(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音波を検出する騒音検出手段と，前記騒音波を低減したい騒音制御対象地点における残差波を検出する残差検出手段と，前記騒音波と逆位相の消音波を生成する騒音制御フィルタと，前記騒音制御フィルタにより生成された前記騒音波と逆位相の前記消音波を出力して該騒音波に干渉させる消音波出力手段と，前記騒音検出手段及び前記残差検出手段により検出された騒音波及び残差波に基づいて前記騒音検出手段から前記残差検出手段に至る総合系特性を同定する総合系同定手段とを備えてなるフィードフォワード型の能動騒音制御装置であって，
第一のフィルタ係数，該第一のフィルタ係数と異なる第二のフィルタ係数，第一の総合系特性，第二の総合系特性，最適フィルタ係数各々の周波数特性が記憶される特性記憶手段と，
前記騒音波の所定周波数帯域ごとの強度を検出する騒音強度検出手段と，
前記騒音強度検出手段により検出された強度が予め設定された閾値以上である有色周波数帯域を特定する有色周波数特定手段と，
前記総合系同定手段により前記総合系特性が同定されたときに前記騒音制御フィルタに設定されているフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値が，前記第一のフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値である場合は前記第一の総合系特性における前記有色周波数帯域の値のみを，前記第二のフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値である場合は前記第二の総合系特性における前記有色周波数帯域の値のみを，それぞれ前記総合系特性における前記有色周波数帯域の値に更新する総合系特性更新手段と，
前記総合系特性更新手段により前記第一の総合系特性における前記有色周波数帯域の値が更新されたことを条件に，前記特性記憶手段に記憶された前記最適フィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値を前記第二のフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値に更新する第一の最適フィルタ係数更新手段と，
前記総合系特性更新手段により前記第二の総合系特性における前記有色周波数帯域の値が更新されたことを条件に，前記特性記憶手段に記憶された前記第一のフィルタ係数，前記第二のフィルタ係数，前記第一の総合系特性，前記第二の総合系特性に基づいて，前記残差検出手段により検出される残差波が最小となる最適フィルタ係数を算出する最適フィルタ算出手段と，
前記最適フィルタ算出手段により前記最適フィルタ係数が算出されたことを条件に，該最適フィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値により，前記特性記憶手段に記憶された前記最適フィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値のみを更新する第二の最適フィルタ係数更新手段と，
前記第二の最適フィルタ係数更新手段により前記最適フィルタ係数が更新された後，前記特性記憶手段に記憶されている前記第一のフィルタ係数，前記第一の総合系特性，前記第二のフィルタ係数各々の周波数特性における前記有色周波数帯域の値を，前記第二のフィルタ係数，前記第二の総合系特性，前記最適フィルタ係数各々の周波数特性における前記有色周波数帯域の値に更新する周波数特性更新手段と，
前記周波数特性更新手段による更新後に，前記第二の総合系特性の周波数特性における前記有色周波数帯域の値を初期化する初期化手段と，
前記特性記憶手段に記憶された前記最適フィルタ係数を前記騒音制御フィルタに設定する最適フィルタ設定手段と
を備えてなることを特徴とする能動騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，騒音波に同振幅・逆位相の消音波を干渉させて該騒音波を減衰させるフィードフォワード型の能動騒音制御装置に関し，特に，周波数をスイープする有色雑音について連立方程式法の能動騒音制御による騒音低減効果を得るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，空調ファンやエンジン等が発する騒音を抑える手段としては，吸音材などを使用する受動騒音制御（Passive Noise Control：ＰＮＣ）と，騒音波に同振幅・逆位相の消音波を干渉させて該騒音波を減衰させる能動騒音制御（Active Noise Control：ＡＮＣ）とが知られている。なお，ＰＮＣは，高い周波数の騒音に対して有効であるが，低い周波数の騒音では波長が長いため，設備が大規模になりその分コストも必要となる。
一方，ＡＮＣは低い周波数の騒音に対しても有効である。ＡＮＣは，その構造からフィードフォワード型とフィードバック型の二通りに分類されるところ，本発明は，前者のフィードフォワード型のＡＮＣを実行する能動騒音制御装置に関するものである。
【０００３】
フィードフォワード型のＡＮＣの代表的なアルゴリズムの一つにFiltered-X LMS法がある。このFiltered-X LMS法では，消音波を出力する騒音制御スピーカから騒音制御対象地点に設けられた残差検出マイクロフォンに至る二次系と呼ばれる部分の伝達関数を，ＡＮＣの動作前に予め測定又は推定しておくことが必要である。そのため，ＡＮＣ装置を設置したシステムに環境変化が起こると，その予め準備した二次系の伝達関数の値と変化後の値とに誤差が発生し，ＡＮＣの動作が不安定になることがある。
これに対し，予め二次系の伝達関数の測定又は推定を必要とせず，システムの環境が変化しても安定したＡＮＣの動作を行うことができる手法として連立方程式法が知られている（例えば，非特許文献１，２参照）。
この連立方程式法では，騒音検出マイクロフォンから残差検出マイクロフォンに至る一次系に，騒音制御スピーカから残差検出マイクロフォンに至る二次系を加えた総合系特性を同定する補助フィルタを導入し，未知系と同数の方程式で構成される連立方程式を解くことにより，二次系のフィルタ係数が随時算定される。これにより，周波数帯域全体にわたって均一な白色雑音のような騒音に対してＡＮＣを適用する場合には，二次系の事前準備を必要とせず，且つ温度や湿度の環境変化などに起因する伝達系の変化にも自動的に追従できる。
【０００４】
ここで，図８を参照しつつ，従来の連立方程式法のＡＮＣの基本的原理について説明する。図８に示すＰ（ｚ），Ｃ（ｚ），Ｈ（ｚ），Ｓ（ｚ）それぞれは，一次系，二次系，騒音制御フィルタ１０４，補助フィルタ１０５の伝達関数を示している。また，図８に示すＮ（ｚ），Ｘ（ｚ），Ｅ（ｚ），Ｄ（ｚ）それぞれは，騒音源Ａで発生する一次騒音，騒音制御フィルタ１０４の入力信号，残差検出マイクロフォン１０２の出力信号，残差信号Ｅ（ｚ）と補助フィルタ１０５の出力信号との誤差信号を示している。
そして，連立方程式法では，補助フィルタ１０５の伝達特性Ｓ（ｚ）を誤差信号Ｄ（ｚ）が最小となるようにフィルタ係数を更新することにより，騒音制御フィルタ１０４の入力から残差検出マイクロフォン１０２に至る総合系特性の同定を行う。
図９は前記補助フィルタ１０５によって同定される総合系の構造である。この構造に対して，前記補助フィルタ１０５の伝達関数Ｓ（ｚ）は同定後の誤差を無視すれば，下記の式（１）で表される。
S(z)=P(z)+C'(z)H(z) …（１）
ここで，Ｃ'（ｚ）は，下記の式（２）で表される。
C'(z)=C(z)-ΔB(z)P(z)    …（２）
従って，二次系の伝達関数Ｃ'（ｚ）はΔＢ（ｚ）によって変化する。ここに，Ｂ（ｚ）は帰還系であって，騒音制御スピーカ１０３からの制御音が騒音検出マイクロフォン１０１に入る系である。そして，その帰還系Ｂ（ｚ）の相殺誤差ΔＢ（ｚ）は，下記の式（３）で表される。
ΔB(z)=B(z)-B'(z)   …（３）
なお，Ｂ'（ｚ）は，帰還制御フィルタであって，ハウリングが発生することを防止するものである。ここでは，前記帰還制御フィルタが適切に設定されており，ハウリングは発生していないことを前提とする。
前記式（１）から一次系Ｐ（ｚ）を相殺し，残差検出マイクロフォン１０２からの残差信号Ｅ（ｚ）をゼロ，即ち補助フィルタ１０５の伝達関数Ｓ（ｚ）＝０となるときの騒音制御フィルタ１０４の伝達関数Ｈｏｐｔ（ｚ）は，下記の式（４）で表される。
Hopt(z)=-P(z)/C'(z) …（４）
但し，このとき一次系の伝達特性Ｐ（ｚ）及び二次系の伝達特性Ｃ'（ｚ）は未知であるため，これでは騒音制御フィルタ１０４の伝達関数Ｈｏｐｔ（ｚ）を求めることはできない。
【０００５】
そこで，連立方程式法では，騒音制御フィルタ１０４に異なる二つのフィルタ係数を設定することで一次系の伝達特性Ｐ（ｚ），二次系の伝達特性Ｃ'（ｚ）を算出する。例えば，騒音制御フィルタ１０４の伝達関数Ｈ１（ｚ），Ｈ２（ｚ）とするフィルタ係数Ｈ１，Ｈ２（ただしＨ１≠Ｈ２）を順次与えて，補助フィルタ１０５によって総合系の伝達関数Ｓ１（ｚ），Ｓ２（ｚ）を同定すれば，以下の２つの関係式（５），（６）が得られる。
S1(z)=P(z)+C'(z)H1(z)         …（５）
S2(z)=P(z)+C'(z)H2(z)         …（６）
この連立方程式はＨ１（ｚ）≠Ｈ２（ｚ）であるため解くことが可能であり，その解は下記の式（７），（８）で表される。
C'(z)=[S1(z)-S2(z)]/[H1(z)-H2(z)]            …（７）
Ｐ(z)=[S1(z)H2(z)-S2(z)H1(z)]/[H2(z)-H1(z)]  …（８）
そして，前記式（７），（８）を前記式（４）へ代入すると，騒音制御フィルタ１０４の最適フィルタ係数の伝達特性Ｈｏｐｔ（ｚ）は，下記の式（９）で与えられる。
Hopt(z)=[S1(z)H2(z)-S2(z)H1(z)]/[S1(z)-S2(z)]          …（９）
これにより，入力された騒音波を伝達特性Ｈｏｐｔ（ｚ）の騒音制御フィルタ１０４に通すことで同振幅・逆位相の消音波を生成し，該消音波を騒音制御スピーカ１０３から出力すれば，残差検出マイクロフォン１０２の騒音制御対象地点Ｂではその騒音がキャンセルされる。
【０００６】
このとき，騒音制御フィルタ１０４の伝達関数Ｈｏｐｔ（ｚ）から最適フィルタ係数Ｈｏｐｔへの変換は，逆フーリエ変換を利用すればよい。具体的に，騒音制御フィルタ１０４の伝達関数Ｈｏｐｔ（ｚ）を与える前記式（９）を周波数領域に置き換え，角周波数をωとすると，騒音制御フィルタ１０４の周波数特性Ｈｏｐｔ（ω）は下記の式（１０）で表される。
Hopt(ω)=[S1(ω)H2(ω)-S2(ω)H1(ω)]/[S1(ω)-S2(ω)]     …（１０）
ここで，騒音制御フィルタ１０４の最適フィルタ係数の伝達特性Ｈｏｐｔ（ω）の係数は，先に設定した２通りの騒音制御フィルタ１０４のフィルタ係数Ｈ１，Ｈ２とそれに伴う２通りの補助フィルタ１０５のフィルタ係数Ｓ１，Ｓ２との離散フーリエ変換を前記式（１０）に代入した後に，それを逆フーリエ変換することで得ることができる。
実際にフーリエ変換は離散的にまた高速演算可能な高速フーリエ変換（ＦＦＴ）で実行するため，角周波数ωから周波数ビン番号を示す要素番号ｋに置き換えると，騒音制御フィルタ１０４の周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）は，下記式（１１）で表される。なお，周波数ビン各々は所定幅ごとの周波数帯域に対応する。
Hopt(k)=[S1(k)H2(k)-S2(k)H1(k)]/[S1(k)-S2(k)]          …（１１）
そして，全ての周波数ビン番号ｋについて周波数特性を求めた後，逆フーリエ変換で騒音制御フィルタ１０４の最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを算出する。
【０００７】
ところで，前記騒音制御フィルタ１０４の伝達特性Ｈ（ｚ）を設定したときの補助フィルタ１０５の周波数特性Ｓ（ｋ）は，クロススペクトル法を用いる方法，ブロック実行型の周波数領域適応アルゴリズムで推定する方法などで求めることができる。
例えば，クロススペクトル法を用いる場合には，残差検出マイクロフォン１０２の出カスペクトルＥ（ｋ）と騒音検出マイクロフォン１０１の出カスペクトルＸ（ｋ）とにより，下記の式（１２）に従って求めることができる（なお，*は複素共役をあらわす）。
S(k)=[E(k)X*(k)]/[X(k)X*(k)]       …（１２）
他方，ブロック実行型の周波数領域適応アルゴリズムで総合系を推定する場合には，各周波数ビンにおいて下記の式（１３）の更新式（周波数領域ＬＭＳ:Least Mean Square）で求めることができる。
【数１】
0005513158.tif 000002
ここに，ｊは更新回数を示す整数，μはステップサイズ，ｉはＦＦＴの区間数をカウントする値，Ｉは１ブロックに含まれるＦＦＴ区間数である。Ｉを１とすると１回のＦＦＴ区間ごとに総合系の周波数特性Ｓ（ｋ）を更新することとなるが，通常Ｉは２以上とする。その理由は，分母がゼロもしくはゼロに近い値となることを避けることにより，分数部分が発散する確率を下げるためである。
【０００８】
ここに，図１０は，連立方程式法による最適フィルタ係数の更新処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１０に示す手順に従って，騒音制御フィルタ１０４の最適フィルタ係数Ｈｏｐｔをシステムの電源ＯＮ時から順次更新することにより，伝達系の変動にも対応することが可能となる。なお，以下のフィルタ係数Ｈ１，Ｈ２，総合系特性Ｓ１（ｚ），Ｓ２（ｚ），最適フィルタ係数Ｈｏｐｔの各周波数特性であるＨ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈｏｐｔ（ｋ）各々は所定のメモリに記憶される。
まず，騒音制御フィルタ１０４にフィルタ係数Ｈ１を設定する（ステップＴ１０１）。また，このときの騒音制御フィルタ１０４のフィルタ係数Ｈ１を離散フーリエ変換して騒音制御フィルタ１０４の周波数特性Ｈ１（ｋ）を算出する（ステップＴ１０２）。そして，前記式（１３）に従って総合系特性の周波数特性Ｓ１（ｋ）を同定する（ステップＴ１０３）。
次に，騒音制御フィルタ１０４にフィルタ係数Ｈ１とは異なるＨ２を設定する（ステップＴ１０４）。また，このときの騒音制御フィルタ１０４のフィルタ係数Ｈ２を離散フーリエ変換して騒音制御フィルタ１０４の周波数特性Ｈ２（ｋ）を算出する（ステップＴ１０５）。そして，前記式（１３）に従って総合系の周波数特性Ｓ２（ｋ）を同定する（ステップＴ１０６）。
その後，前記式（１１）に従って最適フィルタ係数Ｈｏｐｔの周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を算出する（ステップＴ１０７）。続いて，その周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を逆離散フーリエ変換して最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを算出する（ステップＴ１０８）。そして，その最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを騒音制御フィルタ１０４に設定する（ステップＴ１０９）。
このとき，メモリに記憶されている周波数特性Ｓ１（ｋ），Ｈ１（ｋ）は，周波数特性Ｓ２（ｋ），Ｈ２（ｋ）に上書き保存される（ステップＴ１１０）。その後，メモリに記憶されている周波数特性Ｈ２（ｋ）は，周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）に上書き保存される（ステップＴ１１１）。
以後，前記ステップＴ１０６〜Ｔ１１１の処理が繰り返し実行されることにより，周波数特性Ｈ２（ｋ）で総合系の周波数特性Ｓ２（ｋ）が同定され，常に最新の周波数特性Ｓ１（ｋ），Ｈ１（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈ２（ｋ）に基づいて最適フィルタ係数Ｈｏｐｔが更新される。これにより，発生している騒音が周波数帯域全体にわたって均一な白色雑音や周波数変化の少ない定常的な音である場合には，その騒音の伝達系の変動に対応して騒音を低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Kensaku Fujii,Kotaro Yamaguchi,Shigeyuki Hashimoto,Yusuke Fujita,Mitsuji Muneyasu,“Verification of simultaneous equations method by an experimental active noise control system”,Acoustical science and technology 27(5) 社団法人日本音響学会,2006年9月,p.270-277
【非特許文献２】棟安  実治，浅井  隆，藤井  健作，雛元  孝夫，“マルチチャンネル能動騒音制御システムへの連立方程式法の拡張”，電子情報通信学会誌 A Vol.J83-A No.11，2000年11月，p.1235-1243
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで，上述した連立方程式法を用いたフィードフォワード型のＡＮＣを実行する能動騒音制御装置を実際に使用する環境として，車内（ＣＡＢ）での乗員の耳元騒音の低減などが考えられる。このとき，車内の主な騒音としてはエンジンからの排出音が考えられるが，ほとんどのエンジンはその回転数により排出する騒音の周波数が決まり，エンジンの回転数が上がる（加速する）につれて騒音周波数も上がり，回転数が下がる（減速する）につれて騒音周波数も下がる。そのため，車内における騒音は，加速，減速に伴い有色雑音が周波数をスイープ（上下）するという特性を有する。
しかしながら，前述した従来の連立方程式法（図１０のフローチャート参照）による最適フィルタ係数の更新処理では，周波数帯域全体にわたる白色雑音や周波数変動の少ない定常的な騒音に対しては有効であるが，周波数をスイープする有色雑音については最適フィルタ係数Ｈｏｐｔが正しく導出されない場合がある。
以下，この問題について，図１１を参照しつつ，エンジンの回転数の変動により有色雑音の周波数がスイープする場合の車内の騒音に対し，従来の最適フィルタ係数の更新処理（図１０参照）を実行する場合を例に挙げて説明する。ここに，図１１（ａ）は前記更新処理における１回目の同定処理，図１１（ｂ）は２回目の同定処理の実行結果を示すものである。
【００１１】
まず，前記ステップＴ１０１において騒音制御フィルタ１０４にフィルタ係数Ｈ１が設定されたとき，有色雑音が発生している周波数ビン番号ｋが「０」であったとする。このとき，前記ステップＴ１０３において，補助フィルタ１０５により総合系特性の周波数特性Ｓ１（ｋ）が同定された場合は，図１１（ａ）に示すように，周波数ビン番号ｋが「０」に対応する値については有効なデータが得られるが，その他の周波数ビン番号ｋが「０」でない値については有効なデータが得られない。
次に，前記ステップＴ１０４において騒音制御フィルタ１０４にフィルタ係数Ｈ２が設定されたとき，エンジンの回転数が上がって有色雑音がスイープし，有色雑音の周波数ビン番号ｋが「１」に変化したとする。この場合には，前記ステップＴ１０６において，補助フィルタ１０５により総合系特性の伝達関数Ｓ２（ｋ）が同定されると，図１１（ａ）に示すように，周波数ビン番号ｋが「１」に対応する値については有効なデータが得られるが，その他の周波数ビン番号ｋが「１」でない値については有効なデータが得られない。
この状態では，その後に前記ステップＴ１０７が実行されても，前記式（１１）を解くために必要となる有効な情報が揃っていないため，いずれの周波数ビンについても周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を算出することができない。しかし，続くステップＴ１０８〜Ｔ１１１において，前記周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｈ２（ｋ）などが最新の値となるように更新される。そのため，続いて前記ステップＴ６〜Ｔ１１の処理が繰り返されても，図１１（ｂ）に示すように，前記有色雑音の周波数ビン番号ｋが増減する限り，同じ周波数ビン番号ｋに対応して有効な周波数特性Ｓ１（ｋ）及びＳ２（ｋ）を同時に同定することができない。即ち，騒音制御フィルタ１０４に同じ周波数の有色雑音が入らなければ，前記式（１１）により算出される周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）が意味のない値となる。
なお，このとき算出される周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）が騒音制御フィルタ１０４に設定されても，実際の騒音にその周波数ビン番号ｋの周波数成分が含まれていない場合には，見かけ上は問題が発生していないように見える。しかしながら，有色雑音の周波数ビン番号ｋが，前記のように前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）の値に意味のない値が設定されている周波数ビン番号ｋの有色雑音に変化した場合には，その騒音を低減することができないだけでなく，騒音制御対象位置Ｂにおいてどのような音になるかわからないという問題が生じる。
このように，従来手法では，連立方程式法において常に最新の周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ２（ｋ）を用いているため，エンジンの回転数が上下して有色雑音の周波数がスイープする騒音が発生している場合には，過去のデータに有効な値が入らない。そのため，連立方程式法により適切な最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを求めことができず，有色雑音の周波数がスイープする騒音については騒音低減効果を得ることができない。
従って，本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，周波数をスイープする有色雑音についても，連立方程式法による能動騒音制御で騒音低減効果を得ることのできる能動騒音制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するために本発明は，騒音波を検出する騒音検出手段と，前記騒音波を低減したい騒音制御対象地点における残差波を検出する残差検出手段と，前記騒音波と逆位相の消音波を生成する騒音制御フィルタと，前記騒音制御フィルタにより生成された前記騒音波と逆位相の前記消音波を出力して該騒音波に干渉させる消音波出力手段と，前記騒音検出手段及び前記残差検出手段により検出された騒音波及び残差波に基づいて前記騒音検出手段から前記残差検出手段に至る総合系特性を同定する総合系同定手段とを備えてなるフィードフォワード型の能動騒音制御装置に適用されるものであって，以下の（１）〜（１０）の構成要素を備えてなることを特徴とする。
（１）第一のフィルタ係数，該第一のフィルタ係数と異なる第二のフィルタ係数，第一の総合系特性，第二の総合系特性，最適フィルタ係数各々の周波数特性が記憶される特性記憶手段。
（２）前記騒音波の所定周波数帯域ごとの強度を検出する騒音強度検出手段。
（３）前記騒音強度検出手段により検出された強度が予め設定された閾値以上である有色周波数帯域を特定する有色周波数特定手段。
（４）前記総合系同定手段により前記総合系特性が同定されたときに前記騒音制御フィルタに設定されているフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値が，前記第一のフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値である場合は前記第一の総合系特性における前記有色周波数帯域の値のみを，前記第二のフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値である場合は前記第二の総合系特性における前記有色周波数帯域の値のみを，それぞれ前記総合系特性における前記有色周波数帯域の値に更新する総合系特性更新手段。
（５）前記総合系特性更新手段により前記第一の総合系特性における前記有色周波数帯域の値が更新されたことを条件に，前記特性記憶手段に記憶された前記最適フィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値を前記第二のフィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値に更新する第一の最適フィルタ係数更新手段。
（６）前記総合系特性更新手段により前記第二の総合系特性における前記有色周波数帯域の値が更新されたことを条件に，前記特性記憶手段に記憶された前記第一のフィルタ係数，前記第二のフィルタ係数，前記第一の総合系特性，前記第二の総合系特性に基づいて，前記残差検出手段により検出される残差波が最小となる最適フィルタ係数を算出する最適フィルタ算出手段。
（７）前記最適フィルタ算出手段により前記最適フィルタ係数が算出されたことを条件に，該最適フィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値により，前記特性記憶手段に記憶された前記最適フィルタ係数の周波数特性における前記有色周波数帯域の値のみを更新する第二の最適フィルタ係数更新手段。
（８）前記第二の最適フィルタ係数更新手段により前記最適フィルタ係数が更新された後，前記特性記憶手段に記憶されている前記第一のフィルタ係数，前記第一の総合系特性，前記第二のフィルタ係数各々の周波数特性における前記有色周波数帯域の値を，前記第二のフィルタ係数，前記第二の総合系特性，前記最適フィルタ係数各々の周波数特性における前記有色周波数帯域の値に更新する周波数特性更新手段。
（９）前記周波数特性更新手段による更新後に，前記第二の総合系特性の周波数特性における前記有色周波数帯域の値を初期化する初期化手段。
（１０）前記特性記憶手段に記憶された前記最適フィルタ係数を前記騒音制御フィルタに設定する最適フィルタ設定手段。
このように構成された本発明に係る能動騒音制御装置では，能動騒音制御（ＡＮＣ）の対象が周波数のスイープする有色雑音であっても，いずれ前記総合系特性更新手段によって前記第一及び前記第二の総合系特性における前記有色周波数帯域の値が更新された時点で，前記残差検出手段により検出される残差波が最小となる最適フィルタ係数を前記騒音制御フィルタに設定することができ，該有色雑音について騒音低減効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば，能動騒音制御（ＡＮＣ）の対象が周波数のスイープする有色雑音であっても，いずれ前記総合系特性更新手段によって前記第一及び前記第二の総合系特性における前記有色周波数帯域の値が更新された時点で，前記残差検出手段により検出される残差波が最小となる最適フィルタ係数を前記騒音制御フィルタに設定することができ，該有色雑音について騒音低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置Ｙの概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置Ｙで実行される最適フィルタ係数の更新処理の手順の一例を説明するフローチャート。
【図３】本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置Ｙにおける最適フィルタ係数の更新処理の実行結果の一例を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置Ｙによる有色雑音の騒音低減効果を説明するための図。
【図５】本発明の実施例に係る能動騒音制御装置Ｙ１の音響特性を示すブロック図。
【図６】本発明の実施例に係る能動騒音制御装置Ｙ１の概略構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例に係る能動騒音制御装置Ｙ１で実行される最適フィルタ係数の更新処理の手順の一例を説明するフローチャート。
【図８】従来の能動騒音制御装置における音響特性を示すブロック図。
【図９】従来の能動騒音制御装置における総合系の構造を示すブロック図。
【図１０】従来の最適フィルタ係数の更新処理の手順の一例を説明するフローチャート。
【図１１】従来の最適フィルタ係数の更新処理の実行過程の一例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置Ｙの概略構成について説明する。
図１に示すように，本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置Ｙは，騒音検出マイクロフォン１１（騒音検出手段の一例），残差検出マイクロフォン１２（残差検出手段の一例），騒音制御スピーカ１３（消音波出力手段の一例），ＡＤＣ１４，ＤＡＣ１５，ＤＳＰ１６などを備えて概略構成されている。なお，前記ＤＳＰ１６は，デジタルシグナルプロセッサ（Digital Signal Processor）である。また，前記能動騒音制御装置Ｙにおける音響特性は従来と同様である（図８，９参照）。
当該能動騒音制御装置Ｙは，図１に示すように，ある音響空間に騒音検出マイクロフォン１１，残差検出マイクロフォン１２，騒音制御スピーカ１３各々が存在する状態で，騒音源Ａから騒音検出マイクロフォン１１を通じて入力されるリファレンス信号Ｘ（ｚ）を，ＤＳＰ１６内の騒音制御フィルタ１６２に通過させることにより，そのリファレンス信号Ｘ（ｚ）と同振幅・逆位相の消音波を生成し，その消音波を騒音制御スピーカ１３から出力する。これにより，その消音波を前記騒音源Ａからの騒音波に干渉させ，残差検出マイクロフォン１２が設置された騒音制御対象地点Ｂにおける騒音を低減するフィードフォワード型のＡＮＣが実現される。
【００１８】
前記騒音検出マイクロフォン１１は，前記騒音源Ａからの騒音波を検出し，リファレンス信号Ｘ（ｚ）として前記ＡＤＣ１４に入力する。一方，前記残差検出マイクロフォン１２は，前記騒音波を低減したい騒音制御対象地点Ｂに設けられており，その騒音制御対象地点Ｂに到達する残差波を検出し，残差信号Ｅ（ｚ）として前記ＡＤＣ１４に入力する。
前記ＡＤＣ１４は，前記騒音検出マイクロフォン１１や前記残差検出マイクロフォン１２から入力されるリファレンス信号Ｘ（ｚ）や残差信号Ｅ（ｚ）を，アナログ信号からデジタル信号に変換するコンバータであって，その変換後のデジタル信号を前記ＤＳＰ１６に入力するものある。もちろん，リファレンス信号Ｘ（ｚ）と残差信号Ｅ（ｚ）に対応して個別のＡＤＣが設けられていてもよい（図６参照）。
一方，前記ＤＡＣ１５は，前記ＤＳＰ１６から出力される消音波を，デジタル信号からアナログ信号に変換するコンバータであって，その変換後のアナログ信号を前記騒音制御スピーカ１３に入力するものである。
前記騒音制御スピーカ１３は，前記騒音源Ａと前記騒音制御対象地点Ｂとの間に設けられ，後述の騒音制御フィルタ１６２によって生成された消音波を出力して前記騒音波に干渉（合成）させるものである。従って，前記消音波が前記騒音源Ａからの騒音波と同振幅・逆位相であれば，該騒音波を減衰させて前記騒音制御対象地点Ｂにおける騒音をキャンセルすることができる。
本発明の実施の形態に係る前記能動騒音制御装置Ｙは，前記ＤＳＰ１６で実行される連立方程式法を採用したフィードフォワード型の能動騒音制御処理の内容に特徴を有しており，以下，この点について詳述する。
【００１９】
図１に示すように，前記ＤＳＰ１６は，入力バッファ１６１，騒音制御フィルタ（ＦＩＲフィルタ）１６２，出力バッファ１６３，入力信号分析部１７１，フィルタ係数算出部１７２，パラメータ記憶部１７３などを備えて概略構成されたデジタル信号処理に特化したマイクロプロセッサである。
前記ＤＳＰ１６では，前記ＡＤＣ１４から前記入力バッファ１６１に入力される信号が，１サンプル毎に前記騒音制御フィルタ１６２を経て前記出力バッファ１６３に出力される。なお，フィードフォワード型のＡＮＣでは，音速を超える迅速な処理が必要となるため，入出力バッファはもたないことが多いが，前記騒音検出マイクロフォン１１と前記騒音制御スピーカ１３との位置関係が，フィードフォワード型のＡＮＣの実現が可能な距離にあれば，入出力バッファ（例えば２サンプル，４サンプルなどのピンポンバッファ）を使用することも可能である。要するに，前記騒音検出マイクロフォン１１でサンプルした騒音波を前記ＤＳＰ１６で信号処理した後の消音波を前記騒音制御スピーカ１３から出力したときに，該騒音波に干渉させることができる時間（＝距離／音速）内に処理することができれば，複数サンプル毎に前記騒音制御フィルタ１６２を通して出力してもよい。
【００２０】
前記入力信号分析部１７１は，前記所定サンプル数のリファレンス信号Ｘ（ｚ）ごとに離散フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことにより，前記騒音波における予め定められた所定幅の周波数ビン（所定周波数帯域）ごとのパワースペクトル（強度）を検出するものである。ここに，係る検出処理を実行するときの前記入力信号分析部１７１が騒音強度検出手段に相当する。以下，前記周波数ビンの番号をｋとし，周波数の低い方から順にｋ＝０，１，…ｎとする。
さらに，前記入力信号分析部１７１は，前記騒音波における前記周波数ビンごとのパワースペクトルのうち予め設定された閾値Ｑ以上である周波数ビンを有色雑音の周波数ビンとして特定する。ここに，係る特定処理を実行するときの前記入力信号分析部１７１が有色雑音特性手段に相当する。なお，前記閾値Ｑは，有色雑音を判別するための値であって，前記騒音波の強度に応じて適宜変更すればよい。例えば，前記閾値Ｑは，前記騒音波の総合強度に対する割合で定められたものであってもよい。
【００２１】
前記フィルタ係数算出部１７２は，騒音検出マイクロフォン１１から騒音波として入力されるリファレンス信号Ｘ（ｚ），及び残差検出マイクロフォン１２から入力される残差信号Ｅ（ｚ）各々が，予め定められた所定サンプル数（例えば２５６程度）だけバッファリングされるごとに，リファレンス信号Ｘ（ｚ）及び残差信号Ｅ（ｚ）に基づいて，連立方程式法による上述の式（１３）に従って，前記騒音制御スピーカ１３から前記残差検出マイクロフォン１２に至る総合系の周波数特性（以下，総合系特性Ｓ（ｋ）という）を同定する。ここに，係る同定処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が総合系同定手段に相当する。
また，前記フィルタ係数算出部１７２は，後述の最適フィルタ係数の更新処理（図２参照）を実行することにより，前記総合系特性Ｓ（ｋ）が０（最小）となる前記騒音制御フィルタ１６２の最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを随時更新し，該最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを前記騒音制御フィルタ１６２に設定する。前記騒音制御フィルタ１６２は，前記フィルタ係数算出部１７２によって予め設定された前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔに応じて前記騒音波と同振幅・逆位相の消音波を生成して出力する。これにより，前記騒音制御スピーカ１３から出力される前記消音波によって前記騒音波が減衰され，前記騒音制御対象地点Ｂにおける騒音が低減される。
前記パラメータ記憶部１７３は，フィルタ係数Ｈ１，Ｈ２，総合系特性Ｓ１（ｚ），Ｓ２（ｚ），最適フィルタ係数Ｈｏｐｔ各々の周波数特性を表すＨ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈｏｐｔ（ｋ）などの各種のパラメータを記憶する記憶媒体であって，例えばＥＰＲＯＭやハードディスク，フラッシュメモリなどである。具体的に，前記パラメータ記憶部１７３には，周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈｏｐｔ（ｋ）各々における前記周波数ビン番号ｋごとの値が記憶される。
【００２２】
以下，図２のフローチャートに従って，前記ＤＳＰ１６で実行される最適フィルタ係数の更新処理の手順の一例について説明する。ここに，図中のＴ１１，Ｔ１２，…は処理手順（ステップ）の番号を表している。
前記能動騒音制御装置Ｙの動作開始時，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶されるＨ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈｏｐｔ（ｋ）をリセットする。
【００２３】
（ステップＴ１１〜Ｔ１３）
まず，ステップＴ１１において，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記騒音制御フィルタ１６２に設定する任意のフィルタ係数Ｈ１，Ｈ２（第一，第二のフィルタ係数に相当，但しＨ１≠Ｈ２）を決定して，それぞれの離散フーリエ変換（ＦＦＴ）を算出し，その算出結果を騒音制御フィルタ１６２の周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｈ２（ｋ）としてパラメータ記憶部１７３に保存する。このとき，前記周波数特性Ｈ１（ｋ）≠Ｈ２（ｋ）である。また，ステップＴ１１において，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された最適フィルタ係数Ｈｏｐｔの周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）の値に，前記騒音制御フィルタ１６２の周波数特性Ｈ１（ｋ）を上書きする。即ち，前記周波数特性Ｈｏｐｔ（０，１，…ｎ）が前記周波数特性Ｈ１（０，１，…ｎ）となる。
そして，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記騒音制御フィルタ１６２に前記フィルタ係数Ｈ１を設定する。即ち，前記騒音制御フィルタ１６２の周波数特性が，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）である周波数特性Ｈ１（ｋ）に設定される（ステップＴ１２）。
その後，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記リファレンス信号Ｘ（ｚ）及び前記残差信号Ｅ（ｚ）各々が前記所定サンプル数だけバッファリングされるごとに（ステップＴ１３のＹｅｓ側），処理をステップＴ１４に移行させる。なお，前記リファレンス信号Ｘ（ｚ）及び前記残差信号Ｅ（ｚ）各々のサンプリングレートは例えば４ｋＨｚ程度であって，前記所定サンプル数は例えば２５６である。
【００２４】
（ステップＴ１４）
ステップＴ１４では，前記入力信号分析部１７１が，前記騒音検出マイクロフォン１１によって取得された騒音波であるリファレンス信号Ｘ（ｚ）に含まれた前記周波数ビンごとのパワースペクトル（強度）を離散フーリエ変換（ＦＦＴ）によって検出して，該パワースペクトルが予め設定された閾値Ｑ以上である周波数ビン番号ｋを有色雑音の周波数ビンとして特定し，その周波数ビン番号ｋを前記パラメータ記憶部１７３に記憶させる。以下，ここで特定された周波数ビン番号ｋの周波数ビンを有色周波数ビンｋａという
【００２５】
（ステップＴ１５）
そして，ステップＴ１５では，前記フィルタ係数算出部１７２が，前記騒音検出マイクロフォン１１から前記残差検出マイクロフォン１２に至る総合系特性の周波数特性Ｓ（ｋ）を同定する。
具体的に，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１４における前記入力信号分析部１７１のパワースペクトルの検出時に得られたＦＦＴ結果を使用し，前述した周波数領域適応アルゴリズムによって前記式（１３）を用いて前記周波数特性Ｓ（ｋ）を同定する。なお，この同定結果が１回の学習処理単位であり，前記周波数領域適応アルゴリズムにおけるブロック実行処理は，この学習処理単位を任意の回数繰り返して平均化することにより，前記式（１３）の分母がゼロになる可能性を低くしている。例えば，学習処理単位４回を１つのブロック単位とし，その後，前記周波数ビン毎に分母分子の除算結果にステップサイズμを積算し，現在の各周波数ビンのＳｊ（ｋ）に加算したものが各Ｓｊ+１（ｋ）となる（ｊは更新回数）。例えば，前記ブロック単位の処理を１２回繰り返すことで総合系特性の周波数特性Ｓ（ｋ）の学習を行うことが考えられるが，その繰り返し数は任意に変更してもよい。要するに，総合系特性の周波数特性Ｓ（ｋ）を収束させて前記騒音制御フィルタ１６２に設定したフィルタ係数に対応する周波数特性Ｓ（ｋ）を同定することができればよい。
【００２６】
（ステップＴ１６）
そして，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１５で同定した周波数特性Ｓ（ｋ）に応じて，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｓ１（ｋ）又はＳ２（ｋ）を順次上書き保存（更新）する。ここに，係る更新処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が総合系特性更新手段に相当する。
具体的に，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１５により前記周波数特性Ｓ（ｋ）が同定されたときに前記騒音制御フィルタ１６２に設定されているフィルタ係数，即ち前記パラメータ記憶部１７３に記憶されている前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔの周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値が，前記周波数特性Ｈ１（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値であれば，前記周波数特性Ｈ１（ｋ）における前記有色周波数ビン番号ｋａの値のみを前記周波数特性Ｓ（ｚ）における前記有色周波数ビン番号ｋａの値に更新する。
また，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１５により前記周波数特性Ｓ（ｋ）が同定されたときに前記騒音制御フィルタ１６２に設定されているフィルタ係数，即ち前記パラメータ記憶部１７３に記憶されている前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔの周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値が，前記周波数特性Ｈ２（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値であれば，前記周波数特性Ｈ２（ｋ）における前記有色周波数ビン番号ｋａの値のみを前記周波数特性Ｓ（ｚ）における前記有色周波数ビン番号ｋａの値に更新する。
【００２７】
（ステップＴ１７）
そして，ステップＴ１７では，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記式（１１）により有効な周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を算出することができるか否かを判断する。
具体的に，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された，前記周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｈ２（ｋ）及び前記周波数特性Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ）各々における前記有色周波数ビンｋａの値が有効な値である場合には，前記式（１１）により前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を正しく算出することができる。ここに，前記ステップＴ１６において，前記周波数特性Ｓ２（ｋ）が更新されると，前記周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｈ２（ｋ）及び前記周波数特性Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ）各々における前記有色周波数ビンｋａの値として有効な値が前記パラメータ記憶部１７３に記憶されることになる。そのため，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１６において，前記周波数特性Ｓ２（ｋ）が更新された場合には，前記式（１１）により有効な周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を算出することができると判断し（ステップＴ１７のＹｅｓ側），処理をステップＴ１８に移行させ，前記ステップＴ１６において，前記周波数特性Ｓ１（ｋ）が更新された場合には，また前記式（１１）により有効な周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を算出することができないと判断し（ステップＴ１７のＮｏ側），処理をステップＴ１７１に移行させる。
【００２８】
（ステップＴ１７１）
前記ステップＴ１６において前記周波数特性Ｓ１（ｋ）が更新されたことを条件に実行されるステップＴ１７１では，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値を前記周波数特性Ｈ２（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値に上書き保存（更新）し，処理は後述のステップＴ２０に移行する。即ち，前記有色周波数ビンｋａを除く周波数ビン番号に対応する前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）の値は残存したままである。ここに，係る更新処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が第一の最適フィルタ係数更新手段に相当する。
【００２９】
（ステップＴ１８〜Ｔ１９）
他方，前記ステップＴ１６において前記周波数特性Ｓ２（ｋ）が更新されたことを条件に実行されるステップＴ１８では，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ）を前記式（１１）式に代入して前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を算出し，該周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値により，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値のみを上書き保存（更新）する。ここに，係る算出処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が最適フィルタ算出手段に相当し，係る更新処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が第二の最適フィルタ係数更新手段に相当する
続いて，ステップＴ１９において，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｈ２（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値のみを，前記周波数特性Ｈ２（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色雑音に対応する周波数ビン番号ｋの値に上書き保存（更新）する。ここに，係る更新処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が周波数特性更新手段に相当する。また，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｓ２（ｋ）を初期化（＝０）する。ここに，係る初期化処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が初期化手段に相当する。
即ち，当該更新処理では，前記ステップＴ１８において前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）が算出された場合にのみ，前記周波数特性Ｓ１（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値が，前記周波数特性Ｓ２（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値に更新され，それまでの間は前記周波数特性Ｓ１（ｋ）の値は保持される。
【００３０】
（ステップＴ２０〜Ｔ２１）
そして，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈｏｐｔ（ｋ）を逆フーリエ変換して最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを算出し（ステップＴ２０），その最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを前記騒音制御フィルタ１６２に設定する（ステップＴ２１）。ここに，係る設定処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が最適フィルタ設定手段に相当する。
これにより，前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値が前記ステップＴ１８で算出されたものである場合には，前記ステップＴ２１で前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔが設定された後の前記騒音制御フィルタ１６２に騒音波が通過することによって生成される該騒音波と同振幅・逆位相の消音波が，前記騒音制御スピーカ１３から出力されることにより，該騒音波を減衰させて前記騒音制御対象地点Ｂにおける騒音をキャンセルすることができる。
【００３１】
ここで，図３を参照しつつ，前記ＤＳＰ１６によって上述の最適フィルタ係数の更新処理（図２参照）が実行された結果の一例を説明する。ここに，図３（ａ）は１回目の同定処理，図３（ｂ）は２回目の同定処理，図３（ｃ）は６回目の同定処理の実行結果を示しており，図３（ｄ）は６回目の同定処理の実行後の各種パラメータを示している。
ここでは，１回目の同定処理から５回目の同定処理が実行されるごとに，エンジンの回転数が徐々に上がって有色雑音の周波数ビン番号ｋが１つずつ増加し，６回目の同定処理が実行されたときには，５回目に比べて有色雑音の周波数ビン番号ｋが１つ減少した場合を例に挙げて説明する。
【００３２】
（１回目の同定処理）
まず，図３（ａ）に示すように，１回目の同定処理では，周波数ビン番号ｋ＝０のパワースペクトル（強度）のみが予め設定された閾値Ｑ以上であるため，前記周波数ビン番号ｋ＝０が有色雑音の周波数ビンであると特定される（ステップＴ１４）。そして，この時点では，前記周波数特性Ｈｏｐｔ（０）の値が前記周波数特性Ｈ１（０）の値であるため，図３（ａ）に示すように，前記ステップＴ１５で同定された周波数特性Ｓ（０）の値が前記周波数特性Ｓ１（０）の値として記憶される（ステップＴ１６）。
この段階では，前記周波数特性Ｓ２（０）が同定されていないため，前記周波数ビン番号ｋ＝０について，前記式（１１）により有効な前記周波数特性Ｈｏｐｔ（０）を算出することはできない（ステップＴ１７のＮｏ側）。この場合には，続くステップＴ１７１において，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈｏｐｔ（０）の値が，前記周波数特性Ｈ２（０）の値に上書き（更新）される（図３（ａ））。
【００３３】
（２回目の同定処理）
そして，図３（ｂ）に示すように，２回目の同定処理では，有色雑音の周波数帯域が上がっており，周波数ビン番号ｋ＝１のパワースペクトルのみが前記閾値Ｑ以上であるため，前記周波数ビン番号ｋ＝１が有色雑音の周波数ビンであると特定される（ステップＴ１４）。そして，この時点では，前記周波数特性Ｈｏｐｔ（１）の値が前記周波数特性Ｈ１（１）の値であるため，図３（ｂ）に示すように，前記ステップＴ１５で同定された周波数特性Ｓ（１）の値が前記周波数特性Ｓ１（１）の値として記憶される（ステップＴ１６）。これにより，前記周波数特性Ｓ１（０），Ｓ１（１）各々に有効な値が設定されることとなる。
なお，この段階でもまだ，前記周波数特性Ｓ２（１）が同定されていないため，前記周波数ビン番号ｋ＝１について，前記式（１１）により有効な前記周波数特性Ｈｏｐｔ（１）を算出することはできない（ステップＴ１７のＮｏ側）。そのため，この場合にも続くステップＴ１７１において，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｈｏｐｔ（１）の値が，前記周波数特性Ｈ２（１）の値に上書き（更新）される（図３（ｂ））。
このように，前記更新処理（図２参照）では，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｓ１（ｋ）における各周波数ビンの値が徐々に同定され，前記パラメータ記憶部１７３に記憶されることになる。具体的に，前記有色雑音の周波数ビン番号ｋ＝４となる５回目の同定処理まで同様の処理が実行されると，図３（ｃ）に示すように，前記総合系特性の周波数特性Ｓ１（０），Ｓ１（１），…Ｓ１（４）の値が順に同定され，前記周波数特性Ｈｏｐｔ（０），Ｈｏｐｔ（１），…Ｈｏｐｔ（４）には前記周波数特性Ｈ２（０），Ｈ２（１），…Ｈ２（４）の値が上書き保存（更新）される。
【００３４】
（６回目の同定処理）
そして，図３（ｃ）に示すように，６回目の同定処理では，周波数ビン番号ｋ＝３のパワースペクトルのみが前記閾値Ｑ以上であるため，前記周波数ビン番号ｋ＝３が有色雑音の周波数ビンであると特定される（ステップＴ１４）。この時点では，前記周波数特性Ｈｏｐｔ（３）の値が前記周波数特性Ｈ２（３）の値であるため，図３（ｃ）に示すように，前記ステップＴ１５で同定された周波数特性Ｓ（３）の値が前記周波数特性Ｓ２（３）の値として記憶される（ステップＴ１６）。従って，有色雑音の周波数ビンｋ＝３に対応する周波数特性Ｈ１（３），Ｈ２（３），Ｓ１（３），Ｓ２（３）の全てに有効なデータが揃うこととなり，前記周波数ビン番号ｋ＝３について，前記式（１１）により有効な前記周波数特性Ｈｏｐｔ（３）を算出することができる（ステップＴ１７のＹｅｓ側）。
そのため，前記ステップＴ２１で前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔが前記騒音制御フィルタ１６２に設定されると，前記騒音波の前記周波数ビン番号ｋ＝３の波形は，前記騒音制御スピーカ１３からの消音波によって減衰することとなり周波数ビン番号ｋ＝３に周波数をスイープした有色雑音をキャンセルすることができる。
なお，６回目の同定処理が終了すると，図３（ｄ）に示すように，前記有色雑音の周波数ビン番号ｋ＝３に対応する周波数特性Ｈ１（３），Ｓ１（３），Ｈ２（３）が周波数特性Ｈ２（３），Ｓ２（３），Ｈｏｐｔ（３）に更新され，周波数特性Ｓ２（３）はリセットされる（ステップＴ１９）。
【００３５】
以上，説明したように，前記能動騒音制御装置Ｙでは，能動騒音制御（ＡＮＣ）の対象が周波数のスイープする有色雑音であっても，いずれ前記ステップＴ１６によって総合系の周波数特性Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ）の両方における有色雑音の周波数ビン番号ｋの値が同定された時点で，前記残差検出マイクロフォン１２により検出される残差波が最小となる最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを前記騒音制御フィルタ１６２に設定することができ，該有色雑音について騒音低減効果を得ることができる。
ここに，図４は，本実施の形態の処理結果の一例を示すものであって，前記能動騒音制御装置Ｙにおいて，１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの−１０ｄＢ正弦波スイープ信号について本発明に係るＡＮＣを実行したときの騒音制御結果（実線），及び同条件で従来のＡＮＣを実行したときの騒音制御結果（破線）を示す実験データである。なお，前記ＤＳＰ１６の動作の前提として，前記フィルタ係数算出部１７２で具現される補助フィルタのタップ数が２５６，前記騒音制御フィルタ１６２のタップ数が２５６であり，前記フィルタ係数算出部１７２における離散フーリエ変換の区間長が５１２，ステップサイズが０．５，サンプリングレートが４ｋＨｚであるものとする。
図４に示すように，従来手法（破線）では有色雑音についてＡＮＣによる騒音低減効果を奏していないが，本発明の手法（実線）によれば有色雑音についてＡＮＣによる騒音低減効果を奏することが確認できる。
【実施例】
【００３６】
ところで，前記能動騒音制御装置Ｙを，車内（ＣＡＢ）や室内における人の耳元騒音の低減などを目的として利用することが考えられるが，この場合には，ＡＮＣによって騒音を低減することにより，その車内や室内で再生されるラジオやオーディオなどの音（以降，「必要音」という）が消音波の影響を受け，その必要音の音質劣化が生じるおそれがある。また，その必要音の存在に起因して総合系特性の同定が正しく行われず，前記能動騒音制御装置Ｙによる騒音低減効果が妨げられるおそれもある。
そこで，本実施例では，音質を劣化させることなく必要音を出力させると共に，騒音低減効果を得ることのできる能動騒音制御装置Ｙ１について説明する。なお，前記実施の形態で説明した前記能動騒音制御装置Ｙと同様の構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
まず，図５を参照しつつ，前記能動騒音制御装置Ｙ１の全体構造の概略について説明する。
ここでは，既知音源であるラジオやオーディオなどの外部音声信号入力部２０から外部音声信号Ｇ（ｚ）が必要音として入力される場合を例に挙げて説明する。
図５に示すように，前記能動騒音制御装置Ｙ１は，前記外部音声信号入力部２０から入力された外部音声信号Ｇ（ｚ）のうち予め設定される周波数帯域の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ２１と，前記騒音制御スピーカ１３から前記残差検出マイクロフォン１２に到達する前記外部音声信号Ｇ（ｚ）をエコー音として生成するエコーフィルタ２２と，前記バンドパスフィルタ２１の出力信号を前記騒音制御フィルタ１６２からの出力信号に加算する加算部１６４と，前記エコーフィルタ２２で生成されるエコー音を前記残差検出マイクロフォン１２の残差信号Ｅ（ｚ）から減算するエコー減算部２２１とを備えている。
これにより，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）の影響なく総合系特性を同定し，騒音低減効果を得ることができると共に，該外部音声信号Ｇ（ｚ）を出力することも可能である。
【００３８】
続いて，図６を参照しつつ，前記能動騒音制御装置Ｙ１の詳細構成について説明する。
図６に示すように，前記能動騒音制御装置Ｙ１のＤＳＰ１６には，入力バッファ１６１ｃ，バンドパスフィルタ２１，エコーフィルタ２２，前記エコー減算部２２１，ＦＦＴ２２２，加算部１６４が設けられている。また，前記能動騒音制御装置Ｙ１は，各種のパラメータを記憶するフラッシュメモリ２３を備えている。なお，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前記ＡＤＣ１４及び前記入力バッファ１６に代えて，前記騒音検出マイクロフォン１１，前記残差検出マイクロフォン１２各々に対応するＡＤＣ１４ａ，１４ｂ及び入力バッファ１６１ａ，１６１ｂが設けられている。
前記騒音検出マイクロフォン１１から前記入力バッファ１６１ａに入力されたリファレンス信号Ｘ（ｚ）は，１サンプルごとに前記騒音制御フィルタ１６２に出力される。また，前記残差検出マイクロフォン１２から前記入力バッファ１６１ｂに入力された残差信号Ｅ（ｚ）は，１サンプルごとに前記エコー減算部２２１に出力される。さらに，前記外部音声信号入力部２０から前記入力バッファ１６１ｃに入力された外部音声信号Ｇ（ｚ）は，１サンプルごとに前記エコーフィルタ２２に出力される。
【００３９】
前記バンドパスフィルタ２１は，前記フィルタ係数算出部１７２によって設定されるフィルタ係数に応じて，所定の周波数帯域の信号のみを通過させる。なお，前記バンドパスフィルタ２１のフィルタ係数と該バンドパスフィルタ２１が通過させる所定の周波数帯域との関係は，前記フラッシュメモリ２３などに予め記憶されている。
また，前記エコーフィルタ２２は，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）及び前記フィルタ係数算出部１７２により設定されるフィルタ係数に応じて，前記騒音制御対象地点Ｂに到達する前記外部音声信号Ｇ（ｚ）であるエコー音を生成する。
ここで，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）と後述の二次系の周波数特性Ｃ（ｋ）とに基づいて，前記騒音制御対象地点Ｂに到達する前記外部音声信号Ｇ（ｚ）を算出し，該算出された外部音声信号Ｇ（ｚ）が前記エコーフィルタ２２で生成されるように，該エコーフィルタ２２のフィルタ係数を設定する。例えば，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）及び前記二次系の周波数特性Ｃ（ｋ）を掛け算した結果を逆フーリエ変換することにより前記エコーフィルタ２２のフィルタ係数を算出する。ここに，係る算出処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２がエコーフィルタ算出手段に相当する。
【００４０】
そして，前記エコー減算部２２１は，前記エコーフィルタ２２から入力されたエコー音を前記残差検出マイクロフォン１２の残差信号Ｅ（ｚ）から減算することにより，該残差信号Ｅ（ｚ）から騒音波成分のみを抽出する。ここに，係る減算処理を実行する前記エコー減算部２２１が外部音声減算手段に相当する。
前記ＦＦＴ２２２は，前記エコー減算部２２１から出力された残差信号Ｅ（ｚ）を離散フーリエ変換して前記フィルタ係数算出部１７２に入力する。
前記加算部１６４は，前記騒音制御フィルタ１６２からの出力信号と前記バンドパスフィルタ２１からの出力信号とを加算して前記出力バッファ１６３に入力する。これにより，前記騒音制御スピーカ１３は，前記消音波及び前記外部音声信号Ｇ（ｚ）を共に出力する。ここに，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）を出力するときの前記騒音制御スピーカ１３が外部音声出力手段の一例である。
前記フラッシュメモリ２３は，前記バンドパスフィルタ２１におけるフィルタ係数と通過周波数との関係や，各種のパラメータの設定履歴などを記憶する記憶装置であって，前記フィルタ係数算出部１７２等によって読み書き（リード，ライト）される。
【００４１】
以下，図７のフローチャートを参照しつつ，前記能動騒音制御装置Ｙ１において，前記ＤＳＰ１６内で実行される最適フィルタ係数の更新処理について説明する。なお，当該更新処理は，例えば前記能動騒音制御装置Ｙ１の電源ＯＮ（起動）により開始される。
ここに，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前記パラメータ記憶部１７３（二次系特性記憶手段に相当）に，前記周波数特性Ｈ１（ｋ），Ｈ２（ｋ），Ｓ１（ｋ），Ｓ２（ｋ），Ｈｏｐｔ（ｋ）に加えて，前記騒音制御スピーカ１３から前記残差検出マイクロフォン１２に至る二次系の周波数特性Ｃ（ｋ）における前記周波数ビンごとの値も記憶される。なお，これらの情報は，前記パラメータ記憶部１７３に限らず前記フラッシュメモリ２３に記憶されるものであっても，各々に記憶されるものであってもよい。ここで，前記二次系の周波数特性Ｃ（ｋ）は，前記式（７）を周波数領域に変換した次式（１４）で表される。
C(k)=[S1(k)-S2(k)]/[H1(k)-H2(k)]      …（１４）
当該更新処理では，前記実施の形態で説明した更新処理（図２参照）に加えて，以下のステップＴ３０〜Ｔ３４の処理が実行される。なお，前記実施の形態と同様の処理手順には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
（ステップＴ３０）
まず，ステップＴ３０では，前記フィルタ係数算出部１７２によって，前記バンドパスフィルタ２１及び前記エコーフィルタ２２のフィルタ係数が初期設定される。
具体的に，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記エコーフィルタ２２のフィルタ係数をリセット（＝０）する。一方，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）の全ての周波数の信号が通過しないように前記バンドパスフィルタ２１のフィルタ係数を設定する。そのため，後述のステップＴ３４において前記バンドパスフィルタ２１のフィルタ係数が変更されるまでは，該バンドパスフィルタ２１から前記外部音声信号Ｇ（ｚ）は出力されない。なお，前記バンドパスフィルタ２１が通過させる周波数とフィルタ係数との関係は，前記フラッシュメモリ２３などに記憶されており，前記フィルタ係数算出部１７２は，その関係に基づいて前記バンドパスフィルタ２１のフィルタ係数を適宜設定する。
但し，過去に前記能動騒音制御装置Ｙ１において前記外部音声信号入力部２０から外部音声信号Ｇ（ｚ）の入力がある状態で当該更新処理が実行されることにより，前記バンドパスフィルタ２１及び前記エコーフィルタ２２各々のフィルタ係数が前記フラッシュメモリ２３などに履歴として記憶されている場合には，そのフィルタ係数各々を前記フラッシュメモリ２３から読み出して前記バンドパスフィルタ２１及び前記エコーフィルタ２２各々に設定すればよい。これにより，前記能動騒音制御装置Ｙ１の起動直後から前記外部音声信号Ｇ（ｚ）を出力すると共に騒音低減効果を得ることができる。
ここでは，前記バンドパスフィルタ２１及び前記エコーフィルタ２２各々のフィルタ係数が前記フラッシュメモリ２３などに履歴として記憶されていない場合を例に挙げて説明する。
【００４３】
（ステップＴ３１）
次に，前記ステップＴ１１〜Ｔ１８までの処理が実行されると，前記フィルタ係数算出部１７２は，以下のステップＴ３１〜Ｔ３４の処理を実行する。
具体的に，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１８〜Ｔ２０において前記最適フィルタ係数Ｈｏｐｔを算出すると共に，ステップＴ３１において，前記二次系の周波数特性Ｃ（ｋ）を前記式（１４）に従って算出し，その周波数特性Ｃ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値により，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された周波数特性Ｃ（ｋ）における前記有色周波数ビンｋａの値のみを更新する。ここに，係る算出処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が二次系周波数特性算出手段に相当し，係る更新処理を実行するときの前記フィルタ係数算出部１７２が二次系周波数特性更新手段に相当する。
【００４４】
（ステップＴ３２〜Ｔ３４）
そして，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記パラメータ記憶部１７３に記憶された前記周波数特性Ｃ（ｋ）を逆フーリエ変換して，前記エコーフィルタ２２のフィルタ係数を算出し（ステップＴ３２），該フィルタ係数を前記エコーフィルタ２２に設定する（ステップＴ３３）。
これにより，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記ステップＴ１５において，前記リファレンス信号Ｘ（ｚ）と前記エコー減算部２２１によって前記外部音声信号Ｇ（ｚ）の成分が除去された後の残差信号Ｅ（ｚ）とに基づいて総合系特性の周波数特性Ｓ（ｋ）を同定する。
また，ステップＴ３４において，前記フィルタ係数算出部１７２は，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）のうち前記ステップＴ３１により前記パラメータ記憶部１７３に既に記憶された前記周波数特性Ｃ（ｋ）における周波数ビンと同じ周波数帯域の外部音声信号のみを通過させるように，前記バンドパスフィルタ２１のフィルタ係数を設定する。これにより，前記バンドパスフィルタ２１は，前記外部音声信号Ｇ（ｚ）のうち前記エコー減算部２２１によって減算される周波数ビンに対応する信号のみを通過させて，前記騒音制御スピーカ１３から出力させる。
なお，このときの前記バンドパスフィルタ２１や前記エコーフィルタ２２のフィルタ係数は，前記フィルタ係数算出部１７２により前記フラッシュメモリ２３に履歴として記憶され，前記能動騒音制御装置Ｙ１の再起動後に利用される。
【００４５】
以上，説明したように，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前記ＤＳＰ１６において上述の更新処理（図７参照）が実行されることにより，前記外部音声信号入力部２０から入力される外部音声信号Ｇ（ｚ）の影響を除外して騒音制御処理（ＡＮＣ）を実行することができるため，周波数をスイープする有色雑音の騒音低減効果を得ることができ，且つ前記外部音声信号Ｇ（ｚ）はその音質を劣化させることなく出力することができる。
なお，本実施例では，前記騒音制御スピーカ１３が前記外部音声信号入力部２０から入力される外部音声信号Ｇ（ｚ）を出力する機能を兼ねているため，システム全体の構成を単純化することができ，コストを抑制することができる。もちろん，これに限らず前記騒音制御スピーカ１３と別に必要音を出力するためのスピーカが設けられた構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１１：騒音検出マイクロフォン
１２：残差検出マイクロフォン
１３：騒音制御スピーカ
１４，１４ａ，１４ｂ：ＡＤＣ
１５：ＤＡＣ
１６：ＤＳＰ
１６１，１６１ａ〜１６１ｃ：入力バッファ
１６２：騒音制御フィルタ
１６３：出力バッファ
１６４：加算部
１７１：入力信号分析部
１７２：フィルタ係数算出部
１７３：パラメータ記憶部
２０：外部音声信号入力部
２１：バンドパスフィルタ
２２：エコーフィルタ
２２１：エコー減算部
２２２：ＦＦＴ
２３：フラッシュメモリ
Ａ：騒音源
Ｂ：騒音制御対象地点
Ｙ，Ｙ１：能動騒音制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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