JPH06195089A - Noise cancellation system - Google Patents
Noise cancellation systemInfo
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- JPH06195089A JPH06195089A JP4346225A JP34622592A JPH06195089A JP H06195089 A JPH06195089 A JP H06195089A JP 4346225 A JP4346225 A JP 4346225A JP 34622592 A JP34622592 A JP 34622592A JP H06195089 A JPH06195089 A JP H06195089A
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- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は騒音キャンセル方式に係
わり、特にエラーマイクが理想的観測点（例えば、耳位
置）に存在しない場合であっても該理想的観測点におけ
る騒音を効果的にキャンセルできる騒音キャンセル方式
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a noise canceling method, and in particular, effectively cancels noise at an ideal observation point even when an error microphone is not present at the ideal observation point (for example, ear position). The possible noise cancellation method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】騒音対策としては、従来より吸音材を用
いる方法（パッシブ制御）が知られている。しかし、吸
音材を用いる方法では、騒音が小さい静音エリアを形成
するのが面倒であると共に、低音を効果的に消せない問
題がある。特に、自動車の車室内の騒音を防止するに
は、自動車の重量が増大すると共に、騒音を効果的に消
せない問題がある。このため、騒音と逆位相の騒音キャ
ンセル音をスピ−カから放射して騒音を低減する方法
（アクティブ制御）が脚光を浴び、工場やオフィスなど
の室内空間の一部に実用化されつつある。又、自動車の
車室内においてもアクティブ制御により騒音を低減する
方式が提案されている。2. Description of the Related Art As a noise countermeasure, a method using a sound absorbing material (passive control) has been conventionally known. However, in the method using the sound absorbing material, it is troublesome to form a quiet area where noise is small, and there is a problem that the bass cannot be effectively eliminated. In particular, in order to prevent noise in the passenger compartment of an automobile, there is a problem that the weight of the automobile increases and the noise cannot be effectively eliminated. For this reason, a method (active control) of radiating a noise canceling sound having a phase opposite to that of the noise from the speaker to reduce the noise has been in the spotlight and is being put to practical use in a part of indoor space such as a factory or an office. Also, a method has been proposed in which noise is reduced by active control even in the passenger compartment of an automobile.
【０００３】図３は従来の騒音キャンセル装置の構成図
であり、騒音源が１個、キャンセル音発生源（スピー
カ）が１個、騒音キャンセル点（観測点）が１箇所の場
合の例である。１１は騒音源であるエンジン、１２はエ
ンジン回転数Ｒを検出する回転数センサ、１３はエンジ
ン回転数Ｒに応じた周波数を有する一定振幅の正弦波信
号を参照信号ｘnとして発生する参照信号発生部であ
る。騒音源がエンジンの場合、エンジン回転により発生
するノイズは周期性を有し、その周波数はエンジン回転
数に依存する。例えば、４気筒エンジンの場合、車室内
に発生する周期性ノイズはエンジン回転数の２次高調波
が支配的であり、回転数が６００ｒｐｍ（１０ｒｐｓ）
の時、車室内に発生するノイズの周波数は２０Ｈｚ、回
転数が６０００ｒｐｍ（１００ｒｐｓ）の時、車室内に
発生するノイズの周波数は２００Ｈｚである。参照信号
発生部１３は、２次高調波の正弦波データをＲＯＭに記
憶しておき、そのデータを必要に応じて読み出して出力
することにより参照信号ｘnを生成する。尚、このデー
タの読み出し／出力タイミングはエンジン回転数Ｒに応
じてコントロールされ、これによりエンジン回転数Ｒに
応じて発生する周期性ノイズの周波数を有する参照信号
が出力されるようになっている。FIG. 3 is a block diagram of a conventional noise canceling device, which is an example in which there is one noise source, one canceling sound source (speaker), and one noise canceling point (observation point). . Reference numeral 11 is an engine that is a noise source, 12 is a rotation speed sensor that detects the engine rotation speed R, and 13 is a reference signal generation unit that generates a sine wave signal of a constant amplitude having a frequency according to the engine rotation speed R as a reference signal xn. Is. When the noise source is an engine, noise generated by engine rotation has a periodicity, and its frequency depends on the engine speed. For example, in the case of a 4-cylinder engine, the periodic noise generated in the passenger compartment is dominated by the second harmonic of the engine rotation speed, and the rotation speed is 600 rpm (10 rps).
At this time, the frequency of noise generated in the vehicle compartment is 20 Hz, and when the rotation speed is 6000 rpm (100 rps), the frequency of noise generated in the vehicle compartment is 200 Hz. The reference signal generation unit 13 stores the sine wave data of the second harmonic in the ROM, reads the data as needed, and outputs the data to generate the reference signal xn. The timing of reading / outputting this data is controlled according to the engine speed R, whereby a reference signal having the frequency of periodic noise generated according to the engine speed R is output.
【０００４】１４は騒音キャンセルコントローラであ
り、参照信号発生部１３から発生する参照信号ｘnを入
力されると共に、車室内の騒音キャンセル位置（観測点
であり例えば運転者の耳元近傍）における騒音Ｓnとキ
ャンセル音Ｓcの合成音信号をエラ−信号ｅRnとして入
力され、該エラ−信号が最小となるように適応信号処理
を行って騒音キャンセル信号ｙaRnを出力する。騒音キ
ャンセルコントローラ１４は、適応信号処理部１４ａ
と、デジタルフィルタ構成の適応フィルタ１４ｂと、参
照信号ｘnにスピーカから騒音キャンセル点までのキャ
ンセル音伝搬系（スピーカ特性を含む）の伝搬特性を畳
み込んでフィルタードＸ信号（信号処理用参照信号）ｒ
Rnを作成するフィルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃ
を有している。１５は適応フィルタ出力（騒音キャンセ
ル信号ｙaRn）をアナログの騒音キャンセル信号に変換
するＤＡコンバータ、１６は騒音キャンセル信号を増幅
するパワ−アンプ、１７は騒音キャンセル音Ｓcを放射
するキャンセルスピ−カ、１８は騒音キャンセル点に配
置され、騒音Ｓnとキャンセル音Ｓcの合成音を検出し、
合成音信号をエラ−信号ｅRnとして出力するエラ−マイ
ク、１９はエラー信号ｅRnを増幅するアンプ、２０は周
期性ノイズの帯域外の騒音信号を除去するローパスフィ
ルタ、２１はローパスフィルタ出力をデジタルに変換す
るＡＤコンバータである。Reference numeral 14 denotes a noise canceling controller, which receives the reference signal xn generated from the reference signal generating section 13 and outputs noise Sn at a noise canceling position in the passenger compartment (observation point, for example, near the driver's ear). The synthesized sound signal of the cancel sound Sc is input as an error signal e Rn , adaptive signal processing is performed so that the error signal is minimized, and a noise cancel signal yaRn is output. The noise cancellation controller 14 includes an adaptive signal processing unit 14a.
And an adaptive filter 14b having a digital filter configuration, and a filtered X signal (reference signal for signal processing) obtained by convolving the reference signal xn with the propagation characteristics of the cancellation sound propagation system (including the speaker characteristics) from the speaker to the noise cancellation point. r
Filtered X signal creation filter 14c that creates Rn
have. Reference numeral 15 is a DA converter that converts the output of the adaptive filter (noise cancellation signal yaRn ) into an analog noise cancellation signal, 16 is a power amplifier that amplifies the noise cancellation signal, 17 is a cancel speaker that emits the noise cancellation sound Sc, 18 is arranged at the noise canceling point, detects the synthesized sound of the noise Sn and the cancel sound Sc,
An error microphone that outputs the synthesized sound signal as an error signal e Rn , 19 an amplifier that amplifies the error signal e Rn , 20 a low-pass filter that removes noise signals outside the band of the periodic noise, and 21 a low-pass filter output. It is an AD converter for converting to digital.
【０００５】適応信号処理部１４ａは騒音キャンセル点
におけるエラー信号ｅRnとフィルタ１４ｃを介して入力
される信号処理用参照信号(フィルタードX信号)ｒRnを
入力され、これら信号を用いて騒音キャンセル点におけ
る騒音をキャンセルするように適応信号処理を行って適
応フィルタ１４ｂの係数を決定する。例えば適応信号処
理部１４ａは周知のフィルタードＸ ＬＭＳ(Least Mean
Square)アルゴリズムに従って、エラ−マイク１８から
入力されたエラ−信号ｅRnが最小となるように適応フィ
ルタ１４ｂの係数を決定する。適応フィルタ１４ｂは適
応信号処理部１４ａにより決定された係数に従って参照
信号ｘnにデジタルフィルタ処理を施して騒音キャンセ
ル信号ｙaRnを出力し、騒音をキャンセルする。尚、参
照信号ｘnは、消去したい騒音Ｓnと相関の高い信号でな
くてはならず、参照信号と相関のない音は消去されな
い。The adaptive signal processing unit 14a receives the error signal e Rn at the noise canceling point and the signal processing reference signal (filtered X signal) r Rn input via the filter 14c, and noise canceling is performed using these signals. Adaptive signal processing is performed so as to cancel noise at the point, and the coefficient of the adaptive filter 14b is determined. For example, the adaptive signal processing unit 14a is a well-known filtered X LMS (Least Mean).
According to the (Square) algorithm, the coefficient of the adaptive filter 14b is determined so that the error signal e Rn input from the error microphone 18 is minimized. The adaptive filter 14b cancels noise by performing digital filter processing on the reference signal xn according to the coefficient determined by the adaptive signal processing unit 14a and outputting a noise canceling signal yaRn . It should be noted that the reference signal xn must be a signal having a high correlation with the noise Sn that is desired to be erased, and a sound having no correlation with the reference signal is not erased.
【０００６】適応フィルタ１４ｂは図４に示すように、
ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成され、例えば、入力信
号を順次１サンプリング時間遅延する遅延要素ＤＬ，Ｄ
Ｌ・・・と、各遅延要素出力に係数ｗ1(n)，ｗ2(n)，ｗ
3(n)・・・ｗN(n)を乗算する乗算部ＭＬ，ＭＬ，・・・
と、各乗算部出力を順次加算する加算部ＡＤ，ＡＤ・・
・で実現される。すなわち、現時刻ｎ・Ｔsにおける参
照信号をｘn、その時の各乗算機の係数をｗ1(n)，ｗ
2(n)，ｗ3(n)・・・ｗN(n)、出力(騒音キャンセル信号)
をｙnとすれば、適応フィルタ１４ｂは次式The adaptive filter 14b, as shown in FIG.
For example, delay elements DL and D configured by an FIR digital filter and sequentially delaying an input signal by one sampling time
L ... and the coefficient w 1 (n), w 2 (n), w for each delay element output
3 (n) ... W N (n) multiplication units ML, ML, ...
And adder units AD, AD ...
・ It is realized by. That is, the reference signal at the current time n · Ts is xn, and the coefficient of each multiplier at that time is w 1 (n), w
2 (n), w 3 (n) ・ ・ ・ w N (n), output (noise cancellation signal)
Let yn be the adaptive filter 14b
【０００７】[0007]
【数１】 の演算を実行し、騒音キャンセル信号ｙaRnを出力す
る。[Equation 1] Then, the noise cancellation signal y aRn is output.
【０００８】フィルタードＸ信号作成用フィルタ１４ｃ
は図５に示すように、ＦＩＲ型デジタルフィルタで構成
され、例えば、入力信号を順次１サンプリング時間遅延
する遅延要素ＤＬ，ＤＬ・・・と、各遅延要素出力に係
数c1，c2，c3・・・cMを乗算する乗算部ＭＬ，ＭＬ，・
・・と、各乗算部出力を順次加算する加算部ＡＤ，ＡＤ
・・・で実現される。係数c1，c2，c3・・・cMはスピー
カから観測点までの二次音伝搬系（キャンセル伝搬系）
の伝搬特性を模擬するように決定されている。時刻ｎ・
Ｔsにおける参照信号をｘn、出力(フィルタードX信号)
をｒR(n)とすれば、フィルタ１４cは次式Filtered X signal producing filter 14c
As shown in FIG. 5, it is configured by an FIR type digital filter, and for example, delay elements DL, DL ... Which sequentially delay the input signal by one sampling time and coefficients c 1 , c 2 , c for each delay element output. 3 ... Multipliers ML, ML, which multiply by c M
.. and addition units AD and AD that sequentially add the outputs of the respective multiplication units
It is realized by. Coefficient c 1, c 2, c 3 ··· c M is secondary sound propagation system to the observation point from the speaker (canceled propagation system)
Is determined so as to simulate the propagation characteristics of. Time n
Reference signal at Ts is xn, output (filtered X signal)
Is r R (n), the filter 14c is
【０００９】[0009]
【数２】 [Equation 2]
【００１０】の演算を実行してフィルタードＸ信号ｒ
R(n)を出力する。適応信号処理部１４ａは、１サンプリ
ング時刻後の適応フィルタ係数ｗ1(n+1)，ｗ2(n+1)，ｗ
3(n+1)・・・ｗN(n+1)を、現時刻ｎ・Ｔsにおける係数
ｗ1(n),ｗ2(n), ・・・ｗN(n)とエラー信号ｅRnとフィ
ルタードＸ信号ｒR(n)を用いて次式により決定する。The filtered X signal r
Output R (n). The adaptive signal processing unit 14a uses the adaptive filter coefficients w 1 (n + 1), w 2 (n + 1), w after one sampling time.
3 (n + 1) ··· w N (n + 1) the coefficients w 1 at the current time n · Ts (n), w 2 (n), ··· w N (n) and error signal e Rn And the filtered X signal r R (n) are used to determine by the following equation.
【００１１】[0011]
【数３】 [Equation 3]
【００１２】ただし、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｒR(n-j+1)・ｅRn (4) となる。(3)式において、(n)は現サンプリング時刻の
値、(n+1)は１サンプリング時刻後の値、(n-1)は１サン
プリング時刻前の値、(n-2)は２サンプリング時刻前の
値、・・・を意味している。又、μは適応フィルタの係数
を更新するステップを決める１以下の定数（ステップサ
イズパラメータ）であり、騒音キャンセルシステムに応
じて適当な値に設定される。以上は、フィルタードＸ
ＬＭＳ適応アルゴリズムにより適応信号処理した場合で
あるが、フィルタードＸ信号を使用しないＬＭＳアルゴ
リズムによる場合には、(3)式は、However, the j-th filter coefficient updating formula is w j (n + 1) = w j (n) + μ · r R (n-j + 1) · e Rn (4). In equation (3), (n) is the value at the current sampling time, (n + 1) is the value after one sampling time, (n-1) is the value before one sampling time, and (n-2) is two samplings. It means the value before time ... Further, μ is a constant (step size parameter) of 1 or less that determines the step of updating the coefficient of the adaptive filter, and is set to an appropriate value according to the noise cancellation system. The above is filtered X
When the adaptive signal processing is performed by the LMS adaptive algorithm, but when the LMS algorithm that does not use the filtered X signal is used, the equation (3) is
【００１３】[0013]
【数４】 [Equation 4]
【００１４】となり、ｊ番目のフィルタ係数更新式は ｗj(n+1)＝ｗj(n)＋μ・ｘ(n-j+1)・ｅRn (4a) となる。図６は騒音源から観測点までの１次音伝搬系及
びスピーカから観測点までの２次音伝搬系（スピーカを
含む）をそれぞれブロックで表現した場合の従来の騒音
キャンセル装置の構成図である。尚、図３と同一部分に
は同一符号を付し、又、ＤＡコンバータ、ＡＤコンバー
タ等は省略している。４１は１次音伝搬系、４２は２次
音伝搬系である。１次音伝搬系４１の伝搬特性はＨR、
その出力である観測点における騒音信号はｄRnである。
又、２次音伝搬系４２の伝搬特性はＣR、その出力であ
る観測点における騒音キャンセル信号はｙcRnである。Thus, the j-th filter coefficient updating formula becomes w j (n + 1) = w j (n) + μ × x (n-j + 1) × e Rn (4a). FIG. 6 is a block diagram of a conventional noise canceling apparatus in which a primary sound propagation system from a noise source to an observation point and a secondary sound propagation system (including a speaker) from a speaker to an observation point are represented by blocks. . The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the DA converter and the AD converter are omitted. Reference numeral 41 is a primary sound propagation system, and 42 is a secondary sound propagation system. The propagation characteristic of the primary sound propagation system 41 is H R ,
The output noise signal at the observation point is d Rn .
The propagation characteristic of the secondary sound propagation system 42 is C R , and the noise cancellation signal at the observation point, which is its output, is y cRn .
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】理想的な場合、エラー
マイク１８の設置位置は、消音を希望する人間の耳位置
である。例えば車室内の騒音を防止する騒音キャンセル
装置では理想的なマイク位置は乗員の耳位置である。し
かし、現実に、乗員の耳位置にエラーマイクを設けるこ
とは困難であり、車室内のルーフ（天井）など耳元近傍
に設けられる。騒音が１０ｄＢ以上低減可能なゾーンを
消音ゾーンというと、該消音ゾーンは図７(a)に示すよ
うにエラーマイク１８の設置位置を中心に存在し、その
半径は騒音の波長に依存し、騒音周波数が高い程小さく
なる。従って、耳位置とエラーマイク間距離Ｌが消音ゾ
ーンの半径より大きいと耳位置で十分な消音効果が得ら
れない問題がある。このため、図７(b)に示すように耳
位置とエラーマイク１８の位置が異なっていても消音ゾ
ーンが耳位置にシフトして十分な消音効果を発揮できる
ようにすることが望まれている。以上から本発明の目的
は、耳位置とエラーマイク位置が異なっていても、消音
ゾーンが確実に耳位置を含むようにできる騒音キャンセ
ル方式を提供することである。In the ideal case, the installation position of the error microphone 18 is the position of the ear of a person who desires to mute. For example, in a noise canceling device that prevents noise in the passenger compartment, the ideal microphone position is the occupant's ear position. However, in reality, it is difficult to provide the error microphone at the occupant's ear position, and the error microphone is provided near the ears such as the roof (ceiling) in the vehicle interior. When a zone where noise can be reduced by 10 dB or more is called a muffling zone, the muffling zone exists around the installation position of the error microphone 18 as shown in FIG. 7 (a), and its radius depends on the wavelength of the noise. The higher the frequency, the smaller. Therefore, if the distance L between the ear position and the error microphone is larger than the radius of the sound deadening zone, there is a problem that a sufficient sound deadening effect cannot be obtained at the ear position. Therefore, as shown in FIG. 7 (b), it is desired that the muffling zone be shifted to the ear position even when the position of the earphone and the position of the error microphone 18 are different so that a sufficient muffling effect can be exhibited. . From the above, it is an object of the present invention to provide a noise canceling method that can surely include the ear position in the sound deadening zone even if the ear position and the error microphone position are different.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、キャンセル音発生源からエラーマイク設置位置（観
測点）までの伝搬特性ＣR、騒音源から観測点までの伝
搬特性ＨR、キャンセル音発生源から耳位置である理想
的観測点までの伝搬特性ＣI、騒音源から理想的観測点
までの伝搬特性ＨIとする時、ＣIとＣRの差特性ΔＣ、
ＨIとＨRの差特性ΔＨを測定する手段、差特性ΔＣに騒
音キャンセル信号ｙaRnを作用させた時の出力信号ΔＣ
・ｙaRnと、差特性ΔＨに参照信号ｘnを作用させた時の
出力信号ΔＨ・ｘnをそれぞれ演算する手段、信号ΔＣ
・ｙaRn，ΔＨ・ｘnを観測点におけるエラー信号ｅRnに
加算して理想的観測点におけるエラー信号ｅInを演算す
る手段、該エラー信号ｅInを用いて適応信号処理を行な
う手段により達成される。According to the present invention, the above-mentioned problems are the propagation characteristic C R from the cancel sound generation source to the error microphone installation position (observation point), the propagation characteristic H R from the noise source to the observation point, When the propagation characteristic C I from the cancellation sound generation source to the ideal observation point at the ear position is the propagation characteristic H I from the noise source to the ideal observation point, the difference characteristic ΔC between C I and C R ,
Means for measuring the difference characteristic ΔH between H I and H R , the output signal ΔC when the noise cancellation signal y aRn is applied to the difference characteristic ΔC
· Y ARN and, means for calculating each output signal [Delta] H · x n when allowed to act reference signal x n to the difference characteristic [Delta] H, signal ΔC
Achieved by means of adding y aRn , ΔH · x n to the error signal e Rn at the observation point to calculate the error signal e In at the ideal observation point, and means for performing adaptive signal processing using the error signal e In To be done.
【００１７】[0017]
【作用】キャンセル音発生源からエラーマイク設置位置
（観測点）までの伝搬特性をＣR、騒音源から観測点ま
での伝搬特性をＨR、キャンセル音発生源から耳位置で
ある理想的観測点までの伝搬特性をＣI、騒音源から理
想的観測点までの伝搬特性をＨIとする時、ＣIとＣRの
差特性ΔＣ及びＨIとＨRの差特性ΔＨを予め求めてお
き、差特性ΔＣに適応フィルタから出力される騒音キャ
ンセル信号ｙaRnを作用させた時の出力信号と、差特性
ΔＨに参照信号ｘnを作用させた時の出力信号をそれぞ
れ演算し、各出力信号を前記観測点におけるエラー信号
ｅRnに加算して理想的観測点におけるエラー信号ｅInを
求め、該エラー信号ｅInを用いて適応信号処理を行な
う。このように、理想的観測点におけるエラー信号を推
定し、該エラー信号を用いて適応信号処理を行なって騒
音をキャンセルするようにしているため、消音ゾーンが
耳位置にシフトして騒音を効果的にキャンセルすること
ができる。[Function] Propagation characteristics from the cancellation sound source to the error microphone installation position (observation point) are C R , Propagation characteristics from the noise source to the observation point are H R , and the ideal observation point is the cancellation sound generation source to the ear position. Let C I be the propagation characteristic up to and the propagation characteristic from the noise source to the ideal observation point be H I. The difference characteristic ΔC between C I and C R and the difference characteristic ΔH between H I and H R are obtained in advance. , The output signal when the noise cancellation signal y aRn output from the adaptive filter is applied to the difference characteristic ΔC and the output signal when the reference signal x n is applied to the difference characteristic ΔH are respectively calculated, and each output signal Is added to the error signal e Rn at the observation point to obtain the error signal e In at the ideal observation point, and adaptive signal processing is performed using the error signal e In . As described above, since the error signal at the ideal observation point is estimated and the noise is canceled by performing the adaptive signal processing using the error signal, the muffling zone is shifted to the ear position to effectively reduce the noise. You can cancel at.
【００１８】[0018]
【実施例】全体の構成 図１は本発明の騒音キャンセル装置の構成図であり、５
１はエンジン回転数Ｒの２次高調波に応じた参照信号ｘ
nを発生する参照信号発生部、５２は適応信号処理（例
えば、フィルタードＸ ＬＭＳアルゴリズム）に基づい
て騒音キャンセル信号ｙaRnを出力するＤＳＰ構成の騒
音キャンセルコントローラ、５３は騒音とキャンセル音
の合成音信号をエラ−信号ｅRnとして出力するエラーマ
イク、５４は騒音源からエラーマイク設置位置（観測
点）までの１次音伝搬系、５５はスピーカから観測点ま
での２次音伝搬系（スピーカ特性を含む）である。エラ
ーマイク５３の設置位置（観測点）Ａは図２に示すよう
に理想的観測点Ｂから離れている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Overall Structure FIG. 1 is a block diagram of a noise canceling device of the present invention.
1 is a reference signal x corresponding to the second harmonic of the engine speed R
A reference signal generating unit for generating n, 52 is a noise canceling controller having a DSP configuration for outputting a noise canceling signal y aRn based on adaptive signal processing (for example, filtered X LMS algorithm), and 53 is a synthesized sound of noise and canceling sound. An error microphone that outputs a signal as an error signal e Rn , 54 is a primary sound propagation system from the noise source to the error microphone installation position (observation point), 55 is a secondary sound propagation system from the speaker to the observation point (speaker characteristics Is included). The installation position (observation point) A of the error microphone 53 is away from the ideal observation point B as shown in FIG.
【００１９】尚、図２において、各伝搬特性及び信号を
以下のように表記している。すなわち、 １次音伝搬系５４の伝搬特性：ＨR、 その出力である観測点における騒音信号：ｄRn、 ２次音伝搬系５５の伝搬特性：ＣR、 その出力である観測点における騒音キャンセル信号：ｙ
cRn 騒音源から理想的観測点までの１次音伝搬系５４′の伝
搬特性：ＨI、 その出力である観測点における騒音信号：ｄIn、 スピーカから理想的観測点までの２次音伝搬系５５′の
伝搬特性：ＣI、 その出力である理想的観測点における騒音キャンセル信
号：ｙcIn と表記し、以後の説明でもこの表記を用いる。In FIG. 2, each propagation characteristic and signal are
It is expressed as follows. That is, the propagation characteristic of the primary sound propagation system 54: HR, Its output is the noise signal at the observation point: dRn, The propagation characteristic of the secondary sound propagation system 55: CR, Its output is the noise cancellation signal at the observation point: y
cRn Transmission of the primary sound propagation system 54 'from the noise source to the ideal observation point
Carrying characteristic: HI, Its output is the noise signal at the observation point: dIn, Of the secondary sound propagation system 55 'from the speaker to the ideal observation point
Propagation characteristics: CI, Its output is the noise cancellation signal at the ideal observation point
Issue: ycIn Will be used in the following description.
【００２０】騒音キャンセルコントローラ５２は、適応
信号処理部（ＬＭＳ）５２ａと、デジタルフィルタ構成
の適応フィルタ（ＡＤＦ）５２ｂと、参照信号ｘnにス
ピーカから耳位置（理想的観測点）までの２次音伝搬系
の伝搬特性ＣIを畳み込んでフィルタードＸ信号ｒI(n)
を作成するフィルタードＸ信号作成用フィルタ５２ｃ
と、第１、第２の補正フィルタ５２ｄ，５２ｅと、第
１、第２の加算部５２ｆ，５２ｇを備えている。第１補
正フィルタ５２ｄは、騒音源から観測点までの１次音伝
搬特性ＨRと騒音源から理想的観測点までの１次音伝搬
特性ＨIの差特性ΔＨ（＝ＨI−ＨR）を模擬し、第２補
正フィルタ５２ｅはスピーカから実際の観測点までの２
次音伝搬特性ＣRとスピーカから理想的観測点までの２
次音伝搬特性ＣIの差特性ΔＣ（＝ＣI−ＣR）を模擬す
る。The noise canceling controller 52 includes an adaptive signal processing unit (LMS) 52a, an adaptive filter (ADF) 52b having a digital filter configuration, and a secondary sound from the speaker to the ear position (ideal observation point) for the reference signal xn. The filtered X signal r I (n) is obtained by convoluting the propagation characteristic C I of the propagation system.
52c for creating filtered X signal
And the first and second correction filters 52d and 52e, and the first and second adders 52f and 52g. First correction filter 52d, the difference characteristics ΔH of primary sound propagation characteristic H I from primary sound propagation characteristic H R and the noise source from the noise source to the observation point to the ideal observation point (= H I -H R) The second correction filter 52e simulates the noise from the speaker to the actual observation point.
Next sound propagation characteristic C R and 2 from the speaker to the ideal observation point
The difference characteristic ΔC (= C I −C R ) of the next sound propagation characteristic C I is simulated.
【００２１】第１加算部５２ｆは、第１の補正フィルタ
５２ｄに参照信号ｘnを入力した時の出力信号ΔＨ・ｘn
と第２の補正フィルタ５２ｅに騒音キャンセル信号ｙ
aRnを入力した時の出力信号ΔＣ・ｙaRnを加算し、第２
加算部５２ｇは第１加算部出力と観測点におけるエラー
信号（エラーマイク出力）ｅRnを加算して出力する。こ
の場合、第１加算部５２ｆの出力（ΔＨ・ｘn＋ΔＣ・
ｙaRn）は実際の観測点におけるエラー信号ｅRnと理想
的観測点におけるエラー信号ｅInとの差分とみなせ、従
って、第２加算部５２ｇの出力は理想的観測点における
エラー信号ｅInとなる。The first adder 52f outputs the output signal ΔHx n when the reference signal x n is input to the first correction filter 52d.
And the noise cancellation signal y to the second correction filter 52e.
Add the output signal ΔC · y aRn when aRn is input, and add
The addition unit 52g adds the output of the first addition unit and the error signal (error microphone output) e Rn at the observation point and outputs the result. In this case, the output (ΔH · x n + ΔC ·
y ARN) is regarded as the difference between the error signal e an In the error signal e Rn and the ideal observation points in the actual observation point, therefore, the output of the second adding unit 52g is the error signal e an In in an ideal observation point .
【００２２】全体の動作 フィルタードＸ信号作成用フィルタ５２ｃはサンプリン
グ周期Ｔs毎に(2)式の演算を行なってフィルタードＸ信
号ｒI(n)を作成する。適応信号処理部５２ａは該フィル
タードＸ信号ｒI(n)及びエラー信号（第２加算部出力）
ｅInを取り込み、(4)式の係数更新式により係数を更新
し（ただし、(4)式におけるｅRnをｅInとする）、該係
数を適応フィルタ５２ｂに入力する。適応フィルタ５２
ｂは更新された係数に従って参照信号ｘnにデジタルフ
ィルタ処理を施して騒音キャンセル信号ｙaRnを出力
し、スピーカより騒音キャンセル音を出力する。エラー
マイク５３は騒音とキャンセル音の合成音を検出し、合
成音信号をエラー信号ｅRnとして出力する。The entire operation filtered X signal producing filter 52c produces the filtered X signal r I (n) by performing the operation of equation (2) at each sampling period Ts. The adaptive signal processing unit 52a receives the filtered X signal r I (n) and the error signal (output of the second adding unit).
The e In is fetched, the coefficient is updated by the coefficient updating equation (4) (where e Rn in the equation (4) is e In ), and the coefficient is input to the adaptive filter 52b. Adaptive filter 52
In b, the reference signal xn is digitally filtered according to the updated coefficient to output a noise canceling signal yaRn , and a noise canceling sound is output from the speaker. The error microphone 53 detects the synthesized sound of the noise and the cancel sound, and outputs the synthesized sound signal as the error signal e Rn .
【００２３】以上と並行して、第１補正フィルタ５２ｄ
は参照信号ｘnに差特性ΔＨ（＝ＨI−ＨR）を作用させ
てΔＨ・ｘnを出力し、第２補正フィルタ５２ｅは適応
フィルタ５２ｂから出力される騒音キャンセル信号ｙ
aRnに差特性ΔＣ（＝ＣI−ＣR）を作用させてΔＣ・ｙ
aRnを出力する。又、第１加算部５２ｆは補正フィルタ
５２ｄの出力信号ΔＨ・ｘnと補正フィルタ５２ｅの出
力信号ΔＣ・ｙaRnを加算して出力する。In parallel with the above, the first correction filter 52d
Reference signal x n difference characteristic [Delta] H is (= H I -H R) was allowed to act outputs [Delta] H · x n, the second correction filter 52e is the noise cancellation signal y output from the adaptive filter 52b
Applying the difference characteristic ΔC (= C I −C R ) to aRn , ΔC · y
Output aRn . The first adder 52f adds the output signal ΔH · x n of the correction filter 52d and the output signal ΔC · y aRn of the correction filter 52e and outputs the result.
【００２４】第２加算部５２ｇはエラーマイク５３から
出力される観測点におけるエラー信号ｅRnと第１加算部
５２ｆの出力（ΔＨ・ｘn＋ΔＣ・ｙaRn）を加算し．加
算結果を理想的観測点におけるエラー信号ｅInとして信
号処理部５２ａに入力する。以後、上記処理が繰り返さ
れる。このように、理想的観測点におけるエラー信号を
推定し、該エラー信号を用いて適応信号処理を行なって
騒音をキャンセルするようにしているため、消音ゾーン
が図７(b)に示すように耳位置にシフトして騒音を効果
的にキャンセルすることができる。尚、以上はフィルタ
ードＸ ＬＭＳアルゴリズムに従って係数を更新する場
合であるが、フィルタードＸ信号を用いないＬＭＳアル
ゴリズムに従って係数を更新する場合や、ＬＭＳ以外の
適応アルゴリズムを用いたシステムにも適用可能であ
る。以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は
請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が
可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。The second adder 52g adds the error signal e Rn at the observation point output from the error microphone 53 and the output (ΔH · x n + ΔC · y aRn ) of the first adder 52f . The addition result is input to the signal processing unit 52a as the error signal e In at the ideal observation point. After that, the above processing is repeated. As described above, since the error signal at the ideal observation point is estimated and the noise is canceled by performing the adaptive signal processing using the error signal, the muffling zone is set as shown in FIG. 7 (b). The noise can be effectively canceled by shifting to the position. The above is the case where the coefficient is updated according to the filtered X LMS algorithm, but it is also applicable to the case where the coefficient is updated according to the LMS algorithm which does not use the filtered X signal, and the system which uses an adaptive algorithm other than LMS. is there. Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention can be variously modified according to the gist of the present invention described in the claims, and the present invention does not exclude these.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上本発明によれば、理想的観測点にお
けるエラー信号を推定し、該エラー信号を用いて適応信
号処理を行なって騒音をキャンセルするように構成した
から、消音ゾーンを耳位置にシフトでき、騒音を効果的
にキャンセルすることができる。As described above, according to the present invention, the error signal at the ideal observation point is estimated, and the adaptive signal processing is performed using the error signal to cancel the noise. The noise can be effectively canceled.
【図１】本発明の実施例構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】実際の耳位置とエラーマイク位置の差に基づく
特性説明図である。FIG. 2 is a characteristic explanatory diagram based on a difference between an actual ear position and an error microphone position.
【図３】従来の騒音キャンセル装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional noise canceling device.
【図４】適応フィルタの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an adaptive filter.
【図５】フィルタードＸ信号作成用フィルタの構成図で
ある。FIG. 5 is a configuration diagram of a filter for generating a filtered X signal.
【図６】別の表記法による従来の騒音キャンセル装置の
構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional noise canceling device according to another notation.
【図７】従来の問題点説明図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a conventional problem.
【符号の説明】 ５１・・参照信号発生部 ５２・・騒音キャンセルコントローラ ５２ａ・・適応信号処理部 ５２ｂ・・適応フィルタ ５２ｄ，５２ｅ・・第１、第２補正フィルタ ５２ｆ，５２ｇ・・第１、第２加算部 ５３・・エラーマイク ５４・・１次音伝搬系 ５５・・２次音伝搬系[Description of Reference Signs] 51 .. Reference signal generating unit 52 .. Noise canceling controller 52a .. Adaptive signal processing unit 52b .. Adaptive filter 52d, 52e .. First and second correction filters 52f, 52g .. Second addition unit 53 .. error microphone 54 .. primary sound propagation system 55 .. secondary sound propagation system
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 晶 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 松井 弘樹 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 宮内 邦夫 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 山下 剛 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Sudo 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Inside the Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Matsui 4-1-1 Chuo, Wako, Saitama Incorporated company Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Kunio Miyauchi 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama Prefecture Incorporated Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Go Yamashita 1-4-1, Wako-shi, Saitama Prefecture Stock Company Honda Technical Research Institute
Claims (1)
めにキャンセル音を出力すると共に、観測点における騒
音とキャンセル音との合成音を検出し、該合成音に応じ
たエラー信号ｅRnと騒音源から発生する騒音に応じた参
照信号ｘnを入力され、係数更新式に基づいて適応信号
処理を行って適応フィルタの係数を決定し、該適応フィ
ルタに参照信号を入力して得られる騒音キャンセル信号
ｙaRnをキャンセル音発生源に入力する騒音キャンセル
方式において、 キャンセル音発生源から前記観測点までの伝搬特性
ＣR、騒音源から前記観測点までの伝搬特性ＨR、キャン
セル音発生源から耳位置である理想的観測点までの伝搬
特性ＣI、騒音源から前記理想的観測点までの伝搬特性
ＨIとする時、ＣIとＣRの差特性ΔＣ、ＨIとＨRの差特
性ΔＨを予め求めておき、 差特性ΔＣに前記騒音キャンセル信号ｙaRnを作用させ
た時の出力信号と、差特性ΔＨに前記参照信号ｘnを作
用させた時の出力信号をそれぞれ前記観測点におけるエ
ラー信号ｅRnに加えて理想的観測点におけるエラー信号
ｅInを求め、 該エラー信号ｅInを用いて適応信号処理を行なうことを
特徴とする騒音キャンセル方式。1. A cancel sound is output to cancel noise at an observation point, a synthesized sound of the noise and the cancel sound at the observation point is detected, and an error signal e Rn corresponding to the synthesized sound and a noise source are output. A noise cancellation signal y obtained by inputting a reference signal x n according to the generated noise, performing adaptive signal processing based on a coefficient update formula to determine the coefficient of the adaptive filter, and inputting the reference signal to the adaptive filter In the noise canceling method in which aRn is input to the cancellation sound generation source, the propagation characteristics C R from the cancellation sound generation source to the observation point, the propagation characteristics H R from the noise source to the observation point, and the cancellation sound generation source to the ear position When the propagation characteristic C I to a certain ideal observation point and the propagation characteristic H I from the noise source to the ideal observation point are defined, the difference characteristic ΔC between C I and C R and the difference characteristic ΔH between H I and H R are Obtained in advance, an output signal when the noise cancellation signal yaRn is applied to the difference characteristic ΔC and an output signal when the reference signal x n is applied to the difference characteristic ΔH are error signals at the observation points. In addition to e Rn , an error signal e In at an ideal observation point is obtained, and adaptive signal processing is performed using the error signal e In .
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|---|---|---|---|
| JP34622592A JP3406628B2 (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Noise cancellation method |
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1992
- 1992-12-25 JP JP34622592A patent/JP3406628B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP3406628B2 (en) | 2003-05-12 |
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