JPH06130968A - 適応能動消音装置 - Google Patents
適応能動消音装置Info
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- JPH06130968A JPH06130968A JP4281588A JP28158892A JPH06130968A JP H06130968 A JPH06130968 A JP H06130968A JP 4281588 A JP4281588 A JP 4281588A JP 28158892 A JP28158892 A JP 28158892A JP H06130968 A JPH06130968 A JP H06130968A
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Landscapes
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 騒音の周波数のどの帯域においても十分な消
音効果を有したままで適応フィルタの係数を時間軸で見
た場合でも常に騒音の発生に間に合わせることのできる
消音装置を提供する。 【構成】 騒音源が発する騒音を検出して騒音信号を出
力する騒音検出器1と、該騒音源の発する騒音を打ち消
す付加音を発する消音用スピーカ2と、これら騒音源の
発する騒音と付加音との合成音を検出してエラー信号を
出力するエラー検出器3と、前記騒音信号を入力とし前
記スピーカの駆動信号を作成する適応フィルタADFi
と、前記騒音信号及びエラー信号に基づいて前記適応フ
ィルタの係数を算出する係数演算部LMSi と、前記騒
音検出器〜係数演算部間及び前記騒音検出器〜係数演算
部間にそれぞれ設けられた同一特性の帯域通過フィルタ
FILi とよりなる。
音効果を有したままで適応フィルタの係数を時間軸で見
た場合でも常に騒音の発生に間に合わせることのできる
消音装置を提供する。 【構成】 騒音源が発する騒音を検出して騒音信号を出
力する騒音検出器1と、該騒音源の発する騒音を打ち消
す付加音を発する消音用スピーカ2と、これら騒音源の
発する騒音と付加音との合成音を検出してエラー信号を
出力するエラー検出器3と、前記騒音信号を入力とし前
記スピーカの駆動信号を作成する適応フィルタADFi
と、前記騒音信号及びエラー信号に基づいて前記適応フ
ィルタの係数を算出する係数演算部LMSi と、前記騒
音検出器〜係数演算部間及び前記騒音検出器〜係数演算
部間にそれぞれ設けられた同一特性の帯域通過フィルタ
FILi とよりなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は適応フィルタと該適応フ
ィルタの係数を算出する係数演算部を有する適応能動消
音装置に関するものである。
ィルタの係数を算出する係数演算部を有する適応能動消
音装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、騒音は大きな社会問題であ
り、生活空間における騒音を減少させたいという要望が
強かった。これまでは騒音レベルを減少させる方法とし
て内装材や遮音材を室内に装備したり、また騒音源の周
囲を金属やコンクリートなどの遮音材で包囲することな
どが行われてきたが、近年デジタル信号処理の発達によ
り逆位相の音による消音技術(適応消音システム)が利
用されるようになってきた。
り、生活空間における騒音を減少させたいという要望が
強かった。これまでは騒音レベルを減少させる方法とし
て内装材や遮音材を室内に装備したり、また騒音源の周
囲を金属やコンクリートなどの遮音材で包囲することな
どが行われてきたが、近年デジタル信号処理の発達によ
り逆位相の音による消音技術(適応消音システム)が利
用されるようになってきた。
【0003】ところで係る適応消音システムの制御部分
である適応制御部には主として図に示されるFiltered-X
というアルゴリズムが用いられていた。図 において1
01は騒音検出器としてのマイクロフォン、102は消
音用スピーカ、103はエラー検出器としてのマイクロ
フォン、104は前記騒音用マイクロフォン101によ
って検出された騒音信号に基づいて前記消音用スピーカ
102の駆動信号を出力する適応フィルタ(ADF)、
105は前記騒音信号と前記エラー検出用マイクロフォ
ンによって検出された騒音信号とスピーカ102からの
付加音とを合成して得られるエラー信号とを用いて前記
適応フィルタ104の係数を算出する係数演算部(LM
S)、106はスピーカ102から出力したエラー信号
がエラー検出用マイクロフォン103に到達するまでの
伝達特性である。
である適応制御部には主として図に示されるFiltered-X
というアルゴリズムが用いられていた。図 において1
01は騒音検出器としてのマイクロフォン、102は消
音用スピーカ、103はエラー検出器としてのマイクロ
フォン、104は前記騒音用マイクロフォン101によ
って検出された騒音信号に基づいて前記消音用スピーカ
102の駆動信号を出力する適応フィルタ(ADF)、
105は前記騒音信号と前記エラー検出用マイクロフォ
ンによって検出された騒音信号とスピーカ102からの
付加音とを合成して得られるエラー信号とを用いて前記
適応フィルタ104の係数を算出する係数演算部(LM
S)、106はスピーカ102から出力したエラー信号
がエラー検出用マイクロフォン103に到達するまでの
伝達特性である。
【0004】ところで上記の方法は騒音の全周波数帯域
を消音制御帯域としているにもかかわらず、実際は全帯
域の消音をするための時間が非常に多くかかり、且つ全
帯域を効率よく消音できないという問題点があった。
を消音制御帯域としているにもかかわらず、実際は全帯
域の消音をするための時間が非常に多くかかり、且つ全
帯域を効率よく消音できないという問題点があった。
【0005】この種Filtered-Xアルゴリズムの問題点を
改善するための一つの方法として特開平3−28409
8号公報の技術が提案された。この技術のFiltered-Xア
ルゴリズムを基本とした概略構成を図 に示す。同図に
おいて前記図 と同じ構成要素については同一符号を付
してあるが、この図の場合、騒音検出用のマイクロフォ
ン101から適応フィルタ1041あるいは1042に
騒音信号が伝播される前にハイパスフィルタ(HPF)
107あるいはローパスフィルタ(LPF)108を通
過し、このようにしてフィルタ107、108を通過し
た信号x1あるいはx2がそれぞれ適応フィルタ104
1、1042に入力されるようになっている。また10
61、1062は分割された周波数帯域の騒音の伝達特
性、1051、1052は各適応フィルタ1041、1
042に対して設けられた係数演算部である。
改善するための一つの方法として特開平3−28409
8号公報の技術が提案された。この技術のFiltered-Xア
ルゴリズムを基本とした概略構成を図 に示す。同図に
おいて前記図 と同じ構成要素については同一符号を付
してあるが、この図の場合、騒音検出用のマイクロフォ
ン101から適応フィルタ1041あるいは1042に
騒音信号が伝播される前にハイパスフィルタ(HPF)
107あるいはローパスフィルタ(LPF)108を通
過し、このようにしてフィルタ107、108を通過し
た信号x1あるいはx2がそれぞれ適応フィルタ104
1、1042に入力されるようになっている。また10
61、1062は分割された周波数帯域の騒音の伝達特
性、1051、1052は各適応フィルタ1041、1
042に対して設けられた係数演算部である。
【0006】この従来例は全帯域に亙って消音効果を得
られる面では優れている。しかしながら前記伝達特性1
061、1062を求めるためのイニシャライズを各フ
ィルタ1041、1042の特性を変える度にやり直す
必要があるという欠点があった。
られる面では優れている。しかしながら前記伝達特性1
061、1062を求めるためのイニシャライズを各フ
ィルタ1041、1042の特性を変える度にやり直す
必要があるという欠点があった。
【0007】また消音用スピーカ102と騒音検出用マ
イクロフォン101とが近接している場合に、係数演算
部1051、1052で更新された適応フィルタ104
1、1042の係数は、時間軸で見た場合その遅延部分
を短くするように更新する必要があるが、この時前記フ
ィルタ107、108を信号が通過することによって騒
音検出の時点から適応フィルタ1041、1042へ到
達するまでの時間に遅れが生じ、このフィルタ107、
108の遅延特性によっては係数演算部1051、10
52で更新された適応フィルタ1041、1042の係
数が時間軸で見た場合、騒音の発生に間に合わないとい
う問題点があった。
イクロフォン101とが近接している場合に、係数演算
部1051、1052で更新された適応フィルタ104
1、1042の係数は、時間軸で見た場合その遅延部分
を短くするように更新する必要があるが、この時前記フ
ィルタ107、108を信号が通過することによって騒
音検出の時点から適応フィルタ1041、1042へ到
達するまでの時間に遅れが生じ、このフィルタ107、
108の遅延特性によっては係数演算部1051、10
52で更新された適応フィルタ1041、1042の係
数が時間軸で見た場合、騒音の発生に間に合わないとい
う問題点があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の方法
では係数演算部に入る信号を手前でフィルタリングする
ことによる遅れのため、適応フィルタの係数の更新が適
時に行えないという問題点があった。
では係数演算部に入る信号を手前でフィルタリングする
ことによる遅れのため、適応フィルタの係数の更新が適
時に行えないという問題点があった。
【0009】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み、
騒音の周波数のどの帯域においても十分な消音効果を有
したままで適応フィルタの係数を時間軸で見た場合でも
常に騒音の発生に間に合わせることのできる消音装置を
提供することを目的とする。
騒音の周波数のどの帯域においても十分な消音効果を有
したままで適応フィルタの係数を時間軸で見た場合でも
常に騒音の発生に間に合わせることのできる消音装置を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、騒音源が発す
る騒音を検出して騒音信号を出力する騒音検出器と、該
騒音源の発する騒音を打ち消す付加音を発する消音用ス
ピーカと、これら騒音源の発する騒音と付加音との合成
音を検出してエラー信号を出力するエラー検出器と、前
記騒音信号を入力とし前記スピーカの駆動信号を作成す
る適応フィルタと、前記騒音信号及びエラー信号に基づ
いて前記適応フィルタの係数を算出する係数演算部と、
前記騒音検出器〜係数演算部間及び前記騒音検出器〜係
数演算部間にそれぞれ設けられた同一特性の帯域通過フ
ィルタとよりなる。
る騒音を検出して騒音信号を出力する騒音検出器と、該
騒音源の発する騒音を打ち消す付加音を発する消音用ス
ピーカと、これら騒音源の発する騒音と付加音との合成
音を検出してエラー信号を出力するエラー検出器と、前
記騒音信号を入力とし前記スピーカの駆動信号を作成す
る適応フィルタと、前記騒音信号及びエラー信号に基づ
いて前記適応フィルタの係数を算出する係数演算部と、
前記騒音検出器〜係数演算部間及び前記騒音検出器〜係
数演算部間にそれぞれ設けられた同一特性の帯域通過フ
ィルタとよりなる。
【0011】
【作用】それぞれの係数演算部の両側に同一特性の帯域
通過フィルタを設けることによって、係数演算部に入る
信号は各帯域通過フィルタの特性を持った信号となるた
め、係数演算部で更新される適応フィルタの係数はそれ
ぞれの帯域通過フィルタの周波数特性を持った係数であ
り、また適応フィルタにかけられる騒音信号は騒音検出
器からの時間遅れのない信号であるため、適応フィルタ
の係数更新に対して時間遅れもなく、また全帯域に亙る
消音が可能となる。
通過フィルタを設けることによって、係数演算部に入る
信号は各帯域通過フィルタの特性を持った信号となるた
め、係数演算部で更新される適応フィルタの係数はそれ
ぞれの帯域通過フィルタの周波数特性を持った係数であ
り、また適応フィルタにかけられる騒音信号は騒音検出
器からの時間遅れのない信号であるため、適応フィルタ
の係数更新に対して時間遅れもなく、また全帯域に亙る
消音が可能となる。
【0012】
【実施例】以下本発明の適応能動消音装置の1実施例に
ついて図面に沿って詳細に説明する。図1は適応能動消
音装置の構成を示すブロック図であり、1は騒音検出器
としての第1マイクロフォン、2は前記第1マイクロフ
ォンによる騒音を打ち消す付加音を発生する消音用スピ
ーカ、3は前記騒音と付加音との合成音を検出するエラ
ー検出器としての第2マイクロフォン、H2は前記消音
用スピーカ2から出力された付加音信号が第2マイクロ
フォン3に入るまでの伝達特性、H1は畳み込み用フィ
ルタ、ADFi (i=1〜n)は前記第1マイクロフォ
ン1の検出信号に基づいて前記消音用スピーカ2に駆動
信号を供給する適応フィルタ、LMS i (i=1〜n)
は前記各適応フィルタADFi のそれぞれの係数を更新
するための係数演算部、FILi は前記第1マイクロフ
ォン1〜係数演算部LMSi 間及び第2マイクロフォン
3〜係数演算部LMSi 間にそれぞれ同一特性のものを
一対ずつ挿入された帯域通過フィルタである。
ついて図面に沿って詳細に説明する。図1は適応能動消
音装置の構成を示すブロック図であり、1は騒音検出器
としての第1マイクロフォン、2は前記第1マイクロフ
ォンによる騒音を打ち消す付加音を発生する消音用スピ
ーカ、3は前記騒音と付加音との合成音を検出するエラ
ー検出器としての第2マイクロフォン、H2は前記消音
用スピーカ2から出力された付加音信号が第2マイクロ
フォン3に入るまでの伝達特性、H1は畳み込み用フィ
ルタ、ADFi (i=1〜n)は前記第1マイクロフォ
ン1の検出信号に基づいて前記消音用スピーカ2に駆動
信号を供給する適応フィルタ、LMS i (i=1〜n)
は前記各適応フィルタADFi のそれぞれの係数を更新
するための係数演算部、FILi は前記第1マイクロフ
ォン1〜係数演算部LMSi 間及び第2マイクロフォン
3〜係数演算部LMSi 間にそれぞれ同一特性のものを
一対ずつ挿入された帯域通過フィルタである。
【0013】なお、ここでは係数演算部LMSi として
従来周知のLMS(Least Mean Square )アルゴリズム
を用い、帯域通過フィルタFILi として従来周知のロ
ーパスフィルタを用いた。
従来周知のLMS(Least Mean Square )アルゴリズム
を用い、帯域通過フィルタFILi として従来周知のロ
ーパスフィルタを用いた。
【0014】かかる構成において、第1マイクロフォン
1にて検出した騒音信号xに適応フィルタADFi を畳
み込んでスピーカ駆動信号を作り、消音用スピーカ2を
駆動して付加音を出力する。一方前記信号xにフィルタ
H1を畳み込み、さらに帯域通過フィルタFILi を畳
み込んだ信号をzとする。また前記第2マイクロフォン
3からのエラー信号eに帯域フィルタFILi を畳み込
んだ信号をfとする。
1にて検出した騒音信号xに適応フィルタADFi を畳
み込んでスピーカ駆動信号を作り、消音用スピーカ2を
駆動して付加音を出力する。一方前記信号xにフィルタ
H1を畳み込み、さらに帯域通過フィルタFILi を畳
み込んだ信号をzとする。また前記第2マイクロフォン
3からのエラー信号eに帯域フィルタFILi を畳み込
んだ信号をfとする。
【0015】こうして得られた信号z、fを係数演算部
LMSi に入力して適応フィルタADFi の係数更新を
LMSアルゴリズムを用いて行う。また第1マイクロフ
ォン1への消音用スピーカ2からのフィードバック音の
対策として、消音用スピーカ2から出た付加音信号が第
1マイクロフォン1に入るまでの伝達特性H2をキャン
セルさせるように構成した。
LMSi に入力して適応フィルタADFi の係数更新を
LMSアルゴリズムを用いて行う。また第1マイクロフ
ォン1への消音用スピーカ2からのフィードバック音の
対策として、消音用スピーカ2から出た付加音信号が第
1マイクロフォン1に入るまでの伝達特性H2をキャン
セルさせるように構成した。
【0016】本実施例の性能を従来の消音装置と比較す
るため、本実施例を図2に示すようなひとつの適応フィ
ルタADFを持つ仕様とし、比較例として従来技術のと
ころで説明した特開平3−284098号公報の技術を
同様に図3に示すような1個の適応フィルタADFを持
つ仕様として、サンプリング周波数5500Hz、図示
しないA/D、D/A変換器のローパスフィルタのカッ
トオフ周波数を2000Hz、フィルタH1、伝達特性
H2、適応フィルタADFのフィルタタップ数を200
に設定し、帯域通過FILの周波数特性を図4に示すよ
うな特性とし、且つ帯域通過FILの遅延時間を1.9
5msecに設定してそれぞれの消音装置について比較
実験を行った。
るため、本実施例を図2に示すようなひとつの適応フィ
ルタADFを持つ仕様とし、比較例として従来技術のと
ころで説明した特開平3−284098号公報の技術を
同様に図3に示すような1個の適応フィルタADFを持
つ仕様として、サンプリング周波数5500Hz、図示
しないA/D、D/A変換器のローパスフィルタのカッ
トオフ周波数を2000Hz、フィルタH1、伝達特性
H2、適応フィルタADFのフィルタタップ数を200
に設定し、帯域通過FILの周波数特性を図4に示すよ
うな特性とし、且つ帯域通過FILの遅延時間を1.9
5msecに設定してそれぞれの消音装置について比較
実験を行った。
【0017】図5は上記比較実験の結果得られた第1マ
イクロフォン1(101)と消去用スピーカ2(10
2)との距離と消音量との関係を示すものである。この
結果本実施例(図中実線で示す)の場合、第1マイクロ
フォン1と消音用スピーカ2を距離に関係なく比較的大
きな消音効果が得られているのに対し、比較例(図中点
線で示す)では約70cmの距離までは直線的に一定の
勾配もって消音効果が減少しそれより近づくとほとんど
消音効果は変動せず小さいままであることがわかる。こ
の距離70cmは帯域通過フィルタFILの遅延時間
1.95msecを距離に換算した値である66.3c
mにほぼ一致しており、比較例の消音装置の場合は帯域
通過フィルタとして用いるフィルタの遅延特性の影響を
受けたためである。これに対して本実施例では帯域通過
フィルタFILの遅延特性に全く影響されることなく全
周波数帯域の消音が可能になるといえる。
イクロフォン1(101)と消去用スピーカ2(10
2)との距離と消音量との関係を示すものである。この
結果本実施例(図中実線で示す)の場合、第1マイクロ
フォン1と消音用スピーカ2を距離に関係なく比較的大
きな消音効果が得られているのに対し、比較例(図中点
線で示す)では約70cmの距離までは直線的に一定の
勾配もって消音効果が減少しそれより近づくとほとんど
消音効果は変動せず小さいままであることがわかる。こ
の距離70cmは帯域通過フィルタFILの遅延時間
1.95msecを距離に換算した値である66.3c
mにほぼ一致しており、比較例の消音装置の場合は帯域
通過フィルタとして用いるフィルタの遅延特性の影響を
受けたためである。これに対して本実施例では帯域通過
フィルタFILの遅延特性に全く影響されることなく全
周波数帯域の消音が可能になるといえる。
【0018】
【発明の効果】本発明は以上の説明のごとく、帯域通過
フィルタの遅延特性による影響をまったく受けないた
め、騒音検出器と消音用スピーカを近づけても常に適応
フィルタの係数の更新が適時に行え、全周波数帯域に亙
って騒音を消去できる効果がある。
フィルタの遅延特性による影響をまったく受けないた
め、騒音検出器と消音用スピーカを近づけても常に適応
フィルタの係数の更新が適時に行え、全周波数帯域に亙
って騒音を消去できる効果がある。
【図1】本発明の適応能動消音装置の一実施例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図2】実験に用いた図1の装置を簡易化した消音装置
の実施例のブロック図である。
の実施例のブロック図である。
【図3】実験に用いた簡易化された比較例の消音装置の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図4】図2及び図3の帯域通過フィルタの周波数特性
を示す図である。
を示す図である。
【図5】実施例と比較例との消音効果の実験結果を示す
図である。
図である。
【図6】Filtered-Xアルゴリズムの例を示すブロック図
である。
である。
【図7】図1に相当する従来の消音装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
1 騒音検出器 2 消去用スピーカ 3 エラー検出器 ADFi 適応フィルタ LMSi 係数演算部 FILi 帯域通過フィルタ
Claims (1)
- 【請求項1】 騒音源が発する騒音を検出して騒音信号
を出力する騒音検出器と、該騒音源の発する騒音を打ち
消す付加音を発する消音用スピーカと、これら騒音源の
発する騒音と付加音との合成音を検出してエラー信号を
出力するエラー検出器と、前記騒音信号を入力とし前記
スピーカの駆動信号を作成する適応フィルタと、前記騒
音信号及びエラー信号に基づいて前記適応フィルタの係
数を算出する係数演算部と、前記騒音検出器〜係数演算
部間及び前記騒音検出器〜係数演算部間にそれぞれ設け
られた同一特性の帯域通過フィルタとよりなる適応能動
消音装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4281588A JPH06130968A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 適応能動消音装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4281588A JPH06130968A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 適応能動消音装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06130968A true JPH06130968A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17641247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4281588A Pending JPH06130968A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | 適応能動消音装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06130968A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0777995A (ja) * | 1993-04-27 | 1995-03-20 | Hughes Aircraft Co | 能動型ノイズ消去装置 |
| JPH07334170A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Daidan Kk | 能動騒音制御システムのスピーカ装置 |
| JPH07334167A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Daidan Kk | 能動騒音制御システムのセンサ装置 |
| JP2010097018A (ja) * | 2008-10-17 | 2010-04-30 | Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd | 適応制御システム |
| US9392380B2 (en) | 2014-07-07 | 2016-07-12 | Rion Co., Ltd. | Hearing aid and feedback canceller |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP4281588A patent/JPH06130968A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0777995A (ja) * | 1993-04-27 | 1995-03-20 | Hughes Aircraft Co | 能動型ノイズ消去装置 |
| JPH07334170A (ja) * | 1994-06-07 | 1995-12-22 | Daidan Kk | 能動騒音制御システムのスピーカ装置 |
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