JPH07509075A - 局部領域における能動騒音低減方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の前文による局部領域における能動騒音低減方法に関する。

また１本発明は、請求項９の前文による能動騒音低減装置に関する。

音波の破壊下郎に基づく能動騒音低減を用いて音場中のエネルギーを減少させる 良く知られた方法がある。いわゆる音源を無効にするには、抑圧される音場と同 じスペクトルを有するがそれらと位相か逆の音場を生成することが用いられてい る。２つの音場の振幅が同一のとき、結果は、理想的には１段階的に取り除くこ とにより音エネルギーの全体的な抑止となる。問題は、最適な雑音低減又は雑音 抑止をりえる取り消し音場を見つけることである。音波が伝搬する音響次元が大 きくなればなるほど、この問題はより難しくなる。空間領域において、いつも３ つの音響次元が存在する。

分解］−渉に括づく能動雑音低減を用いることによって、抑圧を必要とする音場 は、特別なマイクロホン装置によって検出され、信号処理の後、この検出された マイクロホン信号は訂正された振幅と位相で雑音取消音源として働く拡声器へ送 出される。雑音取消が有効となるように、マイクロホン列に検出された音と、拡 声器からの音は、同期しなけらばならない。すなわち、雑音低減又は取り消しを 生ずるマイクロホンと拡声器と領域との間の距離は小さくならなければならない 。

問題は、電気回路網によって接続されているマイクロホンと拡声器と小さな間隔 がいわゆる「バウル」と呼ばれる＝Ｖ的ラフイードバック生じることである。

基■信号を用いて１局部雑音抑制領域又はいわゆる安静領域を生成するような試 みが成されてきている。もし２例えば１通常の自動車及び飛行機内での回転機か らの雑＆の場合、基準信号は１回転機の回転数（ＲＰＭ）に基づいて発生され。

それから取消信号がこれに基づいて発生する。それゆえ、フィードバックの問題 は、避けられるが、この種のシステムは、基準信号源から発生する雑音を低減す ることのみしかできず、このような音源は、好ましくはそれらが純粋の音調のよ うな性質のものに限られる。これは、実際、この能動雑音低減の概念は１回転機 からの雑音に限定されることを意味している。

局部領域における能動雑音低減によるさらなる問題は、音、即ち、雑音はその他 の領域において増幅されることである。これは１例えば、座席が配置された雑音 低減システムにおいては、一点、即ち、座席中で雑音低減が隣接する座席領域で 増幅された雑音となり得るので、特に問題である。

本発明の目的は１局部領域において能動雑音低減のための方法と装置とを提供し 、それによって上記問題を本質的に解消することにある。

この目的は、請求の範囲第１項によって開示された特徴を備えた方法と、請求の 範囲第９項によって開示された特徴を備えた装置とによって達成される。本発明 による方法及び装置によるさらなる特徴及び利点は、従属請求の範囲第２項乃至 第８項及び従属請求の範囲第１０項乃至第１４項によりそれぞれ開示されている 。

本発明による方法及び装置は１例を参照してさらに詳しく説明される。この例は 、添付の図面に示された本発明の装置の実施例であり１本発明による方法を実施 するために用いられるものである。

図１は平穏領域を生成するための技術的構成を概略的に示す図である。また。

図２は、平穏領域を生成する信号処理の用いられるブロック図である。

図１は例えば、車両又は船内の運転席又は助手席に関連した平穏領域を生成する ための装置を示す。この装置は、好ましくは、座席を使用する人の頭に近接する ように設けられた拡声器を備えている。拡声器の縁には、同一平面内で、拡声器 の中心軸上で直交し、この軸から同一の半径方向に二つのマイクロホンＭｌ。

Ｍ２が設けられている。しかしながら、拡声器の中心軸からのマイクロホンＭｌ 。

Ｍ２の間隔は、多少異なっている。それによって、拡声器から音響的フィードバ ックの問題は、拡声器からの音が方向及び間隔の両方に関して消去されるような 方法で、マイクロホンＭｌ、Ｍ２間の相互の感度と１時間遅延とが整合されるこ とによって消去される。マイクロホンＭｌ、Ｍ２は装置が拡声器の方向を含むが 。

それを越えて位置する閉空間内の他の全ての部分からの音に対して仮想的に同じ 感度を有している。したがって、この種の装置は、装置が設けられた閉空間内の 全ての点からの音を低減させることができる。

図１を参照して、マイクロホンＭ１．Ｍ２は、音、即ち、雑音低減又は消去が望 まれる位置に近接した閉空間内の雑音又は音場を拾い上げる。「それゆえ、大体 において、実際問題として、雑音減少の効率はシステムによって決定される装置 の幾ＣＩＩＩ学的配置、用いられる拡声器、用いられるマイクロホン、マイクロ ホンによって決定されるこれらの信号のあらゆる電子的処理方法のようなｌ々ラ メータによづて限定されるので１時間及び周波数領域における音量と特性に依存 して訂正消去を自動的に行うことができる。

図１に示される拡声器は開口の拡声器、即ち、それは、いわゆる２極特性を有す る。これは、拡声器が比較的小さなエネルギーを離れた場まで送るが、一方。

釣り合いもとれたより強い近くの場を発生することを意味する。拡声器は、この 近い場が、雑音が打ち消されるに必要な領域に位置するように設置されている。

装置は、それ故消去領域の外の領域で増幅される音の問題を避けることができる 。

さらに、マイクロホンＭ】９Ｍ２は拡声器の縁上に、好ましくは拡声器の立面上 に設けられ、減少された音響的フィードバックが閉曲線マイクロホン拡声器にお いて得られるので、２極性をａする開口拡声器を用いているという利点も有する 。

用いられるマイクロホンＭｌ、Ｍ２は、全指向性マイクロホンである。マイクロ ホンＮ１１．Ｍ２により検知される信号は、各々のマイクロホン増幅器を通って 輸送され、アナログ−デジタル変換器に第１及び第２の人力を与える。アナログ −デジタル変換器からの出力は、デジタル信号処理部に各々の入力を与える。こ れらの人力は、第１及び第２のマイクロホン信号に夫々対応する。デジタル信号 処理部は、第１のマイクロホンチャンネル上で、拡声器の中心軸に最も近接して 配置されているこのマイクロホンからの信号を減衰させ、遅延させる減衰段階及 び遅延段階を含む。実際、それによって同し信号は、２つのマイクロホンチャン ネルにおいて１１子られる。処理されたマイクロホン信号は１反転段階において 反転され、二つのマイクロホン信号はそれからそれらを加算する加算段階に到達 する。

＋７１１算において、マイクロホンＭ１．Ｎ１２によって拾い上げられる拡声器 の雑音は。

取消され、−ノｊ、マイクロホンは、さらに、閉空間の全て池の部分からの音を 検出する。これは、システムにおいて音響フィートノく・ツクにおけるかなり減 少と。

それによって、平穏領域における雑音を減少させるという改善を導く。普通は。

２つのマイクロホンＭｌ、Ｍ２は、おおよそ１０ｄＢの感度の相違を存する。こ れは、拡声器以外の全ての方向及び距離から来る音が、拡声器の中心軸から最も 離れたマイクロホンによって実質的に検出され、それ故検出は実際問題としては 。

全指向性であることを意味する。

加算され処理されたデジタルマイクロホン信号は、デジタル信号処理部のフィル タに供給される。このフィルタは、拡声器からの音が拡声器の正面に同時に位置 する領域１例えば、拡声器から１０ｃｍ、における不必要な雑音を消去するよう な方法によって最適化された適当な種類のＦＩＲフィルタであることが好ましい 。

デジタル信号処理部は、ソフトウェアモジュールを備え、第１のソフトウェアモ ジュールによって減衰、遅延１反転、及び加算が行われることが好ましく、一方 ＦＩＲフィルタは第２のソフトウェアモジュールを構成することが分かる。

それ故、ソフトウェアモジュールは、仮想アナログ信号処理における等価電気回 路網に相当する。

図２に示すように、ｍ力増幅器は、普通はデジタル・アナログ変換器の出力と拡 声器への人力との間に接続されているが、増幅はまた１例えば、多重信号として 、デジタル・アナログ変換器を与えることによって変換前のデジタル出力信号に 行われる。

それゆえ拡声器は、もはや、閉空間内の雑音を示す入力信号を得て、拡声器自信 の出力信号は消去される。実際の拡声器からの出力信号は、正しい振幅と移送を 与えられる。即ち、それの反対の位相が、雑音低減が要求される領域に入る遠い 場からの雑音と見なされる。この領域における効率的な音の消去は、それによっ て達成され、それ故、平穏領域が形成される。一方、同時に拡声器とマイクロホ ンとの間のフィードバックは効果的に低減される。

本発明の方法と装置とを用いた実験的１１１定は、音響的フィードバックにおい て。

２０．７ｄＢの低減が得られ、また、フィードバックの減少が４００Ｈｚより下 の周波数で最も大きいことが示された。安定性の限界は、５０Ｈｚから１０００ Ｈｚのあらゆる周波数において、１０ｄＢよりも大きいことがわかった。

使用したＦＩＲフィルタ適当な調節によって、実験調査に用いた人工頭脳の耳で １１１１定した積分減衰が１９．３ｄＢまで達成された。最大の減衰は、３１ｄ Ｂで。

これは周波数２７０　Ｈｚで、得られた。一方、最適な減衰帯域は１００〜４６ ０Ｈｚであった。より大きな周波数範囲にわたる減衰が得られたが、これは減小 した積分減衰値である。時間及び遅延のフィルタ長は、減衰の可能性に影響を与 えることが判明した。試験において、ＦＩＲフィルタを用いた装置は、許容でき る減衰を与えるために、ｌＱｍｓの継続をもつインパルス応答を似せて変えるこ とができなければならなかった。

その遂行のために用いられた方法及び装置はここに示された実施例に限定される ものではなく、実際問題としては、添付した請求の範囲の展望内で他の方法も行 っても良いことは理解できるであろう。

補正書の翻訳文提出４１（特許法第１８４条の８）平成７年１月２０日

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．特に，いわゆる局部領域での平穏領域を生成するために，拡声器と２つのマ イクロホンが用いられる局部領域の能動雑音低減方法において，前記方法は，前 記平穏領域が生成される前記局部領域に隣接して設けられ，前記拡声器の中心軸 から第１の半径距離において，第１のマイクロホンが設けられ 前記拡声器の中心軸から第２の半径距離において，第２のマイクロホンが設けら れ， 前記第２の半径距離は，前記第１の半径距離よりも大きく，前記マイクロホンは 同じ半径方向に、好ましくは拡声器の縁に近接した前記拡声器の中心軸上の同じ 直交平面上に位置し， 前記拡声器によって発生する音響信号は前記第１及び第２のマイクロホンによっ て，検出され前記局部領域に存在する音場に覆いかぶさり，それゆえ，第１及び 第２のマイクロホン信号のそれぞれを得，前記第１のマイクロホン信号は第１及 び第２の半径距離間の移動時間における差に対応する値によって遅延され， 前記第１のマイクロホン信号は検出されたマイクロホン信号間の強度差に対応す る値によって減衰され，それゆえ，前記第２のマイクロホン信号と同じ強度を有 する第１の処理されたマイクロホン信号を得，それから，第１の処理されたマイ クロホン信号は極性反転され，前記第２のマイクロホン信号に加算された加算信 号を得，前記加算信号は，濾波及び増幅の後，拡声器に送出されることを備えて いることを特徴とする能動雑音低減方法。
2. ２．請求の範囲第１項記載の方法において，２つのマイクロホン信号が各々のマ イクロホンから出力後であって処理前に増幅されれことを特徴とする方法。
3. ３．請求の範囲第２項記載の方法において，処理前に増幅されたマイクロホン信 号はアナログ・ヂジクル変換器によって，デジタル信号に変換されることを特徴 とする方法。
4. ４．請求の範囲第３項記載の方法において，デジタル信号はデジタル信号処理部 において処理され，前記第１のマイクロ信号に対応する前記第１のデジタル信号 は減衰され，遅延され，前記第２のマイクロホン信号に対応する前記第２のデジ タル信号に加算される前に変換され，それから後，加算されたデジタル信号は濾 波されデジタル・アナログ変換器において，アナログ出力信号に変換され，電力 増幅回路によつし電力増幅され，拡声器に送出されることを特徴とする方法。
5. ５．請求の範囲第４項記載の方法において，濾波するためにＦＩＲフィルタ，好 ましくは，適応ＦＩＲフィルタが用いられていることを特徴とする方法。
6. ６．請求の範囲第１乃至第５項の内のいずれかに記載の方法において，全指向性 を有する複数のマイクロホンを用いたことを特徴とする方法。
7. ７．請求の範囲第１乃至第６項の内のいずれかに記載の方法において，二極性を 有する拡声器を用いたことを特徴とする方法。
8. ８．請求の範囲第１乃至第７項記載の方法において，最適雑音低減は空間領域ま たは周波数帯域においてフィルタを適応することにより得られることを特徴とす る方法。
9. ９．拡声器と２つのマイクロホンを用いて，特に，局部領域においていわゆる平 穏領域を生成するために，局部領域における能動雑音を低減する装置において， 前記拡声器は前記平穏領域が生成する前記局部領域に隣接して設けられ，前記拡 声器は開口拡声器であり， 前記拡声器の中心軸から第１の半径距離で設けられた第１のマイクロホン（Ｍ１ ）を備え， 前記拡声器の中心軸から前記第１の半径距離よりも大きな第２の半径距離で，前 記第１のマイクロホンに近接して設けられた第２のマイクロホン（Ｍ１）を備え ， 前記第１及び第２のマイクロホン（Ｍ１，Ｍ２）は，同一の半径方向に，好まし くは，前記拡声器の緑に近接して，前記拡声器上の同直交平面内に位置し，各マ イクロホン（Ｍ１，Ｍ２）からの出力は，アナログ・デジタル変換器のそれぞれ に入力に接続され，各人カはマイクロホンチャンネルに対応し，前記信号処理部 は第１のマイクロホンチャンネルに相当する人力に接続された減衰段階と，減衰 段階において出力に接続された遅延段階と，遅延段階において出力に接続された 反転段階とを含み． 反転段階は，加算段階において第１の入力を導きその第２の入力は第２のマイク ロホン信号チャンネルに接続され， 加算段階での出力は，前記拡声器による人力に，デジタル・アナログ変換を介し て接続されたデジタル信号処理部の出力の正面に接続された濾波段階に接続され ていることを特徴とする装置。
10. １０．請求の範囲第９項記載の装置において，前記拡声器は二極性を有すること を特徴とする装置。
11. １１．請求の範囲第１０項記載の装置において，前記マイクロホンは全指向性を 有することを特徴とする装置。
12. １２．請求の範囲第８項乃至第１１項の内のいずれかに記載の装置において，各 々のマイクロホンとアナログ・デジタル変換器との問にマイクロホン増幅器が接 続されていることを特徴とする装置。
13. １３．請求の範囲第８項記載の装置において，前記デジタル信号処理部中のフィ ルタはＦＩＲフイルタであり．好ましくは，適合ＦＩＲフィルタであることを特 徴とする装置。
14. １４．請求の範囲第８項記載の装置において，前記デジタル・アナログ変換器と 前記拡声器との間に電力増幅器が接続されていることを特徴とする装置。