JP2008201253A - 走行騒音生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行車両における騒音環境を簡易に生成すること。
【解決手段】 走行騒音生成装置１は、ホワイトノイズを発生させるホワイトノイズ発生手段２と、発生されたホワイトノイズに対してフィルタ処理を施して走行車両における車内騒音を擬似的に生成するフィルタ処理手段３と、フィルタ処理手段３に対して車両速度情報を設定する車両速度設定手段４とを備えている。フィルタ処理手段３は、実走車両より実測された騒音データに基づいて算出された車両速度毎のフィルタ係数を有し、車両速度設定手段４により設定された車両速度情報に応じてフィルタ処理に用いる補正フィルタのフィルタ係数を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、走行車両における車内騒音を擬似的に生成することが可能な走行騒音生成装置に関する。

走行車両の車室内には、エンジン音、風切音、ロードノイズ等の様々な要因に起因する騒音が進入する。また、これらの騒音は、車両の構造、消音材の設置箇所・設置量等に応じてその特性が大きく異なり、さらに車両の走行速度に応じて大きく変化するという特徴を有している。

これらの騒音は、運転者および同乗者に対して不快感を生じさせるおそれがあることから、従来より騒音の低減を行うための騒音抑制装置の研究開発が行われている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

また、車室内は一種の閉空間として利用できるため、車室内において良質の音響空間を構成可能な音響システムが望まれており、車室内の騒音に応じて音量等の補正を行う音量調整制御システム等が考案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２０００−３２２０６６号公報 特開平６−２５０６７２号公報 特開平１０−２６４７３１号公報

しかしながら、車内の騒音は、車両毎およびその車両の走行速度毎に特性が大きく異なるため、上述した騒音抑制装置や音量調整制御システムの動作検証を行う場合に、実際に走行する車両を用いて車内の騒音を発生させ、実験環境を構築する必要があった。このため、動作検証等を行う際には、実際に走行する車両で検証処理等を行う必要があることから、多大な労力と時間を必要とし、検証負担が重いという問題が存在していた。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、走行車両における騒音環境を簡易に生成することが可能な走行騒音生成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る走行騒音生成装置は、ホワイトノイズを発生させるホワイトノイズ発生手段と、該ホワイトノイズ発生手段により発生されたホワイトノイズに対してフィルタ処理を施して走行車両における車内騒音を擬似的に生成するフィルタ処理手段と、該フィルタ処理手段に対して車両速度情報を設定する車両速度設定手段とを備え、前記フィルタ処理手段は、実走車両より実測された騒音データに基づいて算出された車両速度毎のフィルタ係数を有し、前記車両速度設定手段により設定された車両速度情報に応じて前記フィルタ処理に用いる補正フィルタのフィルタ係数を決定することを特徴とする。

このように、フィルタ処理手段が、車両速度設定手段により設定された車両速度情報に応じてフィルタ処理に用いる補正フィルタのフィルタ係数を決定し、決定されたフィルタ係数の補正フィルタに基づいてホワイトノイズにフィルタ処理を施すことによって、所望の周波数特性を有するノイズ信号を作り出すことができる。

特に、本発明に係るフィルタ処理手段では、実走する車両によって実測された騒音データに基づいてフィルタ係数が算出されるので、走行車両において発生する騒音に近似したノイズ信号を生成することができ、簡易に走行車両の騒音環境を構築することが可能となる。

さらに、本発明に係るフィルタ処理手段では、実走車両の走行速度毎にフィルタ係数を算出するので、車両速度に応じて特徴が異なる騒音環境を、設定された車両速度に応じて再現することが可能となる。

また、フィルタ係数の算出によってノイズ信号を生成することができるので、騒音データの実測時において所定の走行速度における騒音データを実測するだけで、あらゆる走行速度におけるノイズ信号を生成することができ、様々な速度域における騒音環境を簡易に構築することが可能となる。

さらに、フィルタ処理を適用する信号としてホワイトノイズ発生手段によって生成されるホワイトノイズを利用することによって、精度の高いノイズ信号を簡易に生成することが可能となる。

また、上記走行騒音生成装置において、前記フィルタ係数が、前記騒音データより求められたカットオフ周波数と当該カットオフ周波数におけるゲインとの車両速度毎の変化と、前記騒音データの減衰特性とに基づいて算出されるものであってもよい。

実走車両において実測される騒音の周波数特性は、カットオフ周波数の周波数値とそのゲインが、車両速度に応じて増加・増幅される傾向を有している。このため、フィルタ処理手段で用いられる補正フィルタのフィルタ係数を、騒音データのカットオフ周波数とそのゲインとの車両速度毎の変化に基づいて算出することによって、より実測された騒音に近似したノイズ信号を生成することが可能となる。

また、実走車両において実測される騒音の周波数特性は、カットオフ周波数以降のゲインの減衰特性が車両の走行速度に拘わらず一定の割合で減衰する傾向を有している。このため、騒音データの減衰特性に基づいてフィルタ係数を算出することによって、より実測された騒音に近似したノイズ信号を生成することが可能となる。

特に、前記フィルタ係数により算出される補正フィルタが、１オクターブ当たり１２ｄＢ減衰する特性を有するものであることが好ましい。

実走車両において実測される騒音は、カットオフ周波数以降のゲインの減衰特性が１オクターブ当たり１２ｄＢ減衰する特性を有することが多い。このため、補正フィルタの特性を１オクターブ当たり１２ｄＢ減衰させるように設定することによって、走行車両における騒音により近似したノイズ信号を生成することが可能となる。

本発明に係る走行騒音生成装置を用いることによって、所定の騒音環境を、実際に車両を走行させることなく実現することができ、騒音環境の実現に要する負担を低減させることが可能となる。

本発明に係る走行騒音生成装置について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、走行騒音生成装置の概略構成を示した図である。走行騒音生成装置１は、実験室等の屋内設置することが可能な装置であって、室内に車両走行と同様の走行騒音環境を構築することが可能となっている。

走行騒音生成装置１は、ホワイトノイズ発生部（ホワイトノイズ発生手段）２と、フィルタ処理部（フィルタ処理手段）３と、走行速度設定部（車両速度設定手段）４と、スピーカ補正部５と、スピーカ６とを有している。

ホワイトノイズ発生部２は、ホワイトノイズを発生させるための装置である。ホワイトノイズとは、すべての周波数帯域においてエネルギーが均一に混入した雑音であって、すべての周波数で同じゲインを示す平坦な周波数特性を備えている。ホワイトノイズは、白色を示す光の周波数とに特徴が一致することからホワイトノイズ（ホワイト騒音）と呼ばれている。

走行速度設定部４は、走行騒音生成装置１で生成する走行騒音の想定車両速度を入力するための入力手段である。一般的な走行車両の騒音は、車両の走行速度に応じて騒音特性が変化するという特徴を有している。このため、ユーザは、走行速度に応じた騒音特性の変化を考慮して、走行騒音生成装置１で生成させようとする騒音の想定車両速度を設定することが可能となっている。

フィルタ処理部３は、ホワイトノイズ発生部２によって生成されたホワイトノイズに対してフィルタ処理を行い、擬似的に走行車両における走行騒音を生成する機能を有している。走行速度設定部４で設定された速度情報（車両速度情報）は、フィルタ処理部３に伝達される構成となっており、フィルタ処理部３では、取得した速度情報に応じてフィルタ処理に用いる補正フィルタのフィルタ係数を決定し、ホワイトノイズにフィルタ処理を施す。

フィルタ処理部３には、図２に示すようなＩＩＲ(Infinite Impulse Response)フィルタが設けられている。フィルタ処理部３には、一般的な２次のＩＩＲフィルタが用いられており、入力信号を特定の係数で乗算する乗算器ｂ（０）〜ｂ（２）と、出力信号をフィードバックさせて特定の係数で乗算する乗算器ａ（１），ａ（２）と、連続して多段的に接続される遅延器１０と、乗算器ｂ（０）〜ｂ（２）により乗算された値を順次加算し,又は乗算器ａ（１），ａ（２）により乗算された値を減算する加減算器１１と、加減算された遅延器１０と、乗算器ｂ（０）〜ｂ（２）と、乗算器ａ（１），ａ（２）との値に対して特定の係数を乗算して出力信号として出力を行う乗算器ａ（０）とを備えている。

ＩＩＲフィルタはフィードバック処理によって無限長のインパルス応答を得ることができるフィルタであり、一般的なＦＩＲ（Finite Impulse Response)フィルタよりも計算負担を減らすことができるという特色を有している。乗算器ａ（０）〜ａ（２）,ｂ（０）〜ｂ（２）の係数の設定を変化させることによって、様々な周波数特性を示す信号を生成することが可能となっている。従って、乗算器ａ（０）〜ａ（２）,ｂ（０）〜ｂ（２）に設定される係数は、本発明に係るフィルタ処理部３のフィルタ係数に該当し、このフィルタ係数を変更することによって複数の異なったフィルタ処理をホワイトノイズに施すことが可能となっている。

図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）は、実際に走行する車両における走行騒音を示した周波数特性例である。図３（ａ）は、走行速度が０ｋｍ／ｈ（アイドリング時）における周波数特性例を示し、図３（ｂ）は、走行速度が５０ｋｍ／ｈにおける周波数特性例を示し、図４（ａ）は、走行速度が１００ｋｍ／ｈにおける周波数特性例を示している。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）に示す周波数特性例の図には、各周波数特性の特徴を示すための補助線１３〜１５が示してある。

図３（ａ）に示す周波数特性例は、０Ｈｚ〜６０Ｈｚまで−１９ｄＢ程度のゲインを維持し、６０Ｈｚをカットオフ周波数（図３（ａ）の符号Ａ）として以後１オクターブ当たり１２ｄＢずつ減衰する特徴を有している（図３（ａ）の補助線１３参照）。

図３（ｂ）に示す周波数特性例は、０Ｈｚ〜９０Ｈｚまで−１３ｄＢ程度のゲインを維持し、９０Ｈｚをカットオフ周波数（図３（ｂ）の符号Ｂ）として以後１オクターブ当たり１２ｄＢずつ減衰する特徴を有している（図３（ｂ）の補助線１４参照）。

図４（ａ）に示す周波数特性例は、０Ｈｚ〜１２０Ｈｚまで−７ｄＢ程度のゲインを維持し、１２０Ｈｚをカットオフ周波数（図４（ａ）の符号Ｃ）として以後１オクターブ当たり１２ｄＢずつ減衰する特徴を有している（図４（ａ）の補助線１５参照）。

フィルタ処理部３では、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）に示すような、実際に走行する車両において実測された騒音データに基づいて、ＩＩＲフィルタのフィルタ係数ａ（０）〜ａ（２）およびｂ（０）〜ｂ（２）を決定する。具体的には、カットオフ周波数に着目し、時速０ｋｍ／ｈのカットオフ周波数（図３（ａ）の符号Ａ）およびそのゲインの値と、時速５０ｋｍ／ｈのカットオフ周波数（図３（ｂ）の符号Ｂ）およびそのゲインの値と、時速１００ｋｍ／ｈのカットオフ周波数（図４（ａ）の符号Ｃ）およびそのゲインの値とに基づいて、時速１ｋｍ／ｈ当たりのカットオフ周波数の増加分０．６Ｈｚとゲインの増加分０．１２ｄＢとを求めて、図４（ｂ）に示すような車両速度毎のフィルタリング特性を算出し、算出されたフィルタリング特性を示すようにフィルタ係数を決定する。

図５は、実測された０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈの３種類の騒音に基づいて、ＩＩＲフィルタに設定されるフィルタ係数を、時速１０ｋｍ／ｈ毎に走行速度０ｋｍ／ｈから１００ｋｍ／ｈまで算出（補完）した値を示す一覧である。このように、本実施形態に係る走行騒音生成装置１では、特定の走行速度（本実施形態においては、０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈの３種類の走行速度）における走行騒音を実測することによって、実測されていない走行速度を含む複数の走行速度に対応するフィルタ係数を算出することが可能となる。

フィルタ処理部３では、走行速度設定部４により設定された設定速度に応じてフィルタ処理に用いるフィルタ係数を、図５に示す一覧より選択・決定し、ホワイトノイズに対してフィルタ処理を施す。

スピーカ６は、フィルタ処理部３により生成された騒音を出力する役割を有している。本実施形態に係るスピーカ６は、低域から高域までの音を出力することが可能な一般的なフルレンジスピーカで構成されているが、スピーカはフルレンジスピーカのみに限定されるものではなく、低音用スピーカ、高音用スピーカ等の複数のスピーカによって構成されるものであってもよい。また、図１には、説明の便宜上１つしかスピーカ６が示されていないが、スピーカ６の数は１つに限定されるものではなく複数のスピーカを備えるものであってもよい。

スピーカ補正部５は、フィルタ処理部３によりフィルタ処理が行われたノイズ信号が、スピーカ６より出力された場合に、スピーカ６の特性に応じて周波数特性が変化しないように、ノイズ信号に補正処理を施す役割を有している。

スピーカ補正部５において、スピーカ６の周波数特性を逆の特性となるような補正をノイズ信号に施すことによって、スピーカ６の特性に影響を受けることなく、ノイズ信号をスピーカ６より出力することが可能となる。

本実施形態では、スピーカ補正部５において、図６（ａ）に示すようなスピーカの補正特性を用いてノイズ信号の補正を行う。図６（ａ）に示すスピーカの補正特性では１８０Ｈｚ付近のゲインを１０ｄＢ程度増幅させると共に、９００Ｈｚ付近のゲインを６ｄＢ程度増幅させ、さらに、２０００Ｈｚ付近のゲインを２ｄＢ程度減衰させる特性を備えている。

図６（ｂ）は、フィルタ処理部３においてホワイトノイズにフィルタ処理が施された直後（つまり、スピーカ補正部５による補正処理が行われる前）のノイズ信号の周波数特性と、スピーカ補正部５において補正処理が行われた後の周波数特性とを示したグラフである。スピーカ補正部５による補正処理を行った後の周波数特性は、補正処理が行われる前の周波数特性に比べて、１８０Ｈｚ付近のゲインが１０ｄＢ程度増幅されると共に、９００Ｈｚ付近のゲインが６ｄＢ程度増幅され、さらに２０００Ｈｚ付近のゲインが２ｄＢ程度減衰されており、図６（ａ）に示すスピーカの補正特性を備えた周波数特性となっている。

図７〜図９は、上述するようにして構成される走行騒音生成装置１において、走行速度設定部４で０ｋｍ／ｈ、５０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈの走行速度が設定された場合における、フィルタ処理部３のノイズ信号とスピーカ６の出力音を参照マイクで収音したノイズ信号との周波数特性を示している。なお、参照マイクで収音されたノイズ信号は、騒音抑制装置や音量調整制御システムの動作検証等を行う場合に利用される走行騒音に該当する。

図７に示す設定速度０ｋｍ／ｈの周波数特性では、６０Ｈｚをカットオフ周波数（図７の符号Ｄ）として約−２１ｄＢ程度のゲインを備えており、以後１オクターブ当たり１２ｄＢずつ減衰する特徴を有している。この周波数特性は、図３（ａ）に示す実測した車両の周波数特性に近似した特徴を備えている。

また、図８に示す設定速度５０ｋｍ／ｈの周波数特性では、９０Ｈｚ付近をカットオフ周波数（図８の符号Ｅ）として約−１３ｄＢ程度のゲインを備えており、以後１オクターブ当たり１２ｄＢずつ減衰する特徴を有している。この周波数特性は、図３（ｂ）に示す実測した車両の周波数特性に近似した特徴を備えている。

また、図９に示す設定速度１００ｋｍ／ｈの周波数特性では、１２０Ｈｚ付近をカットオフ周波数（図９の符号Ｆ）として約−７ｄＢ程度のゲインを備えており、以後１オクターブ当たり１２ｄＢずつ減衰する特徴を有している。この周波数特性は、図４（ａ）に示す実測した車両の周波数特性に近似した特徴を備えている。

なお、図７〜図９では、参照マイクで収音されたノイズ信号の周波数特性が３０Ｈｚ〜４０Ｈｚ以下で極端に減衰されているが、この減衰状態は、実験に用いたスピーカ６の低音再生能力欠如に起因するものであり、低音再生能力が良好なスピーカを用いることによって、さらに低音から良好な騒音環境を実現することが可能である。

このように、本発明に係る走行騒音生成装置１を用いてノイズ信号を生成することによって、フィルタ処理部３が、走行速度設定部４により設定された車両速度情報に応じてフィルタ処理に用いる補正フィルタのフィルタ係数を決定し、決定されたフィルタ係数の補正フィルタに基づいてホワイトノイズにフィルタ処理を施すので、所望の周波数特性を有するノイズ信号を作り出すことができる。

特に、フィルタ処理部３では、実走する車両において実測された騒音データに基づいてフィルタ係数が算出されるため、走行車両の騒音に近似したノイズ信号を生成することができ、簡易に走行車両の騒音環境を構築することが可能となる。

さらに、フィルタ処理部３では、実走車両の走行速度毎にフィルタ係数を算出するので、車両速度に応じて特徴が異なる騒音環境を車両速度毎に再現することが可能となる。

また、本発明に係る走行騒音生成装置１では、実測された騒音データに基づいて、１ｋｍ／ｈ当たりのカットオフ周波数とそのゲインを求めてフィルタ係数を算出するので、所定の走行速度における騒音データを実測するだけであらゆる走行速度に対応するノイズ信号を生成することができ、様々な速度域における騒音環境を簡易に構築することが可能となる。

また、車両速度に応じて多数のノイズ信号を生成することができるので、実際に騒音環境を実走する車両によって実現する場合に比べて、検証負担および検証時間の低減を図ることが可能となる。

さらに、フィルタ処理を適用する信号として、ホワイトノイズ発生部２によって発生されるホワイトノイズを利用することによって、精度の高いノイズ信号を簡易に生成することが可能となる。

また、実走車両において実測される騒音の周波数特性は、カットオフ周波数の周波数値とそのゲインが、車両速度に応じて増加する傾向を有している。このため、フィルタ処理部３で用いられる補正フィルタのフィルタ係数を、騒音データのカットオフ周波数とそのゲインとにおける車両速度毎の変化に基づいて算出することによって、より実測された騒音に近似したノイズ信号を生成することが可能となる。

さらに、実走車両において実測される騒音の周波数特性は、カットオフ周波数以降のゲインの減衰特性が車両の走行速度に拘わらず一定の割合で減衰する傾向があるため、騒音データの減衰特性に基づいてフィルタ係数を算出することによって、より実測された騒音に近似したノイズ信号を生成することが可能となる。

特に、実走車両において実測される騒音は、カットオフ周波数以降のゲインの減衰特性が１オクターブ当たり１２ｄＢ減衰する特性を有することが多い。このため、補正フィルタの特性を１オクターブ当たり１２ｄＢ減衰させるように構成することによって、走行車両における騒音により近似した騒音環境を簡易かつ迅速に算出し、実現することが可能となる。

本発明に係る走行騒音生成装置１を用いて走行車両の騒音環境を実現し、騒音抑制装置や音量調整制御システムの動作検証等を行うことによって、動作検証に係る多大な労力と時間を軽減することができ、開発効率の向上を図ることが可能となる。

以上、本発明に係る走行騒音生成装置を図面を用いて詳細に説明したが、本発明に係る走行騒音生成装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

実施形態に係る走行騒音生成装置の概略構成を示した図である。 実施形態に係るフィルタ処理部におけるＩＩＲフィルタの概略を示したブロック図である。 実走する車両により測定された騒音の周波数特性を示しており、（ａ）は時速０ｋｍ／ｈにおける騒音の周波数特性を示し、（ｂ）は時速５０ｋｍ／ｈにおける騒音の周波数特性を示している。 （ａ）は、実走する時速１００ｋｍ／ｈの車両において測定された騒音の周波数特性を示し、（ｂ）は、フィルタ処理に用いられる補正フィルタのフィルタリング特性を車両速度毎に示した図である。 ＩＩＲフィルタに設定される走行速度毎のフィルタ係数を示した一覧である。 （ａ）は、スピーカ補正部において補正処理が行われるスピーカの補正特性を示した図であり、（ｂ）は、スピーカ補正部による補正処理が行われる前のノイズ信号の周波数特性と、補正処理が行われた後の周波数特性とを示した図である。 走行速度設定部で０ｋｍ／ｈの走行速度が設定された場合における、フィルタ処理部のノイズ信号の周波数特性と、参照マイクで収音されたノイズ信号との周波数特性を示している。 走行速度設定部で５０ｋｍ／ｈの走行速度が設定された場合における、フィルタ処理部のノイズ信号の周波数特性と、参照マイクで収音されたノイズ信号との周波数特性を示している。 走行速度設定部で１００ｋｍ／ｈの走行速度が設定された場合における、フィルタ処理部のノイズ信号の周波数特性と、参照マイクで収音されたノイズ信号との周波数特性を示している。

符号の説明

１ …走行騒音生成装置
２ …ホワイトノイズ発生部（ホワイトノイズ発生手段）
３ …フィルタ処理部（フィルタ処理手段）
４ …走行速度設定部（車両速度設定手段）
５ …スピーカ補正部
６ …スピーカ
１０ …（ＩＩＲフィルタの）遅延器
１１ …（ＩＩＲフィルタの）加減算器
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ …カットオフ周波数
１３〜１５ …補助線

Claims (3)

1. ホワイトノイズを発生させるホワイトノイズ発生手段と、
   該ホワイトノイズ発生手段により発生されたホワイトノイズに対してフィルタ処理を施して走行車両における車内騒音を擬似的に生成するフィルタ処理手段と、
   該フィルタ処理手段に対して車両速度情報を設定する車両速度設定手段とを備え、
   前記フィルタ処理手段は、実走車両より実測された騒音データに基づいて算出された車両速度毎のフィルタ係数を有し、前記車両速度設定手段により設定された車両速度情報に応じて前記フィルタ処理に用いる補正フィルタのフィルタ係数を決定すること
   を特徴とする走行騒音生成装置。
2. 前記フィルタ係数は、前記騒音データより求められたカットオフ周波数と当該カットオフ周波数におけるゲインとの車両速度毎の変化と、前記騒音データの減衰特性とに基づいて算出されること
   を特徴とする請求項１に記載の走行騒音生成装置。
3. 前記フィルタ係数に基づいて実現される補正フィルタは、１オクターブ当たり１２ｄＢ減衰する特性を有すること
   を特徴とする請求項２に記載の走行騒音生成装置。

Images