JP2012249292A - 方向性音響データを生成するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境に存在する対象の情報を音響方式で人間の聴取者、具体的には車両の運転者に効果的に提供する。
【解決手段】本発明は、対象（１）の実際の位置の決定のためのモジュール、具体的には三角測量装置（２）と、データ受信機（３）と、位置データベース（４）と、仮想監視装置（５）と、スピーカ（７．１、７．２、７．３）に接続された音響信号生成機（６）とを有する方向性音響データを生成するための装置であって、空間（８）内に配置されたスピーカ（７．１、７．２、７．３）は、この空間（８）内の聴取者（９）に三次元の音響印象、及び空間（８）の外部の対象（１）についての追加情報（１６）を送る。
【選択図】図３

Description

本発明は、方向性音響データを生成するための装置及び方法に関する。

このような装置及び方法を使用して、運転者が交通に適切に反応できるように、例えば環境の音響的影響から大きく隔離された車室内にいる自動車の運転者に、対象及び車室外部からの情報の三次元の印象を、音響データを通じてより広い感覚で提供する。

本発明の適用の別の分野は、音源が空間内に人工的に配置された場合に、聴取者に特別の三次元の印象を提供する家庭用娯楽機器にある。

本発明の適用の更なる分野は、例えば参加者たちが目を閉じ、他の参加者又は対象が音響的に投影された仮想空間内で、参加者たちが音響的にのみ交流するコンピュータゲームである。

先行技術では、聴覚配置効果を実現するための異なる手法が認知されている。

例えば、下記の特許文献１は、特殊な配置をされた複数のスピーカによって、自動車の運転者が音響効果を改良された方式で定位できる、立体音響装置を開示している。

下記の特許文献２は、車両用警報信号出力装置及びその方法を開示している。警報信号は、添付対象物の位置に関連づけられ、スピーカを通じて車室に出力される。

下記の特許文献３は、ＧＰＳ及びナビゲーションデータを使用して互いの車両位置を決定して、これらの情報を警報信号としてスピーカを通じて運転者に伝える車両警報システムを開示している。

下記の特許文献４からは、緊急車両及び警察車両を検出して、接近する緊急車両を自動車の運転者に良いタイミングで三次元的に特定可能に警告する警報システムが公知である。

先行技術の解決策では、聴覚信号に基づく車室外の対象の総合的な情報は、現在のところ自動車の運転者に提供できず、その結果自動車の運転者は、車室外の対象に必ずしも十分に対処することができないという不都合があった。

米国特許出願公開第２００９／０３１６９３９号明細書 米国特許出願公開第２００５／０２８０５１９号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１０５４１８号明細書 米国特許第６，０８７，９６１号明細書

本発明は、環境に存在する対象の情報を音響的に人間の聴取者、具体的には車両の運転者に効果的に提供することを目的としている。

この課題は、独立請求項の主題によって解決される。更なる実施形態が、従属請求項に提供されている。

具体的には、本発明は、方向性音響データを生成するための装置によって解決され、本装置は、対象の実際の位置の決定のためのモジュール、具体的には三角測量装置と、データ受信機と、位置データベースと、仮想監視装置と、スピーカに接続された音響信号生成機とを含み、スピーカは空間内に配置され、空間内に位置する聴取者には、三次元の音響印象、及び空間外部の対象についての追加情報が提供される。

本発明の有利な実施形態によれば、空間は、運転者が外界又は車室の外部環境から音響的に大きく切り離された、車両の車室として成立する。

本発明の更なる実施形態は、通信ノード及びデータソースとしてスマートフォンが、方向性音響データを生成するための装置の部品として提供される。

さらに課題は、方向性音響データを生成するための方法によって解決され、
−例えば三角測量装置によって出力された対象の位置データは、ノード識別位置へと処理され、
−位置データベース内で、データ受信機からのノード識別との一致がとられ、位置データが生成され、
−仮想監視装置内で、追加情報と共にチェックされ、フィルタリングされ、次いで
−音響信号生成機内で、位置データ及び追加情報は、音響信号へと処理され、
−空間内のスピーカに出力され、その結果
−対象の位置の三次元の印象が空間内の聴取者に生成され、対象の特性に関する追加情報が音響信号によって聴取者に伝えられる。

本発明の有利な更なる実施形態は、音響信号が位相シフトから合成されることである。

音声情報は、追加情報として特に好適である。代替的に又は追加的に、追加情報は、交通警報信号、自動車列に対する車列制御命令、車両をナビゲートするための車線情報、又は、飲食店又は他の地域対象のテーマ音楽であることが可能である。

本発明の別の有利な実施形態によれば、仮想監視装置は、ソース識別子及びターゲット識別子、並びにグループ識別し及び個別識別子について監視し、フィルタリングする。

これは、グループの一部もしくは個別のグループ構成員に無線送信又は情報の送信を可能にする、個別識別子としての無線識別子がターゲット識別子として使用される場合に、特に有利である。

本発明の別の有利な実施形態は、グループ全体に無線送信が可能になるグループ識別子としての無線識別子をターゲット識別子として使用することである。

グループ識別子は、有利には、確立した階層である。

本発明の好ましい実施形態は、ソース識別子によって出力器の音声メッセージに対する応答を可能にするという点において可能になる。

本発明の別の有利な実施形態は、位置データをフィルタリングするため、対象の位置データの記録中に、三角測量のための受信許容角（受光角、取り込み角、acceptance angle）が選択可能である。

フィルタリングについて更に好ましくは、ユーザがデータ入力の低減を制御できるように、識別子のネガティブリストが選択可能である。

本発明による方法の更に有利な実施形態は、ソース識別子及びターゲット識別子を使用して、空間どうしの双方向通信が可能になるものである。

その概念によれば、データソースは、データ受信機に対して既知の位置を有する本発明に関するノードであることが理解される。データであると考えられるものは、例えば、通信相手からの音響データ、他の自律ユニット又は測地ユニットからの警報信号、又は、データベースからのナビゲーション地図データである。

信号は、データソースの既知の座標に基づいて合成され、スピーカシステム内の位相差に出力される。この方法で、聴取者はデータソースの位置の自然な音響印象を得る。

これは、聴取者が、音の印象から、音源の方向及びその音源の聴取者までの距離の情報を獲得することを確実にする。本発明は、環境騒音が遮蔽されるように最適化された車室を有するあらゆる種類の自動車の車室内に適用されるとき、特に有利である。この理由のため、生成された音響波は、環境騒音の干渉によって重ね合わせられる程度がより少ない。

したがって、対象位置に対して三次元音響信号を生成することができる装置が、恐らくはデータも伴って提供される。合成三次元音響信号によって、対象の位置及び種類に対する聴取者の想像が引き起こされる。対象は、音響内容の基礎を形成するデータストリームに関連する。詳細には、対象データは、対象を識別するソース識別、聴取者の装置を識別する選択自由なターゲット識別、データ内容を説明する種別、及びデータ内容自体を含む。

音響データの合成は、異なるデータ又は情報を含む対象のデータストリームに基づき、音響信号生成機で実行される。音響信号生成機は、異なる対象から対応する音響信号へのデータストリームを混合することができる。フィルタ要素又は制御要素は、特定の規則に従って限定されたある種のデータのみが、例えば位置、ソース識別、ターゲット識別、種類（種別、タイプ）又はデータ内容に基づいて選択されるように、音響信号生成機に作用することができる。

音響信号は、位相がシフトした音を出力する数個のスピーカによって出力される。このようにして、データソースの仮想位置がシミュレートされる。

位置データと共に聴取者に出力される追加情報の例は、他の通信ノードの音声情報、交通警報信号、車列に対する車列制御命令、高速道路の出口又は交差点の交通におけるナビゲーションのための車線情報、及び例えば飲食店もしくは他の地域対象のテーマ音楽である。

本装置は、あらゆる十分に静かな環境において使用できる。車室は、車両に対する適用が特に重要であるような環境である。このような空間内もしくは室内のそれぞれ、又は単に車室内では、聴取者は、提示される音によって聴取者自身の位置に対する対象の位置を経験することができるので、特に音の合成の恩恵を受けることができる。

一部のデータ又は情報の特性は、データ処理との関係において特に重要である。

ソース識別及びターゲット識別は、グループ識別子及びグローバル個別識別子の２つの分野に分類可能である。車両がグループ又はグループの一部のそれぞれと通信できることを確実にするために、ターゲット識別子に対して無線識別子を使用することは有益である。ターゲット識別子として、別の例として、他の対象に最も広い可能性のある接続が生成できるように、グループの制限は設定されない。

グループ識別子は、例えば下位グループ「警察」、「消防隊」及び「救急車」を含むグループ「救助」を有して階層的に編成することができる。ソース識別子は、例えば音声情報を介して出力器に作用及び応答するのに使用される。

車両環境内の対象の位置は、三角測量を用いて検出される。フィルタリングは、例えば受信許容角を選択するために使用されるタッチスクリーンを用いて、環境内の対象の位置データに基づいて生じる。

フィルタによってブラックリスト、すなわち除外リストを作成することが可能になり、それによって出力器識別に基づいて、出力器の情報が処理から除外される。

ソース識別子及びターゲット識別子を使用して、接続された空間どうしの間の双方向通信（二方向通信）を実現することができる。

本発明は、多くの利点を有する。

情報の三次元表示は、聴取者が対象の位置を把握するためにいかなる労力も払う必要がないという点で有利である。例えば、対象の位置を把握する際に表示部で地図上の名前を見る必要がない。また、いくつかの情報を異なる仮想位置に投影することができるので、その結果それらの間から見分けることがより容易である。

本発明によって、異なる車両の運転者どうしで実行される自動的な通信が可能になり、各運転者は労力を払わずに話し相手が誰かがわかる。

本発明は、システムに対する明確に定義されたインターフェースを提供し、インターフェースは、音声方式で情報を三次元で表す。フィルタは、聴取者及びユーザが、システムを安全に、聴取者及びユーザの要望に適合するように操作することを可能にする。本発明によって、運転者同士の通信に適用されると、通信がこれらの車両と独占的に実行されるように、これらの車両を独占リストに記入することができる。

憂慮すべき通信相手は、ネガティブリストによって抑制できる。また、フィルタリングは、代替的に又は追加的に、方向及び距離に関して実行することもできる。本発明に関して、フィルタリングの処理はまた、音響信号を後に空間内の仮想位置に割り当てることができるような方法であると理解できる。

したがって、出力器の識別子及び受信機の識別子の群を特に取り扱うことが可能である。これによってまず、全参加者に向けて無線メッセージを出力することが可能になる。

次に、例えば警察又は救急業務などの妨害できない群を定義することが可能である。その構造は、仮想音声空間における通信を規制することを可能にする。

本発明に基づいて、限定された空間で聞こえる全信号を１つの装置のみによって制御することができる。車両に適用されるとき、数個の音声システムが同時に使用される場合は、必要な労力が低減される。

インターフェースが標準化される場合は、調整部品を開発する製造業者の労力が低減される。開発作業は、音響信号生成機の入口及び出口に低減され、それによって部品の製造業者側により高い効率がもたらされる。

本発明の更なる詳細、特徴及び利点は、添付図面を参照して、以下の実施形態の例示の説明から明らかになる。

三角測量及び仮想監視装置を使用したデータ処理の概略回路図である。 スピーカを備えた空間の概略回路図である。 音響信号生成機及び空間を備えた概略回路図である。

図１は、方向性音響データを生成するための装置を使用して実行可能な装置及び方法の概略回路図を示す。対象１の位置データ１２は、例えば三角測量装置２を使用して決定され、ノード識別位置１３は、位置データベース４に送信される。並行して、追加情報１６が対象１からデータ受信機３に送信される。ノード識別１４を介して、位置データベース４内でノード識別位置１３を使用して、検証された位置データ１５が決定される。追加情報１６は、データ受信機３から仮想監視装置５に流れ、検証された位置データ１５とともにそれらの特性に関してそこでチェックされ、音響信号生成機６に送信される。

図２は、聴取者９と共に空間８を示す。３つのスピーカ７．１、７．２、７．３は空間８内に配置され、それらのスピーカは音響信号生成機６において合成された音響信号１７を出力する。これにより、聴取者９に対してデータソースの投射された位置特定が、音響位相シフトに起因するデータソースの投影によって引き起こされる。少なくとも３つのスピーカ７．１、７．２、７．３の使用によって、聴取者９は、非常に強力な三次元印象を受け取る。代替的実施形態は、この印象をより現実的に構成するために、より多くのスピーカさえも有する。

図３は、それぞれが音響信号生成機６に直接作用するフィルタ又は制御装置１０を備えた、全体図の概略回路図として、本発明による装置の音響信号生成機６及び空間８の別の表示を示す。音響信号生成機６の構成部品である音声ミキサ１１では、音響信号を含む様々な音声信号、音楽信号及び他の信号は、音響信号１７に合成され、空間８内でスピーカ７を介して聴取者９に出力され、それによって対象１の空間的及び三次元印象が聴取者９に送られる。

適用の特に有利が場合は、車両集団通信におけるような運転者どうしの通信で生じる。フィルタリングによって、定義された望ましくない通信を防止できる。有利なことに、信号のデータ部分では、後に続く通信のために接続データを送信できる。したがって、通信は、車両が相互に離れても、通常のネットワークを介して継続できる。

更なる適用は、非常に近接の交通状況に関して運転者に伝達するシステムである。近いが見えない道路のユーザが、信号によって表示できる。

別の適用は、聴取者及び車両の運転者を、例えば自分のスマートフォンによって自分自身を識別する、検索された通信相手に誘導することができる。

別の有利な適用は、高速道路の交差点、高速道路の出口及び狭い車線などの不明瞭な地理的位置におけるナビゲーションのための誘導システムの改良である。信号ソースの仮想位置は、例えば使うべき高速道路の出口を示す。

適用の別の分野は、レースドライバーに、理想のラインをどのように維持できるか、又はブレーキをかけるべきか加速するべきかの印象を与えることができる、訓練システムである。例えば、前方の仮想信号はアクセルを表し、後方の仮想信号はブレーキを表す。右の信号は右に寄ることを意味し、左の信号は左に寄ることを意味する。対応する反応の強さは、音響信号の音量を通じて伝えることができる。したがって、これらの情報は、運転者の視線を道路から逸らすことなく聞くことができる。

１ 対象
２ 三角測量装置
３ データ受信機
４ 位置データベース
５ 仮想監視装置
６ 音響信号生成機（音声仮想化装置）
７、７．１、７．２、７．３ スピーカ
８ 空間、車室、チャンバ
９ 聴取者、運転者、車両の運転者、音響信号受信機
１０ フィルタ、制御装置
１１ 音声ミキサ
１２ 位置データ
１３ ノード識別位置
１４ ノード識別
１５ 相対検証された位置データ
１６ 追加情報
１７ 音響信号

Claims (19)

1. 方向性音響データを生成するための装置であって、
   前記装置は、対象（１）の実際の位置の決定のためのモジュールと、データ受信機（３）と、位置データベース（４）と、仮想監視装置（５）と、スピーカ（７．１、７．２、７．３）に接続された音響信号生成機（６）とを有し、前記スピーカ（７．１、７．２、７．３）は、空間（８）内に配置され、前記空間（８）内の聴取者（９）に、三次元の音響印象、及び前記空間（８）の外部の対象（１）についての追加情報（１６）を送る
   ことを特徴とする装置。
2. 対象の実際の位置を決定するための前記モジュールは、三角測量装置（２）として成立することを特徴とする、請求項１記載の装置。
3. 前記空間（８）は、車室として成立することを特徴とする、請求項１又は２記載の装置。
4. 通信ノード及びデータソースとしてスマートフォンが設けられることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
5. 方向性音響データを生成するための方法であって、
   −対象（１）の位置データ（１２）は、三角測量装置（２）で、ノード識別位置（１３）へと処理され、
   −位置データベース（４）で、データ受信機（３）からのノード識別（１４）との一致がとられて、位置データ（１５）が生成され、
   −仮想監視装置（５）で、追加情報（１６）と共にチェックされフィルタリングされ、次いで、
   −音響信号生成機（６）で、前記位置データ（１５）及び前記追加情報（１６）は、音響信号へと処理され、
   −空間（８）内のスピーカ（７）に出力され、その結果
   −前記対象（１）の位置の三次元の印象が聴取者（９）に生成され、前記対象（１）の特性についての追加情報（１６）は、前記聴取者（９）に前記音響信号（１７）を介して送られる
   ことを特徴とする方法。
6. 前記音響信号（１７）は、位相シフトにより合成されることを特徴とする、請求項５記載の方法。
7. 前記追加情報（１６）は、音声情報であることを特徴とする、請求項５又は６記載の方法。
8. 前記追加情報（１６）は、交通警報信号であることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記追加情報（１６）は、自動車列に対する車列制御命令であることを特徴とする、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記追加情報（１６）は、車両をナビゲートするための車線情報であることを特徴とする、請求項５乃至９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記追加情報（１６）は、飲食店又は他の地域対象のテーマ音楽であることを特徴とする、請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記仮想監視装置（５）でのチェック及びフィルタリングは、ソース識別子及びターゲット識別子並びにグループ識別子及び個別識別子に関して生じることを特徴とする、請求項５乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
13. グループの一部又は個別のグループ構成員に無線送信を可能にする、個別識別子としての無線識別子が、ターゲット識別子として使用されることを特徴とする、請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記グループ全体に無線送信を可能にする、グループ識別子としての無線識別子が、ターゲット識別子として使用されることを特徴とする、請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記グループ識別子は、階層的に成立されることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記ソース識別子は、出力器の音声メッセージに対する応答を可能にすることを特徴とする、請求項５乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記位置データ（１２）の前記フィルタリングのために、受信許容角が選択可能であることを特徴とする、請求項５乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記フィルタリングのために、識別子のネガティブリストが選択可能であることを特徴とする、請求項５乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
19. ソース識別子及びターゲット識別子は、空間（８）どうしの双方向通信を可能にするために使用されることを特徴とする、請求項５乃至１８のいずれか１項に記載の方法。

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