JP6231042B2 - 能動騒音抑制システム、及び車両用能動騒音抑制システム - Google Patents
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Description
請求項2に係る発明によれば、補正部は、第1の収音部及び第2の収音部で収音された音声に係る誤差信号に対し、前記設定されたゲイン係数をそれぞれ乗算する補正を行うため、能動騒音抑制に係る制御動作の安定化を図ることで、ハウリング現象の生じる事態を未然に回避しつつ、閉空間内での会話補助と能動騒音抑制を的確に両立させることができる。
請求項3に係る発明によれば、音声出力モードとして、合成音声出力モード及び打消音出力モードのうちどちらが選択されているかに関わらず、適応フィルタのフィルタ係数更新に伴う能動騒音抑制に係る制御動作の安定性を担保することができる。
その結果、合成音声出力モードが選択されている場合には、第1の収音部で収音された音声又は第2の収音部で収音された音声に係る誤差信号に対し、ゲイン係数として0を超える1未満の値を乗算する補正が行われる。このケースでは、誤差信号の影響を抑制することができる。
一方、打消音出力モードが選択されている場合には、第1の収音部で収音された音声又は第2の収音部で収音された音声に係る誤差信号に対し、ゲイン係数として値0を乗算する補正が行われる。このケースでは、誤差信号の影響を除くことができる。
また、請求項4に係る発明によれば、合成音声出力モード又は打消音出力モードのいずれか一方から他方への音声出力モードの切り替えは、所定の時定数をもって行われるため、例えば、音声出力モードの切り替えに伴いゲイン係数を切り替えた場合であっても、瞬時に(所定の時定数を設けずに)音声出力モードの切り替えを行った際の異音の発生を抑制することができる。
なお、第1及び第2実施形態に関する以下の説明において、原則として、両者間で共通の機能を有する構成要素には共通の符号を付すものとする。ただし、両者間で共通の機能を有するものの、第1実施形態に固有の構成要素については枝番号「−1」を、第2実施形態に固有の構成要素については枝番号「−2」を、原則としてそれぞれ付するものとする。
ただし、第1及び第2実施形態に係る能動騒音抑制システムについて、各個別の説明を要しない場合に、枝番号を除いた符号「11」を用いて、第1及び第2実施形態を総称するものとする。このことは、第1及び第2実施形態に係る能動騒音抑制装置についても同様とする。
はじめに、本発明の第1及び第2実施形態に共通の実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11の概要について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る能動騒音抑制システムを車両に搭載した例を表す概略構成図である。
こうした機能を実現するために、車両用能動騒音抑制システム11は、図1に示すように、車両Vの室内(以下、車室内という場合がある。)における前席空間13に設けられて前席空間13で生じた音声を収音する第1マイクロフォン13Aと、車室内における後席空間15に設けられて後席空間15で生じた音声を収音する第2マイクロフォン15Aと、前席空間13に設けられて音声を出力する第1スピーカ13Bと、後席空間15に設けられて音声を出力する第2スピーカ15Bと、車室内の騒音を抑制するための打消音を、第1スピーカ13B及び第2スピーカ15Bのうち少なくともいずれかから出力させる制御を行う能動騒音抑制装置17と、を備えて構成されている。
次に、第1実施形態に係る能動騒音抑制装置17−1の内部構成について、図2を参照して説明する。図2は、第1実施形態に係る能動騒音抑制装置17−1を備える第1実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11−1の概要を表すブロック図である。
第1実施形態に係る能動騒音抑制装置17−1は、図2に示すように、ANC(Active Noise Control)制御部31、伝達関数取得部32、ACP(Active Communication Prompt)制御部33−1、第1の音声合成部35、第2の音声合成部37、第1D/A変換部DA1、第2D/A変換部DA2、第1ローパスフィルタLPF1、第2ローパスフィルタLPF2、第3ローパスフィルタLPF3、第4ローパスフィルタLPF4、第1ハイパスフィルタHPF1、第2ハイパスフィルタHPF2、第1A/D変換部AD1、第2A/D変換部AD2、第3A/D変換部AD3、第4A/D変換部AD4、及び切替部39を有して構成されている。
このように、第1スピーカ13B及び第2スピーカ15Bを駆動するオーディオアンプ19や、第1スピーカ13B又は第2スピーカ15Bから第1マイクロフォン13A又は第2マイクロフォン15Aに至る音響空間を含む音響系統を構成し、かかる音響系統全体としての開ループ伝達関数を取得することにより、開ループ伝達関数の精度を向上することができる。
前記のように構成されたACP制御部33−1は、車室内での会話に係る音声を、一方から他方へと円滑に伝達する役割を果たす。
このように、第3ローパスフィルタLPF3及び第4ローパスフィルタLPF4をアナログフィルタ回路により構成すれば、能動騒音抑制装置17の演算処理に係る負荷を抑制することができる。
このように、第1ハイパスフィルタHPF1及び第2ハイパスフィルタHPF2をアナログフィルタ回路により構成すれば、能動騒音抑制装置17の演算処理に係る負荷を抑制することができる。
次に、ANC制御部31の内部構成について、図3を参照して説明する。図3は、ANC制御部31の内部構成を概略的に表すブロック図である。
ANC制御部31は、図3に示すように、基準信号生成部41、第1参照信号生成部43A、第2参照信号生成部43B、第1フィルタ係数更新部45A、第2フィルタ係数更新部45B、第1適応フィルタ47A、及び第2適応フィルタ47Bを有して構成されている。
W1n+1 =W1n −R1×e1×C1×M1 (式1)
W2n+1 =W2n −R2×e2×C2×M2 (式2)
次に、第1実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11−1の動作について、前席空間13に存する前席乗員が後席空間15に存する後席乗員に話しかけるケース、及び後席空間15に存する後席乗員が前席空間13に存する前席乗員に話しかけるケースを例示して説明する。ただし、合成モード選択スイッチ25は、合成音声出力モードが選択操作されているものとする。
第2スピーカ15Bを介して出力されたアナログ信号態様の第2の合成音声は、前席乗員の会話音声、及び、後席空間15で生じた騒音を打ち消すための第2の打消音を含む。このため、前席乗員から後席乗員への閉空間内での会話補助と、後席空間15における能動騒音抑制を的確に両立させることができる。
第1スピーカ13Bを介して出力されたアナログ信号態様の第1の合成音声は、後席乗員の会話音声、及び、前席空間13で生じた騒音を打ち消すための第1の打消音を含む。このため、後席乗員から前席乗員への閉空間内での会話補助と、前席空間13における能動騒音抑制を的確に両立させることができる。
次に、第2実施形態に係る能動騒音抑制装置17−2の内部構成について、図4を参照して説明する。図4は、第2実施形態に係る能動騒音抑制装置17−2を備える第2実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11−2の概要を表すブロック図である。
第1実施形態に係る能動騒音抑制装置17−1と、第2実施形態に係る能動騒音抑制装置17−2とでは、基本機能の共通する構成要素が存在する。そこで、第1及び第2実施形態間の相違点に注目し、その相違点について説明することで、第2実施形態に係る能動騒音抑制装置17−2の構成説明に代えることとする。
具体的には、合成モード選択情報がオン(音声出力モードが合成音声出力モード)である場合、第1及び第2オぺアンプOP1,OP2のゲインは比較的高い値(例えば0.7〜1程度)に設定される。一方、合成モード選択情報がオフ(音声出力モードが打消音出力モード)である場合、第1及び第2オぺアンプOP1,OP2のゲインは比較的低い値(例えば0〜0.3程度)に設定される。
なお、第1バンドパスフィルタBPF1及び第2バンドパスフィルタBPF2を用いたバンドパスフィルタ処理は、アナログ信号処理により行っている。
第1バンドパスフィルタBPF1で増幅処理後のアナログ誤差信号e1は、第2の音声合成部37に入力される。一方、第2バンドパスフィルタBPF2で増幅処理後のアナログ誤差信号e2は、第1の音声合成部35に入力される。
次に、第2実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11−2の動作について、前席空間13に存する前席乗員が後席空間15に存する後席乗員に話しかけるケース、及び後席空間15に存する後席乗員が前席空間13に存する前席乗員に話しかけるケースを例示して説明する。ただし、合成モード選択スイッチ25は、合成音声出力モードが選択操作(合成モード選択情報がオン)されているものとする。
第2スピーカ15Bを介して出力されたアナログ信号態様の第2の合成音声は、前席乗員の会話音声、及び、後席空間15で生じた騒音を打ち消すための第2の打消音を含む。このため、前席乗員から後席乗員への閉空間内での会話補助と、後席空間15における能動騒音抑制を的確に両立させることができる。
第1スピーカ13Bを介して出力されたアナログ信号態様の第1の合成音声は、後席乗員の会話音声、及び、前席空間13で生じた騒音を打ち消すための第1の打消音を含む。このため、後席乗員から前席乗員への閉空間内での会話補助と、前席空間13における能動騒音抑制を的確に両立させることができる。
次に、車両用能動騒音抑制システム11の作用効果について説明する。
また、第1実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11−1によれば、車室内に生じる騒音を抑制する従来の能動騒音抑制装置に対し、合成モード選択スイッチ25、ACP制御部33−1、第1の音声合成部35、第2の音声合成部37、切替部39、第1ハイパスフィルタHPF1、第2ハイパスフィルタHPF2、第3A/D変換部AD3、及び、第4A/D変換部AD4を追加することで、車室内での円滑な会話を補助する会話補助機能を、比較的簡易に組み込むことができる。
一方、打消音出力モードが選択されている場合には、第1マイクロフォン13Aで収音された音声又は第2マイクロフォン15Aで収音された音声に係る誤差信号(e1又はe2)に対し、ゲイン係数として値0を乗算する補正が行われる。このケースでは、誤差信号の影響を除くことができる。
また、合成音声出力モード又は打消音出力モードのいずれか一方から他方への音声出力モードの切り替えは、所定の時定数をもって行われるため、例えば、音声出力モードの切り替えに伴いゲイン係数を切り替えた場合であっても、瞬時に(所定の時定数を設けずに)音声出力モードの切り替えを行った際の異音の発生を抑制することができる。
以上説明したように、本発明の実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム11によれば、合成音声出力モード又は打消音出力モードのうちどちらが選択されているかに関わらず、全ての周波数帯域において車両用能動騒音抑制システム11における制御安定性を担保することができる。
その理由は、一般に、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する際に、マイコン等の制御装置の演算処理能力が低いと、乗員の音声を言語として認識するために必要な成分が出力から脱落してしまう(量子化誤差、量子化歪み)おそれがあるところ、第2実施形態のケースでは、そのような不具合を未然に防ぐことができるからである。
以上説明した実施形態は、本発明の具現化例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
かかる構成を備える車両Vに、目的地までの経路を画像及び音声を介して案内するナビゲーション装置が搭載されているとする。この場合において、ナビゲーション装置による案内音声を、運転席側スピーカから出力させる。また、ナビゲーション装置による案内音声が出力されている間は、運転席側スピーカから後席空間15からの音声が出力されないように、運転席側スピーカが属する能動騒音抑制システムの音声出力モードを、合成音声出力モードから打消音出力モードに切替える構成を採用してもよい。
11−2 第2実施形態に係る車両用能動騒音抑制システム(能動騒音抑制システム)
13 前席空間(第1の空間)
13A 第1マイクロフォン(第1の収音部)
13B 第1スピーカ(第1の音声出力部)
15 後席空間(第2の空間)
15A 第2マイクロフォン(第2の収音部)
15B 第2スピーカ(第2の音声出力部)
17−1 第1実施形態に係る能動騒音抑制装置(伝達関数取得部)
17−2 第2実施形態に係る能動騒音抑制装置
25 合成モード選択スイッチ
31 ANC制御部
32 伝達関数取得部
33−1 第1実施形態に係るACP制御部(設定部、及び補正部)
33−2 第2実施形態に係るACP制御部
35 第1の音声合成部
37 第2の音声合成部
39 切替部
41 基準信号生成部
43A 第1参照信号生成部
43B 第2参照信号生成部
45A 第1フィルタ係数更新部
45B 第2フィルタ係数更新部
47A 第1適応フィルタ
47B 第2適応フィルタ
C1 第1の伝達関数
C2 第2の伝達関数
e1 誤差信号
e2 誤差信号
HPF1 第1ハイパスフィルタ
HPF2 第2ハイパスフィルタ
M1 ステップサイズパラメータ
M2 ステップサイズパラメータ
W1 第1適応フィルタ47Aのフィルタ係数
W2 第2適応フィルタ47Bのフィルタ係数
Claims (5)
- 閉空間内における第1の空間に設けられて当該第1の空間で生じた音声を収音する第1の収音部と、
前記閉空間内における前記第1の空間から離れた第2の空間に設けられて当該第2の空間で生じた音声を収音する第2の収音部と、
前記第1の空間に設けられて音声を出力する第1の音声出力部と、
前記第2の空間に設けられて音声を出力する第2の音声出力部と、
前記閉空間内の騒音を抑制するための打消音を、前記第1の音声出力部及び前記第2の音声出力部のうち少なくともいずれかから出力させる制御を行う能動騒音抑制装置と、を備え、前記騒音を能動的に抑制する能動騒音抑制システムであって、
前記能動騒音抑制装置は、
前記騒音及び前記第1の収音部で収音された音声を参照して生成された第1の打消音に対し、前記第2の収音部で収音された音声を合成した第1の合成音声を生成する第1の音声合成部と、
前記騒音及び前記第2の収音部で収音された音声を参照して生成された第2の打消音に対し、前記第1の収音部で収音された音声を合成した第2の合成音声を生成する第2の音声合成部と、を備え、
前記第1の合成音声を前記第1の音声出力部に出力させる一方、前記第2の合成音声を前記第2の音声出力部に出力させる制御を行い、
前記第1及び第2の合成音声を生成する際に、前記第1の収音部で収音された音声及び前記第2の収音部で収音された音声から、前記閉空間内における抑制対象となる騒音に係る周波数帯域に属する音声成分を除去する処理を行う
ことを特徴とする能動騒音抑制システム。 - 請求項1に記載の能動騒音抑制システムであって、
前記能動騒音抑制装置は、
当該能動騒音抑制装置、前記第1の音声出力部及び前記第2の音声出力部、並びに、前記第1の収音部及び前記第2の収音部を含んで構成される音響系統の開ループ伝達関数を取得する伝達関数取得部と、
前記伝達関数取得部で取得された前記開ループ伝達関数が0dB以下となるゲイン係数を設定する設定部と、
前記第1の収音部及び前記第2の収音部で収音された音声に係る誤差信号に対し、前記設定部で設定されたゲイン係数をそれぞれ乗算する補正を行う補正部と、
を備えることを特徴とする能動騒音抑制システム。 - 請求項2に記載の能動騒音抑制システムであって、
前記能動騒音抑制装置は、
前記第1の音声出力部及び前記第2の音声出力部のうち少なくともいずれかから音声を出力させる際に用いる音声出力モードとして、前記第1の合成音声を前記第1の音声出力部に出力させる一方、前記第2の合成音声を前記第2の音声出力部に出力させる合成音声出力モード、並びに、前記第1又は第2の打消音を第1の音声出力部及び前記第2の音声出力部のうち少なくともいずれかから出力させる打消音出力モードを切替え可能に有し、
前記能動騒音抑制装置は、
少なくとも前記騒音に相関する基準信号に基づいて参照信号を生成する参照信号生成部と、
前記参照信号生成部で生成された参照信号、前記第1の収音部で収音された音声又は前記第2の収音部で収音された音声に係る誤差信号、及び適応フィルタの動作安定性を調整する際に設定されるステップサイズパラメータを用いて前記適応フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部と、
前記基準信号に前記適応フィルタのフィルタ係数を乗じることで前記第1又は第2の打消音に係る制御信号を生成する制御信号生成部と、
を備え、
前記合成音声出力モードが選択されている場合の前記ステップサイズパラメータには、前記打消音出力モードが選択されている場合と比べて小さい値が設定される
ことを特徴とする能動騒音抑制システム。 - 請求項3に記載の能動騒音抑制システムであって、
前記能動騒音抑制装置は、
前記合成音声出力モードが選択されている場合、前記ゲイン係数として0を超える1未満の値を設定する一方、前記打消音出力モードが選択されている場合、前記ゲイン係数として0を設定し、
前記合成音声出力モード又は前記打消音出力モードのいずれか一方から他方への前記音声出力モードの切り替えは、所定の時定数をもって行われる
ことを特徴とする能動騒音抑制システム。 - 車両の室内における前席空間に設けられて当該前席空間で生じた音声を収音する第1の収音部と、
前記室内における後席空間に設けられて当該後席空間で生じた音声を収音する第2の収音部と、
前記前席空間に設けられて音声を出力する第1の音声出力部と、
前記後席空間に設けられて音声を出力する第2の音声出力部と、
前記室内の騒音を抑制するための打消音を、前記第1の音声出力部及び前記第2の音声出力部のうち少なくともいずれかから出力させる制御を行う能動騒音抑制装置と、を備え、前記騒音を能動的に抑制する車両用能動騒音抑制システムであって、
前記能動騒音抑制装置は、
前記騒音及び前記第1の収音部で収音された音声を参照して生成された第1の打消音に対し、前記第2の収音部で収音された音声を合成した第1の合成音声を生成する第1の音声合成部と、
前記騒音及び前記第2の収音部で収音された音声を参照して生成された第2の打消音に対し、前記第1の収音部で収音された音声を合成した第2の合成音声を生成する第2の音声合成部と、を備え、
前記第1の合成音声を前記第1の音声出力部に出力させる一方、前記第2の合成音声を前記第2の音声出力部に出力させる制御を行い、
前記第1及び第2の合成音声を生成する際に、前記第1の収音部で収音された音声及び前記第2の収音部で収音された音声から、前記室内における抑制対象となる騒音に係る周波数帯域に属する音声成分を除去する処理を行う
ことを特徴とする車両用能動騒音抑制システム。
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