CN109416910B - 主动型效果音产生装置 - Google Patents

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Abstract

ASC装置(11)具备：进气管麦克风(37)，其检测在内燃发动机(13)的进气管(39)中产生的振动噪声信号；基准信号生成部(55)，其从振动噪声信号提取属于基于发动机(13)的旋转频率(fq)的规定频带的音响成分，并且生成基于所提取的音响成分的谐波的基准信号；驾驶席扬声器(25)，其输出包含效果音在内的声音；以及合成部(ad2)，其基于基准信号生成用于生成效果音的控制信号，并且将该控制信号输出至驾驶席扬声器(25)。基准信号生成部(55)基于发动机(13)的旋转频率(fq)来设定音响成分的中心频率。

Description

主动型效果音产生装置
技术领域
本发明涉及在具有内燃发动机的车辆中产生效果音的主动型效果音产生装置。
背景技术
本申请申请人提出过在具有内燃发动机的车辆中产生与加速操作对应的具有线性感的发动机效果音的效果音产生装置(参照专利文献1)。
专利文献1的效果音产生装置具备：保存1个周期大小的正弦波的波形数据的波形数据表；基准信号生成单元，其通过参照波形数据而生成基于发动机的旋转频率的谐波的基准信号；音响控制单元，其生成基于基准信号的控制信号；和输出单元，其将控制信号转换成效果音并输出。音响控制单元具有第1音响修正器，该第1音响修正器具有使在从输出单元到乘员的声场空间中的频率-增益特性(增益根据基准信号的频率而变化的特性)反向的反向增益特性，通过由第1音响修正器根据频率修正基准信号的增益，而生成基于基准信号的控制信号。
根据专利文献1的效果音产生装置，使基准信号的增益发挥反向增益特性，由此，在基于基准信号的效果音从输出单元通过声场空间到达乘员的时间点，效果音的频率-增益特性变平坦，因此，能够产生与加速操作对应的具有线性感的效果音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2006-301598号公报
发明内容
然而，在专利文献1的效果音产生装置中，通过参照事先设定的正弦波的波形数据而生成基于发动机旋转频率的谐波的基准信号，因此，会将基于所生成的基准信号的效果音听成人造声音，在满足驾驶员的操纵的感受性的观点上具有改良的余地。这是出于以下的理由。
即，在内燃发动机中的例如4缸4冲程发动机中，针对各缸错开时间地进行进气→压缩→爆发→排气的工序。于是，发动机发生转矩变动而振动，并且进气/排气的各压力也时时刻刻地变动。其结果为，实际的发动机声音不仅包括高阶的频率成分，还随机地重叠有因曲柄未以一定的速度旋转而失真的波形的频率成分，而与之相对地，在专利文献1的效果音产生装置中，没有表现出所述高阶的频率成分以外的正弦波失真的波形。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供在具有内燃发动机的车辆中能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的效果音的主动型效果音产生装置。
为了达成上述目的，(1)的发明最主要的特征在于，具备：振动噪声信号检测部，其检测在内燃发动机的进气侧构件及排气侧构件的至少某一方产生的振动噪声信号；基准信号生成部，其从所述振动噪声信号提取属于基于所述发动机的旋转频率的规定频带的音响成分，并且生成基于所提取的音响成分的谐波的基准信号；声音输出部，其输出包含效果音在内的声音；以及生成部，其基于所述基准信号生成用于生成所述效果音的控制信号，并且将该控制信号输出至所述声音输出部，所述基准信号生成部基于所述发动机的旋转频率来设定所述音响成分的中心频率。
在(1)的发明中采用如下的构成：基准信号生成部在从在内燃发动机的进气侧构件及排气侧构件的至少某一方产生的振动噪声信号提取属于基于发动机的旋转频率的规定频带的音响成分时，基于发动机的旋转频率设定所述音响成分的中心频率。
根据(1)的发明，基准信号生成部在从振动噪声信号提取属于基于发动机的旋转频率的规定频带的音响成分时，基于发动机的旋转频率来设定所述音响成分的中心频率，因此，能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音。
另外，(2)的发明为(1)所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，所述基准信号生成部以使所述音响成分的中心频率追随所述发动机的旋转频率的变动的方式设定所述音响成分的中心频率。
根据(2)的发明，基准信号生成部以使所述音响成分的中心频率追随发动机的旋转频率的变动的方式设定该音响成分的中心频率，因此，产生与发动机的加速音相近的效果音，在满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音的基础上，还能够呈现出车辆如同驾驶员的手脚那样活动的一体感。
另外，(3)的发明为(1)或(2)所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，所述基准信号生成部基于所述发动机的旋转频率来设定所述音响成分的规定频带的宽度。
根据(3)的发明，基准信号生成部基于发动机的旋转频率来设定所述音响成分的规定频带的宽度，因此，根据发动机的加速程度而使更自然的效果音产生，在满足驾驶员的操纵的感受性的效果音的基础上，能够进一步呈现出车辆如同驾驶员的手脚那样活动的一体感。
另外，(4)的发明为(1)～(3)中任一项所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的进气侧构件中、连通该发动机与空气过滤器之间的进气管构件中产生的振动噪声信号。
根据(4)的发明，振动噪声信号检测部检测在发动机的进气侧构件中连通该发动机与空气过滤器之间的进气管构件中产生的振动噪声信号，因此，产生包含属于基于发动机的旋转频率的频带的音响成分在内的发动机的进气音来作为效果音，由此，能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的效果音。
另外，(5)的发明为(1)～(3)中任一项所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的排气侧构件中、连通该发动机与消声器之间的排气管构件中产生的振动噪声信号。
根据(5)的发明，振动噪声信号检测部检测在发动机的排气侧构件中连通该发动机与消声器之间的排气管构件中产生的振动噪声信号，因此，产生包括属于基于发动机的旋转频率的频带的音响成分在内的发动机的排气音来作为效果音，由此，能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的效果音。
发明的效果
根据本发明的主动型效果音产生装置，提供在具有内燃发动机的车辆中能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的效果音。
附图说明
图1是搭载了本发明的实施方式的主动型效果音产生装置(以下，有时简称作“ASC装置”)的车辆的概略构成图。
图2是在采用内燃发动机的进气音来作为效果音时的、本发明的实施方式的ASC装置及其外围的概略构成图。
图3是示出ASC装置的内部构成的构成框图。
图4是示出ASC装置所具有的基准信号生成部的内部构成的构成框图。
图5是示出在ASC装置所具有的基准信号生成部中改变了步长参数的值时的效果音的声压频率特性的一例的说明图。
图6是示出在ASC装置所具有的基准信号生成部中针对发动机旋转频率的多个阶次成分的效果音的声压频率特性的一例的说明图。
图7是对比地示出在开/关本发明的实施方式的ASC装置时的、效果音的声压频率特性的一例的说明图。
图8是在采用内燃发动机的排气音来作为效果音时的、本发明的实施方式的ASC装置及其外围的概略构成图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的主动型效果音产生装置进行详细说明。
此外，在以下示出的图中，原则上，对具有共同的功能的构件之间、或者具有彼此对应的功能的构件之间标注共同的附图标记。另外，为了便于说明，有时将构件的大小及形状进行变形或者夸张地示意性示出。
[本发明的实施方式的主动型效果音产生装置11的概要]
针对本发明的实施方式的主动型效果音产生装置(ASC装置：Active SoundControl Apparatus)11的概要，举出了将其组入至搭载有内燃发动机(以下，有时简称作“发动机”)13的车辆15的例子，参照图1及图2进行说明。图1是搭载有ASC装置11的车辆15的概略构成图。图2是在采用发动机13的进气音来作为效果音时的ASC装置11及其外围的概略构成图。
本发明的实施方式的ASC装置11与主动型噪声抑制装置(ANC装置:Active NoiseControl Apparatus)17一并构成车辆用主动型效果音产生装置19，主动型噪声抑制装置17主动地抑制侵入至车辆15的室内(以下，有时称作车厢内)的噪声的声压。
车辆用主动型效果音产生系统19具有产生如下的效果音的功能，该效果音用于营造满足驾驶员的操纵的感受性的驾驶气氛，并且主动地抑制侵入至车厢内的噪声的声压。
如图1所示，包含ASC装置11及ANC装置17在内的车辆用主动型效果音产生系统19构成为具有：驾驶席麦克风23，其设于车厢内的驾驶席空间21内，用于收集在驾驶席空间21中产生的声音；驾驶席扬声器25，其设于驾驶席空间21内，用于输出包括效果音的声音；合成部ad1，其将来自ASC装置11及ANC装置17的各效果音(数字)信号(任意时刻的效果音的声压频率特性)合成；D/A转换部27，其将来自合成部ad1的效果音(数字)信号转换成模拟信号；和音频放大器29，其将包含通过D/A转换部27转换后的效果音在内的声音(模拟)信号放大并输出至驾驶席扬声器25。驾驶席扬声器25相当于本发明的“声音输出部”。
如图1及图2所示，ASC装置11与包括发动机旋转速度传感器33、油门开度传感器35、进气管麦克风37在内的各种传感器连接。
发动机旋转速度传感器33具有检测搭载于车辆15的发动机13的旋转速度的功能。利用发动机旋转速度传感器33检测到的发动机旋转频率的时间序列信号(发动机旋转频率信号)fq被发送至ASC装置11。
油门开度传感器35具有检测与驾驶员对油门踏板(不图示)的踩踏操作量对应的油门开度的功能。利用油门开度传感器35检测到的油门开度的时间序列信号(AP开度信号)ap被发送至ASC装置11。
如图2所示，进气管麦克风37具有如下的功能，即，收集在连通连接空气过滤器41及发动机13的进气口13a之间的进气管39中产生的发动机13的进气音的时间序列信号(进气音信号)Sva。通过进气管麦克风37收集的进气音信号Sva被发送至ASC装置11。
进气管麦克风37设置在进气管39中的距离发动机13较远的、空气过滤器41这一侧。进气管麦克风37相当于本发明的“振动噪声信号检测部”。进气管39相当于本发明的“进气侧构件”。另外，如图2所示，发动机13的排气口13b经由排气管43而与使排气音的声压衰减的消声器45连通连接。排气管43相当于本发明的“排气侧构件”。
ASC装置11发挥如下的作用：基于进气音信号Sva、Eg旋转频率信号fq、AP开度信号ap，而使满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音产生。
[ASC装置11的内部构成]
接着，参照图3说明ASC装置11的内部构成。图3是示出ASC装置11的内部构成的构成框图。
如图3所示，ASC装置11构成为具有频率检测部51、倍增部53、基准信号生成部55、控制信号生成部57、合成部ad2、频率变化量计算部59、及声压修正部61。在ASC装置11中，进行基于数字信号形式的各种信号处理。
具体来说，ASC装置11例如由具备CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存储器)等的微型计算机构成。
频率检测部51具有如下的功能：针对发动机13的输出轴(不图示)每次旋转检测从霍尔元件等得到的发动机脉冲的频率(发动机旋转频率fq)，并且输出数字信号形式的发动机旋转频率fq。
倍增部53构成为具有针对通过频率检测部51检测出的基本阶次的发动机旋转频率fq，例如输出2倍的频率(2次谐波的频率fq1)的2阶倍增部53a、输出3倍的频率(3次谐波的频率fq2)的3阶倍增部53b、和输出4倍的频率(4次谐波的频率fq3)的4阶倍增部53c。基于倍增部53的倍数不限于2、3、4、5、6、…等的整数倍，也可以为2.5、3.3…等的实数倍。另外，基于倍增部53的倍数也可以为3、5、7…等的任意的间断值。
基准信号生成部55具有如下的功能：从通过进气管麦克风37收集的进气音信号(振动噪声信号)Sva提取属于基于发动机旋转频率fq的规定频带的音响成分，并且生成基于所提取的音响成分的谐波的基准信号。另外，基准信号生成部55以如下的方式动作：在从进气音信号Sva提取属于基于发动机旋转频率fq的规定频带的音响成分时，基于发动机旋转频率fq来设定音响成分的中心频率。
在此，在从进气音信号Sva提取属于基于发动机旋转频率fq的规定频带的音响成分时，基于发动机旋转频率fq来设定音响成分的中心频率是指，使音响成分的中心频率与发动机旋转频率fq中声压级最高的频率相匹配地来提取属于规定频带的音响成分。
详细来说，基准信号生成部55构成为具有：第1音响成分提取部SE_1，其将从2阶倍增部53a输出的2次谐波的频率fq1作为发动机旋转频率fq，并提取属于基于该2次谐波的频率fq1的规定频带的音响成分；第2音响成分提取部SE_2，其将从3阶倍增部53b输出的3次谐波的频率fq2作为发动机旋转频率fq，并提取属于基于该3次谐波的频率fq2的规定频带的音响成分；以及第3音响成分提取部SE_3，其将从4阶倍增部53c输出的4次谐波的频率fq3作为发动机旋转频率fq，并提取属于基于该4次谐波的频率fq3的规定频带的音响成分。
第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、第3音响成分提取部SE_3构成为具有共同的功能。后面对这些音响成分提取部的内部构成进行详细说明。
控制信号生成部57构成为具备：平坦化处理部SI_1-1、SI_2-1、SI_3-1，其针对通过基准信号生成部55生成的效果音的基准信号进行相对于加速操作而产生具有线性感的效果音的处理；频率增强处理部SI_1-2、SI_2-2、SI_3-2，其进行增强属于所需频带的音响成分的处理；以及按阶次修正处理部SI_1-3、SI_2-3、SI_3-3，其针对每个阶次来修正基准信号。
此外，由于控制信号生成部57的构成与在专利文献1(JP特开2006-301598号公报)的段落编号0062等中记载的技术事项相同，所以省略对其进行详细说明。
合成部ad2输出将通过按阶次修正处理部SI_1-3、SI_2-3、SI_3-3处理后的3个信号(任意时刻的效果音的声压频率特性)进行合成而得到的控制信号。合成部ad2相当于本发明的“生成部”。
频率变化量计算部59针对作为时间序列数据的发动机旋转频率fq，采用在某一时刻t1的频率fqt1与在时刻t1紧后的时刻t2的频率fqt2之差Δfq(在此为Δfq＝fqt2-fqt1)，并将该差Δfq乘以在时刻t2的频率fqt2，由此，来算出并输出发动机旋转频率fq的每单位时间的频率变化量Δfqv(Δfqv＝Δfq*fqt2)[Hz/秒]，即发动机旋转的加速度。
此外，由于频率变化量计算部59的构成与在专利文献1(JP特开2006-301598号公报)的段落编号0082～0086等中记载的技术事项相同，所以省略对其进行详细说明。
如图3所示，声压修正部61构成为具有第1增益设定部63、第2增益设定部65、第3增益设定部67、第1滤波器69、合成部ad3、第2滤波器71。
第1增益设定部63具有如下的功能：事先准备规定了与频率变化量Δfqv对应的增益(以下称作“频率变化量增益GΔfqv”)的关系的图表，设定基于通过频率变化量计算部59算出并输出的频率变化量Δfqv的频率变化量增益GΔfqv。
第2增益设定部65具有如下的功能：事先准备规定了与发动机旋转频率fq对应的增益(以下称作“频率增益Gfq”)的关系的图表，设定基于通过频率检测部51检测出的发动机旋转频率fq的频率增益Gfq。
第3增益设定部67具有如下的功能：事先准备规定了与油门开度ap对应的增益(以下称作“油门开度增益Gap”)的关系的图表，设定基于通过油门开度传感器35检测出的油门开度ap的油门开度增益Gap。
第1滤波器69具有如下的功能：对通过第2增益设定部65设定的频率增益Gfq乘以通过第3增益设定部67设定的油门开度增益Gap，由此，生成修正后的控制信号(振幅调整控制信号)。由第1滤波器69修正后的控制信号(振幅调整控制信号)被输出至合成部ad3。
合成部ad3具有将通过第1增益设定部63设定的频率变化量增益GΔfqv、和通过第1滤波器69生成的修正后的控制信号(振幅调整控制信号)进行合成的功能。基于合成部ad3的合成结果(用于对任意时刻的效果音的声压频率特性进行修正的增益)被输出至第2滤波器71。
第2滤波器71具有如下的功能：对通过控制信号生成部57的合成部ad2合成的控制信号乘以基于合成部ad3的合成结果，由此，生成修正后的控制信号。由第2滤波器71修正后的控制信号被输出至合成部ad1。
[ASC装置11所具有的基准信号生成部55的内部构成]
接着，参照图4说明ASC装置11所具有的基准信号生成部55的内部构成。图4是表示ASC装置11所具有的基准信号生成部55的内部构成的构成框图。如上所述，ASC装置11所具有的基准信号生成部55构成为具备具有共同的功能的第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3。于是，通过说明第1音响成分提取部SE_1的内部构成，来代替对基准信号生成部55的说明。
如图4所示，第1音响成分提取部SE_1构成为具备第1自适应滤波器73、第2自适应滤波器75、第1滤波器系数更新部77、第2滤波器系数更新部79、合成部ad4及合成部ad5。
如图4所示，作为数字滤波器的第1自适应滤波器73具有如下的功能：输入从2阶倍增部53a输出的2次谐波的发动机旋转频率信号fq1中的余弦波信号RX(RX＝cosωt；ω＝fq1)，并输出对该余弦波信号RX乘以第1滤波器系数A而得到的第1基准信号(A×RX)。
如图4所示，作为数字滤波器的第2自适应滤波器75具有如下的功能：输入从2阶倍增部53a输出的2次谐波的发动机旋转频率信号fq1中的正弦波信号RY(RY＝sinωt；ω＝fq1)，并输出对该正弦波信号RY乘以第2滤波器系数B而得到的第2基准信号(B×RY)。
如图4所示，第1滤波器系数更新部77具有基于所述余弦波信号RX和误差信号e(详细如后述)来更新第1自适应滤波器73的滤波器系数A的功能。具体来说，第1滤波器系数更新部77将余弦波信号RX(RX＝cosωt)及误差信号e代入以使误差信号e成为最小的方式进行自适应处理的自适应控制算法LMS(Least Mean Square：最小均方差)的运算式(参照计算式1)并进行运算，由此，更新第1自适应滤波器73的滤波器系数A。
An+1＝An-μ×e×RX{RX＝cos(ωt)；ω＝fq1}(计算式1)
在此，μ为被称作步长参数(Step Size Parameter)的用于决定自适应滤波器(包括第1自适应滤波器73及第2自适应滤波器75这两者)的一次更新的大小的参数。
如图4所示，第2滤波器系数更新部79具有基于所述正弦波信号RY(RY＝sinωt)和误差信号e来更新第2自适应滤波器75的滤波器系数B的功能。具体来说，第2滤波器系数更新部79将正弦波信号RY(RY＝sinωt)及误差信号e代入自适应控制算法LMS的运算式(参照计算式2)并进行运算，由此，更新第2自适应滤波器75的滤波器系数B。
Bn+1＝Bn-μ×e×RY{RY＝sin(ωt)；ω＝fq1}(计算式2)
合成部ad4具有如下的功能：输出将从第1自适应滤波器73输出的第1基准信号(A×RX)、和从第2自适应滤波器75输出的第2基准信号(B×RY)合成而得到的第3基准信号Sout{Sout＝(A×RX)+(B×RY)}。
合成部ad5具有如下的功能：输出从通过进气管麦克风37收集的进气音信号(振动噪声信号)Sva减去从合成部ad4输出的第3基准信号Sout而得到的误差信号e(e＝Sva-Sout)。
[ASC装置11的动作]
接着，参照图5～图7对ASC装置11的动作进行说明。图5是示出在ASC装置11所具有的基准信号生成部55中在变更了步长参数μ的值时的效果音的声压频率特性的一例的说明图。图6是示出在ASC装置所具有的基准信号生成部中发动机旋转频率的多个阶次成分的效果音的声压频率特性的一例的说明图。图7是对比示出在开/关ASC装置时的效果音的声压频率特性的一例的说明图。
在ASC装置11中，频率检测部51检测发动机旋转频率fq，并且输出数字信号形式的发动机旋转频率fq。
构成倍增部53的2阶倍增部53a、3阶倍增部53b、4阶倍增部53c针对通过频率检测部51检测到的基本阶次的发动机旋转频率fq分别输出规定倍率的谐波的频率(2次谐波的频率fq1)/(3次谐波的频率fq2)/(4次谐波的频率fq3)。
基准信号生成部55从通过进气管麦克风37收集的进气音信号(振动噪声信号)Sva提取属于基于发动机旋转频率fq的规定频带的音响成分。此时，基准信号生成部55使音响成分的中心频率与发动机旋转频率fq中声压级最高的频率相匹配地来提取属于规定频带的音响成分。然后，基准信号生成部55生成基于所提取的音响成分的谐波的基准信号。
在此，对构成基准信号生成部55的第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3的动作进行说明。但是，第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3的动作实质上相同，因此，通过说明第1音响成分提取部SE_1的动作，来代替对第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3的动作说明。
在第1音响成分提取部SE_1中，第1自适应滤波器73输入从2阶倍增部53a输出的2次谐波的发动机旋转频率信号fq1中的余弦波信号RX，并输出对该余弦波信号RX乘以第1滤波器系数A而得到的第1基准信号(A×RX)。
第2自适应滤波器75输入从2阶倍增部53a输出的2次谐波的发动机旋转频率信号fq1中的正弦波信号RY，并输出对该正弦波信号RY乘以第2滤波器系数B而得到的第2基准信号(B×RY)。
第1滤波器系数更新部77将余弦波信号RX及误差信号e代入以使误差信号e成为最小的方式进行自适应处理的自适应控制算法LMS的运算式(参照计算式1)并进行运算，由此，更新第1自适应滤波器73的滤波器系数A。
第2滤波器系数更新部79将正弦波信号RY及误差信号e代入以使误差信号e成为最小的方式进行自适应处理的自适应控制算法LMS的运算式(参照计算式2)并进行运算，由此，更新第2自适应滤波器75的滤波器系数B。
在此，通过适宜调整计算式1、计算式2中包含的步长参数的设定值μ，能够恰当地提取因伴随发动机13的燃烧作用的转矩变动、或脉动而产生的噪声振动信号。
例如图5所示，当作为步长参数值μ而设定比较大的值μ1时，以基于发动机旋转频率fq所具有的声压频率特性而决定的声压级成为峰值的频率为中心，提取出频带宽度比较宽的音响成分。
另一方面，当作为步长参数值μ而设定比较小的值μ2(μ1>μ2)时，以基于发动机旋转频率fq所具有的声压频率特性而决定的声压级成为峰值的频率为中心，提取出频带宽度比较窄的音响成分。
此外，在本实施方式中，构成基准信号生成部55的第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3分别针对基本阶次的发动机旋转频率fq而各自输出规定倍率的谐波的频率(2次谐波的频率fq1＝2ω1)/(3次谐波的频率fq2＝3ω1)/(4次谐波的频率fq3＝4ω1)。因此，如图6所示，基准信号生成部55提取出分别具有彼此不同的声压级峰值的声压频率特性的3个音响成分。
合成部ad4输出将从第1自适应滤波器73输出的第1基准信号(A×RX)、和从第2自适应滤波器75输出的第2基准信号(B×RY)进行合成而得到的第3基准信号Sout{Sout＝(A×RX)+(B×RY)}。第3基准信号Sout被发送至控制信号生成部57中的平坦化处理部SI_1-1，对第3基准信号Sout实施规定的处理。至此为止，第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、第3音响成分提取部SE_3之间具有共同的功能。
合成部ad5输出从通过进气管麦克风37收集的进气音信号(振动噪声信号)Sva减去从合成部ad4输出的第3基准信号Sout而得到的误差信号e(e＝Sva-Sout)。
此外，如图3所示，在基准信号生成部55构成为具有第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3的情况下，合成部ad5从通过进气管麦克风37收集的进气音信号(振动噪声信号；包括决定加速音的音色的音响成分)Sva减去合成基准信号Sout4，并输出通过该减法运算而得到的误差信号e(e＝Sva-Sout4)，其中，合成基准信号Sout4是将从第1音响成分提取部SE_2的合成部ad4输出的第3-1基准信号Sout1、从第2音响成分提取部SE_2的合成部ad4输出的第3-2基准信号Sout2、从第2音响成分提取部SE_2的合成部ad4输出的第3-3基准信号Sout3进行合成而得到的(Sout4＝Sout1+Sout2+Sout3)。
控制信号生成部57的平坦化处理部SI_1-1、SI_2-1、SI_3-1针对通过基准信号生成部55生成的效果音的基准信号(Sout1、Sout2、Sout3)分别进行相对于加速操作而使具有线性感的效果音产生的平坦化处理。
频率增强处理部SI_1-2、SI_2-2、SI_3-2针对平坦化处理后的效果音的基准信号(Sout1、Sout2、Sout3)而分别进行增强属于所需频带的音响成分的频率增强处理。
然后，按阶次修正处理部SI_1-3、SI_2-3、SI_3-3针对频率增强处理后的效果音的基准信号(Sout1、Sout2、Sout3)分别进行针对每个阶次而修正这些基准信号的处理。
接着，合成部ad2输出将针对每个阶次进行修正处理后的3个信号(任意时刻的效果音的声压频率特性)进行合成而得到的控制信号。
声压修正部61针对通过合成部ad2合成的效果音的控制信号进行声压修正处理。通过声压修正部61的声压修正处理，例如在频率变化量Δfqv很大的情况下、或在驾驶员大幅度踩下油门踏板的情况下，通过提高效果音的声压级，能够呈现出动感十足的感觉。
而且，通过适当进行基于车厢声场或驾驶席扬声器25的声压频率特性、发动机旋转频率fq的加权，即使在加速量或发动机旋转频率fq发生了变化的情况下，也能够呈现为可更自然地听到效果音。
合成部ad1将声压修正部61的声压修正处理后的效果音(数字)的控制信号(任意时刻的效果音的声压频率特性)、和来自ANC装置17的效果音(数字)信号进行合成。合成后的效果音(数字)信号被发送至D/A转换部27。
D/A转换部27将通过合成部ad1合成的来自ASC装置11及ANC装置17的效果音(数字)信号转换为效果音(模拟)信号。转换后的效果音(模拟)信号被发送至音频放大器29。
音频放大器29将包含利用D/A转换部27进行转换后的效果音在内的声音(模拟)信号放大并输出至驾驶席扬声器25。由此，效果音(进气音)的声音从驾驶席扬声器25输出。
如图7所示可知，在ASC装置11开启时在驾驶员的耳边可听到的从驾驶席扬声器25输出的效果音(进气音)的声音，与在ASC装置11关断时的声音相比，声压级的频率特性变平滑。
[本发明的实施方式的ASC装置11的作用效果]
接着，说明本发明的实施方式的ASC装置11的作用效果。
基于第1观点的主动型效果音产生装置11最主要的特征在于，具备：进气管麦克风(振动噪声信号检测部)37，其检测在内燃发动机13的进气管(进气侧构件)39及排气管(排气侧构件)43的至少某一方中产生的振动噪声信号；基准信号生成部55，其从振动噪声信号提取属于基于发动机13的旋转频率fq的规定频带的音响成分，并且生成基于该提取的音响成分的谐波的基准信号；驾驶席扬声器(声音输出部)25，其输出包含效果音在内的声音；以及合成部(生成部)ad2，其基于基准信号而生成用于生成效果音的控制信号，并且将该控制信号输出至驾驶席扬声器25，基准信号生成部55基于发动机13的旋转频率fq来设定音响成分的中心频率。
在基于第1观点的主动型效果音产生装置11中采用如下的构成：基准信号生成部55在从振动噪声信号提取属于基于发动机13的旋转频率fq的规定频带的音响成分时，基于发动机13的旋转频率fq来设定音响成分的中心频率。
根据基于第1观点的主动型效果音产生装置11，基准信号生成部55在从振动噪声信号提取属于基于发动机13的旋转频率fq的规定频带的音响成分时，基于发动机13的旋转频率fq来设定音响成分的中心频率，因此，能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音(加速音)。
另外，基于第2观点的主动型效果音产生装置11为基于第1观点的主动型效果音产生装置11，其特征在于，基准信号生成部55以使音响成分的中心频率追随发动机13的旋转频率fq的变动的方式设定该音响成分的中心频率。
根据基于第2观点的主动型效果音产生装置11，基准信号生成部55以使音响成分的中心频率追随发动机13的旋转频率fq的变动的方式设定该音响成分的中心频率，因此，产生与发动机13的加速音相近的效果音，在满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音的基础上，还能够呈现出车辆15如同驾驶员的手脚那样活动的一体感。
另外，基于第3观点的主动型效果音产生装置11为基于第1或第2观点的主动型效果音产生装置11，其特征在于，基准信号生成部55基于发动机13的旋转频率fq，设定音响成分的规定频带的宽度。
根据基于第3观点的主动型效果音产生装置11，基准信号生成部55基于发动机13的旋转频率fq来设定音响成分的规定频带的宽度，因此，根据发动机13的加速程度而使更自然的效果音产生，在满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音的基础上，能够进一步呈现出车辆15如同驾驶员的手脚那样活动的一体感。
另外，基于第4观点的主动型效果音产生装置11为基于第1～第3观点中任一个观点的主动型效果音产生装置11，其特征在于，进气管麦克风(振动噪声信号检测部)37检测在发动机13的进气侧构件中、将发动机13与空气过滤器41之间连通的进气管39产生的振动噪声信号。
根据基于第4观点的主动型效果音产生装置11，进气管麦克风37检测在发动机13的进气侧构件中、连通发动机13和空气过滤器41之间的进气管39产生的振动噪声信号，因此，产生包含属于基于发动机13的旋转频率fq的频带的音响成分在内的发动机13的进气音来作为效果音，由此，能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音。
另外，基于第5观点的主动型效果音产生装置11为基于第1～第3观点中任一个观点的主动型效果音产生装置11，其特征在于，如图8所示，排气管麦克风(振动噪声信号检测部)44检测在发动机13的排气侧构件中连通发动机13和消声器45之间的排气管43中产生的振动噪声信号。
根据基于第5观点的主动型效果音产生装置11，排气管麦克风44检测在发动机13的排气侧构件中连通发动机13和消声器45之间的排气管43中产生的振动噪声信号，因此，产生包括属于基于发动机13的旋转频率fq的频带的音响成分在内的发动机13的排气音来作为效果音，由此，能够呈现出满足驾驶员的操纵的感受性的自然效果音。
[其他实施方式]
以上说明的多个实施方式示出了本发明的具体化的例子。因此，并非由这些实施方式来限定性地解释本发明的技术范围。这是因为，本发明能够不脱离其主旨或其主要特征地以多种方式实施。
例如，作为本发明的振动噪声信号检测部的实施形态，例示并说明了进气管麦克风37及排气管麦克风44，但本发明不限于此例。也可以取代进气管麦克风37及排气管麦克风44而适当采用用于检测与基于发动机13的燃烧作用的音响信号相关的音响信号的传感器类(例如，检测发动机振动的加速度的振动加速度传感器等)，来作为振动噪声信号检测部。
另外，在本发明的实施方式中，说明了将本发明的主动型效果音产生装置11应用于搭载了内燃发动机13的车辆15的例子，但本发明不限于该例。例如，还可以将本发明应用于直升机、飞机、游艇等的搭载了内燃发动机13的所有移动体。
另外，在本发明的实施方式中，说明了利用具有共同的功能的3个音响成分提取部(第1音响成分提取部SE_1、第2音响成分提取部SE_2、及第3音响成分提取部SE_3)构成基准信号生成部的例子，但本发明不限于此例。就构成基准信号生成部55的音响成分提取部的数量而言，只要根据在主动型效果音产生装置11中振动噪声信号中要关注的频带的分布状况等而采用适当的数量即可。在该情况下，只要根据音响成分提取部的数量，来变更相对于基本阶次的发动机旋转频率fq而倍增、输出适当阶次的频率的倍增部53的数量等即可。
另外，在本发明的实施方式中，列举并说明了将针对通过基准信号生成部55生成的效果音的基准信号进行规定处理的控制信号生成部57设在基准信号生成部55及合成部ad2之间的例子，但本发明不限于此例。能够省略控制信号生成部57。在该情况下，只要在基准信号生成部55的后级直接连接合成部ad2即可。
另外，在本发明的实施方式中，列举并说明了将设定用于对任意时刻的效果音的声压频率特性进行修正的增益的声压修正部61设于合成部ad2的后级的例子，但本发明不限于此例。声压修正部61能够省略其一部分或者全部功能。在该情况下，在省略第1增益设定部63的构成的情况下，还能够与之相匹配地省略用于计算第1增益设定部63在设定增益时所参照的频率变化量Δfqv的频率变化量计算部59。
附图标记说明
11主动型效果音产生装置
13内燃发动机
15车辆
19主动型效果音产生系统
25驾驶席扬声器(声音输出部)
37进气管麦克风(振动噪声信号检测部)
39进气管(进气侧构件)
41空气过滤器
43排气管(排气侧构件)
44排气管麦克风(振动噪声信号检测部)
45消声器
55基准信号生成部
ad2合成部(生成部)
fq发动机的旋转频率。

Claims (9)

1.一种主动型效果音产生装置，其具备：
振动噪声信号检测部，其检测在内燃发动机的进气侧构件及排气侧构件的至少某一方产生的振动噪声信号；
基准信号生成部，其从所述振动噪声信号提取属于基于所述发动机的旋转频率的规定频带的音响成分，并且生成基于所提取的音响成分的谐波的基准信号；
声音输出部，其输出包含效果音在内的声音；以及
生成部，其基于所述基准信号生成用于生成所述效果音的控制信号，并且将该控制信号输出至所述声音输出部，
所述基准信号生成部使所述音响成分的中心频率与所述发动机的旋转频率中的声压级最高的频率相匹配地来提取属于所述规定频带的音响成分。
2.根据权利要求1所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述基准信号生成部以使所述音响成分的中心频率追随所述发动机的旋转频率的变动的方式设定所述音响成分的中心频率。
3.根据权利要求1所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述基准信号生成部基于所述发动机的旋转频率来设定所述音响成分的规定频带的宽度。
4.根据权利要求2所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述基准信号生成部基于所述发动机的旋转频率来设定所述音响成分的规定频带的宽度。
5.根据权利要求1所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的进气侧构件中、连通该发动机与空气过滤器之间的进气管构件中产生的振动噪声信号。
6.根据权利要求2所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的进气侧构件中、连通该发动机与空气过滤器之间的进气管构件中产生的振动噪声信号。
7.根据权利要求3所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的进气侧构件中、连通该发动机与空气过滤器之间的进气管构件中产生的振动噪声信号。
8.根据权利要求4所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的进气侧构件中、连通该发动机与空气过滤器之间的进气管构件中产生的振动噪声信号。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的主动型效果音产生装置，其特征在于，
所述振动噪声信号检测部检测在所述发动机的排气侧构件中、连通该发动机与消声器之间的排气管构件中产生的振动噪声信号。
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