有源降噪装置和利用其的设备、以及有源型降噪方法_4

文档序号:9240121阅读:来源:国知局
05中提取了高频分量信号xw(i)的情况下,也可W在输 入步骤507a中对此进行读入。
[0231] 在控制步骤505中将信号等级Ly(n)判定为小的情况下,在合成步骤577d中从参 考信号X(n)中减去高频分量信号Xw(n)。为此在合成步骤577d中,例如如(数学式16)所 示利用等级调整系数a(n)来将参考信号x(n)与高频分量信号xw(n)相加。另外在此情 况下,在控制步骤505中判定为信号等级Ly(n)大的情况下,输出a(n) =0。在控制步骤 505中,判定为信号等级L>)小的情况下,输出a(n) = -1。
[0232] 而且在校正信号生成步骤577c中,也可W对参考信号x(n)的相位进行调整。在 此情况下,在校正信号生成步骤577c中,对参考信号x(n)与高频分量信号Xw(n)的相位偏 差进行校正。其结果,使相位与高频分量信号Xw(n) -致的参考信号x(n)被输入到合成步 骤 577d。
[0233] 在实施方式1中的各例中对消除信号y(i)、参考信号x(i)、或者滤波器系数W(i) 进行了校正。因此,图2所示的化at部6所使用的模拟声音传递特性数据从事先设定 的值发生变化。
[0234] 因此本实施方式1的化at部6,也可W采用在控制模块8或者控制模块128将信 号等级L,(n)判定为小的情况下,对应于各例的消除信号生成模块等所进行的校正,还对模 拟声音传递特性数据进行校正的构成。通过采用该种构成,能够抑制降噪效果的下降、 滤波器系数W(i)的发散等。其结果,在校正了消除音Nl的情况下,也能够使用对正确的信 号路径的特性进行了模拟的模拟声音传递特性数据。因此,能够提供可更高精度地降低 噪音NO的有源降噪装置4。
[0235](实施方式2)
[0236] 图15是利用了本发明的实施方式2中的有源降噪装置204的有源降噪系统201 的框图。图16是利用了实施方式2中的有源降噪装置204的移动体设备的示意图。图17 是表示在实施方式2中的有源降噪装置204的存储部11内保存的对应表211的图。另外 在图15、图16中,对与图1、图2相同的部分标注相同的参考标记。
[0237] 本实施方式中的有源降噪系统201的控制模块208探测1个W上与参考信号x(i) W外的噪音NO相关联的设备信息Se(i)。而且,有源降噪系统201降低对应于设备信息 Se(i)的变化而变化的噪音NO。另外下标0表示设备信息的数量。
[023引有源降噪系统201包含设备信息源212。设备信息源212输出与噪音NO相关联的 设备信息Se(i)。例如设备信息源212也可W包含对汽车202的动作状态进行探测的各种探 测器、由操作有源降噪系统201的操作者直接输入设备信息Se(i)的输入器等。而且,设备 信息源212与有源降噪装置204的设备信息输入端子44连接,将检测出的设备信息Se(i) 供给至控制模块208。进而本实施方式的等级检测部10的输出被供给至控制模块208,控 审臘块208能够探测参考信号Xa)的信号等级Ui)。
[0239] 在汽车202那样的移动体中,与噪音NO具有关联的设备信息Se(i)存在各种信 息。例如可W列举与行驶状态相关联的信息、与轮胎相关联的信息、与道路相关的信息、与 汽车202的状态相关的信息、与环境相关的信息等。
[0240] 作为与行驶状态相关联的信息,例如有汽车的速度、加速度、发动机转速等。作为 与轮胎相关联的信息,例如有轮胎的空气压、轮胎的材质、轮胎的胎面花纹、轮胎槽深度、轮 胎的扁平率、轮胎温度等。作为与道路相关的信息,例如有路面状态(凸凹的程度、或者干 燥状态/湿润状态/积雪状态/冻结状态、或者路面摩擦阻力值)、道路的表面温度等。此 夕F,作为汽车202的状态的信息,例如有重量(包括汽车202自身的重量、乗车者的人数的 重量、装载物的重量、汽油的重量等)、窗的开闭程度、悬架的硬度等。进而,作为与环境相关 的信息,例如有天气、气温等。
[0241] 此外,在汽车202通过道口时,因在线路等的凹凸不平路面上通过而产生噪音NO。 此外,在隧道中等,有时轮胎等所产生的噪音在隧道壁面发生反射,并作为反射音而进入空 间Sl内。因此,在上述W外,也可W将搭载于汽车202的车载导航仪、智能电话作为设备信 息源212来使用。在此情况下,也可W通过该些设备,来获得接近了道口或隧道等该样的信 息、或者处于通过中该样的信息作为设备信息Se(i)。
[0242] 此外,噪音NO还根据轮胎的胎面花纹、扁平率、悬架的弹性等而变化。例如,在更 换了轮胎或悬架的情况下,与轮胎或悬架更换前相比,噪音NO的特性发生变化。但是,难W 通过安装于汽车202的探测器来探测该样的信息。因此该种设备信息Se(i)由操作者操作 输入器,将设备信息Se(i)直接输入到有源降噪装置204。
[0243] 图17所示的对应表211保存在存储部11中。对应表211对应于设备信息Se(i) 存储有预先决定的多个设备信息数据Sde(1J。而且控制模块208从对应表211中选择1 个W上的设备信息数据Sde(Ie)作为基于各设备信息Se(i)的设备信息数据Sde(j,i)。 另外,按照每个表示设备信息种类的数量0而选择的设备信息数据的数量j也可W不同。
[0244] 本实施方式中的LMS运算部207生成2个W上的滤波器系数胖^11+1)和2个W上 的滤波器系数数据WDj. (n),并保存到存储部11。另外本实施方式的LMS运算部207生成3 个滤波器系数Wj. (n+1),(j= 0,1,2)和滤波器系数数据WDj. (n)。
[0245] 当前时间点的滤波器系数W>),如(数学式17)所示,分别表示为N个滤波器系 数Wj.化,n),化=0,1,. . .,N-1)所形成的N行1列的向量矩阵。
[0246] 【数学式17】
[0247] Wj(n) = [Wj(0,n),Wj(l,n),…,Wj(N-l,n)]T
[0248] 此外滤波器系数数据WDj. (n),如(数学式18)所示,通过N个滤波器系数wdj.化,n) 来表示。
[0249] 【数学式18】
[0巧0] WDj(n) =[wdj(0,n),wdj(1,n),…,wdj(N-1,n)]T
[0巧^LMS运算部207,如(数学式19)所示,利用当前时间点的误差信号e(n)、滤波参考 信号R(n)、步长参数yW及滤波器系数数据WDj. (n),算出下次的滤波器系数Wj. (n+1)。 悦5引【数学式19】
[0巧引Wj(n+1) =WDj(n) -U?e(n) ?R(n)
[0254] 进而,除了利用当前时间点的误差信号e(n)、滤波参考信号R(n)、步长参数y和 滤波器系数数据WDj. (n)之外,还利用由控制模块208生成的校正值bj.(n),如(数学式20) 所示,算出下次的滤波器系数数据WDj. (n+1)。 悦5引【数学式20】
[0巧6] WDj(n+1) =WDj(n)-bj(n) ?y?e(n) ?R(n)
[0巧7] 消除信号生成模块205包含ADF部5和调整部209。当前时间点的滤波器系数 Wj(n)、贡献比例aj.(n)和等级调整系数a(n)被输入到调整部209。当前时间点的滤波器 系数Wj.(n)由LMS运算部207在上次算出。贡献比例aj.(n)由控制模块208算出。另外在 本实施方式中,所选择的第1设备信息数据Sdi(j,i)、滤波器系数Wj.(i)、贡献比例aj.(i)、 校正值bj.(i)的数量相同。在此,它们的数量全部设为3个〇 = 0,1,2),但不限于此。然 后调整部209如(数学式21)所示,基于贡献比例aj.(n)对滤波器系数Wj. (n)进行相加(合 成),算出在本次的步骤中ADF部5所使用的滤波器系数W(n)。 悦5引【数学式21】
[0261] 另外,如(数学式21)所示,贡献比例aj.(n)的合计为1。此外,输入到LMS运算部 207的校正值bj.(n)的值与输入到调整部的贡献比例aj.(n)的值相等。其结果,从第(n-1) 步的消除信号y(n-l)到第n步的消除信号y(n)之间的合计的步长参数的值为步长参数 y。因此,无论校正值bj.a)或者贡献比例a)的值如何,步长参数y的值都能够恒定, 因此能够实现稳定的自适应控制。
[0262] 本例的调整部209通过运算(乘法和加法)得到了滤波器系数W(i)。但是,调整 部209不限于此。例如调整部209也可W取代乘法,而采用根据贡献比例a^i)和等级调 整系数a(i)对滤波器系数Wj. (i)进行放大的可变增益放大器。在此情况下,可变增益放 大器的放大度被调整为与对贡献比例aj.(i)和等级调整系数a(i)进行乘法运算而得到的 值相等。此外也可W取代加法,而采用对滤波器系数Wj.(i)进行合成的合成部。
[0%3] 控制模块208从对应表211内的对应表单211c中,选择与设备信息Se(i)对应的 2个W上的设备信息数据Sde(j,i)。进而控制模块208基于该选择的2个W上的设备信息 数据Sde(j,i)和设备信息Se(i),生成消除信号y(i)中的2个滤波器系数Wj.(i)的贡献 比例^ (i),并输出到调整部209。
[0264] 通过W上构成,LMS运算部207基于滤波器系数数据WDj.(n),生成下次的滤波器系 数Wj.(n+1)。调整部209基于滤波器系数Wj.(n+1)算出滤波器系数W(n+1)。通过将本次的 滤波器系数Wj.(n)输入到调整部209,从而调整部209基于贡献比例aj.(n)对消除信号y(n) 中的本次的滤波器系数Wj.(n)的贡献度进行调整。
[02化]因此在ADF部5中,由LMS运算部207算出的滤波器系数W^i)被更新为与由控 制模块208算出的贡献比例aj.(i)、校正值bj.(i)对应的滤波器系数W(i)。另外该更新按照 每个取样周期L而进行。即消除信号生成模块205基于贡献比例aj.(i)来算出滤波器系数 W(i)。其结果,消除信号生成模块205基于由调整部209调整后的贡献度来输出消除信号 y(i)O
[0266] 通过该种构成,滤波器系数Wa)基于滤波器系数Wj.a)和贡献比例aj.(i)而被决 定。即消除信号生成模块205,如(数学式22)所示,根据对应于贡献比例aj.(i)而被调整 的滤波器系数W(i)来输出消除信号y(i)。
[0267] 【数学式22】
[0268] y(n)=胖1 (n)X(n)
[0269] 其结果,在消除信号y(i)中的滤波器系数Wj.(i)的贡献度根据贡献比例aj.(i)而 被调整的状态下,ADF部5能够继续自适应控制。因此消除信号生成模块205能够生成用 于在误差信号源3的位置抵消噪音NO的适当的消除信号y(i)。然后,消除音源2将与消除 信号y(i)对应的消除音Nl放出到空间SI,由此能够在空间Sl内降低噪音NO。
[0270] 通过W上构成,消除信号生成模块205利用基于设备信息Se(i)和所选择的2个 W上的设备信息数据Sde(j,i)而决定的贡献比例aj.(i),对消除信号y(i)中的滤波器系数 Wj。)的贡献度进行调整。因此,能够得至1]即使在设备信息Se。)发生了变化的情况下,也 能良好地降低噪音NO的有源降噪装置204。另外,所选择的设备信息数据Sde(j,i)、滤波 器系数Wj.(i)、贡献比例aj.(i)的个数设为相同,但也可W分别不同。
[0271] 此外在设备信息Se(i)发生了变化的情况下,控制模块208使贡献比例aj.(i)发 生变化,由此消除信号生成模块205能够使消除信号y(i)快速变化为最佳的值。其结果, 由于消除信号生成模块205能够使消除信号y(i)快速变化为最佳的值,因此误差信号e(i) 也快速减小。因此,消除信号生成模块205的滤波器系数W(i)也快速稳定,因而能够得到 可快速降低噪音NO的有源降噪装置204。
[0272] 进而控制模块208基于设备信息Se(i)和所选择的2个W上的设备信息数据 Sde(j,i)来决定贡献比例aj.(i),消除信号生成模块205根据所决定的贡献比例aj.(i)来 输出消除信号y(i)。通过采用该种构成,无需在存储部11内预先准备很多的设备信息数据 Sde(Ie)D因此,预先存储在存储部11中的设备信息数据Sde(Ie)的个数Ie能够减少,因 此存储部11的存储器容量能够减小。其结果,还能够实现有源降噪装置204的小型化、低 价格化。
[0273] 在汽车202中,存在数量众多的设备信息Se(i)。在此,为了方便,对使用了 3个 设备信息Se(i),(0 = 1,2,3)的情况的例子进行说明。另外,第1设备信息Si(i)在设备 信息Se(i)中选择对噪音NO的影响程度最大的设备信息。
[0274] 对应表211对应于针对第3设备信息SsW的第3设备信息数据Sds(Is),包含多 个对应表单211c。该些多个对应表单211c分别存储有与多个设备信息Se(i)中的第1设 备信息Si(i)对应的第1设备信息数据组21la、和与第2设备信息S2(i)对应的第2设备 信息数据组21化。
[027引在此,第1设备信息数据组211a包含多个第1设备信息数据Sdi(Ii)。另一方面, 第2设备信息数据组21化包含多个第2设备信息数据Sd, (1,)。因此各个对应表单211c是 将第1设备信息数据组211a和第2设备信息数据组21化的任意一方作为纵轴,将另一方 作为横轴的表。进而,各个对应表单211c对应于第I设备信息数据Sdi(Ii)和第2设备信 息数据Sds(12)的每一个,存储有滤波器系数的设定值WsQi,12,13)。像该样,本实施方式 的控制模块208从对应表211中读出与所选择的第1设备信息数据Sdi(Ii)、第2设备信息 数据Sds山)和第3设备信息数据Sds(Is)对应的设定值WsQi,12,13)。因此,控制模块208 不需要用于决定设定值Ws的校正计算等,因此能够使处理变快。
[0276] W下,W使用了第1设备信息数据组211a是纵轴、第2设备信息数据组21化是横 轴的对应表211的情况为例进行说明。另外,在本实施方式中纵轴设为第1设备信息数据 组211a,但也可W设为第2设备信息数据组21化或者第3设备信息数据组。此外,在本实 施方式中横轴设为第2设备信息数据组21化,但也可W设为第1设备信息数据组211a或者 第3设备信息数据组。进而,在本实施方式中按照每个表单设定了第3设备信息数据,但也 可W按照每个表单设定第1设备信息数据或者第2设备信息数据。
[0277] 对应表211的设定值Ws(〇1,〇2, 〇3)对应于与第3设备信息数据Sds(Is)对应的第 〇3个对应表单211c。进而,设定值Ws(01,〇2, 〇3)在第〇3个对应表单211c中对应于第1设 备信息数据Sdi(Oi)和第2设备信息数据Sd2(〇2)。另外,第1设备信息数据Sdi(Oi)是第 1设备信息数据组211a的第〇1个数据,第2设备信息数据Sd2 (〇2)是第2设备信息数据组 21化的第〇2个数据。
[027引接着,对控制模块208的动作更详细地进行说明。控制模块208从对应表211中 选择与第3设备信息S3(i)对应的第3设备信息数据Sds(Is)的对应表单211c。此外,控 制模块208从所选择的对应表单211c中,选择与第2设备信息S2(i)对应的第2设备信息 数据Sd2(l2)的列,作为选择与设备信息数据Sdi23(ll,12,13)对应的滤波器系数的设定值 WsQi, 12,13)的列。进而,控制模块208从第1设备信息数据组211a中选择与第1设备信 息Si(i)对应的2个W上的第1设备信息数据Sdi(Ii)。
[0279]例如,W如下情况为例进行说明:第1设备信息Si(i)为第1设备信息数据 Sdi(〇1)W上并且不足第1设备信息数据Sdi(〇i+Pi),第2设备信息S2 (i)为第2设备信息 数据Sds(〇2),第3设备信息S3 (i)为第3设备信息数据Sds(〇3)。另外,第1设备信息数据 Sdi(〇i+Pi)为第1设备信息数据组211a的第(〇i+Pi)个数据。
[0280] 在此情况下,控制模块208至少选择第1设备信息数据Sdi(Oi)和第1设备信息 数据Sdi(〇i+Pi)该2个。然后控制模块208例如如(数学式23)那样算出贡献比例a^i)。 即贡献比例a)根据所选择的2个W上的第1设备信息数据Sdi(j,U中的任意2个第1 设备信息数据Sdi(j,i)和第1设备信息Si(i)而算出。
[0281]【数学式23】
[0284] 在本实施方式中,控制模块208根据2个第I设备信息数据Sdi(j,i)来算出贡献 比例aj.(i),但也可W根据第2设备信息S2a)和2个第2设备信息数据Sds(j,U来算出贡 献比例aj.(i)。或者,控制模块208也可W根据第3设备信息S3(i)和2个第3设备信息数 据Sds(j,U来算出贡献比例Sj(i)。
[0285] 另外在控制模块208选择3个第1设备信息数据Sdi(j,i)的情况下,控制模块 208选择第1设备信息数据Sdi(〇巧刊1)或者第1设备信息数据Sdi(Oi-Pi)。然后控制模 块208将与该滤波器系数对应的滤波器系数Wj. (i)的贡献比例aj.(i)设定为0。即在本例 的情况下,控制模块208将与第1设备信息SiW对应的2个设备信息数据Sdi(j,U^外 的贡献比例aj.(i)设定为0。
[0286] 另外,彼此相邻的第1设备信息数据Sdi(Ii)彼此之间的间隔设为固定。此外,彼 此相邻的第2设备信息数据Sds(12)彼此之间、W及彼此相邻的第3设备信息数据Sds(Is) 彼此之间的间隔也W固定的间隔而设定。但是,彼此相邻的设备信息数据彼此的间隔不限 于此。例如,彼此相邻的设备信息数据彼此之间的间隔也可W设定为考虑噪音NO的特性等 而适当变化。不过,例如如窗的开闭等那样,设备信息表示状态的差异那样的信息,设定为 第1设备信息W外的设备信息。
[0287] 接着,对第2设备信息S, (i)、第3设备信息S3(i)发生了变化的情况下的动作进行 说明。对第1设备信息Si(n)处于图17所示的第1设备信息数据Sdi(Oi)与第1设备信息 数据Sdi(〇i+Pi)之间的情况进行说明。图15所示的控制模块208,在检测出第2设备信息 S2(n-1)变化为第2设备信息S2(n)的情况下,将本次的滤波器系数数据WDj.(n)置换为与设 备信息数据Sdi23 (〇1,12, 13,n)对应的设定值Ws(〇1,12,I3)、或者与设备信息数据Sdi23 (〇l+Pl, I2,I3,n)对应的设定值Ws(0巧1,I2,I3)。
[0288] 此外,控制模块208在探测到第3设备信息S3(n-1)变化为第3设备信息S3(n)的 情况下,将本次的滤波器系数数据WDj.(n)置换为与设备信息数据Sdi23(〇i,l2,l3,n)对应的 设定值Ws(〇1,12,13)、或者与设备信息数据ScU(〇巧1,12,13,n)对应的设定值Ws(〇巧1, Ig,I3)。
[0289] 不过在本例中,在滤波器系数数据WD>)中,仅对当前时间点的贡献比例a>)小 的一侧进行了变更。其结果,贡献比例^(n)大的一侧的滤波器系数Wj.(n)被继续自适应控 审IJ,因此能够高精度地减低噪音NO。
[0290] 例如,在贡献比例ai(n)为0.3,贡献比例32 (n)为0.7,第2设备信息SsW从第2 设备信息数据Sds(〇2)变化为第2设备信息数据Sds(〇2+P2)的情况下,将本次的滤波器系数 数据WD〇(n)改写为设定值Ws(〇i,〇2+口2, 〇3)。另外,在贡献比例a〇(n)和贡献比例ai(n)都 为0.5的情况下,根据过去的贡献比例的变化倾向,来决定变更哪个滤波器系数。例如,若 为贡献比例Bi(i)侧增加的倾向,则将本次的滤波器系数数据WDu(n)改写为设定值Ws(〇1, 〇2+口2,〇3)。
[0291] 接着,针对探测到第1设备信息Si(i)超过(跨越)某第1设备信息数据Sdi(j, n-1)而变化,并且第2设备信息S2(i)或者第3设备信息S3(i)也发生了变化的情况,W具 有2个滤波器系数W"(i),Wi(i)的情况来进行说明。不过与实施方式1同样,并非限制具有 3个W上的滤波器系数Wj.(i)的情况。在该种情况下,将滤波器系数Wj.(i)变更为由多个设 备信息Se(i)决定的设定值WsQ9)。
[0292] 例如,在第I设备信息Si(n)超过(跨越)第I设备信息数据Sdi(〇i)而变化到第 1设备信息数据Sdi(Oi)与Sdi(〇i+Pi)之间、并且第2设备信息S2(n)从第2设备信息数据Sd2(〇2)变化为第2设备信息数据Sd2(〇2+P2)的情况下,将与设备信息数据Sdi23(〇l-Pl,〇2, 〇3)对应的本次的滤波器系数数据WD>)改写为与设备信息数据Sdi23(〇巧1,〇2+P2, 〇3)对 应的设定值Ws(〇i+Pi,〇2+P2, 〇3)。其结果,也可W构成为与设备信息数据Sdi23(〇l,〇2, 〇3)对 应的滤波器系数Wi(n)被继续自适应控制,因此能够高精度地降低噪音NO。
[029引在此情况下,在从当前时间点起第0次的步(n+e)中,选择设备信息数据Sdi2>i,02+化,03),至少将与设备信息数据Sdi2>i,02, 03)对应的滤波器系数数据WDi(n) 改写为设定值Ws(01,O2+P2, 03)。
[0294] 不过,在第2设备信息s,(i)或者第3设备信息S3(i)非常大地发生了变化的情况 下,选择变化后的第2设备信息数据Sds(12)、第3设备信息数据Sds(g。其结果,全部的滤 波器系数数据WDj.(n)被改写为与变化后的2个设备信息数据Sdi23a,l2,l3)对应的变化后 的2个设定值Ws(j,12,13)。为此,控制模块208对第2设备信息S2(i)、第3设备信息S3(i) 的变化量进行了检测。另外在本例中的控制模块208中,在判定为第2设备信息s,(i)或第 3设备信息S3(i)的变化量大于规定值的情况下,判定为第2设备信息S2(i)或者第3设备 信息S3(i)较大地发生了变化。
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