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公開番号2025041330
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148546
出願日2023-09-13
発明の名称能動騒音制御システム
出願人アルプスアルパイン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G10K 11/178 20060101AFI20250318BHJP(楽器;音響)
要約【課題】上流で騒音を検出しないブラインド型の構成において高周波数領域についても騒音を良好にキャンセルできる「能動騒音制御システム」を提供する。
【解決手段】更新制御部16は、マイク11が出力する音のレベルが大きくなったときにICA処理部15に独立成分分析処理を行わせる。ICA処理部15は、独立成分分析処理において、独立成分分析により、マイク11が出力する観測音データから騒音成分を分離し、分離した騒音成分を表すデータを統計的騒音データ14として格納する。マイク11の出力をエラーとして適応動作を行う適応フィルタ13は、格納された統計的騒音データ14にフィルタ処理を施した騒音キャンセル音データが表す音を、スピーカ12から騒音キャンセル音NCとして出力する。また、適応フィルタ13は、マイク11が出力する観測音データをエラーとしてフィルタ処理のフィルタ係数を適応させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
能動騒音制御を行う能動騒音制御システムであって、
収音した音を観測信号として出力するマイクと、
騒音キャンセル音を出力するスピーカと、
適応フィルタと、
記憶手段と、
前記観測信号から騒音成分を分離し、分離した騒音成分を表す疑似騒音信号を前記記憶手段に格納する騒音分離処理を所定の契機で行う騒音分離手段と、
前記記憶手段に格納された疑似騒音信号を入力とする適応フィルタとを有し、
当該適応フィルタは、前記観測信号をエラーとして適応動作を行って、前記疑似騒音信号から前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成することを特徴とする能動騒音制御システム。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
能動騒音制御を行う能動騒音制御システムであって、
マイクと、
前記マイクの出力を周波数領域の信号に変換し観測信号として出力する周波数解析手段と、
騒音キャンセル音を出力するスピーカと、
適応フィルタと、
記憶手段と、
時間領域変換手段と、
周波数領域において前記観測信号から騒音成分を分離し、分離した騒音成分を周波数領域において表す疑似騒音信号を前記記憶手段に格納する騒音分離処理を所定の契機で行う騒音分離手段と、
前記記憶手段に格納された疑似騒音信号を入力とする適応フィルタとを有し、
当該適応フィルタは、周波数領域において、前記観測信号をエラーとして適応動作を行い、
前記時間領域変換手段は、前記適応フィルタの出力を時間領域の信号に変換して、前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項３】
請求項２記載の能動騒音制御システムであって、
前記周波数解析手段は、高速フーリエ変換によってマイクの出力を周波数領域の信号に変換し観測信号として出力し、
前記時間領域変換手段は、逆高速フーリエ変換によって前記適応フィルタの出力を時間領域の信号に変換することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項４】
能動騒音制御を行う能動騒音制御システムであって、
マイクと、
前記マイクの出力を、直交基底を重みづけすることにより時間領域の信号を生成する所定の変換関数の重み係数に変換し観測信号として出力する解析手段と、
騒音キャンセル音を出力するスピーカと、
適応フィルタと、
記憶手段と、
時間領域変換手段と、
前記観測信号から騒音成分を分離し疑似騒音信号として前記記憶手段に格納する騒音分離処理を所定の契機で行う騒音分離手段と、
前記記憶手段に格納された疑似騒音信号を入力とする適応フィルタとを有し、
当該適応フィルタは、前記観測信号をエラーとして適応動作を行い、
前記時間領域変換手段は、前記適応フィルタの出力を前記変換関数により時間領域の信号に変換して、前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項５】
請求項４記載の能動騒音制御システムであって、
前記解析手段は、高速フーリエ変換によってマイクの出力を前記重み係数に変換し観測信号として出力し、
前記時間領域変換手段は、逆高速フーリエ変換によって前記適応フィルタの出力を時間領域の信号に変換することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項６】
請求項４記載の能動騒音制御システムであって、
前記解析手段は、ウェーブレット変換によってマイクの出力を前記重み係数に変換し観測信号として出力し、
前記時間領域変換手段は、逆ウェーブレット変換によって前記適応フィルタの出力を時間領域の信号に変換することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６記載の能動騒音制御システムであって、
前記騒音分離手段は、前記マイクの出力が所定レベルより大きくなったことを、前記所定の契機として、前記騒音分離処理を行うことを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５または６記載の能動騒音制御システムであって、
前記騒音分離手段は、独立成分分析(ICA)によって、前記観測信号から騒音成分を分離することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５または６記載の能動騒音制御システムであって、
前記騒音分離手段は、予め前記観測信号から騒音成分を推論するように学習させたニューラルネットワークによって前記観測信号から騒音成分を推論して分離することを特徴とする能動騒音制御システム。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５または６記載の能動騒音制御システムであって、
前記騒音分離手段は、主成分分析によって、前記観測信号の所定の次数の主成分を算定し、算定した主成分を、前記騒音成分として分離することを特徴とする能動騒音制御システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音を打ち消す騒音キャンセル音により騒音を低減する能動騒音制御(ANC;Active Noise Control）の技術に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
能動騒音制御する技術としては、フィードフォワード型の能動騒音制御とフィードバック型の能動騒音制御が知られている（たとえば、特許文献１）。
能動騒音制御では、騒音キャンセル対象位置よりも騒音の上流となる位置で騒音源となる機構の振動や回転数や騒音源近くの音などの騒音と相関のある事象をセンサで検出して参照信号を生成する。そして、騒音キャンセル対象位置近くに配置したマイクで収音した音をエラー信号として適応させた適応フィルタで、参照信号から騒音を打ち消す騒音キャンセル音を生成しスピーカから出力する。
【０００３】
一方、フィードバック型の能動騒音制御においても、適応フィルタで騒音キャンセル音を生成しスピーカから出力する。ただし、フィードバック型の能動騒音制御では、騒音キャンセル対象位置近くに配置したマイクで収音した音をエラー信号とし、エラー信号に推定したスピーカからマイクに伝搬する騒音キャンセル音を加算した信号を騒音を表す騒音信号として、エラー信号で適応させた適応フィルタで騒音信号から騒音を打ち消す騒音キャンセル音を生成する。
【０００４】
また、本出願に関連する技術としては、音声とノイズが混在する音を、独立成分分析(ICA)により音声とノイズに分離する技術（たとえば、特許文献２）や、ニューラルネットワークを用いて、複数のオーディオソースが混在するオーディオ信号から、個々のオーディオソースを分離する技術（たとえば、特許文献３）が知られている。
【０００５】
また、本出願に関連する技術としては、音の周波数帯域毎の強さをデータ（変数）とする主成分分析により、音の第１主成分と第２主成分を求める技術が知られている（たとえば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開2017-090736号公報
特表2006-510069号公報
特表2009-511954号公報
特開平11-117875号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したフィードフォワード型の能動騒音制御は、騒音キャンセル対象位置近くに配置した適応フィルタを適応するためのエラーを収音するマイクの他に、参照信号の生成のために、騒音キャンセル対象位置よりも騒音の上流となる位置で騒音と相関のある事象を検出する特段のセンサが必要であり、諸事情により、このようなセンサを備えられない場合には、能動騒音制御を行うことができない。
【０００８】
一方で、フィードバック型の能動騒音制御によれば、騒音キャンセル対象位置近くに配置したマイクの他に、騒音と相関のある事象を検出するセンサは必要ないが、フィードバックループの伝搬の遅延のために、高周波数領域の騒音をキャンセルすることが困難であるという問題がある。
また、フィードフォワード側の能動騒音制御においても、騒音と相関のある事象を検出するセンサが騒音キャンセル対象位置に近い場合には、必要となる騒音キャンセル音の高周波数領域の成分を生成するための演算処理時間が不足し、高周波数領域について騒音を良好にキャンセルすることが困難となる。
【０００９】
そこで、本発明は、騒音キャンセル対象位置よりも騒音の上流となる位置において騒音と相関のある事象を検出するセンサを設けないブラインド型の構成において、高周波数領域についても騒音を良好にキャンセルできる能動騒音制御を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題達成のために、本発明は、能動騒音制御を行う能動騒音制御システムに、収音した音を観測信号として出力するマイクと、騒音キャンセル音を出力するスピーカと、適応フィルタと、記憶手段と、前記観測信号から騒音成分を分離し、分離した騒音成分を表す疑似騒音信号を前記記憶手段に格納する騒音分離処理を所定の契機で行う騒音分離手段と、前記記憶手段に格納された疑似騒音信号を入力とする適応フィルタとを備えたものである。ここで、当該適応フィルタは、前記観測信号をエラーとして適応動作を行って、前記疑似騒音信号から前記スピーカから出力する騒音キャンセル音を生成する。
（【００１１】以降は省略されています）

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