JPH06195087A

JPH06195087A - 騒音キャンセル方式

Info

Publication number: JPH06195087A
Application number: JP4346223A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Imanishi; 俊一今西; Nozomi Saito; 望斉藤; Hisashi Sano; 久佐野; Akira Sudo; 晶須藤; Hideji Sawada; 秀司沢田; Kunio Miyauchi; 邦夫宮内
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Alpine Electronics Inc
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15
Anticipated expiration: 2018-05-12
Also published as: JP3406627B2

Abstract

(57)【要約】【目的】信号処理用参照信号（フィルタードＸ信号）
を少ないタップ数で、かつ高精度に生成する。【構成】適応フィルタ３１ｂとスピーカ３２₁，３２₂
間に所定の伝搬特性を備えた補助フィルタ３４₁，３４₂
を挿入し、該補助フィルタと各キャンセル音伝搬路との
合成特性ｇ₁・Ｃ₁₁，ｇ₁・Ｃ₂₁，ｇ₂・Ｃ₁₂，ｇ₁・Ｃ
₂₂を全て基本特性Ｃbと伝搬路特有の伝搬特性
Ｃ₁₁′，Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′に分け、各伝搬路対応
に設けられるフィルタ３１ｃ（フィルタードＸ信号作成
用フィルタ）を、基本特性を付与する共通の第１のフィ
ルタ３５と伝搬路特有の伝搬特性を付与する第２のフィ
ルタ３６₁₁〜３６₂₂で構成し、共通の第１フィルタ部で
参照信号に基本特性を付与し、しかる後、第２フィルタ
部で伝搬路特有の特性を付与して信号処理用参照信号を
生成する。

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、特にキャンセルしたい騒音に応じた参照信号に伝
搬路特有の特性を付与して信号処理用参照信号を生成す
るフィルタ処理を高速に行え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６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
７(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７(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７(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７
(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８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９は一次音仮想伝搬系２２の説明図であ
り、図９(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９(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１０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１１は二次音伝搬系２３の説明図であ
り、図１１(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１１(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１０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Ｄ
Ｌと、各遅延要素出力に係数ｃ₀，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
ＡＤより成るデジタルフィルタでモデル化される。図１
２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ＸＬＭＳ(ＭＥＦＸＬＭＳ)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ＸＬＭＳ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１２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
１１参照）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Ｃ₁ _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１３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１１）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１４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１５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
ＸＬＭＳ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】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、騒音キ
ャンセルコントローラはＤＳＰで構成され、ＤＳＰ処理
により、信号処理用参照信号（フィルタードＸ信号）の
生成処理、(1)式による適応フィルタの係数決定処理
（適応信号処理）、適応フィルタによる騒音キャンセル
信号発生処理を行う。これら処理を行うための計算量は
非常に多く、しかも、所定のサンプリング周期毎にすべ
て実行する必要がある。ところで、信号処理用参照信号
（フィルタードＸ信号）を生成するためには、適応フィ
ルタ出力から全マイクまでのキャンセル音伝搬路のそれ
ぞれに対応してＦＩＲ型デジタルフィルタを設け、各Ｆ
ＩＲ型デジタルフィルタで参照信号に各伝搬路特有の特
性を付与して（畳み込んで）信号処理用参照信号を生成
している。しかし、伝搬路特性として周波数特性と遅延
特性の両方を考慮しなければならずＦＩＲ型デジタルフ
ィルタによる従来方法では、精度良く伝搬路特性Ｃ_ijを
畳み込むためには１００タップ（図１０における遅延要
素ＤＬの数が１００個）程度必要になり、計算量が非常
に多くなる。

【００２５】このため、従来では高速処理可能な構成に
したり、あるいは、信号処理用参照信号生成用のフィル
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った。以上か
ら、本発明の目的は、信号処理用参照信号（フィルター
ドＸ信号）を少ないタップ数で、かつ高精度に生成でき
る騒音キャンセル方式を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、適応フィルタとスピーカ間に挿入された補助フィル
タと各キャンセル音伝搬路との合成特性を全て基本特性
と伝搬路特有の伝搬特性に分け、基本特性を付与する共
通の第１のフィルタと伝搬路特有の伝搬特性を付与する
第２のフィルタにより、フィルタードＸ信号作成用フィ
ルタを構成することにより達成される。

【００２７】

【作用】適応フィルタとスピーカ間に所定の伝搬特性を
備えた補助フィルタを挿入し、該補助フィルタと各キャ
ンセル音伝搬路との合成特性を全て基本特性と伝搬路特
有の伝搬特性に分け、各伝搬路対応に設けられるフィル
タ（フィルタードＸ信号作成用フィルタ）を、基本特性
を付与する共通の第１のフィルタと伝搬路特有の伝搬特
性を付与する第２のフィルタで構成し、共通の第１フィ
ルタ部で参照信号に基本特性を付与し、しかる後、第２
フィルタ部で伝搬路特有の特性を付与して信号処理用参
照信号を生成する。この時、第２フィルタ部のタップ数
を少なくできる。共通の第１フィルタの存在によって第
２フィルタ部の信号処理演算が少なくなり、結果的に信
号処理用参照信号を少ない演算量で生成できる。

【００２８】

【実施例】図１は騒音源数が１、スピーカ数が２、エラ
ーマイク数が２の場合における本発明の実施例構成図で
ある。31a-1,31a-2は適応信号処理を行う適応信号処理
部、３１ｂは適応フィルタ、３１ｃはフィルタードＸ信
号作成用のフィルタ、３２₁，３２₂は騒音キャンセル音
を出力するスピーカ、３３₁，３３₂は騒音キャンセル点
における騒音とキャンセル音の合成音をエラー信号とし
て検出・出力するエラーマイク、３４₁，３４₂は所定の
伝搬特性を備え、それぞれ適応フィルタ３１ｂとスピー
カ３２₁，３２₂間に設けられた補助フィルタである。適
応信号処理部31a-1,31a-2と適応フィルタ３１ｂとフィ
ルタードＸ信号作成用フィルタ３１ｃとで騒音キャンセ
ルコントローラが構成され、これらは各部の処理は１つ
のＤＳＰにより実行される。

【００２９】補助フィルタ３４₁，３４₂の特性は適応フ
ィルタ出力端から各観測点に到る全キャンセル音伝搬路
の伝搬特性が、共通の基本特性と伝搬路特有の伝搬
特性との合成特性となるように決定される。補助フィル
タ３４₁，３４₂の特性をｇ₁，ｇ₂とすると、適応フィル
タ３１ｂの出力端から各観測点に到る４つのキャンセル
音伝搬路の伝搬特性はそれぞれｇ₁・Ｃ₁₁ ｇ₁・Ｃ₂₁ ｇ₂・Ｃ₁₂ ｇ₂・Ｃ₂₂ となる。従って、基本特性をＣb、各伝搬路固有の特性
をＣ₁₁′，Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′とすると、ｇ₁・Ｃ₁₁＝Ｃb・Ｃ₁₁′ (2) ｇ₁・Ｃ₂₁＝Ｃb・Ｃ₂₁′ (3) ｇ₂・Ｃ₁₂＝Ｃb・Ｃ₁₂′ (4) ｇ₂・Ｃ₂₂＝Ｃb・Ｃ₂₂′ (5) となるように補助フィルタ３４₁，３４₂の特性ｇ₁，ｇ₂
を決定する。

【００３０】フィルタードＸ信号作成用フィルタ３１ｃ
において、３５は基本特性Ｃbを付与する第１フィルタ
部、３６₁₁〜３６₂₂はキャンセル音伝搬路特有の伝搬特
性Ｃ ₁₁′，Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′を付与する第２のフ
ィルタ部である。第１フィルタ部３５と第２フィルタ部
３６₁₁の直列結合により適応フィルタ３１ｂの出力端か
ら第１のエラーマイク３３₁までの伝搬路の伝搬特性ｇ₁
・Ｃ₁₁が模擬される。又、第１フィルタ部３５と第２フ
ィルタ部３６₂₁の直列結合により適応フィルタ３１ｂの
出力端から第２のエラーマイク３３₂までの伝搬路の伝
搬特性ｇ₁・Ｃ₂₁が模擬される。更に、第１フィルタ部
３５と第２フィルタ部３６₁ ₂の直列結合により適応フィ
ルタ３１ｂの出力端から第１のエラーマイク３３₁まで
の伝搬路の伝搬特性ｇ₂・Ｃ₁₂が模擬される。同様に、
第１フィルタ部３５と第２フィルタ部３６₂₂の直列結合
により適応フィルタ３１ｂの出力端から第２のエラーマ
イク３３₂までの伝搬路の伝搬特性ｇ₂・Ｃ₂₂が模擬され
る。

【００３１】すなわち、(2)〜(5)式が近似的に成り立つ
ように、補助フィルタ３４₁，３４₂の特性ｇ₁，ｇ₂、第
１フィルタ部３５の基本特性Ｃb及び第２フィルタ部３
６₁₁〜３６₂₂の特性Ｃ₁₁′，Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′を
決定し、第１、フィルタ部と第２フィルタ部を直列に配
置する。適応フィルタ３１ｂの出力から各観測点に到る
４つのキャンセル音伝搬路の伝搬特性ｇ₁・Ｃ₁₁，ｇ₁
・Ｃ₂₁，ｇ₂・Ｃ₁₂，ｇ₂・Ｃ₂₂は図２(a),(b),(c)に示
すように、所定周波数においてノッチＮＴ１，ＮＴ２や
オーバシュートＯＶＳ等を有する特性になる。かかる特
性は、図３に示すように、基本の周波数特性Ｃbとノッ
チ特性Ｃnt，Ｃnt′あるいはオーバシュート特性Ｃovs
等に分解することができる。従って、各キャンセル音伝
搬路の伝搬特性ｇ₁・Ｃ₁₁，ｇ₁・Ｃ₂₁，ｇ₂・Ｃ₁₂，ｇ₂
・Ｃ₂₂は基本特性Ｃbと伝搬路特有の特性Ｃ₁₁′，
Ｃ₂₁′，Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′に分解し、これらを直列に配置
する。図４(a)は伝搬路特性ｇ_k・Ｃ_ijを基本特性Ｃbと
伝搬路特有の特性Ｃ_ij′に分解する説明図であり、特性
Ｃ_ij′には伝搬路における信号遅延要素が含まれてい
る。

【００３２】以上のように、伝搬路特性ｇ_k・Ｃ_ijを基
本特性Ｃbと伝搬路特有の特性Ｃ_ij′に分解すると、特
性Ｃ_ij′を実現するフィルタのタップ数を伝搬路特性ｇ
_k・Ｃ_i _jを実現する場合に比べて相当数少なくでき、演
算量を減少できる。又、これら基本特性Ｃbと伝搬路特
有の特性Ｃ_ij′はＦＩＲ型デジタルフィルタにより構成
することもできるが、ＩＩＲ型デジタルフィルタにより
構成することにより、より少ないタップ数で実現でき、
ますます演算量を減少できる。

【００３３】実際には、伝搬路特有の特性Ｃ_ij′は周波
数特性と遅延特性を直列に配置して構成する。すなわ
ち、伝搬路における位相特性（ｆ−θ特性）は図５に示
すように略直線的な特性となっており、遅延時間は周波
数に関係なく略一定である。これは、ある周波数ｆにお
ける遅延時間ｔはその時の位相遅れをθとすると次式でｔ＝θ／ｆで表現され、θ＝ｋｆ（ｋは定数）の関係があるから遅
延時間が周波数に関係なく一定になるからである。従っ
て、各キャンセル音伝搬路の伝搬特性ｇ_k・Ｃ_ijは図４
(b)に示すように基本特性Ｃbと伝搬路特有の周波数特性
Ｃ_ij″と伝搬路特有の遅延時間特性Ｃd′に分解でき、
これら各特性を直列に配置することにより伝搬路特性Ｃ
_ijをモデル化できる。そして、基本特性Ｃbと伝搬路特
有の特性Ｃ_i _j″をＩＩＲ型デジタルフィルタにより構成
することにより、ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成する
場合に比べてより少ないタップ数で実現でき、演算量を
減少できる。尚、特性Ｃ_ij″のみＩＩＲ型デジタルフィ
ルタで構成することもできる。

【００３４】全体の動作エンジンが回転すると、その回転数Ｒは回転数センサに
より検出される。図示しない参照信号発生部はエンジン
回転数Ｒに応じた周波数の参照信号ｘ_a1nを発生し、フ
ィルタードＸ信号作成用フィルタ３１ｃと適応フィルタ
３１ｂに入力する。フィルタードＸ信号作成用フィルタ
３１ｃの第１フィルタ部３５は参照信号ｘ_a1nに基本特
性Ｃbを付与して第２フィルタ部３６₁₁〜３６₂₂に入力
し、各第２フィルタ部３６₁₁〜３６₂₂は基本特性を付与
された信号に各伝搬路特有の特性Ｃ ₁₁′，Ｃ₂₁′，
Ｃ₁₂′，Ｃ₂₂′を付与して信号処理用参照信号ｒ_111n，
ｒ_211n，ｒ_121n，ｒ_221nを生成して適応信号処理部31a-
1,31a-2に入力する。

【００３５】以上と並行して、騒音キャンセル点におけ
る騒音とキャンセル音の合成音（エラー信号）ｅ_1n，ｅ
_2nがエラーマイク３３₁，３３₂により検出され、図示し
ないアンプ、ローパスフィルタ、ＡＤコンバータを介し
て適応信号処理部31a-1,31a-2に入力される。適応信号
処理部31a-1,31a-2はそれぞれエラー信号ｅ_1n，ｅ_2nと
信号処理用参照信号ｒ_111n，ｒ_211n，ｒ_121n，ｒ_221nを
用いて(1)式に従ってＬＭＳ適応信号処理を行い、適応
フィルタ３１ｂのデジタルフィルタＡ_11n，Ａ_21nの係数
を決定する。適応フィルタ３１ｂは適応信号処理部31a-
1,31a-2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_a
_1n，ｙ_a2nを発生し、補助フィルタ３４₁，３４₂を介し
てスピーカ３２₁，３２₂に入力する。これにより、スピ
ーカ３２₁，３２₂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。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。

【００３６】

【発明の効果】以上本発明によれば、適応フィルタとス
ピーカ間に所定の伝搬特性を備えた補助フィルタを挿入
し、該補助フィルタと各キャンセル音伝搬路との合成特
性を基本特性と伝搬路特有の伝搬特性に分け、フィルタ
ードＸ信号作成用フィルタを基本特性を付与する共通の
第１のフィルタと伝搬路特有の伝搬特性を付与する第２
のフィルタで構成し、共通の第１フィルタ部で参照信号
に基本特性を付与し、しかる後、第２フィルタ部で伝搬
路特有の特性を付与して信号処理用参照信号を生成する
ようにしたから、第２のフィルタ部のタップ数を相当数
少なくでき、従って高精度の信号処理用参照信号を高速
に生成できる。

【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】各伝搬路特性図である。

【図３】基本特性と伝搬路特有の特性説明図である。

【図４】伝搬路特性の実現法の説明図である。

【図５】伝搬路の位相特性説明図である。

【図６】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。

【図７】騒音キャンセル動作説明用波形図である。

【図８】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９】一次音仮想伝搬系の説明図である。

【図１０】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１１】二次音伝搬系の説明図である。

【図１２】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図
である。

【図１３】適応フィルタの構成図である。

【図１４】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１５】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。

【符号の説明】

31a-1,31a-2・・適応信号処理部３１ｂ・・適応フィルタ３１ｃ・・フィルタードＸ信号作成用フィルタ３２₁，３２₂・・スピーカ３３₁，３３₂・・エラーマイク３４₁，３４₂・・補助フィルタ３５・・第１のフィルタ部３６₁₁〜３６₂₂・・第２のフィルタ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野久埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者須藤晶埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者沢田秀司埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (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

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音キャンセル点における騒音をキャン
セルするキャンセル音を出力するスピーカ、騒音キャンセル点における騒音とキャンセル音の合成音
を検出するマイク、騒音源から発生する騒音に応じた参照信号を発生する参
照信号発生部、各スピーカから全マイクまでのキャンセル音伝搬路のそ
れぞれに対応して設けられ、参照信号に伝搬路特有の特
性を付与して信号処理用の参照信号を生成するフィルタ
と、参照信号発生部から出力される参照信号に所定のフ
ィルタリング処理を施して騒音キャンセル信号を発生し
て各スピーカに入力する適応フィルタと、騒音キャンセ
ル点における合成音信号と信号処理用参照信号を用いて
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
適応フィルタの係数を決定する適応信号処理部とを有す
る騒音キャンセルコントローラ、を備えた騒音キャンセ
ルシステムにおける騒音キャンセル方式において、適応フィルタとスピーカ間に所定の伝搬特性を備えた補
助フィルタを挿入し、該補助フィルタと前記各伝搬路との合成特性を基本特性
と伝搬路特有の伝搬特性に分け、前記各伝搬路対応に設けられるフィルタを、基本特性を
付与する共通の第１のフィルタと前記伝搬路特有の伝搬
特性を付与する第２のフィルタで実現し、共通の第１フィルタ部で参照信号に基本特性を付与し、
しかる後、第２フィルタ部で伝搬路特有の特性を付与し
て信号処理用参照信号を生成することを特徴とする騒音
キャンセル方式。