(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン高調波除去システムの動作方法であって、
車両キャビンにおける第1の位置にある第1のマイクロフォンから、前記車両キャビンにおけるノイズを表す信号を受け取るステップと、
前記車両キャビンにおける第2の位置にある第2のマイクロフォンから、前記車両キャビンにおけるノイズを表す信号を受け取るステップと、
前記第1のマイクロフォンからの信号と前記第2のマイクロフォンからの信号とを相関させるステップと、を含み、
前記相関させるステップは、
前記第1のマイクロフォンからの信号に基づいて前記第2のマイクロフォンからの信号を予想し、予想された第2のマイクロフォン信号を提供するステップと、
前記予想された第2のマイクロフォン信号と前記第2のマイクロフォンからの実際の信号との差を決定するステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記差を第1の閾値と比較するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記差と前記予想された第2のマイクロフォン信号との間の比率を決定するステップと、
前記比率を第2の閾値と比較するステップと、を更に含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記予想するステップは適応フィルタを含む回路によって行われる、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のマイクロフォンからの信号の振幅と前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅とを閾値と比較するステップと、
前記第1のマイクロフォンまたは前記第2のマイクロフォンのいずれか一方または両方からの信号の振幅が前記閾値よりも小さい場合には、前記適応フィルタの係数の更新を禁止するステップと、を更に含む、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記第1のマイクロフォンからの信号の振幅の前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率を決定するステップと、
前記第1のマイクロフォンからの信号の振幅の前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率が閾値比率よりも大きい場合には、前記適応フィルタの係数の更新を禁止するステップと、を更に含む、請求項4に記載の方法。
【請求項７】
前記第1のマイクロフォンと前記第2のマイクロフォンとからの信号を平滑化するステップを更に含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記平滑化するステップはローパスフィルタリングするステップを含む、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
エンジンオーディオ高調波除去システムであって、
少なくとも2つのマイクロフォンと、
前記複数のマイクロフォンの中の第1のマイクロフォンの示数に、前記複数のマイクロフォンの中の第2のマイクロフォンの示数にノイズが影響するのとは異なるように影響するノイズの存在を検出する検出回路であって、前記第1のマイクロフォンからの信号が前記第2のマイクロフォンからの信号と相関しているかどうかを判断する相関判断回路を備えた検出回路と、
ノイズの量が閾値を超えるかどうかを判断する比較回路と、を備えたシステム。
【請求項１０】
前記相関判断回路は、前記第1のマイクロフォンからの信号に基づき前記第2のマイクロフォンからの予測される信号を提供する適応フィルタを更に備えており、
前記比較回路は、前記第2のマイクロフォンからの前記予測される信号の振幅と前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅とを比較する、請求項9に記載のエンジン高調波除去システム。
【請求項１１】
前記相関判断回路は、
前記適応フィルタの係数を更新する回路と、
前記第1のマイクロフォンからの信号と前記第2のマイクロフォンからの信号との振幅と閾値とを比較する回路と、
前記第1のマイクロフォンからの信号の振幅と前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅とのいずれか一方または両方が前記閾値よりも小さい場合には、前記適応フィルタの係数の更新を禁止する回路と、を更に備えている、請求項10に記載のエンジン高調波除去システム。
【請求項１２】
前記相関判断回路は、
前記適応フィルタの係数を更新する回路と、
前記第1のマイクロフォンからの信号の振幅の前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率と閾値とを比較する回路と、
前記第1のマイクロフォンからの信号の振幅の前記第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率が前記閾値よりも大きい場合には、前記適応フィルタの係数の更新を禁止する回路と、を更に備えている、請求項10に記載のエンジン高調波除去システム。
【請求項１３】
前記第1のマイクロフォンからの信号と前記第2のマイクロフォンからの信号とを平滑化する平滑化回路を更に備えている、請求項9に記載のエンジン高調波除去システム。
【請求項１４】
前記平滑化回路はローパスフィルタを備えている、請求項13に記載のエンジン高調波除去システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン高調波除去システムおよびその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、エンジン高調波と関連する正弦波音声を除去するように設計されたエンジン高調波除去(EHC)のためのオーディオシステムが記載されている。エンジン高調波除去システムの一例が、米国特許出願公開第2008/0095383号として公開されている米国特許出願第11/426,537号に記載がある。なお、この米国特許出願公開はその全体を本出願において参照により援用する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様では、エンジン高調波除去システムの動作方法は、車両キャビンにおける第1の位置にある第1のマイクロフォンから、車両キャビンにおけるノイズを表す信号を受け取るステップと、車両キャビンにおける第2の位置にある第2のマイクロフォンから、車両キャビンにおけるノイズを表す信号を受け取るステップと、第1のマイクロフォンからの信号と第2のマイクロフォンからの信号とを相関させるステップと、を含む。相関させるステップは、第1のマイクロフォンからの信号に基づいて第2のマイクロフォンからの信号を評価し、評価された第2のマイクロフォン信号を提供するステップと、評価された第2のマイクロフォン信号と第2のマイクロフォンからの実際の信号との差を決定するステップと、を含む場合がある。この方法は、差を第1の閾値と比較するステップを更に含む場合がある。この方法は、差と評価された第2のマイクロフォン信号との間の比率を決定するステップと、比率を第2の閾値と比較するステップと、を更に含む場合がある。評価するステップは適応フィルタを含む回路によって行われる場合がある。この方法は、第1のマイクロフォンからの信号の振幅と第2のマイクロフォンからの信号の振幅とを閾値と比較するステップと、第1のマイクロフォンまたは第2のマイクロフォンのいずれか一方または両方からの信号の振幅が閾値よりも小さい場合には、適応フィルタの係数の更新を禁止するステップと、を更に含む場合がある。この方法は、第1のマイクロフォンからの信号の振幅の第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率を決定するステップと、第1のマイクロフォンからの信号の振幅の第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率が閾値比率よりも大きい場合には、適応フィルタの係数の更新を禁止するステップと、を更に含む場合がある。この方法は、第1のマイクロフォンからの信号と第2のマイクロフォンとからの信号とを平滑化するステップを更に含む場合がある。平滑化するステップは、ローパスフィルタリングするステップを含む場合がある。
【０００４】
別の態様では、エンジンオーディオ高調波除去システムは、少なくとも2つのマイクロフォンと、複数のマイクロフォンの中の第1のマイクロフォンの示数に、複数のマイクロフォンの中の第2のマイクロフォンの示数にノイズが影響するのとは異なるように影響するノイズの存在を検出する検出回路と、を含む。検出回路は、第1のマイクロフォンからの信号が第2のマイクロフォンからの信号と相関しているかどうかを判断する相関判断回路と、ノイズの量が閾値を超えるかどうかを判断する比較回路と、を含む。相関判断回路は、第1のマイクロフォンからの信号に基づき第2のマイクロフォンからの予測される信号を提供する適応フィルタを更に含む場合があり、比較回路は、第2のマイクロフォンからの予測される信号の振幅と第2のマイクロフォンからの信号の振幅とを比較する場合がある。相関判断回路は、適応フィルタの係数を更新する回路と、第1のマイクロフォンからの信号と第2のマイクロフォンからの信号との振幅と閾値とを比較する回路と、第1のマイクロフォンからの信号の振幅と第2のマイクロフォンからの信号の振幅とのいずれか一方または両方が閾値よりも小さい場合には、適応フィルタの係数の更新を禁止する回路と、を更に含む場合がある。相関判断回路は、適応フィルタの係数を更新する回路と、第1のマイクロフォンからの信号の振幅の第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率と閾値とを比較する回路と、第1のマイクロフォンからの信号の振幅の第2のマイクロフォンからの信号の振幅に対する比率が閾値よりも大きい場合には、適応フィルタの係数の更新を禁止する回路と、を更に含む場合がある。エンジン高調波除去は、第1のマイクロフォンからの信号と第2のマイクロフォンからの信号とを平滑化する平滑化回路を更に含む場合がある。平滑化回路はローパスフィルタを含む場合がある。
【０００５】
他の特徴、目的および効果は、以下の図面と共に読むことにより、以下の詳細な説明から明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】オーディオシステムのブロック図である。
【図２】車両キャビンの図である。
【図３】エンジン高調波除去(EHC)システムの一部のブロック図である。
【図４】EHCシステムの一部の動作を示すブロック図である。
【図５】EHCシステムの一部の動作を示すブロック図である。
【図６】EHCシステムの一部の実装に関するブロック図である。
【図７】EHCシステムの一部の実装に関するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面の中の複数の図の構成要素がブロック図における離散的な構成要素として図示され記載され「回路」と称される場合があるが、特に断らないかぎり、これらの構成要素は、アナログ回路、デジタル回路、またはソフトウェア命令を実行する1つまたは複数のマイクロプロセッサの中の1つとして実装することができる。ソフトウェア命令には、デジタル信号処理(DSP)命令が含まれる。動作は、アナログ回路によって、または当該アナログ動作と数学的もしくは論理的に同等な動作を行うソフトウェアを実行するマイクロプロセッサによって、行われる。特に断らないかぎり、信号回線は、離散的なアナログまたはデジタル信号回線として、別個の信号ストリームを処理する適切な信号処理を伴う単独の離散的デジタル信号回線として、または無線通信システムの構成要素として、実装が可能である。処理の中のいくつかはブロック図に記載されている。それぞれのブロックにおいて行われる活動は、単一の構成要素によってまたは複数の構成要素によって行われ、時間的に分離されることもある。1つのブロックの活動を行う複数の構成要素が、物理的に別個である場合もある。特に断らないかぎり、信号はデジタル形式またはアナログ形式のいずれかで符号化され伝送され、従来型のデジタルアナログコンバータまたはアナログデジタルコンバータが図面において示されていないこともある。
【０００８】
図1は、エンジン高調波除去を提供する車両用のオーディオシステムの構成要素をいくつか示している。エンジン高調波除去(EHC)システム50は、典型的にはエンジン速度を示す基準信号11と1つまたは複数のマイクロフォン24Fおよび24Rからの信号とを、入力として受け取る。エンジン高調波除去システム50は、入力信号13を受け取るエンターテイメントオーディオシステム10を含むオーディオシステム30の一部である場合もある。エンジン高調波除去システム50とエンターテイメントオーディオシステムとは、いくつかのコンポーネントを共有する、または、共通のコンポーネントを介してもしくは共通のコンポーネントを用いて動作することがある。たとえば、エンジン高調波除去システムからのノイズ除去信号とエンターテイメントオーディオシステム10からのオーディオ信号とは、加算器14で加算され、増幅器26で増幅され、そして、ウーファ28Wとミッドレンジ/高周波ラウドスピーカ28Hとを含むラウドスピーカによって音響エネルギーに変換されることがある。
【０００９】
図2は、車両内部の図であり、図1のコンポーネントのいくつかの位置が示されている。図2における参照番号は、図1において同じ参照番号を有している構成要素を指している。マイクロフォンは、車両キャビンの前方の近くたとえばヘッドライナの中に配置されたフロントマイクロフォン24Fと、車両キャビンの後方に近いやはりたとえばヘッドライナの中に配置されたリアマイクロフォン24Rとを含みうる。これらの2つのマイクロフォン24Rおよび24Fが、図1のエンジン高調波除去システム50への入力を提供する。
【００１０】
動作時には、基準周波数を示す情報が、エンジン高調波除去システム50に提供される。ノイズ削減基準信号生成器(図示せず)が、エンジン速度と関連する周波数成分を有する正弦波などの周期的な信号の形式を有するノイズ削減信号を、適応フィルタ16に対して生成する。マイクロフォン24Fおよび24Rは、基準周波数と関連する周波数成分を有する周期的な振動エネルギーを検出する。マイクロフォン24Fおよび24Rからの入力に基づき、適応フィルタ回路は、基準周波数のノイズ除去信号と基準周波数の高調波とを生成する。ノイズ除去信号は、エンターテイメントオーディオシステムからのオーディオ信号と合成される。ノイズ除去信号は、電力増幅器26によって増幅され、出力トランスデューサ28Hおよび28Wによって振動エネルギーに変換される。EHCシステムの動作に関するより完全な説明は、米国特許出願公開第2005/0095383号において見いだすことができる。
【００１１】
ときには、何らかの条件が原因となって、マイクロフォンが、エンジン高調波除去システム50にスプリアスな示数を出力することがある。EHCシステムの中には、あるタイプのスプリアスな示数を無視するもしくは軽視する、または、EHCに非スプリアスな示数の場合と異なる動作をさせる回路を含むものがある。スプリアスなノイズ源の典型的なものとして、車両が凹凸の上を走行するときのインパルスノイズや、開放された窓からの風によるノイズが含まれる。エンジン高調波除去システム50は、スプリアスな示数に応答する場合には、当該スプリアスな示数に基づいてノイズ除去信号を生成し、その結果として、不自然で望ましくないノイズ可聴的なアーティファクトが生じことがある。特に困難なタイプのスプリアスなノイズとして、EHCシステムの動作範囲において大量のエネルギーを有しており、一方のマイクロフォンからの示度が他方のマイクロフォンからのものと実質的に異なるようなスプリアスノイズがある。たとえば、車両のエアコンおよび/またはヒータは、マイクロフォンの1つが配置されているホールを横断して空気を移動させるファンを有していることがある。この空気フローは、高レベルの低周波ランダム雑音を生じさせることがあり、これは、エンジン高調波除去システムの動作周波数範囲内の高調波エンジンノイズを埋没させることがあり得る。ある実装では、エアフローはフロントヘッドライナガーニッシュにおけるホールを横断することにより、以下で説明する例では、フロントマイクロフォンがエアフローに影響を受けることが想定されている。他の実装では、エアフローによって影響を受けるのはリアマイクロフォンであり、この場合、「フロント」と「リア」とが置き換えられる。
【００１２】
図3は、エンジン高調波除去システム50のいくつかの追加的なコンポーネントを示している。適応フィルタ回路80に加えて、エンジン高調波除去システム50は、EHCシステムの動作範囲において大量のエネルギーを有するスプリアスノイズの結果として生じるマイクロフォンの示数を検出する回路を含むことがあるが、あるマイクロフォンからの示数は他方のマイクロフォン(以下では、スプリアスマイクロフォン示数検出回路52と称する)とは実質的に異なっている。スプリアスマイクロフォン示数検出回路52は、マイクロフォン24Rおよび24Fからの入力を受け取り、この入力を調べて、これらのマイクロフォンからの入力がスプリアスであるか、そして、スプリアスノイズが過剰であるかどうかを判断する。
【００１３】
図4に示されているように、マイクロフォンの1つまたは複数からの入力がスプリアスである場合には、そしてスプリアスノイズが過剰である場合には、EHCシステムの動作が修正される(55a)とブロック54で判断される。EHCシステムの動作の修正は、複数の形態をとりうる。どちらのマイクロフォンからスプリアスノイズが生じているかを判断できる場合には、スプリアスノイズが停止するまで、当該マイクロフォンは無視される。EHCシステムが適応フィルタを含む場合には、フィルタはオフにされる、米国特許出願公開第2005/0095383号に記載されているように漏れ係数が修正される、適応フィルタのパラメータが変更される、または適応フィルタの動作に対して他の修正がなされる。スプリアスノイズが過剰でない場合には、動作は修正されない(55b)。
【００１４】
図5は、スプリアスノイズが存在するかどうかを判断する方法を示している。一般的に、(これらを減衰対象とするようにEHCシステムが設計されている)道路ノイズとエンジンノイズと関連するソースからのノイズとは複数のマイクロフォンの間で相関を有するが、スプリアスノイズは相関を有していない。従って、ブロック56で、2つのマイクロフォンからの示数が相関を有すると判断されると、スプリアスノイズが存在しないと判断される(59b)。2つのマイクロフォンからの示数が相関を有していないとブロック56で判断されると、スプリアスノイズが存在すると判断される(59a)。
【００１５】
図6は、スプリアスノイズが存在するかどうかを判断し、スプリアスノイズが存在する場合には、スプリアスノイズが過剰かどうかを判断するスプリアスマイクロフォン示数検出回路52を示している。図6のスプリアスマイクロフォン示数検出回路52では、リアマイクロフォン24Rからの信号に対する入力66はローパスフィルタ57に結合され、ローパスフィルタ57は加算器58に減算的に結合される。いくつかの実装では、入力66は、ローパスフィルタ69Rによって適応フィルタ57に結合される。フロントマイクロフォン24Fからの信号に対する入力70は加算器58に結合されるが、いくつかの実装では、ローパスフィルタ69Fを介して結合される。加算器58の出力は、適応フィルタ57と閾値比較ブロック62とに結合される。ある実装では、ローパスフィルタ69Fおよび69Rの遮断周波数は10Hzであり、これはエンターテイメントオーディオ信号の範囲よりも下にある。
【００１６】
典型的には、2つのマイクロフォンからの示数は相関を有する。図6のスプリアスマイクロフォン示数検出回路52では、たとえばリアマイクロフォン24Rである一方のマイクロフォンからの示数は適応フィルタ57に入力される。適応フィルタ57は、この例ではフロントマイクロフォン24Fである他方のマイクロフォンからの示数を予測する。予測された示数61は加算器58において他方のマイクロフォンの実際の示数と減算的に結合され、フロントマイクロフォンの実際の示数とフロントマイクロフォンの予測された示数との間の差を表すエラー信号63を生じる。この差がスプリアスノイズを表す。エラー信号の振幅はブロック62において閾値と比較される。エラー信号の振幅が閾値を超える場合には、スプリアスノイズが過剰であると判断される(65a)。エラー信号の振幅が閾値を超えない場合には、スプリアスノイズは過剰でないと判断される(65b)。
【００１７】
図6のエラー信号は、適応フィルタ57の係数を更新するのに従来のように用いられる。しかし、状況によっては、適応フィルタ57の適応(つまり、フィルタ係数の更新)を禁止するのが望ましい場合もある。たとえば、マイクロフォン24Fおよび24Rのいずれかからの信号の振幅が閾値(たとえば40dBspl)未満である場合には、適応が禁止されることがある。あるいは、マイクロフォン24Fおよび24Rの一方からの信号とマイクロフォン24Fおよび24Rの他方からの信号との間の比率が閾値(たとえば12dB)よりも大きい場合には、適応が禁止されることがある。適応が禁止される場合には、ブロック62でのエラー信号と閾値との比較は、適応フィルタの更新されていない係数を用いて行われる。
【００１８】
スプリアスマイクロフォン示数検出回路52は、過剰なスプリアスノイズを誤って見つけることを回避できるほど高く閾値を設定可能である場合に、有効に機能する。エンジンノイズが低レベルであると、ときには、閾値が高いことの結果として、可聴的なアーティファクトを結果的に生じるのに十分なスプリアスノイズが存在するときに、スプリアスノイズは過剰ではないという示数を生じることがある。
【００１９】
図7は、道路ノイズが低レベルである場合に正確な示数を提供するという追加的な特徴を有するスプリアスマイクロフォン示数検出回路52を示している。図6のスプリアスマイクロフォン示数検出回路52のコンポーネントに加えて、スプリアスマイクロフォン示数検出回路52は、比較ブロック62の結果がNOである場合に動作する第2の比較ブロック64を含む。動作時には、スプリアスマイクロフォン示数検出回路52は、道路ノイズに対するスプリアスノイズの比率(ratio)を次のように計算する。
【００２０】
【数１】
0005592507.tif 000002
【００２１】
ここで、front_mic_readingは実際のフロントマイクロフォンの示数であり、predicted_front_mic_readingはリアマイクロフォンの示数に基づいて適応フィルタによって予測されたフロントマイクロフォンの示数である。分子は、スプリアスノイズを表す。分母は、リアマイクロフォンの示数がフロントマイクロフォンを予測している場合に存在するであろうノイズを表すが、換言すると、フロントマイクロフォンの示数がスプリアスノイズに影響されない場合に存在する道路ノイズを表す。この比率は、比率閾値と比較することができる。
【００２２】
スプリアスノイズの量がわずかであり、道路ノイズの量がわずかであっても、依然として比率が大きくなる可能性がある。道路ノイズの量がゼロに近づくと、この比率の分子はスプリアスノイズに近づき、分母はオフセット(offset)に近づく。道路ノイズのレベルが上昇するにつれて、分母はより大きくなり、スプリアスノイズが存在する場合であっても、比率は閾値を超えない可能性がある。しかし、道路ノイズが高レベルであると、ブロック62における比較の結果として、可聴的なアーティファクトを結果的に生じさせるのに十分なスプリアスノイズが存在するときにスプリアスノイズが過剰ではないことを見いだす可能性が高い。
【００２３】
図6のスプリアスマイクロフォン示数検出回路の動作と同様に、図7のエラー信号は、適応フィルタ57の係数を更新するのに従来のように用いられる。しかし、状況によっては、適応フィルタ57の適応(つまり、フィルタ係数の更新)を禁止するのが望ましい場合もある。たとえば、マイクロフォン24Fおよび24Rのいずれかからの信号の振幅が閾値(たとえば40dBspl)未満である場合には、適応が禁止されることがある。あるいは、マイクロフォン24Fおよび24Rの一方からの信号とマイクロフォン24Fおよび24Rの他方からの信号との間の比率が閾値(たとえば12dB)よりも大きい場合には、適応が禁止されることがある。適応が禁止される場合には、エラー信号と閾値との間のブロック62における比較は、適応フィルタの更新されていない係数を用いて行われる。
【００２４】
相関関係を用いる方法は、前方のマイクロフォンからの信号と第2のマイクロフォンからの信号とを直接的に比較する方法よりも優れているのであるが、その理由は、相関関係を用いる方法の方が、マイクロフォンにおける公差の影響を受けにくいからである。
【００２５】
ここで開示されている特定の装置および技術のさまざまな使用法や、ここで開示されている特定の装置および技術から離れることが、本発明の発明的な概念から逸脱することなく行われうる。結果的に、本発明は、ここで開示されているそれぞれのすべての新規な特徴とここで開示されている特徴の新規な組み合わせを包含するように解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載の精神と範囲とによってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２６】
10  エンターテイメントオーディオシステム
11  基準信号
13  入力信号
14  加算器
24R  リアマイクロフォン
24F  フロントマイクロフォン
28H  ミッドレンジ/高周波ラウドスピーカ
28W  ウーファ
50  エンジン高調波除去(EHC)システム50
52  スプリアスマイクロフォン示数検出回路
80  適応フィルタ回路
54  ブロック
55a  EHCシステムの動作を修正するブロック
55b  動作修正なし
56  ブロック
57  適応フィルタ
62  比較ブロック
63  比較ブロック
66  入力
69F  ローパスフィルタ
69R  ローパスフィルタ
70  入力
【図１】
0005592507.tif 000003
【図２】
0005592507.tif 000004
【図３】
0005592507.tif 000005
【図４】
0005592507.tif 000006
【図５】
0005592507.tif 000007
【図６】
0005592507.tif 000008
【図７】
0005592507.tif 000009