JP2007010810A

JP2007010810A - 車室内音場制御装置

Info

Publication number: JP2007010810A
Application number: JP2005189145A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Honchi; 由和本地
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP4508008B2

Abstract

【課題】車室内において運転状態を反映した生々しいエンジン音を生成することができる車室内音場制御装置を提供する。
【解決手段】制御部１００は、アクセル踏み込み量センサ１１１等により、車両の運転状態を監視し、この運転状態に応じたパラメータをパラメータメモリ１２０から読み出して、利得制御増幅器３１〜３４、音像定位制御部３５〜３８またはフィルタ４０に設定する。これにより、マイク１１〜１４により収音されたエンジン音に運転状態に応じた音場効果が付与され、スピーカ６０Ｌおよび６０Ｒから再生される。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両においてエンジン音の特徴を有する音を発生する車室内音場制御装置に関する。

車両のエンジン音は、特に内燃機関の爆発音からくる各車両特有の音色を有する。こうしたエンジン音は、騒音となる可能性も高いが、運転者に爽快感をもたらす一因となるのも事実である。近年、騒音防止の観点からエンジン音の外部への放射の少ない車両が求められているが、その一方、車両内において迫力のあるエンジン音を楽しみたいという要求もある。このような要求に応えるべく、例えば特許文献１は、エンジンの点火パルスに同期した速度で正弦波をメモリから再生し、擬似的なエンジン音を生成して車両内に放音する車室内音響制御装置を提案している。
特開平５−８０７９０号公報

ところで、エンジン音は、運転状態に応じてダイナミックに変化するものである。そして、運転者は、そのようなエンジン音の変化に手ごたえを感じて運転することにより、爽快感が得られる場合が多い。しかしながら、上述した従来の車室内音響制御装置は、単にエンジンの回転に同期した速度で正弦波を再生することによりエンジン音を生成するものであるため、生成されるエンジン音は、迫力に欠け、運転者の要求を充分に満たすことはできない。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、車室内において運転状態を反映した生々しいエンジン音を生成することができる車室内音場制御装置を提供することを目的とする。

この発明は、車両内に設けられた複数のスピーカと、前記車両において発生したエンジン音または擬似的なエンジン音を表す複数チャネルのエンジン音信号を生成して前記複数のスピーカに供給する手段であって、前記複数のスピーカから再生される音に音場効果を付与する信号処理を前記複数チャネルのエンジン音信号の生成過程において実行する音場制御手段を含むエンジン音信号生成手段と、運転状態を監視し、運転状態に応じて前記音場制御手段の信号処理を制御する制御手段とを具備することを特徴とする車室内音場制御装置を提供する。
かかる発明によれば、複数のスピーカからエンジン音が再生され、そのエンジン音の音場が運転状態に応じて制御される。従って、運転状態を反映した生々しいエンジン音を車室内に生成することができる。
好ましい態様において、前記音場制御手段は、前記複数のスピーカから再生される音の音像定位制御のための信号処理を実行する音像定位制御部を具備する。
この態様によれば、運転状態に応じて、スピーカから再生されるエンジン音の音像定位を制御することができる。
他の好ましい態様において、前記エンジン音信号生成手段は、車両の複数個所において発生するエンジン音を収音して複数の音声信号を生成する収音手段を具備し、前記複数の音声信号の各々から前記複数チャネルのエンジン音信号を生成し、同じチャネル同士合成するものである。また、前記音場制御手段は、前記複数の音声信号の各々から前記複数チャネルのエンジン音信号を生成する過程において、音声信号の種類毎に、運転状態に応じて、複数のスピーカから再生される音の音像定位を制御するための信号処理を行う複数の音像定位制御部を具備する。
かかる態様によれば、音声信号の種類毎に、複数のスピーカから再生される音の音像定位を制御することができる。
この態様において、音声信号の種類毎に利得を制御する手段を前記音場制御手段に設けてもよい。
好ましい態様において、前記音場制御手段は、前記複数のスピーカから再生される音の相関係数を制御するフィルタ処理を実行するフィルタを具備する。
この態様によれば、フィルタ処理により、運転状態に応じて、複数のスピーカから再生されるエンジン音に広がり感を持たせることができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の一実施形態である車室内音響制御装置の構成を示すブロック図である。この車室内音響制御装置は、車両において収音されたエンジン音に音場効果を付与してスピーカ６０Ｌおよび６０Ｒから出力する装置である。図１に示す例では、吸気音、エンジンルーム内の音、排気音、車外音がエンジン音の構成要素として選択されており、マイク１１〜１４は、それらの音を収音可能な各位置に配置されている。フィルタ２１〜２４は、マイク１１〜１４から得られる各電気信号から吸気音としての特徴を有する成分、エンジンルーム内の音としての特徴を有する成分、排気音としての特徴を有する成分、車外音としての特徴を有する成分を各々選択して出力するフィルタである。

ミキサ３０は、フィルタ２１〜２４を通過した音声信号から左右２チャネルのエンジン音信号ＸＬおよびＸＲを合成して出力する装置である。このミキサ３０は、エンジン音信号ＸＬおよびＸＲを合成する過程において、制御部１００による制御の下、吸気音、エンジンルーム音、排気音、車外音といった音源毎に、スピーカ再生音の該当成分の音像を目標とする位置または領域に定位させるための信号処理を行う。

ミキサ３０において、利得制御増幅器３１〜３４は、利得の制御が可能な増幅器であり、フィルタ２１〜２４を各々通過した電気信号を増幅して出力する。この利得制御増幅器３１〜３４は、スピーカ再生音における吸気音、エンジンルーム音、排気音、車外音の強度を独立に制御するために設けられた装置である。音像定位制御部３５〜３８は、目標とする音像定位を得るためのＬチャネル音声信号およびＲチャネル音声信号を利得制御増幅器３１〜３４の出力信号の各々から合成し、Ｌチャネル音声信号を信号線３９Ｌに、Ｒチャネル音声信号を信号線３９Ｒに各々出力する。そして、音像定位制御部３５〜３８から出力されたＬチャネル音声信号は、信号線３９Ｌ上において加算されてエンジン音信号ＸＬとなり、同音像定位制御部３５〜３８から出力されたＲチャネル音声信号は、信号線３９Ｒ上において加算されてエンジン音信号ＸＲとなる。

音像定位制御部３５〜３８の構成としては、各種のものが考えられる。ある態様において、音像定位制御部３５〜３８は、制御部１００からの指示に従い、利得制御増幅器３１〜３４の各出力信号を左右２チャネルの信号に分配し、かつ、これらの信号の位相を調整することにより、Ｌチャネル音声信号およびＲチャネル音声信号を合成する。左右２チャネルに分配する場合の分配比と左右２チャネルの信号の位相調整量は、目標とする音像位置または領域に合わせて予め用意され、制御部１００から音像定位制御部３５〜３８に指示される。他の態様では、目標とする音像位置または領域に合わせて音像定位のためのＬチャネル用フィルタ係数列とＲチャネル用フィルタ係数列とが予め用意され、制御部１００から各音像定位制御部３５〜３８に与えられる。各音像定位制御部３５〜３８は、利得制御増幅器３１〜３４の各出力信号にＬチャネル用フィルタ係数列を畳み込んでＬチャネル音声信号を合成し、同出力信号にとＲチャネル用フィルタ係数列を畳み込んでＲチャネル音声信号を合成する。音像定位制御部３５〜３８の構成には他にも各種考えられるが、如何なる構成にするかは、スピーカ再生音の要求品質、コストなどを考慮して選択すればよい。以上がミキサ３０の構成である。

フィルタ４０は、例えば２組の畳み込み演算器であり、ミキサ３０から得られるエンジン音信号ＸＬおよびＸＲに対し、制御部１００から与えられる２組のフィルタ係数列を各々畳み込み、その結果得られるエンジン音信号ＹＬおよびＹＲを出力する。本実施形態においてフィルタ４０は、運転者によって聴取される音の両耳間の相関係数を変え、音の広がり感を調節するためのフィルタとして用いられる。制御部１００は、フィルタ４０に与える２組のフィルタ係数列の相関係数を調節することにより、スピーカ再生音の広がり感の調節を行う。すなわち、スピーカ再生音の音像を広範囲に分散させる場合には、ともにフラットなフィルタ特性に対応し、かつ、相関の低い２組のフィルタ係数列が制御部１００からフィルタ４０に与えられ、スピーカ再生音の音像を狭い範囲に集中させる場合には、ともにフラットなフィルタ特性に対応し、かつ、相関の低い２組のフィルタ係数列が制御部１００からフィルタ４０に与えられる。

信号処理部５０は、エンジン音信号ＹＬおよびＹＲに各々所定の信号処理を施して左右２チャネルのスピーカ６０Ｌおよび６０Ｒに出力する回路である。エンジン音信号ＹＬおよびＹＲは、この信号処理部５０内の、左右の各チャネルに対応したＡＴＴ（減衰器）５１Ｌおよび５１Ｒと、ＨＰＦ（高域通過フィルタ）５２Ｌおよび５２Ｒと、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）５３Ｌおよび５３Ｒと、遮音特性フィルタ５４Ｌおよび５４Ｒと、動的フィルタ５５Ｌおよび５５Ｒとを順次通過し、最終的なエンジン音信号ＺＬおよびＺＲとしてスピーカ６０Ｌおよび６０Ｒに各々出力される。

ここで、ＡＴＴ５１Ｌおよび５１Ｒは、エンジン音信号ＹＬおよびＹＲのレベルをスピーカ駆動に適したレベルに調整する回路である。ＨＰＦ５２Ｌおよび５２ＲとＬＰＦ５３Ｌおよび５３Ｒは、スピーカ６０Ｌおよび６０Ｒから出力するのに適さない不要な高域成分および低域成分をＡＴＴ５１Ｌおよび５１Ｒの各出力信号から除去する。遮音特性フィルタ５４Ｌおよび５４Ｒは、車両のボディの遮音特性、すなわち、エンジンから車両のボディを介して運転者の耳に至る音の伝達系の特性をシミュレートしたフィルタである。そして、動的フィルタ５５Ｌおよび５５Ｒは、周波数対利得特性の制御が可能なフィルタである。好ましい態様では、運転者に聴取されるエンジン音に対し、エンジン回転数に応じた迫力を与えるため、例えば単位時間当たりのエンジン回転数が例えば３０００ｒｐｍ付近である場合には、４００Ｈｚ付近の周波数帯域の利得を持ち上げ、単位時間当たりのエンジン回転数が例えば６０００ｒｐｍ付近である場合には、１ｋＨｚ付近の周波数帯域の利得を持ち上げる、という具合に、この動的フィルタ５５Ｌおよび５５Ｒの周波数対利得特性の制御が行われる。

制御部１００は、アクセル踏み込み量センサ１１１、シフトポジションセンサ１１２、速度センサ１１３などの各種のセンサの計測結果を監視することにより、車両の運転状態を特定し、この運転状態に応じて、ミキサ３０における利得制御増幅器３１〜３４の利得の設定処理、音像定位制御部３５〜３８に対する音像定位パラメータ（上述した分配比および位相調整量またはフィルタ係数列などのパラメータ）の設定処理、フィルタ４０に対するフィルタ係数列の設定処理を行う装置である。

パラメータメモリ１２０には、予め定義された各種の運転状態に対応つけて、利得制御増幅器３１〜３４の利得、音像定位制御パラメータ、フィルタ係数列の組が記憶されている。制御部１００は、何らかの運転状態を特定した場合、その運転状態に対応つけられた利得、音像定位制御パラメータ、フィルタ係数列をパラメータメモリ１２０から読み出し、該当する各部に設定するのである。

以下、具体例を挙げ、本実施形態の各種の動作例について説明する。
この具体例では、制御部１００により、アクセル踏み込み量センサ１１１により計測されるアクセスの踏み込み量、速度センサ１１３により計測される車両の速度に基づいて、運転状態が低速走行状態であるか、加速開始状態であるか、加速状態から高速走行状態への移行状態であるか、あるいは高速走行状態であるかが特定され、特定された運転状態に応じたパラメータがパラメータメモリ１２０から読み出され、各部に設定される。この結果、次のような作用が得られる。

まず、低速走行状態においては、これに対応するパラメータとして、相関係数が低くフィルタ４０を無相関化フィルタとして機能させる２組のフィルタ係数列が読み出され、フィルタ４０に与えられる。このため、スピーカ６０Ｌおよび６０Ｒから再生されるエンジン音の音像は、車室内の広い領域を占めるように定位し、運転者は、広がり感を持ったエンジン音を聴取する。

運転者がアクセルを踏み込み、加速開始状態になると、これに対応するパラメータとして、エンジン音を１箇所に定位させる音像定位制御パラメータが読み出され、音像定位制御部３５〜３８に与えられる。また、エンジン音信号ＸＬおよびＸＲを無相関化することなく素通りさせるフィルタ係数列または低速走行状態のものよりも相関係数の高い２組のフィルタ係数列がフィルタ４０に与えられる。この結果、運転者は、車両内の１点に音像の定位したエンジン音を聴取することとなる。

その後、加速状態から高速走行状態へ移行し始めると、加速につれて、フィルタ４０に与える２組のフィルタ係数列の相関係数を低下させる制御が行われる。ある好ましい態様では、車両の各種の速度に対応つけて、フィルタ４０に与えるフィルタ係数列がパラメータメモリ１２０に予め記憶され、加速時には、時々刻々と上昇する速度に合わせて、パラメータメモリ１２０から読み出してフィルタ４０に設定するフィルタ係数列の切り換えが行われる。この結果、運転者によって聴取されるエンジン音の音像は、加速につれて次第に広がり感を増してゆく。

その後、高速走行状態になると、フィルタ４０を無相関化フィルタとして機能させるフィルタ係数列が読み出され、フィルタ４０に与えられる。このため、運転者は、広がり感を持ったエンジン音を聴取することとなる。

以上の他、本実施形態には次のような動作例もあり得る。
すなわち、速度センサ１１３およびシフトポジションセンサ１１２の計測結果を利用し、定常走行時には、スピーカ６０Ｌおよび６０Ｒから再生するエンジン音に広がり感を持たせ、坂道でのシフトダウン時には、エンジン音の音像を１点に定位させ、速度が安定したら広がり感を持った状態に戻す、という制御を制御部１００が行うのである。

また、本実施形態では、吸気音、エンジンルーム内の音、排気音、車外音といった音源毎に、利得や音像定位を制御することが可能であるので、それを利用した動作例もあり得る。例えば、速度が安定している場合に、各音源の音像を車室内の別々の位置に定位させてもよい。あるいは、特定の音源、例えば吸気音のみを前方に定位させ、他をまとめて後方に定位させてもよい。その場合において、特定の音源の位置を速度またはアクセル踏み込み量に応じて変化させるようにしてもよい。

利得制御増幅器３１〜３４に与える利得を調整することにより、エンジン音として再生する音源を１つに絞るようにしてもよい。この場合、複数の音源の音を再生する場合に比べて、音像位置がはっきりと分かり易くなるという効果がある。音源を１つに絞る処理は、例えば車両が静かに走行している状態等、特定の運転状態になったときに行われるようにしてもよいし、運転者により所定の操作子が操作されたときに行われるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、エンジン音を加工して再生する際に、運転状態に応じた音場効果を付与し、エンジンの存在感を際立たせることができるので、運転者は、再生されるエンジン音から運転の手ごたえを感じ、快適な運転をすることができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明にはこれ以外にも他の実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
（１）上記実施形態では、音像定位制御部３５〜３８とは別に、無相関化フィルタとして機能するフィルタ４０を設けたが、音像定位制御部３５〜３８として畳み込み演算器を用い、これらを無相関化フィルタとして機能させるようにしてもよい。
（２）上記実施形態では、運転状態として、各種のセンサの出力信号の現在値により把握される状態を用いたが、各種のセンサの出力信号の時間的変化の態様を運転状態として用いてもよい。具体的には、一定期間内における１または複数のセンサの出力信号の変化の態様を運動状態として複数種類定義し、これらの運動状態に対応つけて音源毎の利得、音像定位制御パラメータ、音の広がり感の調整にためのフィルタ係数列をパラメータメモリ１２０に予め記憶しておく。そして、運転時には、過去一定時間内における各センサの出力信号の変化の態様と、パラメータメモリ１２０内に記憶された各運転状態とのパターンマッチングを行い、一致する運動状態に対応したパラメータを音場効果の制御に用いるのである。この態様によれば、より柔軟に運転状態に応じた音場効果をエンジン音に付与することができる。
（３）上記実施形態では、エンジン音を収音して、これに音場効果を付与してスピーカから再生した。しかし、このように実際にエンジン音を収音する代わりに、エンジン音の波形データを予め記憶したメモリから、エンジンの回転数に応じた読み出し速度で波形データを読み出して、擬似エンジン音信号を再生し、この擬似エンジン音信号に対して、運転状態に応じた音場効果を付与してスピーカから出力するようにしてもよい。この態様によれば、エンジンを有しておらず、モータにより走行する車両においても上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
（４）上記実施形態では、２チャネルのスピーカによりエンジン音の再生を行ったが、４チャネル、５．１チャネルなどの多チャネルのスピーカによりエンジン音の再生を行うようにしてもよい。

この発明の一実施形態である車室内音場制御装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００……制御部、１１１……アクセル踏み込み量センサ、１１２……シフトポジションセンサ、１１３……速度センサ、１２０……パラメータメモリ、１１〜１４……マイク、２１〜２４……フィルタ、３０……ミキサ、３１〜３４……利得制御増幅器、３５〜３８……音像定位制御部、４０……フィルタ、５０……信号処理部、６０Ｌ，６０Ｒ……スピーカ。

Claims

車両内に設けられた複数のスピーカと、
前記車両において発生したエンジン音または擬似的なエンジン音を表す複数チャネルのエンジン音信号を生成して前記複数のスピーカに供給する手段であって、前記複数のスピーカから再生される音に音場効果を付与する信号処理を前記複数チャネルのエンジン音信号の生成過程において実行する音場制御手段を含むエンジン音信号生成手段と、
運転状態を監視し、運転状態に応じて前記音場制御手段の信号処理を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする車室内音場制御装置。
前記音場制御手段は、前記複数のスピーカから再生される音の音像定位制御のための信号処理を実行する音像定位制御部を具備することを特徴とする請求項１に記載の車室内音場制御装置。
前記音場制御手段は、前記複数のスピーカから再生される音の相関係数を制御するフィルタ処理を実行するフィルタを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の車室内音場制御装置。