ１１１に与える。

モード切替部１３は、相殺部１１で雑音を相殺する動作と、フィルタ係数生成部１２でフィルタ係数を生成する動作とを切り替える。

上記構成を採用することにより、第１実施形態の雑音抑圧装置は、雑音抑圧装置が搭載された各車両の車室内の雑音や相殺音の伝達特性に応じたフィルタ係数の初期値を提供することができる。また、第１実施形態の雑音制御装置は、最新のフィルタ係数の初期値を提供することができる。

これにより、第１実施形態の雑音抑圧装置は、雑音抑圧装置が搭載される各車両の製造上のバラツキにかかわらず、各車両に最適なフィルタ係数の初期値を提供することができる。この結果、第１実施形態の雑音抑制装置は、雑音抑圧装置を作動させた後迅速に車室内の雑音を抑圧して低減することができる。

第１実施形態の雑音抑圧装置は、第２適応フィルタ１２３で生成されたフィルタ係数が第１適応フィルタ１１１のフィルタ係数の初期値となるように第２適応フィルタ１２３で生成されたフィルタ係数を補正するフィルタ係数補正部１２４を備える。

上記構成を採用することにより、第１実施形態の雑音抑圧装置は、第１適応フィルタ１１１と異なる特性の第２適応フィルタ１２３で生成されたフィルタ係数を第１適応フィルタ１１１のフィルタ係数の初期値として用いることができる。

（第２実施形態）
図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る雑音抑圧装置の構成を説明する。

雑音抑圧装置は、データベース部７０、相殺部７１、及び第１実施形態と同一の参照マイク１０、フィルタ係数生成部１２、モード切替部１３を備えている。なお、図７では、参照マイク１０、フィルタ係数生成部１２、モード切替部１３は、第１実施形態と同一なので、図示は省略している。

データベース部７０は、通信部７０１、入出力部７０２、格納部７０３を備えている。データベース部７０は、第１実施形態で説明した雑音抑圧装置が搭載された車両と通信が可能な例えばデータセンターなどに設けられている。

通信部７０１は、データベース部７０と、第１実施形態で説明した雑音抑圧装置が搭載された車両との間で無線により通信し、通信情報を送受信する。通信部７０１は、受信した通信情報を入出力部７０２に与える。通信部７０１は、入出力部７０２から与えられた通信情報を車両に搭載された雑音抑圧装置の相殺部７１に送信する。

入出力部７０２は、相殺部７１から送信されたフィルタ係数に相殺部７１から送信された車両情報を付加する。入出力部７０２は、車両情報を付加したフィルタ係数を格納部７０３に格納する。

車両情報としては、例えば車種、参照マイク１０の位置、誤差マイク１１４の位置、スピーカ１１３の位置、スピーカ１１３を駆動するアンプ（図示せず）の特性などである。

入出力部７０２は、相殺部７１から送信された車両情報と同じ車両情報が付加されたフィルタ係数を格納部７０３で検索する。入出力部７０２は、相殺部７１から送信された車両情報と同じ車両情報が付加されたフィルタ係数が格納部７０３に格納されている場合には、格納されたフィルタ係数を格納部７０３から読み出す。入出力部７０２は、読み出したフィルタ係数を通信情報として通信部７０１に与える。

入出力部７０２は、検索する車両情報が付加されたフィルタ係数が格納部７０３に複数格納されている場合には、検索する車両情報が付加された複数のフィルタ係数の平均値を算出する。入出力部７０２は、算出したフィルタ係数の平均値を通信情報として通信部７０１に与える。

入出力部７０２は、検索する車両情報が付加されたフィルタ係数が格納部７０３に格納されていない場合には、その旨を通知する通信情報を通信部７０１に与える。

格納部７０３は、車両情報が付加されて入出力部７０２から与えられたフィルタ係数を格納する。格納部７０３は、格納されたフィルタ係数が入出力部７０２により読み出される。

相殺部７１は、第１適応フィルタ１１１に代えて新たな第１適応フィルタ７１３を備えている。相殺部７１は、第１実施形態の相殺部１１が備えた構成に加えて、通信部７１０、車両情報登録部７１１、フィルタ係数取得部７１２、フィルタ係数登録部７１４、検証部７１５を備えている。

なお、図７では、相殺部７１の構成として、第１実施形態と同一のＡＤＣ１１０，１１５、ＤＡＣ１１２、スピーカ１１３、誤差マイク１１４、第１フィルタ係数保持部１１６、測定部１１７は、図示を省略している。

通信部７１０は、相殺部７１を備えた雑音抑圧装置が搭載された車両とデータベース部７０との間で通信が可能であるか否かを判断する。通信部７１０は、通信が可能である場合には、データベース部７０の通信部７０１との間で無線により通信し、通信情報を送受信する。通信部７１０は、受信した通信情報をフィルタ係数取得部７１２に与える。

通信部７１０は、フィルタ係数登録部７１４から与えられたフィルタ係数と、このフィルタ係数が生成された車両の車両情報であって車両情報登録部７１１に登録された車両情報とを通信情報として送信する。通信部７１０は、車両情報登録部７１１に登録された車両情報が更新されて車両情報が変更された場合に、更新された車両情報を通信情報として送信する。

車両情報登録部７１１は、雑音抑圧装置が搭載された車両の車両情報を登録する。車両情報登録部７１１は、登録された車両情報を通信部７１０に与える。

フィルタ係数取得部７１２は、雑音抑圧装置が搭載された車両とデータベース部７０との間で通信が可能であるか否かを通信部７１０に問い合わせる。フィルタ係数取得部７１２は、車両とデータベース部７０との間で通信が可能であり、車両情報登録部７１１に登録された車両情報が更新された場合には、更新された車両情報に対応したフィルタ係数をデータベース部７０から取得する。フィルタ係数取得部７１２は、取得したフィルタ係数を保持し、保持したフィルタ係数を第１適応フィルタ７１３に与える。

第１適応フィルタ７１３は、第１実施形態の第１適応フィルタ１１１が備えた機能に加えてフィルタ係数の初期値を選択する機能を備えている。第１適応フィルタ７１３は、車車両情報が更新されてフィルタ係数取得部７１２がフィルタ係数を取得した場合には、取得したフィルタ係数を選択する。第１適応フィルタ７１３は、フィルタ係数を取得できなかった場合、または車両情報が更新されずにフィルタ係数を取得しない場合には、第１実施形態と同様に第１フィルタ係数保持部１１６に保持されたフィルタ係数を選択する。

第１適応フィルタ７１３は、選択したフィルタ係数を初期値として、第１実施形態と同様にして相殺信号を生成し、フィルタ係数を更新する。第１適応フィルタ７１３は、車室内の雑音が最小となるよう更新されて収束したフィルタ係数をフィルタ係数登録部７１４に与える。

フィルタ係数登録部７１４は、検証部７１５から与えられる検証結果に基づいて、第１適応フィルタ７１３から与えられたフィルタ係数は抑圧効果がある場合には、フィルタ係数を通信部７１０に与え、データベース部７０に登録する。

検証部７１５は、第１適応フィルタ７１３で生成されたフィルタ係数の雑音抑圧効果を検証する。

検証部７１５は、図８に示すように、参照信号取得部７１５０、誤差信号取得部７１５１、相殺信号取得部７１５２、雑音基準レベル算出部７１５３、雑音レベル推定部７１５４、判断部７１５５を備えている。

参照信号取得部７１５０は、参照マイク１０で生成されてデジタル信号に変換された参照信号を取得する。参照信号取得部７１５０は、取得した参照信号を雑音基準レベル算出部７１５３に与える。

誤差信号取得部７１５１は、誤差マイク１１４で生成されてデジタル信号に変換された誤差信号を取得する。誤差信号取得部７１５１は、取得した誤差信号を雑音基準レベル算出部７１５３及び雑音レベル推定部７１５４に与える。

相殺信号取得部７１５２は、第１適応フィルタ７１３で生成された相殺信号を取得する。相殺信号取得部７１５２は、取得した相殺信号を雑音レベル推定部７１５４に与える。

雑音基準レベル算出部７１５３は、相殺信号が出力される前の参照信号の信号レベルと誤差信号の信号レベルとの信号レベル比を算出する。雑音基準レベル算出部７１５３は、算出した信号レベル比を判断部７１５５に与える。

雑音レベル推定部７１５４は、スピーカ１１３と誤差マイク１１４との距離に対応したサンプル数ｎに基づいて、相殺信号がスピーカ１１３から誤差マイク１１４に到達したときの相殺信号の減衰量を推定する。雑音レベル推定部７１５４は、減衰量を推定した相殺信号と誤差信号とを加算して雑音が抑圧される前の雑音レベルを推定する。雑音レベル推定部７１５４は、推定した雑音レベルを判断部７１５５に与える。

判断部７１５５は、抑圧モードにおける参照信号の信号レベルと誤差信号の信号レベルとの信号レベル比が、雑音基準レベル算出部７１５３から与えられた信号レベル比よりも小さくなっているか否かを判別（第１判別処理）する。判別の結果、小さくなっている場合には、判断部７１５５は、車室内の雑音が抑圧されて低減されているものと判断する。一方、判別の結果、小さくなっていない場合には、判断部７１５５は、車室内の雑音が抑圧されていないものと判断する。

判断部７１５５は、推定した雑音レベルの振幅の絶対値と誤差信号の信号レベルの振幅の絶対値とを算出する。判断部７１５５は、誤差信号の信号レベルの振幅の絶対値が推定した雑音レベルの振幅の絶対値よりも小さくなっているか否かを判別（第２判別処理）する。判別の結果、小さくなっている場合には、車室内の雑音が抑圧されて低減されているものと判断する。一方、判別の結果、小さくなっていない場合には、判断部７１５５は、車室内の雑音が抑圧されていないものと判断する。

判断部７１５５は、少なくとも上記第１判別処理または第２判別処理を行い、判断部７１５５の判断結果とする。

一方、判断部７１５５は、上記第１判別処理と第２判別処理との双方の判別処理を行い、双方の判別処理の結果がともに小さくなっている場合に、車室内の雑音が抑圧されて低減されているものと判断する。

判断部７１５５は、上記判断結果を検証部７１５の検証結果としてフィルタ係数登録部７１４に与える。

上記構成において、相殺部７１で生成されて、雑音の抑圧効果があると検証されたフィルタ係数は、車両情報とともにデータベース部７０に送信される。データベース部７０に送信されたフィルタ係数は、車両情報が付加されて格納部７０３に格納される。

車両情報の内少なくとも１つの車両情報が新たな情報に更新され、変更された車両情報が車両情報登録部７１１に登録された場合には、更新された車両情報が相殺部７１からデータベース部７０に送信される。

入出力部７０２は、相殺部１１から送信された車両情報が付加されたフィルタ係数が格納部７０３に格納されているか否かを検索する。相殺部１１から送信された車両情報が付加されたフィルタ係数が格納部７０３に格納されている場合には、相殺部１１から送信された車両情報が付加されたフィルタ係数が格納部７０３から読み出される。格納部７０３から読み出されたフィルタ係数は、データベース部７０から相殺部７１に送信される。

データベース部７０から相殺部７１に送信されたフィルタ係数は、フィルタ係数取得部７１２に保持され、保持されたフィルタ係数は、第１適応フィルタ７１３に与えられる。
車両情報が変更された場合には、フィルタ係数取得部７１２から与えられたフィルタ係数が第１適応フィルタ７１３で選択される。第１適応フィルタ７１３は、選択したフィルタ係数を初期値として相殺信号を生成する。

これにより、第１適応フィルタ７１３は、車両情報が変更された場合には、車両情報に対応したフィルタ係数を取得して用いることが可能となり、変更された車両情報に対応したフィルタ係数を新たに生成する必要はなくなる。

以上説明したように、第２実施形態の雑音抑圧装置は、以下に示す構成を備えることにより以下に示す効果を得ることができる。

第２実施形態の雑音抑圧装置は、通信により雑音抑圧装置とデータベース部７０との間で第１適応フィルタ７１３で生成されたフィルタ係数を入出力する通信部７１０を有する。相殺部７１は、第１適応フィルタ７１３で生成されたフィルタ係数を通信部７１０を介してデータベース部７０に与えてデータベース部７０に格納する。第１適応フィルタ７１３は、通信部７１０を介してデータベース部７０から与えられたフィルタ係数またはフィルタ係数生成部１２で生成されたフィルタ係数を初期値として選択する。

上記構成を採用することにより、第２実施形態の雑音抑圧装置は、第１実施形態で得られる効果と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態の雑音抑圧装置は、フィルタ係数をデータベース部７０から取得することが可能となり、車両情報が変更された場合に、車両情報に対応したフィルタ係数を新たに生成する手間を省くことができる。

１０ 参照マイク
１１，７１ 相殺部
１２ フィルタ係数生成部
１３ モード切替部
７０ データベース部
１１１，７１３ 第１適応フィルタ
１２３ 第２適応フィルタ
１２４ フィルタ係数補正部

Claims (3)

1. 雑音を集音する集音部と、
   雑音と雑音を相殺する相殺音との誤差が最小となるように相殺音を発生させる相殺信号を第１適応フィルタにより生成し、生成した相殺信号にしたがって発生する相殺音により雑音を相殺する相殺部と、
   前記集音部で集音された雑音と、前記相殺部から与えられる前記誤差とに基づいて、前記誤差が最小となるように第２適応フィルタにより相殺信号及びフィルタ係数を生成し、誤差が最小となる相殺信号を生成したときの前記第２適応フィルタのフィルタ係数を補正し、補正したフィルタ係数を前記第１適応フィルタのフィルタ係数の初期値として前記第１適応フィルタに与えるフィルタ係数生成部と、
   前記相殺部で雑音を相殺する動作と、前記フィルタ係数生成部でフィルタ係数を生成する動作とを切り替える切替部と、
   を有することを特徴とする雑音抑圧装置。
2. 前記フィルタ係数生成部は、前記第２適応フィルタで生成されたフィルタ係数が前記第１適応フィルタのフィルタ係数の初期値となるように前記第２適応フィルタで生成されたフィルタ係数を補正する補正部
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の雑音抑圧装置。
3. 通信により前記雑音抑圧装置とデータベースとの間で前記第１適応フィルタで生成されたフィルタ係数を入出力する通信部を有し、
   前記相殺部は、前記第１適応フィルタで生成されたフィルタ係数を前記通信部を介して前記データベースに与えて前記データベースに格納し、
   前記第１適応フィルタは、前記通信部を介して前記データベースから与えられたフィルタ係数または前記フィルタ係数生成部で生成されたフィルタ係数を初期値として選択する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の雑音抑圧装置。

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