JPH0622389A - Sound field reproducing device - Google Patents

Sound field reproducing device

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Publication number
JPH0622389A
JPH0622389A JP4196549A JP19654992A JPH0622389A JP H0622389 A JPH0622389 A JP H0622389A JP 4196549 A JP4196549 A JP 4196549A JP 19654992 A JP19654992 A JP 19654992A JP H0622389 A JPH0622389 A JP H0622389A
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JP
Japan
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noise
signal
microphone
speaker
digital filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP4196549A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Yamanaka
誠 山中
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0622389A publication Critical patent/JPH0622389A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To efficiently reduce a noise such as an engine noise without reducing a sound desirable to a person, and to produce a sound field space with a sense of expanse by providing two music source adaptive type and noise adaptive type digital filters. CONSTITUTION:This device is equipped with a speaker 2 which reproduces a signal generated from a music source 1, and a microphone 5 which detects the noise and a music signal. And also, the device is equipped with two speakers 8 which control the noise, and two microphones 3 which monitor the state of a noise control and a sound field reproduction. A music source adaptive digital filter 4 generates a signal so that a difference between the signals of the speaker 2 and the monitor microphones 3 arranged near the person, and the music source 1 can be the minimum. In a noise adaptive digital filter 7, a filter coefficient is updated so that a difference signal (a), that is, a signal allowed to approach only the noise by the digital filter 4 can be the minimum. Thus, the noise components at the monitor microphone 3 can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、能動的に騒音を制御し
音場を再生する音場再生装置に関するものであり、車室
内などの狭い空間において、エンジン音などの騒音源か
ら伝搬される騒音に対し、位相の異なる制御音を発生さ
せ、さらに、広がり感のある音場を創造する装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound field reproducing device for actively controlling noise and reproducing a sound field, and is propagated from a noise source such as engine sound in a narrow space such as a passenger compartment. The present invention relates to a device that generates control sounds having different phases with respect to noise and creates a sound field with a sense of spaciousness.

【0002】[0002]

【従来の技術】騒音源から伝達される騒音に対し、位相
の異なる制御音を発生させて両者の騒音を低減させる能
動型騒音制御装置がある。
2. Description of the Related Art There is an active noise control device for reducing control noise by generating control sounds having different phases with respect to noise transmitted from a noise source.

【0003】従来、能動型騒音制御装置としては、特開
平3−40598号公報(国際特許分類 H04R 3
/00)に示されているように、制御点において騒音と
逆位相でかつ同振幅の制御音を作成し放射させ、騒音と
制御音との相互干渉によって消音を行なうことは知られ
ている。
Conventionally, as an active noise control device, Japanese Patent Laid-Open No. 3-40598 (International Patent Classification H04R 3
/ 00), it is known that a control sound having a phase opposite to that of the noise and having the same amplitude as that of the noise is generated and emitted, and the noise is suppressed by mutual interference between the noise and the control sound.

【0004】また、この種の能動型騒音制御装置は、特
開平3−203792号公報(国際特許分類 G10K
11/16)に示されているように、車室内などの3
次元空間にも適用されている。この3次元騒音制御装置
は、複数の点で騒音を検出する手段と複数の制御点にお
いて消音状態を検出する手段とに基づき制御点の騒音レ
ベルが最小になるようにスピーカから制御音を放射さ
せ、騒音を低減させる。そして、騒音を検出手段とし
て、騒音を直接マイクロホンを用いて検出したり、モー
タやコンプレッサ・エンジン等の回転音の騒音には、加
速度センサや回転モニタ等が用いられている。
An active noise control device of this type is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-203792 (International Patent Classification G10K).
11/16), as shown in 3
It is also applied to dimensional space. This three-dimensional noise control device emits control sound from a speaker so that the noise level at the control point is minimized based on the means for detecting noise at a plurality of points and the means for detecting a mute state at a plurality of control points. , Reduce noise. As noise detecting means, noise is detected directly by using a microphone, and an acceleration sensor, a rotation monitor, or the like is used for noise of a rotating sound of a motor, a compressor, an engine, or the like.

【0005】一方、車室内などの狭い空間で音楽を聴く
場合、一般的に試聴室などの音楽を聴く空間に比べ残響
音が短く、広がり感のかけた音場である。この場合、あ
らかじめ測定などで得られた希望する音響データ(反射
音・残響音に関するデータ)をもとに音楽信号にデジィ
タルフィルタを用いて反射音・残響音を付加することに
より、広がり感を与えることができる。
On the other hand, when listening to music in a narrow space such as a vehicle compartment, the reverberation sound is generally shorter than in a listening space such as a listening room, and the sound field has a sense of spaciousness. In this case, by adding the reflected sound / reverberation sound to the music signal using a digital filter based on the desired acoustic data (data related to the reflected sound / reverberation sound) previously obtained by measurement, etc. Can be given.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の騒音制御装置において、騒音を加速度センサな
どで検出する方法では、騒音源が特定できない場合には
用いることができず、また騒音源から人の両耳に至る伝
搬経路が複雑な場合、センサで検出した信号と実際の騒
音信号との相関性が著しく低下し騒音の低減効果が低下
する。
However, in the above-mentioned conventional noise control device, the method of detecting noise with an acceleration sensor or the like cannot be used when the noise source cannot be identified, and the noise source cannot be used by humans. When the propagation path reaching both ears is complicated, the correlation between the signal detected by the sensor and the actual noise signal is significantly reduced, and the noise reduction effect is reduced.

【0007】ところで、騒音をマイクロホンで直接検出
した場合、音源を特定する必要はなく、また人の両耳に
おける騒音信号と相関の強い信号を検出することが可能
であるが、車室内などの音楽信号を含む空間において
は、騒音でない音楽信号も低減させてしまう問題があ
る。
By the way, when the noise is directly detected by the microphone, it is not necessary to identify the sound source, and it is possible to detect a signal having a strong correlation with the noise signal in both ears of a person. In a space containing signals, there is a problem that music signals that are not noise are also reduced.

【0008】一方、車室内などの狭くて騒音レベルの高
い空間において、音楽信号に残響音を付加し、音場を再
生する方法として、固定のディジタルフィルタを用いる
方法と適応型ディジタルフィルタを用いる方法がある。
固定のディジタルフィルタを用いて初期反射音・残響音
を付加するには、人の位置や環境の変化などに適応でき
ず最適な制御は不可能であり、また、適応型ディジタル
フィルタを用いた場合では、騒音の影響によりシステム
が不安定になり制御が困難である場合が生じる等の問題
があった。
On the other hand, as a method of adding a reverberation sound to a music signal and reproducing a sound field in a narrow space with a high noise level such as a vehicle interior, a method using a fixed digital filter and a method using an adaptive digital filter are used. There is.
In the case of adding the early reflection sound and the reverberation sound by using the fixed digital filter, the optimal control is impossible because it cannot adapt to the changes of the person's position and environment, and when the adaptive digital filter is used. However, there is a problem in that the system may become unstable due to the influence of noise and control may be difficult.

【0009】本発明は、このような従来装置の問題点を
解決するものであり、車室内などの狭い空間において、
カセットテープレコーダやCDプレーヤなどのあらかじ
め信号が判っている場合において、人にとって好ましい
音を低減させずにエンジン騒音などの騒音を効率よく低
減させ、広がり感のある音場空間を創造する音場再生装
置を提供することをその目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the conventional device, and in a narrow space such as a passenger compartment,
When the signal is known in advance from a cassette tape recorder or CD player, sound field reproduction that effectively reduces engine noise and other noise without reducing the preferred sound for humans and creates a spacious sound field space The purpose is to provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、この発明では、CDプレーヤ・カセットテープレ
コーダなどの音楽ソースを適応的に制御する部分と、エ
ンジンや路面の振動などにより伝わってくる騒音を適応
的に制御する部分とを有しており、制御点に設けたモニ
タマイクロホン入力信号を基に音楽ソース信号および騒
音信号を制御し、騒音を低減し広がり感のある音場空間
を再生する。すなわち、音楽ソースを放射するスピーカ
および人の近傍に設置されたモニタマイクロホンの信号
と音楽ソースの差が最小になるように適応的に信号を生
成する第1の適応型デジィタルフィルタと、スピーカと
音楽信号の混ざった騒音を検出するマイクロホンとの間
の伝達関数を模擬するデジィタルフィルタと、モニタマ
イクロホンにおいて騒音が最小になるように適応的に信
号を生成する第2の適応型デジィタルフィルタと、騒音
を制御するための制御信号を放射するスピーカと、を備
えてなる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a portion for adaptively controlling a music source such as a CD player / cassette tape recorder and the like are transmitted by a vibration of an engine or a road surface. It has a part that adaptively controls incoming noise, and controls the music source signal and noise signal based on the monitor microphone input signal provided at the control point to reduce noise and create a spacious sound field space. Reproduce. That is, a speaker that radiates a music source and a first adaptive digital filter that adaptively generates a signal so that the difference between the signal from the monitor microphone installed near a person and the music source is minimized, and a speaker. And a digital filter simulating a transfer function between a microphone that detects noise in which music signals are mixed, and a second adaptive digital that adaptively generates a signal in a monitor microphone to minimize noise. It includes a digital filter and a speaker that emits a control signal for controlling noise.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成により、第1の適応型デジィタルフ
ィルタは、音楽ソースに希望する伝達特性を畳み込んだ
信号とモニタマイクロホンの入力信号との差を最小にす
るようにフィルタ係数を更新するため、結果的にモニタ
マイクロホンでは、初期反射音・残響音を含む希望信号
に収束しゆく。また、差信号は、モニタマイクロホンに
おける騒音信号のみに近ずく。第2の適応型デジィタル
フィルタは、第1の適応型デジィタルフィルタにより騒
音のみに近ずく信号が最小になるようにフィルタ係数を
更新し、この結果モニタマイクロホンにおける騒音成分
は低減する。
With the above construction, the first adaptive digital filter updates the filter coefficient so as to minimize the difference between the signal convolving the desired transfer characteristic of the music source and the input signal of the monitor microphone. As a result, the monitor microphone eventually converges to a desired signal including the initial reflected sound and reverberant sound. Also, the difference signal approaches only the noise signal in the monitor microphone. The second adaptive digital filter updates the filter coefficient by the first adaptive digital filter so that the signal approaching only noise is minimized, and as a result, the noise component in the monitor microphone is reduced.

【0012】一方、騒音制御用適応型デジィタルフィル
タの入力信号には、マイクロホンから入力した信号とス
ピーカに出力する信号にスピーカとマイクロホンとの間
の伝達関数6を畳み込んだ信号との差信号を用いるた
め、スピーカからは、音楽信号に相関のある信号は放射
されず、騒音のみを最小にするように動作する。
On the other hand, in the input signal of the adaptive digital filter for noise control, the difference between the signal input from the microphone and the signal obtained by convolving the transfer function 6 between the speaker and the microphone with the signal output to the speaker. Since the signal is used, the speaker does not radiate a signal correlated with the music signal, and operates to minimize only noise.

【0013】このように、本発明では、適応型デジィタ
ルフィルタは、お互いに動作の不安定性に起因する信号
(騒音、音楽信号)を最小になるように動作し、ノイズ
の少ない広がり感のある音場を安定に且つ高速に実現す
る。
As described above, according to the present invention, the adaptive digital filters operate so as to minimize signals (noise and music signals) due to instability of their operations, and have a sense of spread with less noise. Realizes a certain sound field stably and at high speed.

【0014】[0014]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。この発明は、大きく分けて、CDプレーヤ・カ
セットテープレコーダなどの音楽ソースを適応的に制御
する部分と、エンジンや路面の振動などにより伝わって
くる騒音を適応的に制御する部分と、で構成され、制御
点に設けたモニタマイクロホン入力信号を基に音楽ソー
ス信号および騒音信号を制御し、騒音を低減し、広がり
感のある音場空間を再生するものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is roughly divided into a part for adaptively controlling a music source such as a CD player and a cassette tape recorder, and a part for adaptively controlling noise transmitted due to engine and road surface vibrations. , A music source signal and a noise signal are controlled based on a monitor microphone input signal provided at a control point to reduce noise and reproduce a sound field space with a sense of spaciousness.

【0015】図1はこの発明の実施例を示すブロック図
である。この実施例においては、図に示すように、CD
プレーヤ・カセットテープレコーダなどの音楽ソース源
1から発生した信号を再生するスピーカ2、騒音および
音楽信号を検出するマイクロホン5、騒音を制御するた
めのスピーカ8および騒音制御・音場再生の状態をモニ
タするマイクロホン3はそれぞれ1個設定している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in FIG.
A speaker 2 for reproducing a signal generated from a music source 1 such as a player / cassette tape recorder, a microphone 5 for detecting noise and a music signal, a speaker 8 for controlling noise, and a noise control / sound field reproduction state monitor. One microphone 3 is set for each.

【0016】音楽ソースを適応的に制御する部分は、音
楽ソース1を放射するスピーカ2、人の近傍に設置され
たモニタマイクロホン3、希望する音場の伝達関数を模
擬する希望音場特性用ディジタルフィルタ9、音楽ソー
ス1に希望する伝達特性9を畳み込んだ信号とモニタマ
イクロホン3の入力信号との差を最小にす適応型ディジ
タルフィルタ4と、で構成される。
The part for adaptively controlling the music source includes a speaker 2 radiating the music source 1, a monitor microphone 3 installed near a person, and a desired sound field characteristic digital for simulating a transfer function of a desired sound field. The filter 9 and the adaptive digital filter 4 that minimizes the difference between the signal obtained by convoluting the desired transfer characteristic 9 in the music source 1 and the input signal of the monitor microphone 3.

【0017】この適応型ディジタルフィルタ4は、音楽
ソース1を放射するスピーカ2および人の近傍に設置さ
れたモニタマイクロホン3の信号と音楽ソース1の差が
最小になるように適応的に信号を生成する。すなわち、
音楽ソース1に希望音場特性用ディジタルフィルタ9の
特性を畳み込んだ信号とモニタマイクロホン3の入力信
号とが加算器10に与えられ、この差出力aに基づき適
応型ディジタルフィルタ4は、この差を最小にするよう
にフィルタ係数が更新される。この結果、モニタマイク
ロホン3では、初期反射音・残響音を含む希望信号に収
束して行き、また、差信号aは、モニタマイクロホン3
における騒音信号のみに近づく。
The adaptive digital filter 4 adaptively generates a signal so that the difference between the signal from the speaker 2 radiating the music source 1 and the monitor microphone 3 installed near the person and the music source 1 is minimized. To do. That is,
A signal obtained by convoluting the characteristics of the desired sound field characteristic digital filter 9 into the music source 1 and the input signal of the monitor microphone 3 are given to the adder 10, and based on the difference output a, the adaptive digital filter 4 determines the difference. The filter coefficients are updated to minimize As a result, the monitor microphone 3 converges on a desired signal including the initial reflected sound and reverberant sound, and the difference signal a changes to the monitor microphone 3
Approaching only the noise signal at.

【0018】一方、騒音を適応的に制御する部分は、ス
ピーカ2、音楽信号の混ざった騒音を検出するマイクロ
ホン5、スピーカ2と音楽信号の混ざった騒音を検出す
るマイクロホン5との間の伝達関数を模擬する空間補正
用デジィタルフィルタ6、モニタマイクロホン3におい
て騒音が最小になるように適応的に信号を生成する適応
型デジィタルフィルタ7、騒音を制御するための制御信
号を放射するスピーカ8、とから構成されている。
On the other hand, the part for adaptively controlling the noise is the speaker 2, the microphone 5 for detecting the noise mixed with the music signal, and the transfer function between the speaker 2 and the microphone 5 detecting the noise mixed with the music signal. A spatial correction digital filter 6, an adaptive digital filter 7 that adaptively generates a signal in the monitor microphone 3 so as to minimize noise, and a speaker that emits a control signal for controlling noise. 8 and.

【0019】この適応型デジィタルフィルタ7は、差信
号aつまり適応型デジィタルフィルタ4により騒音のみ
に近ずく信号が最小になるようにフィルタ係数が更新さ
れる。この結果、モニタマイクロホン3における騒音成
分は低減する。
In this adaptive digital filter 7, the filter coefficient is updated so that the difference signal a, that is, the signal that approaches only noise by the adaptive digital filter 4 is minimized. As a result, the noise component in the monitor microphone 3 is reduced.

【0020】また、マイクロホン5から入力した信号
と、スピーカ2に出力する信号にスピーカ2とマイクロ
ホン5との間の空間を模擬した空間補正用デジィタルフ
ィルタ6の伝達関数6を畳み込んだ信号と、が加算器1
1により差がとられる。そして、騒音制御用適応型デジ
ィタルフィルタ7の入力信号には、両信号の差信号が用
いられるため、スピーカ8からは、音楽信号に相関のあ
る信号は放射されず、騒音のみを最小にするように動作
する。
A signal obtained by convolving the signal input from the microphone 5 and the signal output to the speaker 2 with the transfer function 6 of the spatial correction digital filter 6 simulating the space between the speaker 2 and the microphone 5. And are adders 1
The difference is taken by 1. Since the difference signal between the two signals is used as the input signal of the noise control adaptive digital filter 7, a signal correlated with the music signal is not emitted from the speaker 8, and only noise is minimized. To work.

【0021】また、上述した適応型ディジタルフィルタ
4、7の適応制御アルゴリズムは、この実施例では、fi
lteredXアルゴリズムを用いた。このアルゴリズムは、
図2に示すように、図中の式により、エラー信号の二乗
平均が最小になるようにフィルタ係数を更新して行く。
本発明において、図2におけるエラー信号は、図1にお
ける信号aに相当し、フィルタ係数が更新されるに従っ
て信号aの二乗平均がゼロに近づく。
Further, the adaptive control algorithm of the adaptive digital filters 4 and 7 described above, in this embodiment, is fi
The lteredX algorithm was used. This algorithm is
As shown in FIG. 2, the filter coefficient is updated so that the root mean square of the error signal is minimized by the equation in the figure.
In the present invention, the error signal in FIG. 2 corresponds to the signal a in FIG. 1, and the root mean square of the signal a approaches zero as the filter coefficient is updated.

【0022】このように、本システムでは、適応型デジ
ィタルフィルタ4、7は、お互いに動作の不安定性に起
因する信号(騒音、音楽信号)を最小になるように動作
し、ノイズの少ない広がり感のある音場を安定に且つ高
速に実現する。
As described above, in the present system, the adaptive digital filters 4 and 7 operate so as to minimize signals (noise and music signals) due to instability of operation, and have little noise. A stable and high-speed sound field with a sense of spaciousness is realized.

【0023】また、本発明では、音楽ソースを再生する
スピーカ2、音楽信号を含む騒音信号を検出するマイク
ロホン5、騒音を制御するスピーカ8および騒音制御・
音場創造の効果をモニタするマイクロホン3を複数も受
けることができより広範囲な制御が可能である。
Further, according to the present invention, the speaker 2 for reproducing the music source, the microphone 5 for detecting the noise signal including the music signal, the speaker 8 for controlling the noise and the noise control /
It is possible to receive a plurality of microphones 3 that monitor the effect of creating a sound field, and a wider range of control is possible.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の音場創造
装置は、車室内などの騒音がありかつ広がり感のない音
場空間において、騒音が少なくかつ希望する任意の広が
り感のある音場空間を創造することが可能である。
As described above, the sound field creating apparatus of the present invention has a low noise and a desired desired expansive sound in a sound field space where there is no noise and there is no expansive feeling. It is possible to create a space.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に用いた適応制御アルゴリズム
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an adaptive control algorithm used in the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 音楽ソース源 2 音楽再生用スピーカ 3 モニター用マイクロホン 4 音場再生用適応型デジィタルフィルタ 5 騒音検出用マイクロホン 6 空間補正用デジィタルフィルタ 7 騒音制御用適応型デジィタルフィルタ 8 騒音制御用スピーカ 9 希望音場特性用デジィタルフィルタ 1 Music Source Source 2 Music Playback Speaker 3 Monitor Microphone 4 Sound Field Playback Adaptive Digital Filter 5 Noise Detection Microphone 6 Spatial Correction Digital Filter 7 Noise Control Adaptive Digital Filter 8 Noise Control Speaker 9 Digital filter for desired sound field characteristics

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音楽ソースを放射するスピーカ、人の近
傍に設置され騒音制御及び音場特性の状態を検出するモ
ニタマイクロホンと、このモニタマイクロホンの信号と
音楽ソースの差が最小になるように適応的に信号を生成
する第1の適応型デジィタルフィルタと、スピーカと音
楽信号の混ざった騒音を検出するマイクロホンと、前記
スピーカとマイクロホンとの間の伝達関数を模擬するデ
ジィタルフィルタと、前記モニタマイクロホンにおいて
騒音が最小になるように適応的に信号を生成する第2の
適応型デジィタルフィルタと、騒音を制御するための制
御信号を放射するスピーカと、を備えてなる音場再生装
置。
1. A speaker that emits a music source, a monitor microphone that is installed in the vicinity of a person and that detects the state of noise control and sound field characteristics, and is adapted to minimize the difference between the signal from the monitor microphone and the music source. First adaptive digital filter for dynamically generating a signal, a microphone for detecting noise in which a speaker and a music signal are mixed, and a digital filter for simulating a transfer function between the speaker and the microphone, Sound field reproduction including a second adaptive digital filter that adaptively generates a signal in the monitor microphone so that noise is minimized, and a speaker that emits a control signal for controlling noise. apparatus.
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