(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号の特定帯域成分を通過するフィルタ、目標信号を出力する目標信号出力手段、目標信号と観測点で検出されたオーディオ信号との差であるエラー信号を出力する手段、前記特定帯域のオーディオ信号及び前記エラー信号を入力され、該エラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行って適応フィルタの係数を決定し、該適応フィルタにより前記特定帯域のオーディオ信号にフィルタ処理を施して出力する適応信号処理部、前記適応フィルタから出力されるオーディオ信号を入力されてオーディオ音を音響空間に放射する制御スピーカ、全帯域あるいは前記特定帯域以外の帯域のオーディオ信号を入力されてオーディオ音を音響空間に放射する非制御スピーカを備え、前記特定帯域の観測点におけるオーディオ信号が目標信号と一致するように制御するオーディオ装置において、
定常ホワイトノイズを前記特定帯域成分を通過するフィルタに入力して前記適応フィルタの係数値を同定する際に、該適応フィルタの出力信号の平均値Ewを演算する平均値演算部、
観測点におけるホワイトノイズの平均値Emを演算する平均値演算部、
前記２つの平均値の比 Ew／Emを演算する比演算部、
前記比が一定値以上になったか監視し、一定値以上になったとき適応フィルタ係数の同定動作を停止する信号を出力する監視部、
該停止信号に基づいて同定動作を以後停止すると共に、オーディオ装置の異常報知を行なう制御部、
を備えたことを特徴とするオーディオ装置。
【請求項２】
オーディオ信号の特定帯域成分を通過するフィルタ、該フィルタから出力される特定帯域のオーディオ信号を入力されオーディオ音を音響空間に放射する制御スピーカ、目標信号と観測点で検出されたオーディオ信号との差であるエラー信号を出力する手段、前記特定帯域のオーディオ信号及び前記エラー信号を入力され、該エラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行って適応フィルタの係数を決定する適応信号処理部を備えたオーディオ装置において、
前記フィルタに定常ホワイトノイズを入力し、該フィルタから出力される特定帯域成分を前記制御スピーカと適応フィルタに入力し、適応フィルタ出力を目標信号とし、該目標信号と観測点で検出されたホワイトノイズとの差であるエラー信号のパワーが最小となるように適応処理を行って該適応フィルタの係数値を収束させて前記制御スピーカから観測点までの音響伝搬特性を同定する際、
前記ホワイトノイズと適応フィルタ出力信号との相互相関値を演算する演算部、
相互相関値のピーク値を算出するピーク値算出部、
ピーク値が一定値に以上になったか監視し、一定値以上にならなければ音響伝搬特性の同定動作を停止する信号を出力する監視部、
該停止信号に基づいて同定動作を以後停止すると共に、オーディオ装置の異常報知を行なう制御部、
を備えたことを特徴とするオーディオ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はオーディオ装置に係わり、特に特定帯域のオーディオ信号が目標応答となるように制御するイコライザ制御機能を備えたオーディオ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車室内は、密閉された狭い空間である。従って、短時間で反射が起こり、音波が干渉しあうため、聴取点までの伝搬特性は、非常に複雑なものとなる。また、左右非対称な場所で音楽等を聴いているので、左右スピーカからの伝搬特性も大きく違ってしまう。かかる車室内の悪影響を取り除き、車室内における音響特性の改善を目的としたオーディオ装置が望まれている。このため、適応等化器を用いて再生空間の複数点（制御点）において、振幅、位相特性を含めて所望の特性となるようにする制御が提案されている。
【０００３】
図１２は適応等化システムの基本構成図であり、１はオーディオ信号ｘ(n)を出力するオーディオソース（チューナ、テープデッキ、ＣＤプレーヤ等）、２は目標応答特性（インパルスレスポンス特性）Ｈが設定され、オーディオ信号ｘ(n)が入力されて目標信号ｄ(n)を出力する目標応答設定部、４は車室内音響空間の聴取位置(観測点)における音を検出するマイク、５は検出されたオーディオ信号ｄ^(n)と目標応答設定部２から出力される目標信号ｄ(n)との誤差e(n)を演算する演算部、６は前記誤差ｅ(n)のパワーが最小となるように信号ｙ(n)を発生する適応信号処理装置、７は該信号ｙ(n)に応じた音を車室内音響空間８に放射するスピーカ（制御音源）である。
【０００４】
目標応答設定部２の目標応答特性Ｈは、再現したい音場空間に対応する特性が設定されている。例えば、適応フィルタのタップ数の半分程度の遅延時間をｔとしたときに、この遅延時間ｔを有し、全オーディオ周波数帯域でフラットな特性（ゲイン１の特性）が設定されている。なお、この遅延時間ｔは音響系の逆特性を適応フィルタが精度良く近似するためのものであり、このような目標応答特性を有する目標応答設定部２は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response)型のデジタルフィルタの遅延時間ｔに対応するタップ係数を１に設定し、それ以外のタップ係数を０に設定することにより実現することができる。
【０００５】
適応信号処理装置６は、オーディオ信号ｘ(n)を参照信号として入力されると共に、前記演算部５から出力されるエラ−信号ｅ(n)を入力され、該エラ−信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行って信号ｙ(n)を出力する。適応信号処理装置６は、適応信号処理部（ＬＭＳ）６ａと、ＦＩＲ型のデジタルフィルタ構成の適応フィルタ６ｂと、オーディオ信号ｘ(n)にスピーカ７から聴取位置までの音響伝搬系の伝搬特性（伝達関数）Ｃ^を畳み込んで適応信号処理に用いる参照信号（フィルタードリファレンス信号）ｒ(n)を生成するフィルタ６ｃを有している。
【０００６】
適応信号処理部６ａは聴取位置におけるエラー信号ｅ(n)と信号処理フィルタ６ｃを介して入力される適応信号処理用参照信号ｒ(n)が入力され、これらの信号を用いて聴取位置におけるオーディオ信号ｄ^(n)が目標信号ｄ(n)と等しくなるように適応信号処理を行って適応フィルタ６ｂの係数を決定する。例えば、適応信号処理部６ａは周知のＬＭＳ(Least Mean Square)適応アルゴリズムに従って、エラ−信号ｅ(n)のパワーが最小となるように適応フィルタ６ｂの係数を決定する。適応フィルタ６ｂは適応信号処理部６ａにより決定された係数に従ってオーディオ信号ｘ(n)にデジタルフィルタ処理を施して信号ｙ(n)を出力する。従って、適応信号処理によりエラー信号ｅ(n)のパワーが最小となるように適応フィルタ６ｂの係数が収束すれば、聴取位置において、オーディオ信号ｄ^(n)が目標信号ｄ(n)と等しくなり、目標応答設定部２に設定した伝搬特性Ｈ（周波数特性がフラット）の理想的な空間で音を聴取したのと同等の音の聴取ができるという効果を得られる。
【０００７】
適応等化システムにおいて、全帯域の制御を行うと膨大な演算量となり、その処理をリアルタイムで行おうとすれば、ＤＳＰが数十個必要になるという問題がある。そこで、特定の周波数帯域のみ、例えば、２００Ｈｚ以下の低音の再生品質を向上するために低音域のみをターゲットとした適応イコライザが提案されている。
【０００８】
図１３はかかる適応イコライザの構成図であり、図１２と同一部分には同一符号を付している。図１２と異なる点は、▲１▼オーディオソース１の後段に低音域を通過するバンドパスフィルタ（ＬＰＦ）９を設け、その出力を目標応答設定部２と適応信号処理装置６に入力している点、▲２▼全帯域のオーディオ信号を入力されてオーディオ音を車室内音響空間８に放射する第２のスピーカ（非制御音源）１０を設けた点、▲３▼第２のスピーカ１０の前段にオーディオ信号を遅延する遅延器１１を設け、オーディオソース１の出力端から第１のスピーカ７を介してマイク４に到る信号遅延時間をｔ、第２のスピーカ１０からマイク４までの信号遅延時間をｔｄとするとき、Δｔ（＝ｔ−ｔｄ）の時間を遅延器１１に設定して全帯域のオーディオ信号をΔｔ遅延して第２のスピーカ１０に入力する点である。
この適応イコライザによれば、適応フィルタ６ｂはローパスフィルタ９で制限された低音域（特定帯域）のみにおいて再生系（スピーカ７からマイク位置までの伝搬特性）の逆フィルタになりつつ、目標信号ｄ(n)となるように動作する。そして、特定帯域のみを制御することにより演算量を図１２の適応等化システムに比べて削減することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、適応イコライザ制御機能を備えた従来のオーディオシステムでは、逆相等の誤接続、接続忘れ、断線等があってもこれら異常を認識できず、異常動作が発生する場合がある。かかる異常動作が発生すると、スピーカー出力信号の急激な増大、ひいては、システムの故障につながることがある。
例えば、制御音源である第１のスピーカ７と適応フィルタ６ｂ間が接続されていないと、エラー信号ｅが大きくなる。そこで、エラー信号を小さくするために、適応フィルタ出力が大きくなるように適応信号処理が行われ、適応フィルタの係数値はその絶対値が増加する方向に更新される。しかし、第１のスピーカ７から音がでないため、マイク出力は増加しない。よって、エラー信号は変化せずこれを受けて適応フィルタは更に出力が増加する方向にフィルタ係数を更新する。このような動作を繰り返すと適応フィルタ出力は増大し続けシステムが正常な動作をせず、最悪の場合パワーアンプ（図示しないが適応フィルタとスピーカ間に設けられている）の破壊に至る。
パワーが足りないと制御音源用のスピーカを左右に１個づつトータル２個設けることがある。かかる場合、図１４に示すように制御音源（スピーカ）７ａ，７ｂが誤って正相と逆相に接続されると、これら制御音源７ａ，７ｂが観測点（マイク４）から略等距離に配設されるため、それぞれの制御音源からの出力がマイク４に到達する時点で互いに打ち消しあってしまう。
【００１０】
このため、マイク出力は小さい値となり、目標応答とのエラー信号ｅが大きくなる。そこで、エラー信号を小さくするために、適応フィルタ出力が大きくなるように適応信号処理が行われ、適応フィルタの係数値はその絶対値が増加する方向に更新される。しかし、制御音源出力はマイク付近で打ち消されるため、マイク出力は増加しない。よって、エラー信号はあまり変化せずこれを受けて適応フィルタは更に出力が増加する方向にフィルタ係数を更新する。このような動作を繰り返すと制御音源出力は増大し続けシステムが正常な動作をせず、最悪の場合制御音源やパワーアンプの破壊に至る。
以上から、本発明の目的は適応イコライザを備えたオーディオ装置における異常状態を検出し、オーディオ装置が故障する事態を防止することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明によれば、オーディオ信号の特定帯域成分を通過するフィルタ、目標信号を出力する目標信号出力手段、目標信号と観測点で検出されたオーディオ信号との差であるエラー信号を出力する手段、オーディオ信号及びエラー信号を入力され、該エラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行って適応フィルタの係数を決定し、該適応フィルタにより特定帯域のオーディオ信号にフィルタ処理を施して出力する適応信号処理装置、前記適応フィルタから出力されるオーディオ信号を入力されてオーディオ音を音響空間に放射する制御スピーカ、全帯域あるいは前記特定帯域以外の帯域のオーディオ信号を入力されてオーディオ音を音響空間に放射する非制御スピーカを備え、特定帯域の観測点におけるオーディオ信号が目標信号と一致するように制御するオーディオ装置であり、定常ホワイトノイズを前記フィルタに入力して適応フィルタの係数値を同定する際に、適応フィルタの出力信号の平均値Ewを演算する平均値演算部、観測点におけるホワイトノイズの平均値Emを演算する平均値演算部、前記２つの平均値の比 Ew／Emを演算する比演算部、前記比が一定値以上になったか監視し、一定値以上になったとき適応フィルタ係数の同定動作を停止する信号を出力する監視部、該停止信号に基づいて同定動作を以後停止すると共に、オーディオ装置の異常報知を行なう制御部、を備えたオーディオ装置により達成される。
【００２０】
上記課題は本発明によれば、前記フィルタに定常ホワイトノイズを入力し、該フィルタから出力される特定帯域成分を制御音源と適応フィルタに入力し、適応フィルタ出力を目標信号とし、該目標信号と観測点で検出されたホワイトノイズとの差であるエラー信号のパワーが最小となるように適応処理を行って該適応フィルタの係数値を収束させて制御音源から観測点までの音響伝搬特性を同定する際、ホワイトノイズと適応フィルタ出力信号との相互相関値を演算する演算部、相互相関値のピーク値を算出するピーク値算出部、ピーク値が一定値に以上になったか監視し、一定値以上にならなければ音響伝搬特性の同定動作を停止する信号を出力する監視部、該停止信号に基づいて同定動作を以後停止すると共に、オーディオ装置の異常報知を行なう制御部、を備えたオーディオ装置により達成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（Ａ）本発明の第１実施例
（ａ）構成
図１は本発明の第１実施例の構成図である。図中、５１は信号入力端子であり、適応フィルタの係数値を同定する調整時に定常ホワイトノイズｕ(n)が入力され、調整時以外にはオーディオソース（チューナ、テープデッキ、ＣＤプレーヤ等）からオーディオ信号が入力される。５２は目標応答特性（インパルスレスポンス）ｈが設定され、目標信号ｄ(n)を出力する目標応答設定部、５３は車室内音響空間の聴取位置(観測点)における音を検出するマイク、５４は検出されたオーディオ信号を増幅するマイクアンプ、５５はマイク出力ｖm(n)と目標応答設定部５２から出力される目標信号ｄ(n)との誤差e(n)を演算する演算部、５６は前記誤差ｅ(n)のパワーが最小となるように信号ｖw(n)を発生する適応信号処理装置であり、適応信号処理部（ＬＭＳ）５６ａと適応フィルタ５６ｂと適応信号処理に用いる参照信号ｒ(n)を生成する信号処理用フィルタ５６ｃで構成されている。
【００２２】
５７は適応フィルタ５６ｂの出力信号ｖw(n)を増幅するパワーアンプ、５８は適応フィルタの出力信号ｖw(n)に応じた音を車室内音響空間に放射する制御音源である第１のスピーカ（１つしか示してないが図１４で説明したように２つ存在することもある）、５９はローパスフィルタ（ＬＰＦ）で、特定帯域例えば２００Ｈｚ以下の低音域（制御帯域）の信号成分を通過して適応信号処理装置５６に入力するもの、６０は全帯域のオーディオ信号を入力されてオーディオ音を車室内空間音響空間に放射する非制御音源である第２のスピーカ、６１は全帯域のオーディオ信号を増幅するパワーアンプである。
尚、第２のスピーカ６０に２００Ｈｚ以上の帯域のオーディオ信号を入力しても良い。又、ローパスフィルタ５９の出力を信号処理用フィルタ５６ｃに入力するように構成することもできる。
【００２３】
７０は異常検出部であり、７１ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込む適応フィルタ出力取得部、７１ｂは適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値を演算する平均値演算部、７１ｃは該平均値が一定値以上になったか監視し、一定値以上になったとき適応フィルタ係数の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部，８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
【００２４】
（ｂ）異常検出の原理
図２は異常検出の原理説明図である。
図１４で説明したように、２つの制御音源用スピーカ５７ａ，５７ｂの接続が逆相になっていると、▲１▼マイク４に到達する時点で互いに打ち消しあってしまい、マイク出力は小さい値となり、目標応答との誤差ｅが大きくなる。そこで、▲２▼誤差ｅを小さくするために適応信号処理部は適応フィルタの係数値の絶対値を増加する方向に更新する。しかし、制御音源出力はマイク付近で打ち消されるため、マイク出力は増加しない。よって、▲３▼ 誤差ｅはあまり変化せずこれを受けて適応フィルタは更に出力が増加する方向にフィルタ係数を更新する。このような動作を繰り返すと制御音源出力は増大し続け正常な動作をせず、最悪の場合制御音源やパワーアンプの破壊に至る。
【００２５】
以上は２つの制御音源を逆相接続した場合であるが、１つの制御音源のみが存在し、該制御音源とパワーアンプ間の接続が断した場合も同様である。すなわち、制御音源とパワーアンプ間が接続されないと、制御音源から音がでず、マイク出力が零になる、このため、適応フィルタは出力が増加する方向にフィルタ係数を更新する。このような動作が繰り返されてフィルタ出力が増大し続け正常な動作をせず、最悪の場合パワーアンプの破壊に至る。
【００２６】
以上より、逆相接続、パワーアンプと制御音源間の信号線の断線、接続忘れ等の異常が発生すると、
Ａ．適応フィルタ係数が大きくなり、更には、
Ｂ．適応フィルタ出力が増大する、または、
Ｃ．マイク出力が小い。
従って、これらを考慮してオーディオ装置の異常を検出することができる。
【００２７】
（ｃ）制御
適応イコライザ制御機能を備えたオーディオ装置では、オーディオ信号を入力する前に、適応フィルタ５６ｂの係数値を同定する（調整モード）。そして、オーディオ信号入力時（オーディオモード）、該同定された係数値を適応フィルタに固定的に設定し、適応信号処理により適応フィルタ係数を更新しない。
さて、調整モードにおいて、システムコントローラ８０は図示しないホワイトノイズ発生部から発生する定常ホワイトノイズ（音声信号の全域でフラットな特性を備えたノイズ）ｕn(n)を入力端子５１に入力する。
適応信号処理装置５６はエラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタ５６ｂの係数を一定値に収束させ、該一定値をオーディオ信号入力時の適応フィルタの係数値として同定する。
【００２８】
かかるフィルタ係数の同定制御時、適応フィルタ出力取得部７１ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込み、平均値演算部７１ｂは次式
【数１】
0003701441.tif 000002
により、適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値Ｅ[ｖw2(n)]を演算する。監視部７１ｃは該平均値Ｅ[ｖw2(n)]が設定値以上になったか監視し、適応フィルタ係数が一定値に収束する前に、設定値以上になったとき、適応フィルタ係数の同定動作を停止するための動作停止信号ＡＬＭを出力する。すなわち、第１実施例は適応フィルタ出力が増大した時、異常状態発生と判断するものである。
動作停止信号ＡＬＭの発生により、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
【００２９】
（Ｂ）本発明の第２実施例
図３は本発明の第２実施例の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。７０は異常検出部であり、７１ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込む適応フィルタ出力取得部、７１ｂは適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値を演算する平均値演算部、７２ａはマイク出力ｖm(n)を取り込むマイク出力取得部、７２ｂはマイク出力ｖm(n)の平均値を演算する平均値演算部、７２ｃは上記２つの平均値の比βを演算する比演算部、７２ｄは前記比βが一定値以上になったか監視し、一定値以上になったとき適応フィルタ係数の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
【００３０】
第２実施例は、異常状態において、適応フィルタ出力が増大し、マイク出力が小さくなる点を考慮して異常状態を検出するものである。
適応フィルタ５６ｂの係数値を同定する調整モードにおいて、システムコントローラ８０は図示しないホワイトノイズ発生部から発生する定常ホワイトノイズｕn(n)を入力端子５１に入力する。適応信号処理装置５６は、ホワイトノイズが入力されるとエラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタ５６ｂの係数を一定値に収束させ、該一定値をオーディオ信号入力時の適応フィルタの係数値として同定する。
かかる適応フィルタ係数の同定制御時、適応フィルタ出力取得部７１ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込み、平均値演算部７１ｂは(1)式により、適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値Ｅ[ｖw2(n)]を演算する。
【００３１】
又、マイク出力取得部７２ａはマイク出力ｖm(n)を取り込み、平均値演算部７２ｂは次式
【数２】
0003701441.tif 000003
により、マイク出力信号ｖm(n)の平均値Ｅ[ｖm2(n)]を演算する。
【００３２】
適応フィルタの出力信号の平均値Ｅ[ｖw2(n)]及びマイク出力信号の平均値Ｅ[ｖm2(n)]が求まれば、比演算部７２ｃはこれら２つの平均値の比βを次式
β＝Ｅ[ｖw2(n)]／Ｅ[ｖm2(n)]    (3)
により演算する。監視部７２ｄは前記比βが設定値以上になったか監視し、適応フィルタ係数が一定値に収束する前に、設定値以上になったとき、適応フィルタ係数の同定動作を停止する動作停止信号ＡＬＭを出力する。
これにより、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
【００３３】
（Ｃ）第３実施例
図４は本発明の第３実施例の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。７０は異常検出部であり、７１ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込む適応フィルタ出力取得部、７１ｂは適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値を演算する平均値演算部、７３ａは定常ホワイトノイズｕ(n)を取り込むノイズ取得部、７３ｂは定常ホワイトノイズ信号ｕ(n)の平均値を演算する平均値演算部、７３ｃは上記２つの平均値の比αを演算する比演算部、７３ｄは前記比αが一定値以上になったか監視し、一定値以上になったとき適応フィルタ係数の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
【００３４】
第３実施例は、異常状態において、適応フィルタ出力が増大する点を考慮して異常状態を検出するものである。
適応フィルタ５６ｂの係数値を同定する調整モードにおいて、システムコントローラ８０は図示しないホワイトノイズ発生部から発生する定常ホワイトノイズｕn(n)を入力端子５１に入力する。適応信号処理装置５６は、ホワイトノイズが入力されるとエラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタ５６ｂの係数を一定値に収束させ、該一定値をオーディオ信号入力時の適応フィルタの係数値として同定する。かかる適応フィルタ係数の同定制御時、適応フィルタ出力取得部７１ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込み、平均値演算部７１ｂは(1)式により、適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値Ｅ[ｖw2(n)]を演算する。
【００３５】
又、ノイズ取得部７３ａは定常ホワイトノイズｕ(n)を取り込み、平均値演算部７３ｂは次式
【数３】
0003701441.tif 000004
により、ホワイトノイズｕ(n)の平均値Ｅ[ｕ2(n)]を演算する。
【００３６】
適応フィルタの出力信号の平均値Ｅ[ｖw2(n)]及びホワイトノイズの平均値Ｅ[ｕ2(n)]が求まれば、比演算部７３ｃはこれら２つの平均値の比αを次式
α＝Ｅ[ｖw2(n)]／Ｅ[ｕ2(n)]    (5)
により演算する。監視部７３ｄは比αが設定値以上になったか監視し、適応フィルタ係数が一定値に収束する前に、設定値以上になったとき、適応フィルタ係数の同定動作を停止する動作停止信号ＡＬＭを出力する。
これにより、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
【００３７】
（Ｄ）第４実施例
図５は本発明の第４実施例の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。７４ａは、フィルタ係数監視部であり、適応フィルタの各係数値ａ0〜ａnを監視し、少なくとも２つの係数値が最大(＝１)になった時、適応フィルタ係数の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。第４実施例は、異常状態において、適応フィルタ係数が増大する点を考慮して異常状態を検出するものである。
【００３８】
適応フィルタ５６ｂの係数値を同定する調整モードにおいて、システムコントローラ８０は図示しないホワイトノイズ発生部から発生する定常ホワイトノイズｕn(n)を入力端子５１に入力する。適応信号処理装置５６は、ホワイトノイズが入力されるとエラー信号のパワーが最小となるように適応信号処理を行い、適応フィルタ５６ｂの係数を一定値に収束させ、該一定値をオーディオ信号入力時の適応フィルタの係数値として同定する。
【００３９】
かかる適応フィルタ係数の同定制御時、フィルタ係数監視部７４ａは適応フィルタの各係数値ａ0〜ａnを監視し、少なくとも２つの係数値の絶対値が１になったか監視する。すなわち、フィルタ係数監視部７４ａは
｜ａm｜＝１  （０≦ｍ≦ｎ）
｜ａi｜＝１  （０≦i≦ｎ, ｉ≠ｍ）
が満たされたかチェックし、適応フィルタ係数が一定値に収束する前に、上式が満たされれば、適応フィルタ係数の同定動作を停止する動作停止信号ＡＬＭを出力する。これにより、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
【００４０】
（Ｅ）第５実施例
（ａ）構成
適応イコライザ機能を備えたオーディオ装置（図１）において、適応信号処理部５６ａはエラー信号ｅ(n)と信号処理フィルタ５６ｃを介して入力される適応信号処理用参照信号ｒ(n)を用いて観測点におけるオーディオ信号が目標信号と等しくなるように適応信号処理（ＬＭＳ適応アルゴリズムに従った処理）を行って適応フィルタ５６ｂの係数を同定する。信号処理フィルタ５６ｃは制御音源  ５８から観測点までの伝搬特性を入力信号に畳み込んで適応信号処理用参照信号ｒ(n)を発生するものである。従って、適応イコライザ制御機能を備えたオーディオ装置では、適応フィルタの係数を同定する前に、信号処理用フィルタ５６ｂの係数、すなわち、制御音源から観測点までの伝搬特性を同定する必要がある。
【００４１】
図６はオーディオ装置の接続を変えて、制御音源５８から観測点までの伝搬特性を同定できるように、かつ、該伝搬特性の同定制御時にオーディオ装置の異常を検出できるようにした第５実施例の構成図である。
図中、５１は信号入力端子であり、伝搬特性の同定制御時に定常ホワイトノイズｕ(n)が入力される。５３は車室内音響空間の聴取位置(観測点)における音を検出するマイク、５４は検出されたオーディオ信号を増幅するマイクアンプ、５５はマイク出力ｖm(n)と適応フィルタの出力信号ｖw(n)との誤差e(n)を演算する演算部、５６は前記誤差ｅ(n)のパワーが最小となるように信号ｖw(n)を発生する適応信号処理装置であり、適応信号処理部（ＬＭＳ）５６ａと適応フィルタ５６ｂで構成されている。５７は入力信号を増幅するパワーアンプ、５８は入力信号に応じた音を車室内音響空間に放射する制御音源であるスピーカ（１つしか示してないが図１４で説明したように２つ存在する場合もある）、５９はローパスフィルタ（ＬＰＦ）で、特定帯域例えば２００Ｈｚ以下の低音域（制御帯域）の信号成分を通過して適応信号処理装置５６及びパワーアンプ５７に入力するものである。
【００４２】
９０は異常検出部であり、９１ａはマイク出力信号ｖm(n)を取り込むマイク出力取得部、９１ｂは(2)式によりマイク出力信号ｖm(n)の平均値を演算する平均値演算部、９１ｃは該平均値が一定値以下になったか監視し、一定値以下になったとき伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
【００４３】
（ｂ）伝搬特性の同定制御
制御音源から観測点までの伝搬特性を同定するために、システムコントローラ８０は定常ホワイトノイズｕ(n)をローパスフィルタ５９に入力する。このホワイトノイズはパワーアンプ５７を介して制御音源であるスピーカ５８に入力し、音響空間に放射される。観測点のマイク５３はホワイトノイズを検出し、演算部５５は検出信号ｖm(n)と適応フィルタ出力信号ｖw(n)との差分をエラー信号ｅ(n)として出力する。適応信号処理部（ＬＭＳ）５６ａはエラー信号ｅ(n)と定常ホワイトノイズｕ(n)を用いて適応信号処理を行って適応フィルタ５６ｂの係数を決定する。
【００４４】
適応フィルタ５６ｂは決定された係数に従ってホワイトノイズｕ(n)にデジタルフィルタ処理を施して信号ｖw(n)を出力する。かかるＬＭＳ適応信号処理を継続して実行するとエラー信号ｅ(n)のパワーが最小となるように適応フィルタ５６ｂの係数が所定値に収束する。これにより、制御音源であるスピーカ５８からマイク５３位置までの制御帯域（200Hz以下）の信号伝搬系の伝搬特性が適応フィルタ５６ｂに設定されたことになる（伝搬特性の同定）。従って、この適応フィルタ５６ｂの係数値を保存し、第１〜第４実施例の適応フィルタ係数の同定制御時に信号処理用フィルタ５６ｃに設定する。
【００４５】
（ｃ）異常検出原理
図７は異常検出の原理説明図である。図１４で説明したように、２つの制御音源用スピーカ５８ａ，５８ｂの接続が逆相になっていると、▲１▼マイク５３に到達する時点で互いに打ち消しあってしまい、マイク出力は小さい値となる。▲２▼このため、適応信号処理装置５６は誤差ｅが小さくなるように適応フィルタの係数値を絶対値が減小する方向に更新する。
以上は２つの制御音源を逆相接続した場合であるが、１つの制御音源のみが存在し、該制御音源とパワーアンプ間の接続線が断線した場合も同様である。すなわち、制御音源とパワーアンプ間が接続されないと、制御音源から音がでず、マイク出力が零になる、このため、適応信号処理装置５６は誤差ｅが小さくなるように適応フィルタの係数値を絶対値が減小する方向に更新する。以上より、逆相接続、信号線の断線等の異常が発生すると、
Ａ．適応フィルタ係数が小さくなり、更に、
Ｂ．適応フィルタ出力が減小する。または、
Ｃ．マイク出力が小い。
従って、これらを考慮してオーディオ装置の異常を検出することができる。
【００４６】
（ｄ）異常検出制御
伝搬特性の同定制御時、マイク出力取得部９１ａはマイク出力ｖm(n)を取り込み、平均値演算部９１ｂは(2)式によりマイク出力信号ｖm(n)の平均値Ｅ[ｖm2(n)]を演算する。監視部９１ｃは該平均値が一定値以下になったか監視し、一定値以下になったとき伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する。すなわち、上記Ｃ．の基準に従って異常状態を検出する。
動作停止信号の発生により、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度伝搬特性を同定するための調整を行う。
【００４７】
（Ｆ）第６実施例
図８は本発明の第６実施例の構成図であり、図６の第５実施例と同一部分には同一符号を付している。９０は異常検出部であり、９２ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込む適応フィルタ出力取得部、９２ｂは適応フィルタの出力信号ｖw(n)の平均値を演算する平均値演算部、９２ｃは該平均値が一定値以下になったか監視し、一定値以下になったとき伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部，８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
【００４８】
伝搬特性の同定制御時、適応フィルタ出力取得部９２ａは適応フィルタの出力信号ｖw(n)を取り込み、平均値演算部９２ｂは(1)式により適応フィルタ出力信号ｖw(n)の平均値Ｅ[ｖw2(n)]を演算する。監視部９２ｃは該平均値が一定値以下になったか監視し、一定値以下になったとき伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する。すなわち、上記Ｂ．の基準に従って異常状態を検出する。
動作停止信号の発生により、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプを点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度伝搬特性を同定するための調整を行う。
【００４９】
（Ｇ）第７実施例
図９は本発明の第７実施例の構成図であり、図６の第５実施例と同一部分には同一符号を付している。９０は異常検出部であり、９３ａは適応フィルタ５６ｂの各係数値の二乗和（ノルム）を演算するノルム演算部、９３ｄは二乗和が一定値より大きくなったか監視し、一定値より大きくならない場合には音響伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
【００５０】
伝搬特性の同定制御時、ノルム演算部９３ａは次式
Ｎω(n)＝ａ02＋ａ12＋ａ22＋・・・ａn2     (6)
により、各係数値の二乗和（ノルム）を演算し、監視部９３ｂはノルムが一定値以上になったか監視し、所定時間経過しても一定値以上にならないとき伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する。すなわち、上記Ａ．の基準に従って異常状態を検出する。
動作停止信号の発生により、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
【００５１】
（Ｈ）第８実施例
図１０は本発明の第８実施例の構成図であり、図６の第５実施例と同一部分には同一符号を付している。９０は異常検出部であり、９４ａはホワイトノイズ  ｕ(n)と観測点におけるオーディオ信号ｖm(n)との相互相関値を演算する相互相関演算部、９４ｂは相互相関値のピーク値を算出するピーク値算出部、９４ｃは相互相関のピーク値が一定値に以上になったか監視し、一定値以上にならなければ音響伝搬特性の同定動作を停止する信号を出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
オーディオ装置部分に異常がなければ、同定制御により適応フィルタ５６ｂの係数値は制御音源からマイクまでの伝搬特性を次第に表現するようになる。かかる場合、定常ホワイトノイズｕ(n)とマイク検出信号ｖm(n)の相関度が強くなり、相互相関のピーク値は設定値以上になる。
【００５２】
そこで、  伝搬特性の同定制御時、相互相関演算部９４ａは次式
【数４】
0003701441.tif 000005
により、ホワイトノイズｕ(n)とマイク検出信号ｖm(n)の相互相関値を演算する。(7)式において、ｍはシフトしたサンプリング数である。この(7)式は信号ｕ(n)と信号ｖm(n+m)の対応する値の積を演算してその総和を相関関数値とするものであり、両信号が時間的に一致するとき相関関数値が最大になる。相互相関演算部９４ａは信号 ｖm(n)を１サンプリングづつ順にずらしてゆき、その都度、(7)式により両信号波形の相関関数値を演算する。ピーク値算出部９４ｂは相互相関値のピーク値を算出し、監視部９４ｃは相互相関のピーク値が設定値以上になったか監視し、所定時間経過しても設定値以上にならなければ、伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する。
動作停止信号の発生により、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
【００５３】
（Ｉ）第９実施例
図１１は本発明の第９実施例の構成図であり、図１０の第８実施例と同一部分には同一符号を付している。９０は異常検出部であり、９４ａ′はホワイトノイズｕ(n)と適応フィルタ出力信号ｖw(n)との相互相関値を演算する相互相関演算部、９４ｂ′は相互相関値のピーク値を算出するピーク値算出部、９４ｃ′は相互相関のピーク値が一定値に以上になったか監視し、一定値以上にならなければ音響伝搬特性の同定動作を停止する信号を出力する監視部、８０はオーディオ装置全体を制御するシステム制御部である。
オーディオ装置部分に異常がなければ、同定制御により適応フィルタ５６ｂの係数値は制御音源からマイクまでの伝搬特性を次第に表現するようになる。かかる場合、定常ホワイトノイズｕ(n)と適応フィルタ出力信号ｖw(n)の相関度が強くなり、相互相関のピーク値は設定値以上になる。
【００５４】
そこで、  伝搬特性の同定制御時、相互相関演算部９４ａ′は次式
【数５】
0003701441.tif 000006
により、ホワイトノイズｕ(n)と適応フィルタ出力信号ｖw(n)の相互相関値を演算する。(8)式において、ｍはシフトしたサンプリング数である。この(8)式は信号ｕ(n)と信号ｖw(n+m)の対応する値の積を演算してその総和を相関関数値とするものであり、両信号が時間的に一致するとき相関関数値が最大になる。相互相関演算部９４ａ′は信号 ｖw(n)を１サンプリングづつ順にずらしてゆき、その都度、(8)式により両信号波形の相関関数値を演算する。ピーク値算出部９４ｂ′は相互相関値のピーク値を算出し、監視部９４ｃ′は相互相関のピーク値が設定値以上になったか監視し、所定時間経過しても設定値以上にならなければ、伝搬特性の同定動作を停止する信号ＡＬＭを出力する。
【００５５】
動作停止信号の発生により、システム制御部８０は同定動作を停止し、図示しない異常検出ランプ等を点灯する。作業者は誤接続、断線、接続忘れ等のオーディオ装置の異常を検出し、異常除去後、再度適応フィルタ係数を同定するための調整を行う。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００５６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、適応イコライザ制御機能を備えたオーディオ装置において、誤接続、断線、接続忘れ等の異常状態を調整時に事前に検出でき、オーディオ装置が故障する事態を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の構成図である。
【図２】異常時の状態説明図である。
【図３】第２実施例の構成図である。
【図４】第３実施例の構成図である。
【図５】第４実施例の構成図である。
【図６】第５実施例の構成図である。
【図７】異常時の状態説明図である。
【図８】第６実施例の構成図である。
【図９】第７実施例の構成図である。
【図１０】第８実施例の構成図である。
【図１１】第９実施例の構成図である。
【図１２】適応等化システムの基本構成図である。
【図１３】特定帯域のみターゲットにした適応イコライザの構成図である。
【図１４】正相接続と逆相接続の制御音源説明図である。
【符号の説明】
５２・・目標応答設定部
５３・・マイク
５４・・マイクアンプ
５５・・演算部
５６・・適応信号処理装置
５６ａ・・適応信号処理部（ＬＭＳ）
５６ｂ・・適応フィルタ
５６ｃ・・信号処理用フィルタ
５７・・パワーアンプ
５８・・制御音源である第１のスピーカ
５９・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
６０・・非制御音源である第２のスピーカ
７０・・異常検出部
７１ａ・・適応フィルタ出力取得部
７１ｂ・・平均値演算部
７１ｃ・・監視部
８０・・システム制御部
【図１】
0003701441.tif 000007
【図２】
0003701441.tif 000008
【図３】
0003701441.tif 000009
【図４】
0003701441.tif 000010
【図５】
0003701441.tif 000011
【図６】
0003701441.tif 000012
【図７】
0003701441.tif 000013
【図８】
0003701441.tif 000014
【図９】
0003701441.tif 000015
【図１０】
0003701441.tif 000016
【図１１】
0003701441.tif 000017
【図１２】
0003701441.tif 000018
【図１３】
0003701441.tif 000019
【図１４】
0003701441.tif 000020