(57)【要約】【課題】複数の騒音源で発生する騒音が同じ周波数帯域の騒音を含む場合であっても，その複数の騒音源のうち任意に選択した騒音源からの騒音のみを除外してＡＮＣによる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。【解決手段】能動騒音制御装置Ｙ１は，残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃにより検出された残差波に基づいて騒音源Ａ１〜Ａ３に対応する残差波を分離する音源分離部１４１を備えている。そして，騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃにより検出された騒音波及び音源分離部１４１により分離された残差波に基づいて，騒音源Ａ１〜Ａ３のうち音源選択部１４２により選択された一又は複数の騒音源を除く他の騒音源からの騒音波を打ち消すための消音波が騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃから出力される。【選択図】図１
2011221087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の騒音源から発生する騒音波を個別に検出する複数の騒音検出手段と，
前記騒音源各々に対応して個別に設けられ該騒音源の騒音波を低減するための消音波を出力する消音波出力手段と，
前記騒音波を低減したい騒音制御対象地点で残差波を検出する前記騒音源と同数の残差検出手段と，
前記残差検出手段各々により検出された残差波に基づいて前記騒音源各々に対応する残差波を分離する残差波分離手段と，
前記複数の騒音源のうち前記消音波出力手段による騒音波の低減対象から除外する一又は複数の騒音源を選択する除外選択手段と，
前記騒音検出手段各々により検出された騒音波及び前記残差波分離手段により分離された残差波に基づいて，前記複数の騒音源のうち前記除外選択手段により選択された一又は複数の騒音源を除く他の騒音源からの騒音波を打ち消すために前記消音波出力手段各々から出力させる消音波を生成する消音波生成手段と，
を備えてなることを特徴とする能動騒音制御装置。
【請求項２】
前記騒音検出手段各々が，対応する前記騒音源からの騒音波を検出する複数の分離騒音検出手段を含んでなり，該分離騒音検出部各々により検出された騒音波に基づいて該騒音源からの騒音波を分離して検出するものである請求項１に記載の能動騒音制御装置。
【請求項３】
前記除外選択手段が，所定の操作入力手段に対する操作入力に応じて，前記消音波出力手段による騒音波の低減対象から除外する一又は複数の騒音源を選択するものである請求項１又は２のいずれかに記載の能動騒音制御装置。
【請求項４】
前記音源分離手段及び／又は前記騒音分離手段が，独立成分分析法に基づくブラインド音源分離方式による音源分離処理を実行するものである請求項１〜３のいずれかに記載の能動騒音制御装置。
【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，複数の騒音源からの騒音のうち任意の騒音だけを減衰させ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，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。なお，非特許文献２では，騒音源，騒音検出マイクロフォン，騒音制御スピーカ，騒音制御対象地点各々が複数である場合にも連立方程式法が採用可能であることが開示されている。
【０００４】
ところで，機械装置などの開発時に行う騒音測定実験（騒音寄与度分析実験など）では，装置が組み上がった状態で騒音を発生する部位ごとに，その騒音の個別に分析する必要があるため，他の部位の騒音がない状態を作り出すことが望ましい。
また，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，例えば車内の主な騒音としてはエンジン音などが考えられるが，スポーツカーのエンジン音は運転者にとって心地よい音のため，そのエンジン音についてはＡＮＣを実行しないことが望まれることもある。
ここで，例えば特許文献１には，特定の周波数帯域の騒音を低減しないようにＡＮＣを実行する技術が開示されている。これにより，例えばエンジン音の周波数帯域の騒音のみを低減させないことが可能となる。
一方，例えば特許文献２，３では，複数の音源から発生した音声信号が重畳された混合音声信号からその音源ごとの音声信号を分離することのできる音源分離処理が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１３２９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４３１４号公報
【特許文献３】特開２００８−２９５０１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら，前記特許文献１のように特定の周波数帯域の騒音をＡＮＣの対象から除外する構成では，同じ周波数帯域を含む騒音が複数の騒音源から発生している場合に，その特定の騒音源からの騒音だけをＡＮＣの対象から除外することはできない。即ち，低減したくない特定の騒音源の騒音だけでなく，低減したい騒音源の騒音のうち前記特定の騒音源の騒音と同じ周波数帯域の騒音も残存することとなる。
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，複数の騒音源で発生する騒音が同じ周波数帯域の騒音を含む場合であっても，その複数の騒音源のうち任意に選択した騒音源からの騒音のみを除外してＡＮＣによる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】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明は，複数の騒音源から発生する騒音波を個別に検出する複数の騒音検出手段と，前記騒音源各々に対応して個別に設けられ該騒音源の騒音波を低減するための消音波を出力する消音波出力手段と，前記騒音波を低減したい騒音制御対象地点で残差波を検出する前記騒音源と同数の残差検出手段と，前記残差検出手段各々により検出された残差波に基づいて前記騒音源各々に対応する残差波を分離する残差波分離手段と，前記複数の騒音源のうち前記消音波出力手段による騒音波の低減対象から除外する一又は複数の騒音源を選択する除外選択手段と，前記騒音検出手段各々により検出された騒音波及び前記残差波分離手段により分離された残差波に基づいて，前記複数の騒音源のうち前記除外選択手段により選択された一又は複数の騒音源を除く他の騒音源からの騒音波を打ち消すために前記消音波出力手段各々から出力させる消音波を生成する消音波生成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として構成される。
本発明によれば，前記残差波分離手段が，前記残差検出手段各々で検出された残差波から，周波数帯域ごとではなく前記騒音源ごとの残差波を分離する。そして，前記残差波分離手段によって分離された後の前記騒音源各々に対応する残差波に基づいて前記消音波生成手段による消音波の生成が行われる。従って，前記騒音源各々からの騒音波に同じ周波数帯域が含まれている場合であっても，該騒音源各々で発生する騒音波のうち任意の騒音源からの騒音波のみを除外して他の騒音源からの騒音波についてＡＮＣによる騒音低減効果を得ることができる。
さらに，前記騒音検出手段各々は，対応する前記騒音源からの騒音波を検出する複数の分離騒音検出手段を含んでなり，該分離騒音検出部各々により検出された騒音波に基づいて該騒音源からの騒音波を分離して検出するものであることが考えられる。これにより，前記騒音検出手段各々の設置位置において該騒音検出手段に対応する前記騒音源とは別に発生している騒音波を除外して該騒音源からの騒音波のみを検出することができるため，前記消音波生成手段による消音波の生成の精度が高くなり，騒音低減効果を高めることができる。
ここで，前記除外選択手段は，一又は複数の騒音源の選択の有無を切り替える音源選択スイッチなどの所定の操作入力手段に対する操作入力に応じて，前記消音波出力手段による騒音波の低減対象から除外する一又は複数の騒音源を選択するものであることが考えられる。これにより，ユーザは前記所定の操作入力手段の操作によって所望の騒音源のみを残して他の騒音源からの騒音について騒音低減効果を得ることができる。
また，前記音源分離手段や前記騒音分離手段は，独立成分分析法に基づくブラインド音源分離方式による音源分離処理を実行するものであることが考えられる。これにより，前記騒音源各々からの騒音波に同じ周波数帯域が含まれている場合であっても，該騒音源各々に対応する残差波や騒音波を分離して検出することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば，前記残差波分離手段によって分離された後の前記騒音源各々に対応する残差波に基づいて前記消音波生成手段による消音波の生成が行われるため，前記騒音源各々からの騒音波に同じ周波数帯域が含まれている場合であっても，該騒音源各々で発生する騒音波のうち任意の騒音源からの騒音波のみを除外して他の騒音源からの騒音波についてＡＮＣによる騒音低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る能動騒音制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】能動騒音制御装置で実行される能動騒音低減処理の手順の一例を説明するフローチャート。
【図３】ＡＮＣ処理部における音響特性を示すブロック図。
【図４】ＡＮＣ処理部における総合系の構造を示すブロック図。
【図５】ＡＮＣ処理部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６】本発明の実施例に係る能動騒音制御装置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で実行される能動騒音低減処理の手順の一例を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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Ｙ１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Ｙ１は，騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃ（騒音検出手段の一例），残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃ（残差検出手段の一例），騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃ（消音波出力手段の一例），ＤＳＰ１４，音源選択スイッチ１５（音源選択手段の一例）などを備えて概略構成されている。
【００１２】
当該能動騒音制御装置Ｙ１は，図１に示すように，異なる方向に騒音源Ａ１〜Ａ３が存在する音響空間に，該騒音源Ａ１〜Ａ３に対応する騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃ，残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃ，騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃ各々が設けられている状態で，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々から前記騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃ各々を通じて入力されるリファレンス信号Ｘ（ｚ）各々を，ＤＳＰ１４内のＡＮＣ処理部１４３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１３ａ〜１３ｃ各々から出力する。
これにより，その消音波を前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々からの騒音波に干渉させ，残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃ各々が設置された騒音制御対象地点Ｂ１（以下，「制御地点Ｂ１」と略称する）における騒音を低減するフィードフォワード型のＡＮＣを実現することが可能である。
本願発明の実施の形態に係る前記能動騒音制御装置Ｙ１は，以下に説明するように，前記騒音源Ａ１〜Ａ３のうちＡＮＣの対象となる騒音源を任意に選択することが可能な点に特徴を有している。なお，本実施の形態では，三つの前記騒音源Ａ１〜Ａ３が存在する場合を例に挙げて説明するが，少なくとも二つ以上の騒音源であればその数は限定されない。騒音源の数が異なる場合には，その数と同数の騒音検出マイクロフォン，残差検出マイクロフォン，騒音制御スピーカが設けられる。
【００１３】
前記騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃは，前記騒音源Ａ１〜Ａ３に対応して設けられており，その対応する前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音波を個別に検出し，リファレンス信号Ｘ（ｚ）として前記ＤＳＰ１４に入力する。なお，前記騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃに代えて振動センサ等（騒音検出手段の一例）を用いてもよい。
前記騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃは，前記騒音源Ａ１〜Ａ３から前記能動騒音制御装置Ｙ１による騒音低減の対象となる制御地点Ｂ１の間に，該騒音源Ａ１〜Ａ３に対応して個別に設けられている。そして，前記騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃは，前記騒音源Ａ１〜Ａ３の騒音波を低減するために後述のＡＮＣ処理部１４３で生成される消音波を出力して前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音波に干渉（合成）させるものである。従って，前記消音波が前記騒音源Ａ１〜Ａ３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制御地点Ｂ１における騒音をキャンセルすることができる。
一方，前記残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃは，前記制御地点Ｂ１に設けられており，前記騒音源Ａ１〜Ａ３から該制御地点Ｂ１に到達する残差波を検出し，残差信号Ｅ（ｚ）として前記ＤＳＰ１４に入力する。ここに，前記残差波は，前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音波と前記騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃからの消音波との干渉後に残存する騒音である。なお，前記残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃや前記騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃは，前記騒音源Ａ１〜Ａ３に対応して同数設けられる。
【００１４】
前記ＤＳＰ１４は，音源分離部１４１（残差波分離手段の一例），音源選択部１４２（除外選択手段の一例），ＡＮＣ処理部１４３（消音波生成手段の一例）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デジタルシグナルプロセッサ（Digital Signal Processor）である。
前記音源分離部１４１は，前記残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃから入力される残差信号Ｅ（ｚ）各々に基づいて，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差信号Ｅ（ｚ）を分離して検出する音源分離処理を実行するものである。前記音源分離部１４１で分離された後の前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差信号Ｅ（ｚ）各々は個別に前記音源選択部１４２に入力される。
【００１５】
具体的に，前記音源分離部１４１は，独立成分分析法（ＩＣＡ法）に基づくブラインド音源分離方式（ＢＳＳ方式）による音源分離処理を実行するものであることが考えられる。このＩＣＡ法に基づくＢＳＳ方式の音源分離処理では，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差波に同じ周波数帯域が含まれている場合でもその騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差波を分離することができる。もちろん，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差波に同じ周波数帯域が含まれている場合でもその騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差波を分離することができれば，音源分離処理の手法はこれに限らない。なお，ＩＣＡ法に基づくＢＳＳ方式の音源分離処理については前記特許文献２，３などに開示されているため，ここでは簡単に説明し，詳細な説明を省略する。
ＩＣＡ法に基づくＢＳＳ方式の音源分離処理は，複数のマイクロフォンを通じて入力される音響信号において，複数の騒音源からの騒音同士が統計的に独立であることを利用して所定の分離行列（逆混合行列）を最適化し，入力された音響信号それぞれに対してその分離行列によるフィルタ処理を施すことによって音源ごとの音響信号を分離（同定）する処理方式である。
ここで，前記音源分離処理では，時間領域で計算する時間領域独立成分分析法（ＴＤＩＣＡ）や，周波数領域で計算する周波数領域独立成分分析法（ＦＤＩＣＡ）が採用されるが，前記能動騒音制御装置Ｙ１においては，後述のＡＮＣ処理部１４３におけるＡＮＣ処理と同様に周波数領域で計算するＦＤＩＣＡを採用する。
【００１６】
また，前記音源選択部１４２は，ユーザによる前記音源選択スイッチ１５の操作入力の内容に応じて，前記騒音源Ａ１〜Ａ３のうち前記ＡＮＣ処理部１４３による騒音波の低減対象から除外する一又は複数の騒音源を選択するものである。例えば，前記音源選択スイッチ１５は，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々の選択の有無を切り替えるための複数のハードスイッチである。また，前記音源選択スイッチ１５に代えて，コンピュータに対する操作入力に応じて前記騒音源Ａ１〜Ａ３のいずれが選択されているかについての操作信号が前記音源選択部１４２に入力される構成であってもよい。さらに，前記騒音源Ａ１〜Ａ３のうち騒音波の強度が最も高い騒音源や最も低い騒音源を除く他の騒音源が自動的に選択されるなど，該騒音源Ａ１〜Ａ３のうちいずれか一つ又は複数の騒音源が自動的に選択される構成であってもよい。
具体的に，前記音源選択部１４２は，前記音源分離部１４１によって分離された前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々からの残差信号Ｅ（ｚ）のうち前記音源選択スイッチ１５により選択された一又は複数の騒音源を除く他の騒音源に対応する残差信号Ｅ（ｚ）のみを前記ＡＮＣ処理部１４３に個別に入力する。
【００１７】
前記ＡＮＣ処理部１４３は，前記騒音源Ａ１〜Ａ３のうち前記音源選択スイッチ１５により選択された一又は複数の騒音源を除く他の騒音源からの騒音のみを対象にＡＮＣを実行し，該騒音のみを低減するための消音波を生成して前記騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃから出力させる。具体的に，前記ＡＮＣ処理部１４３は，前記騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃにより検出された騒音波及び前記音源分離部１４１により分離された残差波に基づいて，前記騒音源Ａ１〜Ａ３のうち前記音源選択部１４２により選択された一又は複数の騒音源を除く他の騒音源からの騒音波を打ち消すために前記騒音制御スピーカ１３ａ〜１３ｃから出力させる消音波を生成する。例えば，前記騒音源Ａ１からの騒音に対してＡＮＣを実行する場合には，前記騒音検出マイクロフォン１１ａにより検出されたリファレンス信号Ｘ（ｚ）と前記音源分離部１４１により分離された前記騒音源Ａ１に対応する残差信号Ｅ（ｚ）とに基づいて前記騒音制御スピーカ１３ａから出力すべき消音波が生成される。
これにより，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前記音源選択スイッチ１５で選択されていない騒音源からの騒音のみについて騒音低減効果が得られる。
【００１８】
このように構成された前記能動騒音制御装置Ｙ１では，例えば図２に示すフローチャートに従ってＡＮＣ処理が実行される。
まず，ステップＴ１１において，前記ＤＳＰ１４の音源分離部１４１は，前記残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃで検出された残差信号Ｅ（ｚ）各々に基づいて，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差信号Ｅ（ｚ）を分離抽出し，前記音源選択部１４２に入力する。
次に，ステップＴ１２において，前記ＤＳＰ１４の音源選択部１４２は，前記音源選択スイッチ１５でＡＮＣの対象から除外する騒音源が選択されているか否かを判断する。ここで，ＡＮＣの対象から除外する騒音源が選択されていると判断されると（Ｔ１２のＹｅｓ側），処理はステップＴ１３に移行するが，ＡＮＣ対象から除外する騒音源が選択されていないと判断されると（Ｔ１２のＮｏ側），処理はステップＴ１４に移行する。
ステップＴ１３では，前記ＤＳＰ１４の音源選択部１４２が，前記音源分離部１４１から入力された前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差信号のうち前記音源選択スイッチ１５で選択された騒音源に対応する前記残差信号を除く他の騒音源の残差信号のみを前記ＡＮＣ処理部１４３に出力する。
【００１９】
その後，ステップＴ１４において，前記ＡＮＣ処理部１４３は，前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音についてＡＮＣを実行する。
このとき，前記音源選択部１４２によって一つ又は複数の騒音源が選択されている場合には，前記ＡＮＣ処理部１４３において，その選択されている騒音源を除く他の騒音源からの騒音についてのみＡＮＣ処理が実行される。
一方，前記音源選択部１４２によって騒音源が選択されていない場合には，前記ＡＮＣ処理部１４３において，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々からの騒音全てについてＡＮＣ処理が実行される。
このように，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前記騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃで検出されたリファレンス信号Ｘ（ｚ）各々と，前記音源分離部１４１によって分離された後の前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する残差波Ｅ（ｚ）各々とに基づいて前記ＡＮＣ処理部１４３によるＡＮＣ処理が行われるため，従来のように特定の周波数帯域の騒音を低減する構成とは異なり，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々からの騒音波に同じ周波数帯域が含まれている場合であっても，該騒音源Ａ１〜Ａ３各々で発生する騒音波のうち，予め選択された任意の騒音源からの騒音波のみを除外して他の騒音源からの騒音波についてＡＮＣによる騒音低減効果を得ることができる。
【００２０】
以下，図３〜図５を参照しつつ，前記ＡＮＣ処理部１４３で実行される連立方程式法のＡＮＣ処理の一例について説明する。
ここでは，説明の便宜上，前記音源選択スイッチ１５により前記騒音源Ａ２，Ａ３が選択されてＡＮＣ処理の対象から除外されており，前記騒音源１のみがＡＮＣ処理の対象となっている場合を例に挙げて説明する。即ち，前記ＡＮＣ処理部１４３において，前記騒音源Ａ１からの騒音のみを減衰させるためのＡＮＣが実行される。なお，複数の騒音源が選択されていない場合には，その騒音源各々について同様のＡＮＣが実行される。
また，前記ＡＮＣ処理部１４３におけるＡＮＣ処理は，前記音源分離部１４１と同様に時間領域，周波数領域のいずれで計算することによっても実現可能である。しかし，前記能動騒音制御装置Ｙ１では，前述したように前記音源分離部１４１がＦＤＩＣＡ方式により周波数領域で音源分離処理を実行するため，前記ＡＮＣ処理部１４３でも，後述するように周波数領域でＡＮＣ処理を実行することが望ましい。これにより，前記ＡＮＣ処理部１４３では，前記音源分離部１４１から出力された音響信号を周波数領域のまま扱うことが可能となる。
【００２１】
図３に示すように，前記ＡＮＣ処理部１４３には，前記騒音源Ａ１に対応する騒音制御フィルタ１０４，補助フィルタ１０５，帰還制御フィルタ１０６が設けられている。ここに，図３に示すＰ（ｚ），Ｃ（ｚ），Ｈ（ｚ），Ｓ（ｚ），Ｂ（ｚ），Ｂ’（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，帰還系，帰還制御フィルタ１０６の伝達関数を示している。また，図３に示すＮ（ｚ），Ｘ（ｚ），Ｅ（ｚ），Ｄ（ｚ）それぞれは，騒音源Ａ１で発生する一次騒音，騒音制御フィルタ１０４の入力信号，前記騒音源Ａ１に対応する残差信号，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，前記ＡＮＣ処理部１４３は，連立方程式法によるＡＮＣにおいて，補助フィルタ１０５の伝達特性Ｓ（ｚ）を誤差信号Ｄ（ｚ）が最小（０）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１２ａ〜１２ｃに至る総合系特性の同定を行う。
【００２２】
ここに，図４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。
【数１】
2011221087.tif 000003
ここで，Ｃ'（ｚ）は，下記の式（２）で表される。
【数２】
2011221087.tif 000004
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１３ａからの制御音が騒音検出マイクロフォン１１ａ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。
【数３】
2011221087.tif 000005
なお，帰還制御フィルタ１０６のＢ'（ｚ）は，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１０６のＢ'（ｚ）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１２ａ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。
【数４】
2011221087.tif 000006
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。
【００２３】
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。
【数５】
2011221087.tif 000007
【数６】
2011221087.tif 000008
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。
【数７】
2011221087.tif 000009
【数８】
2011221087.tif 000010
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。
【数９】
2011221087.tif 000011
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１３ａから出力すれば，残差検出マイクロフォン１２ａ〜１２ｃが設けられた騒音制御対象地点Ｂ１ではその騒音がキャンセルされる。
【００２４】
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。
【数１０】
2011221087.tif 000012
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。
【数１１】
2011221087.tif 000013
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。
【００２５】
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１２ａの出カスペクトルＥ（ｋ）と騒音検出マイクロフォン１１ａ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）。
【数１２】
2011221087.tif 000014
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１３】
2011221087.tif 000015
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。
【００２６】
ここに，図５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５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）各々は前記ＤＳＰ１４内の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。
【実施例】
【００２７】
次に，図６，７を参照しつつ，本発明の実施例に係る能動騒音制御装置Ｙ２の概略構成について説明する。なお，ここでは前記実施の形態で説明した能動騒音制御装置Ｙ１と異なる点についてのみ説明する。
前記実施の形態に係る前記能動騒音制御装置Ｙ１では，一つの前記騒音検出マイクロフォン１１ａ（１１ｂ，１１ｃ）により前記騒音源Ａ１（Ａ２，Ａ３）からの騒音波を示すリファレンス信号Ｘ（ｚ）を検出していたが，このとき，前記リファレンス信号Ｘ（ｚ）各々に前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音ではない他の騒音が混入しているおそれがある。この場合，前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音波について正常なＡＮＣを実行することができず，該ＡＮＣにより得られる騒音低減効果が低くなる。
【００２８】
そこで，図６に示すように，本実施例に係る能動騒音制御装置Ｙ２は，前記騒音検出マイクロフォン１１ａ〜１１ｃに代えて，前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々からの騒音を検出する３つのマイクロフォン（分離騒音検出手段の一例）を備える分離騒音マイクロフォン２１ａ〜２１ｃを備えている。
さらに，前記能動騒音制御装置Ｙ２では，前記ＤＳＰ１４が，前記分離騒音マイクロフォン２１ａ〜２１ｃごとに，前記三つのマイクロフォンで検出された騒音から前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音のみを分離して検出する騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃを備えている。前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃ各々は，検出した前記騒音源Ａ１〜Ａ３各々に対応する騒音信号を前記ＡＮＣ処理部１４３に個別に入力する。ここに，前記分離騒音マイクロフォン２１ａ〜２１ｃ各々と前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃ各々との各組み合わせによる構成が騒音検出手段の一例である。
ここで，前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃは，前記音源分離部１４１と同様に，独立成分分析法に基づくブラインド音源分離方式による音源分離処理を実行するものであることが考えられる。前述したように，ＩＣＡ法に基づくＢＳＳ方式の音源分離処理では，複数の騒音波に同じ周波数帯域が含まれている場合でもその騒音波を分離することができる。なお，前記ＤＳＰ１４と別に前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃと同様の機能を有する電気回路（ＡＳＩＣ）やＤＳＰ等を別途設ける構成であってもよい。
【００２９】
そして，前記能動騒音制御装置Ｙ２では，図７に示すように，前記ＤＳＰ１４の騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃが，前記騒音源Ａ１〜Ａ３からの騒音を分離抽出し，該分離抽出されたリファレンス信号Ｘ（ｚ）を前記ＡＮＣ処理部１４３に入力する騒音分離処理（ステップＴ１３１）が実行される。このとき，前記音源選択部１４２で選択された騒音源についてはＡＮＣ処理の対象から除外されるため，前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃにおける騒音分離処理を実行する必要はない。そのため，前記ステップＴ１３１において，前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃは，前記音源選択部１４２からの制御指令に応じて，対応する騒音源が選択されていない場合にのみ前記騒音分離処理を実行することが考えられる。
このように構成された前記能動騒音制御装置Ｙ２によれば，前記騒音分離部１４４ａ〜１４４ｃから前記ＡＮＣ処理部１４３に入力される前記騒音源Ａ１〜Ａ３のリファレンス信号Ｘ（ｚ）が，該騒音源Ａ１〜Ａ３の騒音に混合された他の騒音が除外された精度の高いものとなるため，前記ＡＮＣ処理部１４３において前記リファレンス信号Ｘ（ｚ）各々に基づくＡＮＣ処理を精度良く行うことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１ａ〜１１ｃ：騒音検出マイクロフォン
２１ａ〜２１ｃ：分離騒音検出マイクロフォン
１２ａ〜１２ｃ：残差検出マイクロフォン
１３ａ〜１２ｃ：騒音制御スピーカ
１４：ＤＳＰ
１４１：音源分離部
１４２：音源選択部
１４３：ＡＮＣ処理部
１４４ａ〜１４４ｃ：騒音分離部
１５：音源選択スイッチ
Ａ１〜Ａ３：騒音源
Ｂ１：騒音制御対象地点
Ｙ１，Ｙ２：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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