JPH06195088A

JPH06195088A - 騒音キャンセル方式

Info

Publication number: JPH06195088A
Application number: JP4346224A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Akiyasu; 政一秋保; Satoru Kanamori; 哲金森; Kunio Miyauchi; 邦夫宮内; Hisashi Sano; 久佐野; Akira Sudo; 晶須藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジン回転数変化による増音現象の発生を
防止する。【構成】２次及び４次の高調波騒音キャンセル処理部
３４ａ，３４ｂによりエンジン音に含まれるエンジン回
転数の２次及び４次の高調波成分を同時にキャンセルす
る場合、騒音キャンセル点における各高調波成分の騒音
レベルが略等しくなるように、参照信号発生部３３より
出力される４次高調波の参照信号Ｓ_N4を騒音キャンセル
信号Ｎ_CD2，Ｎ_CD4に合成してキャンセルスピーカ３７ま
たは別のスピーカより出力する。騒音キャンセル点にお
ける各高調波成分レベルが略等しくなると、各高調波成
分は同等にキャンセルされ、この結果、４次高調波適応
フィルタの周波数特性はなだらかになり（急峻な谷がな
くなり）、エンジン回転数変化により適応制御が遅れて
も急激にゲインは増大せず、増音現象が生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車内の所定位置（観
測点）におけるエンジン音をキャンセルする騒音キャン
セル方式に係わり、特にエンジン音に含まれるエンジン
回転数の高次調波成分のうちレベルの大きな２以上の高
次調波成分を同時にキャンセルして快適な自動車の車室
内環境を提供できる騒音キャンセル方式に関する。

【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４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Ｓ_N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６００ｒ
ｐｍ（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（１００ｒｐ
ｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００Ｈ
ｚである。参照信号発生部１３は、２次高調波の正弦波
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ＳＮ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Ｓ_N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Ｅr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Ｎ_CD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、参照信
号Ｓ_Nにスピーカから騒音キャンセル点までのキャンセ
ル音伝搬系の伝搬特性（伝達関数）を畳み込んでフィル
タードＸ信号（信号処理用参照信号）Ｓ_N′を作成する
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Ｎ_CD）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Ｅrとして出力
するエラ−マイク、１９はエラー信号Ｅr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Ｅrとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号Ｓ_N′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Ｅr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Ｓ_Nにデジタルフィル
タ処理を施して騒音キャンセル信号Ｎ_CDを出力する。
尚、参照信号Ｓ_N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Ｓ_N（図
５(a)参照）を発生し、騒音キャンセルコントローラ１
４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５(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Ｓ_Nと位相が逆の騒音キャンセル信号Ｎ
_CDを出力し、キャンセルスピ−カ１６より図５(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Ｅr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Ｅr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１
４ｂの係数を決定し、理想的な場合、最終的に図５(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１以上存在し、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、マイクでは各観測点の騒音をキャンセルで
きず、スピーカ、マイクも複数存在する。図６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Ｄ
ＳＰ（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）、２
４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２４₁〜２４₁′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（信
号処理用参照信号）作成用のフィルタ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参照信号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７は一次音仮想伝搬系２２の説明図であ
り、図７(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７(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８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９は二次音伝搬系２３の説明図であり、
図９(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９(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８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１０
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１０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
９参照）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
_LMKn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ｒ _111n〜
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のそれぞれ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１１は多入力−多出力の適応フィルタ２
１ａ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Ｆ
ＩＲ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、Ｄ
Ｌ２・・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。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
数が最適値に近づく速度が早くなり追従性が良くなる
が、近づ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
程最適係数値に近づく速度が遅くなり追従性が悪くなる
が、最適値に近づ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９）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１２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１３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】ところで、エンジン音にはエンジン回転数
の高調波成分が含まれ、前述のように４気筒エンジンの
場合には、２次高調波の騒音レベルが最も大きく支配的
である。図１４はエンジン音に含まれる高調波成分の説
明図であり、２次高調波成分が最も大きく、４次、６次
・・・と次数が高くなるにつれて騒音レベルが小さくな
り、２次高調波成分は４次高調波成分より全域に渡って
１０dＢ〜２０dＢ程度高くなっている。

【００２５】このため、支配的な２次高調波成分と同時
に４次または６次高調波成分をキャンセルすることが行
われている。図１５は２次及び４次高調波成分を同時に
キャンセルする騒音キャンセルシステムの構成図であ
り、図４と同一部分には同一符号を付している。図４と
異なる部分は、キャンセルしたい高調波成分毎に２次高調波用の騒音
キャンセル処理部１４′と４次高調波用の騒音キャンセ
ル処理部１４″とを備えたＤＳＰ構成の騒音キャンセル
コントローラ１４が設けられている点、参照信号発生部１３よりエンジン回転数の２次、４次
高調波の参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4を発生して、それぞれ対応
する高調波の騒音キャンセル処理部１４′，１４″に入
力する点、加算器１４ｄを設け、各騒音キャンセルコントローラ
出力Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算して騒音キャンセル信号Ｎ_CDと
して出力する点、エラーマイク１８により検出された合成音信号（エラ
ー信号）Ｅrを各騒音キャンセル処理部１４′、１４″
にフィードバックしている点である。

【００２６】各高調波の騒音キャンセル処理部１４′、
１４″は、それぞれ参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4と合成音信号Ｅ
rとステップサイズパラメータμを用いて(1)式の係数更
新式により前述の適応信号処理を行い、それぞれの適応
フィルタ(図示せず)の係数を決定し、参照信号Ｓ_N2，Ｓ
_N4を該適応フィルタに入力して騒音キャンセル信号Ｎ
_CD2，Ｎ_CD4を出力する。加算器１４ｄは各騒音キャンセ
ル処理部の出力Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算して騒音キャンセル
信号Ｎ_CDとしてＤＡコンバータ１５に入力し、ＤＡコン
バータ１５はアナログの騒音キャンセル信号に変換して
スピーカに入力して騒音キャンセル音を出力する。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】現エンジン回転数の４
次周波数をｆ₀とし、４次高調波が４次高調波騒音キャ
ンセル処理部１４″によりキャンセルされている状態に
おける適応フィルタの周波数特性は図１６の実線で示す
ようになる。すなわち、４次高調波騒音キャンセル処理
部１４″における適応フィルタの周波数特性は周波数ｆ
₀で急峻な谷を形成する。かかる谷特性であっても、エ
ンジン回転数のわずかな変化（４次周波数はｆ₀からｆ₁
に変化）に適応制御が追従し、適応フィルタの周波数特
性が実線から点線のように素早く変化すれば問題はな
い。しかし、適応制御の遅れが発生すると、急激にゲイ
ンがｇ_Lも増大し、４次高調波用の騒音キャンセル出力
が急激に大きくなり、エンジン音をキャンセルするどこ
ろか、増音してしまう現象（増音現象）が発生する問題
がある。

【００２８】又、２次、４次の適応フィルタ出力は合成
された後、ＤＡコンバータ１５でアナログ信号に変換さ
れてスピーカに入力される。しかし、４次の適応フィル
タ出力は２次の適応フィルタ出力に対して１０dＢ〜２
０dＢ低い。このため、ＤＡコンバータの分解能を高く
できず、Ｓ／Ｎ比の悪いものを使用しているという問題
がある。以上から本発明の目的は、増音現象をなくすこ
とができる騒音キャンセル方式を提供することである。
本発明の別の目的はシステムのＳ／Ｎ比を向上できる騒
音キャンセル方式を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、エンジン回
転数の高調波成分のうちレベルの大きな２以上の高調波
成分（例えば２次、４次高調波成分）を同時にキャンセ
ルするように騒音キャンセル信号Ｎ_CDを発生する騒音キ
ャンセルコントローラと、騒音キャンセル信号Ｎ_CDを入
力されてキャンセル音を出力するキャンセルスピーカ
と、騒音キャンセル点における各高調波成分のレベルが
略等しくなるように所定の高調波成分（例えば４次高調
波成分）をキャンセルスピーカまたは別設のスピーカに
入力する手段により達成される。

【００３０】

【作用】騒音キャンセルコントローラによりエンジン音
に含まれるエンジン回転数の高調波成分（例えば２次、
４次高調波成分）を同時にキャンセルする場合、騒音キ
ャンセル点における各高調波成分のレベルが略等しくな
るように、所定の高調波成分（例えば４次高調波の参照
信号Ｓ_N4）をキャンセルスピーカまたは別設のスピーカ
より出力する。これにより、騒音キャンセル点における
各高調波成分のレベルが略等しくなり、各高調波成分が
同等にキャンセルされる。この結果、４次高調波成分の
適応フィルタの周波数特性がなだらかになり（急峻な谷
がなくなり）、エンジン回転数の変化に際して適応制御
が遅れても急激にゲインは増大せず、増音現象が生じな
い。又、各高調波の騒音キャンセル信号レベルが均一に
なるためＤＡコンバータの分解能を高くでき、システム
のＳ／Ｎ比を向上できる。

【００３１】

【実施例】図１はエンジン回転数の高調波成分のうち２
次高調波成分と４次高調波成分をキャンセルする場合の
本発明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次高調波及び４次高調波の正弦波信号（デ
ジタルとする）Ｓ_N2，Ｓ_N4を参照信号として出力する参
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、２次高調波成分キャンセル用の騒音キ
ャンセル処理部３４ａと、４次高調波成分キャンセル用
の騒音キャンセル処理部３４ｂと、４次高調波の参照信
号Ｓ_N4に定数Ｋを乗算する乗算部３４ｃと、各騒音キャ
ンセル処理部出力Ｎ_CD2，Ｎ_CD4及び乗算部出力Ｓ_N4′を
加算して騒音キャンセル信号Ｎ_CDとして出力する加算器
３４ｄを有している。

【００３２】３５は加算器３４ｄ出力（騒音キャンセル
信号Ｎ_CD）をアナログの騒音キャンセル信号Ｎ_CA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、３７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Ｅrとして出力するエラ−
マイク、３９はエラー信号Ｅrを増幅するマイクアン
プ、４０はキャンセルすべき高調波ノイズの帯域外の信
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３４に入力するＡＤコンバータで
ある。

【００３３】騒音キャンセル処理部騒音キャンセル処理部３４ａ，３４ｂは共に図２に示す
ように適応信号処理部ＡＤＰと適応フィルタＡＤＦとフ
ィルタードＸ信号作成用フィルタＦＬＴで構成されてい
る。騒音キャンセル処理部３４ａのフィルタードＸ信号
作成用フィルタＦＬＴは２次高調波の参照信号Ｓ_N2にキ
ャンセル音伝搬系の全ての伝搬特性（伝達関数）を畳み
込んでフィルタードＸ信号（信号処理用の参照信号）Ｓ
_N′を作成し、適応信号処理部ＡＤＰはこのフィルター
ドＸ信号と観測点における合成音信号（エラー信号）Ｅ
rとに基づいて(1)式の適応信号処理を実行して適応フィ
ルタの係数を決定し、適応フィルタＡＤＦは２次高調波
の参照信号Ｓ_N2を入力されて２次高調波成分をキャンセ
ルするための騒音キャンセル信号Ｎ_CD2を発生する。

【００３４】騒音キャンセル処理部３４ｂのフィルター
ドＸ信号作成用フィルタＦＬＴは４次高調波の参照信号
Ｓ_N4にキャンセル音伝搬系の全ての伝搬特性（伝達関
数）を畳み込んでフィルタードＸ信号（信号処理用の参
照信号）Ｓ_N′を作成し、適応信号処理部ＡＤＰはこの
フィルタードＸ信号と観測点における合成音信号（エラ
ー信号）Ｅrとに基づいて適応信号処理を実行して適応
フィルタの係数を決定し、適応フィルタＡＤＦは４次高
調波の参照信号Ｓ_N4を入力されて４次高調波成分をキャ
ンセルするための騒音キャンセル信号Ｎ_CD4を発生す
る。

【００３５】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２次高調波及び４次高調波の参照信号
Ｓ_N2，Ｓ_N4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。騒音キャンセル処理部
３４ａ，３４ｂは図示しないサンプリングパルスに同期
して２次高調波及び４次高調波の参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4を
取り込む。参照信号を取り込めば、騒音キャンセル処理
部３４ａは該参照信号Ｓ_N2にキャンセル音伝搬系の伝搬
特性を畳み込んでＬＭＳ適応信号処理に用いるフィルタ
ードＸ信号を生成し、ついで、騒音キャンセル点におけ
るエラー信号ＥrとフィルタードＸ信号を用いて(1)式に
よりＬＭＳ適応信号処理を行い、しかる後、適応信号処
理により決定された係数に従って参照信号Ｓ_N2に適応フ
ィルタ処理を施して騒音キャンセル信号Ｎ_CD2を出力す
る。

【００３６】また、騒音キャンセル処理部３４ｂは参照
信号Ｓ_N4にキャンセル音伝搬系の伝搬特性を畳み込んで
ＬＭＳ適応信号処理に用いるフィルタードＸ信号を生成
し、ついで、騒音キャンセル点におけるエラー信号Ｅr
とフィルタードＸ信号を用いて(1)式によりＬＭＳ適応
信号処理を行い、しかる後、適応信号処理により決定さ
れた係数に従って参照信号Ｓ_N4に適応フィルタ処理を施
して騒音キャンセル信号Ｎ_CD4を出力する。乗算部３４
ｃは４次高調波の参照信号Ｓ_N4をＫ倍して出力する。加
算器３４ｄは各騒音キャンセル処理部３４ａ，３４ｂか
ら出力される騒音キャンセル信号Ｎ _CD2，Ｎ_CD4と乗算部
３４ｃの出力信号Ｓ_N4′を加算して騒音キャンセル信号
Ｎ_CDとして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Ｎ_CD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。

【００３７】観測点における騒音キャンセル音と騒音の
合成音はエラーマイク３８により検出され、マイクアン
プ３９、ローパスフィルタ４０、ＡＤコンバータ４１を
介して騒音キャンセルコントローラ３４に入力される。
以後、所定周期で以上の騒音キャンセル処理が繰り返さ
れて観測点における騒音がキャンセルされる。かかる騒
音キャンセル方式において、スピーカ３７から出力され
る騒音キャンセル音には乗算部３４ｃでＫ倍された４次
高調波の参照信号Ｓ_N4′に基づく音が含まれている。こ
のため、観測点における騒音の４次高調波成分が見掛け
上増大し、２次高調波成分と同程度になる。

【００３８】２次、４次の高調波成分が同レベルになる
と、騒音キャンセル処理部３４ａ，３４ｂから出力され
る騒音キャンセル信号Ｎ_CD2，Ｎ_CD4も同等レベルにな
り、各高調波成分が略等しくキャンセルされる。この結
果、４次高調波騒音キャンセル処理部３４ｂの適応フィ
ルタＡＤＦの周波数特性は図３に示すようになだらかな
特性となり(急峻な谷特性がなくなり)、エンジン回転数
変化に際して適応制御が遅れても急激にゲインは増大せ
ず、増音現象は生じない。又、各高調波の騒音キャンセ
ル信号Ｎ_CD2，Ｎ_CD4のレベルが均一になり、ＤＡコンバ
ータの分解能を高くでき、システムのＳ／Ｎ比を向上で
きる。

【００３９】以上では、参照信号発生部３３からデジタ
ルで参照信号を出力した場合であるが、アナログの参照
信号を出力してもよい。この場合には、乗算部３４ｃに
変えてアンプが設けられ、該アンプ出力はＤＡコンバー
タ３５の出力と合成されてキャンセルスピーカ37に入力
される。又、以上ではキャンセルスピーカ37より４次高
調波成分音を出力したが、別のスピーカを設け、該スピ
ーカより４次高調波成分音を出力するように構成するこ
ともできる。更に、以上では２次、４次高調波成分を同
時に消音する場合であるが、本発明はかかる場合に限ら
ず、２次、６次高調波成分を同時に消音する場合、２
次、４次、６次高調波成分を同時に消音する場合等にも
適用できるものである。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。

【００４０】

【発明の効果】以上本発明によれば、エンジン音に含ま
れるエンジン回転数の高調波成分のうちレベルの大きな
２以上の高調波成分を同時にキャンセルする場合、騒音
キャンセル点における各高調波成分のレベルが略等しく
なるように、所定の高調波成分をキャンセル音用のスピ
ーカまたは別設のスピーカより出力するように構成した
から、騒音キャンセル点における各高調波成分のレベル
を略等しくでき、従って、各高調波成分を同等にキャン
セルでき、４次高調波適応フィルタの周波数特性をなだ
らかにできる。この結果、エンジン回転数変化により適
応制御が遅れても急激にゲインが増大することはなく、
増音現象の発生を防止できる。又、本発明によれば、各
高調波の騒音キャンセル信号レベルを均一にでき、ＤＡ
コンバータの分解能を高くでき、システムのＳ／Ｎ比を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例構成図である。

【図２】各騒音キャンセル処理部の構成図である。

【図３】本発明による４次高調波用適応フィルタの周波
数特性図である。

【図４】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図５】騒音キャンセル動作説明用波形図である。

【図６】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７】一次音仮想伝搬系の説明図である。

【図８】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９】二次音伝搬系の説明図である。

【図１０】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図
である。

【図１１】適応フィルタの構成図である。

【図１２】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１３】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。

【図１４】エンジン音に含まれる高調波成分の説明図で
ある。

【図１５】エンジン音に含まれる各高調波成分をキャン
セルする従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１６】従来の４次高調波用適応フィルタの周波数特
性図である。

【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・・２次高調波騒音キャンセル処理部３４ｂ・・４次高調波騒音キャンセル処理部３４ｃ・・乗算部３４ｄ・・加算部３７・・キャンセルスピーカ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ６０Ｒ 11/02 Ｂ 8012−3Ｄ (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 (72)発明者佐野久埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者須藤晶埼玉県和光市中央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エンジン音を
キャンセルするためにキャンセル音を出力するスピーカ
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、エンジンから発生するエン
ジン音に応じた参照信号を発生する参照信号発生部と、
騒音キャンセル点における合成音信号と参照信号を入力
され、これら信号を用いて騒音キャンセル点におけるエ
ンジン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、該騒音キャンセル信号を
スピーカ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の騒音キャンセル方式において、エンジン音に含まれるエンジン回転数の高次調波成分の
うちレベルの大きな２以上の高次調波成分を同時にキャ
ンセルする場合、騒音キャンセル点における各高次調波
成分のレベルが略等しくなるように、所定の高次調波成
分を前記キャンセル音用のスピーカまたは別設のスピー
カより出力することを特徴とする騒音キャンセル方式。