(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの騒音を制御する制御音を出力するスピーカ（４）と、
マフラからの騒音が外気に放出される付近に設置され、制御後の結果をエラー信号として検出することができるマイクロフォン（５）と、
騒音に関連する参照信号を入力し音色を制御する音色制御信号を形成してスピーカ（４）に出力する適応型フィルタ（６）と、
エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部（１１）と、
前記エンジンの回転数を基に得た角速度に次数を掛けて複数の周波数成分を形成し、さらに各周波数成分に音圧係数を掛けて目標の信号を形成する目標信号形成部（１２）と、
前記エラー信号に目標信号を反転して加算した加算信号が最小となるように、前記適応型フィルタ（６）のフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部（７）と、
前記目標信号形成部（１２）の目標信号の形成に必要な次数を設定する次数設定部（１３）と、
前記目標信号形成部（１２）の目標信号の形成に必要な音圧係数を設定する音圧設定部（１４）と、を有する騒音制御装置において、
次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶するユーティリティ装置（１６）と、
前記マイクロフォン（５）からのマイク信号を周波数分析して、前記ユーティリティ装置（１６）に次数を記憶させる次数検出部（１９）と、
前記マイクロフォン（５）からのマイク信号を周波数分析して、前記ユーティリティ装置（１６）に音圧係数を記憶させる音圧検出部（２０）と、
前記ユーティリティ装置（１６）に記憶された次数及び音圧係数に基づいて、前記次数設定部（１３）及び前記音圧設定部（１４）に次数及び音圧係数を設定させるユーザーインタフェース（１５）とを備えることを特徴とする騒音制御装置。
【請求項２】
さらに、前記次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶し、これを変更でき、かつユーザーインタフェース（１５）により前記次数設定部（１３）及び前記音圧設定部（１４）に前記目標信号形成部（１２）への前記音色パターンの設定を制御させるユーティリティ装置（１６）と、
前記ユーティリティ装置（１６）に記憶された音色パターンを記憶し、かつユーティリティ装置（１６）と分離可能なユーザーメモリ（１７）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の騒音制御装置。
【請求項３】
前記ユーザーメモリ（１７）は、音色パターンがパーソナルコンピュータ（１８）の端末で設定され、かつ設定された音色パターンが変更されることを特徴とする、請求項２に記載の騒音制御装置。
【請求項４】
さらに、前記次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶し、これを変更でき、かつユーザーインタフェース（１５）により前記次数設定部（１３）及び前記音圧設定部（１４）に前記目標信号形成部（１２）への前記音色パターンの設定を制御させるユーティリティ装置（１６）と、
前記目標信号形成部（１２）の目標信号の高周波成分を除去して形成した音を車室内に出力するスピーカ（２２）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の騒音制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は騒音を制御する騒音制御装置に関し、特に本発明は一定条件下で騒音の音色を迅速に制御する騒音制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の騒音制御装置を示す図である。本図に示すように、動力源であるエンジン１からの排気ガスが持っている音響エネルギーを消耗させるマフラ２の後段にキャンセル空間３が設けられる。このキャンセル空間３にはマフラ２からの騒音をキャンセルするキャンセル音を出力するスピーカ４が設けられる。このキャンセル音は騒音のレベルと等しく、騒音の位相と逆位相になっている。マフラ２からの騒音とスピーカ４からのキャンセル音との干渉により、マフラ２からの騒音は、そのレベルが低下されて残留騒音としてテールパイプ３−１より外気に放出される。この残留騒音が外気に放出される付近にマイクロフォン５が設けられ、このマイクロフォン５は残留騒音をマイク信号Ｓｍ(n)に変換する。なお、エンジン１の代わりにモータ等の動力源であってもよく、この場合にはマフラ２はこれに代わり空調ダクト等となる。
【０００３】
キャンセル制御部２００はスピーカ４にキャンセル信号Ｓｃ(n)を出力する。このキャンセル制御部２００において、キャンセル信号Ｓｃ(n)を形成する適応型フィルタ６は、騒音と関係する参照信号を被制御信号として入力し、フィルタ係数が可変である非巡回フィルタＦＩＲ（Finite Impulse Response)からなる。前記マイクロフォン５からのマイク信号及び参照信号を入力するフィルタ係数更新部７はエラー信号が最小になるように適応型フィルタ６の可変フィルタ係数を制御する。これらの適応型フィルタ６及びフィルタ係数更新部７はＤＳＰ（Digital Signal Processor) により形成される。
【０００４】
図１２は図１１の適応型フィルタ６の構成を示す図である。本図に示すように、適応型フィルタ６は参照信号ｑ(n) を入力し、これを逐次遅延する複数の遅延器が設けられ、各該遅延器に乗算器が設けられ、乗算器の出力を加算してキャンセル信号を形成する加算手段が設けられる。ここに、各複数の乗算器の乗算係数（フィルタ係数）をＣ0,Ｃ1,Ｃ2,…,Ｃkとする。
【０００５】
図１１におけるフィルタ係数更新部７では、上記乗算係数を以下の如く更新する。
Ｃp(n+1)＝Ｃp(n)＋α×ｑ(n-p)×Ｓｍ(n) （p=0,1,2,…,k)…（１）
ここに、Ｓｍ(n)はマイクロフォン５からのマイク信号であり、αは収束係数であり、nはサンプリング信号の序数であり、pはフィルタ係数の序数である。
【０００６】
図１３は騒音制御前後の騒音の周波数スペクトルを示す図である。本図（ａ）に示すように、制御前の周波数成分は、１次の周波数ｆ1と、この高調波成分の２次、３次の周波数ｆ2、ｆ3とからなるとする。騒音制御装置により本図（ａ）に示す騒音制御前の周波数スペクトル（成分）は本図（ｂ）に示す騒音制御後のように平坦な周波数スペクトルになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マフラ２から放出される音響には、適当に強烈で快感を呼び騒音でない音響とみなされるエキゾースト・ノートと、これに対して騒音の音響とみなされるエキゾースト・ノイズとがあり、スポーツカーなどではあまり静かでなくエキゾースト・ノートが要求される。しかしながら、上記騒音制御装置のような電子マフラなどは、エンジンから放出される音響のキャンセルだけを目的とするので、エキゾースト・ノイズだけでなくエキゾースト・ノートもキャンセルしてしまうという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、上記問題点に鑑み、マフラ２からの騒音をキャンセルすると同時に一定条件下でマフラ２からのエキゾースト・ノートを得るために音色制御を任意にできる騒音制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために、次の構成を有する騒音制御装置を提供する。すなわち、エンジンの騒音を制御する制御音を出力するスピーカと、マフラからの騒音が外気に放出される付近に設置され、制御後の結果をエラー信号として検出することができるマイクロフォンと、騒音に関連する参照信号を入力し音色を制御する音色制御信号を形成してスピーカに出力する適応型フィルタと、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出部と、エンジンの回転数を基に得た角速度に次数を掛けて複数の周波数成分を形成し、さらに各周波数成分に音圧係数を掛けて目標の信号を形成する目標信号形成部と、エラー信号に目標信号を反転して加算した加算信号が最小となるように、適応型フィルタのフィルタ係数を更新するフィルタ係数更新部と、目標信号形成部の目標信号の形成に必要な次数を設定する次数設定部と、目標信号形成部の目標信号の形成に必要な音圧係数を設定する音圧設定部と、を有する騒音制御装置において、次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶するユーティリティ装置と、マイクロフォンからのマイク信号を周波数分析して、ユーティリティ装置に次数を記憶させる次数検出部と、マイクロフォンからのマイク信号を周波数分析して、ユーティリティ装置に音圧係数を記憶させる音圧検出部と、ユーティリティ装置に記憶された次数及び音圧係数に基づいて、次数設定部及び音圧設定部に次数及び音圧係数を設定させるユーザーインタフェースとを設けたことを特徴としている。
【００１０】
さらに、次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶し、これを変更でき、かつユーザーインタフェースにより次数設定部及び音圧設定部に目標信号形成部への音色パターンの設定を制御させるユーティリティ装置と、ユーティリティ装置に記憶された音色パターンを記憶し、かつユーティリティ装置と分離可能なユーザーメモリとを設けても良い。
【００１１】
ユーザーメモリは、音色パターンがパーソナルコンピュータの端末で設定され、かつ設定された音色パターンが変更されるようにすることができる。
【００１２】
さらに、次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶し、これを変更でき、かつユーザーインタフェースにより次数設定部及び音圧設定部に目標信号形成部）への音色パターンの設定を制御させるユーティリティ装置と、目標信号形成部の目標信号の高周波成分を除去して形成した音を車室内に出力するスピーカを設けても良い。
【００１３】
【作用】
本発明の騒音制御装置によれば、前記エンジンの回転数を基に得た角速度に次数を掛けて複数の周波数成分を形成し、さらに各周波数成分に音圧係数を掛けて目標の信号として音色制御信号を形成し、外部より前記次数設定及び前記音圧を制御することにより、例えば、排気音の場合、音色制御は出口音が目標信号に近似するように動作し、目標信号を回転数と使用者からの任意の次数と音圧レベルで設定し、排気音の次数音圧が回転と使用者からの任意の設定されたレベルにできるので、その時々によって、所望の音色が変わるために迅速に対応できるようになり、より有効なユーティリティを提供できる。さらに、ユーティリティ装置は前記次数及び音圧係数からなる任意の音色パターンを記憶し、これを変更でき、かつユーザーインタフェースにより前記次数設定部及び前記音圧設定部に前記目標信号形成部への前記音色パターンの設定を制御させることにより、ユーザーはひとつの音色パターンを設定し、それを基に音色パターンを変更し、さらにそれを別の音色パターンとして設定することにより、ユーザーはその時の好みによって任意にメモリされた音色パターンを迅速に読み出し、音色制御を実行できるようになる。さらに、ユーザーメモリは、前記ユーティリティ装置に記憶された音色パターンを記憶し、かつユーティリティ装置と分離可能であることにより、ユーザーは設定された音色パターンをユーザーメモリに入れて分離できるので、他のユーザーメモリを持ってきて他のユーティリティ装置に入れることができ、他の車両においても交換が可能となり、さらに、ユーザーはユーティリティ装置のメモリの容量に制限されなくなる。前記ユーザーメモリは、音色パターンがパーソナルコンピュータの端末で設定され、かつ設定された音色パターンが変更されることにより、ユーザは車両から離れても設定可能となり、他の車両の情報交換も可能となる。さらに、前記エラー信号を周波数分析して、前記ユーティリティ装置に次数を記憶させ、音圧係数を記憶させることにより、音色パターンをマイクロフォンにより収集された音より生成することにより、現在の自分のマフラの音色パターンが収集でき、他の車両のマフラを近づけるとその車両の音色パターンを設定できるようになる。さらに、前記目標信号形成部の目標信号の高周波成分を除去して形成した音を車室内に出力するスピーカを設けることにより、高周波成分をカットし低域だけを通して自然な感じとすることにより、車外だけでなく、車室内においても好みの音を体感できるようになる。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図において図１１の従来の構成と異なる音色制御部１０は、スムーズなエンジン１の回転感が分かるエキゾースト・ノートを得るためにマフラ２からの騒音の音色を制御する音色制御信号Ｙ(n)を形成して、スピーカ４に出力する。この音色制御部１０は、図１１のキャンセル制御部２００と同様に適応型フィルタ６とフィルタ係数更新部７からなり、さらに、フィルタ係数更新部７の入力側にはマイク信号と後述する目標信号Ｔ(n)を反転して加算する加算部８が設けられる。
【００１５】
さらに、エンジン１からのエンジンの回転パルスを入力して回転数を検出する回転数検出部１１が設けられる。この回転数検出部１１の出力側には回転数を基に目標信号Ｔ(n)を形成して前記加算部８に出力する目標信号形成部１２が設けられる。この目標信号形成部１２のさらなる入力側には、目標信号の周波数の次数ｋを設定する次数設定部１３と、目標信号の周波数次数に対応する音圧ｇを設定する音圧設定部１４とが設けられる。これらの音色制御部１０、回転数検出部１１、目標信号形成部１２、次数設定部１３、音圧設定部１４は、前述と同様に、ＤＳＰにより構成される。
【００１６】
図２は図１の回転数検出部１１の構成例を示す図である。本図（ａ）に示すように、回転数検出部１１は、エンジンの回転パルスの立ち上がりによりリセットされ（参照図２（ｂ））カウント値ｎ（参照図２（ｄ））を出力するカウンタ３１と、カウンタ３１に周期τ0のクロック信号（参照図２（ｃ））を出力するクロック部３２と、カウンタ３１から回転数Ｎ（＝１／ｎτ0）を演算する演算部３３からなる。
【００１７】
図３は図１の目標信号形成部１２の構成例を示す図である。本図に示すように、目標信号形成部１２は、回転数検出部１１からの回転数Ｎを入力しエンジンの回転角速度ω（＝２πＮ）を算出して記憶する角速度記憶部９１と、この角速度ωに周波数の次数ｋ1,ｋ2,ｋ3を掛けた目標角速度ω×ｋ1,ω×ｋ2,ω×ｋ3を記憶する目標角速度記憶部９２、９３、９４と、各目標角速度に対応して正弦波を発生する正弦波発生部９５、９６、９７と、各正弦波発生部９５、９６、９７から出力される正弦波の振幅に音圧係数ｇ1,ｇ2,ｇ3を掛ける乗算部９８、９９、１００と、乗算部９８、９９、１００の出力を加算して目標信号を形成しこれを音色制御部１０に出力する加算部９０とを具備する。ここに、正弦波発生部９５、９６、９７では、それぞれ、例えば、正弦波、
ｓｉｎ（ω×ｋ1×nτ）, ｓｉｎ（ω×ｋ2×nτ）, ｓｉｎ（ω×ｋ3×nτ）
が発生する。ここで、nは序数、τはサンプリング周期である。
【００１８】
また、乗算部９８、９９、１００により、各前記正弦波は、以下のようになる。
ｇ1×ｓｉｎ（ω×ｋ1×nτ）, ｇ2×ｓｉｎ（ω×ｋ2×nτ）, ｇ3×ｓｉｎ
（ω×ｋ3×nτ）
そして、これらは、加算部９０により、目標信号は、以下のようになる。
【００１９】
0003916266.tif 000002
なお、音色制御部１０の加算部８の出力信号をＥ(n)とすると、
Ｅ(n)＝−Ｔ(n)＋Ｓｍ(n)
となる。
【００２０】
この場合のフィルタ係数更新部７では、式（１）を基に以下のように、フィルタ係数を更新する。
Ｃp(n+1)＝Ｃp(n)＋α×ｑ(n-p)×Ｅ(n)（p=0,1,2,…,k)…（２）
適応型フィルタ６はＥ(n)＝０となるように動作して騒音を音色制御するため、
Ｅ(n)＝−Ｔ(n)＋Ｓｍ(n)＝０
となり、すなわち、Ｓｍ(n)＝Ｔ(n)となる。ここに、Ｓｍ(n)はマイクロフォン５の付近のマイク信号であり、この目標信号形成部１２により、マイクロフォン５の付近の騒音を目標信号の音色に制御する可能になる。このような次数の設定、音圧設定では、その時々において、所望の音色は変わる場合に迅速に対応できない。この迅速性を確保するために、ユーザーインタフェース１５は、外部から次数設定部１３の次数設定、、音圧設定部１４の音圧設定を任意に、以下のように、制御する。
【００２１】
図４は図１のユーザーインタフェース１５による次数設定部１３、音圧設定部１４の設定制御を説明する図である。本図（ａ）に示すように、ユーザーインタフェース１５により次数設定部１３の次数設定、音圧設定部１４の音圧設定が任意に設定されると、本図（ａ）と同様な本図（ｂ）に示すように、マイクロフォン５の付近の騒音の実現値が達成される。
【００２２】
本実施例によれば、例えば、排気音の場合、音色制御は出口音が目標信号に近似するように動作し、また本発明では目標信号を回転数と使用者からの任意の次数と音圧レベルで設定し、排気音の次数音圧が回転と使用者からの任意の設定されたレベルとなることにより、その時々によって、所望の音色は変わるために迅速に対応できるようになり、より有効なユーティリティを提供できる。
【００２３】
図５は本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。図１の第１の実施例と異なる構成は、本図に示すように、次数設定部１３、音圧設定部１４及びユーザーインタフェース１５との間にはユーティリティ装置１６が設けられる。ユーザーインタフェース１５により次数設定部１３、音圧設定部１４を個々に制御するユーザーの負担を軽減するために、ユーティリティ装置１６には、次数、これに対する音圧をパターンにした音色パターンを予め記憶する記憶装置と、一旦記憶した音色パターンを変更する変更装置とが設けられる。
【００２４】
図６は図５のユーティリティ装置１６により記憶される音色パターン又は変更される音色パターンを示す図である。本図（ａ）に示すように、例えば、ユーティリティ装置１６には音色パターン１が記憶され、この音色パターン１が音色パターン２に変更可能となるようにしてある。
本実施例によれば、ユーザーはひとつの音色パターンを設定し、それを基に音色パターンを変更し、さらにそれを別の音色パターンとして設定することにより、ユーザーはその時の好みによって任意にメモリされた音色パターンを迅速に読み出し、音色制御を実行できるようになる。
【００２５】
図７は本発明の第３の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図に示すように、ユーティリティ装置１６にはこれに記憶されている音色パターンを記憶する不揮発性のユーザーメモリ１７が設けられる。このユーザーメモリ１７はユーティリティ装置１６からの音色パターンを移転して記憶した後、ユーティリティ装置１６から分離可能にすることができる。
【００２６】
本実施例によれば、ユーザーは設定された音色パターンをユーザーメモリ１７に入れて分離することにより、他のユーザーメモリ１７を持ってきて他のユーティリティ装置１６に入れることができ、他の車両においても交換が可能となり、さらに、ユーザーはユーティリティ装置１６のメモリの容量に制限されなくなる。
図８は本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図に示すように、ユーザーメモリ１７をユーザーのパーソナルコンピュータ１８等の端末において、音色パターンを設定できるようにする。
【００２７】
本実施例によれば、ユーザーはユーザーメモリ１７をパーソナルコンピュータ１８等の端末で自由に設定できさらに変更することができる。このため、ユーザは車両から離れても設定可能となり、他の車両の情報交換も可能となる。
図９は本発明の第５の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図に示すように、マイクロフォン５からのエラー信号を基に次数検出部１９及び音圧検出部２０により音色パターンを収集する。この次数検出部１９、音圧検出部２０は、例えばＦＦＴ(Fast Fourier Transformation) により形成され、これによりエラー信号が周波数分析され、エラー信号の周波数ピークの周波数と、ピーク値から次数及び音圧から音色パターンが求められる。このようにして得られた音色パターンはユーティリティ装置１６に記憶される。
【００２８】
本実施例によれば、音色パターンをマイクロフォン５により収集された音より生成することにより、現在の自分のマフラ２の音色パターンが収集でき、他の車両のマフラを近づけるとその車両の音色パターンを設定できるようになる。
図１０は本発明の第６の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。本図に示すように、目標信号形成部１２の出力側には、例えば目標信号の高周波成分をカットし、低域だけを通す変換フィルタ２１が設けられる。この変換フィルタ２１の出力側には音色パターンに生成された音を車両の室内に発生するスピーカ２２が設けられる。
【００２９】
本実施例によれば、音色パターンに生成される音を車内スピーカ２２により発生し、音色パターンに生成される音を車室内に変換し、車内スピーカ２２により発生し、変換フィルタ２１が例えば高周波成分をカットし低域だけを通して自然な感じとすることにより、車外だけでなく、車室内においても好みの音を体感できるようになる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、目標の信号として音色制御信号を形成し、外部より次数設定及び音圧を制御するので、その時々によって、所望の音色は変わるために迅速に対応でき有効なユーティリティを提供できる。任意の音色パターンを記憶し、これを変更できので、ユーザーはその時の好みによって任意にメモリされた音色パターンを迅速に読み出し、音色制御を実行できるようになる。ユーティリティ装置に記憶された音色パターンを記憶し、かつユーティリティ装置と分離可能とするので、他のユーザーメモリを持ってきて他のユーティリティ装置に入れることができ、他の車両においても交換が可能となり、さらに、ユーザーはユーティリティ装置のメモリの容量に制限されなくなる。ユーザーメモリは、音色パターンがパーソナルコンピュータの端末で設定され、かつ設定された音色パターンが変更されるので、ユーザは車両から離れても設定可能となり、他の車両の情報交換も可能となる。エラー信号を周波数分析して、ユーティリティ装置に次数を記憶させ、音圧係数を記憶させるので、音色パターンをマイクロフォンにより収集された音より生成し、現在の自分のマフラの音色パターンが収集でき、他の車両のマフラを近づけるとその車両の音色パターンを設定できるようになる。目標信号形成部の目標信号の高周波成分を除去して形成した音を車室内に出力するスピーカを設けるので、高周波成分をカットし低域だけを通して自然な感じとすることができ、車外だけでなく、車室内においても好みの音を体感できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。
【図２】図１の回転数検出部１１の構成例を示す図である。
【図３】図１の目標信号形成部１２の構成例を示す図である。
【図４】図１のユーザーインタフェース１５による次数設定部１３、音圧設定部１４の設定制御を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。
【図６】図５のユーティリティ装置１６により記憶される音色パターン又は変更される音色パターンを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係る騒音制御装置を示す図である。
【図１１】従来の騒音制御装置を示す図である。
【図１２】図１２は図１１の適応型フィルタ６の構成を示す図である。
【図１３】騒音制御前後の騒音の周波数スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン
４…スピーカ
５…マイクロフォン
６…適応型フィルタ
７…フィルタ係数更新部
１１…回転数検出部
１２…目標信号形成部
１３…次数設定部
１４…音圧設定部
１５…ユーザーインタフェース
１６…ユーティリティ装置
１７…ユーザーメモリ
１８…パーソナルコンピュータ
１９…次数検出部
２０…音圧検出部
２１…変換フィルタ
２２…スピーカ
【図１】
0003916266.tif 000003
【図２】
0003916266.tif 000004
【図３】
0003916266.tif 000005
【図４】
0003916266.tif 000006
【図５】
0003916266.tif 000007
【図６】
0003916266.tif 000008
【図７】
0003916266.tif 000009
【図８】
0003916266.tif 000010
【図９】
0003916266.tif 000011
【図１０】
0003916266.tif 000012
【図１１】
0003916266.tif 000013
【図１２】
0003916266.tif 000014
【図１３】
0003916266.tif 000015