JP2005125844A - 車載用音響装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車両の運転者が聴く音の娯楽性を高めると共に、走行状況や警報などを音を通して運転者に伝えることができる車載用音響装置を提供する。
【解決手段】 制御部15はI/F11から出力された音量制御情報に基づいて、音データに含まれる音量に関する情報をチャネルごとに変更し、音データをDAC16へ出力する。また、制御部15はフィルタとしての機能を有しており、I/F11から出力されたカットオフ制御情報に基づいて、フィルタのカットオフ周波数を設定する。そして、制御部15は設定されたカットオフ周波数を有するフィルタとしての機能により、音データ中の周波数に関する情報をチャネルごとに変更し、音データをDAC16へ出力する。DAC16は音データをアナログの発音信号に変換し、加算器8へ出力する。加算器8は各チャネルの発音信号を合成し、合成信号をスピーカ2へ出力する。スピーカ2は合成信号に基づいて音を発生する。
【選択図】 図2
Description
この発明は、自動二輪車などの車両に搭載され、この車両の運転者に聴かせるための音楽や音を発生する音響装置に関する。
従来、自動二輪車において、運転者が運転しながら音楽を聴くことができるように、スピーカを含む音響装置を自動二輪車に取り付けることができる。通常、この音響装置はシート内部やトップケース内部、あるいは運転者が使用するヘルメットなどの一箇所に取り付けられ、スピーカから発生する音楽または簡単な信号音(お知らせ音のようなもの)を、運転者が運転中に聴くことができる。
なお、特許文献1には、自動二輪車に複数のスピーカを設置した自動二輪車のオーディオ装置配置構造が開示されている。
特開2002−145154号公報
しかし、上述した従来の音響装置は、運転者の好みの音楽を鳴らすことはできたが、音楽をそのまま出力するだけであった。また、信号音もボタン音やウィンカー音などの限られたイベント時に単発的に鳴る音のみであった。したがって、従来の音響装置から発生する音楽や信号音などの音は非常に娯楽性に乏しいものであった。
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、車両の運転者が聴く音の娯楽性を高めると共に、走行状況や警報などを音を通して運転者に伝えることができる車載用音響装置を提供することを目的とする。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、車両に搭載され、発音用データに基づいて音を発生する車載用音響装置において、複数の前記発音用データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記複数の発音用データを読み出し、該複数の発音用データの各々に基づいて複数の発音信号を生成する発音信号生成手段と、前記車両の走行状態を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記走行状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の発音パラメータを制御する制御手段と、前記制御手段によって発音パラメータが制御された前記複数の発音信号を合成して合成信号を生成する合成手段と、前記合成手段によって生成された前記合成信号に基づいて音を発生する音発生手段とを具備することを特徴とする車載用音響装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車載用音響装置において、前記検出手段は、前記車両の速さを検出し、前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記速さに応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の発音パラメータを制御することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の車載用音響装置において、前記検出手段は、運転者によって操作される前記車両のアクセルの状態を検出し、前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記アクセルの状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の発音パラメータを制御することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の車載用音響装置において、前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記走行状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の音量パラメータを制御することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の車載用音響装置において、前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記走行状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の周波数パラメータを制御することを特徴とする。
この発明によれば、自動二輪車などの車両に設けられたスピーカが発生する音を車両の走行状態に応じて様々に変化させるようにしたので、車両の運転者が聴く音の娯楽性を高めると共に、走行状況や警報などを音を通して運転者に伝えることができるという効果が得られる。
以下、図面を参照し、この発明を実施するための最良の形態について説明する。本実施形態においては電動二輪車に設置される車載用音響装置を例として説明する。図1は、この発明の一実施形態による車載用音響装置の構成を示すブロック図である。図において1は音源部であり、CPU(中央処理装置)5から出力される発音用データに基づいて複数の発音信号を生成し、それらに対応したチャネルを介して加算器8へ出力する。加算器8は各チャネルの発音信号を合成し、合成信号を生成してスピーカ2へ出力する。スピーカ2は音源部1から出力された合成信号に基づいた音を発生する。スピーカ2はCPU5や記憶部6などが設けられる車載用音響装置の本体と一体化されていてもよいし、本体から離れた位置に配置されていてもよい。
3は発動機検出部であり、電動二輪車に搭載される図示せぬ発動機のモータの回転数を検出し、検出した回転数に関する情報をCPU5へ出力する。4は操作検出部であり、運転者が操作するハンドルに設けられたアクセルの、運転者による握り具合を検出し、検出した握り具合に関するアクセル情報をCPU5へ出力する。また、運転者が方向指示器やブレーキなどを操作した場合には、それらの操作に応じた情報をCPU5へ出力する。
CPU5は各部を制御すると共に、記憶部6から発音用データを読み出して音源部1へ出力する。また、CPU5は記憶部6に格納された音量制御テーブルに基づいて、スピーカ2が発生する音量を制御するための音量制御情報を生成し、音源部1へ出力する。音量制御テーブルは複数の音に対応したチャネルと、各チャネルの音の音量とが対応付けられたテーブルである。また、CPU5は記憶部6に格納されたカットオフ制御テーブルに基づいて、音源部1が具備するフィルタのカットオフ周波数を制御するためのカットオフ制御情報を生成し、音源部1へ出力する。カットオフ制御テーブルは複数の音に対応したチャネルと、各チャネルの音の周波数成分の制御に用いられるフィルタのカットオフ周波数とが対応付けられたテーブルである。
記憶部6は発音用データやCPU5動作用のプログラム、音の発生方法に応じた複数の音量制御テーブル、カットオフ制御テーブルなどを記憶する。7は検知部であり、車両の速度、加速度、車両が受ける風力、車両の傾きなど様々なパラメータを検出し、検出値をCPU5に出力する。上記各部はバスBで接続されている。
図2は音源部1の詳細な構成を示すブロック図である。図において11はI/F(インタフェース)であり、バスBを介して各部とデータの入出力を行う。I/F11はCPU5から出力された発音用データをFIFO12へ出力すると共に、CPU5から出力された音量制御情報を制御部15へ出力する。FIFO12はデータの格納と出力とを制御する。発音用データはI/F11からFIFO12に格納され、FIFO12は格納された順番に発音用データをシーケンサ13へ出力する。
シーケンサ13はFIFO12から出力された発音用データを解釈し、音源14を駆動するための音源駆動データを生成し、音源14へ出力する。音源14はシーケンサ13から出力された音源駆動データに基づいて、音データを生成し、制御部15へと出力する。音源14は複数のチャネル(本実施形態においては4つ)を有しており、複数の音の1つ1つに対して所定のチャネルが予め割り当てられている。音源14は音データをその音データに割り当てられたチャネルに出力する。
制御部15はI/F11から出力された音量制御情報に基づいて、音データに含まれる音量に関する情報をチャネルごとに変更し、音データをDAC(Digital Analog Converter)16へ出力する。また、制御部15はローパスフィルタまたはハイパスフィルタとしての機能を有しており、I/F11から出力されたカットオフ制御情報に基づいて、フィルタのカットオフ周波数を設定する。そして、制御部15は設定されたカットオフ周波数を有するフィルタとしての機能により、音データ中の周波数に関する情報をチャネルごとに変更し、音データをDAC16へ出力する。
制御部15は音データに含まれる周波数に関する情報をチャネルごとに変更することにより、各スピーカ2から発生される音の音色を制御している。DAC16は音データをアナログの発音信号に変換し、加算器8へ出力する。加算器8は各チャネルの発音信号を合成し、合成信号を生成してスピーカ2へ出力する。スピーカ2は加算器8から出力された合成信号に基づいて音を発生する。スピーカ2からは各チャネルの音を合成した音が発生する。なお、DAC16の後に加算器8を設けて各チャネルの発音信号を合成したが、音の合成方法はこれに限定するものではない。例えば、音データをDAC16に出力する前に合成するようにしてもよい。
本実施形態においては、発音用データとしてSMF(Standard MIDI File)データやSMAF(Synthetic Music Mobile Application File)データなどのデータを例として説明する。SMFデータはMIDI(Musical Instrument Digital Interface)データの一種であり、発音の音高・発音時間・音色等の情報を含んでいる。SMAFデータはSMFデータなどを変換することによって得られる。
スピーカ2が発生する音の素材は、モータ音(動力音または走行音でもよい)としての風の音(風が吹くような音)、色彩音としての水滴音(水が滴って水面などを打つような音)および風鈴音(風鈴が鳴るような音)、そして危険信号音(運転者に危険を知らせるための音)、海の音(浜辺で波が立てるような音)、シンセ音、およびアクセル負荷音(運転者によるアクセルの握り具合に応じて発生する音)の7素材である。これらの音の素材は、予め自然の音をサンプリングし、SMAFあるいはSMF形式のデータに変換したものでもよいし、音合成によって作成される電子音のようなものでもよい。
色彩音は一時的に出現する音であり、水滴音は車両の速度が上がって時速20km/h以上になると出現し、風鈴音は車両の速度が低下して時速17km/h以下になると出現する。危険信号音は車両の速度が時速28km/h以上になると出現し、危険信号音が鳴っている間に車両の速度が時速28km/h未満になったら、危険信号音は1.5秒かけてフェードアウトする(徐々に音量が0になる)。アクセル負荷音は、運転者によるアクセルの握り具合に応じて音量およびピッチが変化する。また、車両の速度が時速25km/h以上の時に運転者がアクセルを全閉すると、ソアリングモード(アクセルなしで今までの速度を自然減速させながら走る惰性走行)に移る。例えば、モータ音が5秒かけてフェードアウトする。
なお、上記の音の発生形態はあくまで一例であり、これに限定される訳ではない。また、上記の音の素材のうちどの音を発生させるか、およびどのような形態で発生させるかを運転者が予め指定し、それを記憶部6に設定情報として格納しておき、CPU5がこの設定情報に基づいて発音用データを記憶部6から選択し、音源部1に出力するようにしてもよい。また、本実施形態においてはチャネル数が4であるとしているが、チャネル数を音の素材の数と同じにしてもよい。
次に、本実施形態における音の発生方法を説明する。図3は本実施形態における音の鳴らし方の例である。なお、図3には音の波形が示されているが、これらの波形はあくまで説明をわかりやすくするためのものであり、実際の波形とは細部が異なる場合もある。図3(a)は時間単位で音量を変化させる例を示している。横軸方向は時間を示しており、実線aはある音の音量が時間単位で変化することを示している。これは例えば、CPU5が記憶部6に記憶されているプログラムによって動作することにより行われる。
CPU5はある音についての発音用データを音源部1に出力後、一定時間ごとに記憶部6中の音量制御テーブルを読み込んで、その内容に基づいて音量制御情報を生成する。音量制御テーブルには、各チャネルと、そのチャネルである時点において発音される音の音量とが複数の時点に関して対応付けられている。CPU5はある時点において音量制御テーブルを読み込み、その時点における各チャネルの音量を音量制御テーブルから読み出し、読み出した各チャネルの音量に基づいて音量制御情報を生成する。この音量制御情報にはチャネルに関しての情報も含まれる。
制御部15はI/F11から音量制御情報が入力されると、その音量制御情報が示すチャネルの音データに含まれる音量に関する情報を音量制御情報中の音量を示す情報に基づいて変更し、DAC16へ出力する。音量制御情報が入力されるごとに音量制御情報が以上の動作を繰り返し行うので、該当するチャネルの音の音量は例えば、図3(a)のように変化する。
図3(b)は車両の速さが基準の速さを超えたら音を発生させる例である。ここでは車両の速度が実線dのように変化するものとする。検知部7は車両の時速を検出し、検出値をCPU5に出力する。CPU5は一定時間ごとに記憶部6中の音量制御テーブルを読み込んで、検出値に対応した音量を音量制御テーブルから読み出し、その音量に基づいて音量制御情報を生成する。音量制御テーブルには、チャネルごとに時速と音量とが対応付けられている。例えば、車両の時速の基準値(点線c)を設けておき、車両の時速が基準値以上になったら発音され、それ以外は音をミュートするというような設定が音量制御テーブルになされている。図3(a)に関して説明した動作と同様の動作により、車両の時速が基準値以上になると実線bのように音が発生する。
図3(c)は制御部15が車両の速さに応じてフィルタのカットオフ周波数を切り替える例である。ここでは、制御部15にローパスフィルタとしての機能が設定されているものとする。検知部7は車両の時速を検出し、検出値をCPU5に出力する。CPU5は一定時間ごとに記憶部6中のカットオフ制御テーブルを読み込んで、検出値に対応したカットオフ周波数をカットオフ制御テーブルから読み出し、そのカットオフ周波数に基づいてカットオフ制御情報を生成する。
カットオフ制御テーブルには、各チャネルと、そのチャネルである時点において発音される音の周波数成分を変化させるための制御部15のカットオフ周波数とが複数の時点に関して対応付けられている。例えば、車両の時速の基準値を設けておき、基準値をしきい値としてカットオフ周波数を切り替えるというような設定がカットオフ制御テーブルになされている。CPU5はある時点において音量制御テーブルを読み込み、その時点における各チャネルの音量を音量制御テーブルから読み出し、読み出した各チャネルの音量に基づいてカットオフ制御情報を生成する。このカットオフ制御情報にはチャネルに関しての情報も含まれる。
制御部15はI/F11からカットオフ制御情報が入力されると、そのカットオフ制御情報が示すチャネルの音データに含まれる周波数に関する情報をカットオフ制御情報中のカットオフ周波数を示す情報に基づいて変更し、DAC16へ出力する。車両の時速が図3(b)の実線dのように変化する場合、時速が基準値(点線c)を超えたらカットオフ周波数が小さく設定される。これにより、発生する音のアナログ波形は実線fのようになり、時速が高くなると音の高周波成分が除去される。以上のようにして、車両の速さに応じて音の音色が変化する。
図3(d)は運転者によるアクセルの握り具合に応じて音量を変化させる例である。この場合は、操作検出部4が検出した、運転者によるアクセルの握り具合に関するアクセル情報、および記憶部6中の音量制御テーブルに基づいてCPU5が音量制御情報を生成し、音源部1へ出力する。音量制御テーブルには、チャネルごとに、アクセル情報が示すアクセルの握り具合と音量とが対応付けられている。以下、図3(a)に関して説明した動作と同様にして、制御部15が音量制御情報に基づいて音の音量を変化させる。アクセルの握り具合が実線hのように変化する場合、それに応じて音の音量は実線gのように変化する。
図4(a)は車両の速さが基準の速さを超えたら音を発生させる場合の音量設定の一例である。ここでは車両の速さが時速20km/hを超えた場合は音をそのままの音量で発生させ、車両の速さが時速20km/h以下の場合は音をミュートするように制御部15が動作する。
図4(b)は運転者によるアクセルの握り具合に応じて音量を変化させる場合のカットオフ周波数Fcoffの設定の一例である。ここでは図3(c)の場合と同様に、カットオフ制御テーブルにはチャネルごとにアクセルの握り具合とカットオフ周波数とが対応付けられている。また、制御部15はローパスフィルタとしての機能を有するものとする。図においては、操作検出部4から出力されるアクセル情報が示すアクセルの握り具合の度合が数値化され、それに対応したカットオフ周波数が示されている。アクセルの握り具合が弱い場合には音質は暗く、アクセルの握り具合が強い場合には音質は明るくなる。このように、アクセルの握り具合に応じて複数のカットオフ周波数を設定することにより、運転者がアクセル操作に応じた様々な音色の音を聴くことができる。
以上の音の発生方法を前述した音の素材に対して適用する。例えば、モータ音に対しては、制御部15のローパスフィルタおよびハイパスフィルタとしての機能を組み合わせたバンドパスフィルタとしての機能により、音の周波数成分を変化させる。また、バンドパスフィルタとしてのバンド幅(ローパスフィルタおよびハイパスフィルタのカットオフ周波数の間隔)を車両の速さに応じて変化させる。そして、モータ音の音量を一定区間ごとに増減させ、モータ音が揺らぐように運転者が感じるようにする。この音量の増減を行う一定区間の幅は運転者によるアクセルの握り具合に応じて変化させる。例えば、車両の速さが速いときは幅を狭くすることにより、せかされるような感じの音を生み出し、車両の速さが遅いときは幅を広くすることにより、ゆったりした感じの音を生み出す。
以上のようにして制御された複数チャネルの音が合成されてスピーカ2から合成音が発生するので、スピーカ2からは車両の走行状態に応じて様々に変化する音が発生する。音が合成されることにより、単音のみの場合に比べてより多様な音の変化を運転者が楽しむことができる。また、車両の走行状態として速度などの複数のパラメータに応じて音の音量などが複雑に変化することにより、予測できない音の変化を生み出すことができ、より娯楽性が増す。なお、既知の音の遠近感を表すためのパラメータを制御するようにしてもよい。そうすることで、運転者は、音が自分のすぐ近くから聞こえるように感じたり、遠くから聞こえるように感じたりするなど、さらに様々な音の変化を楽しむことができる。
なお、本実施形態においては複数チャネルの音を合成して1つのスピーカから発生させるようにしたが、チャネルごとにスピーカを設け、全体として複数のスピーカを設けてもよい。例えば、4つのチャネルのそれぞれに対応した4つのスピーカを、ハンドルや後部車輪の左右両側などの場所で運転者にとって邪魔にならない位置に設ける。
さらに、上述した方法を応用して、複数のスピーカから音が移動するように音を発生させてもよい。例えば、運転者を取り囲むように設けられた複数のスピーカから音が回転するように発生させる。この場合、以下のように車載用音響装置の各構成を動作させる。なお、スピーカ2は4つ設けられているとする。音源14はシーケンサ13から出力された音源駆動データに基づいて音データを生成し、4つのチャネルへ出力する。この音データで設定される音量は各チャネルとも一定である。
CPU5は記憶部6から音量制御テーブルを読み込み、音量制御テーブルに基づいて各チャネルの音量を音量制御情報として設定し、音源部1へ出力する。前述したのと同様に、音量制御テーブルには各チャネルと、そのチャネルである時点において発音される音の音量とが複数の時点に関して対応付けられている。CPU5はある時点において音量制御テーブルを読み込み、その時点における各チャネルの音量を音量制御テーブルから読み出し、読み出した各チャネルの音量に基づいて音量制御情報を生成する。
この音量制御情報はI/F11を介して制御部15へ出力される。制御部15は音量制御情報に基づいて、音データに含まれる音量に関する情報をチャネルごとに変更し、DAC16へ出力する。続いてDAC16は音データをアナログの発音信号に変換し、加算器8を介さず4つのスピーカ2へ出力する。各スピーカ2は発音信号に基づいて音を発生する。
CPU5が記憶部6に格納されている音量制御テーブルに基づいて、チャネルごとに音量を音量制御情報に設定するので、4つのスピーカ2が発生する音の発音のタイミングがずれる。つまり、制御部15が音量制御テーブルに基づいて音量を変化させることはスピーカ2が発生する音の発生タイミングをスピーカごとに変化させることと同等である。これにより、各スピーカ2を回転するように音が発生するので、運転者は自分の周りを音が回転しているように感じる。
なお、音の回転の速度を車両の速度などの変化に応じて変化させてもよい。例えば、操作検出部4から出力されるアクセル情報または検知部7から出力される速度などの検出値に応じて、CPU5が記憶部6中の音量制御テーブルを読み込むタイミングを変更する。あるいは発動機検出部3から出力される発動機のモータ回転数の検出値に応じて、CPU5が記憶部6中の音量制御テーブルを読み込むタイミングを変更する。これにより、例えば車両の速度が高いときは音が速く回転し、車両の速度が低いときは音がゆっくり回転するようにすることができ、音に様々な変化を与えることができる。なお、上記と同様の方法により、音を前から後ろに向かって移動するように発生させるようにしてもよい。
以上説明したように、車両の走行状態と音とが連動して変化し、常に変化する運転状態に応じて音も変化するので、常に新鮮な音を聴くことができ、車両に乗車する人が飽きることがない。また、音が車両の走行状態や運転者の操作に応じて変化するため、運転者は車両の走行と音とに一体感を覚えることができる。さらに、車両が電動車両のようにエンジン音がなく、静かに走行する車両の場合は、音が走行状態に応じて変化することにより、運転者は運転している気分を高めることができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の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設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態においては音響装置が電動二輪車に搭載されているとして説明を行ったが、これに限らず、エンジンを搭載した自動二輪車やスクーターなどが上述した車載用音響装置を備えていてもよい。
また、本実施形態においては主に音の音量および音色を変化させる方法について述べたが、さらに音のピッチなどを変化させてもよい。また、本実施形態においては主に車両の速度および運転者によるアクセルの握り具合に応じて音が変化するとしたが、これに限らず、車両の加速度、車両が受ける風力、車両の傾き、車両の向き(方位)などを検出し、それらの検出値に応じて音が変化するようにしてもよい。また、発音用データはSMAFデータあるいはSMF形式のデータ以外のデータであってもよい。
1・・・音源部、2・・・スピーカ、3・・・発動機検出部、4・・・操作検出部、5・・・CPU、6・・・記憶部、7・・・検知部、8・・・加算器、11・・・I/F、12・・・FIFO、13・・・シーケンサ、14・・・音源、15・・・制御部、16・・・DAC。
Claims (5)
- 車両に搭載され、発音用データに基づいて音を発生する車載用音響装置において、
複数の前記発音用データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記複数の発音用データを読み出し、該複数の発音用データの各々に基づいて複数の発音信号を生成する発音信号生成手段と、
前記車両の走行状態を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記走行状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の発音パラメータを制御する制御手段と、
前記制御手段によって発音パラメータが制御された前記複数の発音信号を合成して合成信号を生成する合成手段と、
前記合成手段によって生成された前記合成信号に基づいて音を発生する音発生手段と、
を具備することを特徴とする車載用音響装置。 - 前記検出手段は、前記車両の速さを検出し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記速さに応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の発音パラメータを制御することを特徴とする請求項1に記載の車載用音響装置。 - 前記検出手段は、運転者によって操作される前記車両のアクセルの状態を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記アクセルの状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の発音パラメータを制御することを特徴とする請求項1に記載の車載用音響装置。 - 前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記走行状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の音量パラメータを制御することを特徴とする請求項1に記載の車載用音響装置。
- 前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記走行状態に応じて、前記発音信号生成手段によって生成された前記複数の発音信号の周波数パラメータを制御することを特徴とする請求項1に記載の車載用音響装置。
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