JP2004328214A

JP2004328214A - 車内楽音再生システム

Info

Publication number: JP2004328214A
Application number: JP2003118356A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Hikita; 智一疋田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】車の窓を閉め切っているときなど、車外の音情報が聞き取りにくい場合でも、快適にその音情報に対する認識度をあげることができる車内楽音再生システムを提供する。
【解決手段】車外の音を集音するマイクロフォン（１）と、集音した音の特性を抽出する特性抽出手段（周波数分析部３ａ）と、複数の楽音データを格納するデータベース（音データベース４）と、特性抽出手段により抽出された音の特性に応じた楽音データをデータベースから読み出す手段（制御部３ｃ）と、読み出された楽音データを車内にて再生する再生手段（音源部５）を備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車内にて楽音を再生する車内楽音再生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行中の車内では、自分の車のエンジン音、風切り音、自車や他車の走行音を聞くことになるが、最近では、車内の静音化が進み、車外の音が聞き取りにくくなる傾向がある。一方、車外の状況を知るため、障害物に近づくと“ピ、ピ、ピ”と鳴るコーナーセンサー等もあるが、窓を閉め切っていると、視界に入らない外界の状況は以外と分からない。他方、特許文献１には、救急車等のサイレンの音を検知して、車内で別の音や光を発生させる技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３１４５７７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車内で聞こえるクラクションや、エンジン音などは、音が大きく、耳障りなものである。また、警笛や上記コーナーセンサーのような各種機器の通知音などは無機質なものが多かった。
また、特許文献１に記載の技術では、音の検出に従い所定の音（さらには光）を発生させるにすぎず、車外にて生じる多種多様な音を区別できるものではなく、また、その音の発生源の方向を認識できるものでもない。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、車の窓を閉め切っているときなど、車外の音情報が聞き取りにくい場合でも、快適にその音情報に対する認識度をあげることができる車内楽音再生システムを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明の車内楽音再生システムは、車外の音を集音するマイクロフォンと、前記集音した音の特性を抽出する特性抽出手段と、複数の楽音データを格納するデータベースと、前記特性抽出手段により抽出された音の特性に応じた楽音データを前記データベースから読み出す手段と、前記読み出された楽音データを車内にて再生する再生手段と、を具備することを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車内楽音再生システムにおいて、前記特性抽出手段により抽出される特性は、周波数特性であることを特徴としている。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、マイクロフォンにより車外の音を集音し、この集音した音からその特性を抽出する。一方、データベースには、複数の楽音データが格納されており、このデータベースから、先に抽出された音の特性に応じた楽音データを読み出し、この楽音データを車内にて再生する。
また、請求項２に記載の発明では、抽出する音の特性として、特に、周波数特性により、これに応じた楽曲を車内にて再生する。
これらにより、車内に居る者は、車外の音をその音そのものではなく、これに代わる、集音した外部の音の特性に応じた楽音（楽曲、効果音等）を聞くことになる。すなわち、通常では聞き難い車外の音であっても、車外の音情報の存在・種類等を、車内にて再生される楽音で認識することができるようになる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車内楽音再生システムにおいて、前記マイクロフォンは複数あって車外の異なる方向の音を集音し、前記再生手段は再生する楽音が車外の音の発生源の方向から聞こえるように再生することを特徴としている。
【００１０】
このように、請求項３に記載の発明では、マイクロフォンを複数設け、車外の異なる方向の音を集音して、再生する楽音が車外の音の発生源の方向から聞こえるように再生するので、車内に居る者は、集音される車外の音の発生源の方向をも認識できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に、本実施の形態の車内楽音再生システム１００の機能別構成を示している。
同図に示すように、車内楽音再生システム１００は、マイクロフォン１（以下、マイク１と記載）と、音声処理部２と、周波数分析部３ａと、方向判断部３ｂと、制御部３ｃと、音データベース４と、音源部５と、スピーカ６と、操作部７と、表示部８とから構成される。
【００１２】
マイク１は、複数（本実施の形態では１２個）設けられ、それぞれが車外の異なる方向の音を集音する。
音声処理部２は、各マイク１に対応して複数設けられ、マイク１からリアルタイムに集音された音の電気信号をＡ／Ｄ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌ）変換し、デジタル化された音のデータ（音データ）を、図示しないバッファメモリ（ＦＩＦＯ：Ｆｉｒｓｔ−ＩｎＦｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）に一時格納する。
周波数分析部３ａは、各音声処理部２から音データを読み込み、それぞれの周波数特性を求める。ここでは、例えば、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行する。
【００１３】
方向判断部３ｂは、周波数分析部３ａにより求められた車外の各方向の音の周波数特性を基に、各マイク１が向く方向の音の音量の相違（大小の偏り）から、その音の発生源の方向を判断する。
音データベース４は、特定の周波数成分または集音され得る音の周波数特性（図２（ａ）参照）におけるいくつかの周波数成分の音量レベルのパターン（図３（ｂ）参照；以下、周波数特性のパターンと称す）と、このパターンや特定の周波数成分に対応して、楽曲または効果音を下記の音源部５に再生させるための楽音データが複数登録されている。
【００１４】
さて、走行中に各マイク１が拾う音で車内にて発音すべき音は、他車の走行音、クラクション、緊急自動車のサイレン等が挙げられる。こうした音に含まれる特定の周波数を定め、またはこうした音に含まれるいくつかの周波数成分をパターン化しておき（周波数成分の連続した変化をパターンとしてもよい）、これらのパターンや特定の周波数成分に対応する楽音データが、上記音データベース４に設定される。
なお、こうした警報や警告音など、危険情報については、再生する楽曲または効果音も、必ず警告音的なものを用い、安全を促す。また、楽音データは、任意にカスタマイズすることができるが、警告音等に対応する楽音データは変更不可として、常に対応する上記のような特定の効果音等が再生されるようにする。
【００１５】
音源部５は、供給される楽音データを解釈して楽音を再生し、その楽音信号を４個のスピーカ６に供給する。スピーカ６は、供給される楽音信号に従い楽音を発音する。この音源部５としては、ＦＭ（ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）音源やＷＴ（ＷａｖｅＴａｂｌｅ）音源やＰＣＭ（ＰｕｌｓｅＣｏｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）音源等を用いることができる。
【００１６】
操作部７は、各種ボタン（図示せず）やその他の入力デバイスからの入力を検知する入力手段であり、車内にて再生させる楽音の（全スピーカ６に対する）音量制御や、車外の音を車内にて直接出力させる場合の音量制御をするためのボタン等（図示せず）が備えられる。
表示部８は、下記の制御部３ｃの制御により、各種情報、例えば、周波数分析部３ａにより得られた車外の音の周波数特性の表示や、操作部７の操作に応じた表示等をする表示器である。
【００１７】
制御部３ｃは、各種制御プログラムを実行し、車内楽音再生システム１００を構成する各部を制御する。特に、周波数分析部３ａにより得られた車外の各方向の音の周波数特性と、音データベース４に登録されている特定の周波数成分または周波数特性のパターンとを比較して、特定の周波数成分の有無、または登録された周波数特性のパターンとの一致／不一致の程度から、特定の周波数成分があればそれに対応する楽音データを、また、登録されている周波数特性のパターンのいずれかに当てはまればそれに対応する楽音データを選択し、この楽音データを音源部５に供給する。一方、方向判断部３ｂにより判断された音の発生源の方向を車内の人が認識できるよう各スピーカ６から発音される楽音の音量を定め、各スピーカ６に接続されるアンプ（図示せず）の増幅率を制御する。
【００１８】
ここで、４個のスピーカ６（ここでは、左前のスピーカ６をＳＰ１，右前のスピーカ６をＳＰ２，左後のスピーカ６をＳＰ３，右後のスピーカ６をＳＰ４で表す）に供給する楽音信号の分配方法（音量の調整）について説明する。
【００１９】
［方法１］
１２個のマイク１で拾った音が、上記のように音データベース４に登録された特定の周波数成分または周波数特性のパターンに当てはまる場合、車外の音を対応する楽曲や効果音に変換して、車内の４つのスピーカ６から発音するが、方向判断部３ｂが、各マイク１が拾う音の音量の偏りからその音の発生源の方向を判断し、制御部３ｃが、車内の人がその方向から音が聞こえるように、下記のようにして、各スピーカ６の音量を調整する。
【００２０】
例えば、図３に示すケースでは、車外の走行音を変換して車内にて楽曲を再生する場合、Ａ車の方向から各マイク１（図の斜線部分）が拾う音の音量の偏りから、Ａ車から拾われる走行音に対して、スピーカＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４のそれぞれの音量を０，０，６４，６４（→同じ音を０：０：６４：６４の比の音量とする）、同様に、Ｃ車から拾われる走行音に対し、スピーカＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４のそれぞれの音量を６４，６４，０，０、Ｂ車から拾われる走行音に対し、スピーカＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４のそれぞれの音量を、０，２０，４０，６７のようにする。Ｂ車から拾われる走行音に対しては、Ｂ車の移動に伴い、各マイク１が拾う音の音量の偏りも変化するので、それに応じて、スピーカＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４のそれぞれの音量を、例えば、上記の０，２０，４０，６７から、０，６４，０，６４→４０，６７，０，２０というふうに変化（各数値は連続的に変化）させる。
【００２１】
［方法２］
上記方法１よりも簡略な方法として、各マイク１が拾った音量に合わせて単純にその近傍のスピーカ６に発音させるようにする。つまり、各マイク１が拾った音は周波数分析された後効果音等に変換するが、その後、図３に示す例では、前後左右の角に設けられる４個のマイク１の内（ここでは、左前のマイク１をＭＩＣ１，右前のマイク１をＭＩＣ２，左後のマイク１をＭＩＣ３，右後のマイク１をＭＩＣ４で表す）、ＭＩＣ１の音はＳＰ１で、ＭＩＣ２の音はＳＰ２で、ＭＩＣ３の音はＳＰ３で、ＭＩＣ４の音はＳＰ４で、各マイク１が捕らえた音量に合わせた音量で発音させる（この場合は、前述の４つのマイク１のみで、他のマイク１は無いものとする）。一般に、音の発生源に近いマイクロフォンでは大きい音量で音を拾えているはずであり、この方法でも十分に音の発生源の方向を表せる。
【００２２】
以上のようにして、車内楽音再生システム１００では、車外の音の周波数特性に応じて楽音データを選択し再生するので、一般的に無機質の音（車外で鳴っているエンジン音や走行音、警笛、サイレン等）を多様な楽曲または効果音の音に変換することができる。また、スピーカ６から発音される楽曲や効果音の音量は、周波数特性の音量レベルに応じて、リアルタイムに変化するので、こうして再生される楽曲や効果音から、車内に居る人は車外の状況をその音源の方向を含めて認識することができるようになる。
【００２３】
本実施の形態では、このように車外から集音された音の周波数特性に基づき、対応する楽曲を車内にて再生するが、車外から集音された音を直接車内に発音することもできる。この場合、各マイク１から集音された音の信号は、図示しない信号線とアンプを介して４つのスピーカ６に分配され供給される。各マイク１からの信号は、例えば、各マイク１に最も近いスピーカ６に供給される。
【００２４】
次に、車内楽音再生システム１００の電気的構成について、図４を参照し説明する。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を附し、その説明は省略する。
同図に示すＣＰＵ（中央演算装置）３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）９は、図１に示す周波数分析部３ａ、方向判断部３ｂ、制御部３ｃに相当する。ＣＰＵ３は、各種制御プログラムを実行し、各部の制御を行うほか、周波数分析部３ａとして前述の音データの周波数特性を求め、また方向判断部３ｂとして車外の音の発生源の方向を判断する。ＲＡＭ９は、ＣＰＵ３のワークエリア等が設定される。
【００２５】
一方、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１０には、上記音データベース４やＣＰＵ３が実行する各種制御プログラムが格納される。なお、ＲＡＭ９を、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリを用いて構成し、上記音データベース４をこれに格納してもよい。ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）８’は、図１に示す表示部８に相当する。
通信部１１は、アンテナ１１ａに接続され、無線通信により無線通信網を介した楽音データやその他のコンテンツ・データのダウンロードを行い、前述の音データベース４に追加することができる。ここでは、携帯電話網等における周知のデータ通信技術を利用できる。
なお、各機能ブロックはバス３０を介してデータや命令の授受を行っている。
【００２６】
以上のように構成される車内楽音再生システム１００のマイク１の配置例を図５に、スピーカ６の配置例を図６に示している。
図５に示す例では、車外に面して、車の右前角、左前角、右後角、左後角の部分にそれぞれ、遠くの音を主に集音するための高感度で無指向性のマイク１ａを１つずつと、近くの音を主に集音するための低感度で指向性のあるマイク１ｂを、前方と後方に向けてそれぞれ２つずつと、さらに、右方および左方に向けてそれぞれ２つずつ設け（図は屋根部に設置した例）、計１２個のマイク１（１ａ，１ｂ）を設置している。なお、同図に示す矢印は、各マイク１の向く方向を示している。各マイク１は、それぞれが異なる方向に向けて設置される。
【００２７】
また、図６に示す例では、４個のスピーカ６をそれぞれ、車内（室内）の右前隅、左前隅、右後隅、左後隅の四隅に設置している。
このように、１２個のマイク１（１ａ，１ｂ）は、車外の各方向の音を集音できるように配置され、４個のスピーカ６は、これらから発音される楽音から車外の音の発生源の方向がわかるように、車内に居る人を取り囲むように配置されている。
【００２８】
以上、車内楽音再生システム１００の構成について説明したが、本車内楽音再生システム１００は、既存のデータ通信機能をもつカーナビゲーションシステムを利用して構成することもできる。この場合、マイク１と音声処理部２とスピーカ６を除いて、このカーナビゲーションシステムが一般的にもつ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、音源部、ＬＣＤ（表示部）、通信部、アンテナ、操作部を、上記構成のＣＰＵ３、ＲＯＭ１０、ＲＡＭ９、音源部５、スピーカ６、ＬＣＤ８’、通信部１１、アンテナ１１ａ、操作部７としてそのまま利用することができる。また、スピーカ６については、カーオーディオのスピーカ（通常、車内の四隅に設けられる）を利用することができるので、上記カーナビゲーションシステムに、各音声処理部２と上記４個のスピーカを接続するためのインターフェースを設け、各マイク１を前述のように設置するのみで、車内楽音再生システム１００を構成することができる。
この例では、ＬＣＤ８’には、通常のカーナビゲーションシステムとしての地図情報等の表示をするほか、集音した音の周波数特性等の表示も行う。
【００２９】
次に、このように構成された本実施形態の車内楽音再生システム１００の動作について説明する。
なお、以下に説明する動作フローは一例であり、下記の処理の流れに限定されるものではない。
【００３０】
各マイク１は、車外の音をリアルタイムに集音している。各マイク１により集音された音は、各マイク１により電気信号に変換され、この信号は音声処理部２にてＡ／Ｄ変換されてバッファメモリに一時格納される。
各音声処理部２に蓄えられた各音データは、ＣＰＵ３により、順次ＦＦＴが施されそれぞれの周波数特性が求められる（周波数分析）（ステップＳ１０１）。
【００３１】
次に、ＣＰＵ３は、各周波数特性（あるいはこれらの平均）が、音データベース４に登録された特定の周波数成分または周波数特性のパターンに当てはまるか判断を繰り返し（ステップＳ１０２〜ステップＳ１０１）、各周波数特性（あるいはこれらの平均）が、音データベース４に登録された特定の周波数成分または周波数特性のパターンに当てはまると判定された場合には、次のステップＳ１０３に移行する。
ステップＳ１０３では、今回当てはまると判定された特定の周波数成分または上記パターンが、直前に当てはまると判定された特定の周波数成分またはパターンと異なるか否か判断を行う。
【００３２】
ステップＳ１０３の判断で、今回判定された特定の周波数成分または上記パターンが直前のものと異なっていると判定された場合（この判断でＹｅｓの判定）、ステップＳ１０４に移行し、今回判定された特定の周波数成分または上記パターンに割り付けられている（対応している）楽曲または効果音の楽音データを読み出す。そして、ステップＳ１０１で求めた周波数特性を基に、各マイク１で拾った音の音量の偏りから音の発生源の方向を判断し（ステップＳ１０５）、前述の方法等により各スピーカ６の音量を決定する（ステップＳ１０６）。
【００３３】
次いで、ＣＰＵ３は、ステップＳ１０４で読み出した楽音データを音源部５に供給し、さらに、ステップＳ１０６で決定した音量で楽曲または効果音を各スピーカ６に発音させるため、図示しないアンプの増幅率を制御する。音源部５は、供給された楽音データを解釈して再生し、各スピーカ６からは上記音量で楽曲または効果音が発音される（ステップＳ１０７）。
【００３４】
一方、ステップＳ１０３の判断で、今回判定された特定の周波数成分または周波数特性のパターンが直前のものと同一であると判定された場合（この判断でＮｏの判定）、ＣＰＵ３はステップＳ１０８に処理を進め、このステップにて、ステップＳ１０１で求めた周波数特性を基に、各マイク１で拾った音の音量の偏りから音の発生源の方向を判断し、前述の方法等により各スピーカ６の音量を決定する（ステップＳ１０９）。
次いで、直前に（既に）読み出している楽音データを音源部５に供給する。音源部５は、現在再生している楽曲または効果音の楽音データを継続して再生し、ステップＳ１０９にて決定した音量で各スピーカ６から発音する（ステップＳ１１０）。
【００３５】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の構成等も含まれる。例えば、車外から拾った音は音量を調整してすべてそのままスピーカで発音し、特定の周波数や周波数特性の所定のパターンに当てはまった音を拾った時にその効果音（楽曲）を付加させて発音するようにしてもよい。また、上記動作を複数の車外音に対して並行して実施し、同時に複数の楽曲または効果音を発音してもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、車外の音の特性に応じて車内では対応する楽音を再生するので、耳障りな外界の音を和らげることができる。また、車内に居る者は、窓を開けているときと変わらない（またはそれ以上の）車外の情報を得ることができる。
また、本発明によれば、マイクロフォンを複数設け、車外の異なる方向の音を集音して、再生する楽音が車外の音源の方向から聞こえるように再生するので、車内に居る者は、集音される車外の音の音源の方向をも認識できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である車内楽音再生システムの機能的構成を示すブロック図である。
【図２】音データベースについて説明するための図である。
【図３】各スピーカに割り振る音量の調整方法を説明する図である。
【図４】同実施の形態の車内楽音再生システムの電気的構成を示す図である。
【図５】マイクの配置例を示す図である。
【図６】スピーカの配置例を示す図である。
【図７】車内楽音再生システムの動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…マイクロフォン（マイク）、２…音声処理部、３…ＣＰＵ、３ａ…周波数分析部（特性抽出手段）、３ｂ…方向判断部、３ｃ…制御部、４…音データベース、５…音源部（再生手段）、６…スピーカ、７…操作部、８…表示部、８’…ＬＣＤ、９…ＲＡＭ、１０…ＲＯＭ、１１…通信部、１１ａ…アンテナ、３０…バス、１００…車内楽音再生システム

Claims

車外の音を集音するマイクロフォンと、
前記集音した音の特性を抽出する特性抽出手段と、
複数の楽音データを格納するデータベースと、
前記特性抽出手段により抽出された音の特性に応じた楽音データを前記データベースから読み出す手段と、
前記読み出された楽音データを車内にて再生する再生手段と、を具備する
ことを特徴とする車内楽音再生システム。
前記特性抽出手段により抽出される特性は、周波数特性である
ことを特徴とする請求項１に記載の車内楽音再生システム。
前記マイクロフォンは複数あって車外の異なる方向の音を集音し、前記再生手段は再生する楽音が車外の音の発生源の方向から聞こえるように再生する
ことを特徴とする請求項１に記載の車内楽音再生システム。