专利名称：有源噪声控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将控音对象区域的噪声抵消的有源噪声控制装置。
背景技术：
作为以往的有源噪声控制装置，例如公开了通过从在噪声源的附近设置有许多的扬声器输出与噪声(控音对象音)反相位的控制音、将从噪声源产生的噪声在较大的范围中降低的装置(例如，参照专利文献I)。这里，图IA是表示具备专利文献I所记载的以往的有源噪声控制装置的空调室内机I的铅直方向的截面的剖视图，图IB是将空调室内机I从图IA的图面下侧观察的平面图(仰视图)。如图IA及图IB所示，空调室内机I具备产生噪声的涡轮风扇2、热交换器3、设在空调室内机I的下方端面上的吸入格栅4、和向与从涡轮风扇2产生的噪声的传播方向(图的下方向)相同的方向放射与噪声反相位的控制音的发声机构5。如图IB所不,发声机构5由5个扬声器5a 扬声器5e构成，以包围空气的流路部6的方式以阵列状安装。扬声器5a 扬声器5e彼此的设置间隔d设定得比从涡轮风扇2产生的噪声的最高频率的声音的波长的1/2短。此外，扬声器5a与涡轮风扇2之间的设置间隔h与扬声器5a 扬声器5e彼此的设置间隔d同样，设定得比上述噪声的最高频率的声音的波长的1/2短。这样,通过将润轮风扇2和扬声器5a、以及扬声器5a 扬声器5e彼此接近配置、以使设置间隔h及设置间隔d比噪声的最高频率的声音的波长短，能够使噪声的传输波面与来自扬声器5a 扬声器5e的反相位音的传输波面大体一致。结果，能够在3维空间的较大的范围中降低噪声。专利文献I :日本专利第3072174号公报但是，在上述以往的有源噪声控制装置中，例如在噪声的最高频率是500 [Hz]的情况下，需要将涡轮风扇2与扬声器5a的设置间隔h、以及扬声器5a 扬声器5e彼此的设置间隔d配置为作为500 [Hz]的波长的1/2的34 [cm]以下。因而，以往的有源噪声控制装置有如下问题，即，不能适用于在噪声源附近没有配置发声机构5的空间的设备。另外，一般而言，噪声源与发声机构的距离越远离，能够降低噪声的范围越窄。因此，在配置空间受到限制的设备中，在将有源噪声控制装置设置在距噪声源较远的位置上的情况下，能够降低噪声的范围变小，有可能不能在想要降低噪声的区域(控音对象区域)整体中降低噪声。
发明内容
本发明的目的是提供一种不需要将设置位置限制在噪声源附近、并且能够在较大的范围中降低噪声的有源噪声控制装置。为了解决上述问题，有关本发明的有源噪声控制装置，是将希望的控音对象区域内的控音对象音抵消，其特征在于，具备多个控制音输出部，基于波面控制信号输出控制音；以及波面控制部，对上述多个控制音输出部分别输出上述波面控制信号；上述波面控制部生成上述波面控制信号，以便将从上述多个控制音输出部分别输出的上述控制音的合成音从预先设定的位置的虚拟音源朝向上述控音对象区域输出、并且在上述控音对象区域中将上述控音对象音抵消。根据本发明的有源噪声控制装置，即使是配置空间被限制的设备，也能够在较大的范围中降低噪声。
图IA是表示具备以往的有源噪声控制装置的空调室内机的一结构例的概略剖视图。图IB是表示具备以往的有源噪声控制装置的空调室内机的一结构例的概略平面图(仰视图)。
图2A是表示本发明的实施方式I的有源噪声控制装置的设置例的概略图。图2B是表示本发明的实施方式I的有源噪声控制装置与噪声源的配置关系的概略块图。图3是表示本发明的实施方式I的有源噪声控制装置的一结构例的概略块图。图4是说明在基于波面合成理论的滤波系数的计算中使用的参数的示意图。图5是表示本发明的实施方式I的有源噪声控制装置与噪声源的配置关系的概略平面图(俯视图)。图6是表示从噪声源输出的控音对象音的噪声波面的一例的波面图。图7是表示本发明的实施方式I的有源噪声控制装置中的、有关噪声传递函数的计算的部分的概略部分块图。图8是表示生成了点音源的虚拟音源的情况下的合成音的合成音波面的一例的波面图。图9是表示本发明的实施方式I的有源噪声控制装置中的、有关合成音传递函数的计算的部分的概略部分块图。图IOA是表示噪声传递函数的脉冲响应的波形图。图IOB是表示合成音传递函数的脉冲响应的波形图。图11是表示由本发明的实施方式I的有源噪声控制装置进行的噪声降低结果的一例的波面图。图12是表示本发明的实施方式3的有源噪声控制装置中的、进行增益修正的追加结构的概略部分块图。图13是表示本发明的实施方式4的有源噪声控制装置的一结构例的概略块图。图14是说明在基于波面合成理论的滤波系数的计算中使用的参数的示意图。
具体实施例方式(有关本发明的有源噪声控制装置的概要)有关本发明的有源噪声控制装置，是将希望的控音对象区域内的控音对象音抵消，其特征在于，具备多个控制音输出部，基于波面控制信号输出控制音；以及波面控制部，对上述多个控制音输出部分别输出上述波面控制信号；上述波面控制部生成上述波面控制信号，以便将从上述多个控制音输出部分别输出的上述控制音的合成音从预先设定的位置的虚拟音源朝向上述控音对象区域输出、并且在上述控音对象区域中将上述控音对象音抵消。通过这样构成，不需要将音响输出部的设置位置限定在噪声源附近，并且不论噪声源与音响输出部的相对位置关系如何，都能够在较大的区域中降低噪声。另外，所谓控音对象音的抵消，不仅是将控音对象音完全消除，还包括降低。优选的是降低到不使人在意的程度。更优选的是，有关本发明的有源噪声控制装置的一形态是，在从噪声源输出的上述控音对象音的输出方向上设定了能够听到上述控音对象音的非控音对象区域，并在与从上述噪声源输出的上述控音对象音的输出方向不同的方向上设定了上述控音对象区域的情况下，上述波面控制部生成上述波面控制信号，以便将从上述虚拟音源输出的上述合成音朝向与从上述噪声源输出的上述控音对象音的输出方向不同的方向输出。 更优选的是，有关本发明的有源噪声控制装置的一形态是，上述波面控制部设定上述波面控制信号，以使得在上述控音对象区域中，上述合成音的相位与上述控音对象音的相位为反相位、上述合成音的振幅与上述控音对象音的振幅相同。更优选的是，有关本发明的有源噪声控制装置的一形态是，上述波面控制部具有反转部，生成使在上述控制音的生成中使用的输入信号的相位反转的反转信号；延迟修正部，使上述反转信号按照规定的延迟量延迟，生成反转延迟信号；以及数字滤波处理部，对上述反转延迟信号执行数字滤波处理，生成上述波面控制信号。更优选的是，有关本发明的有源噪声控制装置的一形态是，上述波面控制部具有波面计算部，执行噪声传递函数计算处理和合成音传递函数计算处理，该噪声传递函数计算处理是在输出上述控音对象音的状态下将上述控制音的输出停止，使用检测声音的检测装置检测上述控音对象音，并基于检测结果计算噪声传递函数的处理，该合成音传递函数计算处理是在没有输出上述控音对象音的状态下从上述多个控制音输出部输出测定用控制音，使用上述检测装置检测上述测定用控制音的测定用合成音，并基于检测结果计算合成音传递函数的处理；以及延迟量控制部，基于由上述波面计算部计算出的上述噪声传递函数及上述合成音传递函数设定上述延迟量。更优选的是，有关本发明的有源噪声控制装置的一形态是，上述波面控制部还具有增益修正部，基于增益修正值调整上述反转延迟信号的增益；以及增益控制部，基于由上述波面计算部计算出的上述噪声传递函数及上述合成音传递函数求出增益修正值，以使上述合成音的波面与上述控音对象音的波面的一致度变大。更优选的是，有关本发明的有源噪声控制装置的一形态是，上述检测装置由至少两个以上的麦克风构成，沿着由上述控制音的合成音的同相位部形成的圆弧等间隔地配置。以下，使用附图详细地说明本发明的实施方式。另外，以下说明的实施方式都是表示本发明的优选的一具体例的。以下的实施方式中表示的构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、处理、处理的顺序等是一例，并不是限定本发明的意思。此外，关于以下的实施方式的构成要素中的、在表示本发明的最上位概念的独立权利要求中没有记载的构成要素，作为构成更优选的形态的任意的构成要素进行说明。(实施方式I)基于图2A 图11对有关本发明的实施方式I的有源噪声控制装置进行说明。有关本发明的实施方式I的有源噪声控制装置具备多个控制扬声器(相当于控制音输出部)、和驱动控制控制扬声器的波面控制部，通过该多个控制扬声器输出的控制音的合成音，将希望的控音对象区域内的控音对象音抵消。这里，图2A是表示本实施方式I的有源噪声控制装置的设置例的概略块图。图2B是表示本实施方式I的有源噪声控制装置与噪声源的配置关系的概略块图，相当于将图2A 的居住空间从上方观察的俯视图。如图2A及图2B所示，在本实施方式I中，设想将有源噪声控制装置10用在一般的居室101中的情况进行说明。如图2B所示，该居室101设置有TV102，以使其朝向设定在图面下侧的TV视听区103 (非控音对象区域)输出声音。在本实施方式I中，设TV102的再现扬声器102a、102b为噪声源7，从TV102的再现扬声器102a、102b输出的声音为控音对象音而进行说明。此外，有源噪声控制装置10如图2A及图2B所示，在埋入在图面左侧的壁面中的状态下固定地设定。即，本实施方式I的有源噪声控制装置10设置在从产生控音对象音的噪声源7离开的位置上。有源噪声控制装置10构成为，从设定在TV102的位置上的虚拟音源11朝向在设定在图面右侧的空间中的控音对象区域104输出合成音，将控音对象音抵消。另外，在本实施方式I中，设想了将有源噪声控制装置10用在一般的住宅中的情况，但并不限定于此，也可以是办公室等其他的空间。此外，噪声对象音并不限定于TV102的再现扬声器102a、102b输出的声音，也可以是音频设备等的其他影像设备等输出的声音。在此情况下，噪声源7为将该声音输出的设备。此外，控音对象区域104及非控音对象区域根据居室的利用形态及噪声源7而适当设定。(实施方式I的有源噪声控制装置的结构)基于图3对本实施方式I的有源噪声控制装置的结构进行说明。这里，图3是表示实施方式I的有源噪声控制装置10的概略结构例的概略块图。如图3所示，有源噪声控制装置10具备波面控制部9，具有反转部12、延迟修正部13、波面计算部14、延迟量控制部15、有多个控制滤波器161、162、…、16η (η是2以上的整数)的数字滤波处理部16、和测定信号发生部18 ;音响输出部17，具有多个控制扬声器171、172、…、17η (相对于控制音输出部);输入信号用端子(未图不),用来受理用于生成控制音的输入信号；以及检测信号用端子(未图示)，用来受理从检测声音的检测装置8输出的检测信号。另外，在本实施方式I中，作为用来取得输入信号及检测信号的结构而例示了输入信号用端子及检测信号用端子，但输入信号及检测信号的取得方法并不限定于此。此夕卜，检测装置8不是本发明的必须结构。反转部12使输入信号的相位反转而生成反转信号，并向延迟修正部13输出。这里，设想输入信号是用来从TV102的再现扬声器102a、102b输出声音的信号、即广播信号的情况。另外，在作为噪声源7而设想了音频设备等的情况下，构成为，作为输入信号而受理用来从该音频设备输出声音的信号。
延迟修正部13使从反转部12输出的反转信号以由延迟量控制部15设定的延迟量延迟而生成反转延迟信号，向数字滤波处理部16输出。波面计算部14基于从检测装置8输出的检测信号，计算表示控音对象音的噪声波面的分布的噪声传递函数、和表示由测定用的控制音构成的测定用的合成音的合成音波面的分布的合成音传递函数，作为波面信息而向延迟量控制部15输出。延迟量控制部15基于从波面计算部14输出的波面信息设定反转信号的延迟量，以使噪声波面7w与合成音波面Ilw为反相位的关系。更详细地讲，延迟量控制部15在本实施方式I中，具有延迟量计算部15b和延迟量决定部15a,该延迟量计算部15b计算根据控音对象音的噪声传递函数求出的脉冲响应的时间滞后与根据测定用的合成音的合成音传递函数求出的脉冲响应的时间滞后的差△ τ，该延迟量决定部15a基于△ τ决定反转信号的延迟量。数字滤波处理部16的控制滤波器16i (i=l η)对从延迟修正部13输出的反转延迟信号使用后述的滤波系数执行数字滤波处理，并驱动控制扬声器17i。数字滤波处理部16在预先设定的位置上形成有与多个控制音的合成音对应的虚拟音源11，并且生成波面控制信号，以使虚拟音源11的输出方向为朝向控音对象区域104的方向、并且多个控制音的合成音的同相位部形成圆弧的区域与控音对象区域104重叠，生成的波面控制信号向控制扬声器17i输出。更详细地讲，控制滤波器16i在作为虚拟音源11而假定了点音源的情况下，对于输入的信号使用基于公知的波面合成理论的滤波系数进行数字滤波处理，驱动控制扬声器17i (驱动处理)。另外，波面合成理论是对控制扬声器分别设定控制音，以使从配置在直线上的多个控制扬声器输出的控制音的合成音的合成音波面为希望的波面的理论。合 成音理论的详细情况例如在 Edwin Verheijen 著“Sound reproduction by wave fieldsynthesis”Delft University of Technology (1997)(非专利文献)中公开。基于图4对在控制滤波器16i的数字滤波处理中使用的滤波系数进行说明。这里，图4是说明基于波面合成理论的滤波系数计算式的参数的示意图。在图4中，使用xy正交坐标系，多个控制扬声器171 17η的配置方向为y轴方向。控制滤波器16i的滤波系数以频率ω的函数来表示。滤波系数Qi ( ω )在将虚拟音源11形成在控制扬声器171 17η的控制音的输出方向上的情况下,使用将控制扬声器17i与虚拟音源11连结的线段的长度&及X轴与上述线段所成的角度职，通过以下的式
(I)求出。[数学式I]
Qi(—馬(I)其中，在式(I)中，k表示频率[Hz]/音速[m/s]。此外，α是决定滤波增益的参数，以使合成音波面Ilw的电平等于噪声波面7w的电平的方式进行调整。另外，长度A及角度CPi由虚拟音源11相对于控制扬声器17i的位置决定，但在本实施方式I中，虚拟音源11的位置设定为与噪声源7(TV102的再现扬声器102b)的位置一致。在本实施方式I中，对噪声源7设置在音响输出部17的前方2[m]的位置(为riXcosq^=的位置)上的情况进行说明。另外，在本实施方式I中，由于设想了控制扬声器171 17η及虚拟音源11被固定的情况，所以设想了滤波系数Q1 ( ) Qn (ω)预先被固定地设定的情况。音响输出部17基于波面控制信号输出控制音。设想音响输出部17在本实施方式I中由以12 [cm]间隔设置的32个(n=32)的控制扬声器171 1732构成的情况进行说明。(实施方式I的有源噪声控制装置的动作)·接着，基于图5对本实施方式I的有源噪声控制装置10的动作进行说明。这里，图5是意地表发生噪声的噪声源7、表噪声的同相位部的噪声波面7w、检测声音的检测装置8、有源噪声控制装置10、与有源噪声控制装置10发出的控制音的合成音对应的虚拟音源11、和表示合成音的同相位部的合成音波面Ilw的位置关系的概略块图。如图5所示，在本实施方式I中，设定虚拟音源11的位置，以使其与噪声源7 (TV102的再现扬声器102a、102b)的位置一致。此外，设想了检测装置8由多个麦克风构成的情况。有源噪声控制装置10构成为，执行通常的控音动作、和用来设定在控音动作中使用的延迟量的延迟量设定动作。这里，在本实施方式I中，设想了控音动作在从噪声源7输出了噪声时总是执行的情况，但也可以通过操作输入等设定是否执行控音动作。此外，延迟量设定动作在本实施方式I中设想了在有源噪声控制装置10的设置后、控音动作的最初的执行前仅执行I次的情况，但也可以构成为，在控音动作之前每次都执行。(控音动作)在通常的控音动作中，有源噪声控制装置10的反转部12使输入信号(广播信号)的相位反转，生成反转信号(反转信号生成处理)。当从反转部12输出反转信号时,延迟修正部13以在延迟量设定动作中延迟量控制部15所决定的延迟量使反转信号延迟,并作为反转延迟信号输出(延迟修正处理)。进而，控制滤波器16i (i=l η)对反转延迟信号执行数字滤波处理，驱动控制扬声器17i使其输出控制音(驱动处理)。由此，能够将控音对象音抵消。(延迟量设定动作)在延迟量设定动作中，有源噪声控制装置10基于检测装置8输出的检测信号，计算用来调整控制音的输出定时的延迟量，以使噪声波面7w和合成音波面Ilw为反相位的关系O更详细地讲，首先，在控音对象音从噪声源7输出、并且没有从控制扬声器171 17η输出控制音的状态下，波面计算部14基于输入信号和检测信号计算检测装置8的设置位置处的噪声传递函数(噪声传递函数计算处理)。即，在从TV102的再现扬声器102a、102b输出声音、而没有输出控制音的状态下，基于广播信号和检测信号，计算检测装置8的设置位置处的噪声传递函数。这里，图6是表示在将噪声源7看作点音源的情况下，从噪声源7输出的声音，这里是I. 5 [kHz]成分的瞬时声压的分布、即噪声波面7w的波面图。此外，图7是表示在计算噪声波面7w的情况下，检测装置8和有源噪声控制装置10中的与噪声波面7w的计算有关的部分的结构的概略块图。在图7中，检测装置8由多个麦克风8a 麦克风8e构成。麦克风8a 麦克风8e以等角度间隔配置为以噪声源7为中心的同心圆状。另外，在本实施方式I中，设想检测装置8由5个麦克风8a 麦克风8e构成的情况进行说明，但并不限定于此。接着，波面计算部14计算合成音波面Ilw的合成音传递函数(合成音传递函数计
算处理)。首先，测定信号发生部18生成测定用的输入信号，向控制滤波器161 16η及波面计算部14输入。另外，在本实施方式I中，设想在有源噪声控制装置10内构成测定信号发生部18、测定信号发生部18生成测定用的输入信号的情况进行说明，但并不限定于此。由于测定信号发生部18不是本发明的必须要素，所以例如也可以将测定信号发生部18设在外部。此外，作为测定用的输入信号，也可以使用与通常动作中的输入信号相同的信号。 控制滤波器161 16η对输入的测定用的输入信号执行上述数字滤波处理，驱动控制扬声器171 17η，输出测定用的控制音。由此，在麦克风8a 麦克风8e中，检测测定用的控制音的合成音，作为检测信号向波面计算部14输出。在没有从噪声源7放射噪声的状态下，波面计算部14基于从麦克风8a 麦克风Se输出的检测信号、和测定信号发生部18生成的测定用的输入信号，计算麦克风8a Se的设置位置处的测定用的控制音的合成音的合成音传递函数。这里，图8是表示在音响输出部17的前方I [m]的位置(IjXCOSq)1=I )生成了点音源的虚拟音源11的情况下，合成音中的1.5 [kHz]成分的瞬时声压的分布即合成音波面Ilw的波面图。此外，图9是表示在计算合成音波面Ilw的情况下，虚拟音源11、检测装置8、和有源噪声控制装置10中的与合成音波面Ilw的计算有关的部分的结构的概略块图。另外，图9所示的检测装置8的结构与图7相同。接着，延迟量控制部15基于波面计算部14计算出的噪声传递函数和合成音传递函数决定反转信号的延迟量，以使合成音波面Ilw以与噪声波面7w相同的定时传输(延迟控制处理)。这里，图IOA是表示噪声传递函数的脉冲响应的一例的波形图，图IOB是表示控制音传递函数的脉冲响应的一例的波形图。如图IOA所示，设与麦克风8a 麦克风8e的检测信号对应的噪声传递函数的脉冲响应的时间滞后分别为τΗ1 τΗ5，如图IOB所示，设与麦克风8a 麦克风8e的检测信号对应的合成音传递函数的脉冲响应的时间滞后分别为
τκ。噪声源7通常有规定的大小，所以不是理想的点音源，噪声波面7w是各向异性的。因此，τ m τΗ5不是一定的。另一方面,关于合成音波面Ilw,也因控制扬声器171 17η的设置间隔、控制扬声器171 17η的放射指向特性等的影响而是各向异性的，τ C1 τ C5不是一定的。所以，延迟量控制部15的延迟量计算部15b使用以下的式(2)计算时间滞后的差的平均值Λ τ。[数学式2]
55
「00861Σ7汛 ΣΓ0
A-r— ___(o')
Λ > ——"""""\ J
5 5
延迟量控制部15的延迟量决定部15a设定Δ τ作为延迟量,将表示该延迟量的信息向延迟修正部13输出。通过以上的延迟量设定动作，能够调整从控制扬声器171 17η输出的控制音的输出定时，以使合成音波面Ilw以与噪声波面7w相同的定时传输。另外，在本实施方式I中，有源噪声控制装置10输出控制音，以在与噪声源7大致相同位置上形成虚拟音源11，所以如根据图 8及图6确认那样，在从虚拟音源11远离的方向(图面上的右方向)的较大的区域中，可以认为图5所示的合成音波面Ilw为与噪声波面7w大致相同的波面。通过该区域设定为将控音对象区域104整体覆盖，在控音对象区域104整体中能够将控音对象音抵消。图11是表示由有源噪声控制装置10带来的噪声降低结果的一例的波面图。在图11所示的波面图中，与图6同样，将噪声源7表示为点音源，并表示了作为控音对象音的
I.5kHz成分的声音的降低量的分布。确认了在噪声波面7w与合成音波面Ilw —致的较大的区域(噪声源7的图面右侧区域105)中能够得到6dB以上的噪声降低量。此外，在噪声源7的图面下侧区域107中，控音对象音没有被降低。根据以上，由图11及图2B可知，本实施方式I的有源噪声控制装置10由于在TV102的再现扬声器102a、102b的输出方向上设定的TV视听区103与控音对象音没有被降低的区域107重叠，所以能够进行从TV102的再现扬声器102a、102b输出的声音的通常的视听。进而，本实施方式I的有源噪声控制装置10由于在TV102的再现扬声器102a、102b的图面右侧设定的控音对象区域104与噪声波面7w和合成音波面Ilw —致的区域105重叠，所以TV102的再现扬声器102a、102b的声音听不到。例如，在起居室及餐厅处于同一个居室101内的情况下，如果在起居室设定TV视听区103、在餐厅设定控音对象区域104，则对于处于TV视听区103 (起居室)中的人，能够进行TV102的通常的视听，并且对于处于控音对象区域104 (餐厅)的人，将TV102的声音抵消到能够进行通常的会话的程度。如以上说明，根据本实施方式I的有源噪声控制装置10，由于在噪声源7的位置上生成形成与噪声波面反相位的合成音波面的虚拟音源11，所以不需要将控制扬声器171 17η配置在噪声源7的附近，能够同时实现向各种噪声环境的适用和较大的区域的噪声降低。另外，在本实施方式I中，在式(2)中，基于配置的麦克风8a 8e全部的输出决定处理延迟量Λ τ，但也可以将τΗ1 τΗ5、τΗ1 τ Η5中的超过规定时间的时间滞后从式
(2)的计算中排除。(实施方式2)基于附图对有关本发明的实施方式2的有源噪声控制装置进行说明。在本实施方式2中，作为控音对象音，例如设想从在住宅或办公室等中使用的设备发生的有周期性的噪声。此外，设想控音对象区域是使用该设备的空间(房间)的情况。有关本实施方式2的有源噪声控制装置10除了图3所示的实施方式I的有源噪声控制装置10的各结构(具有反转部12、延迟修正部13、波面计算部14、延迟量控制部15、数字滤波处理部16及测定信号发生部18的波面控制部9、和音响输出部17、输入信号用端子、检测信号用端子)以外，还具备检测控音对象音的检测部(未图示)。(实施方式2的有源噪声控制装置的动作)接着，对本实施方式2的有源噪声控制装置10的动作进行说明。有源噪声控制装置10与实施方式I同样，执行通常的控音动作、和用来设定在控音动作中使用的延迟量的延迟量设定动作。(控音动作)对通常的控音动作进行说明。如上述那样，在本实施方式I中，由于作为控音对象音而设想了有周期性的噪声，所以对在噪声源7的位置使用检测到控音对象音的信号作为输入信号的情况进行说明。 有源噪声控制装置10首先在从噪声源7输出控音对象音、没有输出控制音的状态下受理输入信号。反转部12使没有输出控制音时的输入信号的相位反转，生成反转信号(反转信号生成处理)。在本实施方式I中，作为输入信号而设想了具备周期性的信号，所以在生成了 I周期量的单位反转信号后，对延迟修正部13反复输出单位反转信号。反转部12将输入信号的波形解析，检测重复样式，生成单位反转信号。另外，也可以构成为，在控音动作中监视输入信号，在仅检测到合成音的时刻将单位反转信号的输出停止。与实施方式I同样，当从反转部12输出反转信号时，延迟修正部13按照在延迟量设定动作中延迟量控制部15所决定的延迟量使反转信号延迟，作为反转延迟信号输出(延迟修正处理)。进而，控制滤波器16i (i=l η)与实施方式I同样，对反转延迟信号执行数字滤波处理，驱动控制扬声器17i，使其输出控制音(驱动处理)。由此，能够将控音对象区域内的控音对象音抵消。(延迟量设定动作)在延迟量设定动作中，有源噪声控制装置10进行如下处理，首先，在从噪声源7输出控音对象音、并且没有从控制扬声器171 17η输出控制音的状态下，波面计算部14基于输入信号和检测信号，计算检测装置8的设置位置处的噪声传递函数(噪声传递函数计算处理)。接着，波面计算部14计算合成音波面Ilw的合成音传递函数(合成音传递函数计算处理)。另外，本实施方式2的合成音传递函数的计算方法与实施方式I相同。接着，延迟量控制部15基于波面计算部14计算出的噪声传递函数和合成音传递函数决定反转信号的延迟量，以使合成音波面Ilw以与噪声波面7w相同的定时传输(延迟控制处理)。另外，在本实施方式2中，延迟量与实施方式I同样，求出并决定脉冲响应的时间滞后的差的平均值Λ τ。(实施方式3)基于图12对有关本发明的实施方式3的有源噪声控制装置进行说明。有关本实施方式3的有源噪声控制装置10与实施方式I及实施方式2的有源噪声控制装置不同的点是能够将反转延迟信号的增益修正这一点。另外，除了图5所不的噪声波面7w和合成音波面Ilw的传输定时(延迟量)以外，如果能够调整增益而构成，则能够进一步提高噪声波面7w与合成音波面Ilw的一致程度。(实施方式3的有源噪声控制装置的结构)基于图12对本实施方式3的有源噪声控制装置的结构进行说明。这里，图12表示有源噪声控制装置的结构的一部分，是有关增益修正的部分。如图12所示，本实施方式3的有源噪声控制装置除了实施方式I及实施方式2的有源噪声控制装置的各结构(反转部12、延迟修正部13、波面计算部14、延迟量控制部15、数字滤波处理部16、音响输出部17及测定信号发生部18)以外，还具备增益修正部22和增益控制部23。另外，反转部12、延迟修正部13、波面计算部14、延迟量控制部15、数字滤波处理部16、音响输出部17及测定信号发生部18的结构与实施方式I或实施方式2的有源噪声控制装置相同。增益修正部22将从延迟修正部13输出的反转延迟信号的增益用由增益控制部23决定的增益修正值调整。增益控制部23具有求出与由波面计算部14计算出的麦克风8a 8e分别对应的噪声传递函数的增益gH1 gH5、和合成音传递函数的增益ga gC5的增益计算部24、和基于增益计算部24求出的增益决定增益修正值的增益决定部25。增益决定部25使用噪声传递函数的增益gH1 gH5和合成音传递函数的增益ga gC5，用以下的式(3)求出。[数学式3]
5S
「m -f r\ "ICi ■
Lu 11 y」—"τ—"Τ
Ag = —--—--(3)
55根据本实施方式3，由于调整反转延迟信号的增益来生成波面控制信号，所以认为能够使合成音波面Ilw与噪声波面7w的一致度进一步提高、使控音对象音的抵消量增加、进一步扩大控音对象区域。(实施方式4)基于图13及图14对有关本发明的实施方式4的有源噪声控制装置进行说明。有关本实施方式4的有源噪声控制装置10与实施方式I 实施方式3的有源噪声控制装置10不同的点，是用户能够变更有源噪声控制装置10的控制扬声器171 17η的位置及虚拟音源11的位置这一点。即，有关本实施方式4的有源噪声控制装置10在控制扬声器的位置及虚拟音源11的位置的设定变更时，在控音动作及延迟量设定动作的执行前，执行设定在数字滤波处理部16中使用的滤波系数Q1 ( ω ) Qn (ω)的滤波系数设定动作。这里，图13是表示有关本实施方式4的有源噪声控制装置10的概略结构例的概略块图。如图13所示，有关本实施方式4的有源噪声控制装置10与实施方式I同样，具备波面控制部9、音响输出部17、输入信号用端子(未图示)、和检测信号用端子(未图示)。波面控制部9在本实施方式4中，反转部12，延迟修正部13，波面计算部14，延迟量控制部15，数字滤波处理部16，测定信号发生部18，音源位置输入部26及滤波系数设计部27。另外，反转部12，延迟修正部13，波面计算部14，延迟量控制部15，数字滤波处理部16及测定信号发生部18的结构与实施方式I相同。音源位置输入部26在滤波系数设定动作中，通过用户的操作，受理表示控制扬声器171 17η的位置及噪声源7的位置的位置信息。这里，图14是说明在基于波面合成理论的滤波系数计算中使用的参数的示意图。在图14中，与图4同样，使用xy正交坐标系，多个控制扬声器171 17η的配置方向为y轴方向。
更具体地讲，音源位置输入部26通过用户的操作输入，受理表示控制扬声器17i的坐标数据(Xi，yi)及虚拟音源11的坐标数据(Χ(ι，％)的位置信息。另外，在本实施方式4中，为了说明，对音源位置输入部26单独受理控制扬声器171 17η的位置的情况进行说明。另外，音源位置输入部26也可以构成为，受理作为基准的控制扬声器17i的位置与控制扬声器17i彼此的间隔，计算其他控制扬声器的位置，也可以受理两端的控制扬声器171、17η的位置，计算其他控制扬声器的位置，也可以为其他结构。此外，在本实施方式4中，使用xy正交坐标系设定了控制扬声器17i及虚拟音源11的位置，但并不限定于此。进而，也可以构成为，位置信息不是用户的操作输入、而通过其他手段输入。音源位置输入部26基于输入的位置信息，根据式(4)及式(5)计算将控制扬声器17 与虚拟音源11连结的线段的长度η、和线段所成的角度φ,。[数学式4]
权利要求
1.一种有源噪声控制装置，将希望的控音对象区域内的控音对象音抵消，其特征在于， 具备 多个控制音输出部，基于波面控制信号输出控制音；以及 波面控制部，对上述多个控制音输出部分别输出上述波面控制信号； 上述波面控制部生成上述波面控制信号，以便将从上述多个控制音输出部分别输出的上述控制音的合成音从预先设定的位置的虚拟音源朝向上述控音对象区域输出、并且在上述控音对象区域中将上述控音对象音抵消。
2.如权利要求I所述的有源噪声控制装置，其特征在于， 在从噪声源输出的上述控音对象音的输出方向上设定了能够听到上述控音对象音的非控音对象区域，并在与从上述噪声源输出的上述控音对象音的输出方向不同的方向上设定了上述控音对象区域的情况下， 上述波面控制部生成上述波面控制信号，以便将从上述虚拟音源输出的上述合成音朝向与从上述噪声源输出的上述控音对象音的输出方向不同的方向输出。
3.如权利要求I或2所述的有源噪声控制装置，其特征在于， 上述波面控制部设定上述波面控制信号，以使得在上述控音对象区域中，上述合成音的相位与上述控音对象音的相位为反相位、上述合成音的振幅与上述控音对象音的振幅相同。
4.如权利要求I 3中任一项所述的有源噪声控制装置，其特征在于， 上述波面控制部具有 反转部，生成使在上述控制音的生成中使用的输入信号的相位反转的反转信号； 延迟修正部，使上述反转信号按照规定的延迟量延迟，生成反转延迟信号；以及 数字滤波处理部，对上述反转延迟信号执行数字滤波处理，生成上述波面控制信号。
5.如权利要求4所述的有源噪声控制装置，其特征在于， 上述波面控制部具有 波面计算部，执行噪声传递函数计算处理和合成音传递函数计算处理，该噪声传递函数计算处理是在输出上述控音对象音的状态下将上述控制音的输出停止，使用检测声音的检测装置检测上述控音对象音，并基于检测结果计算噪声传递函数的处理，该合成音传递函数计算处理是在没有输出上述控音对象音的状态下从上述多个控制音输出部输出测定用控制音，使用上述检测装置检测上述测定用控制音的测定用合成音，并基于检测结果计算合成音传递函数的处理；以及 延迟量控制部，基于由上述波面计算部计算出的上述噪声传递函数及上述合成音传递函数设定上述延迟量。
6.如权利要求4或5所述的有源噪声控制装置，其特征在于， 上述波面控制部还具有 增益修正部，基于增益修正值调整上述反转延迟信号的增益；以及增益控制部，基于由上述波面计算部计算出的上述噪声传递函数及上述合成音传递函数求出增益修正值，以使上述合成音的波面与上述控音对象音的波面的一致度变大。
7.如权利要求5所述的有源噪声控制装置，其特征在于， 上述检测装置由至少两个以上的麦克风构成，沿着由上述控制音的合成音的同相位部形成的圆弧等间 隔地配置。
全文摘要
提供一种不需要将设置位置限定于噪声源附近、并且能够在较大的范围中降低噪声的有源噪声控制装置。是将希望的控音对象区域(104)内的控音对象音抵消的有源噪声控制装置(10)，具备基于波面控制信号输出控制音的多个控制音输出部(171～17n)、和对上述多个控制音输出部(171～17n)分别输出上述波面控制信号的波面控制部(9)；上述波面控制部(9)生成上述波面控制信号，以将从上述多个控制音输出部分别输出的上述控制音的合成音以从预先设定的位置的虚拟音源(11)朝向上述控音对象区域(104)的方向输出、并且在上述控音对象区域(104)中将上述控音对象音抵消。
文档编号G10K11/178GK102918585SQ20128000149
公开日2013年2月6日 申请日期2012年3月29日 优先权日2011年4月6日
发明者水野耕 申请人:松下电器产业株式会社