JP2020162007A - 信号処理装置、音響再生システム、及び音響再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】出力信号の音像定位の調整に関してさらなる改善を実現する。【解決手段】信号処理部１０Ａは、所定方向に定位可能な音響信号としての疑似エンジン音信号を疑似エンジン音音源部２１から入力し、入力信号に対する信号処理を行うものであって、疑似エンジン音の音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報１５に基づいた変調パラメータ１７を用いて、入力信号を変調する信号変調部１１を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、疑似エンジン音の信号に関する信号処理を行う信号処理装置、音響再生システム、及び音響再生方法に関する。

自動車においては、エンジン音の魅力を強化することを目的として、或いは、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッド車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）等において、歩行者が車両の接近をエンジン音により認識することを目的として、エンジン音を疑似的に発生させるエンジン音強調装置が採用されることがある。疑似エンジン音の発生は、運転者及び同乗者がスピード感や走行感を享受し、エンジン音による走行臨場感を向上させ、ドライビング体験を楽しくすることにも役立つ。このため、エンジン音強調装置は、自動車の走行状態等に応じた疑似エンジン音を発生して、車室内に設けた複数のスピーカから出力し、疑似エンジン音を所定位置に定位させて再生する。

例えば、特許文献１には、車室の左右に配置されたスピーカから音声を出力する車載用オーディオ装置が開示されている。この車載用オーディオ装置は、スピーカに対応する音響信号ごとの所定の低周波帯域分に基づいてモノラル信号を生成し、着座位置にそれぞれ対応する聴取者の両耳間においてスピーカの出力に基づく合成波の位相が同相となるように、デジタルフィルタを用いてモノラル信号の位相を個別に変化させ、位相を変化させたモノラル信号のそれぞれに対し、音響信号ごとの所定の高周波帯域分を合成する。これにより、複数の聴取者に対して良好に音像を定位させることが可能となっている。

特許第５８２７４７８号公報

出力信号の音像定位の調整に関して、さらなる改善が必要である。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、出力信号の音像定位の調整に関して、さらなる改善を実現できる信号処理装置、音響再生システム、及び音響再生方法を提供することを目的とする。

本開示は、一態様として、所定方向に定位可能な音響信号を入力し、前記音響信号に対する信号処理を行う信号処理装置であって、前記音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調する信号変調部を有する、信号処理装置を提供する。

また、本開示は、一態様として、所定方向に定位可能な音響信号を再生する音響再生システムであって、前記音響信号を生成する音源部と、前記生成された音響信号に対して信号処理を行う信号処理部と、前記信号処理部による信号処理後の信号を再生出力する出力部と、を有し、前記信号処理部は、前記再生出力される音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調する信号変調部を有する、音響再生システムを提供する。

また、本開示は、一態様として、所定方向に定位可能な音響信号を再生する音響再生方法であって、前記音響信号を入力して信号処理を行う信号処理部において、前記音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調し、前記変調を含む信号処理後の信号を出力部より再生出力する、音響再生方法を提供する。

本開示によれば、出力信号の音像定位の調整に関して、さらなる改善を実現できる。

実施の形態に係る音響再生システムの構成の一例を示すブロック図 実施の形態１に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図 疑似エンジン音音源部の構成の一例を示すブロック図 実施の形態における変調処理の具体例を説明する図 位相調整部の構成の一例を示す図であり、（Ａ）は位相調整部のブロック図、（Ｂ）は位相シフタの周波数特性を示す特性図 実施の形態２に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図 実施の形態３に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図 車両情報に基づく変調処理の一例を説明する図であり、（Ａ）は回転数に応じた変化量の大小、（Ｂ）はトルクに応じた変化量の大小を示す図

（本開示に至った知見）
疑似エンジン音を発生させる際に、例えば車両の前方の中央付近などに音像の定位が安定していると、車両の搭乗者にはエンジンから発生している実際のエンジン音のように知覚され、臨場感が向上する。車室内において所定位置に音像の定位を安定させるために、搭乗者における両耳間位相差（ＩＰＤ：Interaural Phase Difference）、両耳間音圧差（ＩＬＤ：Interaural Level Difference）等の音響特性を考慮した出力信号の調整が必要である。音源から両耳に到達する音は、音源の方向や距離によって左右の耳の間の到達時間や音量が異なり、この左右差から人間は音の方向を判断している。この左右差を音響信号に付加することによって、再生音をバイノーラル化することができる。

例えば、特許文献１に記載の従来例では、両耳間の位相差に基づいて算出されたデジタルフィルタのパラメータを用いて、複数のスピーカから出力される音響信号が両耳間において同相になるように、複数系統の出力信号の位相を調整する。音響信号の位相の調整（移相）を行う場合、全ての周波数帯域において両耳間で同相となるデジタルフィルタのパラメータが求められる保証はなく、位相調整後も位相差が残ってしまうことが起こり得る。車室内の音響特性がデジタルフィルタを用いた位相調整に適していない特性の場合など、両耳間位相差が解消できない場合に、音像定位の品質が劣化してしまう課題がある。

そこで、本開示では、疑似エンジン音の音像定位の調整を行う際に、両耳間位相差が解消できない環境であっても、音源の定位を安定させることが可能な信号処理装置の構成例を示す。

以下、添付図面を適宜参照しながら、本開示に係る信号処理装置、音響再生システム、及び音響再生方法を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

以下の実施の形態では、信号処理装置の一例として、疑似エンジン音の音像定位の調整を行う信号処理部を有する信号処理システム、及びその信号処理部を含む音響再生システムの構成例を示す、

（実施の形態のシステム構成）
図１は、実施の形態に係る音響再生システムの構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態では、疑似エンジン音の音響信号に対する信号処理を行い、音像定位の調整を行った疑似エンジン音を出力する音響再生システム（疑似エンジン音再生システム）の構成例を示す。本実施の形態の音響再生システムは、例えば車両に搭載され、車室内の搭乗者に対して疑似エンジン音を再生出力する装置などに適用可能である。

音響再生システムは、音響信号の入力信号に対する信号処理を行う信号処理部１０と、疑似エンジン音を発生する音源部２０と、信号処理後の音響信号を出力する出力部３０とを有する。

音源部２０は、例えば、複数の発振器の組合せによって車両状況に応じた周波数成分を有する疑似エンジン音を発生する発振音源を有する構成である。音源部２０は、エンジン音をサンプリングした音源データを保持し、車両状況に応じてサンプリング音源を疑似エンジン音として出力する音源データを有する構成であってもよい。

出力部３０は、信号処理部１０による信号処理後の信号を増幅する複数系統の増幅器、信号出力デバイスの一例としての複数のスピーカを含む。

信号処理部１０は、プロセッサ及びメモリを有して構成され、音響信号の信号処理を行うデジタルフィルタ等の信号処理回路の機能を有し、疑似エンジン音の入力信号の信号処理を実行する。信号処理部１０は、入力信号に対して、周波数偏移を調整した変調信号を生成する。信号処理部１０は、例えば、プロセッサがメモリ又はストレージに保持された所定のプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。プロセッサは、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro processing Unit）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含んでよい。メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を含んでよい。ストレージは、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、光ディスク装置、メモリカード等を含んでよい。また、信号処理部１０は、本開示に係る信号処理を行うマイクロコンピュータ、或いはハードウェア回路により構成されてもよい。

音源部２０より発生された疑似エンジン音の音響信号（以下、疑似エンジン音信号とも称する）は、信号処理部１０によって変調処理され、出力部３０のスピーカより再生出力される。車室内の運転者を含む搭乗者において、所定方向に定位された疑似エンジン音が認識される。なお、音響再生システムは、音源部２０及び信号処理部１０を含む疑似エンジン音生成装置を構成するものであってもよい。

以下に、本実施の形態に係る信号処理部１０を含む信号処理装置の具体的な構成及び動作の例をいくつか説明する。

（実施の形態１）
図２は、実施の形態１に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１は、両耳間位相差情報に基づいて疑似エンジン音の変調を行う信号処理装置の構成例である。信号処理装置は、疑似エンジン音音源部２１、信号処理部１０Ａを有する。以下の説明では、疑似エンジン音音源部２１が複数の発振器の組合せを有する構成であり、疑似エンジン音の音響信号として、バイノーラル定位制御を行うための左右２系統（Ｌチャンネル、Ｒチャンネル）の信号を出力する場合を例示する。

疑似エンジン音音源部２１は、疑似エンジン音の生成に関する各種情報、例えば、エンジン回転数、車速、トルク等の情報（以下、車両情報と称する）に応じた疑似エンジン音を生成し、疑似エンジン音信号（Ｌ，Ｒ）を出力する。

図３は、疑似エンジン音音源部の構成の一例を示すブロック図である。疑似エンジン音音源部２１は、疑似エンジン音を発生する公知のエンジン音強調装置を含んで構成することができる。疑似エンジン音音源部２１には、疑似エンジン音の生成に関する各種情報、例えば、エンジン回転数、車速、トルク、アクセルポジション等の情報（以下、車両情報と称する）が入力される。

なお、車両情報は、エンジン、アクセル、車輪を回転させるシャフト等に取り付けられた各種センサ、及び、車両のエンジンを電気的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）等により取得されて、疑似エンジン音音源部２１に供給される。

疑似エンジン音音源部２１は、制御部２１１、複数の発振器Ｇ１〜ＧＮ、複数のアンプＡ１〜ＡＮ、複数のゲイン設定部Ｔ１〜ＴＮ、及び合成回路２１２を有して構成される。制御部２１１は、ＣＰＵ等を用いたプロセッサによって構成されていてもよく、図示しないメモリに記憶されたプログラムに従って動作して各部を制御するものであってもよいし、ハードウェアの電子回路で機能の一部又は全部を実現するものであってもよい。制御部２１１は、車両情報に基づいて制御情報を各部に出力し、車両情報に応じた疑似エンジン音を発生させるように各部を制御する。

発振器Ｇ１〜ＧＮ及びアンプＡ１〜ＡＮは、制御部２１１からの制御情報に応じて動作し、所定の発振周波数で発振する各発振器Ｇ１〜ＧＮの発振出力とアンプＡ１〜ＡＮのゲインが調整される。各アンプＡ１〜ＡＮの出力は合成回路２１２によって合成され、複数の正弦波信号を重ね合わせた信号が生成される。この合成回路２１２の出力が疑似エンジン音音源部２１の出力となり、複数の倍音成分を持つ疑似エンジン音として出力される。このように生成された疑似エンジン音は、車両情報に基づき、エンジン回転数、車速、トルク、アクセルポジション等に応じて音質制御が施された信号である。

疑似エンジン音音源部２１は、１つの周波数の発振信号に基づく疑似エンジン音、又は、複数の周波数の複数の発振信号の合成信号に基づく疑似エンジン音を発生することができる。疑似エンジン音音源部２１は、入力された車両情報に基づいて、発振周波数及び発振レベルを制御することにより、車両情報に同期した周波数特性を持つ音響信号を生成でき、スピード感や走行感等を与える所望の疑似エンジン音の発生が可能である。

図２に戻り、信号処理部１０Ａは、信号変調部１１と、位相調整部１２とを有する。信号変調部１１は、疑似エンジン音信号の入力信号（Ｌ，Ｒ）に対して、定位安定化のための変調処理を実行する。信号変調部１１における変調処理は、ＦＭ変調、ＡＭ変調等を用いる。信号変調部１１は、車室内の各スピーカの位置と搭乗者（聴取者）の位置とによって決まる両耳間位相差情報１５に基づいて算出される変調パラメータ１７を用いて、入力信号の変調における周波数偏移を調整する。変調パラメータ１７として用いる周波数偏移は、変調の広がりの程度（変調信号の変化量）を表すパラメータである。両耳間位相差情報１５に応じて周波数帯域によって周波数偏移量（変化量）を変動させることにより、信号再生時の音像定位の安定性を改善することが可能である。周波数偏移は、例えば、入力信号に対してＦＭ変調を行う場合、変調信号の変調幅（変化させる周波数幅）、変調周期（変化させる周期）などの大小によって周波数偏移量を表すことができる。なお、周波数偏移として、変調信号の変調振幅（変化させる信号レベル幅）などを用いてもよい。

周波数偏移量の調整は、例えば、ＦＭ変調の場合、疑似エンジン音音源部２１の発振器の周波数を変化させる、シグナルプロセッサの信号処理又はデジタルフィルタのフィルタ処理によって信号の周波数特性を変動させる、等の方法を用いればよい。ＦＭ変調の変調信号における周波数偏移の調整例としては、例えば中心周波数が４００Ｈｚの疑似エンジン音信号に対して、変調幅を５０Ｈｚ→１００Ｈｚに変化させる、変調周期を５Ｈｚ→２５Ｈｚに変化させる、等の処理を実行する変調パラメータ１７を設定する。これにより、疑似エンジン音に対して、周波数変動幅を両耳間位相差に応じて調整した変調を行うことができる。

位相調整部１２は、信号変調部１１から入力される変調済信号（Ｌ，Ｒ）に対して、位相調整処理を実行する。位相調整部１２は、両耳間位相差情報１５に基づいて算出される位相調整用パラメータ１６を用いて、左右の入力信号の位相差がゼロになるように信号の位相を調整する。

信号処理部１０Ａは、左右２系統の疑似エンジン音信号の入力信号に対して、信号変調部１１による変調処理と位相調整部１２による位相調整処理とを行うことにより、出力信号の定位を調整する。信号処理部１０Ａの出力信号（Ｌ，Ｒ）は、定位を安定させるために、疑似エンジン音の入力信号に対して、変調処理と位相調整処理とを含む信号処理を行った信号となる。変調処理及び位相調整処理により、車室内の搭乗者は、所定方向へ安定的に定位された疑似エンジン音を認識して聴取することが可能となる。なお、信号処理部１０Ａは、位相調整部１２の機能を省略し、信号変調部１１による変調処理のみを実行する構成とし、出力信号の音像定位の安定性を改善するようにしてもよい。

次に、本実施の形態における両耳間位相差情報に基づく疑似エンジン音信号の変調処理の具体例を説明する。

図４は、実施の形態における変調処理の具体例を説明する図である。車室内の音響特性の測定により、各スピーカと搭乗者との位置関係による両耳間位相差特性を取得する。例えば、図４の左上に示すような両耳間位相差１５１の特性が取得される。バイノーラル定位制御において、音響信号の７５０Ｈｚ以下の周波数帯域では、位相調整によって定位を制御可能である。ここで、疑似エンジン音信号の位相を調整し、両耳間位相差の絶対値をゼロ（同相）にすることによって、搭乗者の両耳の中央位置に疑似エンジン音を定位させることができる。よって、バイノーラル定位制御においては、両耳間位相差の絶対値がゼロになることが理想である。

ここで、両耳間位相差を解消するための位相調整処理について説明する。
図５は、位相調整部の構成の一例を示す図であり、（Ａ）は位相調整部のブロック図、（Ｂ）は位相シフタの周波数特性を示す特性図である。位相調整部１２は、例えば、複数系統の信号経路において、少なくとも一つの信号経路に位相シフタ１２１を有する。位相シフタ１２１は、図５（Ｂ）に示すように、ゲイン一定で周波数の増加とともに位相が遅れていく位相特性を有する。位相調整部１２において用いる位相調整用パラメータ１６は、両耳間位相差情報１５に基づいて予め算出したパラメータをメモリに保持しておくか外部から取得して用いてもよいし、信号処理部１０Ａにおいて両耳間位相差情報１５に基づいて算出してもよい。このような位相調整部１２により、入力信号の位相を調整し、両耳間位相差の絶対値をゼロに近づけることで、搭乗者の左右の耳に到達する音のバランスを調整する。

このとき、車室内の音響特性によっては、位相調整によって両耳間位相差が解消できず、位相調整後も位相差が残ってしまうことがある。信号処理部１０Ａにおいて、位相調整用のデジタルフィルタのフィルタ係数の算出、フィルタ処理による位相調整後の両耳間位相差の算出を行い、対象の車室内における位相調整適応性能の周波数特性を求めることが可能である。

本実施の形態の動作説明において、図４に示す変調処理を行うにあたり、位相調整後の両耳間位相差に関して、例えば、７５０Ｈｚ以下の周波数で両耳間位相差１５１の絶対値がゼロとならない周波数帯域が残留する場合を想定する。このとき、周波数によって位相調整の期待値（両耳間位相差の絶対値＝０）との差分が生じている。この場合、信号変調部１１は、例えば、図４の左下に示すような周波数特性を持つ疑似エンジン音の入力信号１０１に対して、両耳間位相差１５１の絶対値の大きさに応じた変調パラメータ１７を用い、周波数帯域毎に周波数偏移量を調整した変調処理を行う。変調パラメータ１７は、位相調整部１２による位相調整処理後に残留する両耳間位相差特性に基づき、位相調整後の両耳間位相差に応じて設定してよい。なお、変調パラメータ１７は、位相調整前の両耳間位相差に応じて設定してもよい。信号変調部１１において用いる変調パラメータ１７は、両耳間位相差情報１５に基づいて予め算出したパラメータをメモリに保持しておくか外部から取得して用いてもよいし、信号処理部１０Ａにおいて両耳間位相差情報１５に基づいて算出してもよい。このようにして、信号変調部１１は、位相調整部１２による位相調整後の両耳間位相差、又は位相調整前の両耳間位相差の値に応じて、周波数帯域毎に周波数偏移量を調整して入力信号を変調する。本実施の形態では、両耳間位相差に応じて入力信号の変調処理の周波数偏移量を増減させることにより、再生音の定位感を改善する。

ここで、信号変調部１１は、両耳間位相差の絶対値が小さい場合、図４の右上に示すような周波数偏移量を小さくした変調信号１０２Ａを生成する。また、信号変調部１１は、両耳間位相差の絶対値が大きい場合、図４の右下に示すような周波数偏移量を大きくした変調信号１０２Ｂを生成する。変調信号の周波数偏移量を大きくすることにより、両耳間位相差による聴感上の定位ずれが低減されて定位感が改善され、疑似エンジン音の定位を安定させることが可能になる。また、変調信号の周波数偏移量を小さくすることにより、搭乗者が聴取する疑似エンジン音において、変調処理に伴う音色の違和感を低減できる。

なお、信号変調部１１において変調処理を行う場合に、位相調整部１２による位相調整処理後の両耳間位相差の大きさによっては、変調処理をオフにしてもよい。例えば、位相調整後の両耳間位相差の絶対値が所定の閾値以上となる場合、信号変調部１１は変調処理を行わないようにする。これにより、車室内の位相調整適応性能が良くない状態で、両耳間位相差が位相調整の範囲を超えて大きい場合に、変調機能を停止することで、定位制御による再生音の位相の乱れを抑止し、意図しない方向に定位させないようにできる。

このように、本実施の形態では、車室内の搭乗者の位置によって決定される両耳間位相差情報に基づき、疑似エンジン音の入力信号に対して、両耳間位相差に応じて変動幅を調整した変調を行い、周波数帯域ごとに周波数偏移量を調整する。また、位相調整後に両耳間位相差が残る場合に、残留する両耳間位相差に対して周波数偏移量を大きくするように変調信号の周波数偏移量を制御する。これにより、再生される疑似エンジン音の定位を安定させることができ、音源の方向推定が不安定になることを抑止できる。この場合、位相調整によって両耳間位相差がゼロにならない音響特性の環境下においても、周波数偏移量を大きくすることによって、聴感上の定位ずれが低減されて定位感が改善され、疑似エンジン音の音像定位を安定化することができる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２は、実施の形態１における変調処理と位相調整処理の順序を変更し、両耳間位相差情報に基づいて疑似エンジン音の変調を行う例である。以下では実施の形態１と異なる部分を中心に説明し、実施の形態１と同様の構成及び処理については説明を省略する。

実施の形態２の信号処理部１０Ｂは、位相調整部１２と、信号変調部１１とを有する。信号処理部１０Ｂは、位相調整部１２の後段に信号変調部１１が設けられる。信号処理部１０Ｂは、疑似エンジン音音源部２１から入力される左右２系統の疑似エンジン音信号の入力信号に対して、位相調整部１２において、両耳間位相差情報１５に基づき算出される位相調整用パラメータ１６を用いて、両耳間位相差を低減する位相調整処理を行う。そして、信号変調部１１において、両耳間位相差情報１５に基づいて算出される変調パラメータ１７を用いて、位相調整後に残留する両耳間位相差に応じて周波数偏移を調整した変調処理を行う。

両耳間位相差は、車室内の各スピーカの位置と搭乗者（聴取者）の位置とによって決定され、位相調整及び変調等の信号処理の影響を受けることなく不変である。このため、実施の形態２のように、位相調整部１２により位相調整処理を行った後に、信号変調部１１による変調処理を実行する構成であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。本実施の形態では、位相調整後に残留する両耳間位相差に応じて周波数偏移量を調整し、両耳間位相差の絶対値が大きい場合に周波数偏移量を大きくすることによって、再生される疑似エンジン音の定位を安定させることができる。

（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態３は、両耳間位相差情報と車両情報に基づいて疑似エンジン音の変調を行う信号処理装置の構成例である。以下では実施の形態１と異なる部分を中心に説明し、実施の形態１と同様の構成及び処理については説明を省略する。

実施の形態３の信号処理部１０Ｂは、信号変調部１１と、位相調整部１２と、車両情報判断部１３とを有する。車両情報判断部１３は、エンジン回転数、トルク、車速等の車両情報を入力して車両情報の変化量等を判断し、車両情報に応じて信号変調部１１に供給する変調パラメータ１７を調整する。例えば、車両情報判断部１３は、車両情報の変化量の大きさに応じて、信号変調部１１にて用いる変調パラメータ１７を変更する。このとき、車両情報判断部１３は、車両情報の変化量が所定値より小さい場合などに、変調パラメータ１７に制限をかける、或いは車両情報の値によっては変調を停止する、などの制御を行う。

ここで、車両情報に基づく変調パラメータ制御の具体例を示す。
図８は、車両情報に基づく変調処理の一例を説明する図であり、（Ａ）は回転数の変化量に応じた変化量の大小、（Ｂ）はトルクに応じた変化量の大小を示す図である。

図８（Ａ）には、エンジンの回転数の変化の一例を示しており、時間軸上のエンジンの回転数の変化特性の一例が示されている。エンジンの回転数の変化量が大きい区間では、疑似エンジン音が変化しても搭乗者は変化を識別しにくいため、変調パラメータの制限を無くし、両耳間位相差に応じた変調パラメータ１７をそのまま信号変調部１１に供給する。一方、回転数の変化量が小さい区間では、疑似エンジン音の変化を搭乗者が識別しやすいため、変調パラメータに制限をかけ、変調パラメータ１７を小さく調整して信号変調部１１に供給する。

図８（Ｂ）には、エンジンのトルクの変化の一例を示しており、時間軸上のエンジンのトルクの変化特性の一例が示されている。エンジンのトルクが大きい区間では、疑似エンジン音が変化しても搭乗者は変化を識別しにくいため、変調パラメータの制限を無くし、両耳間位相差に応じた変調パラメータ１７をそのまま信号変調部１１に供給する。一方、トルクが小さい区間では、疑似エンジン音の変化を搭乗者が識別しやすいため、変調パラメータに制限をかけ、変調パラメータ１７を小さく調整して信号変調部１１に供給する。

また、車両情報に基づく変調パラメータ制御の他の例としては、例えば、車速の変化量が小さい定速状態において、変調パラメータを小さくするようにしてもよい。なお、所定時間以上エンジンの回転数が一定の定常状態が継続するなど、所定の条件下において、信号変調部１１における変調処理をオフにするようにしてもよい。

本実施の形態では、車両情報に基づいて変調パラメータを調整し、疑似エンジン音の変調を行うことによって、搭乗者が聴取する疑似エンジン音において変調処理に伴う音色の違和感を低減でき、車両の走行状態に応じた適切な疑似エンジン音の定位制御が可能となる。したがって、適切な変調処理によって疑似エンジン音の定位を安定させることができ、疑似エンジン音による走行時の臨場感を向上できる。

上述したように、本実施の形態によれば、車室内の音響特性と搭乗者の位置関係によって決まる両耳間位相差に基づき、音響信号を変調することによって、再生音の定位の安定性を改善することが可能となる。このとき、両耳間位相差の大きさに応じて周波数偏移量等の変調パラメータを増減させることで、音像定位を安定化させることができ、音源の方向推定の精度を改善できる。

以上のように、本実施の形態の信号処理装置は、所定方向に定位可能な疑似エンジン音等の音響信号を入力し、音響信号に対する信号処理を行う信号処理装置であって、音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報１５に基づいた変調パラメータ１７を用いて、音響信号を変調する信号変調部１１を有する。信号変調部１１において、両耳間位相差に応じて音響信号の変調パラメータ（周波数偏移量等）を増減させ、変調処理を行う。これにより、音響信号の再生音の定位感を改善し、再生される疑似エンジン音等の定位を安定させることが可能になる。

また、信号処理装置において、信号変調部１１は、両耳間位相差の絶対値が所定値より大きい場合、変調パラメータ１７としての周波数偏移量を所定値より小さい場合に比べて大きくする。これにより、両耳間位相差による聴感上の定位ずれが低減されて定位感が改善され、疑似エンジン音等の定位を安定させることが可能になる。

また、信号処理装置において、信号変調部１１は、両耳間位相差の絶対値が所定値より小さい場合、変調パラメータ１７としての周波数偏移量を所定値より大きい場合に比べて小さくする。これにより、搭乗者が聴取する疑似エンジン音等において、変調処理に伴う違和感を低減できる。

また、信号処理装置において、信号変調部１１における変調処理前の音響信号、又は変調処理後の音響信号に対して、位相調整を行う位相調整部１２を有する。位相調整部１２において、音響信号の位相を調整し、両耳間位相差の絶対値をゼロに近づけることで、搭乗者の左右の耳に到達する音のバランスを調整する。これにより、両耳間位相差を低減でき、再生される疑似エンジン音等の定位を安定させることができる。

また、信号処理装置において、信号変調部１１は、位相調整後の両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータ１７を用いて、音響信号を変調する。位相調整部１２による位相調整後に両耳間位相差が残ってしまう場合、信号変調部１１において、残留する耳間位相差の絶対値に応じた変調パラメータを用い、周波数帯域毎に周波数偏移量を調整した変調処理を行う。これにより、位相調整によって両耳間位相差がゼロにならない環境においても、音響信号の再生音の定位感を改善し、再生される疑似エンジン音等の定位を安定させることができる。

また、信号処理装置において、信号変調部１１は、位相調整後の両耳間位相差の絶対値が所定の閾値以上の場合、変調処理をオフにする。位相調整部１２による位相調整後に、両耳間位相差が所定の閾値以上に大きい場合、信号変調部１１による変調処理を停止する。これにより、両耳間位相差が位相調整の範囲を超えて大きい場合に、定位制御による再生音の位相の乱れを抑止できる。

また、音響信号は疑似エンジン音信号であり、信号処理装置において、疑似エンジン音の生成に関する車両情報を判断し、車両情報に応じて前記変調パラメータを調整する車両情報判断部１３を有し、信号変調部１１は、車両情報に応じた変調パラメータ１７を用いて、音響信号を変調する。信号変調部１１において、車両情報に基づいて変調パラメータ１７を調整し、疑似エンジン音の変調を行う。例えば、エンジンの回転数の変化量、トルク等が小さく、定常状態に近い場合、変調パラメータを小さくして変調の度合い（変化量）を小さくする。これにより、搭乗者が聴取する疑似エンジン音において変調処理に伴う違和感を低減でき、車両の走行状態に応じた適切な疑似エンジン音の定位制御が可能となる。

また、本実施の形態の音響再生システムは、所定方向に定位可能な音響信号を再生する音響再生システムであって、音響信号を生成する音源部２０と、生成された音響信号に対して信号処理を行う信号処理部１０と、信号処理部１０による信号処理後の信号を再生出力する出力部３０と、を有する。信号処理部１０は、再生出力される音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータ１７を用いて、音響信号を変調する信号変調部１１を有する。信号変調部１１において、両耳間位相差に応じて音響信号の変調パラメータを増減させ、変調処理を行うことにより、音響信号の再生音の定位感を改善し、再生される疑似エンジン音等の定位を安定させることが可能になる。

また、本実施の形態の音響再生方法は、所定方向に定位可能な音響信号を再生する音響再生方法であって、音響信号を入力して信号処理を行う信号処理部１０において、音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータ１７を用いて、信号変調部１１により音響信号を変調し、変調を含む信号処理後の信号を出力部３０より再生出力する。両耳間位相差に応じて音響信号の変調パラメータを増減させ、変調処理を行うことにより、音響信号の再生音の定位感を改善し、再生される疑似エンジン音等の定位を安定させることが可能になる。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。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、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、出力信号の音像定位の調整に関して、さらなる改善を実現できる信号処理装置、音響再生システム、及び音響再生方法として有用である。

１０、１０Ａ、１０Ｂ 信号処理部
１１ 信号変調部
１２ 位相調整部
１３ 車両情報判断部
１５ 両耳間位相差情報
１６ 位相調整用パラメータ
１７ 変調パラメータ
２０ 音源部
２１ 疑似エンジン音音源部
３０ 出力部
１２１ 位相シフタ
２１１ 制御部
２１２ 合成回路
Ｇ１〜ＧＮ 発振器
Ａ１〜ＡＮ アンプ
Ｔ１〜ＴＮ ゲイン設定部

Claims (9)

1. 所定方向に定位可能な音響信号を入力し、前記音響信号に対する信号処理を行う信号処理装置であって、
   前記音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調する信号変調部を有する、
   信号処理装置。
2. 請求項１に記載の信号処理装置であって、
   前記信号変調部は、前記両耳間位相差の絶対値が所定値より大きい場合、前記変調パラメータとしての周波数偏移量を前記所定値より小さい場合に比べて大きくする、
   信号処理装置。
3. 請求項１に記載の信号処理装置であって、
   前記信号変調部は、前記両耳間位相差の絶対値が所定値より小さい場合、前記変調パラメータとしての周波数偏移量を前記所定値より大きい場合に比べて小さくする、
   信号処理装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の信号処理装置であって、
   前記信号変調部における変調処理前の音響信号、又は前記変調処理後の音響信号に対して、位相調整を行う位相調整部を有する、
   信号処理装置。
5. 請求項４に記載の信号処理装置であって、
   前記信号変調部は、前記位相調整後の両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調する、
   信号処理装置。
6. 請求項４又は５に記載の信号処理装置であって、
   前記信号変調部は、前記位相調整後の両耳間位相差の絶対値が所定の閾値以上の場合、前記変調処理をオフにする、
   信号処理装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の信号処理装置であって、
   前記音響信号は疑似エンジン音信号であり、
   前記疑似エンジン音の生成に関する車両情報を判断し、前記車両情報に応じて前記変調パラメータを調整する車両情報判断部を有し、
   前記信号変調部は、前記車両情報に応じた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調する、
   信号処理装置。
8. 所定方向に定位可能な音響信号を再生する音響再生システムであって、
   前記音響信号を生成する音源部と、
   前記生成された音響信号に対して信号処理を行う信号処理部と、
   前記信号処理部による信号処理後の信号を再生出力する出力部と、を有し、
   前記信号処理部は、
   前記再生出力される音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調する信号変調部を有する、
   音響再生システム。
9. 所定方向に定位可能な音響信号を再生する音響再生方法であって、
   前記音響信号を入力して信号処理を行う信号処理部において、
   前記音響信号の聴取位置における両耳間位相差情報に基づいた変調パラメータを用いて、前記音響信号を変調し、
   前記変調を含む信号処理後の信号を出力部より再生出力する、
   音響再生方法。

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