JPH06138885A

JPH06138885A - 騒音キャンセル装置

Info

Publication number: JPH06138885A
Application number: JP4291256A
Authority: JP
Inventors: Kenji Imai; 健治今井; Satoru Kanamori; 哲金森; Kunio Miyauchi; 邦夫宮内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1992-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1994-05-20
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JP3439228B2

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｓ／Ｎ比が良好で、しかも、幅広いダイナミ
ックレンジの合成音信号（エラー信号）を適応信号処理
部に入力する。【構成】ゲインコントロール部４２はＡＤコンバータ
４１の入力信号がそのダイナミックレンジを越えないよ
うにゲイン可変アンプ３９のゲインを制御すると共に、
スケーリング部３４ｄのスケーリング定数をゲイン変化
方向と逆方向に制御する。すなわち、ゲインコントロー
ル部４２よりゲイン可変アンプ３９のゲインを１／ｎ倍
するように指示すると、スケーリング部にはＡＤコンバ
ータから入力された数値をｎ倍するように指示し、エラ
ーマイク３８から適応信号処理部３４ａまでのゲインＧ
を一定にし、また、ゲインＧを大きくしてもダイナミッ
クレンジを越えないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は騒音キャンセル装置に係
わり、特に騒音キャンセル点（観測点）における騒音と
キャンセル音との合成音を高Ｓ／Ｎ比、高ダイナミック
レンジで検出して適応信号処理部に入力できる騒音キャ
ンセル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】騒音対策としては、従来より吸音材を用
いる方法（パッシブ制御）が知られている。しかし、吸
音材を用いる方法では、騒音が小さい静音エリアを形成
するのが面倒であると共に、低音を効果的に消せない問
題がある。特に、自動車の車室内の騒音を防止するに
は、自動車の重量が増大すると共に、騒音を効果的に消
せない問題がある。このため、騒音と逆位相の騒音キャ
ンセル音をスピ−カから放射して騒音を低減する方法
（アクティブ制御）が脚光を浴び、工場やオフィスなど
の室内空間の一部に実用化されつつある。又、自動車の
車室内においてもアクティブ制御により騒音を低減する
方式が提案されている。

【０００３】図２は従来の騒音キャンセルを実現する装
置の構成図であり、１１は騒音源であるエンジン、１２
はエンジン回転数Ｒを検出する回転数センサ、１３はエ
ンジン回転数Ｒに応じた周波数を有する一定振幅の正弦
波信号を参照信号ｘ_a1nとして発生する参照信号発生部
である。騒音源がエンジンの場合、エンジン回転により
発生するノイズは周期性を有し（周期性ノイズ）、その
周波数はエンジン回転数に依存する。例えば、４気筒エ
ンジンの場合、車室内に発生する周期性ノイズはエンジ
ン回転数の２次高調波が支配的であり、回転数が６００
ｒｐｍ（１０ｒｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの
周波数は２０Ｈｚ、回転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒ
ｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００
Ｈｚである。参照信号発生部１３は、２次高次調波の正
弦波データをＲＯＭに記憶しておき、そのデータを必要
に応じて読み出して出力することにより参照信号ｘ_a1n
を生成する。尚、このデータの読み出し／出力タイミン
グはエンジン回転数Ｒに応じてコントロールされ、これ
によりエンジン回転数Ｒに応じて発生する周期性ノイズ
の周波数を有する参照信号が出力されるようになってい
る。

【０００４】１４は騒音キャンセルコントローラであ
り、参照信号発生部１３から発生する参照信号ｘ_a1nを
入力されると共に、車室内の騒音キャンセル位置（観測
点であり例えば運転者の耳元近傍）における騒音Ｓn₁と
キャンセル音Ｓc₁の合成音信号をエラ−信号ｅ_1nとして
入力され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処
理を行って騒音キャンセル信号ｙ_a1nを出力する。騒音
キャンセルコントローラ１４は、適応信号処理部１４ａ
と、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂと、ス
ピーカから騒音キャンセル点までのキャンセル音伝搬系
（二次音伝搬系）の伝達関数に基づいて作成され、参照
信号ｘ_a1nが入力されるフィルタ１４ｃを有している。
１５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙ_a1n）
をアナログの騒音キャンセル信号に変換するＤＡコンバ
ータ、１６は騒音キャンセル信号を増幅するパワ−アン
プ、１７は騒音キャンセル音Ｓc₁を放射するキャンセル
スピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配置され、騒音Ｓ
n₁とキャンセル音Ｓc₁の合成音を検出し、合成音信号を
エラ−信号ｅ_1nとして出力するエラ−マイク、１９はエ
ラー信号ｅ_1nを増幅するアンプ、２０は周期性ノイズの
帯域外の騒音信号を除去するローパスフィルタ、２０′
はローパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤコン
バータである。

【０００５】適応信号処理部１４ａは騒音キャンセル点
におけるエラー信号ｅ_1nとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用の参照信号Ｒ₁₁を入力され、これら信
号を用いて騒音キャンセル点における騒音をキャンセル
するように適応信号処理を行って適応フィルタ１４ｂの
係数を決定する。例えば適応信号処理部１４ａは周知の
ＬＭＳ(Least Mean Square)適応アルゴリズムに従っ
て、エラ−マイク１８から入力されたエラ−信号ｅ_1nが
最小となるように適応フィルタ１４ｂの係数を決定す
る。適応フィルタ１４ｂは適応信号処理部１４ａにより
決定された係数に従って参照信号ｘ_a1nにデジタルフィ
ルタ処理を施してＤＡコンバータ１５より騒音キャンセ
ル信号ｙ_a1nを出力する。尚、参照信号ｘ_a1nは、消去し
たい騒音Ｓn₁と相関の高い信号でなくてはならず、参
照信号と相関のない音は消去されない。エンジン１１が
回転すると、その回転数Ｒは回転数センサ１２により検
出され、参照信号発生部１３はエンジン回転数Ｒに応じ
た周波数の参照信号ｘ_a1n（図３(a)参照）を発生し、騒
音キャンセルコントローラ１４に入力する。この時、エ
ンジン１１から発生した周期性を有するエンジン音（周
期性ノイズ）は、所定の伝達関数を有する騒音伝搬系
(一次音伝搬系)を有する空中を伝播して騒音キャンセル
点に至る。従って、該騒音キャンセル点における騒音
（エンジン音）Ｓn₁はレベルが若干弱まり、かつ若干遅
延して図３(b)に示すようになる。

【０００６】最初、騒音キャンセルコントローラ１４は
例えば参照信号ｘ_a1nと位相が逆の騒音キャンセル信号
ｙ_a1nを出力し、キャンセルスピ−カ１６より図３(c)に
示すキャンセル音Ｓc₁を出力する。しかし、騒音Ｓn₁の
レベルと位相がずれているため、キャンセル音Ｓc₁によ
り騒音はキャンセルされず、エラ−信号ｅ_1nが発生す
る。騒音キャンセルコントローラ１４は該エラ−信号ｅ
_1nが最小となるように適応信号処理を行って適応フィル
タ１４ｂの係数を決定し、理想的な場合、最終的に図３
(d)に示すようにキャンセル音Ｓc₁の位相を騒音Ｓn₁の
位相と逆相にし、かつレベルを一致させ騒音をキャンセ
ルする。

【０００７】以上は説明を簡単にするために、騒音源を
１個、キャンセル音発生源（スピーカ）を１個、騒音キ
ャンセル点（観測点）を１箇所とした例である。しか
し、実際には騒音源は複数存在し、又、騒音をキャンセ
ルしたい地点（観測点）も複数存在し、このため１つの
スピーカでは各観測点の騒音をキャンセルできず、スピ
ーカも複数存在する。図４は騒音源がＫ個、スピーカが
Ｍ個、観測点がＬ箇所の場合における従来の騒音キャン
セル装置の構成図である。２１は各観測点における騒音
をキャンセルするように動作するＤＳＰ（デジタル・シ
グナル・プロセッサ）構成の騒音キャンセルコントロー
ラ、２２は各騒音源（図示せず）から各観測点まで騒音
が伝搬する系を表現した一次音仮想伝搬系（騒音伝搬
系）、２３はスピーカの特性を含め、各スピーカから各
観測点までのキャンセル音が伝搬する系を表現する二次
音伝搬系（キャンセル音伝搬系）、２４は各観測点にお
けるマイクの機能を表現する信号合成部で、加算部２４
₁〜２４₁′は第１観測点におけるマイクに相当し、加算
部２４₂〜２４₂′は第２観測点におけるマイクに相当
し、・・・加算部２４_L〜２４_L′は第Ｌ観測点における
マイクに相当する。ｄ_d1n〜ｄ_dLnは各観測点におけるキ
ャンセル対象でない外部雑音である。尚、ＤＡコンバ−
タ、ＡＤコンバータ等は省略している。

【０００８】騒音キャンセルコントローラ２１はＤＳＰ
で構成され、多入力−多出力適応フィルタ（以後単に適
応フィルタと言う）２１ａと、フィルタードＸ信号作成
用フィルタ２１ｂと、適応信号処理部２１ｃとに分けら
れる。適応フィルタ２１ａは参照信号発生部（図示せ
ず）から入力された参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに所定のフィ
ルタリング処理を施して騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ
_aMnを発生し、該騒音キャンセル信号を各スピーカに入
力する。フィルタードＸ信号作成用フィルタ２１ｂは参
照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに二次音伝搬系２３の伝達関数マト
リックスの各要素（伝搬要素）を畳み込んで信号処理用
の参照信号（フィルタードＸ信号）ｒ_111n〜ｒ_LMKnを出
力する。適応信号処理部２１ｃは各観測点におけるエラ
ー信号ｅ_1n〜ｅ_Lnとフィルタ２１ｂから出力されるフィ
ルタードＸ信号ｒ_111n〜ｒ_LMKnを入力され、これら信号
を用いて各観測点における騒音をキャンセルするように
適応信号処理を行って適応フィルタ２１ａの係数を決定
する。

【０００９】図５は一次音仮想伝搬系２２の説明図であ
り、図５(a)に示すようにＫ個の各騒音源ＮＧ₁〜ＮＧ_K
から発生する騒音は所定の周波数・位相特性を有する一
次音伝搬系２２を伝搬して各観測点に設けたマイク(Ｍ
ＩＣ₁〜ＭＩＣ_L）に到達する。従って、第ｉ番目の騒音
源ＮＧiからの騒音が第ｊ番目のマイクＭＩＣ_jに到る伝
搬系の伝達特性をＨ_jiとすると、一次音仮想伝搬系２２
は図５(b)に示すように表現され、その伝達関数マトリ
ックス(Ｈ)は以下のようになる。

【００１０】

【数１】

【００１１】伝達関数マトリックス(Ｈ)の各要素Ｈ_ijは
図６に示すＦＩＲ型デジタルフィルタによりモデル化さ
れる。すなわち、入力信号を順次１サンプリング時間遅
延する遅延要素ＤＬと、各遅延要素出力に係数ｈ₀，
ｈ₁，ｈ₂，・・・を乗算する乗算部ＭＬと、乗算部出力
を加算する加算部ＡＤより成るデジタルフィルタでモデ
ル化される。図７は二次音伝搬系２３の説明図であり、
図７(a)に示すように各スピーカＳＰ₁〜ＳＰ_Mから発生
する騒音キャンセル音は所定の周波数・位相特性を有す
る二次音伝搬系２３を伝搬して各観測点に設けたマイク
ＭＩＣ₁〜ＭＩＣ_Lに到達する。従って、第ｉ番目の騒音
キャンセル信号ｙ_ainに基づくキャンセル音が第ｊ番目
のマイクＭＩＣ_jに到る二次音伝搬系の伝達特性をＣ_ji
とすると、二次音伝搬系２３は図７(b)に示すようにモ
デル化され、その伝達関数マトリックス(Ｃ)は以下のよ
うになる。

【００１２】

【数２】

【００１３】伝達関数マトリックス(Ｃ)の各要素は一次
音仮想伝搬系２２の場合と同様に、図６に示すＦＩＲ型
デジタルフィルタによりモデル化される。すなわち、入
力信号を順次１サンプリング時間遅延する遅延要素ＤＬ
と、各遅延要素出力に係数ｃ ₀，ｃ₁，ｃ₂，・・・を乗
算する乗算部ＭＬと、各乗算部出力を加算する加算部Ａ
Ｄより成るデジタルフィルタでモデル化される。図８は
二次音伝搬系２３の伝達関数マトリックス(Ｃ)の各要素
Ｃ_ijを用いて作成したフィルタードＸ信号作成用フィル
タ２１ｂの構成図である。適応信号処理部２１ｃは参照
信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnと、各観測点における騒音とキャンセ
ル音との合成信号（エラー信号）ｅ_1n〜ｅ_Lnとに基づい
て適応信号処理を実行して適応フィルタの係数を更新
し、適応フィルタ２１ａは参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnを入力
されて騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_aMnを発生してスピ
ーカに入力し、各観測点の騒音をキャンセルする。

【００１４】ところで、適応フィルタ２１ａから出力さ
れる騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_a _Mnは観測点にそのま
ま到達するのでなく、二次音伝搬系２３の周波数・位相
特性の影響を受けて到達する。このため、適応信号処理
部２１ｃは、参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnをそのまま使用せ
ず、参照信号に二次音伝搬系２３の特性を付加した信号
を用いるフィルタードＸＬＭＳ(ＭＥＦＸＬＭＳ)ア
ルゴリズムを採用し、より高度な騒音キャンセル制御を
行っている。すなわち、フィルタードＸＬＭＳアルゴ
リズムでは、参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnをフィルタ２１ｂに
よりフィルタリングした信号（フィルタードＸ信号）と
各観測点におけるエラー信号とを用いて適応フィルタ２
１ａの係数更新を行う。

【００１５】図８において、Ｃ_ijは二次音伝搬系２３に
おける伝達関数マトリックス（Ｃ）の各要素Ｃ_ij（図７
参照）を実現するＦＩＲ型デジタルフィルタである。フ
ィルタ２１ｂは各参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに全ての伝搬要
素の特性を畳み込んで（全ての伝搬要素に対応するフィ
ルタを通過させて）フィルタードＸ信号ｒ_111n〜ｒ_LM _Kn
を出力するようになっている。すなわち、参照信号ｘ
_a1nに第１番目のスピーカから全観測点までの伝搬要素
Ｃ₁₁〜Ｃ_L1を作用させてフィルタードＸ信号ｒ₁₁ _1n〜ｒ
_L11nを出力し、参照信号ｘ_a1nに第２番目のスピーカか
ら全観測点までの伝搬要素Ｃ₁₂〜Ｃ_L2を作用させてフィ
ルタードＸ信号ｒ_121n〜ｒ_L21nを出力し、・・・参照信
号ｘ_a1nに第Ｍ番目のスピーカから全観測点までの伝搬
要素Ｃ_1M〜Ｃ_LMを作用させてフィルタードＸ信号ｒ_1M1n
〜ｒ_LM1nを出力し、以下同様に、参照信号ｘ_a2n〜ｘ_aKn
に全ての伝搬要素を作用させる。尚、Ｒ₁₁＝（ｒ_111n，ｒ_211n，・・・ｒ_L11n）Ｒ₂₁＝（ｒ_121n，ｒ_221n，・・・ｒ_L21n）・・・Ｒ_M1＝（ｒ_1M1n，ｒ_2M1n，・・・ｒ_LM1n）・・・Ｒ_MK＝（ｒ_1MKn，ｒ_2MKn，・・・ｒ_LMKn）と表現する。

【００１６】図９は多入力−多出力の適応フィルタ２１
ａの構成図であり、一次音仮想伝搬系２２や二次音伝搬
系２３と同様の構造を有している。Ａ_11n〜Ａ_MKnはＦＩ
Ｒ型デジタルフィルタで構成され、例えば、入力信号を
順次１サンプリング時間遅延する遅延要素ＤＬ１、Ｄｌ
２・・と、各遅延要素出力に係数ａ₀，ａ₁，ａ₂・・を
乗算する乗算部ＭＬ１，ＭＬ２，ＭＬ３・・と、各乗算
部出力を加算する加算部ＡＤ１，ＡＤ２・・で実現され
る。尚、遅延段数は２段に限らない。各参照信号ｘ_a1n
〜ｘ_aKnをデジタルフィルタＡ_11n〜Ａ_1Knに入力して加
算することにより第１番目のスピーカに入力する騒音キ
ャンセル信号ｙ_a1nが得られ、各参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKn
をデジタルフィルタＡ_21n〜Ａ_2Knに入力して加算するこ
とにより第２番目のスピーカに入力する騒音キャンセル
信号ｙ_a2nが得られ、・・・・各参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKn
をデジタルフィルタＡ_M1n〜Ａ_MKnに入力して加算するこ
とにより第Ｍ番目のスピーカに入力する騒音キャンセル
信号ｙ_aMnが得られる。

【００１７】適応フィルタ２１ａにおける各ＦＩＲ型デ
ジタルフィルタＡ_11n〜Ａ_MKnを３個の係数（２段遅延）
で構成する時、適応信号処理部２１ｃは各ＦＩＲ型デジ
タルフィルタＡ_11n〜Ａ_MKnの３つの係数毎に適応信号処
理を行って係数値を決定する。すなわち、１つのＦＩＲ
型デジタルフィルタＡ_ijの係数ａ₀，ａ₁，ａ₂について
以下に示す係数更新式の演算を行って係数ａ₀，ａ₁，ａ
₂を決定する。

【００１８】

【数３】

【００１９】(1)式において、(n)は現サンプリング時刻
の値、(n-1)は１サンプリング時刻前の値、(n-2)は２サ
ンプリング時刻前の値、(n+1)は現時刻から次サンプリ
ング時刻までの値を意味している。従って、R_ij(n-2)は
２サンプリング時刻前の参照信号に応じたフィルタ２１
ｂの出力を意味し、R_ij(n-1)は１サンプリング時刻前の
参照信号に応じたフィルタ出力であり、R_ij(n)は現時刻
の参照信号に応じたフィルタ出力である。又、μは適応
フィルタの係数を更新するステップを決める１以下の定
数（ステップサイズパラメータ）であり、騒音キャンセ
ルシステムに応じて適当な値に設定される。尚、ステッ
プサイズパラメータμの値は大きい程適応フィルタの係
数が最適値に近ずく速度が早くなり追従性が良くなる
が、近ずいてからオーバシュートが発生して安定性が低
下する。又、ステップサイズパラメータμの値は小さい
程最適係数値に近ずく速度が遅くなり追従性が悪くなる
が、最適値に近ずいてからのオーバシュートが小さく安
定性が良好となる。ｅ_nはＬ個の各観測点における騒音
とキャンセル音の合成音信号であり、Ｒ_ij，ｅ_nはそれ
ぞれ以下のように表現される。Ｒ_ij＝（ｒ_1ijn，ｒ_2ijn，・・・ｒ_Lijn）Ｒ_ij(n) ＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn(n) Ｒ_ij(n-1)＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn(n-1) Ｒ_ij(n-2)＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn(n-2)

【００２０】

【数４】

【００２１】かかる騒音キャンセル装置によれば、適応
信号処理部２１ｃはフィルタ２１ｂの出力であるフィル
タードＸ信号ｒ_111n〜ｒ_LMKnと、各観測点における騒音
とキャンセル音との合成音信号（エラー信号）ｅ_1n〜ｅ
_Lnとに基づいて適応信号処理を実行して適応フィルタ２
１ａを構成する各ＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n〜Ａ
_MKnの係数を決定し、適応フィルタ２１ａは参照信号ｘ
_a1n〜ｘ_aKnを入力されて騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ
_aMnを発生してスピーカＳＰ₁〜ＳＰ_M（図７）に入力
し、各スピーカはキャンセル音を発生して各観測点の騒
音をキャンセルするように作用する。

【００２２】図１０は騒音源数Ｋ＝１、スピーカ数Ｍ＝
２、観測点数（マイク数）Ｌ＝２の場合の具体的な騒音
キャンセル装置の構成図であり、例えば、自動車の前の
２つの座席（運転席と助手席）におけるエンジン音をキ
ャンセルするために用いられるものである。２１ａは２
つのＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，Ａ_21nで構成され
た適応フィルタ、２１ｂは二次音伝搬系の伝達関数マト
リックス（Ｃ）の各伝搬要素Ｃ₁₁，Ｃ₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₂を
デジタルフィルタで構成したフィルタードＸ信号作成用
フィルタ、21c-1〜21c-2は適応信号処理部（ＭＥＦＸ
ＬＭＳアルゴリズム）、ＳＰ ₁，ＳＰ₂は各座席の下方に
設けたスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂は各観測点（搭乗者の耳
元近傍）に設置されたマイクである。各適応信号処理
部、適応フィルタ、フィルタードＸ信号作成用フィルタ
の演算は１つのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッ
サ）により実行される。

【００２３】図１１は騒音源数Ｋ＝１、スピーカ数Ｍ＝
４、観測点数（マイク数）Ｌ＝４の場合の具体的な従来
の騒音キャンセル装置の構成図であり、自動車の前後左
右４座席におけるエンジン音をキャンセルするものであ
る。２１ａは４つのＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，
Ａ_21n，Ａ_12n，Ａ_22nで構成された適応フィルタ、２１
ｂは二次音伝搬系の伝達関数マトリックス（Ｃ）の各伝
搬要素Ｃ₁₁〜Ｃ₄₁，Ｃ₁₂〜Ｃ₄₂，Ｃ₁₃〜Ｃ₄₃，Ｃ₁₄〜Ｃ
₄₄をデジタルフィルタで構成したフィルタードＸ信号作
成用フィルタ、21c-1〜21c-4は適応信号処理部（ＭＥＦ
ＸＬＭＳアルゴリズム）、ＳＰ₁，ＳＰ₂，ＳＰ₃，Ｓ
Ｐ₄はスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂，ＭＣ₃，ＭＣ₄は観測点
に設置されたマイクである。各適応信号処理部、適応フ
ィルタ、フィルタードＸ信号作成用フィルタの演算は１
つのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）により
実行される。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以上の騒音キャンセル
装置では、騒音キャンセル点における騒音とキャンセル
音との合成音であるエラー信号をマイクアンプで増幅
後、ＡＤ変換して騒音キャンセルコントローラに入力す
る。このマイクアンプのゲインはＳ／Ｎ比の点で、でき
るだけ高い設定が望ましいが、ゲインを大きくすると、
ＡＤコンバータ等のダイナミックレンジを越え、波形ク
リップ等の歪を生じる。このため、従来装置ではゲイン
を大きくできず、Ｓ／Ｎ比の良い高精度の合成音信号を
騒音キャンセルコントローラに入力できない問題があっ
た。以上から本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比が良好で、しか
も、幅広いダイナミックレンジの合成音信号を騒音キャ
ンセルコントローラに入力できる騒音キャンセル装置を
提供することである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、騒音キャンセルコントローラをデジタル・シグナ
ル・プロセッサ（ＤＳＰ）で構成すると共に、ゲイン可
変のアンプと、アンプ出力をデジタルデータに変換して
デジタル・シグナル・プロセッサに入力するＡＤコンバ
ータと、ＡＤコンバータの入力信号がそのダイナミック
レンジを越えないようにゲイン可変アンプのゲインを制
御すると共に、ＤＳＰのスケーリング定数をゲイン変化
方向と逆方向に制御するコントローラとにより達成され
る。

【００２６】

【作用】コントローラはＡＤコンバータの入力信号がそ
のダイナミックレンジを越えないようにゲイン可変アン
プのゲインを制御すると共に、ＤＳＰのスケーリング定
数をゲイン変化方向と逆方向に制御する。すなわち、コ
ントローラはアンプのゲインを１／ｎ倍するように指示
すると、ＤＳＰにはＡＤコンバータから入力された数値
をｎ倍するように指示する。これにより、マイクから適
応信号処理部までのゲインＧを一定にでき、また、ゲイ
ンＧを大きくしてもダイナミックレンジを越えることが
なく、高Ｓ／Ｎ比、高ダイナミックレンジの合成音信号
を騒音キャンセルコントローラの信号処理部に入力でき
る。

【００２７】

【実施例】図１は本発明の騒音キャンセル装置の実施例
構成図である。全体の構成図中、３１は騒音源であるエンジン、３２はエンジン回
転数Ｒを検出する回転数センサ、３３はエンジン回転数
Ｒに応じた２次高調波の正弦波信号を参照信号ｘ_a1nと
して出力する参照信号発生部である。。３４は車室内の
騒音キャンセル位置（観測点）におけるエンジン音をキ
ャンセルするための適応信号処理を行うＤＳＰ構成の騒
音キャンセルコントローラであり、参照信号発生部３３
から発生する参照信号ｘ_a1nを入力されると共に、車室
内の騒音キャンセル点における騒音Ｓn₁とキャンセル音
Ｓc₁の合成音信号をエラ−信号ｅ_1nとして入力され、該
エラ−信号が最小となるように適応信号処理を行って騒
音キャンセル信号ｙ_a1nを出力する。騒音キャンセルコ
ントローラ３４は、適応信号処理部３４ａと、デジタル
フィルタ構成の適応フィルタ３４ｂと、スピーカから騒
音キャンセル点までのキャンセル音伝搬系（二次音伝搬
系）の伝達関数に基づいて作成され、参照信号ｘ_a1nが
入力されるフィルタードＸ信号作成用フィルタ３４ｃ
と、数値データを指示に従ってｎ倍して適応信号処理部
３４ａに渡すスケーリング部３４ｄを有している。

【００２８】３５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル
信号ｙ_a1n）をアナログの騒音キャンセル信号に変換す
るＤＡコンバータ、３６は騒音キャンセル信号を増幅す
るパワ−アンプ、１７は騒音キャンセル音Ｓc₁を放射す
るキャンセルスピ−カ、３８は騒音キャンセル点に配置
され、騒音Ｓn₁とキャンセル音Ｓc₁の合成音を検出し、
合成音信号をエラ−信号ｅ_1nとして出力するエラ−マイ
ク、３９はエラー信号ｅ_1nを増幅するゲイン可変のマイ
クアンプで、プログラマブルにゲインを可変できるも
の、４０は周期性ノイズの帯域外の騒音信号を除去する
ローパスフィルタ、４１はローパスフィルタ出力をデジ
タルデータに変換してＤＳＰ構成の騒音キャンセルコン
トローラに入力するＡＤコンバータ、４２はゲインアン
プ３９のゲインＧ及びスケーリング部３４ｄのスケーリ
ング定数Ｓを制御するゲインコントロール部である。

【００２９】適応信号処理部適応信号処理部３４ａは騒音キャンセル点におけるエラ
ー信号ｅ_1nとフィルタ３４ｃを介して入力される信号処
理用の参照信号を入力され、これら信号を用いて騒音キ
ャンセル点における騒音をキャンセルするように適応信
号処理を行って適応フィルタ３４ｂの係数を決定する。
例えば適応信号処理部３４ａは周知のＬＭＳ(Least Mea
n Square)適応アルゴリズムに従って、エラ−マイク３
８から入力されたエラ−信号ｅ_1nが最小となるように適
応フィルタ３４ｂの係数を決定する。適応フィルタ３４
ｂは適応信号処理部３４ａにより決定された係数に従っ
て参照信号ｘ_a1nにデジタルフィルタ処理を施してＤＡ
コンバータ３５より騒音キャンセル信号ｙ_a1nを出力す
る。

【００３０】ゲインコントロール部ゲインコントロール部４２は、ＡＤコンバータ４１の出
力データを入力され、該データに基づいてＡＤコンバー
タ４１への入力信号がそのダイナミックレンジを越えな
いようにゲイン可変アンプ３９のゲインを制御すると共
に、ＤＳＰのスケーリング定数Ｓをゲイン変化方向と逆
方向に制御する。例えば、ゲインコントロール部にＡＤ
コンバータの出力値とダイナミックレンジを越えないよ
うにするゲイン制御変数ｎとの対応関係を予め種々設定
しておき、ＡＤコンバータ出力値に基づいてゲイン制御
変数ｎを求め、アンプ３９のゲインを１／ｎ倍するよう
に指示すると共にスケーリング部３４ｄにＡＤコンバー
タ４１から入力される数値をｎ倍するように指示する。
以上により、エラーマイク３８から適応信号処理部３４
ａまでのトータルのゲインＧを一定にでき、また、この
ゲインＧを大きくしてもダイナミックレンジを越えない
ようにできる。

【００３１】全体の動作エンジン３１が回転すると、その回転数Ｒは回転数セン
サ３２により検出され、参照信号発生部３３はエンジン
回転数Ｒに応じた周波数の参照信号ｘ_a1nを発生し、騒
音キャンセルコントローラ３４に入力する。この時、エ
ンジン３１から発生した周期性を有するエンジン音（周
期性ノイズ）は、所定の伝達関数を有する騒音伝搬系
(一次音伝搬系)を有する空中を伝播して騒音キャンセル
点に至る。騒音キャンセル点における騒音とキャンセル
音の合成音（エラー信号）はエラーマイク３８により検
出され、ゲイン可変アンプ３９に入力される。ゲイン可
変アンプ３９はエラー信号ｅ_1nを増幅し、ローパスフィ
ルタ４０を介してＡＤコンバータ４１に入力する。尚、
最初、ゲイン可変アンプ３９のゲインは初期値Ｇに設定
されている。ＡＤコンバータ４１は入力されたエラー信
号をデジタルに変換し、スケーリング部３４ｄに入力す
る。初期時、スケーリング定数Ｓは１であるから、該デ
ジタルデータをそのまま適応信号処理部３４ａに入力す
る。

【００３２】以上と並行してフィルタードＸ信号作成用
フィルタ３４ｃは参照信号ｘ_a1nを入力され、ＬＭＳ適
応信号処理に用いるフィルタードＸ信号を生成して適応
信号処理部３４ａに入力する。適応信号処理部３４ａは
エラー信号とフィルタードＸ信号を用いて(1)式に従っ
てＬＭＳ適応信号処理を行い、適応フィルタ３４ｂの係
数を決定する。適応フィルタ３４ｂは適応信号処理部３
４ａにより決定された係数に従って参照信号ｘ_a1nにデ
ジタルフィルタ処理を施して騒音キャンセル信号ｙ_a1n
をＤＡコンバータ３５に入力する。ＤＡコンバータ３５
は騒音キャンセル信号ｙ_a1nをＤＡ変換してパワーアン
プ３６を介してスピーカ３７に入力する。これにより、
スピーカ３７から騒音キャンセル音が出力され、二次音
伝搬系を介して騒音キャンセル点に到り、騒音をキャン
セルするように作用する。以後、上記動作が繰り返され
て騒音は速やかにキャンセルされる。

【００３３】以上において、エラー信号ｅ_1nが大きくな
ってＡＤコンバータ４１の出力値が大きくなると、ゲイ
ンコントロール部４２はＡＤコンバータの入力信号がダ
イナミックレンジを越えないように、ゲイン可変アンプ
３９にゲインを１／ｎに減少するよう指示すると共に、
スケーリング部３４ｄにスケーリング定数Ｓをｎ倍する
ように指示する。これにより、ゲイン可変アンプ３９は
エラー信号ｅ_1nをゲインＧ／ｎ（＜Ｇ）で増幅するた
め、増幅後のエラー信号はＡＤコンバータ４１のダイナ
ミックレンジを越えず、ひずむことなく正しくＡＤ変換
されて騒音キャンセルコントローラ３４に入力される。
騒音キャンセルコントローラ３４のスケーリング部３４
ｄはスケーリング定数Ｓ（＝ｎ）で入力された数値デー
タをスケーリング（Ｓ倍）して適応信号処理部３４ａに
入力する。又、エラー信号ｅ_1nが小さくなってＡＤコン
バータ４１の出力値が小さくなると、逆にゲイン可変ア
ンプ３９にゲインをｍ倍するよう指示すると共に、スケ
ーリング部３４ｄにスケーリング定数Ｓを１／ｍにする
ように指示する。以上より、エラーマイク３８から適応
信号処理部３４ａまでのトータルのゲインＧを常に一定
にでき、また、このゲインＧを大きくしてもダイナミッ
クレンジを越えないようにできる。

【００３４】以上では、ＡＤコンバータ出力に基づいて
ゲインやスケーリング定数を制御したが、スケーリング
部の出力やゲイン可変アンプの出力に基づいて制御する
こともできる。以上、本発明を実施例により説明した
が、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い
種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するも
のではない。

【００３５】

【発明の効果】以上本発明によれば、ＡＤコンバータ入
力電圧値がそのダイナミックレンジを越えないようにゲ
イン可変アンプのゲインを制御すると共に、ＤＳＰのス
ケーリング定数をゲイン変化方向と逆方向に制御するよ
うに構成したから、マイクから適応信号処理部までのト
ータルのゲインＧを一定にでき、また、ゲインＧを大き
くしてもダイナミックレンジを越えないようにでき、高
Ｓ／Ｎ比、高ダイナミックレンジの合成音信号を騒音キ
ャンセルコントローラの信号処理部に入力することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の騒音キャンセル装置の実施例構成図で
ある。

【図２】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図３】騒音キャンセル動作説明用波形図である。

【図４】騒音源、スピーカ、観測点が複数存在する場合
の従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図５】一次音仮想伝搬系の説明図である。

【図６】伝達関数マトリックスの各要素を実現するデジ
タルフィルタの構成図である。

【図７】二次音伝搬系の説明図である。

【図８】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図で
ある。

【図９】適応フィルタの構成図である。

【図１０】騒音源が１個、スピーカ、マイクが２個存在
する場合の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１１】騒音源が１個、、スピーカ、マイクが４個存
在する場合の騒音キャンセル装置の構成図である。

【符号の説明】

３３・・参照信号発生部３４・・騒音キャンセルコントローラ３４ａ・・適応信号処理部３４ｄ・・スケーリング部３８・・エラーマイク３９・・ゲイン可変アンプ４１・・ＡＤコンバータ４２・・ゲインコントロール部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮内邦夫埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするためにキャンセル音を出力するキャンセル音発
生源と、騒音キャンセル点における騒音とキャンセル音
との合成音を検出するセンサと、騒音キャンセル点にお
ける合成音信号と騒音源から発生する騒音に応じた参照
信号を入力され、これら信号を用いて前記騒音キャンセ
ル点における騒音をキャンセルするように適応信号処理
を行って騒音キャンセル信号を発生してキャンセル音発
生源に入力する騒音キャンセルコントローラを備えた騒
音キャンセル装置において、前記騒音キャンセルコントローラをデジタル・シグナル
・プロセッサで構成すると共に、ゲイン可変のアンプ
と、アンプ出力をデジタルデータに変換してデジタル・
シグナル・プロセッサに入力するＡＤコンバータと、Ａ
Ｄコンバータの入力信号がＡＤコンバータのダイナミッ
クレンジを越えないようにゲイン可変アンプのゲインを
制御すると共に、デジタル・シグナル・プロセッサのス
ケーリング定数をゲイン変化方向と逆方向に制御するコ
ントローラとを備えたことを特徴とする騒音キャンセル
装置。