(57)【要約】【課題】  雑音抑制効果と計算コストの低減の両立を図ることができる能動騒音制御システムを提供する。【解決手段】  本発明の能動騒音抑制（ＡＮＣ）システムは、到来する雑音を観測する雑音参照センサ１と、制御エリアにおける誤差を観測する誤差観測センサ２と、雑音参照センサ１の観測信号にフィルタ係数を掛けて出力する適応フィルタ３と、適応フィルタ３の出力値に基づいて、雑音を打ち消す二次音源を制御エリアに出力するスピーカ４と、両センサ１，２の観測信号に基づいて、誤差が最小となるようにフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部５とを備える。また、フィルタ長探索部６が、適応フィルタ３のフィルタ長の変化が適応フィルタ３の利得Ｐに及ぼす影響を考慮して、適応フィルタ３に必要なフィルタ長を動的に探索する。【選択図】      図２
2010210895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
到来する雑音を観測する雑音参照センサと、
制御エリアにおける誤差を観測する誤差観測センサと、
前記雑音参照センサの観測信号にフィルタ係数を掛けて出力する適応フィルタと、
前記適応フィルタの出力値に基づいて、前記雑音を打ち消す二次音源を前記制御エリアに出力するスピーカと、
前記両センサの観測信号に基づいて、前記誤差が最小となるように前記フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部と、
前記適応フィルタのフィルタ長の変化が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要なフィルタ長を動的に探索するフィルタ長探索部と、
を備えていることを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項２】
前記雑音参照センサとこれに対応する前記適応フィルタが複数設けられており、
前記誤差観測センサとこれに対応する前記スピーカが１つ設けられており、
前記フィルタ係数更新部は、すべての前記雑音参照センサと前記誤差観測センサの観測信号に基づいて、前記誤差が最小となるようにすべての前記適応フィルタのフィルタ係数を更新し、
前記フィルタ長探索部は、すべての前記適応フィルタについて、そのフィルタ長の変化が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要な前記フィルタ長を動的に探索する請求項１に記載の能動騒音制御システム。
【請求項３】
前記フィルタ長探索部は、初期フィルタ長に対して所定のフィルタ延長量をインクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を変化させる請求項１又は２に記載の能動騒音制御システム。
【請求項４】
前記フィルタ長探索部は、初期フィルタ長に対して所定のフィルタ短縮量をデクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を変化させる請求項１又は２に記載の能動騒音制御システム。
【請求項５】
前記フィルタ長探索部は、前記フィルタ長の変化に伴う前記適応フィルタの利得の変化に基づいて、前記フィルタ延長量又は前記フィルタ短縮量を動的に設定する請求項３又は４に記載の能動騒音制御システム。
【請求項６】
次のステップ（ａ１）〜（ｃ１）を含むことを特徴とする、適応フィルタを用いた能動騒音制御システムにおけるフィルタ長の動的探索方法。
（ａ１）  初期フィルタ長に対して所定のフィルタ延長量をインクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を延長させるステップ
（ｂ１）  延長後の前記フィルタ長において前記適応フィルタのフィルタ係数の更新を実行するステップ
（ｃ１）  前記フィルタ長の延長が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響が十分に小さくなるまで上記ステップ（ａ１）及び（ｂ１）を繰り返し、最終時点での前記フィルタ長を当該適応フィルタのフィルタ長として採用するステップ
【請求項７】
次のステップ（ａ２）〜（ｃ２）を含むことを特徴とする、適応フィルタを用いた能動騒音制御システムにおけるフィルタ長の動的探索方法。
（ａ２）  初期フィルタ長に対して所定のフィルタ短縮量をデクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を短縮させるステップ
（ｂ２）  短縮後の前記フィルタ長において前記適応フィルタのフィルタ係数の更新を実行するステップ
（ｃ２）  前記フィルタ長の短縮が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響が出始めるまで上記ステップ（ａ２）及び（ｂ２）を繰り返し、その影響が出始める前の時点での前記フィルタ長を当該適応フィルタのフィルタ長として採用するステップ
【請求項８】
前記ステップ（ｂ１）又は（ｂ２）において、前記フィルタ長の変化に伴う前記適応フィルタの利得の変化に基づいて、前記フィルタ延長量又は前記フィルタ短縮量を動的に設定する請求項６又は７に記載のフィルタ長の動的探索方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の動的決定方法の各ステップ（ａ１）〜（ｃ１）又は各ステップ（ａ２）〜（ｃ２）を、コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雑音に逆振幅の音波を干渉させて雑音を抑制する能動騒音制御システムに関する。より具体的には、本発明は、その能動騒音制御システムに使用する適応フィルタの最適なフィルタ長を動的に探索する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
雑音抑制の制御技術は、受動騒音制御（ＰＮＣ：Passive Noise Control）と能動騒音制御（ＡＮＣ：Active Noise Control）との２種類に分類される。
このうち、ＰＮＣは、遮音壁等を利用して物理的に雑音を遮断ないし吸収させたり、音波の回折および干渉等の波動特性を利用して雑音を減衰させたりすることによって、雑音を抑制するものである。例えば、映画館やコンサートホールに備えられた分厚い壁は、低周波を含む雑音を物理的に遮音するＰＮＣ技術の一種である。
【０００３】
また、高速道路に設置されている遮音壁には、壁からの反射音と環境雑音を干渉させる雑音抑圧を行うＰＮＣ技術が採用される場合もある。しかし、低周波は物体を通過する際の透過損失が小さいため、ＰＮＣでは遮音のために非常に分厚い壁が必要である。
上記ＡＮＣは、このようにＰＮＣでは対応が困難な低周波域の雑音を抑制するのに有効であり、雑音の音波に対して絶対値が同じで逆振幅の音波を干渉させることにより、雑音を減衰させて抑制するものである。
【０００４】
ＡＮＣによる騒音制御システム（以下、「ＡＮＣシステム」ということがある。）の構成要素としては、到来する雑音を観測する雑音参照センサ（以下、「リファレンスマイク」ということがある。）と、制御エリアにおける誤差を観測する誤差観測センサ（以下、「エラーマイク」ということがある。）と、雑音を打ち消す二次音源を制御エリアに出力するスピーカとが不可欠である。
この場合、１次経路であるリファレンスマイクとエラーマイクの間の伝達系を正確に推定することが必要であり、この推定のために一般に適応フィルタが利用されている。
【０００５】
上記適応フィルタを制御する適応アルゴリズムとしては、例えば、最小二乗平均（ＬＭＳ：Least Mean Square ）法や学習同定法がある。この場合、適応フィルタの制御部は、リファレンスマイクとエラーマイクの観測信号に基づいて上記ＬＭＳ法等の適応アルゴリズムを実行し、誤差が最小となるように適応フィルタのフィルタ係数を更新する。
そして、適応フィルタは、雑音参照センサの観測信号に更新されたフィルタ係数を掛けて出力し、この出力値がスピーカに入力されて、雑音を適切に打ち消す二次音源が発音される（例えば、特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５６９６０号公報
【特許文献１】特開２００２−３３３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の通り、ＡＮＣシステムでは、リファレンスマイクとエラーマイクの観測信号を適応フィルタの制御部に入力して１次経路間の伝達特性を推定し、エラーマイクの設置地点おいて誤差信号が最小となる二次音源を生成するが、通常、上記適応フィルタのフィルタ長は静的に設定された固定値になっている。
この場合、適応フィルタのフィルタ長を長めに設定すれば、高次の反射成分を打ち消すことが可能となって雑音抑制効果が向上するが、その反面、フィルタ係数の更新のための計算コスト（演算負荷）が増大するというトレードオフの関係が生じる。
【０００８】
その一方で、高次の反射成分は直接音と比較してパワーが小さいので、高次のフィルタ長は冗長であることが多く、適応フィルタの利得にさほど影響しない可能性がある。
従って、例えば、雑音抑制効果を主眼としてフィルタ長を予め長めに設定しても、実際には雑音抑制に余り役だっておらず、無駄な計算コストをかけている可能性がある。また逆に、計算コストの低減を主眼としてフィルタ長を短めに設定すると、今度は所望の雑音抑制効果が得られない事態になり得る。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑み、雑音抑制効果と計算コストの低減の両立を図ることができる能動騒音制御システムと、このシステムに使用する適用フィルタのフィルタ長の動的探索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】
【００１０】
（１）  本発明の能動騒音制御システムは、到来する雑音を観測する雑音参照センサと、制御エリアにおける誤差を観測する誤差観測センサと、前記雑音参照センサの観測信号にフィルタ係数を掛けて出力する適応フィルタと、前記適応フィルタの出力値に基づいて、前記雑音を打ち消す二次音源を前記制御エリアに出力するスピーカと、前記両センサの観測信号に基づいて、前記誤差が最小となるように前記フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部と、前記適応フィルタのフィルタ長の変化が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要なフィルタ長を動的に探索するフィルタ長探索部と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の能動騒音制御システムによれば、上記フィルタ長探索部が、適応フィルタのフィルタ長の変化が適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要なフィルタ長を動的に探索するので、雑音抑制効果が阻害されない必要最小限のフィルタ長を見つけ出すことができる。
このため、当該能動騒音制御システムにおいて、雑音抑制効果と計算コストの低減を両立したフィルタ長を適応フィルタに自律的に設定することができる。
【００１２】
（２）  ところで、ＡＮＣの種類として、雑音参照センサと誤差観測センサがいずれも１つであるＳＩＳＯ（Single-Input Single-Output）−ＡＮＣと、雑音参照センサが複数あって誤差観測センサが１つであるＭＩＳＯ（Multi-Input Single-Output ）−ＡＮＣとがある。
このうち、ＭＩＳＯ−ＡＮＣは、到来雑音を面領域で参照するので、到来雑音を１点のみで捉えるＳＩＳＯ−ＡＮＣの場合に比べて、騒音源が多い場合でも雑音抑制効果が高いという利点がある。
【００１３】
しかし、ＭＩＳＯ−ＡＮＣでは、雑音参照センサに対応して適応フィルタも複数設けられるため、適応フィルタのフィルタ長の増大に伴う計算コストの問題が、ＳＩＳＯ−ＡＮＣの場合よりも顕著となる。
従って、ＭＩＳＯ−ＡＮＣにおいて、それぞれの適応フィルタについて、雑音抑制効果と計算コストの低減を両立したフィルタ長を探索できれば、効率的かつ必要最小限の計算コストで、ＳＩＳＯ−ＡＮＣよりも雑音抑制効果が高い能動騒音制御システムを実現することができる。
【００１４】
そこで、本発明の能動騒音制御システムにおいて、前記雑音参照センサとこれに対応する前記適応フィルタが複数設けられており、前記誤差観測センサとこれに対応する前記スピーカが１つ設けられている、上記ＭＩＳＯ−ＡＮＣの場合には、前記フィルタ係数更新部は、すべての前記雑音参照センサと前記誤差観測センサの観測信号に基づいて、前記誤差が最小となるようにすべての前記適応フィルタのフィルタ係数を更新し、前記フィルタ長探索部は、すべての前記適応フィルタについて、そのフィルタ長の変化が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要な前記フィルタ長を動的に探索することが好ましい。
【００１５】
この場合、上記フィルタ長探索部が、すべての適応フィルタについて、そのフィルタ長の変化が適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要なフィルタ長を動的に探索するので、雑音抑制効果が阻害されない必要最小限のフィルタ長を、すべての適応フィルタについて見つけ出すことができる。
このため、当該能動騒音制御システムにおいて、雑音抑制効果と計算コストの低減を両立したフィルタ長を、すべての適応フィルタに自律的に設定することができる。
【００１６】
（３）  本発明の能動騒音制御システムにおいて、前記フィルタ長探索部は、初期フィルタ長に対して所定のフィルタ延長量をインクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を変化させることができる。
この場合、適応フィルタのフィルタ長が、所定のフィルタ延長量をインクリメントすることによって延長されるので、初期フィルタ長を十分に短く設定した上で、適応フィルタの利得に及ぼす影響が十分に小さくなるまでインクリメントを繰り返すことにより、所望の雑音抑制効果が得るのに必要最小限のフィルタ長を探索することができる。
【００１７】
（４）  また、本発明の能動騒音制御システムにおいて、前記フィルタ長探索部は、初期フィルタ長に対して所定のフィルタ短縮量をデクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を変化させるようにしてもよい。
この場合、適応フィルタのフィルタ長が、所定のフィルタ短縮量をデクリメントすることによって短縮されるので、初期フィルタ長を十分に長く設定した上で、適応フィルタの利得に及ぼす影響が出始めるまでデクリメントを繰り返すことにより、所望の雑音抑制効果が得るのに必要最小限のフィルタ長を探索することができる。
【００１８】
（５）  上記フィルタ延長量又はフィルタ短縮量は、予め定めた固定値に設定してもよいが、前記フィルタ長探索部は、前記フィルタ長の変化に伴う前記適応フィルタの利得の変化に基づいて、前記フィルタ延長量又は前記フィルタ短縮量を動的に設定することにしてもよい。
この場合、上記各量を固定値に設定する場合に比べて、適応フィルタの利得に影響が生じる付近でのフィルタ長の変動をきめ細かく設定することができ、最適なフィルタ長の探索をより正確かつ効率的に行える。
【００１９】
（６）  本発明のフィルタ長の動的探索方法は、上記能動騒音制御システムのフィルタ長探索部が実行する探索方法であり、次のステップ（ａ１）〜（ｃ１）を含むことを特徴とする。  
（ａ１）  初期フィルタ長に対して所定のフィルタ延長量をインクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を延長させるステップ
（ｂ１）  延長後の前記フィルタ長において前記適応フィルタのフィルタ係数の更新を実行するステップ
（ｃ１）  前記フィルタ長の延長が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響が十分に小さくなるまで上記ステップ（ａ１）及び（ｂ１）を繰り返し、最終時点での前記フィルタ長を当該適応フィルタのフィルタ長として採用するステップ
【００２０】
（７）  或いは、本発明のフィルタ長の動的探索方法は、次のステップ（ａ２）〜（ｃ２）であってもよい。
（ａ２）  初期フィルタ長に対して所定のフィルタ短縮量をデクリメントすることによって、前記適応フィルタのフィルタ長を短縮させるステップ
（ｂ２）  短縮後の前記フィルタ長において前記適応フィルタのフィルタ係数の更新を実行するステップ
（ｃ２）  前記フィルタ長の短縮が前記適応フィルタの利得に及ぼす影響が出始めるまで上記ステップ（ａ２）及び（ｂ２）を繰り返し、その影響が出始める前の時点での前記フィルタ長を当該適応フィルタのフィルタ長として採用するステップ
【００２１】
（８）  前記ステップ（ｂ１）又は（ｂ２）において、フィルタ延長量又はフィルタ短縮量は予め定めた固定値に設定してもよいが、前記フィルタ長の変化に伴う前記適応フィルタの利得の変化に基づいて、前記フィルタ延長量又は前記フィルタ短縮量を動的に設定することが好ましい。
この場合、上記各量を固定値に設定する場合に比べて、適応フィルタの利得に影響が生じる付近でのフィルタ長の変動をきめ細かく設定することができ、最適なフィルタ長の探索をより正確かつ効率的に行える。
【００２２】
（９）  本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータに、上記各ステップ（ａ１）〜（ｃ１）又は各ステップ（ａ２）〜（ｃ２）を実行させるためのコンピュータプログラムに関するものである。
【発明の効果】
【００２３】
以上の通り、本発明によれば、適応フィルタのフィルタ長の変化が適応フィルタの利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタに必要なフィルタ長を動的に探索するようにしたので、雑音抑制効果と計算コストの低減を両立したフィルタ長を適応フィルタに自律的に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】能動騒音制御システムの制御構成を示す概念図である。
【図２】同システムの制御構成を示す概念図である。
【図３】同システムのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図４】フィルタ長探索部が実行する処理内容を示すフローチャートである。
【図５】フィルタ長探索部が実行する処理内容の説明図である。
【図６】評価実験のために構築した収録環境の平面図である。
【図７】リファレンスマイクの設置位置を示すドア開放部の図である。
【図８】評価実験での収録条件を纏めた表である。
【図９】フィルタ長静的決定時とフィルタ長動的探索時との、各フィルタ長に対する雑音抑圧量を示すグラフである。
【図１０】チャンネルｃｈ１，ｃｈ３，ｃｈ４，ｃｈ６にそれぞれ与えられたフィルタ長と利得との関係を示すグラフである。
【図１１】能動騒音制御システムの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
〔システムの制御構成〕
図１及び図２は、本実施形態の能動騒音制御（ＡＮＣ）システムの制御構成を示す概念図である。図１に示すように、本実施形態のＡＮＣシステムは、到来する雑音を観測する複数のリファレンスマイク（雑音参照センサ）１と、制御エリアにおける誤差を観測する１つのエラーマイク（誤差観測センサ）２とを有する、ＭＩＳＯ−ＡＮＣシステムとして構成されている。
【００２６】
図２に示すように、本実施形態のＡＮＣシステムは、上記リファレンスマイク１及びエラーマイク２の他に、適応フィルタ３、スピーカ４、フィルタ係数更新部５及びフィルタ長探索部６を備えている。
適応フィルタ３は、リファレンスマイク１に対応して複数設けられており、そのマイク１の観測信号に、自身に設定されたフィルタ係数を掛けて出力する。各適応フィルタ３の出力値は、それぞれ重畳されてスピーカ４に入力される。スピーカ４は、重畳された適応フィルタ３の出力値に基づいて、雑音を打ち消す二次音源を制御エリアに出力する。
【００２７】
本実施形態のフィルタ係数更新部５は、前記ＬＭＳ法や学習同定法等の適応アルゴリズムを実行して、各リファレンスマイク１とエラーマイク２の観測信号に基づいて、誤差が最小となるようにすべての適応フィルタ３のフィルタ係数を更新するものである。
例えば、ＬＭＳ法によるフィルタ係数更新部５の場合、リファレンスマイク１の参照信号とエラーマイク２の誤差信号の大きさに応じて、当該誤差信号が極力小さくなるように適応フィルタ３の伝達関数ｗｋが適応制御される。
【００２８】
具体的には、フィルタ係数更新部５は、適応フィルタ３の伝達関数ｗｋと二次経路の伝達関数ｃとを合成した伝達関数（ｃ×ｗｋ）が、リファレンスマイク１からエラーマイク２までの間の一次経路の伝達関数Ｕと相補になるように、すなわち、Ｕ＝−（ｃ×ｗｋ）となるように、各適応フィルタ３のフィルタ係数ｗｋを逐次更新する。
そして、各適応フィルタ３は、上記のように更新されたフィルタ係数ｗｋを、リファレンスマイク１の観測信号に掛けて出力し、この出力値がスピーカ４に入力されて雑音を適切に打ち消す二次音源が発音される。
【００２９】
ところで、環境問題への関心の高まりを受けて、真夏の室内に新鮮な外気の風を取り込むため、網戸を利用した換気が注目されているが、都市近郊や高架道路付近において窓を開放して網戸を利用すると、外部の環境雑音が窓から室内に侵入することが問題となる。
そこで、本出願人は、窓を開放したままの状態で侵入する環境雑音を抑圧するシステムの開発を行ってきた（特開２００９−１３７１０号公報参照）。本実施形態のＭＩＳＯ−ＡＮＣシステムは、そのような遠方に多数の音源存在する環境雑音を抑圧するシステムとして有効であり、集合住宅等の建物に構築することができる。
【００３０】
しかし、図２に示すように、ＭＩＳＯ−ＡＮＣでは、複数のリファレンスマイク１の数だけの適応フィルタ３が必要になるので、リファレンスマイク１が１つだけであるＳＩＳＯ−ＡＮＣに比べて、フィルタ係数を更新する際の演算コストが飛躍的に増大する。
そこで、本実施形態では、各リファレンスマイク１に対応する適切なフィルタ長を動的に探索するアルゴリズムを実行する上記フィルタ長探索部６を設け、計算コストの削減を図っている。
【００３１】
すなわち、本実施形態のフィルタ長探索部６は、各適応フィルタ３のフィルタ長の変化がその適応フィルタ３の利得に及ぼす影響を考慮して、当該適応フィルタ３に必要なフィルタ長を動的に探索するものである。なお、このフィルタ長探索部６による具体的な探索方法については、後述する。
【００３２】
〔システムのハードウェア構成〕
図３は、本実施形態のＡＮＣシステムのハードウェア構成を示すブロック図である。
図３に示すように、ＡＮＣシステムは、参照信号入力部１１、増幅回路１２、Ａ／Ｄ変換回路１３、演算部１４、Ｄ／Ａ変換回路１５、増幅回路１６、信号出力部１７及び誤差信号入力部１８とから構成されている。
【００３３】
このうち、参照信号入力部１１は、複数の前記リファレンスマイク１よりなり、この各マイク１での観測信号（アナログ信号）は、増幅回路１２で増幅されたあと、Ａ／Ｄ変換回路１３を経て演算部１４に入力される。
演算部１４は、プログラマブルなパソコン又はマイコンよりなり、その記憶装置に格納されたコンピュータプログラムが実行する機能部分として、複数の前記適応フィルタ３、フィルタ計数更新部５及びフィルタ長探索部６を備えている。
【００３４】
演算部１４の適応フィルタ３の出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路１５にてアナログ信号に変換されたあと、増幅回路１６にて増幅されて信号出力部１７に入力される。この信号出力部１７は前記スピーカ４である。
誤差信号入力部１８は前記エラーマイク２であり、このマイク２での観測信号は、演算部１４に入力され、フィルタ係数更新部５が実行する適応アルゴリズムに使用される。
【００３５】
〔フィルタ長探索部の処理内容〕
図４は、前記フィルタ長探索部６が実行する処理内容を示すフローチャートであり、図５は、その処理内容の説明図である。以下、この図４及び図５を参照しつつ、フィルタ長探索部６によるフィルタ長の動的探索方法を説明する。
【００３６】
演算部１４のフィルタ長探索部６は、まず、各適応フィルタ３について、初期フィルタ長として十分に短い任意のフィルタ長を設定する（図４のステップＳＴ１）。この初期フィルタ長の設定は、フィルタ長が０であるフィルタを延長する過程と等しい。
次に、フィルタ長探索部６は、各適応フィルタ３について、フィルタ係数更新部５に、一定回数（γ回）だけフィルタ更新を実行させる。
【００３７】
その後、フィルタ長探索部６は、各適応フィルタ３について、所定のフィルタ増加量αを１つだけインクリメントしてフィルタ長を延長する（図４のステップＳＴ２）。
そして、フィルタ長探索部６は、各適応フィルタ３について、再度、フィルタ係数更新部５に、一定回数（γ回）だけフィルタ更新を実行させ、延長後のフィルタを収束させる（図４のステップＳＴ３）。
【００３８】
次に、フィルタ長探索部６は、複数の適応フィルタ３全体の利得Ｐと、延長した適応フィルタの利得Ｑｎを次の式（１）及び（２）によって算出し、これらの利得Ｐ，Ｑｎに基づいてフィルタ延長の適否を判定する。
【数１】
2010210895.tif 000003
【００３９】
具体的には、フィルタ長探索部６は、次の式（３）に示すように、チャンネルごとにＱｎ／Ｐ＞βが成立するか否かによって、各適応フィルタ３に対するフィルタ延長の可否を決定する（図４のステップＳＴ４）。
【数２】
2010210895.tif 000004
【００４０】
なお、上記式（１）及び（２）において、ｎはリファレンスマイク１のチャネル番号を表す。また、Ｎはリファレンスマイク１の総数、ｗｎ（ｋ）は適応フィルタ３のフィルタ係数、ｋは時刻を表す。
更に、式（３)中のｌ（エル）はフィルタ長を表し、αはフィルタ延長量である。また、βは１よりも小さい正の定数であり、フィルタ延長の可否を決定するために予め設定された制御係数である。
【００４１】
本実施形態のフィルタ長の動的探索法で決定されるフィルタ長ｌｎは、制御係数βの値に依存する。すなわち、Ｑｎ／Ｐ＞βが真である場合（図４のステップＳＴ４でＹｅｓ）には、フィルタ長を延長した適応フィルタ３による全体の利得に対する影響が大きいと判断して、当該適応フィルタ２のフィルタ延長を実行する。
次の式（４）は、フィルタ延長時のフィルタ係数の更新式である。
【００４２】
【数３】
2010210895.tif 000005
【００４３】
この適応フィルタ３のフィルタ延長を行う場合、フィルタの非延長部分の係数は、延長前のフィルタ係数ｗｎ（ｋ）を初期値として利用する。収束後のフィルタ係数はフィルタ長によって異なると考えられるが、その変化量は小さい。そのため、延長前のフィルタ係数を初期値として利用することで、誤差信号の発振を防止可能になると考えられる。
また、フィルタの延長部分の係数は、初期値として０を設定する。そして、フィルタ延長後に、γ回のフィルタ更新の後に再びフィルタ延長の可否を判別する。
【００４４】
フィルタ長探索部６は、Ｑｎ／Ｐ＞βが偽である場合（図４のステップＳＴ４でＮｏ）には、フィルタ長を延長した適応フィルタ３による全体の利得に対する影響が十分に小さいと判断して、当該適応フィルタ３についてのフィルタの延長を停止する。
【００４５】
フィルタ長探索部６は、フィルタ延長を停止した後、フィルタ係数更新部５に、フィルタが完全に収束するまでフィルタ係数の更新を行わせる（図４のステップＳＴ５）。
なお、適応フィルタ３のフィルタ係数は、高次のフィルタ点数ほど利得が小さくなる傾向がある。このため、制御係数βの値に関わらず、フィルタの延長を繰り返すことによって必ずＱｎ／Ｐ＞βが偽となるので、フィルタ長は有限長に決定されることになる。
【００４６】
上記フィルタ長探索部６によるフィルタ長の動的探索方法を要約すると、次の３つのステップ（ａ１）〜（ｃ１）に纏めることができる。
（ａ１）  初期フィルタ長に対して所定のフィルタ延長量αをインクリメントすることによって、各適応フィルタ３のフィルタ長ｌｎを延長させるステップ
（ｂ１）  延長後のフィルタ長（ｌｎ＋α）において適応フィルタ３のフィルタ係数ｗｎ（ｋ）の更新を実行するステップ
（ｃ１）  フィルタ長の延長が適応フィルタ３の利得Ｐに及ぼす影響が十分に小さくなるまで上記ステップ（ａ１）及び（ｂ１）を繰り返し、最終時点でのフィルタ長を当該適応フィルタ３のフィルタ長として採用するステップ
【００４７】
このように、本実施形態のＡＮＣシステムによれば、フィルタ長探索部６が、各適応フィルタ３のフィルタ長の変化が適応フィルタ３の利得に及ぼす影響（本実施形態では、フィルタ延長ごとのＱｎ／Ｐの値）を考慮して、すべての適応フィルタ３に必要なフィルタ長を動的に探索するので、雑音抑制効果が阻害されない必要最小限のフィルタ長を、すべての適応フィルタ３について自律的に見つけ出すことができる。
【００４８】
なお、フィルタ長探索部６によるフィルタ長の動的探索は、少なくともＡＮＣシステムの起動時に実行されるが、その後一定周期（例えば、数日）おきに実行するようにしてもよい。
また、システム側で自動的に動的探索を行うだけでなく、人為的なスイッチ操作を契機として、フィルタ長探索部６が動的探索を実行するようにしてもよい。
【実施例】
【００４９】
〔評価実験〕
次に、本発明の有効性を実証するための評価実験の内容と、その結果について説明する。本出願人は、最初に音響実験室内外を利用して、評価を行うために必要な音データ収録を行った。そして、収録した音データを利用した計算機シミュレーションによって評価実験を行った。
【００５０】
〔実験環境構築のための音データ収録〕
まず始めに、評価を行うために必要な到来雑音、二次音源（スピーカ４）とエラーマイク間（二次経路)でのインパルス応答の収録を、音響実験室内外に構築した実際の環境にて行った。
図６は、評価実験のために構築した収録環境の平面図であり、図７は、リファレンスマイクの設置位置を示すドア開放部の図である。
【００５１】
図７に示すように、評価実験のためのＡＮＣシステムのリファレンスマイクは、防音室のドア開放部の７箇所に設置した。
図６に示すように、エラーマイクは、ドアから防音室内側に１．００ｍ、高さ１．１５ｍの位置に設置した。二次音源を出力するためのスピーカは、防音室内に放射方向をエラーマイクに向けて設置した。
【００５２】
また、雑音を出力するためのスピーカは、多騒音源の環境雑音を模擬するために防音室の外側にドアに対して上方やや後ろ向きに４箇所設置した。雑音源は低域に支配的なパワーをもつ環境雑音を模擬するために、ピンクノイズを利用した。その他の収録条件は、図８の表に示す通りである。
以上の収録条件において、リファレンスマイクとエラーマイクへの到来雑音及び二次経路間のインパルス応答を収録した。二次経路間のインパルス応答は、ＴＳＰ法（Time Stretched Pulse）法を用いて計測した。
【００５３】
性能評価は、６ｋＨｚにリサンプリングした収録音データを用いて計算機シミュレーションを行い、得られた誤差信号のパワースペクトルを用いた。適応フィルタを制御する適応アルゴリズムは Filtered-X ＬＭＳを利用し、７チャネルの適応フィルタ出力信号の加算値を、二次音源として利用した。
また、フィルタ延長量αは１６、フィルタ延長後のフィルタ更新回数γは２０００とした。更に、フィルタ延長の可否を決定する制御係数βは、１チャネル当たりの平均フィルタ長が４００以下となる値(１０-6〜１０-2) とした。
【００５４】
〔計算機シミュレーションによる実験結果〕
図９（ａ）及び（ｂ）は、フィルタ長静的決定時とフィルタ長動的探索時（本発明）との、各フィルタ長に対する雑音抑圧量を示すグラフである。図９の各グラフにおける横軸は、各フィルタ長の平均値であり、縦軸は０〜１ｋＨｚの平均雑音抑圧量である。
なお、図９（ａ）は、図９（ｂ）のフィルタ長１００〜４００点を拡大表示した図になっている。更に、図１０の下部に示す表は、各チャネルｃｈ１〜ｃｈ７に与えられたフィルタ長を示している。
【００５５】
図９（ａ）のグラフより、本実施形態の動的探索方法は、フィルタ長を静的に決定する場合と比較して、同じ雑音抑圧量を達成するために必要なフィルタが短いことが分かる。
例えば、５．２ｄＢの抑圧量を達成するために必要なフィルタ長は、フィルタ長を静的に決定した場合には、１９０点であるのに対して、本実施形態の動的探索方法によってフィルタ長を動的に探索した場合には、１６９点であった。また、本実施形態の動的探索方法では、例えば、フィルタ長が１５０〜２５０点の場合、フィルタ静的決定時と比較して抑圧量が高くなっている。
【００５６】
一方、図９（ｂ）の実験結果に示すように、本実施形態の動的探索方法では、フィルタ長が１００点以下の場合には、フィルタ長静的決定時と比較して抑圧量が劣化する。これは、直接音以降のフィルタ次数の低い区間では利得の変動が小さいため、最適なフィルタ長を探索することが困難であるためであると考えられる。
なお、フィルタ次数が非常に大きい場合も、同様の理由により、雑音抑圧量に有意な差が生じないと考えられる。
【００５７】
このため、本実施形態の動的探索方法では、適応フィルタが持つ利得の変動が大きい部分を捉えるために、フィルタ延長の可否を決定する制御係数βを適切に決定する必要があると考えられる。
また、図１０の表から、従来手法では、全チャネルｃｈ１〜ｃｈ７に一律のフィルタ長が与えられるの対して、本実施形態の動的探索方法では、各チャネルｃｈ１〜ｃｈ７の適応フィルタに対して、独立した適切なフィルタ長が決定されることが分かる。
【００５８】
図１０に示す各グラフは、それぞれ、本実施形態の動的探索方法によってチャンネルｃｈ１，ｃｈ３，ｃｈ４，ｃｈ６にそれぞれ与えられたフィルタ長と、利得との関係を示すグラフである。
図１０の４つのグラフから明らかな通り、本実施形態の動的探索方法によれば、反射音がエラーマイクに入射し難いチャンネルｃｈ３には短いフィルタ長が与えられ、床や壁からの反射音がエラーマイクに入射し易いチャンネルｃｈ６には長いフィルタ長が与えられている。
【００５９】
このように、本実施形態の動的探索方法では、各チャネルｃｈ１〜ｃｈ７の適応フィルタに対して、その雑音到来の状況に応じて、それぞれ独立して最適なフィルタ長が決定されることが分かる。
上記の評価実験から明らかな通り、本実施形態の動的探索方法によれば、フィルタ長を静的に決定する従来方法と比べて、同じ雑音抑圧量を得るために必要なフィルタ長を短縮することが可能であり、フィルタ係数の更新のため計算コストを削減することができる。
【００６０】
〔その他の変形例〕
今回開示した上記実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲とその構成と均等な意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
【００６１】
例えば、上記実施形態では、ＭＩＳＯ−ＡＮＣシステムに本発明の動的探索方法を適用した場合を例示したが、図１１に示すように、参照信号入力部１１を構成するリファレンスマイク１が１つしかない（従って、演算部１４中の適応フィルタ３も１つ）ＳＩＳＯ−ＡＮＣシステムに、本発明の動的探索方法を適用することにしてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、フィルタ長探索部６は、十分に短めに設定された初期フィルタ長に対して所定のフィルタ延長量αをインクリメントすることによって、各適応フィルタ３のフィルタ長ｌｎを延長させるようにしているが、これとは逆に、十分に長めに設定された初期フィルタ長に対して所定のフィルタ減少量α’をデクリメントすることによって、各適応フィルタ３のフィルタ長ｌｎを短縮させるようにしてもよい。
すなわち、フィルタ長探索部６によるフィルタ長の動的探索方法は、次の３つのステップ（ａ２）〜（ｃ２）を実行するものであってもよい。
【００６３】
（ａ２）  初期フィルタ長に対して所定のフィルタ短縮量α’をデクリメントすることによって、適応フィルタ３のフィルタ長ｌｎを短縮させるステップ
（ｂ２）  短縮後のフィルタ長（ｌｎ−α’）において適応フィルタ３のフィルタ係数の更新を実行するステップ
（ｃ２）  フィルタ長の短縮が適応フィルタ３の利得Ｐに及ぼす影響が出始めるまで上記ステップ（ａ２）及び（ｂ２）を繰り返し、その影響が出始める前の時点でのフィルタ長を当該適応フィルタ３のフィルタ長として採用するステップ
【００６４】
更に、上記実施形態では、フィルタ延長量αを予め定めた固定値に設定しているが、この延長量α（フィルタ短縮量α’でもよい。）を動的に変更するようにしてもよい。
例えば、フィルタ長の変化に伴う適応フィルタ３の利得Ｐの変化に基づいて、フィルタ延長量αを動的に設定するようにすれば、その延長量αが固定値である場合に比べて、適応フィルタ３の利得Ｐに影響が生じる付近でのフィルタ長の変動をきめ細かく設定することができ、最適なフィルタ長の探索をより正確かつ効率的に行える。
【符号の説明】
【００６５】
１      リファレンスマイク（雑音参照センサ）
２      エラーマイク（雑音観測センサ）
３      適応フィルタ
４      スピーカ
５      フィルタ係数更新部
６      フィルタ長探索部
１１      参照信号入力部
１２      増幅回路
１３      Ａ／Ｄ変換回路
１４      演算部
１５      Ｄ／Ａ変換回路
１６      増幅回路
１７      信号出力部
１８      誤差信号入力部
【図１】
2010210895.tif 000006
【図２】
2010210895.tif 000007
【図３】
2010210895.tif 000008
【図４】
2010210895.tif 000009
【図５】
2010210895.tif 000010
【図６】
2010210895.tif 000011
【図７】
2010210895.tif 000012
【図８】
2010210895.tif 000013
【図９】
2010210895.tif 000014
【図１０】
2010210895.tif 000015
【図１１】
2010210895.tif 000016