JPH06138886A - 騒音キャンセル方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １サンプリング毎の騒音キャンセル処理の演
算量を減少する。 【構成】 騒音キャンセルコントローラ３４は、次数の
大きい高次調波（４次高調波）成分につてはサンプリン
グ周期Ｔ毎に適応信号処理を完了し、これによりサンプ
リング周期毎に新たな係数に応じた適応フィルタ出力Ｎ
_CD4を騒音キャンセル信号として出力し、次数の小さい
高次調波（２次高調波）成分については、ｎ・Ｔ（ｎは
２以上の整数）毎に適応信号処理が完了するように処理
を時間的に分散し、ｎ・Ｔ毎に新たな係数に応じた適応
フィルタ出力Ｎ_CD2を騒音キャンセル信号として出力す
る。このようにすれば、次数の小さい高次調波成分につ
いては、サンプリング周期毎に略１／ｎの処理を行えば
良いため、タップ数を減らさないでＤＳＰの演算量を相
当量減少でき、又、１台のＤＳＰであっても高精度の信
号処理用参照信号や騒音キャンセル信号を発生すること
ができる。

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方式に係
わり、特に騒音キャンセルコントローラを構成するデジ
タル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）の負担を軽減で
きる騒音キャンセル方式に関する。

【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ｘ_a1n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、車室内に発生する周期性ノイズはエンジ
ン回転数の２次高調波が支配的であり、回転数が６００
ｒｐｍ（１０ｒｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの
周波数は２０Ｈｚ、回転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒ
ｐｓ）の時、車室内に発生するノイズの周波数は２００
Ｈｚである。参照信号発生部１３は、２次高調波の正弦
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ｘ_a1n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、これに
よりエンジン回転数Ｒに応じて発生する周期性ノイズの
周波数を有する参照信号が出力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ｘ_a1n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Ｓn₁と
キャンセル音Ｓc₁の合成音信号をエラ−信号ｅ_1n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ｙ_a1n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、参
照信号ｘ_a1nにスピーカから騒音キャンセル点までのキ
ャンセル音伝搬系の伝搬特性（伝達関数）を畳み込んで
信号処理用参照信号を作成するフィルタ１４ｃを有して
いる。１５は適応フィルタ出力（騒音キャンセル信号ｙ
_a1n）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、１６は騒音キャンセル信号を増幅するパワ
−アンプ、１７は騒音キャンセル音Ｓc₁を放射するキャ
ンセルスピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配置され、
騒音Ｓn₁とキャンセル音Ｓc₁の合成音を検出し、合成音
信号をエラ−信号ｅ_1nとして出力するエラ−マイク、１
９はエラー信号ｅ_1nを増幅するアンプ、２０は周期性ノ
イズの帯域外の騒音信号を除去するローパスフィルタ、
２０′はローパスフィルタ出力をデジタルに変換するＡ
Ｄコンバータである。

【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ｅ_1nとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号Ｒ₁₁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Ｌ
ＭＳ(Least Mean Square)適応アルゴリズムに従って、
エラ−マイク１８から入力されたエラ−信号ｅ_1n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ｘ_a1nにデジタルフィルタ処
理を施して騒音キャンセル信号ｙ_a1nを出力する。尚、
参照信号ｘ_a1nは、消去したい騒音Ｓn₁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ｘ_a1n（図
５(a)参照）を発生し、騒音キャンセルコントローラ１
４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）Ｓn₁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ｘ_a1nと位相が逆の騒音キャンセル信号
ｙ_a1n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Ｓc₁を出力する。しかし、騒音Ｓn₁の
レベルと位相がずれているため、キャンセル音Ｓc₁によ
り騒音はキャンセルされず、エラ−信号ｅ_1n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ｅ
_1n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Ｓc₁の位相を騒音Ｓn₁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ＤＳＰ（デジタル・シ
グナル・プロセッサ）構成の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２４
₁〜２４₁′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。尚、ＤＡコンバ−
タ、ＡＤコンバータ等は省略している。

【０００８】騒音キャンセルコントローラ２１はＤＳＰ
で構成され、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）２１ａと、フィルタードＸ信号（信
号処理用参照信号）作成用のフィルタ２１ｂと、適応信
号処理部２１ｃとに分けられる。適応フィルタ２１ａは
参照信号発生部（図示せず）から入力された参照信号ｘ
_a1n〜ｘ_aKnに所定のフィルタリング処理を施して騒音キ
ャンセル信号ｙ_a1n〜ｙ_aMnを発生し、該騒音キャンセル
信号を各スピーカに入力する。フィルタードＸ信号作成
用フィルタ２１ｂは参照信号ｘ_a1n〜ｘ_aKnに二次音伝搬
系２３の伝達関数マトリックスの各要素（伝搬要素）を
畳み込んで信号処理用参照信号ｒ_111n〜ｒ_LMKnを出力す
る。適応信号処理部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。

【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モデル化さ
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モデ
ル化される。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モデル化される。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ｃ ₀，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Ａ
Ｄより成るデジタルフィルタでモデル化される。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信号作成用フィ
ルタ２１ｂ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の係数を更新
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Ｘ ＬＭＳ(ＭＥＦＸ ＬＭＳ)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Ｘ ＬＭＳ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
各観測点におけるエラー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
１０参照）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
伝搬要素の特性を畳み込んで（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_{1 M}〜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。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
以下に示す係数更新式の演算を行って係数ａ₀，ａ₁，ａ
₂を決定する。

【００１８】

【数３】

【００１９】(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は適応
フィルタの係数を更新するステップを決める１以下の定
数（ステップサイズパラメータ）であり、騒音キャンセ
ルシステムに応じて適当な値に設定される。尚、ステッ
プサイズパラメータμの値は大きい程適応フィルタの係
数が最適値に近づく速度が早くなり追従性が良くなる
が、近づいてからオーバシュートが発生して安定性が低
下する。又、ステップサイズパラメータμの値は小さい
程最適係数値に近づく速度が遅くなり追従性が悪くなる
が、最適値に近づいてからのオーバシュートが小さく安
定性が良好となる。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音信号であり、Ｒ_ij，ｅ_nはそれ
ぞれ以下のように表現される。 Ｒ_ij＝（ｒ_1ijn，ｒ_2ijn，・・・ｒ_Lijn） Ｒ_ij(n) ＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn(n) Ｒ_ij(n-1)＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn(n-1) Ｒ_ij(n-2)＝（Ｃ_1i，Ｃ_2i，Ｃ_3i，・・・，Ｃ_Li）ｘ_ajn(n-2)

【００２０】

【数４】

【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＝１、スピーカ数Ｍ＝
２、観測点数（マイク数）Ｌ＝２の場合の具体的な騒音
キャンセル装置の構成図であり、例えば、自動車の前の
２つの座席（運転席と助手席）におけるエンジン音をキ
ャンセルするために用いられるものである。２１ａは２
つのＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，Ａ_21nで構成され
た適応フィルタ、２１ｂは二次音伝搬系の伝達関数マト
リックス（Ｃ）の各伝搬要素Ｃ₁₁，Ｃ₂₁，Ｃ₁₂，Ｃ₂₂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-2は適応信号処理部（ＭＥＦＸ
ＬＭＳアルゴリズム）、ＳＰ ₁，ＳＰ₂は各座席の下方に
設けたスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂は各観測点（搭乗者の耳
元近傍）に設置されたマイクである。各適応信号処理
部、適応フィルタ、フィルタードＸ信号作成用フィルタ
の演算は１つのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッ
サ）により実行される。

【００２３】図１３は騒音源数Ｋ＝１、スピーカ数Ｍ＝
４、観測点数（マイク数）Ｌ＝４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、自動車の前後左
右４座席におけるエンジン音をキャンセルするものであ
る。２１ａは４つのＦＩＲ型デジタルフィルタＡ_11n，
Ａ_21n，Ａ_12n，Ａ_22nで構成された適応フィルタ、２１
ｂは二次音伝搬系の伝達関数マトリックス（Ｃ）の各伝
搬要素Ｃ₁₁〜Ｃ₄₁，Ｃ₁₂〜Ｃ₄₂，Ｃ₁₃〜Ｃ₄₃，Ｃ₁₄〜Ｃ
₄₄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
Ｘ ＬＭＳアルゴリズム）、ＳＰ₁，ＳＰ₂，ＳＰ₃，Ｓ
Ｐ₄はスピーカ、ＭＣ₁，ＭＣ₂，ＭＣ₃，ＭＣ₄は観測点
に設置されたマイクである。各適応信号処理部、適応フ
ィルタ、フィルタードＸ信号作成用フィルタの演算は１
つのＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）により
実行される。

【００２４】ところで、エンジン音にはエンジン回転数
の高次調波成分が含まれ、前述のように４気筒エンジン
の場合には、２次高調波の騒音レベルが最も大きく支配
的である。図１４はエンジン音に含まれる高次調波成分
の説明図であり、二次高調波成分が最も大きく、４次、
６次・・・と次数が高くなるにつれて騒音レベルが小さ
くなる。尚、車種によっては奇数次高調波成分も発生す
る。

【００２５】このため、支配的な２次高調波成分と同時
に４次または６次高調波成分をキャンセルすることも行
われている。図１５は２次及び４次高調波成分を同時に
キャンセルする騒音キャンセルシステムの構成図であ
り、図４と同一部分には同一符号を付している。図４と
異なる部分は、 キャンセルしたい高次調波成分毎に２次高調波用の騒
音キャンセル処理部１４′と４次高調波用の騒音キャン
セル処理部１４″とを備えたＤＳＰ構成の騒音キャンセ
ルコントローラ１４が設けられている点、 参照信号発生部１３よりエンジン回転数の２次、４次
高調波の参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4を発生して、それぞれ対応
する高次調波の騒音キャンセル処理部１４′，１４″に
入力する点、 加算器１４ｄを設け、各騒音キャンセルコントローラ
出力Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算して騒音キャンセル信号Ｎ_CDと
して出力する点、 エラーマイク１８により検出された合成音信号（エラ
ー信号）Ｅrを各騒音キャンセル処理部１４′、１４″
にフィードバックしている点である。

【００２６】各高次調波の騒音キャンセル処理部１
４′、１４″は、それぞれ参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4と合成音
信号Ｅrとステップサイズパラメータμを用いて(1)式の
係数更新式により前述の適応信号処理を行い、それぞれ
の適応フィルタ(図示せず)の係数を決定し、参照信号Ｓ
_N2，Ｓ_N4を該適応フィルタに入力して騒音キャンセル信
号Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を出力する。加算器１４ｄは各騒音キャ
ンセル処理部の出力Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算して騒音キャン
セル信号Ｎ_CDとしてＤＡコンバータ１５に入力し、ＤＡ
コンバータ１５はアナログの騒音キャンセル信号に変換
してスピーカに入力して騒音キャンセル音を出力する。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、複数の高調
波成分を除去する場合には、サンプリング周波数は次数
の高い高調波成分に合わせて決定され、図１５の例では
サンプリング周波数は４次高調波成分により決定され
る。そして、図１６に示すようにサンプリングパルスＳ
Ｐが発生する毎に、各騒音キャンセル処理部１４′、１
４″はそれぞれ参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4を取り込むと共にエ
ラー信号Ｅrを取り込んで適応信号処理を行い、騒音キ
ャンセル信号Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を出力する。すなわち、従来
はサンプリングパルスＳＰが発生する毎にＤＳＰは、
２次高調波成分をキャンセルするための騒音キャンセル
処理を全て行って騒音キャンセル信号Ｎ_CD2を出力する
と共に、４次高調波成分をキャンセルするための騒音
キャンセル処理を同様に全て行って騒音キャンセル信号
Ｎ_CD4を出力する。

【００２８】しかし、かかる従来方式ではＤＳＰの演算
量が非常に多くなるため、各高調波成分ごとにＤＳＰを
設ける構成にしたり、あるいは、フィルタードＸ信号作
成用フィルタのタップ数や適応フィルタのタップ数を減
らして対応している。しかし、前者の方法ではコスト高
となると共に騒音キャンセルコントローラの構成が複雑
になり、又、後者の方法では高精度の信号処理用参照信
号や騒音キャンセル信号を発生できない問題がある。以
上から、本発明の目的は、１サンプリング毎のＤＳＰの
演算量を相当量減少でき、又、１台のＤＳＰであっても
高精度の信号処理用参照信号や騒音キャンセル信号を発
生できる騒音キャンセル方式を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、次数の大きい高次調波成分についてはサンプリング
周期Ｔ毎に適応信号処理を完了させ、次数の小さい高次
調波成分については、適応信号処理を分散してｎ・Ｔ毎
に完了させることにより達成される。

【００３０】

【作用】ＤＳＰ構成の騒音キャンセルコントローラは、
次数の大きい高次調波成分についてはサンプリング周期
Ｔ毎に適応信号処理を完了させ、これによりサンプリン
グ周期毎に新たな係数に応じた適応フィルタ出力を騒音
キャンセル信号として出力し、次数の小さい高次調波成
分については、ｎ・Ｔ（ｎは２以上の整数）毎に適応信
号処理が完了するように処理を時間的に分散し、ｎ・Ｔ
毎に新たな係数に応じた適応フィルタ出力を騒音キャン
セル信号として出力する。このようにすれば、次数の小
さい高次調波成分については、サンプリング周期毎に略
１／ｎの処理を行えば良いため、タップ数を減らさない
でＤＳＰの演算量を相当量減少でき、又、１台のＤＳＰ
であっても高精度の信号処理用参照信号や騒音キャンセ
ル信号を発生することができる。

【００３１】

【実施例】図１はエンジン回転数の高次調波成分のうち
２次高調波成分と４次高調波成分をキャンセルする場合
の本発明の実施例構成図である。全体の構成 図中、３１は騒音源であるエンジン、３２はエンジン回
転数Ｒを検出する回転数センサ、３３はエンジン回転数
Ｒに応じた２次高調波及び４次高調波の正弦波信号
Ｓ_N2，Ｓ_N4を参照信号として出力する参照信号発生部で
ある。３４は車室内の騒音キャンセル位置（観測点）に
おけるエンジン音をキャンセルするための適応信号処理
を行うＤＳＰ構成の騒音キャンセルコントローラであ
り、２次高調波成分キャンセル用の騒音キャンセル処理
部３４ａと、４次高調波成分キャンセル用の騒音キャン
セル処理部３４ｂと、サンプリングパルス発生部３４ｃ
と、各騒音キャンセル処理部出力Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算し
て騒音キャンセル信号Ｎ_CDとして出力する加算器３４ｄ
を有している。

【００３２】３５は加算器３４ｄ出力（騒音キャンセル
信号Ｎ_CD）をアナログの騒音キャンセル信号Ｎ_CAに変換
するＤＡコンバータ、３６は騒音キャンセル信号を増幅
するパワ−アンプ、３７は騒音キャンセル音Ｓc₁を放射
するキャンセルスピ−カ、３８は騒音キャンセル点に配
置され、騒音Ｓn₁とキャンセル音Ｓc₁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、３９はエラー信号Ｅrを増幅するマイクアン
プ、４０はキャンセルすべき高調波ノイズの帯域外の信
号を除去するローパスフィルタ、４１はローパスフィル
タ出力をデジタルデータに変換してＤＳＰ構成の騒音キ
ャンセルコントローラ３４に入力するＡＤコンバータで
ある。

【００３３】騒音キャンセル処理部 騒音キャンセル処理部３４ａ，３４ｂは共に図２に示す
ように適応信号処理部ＡＤＰと適応フィルタＡＤＦとフ
ィルタードＸ信号作成用フィルタＦＬＴで構成されてい
る。騒音キャンセル処理部３４ａのフィルタードＸ信号
作成用フィルタＦＬＴは２次高調波の参照信号Ｓ_N2にキ
ャンセル音伝搬系の全ての伝搬特性（伝達関数）を畳み
込んでフィルタードＸ信号（信号処理用の参照信号）Ｓ
_N′を作成し、適応信号処理部ＡＤＰはこのフィルター
ドＸ信号と観測点における合成音信号（エラー信号）Ｅ
rとに基づいて(1)式の適応信号処理を実行して適応フィ
ルタの係数を決定し、適応フィルタＡＤＦは２次高調波
の参照信号Ｓ_N2を入力されて２次高調波成分をキャンセ
ルするための騒音キャンセル信号Ｎ_CD2を発生する。

【００３４】騒音キャンセル処理部３４ｂのフィルター
ドＸ信号作成用フィルタＦＬＴは４次高調波の参照信号
Ｓ_N4にキャンセル音伝搬系の全ての伝搬特性（伝達関
数）を畳み込んでフィルタードＸ信号（信号処理用の参
照信号）Ｓ_N′を作成し、適応信号処理部ＡＤＰはこの
フィルタードＸ信号と観測点における合成音信号（エラ
ー信号）Ｅrとに基づいて適応信号処理を実行して適応
フィルタの係数を決定し、適応フィルタＡＤＦは４次高
調波の参照信号Ｓ_N4を入力されて４次高調波成分をキャ
ンセルするための騒音キャンセル信号Ｎ_CD4を発生す
る。

【００３５】サンプリングパルス発生部 サンプリングパルス発生部３４ｃは、４次高調波成分キ
ャンセル処理用のサンプリングパルスＳＰ₄と、２次高
調波成分キャンセル処理用の２つのサンプリングパルス
ＳＰ₂，ＳＰ₂′を発生する。図３に示すようにサンプリ
ングパルスＳＰ ₂，ＳＰ₂′は互いに位相が１８０⁰ずれ
ており、その周波数はサンプリングパルスＳＰ₄の周波
数の１／２になっている。サンプリングパルスＳＰ₄の
周波数は、サンプリング周期Ｔで騒音キャンセル信号Ｎ
_CD4を出力した時、４次高調波成分を追従性良くキャン
セルできるように、かつ、２・Ｔ周期で騒音キャンセル
信号Ｎ_CD2を出力した時、２次高調波成分を追従性良く
キャンセルできるように決定されている。

【００３６】すなわち、騒音キャンセル処理部３４ｂは
図３に示すようにサンプリングパルスＳＰ₄が発生する
毎に、４次高調波の参照信号Ｓ_N4とエラー信号Ｅrを取
り込み、４次高調波成分をキャンセルするための全ての
騒音キャンセル処理プログラムを実行して騒音キャンセ
ル信号Ｎ_CD4を出力する。又、騒音キャンセル処理部３
４ａは図３に示すようにサンプリングパルスＳＰ₂が発
生すると２次高調波成分をキャンセルするための騒音キ
ャンセル処理プログラムの前半部を実行し、サンプリン
グパルスＳＰ₂′が発生すると２次高調波成分をキャン
セルするための騒音キャンセル処理プログラムの後半部
を実行し、２・Ｔ毎に新たな適応フィルタ係数に基づい
た騒音キャンセル信号Ｎ_CD2を出力する。尚、前半部の
処理としてフィルタードＸ信号作成処理と前回のフィル
タ係数のまま適応フィルタによるフィルタリング処理を
行って騒音キャンセル信号を発生し、後半部の処理とし
て、前半プログラムで生成したフィルタードＸを用いて
(1)式による適応フィルタの係数演算処理と適応フィル
タによるフィルタリング処理を行って騒音キャンセル信
号を発生する。

【００３７】全体の動作 エンジン３１が回転すると、その回転数Ｒは回転数セン
サ３２により検出され、参照信号発生部３３はエンジン
回転数Ｒに応じた２次高調波及び４次高調波の参照信号
Ｓ_N2，Ｓ_N4を発生し、騒音キャンセルコントローラ３４
に入力する。この時、エンジン３１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。騒音キャンセル処理部
３４ａ，３４ｂはサンプリングパルスＳＰ₂，ＳＰ₄に同
期して２次高調波及び４次高調波の参照信号Ｓ_N2，Ｓ_N4
を取り込む。騒音キャンセル処理部３４ｂは参照信号Ｓ
_N4にキャンセル音伝搬系の伝搬特性を畳み込んでＬＭＳ
適応信号処理に用いるフィルタードＸ信号を生成し、つ
いで、騒音キャンセル点におけるエラー信号とフィルタ
ードＸ信号を用いて(1)式によりＬＭＳ適応信号処理を
行い、しかる後、適応信号処理により決定された係数に
従って参照信号Ｓ_N4に適応フィルタ処理を施して騒音キ
ャンセル信号Ｎ_CD4を出力する。又、騒音キャンセル処
理部３４ａは参照信号Ｓ_N2にキャンセル音伝搬系の伝搬
特性を畳み込んでＬＭＳ適応信号処理に用いるフィルタ
ードＸ信号を生成すると共に、前回までに決定されてい
る係数に従って参照信号Ｓ_N2に適応フィルタ処理を施し
て騒音キャンセル信号Ｎ_CD2を出力する（騒音キャンセ
ル処理プログラムの前半部）。

【００３８】加算器３４ｄは各騒音キャンセル処理部３
４ａ，３４ｂから出力される騒音キャンセル信号
Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算して騒音キャンセル信号Ｎ_CDとして
ＤＡコンバータ３５に入力する。ＤＡコンバータ３５は
騒音キャンセル信号Ｎ_CDをＤＡ変換してパワーアンプ３
６を介してスピーカ３７に入力する。これにより、スピ
ーカ３７から騒音キャンセル音が出力され、二次音伝搬
系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。ついで、サンプリングパルスＳＰ
₂′，ＳＰ₄が発生すると、騒音キャンセル処理部３４ｂ
はサンプリングパルスＳＰ₄に同期して４次高調波の参
照信号Ｓ_N4を取り込み、前述の処理を行って騒音キャン
セル信号Ｎ_CD4を出力する。

【００３９】一方、騒音キャンセル処理部３４ａは前半
処理で得られているフィルタードＸ信号とエラー信号を
用いて(1)式によりＬＭＳ適応信号処理を行い、しかる
後、この適応信号処理により決定された係数に従って参
照信号Ｓ_N2に適応フィルタ処理を施して騒音キャンセル
信号Ｎ_CD2を出力する（騒音キャンセル処理プログラム
の後半部）。加算器３４ｄは各騒音キャンセル処理部３
４ａ，３４ｂから出力される騒音キャンセル信号
Ｎ_CD2，Ｎ_CD4を加算して騒音キャンセル信号Ｎ_CDとして
ＤＡコンバータ３５に入力する。ＤＡコンバータ３５は
騒音キャンセル信号Ｎ_CDをＤＡ変換してパワーアンプ３
６を介してスピーカ３７に入力する。これにより、スピ
ーカ３７から騒音キャンセル音が出力され、二次音伝搬
系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。

【００４０】以上のように、ＤＳＰ構成の騒音キャンセ
ルコントローラは、次数の大きい高次調波成分につては
サンプリング周期Ｔ毎に適応信号処理を完了し、次数の
小さい高次調波成分については、ｎ・Ｔ（ｎは２以上の
整数、設例ではｎ＝２）毎に適応信号処理が完了するよ
うに処理を分散する。このため、次数の小さい高次調波
成分については、サンプリング周期毎に略１／ｎの処理
を行えば良く、１サンプリング毎のＤＳＰの演算量を相
当量減少できる。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。

【００４１】

【発明の効果】以上本発明によれば、次数の大きい高次
調波成分についてはサンプリング周期Ｔ毎に適応信号処
理を完了させ、次数の小さい高次調波成分については、
適応信号処理を分散してｎ・Ｔ毎に完了させるように構
成したから、次数の小さい高次調波成分については、サ
ンプリング周期毎に略１／ｎの処理を行えば良いため、
タップ数を減らさないでＤＳＰの演算量を相当量減少で
き、又、１台のＤＳＰであっても高精度の信号処理用参
照信号や騒音キャンセル信号を発生することができる。

【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】各騒音キャンセル処理部の構成図である。

【図３】本発明の動作説明用のタイムチャートである。

【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】騒音源が１個、スピーカ、マイクが２個存在
する場合の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１３】騒音源が１個、、スピーカ、マイクが４個存
在する場合の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１４】エンジン音に含まれる高次調波成分の説明図
である。

【図１５】エンジン音に含まれる各高次調波成分をキャ
ンセルする従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図１６】従来の動作説明用のタイムチャートである。

【符号の説明】

３３・・参照信号発生部 ３４・・騒音キャンセルコントローラ ３４ａ・・２次高調波成分キャンセル用の騒音キャンセ
ル処理部 ３４ｂ・・４次高調波成分キャンセル用の騒音キャンセ
ル処理部 ３４ｃ・・サンプリングパルス発生部

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音キャンセル点におけるエンジン音を
   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、エンジンから発
   生するエンジン音に応じた参照信号を発生する参照信号
   発生部と、騒音キャンセル点における合成音信号と参照
   信号を入力され、これら信号を用いて騒音キャンセル点
   におけるエンジン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、該騒音キャン
   セル信号を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の騒音キャ
   ンセル方式において、 エンジン回転数の高次調波成分のうち少なくとも２つの
   高次調波成分をキャンセルする場合、騒音キャンセルコ
   ントローラは次数の大きい高次調波成分についてはサン
   プリング周期Ｔ毎に適応信号処理を完了し、次数の小さ
   い高次調波成分については、ｎ・Ｔ（ｎは２以上の整
   数）毎に適応信号処理を完了するように処理をサンプリ
   ング周期毎に分散して行うことを特徴とする騒音キャン
   セル方式。