KR102557002B1 - 대각화 필터 행렬을 이용한 능동 잡음 소거 시스템 - Google Patents

대각화 필터 행렬을 이용한 능동 잡음 소거 시스템 Download PDF

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Abstract

기준 신호의 추정된 출력 신호는 물리 경로를 가로지르는 음파에 대한 추정된 효과를 제공하는 추정된 필터 경로 전달 함수를 사용하여 발생되며, 상기 추정된 필터 경로 전달 함수는 대각화 행렬 및 기준 신호에 따라 프로세싱을 수행한다. 잡음-방지 신호는 학습 알고리즘 유닛으로부터 수신된 학습 유닛 신호에 의해 구동된 적응형 필터를 사용하여 기준 신호로부터 발생되며, 상기 학습 유닛 신호는 추정된 출력 신호로부터 발생된 에러 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 잡음-방지 신호는 사운드 구역마다 및 기준 신호마다 신호를 포함하고, 각각의 사운드 구역은 마이크로폰 및 하나 이상의 라우드스피커를 포함한다. 기준 전체에 걸친 합계는 사운드 구역마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 잡음-방지 신호에 대해 수행된다. 출력 신호의 세트는 라우드스피커마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 대각화 행렬에 의해 프로세싱된다.

Description

대각화 필터 행렬을 이용한 능동 잡음 소거 시스템{ACTIVE NOISE CANCELLATION SYSTEM UTILIZING A DIAGONALIZATION FILTER MATRIX}
본 개시내용의 양상은 대각화 필터 행렬을 이용한 능동 잡음 소거 시스템에 관한 것이다.
능동 잡음 소거(ANC)는 음파 또는 바람직하지 않은 음파를 상쇄 간섭하는 잡음-방지를 발생시키기 위해 사용될 수 있다. 바람직하지 않은 잡음의 잠재적인 소스는 룸 청취 공간에서 바람직하지 않은 음성, 가열, 환기, 및 공기 조절 시스템 및 다른 환경 잡음에서 올 수 있다. 잠재적인 소스는 또한 차량 캐빈 청취 공간에서 차량 엔진, 도로와의 타이어 상호작용 및 다른 환경 잡음에서 올 수 있다. ANC 시스템은 잡음-방지 신호를 적응적으로 만들어 내기 위해, 피드포워드 및 피드백 구조를 사용할 수 있다. 잠재적인 소스 가까이에 위치된 센서는 피드포워드 구조를 위한 기준 신호를 제공한다. 청취자의 귀 위치 가까이에 위치된 센서는 피드백 구조를 위한 에러 신호를 제공한다. 일단 만들어지면, 상쇄-간섭 잡음-방지 음파가 바람직하지 않은 잡음을 소거하려는 시도로 바람직하지 않은 음파와 조합하기 위해 라우드스피커(loudspeaker)를 통해 생성될 수 있다. 잡음-방지 음파 및 바람직하지 않은 음파의 조합은 청취 공간 내에서 하나 이상의 청취자에 의한 바람직하지 않은 음파의 지각을 제거하거나 또는 최소화할 수 있다.
사운드 구역은 차음(acoustic isolation)을 제공하는 스피커 어레이 및 오디오 프로세싱 기술을 사용하여 생성될 수 있다. 이러한 시스템을 사용하여, 상이한 사운드 재료가 인접한 사운드 구역으로부터의 제한된 간섭 신호로 상이한 구역에서 전달될 수 있다. 사운드 구역을 실현하기 위해, 시스템은 재생 영역에서 원하는 사운드 필드를 근사하기 위해 다수의 사운드 소스의 응답을 조정하도록 학습 알고리즘을 사용하여 설계될 수 있다.
하나 이상의 예시적인 예에서, 능동 잡음 소거 시스템은 잡음-방지 신호를 프로세싱하기 위해 대각화 행렬을 사용한다. 시스템은, 각각이 하나 이상의 마이크로폰 및 하나 이상의 라우드스피커를 포함한, 사운드 구역을 실현한다. 상기 시스템은 상기 사운드 구역을 실현하기 위해, 오프라인으로 설계되는, 대각화 행렬을 포함한다. 상기 시스템은, 물리 경로를 가로지르는 음파에 대한 추정된 효과를 제공하는 추정된 음향 전달 함수를 사용하여, 적응형 필터 시스템을 통해, 기준 신호 및 피드백 신호에 기초하여, 각각의 사운드 구역에 대한 잡음-방지 신호를 발생시키도록 프로그램된 오디오 프로세서를 추가로 포함한다. 상기 적응형 필터는 학습 알고리즘 유닛에 의해 구동된다. 상기 학습 알고리즘 유닛은 피드백 에러 신호, 기준 신호, 및 상기 대각화 행렬과 조합된 추정된 음향 전달 함수에 의한 필터링된 기준 신호에 적어도 부분적으로 기초한다. 상기 잡음-방지 신호는 사운드 구역마다 신호를 포함한다. 상기 시스템은 사운드 구역마다 잡음-방지 신호의 세트를 발생시키기 위해, 상기 적응형 필터 출력 신호에 대해 필터링된 기준 전체에 걸친 합계(sum across filtered references)를 수행하고; 라우드스피커마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 대각화 행렬을 사용하여 상기 잡음-방지 신호의 세트를 프로세싱하며; 각각의 구역에서 상기 환경 잡음을 소거하기 위해 상기 잡음-방지 신호를 인가하도록 라우드스피커마다 상기 출력 신호로 상기 라우드스피커를 구동한다.
하나 이상의 예시적인 예에서, 대각화 행렬을 사용한, 능동 잡음 소거 방법은 환경 잡음의 소거를 수행한다. 기준 신호의 추정된 출력 신호는 물리 경로를 가로지르는 음파에 대한 추정된 효과를 제공하는 추정된 필터 경로 전달 함수를 사용하여 발생되며, 상기 추정된 필터 경로 전달 함수는 대각화 행렬 및 기준 신호에 따라 프로세싱을 수행한다. 예비 잡음-방지 신호는 학습 알고리즘 유닛으로부터 수신된 학습 유닛 신호에 의해 구동된 적응형 필터를 사용하여 상기 기준 신호로부터 발생된다. 상기 학습 유닛 신호는 상기 추정된 출력 신호로부터 발생된 에러 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초한다. 상기 잡음-방지 신호는 사운드 구역마다 및 기준 신호마다 신호를 포함한다. 각각의 사운드 구역은 마이크로폰 및 하나 이상의 라우드스피커를 포함한다. 기준 전체에 걸친 합계는 사운드 구역마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 상기 예비 잡음-방지 신호에 대해 수행된다. 상기 출력 신호의 세트는 라우드스피커마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 대각화 행렬에 의해 프로세싱된다. 라우드스피커는 환경 잡음을 소거하기 위해 잡음-방지 신호를 인가하도록 라우드스피커마다 출력 신호를 사용하여 구동된다.
도 1은 두 개의 사운드 구역을 포함한 예시적인 사운드 시스템을 예시한 도면;
도 2는 도 1의 필터 행렬을 동조시키기 위한 시스템의 예시적인 하프 신호 흐름을 예시한 도면;
도 3은 예시적인 ANC 시스템 및 예시적인 물리 환경을 예시한 도면;
도 4는 사운드 구역에 대하여 ANC를 수행하기 위해 대각화 필터 행렬을 사용하는 예시적인 다채널 ANC 시스템을 예시한 도면; 및
도 5는 ANC 시스템에서 능동 잡음 소거를 수행하기 위해 대각화 필터 행렬을 사용하기 위한 예시적인 프로세스를 예시한 도면.
요구된 대로, 본 발명의 상세한 실시예가 본 명세서에서 개시되지만; 개시된 실시예는 단지 다양하고 대안적인 형태로 구체화될 수 있는 본 발명의 전형적인 예라는 것이 이해될 것이다. 도면은 반드시 일정한 비율은 아니며; 몇몇 특징은 특정한 구성요소의 세부사항을 도시하기 위해 과장되거나 또는 축소될 수 있다. 그러므로, 본 명세서에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부사항은 제한적인 것이 아닌, 단지 본 발명을 다양하게 이용하기 위해 이 기술분야의 숙련자를 교시하기 위한 대표적인 기반으로서 해석될 것이다.
전통적으로, 능동 잡음 소거 시스템은 필터링-x 최소 평균 제곱(FxLMS) 또는 다른 변형과 같은, 최소 평균 제곱(LMS)-기반 알고리즘을 사용한다. 이러한 기법은 기준 및 피드백 마이크로폰 신호의 다수의 입력 채널, 뿐만 아니라 스피커의 다수의 출력 채널을 요구한다. 종래의 알고리즘은 보통, 동작 시 적응적인, 대형 필터 시스템을 이용한다. 잡음 소거의 성능은 전체 필터 시스템의 수렴에 의존한다. 복잡한 음향 환경 및 매우 제한된 적응화 시간으로 인해, 최적의 수렴은 보통 달성하기에 어려우며, 이것은 만족스럽지 않은 성능을 야기한다.
본 개시내용은 대각화 필터 행렬과 능동 잡음 소거(ANC) 시스템을 조합한다. 이러한 조합은 ANC의 스피커-마이크로폰 전달 함수 행렬을 대각화함으로써 캐빈 음향 관리를 단순화한다. ANC와 대각화 행렬을 조합함으로써, 본 개시내용은 (i) 오프라인 음향 동조, 즉 대각화 필터 행렬의 설계, 및 (ii) 분리된, 단순화된 ANC 필터 시스템의 실시간 적응화로 잡음 소거 노력을 나눈다. 따라서, 계산 복잡도를 줄이기 위해 대각화 행렬을 사용하여, 시스템은 보다 빠른 수렴 속도를 산출하며 소거 성능을 개선한다.
도 1은 두 개의 사운드 구역을 포함한 예시적인 시스템(100)을 예시한다. 사운드 구역은, 차량 내부에서의 상이한 좌석 위치를 위해서와 같은, 다양한 설정에서 구현될 수 있다. 묘사된 시스템(100)에서, 오디오 신호 및 전달 함수는 주파수 도메인 신호 및 함수이며, 이것은 각각 대응하는 시간 도메인 신호 및 함수를 가진다. 제1 사운드 구역 입력 오디오 신호(Y1(z))는 제1 사운드 구역(Z1(z))에서의 재생을 위해 의도되지만, 제2 사운드 구역 입력 오디오 신호(Y2(z))는 제2 사운드 구역(Z2(z))에서의 재생을 위해 의도된다. 특히, 예시된 사운드 구역 시스템은, 피드백 없이, 단방향 시스템이다. 두 개의 사운드 구역의 예시는 설명의 용이함을 위해 최소 버전으로서 제공되며, 보다 많은 수의 사운드 구역을 가진 시스템이 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
예시된 예에서, 입력 오디오 신호(Y1(z) 및 Y2(z))는 역 필터( 11(z), 12(z), 21(z), 및 22(z))에 의해 사전-필터링된다. 필터 출력 신호는 도 1에 예시된 바와 같이 조합된다. 구체적으로, 제1 라우드스피커로 공급된 신호(U1(z))는 다음과 같이 표현될 수 있으며:
(1)
제2 라우드스피커로 공급된 신호(U2(z))는 다음과 같이 표현될 수 있다:
(2)
제1 라우드스피커는 물리 경로(S11(z) 및 S12(z))를 통해 가로지르는 음향 신호로서 신호(U1(z))를 방사하며 각각 제1 사운드 구역 및 제2 사운드 구역에 도착한다. 제2 라우드스피커는 물리 경로(S21(z) 및 S22(z))를 통해 가로지르는 음향 신호로서 신호(U2(z))를 방사하며 각각 제1 사운드 구역 및 제2 사운드 구역에 도착한다. 이상적으로, 실제로 두 개의 사운드 구역 내에 존재하는 사운드 신호는 각각 Z1(z) 및 Z2(z)로서 표시되며, 여기에서:
(3)
및
(4)
식 3 및 식 4에서, 전달 함수(H11(z))는 주파수 도메인에서 전체 시스템 전달 함수, 즉 대각화 필터( 11(z), 12(z), 21(z), 및 22(z)) 및 룸 전달 함수(S11(z), S21(z), S12(z) 및 S22(z))의 조합을 나타낸다. 이상적으로, H12(z) 및 H21(z)는 0과 같다.
상기 식 1 내지 식 4는 또한 행렬 형태로 기록될 수 있으며, 여기에서 식 1 및 식 2는 다음으로 조합될 수 있다:
(5)
및
(6)
여기에서 Y(z)는 입력 신호로 구성된 벡터, 즉 Y(z) = [Y1(z), Y2(z)]T이고, U(z)는 라우드스피커 신호로 구성된 벡터, 즉 U(z) = [U1(z), U2(z)]T이고, (z)는 대각화 필터 전달 함수를 나타내는 2×2 행렬, 이며, S(z)는 주파수 도메인에서 룸 임펄스 응답을 나타내는 2×2 행렬, S(z) = 이다. 식 5 및 식 6을 조합하는 것은 다음을 산출한다:
(7)
상기 식 7로부터,
(8)
이면, 즉 필터 행렬((z))이 룸 임펄스 응답 행렬의 역(S-1(z)) 더하기 N개의 샘플의 부가적인 지연(적어도 음향 지연을 나타내는)과 같을 때, 제1 구역에 도착하는 음향 신호(Z1(z))는 제1 사운드 구역 신호(Y1(z))와 같으며, 제2 구역에 도착하는 음향 신호(Z2(z))는 제2 사운드 구역 신호(Y2(z))와 같지만, 입력 신호에 비교하여 N개 샘플의 지연만큼 지연된다는 것이 이해될 수 있다. 즉:
(9)
여기에서 및 I(z)는 2×2 단위 행렬이다.
따라서, 사운드 구역 재생 시스템을 설계하는 것은, 수학적 관점으로부터, 주파수 도메인에서 룸 임펄스 응답을 나타내는, 전달 함수 행렬(S(z))을 반전시키는 이슈, 즉 대각화 행렬((z))을 설계함으로써 전체 시스템 전달 함수 행렬을 대각화하는 이슈이다. 이러한 계산은, 구역 사운드 재생 시스템이 사용되기 전에, 오프라인으로 수행될 수 있다. 다양한 방법이 행렬 역변환을 위해 알려져 있다. 예를 들면, 정방 행렬의 역은 이론적으로 다음과 같이 결정될 수 있다:
(10)
이것은 식 8에 적용된 크라머(Cramer)의 법칙의 결과이다(지연은 식 10에서 무시된다). 표현(adj(S(z)))은 정방 행렬(S(z))의 수반 행렬을 나타낸다. 이것은 사전-필터링이 두 개의 단계에서 행해질 수 있으며, 여기에서 필터 전달 함수(adj(S(z)))는 크로스토크의 댐핑을 보장하며 필터 전달 함수(det(S)- 1)는 전달 함수(adj(S(z)))에 의해 야기된 선형 왜곡을 보상한다는 것을 알 수 있다. 수반 행렬(adj(S(z)))은 캐주얼 필터 전달 함수를 야기하는 반면, 보상 필터(G(z) = det(S)-1)는 설계하기 더 어려울 수 있다. 그럼에도 불구하고, 역 필터 설계를 위한 여러 개의 알려진 방법이 적절할 수 있다. 필터 행렬의 설계의 추가 양상은, 본 명세서에 전문이 참고로 원용되는, "음파 필드 발생"이라는 제목의, 미국 특허 공개 번호 제2015/350805호에서 상세하게 설명된 개개의 사운드 구역(ISZ) 기능에서 보여진다.
도 2는 도 1의 대각화 필터 행렬을 동조시키기 위한 시스템의 예시적인 200 하프 신호 흐름을 예시한다. 예를 들면, 도 2에 도시된 세부사항은 입력 신호(Y1(z))의 프로세싱을 위해 수행된 필터링에 대응한다. 일반적으로, 예시된 시스템은 입력 신호(Y1(z))를 수신하며, 라우드스피커 신호(U1(z) 및 U2(z))를 발생시키기 위해 필터 행렬( 11(z) 및 12(z))을 사용하여 신호(Y1(z))를 프로세싱한다. U1(z)는 물리 경로(S11(z) 및 S12(z))를 통해 가로지르며 각각 제1 사운드 구역 및 제2 사운드 구역에 도착한다. 유사하게, U2(z)는 물리 경로(S21(z) 및 S22(z))를 통해 가로지르며 각각 제1 사운드 구역 및 제2 사운드 구역에 도착하다. 마이크로폰에 의해 음향적으로 믹싱되고 수신된 후, 마이크로폰(215)의 출력은 에러 신호(E1(z))를 발생시키기 위해 입력 신호(Y1(z))에 추가로 비교되며 마이크로폰(216)의 출력은 에러 신호(E2(z))를 발생시키기 위해 사용된다. 11(z) 및 12(z)를 조정함으로써, 에러 신호(E1(z) 및 E2(z))가 각각 최소화되며, 따라서 Y1(z)는 제1 사운드 구역에서 재생되며, 제2 사운드 구역에서 최소화된다. 유사한 신호 흐름이 제2 사운드 구역에서 재생되며, 제1 사운드 구역에서 최소화된 Y2(z)를 갖기 위해 필터 행렬( 21(z) 및 22(z))에 따라 입력 신호(Y2(z))의 프로세싱을 위해 부가적으로 제공될 수 있다.
보다 구체적으로, 입력 신호(Y1(z))는 모델링된 음향 전달 함수( 11(z), 12(z), 21(z) 및 22(z))의 2×2 행렬을 형성하는 4개의 필터(201 내지 204)로, 그리고 11(z) 및 12(z)를 포함한 필터 행렬을 형성하는 2개의 필터(205 및 206)로 공급된다. 필터(205 및 206)는 학습 유닛(207 및 208)에 의해 제어되며, 그에 의해 학습 유닛(207)은 필터(201 및 202)로부터의 신호 및 에러 신호(E1(z) 및 E2(z))를 수신하며, 학습 유닛(208)은 필터(203 및 204)로부터의 신호 및 에러 신호(E1(z) 및 E2(z))를 수신한다. 필터(205 및 206)는 라우드스피커(209 및 210)를 위한 신호(U1(z) 및 U2(z))를 제공한다.
신호(U1(z))는 제1 라우드스피커(209)에 의해 음향 경로(211 및 212)를 통해 각각 마이크로폰(215 및 216)으로 방사된다. 신호(U2(z))는 제2 라우드스피커(210)에 의해 음향 경로(213 및 214)를 통해 각각 마이크로폰(215 및 216)으로 방사된다. 마이크로폰(215 및 216)은 각각 수신된 신호 및 원하는 신호(Y1(z))에 기초하여 에러 신호(E1(z) 및 E2(z))를 발생시킨다. 전달 함수( 11(z), 12(z), 21(z) 및 22(z))를 가진 필터(201 내지 204)는 각각의 전달 함수(S11(z), S12(z), S21(z) 및 S22(z))를 가진, 다양한 음향 경로(211 내지 214)를 모델링한다. 예시된 예(200)는 사운드 구역당 하나의 마이크로폰을 포함하지만, 정확도를 개선하기 위해 사운드 구역당 다수의 마이크로폰을 이용하는 다른 동조 시스템이 구현될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 3은 예시적인 ANC 시스템(300) 및 예시적인 물리 환경을 예시한다. ANC 시스템(300)에서, 바람직하지 않은 잡음 소스(X(z))가 마이크로폰(306)으로 물리 경로(304)를 가로지를 수 있다. 물리 경로(304)는 알려지지 않은, 주파수 도메인 전달 함수(P(z))에 의해 표현될 수 있다. 물리 경로(304)에 걸친 잡음의 순회로 인한, 결과적인 바람직하지 않은 잡음은 P(z)X(z)로서 불리울 수 있다. X(z)는 센서를 사용하여 측정되며 아날로그-디지털(A/D) 변환기의 사용을 통해 획득될 수 있다. 바람직하지 않은 잡음 소스(X(z))는 또한, 잡음-방지 발생기(309)에 포함될 수 있는, 적응형 필터(308)로의 입력으로서 사용될 수 있다. 적응형 필터(308)는 주파수 도메인 전달 함수(W(z))에 의해 표현될 수 있다. 적응형 필터(308)는 출력으로서 원하는 잡음-방지 신호(310)를 생성하도록 입력을 필터링하기 위해 동적으로 적응되도록 구성된 디지털 필터일 수 있다.
잡음-방지 신호(310) 및 오디오 시스템(314)에 의해 발생된 오디오 신호(312)는 라우드스피커(316)를 구동하기 위해 조합될 수 있다. 잡음-방지 신호(310) 및 오디오 신호(312)의 조합은 라우드스피커(316)로부터 출력된 음파를 생성할 수 있다(라우드스피커(316)는 스피커 출력(318)을 가진, 도 3에서 합산 연산에 의해 표현된다). 스피커 출력(318)은 라우드스피커(316)로부터 마이크로폰(306)으로의 경로를 포함하는 물리 경로(320)를 가로지르는 음파일 수 있다. 물리 경로(320)는 주파수 도메인 전달 함수(S(z))에 의해 도 3에서 표현될 수 있다. 스피커 출력(318) 및 바람직하지 않은 잡음은 마이크로폰(306)에 의해 수신될 수 있으며 마이크로폰 출력 신호(322)는 마이크로폰(306)에 의해 발생될 수 있다. 다른 예에서, 임의의 수의 라우드스피커 및 마이크로폰이 존재할 수 있다.
오디오 신호(312)를 나타내는 구성요소는 마이크로폰 출력 신호(322)의 프로세싱을 통해, 마이크로폰 출력 신호(322)로부터 제거될 수 있다. 오디오 신호(312)는 오디오 신호(312)의 음파에 의해 물리 경로(320)의 순회를 반영하도록 프로세싱될 수 있다. 이러한 프로세싱은 물리 경로(320)를 가로지르는 오디오 신호 음파에 대한 추정된 효과를 제공하는, 모델링된 음향 경로 필터(324)로서 물리 경로(320)를 추정함으로써 수행될 수 있다. 모델링된 음향 경로 필터(324)는 물리 경로(320)를 통해 이동하는 오디오 신호(312)의 음파에 대한 효과를 시뮬레이션하며 출력 신호(334)를 발생시키도록 구성된다. 도 3에서, 모델링된 음향 경로 필터(324)는 주파수 도메인 전달 함수((z))로서 표현될 수 있다.
마이크로폰 출력 신호(322)는 오디오 출력 신호(334)를 나타내는 구성요소가 합산 연산(326)에 의해 표시된 바와 같이 제거되도록 프로세싱될 수 있다. 이것은 합산 연산(326)에서 필터링된 오디오 신호를 반전시키고 마이크로폰 출력 신호(322)로 반전 신호를 더함으로써 발생할 수 있다. 대안적으로, 필터링된 오디오 신호는 감해질 수 있거나 또는 신호를 제거하기 위한 임의의 다른 메커니즘 또는 방법이 사용될 수 있다. 합산 연산(326)의 출력은 에러 신호(328)이며, 이것은 라우드스피커(316)를 통해 투사된 잡음-방지 신호(310)와 X(z)에서 비롯된 바람직하지 않은 잡음 사운드 사이에서의 임의의 상쇄 간섭 후 남아있는 가청 신호를 나타낼 수 있다. 마이크로폰 출력 신호(322)로부터의 오디오 출력 신호(334)를 나타내는 구성요소를 제거하는 합산 연산(326)은 ANC 시스템(300)에 포함되는 것으로 고려될 수 있다.
에러 신호(328)는 잡음-방지 발생기(309)에 포함될 수 있는, 실시간 학습 알고리즘 유닛(LAU)(330)으로 송신된다. LAU(330)는 최소 평균 제곱(LMS), 순환 최소 평균 제곱(RLMS), 정규화된 최소 평균 제곱(NLMS), 또는 임의의 다른 적절한 학습 알고리즘과 같은, 다양한 학습 알고리즘을 구현할 수 있다. LAU(330)는 또한 모델링된 음향 경로 필터(324)에 의해 필터링된 바람직하지 않은 잡음 소스(X(z))를 입력으로서 수신한다. LAU 출력(332)은 적응형 필터(308)로 송신된 업데이트 신호일 수 있다. 따라서, 적응형 필터(308)는 바람직하지 않은 잡음 소스(X(z)) 및 LAU 출력(332)을 수신하도록 구성된다. LAU 출력(332)은 잡음-방지 신호(310)를 제공함으로써 바람직하지 않은 잡음 소스(X(z))를 보다 정확하게 소거하기 위해 적응형 필터(308)로 송신된다.
도 3에서 설명된 바와 같이 ANC 기법은 잡음 소스 기준 및 피드백 마이크로폰 신호의 다수의 입력 채널, 뿐만 아니라 스피커의 다수의 출력 채널을 요구한다. 게다가, 잡음 소거의 성능은 전체 필터 시스템의 수렴에 의존한다. 복잡한 캐빈 음향 환경 및 매우 제한된 적응화 시간으로 인해, 최적의 수렴은 보통 달성하기에 어려우며, 이것은 만족스럽지 않은 성능을 야기한다.
이러한 구현에서, 복잡한 캐진 음향 환경에 처하면, 전체 실시간 적응형 알고리즘은 적응화 시간 부적절성 및 계산 리소스 제한을 겪는다. 이러한 시스템은, 그러므로, 보통 최적의 해법을 생성하지 않으며 만족스럽지 않은 소거 성능을 야기한다.
게다가, 완전-결합 적응형 필터 시스템(W(z))으로 인해, 도 3에 도시된 것과 같은 ANC 시스템의 성능은 모든 마이크로폰(306) 입력에 민감하다. 하나의 마이크로폰(306)의 고장은 고장난 마이크로폰(306)과 연관된 특정한 좌석/구역에서 성능 저하를 야기할 수 있다. 그것은 또한, 시스템이 보다 적은 입력 정보로 다음의 가능한 최적의 해법에 적응하려고 노력함에 따라, 다른 좌석/구역에서 성능 변화를 생성할 수 있다.
도 4는 사운드 구역에 대하여 ANC를 수행하기 위해 대각화 필터 행렬(418)을 사용하여 예시적인 다채널 ANC 시스템(400)을 예시한다. 시스템(400)에서의 관례로서, L을 라우드스피커의 수라고 하고, M을 마이크로폰 및 좌석 구역의 수라고 하고, R을 기준 신호(예로서, 측정된 잡음 소스의 채널)의 수라고 하고, [k]를 주파수 도메인에서 k번째 샘플이라고 하며, [n]을 시간 도메인에서 n번째 샘플 또는 n번째 프레임이라고 하자. 이하에서 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이, 다채널 ANC 시스템(400)은 도 3에 관하여 설명된 바와 같이 ANC 시스템(300)과 유사한 방식으로, 그러나 시스템 프로세싱 요건을 감소시키기 위해 도 1 내지 도 2에 관하여 설명된 바와 같이 사운드 구역 개념을 사용하여 동작할 수 있다.
보다 구체적으로, R 기준 신호(402)는 물리적으로 잡음의 소스에 가까우며 물리 경로(404)를 가로지르는 감지 신호를 나타낸다. 기준 신호(402)가 소스에 가깝기 때문에, 그들은 시간적으로 선두인 신호를 제공할 수 있다. 기준 신호(402)는, 시간 도메인에서 시간-의존적 기준 신호(402)를 나타내는, 치수(R)의 벡터로서, xr[n]으로서 표기될 수 있으며, 여기에서 r = 1...R이다. 물리 경로(404)는 시간 도메인에서 1차 경로의 시간-의존적 전달 함수를 나타내는, R×M의 행렬로서, pr,m[n]으로서 표기될 수 있으며, 여기에서 r = 1...R 및 m = 1...M이다. 이하에서 보다 상세하게 논의되는 바와 같이, 라우드스피커(422)로부터의 사운드와 함께 기준 신호(402)에서 비롯된 잡음은 공기(406)에 조합되며 M개의 에러 마이크로폰(408)에 의해 수신된다.
R 기준 신호(402)는 또한, 기준에 걸친 합계(414) 후 출력으로서 원하는, 잡음-방지 신호(416)를 생성하기 위해 기준 신호(402)를 필터링하도록 동적으로 적응하기 위해 구성된 디지털 필터일 수 있는, 적응형 필터(410)로 입력될 수 있다. 적응형 필터(410)는 시간 도메인에서 시간 의존적 적응형 w-필터를 나타내는, wr,m[n]의 표기법을 사용할 수 있으며, 여기에서 r = 1...R 및 m = 1...M이고, R×M의 행렬을 제공한다. 적응형 필터(410)는, 그의 명칭에 의해 표시된 바와 같이, 즉각적으로 변화하여, ANC 시스템(400)의 적응 함수를 수행하도록 시간적으로 적응한다.
적응형 필터(410)의 출력은 기준에 걸친 합계(414) 조합기로 제공될 수 있다. 기준에 걸친 합계(414)는, 마이크로폰마다 시간 도메인에서 시간 의존적 잡음-방지 신호를 나타내는, 잡음-방지 신호(416)를 제공할 수 있으며, M은 ym[n]의 형태로 출력하고, 여기에서 m = 1...M이다.
그러나, 잡음-방지 신호(416)가, 에러 마이크로폰(408)당 하나인, M개 신호의 세트를 포함하므로, 잡음-방지 신호(416)는 L개 라우드스피커(422)로 제공되도록 변환을 요구한다. 잡음-방지 신호(416)는, 따라서, M개 잡음-방지 신호(416)를 라우드스피커(420)당 L개 출력 신호로 변환할 수 있는, 대각화 필터 행렬(418)로 제공될 수 있다. 대각화 필터 행렬(418)은, 시간 도메인에서 시간 독립적, 오프-라인 트레이닝된, 대각화 필터를 나타내는, M×L의 행렬을 제공하는, 표기법( m,l[n])을 이용할 수 있으며, 여기에서 m = 1...M 및 l = 1...L이다. 특히, 대각화 필터 행렬(418)은 도 2에서 행해진 트레이닝에 대하여 상기 설명된 바와 같이 사전 프로그램된다. 적응형 필터(410)와 대조적으로, 대각화 필터 행렬(418)은 고정되며 ANC 시스템(400)의 동작 동안 조정하지 않는다. 라우드스피커(420)당 출력 신호는 시간 도메인에서 시간-의존적 스피커 입력 신호를 나타내는, yl[n]의 형태로 참조될 수 있으며, 여기에서 l = 1...L이다.
라우드스피커(420)당 418개 출력 신호는 라우드스피커(422)로의 입력에 인가될 수 있다. 라우드스피커(420)당 신호에 기초하여, 라우드스피커(422)는, 따라서 라우드스피커(422)로부터 공기(406)를 통해 에러 마이크로폰(408)으로 음향 물리 경로(424)를 가로지르는 음향 음파로서 스피커 출력을 생성할 수 있다. 물리 경로(424)는, 시간 도메인에서 음향 경로의 시간 의존적 전달 함수를 나타내는, 전달 함수(sl,m[n])에 의해 나타내어질 수 있으며, 여기에서 l = 1...L 및 m = 1...M이고, L×M의 행렬을 생성한다.
따라서, 1차 물리 경로(404)를 가로지르는 R 기준 신호(402) 및 음향 물리 경로(424)를 가로지르는 스피커 출력은 M개 에러 마이크로폰(408)에 의해 수신되도록 공기(406)에서 조합된다. M개 에러 마이크로폰(408)은 M개 에러 신호(426)를 발생시킬 수 있다. 에러 신호(426)는 시간 도메인에서 에러 마이크로폰 신호를 나타내는, 치수(M)의 벡터인, 형태(em[n])로 참조될 수 있으며, 여기에서 m = 1...M이다.
고속 푸리에 변환(FFT)(428)은 에러 신호(426)를 주파수 도메인 에러 신호(440)로 변환하기 위해 이용될 수 있다. 주파수 도메인 에러 신호(440)는 주파수 도메인에서 시간 의존적 에러 마이크로폰 신호를 나타내는, 치수(M)의 벡터인, Em[k,n]으로서 참조될 수 있으며, 여기에서 m = 1...M이다.
R 기준 신호(402)는 또한 FFT(442)로 입력될 수 있으며, 그에 의해 주파수-도메인 기준 신호(445)를 발생시킨다. 주파수 도메인 기준 신호(445)는, 주파수 도메인에서 시간-의존적 기준 신호를 나타내는, 치수(R)의 벡터인, Xr[k,n]으로서 표기될 수 있으며 여기에서 r = 1...R이다.
주파수 도메인 기준 신호(445)는 418에 의해 대각화 필터링과 조합하여 음향 물리 경로(424)를 통한 순회의 효과를 반영하도록 프로세싱될 수 있다. 이러한 프로세싱은, 결과적인 대각화된 추정된 경로 필터(436)를 이용해서, 대각화 필터 행렬(418)과 함께 모델링된 물리 경로(424)를 조합함으로써 수행될 수 있다. 추정된 경로 필터(436)는 주파수 도메인에서 음향 경로의 시간 독립적, 대각화된, 추정된 전달 함수를 나타내는, M의 벡터인, 식()에 따라 형성될 수 있으며, 여기에서 m = 1...M이다. 수량은 주파수 도메인에서 대각화 필터 행렬(418)의 시간 독립적, 오프-라인 트레이닝된, 설계 해법을 나타낼 수 있으며, 여기에서 m = 1...M 및 l = 1...L이고, M×L의 행렬을 제공한다. 수량은 주파수 도메인에서 음향 경로(424)의 시간 독립적, 추정된 전달 함수를 나타낼 수 있다. 연산자 diag()는 대각 엔트리를 추출하여, M×M 행렬을 치수 M의 벡터로 변환하기 위해 사용된다.
추정된 경로 필터(436)는 주파수 도메인에서 시간 의존적, 프로세싱된 주파수-도메인 기준 신호(445)를 나타내는(대각화 필터 행렬(418)을 고려하여) 추정된 출력 신호(438)를 제공할 수 있다. 추정된 출력 신호(438)는 R×M의 행렬을 갖는 형태()로 지칭될 수 있으며, 여기에서 r = 1...R 및 m = 1...M이다.
에러 프로세서(441)는 주파수 도메인 에러 신호(440) 및 추정된 출력 신호(438)를 수신할 수 있다. 에러 프로세서(440)는, 주파수 도메인에서, R×M의 행렬을 갖는, 시간 의존적, 프로세싱된 마이크로폰 주파수 도메인 에러 신호(440)를 나타내는(주파수-도메인 기준 신호(445)에 기초한 추정된 출력 신호(438)를 사용하여) 형태()로 에러 프로세싱 출력 신호(443)를 생성할 수 있으며, 여기에서 r = 1...R 및 m = 1....M이다. 에러 프로세서(441)는 식()에 따라 프로세싱을 수행할 수 있으며, 여기에서 은 의 복소 켤레이며, Em[k,n]은, 치수(M)의 벡터를 갖는, 주파수 도메인에서 시간 의존적 에러 마이크로폰 신호(440)를 나타내며, 여기에서 m = 1...M이다.
에러 프로세싱 출력 신호(443)는 학습 알고리즘 유닛(LAU)(444)으로 제공될 수 있다. LAU(444)는 또한 주파수-도메인 기준 신호(445)를 입력으로서 수신할 수 있다. LAU(444)는 최소 평균 제곱(LMS), 순환 최소 평균 제곱(RLMS), 정규화된 최소 평균 제곱(NLMS), 또는 임의의 다른 적절한 학습 알고리즘과 같은, 다양한 학습 알고리즘을 구현할 수 있다.
수신된 입력(443 및 445)을 사용하여, LAU(444)는 LAU 출력(446)을 발생시킨다. LAU 출력(446)은 출력으로서, 원하는, 잡음-방지 신호(416)를 생성하도록 기준 신호(402)를 필터링하기 위해 동적으로 적응하도록 적응 필터(410)에 지시하기 위해, 적응 필터(410)로 제공될 수 있다. 몇몇 경우에서, LAU(444)는 또한 하나 이상의 동조 파라미터(448)를 입력으로서 수신할 수 있다. 예에서, μ[k]의 동조 파라미터(448)가 LAU(444)로 제공될 수 있다. 파라미터(μ[k])는 주파수 도메인에서 시간 독립적 적응화 스텝 크기를 나타낼 수 있다. 이것은 단지 일례이며, 다른 동조 파라미터(448)가 가능하다는 점에 유의해야 한다.
대각화 필터 행렬(418)은 필터를 이용해서 스피커를 그룹핑하고, 구역마다 스피커 전달 함수를 나누고, 캐빈 음향을 오프라인으로 동조시키고 분리하며, 실시간으로 독립적인 마이크로 피드백에 기초하여 잡음 소거를 위해 적응시킨다. 다채널 ANC 시스템(400)에서 대각화 필터 행렬(418)을 사용하는 이러한 조합은 ANC의 스피커-마이크로폰 전달 함수 행렬을 대각화함으로써 캐빈 음향 관리를 단순화한다. ANC와 대각화 필터 행렬(418)을 조합함으로써, 예시된 시스템(400)은 잡음 소거 노력을 (i) 오프라인 음향 동조, 즉 대각화 필터 행렬(418)의 설계, 및 (ii) 분리된, 단순화된 ANC 시스템(400)의 실시간 적응화로 나눈다.
대각화 필터 행렬(418)의 오프라인 음향 동조 및 설계에서, 대각화 필터 행렬(418)은 라우드스피커(422) 대 마이크로폰(408) 전달 함수의 음향 측정 데이터에 기초하여 라우드스피커(422)를 그룹핑하기 위해 동조된다. 이러한 대각화 필터 행렬(418)을 설계하는 일례는 상기 언급된 바와 같이 미국 특허 공개 번호 제2015/350805호에서 상세하게 설명된 개개의 사운드 구역(ISZ) 기능에서 보여진다. 이러한 학습 세션이 오프라인으로 발생하기 때문에, 대각화 필터 행렬(418)의 설계는 계산 시간 및 또는 런타임 계산 리소스에 대한 압박 없이 수행될 수 있으며, 이것은 최적의 해법에 대한 포괄적 탐색을 가능하게 한다. 산출되는 대각화 필터 행렬(418)의 최적의 해법에 의해, 그 후 개개의 사운드 구역이 만들어진다. 그러므로, 라우드스피커(422)는, 필터에 의해 그룹핑되며, 구역/에러 마이크로폰(408) 사이에서 최소 간섭으로, 독립적으로 에러 마이크로폰(408)의 각각에서 사운드를 전달하기 위해 설계된 방식으로 협력한다.
실시간 적응 동작에서, 대각화 필터 행렬(418)에 의해 그룹핑된 바와 같이 라우드스피커(422)를 사용하여, 적응형 소거 필터가 구역에 의해 분리된다. LMS-기반 제어를 사용하여, 시스템(400)은 각각의 구역으로부터의 독립적인 마이크로폰 피드백 에러 신호(426)에, 또한 기준 신호(402)에 기초하여 적응한다. 각각의 라우드스피커(422)에 대한 출력을 제공하는 것과 대조적으로, 이러한 동작에서, 적응형 필터(410)의 하나의 세트는 단지 각각의 구역에 대한 하나의 출력만을 제공한다. 단일 구역 출력은 그 후 사전-동조된 대각화 필터 행렬(418)을 사용하여 업-믹싱되어, 최소 구역-대-구역 간섭을 위한 라우드스피커(422) 협력을 유지한다. 이러한 분리된 설정은 적응형 소거 필터(410)의 입력 및 출력의 수를 감소시키고, 그에 의해 보다 빠른 수렴 속도 및 보다 양호한 소거 성능을 약속한다.
따라서, 소거 노력을 오프라인 음향 동조 및 실시간 적응화로 분리함으로써, 시스템(400)은, 적절한 탐색 시간 및 계산 리소스와 함께, 대각화 필터 행렬(418)을 구성함으로써 복잡한 캐빈 음향을 분리하며, 입력 및 출력 채널 수를 감소시킴으로써 적응형 소거 필터 시스템을 단순화한다. 대체로, 보다 빠른 수렴 속도 및 보다 양호한 소거 성능의 이점이 획득된다.
더욱이, ANC 시스템(400)이 분리되기 때문에, 더 강력하다. 하나의 구역에서의 성능은 다른 구역에 대해 최소 영향을 가진다. 임의의 마이크로폰(408)의 고장은, 구역이 서로 독립적이라는 사실로 인해, 단지 대응하는 좌석/구역에서 제한된 국소화된 성능 저하만을 야기할 수 있어서, 다른 좌석/구역의 성능을 유지한다.
도 5는 다채널 ANC 시스템(400)에서 능동 잡음 소거를 수행하기 위해 대각화 필터 행렬(418)을 사용하기 위한 예시적인 프로세스(500)를 예시한다. 예에서, 프로세스(500)는 도 4에 대하여 상기 상세하게 설명된 동작을 수행하도록 프로그램된 오디오 프로세서를 사용하여 수행될 수 있다.
502에서, 대각화 필터 행렬(418)이 설계되고 동조된다. 대각화 필터 행렬(418)의 오프라인 음향 동조 및 설계에서, 대각화 필터 행렬(418)은 라우드스피커(422) 대 마이크로폰(408) 전달 함수의 음향 측정 데이터에 기초하여 라우드스피커(422)를 그룹핑하기 위해 동조된다. 대각화 필터 행렬(418)의 설계 및 동조의 추가 양상은 도 1 및 도 2에 관하여 상기 설명된다.
504에서, 오디오 프로세서는 마이크로폰(408)으로부터 발생된 에러 신호(426)를 수신한다. 에러 신호(426)는 사운드 구역마다 발생될 수 있다. 예에서, 각각의 사운드 구역은 하나 이상의 라우드스피커(422) 및 하나의 대응하는 마이크로폰(408)을 포함할 수 있다.
506에서, 오디오 프로세서는 추정된 경로 필터(436)를 사용하여 기준 신호(402)에 대한 추정된 출력 신호(438)를 발생시킨다. 예에서, 추정된 경로 필터(436)는 기준 신호(402)로부터 FFT(442)에 의해 발생된 주파수 도메인 기준 신호(445)를 수신하며, 스피커에 의해 방사되고 필터 행렬(418)에 의해 대각화된 음향 물리 경로(424)를 가로지르는 오디오 신호에 대한 추정된 효과를 제공하기 위해 추정 함수()를 사용한다.
508에서, 오디오 프로세서는, 추정된 출력 신호(438) 및 에러 신호(426)를 사용하여, 에러 프로세서(440)를 사용하여 에러 출력 신호를 발생시킨다. 예에서, 에러 프로세서(440)는 에러 신호(426)로부터 FFT(428)에 의해 발생된 주파수 도메인 에러 신호(440)를 수신할 수 있다. 에러 프로세서(440)는 추정된 출력 신호(438)를 사용하여 시간 의존적, 프로세싱된 마이크로폰 주파수 도메인 에러 신호(440)를 나타내는 형태()로 에러 프로세싱 출력 신호(443)를 생성할 수 있다.
510에서, 오디오 프로세서는 적응형 필터(410)를 구동하기 위해 LAU(444)를 사용하여 LAU 출력(446) 신호를 발생시키다. 예에서, LAU(444)는 에러 프로세싱 출력 신호(443) 및 주파수 도메인 기준 신호(445)를 수신할 수 있으며, 적응형 필터(410)에 의해 프로세싱될 때 환경 잡음을 가장 최소화하는 LAU 출력(446) 신호를 발생시키기 위해 최소 평균 제곱(LMS), 순환 최소 평균 제곱(RLMS), 정규화된 최소 평균 제곱(NLMS), 또는 임의의 다른 적절한 학습 알고리즘과 같은, 다양한 학습 알고리즘을 구현할 수 있다.
512에서, 오디오 프로세서는 LAU(444)의 LAU 출력(446)에 의해 구동된 적응형 필터(410)를 사용하여 기준 신호(402)로부터 잡음-방지 신호(416)를 발생시킨다. 예에서, 적응형 필터(410)는 기준 신호(402)를 수신하며, 출력으로서 원하는, 잡음-방지 신호(416)를 생성하기 위해 LAU 출력(446)에 따라 기준 신호(402)를 필터링할 수 있다.
514에서, 오디오 프로세서는 잡음-방지 신호(416)를 발생시키기 위해(즉, 사운드 구역마다) 적응형 필터(410) 출력에 대해 기준에 걸친 합계(414)를 수행한다. 예에서, 적응형 필터(410)는 사운드 구역마다 및 기준 신호(402) 마다 잡음-방지 신호(416)를 제공할 수 있다. 기준에 걸친 합계(414)는 각각의 사운드 구역에 대한 단일 합계를 제공하기 위해 이들 잡음-방지 신호(416)를 프로세싱할 수 있다.
516에서, 오디오 프로세서는 잡음-방지 신호(416)로부터 라우드스피커(420)마다 출력 신호를 발생시키기 위해 대각화 필터 행렬(418)을 사용한다. 예에서, 잡음-방지 신호(416)는 대각화 필터 행렬(418)로 제공될 수 있으며, 이것은 M개 잡음-방지 신호(416)를 라우드스피커(422)당 L개 출력 신호로 변환할 수 있다.
518에서, 오디오 프로세서는 환경 잡음을 소거하기 위해 라우드스피커(420) 마다 출력 신호를 사용하여 라우드스피커(422)를 구동한다. 라우드스피커(422)는, 따라서, 환경 잡음을 소거하기 위해 잡음-방지의 음향 음파로서 스피커 출력을 생성할 수 있다. 동작(516) 후, 프로세스(500)는 종료한다.
여기에서 설명된 컴퓨팅 디바이스는 일반적으로 컴퓨터-실행 가능한 지시를 포함하며, 상기 지시는 상기 나열된 것들과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행 가능할 수 있다. 컴퓨터-실행 가능한 지시는, 제한 없이, 및 단독으로 또는 조합하여, 자바(Java)™, C, C++, C#, 비주얼 베이직(Visual Basic), 자바 스크립트(Java Script), 펄(Perl) 등을 포함한, 다양한 프로그래밍 언어 및/또는 기술을 사용하여 생성된 컴퓨터 프로그램으로부터 컴파일링되거나 또는 해석될 수 있다. 일반적으로, 프로세서(예로서, 마이크로프로세서)는, 예로서 메모리, 컴퓨터-판독 가능한 매체 등으로부터, 지시를 수신하며 이들 지시를 실행하고, 그에 의해 여기에서 설명된 프로세스 중 하나 이상을 포함한, 하나 이상의 프로세스를 수행한다. 이러한 지시 및 다른 데이터는 다양한 컴퓨터-판독 가능한 미디어를 사용하여 저장되고 송신될 수 있다.
대표적인 실시예가 상기 설명되지만, 이들 실시예가 본 발명의 모든 가능한 형태를 설명하는 것은 의도되지 않는다. 오히려, 명세서에서 사용된 단어는 제한보다는 설명의 단어이며, 다양한 변화가 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해된다. 부가적으로, 다양한 구현 실시예의 특징은 본 발명의 추가 실시예를 형성하기 위해 조합될 수 있다.

Claims (18)

  1. 복수의 사운드 구역에서 환경 잡음을 소거하기 위해, 잡음-방지 신호를 프로세싱하도록 대각화 행렬을 사용하는, 능동 잡음 소거 시스템으로서,
    각각이 하나 이상의 마이크로폰 및 하나 이상의 라우드스피커를 포함하는, 복수의 사운드 구역;
    대각화 행렬; 및
    오디오 프로세서로서,
    물리 경로를 가로지르는 음파에 대한 추정된 효과를 제공하는 추정된 음향 전달 함수를 사용하여, 적응형 필터의 세트를 통해 기준 신호 및 피드백 에러 신호에 기초하여, 적응형 필터 출력 신호를 발생시키는 것으로서, 상기 적응형 필터의 세트는 상기 피드백 에러 신호, 상기 기준 신호, 및 상기 대각화 행렬과 조합된 상기 추정된 음향 전달 함수에 의해 필터링된 상기 기준 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 학습 알고리즘 유닛에 의해 구동되는, 상기 적응형 필터 출력 신호를 발생시키고;
    잡음-방지 신호의 세트를 발생시키기 위해 상기 적응형 필터 출력 신호에 대한 기준 전체에 걸친 합계(sum across references)를 수행하고;
    라우드스피커마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 상기 대각화 행렬을 사용하여 상기 잡음-방지 신호의 세트를 프로세싱하며;
    각각의 구역에서 상기 환경 잡음을 소거하기 위해 상기 잡음-방지 신호를 인가하도록 라우드스피커마다 상기 출력 신호를 사용하여 상기 라우드스피커를 구동하도록 프로그램된, 상기 오디오 프로세서를 포함하는, 능동 잡음 소거 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 학습 알고리즘 유닛은 상기 학습 알고리즘 유닛으로부터 상기 적응형 필터로의 신호의 인가에 기인한 상기 환경 잡음을 최소화하기 위해 최소 평균 제곱(LMS)-기반 알고리즘을 이용하는, 능동 잡음 소거 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 오디오 프로세서는 상기 마이크로폰으로부터의 환경 잡음을 포함한 에러 신호를 수신하도록 더 프로그램되는, 능동 잡음 소거 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 사운드 구역은 차량 캐빈의 좌석인, 능동 잡음 소거 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 오디오 프로세서는 고속 푸리에 변환을 사용하여 상기 기준 신호로부터 주파수 도메인 기준 신호를 발생시키도록, 및 추정된 경로 필터로 및 상기 학습 알고리즘 유닛으로 상기 주파수 도메인 기준 신호를 제공하도록 더 프로그램되는, 능동 잡음 소거 시스템.
  6. 제3항에 있어서, 상기 오디오 프로세서는,
    고속 푸리에 변환을 사용하여 상기 마이크로폰으로부터 수신된 상기 에러 신호로부터 주파수 도메인 에러 신호를 발생시키고;
    에러 프로세서로 상기 주파수 도메인 에러 신호를 제공하며;
    상기 추정된 출력 신호 및 상기 주파수 도메인 에러 신호로부터 상기 피드백 에러 신호를 발생시키기 위해 상기 에러 프로세서를 사용하도록 더 프로그램되는, 능동 잡음 소거 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 오디오 프로세서는 주파수 도메인에서 시간-독립적 적응화 스텝 크기를 나타내는 동조 파라미터를 상기 학습 알고리즘 유닛으로 제공하도록 더 프로그램되는, 능동 잡음 소거 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 대각화 행렬은 상기 능동 잡음 소거 시스템의 런타임 전에 사전 계산되는, 능동 잡음 소거 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 대각화 행렬은 주파수 도메인에서 룸에 대한 임펄스 응답을 나타내는 측정치를 포함한 전달 함수 행렬을 반전시키는 것에 따라 룸에 대해 설계되는, 능동 잡음 소거 시스템.
  10. 환경 잡음을 소거하기 위해, 대각화 행렬을 사용하는, 능동 잡음 소거 방법으로서,
    물리 경로를 가로지르는 음파에 대한 추정된 효과를 제공하는 추정된 필터 경로 전달 함수를 사용하여 기준 신호의 추정된 출력 신호를 발생시키는 단계로서, 상기 추정된 필터 경로 전달 함수는 모델링된 음향 전달 함수 및 상기 대각화 행렬에 기초하여 사전 계산되고 대각화되며, 기준 신호에 따라 프로세싱을 수행하는, 상기 기준 신호의 추정된 출력 신호를 발생시키는 단계;
    학습 알고리즘 유닛으로부터 수신된 학습 유닛 신호에 의해 구동된 적응형 필터를 사용하여 상기 기준 신호로부터 예비 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계로서, 상기 학습 유닛 신호는 상기 추정된 출력 신호로부터 발생된 에러 출력 신호에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 잡음-방지 신호는 사운드 구역마다 및 기준 신호마다 신호를 포함하며, 각각의 사운드 구역은 마이크로폰 및 하나 이상의 라우드스피커를 포함하는, 상기 예비 잡음-방지 신호를 발생시키는 단계;
    사운드 구역마다 잡음-방지 신호의 세트를 발생시키기 위해 상기 예비 잡음-방지 신호에 대한 기준 전체에 걸친 합계를 수행하는 단계;
    라우드스피커마다 출력 신호의 세트를 발생시키기 위해 상기 대각화 행렬에 의해 상기 출력 신호의 세트를 프로세싱하는 단계; 및
    상기 환경 잡음을 소거하기 위해 상기 잡음-방지 신호를 인가하도록 라우드스피커마다 상기 출력 신호를 사용하여 상기 라우드스피커를 구동하는 단계를 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적응형 필터로의 상기 학습 유닛 신호의 인가에 기인한 상기 환경 잡음을 최소화하기 위해 상기 학습 알고리즘 유닛에 의해 최소 평균 제곱(LMS)-기반 알고리즘을 이용하는 단계를 더 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 마이크로폰으로부터 상기 환경 잡음을 포함한 에러 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 사운드 구역은 차량 캐빈의 좌석인, 능동 잡음 소거 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    고속 푸리에 변환을 사용하여 상기 기준 신호로부터 주파수 도메인 기준 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 추정된 필터 경로로 및 상기 학습 알고리즘 유닛으로 상기 주파수 도메인 기준 신호를 제공하는 단계를 더 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    고속 푸리에 변환을 사용하여 상기 마이크로폰으로부터 수신된 상기 에러 신호로부터 주파수 도메인 에러 신호를 발생시키는 단계;
    상기 주파수 도메인 에러 신호를 에러 프로세서로 제공하는 단계; 및
    상기 에러 프로세서를 사용하여, 상기 추정된 출력 신호 및 상기 주파수 도메인 에러 신호로부터 상기 에러 출력 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
  16. 제10항에 있어서, 주파수 도메인에서 시간-독립적 적응화 스텝 크기를 나타내는 동조 파라미터를 상기 학습 알고리즘 유닛으로 제공하는 단계를 더 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 대각화 행렬은 상기 능동 잡음 소거 시스템의 런타임 전에 사전 계산되는, 능동 잡음 소거 방법.
  18. 제10항에 있어서, 주파수 도메인에서의 룸에 대한 임펄스 응답을 나타내는 전달 함수 행렬을 측정하며, 상기 전달 함수 행렬을 반전시킴으로써 룸에 대한 상기 대각화 행렬을 설계하는 단계를 더 포함하는, 능동 잡음 소거 방법.
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