JPH06230791A - 騒音キャンセル方式 - Google Patents

騒音キャンセル方式

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JPH06230791A
JPH06230791A JP5018258A JP1825893A JPH06230791A JP H06230791 A JPH06230791 A JP H06230791A JP 5018258 A JP5018258 A JP 5018258A JP 1825893 A JP1825893 A JP 1825893A JP H06230791 A JPH06230791 A JP H06230791A
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誠 滑川
Shunichi Imanishi
俊一 今西
Masaichi Akiyasu
政一 秋保
Satoru Kanamori
哲 金森
Hideki Sato
秀樹 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 係数補正項に含まれる直流分(オフセット
分)をなくす。 【構成】 適応信号処理部32aは係数更新式における
係数補正項を演算し、得られた係数補正項にハイパスフ
ィルタ処理を施し、しかる後、該係数補正項を係数更新
式に適用して適応フィルタ32bの係数を更新する。こ
のように、係数補正項にハイパスフィルタ処理を施すこ
とにより係数補正項に含まれる直流分、換言すればオフ
セット分をなくすことができ、正しく係数更新が行な
え、効果的に騒音をキャンセルできる。

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方式に係
わり、特に適応信号処理に用いる係数更新式における係
数補正項のオフセットをなくして効果的に騒音キャンセ
ルが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2は従来の騒音キャンセル装置の構成図
であり、騒音源が1個、キャンセル音発生源(スピー
カ)が1個、騒音キャンセル点(観測点)が1箇所の場
合の例である。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xn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、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600rpm(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(100rps)の時、車室内に
発生するノイズの周波数は200Hz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xn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xn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Snとキ
ャンセル音Scの合成音信号をエラ−信号en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yn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
xn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を畳み込んでフィルタードX信号
(信号処理用参照信号)rnを作成するフィルタードX
信号作成用フィルタ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yn)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Sc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Snとキャンセル
音Scの合成音を検出し、合成音信号をエラ−信号enと
して出力するエラ−マイク、19はエラー信号en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、21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enとフィルタ14cを介して入力
される信号処理用参照信号(フィルタードX信号)rn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は周知のフィルタードX LMS(Least Mean S
quare)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en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xnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キャンセル
信号ynを出力し、騒音をキャンセルする。尚、参照信
号xnは、消去したい騒音Sn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。
【0006】適応フィルタ14bは図3に示すように、
FIR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DL,D
L・・・と、各遅延要素出力に係数w1(n),w2(n),w
3(n)・・・wN(n)を乗算する乗算部ML,ML,・・・
と、各乗算部出力を順次加算する加算部AD,AD・・
・で実現される。すなわち、現時刻n・Tsにおける参
照信号をxn、その時の各乗算機の係数をw1(n),w
2(n),w3(n)・・・wN(n)、出力(騒音キャンセル信号)
をynとすれば、適応フィルタ14bは次式
【0007】
【数1】 の演算を実行し、騒音キャンセル信号ynを出力する。
【0008】フィルタードX信号作成用フィルタ14c
は図4に示すように、FIR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DL,DL・・・と、各遅延要素出力に係
数c1,c2,c3・・・cMを乗算する乗算部ML,ML,・
・・と、各乗算部出力を順次加算する加算部AD,AD
・・・で実現される。係数c1,c2,c3・・・cMはスピー
カから観測点までの二次音伝搬系(キャンセル伝搬系)
の伝搬特性を模擬するように決定されている。時刻n・
Tsにおける参照信号をxn、出力(フィルタードX信号)
をr(n)とすれば、フィルタ14cは次式
【0009】
【数2】
【0010】の演算を実行してフィルタードX信号r(n)
を出力する。適応信号処理部14aは、1サンプリング
時刻後の適応フィルタ係数w1(n+1),w2(n+1),w3(n+
1)・・・wN(n+1)を、現時刻n・Tsにおける係数w
1(n),w2(n), ・・・wN(n)とエラー信号enとフィルタ
ードX信号rnを用いて次式により決定する。
【0011】
【数3】
【0012】ただし、j番目のフィルタ係数更新式は wj(n+1)=wj(n)+μ・r(n-j+1)・en (3a) となり、右辺第2項を係数補正項という。(3)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
ング時刻後の値、(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、・・・を意味してい
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。以上は、フィルタードX LMS適応アルゴリズ
ムにより適応信号処理した場合であるが、フィルタード
X信号を使用しないLMSアルゴリズムによる場合に
は、(3)式は、
【0013】
【数4】
【0014】となり、j番目のフィルタ係数更新式は wj(n+1)=wj(n)+μ・x(n-j+1)・en (4a) で与えられる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】ところで、係数更新式
(3a),(4a)の係数補正項にはオフセットが含まれる。こ
のため、オフセットが溜ってゆき騒音キャンセルコント
ローラを構成するDSP(デジタル・シグナル・プロセ
ッサ)のダイナミックレンジを越えると、正しい係数更
新ができなくなり、騒音を効果的にキャンセルできなく
なる。例えば(4a)式において、参照信号x(n-j+1)、エ
ラー信号enをそれぞれ x(n-j+1)=Ax・sin(ω0t+θx) en =Ae・sin(ω0t+θe) とすると、係数補正項μ・x(n-j+1)・enは μ・x(n-j+1)・en=μ・Ax・sin(ω0t+θx)・Ae・sin(ω0t+θe) =μ・Ax・Ae{cos(θx-θe)−cos(2ω0t+θx+θe)}/2 となる。μ・Ax・Ae・cos(θx-θe)/2 はオフセット(直流
分)であり、蓄積されるとDSPのダイナミックレンジ
を越え、正しく係数更新ができなくなる。尚、以上は(4
a)式の場合であるが、(3a)式の場合にも同様にオフセッ
ト(直流分)が発生する。又、以上は外乱を考慮しなかっ
たが外乱により係数補正項には数Hzの振動分が含まれ
る。以上から本発明の目的は、係数補正項のオフセット
や外乱に起因する数Hzの振動分ををなくすことがで
き、正しく係数更新が行なえ、効果的に騒音をキャンセ
ルできる騒音キャンセル方式を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、適応信号処理に用いる係数更新式の係数補正項を演
算する手段、得られた係数補正項にハイパスフィルタ処
理を施す手段、該ハイパスフィルタ処理した係数補正項
を係数更新式に適用して適応フィルタの係数を更新する
手段により達成される。
【0017】
【作用】係数更新式における係数補正項を演算し、得ら
れた係数補正項にハイパスフィルタ処理を施し、しかる
後、該係数補正項を係数更新式に適用して適応フィルタ
の係数を更新する。このように、係数補正項にハイパス
フィルタ処理を施すことにより係数補正項に含まれる直
流分、換言すればオフセット分や数Hzの振動分ををな
くすことができ、正しく係数更新が行なえ、効果的に騒
音をキャンセルできる。
【0018】
【実施例】全体の構成 図1は本発明の騒音キャンセル装置の要部の構成図であ
り、31はエンジン回転数Rの2次高調波に応じた参照
信号xnを発生する参照信号発生部、32は適応信号処
理(例えば、フィルタードX LMSアルゴリズム)に
基づいて騒音キャンセル信号ynを出力する騒音キャン
セルコントローラ、33は騒音キャンセル位置における
騒音Snとキャンセル音Scの合成音信号をエラ−信号e
nとして出力するエラーマイクである。騒音キャンセル
コントローラ32は、適応信号処理部32aと、デジタ
ルフィルタ構成の適応フィルタ32bと、参照信号xn
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
搬系の伝搬特性を畳み込んでフィルタードX信号(信号
処理用参照信号)rnを作成するフィルタードX信号作
成用フィルタ32cを有している。適応フィルタ32
b、フィルタードX信号作成用フィルタ32cはそれぞ
れ従来と同様に図3,図4に示す構成を備えている。
【0019】適応信号処理部32aは、フィルタードX
信号rnやエラー信号enを所定サンプリング周期Tsで
取り込むための信号取込み部41と、(3)式の係数更新
式における右辺第2項の係数補正項の演算を行なう係数
補正項演算部42と、得られた係数補正項にハイパスフ
ィルタ処理を施すハイパスフィルタ処理部43と、ハイ
パスフィルタ処理した係数補正項を係数更新式に適用し
て適応フィルタの係数を更新する係数更新部44を備え
ている。
【0020】全体の動作 フィルタードX信号作成用フィルタ32cはサンプリン
グ周期Ts毎に(2)式の演算を行なってフィルタードX信
号rnを作成する。適応信号処理部32aは該フィルタ
ードX信号rn及びエラー信号enを取り込み、(3)式の
係数更新式おける右辺第2項の係数補正項を演算する。
しかる後、得られた係数補正項にハイパスフィルタ処理
を施し、該係数補正項に含まれる直流分、換言すればオ
フセット分や数Hzの振動分を除去する。ついで、ハイ
パスフィルタ処理を施した係数補正項を(3)式の係数更
新式に適用して係数を更新し、該係数を適応フィルタ3
2bに入力する。
【0021】適応フィルタ32bは更新された係数に従
って参照信号xnにデジタルフィルタ処理を施して騒音
キャンセル信号ynを出力し、騒音をキャンセルする。
尚、以上はフィルタードX LMSアルゴリズムに従っ
て係数を更新する場合であるが、フィルタードX信号を
用いないLMSアルゴリズムに従って係数を更新する場
合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。
【0022】
【発明の効果】以上本発明によれば、係数更新式におけ
る係数補正項を演算し、得られた係数補正項にハイパス
フィルタ処理を施し、しかる後、該係数補正項を係数更
新式に適用して適応フィルタの係数を更新するように構
成したから、ハイパスフィルタ処理により係数補正項に
含まれる直流分、換言すればオフセット分や数Hzの振
動分をなくすことができ、正しく係数更新が行なえ、効
果的に騒音をキャンセルできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の騒音キャンセル装置の要部構成図であ
る。
【図2】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。
【図3】適応フィルタの構成図である。
【図4】フィルタードX信号作成用フィルタの構成図で
ある。
【符号の説明】
31・・参照信号発生部 32・・騒音キャンセルコントローラ 32a・・適応信号処理部 32b・・適応フィルタ 32c・・フィルタードX信号作成用フィルタ 41・・信号取込み部 42・・係数補正項演算部 43・・ハイパスフィルタ処理部 44・・係数更新部
フロントページの続き (72)発明者 金森 哲 東京都品川区西五反田1丁目1番8号 ア ルパイン株式会社内 (72)発明者 佐藤 秀樹 東京都品川区西五反田1丁目1番8号 ア ルパイン株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 騒音とキャンセル音との合成音信号と騒
    音に応じた参照信号を入力され、これら信号とステップ
    サイズパラメ−タを用いて所定の係数更新式に従って騒
    音をキャンセルするように適応フィルタの係数を更新
    し、参照信号を適応フィルタに入力して騒音キャンセル
    信号を発生し、該騒音キャンセル信号をキャンセル音発
    生源に入力する騒音キャンセル方式において、 前記係数更新式における係数補正項を演算し、得られた
    係数補正項にハイパスフィルタ処理を施し、しかる後、
    該係数補正項を係数更新式に適用して適応フィルタの係
    数を更新することを特徴とする騒音キャンセル方式。
JP01825893A 1993-02-05 1993-02-05 騒音キャンセル方式 Expired - Lifetime JP3405752B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202018A1 (ja) * 2021-03-24 2022-09-29 株式会社トランストロン アクティブノイズ制御装置、アクティブノイズ制御方法及びアクティブノイズ制御プログラム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022202018A1 (ja) * 2021-03-24 2022-09-29 株式会社トランストロン アクティブノイズ制御装置、アクティブノイズ制御方法及びアクティブノイズ制御プログラム

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