JP5076547B2 - 車載用音響再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される音響再生装置に関し、特に車両内で異なる音源ソースを前後席同時に再生出力する場合において、前後席それぞれの聴取者が他席再生音の影響を軽減して聴取されるための制御方法に関する。

従来、車両内で異なる音源ソースを出力される場合において、お互いの出力再生音の他座席への音漏れの影響を軽減させる車載用音響再生装置としては、音源ソースが再生されていない座席で走行雑音を出力させることで、他座席の再生音をマスキングして他座席からの音漏れを気にならないように制御する事例が提示されている（例えば、特許文献１参照）。図１０は、前記特許文献１に記載された車載用音響再生装置の構成を示したものである。図１０において、Ａ席スピーカ１０からはＡ席音源ソース１より音楽ソースが出力されており、Ａ席からＢ席への音漏れが発生する。この場合の具体的なマイコン９による制御方法としては、音源ソース（音楽等の再生）が選択されていない系統（Ｂ席）については、音源ソース再生中のＡ席の再生音量値７に応じて、Ｂ席で前記音漏れをマスキングするため走行雑音であるＢ席マスキング音源ソース４の再生音量８を制御するようにしている。

一方、特許文献２で示される事例では、前後席間で再生されうる音源ソースの物理的特徴量を算出しておき、前後席での音響再生ソース選択時に相関を調べて、互いに干渉しないようなソースを選択させる。その後の操作で、干渉を与えるソースが選択された場合は、相互の音量を下げ、前後席の異なる再生音の干渉を軽減するものが開示されている。
特許第３７１９６９０号公報 特開２００６−１０１４４１号公報

しかしながら、前記特許文献１の内容においては、他席の再生音を走行雑音によりマスキングさせているが、互いが同時に異なる音源ソースを再生させた場合の制御方法は記載されておらず、前記特許文献２では前後席で任意の音源ソースが選択された場合は両席の音量を下げるのみであり、再生音の特徴によっては双方が自席での再生音の音を十分に楽しめない問題がある。

本発明は上記課題に鑑み、車両内の前後席でそれぞれ異なる音源ソースを同時再生する場合において、それぞれの再生音の音響特性に適合しながらマスキングするように制御される車載用音響再生装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の車載用音響再生装置においては、車両の前後席付近にそれぞれ設置された前後席スピーカに出力される音響特性を変更可能とする音響特性制御手段と、それぞれ独立して動作する前後席スピーカに入力される複数の音源ソース機器から出力されるオーディオソース信号について、所定の周波数バンド別の出力レベルを計測するオーディオ信号解析手段と、前記オーディオ信号解析手段からの出力を受けて制御されるマスキング効果制御手段を備えている。マスキング効果制御手段は前記計測されたバンド別の出力レベル差を比較し、前記出力レベル差が前後席スピーカからそれぞれ出力される音が他席からの音漏れをマスキングして前後席で聴取されるために必要なマスキング効果有効レベル差とする基準レベル差より大きい場合かつ所定の制御限界レベル差より小さい場合において、前記基準レベル差以内に収束するように、前後席スピーカの前記バンド別における出力レベルを増減制御を行う際に、複数の周波数バンドでの前後席出力レベル差をラウドネス特性値に換算して差分が小さくなるようにすることによって、前後席それぞれのスピーカ再生音がお互いのスピーカから漏れ聞こえる音をマスキングするように前記音響特性制御手段を制御するものである。

以上の構成によって、前後席それぞれの音源ソースの特徴を大きく崩さずに、前後席間の漏れ音をお互いの再生音マスキング効果により軽減されるようになる。

また、前記構成に加え、前後席それぞれの座席近傍に音の拡散性を制限されたサブスピーカを備え、前後席スピーカとの出力レベルを分配できるような出力分配器を備えて、前記制御限界レベル差より大きな出力レベル差となったバンドにおいては、前後席スピーカからの該バンドの出力レベルを絞り、前記サブスピーカから該バンドが出力されるように制御される。

本構成により、マスキング効果制御が困難なバンドにおいても他席への漏れを軽減しながら前後席スピーカを使って自席での再生音を楽しむことができる。

前後席で同時に異なる音源ソースを出力再生時に、それぞれの音源ソースの出力レベルを解析して、前後席での出力音がお互いの漏れ音をマスキングして出力されるよう、それぞれの音源ソース出力が制御される。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
次に具体的な動作事例について、図１〜図６を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における車載用音響再生装置に含まれるスピーカ配置図の例である。

図２は、車載用音響再生装置のブロック図である。

図１において、スピーカ１ａ、１ｂは車両内前席スピーカであり、前席ドア前方に配置され、スピーカ２ａ、２ｂは後席スピーカであり、後席ドア後方に配置されている。

図２において、前席音源ソース機器２０１と後席音源ソース機器２０２からそれぞれ出力される音源は、オーディオ信号解析手段２０５とそれぞれの遅延器２０３、２０４に入力される。オーディオ信号解析手段２０５は入力された前後席音源ソースの可聴帯における細分化された周波数バンド別の出力レベルを計測し、その計測結果をマスキング効果制御手段２０８に入力する。マスキング効果制御手段２０８は、その結果から後述する制御処理を行い、前後席スピーカ２０９、２１０にそれぞれ出力される音響特性制御手段２０６、２０７への音響特性設定値を決定し、その特性に応じた出力が前後席スピーカ２０９、２１０から出力される。なお、遅延器２０３、２０４はオーディオ信号解析手段２０５とマスキング効果制御手段２０８の処理時間の遅延と前後席での出力タイミングの同期を取るための時間が設定されるものとする。

図５〜図６は、図２におけるマスキング効果制御手段２０８が行う制御処理であり、図３〜図４は、その処理中において参照されるデータである。

図５はオーディオ信号解析手段２０５から入力された特定バンドｎの計測結果に対する制御処理フローである。前記計測結果を受けたマスキング効果制御手段２０８は、バンドｎの前後席ソース出力レベルを比較する（Ｓ５０１）。そのレベル差がマスキング効果を得るための補正を行う基準レベル差を超え、かつレベル差が補正により制御可能な制御限界レベル差以下であるかどうかを判定する（Ｓ５０２）。

次に、前記マスキング効果を得るための補正を行う基準レベル差と制御限界レベル差について図４を用いて説明する。

図４は、周波数における基準レベル差と制御限界レベル差の推移を示したものである。

ここでマスキング効果を得るための補正を行う基準レベル差とは、各周波数バンドにおける図１の車両内で前後席聴取者がお互いの漏れ音をマスキングして、自席の出力音を聴取できるための境界値であり、図１の環境内で予め測定され決定されたものである。また、制御限界レベル差とは、各周波数バンドにおける前記マスキング補正を行うための許容レベル差であり、補正によって原音の特性が失われないようにするために設定される。本実施の形態では、図に示すように高音になるに従い補正処理の範囲が狭くなるように設定している。これは高音ほど聴覚上敏感であるため、過度の制御による違和感の発生を防止するためである。

ステップＳ５０２において、レベル差が補正処理範囲内である場合は、バンドｎの前後席音源ソースの補正量を計算する（Ｓ５０３）。ここでの補正は、図４の基準レベル差境界値に収束するように、前後席ソースの該バンド出力のそれぞれの最小増減値として決定される。次に計算された補正量をラウドネスレベル差に換算する（Ｓ５０５）。ここでラウドネスレベルは図３に示されるような等ラウドネス曲線で換算される。等ラウドネス曲線は周波数による音の主観的に感じる大きさが同じになるような音圧レベルで結んだものであり、振幅（音圧）出力レベルよりも聴覚に適合した調整ができる。この場合は、図１の前後席スピーカの配置において、該周波数と音源出力レベルから前後席から聴取者位置における音圧レベル特性を予め測定したものとし、その音圧レベルからラウドネスレベル値に換算するような処理を行う。

一方、ステップＳ５０２でレベル差が補正処理範囲内である場合には、該バンドの出力レベル差をラウドネスレベル差として換算する（Ｓ５０４）。

以上のように、バンドｎで計算されたラウドネスレベル差をバンドｎ−１までに、図５と同様の処理により求められたラウドネスレベル差へ加算する（Ｓ５０６）。

このようにして、所定のバンド数まで繰り返し、図５の処理が実行されたか判定する（Ｓ５０７）。ここで所定のバンド数とは、マスキング補正処理を行う複数のバンドである。マスキング効果は低い周波数ほど周波数バンド幅において効果が狭く、高い周波数ほど広くなるため、周波数が高くなるほど前記のバンド数を多く含むように設定すれば、マスキング制御効果を高めることができる。

このようにして、ステップＳ５０７で所定のバンド数までの処理が終了していない場合は、次のバンドｎ＋１についての処理が開始される（Ｓ５０９）。

所定のバンド数処理が終了した場合は、出力レベル補正平均化処理を行い（Ｓ５０８）、最終的に決定された補正量を前後席それぞれの音響特性制御手段２０６、２０７の設定値を制御する。

図６は、前記出力レベル補正平均化処理の処理フローである。

図６において、図５の処理を繰り返し実行して導出された前後席のラウドネスレベル差が所定の範囲値以上かどうかを判別し（Ｓ６０１）、範囲値以上であれば、図５のステップＳ５０３と同様に、前後席ソースの出力レベルの追加補正処理を行う（Ｓ６０２）。具体的な処理内容としては、図４で示した基準値内に収束されているレベル差のバンドについて、さらにそのレベル差を少なくするように補正する。この時、特定のバンドの補正を集中的に行うよりも、補正対象の複数のバンド全体について均等に補正されるようにすると、原音を損なわないように補正される。この補正により生じたラウドネスレベル差を再計算し（Ｓ６０３）、所定の補正回数分繰り返して補正処理を実行し（Ｓ６０４）、ラウドネスレベル差を所定の範囲値以内にするように補正制御される。

以上、図５〜図６の処理を制御対象の可聴周波数範囲域以下（本事例では５ｋＨｚ）まで実行する。

以上のようにして、前後席で個別に出力される音源ソースを周波数バンド別に解析して、マスキング効果をもたらすための補正処理をまとまったバンドで行い、かつラウドネスレベル差に基づいて計算することで、その原音を大きく損なわずに、他席からの音漏れを効果的にマスキングするように制御される。

なお、本事例では図１のように前後席スピーカをそれぞれのドアに配置したが、マスキング効果が高まるように、例えば聴取者の耳に近い位置へ設置していけば、前記基準レベル差を小さく、前記制御限界レベル差を大きくでき、よりマスキング効果が高まるよう制御されることはいうまでもない。

（実施の形態２）
次に実施の形態２について、図７〜図９を用いて説明する。

図７は、本実施の形態の車載用音響再生装置のブロック図である。

図７において、本構成は前記図２の構成に比して、前後席の音源ソース出力用にサブスピーカ７１５、７１６を加え、サブスピーカに対してそれぞれの音響特性を設定するサブスピーカ音響特性制御手段７１３、７１４を有し、前後席それぞれのサブスピーカ７１５、７１６と前後席スピーカ７１１、７１２との出力を分配できる出力分配器７０６、７０７をそれぞれ有する構成となっている。サブスピーカは図示しないが、前後席それぞれに聴取者に近い位置に設置されるものとする。

図８〜図９は、図７におけるマスキング効果制御手段７０８が行う制御処理である。

図８はオーディオ信号解析手段７０５から入力された特定バンドｎの計測結果に対する制御処理フローである。前記実施の形態で示した図５との相違点について説明する。本実施の形態では、マスキング補正により制御できないバンドを検出した場合、音響特性制御手段７０９、７１０とサブスピーカ音響特性制御手段７１３、７１４への設定値を準備する（Ｓ８０３〜Ｓ８０４）。具体的には、該バンドの出力レベルが大きい方のサブスピーカ音響制御手段には、前記バンドを通過するようなフィルタを設定し、前後席スピーカの音響特性制御手段には、前記バンド出力を低減するようなフィルタを設定する。その他のマスキング補正を行うバンドについては図５と同様にラウドネスレベル差による補正計算が行われる（Ｓ８０３〜Ｓ８０６）。

この処理を所定バンド数実行し（Ｓ８０７）、後述する出力レベル補正平均化処理（Ｓ８０８）を実行した後、前記音響特性値を更新制御する処理を行い（Ｓ８１０）、前記出力分配器７０６、７０７を制御する（Ｓ８１１）処理となっている。

なお、前記出力レベル補正平均化処理（Ｓ８０８）は図９に示すものである。

図９において、ステップＳ９０１でサブスピーカ７１５、７１６への出力を含めたラウドネスレベル差を換算する。レベル差の換算は第１の実施の形態で説明したように、サブスピーカの出力特性と前後席聴取位置への関係を加味して行われるものとする。なお、このときのサブスピーカは物理的に音の拡散性を制限されたものであるので、サブスピーカの出力バンド付近のマスキング効果は高く他座席への影響も少なくできる。

次に、求められたラウドネスレベル差から出力分配器７０６、７０７の前後席スピーカとサブスピーカへの出力レベルを決定する（Ｓ９０２）。通常は、両出力を均等に出すようにすればよいが、サブスピーカへの出力レベルが大きくマスキング効果が過度になる場合などは、サブスピーカへの出力ゲインを下げるようにすればよい。以下、前記実施の形態と同様にして、ラウドネスレベル差を最小にするような繰り返し処理を実施する（Ｓ９０３〜Ｓ９０６）。

以上のように、前後席の音源出力レベルが大きくマスキング効果による制御ができない周波数バンドを抽出して、音の拡散性が制限されたサブスピーカから出力させることで、他席への音の拡散を防ぎつつ、マスキング効果が行えるバンド出力については、前後席それぞれのスピーカから第１実施形態と同様に出力制御を行うことにより、自席での再生音を楽しむことができる。

本発明にかかる車載用音響再生装置は、車両内において前後席で異なる音源ソースを同時に再生出力する場合において、互いの再生出力音による漏れ音を軽減するシステムとして用いるのに有用である。

実施の形態１における車載用音響再生装置に含まれるスピーカ配置図 実施の形態１における車載用音響再生装置のブロック図 等ラウドネス曲線図 マスキング効果を得るための補正を行う基準レベル差と制御限界レベル差の周波数における推移図 実施の形態１におけるオーディオ信号解析手段から入力された特定バンドｎの計測結果に対する制御処理フローの例を示す図 実施の形態１における出力レベル補正平均化処理の処理フローの例を示す図 実施の形態２における車載用音響再生装置のブロック図 実施の形態２におけるオーディオ信号解析手段から入力された特定バンドｎの計測結果に対する制御処理フローの例を示す図 実施の形態２における出力レベル補正平均化処理の処理フローの例を示す図 従来の車載用音響再生装置のブロック図

符号の説明

１ａ、１ｂ 車両内前席スピーカ
２ａ、２ｂ 後席スピーカ
２０１ 前席音源ソース機器
２０２ 後席音源ソース機器
２０３、２０４ 遅延器
２０５ オーディオ信号解析手段
２０６、２０７ 音響特性制御手段
２０８ マスキング効果制御手段
２０９ 前席スピーカ
２１０ 後席スピーカ

Claims (5)

1. 車両の前席付近に設置された前席スピーカと、後席付近に設置された後席スピーカと、前記スピーカごとに出力される音響特性を変更可能とする音響特性制御手段と、それぞれ独立して動作する少なくとも２つ以上の複数の音源ソース機器と、前記複数の音源ソース機器から出力されるそれぞれのオーディオソース信号について、所定の周波数バンド別の出力レベルを計測するオーディオ信号解析手段と、前記オーディオ信号解析手段からの出力を受けて制御されるマスキング効果制御手段とを備える音響再生装置であって、前記計測された出力レベルを所定の方法で比較して、前後席それぞれのスピーカの再生音がお互いのスピーカから漏れ聞こえる音をマスキングするように前記音響特性制御手段を制御することを特徴とする車載用音響再生装置。
2. 前後席にそれぞれ設置され物理的に音の拡散性を制御されたサブスピーカと、前記サブスピーカに出力される音響特性を変更可能とするサブスピーカ音響特性制御手段と、前記前席スピーカと前記前席付近に設置されたサブスピーカ間と前記後席スピーカと前記後席付近に設置されたサブスピーカ間への出力レベルを異ならせる出力分配器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車載用音響再生装置。
3. オーディオ信号解析手段は可聴域周波数バンド別に細分された出力レベルを計測し、マスキング効果制御手段は前記計測されたバンド別における複数の音源ソース出力レベル差を比較し、前記出力レベル差が予め算出された所定の基準レベル差より大きい場合かつ所定の制御限界レベル差より小さい場合において、前記基準レベル差以内に収束するように、前後席スピーカの前記バンド別における出力レベルをそれぞれ所定の平均化処理に基づいて増減させるように音響特性制御手段を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の車載用音響再生装置。
4. 基準レベル差は前後席スピーカからそれぞれ出力される音が他席からの音漏れをマスキングして前後席で聴取されるために必要なマスキング効果有効レベル差であって、平均化処理はバンド毎の増減制御値を該バンドにおけるレベル差と、近傍のバンドにおけるレベル差をラウドネス特性値に応じて換算し、複数のバンドにおける前後席それぞれの出力レベルのラウドネス換算合計値の差分が最小化されるように、それぞれのバンドの増減制御値が決定されることを特徴とする請求項３に記載の車載用音響再生装置。
5. 出力レベル差が制御限界レベル差以上である場合において、マスキング効果制御手段は、制御限界レベル差以上である出力レベル差のバンド出力を減衰させるように音響特性制御手段を制御し、バンド出力を中心に抽出するようにサブスピーカ音響特性制御手段を制御することを特徴とする請求項２および３に記載の車載用音響再生装置。

Images