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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen eines
Klangeffekts in einem mobilen Objekt, abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit
eines Motors, welcher an dem mobilen Objekt angebracht ist, und
insbesondere eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt, welche für
eine Verwendung in Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel Personenkraftfahrzeuge,
in Fluggeräten,
wie zum Beispiel Helikopter, Flugzeuge, etc., oder in Wasserfahrzeuge,
wie zum Beispiel Vergnügungsschiffe,
etc., geeignet sind.
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Bis
jetzt sind im Stand der Technik Klangeffekterzeugungsvorrichtungen
zum Ermitteln eines Beschleunigungs- oder Verlangsamungs-Vorgangs, welcher
ein Passagier (Fahrer) in einem mobilen Objekt, zum Beispiel einem
Kraftfahrzeug, durchführt, und
zum Erzeugen und Ausstrahlen eines Klangeffekts, abhängig von
der Beschleunigung oder Verlangsamung, durch einen in einer Fahrzeugkabine
installierten Lautsprecher in die Fahrzeugkabine hinein vorgeschlagen
worden, wie es in den japanischen Patent-Offenlegungsschriften Nr.
54-8027 und
4-504916 (PCT) offenbart ist.
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Gemäß den offenbarten
Klangeffekterzeugungsvorrichtungen wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit
des Motors, welcher an dem Kraftfahrzeug angebracht ist, als Antwort
auf einen von dem Passagier durchgeführten Beschleunigungsvorgang, ansteigt,
abhängig
von dem Anstieg der Motorrotationsgeschwindigkeit ein Klangeffekt
mit einer hohen Frequenz und einer großen Lautstärke erzeugt und der Klangeffekt
wird von dem Lautsprecher in die Fahrzeugkabine hinein ausgestrahlt,
um eine inszenierte Klangatmosphäre
in der Fahrzeugkabine zu erzeugen.
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Die
Fahrzeugkabine, welche als Klangfeld dient, weist eigentlich an
verschiedenen Orten darin verschiedene akustische Charakteristika
auf (welche auch als Klangfeldcharakteristika, Frequenztransfercharakteristika
oder Verstärkungscharakteristika
bezeichnet werden). Zum Beispiel gibt es an verschiedenen Passagierpositionen,
wie zum Beispiel auf einem Fahrersitz und auf einem Passagierrücksitz,
in der Fahrzeugkabine Frequenzen, die einfacher zu spüren sind,
und Frequenzen, die schwieriger wahrzunehmen sind. Es ist auch verstanden
worden, dass die Resonanzen von akustischen Charakteristika zwischen
der Lautsprecherposition und der Passagierposition Spitzen und Täler aufweisen.
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Mit
den konventionellen Klangeffekterzeugungsvorrichtungen geht, selbst
wenn die Frequenz und Lautstärke
des Klangeffekts, welcher von dem Lautsprecher ausgestrahlt wird,
linear im Verhältnis zu
der Beschleunigung ansteigt, da der Klangeffekt, so wie er durch
die Ohren des Passagiers wahrgenommen wird, gemäß den akustischen Charakteristika
verarbeitet worden ist, Linearität
verloren und einige Klangeffektunterbrechungen tendieren dazu, aufzutreten.
Dementsprechend ist das Leistungsniveau der konventionellen Klangeffekterzeugungsvorrichtungen
einigermaßen
unattraktiv gewesen.
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Es
ist daher eine Aufgabe, wenigstens der bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt bereitzustellen, die in der Lage ist, einen exzellenten akustischen
Effekt innerhalb eines Klangfeldes zu erzielen, wenn ein Klangeffekt
in dem Klangfeld erzeugt wird, durch Erhöhung der Linearität des Klangeffekts
und durch Reduzieren von Klangeffektunterbrechungen, welche anderenfalls wegen
der Spitzen und Täler
der Resonanzen der akustischen Charakteristika des Klangfeldes (die auch
Klangfeldcharakteristika genannt werden) in Hinblick auf die akustischen
Charakteristika des Klangfelds auftreten würden.
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Eine
andere Aufgabe, wenigstens der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, ist es, eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt bereitzustellen, welche in der Lage ist, zu vermeiden, dass
große
Klangeffekte erzeugt werden, wenn der Motor an dem mobilen Objekt
auf hohe Drehzahl gebracht wird, oder wenn das Getriebe an dem mobilen
Objekt ein Durchtreten des Gaspedals erfährt.
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DE-C-19945259 offenbart
eine elektro-akustische Geräuscherzeugungsvorrichtung
mit einem Schalldrucksensor in dem Lufteinlass eines Automobilmotors,
und welche mittels eines Signalprozessors mit einem Lautsprecher
gekoppelt ist. Ein Klangsynthesizer ist bereitgestellt, um die Sensorsignale
mit synthetischen Tönen
zu mischen, welche aus einer Tabelle in Abhängigkeit der ermittelten Motorumdrehungen
erhalten werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles Objekt
zur Verwendung in einem eine Passagierkabine umfassenden Kraftfahrzeug
bereitgestellt, umfassend:
- • eine Wellenformdatentabelle
zum Speichern von Wellenformdaten in einer zyklischen Periode;
- • Mittel
zum Bestimmen einer Motorrotationsfrequenz;
- • Referenzsignalgenerierungsmittel
zum Generieren eines Oberschwingungsreferenzsignals basierend auf
der Motorrotationsfrequenz durch sukzessives Lesen der Wellenformdaten
aus der Wellenformdatentabelle;
- • akustische
Regelungs-/Steuerungs-Mittel zum Generieren eines auf dem Referenzsignal
basierenden Regelungs-/Steuerungs-Signals;
gekennzeichnet,
durch: - • ein
Frequenzänderungsdetektor
zum Bestimmen einer Frequenzänderung
pro Zeiteinheit der Motorrotationsfrequenz;
- • eine
Schalldruckeinstellvorrichtung zum Korrigieren des Regelungs-/ Steuerungs-Signals
entsprechend Verstärkungscharakteristika,
die von der Frequenzänderung
abhängen,
und zum Ausgeben eines korrigierten Regelungs-/Steuerungs-Signals;
und
- • Ausgabemittel
zum Umwandeln des korrigierten Regelungs-/Steuerungs-Signals in
einen Klangeffekt und zum Ausgeben des Klangeffekts.
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Die
Verstärkungscharakteristika
der Schalldruckeinstellvorrichtung sind vorzugsweise auf eine konstante
Verstärkung
eingestellt, wenn die Frequenzänderung
nicht größer als
ein vorbestimmter Wert ist.
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Mit
der obigen Anordnung wird eine Frequenzänderung pro Zeiteinheit der
Motorrotationsfrequenz ermittelt, ein Klangeffekt erzeugt, welcher durch
die Schalldruckeinstellvorrichtung korrigiert wird, die Verstärkungscharakteristika
aufweist, welche von der Frequenzänderung abhängen, und die Verstärkungscharakteristika
werden auf eine konstante Verstärkung
eingestellt, wenn die Frequenzänderung
nicht größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Deswegen wird, abhängig von der Beschleunigung
des Kraftfahrzeugs, das Schalldruckniveau erhöht, um es dem Passagier zu
ermöglichen,
die Beschleunigung basierend auf dem Klangeffekt zu empfinden. Insofern,
als dass das Schalldruckniveau konstant ist, wenn das Kraftfahrzeug
mit Raten beschleunigt wird, die nicht größer als ein vorbestimmter Wert sind,
einschließlich
kleinen Beschleunigungen und Verlangsamungen, wird vermieden, dass
Hämmertöne wegen
kleiner Beschleunigungen und Verlangsamungen auftreten, während das
Kraftfahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt.
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Die
Verstärkungscharakteristika
der Schalldruckeinstelivorrichtungen können auf eine Verstärkung eingestellt
werden, die mit zunehmender Frequenzänderung abnimmt, wenn die Frequenzänderung
größer als
ein zweiter vorbestimmter Wert ist.
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Durch
diese Einstellung wird vermieden, dass zu dem Zeitpunkt, an dem
die Frequenzänderung
der Motorotationsfrequenz zunimmt, wenn der Motor auf hohe Drehzahl
gebracht wird oder das Getriebe an dem mobilen Objekt ein Durchtreten
des Gaspedals erfährt,
irrtümlicherweise
erkannt wird, dass das Kraftfahrzeug voll beschleunigt wird, und
es wird verhindert, dass ein beachtlich großer Klangeffekt erzeugt wird,
so dass sich der Passagier in dem Kraftfahrzeug nicht sonderbar
oder unbehaglich fühlen
wird. Insbesondere, wenn die Frequenzänderung über einen Wert ansteigt, der
einer völlig
offenen Drosselventilposition in einem ersten Gang entspricht, wird
die Verstärkung
reduziert, wenn die Frequenzänderung
ansteigt. Demzufolge wird kein großer Klangeffekt erzeugt.
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Vorzugsweise
weisen die akustischen Regelungs-/Steuerungs-Mittel einen ersten
akustischen Korrektor auf, zum Korrigieren des Referenzsignals in
Abhängigkeit
von der Motorrotationsfrequenz, um das Regelungs-/Steuerungs-Signal
zu erzeugen, wobei der erste akustische Korrektor Verstärkungscharakteristika
aufweist, die einer Umkehrung der Verstärkungscharakteristika entsprechen,
welche sich in Abhängigkeit
der Frequenz des Referenzsignals von den Ausgabemitteln zu einer
Passagierposition ändern.
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Mit
der obigen Anordnung wird das Referenzsignal gemäß den Verstärkungscharakteristika korrigiert,
welche durch eine Umkehrung der Verstärkungscharakteristika (akustische
Charakteristika der Fahrzeugkabine) dargestellt werden, die sich
in Abhängigkeit
von der Frequenz des Referenzsignals von den Ausgabemitteln zu der
Passagierposition ändern,
und das Referenzsignal wird als ein Klangeffekt von den Ausgabemitteln
in eine Fahrzeugkabine hinein umgewandelt. Demzufolge wird vermieden, dass
die Klangeffektausgabe von den Ausgabemitteln sich in Abhängigkeit
von der Frequenz an den Ohren eines Passagiers in der Passagierposition ändert.
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Daher
ist eine flache Verstärkung
gegenüber den
Frequenzcharakteristika an der Passagierposition verfügbar. Der
Klangeffekt, welcher an der Passagierposition erzeugt wird, wird
somit in Abhängigkeit von
der Motorrotationsgeschwindigkeit linear gemacht, oder anders ausgedrückt, in
Abhängigkeit
von dem Zustand der Geräuschquelle.
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Die
akustischen Regelungs-/Steuerungs-Mittel weisen vorzugsweise auch
einen zweiten akustischen Korrektor auf, zum Einstellen der Magnitude
des Referenzsignals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs,
wobei der erste akustische Korrektor und der zweite akustische Korrektor das
Referenzsignal in Abhängigkeit
von der Motorrotationsfrequenz korrigieren, um das Regelungs-/Steuerungs-Signal
zu erzeugen.
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Demzufolge
kann der zweite akustische Korrektor zum Einstellen der Magnitude
des Referenzsignals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs
die Amplitude des Referenzsignals nur innerhalb eines bestimmten
Frequenzbereichs anpassen, um ein akustisches Signal bei gewünschten
Frequenzen an den Ohren des Passagiers zu betonen, wobei ein Klangeffekt
für eine
zu inszenierende Klangfarbe erzeugt wird.
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Die
Referenzsignalerzeugungsmittel weisen vorzugsweise eine Mehrzahl
von Referenzsignalgeneratoren zum Generieren jeweiliger, auf der
Motorrotationsfrequenz basierender Oberschwingungsreferenzsignale
durch sukzessives Lesen der Wellenformdaten aus der Wellenformdatentabelle
auf, und die akustischen Regelungs-/Steuerungs-Mittel umfassen vorzugsweise
ferner eine Mehrzahl von ersten akustischen Korrektoren, welche
jeweilige Verstärkungscharakteristika
aufweisen, die durch eine Umkehrung von Verstärkungscharakteristika, welche sich
abhängig
von den Frequenzen der Referenzsignale von den Ausgabemitteln zu
der Passagierposition ändern,
dargestellt werden, eine Mehrzahl von dritten akustischen Korrektoren
zum Einstellen der Magnituden der Ober schwingungsreferenzsignale entsprechender
Ordnungen und eine Kombiniervorrichtung zum Kombinieren der Oberschwingungsreferenzsignale,
welche durch die ersten akustischen Korrektoren und die dritten
akustischen Korrektoren korrigiert wurden, und zum Ausgeben des
Regelungs-/Steuerungs-Signals.
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Mit
der obigen Anordnung korrigieren die akustischen Korrektoren zum
Einstellen der Magnituden der Oberschwingungsreferenzsignale entsprechender
Ordnungen die Referenzsignale in Abhängigkeit von den Ordnungen
davon, um einen Klangeffekt mit einer dunklen Klangfarbe zu erzeugen,
welcher an den Ohren des Passagiers, der sich in der Passagierposition
befindet, zu inszenieren ist.
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Die
Ausgabemittel umfassen vorzugsweise eine erste Ausgabeeinheit und
eine zweite Ausgabeeinheit, und die Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt umfasst vorzugsweise ferner einen Ausgleichsfilter zum Verarbeiten
des Regelungs-/Steuerungs-Signals entsprechend vorbestimmter Charakteristika.
Die Ausgabeeinheit wandelt das Regelungs-/Steuerungs-Signal in den
Klangeffekt um und gibt den Klangeffekt aus, und die zweite Ausgabeeinheit
wandelt das Regelungs-/Steuerungs-Signal, welches von dem Ausgleichsfilter
verarbeitet wurde, in einen Klangeffekt um und gibt den Klangeffekt
aus, wobei die vorbestimmten Charakteristika des Ausgleichsfilters
Transfercharakteristika umfassen, welche durch das Produkt von –1 und dem
Quotienten dargestellt werden, der entsteht, wenn die Transfercharakteristika
eines akustischen Signals von der ersten Ausgabeeinheit zu einer
anderen Passagierposition durch die Transfercharakteristika von
der zweiten Ausgabeeinheit zu der anderen Passierposition geteilt
werden.
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Mit
der obigen Anordnung, da der Ausgleichsfilter das Regelungs-/Steuerungs-Signal
gemäß der Transfercharakteristika
korrigiert, welche durch das Produkt von –1 und dem Quotienten dargestellt
werden, der entsteht, wenn die Transfercharakteristika eines akustischen
Signals von der ersten Ausgabeeinheit zu der anderen Passagierposition, zum
Beispiel einem Rücksitz
in dem Kraftfahrzeug, durch die Transfercharakteristika von der
zweiten Ausgabeeinheit zu der anderen Passagierposition geteilt
werden, wird der Klangeffekt von der ersten Ausgabeeinheit durch
den Klangeffekt von der zweiten Ausgabeeinheit an der anderen Passagierposition
aufgehoben. Der Klangeffekt, welcher die andere Passagierposition
erreicht, wird reduziert, und die Fahrzeugkabine wird an einer gegebenen
Position, wie zum Beispiel der anderen Passagierposition, ruhig
gehalten.
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Bei
all den obigen Merkmalen wird erfindungsgemäß eher ein System mit offenem
Regelkreis eingesetzt, als ein System mit Rückkopplungsregelung, in welchem
der Klangeffekt von den Ausgabemitteln durch Eingabemittel (Klangerfassungsmittel),
wie zum Beispiel ein Mikrofon oder dergleichen, erfasst und zu einem
Bauteil rückgekoppelt
wird. Demzufolge weist die Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt eine gute Schaltkreisstabilität auf, kann in einer verkürzten Zeitspanne
entwickelt werden und kann in den Kosten reduziert werden.
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Gemäß zumindest
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird, wenn ein Klangeffekt erzeugt wird,
die Linearität
des Klangeffekts erhöht,
und werden Klangeffektunterbrechungen reduziert, welche andernfalls
wegen der Spitzen und Täler
der Resonanzen der akustischen Charakteristika des Klangfeldes (welche
auch als Klangfeldcharakteristika bezeichnet werden) auftreten würden, in
Hinblick auf die akustischen Charakteristika des Klangfelds.
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Ferner
kann die Magnitude des Klangeffekts in einem vorbestimmten Frequenzbereich
eingestellt werden.
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Zudem
kann ein Klangeffekt von vielfachen Ordnungen abhängig von
der Kraftstoffverbrennung in dem Motor des Kraftfahrzeugs erzeugt
werden.
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Weiterhin
kann ein Klangeffekt an einer Passagierposition erzeugt werden,
und kann ein Klangeffekt eliminiert werden, um einen ruhigen Zustand an
einer anderen Passagierposition zu erreichen.
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Ein
Klangeffekt kann in Abhängigkeit
von der Beschleunigungstätigkeit
auf dem Gaspedal und der Übertragung
auf das Kraftfahrzeug erzeugt werden, und die Erzeugung eines Klangeffekts
kann unterdrückt
werden, wenn das Kraftfahrzeug mit Raten beschleunigt wird, die
nicht größer als
ein vorbestimmter Wert sind, einschließlich Verlangsamungen.
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Da
verhindert wird, dass ein großer
Klangeffekt erzeugt wird, wenn der Motor auf hohe Drehzahl gebracht
wird, oder wenn das Getriebe an dem mobile Objekt ein Durchtreten
des Gaspedals erfährt, während das
Kraftfahrzeug fährt,
wird sich der Passagier in dem Kraftfahrzeug nicht sonderbar und
unbehaglich fühlen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft beschrieben
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen, in welchen:
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1 ein
Blockdiagramm einer Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2A ein
Diagramm ist, welches eine gemessene Verstärkungscharakteristikkurve zeigt;
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2B ein
Diagramm ist, welches eine Verstärkungscharakteristikkurve
zeigt, die eine Umkehrung der gemessenen Verstärkungscharakteristikkurve ist;
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2C ein
Diagramm ist, welches eine korrigierte Verstärkungscharakteristikkurve zeigt;
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2D ein
Diagramm ist, welches eine Verstärkungscharakteristikkurve
mit erhöhten
Verstärkungen
in einem bestimmten Frequenzbereich zeigt;
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2E ein
Diagramm ist, welches die umgekehrte Verstärkungscharakteristikkurve mit
erhöhten Verstärkungen
in dem bestimmten Frequenzbereich zeigt;
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3A ein
Diagramm ist, welches Wellenformdaten zeigt, die in einer Wellenformdatentabelle in
der Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles Objekt gespeichert
sind;
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3B ein
Diagramm ist, welches eine Sinuswelle zeigt, die Bezug nehmend auf
den Wellenformdatenspeicher erzeugt wurde;
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4 ein
Diagramm ist, welches Frequenzcharakteristika von Schalldruckniveaus,
bevor und nachdem sie korrigiert worden sind, zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm einer Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 ein
Blockdiagramm einer Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 ein
Blockdiagramm einer Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs ist, welches die Klangeffekterzeugungsvorrichtung
für ein
mobiles Objekt gemäß der vierten
Ausführungsform
in das Armaturenbrett aufnimmt;
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9 eine
schematische Ansicht ist, welche die Art und Weise veranschaulicht,
in welcher die Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles Objekt
gemäß der vierten
Ausführungsform
in einem Rücksitzkompensationsverfahren
arbeitet;
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10 ein
Diagramm ist, welches gemessene Schalldruckniveaus an der Position
eines Passagiers auf einem Rücksitz
vor und nach dem Rücksitzkompensationsverfahren
zeigt;
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11 eine
schematische Ansicht ist, welche die Art und Weise veranschaulicht,
in welcher die Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles Objekt
gemäß der vierten
Ausführungsform
in einem Dämpfungsverfahren
arbeitet;
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12 ein
Blockdiagramm einer Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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13 ein
Diagramm ist, welches eine Wellenform von Motorpulsen zeigt;
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14 ein
Diagramm ist, welches eine Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve zeigt,
die in einer Schalldruckeinstellvorrichtung eingestellt wird;
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15 ein
Diagramm ist, welches eine andere Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve zeigt,
die in einer Schalldruckeinstellvorrichtung eingestellt wird;
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16 ein
funktionales Blockdiagramm der Klangeffekterzeugungsvorrichtung
für ein
mobiles Objekt gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist; und
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17 ein
Blockdiagramm einer modifizierten Klangeffekterzeugungsvorrichtung
für ein
mobiles Objekt ist.
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Im
Nachfolgenden soll die Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß bevorzugter
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, mit Bezug auf die Zeichnungen.
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Ähnliche
oder entsprechende Teile der Vorrichtung werden durch ähnliche
oder entsprechende Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
in Blockform eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung 101 für ein mobiles
Objekt gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 101 für ein mobiles Objekt umfasst
eine ECU (Elektronische Regelungs-/Steuerungseinheit) 121,
die als ein allgemeines Regelungs-/Steuerungs-Mittel dient, und
einen Lautsprecher 14, der als ein Ausgabemittel dient.
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Die
ECU 121 ist in dem Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs
angebracht, und umfasst im Wesentlichen eine Wellenformdatentabelle 16 zum
Speichern von Wellenformdaten in einer zyklischen Periode, einen
Referenzsignalgenerator 18, welcher als ein Referenzsignalgenerierungsmittel
zum Generieren eines Referenzsignals Sr dient, welches eine Oberschwingung
(Oberschwingungssignal) Sh aufweist, die (das) auf einer Motorrotationsfrequenz
fe des Kraftfahrzeugs durch sukzessives Lesen von Wellenformdaten
von der Wellenformdatentabelle 16 basiert, und ein akustisches
Regelungs-/Steuerungs-Mittel 201 zum Generieren eines Regelungs-/Steuerungs-Signals
Sc, welches auf dem Referenzsignal Sr basiert.
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Der
Lautsprecher 14 dient dazu, einem Passagier in einer Passagierposition 29,
wie zum Beispiel einem Fahrersitz oder einem vorderen Passagiersitz,
Klänge
zuzuführen.
Der Lautsprecher 14 ist fest auf einem Paneel in jeder
der Fronttüren
an gegenüberliegenden
Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet, oder auf jedem der Trittpaneele
auf gegenüberliegenden
Seiten des Kraftfahrzeugs, d. h. den türseitigen Innenpaneelflächen längsseits
eines Fußraums
für den
Fahrer. Der Lautsprecher 14 kann alternativ unter dem Mittelbereich
des Armaturenbretts angeordnet sein.
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Der
Lautsprecher 14 wandelt ein Regelungs-/Steuerungs-Signal
Sc, das eine Ausgabe von dem akustischen Regelungs-/Steuerungs-Mittel 201 der
ECU 121 ist, durch einen Digital-Analog-Wandler 22 in
einen Klangeffekt in der Form eines akustischen Signals um und gibt
den Klangeffekt aus. Ein (nicht gezeigter) Ausgangsverstärker ist
zwischen dem Digital-Analog-Wandler 22 und dem Lautsprecher 14 mit
diesen verbunden, wobei eine Verstärkung davon durch den Passagier
variiert werden kann.
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Der
Referenzsignalgenerator 18 weist einen Eingangsanschluss
auf, der mit einem in Serie geschalteten Schaltkreis verbunden ist,
der einen Frequenzdetektor 23, wie zum Beispiel einen Frequenzzähler oder
dergleichen, zum Detektieren der Frequenz der Motorpulse, die durch
eine Hall-Effekt-Vorrichtung
oder dergleichen erzeugt werden, wenn die Abtriebswelle des Motors,
welche an dem Kraftfahrzeug angebracht ist, rotiert, und einen Vervielfacher 26,
welcher als Vervielfachungsmittel zum Ausgeben eines Oberschwingungssignals
Sh6 dient, welches eine Frequenz (sechste Oberschwingungsfrequenz) 6fe aufweist,
die sechs Mal der Motorpulsfrequenz fe (Grundfrequenz) ist, welche
durch den Frequenzdetektor 23 detektiert wird, umfasst.
Der Vervielfacher 26 vervielfacht die Motorpulsfrequenz
fe durch eine ganze Zahl, wie zum Beispiel 2, 3, 4, 5, 6,... oder
eine reelle Zahl, wie zum Beispiel 2.5, 3.3,....
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Zwischen
dem Lautsprecher 14 und der Passagierposition (Vordersitzpassagierposition) 29 werden
inhärente
akustische Charakteristika (Klangfeldcharakteristika, Frequenztransfercharakteristika
oder Klangfeldverstärkungscharakteristika)
C00 wegen der Passagierkabinenstruktur des Kraftfahrzeugs, den in
der Passagierkabine des Kraftfahrzeugs verwendeten Materialien,
etc. erzeugt. Derartige Verstärkungscharakteristika
C00 weisen wegen der Passagierkabinenstruktur, den verwendeten Materialien, etc.
komplexe Störungen,
wie zum Beispiel Spitzen und Täler
in den Resonanzen davon, auf.
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Die
Klangfeldverstärkungscharakteristika C00
werden als Verstärkungs frequenzcharakteristika erhalten
(sie werden hier im Folgenden einfach als Verstärkungscharakteristika oder
Frequenzcharakteristika bezeichnet), welche das Verhältnis der
Amplitude (Magnitude) zu der Frequenz eines Signals repräsentieren,
das von einem Mikrofon ausgegeben wird, welches als ein Klangermittlungsmittel
dient, das in der Vordersitzpassagierposition 29 oder im
Besonderen an der Position eines Ohrs des Passagiers in der Vordersitzpassagierposition 29 angeordnet
ist, wenn die Frequenz eines Sinuswellensignals, das eine konstante
Amplitude aufweist, die dem Lautsprecher 14 zugeführt wird,
kontinuierlich von niedrigeren zu höheren Frequenzen geändert wird.
Die Frequenz des Sinuswellensignals, auf welches oben Bezug genommen
wird, ist nicht die Motorpulsfrequenz sondern die Frequenz eines
akustischen Signals.
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Anders
ausgedrückt,
repräsentieren
die Klangfeldverstärkungscharakteristika
C00 Verstärkungscharakteristika,
welche auf der Vordersitzpassagierposition 29 erhalten
werden, wenn der Referenzsignalgenerator 18 und der Digital-Analog-Wandler 22 direkt,
ohne dazwischen geschaltete akustische Regelungs-/Steuerungs-Mittel 201,
miteinander verbunden werden, und die Frequenz eines Sinuswellensignals,
das eine konstante Amplitude aufweist, die durch den Referenzsignalgenerator 18 erzeugt
wird, kontinuierlich von einer niedrigeren Frequenz, wie zum Beispiel
mehrere 10 [Hz], zu einer höheren
Frequenz, wie zum Beispiel 1 [kHz], geändert wird. Die Verstärkung, welche
durch die Verstärkungscharakteristika
C00 repräsentiert
wird, ändert sich
in Abhängigkeit
von der Frequenz des Referenzsignals Sr von dem Lautsprecher 14 zu
der Vordersitzpassagierposition 29. Genauer gesagt, ändert sich
die Verstärkung,
die durch die Verstärkungscharakteristika
C00 repräsentiert
wird, in Abhängigkeit von
der Frequenz des Referenzsignals Sr von dem Referenzsignalgenerator 18 zu
der Vordersitzpassagierposition 29.
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2A zeigt
eine Verstärkungscharakteristikkurve
C00, welche tatsächlich
in einem Frequenzbereich von ungefähr 30 [Hz] bis ungefähr 970 [Hz] gemessen
wurde, welche Klangfeldcharakteristika von der Position des Lautsprechers 14 zu
der Vordersitzpassagierposition 29, oder genauer gesagt,
zu den Ohren eines Passagiers, repräsentiert. Die horizontale Achse
der 2A repräsentiert
die Frequenz [Hz] und die vertikale Achse die Verstärkung [dB].
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Das
Referenzsignal Sr wird mittels der Wellenformdatentabelle 16 erzeugt
und in einem Speicher gespeichert.
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Wie
in den 3A und 3B schematisch gezeigt
wird, umfasst die Wellenformdatentabelle 16 Momentanwertdaten,
welche als Wellenformdaten an jeweiligen Adressen gespeichert sind,
wobei die Momentanwertdaten eine vorbestimmte Anzahl (N) von Momentanwerten
repräsentieren,
in welche die Wellenform einer Sinuswelle in einer zyklischen Periode
bei gleichen Intervallen entlang einer Zeitachse (= Phasenachse)
geteilt wird. Die Adressen (i) werden durch ganze Zahlen (i = 0,
1, 2, ..., N – 1),
welche von 0 bis (die vorbestimmte Anzahl – 1) reichen, angezeigt. Ein
Amplitudenwert A, welcher in den 3A und 3B gezeigt
wird, wird durch 1 oder irgendeine gewünschte positive reelle Zahl
repräsentiert.
Daher wird der Wellenformdatenwert an der Adresse i als Asin (360° × i/N) berechnet.
Anders ausgedrückt
wird eine Periode einer Sinuswellenform in N abgetastete Werte an
Abtastpunkten, die über die
Zeit beabstandet sind, geteilt, und Daten, welche durch Quantisieren
der Momentanwerte der Sinuswelle an den jeweiligen Abtastpunkten
erzeugt wurden, werden in dem Speicher als Wellenformdaten an entsprechenden
Adressen gespeichert, welche durch die jeweiligen Abtastpunkte repräsentiert
sind.
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Der
Referenzsignalgenerator 18 erzeugt ein Referenzsignal Sr,
welches ein Sinuswellensignal umfasst, das eine Frequenz aufweist,
welche der Frequenz des Oberschwingungssignals Sh6 entspricht, wenn
er die Wellenformdaten von der Wellenformdatentabelle 16 liest,
während
die Auslesadressenperiode geändert
wird, welche von der Periode des Oberschwingungssignals Sh abhängt, das dem
Referenzsignalgenerator 18 zugeführt wird.
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Das
akustische Regelungs-/Steuerungs-Mittel 201 weist einen
ersten akustischen Korrektor 51 auf. Der erste akustische
Korrektor 51 fungiert als ein Filter, dessen Verstärkungscharakteristika
(die eine horizontale Achse aufweisen, welche die Frequenz repräsentiert,
und eine vertikale Achse aufweisen, welche die Verstärkung repräsentiert)
durch die in der 2B gezeigten Verstärkungscharakteristikkurve (umgekehrte
Verstärkungscharakteristikkurve)
Ci00 repräsentiert
werden, welche eine Umkehrung der in 2A gezeigten
Verstärkungscharakteristikkurve C00
ist, und welcher sich in Abhängigkeit
von der Frequenz des Referenzsignals Sr von dem Lautsprecher 14 zu
der Vordersitzpassagierposition 29 ändert.
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Die
umgekehrte Verstärkungscharakteristikkurve
Ci00 wird durch eine Verstärkungscharakteristikkurve
repräsentiert,
welche ein erhöhtes
Verstärkungsniveau
bei Frequenzen aufweist, wo akustisch weniger Übertragungstäler in der
in 2A gezeigten Verstärkungscharakteristikkurve C00
vorhanden sind, und welche ein reduziertes Verstärkungsniveau bei Frequenzen
aufweist, wo akustisch mehr Übertragungsspitzen
in der in 2A gezeigten Verstärkungscharakteristikkurve
C00 vorhanden sind. Die umgekehrte Verstärkungscharakteristikkurve Ci00 wird
durch eine Gleichung (Transferfunktion) als Ci00 = B/C00 ausgedrückt, wobei
B einen Referenzwert repräsentiert.
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Die
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 101 für ein mobiles Objekt gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt. Wenn der Referenzsignalgenerator 18 ein
Referenzsignal Sr erzeugt, welches eine konstante Amplitude in einem
Frequenzbereich von 30 [Hz] bis 970 [Hz] aufweist, werden die korrigierende
Verstärkungscharakteristikkurve
Ci00 des ersten akustischen Korrektors 51 und die Klangfeldverstärkungscharakteristikkurve
C00 an der Vordersitzpassagierposition 29 multipliziert,
wobei Verstärkungscharakteristika
C1 erzeugt werden, gemäß denen
Klänge, welche
ein flaches Schalldruckniveau in dem Frequenzbereich aufweisen,
an der Vordersitzpassagierposition 29 gehört werden,
wie durch die Verstärkungscharakteristikkurve
C1 in 2C gezeigt ist.
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Daher
erzeugt, wenn die zyklische Periode der Motorpulse sich ändert oder
konstant bleibt, wenn der Passagier das Kraftfahrzeug beschleunigt oder
verlangsamt, oder das Kraftfahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit
laufen lässt,
der Referenzsignalgenerator 18 ein Sinuswellenreferenzsignal
Sr, dessen Frequenz sich im Wesentlichen in Echtzeit erhöht, sich
vermindert oder konstant bleibt, abhängig von dem Oberschwingungssignal
Sh6, das eine sechste Oberschwingungsfrequenz 6fe aufweist, die
durch den Vervielfacher 26 von der Motorrotationsfrequenz
fe erzeugt wird, die durch den Frequenzdetektor 23 ermittelt
wird.
-
Das
Referenzsignal Sr wird durch die akustischen Regelungs-/Steuerungs-Mittel 201 in
ein Regelungs-/Steuerungs-Signal Sc umgewandelt, welches durch die
Verstärkungscharakteristikkurve
Ci00 des ersten akustischen Korrektors 51 korrigiert worden
ist. Demzufolge wird verhindert, dass die Klangeffektausgabe von
dem Lautsprecher 14 sich in Abhängigkeit der Frequenz an der
Vordersitzpassagierposition 29 aufgrund der Fahrzeugkabinenakustikcharakteristika
C00 ändert.
Daher ist eine flache Verstärkung
gegenüber
Frequenzcharakteristika an der Vordersitzpassagierposition 29 verfügbar. Der
Klangeffekt, der an der Vordersitzpassagierposition 29 erzeugt
wird, wird somit in Abhängigkeit
von der Motorrotationsgeschwindigkeit (sechs Mal die Motorrotationsfrequenz
fe) linear gemacht, oder anders ausgedrückt, in Abhängigkeit von dem Zustand der
Geräuschquelle.
-
4 zeigt
Frequenzcharakteristika von Schalldruckniveaus bei der Vordersitzpassagierposition 29,
bevor und nachdem sie korrigiert worden sind. Um den Klangeffekt
beim Erreichen der in 4 gezeigten Frequenzcharakteristika
linearer zu machen, wird das Referenzsignal Sr oder das Regelungs-/Steuerungs-Signal
Sc derart erzeugt, dass seine Amplitude proportional zu der Motorrotationsfrequenz
fe ansteigt.
-
Wie
in 4 gezeigt, weist eine korrigierte Charakteristikkurve 40 ein
Schalldruckniveau auf, das sich linearer in Abhängigkeit von der Motorrotationsfrequenz
fe ändert
als die unkorrigierte Charakteristikkurve 39, welche Spitzen
und Täler
aufweist.
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Das
oben in Bezug genommene Verfahren zum Erzeugen des Klangeffekts
an der Vordersitzpassagierposition 29, der sich linear ändert, wenn
die Motorrotationsfrequenz fe ansteigt oder das Kraftfahrzeug beschleunigt
wird, gemäß der ersten
Ausführungsform,
soll als ein Klangfeldanpassungsverfahren oder ein Dämpfungsverfahren
bezeichnet werden.
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5 zeigt
in Blockform eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung 102 für ein mobiles
Objekt gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt,
umfasst die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 102 für ein mobiles
Objekt eine ECU 122 und den Lautsprecher 14.
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Die
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 102 für ein mobiles Objekt gemäß der zweiten
Ausführungsform
unterscheidet sich von der Klangeffekterzeugungsvorrichtung 101 für ein mobiles
Objekt gemäß der ersten
Ausführungsform
darin, dass ein akustisches Regelungs-/Steuerungs-Mittel 201 den ersten
akustischen Korrektor 51 und einen zweiten akustischen
Korrektor 52 umfasst.
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Der
zweite akustische Korrektor 52 umfasst einen Filter oder
einen Verstärker,
welcher als ein Equalizer zum Einstellen der Amplitude des Referenzsignals
Sr innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs fungiert.
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Wie
zum Beispiel durch die Kurve mit durchgezogener Linie in 2D angedeutet
ist, stellt der zweite akustische Korrektor 52 Verstärkungscharakteristika
bereit, welche durch eine Verstärkungscharakteristikkurve
Ceh repräsentiert
werden, die zum Beispiel erhöhte
Verstärkungen
in einem Frequenzbereich von 300 [Hz] bis 450 [Hz] aufweist. Daher stellen
der erste akustische Korrektor 51 und der zweite akustische
Korrektor 52 eine gemeinsame Verstärkungscharakteristikkurve Ci00eh,
wie in 2E gezeigt, bereit. Die in 2E gezeigte
gemeinsame Verstärkungscharakteristikkurve
Ci00eh weist größere Verstärkungen
auf, d. h. erzeugt stärkere
Schalldruckniveaus, in einem Frequenzbereich von 300 [Hz] bis 450
[Hz] als die in 2B gezeigte invertierte Verstärkungscharakteristikkurve
Ci00.
-
Die
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 102 für ein mobiles Objekt gemäß der zweiten
Ausführungsform
stellt die Verstärkungscharakteristikkurve Ceh,
welche durch die durchgezogene Linie in 2D angezeigt
ist, an der Vordersitzpassagierposition 29 bereit. Der
zweite akustische Korrektor 52 kann eine Verstärkungscharakteristikkurve
Ceh', welche durch
die gepunktete Linie in 2D angedeutet ist,
an der Vordersitzpassagierposition 29 bereitstellen, um
dadurch Verstärkungen
zu reduzieren oder Schalldruckniveaus innerhalb des oberen Frequenzbereichs
zu erniedrigen.
-
Infolgedessen
kann der zweite akustische Korrektor 52 die Amplitude des
Referenzsignals Sr nur in einem bestimmten Frequenzbereich einstellen, um
ein akustisches Signal nur bei gewünschten Frequenzen an der Vordersitzpassagierposition 29 zu betonen,
wobei dadurch ein Klangeffekt für
eine zu inszenierende Klangfarbe erzeugt wird. Das oben in Bezug
genommene Verfahren zum Betonen eines akustischen Signals nur bei
gewünschten Frequenzen
gemäß der zweiten
Ausführungsform
soll als Frequenzbetonungsverfahren bezeichnet werden.
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6 zeigt
in Blockform eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung 103 für ein mobiles
Objekt gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt,
umfasst die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 103 für ein mobiles
Objekt eine ECU 123 und den Lautsprecher 14.
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Die
ECU 123 umfasst Vervielfacher 24, 25, 26 zum
Umwandeln der Motorrotationsfrequenz fe, die durch den Frequenzdetektor 23 ermittelt
wurde, jeweils in eine Frequenz 4fe (vierte Oberschwingungsfrequenz),
eine Frequenz 5fe (fünfte
Oberschwingungsfrequenz) und eine Frequenz 6fe (sechste
Oberschwingungsfrequenz), die jeweils das Vierfache, Fünffache
und Sechsfache der Motorrotationsfrequenz fe darstellen.
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Die
ECU 123 umfasst auch ein Referenzsingalerzeugungsmittel 21,
welches drei Referenzsignalgeneratoren 18 umfasst, die
zueinander identisch sind.
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Die
Referenzsignalgeneratoren 18 erzeugen jeweilige Referenzsignale
Sr1, Sr2, Sr3, welche auf der Motorrotationsfrequenz fe basieren,
durch Lesen von Wellenformdaten von der Wellenformdatentabelle 16.
-
Die
ECU 123 schließt
ferner ein akustisches Regelungs-/Steuerungs-Mittel 203 ein.
Das akustische Regelungs-/Steuerungs-Mittel 203 umfasst
drei erste akustische Korrektoren 51, welche identisch zueinander
sind und jeweilige Verstärkungscharakteristika
Ci00 aufweisen, die eine Umkehrung der Verstärkungscharakteristika C00 sind,
welche sich abhängig
von den Frequenzen der Referenzsignale Sr1, Sr2, Sr3 von dem Lautsprecher 14 zu
der Vordersitzpassagierposition 29 ändern, drei zweite akustische
Korrektoren 52, welche identisch zueinander sind, zum Betonen
der Referenzsignale Sr1, Sr2, Sr2 innerhalb vorbestimmter Frequenzbereiche
und drei dritte akustische Korrektoren 53a, 53b, 53c,
welche sich voneinander unterscheiden, d. h. unterschiedliche Frequenzcharakteristika
aufweisen, zum Einstellen der jeweiligen Amplituden der Referenzsignale Sr1,
Sr2, Sr3 in Bezug auf jeweilige Ordnungen (4, 5, 6 in der Ausführungsform)
der drei Oberschwingungssignale. Drei Signale, die durch das akustische Regelungs-/Steuerungs-Mittel 203 erzeugt
werden, wenn das akustische Regelungs-/Steuerungs-Mittel 203 die
Referenzsignale Sr1, Sr2, Sr3 korrigiert, werden in einem Regelungs-/Steuerungs-Signal
Sc durch eine Kombiniervorrichtung 56 hineinkombiniert.
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Wie
oben beschrieben, weist die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 103 für ein mobiles
Objekt gemäß der dritten
Ausführungsform
drei dritte akustische Korrektoren 53a, 53b, 53c auf,
welche unterschiedliche Frequenzcharakteristika aufweisen, zum Einstellen
der jeweiligen Amplituden der Referenzsignale Sr1, Sr2, Sr3 in Bezug
auf jeweilige Ordnungen der Oberschwingungssignale. Wenn die dritten
akustischen Korrektoren 53a, 53b, 53c die
Referenzsignale Sr1, Sr2, Sr3 basierend auf den jeweiligen Ordnungen
der Oberschwingungssignale korrigieren, wird ein Klangeffekt, der
eine zu inszenierende dunkle Klangfarbe aufweist, an den Ohren des
Passagiers, der auf der Vordersitzpassagierposition 29 anwesend
ist, erzeugt. Daher weist die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 103 für ein mobiles
Objekt ein attraktives Leistungsniveau auf. Das oben in Bezug genommene
Verfahren zum Korrigieren jedes Referenzsignals in Abhängigkeit
von der Ordnung des jeweiligen Oberschwingungssignals soll als Ordnungs-spezifisches
Korrekturverfahren bezeichnet werden.
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7 zeigt
in Blockform eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt,
umfasst die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt eine ECU 124, den Lautsprecher 14 und einen Lautsprecher 15.
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Die
Lautsprecher 14, 15 sind jeweils an Front- und
Rückpositionen
in der Fahrzeugkabine positioniert. An der Vordersitzpassagierposition 29 auf
einem Vordersitz werden die Klangeffekte, die durch die Front- und
Rücklautsprecher 14, 15 erzeugt werden,
gemäß eines
Klangfeldeinstellverfahrens oder eines Dämpfungsverfahrens derart verarbeitet, dass
sie proportional zur Beschleunigung linear gemacht werden. An einer
Passagierposition 31 auf einem Rücksitz werden die Klangeffekte,
die von den Front- und Rücklautsprechern 14, 15 erzeugt
werden, derart verarbeitet, dass sie gemäß eines Rücksitzkompensationsverfahrens
reduziert werden. Um das Rücksitzkompensationsverfahren
durchzuführen,
schließt
die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt einen Kompensationsfilter 66 ein, der zwischen dem
Ausgangsanschluss der Kombiniervorrichtung 56 und dem Eingangsanschluss
eines Digital-Analog-Wandlers 64 liegend
mit diesen verbunden ist, zum Zuführen eines analogen akustischen
Signals zu dem Rücklautsprecher 15. Der
Frontlautsprecher 14 ist an jeder der Fronttüren an gegenüberliegenden
Seiten des Kraftfahrzeugs angebracht und der Rücklautsprecher 15 ist
an jeder der Rücktüren an gegenüberliegenden
Seiten des Kraftfahrzeugs angebracht. Ein (nicht gezeigter) Ausgangsverstärker ist
zwischen dem Digital-Analog-Wandler 64 und dem Lautsprecher 15 liegend
mit diesen verbunden und weist eine Verstärkung auf, die durch den Passagier
variiert werden kann.
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8 zeigt
schematisch in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 60,
das die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt umfasst, welche an dem Armaturenbrett angebracht ist. Das Kraftfahrzeug 60 weist
einen Motor 62 auf, der schematisch in 8 gezeigt
ist.
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Der
Betrieb der Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt während
des Rücksitzkompensationsverfahrens
soll unten beschrieben werden.
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9 veranschaulicht
die Art und Weise, in der die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt während
des Rücksitzkompensationsverfahrens
arbeitet.
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In 9 werden
akustische Transfercharakteristika, die vorab von dem Frontlautsprecher 14 zu der
Rücksitzpassagierposition 31 gemessen
worden sind, durch C01 repräsentiert,
und die vorab gemessenen akustischen Transfercharakteristika von
dem Rücklautsprecher 15 zu
der Rücksitzpassagierposition 31 werden
durch C11 repräsentiert.
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Kompensationscharakteristika
(Transfercharakteristika) F des Kompensationsfilters 66 können derart
eingestellt werden, dass die Klangmagnitude an der Rücksitzpassagierposition 31 Null
ist.
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An
der Rücksitzpassagierposition 31 kann die
unten gezeigte Gleichung (1) erfüllt
sein. Die Kompensationscharakteristika F werden durch unten gezeigte
Gleichung (2) ausgedrückt,
welche abgeleitet wird, indem die Gleichung (1) nach F aufgelöst wird. Sc·C01
+ Sc·F·C11 =
0 (1) F = –(C01/C11) (2)
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10 zeigt
gemessene Schalldruckniveaus [dB] an der Rücksitzpassagierposition 31, bevor
und nachdem das Rücksitzkompensationsverfahren
durch die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt mit dem Kompensationsfilter 66 durchgeführt wird/wurde.
In 10 repräsentiert
die horizontale Achse die Frequenz [Hz] und die vertikale Achse
das Schalldruckniveau [dBA]. Eine durch die durchgezogene Linie
angedeutete kompensierte Charakteristikkurve 65 deutet
die Schall druckniveaus an, die erzeugt worden sind, nachdem das
Rücksitzkompensationsverfahren durchgeführt worden
ist, und eine durch die gestrichelten Linien gezeigte kompensationsfreie
Charakteristikkurve 67 deutet Schalldruckniveaus an, die
erzeugt worden sind, bevor das Rücksitzkompensationsverfahren
durchgeführt
worden ist. Es kann in 10 gesehen werden, dass die
Schalldruckniveaus der kompensierten Charakteristikkurve 65 innerhalb
eines Frequenzbereichs von 50 [Hz] bis 350 [Hz], der ein Zielkompensationsbereich
ist, um ungefähr
10 [dBA] niedriger sind als die Schalldruckniveaus der kompensationsfreien
Charakteristikkurve 67.
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Gemäß des Rücksitzkompensationsverfahrens
korrigiert der Kompensationsfilter 66 das Regelungs-/Steuerungs-Signal
Sc gemäß der Transfercharakteristika
F = – (C01/C11),
welche repräsentiert werden
durch das Produkt von – 1
und einem Quotienten, der erzeugt wird, wenn die akustischen Signaltransfercharakteristika
C01 von dem Lautsprecher 14, als eine erste Ausgabeeinheit
zu der anderen Passagierposition, d. h. der Rücksitzpassagierposition 31,
durch die akustischen Signaltransfercharakteristika C11 von dem
Lautsprecher 15, als eine zweite Ausgabeeinheit zu der
Rücksitzpassagierposition 31 geteilt
werden. Da der Klangeffekt von dem Lautsprecher 14 durch
den Klangeffekt von dem Lautsprecher 15 an der Rücksitzpassagierposition 31 aufgehoben wird,
ist der Klangeffekt, der die Rücksitzpassagierposition 31 erreicht,
reduziert. Daher wird die Fahrzeugkabine an einer gegebenen Position,
wie zum Beispiel der Rücksitzpassagierposition 31,
ruhig gehalten.
-
Ein
Dämpfungsverfahren,
welches durch die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles
Objekt gemäß der vierten
Ausführungsform durchgeführt wird,
soll unten mit Bezug auf 11 beschrieben
werden.
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Mit
dem bereitgestellten Rücklautsprecher 15,
wie in 11 gezeigt, werden die gesamten Transfercharakteristika
von den Lautsprechern 14, 15 zu der Vordersitzpassagierposition 29 durch
die folgende Gleichung (3) ausgedrückt: C00 + F·C10 (3)
-
Die
durch Gleichung (3) ausgedrückten Transfercharakteristika
können
gemessen werden und umfassen Spitzen und Täler, so wie bei den in 2A gezeigten
Charakteristika.
-
Wenn
das Referenzsignal Sr eine Amplitude aufweist, welche konstant ist
oder welche linear (gleichförmig)
unabhängig
von der Frequenz ansteigt, ist es wünschenswert, dass das Schallniveau an
der Vordersitzpassagierposition 29 ähnlich von einer Amplitude
sein sollte, welche konstant ist oder welche linear (gleichförmig) unabhängig von
der Frequenz ansteigt. Da die Magnitude des Schallniveaus bei einer
Vordersitzpassagierposition 29 durch Sc·(C00 + F C10) ausgedrückt wird,
können
dann, wenn die Magnitude des Schallniveaus an der Vordersitzpassagierposition 29 von
einer konstanten Magnitude (flach) unabhängig von der Frequenz ist, die
Charakteristika Ci100a = {1/(000 + F C10)}, welche eine Umkehrung
der Charakteristika gemäß Gleichung
(3) sind, in drei ersten akustischen Korrektoren 51a eingestellt
werden (siehe 7).
-
Mit
den derart in den drei ersten akustischen Korrektoren 51a eingestellten
Charakteristika Ci100a, wird eine flache akustische Charakteristikkurve,
die unabhängig
von der Frequenz ein konstantes Schalldruckniveau bereitstellt,
an der Vordersitzpassagierposition 29 bereitgestellt, wie
durch die in 2c gezeigte Verstärkungscharakteristikkurve
C1 angedeutet.
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Die
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles Objekt gemäß der vierten
Ausführungsform,
welche das Rücksitzkompensationsverfahren
und das Dämpfungsverfahren
ausführt,
ermöglicht
es, dass an der Vordersitzpassagierposition 29 ein linearer,
sportlicher Klangeffekt gehört
wird, und hält
ferner die Fahrzeugkabine bei der Rücksitzpassagierposition 31 relativ
ruhig.
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12 zeigt
in Blockform eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Wie in 12 gezeigt,
umfasst die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt eine ECU 125 und die Lautsprecher 14, 15 als Ausgabemittel.
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Die
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles Objekt gemäß der fünften Ausführungsform
unterscheidet sich von der in 7 gezeigten
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 104 für ein mobiles Objekt darin,
dass sie zusätzlich
einen Frequenzänderungsdetektor 68 zum
Ermitteln einer Frequenzänderung Δaf pro Zeiteinheit
der Motorrotationsfrequenz fe und eine Schalldruckeinstellvorrichtung 70 aufweist,
welche Verstärkungscharakteristika,
die von der Frequenzänderung Δaf abhängen, zum
Korrigieren des Regelungs-/Steuerungs-Signals Scc, welches von der
Kombiniervorrichtung 56 gemäß den Verstärkungscharakteristika zugeführt wird, aufweist,
wobei das korrigierte Regelungs-/Steuerungs-Signal Sc durch den
Digital-Analog-Wandler 22 zu dem Frontlautsprecher 14 ausgegeben
wird, und auch das korrigierte Regelungs-/Steuerungs-Signal Scc
durch den Kompensationsfilter 66 und den Digital-Analog-Wandler 64 zu
dem Rücklautsprecher 15 ausgegeben
wird.
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13 zeigt
die Wellenform der Motorpulse Ep. Zum Bestimmen einer Frequenzänderung Δaf bestimmt
der Frequenzänderungsdetektor 68 die
Differenz Δf
(Δf = f2 – f1) zwischen
den Frequenzen von zwei aufeinanderfolgenden Pulsen, d. h. die Frequenz
f1 von einem vorausgehenden Puls (vorausgehende Frequenz) und die
Frequenz f2 von einem folgenden Puls (derzeitige Frequenz), welche
nacheinander durch den Frequenzdetektor 23 detektiert worden
sind, und multipliziert die Differenz Δf mit der derzeitigen Frequenz
f2, um eine Frequenzänderung Δaf ( Δaf = Δf × f2) pro
Zeiteinheit der Motorrotationsfrequenz fe zu bestimmen, d. h. eine
Beschleunigung zu bestimmen.
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Es
ist in der Technik bekannt, dass die Frequenzänderung Δaf unterschiedliche Werte aufweist, abhängig davon,
in welchem Gang sich das Getriebe des Kraftfahrzeugs befindet. Insbesondere
ist die Frequenzänderung Δaf größer, wenn
sich das Getriebe in einem niedrigeren Gang befindet, und ist kleiner,
wenn sich das Getriebe in einem höheren Gang befindet.
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Generell
sollte das Schallniveau des Klangeffekts, welches von der Frequenzänderung Δaf abhängt, vorzugsweise
in einem niedrigeren Gang größer sein
als in einem höheren
Gang. Das Schallniveau des Klangeffekts sollte vorzugsweise niedriger sein,
wenn das Kraftfahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt oder
verlangsamt wird.
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14 zeigt
eine Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve 72,
welche in der Schalldruckeinstellvorrichtung 70 in Hinblick
auf die obigen Betrachtungen eingestellt ist. Das Regelungs-/Steuerungs-Signal
Sc von der Kombiniervorrichtung 56 wird der Schalldruckeinstellvorrichtung 70 zugeführt, welche
das Regelungs-/Steuerungs-Signal Sc in ein gewichtetes Regelungs-/Steuerungs-Signal
Scc gewichtet. Wenn die Frequenzänderung Δaf größer als ein
Wert Xmax ist, welcher einem ersten Gang entspricht, d. h. einem
niedrigen Gang, dann ist die Gewichtungsgröße 0 [dB], wobei der Wert des
Regelungs-/Steuerungs-Signals Sc und der Wert des gewichteten Regelungs-/Steuerungs-Signals
Scc einander gleich gemacht werden.
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In
einem zweiten Gang wird, da sich die Frequenzänderung Δaf von dem Wert Xmax auf einen Wert
X2 ändert,
die Gewichtungsgröße graduell reduziert
von dem Wert 0 [dB] auf einen Wert – Y2 (besonders Y2 = 0.5) [dB].
In einem dritten Gang wird, da sich die Frequenzänderung Δaf von dem Wert X2 auf einen
Wert X1 ändert,
die Gewichtungsgröße graduell
reduziert, von dem Wert – Y2
[dB] auf einen Wert – Y1
(besonders Y1 = 4.4) [dB]. In einem vierten Gang wird, da sich die
Frequenzänderung Δaf von dem
Wert X1 auf einen Wert Xlim ändert,
die Gewichtungsgröße graduell
reduziert, von dem Wert – Y1 [dB]
auf einen Wert – V0
(besonders V0 = 7.3) [dB]. Wenn die Frequenzänderung Δaf nicht größer als der Wert Xlim ist,
wird geurteilt, dass das Kraftfahrzeug fährt oder verlangsamt wird,
und die Gewichtungsgröße wird
auf einen konstanten Wert – Ylim
(besonders Ylim = 16) [dB] gesetzt.
-
In
der Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt gemäß der in 12 gezeigten
fünften
Ausführungsform
wird die Frequenzänderung Δaf pro Zeiteinheit
der Motorrotatiorisfrequenz fe ermittelt, und es wird ein Klangeffekt
erzeugt, der durch die Schalldruckeinstellvorrichtung 70 korrigiert
wird, die die Verstärkungscharakteristika 72 aufweist,
welche von der Frequenzänderung Δaf abhängen. Die
Verstärkungscharakteristika 72 werden
auf den konstanten Wert Ylim eingestellt, wenn die Frequenzänderung Δaf nicht
größer als
der Wert Xlim ist. Daher wird in Abhängigkeit von der Beschleunigung
des Kraftfahrzeugs das Schalldruckniveau erhöht, um es dem Passagier zu
ermöglichen, die
Beschleunigung basierend auf dem Klangeffekt zu empfinden. Insofern
das Schalldruckniveau konstant ist, wenn die Frequenzänderung Δaf nicht
größer als
der Wert Xlim ist, einschließlich
kleiner Beschleunigungen und Verlangsamungen, wird verhindert, dass
Hämmertöne auf Grund
von kleinen Beschleunigungen und Verlangsamungen auftreten, während das
Kraftfahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt.
-
Wenn
die Frequenzänderung Δaf größer als ein
Wert Xmax' ist,
der ein zweiter vorbestimmter Wert ist, weist die Schalldruckeinstellvorrichtung 70 eine
in 15 gezeigte Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve 72a auf.
Gemäß der Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve 72a vermindert
sich die Verstärkung,
wenn die Frequenzänderung Δaf über den
Wert Xmax' hinaus
zunimmt.
-
Mit
der Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve 72a wird
verhindert, dass zu dem Zeitpunkt, wenn die Frequenzänderung
der Motorrotationsfrequenz zunimmt, wenn der Motor auf hohe Drehzahl
gebracht wird oder das Getriebe an dem mobilen Objekt ein Durchtreten
des Gaspedals erfährt,
irrtümlicherweise
erkannt wird, dass das Kraftfahrzeug voll beschleunigt wird, und
es wird verhindert, dass ein beachtlich großer Klangeffekt erzeugt wird,
so dass sich der Passagier in dem Kraftfahrzeug nicht sonderbar
und unbehaglich fühlen
wird. Insbesondere, wenn die Frequenzänderung Δaf über einen Wert Xmax' ansteigt, der einer
völlig
offenen Drosselventilposition im ersten Gang entspricht, wird die
Verstärkung
gemäß der Gewichtungsverstärkungscharakteristikkurve 72a reduziert,
wenn die Frequenzänderung Δaf zunimmt.
Demgemäß wird kein
großer
Klangeffekt erzeugt.
-
In
der Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt gemäß der in 12 gezeigten
fünften
Ausführungsform
wird der Klangeffekt, welcher durch Nutzen des Frequenzänderungsdetektors 68 und
der Schalldruckeinstellvorrichtung 70 erzeugt wurde, von
den Front- und Rücklautsprechern 14, 15 ausgestrahlt.
Der Klangeffekt, welcher durch Nutzen des Frequenzänderungsdetektors 68 und
der Schalldruckeinstellvorrichtung 70 erzeugt wurde, kann
jedoch nur von dem Frontlautsprecher 14 oder nur dem Rücklautsprecher 15 ausgestrahlt
werden. Zum Beispiel sind die Prinzipien der fünften Ausführungsform auf die in 1 gezeigte
Klangeffekterzeugungsvorrichtung 101 für ein mobiles Objekt anwendbar.
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16 zeigt
in funktionaler Blockform die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt schließt
alle oben beschriebenen Funktionen in der ersten bis zur vierten
Ausführungsform
ein und wird generell unten beschrieben.
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Wenn
der Fahrer auf der Vordersitzpassagierposition 29 das Gaspedal
herabdrückt,
führt der Motor 62 dem
Frequenzdetektor 23 der Klangeffekterzeugungsvorrichtung 105 für ein mobiles
Objekt Motorpulse Ep zu, wobei der Frequenzdetektor 23 die
Motorrotationsfrequenz Fe ermittelt (Motorrotationsfrequenzermittlungsverfahren
P1).
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Dann
wird die Motorrotationsfrequenz Fe mit 4, 5 und 6 durch die entsprechenden
Vervielfacher 24, 25, 26 multipliziert,
und die multiplizierten Frequenzen werden dem Referenzsignalgenerierungsmittel 21 zugeführt.
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Das
Referenzsignalgenerierungsmittel 21 verweist auf die Wellenformdatentabelle 16 und
erzeugt zeitgleich Sinuswellenreferenzsignale Sr1, Sr2, Sr3 von
Ordnungen 4, 5, 6 (Referenzsignalgenerierungsverfahren P2).
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Zu
diesem Zeitpunkt führt
der Kompensationsfilter 66 ein Rücksitzkompensationsverfahren
P3 derart aus, dass Klänge,
die von den Lautsprechern 14, 15 ausgegeben werden,
bei der Rücksitzpassagierposition 31 Null
werden.
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Die
ersten akustischen Korrektoren 51a arbeiten, um zu verhindern,
dass Klänge
von den Lautsprechern 14, 15 Spitzen und Täler aufweisen,
wegen der Fahrzeugkabinenklangfeldcharakteristika C00 + F·C10 (siehe 11)
an der Vordersitzpassagierposition 29, wobei der Klangeffekt
an der Vordersitzpassagierposition 29 proportional zu der
Motorrotationsgeschwindigkeit linear gemacht wird und wobei Klangeffektunterbrechnungen
reduziert werden (Klangfeldeinstellverfahren einschließend Frequenzbetonungsverfahren
P4). Zu diesem Zeitpunkt kann das Schalldruckniveau innerhalb eines
bestimmten Frequenzbereichs durch den zweiten akustischen Korrektor 52 erhöht oder
erniedrigt werden.
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Die
dritten akustischen Korrektoren 53a, 53b, 53c stellen
die Verstärkungscharakteristika
der jeweiligen Ordnungen in Abhängigkeit
von der Motorrotationsgeschwindigkeit f3 ein, um Klangfarben zu regeln/steuern
(Ordnungs-spezifisches Korrekturverfahren P5). Daher kann ein Klangeffekt
von vielfachen Ordnungen in Abhängigkeit
von einer Kraftstoffverbrennung im Motor 62 erzeugt werden.
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Die
jeweiligen durch das akustische Regelungs-/Steuerungs-Mittel 204 korrigierten
Signale werden in ein Regelungs-/Steuerungs-Signal Sc durch die
Kombiniervorrichtung 56 hineinkombiniert (Kombinierverfahren
P6).
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Der
Frequenzänderungsdetektor 68 und
die Schalldruckeinstellvorrichtung 70 ermitteln eine Motorrotationsgeschwindigkeitsänderung Δaf und gewichten
das Regelungs-/Steuerungs-Signal Sc in Abhängigkeit von der Beschleunigung Δaf, wobei
dadurch ein Regelungs-/Steuerungs-Signal Scc erzeugt wird, in welchem
eine Unausgeglichenheit zwischen dem Beschleunigungsvorgang und
einer Klangqualität
entfernt worden ist (Beschleunigungseinstellverfahren P7). Gemäß dem Beschleunigungseinstellverfahren
P7 kann ein Klangeffekt in Abhängigkeit
von dem Beschleunigungsvorgang des Beschleunigungspedals und des
Getriebes erzeugt werden, und es kann ein Klangeffekt unterdrückt werden,
wenn das Kraftfahrzeug beschleunigt wird, wobei die Änderung
der Motorrotationsgeschwindigkeit nicht größer als ein bestimmter Wert
ist, wenn das Kraftfahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit fährt oder
wenn das Kraftfahrzeug verlangsamt wird.
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17 zeigt
in Blockform eine Klangeffekterzeugungsvorrichtung für ein mobiles
Objekt gemäß einer
Modifikation der in 6 gezeigten Klangeffekterzeugungsvorrichtung 103 für ein mobiles
Objekt. Gemäß der modifizierten Klangeffekterzeugungsvorrichtung
für ein
mobiles Objekt werden, da die Frequenzen der drei Referenzsignale
Sr1, Sr2, Sr3, die durch die jeweiligen Referenzsignalgeneratoren 18 erzeugt
werden, sich voneinander unterscheiden, die drei in 6 gezeigten
akustischen Korrektoren 51 durch einen einzigen breitbandigen
akustischen Korrektor 51 ersetzt, welcher den Frequenzbereich
der drei ersten akustischen Korrektoren 51 abdeckt, um das
Dämpfungsverfahren
durchzuführen.
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Auch
wenn bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben worden
sind, versteht es sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin
gemacht werden können,
ohne von dem Geltungsbereich der Erfindung, so wie in den angehängten Ansprüchen dargelegt,
abzuweichen.