有源降噪裝置以及有源降噪方法
【專利摘要】有源降噪裝置與產(chǎn)生二次噪音的二次噪音源、和輸出與二次噪音和噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對應的誤差信號的誤差信號源一起使用。μ調(diào)整部通過將與信號的振幅相當?shù)幕鶞蚀磔斎胫档?、相對于與該信號的振幅相當?shù)拇磔斎胫抵?，與基準步長參數(shù)相乘，來算出對自適應濾波器部的濾波器系數(shù)進行更新的步長參數(shù)。
【專利說明】有源降噪裝置以及有源降噪方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及通過使消除音與噪音發(fā)生干擾來降低該噪音的有源降噪裝置以及有 源降噪方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，在車室內(nèi)將汽車等車輛的行駛中所產(chǎn)生的噪音消除，降低駕駛者、乘坐者 所能聽到的噪音的有源降噪裝置正在被實用化。圖19是降低在車輛的車室等的空間Sl中 能聽到的噪音NO的現(xiàn)有的有源降噪裝置901的框圖。有源降噪裝置901具備參考信號源 1、二次噪音源2、誤差信號源3、和信號處理裝置904。
[0003] 參考信號源1是對設置于車輛的底盤的加速度傳感器、設置于空間Sl的麥克風等 的振動進行檢測的傳感器，輸出與噪音NO存在相關的參考信號X (i)。二次噪音源2是產(chǎn)生 二次噪音Nl的設置在空間Sl內(nèi)的揚聲器。誤差信號源3是輸出空間Sl中的噪音NO與二 次噪音Nl發(fā)生干擾后的殘留音所對應的誤差信號e(i)的設置在空間Sl內(nèi)的麥克風。
[0004] 信號處理裝置904具有自適應濾波器（以下，稱為ADF)部5、模擬聲音傳遞特性濾 波器（以下，稱為Chat)部6、和最小均方（以下，稱為LMS)運算部7,在取樣周期T s的離 散時間中執(zhí)行動作。
[0005] ADF部5由按照每個取樣周期Ts而被更新值的N個濾波器系數(shù)W (k)(在此，k = 0,1，...，N-1)所構成的有限脈沖響應（以下，稱為FIR)型的自適應濾波器構成。當前時 間點的第η步（step)的濾波器系數(shù)w(k，η)通過非專利文獻1、非專利文獻2所記載的濾 波X-LMS (以下，稱為FxLMS)算法而被更新。ADF部5利用濾波器系數(shù)w (k，η)和參考信號 x(i)通過進行（數(shù)學式1)所示的濾波運算即卷積運算來求出當前時間點的第η步中的二 次噪音信號y (η)。
[0006] 【數(shù)學式1】

【權利要求】
1. 一種有源降噪裝置，構成為與參考信號源、二次噪音源、和誤差信號源一起使用， 所述參考信號源輸出與噪音存在相關的參考信號， 所述二次噪音源產(chǎn)生與二次噪音信號對應的二次噪音， 所述誤差信號源輸出與所述二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對應的 誤差信號， 所述有源降噪裝置具備信號處理裝置，該信號處理裝置具有接受所述參考信號的第一 輸入端、接受所述誤差信號的第二輸入端、和輸出所述二次噪音信號的輸出端， 所述信號處理裝置具有： 自適應濾波器部，其基于所述參考信號輸出所述二次噪音信號； 模擬聲音傳遞特性濾波器部，其利用對從所述輸出端到所述第二輸入端的聲音傳遞特 性進行了模擬的模擬聲音傳遞特性對所述參考信號進行校正，輸出濾波參考信號； 最小均方運算部，其利用所述誤差信號、所述濾波參考信號、和步長參數(shù)來對所述自適 應濾波器部的濾波器系數(shù)進行更新；和 y調(diào)整部，其決定所述步長參數(shù)， 所述y調(diào)整部按照如下方式執(zhí)行動作來降低所述噪音： 計算與所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的至少1個信號的振幅 相當?shù)拇磔斎胫担? 存儲基準代表輸入值和給定的基準步長參數(shù)，其中該基準代表輸入值是所述參考信 號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的所述至少1個信號的振幅為給定的振幅時的 代表輸入值，該給定的基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情況下 所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值， 通過將所述基準代表輸入值相對于所述代表輸入值之比與所述基準步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準代表輸入值相當于所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的 所述至少1個信號的振幅的最大值。
3. -種有源降噪裝置，構成為與二次噪音源和誤差信號源一起使用， 所述二次噪音源產(chǎn)生與二次噪音信號對應的二次噪音， 所述誤差信號源輸出與所述二次噪音和噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對應的誤差 信號， 所述有源降噪裝置具備信號處理裝置，該信號處理裝置具有接受所述誤差信號的輸入 端和輸出所述二次噪音信號的輸出端， 所述信號處理裝置具有： 參考信號生成部，其基于所述誤差信號輸出參考信號； 自適應濾波器部，其基于所述參考信號輸出所述二次噪音信號； 模擬聲音傳遞特性濾波器部，其利用對從所述輸出端到所述輸入端的聲音傳遞特性進 行了模擬的模擬聲音傳遞特性對所述參考信號進行校正來輸出濾波參考信號； 最小均方運算部，其利用所述誤差信號、所述濾波參考信號、和步長參數(shù)對所述自適應 濾波器部的濾波器系數(shù)進行更新；和 y調(diào)整部，其決定所述步長參數(shù)， 所述y調(diào)整部按照如下方式執(zhí)行動作來降低所述噪音： 計算與所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的至少1個信號的振幅 相當?shù)拇磔斎胫担? 存儲基準代表輸入值和給定的基準步長參數(shù)，其中該基準代表輸入值是所述參考信 號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的所述至少1個信號的振幅為給定的振幅時的 代表輸入值，該給定的基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情況下 所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值， 通過將所述基準代表輸入值相對于所述代表輸入值之比與所述基準步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準代表輸入值相當于所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的 所述至少1個信號的振幅的最大值。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的有源降噪裝置，其中， 所述參考信號生成部將所述誤差信號作為所述參考信號而輸出。
6. -種有源降噪裝置，構成為與二次噪音源和誤差信號源一起使用， 所述二次噪音源產(chǎn)生與二次噪音信號對應的二次噪音， 所述誤差信號源輸出與所述二次噪音和噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘留音對應的誤差 信號， 所述有源降噪裝置具備信號處理裝置，該信號處理裝置具有接受所述誤差信號的輸入 端和輸出所述二次噪音信號的輸出端， 所述信號處理裝置具有： 自適應濾波器部，其基于所述誤差信號輸出所述二次噪音信號； 模擬聲音傳遞特性濾波器部，其利用對從所述輸出端到所述輸入端的聲音傳遞特性進 行了模擬的模擬聲音傳遞特性對所述誤差信號進行校正來輸出濾波誤差信號； 最小均方運算部，其利用所述誤差信號、所述濾波誤差信號、和步長參數(shù)對所述自適應 濾波器部的濾波器系數(shù)進行更新；和 y調(diào)整部，其決定所述步長參數(shù)， 所述y調(diào)整部按照如下方式執(zhí)行動作來降低所述噪音： 計算與所述誤差信號和所述濾波誤差信號中的至少1個信號的振幅相當?shù)拇磔斎?值， 存儲基準代表輸入值和給定的基準步長參數(shù)，其中該基準代表輸入值是所述誤差信號 和所述濾波誤差信號中的所述至少1個信號的振幅為給定的振幅時的代表輸入值，該給定 的基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情況下所述濾波器系數(shù)收 斂的所述步長參數(shù)的值， 通過將所述基準代表輸入值相對于所述代表輸入值之比與所述基準步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)。
7. 根據(jù)權利要求6所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準代表輸入值相當于所述誤差信號和所述濾波誤差信號中的所述至少1個信 號的振幅的最大值。
8. 根據(jù)權利要求1?7中任一項所述的有源降噪裝置，其中， 所述基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情況下所述濾波器 系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值的最大值。
9. 根據(jù)權利要求1?8中任一項所述的有源降噪裝置，其中， 與所述基準步長參數(shù)相乘的系數(shù)的上限值和下限值中的至少一方的值被設定。
10. 根據(jù)權利要求9所述的有源降噪裝置，其中， 所述系數(shù)是在具有固定小數(shù)點的格式的所述信號處理裝置的寄存器上所表示的數(shù)字 值， 所述y調(diào)整部通過改變所述系數(shù)的小數(shù)點的位置來設定所述系數(shù)的所述上限值和所 述下限值中的所述至少一方的值。
11. 根據(jù)權利要求1?10中任一項所述的有源降噪裝置，其中， 所述有源降噪裝置構成為搭載于具有空間的移動體， 所述噪音在所述空間產(chǎn)生， 所述二次噪音源在所述空間產(chǎn)生二次噪音， 所述殘留音在所述空間產(chǎn)生。
12. -種有源降噪方法，包括如下步驟： 通過自適應濾波器部對與噪音存在相關的參考信號進行處理來得到二次噪音信號的 步驟； 對所述參考信號進行校正來得到濾波參考信號的步驟；和 利用與基于所述二次噪音信號而產(chǎn)生的二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘 留音對應的誤差信號、所述濾波參考信號、和步長參數(shù)，來對所述自適應濾波器部的濾波器 系數(shù)進行更新的步驟， 對所述濾波器系數(shù)進行更新的步驟包括如下步驟： 計算與所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的至少1個信號的振幅 相當?shù)拇磔斎胫档牟襟E； 得到基準代表輸入值和給定的基準步長參數(shù)的步驟，其中該基準代表輸入值是所述參 考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的所述至少1個信號的振幅為給定的振幅 時的代表輸入值，該給定的基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情 況下所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值； 通過將所述基準代表輸入值相對于所述代表輸入值之比與所述基準步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)的步驟；和 利用所述誤差信號、所述濾波參考信號、和算出的所述步長參數(shù)對所述自適應濾波器 部的濾波器系數(shù)進行更新的步驟。
13. 根據(jù)權利要求12所述的有源降噪方法，其中， 所述基準代表輸入值相當于所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的 所述至少1個信號的振幅的最大值。
14. 一種降低噪音的有源降噪方法，包括如下步驟： 通過自適應濾波器部對參考信號進行處理來得到二次噪音信號的步驟； 得到與基于所述二次噪音信號而產(chǎn)生的二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘 留音對應的誤差信號的步驟； 基于所述誤差信號來得到所述參考信號的步驟； 對所述參考信號進行校正來得到濾波參考信號的步驟；和 利用所述誤差信號、所述濾波參考信號、和步長參數(shù)來對所述自適應濾波器部的濾波 器系數(shù)進行更新的步驟， 對所述濾波器系數(shù)進行更新的步驟包括： 算出與所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的至少1個信號的振幅 相當?shù)拇磔斎胫档牟襟E； 得到基準代表輸入值和給定的基準步長參數(shù)的步驟，其中該基準代表輸入值是所述參 考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的所述至少1個信號的振幅為給定的振幅 時的代表輸入值，該給定的基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情 況下所述濾波器系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值； 通過將所述基準代表輸入值相對于所述代表輸入值之比與所述基準步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)的步驟；和 利用所述誤差信號、所述濾波參考信號、和算出的所述步長參數(shù)來對所述自適應濾波 器部的濾波器系數(shù)進行更新的步驟。
15. 根據(jù)權利要求14所述的有源降噪方法，其中， 所述基準代表輸入值相當于所述參考信號、所述濾波參考信號、和所述誤差信號中的 所述至少1個信號的振幅的最大值。
16. 根據(jù)權利要求14或15所述的有源降噪方法，其中， 基于所述誤差信號來得到參考信號的步驟包括將所述誤差信號作為所述參考信號來 獲得的步驟。
17. -種降低噪音的有源降噪方法，包括如下步驟： 通過自適應濾波器部對誤差信號進行處理來得到二次噪音信號的步驟； 得到與基于所述二次噪音信號而產(chǎn)生的二次噪音和所述噪音之間的干擾所產(chǎn)生的殘 留音對應的所述誤差信號的步驟； 對所述誤差信號進行校正來得到濾波誤差信號的步驟；和 利用所述誤差信號、所述濾波誤差信號、和步長參數(shù)來對所述自適應濾波器部的濾波 器系數(shù)進行更新的步驟， 對所述濾波器系數(shù)進行更新的步驟包括如下步驟： 算出與所述誤差信號和所述濾波誤差信號中的至少1個信號的振幅相當?shù)拇磔斎?值的步驟； 得到基準代表輸入值和給定的基準步長參數(shù)的步驟，其中該基準代表輸入值是所述誤 差信號和所述濾波誤差信號中的所述至少1個信號的振幅為給定的振幅時的代表輸入值， 該給定的基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情況下所述濾波器 系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值； 通過將所述基準代表輸入值相對于所述代表輸入值之比與所述基準步長參數(shù)相乘來 算出所述步長參數(shù)的步驟；和 利用所述誤差信號、所述濾波誤差信號、和算出的所述步長參數(shù)來對所述自適應濾波 器部的濾波器系數(shù)進行更新的步驟。
18. 根據(jù)權利要求17所述的有源降噪方法，其中， 所述基準代表輸入值相當于所述誤差信號和所述濾波誤差信號中的所述至少1個信 號的振幅的最大值。
19. 根據(jù)權利要求12?18中任一項所述的有源降噪方法，其中， 所述基準步長參數(shù)是在所述代表輸入值為所述基準代表輸入值的情況下所述濾波器 系數(shù)收斂的所述步長參數(shù)的值的最大值。
20. 根據(jù)權利要求12?19中任一項所述的有源降噪方法，其中， 與所述基準步長參數(shù)相乘的系數(shù)的上限值和下限值中的至少一方的值被設定。
21. 根據(jù)權利要求20所述的有源降噪方法，其中， 所述系數(shù)是在具有固定小數(shù)點的格式的寄存器上所表示的數(shù)字值， 通過改變所述系數(shù)的小數(shù)點的位置來設定所述系數(shù)的所述上限值和所述下限值中的 所述至少一方的值。
【文檔編號】H03H21/00GK104471638SQ201380035061
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權日:2012年7月2日
【發(fā)明者】谷充博, 舟山敏之, 開藤充 申請人:松下知識產(chǎn)權經(jīng)營株式會社