JPH08314471A - 遮音装置 - Google Patents

遮音装置

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Publication number
JPH08314471A
JPH08314471A JP7115648A JP11564895A JPH08314471A JP H08314471 A JPH08314471 A JP H08314471A JP 7115648 A JP7115648 A JP 7115648A JP 11564895 A JP11564895 A JP 11564895A JP H08314471 A JPH08314471 A JP H08314471A
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JP
Japan
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noise
sound
vibration
interference
interference sound
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Application number
JP7115648A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Yoshida
均 吉田
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Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室の窓を透過する騒音を能動的に低減するこ
とができる遮音装置を提供すること。 【構成】 室内の音発生機6近傍に設置された騒音源マ
イク5により検出する騒音と、検出マイク7によって検
出される振動発生器3a、3bから発生する逆振動との
干渉音が最小となるように、制御部15が振動発生器3
a、3bを制御し、その逆振動によって前記干渉音が低
減させ、隣人等に与える騒音の不快感を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、室の窓を透過する騒音
を能動的に低減することができる遮音装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、家庭において楽器の演奏やカラオ
ケ等を楽しむ人が増えてきた。屋内で大きな音を出す場
合、屋外の人々に不快感を与えないように、音楽のボリ
ュウムを下げたり、窓を閉める等の対応をしている。ま
た、場合によっては、屋内に遮音材や吸音材等で構成さ
れた防音ボックスを設置していた。
【0003】また、逆に屋外で発生した騒音(車や電車
の騒音等)は屋内にも伝わってくるため、窓を閉めた
り、場合によっては防音壁を設ける等して対応してい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、住宅用
に使われている窓ガラスは厚みが薄く、音の透過損失が
小さい。従って、音が窓を透過して外部に漏れ隣人等に
不快感を与えたり、屋内で生活している人々に不快感を
与える等の問題があった。更に、その音に伴う振動が窓
ガラスに発生し、その振動による音やその振動も隣人に
不快感を与えていた。
【0005】また、前記防音ボックスや防音壁は、設置
するのに場所と費用が多くかかる等の問題があった。
【0006】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、室の窓を透過する騒音を能動的
に低減することができる遮音装置を提供することを目的
としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の遮音装置は、室内または室外の騒音を検出
し、かつ前記騒音源近傍に設置された騒音検出手段と、
前記室内と前記室外とを区別する仕切り部分に配置さ
れ、かつ前記騒音によって発生する前記仕切り部分の振
動を打ち消す逆振動を発生する少なくとも一つの制御振
動発生手段と、前記仕切り部分に対して前記騒音源の反
対側であって、前記仕切り部分の近傍に配置され、前記
制御振動発生手段から発生した逆振動と、前記仕切り部
分を透過する騒音との干渉により生じる干渉音を検出す
る干渉音検出手段と、前記干渉音検出手段によって検出
された干渉音と、前記騒音検出手段によって検出された
騒音とに基づいて、前記干渉音が最小となるように前記
制御振動発生手段を制御する制御手段とを備えている。
【0008】また、前記制御振動発生手段の個数に対応
した個数の前記干渉音検出手段を備えていてもよい。
【0009】更に、ステレオ等の音発生機から発生する
音を、前記騒音とし、その騒音の信号を前記音発生機か
ら直接前記制御手段に出力するようにしてもよい。
【0010】また、前記騒音検出手段及び前記干渉音検
出手段を室内側と室外側とに各々設け、室内側の前記騒
音検出手段及び室外側の前記干渉音検出手段が働く状態
と、室外側の前記騒音検出手段及び室内側の前記干渉音
検出手段が働く状態とを択一的に切り換える切り換え手
段を備えていてもよい。
【0011】
【作用】上記の構成を有する本発明の遮音装置によれ
ば、室内または室外の騒音源近傍に設置された騒音検出
手段により検出する騒音と、干渉音検出手段によって検
出される制御振動発生手段から発生する逆振動との干渉
音が最小となるように、前記制御手段が前記制御振動発
生手段を制御し、その振動によって前記干渉音が低減さ
れる。
【0012】また、前記制御振動発生手段近傍に設置さ
れた、その制御振動発生手段専用の干渉音検出手段によ
り検出された干渉音について、前記制御手段がそれぞれ
の制御振動発生手段を制御し、きめ細かい遮音を実施す
る。
【0013】更に、ステレオ等の音発生機から発生する
音の信号を前記制御手段に直接出力し、その信号と、前
記干渉音検出手段によって検出される干渉音とに基づい
て、前記制御手段が前記制御振動発生手段を制御する。
【0014】また、室内側の騒音源に対しては、切り換
え手段によって室内側の前記騒音検出手段及び室外側の
前記干渉音検出手段が働く状態にして、前記室内側の騒
音源から発生する騒音が前記仕切り部分を透過し、その
透過した騒音と、前記制御振動発生手段によって発生す
る逆振動との干渉音を室外側の前記干渉音検出手段によ
って検出し、その検出した干渉音と、室内側の前記騒音
検出手段によって検出された前記騒音とに基づいて前記
干渉音を低減させる。一方、室外側の騒音源に対して
は、切り換え手段によって室外側の前記騒音検出手段及
び室内側の前記干渉音検出手段が働く状態にして、前記
室外側の騒音源から発生する騒音が前記仕切り部分を透
過し、その透過した騒音と、前記制御振動発生手段によ
って発生する逆振動との干渉音を室内側の前記干渉音検
出手段によって検出し、その検出した干渉音と、室外側
の前記騒音検出手段によって検出された騒音とに基づい
て、前記干渉音を低減させる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を具体化した遮音装置の一実施
例を図面を参照して説明する。
【0016】図1は、遮音装置の構成を示すブロック図
である。本実施例の遮音装置は、室内に設置されている
音発生機6から出る音を検出するための騒音源マイク5
と、後述する窓ガラス2を振動させる制御振動発生手段
としての振動発生器3a、3bと、前記各振動発生器3
a、3bから発生した振動と前記音発生機6から発生し
た音との干渉によって生じる干渉音を検出するための干
渉音検出手段としての検出マイク7と、その検出マイク
7により入力された干渉音と、前記騒音源マイク5によ
り入力された騒音とに基づいて、その干渉音が最小とな
るように各振動発生器3a、3bを制御する制御手段と
しての制御部15とで構成されている。前記各振動発生
器3a、3bは、電気信号の強弱によって振動の強弱を
制御できるピエゾ素子(PZT)で構成され、前記室内
と前記室外とを区別する仕切り部分としての前記窓ガラ
ス2の室内側表面に設置されている。その振動発生器3
a、3bは、後述する制御部15によって、前記音発生
機6から発生する音が前記窓ガラス2を透過することを
低減させるものである。
【0017】前記検出マイク7は、前記窓ガラス2の室
外側表面に配置されている。
【0018】前記騒音源マイク5は、移動自由な構成と
なっており、図1においては、前記音発生機6の近傍に
配置されている。
【0019】次に、本実施例の電気的回路20の構成に
ついて説明する。
【0020】騒音源マイク5によって検出された音発生
機6の騒音は、アンプ11によって増幅され、更に、ア
ナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部14
によってデジタル信号に変換される。そのデジタル信号
は、前記制御部15に入力される。一方、検出マイク7
によって検出された干渉音は、アンプ9によって増幅さ
れ、更に、A/D変換部12によってデジタル信号に変
換され、制御部15に入力される。
【0021】前記制御部15は、前記検出マイク7によ
って検出された干渉音と、前記騒音源マイク5によって
検出された騒音とに基づいて、前記干渉音が最小となる
ように前記各振動発生器3a、3bを制御する。前記制
御部15では、後述する方法によって求められた前記干
渉音が最小となるデジタル信号を各D/A変換部13
a、13bに出力する。前記デジタル信号は、前記各D
/A変換部13a、13bによってアナログ信号に変換
され、その各D/A変換部13a、13bに接続された
各アンプ10a、10bによって前記アナログ信号は増
幅され、各振動発生器3a、3bから制御振動として発
生する。
【0022】次に、制御部15において、前記干渉音を
最小にする方法について詳細に説明する。
【0023】前記制御部15では、図2に示すように、
任意の特性を持たせることが容易である有限インパルス
レスポンスフィルタ(FIRフィルタとも呼ぶ)によっ
て最小の信号を求めている。入力信号x(n)200は、図
1における騒音源マイク5の検出信号、記号201は遅
延要素、記号203のW0n, W1n, W2n, ・・・,WMnは可変フ
ィルタ係数、記号202は加算器、記号Mはフィルタの
タップ数であり、前記最小の信号は、出力y(n)204と
して次式で得られる。
【0024】
【数1】
【0025】可変フィルタ係数W1n, W2n, ・・・, WMnを用
いたのは、騒音経路における外乱による伝達特性の変化
及び各電気部品自体の特性変化等に対し、それらを追従
しながら最適なフィルタ係数値に収束していくためであ
る。
【0026】次に、前記可変フィルタ係数を求める方法
について、図3を用いて説明する。ここでは、図1の騒
音源マイク5で検出する騒音信号x(n)が遅延フィルタ3
02を通すことにより、リファレンス信号c(n)が生成さ
れる。このリファレンス信号c(n)と検出マイク7の検出
信号e(n)は適応アルゴリズム301に入力され、次式で
与えられるLMSアルゴリズムという適応式を用いて可
変フィルタ係数W1n, W 2n, ・・・, WMnを更新していく。
【0027】
【数2】
【0028】上式のパラメータμはステップサイズと呼
ばれた定数であり、これはフィルタ係数W(n)の収束速度
と収束精度を左右するパラメータである。
【0029】即ち、収束速度を追求するには、収束可能
な範囲にパラメータμを大きくすればよいが、収束後の
精度を考慮に入れると、パラメータμを総合的に選択す
る必要がある。
【0030】以上のように、推定した可変フィルタ係数
W1n W2n ・・・ WMnを図2のAに伝送して、出力デジタル
信号y(n)204を生成する。
【0031】図3に示す遅延フィルタ302の係数h0,
h1, ・・・ hpは予め求められるものである。図4は、遅延
フィルタ302の係数を求めるために用いられる騒音制
御の構成を示すブロック図である。ランダムノイズ発生
源400はランダムな信号を提供することができる。ま
た、図4は、振動発生器3a及び検出マイク7を使用し
たときの図である。
【0032】図4の全体の動作について述べる。ランダ
ムノイズ発生源400からランダム的なデジタル信号を
生成し、これがD/A変換部13a、アンプ10aを介
して振動発生器3aを駆動し、制御振動を発生させる。
一方、ランダムノイズ発生源400からランダム的なデ
ジタル信号を制御部15に出力する。加算器403で
は、検出マイク7で拾われ、アンプ9、A/D変換部1
2を介した騒音信号と制御部15との出力の加算を行
い、その誤差e(n)を求める。
【0033】制御部15では、この誤差e(n)を最小にす
るように、制御部15の係数を逐次修正していく。最終
的には、この収束値を図3におけるフィルタ係数h0,
h1, ・・・ hpとして用いられる。
【0034】次に、本実施例の遮音装置の動作について
図1を用いて説明する。
【0035】まず始めに、室内の音発生機6から発生す
る音が、騒音源マイク5によって入力されると、その音
はアンプ11によって増幅され、その後A/D変換部1
4によりデジタル信号に変換され、制御部15に入力さ
れる。一方、窓ガラス2を透過する外側近傍の干渉音
は、検出マイク7によって入力され、アンプ9で増幅さ
れる。その後A/D変換部12を介して制御部15に入
力される。
【0036】制御部15では、検出マイク7から窓ガラ
ス2を加振する制御振動を発生する振動発生器3a、3
bまでの各電気部品、アンプ10a、10b、A/D変
換部12、D/A変換部13a、13b等の特性を示す
伝達関数に基づいて、窓ガラス2を透過する騒音と振動
発生器3a、3bから発生される振動との干渉による干
渉音が最小となるように、フィルタ係数W(n)を決定す
る。
【0037】更に、制御部15では、騒音源マイク5に
よって入力された騒音信号と、前記フィルタ係数WMn
基づいて、前記干渉音が最小となる振幅特性及び位相特
性を有するデジタル信号を生成する。そのデジタル信号
は、各D/A変換部13a、13bによりアナログ信号
に変換され、その後、各アンプ10a、10bにより増
幅されて各振動発生器3a、3bから前記干渉音を打ち
消すための制御振動が発生し、音発生機6によって窓ガ
ラス2を透過する音を低減することができる。
【0038】以上説明したことから明かなように本実施
例の遮音装置は、室内の音発生機6近傍に設置された騒
音源マイク5により検出する騒音と、検出マイク7によ
って検出される振動発生器3a、3bから発生する制御
振動との干渉音が最小となるように、制御部15が振動
発生器3a、3bを制御し、その逆振動によって窓ガラ
ス2を透過する音が低減されるため、隣人等に与える騒
音による不快感を低減することができる。
【0039】尚、本発明は以上詳述した実施例に限定さ
れるものではなくその要旨を逸脱しない範囲において、
種々の変更を加えることができる。例えば、本実施例に
おいては室内の音発生機6の音が窓ガラス2を透過する
ことを低減させているが、図5に示すように、室内及び
室外の騒音源に対応できるように構成してもよい。この
場合、前記騒音検出手段として室内側騒音源マイク5a
を前記音発生機6の近傍に、室外側騒音源マイク5bを
外部騒音源30の近傍にそれぞれ配置し、各騒音源マイ
ク5a、5bは択一的に選択できる第一切り換えスイッ
チ31に接続する。一方、前記干渉音検出手段としての
室内側検出マイク7bを前記窓ガラス2の室内側表面近
傍に、室外側検出マイク7aを前記窓ガラス2の室外側
表面近傍にそれぞれ配置し、各検出マイク7a、7bは
択一的に選択できる第二切り換えスイッチ32に接続す
る。また、このように構成した場合、室内側騒音源マイ
ク5a及び室外側検出マイク7aを用いたときの遅延フ
ィルタ係数と、室外側騒音源マイク5b及び室内側検出
マイク7bを用いたときの遅延フィルタ係数とを上述し
た方法によってそれぞれ求める必要がある。
【0040】このように構成された遮音装置の動作につ
いて図5を用いて説明する。
【0041】騒音源が室外にある外部騒音源30の場
合、第一切り換えスイッチ31を室外側騒音源マイク5
bに設定し、更に、第二切り換えスイッチ32を室内側
検出マイク7bに設定する。すると、室外の外部騒音源
30から発生する騒音は、室外側騒音源マイク5bによ
って検出される。その検出された騒音は、アンプ11に
よって増幅され、その後、A/D変換部14によりデジ
タル信号に変換して制御部15に入力される。
【0042】制御部15では、室内側検出マイク7bか
ら窓ガラス2を加振する制御振動を発生する振動発生器
3a、3bまでの各電気部品、アンプ10a、10b、
A/D変換部12、D/A変換部13a、13b等の特
性を示す伝達関数に基づいて、窓ガラス2を透過する音
と振動発生器3a、3bから発生される振動との干渉に
よる干渉音が最小となるように、フィルタ係数W(n)を決
定する。
【0043】更に、制御部15では、室外側騒音源マイ
ク5bによって入力された騒音信号と、前記フィルタ係
数WMnに基づいて、干渉音が最小となる振幅特性及び位
相特性を有するデジタル信号を生成する。そのデジタル
信号は、各D/A変換部13a、13bによりアナログ
信号に変換され、その後、各アンプ10a、10bによ
り増幅されて各振動発生器3a、3bから前記干渉音を
打ち消すための逆振動が発生し、外部騒音源30の騒音
が窓ガラス2を透過して室内に侵入することを防ぐこと
ができる。
【0044】一方、室内側の騒音を室外に漏らすことを
防ぐ場合には、第一切り換えスイッチ31を室内側騒音
源マイク5aに設定し、第二切り換えスイッチ32を室
外側検出マイク7aに設定する。この場合、上述した実
施例と同様の構成となるため、動作の説明を省略する。
このようにして、室内の騒音及び室外の騒音が窓ガラス
2を透過することを低減させることができる。
【0045】尚、上述した構成では、第一切り換えスイ
ッチ31及び第二切り換えスイッチ32を使用者にて切
り換える構成となっているが、一方の切り換えスイッチ
を切り換えることによって他方の切り換えスイッチを自
動的に切り換えるように構成してもよい。
【0046】また、本実施例では、音楽発生機6の音を
騒音源マイク5を介して入力しているが、音発生機6の
出力信号を制御部15へ送ってもよい。このため、騒音
源マイク5を省略することも可能である。この場合、音
発生機6からの出力信号は、アンプ11で増幅され、更
に、A/D変換部14によってデジタル信号に変換さ
れ、その後、制御部15に入力される。
【0047】更に、本実施例では、制御振動発生手段と
しての振動発生器3a、3bを2つ設けているが、更
に、個数を増やしてもよい。また、この場合、スピーカ
ーの個数に対応して干渉音検出手段としての検出マイク
を同数設け、それぞれの検出マイクで検出された干渉音
に対して、その干渉音が最小となるように制御部15が
振動発生器を制御するようにしてもよい。また、それぞ
れの検出マイクで検出された干渉音を合成し、その合成
音が最小となるように制御部15が振動発生器を制御す
るようにしてもよい。
【0048】また、制御部15において、騒音源マイク
5によって検出された騒音のデジタル信号値が、所定の
値、例えば、静寂と感じる50dBを超えたときに、各
D/A変換器13a、13bに干渉音を最小とする逆振
動の信号を出力させるようにし、前記50dBを超えな
いときは、振動発生器3a、3bから逆振動を発生させ
ないようにしてもよい。このようにした場合、外部から
侵入、または外部に漏れる恐れがないとき、つまり遮音
する必要がないときに振動発生器3a、3bを作動させ
る電力を節約することができ、また、振動発生器3a、
3bの耐久性を向上させることができる。
【0049】また、本実施例では、振動発生器3a、3
bとしてPZTを使用しているが、電気信号によって振
動を発生できるもの、例えば、コイルと永久磁石を使用
したバイブレータ等を用いてもよい。
【0050】更に、本実施例では、干渉音検出手段とし
て検出マイク7を用いているが、振動を検出できるもの
であれば、何れでもよく、例えば、振動解析等に用いら
れる加速度ピックアップを使用してもよい。
【0051】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の遮音装置は、室内または室外の騒音源近傍に設置さ
れた騒音検出手段により検出する騒音と、干渉音検出手
段によって検出される制御振動発生手段から発生する逆
振動との干渉音が最小となるように、前記制御手段が前
記制御振動発生手段を制御し、その逆振動によって前記
干渉音が低減されるため、隣人等に与える騒音の不快感
を低減することができる。
【0052】また、前記制御振動発生手段近傍に設置さ
れた、その制御振動発生手段専用の干渉音検出手段によ
り検出された干渉音について、前記制御手段がそれぞれ
の制御振動発生手段を制御するため、きめ細かい遮音を
実施することができる。
【0053】更に、ステレオ等の音発生機から発生する
音の信号を前記制御手段に直接出力し、その信号と、前
記干渉音検出手段によって検出される干渉音とに基づい
て、前記制御手段が前記制御振動発生手段を制御するた
め、騒音源のみの騒音を低減させることができる。
【0054】また、室内側の騒音源に対しては、切り換
え手段によって室内側の前記騒音検出手段及び室外側の
前記干渉音検出手段が働く状態にして、前記室内側の騒
音源から発生する騒音が前記仕切り部分を透過し、その
透過した騒音と、前記制御振動発生手段によって発生す
る逆振動との干渉音を室外側の前記干渉音検出手段によ
って検出し、その検出した干渉音と、室内側の前記騒音
検出手段によって検出された前記騒音とに基づいて前記
干渉音を低減させ、一方、室外側の騒音源に対しては、
切り換え手段によって室外側の前記騒音検出手段及び室
内側の前記干渉音検出手段が働く状態にして、前記室外
側の騒音源から発生する騒音が前記仕切り部分を透過
し、その透過した騒音と、前記制御振動発生手段によっ
て発生する逆振動との干渉音を室内側の前記干渉音検出
手段によって検出し、その検出した干渉音と、室外側の
前記騒音検出手段によって検出された騒音とに基づい
て、前記干渉音を低減させるため、室内、または室外の
騒音源に対して、その騒音が前記仕切り部分を透過する
ことを防ぐことができる等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】室内の騒音を遮音する遮音装置の構成を示すブ
ロック図である。
【図2】本実施例の制御部において制御音を発生させる
ブロック図である。
【図3】本実施例の制御音を発生させるときに用いられ
るフィルタ係数を求めるブロック図である。
【図4】遅延フィルタの係数を求めるために用いられる
騒音制御の構成を示すブロック図である。
【図5】室内と室外の騒音を遮音する遮音装置の構成を
示すブロック図である。
【符号の説明】
2 窓ガラス 3a 振動発生器 3b 振動発生器 5 騒音源マイク 6 音発生機 7 検出マイク 15 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03H 21/00 G10K 11/16 D

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内または室外の騒音を検出し、かつ前
    記騒音源近傍に設置された騒音検出手段と、 前記室内と前記室外とを区別する仕切り部分に配置さ
    れ、かつ前記騒音によって発生する前記仕切り部分の振
    動を打ち消す逆振動を発生する少なくとも一つの制御振
    動発生手段と、 前記仕切り部分に対して前記騒音源の反対側であって、
    前記仕切り部分の近傍に配置され、前記制御振動発生手
    段から発生した逆振動と、前記仕切り部分を透過する騒
    音との干渉により生じる干渉音を検出する干渉音検出手
    段と、 前記干渉音検出手段によって検出された干渉音と、前記
    騒音検出手段によって検出された騒音とに基づいて、前
    記干渉音が最小となるように前記制御振動発生手段を制
    御する制御手段とを備えたことを特徴とする遮音装置。
  2. 【請求項2】 前記制御振動発生手段の個数に対応した
    個数の前記干渉音検出手段を備えたことを特徴とする請
    求項1に記載の遮音装置。
  3. 【請求項3】 ステレオ等の音発生機から発生する音
    を、前記騒音とし、その騒音の信号を前記音発生機から
    直接前記制御手段に出力するようにしたことを特徴とす
    る請求項1に記載の遮音装置。
  4. 【請求項4】 前記騒音検出手段及び前記干渉音検出手
    段を室内側と室外側とに各々設け、 室内側の前記騒音検出手段及び室外側の前記干渉音検出
    手段が働く状態と、室外側の前記騒音検出手段及び室内
    側の前記干渉音検出手段が働く状態とを択一的に切り換
    える切り換え手段を備えたことを特徴とする請求項1に
    記載の遮音装置。
JP7115648A 1995-05-15 1995-05-15 遮音装置 Pending JPH08314471A (ja)

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