特開2022-129337アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022129337
(43)【公開日】2022-09-05
(54)【発明の名称】アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法
(51)【国際特許分類】
G10K 11/178 20060101AFI20220829BHJP
【ＦＩ】
G10K11/178 100
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021073447
(22)【出願日】2021-04-23
(31)【優先権主張番号】110106483
(32)【優先日】2021-02-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】506255902
【氏名又は名称】中原大學
(74)【代理人】
【識別番号】100082418
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 朔生
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】張政元
(72)【発明者】
【氏名】郭森楙
(72)【発明者】
【氏名】徐威
【テーマコード（参考）】
5D061
【Ｆターム（参考）】
5D061FF02
(57)【要約】 （修正有）
【課題】アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を提供する。
【解決手段】方法は、騒音収集システムを利用して第１適応的フィルタ・第２適応的フィルタのシステム同定を完了させる。そして、システム同定ツールボックスを利用して第２適応的フィルタを低次数の制御フィルタに変換し、次いでシステム同定ツールボックスを再利用して低次数の制御フィルタをアナログフィルタに変換し、アナログフィルタの実アナログフィルタ回路１０と、第１フロントエンドアンプ１１と、参照マイクロホンＭ１と、音声混合器１２とでフィードフォワード型能動騒音制御システム１を構築する。
【選択図】図２
【解決手段】方法は、騒音収集システムを利用して第１適応的フィルタ・第２適応的フィルタのシステム同定を完了させる。そして、システム同定ツールボックスを利用して第２適応的フィルタを低次数の制御フィルタに変換し、次いでシステム同定ツールボックスを再利用して低次数の制御フィルタをアナログフィルタに変換し、アナログフィルタの実アナログフィルタ回路１０と、第１フロントエンドアンプ１１と、参照マイクロホンＭ１と、音声混合器１２とでフィードフォワード型能動騒音制御システム１を構築する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
実環境騒音を録音するステップ（１）と、
第１騒音収集システムを構築し、かつ前記第１騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号に基づいて、第１デジタル参照信号及びデジタル目標信号を出力するステップ（２）と、
第１適応的フィルタを含む第１自己適応システム同定ユニットを構築し、かつ前記第１自己適応システム同定ユニットを利用して前記第１騒音収集システムから伝送された前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号に基づいて、前記第１適応的フィルタのシステム同定を完了させるステップ（３）と、
第２騒音収集システムを構築し、かつ前記第２騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した前記第１アナログ参照信号に基づいて、前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号を出力するステップ（４）と、
第２適応的フィルタと前記第１適応的フィルタとを含む第２自己適応システム同定ユニットを構築し、かつ前記第２自己適応システム同定ユニットを利用して前記第２騒音収集システムから伝送された前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号に基づいて、前記第２適応的フィルタのシステム同定を完了させるステップ（５）と、
システム同定ツールボックスを利用してかかるシステム同定を完了した前記第２適応的フィルタを、低次数のフィルタであるアナログフィルタに変換するステップ（６）と、
前記アナログフィルタの実アナログフィルタ回路と、前記実アナログフィルタ回路に接続される第１フロントエンドアンプと、前記第１フロントエンドアンプに接続される第１マイクロホンと、前記実アナログフィルタ回路と音声信号とに接続される音声混合器と、前記音声混合器に接続される音声再生器とを備えるフィードフォワード型能動騒音制御システムを構築するステップ（７）と、を含むことを特徴とする、
フィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
第１騒音収集システムを構築し、かつ前記第１騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号に基づいて、第１デジタル参照信号及びデジタル目標信号を出力するステップ（２）と、
第１適応的フィルタを含む第１自己適応システム同定ユニットを構築し、かつ前記第１自己適応システム同定ユニットを利用して前記第１騒音収集システムから伝送された前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号に基づいて、前記第１適応的フィルタのシステム同定を完了させるステップ（３）と、
第２騒音収集システムを構築し、かつ前記第２騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した前記第１アナログ参照信号に基づいて、前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号を出力するステップ（４）と、
第２適応的フィルタと前記第１適応的フィルタとを含む第２自己適応システム同定ユニットを構築し、かつ前記第２自己適応システム同定ユニットを利用して前記第２騒音収集システムから伝送された前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号に基づいて、前記第２適応的フィルタのシステム同定を完了させるステップ（５）と、
システム同定ツールボックスを利用してかかるシステム同定を完了した前記第２適応的フィルタを、低次数のフィルタであるアナログフィルタに変換するステップ（６）と、
前記アナログフィルタの実アナログフィルタ回路と、前記実アナログフィルタ回路に接続される第１フロントエンドアンプと、前記第１フロントエンドアンプに接続される第１マイクロホンと、前記実アナログフィルタ回路と音声信号とに接続される音声混合器と、前記音声混合器に接続される音声再生器とを備えるフィードフォワード型能動騒音制御システムを構築するステップ（７）と、を含むことを特徴とする、
フィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項2】
前記第２騒音収集システムは、前記実環境騒音を騒音信号の形式で放送するための騒音源と、音声再生装置の非放音側に設置され、前記騒音信号を収集するための第１音声収集装置と、前記第１音声収集装置に接続され、前記騒音信号に対してフロントエンド増幅処理を実行するための第１フロントエンド増幅ユニットと、第２音声収集装置と、前記第２音声収集装置に接続される第２フロントエンド増幅ユニットと、前記第１アナログ参照信号を受信し、かつ前記第１アナログ参照信号を前記第１デジタル参照信号に変換する第１アナログデジタル変換回路と、前記第２フロントエンド増幅ユニットに接続される第２アナログデジタル変換回路とを有し、前記音声再生装置の放音側は、消音しようとする区域に面し、前記消音しようとする区域内に設置される前記第２音声収集装置は、前記音声再生装置の前記放音側と特定距離で互いに離間され、第１音声信号を収集するために用いられ、前記第２フロントエンド増幅ユニットは、前記第１音声信号に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、前記第２アナログデジタル変換回路は、フロントエンド増幅処理を経た前記第１音声信号を前記デジタル目標信号に変換するために用いられることを特徴とする、請求項１に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項3】
同様に前記第２フロントエンド増幅ユニットと、前記第１アナログデジタル変換回路と、前記第２アナログデジタル変換回路とを有する前記第１騒音収集システムは、前記第１アナログ参照信号を受信し、かつ同時に前記音声再生装置に接続されるアナログフィルタユニットをさらに有することを特徴とする、請求項２に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項4】
前記第１自己適応システム同定ユニットは、前記第１デジタル参照信号を受信する前記第１適応的フィルタと、前記第１適応的フィルタに接続され、及び前記第１デジタル参照信号を受信する第１適応的演算器と、前記第１適応的演算器と前記第１適応的フィルタとに接続され、かつ前記デジタル目標信号を受信する第１デジタル減算器とを有し、前記第１適応的フィルタは、前記第１デジタル参照信号に基づいて第１デジタル出力信号を生成し、次いで前記第１デジタル減算器は、前記第１デジタル出力信号と前記デジタル目標信号とに対して減算演算処理を実行して第１デジタル誤差信号を獲得し、前記第１適応的演算器は、前記第１デジタル参照信号と前記第１デジタル誤差信号とに基づいて、前記第１デジタル誤差信号を零に近づけるように、前記第１適応的フィルタの少なくとも１つのフィルタパラメータを自己適応的に調整することを特徴とする、請求項３に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項5】
前記第２自己適応システム同定ユニットは、前記第１デジタル参照信号に接続され、かつ前記第１デジタル参照信号に応じて前記第１デジタル出力信号を生成する前記第２適応的フィルタと、前記第２適応的フィルタに接続され、前記第１デジタル出力信号に応じて第２デジタル出力信号を生成するための１個目の前記第１適応的フィルタと、前記デジタル目標信号と前記第２デジタル出力信号とに接続される第２デジタル減算器と、前記第１デジタル参照信号に接続され、かつ第２デジタル参照信号を生成する２個目の前記第１適応的フィルタと、前記第２適応的フィルタ、２個目の前記第１適応的フィルタ及び前記第２デジタル減算器に接続される第２適応的演算器とを有し、前記第２デジタル減算器は、前記第２デジタル出力信号と前記デジタル目標信号とに対して減算演算処理を実行して第２デジタル誤差信号を獲得することにより、前記第２適応的演算器に前記第２デジタル誤差信号を受信させ、前記第２適応的演算器は、前記第２デジタル参照信号と前記第２デジタル誤差信号とに基づいて、前記第２デジタル誤差信号を零に近づけるように、前記第２適応的フィルタの少なくとも１つのフィルタパラメータを自己適応的に調整することを特徴とする、請求項４に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項6】
前記システム同定ツールボックスは、Ｃ言語で記述された数学計算用ソフトウエアの中に含まれていることを特徴とする、請求項５に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項7】
前記実アナログフィルタ回路は、互いにカスケード接続された複数個の低次フィルタを含むことを特徴とする、請求項５に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項8】
前記第１適応的フィルタと前記第２適応的フィルタとは、有限インパルス応答フィルタであり、前記アナログフィルタは、無限インパルス応答フィルタであることを特徴とする、請求項５に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【請求項9】
前記第１自己適応システム同定ユニットは、以下に示す数学演算式（Ｉ）、（ＩＩ）、及び（ＩＩＩ）
を用いて前記第１適応的フィルタのシステム同定を完了することを特徴とする、請求項５に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【数1】
【数2】
【数3】
【請求項10】
前記第２自己適応システム同定ユニットは、以下に示す数学演算式（ＩＶ）、（Ｖ）、（ＶＩ）、及び（ＶＩＩ）
を使用して前記第２適応的フィルタのシステム同定を完了することを特徴とする、請求項９に記載のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法。
【数4】
【数5】
【数6】
【数7】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、騒音減衰の技術分野に係り、特に、アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
科学技術の発展・進歩と相まって、大量の工業生産、便利な交通輸送、及びハイテクの電子製品を享受できるが、その反面、人々が生活している様々な環境中に騒音汚染が広がりつつある。
音声の強度は、デシベル（ｄＢ）またはＡ特性に補正したデシベル（ｄＢＡ）という単位で表されることが知られている。例を挙げて言えば、普通の会話、冷蔵庫運転音及び空調運転音の音声強度が約６０ｄＢＡであり、また洗濯機運転音、食器洗い機運転音と都市交通の音声強度が約７０～８５ｄＢＡである。一方、自動車ホーンと鉄道列車の音声強度が約１００ｄＢＡであり、また警笛と航空機離陸の音声強度が約１２０～１３０ｄＢＡである。通常、都市環境の中には、上記の騒音が溢れており、更に農村の環境中にも、無視できない多くの騒音が発生している。例えば、音声強度が約１１０ｄＢＡのリーフブロワの運転音、音声強度が約８１～１０２ｄＢＡの穀物乾燥機の運転音や音声強度が約９０～１０５ｄＢＡの肥料散布機の運転音といった騒音がある。
音声の強度は、デシベル（ｄＢ）またはＡ特性に補正したデシベル（ｄＢＡ）という単位で表されることが知られている。例を挙げて言えば、普通の会話、冷蔵庫運転音及び空調運転音の音声強度が約６０ｄＢＡであり、また洗濯機運転音、食器洗い機運転音と都市交通の音声強度が約７０～８５ｄＢＡである。一方、自動車ホーンと鉄道列車の音声強度が約１００ｄＢＡであり、また警笛と航空機離陸の音声強度が約１２０～１３０ｄＢＡである。通常、都市環境の中には、上記の騒音が溢れており、更に農村の環境中にも、無視できない多くの騒音が発生している。例えば、音声強度が約１１０ｄＢＡのリーフブロワの運転音、音声強度が約８１～１０２ｄＢＡの穀物乾燥機の運転音や音声強度が約９０～１０５ｄＢＡの肥料散布機の運転音といった騒音がある。
【0003】
前述した説明から分かるように、環境騒音を如何にして有効に低減させるかが非常に重要な議題となる。従来技術の騒音を低減させるための制御方法としては、（１）受動騒音制御、及び（２）能動騒音制御が含まれる。現在、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）の演算速度の飛躍的な向上、及び適応的信号処理演算法の成熟した発展によって、能動騒音制御（ＡＮＣ）技術において広範な応用が得られるように促している。例えば、Ｈｙｕｎｄａｉ社は、ＡＮＣ技術を自動車エンジンの騒音を低減させるために運用し、Ｎｏｃｔｕａ社は、ＡＮＣ技術を放熱ファンの騒音を低減させるために運用し、かつＡｐｐｌｅ社は、ＡＮＣ技術をブルートゥース（登録商標）イヤホンＡｉｒＰｏｄｓＰｒｏ（登録商標）の中に運用している。
【0004】
図１は、従来技術の能動騒音制御システムを示す構成図である。図１に示すように、従来の能動騒音制御システム１’は、通常、参照マイクロホン１ＲＭ’と、２つのプリアンプユニット１３’と、２つのアンチエイリアスフィルタ１４’と、デジタル信号処理チップ１ＤＰ’と、再構成フィルタ１１’と、パワー増幅ユニット１２’と、スピーカー１ＬＳ’と、誤差マイクロホン１ＥＭ’とを備える。
その内、前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’内に自己適応フィルタ及びかかる自己適応フィルタを更新するための適応的演算器が設けられる。このように設置すれば、前記参照マイクロホン１ＲＭ’は、騒音信号を収集した後、前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’は、前記参照マイクロホン１ＲＭ’から伝送された参照信号を受信するに従って、前記参照信号に基づいて出力信号を生成することにより、前記スピーカー１ＬＳ’から、前記出力信号に基づいて消音しようとする区域に向けて反騒音信号を再生させる。補助説明すべきことは、前記誤差マイクロホン１ＥＭ’は、前記消音しようとする区域内の残り騒音信号を収集するために用いられ、かつ前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’は、前記誤差マイクロホン１ＥＭ’から伝送された誤差信号を受信する点である。次に、前記適応的演算器は、前記誤差信号と前記出力信号とに基づいて最小二乗平均演算を実行し、その後、演算結果に基づいて前記自己適応フィルタを更新することで、前記スピーカー１ＬＳ’からの前記消音しようとする区域に向けて再生させる前記反騒音信号により、前記騒音信号をより有効に消音できるようになる。
その内、前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’内に自己適応フィルタ及びかかる自己適応フィルタを更新するための適応的演算器が設けられる。このように設置すれば、前記参照マイクロホン１ＲＭ’は、騒音信号を収集した後、前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’は、前記参照マイクロホン１ＲＭ’から伝送された参照信号を受信するに従って、前記参照信号に基づいて出力信号を生成することにより、前記スピーカー１ＬＳ’から、前記出力信号に基づいて消音しようとする区域に向けて反騒音信号を再生させる。補助説明すべきことは、前記誤差マイクロホン１ＥＭ’は、前記消音しようとする区域内の残り騒音信号を収集するために用いられ、かつ前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’は、前記誤差マイクロホン１ＥＭ’から伝送された誤差信号を受信する点である。次に、前記適応的演算器は、前記誤差信号と前記出力信号とに基づいて最小二乗平均演算を実行し、その後、演算結果に基づいて前記自己適応フィルタを更新することで、前記スピーカー１ＬＳ’からの前記消音しようとする区域に向けて再生させる前記反騒音信号により、前記騒音信号をより有効に消音できるようになる。
【0005】
図１に示す能動騒音制御システム１’は、参照マイクロホン１ＲＭ’を利用して騒音信号を予め受信するので、それが広帯域騒音に対して良好な騒音軽減能力を現出させる。しかし残念ながら、この能動騒音制御システム１’の実際の応用においては、電子遅延と音響遅延との間の因果関係を満足させるには、これら両者を同時に考慮しなければならない。さらに、参照マイクロホン１ＲＭ’に対して反騒音信号により生じる音響帰還、及び参照マイクロホン１ＲＭ’と誤差マイクロホン１ＥＭ’との間の可干渉性を考慮することも必要である。
【0006】
より詳細に説明すると、一次経路は、前記参照マイクロホン１ＲＭ’から始まり、かつ前記誤差マイクロホン１ＥＭ’で終端する。一方、二次経路は、前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）から始まり、次いで再構成フィルタ１１’、パワー増幅ユニット１２’、スピーカー１ＬＳ’、誤差マイクロホン１ＥＭ’、プリアンプユニット１３’、アンチエイリアスフィルタ１４’及び前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を順次経由する。しかしながら、一次経路の音響遅延と二次経路の電子遅延を考慮した場合、必ず前記デジタル信号処理チップ１ＤＰ’に一次経路のフィルタ伝達関数（すなわち、Ｐ（ｚ））、二次経路のフィルタ伝達関数（すなわち、Ｓ（ｚ））、及び推定フィルタ伝達関数
を増設する必要がある。
しかしながら、実務の経験によれば、デジタル信号処理チップ１ＤＰ’に過多なフィルタを設置することで、処理チップの演算量が膨大になりすぎると同時に、更新後の自己適応フィルタのオーダーが高くなりすぎる結果を招くこととなる。
しかしながら、実務の経験によれば、デジタル信号処理チップ１ＤＰ’に過多なフィルタを設置することで、処理チップの演算量が膨大になりすぎると同時に、更新後の自己適応フィルタのオーダーが高くなりすぎる結果を招くこととなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そのため、デジタル信号処理チップ１ＤＰ’は、その内部設計が複雑になりすぎるため、従来の能動騒音制御システム１’を遮音用イヤホンなどの電子製品に応用されるときに現れる費用対効果が理想的ではない。しかしながら、前述のフィルタに用いるオーダーが高すぎるため、もし類似のフィルタをアナログ回路で実現する場合、前記アナログ回路も非常に膨大になり、かつ配線が複雑になる。
【0008】
そこで、前述した理由に鑑み、本願の発明者は、極力研究発明した結果、遂に本発明に係るアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を研究開発して完成させた。
【0009】
本発明の主な目的は、アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を提供することである。その方法としては、少なくとも１つの騒音収集システムを利用して実環境騒音に基づいて参照信号と目標信号とを生じ、次いで第１自己適応システム同定ユニットを使用してかかる参照信号とかかる目標信号とに基づいて第１適応的フィルタのシステム同定を完了させ、なお、次に第２自己適応システム同定ユニットを使用してかかる参照信号、かかる目標信号及びかかる第１適応的フィルタに基づいて第２適応的フィルタのシステム同定を完了させる。最終的に、システム同定ツールボックスを利用して前記第２適応的フィルタを低次数の制御フィルタに変換し、次いで前記システム同定ツールボックスを再利用して前記低次数の制御フィルタをアナログフィルタに変換する。最終的に、前述したアナログフィルタの実アナログフィルタ回路と、フロントエンドアンプと、参照マイクロホンと、音声混合器とでフィードフォワード型能動騒音制御システムが構成される。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明が提供するかかるアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の一実施例は、実環境騒音を録音するステップ（１）と、第１騒音収集システムを構築し、かつ前記第１騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号に基づいて、第１デジタル参照信号及びデジタル目標信号を出力するステップ（２）と、第１適応的フィルタを含む第１自己適応システム同定ユニットを構築し、かつ前記第１自己適応システム同定ユニットを利用して前記第１騒音収集システムから伝送された前記第１デジタル参照信号及び前記デジタル目標信号に基づいて、かかる第１適応的フィルタのシステム同定を完了させるステップ（３）と、第２騒音収集システムを構築し、かつ前記第２騒音収集システムを利用してかかる実環境騒音から取得した前記第１アナログ参照信号に基づいて、かかる第１デジタル参照信号及びかかるデジタル目標信号を出力するステップ（４）と、第２適応的フィルタとかかる第１適応的フィルタとを含む第２自己適応システム同定ユニットを構築し、かつ前記第２自己適応システム同定ユニットを利用して前記第１騒音収集システムから伝送されたかかる第１デジタル参照信号とかかるデジタル目標信号とに基づいて、かかる第２適応的フィルタのシステム同定を完了させるステップ（５）と、システム同定ツールボックスを利用してかかるシステム同定を完了した前記第２適応的フィルタを、低次数のフィルタであるアナログフィルタに変換するステップ（６）と、かかるアナログフィルタの実アナログフィルタ回路と、前記実アナログフィルタ回路に接続される第１フロントエンドアンプと、前記第１フロントエンドアンプに接続される第１マイクロホンと、前記実アナログフィルタ回路と音声信号とに接続される音声混合器と、前記音声混合器に接続される音声再生器とを備えるフィードフォワード型能動騒音制御システムを構築するステップ（７）とを含む。
【0011】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記第２騒音収集システムは、かかる実環境騒音を騒音信号の形式で放送するための騒音源と、音声再生装置の非放音側に設置され、かかる騒音信号を収集するための第１音声収集装置と、前記第１音声収集装置に接続され、前記騒音信号に対してフロントエンド増幅処理を実行するための第１フロントエンド増幅ユニットと、第２音声収集装置と、前記第２音声収集装置に接続される第２フロントエンド増幅ユニットと、かかる第１アナログ参照信号を受信し、かつ前記第１アナログ参照信号をかかる第１デジタル参照信号に変換する第１アナログデジタル変換回路と、前記第２フロントエンド増幅ユニットに接続される第２アナログデジタル変換回路とを有し、その内、前記音声再生装置の放音側は、消音しようとする区域に面し、前記消音しようとする区域内に設置される第２音声収集装置は、前記音声再生装置の前記放音側と特定距離で互いに離間され、第１音声信号を収集するために用いられ、第２フロントエンド増幅ユニットは、前記第１音声信号に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、第２アナログデジタル変換回路は、フロントエンド増幅処理を経たかかる第１音声信号をかかるデジタル目標信号に変換するために用いられる。
【0012】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記第１騒音収集システムは、同様にかかる第２フロントエンド増幅ユニットと、かかる第１アナログデジタル変換回路と、かかる第２アナログデジタル変換回路とを有し、かつかかる第１アナログ参照信号を受信し、かつ同時に前記音声再生装置に接続されるアナログフィルタユニットをさらに有する。
【0013】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記第１自己適応システム同定ユニットは、かかる第１デジタル参照信号を受信するかかる第１適応的フィルタと、かかる第１適応的フィルタに接続され、及びかかる第１デジタル参照信号を受信する第１適応的演算器と、前記第１適応的演算器と前記第１適応的フィルタとに接続され、かつかかるデジタル目標信号を受信する第１デジタル減算器とを有し、その内、前記第１適応的フィルタは、前記第１デジタル参照信号に基づいて第１デジタル出力信号を生成し、次いで前記第１デジタル減算器は、前記第１デジタル出力信号とかかるデジタル目標信号とに対して減算演算処理を実行して第１デジタル誤差信号を獲得し、その内、前記第１適応的演算器は、前記第１デジタル参照信号と前記第１デジタル誤差信号とに基づいて、前記第１デジタル誤差信号を零に近づけるように、前記第１適応的フィルタの少なくとも１つのフィルタパラメータを自己適応的に調整する。
【0014】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記第２自己適応システム同定ユニットは、かかる第１デジタル参照信号に接続され、かつかかる第１デジタル参照信号に応じてかかる第１デジタル出力信号を生成するかかる第２適応的フィルタと、前記第２適応的フィルタに接続され、かかる第１デジタル出力信号に応じて第２デジタル出力信号を生成するための１個目のかかる第１適応的フィルタと、かかるデジタル目標信号及びかかる第２デジタル出力信号に接続される第２デジタル減算器と、かかる第１デジタル参照信号に接続され、かつ第２デジタル参照信号を生成する２個目のかかる第１適応的フィルタと、かかる第２適応的フィルタ、２個目のかかる第１適応的フィルタ及び前記第２デジタル減算器に接続される第２適応的演算器とを有し、その内、前記第２デジタル減算器は、前記第２デジタル出力信号とかかるデジタル目標信号とに対して減算演算処理を実行して第２デジタル誤差信号を獲得することにより、前記第２適応的演算器にかかる第２デジタル誤差信号を受信させ、その内、前記第２適応的演算器は、前記第２デジタル参照信号と前記第２デジタル誤差信号とに基づいて、前記第２デジタル誤差信号を零に近づけるように、前記第２適応的フィルタの少なくとも１つのフィルタパラメータを自己適応的に調整する。
【0015】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記システム同定ツールボックスは、数学計算用ソフトウエアの中に含まれており、かつ前記数学計算用ソフトウエアは、Ｃ言語で記述されたものであってもよい。
【0016】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記実アナログフィルタ回路は、互いにカスケード接続された複数個の低次フィルタを含む。
【0017】
前述した本発明のフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法の実施例において、前記第１適応的フィルタと第２適応的フィルタとは、いずれも有限インパルス応答フィルタであり、また前記アナログフィルタは、無限インパルス応答フィルタである。
【発明の効果】
【0018】
特に、実アナログフィルタ回路を使用する場合、本発明の設計方法を利用して作成されたフィードフォワード型能動騒音制御システムは、デジタル信号処理チップ、アナログデジタル変換器及びデジタルアナログ変換器のいずれも備える必要がない。考えれば分かる通り、従来技術のフィードフォワード型能動騒音制御システムに比べて、本発明のアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムが、優れた騒音軽減能力を持つほか、より重要なことに、その製造コストが非常に低廉である。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】従来技術の能動騒音制御システムを示す構成図である。
【図2】本発明に係るフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を運用して構築したアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムを示すブロック構成図である。
【図3A】本発明に係るアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を示すフローチャートである。
【図3B】本発明に係るアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を示すフローチャートである。
【図4】第１騒音収集システムを示すブロック構成図である。
【図5】第２騒音収集システムを示すブロック構成図である。
【図6】アナログフィルタを生成するためのシステム同定システムを示す構成図である。
【図7】３個の２次フィルタを含むアナログフィルタを示すブロック構成図である。
【図8】かかるＫＨＮフィルタの回路トポロジーを示す構造図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明が提出したアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法をより明瞭に記述するために、添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施例を以下に詳述する。
【0021】
本発明が提出したアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法は、特に２組の騒音収集システムを利用して実環境騒音に応じて参照信号と目標信号とを生成し、次いで第１自己適応システム同定ユニットを使用してかかる参照信号とかかる目標信号とに基づいて第１適応的フィルタのシステム同定を完了させ、なお、次に第２自己適応システム同定ユニットを使用してかかる参照信号、かかる目標信号及びかかる第１適応的フィルタに基づいて第２適応的フィルタのシステム同定を完了させる。
最終的に、システム同定ツールボックスを利用して前記第２適応的フィルタを低次数の制御フィルタに変換し、次いで前記システム同定ツールボックスを再利用して前記低次数の制御フィルタをアナログフィルタに変換する。最終的に、前述したアナログフィルタの実アナログフィルタ回路と、フロントエンドアンプと、参照マイクロホンと、音声混合器とでフィードフォワード型能動騒音制御システムが構成される。
最終的に、システム同定ツールボックスを利用して前記第２適応的フィルタを低次数の制御フィルタに変換し、次いで前記システム同定ツールボックスを再利用して前記低次数の制御フィルタをアナログフィルタに変換する。最終的に、前述したアナログフィルタの実アナログフィルタ回路と、フロントエンドアンプと、参照マイクロホンと、音声混合器とでフィードフォワード型能動騒音制御システムが構成される。
【0022】
図２は、本発明に係るフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を運用して構築したアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムを示すブロック構成図である。
図２に示すように、本発明のアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システム１（以下「フィードフォワード型能動騒音制御システム１」と略称）は、基本的に実アナログフィルタ回路１０と、前記実アナログフィルタ回路１０に接続される第１フロントエンドアンプ１１と、前記第１フロントエンドアンプ１１に接続される第１マイクロホンＭ１（すなわち、参照マイクロホン）と、前記実アナログフィルタ回路１０と音声信号とに接続される音声混合器１２と、前記音声混合器１２に接続される音声再生器ＬＳとを備える。注意を要するのは、図２には、第２マイクロホンＭ２（すなわち、誤差マイクロホン）と、前記第２マイクロホンＭ２に接続される第２フロントエンドアンプ１３とが示されている点である。特に強調されるべき点は、本発明のアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システム１を図２に示すようなヘッドバンド付きイヤホン４に応用する場合、前述の第２マイクロホンＭ２及び第２フロントエンドアンプ１３の使用が不要となる点である。
図２に示すように、本発明のアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システム１（以下「フィードフォワード型能動騒音制御システム１」と略称）は、基本的に実アナログフィルタ回路１０と、前記実アナログフィルタ回路１０に接続される第１フロントエンドアンプ１１と、前記第１フロントエンドアンプ１１に接続される第１マイクロホンＭ１（すなわち、参照マイクロホン）と、前記実アナログフィルタ回路１０と音声信号とに接続される音声混合器１２と、前記音声混合器１２に接続される音声再生器ＬＳとを備える。注意を要するのは、図２には、第２マイクロホンＭ２（すなわち、誤差マイクロホン）と、前記第２マイクロホンＭ２に接続される第２フロントエンドアンプ１３とが示されている点である。特に強調されるべき点は、本発明のアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システム１を図２に示すようなヘッドバンド付きイヤホン４に応用する場合、前述の第２マイクロホンＭ２及び第２フロントエンドアンプ１３の使用が不要となる点である。
【0023】
図３Ａと図３Ｂは、本発明に係るアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を示すフローチャートである。
図３Ａと図３Ｂに示すように、本発明の設計方法は、まずステップＳ１を実行する。ステップＳ１では、実環境騒音を録音する。それから、次の方法手順は、ステップＳ２を実行する。ステップＳ２では、第１騒音収集システムを構築し、かつ前記第１騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）に基づいて、第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）及びデジタル目標信号ｄ（ｎ）を出力する。
第１騒音収集システムを示すブロック構成図である図４を参照する。
図４に示すように、前記第１騒音収集システムＮＣ２は、第１音声収集装置ＡＣ１と、第２音声収集装置ＡＣ２と、第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２と、第１アナログデジタル変換回路ＡＤ１と、第２アナログデジタル変換回路ＡＤ２とを有する。
図３Ａと図３Ｂに示すように、本発明の設計方法は、まずステップＳ１を実行する。ステップＳ１では、実環境騒音を録音する。それから、次の方法手順は、ステップＳ２を実行する。ステップＳ２では、第１騒音収集システムを構築し、かつ前記第１騒音収集システムを利用して前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）に基づいて、第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）及びデジタル目標信号ｄ（ｎ）を出力する。
第１騒音収集システムを示すブロック構成図である図４を参照する。
図４に示すように、前記第１騒音収集システムＮＣ２は、第１音声収集装置ＡＣ１と、第２音声収集装置ＡＣ２と、第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２と、第１アナログデジタル変換回路ＡＤ１と、第２アナログデジタル変換回路ＡＤ２とを有する。
【0024】
補助説明すべきことは、第１騒音収集システムＮＣ２は、二次経路の電子遅延を示すための伝達関数Ｓ（ｚ）を計算推定するために用いられる。図４に示すように、前記アナログフィルタユニットＡＦ１は、かかる第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）を受信し、かつ同時に前記音声再生装置ＡＢに接続される。
一方、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２は、前記第２音声収集装置ＡＣ２に接続され、第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ）に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、かつ第２アナログデジタル変換回路ＡＤ２は、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２に接続され、フロントエンド増幅処理を経たかかる第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ）をかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）に変換するために用いられる。前記第１アナログデジタル変換回路ＡＤ１は、前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）に接続され、かかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）を出力する。
一方、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２は、前記第２音声収集装置ＡＣ２に接続され、第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ）に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、かつ第２アナログデジタル変換回路ＡＤ２は、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２に接続され、フロントエンド増幅処理を経たかかる第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ）をかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）に変換するために用いられる。前記第１アナログデジタル変換回路ＡＤ１は、前記実環境騒音から取得した第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）に接続され、かかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）を出力する。
【0025】
ステップＳ２を完了した後、次の方法手順に従ってステップＳ３を実行する。ステップＳ３では、
を含む第１自己適応システム同定ユニットＡＩ１を構築し、かつ前記第１自己適応システム同定ユニットＡＩ１を利用して前記第１騒音収集システムＮＣ２から伝送された前記第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）及び前記デジタル目標信号ｄ（ｎ）に基づいて、かかる
のシステム同定を完了させる。
図４に示すように、前記第１自己適応システム同定ユニットＡＩ１は、かかる
と、第１適応的演算器ＡＬｃ１と、第１デジタル減算器Ａ１とを有する。
図４から分かるように、前記
は、かかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）を受信する。なおかつ、前記第１適応的演算器ＡＬｃ１は、かかる
に接続され、及びかかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）を受信し、かつ前記第１デジタル減算器Ａ１は、同時に前記第１適応的演算器ＡＬｃ１と前記
とに接続され、かつかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）を受信する。
図４に示すように、前記第１自己適応システム同定ユニットＡＩ１は、かかる
図４から分かるように、前記
【0026】
かかるステップＳ４を実行するときには、前記
は、前記第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）に基づいて第１デジタル出力信号ｙ（ｎ）を生成し、次いで前記第１デジタル減算器Ａ１は、前記第１デジタル出力信号ｙ（ｎ）とかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）とに対して減算演算処理を実行して第１デジタル誤差信号ｅ１（ｎ）を獲得する。さらに、前記第１適応的演算器ＡＬｃ１は、前記第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）と前記第１デジタル誤差信号ｅ１（ｎ）とに基づいて、前記第１デジタル誤差信号ｅ１（ｎ）を零に近づけるように、前記
の少なくとも１つのフィルタパラメータを自己適応的に調整する。
【0027】
ＡＮＣシステムを熟知する電子エンジニアであれば、前記第１適応的演算器ＡＬｃ１は演算法関数式であり、かつかかる演算法関数式は、最小二乗平均演算法、ＮＬＭＳまたはフィルタｘ最小二乗平均演算法であってもよいことが分かるはずである。なおかつ、前記
は、有限インパルス応答フィルタまたは無限インパルス応答フィルタである。例を挙げて言えば、ＬＭＳ演算法関数式を第１適応的演算器ＡＬｃ１とすれば、前記第１自己適応システム同定ユニットＡＩ１は、以下に示す数学演算式（１）、（２）と（３）を使用してかかる
のシステム同定を完了する。
【0028】
【数1】
【0029】
【数2】
【0030】
【数3】
【0031】
上記式（１）、（２）と（３）において、ｙ（ｎ）は第１デジタル出力信号を表し、ｄ（ｎ）はかかるデジタル目標信号を表し、ｘ（ｎ）はかかる第１デジタル参照信号を表し、ｅ１（ｎ）はかかる第１デジタル誤差信号を表し、
μはステップサイズ（Ｓｔｅｐ ｓｉｚｅ）であり、かつｌはフィルタ長である。理解され得るように、前記第１適応的演算器ＡＬｃ１には、
に関するフィルタパラメータを自己適応的に調整するに従って、前記かかる第１デジタル誤差信号ｅ１（ｎ）を零に近づけるようにした後、
のシステム同定を完了し、二次経路Ｓ（ｚ）の電子遅延の推定伝達関数（またはフィルタ伝達関数と称される）を獲得する。
【0032】
ステップＳ３を完了した後、次の方法手順に従ってステップＳ４を実行する。ステップＳ４では、第２騒音収集システムＮＣ１を構築し、かつ前記第２騒音収集システムＮＣ１を利用してかかる実環境騒音から取得した前記第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）に基づいて、かかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）及びかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）を出力する。第２騒音収集システムを示すブロック構成図である図５を参照する。図５に示すように、前記第２騒音収集システムＮＣ１は、騒音源２と、第１音声収集装置ＡＣ１と、第１フロントエンド増幅ユニットＰＡ１と、第２音声収集装置ＡＣ２と、第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２とを有する。
【0033】
より詳細に説明すると、前記騒音源２は、前述の実環境騒音を騒音信号の形式で放送するために用いられる。前記第１音声収集装置ＡＣ１は、図２に示すような第１マイクロホンＭ１として見なすことができる。前記第２騒音収集システムＮＣ１の中に、第１音声収集装置ＡＣ１は、音声再生装置ＡＢの非放音側に設置され、かかる騒音信号を収集するために用いられる。なおかつ、前記音声再生装置ＡＢの放音側は、消音しようとする区域（すなわち、人形３の右耳）に面する。
一方、前記第１フロントエンド増幅ユニットＰＡ１は、前記第１音声収集装置ＡＣ１に接続され、前記騒音信号に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、かつ第１アナログデジタル変換回路ＡＤ１は、前記第１フロントエンド増幅ユニットＰＡ１から出力される第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）を受信し、前記第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）をかかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）に変換するために用いられる。
一方、前記第１フロントエンド増幅ユニットＰＡ１は、前記第１音声収集装置ＡＣ１に接続され、前記騒音信号に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、かつ第１アナログデジタル変換回路ＡＤ１は、前記第１フロントエンド増幅ユニットＰＡ１から出力される第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）を受信し、前記第１アナログ参照信号ｘ（ｔ）をかかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）に変換するために用いられる。
【0034】
そのうえ、前記第２音声収集装置ＡＣ２は、かかる消音しようとする区域内に設置され、かつ前記音声再生装置ＡＢの前記放音側と特定距離で互いに離間され、第１音声信号を収集するために用いられる。
図４には、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２は、前記第２音声収集装置ＡＣ２に接続され、前記第１音声信号（すなわち、第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ））に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、かつ第２アナログデジタル変換回路ＡＤ２は、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２に接続され、フロントエンド増幅処理を経たかかる第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ）をかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）に変換するために用いられることが示されている。
図４には、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２は、前記第２音声収集装置ＡＣ２に接続され、前記第１音声信号（すなわち、第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ））に対してフロントエンド増幅処理を実行するために用いられ、かつ第２アナログデジタル変換回路ＡＤ２は、前記第２フロントエンド増幅ユニットＰＡ２に接続され、フロントエンド増幅処理を経たかかる第１アナログ誤差信号ｅ１（ｔ）をかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）に変換するために用いられることが示されている。
【0035】
ステップＳ４を完了した後、次の方法手順に従ってステップＳ５を実行する。ステップＳ５では、第２適応的フィルタＷ（ｚ）とかかる
とを含む第２自己適応システム同定ユニットＡＩ２を構築し、かつ前記第２自己適応システム同定ユニットＡＩ２を利用して前記第２騒音収集システムＮＣ１から伝送された前記第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）及び前記デジタル目標信号ｄ（ｎ）に基づいて、かかる第２適応的フィルタＷ（ｚ）のシステム同定を完了させる。
図５に示すように、かかる第２自己適応システム同定ユニットＡＩ２は、かかる第２適応的フィルタＷ（ｚ）と、２個のかかる
と、第２デジタル減算器Ａ２と、第２適応的演算器ＡＬｃ２とを有する。
図５に示すように、かかる第２自己適応システム同定ユニットＡＩ２は、かかる第２適応的フィルタＷ（ｚ）と、２個のかかる
【0036】
前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）は、かかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）に接続され、かつかかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）に応じてかかる第１デジタル出力信号ｙ（ｎ）を生成する。なおかつ、１個目のかかる
は、前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）に接続され、かかる第１デジタル出力信号ｙ（ｎ）に応じてかかる第２デジタル出力信号ｙ’（ｎ）を生成するために用いられる。前記第２デジタル減算器Ａ２は、かかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）及びかかる第２デジタル出力信号ｙ’（ｎ）に接続され、かつ２個目のかかる
は、かかる第１デジタル参照信号ｘ（ｎ）に接続されることから、第２デジタル参照信号ｘ’（ｎ）を生成する。一方、前記第２適応的演算器ＡＬｃ２は、かかる第２適応的フィルタＷ（ｚ）、２個目のかかる
及び前記第２デジタル減算器Ａ２に接続される。かかるステップＳ５を実行するときには、前記第２デジタル減算器Ａ２は、前記第２デジタル出力信号ｙ’（ｎ）とかかるデジタル目標信号ｄ（ｎ）とに対して減算演算処理を実行して第２デジタル誤差信号ｅ２（ｎ）を獲得することにより、前記第２適応的演算器ＡＬｃ２にかかる第２デジタル誤差信号ｅ２（ｎ）を受信させる。さらに、前記第２適応的演算器ＡＬｃ２は、前記第２デジタル参照信号ｘ’（ｎ）と前記第２デジタル誤差信号ｅ２（ｎ）とに基づいて、前記第２デジタル誤差信号ｅ２（ｎ）を零に近づけるように、前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）の少なくとも１つのフィルタパラメータを自己適応的に調整する。
【0037】
ＡＮＣシステムを熟知する電子エンジニアであれば、前記第２適応的演算器ＡＬｃ２は演算法関数式であり、かつかかる演算法関数式は、最小二乗平均演算法、ＮＬＭＳまたはフィルタｘ最小二乗平均演算法であってもよいことが分かるはずである。なおかつ、前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）は、有限インパルス応答フィルタまたは無限インパルス応答フィルタである。例を挙げて言えば、ＬＭＳ演算法関数式を第２適応的演算器ＡＬｃ２とすれば、前記第２自己適応システム同定ユニットＡＩ２は、以下に示す数学演算式（４）、（５）、（６）と（７）を使用してかかる第２適応的フィルタＷ（ｚ）のシステム同定を完了する。
【0038】
【数4】
【0039】
【数5】
【0040】
【数6】
【0041】
【数7】
【0042】
上記式（４）、（５）、（６）と（７）において、ｙ（ｎ）はかかる第１デジタル出力信号を表し、ｙ’（ｎ）はかかる第２デジタル出力信号を表し、ｄ（ｎ）はかかるデジタル目標信号を表し、ｘ（ｎ）はかかる第１デジタル参照信号を表し、ｘ’（ｎ）はかかる第２デジタル参照信号を表し、ｅ２（ｎ）はかかる第２デジタル誤差信号を表し、
はいずれも重み係数ベクトルを表し、μはステップサイズ（Ｓｔｅｐ ｓｉｚｅ）であり、かつｌとｍはいずれもフィルタ長である。理解され得るように、前記第２適応的演算器ＡＬｃ２には、前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）に関するフィルタパラメータを自己適応的に調整するに従って、かかる第２デジタル誤差信号ｅ２（ｎ）を零に近づけるようにした後、第２適応的フィルタＷ（ｚ）のシステム同定を完了する。
【0043】
ステップＳ５を完了した後、次の方法ステップに従ってステップＳ６を実行する。ステップＳ６では、システム同定ツールボックスを利用してかかるシステム同定を完了した前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）をアナログフィルタＷ（ｓ）に変換し、その内、前記アナログフィルタＷ（ｓ）は低次数のフィルタである。実施可能な実施例において、かかる前記システム同定ツールボックスは、数学計算用ソフトウエアの中に含まれており、かつ前記数学計算用ソフトウエアは、模範となるＣ言語で記述されたものである。
図６は、アナログフィルタＷ（ｓ）を生成するためのシステム同定システムを示す構成図である。
図６に示すように、数学計算用ソフトウエアを利用して騒音源２と、第２適応的フィルタＷ（ｚ）と、システム同定演算ユニットＳＩＵとを含むシステム同定システムをＣ言語で構築することができる。このため、ステップＳ６を実行するときには、前記騒音源２から白色雑音を生成させたのち、この白色雑音を前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）（すなわち、ＦＩＲフィルタ）に入力し、次いでＦＩＲフィルタに入力される複数のデジタル参照信号ｘ（ｎ）及び前記ＦＩＲフィルタから対応して出力される複数のデジタル出力信号ｙ（ｎ）を一緒にかかるシステム同定演算ユニットＳＩＵに入力する。最終的に、前記システム同定演算ユニットＳＩＵが前記複数のデジタル参照信号ｘ（ｎ）及び前記複数のデジタル出力信号ｙ（ｎ）に基づいてシステム同定演算を完了した後、前記システム同定演算ユニットＳＩＵはアナログフィルタＷ（ｓ）を生成する。
図６は、アナログフィルタＷ（ｓ）を生成するためのシステム同定システムを示す構成図である。
図６に示すように、数学計算用ソフトウエアを利用して騒音源２と、第２適応的フィルタＷ（ｚ）と、システム同定演算ユニットＳＩＵとを含むシステム同定システムをＣ言語で構築することができる。このため、ステップＳ６を実行するときには、前記騒音源２から白色雑音を生成させたのち、この白色雑音を前記第２適応的フィルタＷ（ｚ）（すなわち、ＦＩＲフィルタ）に入力し、次いでＦＩＲフィルタに入力される複数のデジタル参照信号ｘ（ｎ）及び前記ＦＩＲフィルタから対応して出力される複数のデジタル出力信号ｙ（ｎ）を一緒にかかるシステム同定演算ユニットＳＩＵに入力する。最終的に、前記システム同定演算ユニットＳＩＵが前記複数のデジタル参照信号ｘ（ｎ）及び前記複数のデジタル出力信号ｙ（ｎ）に基づいてシステム同定演算を完了した後、前記システム同定演算ユニットＳＩＵはアナログフィルタＷ（ｓ）を生成する。
【0044】
ステップＳ６を完了した後、最終の方法ステップに従ってステップＳ７を実行する。ステップＳ７では、フィードフォワード型能動騒音制御システム１を構築する。
図２に示すように、ステップＳ７で構築完成したフィードフォワード型能動騒音制御システム１は、かかるアナログフィルタＷ（ｓ）の実アナログフィルタ回路１０と、前記実アナログフィルタ回路１０に接続される第１フロントエンドアンプ１１と、前記第１フロントエンドアンプ１１に接続される第１マイクロホンＭ１と、前記実アナログフィルタ回路１０と音声信号とに接続される音声混合器１２と、前記音声混合器１２に接続される音声再生器ＬＳとを備える。
図２に示すように、ステップＳ７で構築完成したフィードフォワード型能動騒音制御システム１は、かかるアナログフィルタＷ（ｓ）の実アナログフィルタ回路１０と、前記実アナログフィルタ回路１０に接続される第１フロントエンドアンプ１１と、前記第１フロントエンドアンプ１１に接続される第１マイクロホンＭ１と、前記実アナログフィルタ回路１０と音声信号とに接続される音声混合器１２と、前記音声混合器１２に接続される音声再生器ＬＳとを備える。
【0045】
説明に値するのは、アナログフィルタＷ（ｓ）は１個の６次の高次フィルタであるため、それを実体的な回路で実現することが比較的に難しい点である。これに鑑み、本発明は、数学計算用ソフトウエアを再度利用してかかるアナログフィルタＷ（ｓ）を互いにカスケード接続された３個の２次フィルタに変換する。
図７は、３個の２次フィルタを含むアナログフィルタＷ（ｓ）を示すブロック構成図である。
図７は、３個の２次フィルタを含むアナログフィルタＷ（ｓ）を示すブロック構成図である。
【0046】
さらに、ＫＨＮフィルタを利用して前述したアナログフィルタＷ（ｓ）の実体的な回路を実現することができる。図８は、かかるＫＨＮフィルタの回路トポロジーを示す構造図である。
図８に示すように、かかるＫＨＮフィルタは、非反転バッファ１０１と、第１積分器１０２と、第２積分器１０３と、加算器１０４とを含む。その内、レジスタＲ３は、入力信号Ｖｉｎと前記非反転バッファ１０１との間に接続され、レジスタＲ１は、前記非反転バッファ１０１と前記第１積分器１０２との間に接続され、レジスタＲ２は、前記第１積分器１０２と前記第２積分器１０３との間に接続される。なおかつ、レジスタＲ４は、前記非反転バッファ１０１の第１信号入力端と前記第１積分器１０２の信号出力端との間に接続され、かつレジスタＲ５は、前記非反転バッファ１０１の第２信号入力端と前記第２積分器１０３の信号出力端との間に接続される。
図８に示すように、かかるＫＨＮフィルタは、非反転バッファ１０１と、第１積分器１０２と、第２積分器１０３と、加算器１０４とを含む。その内、レジスタＲ３は、入力信号Ｖｉｎと前記非反転バッファ１０１との間に接続され、レジスタＲ１は、前記非反転バッファ１０１と前記第１積分器１０２との間に接続され、レジスタＲ２は、前記第１積分器１０２と前記第２積分器１０３との間に接続される。なおかつ、レジスタＲ４は、前記非反転バッファ１０１の第１信号入力端と前記第１積分器１０２の信号出力端との間に接続され、かつレジスタＲ５は、前記非反転バッファ１０１の第２信号入力端と前記第２積分器１０３の信号出力端との間に接続される。
【0047】
以上、本発明で開示するアナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システムの設計方法を完全かつ明瞭に説明した。強調すべき点は、上記の詳細な説明は、本発明の実施可能な実施例を具体的に説明したものであり、本発明の権利範囲はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的精神を逸脱しない限り、その等効果の実施又は変更は、なお、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする点である。
【符号の説明】
【0048】
１’ 能動騒音制御システム
１ＤＰ’ デジタル信号処理チップ
１ＥＭ’ 誤差マイクロホン
１ＬＳ’ スピーカー
１ＲＭ’ 参照マイクロホン
１１’ 再構成フィルタ
１２’ パワー増幅ユニット
１３’ プリアンプユニット
１４’ アンチエイリアスフィルタ
１ アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システム（フィードフォワード型能動騒音制御システム）
２ 騒音源
３ 人形
４ ヘッドバンド付きイヤホン
１０ 実アナログフィルタ回路
１１ 第１フロントエンドアンプ
１２ 音声混合器
１３ 第２フロントエンドアンプ
１０１ 非反転バッファ
１０２ 第１積分器
１０３ 第２積分器
１０４ 加算器
Ａ１ 第１デジタル減算器
Ａ２ 第２デジタル減算器
ＡＢ 音声再生装置
ＡＣ１ 第１音声収集装置
ＡＣ２ 第２音声収集装置
ＡＤ１ 第１アナログデジタル変換回路
ＡＤ２ 第２アナログデジタル変換回路
ＡＦ１，Ｗ（ｓ） アナログフィルタ
ＡＩ１ 第１自己適応システム同定ユニット
ＡＩ２ 第２自己適応システム同定ユニット
ＡＬｃ１ 第１適応的演算器
ＡＬｃ２ 第２適応的演算器
ＬＳ 音声再生器
Ｍ１ 第１マイクロホン
Ｍ２ 第２マイクロホン
ＮＣ１ 第２騒音収集システム
ＮＣ２ 第１騒音収集システム
ＰＡ１ 第１フロントエンド増幅ユニット
ＰＡ２ 第２フロントエンド増幅ユニット
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ レジスタ
Ｓ１～Ｓ７ ステップ
ＳＩＵ システム同定演算ユニット
ｄ（ｎ） デジタル目標信号
ｅ１（ｎ） 第１デジタル誤差信号
ｅ１（ｔ） 第１アナログ誤差信号
ｅ２（ｎ） 第２デジタル誤差信号
Ｐ（ｚ） 一次経路のフィルタ伝達関数
Ｓ（ｚ） 二次経路のフィルタ伝達関数
Ｗ（ｚ） 第２適応的フィルタ
ｗｌ（ｎ） 重み係数ベクトル
ｘ（ｎ） 第１デジタル参照信号
ｘ（ｔ） 第１アナログ参照信号
ｘ’（ｎ） 第２デジタル参照信号
ｙ（ｎ） 第１デジタル出力信号
ｙ’（ｎ） 第２デジタル出力信号
１ＤＰ’ デジタル信号処理チップ
１ＥＭ’ 誤差マイクロホン
１ＬＳ’ スピーカー
１ＲＭ’ 参照マイクロホン
１１’ 再構成フィルタ
１２’ パワー増幅ユニット
１３’ プリアンプユニット
１４’ アンチエイリアスフィルタ
１ アナログフィルタを備えたフィードフォワード型能動騒音制御システム（フィードフォワード型能動騒音制御システム）
２ 騒音源
３ 人形
４ ヘッドバンド付きイヤホン
１０ 実アナログフィルタ回路
１１ 第１フロントエンドアンプ
１２ 音声混合器
１３ 第２フロントエンドアンプ
１０１ 非反転バッファ
１０２ 第１積分器
１０３ 第２積分器
１０４ 加算器
Ａ１ 第１デジタル減算器
Ａ２ 第２デジタル減算器
ＡＢ 音声再生装置
ＡＣ１ 第１音声収集装置
ＡＣ２ 第２音声収集装置
ＡＤ１ 第１アナログデジタル変換回路
ＡＤ２ 第２アナログデジタル変換回路
ＡＦ１，Ｗ（ｓ） アナログフィルタ
ＡＩ１ 第１自己適応システム同定ユニット
ＡＩ２ 第２自己適応システム同定ユニット
ＡＬｃ１ 第１適応的演算器
ＡＬｃ２ 第２適応的演算器
ＬＳ 音声再生器
Ｍ１ 第１マイクロホン
Ｍ２ 第２マイクロホン
ＮＣ１ 第２騒音収集システム
ＮＣ２ 第１騒音収集システム
ＰＡ１ 第１フロントエンド増幅ユニット
ＰＡ２ 第２フロントエンド増幅ユニット
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ レジスタ
Ｓ１～Ｓ７ ステップ
ＳＩＵ システム同定演算ユニット
ｄ（ｎ） デジタル目標信号
ｅ１（ｎ） 第１デジタル誤差信号
ｅ１（ｔ） 第１アナログ誤差信号
ｅ２（ｎ） 第２デジタル誤差信号
Ｐ（ｚ） 一次経路のフィルタ伝達関数
Ｓ（ｚ） 二次経路のフィルタ伝達関数
ｗｌ（ｎ） 重み係数ベクトル
ｘ（ｎ） 第１デジタル参照信号
ｘ（ｔ） 第１アナログ参照信号
ｘ’（ｎ） 第２デジタル参照信号
ｙ（ｎ） 第１デジタル出力信号
ｙ’（ｎ） 第２デジタル出力信号
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】