JPH0627967A

JPH0627967A - 騒音キャンセル装置

Info

Publication number: JPH0627967A
Application number: JP4180811A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Saito; 望斉藤; Tatsuo Owaki; 達生大脇; Kunio Miyauchi; 邦夫宮内; 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: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-04
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP3532582B2

Abstract

(57)【要約】【目的】適応フィルタの係数収束特性を良くして十分
な騒音キャンセル効果を発揮する。【構成】適応信号処理部１４ａ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信号と、周波数特
性補正部１４ｅを介して入力された参照信号とを用いて
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
し、適応フィルタは該係数に応じたフィルタ処理を周波
数特性補正部１４ｅの出力信号に施してスピーカ１６に
入力する。この場合、周波数特性補正部１４ｅは、キャ
ンセル音伝搬系１８の周波数特性と０ｄＢラインを中心
に略対称の周波数特性を備えているから、周波数特性補
正部とキャンセル音伝搬系との総合周波数特性が略フラ
ットになり、適応信号処理による適応フィルタの係数収
束特性が良くなり、十分な騒音キャンセル効果を発揮で
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装置に係
わり、特に自動車内の所定位置（観測点）における騒音
をキャンセルして快適なオ−ディオ音声の受聴ができる
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、回転数が６００ｒｐｍの時、車室内に発生
する周期性ノイズの周波数は２０Ｈｚ、回転数が６００
０ｒｐｍの時、車室内に発生する周期性ノイズの周波数
は２００Ｈｚであり、エンジン回転数の２次高調波であ
る。従って、参照信号発生部２３は、正弦波データをＲ
ＯＭ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、エンジン回転数Ｒに応
じて発生する周期ノイズの周波数を有する参照信号が生
成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Ｓnとキ
ャンセル音Ｓc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Ｎc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、適応フィ
ルタ出力をアナログの騒音キャンセル信号Ｎcに変換す
るＤＡコンバータ１４ｃ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）１８の
伝達関数に基づいて作成され、参照信号Ｓ_Nが入力され
るフィルタ１４ｄを有している。１５は騒音キャンセル
信号Ｎcを増幅するパワ−アンプ、１６は騒音キャンセ
ル音Ｓcを放射するキャンセルスピ−カ、１７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Ｅrとして出力
するエラ−マイクである。

【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１４ｄを介して入力
される信号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)アルゴリズムに従って、エラ−マイク１７
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ＤＡコン
バータ１４ｃより騒音キャンセル信号Ｎ _Cを出力する。
尚、参照信号Ｓ_N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。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）Ｓn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Ｎc
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Ｓcを出力する。しかし、騒音Ｓnのレベル
と位相がずれているため、キャンセル音Ｓc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１４ｂ
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Ｓcの位相を騒音Ｓn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（図示せず）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。

【０００８】騒音キャンセルコントローラ２１におい
て、２１ａは各騒音源から発生する騒音に応じた参照信
号ｘ_a1n〜ｘ_aKn（図示しない参照信号発生部から出力さ
れる）入力され、騒音キャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_aMnを各
スピーカに入力する多入力−多出力適応フィルタ（以後
単に適応フィルタと言う）、２１ｂは二次音伝搬系２３
の伝達関数マトリックスの各要素（伝搬要素）を用いて
作成したフィルタードＸ信号作成用のフィルタであり、
騒音源から発生する騒音に応じた参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKn
を入力されるもの、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
適応信号処理部である。

【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実現され
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実現され
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実現される。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ｃ₀，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ＡＤよ
り成るデジタルフィルタで実現される。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信号作成用のフィルタ２
１ｂ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
との合成音信号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２
１ａ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
各観測点における合成音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
要素を作用させて（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。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
次式の演算を行って係数ａ₀，ａ₁，ａ₂を決定する。

【００１８】

【数３】但し、

【００１９】

【数４】

【００２０】(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１以
下の定数（ステップサイズパラメータ）、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信号であ
る。

【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＝２、スピーカ数Ｍ＝
２、観測点数（マイク数）Ｌ＝２の場合の具体的な従来
の騒音キャンセル装置の構成図であり、２１ａは４つの
ＦＩＲ型デジタルフィルタＡ₁₁，Ａ₂₁，Ａ₁₂，Ａ₂₂で構
成された適応フィルタ、２１ｂは二次伝搬系の伝達関数
マトリックス（Ｃ）の各伝搬要素Ｃ₁₁，Ｃ₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ
₂₂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）、ＳＰ₁，ＳＰ₂はスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂
は観測点に設置されたマイクである。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】スピーカ特性を含め該
スピーカから各観測点までの二次音伝搬系の周波数特性
は、フラットにならず周波数に応じて変化する特性にな
っている。図１３はスピーカの周波数特性図であり、エ
ンジン回転数6000ｒｐｍに対応する騒音周波数200Ｈz迄
の周波数特性は周波数に応じて略直線的に変化してい
る。二次音伝搬系２３の周波数特性はこのスピーカ特性
に車室内の周波数特性を加えたものとなり周波数に応じ
て変化するものとなる。キャンセルすべき騒音の周波数
が一定であれば、適応信号処理による適応フィルタの係
数収束特性が良くなり、係数値が最適値に素早く収束
し、十分な騒音キャンセル効果を発揮できる。

【００２４】しかし、キャンセルすべき騒音の周波数は
時々刻々と変動するものである。例えば、エンジン回転
数は時々刻々と車速に応じて変動し、エンジン音の周波
数も変動する。このように、騒音周波数が変動すると二
次音伝搬系２３の周波数特性に従ってゲインが変動し、
適応信号処理による適応フィルタの係数収束特性が悪く
なり（追従性の低下）、騒音キャンセル効果を十分に発
揮できない問題がある。すなわち、適応信号処理部では
現在の二次音伝搬系の周波数特性（ゲイン）に応じた適
応フィルタ係数の決定処理を行うが、次の時点で周波数
特性（ゲイン）が変動すると決定した係数が該次の周波
数特性に応じた適正な値になっておらず、適応フィルタ
の係数収束に時間がかかり、追従性の低下を来す。以上
から、本発明の目的は騒音周波数が時々刻々と変動して
も、騒音キャンセル効果を向上できる騒音キャンセル装
置を提供することである。本発明の別の目的は追従性を
良好にでき、騒音キャンセル効果を向上できる騒音キャ
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、キャンセル音発生源（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（マイク）と、騒音キャンセル点における合成音
信号と参照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騒音キャ
ンセル信号を出力する騒音キャンセルコントローラと、
騒音キャンセルコントロ−ラの適応フィルタの前段に設
けた周波数特性補正部とにより達成される。

【００２６】

【作用】騒音キャンセル点における騒音をキャンセルす
るためにスピーカよりキャンセル音を出力し、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マイ
クにより検出する。騒音キャンセルコントローラは騒音
キャンセル点における合成音信号と周波数特性補正部を
介して入力された参照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
て適応フィルタの係数を決定し、適応フィルタは該係数
に応じたフィルタ処理を周波数特性補正部を介して入力
された参照信号に施し、騒音キャンセル信号を発生して
スピーカに入力する。この場合、周波数特性補正部は、
キャンセル音伝搬系の周波数特性と０ｄＢラインを中心
に略対称の周波数特性を備えているから、該周波数特性
補正部とキャンセル音伝搬系との総合周波数特性が略フ
ラットになるようにでき、適応信号処理による適応フィ
ルタの係数収束性が良くなり、十分な騒音キャンセル効
果を発揮できる。

【００２７】

【実施例】全体の構成図１は本発明の実施例である騒音キャンセル装置の構成
図であり、図４の従来装置と同一機能部分には同一符号
を付している。図中、１１は騒音源であるエンジン、１
２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）、騒音
周波数はエンジン回転数に依存する。従って、参照信号
発生部２３は、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、エンジン回転数Ｒに応じて発生する周期ノイ
ズの周波数を有する参照信号が生成されるようになって
いる。

【００２８】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Ｓnとキ
ャンセル音Ｓc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Ｎcを出力する。１５は騒音
キャンセル信号Ｎcを増幅するパワ−アンプ、１６は騒
音キャンセル音Ｓcを放射するキャンセルスピ−カ（キ
ャンセル音発生源）、１７は騒音キャンセル点（観測
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Ｅrとして出力するエ
ラ−マイク、１８はスピーカから騒音キャンセル点まで
キャンセル音が伝搬するキャンセル音伝搬系（二次音伝
搬系）である。尚、図１では説明を簡単にするために、
騒音源、スピーカ、エラーマイクが１個の場合を示して
いるが本発明はかかる場合に限らず、複数の騒音源、複
数のスピーカ、複数のエラーマイクが設けられる場合に
も適用できるものである。

【００２９】騒音キャンセルコントローラ騒音キャンセルコントローラ１４は、適応信号処理部１
４ａと、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂ
と、適応フィルタ出力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１４ｃと、適応信号処理に用
いるフィルタードＸ信号作成用のフィルタ（フィルター
ドＸ信号作成用フィルタ）１４ｄと、周波数特性補正部
１４ｅを備えている。周波数特性補正部１４ｅは、二次
音伝搬系（スピーカを含む）１８の周波数特性と０ｄＢ
ラインを中心に略対称の周波数特性を備えており、例え
ば、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）により構成
され、参照信号Ｓ_Nが入力される。図２は周波数特性補
正部１４ｅの周波数特性図であり、二次音伝搬系１８の
周波数特性を点線で、周波数特性補正部１４ｅの周波数
特性を実線で示している。フィルタードＸ信号作成用フ
ィルタ１４ｄは二次音伝搬系１８の伝達関数に基づいて
構成され、周波数特性補正部１４ｅにおいて図２の実線
で示す周波数特性を付加された参照信号が入力される。

【００３０】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１４ｄを介して入力
されるフィルタードＸ信号Ｓ_N′を入力され、これら信
号を用いて(1)式に従っ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い、適応フ
ィルタ１４ｂの係数を決定する。すなわち、適応信号処
理部１４ａは周知のＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴ
リズムに従って、エラ−マイク１７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１
４ａ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Ｎcを出
力する。

【００３１】全体の動作エンジン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。騒音キャンセル点における騒音とキャンセル音
の合成音をエラーマイク１７は検出し、合成音信号（エ
ラー信号）Ｅrを適応信号処理部１４ａに入力する。以
上と並行して、周波数特性補正部１４ｅは参照信号Ｓ_N
に二次音伝搬系１８と逆の周波数特性を付与して適応フ
ィルタ１４ｂとフィルタードＸ信号作成用フィルタ１４
ｄに入力する。フィルタードＸ信号作成用フィルタ１４
ｄは、周波数特性補正部１４ｅから出力される参照信号
Ｓ_Nを入力され、二次音伝搬系１８の伝達関数に応じた
フィルタリング処理を施し、適応信号処理に用いるフィ
ルタードＸ信号Ｓ_N′を発生して適応信号処理部１４ａ
に入力する。

【００３２】適応信号処理部１４ａは合成音信号（エラ
ー信号）Ｅrとフィルタ１４ｄより出力されるフィルタ
ードＸ信号Ｓ_N′を用いて(1)式に従って適応信号処理を
行い、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
数に基づいて、周波数特性補正部１４ｅから入力される
参照信号にデジタルフィルタ処理を施して騒音キャンセ
ル信号Ｎcを出力する。ＤＡコンバータ１４ｃは適応フ
ィルタ出力をＤＡ変換し、パワーアンプ１５を介してス
ピーカ１６に入力する。これにより、スピーカから騒音
キャンセル音が出力され、二次音伝搬系１８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、周波数特性補正部１４ｅの
周波数特性は二次音伝搬系１８の周波数特性と０ｄＢレ
ベルを中心に対称になっているから、これらの総合周波
数特性をフラットにでき、又、(1)式の右辺第２項μR_ij
ｅ_nは、二次音伝搬系の特性をＣ、周波数特性補正部１
４ｅの特性をＣ′とすれば、 μ R_ijｅ_n＝μＣＣ′ｘ_ajnｅ_n ＝μｘ_ajnｅ_n となる。このため、適応信号処理部１４ａは二次音伝搬
系があたかもゲイン一定の周波数特性を有するように適
応信号処理を実行でき、結果的に適応アルゴリズムの係
数収束特性を早めることができ、騒音の変動に対する追
従性を向上して十分な騒音キャンセル効果を発揮でき
る。

【００３４】図３は本発明の騒音キャンセル効果の説明
図であり、同図(a)は周波数特性補正部１４ｅを挿入し
ない従来装置の騒音キャンセル効果説明図、同図(b)は
周波数特性補正部１４ｅを挿入した本発明装置の騒音キ
ャンセル効果説明図である。それぞれにおて、横軸はエ
ンジン回転数rpm(騒音周波数Hz)、縦軸は音圧レベル(d
Ｂ_SPL)であり、ＮＳは騒音キャンセルしない場合の観測
点における騒音音圧レベル、ＮＳＣは騒音キャンセルし
た場合の観測点における騒音音圧レベルであり、それぞ
れ斜線で示す騒音キャンセル効果が得られている。図３
(a),(b)を比較すると、本発明に係わる騒音キャンセル
装置による騒音キャンセル効果が従来装置に比べ優れて
いることが理解される。尚、図３において、ＮＧは騒音
が増加する増音領域を示す。以上では、デジタル的に周
波数特性補正部を構成した場合について説明したが、グ
ラフィックイコライザ等によりアナログ的に構成するこ
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、騒音キャンセルコ
ントロ−ラの適応フィルタの前段に周波数特性補正部を
設け、その周波数特性をキャンセル音伝搬系の周波数特
性と０ｄＢラインを中心に略対称に設定したから、該周
波数特性補正部とキャンセル音伝搬系との総合周波数特
性が略フラットになるようにでき、適応信号処理による
適応フィルタの係数収束特性が良くなり、十分な騒音キ
ャンセル効果を発揮できる。

【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】周波数特性補正部の周波数特性説明図である。

【図３】本発明の騒音キャンセル効果説明図である。

【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、スピーカ、観測点が２個存在する場
合の従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１３】スピーカの周波数特性図である。

【符号の説明】

１３・・参照信号発生部１４・・騒音キャンセルコントローラ１４ａ・・適応信号処理部１４ｂ・・適応フィルタ１４ｄ・・フィルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｅ・・周波数特性補正部１６・・スピーカ１７・・エラーマイク

───────────────────────────────────────────────────── 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 (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、キャンセル音伝搬系の周波数特性と０ｄＢラインを中心
に略対称の周波数特性を備えた周波数特性補正部を、騒
音キャンセルコントロ−ラにおける適応フィルタの前段
に設け、前記参照信号を周波数特性補正部に入力して得られた信
号を参照信号として適応信号処理を行なうことを特徴と
する騒音キャンセル装置。