JP2686390B2 - 車載音響装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車室内の騒音量に応じて
再生音量・音質を自動調節する機能を備える車載音響装
置の騒音検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開昭６２−８９８３０号
公報に示された従来の車載音響装置を示すブロック図で
あり、図において、１はオーディオ信号源、１０は騒音
検出用ビックアップ、３は騒音レベル検出器、１１はＶ
ＣＡ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｍｐ
ｌｉｆｉｅｒ）、５はアンプ、６はスピーカである。

【０００３】次に動作について説明する。車載音響装置
では、自動車が停止時と走行時では車室内の騒音レベル
が異なるため、停止時に十分な音量に装置を調整してお
いても、走行を始めると騒音レベルが増加し再生音の微
小音量部分がマスクされ音量不足に感ずる。

【０００４】この車載音響装置は、マイクロホン・振動
センサのような騒音のピックアップ手段１０を備え、騒
音レベル検出器３により、このピックアップ手段１０か
らの検出信号から車室内のノイズレベルを検出、ＶＣＡ
１１を制御し、オーディオ信号源１からの信号に対する
増幅度を車室内の騒音レベルに応じて変化させるもの
で、車室内の騒音レベルが大きくなると再生音量もこれ
に応じて大きくなるよう自動調節されるため、停止時・
走行時の別なく適当な音量を与えるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の車載音響装置で
は騒音検出に振動センサもしくはマイクロホンを使用し
ていた。このため振動センサを用いる場合においては、
その取付位置・取付方法によって車室内の騒音レベルが
同じであっても出力が大きく異なる、実際の騒音として
の煩わしさに関わりのない成分を多く検出してしまうと
いった問題の他、トンネル内の走行時や他の大型車両と
の並走時などに車外から到来する騒音を検出できないた
め、自動調節された結果の音量が必ずしも聴感上適正な
ものとならないという問題点があった。

【０００６】また、マイクロホンを使用する場合は車載
音響装置からの再生音をも騒音として検出してしまい、
対象としている騒音のみを常時検出することは困難とい
う問題点があった。

【０００７】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、騒音検出の主な手段としてマイク
ロホンを使用して音声帯域全般にわたる騒音を検出する
とともに、再生音の影響が大きく騒音検出が困難な場合
においては自車の走行速度（車速）を手がかりとして騒
音量を推定することにより、聴感と対応の良い騒音検出
を可能とし、聴感上適正な自動音量音質調節機能を備え
る車載音響装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車載音響装
置は、マイクロホンと、音質音量制御手段と、上記音質
音量制御手段に接続される制御装置と、上記制御装置に
接続され上記マイクロホンに入力されるマイクロホン入
力音圧レベルを検出する騒音レベル検出器と、上記制御
装置に接続され、音声信号レベルを検出する音声信号レ
ベル検出器と、上記制御装置に接続される車速検出手段
とを備え、上記制御装置は、上記マイクロホン入力音圧
レベルと、上記音声信号レベルから想定される車室内再
生音圧レベルとの比較を行い、上記マイクロホン入力音
圧レベルが上記車室内再生音圧レベルに比し、十分に大
きいという条件を満たす場合にのみ該マイクロホン入力
音圧レベルが表す音圧レベルを車室内騒音量とし、上記
条件が満たされない場合には車速から推定される音圧レ
ベルを車室内騒音量として、該車室内騒音量を用いて音
質音量制御を行うための信号を出力する手段を有するも
のである。

【０００９】また、上記制御装置は、上記マイクロホン
入力音圧レベルと、上記音声信号レベルから想定される
車室内再生音圧レベルとの比較を行い、上記マイクロホ
ン入力音圧レベルが上記車室内再生音圧レベルに比し、
十分に大きいという条件を満たす場合にのみ該マイクロ
ホン入力音圧レベルが表す音圧レベルを車室内騒音量と
し、上記条件が満たされない場合には、最後に上記マイ
クロホン入力音圧レベルから検出した車室内騒音量に対
し、該車室内騒音量の検出時点からの車速の変化から推
定される騒音量変化分を補正した音圧レベルを車室内騒
音量として、該車室内騒音量を用いて音質音量制御を行
うための信号を出力する手段を有するものである。

【００１０】さらにまた、上記制御装置は、上記マイク
ロホン入力音圧レベルと、上記音声信号レベルから想定
される車室内再生音圧レベルとの比較を行い、上記マイ
クロホン入力音圧レベルが上記車室内再生音圧レベルに
比し、十分に大きいという条件を満たす場合にのみ該マ
イクロホン入力音圧レベルが表す音圧レベルを車室内騒
音量とし、上記条件が満たされない場合には、最後に検
出した上記マイクロホン入力音圧レベルから、車速より
推定される車室内騒音量に漸近するよう処理した推定値
を車室内騒音量として、該車室内騒音量を用いて音質音
量制御を行うための信号を出力する手段を有するもので
ある。

【００１１】

【作用】本発明における制御装置は、車速から車室内騒
音量を推定するとともに、マイクロホン入力音圧レベル
と音声信号レベルを演算・比較することで、マイクロホ
ンにより検出した信号を騒音と見なすことが適当である
か否かの判定を行い、騒音データとして、車速からの推
定値、マイクロホン入力音圧のいずか適当な方を選択
し、これに基づいて音量・音質制御を行う。

【００１２】

【実施例】実施例1.図１は本発明の一実施例を示すブロ
ック構成図であり、図において１はオーディオ信号源、
２はマイクロホン、３は騒音レベル検出器、４は音質音
量制御手段、５はアンプ、６はスピーカ、７は音声信号
レベル検出器、８は車速検出手段、９は制御装置であ
る。

【００１３】この車載音響装置において、マイクロホン
２は車室内の音響信号を電気信号に変換し、この信号は
騒音レベル検出器３により騒音への聴覚応答特性にマッ
チする適当な時間応答特性でもって騒音量に対応するレ
ベル信号に変換後、制御装置９に与えられる。一方、音
声信号レベル検出器７は、騒音レベル検出器３と同様の
特性でもって音質音量制御手段４の出力である音声信号
をほぼその振幅を表すレベル信号に変換する。

【００１４】ここで音質音量制御装置４は、従来例のＶ
ＣＡであってもよく、この場合音量のみを制御するもの
となるが、ＶＣＡの替わりにデジタル信号処理装置を用
いて同等の機能を実現できることは周知であり、これを
用いることで、騒音のレベルに応じて音量の変化と共に
適当な音質変化を与えることができるようになる。

【００１５】既に述べたとおり、マイクロホンで検出さ
れる信号には、車載音響装置自体から再生された音響信
号による成分が含まれており、これを騒音として検出し
てしまうと、再生音の増加に従って更に再生音量を上げ
てしまうという悪循環（正帰還動作）に陥り、ついには
制御範囲の最大まで音量が上がるという不都合を生じ
る。

【００１６】この不都合をなくすため制御装置９は音声
信号レベル検出器７の出力を参照して騒音レベル検出器
３の出力を騒音によるものと判定するか否かを決定す
る。以下この点につき詳細に説明する。

【００１７】はじめに、マイクロホン２から検出される
信号は、車室内の騒音が十分小さく、ある程度のオーデ
ィオ信号レベルがあれば殆ど車載音響装置により再生さ
れる音響信号により生じるものとなり、車載音響装置を
通る電気的信号と高い相関をもつと考えてよい。

【００１８】具体的には本実施例では音質音量制御手段
４の出力を音声信号レベル検出器７で検出することとし
ているが、この音質音量制御手段４の出力は同時にアン
プ５で増幅され、スピーカ６で再生され、車室空間を通
してマイクロホン２に入ることとなる。従って、もしア
ンプ５の忠実度が十分高く、スピーカ６の電気音響変換
およびマイクロホン２の音響電気変換が理想的に行わ
れ、車室空間での反射などの影響が無視できるとすれ
ば、マイクロホンで検出される信号は、アンプ５の入力
信号に対し、単にアンプ５の増幅率、スピーカ６および
マイクロホン２の変換効率を掛け、車室空間相当の遅延
を与えたものとなる。

【００１９】よって、この理想的な場合にマイクロホン
２から得られる信号は基本的に再生音声とその他騒音の
合成された音圧によるものとなる。即ち、この理想的な
場合にはマイクロホン２から得られた信号と、音質音量
制御手段４の出力信号に適当な係数を掛け遅延を与えた
ものとを比較すると、車室内が静粛な場合、両信号はほ
ぼ一致し、車室内に騒音がある場合は、その分だけマイ
クロホン２からの検出信号が大きくなると考えられる。

【００２０】以上、理想的な場合には、マイクロホン検
出信号のレベルと、車載音響装置内の電気的信号に適当
な係数と若干の遅延を与えたもののレベルを比較するこ
とで、車室内の騒音の有無が検出でき、車室内騒音に比
べオーディオ再生音が小さい場合には、騒音レベルを推
定することができることは明らかである。

【００２１】実際の車載音響装置では、全オーディオ帯
域において周波数特性の平坦なスピーカを得ることは困
難であること、車室空間の伝達特性はガラス窓、壁面等
の反射により周波数特性に大きな変動（ピーク・ディッ
プ）を持つこと、また通常の車載音響装置では複数個の
スピーカを使用するため、マイクロホン位置でのスピー
カ間の干渉による周波数特性の変動があることなどオー
ディオの電気信号と再生音との間にくいちがいが出てく
る。

【００２２】このため制御装置９において、騒音レベル
検出器３の出力と音声信号レベル検出器７の出力とを比
較する場合、単にマイクロホン検出レベルが音声信号レ
ベルから想定される平均的レベルより大きい場合、これ
を騒音レベルとしたのでは、前記周波数特性のピークと
なる周波数帯では、やはり正帰還動作に陥ってしまう。
このためマイクロホン検出信号レベルが車室内騒音によ
るものであるとするためには、適当な裕度をもって騒音
レベル検出器３の出力が音声信号レベルから想定される
再生オーディオ信号によるものよりも大きいという条件
を課す必要がある。

【００２３】この裕度を大きくとれば、前記正帰還動作
に陥る危険性は減るが、騒音の検出はでき難くなる。従
ってこの裕度を適当に定めることがこの騒音検出方法で
は重要となるが、経験的にはこれは６〜１２ｄＢ程度で
ある。以上この方式では、再生音声に比べ騒音がかなり
大きい状態でしか騒音を検出することができないが、車
載音響装置において実際に音量音質制御が必要であり、
有効と認められるのは騒音レベルが再生音声信号をマス
クする程に上回る場合であるため、実用上の支障は少な
い。

【００２４】ただ平均的にレベルの大きい音楽再生を行
う場合、以上説明の方法のみでは再生音声レベルが大き
い場合に騒音検出ができないため、検出される騒音デー
タが時間的に飛び飛びになるという問題がある。この飛
び飛びのデータによりそのまま音量制御をかけると、例
え騒音検出ができない期間について前値保持を行ったと
しても、次に騒音を検出した時点で騒音量が大きく変化
しておればその時点でかなり大量の制御をかけることと
なり、そのことが、突然の音量変化として受聴者に違和
感を与えることとなる。このため以上の方法で騒音検出
ができない場合にも、何等かの補助的方法で、騒音レベ
ルの推定を続けることが望ましい。

【００２５】本発明はこの目的に、車速を用いるもので
ある。図３はＷ．Ｊ．Ｗ．Ｋｉｔｚｅｎ等による論文
“Ｎｏｉｓｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｏｕｎｄ Ｒｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｃａｒ： Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉ
ｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ”（Ｊ．Ａｕｄ
ｉｏ Ｅｎｇ． Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１／
２，１９８８）に掲載の車速対騒音のグラフであり走行
路面条件が同じであれば騒音量はほぼ車速に比例するこ
とを示している。従って騒音レベル検出器３による騒音
検出が不可となった場合、車速の変化に着目しこの変化
に相当する分だけ、車室内騒音の推定値を補正してゆく
ことで、単に前値保持を行うのに比べ正確な推定が可能
となる。

【００２６】これは具体的には、ほぼ等時間間隔で騒音
を検出しており、ある時点まで騒音レベル検出器３によ
る騒音検出ができ、そのときの推定騒音レベルがＮｎ−
１、車速がＶn-1 であるとし、次の時点で騒音レベル検
出器３による騒音検出ができなかった場合に、その時の
推定騒音値Ｎｎを Ｎn＝Ｎn-1＋（Ｖn−Ｖn-1）・Ａ …（１） として求めることに相当する。但し、Ｖn は計算時点で
の車速、Ａは図３の平均的路面条件における車速対騒音
曲線の傾きである。

【００２７】図２は以上の騒音検出に関する制御装置９
の動作を示すフローチャートである。以下、これについ
て説明する。但し、図２は本発明の要点である騒音検出
動作に関する部分のみを示している。この他の部分につ
いてはマイクロコンピュータのような制御装置を搭載す
る従来の車載音響装置におけるのと同様である。この処
理は適当な時間間隔をもって定期的に行われるものであ
り、開始２０には定期的に処理が移ることとする。

【００２８】次に処理２１で車速検出手段１１よりこの
時点での車速Ｖn を検出する、車速検出手段１１は例え
ば車輪速センサであり、これは通常自動車の車軸に取り
付けられ歯部が着磁された歯車と、この歯車と対向して
取り付けられるリードリレーより構成される。車速は、
車軸の回転に従う歯車の着磁部とリードリレーの間隔変
化に基づくリードリレーオン・オフ周期が車軸回転数が
高いほど（車速が大きいほど）短くなることで与えられ
る。従って、車速はこのパルス幅を検出し、適当な車輪
速センサの歯数、車輪の径などにより決まる係数を掛け
ることで求められる。このパルス周期検出に関しては制
御装置９としてマイクロコンピュータを使用する場合、
パルス信号を入力してその周期を検出する機能を備える
ものがある。

【００２９】次に処理２２で音声信号レベル検出器７の
出力を読み取り、これをデシベル値に変換する（この値
をここではＳn としておく）。ここで音声信号レベル検
出器７の出力は通常アナログの電圧レベルとして与えら
れ、これを制御装置としてのマイクロコンピュータに読
み取るにはデジタル値に変換する必要があるが、この種
のＡＤ変換器は周知である。またマイクロコンピュータ
自体にこの機能を組み込んだものも実用化されており、
特に説明を要しない。次に処理２３で騒音レベル検出器
３の出力を読み取り、これをデシベル値に変換する（こ
の値をここではＭn とする）。

【００３０】次に判定処理２４にてＭn とＳn ＋１０の
値を比較する。このとき数値１０は先に説明の検出判定
の裕度であり、ここでは騒音レベル検出器３の出力と音
声信号レベル検出器７の出力が車室内に騒音がなく、適
当なオーディオ信号レベルがある場合にほぼ等しくなる
よう構成されていることを仮定している。この判定処理
２４にて、もし、Ｍn がＳn ＋１０より大きければＭn
を推定騒音値Ｎn とする（処理２５）。もしＭn がＳn
＋１０より小さく騒音レベル検出器３からの騒音検出が
できない場合は、処理２６において前出の式（１）の計
算を行い、これを推定騒音値Ｎn とする。この時、処理
２６の計算式中のＮn は１回前の処理で求めた推定騒音
値であり、これを用いた計算結果を新たにＮn に代入す
ることを示している。最後に、処理２７にて、処理２１
にて検出した車速Ｖn をＶn-1 に代入し、次回の処理に
備えた後、終了（処理２８）する。

【００３１】実施例２． 上記実施例では騒音レベル検出器３からの騒音検出がで
きない場合、車速の変化に従い推定騒音値を求めること
としているが、こうした場合、騒音レベル検出器３から
の騒音検出ができなくなる直前の騒音レベルの影響が、
次に騒音レベル検出器３からの騒音検出ができるまでの
間残ることとなる。ところが実際の走行条件において
は、車室内の騒音は路面条件、トンネル、並走車の有無
などにより常に変化しているため、騒音レベル検出器３
からの騒音検出ができない場合に、こうした変化幅の大
きい騒音レベル検出器３の出力の影響を残しておくより
も、より平均的な騒音レベルに良く対応する車速からの
推定値に漸近させることが適当であると考えられる。

【００３２】本実施例は騒音レベル検出器３からの騒音
検出ができなくなった場合において、推定騒音値を車速
からの推定値に漸近させるものである。具体的には、こ
れは図３のフローチャート、処理２６の計算を Ｎn ← Ｋ・Ｎn ＋（１−Ｋ）・（Ｖn ・Ａ＋Ｂ） …（２） とすることで行うことができる。ここにＫは、０＜Ｋ＜
１の定数であり車速より求められる騒音値への収束の速
さを決める係数となる。また、Ｂは車速対騒音特性を直
線近似した時の車速０対応の騒音レベルである。この計
算により所望の漸近化ができることは、騒音レベル検出
器３からの騒音検出ができない限りこの計算が繰り返し
行われることとなり、今、計算式第１項にあるＮn の影
響が、計算が繰り返される毎に１よりも小さい数Ｋの割
合で小さくなって行くことから明らかである。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マイク
ロホン検出信号と車速情報の併用という比較的簡易な方
式により、車室内の騒音レベルを聴感に対応し精度良く
検出できるため、走行状況に関わりなく音量を適正に自
動調節する車載音響装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１の実施例の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例における制御装置の動作
フローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施例における動作説明図であ
る。

【図４】従来装置の構成図である。

【符号の説明】

１ オーディオ信号源 ２ マイクロホン ３ 騒音レベル検出器 ４ 音質音量制御手段 ５ アンプ ６ スピーカ ７ 音声信号レベル検出器 ８ 車速検出手段 ９ 制御装置

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロホンと、 音質音量制御手段と、 上記音質音量制御手段に接続される制御装置と、 上記制御装置に接続され上記マイクロホンに入力される
   マイクロホン入力音圧レベルを検出する騒音レベル検出
   器と、 上記制御装置に接続され、音声信号レベルを検出する音
   声信号レベル検出器と、 上記制御装置に接続される車速検出手段とを備え、 上記制御装置は、上記マイクロホン入力音圧レベルと、
   上記音声信号レベルから想定される車室内再生音圧レベ
   ルとの比較を行い、上記マイクロホン入力音圧レベルが
   上記車室内再生音圧レベルに比し、十分に大きいという
   条件を満たす場合にのみ該マイクロホン入力音圧レベル
   が表す音圧レベルを車室内騒音量とし、上記条件が満た
   されない場合には車速から推定される音圧レベルを車室
   内騒音量として、該車室内騒音量を用いて音質音量制御
   を行うための信号を出力する手段を有するものであるこ
   とを特徴とする車載音響装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車載音響装置において、 上記制御装置は、上記マイクロホン入力音圧レベルと、
   上記音声信号レベルから想定される車室内再生音圧レベ
   ルとの比較を行い、上記マイクロホン入力音圧レベルが
   上記車室内再生音圧レベルに比し、十分に大きいという
   条件を満たす場合にのみ該マイクロホン入力音圧レベル
   が表す音圧レベルを車室内騒音量とし、上記条件が満た
   されない場合には、最後に上記マイクロホン入力音圧レ
   ベルから検出した車室内騒音量に対し、該車室内騒音量
   の検出時点からの車速の変化から推定される騒音量変化
   分を補正した音圧レベルを車室内騒音量として、該車室
   内騒音量を用いて音質音量制御を行うための信号を出力
   する手段を有するものであることを特徴とする車載音響
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の車載音響装置におい
   て、 上記制御装置は、上記マイクロホン入力音圧レベルと、
   上記音声信号レベルから想定される車室内再生音圧レベ
   ルとの比較を行い、上記マイクロホン入力音圧レベルが
   上記車室内再生音圧レベルに比し、十分に大きいという
   条件を満たす場合にのみ該マイクロホン入力音圧レベル
   が表す音圧レベルを車室内騒音量とし、上記条件が満た
   されない場合には、最後に検出した上記マイクロホン入
   力音圧レベルから、車速から推定される車室内騒音量に
   漸近するよう処理した推定値を車室内騒音量として、該
   車室内騒音量を用いて音質音量制御を行うための信号を
   出力する手段を有するものであることを特徴とする車載
   音響装置。