JP6143554B2 - Active noise control device - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、車両の車室内におけるロードノイズやエンジンの動作に起因する騒音を能動的に低減する能動騒音制御装置(以下、ANCと記載する)に関する。 The present invention relates to an active noise control device (hereinafter referred to as ANC) that actively reduces road noise in a vehicle cabin and noise caused by engine operation, for example.
例えば、特許文献1には、車両の車室内における騒音を能動的に低減するANCが開示されている。このANCでは、車速および(または)オーディオ信号の大きさに応じて、車室内騒音を打ち消すための制御信号の振幅を調整することで、マイクロフォンが集音した音信号の出力からオーディオ信号を打ち消す専用回路が不要となり、かつ楽音への影響を低減することができる。
For example,
特許文献1に代表される従来の技術では、車速などの車室内の伝達関数が変化する可能性がある要因をANCに入力する必要がある。
しかしながら、実際の車室内の環境においては、車室内の伝達関数を変化させる全ての要因を車両側のシステムで検知することはできない。例えば、乗員によって、スピーカの前に吸音物となり得るバックなどが置かれた場合、スピーカとマイクロフォンの間の環境が大きく変化する可能性がある。
この場合、車両側のシステムでは、この変化を検知することができず、ANCが正常に動作しないという課題があった。
すなわち、マイクロフォンで車室内騒音を正しく検知できないことから、騒音の逆位相信号を維持できずに騒音低減動作が不安定になり、反対に騒音を増大させてしまうおそれもある。
In the conventional technique represented by
However, in an actual vehicle interior environment, all factors that change the vehicle interior transfer function cannot be detected by the vehicle-side system. For example, when an occupant places a bag or the like that can be a sound absorbing material in front of a speaker, the environment between the speaker and the microphone may change significantly.
In this case, the system on the vehicle side cannot detect this change, and there is a problem that the ANC does not operate normally.
In other words, since the vehicle interior noise cannot be correctly detected by the microphone, the noise anti-phase signal cannot be maintained and the noise reduction operation becomes unstable, which may increase the noise.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、対象空間内の騒音の低減動作を安定して行うことができる能動騒音制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an active noise control apparatus that can stably perform noise reduction operation in a target space.
この発明に係る能動騒音制御装置は、音検出部が検出した騒音を低減するための制御信号を生成し、制御信号を騒音に干渉させて低減する音波として音出力部から出力する能動騒音制御装置において、音検出部が検出した音信号を入力するとともに、音出力部から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部と、騒音を低減させる対象空間における基準伝達関数と伝達関数計算部が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を連続して満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部と、伝達関数比較部から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するANC制御部とを備えたことを特徴とする。 The active noise control device according to the present invention generates a control signal for reducing noise detected by the sound detection unit, and outputs the control signal from the sound output unit as a sound wave to be reduced by interfering with the noise. In addition, the sound signal detected by the sound detection unit is input and the sound signal to be output from the sound output unit is branched and input, and the active noise control operating frequency in the frequency band of the reference transfer function based on these sound signals continuous a transfer function calculating unit that calculates a transfer function of the frequency band other than the band, a condition that the difference between the transfer function and the transfer function calculating unit reference transfer function is calculated in the object space to reduce the noise is equal to or more than a predetermined range a transfer function comparing section for outputting a trigger signal when to filled, ANC controller to stop the active noise control when receiving a trigger signal output from the transfer function comparing unit Characterized by comprising a.
この発明によれば、対象空間内の騒音の低減動作を安定して行うことができるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the noise reduction operation in the target space can be stably performed.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る能動騒音制御装置を適用したオーディオ装置の構成を示すブロック図である。図1に示すオーディオ装置は、DSP(Digital Signal Processor)2が入力したオーディオ信号をスピーカ5から音波として出力するオーディオ装置であり、ANC1、DSP2、合成回路3、増幅回路4、スピーカ5およびマイク6を備えて構成される。
また、ANC1は、スピーカ5とマイク6の間の領域を騒音低減の対象空間として能動騒音制御を実施するANCであって、ANC制御部10、伝達関数計算部11および伝達関数比較部12を備えて構成される。
1 is a block diagram showing the configuration of an audio apparatus to which an active noise control apparatus according to
The ANC 1 is an ANC that performs active noise control using a region between the
ここで、通常の能動騒音制御について説明する。
ANC制御部10は、CAN(Controller Area Network)バスまたは信号線入力を介して、車両側からエンジンまたは電気モータの回転数情報を取得し、マイク6で検出されたマイク入力信号から、この回転数に比例したブーミングノイズの周波数成分を検出する。次に、ANC制御部10は、検出したノイズに対してマイク6の周辺で逆位相になるように制御する制御信号であるANC信号を生成して合成回路3に出力する。なお、能動騒音制御を行う周波数帯域は、上述したノイズの周波数成分が含まれる20〜300Hzの周波数帯域である。
Here, normal active noise control will be described.
The ANC
合成回路3は、DSP2から入力したオーディオ信号に上記ANC信号を合成して増幅回路4に出力する。増幅回路4は、ANC信号が合成されたオーディオ信号を所定の音圧レベルに増幅してスピーカ5に出力する。スピーカ5は、上記オーディオ信号を、ノイズの打ち消し音として出力する。これにより、スピーカ5とマイク6の間の領域における、ノイズが低減される。
The synthesizing circuit 3 synthesizes the ANC signal with the audio signal input from the
なお、ANC制御部10が、ANC制御部10の出力端からスピーカ5とマイク6との間の領域を経てANC制御部10の入力端に至るまでにおける利得特性および位相特性、すなわち、伝達関数をあらかじめ把握して保持しておく。
これにより、ANC制御部10は、マイク6の位置におけるノイズレベルであり、かつノイズの逆位相の音(打ち消し音)をANC信号として生成することができる。
上記伝達関数は、車室内の環境が一定であれば変化しないため、基準伝達関数と呼ぶ。例えば、20〜5kHzの周波数帯域における利得特性および位相特性を基準伝達関数とする。
The ANC
Thereby, the ANC
The transfer function is called a reference transfer function because it does not change if the environment in the vehicle compartment is constant. For example, a gain characteristic and a phase characteristic in a frequency band of 20 to 5 kHz are set as a reference transfer function.
次に、この発明に係るANC1に特有な動作について説明する。
図2は、実施の形態1に係る能動騒音制御装置の動作を示すフローチャートである。
ANC1が能動騒音制御を開始すると(ステップST1)、まず、伝達関数比較部12が、パラメータM,Nを0に初期化する(ステップST2)。
続いて、伝達関数計算部11は、周期的に(1秒ごとに)、マイク6が検出した音信号を入力するとともに(ステップST3)、スピーカ5から出力するためにDSP2から出力されたオーディオ信号をフィードバック信号として分岐入力する。
Next, operations unique to the ANC 1 according to the present invention will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the active noise control apparatus according to the first embodiment.
When ANC1 starts active noise control (step ST1), first, the transfer
Subsequently, the transfer function calculation unit 11 periodically inputs the sound signal detected by the microphone 6 (every second) (step ST3), and outputs the audio signal output from the
この後、伝達関数計算部11は、これらの入力信号に基づいて、基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域外の周波数帯域の伝達関数を算出する(ステップST4)。これにより、基準伝達関数の周波数帯域に対応する、いわゆる部分的な伝達関数が算出される。 Thereafter, the transfer function calculation unit 11 calculates a transfer function in a frequency band outside the operating frequency band of the active noise control in the frequency band of the reference transfer function based on these input signals (step ST4). Thereby, a so-called partial transfer function corresponding to the frequency band of the reference transfer function is calculated.
なお、ここでは、伝達関数として利得特性を算出するものとし、基準伝達関数の周波数帯域が20〜5kHz、能動騒音制御の動作周波数帯域が20〜300Hzである場合、例えば、500Hz〜5kHzの周波数帯域における利得特性Iを算出する。
能動騒音制御の動作周波数帯域では、ANC1によってマイク6の周辺音声が低減するように動作するため、フィードバック信号とスピーカ5の出力信号が等しくならず、正確な伝達関数を算出できない。このため、基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域外の周波数帯域の伝達関数を算出している。
Here, the gain characteristic is calculated as a transfer function. When the frequency band of the reference transfer function is 20 to 5 kHz and the operating frequency band of the active noise control is 20 to 300 Hz, for example, the frequency band of 500 Hz to 5 kHz. The gain characteristic I at is calculated.
In the active frequency band of active noise control, the ANC 1 operates so as to reduce the surrounding sound of the
伝達関数比較部12は、伝達関数計算部11が算出した利得特性Iから基準伝達関数の利得特性を減算した差の絶対値が所定の範囲以上となるか否かを判定する(ステップST5)。ここでは、利得特性Iと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が、例えば5dB以上であるか否かが判定される。
利得特性Iと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が5dB以上である場合(ステップST5;YES)、伝達関数比較部12は、パラメータMを0として、パラメータNを+1インクリメントする(ステップST6)。
The transfer
When the absolute value of the difference between the gain characteristic I and the gain characteristic of the reference transfer function is 5 dB or more (step ST5; YES), the transfer
次に、伝達関数比較部12は、パラメータNが5になったか否か、すなわち利得特性Iと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が5回連続して5dB以上であったか否かを判定する(ステップST7)。なお、5回という条件は一例であり、ユーザが適宜設定するか、所定の回数を固定的に設定しておいてもよい。
これにより、利得特性Iと基準伝達関数の利得特性の差の絶対値が5回連続して5dB以上となる条件を満足するか否かが判定される。
Next, the transfer
Thus, it is determined whether or not the condition that the absolute value of the difference between the gain characteristic I and the gain characteristic of the reference transfer function is 5 dB or more continuously is satisfied.
パラメータNが5になった場合(ステップST7;YES)、伝達関数比較部12は、車室内の特性が変化したことを示すトリガ信号を生成してANC制御部10に出力する。ANC制御部10は、伝達関数比較部12から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止する(ステップST8)。この後、ステップST2に戻り、上述した処理を繰り返す。
When the parameter N becomes 5 (step ST7; YES), the transfer
パラメータNが5ではない場合(ステップST7;NO)、ANC1は、1秒間待機して(ステップST9)、ステップST3の処理に戻る。
また、利得特性Iと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が5dB未満である場合(ステップST5;NO)、伝達関数比較部12は、パラメータNを0とし、パラメータMを+1インクリメントする(ステップST10)。
次に、伝達関数比較部12は、パラメータMが5になったか否か、すなわち利得特性Iと基準伝達関数の利得特性との差の絶対値が5回連続して5dB未満であったか否かを判定する(ステップST11)。なお、5回という条件は一例であり、ユーザが適宜設定するか、所定の回数を固定的に設定しておいてもよい。
If the parameter N is not 5 (step ST7; NO), the ANC 1 waits for 1 second (step ST9) and returns to the process of step ST3.
When the absolute value of the difference between the gain characteristic I and the gain characteristic of the reference transfer function is less than 5 dB (step ST5; NO), the transfer
Next, the transfer
パラメータMが5になった場合(ステップST11;YES)、伝達関数比較部12は、車室内の特性が変化していないことを示す信号を生成してANC制御部10に出力する。ANC制御部10は、伝達関数比較部12から出力された上記信号を受けると、ステップST1に戻って能動騒音制御を再開する。この後、上述した処理を繰り返す。
一方、パラメータMが5ではない場合(ステップST11;NO)、ANC1は、1秒間待機して(ステップST12)、ステップST3の処理に戻る。
伝達関数計算部11は、能動騒音制御が停止された後も継続して伝達関数を算出しており、車室内の特性が基準伝達関数に戻ったことが検知されると、伝達関数比較部12は、ANC制御部10へのトリガ信号の出力を解除し、ANC1は、通常の能動騒音制御動作に復帰する。
When the parameter M becomes 5 (step ST11; YES), the transfer
On the other hand, when the parameter M is not 5 (step ST11; NO), the
The transfer function calculation unit 11 continuously calculates the transfer function even after the active noise control is stopped, and when it is detected that the vehicle interior characteristics have returned to the reference transfer function, the transfer
以上のように、この実施の形態1によれば、マイク6が検出した音信号を入力するとともに、スピーカ5から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部11と、騒音を低減させる対象空間における基準伝達関数と伝達関数計算部11が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部12と、伝達関数比較部12から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するANC制御部10とを備える。
例えば、車室内の利得特性が変化した場合には、ANC信号を正確に算出できずに、かえってノイズを発散させてしまう可能性がある。そこで、上記条件を満たして車室内の利得特性の変化が検出された場合に能動騒音制御を停止する。
このように構成することで、騒音を低減させる対象空間内(スピーカ5とマイク6との間の領域)の騒音の低減動作を安定して行うことができる。
As described above, according to the first embodiment, the sound signal detected by the
For example, when the gain characteristic in the passenger compartment changes, the ANC signal cannot be calculated accurately, and noise may be diffused. Therefore, the active noise control is stopped when a change in the gain characteristic in the vehicle interior is detected while satisfying the above conditions.
With this configuration, it is possible to stably perform the noise reduction operation in the target space where noise is reduced (the region between the
なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, any component of the embodiment can be modified or any component of the embodiment can be omitted within the scope of the invention.
1 ANC装置、2 DSP、3 合成回路、4 増幅回路、5 スピーカ、6 マイク、10 ANC制御部、11 伝達関数計算部、12 伝達関数比較部。 1 ANC device, 2 DSP, 3 synthesis circuit, 4 amplifier circuit, 5 speaker, 6 microphone, 10 ANC control unit, 11 transfer function calculation unit, 12 transfer function comparison unit.
Claims (1)
前記音検出部が検出した音信号を入力するとともに、前記音出力部から出力するための音信号を分岐入力し、これらの音信号に基づいて基準伝達関数の周波数帯域における能動騒音制御の動作周波数帯域以外の周波数帯域の伝達関数を算出する伝達関数計算部と、
前記騒音を低減させる対象空間における前記基準伝達関数と前記伝達関数計算部が算出した伝達関数との差が所定の範囲以上となる条件を連続して満たした場合にトリガ信号を出力する伝達関数比較部と、
前記伝達関数比較部から出力されたトリガ信号を受けた場合に能動騒音制御を停止するANC制御部とを備えたことを特徴とする能動騒音制御装置。 In the active noise control device that generates a control signal for reducing the noise detected by the sound detection unit, and outputs the control signal from the sound output unit as a sound wave to be reduced by interfering with the noise,
The sound signal detected by the sound detection unit is input and the sound signal to be output from the sound output unit is branched and input, and the active noise control operating frequency in the frequency band of the reference transfer function based on these sound signals A transfer function calculator that calculates a transfer function in a frequency band other than the band;
Transfer function comparison that outputs a trigger signal when the difference between the reference transfer function and the transfer function calculated by the transfer function calculation unit in the target space for reducing the noise continuously satisfies a predetermined range or more And
An active noise control apparatus comprising: an ANC control unit that stops active noise control when receiving a trigger signal output from the transfer function comparison unit.
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