JPH11259078A - 能動騒音制御装置 - Google Patents

能動騒音制御装置

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JPH11259078A
JPH11259078A JP10065218A JP6521898A JPH11259078A JP H11259078 A JPH11259078 A JP H11259078A JP 10065218 A JP10065218 A JP 10065218A JP 6521898 A JP6521898 A JP 6521898A JP H11259078 A JPH11259078 A JP H11259078A
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JP
Japan
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band
noise
pass filter
sound
filter group
Prior art date
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Application number
JP10065218A
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English (en)
Inventor
Takashi Ichikawa
貴士 市川
Masayasu Sato
正康 佐藤
Takumi Makinouchi
卓美 牧之内
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音帯域内に複数個の音圧ピークが点在する
場合にも、効果的に急峻な消音を行うことのできる能動
騒音制御装置を提供する。 【解決手段】 騒音検出器１a により検出された騒音信
号を異なる帯域で帯域制限して騒音信号として出力する
バンドパスフィルタ群５a と、誤差検出器１b により検
出された騒音信号を、バンドパスフィルタ群５a と同じ
帯域で帯域制限して誤差信号として出力するバンドパス
フィルタ群５b と、バンドパスフィルタ群５a からの騒
音信号を設定された係数に基づいてフィルタ処理する複
数の適用フィルタ２と、誤差信号が最小になるように、
対応する適用フィルタ２の係数を更新する複数の適用ア
ルゴリズム３と、複数の適応フィルタ２の出力を加算し
て音波再生器４に出力する加算器７とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人為的に作り出し
た音波を騒音に付加することにより、騒音を低減する能
動騒音制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、騒音を低減するために、検出した
騒音からそれと逆位相で同振幅の音波を人為的に作り出
し、その騒音に付加して音波の干渉を利用し、騒音を低
減する能動騒音制御技術を利用することが広く行われて
いる。図６は従来の能動騒音制御装置の構成を示すブロ
ック図である。図６において１a はマイクロフォンやア
ンプ類を含んだ騒音検出器、１b はマイクロフォンやア
ンプ類を含んだ誤差検出器、２は適応フィルタ、３はＬ
ＭＳアルゴリズム等の適応アルゴリズム、４はスピー
カ、パワーアンプ等を含んだ音波再生器である。
【０００３】次に、図６の構成の能動騒音制御装置の動
作について説明する。まず、騒音検出器１a で検出され
た騒音信号は適応フィルタ２及び適応アルゴリズム３に
入力され、適応フィルタ２で制御された信号は音波再生
器４で再生される。そして、音波再生器４からの再生音
は騒音と干渉し合い、その干渉音は誤差検出器１b に検
出され、誤差信号として適応アルゴリズム３に入力さ
れ、適応アルゴリズム３は誤差信号を最小にするように
適応フィルタ２の係数の更新を繰り返す。これにより、
騒音検出器１b 付近では騒音が再生音と干渉し合い消音
が行われる。
【０００４】しかしながら、図６に示すような能動騒音
制御装置では消音する騒音帯域内に音圧のピークが複数
個点在するとピークの高い音圧から順に適応して消音を
行うため、ピークの低い音圧に関しては後回しになり、
全騒音帯域の消音には時間を要し、また、騒音検出器１
a 、誤差検出器１b で検出された騒音と干渉音の間に相
関が弱いと消音効果が得られない、などの問題点があっ
た。
【０００５】そこで、この問題点を解決する方法とし
て、例えば『特開平４−３５９２９７号公報』に記載さ
れているような消音装置が提案されていた。これは、バ
ンドパスフィルタを挿入し、消音する騒音帯域を狭めて
効率良く消音を行うものであり、図７に示すように、装
置内において、適応フィルタ出力部２や騒音検出器１
a、誤差検出器１b の出力段にバンドパスフィルタを挿
入することにより、入出力される騒音のピーク付近以外
の成分を取り除き、騒音信号と誤差信号の相関を強め、
効率の良い適応消音を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
能動騒音制御装置として、図７に示すように、バンドパ
スフィルタを挿入したとしても、１つの音圧ピークには
対応可能であるが騒音帯域内に消音対象とする音圧のピ
ークが複数個点在し、その点在ピークがフィルタ帯域外
に存在している場合にはフィルタ帯域外のピークの消音
は全く行われず、それらピーク値が最終消音レベルとな
り、結果的には、図６に示すような、バンドパスフィル
タを挿入しないものよりも消音効果が劣ることも起こり
得るという問題点があり、また、複数個のピーク値がフ
ィルタ帯域内に存在する場合においては、図６に示すよ
うなバンドパスフィルタを挿入しないものと同様の問題
が発生し、効果の向上は望めない、という問題点があっ
た。
【０００７】通常、実際の装置騒音には複数個のピーク
が点在しているものであり、従来から騒音帯域内に複数
個の音圧ピークが点在する場合にも、効果的に急峻な消
音を行うことのできる能動騒音制御装置の登場が望まれ
ていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る能動騒音制
御装置は、騒音を検出する騒音検出器と、再生音を再生
する音波再生器と、騒音と再生音との干渉音を検出する
誤差検出器を有し、音場特性の時系列変化に適応しなが
ら騒音検出器により検出した騒音と逆位相で同振幅の音
波を音波再生器から再生音として再生して騒音と干渉さ
せることで騒音を低減させる能動騒音制御装置におい
て、騒音検出器により検出された騒音信号を異なる帯域
で帯域制限して騒音信号として出力する複数のバンドパ
スフィルタからなる第１のバンドパスフィルタ群と、誤
差検出器により検出された騒音信号を、第１のバンドパ
スフィルタ群のバンドパスフィルタと同じ帯域で帯域制
限して誤差信号として出力する複数のバンドパスフィル
タからなる第２のバンドパスフィルタ群と、第１のバン
ドパスフィルタ群のバンドパスフィルタからの騒音信号
がそれぞれ入力され、設定された係数に基づいたフィル
タ処理を行う複数の適用フィルタと、第１のバンドパス
フィルタ群のバンドパスフィルタからの騒音信号及び第
２のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタからの
誤差信号がそれぞれ入力され、入力された誤差信号が最
小になるように、対応する適用フィルタの係数を更新す
る複数の適用アルゴリズムと、複数の適応フィルタの出
力を加算して音波再生器に出力する加算器とを備えたも
のである。
【０００９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の一
実施の形態に係る能動騒音制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図１において１a はマイクロフォンやアン
プ等を含んだ騒音検出器、１b はマイクロフォンやアン
プ類を含んだ誤差検出器、２は適応フィルタ、３はＬＭ
Ｓアルゴリズム等の適応アルゴリズム、４はスピーカー
やパワーアンプ等を含んだ音波再生器、５a 、５b はそ
れぞれ異なった通過帯域を持つバンドパスフィルタ群、
６はスムージングフィルタとしてのローパスフィルタ、
７は加算器であり、適応フィルタ２及び適応アルゴリズ
ム３は、バンドパスフィルタ群５a 、５b を構成するバ
ンドパスフィルタにそれぞれ対応して設けられている。
【００１０】次に、この実施の形態の動作について説明
する。まず、騒音検出器１a で検出された騒音信号はそ
れぞれ異なった通過帯域を持ったバンドパスフィルタ群
５a の各バンドパスフィルタに入力される。そして、バ
ンドパスフィルタにより帯域制限された信号はそれぞれ
適応フィルタ２及び適応アルゴリズム３に入力される。
そして、適応フィルタ２で制御された信号はそれぞれ加
算器７で加算されローパスフィルタ６を通して音波再生
器４で再生され、その再生音は騒音と干渉し合い、その
干渉音は誤差検出器１b によって検出される。
【００１１】そして、誤差検出器１b によって検出され
た干渉音はそれぞれバンドパスフィルタ群５a と同じ通
過帯域を持ったバンドパスフィルタ群５b の各バンドパ
スフィルタに入力され、それぞれのバンドパスフィルタ
により帯域制限された信号は誤差信号として適応アルゴ
リズム３に入力される。
【００１２】そして、各適応アルゴリズム３は誤差信号
を最小にするように適応フィルタ２の係数更新を繰り返
す。それにより、誤差検出器１b 付近では騒音が再生音
と干渉し合い、消音が行われる。
【００１３】この実施の形態では、例えば、騒音の周波
数特性が、図２の（ａ）に示すような場合、従来例に示
したように１つのバンドパスフィルタを挿入しただけで
は、図２の（ｂ）に示すように、バンドパスフィルタの
通過周波数帯域内のみ消音されるが、この実施の形態の
場合は、制限した帯域毎に大きな効果が得られるため、
図２の（ｃ）に示すように、騒音帯域内に複数個の音圧
ピークが点在する場合にも、効果的な消音処理を行うこ
とが可能となる。また、各バンドパスフィルタの通過周
波数帯域を変化させることによって所望の周波数帯域の
消音が可能となる。
【００１４】実施の形態２．この実施の形態は、実施の
形態１において、バンドパスフィルタ群５a 、５bの出
力に対して、それぞれ重み付けを行うようにしたもので
ある。図３は本発明の他の実施の形態に係る能動騒音制
御装置の構成を示すブロック図である。図３において１
a はマイクロフォンやアンプ等を含んだ騒音検出器、１
b はマイクロフォンやアンプ類を含んだ誤差検出器、２
は適応フィルタ、３はＬＭＳアルゴリズム等の適応アル
ゴリズム、４はスピーカーやパワーアンプ等を含んだ音
波再生器、５a 、５b はそれぞれ異なった通過帯域を持
つバンドパスフィルタ群、６はスムージングフィルタと
してのローパスフィルタ、７は加算器、８a 、８b はそ
れぞれ異なった重み付けが設定可能な重み付け乗算器群
であり、適応フィルタ２及び適応アルゴリズム３と、重
み付け乗算器群８a 、８b を構成する重み付け乗算器
は、それぞれバンドパスフィルタ群５a 、５b を構成す
るフィルタにそれぞれ対応して設けられている。
【００１５】次に、この実施の形態の動作について説明
する。まず、騒音検出器１a で検出された騒音信号はそ
れぞれ異なった通過帯域を持ったバンドパスフィルタ群
５a の各バンドパスフルタに入力される。そして、バン
ドパスフィルタにより帯域制限された信号はそれぞれに
重み付けが設定された重み付け乗算器８a により重み付
けされ、それぞれ適応フィルタ２及び適応アルゴリズム
３に入力される。そして、適応フィルタ２で制御された
信号はそれぞれ加算器７で加算されローパスフィルタ６
を通して音波再生器４で再生され、その再生音は騒音と
干渉し合い、その干渉音は誤差検出器１b によって検出
される。
【００１６】そして、誤差検出器１b によって検出され
た干渉音はそれぞれバンドパスフィルタ群５a と同じ通
過帯域を持ったバンドパスフィルタ群５b の各バンドパ
スフィルタに入力され、それぞれのバンドパスフィルタ
により帯域制限された信号は重み付け乗算器８a と同じ
重み付けが設定された重み付け乗算器８b により重み付
けされ、誤差信号として適応アルゴリズム３に入力され
る。
【００１７】そして、各適応アルゴリズム３は誤差信号
を最小にするように適応フィルタ２の係数更新を繰り返
す。それにより、誤差検出器１b 付近では騒音が再生音
と干渉し合い消音が行われる。
【００１８】この実施の形態では、例えば、騒音の周波
数特性が、図４の（ａ）に示すような場合、重み付け乗
算器を使用しない場合は、図４の（ｂ）に示すように、
ある程度均一に消音されるが、この実施の形態のように
重み付け乗算器を用いた場合は、所望する消音量を操作
できるため、図４の（ｃ）に示すように、ある周波数帯
域に最も効果を持たせることなどが可能となる。
【００１９】また、各通過周波数帯域毎に重み付けを行
うことで、周波数帯域毎に消音量を操作でき、また、重
み付けに聴感補正を適用することで人間の聴覚にあった
消音を行う、など効果的な消音が可能となる。
【００２０】実施の形態３．この実施の形態は、実施の
形態２において、適用アルゴリズム３を１つにして、重
み付け乗算器８a 、８b から適応アルゴリズム３への入
力と適用アルゴリズム３による適用フィルタ２の制御
を、スイッチにより切り替えながら入力させるように
し、適用アルゴリズム３による各適用フィルタ２への適
用を切り換えて行うようにしたものである。
【００２１】図５は本発明の他の実施の形態に係る能動
騒音制御装置の構成を示すブロック図である。図５にお
いて１a はマイクロフォンやアンプ等を含んだ騒音検出
器、１b はマイクロフォンやアンプ類を含んだ誤差検出
器、２は適応フィルタ、３はＬＭＳアルゴリズム等の適
応アルゴリズム、４はスピーカーやパワーアンプ等を含
んだ音波再生器、５a 、５b はそれぞれ異なった通過帯
域を持つバンドパスフィルタ群、６はスムージングフィ
ルタとしてのローパスフィルタ、７は加算器、８a 、８
b はそれぞれ異なった重み付けが設定可能な重み付け乗
算器群、９a 、９b 、９c は適応順序を切り換えるため
のスイッチであり、適応フィルタ２と、重み付け乗算器
群８a 、８b を構成する重み付け乗算器は、それぞれバ
ンドパスフィルタ群５a 、５b を構成するフィルタにそ
れぞれ対応して設けられている。
【００２２】次に、この実施の形態の動作について説明
する。まず、騒音検出器１a で検出された騒音信号はそ
れぞれ異なった通過帯域を持ったバンドパスフィルタ群
５a の各バンドパスフィルタに入力される。そして、バ
ンドパスフィルタにより帯域制限された信号はそれぞれ
に重み付けが設定された重み付け乗算器８a により重み
付けされ、それぞれ適応フィルタ２に入力され、またス
イッチ９a で選択された信号のみ適応アルゴリズム３に
入力される。そして、適応フィルタ２で制御された信号
はそれぞれ加算器７で加算されローパスフィルタ６を通
して音波再生器４で再生され、その再生音は騒音と干渉
し合い、その干渉音は誤差検出器１b によって検出され
る。
【００２３】そして、誤差検出器１b によって検出され
た干渉音はそれぞれバンドパスフィルタ群５a と同じ通
過帯域を持ったバンドパスフィルタ群５b の各バンドパ
スフィルタに入力され、それぞれのバンドパスフィルタ
により帯域制限された信号は重み付け乗算器８a と同じ
重み付けが設定された重み付け乗算器８b により重み付
けされ、誤差信号としてスイッチ９b により選択された
信号のみ適応アルゴリズム３に入力される。
【００２４】そして、適応アルゴリズム３は誤差信号を
最小にするように適応フィルタ２の係数更新を繰り返す
が、更新を行う適応フィルタ２はスイッチ９c により選
択され、更新後に各適応フィルタにコピーされる。ま
た、スイッチ９a 、９b 、９c はそれぞれ対応した重み
付けされたバンドパスフィルタの出力信号と適用アルゴ
リズム３で制御する適応フィルタを選択するように一定
時刻間隔に、例えばサンプリング周期毎に順番に又はラ
ンダムに切り替わり、選択を行う。それにより、誤差検
出器１b 付近では騒音が再生音と干渉し合い消音が行わ
れる。
【００２５】この実施の形態では、適応アルゴリズムを
１つとして、一定時刻毎に対応したバンドパスフィル
タ、適応フィルタを選択し更新を行うことにより、一度
に複数個の適応フィルタの更新を必要としていたものと
比較して１回の更新のための計算量が非常に少ないた
め、回路規模を小さくでき、かつ高速な演算処理を必要
とせず、コストの低減を図ることが可能となる。
【００２６】なお、この実施の形態では、実施の形態２
の適用アルゴリズム３を１つにして、スイッチ９a 、９
b 、９c により切り換えるようにしているが、実施の形
態１においても、適用アルゴリズム３を１つにして、バ
ンドパスフィルタ群５a 、５b の出力信号をスイッチに
より切り換えて、適用アルゴリズム３に入力させ、適用
アルゴリズム３による適用フィルタ２の制御をスイッチ
により切り換えるようにしてもよい。
【００２７】また、実施の形態１、２、３では、再生音
の生成に適応制御アルゴリズムとしてＬＭＳアルゴリズ
ムを用いて説明したが、適切な打ち消し音を生成できる
アルゴリズムであればＬＭＳアルゴリズムに限定されな
い。また、騒音検出の手段としてマイクロフォンを例に
用いたが、音を検出でき、用いるアルゴリズムに適切な
信号を得られるセンサであれば、その種類や性能や数に
限定されない。また、再生音を出力する手段としてスピ
ーカを説明に用いたが、音を再生でき、用いるアルゴリ
ズムに適切な音波再生器であれば、その種類や性能や数
に限定されない。
【００２８】また、バンドパスフィルタの個数に制限は
なく、通常は２、３個で十分である。また、バンドパス
フィルタの通過周波数帯域は連続している必要は無く、
帯域幅も重ならなければ特に限定されない。また、説明
のフィルタにバンドパスフィルタを用いたが、用途、制
御に応じてローパスフィルタ、ハイパスフィルタなど種
類に限定されない。また、各バンドフィルタの重み付け
係数は、所望する帯域に重みを集中させるなど、必要に
応じて変化させることが可能であり、その数値や設定方
法に制限はなく、係数を聴感特性に対応させる方法など
効果的な利用方法が様々ある。また、スムージングフィ
ルタとしてローパスフィルタを音波再生器の入力段に設
けたが、必ずしも必要ではなく、必要に応じて有っても
無くても良い。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の
バンドパスフィルタからなる第１のバンドパスフィルタ
群により、騒音検出器により検出された騒音信号を異な
る帯域で帯域制限して騒音信号として出力し、複数のバ
ンドパスフィルタからなる第２のバンドパスフィルタ群
により、第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィ
ルタと同じ帯域で帯域制限して誤差信号として出力し、
第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタから
の騒音信号がそれぞれ入力された複数の適用フィルタに
より、設定された係数に基づいたフィルタ処理を行い、
第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタから
の騒音信号及び第２のバンドパスフィルタ群のバンドパ
スフィルタからの誤差信号がそれぞれ入力された複数の
適用アルゴリズムにより、入力された誤差信号が最小に
なるように、対応する適用フィルタの係数を更新し、加
算器により、複数の適応フィルタの出力を加算して音波
再生器に出力するようにしたので、騒音帯域内に複数個
の音圧ピークが点在する場合にも、効果的な消音処理を
行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る能動騒音制御装置
の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の消音効果を説明するための説明
図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る能動騒音制御装
置の構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態２の消音効果を説明するための説明
図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係る能動騒音制御装
置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の能動騒音制御装置の構成を示すブロック
図である。
【図７】従来の能動騒音制御装置の構成を示すブロック
図である。
【符号の説明】
１a 騒音検出器 １b 誤差検出器 ２ 適応フィルタ ３ 適応アルゴリズム ４ 音波再生器 ５a 、５b バンドパスフィルタ群 ６ ローパスフィルタ ７ 加算器 ８a 、８b 重み付け乗算器群 ９a 、９b 、９c スイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 騒音を検出する騒音検出器と、再生音を
    再生する音波再生器と、前記騒音と前記再生音との干渉
    音を検出する誤差検出器を有し、音場特性の時系列変化
    に適応しながら前記騒音検出器により検出した騒音と逆
    位相で同振幅の音波を前記音波再生器から再生音として
    再生して騒音と干渉させることで騒音を低減させる能動
    騒音制御装置において、 前記騒音検出器により検出された騒音信号を異なる帯域
    で帯域制限して騒音信号として出力する複数のバンドパ
    スフィルタからなる第１のバンドパスフィルタ群と、 前記誤差検出器により検出された騒音信号を、前記第１
    のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタと同じ帯
    域で帯域制限して誤差信号として出力する複数のバンド
    パスフィルタからなる第２のバンドパスフィルタ群と、 前記第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタ
    からの騒音信号がそれぞれ入力され、設定された係数に
    基づいたフィルタ処理を行う複数の適用フィルタと、 前記第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタ
    からの騒音信号及び前記第２のバンドパスフィルタ群の
    バンドパスフィルタからの誤差信号がそれぞれ入力さ
    れ、入力された誤差信号が最小になるように、対応する
    前記適用フィルタの係数を更新する複数の適用アルゴリ
    ズムと、 前記複数の適応フィルタの出力を加算して前記音波再生
    器に出力する加算器とを備えたことを特徴とする能動騒
    音制御装置。
  2. 【請求項２】 騒音を検出する騒音検出器と、再生音を
    再生する音波再生器と、前記騒音と前記再生音との干渉
    音を検出する誤差検出器を有し、音場特性の時系列変化
    に適応しながら前記騒音検出器により検出した騒音と逆
    位相で同振幅の音波を前記音波再生器から再生音として
    再生して騒音と干渉させることで騒音を低減させる能動
    騒音制御装置において、 前記騒音検出器により検出された騒音信号を異なる帯域
    で帯域制限して騒音信号として出力する複数のバンドパ
    スフィルタからなる第１のバンドパスフィルタ群と、 前記誤差検出器により検出された騒音信号を、前記第１
    のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタと同じ帯
    域で帯域制限して誤差信号として出力する複数のバンド
    パスフィルタからなる第２のバンドパスフィルタ群と、 前記第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタ
    からの騒音信号がそれぞれ入力され、設定された係数に
    基づいたフィルタ処理を行う複数の適用フィルタと、 前記第１のバンドパスフィルタ群のバンドパスフィルタ
    からの騒音信号及び前記第２のバンドパスフィルタ群の
    バンドパスフィルタからの誤差信号がスイッチを介して
    選択的に入力され、入力された誤差信号が最小になるよ
    うに、入力された誤差信号に対応する前記適用フィルタ
    の係数を更新する適用アルゴリズムと、 前記複数の適応フィルタの出力を加算して前記音波再生
    器に出力する加算器とを備えたことを特徴とする能動騒
    音制御装置。
  3. 【請求項３】 前記第１のバンドパスフィルタ群のバン
    ドパスフィルタ及び前記第２のバンドパスフィルタ群の
    バンドパスフィルタのそれぞれの出力信号に対して重み
    付け処理を行う複数の乗算器を備えたことを特徴とする
    請求項１又は２記載の能動騒音制御装置。
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