JP4387973B2 - エンジン音合成装置およびそれを備えた車両、ならびにエンジン音合成方法 - Google Patents
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Description
この発明は、エンジン音を合成するエンジン音合成装置およびそれを備えた車両、ならびにエンジン音合成方法に関する。
四輪自動車や自動二輪車に代表される車両のエンジン音は、沿道の住民にとっては騒音に過ぎない場合が多い。そこで、近年の騒音規制を契機として、エンジン音の低減のための改良が重ねられ、現在では、著しく静音化されたエンジンが実用化されている。
ところが、車両の運転者にとっては、車両に搭載されたエンジン音には捨てがたい魅力があり、運転時の楽しみの一つでもある。そのため、静音化されたエンジンを搭載した車両は、運転者に十分な満足をもたらすことができず、車両の購買意欲の低下の原因となりかねない。
ところが、車両の運転者にとっては、車両に搭載されたエンジン音には捨てがたい魅力があり、運転時の楽しみの一つでもある。そのため、静音化されたエンジンを搭載した車両は、運転者に十分な満足をもたらすことができず、車両の購買意欲の低下の原因となりかねない。
そこで、下記の特許文献１に記載されているように、四輪自動車の車室内や二輪自動車の運転者が装着するヘルメット内で、合成エンジン音を発生することにより、周囲に対しては静粛性を維持しながら、運転者には十分な音量のエンジン音を感じさせることができる構成が提案されている。特許文献１には、エンジン音データを記憶手段から読み出してエンジン音を合成するエンジン音合成装置が開示されている。
特開２０００−００１１４２号公報
運転者その他の乗員が感じるエンジン音（実音）は、エンジンから運転者の耳に直接到達する直接音だけではない。すなわち、運転者等は、沿道の建築物等からの反射音（間接音）をも感じるのが通常である。
しかし、特許文献１に記載された先行技術では、エンジンからの直接音が合成されるだけであるので、沿道の構造による反射音の影響が考慮されていない。そのため、実際の走行時のエンジン音の変化を忠実に再現することができず、自然な合成エンジン音を運転者等に提供することができない。
しかし、特許文献１に記載された先行技術では、エンジンからの直接音が合成されるだけであるので、沿道の構造による反射音の影響が考慮されていない。そのため、実際の走行時のエンジン音の変化を忠実に再現することができず、自然な合成エンジン音を運転者等に提供することができない。
そこで、この発明の目的は、車両が置かれた音環境に応じた自然な合成エンジン音を生成することができるエンジン音合成装置およびエンジン音合成方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、そのようなエンジン音合成装置を搭載することによって、車両の乗員に実音に近似したエンジン音を提供でき、これにより、運転者等の満足度を高めることができる車両を提供することである。
また、この発明の他の目的は、そのようなエンジン音合成装置を搭載することによって、車両の乗員に実音に近似したエンジン音を提供でき、これにより、運転者等の満足度を高めることができる車両を提供することである。
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記エンジンを搭載した車両から当該車両の周囲の音反射物までの距離を検出し、当該距離を表す距離データを生成する距離検出手段と、前記運転状態検出手段によって検出される運転状態、および前記距離検出手段が生成する距離データに応じて、合成エンジン音データを生成する合成エンジン音データ生成手段とを含むことを特徴とするエンジン音合成装置である。
この構成によれば、エンジンの運転状態とともに、車両とその周囲の音反射物との間の距離をも反映した合成エンジン音データを生成することができる。これにより、車両が置かれた音環境に応じた自然な合成エンジン音の生成が可能になる。
前記運転状態検出手段によって検出される運転状態は、エンジンのスロットル開度およびエンジン回転速度のうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。すなわち、運転状態検出手段の例としては、エンジンのスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段、およびエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を例示することができる。
前記運転状態検出手段によって検出される運転状態は、エンジンのスロットル開度およびエンジン回転速度のうちの少なくとも一方を含むことが好ましい。すなわち、運転状態検出手段の例としては、エンジンのスロットル開度を検出するスロットル開度検出手段、およびエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段を例示することができる。
前記エンジンは、車両に実際に搭載されたエンジンであってもよいし、車両に仮想的に搭載されたエンジンであってもよい。「車両に仮想的に搭載されたエンジン」とは、たとえば、電動モータを駆動源として車輪を駆動する電動車両において、電動モータの出力に対応して運転状態が変動する仮想的なエンジンである。この場合、たとえば、アクセルペダル等の運転操作部の操作に基づいて仮想的なエンジンのスロットル開度を演算したり、車両の走行速度および前記演算されるスロットル開度に基づいてエンジン回転速度を演算したりすることにより、仮想的なエンジンの運転状態を検出することができる。仮想的なエンジンは、レーシングゲーム等において、エンジン音を合成するためのものであってもよい。
請求項２記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成手段は、前記エンジンから前記車両の乗員の耳元に直接到達するエンジン音に対応した直接音データを生成する直接音データ生成手段と、前記距離検出手段が生成する距離データに応じた遅れ時間（直接音に対する反射音の遅れ時間）を計算する遅れ時間計算手段と、前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データを、前記遅れ時間計算手段によって計算される遅れ時間だけ遅延させて出力する遅延手段を有し、エンジンから発生して音反射物によって反射された後に前記車両の乗員の耳元に到達する反射音に対応した反射音データを生成する反射音データ生成手段と、前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データ、および前記反射音データ生成手段によって生成される反射音データを重畳して、合成エンジン音データを生成する重畳手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン音合成装置である。
この構成によれば、直接音データおよび反射音データが重畳されて合成エンジン音データが生成されることにより、この合成エンジン音データは、車両の乗員（たとえば運転者）が感じるべきエンジン音（実音）を忠実に再現できるデータとなる。これにより、車両が置かれた音環境に応じた自然な合成エンジン音を生成することができる。
しかも、反射音データは、直接音データに対して、車両から音反射物までの距離を表す距離データに応じた遅延を施すことによって生成される。そのため、合成エンジン音中の反射音は、直接音に対応するとともに、音反射物までの実際の距離に応じて直接音に対する遅延時間が変動する自然な音となる。これにより、車両の走行中に乗員が感じるべき実際のエンジン音に極めて近似した自然な合成エンジン音を車両の乗員に提供できる。
しかも、反射音データは、直接音データに対して、車両から音反射物までの距離を表す距離データに応じた遅延を施すことによって生成される。そのため、合成エンジン音中の反射音は、直接音に対応するとともに、音反射物までの実際の距離に応じて直接音に対する遅延時間が変動する自然な音となる。これにより、車両の走行中に乗員が感じるべき実際のエンジン音に極めて近似した自然な合成エンジン音を車両の乗員に提供できる。
前記直接音データ生成手段は、予め収録して記憶手段に記憶させてあるエンジン音データを再生する（読み出す）エンジン音再生手段を含むものであってもよい。より具体的には、前記エンジン音再生手段は、予め収録した所定時間分（たとえば、１燃焼サイクル分、１回の爆発区間など）のエンジン音データを記憶手段から読み出して再生するものであってもよい。このような構成により、エンジンの実音に近似したエンジン音の合成が可能になる。
また、前記直接音データ生成手段は、エンジンの複数の異なる運転状態で収録した複数の直接音データを重畳することにより、直接音に対応するエンジン音データを合成する合成音生成手段を含むものであってもよい。この構成によれば、異なる運転状態に対応した少数の直接音データを予め収録しておけば、これらを重畳することによって、種々の運転状態の直接音データを合成できる。これにより、直接音データの記憶に要する記憶容量を削減できる。しかも、エンジンの運転状態に応じた直接音データを合成できるので、運転状態に応じた自然なエンジン音を提供できる。
前記運転状態検出手段として、スロットル開度検出手段およびエンジン回転速度検出手段が備えられている場合には、たとえば、前記エンジン音再生手段は、前記スロットル開度検出手段によって検出されるスロットル開度および前記エンジン回転速度検出手段によって検出されるエンジン回転速度の組み合わせによって特定される運転状態に応じて、直接音データを合成するものであることが好ましい。この構成によれば、スロットル開度およびエンジン回転速度に応じた直接音データが生成されることにより、より実音に近い合成エンジン音を得ることができる。
前記遅れ時間計算手段は、エンジンから発生したエンジン音が音反射物に到達し、この音反射物で反射されて乗員の耳元に届くまでに要する時間を遅れ時間として計算するものであることが好ましい。より厳密には、エンジンからの直接音と反射音とが乗員の耳元に届く時間差を計算するものであることが好ましい。具体的には、遅れ時間計算手段は、距離データと音速とに基づいて、遅れ時間を計算するものであってもよい。この構成により、実際の反射音に極めて近似した遅れ特性の反射音を再現可能な反射音データを生成できる。
請求項３記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成手段は、前記距離検出手段が生成する距離データに応じた振幅倍率を計算する振幅倍率計算手段をさらに含み、前記反射音データ生成手段は、前記振幅倍率計算手段によって計算される振幅倍率を前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データに掛けて減衰させる減衰手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載のエンジン音合成装置である。
この構成によれば、反射音データ生成手段は、直接音データに対して、距離データに応じた遅延処理だけでなく、距離データに応じた減衰処理をも施して反射音データを生成する。これにより、音波の伝搬距離に依存する減衰を反映した反射音を合成でき、より自然な反射音を含む合成エンジン音を車両の乗員に提供できる。
前記振幅倍率計算手段は、前記距離データによって表される距離を音波が伝搬したときの減衰率に相当する振幅倍率（＜１）を計算するものであることが好ましい。これにより、音反射物までの距離に応じて直接音データを減衰させて反射音データを生成でき、より自然な反射音の合成が可能になる。
前記振幅倍率計算手段は、前記距離データによって表される距離を音波が伝搬したときの減衰率に相当する振幅倍率（＜１）を計算するものであることが好ましい。これにより、音反射物までの距離に応じて直接音データを減衰させて反射音データを生成でき、より自然な反射音の合成が可能になる。
請求項４記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成手段は、前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データを前記遅れ時間計算手段によって計算される遅れ時間のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ遅延させてｎ次反射音に対応したｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成手段をさらに含み、前記重畳手段は、前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データ、前記反射音データ生成手段によって生成される１次反射音に対応した反射音データ、および前記複数次反射音データ生成手段によって生成されるｎ次反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成するものであることを特徴とする請求項２または３記載のエンジン音合成装置である。
この構成によれば、複数次の反射音に対応したｎ次反射音データが生成される。すなわち、反射音データ生成手段が、音反射物によって１回の反射を受けた１次反射音に対応した反射音データ（１次反射音データ）を生成するのに対して、複数次反射音データ生成手段は、音反射物によって２回以上の反射を受けた２次以上の反射音に対応するｎ次反射音データを生成する。このｎ次反射音データを１次反射音データとともに直接音データに重畳することにより、たとえば、トンネル内で感じるような反響音を再現することができる。
請求項５記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成手段は、前記複数次反射音データ生成手段によって生成されるｎ次反射音データを前記重畳手段で重畳するか否かを選択する複数次反射音データ選択手段と、前記車両の周囲の状況に応じて前記複数次反射音データ選択手段を制御する選択制御手段とをさらに含むことを特徴とする請求項４記載のエンジン音合成装置である。
この構成によれば、車両の周囲の状況に応じてｎ次反射音データを重畳するか否かが切り換わる。これにより、適切な状況（たとえばトンネル内を通行中）のときに限定してｎ次反射音データを重畳し、反響音を再現できる。
前記選択制御手段は、たとえば、所定時間内の前記距離データの変化量に応じて前記複数次反射音データ選択手段を制御するものであってもよい。より具体的には、前記選択制御手段は、たとえば、前記複数次反射音データ選択手段を、所定時間内の距離データの変化量が第１所定値以下となったことに応答して前記ｎ次反射音データを重畳手段における重畳の対象として選択する選択状態に制御し、前記所定時間内の距離データの変化量が第２所定値（たとえば、第２所定値≧第１所定値）を超えたことに応答して前記ｎ次反射音データを重畳手段における重畳の対象から除外する非選択状態に制御するものであってもよい。初期状態では、前記選択制御手段は、たとえば、複数次反射音データ選択手段を前記非選択状態に制御すればよい。
前記選択制御手段は、たとえば、所定時間内の前記距離データの変化量に応じて前記複数次反射音データ選択手段を制御するものであってもよい。より具体的には、前記選択制御手段は、たとえば、前記複数次反射音データ選択手段を、所定時間内の距離データの変化量が第１所定値以下となったことに応答して前記ｎ次反射音データを重畳手段における重畳の対象として選択する選択状態に制御し、前記所定時間内の距離データの変化量が第２所定値（たとえば、第２所定値≧第１所定値）を超えたことに応答して前記ｎ次反射音データを重畳手段における重畳の対象から除外する非選択状態に制御するものであってもよい。初期状態では、前記選択制御手段は、たとえば、複数次反射音データ選択手段を前記非選択状態に制御すればよい。
また、前記選択制御手段は、カーナビゲーションシステムから車両の現在位置の周囲の状況に関する情報を取得し、その情報に応じて複数次反射音データ選択手段を切り換え制御するものであってもよい。すなわち、選択制御手段は、カーナビゲーションシステムからの情報に基づいて、車両がトンネル内やコンクリート壁に近接した道路を通行中であるような反響音が生じやすい状況にあるかどうかを判断し、その判断結果に基づいて複数次反射音データ選択手段を切り換え制御するものであってもよい。
請求項６記載の発明は、前記複数次反射音データ生成手段は、次数の異なる複数の反射音に対応した反射音データを生成するものであることを特徴とする請求項４または５記載のエンジン音合成装置である。この構成により、複数の複数次反射音を重畳することができるので、より現実味のある反響音を再現できる。
請求項７記載の発明は、車輪を回転させるための駆動力を発生するエンジンと、請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジン音合成装置と、このエンジン音合成装置が生成する合成エンジン音データに対応した合成エンジン音を出力する音出力部とを含むことを特徴とする車両である。
請求項７記載の発明は、車輪を回転させるための駆動力を発生するエンジンと、請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジン音合成装置と、このエンジン音合成装置が生成する合成エンジン音データに対応した合成エンジン音を出力する音出力部とを含むことを特徴とする車両である。
この構成によれば、エンジンの直接音だけでなく反射音をも再現した合成エンジン音を車両の乗員に提供することができるので、運転者その他の乗員は、車両が置かれた音環境に応じた自然なエンジン音を感じることができる。これにより、車両に対する運転者等の満足度を高めることができる。
請求項８記載の発明は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出ステップと、前記エンジンを搭載した車両から当該車両の周囲の音反射物までの距離を検出する距離検出ステップと、前記運転状態検出ステップで検出される運転状態、および前記距離検出ステップで検出される距離に応じて、合成エンジン音データを生成する合成エンジン音データ生成ステップとを含むことを特徴とするエンジン音合成方法である。
請求項８記載の発明は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出ステップと、前記エンジンを搭載した車両から当該車両の周囲の音反射物までの距離を検出する距離検出ステップと、前記運転状態検出ステップで検出される運転状態、および前記距離検出ステップで検出される距離に応じて、合成エンジン音データを生成する合成エンジン音データ生成ステップとを含むことを特徴とするエンジン音合成方法である。
この発明により、エンジンの運転状態だけでなく、車両とその周囲の音反射物との間の距離をも反映した合成エンジン音データを生成できるから、車両が置かれた音環境に応じた自然な合成エンジン音を車両の乗員に提供できる。
請求項９記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記エンジンから前記車両の乗員の耳元に直接到達するエンジン音に対応した直接音データを生成する直接音データ生成ステップと、前記距離検出ステップで検出された距離に応じた遅れ時間を計算する遅れ時間計算ステップと、前記直接音データ生成ステップによって生成される直接音データを、前記計算された遅れ時間だけ遅延させて出力する遅延ステップを含み、前記エンジンから発生して音反射物によって反射された後に前記車両の乗員の耳元に到達する反射音に対応した反射音データを生成する反射音データ生成ステップと、前記直接音データおよび前記反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成する重畳ステップとを含むことを特徴とする請求項８記載のエンジン音合成方法である。
請求項９記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記エンジンから前記車両の乗員の耳元に直接到達するエンジン音に対応した直接音データを生成する直接音データ生成ステップと、前記距離検出ステップで検出された距離に応じた遅れ時間を計算する遅れ時間計算ステップと、前記直接音データ生成ステップによって生成される直接音データを、前記計算された遅れ時間だけ遅延させて出力する遅延ステップを含み、前記エンジンから発生して音反射物によって反射された後に前記車両の乗員の耳元に到達する反射音に対応した反射音データを生成する反射音データ生成ステップと、前記直接音データおよび前記反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成する重畳ステップとを含むことを特徴とする請求項８記載のエンジン音合成方法である。
この方法により、直接音だけでなく反射音をも含む合成エンジン音を車両の乗員に提供できる。そして、反射音データは、直接音データに対して、車両から音反射物までの距離に応じた遅延を施して生成されるので、車両が置かれた音環境に適合した自然な反射音を直接音とともに合成することができる。
請求項１０記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記距離検出ステップで検出された距離に応じた振幅倍率を計算する振幅倍率計算ステップをさらに含み、前記反射音データ生成ステップは、前記計算された振幅倍率を前記直接音データに掛けて当該直接音データを減衰させる減衰ステップをさらに含み、前記遅延ステップおよび減衰ステップを経た直接音データを反射音データとして生成するステップであることを特徴とする請求項９記載のエンジン音合成方法である。
請求項１０記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記距離検出ステップで検出された距離に応じた振幅倍率を計算する振幅倍率計算ステップをさらに含み、前記反射音データ生成ステップは、前記計算された振幅倍率を前記直接音データに掛けて当該直接音データを減衰させる減衰ステップをさらに含み、前記遅延ステップおよび減衰ステップを経た直接音データを反射音データとして生成するステップであることを特徴とする請求項９記載のエンジン音合成方法である。
この方法では、反射音データは、直接音データに対して、車両から音反射物までの距離に応じた遅延および減衰を施して生成されることになる。これにより、実際の反射音の特性により近似した自然な反射音を直接音とともに合成できる。
請求項１１記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記直接音データを前記計算された遅れ時間のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ遅延させてｎ次反射音に対応したｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成ステップをさらに含み、前記重畳ステップは、前記直接音データ生成ステップで生成される直接音データ、前記反射音データ生成ステップで生成される１次反射音に対応した反射音データ、および前記複数次反射音データ生成ステップで生成されるｎ次反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成するステップを含むことを特徴とする請求項９または１０記載のエンジン音合成方法である。
請求項１１記載の発明は、前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記直接音データを前記計算された遅れ時間のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ遅延させてｎ次反射音に対応したｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成ステップをさらに含み、前記重畳ステップは、前記直接音データ生成ステップで生成される直接音データ、前記反射音データ生成ステップで生成される１次反射音に対応した反射音データ、および前記複数次反射音データ生成ステップで生成されるｎ次反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成するステップを含むことを特徴とする請求項９または１０記載のエンジン音合成方法である。
この方法により、１次反射音とともに複数次反射音を直接音に重畳して合成することができ、反響音を再現した合成エンジン音を車両の乗員に提供できる。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るエンジン音合成装置を装備した車両である四輪自動車の構成を説明するための概念図である。この自動車１は、たとえば電子制御式４サイクルエンジンからなるエンジン２を動力源とし、このエンジン２からの駆動力を車輪３に伝達して走行するものである。車室４内の運転席５の前方の操作パネル６には、カーオーディオ装置本体７が配置されている。このカーオーディオ装置本体７に接続されたスピーカ８は、たとえば、運転席５の近傍の位置と、車室４の後方位置とに配置されている。カーオーディオ装置本体７は、外部音声入力端子を装備しており、この外部音声入力端子から入力された音声信号を増幅してスピーカ８に伝達することができる。これにより、外部から入力された音声信号を車室４内に向けて放音できるようになっており、カーオーディオ装置本体７およびスピーカ８は、音出力部を構成している。
図１は、この発明の一実施形態に係るエンジン音合成装置を装備した車両である四輪自動車の構成を説明するための概念図である。この自動車１は、たとえば電子制御式４サイクルエンジンからなるエンジン２を動力源とし、このエンジン２からの駆動力を車輪３に伝達して走行するものである。車室４内の運転席５の前方の操作パネル６には、カーオーディオ装置本体７が配置されている。このカーオーディオ装置本体７に接続されたスピーカ８は、たとえば、運転席５の近傍の位置と、車室４の後方位置とに配置されている。カーオーディオ装置本体７は、外部音声入力端子を装備しており、この外部音声入力端子から入力された音声信号を増幅してスピーカ８に伝達することができる。これにより、外部から入力された音声信号を車室４内に向けて放音できるようになっており、カーオーディオ装置本体７およびスピーカ８は、音出力部を構成している。
エンジン音合成装置１０は、たとえば、カーオーディオ装置本体７の近傍に配置され、このカーオーディオ装置本体７の前記外部音声入力端子に接続されている。すなわち、エンジン音合成装置１０が発生する合成エンジン音信号は、カーオーディオ装置本体７によって増幅され、スピーカ８から車室４内に向けて放音される。
エンジン２には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１１と、エンジン２の回転パルスを生成する回転パルス生成手段としての回転パルス生成器１３とが装備されており、これらの出力信号は、エンジン音合成装置１０に入力されている。回転パルス生成器１３は、たとえば、クランクシャフトの一回転毎に１パルスを出力するものである。
エンジン２には、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１１と、エンジン２の回転パルスを生成する回転パルス生成手段としての回転パルス生成器１３とが装備されており、これらの出力信号は、エンジン音合成装置１０に入力されている。回転パルス生成器１３は、たとえば、クランクシャフトの一回転毎に１パルスを出力するものである。
エンジン２のスロットル開度は、運転席の床面付近に設けられたアクセルペダル９の操作量に対応するので、スロットル開度センサ１１の代わりに、アクセルペダル９の操作量を検出するアクセル操作量センサ１４の出力信号をエンジン音合成装置１０に入力することもできる。
図２は、自動車１の図解的な平面図である。自動車１の両側面部には、当該自動車１の側方（左右方向）に位置するいずれかの音反射物（反射物体、図示せず）までの距離を検出する距離検出部１２Ｌ，１２Ｒが配置されている。音反射物の例としては、自動車１が走行する経路の周囲の建造物（ビル、家屋、トンネル、コンクリート壁など）、および周囲の他の自動車（対向車など）を挙げることができる。この実施形態においては、トンネル内では自動車１の車体上方からの反射音があることも考慮して、車体上面部に、車体上方に位置する音反射物までの距離を検出する距離検出部１２Ｔがさらに設けられている。自動車１の進行方向前方または後方に関しては、とくに、走行中においては、近くに障害物が存在しないと考えられるから、音反射物までの距離を計測する必要性は少ない。したがって、この実施形態では、自動車１の側方の音反射物までの距離を距離検出部１２Ｌ，１２Ｒによって、上方の音反射物までの距離を距離検出部１２Ｔによって、それぞれ計測することとしている。
図２は、自動車１の図解的な平面図である。自動車１の両側面部には、当該自動車１の側方（左右方向）に位置するいずれかの音反射物（反射物体、図示せず）までの距離を検出する距離検出部１２Ｌ，１２Ｒが配置されている。音反射物の例としては、自動車１が走行する経路の周囲の建造物（ビル、家屋、トンネル、コンクリート壁など）、および周囲の他の自動車（対向車など）を挙げることができる。この実施形態においては、トンネル内では自動車１の車体上方からの反射音があることも考慮して、車体上面部に、車体上方に位置する音反射物までの距離を検出する距離検出部１２Ｔがさらに設けられている。自動車１の進行方向前方または後方に関しては、とくに、走行中においては、近くに障害物が存在しないと考えられるから、音反射物までの距離を計測する必要性は少ない。したがって、この実施形態では、自動車１の側方の音反射物までの距離を距離検出部１２Ｌ，１２Ｒによって、上方の音反射物までの距離を距離検出部１２Ｔによって、それぞれ計測することとしている。
距離検出部１２Ｌ，１２Ｒの例としては、レーザ式距離測定装置、ミリ波レーダ式距離測定装置および超音波式距離測定装置を挙げることができる。これらは、それぞれ、レーザ光、ミリ波および超音波を発生するとともに、反射物体からの反射光または反射波を検出することにより、当該距離測定装置から反射物体までの距離を測定し、その距離を表す距離データを生成するものである。
図３は、レーザ式距離測定装置の構成例を示すブロック図である。このレーザ式距離測定装置は、レーザ光を発生するレーザダイオード６３と、このレーザダイオード６３から発生して物標（反射物体）６４によって反射された反射光を受光するフォトダイオード（たとえばＰＩＮフォトダイオード）６５とを備え、レーザ光の発生から受光までの時間を計測することによって物標６４までの距離を測定するものである。より具体的には、この装置は、レーザダイオード電源６１と、このレーザダイオード電源６１からの電力をレーザダイオード６３に供給するレーザダイオード駆動回路６２と、このレーザダイオード駆動回路６２を制御する演算手段としてのマイクロコンピュータ７１とを備えている。さらに、この装置は、フォトダイオード６５と電源との間に接続された負荷抵抗６６と、フォトダイオード６５の出力信号がカップリングコンデンサ６７を介して入力されるアンプ６８と、このアンプ６８の出力を受けてカウント停止するカウンタ６９と、計数動作のためのクロックをカウンタ６９に与えるクロック発生回路７０とを備えている。カウンタ６９は、マイクロコンピュータ７１がレーザダイオード駆動回路６２に対してレーザ駆動制御信号を出力することに応答して計数動作を開始するとともに、アンプ６８からの信号に応答して計数動作を停止し、そのときの計数値をマイクロコンピュータ７１に与えるものである。
この構成により、マイクロコンピュータ７１がレーザ駆動制御信号を出力すると、レーザダイオード６３からレーザ光が発生するとともに、カウンタ６９が計数動作を開始する。その後、レーザ光が物標６４によって反射され、これにより生成された反射光がフォトダイオード６５によって受光される。これにより、フォトダイオード６５が受光信号を生成し、これがアンプ６８によって増幅されてカウンタ６９に入力される。これにより、カウンタ６９の計数動作が停止し、その計数値がマイクロコンピュータ７１に入力される。この計数値は、レーザ光の発生から受光までの時間に相当し、この時間は、結局、当該レーザ式距離測定装置から物標６４までの距離の２倍に相当する。マイクロコンピュータ７１は、カウンタ６９から与えられる計数値に対応する距離データを出力する。
図４は、エンジン音合成装置１０の電気的構成を説明するためのブロック図である。エンジン音合成装置１０は、スロットル開度センサ１１またはアクセル操作量センサ１４の出力信号に基づいてスロットル開度データＡを生成するスロットル開度検出部２１と、回転パルス生成器１３が生成する回転パルスＣに基づいてエンジン回転速度データＢを演算するエンジン回転速度検出部２２と、自動車１から周囲の音反射物までの距離を測定して距離データＤ（ここでは、自動車１から音反射物までの距離の２倍を表すデータであるものとする。）を求める前述の距離検出部１２Ｌ，１２Ｒと、合成エンジン音データ生成部２４と、この合成エンジン音データ生成部２４が生成した合成エンジン音データをアナログ音声信号に変換するディジタル／アナログ変換機能を備えた出力処理部２５とを備えている。合成エンジン音データ生成部２４には、スロットル開度データＡ、エンジン回転速度データＢ、回転パルスＣおよび距離データＤが入力されており、合成エンジン音データ生成部２４は、これらに基づいて合成エンジン音データを生成する。スロットル開度検出部２１およびエンジン回転速度検出部２２は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出部２３を構成している。
図５は、合成エンジン音データ生成部２４の構成を説明するためのブロック図である。合成エンジン音データ生成部２４は、自動車１のエンジン２から運転者の耳元に直接到達するエンジン音（直接音）に対応する合成音データである直接音データを生成する直接音データ生成部３０と、エンジン２から発生して自動車１の周囲の音反射物に反射された後に自動車１内の運転者の耳に到達するエンジン音（反射音、間接音）に対応する合成音データである反射音データを生成する反射音データ生成部８０と、直接音データおよび反射音データを重畳する重畳手段としてのデータ混合部９０とを備えている。
反射音データ生成部８０は、距離データＤに基づいて直接音に対する反射音の遅れ時間Δを計算する遅れ時間計算部８１と、距離データＤに基づいて直接音に対する反射音の減衰倍率（振幅倍率γ）を計算する振幅倍率計算部８２と、直接音データ生成部３０によって生成された直接音データを遅延させる音遅延部ＳＤ（遅延手段）と、直接音データ生成部３０によって生成された直接音データの振幅を減衰させる減衰部ＡＴ（減衰手段）とを備えている。
遅れ時間計算部８１は、直接音が運転者に到達してから反射音が運転者に到達するまでの遅れ時間Δを見積もる。具体的には、遅れ時間計算部８１は、音速（たとえば、気温１５℃のときの音速３４０ｍ／秒）を用いて、次式によって、遅れ時間Δを計算する。ただし、ここでは、「反射音の伝搬距離」は、距離データＤによって表される距離（自動車１から音反射物までの距離の２倍）であり、正確には、エンジン音が音反射物まで伝搬する距離と、音反射物からの反射音が運転者まで伝搬する距離との和に相当する。
（遅れ時間Δ）＝（反射音の伝搬距離）÷（音速）
振幅倍率計算部８２は、たとえば、直接音の伝搬距離（エンジン２から運転者の耳元までの距離。たとえば１ｍ）を用いて、次式によって、減衰倍率（振幅倍率γ）を計算する。
（振幅倍率γ）＝｛（直接音の伝搬距離）÷（反射音の伝搬距離）｝1/2
音遅延部ＳＤは、遅れ時間計算部８１によって求められた遅れ時間Δだけ、直接音データを遅延させる。これにより、直接音データに対して、直接音および反射音の伝搬距離の差に対応する遅れ時間Δだけ遅延させられた音データが得られる。音遅延部ＳＤは、具体的には、直接音データ生成部３０が生成する直接音データを一時的に格納するバッファによって構成することができる。
振幅倍率計算部８２は、たとえば、直接音の伝搬距離（エンジン２から運転者の耳元までの距離。たとえば１ｍ）を用いて、次式によって、減衰倍率（振幅倍率γ）を計算する。
（振幅倍率γ）＝｛（直接音の伝搬距離）÷（反射音の伝搬距離）｝1/2
音遅延部ＳＤは、遅れ時間計算部８１によって求められた遅れ時間Δだけ、直接音データを遅延させる。これにより、直接音データに対して、直接音および反射音の伝搬距離の差に対応する遅れ時間Δだけ遅延させられた音データが得られる。音遅延部ＳＤは、具体的には、直接音データ生成部３０が生成する直接音データを一時的に格納するバッファによって構成することができる。
減衰部ＡＴは、前記遅延させられた音データに対して、振幅倍率計算部８２によって計算された振幅倍率γを掛け、振幅減衰された音データを生成する。この音データは、したがって、音反射物までの距離に応じて遅延されており、かつ、振幅減衰させられた合成音データである。この合成音データは、直接音データ生成部３０によって生成される直接音データに対応する反射音データとなる。
このような構成により、直接音データおよび反射音データがデータ混合部９０で加算され（重ね合わせられ）、直接音および反射音の両方を含むエンジン音に対応した合成エンジン音データが生成される。
なお、直接音に対する遅延処理および減衰処理はいずれが先に行われてもよい。したがって、図５の構成を変形して、直接音データ生成部３０が生成する直接音を減衰部ＡＴによって処理した後、その減衰後の直接音データに対して音遅延部ＳＤによる遅延処理を行う構成としてもよい。
なお、直接音に対する遅延処理および減衰処理はいずれが先に行われてもよい。したがって、図５の構成を変形して、直接音データ生成部３０が生成する直接音を減衰部ＡＴによって処理した後、その減衰後の直接音データに対して音遅延部ＳＤによる遅延処理を行う構成としてもよい。
図６は、直接音データ生成部３０の具体的な構成例を示すブロック図である。直接音データ生成部３０は、予め収録したエンジン音データを再生することにより合成音データを生成するエンジン音再生手段としての第１再生部３１および第２再生部３２と、これらの動作を制御するエンジン音再生制御手段としての再生制御部３３と、第１および第２再生部３１，３２が生成する合成音データを重ね合わせて（加算、すなわち重畳して）合成エンジン音データ（直接音データ）を生成する重ね合わせ部３４とを備えている。第１再生部３１および第２再生部３２は、この実施形態では、同様な構成を有し、回転パルスＣに同期して交互に合成音データを生成する。
第１再生部３１は、スロットル開度および／またはエンジン回転速度が異なる複数の運転状態で収録したエンジン音データをそれぞれ格納した複数個（この実施形態では５個）のエンジン音メモリＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４，Ｍ１５（記憶手段）と、このエンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５から出力されるエンジン音データに対してそれぞれ重み付け処理（音圧増幅処理）を施す複数の重み付け部Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３，Ｗ１４，Ｗ１５と、この重み付け部Ｗ１１〜Ｗ１５によって重み付けされたエンジン音データを重ね合わせて（加算、すなわち重畳して）合成音データを生成する重ね合わせ部Ｓ１と、この重ね合わせ部Ｓ１が生成する合成音データに対して減音処理を施す減音処理部Ｙ１とを備えている。減音処理とは、再生音圧を漸減させるための処理である。
第２再生部３２も同様に、複数の運転状態で収録したエンジン音データをそれぞれ格納した複数個（この実施形態では５個）エンジン音メモリＭ２１，Ｍ２２，Ｍ２３，Ｍ２４，Ｍ２５（記憶手段）と、このエンジン音メモリＭ２１〜Ｍ２５から出力されるエンジン音データに対してそれぞれ重み付け処理（音圧増幅処理）を施す複数の重み付け部Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３，Ｗ２４，Ｗ２５と、この重み付け部Ｗ２１〜Ｗ２５によって重み付けされたエンジン音データを重ね合わせて（加算、すなわち重畳して）合成音データを生成する重ね合わせ部Ｓ２と、この重ね合わせ部Ｓ２が生成する合成音データに対して減音処理を施す減音処理部Ｙ２とを備えている。
エンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５；Ｍ２１〜Ｍ２５、重み付け部Ｗ１１〜Ｗ１５；Ｗ２１〜Ｗ２５および重ね合わせ部Ｓ１，Ｓ２は、スロットル開度およびエンジン回転速度をパラメータとして表される運転状態に応じた合成音データを生成する合成音生成手段としての合成処理部Ｚ１，Ｚ２を構成している。
図７は、合成処理部Ｚ１，Ｚ２の働きを説明するための図である。この実施形態では、エンジン２の運転状態が、スロットル開度およびエンジン回転速度をパラメータとして表される複数（この実施形態では２５個）の運転状態範囲１〜２５に区分されている。エンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５；Ｍ２１〜Ｍ２５には、運転状態範囲１〜２５のうち、その四隅の運転状態範囲１（アイドリング状態：スロットル開度最低、エンジン回転速度最低），５（スロットル開度最低、エンジン回転速度最高），２１（スロットル開度最高、エンジン回転速度最低），２５（最大出力：スロットル開度最高、エンジン回転速度最高）と、中央の運転状態範囲１３に関して、実際に収録したエンジン音データが１つずつ記憶されている。つまり、たとえば、エンジン音メモリＭ１１，Ｍ２１には運転状態範囲１の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１２，Ｍ２２には運転状態範囲５の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１３，Ｍ２３には運転状態範囲２１の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１４，Ｍ２４には運転状態範囲２５の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１５，Ｍ２５には運転状態範囲１３の状態で収録したエンジン音データが格納されている。
図７は、合成処理部Ｚ１，Ｚ２の働きを説明するための図である。この実施形態では、エンジン２の運転状態が、スロットル開度およびエンジン回転速度をパラメータとして表される複数（この実施形態では２５個）の運転状態範囲１〜２５に区分されている。エンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５；Ｍ２１〜Ｍ２５には、運転状態範囲１〜２５のうち、その四隅の運転状態範囲１（アイドリング状態：スロットル開度最低、エンジン回転速度最低），５（スロットル開度最低、エンジン回転速度最高），２１（スロットル開度最高、エンジン回転速度最低），２５（最大出力：スロットル開度最高、エンジン回転速度最高）と、中央の運転状態範囲１３に関して、実際に収録したエンジン音データが１つずつ記憶されている。つまり、たとえば、エンジン音メモリＭ１１，Ｍ２１には運転状態範囲１の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１２，Ｍ２２には運転状態範囲５の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１３，Ｍ２３には運転状態範囲２１の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１４，Ｍ２４には運転状態範囲２５の状態で収録したエンジン音データが格納されており、エンジン音メモリＭ１５，Ｍ２５には運転状態範囲１３の状態で収録したエンジン音データが格納されている。
他の運転状態範囲については、エンジン音データは記憶されておらず、前記５つの運転状態範囲のエンジン音データを利用した補間処理によって、未収録のエンジン音データが合成されるようになっている。収録されているエンジン音データは、たとえば、１燃焼サイクル中における爆発区間のデータである。より具体的には、１気筒の１回の爆発に対応するデータである。
前記補間処理は、エンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５；Ｍ２１〜Ｍ２５に格納されたエンジン音データを重み付けして重ね合わせる（加算、すなわち重畳する）ことによって達成される。たとえば、運転状態範囲３の合成音データは、重み付け部Ｗ１１，Ｗ２１およびＷ１２，Ｗ２２に対してそれぞれ重み「０．５」を設定し、他の重み付け部Ｗ１３〜Ｗ１５；Ｗ２３〜Ｗ２５に対してそれぞれ重み「０」を設定することによって得られる。すなわち、運転状態範囲１のエンジン音データに重み０．５を付与し、運転状態範囲５のエンジン音データに重み０．５を付与して、これらを重ね合わせ部Ｓ１，Ｓ２で加算することによって、運転状態範囲３に対応した合成音データを得る補間処理を達成できる。エンジン音データが格納されていない他の任意の運転状態範囲の合成音データも、補間処理によって得ることができる。エンジン音データが格納されている運転状態範囲については、当該運転状態範囲に対応するエンジン音メモリのエンジン音データの重みを「１」とし、残余のすべてのエンジン音メモリのエンジン音データの重みを「０」とすればよい。
図６に示すように、再生制御部３３は、重み付け部Ｗ１１〜Ｗ１５；Ｗ２１〜Ｗ２５に対して、上記のような補間処理のための重みを設定する重み設定部３５を備えている。この重み設定部３５は、スロットル開度データＡおよびエンジン回転速度データＢに基づいて、エンジン２の運転状態が運転状態範囲１〜２５のいずれに該当するかを特定し、その特定された運転状態範囲に応じた重みを、重み付け部Ｗ１１〜Ｗ１５；Ｗ２１〜Ｗ２５に対して設定する。これにより、エンジン２の運転状態に対応した合成音データが得られる。
なお、エンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５；Ｍ２１〜Ｍ２５に格納されるエンジン音データは、エンジン２と同種のエンジンのエンジン音から抽出されたものであることが好ましいが、他の種類のエンジンのエンジン音から抽出されたものであってもよい。
再生制御部３３は、回転パルスＣの波形を変換して再生制御信号Ｃ１を生成する波形変換部３７を備えている。この波形変換部３７は、図８(a)に示す回転パルスＣを図８(b)に示す波形の再生制御信号Ｃ１に変換する。回転パルスＣは、たとえばクランクシャフトが１回転するごとに瞬間的に立ち上がるパルス列である。再生制御信号Ｃ１は、回転パルスＣの入力ごとにハイレベルとローレベルとの間で交互に切り換わる信号である。ただし、再生制御信号Ｃ１の切り換わりタイミングは、エンジン２の音が車室４内の運転者に伝わるまでの時間δだけ遅れるようにされている。
再生制御部３３は、回転パルスＣの波形を変換して再生制御信号Ｃ１を生成する波形変換部３７を備えている。この波形変換部３７は、図８(a)に示す回転パルスＣを図８(b)に示す波形の再生制御信号Ｃ１に変換する。回転パルスＣは、たとえばクランクシャフトが１回転するごとに瞬間的に立ち上がるパルス列である。再生制御信号Ｃ１は、回転パルスＣの入力ごとにハイレベルとローレベルとの間で交互に切り換わる信号である。ただし、再生制御信号Ｃ１の切り換わりタイミングは、エンジン２の音が車室４内の運転者に伝わるまでの時間δだけ遅れるようにされている。
このような波形の再生制御信号Ｃ１は、第１再生部３１の合成処理部Ｚ１のエンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５からのエンジン音データの読み出しを制御する読み出し制御部としてのカウンタＣ１１に与えられている。カウンタＣ１１は、再生制御信号Ｃ１の立ち上がりによってリセットされるとともに、クロック信号ＣＬＫに同期してカウントし、そのカウント値をエンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５にアドレス信号として供給する。クロック信号ＣＬＫは、エンジン音データの収録時のサンプリング周波数と同じ周波数とされている。これにより、エンジン音メモリＭ１１〜Ｍ１５からは、収録時の再生レートでエンジン音データが生成されることになる。
一方、再生制御信号Ｃ１は、反転部３８で論理反転されて、図８(c)に示す再生制御信号Ｃ２へと変換されるようになっている。この再生制御信号Ｃ２は、カウンタＣ２１に与えられるようになっている。このカウンタＣ２１は、第２再生部３２の合成処理部Ｚ２のエンジン音メモリＭ２１〜Ｍ２５からのエンジン音データの読み出しを制御する読み出し制御部として機能する。カウンタＣ２１は、再生制御信号Ｃ２の立ち上がりによってリセットされるとともに、クロック信号ＣＬＫに同期してカウントし、そのカウント値をエンジン音メモリＭ２１〜Ｍ２５にアドレス信号として供給する。クロック信号ＣＬＫは、エンジン音データの収録時のサンプリング周波数と同じ周波数とされているので、エンジン音メモリＭ２１〜Ｍ２５からは、収録時の再生レートでエンジン音データが生成される。
再生制御信号Ｃ１，Ｃ２は、回転パルスＣの時間間隔ΔＴ（エンジン２の爆発間隔に応じて変動する時間間隔）で交互に立ち上がるから、第１および第２再生部３１，３２は、交互に合成音データを生成することになり、これらが重ね合わせ部３４で加算されることにより、一連の合成音に対応した合成エンジン音データが生成される。
再生制御部３３には、さらに、減音処理部Ｙ１，Ｙ２における減音処理を制御する減音制御部としてのカウンタＣ１２，Ｃ２２が備えられている。
再生制御部３３には、さらに、減音処理部Ｙ１，Ｙ２における減音処理を制御する減音制御部としてのカウンタＣ１２，Ｃ２２が備えられている。
カウンタＣ１２は、再生制御信号Ｃ１の立ち上がりでリセットされるとともに、再生制御信号Ｃ１がローレベルのときにカウント動作を行う。このカウント動作は、クロック信号ＣＬＫを分周器３９で分周した信号に応じて行われる。カウンタＣ１２のカウント値は、減音制御信号として減音処理部Ｙ１に与えられる。減音処理部Ｙ１は、たとえば、カウンタＣ１２のカウント値に応じて、合成音データを下位ビット側にビットシフトするビットシフト処理部で構成されている。これにより、カウンタＣ１２のカウントが進むに従って、音圧が指数関数的に減少していく。分周器３９は、このような減音が急激に生じないように、クロック信号ＣＬＫよりも周期の長いカウント信号をカウンタＣ１２に与えるためのものである。
カウンタＣ２２も同様に、再生制御信号Ｃ２の立ち上がりでリセットされるとともに、再生制御信号Ｃ２がローレベルのときにカウント動作を行う。このカウント動作は、クロック信号ＣＬＫを分周器４０で分周した信号に応じて行われる。カウンタＣ２２のカウント値は、減音制御信号として減音処理部Ｙ２に与えられる。減音処理部Ｙ２は、減音処理部Ｙ１と同様に、たとえば、カウンタＣ２２のカウント値に応じて、合成音データを下位ビット側にビットシフトするビットシフト処理部で構成されている。これにより、カウンタＣ２２のカウントが進むに従って、音圧が指数関数的に減少していくことになる。分周器４０は、このような減音の進行を緩和する。
図９は、回転パルスＣに応じた第１および第２再生部３１，３２による合成音データの生成を説明するための図解的な波形図である。パルスＰ１は、第１再生部３１におけるエンジン音データ再生開始トリガとなり、エンジン音がエンジン２から運転者にとどくまでに要すると推定される時間δだけ遅れて、第１再生部３１でのエンジン音データ再生が始まる。次のパルスＰ２は、第１再生部３１においては減音処理開始トリガとなり、前記時間δだけ遅れて減音処理が開始される。このパルスＰ２は、第２再生部３２においてはエンジン音再生開始トリガとなり、前記時間δだけ遅れてエンジン音データの再生が開始される。その次のパルスＰ３は、第１再生部３１におけるエンジン音データ再生開始トリガとなり、第２再生部３２においては減音処理開始トリガとなる。続くパルスＰ４は、第１再生部３１においては減音処理開始トリガとなり、第２再生部３２においてはエンジン音再生開始トリガとなる。
このようにして、第１および第２再生部３１，３２によるエンジン音の再生が循環的に（すなわち交互に）行われることにより、連続したエンジン音が生成される。この間、重み付け部Ｗ１１〜Ｗ１５；Ｗ２１〜Ｗ２５に設定される重みは、スロットル開度データＡおよびエンジン回転速度データＢに基づいて定められるため、運転状態に応じたエンジン音が生成されることになる。
回転パルスＣは間隔が予測できないため、回転パルスＣの到来によりエンジン音データの再生が開始される。これにより、エンジン２の爆発間隔の変動（揺らぎ）を忠実に再現できる。
エンジン音データの再生を開始した後、エンジン音データの再生を完了するよりも前に次の回転パルスＣが到来したときには、エンジン音データの再生を中止しなければならない。しかし、いきなり消音すると、ノイズの原因となり、運転者に違和感を与えてしまう。そこで、この実施形態では、エンジン音データの再生中に次のパルスが到来することにより、減音処理を開始し、音圧を漸減させるようにしている。ところが、このままでは、音が間引かれてしまうため、２つの再生部３１，３２を設けて、交互にエンジン音データを再生させ、重ね合わせ部３４で重畳するようにしている。
エンジン音データの再生を開始した後、エンジン音データの再生を完了するよりも前に次の回転パルスＣが到来したときには、エンジン音データの再生を中止しなければならない。しかし、いきなり消音すると、ノイズの原因となり、運転者に違和感を与えてしまう。そこで、この実施形態では、エンジン音データの再生中に次のパルスが到来することにより、減音処理を開始し、音圧を漸減させるようにしている。ところが、このままでは、音が間引かれてしまうため、２つの再生部３１，３２を設けて、交互にエンジン音データを再生させ、重ね合わせ部３４で重畳するようにしている。
以上のようにこの実施形態によれば、距離検出部１２Ｌ，１２Ｒによって、自動車１からその周囲の音反射物までの距離が計測され、その計測された距離に応じた遅延および減衰を直接音データに施すことによって反射音データが生成されるようになっている。したがって、この反射音データは、直接音データに相当するエンジン音が自動車１から発生されたときに、この自動車１が置かれた音環境中で生じる現実の反射音に近似した合成音を生成させることができるものである。このような反射音データが直接音データと重畳されて合成エンジン音データが生成されて放音されるので、自動車１が置かれた音環境に適応した自然な合成エンジン音を自動車１の乗員に提供することができる。
図１０は、合成エンジン音データ生成部２４の他の構成例を説明するためのブロック図である。この図１０において、前述の図５に示された各部に対応する部分には、同一の参照符号が付されている。
この構成例では、反射音データ生成部８０は、直接音データに対して、遅延および減衰処理を施して反射音データを生成するＮ個（ただしＮは２以上の整数）の反射音生成部９１〜９Ｎを備えている。反射音生成部９１〜９Ｎは、それぞれ、直接音データに対して、反射音の伝搬距離（自動車１から音反射物までの距離の２倍）の１倍〜Ｎ倍の距離に応じた遅延および減衰を施した反射音データを生成する。すなわち、反射音生成部９１は、反射音の伝搬距離に応じた反射音データ（１次反射音データ）を生成し、反射音生成部９２は、反射音の伝搬距離の２倍に応じた反射音データ（２次反射音データ）を生成し、……、反射音生成部９Ｎは、反射音の伝搬距離のＮ倍の距離に応じた反射音データ（Ｎ次反射音データ）を生成する。このように、反射音生成部９２〜９Ｎは、ｎ次（ただし、ｎは２以上の整数）の反射音を表すｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成手段を構成している。
この構成例では、反射音データ生成部８０は、直接音データに対して、遅延および減衰処理を施して反射音データを生成するＮ個（ただしＮは２以上の整数）の反射音生成部９１〜９Ｎを備えている。反射音生成部９１〜９Ｎは、それぞれ、直接音データに対して、反射音の伝搬距離（自動車１から音反射物までの距離の２倍）の１倍〜Ｎ倍の距離に応じた遅延および減衰を施した反射音データを生成する。すなわち、反射音生成部９１は、反射音の伝搬距離に応じた反射音データ（１次反射音データ）を生成し、反射音生成部９２は、反射音の伝搬距離の２倍に応じた反射音データ（２次反射音データ）を生成し、……、反射音生成部９Ｎは、反射音の伝搬距離のＮ倍の距離に応じた反射音データ（Ｎ次反射音データ）を生成する。このように、反射音生成部９２〜９Ｎは、ｎ次（ただし、ｎは２以上の整数）の反射音を表すｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成手段を構成している。
この実施形態では、反射音生成部９１〜９Ｎは、直列に接続されており、それぞれ、遅れ時間計算部８１によって求められた遅れ時間Δだけ音データを遅延させる音遅延部ＳＤ１〜ＳＤＮ（遅延手段）と、音遅延部ＳＤ１〜ＳＤＮによって遅延された音データに対して振幅倍率計算部８２によって計算された振幅倍率γを掛けて振幅減衰した音データを生成する減衰部ＡＴ１〜ＡＴＮ（減衰手段）とを備えている。そして、音遅延部ＳＤ１は、直接音データ生成部３０が生成する音遅延部を遅延させ、音遅延部ＳＤ２〜ＳＤＮは、前段の反射音生成部９１〜９（Ｎ−１）が生成する音データをそれぞれ遅延させるようになっている。反射音生成部９１〜９Ｎの減衰部ＡＴ１〜ＡＴＮが生成するＮ個の反射音データは、データ混合部９０において、直接音データとともに重ね合わせられて（加算、すなわち重畳されて）、合成エンジン音データが生成される。
反射音生成部９１〜９Ｎが生成する反射音データは、それぞれ、直接音データに対して遅れ時間Δ，２Δ，３Δ，……，ＮΔだけ遅延され、かつ、振幅倍率γ，γ2，γ3，……，γNだけ振幅減衰させられた音データとなる。
このような構成により、たとえば、トンネル内を走行している場合やコンクリート壁が沿道に接地されている道路を走行している場合のように、自動車１に近接した音反射物による多重反射（反響）を再現した合成エンジン音データを生成することができる。
このような構成により、たとえば、トンネル内を走行している場合やコンクリート壁が沿道に接地されている道路を走行している場合のように、自動車１に近接した音反射物による多重反射（反響）を再現した合成エンジン音データを生成することができる。
１次反射音データを生成する反射音生成部９１の出力データは、常時、データ混合部９０において直接音データと重畳されるようになっている。これに対して、反射音生成部９２〜９Ｎが生成するｎ次反射音データは、ｎ次反射音データ選択手段としての反射音データ選択部１００を介して、必要時に、データ混合部９０に与えられて、直接音データおよび１次反射音データと重畳されるようになっている。
反射音データ選択部１００は、選択制御手段としての反響制御部１０１によって制御され、反射音生成部９２〜９Ｎが生成するｎ次反射音データをデータ混合部９０に与える選択状態と、そのｎ次反射音データのデータ混合部９０への入力を禁止する非選択状態との間で切り換わる。
反響制御部１０１は、自動車１がトンネル内のように反響の生じやすい場所にある場合に、反射音データ選択部１００を選択状態に制御し、反響が生じない状況のときには、反射音データ選択部１００を非選択状態に制御する。
反響制御部１０１は、自動車１がトンネル内のように反響の生じやすい場所にある場合に、反射音データ選択部１００を選択状態に制御し、反響が生じない状況のときには、反射音データ選択部１００を非選択状態に制御する。
反響制御部１０１は、たとえば、距離データＤに基づいて、反響が生じる状況かどうかを判断し、その判断結果に基づいて反射音データ選択部１００を制御する。より具体的には、たとえば、図１１に示すように、反響制御部１０１は、所定時間（好ましくは、自動車１の走行速度に応じて定められる時間。たとえば、走行速度が３０ｋｍ／ｈの場合は、０．０１秒。反射面の長さに換算して１ｍ）ごとに距離データＤの変化量を求める（ステップＳ１１，Ｓ１２）。反響制御部１０１は、さらに、その変化量が所定値（たとえば、距離に換算して１ｍ）以下であるかどうかを判断する（ステップＳ１３）。この判断が肯定されると（ステップＳ１３のＹＥＳ）、反響制御部１０１は、トンネル内を走行中である場合のように、自動車１と音反射物との間の距離が長時間にわたってほぼ一定に保持され、反響が生じる状況であるものとみなして、反射音データ選択部１００を選択状態に制御する（ステップＳ１４）。当該判断が否定される状況では（ステップＳ１３のＮＯ）、反響制御部１０１は、反射音データ選択部１００を非選択状態に制御する（ステップＳ１５）。初期状態では、たとえば、反響制御部１０１は、反射音データ選択部１００を非選択状態に制御する。
反射音データ選択部１００の切り換え制御にヒステリシス特性を導入することもできる。すなわち、たとえば、反響制御部１０１は、前記所定時間ごとの距離データＤの変化量が第１の所定値以下となったことに応答して反射音データ選択部１００を選択状態に制御し、当該距離データＤの変化量が第２の所定値（＞第１の所定値）を超えたことに応答して反射音データ選択部１００を非選択状態に制御するものであってもよい。前記第１および第２の所定値が等しければ、ヒステリシス特性のない制御、すなわち、図１１に示す制御内容となる。
反響制御部１０１としては、他にも、たとえば、カーナビゲーションシステムからの情報を得て、自動車１がトンネル等の多重反射の生じる場所にあるときに、反射音データ選択部１００を選択状態に制御し、それ以外のときには反射音データ選択部１００を非選択状態に制御する構成を採用することができる。
なお、Ｎ個の反射音生成部９１〜９Ｎは、必ずしも直列に接続した構成とする必要はなく、整列に設けられてもよい。この場合、音遅延部ＳＤ１〜ＳＤＮに対しては、それぞれ、遅延時間Δ，２Δ，３Δ，……，ＮΔを設定し、減衰部ＡＴ１〜ＡＴＮに対してはそれぞれ振幅倍率γ，γ2，γ3，……，γNを設定すればよい。
なお、Ｎ個の反射音生成部９１〜９Ｎは、必ずしも直列に接続した構成とする必要はなく、整列に設けられてもよい。この場合、音遅延部ＳＤ１〜ＳＤＮに対しては、それぞれ、遅延時間Δ，２Δ，３Δ，……，ＮΔを設定し、減衰部ＡＴ１〜ＡＴＮに対してはそれぞれ振幅倍率γ，γ2，γ3，……，γNを設定すればよい。
また、図１０に示された構成では、反射音生成部９２〜９Ｎが生成するｎ次反射音データの選択／非選択が反射音データ選択部１００によって一括して切り換えられているが、個々の反射音生成部９２〜９Ｎごとに、または１または複数の反射音生成部を含むグループ毎に、ｎ次反射音データの選択／非選択を切り換えるようにしてもよい。具体的には、たとえば、距離データＤの値に応じて、音反射物までの距離が短い場合には低次の反射音データのみを選択するとともに、音反射物までの距離が長いほど、低次から高次の反射音データまでをデータ混合部９０での加算の対象として選択するようにしてもよい。
図１２は、この発明の他の実施形態に係る車両としての二輪車両（自動二輪車）の構成例を示す図解図である。この図１２において、前述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
二輪車両５０は、エンジン２を駆動源とし、このエンジン２からの駆動力を車輪５１に伝達して走行するものである。エンジン音合成装置１０は、たとえば、運転者４５が着座するシート５２の下方に配置されている。また、距離検出部１２Ｌ，１２Ｒは、車体の左右方向に向けてそれぞれ装着されている。
二輪車両５０は、エンジン２を駆動源とし、このエンジン２からの駆動力を車輪５１に伝達して走行するものである。エンジン音合成装置１０は、たとえば、運転者４５が着座するシート５２の下方に配置されている。また、距離検出部１２Ｌ，１２Ｒは、車体の左右方向に向けてそれぞれ装着されている。
一方、運転者４５が装着するヘルメット４６には、アンプ４７、スピーカ４８および赤外線受信器５６が内蔵されている。アンプ４７および赤外線受信器５６は、たとえば、ヘルメット４６の顎部（運転者４５の顎に対向する部分）に配置され、スピーカ４８は、ヘルメット４６の耳部（運転者４５の耳に対向する部分）に配置されている。赤外線受信器５６は、運転者４５がヘルメット４６を装着した状態で運転者の前方に受信方向が向くように取り付けられている。
運転者４５よりも車体の前方部、たとえば燃料タンク５３の上部には、赤外線発信器５５が配設されている。この赤外線発信器５５が発生する赤外線信号が運転者４５が装着するヘルメット４６に設けられた赤外線受信器５６によって受信されることになる。
赤外線発信器５５には、エンジン音合成装置１０から、合成エンジン音データに対応した音声信号が与えられるようになっている。
赤外線発信器５５には、エンジン音合成装置１０から、合成エンジン音データに対応した音声信号が与えられるようになっている。
このような構成により、エンジン音合成装置１０が生成した合成エンジン音データに対応する音声信号が、赤外線発信器５５から赤外線受信器５６へと送られ、アンプ４７で増幅された後に、スピーカ４８によって出力される。これにより、エンジンからの直接音だけでなく、二輪車両５０の周囲の状況に応じた反射音をも含む合成エンジン音が運転者４５の耳元で生成されることになる。したがって、エンジン２が静粛性の高いものである場合でも、運転者４５は、周囲の音環境に応じて変化する合成エンジン音を十分に感じながら、二輪車両５０の運転を愉しむことができる。
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。たとえば、上記の実施形態では、車両の側方の音反射物までの距離を測定して、それに応じて反射音データを生成するようにしているが、たとえば、車両の下方（すなわち道路）からの反射音に対応する反射音データをも生成して、直接音データに重畳するようにしてもよい。
また、運転者が感じるエンジン音の大きさを調整するために、運転者が操作可能な操作部を有する音量調整手段を設けてもよい。さらに、複数種類のエンジンのエンジン音をメモリに格納しておいて、運転者の好みに応じてエンジン音の種類を切り換えられるようにしてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
１ 自動車
２ エンジン
３ 車輪
４ 車室
５ 運転席
６ 操作パネル
７ カーオーディオ装置本体
８ スピーカ
９ アクセルペダル
１０ エンジン音合成装置
１１ スロットル開度センサ
１２Ｌ，１２アール 距離検出部
１３ 回転パルス生成器
１４ アクセル操作量センサ
２１ スロットル開度検出部
２２ エンジン回転速度検出部
２３ 運転状態検出部
２４ 合成エンジン音データ生成部
２５ 出力処理部
３０ 直接音データ生成部
３１，３２ 再生部
３３ 再生制御部
３４ 重ね合わせ部
３５ 重み設定部
３７ 波形変換部
３８ 反転部
３９，４０ 分周器
４０ 分周器
４５ 運転者
４６ ヘルメット
４７ アンプ
４８ スピーカ
５０ 二輪車両
５１ 車輪
５２ シート
５３ 燃料タンク
５５ 赤外線発信器
５６ 赤外線受信器
６１ レーザダイオード電源
６２ レーザダイオード駆動回路
６３ レーザダイオード
６４ 物標
６５ フォトダイオード
６６ 負荷抵抗
６７ カップリングコンデンサ
６８ アンプ
６９ カウンタ
７０ クロック発生回路
７１ マイクロコンピュータ
８０ 反射音データ生成部
８１ 遅れ時間計算部
８２ 振幅倍率計算部
９０ データ混合部
９１〜９Ｎ 反射音生成部
１００ 反射音データ選択部
１０１ 反響制御部
ＡＴ，ＡＴ１〜ＡＴＮ 減衰部
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２２ カウンタ
Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２５ エンジン音メモリ
Ｓ１，Ｓ２ 重ね合わせ部
ＳＤ，ＳＤ１〜ＳＤＮ 音遅延部
Ｗ１１〜Ｗ１５，Ｗ２１〜Ｗ２５ 重み付け部
Ｙ１，Ｙ２ 減音処理部
Ｚ１，Ｚ２ 合成処理部
２ エンジン
３ 車輪
４ 車室
５ 運転席
６ 操作パネル
７ カーオーディオ装置本体
８ スピーカ
９ アクセルペダル
１０ エンジン音合成装置
１１ スロットル開度センサ
１２Ｌ，１２アール 距離検出部
１３ 回転パルス生成器
１４ アクセル操作量センサ
２１ スロットル開度検出部
２２ エンジン回転速度検出部
２３ 運転状態検出部
２４ 合成エンジン音データ生成部
２５ 出力処理部
３０ 直接音データ生成部
３１，３２ 再生部
３３ 再生制御部
３４ 重ね合わせ部
３５ 重み設定部
３７ 波形変換部
３８ 反転部
３９，４０ 分周器
４０ 分周器
４５ 運転者
４６ ヘルメット
４７ アンプ
４８ スピーカ
５０ 二輪車両
５１ 車輪
５２ シート
５３ 燃料タンク
５５ 赤外線発信器
５６ 赤外線受信器
６１ レーザダイオード電源
６２ レーザダイオード駆動回路
６３ レーザダイオード
６４ 物標
６５ フォトダイオード
６６ 負荷抵抗
６７ カップリングコンデンサ
６８ アンプ
６９ カウンタ
７０ クロック発生回路
７１ マイクロコンピュータ
８０ 反射音データ生成部
８１ 遅れ時間計算部
８２ 振幅倍率計算部
９０ データ混合部
９１〜９Ｎ 反射音生成部
１００ 反射音データ選択部
１０１ 反響制御部
ＡＴ，ＡＴ１〜ＡＴＮ 減衰部
Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２２ カウンタ
Ｍ１１〜Ｍ１５，Ｍ２１〜Ｍ２５ エンジン音メモリ
Ｓ１，Ｓ２ 重ね合わせ部
ＳＤ，ＳＤ１〜ＳＤＮ 音遅延部
Ｗ１１〜Ｗ１５，Ｗ２１〜Ｗ２５ 重み付け部
Ｙ１，Ｙ２ 減音処理部
Ｚ１，Ｚ２ 合成処理部
Claims (11)
- エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記エンジンを搭載した車両から当該車両の周囲の音反射物までの距離を検出し、当該距離を表す距離データを生成する距離検出手段と、
前記運転状態検出手段によって検出される運転状態、および前記距離検出手段が生成する距離データに応じて、合成エンジン音データを生成する合成エンジン音データ生成手段とを含むことを特徴とするエンジン音合成装置。 - 前記合成エンジン音データ生成手段は、
前記エンジンから前記車両の乗員の耳元に直接到達するエンジン音に対応した直接音データを生成する直接音データ生成手段と、
前記距離検出手段が生成する距離データに応じた遅れ時間を計算する遅れ時間計算手段と、
前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データを、前記遅れ時間計算手段によって計算される遅れ時間だけ遅延させて出力する遅延手段を有し、エンジンから発生して音反射物によって反射された後に前記車両の乗員の耳元に到達する反射音に対応した反射音データを生成する反射音データ生成手段と、
前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データ、および前記反射音データ生成手段によって生成される反射音データを重畳して、合成エンジン音データを生成する重畳手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン音合成装置。 - 前記合成エンジン音データ生成手段は、前記距離検出手段が生成する距離データに応じた振幅倍率を計算する振幅倍率計算手段をさらに含み、
前記反射音データ生成手段は、前記振幅倍率計算手段によって計算される振幅倍率を前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データに掛けて減衰させる減衰手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載のエンジン音合成装置。 - 前記合成エンジン音データ生成手段は、前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データを前記遅れ時間計算手段によって計算される遅れ時間のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ遅延させてｎ次反射音に対応したｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成手段をさらに含み、
前記重畳手段は、前記直接音データ生成手段によって生成される直接音データ、前記反射音データ生成手段によって生成される１次反射音に対応した反射音データ、および前記複数次反射音データ生成手段によって生成されるｎ次反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成するものであることを特徴とする請求項２または３記載のエンジン音合成装置。 - 前記合成エンジン音データ生成手段は、
前記複数次反射音データ生成手段によって生成されるｎ次反射音データを前記重畳手段で重畳するか否かを選択する複数次反射音データ選択手段と、
前記車両の周囲の状況に応じて前記複数次反射音データ選択手段を制御する選択制御手段とをさらに含むことを特徴とする請求項４記載のエンジン音合成装置。 - 前記複数次反射音データ生成手段は、次数の異なる複数の反射音に対応した反射音データを生成するものであることを特徴とする請求項４または５記載のエンジン音合成装置。
- 車輪を回転させるための駆動力を発生するエンジンと、
請求項１ないし６のいずれかに記載のエンジン音合成装置と、
このエンジン音合成装置が生成する合成エンジン音データに対応した合成エンジン音を出力する音出力部とを含むことを特徴とする車両。 - エンジンの運転状態を検出する運転状態検出ステップと、
前記エンジンを搭載した車両から当該車両の周囲の音反射物までの距離を検出する距離検出ステップと、
前記運転状態検出ステップで検出される運転状態、および前記距離検出ステップで検出される距離に応じて、合成エンジン音データを生成する合成エンジン音データ生成ステップとを含むことを特徴とするエンジン音合成方法。 - 前記合成エンジン音データ生成ステップは、
前記エンジンから前記車両の乗員の耳元に直接到達するエンジン音に対応した直接音データを生成する直接音データ生成ステップと、
前記距離検出ステップで検出された距離に応じた遅れ時間を計算する遅れ時間計算ステップと、
前記直接音データ生成ステップによって生成される直接音データを、前記計算された遅れ時間だけ遅延させて出力する遅延ステップを含み、前記エンジンから発生して音反射物によって反射された後に前記車両の乗員の耳元に到達する反射音に対応した反射音データを生成する反射音データ生成ステップと、
前記直接音データおよび前記反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成する重畳ステップとを含むことを特徴とする請求項８記載のエンジン音合成方法。 - 前記合成エンジン音データ生成ステップは、前記距離検出ステップで検出された距離に応じた振幅倍率を計算する振幅倍率計算ステップをさらに含み、
前記反射音データ生成ステップは、前記計算された振幅倍率を前記直接音データに掛けて当該直接音データを減衰させる減衰ステップをさらに含み、前記遅延ステップおよび減衰ステップを経た直接音データを反射音データとして生成するステップであることを特徴とする請求項９記載のエンジン音合成方法。 - 前記合成エンジン音データ生成ステップは、
前記直接音データを前記計算された遅れ時間のｎ倍（ｎは２以上の整数）だけ遅延させてｎ次反射音に対応したｎ次反射音データを生成する複数次反射音データ生成ステップをさらに含み、
前記重畳ステップは、前記直接音データ生成ステップで生成される直接音データ、前記反射音データ生成ステップで生成される１次反射音に対応した反射音データ、および前記複数次反射音データ生成ステップで生成されるｎ次反射音データを重畳して合成エンジン音データを生成するステップを含むことを特徴とする請求項９または１０記載のエンジン音合成方法。
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