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技術 車外環境音再現装置及び信号処理装置

出願人 ヤマハ株式会社
発明者 磯崎善政
出願日 2006年11月29日 (12年1ヶ月経過) 出願番号 2006-321897
公開日 2008年6月12日 (10年7ヶ月経過) 公開番号 2008-132924
状態 未査定
技術分野 車両用電気・流体回路 車両外部の荷台、物品保持装置
主要キーワード 風きり音 レベル調整器 除去信号 低周波音 オープンカー 合成動作 発生方向 信号処理動作
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年6月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

車両の周囲の環境音車室内忠実再現できる車外環境音再現装置及び信号処理装置を提供する。

解決手段

車両に設置され、該車両の周囲の環境音を集音して第1電気信号に変換する第1集音手段と、前記車両の不要音の発生部位の近傍に設置され、該不要音を集音して第2電気信号に変換する第2集音手段と、前記第1電気信号と前記第2電気信号を入力し、前記第2電気信号に基づいて前記第1電気信号に信号処理を施して、前記環境音から前記不要音を除去した音を表す第3電気信号を出力する信号処理手段と、前記第3電気信号を入力して前記車両の車室内に前記環境音から前記不要音を除去した音を放音する放音手段とを備える。

概要

背景

従来、車両の運転者は見通しの悪い交差点走行する際やバックする際など、車両の周囲の環境に注意払う必要がある場合には窓を開けて周囲の環境音を確認することがあった。また、車両の乗員が海の波の音、教会の音、花火の音などの周囲の環境音を聞きたい場合にも車両の窓を開けて聞いている。

しかし、車両の窓を開けた場合、強い風、車外の匂い、排気ガス等が入ってくることがある。また、冷房あるいは暖房をしている場合、車両の窓を開けることで車室内快適性が損なわれる。また、窓を開けること自体が煩雑であり、窓を開けることで乗員が不快に感じる不要音も同時に聞こえる。

そこで、車両の窓を開けずに車両の周囲の環境音を乗員が聞くことのできる技術として、車両外に取り付けられたマイクを用いて周囲の環境音を集音し、予め登録されている音と比較して一致した場合には集音した音が乗員にとって有益であると判断して車室内に放音する従来技術が開示されている(特許文献1参照)。
特開平8−2339号公報

概要

車両の周囲の環境音を車室内に忠実再現できる車外環境音再現装置及び信号処理装置を提供する。車両に設置され、該車両の周囲の環境音を集音して第1電気信号に変換する第1集音手段と、前記車両の不要音の発生部位の近傍に設置され、該不要音を集音して第2電気信号に変換する第2集音手段と、前記第1電気信号と前記第2電気信号を入力し、前記第2電気信号に基づいて前記第1電気信号に信号処理を施して、前記環境音から前記不要音を除去した音を表す第3電気信号を出力する信号処理手段と、前記第3電気信号を入力して前記車両の車室内に前記環境音から前記不要音を除去した音を放音する放音手段とを備える。

目的

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、車両の周囲の環境音を車室内に忠実に再現できる車外環境音再現装置及び信号処理装置を提供する事である。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

車両に設置され、該車両の周囲の環境音集音して第1電気信号に変換する第1集音手段と、前記車両の不要音の発生源の近傍に設置され、該不要音を集音して第2電気信号に変換する第2集音手段と、前記第1電気信号と前記第2電気信号を入力し、前記第2電気信号に基づいて前記第1電気信号に信号処理を施して、前記環境音から前記不要音を除去した音を表す第3電気信号を出力する信号処理手段と、前記第3電気信号を入力して前記車両の車室内に前記環境音から前記不要音を除去した音を放音する放音手段とを備える車外環境音再現装置

請求項2

前記不要音は、前記車両のエンジン音ロードノイズ風きり音のうちの少なくとも何れか1つであることを特徴とする請求項1に記載の車外環境音再現装置。

請求項3

前記信号処理手段が施す信号処理は、前記第2電気信号の逆位相信号を前記第1電気信号に加算する処理であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車外環境音再現装置。

請求項4

前記信号処理手段が施す信号処理は、前記第1電気信号から前記第2電気信号の周波数帯域減衰させる処理であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車外環境音再現装置。

請求項5

不要音を表す第2電気信号から除去信号を生成する除去信号生成手段と、前記不要音が含まれた環境音を表す第1電気信号と前記除去信号とを入力し、該除去信号に基づいて該第1電気信号に信号処理を施して、前記環境音から前記不要音を除去した音を表す第3電気信号を出力する除去手段とを備える信号処理装置

請求項6

前記除去信号は、前記第2電気信号の逆位相信号であり、前記信号処理は、前記第2電気信号の逆位相信号を前記第1電気信号に加算する処理であることを特徴とする請求項5に記載の信号処理装置。

請求項7

前記除去信号は、前記第2電気信号の周波数帯域を表す信号であり、前記信号処理は、前記第1電気信号から前記第2電気信号の周波数帯域を減衰させる処理であることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の信号処理装置。

技術分野

0001

本発明は、車両の周囲の環境音車室内再現するための車外環境音再現装置及び信号処理装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、車両の運転者は見通しの悪い交差点走行する際やバックする際など、車両の周囲の環境に注意払う必要がある場合には窓を開けて周囲の環境音を確認することがあった。また、車両の乗員が海の波の音、教会の音、花火の音などの周囲の環境音を聞きたい場合にも車両の窓を開けて聞いている。

0003

しかし、車両の窓を開けた場合、強い風、車外の匂い、排気ガス等が入ってくることがある。また、冷房あるいは暖房をしている場合、車両の窓を開けることで車室内の快適性が損なわれる。また、窓を開けること自体が煩雑であり、窓を開けることで乗員が不快に感じる不要音も同時に聞こえる。

0004

そこで、車両の窓を開けずに車両の周囲の環境音を乗員が聞くことのできる技術として、車両外に取り付けられたマイクを用いて周囲の環境音を集音し、予め登録されている音と比較して一致した場合には集音した音が乗員にとって有益であると判断して車室内に放音する従来技術が開示されている(特許文献1参照)。
特開平8−2339号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上述した従来技術によれば、登録されている音と同じ音以外は車室内に放音されないため、乗員は車両の周囲の環境音をすべて聞くことはできなかった。

0006

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、車両の周囲の環境音を車室内に忠実に再現できる車外環境音再現装置及び信号処理装置を提供する事である。

課題を解決するための手段

0007

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、本発明に係る車外環境音再現装置は、車両に設置され、該車両の周囲の環境音を集音して第1電気信号に変換する第1集音手段と、前記車両の不要音の発生部位の近傍に設置され、該不要音を集音して第2電気信号に変換する第2集音手段と、前記第1電気信号と前記第2電気信号を入力し、前記第2電気信号に基づいて前記第1電気信号に信号処理を施して、前記環境音から前記不要音を除去した音を表す第3電気信号を出力する信号処理手段と、前記第3電気信号を入力して前記車両の車室内に前記環境音から前記不要音を除去した音を放音する放音手段とを備える。

0008

上記車外環境音再現装置において、前記不要音は、前記車両のエンジン音ロードノイズ風きり音のうちの少なくとも何れか1つであることを特徴とする。
上記車外環境音再現装置において、前記信号処理手段が施す信号処理は、前記第2電気信号の逆位相信号を前記第1電気信号に加算する処理であることを特徴とする。
上記車外環境音再現装置において、前記信号処理手段が施す信号処理は、前記第1電気信号から前記第2電気信号の周波数帯域を選択的に減衰させる処理であることを特徴とする。

0009

また、本発明に係る情報処理装置は、不要音を表す第2電気信号から除去信号を生成する除去信号生成手段と、前記不要音が含まれた環境音を表す第1電気信号と前記除去信号とを入力し、該除去信号に基づいて該第1電気信号に信号処理を施して、前記環境音から前記不要音を除去した音を表す第3電気信号を出力する除去手段とを備える。

0010

上記情報処理装置において、前記除去信号は、前記第2電気信号の逆位相信号であり、前記信号処理は、前記第2電気信号の逆位相信号を前記第1電気信号に加算する処理であることを特徴とする。
上記情報処理装置において、前記除去信号は、前記第2電気信号の周波数帯域を表す信号であり、前記信号処理は、前記第1電気信号から前記第2電気信号の周波数帯域を減衰させる処理であることを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、車両の周囲の環境音をマイクにより集音し、また不要音をその発生源の近傍に設置されたマイクにより集音し、信号処理を施して環境音から不要音を除去して車室内に放音するようにしたので、環境音を忠実に再現できる車外環境音再現装置及び信号処理装置が提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0012

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する
図1は、本発明の実施形態に係る車外環境音再現装置の構成図である。
同図において、10〜13はマイク、20はマイク(エンジン音用)、21はマイク(ロードノイズ用)、22はマイク(風きり音用)、30〜36はA/D変換器、40は車速センサー、50は操作部、60は制御部、70は分析加工部、80は合成部、90〜93はスピーカ、100〜103は除去部、104は除去信号生成部、110〜113は分配部、120〜123は加算部、130〜133はアンプ、140〜143はレベル調整器である。

0013

マイク10〜13は、車両の周囲の環境音を集音して電気信号(アナログ信号)に変換するためのマイクであり、環境音を効果的に集音し得る位置である車両の外面の例えば前後左右に取り付けられる。これらのマイク10〜13は、本発明における第1集音手段として機能する。

0014

マイク(エンジン音用)20は、車両のエンジン音を集音して電気信号(アナログ信号)に変換するためのマイクであり、エンジン音を効果的に集音し得る位置であるエンジンルーム内、またはエンジンフード付近等に設置される。

0015

マイク(ロードノイズ用)21は、車両が走行する際にタイヤ振動によって発生するロードノイズを集音して電気信号(アナログ信号)に変換するためのマイクであり、ロードノイズを効果的に集音し得る位置であるタイヤの近く等に設置される。

0016

マイク(風きり音用)22は、車両が走行する際に車体と空気との接触により発生する風きり音を集音して電気信号(アナログ信号)に変換するためのマイクであり、風きり音を効果的に集音し得る位置に設置される。
これらのマイク20〜22は、本発明における第2集音手段として機能し、車両の不要音の発生源の近傍に設置される。

0017

A/D変換器30〜36は、それぞれがマイク10〜13、マイク(エンジン音用)20、マイク(ロードノイズ用)21、マイク(風きり音用)22に接続され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するものである。

0018

車速センサー40は、車両の速度を検知するものである。
操作部50は、車外環境音再現装置のオンオフ、各マイク10〜13,20〜22のオン/オフ、分析加工部70のパラメータ設定などを行うための操作スイッチを備えており、乗員が操作できるものである。

0019

制御部60は、車速センサー40と操作部50とから入力された信号に基づいて分析加工部70と合成部80とを制御するものである。
分析加工部70は、A/D変換器30〜36と制御部60と合成部80とに接続され、A/D変換器30〜33の出力信号をA/D変換器34〜36の出力信号と制御部60の制御に基づいて信号処理し、合成部80に出力するものである。この分析加工部70は、本発明における信号処理手段として機能する。

0020

また、分析加工部70は除去部100〜103と除去信号生成部104とから構成される。除去信号生成部104は、A/D変換器34〜36から入力された信号に基づいて除去信号を生成し、除去部100〜103に出力するものである。除去部100〜103は、A/D変換器30〜33の出力信号から除去信号に基づいて不要音の成分を除去するものである。

0021

合成部80は、制御部60と分析加工部70とスピーカ90〜93とに接続され、分析加工部70から入力された電気信号を各スピーカ90〜93に分配、合成して出力するものである。また、分配する強度などは制御部60からの制御信号に基づいて決定される。

0022

また、合成部80は分配部110〜113と加算部120〜123とアンプ130〜133とから構成される。さらに、分配部110はレベル調整器140〜143から構成される。レベル調整器140〜143は、入力された信号の強度を制御部60からの制御信号に基づいてそれぞれ調整して出力するものである。なお、分配部111〜113については内部構成が図示されていないが、分配部110と同様に内部にレベル調整器140〜143をそれぞれ備えている。

0023

分配部110〜113は、分析加工部70から入力される電気信号を上述のレベル調整器140〜143によってそれぞれ信号強度が調整された4つの信号に分配して加算部120〜123に出力するものである。分配部110の4つの出力はそれぞれ加算部120〜123に接続され、分配部111の4つの出力はそれぞれ加算部120〜123に接続され、分配部112の4つの出力はそれぞれ加算部120〜123に接続され、分配部113の4つの出力はそれぞれ加算部120〜123に接続される。
加算部120〜123は、入力された信号を加算して出力するものである。

0024

アンプ130〜133は、加算部120〜123の出力にそれぞれ接続され、入力された電気信号を増幅して出力するものである。なお、加算部120〜123の出力は図示しないD/A変換器によりアナログ信号に変換されてアンプ130〜133に入力される。
スピーカ90〜93は、車室内の例えば前後左右に配置され、合成部80から入力された電気信号に基づいて放音するものである。

0025

次に、本実施形態に係る車外環境音再現装置の動作を詳細に説明する。
まず、車両の外面の前後左右に取り付けられたマイク10〜13は、車両の周囲の環境音を各方向から集音して、それぞれを電気信号(アナログ信号)に変換して出力する。ここで、車両が走行している際には、車両の周囲にはエンジン音、ロードノイズ、風きり音などの不要音が発生しているため、環境音はそれら不要音と共に集音される。
また、マイク10〜13は車両の前後左右に設置されるため、環境音の発生している方向の情報及び音源までの距離の情報を含めて効果的に集音できる。

0026

また、マイク(エンジン音用)20は、車両のエンジン音を集音して電気信号(アナログ信号)に変換して出力する。また、マイク(ロードノイズ用)21は、車両が走行する際に道路とタイヤとの接触面から発生するロードノイズを集音して電気信号(アナログ信号)に変換して出力する。さらに、マイク(風きり音用)22は、車両が走行した際に車体と空気との接触により発生する風きり音を集音して電気信号(アナログ信号)に変換して出力する。
これらのマイク20〜22は、それぞれの不要音が発生する場所の近傍に設置されるため、不要音を効果的に集音できる。

0027

続いて、A/D変換器30〜36は上記のマイク10〜13,20〜22から入力される電気信号(アナログ信号)をそれぞれデジタル信号に変換して出力する。
次に、分析加工部70は、制御部60の制御に基づいて上記のデジタル信号に対して以下の2種類の処理の何れか又は両方を行い、環境音から所定の不要音を除去した音を表す信号を出力する。

0028

(処理1)不要音の逆位相信号の加算
分析加工部70の除去信号生成部104は、A/D変換器34〜36が出力するそれぞれのデジタル信号を信号処理して、マイク20〜22によって集音されたそれぞれの不要音の逆位相信号に相当する信号を生成する。

0029

次に、除去部100はA/D変換器30が出力するデジタル信号に上記の逆位相信号を加算する事によって、マイク10により集音された環境音からマイク20〜22によって集音された不要音を除去した音を表す信号を出力する。
同様に、除去部101〜103はA/D変換器31〜33が出力するそれぞれのデジタル信号に上記の逆位相の信号を加算する事によって、マイク11〜13により集音された環境音からマイク20〜22によって集音された不要音を除去した音を表す信号をそれぞれ出力する。なお、除去信号生成部104は、各A/D変換器34〜36が出力するデジタル信号の逆位相信号を各除去部101〜103に対応した信号強度に調整して各除去部101〜103に入力しても良い。こうすることで、マイク11〜13の位置に応じた効果的な不要音除去が可能となる。

0030

(処理2)不要音の周波数帯域の減衰
分析加工部70の除去信号生成部104は、A/D変換器34〜36が出力するデジタル信号を信号処理してマイク20〜22によって集音されたそれぞれの不要音の周波数帯域を計算する。

0031

次に、除去部100はA/D変換器30が出力するデジタル信号に対して、上記の処理により求められた不要音の周波数帯域をフィルタリングするなどの信号処理を行い、環境音の電気信号から不要音の周波数帯域を不要音の大きさに応じて選択的に減衰させる。例えば、不要音が大きい時には不要音の周波数帯域の減衰量を大きくして、不要音が小さい時には不要音の周波数帯域の減衰量を小さくする。このような処理により、環境音から不要音を除去した音を表す信号を出力する。

0032

同様に、除去部101〜103はA/D変換器31〜33が出力するそれぞれのデジタル信号に対して、上記の処理により求められた不要音の周波数帯域をフィルタリングするなどの信号処理を行い、環境音から不要音を除去した音を表す信号をそれぞれ出力する。なお、不要音の周波数帯域の減衰量は、各除去部100〜103に対応して決めても良い。こうすることで、マイク10〜13の位置に応じた効果的な不要音除去が可能になる。

0033

ここで、制御部60は操作部50の設定に基づいて分析加工部70を制御し、上記の2種類の処理を指定する。また、制御部60は操作部50の設定に基づいて分析加工部70を制御し、車外環境音再現装置のオン/オフ、各マイク10〜13,20〜22のオン/オフ、分析加工部70の信号処理のためのパラメータ設定などを行うこともできる。

0034

また、車速センサー40は車両の車速を検出して制御部60に出力する。そして、制御部60は操作部50の設定に基づいて、車速が一定速度以下であった場合には分析加工部70を制御して信号処理動作を停止させることができる。

0035

また、制御部60は車速センサー40が検出した車速に応じて分析加工部70を制御して、エンジン音、ロードノイズ、風きり音の何れを除去するかを変更することができる。
また、制御部60は車速が増加するに従い、分析加工部70を制御して環境音の音量を上げ、高域を強調するなど乗員の聞きやすい音質に変更することもできる。

0036

次に、合成部80は分析加工部70から出力される不要音が除去された環境音を表す4つの信号を4つのスピーカ90〜93に分配、合成して出力する。その際、制御部60によって各スピーカへ分配する信号強度(各スピーカの音量バランス)などが制御される。

0037

以下に、合成部80の分配、合成動作について説明する。
除去部100から出力された信号は、分配部110の4つのレベル調整器140〜143に入力され、制御部60からの制御信号に応じてそれぞれ独立に信号強度が調整されて4種類の信号が出力される。同様に除去部101〜103から出力されたそれぞれの信号は、分配部111〜113がそれぞれ備える図示しない4つのレベル調整器に入力され、それぞれ独立に信号強度が調整され、4種類ずつの信号が出力される。
つまり、分配部110〜113は信号を分配すると共にそれぞれの信号の強度を調整する。

0038

加算部120は、分配部110〜113から出力された信号を入力して加算する。同様に、加算部121〜123は分配部110〜113から出力された信号を入力して加算する。つまり、加算部120〜123は分析加工部70から出力された4つの環境音を表す信号を加算する。

0039

なお、マイク10〜13のそれぞれが集音した環境音を、そのマイクが設置された方向(前後左右)に設置された車室内のスピーカから放音する場合には、制御部60は以下に説明する制御を合成部80に対して行う。

0040

例えば、マイク10により集音された環境音がそのマイク10が設置された方向に設置されたスピーカ90から大きな音で放音されるようにする場合、除去部100の出力信号は分配部110のレベル調整器140によって大きな信号強度に調整されて加算部120に入力される。また、除去部101〜103の出力信号は分配部111〜113によって小さな信号強度に調整されて加算部120に入力されるので、加算部120の出力信号は除去部100からの出力信号が支配的となる。他の信号も同様に制御される。

0041

次に、アンプ130は加算部120から出力された信号を増幅し、スピーカ90を駆動する。同様に、アンプ131〜133は加算部121〜123から出力された信号を増幅し、スピーカ91〜93を駆動する。なお、加算部120〜123の出力は図示しないD/A変換器によりアナログ信号に変換されてアンプ131〜133に入力される。

0042

続いて、スピーカ90〜93は、入力された電気信号に基づいて環境音を車室内に放音する。ここで、スピーカ90〜93は車室内の前後左右に空間的に設置されているため、環境音を車両外部で聞こえる状態と同様に空間的に再現することができる。

0043

このように、本実施形態に係る車外環境音再現装置によれば、車外にて集音された環境音から不要音であるエンジン音、低周波音、風きり音などを除去した上で車室内に放音できるので、必要な環境音を忠実に再現できる。これにより、乗員は車両の窓を開けずに明瞭な環境音を聞くことが可能となる。

0044

また、複数のマイクとスピーカによって環境音を空間的に再現できるので、乗員は音の発生方向及び音の発生源との距離なども認識でき、例えば歩行者又は自転車の存在などの周囲の状況を正確に把握する事ができる。
また、車外の環境音が明瞭に聞こえるので、乗員は車室内の空調環境等を保った状態でオープンカーに乗っている様な気分を味わうことができる。

0045

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、マイクとスピーカの数は図示した例に限られず、設置される位置も車両の前後左右に限られない。
また、不要音を環境音から除去する方法は上述した例に限られない。
また、不要音は上述した音に限られない。
さらに、車載LAN(Local Area Network)を用いて上述した車外環境音再現装置を構成しても良い。

図面の簡単な説明

0046

本発明の実施形態に係る車外環境音再現装置の構成図である。

符号の説明

0047

10〜13;マイク、20;マイク(エンジン音用)、21;マイク(ロードノイズ用)、22;マイク(風きり音用)、30〜36;A/D変換器、40;車速センサー、50;操作部、60;制御部、70;分析加工部、80;合成部、90〜93;スピーカ、100〜103;除去部、104;除去信号生成部、110〜113;分配部、120〜123;加算部、130〜133;アンプ、140〜143;レベル調整器。

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