JP7149336B2 - フィードバック補償を用いたアクティブノイズコントロール - Google Patents

Description

本開示はアクティブノイズコントロールに関し、より詳細にはオーディオシステムで使用されるアクティブノイズコントロールに関する。

アクティブノイズコントロール（ＡＮＣ）を含む音低減を使用して、不要な音波と減殺的に干渉する音波を生成し得る。減殺的に干渉する音波は、ラウドスピーカーを介して、不要な音波と結合するように生成され得る。ＡＮＣは、音楽などの所望の音波も生成され得る状況においても所望され得る。オーディオまたはビジュアルシステムは、所望の音波を生成するための様々なラウドスピーカーを含み得る。これらのラウドスピーカーは、減殺的に干渉する音波と、所望の音波とを生成するために同時に使用され得る。

ＡＮＣシステムは、減殺的干渉の対象となる領域に近接する残留音を検出するためのエラーマイクロフォンを含み得る。検出された残留音に基づいて、減殺的に干渉する音波を調整するための誤差信号が生成される。しかしながら、減殺的に干渉する音波が、所望の音波も生成するラウドスピーカーによって生成される場合、エラーマイクロフォンは所望の音波も検出し得、これは誤差信号に含まれ得る。このように、ＡＮＣシステムは、所望の音波など、干渉させたくない音波を追跡し得る。さらに、ＡＮＣシステムでは、共通のラウドスピーカーによって生成される所望の音波は、それぞれのソースで不要な音波を拾得する加速度計や参照マイクロフォンなどの参照センサにフィードバックされ得る。これにより、減殺的干渉が不正確に生成され得、アクティブノイズコントロールシステムは、所望の音波と減殺的に干渉する音波を生成し得る。そのため、アクティブノイズコントロールシステムにおいて、所望の音波と不要な音波との間の干渉を低減する必要性が存在する。

例示的な音低減システムは、対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成するように構成されるエラーセンサと、対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成するように構成される参照センサと、を含む。このシステムは、エラーセンサ及び参照センサと動作可能に結合され、参照信号及び誤差信号に基づいて、対象空間に存在する不要音を表す相殺信号を生成するように構成される、アクティブノイズコントローラと、アクティブノイズコントローラと動作可能に結合され、相殺信号に基づいて、対象空間に存在する不要音と減殺的に干渉する音を生成するように構成され、音声信号に基づいて音を生成するようにさらに構成される、トランスデューサと、をさらに含む。アクティブノイズコントローラは、音声信号に基づいて、トランスデューサから参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を参照信号から除去するようにさらに構成される。

例示的な音低減方法は、対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成することと、対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成することと、参照信号及び誤差信号に基づいて、対象空間に存在する不要音を表す相殺信号を生成することと、を含む。この方法は、相殺信号に基づいて、対象空間に存在する不要音と減殺的に干渉する音を生成することと、音声信号に基づいて対象空間に音を生成することと、音声信号に基づいて、トランスデューサから参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を参照信号から除去することと、をさらに含む。

他のシステム、方法、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明及び添付の図面を検討すれば、当業者に明らかであり、または明らかになろう。全てのそのような追加のシステム、方法、特徴、及び利点は、本説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されるものとする。

このシステムは、添付の図面及び以下の説明を参照してよりよく理解され得る。図中の構成要素は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を例示することに重点を置いている。さらに、図中では、同様の参照番号は、異なる図を通して対応する部分を指す。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成するように構成されるエラーセンサと、
前記対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成するように構成される参照センサと、
前記エラーセンサ及び前記参照センサと動作可能に結合され、前記参照信号及び前記誤差信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音を表す相殺信号を生成するように構成される、アクティブノイズコントローラと、
前記アクティブノイズコントローラと動作可能に結合され、前記相殺信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音と減殺的に干渉する音を生成するように構成され、音声信号に基づいて音を生成するようにさらに構成される、トランスデューサと、
を備え、
前記アクティブノイズコントローラは、前記音声信号に基づいて、前記トランスデューサから前記参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を前記参照信号から除去するようにさらに構成される、
音低減システム。
（項目２）
前記アクティブノイズコントローラは、前記音声信号に基づいて、前記トランスデューサから前記エラーセンサへの二次経路を介して伝達される音声信号成分を表す誤差信号成分を前記誤差信号から除去するようにさらに構成される、項目１に記載のシステム。
（項目３）
前記アクティブノイズコントローラは、前記音声信号が供給され、除去すべき前記参照信号成分を提供し、前記フィードバック経路の伝達関数の推定である伝達関数を有するフィードバック経路モデリングフィルタを備える、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記フィードバック経路モデリングフィルタは、前記フィードバック経路モデリングフィルタの伝達関数を、前記音声信号と、参照信号成分が除去された前記参照信号とに基づいて、前記フィードバック経路の前記伝達関数に適応させるように構成される、項目３に記載のシステム。
（項目５）
前記フィードバック経路モデリングフィルタは、前記フィードバック経路モデリングフィルタの伝達関数を、最小二乗平均処理方式に従って適応させるようにさらに構成される、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記アクティブノイズコントローラは、前記音声信号が供給され、除去すべき前記誤差信号成分を提供し、前記二次経路の伝達関数の推定である伝達関数を有する二次経路モデリングフィルタを備える、項目２に記載のシステム。
（項目７）
前記二次経路モデリングフィルタは、前記二次経路モデリングフィルタの伝達関数を、前記音声信号と、誤差信号成分が除去された前記誤差信号とに基づいて、前記二次経路の前記伝達関数に適応させるように構成される、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記二次経路モデリングフィルタは、前記二次経路モデリングフィルタの伝達関数を、最小二乗平均処理方式に従って適応させるようにさらに構成される、項目７に記載のシステム。
（項目９）
前記トランスデューサ及び前記二次経路モデリングフィルタの少なくとも一方に供給する前に、前記音声信号を前処理するように構成される音声プリプロセッサをさらに備える、項目６に記載のシステム。
（項目１０）
前記アクティブノイズコントローラは、最小二乗平均処理方式に従って動作するように構成される、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記最小二乗平均処理方式は、フィルタードＸ最小二乗平均処理方式である、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成することと、
前記対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成することと、
前記参照信号及び前記誤差信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音を表す相殺信号を生成することと、
前記相殺信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音と減殺的に干渉する音を生成することと、
音声信号に基づいて前記対象空間に音を生成することと、
前記音声信号に基づいて、前記トランスデューサから前記参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を前記参照信号から除去することと、
を含む、音低減方法。
（項目１３）
前記音声信号に基づいて、トランスデューサからエラーセンサへの二次経路を介して伝達される音声信号成分を表す誤差信号成分を前記誤差信号から除去することをさらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１４）
前記音声信号に基づくフィードバック経路モデリングと、前記音声信号及びトランスデューサから参照センサへのフィードバック経路の伝達関数の推定である伝達関数に基づいて、除去すべき前記参照信号成分を提供することと、さらに含む、項目１２に記載の方法。
（項目１５）
前記フィードバック経路モデリングは、前記フィードバック経路モデリングの伝達関数を、前記音声信号と、参照信号成分が除去された前記参照信号とに基づいて、前記フィードバック経路の前記伝達関数に適応させることを含む、項目１４に記載の方法。
（項目１６）
前記フィードバック経路モデリングは、前記フィードバック経路モデリングの伝達関数を、最小二乗平均処理方式に従って適応させることをさらに含む、項目１５に記載の方法。
（項目１７）
前記音声信号に基づく二次経路モデリングと、前記音声信号及びトランスデューサからエラーセンサへの二次経路の伝達関数の推定である伝達関数に基づいて、除去すべき前記誤差信号成分を提供することと、をさらに含む、項目１３に記載の方法。
（項目１８）
前記二次経路モデリングは、前記二次経路モデリングの伝達関数を、前記音声信号と、誤差信号成分が除去された前記誤差信号とに基づいて、前記二次経路の前記伝達関数に適応させることを含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記二次経路モデリングは、前記二次経路モデリングの伝達関数を、最小二乗平均処理方式に従って適応させることをさらに含む、項目１８に記載の方法。
（項目２０）
少なくとも１つの音が前記音声信号に基づいて生成され、前記音声信号が二次経路モデリングを受ける前に、前記音声信号を前処理することをさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目２１）
前記相殺信号を生成することは、最小二乗平均処理方式に従って動作することを含む、項目１２に記載の方法。
（項目２２）
前記最小二乗平均処理方式は、フィルタードＸ最小二乗平均処理方式である、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
コンピュータによって実行された場合に、前記コンピュータに項目１２～２２のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令を含む、コンピュータ可読記憶媒体。

音声信号が入力されるフィードフォワードタイプの例示的な基本的な単一チャネル音低減システムを示す概略図である。 参照信号に対する適応信号補償及び誤差信号に対する固定誤差信号補償を備える例示的な単一チャネル音低減システムを示す概略図である。 音声信号が入力されるフィードフォワードタイプの例示的な基本的なマルチチャネル音低減システムを示す概略図である。 参照信号に対する適応信号補償及び誤差信号に対する固定信号補償を備える例示的なマルチチャネル音低減システムを示す概略図である。 参照信号に対する適応信号補償及び誤差信号に対する適応誤差信号補償を備える例示的なマルチチャネル音低減システムを示す概略図である。 参照信号に対する固定信号補償及び誤差信号に対する固定信号補償を備える例示的なマルチチャネル音低減システムを示す概略図である。 音低減システムを実装する例示的な車両の上面図である。 例示的な音低減方法を示すフローチャートである。

ＡＮＣシステムは、ＡＮＣとの重大な干渉なしに、すなわち、車両内での音声（音楽及び／または声）の品質の劣化なしに、高音質が維持されることを条件として、車両オーディオシステムなどのオーディオシステムなどに基づき得、統合され得、または組み合わせられ得る。たとえば、ラウドスピーカー、アンプ、マイクロフォン、プロセッサなどの少なくとも一部のパーツ及びユニットを車両オーディオシステムと共有するロードノイズキャンセルシステムでは、ラウドスピーカーによって音声信号、すなわち、所望の信号に基づいて生成された音は、加速度センサ及び／またはマイクロフォンなどの参照センサにフィードバックされ得る。ラウドスピーカーと参照センサとの間の振動及び／または音響フィードバックの基本的なメカニズムについて、図１及び図３を参照して以下で説明する。本明細書では、不要音とは、車両のエンジン音やロードノイズなどを含むあらゆる種類のノイズなどの、聴取者にとって耳障りなあらゆる音であるが、たとえば、聴取者が電話をかけたい場合は、音楽や他人の声であり得る。しかしながら、音楽や声は、聴取者が聞きたい場合には所望音であり得る。他のタイプの所望音は、車両を運転している運転者に対するフィードバック情報としての役割を果たす場合、警告信号または車両エンジン音でさえあり得る。そのため、不要音は相殺すべき音であり、所望音は相殺すべきでない音である。

図１を参照すると、例示的な単一チャネルフィードフォワードＡＮＣシステム１００及び例示的な物理的環境が、ブロック図形式で表されている。一例では、ノイズなどの不要音ｘ（ｎ）は、不要音ｘ（ｎ）のソース（図示せず）から、マイクロフォン入力信号成分ｄ（ｎ）を形成するマイクロフォン１０２までの、音響一次経路１０１と呼ぶ物理経路を横断し得る。マイクロフォン１０２は、図１に示す例示的なシステムにおいて減算演算を実行する減算ノードで表される。一次経路１０１は、不要音ｘ（ｎ）をフィルタリングして、マイクロフォン入力信号成分ｄ（ｎ）で表されるフィルタリングされた不要音を提供するｚ領域伝達関数Ｐ（ｚ）を有し得る。不要音ｘ（ｎ）は、不要音を物理及びデジタルの両方で表し、デジタル表現は、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を使用して生成され得る。不要音ｘ（ｎ）はまた、アンチノイズ発生器１０４に含まれ得る適応フィルタ１０３への入力として使用され得る。適応フィルタ１０３は、ｚ領域伝達関数Ｗ（ｚ）を有し得、所望のアンチノイズ信号ｕ（ｎ）を出力として生成するために入力信号をフィルタリングするように動的に適応するよう構成されるデジタルフィルタであり得る。

アンチノイズ信号ｕ（ｎ）と、所望の信号、たとえば、音声信号プロセッサ１０５によって処理された音声信号ｍ（ｎ）、すなわち、処理済み音声信号ｍ’（ｎ）は、ラウドスピーカー１０６を駆動するために結合され得る。音声信号ｍ（ｎ）の処理は任意選択であり、たとえば、クロスオーバーフィルタリング、等化、制限、ラウドネスフィルタリング、ゲイン調整、遅延などのうちの少なくとも１つを含み得る。あるいは、処理は適用されなくてもよい。アンチノイズ信号ｕ（ｎ）と処理済み音声信号ｍ’（ｎ）とを結合することにより、ラウドスピーカー１０６からの音波出力ｙ（ｎ）が生成される。図１に示す例示的なシステムでは、ラウドスピーカー１０６は、アンチノイズ信号ｕ（ｎ）及び処理済み音声信号ｍ’（ｎ）に対して総和演算を実行し、ラウドスピーカー出力ｙ（ｎ）を提供する総和ノードで表される。ラウドスピーカー出力ｙ（ｎ）は、ラウドスピーカー１０６からマイクロフォン１０２に延伸する、音響二次経路１０７と呼ぶ物理経路を進む音波であり得る。図１に示す例示的なシステムにおける二次経路１０７は、ｚ領域伝達関数Ｓ（ｚ）を有する。伝達関数Ｓ（ｚ）でフィルタリングされたラウドスピーカー出力ｙ（ｎ）、すなわち、入力信号成分

、及び伝達関数Ｐ（ｚ）でフィルタリングされた不要音ｘ（ｎ）、すなわち、入力信号成分ｄ（ｎ）は、マイクロフォン１０２によって受け取られ得、それらの差は、誤差信号ｅ（ｎ）で表されるマイクロフォン出力である。他の例では、任意の数のラウドスピーカー及びマイクロフォンが存在し得る。

マイクロフォン１０２の出力信号、すなわち、誤差信号ｅ（ｎ）は、アンチノイズ発生器１０４に含まれ得るフィルタコントローラ１０８に送られる。フィルタコントローラ１０８は、様々な可能な適応制御構造、たとえば、最小二乗平均（ＬＭＳ）、再帰的最小二乗平均（ＲＬＭＳ）、正規化最小二乗平均（ＮＬＭＳ）、または他の任意の適切なアルゴリズムのうちの１つを実装し得る。フィルタコントローラ１０８はまた、フィルタ１０９によってフィルタリングされた不要音ｘ（ｎ）を入力として受け取る。フィルタ１０９は、ｚ領域伝達関数

を有し得、伝達関数Ｓ（ｚ）をシミュレート、推定、またはモデリングするように構成される。フィルタコントローラ１０８は、更新信号に応じて適応フィルタ１０３を更新する。このように、適応フィルタ１０３は、不要なノイズｘ（ｎ）及び更新信号を受け取って、アンチノイズ信号ｙ（ｎ）を提供することにより不要なノイズｘ（ｎ）をより正確に相殺するようにする。

ラウドスピーカー出力ｙ（ｎ）は、ｚ領域伝達関数Ｆ（ｚ）を有するフィードバック経路１１０を介して不要にフィードバックされ、アンチノイズ信号ｙ（ｎ）に対応するフィードバック音ｙ’（ｎ）として、不要音ｘ（ｎ）と干渉する。図１では、この干渉は総和ノード１１１で表され、総和ノード１１１は、フィードバックされたアンチノイズ信号ｙ’（ｎ）を不要音ｘ（ｎ）に加算し、その結果、適応フィルタ１０３は、フィードバックされたアンチノイズ信号ｙ’（ｎ）によって破損した入力信号ｘ（ｎ）を表す信号ｘ（ｎ）＋ｙ’（ｎ）を入力として受け取る。ＬＭＳアルゴリズム（フィルタコントローラ１０８で利用）と、プレフィルタ（フィルタ１０９を使用）とを組み合わせることにより、ＦｘＬＭＳ制御方式が確立される。

音声信号ｍ（ｎ）を表す成分は、誤差信号ｅ（ｎ）の処理を通じて、マイクロフォン入力信号成分

から除去され得る。次に図２を参照すると、図１に関して上述したＡＮＣシステム１００に基づき得る例示的なＡＮＣシステム２００では、音声信号ｍ（ｎ）は、（処理済み）音声信号ｍ（ｎ）の音波による二次経路１０７の横断を反映するように処理され得る。この処理は、推定二次経路フィルタ２０１を用いて二次経路１０７の伝達関数Ｓ（ｚ）を推定することによって実行され得、推定二次経路フィルタ２０１は、ｚ領域推定二次経路伝達関数

を、推定二次経路フィルタ２０１を横断する音声信号ｍ（ｎ）に適用する。推定二次経路フィルタ２０１は、二次経路１０７の通過による音声信号ｍ（ｎ）の音波への影響をシミュレートまたはモデリングし、出力信号ｓ（ｎ）＊ｍ（ｎ）を生成するように構成される。図２から分かるように、音声信号プロセッサ１０５は省略されているので、音声信号ｍ（ｎ）はラウドスピーカー１０６に直接供給される。図１に示すシステムと同様に、ラウドスピーカー１０６は信号ｙ（ｎ）を生成し、これはフィードバック経路１１０を介して総和ノード１１１にフィードバックされ、そこで信号ｙ’（ｎ）として到着する。総和ノード１１１は信号ｘ（ｎ）＋ｙ’（ｎ）を出力し、これは適応フィルタ１０３とフィルタ１０９とに供給される。フィルタ１０９は信号ｘ’（ｎ）を出力し、これはフィルタコントローラ１０８に送られる。

マイクロフォン入力信号成分ｄ（ｎ）及び

を含み、誤差信号ｅ（ｎ）で表されるマイクロフォン入力信号は、減算ノード２０２で示すように音声信号ｍ（ｎ）を表す成分が除去されるよう処理され得る。これは、推定伝達関数

を有する推定経路フィルタ２０１によってフィルタリングされた音声信号ｍ（ｎ）を、減算ノード２０２において誤差信号ｅ（ｎ）から減算することで行われ得る。あるいは、他の任意のメカニズム、手順、または方法を利用して、Ｓ（ｚ）でフィルタリングされた音声信号ｍ（ｎ）を誤差信号ｅ（ｎ）から除去し得る。減算ノード２０２の出力は、修正済み誤差信号ｅ’（ｎ）であり、これは、ラウドスピーカー１０６によってアンチノイズ信号ｙ（ｎ）に基づいて生成された音と、不要なノイズｘ（ｎ）に対応する音との間の減殺的干渉の後に残っている可聴音を表し得る。

さらに、例示的なＡＮＣシステム２００は推定フィードバック経路フィルタ２０３を含み得、これは音声信号ｍ（ｎ）を受け取り、ｚ領域伝達関数

によって音声信号ｍ（ｎ）をフィルタリングして、

でフィルタリングされた音声信号ｍ（ｎ）を総和ノード１１１に提供することによって、フィードバック経路１１０を介して総和ノード１１１にフィードバックされる音声信号ｍ（ｎ）を表す成分が、総和ノード１１１において負の符号で示すように除去されるようにする。これは、総和ノード１１１において

でフィルタリングされた音声信号を反転させ、反転された信号を入力信号ｘ（ｎ）に加算することによって行われ得る。あるいは、フィルタリングされた音声信号を減算することができ、またはフィードバックされた信号を除去するための他の任意のメカニズム、手順、もしくは方法を利用することができる。推定フィードバック経路フィルタ２０３は、フィードバック経路１１０の通過による音声信号ｍ（ｎ）の音波への影響をシミュレートまたはモデリングするように構成される。音声信号ｍ（ｎ）はフィルタコントローラ２０４に送られ、これは様々な適応制御方式、たとえば、最小二乗平均（ＬＭＳ）、再帰的最小二乗平均（ＲＬＭＳ）、正規化最小二乗平均（ＮＬＭＳ）、または他の任意の適切な制御アルゴリズムを実装し得る。フィルタコントローラ２０４はまた、信号ｘ（ｎ）＋ｙ’（ｎ）を入力として受け取り、更新信号を介して適応フィルタ２０３を更新する。

図１に関連して上述した単一チャネルフィードフォワードＡＮＣシステム１００の基本構造は、図３に示すマルチチャネルシステム３００にも適用することができる。例示的なマルチチャネルシステム３００は、Ｋ個の不要な信号ｘ（ｎ）用のＫ個の参照入力チャネルと、Ｍ個の音声信号ｍ（ｎ）または処理済み音声信号ｍ’（ｎ）用のＭ個の音声入力チャネルと、二次経路１０７を介して伝達されたノイズ相殺音ｙ（ｎ）を表すＬ個のマイクロフォン入力信号成分

をマイクロフォン１０２で生成するためのＬ個のノイズ相殺チャネルと、を含む。さらに、適応フィルタ１０３は信号ｘ（ｎ）＋ｙ’（ｎ）を受け取り、これは、不要な信号ｘ（ｎ）と、フィードバックされたラウドスピーカー出力ｙ（ｎ）を表す信号ｙ’（ｎ）との総和である。

同様に、図２に関連して上述した単一チャネルＡＮＣシステム２００の基本構造は、図４に示すマルチチャネルシステム４００にも適用することができる。例示的なマルチチャネルシステム４００は、Ｋ個の不要な信号ｘ（ｎ）用のＫ個の参照入力チャネルと、Ｍ個の音声信号ｍ（ｎ）用のＭ個の音声入力チャネルと、ノイズ相殺音を表すＬ個のマイクロフォン入力信号成分

をマイクロフォン１０２で生成するためのＬ個のノイズ相殺チャネルと、を含む。さらに、Ｍ個の音声信号ｍ（ｎ）は音声信号プロセッサ４０１で処理された後、処理済み音声信号ｍ’（ｎ）として、ラウドスピーカー１０６、推定経路フィルタ２０１、適応フィルタ２０３、及びフィルタコントローラ２０４に供給される。

図５に示すように、図４に示すシステムを変更して、フィルタ２０１が適応フィルタになり、音声信号プロセッサ４０１によって処理された後の音声信号ｍ（ｎ）を受け取るようにし得る。図５に示す、システム５００と呼ぶシステムはフィルタコントローラ５０１をさらに含み、フィルタコントローラ５０１は、処理済み音声信号ｍ’（ｎ）及び修正済み誤差信号ｅ’（ｎ）を受け取り、処理済み音声信号ｍ’（ｎ）及び修正済み誤差信号ｅ’（ｎ）に基づいて、様々な適応制御方式、たとえば、最小二乗平均（ＬＭＳ）、再帰的最小二乗平均（ＲＬＭＳ）、正規化最小二乗平均（ＮＬＭＳ）、または他の任意の適切な制御アルゴリズムのうちの１つに従って、フィルタ２０１を制御する。

図６に示すように、図４に示すシステムを変更して、推定フィードバック経路フィルタ２０３が、予め決定された伝達関数

を有する固定フィルタになるようにし得る。

図２、図４、及び図５に示すシステムのフィードバック補償は、音声信号ｍ（ｎ）または処理済み音声信号ｍ’（ｎ）を参照として使用する適応的な方式に基づいている。音声信号ｍ（ｎ）の処理は、たとえば、クロスオーバーフィルタリング、等化、制限、ラウドネスフィルタリング、ゲイン調整、遅延などのうちの少なくとも１つを含み得る。音声信号ｍ（ｎ）は、任意の適切な音声ソース、たとえば、車両のヘッドユニットによって提供され得る。自動車などの車両で利用される場合、フィードバック補償のためのマルチチャネル適応アルゴリズムは、ラウドスピーカー（複数可）などの二次ソースと、参照信号、すなわち、不要な入力ｘ（ｎ）を拾得する加速度計及び／または参照マイクロフォンなどの参照センサとの間で強い機械的結合（参照センサが振動センサの場合）または音響的結合（参照センサがマイクロフォンの場合）を示すチャネルに少なくとも配備される。上述のフィードバック補償は、さらに任意の誤差信号補償の概念と組み合わせられ得るが、それにもかかわらず、それとは独立して実装することができる。

フィードバック補償（参照信号に適用）及び／またはフィードフォワード補償（誤差信号に適用）は、適応的であってもなくてもよい。たとえば、フィードバック経路は、一度測定した後、記憶してさらに処理したり（図６を参照）、処理中に繰り返し測定したり（図２、図４、及び図５を参照）することができる。同様に、二次経路である音声信号経路は、一度測定した後、記憶してさらに処理したり（図２、図４、図６を参照）、処理中に繰り返し測定したり（図５を参照）することができる。適応的または非適応的な誤差信号補償は、音声信号の、具体的には音声信号のスペクトル部分（たとえば、低周波数部分）を不要に相殺しないように構成される。理想的には、目標は、エラーセンサに拾得される音声信号を完全にブロックすることであり、ひいては、ＡＮＣシステム、たとえば、ロードノイズキャンセル（ＲＮＣ）システムなどにより音声信号部分が意図せず相殺されないようにすることである。当然、図２、図４、図５、及び図６に示すように、フィードバック補償と誤差信号補償との両方の概念が組み合わせられれば、音声信号の部分がそのように意図せず相殺されないようにするさらに優れた能力を実現することができる。

図７を参照すると、例示的なＡＮＣシステム７００が、例示的な車両７０１に実装され得る。一例では、ＡＮＣシステム７００は、車両７０１に関連する不要音を低減または除去するように構成され得る。たとえば、不要音は、たとえば、タイヤ７０３に関連するロードノイズ７０２（図７に破線矢印で表す）であり得る。しかしながら、様々な不要音、たとえば、エンジンノイズまたは車両７０１に関連する他の任意の不要音などが、低減または除去の対象となり得る。ロードノイズ７０２は、少なくとも１つの参照センサを介して検出され得る。一例では、少なくとも１つの参照センサは、２つの加速度計７０４であり得、これらは、タイヤ７０３の現在の動作状況に基づく、ロードノイズ７０２のレベルを示すロードノイズ信号７０５を生成し得る。他の音検出の方法、たとえば、マイクロフォン、非音響センサ、またはタイヤ７０３またはエンジン７０６などの車両７０１に関連する可聴音を検出するのに適した他の任意のセンサが実装され得る。ロードノイズ信号７０５は、参照信号としてＡＮＣシステム７００に送られる。

車両７０１は、様々なオーディオ／ビデオコンポーネントを含み得る。図７では、車両７０１は、オーディオシステム７０７を含むものとして示しており、オーディオシステム７０７は、音声／視覚情報を提供するための様々なデバイス、たとえば、ＡＭ／ＦＭラジオ、ＣＤ／ＤＶＤ プレーヤー、携帯電話、ナビゲーションシステム、ＭＰ３プレーヤー、またはパーソナルミュージックプレーヤーインターフェースを含み得る。オーディオシステム７０７は、ダッシュボード７０８に、たとえば、その中に配置されたヘッドユニット７０９に組み込まれ得る。オーディオシステム７０７はまた、モノラル、ステレオ、５チャンネル、及び７チャンネル動作、または他の任意の音声出力構成用に構成され得る。オーディオシステム７０７は、車両７０１内の複数のラウドスピーカーを含み得る。オーディオシステム７０７は、トランク７１０内などの車両７０１内の様々な場所に配置され得る１つまたは複数のアンプ（図示せず）などの他のコンポーネントも含み得る。

一例では、車両７０１は、後部棚７１３上またはその内部に配置され得る左後方ラウドスピーカー７１１及び右後方ラウドスピーカー７１２などの複数のラウドスピーカーを含み得る。車両７０１はまた、車両の後ドア７１６及び７１７内にそれぞれ取り付けられた左側ラウドスピーカー７１４及び右側ラウドスピーカー７１５を含み得る。車両７０１はまた、車両の前ドア７２０、７２１内にそれぞれ取り付けられた左前方ラウドスピーカー７１８及び右前方ラウドスピーカー７１９を含み得る。車両７０１はまた、ダッシュボード７０８内に配置された中央ラウドスピーカー７２２を含み得る。他の例では、車両７０１内のオーディオシステム７０７の他の構成が可能である。

一例では、中央ラウドスピーカー７２２を使用して対象空間７２３内で聞こえ得るロードノイズ７０２を低減するためのアンチノイズを送り得る。一例では、対象空間７２３は、運転者の耳に近接する領域であり得、それは運転席７２５のヘッドレスト７２４に近接し得る。図７では、マイクロフォン７２６などのエラーセンサが、ヘッドレスト７２４内に、ヘッドレスト７２４に、またはヘッドレスト７２４に隣接して配置され得る。マイクロフォン７２６は、図２、図４、図５、及び図６に関して説明したような方法でＡＮＣシステム７００に接続され得る。図７では、ＡＮＣシステム７００及びオーディオシステム７０７は、中央ラウドスピーカー７２２に接続され、それにより、オーディオシステム７０７及びＡＮＣシステム７００によって生成された信号が組み合わせられて、中央ラウドスピーカー７２２が駆動され、ラウドスピーカー出力７２７（破線矢印で表す）が生成され得る。このラウドスピーカー出力７２７は、音波として生成され得、その結果、アンチノイズは、対象空間７２３内のロードノイズ７０２に減殺的に干渉する。車両７０１内の１つまたは複数の他のラウドスピーカーが、相殺音、すなわちアンチノイズを含む音波を生成するように選択され得る。さらに、マイクロフォン７２６は、１つまたは複数の所望の対象空間内の車両全体の様々な位置に配置され得る。

図７からわかるように、ＡＮＣシステムは、不要音と減殺的に干渉する音を生成することを目的としている。不要音は、たとえば、車両が道路を走行することによって発生するロードノイズまたはエンジンノイズであり得る。同時に、たとえば、ユーザが楽しむためのラジオの歌や声など、車両に座っているユーザが望ましいと考える他の音を生成することを目的としている。したがって、ＡＮＣシステムは、（たとえば、所望音を生成するオーディオシステムに関連して）不要なロードノイズと減殺的に干渉する音を生成する。所望の音声信号は、ラウドスピーカー７２２などの１つまたは複数のラウドスピーカーにより受け取られて、対象空間内に所望音が生成される。しかしながら、所望音は、加速度計７０４などの参照センサ、及び／またはマイクロフォン７２６などのエラーセンサに送られ、音声信号を再び参照する相殺すべきでない信号成分を、参照信号及び／または誤差信号内に生成し得る。

図８を参照すると、例示的な音低減方法は、対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成すること（８０１）と、対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成すること（８０２）と、参照信号及び誤差信号に基づいて、対象空間に存在する不要音を表す相殺信号を生成すること（８０３）と、を含む。この方法は、相殺信号に基づいて、対象空間に存在する不要音と減殺的に干渉する音を生成すること（８０４）と、対象空間に音声信号を再生すること（８０５）と、音声信号に基づいて、トランスデューサから参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を参照信号から除去すること（８０６）と、をさらに含む。

本開示の実施形態は、一般に、複数の回路、電気デバイス、及び／または少なくとも１つのコントローラを提供する。回路、少なくとも１つのコントローラ、及び他の電気デバイス、ならびにこれら各々によって提供される機能性への全ての言及は、本明細書で例示及び説明したものだけを包含するように限定されることを意図するものではない。開示した様々な回路（複数可）、コントローラ（複数可）、及び他の電気デバイスに特定のラベルが割り当てられ得るが、そのようなラベルは、様々な回路（複数可）、コントローラ（複数可）、及び他の電気デバイスの動作の範囲を限定することを意図していない。そのような回路（複数可）、コントローラ（複数可）、及び他の電気デバイスは、所望する特定のタイプの電気的実施態様に基づく任意の方法で互いに組み合わせられ得、及び／または分離され得る。

本明細書に開示した任意のコンピュータ、プロセッサ、及びコントローラは、任意の数のマイクロプロセッサ、集積回路、メモリデバイス（たとえば、ＦＬＡＳＨ（登録商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、またはそれらの他の適切な変形）、及び本明細書に開示した動作（複数可）を実施するために協働するソフトウェアを含み得ることを認識されたい。加えて、開示した任意のコントローラは、任意の１つまたは複数のマイクロプロセッサを利用して、開示した任意の数の機能を実施するようにプログラムされる非一時的コンピュータ可読媒体内に具現化されるコンピュータプログラムを実行する。さらに、本明細書で提供する任意のコントローラは、ハウジングと、ハウジング内に配置される様々な数のマイクロプロセッサ、集積回路、及びメモリデバイス（たとえば、ＦＬＡＳＨ（登録商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ））と、を含む。開示したコンピュータ（複数可）、プロセッサ（複数可）、及びコントローラ（複数可）はまた、本明細書で論じた他のハードウェアベースのデバイスとの間でそれぞれ、データを受信及び送信するためのハードウェアベースの入力及び出力も含む。

実施形態の説明は、例示及び説明の目的で提示している。実施形態に対する好適な修正及び変形は、上記の説明に照らして実行され得、または方法を実践することから得られ得る。たとえば、特に明記しない限り、記載した方法の１つまたは複数は、適切なデバイス及び／またはデバイスの組み合わせによって実行され得る。記載した方法及び関連する行為はまた、本出願に記載した順序に加えて様々な順序で、並行して、及び／または同時に実行され得る。記載したシステムは、本質的に例示的なものであり、追加の要素を含み得、及び／または要素を省略し得る。

本出願で使用する場合、単数形で記載した、「ａ」または「ａｎ」という語が先行する要素またはステップは、排除の記載がない限り、複数の前記要素またはステップを排除しないものとして理解されたい。さらに、本開示の「一実施形態」または「一実施例」への言及は、列挙した特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図していない。「第１」、「第２」、及び「第３」などの用語は、単にラベルとして使用しており、数的要件または特定の位置的順序をそれらの物体に課すことを意図していない。

本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の範囲内でさらに多くの実施形態及び実施態様が可能であることは、当業者には明らかであろう。具体的には、当業者は、異なる実施形態から様々な特徴を入れ替えられることを認識するであろう。これらの技術及びシステムは、特定の実施形態及び実施例の状況で開示しているが、これらの技術及びシステムが、具体的に開示した実施形態を超えて、他の実施形態及び／またはそれらの使用例及び自明の変更例に拡張され得ることが理解されよう。

Claims (21)

1. 対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成するように構成されるエラーセンサと、
   前記対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成するように構成される参照センサと、
   前記エラーセンサ及び前記参照センサと動作可能に結合されるアクティブノイズコントローラであって、前記アクティブノイズコントローラは、前記参照信号及び前記誤差信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音を表す相殺信号を生成するように構成される、アクティブノイズコントローラと、
   前記アクティブノイズコントローラと動作可能に結合されるトランスデューサであって、前記トランスデューサは、前記相殺信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音と減殺的に干渉する音を生成するように構成され、前記トランスデューサは、音声信号に基づいて音を生成するようにさらに構成される、トランスデューサと、
   を備え、
   前記アクティブノイズコントローラは、前記音声信号に基づいて、前記トランスデューサから前記参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を前記参照信号から除去するようにさらに構成され、前記アクティブノイズコントローラは、固定フィードバック経路モデリングフィルタを備え、前記固定フィードバック経路モデリングフィルタは、前記音声信号が供給され、除去すべき前記参照信号成分を提供し、前記フィードバック経路の伝達関数の推定である予め決定された伝達関数を有する、音低減システム。
2. 前記アクティブノイズコントローラは、前記音声信号に基づいて、前記トランスデューサから前記エラーセンサへの二次経路を介して伝達される音声信号成分を表す誤差信号成分を前記誤差信号から除去するようにさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記アクティブノイズコントローラは、二次経路モデリングフィルタを備え、前記二次経路モデリングフィルタは、前記音声信号が供給され、除去すべき前記誤差信号成分を提供し、前記二次経路の伝達関数の推定である伝達関数を有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記二次経路モデリングフィルタは、前記二次経路モデリングフィルタの伝達関数を、前記音声信号と、誤差信号成分が除去された前記誤差信号とに基づいて、前記二次経路の前記伝達関数に適応させるように構成される、請求項３に記載のシステム。
5. 前記音声信号が前記トランスデューサ及び前記二次経路モデリングフィルタの少なくとも一方に供給される前に、前記音声信号を等化するように構成される音声プリプロセッサをさらに備える、請求項３～４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記システムは、マルチチャネル音低減システムであり、
   前記エラーセンサは、対象空間に存在する前記音を表すＬ＞１個の誤差信号を生成するように構成され、
   前記参照センサは、前記対象空間に存在する前記不要音に対応するＫ＞１個の参照信号を生成するように構成され、
   前記トランスデューサは、Ｍ＞１個の音声信号に基づいて前記音を生成するように構成される、請求項１～５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記二次経路モデリングフィルタは、前記二次経路モデリングフィルタの伝達関数を、最小二乗平均処理方式に従って適応させるようにさらに構成される、請求項４に記載のシステム。
8. 前記トランスデューサ及び前記二次経路モデリングフィルタの少なくとも一方に供給する前に、前記音声信号を前処理するように構成される音声プリプロセッサをさらに備える、請求項３に記載のシステム。
9. 前記アクティブノイズコントローラは、最小二乗平均処理方式に従って動作するように構成される、請求項１に記載のシステム。
10. 前記最小二乗平均処理方式は、フィルタードＸ最小二乗平均処理方式である、請求項９に記載のシステム。
11. 対象空間に存在する音を表す誤差信号を生成することと、
    前記対象空間に存在する不要音に対応する参照信号を生成することと、
    前記参照信号及び前記誤差信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音を表す相殺信号を生成することと、
    前記相殺信号に基づいて、前記対象空間に存在する前記不要音と減殺的に干渉する音を生成することと、
    音声信号に基づいて前記対象空間に音を生成することと、
    前記音声信号に基づいて、トランスデューサから参照センサへのフィードバック経路を介して伝達される音声信号成分を表す参照信号成分を前記参照信号から除去することと、
    前記音声信号に基づく固定フィードバック経路モデリングを提供し、前記音声信号と、前記トランスデューサから前記参照センサへの前記フィードバック経路の伝達関数の推定である予め決定された伝達関数とに基づいて、除去すべき前記参照信号成分を提供することと、
    を含む、音低減方法。
12. 前記音声信号に基づいて、トランスデューサからエラーセンサへの二次経路を介して伝達される音声信号成分を表す誤差信号成分を前記誤差信号から除去することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記音声信号に基づく二次経路モデリング、及び、前記音声信号と、トランスデューサからエラーセンサへの二次経路の伝達関数の推定である伝達関数とに基づいて、除去すべき前記誤差信号成分を提供することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記二次経路モデリングは、前記二次経路モデリングの伝達関数を、前記音声信号と、誤差信号成分が除去された前記誤差信号とに基づいて、前記二次経路の前記伝達関数に適応させることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 二次経路モデリングを受ける前記音声信号及び前記音声信号に基づいて前記音が生成される前の前記音声信号を前処理することをさらに含み、前記音声信号を前処理することは、前記音声信号を少なくとも等化することを含む、請求項１３～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 対象空間に存在する音を表すＬ＞１個の誤差信号を提供することと、
    前記対象空間に存在する不要音に対応するＫ＞１個の参照信号を提供することと、
    Ｍ＞１個の音声信号に基づいて前記対象空間に第１の音を提供することと、
    をさらに含む、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記二次経路モデリングは、前記二次経路モデリングの伝達関数を、最小二乗平均処理方式に従って適応させることをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
18. 少なくとも１つの音が前記音声信号に基づいて生成され、前記音声信号が二次経路モデリングを受ける前に、前記音声信号を前処理することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
19. 前記相殺信号を生成することは、最小二乗平均処理方式に従って動作することを含む、請求項１１に記載の方法。
20. 前記最小二乗平均処理方式は、フィルタードＸ最小二乗平均処理方式である、請求項１９に記載の方法。
21. コンピュータによって実行された場合に前記コンピュータに請求項１１～２０のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体。
    

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