JPH06167985A

JPH06167985A - 能動型騒音制御装置

Info

Publication number: JPH06167985A
Application number: JP4320890A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Doi; 三浩土井; Tsutomu Hamabe; 勉浜辺
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1992-11-30
Publication date: 1994-06-14

Abstract

(57)【要約】【目的】基準信号や残留騒音レベルに各周波数間で差が
ある場合であっても、広い周波数帯域に渡って良好な騒
音低減効果が発揮されるようにする。【構成】騒音の発生状態を表す基準信号ｘ_kをハイパス
・フィルタ１１及びローパス・フィルタ１２によって高
周波側基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''に分割
し、駆動信号生成部１５における駆動信号ｙ_mを生成す
る処理と、フィルタ係数更新部１８における適応ディジ
タルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mのフィルタ係数更新処理と
を、それら分割された高周波側基準信号ｘ_k'及び低周波
側基準信号ｘ_k''毎に実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、騒音源から伝達され
る騒音に制御音源から発せられる制御音を干渉させるこ
とにより騒音の低減を図る能動型騒音制御装置に関し、
特に、広い周波数帯域に渡って良好な騒音低減効果が得
られるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の能動型騒音制御装置として、英国
特許第２１４９６１４号や特公表１−５０１３４４号公
報等に記載のものがある。これら従来の装置は、航空機
の客室やこれに類する閉空間に適用される騒音低減装置
であって、閉空間の外部に位置するエンジン等の単一の
騒音源は、基本周波数ｆ₀及びその高調波ｆ₁〜ｆ_nを
含む騒音を発生するという条件の下において作動するも
のである。

【０００３】具体的には、閉空間内の複数の位置に設置
され音圧を検出するマイクロフォンと、その閉空間に制
御音を発生する複数のラウドスピーカとを備え、騒音源
の周波数ｆ₀〜ｆ_n成分に基づき、それら周波数ｆ₀〜
ｆ_n成分と逆位相の信号でラウドスピーカを駆動させ、
もって閉空間に伝達される騒音と逆位相の制御音をラウ
ドスピーカから発生させて騒音を打ち消している。

【０００４】そして、ラウドスピーカから発せられる制
御音の生成方法として、PROCEEDINGS OF THE IEEE,VOL.
63 PAGE 1692−1975, “ADAPTIVE NOISE CANSELLATION
：PRINCIPLES AND APPLICATIONS ”で述べられている
‘WIDROW LMS’アルゴリズムを多チャンネルに展開した
アルゴリズムを適用している。その内容は上記特許の発
明者による論文、“A MULTIPLE ERROR LMS ALGORITHM A
ND ITS APPLICATION TOTHE ACTIVE CONTROL OF SOUND A
ND VIBRATION ”,IEEE TRANS.ACOUST.,SPEECH,SIGNAL P
ROCESSING,VOL.ASSP −35,PP.1423−1434,1987 にも述
べられている。

【０００５】即ち、ＬＭＳアルゴリズムは、適応型ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新するのに好適なア
ルゴリズムの一つであって、例えばいわゆるＦｉｌｔｅ
ｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムにあっては、ラウドス
ピーカからマイクロフォンまでの音響伝達特性を表すフ
ィルタを全てのラウドスピーカとマイクロフォンとの組
み合わせについて設定し、騒音源の騒音発生状態を表す
基準信号をそのフィルタで処理した値と、各マイクロフ
ォンが検出した残留騒音とに基づいた所定の評価関数の
値が低減するように、各ラウドスピーカ毎に設けられた
フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタのフィルタ
係数を更新している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ＬＭＳアルゴリズムのような逐次近似型の適応アルゴリ
ズムを騒音低減制御に適用した場合には、基準信号及び
残留騒音間の相関のある周波数帯域の騒音が低減される
ように適応ディジタルフィルタのフィルタ係数が更新さ
れていくのであるが、相関のある周波数帯域が複数存在
し且つそれら相関のある一の周波数帯域と他の周波数帯
域との間で騒音レベルに差がある場合には、レベルの高
い騒音の影響を大きく受けて適応ディジタルフィルタの
フィルタ係数が更新されるため、かかるレベルの高い騒
音が優先的に低減されるようになり、従って、レベルの
低い騒音は相関関係があっても充分な騒音低減効果が得
られなくなってしまう。

【０００７】そして、レベルの高い騒音が必ずしも人間
にとって不快な騒音であるとは限らないし、逆にレベル
さえ低ければ人間が不快に感じないとも断言できないか
ら、上述したようにレベルの差によって騒音低減効果に
差が生じてしまうと、確かに騒音が低減していても聴き
手の感覚としては良好な騒音低減効果が得られていると
は感じられない場合があるのである。

【０００８】例えば一般に車両室内に生じる騒音は高周
波ほどレベルが低くなる傾向を示すため、低周波数帯域
と高周波数帯域とのそれぞれに相関関係の高い周波数が
存在する場合、上記能動型騒音制御装置で騒音低減を図
ると、低周波帯域の騒音は良好に低減されるのに対し、
高周波帯域の騒音低減効果は低く、そして、かかる高周
波帯域の騒音が人間にとって特に不快に感ずる音である
と、聴き手には騒音低減効果が感じられないのである。

【０００９】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、基準信
号及び残留騒音間の相関度がある周波数が複数存在し、
それら周波数の騒音レベルに差がある場合であっても、
いずれの周波数帯域の騒音に対しても良好な騒音低減効
果を得ることができる能動型騒音制御装置を提供するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、騒音源から騒音が伝達され
る空間に制御音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の
騒音発生状態を検出し基準信号として出力する騒音発生
状態検出手段と、前記空間内の所定位置における残留騒
音を検出し残留騒音信号として出力する残留騒音検出手
段と、フィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタと、
前記基準信号を前記適応ディジタルフィルタでフィルタ
処理して前記制御音源を駆動する信号を生成する駆動信
号生成手段と、前記基準信号及び前記残留騒音信号に基
づいて前記空間内の騒音が低減する方向に前記適応ディ
ジタルフィルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段
と、を備えた能動型騒音制御装置において、前記基準信
号及び前記残留騒音信号間の相関度に応じてその基準信
号を複数の周波数帯域毎の信号に分割する基準信号分割
手段を設け、前記駆動信号生成手段及び前記適応処理手
段のうちの少なくとも一方は、前記分割された各周波数
帯域の信号毎に処理を実行する。

【００１１】そして、請求項２記載の発明は、上記請求
項１記載の発明において、基準信号を複数の周波数帯域
毎の信号に分割することが必要な状況であるか否かを判
定する分割必要状況判定手段を設け、基準信号分割手段
は、前記分割必要状況判定手段が基準信号を分割するこ
とが必要な状況であると判定した場合に基準信号を複数
の周波数帯域毎の信号に分割することとした。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明にあっては、騒音発生状態
検出手段が検出した基準信号に応じてフィルタ係数可変
の適応ディジタルフィルタが制御音源を駆動する信号を
生成するから、制御音源からは、騒音源から発生する騒
音に相関のある制御音が発生するが、制御開始直後は、
フィルタ係数が最適な値に収束しているとは限らないの
で、必ずしも騒音が低減するとはいえない。

【００１３】しかし、基準信号と、残留騒音検出手段が
出力する残留騒音信号とに基づいて空間内の騒音が低減
する方向に適応処理手段が適応ディジタルフィルタのフ
ィルタ係数を更新するため、制御音源から発せられる制
御音によって騒音が打ち消され、空間内の騒音が低減す
る。そして、本発明では、基準信号分割手段が、基準信
号及び残留騒音信号間の相関度に応じて基準信号を複数
の周波数帯域毎の信号に分割し、駆動信号生成手段及び
適応処理手段のうちの少なくとも一方は、その分割され
た各周波数帯域の信号毎に処理を実行するため、例えば
その分割された各周波数帯域の信号のそれぞれに基準信
号及び残留騒音信号間の相関度が高い周波数が含まれる
ように基準信号を分割すれば、それら相関度の高い周波
数間にレベル差があったとしても、いずれの周波数帯域
に対しても騒音低減効果が発揮されるようになる。

【００１４】また、請求項２記載の発明にあっては、分
割必要状況判定手段が、基準信号を複数の周波数帯域毎
の信号に分割することが必要な状況であると判定した場
合に、基準信号分割手段が基準信号を複数の周波数帯域
毎の信号に分割するため、信号の分割が不要な状況（例
えば、信号の分割の有無に関わらず広い周波数帯域に渡
って騒音が低減されている状況）では信号の分割処理が
行われず、演算負荷が軽減する。

【００１５】なお、基準信号を複数の周波数帯域毎の信
号に分割することが必要な状況であるか否かの判定は、
例えば、人間が不快に感ずる周波数帯域の残留騒音信号
のレベルが充分低いか否かを判定することにより（充分
低ければ、基準信号の分割は必要でないと判定する）、
或いは、基準信号の各周波数成分の最高レベル及び最低
レベルの差が所定値よりも大きいか否かを判定すること
により（所定値よりも大きければ、基準信号の分割は必
要であると判定する）行える。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例の全体構成を示す
図であり、この実施例は、路面及び車輪２ａ〜２ｄ間の
騒音源から空間としての車室６内に伝達されるロード・
ノイズの低減を図る能動型騒音制御装置１に本発明を適
用したものである。

【００１７】先ず、構成を説明すると、車体３は、前輪
２ａ，２ｂ，後輪２ｃ，２ｄ及び各車輪２ａ〜２ｄと車
体３との間に介在するサスペンション（図示せず）によ
って支持されている。各車輪２ａ〜２ｄ及び車体３間に
介在するサスペンションのそれぞれには、騒音発生状態
検出手段としての加速度センサ５ａ，５ｂ，５ｃ及び５
ｄが取り付けられていて、路面から入力されるロード・
ノイズに対応した加速度信号である基準信号ｘ_k（ｋ＝
１〜Ｋ：Ｋは加速度センサ５ａ〜５ｄの個数であって、
本実施例では、Ｋ＝４である。）をコントローラ１０に
供給する。

【００１８】また、車体３内の空間としての車室６内に
は、制御音源としてのラウドスピーカ７ａ，７ｂ，７ｃ
及び７ｄが、前部座席Ｓ₁，Ｓ₂及び後部座席Ｓ₃，Ｓ
₄のそれぞれに対向するドア部に配置されている。さら
に、各座席Ｓ₁〜Ｓ₄のヘッドレスト位置には、残留騒
音検出手段としてのマイクロフォン８ａ〜８ｈが、それ
ぞれ二つずつ配設されていて、これらマイクロフォン８
ａ〜８ｈが音圧として測定した残留騒音信号ｅ_l（ｌ＝
１〜Ｌ：Ｌはマイクロフォン８ａ〜８ｈの個数であっ
て、本実施例では、Ｌ＝８である。）が、コントローラ
１０に供給される。

【００１９】コントローラ１０は、必要なインタフェー
ス回路やマイクロプロセッサ等から構成されていて、加
速度センサ５ａ〜５ｄから供給される基準信号ｘ_kと、
マイクロフォン８ａ〜８ｈから供給される残留騒音信号
ｅ_lとに基づいて、後述する演算処理を実行し、車室６
内に伝達されるロード・ノイズを打ち消すような制御音
がラウドスピーカ７ａ〜７ｄから発せられるように、そ
れらラウドスピーカ７ａ〜７ｄに駆動信号ｙ_m（ｍ＝１
〜Ｍ：Ｍはラウドスピーカ７ａ〜７ｄの個数であって、
本実施例では、Ｍ＝４である。）を出力する。

【００２０】そして、コントローラ１０における演算処
理は、本実施例では、ＬＭＳアルゴリズム（より具体的
には、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズム）に
基づいていて、コントローラ１０の機能構成を表すブロ
ック図である図２に示すように、コントローラ１０は、
基準信号ｘ_kが入力されるハイパス・フィルタ１１及び
ローパス・フィルタ１２と、基準信号ｘ_kをハイパス・
フィルタ１１で処理した信号である高周波側基準信号ｘ
_k'をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器１３と、基準
信号ｘ_kをローパス・フィルタ１２で処理した信号であ
る低周波側基準信号ｘ_k''をディジタル値に変換するＡ
／Ｄ変換器１４と、駆動信号生成手段としての駆動信号
生成部１５と、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄ及びマイクロ
フォン８ａ〜８ｈ間の伝達関数を有限インパルス応答関
数の形でモデル化したディジタルフィルタＣ＾_lmと、フ
ィルタ係数可変の適応ディジタルフィルタＷ_k'm，Ｗ
_k''mとを有していて、駆動信号生成部１５において高周
波側基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''を適応デ
ィジタルフィルタＷ_k'm及びＷ_k''mで個別にフィルタ処
理し且つそのフィルタ処理の結果を各ラウドスピーカ７
ａ〜７ｄ毎（即ち、添字ｍ毎）に加算し駆動信号ｙ_mを
生成しＤ／Ａ変換器１６を介して出力する。

【００２１】さらに、コントローラ１０は、高周波側基
準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ _k''をディジタルフ
ィルタＣ＾_lmでフィルタ処理することにより生成した処
理信号ｒ_k'lm及びｒ_k''lmと、マイクロフォン８ａ〜８
ｈから供給されＡ／Ｄ変換器１７を介して読み込まれた
残留騒音信号ｅ_lとに応じて、後述する更新式に従っ
て、車室６内に伝達されたロード・ノイズが低減する方
向に、適応ディジタルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mの各フィ
ルタ係数Ｗ_k'mi，Ｗ_k''miをＬＭＳアルゴリズムに基づ
いて更新するフィルタ係数更新部１８を備えている。

【００２２】即ち、本実施例では、各基準信号ｘ_kをハ
イパス・フィルタ１１でフィルタ処理した高周波側基準
信号ｘ_k'と、各基準信号ｘ_kをローパス・フィルタ１２
でフィルタ処理した低周波側基準信号ｘ_k''とに個別に
基づいて、駆動信号ｙ_mを生成する処理及び適応ディジ
タルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mの各フィルタ係数Ｗ_k'mi，
Ｗ_k''miを更新する処理を行う構成となっていて、基準
信号ｘ_kを生成する加速度センサ５ａ〜５ｄがＫ（＝
４）個であるにも関わらず、Ｋ×２（＝８）個の基準信
号が存在することと等価となっている。

【００２３】ここでＦｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアル
ゴリズムについて説明するが、説明を簡単にするため、
ハイパス・フィルタ１１及びローパス・フィルタ１２は
存在せず且つ基準信号ｘ_kをそのまま処理に用いるもの
として説明を行う。即ち、ｌ番目のマイクロフォンが検
出した残留騒音信号をｅ_l（ｎ）、ラウドスピーカから
制御音が発生していない時のｌ番目のマイクロフォンが
検出した残留騒音信号をｄ_l（ｎ）、ディジタルフィル
タＣ＾_lmのｊ番目（ｊ＝０，１，２，…，Ｊ−１：Ｊは
ディジタルフィルタＣ＾_lmを構成するフィルタ係数の個
数（タップ数））のフィルタ係数をＣ＾_lmj、基準信号
をｘ_k（ｎ）、基準信号ｘ_k（ｎ）が入力されたｍ番目
のラウドスピーカを駆動する適応ディジタルフィルタＷ
_kmのｉ番目（ｉ＝０，１，２，…，Ｉ−１：Ｉは適応デ
ィジタルフィルタＷ_kmを構成するフィルタ係数の個数
（タップ数））のフィルタ係数をＷ_kmiとすると、が成立する。

【００２４】なお、（ｎ）がつく項は、いずれもサンプ
リング時刻ｎにおけるサンプル値を表す。上記（１）式
中、右辺の「ΣΣＷ_kmiｘ_k（ｎ−ｊ−ｉ）」の項は適
応ディジタルフィルタに基準信号ｘ_kを入力した時のｍ
番目のラウドスピーカへの出力ｙ _mを表し、「ΣＣ＾
_lmj｛ΣΣＷ_kmiｘ_k（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の項はｍ番目
のラウドスピーカに入力された信号ｙ_mがそこから制御
音として空間に出力され伝達関数Ｃ＾_lmを経てｌ番目の
マイクロフォンに到達した時の信号を表し、さらに、
「ΣΣＣ＾_lmj｛ΣΣＷ_kmiｘ_k（ｎ−ｊ−ｉ）｝」の
項はｌ番目のマイクロフォンへ到達した信号を足し合わ
せているから、ｌ番目のマイクロフォンに到達する制御
音の総和を表している。

【００２５】次いで、評価関数Ｊｅを、とする。

【００２６】そして、評価関数Ｊｅを最小にするフィル
タ係数Ｗ_kmiを求めるのが、ＬＭＳアルゴリズムであ
り、具体的には、評価関数Ｊｅを各フィルタ係数Ｗ_kmi
について偏微分した値で、フィルタ係数Ｗ_kmiを更新す
る。そこで、上記（２）式より、となるが、上記（１）式より、となるから、この（４）式の右辺をｒ_klm（ｎ−ｉ）と
おけば、フィルタ係数の更新は、下記の（５）式のよう
になる。

【００２７】つまり、フィルタ係数更新部１８は、上記（５）式で表
される更新式に従って、適応ディジタルフィルタ
Ｗ_k'm，Ｗ_k''mの各フィルタ係数Ｗ_k'mi，Ｗ_k''miを逐
次更新する。

【００２８】なお、上記（５）式中のαは収束係数と呼
ばれる係数であって、適応ディジタルフィルタのフィル
タ係数の収束速度やその安定性に関与する係数である。
さらに、コントローラ１０が有するハイパス・フィルタ
１１及びローパス・フィルタ１２のカットオフ周波数
は、基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_l間の相関度とし
てのコヒーレンスに応じて設定されるものであって、そ
のカットオフ周波数の具体的な設定手順を説明する。

【００２９】即ち、通常の車両走行時の乗員の耳位置音
圧（残留騒音信号ｅ_lに対応）の周波数特性が図３に示
すようなものであり、通常の車両走行時に路面から入力
されるロード・ノイズに対応した加速度信号（基準信号
ｘ_kに対応）の周波数特性が図４に示すようなものであ
るものとし、これら耳位置音圧と加速度信号との間のコ
ヒーレンスが図５に示すようになったものとする。

【００３０】これらによれば、耳位置音圧及び加速度信
号は、低周波側が高レベルで高周波側が低レベルの特性
を示しているが、図５からも判るように、コヒーレンス
の高い周波数は全域に分散して存在する。従って、仮に
基準信号ｘ_kをそのまま用いて駆動信号生成部１５にお
ける処理及びフィルタ係数更新部１８における処理を実
行したものとすると、コヒーレンスの高い周波数が広く
分散して存在するにも関わらず、基準信号ｘ_k及び残留
騒音信号ｅ_lのレベルの高い低周波側の影響を大きく受
けてしまい、図１０に示すように、騒音低減効果は低周
波側のみで発揮されるようになる。

【００３１】つまり、ハイパス・フィルタ１１及びロー
パス・フィルタ１２のカットオフ周波数は、それらフィ
ルタによって抽出された信号内にコヒーレンスの高い周
波数帯域が存在し、且つ、その抽出された信号内にコヒ
ーレンスの高い周波数帯域が複数存在する場合にはそれ
らコヒーレンスの高い周波数帯域間で残留騒音レベルの
差が充分小さくなるように選定すればよい。

【００３２】図３〜図５の例であれば、コヒーレンスの
高い（コヒーレンスが0.８程度の）周波数は、１００Ｈ
ｚ以下の低周波帯域，１００〜２００Ｈｚの中周波帯域
及び２００〜３００Ｈｚの高周波帯域の三つの周波数帯
域に存在するが、低周波帯域における基準信号ｘ_k，残
留騒音信号ｅ_lのレベルが他の周波数帯域のレベルに比
較して突出しているため、その低周波帯域と、それ以外
の周波数帯域とが分離されるように、ハイパス・フィル
タ１１及びローパス・フィルタ１２のカットオフ周波数
を選定すればよい。従って、この例では、１２０Ｈｚ程
度にカットオフ周波数を設定することになる。なお、ハ
イパス・フィルタ１１及びローパス・フィルタ１２のカ
ットオフ周波数は同じである必要はなく、例えば、コヒ
ーレンスの低い周波数帯域が比較的広い場合には、その
コヒーレンスの低い周波数帯域の情報が結果として失わ
れるようにハイパス・フィルタ１１及びローパス・フィ
ルタ１２のカットオフ周波数を設定してもよい。

【００３３】次に、本実施例の作用を説明する。図６
は、コントローラ１０内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。即ち、ステップ１０１で基準信
号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_lを読み込み、次いでステッ
プ１０２に移行し、基準信号ｘ_kをハイパス・フィルタ
１１及びローパス・フィルタ１２で処理して高周波側基
準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''を演算する。

【００３４】次いで、ステップ１０３に移行し、ステッ
プ１０２で求められた高周波側基準信号ｘ_k'及び低周波
側基準信号ｘ_k''を伝達関数フィルタＣ＾_lmで個別に処
理して、処理信号ｒ_k'lm及びｒ_k''lmを演算し、そし
て、ステップ１０４に移行して、上記（５）式に従っ
て、適応ディジタルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mの新たなフ
ィルタ係数Ｗ_k'mi，Ｗ_k''miを個別に演算し、その演算
結果で適応ディジタルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mを更新す
る。

【００３５】そして、ステップ１０５に移行し、高周波
側基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''を適応ディ
ジタルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mで個別にフィルタ処理
し、さらにそのフィルタ処理の結果を添字ｍ毎に加算し
て駆動信号ｙ_mを演算する。最後にステップ１０６に移
行し、駆動信号ｙ_mを各ラウドスピーカ７ａ〜７ｄに出
力する。

【００３６】すると、ラウドスピーカ７ａ〜７ｄから車
室６内に制御音が発せられるが、制御開始直後は適応デ
ィジタルフィルタＷ_k'm，Ｗ_k''mの各フィルタ係数Ｗ
_k'mi，Ｗ_k''miが最適な値に収束しているとは限らない
ので、その制御音によって車室６内に伝達されるロード
・ノイズが必ずしも低減するとはいえない。しかし、図
６に示す処理が繰り返し実行されると、適応ディジタル
フィルタＷ _k'm，Ｗ_k''mの各フィルタ係数Ｗ_k'mi，Ｗ
_k''miがＦｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムに
基づいた上記（５）式に従って逐次更新されていくた
め、それらフィルタ係数Ｗ_k'mi，Ｗ_k''miが最適に収束
していき、充分収束した後は、ラウドスピーカ７ａ〜７
ｄから発せられる制御音によって車室６内の騒音が低減
されるようになる。

【００３７】そして、ステップ１０２において基準信号
ｘ_kをハイパス・フィルタ１１及びローパス・フィルタ
１２のカットオフ周波数で分割して生成される高周波側
基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''は、図７及び
図８に示すように、それら高周波側基準信号ｘ_k'及び低
周波側基準信号ｘ_k''内にコヒーレンスの高い周波数帯
域が存在し、且つ、それら高周波側基準信号ｘ_k'及び低
周波側基準信号ｘ_k''内にコヒーレンスの高い周波数帯
域が複数存在する場合（この例では、高周波側基準信号
ｘ_k'内にコヒーレンスの高い周波数帯域が二つ存在す
る）にはそれらコヒーレンスの高い周波数帯域間で残留
騒音信号ｅ_lのレベル差が充分小さくなるような信号で
あり、しかも、ステップ１０３乃至ステップ１０５の処
理は、それら高周波側基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信
号ｘ_k''毎に個別に行い、個別の演算結果を加算して駆
動信号ｙ_mを演算しているため、図９に示すように、基
準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_lのレベルが高い低周波
帯域のみならず、そのレベルが比較的低い高周波帯域に
おいても騒音低減効果が発揮されるようになる。

【００３８】この結果、例えば基準信号ｘ_k及び残留騒
音信号ｅ_lのレベルが比較的低い１５０〜３００Ｈｚの
範囲内に乗員が不快に感ずる騒音の周波数が存在するよ
うな場合であっても、乗員の感ずる騒音低減効果が向上
するようになる。さらに、基準信号ｘ_k自体は、図４に
示すように低周波側と高周波側とで４０〜５０ｄＢ程度
の比較的大きなレベル差があるため、これを直接Ａ／Ｄ
変換して読み込もうとすると、その４０〜５０ｄＢのレ
ベル差に対応した分解能を有するＡ／Ｄ変換器が必要と
なるのに対し、本実施例では、基準信号ｘ_kを高周波側
基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''に分割してか
らＡ／Ｄ変換器１３，１４でディジタル値に変換する構
成であり、且つ、図７及び図８に示すように高周波側基
準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''は２０ｄＢ程度
の範囲に収まっているので、Ａ／Ｄ変換器１３，１４の
分解能はその２０ｄＢ程度のレベル差に対応するもので
充分であるという利点がある。

【００３９】また、本実施例の構成では、駆動信号生成
部１５及びフィルタ係数更新部１８においては基準信号
ｘ_kの数が倍になったのと等価になり広い周波数帯域に
渡って良好な騒音低減効果が発揮されるのであるが、基
準信号ｘ_kをハイパス・フィルタ１１及びローパス・フ
ィルタ１２によって高周波側基準信号ｘ_k'及び低周波側
基準信号ｘ_k''に分割してそのような効果を得ているた
め、加速度センサ５ａ〜５ｄの個数自体を増加させる必
要がなく、従って、装置の構成自体の大型化及び大幅な
コストアップを招くことがない。

【００４０】ここで、本実施例では、フィルタ係数更新
部１８，伝達関数フィルタＣ＾_lm及びステップ１０３，
１０４の処理によって適応処理手段が構成され、ハイパ
ス・フィルタ１１，ローパス・フィルタ１２及びステッ
プ１０２の処理によって基準信号分割手段が構成され
る。図１１は、本発明の第２実施例を示す図であり、こ
の実施例も、路面及び車輪間の騒音源から車室内に伝達
されるロード・ノイズの低減を図る能動型騒音制御装置
に本発明を適用したものである。なお、本実施例の基本
的な構成は上記第１実施例と同様であるので、その図示
及び説明は省略する。

【００４１】ここで、上記第１実施例では、ハイパス・
フィルタ１１及びローパス・フィルタ１２のカットオフ
周波数は固定としているが、これは、基準信号ｘ_k及び
残留騒音信号ｅ_l間のコヒーレンスは略一定であると考
えられるからである。従って、コヒーレンスが変化する
ような場合には、適宜対処する必要があり、本実施例は
その対処策の一例に関するものである。

【００４２】即ち、図１１に示す処理は、基準信号ｘ_k
及び残留騒音信号ｅ_l間のコヒーレンスが変化したと予
想できる程度の時間が経過する毎の割り込み処理として
実行されるものであって、先ず、そのステップ２０１で
基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_l間のコヒーレンスを
演算し、次いで、ステップ２０２に移行し、ステップ２
０１で求めたコヒーレンスと、基準信号ｘ_k又は残留騒
音信号ｅ_lの周波数成分毎のレベルとに応じて、ハイパ
ス・フィルタ及びローパス・フィルタの最適なカットオ
フ周波数を選定する。そして、ステップ２０３に移行
し、ハイパス・フィルタ及びローパス・フィルタのカッ
トオフ周波数を、ステップ２０２で選定された最適な値
に変更する。

【００４３】このような処理を実行する結果、ハイパス
・フィルタ及びローパス・フィルタのカットオフ周波数
は、その時の基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_l間のコ
ヒーレンスに応じた最適な値に設定されるから、コヒー
レンスが変化するような場合であっても、良好な騒音低
減効果が発揮される。図１２は、本発明の第３実施例を
示す図であり、この実施例も、路面及び車輪間の騒音源
から車室内に伝達されるロード・ノイズの低減を図る能
動型騒音制御装置に本発明を適用したものである。な
お、本実施例の基本的な構成は上記第１実施例と同様で
あるので、その図示及び説明は省略する。

【００４４】ここで、上記第１実施例のような処理を実
行した場合には上述したように広い周波数帯域に渡って
良好な騒音低減効果が発揮されるのであるが、基準信号
ｘ_kを分割するためのフィルタ処理が必要であり、しか
も実質的に基準信号ｘ_kの個数がその分割数に応じた倍
数になるため、演算負荷が増大することは避けられな
い。

【００４５】そこで、本実施例では、基準信号ｘ_kを分
割しその分割された信号に基づいて駆動信号の生成処理
及びフィルタ係数更新処理を実行することが必要である
か否かを判定し、それが必要であると判定された場合に
のみ上記第１実施例のような処理を実行することによ
り、全体としての演算負荷の軽減を図るようにしたもの
である。

【００４６】即ち、図１２に示すように、ステップ３０
１で基準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_lを読み込んだ
ら、ステップ３０２に移行し、残留騒音信号ｅ_lの所定
周波数帯域内の平均値ｅ_hを演算する。ここで、所定周
波数帯域とは、例えば乗員が特に不快に感ずる周波数帯
域（例えば、１００〜２００Ｈｚ）のことである。次い
で、ステップ３０３に移行し、ステップ３０２で求めた
平均値ｅ_hと、騒音が低減しているか否かを判定するこ
とができるしきい値ＴＬ_eとを比較し、ここで、平均値
ｅ_hがしきい値ＴＬ_eを超えていると判定された場合に
は、基準信号ｘ_kを複数の周波数帯域毎の信号に分割し
て処理を実行することが必要な状況であると判断し、上
記第１実施例の図６で説明したステップ１０２〜１０５
の処理を実行して駆動信号ｙ_mを演算し、ステップ３０
７に移行して駆動信号ｙ_mを各ラウドスピーカ７ａ〜７
ｄに出力する。

【００４７】しかし、ステップ３０３で平均値ｅ_hがし
きい値ＴＬ_e以下であると判定された場合には、充分な
騒音低減効果が発揮されている、即ち基準信号ｘ_kを複
数の周波数帯域毎の信号に分割して処理を実行すること
は不要な状況であると判断することができるから、ステ
ップ３０４に移行し、基準信号ｘ_kを伝達関数フィルタ
Ｃ＾_lmでフィルタ処理して処理信号ｒ_klmを演算し、次
いでステップ３０５に移行して、上記（５）式に従って
新たなフィルタ係数Ｗ_kmiを演算しその演算結果で適応
ディジタルフィルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ_kmiを更新
し、次いでステップ３０６に移行し、基準信号ｘ_kを適
応ディジタルフィルタＷ_kmでフィルタ処理して駆動信号
ｙ_mを演算する。そして、ステップ３０７に移行し駆動
信号ｙ_mを各ラウドスピーカ７ａ〜７ｄに出力する。

【００４８】このような処理を実行すれば、ステップ１
０２〜１０５の処理は必要な場合にのみ実行されるよう
になるから、コントローラ１０における演算負荷を軽減
することができる。ここで、本実施例では、ステップ４
０２及び４０３の処理によって、分割必要状況判定手段
が構成される。

【００４９】図１３は、本発明の第４実施例を示す図で
あり、この実施例も、路面及び車輪間の騒音源から車室
内に伝達されるロード・ノイズの低減を図る能動型騒音
制御装置に本発明を適用したものである。なお、本実施
例の基本的な構成は上記第１実施例と同様であるので、
その図示及び説明は省略する。この第４実施例も、上記
第３実施例と同様に、基準信号ｘ_kを分割しその分割さ
れた信号に基づいて駆動信号の生成処理及びフィルタ係
数更新処理を実行することが必要であるか否かを判定
し、それが必要であると判定された場合にのみ上記第１
実施例のような処理を実行することにより、全体として
の演算負荷の軽減を図るようにしたものである。

【００５０】即ち、本実施例では、ステップ４０１で基
準信号ｘ_k及び残留騒音信号ｅ_lを読み込んだら、ステ
ップ４０２に移行し、基準信号ｘ_kの周波数特性を解析
した結果から、基準信号ｘ_kの最もレベルの高い周波数
と、最もレベルの低い周波数とのレベル差δ_xを演算す
る。これは、上述したように、ＬＭＳアルゴリズムのよ
うな逐次近似型の適応アルゴリズムにより騒音低減制御
を実行した場合には、基準信号ｘ_kや残留騒音信号ｅ_l
のレベルの高い周波数の影響を大きく受けて適応ディジ
タルフィルタＷ_kmの各フィルタ係数Ｗ_kmiが更新される
ということから、逆に、基準信号ｘ_kや残留騒音信号ｅ
_lの各周波数成分間のレベル差が小さい場合には、基準
信号ｘ_kを分割して処理しなくても、広い周波数帯域に
渡って騒音低減効果が得られる、つまり、そのレベル差
が小さい場合には、基準信号ｘ_kを分割しその分割され
た信号に基づいて駆動信号の生成処理及びフィルタ係数
更新処理を実行することが不要な状況であると判定でき
るからである。

【００５１】そこで、ステップ４０３に移行し、ステッ
プ４０２で求めたレベル差δ_xと、所定のしきい値ＴＬ
_x（例えば、１５ｄＢ）とを比較し、ここで、レベル差
δ_xがしきい値ＴＬ_xを超えていると判定された場合に
は、基準信号ｘ_kを複数の周波数帯域毎の信号に分割し
て処理を実行することが必要な状況であると判断し、上
記第１実施例の図６で説明したステップ１０２〜１０５
の処理を実行して駆動信号ｙ_mを演算し、ステップ３０
７に移行して駆動信号ｙ_mを各ラウドスピーカ７ａ〜７
ｄに出力する。

【００５２】しかし、ステップ３０３でレベル差δ_xが
しきい値ＴＬ_x以下であると判定された場合には、充分
な騒音低減効果が発揮されている、即ち基準信号ｘ_kを
複数の周波数帯域毎の信号に分割して処理を実行するこ
とは不要な状況であると判断することができるから、上
記第３実施例で説明したステップ３０４〜３０７の処理
を実行する。

【００５３】このような処理を実行すれば、上記第３実
施例と同様に、ステップ１０２〜１０５の処理は必要な
場合にのみ実行されるようになるから、コントローラ１
０における演算負荷を軽減することができる。ここで、
本実施例では、ステップ４０２及び４０３の処理によっ
て、分割必要状況判定手段が構成される。図１４は、本
発明の第４実施例を示す図であり、この実施例も、路面
及び車輪間の騒音源から車室内に伝達されるロード・ノ
イズの低減を図る能動型騒音制御装置に本発明を適用し
たものである。なお、本実施例の基本的な構成は上記第
１実施例と同様であるので、同じ符号を付し、その重複
する説明は省略する。

【００５４】即ち、本実施例では、基準信号ｘ_k及び残
留騒音信号ｅ_l間のコヒーレンスを演算し測定するコヒ
ーレンス測定部２０を設けるとともに、ハイパス・フィ
ルタ１１の入力側に断続スイッチ部２１を形成し、ロー
パス・フィルタ１２の入力側に断続スイッチ部２２を形
成し、これら、断続スイッチ部２１及び２２の状態を、
コヒーレンス測定部２０の測定結果に応じて切り換える
ようにしている。

【００５５】具体的には、コヒーレンス測定部２０は、
ハイパス・フィルタ１１を通過する周波数帯域のコヒー
レンスが低い場合には断続スイッチ部２１を遮断状態と
し、ローパス・フィルタ１２を通過する周波数帯域のコ
ヒーレンスが低い場合には断続スイッチ部２２を遮断状
態とする。従って、高周波帯域及び低周波帯域のいずれ
においてもコヒーレンスが高い場合には、断続スイッチ
部２１及び２２のいずれも接続状態を採り、基準信号ｘ
_kはハイパス・フィルタ１１及びローパス・フィルタ１
２の両方に供給されるため、上記第１実施例と同様の作
用効果が得られる。

【００５６】しかし、高周波帯域及び低周波帯域のいず
れか一方のコヒーレンスが低い場合には、そのコヒーレ
ンスが低い方は、断続スイッチ部２１又は２２が遮断状
態となるからハイパス・フィルタ１１又はローパス・フ
ィルタ１２には供給されないことになる。この結果、駆
動信号生成部１５における駆動信号生成処理及びフィル
タ係数更新部１８におけるフィルタ係数更新処理には、
コヒーレンスの低い周波数帯域の基準信号ｘ_k'又はｘ
_k''は用いられないことになる。

【００５７】駆動信号生成部１５にコヒーレンスの低い
基準信号が入力されないということは、それが入力され
る場合に比較して、演算負荷が軽減されるばかりでな
く、発生する制御音に含まれる不要な成分が減少すると
いうことであるから、車室内の騒音低減にとってより有
利である。そして、フィルタ係数更新部１８にコヒーレ
ンスの低い基準信号が入力されないということは、やは
り演算負荷が軽減されるばかりでなく、フィルタ係数の
更新処理にとってはノイズ成分が低減したことと等価に
なるから、最適値への収束をより確実にすることができ
る。即ち、フィルタ係数更新処理にとってはノイズ成分
でしかないコヒーレンスの低い周波数帯域の基準信号を
も読み込んでフィルタ係数の更新処理を実行すると、最
適値に近づいた時点でも上記（５）式の右辺第２項がノ
イズ成分の影響を受けてさほど小さくならず、更新量が
大きくてフィルタ係数がふらついてしまい、最適値への
収束が保証されないのである。

【００５８】また、本実施例の構成であれば、コヒーレ
ンス測定部２０が高周波帯域及び低周波帯域のいずれに
おいてもコヒーレンスが高いと判断した場合にのみ、断
続スイッチ部２１及び２２が接続状態となり基準信号ｘ
_kが複数の基準信号に分割されるものであるから、コヒ
ーレンス測定部２０が、分割必要状況判定手段に対応す
る。

【００５９】さらに、本実施例の構成において、ハイパ
ス・フィルタ１１及びローパス・フィルタ１２のカット
オフ周波数を例えば上記第２実施例のように可変とした
場合には、コヒーレンス測定部２０における高周波帯域
及び低周波帯域の境界周波数を適宜変更すれば、本実施
例の作用効果及び上記第２実施例の作用効果を得ること
ができる。

【００６０】その他の作用効果は、上記第１実施例と同
様である。なお、上記各実施例では、基準信号ｘ_kを高
周波側基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''の二つ
の信号に分割する場合について説明したが、コントロー
ラ１０の処理能力によっては、三つ又はそれ以上に分割
する構成としてもよい。また、上記各実施例では、駆動
信号生成部１５における処理及びフィルタ係数更新部１
８における処理の両方を、分割された高周波側基準信号
ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''毎に実行する構成とし
ているが、駆動信号生成部１５における処理又はフィル
タ係数更新部１８における処理の一方のみを分割された
高周波側基準信号ｘ_k'及び低周波側基準信号ｘ_k''毎に
実行する構成としてもよく、この場合でもある程度の効
果は発揮されるものである。

【００６１】さらに、上記各実施例では、本発明に係る
能動型騒音制御装置を車室６内に伝達されるロード・ノ
イズの低減を図る車両用の能動型騒音制御装置１に適用
した場合について説明したが、本発明の適用対象はこれ
に限定されるものではなく、ロード・ノイズ以外の騒音
の低減を図る装置、若しくは、車室６以外の空間の騒音
の低減を図る装置としてもよい。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準信号及び残留騒音信号間の相関度に応じてその基準
信号を複数の周波数帯域毎の信号に分割し、駆動信号生
成手段及び前記適応処理手段のうちの少なくとも一方
は、その分割された各周波数帯域の信号毎に処理を実行
する構成としたため、広い周波数帯域に渡って良好な騒
音低減効果を得ることができるという効果がある。

【００６３】また、請求項２記載の発明であれば、演算
負荷の軽減が図られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の全体構成を示す図である。

【図２】第１実施例のコントローラの機能構成を示すブ
ロック図である。

【図３】耳位置音圧レベルの周波数特性の一例を示す図
である。

【図４】加速度レベルの周波数特性の一例を示す図であ
る。

【図５】耳位置音圧レベルと加速度レベルとのコヒーレ
ンスを示す図である。

【図６】第１実施例の処理の概要を示すフローチャート
である。

【図７】分割された基準信号の一方を示す図である。

【図８】分割された基準信号の他方を示す図である。

【図９】第１実施例の騒音低減効果を説明する周波数特
性図である。

【図１０】従来例の騒音低減効果を説明する周波数特性
図である。

【図１１】第２実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。

【図１２】第３実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。

【図１３】第４実施例の処理の概要を示すフローチャー
トである。

【図１４】第５実施例のコントローラの機能構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１能動型騒音制御装置２ａ〜２ｄ車輪（騒音源）５ａ〜５ｄ加速度センサ（騒音発生状態検出手段）６車室（空間）７ａ〜７ｄラウドスピーカ（制御音源）８ａ〜８ｈマイクロフォン（残留騒音検出手段）１０コントローラ１１ハイパス・フィルタ（基準信号分割手段）１２ローパス・フィルタ（基準信号分割手段）１５駆動信号生成部（駆動信号生成手段）１８フィルタ係数更新部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０３Ｈ 21/00 7037−5Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源から騒音が伝達される空間に制御
音を発生可能な制御音源と、前記騒音源の騒音発生状態
を検出し基準信号として出力する騒音発生状態検出手段
と、前記空間内の所定位置における残留騒音を検出し残
留騒音信号として出力する残留騒音検出手段と、フィル
タ係数可変の適応ディジタルフィルタと、前記基準信号
を前記適応ディジタルフィルタでフィルタ処理して前記
制御音源を駆動する信号を生成する駆動信号生成手段
と、前記基準信号及び前記残留騒音信号に基づいて前記
空間内の騒音が低減する方向に前記適応ディジタルフィ
ルタのフィルタ係数を更新する適応処理手段と、を備え
た能動型騒音制御装置において、前記基準信号及び前記
残留騒音信号間の相関度に応じてその基準信号を複数の
周波数帯域毎の信号に分割する基準信号分割手段を設
け、前記駆動信号生成手段及び前記適応処理手段のうち
の少なくとも一方は、前記分割された各周波数帯域の信
号毎に処理を実行することを特徴とする能動型騒音制御
装置。
【請求項２】基準信号を複数の周波数帯域毎の信号に
分割することが必要な状況であるか否かを判定する分割
必要状況判定手段を設け、基準信号分割手段は、前記分
割必要状況判定手段が基準信号を分割することが必要な
状況であると判定した場合に基準信号を複数の周波数帯
域毎の信号に分割する請求項１記載の能動型騒音制御装
置。