JP5342063B2 - アクティブノイズリダクション適応フィルタリング - Google Patents

Description

この明細書は、アクティブノイズリダクション（能動型ノイズ低減）システム、特に、高振幅干渉ノイズの存在下で適応フィルタの発散を低減させるようなアクティブノイズリダクションシステムに関する。

Simon Haykin, "Adaptive Filter Theory", 4th Edition, ISBN 0130901261

一態様では、本装置は、フィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムを備え、上記フィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムは、場の音響ノイズをノイズ信号に変換する変換部と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅を求める決定回路と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅を広帯域しきい値と比較する比較回路と、広帯域周波数範囲の制限部分にかかるノイズ信号の振幅を求める決定回路と、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅を制限周波数範囲しきい値と比較する比較回路と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅が広帯域しきい値を超える場合、又は、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅が制限周波数範囲しきい値を超える場合、ノイズ信号を修正する修正回路とを具備する。ノイズ信号を修正する修正回路は、ノイズ信号に適用されるゲインを修正するゲイン修正回路を具備してよい。アクティブノイズリダクションシステムは、ノイズ信号をフィルタリングして、低域通過フィルタリング済ノイズ信号を提供する低域通過フィルタ部と、低域通過フィルタリング済ノイズ信号を、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する比較回路に提供する提供回路とをさらに具備してよい。アクティブノイズリダクションシステムは、ノイズ信号をフィルタリングして、帯域通過フィルタリング済ノイズ信号を提供する帯域通過フィルタ部と、帯域通過フィルタリング済ノイズ信号を、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する比較回路に提供する提供回路とをさらに具備してよい。アクティブノイズリダクションシステムは、車両室内で音響ノイズを低減させるためのものであってよい。広帯域しきい値は、制限周波数範囲しきい値と異なってよい。

別の態様では、本装置は、フィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムを備え、上記フィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムは、車両室内と、車両室内の音響ノイズをノイズ信号に変換する変換部と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅を求める決定回路と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅を制限周波数範囲しきい値と比較する比較回路と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅が制限周波数範囲しきい値を超える場合、ノイズ信号を修正する修正回路とを具備する。アクティブノイズリダクションシステムは、広帯域周波数範囲にかかるノイズ信号の振幅を求める決定回路と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅を、広帯域しきい値と比較する比較回路と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅が制限周波数範囲しきい値を超える場合、又は、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅が広帯域しきい値を超える場合、ノイズ信号を修正する修正回路とをさらに具備してよい。広帯域周波数範囲しきい値は、制限周波数範囲しきい値と異なってよい。ノイズ信号を修正する修正回路は、ノイズ信号に適用されるゲインを修正するゲイン修正回路を具備してよい。アクティブノイズリダクションシステムは、ノイズ信号をフィルタリングして、低域通過フィルタリング済ノイズ信号を提供する低域通過フィルタ部と、低域通過フィルタリング済ノイズ信号を、周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する比較回路に提供する提供回路とをさらに具備してよい。アクティブノイズリダクションシステムは、ノイズ信号をフィルタリングして、帯域通過フィルタリング済ノイズ信号を提供する帯域通過フィルタ部と、帯域通過フィルタリング済ノイズ信号を、周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する比較回路に提供する提供回路とをさらに具備してよい。

別の態様では、ノイズを低減するためのフィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、場の音響エネルギーを検出する段階と、音響ノイズをノイズ信号に変換する段階と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅を求める段階と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅を、広帯域しきい値と比較する段階と、広帯域周波数範囲の制限部分にかかるノイズ信号の振幅を求める段階と、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅を、制限周波数範囲しきい値と比較する段階と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅が広帯域しきい値を超える場合、又は、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅が制限周波数範囲しきい値を超える場合、ノイズ信号を修正する段階とを有する。ノイズ信号を修正する段階は、ノイズ信号に適用されるゲインを修正する段階を含んでよい。アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する段階の前に、ノイズ信号に低域通過フィルタリングを行う段階をさらに有してよい。アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、広帯域周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する段階の前に、ノイズ信号に帯域通過フィルタリングを行う段階をさらに有してよい。場は、車両室内であってよい。広帯域しきい値は、限定周波数範囲しきい値と異なってよい。

別の態様では、フィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、車両室内の音響ノイズをノイズ信号に変換する段階と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅を求める段階と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅を、制限周波数範囲しきい値と比較する段階と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅が制限周波数範囲しきい値を超える場合、ノイズ信号を修正する段階とを有する。アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、広帯域周波数範囲にかかるノイズ信号の振幅を求める段階と、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅を、広帯域しきい値と比較する段階と、周波数範囲の制限部分のノイズ信号の振幅が制限周波数範囲しきい値を超える場合、又は、広帯域周波数範囲のノイズ信号の振幅が広帯域しきい値を超える場合、ノイズ信号を修正する段階とをさらに有してよい。ノイズ信号を修正する段階は、ノイズ信号に適用されるゲインを修正する段階を含んでよい。アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する段階の前に、ノイズ信号に低域通過フィルタリングを行う段階をさらに有してよい。アクティブノイズリダクションシステムの動作方法は、周波数範囲の制限部分のノイズ信号を比較する段階の前に、ノイズ信号に帯域通過フィルタリングを行う段階をさらに有してよい。制限周波数範囲しきい値は、広帯域しきい値と異なってよい。

その他の特徴、目的、および利点は、添付の図面の参照による以下の詳細な説明から明らかとなる。

アクティブノイズリダクションシステムのブロック図である。 アクティブノイズリダクションシステムのブロック図である。 アクティブノイズリダクションシステムの一部分の動作のブロック図である。 振幅対周波数のグラフを示す図である。 振幅対周波数のグラフを示す図である。 振幅対周波数のグラフを示す図である。 振幅対周波数のグラフを示す図である。 振幅対周波数のグラフを示す図である。 アクティブノイズリダクションシステムの動作の一部分の論理的なブロック図である。

図中のいくつかの要素は、ブロック図中では別個の要素として示され、「回路」とも称されるが、特に指定がない限りは、各要素は、アナログ回路、デジタル回路、又はソフトウェア命令を実行する１つ以上のマイクロプロセッサ、のうちの１つ又はそれらの組み合わせとして実現されてよい。ソフトウェア命令には、デジタル信号処理（ＤＳＰ）命令が含まれてよい。特に指定がない限り、信号線は、別個のアナログ又はデジタル信号線として実現されてよい。複数の信号線は、オーディオ信号の別個のストリームを処理するために好適な信号処理機能を備えた別個のデジタル信号線、又は、無線通信システムの要素として実現されてよい。処理動作の一部は、係数の算出及び適用の観点から表現されることがある。係数を算出し、適用するのと同等処理が、別のアナログ又はＤＳＰ技術によって行われてよく、これらも本特許出願の範囲内に含まれる。特に指定がない限り、オーディオ信号は、デジタル又はアナログ形式、すなわち、回路図には図示されていない従来のデジタル−アナログ変換器及びアナログ−デジタル変換器のいずれによってもエンコードされてよい。この明細書は、アクティブノイズリダクションシステムについて説明する。典型的に、アクティブノイズリダクションシステムは、不要なノイズを除去することを目的としている（すなわち、究極的な目標はノイズを無くすことである）。しかしながら、実際のノイズリダクションシステムでは、不要なノイズは減衰するが、完全なノイズ低減は達成されていない。この明細書において、「ノイズゼロを目指すこと」は、アクティブノイズリダクションシステムの目標がノイズを無くすことであることを意味するが、実際の効果は、完全な除去ではなく、有意な減衰であるということに留意されたい。

図１Ａには、フィードフォワードアクティブノイズリダクションシステムのブロック図が示されている。通信経路３８は、基準周波数Ｆを提供するために、ノイズリダクション基準信号生成部１９に接続されている。ノイズリダクション基準信号生成部は、フィルタ部２２と、適応フィルタ部１６とに接続されている。フィルタ部２２は、係数算出部２０に接続されている。入力変換部２４は、制御部３７と、係数算出部２０とに接続されている。制御部と、係数算出部とは、それぞれ、漏れ調整部１８と、適応フィルタ部１６とに接続されている。適応フィルタ部１６は、電力増幅部２６を介して出力変換部２８に接続されている。制御部３７は、漏れ調整部１８に接続されている。選択的に、係数算出部２０に接続された追加的な入力変換部２４’が存在してよく、選択的に、適応フィルタ部１６が漏れ調整部１８に接続されてもよい。複数の追加的な入力変換部２４’が存在する場合、典型的に、対応する複数のフィルタ部２３，２５が設けられる。

動作の際には、基準周波数又は基準周波数を得るための情報がノイズリダクション基準信号生成部１９に提供される。ノイズリダクション基準信号生成部は、フィルタ部２２及び適応フィルタ部１６へのノイズリダクション信号を生成する。ノイズリダクション信号は、例えば、エンジン回転数に関連する周波数成分を有した正弦波などの、周期的な信号の形をとる。入力変換部２４は、基準周波数に関連する周波数成分を有した周期的振動エネルギーを検出して、検出した振動エネルギーをノイズ信号（「誤り信号」と称されることもあるが、便宜上、以下では「ノイズ信号」と称する）に変換する。ノイズ信号は、係数算出部２０に提供される。係数算出部２０は、適応フィルタ部１６のために係数を求める。適応フィルタ部１６は、係数算出部２０から得た係数を使用して、ノイズリダクション基準信号生成部１９からのノイズキャンセル基準信号の振幅及び／又は位相を変更し、変更されたノイズキャンセル信号を電力増幅部２６に提供する。ノイズリダクション信号は、電力増幅部２６によって増幅され、出力変換部２８によって振動エネルギーに変換される。制御部３７は、アクティブノイズリダクション要素の動作、例えば、アクティブノイズリダクションシステムの有効化又は無効化やノイズ減衰量の調整などを制御する。

適応フィルタ部１６、漏れ調整部１８、及び係数算出部２０は、フィルタ係数のストリームを反復的かつ再帰的に提供するように動作する。フィルタ係数のストリームは、信号が周期的な振動エネルギーに変換された際、入力変換部２４によって検出される振動エネルギーが減衰するように、適応フィルタ部１６に信号を修正させる。伝達関数Ｈ（ｓ）によって定義可能なフィルタ部２２は、（電力増幅部２６及び出力変換部２８を含む）アクティブノイズリダクションシステムの構成要素のうちの入力変換部２４によって変換されたエネルギー及び当該システムの動作環境の影響を補償する。

（１つ又は複数の）入力変換器２４，２４’は、例えば、加速度計、マイクロフォン、圧電デバイスなどの、振動エネルギーを電気的又はデジタル的にエンコードされた信号に変換するさまざまな種類のデバイスのうちの１つであってよい。２つ以上の入力変換部２４，２４’が存在する場合、複数の変換部からのフィルタリングされた入力は、平均化などの何らかの方法によって結合でき、又は、そのうちの１つからの入力が他の入力よりも強く重み付けできる。フィルタ部２２、係数算出部２０、漏れ調整部１８、及び制御部３７は、ＤＳＰデバイスなどのマイクロプロセッサによって実行される命令群として実現されてよい。出力変換部２８は、電動機や音響駆動部などの周期的な振動エネルギーを提供するさまざまな電気機械又は電気音響デバイスのうちの１つであってよい。

図１Ｂには、図１Ａのフィードフォワードアクティブノイズリダクションシステムの構成要素を含むブロック図が示されている。図１Ｂのフィードフォワードアクティブノイズリダクションシステムは、車両室内（キャビン）のアクティブ音響ノイズリダクションシステムとして実現されているが、家屋内やコントロールステーションなどのその他の密閉空間で使用するため、又は、屋根を取り外せるコンバーチブル車、窓を開けた状態の車両、又は密閉されていない空間で動作する機械などの非密閉空間で使用するために構成されてもよい。また、図１Ｂのシステムは、オーディオエンタテインメントや通信システムの要素を含んでよい。例えば、図１Ｂのシステムが、例えば、乗用車、バン、トラック、スポーツカー、建設又は農業用車両、軍用車両、又は航空機などの、車両室内に実装される場合、オーディオエンタテインメント又は通信システムは、その車両に関連付けることができる。エンタテインメントオーディオ信号処理部１０は、信号線４０に動作可能に接続されており、エンタテインメントオーディオ信号及び／又はエンタテインメントシステム制御信号Ｃを受信するとともに、コンバイナ部１４に接続される。エンタテインメントオーディオ信号処理部１０は、漏れ調整部１８に接続されていてよい。ノイズリダクション基準信号生成部１９は、信号線３８と、適応フィルタ部１６及び車室フィルタ部２２’とに動作可能に接続されている。車室フィルタ部２２’は、図１Ａのフィルタ部２２に対応する。適応フィルタ部１６は、コンバイナ部１４と、係数算出部２０とに接続されており、かつ、選択的に、漏れ調整部１８に直接接続されていてよい。係数算出部２０は、車室フィルタ部２２’と、漏れ調整部１８と、図１Ａの入力変換部２４，２４’に対応するマイクロフォン２４”とに接続されている。コンバイナ部１４は、図１Ａの出力変換部２８に対応する音響駆動部２８’に接続された電力増幅部２６に接続されている。制御部３７は、漏れ調整部１８と、マイクロフォン部２４”とに動作可能に接続されている。多くの車両では、エンタテインメントオーディオ信号処理部１０は、複数のコンバイナ部１４に接続されている。複数のコンバイナ部の各々は、電力増幅部２６と、音響駆動部２８’とに接続されている。

複数のコンバイナ部１４、電力増幅部２６、及び音響駆動部２８’の各々は、電力増幅部又はコンバイナ部などの要素を介して、複数の適応フィルタ部１６のうちの１つに接続されている。複数の適応フィルタ部の各々は、漏れ調整部１８、係数算出部２０、及び車室フィルタ部２２に関連付けられている。１つの適応フィルタ部１６、関連付けられている漏れ調整部１８、及び係数算出部２０は、２つ以上の音響駆動部に提示されるノイズキャンセル信号を修正できる。簡略化のために、１つのコンバイナ部１４、１つの電力増幅部２６、及び１つの音響駆動部２８’だけを示す。各マイクロフォン部２４”は、１つ以上の係数算出部２０に接続されていてよい。

エンタテインメントオーディオ信号処理部１０、ノイズリダクション基準信号生成部１９、適応フィルタ部１６、車室フィルタ部２２’、係数算出部２０、漏れ調整部１８、制御部３７、及びコンバイナ部１４のすべて又はいくつかは、１つ以上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装されてよい。電力増幅部２６及びマイクロプロセッサ若しくはＤＳＰチップは、増幅部３０の構成要素であってよい。

動作の際には、図１Ｂの要素のいくつかは、車両の乗員にオーディオエンタテインメント情報又は可聴提供情報（例えば、ナビゲーションの指示、警告音、携帯電話音声、動作情報（例えば、燃料量低下の表示）等）を提供するように動作する。信号線４０からのエンタテインメントオーディオ信号は、エンタテインメントオーディオ信号処理部１０によって処理される。処理されたオーディオ信号は、コンバイナ部１４において、アクティブノイズリダクション信号（後述する）と結合される。結合された信号は、電力増幅部２６によって増幅され、音響駆動部２８’によって音響エネルギーに変換される。

図１Ｂのデバイスのいくつかの要素は、車両のエンジン及びその他のノイズ源によって引き起こされる車室内のノイズを能動的に低減するように動作する。典型的に、エンジンの回転速度を示すパルスとして表され、回毎分又はＲＰＭとも称されるエンジン回転数信号Ｅが、ノイズリダクション基準信号生成部１９に提供される。この信号は、以下の式に従う基準周波数を定める。

基準周波数に関連した信号が、車室フィルタ部２２’に提供される。ノイズリダクション基準信号生成部１９は、ノイズキャンセル信号を生成する。ノイズキャンセル信号は、エンジン回転数の高調波に関連した周波数成分を有した正弦波などの周期的信号の形態であってよい。ノイズキャンセル信号は、適応フィルタ部１６と、車室フィルタ部２２’とにに並列に提供される。マイクロフォン２４”は、車両室内の音響エネルギーを、係数算出部２０に提供されるノイズ音響信号に変換する。音響エネルギーは、エンタテインメントオーディオ信号に対応する音響エネルギーを含んでよい。係数算出部２０は、適応フィルタ部１６の係数を修正する。適応フィルタ部１６は、係数を使用して、ノイズリダクション基準信号生成部１９からのノイズキャンセル信号の振幅及び／又は位相を修正し、修正されたノイズキャンセル信号を信号コンバイナ部１４に提供する。いくつかの電気音響要素の複合効果（例えば、音響駆動部２８’、電力増幅部２６、マイクロフォン２４”、及びノイズリダクションシステムの動作環境の複合効果）は、伝達関数Ｈ（ｓ）によって定義できる。車室フィルタ部２２’は、モデル化され、伝達関数Ｈ（ｓ）を補う。以下では、漏れ調整部１８及び制御部３７の動作について説明する。

適応フィルタ部１６、漏れ調整部１８、及び係数算出部２０は、フィルタ係数のストリームを提供するように反復的かつ再帰的に動作する。それにより、信号が音響駆動部２８’によって放射されたとき、マイクロフォン２４”によって検出される信号の特定のスペクトル成分の振幅がある所望の値となるように、適応フィルタ部１６にオーディオ信号を修正させる。典型的に、特定のスペクトル成分は、エンジン回転数から得られる周波数の固定倍数に相当する。特定のスペクトル成分の振幅が目指す所望の値は、ゼロであってよいが、以下で説明するいくつかの別の値であってもよい。

また、図１Ａ及び図１Ｂの各要素が複製され、１つ以上の周波数に対するノイズリダクション信号を生成及び修正するために使用されてよい。別の周波数に対するノイズリダクション信号は、先に記載したものと同一の手法で生成及び修正される。

エンタテインメントオーディオ信号源からのオーディオ信号の内容は、従来のオーディオエンタテインメント信号、例えば、音楽、トークラジオ、ニュース、及びスポーツ中継、並びにマルチメディアエンタテインメントに関連付けられているオーディオなどを含み、かつ、先に記載したように、ナビゲーション指示、携帯電話網からの音声伝送、車両の動作に関連した警告信号、及び車両に関する動作情報などの可聴情報の形態で含まれてよい。エンタテインメントオーディオ信号処理部は、ステレオ及び／又はマルチチャネルのオーディオ処理回路を含んでよい。適応フィルタ部１６と係数算出部２０とは、ｎタップ遅延ライン、ラゲールフィルタ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタなどの多数のフィルタタイプのうちの１つとして共に実現されてよい。適応フィルタ部には、最小二乗平均（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などの多数の適応スキームのうちの１つを用いてよい。コンバイナ部１４は、必ずしも物理的要素でなくてよく、信号の総和手段として実装されればよい。

単一の要素として示されている適応フィルタ部１６は、１つ以上のフィルタ要素を含んでよい。図１Ｂのシステムのいくつかの実施形態において、適応フィルタ部１６は、２つのＦＩＲフィルタ要素を含む。２つのＦＩＲフィルタ要素は、それぞれ、同一の周波数における正弦波入力のサイン関数とコサイン関数とに関する。各ＦＩＲフィルタは、シングルタップのＬＭＳ適応スキームを使用する。サンプリングレートは、オーディオ周波数サンプリングレートｒに関連してよい（例えば、ｒ／２８）。係数算出部２０での使用に適した適応アルゴリズムについては、非特許文献１に記載がある。

車両内のアクティブノイズリダクションシステムの多くは、基準周波数でのエンジンノイズを減衰させるように設計されている。時には、エンジンに関連しないイベント（例えば、大きな段差を乗り越えたとき）又は条件（例えば、窓が開いていること）により、基準周波数における高い音響エネルギー量を有した高振幅の干渉ノイズが発生する可能性がある。高振幅の干渉ノイズは、無相関若しくは広帯域又はその両方となることがあり、典型的に、エンジン動作に関連しないいくつかのイベント又は条件の結果である。高振幅干渉ノイズを伴うイベント又は条件から生じ、入力変換部２４又は変換部２４’によって検出されたノイズ信号部分は、エンジンに起因するノイズ信号部分と同等か、又はさらに大きなものとなる可能性がある。これによって、適応システムが発散し、望ましくない可聴アーティファクトが現れるおそれがある。

図２は、基準周波数における音響エネルギーを有した高振幅干渉ノイズに起因するシステムの発散を防ぐためのアクティブノイズリダクションシステムの動作のブロック図を示す。入力変換部２４（図１Ａの入力変換部２４又は図１Ｂの入力変換部２４’）は、ノイズ信号調整部１０２を介して係数算出部２０に接続されている。（入力変換部２４及び係数算出部２０は、図１Ａ／１Ｂと図２とでは、空間的に逆に配置されている。しかしながら、論理的な配置は、図１Ａ／１Ｂと図２とで同一となっている。）

動作の際には、ノイズ信号調整部１０２は、入力変換部２４からノイズ又はエラー信号Ｎを受信し、ブロック１０４において、ノイズ信号に高振幅干渉ノイズが存在するか否かを判断する。高振幅干渉ノイズが存在する場合、ブロック１０６において、ノイズ信号は、適応システムが発散しないような方法で修正され、修正されたノイズ信号Ｎ’が係数算出部に提供される。ブロック１０４において、高振幅干渉ノイズが存在しない場合、ノイズ信号は、アクティブノイズリダクションシステムが通常通り機能するように、係数算出部に提供される。

一実施形態では、ブロック１０２、ブロック１０４、及びブロック１０６は、ＤＳＰの実行ソフトウェア命令によって実行され、ブロック１０６におけるノイズ信号の修正は、ノイズ信号に適用されるゲインの修正を含む。ゲインの修正は、（信号が増幅されたり、減衰したりしないように）ゲインを共通の値に設定すること、又は（ノイズ信号がゼロとなるように）ゲインをゼロに設定することを含んでよい。

高振幅干渉ノイズが存在するか否かを判断する方法の１つは、ノイズ信号の広帯域振幅を測定し、広帯域振幅がしきい値を超えるか否かを判定することである。この方法は図３に示されている。曲線１０８Ａは、周波数によってエンジンノイズの最大予想振幅を表したものである。最大予想振幅の曲線は、経験的に決定できる。典型的に、エンジンノイズは、基準周波数の既知の高調波における狭帯域となる。曲線１１０Ａは、ノイズ信号を表す。破線１１２Ａは、しきい値振幅を表している。ノイズ信号の振幅がしきい値１１２Ａを超えている場合、高振幅干渉ノイズが存在するとの判断がなされる。ノイズ信号の振幅がしきい値振幅を下回る場合、高振幅干渉ノイズが存在しないとの判断がなされる。

しかしながら、状況によっては、しきい値振幅を設定することが困難となる場合がある。例えば、図４において、エンジンノイズの最大予想振幅の曲線（曲線１０８Ｂで表される）がノイズ信号（曲線１１０Ｂで表される）に比べて高いピーク値を有する場合、高振幅干渉ノイズが存在するか否かを正確に判断するしきい値を設定することが困難となることがある。しきい値が曲線１０７Ｂに代表される典型的なエンジンノイズ曲線に適したレベル１１２Ｂに設定されている場合、高振幅干渉ノイズが存在していなくても、存在するとの判断がなされてしまう。しきい値が最大予想振幅曲線１０８Ｂに適したレベル１１３Ｂに設定されている場合は、高振幅干渉ノイズが存在していても、存在しないとの判断がなされてしまう。

図５は、エンジンノイズの最大振幅（図５に曲線１０８Ｃで表される）が干渉ノイズの振幅とほぼ同じ大きさ又はより大きいという状況で使用可能な、高振幅干渉ノイズが存在するか否かの判断方法を示している。図５の方法は、干渉ノイズ（曲線１１０Ｃで表される）が比較的狭帯域である場合又はエンジンノイズのピーク振幅間の周波数で高い振幅を有している場合、又はエンジンノイズの第１ピークより下にある場合、又は、その両方の場合に最も効果的である。ノイズ信号は、エンジンノイズの振幅ピーク間である周波数ｆ１と周波数ｆ２との間の通過帯域で帯域通過フィルタリングされるか、又はエンジンノイズの第１振幅ピークより下である遮断周波数ｆ３で低域通過フィルタリングされる。帯域制限されたノイズの振幅は、広帯域しきい値１１３Ｃよりも低く設定可能な周波数帯域しきい値１１２Ｃと比較される。周波数帯域しきい値１１２Ｃは、図４の広帯域しきい値１１３Ｂと同様のものであり、エンジンノイズのピーク振幅よりも低い。振幅が周波数帯域しきい値を超えている場合、高振幅干渉ノイズが存在するとの判断がなされる。典型的に、低域通過フィルタによる方法は、帯域通過フィルタによる方法よりも実現が容易である。帯域通過方法では、ピークが発生する周波数がエンジン回転数などの条件によって変化する可能性があるため、ピーク間の２つの周波数ｆ１，ｆ２も変更する必要がある。上記の実施例では、低域通過又は帯域通過フィルタが使用されたが、帯域制限されたエネルギーを検出する他の方法、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）又は最小二乗平均（ＬＭＳ）フィルタも使用できる。

図６の状況において、エンジンノイズ曲線１０８Ｄは、図５のエンジンノイズ１０８Ｃに類似している。しかしながら、高振幅の干渉ノイズ１１０Ｄは、周波数ｆ３より下の高レベル音響エネルギーを有しておらず、エンジンノイズの予想最大振幅の周波数における高レベル音響エネルギーを有している。図５の方法が図６のような状況に適用される場合、、高振幅干渉ノイズが存在していても、存在しないとの判断がなされてしまう。

図６の（エンジンノイズ曲線１０８Ｄ及び干渉ノイズ曲線１１０Ｄで示されるような）状況においては、高振幅の干渉ノイズは、図７に図示され、かつ図８に論理的に示された方法によって正確に判断できる。図７及び図８の方法は、図６の周波数帯域しきい値１１２Ｄと、広帯域しきい値１１３Ｄとの両方を含む。図８の高ノイズ判断ブロック１０４は、図３（広帯域しきい値、ブロック１１０）と図５（周波数帯域しきい値、ブロック１０８）との両方の判断ブロックを含む。どちらかのしきい値を超えた場合、高振幅干渉ノイズが存在するとの判断がなされる。どちらのしきい値も超えない場合、高振幅干渉ノイズが存在しないとの判断がなされる。図８は、論理ブロック１０４の機能を示している。同一の結果をもたらす等価プロセスが存在し、例えば、判断ブロック１１０を判断ブロック１０８の前に配置でき、又は、ノイズ信号をブロック１０８とブロック１１０とに並列に提供して、判断ブロック１０８及び判断ブロック１１０の出力をＯＲ演算子によって処理できる。ブロック１０８の前に、ノイズ信号は、しきい値との比較を容易にするために、（低域通過フィルタ１０９で示されるような）低域通過フィルタリング又は帯域通過フィルタリングがなされてよい。

一実施形態において、ノイズ信号は、２０Ｈｚの遮断周波数、低周波数しきい値０．１、及び広帯域しきい値０．３を有した低域通過フィルタによってフィルタリングされる。ここで、値１．０は、１２０ｄＢの音圧（ＳＰＬ）信号レベルを表す。別の実施形態では、別の信号レベルを表す値１．０を有した異なるしきい値を有してよく、低域通過フィルタは、別の遮断周波数を有してよい。

図７及び図８の高ノイズ判断ブロックは、高振幅干渉ノイズが存在するか否かを判断する３つ以上のテストと、異なる論理的構成とを含むように拡張できる。

図２に戻ると、高振幅干渉ノイズが存在するとの判断がなされた場合、ノイズ信号は、ブロック１０６において修正される。適応フィルタが発散しないようにノイズ信号を修正する方法の１つは、ある期間、例えば、１００ミリ秒の間、マイクロフォンのゲインを減少させることである。ノイズ信号を修正する別の方法は、帯域制限された減衰を含む。マイクロフォンのゲインを減少させた結果として、適応システム「岸（coast）」は、キャンセル信号を出力し続けるが、干渉ノイズをキャンセルするように適合させることを試みないようになる。

本発明の発想から逸脱することなく、本明細書中に開示された特定の装置及び技術の用途及びその発展物を得ることができる。したがって、本発明は、明細書中に開示された新規な特徴の各々及びその全て、並びにそれらの組み合わせを包含するものとして解釈すべきであり、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲によってのみ限定される。

１０ エンタテインメントオーディオ信号処理部
１４ コンバイナ部
１６ 適応フィルタ部
１８ 漏れ調整部
１９ ノイズリダクション基準信号生成部
２０ 係数算出部
２２ フィルタ部
２２’ 車室フィルタ部
２３，２３’ フィルタ部
２４ 入力変換部
２４’ 追加の入力変換部
２４” マイクロフォン部
２５，２５’ フィルタ部
２６ 電力増幅部
２８ 出力変換部
２８’ 音響駆動部
３０ 増幅部
３７ 制御部
３８ 通信経路
４０ 信号線
１０２ ノイズ信号調整部

Claims (12)

1. 車両室内の音響ノイズを低減するためのフィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムを備えた装置であって、
   前記フィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムは、
   それぞれの場の音響ノイズを、第１周波数範囲を有した複数の誤り信号に変換する入力変換部と、
   第１周波数範囲の制限部分を含む第２周波数範囲にかかる前記各誤り信号の振幅を求める決定回路と、
   前記第２周波数範囲の前記各誤り信号の振幅を、第１しきい値と比較する比較回路と、
   前記第２周波数範囲の前記誤り信号の振幅が前記第１しきい値を超える前記誤り信号のいずれかを修正する修正回路と
   を具備することを特徴とする装置。
2. 前記第１周波数範囲にかかる前記誤り信号それぞれの振幅を求める決定回路と、
   前記第１周波数範囲の前記誤り信号それぞれの振幅を、第２しきい値と比較する比較回路と、
   前記第２周波数範囲の前記誤り信号の振幅が前記第１しきい値を超えるか、又は、前記第１周波数範囲の前記誤り信号の振幅が前記第２しきい値を超える前記誤り信号のいずれかを修正する修正回路と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記誤り信号を修正する修正回路が、
   前記誤り信号に適用されるゲインを修正するゲイン修正回路を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記誤り信号それぞれをフィルタリングして、複数の低域通過フィルタリング済誤り信号を提供する低域通過フィルタ部と、
   前記低域通過フィルタリング済誤り信号を、前記第２周波数範囲の前記誤り信号を比較する比較回路に提供する提供回路と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記誤り信号それぞれをフィルタリングして、複数の帯域通過フィルタリング済誤り信号を提供する帯域通過フィルタ部と、
   前記帯域通過フィルタリング済誤り信号を、前記第２周波数範囲の前記誤り信号を比較する比較回路に提供する提供回路と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記第１しきい値が、前記第２しきい値とは異なる値をとることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載の装置。
7. 車両室内の音響ノイズを低減するためのフィード−フォワード型アクティブノイズリダクションシステムの動作方法であって、
   前記車両室内の音響ノイズを、第１周波数範囲を有した複数の誤り信号に変換する段階と、
   第１周波数範囲の制限部分を含む第２周波数範囲にかかる前記誤り信号それぞれの振幅を求める段階と、
   前記第２周波数範囲の前記誤り信号それぞれの振幅を、第１しきい値と比較する段階と、
   前記第２周波数範囲の前記誤り信号のいずれかの振幅が前記第１しきい値を超える場合、前記誤り信号を修正する段階と
   を有することを特徴とする方法。
8. 前記第１周波数範囲にかかる前記誤り信号それぞれの振幅を求める段階と、
   前記第１周波数範囲の前記誤り信号それぞれの振幅を、第２しきい値と比較する段階と、
   前記第２周波数範囲の前記誤り信号のいずれかの振幅が前記第１しきい値を超える場合、又は、前記第１周波数範囲の前記誤り信号のいずれかの振幅が前記第２しきい値を超える場合、前記誤り信号を修正する段階と
   をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記誤り信号を修正する段階が、前記誤り信号に適用されるゲインを修正する段階を含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
10. 前記第２周波数範囲の前記誤り信号を比較する段階の前に、前記誤り信号それぞれに低域通過フィルタリングを行う段階をさらに有することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記第２周波数範囲の前記誤り信号を比較する段階の前に、前記誤り信号それぞれに帯域通過フィルタリングを行う段階をさらに有することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記第１しきい値が、前記第２しきい値とは異なる値をとることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項に記載の方法。

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