JPH09106291A

JPH09106291A - 音響用デジタル信号処理装置

Info

Publication number: JPH09106291A
Application number: JP7286576A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 弘之近藤
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1995-10-06
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】［課題］音源が如何なるものであっても人の耳に優し
い音に変換させること。［解決手段］騒音源２に取り付けられた検出器５の出
力は増巾器６で増巾され、この増巾された出力が１次の
ローパスフィルタ又は積分器で成る補正フィルタ３１に
供給され１／ｆ特性の周波数特性を有する音波に変換さ
れ、これが第２のスピーカ２７に供給され人の耳には自
然のゆらぎを表す１／ｆ特性の音波を発し耳あたりが良
く快感を覚えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音響用デジタル信号処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】図１４は従来例のアクテ
ィブ・ノイズ・コントロール（ＡＮＣ）の構成例を示す
が、これは、例えば騒音源２として空調機やコンプレッ
サなどから放射される騒音を低減するために構成された
ものであるが、このような騒音に対し、優れた消音効果
を得るため騒音源２を１つの開口部１ａを有する管状の
カバー１で覆い、この騒音の伝播を一次元化することが
よく行なわれている。

【０００３】すなわち、管１の断面に比べ２倍以上の波
長を有する低周波は、管１内を１次元的に（断面を見た
時、どの部分も音圧が均一になっていること）伝播され
ることが知られており、この音がＡＮＣの有効な消音対
象となる。

【０００４】空調機が発生するダクト騒音を低減する場
合は、もともとダクトという管が付随した設備であるた
め、騒音伝播の１次元化は容易に行なうことができる。

【０００５】上記条件を満たさないような波長の短い
中、高周波音については、１次元的な伝播が行なわれ
ず、ＡＮＣによる消音はできないが、このような帯域の
音はグラスウールなどのパッシブな消音対策により十分
な消音効果を得ることができる。

【０００６】ダクト管１内に騒音源２があり、この騒音
源２から、ダクト出口１ａ側に向って所定の距離をおい
て消音スピーカ３が配設されている。この消音スピーカ
３からダクト出口１ａ側に向って所定の距離をおいて、
更に消音偏差検出マイク４が設置されている。

【０００７】騒音源２には近接して騒音検出器５が設け
られており、これは騒音源２が、例えば振動ドラムシェ
ーカであれば、このドラム本体に取り付けられた振動ピ
ックアップでもよく、又、これに近接して配設されたマ
イクでもよい。この検出出力は増巾器６、Ａ／Ｄ変換器
７を介してアダプティブ・フィルタ８及びデジタルフィ
ルタ１０に供給される。又、消音偏差検出マイク４の出
力は増巾器１３、Ａ／Ｄ変換器１４を介してＬＭＳ、す
なわち係数演算器９に供給される。アダプティブ・フィ
ルタ８は、Ｎ個の乗算器を有し、その係数が更新可能な
デジタルフィルタであり、Ｎ個の乗算器、すなわちＮ個
のタップを有し、これに対しＬＭＳ９の出力によりその
係数が更新される。デジタルフィルタ１０はアダプティ
ブ・フィルタ８の出力端子ｙから消音偏差検出マイク４
が検出した消音誤差信号ｅまでの（１点鎖線で示す経路
に相当する）伝達特性を有しており、これは予め計測又
は同定されて備えられたものである。

【０００８】ＬＭＳ９はアダプティブ・フィルタ８（以
下、ＡＤＦと略称する）に与える最適係数を逐次算出す
るための適応アルゴリズムであり、この演算器の構成に
はオンライン処理が容易であるように、このＬＭＳ形が
用いられている。勿論、他の係数演算器も適用可能であ
る。

【０００９】従来例のＡＮＣは以上のように構成される
が、次にこの作用について説明する。

【００１０】騒音検出器５で検出され、増巾されたアナ
ログの騒音信号ＮＳは、Ａ／Ｄ変換器７でデジタルに変
換され、騒音信号ｘを得る。この騒音信号ｘはアダプテ
ィブ・フィルタ８に入力され、Ｓ点において騒音と振幅
が等しく、かつ逆位相となるような消音信号が算出され
る。すなわち、この端子ｙにおける出力がＤ／Ａ変換器
１１及び増巾器１２を介して消音スピーカ３に供給され
る。

【００１１】消音スピーカ３からの消音音波と管１内の
騒音が合成され、管１内の騒音が低減されるのである
が、一次的には消音誤差を生ずる。これが消音偏差検出
マイク４により検出され、この増巾値がＡ／Ｄ変換され
て消音誤差信号ｅを得る。ＬＭＳ９がそのアルゴリズム
に基づいて、デジタルフィルタ１０の出力である参照信
号ｒとこの消音誤差信号ｅに基づいて誤差ｅ→０となる
ようにＡＤＦ８のフィルタ係数を算出する機能をもって
いる。

【００１２】従って、消音誤差信号ｅが０になるように
ＡＤＦ８の係数更新を繰り返し行なうことにより、次第
にｅは０になり、Ｓ点の騒音が低減される。

【００１３】然るに、管１内の音は１次元的な伝播が行
なわれるため、Ｓ点で騒音が低減されれば、Ｓ点以後
（図において右方）の空間においても同等であり、結果
的には管１の開口部１ａから外部に放出される騒音が低
減されることになる。

【００１４】又、ＬＭＳ９が消音誤差信号ｅが０になる
ような最適係数を算出するには、消音誤差信号ｅと同時
刻の騒音信号ｘを用いなければならないが、信号ｅは信
号ｘに比べ、ｙの、すなわちＡＤＦ８の出力端子から消
音誤差信号ｅまでの伝播経路（図中で１点鎖線で示すよ
うな）に相当する遅れを含んででいる。

【００１５】従って、騒音信号ｘについてこの遅れと同
等の伝達関数を備えたデジタルフィルタ１０を通すこと
により、騒音信号ｘを消音誤差信号ｅと同時刻まで遅ら
せた参照信号ｒを計算し、これをＬＭＳ９に入力してい
る。

【００１６】従来例のＡＮＣは以上のように構成され、
かつ作用を行なうのであるが、以下のような欠点を有す
る。すなわち、この構成によってＡＮＣが有効な消音帯
域において、どの周波数においてもほぼ同等の消音効果
を得ることができる。その結果、数値上は最も優れた消
音効果が得られるのであるが、環境工学上、あまり望ま
しくない。すなわち、図１５は直径２００ｍｍの正方形
の直管を用いて、図１４に示す構成により消音実験を行
なった結果である。なお、この騒音は白色ノイズ、すな
わち、ある周波数領域の全域にわたって音圧レベルがほ
ぼ一定であるような信号を騒音源としてのスピーカより
発生した。図１５のカーブＡは消音していない時の騒音
レベルであり、カーブＢは消音した結果である。これら
から明らかなように約３０Ｈｚ〜約３００Ｈｚの帯域で
消音効果は得られているが、カーブＢは山谷の差が少な
く、フラットに近いものとなっている。すなわち、約３
０〜３００Ｈｚの帯域で白色ノイズに近くなっている。
然しこのような消音結果は数値上は申し分ないが、周波
数特性上フラットな連続音は自然界に存在しないもので
あり、このような音は聴感上極めて異質な印象を受ける
という欠点がある。

【００１７】図１６は第２の従来例のアクティブノイズ
コントロール装置を示す。これは図１７に示す自動車の
運転席内に適用される。すなわち、前側の両座席の下部
に音波発生器としてのスピーカＳ₀ 、Ｓ₁ がそれぞれ埋
設されており、エンジンＥには第１の従来例と同様に振
動検出器（図示せず）が取り付けられており、これによ
り検知された騒音信号ＮＳが消音装置Ｑに供給される。
この消音装置Ｑのブロック図が図１６に示されている。
これからの消音信号はそれぞれスピーカＳ₀ 、Ｓ₁ に供
給され、これから消音用の音波が発生するのであるが、
座席の上部に配設されたマイクロフォンＭ₀ 、Ｍ₁ によ
り消音偏差が検出され、これが消音装置Ｑに供給されて
第１の従来例で述べたように消音偏差信号ｅをゼロとす
るように制御される。

【００１８】図１７においてエンジンＥに取り付けられ
た振動検出器からの騒音信号ＮＳが増巾器６’に供給さ
れ、これがアナログ／デジタル変換器７によりデジタル
変換されて、この出力ｘがアダプティブフィルタＡＤＦ
₀ に供給され、これからの消音信号ｙ₀ がデジタル／ア
ナログ変換器１１ａ’、更に増巾器１２ａ’に供給され
て上述のスピーカＳ₀ に供給され、これを駆動して消音
用の音波を発生する。他方、同アナログ／デジタル変換
器７’の出力ｘはアダプティブフィルタＡＤＦ₁ にも供
給され、この消音信号ｙ₁ は第２のデジタル／アナログ
変換器１１ｂ’に供給され、更にその出力は増巾器１２
ｂ’で増巾されて、他方のスピーカＳ₁に供給される。
これらスピーカＳ₀ 、Ｓ₁ から発生する音波が消音作用
を行なうのであるが、消音偏差検出用のマイクロフォン
Ｍ₀ 、Ｍ₁ によって、消音偏差が検出され、それぞれ増
巾器１３ａ’、１３ｂ’に供給され、この増巾出力はア
ナログ／デジタル変換器１４ａ’、１４ｂ’に供給さ
れ、この出力は消音偏差信号ｅ₀ 、ｅ₁ であり、係数演
算器９ａ’、９ｂ’にそれぞれ供給される。又、アナロ
グ／デジタル変換器７’の出力は遅延器Ｄ₀₀、Ｄ₀₁、Ｄ
₁₀、Ｄ₁₁に供給され、これらの出力ｒ₀₀、ｒ₀₁，ｒ₁₀，
ｒ₁₁がそれぞれ係数演算器９ａ’及び９ｂ’に供給され
る。そしてこれら係数演算器９ａ’、９ｂ’の出力がア
ダプティブフィルタＡＤＦ₀ 及びＡＤＦ₁ に供給され、
消音偏差信号ｅ₀ 、ｅ₁ をそれぞれゼロとするように係
数の更新演算がおこなわれ、出力ｙ₀ 、ｙ₁ を出力し、
これがＤ／Ａ変換器１１ａ’、１１ｂ’に供給される。
更に増巾器１２ａ’、１２ｂ’で増巾されて、スピーカ
Ｓ₀ 、Ｓ₁ から消音信号を発生する。なお、遅延器Ｄ₀₀
はアダプティブフィルタＡＤＦ₀ の出力端子（消音信号
ｙ₀ を発生する）からＤ／Ａ変換器１１ａ’、増巾器１
２ａ’、スピーカＳ₀ 、マイクロフォンＭ₀ 、増巾器１
３ａ’、Ａ／Ｄ変換器１４ａ’までの信号の伝達遅れ特
性を有する遅延器であり、予めこの装置の作動開始時に
は同定化されている。同様に遅延器Ｄ₀₁、はアダプティ
ブフィルタＡＤＦ₀ の出力端子からＤ／Ａ変換器１１
ａ’、増巾器１２ａ’、スピーカＳ₀ 、マイクロフォン
Ｍ₁ 、増巾器１３ｂ’及びＡ／Ｄ変換器１４ｂ’の出力
端子までの伝達路の伝達遅れ特性を有する。遅延器Ｄ₁₀
は、アダプティブフィルタＡＤＦ₁ の出力端子からＤ／
Ａ変換器１１ｂ’、増巾器１２ｂ’、スピーカＳ₁ 、マ
イクロフォンＭ₀ 、増巾器１３ａ’、Ａ／Ｄ変換器１４
ａ’の出力端子までの伝達路の伝達遅れ特性を有する。
又、遅延器Ｄ₁₁はアダプティブフィルタＡＤＦ₁ の出力
端子からＤ／Ａ変換器１１ｂ’、増巾器１２ｂ’、スピ
ーカＳ₁ 、マイクロフォンＭ₁ 、増巾器１３ｂ’、Ａ／
Ｄ変換器１４ｂ’の出力端子までの伝達路に沿う伝達遅
れ特性を有する。

【００１９】ＡＤＦや係数演算器の基本動作は、上記従
来例と同じであるから、詳細な説明は省略する。まず、
検知器であるマイクロフォンＭ₀ の検出出力に着目して
係数演算器０（９ａ’）はｒ₀₀とｅ₀ との入力に基づい
て、係数を算出してアダプティブフィルタＡＤＦ₀ の係
数を更新する。また、係数演算器１（９ｂ’）はｒ₁₀と
ｅ₀ との入力に基づいて、係数を算出してアダプティブ
フィルタＡＤＦ₁ の係数を更新する。

【００２０】次に他の検知器であるマイクロフォンＭ₁
の検出出力に着目して係数演算器０（９ａ’）はｒ₀₁と
ｅ₁ との入力に基づいて、係数を算出してアダプティブ
フィルタＡＤＦ₀ の係数を更新する。また、係数演算器
１（９ｂ’）はｒ₁₁とｅ₁ との入力に基づいて、係数を
算出し、アダプティブフィルタＡＤＦ₁ の係数を更新す
る。以上を繰り返すことにより、消音偏差信号ｅ₀ 、ｅ
₁ が共に最小となるようにアダプティブフィルタＡＤＦ
₀ 、ＡＤＦ₁ の係数更新が行なわれ、結果的に車内の騒
音が低減される。

【００２１】第２の従来例のＡＮＣは以上のように構成
され、かつ作用を行なうのであるが、やはり以下のよう
な欠点を有する。すなわち、この構成によってＡＮＣが
有効な消音帯域において、どの周波数においてもほぼ同
等の消音効果を得ることができる。その結果、数値上は
最も優れた消音効果が得られるのであるが、環境工学
上、あまり望ましくない。

【００２２】図１８Ａはエンジンから発生する騒音の消
音前の音圧レベルの周波数分布を示すが、このエンジン
の音はその回転数で決まる基本波と高調波とから成って
いる。このような周波数分布の騒音を図１６のアクティ
ブノイズコントロール装置により、消音を行なうと、図
１８（Ｂ）に示すような周波数分布の音圧レベルが得ら
れる。こらから明らかなように、エンジンの騒音そのも
のの固有の音色は失われ、白色的な分布になる。すなわ
ち、何れの周波数においても等しい音圧レベルとなる。
このような消音効果は数値上申し分ないが、音色上の特
色が失われて白色的な、このような音は自然界には存在
しない音であり、人間の感覚から言えば次のような問題
点がある。

【００２３】すなわち、却って聴覚上、不快感や違和感
が生ずる。又、エンジンが異常音を発したとしても、そ
の特長のある音を消音してしまうので、異常を検知しに
くくなる。又、スポーツカーやオートバイなど趣味性の
ある車両について言えば、これらの車両にとってエンジ
ンの音は走りのフィーリングを構成する上で重要な音で
あるが、図１８（Ｂ）で示すような白色的な音色にすれ
ば面白みに欠け、そのフィーリングを堪能するのに重大
な支障をもたらす。

【００２４】図１９は室内Ｒを示すが、この室内にいす
Ｔが配設されているが、室Ｒを構成する壁Ｗには消音偏
差検出マイクＰが取り付けられており、この出力は上述
の消音装置Ｑと同様の構成を有する消音装置Ｑ’がいす
Ｔに近接して配設され、又、いすＴに座っている人の耳
の近傍に位置して上述のマイクロフォンＭ０及びＭ１に
相当するマイクロフォンＭ０’及びＭ１’が取り付けら
れており、更に、このいすＴの近傍に、やはり上述の消
音音波を発生するスピーカＳ０、Ｓ１に対応するスピー
カＳ０’、及びＳ１’が設けられている。この室Ｒの外
方には何らかの騒音源があり、これからの騒音が壁Ｗを
介して室内Ｒに伝達するのを防止するために図示するよ
うな消音装置が設けられているのであるが、本例におい
ても、騒音源の騒音を上述と同様に白色ノイズのレベル
を全領域において低下させる場合には却って人の耳に不
快感を与えるものである。

【００２５】図２０は更に従来例を示すものであるが、
同様に室Ｒ’内にはこれを形成する壁Ｗ’に騒音検出マ
イクＰ’が取り付けられており、外方の鎖線で示す騒音
源Ｇからの騒音を検出する。この検出信号は図示せずと
も消音装置に供給され、又、これからの消音信号はベッ
ドＢからの人の頭部ｈの近傍に配設されたスピーカＳ
０”及びＳ１”に供給するようにしており、又、この内
方にはやはり頭部ｈに近接して消音偏差検出マイクＭ
０”及びＭ１”が配設されている。人ＮはベッドＢ上で
図示するように寝ている場合に外部の騒音源Ｇからの騒
音は消音されて確かに静かであるのだが、やはり上記例
と同様に気圧の変動に似た圧迫感や不快感を与えるもの
である。

【００２６】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされ、騒音源からの耳障りな騒音は消音する
が、なお人の耳に心地良い音色を与えることの出来る音
響用デジタル処理装置、あるいは一般に人の耳に心地良
い音を提供することの出来る音響用デジタル処理装置を
提供することを目的とする。

【００２７】

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、騒音源
の近傍に配設された音波発生手段と、前記騒音源に近接
して配設された騒音検出手段と、少なくとも前記騒音検
出手段の検出出力を受け、該検出出力をデジタル処理し
て前記音波発生手段を駆動する消音信号生成装置とを備
えた音響用デジタル信号処理装置において、前記騒音検
出手段の検出出力を受け、音色を変換させるべく前記検
出出力をデジタル処理する音色変換器と、該音色変換器
の出力を受け、変換音波を放出させる第２の音源発生手
段を設けたことを特徴とする音響用デジタル信号処理装
置、によって達成される。

【００２８】又、以上の目的は、デジタル音響機器のア
ナログまたはデジタルの音声信号ラインに音色を変換さ
せる音色変換デジタルフィルタを１つまたは複数を直列
に挿入したことを特徴とする音響用デジタル信号処理装
置、によって達成される。

【００２９】

【作用】請求項１の発明によれば、周波数スペクトルが
１／ｆⁿ 特性のデジタルフィルタにより自然の揺らぎを
もった音を人の耳に与え、これは川のせせらぎや木漏れ
日のように変化する心地良い音である。

【００３０】又、請求項１１の発明によれば、デジタル
音響機器として、例えばコンパクトディスク（ＣＤ）プ
レーヤがあり、これは公知のようにデジタル的に記録さ
れた音を再生するのであるが現在の再生方式では２０ｋ
Ｈｚ以上の音を正確に再生することは困難であり、従っ
て繊細な音を録音したとしてもこれを忠実に再生するこ
とが出来ず、高度なオーディオファンにとっては不満で
ある。このような場合に、そのデジタル出力はその出力
を音色変換器に供給することにより人の耳に快適な音に
変換して出力することが出来る。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３２】図１は本発明による音響用デジタル信号処
理装置の基本原理を示すが、図において全体として２１
で示され回路はＱ０と２２とから成るが、Ｑ０は従来例
の消音信号発生装置の回路と同一であり、これに音色変
換回路２２が付加されている。すなわち、音色変換回路
２２はＡ／Ｄ変換器２３、音色変換器２４、Ｄ／Ａ変換
器２５及び増巾器２６及びこの出力に接続される第２の
スピーカ２７から成っている。このスピーカ２７は環状
のカバーもしくはダクト１の開口端１ａの近傍に配設さ
れている。

【００３３】騒音源２に取り付けられている騒音検出器
５の出力は上述したように増巾器６に接続されるが、こ
の出力信号ＮＳがＡ／Ｄ変換器２３に供給され、デジタ
ル変換されて以下に示すような種々の態様を取る音色変
換器２４に供給される。この音色変換出力ｙ’はＤ／Ａ
変換器２５でアナログに変換されて増巾器２６で増巾さ
れた後、第２のスピーカ２７に供給される。

【００３４】図２は本発明の第１実施例による音色変換
回路２２における音色変換器２４の具体例を示すもの
で、本実施例では、変換器２４Ａは補正フィルタ３１か
ら成っており、この入力端子には図１から明らかなよう
に、Ａ／Ｄ変換器２３の出力ＮＳが供給され（以下、音
色変換器への入力はすべてＡ／Ｄ変換器２３でＡ／Ｄ変
換されたデジタル騒音信号とする）、本実施例による補
正フィルタ３１はデジタルフィルタであって、その周波
数特性は騒音信号を入力した時の出力が結果的に１／ｆ
特性（−２０ｄＢ／ｄｅｃ）となるよう、決定されてい
る。今、騒音源２の周波数スペクトルが低周波から高周
波まで一様に、ほゞ同じレベルであれば、すなわち、白
色ノイズであれば２０Ｈｚ乃至１００Ｈｚ程度のカット
オフ周波数を有する一次のローパスフィルタか一次の積
分器で構成されるデジタルフィルタである。又、低周波
成分が少なく高周波成分が多い場合には低周波を増加し
高周波を減衰させる周波数スペクトルを有するデジタル
フィルタが用いられる。公知のように、１／ｆⁿ 特性は
自然界の揺らぎとして知られており、ｎは大体１〜２、
までの範囲を取り、特にｎ＝１の時には人間にとって心
地良い快適感を与えると言われ、本実施例においては最
も好ましい効果が得られるｎ＝１とされている。又、ｎ
＝２とされる場合には２次の積分器又はローパスフィル
タが用いられる。

【００３５】消音装置Ｑ０は従来と同じ動作をおこない
騒音を低減する。第２のスピーカ２７から１／ｆ特性の
音波が出力され、管１の出口において合成される。管の
出口において音圧レベルは上昇してしまうが、耳にやさ
しい音波が放出されることになる。すなわち、騒音信号
ＮＳは、その音色の特性に応じた音色変換が行われ、管
１の出口近傍に配置されたスピーカ２７により変換後の
音波を発生する。管１を伝播してくる騒音は、消音装置
Ｑ０により消音され、管１からはその消音有効帯域の音
波は放出されないが、消音帯域外の高周波の騒音はその
まま残留する。従って、管１からは消音装置Ｑ０による
残留音と、音色変換機２４の出力が合成され、外部に放
出される。この場合、音色変換器２４は、消音装置Ｑ０
による残留音を考慮に入れ、合成結果として好ましい音
色を生成するように構成されることはいうまでもない。

【００３６】図３は本発明の第２実施例による音色変換
器２４Ｂの回路図を示すが、騒音入力はフィルタ３２−
１、３２−２、３２−３・・・・・３２−ｎに供給され
る。これらフィルタはそれぞれＦＩＲデジタルフィルタ
であって、インパルスリスポンスにより好ましい音を発
生するように定められている。すなわち、楽器などに使
用される良い響きを発生するとされる素材、例えばチー
ク、マホガニー、ウォールナット、メイプルの木材又は
金属やガラスなどの音響素材、あるいは楽器そのもの
に、ステップ状の打撃を瞬間的に与えて、この時の振動
や音のリスポンスを各デジタルフィルタ３２−１、３２
−２、３２−３・・・・・３２−ｎに記録−させてい
る。各デジタルフィルタ３２−１、３２−２、３２−３
・・・・・３２−ｎの出力は、それぞれ遅延デジタルフ
ィルタ３３−１、３３−２、３３−３、・・・・・３３
−ｎ、に供給され、これにより所定時間、遅延されたデ
ジタル出力を増巾器３４−１、３４−２、３４−３・・
・・・３４−ｎに供給され、これにより、各フィルタの
影響度合をきめる重み付けがなされた出力が加算器３５
−１、３５−２、３５−３・・・・・３５−ｎに供給さ
れ、これらの合成結果が加算器３６に供給される。これ
には更に騒音源２の騒音が入力される。他方、騒音源２
からの騒音は消音回路Ｑ０によりそのレベル全体が低下
させられ静かにした上で、音色変換回路２２により好ま
しい響きを付与して第２のスピーカ２７から伝播され
る。すなわち、あたかも各種音響素材で成る材料を用い
て騒音のダクトもしくはケーシングを仮想的に形成した
と同様な美しい余韻や深みや厚みといった音色的要素を
付与する。よって騒音源の近傍にいるにも拘わらず人の
耳には快い音が伝達されることになる。

【００３７】図４は本発明の第３実施例による音色変換
器２４Ｃの具体例の回路図を示すが、本実施例において
はＦＩＲデジタルフィルタ３８−１、３８−２、３８−
３・・・・・３８−ｎが直列に接続され、この最終のＦ
ＩＲデジタルフィルタ３８−ｎの出力が遅延器３９に供
給され、この出力は増巾器４０で増巾されて上記実施例
と同様に加算器４１に供給され好ましい音色とされるの
であるが、最終段のＦＩＲフィルタ３８−ｎの出力端子
に遅延器３９を接続させる代わりにＦＩＲフィルタ３８
−１、３８−２、３８−３・・・・・・３８−ｎ内でデ
ジタル値をそれぞれ所定値遅らせるようにしても良い。
この実施例においても、ＦＩＲフィルタ３８−１、３８
−２、３８−３・・・・・３８−ｎはインパルス応答
で、例えばチーク、マホガニー、ウォールナット、メイ
プルの木材などの音響素材や楽器にパルス的に打撃を与
え、この時、消滅していく振動や音波を記録したものと
しても良い。

【００３８】また増巾器４０は効果の度合いを総合的に
決めるための増巾器であり、各フィルタ３８−１、３８
−２、・・・・・３８−ｎに対しては、上記実施例と異
なり、各フィルタの影響度合いを決めるための増巾器が
省略されているが、これは各フィルタの特性に織り込ま
れて表現されているものとする。例えば、ＦＩＲ型のデ
ジタルフィルタでは、インパルス応答データ列の絶対レ
ベルの大きさにより、その影響度が表現される。この構
成によれば、各種音響素材で成る複合材料を用いて騒音
源のダクトもしくはケーシングを仮想的に形成したと同
様な効果を奏するものである。又、複数のＦＩＲデジタ
ルフィルタの直列結合及び並列結合のハイブリッドな構
成も考えられるが、この場合には双方の複合効果が得ら
れる。

【００３９】又、上述した響きの付与によっても、音色
的にカバーしきれないような特有の不快な音が騒音源に
含まれる場合には、本実施例及び上記実施例のフィルタ
３８−１、３８−２、・・・・・３８−ｎ、及び、３２
−１、３２−２、・・・・・３２−ｎの各一部をその特
有の不快成分を減衰、低減するためのフィルタとしても
良く、以上のように遅延器や増巾器はフィルタの中に織
り込むことが可能であり、この場合には図３、図４で示
される遅延器３３−１、３３−２、・・・・・３３−
ｎ、３９や増巾器３４−１、３４−２、・・・・・３４
−ｎ、４０は省略することが出来る。

【００４０】図５は本発明の第４実施例によるデジタル
処理装置における音色変換器２４Ｄを示し、本実施例に
おいては白色ノイズ発生器４２と１／ｆゆらぎ変換器４
３及びゲイン調節器４４とから成っている。白色ノイズ
発生器４２は全周波数領域においてそのレベルがほゞ一
定のレベルの周波数特性の音波を発生し、これが１／ｆ
ゆらぎ変換器４３に供給され、これは公知のように、一
次のローパスフィルタ又は積分器から成るが、この出力
がゲイン調節器４４に供給され、その出力に応じてこれ
に入力される騒音のレベルを調節し、その出力は１／ｆ
特性の周波数特性を有する音波となっており、これを第
２のスピーカ１７から伝播させ、第１実施例と同様な効
果を奏するものである。

【００４１】図６は本発明の第５実施例によるデジタル
処理装置における音色変換器２４Ｅを示すが、これは本
実施例においては、白色ノイズ発生器４２、１／ｆゆら
ぎ変換器４３及び加算器４５とから成っており、１／ｆ
ゆらぎ変換器４３の出力は１／ｆ特性の周波数スペクト
ルを有する音波であり、これが騒音と加算器４５で加算
されてこの出力が第２のスピーカ２７に供給される。他
方、騒音源２の騒音は消音回路Ｑ０により、その全体の
レベルは低くされた上で騒音の周波数スペクトルを１／
ｆ周波数スペクトルに変換し、第２のスピーカ２７から
伝播させるようにしているので全体として騒音レベルは
低下しており、仮に同レベルであったとしても１／ｆ特
性の音波に変換しているので人の耳には非常に優しい。
すなわち、騒音源の騒音に不足している帯域の信号成分
を補って、環境騒音を形成し、よって不自然な過度の静
寂管が低減される。また、同一のインパルスリスポンス
を複数のデジタルフィルタに与え、遅延時間をずらせば
エコー成分を創生することが可能である。

【００４２】図７は本発明の第６実施例によるデジタル
処理装置における音色変換器を示し、全体として２４Ｆ
で示されるが、本実施例では第１のサンプラ４７、バッ
ファメモリ４８、第２のサンプラ４９、加算器４６及び
上述と同符号を付して示すが、白色ノイズ発生器４２及
び１／ｆゆらぎ変換器４３から成っている。第１のサン
プラ４７においては一定の周期Ｔ１で騒音入力をサンプ
リングし、これをバッファメモリ４８に供給し、ここで
所定の数だけサンプルされた信号をメモリしておく。第
２のサンプラ４９は出力サンプラとして用いられる。白
色ノイズ発生器４２の出力を１／ｆゆらぎ変換器４３で
変換し、その出力は加算器４６に供給されるのである
が、第２のサンプラ４９のサンプリングの基本周期はＴ
２と定められており、これが基本となるのであるが、こ
の基本的な周期Ｔ２に１／ｆゆらぎ変換器４３により微
小なゆらぎ成分であるΔｔが加算され、その出力が第２
のサンプラ４９に供給される。これにより、Ｔ２＋Δｔ
を出力サンプラとしての第２のサンプラ４９からこの周
期で出力し、一定間隔のＴ１でサンプリングされた入力
信号は１／ｆ特性に従って、時にはゆっくり、時には速
やかに出力されることにより自然の音程のゆらぎを付与
した音波を発生させる。なお、第１のサンプラ４７に対
する周期Ｔ１が第２のサンプラ４９の基本周期のＴ２よ
りはるかに大きい場合には入力データの間引きによる出
力を１／ｆ特性でゆるがせることが出来る。この間引き
回数を１／ｆに従ってゆるがせることにより上述と同様
な効果を奏することも出来る。

【００４３】図８は本発明の第７実施例によるデジタル
処理装置における音色変換器を示し、全体として２４Ｇ
で示されるが、上記実施例と同様に白色ノイズ発生器４
２及び１／ｆゆらぎ変換器４３を利用し、この変換器４
３の出力は遅延回路５０に供給され、これには騒音が入
力され遅延回路５０は１／ｆゆらぎ変換器４３の出力を
受け、その遅延時間が１／ｆ特性で変化させられる。こ
れによりこの出力が第２のスピーカ１７に供給される
が、これにより単調な騒音のリズムが音響的リズムに変
換され、耳には優しい音として伝播されることになる。

【００４４】図９は本発明の第８実施例によるデジタル
処理装置における音色変換器を示し、全体として２４Ｈ
で示されているが、本実施例においては消音回路Ｑ₀ の
スピーカ３を共有している。すなわち、騒音源２に取り
付けられた騒音検出器５の出力は増巾器６に供給され、
これがＡ／Ｄ変換器７でデジタル変換されてその出力が
本発明に係る音色変換器本体５１に供給され、このデジ
タル出力ｙ’が第１の加算器５２に供給され、これは他
方、本来の消音回路Ｑ₀ のアダプティブ・フィルタ８の
デジタル出力ｙに加算されてＤ／Ａ変換器１１に供給さ
れ、これが増巾器１２で増巾されてスピーカ３から消音
音波を発生させるのであるが、この中には音色変換器本
体５１の出力ｙ’が加えられているので、消音動作を確
実とし、音色変換器５１の出力を消音しないためと、消
音偏差検出マイク４の出口から音色変換器の出力ｙ’を
取り除く必要がある。すなわち、消音偏差検出マイク４
の出力が増巾器１３及びＡ／Ｄ変換器１４を介して減算
器５４に供給されるが、他方、音色変換器本体５１のデ
ジタル出力ｙ’が遅延器５３に加えられ、この遅延され
た出力が減算器５４に供給されている。この遅延器５３
の特性は、係数演算器９の入力側に接続されているデジ
タル遅延器１０と同じ遅延特性を有する。すなわち、Ｄ
／Ａ変換器１１の入力部から消音誤差信号ｅまでの伝達
遅れ特性を有するものである。これにより、確実に音色
変換器本体５１の出力ｙ’成分は消去された上で、偏差
ｅが係数演算器９において騒音源から同じ伝達特性で遅
らせた参照信号ｒと比較されてアダプティブ・フィルタ
８のタップの係数を変更させてこの消音偏差ｅが０とな
るように調整される。本実施例においても音色変換器本
体５１は、上述の第１実施例乃至第８実施例の何れの構
成をとってもよい。これにより、１次のローパスフィル
タ、又は積分器でこれを構成した場合には、１／ｆ特性
の音波をダクト１の開口端１ａから外方に発して伝播さ
せることにより人の耳には優しい音波となる。

【００４５】図１０は本発明の第９実施例によるデジタ
ル信号処理装置を示すが、その中の音色変換器は全体と
して２４Ｉで示され、本実施例は従来例の図１７、図１
９及び図２０で示すように、立体的に騒音を消音する場
合であり、図１６の回路に対応する部分については同一
の符号を付しその詳細な説明は省略する。すなわち、本
実施例においても騒音信号ＮＳは増巾器２６により増巾
されるのであるが、これがＡ／Ｄ変換器５５によりデジ
タル変換されて、音色変換器本体５６に供給され、この
デジタル出力ｙ’がＤ／Ａ変換器５７でアナログ変換さ
れて、これが増巾器５８で増巾されて、加算器５９に供
給される。この加算器５９には、騒音信号を受けてデジ
タル変換し、アダプティブ・フィルタＡＤＦ０及びＤ／
Ａ変換器１１ａ’を通ってこのデジタル出力が供給され
るのであるが、この加算結果が増巾器１２ａ’に供給さ
れ、これがスピーカＳ₀ に供給され、これから音色変換
音波を含む消音音波が発生する。上記実施例と同様に、
音色変換器５６のデジタル出力ｙ’は、消音回路部Ｑの
遅延器Ｄ００、Ｄ０１、Ｄ１０、Ｄ１１と同じ遅延特性
を有する遅延器６１、６２、６３及び６４に供給され、
これらの出力が消音偏差検出マイクＭ０、Ｍ１の、増巾
器１３ａ’、１３ｂ’及びＡ／Ｄ変換器１４ａ’、１４
ｂ’を介しての出力から減算器６５、６６及び６７、６
８で減算されて上記実施例と同様に音色変換器５６の出
力分を消去した上で偏差ｅ₀ 、ｅ₁ が０とすべく係数演
算器９ａ’、９ｂ’で演算してアダプティブ・フィルタ
ＡＤＦ０及びＡＤＦ１のタップの係数を偏差ｅ₀ 、ｅ₁
が０となるべく調節する。本実施例においても上記実施
例と同様の効果を奏することは明らかである。勿論、音
色変換器本体５６は上記第１実施例乃至第６実施例の何
れの変換器を用いても良い。

【００４６】図１１は本発明の第１０実施例によるデジ
タル処理装置を示し、全体として３０Ａで示されるが、
本実施例では上述の騒音源に代わってＣＤプレーヤ７０
が適用されている。ＣＤプレーヤ７０は公知のように構
成されており、その右側のアナログ出力ｙＲ及び左側の
アナログ出力ｙＬをそれぞれＡ／Ｄ変換器７１Ｒ及び７
１Ｌに供給し、これらのデジタル出力が音色変換器７２
Ｒ及び７２Ｌに供給される。これらの変換器７２Ｒ、７
２Ｌは上述の実施例の何れであっても良く、例えば第１
実施例と同様に１／ｆ特性を有する音色変換器であって
も良く、あるいは第２実施例により各種木材でシュミレ
ートされたメモリ特性を有するデジタルフィルタでなっ
ていても良く、その音色変換デジタル出力がＤ／Ａ変換
器７３Ｒ，７３Ｌにより変換されて出力ｙＲ’、ｙＬ’
で右側用スピーカ、左側スピーカを駆動するものであ
る。ＣＤプレーヤ７０は、公知のようにその再生方式に
より２０ｋＨｚ以上の音波を忠実に再生することは難し
く、従って高度なオーディオファンには不満である。こ
れを音色変換器７２Ｒ、７２Ｌにより確信し、同じＣＤ
プレーヤ７０からの音をより好ましい音に変換して出力
するようにしてもよい。

【００４７】図１２は本発明の第１１実施例によるデジ
タル処理装置を示し、全体として図３０Ｂで示される
が、本実施例のＣＤプレーヤ７４はデジタル出力ｙ_D を
発生させるが、このｙ_D は入力側信号変換器７５で、右
成分ｙＲＤと左成分ｙＬＤとのパラレルデータとされ、
これらはそれぞれ音色変換器７６Ｒ、７６Ｌに供給さ
れ、上記実施例と同様に好ましい音色に変換した後、出
力側信号変換器７７に供給してＣＤプレーヤ７４のデジ
タル出力ｙＤを好ましい音にシリアルに変換されたｙ
Ｄ’として出力され、これが１組のスピーカに供給さ
れ、デジタル音響機器において、とげとげしい、無機
質、静寂すぎるなどの、デジタル処理特有の好ましくな
い音色を、聴感上好ましいアナログ的な音色に変換し、
音楽鑑賞における感動を高めることができる。

【００４８】なお、以上の実施例において、該騒音の入
力側に配設されているＡ／Ｄ変換器２３の前段に、及
び、スピーカ２７へのアナログ出力を供給するＤ／Ａ変
換器２６の後段に、それぞれ必要に応じて、ＡＡＦ（ア
ンチ・エリアシング・フィルタ）及び、ＳＭＦ（スムー
ジング・フィルタ）を挿入するようにしても良い。な
お、図７の入力サンプラ４７の前段にも必要に応じてＡ
ＡＦを挿入するようにしても良い。

【００４９】以上、本発明の各実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の
技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

【００５０】例えば以上の実施例では、補正フィルタ３
１は１／ｆ特性としたが、一般に１／ｆⁿ としてｎを１
と２との間で変更するようにしても良く、又、上記実施
例においてＣＤプレーヤ７０、７４の代わりに一般のデ
ジタル音響機器に本発明を適用しても良い。例えば、Ｄ
ＡＴ録音再生機や音声信号がデジタルである衛星放送受
信機にも本発明は適用可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の音響用デジ
タル信号処理装置によれば、音源が如何なるものであろ
うと人の耳には優しい、耳あたりの良い音として優しい
環境を作ることが出来る。騒音や不快な音色を、聴感上
好ましい快適な音色に変換する効果がある。すなわち、
騒音を基にして、適度な環境騒音やゆらぎなどの自然界
の特性や、好ましい響きを付与することにより、聴感上
好ましい音場空間を創成することができる。ＡＮＣ装置
（消音装置Ｑ、Ｑ₀ ）特有の、気圧の変動に似た圧迫感
や、過度な静寂などの、聴感上の違和感を生ずることが
ない。又、騒音源の音の特長が保存され、騒音源となる
装置に異常が発生しても、それを容易に感知することが
できる。また、デジタル音響機器において、とげとげし
い、無機質、静寂すぎるなどの、デジタル処理特有の好
ましくない音色を、聴感上好ましいアナログ的な音色に
変換し、音楽鑑賞における感動を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本原理を示す音響用デジタル信号処
理回路の回路図である。

【図２】本発明の第１実施例によるデジタル信号処理装
置の回路図である。

【図３】本発明の第２実施例による音響用デジタル信号
処理装置の回路図である。

【図４】本発明の第３実施例によるデジタル信号処理装
置の回路図である。

【図５】本発明の第４実施例によるデジタル信号処理装
置の回路図である。

【図６】本発明の第５実施例による音響用デジタル信号
処理装置の回路図である。

【図７】本発明の第６実施例による音響用デジタル信号
処理装置の回路図である。

【図８】本発明の第７実施例による音響用デジタル信号
処理装置の回路図である。

【図９】本発明の第８実施例による音響用デジタル信号
処理装置の回路図である。

【図１０】本発明の第９実施例による音響用デジタル信
号処理装置の回路図である。

【図１１】本発明の第１０実施例による音響用デジタル
信号処理装置の回路図である。

【図１２】本発明の第１１実施例による音響用デジタル
信号処理装置の回路図である。

【図１３】本発明の第１実施例の作用を示す周波数特性
のチャートである。

【図１４】本発明の従来例の消音装置の回路図である。

【図１５】同作用を示す周波数特性のチャートである。

【図１６】第２の従来例の消音装置の回路図である。

【図１７】図１６の消音装置が適用される自動車内の座
席部の斜視図である。

【図１８】同作用を示す周波数特性のチャートで、Ａは
消音前の周波数特性を示すチャートであり、Ｂは消音後
の周波数特性を示すチャートである。

【図１９】第２従来例が適用される他例で、室内の座椅
子示す斜視図である。

【図２０】更に他例を示す室内のベッドの斜視図であ
る。

【符号の説明】

２１音響用デジタル信号処理装置２４音色変換器２４ａ音響用デジタル信号処理回路２４ｂ音響用デジタル信号処理回路２４ｃ音響用デジタル信号処理回路２４ｄ音響用デジタル信号処理回路２４ａ音響用デジタル信号処理回路２４ｅ音響用デジタル信号処理回路２４ｆ音響用デジタル信号処理回路２４ｇ音響用デジタル信号処理回路２４ｈ音響用デジタル信号処理回路２４ｉ音響用デジタル信号処理回路２７第２のスピーカ３０ａ音響用デジタル信号処理回路３０ｂ音響用デジタル信号処理回路３１補正フィルタ３２−１デジタルフィルタ３２−２デジタルフィルタ３２−３デジタルフィルタ３２−ｎデジタルフィルタ３８−１デジタルフィルタ３８−２デジタルフィルタ３８−３デジタルフィルタ３８−ｎデジタルフィルタ４２白色ノイズ発生器４３１／ｆゆらぎ変換器４４ゲイン調節器４５加算器４６加算器４７第１のサンプラ４８バッファメモリ４９第２のサンプラ５０遅延回路５１音色変換器５２加算器５６音色変換器６１遅延器６２遅延器６３遅延器６４遅延器７０ＣＤプレーヤ７２Ｒ音色変換器７２Ｌ音色変換器７４ＣＤプレーヤ７５Ｒ音色変換器７５Ｌ音色変換器７６Ｒ音色変換器７６Ｌ音色変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｈ 21/00 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源の近傍に配設された音波発生手段
と、前記騒音源に近接して配設された騒音検出手段と、
少なくとも前記騒音検出手段の検出出力を受け、該検出
出力をデジタル処理して前記音波発生手段を駆動する消
音信号生成装置とを備えた音響用デジタル信号処理装置
において、前記騒音検出手段の検出出力を受け、音色を
変換させるべく前記検出出力をデジタル処理する音色変
換器と、該音色変換器の出力を受け、変換音波を放出さ
せる第２の音源発生手段を設けたことを特徴とする音響
用デジタル信号処理装置。
【請求項２】前記音色変換器は周波数スペクトルもし
くは音圧の変動が１／ｆⁿ （ｆは周波数）特性となる出
力を発生させるデジタルフィルタで成る請求項１に記載
の音響用デジタル信号処理装置。
【請求項３】前記音色変換器は、前記騒音検出手段に
対し接続された一つの、又は並列に接続された複数の、
音響的に好ましい響きの周波数特性を有する複数のデジ
タルフィルタと、これらフィルタの出力を加算する加算
手段とから成り、該加算手段の加算結果に前記騒音検出
手段の検出出力を加算して、この加算結果を前記第２の
音波発生手段に供給するようにした請求項１に記載の音
響用デジタル信号処理装置。
【請求項４】前記音色変換器は、前記騒音検出手段に
対し直列に接続された複数の、音響的に好ましい響きの
周波数特性を有する複数のデジタルフィルタから成り、
これらデジタルフィルタの最終的な出力に前記騒音検出
手段の検出出力を加算して、この加算結果を前記第２の
音波発生手段に供給するようにした請求項１に記載の音
響用デジタル信号処理装置。
【請求項５】前記音色変換器は、白色ノイズ発生器
と、該発生器の出力を受け、周波数スペクトルもしくは
音圧の変動が１／ｆⁿ 特性となる出力を発生させるデジ
タルフィルタと、該デジタルフィルタの出力を受け、ゲ
インを調節するゲイン調節器とから成り、該ゲイン調節
器に前記騒音検出手段の検出出力を供給して、前記デジ
タルフィルタの出力に応じてゲインを調節され、該ゲイ
ン調節器の出力を前記第２の音波発生器に供給するよう
にした請求項１に記載の音響用デジタル信号処理装置。
【請求項６】前記音色変換器は、白色ノイズ発生器
と、該発生器の出力を受け、周波数スペクトルもしくは
音圧の変動が１／ｆⁿ 特性となる出力を発生させるデジ
タルフィルタとから成り、該デジタルフィルタの出力と
前記騒音検出手段の出力を加算して、その加算結果を前
記第２の音波発生手段に供給するようにした請求項１に
記載の音響用デジタル信号処理装置。
【請求項７】前記音色変換器は、前記騒音検出手段の
出力を入力し、該入力信号を一定周期でサンプリングす
るサンプラと、該サンプラでサンプリングした信号を記
憶しておくバッファメモリと、周波数スペクトルもしく
は音圧の変数が１／ｆⁿ 特性を有するデジタルフィルタ
と前記バッファメモリの内容をサンプルし、出力するた
めの出力サンプラ、該出力サンプラに接続されるサンプ
ル周期調節手段とを備え、前記出力サンプラの出力周期
が前記サンプル周期調節手段の出力を受け、これに連動
してその周期を可変させるようにし、前記出力サンプラ
の出力を前記第２の音波発生器に供給するようにした請
求項１に記載の音響用デジタル信号処理装置。
【請求項８】前記音波発生器は、白色ノイズ発生器
と、周波数スペクトルもしくは音圧の周波数特性が１／
ｆⁿ 特性であるデジタルフィルタと遅延器とから成り、
前記デジタルフィルタの出力を受けて、前記遅延器の遅
延時間を可変とするようにし、該遅延器が前記騒音検出
手段の出力を遅延させて前記第２の音波発生手段に供給
するようにした請求項１に記載の音響用デジタル信号処
理装置。
【請求項９】前記１／ｆⁿ のｎが１である請求項１、
２又は５〜８の何れかに記載の音響用デジタル信号処理
装置。
【請求項１０】前記デジタルフィルタはローパスフィ
ルタ又は積分器から成る請求項１〜９の何れかに記載の
音響用デジタル信号処理装置。
【請求項１１】デジタル音響機器のアナログまたはデ
ジタルの音声信号ラインに音色を変換させる音色変換デ
ジタルフィルタを１つまたは複数を直列に挿入したこと
を特徴とする音響用デジタル信号処理装置。