JPH06149270A - 騒音制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は騒音をキャンセルし、キャンセル後
の騒音の残留音の周波数を制御して音色を調整すること
を目的とする。 【構成】 キャンセル音を形成する適応型フィルタ５を
有する騒音制御装置に、適応型フィルタ５の入力段に直
列に接続された複数のイコライザ３１と、騒音をキャン
セルした残留音を周波数分析する残留音周波数特性分析
部３２と、騒音の基本周波数を直接的に検知する周波数
検知部１０と、基本周波数に基づきその高調波周波数を
形成し、残留音周波数特性分析部３２のバンドパスフィ
ルタの中心周波数を決定するバンドパスフィルタ制御部
１１と、予め残留音を調整すべき周波数特性を記憶し、
前記残留音の周波数特性と比較し、これらが一致するよ
うに複数のイコライザ３１の中心周波数、Ｑ₁ ゲインを
制御するイコライザ制御部１８とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は騒音と逆相等音圧のキャ
ンセル音をスピーカから出力することにより騒音をキャ
ンセルする騒音制御装置に関し、特に本発明ではキャン
セル後の騒音の残留音の周波数特性を制御して音色を調
整することに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来このような分野の技術として、内燃
機関等から発生する騒音を低減するためにマフラ等の受
動的なキャンセル音装置が使用されてきたが、サイズ、
キャンセル音特性等の観点から改善がなされていた。こ
れに対し、音源から発生された騒音と逆位相・等音圧の
補償音をスピーカから出力し、騒音を相殺する能動型の
騒音制御装置が提案されている。ところで、この能動型
の騒音制御装置自体の周波数特性あるいは安定性等が十
分でなく実用化が遅れていた。しかし、近年ディジタル
回路を使用した信号処理技術が発展し取り扱う周波数範
囲も拡大した結果、実用的な騒音制御装置が多数提案さ
れている。このような分野の技術として、特開昭６３−
３１１３９６号公報に記載されるものがある。これに記
載されるものは、ダクト上流に設置した騒音源用のマイ
クロフォンで騒音を検出し信号処理回路により騒音と逆
位相・等音圧の信号をダクト下流に設置したスピーカか
ら出力し、キャンセルされた結果をキャンセル用のマイ
クロフォンで検出してフィードバックするフィードバッ
ク系と、フィードフォワード系と組み合わせた、いわゆ
る２マイクロフォン・１スピーカ型の能動型騒音制御装
置である。

【０００３】ところで、この騒音制御装置には、ディジ
タル回路を使用した信号処理技術としてＤＳＰ（Digita
l Signal Processor) が使用され、該ＤＳＰには適応型
フィルタ（Adaptive Filfer)が設けられており、この適
応型フィルタにより騒音をキャンセルための補償音が形
成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
騒音制御装置では騒音を完全にキャンセルできず、残留
音が存在し、この残留音の低減が図れないという問題が
ある。これはキャンセルによる騒音の残留音は特有の周
波数特性を持っており、前記適応型フィルタ単独では騒
音のキャンセルに限界があるからである。

【０００５】したがって、本発明は上記問題点に鑑み残
留音の周波数特性を考量して騒音を低減できかつ残留音
の周波数を制御して騒音の音色を調整できる騒音制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、騒音源の騒音に対するキャンセル音を形
成する適応型フィルタを有する騒音制御装置に、複数の
イコライザ、残留音周波数特性分析部、周波数検知部、
バンドパスフィルタ制御部及びイコライザ制御部を設け
る。

【０００７】前記複数のイコライザは前記適応型フィル
タの入力段に直列に接続されるようにしてある。前記残
留音周波数特性分析部は前記イコライザに対応して複数
のバンドパスフィルタ及びこれに接続するレベル検知部
を設け前記騒音をキャンセルした残留音を周波数分析す
るようにしてある。

【０００８】前記周波数検知部は前記騒音源の騒音の基
本周波数を直接的に検知するようにしてある。前記バン
ドパスフィルタ制御部は前記基本周波数に基づきその高
調波周波数を形成し、前記バンドパスフィルタの中心周
波数を決定するようにしてある。前記イコライザ制御部
は予め残留音を調整すべき周波数特性を記憶し、これを
前記残留音周波数特性分析部の周波数特性と比較し、こ
れらが一致するように前記複数のイコライザの中心周波
数、ゲインを制御するようにしてある。

【０００９】さらに前記高速フーリェ変換部は前記騒音
をキャンセルした残留音を周波数分析するようにしても
よい。

【００１０】

【作用】本発明の騒音制御装置によれば、前記複数のイ
コライザが前記適応型フィルタの入力段に直列に接続さ
れることにより適応型フィルタでは入力信号に応じて騒
音の周波数特性が制御されるから騒音を低減できかつ残
留音の音色を調整できるようになる。前記騒音をキャン
セルした残留音が周波数分析され、前記騒音源の騒音の
基本周波数が直接的に検知され、前記基本周波数に基づ
きその高調波周波数が形成され、この高調波周波数によ
り前記周波数分析が制御され、予め残留音を調整すべき
周波数特性を記憶し、前記周波数特性と比較し、これら
が一致するように前記複数のイコライザの中心周波数、
ゲインが制御されることにより、前記複数のイコライザ
の騒音の低減、その残留音の音色制御を可能にする。

【００１１】さらに前記高速フーリェ変換部は前記騒音
をキャンセルした残留音を周波数分析することにより、
前述のように騒音源から直接基本周波数を検知する必要
がなくなり構成が簡単化する。

【００１２】

【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。図１は本発明の第１の実施例に係る騒音制御
装置を示す図である。本図に示す騒音制御装置は、騒音
源である車両のエンジン等の騒音源１００の排気管を介
して結合して騒音レベルを低減する第１のマフラ１０１
にさらに直列に結合する第２のマフラ１０２で騒音をキ
ャンセルさせるスピーカ５０と、該スピーカ５０を駆動
する電力増幅器５１と、該電力増幅器５１に接続され後
述するディジタル信号処理装置３０からの騒音補償信号
であるディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器(Digital To Analog Converter) ５２と、前記マ
フラ１０２での騒音が前記スピーカ５０によりキャンセ
ルされた残留音を捕捉するマイクロフォン６０と、該マ
イクロフォン６０で捕捉された信号を増幅する増幅器６
１と、該増幅器６１で増幅されたアナログ信号をディジ
タル信号に変換し前記ディジタル信号処理装置３０で前
記スピーカ５０での再生音を形成させるためのＡ／Ｄ変
換器(Analog To Digital Converter) ６２とを具備す
る。

【００１３】前記ディジタル信号処理装置３０は、ＤＳ
Ｐ(Digital Signal Processor)で構成され、その一方に
Ａ／Ｄ変換器６２からの信号を入力する加算部１と、該
加算部１の出力に接続されかつ互いに直列接続される複
数段のイコライザ３１、例えば、イコライザ２、３及び
４を具備する。該イコライザの数を３にするのは説明の
簡単化のためであり、これに限られない。

【００１４】図２は図１のイコライザの一例の構成を示
す図である。本図に示すように、イコライザは二次のデ
ィジタルフィルタで形成され、特定の中心周波数に対し
て一定の範囲の利得が調整される。このようなイコライ
ザを構成する乗算係数の値を変更することにより中心周
波数、利得を可変することができる。このようなイコラ
イザを複数直列に接続し上記例では三段にして周波数特
性が調整できる。

【００１５】次に前記ディジタル信号処理装置３０はイ
コライザ４に接続される適応型フィルタ５を具備し、該
適応型フィルタ５は騒音をキャンセルするための補償信
号を形成する。該適応型フィルタ５の入力信号は前記イ
コライザ２、３及び４により調整される。図３は図１の
適応型フィルタの構成を示す図である。本図に示す適応
型フィルタ５は非巡回のＦＩＲ(Finite Impulse Respon
se) 型のディジタルフィルタであり、周期的騒音に関す
るキャンセルを行うために乗算器の乗算係数を可変にす
るようにしてある。

【００１６】前記適応型フィルタ５にはフィルタ係数更
新部６が設けられる。該フィルタ係数更新部６は前記マ
イクロフォン６０で検出された残留音の信号を、増幅器
６１、Ａ／Ｄ変換器６２を介して、誤差信号として該誤
差信号が最小になるように前記適応型フィルタ５のフィ
ルタ係数を設定する。次に前記適応型フィルタ５には伝
達特性模擬部７及び８が設けられる。該伝達特性模擬部
７は適応型フィルタ５の出力信号を入力しその出力は前
記加算部１の他方の入力に接続され該加算信号により適
応型フィルタ５への入力信号である騒音再現信号を形成
する。該伝達特性模擬部８は適応型フィルタ５の入力信
号を入力しその出力を前記フィルタ係数更新部６に出力
しフィルタ係数の更新時期を調整する。伝達特性模擬部
７及び８は、適応型フィルタ５からマフラ、マイクロフ
ォン６０までの伝達特性をHdとし、マイクロフォン６
０、増幅器６１、Ａ／Ｄ変換器６２、係数更新部６まで
の伝達特性をHmとして以下の伝達特性Hd1 を形成する。

【００１７】Hd1 ＝Hd・Hm …（１） 次にディジタル信号処理装置３０は周波数検知部１０を
設ける。該周波数検知部１０は騒音源１００であるエン
ジンの回転数を検出しこの回転数からエンジンの回転周
波数を求める。該周波数検知部１０の後段には後述する
残留音周波数特性分析部３２によって分析される周波数
を制御するバンドパスフィルタ制御部１１が設けられ
る。該ハンドパスフィルタ制御部１１は前記周波数検知
部１０の回転周波数を基本周波数としてこの高調波周波
数を形成する。

【００１８】次に前記残留音周波数特性分析部３２には
前記Ａ／Ｄ変換器６２の出力信号を分岐し入力する三つ
のバンドパスフィルタ１２、１３及び１４が設けられ
る。ここでバンドパスフィルタの数を三つとするのは前
記イコライザの数に対応させるためである。このバンド
パスフィルタ１２、１３及び１４はディジタルフィルタ
で形成される（図示しない）。該バンドパスフィルタ１
２、１３及び１４はバンドパスフィルタ制御部１１によ
り帯域の中心周波数が変化するように制御される。さら
に該バンドパスフィルタ１２、１３及び１４の後段には
それぞれの出力信号を整流し、平均化してレベルを検知
するレベル検知部１５、１６及び１７が設けられる。

【００１９】前記ディジタル信号処理装置３０にイコラ
イザ制御部１８が設けられる。該制御部１８は前記レベ
ル検知部１５、１６及び１７の出力信号を入力し前記イ
コライザ２、３及び４を制御し、その中心周波数、ゲイ
ンを調整する。ここで、騒音源１００からマフラまでの
騒音の伝達特性をHnoiseとし、騒音源１００での騒音信
号をSnとし、適応型フィルタ５の出力信号をScとし、マ
イクロフォン６０による検出信号をSmo とすると、下記
式が成立する。

【００２０】Smo ＝Sn・Hnoise＋Sc・Hd …（２） 適応型フィルタ５の入力信号である加算部１の出力信号
Seは以下のようになる。 Se＝Smo ・Hm−Sc・Hd1 …（３） ＝( Sn・Hnoise＋Sc・Hd )・Hm−Sc・Hd1 ＝Sn・Hnoise・Hm＋Sc・Hd・ Hm −Sc・Hd1 ((1)式参照) ＝Sn・Hnoise・Hm＋Sc・Hd・ Hm −Sc・Hd・Hm ＝Sn・Hnoise・Hm したがって騒音信号をマイクロフォン６０で直接検出し
た信号と同様な信号が得られる。すなわち本構成により
マイクロフォン一つで適応型フィルタ５のフィルタ係数
を更新すべき誤差信号を形成し、さらにこの誤差信号に
より適応型フィルタ５に入力すべき信号を形成してい
る。

【００２１】次にディジタル信号処理装置３０の制御動
作を説明する。図４は図１のバンドパスフィルタ制御部
１１及びイコライザ制御部１８の動作を説明する図であ
る。先ず、騒音源１００ではエンジンの回転は周期的で
あり、回転の周波数を騒音の基本周波数としてこの整数
倍の高調波成分を伴っている。前記周波数検知部１０に
よりエンジンの回転数から騒音の基本周波数が検知され
る。バンドパスフィルタ制御部１１ではこの基本周波数
のデータから調整すべき高調波成分を決定する。例え
ば、図（ａ）に示すように基本周波数が１００Ｈｚとす
ると、第１高調波の周波数は２００Ｈｚであり、第２高
調波の周波数は３００Ｈｚである。バンドパスフィルタ
制御部１１により、周波数検知部１０で検知された基本
周波数、前記決定された高調波の周波数に対応して前記
バンドパスフィルタ１２、１３及び１４の中心周波数を
設定する。

【００２２】イコライザ制御部１８では、本図（ａ）に
示すように、バンドパスフィルタ制御部１１からの周波
数（１００、２００、３００Ｈｚ）に対応してレベル検
知部１５、１６及び１７ではレベルＡ１、Ａ２、Ａ３を
検知され、レベル検知部からこれらのレベルがＡ１、Ａ
２、Ａ３入力すると、これを予め入力してあるレベルＢ
１、Ｂ２、Ｂ３と比較し、本図（ｂ）に示すようにイコ
ライザ２、３及び４を調整すべきゲインΔＧ１、ΔＧ
２、ΔＧ３を形成する。すなわち、イコライザ制御部１
８は、イコライザ２、３及び４に対してバンドパスフィ
ルタ制御部１１から得られた周波数を中心周波数（例え
ば、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ、３００Ｈｚ）として、さ
らに前記ゲイン（例えば、ΔＧ１、ΔＧ２、ΔＧ３）を
設定する。前述した予め入力するレベルＢ１、Ｂ２、Ｂ
３は、例えば、周波数との関数でテーブル化にしてイコ
ライザ制御部１８に格納するようにしてもよい。

【００２３】したがって本実施例によれば、本図（ｂ）
に示すように、１００Ｈｚでは適応型フィルタ５に入力
する信号レベルが強められて、２００Ｈｚでは入力する
信号レベルが弱められ、３００Ｈｚでは入力する信号が
強められるので、本図（ａ）に示すように、マイクロフ
ォン６０で検出される信号のレベルは、レベルＡ１、Ａ
２、Ａ３から予め設定されたレベルＢ１、Ｂ２、Ｂ３に
補正される。

【００２４】図５は本発明の第２の実施例に係る騒音制
御装置を示す図であり、図６は図５のイコライザ制御部
１８の動作を説明する図である。図５において図１の第
１の実施例に係る騒音制御装置と異なるのは、第１の実
施例における周波数検知部１０、バンドパスフィルタ制
御部１１、バンドパスフィルタ１２、１３及び１４、レ
ベル検知部１５、１６及び１７に代わり、高速フーリェ
変換部(Fast FourierTransformation) ３０を設けたこ
とである。該高速フーリェ変換部３０によりマイクロフ
ォン６０からの残留音の周波数分析ができ、得られた周
波数スペクトルに基づきイコライザ制御部１８を介して
前述と同様にイコライザ２、３及び４を制御する。かく
して本実施例によれば、第１の実施例のように騒音源１
００の回転数から回転周波数を検知する必要がなくなり
構成が簡単になる。

【００２５】さらにイコライザ２−１、２−２、…、２
−ｎのようにを多数設けることにより、図６（ｂ）に示
すように、イコライザ２−１、２−２、…、２−ｎのゲ
インを周波数に関し連続的に変化できるので、図６
（ａ）に示すように、連続的にマイクロフォン６０から
の残留音を制御できることになる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数のイコライザを適応型フィルタの入力段に直列に接続
するようにしたので適応型フィルタでは所望の入力信号
に応じて騒音の周波数特性が制御されるから残留音の低
減、その音色を調整できるようになる。さらに高速フー
リェ変換部は前記騒音をキャンセルした残留音を周波数
分析した結果に基づき複数のイコライザの中心周波数、
ゲインの調整を行うようにしたので、構成がより簡単化
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図２】図１のイコライザの一例の構成を示す図であ
る。

【図３】図１の適応型フィルタの構成を示す図である。

【図４】図１のバンドパスフィルタ制御部１１及びイコ
ライザ制御部１８の動作を説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置を示
す図である。

【図６】図５のイコライザ制御１８の動作を説明する図
である。

【符号の説明】

２、３、４、…イコライザ ５…適応型フィルタ １０…周波数検知部１０ １１…ハンドパスフィルタ制御部 １２、１３、１４…複数のバンドパスフィルタ １５、１６、１７…レベル検知部 １８…イコライザ制御部 ２０…高速フーリェ変換部 ３０…ディジタル信号処理装置 ３１…複数のイコライザ ３２…残留音周波数特性分析部

フロントページの続き (72)発明者 石川 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 大和 俊孝 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号 富士通テン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 騒音源（１００）の騒音に対するキャン
   セル音を形成する適応型フィルタ（５）を有する騒音制
   御装置であって、 前記適応型フィルタ（５）の入力段に直列に接続された
   複数のイコライザ（３１）と、 前記イコライザ（３１）に対応して複数のバンドパスフ
   ィルタ及びこれに接続するレベル検知部を設け前記騒音
   をキャンセルした残留音を周波数分析する残留音周波数
   特性分析部（３２）と、 前記騒音源（１００）の騒音の基本周波数を直接的に検
   知する周波数検知部（１０）と、 前記基本周波数に基づきその高調波周波数を形成し、前
   記バンドパスフィルタの中心周波数を決定するバンドパ
   スフィルタ制御部（１１）と、 予め残留音を調整すべき周波数特性を記憶し、これを前
   記残留音周波数特性分析部（３２）の周波数特性と比較
   し、これらが近似するように前記複数のイコライザ（３
   １）の中心周波数、ゲインを制御するイコライザ制御部
   （１８）とを備えることを特徴とする騒音制御装置。
2. 【請求項２】 騒音源（１００）の騒音に対するキャン
   セル音を形成する適応型フィルタ（５）を有する騒音制
   御装置であって、 前記適応型フィルタ（５）の入力段に直列に接続された
   複数のイコライザ（３１）と、 前記騒音をキャンセルした残留音を周波数分析する高速
   フーリェ変換部（２０）と、 予め残留音を調整すべき周波数特性を記憶し、これを前
   記高速フーリェ変換部（２０）の周波数特性と比較し、
   これらが一致するように前記複数のイコライザ（３１）
   の中心周波数、ゲインを制御するイコライザ制御部（１
   ８）とを備えることを特徴とする騒音制御装置。