JP3505337B2

JP3505337B2 - 伝達関数同定装置及び能動型雑音除去装置

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Publication number: JP3505337B2
Application number: JP02614897A
Authority: JP
Inventors: 清浩栗栖; 敏幸橘; 陽治安田
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Current assignee: Toa Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 2004-03-08
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送路の伝達関数
を同定する伝達関数同定装置に関し、特に外乱雑音の存
在する環境の下で上記伝送路の伝達関数を同定するのに
適した伝達関数同定装置と、この伝達関数同定装置の技
術を利用した能動型雑音除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のような能動型雑音除去装置とし
て、例えば図１２に示すようなアクティブ消音装置（Ac
tive Noise Controller ：ＡＮＣ）が知られている。こ
のアクティブ消音装置は、例えばエンジン（図示せず）
等の騒音に対して、これと実質的に等大で逆位相の音波
を干渉させることによって上記騒音を減衰させるもの
で、その減衰対象である騒音は、同図において、例えば
排気ダクト１内を左側から右側に向かって伝搬するもの
とする。

【０００３】このアクティブ消音装置は、排気ダクト１
の入口側（同図の左側）において上記騒音をリファレン
スマイクロホン（１次マイクロホン）２によって収音
し、このリファレンスマイクロホン２によって収音され
た騒音信号ｘ_kが入力されるＦＩＲ適応型ディジタルフ
ィルタ（以下、適応フィルタと称す。）３を有してい
る。この適応フィルタ３は、入力された騒音信号ｘ_kに
対して、後述するＬＭＳ演算部４により設定されるフィ
ルタ係数を用いて所定のフィルタリング処理、例えば畳
み込み和演算を施すもので、その演算結果ｙ_kを出力す
る。そして、この適応フィルタ３の出力ｙ_kは、反転演
算器５によって位相が反転された後、二次音源スピーカ
６に供給される。二次音源スピーカ６は、供給された上
記出力ｙ_kの位相を反転した信号に応じた音波を排気ダ
クト１内に放音し、即ち排気ダクト１内を伝搬している
騒音に干渉させ、これによって上記騒音を打ち消す。

【０００４】更に、排気ダクト１の出口側にはエラーマ
イクロホン（二次マイクロホン）７が配置されており、
このエラーマイクロホン７によって、上記騒音を二次音
源スピーカ６の放射音で打ち消した後の音、つまりは騒
音と二次音源スピーカ６の放射音との誤差成分を検出す
る。このエラーマイクロホン７の出力は、エラー信号ｅ
_kとして上述したＬＭＳ演算部４に供給される。また、
このＬＭＳ演算部４には、上記エラー信号ｅ_kの他に、
騒音信号ｘ_kを後述するＦＩＲフィルタ８で処理して得
た信号も供給される。

【０００５】ＬＭＳ演算部４は、供給された上記エラー
信号ｅ_kと、上記騒音信号ｘ_kを後述するＦＩＲフィル
タ８で処理して得た信号とに応じて、適応フィルタ３の
伝達関数Ｗ_kと後述する二次音路（error path）の伝達
関数（以下、単に二次音路という。）Ｃとの合成による
伝達関数（両者を掛けて得られた伝達関数）が、排気ダ
クト１内のリファレンスマイクロホン２からエラーマイ
クロホン７までの間に存在する一次音路（primary pat
h）の伝達関数（以下、単に一次音路という。）Ｐと等
しくなるように、ＬＭＳアルゴリズムに従って適応フィ
ルタ３のフィルタ係数を更新する。このように、適応フ
ィルタ３の伝達関数Ｗ_kと二次音路Ｃとの合成による伝
達関数を、一次音路Ｐと等価にすることによって初め
て、排気ダクト１内の騒音を二次音源スピーカ６の放射
音で打ち消すことができる。また、排気ダクト１内の音
響特性や二次音源スピーカ６の放音特性に経時的な変化
が生じ、これによって一次音路Ｐが変化しても、その変
化に応じて上記適応フィルタ３の伝達関数Ｗ_kも上記フ
ィルタ係数の更新により変化するので、常に安定した消
音効果を得ることができる。

【０００６】ただし、上記のような適応動作を実現する
には、このアクティブ消音装置の制御系をFiltered-x L
MSアルゴリズムの構成とする必要があることが知られて
いる。即ち、このアクティブ消音装置においては、適応
フィルタ３の出力端子から反転演算器５、二次音源スピ
ーカ６及び排気ダクト１の一部（二次音源スピーカ６か
ら出口の間）を経てエラーマイクロホン７までの間に、
上述した二次音路Ｃが存在する。従って、この二次音路
Ｃを補償するために、この二次音路Ｃと等価な伝達関数
ＣＩを有するフィルタ、例えばＦＩＲフィルタ８を、リ
ファレンスマイクロホン２とＬＭＳ演算部４との間に設
ける必要がある。なお、上記二次音路Ｃについては、説
明を簡単にするために、これ以降、特に断らない限り、
排気ダクト１内の二次音源スピーカ６から出口までの間
に存在する伝達関数とする。

【０００７】上記のように構成されたアクティブ消音装
置において、制御系全体の伝達関数（リファレンスマイ
クロホン２からエラーマイクロホン７までの伝達関数）
Ｈの経時的な変化は、次の数１によって表される。

【０００８】

【数１】Ｈ_k+1＝（１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ
^*）・Ｈ_k

【０００９】ここで、ｋは、タイム（サンプリング）・
インデックス、μ_Wは、ステップ・サイズ・パラメー
タ、ＣＩ^*は、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数ＣＩの複素
共役である。また、Ｘ_kは、騒音信号ｘ_kで構成される
ベクトル_VＸ_kをフーリエ変換したもので、上記ベクト
ル_VＸ_kは、次の数２で表わされる。

【００１０】

【数２】_VＸ_k＝〔ｘ_k ｘ_k-1 ｘ_k-2 ・・・ｘ
_k-N+1〕^T

【００１１】なお、この数２において、Ｔは、転置を表
す記号である。また、Ｎは、適応フィルタ３のタップ長
で、このタップ長Ｎを時間長に換算するには、このタッ
プ長Ｎにサンプリング周期を乗ずればよい。

【００１２】即ち、上記数１によれば、制御系全体の伝
達関数Ｈは、ＬＭＳ演算部４による１回の更新を経て
〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕倍されること
を示している。なお、上記〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・
Ｃ・ＣＩ^*〕は、周波数によってそれぞれ異なる値を取
る（つまりは周波数を変数とする関数である）。従っ
て、この〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕の絶
対値が、１以下であれば、消音効果が得られ、１を越え
るような周波数においては、消音するどころか増音し、
即ち制御系が発散することを意味する。また、この〔１
−２μ_W・｜Ｘ_k｜ ²・Ｃ・ＣＩ^*〕の絶対値が、１以
下であっても、その値が零に近いほど、１回の更新で得
られる消音効果が大きく、即ち速く消音できる（制御系
の収束速度が速くなる）。このように、〔１−２μ_W・
｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕は、１回の更新によってどれ
だけの消音効果が得られるのかを表す一種のパラメータ
であり、以降、ここでは、この〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜
²・Ｃ・ＣＩ^*〕を消音特性関数と言う。

【００１３】ところで、上述したように、このアクティ
ブ消音装置において消音効果を得るためには、二次音路
ＣとＦＩＲフィルタ８の伝達関数ＣＩとが等価でなくて
はならず、即ち二次音路ＣをＦＩＲフィルタ８によって
同定する必要がある。そして、このＦＩＲフィルタ８に
よる二次音路Ｃの同定（推定又は測定）は、一般に、消
音時と同じ環境下で行なうのが望ましいことが知られて
いる。そこで、この図１２に示すアクティブ消音装置に
おいては、上記二次音路Ｃを同定するために、例えば一
般に知られているＭ系列信号（ＭＬＳ）の擬似信号（ラ
ンダムノイズ）ｍ_kを発生する擬似信号発生器１０を設
け、この擬似信号ｍ_kを同図に点線で示す経路で処理す
ることによって、上記二次音路Ｃを同定している。これ
について、図１を参照して説明する。

【００１４】図１は、上記図１２に点線で示す経路、即
ち二次音路Ｃの同定時の制御系について、その説明を判
り易くするために抜粋したものである。同図に示すよう
に、この制御系では、二次音路Ｃを同定するためのＦＩ
Ｒフィルタ８を、例えば上述したＬＭＳ演算部４とは異
なる演算部１１によりＬＭＳアルゴリズムに従って適応
制御される適応フィルタの構成としている。そして、擬
似信号発生器１０が発生する擬似信号ｍ_kを、二次音源
スピーカ６、ＦＩＲフィルタ８及び上記ＬＭＳ演算部１
１に供給すると共に、エラーマイクロホン７の出力信号
と、上記擬似信号ｍ_kをＦＩＲフィルタ８で処理した後
の信号とを、演算器１２で比較して両者の誤差ｅ_kを求
め、これをＬＭＳ演算部１１に供給している。ＬＭＳ演
算部１１は、上記誤差信号ｅ_kが小さくなるように、即
ち擬似信号ｍ_kを二次音路Ｃを通過させて得た信号と擬
似信号ｍ_kをＦＩＲフィルタ８で処理して得た信号とが
互いに等しくなるように、ＦＩＲフィルタ８のフィルタ
係数ベクトル_VＣＩ_kを更新し、これによって二次音路
Ｃを同定した伝達関数ＣＩを算出する。なお、この伝達
関数ＣＩのフィルタ係数ベクトル_VＣＩ_kを更新するた
めのＬＭＳアルゴリズムは、次の数３によって表され
る。

【００１５】

【数３】_VＣＩ_k+1＝_VＣＩ_k＋２μ_Cｅ_{k V}Ｍ_k

【００１６】なお、μ_Cは、ステップ・サイズ・パラメ
ータである。また、_VＭ_kは、擬似信号ｍ_kで構成され
るベクトルで、次の数４によって表される。

【００１７】

【数４】_VＭ_k＝〔ｍ_k ｍ_k-1 ｍ_k-2 ・・・ｍ
_k-L+1〕^T

【００１８】ここで、Ｌは、ＦＩＲフィルタ８のタップ
長で、このタップ長Ｌを時間長に換算するには、このタ
ップ長Ｌにサンプリング周期を乗ずればよい。

【００１９】また、フィルタ係数ベクトル_VＣＩ_kにつ
いては、時変のフィルタ係数ｃｉを用いて、次の数５で
表される。

【００２０】

【数５】_VＣＩ_k＝〔ｃｉ_k,0 ｃｉ_k,1 ｃｉ_k,2・
・・ｃｉ_k,L-1〕^T

【００２１】更に、上記数３の更新式を、ベクトルの成
分を用いて書き表すと、次の数６のようになる。

【００２２】

【数６】［ｃｉ_k+1,i］＝［ｃｉ_k,i］＋２μ_Cｅ_k［ｍ_k-1］

【００２３】この数６において、［］は、行列を表して
いる。

【００２４】なお、上述した適応フィルタ３、ＬＭＳ演
算部４、反転演算器５、ＦＩＲフィルタ８、ＬＭＳ演算
部１１及び演算部１２については、例えばＤＳＰ（ディ
ジタル信号処理装置）やＣＰＵ（中央演算処理装置）等
によって、構成されている。そして、これらのＤＳＰや
ＣＰＵ等は、図示しないメモリ等の記憶部に記憶された
プログラムに従って動作し、即ち上述の適応動作や二次
音路Ｃの同定等を実行する。

【００２５】次に、上記図１に示す（図１２に点線で示
す）制御系によって、実際に二次音路Ｃを同定した一例
について説明する。

【００２６】まず、エンジン音等の騒音の無い状態で、
二次音路Ｃを同定して得た伝達関数ＣＩのインパルス応
答及び周波数特性を、それぞれ図１３（ａ）及び（ｂ）
に示す。なお、このときの測定条件等は、次の通りであ
る。即ち、擬似信号ｍ_kとして、２０次のＭ系列信号を
用いる。そして、サンプリング周波数を３０００Ｈｚと
し、上記ＦＩＲフィルタ８（伝達関数ＣＩ）のタップ長
ＬをＬ＝２５５（時間長に換算するとｔ＝０．０８５ｍ
ｓｅｃ）とする。また、ステップ・サイズ・パラメータ
μ_Cをμ_C＝０．０００１とし、適応回数を８０００回
とする。更に、このときの背景雑音（バックグラウンド
ノイズ）レベルが−９３．６ｄＢＶであるのに対して、
擬似信号ｍ_kの信号レベルを−３５．１ｄＢＶとする。
なお、これらの信号レベルは、いずれも、エラーマイク
ロホン７の出力信号を図示しないＦＦＴアナライザを用
いて測定した２０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの範囲でのオーバ
ーオール（overall ）値である。

【００２７】そして、次に、上記同定によって得た伝達
関数ＣＩを用いて、図１２に示すアクティブ消音装置で
実際に騒音の消音を行なった結果を図１４に示す。な
お、同図は、横軸を周波数軸とし、縦軸に各周波数にお
けるエラーマイクロホン７の出力信号レベルを表わした
グラフで、このときの各測定条件等は、次の通りであ
る。即ち、騒音として、白色雑音を用い、排気ダクト１
として、その伝達関数Ｐが単に１０ｍｓｅｃの遅延特性
を有するものを使用する。そして、適応フィルタ３（伝
達関数Ｗ）のタップ数ＮをＮ＝５１０とし、ステップ・
サイズ・パラメータμ_Wをμ_W＝０．０００１として、
消音動作を５分間実行した。その結果、図１４に示すよ
うに、約２０ｄＢの消音効果が得られ、例えば２０Ｈｚ
乃至５００Ｈｚの周波数範囲でのオーバーオール（over
all ）値については、−４７．５ｄＢＶである騒音レベ
ルを、−６６．２ｄＢＶにまで下げることができた。

【００２８】上記の結果によれば、伝達関数ＣＩは、二
次音路Ｃを十分に精度良く同定できたものと見なすこと
ができ、即ちこのときの伝達関数ＣＩの特性（つまりは
図１３に示す特性）を、真の二次音路Ｃの特性と見なす
ことができる。なお、このように二次音路Ｃを精度良く
同定するには、一般に、伝達関数ＣＩ（ＦＩＲフィルタ
８）のタップ長Ｌを長く設定して周波数分解能を上げれ
ばよいことが知られている。このため、従来は、上記タ
ップ長Ｌを、例えば上述したＬ＝２５５（ｔ＝０．０８
５ｍｓｅｃ）というような比較的に長い値に設定してい
た。

【００２９】ところが、上記図１に示す（図１２に点線
で示す）制御系において、例えばエンジン音等の騒音が
存在する環境の下で二次音路Ｃを同定すると、騒音は、
上記制御系に対して外乱雑音として作用する。例えば、
上記騒音として白色雑音を加えた状態で二次音路Ｃを同
定して得た伝達関数ＣＩの特性を図１５に、また上記騒
音として例えばディーゼルエンジンの排気音を加えた状
態で二次音路Ｃを同定して得た伝達関数ＣＩの特性を図
１６に、それぞれ示す。なお、これらの同定時における
各測定条件は、次の通りである。即ち、同定に必要な擬
似信号ｍ_kの信号レベル及び上記騒音のレベルについて
は、それぞれをエラーマイクロホン７で収音して得た出
力信号の２０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの範囲でのオーバーオ
ール値を互いに略等しい値とした。例えば、図１５にお
いては、白色雑音及び疑似信号ｍ_kそれぞれの上記オー
バーオール値を共に−４７．６ｄＢＶとし、図１６にお
いては、排気音の上記オーバーオール値を−３５．０ｄ
ＢＶとし、疑似信号ｍ_kの上記オーバーオール値を−３
５．１ｄＢＶとした。これ以外の条件については、上述
した騒音の無い状態における二次音路Ｃの同定時（図１
３の特性測定時）と略同等とした。

【００３０】これら図１５及び図１６から明らかなよう
に、騒音（外乱雑音）が存在する環境の下で二次音路Ｃ
を同定して得られる伝達関数ＣＩは、上記騒音の影響を
受けて、そのインパルス応答及び周波数特性共に、上述
した図１３に示す真の二次音路Ｃとは異なる特性にな
る。特に、上記騒音がエンジンの排気音である場合に
は、或る特定の周波数（図１６においては３５０Ｈｚ付
近）において伝達関数ＣＩの周波数特性に大きな乱れが
生じる。これは、エンジンの排気音が、エンジンの回転
数に依存する上記特定の周波数に極端にレベルの大きい
（例えばディーゼルエンジンにおいては１５０乃至１６
０ｄＢＳＰＬ（Sound Pressure Level）という非常に大
きいレベルにまで達するのも珍しくない程の）ピークを
有しているためである。即ち、上記のように排気音と疑
似信号ｍ_kとのオーバーオール値を概ね等しくしても、
図１７に示すように、上記特定の周波数においては、排
気音のレベルが疑似信号ｍ_kのレベルよりも大きく、ま
たこの特定の周波数における両者の相対的なレベル差
が、他の周波数領域における両者のレベル差に比べて極
端に大きいために、上記特定の周波数において精度良く
同定できていないものと考えられる。

【００３１】従って、上記図１６に示すように、特定の
周波数において二次音路Ｃの十分な同定が得られていな
い状態で、これを図１２のアクティブ消音装置に適用す
ると、上記特定の周波数において十分な消音効果が得ら
れず、それどころか増音してしまうことがある。即ち、
上記図１６に示す特性を図１２のアクティブ消音装置に
適用したときの、上述した消音特性関数〔１−２μ_W・
｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕の複素平面特性及び絶対値特
性を、それぞれ図１８（ａ）及び（ｂ）に示す。なお、
この図１８においては、騒音信号Ｘ_kをＸ_k＝１とし、
真の二次音路Ｃについては、上述した図１３の特性とし
ている。

【００３２】上述したように、図１２のアクティブ消音
装置において消音効果を得るためには、上記消音特性関
数〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕の絶対値
が、１以下である必要があり、即ち、複素平面において
は、全ての周波数領域において上記消音特性関数〔１−
２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕が単位円内に存在し
なければならない。しかし、上記図１６に示す特性をそ
のまま図１２のアクティブ消音装置に適用したのでは、
消音特性関数〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕
は、図１８（ｂ）に示すように、複素平面において単位
円をはみ出し、また、絶対値についても、図１８（ａ）
に示すように、上記特定の周波数（３５０Ｈｚ）におい
て１を越えてしまう。従って、この場合、上記特定の周
波数については、アクティブ消音装置の制御系が発散し
てしまい、即ち消音効果が得られずに、逆に増音してし
まうという問題がある。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】即ち、本発明が解決し
ようとする問題点は、上記排気音のように特定の周波数
に極端に大きなピークを有する外乱雑音が存在する環境
の下で、二次音路Ｃを同定する際に、上記外乱雑音の影
響を受けてしまい、これによって精度の良い同定ができ
なくなるという点である。また、このように二次音路Ｃ
の同定が十分に成されていない状態で、これを図１２に
示すようなFiltered-x LMSアルゴリズムを用いたアクテ
ィブ消音装置に用いた場合に、十分な消音効果が得られ
ないどころか、制御系が発散し、ひいては増音してしま
うということも、本発明が解決しようとするところであ
る。

【００３４】そこで、本発明は、上記のような外乱雑音
が存在しても、この外乱雑音の影響をあまり受けずに、
上記二次音路Ｃを従来よりも高い精度で同定することの
できる伝達関数同定装置を提供することを目的とする。
また、この伝達関数同定装置の技術を利用することによ
って、外乱雑音の有無に関係無く、十分な雑音除去効果
を得ることのできる能動型雑音除去装置を提供すること
も、本発明の目的とするところである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、疑似信号を生成してこれ
を外乱雑音の存在する伝送路に入力する疑似信号生成手
段と、上記伝送路から出力される信号を検出する検出手
段と、上記伝送路の伝達関数を同定するディジタルフィ
ルタ手段を含み、上記擬似信号と上記検出手段の出力信
号とが入力され、これらに応じて、上記伝送路の伝達関
数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数とが近似す
る状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数を制
御する同定フィルタ制御手段と、を具備し、上記ディジ
タルフィルタ手段のタップ長を、上記伝送路にインパル
スを入力したときに該伝送路の上記インパルス入力に対
する出力応答、即ちインパルス応答の１次ピークを充分
に含む時間に相当する長さに設定したことを特徴とする
ものである。

【００３６】即ち、擬似信号生成手段が生成する疑似信
号は、伝送路を経て、検出手段によって検出される。従
って、検出手段は、上記擬似信号と、伝送路内に存在す
る外部雑音との両方を、一度に検出する。そして、同定
フィルタ制御手段が、上記擬似信号と検出手段の出力信
号とに応じて、伝送路の伝達関数を同定し、その同定結
果をディジタルフィルタの伝達関数とする。

【００３７】なお、ディジタルフィルタ手段のタップ
長、即ち同定フィルタ制御手段のタップ長は、比較的に
精度良く同定するのに必要なタップ長として最小限或い
はそれに近い短いタップ長とされている。従って、同定
フィルタ制御手段によって制御されるディジタルフィル
タ手段の周波数分解能は、従来よりも悪くなる。このよ
うに、上記伝送路の伝達関数を同定するディジタルフィ
ルタ手段の周波数分解能が悪いため、上記伝送路内に存
在する騒音が例えば上述した排気音のように極端なピー
クを有するものであっても、ディジタルフィルタ手段の
伝達関数上においては、上記ピークが鈍り、結果的に上
記ピーク（騒音）の影響をあまり受けない伝達関数が得
られることになる。

【００３８】請求項２に記載の発明は、第１の伝達関数
を有する伝送路に入力される信号を検出する第１の検出
手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する第２
の検出手段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理し
てこれを上記伝送路に放出する適応型フィルタ手段と、
上記第１及び第２の検出手段の出力信号が入力され、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
上記適応型フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て
上記第２の検出手段までの間に存在する第２の伝達関数
と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相
補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を制
御する適応フィルタ制御手段と、疑似信号を生成してこ
れを上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段
と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段と
の間に介在して上記第２の伝達関数を同定するディジタ
ルフィルタ手段を含み、上記擬似信号と上記第２の検出
手段の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記第
２の伝達関数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数
とが近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝
達関数を制御する同定フィルタ制御手段と、を具備し、
上記ディジタルフィルタ手段のタップ長を、上記第２の
伝達関数にインパルスを入力したときに該第２の伝達関
数の上記インパルス入力に対する出力応答、即ちインパ
ルス応答の１次ピークを充分に含む時間に相当する長さ
に設定したことを特徴とするものである。

【００３９】即ち、第１の検出手段が、伝送路に入力さ
れる信号を検出し、第２の検出手段が、第１の伝達関数
を有する伝送路を経て出力される信号を検出する。そし
て、伝送路には、適応型フィルタ手段によって上記第１
の検出手段の出力信号を処理して得た信号が、放出され
る。なお、適応型フィルタ手段の出力側から伝送路の一
部を経て第２の検出手段までの間には、第２の伝達関数
が存在している。そして、適応フィルタ制御手段が、第
１及び第２の検出手段の出力信号に応じて、適応型フィ
ルタ手段の伝達関数と上記第２の伝達関数との合成によ
る伝達関数が、上記第１の伝達関数と相補する状態に、
即ち伝送路に入力される信号を適応型フィルタ手段から
伝送路内に放出される信号によって打ち消すように、適
応型フィルタ手段の伝達関数を制御する。なお、第１の
検出手段と適応型フィルタ手段との間には、上記第２の
伝達関数を同定するディジタルフィルタ手段が設けられ
ており、即ち、本請求項２に記載の発明によれば、Filt
ered-x LMSアルゴリズムの制御系が構成されている。

【００４０】更に、擬似信号生成手段によって擬似信号
が生成されており、この擬似信号は、上記第２の伝達関
数を経て、第２の検出手段によって検出される。従っ
て、第２の検出手段は、上記擬似信号と、伝送路内に入
力される信号と、適応フィルタ制御手段から放出される
信号とを、一度に検出する。そして、同定フィルタ制御
手段が、上記擬似信号と第２の検出手段の出力信号とに
応じて、伝送路の伝達関数を同定し、その同定結果をデ
ィジタルフィルタの伝達関数とする。

【００４１】なお、ディジタルフィルタ手段のタップ
長、即ち同定フィルタ制御手段のタップ長は、比較的に
精度良く上記第２の伝達関数を同定するのに必要なタッ
プ長として最小限或いはそれに近い短いタップ長とされ
ている。従って、同定フィルタ制御手段によって制御さ
れるディジタルフィルタ手段の周波数分解能は、従来よ
りも悪くなる。このように、上記伝送路の伝達関数を同
定するディジタルフィルタ手段の周波数分解能が悪いた
め、上記伝送路内に入力される信号が例えば上述した排
気音のように極端なピークを有する騒音であっても、デ
ィジタルフィルタ手段の伝達関数上においては、上記ピ
ークが鈍り、結果的に上記ピーク（騒音）の影響をあま
り受けない伝達関数が得られることになる。よって、能
動型雑音除去装置全体としても、上記騒音の影響をあま
り受けることなく、雑音除去効果を得ることができる。
つまり、本請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記
載の発明の伝達関数同定装置を、第２の伝達関数の同定
に利用したのと等価な構成となる。

【００４２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の能動型雑音除去装置において、上記第２の検出手段の
出力信号のレベルを検出するレベル検出手段と、上記レ
ベル検出手段による検出レベルが予め定めたレベルより
も小さいとき、上記適応フィルタ制御手段による上記適
応型フィルタ手段の伝達関数の制御を実行させると共
に、上記同定フィルタ制御手段による上記ディジタルフ
ィルタの伝達関数の制御を停止させ、上記検出レベルが
上記予め定めたレベル以上になったとき、上記適応フィ
ルタ制御手段による上記適応型フィルタ手段の伝達関数
の制御を停止させると共に、上記同定フィルタ制御手段
による上記ディジタルフィルタの伝達関数の制御を所定
の時間だけ実行させ、その後、該同定フィルタ制御手段
による上記ディジタルフィルタの伝達関数の制御を停止
させると共に、上記適応フィルタ制御手段による上記適
応型フィルタ手段の伝達関数の制御を実行させる更新制
御手段と、を設けたことを特徴とするものである。

【００４３】なお、ここで言う予め定めたレベルとは、
例えばこの能動型雑音除去装置全体として、十分な雑音
除去効果が得られていないと見なされる最低のレベル、
或いはこれに近いレベルのことをいう。

【００４４】即ち、レベル検出手段が、第２の検出手段
の出力信号のレベルを検出する。そして、その検出レベ
ルが、装置全体として十分な雑音除去効果が得られてい
ると見なすことのできるレベルである場合は、更新制御
手段は、適応フィルタ制御手段による適応型フィルタ手
段の伝達関数の制御を実行させ、同定フィルタ制御手段
によるディジタルフィルタの伝達関数の制御について
は、これを停止状態とする。一方、上記検出レベルが、
装置全体として十分な雑音除去効果が得られていないと
見なされるレベルになったとき、更新制御手段は、上記
適応フィルタ制御手段による適応型フィルタ手段の伝達
関数の制御を一旦停止させて、同定フィルタ制御手段に
よるディジタルフィルタの伝達関数の制御を所定の時間
だけ実行させる。そして、その後、このディジタルフィ
ルタの伝達関数の制御を停止させると共に、再度、適応
フィルタ制御手段による適応型フィルタ手段の伝達関数
の制御を実行させる。つまり、本請求項３に記載の発明
によれば、通常状態においては、適応型フィルタ手段に
よる適応動作を実行し、この動作による雑音除去効果が
小さくなると、第２の伝達関数の同定に大きな誤差が生
じたものと見なし、一旦、上記適応型フィルタ手段によ
る適応動作を停止して、所定の時間だけ第２の伝達関数
の同定を行い、その後、上記適応型フィルタ手段による
適応動作を再開する。

【００４５】なお、上記のように、第２の伝達関数の同
定と、適応型フィルタ手段による適応動作とを、交互に
行なうのには、例えば次のような利点がある。即ち、上
記第２の伝達関数を同定するディジタルフィルタ手段
や、これを制御する同定フィルタ制御手段、上記適応型
フィルタ手段及びこれを制御する適応フィルタ制御手段
については、一般に、ＤＳＰやＣＰＵ等によって構成す
ることが多い。このような場合、上記第２の伝達関数の
同定動作と適応型フィルタ手段による適応動作とを同時
に行なっていたのでは、上記ＤＳＰやＣＰＵ等の負担が
大きく、また上記各動作を同時に実現するために、処理
能力の高い高価なＤＳＰやＣＰＵが必要となる。そこ
で、上記のように、各動作を交互に実行させることによ
って、ＤＳＰやＣＰＵ等の負担を軽減すると共に、それ
ほど処理能力の高くない所謂安価なＤＳＰやＣＰＵ等に
よっても、十分に上記各動作を実行できるようになる。

【００４６】また、上記第２の伝達関数は、例えば上述
した図１２に示すアクティブ消音装置でいうところの二
次音路Ｃに対応するが、この二次音路Ｃは、排気ダクト
１内の環境、例えば温度によって、大きく経時変化する
ことが知られている。このように、二次音路Ｃ（第２の
伝達関数）が変化すると、この二次音路Ｃとこれを同定
するフィルタ８（ディジタルフィルタ手段）の伝達関数
ＣＩとが乖離し、これによってアクティブ消音装置の消
音効果が低下する。しかし、本請求項３に記載の発明に
よれば、第２の検出手段の検出レベルによって十分な消
音効果が得られているか否か、即ちディジタルフィルタ
手段が第２の伝達関数を十分な精度で同定しているか否
かを判断し、この同定が不十分である場合に、この同定
動作を実行するよう自動的に切り換わるので、常に安定
した消音効果（雑音除去効果）を実現することができ
る。

【００４７】請求項４に記載の発明は、第１の伝達関数
を有する伝送路に入力される信号を検出する第１の検出
手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する第２
の検出手段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理し
てこれを上記伝送路に放出する適応型フィルタ手段と、
上記第１及び第２の検出手段の出力信号が入力され、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
上記適応型フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て
上記第２の検出手段までの間に存在する第２の伝達関数
と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相
補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を制
御する適応フィルタ制御手段と、疑似信号を生成してこ
れを上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段
と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段と
の間に介在して上記第２の伝達関数を同定するディジタ
ルフィルタ手段を含み、上記擬似信号と上記第２の検出
手段の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記第
２の伝達関数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数
とが近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝
達関数を制御する同定フィルタ制御手段と、上記第２の
検出手段の出力信号のレベルを検出するレベル検出手段
と、上記レベル検出手段による検出レベルに応じて、上
記適応フィルタ制御手段による上記適応型フィルタ手段
の伝達関数の制御及び上記同定フィルタ制御手段による
上記ディジタルフィルタの伝達関数の制御のうちのどち
らか一方を実行し他方を停止させる状態に、上記各伝達
関数の制御を交互に実行させる更新制御手段と、を具備
し、上記更新制御手段は、最初に、上記ディジタルフィ
ルタ手段のタップ長を、上記第２の伝達関数にインパル
スを入力したときに該第２の伝達関数の上記インパルス
入力に対する出力応答、即ちインパルス応答が安定する
のに必要な時間よりも僅かに長い時間に相当する長さに
設定した状態で、上記同定フィルタ制御手段による上記
ディジタルフィルタの伝達関数の制御を実行し、これ以
降、上記適応フィルタ制御手段による上記適応型フィル
タ手段の伝達関数の制御を実行し、上記検出レベルが予
め定めたレベルよりも小さくなったときに、それまでの
上記ディジタルフィルタ手段のタップ長を更に所定の長
さだけ増加させると共に、このディジタルフィルタ手段
の伝達関数の上記同定フィルタ制御手段による制御を所
定の時間だけ実行させ、該所定の時間経過後に、上記適
応フィルタ制御手段による上記適応型フィルタ手段の伝
達関数の制御を実行させると共に、上記予め定めたレベ
ルを所定のレベルだけ小さくしたレベルを上記予め定め
たレベルとして新たに置き換える状態に構成されたこと
を特徴とするものである。

【００４８】即ち、更新制御手段は、最初に、ディジタ
ルフィルタ手段のタップ長を、比較的に精度良く同定す
るのに必要なタップ長として最小限或いはそれに近い短
いタップ長に設定し、この状態で第２の伝達関数を同定
する。そして、これ以降は、適応型フィルタ手段による
適応動作を実行する。ここで、この適応動作によって十
分に雑音が除去されると、この状態で上記第２の伝達関
数を同定することによって、更に高い精度で上記第２の
伝達関数を同定できることが期待できる。そこで、一
旦、適応型フィルタ手段による適応動作を停止して、上
記ディジタルフィルタ手段のタップ長を前回の第２の伝
達関数の同定時のものよりも更に長くした状態で、上記
第２の伝達関数の同定を所定の時間だけ行い、その後、
上記適応型フィルタ手段による適応動作を再開する。な
お、この適応型フィルタ手段による適応動作を再開する
際、上記雑音除去効果が十分であるか否かの目安となる
上記予め定めたレベルが、より小さいレベルに置き換え
られるので、上記雑音除去効果が十分得られていると見
なされる基準が前回の適応動作時に比べてより厳しいも
のになる。従って、本請求項４に記載の発明によれば、
時間の経過と共に、装置全体の雑音除去効果が向上す
る。

【００４９】請求項５に記載の発明は、第１の伝達関数
を有する伝送路に入力される信号を検出する第１の検出
手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する第２
の検出手段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理し
てこれを上記伝送路に放出する適応型フィルタ手段と、
上記第１及び第２の検出手段の出力信号が入力され、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
上記適応型フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て
上記第２の検出手段までの間に存在する第２の伝達関数
と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相
補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を制
御する適応フィルタ制御手段と、疑似信号を生成してこ
れを上記第２の伝達関数に入力する疑似信号生成手段
と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段と
の間に介在して上記第２の伝達関数を同定するディジタ
ルフィルタ手段を含み、上記擬似信号と上記第２の検出
手段の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記第
２の伝達関数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数
とが近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝
達関数を制御する同定フィルタ制御手段と、上記第２の
検出手段の出力信号のレベルを検出するレベル検出手段
と、上記レベル検出手段による検出レベルが予め定めた
レベル以上のとき、上記ディジタルフィルタ手段のタッ
プ長を、上記第２の伝達関数にインパルスを入力したと
きに該第２の伝達関数の上記インパルス入力に対する出
力応答、即ちインパルス応答が安定するのに必要な時間
よりも僅かに長い時間に相当する所定の長さに設定し、
上記検出レベルが上記予め定めたレベルよりも小さいと
き、上記同定フィルタ制御手段のタップ長を上記所定の
長さよりも長く設定する状態に、上記ディジタルフィル
タ手段のタップ長を制御するタップ長制御手段と、を具
備するものである。

【００５０】即ち、本請求項５に記載の発明によれば、
上述した請求項３及び４に記載の発明とは異なり、適応
型フィルタ手段による適応動作と同時に、第２の伝達関
数の同定動作を実行する、所謂オンライン同定（または
リアルタイム同定、バックグラウンド同定とも言う）を
行なっている。また、第２の伝達関数を同定するディジ
タルフィルタ手段については、レベル検出手段による検
出レベルが所定のレベル以上のとき、即ち雑音除去効果
が十分でないと見なされたときに、短いタップ長、即ち
外乱雑音の影響をあまり受けないように周波数分解能を
悪くした状態で同定動作を行なう。一方、上記検出レベ
ルが所定のレベルよりも小さいとき、即ち雑音除去効果
が十分得られていると見なされたときに、上記よりも長
いタップ長で同定動作を行い、これによって高い精度で
第２の伝達関数を同定する。従って、本請求項５に記載
の発明によれば、制御系が発散することなく、かつ消音
効果が得られているときには、第２の伝達関数がより高
い精度で同定されるので、常に安定した消音効果が得ら
れる。

【００５１】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の能動型雑音除去装置において、上記タップ長制御手段
が、上記レベル検出手段による検出レベルが上記予め定
めたレベルよりも小さいときに、上記検出レベルが小さ
くなるほど上記ディジタルフィルタ手段のタップ長を長
く設定する状態に構成されたことを特徴とするものであ
る。

【００５２】即ち、レベル検出手段による検出レベルが
小さくなるほど、つまりは雑音除去効果が高くなるほ
ど、第２の伝達関数を同定するディジタルフィルタ手段
のタップ長が長くなり、より高い精度で第２の伝達関数
の同定が行われる。

【００５３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。本発明は、例えば、上述した図１に示す制御系に
おいて、二次音路Ｃを同定する際、この同定を実現する
ＦＩＲフィルタ８（ＬＭＳ実行部１１）のタップ長Ｌ
を、上述したＬ＝２５５（ｔ＝０．０８５ｍｓｅｃ）よ
りも短くし、これによってＦＩＲフィルタ８の周波数分
解能を故意に悪化させるところに大きな特徴を有する。

【００５４】例えば、上記タップ長ＬをＬ＝２４０、１
８０、１２０、６０及び３０（ｔ＝０．０８、０．０
６、０．０４、０．０２及び０．０１）とした状態で、
特定の周波数（３５０Ｈｚ付近）に極端に大きいピーク
を有する騒音が存在する環境の下で、二次音路Ｃを同定
する。そして、この同定によって得た各伝達関数ＣＩ
を、上述した図１２のアクティブ消音装置に適用し、そ
れぞれの消音特性関数〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ・
ＣＩ^*〕を測定する。この消音特性関数〔１−２μ_W・
｜Ｘ_k｜²・Ｃ・ＣＩ^*〕の測定結果を、図２に示す。
なお、このときの各測定条件については、上述した図１
８における条件と同じである。

【００５５】上記図２の（ａ）乃至（ｅ）に示すよう
に、二次音路Ｃを同定するＦＩＲフィルタ８のタップ長
Ｌを短くして、その周波数分解能を故意に悪化させる
と、このＦＩＲフィルタ８の伝達関数ＣＩ上における上
記騒音（ピーク）が鈍り、結果的に伝達関数ＣＩに対す
る上記騒音（ピーク）の影響が小さくなる。特に、タッ
プ長ＬがＬ＝１２０（ｔ＝０．０４ｍｓｅｃ）以下にな
ると、上記消音特性関数〔１−２μ_W・｜Ｘ_k｜²・Ｃ
・ＣＩ^*〕の絶対値が１を超えることはなくなり、また
複素平面上においても、単位円からはみ出なくなる。即
ち、上記タップ数Ｌを短くすることによって、伝達関数
ＣＩの周波数分解能は悪くなるものの、上記騒音の影響
を受け難くすることができ、結果的に、安定した消音効
果を実現するのに都合の良い伝達関数ＣＩが得られるこ
とになる。

【００５６】ところで、上記タップ長（またはｔ）は、
単に短ければよいというものではなく、即ちその最短が
決められている。つまり、上記図１に示す制御系におい
て、二次音路Ｃをある程度の精度で同定するには、上記
タップ長Ｌを、少なくとも、図１６（ａ）に示す上記二
次音路Ｃのインパルス応答が安定するのに必要な時間よ
りも長くする必要がある。なお、この二次音路Ｃのイン
パルス応答は、図１における二次音源スピーカ６からエ
ラーマイクロホン７までの距離に対応する。即ち、上記
インパルス応答が安定するのに必要な時間とは、二次音
源スピーカ６から放出された音波が、二次音路Ｃを経て
エラーマイクロホン７に略完全に到達するのに必要な時
間に相当する。よって、ここでは、上記タップ長Ｌの最
短を、図１６（ａ）に矢印で示す１次ピーク（及びその
オーバーシュート分）を十分に含む程度の時間とし、例
えば図３に示すようにｔ＝０．０１ｍｓｅｃ（Ｌ＝３
０）を上記タップ長Ｌ（またはｔ）の最短としている。

【００５７】次に、上記のように短いタップ長Ｌで二次
音路Ｃを同定する技術を、例えばアクティブ消音装置に
応用する場合について、その一例を図４から図８を参照
して説明する。図４は、このアクティブ消音装置全体の
概略構成を示す図である。同図に示すように、この装置
は、上述した図１２に示す従来のアクティブ消音装置に
対して、エラー信号ｅ_kの信号レベルを検出するレベル
検出部１３と、このレベル検出部１３による検出レベル
に応じてＬＭＳ実行部４及び１１とＦＩＲフィルタ８と
を制御する制御部１４を設けたものである。なお、これ
以外の構成については、上記図１２の従来技術と同様で
あり、同等部分には同一符号を付し、その構成について
の詳細な説明を省略する。

【００５８】即ち、制御部１４は、例えばＤＳＰやＣＰ
Ｕ等によって構成されている。そして、レベル検出部１
３によるエラー信号ｅ_kの検出レベルに応じて、ＬＭＳ
演算部４及び１１の更新動作を実行または停止させるＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御信号を出力すると共に、ＦＩＲフィルタ
８のタップ長Ｌを制御するタップ長制御信号を出力す
る。なお、この制御部１４の動作を制御するプログラム
は、例えば図示しないメモリ等の記憶部に記憶されてお
り、制御部１４は、この記憶部に記憶されたプログラム
に従って動作する。

【００５９】例えば、今、図４に示すアクティブ消音装
置において、この消音装置自体が未だ動作していない状
態にあるものとし、排気ダクト１内には、この消音装置
が消音の対象とするエンジンの排気音が、同図の左側か
ら右側に向かって伝搬しているものとする。この状態
で、消音装置を起動させると、制御部１４は、例えば図
５に示すフローチャート（プログラム）に従って動作す
る。

【００６０】即ち、制御部１４は、起動時直ぐに適応フ
ィルタ３による適応動作を実行するのではなく、まず、
二次音路Ｃの同定を行なう（ステップＳ２）。このた
め、適応フィルタ３を制御するＬＭＳ演算部４に対して
は、その更新動作を停止させるようＯＦＦ制御信号を送
信し、二次音路Ｃを同定するＦＩＲフィルタ８を制御す
るためのＬＭＳ演算部１１に対して、その更新動作を実
行させるＯＮ制御信号を送信する。従って、この状態に
おいては、適応フィルタ３は、その伝達関数Ｗが固定の
例えば単なるＦＩＲフィルタとして機能し、即ちこの消
音装置の制御系は、例えば図６に示すような状態にな
る。なお、この消音装置の起動時点においては、この消
音装置自体、これが消音の対象とする排気音がどのよう
な特性を有するものであるのか未知である。従って、制
御部１４は、上記排気音が例えば極端に大きいピークを
有するものであっても、その影響をあまり受けずに二次
音路Ｃを同定できるようにするために、最も短いタップ
長Ｌ、例えばＬ＝０．０１ｍｓｅｃで上記二次音路Ｃの
同定を所定の適応回数（時間）だけ実行させる。

【００６１】上記二次音路Ｃの同定が終了すると、更新
の対象を変更し（ステップＳ４）、この変更後の適応対
象が適応フィルタ３による適応動作である場合には（ス
テップＳ６）、制御部１４は、適応フィルタ３による適
応動作を実行し、二次音路Ｃの同定動作を停止するよ
う、各ＬＭＳ演算部４及び１１に対してＯＮ／ＯＦＦ制
御信号を送信する。従って、今度は、ＦＩＲフィルタ８
が、その伝達関数ＣＩが固定の単なるＦＩＲフィルタと
して機能し、即ちこの消音装置の制御系は、例えば図７
に示すような状態になる。

【００６２】次に、制御部１４は、上記適応フィルタ３
による適応動作を所定の適応回数（時間）だけ実行させ
た後（ステップＳ８）、エラー信号ｅ_kが、所定のレベ
ルＡよりも小さいか否かを比較する（ステップＳ１
０）。ここで、エラー信号ｅ_kが、上記所定のレベルＡ
以上である、例えば十分な消音効果が得られない場合
は、二次音路Ｃの同定が精度良く成されていないものと
見なして、再度、二次音路Ｃの同定（ＦＩＲフィルタ８
の伝達関数ＣＩの更新）を行う（ステップ２０）。これ
とは逆に、エラー信号ｅ_kが、上記所定のレベルＡより
も小さい場合には、二次音路Ｃの同定が精度良く成され
たものと見なすことができるので、この状態で、適応フ
ィルタ３による適応動作を実行することによって、更に
高い消音効果が期待できる。そこで、消音効果が十分に
得られているか否かの目安となる上記所定のレベルＡ
を、更に或るレベルａだけ下げて、これを上記所定のレ
ベルＡとして新たに設定し（ステップ１２）、この新た
に設定し直したレベルＡに比べてエラー信号ｅ_kが小さ
くなるまで、適応フィルタ３による適応動作を実行する
（ステップＳ１４、Ｓ１６）。

【００６３】上記ステップＳ１６において、エラー信号
ｅ_kが上記所定のレベルＡよりも小さくなった、即ち十
分な消音効果が得られたと判断されると、再度、更新動
作の対象が変更され（ステップＳ６）、即ち、再度ＦＩ
Ｒフィルタ８の伝達関数ＣＩの更新動作（二次音路Ｃの
同定動作）が実行される。従って、この消音装置の制御
系は、再度図６に示す構成に戻る。

【００６４】そして、上記ステップＳ６において変更さ
れた後の更新対象が、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数ＣＩ
（二次音路Ｃの同定）であるのか否かの確認が成された
後（ステップＳ６）、伝達関数ＣＩの更新動作である場
合には、ＦＩＲフィルタ８のタップ長Ｌを予め定めた量
だけ増加させた上で（ステップＳ１２）、この伝達関数
ＣＩの更新動作を所定の回数（時間）だけ実行する（ス
テップＳ１４）。従って、今度は、前回の伝達関数ＣＩ
の更新動作に比べて、更に高い周波数分解能を得ること
ができ、ひいてはより高い精度で二次音路Ｃを同定でき
る。よって、ステップＳ２０の後に、再度、適応フィル
タ３による適応動作を実行させることによって、より高
い消音効果を期待できるので、ステップＳ４に戻る。

【００６５】上記のように、図５に示すフローチャート
を実行する消音装置によれば、最初に、短いタップ長Ｌ
で二次音路Ｃの同定を行ない、これ以降については、二
次音路Ｃの同定と適応フィルタ３による適応動作とを繰
り返し交互に行なっている。従って、排気音の影響をあ
まり受けずに二次音路Ｃを同定できる。また、上記各動
作が繰り返し行われる度に、二次音路Ｃを同定する際の
周波数分解能が向上しするので、時間の経過と共に、こ
の消音装置自体の消音効果が向上する。

【００６６】なお、上記図５のフローチャートにおいて
は、伝達関数ＣＩの更新動作（二次音路Ｃの同定動作）
及び適応フィルタ３による適応動作を繰り返す毎に、上
述した所定のレベルＡを或るレベル−ａずつ更新した
が、この更新については、上記各動作の繰り返しが数回
行われる毎に実行するよう構成してもよい。また、上記
或るレベル−ａについては、固定値ではなく、上記所定
のレベルＡに応じて変化させてもよい。また、この或る
レベル−ａについては、零（０）でもよく、即ち上記所
定のレベルＡは、更新しなくても（固定値でも）よい。

【００６７】また、二次音路Ｃを同定するＦＩＲフィル
タ８のタップ長Ｌについては、可変ではなく、予め短い
値を固定（不変）値として設定しておいてもよい。即
ち、例えば図８のフローチャートに示すように、適応フ
ィルタ３による適応動作を実行しながら（ステップＳ２
２）、エラー信号ｅ_kと所定のレベルＡとを比較する
（ステップＳ２４）。そして、エラー信号ｅ_kが、上記
所定のレベルＡよりも大きくなったときに、ＦＩＲフィ
ルタ８の伝達関数ＣＩが真の二次音路Ｃから乖離したも
のと見なして、短いタップ長Ｌで二次音路Ｃを所定の更
新回数（時間）だけ同定し直す（伝達関数ＣＩを更新し
直す）（ステップＳ２６）。この構成により、二次音路
Ｃの同定精度を確保することができ、ひいては常に安定
した消音効果を得ることができる。

【００６８】更に、図４において一点鎖線で囲まれた部
分、即ち適応フィルタ３とＬＭＳ演算部４との組み合わ
せ、及びＦＩＲフィルタ８とＬＭＳ演算部１１との組み
合わせについては、共通化してもよい。即ち、これらの
ユニットとは別に、例えばＦＩＲフィルタをもう１台設
け、上記各フィルタ３及び８のうち、単にＦＩＲフィル
タとして機能する方を上記別に設けたＦＩＲフィルタで
代用し、他方を上記一点鎖線で囲むユニットで構成し、
つまりは上述した図６と図７との構成を切り換えるよう
構成してもよい。このように構成することによって、上
記一点鎖線で囲むユニットを１つにすることができ、低
コスト化を実現できる。なお、上記別に設けたＦＩＲフ
ィルタの機能と上記一点鎖線で囲むユニットの機能とを
切り換える際には、各フィルタの伝達関数ＣＩ_k及びＷ
_k（またはＣＩ及びＷ）を相互に入れ替えるために、こ
れらを一旦記憶する例えば図示しないメモリ等の記憶部
が必要になることについては言うまでもない。

【００６９】次に、本発明に係る実施の形態の別の例に
ついて、図９から図１１を参照して説明する。

【００７０】図９に示すように、この消音装置は、上述
した図４に示す消音装置において、ＦＩＲフィルタ８に
代えて、これとは別のＦＩＲフィルタ１５を、リファレ
ンスマイクロホン２とＬＭＳ演算部４との間に設けたも
のである。そして、ＦＩＲフィルタ８については、純粋
に二次音路Ｃの同定（測定）用としてのみ機能させ、こ
のＦＩＲフィルタ８で二次音路Ｃを同定して得た伝達関
数ＣＩを、上記新たに設けたＦＩＲフィルタ１５に設定
し、この新たに設けたＦＩＲフィルタ１５を二次音路Ｃ
の補償用として機能させるものである。なお、これ以外
の構成については、上記図４と同様であるので、同等部
分には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【００７１】即ち、この構成により、上述した図４に示
す消音装置のような適応フィルタ３による適応動作と二
次音路Ｃの同定動作とを切り換える必要が無くなり、即
ち、上記適応（消音）動作を実行しながら二次音路Ｃの
同定を行なうという、所謂オンライン同定が可能とな
る。従って、この図９に示す構成においては、各ＬＭＳ
演算部４及び１１に対して、それぞれの動作の実行及び
停止を制御するためのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を送信する
必要は無くなる。

【００７２】なお、二次音路Ｃを同定するＦＩＲフィル
タ８のタップ長Ｌについては、これを変化させることに
よって、上述したのと同様に、二次音路Ｃの同定精度を
向上させることができ、ひいては消音効果を高めること
ができる。

【００７３】例えば、図１０のフローチャートに示すよ
うに、エラー信号ｅ_kと所定のレベルＡとを比較して
（ステップＳ３０）、エラー信号ｅ_kが上記所定のレベ
ルＡよりも小さいときには、二次音路Ｃは十分な精度で
同定されているものと見なして、比較的に長いタップ長
Ｌで二次音路Ｃを同定する（ステップＳ３２）。一方、
エラー信号ｅ_kが上記所定のレベルＡよりも大きいとき
には、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数ＣＩが真の二次音路
Ｃから乖離したものと見なして、比較的に短いタップ長
Ｌで二次音路Ｃを同定する（伝達関数ＣＩを更新する）
（ステップＳ３４）。この制御により、消音装置自体の
制御系を発散させることなく、上記二次音路Ｃを十分な
精度で同定することができる。

【００７４】更に、図１１のフローチャートに示すよう
な制御を行なうことによって、より大きな消音効果を得
ることができる。即ち、エラー信号ｅ_kと所定のレベル
Ａとを比較して（ステップＳ５０）、エラー信号ｅ_kが
上記所定のレベルＡよりも小さいときには、二次音路Ｃ
は十分な精度で同定されているものと見なし、上記エラ
ー信号ｅ_kのレベル、即ち消音効果に応じたタップ長Ｌ
で二次音路Ｃを同定する（ステップＳ５２）。一方、エ
ラー信号ｅ_kが上記所定のレベルＡよりも大きいときに
は、ＦＩＲフィルタ８の伝達関数ＣＩが真の二次音路Ｃ
から乖離したものと見なして、比較的に短いタップ長Ｌ
で二次音路Ｃを同定する（伝達関数ＣＩを更新する）
（ステップＳ５４）。

【００７５】なお、本実施の形態においては、ＬＭＳア
ルゴリズムを用いた適応動作により二次音路Ｃを同定し
たが、他のアルゴリズムによって、二次音路Ｃを同定し
てもよい。また、適応動作（適応フィルタ）以外の他の
方法によって、上記二次音路Ｃを同定してもよい。例え
ば、Ｍ系列の擬似信号ｍ_kを二次音路Ｃに供給して、こ
の擬似信号ｍ_kとエラー信号ｅ_kとの相関によって二次
音路Ｃを同定する、所謂Ｍ系列信号を用いた相関法等に
よって上記二次音路Ｃの同定を行なってもよい。

【００７６】また、ここでは、本発明をアクティブ消音
装置に応用する場合について説明したが、これ以外の構
成についても本発明を適用できることは言うまでもな
い。

【００７７】そして、二次音路Ｃを同定する際のタップ
長Ｌについては、上述した各値に限らない。

【００７８】

【発明の効果】上記のように請求項１に記載の発明の伝
達関数同定装置によれば、伝送路の伝達関数を同定する
ディジタルフィルタ手段のタップ長を短く設定すること
によって、その周波数特性を悪くして外乱雑音の影響を
鈍らせている。従って、上記外乱雑音が、例えば上述し
たエンジンの排気音のように特定の周波数に極端に大き
いピークを有していても、ディジタルフィルタ手段の伝
達関数上においては、上記ピークが鈍り、結果的に上記
ピーク（騒音）の影響をあまり受けない伝達関数が得ら
れることになる。従って、騒音の存在する環境におい
て、上記騒音の影響をあまり受けずに伝達関数を同定で
きるという効果がある。

【００７９】請求項２に記載の発明の能動型雑音除去装
置は、上記請求項１に記載の発明の伝達関数同定装置
を、第２の伝達関数の同定に利用したのと等価な構成で
ある。従って、この雑音除去装置が除去の対象としてい
る雑音が、第２の伝達関数の同定動作に対する外乱雑音
として存在しても、上記雑音の影響をあまり受けずに、
第２の伝達関数を同定できる。従って、この雑音除去装
置自体の制御系が発散することなく、常に安定した雑音
除去効果を得ることができるという効果がある。

【００８０】請求項３に記載の発明によれば、雑音除去
効果に応じて、第２の伝達関数を同定する同定動作と、
適応型フィルタ手段による適応動作即ち雑音除去動作と
を、切り換えている。従って、上記各動作を実行するデ
ィジタルフィルタ手段や、これを制御する同定フィルタ
制御手段、上記適応型フィルタ手段及びこれを制御する
適応フィルタ制御手段等を構成するＤＳＰやＣＰＵ等の
負担を軽減できるという効果がある。また、例えば時間
の経過と共に第２の伝達関数が変化し、これによって雑
音除去装置全体の雑音除去効果が低下した場合には、確
実に第２の伝達関数の同定動作が実行される。従って、
上記同定動作と適応動作とを同時に行わなくても、常に
十分な精度で第２の伝達関数を同定でき、ひいては常に
安定した雑音除去効果を得ることができるという効果が
ある。

【００８１】請求項４に記載の発明の能動型雑音除去装
置によれば、雑音除去動作と第２の伝達関数の同定動作
とを交互に実行し、その際に、上記雑音除去の効果の目
安を徐々に厳しくすると共に、上記同定動作における周
波数分解能を徐々に上げている。従って、時間の経過と
共に、装置全体の雑音除去効果が向上するという効果が
ある。

【００８２】請求項５に記載の発明の能動型雑音除去装
置によれば、雑音除去動作と同時に第２の伝達関数の同
定動作を実行する所謂オンライン同定において、雑音除
去の効果に応じて、制御系が発散することなく、かつ第
２の伝達関数を十分な精度で同定できるように、上記第
２の伝達関数を同定するディジタルフィルタ手段のタッ
プ長を変化させている。従って、上記オンライン同定に
おいても、常に安定した雑音除去効果を得ることができ
るという効果がある。

【００８３】請求項６に記載の発明の能動型雑音除去装
置によれば、雑音除去効果が高くなるほど、より高い精
度で第２の伝達関数の同定が行われる。従って、上記請
求項５に記載の発明よりも、更に高い雑音除去効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る伝達関数同定装置の実施の形態を
示す概略構成図である。

【図２】図１の装置で二次音路を同定して得た伝達関数
をアクティブ消音装置に適用した場合の消音特性関数の
絶対値特性及び複祖平面チャート図である。

【図３】図１の装置において、タップ長を決定する目安
を示す図である。

【図４】本発明に係る能動型雑音除去装置の実施の形態
の一例を示す概略構成図である。

【図５】図４の装置の制御を示すフローチャートであ
る。

【図６】図４の装置において、二次音路を同定する際の
構成を示す図である。

【図７】図４の装置において、消音動作を実行する際の
構成を示す図である。

【図８】図５とは別の制御を示すフローチャートであ
る。

【図９】本発明に係る能動型雑音除去装置の実施の形態
の別の例を示す概略構成図である。

【図１０】図９の装置の制御を示すフローチャートであ
る。

【図１１】図１０とは別の制御を示すフローチャートで
ある。

【図１２】従来の能動型雑音除去装置の概略構成図であ
る。

【図１３】図１２の装置における二次音路の真の特性を
示す図で、（ａ）は、インパルス応答、（ｂ）は、周波
数特性である。

【図１４】図１２の装置による消音効果の一例を示す図
である。

【図１５】図１２の装置において、白色雑音の存在する
環境の下で二次音路を同定して得た伝達特性で、（ａ）
は、インパルス応答、（ｂ）は、周波数特性である。

【図１６】図１２の装置において、エンジンの排気音の
存在する環境の下で二次音路を同定して得た伝達特性
で、（ａ）は、インパルス応答、（ｂ）は、周波数特性
である。

【図１７】図１６における疑似信号と排気音との特性を
示す図である。

【図１８】図１６の伝達関数を図１２の消音装置に適用
した場合の消音特性関数を示す図であって、従来技術の
問題点を示すもので、（ａ）は、絶対値特性、（ｂ）
は、複祖平面チャート図である。

【符号の説明】

１排気ダクト（伝送路）２リファレンスマイクロホン（検出手段、第１の検出
手段）３適応フィルタ（適応型フィルタ手段）４ＬＭＳ演算部（適応フィルタ制御手段）５反転演算器６二次音源スピーカ７エラーマイクロホン（第２の検出手段）８ＦＩＲディジタルフィルタ（ディジタルフィルタ手
段）１０疑似信号発生器（疑似信号生成手段）１１ＬＭＳ演算部（同定フィルタ制御手段）１２演算器（同定フィルタ制御手段）１３レベル検出部（レベル検出手段）１４制御部（更新制御手段、タップ長制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−44375（ＪＰ，Ａ) 特開平７−234687（ＪＰ，Ａ) 特開平７−295577（ＪＰ，Ａ) 特開平８−179782（ＪＰ，Ａ) 特開平７−160271（ＪＰ，Ａ) 特開平７−104765（ＪＰ，Ａ) 特開平７−199967（ＪＰ，Ａ) 特開平５−27779（ＪＰ，Ａ) 特開平５−40481（ＪＰ，Ａ) 特開平７−239691（ＪＰ，Ａ) 特開平６−35481（ＪＰ，Ａ) 特開平７−199962（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/178 F01N 1/00 H03H 17/02 601 H03H 21/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】疑似信号を生成してこれを外乱雑音の存
在する伝送路に入力する疑似信号生成手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する検出手段と、上記伝送路の伝達関数を同定するディジタルフィルタ手
段を含み、上記擬似信号と上記検出手段の出力信号とが
入力され、これらに応じて、上記伝送路の伝達関数と上
記ディジタルフィルタ手段の伝達関数とが近似する状態
に、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数を制御する
同定フィルタ制御手段と、を具備し、上記ディジタルフィルタ手段のタップ長を、上記伝送路
にインパルスを入力したときに該伝送路の上記インパル
ス入力に対する出力応答の１次ピークを充分に含む時間
に相当する長さに設定したことを特徴とする伝達関数同
定装置。
【請求項２】第１の伝達関数を有する伝送路に入力さ
れる信号を検出する第１の検出手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する第２の検出手
段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理してこれを上記伝
送路に放出する適応型フィルタ手段と、上記第１及び第２の検出手段の出力信号が入力され、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
上記適応型フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て
上記第２の検出手段までの間に存在する第２の伝達関数
と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相
補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を制
御する適応フィルタ制御手段と、疑似信号を生成してこれを上記第２の伝達関数に入力す
る疑似信号生成手段と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間
に介在して上記第２の伝達関数を同定するディジタルフ
ィルタ手段を含み、上記擬似信号と上記第２の検出手段
の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記第２の
伝達関数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数とが
近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関
数を制御する同定フィルタ制御手段と、を具備し、上記ディジタルフィルタ手段のタップ長を、上記第２の
伝達関数にインパルスを入力したときに該第２の伝達関
数の上記インパルス入力に対する出力応答の１次ピーク
を充分に含む時間に相当する長さに設定したことを特徴
とする能動型雑音除去装置。
【請求項３】請求項２に記載の能動型雑音除去装置に
おいて、上記第２の検出手段の出力信号のレベルを検出するレベ
ル検出手段と、上記レベル検出手段による検出レベルが予め定めたレベ
ルよりも小さいとき、上記適応フィルタ制御手段による
上記適応型フィルタ手段の伝達関数の制御を実行させる
と共に、上記同定フィルタ制御手段による上記ディジタ
ルフィルタの伝達関数の制御を停止させ、上記検出レベ
ルが上記予め定めたレベル以上になったとき、上記適応
フィルタ制御手段による上記適応型フィルタ手段の伝達
関数の制御を停止させると共に、上記同定フィルタ制御
手段による上記ディジタルフィルタの伝達関数の制御を
所定の時間だけ実行させ、その後、該同定フィルタ制御
手段による上記ディジタルフィルタの伝達関数の制御を
停止させると共に、上記適応フィルタ制御手段による上
記適応型フィルタ手段の伝達関数の制御を実行させる更
新制御手段と、を設けたことを特徴とする能動型雑音除
去装置。
【請求項４】第１の伝達関数を有する伝送路に入力さ
れる信号を検出する第１の検出手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する第２の検出手
段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理してこれを上記伝
送路に放出する適応型フィルタ手段と、上記第１及び第２の検出手段の出力信号が入力され、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
上記適応型フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て
上記第２の検出手段までの間に存在する第２の伝達関数
と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相
補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を制
御する適応フィルタ制御手段と、疑似信号を生成してこれを上記第２の伝達関数に入力す
る疑似信号生成手段と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間
に介在して上記第２の伝達関数を同定するディジタルフ
ィルタ手段を含み、上記擬似信号と上記第２の検出手段
の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記第２の
伝達関数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数とが
近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関
数を制御する同定フィルタ制御手段と、上記第２の検出手段の出力信号のレベルを検出するレベ
ル検出手段と、上記レベル検出手段による検出レベルに応じて、上記適
応フィルタ制御手段による上記適応型フィルタ手段の伝
達関数の制御及び上記同定フィルタ制御手段による上記
ディジタルフィルタの伝達関数の制御のうちのどちらか
一方を実行し他方を停止させる状態に、上記各伝達関数
の制御を交互に実行させる更新制御手段と、を具備し、上記更新制御手段は、最初に、上記ディジタルフィルタ
手段のタップ長を、上記第２の伝達関数にインパルスを
入力したときに該第２の伝達関数の上記インパルス入力
に対する出力応答が安定するのに必要な時間よりも僅か
に長い時間に相当する長さに設定した状態で、上記同定
フィルタ制御手段による上記ディジタルフィルタの伝達
関数の制御を実行し、これ以降、上記適応フィルタ制御
手段による上記適応型フィルタ手段の伝達関数の制御を
実行し、上記検出レベルが予め定めたレベルよりも小さ
くなったときに、それまでの上記ディジタルフィルタ手
段のタップ長を更に所定の長さだけ増加させると共に、
このディジタルフィルタ手段の伝達関数の上記同定フィ
ルタ制御手段による制御を所定の時間だけ実行させ、該
所定の時間経過後に、上記適応フィルタ制御手段による
上記適応型フィルタ手段の伝達関数の制御を実行させる
と共に、上記予め定めたレベルを所定のレベルだけ小さ
くしたレベルを上記予め定めたレベルとして新たに置き
換える状態に構成されたことを特徴とする能動型雑音除
去装置。
【請求項５】第１の伝達関数を有する伝送路に入力さ
れる信号を検出する第１の検出手段と、上記伝送路から出力される信号を検出する第２の検出手
段と、上記第１の検出手段の出力信号を処理してこれを上記伝
送路に放出する適応型フィルタ手段と、上記第１及び第２の検出手段の出力信号が入力され、こ
れらに応じて、上記適応型フィルタ手段の伝達関数と、
上記適応型フィルタ手段の出力側から上記伝送路を経て
上記第２の検出手段までの間に存在する第２の伝達関数
と、の合成による伝達関数が、上記第１の伝達関数と相
補する状態に、上記適応型フィルタ手段の伝達関数を制
御する適応フィルタ制御手段と、疑似信号を生成してこれを上記第２の伝達関数に入力す
る疑似信号生成手段と、上記第１の検出手段と上記適応フィルタ制御手段との間
に介在して上記第２の伝達関数を同定するディジタルフ
ィルタ手段を含み、上記擬似信号と上記第２の検出手段
の出力信号とが入力され、これらに応じて、上記第２の
伝達関数と上記ディジタルフィルタ手段の伝達関数とが
近似する状態に、上記ディジタルフィルタ手段の伝達関
数を制御する同定フィルタ制御手段と、上記第２の検出手段の出力信号のレベルを検出するレベ
ル検出手段と、上記レベル検出手段による検出レベルが予め定めたレベ
ル以上のとき、上記ディジタルフィルタ手段のタップ長
を、上記第２の伝達関数にインパルスを入力したときに
該第２の伝達関数の上記インパルス入力に対する出力応
答が安定するのに必要な時間よりも僅かに長い時間に相
当する所定の長さに設定し、上記検出レベルが上記予め
定めたレベルよりも小さいとき、上記同定フィルタ制御
手段のタップ長を上記所定の長さよりも長く設定する状
態に、上記ディジタルフィルタ手段のタップ長を制御す
るタップ長制御手段と、を具備する能動型雑音除去装
置。
【請求項６】請求項５に記載の能動型雑音除去装置に
おいて、上記タップ長制御手段が、上記レベル検出手段
による検出レベルが上記予め定めたレベルよりも小さい
ときに、上記検出レベルが小さくなるほど上記ディジタ
ルフィルタ手段のタップ長を長く設定する状態に構成さ
れたことを特徴とする能動型雑音除去装置。