JP4515321B2 - Engine sound synthesizer, vehicle equipped with the same, and engine sound synthesizer - 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。 The present invention relates to an engine sound synthesizer that synthesizes engine sound, a vehicle including the same, and an engine sound synthesis method.
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。
The engine noise of vehicles such as automobiles and motorcycles is often just noise for roadside residents. Thus, with recent noise regulations as a trigger, improvements for reducing engine noise have been repeated, and nowadays, an engine that has been made extremely quiet has been put into practical use.
However, for the driver of the vehicle, the engine sound mounted on the vehicle has an attractive feature that is hard to throw away and is one of the pleasures of driving. Therefore, a vehicle equipped with a silenced engine cannot bring sufficient satisfaction to the driver, and may cause a decrease in the willingness to purchase the vehicle.
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。この装置では、複数の異なるエンジン運転状態に対して、それぞれ1燃焼サイクル分のエンジン音データを記憶手段に記憶させておき、実際のエンジンの運転状態に応じたエンジン音データを合成するようにしている。そして、合成された1燃焼サイクル分のエンジン音データがエンジン回転速度に応じて繰り返し再生されるようになっている。
Therefore, as described in
一方、下記特許文献2に見られるように、レーシングゲーム等のように車両の運転状況を模擬したビデオゲーム装置においても、リアルなエンジン音の生成に対する要求が高い。この特許文献2では、車両の加速時および減速時のエンジン音データを、アクセル操作およびブレーキ操作に応じて読み出し、これにエンジン回転速度に応じた周波数補正係数を乗じてエンジン音を合成するようにしている。
前記特許文献1に記載されている従来技術では、合成された1燃焼サイクル分のエンジン音データが繰り返し再生されるため、必ずしも自然なエンジン音を再生することができない。具体的には、低周波域の音が再生されにくいという問題がある。また、多気筒エンジンのエンジン音を再生しようとしても、気筒毎の爆発音の微妙な差異を再現することが困難であるという問題もある。
In the prior art described in
一方、前記特許文献2に記載されている従来技術では、エンジン回転速度に応じてエンジン音データの再生周波数が変更されることになるため、エンジン音データが収録されたエンジン回転数速度域ではともかく、それ以外のエンジン回転速度域では自然なエンジン音(とくに高周波域の音)の再現が困難である。
より具体的には、エンジンの共振周波数(固有振動数)はエンジン回転速度には無関係であるから、エンジン回転数に関係なく維持されるべき周波数の音が存在している。特許文献2の技術では、このような音の再現性が悪く、自然なエンジン音を再現することができないのである。
On the other hand, in the prior art described in
More specifically, since the resonance frequency (natural frequency) of the engine is independent of the engine speed, there is a sound having a frequency that should be maintained regardless of the engine speed. In the technique of
本願発明者の検討によれば、エンジン音には、エンジン回転速度によらずに周波数が一定な共振成分と、エンジン回転速度とともに周波数が変化する次数成分とが含まれていることがわかった。具体的には、共振成分は、高周波数帯域に現れるメカニカル音を主たる成分とし、次数成分は、低周波数帯域に現れる爆発音および吸排気音を主たる成分としている。リアルなエンジン音を再現するためには、これらの共振成分および次数成分の両方を合成(再現)する必要がある。 According to the study of the present inventor, it has been found that the engine sound includes a resonance component having a constant frequency regardless of the engine speed and an order component whose frequency changes with the engine speed. Specifically, the resonance component is mainly composed of mechanical sound appearing in a high frequency band, and the order component is mainly composed of explosion sound and intake / exhaust sound appearing in a low frequency band. In order to reproduce a realistic engine sound, it is necessary to synthesize (reproduce) both of these resonance components and order components.
そこで、この発明の目的は、より自然なエンジン音の合成が可能な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。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an engine sound synthesizer and an engine sound synthesis method that can synthesize engine sounds more naturally.
Another object of the present invention is to install such an engine sound synthesizer to provide an engine sound that approximates the actual sound to a vehicle occupant, thereby increasing the satisfaction of the driver or the like. It is to provide a vehicle that can.
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、エンジンの爆発間隔を表す爆発間隔データを生成する爆発間隔データ生成手段と、予め収録したエンジン音データを記憶したエンジン音データ記憶手段と、前記エンジン音データ記憶手段に記憶されたエンジン音データから所定長のエンジン音データを互いに異なる切り出し位置で複数個切り出すエンジン音データ切出し手段と、このエンジン音データ切出し手段によって切り出された前記所定長の複数のエンジン音データを、前記爆発間隔データ生成手段が生成する爆発間隔データにより表される時間間隔毎に順次再生する複数のエンジン音データ再生手段と、前記複数のエンジン音データ再生手段によって再生されるエンジン音データを重ね合わせて合成エンジン音データを生成する重ね合わせ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。
In order to achieve the above object, an invention according to
この構成によれば、エンジン音データ記憶手段に記憶されているエンジン音データが、異なる切り出し位置で所定長ずつ複数個切り出されて、エンジンの爆発間隔毎に複数のエンジン音データ再生手段によって順次再生され、これらが重ね合わせられることによって合成エンジン音データが生成される。したがって、同じエンジン音データを繰り返し再生する場合に比較して、自然な合成エンジン音の再生が可能となる。具体的には、個々のエンジン音データ再生手段によって比較的長いエンジン音データ(たとえば、2爆発間隔以上)を切り出すようにすることにより、低周波域の音を良好に再現することができる。また、収録されたエンジン音データから異なる部分を切り出して重ね合わせるようにしているから、多気筒エンジンの気筒間の爆発音の差異の再現も可能となる。 According to this configuration, a plurality of engine sound data stored in the engine sound data storage means are cut out by a predetermined length at different cut-out positions, and sequentially reproduced by the plurality of engine sound data reproduction means at every engine explosion interval. The synthesized engine sound data is generated by superimposing these. Therefore, compared with the case where the same engine sound data is repeatedly reproduced, a natural synthesized engine sound can be reproduced. More specifically, by cutting out relatively long engine sound data (for example, two explosion intervals or more) by individual engine sound data reproducing means, it is possible to satisfactorily reproduce low frequency sound. In addition, since different portions are cut out and superimposed from the recorded engine sound data, it is possible to reproduce the difference in explosion sound between the cylinders of the multi-cylinder engine.
図15は、エンジン音データの重ね合わせによる効果をより具体的に説明するための波形図である。2つの1周期分のサイン波を時間的に少しオーバーラップさせて足し合わせると、オーバーラップさせた部分がつながる。そして、足し合わせた波形は、元の周期Tよりもオーバーラップ分短い周期T′のサイン波に近い波形になる(図15(a))。つまり、2番目のサイン波の再生開始時期を早めてオーバーラップを大きくすれば、周期T′はそれに応じて短くなる。 FIG. 15 is a waveform diagram for more specifically explaining the effect of superimposing engine sound data. When two sine waves for one cycle are slightly overlapped and added together, the overlapped parts are connected. The added waveform becomes a waveform close to a sine wave having a period T ′ shorter than the original period T by an overlap (FIG. 15A). That is, if the overlap is increased by advancing the reproduction start time of the second sine wave, the period T ′ is shortened accordingly.
したがって、或るエンジン音データの再生から次のエンジン音データの再生までの時間間隔をエンジンの爆発間隔に等しくして、これらを重ね合わせれば、エンジン回転速度に応じて周波数を変化させることができる。
このようなエンジン音データの重ね合わせによる周波数の変動は、低周波数域において顕著に現れる。これにより、エンジン回転速度に応じて周波数が変動する次数成分(低周波数成分)を再現できる。
Therefore, if the time interval from the reproduction of a certain engine sound data to the reproduction of the next engine sound data is made equal to the explosion interval of the engine and these are overlapped, the frequency can be changed according to the engine speed. .
Such frequency fluctuation due to the superimposition of engine sound data appears remarkably in a low frequency range. Thereby, the order component (low frequency component) whose frequency varies according to the engine speed can be reproduced.
一方、所定長のエンジン音データ中に多数の周期が含まれる高周波成分を重ね合わせると、局所的な干渉によって、強めあったり、打ち消しあったりし、振幅は大きく変動する(図15(b))。その一方で、周波数のシフトはほとんど生じない。これにより、エンジン音の共振成分(高周波成分)を再現できる。しかも、エンジン音の高周波成分には、いろいろな周波数の成分が含まれているため、いずれかの周波数での打ち消し合いによって振幅が減少しても、別の周波数での強め合いによって振幅が増加したりする。そのため、局所的な干渉は、総合的な聴感には実質的に影響しない。 On the other hand, when high-frequency components including a large number of cycles are superimposed on engine sound data of a predetermined length, the amplitude may be greatly increased or canceled due to local interference, and the amplitude varies greatly (FIG. 15 (b)). . On the other hand, there is almost no frequency shift. Thereby, the resonance component (high frequency component) of the engine sound can be reproduced. Moreover, because the high-frequency components of engine sound include components of various frequencies, even if the amplitude decreases due to cancellation at any frequency, the amplitude increases due to reinforcement at another frequency. Or Therefore, local interference does not substantially affect the overall hearing.
こうして、エンジン音データの重ね合わせによって、エンジン回転速度に応じて周波数が変動する次数成分と、エンジン回転速度によらずに周波数があまり変動しない共振成分との両方を再現できる。これにより、実際のエンジン音に近い音を合成できる。
前記爆発間隔データ生成手段は、エンジンの回転パルスの間隔を測定し、その測定結果を表すデータ(パルス間隔データ)を生成するものであってもよく、また、エンジンの点火タイミング間の時間間隔を計測して、その測定結果を表すデータを生成するものであってもよい。また、エンジン回転速度データに基づく演算によってエンジンの爆発間隔データを生成するものであってもよい。
Thus, by superimposing the engine sound data, it is possible to reproduce both the order component whose frequency varies according to the engine rotation speed and the resonance component whose frequency does not vary so much regardless of the engine rotation speed. Thereby, a sound close to the actual engine sound can be synthesized.
The explosion interval data generation means may measure the interval between engine rotation pulses and generate data representing the measurement result (pulse interval data). Measurement may be performed to generate data representing the measurement result. Further, engine explosion interval data may be generated by calculation based on engine rotation speed data.
請求項2記載の発明は、前記複数のエンジン音データ再生手段は、前記爆発間隔データ生成手段によって生成される爆発間隔データによらずに一定の(好ましくは収録時と同じ)再生レートでそれぞれのエンジン音データを再生するものである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、エンジン回転速度に応じて爆発間隔が変動した場合でも、それぞれのエンジン音データの再生レートが一定に保持されるので、エンジンのメカニカルな音が失われることがない。これにより、より自然なエンジン音を再現できる。
According to a second aspect of the present invention, each of the plurality of engine sound data reproducing means does not depend on the explosion interval data generated by the explosion interval data generating means, and each of them has a constant (preferably the same as the recording time) reproduction rate . 2. The engine sound synthesizer according to
According to this configuration, even when the explosion interval fluctuates according to the engine rotation speed, the reproduction rate of each engine sound data is kept constant, so that the mechanical sound of the engine is not lost. Thereby, a more natural engine sound can be reproduced.
請求項3記載の発明は、前記エンジン音データ切出し手段は、相次いでエンジン音データを再生する任意の一対のエンジン音データ再生手段が、前記エンジン音データ記憶手段に記憶されているエンジン音データから取り出された時間的に重なり部分のない前記所定長のエンジン音データをそれぞれ再生するように、前記エンジン音データ記憶手段におけるエンジン音データの切り出し位置を定めるものであることを特徴とする請求項1または2記載のエンジン音合成装置である。 According to a third aspect of the present invention, the engine sound data cut-out means includes an arbitrary pair of engine sound data reproducing means for reproducing engine sound data successively from the engine sound data stored in the engine sound data storage means. 2. A cut-out position of engine sound data in the engine sound data storage means is determined so as to reproduce the extracted engine sound data having a predetermined length that does not overlap in time. Or it is an engine sound synthesizer of 2.
この構成によれば、同じエンジン音データ部分が短時間で繰り返し再生されることを抑制できるので、反射音または反響音に似た不自然な音に起因する違和感を解消でき、より自然なエンジン音を再現できる。
請求項4記載の発明は、各前記エンジン音データ再生手段は、エンジン音データの再生開始時の音圧を漸増させるとともに再生末期の音圧を漸減させるフェード手段を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のエンジン音合成装置である。
According to this configuration, it is possible to suppress the same engine sound data portion from being repeatedly reproduced in a short time, so it is possible to eliminate the uncomfortable feeling caused by an unnatural sound similar to reflected sound or reverberation sound, and more natural engine sound. Can be reproduced.
The invention according to
この構成によれば、再生初期におけるフェードインおよび再生末期におけるフェードアウトにより、音のつなぎ目での高周波ノイズを抑制することができるので、より自然なエンジン音の再生を実現できる。
請求項5記載の発明は、前記フェード手段は、エンジン音データに音圧係数を乗じる音圧係数乗算手段と、前記音圧係数を、時間経過に従って0から所定の上限値まで漸増させて当該上限値に保持し、その後、時間経過に従って当該上限値から0まで漸減させる窓関数に従って生成する音圧係数生成手段とを含むものである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。この構成により、フェードインおよびフェードアウトを実現できる。
According to this configuration, it is possible to suppress high-frequency noise at a sound joint by fading in at the beginning of playback and fading out at the end of playback, so that more natural engine sound playback can be realized.
According to a fifth aspect of the present invention, the fade means includes a sound pressure coefficient multiplication means for multiplying engine sound data by a sound pressure coefficient, and gradually increases the sound pressure coefficient from 0 to a predetermined upper limit value over time. 5. The engine sound synthesizer according to
図16は、フェード処理の効果を説明するための波形図である。前述の図15(a)の合成後の波形は、厳密に言うと、オーバーラップしていない部分は元のサイン波で、オーバーラップしている部分は歪んだ波形となっている。オーバーラップをサイン波の周期の4分の1近くまで大きくすると、オーバーラップさせた部分は三角波に近い形状になる。 (図16(a))このため、高次成分のノイズが発生してしまう。さらにオーバーラップを大きくすると、オーバーラップ部分で打ち消しあい振幅が小さくなってしまい、波形もいびつな形状となる(図16(b))。 FIG. 16 is a waveform diagram for explaining the effect of the fade process. Strictly speaking, the synthesized waveform shown in FIG. 15A is an original sine wave in a non-overlapping portion and a distorted waveform in an overlapping portion. When the overlap is increased to nearly one quarter of the sine wave period, the overlapped portion has a shape close to a triangular wave. (FIG. 16 (a)) For this reason, high-order component noise is generated. When the overlap is further increased, the amplitude of cancellation cancels out at the overlap portion, and the waveform also has an irregular shape (FIG. 16 (b)).
そこで、重ね合わせの前処理として、オーバーラップ部分にフェードをかけておくと、波形が滑らかになって高周波ノイズを抑制できるとともに、打ち消し合いも軽減される(図16(c)(d))。
請求項6記載の発明は、前記音圧係数生成手段は、前記音圧係数が前記上限値に保持される期間が前記爆発間隔データ生成手段によって生成される爆発間隔データにより表される時間よりも長くなるように、前記音圧係数を生成するものであることを特徴とする請求項5記載のエンジン音合成装置である。
Therefore, if the overlap portion is faded as pre-processing for superposition, the waveform becomes smooth and high-frequency noise can be suppressed, and cancellation is reduced (FIGS. 16 (c) (d)).
According to a sixth aspect of the present invention, the sound pressure coefficient generating means is configured such that the period during which the sound pressure coefficient is held at the upper limit value is longer than the time represented by the explosion interval data generated by the explosion interval data generating means. 6. The engine sound synthesizer according to
この構成によれば、十分に長いエンジン音データを切り出し、これに対してフェード処理を行うことができるので、複数のエンジン音データの重ね合わせにより、自然なエンジン音を生成できる。また、十分に長いエンジン音データが切り出されることにより、それに応じて、低周波数域の音の再現性も向上できる。
請求項7記載の発明は、前記エンジンのスロットル開度を表すスロットル開度情報を生成するスロットル開度情報生成手段をさらに含み、前記エンジン音データ記憶手段は、加速時のエンジン音データおよび減速時のエンジン音データを記憶しており、前記エンジン音データ切出し手段は、前記爆発間隔データ生成手段が生成する前記爆発間隔データに基づいて、前記エンジン音データ記憶手段から、加速時のエンジン音データを切り出す加速音データ切出し手段と、減速時のエンジン音データを切り出す減速音データ切出し手段とを含み、前記エンジン音データ再生手段は、前記加速音データ切出し手段によって切り出された加速時のエンジン音データを再生する加速音データ再生手段と、前記減速音データ切出し手段によって切り出された減速時のエンジン音データを再生する減速音データ再生手段とを含み、前記加速音データ再生手段は、前記スロットル開度情報生成手段が生成するスロットル開度情報に基づいて前記加速時のエンジン音データおよび減速時のエンジン音データの混合比率を規定する加速音係数を生成する加速音係数生成手段と、この加速音係数生成手段によって生成された加速音係数を前記加速音データ切出し手段によって切り出されたエンジン音データに乗じる加速音係数乗算手段とを含み、前記減速音データ再生手段は、前記スロットル開度情報生成手段が生成するスロットル開度情報に基づいて、前記混合比率を規定する減速音係数を生成する減速音係数生成手段と、この減速音係数生成手段によって生成された減速音係数を前記減速音データ切出し手段によって切り出されたエンジン音データに乗じる減速音係数乗算手段とを含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のエンジン音合成装置である。
According to this configuration, it is possible to cut out sufficiently long engine sound data and perform a fading process thereon, so that a natural engine sound can be generated by superimposing a plurality of engine sound data. In addition, since sufficiently long engine sound data is cut out, the reproducibility of the sound in the low frequency region can be improved accordingly.
The invention according to
この構成によれば、加速度および減速時のエンジン音データの合成によって、エンジンの任意の運転状態(スロットル開度およびエンジン回転速度により表される状態)に対応したエンジン音データを合成できる。このエンジン音データの合成は、エンジン回転速度に対応する爆発間隔データに基づいてエンジン音データの切り出しを行うとともに、スロットル開度情報に基づいて、加速度時および減速時のエンジン音データの混合比率を定め、これに対応した混合係数(加速係数および減速係数)を加速時および減速時のエンジン音データにそれぞれ乗じて混合することにより実現できる。この混合は、前記重ね合わせ手段において行われてもよいし、これとは別の重ね合わせ手段によって行われてもよい。 According to this configuration, engine sound data corresponding to an arbitrary operating state of the engine (a state represented by the throttle opening and the engine speed) can be synthesized by synthesizing the engine sound data during acceleration and deceleration. The engine sound data is synthesized by extracting engine sound data based on the explosion interval data corresponding to the engine rotation speed, and based on the throttle opening information, the mixing ratio of the engine sound data during acceleration and deceleration is calculated. This can be realized by multiplying and mixing the engine sound data at the time of acceleration and deceleration by a mixing coefficient (acceleration coefficient and deceleration coefficient) corresponding thereto. This mixing may be performed by the superimposing means or may be performed by another superimposing means.
請求項8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7のいずれかに記載のエンジン音合成装置と、前記エンジン音再生手段によって再生される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。
この構成により、静粛性の高いエンジンを搭載した車両であっても、車両の乗員に対して実音に近似した自然な合成エンジン音を提供できる。これにより、運転者等の乗員の満足度を高めることができる。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an engine sound that is reproduced by an engine that generates a driving force for rotating a wheel, the engine sound synthesizer according to any one of
With this configuration, even a vehicle equipped with a highly silent engine can provide a natural synthesized engine sound that approximates real sound to the vehicle occupant. As a result, the degree of satisfaction of the driver and other passengers can be increased.
請求項9記載の発明は、エンジンの爆発間隔を表す爆発間隔データを生成する爆発間隔データ生成ステップと、エンジン音データ記憶手段に記憶されたエンジン音データから、所定長のエンジン音データを異なる切り出し位置で複数個切り出すエンジン音データ切出しステップと、前記切り出された前記所定長の複数個のエンジン音データを、前記爆発間隔データにより表される時間間隔毎に順次再生するエンジン音データ再生ステップと、この再生されるエンジン音データを重ね合わせて合成エンジン音データを生成する重ね合わせ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。 According to the ninth aspect of the present invention, the engine sound data having a predetermined length is cut out differently from the explosion interval data generation step for generating the explosion interval data representing the explosion interval of the engine and the engine sound data stored in the engine sound data storage means. A plurality of engine sound data cutting steps for cutting out a plurality of positions at positions, and a plurality of engine sound data pieces of the predetermined length that are cut out sequentially for each time interval represented by the explosion interval data; An engine sound synthesizing method including a superposition step of superposing the reproduced engine sound data to generate synthesized engine sound data.
この方法により、自然な合成エンジン音を生成することができる。具体的には、比較的長いエンジン音データ(たとえば、2爆発間隔以上)を切り出して順次再生することにより、低周波域の音(とくにエンジンの爆発に基づく基本周波数成分およびその高次成分の音)を良好に再現することができる。また、多気筒エンジンの気筒間の爆発音の差異も良好に再現できる。 By this method, a natural synthesized engine sound can be generated. Specifically, relatively long engine sound data (for example, two explosion intervals or more) is cut out and sequentially played, so that low-frequency sound (especially fundamental frequency components based on engine explosion and high-order component sounds). ) Can be reproduced well. In addition, the difference in explosion sound between the cylinders of the multi-cylinder engine can be reproduced well.
さらに、エンジン音データを爆発間隔データに対応した時間間隔で順次再生して重ね合わせることにより、エンジンの共振成分および次数成分をいずれも良好に再現できる。これにより、実音に近い自然なエンジン音を合成することができる。
請求項10記載の発明は、前記切り出される複数個のそれぞれのエンジン音データの再生を、前記爆発間隔データ生成ステップによって生成される爆発間隔データによらずに一定の再生レートで行う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。
Furthermore, by sequentially reproducing and superimposing engine sound data at time intervals corresponding to the explosion interval data, both engine resonance components and order components can be reproduced well. Thereby, a natural engine sound close to a real sound can be synthesized.
The invention according to
この方法によれば、エンジン音データの再生レートが一定に保持されるので、エンジンの共振によるメカニカルな音等が失われることがない。これにより、自然なエンジン音を再現できる。 According to this method, since the reproduction rate of the engine sound data is kept constant, mechanical sound or the like due to engine resonance is not lost. Thereby, a natural engine sound can be reproduced.
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(この実施形態では4気筒エンジン)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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the configuration of a four-wheeled vehicle that is a vehicle equipped with an engine sound synthesizer according to an embodiment of the present invention. The
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内に向けて音響化して出力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、4気筒エンジンのエンジン音信号を生成するものであり、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内に向けて音響化されて出力される。
The car
The
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2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。
The
Since the throttle opening of the
図2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(スロットル開度情報生成手段)と、回転パルス生成器13が生成する回転パルスBの時間間隔であるパルス間隔(エンジンの爆発間隔に相当する。)を検出してパルス間隔データCを生成するパルス間隔検出部22(爆発間隔データ生成手段)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、回転パルスBおよびパルス間隔データC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およびパルス間隔検出部22は、エンジンの運転状態を検出する運転状態検出部20を構成している。パルス間隔データCは、エンジン回転速度に1対1に対応するデータであるから、結局、エンジン回転速度を表すデータであるとも言える。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the electrical configuration of the
パルス間隔検出部22は、基準クロック(たとえば、周波数44.1kHz)を計数するとともに、回転パルスBが与えられるたびに計数値を出力してリセットされるカウンタで構成することができる。すなわち、回転パルスBの入力間隔の間の基準クロック数が、パルス間隔データCとなる。
図3は、合成エンジン音データ生成部24の構成例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、エンジン音(エンジン2のエンジン音である必要はない。)を予め収録して得たエンジン音データを記憶したエンジン音データ記憶部30と、このエンジン音データ記憶部30(エンジン音データ記憶手段)に記憶されたエンジン音データから加速音区間を切り出す加速音データ切出し制御部31(加速音データ切出し手段)と、前記エンジン音データ記憶部30に記憶されたエンジン音データから減速音区間を切り出す減速音データ切出し制御部32(減速音データ切出し手段)とを備えている。さらに、合成エンジン音データ生成部24は、加速音データ切出し制御部31によって切り出される加速音データをそれぞれ再生する第1、第2、第3および第4加速音データ再生部41,42,43,44(加速音データ再生手段)と、減速音データ切出し制御部32によって切り出される減速音データをそれぞれ再生する第1、第2、第3および第4減速音データ再生部46,47,48,49(減速音データ再生手段)と、第1〜第4加速音データ再生部41,42,43,44によって再生される加速音データおよび第1〜第4減速音データ再生部46,47,48,49によって再生される減速音データを重ね合わせる重ね合わせ部50(重ね合わせ手段)とを備えている。
The pulse
FIG. 3 is a block diagram for explaining a configuration example of the synthesis engine sound
加速音データ切出し制御部31は、エンジン音データ記憶部30に収録されたエンジン音データの切り出し位置(再生開始アドレス)を生成する加速音開始アドレステーブル33と、第1〜第4加速音データ再生部41,42,43,44にそれぞれ対応した第1、第2、第3および第4加速音アドレスコントローラ51,52,53,54とを備えている。加速音開始アドレステーブル33は、パルス間隔データCに基づき、第1〜第4加速音データ再生部41,42,43,44によって再生すべきエンジン音データの再生開始アドレスを生成して第1〜第4加速音アドレスコントローラ51〜54に設定する。より具体的には、加速音開始アドレステーブル33は、第1〜第4加速音アドレスコントローラ51〜54に対して、異なる再生開始アドレスを順次設定する。
The acceleration sound data
第1〜第4加速音アドレスコントローラ51〜54は、設定された再生開始アドレスから開始して、基準クロックの入力毎にインクリメントされるアドレス値を順次生成してエンジン音データ記憶部30に与える。これにより、第1〜第4加速音アドレスコントローラ51〜54によって指定されるアドレスのエンジン音データが、それぞれ、第1〜第4加速音データ再生部41〜44に与えられるようになっている。
The first to fourth acceleration sound address controllers 51 to 54 sequentially generate address values that are incremented every time a reference clock is input, starting from the set reproduction start address, and give the generated address values to the engine sound
同様に、減速音データ切出し制御部32は、エンジン音データ記憶部30に収録されたエンジン音データの切り出し位置(再生開始アドレス)を生成する減速音開始アドレステーブル34と、第1〜第4減速音データ再生部46,47,48,49にそれぞれ対応した第1、第2、第3および第4減速音アドレスコントローラ56,57,58,59とを備えている。減速音開始アドレステーブル34は、パルス間隔データCに基づき、第1〜第4減速音データ再生部46,47,48,49によって再生すべきエンジン音データの再生開始アドレスを生成して第1〜第4減速音アドレスコントローラ56〜59に設定する。より具体的には、減速音開始アドレステーブル34は、第1〜第4減速音アドレスコントローラ56〜59に対して、異なる再生開始アドレスを順次設定する。
Similarly, the deceleration sound data
第1〜第4減速音アドレスコントローラ56〜59は、設定された再生開始アドレスから開始して、基準クロックの入力毎にインクリメントされるアドレス値を順次生成してエンジン音データ記憶部30に与える。これにより、第1〜第4減速音アドレスコントローラ56〜59によって指定されるアドレスのエンジン音データが、それぞれ、第1〜第4減速音データ再生部46〜49に与えられるようになっている。
The first to fourth deceleration
エンジン音データ記憶部30は、たとえば、図4に示すようなエンジン音データを記憶している。すなわち、スロットルを全開にして加速し、その後、スロットルを全閉として減速する操作を行い、そのときのエンジン音を収録してエンジン音データが得られている。図4(a)はエンジン音収録時のエンジン回転速度の時間変化を示し、図4(b)は対応するエンジン音波形(音圧波形)を示し、図4(c)はエンジン回転速度が4000rpmの場合のエンジン音波形(音圧波形)の一部を拡大して示している。
The engine sound
エンジン2の運転状態は、たとえば、図5に示すように、スロットル開度およびエンジン回転速度によって表すことができる。この場合、図4に示すエンジン音データのうち、エンジン回転速度が増加する加速域は、スロットル全開時に対応した運転状態領域A1に対応し、エンジン回転速度が減少する減速域はスロットル全閉時に対応した運転状態領域A2に対応することになる。これらの運転状態領域A1,A2以外の運転状態のときのエンジン音データは、いわゆる補間処理によって求めることができる。すなわち、スロットル開度x、エンジン回転速度yに対応した運転状態a(x,y)のエンジン音データは、運転状態領域A1およびA2におけるエンジン回転速度yに対応した運転状態a1,a2のエンジン音データを、スロットル開度xに対応する混合比率で重ね合わせることによって合成することができる。こうして、任意の運転状態に対応したエンジン音データを合成できる。あるいは、運転状態領域A1,A2中の各複数の領域のエンジン音データをそれぞれ取得し、これらを合成することにより、任意の運転状態に対応したエンジン音データを作成するようにしてもよい。
The operating state of the
再び図3を参照して、加速音開始アドレステーブル33および減速音開始アドレステーブル34は、パルス間隔データCに対応した再生開始アドレスを生成する。これにより、第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49は、エンジン2のエンジン回転速度に対応したエンジン音データを再生することになる。ただし、後に詳しく説明するように、第1〜第4加速音データ再生部41〜44は、互いに異なる再生開始位置から所定長のエンジン音データ(加速音データ)を再生し、同様に、第2〜第4減速音データ再生部46〜49は、互いに異なる再生開始位置から所定長のエンジン音データ(減速音データ)を再生する。
Referring to FIG. 3 again, the acceleration sound start address table 33 and the deceleration sound start address table 34 generate a reproduction start address corresponding to the pulse interval data C. Thus, the first to fourth acceleration sound
第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49には、基準クロックに基づいてエンジン音データ記憶部30からのエンジン音データが与えられることになる。この基準クロックは、エンジン音データ記憶部30に記憶されたエンジン音データのサンプリング周波数と同周波数を有している。したがって、第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49は、基準クロックの周波数によって規定される一定の再生レートでエンジン音データを再生することになる。
Engine sound data from the engine sound
第1〜第4加速音データ再生部41〜44は、それぞれ、エンジン音データ記憶部30から読み出されたエンジン音データに対して音圧の揺らぎを与えるための揺らぎ処理部P1と、当該エンジン音データに対してスロットル開度に応じた音圧補正を施して前述の補間処理を行うための音圧補正処理部P2と、当該エンジン音データに対してフェード処理を施すフェード処理部P3(フェード手段)とを備えている。
The first to fourth acceleration sound
揺らぎ処理部P1は、回転パルスBが与えられるごとに乱数を発生して音圧の揺らぎ係数を生成する揺らぎ係数生成部61と、この揺らぎ係数生成部61が生成する揺らぎ係数をエンジン音データ記憶部30から読み出されたエンジン音データに乗じる乗算部62とを有している。
音圧補正処理部P2は、回転パルスが与えられたときのスロットル開度データAに応じた補間係数である加速音係数を生成する加速音係数生成部63(加速音係数生成手段)と、この加速音係数生成部63が生成する加速音係数をエンジン音データ(揺らぎ処理後のエンジン音データ)に乗じる乗算部64(加速音係数乗算手段)とを備えている。
The fluctuation processing unit P1 generates a random number every time the rotation pulse B is given, and generates a fluctuation coefficient of sound pressure, and the fluctuation coefficient generated by the fluctuation
The sound pressure correction processing unit P2 includes an acceleration sound coefficient generation unit 63 (acceleration sound coefficient generation means) that generates an acceleration sound coefficient that is an interpolation coefficient corresponding to the throttle opening data A when the rotation pulse is given, A multiplication unit 64 (acceleration sound coefficient multiplication means) for multiplying the engine sound data (engine sound data after the fluctuation process) by the acceleration sound coefficient generated by the acceleration sound
フェード処理部P3は、回転パルスB、パルス間隔データCおよび基準クロックに基づいて、フェード処理のための時間窓係数を生成する時間窓係数生成部65(音圧係数生成手段)と、この時間窓係数生成部65が生成する時間窓係数をエンジン音データ(音圧補正処理後のエンジン音データ)に乗じる乗算部66(音圧係数乗算手段)とを備えている。時間窓係数生成部65は、回転パルスBに応答して時間窓係数の生成を開始するとともに、パルス間隔データCに対応した値を生成する増分生成部37からの増分データおよび基準クロックに基づいて時間窓係数を変動させる。
The fade processing unit P3 includes a time window coefficient generation unit 65 (sound pressure coefficient generation means) that generates a time window coefficient for fade processing based on the rotation pulse B, the pulse interval data C, and the reference clock, and the time window. A multiplier 66 (sound pressure coefficient multiplier) that multiplies engine sound data (engine sound data after sound pressure correction processing) by a time window coefficient generated by the
同様に、第1〜第4減速音データ再生部46〜49は、それぞれ、エンジン音データ記憶部30から読み出されたエンジン音データに対して音圧の揺らぎを与えるための揺らぎ処理部P4と、当該エンジン音データに対してスロットル開度に応じた音圧補正を施して前述の補間処理を行うための音圧補正処理部P5と、当該エンジン音データに対してフェード処理を施すフェード処理部P6(フェード手段)とを備えている。
Similarly, the first to fourth deceleration sound
揺らぎ処理部P4は、回転パルスBが与えられるごとに乱数を発生して音圧の揺らぎ係数を生成する揺らぎ係数生成部71と、この揺らぎ係数生成部71が生成する揺らぎ係数をエンジン音データ記憶部30から読み出されたエンジン音データに乗じる乗算部72とを有している。音圧補正処理部P5は、回転パルスBが与えられたときのスロットル開度データAに応じた補間係数である減速音係数を生成する減速音係数生成部73(減速音係数生成手段)と、この減速音係数生成部73が生成する減速音係数をエンジン音データ(揺らぎ処理後のエンジン音データ)に乗じる乗算部74(減速音係数乗算手段)とを備えている。フェード処理部P6は、回転パルスB、パルス間隔データCおよび基準クロックに基づいて、フェード処理のための時間窓係数を生成する時間窓係数生成部75(音圧係数生成手段)と、この時間窓係数生成部75が生成する時間窓係数をエンジン音データ(音圧補正処理後のエンジン音データ)に乗じる乗算部76(音圧係数乗算手段)とを備えている。時間窓係数生成部75は、回転パルスBに応答して時間窓係数の生成を開始するとともに、パルス間隔データCに対応した値を生成する増分生成部37からの増分データおよび基準クロックに基づいて時間窓係数を変動させる。
The fluctuation processing unit P4 generates a random number every time the rotation pulse B is given, and generates a fluctuation coefficient of the sound pressure, and the fluctuation coefficient generated by the fluctuation coefficient generation unit 71 is stored as engine sound data. A
図6は、エンジン音データ記憶部30に記憶されているエンジン音データの切り出しを説明するための図であり、エンジン音データに対応したエンジン音の音圧波形が示されている。気筒番号♯1,♯2,♯3,♯4により、第1〜第4気筒の爆発タイミングがそれぞれ示されている。この気筒番号♯1,♯2,♯3,♯4は、エンジンの実際の気筒の並び順と一致している必要はなく、エンジン音波形に基づいて、各気筒の爆発音を区別するために爆発順に定めた便宜的な番号である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the extraction of the engine sound data stored in the engine sound
第1加速音データ再生部41および第1減速音データ再生部46は、第1気筒の爆発音から始まる4回の爆発区間の加速音データおよび減速音データD1をそれぞれ再生する。同様に、第2加速音データ再生部42および第2減速音データ再生部47は、第2気筒の爆発音から始まる4回の爆発区間の加速音データおよび減速音データD2をそれぞれ再生し、第3加速音データ再生部43および第3減速音データ再生部48は、第3気筒の爆発音から始まる4回の爆発区間の加速音データおよび減速音データD3をそれぞれ再生し、第4加速音データ再生部44および第4減速音データ再生部49は、第4気筒の爆発音から始まる4回の爆発区間の加速音データおよび減速音データD4をそれぞれ再生する。換言すれば、加速音開始アドレステーブル33および減速音開始アドレステーブル34は、それぞれ、第1加速音アドレスコントローラ51および第1減速音アドレスコントローラ56に対して第1気筒の爆発音の開始アドレスをセットし、第2加速音アドレスコントローラ52および第2減速音アドレスコントローラ57に対して第2気筒の爆発音の開始アドレスをセットし、第3加速音アドレスコントローラ53および第3減速音アドレスコントローラ58に対して第3気筒の爆発音の開始アドレスをセットし、第4加速音アドレスコントローラ54および第4減速音アドレスコントローラ59に対して第4気筒の爆発音の開始アドレスをセットする。開始アドレスのセットは、パルス間隔データCが与えられるごと(すなわち、回転パルスB毎)に行われるので、結局、第1〜第4加速音データ再生部41および第1〜第4減速音データ再生部46〜49は、回転パルスBの間隔だけ順次ずれたタイミングで、4爆発区間の加速音データおよび減速音データをそれぞれ再生することになる。
The first acceleration sound
図6に見られるように、個々の気筒の爆発音波形には類似性がある。そのため、第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49が、いずれも第1気筒の爆発音から始まる4爆発区間のエンジン音データを再生するようにすると、気筒間の爆発音のばらつきを再現することができないばかりでなく、4倍の回転速度のエンジン音として知覚されるおそれがある。そこで、この実施形態では、上記のように、異なる気筒の爆発音から始まるエンジン音データをパルス間隔毎に順次再生するようにしている。
As seen in FIG. 6, the explosion sound waveforms of the individual cylinders are similar. Therefore, the first to fourth acceleration sound
また、図7に示すように、時間的に重なりあう区間のエンジン音データd1〜d4を切り出して第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49で順次再生させることも可能であるが、この場合には、同じ爆発音が短時間間隔で再生されることになり、反響音のように感じられる合成エンジン音が生成されるおそれがある。
Further, as shown in FIG. 7, engine sound data d1 to d4 in sections that overlap in time are cut out to obtain first to fourth acceleration sound
そこで、この実施形態では、図6に示すように、互いに重なりあわない区間のエンジン音データを切り出して、第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49で再生されるように、エンジン音データの開始アドレスが生成されるようになっている。より具体的には、第1〜第4加速音データ再生部41〜44および第1〜第4減速音データ再生部46〜49で再生されるエンジン音データの切り出し位置は、相次いで再生されるエンジン音データの切り出し開始位置間がパルス間隔ΔT(ここでは、第1気筒および第2気筒間のパルス間隔ΔT12)の5倍だけ開けられるようになっていて、+5ΔTだけ時間的にシフトされている。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 6, engine sound data in sections that do not overlap each other is cut out, and the first to fourth acceleration sound
ただし、図8に示すような切り出し方でも、同様な効果が得られる。この例では、相次いで再生されるエンジン音データD1,D2,D3,D4の切り出し位置間が、時間的に−3ΔTだけシフトされていて、全体の必要データ長が短くなっている。この例では、たとえば、エンジン音データD1が第1加速音データ再生部41で再生された後に、エンジン音データD2が第2加速音データ再生部42で再生されることになるが、第1加速音データ再生部41が第1気筒の爆発音のデータを再生してから第2加速音データ再生部42が同じく第1気筒の爆発音のデータを再生するまでに4ΔTだけの時間間隔があり、結局、再生されるエンジン音データに時間的な重なり合いはない。そのうえ、時間的に不連続なエンジン音データが相次いで再生されることになるので、反響音のように知覚される合成音が再生される可能性も少ない。また、後述するフェード処理により、エンジン音データD1〜D4の初期および末期の部分の音圧は抑制されるので、このようなフェード処理が行われる部分でのエンジン音の重なり合いは、大きな問題とはならない。
However, the same effect can be obtained by the cutting method as shown in FIG. In this example, the cut-out positions of the engine sound data D1, D2, D3, and D4 reproduced one after another are shifted by -3ΔT in terms of time, and the entire necessary data length is shortened. In this example, for example, after the engine sound data D1 is reproduced by the first acceleration sound
一般的には、エンジン音データの切り出し区間の末期が、それに続いて再生されるエンジン音データの切り出し区間の初期部分と重なりあうほど切り出し区間が近接している場合に、反響音のように知覚される合成エンジン音が発生しやすい。
図9は、加速音開始アドレステーブル33の一例を示す図である。加速音開始アドレステーブル33は加速音の開始アドレスを生成するものであり、減速音開始アドレステーブル34は減速音の開始アドレスを生成するものであるが、基本構成は同様であるので、加速音開始アドレステーブル33の構成のみを説明する。
In general, when the cut-out section is so close that the end of the cut-out section of the engine sound data overlaps with the initial part of the cut-out section of the engine sound data to be reproduced subsequently, it is perceived as an echo sound. Synthetic engine sound is likely to occur.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the acceleration sound start address table 33. The acceleration sound start address table 33 generates the start address of the acceleration sound, and the deceleration sound start address table 34 generates the start address of the deceleration sound. Only the configuration of the address table 33 will be described.
加速音開始アドレステーブル33は、パルス間隔データCと、爆発音に対応した気筒番号とに対応した開始アドレステーブルを生成する。より具体的には、パルス間隔データCn(n=1,2,3,……,N)および再生開始すべき気筒番号k(k=1,2,3,4)に対応した開始アドレスAnkを発生する。さらに具体的に説明すると、個々のパルス間隔データの値Cnに対応して、気筒番号♯1,♯2,♯3および♯4ごとの開始アドレスAn1,An2,An3,An4が定められている。これらの開始アドレスAn1,An2,An3,An4は、図6または図8を参照して説明したように、相次いで再生すべきエンジン音データの切り出し区間を+5ΔTまたは−Δ3Tだけ時間的にシフトするように設定したものである。
The acceleration sound start address table 33 generates a start address table corresponding to the pulse interval data C and the cylinder number corresponding to the explosion sound. More specifically, the start address Ank corresponding to the pulse interval data Cn (n = 1, 2, 3,..., N) and the cylinder number k (k = 1, 2, 3, 4) to be reproduced is set. appear. More specifically, start addresses An1, An2, An3, An4 are determined for each of
パルス間隔データC1,C2,……,CNは、たとえば、最小のパルス間隔データC1を最高エンジン回転速度に対応した値とし、最大のパルス間隔データCNを最低エンジン回転速度(アイドル回転速度)に対応した値として、C1からCNまで単調に増加するように設定されていてもよい。
加速音開始アドレステーブル33は、第1加速音アドレスコントローラ51に対しては、気筒番号♯1に対応した開始アドレスAn1を与え、第2加速音アドレスコントローラ52に対しては、気筒番号♯2に対応した開始アドレスAn2を与え、第3加速音アドレスコントローラ53に対しては、気筒番号♯3に対応した開始アドレスAn3を与え、第4加速音アドレスコントローラ54に対しては、気筒番号♯4に対応した開始アドレスAn4を与えるように動作する。これにより、第1加速音データ再生部41は、気筒番号♯1に対応した開始アドレスAn1から再生開始して4ΔTの区間のエンジン音データを再生し、第2加速音データ再生部42は、気筒番号♯2に対応した開始アドレスAn2から再生開始して4ΔTの区間のエンジン音データを再生し、第3加速音データ再生部43は、気筒番号♯3に対応した開始アドレスAn3から再生開始して4ΔTの区間のエンジン音データを再生し、第4加速音データ再生部44は、気筒番号♯4に対応した開始アドレスAn4から再生開始して4ΔTの区間のエンジン音データを再生することになる。
For the pulse interval data C1, C2,..., CN, for example, the minimum pulse interval data C1 corresponds to the maximum engine speed, and the maximum pulse interval data CN corresponds to the minimum engine speed (idle speed). The value may be set to increase monotonically from C1 to CN.
The acceleration sound start address table 33 gives a start address An1 corresponding to the
加速音開始アドレステーブル33は、パルス間隔データCが入力されるたびに、第1〜第4加速音アドレスコントローラ51〜54に対して循環的に開始アドレス(対応する気筒番号の開始アドレス)を与える。また、パルス間隔データCに応じて(すなわち、エンジン回転速度に応じて)エンジン音データの異なる部分が再生されるとともに、第1〜第4加速音データ再生部41〜44によるエンジン音データ再生開始タイミングも変動する。具体的には、エンジン加速中(エンジン回転速度上昇中)およびエンジン減速中(エンジン回転速度下降中)には、エンジン音データの切り出し位置を変動させながら、第1〜第4加速音データ再生部41〜44によるエンジン音データ再生開始タイミングも変動していくことになる。
Each time the pulse interval data C is input, the acceleration sound start address table 33 cyclically gives start addresses (start addresses of corresponding cylinder numbers) to the first to fourth acceleration sound address controllers 51 to 54. . Further, different parts of the engine sound data are reproduced according to the pulse interval data C (that is, according to the engine speed), and engine sound data reproduction is started by the first to fourth acceleration sound
このようにして、第1〜第4加速音データ再生部41〜44が生成するエンジン音データを重ね合わせ部50で最終的に重ね合わせると、4気筒の爆発音のばらつきを反映した自然な合成エンジン音の生成が可能な合成エンジン音データが得られる。
上述のとおり、減速音開始アドレステーブル34は、加速音開始アドレステーブル33と同様な構成を有し、第1〜第4減速音アドレスコントローラ56〜59に対して同様に動作する。そして、第1〜第4加速音データ再生部41〜44が生成するエンジン音データと、第1〜第4減速音データ再生部46〜49が再生するエンジン音データとが、スロットル開度に応じて設定される加速音係数および減速音係数に従って適切な比率で重ね合わせ部50で混合されることにより、エンジン2の運転状態に応じた自然な合成エンジン音の生成が実現される。
In this way, when the engine sound data generated by the first to fourth acceleration sound
As described above, the deceleration sound start address table 34 has the same configuration as the acceleration sound start address table 33 and operates in the same manner with respect to the first to fourth deceleration
図10は、フェード処理部P3,P6の働きを説明するための図である。フェード処理部P3,P6に備えられた時間窓係数生成部65,75は、図10(a)に示す窓関数に従って時間窓係数を生成する。すなわち、回転パルスBが入力されるタイミング(すなわち、加速音データ再生部41〜44および減速音データ再生部46〜49がエンジン音データを再生開始するタイミング)で時間窓係数の生成を開始し、基準クロックの入力に従って、時間窓係数を順次更新していく。
FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the fade processing units P3 and P6. The time window
時間窓係数は、インデックスi(i=0,1,2,3,……)に対応する値として設定されている。すなわち、時間窓係数は、インデックスiの増加に伴って、下限値である「0」から漸増して所定の上限値である「1」に至り、この上限値「1」の期間を所定区間だけ保持した後に、下限値「0」まで漸減するように定められている。
時間窓係数生成部65,75は、回転パルスBの入力によってインデックスiを初期値「0」に設定するとともに、その後は、基準クロックが入力される毎に、増分生成部37が生成する増分データΔi(Δi=1,2,3,……)だけインデックスiを増加させていく。そして、増分データΔiだけ順次更新されて設定されるインデックスiに対応する時間窓係数を生成する。
The time window coefficient is set as a value corresponding to the index i (i = 0, 1, 2, 3,...). That is, as the index i increases, the time window coefficient gradually increases from “0”, which is the lower limit value, to “1”, which is the predetermined upper limit value. After being held, it is determined to gradually decrease to the lower limit value “0”.
The time
増分生成部37は、パルス間隔データCに対応した増分データΔi、すなわちエンジン回転速度に対応した増分データΔiを生成する。より具体的には、パルス間隔データCが小さいほど(すなわちエンジン回転速度が高いほど)、大きな増分データを生成する。これにより、高回転運転時ほど、時間窓係数は、速やかに上限値「1」まで立ち上がり、速やかに下限値「0」まで減少することになる。
The
時間窓係数が上限値「1」に保持される区間長(時間長)は、少なくともひとつのパルス間隔ΔT以上となるようにされている。この実施形態では、2ΔT〜3ΔT程度の区間長に渡って、時間窓係数が上限値「1」に保持されるように、時間窓関数が定められ、かつ、増分生成部37が増分データΔiを生成する。これにより、エンジン音の低周波成分を良好に再現でき、エンジンの爆発に基づく基本周波数成分およびその高次成分の音を失うことがない。
The section length (time length) in which the time window coefficient is held at the upper limit “1” is set to be at least one pulse interval ΔT or more. In this embodiment, the time window function is determined such that the time window coefficient is held at the upper limit value “1” over a section length of about 2ΔT to 3ΔT, and the
フェード処理前のエンジン音データに対応する音圧波形が図10(b)に示すとおりである場合に、図10(a)の窓関数によるフェード処理を施すことによって、図10(c)に示す音圧波形に相当するエンジン音データが得られる。これにより、加速音データ再生部41〜44および減速音データ再生部46〜49によって再生されるエンジン音データをフェードインおよびフェードアウトさせることができる。これにより、突然の再生開始および再生終了に起因する高周波雑音(音の歪み)を低減して、高エンジン回転速度状態においても、自然な合成エンジン音の再生が可能になる(図16(c)参照)。また、前後のエンジン音データの重ね合わせ部分の打ち消し合いを軽減して、振幅の減少を抑制できる(図16 (d)参照)。
When the sound pressure waveform corresponding to the engine sound data before the fading process is as shown in FIG. 10 (b), the fading process using the window function of FIG. Engine sound data corresponding to the sound pressure waveform is obtained. Thereby, the engine sound data reproduced by the acceleration sound
時間窓係数を規定する窓関数は、図10(a)のような直線的な台形状の関数である必要はなく、図11に示すような曲線状の窓関数を適用することとしてもよい。
図12は、エンジン音データの重ね合わせを説明するための図である。図12(a)は第1加速音データ再生部41が生成する加速音データに対応する音圧波形を示し、図12(b)は第2加速音データ再生部42が生成する加速音データに対応する音圧波形を示し、図12(c)は第3加速音データ再生部43が生成する加速音データに対応する音圧波形を示し、図12(d)は第4加速音データ再生部44が生成する加速音データに対応する音圧波形を示す。そして、図12(e)は、それらの加速音データを重ね合わせた合成エンジン音データの音圧波形を拡大して示す。
The window function that defines the time window coefficient is not necessarily a linear trapezoidal function as shown in FIG. 10A, and a curved window function as shown in FIG. 11 may be applied.
FIG. 12 is a diagram for explaining the superimposition of engine sound data. 12A shows a sound pressure waveform corresponding to the acceleration sound data generated by the first acceleration sound
個々の加速音データ再生部41〜44は、それぞれ4ΔTの長さのエンジン音データを切り出して再生しているため、1回の爆発音部分のみを再生するような場合よりも、低周波域の音の再現性がよく、また、フェード処理を行っているため再生音の切り換わりに起因する高周波雑音が生じたり、振幅の著しい減少が生じたりすることがない(図16参照)。さらに、エンジン音データの再生レートは収録時のエンジン音が再現される再生レート(たとえば44.1kHz。エンジン音データのサンプリングレートに等しい。)で一定とされているので、共振によるメカニカルな音等を良好に再現できる。そして、パルス間隔ごとに再生位置を異ならせたエンジン音データを重ね合わせて再生するようにしている。そのため、エンジン回転速度によらずに周波数が一定な共振成分(高周波帯域のメカニカル音)およびエンジン回転速度とともに周波数が変化する次数成分(低周波数帯域の吸排気音)を、いずれも良好に再現できる。のみならず、気筒間のばらつきをも良好に再現することができる。
Each of the acceleration sound
図13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13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の場合と同一の符号を付して示す。
二輪車両80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81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95が着座するシート82の下方に配置されている。一方、運転者95が装着するヘルメット96には、アンプ97、スピーカ98および赤外線受信器86が内蔵されている。アンプ97および赤外線受信器86は、たとえば、ヘルメット96の顎部(運転者95の顎に対向する部分)に配置され、スピーカ98は、ヘルメット96の耳部(運転者95の耳に対向する部分)に配置されている。赤外線受信器86は、運転者95がヘルメット96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。
FIG. 13 is an illustrative view showing a configuration example of a two-wheeled vehicle (motorcycle) as a vehicle according to another embodiment of the present invention. In FIG. 13, portions corresponding to the respective portions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.
The two-wheeled
運転者95よりも車体の前方部、たとえば燃料タンク83の上部には、赤外線発信器85が配設されている。この赤外線発信器85が発生する赤外線信号が運転者95が装着するヘルメット96に設けられた赤外線受信器86によって受信されることになる。
赤外線発信器85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。
An
A sound signal corresponding to the synthesized engine sound data is given to the
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85から赤外線受信器86へと送られ、アンプ97で増幅された後に、スピーカ98によって音響化されて出力される。これにより、エンジン2が静粛性の高いものである場合でも、運転者95は、エンジン2の実際の特性とほぼ同じ特性の合成エンジン音を十分に感じながら、二輪車両80の運転を愉しむことができる。
With such a configuration, an audio signal corresponding to the synthesized engine sound data generated by the
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。たとえば、前述の実施形態では、加速音データと減速音データとにスロットル開度に応じた加速音係数および減速音係数を乗じることによっていわゆる補間処理を行い、これにより、種々の運転状態の合成エンジン音データを生成するようにしているが、むろん、加速時および減速時に限らず、定常運転時のエンジン音データを予め収録しておき、エンジンの運転状態に応じてそのようなエンジン音データを再生するようにしてもよい。より具体的には、図14に示すように、エンジン回転速度(パルス間隔に対応)およびスロットル開度に基づいて、エンジン2の全運転領域を複数(図4の例では25個)の運転領域に区分しておき、各運転領域毎に所定時間長(たとえば、0.6秒)のエンジン音データ(好ましくは加速音および減速音の各データ)を予め収録しておくようにし、パルス間隔およびスロットル開度によって特定される運転領域のエンジン音データを読み出して用いればよい。
As mentioned above, although two embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form. For example, in the above-described embodiment, so-called interpolation processing is performed by multiplying the acceleration sound data and the deceleration sound data by the acceleration sound coefficient and the deceleration sound coefficient corresponding to the throttle opening, and thereby, the synthesis engine in various operating states. Sound data is generated, but, of course, not only during acceleration and deceleration, but also during normal operation, engine sound data is recorded in advance, and such engine sound data is played back according to the operating state of the engine. You may make it do. More specifically, as shown in FIG. 14, based on the engine rotation speed (corresponding to the pulse interval) and the throttle opening, the entire operation area of the
また、前述の実施形態では、4気筒エンジンのエンジン音を合成する例について説明したが、気筒数はこれに限定されることはなく、6気筒エンジンや8気筒エンジンの合成エンジン音データの再生にも、この発明を同様にして適当することができる。この場合には、加速音データ再生部および減速音データ再生部の数を、エンジンの気筒数と同数とすることが好ましい。 In the above-described embodiment, an example of synthesizing engine sound of a 4-cylinder engine has been described. However, the number of cylinders is not limited to this, and reproduction of synthesized engine sound data of a 6-cylinder engine or an 8-cylinder engine is possible. The present invention can be applied in the same manner. In this case, it is preferable that the number of acceleration sound data reproduction units and deceleration sound data reproduction units is the same as the number of cylinders of the engine.
さらに、上記の実施形態では、エンジン2が搭載されている車両において合成エンジン音を生成する構成について説明したが、この発明は、車両に仮想的に搭載されたエンジンのエンジン音の合成にも適用することができる。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、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。そして、エンジン回転速度に対応した時間間隔で回転パルスを発生させることにより、上記の図3に示された構成を用いることができる。この場合、回転パルスの発生間隔に対して揺らぎを与えることにより、実際のエンジンにおいて生じている爆発間隔の揺らぎを擬似的に再現できる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration for generating the synthesized engine sound in the vehicle on which the
同様にして、レーシングゲーム等における仮想的なエンジンのエンジン音の合成にも、この発明を適用することができる。
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。
Similarly, the present invention can be applied to synthesis of engine sounds of virtual engines in a racing game or the like.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
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
13 回転パルス生成器
14 アクセル操作量センサ
20 運転状態検出部
21 スロットル開度検出部
22 パルス間隔検出部
24 合成エンジン音データ生成部
25 出力処理部
30 エンジン音データ記憶部
31 加速音データ切出し制御部
32 減速音データ切出し制御部
33 加速音開始アドレステーブル
34 減速音開始アドレステーブル
37 増分生成部
41 第1加速音データ再生部
42 第2加速音データ再生部
43 第3加速音データ再生部
44 第4加速音データ再生部
46 第1減速音データ再生部
47 第2減速音データ再生部
48 第3減速音データ再生部
49 第4減速音データ再生部
50 重ね合わせ部
51 第1加速音アドレスコントローラ
52 第2加速音アドレスコントローラ
53 第3加速音アドレスコントローラ
54 第4加速音アドレスコントローラ
56 第1減速音アドレスコントローラ
57 第2減速音アドレスコントローラ
58 第3減速音アドレスコントローラ
59 第4減速音アドレスコントローラ
61 揺らぎ係数生成部
62 乗算部
63 加速音係数生成部
64 乗算部
65 時間窓係数生成部
66 乗算部
71 揺らぎ係数生成部
72 乗算部
73 減速音係数生成部
74 乗算部
75 時間窓係数生成部
76 乗算部
80 二輪車両
81 車輪
82 シート
83 燃料タンク
85 赤外線発信器
86 赤外線受信器
95 運転者
96 ヘルメット
97 アンプ
98 スピーカ
A スロットル開度データ
B 回転パルス
C パルス間隔データ
D1〜D4 エンジン音データ
d1〜d4 エンジン音データ
P1 揺らぎ処理部
P2 音圧補正処理部
P3 フェード処理部
P4 揺らぎ処理部
P5 音圧補正処理部
P6 フェード処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Car 2 Engine 3 Wheel 4 Car compartment 5 Driver's seat 6 Operation panel 7 Car audio apparatus main body 8 Speaker 9 Accelerator pedal 10 Engine sound synthesizer 11 Throttle opening sensor 13 Rotation pulse generator 14 Accelerator operation amount sensor 20 Operation state detection part DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Throttle opening detection part 22 Pulse interval detection part 24 Synthetic engine sound data generation part 25 Output processing part 30 Engine sound data storage part 31 Acceleration sound data extraction control part 32 Deceleration sound data extraction control part 33 Acceleration sound start address table 34 Deceleration Sound start address table 37 Increment generation unit 41 First acceleration sound data reproduction unit 42 Second acceleration sound data reproduction unit 43 Third acceleration sound data reproduction unit 44 Fourth acceleration sound data reproduction unit 46 First deceleration sound data reproduction unit 47 2 Deceleration sound data reproduction part 48 3rd deceleration sound data Data reproduction unit 49 fourth deceleration sound data reproduction unit 50 superposition unit 51 first acceleration sound address controller 52 second acceleration sound address controller 53 third acceleration sound address controller 54 fourth acceleration sound address controller 56 first deceleration sound address controller 57 second deceleration sound address controller 58 third deceleration sound address controller 59 fourth deceleration sound address controller 61 fluctuation coefficient generation unit 62 multiplication unit 63 acceleration sound coefficient generation unit 64 multiplication unit 65 time window coefficient generation unit 66 multiplication unit 71 fluctuation coefficient Generation unit 72 Multiplication unit 73 Deceleration sound coefficient generation unit 74 Multiplication unit 75 Time window coefficient generation unit 76 Multiplication unit 80 Two-wheeled vehicle 81 Wheel 82 Seat 83 Fuel tank 85 Infrared transmitter 86 Infrared receiver 95 Driver 96 Helmet 97 Amplifier 98 Speaker A Throttle opening data B Rotation pulse C Pulse interval data D1 to D4 Engine sound data d1 to d4 Engine sound data P1 Fluctuation processing unit P2 Sound pressure correction processing unit P3 Fade processing unit P4 Fluctuation processing unit P5 Sound pressure correction processing unit P6 Fade Processing part
Claims (10)
予め収録したエンジン音データを記憶したエンジン音データ記憶手段と、
前記エンジン音データ記憶手段に記憶されたエンジン音データから所定長のエンジン音データを互いに異なる切り出し位置で複数個切り出すエンジン音データ切出し手段と、
このエンジン音データ切出し手段によって切り出された前記所定長の複数のエンジン音データを、前記爆発間隔データ生成手段が生成する爆発間隔データにより表される時間間隔毎に順次再生する複数のエンジン音データ再生手段と、
前記複数のエンジン音データ再生手段によって再生されるエンジン音データを重ね合わせて合成エンジン音データを生成する重ね合わせ手段とを含むことを特徴とするエンジン音合成装置。 Explosion interval data generating means for generating explosion interval data representing the explosion interval of the engine;
Engine sound data storage means for storing pre-recorded engine sound data;
Engine sound data cutout means for cutting out a plurality of engine sound data of a predetermined length from engine sound data stored in the engine sound data storage means at different cutout positions;
A plurality of engine sound data reproduction for sequentially reproducing the plurality of engine sound data of the predetermined length cut out by the engine sound data cutting out means at every time interval represented by the explosion interval data generated by the explosion interval data generating means Means,
An engine sound synthesizer comprising: superimposing means for superimposing engine sound data reproduced by the plurality of engine sound data reproducing means to generate synthesized engine sound data.
前記エンジン音データ記憶手段は、加速時のエンジン音データおよび減速時のエンジン音データを記憶しており、
前記エンジン音データ切出し手段は、前記爆発間隔データ生成手段が生成する前記爆発間隔データに基づいて、前記エンジン音データ記憶手段から、加速時のエンジン音データを切り出す加速音データ切出し手段と、減速時のエンジン音データを切り出す減速音データ切出し手段とを含み、
前記エンジン音データ再生手段は、前記加速音データ切出し手段によって切り出された加速時のエンジン音データを再生する加速音データ再生手段と、前記減速音データ切出し手段によって切り出された減速時のエンジン音データを再生する減速音データ再生手段とを含み、
前記加速音データ再生手段は、前記スロットル開度情報生成手段が生成するスロットル開度情報に基づいて前記加速時のエンジン音データおよび減速時のエンジン音データの混合比率を規定する加速音係数を生成する加速音係数生成手段と、この加速音係数生成手段によって生成された加速音係数を前記加速音データ切出し手段によって切り出されたエンジン音データに乗じる加速音係数乗算手段とを含み、
前記減速音データ再生手段は、前記スロットル開度情報生成手段が生成するスロットル開度情報に基づいて、前記混合比率を規定する減速音係数を生成する減速音係数生成手段と、この減速音係数生成手段によって生成された減速音係数を前記減速音データ切出し手段によって切り出されたエンジン音データに乗じる減速音係数乗算手段とを含む
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のエンジン音合成装置。 Further comprising throttle opening information generating means for generating throttle opening information representing the throttle opening of the engine,
The engine sound data storage means stores engine sound data during acceleration and engine sound data during deceleration,
The engine sound data extraction means includes acceleration sound data extraction means for extracting engine sound data during acceleration from the engine sound data storage means based on the explosion interval data generated by the explosion interval data generation means, and deceleration time data Decelerating sound data extracting means for extracting engine sound data of
The engine sound data reproducing means includes acceleration sound data reproducing means for reproducing the engine sound data during acceleration extracted by the acceleration sound data extracting means, and engine sound data during deceleration extracted by the deceleration sound data extracting means. A deceleration sound data reproducing means for reproducing
The acceleration sound data reproducing means generates an acceleration sound coefficient that defines a mixing ratio of the engine sound data during acceleration and the engine sound data during deceleration based on the throttle opening information generated by the throttle opening information generation means Accelerating sound coefficient generating means, and acceleration sound coefficient multiplying means for multiplying the engine sound data cut out by the acceleration sound data cutting out means by the acceleration sound coefficient generated by the acceleration sound coefficient generating means,
The deceleration sound data reproduction means includes a deceleration sound coefficient generation means for generating a deceleration sound coefficient that defines the mixing ratio based on the throttle opening information generated by the throttle opening information generation means, and the deceleration sound coefficient generation The engine sound according to any one of claims 1 to 6, further comprising a deceleration sound coefficient multiplication means for multiplying the engine sound data cut out by the deceleration sound data cutting means by the deceleration sound coefficient generated by the means. Synthesizer.
請求項1ないし7のいずれかに記載のエンジン音合成装置と、
前記エンジン音再生手段によって再生される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。 An engine that generates a driving force to rotate the wheels;
The engine sound synthesizer according to any one of claims 1 to 7,
And a sound output unit that outputs engine sound reproduced by the engine sound reproducing means.
エンジン音データ記憶手段に記憶されたエンジン音データから、所定長のエンジン音データを異なる切り出し位置で複数個切り出すエンジン音データ切出しステップと、
前記切り出された前記所定長の複数個のエンジン音データを、前記爆発間隔データにより表される時間間隔毎に順次再生するエンジン音データ再生ステップと、
この再生されるエンジン音データを重ね合わせて合成エンジン音データを生成する重ね合わせ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。 Explosion interval data generation step for generating explosion interval data representing the explosion interval of the engine;
An engine sound data cutting step of cutting out a plurality of engine sound data of a predetermined length at different cutting positions from the engine sound data stored in the engine sound data storage means;
Engine sound data reproduction step of sequentially reproducing the cut-out plurality of engine sound data of the predetermined length for each time interval represented by the explosion interval data;
An engine sound synthesizing method comprising: an overlaying step of superimposing the reproduced engine sound data to generate synthesized engine sound data.
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