(57)【要約】【課題】信号レベルが低い誤差信号の分解能を向上することで、消音性能を幅広いダイナミックレンジで発揮できる騒音低減装置を提供する。【解決手段】騒音低減装置は、打ち消し音及び騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号が入力される第２入力端子１１ｂと、入力された誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換する第１ＡＤ変換部１７１と、入力された誤差信号を第２デジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部１７２と、第１デジタル信号、及び、第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力する選択部１７４とを備える。【選択図】図６
2019053159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち消し音によって騒音を低減する騒音低減装置であって、
前記騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される第１入力端子と、
入力された前記騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部と、
生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成する適応フィルタ部と、
生成された前記出力信号が出力される出力端子と、
前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号が入力される第２入力端子と、
入力された前記誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換する第１ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部と、
入力された前記誤差信号を第２デジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部と、
前記第１デジタル信号、及び、前記第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力する選択部と、
生成された前記基準信号を前記打ち消し音の伝達経路の伝達特性に基づいて補正する補正部と、
前記対象誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部とを備える
騒音低減装置。
【請求項２】
前記第１ＡＤ変換部は、入力された前記誤差信号に前記ゲインを乗算することにより前記誤差信号を増幅し、増幅後の前記誤差信号を前記第１デジタル信号に変換し、
前記騒音低減装置は、さらに、前記騒音のレベルを検出する検出部を備え、
前記選択部は、
検出された前記騒音のレベルが第１所定レベル以上である場合、前記第２デジタル信号が用いられた第１対象誤差信号を出力し、
検出された前記騒音のレベルが前記第１所定レベル未満である場合、前記第１デジタル信号が用いられた第２対象誤差信号を出力する
請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記選択部は、
前記第１対象誤差信号を出力しているときに、
検出された前記騒音のレベルが前記第１所定レベル以上である場合、前記第２対象誤差信号を出力し、
検出された前記騒音のレベルが前記第１所定レベル未満である場合、前記第１対象誤差信号を出力し、
前記第２対象誤差信号を出力しているときに、
検出された前記騒音のレベルが前記第１所定レベルよりも低い第２所定レベル以上である場合、前記第２対象誤差信号を出力し、
検出された前記騒音のレベルが前記第２所定レベル未満である場合、前記第１対象誤差信号を出力する
請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記選択部は、前記第１デジタル信号が用いられた前記対象誤差信号及び前記第２デジタル信号が用いられた前記対象誤差信号のうちの一方から他方に出力を切り替えてから所定期間が経過するまでの間は、前記第１デジタル信号が用いられた前記対象誤差信号及び前記第２デジタル信号が用いられた前記対象誤差信号の前記一方への出力の切り替えを禁止する
請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項５】
前記選択部は、前記第１デジタル信号に前記ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行うことにより、前記第１デジタル信号が用いられた前記対象誤差信号を生成する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項６】
前記フィルタ係数更新部は、前記ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行う
請求項１〜５のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項７】
前記適応フィルタ部は、前記ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行う
請求項１〜６のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行う
請求項１〜７のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項９】
前記ゲインは、２のｎ乗（ｎ：自然数）である
請求項１〜８のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１０】
さらに、入力された前記誤差信号に適用されるローパスフィルタを備え、
前記第１ＡＤ変換部は、入力された前記誤差信号であって、前記ローパスフィルタが適用された前記誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換し、
前記第２ＡＤ変換部は、入力された前記誤差信号であって、前記ローパスフィルタが適用された前記誤差信号を前記第２デジタル信号に変換する
請求項１〜９のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１１】
前記第１ＡＤ変換部は、
第１ローパスフィルタを有し、
入力された前記誤差信号であって、前記第１ローパスフィルタが適用された前記誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換し、
前記第２ＡＤ変換部は、
第２ローパスフィルタを有し、
入力された前記誤差信号であって、前記第２ローパスフィルタが適用された前記誤差信号を前記第２デジタル信号に変換する
請求項１〜９のいずれか１項に記載の騒音低減装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の騒音低減装置と、
前記出力信号を用いて前記打ち消し音を出力する出音装置と、
前記誤差信号を前記第２入力端子に出力する集音装置とを備える
移動体装置。
【請求項１３】
打ち消し音によって騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記騒音と相関を有する騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、
生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成し、
前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換し、
前記誤差信号を第２デジタル信号に変換し、
前記第１デジタル信号、及び、前記第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力し、
生成された前記基準信号を前記打ち消し音の伝達経路の伝達特性に基づいて補正し、
前記対象誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新する
騒音低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音を能動的に低減する騒音低減装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカから騒音を打ち消すための音を出力することにより、受聴位置における騒音を能動的に低減する騒音低減装置が知られている。このような騒音低減装置として、例えば、特許文献１には、能動型騒音低減装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７１２３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような騒音低減装置は、マイクの位置における騒音を小さくする打ち消し音をスピーカから出力するために、マイクによって出力されるアナログ信号（以下、誤差信号とも記載される）を使用する。誤差信号は、信号処理のためにＡＤ変換器によってデジタル信号に変換された後、信号処理される。このとき、誤差信号の信号レベルが低いと分解能が不足し、打ち消し音を出力するために必要な情報が得られない場合がある。
【０００５】
本発明は、信号レベルが低い誤差信号の分解能を向上することができる騒音低減装置、移動体装置、及び、騒音低減方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る騒音低減装置は、打ち消し音によって騒音を低減する騒音低減装置であって、前記騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される第１入力端子と、入力された前記騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部と、生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成する適応フィルタ部と、生成された前記出力信号が出力される出力端子と、前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号が入力される第２入力端子と、入力された前記誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換する第１ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部と、入力された前記誤差信号を第２デジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部と、前記第１デジタル信号、及び、前記第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力する選択部と、生成された前記基準信号を前記打ち消し音の伝達経路の伝達特性に基づいて補正する補正部と、前記対象誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部とを備える。
【０００７】
本発明の一態様に係る移動体装置は、前記騒音低減装置と、前記出力信号を用いて前記打ち消し音を出力する出音装置と、前記誤差信号を前記第２入力端子に出力する集音装置とを備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る騒音低減方法は、打ち消し音によって騒音を低減する騒音低減方法であって、前記騒音と相関を有する騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、生成された前記基準信号にフィルタ係数を適用することにより、前記打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成し、前記打ち消し音及び前記騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された前記誤差信号を第１デジタル信号に変換し、前記誤差信号を第２デジタル信号に変換し、前記第１デジタル信号、及び、前記第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力し、生成された前記基準信号を前記打ち消し音の伝達経路の伝達特性に基づいて補正し、前記対象誤差信号及び補正された前記基準信号に基づいて、前記フィルタ係数を更新する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の騒音低減装置等、移動体装置、及び、騒音低減方法によれば、信号レベルが低い誤差信号の分解能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る騒音低減装置の概要を示す図である。
【図２】図２は、マイクの位置において聞こえる騒音の時間波形を示す模式図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る騒音低減装置を備える車両の模式図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る騒音低減装置の機能ブロック図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る騒音低減装置の基本動作のフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態に係るＡＤ変換装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、選択部の動作例１のフローチャートである。
【図８】図８は、選択部の動作例２のフローチャートである。
【図９】図９は、選択部の動作例３のフローチャートである。
【図１０】図１０は、変形例に係るＡＤ変換装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、騒音の音圧レベルが比較的高い場合の、マイクの位置における騒音レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】図１２は、騒音の音圧レベルが比較的高い場合の、実施の形態に係る騒音低減装置の誤差信号のＡＤ変換値を示す図である。
【図１３】図１３は、騒音の音圧レベルが比較的高い場合の、比較例に係る騒音低減装置の誤差信号のＡＤ変換値を示す図である。
【図１４】図１４は、騒音の音圧レベルが比較的低い場合の、マイクの位置における騒音レベルのシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】図１５は、騒音の音圧レベルが比較的低い場合の、実施の形態に係る騒音低減装置の誤差信号のＡＤ変換値を示す図である。
【図１６】図１６は、騒音の音圧レベルが比較的低い場合の、比較例に係る騒音低減装置の誤差信号のＡＤ変換値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００１３】
（実施の形態）
［概要］
まず、実施の形態に係る騒音低減装置の概要について説明する。まず、図１は、実施の形態に係る騒音低減装置の概要を示す図である。
【００１４】
図１に示される騒音低減装置１０は、例えば、車室内に設置され、自動車の走行中に発生する騒音を低減する装置である。エンジン５１に起因する騒音は、瞬間的には単一周波数の正弦波に近い音である。そこで、騒音低減装置１０は、エンジン５１を制御するエンジン制御部５２からエンジン５１の周波数を示すパルス信号を取得し、スピーカ５３から騒音を打ち消すための打ち消し音を出力する。打ち消し音の生成には、適応フィルタが用いられ、受聴者３０の近傍に配置されたマイク５４によって取得される残留音が小さくなるように打ち消し音が生成される。
【００１５】
図１に示されるように、スピーカ５３の位置（以下、出音位置とも記載される）からマイク５４の位置（以下、集音位置とも記載される）までの伝達特性はｃ、打ち消し音を出力するための出力信号はｏｕｔの記号で表現される。この場合、マイク５４の位置（集音位置）に到達する打ち消し音はｃ＊ｏｕｔと表現される。なお、「＊」は、畳み込み演算子を意味し、ｃは伝達特性のインパルス応答を表し、Ｃは、周波数領域での伝達特性を表す。
【００１６】
マイク５４の位置における騒音Ｎｍは、振幅をＲ、角周波数をω、位相をθとすると、下記の（式１）で表現され、ｃ＊ｏｕｔは、下記の（式２−１）、（式２−２）で表される。騒音低減装置１０は、（式２−１）、（式２−２）におけるフィルタ係数Ａ及びフィルタ係数Ｂを、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）法によって算出することで、騒音を打ち消すための打ち消し音を出力することができる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
このように、騒音Ｎｍと逆位相の打ち消し音が出力されることにより、図２に示されるように、マイク５４の位置において聞こえる騒音は小さくなっていく。図２は、マイク５４の位置において聞こえる騒音の時間波形を示す模式図である。
【００１９】
［騒音低減装置を備える車両の全体構成］
以下、このような騒音低減装置１０の詳細について説明する。実施の形態では、騒音低減装置１０は、一例として車両に搭載される。図３は、騒音低減装置１０を備える車両の模式図である。
【００２０】
車両５０は、移動体装置の一例であって、騒音低減装置１０と、エンジン５１と、エンジン制御部５２と、スピーカ５３と、マイク５４と、車両本体５５とを備える。車両５０は、具体的には、自動車であるが、特に限定されない。
【００２１】
エンジン５１は、車両５０の動力源であって、かつ、空間５６の騒音源となる駆動装置である。エンジン５１は、例えば、空間５６とは別の空間内に配置される。エンジン５１は、具体的には、車両本体５５のボンネット内に形成された空間に設置される。
【００２２】
エンジン制御部５２は、車両５０の運転手のアクセル操作等に基づいて、エンジン５１を制御（駆動）する。また、エンジン制御部５２は、エンジン５１の回転数（周波数）に応じたパルス信号（エンジンパルス信号）を騒音参照信号として出力する。パルス信号の周波数は、例えば、エンジン５１の回転数（周波数）に比例する。パルス信号は、具体的には、ＴＤＣ（Ｔｏｐ  Ｄｅａｄ  Ｃｅｎｔｅｒ）センサの出力信号、または、いわゆるタコパルスなどである。なお、騒音参照信号は、騒音と相関を有するのであればどのような態様であってもよい。
【００２３】
スピーカ５３は、出音装置の一例であって、出力信号を用いて打ち消し音を出力するスピーカである。スピーカ５３は、空間５６内の後部座席の後方に位置するが、スピーカ５３の位置は、特に限定されない。
【００２４】
マイク５４は、集音装置の一例であって、打ち消し音及び騒音の干渉により集音位置において生じる残留音を取得する。また、マイク５４は、取得された残留音に基づく誤差信号を出力する。マイク５４の位置は、特に限定されないが、例えば、受聴者３０の耳の位置の近傍に配置される。
【００２５】
車両本体５５は、車両５０のシャーシ及びボディなどによって構成される構造体である。車両本体５５は、スピーカ５３、及び、マイク５４が配置される空間５６（車室内空間）を形成する。
【００２６】
［騒音低減装置の構成及び基本動作］
次に、騒音低減装置１０の構成及び基本動作について説明する。図４は、騒音低減装置１０の機能ブロック図である。図５は、騒音低減装置１０の基本動作のフローチャートである。
【００２７】
騒音低減装置１０は、スピーカ５３から出力される打ち消し音によってマイク５４の位置における騒音を低減する能動型の騒音低減装置である。
【００２８】
図４に示されるように、騒音低減装置１０は、第１入力端子１１ａと、基準信号生成部１２と、適応フィルタ部１３と、出力端子１１ｃと、補正部１４と、第２入力端子１１ｂと、フィルタ係数更新部１５と、記憶部１６と、ＡＤ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換装置１７とを備える。基準信号生成部１２、適応フィルタ部１３、補正部１４、及び、フィルタ係数更新部１５のそれぞれは、例えば、マイクロコンピュータなどによって実現されるが、専用回路によって実現されてもよい。以下、図５のフローチャートに示されるステップごとに、関連する構成要素を詳細に説明する。
【００２９】
［基準信号の生成］
まず、基準信号生成部１２は、第１入力端子１１ａに入力された騒音参照信号に基づいて基準信号を生成する（図５のＳ１１）。
【００３０】
第１入力端子１１ａは、金属等により形成される端子である。第１入力端子１１ａには、騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される。騒音参照信号は、例えば、エンジン制御部５２によって出力されるパルス信号である。
【００３１】
基準信号生成部１２は、より詳細には、第１入力端子１１ａに入力された騒音参照信号に基づいて騒音の瞬間的な周波数を特定し、特定した周波数を有する基準信号を生成する。基準信号生成部１２は、具体的には、周波数検出部１２ａと、正弦波生成部１２ｂと、余弦波生成部１２ｃとを有する。
【００３２】
周波数検出部１２ａは、パルス信号の周波数を検出し、検出した周波数を正弦波生成部１２ｂ、余弦波生成部１２ｃ、及び、補正部１４が備える制御部１４ａに出力する。周波数検出部１２ａは、言い換えれば、騒音の瞬間的な周波数を特定する。
【００３３】
正弦波生成部１２ｂは、周波数検出部１２ａによって検出された周波数の正弦波を、第１基準信号として出力する。第１基準信号は、基準信号の一例であり、周波数検出部１２ａによって検出された周波数がｆの場合には、ｓｉｎ（２πｆｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ）で表現される信号である。つまり、第１基準信号は、周波数検出部１２ａによって特定された周波数（騒音と同じ周波数）を有する。第１基準信号は、適応フィルタ部１３が備える第１フィルタ１３ａ、及び、補正部１４が備える第１補正信号生成部１４ｂに出力される。
【００３４】
余弦波生成部１２ｃは、周波数検出部１２ａによって検出された周波数の余弦波を、第２基準信号として出力する。第２基準信号は、基準信号の一例であり、周波数検出部１２ａによって検出された周波数がｆの場合には、ｃｏｓ（２πｆｔ）＝ｃｏｓ（ωｔ）で表現される信号である。つまり、第２基準信号は、周波数検出部１２ａによって特定された周波数（騒音と同じ周波数）を有する。第２基準信号は、適応フィルタ部１３が備える第２フィルタ１３ｂ、及び、補正部１４が備える第２補正信号生成部１４ｃに出力される。
【００３５】
［出力信号の生成］
適応フィルタ部１３は、基準信号生成部１２によって生成された基準信号にフィルタ係数を適用（乗算）することにより、出力信号を生成する（図５のＳ１２）。出力信号は、騒音を低減するための打ち消し音の出力に用いられ、出力端子１１ｃに出力される。適応フィルタ部１３は、第１フィルタ１３ａと、第２フィルタ１３ｂと、加算部１３ｃとを備える。適応フィルタ部１３は、いわゆる適応ノッチフィルタである。
【００３６】
第１フィルタ１３ａは、正弦波生成部１２ｂから出力される第１基準信号に第１のフィルタ係数を乗算する。乗算される第１のフィルタ係数は、上記（式２）のＡに対応するフィルタ係数であり、フィルタ係数更新部１５が備える第１更新部１５ａによって逐次更新される。第１のフィルタ係数が乗算された第１基準信号である第１出力信号は、加算部１３ｃに出力される。
【００３７】
第２フィルタ１３ｂは、余弦波生成部１２ｃから出力される第２基準信号に第２のフィルタ係数を乗算する。乗算される第２のフィルタ係数は、上記（式２）のＢに対応するフィルタ係数であり、フィルタ係数更新部１５が備える第２更新部１５ｂによって逐次更新される。第２のフィルタ係数が乗算された第２基準信号である第２出力信号は、加算部１３ｃに出力される。
【００３８】
加算部１３ｃは、第１フィルタ１３ａから出力される第１出力信号と、第２フィルタ１３ｂから出力される第２出力信号とを加算する。加算部１３ｃは、第１出力信号と第２出力信号との加算によって得られる出力信号を出力端子１１ｃに出力する。
【００３９】
出力端子１１ｃは、金属等により形成される端子である。出力端子１１ｃには、適応フィルタ部１３によって生成された出力信号が出力される。出力端子１１ｃには、スピーカ５３が接続される。このため、スピーカ５３には出力端子１１ｃを介して出力信号が出力される。スピーカ５３は、出力信号に基づいて打ち消し音を出力する。
【００４０】
［基準信号の補正］
補正部１４は、生成された基準信号を出力信号の伝達経路の伝達特性Ｃに基づいて補正した補正後基準信号を生成する（図５のＳ１３）。補正部１４は、制御部１４ａと、第１補正信号生成部１４ｂと、第２補正信号生成部１４ｃとを備える。
【００４１】
なお、伝達特性Ｃは、スピーカ５３の位置からマイク５４の位置までの経路を模擬した伝達特性である。伝達特性Ｃは、具体的には、周波数ごとのゲイン及び位相（位相遅れ）である。伝達特性Ｃは、例えば、あらかじめ空間５６において周波数ごとに実測され、記憶部１６に記憶される。つまり、記憶部１６には、周波数と、当該周波数の信号を補正するためのゲイン及び位相が記憶される。
【００４２】
制御部１４ａは、周波数検出部１２ａによって出力された周波数を取得し、取得した周波数に対応するゲイン及び位相を記憶部１６から読み出して（選択して）第１補正信号生成部１４ｂ及び第２補正信号生成部１４ｃに出力する。
【００４３】
第１補正信号生成部１４ｂは、制御部１４ａによって出力されたゲイン及び位相に基づいて第１基準信号を補正した第１補正後基準信号を生成する。第１補正後基準信号は、補正された基準信号の一例である。制御部１４ａによって出力されたゲインをＧ１、位相をφ１とすると、第１補正後基準信号は、Ｇ１・ｓｉｎ（ωｔ＋φ１）と表現される。生成された第１補正後基準信号は、フィルタ係数更新部１５が備える第１更新部１５ａに出力される。
【００４４】
第２補正信号生成部１４ｃは、制御部１４ａによって出力されたゲイン及び位相に基づいて第２基準信号を補正した第２補正後基準信号を生成する。第２補正後基準信号は、補正された基準信号の一例である。制御部１４ａによって出力されたゲインをＧ２、位相をφ２とすると、第２補正後基準信号は、Ｇ２・ｃｏｓ（ωｔ＋φ２）と表現される。生成された第２補正後基準信号は、フィルタ係数更新部１５が備える第２更新部１５ｂに出力される。
【００４５】
記憶部１６は、伝達特性Ｃが記憶される記憶装置である。上述のように記憶部１６には、周波数と、当該周波数の信号を補正するためのゲイン及び位相が記憶される。なお、伝達特性Ｃは、伝達関数またはフィルタ係数の形式で記憶部１６に記憶されてもよい。
【００４６】
記憶部１６には、後述する第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂなども記憶される。記憶部１６は、具体的には、半導体メモリなどによって実現される。なお、騒音低減装置１０がＤＳＰなどのプロセッサによって実現される場合、記憶部１６には、プロセッサによって実行される制御プログラムも記憶される。記憶部１６には、騒音低減装置１０が行う信号処理に用いられるその他のパラメータが記憶されてもよい。
【００４７】
［誤差信号のＡＤ変換処理］
ＡＤ変換装置１７は、第２入力端子１１ｂに入力されたアナログの誤差信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換処理を行い、デジタル信号に変換された誤差信号が用いられた対象誤差信号を出力する（図５のＳ１４）。騒音低減装置１０において、ＡＤ変換装置１７は、ゲインが乗算された誤差信号をデジタル化した第１デジタル信号、及び、誤差信号がそのままデジタル化された第２デジタル信号が選択的に用いられた対象誤差信号を出力する。ＡＤ変換装置１７の詳細構成については後述する。
【００４８】
なお、対象誤差信号ｅは、ＡＤ変換後の誤差信号をＭｉｃ＿ＡＤとした場合、係数αを用いて、ｅ＝Ｍｉｃ＿ＡＤ＋αと表される。つまり、係数αは、フィルタ係数更新時にＡＤ変換後の誤差信号と加算されて誤差信号ｅとなる。係数αは、加算部１３ｃからの出力ｏｕｔに擬似伝達特性αＧを畳み込むことによりフィードバック経路を表すとした場合、α＝αＧ＊ｏｕｔと表される。
【００４９】
第２入力端子１１ｂは、金属等により形成される端子である。第２入力端子１１ｂには、打ち消し音及び騒音の干渉によりマイク５４の位置において生じる残留音に基づく誤差信号が入力される。誤差信号は、アナログ信号であり、マイク５４によって出力される。
【００５０】
［フィルタ係数の更新］
フィルタ係数更新部１５は、対象誤差信号及び生成された補正後基準信号に基づいて、フィルタ係数を逐次更新する（図５のＳ１５）。
【００５１】
フィルタ係数更新部１５は、具体的には、第１更新部１５ａと、第２更新部１５ｂとを備える。
【００５２】
第１更新部１５ａは、第１補正信号生成部１４ｂから取得した第１補正後基準信号、及び、ＡＤ変換装置１７から取得した対象誤差信号に基づいて、第１のフィルタ係数を算出する。第１更新部１５ａは、具体的には、ＬＭＳ法を用いて、対象誤差信号が最小になるように第１のフィルタ係数を算出し、算出した第１のフィルタ係数を第１フィルタ１３ａに出力する。また、第１更新部１５ａは、第１のフィルタ係数を逐次更新する。第１補正後基準信号をｒ１、対象誤差信号をｅと表現すると、第１のフィルタ係数Ａ（上記（式２）のＡに相当）は、以下の（式３）で表現される。なお、ｎは自然数であり、サンプリング周期に相当する。μはスカラ量であり、１サンプリング当たりのフィルタ係数の更新量を決定するステップサイズパラメータである。
【００５３】
【数２】
2019053159.tif 000004
【００５４】
第２更新部１５ｂは、第２補正信号生成部１４ｃから取得した第２補正後基準信号、及び、ＡＤ変換装置１７から取得した対象誤差信号に基づいて、第２のフィルタ係数を算出する。第２更新部１５ｂは、具体的には、ＬＭＳ法を用いて、対象誤差信号が最小になるように第２のフィルタ係数を算出し、算出した第２のフィルタ係数を第２フィルタ１３ｂに出力する。また、第２更新部１５ｂは、第２のフィルタ係数を逐次更新する。第２補正後基準信号をｒ２、対象誤差信号をｅと表現すると、第２のフィルタ係数Ｂ（上記（式２）のＢに相当）は、以下の（式４）で表現される。
【００５５】
【数３】
2019053159.tif 000005
【００５６】
［ＡＤ変換装置の詳細構成］
次に、ＡＤ変換装置１７の詳細構成について説明する。図６は、ＡＤ変換装置１７の機能構成を示すブロック図である。
【００５７】
図６に示されるように、ＡＤ変換装置１７は、誤差信号をデジタル信号に変換する経路を２つ有する。ＡＤ変換装置１７は、具体的には、入力された誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換する第１ＡＤ変換部１７１と、入力された誤差信号を第２デジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部１７２とを有する。
【００５８】
仮に、ＡＤ変換装置１７がＡＤ変換部を１つのみ有する場合、当該ＡＤ変換部は、想定される誤差信号の信号レベルの上限から下限までをＡＤ変換する。そうすると、誤差信号の信号レベルが低いときに分解能が不足してしまう。また、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を上げると、誤差信号の信号レベルが高いときにデジタル信号が示す値が飽和してしまう可能性がある。このように、ＡＤ変換装置１７がＡＤ変換部を１つのみ有する場合、実効的なダイナミックレンジが不足してしまうという課題がある。このような課題は、ＡＤ変換部のビット数が比較的低い場合に生じやすい。
【００５９】
そこで、騒音低減装置１０では、誤差信号の信号レベルが低い場合、つまり、マイク５４近傍の騒音のレベルが低い場合、第１ＡＤ変換部１７１が選択される。そうすると、誤差信号はゲインが乗算されて増幅され、増幅後の誤差信号に対してＡＤ変換が行われる。一方、誤差信号の信号レベルが高い場合、つまり、マイク５４近傍の騒音のレベルが高い場合、第２ＡＤ変換部１７２が選択され、ゲインが乗算されていない誤差信号にＡＤ変換が行われる。
【００６０】
このような構成により、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を向上させ、かつ、誤差信号の信号レベルが高いときにデジタル値が飽和してしまうことを抑制することができる。したがって、ダイナミックレンジを広げることができる。また、第１ＡＤ変換部１７１及び第２ＡＤ変換部１７２としてビット数の比較的少ない安価な２つのＡＤ変換器が用いられれば、コストの増加を抑制しつつダイナミックレンジを広げることができる。
【００６１】
以下、ＡＤ変換装置１７のより具体的な構成について説明する。図６に示されるように、ＡＤ変換装置１７は、ローパスフィルタ１７０と、第１ＡＤ変換部１７１と、第２ＡＤ変換部１７２と、検出部１７３と、選択部１７４とを備える。
【００６２】
ローパスフィルタ１７０は、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号に適用されるフィルタ回路である。ローパスフィルタ１７０のカットオフ周波数は、例えば、３００Ｈｚ程度であるが、特に限定されない。ローパスフィルタ１７０は、必須の構成要素ではないが、ローパスフィルタ１７０によれば、量子化時にエイリアシングが発生することが抑制される。
【００６３】
第１ＡＤ変換部１７１は、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号であって、ローパスフィルタ１７０が適用された誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換する。第１ＡＤ変換部１７１は、具体的には、誤差信号にゲインを乗算するゲイン調整部１７１ａと、ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換する第１ＡＤ変換器１７１ｂとを有する。ゲイン調整部１７１ａは、例えば、オペアンプ等によって実現される回路である。ゲインは、例えば、３０ｄＢ程度である。第１ＡＤ変換器１７１ｂは、例えば、ＡＤ変換回路によって実現される。第１ＡＤ変換器１７１ｂから出力される第１デジタル信号は、選択部１７４に入力される。
【００６４】
第２ＡＤ変換部１７２は、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号であって、ローパスフィルタ１７０が適用された誤差信号を、ゲインを乗算することなくそのまま第２デジタル信号に変換する。第２ＡＤ変換部１７２は、具体的には、入力された誤差信号をデジタル信号に変換する第２ＡＤ変換器１７２ｂを有する。第２ＡＤ変換器１７２ｂは、例えば、ＡＤ変換回路によって実現される。第２ＡＤ変換器１７２ｂから出力される第２デジタル信号は、選択部１７４に入力される。
【００６５】
検出部１７３は、騒音のレベルを検出する。検出部１７３は、例えば、騒音のレベルが第１所定レベル以上であるか否かを検出する。検出部１７３は、例えば、ゲイン調整部１７１ａによってゲインが乗算された誤差信号の信号レベルを騒音のレベルとみなし、ゲインが乗算された誤差信号が第１所定レベル以上であるか否かを検出する。検出部１７３は、言い換えれば、ゲインが乗算された誤差信号が飽和しているか否かを検出する。検出部１７３は、例えば、ゲインが乗算された誤差信号の信号レベルと第１所定レベルとを比較する比較回路である。
【００６６】
なお、検出部１７３は、ゲインが乗算された誤差信号が第１所定レベル以上である期間が一定期間以上続く場合に、騒音のレベルが第１所定レベル以上であると検出してもよい。また、検出部１７３は、アナログ信号であるゲインが乗算された誤差信号に代えて、第１デジタル信号が示すデジタル値に基づいて、騒音のレベルの検出を行ってもよい。具体的には、デジタル値が第１所定レベルの対応する値以上の値であるか否か、つまり、デジタル値が飽和しているか否かを検出してもよい。
【００６７】
［選択部の動作例１］
選択部１７４は、第１デジタル信号、及び、第２デジタル信号が選択的に用いられた対象誤差信号を出力する。選択部１７４は、例えば、第１デジタル信号を出力するか、第２デジタル信号を出力するかを切り替える選択回路を含む。図７は、選択部１７４の動作例１のフローチャートである。
【００６８】
選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上であるか否かを判定する（Ｓ２１）。選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上である場合（Ｓ２１でＹｅｓ）、第２デジタル信号が用いられた対象誤差信号（以下、第２対象誤差信号とも記載される）を出力する（Ｓ２２）。一方、選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第１所定レベル未満である場合（Ｓ２１でＮｏ）、第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号（以下、第１対象誤差信号とも記載される）として出力する（Ｓ２３）。つまり、誤差信号の信号レベルが低い場合には１よりも大きいゲインが乗算されて増幅された誤差信号に対してＡＤ変換が行われ、誤差信号の信号レベルが高い場合にはゲインが乗算されていない誤差信号にＡＤ変換が行われる。
【００６９】
これにより、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を向上させ、かつ、誤差信号の信号レベルが高いときにデジタル値が飽和してしまうことを抑制することができる。したがって、ダイナミックレンジを広げることができる。
【００７０】
［選択部の動作例２］
次に、選択部１７４の動作例２について説明する。図８は、選択部１７４の動作例２のフローチャートである。
【００７１】
選択部１７４は、例えば、第１デジタル信号が用いられた第１対象誤差信号を出力しているときに（Ｓ３１）、検出部１７３によって検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上であるか否かを判定する（Ｓ３２）。
【００７２】
選択部１７４は、検出部１７３によって検出された騒音のレベルが第１所定レベル未満である場合（Ｓ３２でＮｏ）、第１対象誤差信号を出力する（Ｓ３１）。つまり、選択部１７４は、第１対象誤差信号の出力を継続する。
【００７３】
一方、選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上である場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、第２対象誤差信号を出力する（Ｓ３３）。つまり、選択部１７４は、第１対象誤差信号を第２対象誤差信号に切り替える。
【００７４】
選択部１７４は、第２対象誤差信号を出力しているときには、検出部１７３によって検出された騒音のレベルが第１所定レベルよりも低い第２所定レベル未満であるか否かを判定する（Ｓ３４）。選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第２所定レベル以上である場合（Ｓ３４でＮｏ）、第２対象誤差信号を出力する。つまり、選択部１７４は、第２対象誤差信号の出力を継続する。
【００７５】
一方、選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第２所定レベル未満である場合（Ｓ３４でＹｅｓ）、第１対象誤差信号を出力する（Ｓ３１）。つまり、選択部１７４は、第２対象誤差信号を第１対象誤差信号に切り替える。
【００７６】
このように第１対象誤差信号の出力及び第２対象誤差信号の出力を切り替えるための閾値（具体的には、第１所定レベル及び第２所定レベル）がヒステリシスを有していれば、騒音低減装置１０は、第１対象誤差信号の出力及び第２対象誤差信号の出力が頻繁に切り替えられることを抑制することができる。
【００７７】
［選択部の動作例３］
次に、選択部１７４の動作例３について説明する。図９は、選択部１７４の動作例３のフローチャートである。
【００７８】
選択部１７４は、例えば、第１デジタル信号が用いられた第１対象誤差信号を出力しているときに（Ｓ３１）、検出部１７３によって検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上であるか否かを判定する（Ｓ３２）。
【００７９】
選択部１７４は、検出部１７３によって検出された騒音のレベルが第１所定レベル未満である場合（Ｓ３２でＮｏ）、第１対象誤差信号を出力する（Ｓ３１）。つまり、選択部１７４は、第１対象誤差信号の出力を継続する。
【００８０】
一方、選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上である場合（Ｓ３２でＹｅｓ）、第１対象誤差信号の出力を開始してから所定期間が経過したか否かを判断する。つまり、選択部１７４は、第２対象誤差信号の出力を第１対象誤差信号の出力に切り替えてから所定期間が経過したか否かを判断する（Ｓ３５）。所定期間は、０よりも長い期間である。選択部１７４は、例えば、タイマ回路を含み、当該タイマ回路によって所定期間を計測する。
【００８１】
選択部１７４は、上記所定期間が経過していないと判断すると（Ｓ３５でＮｏ）、第１対象誤差信号を出力する（Ｓ３１）。つまり、選択部１７４は、第２対象誤差信号への出力の切り替えを禁止し、第１対象誤差信号の出力を継続する。
【００８２】
一方で、選択部１７４は、上記所定期間が経過したと判断すると（Ｓ３５でＹｅｓ）、第２対象誤差信号を出力する（Ｓ３３）。つまり、選択部１７４は、第１対象誤差信号を第２対象誤差信号に切り替える。その後、ステップＳ３２の判断及びステップＳ３５の判断が行われる。このとき、ステップＳ３５では、選択部１７４は、第１対象誤差信号の出力を第２対象誤差信号の出力に切り替えてから所定期間が経過したか否かを判断する。
【００８３】
このように、選択部１７４は、第１対象誤差信号及び第２対象誤差信号のうちの一方から他方に出力を切り替えてから所定期間が経過するまでの間は、第１対象誤差信号及び第２対象誤差信号の上記一方への出力の切り替えを禁止してもよい。
【００８４】
これにより、騒音低減装置１０は、第１対象誤差信号の出力及び第２対象誤差信号の出力が頻繁に切り替えられることを抑制することができる。
【００８５】
［フィルタ係数の更新例１］
選択部１７４は、第２デジタル信号を選択した場合、第２デジタル信号に係数αを加算した信号を対象誤差信号として出力する。この場合の対象誤差信号ｅは、第２デジタル信号をＭｉｃ＿ＡＤ２と表現すると以下の（式５）で表される。
【００８６】
【数４】
2019053159.tif 000006
【００８７】
この場合、フィルタ係数更新部１５は、（式３）〜（式５）に基づいて第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂを更新する。
【００８８】
一方、選択部１７４は、第１デジタル信号を選択した場合、ＡＤ変換前に誤差信号に乗算されたゲインを相殺するために、第１のデジタル信号にゲインを相殺するための値を乗算した後、係数αを加算した信号を対象誤差信号として出力する。この場合の対象誤差信号ｅは、第１デジタル信号をＭｉｃ＿ＡＤ１と表現すると以下の（式６）で表される。なお、（式６）における１／３２（＝−３０．１０３ｄＢ）は、誤差信号に乗算されたゲインが３０ｄＢである場合の値である。
【００８９】
【数５】
2019053159.tif 000007
【００９０】
（式６）のように表現される対象誤差信号が用いられれば、フィルタ係数更新部１５は、（式３）及び（式４）をそのまま使用して第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂを更新することができる。
【００９１】
なお、誤差信号に乗算されたゲインが２のｎ乗（ｎ：自然数）であれば、ゲインを相殺するための値の乗算を、第１デジタル信号が示すデジタル値のビットシフトにより実現することができる。つまり、ゲインを相殺するための演算を簡素化できる。なお、誤差信号に乗算されたゲインが２のｎ乗である場合、デシベル表示における当該ゲインは、６、１２、１８、２４、３０・・［ｄＢ］である。つまり、デシベル表示における当該ゲインは、６×ｎ［ｄＢ］（ｎ：自然数）であることを意味する。
【００９２】
［フィルタ係数の更新例２］
誤差信号に乗算されたゲインは、フィルタ係数更新部１５によって相殺されてもよい。この場合、選択部１７４が出力する第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号ｅは、以下の（式７）で表現される。
【００９３】
【数６】
2019053159.tif 000008
【００９４】
この場合、フィルタ係数更新部１５は、選択部１７４から第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号が出力される場合には（式３）〜（式５）に基づいて第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂを更新する。一方で、フィルタ係数更新部１５は、選択部１７４から第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号が出力される場合には（式７）〜（式９）に基づいて第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂを更新する。つまり、フィルタ係数更新部１５は、フィルタ係数の更新式を切り替える。なお、（式８）及び（式９）における１／３２（＝−３０．１０３ｄＢ）は、誤差信号に乗算されたゲインが３０ｄＢである場合の値である。
【００９５】
【数７】
2019053159.tif 000009
【００９６】
このように、フィルタ係数更新部１５は、（式８）及び（式９）に基づいて、ゲイン調整部１７１ａによって乗算されたゲインを相殺するための信号処理を行ってもよい。これにより、対象誤差信号の値が小さくなりすぎることが抑制される。
【００９７】
なお、選択部１７４は、選択部１７４によって出力される対象誤差信号が、第１デジタル信号が用いられたものであるか第２デジタル信号が用いられたものであるかを示す情報（例えば、フラグ）をフィルタ係数更新部１５に送信してもよい。これにより、フィルタ係数更新部１５は、フィルタ係数の更新式として、（式３）及び（式４）を用いるか、（式８）及び（式９）を用いるかを切り替えることができる。
【００９８】
［フィルタ係数の更新例３］
誤差信号に乗算されたゲインは、選択部１７４及びフィルタ係数更新部１５の両方によって相殺されてもよい。この場合、選択部１７４が出力する第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号ｅは、例えば、以下の（式１０）で表現される。
【００９９】
【数８】
2019053159.tif 000010
【０１００】
この場合、フィルタ係数更新部１５は、選択部１７４から第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号が出力される場合には（式３）〜（式５）に基づいて第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂを更新する。また、フィルタ係数更新部１５は、選択部１７４から第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号が出力される場合には（式１０）〜（式１２）に基づいて第１のフィルタ係数Ａ及び第２のフィルタ係数Ｂを更新する。つまり、フィルタ係数更新部１５は、フィルタ係数の更新式を切り替える。なお、誤差信号に乗算されたゲインが３０ｄＢである場合には、第１デジタル信号の値が、合計で１／３２（＝−３０．１０３ｄＢ）されればよい。
【０１０１】
【数９】
2019053159.tif 000011
【０１０２】
このように、選択部１７４は、誤差信号にゲイン調整部１７１ａによって乗算されたゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行うことにより、第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号を生成してもよい。これにより、対象誤差信号の値の調整が可能となる。
【０１０３】
なお、乗算されたゲインの相殺は、選択部１７４及びフィルタ係数更新部１５以外に、適応フィルタ部１３または補正部１４などによって行われてもよい。例えば、乗算されたゲインの相殺は、選択部１７４、フィルタ係数更新部１５、適応フィルタ部１３、及び、補正部１４のいずれかによって行われてもよい。また、乗算されたゲインの相殺は、選択部１７４、フィルタ係数更新部１５、適応フィルタ部１３、及び、補正部１４のうち２つ以上の構成要素によって行われてもよい。選択部１７４、フィルタ係数更新部１５、適応フィルタ部１３、及び、補正部１４のそれぞれは、乗算されたゲインの少なくとも一部を相殺する信号処理を行ってもよい。
【０１０４】
［変形例］
ＡＤ変換装置１７の構成は一例である。例えば、ＡＤ変換装置１７では、第１ＡＤ変換部１７１及び第２ＡＤ変換部１７２によって１つのローパスフィルタ１７０が共用されたが、第１ＡＤ変換部１７１及び第２ＡＤ変換部１７２のそれぞれが個別にローパスフィルタを有していてもよい。図１０は、変形例に係るＡＤ変換装置の機能構成を示すブロック図である。
【０１０５】
図１０に示されるように、変形例に係るＡＤ変換装置１７ａは、第１ＡＤ変換部１７１ｃと、第２ＡＤ変換部１７２ｃと、検出部１７３と、選択部１７４とを備える。
【０１０６】
第１ＡＤ変換部１７１ｃは、第１ローパスフィルタ１７１ｄと、ゲイン調整部１７１ａと、第１ＡＤ変換器１７１ｂとを有する。ゲイン調整部１７１ａは、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号であって、第１ローパスフィルタ１７１ｄが適用された誤差信号にゲインを乗算する。第１ＡＤ変換器１７１ｂは、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換する。
【０１０７】
第２ＡＤ変換部１７２ｃは、第２ローパスフィルタ１７２ｄと、第２ＡＤ変換器１７２ｂとを有する。第２ＡＤ変換器１７２ｂは、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号であって、かつ、第２ローパスフィルタ１７２ｄが適用された誤差信号を第２デジタル信号に変換する。
【０１０８】
第１ローパスフィルタ１７１ｄ及び第２ローパスフィルタ１７２ｄのそれぞれは、第２入力端子１１ｂに入力された誤差信号に適用されるフィルタ回路である。第１ＡＤ変換部１７１及び第２ＡＤ変換部１７２のそれぞれが個別にローパスフィルタを有していれば、第１ローパスフィルタ１７１ｄ及び第２ローパスフィルタ１７２ｄを互いに異なるカットオフ周波数のローパスフィルタとすることができる。
【０１０９】
［シミュレーション結果］
騒音低減装置１０を用いた場合の騒音低減量のシミュレーション結果について比較例に係る騒音低減装置と比較しながら説明する。なお、比較例に係る騒音低減装置は、騒音レベルによらず誤差信号をそのままＡＤ変換する構成である点が騒音低減装置１０と異なる。つまり、比較例に係る騒音低減装置では、誤差信号にゲインが乗算されない。
【０１１０】
シミュレーションは、マイク感度：−５ｄＢ［Ｖ／Ｐａ］、ＡＤ変換精度：１０ｂｉｔ、基準電圧：５［Ｖ］、解像度：４．８８［ｍＶ］（＝５／（２＾１０））、誤差信号に乗算されるゲイン：３０［ｄＢ］（＝３２倍）、Ｃ（ω）＝１の条件で行った。ＡＤ変換精度は、汎用マイコンを想定したものである。Ｃ（ω）＝１は、伝達特性の影響を無視するための条件である。
【０１１１】
まず、騒音が４０Ｈｚの正弦波であり、その音圧レベルが９０［ｄＢＳＰＬ］である場合、つまり、騒音の音圧レベルが比較的高い場合について説明する。図１１は、騒音の音圧レベルが比較的高い場合の、マイク５４の位置における騒音レベルのシミュレーション結果を示す図である。なお、図１１において、「ＡＮＣなし」は、騒音低減制御が行われない場合の騒音レベルを意味し、「本発明」は、騒音低減装置１０の騒音レベルを意味し、「比較例」は、比較例に係る騒音低減装置の騒音レベルを意味する。
【０１１２】
図１１に示されるように、騒音の音圧レベルが高い場合には、実施の形態に係る騒音低減装置１０及び比較例に係る騒音低減装置のいずれが用いられても同等の良好な騒音低減効果が得られている。ここで、図１２は、騒音の音圧レベルが比較的高い場合の、騒音低減装置１０の誤差信号のＡＤ変換値を示す図であり、図１３は、騒音の音圧レベルが比較的高い場合の、比較例に係る騒音低減装置の誤差信号のＡＤ変換値を示す図である。なお、図１２及び図１３においてＡＤ変換値の具体的な値は、右側の縦軸に示されている。
【０１１３】
図１２及び図１３に示されるように、騒音の音圧レベルが比較的高い場合には、騒音低減装置１０及び比較例に係る騒音低減装置のいずれも誤差信号にゲインを乗算せずにＡＤ変換を行うため、ＡＤ変換値に差はなく同等である。
【０１１４】
次に、騒音が４０Ｈｚの正弦波であり、その音圧レベルが５５［ｄＢＳＰＬ］である場合、つまり、騒音の音圧レベルが比較的低い場合について説明する。図１４は、騒音の音圧レベルが比較的低い場合の、マイク５４の位置における騒音レベルのシミュレーション結果を示す図である。なお、図１４において、「ＡＮＣなし」は、騒音低減制御が行われない場合の騒音レベルを意味し、「本発明」は、騒音低減装置１０の騒音レベルを意味し、「比較例」は、比較例に係る騒音低減装置の騒音レベルを意味する。
【０１１５】
図１４に示されるように、騒音の音圧レベルが比較的低い場合に騒音低減装置１０が用いられると、良好な騒音低減効果が得られるが、比較例に係る騒音低減装置が用いられると良好な騒音低減効果が得られていない。ここで、図１５は、騒音の音圧レベルが比較的低い場合の騒音低減装置１０の誤差信号のＡＤ変換値を示す図であり、図１６は、騒音の音圧レベルが比較的低い場合の、比較例に係る騒音低減装置の誤差信号のＡＤ変換値を示す図である。なお、図１５及び図１６においてＡＤ変換値の具体的な値は、右側の縦軸に示されている。
【０１１６】
図１５に示されるように、騒音の音圧レベルが比較的低い場合に騒音低減装置１０を用いると、誤差信号にゲインが乗算されてからＡＤ変換が行われるため、分解能が高められている。一方、図１６に示されるように、騒音の音圧レベルが比較的低い場合に比較例に係る騒音低減装置を用いると、騒音レベルが±１の範囲でしか検出できず、騒音低減制御に必要十分な情報を得ることができていない。この結果、図１４に示されるように良好な騒音低減効果が得られない。
【０１１７】
このように、騒音低減装置１０は、比較例に係る騒音低減装置では低減が難しい低い音圧レベルの騒音についても十分に低減することができる。つまり、騒音低減装置１０は、消音性能を幅広いダイナミックレンジで発揮することができる。
【０１１８】
［効果等］
以上説明したように、騒音低減装置１０は、打ち消し音によって騒音を低減する騒音低減装置である。騒音低減装置１０は、騒音と相関を有する騒音参照信号が入力される第１入力端子１１ａと、入力された騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成する基準信号生成部１２と、生成された基準信号にフィルタ係数を適用することにより、打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成する適応フィルタ部１３と、生成された出力信号が出力される出力端子１１ｃと、打ち消し音及び騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号が入力される第２入力端子１１ｂと、入力された誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換する第１ＡＤ変換部１７１と、入力された誤差信号を第２デジタル信号に変換する第２ＡＤ変換部１７２と、第１デジタル信号、及び、第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力する選択部１７４と、生成された基準信号を出力信号の伝達経路の伝達特性に基づいて補正する補正部１４と、対象誤差信号及び補正された基準信号に基づいて、フィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部１５とを備える。
【０１１９】
これにより、騒音のレベルが低いときの誤差信号がゲインの乗算によって増幅されてから第１デジタル信号に変換されれば、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を向上させることができる。そうすると、誤差信号の信号レベルが低いときにも十分な情報量の誤差信号が得られるため、騒音低減装置１０は、誤差信号の信号レベルが低いときの騒音低減効果を向上させることができる。また、騒音低減装置１０は、低減の対象となる騒音の実効的なダイナミックレンジを広げることができる。
【０１２０】
また、例えば、第１ＡＤ変換部１７１は、入力された誤差信号にゲインを乗算することにより誤差信号を増幅し、増幅後の誤差信号を第１デジタル信号に変換する。例えば、騒音低減装置１０は、さらに、騒音のレベルを検出する検出部１７３を備える。例えば、選択部１７４は、検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上である場合、第２デジタル信号が用いられた第１対象誤差信号を出力し、検出された騒音のレベルが第１所定レベル未満である場合、第１デジタル信号が用いられた第２対象誤差信号を出力する。
【０１２１】
これにより、騒音のレベルが低いときの誤差信号が増幅されてから第１デジタル信号に変換されるため、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を向上させることができる。そうすると、誤差信号の信号レベルが低いときにも十分な情報量の誤差信号が得られるため、誤差信号の信号レベルが低いときの騒音低減効果を向上させることができる。また、実効的なダイナミックレンジを広げることができる。
【０１２２】
また、例えば、選択部１７４は、第１対象誤差信号を出力しているときに、検出された騒音のレベルが第１所定レベル以上である場合、第２対象誤差信号を出力し、検出された騒音のレベルが第１所定レベル未満である場合、第１対象誤差信号を出力する。例えば、選択部１７４は、第２対象誤差信号を出力しているときに、検出された騒音のレベルが第１所定レベルよりも低い第２所定レベル以上である場合、第２対象誤差信号を出力し、検出された騒音のレベルが第２所定レベル未満である場合、第１対象誤差信号を出力する。
【０１２３】
これにより、騒音低減装置１０は、第１対象誤差信号の出力及び第２対象誤差信号の出力が頻繁に切り替えられることを抑制することができる。
【０１２４】
また、例えば、選択部１７４は、第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号及び第２デジタル信号が用いられた対象誤差信号のうちの一方から他方に出力を切り替えてから所定期間が経過するまでの間は、第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号及び第２デジタル信号が用いられた対象誤差信号の一方への出力の切り替えを禁止する。
【０１２５】
これにより、騒音低減装置１０は、第１対象誤差信号の出力及び第２対象誤差信号の出力が頻繁に切り替えられることを抑制することができる。
【０１２６】
また、例えば、選択部１７４は、第１デジタル信号にゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行うことにより、第１デジタル信号が用いられた対象誤差信号を生成する。
【０１２７】
これにより、最終的に誤差信号に乗算されたゲインが相殺されることで、騒音低減装置１０は、適切な騒音低減を行うことができる。
【０１２８】
また、例えば、フィルタ係数更新部１５は、ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行う。
【０１２９】
これにより、誤差信号に乗算されたゲインがフィルタ係数更新部１５によって相殺されることで、騒音低減装置１０は、適切な騒音低減を行うことができる。
【０１３０】
また、例えば、適応フィルタ部１３は、ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行う。
【０１３１】
これにより、誤差信号に乗算されたゲインが適応フィルタ部１３によって相殺されることで、騒音低減装置１０は、適切な騒音低減を行うことができる。
【０１３２】
また、例えば、補正部１４は、ゲインの少なくとも一部を相殺するための信号処理を行う。
【０１３３】
これにより、誤差信号に乗算されたゲインが補正部１４によって相殺されることで、騒音低減装置１０は、適切な騒音低減を行うことができる。
【０１３４】
また、例えば、ゲインは、２のｎ乗（ｎ：自然数）である。
【０１３５】
これにより、ゲインを相殺するための値の乗算する際に、当該乗算を第１デジタル信号が示すデジタル値のビットシフトにより実現することができる。つまり、ゲインを相殺するための演算を簡素化できる。
【０１３６】
また、例えば、騒音低減装置１０は、さらに、入力された誤差信号に適用されるローパスフィルタ１７０を備えてもよい。第１ＡＤ変換部１７１は、入力された誤差信号であって、ローパスフィルタ１７０が適用された誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換し、第２ＡＤ変換部１７２は、入力された誤差信号であって、ローパスフィルタ１７０が適用された誤差信号を第２デジタル信号に変換する。
【０１３７】
これにより、１つのローパスフィルタ１７０を第１ＡＤ変換部１７１及び第２ＡＤ変換部１７２によって共用することができる。
【０１３８】
また、騒音低減装置１０ａにおいては、第１ＡＤ変換部１７１ｃは、第１ローパスフィルタ１７１ｄを有し、入力された誤差信号であって、第１ローパスフィルタ１７１ｄが適用された誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換する。第２ＡＤ変換部１７２ｃは、第２ローパスフィルタ１７２ｄを有し、入力された誤差信号であって、第２ローパスフィルタ１７２ｄが適用された誤差信号を第２デジタル信号に変換する。
【０１３９】
これにより、第１ローパスフィルタ１７１ｄ及び第２ローパスフィルタ１７２ｄを互いに異なるカットオフ周波数のローパスフィルタとすることができる。
【０１４０】
また、例えば、車両５０は、騒音低減装置１０（または騒音低減装置１０ａ）と、出力信号を用いて打ち消し音を出力するスピーカ５３と、誤差信号を第２入力端子に出力するマイク５４とを備える。車両５０は、移動体装置の一例であり、スピーカ５３は、出音装置の一例であり、マイク５４は、集音装置の一例である。
【０１４１】
これにより、騒音のレベルが低いときの誤差信号がゲインの乗算によって増幅されてから第１デジタル信号に変換されれば、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を向上させることができる。そうすると、誤差信号の信号レベルが低いときにも十分な情報量の誤差信号が得られるため、車両５０は、誤差信号の信号レベルが低いときの騒音低減効果を向上させることができる。また、車両５０は、低減の対象となる騒音の実効的なダイナミックレンジを広げることができる。
【０１４２】
また、本発明は、騒音低減方法として実現されてもよい。騒音低減方法は、打ち消し音によって騒音を低減する騒音低減方法である。騒音低減方法は、騒音と相関を有する騒音参照信号に基づいて特定される周波数を有する基準信号を生成し、生成された基準信号にフィルタ係数を適用することにより、打ち消し音の出力に用いられる出力信号を生成し、打ち消し音及び騒音の干渉により生じる残留音に基づくアナログの誤差信号にゲインを乗算し、当該ゲインが乗算された誤差信号を第１デジタル信号に変換し、誤差信号を第２デジタル信号に変換し、第１デジタル信号、及び、第２デジタル信号のいずれかが選択的に用いられた対象誤差信号を出力し、生成された基準信号を打ち消し音の伝達経路の伝達特性に基づいて補正し、対象誤差信号及び補正された基準信号に基づいて、フィルタ係数を更新する。
【０１４３】
これにより、騒音のレベルが低いときの誤差信号がゲインの乗算によって増幅されてから第１デジタル信号に変換されれば、誤差信号の信号レベルが低いときの分解能を向上させることができる。そうすると、誤差信号の信号レベルが低いときにも十分な情報量の誤差信号が得られるため、騒音低減方法は、誤差信号の信号レベルが低いときの騒音低減効果を向上させることができる。また、騒音低減方法は、低減の対象となる騒音の実効的なダイナミックレンジを広げることができる。
【０１４４】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１４５】
上記実施の形態に係る騒音低減装置は、車両以外の移動体装置に搭載されてもよい。移動体装置は、例えば、航空機または船舶であってもよい。また、本発明は、このような車両以外の移動体装置として実現されてもよい。
【０１４６】
また、上記実施の形態では、騒音源としてエンジンが例示されたが、騒音源についても特に限定されない。騒音源は、例えば、モータなどであってもよい。
【０１４７】
また、上記実施の形態に係る騒音低減装置の構成は、一例である。例えば、騒音低減装置は、Ｄ／Ａ変換器、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）、電力増幅器、または、Ａ／Ｄ変換器などの構成要素を含んでもよい。
【０１４８】
また、上記実施の形態に係る騒音低減装置が行う処理は、一例である。例えば、上記実施の形態で説明された一部の処理が、デジタル信号処理ではなくアナログ信号処理によって実現されてもよい。
【０１４９】
また、例えば、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
【０１５０】
また、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１５１】
また、各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
【０１５２】
また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１５３】
例えば、本発明は、騒音低減装置が実行する騒音低減方法として実現されてもよいし、上記騒音低減方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。また、本発明は、上記実施の形態に係る騒音低減装置と、スピーカ（出音装置）と、マイク（集音装置）とを備える騒音低減システムとして実現されてもよい。
【０１５４】
また、上記実施の形態において説明された騒音低減装置の動作における複数の処理の順序は一例である。複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。
【０１５５】
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明の騒音低減装置は、例えば、車室内の騒音を低減する装置として有用である。
【符号の説明】
【０１５７】
１０、１０ａ  騒音低減装置
１１ａ  第１入力端子
１１ｂ  第２入力端子
１１ｃ  出力端子
１２  基準信号生成部
１２ａ  周波数検出部
１２ｂ  正弦波生成部
１２ｃ  余弦波生成部
１３  適応フィルタ部
１３ａ  第１フィルタ
１３ｂ  第２フィルタ
１３ｃ  加算部
１４  補正部
１４ａ  制御部
１４ｂ  第１補正信号生成部
１４ｃ  第２補正信号生成部
１５  フィルタ係数更新部
１５ａ  第１更新部
１５ｂ  第２更新部
１６  記憶部
１７、１７ａ  ＡＤ変換装置
３０  受聴者
５０  車両（移動体装置）
５１  エンジン
５２  エンジン制御部
５３  スピーカ（出音装置）
５４  マイク（集音装置）
５５  車両本体
５６  空間
１７０  ローパスフィルタ
１７１、１７１ｃ  第１ＡＤ変換部
１７１ａ  ゲイン調整部
１７１ｂ  第１ＡＤ変換器
１７１ｄ  第１ローパスフィルタ
１７２、１７２ｃ  第２ＡＤ変換部
１７２ｂ  第２ＡＤ変換器
１７２ｄ  第２ローパスフィルタ
１７３  検出部
１７４  選択部
【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】
2019053159.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
2019053159.tif 000023
【図１３】
2019053159.tif 000024
【図１４】
2019053159.tif 000025
【図１５】
2019053159.tif 000026
【図１６】
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