能動消音制御装置及び方法
【課題】発散せず高速に誤差マイク音圧を抑制する。
【解決手段】低減対象音に基づいて参照信号を生成する手段１０３と、参照信号のレベル値とレベル値のレベル変化量を検出する手段１０５と、レベル変化量とある閾値範囲とを比較する手段１０５と、フィルタ係数が可変な適応フィルタ１０４と、レベル変化量が閾値範囲外である場合には、適応フィルタのフィルタ係数の更新を停止する手段１０８と、更新ごとにフィルタ係数を記憶する手段１０９と、記憶されているフィルタ係数を使用して、参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する手段１０４と、制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源１０２と、制御音と、低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイク１１０と、合成音圧に対応する誤差信号と、制御信号を適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定する手段１１１と、を具備する。
【解決手段】低減対象音に基づいて参照信号を生成する手段１０３と、参照信号のレベル値とレベル値のレベル変化量を検出する手段１０５と、レベル変化量とある閾値範囲とを比較する手段１０５と、フィルタ係数が可変な適応フィルタ１０４と、レベル変化量が閾値範囲外である場合には、適応フィルタのフィルタ係数の更新を停止する手段１０８と、更新ごとにフィルタ係数を記憶する手段１０９と、記憶されているフィルタ係数を使用して、参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する手段１０４と、制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源１０２と、制御音と、低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイク１１０と、合成音圧に対応する誤差信号と、制御信号を適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいてフィルタ係数を設定する手段１１１と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音圧レベルが変動する非定常音、あるいは、音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源を対象に、参照信号供給手段、誤差マイク、制御用スピーカを用いて騒音源を低減する能動消音であって、誤差マイク位置での音圧抑圧化を実現するための制御方式及び制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
能動制御において、一般的に使用されている演算アルゴリズムであるＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムでは、音圧レベルの変動が大きい騒音や音響パスが変動する移動音源にはこの音響経路での誤差要因が制御効果劣化につながり、制御が不安定になる問題をかかえてしまう。また、ＬＭＳアルゴリズムは勾配法型のアルゴリズムであるため計算量が少なく安定性は高いものの、収束が遅いという致命的な問題もあり、これらの理由により上記変動、移動騒音には適用困難であった。
【０００３】
そこで、考え出された対策が、直接法アルゴリズムであり、例えば、移動する定常音を対象にしたアルゴリズム（例えば、非特許文献１、２参照）では、制御フィルタＣの係数を更新するための適応フィルタＣ以外に、１つの固定フィルタＫ、その適応フィルタＫ、及び、適応フィルタＤを設置し、誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり上記適応フィルタ係数の更新を行う。ここで示した係数更新計算には、従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘと同じ勾配法型のＬＭＳアルゴリズムを用いていることから、収束速度はほぼ等しく改善できないが、制御不安定要因である誤差経路がないために、移動する音に対しても発散することなく、安定した制御が可能である。
【０００４】
そして、この安定した制御状態でさらに高速収束を目指し開発されたものが、直接法ＦＴＦ法である。
【非特許文献１】雉本、他３名「誤差経路の変化に高速に追従するアルゴリズムを用いた能動的音響制御」、日本機械学会第１４回環境工学総合シンポジウム２００４講演論文集ｐ４２−ｐ４５
【非特許文献２】佐々木、他３名「外部入射騒音に対する能動的音響制御」、日本機械学会第１３回環境工学総合シンポジウム２００３講演論文集ｐ４２−ｐ４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、直接法ＦＴＦでも変動が大きい非定常音に対してはレベル変動が大きいことから不安定になり、追従が困難である。
【０００６】
この発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、発散することなく安定して、かつ、高速に誤差マイク音圧を抑制する制御を行う能動消音制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、フィルタ係数が可変な適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する停止手段と、前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段と、前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、フィルタ係数が可変な適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化する初期化手段と、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生する制御音源と、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出する算出手段と、フィルタ係数が可変な適応フィルタと、前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整する調整手段と、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備し、前記制御音源は前記制御信号に基づいて制御音を発生することを特徴とする。
【００１０】
本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第１の停止手段と、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生する第１の制御音源と、前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出する第１の誤差マイクと、前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第１の設定手段と、フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第２の停止手段と、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成手段と、前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生する第２の制御音源と、前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出する第２の誤差マイクと、前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第２の設定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段を用意し、前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、前記制御信号に基づいて制御音を発生し、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化し、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、前記制御信号に基づいて制御音を発生し、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生し、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出し、フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整し、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定し、前記制御音は前記制御信号に基づいて発生されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成し、前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生し、前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出し、前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定し、フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成し、前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生し、前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出し、前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の能動消音制御装置及び方法によれば、発散することなく安定して、かつ、高速に誤差マイク音圧を抑制する制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る能動消音制御装置及び方法について詳細に説明する。まず、本実施形態で使用されるＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ法）、直接法アルゴリズムについて簡単に説明しておく。
能動制御において、一般的に使用されている演算アルゴリズムとしてＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムがある。このアルゴリズムは制御音源から誤差マイクまでの空間伝達経路の特性Ｇ（誤差経路）を事前に同定し、この特性が既知かつ時不変である仮定に基づいて制御フィルタＣを更新するものである。つまり、Ｇを固定フィルタ係数とするものである。
【００１７】
制御音源から誤差マイクまでの空間伝達経路の特性Ｇを事前に同定しないという直接法アルゴリズムは、誤差経路Ｇがないかわりに、制御フィルタＣの更新には、複数の制御フィルタ、適応フィルタを使うのが特徴である。
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る能動消音制御装置について図１（Ａ）を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、制御音源部１０２、参照信号生成部１０３、デジタルフィルタ演算部１０４、判別部１０５、フィルタ係数変更部１０６、誤差マイク１１０、信号算出部１１１を備えている。フィルタ係数変更部１０６は、適応フィルタ部１０７、係数更新停止部１０８、フィルタ係数記憶部１０９を備えている。本実施形態の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音１０１を低減するためのものである。
【００１９】
参照信号生成部１０３は、低減対象音１０１を受音し、この低減対象音１０１に基づいて参照信号を生成し、この生成した参照信号をデジタルフィルタ演算部１０４、判別部１０５、フィルタ係数変更部１０６に供給する。
判別部１０５は、参照信号のレベル（絶対電圧）とこのレベルが時間経過にしたがってどの程度変化したかを示すレベル変化量（相対電圧）とを検出する。判別部１０５では、ある閾値範囲を設定しておき、レベル変化量とこの閾値範囲とを比較し、レベル変化量がこの閾値範囲外の値であるか否かを示した信号を係数更新停止部１０８に出力する。
【００２０】
フィルタ係数変更部１０６は、参照信号に基づいてデジタルフィルタ演算部１０４の係数を変更する。
係数更新停止部１０８は、判別部１０５の判定結果を受けて、判定結果に応じて適応フィルタ部１０７の係数の更新を停止する。係数更新停止部１０８は、例えば、レベル変化量が予め設定されたある閾値範囲外であるという信号を判別部１０５から受け取った場合には、適応フィルタ部１０７の係数の更新を停止する。より具体的な動作の一例について後に数式（数１）を参照して説明する。
フィルタ係数記憶部１０９は、適応フィルタ部１０７の係数の更新ごとに、この係数を記憶する。したがって、係数更新停止部１０８が係数の更新を停止する直前の、適応フィルタ部１０７の係数も記憶している。
適応フィルタ部１０７は、信号算出部１１１からの出力信号に基づいて、フィルタ係数を更新する。そして、適応フィルタ部１０７は、この更新されたフィルタ係数をデジタルフィルタ演算部１０４に出力する。
【００２１】
制御音源部１０２は、低減対象音１０１を低減するための制御音を発生する。
誤差マイク１１０は、制御音源部１０２からの制御音と低減対象音１０１との合成音圧を検出する。
デジタルフィルタ演算部１０４は、適応フィルタ部１０７で新たに求められた係数を受け取り、この係数に基づいて参照信号に対してフィルタリング処理を行い、制御音源部１０２が制御音を発生するために使用する制御信号を生成する。
【００２２】
信号算出部１１１は、フィルタ係数変更部１０６からの信号と誤差マイク１１０からの誤差信号とを基に、フィルタ係数を変更するために必要な信号を出力するための信号を算出する。フィルタ係数変更部１０６からの信号は、例えば、制御信号を適応フィルタ部１０７でフィルタリングした信号である。
【００２３】
ここで、係数更新停止部１０８の具体的な動作について説明する。
係数更新停止部１０８は、判別部１０５から係数更新の停止に対応する信号を受け取った場合には、適応フィルタ部１０７で新たに求められた係数のデジタルフィルタ演算部１０４への転送を停止する。
【００２４】
具体的な一例について、図１（Ｂ）に示す一般的な適応フィルタ部のブロック図で説明する。係数更新停止部１０８は、係数更新を停止する場合には、適応フィルタ更新計算式である下記の（数１）に含まれる定数μを０にする。この場合、常に適応フィルタ部１０７では更新計算が実行されデジタルフィルタ演算部１０４への転送も実行されているが、転送の前後での差分がゼロであるため、結果的には係数更新が停止していることと等価となる。
【００２５】
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−μ・ｅＮ・＜ｘ＞ｋ・・・（数１）
ここで、＜Ａ＞はベクトルＡを示すとする。フィルタＣの添え字Ｎは更新回数を表し、現在をＮとすると、左辺は更新後（未来）のＣフィルタを示す。ｋ番目のＣフィルタ（スカラー値）の更新は
Ｃ（ｋ）Ｎ＋１＝Ｃ（ｋ）Ｎ−μ・ｅＮ（ｎ）・ｘ（ｎ−ｋ＋１）、（ｋ＝１，２，…，Ｍ）、
（Ｃ１，Ｃ２，…, ＣＭ）ＴＮ＋１＝（Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＭ）ＴＮ
−μ・ｅＮ・（ｘ（ｎ），ｘ（ｎ−１），…，ｘ（ｎ−Ｍ＋１））Ｔ
なお、以後に記述のフィルタＫ、Ｌについても添え字表記は同様の意味を表す。
【００２６】
係数変更停止状態では、外部入力ｘ（ｎ）の影響を受けないことから、安定した制御が可能になる。大きな変動が収まり閾値範囲内に戻ったときは、係数変更停止を開始する直前に前記記憶部に保存した適応フィルタ係数を読み出し、フィルタ更新を再開する、あるいは、定数μをもとの定数に戻し、フィルタ更新を再開する。
【００２７】
以上に説明したように、誤差マイク１１０と低減対象音１０１との間の誤差経路（空間伝達関数）の同定を行わずに誤差マイク１１０での音圧の抑制を実現し、判別部１０５に設けられた閾値範囲外では、フィルタ係数変更部１０６の係数変更を停止することで、レベル変動が大きい非定常音の低減対象音１０１、あるいは、音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源でも誤差マイク音圧の抑制を実現することができる。
【００２８】
（第１の具体例）
第１の実施形態に係る能動消音制御装置の第１の具体例について図２を参照して説明する。以下、既に説明した装置部分と同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
第１の具体例の能動消音制御装置では、フィルタ係数変更部１０６は、適応フィルタ部１０７として、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３、固定フィルタ演算部２０４を備えている。適応フィルタ部２０１は制御フィルタＫ、ＬＭＳ計算部を備え、適応フィルタ部２０２は制御フィルタＤ、ＬＭＳ計算部を備え、適応フィルタ部２０３は制御フィルタＣ、ＬＭＳ計算部を備えている。また、信号算出部１１１は、３つの適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の出力と誤差マイク１１０の出力を基に、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の更新に必要な２つの仮想誤差信号（ｅ１Ｎ、ｅ２Ｎ）を算出する。適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の係数更新計算にはＬＭＳ法を適用することで、誤差マイク音圧の抑制を実現する。
【００２９】
騒音源の音圧レベルが大きく変動し、判別部１０５が、参照信号生成部１０３からの参照信号の振幅をｘとすると下記の数式（数２）の判別式で示す閾値ξが０．０１（ダイナミックレンジ１０ｄＢに相当）以下になったと判定したとする。この場合は、係数更新停止部１０８が適応係数更新を停止する。ただし、適応直後から一定時間経過までは適応動作を継続する必要があるため、ξの初期値は２程度の値を入力する。
【００３０】
ξ＝κ・ξ＋（１−κ）・ｘ２≦０．０１ …（数２）
ｘ：参照信号の振幅、κ：０．９９９
この式は、左辺のξ（新しい値）を右辺のξ（現在の値）から逐次更新して求めることを意味する。
【００３１】
係数更新停止部１０８は、係数更新停止の場合には、デジタルフィルタ演算部１０４に対して適応フィルタ部２０３で新たに求めた係数ＣＮ＋１の転送を行わない。係数更新停止部１０８は、最低限、適応フィルタ部２０３に含まれている制御フィルタＣの更新を停止すればよいが、同時に適応フィルタ部２０１，２０２にそれぞれ含まれる制御フィルタＫ、Ｄの更新停止を行ってもよい。
【００３２】
また、この代わりに、係数更新停止部１０８は制御フィルタＣに関する適応フィルタ更新計算式の定数γｃを０にしてもよい。係数更新停止部１０８は、最低限、制御フィルタＣの適応計算定数をゼロにすればよいが、同時に残りの制御フィルタＫ、Ｄに関する定数γＤ、γＫもゼロにしてもよい。
【００３３】
なお、γＣ、γＤ、γＫはそれぞれ、定数μＣ、μＤ、μＫを含む以下の式から算出する。
【００３４】
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−γＣ・＜ｓ＞Ｎ・ｅ２Ｎ
＜Ｄ＞Ｎ＋１＝＜Ｄ＞Ｎ−γＤ・＜ｒ＞Ｎ・ｅ１Ｎ
＜Ｋ＞Ｎ＋１＝＜Ｋ＞Ｎ−γＫ・＜ｕ＞Ｎ・ｅ１Ｎ
γＣ＝μＣ／（１＋μＣ‖＜ｓ＞Ｎ‖２）；γＣ＞０
γＤ＝μＤ／（１＋μＤ‖＜ｒ＞Ｎ‖２＋μＫ‖＜ｕ＞Ｎ‖２）；γＤ＞０
γＫ＝μＫ／（１＋μＤ‖＜ｒ＞Ｎ‖２＋μＫ‖＜ｕ＞Ｎ‖２）；γＫ＞０
次に、適応制御計算式の詳細を以下の数式（数３）に示す。＜Ｃ＞Ｎは更新回数Ｎ回目（現在）のＭ個の列ベクトルであり、＜ｓ＞Ｎは同様にＭ個の列ベクトルであり、
＜Ｃ＞Ｎ＝（Ｃ（１），Ｃ（２），…，Ｃ（Ｍ））ＴＮ，（ｋ＝１，２，…，Ｍ）…（数３）
＜ｓ＞Ｎ＝（ｓ（１），ｓ（２），…，ｓ（Ｍ））ＴＮ，（ｋ＝１，２，…，Ｍ）…（数３）
ｅ２Ｎは更新回数Ｎ回目（現在）の２つ目の仮想誤差信号のスカラー値（ＡＤ変換で取り込んだ１個のデータ）であり、したがって、
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−γＣ・＜ｓ＞Ｎ・ｅ２Ｎ…（数３）
のフィルタ更新式の意味は、ｋ番目の係数（スカラー値）をＣ（ｋ）とすると、以下のように書き直すことができる。
【００３５】
Ｃ（ｋ）Ｎ＋１＝Ｃ（ｋ）Ｎ−γＣ・ｓ（ｎ−ｋ＋１）・ｅ２Ｎ（ｎ），（ｋ＝１，２，…，Ｍ−１）…（数３）
例えば、更新後の１番目の係数は現在の１番目のフィルタＣから、現在取り込んだＳとｅ２のスカラー値のかけ算に係数γＣを掛けたものを引いた値となる。
【００３６】
Ｃ（１）Ｎ＋１＝Ｃ（１）Ｎ−γＣ・ｓ（ｎ）Ｎ・ｅ２Ｎ（ｎ）…（数３）
この要領で、係数更新停止部１０８は、ｋ＝２からＭ−１までの全てのフィルタ係数を更新する。
【００３７】
次に、実際に非定常音の代表例である図３（Ａ）に示すいびき音に対して、従来法と本提案手法を適用し、同アルゴリズムの有意性を検証した例について図３（Ｂ）を参照して説明する。
【００３８】
まずはじめは従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘについて実施する。図１に示すブロック図の中で騒音源から誤差マイクまでの空間伝達関数Ｗ、騒音源から参照検出部までの空間伝達関数Ｗ、スピーカから誤差マイクまでの空間伝達関数Ｃはすべて実環境下で計測した値を用いる。騒音源には予め録音したいびき音を用いて、従来法によるシミュレーションで検証した結果を図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）に示した振幅のうち、黒の線で示したものが制御前の振幅に相当し、グレーの線で示したものが制御後の振幅に対応する。図３（Ｂ）に示すように、従来法では、第１パターン音（１回目のいびき）では制御遅延により収束できず、第１パターンより変化量の大きい第２パターン音（２回目のいびき）で制御は発散してしまう。
【００３９】
次に、図２に示した能動消音制御装置により直接法ＬＭＳを用いて、無音時に外部雑音としてホワイトノイズを加えた状態で、先に示した判別部の閾値を用いて、適応係数更新停止対策案の有効性を評価した場合について図５（Ａ）、図５（Ｂ）を参照してシミュレーション結果を説明する。図２の能動消音制御装置に対応する図４に示す制御ブロック図において実環境下で計測した値を用いてシミュレーションを実施した。図４は、一例として、移動する定常音を対象にしたアルゴリズムを示す。
【００４０】
図４の制御ブロックでは、制御フィルタＣの係数を更新するための適応フィルタＣ以外に、１つの固定フィルタＫ、その適応フィルタＫ、及び、適応フィルタＤを設置し、誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり、上記適応フィルタ係数の更新を行うのが特徴である。誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり、上記適応フィルタ係数の更新を行う。ここで示した係数更新計算には、従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘと同じ勾配法型のＬＭＳアルゴリズムを用いていることから、収束速度はほぼ等しく改善できないが、制御不安定要因である誤差経路がないために、移動する音に対しても発散することなく、安定した制御が可能である。そして、この安定した制御状態でさらに高速収束を目指し開発されたものが、直接法ＦＴＦである。
【００４１】
図５は、いびき音の無音時にホワイトノイズを入れたものに対して直接法ＬＭＳを適用し、騒音の小さい部分で適応を一時的に停止した場合（図５（Ａ））と、適応動作を連続で行った場合（図５（Ｂ））とを示した図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した振幅のうち、黒の線で示したものが制御前の振幅に相当し、グレーの線で示したものが制御後の振幅に対応する。図５（Ａ）で適応動作を停止したのは、横軸が２８０００から３９０００まで、４７０００から６２０００まで、さらに６９０００以降であり、図５（Ａ）では横矢印でその範囲を示している。図５（Ａ）と図５（Ｂ）とを比較すると、一時的に停止した場合を示した図５（Ａ）の手法の方の制御効果が優れていた。特に４回目のいびき音では両者の差が顕著となった。すなわち、図５（Ｂ）と比較して図５（Ａ）に示した方が制御前の振幅と制御後の振幅の差が著しい。
【００４２】
（第２の具体例）
第１の実施形態に係る能動消音制御装置の第２の具体例について図６を参照して説明する。
この具体例は、図２に示した第１の具体例とは、適応フィルタ部と、信号算出部１１１が異なる。すなわち、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の代わりに適応フィルタ部６０１，６０２，６０３を設置し、適応フィルタ部６０１は制御フィルタＫ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０２は制御フィルタＤ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０３は制御フィルタＣ、ＦＴＦ計算部を備えている。また、信号算出部１１１は、２つの適用フィルタ部６０１，６０２の出力と誤差マイク１１０の出力を基にして、適応フィルタ部６０１，６０２，６０３の更新に必要な信号を算出する。この具体例では、適応フィルタの係数更新計算にはＦＴＦ法を適用することで、誤差マイク１１０の音圧の抑制を実現する。
【００４３】
ＦＴＦ法とは高速トランスバーサルフィルタを使用する手法のことで、最小二乗法に属する適応アルゴリズムであり、勾配法型の上記のＬＭＳ法と比べて、計算量は大きくなるものの、収束速度はさらに早くなる特徴を有する。したがって、閾値設定した範囲外の参照信号が入力されたことで効果が劣化した際には、一度係数を初期化するほうが、効果的となる。
アルゴリズムについては「適応信号処理アルゴリズム」（飯國洋二著、東京、培風館, 2000.7 中央学， 547.1/I 11325274）に書かれており、一般的であるので詳細は省略するが、図６で示すＦＴＦ計算部への２つの入力信号を使用して誤差信号を算出し、フィルタを更新していく手法はＬＭＳ法と同様である。
ただし、ＦＴＦ法のＬＭＳ法との一番の違いは、ＦＴＦ法では係数更新計算が複雑で、その中に、直接法ＬＭＳでは用いられないλという定数を使って、係数の収束をコントロールする操作を行っていることである。数式で概略を説明すると数式（数４）のとおりである。
【００４４】
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−＜ｇ＞Ｎ＋１・ｅＮ＋１
ｅＮ＋１＝（ｙＮ＋１＋＜φ＞Ｎ＋１＊＜Ｃ＞Ｎ）・θＮ …（数４）
＜ｇ＞Ｎ＋１＝＜Ｆ（λ）＞，θＮ＝Ｇ（λ）、ここで、＜Ａ＞＊＜Ｂ＞はベクトルＡとベクトルＢの内積を示す。
【００４５】
図６の中のフィルタＣの更新ブロック図に着目すると、更新計算は以下のようになる。＜ｇ＞Ｎ、ｅＮ（スカラー）はそれぞれＬＭＳ法での＜ｓ＞Ｎ、ｅ２Ｎに相当するが、ＬＭＳ法では直接これらの値でフィルタＣの更新を行っているが、ＦＴＦ法ではｅは、ブロック図での適応フィルタ部６０３への右からの入力信号ｙＮ（ＦＴＦ法では目標値と呼ぶ）と左からの入力信号φＮの値とから算出する。また、＜ｇ＞Ｎは、さらに複雑な仮想誤差算出式を用いて算出される。この値を算出する過程でλという定数が用いられる。
【００４６】
これまで定常音で行われたＦＴＦ法ではこのλを一定の値（固定値）として入力していたが、非定常音の制御向けにこのλを可変にさせる場合については後に図１９を参照して説明する。
【００４７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る能動消音制御装置について図７を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、第１の実施形態の能動消音制御装置とは、フィルタ係数変更部１０６の内部構成が異なるのみである。本実施形態のフィルタ係数変更部１０６は、適応フィルタ部１０７と、係数初期化部７０１を備えている。
【００４８】
係数初期化部７０１は、判別部１０５が、参照信号生成部１０３が出力する参照信号のレベル変化量が閾値範囲外の場合、デジタルフィルタ演算部１０４の係数を初期化する。つまり、図１（Ｂ）に示す一般的な適応フィルタのブロック図で説明すると、一度、制御フィルタの係数Ｃをすべてゼロに初期化することである。例えば、上記（数１）参照。
【００４９】
以上に説明したように、誤差マイク１１０と低減対象音１０１との間の誤差経路（空間伝達関数）の同定を行わずに誤差マイク１１０での音圧の抑制を実現し、判別部１０５に設けられた閾値範囲外では、フィルタ係数変更部１０６のフィルタ係数を初期化することで、レベル変動が大きい非定常音の低減対象音１０１、あるいは，音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源でも誤差マイク音圧の抑制を実現することを特徴とする。
【００５０】
（第１の具体例）
第２の実施形態に係る能動消音制御装置の第１の具体例について図８を参照して説明する。
本具体例は、図２に示した、第１の実施形態の第１の具体例から係数更新停止部１０８を除いて代わりに係数初期化部７０１を設け、さらにフィルタ係数記憶部１０９を除いたものである。
【００５１】
係数初期化部７０１は、騒音源の音圧レベルが大きく変動し判別部１０５の閾値範囲を超えた場合に、係数を初期化する。初期化とは、例えば、すべての制御フィルタ係数をゼロにすることである。初期化する対象となるのは、最低限、制御フィルタＣであるが、同時に残りの制御フィルタＫ、Ｄも初期化してもよい。
【００５２】
本具体例の適応フィルタ部２０１，２０２，２０３は、係数更新計算をする際、従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘでなく、ＬＭＳ法を適用することで、すべての制御フィルタ係数をゼロにして、一から制御更新しなおしても、誤差マイク１１０の低減効果が劣化せずに、誤差マイク１１０の音圧の抑制を実現し、これを維持することができる。
【００５３】
（第２の具体例）
第２の実施形態に係る能動消音制御装置の第２の具体例について図９を参照して説明する。
この具体例は、図８に示した第１の具体例とは適応フィルタ部と、信号算出部１１１が異なる。すなわち、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の代わりに適応フィルタ部６０１，６０２，６０３を設置し、適応フィルタ部６０１は制御フィルタＫ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０２は制御フィルタＤ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０３は制御フィルタＣ、ＦＴＦ計算部を備えている。また、信号算出部１１１は、２つの適用フィルタ部６０１，６０２の出力と誤差マイク１１０の出力を基にして、適応フィルタ部６０１，６０２，６０３の更新に必要な信号を算出する。本具体例の能動消音制御装置は、ＦＴＦ法により、すべての制御フィルタ係数を一度ゼロにしても、さらに早くもとの状態に戻すことができる。
【００５４】
本具体例では、ＦＴＦ法の導入を可能とし、誤差マイク１１０の低減効果が劣化しても制御が発散することなく、誤差マイク１１０の音圧の抑制を実現、維持することができる。この手法は直接法ＬＭＳよりも収束が早いことから、閾値設定した範囲外の誤差信号が入力されたことで効果が劣化した際には、一度係数を初期化する本手法が最も効果的となる。
【００５５】
次に、実験例について図１０、図１１、図１２、図１３、図１４を参照して説明する。図１０に示す実験システム構成にて以下の条件下で、５ｋＨｚまでのランダム音に対して、直接法ＦＴＦの有効性を直接法ＬＭＳと比較評価した。
サンプリング周波数・・・１０ｋＨｚ
カットオフ周波数（ＬＰＦ）・・・４ｋＨｚ
直接法ＬＭＳの場合については図１１及び図１２を参照して説明し、一方、直接法ＦＴＦの場合については図１３及び図１４を参照して説明する。図１１及び図１３は、横軸の変数を時間として、誤差マイク１１０の時系列波形を示している。図１２及び図１４は、横軸の変数を周波数として、誤差マイク１１０の制御効果を示している。すなわち、能動消音制御装置をオンした場合（ＡＮＣ ｏｎ）とオフした場合（ＡＮＣ ｏｆｆ）とを比較して低減対象音を低減する効果を示す。ＬＭＳ法とＦＴＦ法とを比較すると、ＦＴＦ法の方が１秒以内に収束し、さらに広帯域で低下量が大きくなっているのがわかる。
【００５６】
次に、非定常のいびき音について図１５を参照して説明する。図１５は、能動消音制御装置をオフした場合と、ＬＭＳ法を使用した場合と、ＦＴＦ法を使用した場合とを比較した結果を示している。図１５は、適応制御開始から４５秒間の誤差マイク１１０における時系列データを示す。
サンプリング周波数・・・１０ｋＨｚ
カットオフ周波数（ＬＰＦ）・・・３．５ｋＨｚ
図１５によれば、直接法ＦＴＦのほうが早く収束しているのがわかる。
【００５７】
次に、誤差マイク１１０の制御効果について図１６を参照して説明する。図１６は、横軸の変数を周波数とした誤差マイクの制御効果を示す。図１６によれば、周波数のほぼ全域にわたってＦＴＦ法が効果的であり、特に高周波数域（３−４ｋＨｚ）でＬＭＳ法とＦＴＦ法の差が顕著になることがわかる。
【００５８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る能動消音制御装置について図１７を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、第１の実施形態の能動消音制御装置とは、フィルタ係数変更部１０６の内部構成が異なるのみである。本実施形態のフィルタ係数変更部１０６は、フィルタ係数調整部１７０１と、推定誤差算出部１７０２を備えている。
【００５９】
推定誤差算出部１７０２は、参照信号生成部１０３からの参照信号と誤差マイク１１０からの誤差信号とから得られる推定誤差ＥＥを算出する。推定誤差ＥＥは、次の数式（数５）で表現される。
【００６０】
ＥＥ＝１０ｌｏｇ１０（Σｅ２／Σｄ２） …（数５）
ｅ：誤差マイク信号
ｄ：参照マイク信号
フィルタ係数調整部１７０１は、推定誤差ＥＥを基にして、予め備えている、適応フィルタ部１０７の係数を調整する。この結果、時々刻々変化する誤差マイク信号のレベル変化に応じて、係数を可変にしながら制御することができる。
【００６１】
本実施形態によれば、変動の大きな騒音や移動音に対しても、発散することなく、安定した制御を実現することができる。上述した、参照信号のレベルを判別する手法（第１の実施形態、第２の実施形態）では閾値の設定を正確に行う必要があるが、本実施形態では判別部１０５が不要であることからこのような設定は不要であり、この点でより安定した制御を実現することができる。
【００６２】
（第１の具体例）
第３の実施形態に係る能動消音制御装置の第１の具体例について図１８を参照して説明する。
本具体例は、図２に示した、第１の実施形態の第１の具体例から係数更新停止部１０８を除いて代わりに推定誤差算出部１７０２及びフィルタ係数調整部１７０１を設け、さらにフィルタ係数記憶部１０９を除いたものである。
【００６３】
推定誤差算出部１７０２が参照信号と誤差マイク信号から得られる推定誤差ＥＥを算出し、フィルタ係数調整部１７０１が推定誤差ＥＥを基に、従来の直接法ＬＭＳでは定数であったμＣ、μＤ、μＫを推定誤差ＥＥの値を使って可変に調整する。これにより、変動の大きな騒音や移動音に対しても、発散することなく、安定した制御を実現する。
【００６４】
（第２の具体例）
第３の実施形態に係る能動消音制御装置の第２の具体例について図１９を参照して説明する。第１の具体例とは異なり係数更新にＦＴＦ法を適用した例である。
この具体例は、図１８に示した第１の具体例とは適応フィルタ部と、信号算出部１１１と、フィルタ係数調整部１７０１が異なる。この具体例の能動消音制御装置は、フィルタ係数調整部１７０１を取除き代わりに係数λ算出／係数調整部１９０１を備えている。
【００６５】
フィルタ係数調整部１７０１が参照信号と誤差マイク信号とから得られる推定誤差ＥＥを算出して、係数λ算出／係数調整部１９０１が推定誤差ＥＥを基に、従来の直接法ＦＴＦでは忘却係数として定数（λ＝０．９９９など）であったλを可変に調整する。
【００６６】
例えば、推定誤差ＥＥとλの関係は以下のとおりである。
【００６７】
ＥＥＥ＝κ・ＥＥＥ＋（１−κ）・ＥＥ，κ＝０．９９９
この式は、左辺のＥＥＥ（新しい値）を右辺のＥＥＥ（現在の値）とＥＥ（現在の値）から逐次更新して求めることを意味する。
【００６８】
λ＝１−１０（−３．７＋ＥＥＥ／１５）
このλの数式は一例である。
【００６９】
次に、この数式でＦＴＦ法の係数λを更新した場合の制御効果について図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）を参照して説明する。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、横軸の変数として制御サンプリング回数（経過時間を示す）を表し、図２０（Ａ）の縦軸の変数は制御前後の誤差マイクの低減量（ｄＢ）を表し、図２０（Ｂ）の縦軸の変数はλ値を表す。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）によれば、λを固定した場合と比べて、可変にした場合のほうが、発散せずに十分低下しているのがわかる。
【００７０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る能動消音制御装置について図２１を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、２本の誤差マイク１１０、２１０１を用いて、同時に２つのマイク音圧を抑制するためのものである。
【００７１】
本実施形態は、図１に示した能動消音制御装置に加えて、誤差マイク２１０１、制御音源部２１０２、デジタルフィルタ演算部２１０３、フィルタ係数変更部２１０４、信号算出部２１０７を備えている。さらに、フィルタ係数変更部２１０４は、適応フィルタ部２１０５、係数更新停止部２１０６を備えている。これらの図２１の新しい装置部分は、図１の同一名称の装置部分と同様な機能を有する。
【００７２】
本実施形態では、誤差マイク１１０、２１０１と制御音源部１０２、２１０２間の誤差経路（空間伝達関数）の同定を行わずに２つ誤差マイク１１０，２１０１それぞれでの音圧を同時に抑制し、判別部１０５に設けられた閾値範囲外では、フィルタ係数変更部１０６、２１０４の係数変更を停止することで、レベル変動が大きい非定常音の低減対象音１０１、あるいは、音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源でも２つの誤差マイクの音圧を同時に抑制することができる。
【００７３】
耳元に誤差マイクを近づけ、両耳元での消音を実現することを想定した場合で、かつ、通常は誤差マイクとスピーカ間の距離が離れている場合は、クロストークの影響も受けて、その音響伝達関数分も計算に考慮した制御アルゴリズムでなければ、２つの誤差マイクを同時に低減することは困難であった。しかし、本実施形態によれば、参照マイクのみを共有化するだけでも同時に誤差マイクを低減することができる。
【００７４】
特に、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）に示すように、制御音源部１０２から誤差マイク１１０までの距離ｒ１１に対して、隣の制御音源部２１０２から誤差マイク１１０までの距離ｒ２１が概ね３倍以上、制御音源部２１０２から誤差マイク２１０１までの距離ｒ２２に対して、隣の制御音源部１０２から誤差マイク２１０１までの距離ｒ１２が概ね３倍以上を満たす位置に配すると、音圧は距離に半比例して減衰するため、距離比が３倍になり約１０ｄＢ＝１０ｌｏｇ１０３２クロストーク音が低減する。したがって、クロス項を考慮していないアルゴリズムが適用可能となる。
【００７５】
次に、図２３に示す実験システム構成にて、ランダム音（ホワイトノイズ）を鳴らした場合の結果について図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）を参照して説明する。また、いびき音の場合の結果について図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）を参照して説明する。
【００７６】
図２４の場合も図２５の場合もともに、本実施形態の能動消音制御装置をオンにする（ＡＮＣ ＯＮ）と、高周波数まで十分に低下しているのがわかる。図中の数字は２００Ｈｚから４ｋＨｚまでの低下量（積分値）であるが、いびき音の場合、ランダム音に比べて約１０ｄＢ劣化しているが、これは２００Ｈｚ付近でまったく音が低下しているためである。ランダム音の場合は、上記積分値に対するこの帯域の寄与が低いのに対して、いびき音は寄与が高いために差が出る。
【００７７】
次に、帯域を絞って、図２５と同じ条件でいびき音を制御した結果について図２６を参照して説明する。何れの周波数帯域でも十分に２つの誤差マイクにより対象音を低減することができ、本実施形態の準２ｃｈアルゴリズムが有効であることがわかる。
【００７８】
以上に示した実施形態によれば、参照信号のレベル（絶対電圧）とレベル変化量（相対電圧）から、対象騒音の変動状態を判定し、ある時間帯は制御フィルタＣ係数を固定にしたまま、変化させずに実行したり、制御効果が劣化しだしたら制御フィルタＣを一度、初期化して制御前の状態に戻してから制御を行うことで騒音レベルの変動や騒音源位置の移動に追従することが可能となる。
【００７９】
さらに、本実施形態によれば、誤差信号と参照信号を使い制御効果に関連する推定誤差値を算出し、これを基に常にフィルタ係数を微調整することで、さらに制御を安定させ、高速収束を可能にし、変動の激しい非定常音の制御、高速移動音源にも適応可能とすることができる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図、（Ｂ）は一般的な適応フィルタ部のブロック図。
【図２】図１（Ａ）の能動消音制御装置の第１の具体例のブロック図。
【図３】（Ａ）は非定常音の代表例である低減対象音としていびき音を示す図、（Ｂ）は図２の能動消音制御装置を適用した場合の効果を示す図。
【図４】図２の能動消音制御装置に対応する制御ブロック図。
【図５】（Ａ）は騒音の小さい部分で適応を一時的に停止した場合にＬＭＳ法を適用したシミュレーション結果を示す図、（Ｂ）は適応動作を連続で行った場合にＬＭＳ法を適用したシミュレーション結果を示す図。
【図６】図１（Ａ）の能動消音制御装置の第２の具体例のブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図。
【図８】図７の能動消音制御装置の第１の具体例のブロック図。
【図９】図７の能動消音制御装置の第２の具体例のブロック図。
【図１０】図９の能動消音制御装置を実験するためのシステム構成図。
【図１１】直接法ＬＭＳを適用した場合の時系列波形を示す図。
【図１２】直接法ＬＭＳを適用した場合の周波数ごとの制御効果を示す図。
【図１３】直接法ＦＴＦを適用した場合の時系列波形を示す図。
【図１４】直接法ＦＴＦを適用した場合の周波数ごとの制御効果を示す図。
【図１５】低減対象音がいびき音の場合に、能動消音制御装置をオフした場合と、ＬＭＳ法を適用した場合と、ＦＴＦ法を適用した場合での低減対象音を低減する効果を示す図。
【図１６】誤差マイクの効果について、能動消音制御装置をオフした場合と、ＬＭＳ法を適用した場合と、ＦＴＦ法を適用した場合での低減対象音を低減する効果を示す図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図。
【図１８】図１７の能動消音制御装置の第１の具体例のブロック図。
【図１９】図１７の能動消音制御装置の第２の具体例のブロック図。
【図２０】（Ａ）は図１９の能動消音制御装置での制御サンプリング回数にしたがって係数λを更新した場合の制御効果を示す図、（Ｂ）は制御サンプリング回数にしたがって係数λの変化履歴を示す図。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図。
【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は図２１に示すように誤差マイクを２つ設置した場合のクロストークを説明するための図。
【図２３】図２１の効果を検証するための実験のシステム構成を示す図。
【図２４】（Ａ）は第１の誤差マイクによるホワイトノイズを低減する効果を示す図、（Ｂ）は第１の誤差マイクによるホワイトノイズを低減する効果を示す図。
【図２５】（Ａ）は第１の誤差マイクによるいびき音を低減する効果を示す図、（Ｂ）は第１の誤差マイクによるいびき音を低減する効果を示す図。
【図２６】周波数帯ごとの第１及び第２の誤差マイクによるいびき音を低減する効果を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１０１…低減対象音、１０２，２１０２…制御音源部、１０３…参照信号生成部、１０４…デジタルフィルタ演算部、１０５…判別部、１０６，２１０４…フィルタ係数変更部、１０７，２０１，２０２，２０３，６０１，６０２，６０３，２１０５…適応フィルタ部、１０８，２１０６…係数更新停止部、１０９…フィルタ係数記憶部、１１０，２１０１…誤差マイク、１１１，２１０７…信号算出部、２０４…固定フィルタ演算部、７０１…係数初期化部、１７０１…フィルタ係数調整部、１７０２…推定誤差算出部、１９０１…係数λ算出／係数調整部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音圧レベルが変動する非定常音、あるいは、音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源を対象に、参照信号供給手段、誤差マイク、制御用スピーカを用いて騒音源を低減する能動消音であって、誤差マイク位置での音圧抑圧化を実現するための制御方式及び制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
能動制御において、一般的に使用されている演算アルゴリズムであるＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムでは、音圧レベルの変動が大きい騒音や音響パスが変動する移動音源にはこの音響経路での誤差要因が制御効果劣化につながり、制御が不安定になる問題をかかえてしまう。また、ＬＭＳアルゴリズムは勾配法型のアルゴリズムであるため計算量が少なく安定性は高いものの、収束が遅いという致命的な問題もあり、これらの理由により上記変動、移動騒音には適用困難であった。
【０００３】
そこで、考え出された対策が、直接法アルゴリズムであり、例えば、移動する定常音を対象にしたアルゴリズム（例えば、非特許文献１、２参照）では、制御フィルタＣの係数を更新するための適応フィルタＣ以外に、１つの固定フィルタＫ、その適応フィルタＫ、及び、適応フィルタＤを設置し、誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり上記適応フィルタ係数の更新を行う。ここで示した係数更新計算には、従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘと同じ勾配法型のＬＭＳアルゴリズムを用いていることから、収束速度はほぼ等しく改善できないが、制御不安定要因である誤差経路がないために、移動する音に対しても発散することなく、安定した制御が可能である。
【０００４】
そして、この安定した制御状態でさらに高速収束を目指し開発されたものが、直接法ＦＴＦ法である。
【非特許文献１】雉本、他３名「誤差経路の変化に高速に追従するアルゴリズムを用いた能動的音響制御」、日本機械学会第１４回環境工学総合シンポジウム２００４講演論文集ｐ４２−ｐ４５
【非特許文献２】佐々木、他３名「外部入射騒音に対する能動的音響制御」、日本機械学会第１３回環境工学総合シンポジウム２００３講演論文集ｐ４２−ｐ４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、直接法ＦＴＦでも変動が大きい非定常音に対してはレベル変動が大きいことから不安定になり、追従が困難である。
【０００６】
この発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、発散することなく安定して、かつ、高速に誤差マイク音圧を抑制する制御を行う能動消音制御装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するため、本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、フィルタ係数が可変な適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する停止手段と、前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段と、前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、フィルタ係数が可変な適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化する初期化手段と、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生する制御音源と、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出する算出手段と、フィルタ係数が可変な適応フィルタと、前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整する調整手段と、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備し、前記制御音源は前記制御信号に基づいて制御音を発生することを特徴とする。
【００１０】
本発明の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第１の停止手段と、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生する第１の制御音源と、前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出する第１の誤差マイクと、前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第１の設定手段と、フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタと、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第２の停止手段と、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成手段と、前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生する第２の制御音源と、前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出する第２の誤差マイクと、前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第２の設定手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段を用意し、前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、前記制御信号に基づいて制御音を発生し、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化し、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、前記制御信号に基づいて制御音を発生し、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生し、前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出し、フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整し、前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定し、前記制御音は前記制御信号に基づいて発生されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の能動消音制御方法は、音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成し、前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生し、前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出し、前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定し、フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタを用意し、前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成し、前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生し、前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出し、前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の能動消音制御装置及び方法によれば、発散することなく安定して、かつ、高速に誤差マイク音圧を抑制する制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る能動消音制御装置及び方法について詳細に説明する。まず、本実施形態で使用されるＬＭＳアルゴリズム（ＬＭＳ法）、直接法アルゴリズムについて簡単に説明しておく。
能動制御において、一般的に使用されている演算アルゴリズムとしてＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムがある。このアルゴリズムは制御音源から誤差マイクまでの空間伝達経路の特性Ｇ（誤差経路）を事前に同定し、この特性が既知かつ時不変である仮定に基づいて制御フィルタＣを更新するものである。つまり、Ｇを固定フィルタ係数とするものである。
【００１７】
制御音源から誤差マイクまでの空間伝達経路の特性Ｇを事前に同定しないという直接法アルゴリズムは、誤差経路Ｇがないかわりに、制御フィルタＣの更新には、複数の制御フィルタ、適応フィルタを使うのが特徴である。
【００１８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る能動消音制御装置について図１（Ａ）を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、制御音源部１０２、参照信号生成部１０３、デジタルフィルタ演算部１０４、判別部１０５、フィルタ係数変更部１０６、誤差マイク１１０、信号算出部１１１を備えている。フィルタ係数変更部１０６は、適応フィルタ部１０７、係数更新停止部１０８、フィルタ係数記憶部１０９を備えている。本実施形態の能動消音制御装置は、音源から発せられた低減対象音１０１を低減するためのものである。
【００１９】
参照信号生成部１０３は、低減対象音１０１を受音し、この低減対象音１０１に基づいて参照信号を生成し、この生成した参照信号をデジタルフィルタ演算部１０４、判別部１０５、フィルタ係数変更部１０６に供給する。
判別部１０５は、参照信号のレベル（絶対電圧）とこのレベルが時間経過にしたがってどの程度変化したかを示すレベル変化量（相対電圧）とを検出する。判別部１０５では、ある閾値範囲を設定しておき、レベル変化量とこの閾値範囲とを比較し、レベル変化量がこの閾値範囲外の値であるか否かを示した信号を係数更新停止部１０８に出力する。
【００２０】
フィルタ係数変更部１０６は、参照信号に基づいてデジタルフィルタ演算部１０４の係数を変更する。
係数更新停止部１０８は、判別部１０５の判定結果を受けて、判定結果に応じて適応フィルタ部１０７の係数の更新を停止する。係数更新停止部１０８は、例えば、レベル変化量が予め設定されたある閾値範囲外であるという信号を判別部１０５から受け取った場合には、適応フィルタ部１０７の係数の更新を停止する。より具体的な動作の一例について後に数式（数１）を参照して説明する。
フィルタ係数記憶部１０９は、適応フィルタ部１０７の係数の更新ごとに、この係数を記憶する。したがって、係数更新停止部１０８が係数の更新を停止する直前の、適応フィルタ部１０７の係数も記憶している。
適応フィルタ部１０７は、信号算出部１１１からの出力信号に基づいて、フィルタ係数を更新する。そして、適応フィルタ部１０７は、この更新されたフィルタ係数をデジタルフィルタ演算部１０４に出力する。
【００２１】
制御音源部１０２は、低減対象音１０１を低減するための制御音を発生する。
誤差マイク１１０は、制御音源部１０２からの制御音と低減対象音１０１との合成音圧を検出する。
デジタルフィルタ演算部１０４は、適応フィルタ部１０７で新たに求められた係数を受け取り、この係数に基づいて参照信号に対してフィルタリング処理を行い、制御音源部１０２が制御音を発生するために使用する制御信号を生成する。
【００２２】
信号算出部１１１は、フィルタ係数変更部１０６からの信号と誤差マイク１１０からの誤差信号とを基に、フィルタ係数を変更するために必要な信号を出力するための信号を算出する。フィルタ係数変更部１０６からの信号は、例えば、制御信号を適応フィルタ部１０７でフィルタリングした信号である。
【００２３】
ここで、係数更新停止部１０８の具体的な動作について説明する。
係数更新停止部１０８は、判別部１０５から係数更新の停止に対応する信号を受け取った場合には、適応フィルタ部１０７で新たに求められた係数のデジタルフィルタ演算部１０４への転送を停止する。
【００２４】
具体的な一例について、図１（Ｂ）に示す一般的な適応フィルタ部のブロック図で説明する。係数更新停止部１０８は、係数更新を停止する場合には、適応フィルタ更新計算式である下記の（数１）に含まれる定数μを０にする。この場合、常に適応フィルタ部１０７では更新計算が実行されデジタルフィルタ演算部１０４への転送も実行されているが、転送の前後での差分がゼロであるため、結果的には係数更新が停止していることと等価となる。
【００２５】
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−μ・ｅＮ・＜ｘ＞ｋ・・・（数１）
ここで、＜Ａ＞はベクトルＡを示すとする。フィルタＣの添え字Ｎは更新回数を表し、現在をＮとすると、左辺は更新後（未来）のＣフィルタを示す。ｋ番目のＣフィルタ（スカラー値）の更新は
Ｃ（ｋ）Ｎ＋１＝Ｃ（ｋ）Ｎ−μ・ｅＮ（ｎ）・ｘ（ｎ−ｋ＋１）、（ｋ＝１，２，…，Ｍ）、
（Ｃ１，Ｃ２，…, ＣＭ）ＴＮ＋１＝（Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＭ）ＴＮ
−μ・ｅＮ・（ｘ（ｎ），ｘ（ｎ−１），…，ｘ（ｎ−Ｍ＋１））Ｔ
なお、以後に記述のフィルタＫ、Ｌについても添え字表記は同様の意味を表す。
【００２６】
係数変更停止状態では、外部入力ｘ（ｎ）の影響を受けないことから、安定した制御が可能になる。大きな変動が収まり閾値範囲内に戻ったときは、係数変更停止を開始する直前に前記記憶部に保存した適応フィルタ係数を読み出し、フィルタ更新を再開する、あるいは、定数μをもとの定数に戻し、フィルタ更新を再開する。
【００２７】
以上に説明したように、誤差マイク１１０と低減対象音１０１との間の誤差経路（空間伝達関数）の同定を行わずに誤差マイク１１０での音圧の抑制を実現し、判別部１０５に設けられた閾値範囲外では、フィルタ係数変更部１０６の係数変更を停止することで、レベル変動が大きい非定常音の低減対象音１０１、あるいは、音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源でも誤差マイク音圧の抑制を実現することができる。
【００２８】
（第１の具体例）
第１の実施形態に係る能動消音制御装置の第１の具体例について図２を参照して説明する。以下、既に説明した装置部分と同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
第１の具体例の能動消音制御装置では、フィルタ係数変更部１０６は、適応フィルタ部１０７として、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３、固定フィルタ演算部２０４を備えている。適応フィルタ部２０１は制御フィルタＫ、ＬＭＳ計算部を備え、適応フィルタ部２０２は制御フィルタＤ、ＬＭＳ計算部を備え、適応フィルタ部２０３は制御フィルタＣ、ＬＭＳ計算部を備えている。また、信号算出部１１１は、３つの適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の出力と誤差マイク１１０の出力を基に、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の更新に必要な２つの仮想誤差信号（ｅ１Ｎ、ｅ２Ｎ）を算出する。適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の係数更新計算にはＬＭＳ法を適用することで、誤差マイク音圧の抑制を実現する。
【００２９】
騒音源の音圧レベルが大きく変動し、判別部１０５が、参照信号生成部１０３からの参照信号の振幅をｘとすると下記の数式（数２）の判別式で示す閾値ξが０．０１（ダイナミックレンジ１０ｄＢに相当）以下になったと判定したとする。この場合は、係数更新停止部１０８が適応係数更新を停止する。ただし、適応直後から一定時間経過までは適応動作を継続する必要があるため、ξの初期値は２程度の値を入力する。
【００３０】
ξ＝κ・ξ＋（１−κ）・ｘ２≦０．０１ …（数２）
ｘ：参照信号の振幅、κ：０．９９９
この式は、左辺のξ（新しい値）を右辺のξ（現在の値）から逐次更新して求めることを意味する。
【００３１】
係数更新停止部１０８は、係数更新停止の場合には、デジタルフィルタ演算部１０４に対して適応フィルタ部２０３で新たに求めた係数ＣＮ＋１の転送を行わない。係数更新停止部１０８は、最低限、適応フィルタ部２０３に含まれている制御フィルタＣの更新を停止すればよいが、同時に適応フィルタ部２０１，２０２にそれぞれ含まれる制御フィルタＫ、Ｄの更新停止を行ってもよい。
【００３２】
また、この代わりに、係数更新停止部１０８は制御フィルタＣに関する適応フィルタ更新計算式の定数γｃを０にしてもよい。係数更新停止部１０８は、最低限、制御フィルタＣの適応計算定数をゼロにすればよいが、同時に残りの制御フィルタＫ、Ｄに関する定数γＤ、γＫもゼロにしてもよい。
【００３３】
なお、γＣ、γＤ、γＫはそれぞれ、定数μＣ、μＤ、μＫを含む以下の式から算出する。
【００３４】
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−γＣ・＜ｓ＞Ｎ・ｅ２Ｎ
＜Ｄ＞Ｎ＋１＝＜Ｄ＞Ｎ−γＤ・＜ｒ＞Ｎ・ｅ１Ｎ
＜Ｋ＞Ｎ＋１＝＜Ｋ＞Ｎ−γＫ・＜ｕ＞Ｎ・ｅ１Ｎ
γＣ＝μＣ／（１＋μＣ‖＜ｓ＞Ｎ‖２）；γＣ＞０
γＤ＝μＤ／（１＋μＤ‖＜ｒ＞Ｎ‖２＋μＫ‖＜ｕ＞Ｎ‖２）；γＤ＞０
γＫ＝μＫ／（１＋μＤ‖＜ｒ＞Ｎ‖２＋μＫ‖＜ｕ＞Ｎ‖２）；γＫ＞０
次に、適応制御計算式の詳細を以下の数式（数３）に示す。＜Ｃ＞Ｎは更新回数Ｎ回目（現在）のＭ個の列ベクトルであり、＜ｓ＞Ｎは同様にＭ個の列ベクトルであり、
＜Ｃ＞Ｎ＝（Ｃ（１），Ｃ（２），…，Ｃ（Ｍ））ＴＮ，（ｋ＝１，２，…，Ｍ）…（数３）
＜ｓ＞Ｎ＝（ｓ（１），ｓ（２），…，ｓ（Ｍ））ＴＮ，（ｋ＝１，２，…，Ｍ）…（数３）
ｅ２Ｎは更新回数Ｎ回目（現在）の２つ目の仮想誤差信号のスカラー値（ＡＤ変換で取り込んだ１個のデータ）であり、したがって、
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−γＣ・＜ｓ＞Ｎ・ｅ２Ｎ…（数３）
のフィルタ更新式の意味は、ｋ番目の係数（スカラー値）をＣ（ｋ）とすると、以下のように書き直すことができる。
【００３５】
Ｃ（ｋ）Ｎ＋１＝Ｃ（ｋ）Ｎ−γＣ・ｓ（ｎ−ｋ＋１）・ｅ２Ｎ（ｎ），（ｋ＝１，２，…，Ｍ−１）…（数３）
例えば、更新後の１番目の係数は現在の１番目のフィルタＣから、現在取り込んだＳとｅ２のスカラー値のかけ算に係数γＣを掛けたものを引いた値となる。
【００３６】
Ｃ（１）Ｎ＋１＝Ｃ（１）Ｎ−γＣ・ｓ（ｎ）Ｎ・ｅ２Ｎ（ｎ）…（数３）
この要領で、係数更新停止部１０８は、ｋ＝２からＭ−１までの全てのフィルタ係数を更新する。
【００３７】
次に、実際に非定常音の代表例である図３（Ａ）に示すいびき音に対して、従来法と本提案手法を適用し、同アルゴリズムの有意性を検証した例について図３（Ｂ）を参照して説明する。
【００３８】
まずはじめは従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘについて実施する。図１に示すブロック図の中で騒音源から誤差マイクまでの空間伝達関数Ｗ、騒音源から参照検出部までの空間伝達関数Ｗ、スピーカから誤差マイクまでの空間伝達関数Ｃはすべて実環境下で計測した値を用いる。騒音源には予め録音したいびき音を用いて、従来法によるシミュレーションで検証した結果を図３（Ｂ）に示す。図３（Ｂ）に示した振幅のうち、黒の線で示したものが制御前の振幅に相当し、グレーの線で示したものが制御後の振幅に対応する。図３（Ｂ）に示すように、従来法では、第１パターン音（１回目のいびき）では制御遅延により収束できず、第１パターンより変化量の大きい第２パターン音（２回目のいびき）で制御は発散してしまう。
【００３９】
次に、図２に示した能動消音制御装置により直接法ＬＭＳを用いて、無音時に外部雑音としてホワイトノイズを加えた状態で、先に示した判別部の閾値を用いて、適応係数更新停止対策案の有効性を評価した場合について図５（Ａ）、図５（Ｂ）を参照してシミュレーション結果を説明する。図２の能動消音制御装置に対応する図４に示す制御ブロック図において実環境下で計測した値を用いてシミュレーションを実施した。図４は、一例として、移動する定常音を対象にしたアルゴリズムを示す。
【００４０】
図４の制御ブロックでは、制御フィルタＣの係数を更新するための適応フィルタＣ以外に、１つの固定フィルタＫ、その適応フィルタＫ、及び、適応フィルタＤを設置し、誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり、上記適応フィルタ係数の更新を行うのが特徴である。誤差マイク信号を基に仮想誤差信号をつくり、上記適応フィルタ係数の更新を行う。ここで示した係数更新計算には、従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘと同じ勾配法型のＬＭＳアルゴリズムを用いていることから、収束速度はほぼ等しく改善できないが、制御不安定要因である誤差経路がないために、移動する音に対しても発散することなく、安定した制御が可能である。そして、この安定した制御状態でさらに高速収束を目指し開発されたものが、直接法ＦＴＦである。
【００４１】
図５は、いびき音の無音時にホワイトノイズを入れたものに対して直接法ＬＭＳを適用し、騒音の小さい部分で適応を一時的に停止した場合（図５（Ａ））と、適応動作を連続で行った場合（図５（Ｂ））とを示した図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した振幅のうち、黒の線で示したものが制御前の振幅に相当し、グレーの線で示したものが制御後の振幅に対応する。図５（Ａ）で適応動作を停止したのは、横軸が２８０００から３９０００まで、４７０００から６２０００まで、さらに６９０００以降であり、図５（Ａ）では横矢印でその範囲を示している。図５（Ａ）と図５（Ｂ）とを比較すると、一時的に停止した場合を示した図５（Ａ）の手法の方の制御効果が優れていた。特に４回目のいびき音では両者の差が顕著となった。すなわち、図５（Ｂ）と比較して図５（Ａ）に示した方が制御前の振幅と制御後の振幅の差が著しい。
【００４２】
（第２の具体例）
第１の実施形態に係る能動消音制御装置の第２の具体例について図６を参照して説明する。
この具体例は、図２に示した第１の具体例とは、適応フィルタ部と、信号算出部１１１が異なる。すなわち、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の代わりに適応フィルタ部６０１，６０２，６０３を設置し、適応フィルタ部６０１は制御フィルタＫ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０２は制御フィルタＤ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０３は制御フィルタＣ、ＦＴＦ計算部を備えている。また、信号算出部１１１は、２つの適用フィルタ部６０１，６０２の出力と誤差マイク１１０の出力を基にして、適応フィルタ部６０１，６０２，６０３の更新に必要な信号を算出する。この具体例では、適応フィルタの係数更新計算にはＦＴＦ法を適用することで、誤差マイク１１０の音圧の抑制を実現する。
【００４３】
ＦＴＦ法とは高速トランスバーサルフィルタを使用する手法のことで、最小二乗法に属する適応アルゴリズムであり、勾配法型の上記のＬＭＳ法と比べて、計算量は大きくなるものの、収束速度はさらに早くなる特徴を有する。したがって、閾値設定した範囲外の参照信号が入力されたことで効果が劣化した際には、一度係数を初期化するほうが、効果的となる。
アルゴリズムについては「適応信号処理アルゴリズム」（飯國洋二著、東京、培風館, 2000.7 中央学， 547.1/I 11325274）に書かれており、一般的であるので詳細は省略するが、図６で示すＦＴＦ計算部への２つの入力信号を使用して誤差信号を算出し、フィルタを更新していく手法はＬＭＳ法と同様である。
ただし、ＦＴＦ法のＬＭＳ法との一番の違いは、ＦＴＦ法では係数更新計算が複雑で、その中に、直接法ＬＭＳでは用いられないλという定数を使って、係数の収束をコントロールする操作を行っていることである。数式で概略を説明すると数式（数４）のとおりである。
【００４４】
＜Ｃ＞Ｎ＋１＝＜Ｃ＞Ｎ−＜ｇ＞Ｎ＋１・ｅＮ＋１
ｅＮ＋１＝（ｙＮ＋１＋＜φ＞Ｎ＋１＊＜Ｃ＞Ｎ）・θＮ …（数４）
＜ｇ＞Ｎ＋１＝＜Ｆ（λ）＞，θＮ＝Ｇ（λ）、ここで、＜Ａ＞＊＜Ｂ＞はベクトルＡとベクトルＢの内積を示す。
【００４５】
図６の中のフィルタＣの更新ブロック図に着目すると、更新計算は以下のようになる。＜ｇ＞Ｎ、ｅＮ（スカラー）はそれぞれＬＭＳ法での＜ｓ＞Ｎ、ｅ２Ｎに相当するが、ＬＭＳ法では直接これらの値でフィルタＣの更新を行っているが、ＦＴＦ法ではｅは、ブロック図での適応フィルタ部６０３への右からの入力信号ｙＮ（ＦＴＦ法では目標値と呼ぶ）と左からの入力信号φＮの値とから算出する。また、＜ｇ＞Ｎは、さらに複雑な仮想誤差算出式を用いて算出される。この値を算出する過程でλという定数が用いられる。
【００４６】
これまで定常音で行われたＦＴＦ法ではこのλを一定の値（固定値）として入力していたが、非定常音の制御向けにこのλを可変にさせる場合については後に図１９を参照して説明する。
【００４７】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る能動消音制御装置について図７を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、第１の実施形態の能動消音制御装置とは、フィルタ係数変更部１０６の内部構成が異なるのみである。本実施形態のフィルタ係数変更部１０６は、適応フィルタ部１０７と、係数初期化部７０１を備えている。
【００４８】
係数初期化部７０１は、判別部１０５が、参照信号生成部１０３が出力する参照信号のレベル変化量が閾値範囲外の場合、デジタルフィルタ演算部１０４の係数を初期化する。つまり、図１（Ｂ）に示す一般的な適応フィルタのブロック図で説明すると、一度、制御フィルタの係数Ｃをすべてゼロに初期化することである。例えば、上記（数１）参照。
【００４９】
以上に説明したように、誤差マイク１１０と低減対象音１０１との間の誤差経路（空間伝達関数）の同定を行わずに誤差マイク１１０での音圧の抑制を実現し、判別部１０５に設けられた閾値範囲外では、フィルタ係数変更部１０６のフィルタ係数を初期化することで、レベル変動が大きい非定常音の低減対象音１０１、あるいは，音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源でも誤差マイク音圧の抑制を実現することを特徴とする。
【００５０】
（第１の具体例）
第２の実施形態に係る能動消音制御装置の第１の具体例について図８を参照して説明する。
本具体例は、図２に示した、第１の実施形態の第１の具体例から係数更新停止部１０８を除いて代わりに係数初期化部７０１を設け、さらにフィルタ係数記憶部１０９を除いたものである。
【００５１】
係数初期化部７０１は、騒音源の音圧レベルが大きく変動し判別部１０５の閾値範囲を超えた場合に、係数を初期化する。初期化とは、例えば、すべての制御フィルタ係数をゼロにすることである。初期化する対象となるのは、最低限、制御フィルタＣであるが、同時に残りの制御フィルタＫ、Ｄも初期化してもよい。
【００５２】
本具体例の適応フィルタ部２０１，２０２，２０３は、係数更新計算をする際、従来のＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘでなく、ＬＭＳ法を適用することで、すべての制御フィルタ係数をゼロにして、一から制御更新しなおしても、誤差マイク１１０の低減効果が劣化せずに、誤差マイク１１０の音圧の抑制を実現し、これを維持することができる。
【００５３】
（第２の具体例）
第２の実施形態に係る能動消音制御装置の第２の具体例について図９を参照して説明する。
この具体例は、図８に示した第１の具体例とは適応フィルタ部と、信号算出部１１１が異なる。すなわち、適応フィルタ部２０１，２０２，２０３の代わりに適応フィルタ部６０１，６０２，６０３を設置し、適応フィルタ部６０１は制御フィルタＫ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０２は制御フィルタＤ、ＦＴＦ計算部を備え、適応フィルタ部６０３は制御フィルタＣ、ＦＴＦ計算部を備えている。また、信号算出部１１１は、２つの適用フィルタ部６０１，６０２の出力と誤差マイク１１０の出力を基にして、適応フィルタ部６０１，６０２，６０３の更新に必要な信号を算出する。本具体例の能動消音制御装置は、ＦＴＦ法により、すべての制御フィルタ係数を一度ゼロにしても、さらに早くもとの状態に戻すことができる。
【００５４】
本具体例では、ＦＴＦ法の導入を可能とし、誤差マイク１１０の低減効果が劣化しても制御が発散することなく、誤差マイク１１０の音圧の抑制を実現、維持することができる。この手法は直接法ＬＭＳよりも収束が早いことから、閾値設定した範囲外の誤差信号が入力されたことで効果が劣化した際には、一度係数を初期化する本手法が最も効果的となる。
【００５５】
次に、実験例について図１０、図１１、図１２、図１３、図１４を参照して説明する。図１０に示す実験システム構成にて以下の条件下で、５ｋＨｚまでのランダム音に対して、直接法ＦＴＦの有効性を直接法ＬＭＳと比較評価した。
サンプリング周波数・・・１０ｋＨｚ
カットオフ周波数（ＬＰＦ）・・・４ｋＨｚ
直接法ＬＭＳの場合については図１１及び図１２を参照して説明し、一方、直接法ＦＴＦの場合については図１３及び図１４を参照して説明する。図１１及び図１３は、横軸の変数を時間として、誤差マイク１１０の時系列波形を示している。図１２及び図１４は、横軸の変数を周波数として、誤差マイク１１０の制御効果を示している。すなわち、能動消音制御装置をオンした場合（ＡＮＣ ｏｎ）とオフした場合（ＡＮＣ ｏｆｆ）とを比較して低減対象音を低減する効果を示す。ＬＭＳ法とＦＴＦ法とを比較すると、ＦＴＦ法の方が１秒以内に収束し、さらに広帯域で低下量が大きくなっているのがわかる。
【００５６】
次に、非定常のいびき音について図１５を参照して説明する。図１５は、能動消音制御装置をオフした場合と、ＬＭＳ法を使用した場合と、ＦＴＦ法を使用した場合とを比較した結果を示している。図１５は、適応制御開始から４５秒間の誤差マイク１１０における時系列データを示す。
サンプリング周波数・・・１０ｋＨｚ
カットオフ周波数（ＬＰＦ）・・・３．５ｋＨｚ
図１５によれば、直接法ＦＴＦのほうが早く収束しているのがわかる。
【００５７】
次に、誤差マイク１１０の制御効果について図１６を参照して説明する。図１６は、横軸の変数を周波数とした誤差マイクの制御効果を示す。図１６によれば、周波数のほぼ全域にわたってＦＴＦ法が効果的であり、特に高周波数域（３−４ｋＨｚ）でＬＭＳ法とＦＴＦ法の差が顕著になることがわかる。
【００５８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る能動消音制御装置について図１７を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、第１の実施形態の能動消音制御装置とは、フィルタ係数変更部１０６の内部構成が異なるのみである。本実施形態のフィルタ係数変更部１０６は、フィルタ係数調整部１７０１と、推定誤差算出部１７０２を備えている。
【００５９】
推定誤差算出部１７０２は、参照信号生成部１０３からの参照信号と誤差マイク１１０からの誤差信号とから得られる推定誤差ＥＥを算出する。推定誤差ＥＥは、次の数式（数５）で表現される。
【００６０】
ＥＥ＝１０ｌｏｇ１０（Σｅ２／Σｄ２） …（数５）
ｅ：誤差マイク信号
ｄ：参照マイク信号
フィルタ係数調整部１７０１は、推定誤差ＥＥを基にして、予め備えている、適応フィルタ部１０７の係数を調整する。この結果、時々刻々変化する誤差マイク信号のレベル変化に応じて、係数を可変にしながら制御することができる。
【００６１】
本実施形態によれば、変動の大きな騒音や移動音に対しても、発散することなく、安定した制御を実現することができる。上述した、参照信号のレベルを判別する手法（第１の実施形態、第２の実施形態）では閾値の設定を正確に行う必要があるが、本実施形態では判別部１０５が不要であることからこのような設定は不要であり、この点でより安定した制御を実現することができる。
【００６２】
（第１の具体例）
第３の実施形態に係る能動消音制御装置の第１の具体例について図１８を参照して説明する。
本具体例は、図２に示した、第１の実施形態の第１の具体例から係数更新停止部１０８を除いて代わりに推定誤差算出部１７０２及びフィルタ係数調整部１７０１を設け、さらにフィルタ係数記憶部１０９を除いたものである。
【００６３】
推定誤差算出部１７０２が参照信号と誤差マイク信号から得られる推定誤差ＥＥを算出し、フィルタ係数調整部１７０１が推定誤差ＥＥを基に、従来の直接法ＬＭＳでは定数であったμＣ、μＤ、μＫを推定誤差ＥＥの値を使って可変に調整する。これにより、変動の大きな騒音や移動音に対しても、発散することなく、安定した制御を実現する。
【００６４】
（第２の具体例）
第３の実施形態に係る能動消音制御装置の第２の具体例について図１９を参照して説明する。第１の具体例とは異なり係数更新にＦＴＦ法を適用した例である。
この具体例は、図１８に示した第１の具体例とは適応フィルタ部と、信号算出部１１１と、フィルタ係数調整部１７０１が異なる。この具体例の能動消音制御装置は、フィルタ係数調整部１７０１を取除き代わりに係数λ算出／係数調整部１９０１を備えている。
【００６５】
フィルタ係数調整部１７０１が参照信号と誤差マイク信号とから得られる推定誤差ＥＥを算出して、係数λ算出／係数調整部１９０１が推定誤差ＥＥを基に、従来の直接法ＦＴＦでは忘却係数として定数（λ＝０．９９９など）であったλを可変に調整する。
【００６６】
例えば、推定誤差ＥＥとλの関係は以下のとおりである。
【００６７】
ＥＥＥ＝κ・ＥＥＥ＋（１−κ）・ＥＥ，κ＝０．９９９
この式は、左辺のＥＥＥ（新しい値）を右辺のＥＥＥ（現在の値）とＥＥ（現在の値）から逐次更新して求めることを意味する。
【００６８】
λ＝１−１０（−３．７＋ＥＥＥ／１５）
このλの数式は一例である。
【００６９】
次に、この数式でＦＴＦ法の係数λを更新した場合の制御効果について図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）を参照して説明する。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、横軸の変数として制御サンプリング回数（経過時間を示す）を表し、図２０（Ａ）の縦軸の変数は制御前後の誤差マイクの低減量（ｄＢ）を表し、図２０（Ｂ）の縦軸の変数はλ値を表す。図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）によれば、λを固定した場合と比べて、可変にした場合のほうが、発散せずに十分低下しているのがわかる。
【００７０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る能動消音制御装置について図２１を参照して説明する。
本実施形態の能動消音制御装置は、２本の誤差マイク１１０、２１０１を用いて、同時に２つのマイク音圧を抑制するためのものである。
【００７１】
本実施形態は、図１に示した能動消音制御装置に加えて、誤差マイク２１０１、制御音源部２１０２、デジタルフィルタ演算部２１０３、フィルタ係数変更部２１０４、信号算出部２１０７を備えている。さらに、フィルタ係数変更部２１０４は、適応フィルタ部２１０５、係数更新停止部２１０６を備えている。これらの図２１の新しい装置部分は、図１の同一名称の装置部分と同様な機能を有する。
【００７２】
本実施形態では、誤差マイク１１０、２１０１と制御音源部１０２、２１０２間の誤差経路（空間伝達関数）の同定を行わずに２つ誤差マイク１１０，２１０１それぞれでの音圧を同時に抑制し、判別部１０５に設けられた閾値範囲外では、フィルタ係数変更部１０６、２１０４の係数変更を停止することで、レベル変動が大きい非定常音の低減対象音１０１、あるいは、音源が停止状態（無音）を有する断続音、あるいは、移動する音源でも２つの誤差マイクの音圧を同時に抑制することができる。
【００７３】
耳元に誤差マイクを近づけ、両耳元での消音を実現することを想定した場合で、かつ、通常は誤差マイクとスピーカ間の距離が離れている場合は、クロストークの影響も受けて、その音響伝達関数分も計算に考慮した制御アルゴリズムでなければ、２つの誤差マイクを同時に低減することは困難であった。しかし、本実施形態によれば、参照マイクのみを共有化するだけでも同時に誤差マイクを低減することができる。
【００７４】
特に、図２２（Ａ）、図２２（Ｂ）に示すように、制御音源部１０２から誤差マイク１１０までの距離ｒ１１に対して、隣の制御音源部２１０２から誤差マイク１１０までの距離ｒ２１が概ね３倍以上、制御音源部２１０２から誤差マイク２１０１までの距離ｒ２２に対して、隣の制御音源部１０２から誤差マイク２１０１までの距離ｒ１２が概ね３倍以上を満たす位置に配すると、音圧は距離に半比例して減衰するため、距離比が３倍になり約１０ｄＢ＝１０ｌｏｇ１０３２クロストーク音が低減する。したがって、クロス項を考慮していないアルゴリズムが適用可能となる。
【００７５】
次に、図２３に示す実験システム構成にて、ランダム音（ホワイトノイズ）を鳴らした場合の結果について図２４（Ａ）、図２４（Ｂ）を参照して説明する。また、いびき音の場合の結果について図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）を参照して説明する。
【００７６】
図２４の場合も図２５の場合もともに、本実施形態の能動消音制御装置をオンにする（ＡＮＣ ＯＮ）と、高周波数まで十分に低下しているのがわかる。図中の数字は２００Ｈｚから４ｋＨｚまでの低下量（積分値）であるが、いびき音の場合、ランダム音に比べて約１０ｄＢ劣化しているが、これは２００Ｈｚ付近でまったく音が低下しているためである。ランダム音の場合は、上記積分値に対するこの帯域の寄与が低いのに対して、いびき音は寄与が高いために差が出る。
【００７７】
次に、帯域を絞って、図２５と同じ条件でいびき音を制御した結果について図２６を参照して説明する。何れの周波数帯域でも十分に２つの誤差マイクにより対象音を低減することができ、本実施形態の準２ｃｈアルゴリズムが有効であることがわかる。
【００７８】
以上に示した実施形態によれば、参照信号のレベル（絶対電圧）とレベル変化量（相対電圧）から、対象騒音の変動状態を判定し、ある時間帯は制御フィルタＣ係数を固定にしたまま、変化させずに実行したり、制御効果が劣化しだしたら制御フィルタＣを一度、初期化して制御前の状態に戻してから制御を行うことで騒音レベルの変動や騒音源位置の移動に追従することが可能となる。
【００７９】
さらに、本実施形態によれば、誤差信号と参照信号を使い制御効果に関連する推定誤差値を算出し、これを基に常にフィルタ係数を微調整することで、さらに制御を安定させ、高速収束を可能にし、変動の激しい非定常音の制御、高速移動音源にも適応可能とすることができる。
【００８０】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図、（Ｂ）は一般的な適応フィルタ部のブロック図。
【図２】図１（Ａ）の能動消音制御装置の第１の具体例のブロック図。
【図３】（Ａ）は非定常音の代表例である低減対象音としていびき音を示す図、（Ｂ）は図２の能動消音制御装置を適用した場合の効果を示す図。
【図４】図２の能動消音制御装置に対応する制御ブロック図。
【図５】（Ａ）は騒音の小さい部分で適応を一時的に停止した場合にＬＭＳ法を適用したシミュレーション結果を示す図、（Ｂ）は適応動作を連続で行った場合にＬＭＳ法を適用したシミュレーション結果を示す図。
【図６】図１（Ａ）の能動消音制御装置の第２の具体例のブロック図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図。
【図８】図７の能動消音制御装置の第１の具体例のブロック図。
【図９】図７の能動消音制御装置の第２の具体例のブロック図。
【図１０】図９の能動消音制御装置を実験するためのシステム構成図。
【図１１】直接法ＬＭＳを適用した場合の時系列波形を示す図。
【図１２】直接法ＬＭＳを適用した場合の周波数ごとの制御効果を示す図。
【図１３】直接法ＦＴＦを適用した場合の時系列波形を示す図。
【図１４】直接法ＦＴＦを適用した場合の周波数ごとの制御効果を示す図。
【図１５】低減対象音がいびき音の場合に、能動消音制御装置をオフした場合と、ＬＭＳ法を適用した場合と、ＦＴＦ法を適用した場合での低減対象音を低減する効果を示す図。
【図１６】誤差マイクの効果について、能動消音制御装置をオフした場合と、ＬＭＳ法を適用した場合と、ＦＴＦ法を適用した場合での低減対象音を低減する効果を示す図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図。
【図１８】図１７の能動消音制御装置の第１の具体例のブロック図。
【図１９】図１７の能動消音制御装置の第２の具体例のブロック図。
【図２０】（Ａ）は図１９の能動消音制御装置での制御サンプリング回数にしたがって係数λを更新した場合の制御効果を示す図、（Ｂ）は制御サンプリング回数にしたがって係数λの変化履歴を示す図。
【図２１】本発明の第４の実施形態に係る能動消音制御装置のブロック図。
【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は図２１に示すように誤差マイクを２つ設置した場合のクロストークを説明するための図。
【図２３】図２１の効果を検証するための実験のシステム構成を示す図。
【図２４】（Ａ）は第１の誤差マイクによるホワイトノイズを低減する効果を示す図、（Ｂ）は第１の誤差マイクによるホワイトノイズを低減する効果を示す図。
【図２５】（Ａ）は第１の誤差マイクによるいびき音を低減する効果を示す図、（Ｂ）は第１の誤差マイクによるいびき音を低減する効果を示す図。
【図２６】周波数帯ごとの第１及び第２の誤差マイクによるいびき音を低減する効果を示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１０１…低減対象音、１０２，２１０２…制御音源部、１０３…参照信号生成部、１０４…デジタルフィルタ演算部、１０５…判別部、１０６，２１０４…フィルタ係数変更部、１０７，２０１，２０２，２０３，６０１，６０２，６０３，２１０５…適応フィルタ部、１０８，２１０６…係数更新停止部、１０９…フィルタ係数記憶部、１１０，２１０１…誤差マイク、１１１，２１０７…信号算出部、２０４…固定フィルタ演算部、７０１…係数初期化部、１７０１…フィルタ係数調整部、１７０２…推定誤差算出部、１９０１…係数λ算出／係数調整部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する停止手段と、
前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段と、
前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項２】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化する初期化手段と、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項３】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出する算出手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタと、
前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整する調整手段と、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備し、
前記制御音源は前記制御信号に基づいて制御音を発生することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項４】
前記設定手段は、ＬＭＳ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の能動消音制御装置。
【請求項５】
前記設定手段は、ＦＴＦ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の能動消音制御装置。
【請求項６】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第１の停止手段と、
前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、
前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生する第１の制御音源と、
前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出する第１の誤差マイクと、
前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第１の設定手段と、
フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第２の停止手段と、
前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成手段と、
前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生する第２の制御音源と、
前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出する第２の誤差マイクと、
前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第２の設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項７】
前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段は、ＬＭＳ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項６に記載の能動消音制御装置。
【請求項８】
前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段は、ＦＴＦ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項６に記載の能動消音制御装置。
【請求項９】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段を用意し、
前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１０】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化し、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１１】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、
前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整し、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定し、
前記制御音は前記制御信号に基づいて発生されることを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１２】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成し、
前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生し、
前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出し、
前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定し、
フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成し、
前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生し、
前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出し、
前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する停止手段と、
前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段と、
前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項２】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化する初期化手段と、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号に基づいて制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項３】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生する制御音源と、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出する誤差マイクと、
前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出する算出手段と、
フィルタ係数が可変な適応フィルタと、
前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整する調整手段と、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定する設定手段と、を具備し、
前記制御音源は前記制御信号に基づいて制御音を発生することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項４】
前記設定手段は、ＬＭＳ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の能動消音制御装置。
【請求項５】
前記設定手段は、ＦＴＦ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の能動消音制御装置。
【請求項６】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御装置において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成する参照信号生成手段と、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出する検出手段と、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較する比較手段と、
フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第１の停止手段と、
前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成する第１の制御信号生成手段と、
前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生する第１の制御音源と、
前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出する第１の誤差マイクと、
前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第１の設定手段と、
フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタと、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止する第２の停止手段と、
前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成する第２の制御信号生成手段と、
前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生する第２の制御音源と、
前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出する第２の誤差マイクと、
前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定する第２の設定手段と、を具備することを特徴とする能動消音制御装置。
【請求項７】
前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段は、ＬＭＳ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項６に記載の能動消音制御装置。
【請求項８】
前記第１の設定手段及び前記第２の設定手段は、ＦＴＦ法を使用して前記フィルタ係数を設定することを特徴とする請求項６に記載の能動消音制御装置。
【請求項９】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記更新ごとに前記フィルタ係数を記憶する記憶手段を用意し、
前記記憶されているフィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１０】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記適応フィルタの前記フィルタ係数を初期化し、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記制御信号に基づいて制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１１】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記低減対象音の低減を制御する制御音を発生し、
前記制御音と、前記低減対象音との合成音圧を検出し、
前記参照信号と、前記合成音圧に対応する誤差信号とに基づいて、推定誤差を算出し、
フィルタ係数が可変な適応フィルタを用意し、
前記推定誤差に基づいて前記フィルタ係数を調整し、
前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして制御信号を生成し、
前記合成音圧に対応する誤差信号と、前記制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記フィルタ係数を設定し、
前記制御音は前記制御信号に基づいて発生されることを特徴とする能動消音制御方法。
【請求項１２】
音源から発せられた低減対象音を低減する能動消音制御方法において、
前記低減対象音に基づいて参照信号を生成し、
前記参照信号のレベル値と該レベル値のレベル変化量を検出し、
前記レベル変化量とある閾値範囲とを比較し、
フィルタ係数が可変な第１の適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第１の制御信号を生成し、
前記第１の制御信号に基づいて第１の制御音を発生し、
前記第１の制御音と、前記低減対象音との第１の合成音圧を検出し、
前記第１の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第１の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第１の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定し、
フィルタ係数が可変な第２の適応フィルタを用意し、
前記レベル変化量が前記閾値範囲外である場合には、前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数の更新を停止し、
前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を使用して、前記参照信号をフィルタリングして第２の制御信号を生成し、
前記第２の制御信号に基づいて第２の制御音を発生し、
前記第２の制御音と、前記低減対象音との第２の合成音圧を検出し、
前記第２の合成音圧に対応する誤差信号と、前記第２の制御信号を前記適応フィルタでフィルタリングした信号に基づいて前記第２の適応フィルタの前記フィルタ係数を設定することを特徴とする能動消音制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００７−９３９６２（Ｐ２００７−９３９６２Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８２８０４（Ｐ２００５−２８２８０４）
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０２２８５６６４）東芝コンシューママーケティング株式会社 (2,480)
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０２２８５６６４）東芝コンシューママーケティング株式会社 (2,480)
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]