JP2023008255A - 音響処理装置および音響処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】音源を聞き取りやすくすることができる音響処理装置および音響処理方法を提供すること。【解決手段】実施形態に係る音響処理装置は、検出部と、補正部とを備える。検出部は、車両の室内における騒音ノイズをキャンセルするノイズキャンセル処理によりキャンセルされた騒音ノイズの室内における残留量を検出する。補正部は、残留量に基づいて、室内に出力する音源の出力音量を補正する。【選択図】図２

Description

本発明は、音響処理装置および音響処理方法に関する。

従来、車両の室内に流れるエンジン音やロードノイズ等の騒音ノイズを能動的にキャンセルするＡＮＣ（Active Noise Cancellation）の機能を有する音響処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６－２８２２８１号公報

しかしながら、従来技術では、車両の性能上、騒音ノイズをキャンセルしきれない場合があり、かかる場合には、残留した騒音ノイズによってオーディオ等の音源が聞き取りにくくなるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、音源を聞き取りやすくすることができる音響処理装置および音響処理方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る音響処理装置は、検出部と、補正部とを備える。前記検出部は、車両の室内における騒音ノイズをキャンセルするノイズキャンセル処理によりキャンセルされた前記騒音ノイズの前記室内における残留量を検出する。前記補正部は、前記残留量に基づいて、前記室内に出力する音源の出力音量を補正する。

本発明によれば、音源を聞き取りやすくすることができる。

図１は、実施形態に係る音響処理方法の概要を示す図である。 図２は、実施形態に係る音響処理装置の構成を示すブロック図である。 図３は、補償ゲイン情報の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る音響処理装置が実行する音源の補正処理の処理手順を示すフローチャートである。 図５は、変形例その１に係る音響処理方法を示す図である。 図６は、変形例その２に係る音響処理方法を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響処理装置および音響処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本発明が限定されるものではない。

まず、図１を用いて、実施形態に係る音響処理方法の概要について説明する。図１は、実施形態に係る音響処理方法の概要を示す図である。実施形態に係る音響処理方法は、図１に示す音響処理装置１によって実行される。

実施形態に係る音響処理方法では、車両Ｃの室内に流れる騒音ノイズをキャンセルするノイズキャンセル処理によりキャンセルされた騒音ノイズの室内における残留量を検出し、残留量に基づいて室内に出力する音源の出力音量を補正する。

まず、図１を用いて、ノイズキャンセル処理について説明する。図１に示すように、ノイズキャンセル処理では、第１処理部２３１と、第２処理部２３２と、第３処理部２３３と、第４処理部２３４と、第５処理部２３５とが処理を実行する。

第１処理部２３１は、エンジン回転数を取得し、エンジン回転数に基づいて参照信号を生成する。第２処理部２３２は、生成した参照信号を伝達関数に入力してキャンセル音の予測値を算出する。第３処理部２３３は、マイク１００で集音した音（残留量）と、第２処理部２３２で算出した予測値とを乗算することで、第４処理部２３４の適応フィルタのフィルタ係数を更新する。つまり、マイク１００は、室内の音を集音することで、ノイズキャンセル処理のキャンセル効果を監視するためのものである。

第４処理部２３４は、フィルタ係数が更新された適応フィルタに参照信号を入力することで、騒音ノイズをキャンセルするキャンセル音を生成する。第５処理部２３５は、リミッタによりキャンセル音の出力を制限することでキャンセル音の出力過多によりシステムが破損することを防ぐ。

このように、ノイズキャンセル処理では、第１処理部２３１～第５処理部２３５を実行することでキャンセル音を生成する。

ここで、図１に示すように、車両Ｃの室内では、キャンセル音に加えて音源がスピーカ２００から出力される場合がある。かかる場合、騒音ノイズがキャンセル音により十分にキャンセルされなかったときには、残留した騒音ノイズによりマスクされてしまい、音源が聞き取りにくくなってしまうおそれがあった。

そこで、実施形態に係る音響処理方法では、騒音ノイズの残留量に応じて音源の出力音量を補正する。具体的には、実施形態に係る音響処理方法では、まず、キャンセル音によりキャンセルされた騒音ノイズの室内における残留量を検出する。

そして、実施形態に係る音響処理方法では、検出した残留量に基づいて、音源の出力音量を補正する。図１に示す例では、検出した残留量に基づいて、アンプ２６１のゲイン（以下では、補償ゲインと記載する）を決定し、アンプ２６１に適用する。

これにより、音源は、アンプ２６１により補償ゲインの分だけ出力音量が増加する。そして、アンプ２６１により出力音量が増加した音源をミキサ２７１によってキャンセル音と混合してスピーカ２００から出力する。

すなわち、実施形態に係る音響処理方法では、騒音ノイズの残留量の分だけ音源の出力音量を増やすように補正する。これにより、室内に騒音ノイズが残留する場合であっても出力音量の増加により音源を聞き取りやすくすることができる。

なお、図１では、騒音ノイズとして、エンジン音を例に挙げたが、例えば、エンジンを搭載しない電気自動車等におけるロードノイズを騒音ノイズとしてもよい。なお、騒音ノイズがロードノイズである場合、第１処理部２３１は、加速度センサで検出された加速度に基づいて参照信号を生成する。

なお、図１では、ノイズキャンセル処理のキャンセル効果を監視するためのマイク１００で集音した音から残留量を検出する構成を示した。これにより、残留量を検出するための専用のマイクを準備する必要がないため、コストを抑えることができる。

次に、図２を用いて、実施形態に係る音響処理装置１の構成について説明する。図２は、実施形態に係る音響処理装置１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、実施形態に係る音響処理装置１は、マイク１００と、回転数センサ１１０と、スピーカ２００とに接続される。なお、図２では、キャンセル音および音源を１つのスピーカ２００から出力する構成例を示しているが、キャンセル音および音源をそれぞれ別々のスピーカ２００から出力する構成であってもよい。

マイク１００は、車両Ｃの室内における音を検出する集音装置である。上述したように、マイク１００は、後段のＡＮＣ部２３によるノイズキャンセル処理のキャンセル効果を監視するマイクである。

なお、図２に示す例では、マイク１００は、ＡＮＣ部２３によるノイズキャンセル処理用と、検出部２２による残留量の検出処理用とを兼ねた構成としたが、ＡＮＣ部２３によるノイズキャンセル処理用と、検出部２２による残留量の検出処理用とを別々のマイク１００で構成してもよい。

回転数センサ１１０は、車両Ｃのエンジン回転数を検出するセンサである。なお、上述したように、騒音ノイズがロードノイズである場合には、回転数センサ１１０に代えて加速度センサが用いられる。

スピーカ２００は、車両Ｃの室内（例えば、ドア部）に配置され、室内へ向けてキャンセル音および模擬音を出力する出力装置である。

図２に示すように、実施形態に係る音響処理装置１は、制御部２と、記憶部３とを備える。制御部２は、取得部２１と、検出部２２と、ＡＮＣ部２３と、音源再生部２４と、音源処理部２５と、補正部２６と、出力部２７とを備える。記憶部３は、補償ゲイン情報３１を記憶する。

なお、図２に示す構成例は一例であって、例えば、ノイズキャンセル処理に係る機能ブロック（取得部２１およびＡＮＣ部２３）については、別装置として構成されてもよい。

ここで、音響処理装置１は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、データフラッシュ、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部２の取得部２１、検出部２２、ＡＮＣ部２３、音源再生部２４、音源処理部２５、補正部２６および出力部２７として機能する。

また、制御部２の取得部２１、検出部２２、ＡＮＣ部２３、音源再生部２４、音源処理部２５、補正部２６および出力部２７の少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部３は、たとえば、ＲＡＭやデータフラッシュに対応する。ＲＡＭやデータフラッシュは、補償ゲイン情報３１や、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、音響処理装置１は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

補償ゲイン情報３１は、後段の補正部２６によって補償ゲインを決定するための情報である。図３は、補償ゲイン情報３１の一例を示す図である。図３に示すように、補償ゲイン情報３１は、「残留量（ｄＢＡ）」および「補償ゲイン」といった項目を含む。

「残留量（ｄＢＡ）」は、後段の検出部２２によって検出される情報であり、室内における騒音ノイズの残留量を示す情報である。「補償ゲイン」は、後段の補正部２６による出力音量の補正値を示す情報であり、上述したアンプ２６１のゲインである。

次に、制御部２の各機能（取得部２１、検出部２２、ＡＮＣ部２３、音源再生部２４、音源処理部２５、補正部２６および出力部２７）について説明する。

取得部２１は、各種情報を取得する。例えば、取得部２１は、マイク１００に入力された室内の音の情報を取得する。また、取得部２１は、回転数センサ１１０によって検出されたエンジン回転数の情報を取得する。

検出部２２は、取得部２１によって取得された音の情報に基づいて、音の大きさを検出し、検出した音の大きさを騒音ノイズの残留量として検出する。

ＡＮＣ部２３は、上述した第１処理部２３１～第５処理部２３５を有し、騒音ノイズをキャンセルするキャンセル音を生成する。具体的には、ＡＮＣ部２３は、まず、第１処理部２３１が、回転数センサ１１０によって検出されたエンジン回転数に基づいて参照信号を生成する。

つづいて、第２処理部２３２は、生成された参照信号を伝達関数に入力してキャンセル音の予測値を算出する。第３処理部２３３は、マイク１００で集音した音と、第２処理部２３２で算出したキャンセル音の予測値とを乗算することで、第４処理部２３４の適応フィルタのフィルタ係数を更新する。

第４処理部２３４は、フィルタ係数が更新された適応フィルタに参照信号を入力することで、騒音ノイズをキャンセルするキャンセル音を生成する。第５処理部２３５は、リミッタによりキャンセル音の出力を制限することでキャンセル音の出力過多によりシステムが破損することを防ぐ。

そして、ＡＮＣ部２３は、第５処理部２３５から出力されたキャンセル音の情報を出力部２７へ出力する。

音源再生部２４は、車両Ｃの室内で流す音源を再生する。例えば、音源再生部２４は、乗員の操作によって指定された音源を再生する。音源は、例えば、楽曲、動画の音声、ナビゲーション装置のシステム音等がある。

音源処理部２５は、音源再生部２４によって再生された音源に対してオーディオ処理を施す。具体的には、音源処理部２５は、イコライザーによる処理や、タイムアライメント、ボリューム調整等のオーディオ処理を施す。

音源処理部２５は、オーディオ処理が施された音源を補正部２６へ出力する。

補正部２６は、検出部２２によって検出された残留量に基づいて、音源処理部２５から入力された音源の出力音量を補正する。具体的には、補正部２６は、記憶部３に記憶された補償ゲイン情報３１を参照して、残留量に対応する補償ゲインを算出（決定）する。

つづいて、補正部２６は、算出した補償ゲインを適用したアンプ２６１（図１参照）に音源を入力することで、音源の出力音量を補正する。補正部２６は、出力音量を補正した後の音源を出力部２７へ出力する。

出力部２７は、補正部２６から入力される音源と、ＡＮＣ部２３から入力されるキャンセル音とをミキサ２７１により混合してスピーカ２００から室内へ出力する。

次に、図４を用いて、実施形態に係る音響処理装置１が実行する音源の補正処理の処理手順について説明する。図４は、実施形態に係る音響処理装置１が実行する音源の補正処理の処理手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、取得部２１は、マイク１００から室内に流れる音を取得する（ステップＳ１０１）。

つづいて、検出部２２は、取得した音に基づいて、室内に残留する騒音ノイズの残留量を検出する（ステップＳ１０２）。

つづいて、補正部２６は、補償ゲイン情報３１を参照して、検出した残留量から補償ゲインを算出する（ステップＳ１０３）。

つづいて、補正部２６は、算出した補償ゲインに基づいて、音源の出力音量を補正し（ステップＳ１０４）、処理を終了する。

上述してきたように、実施形態に係る音響処理装置１は、検出部２２と、補正部２６とを備える。検出部２２は、車両Ｃの室内における騒音ノイズをキャンセルするノイズキャンセル処理によりキャンセルされた騒音ノイズの室内における残留量を検出する。補正部２６は、残留量に基づいて、室内に出力する音源の出力音量を補正する。これにより、音源を聞き取りやすくすることができる。

なお、上述した実施形態では、マイク１００で集音した音から残留量を検出したが、例えば、集音した音のうち、特定の周波数帯域以外の周波数帯域における残留量を検出するようにしてもよい。かかる点について、図５を用いて説明する。

図５は、変形例その１に係る音響処理方法を示す図である。図５に示すように、変形例その１では、音響処理装置１は、帯域フィルタ２８をさらに備える。帯域フィルタ２８は、マイク１００によって集音された音のうち、特定の周波数帯域を阻止するフィルタである。帯域フィルタ２８は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ等の各種のフィルタを用いることができる。

例えば、帯域フィルタ２８は、ノイズキャンセル処理によってキャンセルされる特定の周波数帯域を阻止する。つまり、検出部２２は、特定の周波数帯域以外の周波数帯域における残留量を検出する。そして、補正部２６は、音源の周波数帯域のうち、特定の周波数帯域以外の周波数帯域の出力音量を、残留量に基づいて補正する。

これは、特定の周波数帯域がノイズキャンセル処理によりキャンセルされているため、音源の聞き取りが良好であるためである。このため、仮に、特定の周波数帯域まで出力音量を補正してしまうと、特定の周波数帯域以外の周波数帯域との音量バランスが崩れるおそれがある。従って、変形例その１によれば、特定の周波数帯域の出力音量を補正しないようすることで、特定の周波数帯域と、それ以外の周波数帯域とで、音源の聞こえ方（音量）がばらつくことを高精度に回避することができる。

なお、図５では、ノイズキャンセル処理を施す特定の周波数帯域について、出力補正をしないようにしたが、例えば、騒音ノイズの周波数帯域毎の影響に応じた出力補正をしてもよい。

具体的には、検出部２２は、まず、所定の周波数帯域毎に残留量を検出する。つづいて、補正部２６は、音源について、所定の周波数帯域毎に出力音量を補正する。これにより、例えば、騒音ノイズの周波数帯域毎の影響に応じた出力補正を行う等、柔軟な出力補正が可能となる。

また、その他の変形例として、マイク１００で集音した音から音源の成分を除いて残留量を検出する方法がある。かかる点について、図６を用いて説明する。

図６は、変形例その２に係る音響処理方法を示す図である。図６に示すように、変形例その２では、音響処理装置１は、第２処理部２２１と、論理回路２２２をさらに備える。

第２処理部２２１は、上述した第２処理部２３２と同様の伝達関数を有し、アンプ２６１から出力された音源を伝達関数に入力して室内における音源の予測値を算出する。

論理回路２２２は、マイク１００で集音した音から第２処理部２２１で算出された予測値を減算する回路である。つまり、論理回路２２２は、マイク１００に入力された音から音源の成分を除く処理を行う。

そして、検出部２２は、マイク１００に入力された音から音源の成分を除いた信号に基づいて残留量を検出する。そして、後段の補正部２６は、音源の影響を除いた残留量に基づいて、補償ゲインを算出する。これにより、例えば、音源の音量を大きくした際に騒音ノイズが大きくなったと誤検知することを高精度に回避することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 音響処理装置
２ 制御部
３ 記憶部
２１ 取得部
２２ 検出部
２３ ＡＮＣ部
２４ 音源再生部
２５ 音源処理部
２６ 補正部
２７ 出力部
２８ 帯域フィルタ
３１ 補償ゲイン情報
１００ マイク
１１０ 回転数センサ
２００ スピーカ
２２１ 第２処理部
２２２ 論理回路
２３１ 第１処理部
２３２ 第２処理部
２３３ 第３処理部
２３４ 第４処理部
２３５ 第５処理部
２６１ アンプ
２７１ ミキサ
Ｃ 車両

Claims (6)

1. 車両の室内における騒音ノイズをキャンセルするノイズキャンセル処理によりキャンセルされた前記騒音ノイズの前記室内における残留量を検出する検出部と、
   前記残留量に基づいて、前記室内に出力する音源の出力音量を補正する補正部と
   を備えることを特徴とする音響処理装置。
2. 前記検出部は、
   前記ノイズキャンセル処理のキャンセル効果を監視するマイクに入力された音に基づいて前記残留量を検出すること
   を特徴とする請求項１に記載の音響処理装置。
3. 前記検出部は、
   前記マイクに入力された音から前記音源の成分を除去した信号に基づいて前記残留量を検出すること
   を特徴とする請求項２に記載の音響処理装置。
4. 前記検出部は、
   所定の周波数帯域毎に前記残留量を検出し、
   前記補正部は、
   前記音源について、前記所定の周波数帯域毎に前記出力音量を補正すること
   を特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の音響処理装置。
5. 前記ノイズキャンセル処理は、
   特定の周波数帯域の前記騒音ノイズをキャンセルする処理であり、
   前記検出部は、
   前記特定の周波数帯域以外の周波数帯域における前記残留量を検出し、
   前記補正部は、
   前記音源の周波数帯域のうち、前記特定の周波数帯域以外の周波数帯域の前記出力音量を補正すること
   を特徴とする請求項４に記載の音響処理装置。
6. 車両の室内における騒音ノイズをキャンセルするノイズキャンセル処理によりキャンセルされた前記騒音ノイズの前記室内における残留量を検出する検出工程と、
   前記残留量に基づいて、前記室内に出力する音源の出力音量を補正する補正工程と
   を含むことを特徴とする音響処理方法。

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