JPH11149292A - 反雑音を発生させることによって空間の雑音を減衰させる方法及び装置 - Google Patents

反雑音を発生させることによって空間の雑音を減衰させる方法及び装置

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JPH11149292A
JPH11149292A JP10236809A JP23680998A JPH11149292A JP H11149292 A JPH11149292 A JP H11149292A JP 10236809 A JP10236809 A JP 10236809A JP 23680998 A JP23680998 A JP 23680998A JP H11149292 A JPH11149292 A JP H11149292A
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filter
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Jukka Vartiainen
バルシャイネン ユッカ
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Nokia Mobile Phones Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反雑音を用いて雑音を減衰させる際に、雑音
が最も妨害となる周波数に重み付けを行うことにより、
小さなパワーで有効に雑音を減衰させる方法、装置、及
び移動局を提供する。 【解決手段】 雑音基準値ｘを求め、重み付け関数を定
め、空間の電気音響応答推定関数Ｃ’を求め、重み付け
関数および電気音響応答推定関数を用いて雑音基準値を
処理して第１の信号ｒH を生成し、空間に存在する雑音
と空間中に供給された反雑音との間の相互作用による残
留雑音ｅを測定し、残留雑音を重み付け関数で処理して
第２の信号ｅH を生成し、上記第１の信号及び第２の信
号に基づいて、上記雑音基準値を適応フィルタ処理して
得られる信号ｋａを反雑音として空間中に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１及び請求
項５の前文に規定された反雑音を発生させることによっ
て空間の雑音を減衰させる方法と装置、及び請求項１０
の前文に規定された移動局に関する。
【０００２】
【従来の技術】雑音を減衰させる手段として雑音吸収・
遮音材料が一般に用いられている。しかし、十分な雑音
効果を得ようとすると、部屋によっては、減衰に必要な
雑音吸収・遮音材料が占める容積が大き過ぎてしまうこ
とがあり、場合によっては部屋に配置することが困難で
ある。このような問題を解決するために、雑音を測定
し、その雑音を打ち消すような反雑音（ａｎｔｉｎｏｉ
ｓｅ）を同一の部屋に供給することによって、雑音を減
衰させるアクティブ雑音減衰システムが開発されてい
る。本発明の目的は、雑音源から発生される雑音を反雑
音を用いて減衰させることにある。理想的な場合には、
雑音と反雑音とが干渉し合う結果、雑音が完全に消滅す
る。
【０００３】スピーカに供給すべき反雑音信号を雑音基
準値を基準にして生成するアクティブ適応雑音減衰シス
テムが知られている。このシステムでは、残留雑音に基
づいてシステムを適応化し、残留雑音が可能な限り小さ
くなるようにする。残留雑音は、システムが有する誤差
マイクロフォンによって測定される。ここで、雑音基準
値とは、雑音を減衰させる前の（減衰されていない）、
雑音源に起因して存在する雑音のことである。雑音基準
値は、第２のマイクロフォンによって測定されるか、あ
るいは誤差マイクロフォンによって得られた誤差信号か
ら生成される。あるいは、加速度トランスデューサなど
のその他のトンスデューサを用いて雑音源に関する情報
を取得し、これに基づいて雑音基準値を得るようにする
ことも可能である。この場合、トランスデューサの変位
を基にして雑音源から生ずる雑音を求める。
【０００４】フィルタ処理された−Ｘ ＬＭＳ（最小平
均自乗（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ））アル
ゴリズムは、適応雑音減衰システムにおいて最も広く用
いられているアルゴリズムである。このアルゴリズムに
基づいて実現される雑音減衰装置の例を図１に示す。Ｌ
ＭＳアルゴリズムの目的とするところは、残留雑音のパ
ワーを最小とすることである。推定フィルタ１を用い
て、雑音が発生している空間の音響応答Ｃの推定値Ｃ’
を求める。ここで、空間の音響応答Ｃとは、空間に供給
された音が空間において有する効果（影響）のことであ
る。推定フィルタ１によって処理された信号ｒは、演算
ユニット２の第１の入力に供給される。一方、演算ユニ
ットの第２の入力には残留雑音信号ｅが供給される。こ
の演算ユニットは、ＬＭＳアルゴリズムを含む。演算ユ
ニット２は、それに供給された信号とあらかじめ設定さ
れた定数値にもとづいて、適応フィルタ３を制御するた
めの制御信号を算出する。適応フィルタ３の入力には雑
音基準値（ｎｏｉｓｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）ｘが入力
される。演算ユニット２と適応フィルタ３とによって、
ディジタルユニット６が構成され、この入力側および出
力側にはＡ／Ｄ変換器およびＤ／Ａ変換器がそれぞれ配
置されている。適応フィルタ３としては、ＦＩＲ（有限
インパルス応答）フィルタなどのディジタルフィルタが
用いられ、その係数は、演算ユニット２によって適切な
値となるように修正される。適応フィルタ３からは、ス
ピーカ信号ｋａが出力される。このスピーカ信号ｋａ
は、音響応答Ｃに応じて空間４において変化し、空間に
おいて発生する雑音に加えられる（５）。この結果とし
て生じる誤差信号すなわち残留雑音ｅが演算ユニット２
の第２の入力に供給される。
【０００５】上記のアルゴリズムを用いた場合、適応Ｆ
ＩＲフィルタはその出力側から、以下のような出力を提
供する。
【０００６】 ｙ[n]= w0 [n]x[n] + w1[n]x[n-1] + w2[n]x[n-2] + …（１）
【０００７】ここで、x[n]は時刻ｎにおける入力信号す
なわち雑音基準値である。また、ｗ k はフィルタ係数で
あり、次の式に従って更新される。
【０００８】 wk [n+1] = wk [n] -2μe[n]r[n-k] …（２）
【０００９】ここで、ｎはディジタルフィルタによるサ
ンプリング時刻であり、μは一定のステップ長（ｃｏｎ
ｓｔａｎｔ ｓｔｅｐ ｌｅｎｇｔｈ）、ｅは誤差信
号、ｒは電気音響応答推定フィルタによってフィルタ処
理したフィルタ処理済み基準信号ｘである。また、上記
の式において、ｋは０から正の限界値までの有限な数の
シリーズである。適応信号処理についてのさらに詳細な
説明は、ＷｉｄｒｏｗＢ．，Ｓｔｅａｒｎｓ Ｓ．Ｄ．
による「適応信号処理」（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌ
ｌ，１９８５）に記述されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の適応雑音減衰シ
ステムの問題点は、聴感上において問題となる程度の量
の残留雑音が残ってしまうことである。また、雑音減衰
結果と比較して反雑音を生成するのに必要とされる音圧
に必要なパワーが高くなることである。
【００１１】本発明の目的は、上記の欠点を解決するこ
とである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による方法は、請求項１に記載されていること
を特徴とする。また、本発明による適応雑音減衰システ
ムは、請求項５に記載されていることを特徴とする。本
発明による移動局は、請求項１０に記載されていること
を特徴とする。また、これらの独立請求項に従属する請
求項に本発明の好適な実施形態が記載されている。
【００１３】上記目的を達成するため、反雑音を生成す
ることによって空間に存在する雑音を減衰させる本発明
による方法は、雑音基準値を定めるステップと、重み付
け関数を定めるステップと、空間の電気音響応答推定関
数を定めるステップと、上記の重み付け関数および上記
電気音響応答推定関数を用いて雑音基準値を処理し、第
１の信号を生成するステップと、空間に存在する雑音と
空間中に供給された反雑音との間の相互作用の結果とし
て形成される残留雑音を測定するステップと、上記残留
雑音を上記重み付け関数を用いて処理して第２の信号を
生成するステップと、上記第１の信号および第２の信号
に基づいて、適応フィルタ処理を制御して、上記第２の
信号すなわち重み付けされた残留雑音が最小となるよう
にして、上記雑音基準値を適応フィルタ処理して、その
結果として得られるスピーカ信号を空間中に供給するよ
うにして、該適応フィルタ処理された信号を反雑音とし
て空間中に供給するステップとからなる。
【００１４】電気音響応答推定関数の決定は、１／ｆ雑
音あるいは白色雑音などのテスト信号を装置のＤ／Ａ変
換器に供給し、同時に誤差マイクロフォンに接続された
Ａ／Ｄ変換器から出力される信号を記憶し、テスト信号
と測定信号との間の伝達関数すなわちインパルス応答
を、好適には、ＬＭＳアルゴリズムを用いて推定するこ
とによって行う。ここで、推定フィルタＣ’は、推定値
から直接に得られるフィルタ係数を用いたディジタルＦ
ＩＲフィルタによって実現される。このとき、ＦＩＲフ
ィルタの係数が、そのインパルス応答を直接に表す。な
お、ＬＭＳアルゴリズムの使用については、Ｗｉｄｒｏ
ｗ Ｂ．，Ｓｔｅａｒｎｓ Ｓ．Ｄ．による「適応信号
処理」（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ，１９８５）に記
述されている。
【００１５】本発明の好適な実施形態では、雑音基準値
は、反雑音信号を推定関数を用いて処理する際に、残留
雑音信号から空間の電気音響応答の反雑音を引くことに
よって得られる。
【００１６】また、上記の雑音基準値を適応フィルタ処
理するための方法の実施形態において、適応フィルタ関
数の係数ｗk は以下の式によって与えられる。
【００１７】 wk [n+1] = wk [n] -2μe H [n]rH [n-k] …（３）
【００１８】ここで、ｎはディジタルフィルタにおける
サンプリング時刻であり、μは一定のステップ長、ｅH
は第２の信号すなわち重み付け関数によって重み付けさ
れた残留雑音信号、ｒH は第１の信号すなわち重み付け
関数および電気音響応答推定関数によってフィルタ処理
したフィルタ処理済み基準信号ｘである。
【００１９】また、本発明の１実施形態では、上記重み
付け関数あるは対応する重み付けフィルタは、人間の聴
覚の周波数感度を考慮して、実質的に１，０００Ｈｚの
周波数において、雑音の減衰総量が最大となるようにな
される関数である。
【００２０】本発明による雑音減衰装置は、雑音基準値
を生成するための手段と、あらかじめ定められた重み付
け関数に基づいて雑音基準値を処理して重み付けされた
雑音基準値を生成するための第１の重み付けフィルタ
と、空間の電気音響応答に基づいて上記重み付けられた
雑音基準値をさらに処理して第１の信号を生成する推定
フィルタと、空間に存在する雑音と空間中に供給された
反雑音との間の相互作用によって形成される空間中の残
留雑音を測定するための雑音トランスデューサと、上記
雑音トランスデューサによって残留雑音から測定された
残留雑音信号を処理して第２の信号を生成するための第
２の重み付けフィルタと、雑音基準値を処理して反雑音
信号を生成する第１のスピーカ信号に変換する適応フィ
ルタと、上記第１の信号および第２の信号に基づいて、
上記適応フィルタにおける雑音基準値に対する処理を制
御するための演算ユニットとから構成される。なお、上
記第１の重み付けフィルタと推定フィルタとをまとめて
同一のフィルタとして組合せるようにすることもでき
る。
【００２１】本発明の１実施形態では、雑音基準値を生
成する手段は、マイクロフォンを含む。あるいは、雑音
基準値を生成する手段は、振動トランスデューサを含
む。
【００２２】また、本発明の１実施形態では、適応フィ
ルタは雑音基準値をフィルタ処理するための重み付けフ
ィルタを含む。この場合、信号パスにおいて推定ユニッ
トの前にＬＭＳアルゴリズムユニットに供給されるのと
同様にして、適応フィルタに対して供給される雑音基準
値は、後続の処理を行う前に、重み付けフィルタによっ
てフィルタ処理される。
【００２３】また、本発明の１実施形態では、雑音基準
値を生成する手段は、電気音響応答推定関数を用いて反
雑音信号を処理して第１のフィードバック信号を生成す
る手段と、残留雑音信号から第２のフィードバック信号
を生成する手段と、上記第１のフィードバック信号と第
２のフィードバック信号との差に基づいて雑音基準値を
生成する手段とを含む。
【００２４】また、本発明の１実施形態では、上記雑音
トランスデューサはマイクロフォンを含む。
【００２５】また、本発明は、上記装置の１つを含む移
動局にも関する。
【００２６】本発明の利点は、上記減衰に重み付けをす
るにあたって聴覚特性を考慮することによって、人間お
よび／または動物によって検出される雑音減衰が効果的
となるような雑音の減衰を行うようにすることにある。
【００２７】本発明の更に他の利点は、その雑音減衰シ
ステムが、重み付けをせずに雑音を減衰させるシステム
と比較して、同等の雑音を減衰させるのにそれほど多く
のパワーを必要としないことである。以下図面を参照し
て本発明をより詳細に説明する。
【００２８】
【発明の実施の形態】図１については、従来技術の記述
個所において上述されている。図２は、本発明による適
応雑音減衰システムを示すブロック図である。この装置
は、雑音基準値ｘを生成する手段を含む。この手段は、
例えば雑音基準値マイクロフォンと増幅器との組み合わ
せなどの、外部雑音基準値信号を取得しうるようになさ
れた適当な雑音基準源によって実現することができる。
該装置は、さらに、あらかじめ定められた重み付け関数
Ｈを用いて雑音基準値信号ｘを処理して重み付けられた
雑音基準値ｘH を生成する第１の重み付けフィルタ１１
と、雑音が減衰されるべき空間の電気音響応答Ｃ’に基
づいて上記重み付けられた雑音基準値ｘH をさらに処理
して第１の信号ｒH を生成する推定フィルタ１２とを具
備している。該装置は、また、空間の残留雑音ｅを測定
するための雑音トランスデューサ１６を具備している。
この残留雑音ｅは、空間の雑音とこの空間に対して供給
された反雑音とが干渉（相互作用）を起こした結果とし
て形成される。該装置は、さらに、雑音トランスデュー
サ１６を用いて残留雑音ｅから測定された残留雑音信号
ｅを処理してその結果として第２の信号ｅH を生成する
第２の重み付けフィルタ１７を具備している。該装置
は、また、雑音基準値ｘを処理して反雑音信号ｋａを生
成し、かつ、これに対応するスピーカ信号を生成する適
応フィルタ１４を具備している。該装置の中核となるの
は演算ユニット１３である。このユニットは、第１の信
号ｒH および第２の信号ｅH とに基づいて適応フィルタ
１４における雑音基準値ｘに対する処理を制御する。
【００２９】適応フィルタ１４は、空間の音響応答Ｃに
応じて変化するスピーカ信号ｋａを生成する。このスピ
ーカ信号は、空間に発生した雑音に加算される（１
６）。その結果、誤差信号すなわち残留雑音信号ｅが得
られる。本発明が目的とするところは、この残留雑音信
号を本発明による装置を用いて可能な限り小さく（最小
に）することである。
【００３０】図２の装置において、演算ユニット１３と
適応フィルタ１４とによって、ディジタルユニット１３
０が構成される。推定フィルタ１２からえられる第１の
信号ｒH および第２の重み付けフィルタ１７からえられ
る第２の信号ｅH は、いずれもアナログ信号であるの
で、Ａ／Ｄ変換器１３ａおよび１３ｂを用いてそれぞれ
ディジタル信号に変換した後にそれらを演算ユニット１
３が処理しうるようにすることが必要である。同様に、
アナログの雑音基準値信号ｘは、Ａ／Ｄ変換器１４ａに
よってディジタル形式に変換された後に適応フィルタ１
４に供給するようにする必要がある。一方、適応フィル
タ１４の出力信号はディジタル信号であるので、Ｄ／Ａ
変換器１４ｂによってアナログ形式に変換することによ
ってスピーカ信号ｋａが生成される。
【００３１】このアプリケーションにおいては、重み付
けフィルタ１１、１７および推定フィルタ１２は、いず
れもアナログフィルタが用いられているが、これらのフ
ィルタをディジタルフィルタで実現することも可能であ
る。この場合、当然であるが、Ａ／Ｄ変換器１３ａ、１
３ｂをフィルタの入力側に移動し、アナログ信号をこれ
らの変換器を通してディジタル装置の部分に供給するよ
うにすることが必要である。
【００３２】音響応答Ｃには、スピーカからマイクロフ
ォンへの音響伝達関数、さらに詳細に述べれば、Ｄ／Ａ
変換器、アナログ増幅器、スピーカ、マイクロフォン、
マイクロフォン増幅器、Ａ／Ｄ変換器、およびすべての
アナログフィルタの総合伝達関数を含む音響伝達関数を
含んでいる。好適には、重み付けフィルタ１１、１７と
しては同等のフィルタが用いられ、さらにこれらのフィ
ルタは、人間の耳が最も敏感な周波数で最も強い雑音減
衰が生ずるように、人間の耳の周波数感度に対応する
（模倣した）特性を有する。
【００３３】図３は、適応ＦＩＲフィルタ１４を概略的
に示す図である。ディジタル入力信号ｃは、一定の遅延
素子Ｔを通過させ、これによって、該入力信号は、一連
の時間遅延信号列ｘ（ｎ−１）、ｘ（ｎ−
２），．．．，ｘ（ｋ）に変換される。これらの信号列
は、係数ｗk （ｋ＝０，１，２，３，．．．）の重み付
けがなされた後に、加算手段Σにおいて加算される。そ
の結果、出力信号ｙ（ｎ）は次の式で与えられる。
【００３４】 y(n)=w0(n)x(n)+w1(n)x(n-1)+w2(n)x(n-2)+...+ wk (n)x(n-k) …（４）
【００３５】演算ユニット１３が上述のＬＭＳアルゴリ
ズムを用いている場合には、適応ＦＩＲ（有限インパル
ス応答）フィルタ１４の係数ｗk は、本発明によって次
の式に基づいて更新される。
【００３６】 wk [n+1]= wk [n] -2μｅH [n]rH [n-k]…（５）
【００３７】ここで、ｎはディジタルフィルタにおける
サンプリング時刻であり、μは一定のステップ長、ｅH
は第２の信号すなわち重み付けフィルタ１７によって重
み付けされた残留雑音信号ｅ、ｒH は第１の信号すなわ
ち重み付けフィルタ１１および電気音響応答推定フィル
タ１２によってフィルタ処理されたフィルタ処理済み雑
音基準信号ｘである。
【００３８】図４は、本発明による適応雑音減衰装置の
他の例を示すブロック図である。この実施例では、図２
に示した装置の場合のように、この装置においては外部
雑音基準値ｘを用いずに、内部雑音基準値ｘs が生成さ
れる。内部雑音基準値ｘs は、残留雑音信号ｅからスピ
ーカ雑音信号すなわち反雑音信号ｋａを引くことによっ
て生成される。その際に、反雑音信号ｋａは、空間の電
気音響応答推定関数Ｃ’によって処理されるか、あるい
は或る方法でフィルタ処理される。
【００３９】内部雑音基準値ｘs を生成する手段は、反
雑音信号ｋａを電気音響応答推定関数Ｃ’を用いて処理
して第１のフィードバック信号ｔｋ１を生成する第１の
手段１８と、残留雑音信号ｅから第２のフィードバック
信号ｔｋ２を生成する第２の手段１９と、第１のフィー
ドバック信号ｔｋ１と第２のフィードバック信号ｔｋ２
との差ｔｋ２−ｔｋ１から雑音基準値ｘを生成する手段
２０とから成る。該第１の手段は、推定フィルタ１８を
有し、反雑音信号ｋａがこの推定フィルタ１８を通して
第１のフィードバック信号ｔｋ１として第３の手段とし
ての減算（差分）手段２０に供給される。この推定フィ
ルタ１８は、上記の推定フィルタ１２と類似のものであ
る。第２の手段１９は、残留雑音トランスデューサ１６
から減算手段２０への直接的な接続を有し、これによっ
て、残留雑音信号ｅが直接に第２のフィードバック信号
ｔｋ２を形成する。減算手段２０は、フィードバック信
号ｔｋ２とｔｋ１との差を生成し、内部雑音基準値信号
すなわちｘs ＝ｔｋ２−ｔｋ１を出力する。内部雑音基
準値ｘs は、図２の装置２１に内部雑音基準値として上
記雑音基準値ｘの代わりに供給される。
【００４０】図５は、本発明による装置における本発明
に特有な（本質的な）部分を示すブロック図である。こ
の装置は、演算に関係するディジタル信号処理装置（Ｄ
ＳＰ）４１を有し、これによって、少なくとも適応フィ
ルタ１３および演算ユニット１４（図２および図４を参
照）が実現される。該装置は、また、適応フィルタ１３
および演算ユニット１４によって必要とされるソフトウ
ェアを記憶するためのリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
４２を有する。該装置は、さらに、少なくとも適応フィ
ルタの中間結果を記憶し読み出すための、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）４３を有する。さらに、該装置
は、ディジタル信号をスピーカに対して適当な形に変換
するＤ／Ａ変換器４４（図２および図４の１４ｂを参
照）と、雑音を増幅するための増幅器４５と、反雑音を
空間に供給するためのスピーカ４６と、アナログ信号を
信号処理装置４１にとって適切なディジタル形式に変換
するためのＡ／Ｄ変換器４７と、微弱な信号をトランス
デューサにとって十分なレベルまで増幅するためのマイ
クロフォン増幅器４８と、残留雑音を検出するためのマ
イクロフォン４９と、各部分の間の通信を実現するため
のディジタルバス５０とを具備している。なお、破線で
囲った部分は、処理ユニット５１全体を表す。信号処理
装置の処理能力は、好適には１５ＭＩＰＳ（ＭＩＰＳ＝
１００万命令／秒）である。また、好適には、音は２４
ｋＨｚの周期でサンプリングされる。反雑音の位相が元
の雑音に対して十分に近くなるように追従させ、またそ
の振幅が元の雑音に対して逆方向となるように作動させ
なければならないから、トランスデューサの応答は高速
である必要がある。
【００４１】図６は、周波数軸を対数表示した、本発明
で用いられる重み付け関数を示す図である。減衰の重み
付けは、重み付けフィルタ１１、１７によって実現され
る。例えば標準的な聴覚を有する人間に対し、２０から
２０，０００Ｈｚの周波数範囲にある人間の聴覚範囲に
ついて試験することとする。これは図６において、下限
値６１および上限値６２としてそれぞれ示されている。
人は年齢が高くなるに従って、聴覚感度が、特にその周
波数範囲の上限近くの高い周波数において弱くなり、従
って可聴周波数の上限が低い周波数に移動する。６０歳
を過ぎてもなお８，０００Ｈｚを超える周波数を聞き取
ることができる人は非常に希である。通常の人の可聴し
きい値は、音の周波数が約２，０００Ｈｚ付近の周波数
であるときに、最も低くなり、最も微弱な音を聞き取る
ことができ、これによって、殆んどの人では、この可聴
しきい値は０ｄＢに近づく。可聴周波数範囲の下限およ
び上限においては、可聴しきい値はおよそ８０ｄＢであ
る。ある種の家畜、例えば犬や猫は、人間の可聴周波数
範囲よりも実質的に広い範囲を聞き取る能力をもってい
て、その上限はおよそ６０，０００Ｈｚであり、人間の
聴覚に比較してより広い周波数範囲において高い聴覚感
度を有する。
【００４２】本発明によれば、人間の（あるいはまた家
畜の）聴覚特性を考慮に入れて、人間の可聴範囲内にお
いて（あるいは人間の可聴範囲と家畜の可聴範囲とで共
通な範囲において）雑音の減衰が最も効果的に起こるよ
うにすることが可能である。すなわち、可聴しきい値下
限付近の周波数範囲、好適には１００から２，０００Ｈ
ｚにおいて、減衰が最も効果的に起こるようになされ
る。従って、本発明の目的とするところは、このような
周波数範囲においては、反雑音によって雑音を可能な限
り打ち消すようにし、その他の周波数においては、雑音
を部分的にのみ打ち消すような反雑音を生成するように
することによって、パワーを節減することにある。これ
は、図６において減衰重み付け特性６３として示されて
おり、その値は、低い可聴しきい値のところでは１であ
り、その他のところではより小さな値とされる。このよ
うな重み付け特性を採用することによって、可聴周波数
範囲（又は各範囲）において雑音が有効に減衰され、一
方、可聴周波数範囲（又は各範囲）の外側においては残
留雑音が存在することになるが、この残留雑音は聞く人
にとって、さほど問題とはならない。
【００４３】図７は、本発明による装置を用いて雑音を
減衰するようになされた移動局７１の断面図である。従
来技術によれば、移動局７１は、音声マイクロフォン７
２およびイヤホン７３を含み、また、本発明によればさ
らに、雑音基準値を検出するための第１の付加的なマイ
クロフォン７４と、残留雑音ｅを検出するための第２の
付加的なマイクロフォン７５を具備している。第１の付
加的なマイクロフォン７４は、音響的に音声マイクロフ
ォン７２およびイヤホン７３から可能な限り遠くの位置
に配置される。実際には、移動局７１の背面に配置され
る。このようにして、ユーザの音声とイヤホン７３から
の音とが、第１の付加的なマイクロフォン７４によって
検出される雑音に与える影響を可能な限り小さくするこ
とが必要である。また図７には、図５の処理ユニット５
１に対応する処理ユニット７６が示されている。最小の
ケースにおいては、イヤホン７３と第２の付加的なマイ
クロホン７５のみが処理ユニット７６に接続される。ま
た、もし、対応するマクロフォン増幅器、Ａ／Ｄ変換
器、およびソフトウェアが具備されている場合には、音
声マイクロフォン７２および第１の付加的なマイクロフ
ォン７４も処理ユニット７６に接続することも可能であ
る。
【００４４】本発明による移動局７１では、環境に発生
している雑音を打ち消すような極性とレベルを有する雑
音がイヤホン７３に供給されることによってユーザの耳
での雑音を減衰させる。従って、騒々しい環境において
も、ユーザは移動局７１のイヤホン７３からの音声をよ
り明瞭に聞き取ることが可能となる。
【００４５】また、移動局の音声マイクロフォン７２か
らの信号を処理することによって、最も好適な場合にお
いては、ユーザの音声のみを残して環境の雑音を完全に
減衰させることも可能である。
【００４６】上記の実施例においては、１つの重み付け
関数だけが用いられたが、複数の重み付け関数を用いる
ことも可能である。これらの選択は、耳の機能、雑音ス
ペクトルがどのようなものであると仮定されているか、
雑音減衰システムの構成、特に、どのようにして雑音基
準値が生成されるかに依存する。使用しているマイクロ
フォンが一つだけである場合には、低い周波数の雑音を
減衰させると、その因果関係によって、高い周波数の雑
音が強調される傾向があり、この点を考慮して重み付け
関数を決定する必要がある。２つのマイクロフォンを用
いた場合には、基準信号が、誤差信号よりもわずかに早
く現れ、この基準信号は、高い周波数において実際の雑
音基準値と弱い相関を有し、この基準信号もまた、その
因果関係によって、マイクロフォンの数が１つだけであ
る場合ほどではないが、高い周波数の雑音を強調する結
果となる。従って、このことを考慮して重み付け関数を
決定する必要がある。重み付けを行わずに誤差信号を極
小化すると、多くの場合、高い周波数の雑音が本質的に
強調される。人の聴覚は異なる周波数範囲によって実質
的に変化し、中心周波数付近において非常に高い感度を
有し、高い周波数における雑音が強調されると、その程
度が仮に少しであっても、人の耳に不都合を与える。
【００４７】２つのマイクロフォンを用いた場合には、
最も好適には、重み付け関数は、１／ｆ分布を白色化す
るようなフィルタであり、周波数に対して正比例するよ
うな応答を示すものである。このようなフィルタは、近
似的にディジタル微分回路によって実現することができ
る。すなわち、信号からその直前の値を引くことによっ
て、すなわち出力がｙ［ｎ］＝ｘ［ｎ］−ｘ［ｎ−１］
となるようにすることによって実現できる。
【００４８】図８は、微分回路を適応させた他の重み付
け関数の応答の例を示したものである。マイクロフォン
が１つだけである場合には、残留雑音のスペクトルが装
置によって白色化されるので、重み付け関数は、最も好
適には、上記の微分回路の場合よりも、高い周波数８１
における重み付けがより大きくなるように定める。この
ようにすると、高い周波数において雑音レベルが強調さ
れるのが抑圧され、システムの安定性が改善される。同
時に、１００Ｈｚより下の低い周波数８２においても、
より大きく減衰させるようにする必要がある。
【００４９】以上に本発明を好適な実施例に基づき説明
したが、本発明は、上記の実施例にのみ限定されるもの
ではなく、特許請求の範囲に規定された本発明の思想を
逸脱することなく、いろいろな変形が可能である。例え
ば、上記のフィルタ処理された−Ｘ ＬＭＳアルゴリズ
ムは、他の適当な適応アルゴリズムに置き換えることが
可能である。また、周波数に関する重み付けは、動物の
聴覚を考慮して選択するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の適応雑音減衰装置を示すブロック図であ
る。
【図２】本発明による適応雑音減衰装置の１例を示すブ
ロック図である。
【図３】適応フィルタを概略的に示す図である。
【図４】本発明による適応雑音減衰装置の他の例を示す
ブロック図である。
【図５】本発明による雑音減衰装置における本発明にお
ける本質的な部分を示すブロック図である。
【図６】周波数軸を対数表示した、本発明で用いられる
重み付け関数を示す図である。
【図７】本発明による移動局における本発明における本
質的な部分を示す断面図である。
【図８】周波数軸を対数表示した、本発明で用いられる
重み付け関数の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１…推定フィルタ ２，１３…演算ユニット ３，１４…適応フィルタ ６，１３０…ディジタルユニット ｅ…残留雑音 ｋａ…反雑音信号 ｘ…雑音基準値 １１，１７…重み付けフィルタ １６…雑音トランスデューサ ７２，７４，７５…マイクロフォン ７３…イヤホン ７６…処理ユニット

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 空間の雑音を反雑音を発生させることに
    よって減衰させる方法において、該方法が、 雑音基準
    値（ｘ）を定めるステップと、 重み付け関数（Ｈ）を定めるステップと、 空間の電気音響応答推定関数（Ｃ’）を定めるステップ
    と、 上記重み付け関数（Ｈ）および上記電気音響応答推定関
    数（Ｃ’）を用いて雑音基準値（ｘ）を処理し、第１の
    信号（ｒH ）を生成するステップと、 空間に存在する雑音と空間中に供給された反雑音との間
    の相互作用の結果として形成される残留雑音（ｅ）を測
    定するステップと、 上記残留雑音（ｅ）を上記重み付け関数（Ｈ）を用いて
    処理して第２の信号（ｅH ）を生成するステップと、 上記第１の信号（ｒH ）および第２の信号（ｅH ）に基
    づいて、適応フィルタ処理の制御を、上記第２の信号す
    なわち重み付けされた残留雑音（ｅH ）が最小となるよ
    うに行いながら、上記雑音基準値（ｘ）を適応フィルタ
    処理し、該適応フィルタ処理された信号（ｋａ）を、反
    雑音として空間中に供給するステップ、からなることを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 電気音響応答推定関数（Ｃ’）を用いて
    求められた反雑音信号（ｋａ）を残留雑音信号（ｅ）か
    ら引くことによって雑音基準値（ｘS ）を生成すること
    を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 雑音基準値（ｘ）を適応フィルタ処理す
    るために用いられる適応フィルタ関数の係数（ｗK ）が
    次の式に従って定められる、 wk [n+l]= wk [n] -2μe H [n]rH [n-k] ただし、ｎはディジタルフィルタのサンプリング時刻、
    μは一定のステップ長、ｅH は第２の信号すなわち重み
    付け関数によって重み付けされた残留雑音信号、ｒH は
    第１の信号すなわち重み付け関数および電気音響応答推
    定関数によってフィルタ処理されたフィルタ処理済み基
    準信号ｘである、ことを特徴とする請求項１または２に
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 上記重み付け関数（Ｈ）が、人間の聴覚
    の周波数感度を考慮して実質的に１，０００Ｈｚの周波
    数において雑音の減衰総量が最大となるような関数であ
    ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 空間の雑音を反雑音を発生させることに
    よって減衰させる装置において、該装置が、雑音基準値
    （ｘ）を生成する手段と、 あらかじめ定められた重み付け関数（Ｈ）に基づいて雑
    音基準値（ｘ）を処理して、重み付けされた雑音基準値
    （ｘH ）を生成するための第１の重み付けフィルタ（１
    １）と、 空間の電気音響応答（Ｃ’）に基づいて上記重み付けら
    れた雑音基準値（ｘH）をさらに処理して第１の信号
    （ｒH ）を生成する推定フィルタ（１２）と、 雑音と空間中に供給された反雑音との間の相互作用によ
    って形成される空間中の残留雑音（ｅ）を測定するため
    の雑音トランスデューサ（１６）と、 上記雑音トランスデューサ（１６）によって上記残留雑
    音（ｅ）から測定された残留雑音信号（ｅ）を処理して
    第２の信号（ｅH ）を生成するための第２の重み付けフ
    ィルタ（１７）と、 雑音基準値（ｘ）を処理して反雑音信号を生成する第１
    のスピーカ信号（ｋａ）に変換する適応フィルタ（１
    ４）と、 上記第１の信号（ｒH ）および第２の信号（ｅH ）に基
    づいて、雑音基準値（ｘ）に対する上記適応フィルタ
    （１４）における処理を制御するための演算ユニット
    （１３）、を具備していることを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 上記雑音基準値（ｘ）を生成する手段が
    マイクロフォン（７４）を含むことを特徴とする請求項
    ５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 上記適応フィルタ（４）が雑音基準値
    （ｘ）をフィルタ処理する重み付けフィルタを含むこと
    を特徴とする請求項５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 上記雑音基準値（ｘ）を生成する手段
    が、 電気音響応答推定関数（Ｃ’）を用いて反雑音信号（ｋ
    ａ）を処理して第１のフィードバック信号（ｔｋ１）を
    生成する手段（１８）と、 残留雑音信号（ｅ）から第２のフィードバック信号（ｔ
    ｋ２）を生成する手段（１９）と、 上記第１のフィードバック信号（ｔｋ１）と第２のフィ
    ードバック信号（ｔｋ２）との差（ｔｋ２−ｔｋ１）に
    基づいて雑音基準値（ｘ）を生成する手段（２０）、を
    含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
  9. 【請求項９】 上記雑音トランスデューサがマイクロフ
    ォン（７４）を含むことを特徴とする請求項５〜８のい
    ずれか一項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 反雑音を生成することによって移動局
    の周囲の空間の雑音を減衰させるための請求項５〜９の
    いずれか一項に記載の装置を含むことを特徴とする移動
    局。
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