JP2009541144A - エンジン速度決定アクティブ雑音減少 - Google Patents

Abstract

適応フィルタを使用するアクティブ雑音減少システム。アクティブ雑音減少システムを動作する方法は、漏れ係数のストリームを平滑化する段階を具備する。雑音低減信号の周波数は、アクティブ雑音減少システムが動作されるシステムに関連付けられたエンジンのエンジン速度に関連されても良い。エンジン速度信号は、高レイテンシ信号であっても良く、かつ音声エンターテイメント回路上のアクティブ雑音減少システムによって取得されても良い。

Description

この明細書は、適応フィルタを使用したアクティブ雑音減少システムを説明する。アクティブ雑音制御は、一般的には、「Ｓ．Ｊ． Ｅｌｌｉｏｔ ａｎｄ Ｐ．Ａ． Ｎｅｌｓｏｎ， Ａｃｔｉｖｅ Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ， ＩＥＥＥ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍａｇａｚｉｎｅ， １９９３年１０月」によって論じられる。

本発明の一構成では、アクティブ雑音減少システムを動作するための方法は、雑音信号に応答して適応フィルタのフィルタ係数を構成する段階と、フィルタ係数に関連付けられた漏れ係数を決定する段階と、平滑化された漏れ係数を構成するために漏れ係数を平滑化する段階と、修正されたフィルタ係数を構成するために、平滑化された漏れ係数をフィルタ係数に適用する段階と、修正されたフィルタ係数に応答して、大きさいよって特徴付けられるアクティブ雑音減少信号を構成する段階と、を具備し、決定する段階は、トリガ条件に応答しても良い。トリガ条件は、第１しきい値と第１スペクトル帯域内のアクティブ雑音減少信号の大きさとを比較する段階の結果を具備しても良い。トリガ条件は、第２しきい値と第２スペクトル帯域内のアクティブ雑音減少信号の大きさとを比較する段階の結果を具備しても良い。第２しきい値は、第１しきい値に対する所定の関係を具備しても良い。第１しきい値は、装置を非線形性で動作させるように関連されても良い。トリガ条件は、所定のイベントが発生したかどうかを決定するために、アクティブ雑音減少システムを監視する段階の結果を具備しても良い。所定のイベントは、エンターテイメント信号の大きさが、装置を非線形性で動作させる所定の大きさの範囲内であることであっても良い。所定のイベントは、音声エンターテイメントシステム内で発生しても良い。音声エンターテイメントシステムは、輸送手段に関連付けられても良い。所定のイベントは、アクティブ雑音減少システムのデアクティベーションであっても良い。所定のイベントは、雑音信号が入力トランスデューサの非線形の動作に関連付けられるしきい値より上であることであっても良い。

前記平滑化する段階は、ローパスフィルタを具備しても良い。平滑化する段階に先立って、決定する段階は、離散的な数の所定の漏れ係数値の１つを選択する段階を具備しても良い。離散的な数は、２であっても良い。離散的な数は、２より大きくても良い。方法は、アクティブ雑音減少信号を音声エンターテイメント信号に結合する段階をさらに具備しても良い。音声エンターテイメント信号は、密閉空間内の音声システムに関連付けられても良い。密閉空間は、輸送手段の客室であっても良い。

雑音低減システムは、輸送手段内に設置されるように構成されても良い。

決定する段階は、複数のトリガ条件に応答しても良い。漏れ係数を決定する段階は、複数のトリガ条件のどれが存在するかを決定する段階と、第１トリガ条件が存在することを決定する段階に応答して、第１漏れ係数値を選択する段階と、第２トリガ条件が存在することを決定する段階に応答して、第２漏れ係数値を選択する段階と、を具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、アクティブ雑音減少システムは、アクティブ雑音減少信号を構成するための適応フィルタと、適応フィルタのフィルタ係数を構成するための係数計算機と、フィルタ係数を適用するために平滑化された漏れ係数を構成するデータ平滑化器を具備する漏れ調節器と、を具備する。前記装置は、アクティブ雑音減少信号の大きさをしきい値と比較するための回路を具備しても良い。前記装置は、所定のイベントが発生したかどうかを決定するために、アクティブ雑音減少システムを監視するための監視回路をさらに具備しても良い。漏れ調節器は、監視回路に応答しても良い。前記装置は、音声エンターテイメントシステムをさらに具備しても良い。監視回路は、エンターテイメント音声信号の大きさが、装置に非線形で動作させる所定の大きさの範囲内であるかどうかを決定するために、音声エンターテイメントシステムを監視するための回路を具備しても良い。監視回路は、アクティブ雑音減少システムがデアクティベートされているかどうかを決定するための回路をさらに具備しても良い。アクティブ雑音減少システムは、周期的振動エネルギーを雑音信号に変換するための入力トランスデューサをさらに具備してもよく、かつ監視回路は、雑音信号の大きさが入力トランスデューサの非線形の動作に関連付けられたしきい値よりも上かどうかを決定するための回路を具備しても良い。

前記データ平滑化器は、ローパスフィルタを具備しても良い。漏れ調節器は、漏れ係数のための離散的な数の値から１つを選択するように構築されるとともに構成されても良い。

前記装置は、音声エンターテイメント信号を構成するための音声エンターテイメントシステムと、雑音低減信号を結合するための結合器と、をさらに具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、雑音低減システムを動作するための方法は、漏れ係数値のストリームを構成する段階と、漏れ係数値の平滑化されたストリームを構成するために、漏れ値のストリームを平滑化する段階とを具備する。漏れ値のストリームの各値は、離散的な数の所定の値から選択されても良い。漏れ値の各ストリームを構成する段階は、アクティブ雑音減少システムの検知可能な条件に応答しても良い。検知可能な条件は、アクティブ雑音減少システムがデアクティベートされたことであっても良い。検知可能な条件は、アクティブ雑音減少システムがしきい値大きさよりも大きい大きさを具備する音声信号を生成したことであっても良い。検知可能な条件は、雑音信号の大きさが、入力トランスデューサの非線形の動作に関連付けられたしきい値より上であることであっても良い。漏れ値の各ストリームを構成する段階は、複数の所定の漏れ係数値から漏れ係数値を選択する段階を具備しても良い。方法は、漏れ係数値の平滑化されたストリームを、アクティブ雑音減少システムの適応フィルタの係数に適用することをさらに具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、適応フィルタが係数によって特徴付けられるアクティブ雑音減少システムの適応フィルタを動作するための方法は、平滑化された漏れ係数値を構成するために漏れ係数値のストリームを平滑化する段階と、修正された係数値を構成するために平滑化された漏れ係数値を係数に適用する段階と、を具備する。漏れ係数値のストリームは、離散的な数の所定の漏れ係数値から選択される値を具備しても良い。離散的な数は、２であっても良い。漏れ係数のストリームを構成する段階は、漏れ係数値を計算する段階を具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、アクティブ雑音減少システムを動作するための方法は、第１周波数のための第１雑音振幅制限に対応する雑音低減信号の第１しきい値振幅を構成する段階と、第２周波数のための第２雑音振幅制限に対応する雑音低減信号のための第２しきい値振幅を構成する段階と、大きさによって特徴付けられる雑音低減信号を構成するために、雑音低減システムに関連付けられた適応フィルタに関連付けられるフィルタ係数を計算する段階と、雑音低減信号の大きさの、第１周波数での前記第１しきい値振幅及び第２周波数での第２しきい値振幅との比較に応答して、フィルタ係数を修正するための漏れ係数を決定する段階と、を具備する。ここで、第２雑音振幅制限は、第１雑音振幅制限に対する所定の関係を具備する。第２周波数は、第１周波数の所定の倍数であっても良い。第２雑音振幅制限は、非ゼロであっても良い。アクティブ雑音減少システムは、輸送手段に関連付けられうるエンジンのような、シヌソイド雑音源に関連付けられても良い。第１周波数は、シヌソイド雑音源に関連付けられたエンジンのような、シヌソイド雑音源の周波数に関連されても良い。

本発明のもう１つの構成では、アクティブ雑音減少システムは、第１周波数によって特徴付けられる第１雑音低減信号の振幅を決定する段階と、第２周波数に対する非雑音ゼロ低減振幅制限を構成する段階と、を具備し、第２周波数は、第１周波数との所定の関係を具備するとともに、雑音低減振幅制限は、第１振幅との所定の関係を具備する。方法は、第２周波数によって、かつ振幅によって特徴付けられた雑音信号に応答して、雑音信号の振幅を軽減するように、適応フィルタのフィルタ係数を構成する段階と、雑音信号の振幅が雑音低減振幅の制限よりも大きいイベントでは、第１漏れ係数をフィルタ係数に適用する段階と、雑音信号の振幅が、雑音低減振幅制限に等しい又はよりも大きいイベントでは、第２漏れ係数をフィルタ係数に適用する段階と、をさらに具備しても良い。

アクティブ雑音減少システムは、シヌソイド雑音源に関連付けられても良く、かつ第１周波数は、輸送手段に関連しても良い。シヌソイド雑音源は、輸送手段に関連付けられたエンジンであっても良い。方法は、第１雑音低減信号をヌル化する段階をさらに具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、アクティブ雑音減少システムを動作するための方法は、雑音信号に応答して適応フィルタのフィルタ係数を構成する段階と、フィルタ係数に関連付けられた漏れ係数を決定する段階と、を具備する。決定する段階は、第１トリガ条件に応答して、第１漏れ係数を構成する段階と、第２トリガ条件に応答して、第２離散的な漏れ係数を構成する段階と、第１トリガ条件及び第２トリガ条件がないときに、デフォルトの漏れ係数を構成する段階と、を具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、アクティブ雑音減少システムを動作するための方法は、エンジン速度を表現する高レイテンシ信号を受信する段階と、基準周波数で雑音低減音声信号を構成する段階と、前記基準周波数の所定の倍数に対応する周波数で、雑音低減音声信号を生成する段階と、を具備し、前記基準周波数は、エンジン速度に関連する。

前記方法は、密閉空間内の雑音を表現する雑音信号を構成するために、密閉空間で音響エネルギーを変換する段階と、雑音信号に応答して、雑音低減信号の位相及び大きさを決定する段階と、をさらに具備しても良い。雑音低減信号の位相及び大きさを決定する段階は、適応フィルタを具備する回路によって実行されても良い。密閉空間は、輸送手段の客室であっても良い。

本発明のもう１つの構成では、アクティブ雑音減少システムを動作するだめの方法は、音声エンターテイメントシステムに関連付けられたバスから、エンジン速度を表現する信号を受信する段階と、エンジン速度を表現する信号に応答して、エンジン速度に関連する周波数を具備する雑音低減音声信号を生成する段階と、を具備する。前記方法は、バスからエンターテイメント音声信号を受信する段階をさらに具備しても良い。エンジン速度を表現する信号を受信する段階は、高レイテンシ信号を受信する段階を具備しても良い。前記方法は、処理されたエンターテイメント音声信号を構成するためにエンターテイメント音声信号を処理する段階と、処理されたエンターテイメント音声信号を雑音低減音声信号と結合する段階と、をさらに具備しても良い。方法は、バスからエンターテイメントシステム制御信号を受信する段階をさらに具備しても良い。前記方法は、バスからエンターテイメント音声信号を受信する段階をさらに具備しても良い。前記方法は、処理されたエンターテイメント音声信号を構成するためにエンターテイメント音声信号を処理する段階と、処理されたエンターテイメント音声信号を雑音低減音声信号に結合する段階と、をその上さらに具備しても良い。

本発明のもう１つの構成では、オーディオシステムは、エンジン速度を表現する信号を受信するための入力要素と、エンジン速度を表現する信号に関連する周波数の雑音低減信号を生成するためのエンターテイメント音声制御信号回路と、を具備する。

前記オーディオシステムは、処理されたエンターテイメント音声信号を構成するために、エンターテイメント音声信号を処理するための音声信号処理回路前記雑音相殺信号に対応するとともに、また、処理されたエンターテイメント音声信号に対応する音響エネルギーを放射するための、音響ドライバと、をさらに具備しても良い。

他の特徴、目的、及び利点は、添付図面と関連付けて読むときに、次の詳細な説明から明白になる。

アクティブ雑音減少システムのブロック図である。 輸送手段内のアクティブ音響雑音低減システムとして実施される図１Ａのアクティブ雑音減少システムの要素を具備するブロック図である。 基準周波数の配信システムと図１Ｂのエンターテイメント音声信号の配信システムの実施とのブロック図である。 基準周波数の配信システムと図１Ｂのエンターテイメント音声信号との配信システムの他の実施形態のブロック図である。 図１Ａ及び１Ｂの漏れ調節器の動作の論理的な流れを示すブロック図である。 より複雑な漏れ調節スキームを可能にする、漏れ調節器の他の実施形態の動作の論理的な流れを示すブロック図である。 特定のスペクトルプロファイルの実施例を説明する周波数応答曲線である。

図面のいくつかのビューの要素は、ブロック図内で離散的な要素として示され及び説明されるとともに、「回路」として参照されうるが、その他が指示されない限りは、要素は、アナログ回路、デジタル回路の１つ又は結合、又はソフトウェア命令を実行する１つ又は複数のマイクロプロセッサとして実施されても良い。ソフトウェア命令は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）命令を具備しても良い。その他が指示されない限り、信号線は、離散的なアナログ又はデジタル信号線として実施されうる。複数の信号線は、音声信号の個別のストリームを処理するための適切な信号処理を伴う１つの離散的なデジタル信号線、又は無線通信システムの要素として実施されても良い。処理動作のいくつかは、係数の計算及び適用の言葉で表現されうる。係数を計算及び適用する段階の等価物は、他のアナログ又はＤＳＰ技術によって実行されるとともに、本特許出願の範囲内に具備される。その他が指示されない限り、音声信号は、デジタル又はアナログ形態のいずれかでエンコードされても良い。従来のデジタル−アナログ及びアナログ−デジタル変換器は、回路図内で示されない。本明細書は、アクティブ雑音減少システムを説明する。アクティブ雑音減少システムは、具体的には、好ましくない雑音を除去することを意図する。（即ち、目標は雑音ゼロである。）しかしながら、実際の雑音低減システムでは、好ましくない雑音は減衰されるが、完全な雑音低減は達成されない。本明細書では、「ゼロに駆動する」ことは、アクティブ雑音減少システムの目標は雑音ゼロを意味するが、実際の結果は実質的な減衰であり、完全な除去ではないことを認識する。

図１Ａを参照するとアクティブ雑音減少システムのブロック図が示される。通信経路３８は、雑音低減基準信号生成器に基準周波数を提供するための雑音低減基準信号生成器１９に接続される。雑音低減基準信号生成器は、フィルタ２２及び適応フィルタ１６に接続される。フィルタ２２は、係数計算機２０に接続される。入力トランスデューサ２４は、制御ブロック３７及び係数計算機２０に接続され、それは同様に、漏れ調節器１８及び適応フィルタ１６に双方向的に接続される。適応フィルタ１６は、電力増幅器２６によって出力トランスデューサ２８に接続される。制御ブロック３７は、漏れ調節器１８に接続される。選択的に、係数計算機２０に接続された追加の入力トランスデューサ２４’があっても良く、かつ選択的に、適応フィルタ１６が漏れ調節器１８に接続されても良い。もし、追加の入力トランスデューサ２４’があるならば、具体的には、対応するフィルタ２３，２５がある。

動作時に、基準周波数、又は基準周波数を導出可能な情報は、雑音低減基準信号生成器１９に提供される。雑音低減基準信号生成器は、エンジン速度に、フィルタ２２に、及び適応フィルタ１６に関連する周波数構成要素を具備するシヌソイドのような、周期的な信号の形態でありうる雑音低減信号を生成する。入力トランスデューサ２４は、前記基準周波数に関連する周波数構成要素を具備する周期的振動エネルギーを検知するとともに、振動エネルギーを、係数計算機２０に提供される雑音信号に変換する。係数計算機２０は、適応フィルタ１６のための係数を決定する。適応フィルタ１６は、雑音低減基準信号生成器１９からの雑音相殺基準信号の振幅及び／又は位相を修正するために、係数計算機２０からの係数を使用するとともに、修正された雑音相殺信号を電力増幅器２６に提供する。雑音低減信号は、電力増幅器２６によって増幅されるとともに、出力トランスデューサ２８によって振動エネルギーに変換される。制御ブロック３７は、アクティブ雑音減少要素の動作を、例えば、アクティブ雑音減少システムをアクティベート又はデアクティベートすることによって、又は雑音減衰の量を調節することによって制御する。

適応フィルタ１６、漏れ調節器１８、及び係数計算機２０は、適応フィルタ１６に、周期的振動エネルギーに変換されるときに入力トランスデューサ２４によって検知される振動エネルギーに減衰する信号を修正させるフィルタ係数のストリームを構成するために、反復的に及び再帰的に動作する。伝達関数Ｈ（ｓ）によって特徴付けられうるフィルタ２２は、（電力増幅器２６及び出力トランスデューサ２８を具備する）アクティブ雑音減少システムの、及びシステムが動作する環境の構成要素の入力トランスデューサ２４によって変換されるエネルギー上の効果を補償する。

入力トランスデューサ２４，２４’は、加速度計、マイクロフォン、圧電装置、及びその他のような、振動エネルギーを電気的又はデジタルでエンコードされた信号に変換する多くのタイプの装置の１つであっても良い。もし１つより多くの入力トランスデューサ２４，２４’があるならば、トランスデューサからのフィルタされた入力は、平滑化することによって、又は１つからの入力が他よりもより重く重み付けされうるような、何らかの仕方で結合されても良い。フィルタ２２、係数計算機２０、漏れ調節器１８、及び制御ブロック３７は、ＤＳＰ装置のようなマイクロプロセッサによって実行される命令として実施されても良い。出力トランスデューサ２８は、モータ又は音響ドライバのような、周期的振動エネルギーを提供する、多くの電子機械又は電気音響装置の１つであっても良い。

図１Ｂを参照すると、図１Ａのアクティブ雑音減少システムの要素を具備するブロック図が示されている。図１Ｂのアクティブ雑音減少システムは、密閉空間内でアクティブ音響雑音低減システムとして実施される。図１Ｂは、輸送手段の客室のために構成されるものとして説明されるが、及びまたは、部屋又は制御局のような、他の密閉空間内の使用のために構成される。図１Ｂのシステムはまた、密閉空間に関連付けられうる、音声エンターテイメント又は通信システムの要素を、具備する。例えば、もし、前記密閉空間が、客車、バン、トラック、スポーツ実用車、構成又は農場輸送手段、軍事輸送手段、又は飛行機のような、輸送手段内の客室であるならば、音声エンターテイメント又は通信システムは、輸送手段に関連付けられても良い。エンターテイメント音声信号プロセッサ１０は、エンターテイメント音声信号及び／又はエンターテイメントシステム制御信号を受信するために信号線４０に通信可能に接続されるとともに、結合器１４に接続されるととともに、漏れ調節器１８に接続されても良い。雑音低減基準信号生成器１９は、信号線３８に、及び適応フィルタ１６及び、図１Ａのフィルタ２２に対応する客室フィルタ２２’に通信可能に接続される。適応フィルタ１６は、結合器１４に、係数計算機２０に接続されるとともに、選択的に、漏れ調節器１８に直接に接続されても良い。係数計算機２０は、客室フィルタ２２’に、漏れ調節器１８に、及びマイクロフォン２４’’に接続され、それらは図１Ａの入力トランスデューサ２４，２４’に対応する。結合器１４は、図１の出力トランスデューサ２８に対応する音響ドライバ２８’に接続される電力増幅器２６に接続される。制御ブロック３７は、漏れ調節器１８に、及びマイクロフォン２４’’に通信可能に接続される。多くの輸送手段では、エンターテイメント音声信号プロセッサ１０は、複数の結合器１４に接続され、その各々は、電力増幅器２６及び音響ドライバ２８‘に接続される。

複数の結合器１４、電力増幅器２６、及び音響ドライバ２８’の各々は、増幅器及び結合器のような要素を通して、複数の適応フィルタ１６の１つに接続されても良く、それらの各々は、それに関連付けられて漏れ調節器１８、係数計算機２０、及び客室フィルタ２２を具備する。漏れ調節器１８に関連付けられた単一の適応フィルタ１６と、係数計算機２０とは、複数の音響ドライバに提供される雑音相殺信号を修正しても良い。簡潔を旨とするために、１つの結合器１４、１つの電力増幅器２６、及び１つの音響ドライバ２８’のみが示されている。各マイクロフォン２４’’は、複数の係数計算機２０に接続されても良い。

エンターテイメント音声信号プロセッサ１０、雑音低減基準信号生成器１９、適応フィルタ１６、客室フィルタ２２’、係数計算機２０、漏れ調節器１８、制御ブロック３７、及び結合器１４の全て又はいくつかは、１つ又は複数のマイクロプロセッサ又はＤＳＰチップによって実行されるソフトウェア命令として実施されても良い。電力増幅器２６及びマイクロプロセッサ又はＤＳＰチップは、増幅器３０の構成要素であっても良い。

動作時には、図１Ｂの要素のいくつかは、音声エンターテイメント、及び（ナビゲーション命令、可聴警報指示子、携帯電話送信、操作情報［例えば、低燃料指示］、およびそれに類するもののような）可聴的に提供される情報を、輸送手段の占有者に提供するように動作する。信号線４０からのエンターテイメント音声信号は、エンターテイメント音声信号プロセッサ１０によって処理される。処理された音声信号は、結合器１４で（後述される）アクティブ雑音減少信号に結合される。結合された信号は、電力増幅器２６によって増幅されるとともに、音響ドライバ２８’によって音響エネルギーに変換される。

図１Ｂの装置のいくつかの要素は、輸送手段エンジン及び他の雑音源によって発生される、輸送手段コンパートメント内の雑音を動的に軽減するように動作する。具体的には、エンジンの回転速度、また、１分当たりの回転又はＲＰＭとして参照されるパルス指示として表現されるエンジン速度は、

によって基準周波数を決定する雑音低減基準信号生成器１９に提供される。

前記基準周波数は、客室フィルタ２２’に提供される。雑音低減基準信号生成器１９は、エンジン速度に関連する周波数構成要素を具備するシヌソイドのような、周期的な信号の形態でありうる雑音相殺信号を生成する。雑音相殺信号は、適応フィルタ１６に、及び同様に客室フィルタ２２’に提供される。マイクロフォン２４’’は、輸送手段の客室内で、エンターテイメント音声信号に対応する音響エネルギーを具備しうる音響エネルギーを係数計算機２０に提供される雑音音声信号に変換する。係数計算機２０は、適応フィルタ１６の係数を修正する。適応フィルタ１６は、雑音低減基準信号生成器１９からの雑音相殺信号の振幅及び／又は位相を修正するために係数を使用するとともに、修正された雑音相殺信号を信号結合器１４に提供する。いくつかの電気音響要素（例えば、音響ドライバ２８’、電力増幅器２６、マイクロフォン２４’’及び雑音低減システムが動作する環境）の結合された効果は、伝達関数Ｈ（ｓ）によって特徴付けられても良い。客室フィルタ２２’は、伝達関数Ｈ（ｓ）をモデル化及び補償する。漏れ調節器１８及び制御ブロック３７の動作は、以下で説明される。

適応フィルタ１６、漏れ調節器１８、及び係数計算機２０は、適応フィルタ１６に、音響ドライバ２８’によって放射されたときに、マイクロフォン２４’’によって検知された信号の特定のスペクトル成分の大きさを何らかの好ましい値に駆動する、音声信号を修正させるフィルタ係数のストリームを構成するように、反復的に及び再帰的に動作する。特定のスペクトル成分は、具体的には、エンジン速度に由来する周波数の固定倍数に対応する。特定のスペクトル成分の大きさが駆動されるべき特定の好ましい値は、ゼロであっても良いが、以下で説明されるように、何らかの他の値であっても良い。

図１Ａ及び１Ｂの要素は、また、複数の周波数に対して、雑音低減信号を生成及び修正するために複製及び使用されても良い。他の周波数に対する雑音低減信号は、上記に説明されたのと同一の仕方で、生成及び修正される。

エンターテイメント音声信号源からの音声信号の内容は、例えば、音楽、トークラジオ、ニュース及びスポーツ放送、マルチメディアエンターテイメントおよびそれに類するものに関連付けられた音声のような、従来の音声エンターテイメントを具備するとともに、上述のように、ナビゲーション命令、携帯電話ネットワークからの音声送信、輸送手段の動作に関連付けられた警告信号、及び輸送手段に関連する操作情報のような、可聴情報の形態を具備しても良い。エンターテイメント音声信号プロセッサは、ステレオ及び／又は多チャネル音声処理回路を具備しても良い。適応フィルタ１６及び係数計算機２０は、共に、ｎ−タップデータ線、Ｌｅｇｕｅｒｒｅフィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ、及びその他のような、数多くのフィルタタイプの１つとして実施されても良い。適応フィルタは、最小自乗平均（ＬＭＳ）適応スキーム、正規化ＬＭＳスキーム、ブロックＬＭＳスキーム、又は、ブロック離散フーリエ変換スキーム、及びその他のような、数多くのタイプの適応スキームの１つを使用しても良い。結合器１４は、必ずしも物理な要素ではなく、むしろ信号の合計として実施されても良い。

単一の要素として示されているが、適応フィルタ１６は、複数のフィルタ要素を具備しても良い。図１Ｂのシステムのいくつかの実施形態では、適応フィルタ１６は、同一の周波数での両方のシヌソイド入力を伴う、それぞれ正弦関数及び余弦関数のための、２つのＦＩＲフィルタ要素を具備し、各ＦＩＲフィルタは、単一のタップを伴うＬＭＳ適応スキームと、音声周波数サンプリングレートｒ（例えば

）に関連しても良いサンプル速度と、を使用する。係数計算機２０による使用のための適切な適応アルゴリズムは、Ｓｉｍｏｎ Ｈａｙｋｉｎによる、「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒ Ｔｈｅｏｒｙ」、第４版、ＩＳＢＮ ０１３０９０１２６１内で発見されうる。漏れ調節器１８は、以下で説明される。

図２Ａは、エンジン速度を雑音低減基準信号生成器１９に提供するとともに、音声エンターテイメント信号を音声信号プロセッサ１０に提供する装置を示すブロック図である。音声信号配信要素は、信号線４０によって図１Ｂの音声信号プロセッサ１０に接続され、信号線３８によって雑音低減基準信号生成器１９にさらに接続されたエンターテイメントバス３２を具備しても良い。エンターテイメントバスは、輸送手段音声エンターテイメントシステムの要素の間で、デジタルでエンコードされた音声信号を送信するデジタルバスであっても良い。ＣＤプレーヤー、ＭＰ３プレーヤー、ＤＶＤプレーヤーのような装置、又は同様の装置、又はラジオ受信器（何れも図示せず）は、エンターテイメント音声信号を提供するためにエンターテイメントバス３２に接続されても良い。また、エンターテイメントバス３２に接続されるのは、ナビゲーション命令、携帯電話ネットワークからの音声送信、輸送手段の動作に関連付けられた警告信号、及び他の音声信号のような情報を表現する音声信号源であっても良い。エンジン速度信号配信要素は、輸送手段データバス３４と、輸送手段データバス３４を接続するブリッジ３６と、エンターテイメントバス３２と、を具備しても良い。実施例は、エンターテイメントシステムを伴う輸送手段を参照して説明された。しかしながら、図２Ａのシステムは、他のタイプのシヌソイド雑音源、例えば電力変圧器に関連付けられた雑音軽減システムとともに実施されても良い。システムは、図２Ａのシステムと同様のレイテンシ特徴をもたらすバス、信号線、及び他の信号送信要素の結合を構成することによって、エンターテイメントシステムを具備しない雑音軽減システム内でも実施されうる。

動作時に、エンターテイメントバス３２は、エンターテイメントシステムの要素のための、音声信号及び／又は制御及び／又は状態情報を送信する。輸送手段データバス３４は、エンジン速度のような輸送手段の状態に関連する情報を通信しても良い。ブリッジ３６は、エンジン速度情報を受信しても良く、及びエンジン速度情報をエンターテイメントバスに送信しても良く、それは、同様に、高レイテンシのエンジン速度信号を雑音低減基準信号生成器１９に送信しても良い。以下でより完全に説明されるが、図２Ａ及び２Ｂでは、用語「高レイテンシ」及び「低レイテンシ」は、エンジン速度内の変化のようなイベントの発生と、アクティブ雑音減少システムでのエンジン速度内の変化を指示する情報信号の到達との間の間隔に適用する。バスは、低レイテンシを伴って信号を送信することが可能であっても良いが、エンジン速度信号は、例えば、ブリッジ３６内の遅延のために、高レイテンシを伴って配信されうる。

図２Ｂは、エンジン速度信号の信号配信要素、及び図１Ｂのエンターテイメント音声信号の信号配信要素の他の実施形態を説明する。エンターテイメント音声信号配信要素は、信号線４０Ａによって図１Ｂの音声信号プロセッサ１０に接続されるエンターテイメント音声信号バス４９を具備する。エンターテイメント制御バス４４は、信号線４０Ｂによって、図１Ｂの音声エンターテイメントプロセッサ１０に接続される。エンジン速度信号配信要素は、ブリッジ３６によって、エンターテイメント制御バス４４に接続される輸送手段データバス３４を具備する。エンターテイメント制御バス４４は、信号線３８によって雑音低減基準信号生成器１９に接続される。

図２Ｂの実施形態は、高レイテンシのエンジン速度信号がブリッジ３６からエンターテイメント制御バス４４に、次いで雑音低減基準信号生成器１９に送信されることを除いて、図２Ａの実施形態と同様に動作する。音声信号は、信号線４０Ａ上で、エンターテイメント音声信号バス４９から、エンターテイメント音声信号プロセッサ１０に送信される。エンターテイメント制御信号は、信号線４０Ｂによって、エンターテイメント制御バス４４から図１のエンターテイメント音声信号プロセッサ１０に送信される。輸送手段データバス、エンターテイメントバス、エンターテイメント制御バス、エンターテイメント音声信号バス、及び他のタイプのバス及び信号線の他の結合は、輸送手段の構成に依存して、エンジン速度信号を基準信号生成器１９に、かつ音声エンターテイメント信号をエンターテイメント信号プロセッサ２０に提供するのに使用されても良い。

従来のエンジン速度信号源は、クランクシャフトの角度、吸気圧力、点火パルス、又はいくつかの他の条件又はイベントのような、何らかのエンジン速度の指標を検知又は測定する検知器を具備する。検知器回路は、具体的には低レイテンシの「回路であるが、接近するのに不便でありうる、又は好ましくない動作条件、例えば高い温度を具備しうる位置での、機械的、電気的、光学的又は磁気的検知器の配置を必要とするとともに、また、検知器及び雑音低減基準信号生成器１９及び／又は適応フィルタ１６及び／又は客室フィルタ２２’の間の、具体的には専用の物理接続である通信回路を必要とする。輸送手段データバスは、具体的は、エンジン又は他の重要な輸送手段の構成要素を制御するための情報を具備する高速な低レイテンシバスである。輸送手段データバスに接続することは、システムに複雑さを追加し、かつそれに加え、接続装置が、輸送手段の動作を制御する重要な構成要素の動作と干渉しないように、輸送手段データバスに接続する装置上に制約を課す。図２Ａ及び２Ｂによるエンジン速度信号配信システムは、それらが、専用信号線のような如何なる専用構成要素を要求することなくアクティブ雑音減少能力を可能にするために、他のエンジン速度信号源及びエンジン速度信号配信システムを超える利点を有する。図２Ａの輸送手段データバス３４、ブリッジ３６、及び１つ又は両方のエンターテイメントバス３２、又は図２Ｂのエンターテイメント制御バス４４は、多くの輸送手段で存在し、エンジン速度のための追加の信号線は、アクティブ雑音減少を実行するのに要求されないために、図２Ａ及び２Ｂによる構成は、さらに有利である。図２Ａ又は２Ｂによる構成は、また、エンターテイメントバス３２又はエンターテイメント制御バス４４及び増幅器３０の間の既存の物理接続を使用しても良く、かつアクティブ雑音減少能力を追加するためのピン又は端子のような、追加の物理接続は必要としない。エンターテイメントバス３２又はエンターテイメント制御バス４４は、デジタルバスとして実施されうるので、図２Ａの信号線３８及び４０、及び図２Ｂの信号線３８，４０Ａ及び４０Ｂは、信号を適切な構成要素に配送するための適切な回路を伴う、単一の物理要素、例えばピン又は端子として実施されても良い。

図２Ａ及び２Ｂによるエンジン速度信号配信システムは、エンターテイメントバスの帯域幅、ブリッジ３６のレイテンシ、又は両方のために、高レイテンシ配信システムであっても良い。本明細書の環境内の「高レイテンシ」は、点火イベント又はエンジン速度内の変化のようなイベントの発生と、イベントの発生を指示する信号の雑音低減基準信号生成器１９への到達との間の、１０ミリ秒又はそれより多くのレイテンシを意味する。

アクティブ雑音減少システムに低レイテンシ信号を提供することは、具体的は、既に利用可能な高レイテンシ信号を使用するより複雑であり、困難であるとともに、高価であるので、高レイテンシ信号を使用して動作しうるアクティブ雑音減少システムは有利である。

漏れ調節器１８は、ここでより詳細に説明される。図３Ａは、漏れ調節器１８の動作の論理的な流れを示すブロック図である。漏れ調節器は、係数計算機２０によって適用される漏れ係数を選択する。漏れ係数は、既存の係数値が更新量だけ更新されるときに、適応フィルタ内で既存の係数に適用される係数α、例えば

のことである。漏れ係数に関連する情報は、Ｓｉｍｏｎ Ｈａｙｋｉｎによる、「Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｆｉｌｔｅｒ Ｔｈｅｏｒｙ」第４版、ＩＳＢＮ ０１３０９０１２６１のセクション１３．２内で発見されうる。論理ブロック５２は、所定のトリガイベントが発生したかどうか、又は、代替的な漏れ係数を使用することを好ましくさせうる所定のトリガ条件が存在するかどうかを決定する。イベント又は条件の特定の実施例は、下に説明される。もし、論理ブロック５２の値がＦＡＬＳＥならば、漏れ係数決定論理ブロック４８でデフォルトの漏れ係数が適用される。もし論理ブロック５２の値がＴＲＵＥならば、代わりの、具体的にはより低い漏れ係数が、漏れ係数決定論理ブロック４８で適用されうる。代替的な漏れ係数がアルゴリズムによって計算されても良く、又は所定の基準をベースとして離散的な数の所定の漏れ係数値から漏れ係数値を選択することによって動作しても良い。漏れ係数のストリームは、好ましくない結果を具備する漏れ係数内の突然の変化を防止するために、例えばローパスフィルタによって選択的に平滑化されても良い（ブロック５０）。ローパスフィルタは、適応フィルタ１６によって適用される漏れ係数が、デフォルトの漏れ係数及び代替的な漏れ係数によって有界にされるようにする。平滑化の他の形態は、時間に亘るスルー制限又は平均化を具備しても良い。

図３Ｂは、複数、例えばｎ個の代替的な漏れ係数を許容する、及び所定の優先度によってｎ個の代替的な漏れ係数が適用されることを許容する、漏れ調節器１８の動作の論理的な流れを示すブロック図である。論理ブロック５３−１では、最大優先度のトリガ条件が存在する又はイベントが発生したかどうかが決定される。もし、論理ブロック５３−１の値がＴＲＵＥならば、論理ブロック５３−１のトリガ条件及びイベントに関連付けられた漏れ係数は、論理ブロック５５−１で選択されるとともに、もし存在するならば、データ平滑化器５０を通して係数計算機２０に提供される。もし論理ブロック５３−１の値がＦＡＬＳＥならば、論理ブロック５３−２で、２番目に大きい優先度のトリガ条件が存在する又はイベントが発生したかどうかが決定される。もし論理ブロック５３−２の値がＴＲＵＥならば、論理ブロック５３−２のトリガ条件及びイベントに関連付けられた漏れ係数が論理ブロック５５−２で選択されるとともに、もし存在するならば、データ平滑化器５０を通して係数計算機２０に提供される。もし、論理ブロック５３−２の値がＦＡＬＳＥならば、次いで、次に高い優先度のトリガ条件が存在する、又はイベントが発生したかどうかが決定される。前記の処理は、論理ブロック５３−ｎで、最小（又はｎ番目に大きい）優先度のトリガ条件が存在する、又はイベントが発生したと決定されるまで続行される。もし、論理ブロック５３−ｎの値がＴＲＵＥならば、論理ブロック５５−ｎで、最小優先度のトリガ条件に関連付けられた漏れ係数又はイベントが選択されるとともに、もし存在するならば、データ平滑化器５０を通して、係数計算機２０に提供される。もし、論理ブロック５３−ｎの値がＦＡＬＳＥならば、論理ブロック５７で、デフォルトの漏れ係数が選択されるとともに、もし存在するならば、データ平滑化器５０を通して、係数計算機２０に提供される。

図３Ｂの一実施形態では、２組のトリガ条件及びイベントと、２つの関連付けられた漏れ係数（ｎ＝２）とがある。最大優先度のトリガ条件又はイベントは、システムがデアクティベートされつつあること、雑音低減信号の周波数が音響ドライバのスペクトル範囲から外れつつあること、又はマイクロフォンのような入力トランスデューサによって検知される雑音がクリッピングのような非線形の動作を誘導しうる大きさを有していることを具備する。最大優先度のトリガ条件に関連付けられた漏れ係数は、０．１である。２番目に大きい優先度のトリガ条件又はイベントは、適応フィルタ１６からの相殺信号の大きさがしきい値大きさを超過すること、エンターテイメント音声信号の大きさが、電力増幅器２６又は音響ドライバ２８’のような、図１Ｂの１つ又は複数の電気音響要素が非線形に動作しうる信号の大きさに接近すること（例えば６ｄＢのような所定の範囲内部に入来すること）、又は、クリック又はポップ、又は歪みのような、可聴アーティファクトをもたらしうる何らかの他のイベントが発生することを具備する。クリック、ポップ、又は歪みのような、可聴アーティファクトを発生しうるイベントは、出力レベルが調節されつつある、又は雑音低減信号が音響ドライバ２８又はいくつかの他のエンターテイメントオーディオシステムの構成要素内のブザー又はがたつき音を発生させるとして知られる振幅又は周波数を具備することを具備しても良い。２番目に大きい優先度のトリガ条件及びイベントに関連付けられた漏れ係数は、０．５である。デフォルトの漏れ係数は、０．９９９９９９である。

論理ブロック５３−１〜５３−ｎは、トリガイベントが既に発生した又は発生しようとしていること、又は、矢印５９−１〜５９−ｎによって指示されるように、図１Ａ又は１Ｂの適切な要素からトリガ条件が存在することの指示を受信する。適切な要素は、図１Ｂの制御ブロック３７であっても良い。しかしながら、指示は、他の要素から入来しても良い。例えば、もし所定のイベントは、エンターテイメント音声信号の大きさが図１Ｂの要素の１つの非線形動作範囲に接近することであるならば、指示は、エンターテイメント音声信号プロセッサ１０（この図内では図示せず）内で発生しても良い。

図３Ａ及び３Ｂの処理は、具体的は、ＤＳＰプロセッサ上でデジタル信号処理命令によって実施される。デフォルトの漏れ係数のための特定の値及び代替的な漏れ係数が、経験的に決定されても良い。いくつかのシステムは、デフォルトの状況では、漏れ係数を適用しなくても良い。漏れ係数は乗数であるので、漏れ係数を適用しないことは、１である漏れ係数を適用することに等価である。データ平滑化器５０は、例えば２０Ｈｚに設定されうる調節可能な周波数カットオフを伴う、例えば１次ローパスフィルタとして実施されても良い。

図１Ａ，１Ｂ，３Ａ、及び３Ｂの装置及び方法を使用するアクティブ雑音減少システムは、可聴クリック又はポップの発生数を実質的に軽減するため、及び歪み及び非線形の発生数を実質的に軽減するために、有利である。

アクティブ雑音減少システムは、音響ドライバのオーバードライブを回避する、又は他の理由のために、雑音低減音声信号の大きさを制御しても良い。それらの他の理由の１つは、前記密閉空間内に存在する雑音を、所定の非ゼロ目標値に制限するため、又は換言すると、前記密閉空間内の所定量の雑音を許容するためであっても良い。いくつかの場合では、特有の音声を構成する、又は何らかの効果を達成するために、前記密閉空間内の雑音に、特定のスペクトルプロファイルを具備させることが好ましいかもしれない。

図４は、特定のスペクトルプロファイルの実施例を説明する。簡潔を旨とするために、部屋の効果及び音響ドライバ２８の特徴は、説明から省略される。部屋の効果は、図１Ａのフィルタ２２又は図１Ｂの客室フィルタ２２’によってモデル化される。等化器は、音響ドライバの音響特徴を補償する。追加的に、プロファイルを比率の言葉で説明することを容易にするために、図４の縦軸は線形、例えばマイクロフォン２４’’からの雑音信号のボルトである。線形スケールは、標準的な数学技術によって、ｄＢのような、非線形のスケールに変換されても良い。

図４では、周波数ｆは、エンジン速度、例えば

のように関連しても良い。曲線６２は、アクティブ雑音相殺要素の動作なしでの雑音信号を表す。曲線６４は、アクティブ雑音相殺要素が動作している雑音信号を表す。数ｎ１，ｎ２及びｎ３は、ｎ１ｆ，ｎ２ｆ及びｎ３ｆがｆの固定倍数であるように、固定されても良い。係数ｎ１，ｎ２及びｎ３は、ｎ１，ｎ２及びｎ３が、従来の「倍音」として説明されうるように、整数であっても良いが、整数である必要はない。周波数ｎ１，ｎ２及びｎ３での振幅ａ１，ａ２及びａ３は、例えば、

である、好ましい特徴関係を具備しても良い。これらの関係は、周波数の関数として変化しても良い。

周波数ｆに音響エネルギーが殆どなくても良い。支配的雑音が、４サイクル、６シリンダエンジンに対しては、各エンジン回転で３回発生する、シリンダ点火に関連することは通常である。したがって、支配的雑音は、この実施例ではｎ１＝３であるように、エンジン速度の３倍音であっても良い。周波数３ｆでの雑音は不快であるので、周波数３ｆ（ｎ１＝３）での振幅を可能な限り多く軽減するのが好ましいかもしれない。何らかの音響効果を達成するために、周波数４．５ｆ（つまり、この実施例では、ｎ２＝４．５ｆ）での振幅を、可能な限りではなく、例えば振幅０．５ａ２に軽減するのが好ましいかもしれない。同様に、周波数６ｆ（つまり、この実施例では、ｎ３＝６）での振幅を、例えば、０．４ａ３に軽減するのが好ましいかもしれない。この実施例では、図１Ｂを参照すると、雑音低減基準信号生成器１９は、エンジン速度信号配信システムからエンジン速度を受信するとともに、周波数３ｆでの雑音低減基準信号を生成する。係数計算機１６は、周波数３ｆでの振幅をゼロに駆動するための雑音低減音声信号を構成するのに適切なフィルタ係数を決定し、それによって振幅ａ１を決定する。周波数３ｆでの雑音が不快でなく、音響効果を達成することがむしろ好ましい状況では、適応フィルタは、数値的に、かつ雑音低減システムの内部で、周波数３ｆでの信号をヌル化しても良い。これにより、周波数３ｆでの雑音に影響することなく、振幅ａ１の決定が可能となる。雑音低減基準信号生成器１９は、また、周波数４．５ｆの雑音低減信号を生成するとともに、係数計算機２０は、振幅ａ２をゼロに駆動するための雑音低減信号を構成するのに適切なフィルタ係数を決定する。しかしながら、この実施例では、周波数４．５ｆでの振幅が、０．５ａ２よりも小さくないところまで軽減されるのが好ましい。ａ２＝０．６ａ１であることが知られているので、代替的な漏れ係数は、周波数４．５ｆでの雑音が（０．５）（０．６）ａ１又は０．３ａ１に接近するときに、漏れ調節器１８によって適用される。同様に、代替的な漏れ係数は、周波数６ｆでの雑音が（０．４）（０．５）ａ１又は０．２ａ１に接近したときに、漏れ調節器１８によって適用される。このようにして、アクティブ雑音減少システムは、振幅ａ１の観点で、好ましいスペクトルプロファイルを達成しうる。

本明細書で開示された特定の装置及び技術の数多くの使用及び派生は、本発明の概念から逸脱することなくなされうる。従って、本発明は、本明細書で開示された、各々かつ全ての新規の特徴及び特徴の新規の結合を包含するものとして解釈されるべきであるとともに、特許請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ限定されるべきである。

１０ エンターテイメント音声信号プロセッサ
１４ 結合器
１６ 適応フィルタ
１８ 漏れ調節器
１９ 雑音低減基準信号生成器
２０ 係数計算機
２２’ 客室フィルタ
２３’ 客室フィルタ
２４’’ マイクロフォン
２５’ 客室フィルタ
２６ 電力増幅器
２８’ 音響ドライバ
３０ 増幅器
３８ 通信経路

Claims (8)

1. エンジン速度を表現する低レイテンシ信号を受信する段階と、
   エンジン速度を表現する高レイテンシ信号を送信する段階と、
   基準周波数で雑音低減基準信号を構成するために前記高レイテンシ信号を処理する段階と、
   前記基準周波数の所定の倍数に対応する周波数で雑音低減音声信号を生成するために、雑音低減基準信号を処理する段階と、
   を具備し、
   前記基準周波数はエンジン速度に関連することを特徴とするアクティブ雑音減少システムを動作するための方法。
2. 密閉空間内の雑音を表現する雑音信号を提供するために前記密閉空間内の音響エネルギーを変換する段階と、
   雑音低減音声信号を構成するために、前記雑音信号に応答して、前記雑音低減基準信号の位相及び大きさを修正する段階と、
   をさらに具備する請求項１に記載の方法。
3. 前記雑音低減信号の位相及び大きさを決定する前記段階は、適応フィルタを具備する回路によって実行されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記密閉空間は、輸送手段の客室であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. エンジン速度を表現する低レイテンシ信号を受信するためであるとともに、エンジン速度を表現する高レイテンシ信号を送信するための要素と、
   基準周波数で雑音低減基準信号を構成するために、前記高レイテンシ信号を処理するための雑音低減基準信号生成器と、
   前記基準周波数の所定の倍数に対応する周波数で雑音低減音声信号を生成するために、雑音低減基準信号を処理するための雑音低減回路と、
   を具備し、
   前記基準周波数は前記エンジン速度に関連することを特徴とするアクティブ雑音減少システム。
6. 密閉空間内の雑音を表現する雑音信号を提供するために、前記密閉空間内の音響エネルギーを変換するためのマイクロフォンをさらに具備し、
   前記雑音低減回路は、雑音低減音声信号を構成するために、前記雑音低減基準信号の位相及び大きさを決定することを特徴とする請求項５に記載のアクティブ雑音減少システム。
7. 前記雑音低減回路は、適応フィルタを具備することを特徴とする請求項５に記載のアクティブ雑音減少システム。
8. 前記密閉空間は、輸送手段の客室であることを特徴とする請求項５に記載のアクティブ雑音減少システム。

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