JP5718371B2 - 乗物エンジン音の増強 - Google Patents

Description

本発明は乗物エンジン音の増強システム、及びそれを処理するための方法に関係する。

この明細書は、乗物エンジン音の増強システムを説明する。エンジン音の増強システムは、乗物の運転者、乗物の乗員、または乗物の近くにいる人の音に関する体験及び／または振動に関する体験を加減する増強された音を提供する。例えば、エンジン音の増強システムは、比較的静かな乗物、例えば電気的に動力を供給された乗物に、エンジンが動いているという表示を、運転者に対して提供させると共に、乗物の動作状態、例えばその乗物が移動している速度に対する感覚による表示を提供させる。ハイブリッド車において、音の増強システムは、内燃力（internal combustion power）から電動機力（electric motor power）への変更にもかかわらず、運転者に一定の音に関する体験を提供し得る。エンジン音の増強システムは、乗員が、エンジン音を、大きく、刺激的で、そして乗物の外の人には迷惑に大きくないレベルで体験することを可能にし得る。エンジン音の増強システムは、歩行者に、動いている乗物、例えば電気的に動力を供給された乗物がすぐ近くに存在するという可聴表示を提供することができる。

１つの特徴において、乗物エンジン倍音増強システムを処理するための方法は、第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する段階と、個別に等化されたラウドスピーカエンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化する段階とを含む。前記エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して前記複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化する前記段階は、前記エンジン増強オーディオ信号の位相、振幅、及び遅延の内の少なくとも２つを修正する段階を含むことができる。前記方法は、基本倍音周波数を判定する段階を含むことができると共に、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階は、前記基本倍音周波数の倍音を提供する段階と、前記基本倍音周波数の前記倍音のそれぞれを独立して等化する段階とを含むことができる。前記エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化する前記段階は、前記エンジン増強オーディオ信号の位相、振幅、及び遅延の内の少なくとも２つを修正する段階を含むことができる。前記方法は、第２エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する段階を更に含むことができると共に、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階は、前記基本倍音周波数の倍音の第１セットを提供する段階と、前記基本倍音周波数の前記倍音の第１セットのそれぞれを独立して等化する段階とを含むことができ、前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階は、前記基本倍音周波数の倍音の第２セットを提供する段階と、前記基本倍音周波数の前記倍音の第２セットのそれぞれを独立して等化する段階とを含むことができる。前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する前記段階は、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する段階と、変換された第１音増強オーディオ信号の明白な発信源が第１の乗物位置になるように、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を変換する段階とを含むことができると共に、前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する前記段階は、前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する段階と、変換された第２音増強オーディオ信号の明白な発信源が第２の乗物位置になるように、前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を変換する段階とを含むことができる。その方法は、対応するラウドスピーカのために、個別に等化されたラウドスピーカエンジン倍音増強オーディオ信号と娯楽オーディオ信号を多重化する段階を更に含むことができる。前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階は、エンジン倍音増強利得のストリームを提供する段階と、平滑化されたエンジン倍音増強利得のストリームを提供するように、前記エンジン倍音増強利得のストリームを平滑化する段階と、前記平滑化エンジン倍音利得のストリームを前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号に適用する段階と含むことができる。前記方法は、エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少しているかどうかを判定する段階と、もしエンジン負荷が減少しているならば、平滑化パラメータを変更する段階とを更に含むことができる。前記平滑化する段階は、ローパスフィルタ処理をする段階を含むことができる。前記第１エンジン倍音オーディオ信号を提供する段階は、エンジン倍音増強利得のストリームを提供する段階と、エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少しているかどうかを判定する段階と、もしエンジン負荷が減少しているならば、前記エンジン倍音利得のストリームの印加に遅延を適用する段階とを含むことができる。

別の特徴では、複数のラウドスピーカ、娯楽オーディオシステム、及びエンジン倍音増強システムを備える乗物オーディオシステムにおいて、方法は、等化された娯楽オーディオ信号を提供するように、娯楽オーディオ信号を等化する段階と、エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する段階と、等化されたエンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記娯楽オーディオ信号から切り離して前記エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する段階と、前記等化された娯楽オーディオ信号と前記等化されたエンジン倍音増強オーディオ信号を多重化する段階とを含む。前記エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階は、基本倍音周波数を判定する段階と、前記基本倍音周波数の倍音を提供する段階と、前記基本倍音周波数の前記倍音のそれぞれを独立して等化する段階とを含むことができる。前記エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する前記段階が、それぞれが複数のラウドスピーカの内の１つに対応する複数のエンジン増強オーディオ信号を提供するように、エンジン増強オーディオ信号を処理する段階と、複数のエンジン増強オーディオ信号のそれぞれを独立して等化する段階とを含むことができる。

添付の図面に関連して読まれたとき、他の特徴、目的、及び利点は、下記の詳細な説明から明白になるであろう。

乗物エンジン音増強システムを備える乗物の構成図である。 エンジン倍音オーディオ信号発信源の構成図である。 エンジン倍音増強（engine harmonic enhancement：ＥＨＥ）等化器及び空間プロセッサの構成図である。 サウンドステージプロセッサ及び増幅器の構成図である。 別のＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサの構成図である。 サウンドステージプロセッサの構成図である。 ＥＨＥ利得及び遅延判定器の構成図である。 ＥＨＥ利得及び遅延判定器の構成図である。 ＥＨＥ利得及び遅延判定器の構成図である。

図面のいくらかの図の構成要素は、構成図における個別素子として示されて説明され得ると共に、特に示されない限り、“回路”と呼ばれ得るが、それらの構成要素は、アナログ回路、デジタル回路、またはソフトウェア命令を実行する１つ以上のマイクロプロセッサの内の１つとして、またはそれらの組み合わせとして、実施され得る。ソフトウェア命令は、デジタル信号処理（ＤＳＰ）命令を含み得る。動作は、アナログ回路によって、もしくは、アナログ動作に等しい数学的動作もしくは論理的動作を実行するマイクロプロセッサによって実行され得る。特に示されない限り、信号線は、個別的なアナログ信号線もしくはデジタル信号線として、オーディオ信号の個別のストリームを処理するための適切な信号処理を伴う１つの個別的なデジタル信号線として、もしくは、無線通信システムの構成要素として実施され得る。いくらかの処理は、構成図において説明され得る。各ブロックで行われる作業（activity）は、１つの構成要素によって、もしくは、複数の構成要素によって実行され得ると共に、時間的に分割され得る。ブロックの作業を実行する構成要素は、物理的に分割され得る。特に示されない限り、オーディオ信号、またはビデオ信号、或いはそのいずれもが、デジタル形式かアナログ形式のいずれかに符号化されて、送信され得ると共に、図面には、従来のデジタル／アナログ変換器またはアナログ／デジタル変換器は示されないかもしれない。

図１は、乗物エンジン音増強システムを備える乗物の構成図である。エンジン倍音オーディオ信号発信源１０は、エンジン倍音増強（engine harmonic enhancement：ＥＨＥ）等化器及び空間プロセッサ１２に操作可能に連結されると共に、エンジン倍音増強等化器及び空間プロセッサ１２は、同様に、加算器１４と連結される。更に、娯楽オーディオ等化器及び空間プロセッサ１６によって加算器１４に連結されるのは、娯楽オーディオ信号発信源１８である。加算器１４は、マルチチャンネル増幅器２０を通して、乗物のキャビン（cabin）の周囲に配置されると共に、いくらかの実施においては例えば音響エネルギーを乗物の外部に放出するラウドスピーカ２４として配置され得る、複数のラウドスピーカ２２−１〜２２−４に連結される。エンジン倍音オーディオ信号発信源と、ＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサとの間の動作上の結合は、１本の線によって示される。エンジン倍音オーディオ信号発信源１０と、ＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサ１２との間の動作上の関係の更に完全な説明は、次の図面において示されると共に、下記で更に詳細に説明される。ＥＨＥ等化器及び空間プロセッサ１２、娯楽オーディオ等化器及び空間プロセッサ１６、加算器１４、そして増幅器２０の間の結合は、複数の線で示されたように、マルチチャネル（multichannel：多重チャンネル）であり得る。上述のように、信号線は、個別的なアナログ信号線もしくはデジタル信号線として、オーディオ信号の個別のストリームを処理するための適切な信号処理を伴う１つの個別的なデジタル信号線として、もしくは、無線通信システムの構成要素として実施され得る。

動作中、娯楽オーディオ信号発信源１８と、娯楽オーディオ等化器及び空間プロセッサ１６は、従来通りに（conventionally）、等化されると共に空間的に処理されたオーディオ娯楽を乗物のキャビンの乗員に提供するように動作し得る。いくらかの実施において、娯楽オーディオ信号発信源は、ナビゲーション、警報信号等のための告知オーディオ信号（announcement audio signal）を含むことができる。ＥＨＥオーディオ信号発信源は、合成的に生成されたまたは合成的に録音された、通常は毎分回転数（revolutions per minute：ＲＰＭ）で参照されるエンジン回転速度に関連する倍音周波数（harmonic frequency）のエンジン音を表す信号を提供する。ＥＨＥ等化器及び空間プロセッサは、ラウドスピーカ２２−１〜２２−４、及び２４によって再生（reproduce：再現）されたとき、それらが所望の音の体験を提供するように、ＥＨＥオーディオ信号を処理する。例えば、ＥＨＥオーディオ信号に対応する音が前方のエンジン室（engine bay）１７か、または後方の排気管１９のいずれかから起こるように思われることが、望まれ得る。処理されたＥＨＥオーディオ信号、及び処理された娯楽オーディオ信号は、加算器１４において加算され、増幅器２０によって増幅され、そしてラウドスピーカ２２−１〜２２−４、及び２４によって音響エネルギーに変換される。

図２は、更なる詳細におけるエンジン倍音オーディオ信号発信源１０の構成図である。ＲＰＭ検出器及び基本周波数計算器２８は、入力として、ＲＰＭにおけるエンジン回転速度を表している信号２７を受け取る。ＲＰＭ検出器及び基本周波数計算器２８は、ＲＰＭ変化率検出器（RPM rate of change detector）３０、ＲＰＭ範囲内検出器（RPM in range detector）３２、及び倍音発生器（harmonics generator）３４と、操作可能に連結される。エンジン負荷検出器（engine load detector）３６は、入力として、エンジン負荷を表している信号３７を受け取ると共に、エンジン負荷利得判定器（engine load gain determiner）３８、及びエンジン負荷利得変動検出器（engine load gain change detector）３９と、操作可能に連結される。

図３は、更なる詳細におけるＥＨＥ等化器及び空間プロセッサ１２の構成図である。ＥＨＥ利得及び遅延判定器２１は、図２のエンジン倍音オーディオ信号発信源１０のＲＰＭ変化率検出器３０、エンジン負荷利得判定器３８、及びＲＰＭ範囲内検出器３２からの入力を受け取るように、そして、倍音加算器４２からの入力を受け取り、全体増強利得（overall enhancement gain）５０に対する信号を出力するように、操作可能に連結される。全体増強利得５０は、サウンドステージプロセッサ５２と連結される。Ｈ１形状参照テーブル（look up table：ＬＵＴ）４４−１・・・Ｈｎ形状ＬＵＴ４４−ｎは、図２のエンジン倍音オーディオ信号発信源１０の倍音発生器３４に、操作可能に連結される。加算器４６−１・・・４６−ｎは、対応する倍音形状ＬＵＴ４４−１・・・４４−ｎに、図２のエンジン倍音オーディオ信号発信源１０の倍音発生器３４に、そして対応する倍音利得４８−１・・・４８−ｎに、操作可能に連結される。倍音利得４８−１・・・４８−ｎは、倍音加算器４２に、操作可能に連結される。

図２及び図３の個々の構成要素の動作が、ここから説明されることになる。ＲＰＭ検出器及び基本周波数計算器２８に入力されるＲＰＭ信号は、エンジン倍音の基本周波数を判定すると共に、エンジン負荷信号は、倍音増強作用の全体の音響レベルを制御する。ＲＰＭ信号は、配線（wire）上のアナログ信号、またはバス（ＧＭＬＡＮ、ＣＡＮ、ＭＯＳＴ等）上のデジタル信号であり得る。１つの実装において、ＲＰＭ信号は、エンジン回転数当たりのパルスの既知の数を示す。もしＲＰＭ信号がイグニションモジュール（ignition module）によってもたらされるならば、回転数当たりのパルス（pulses per revolution：ＰＰＲ）数は、従来の（４ストローク）エンジンのシリンダーの半分だけが各回転を点火する（fire each revolution）ので、通常、各回転を点火するエンジンシリンダーの数に等しいか、あるいは、動作中のエンジンシリンダーの総数の半分に等しい。例えば、８シリンダー（８気筒）のエンジンからのイグニションベース（イグニションに基づく：ignition-based）のＲＰＭ信号は、４つのＰＰＲを有することになる。もしＲＰＭがクランクシャフトセンサによってもたらされるならば、パルスの数は、クランク位置を示すために使用される、通常はクランクシャフトの上死点（top dead center：ＴＤＣ）位置を示すために使用される、特別な歯を含まない、クランクシャフト位置ホイール（crankshaft position wheel）上の等間隔の（equally-spaced）歯の数に等しい。

ＲＰＭ検出器及び基本倍音周波数計算器は、連続するＲＰＭパルスの間の時間を測定すると共に、基本エンジン倍音周波数を判定するために、逆数を計算する。ＲＰＭ検出におけるＴＤＣパルスまたはエラーを除去するために、検出器は、新しいパルス周期（pulse period）が以前に受け入れられたパルス周期に対する所定の許容範囲（例えば＋／−２５［％］）より大きい場合に、新しいパルス周期を例えば前のパルス周期と置換し得る。

図２のエンジン負荷検出器３６は、適切に音の増強作用のバランスをとるために、固有のエンジン音レベルを判定する。エンジン負荷を表す信号は、少なくとも２つの理由によって、音の増強レベルを制御することに適している。第一に、全体のエンジンの騒音レベルは、正のエンジン負荷が増加すると単調に増加する。第二に、エンジンが変速装置を駆動する場合に、強い増強作用は、概して正のエンジン負荷の場合にのみ望ましい。同様にエンジンブレーキとして知られている、変速装置がエンジンを駆動する場合に、負のエンジン負荷が発生する。エンジンブレーキの間に、高いレベルの固有のエンジン騒音が存在し得る一方、騒音消去（noise cancellation）がこの状況のために望まれるかもしれないが、しかし有意の音の増強作用はめったに望まれない。

乗物のエンジン制御ユニット（Engine Control Unit：ＥＣＵ）は、通常、エンジン負荷と関連していると共に、アナログ形式またはデジタル形式でＥＨＥシステムに利用可能であり得る下記の信号、例えば、アクセルペダルの位置（accelerator pedal position：ＡＰＰ）；スロットル開度センサ（throttle position sensor：ＴＰＳ）；吸入空気量（mass air flow：ＭＡＦ（吸気量））；分岐管における絶体圧力（manifold absolute pressure：ＭＡＰ）；エンジントルク（engine torque）；及び／または計算されたエンジン負荷（computed engine load）の内の利用可能ないくつかを有しているであろう。これらの信号の内のいずれかは、もしその信号と倍音増強作用の所望の音響レベルとの間に十分に近接した１対１の関係が存在するならば、ＥＨＥ制御に適当である。

図２のＲＰＭ変化率検出器３０は、ＲＰＭの変化率を検出する。エンジンは、運転者が有意の量のパワーをそれに要求する時のみ、聴覚へのフィードバックとして、心地よくて、聞こえる、力強い音を放つべきである。そのような使用法は、通常、著しく増加するエンジン負荷とＲＰＭの両方と連結される。他のエンジン負荷の下では、エンジンは、より静かであるべきである。乗物が滑らかな（平らな）ハイウェイ（level highway）をクルージングしているとき、エンジン負荷とＲＰＭの両方は、一般的に安定している。固定した変速機歯車（transmission gear：動力伝達装置）における乗物の減速の間、エンジン負荷とＲＰＭの両方は、減少する。従って、ＲＰＭ変化率検出器３０は、ＲＰＭにおける変化が小さいか、もしくは減少しているときはいつでも、エンジン増強を低減するか、またはターンオフする。

図２の範囲内検出器３２におけるＲＰＭは、基本エンジン回転周波数が、ＥＨＥが動作するように設計されるＲＰＭの範囲を決定する最小の周波数しきい値を下回っているか、もしくは、最大の周波数しきい値を越えているかどうかを判定する。

図２の倍音発生器３４は、（非整数倍音であろう）各増強されたエンジン倍音に関する２つのパラメータを出力する。最初に、それは、基本的なエンジン回転周波数に、各増強されたエンジン倍音の次数を掛けることによって、各増強された倍音に関する周波数を計算する。次に、それは、基本周波数を、倍音形状参照テーブル（Look-Up Table：ＬＵＴ）に対するインデックスに変換する。

図２のエンジン負荷利得判定器３８は、２つの部分を備える。１つ目は、エンジン負荷を表す入力信号を変換すると共に、それを増強利得に変換する参照テーブルである。この利得は、エンジン負荷によって決まる固有のエンジン騒音のバランスをとるように、増強レベルを調整する。もし異なる倍音の音響レベルにエンジン負荷を表す信号に応じて有意の差が存在するならば、複数のエンジンレベル制御テーブルが必要とされ得る。第２の部分は、利得値を平滑化する。このモジュールのための調節可能なパラメータは、立ち上がり（attack：アタック）、遅延（delay：ディレイ）、及び減衰（decay：ディケイ）、維持（hold：ホールド）を含む。これらの調節可能な特性は、運転者がスロットルを解除するときに固有のエンジン騒音より更に突然減少し得る非理想的なエンジン負荷信号を調整する。

エンジン負荷利得変動検出器３９は、エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少しているかどうかを判定すると共に、エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少している速度を判定し得る。一般的に、エンジン負荷が増加しているならば、ＥＨＥ信号の振幅がエンジン負荷を追跡し、しかし、エンジン負荷が減少しているならば、ＥＨＥ信号の振幅がエンジン負荷より更に徐々に減少するという条件において、更に現実的な効果が達成される。

図３の倍音形状ＬＵＴ４４−１〜４４−ｎは、各増強された倍音の音響レベルが周波数に依存することを可能にする周波数対利得参照テーブル（ＬＵＴ）である。この形状制御部は、倍音増強レベルを調整する利得を出力する。その結果生じる、スピーカを通して出力されると共に固有の倍音音響レベルと音響的に加算された増強作用は、所望の目標に適合する音響レベルを生成する。この目的を達成するために、参照テーブルは、全てが乗員の耳で理想的に測定された、固有の倍音レベル、目標倍音レベル、及びオーディオシステムの伝達関数から構成されなければならない。参照テーブルは、隣接の周波数インデックスの間で補間された（interpolated）音響レベル値が所望の増強要求を満たし、そして、粗すぎる周波数間隔に起因する増強作用の不自然な結果をもたらさないように、十分な周波数分解能を有しているべきである。計算の効率のために、全ての倍音形状ＬＵＴは、通常エンジンのＲＰＭ（毎分回転数）の第１の倍音に基づく、同じ周波数インデックスを使用し得る。もしそうであるならば、その場合に、全ての形状ＬＵＴは、同じ数のエントリ（entry）を有していることになる。そのような場合を仮定すると、最も高い次数のＥＨＥ倍音は、それが所定のＲＰＭ範囲に関して最も大きい周波数範囲をカバーすることになるので、ＬＵＴエントリの必要数を決定することになる。例えば、第一次の倍音は、６００から６０００までのＰＲＭ範囲に関して９０［Ｈｚ］の範囲（１０［Ｈｚ］から１００［Ｈｚ］）をカバーし、一方、第十次の倍音は、同一のＲＰＭ範囲に関して９００［Ｈｚ］の範囲をカバーすることになる。

倍音利得４８−１・・・４８−ｎは、倍音形状ＬＵＴ４４−１〜４４−ｎからの入力、及び、倍音発生器３４によって判定された倍音周波数のそれぞれに関するシヌソイド（sinusoid）の瞬時値に基づいて、個別の倍音に特定の利得（individual harmonic specific gain）を、各々の倍音に適用（印加）する。

ＥＨＥ利得及び遅延判定器２１は、ＥＨＥ全体増強利得５０によって適用されるべき利得の量を判定する。ＥＨＥ利得判定器は、ＥＨＥ利得を判定するために、エンジン負荷、エンジン負荷の変化、ＲＰＭ、及びＲＰＭにおける変化率を使用し得る。更に、ＥＨＥ利得判定器は、機械システムの場合における音の変化と類似して、音の変化（sound variation）が自然であり、そして歪みがないように、利得値を平滑化し得る。

全体増強利得５０は、増強作用の周波数に依存する形状を変更することなく、個別の倍音の全体の音響レベルを変更することができる。倍音形状ＬＵＴ４４−１〜４４−ｎがこれらの利得を組み込むことができるので、この特徴は全ての場合に絶対的に必要とされるとは限らない。全体増強利得５０は、モノラルの、加算されて増減された（summed and scaled）ＥＨＥオーディオ信号を出力する。

サウンドステージプロセッサ５２は、音の増強システムの音響映像を判定するように、モノラルの、加算されて増減されたＥＨＥ信号を処理する。サウンドステージプロセッサは、図１の各ラウドスピーカ２２−１〜２２−４及び２４のための個別のオーディオ等化フィルタを通して、モノラルのＥＨＥ信号を処理する。オーディオ等化フィルタは、周波数及び遅延に応じて、振幅及び位相応答を制御する。伝統的な娯楽オーディオ等化及び空間イメージング（spatial imaging：空間画像化）調整技術（tuning technique）に加えて、サウンドステージプロセッサ５２は、所望の音波イメージングを達成するために、更に、利得を調整し得ると共に、特定の周波数範囲にわたって特定のＥＨＥスピーカをターンオフすることさえできる。ＥＨＥイメージング（imaging：画像化）の必要条件が娯楽オーディオの必要条件と通常異なるので、少なくともいくらかのＥＨＥ等化コンポーネントは、娯楽オーディオ等化コンポーネントから分離されている可能性がある。サウンドステージプロセッサ５２は、所望の倍音の所望の振幅を達成するばかりでなく、エンジン倍音の所望の明白な発信源、例えば図１のエンジン室１７または排気管１９を実現するように、ＥＨＥ信号を操作する。

サウンドステージプロセッサ５２及び増幅器２０は、図４において更に詳細に示される。サウンドステージプロセッサ５２は、各スピーカのためのものである、複数の等化器（ＥＱ）５３−１〜５３−５を備える。増幅器２０は、両方とも各スピーカのためのものである、複数の加算器５４−１〜５４−５、及び複数のチャンネル増幅器５６−１〜５６−５を備える。いくらかの例において、等化器の数は、スピーカの実際の数より大きいか、もしくは少ないかもしれないと共に、理想的なスピーカのセットの配置に従って信号を等化し得る。等化された出力は、サウンドステージプロセッサ５２の追加のステージによって、または、増幅器２０の中の処理によって、スピーカの実際の数に適合するように再度混合される。

動作中、スピーカ用ＥＱ５３−１〜５３−５のそれぞれは、全体増強利得５０からの信号に対する振幅の調整（それはスピーカのターンオフを含み得る）及び位相の調整及び遅延の適用を含むことができる等化を適用する。スピーカ用ＥＱ５３−１〜５３−５からの個々に等化された信号は、加算器５４−１〜５４−５における増幅器において、対応するスピーカを対象とした娯楽オーディオシステムからの信号と加算されると共に、加算された信号は、チャンネル増幅器５６−１〜５６−５によって増幅される。増幅されたチャンネル信号は、次に、オーディオ信号を音（sound）に変換するラウドスピーカ２２−１〜２２−４及びラウドスピーカ２４に伝送される。

図１〜図４で説明されたＥＨＥシステムにおいて、全体増強利得５０からの単一のオーディオ信号が存在するか、あるいは、言い換えれば、ＥＨＥシステムが単に１つのチャンネルを有する場合、それはモノラルである。

図５は、１つより多いチャンネルを有する更に複雑なＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサ１２を示す。ＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサ１２は、独立してＨ１〜Ｈｘ及びＨｙ〜Ｈｎの２つの倍音のグループを処理する。いくらかの実施において、倍音Ｈ１〜Ｈｘは、低次側の倍音であり、倍音Ｈｙ〜Ｈｎは、高次側の倍音であり得る。形状ＬＵＴ４４−１〜４４−ｘのそれぞれ、形状ＬＵＴ４４−ｙ〜４４−ｎのそれぞれ、倍音利得４８−１〜４８−ｘのそれぞれ、倍音利得４８−ｙ〜４８−ｎのそれぞれは、利得を倍音のそれぞれに適用するために、上記で説明されたように動作する。加算器４２Ａは、倍音利得４８−１〜４８−ｘの出力を加算し、全体増強利得５０Ａは、サウンドステージプロセッサ５２に対して、結合された倍音利得４８−１〜４８−ｘに基づくＥＨＥオーディオ信号を用意するために、上記で説明されたように動作する。同様に、加算器４２Ｂは、倍音利得４８−ｙ〜４８−ｎの出力を加算し、全体増強利得５０Ｂは、サウンドステージプロセッサ５２に対して、結合された倍音利得４８−ｙ〜４８−ｎに基づくＥＨＥオーディオ信号を用意するために、上記で説明されたように動作する。ＥＨＥ利得及び遅延判定器２１は、ＲＰＭ変化率検出器３０、ＲＰＭ範囲内検出器３２、エンジン負荷利得判定器３８、及びエンジン負荷利得変動検出器３９からの入力に基づいて、全体増強利得５０Ａ及び５０Ｂにおいて適用するべき利得を判定するために、上記で説明されたように動作する。ＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサ１２は、３つ以上のチャンネルを含むように拡張され得る。

図６は、図５のＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサ１２において使用するためのサウンドステージプロセッサ５２を示す。図６のサウンドステージプロセッサ５２は、倍音４６−１〜４６−ｘ及び倍音４６−ｙ〜４６−ｎのセットのそれぞれに関する音響映像を判定するように、全体増強利得５０Ａ及び５０Ｂからの、加算されて増減されたＥＨＥオーディオ信号を処理する。サウンドステージプロセッサは、図１の各ラウドスピーカ２２−１〜２２−４及び２４のための個別のオーディオ等化フィルタ５３−１〜５３−５を通して、全体増強利得５０Ａ及び５０ＢからのＥＨＥ信号のそれぞれを別々に処理する。各等化フィルタ５３−１〜５３−５は、点線における個別の経路によって表されるように、等化フィルタ５３−１〜５３−５を通して、異なる等化を全体増強利得５０Ａ及び５０ＢからのＥＨＥ信号に適用し得る。２つの等化経路は、等化の後で合計されると共に、増幅器２０に供給され、そして、図４の考察において上述されたように処理される。オーディオ等化フィルタは、周波数及び遅延の関数として、振幅応答及び位相応答を制御する。伝統的な娯楽オーディオ等化及び空間イメージング（spatial imaging：空間画像化）調整技術（tuning technique）に加えて、サウンドステージプロセッサ５２は、所望の音波イメージングを達成するために、更に、利得を調整し得ると共に、特定の周波数範囲にわたって特定のＥＨＥスピーカをターンオフすることさえできる。ＥＨＥイメージング（imaging：画像化）の必要条件が娯楽オーディオの必要条件と通常異なるので、少なくともいくらかのＥＨＥ等化コンポーネントは、娯楽オーディオ等化コンポーネントから分離されている可能性がある。サウンドステージプロセッサ５２は、所望の倍音の所望の振幅を達成するばかりでなく、エンジン倍音のセットのそれぞれの所望の明白な発信源を実現するように、ＥＨＥ信号を操作する。例えば、よりハイエンド（higher end：より高位）の倍音の発信源は図１のエンジン室１７であり、よりローオーダ（lower order：より低位）の倍音の発信源は図１の排気管１９であろう。図５のＥＨＥ ＥＱ及び空間プロセッサ１２、及び図６のサウンドステージプロセッサは、２を超えるチャンネルを提供するように拡張され得る。

図７は、構成要素２１、２１Ａ、または２１Ｂのいずれかのために使用され得るＥＨＥ利得及び遅延判定器を示す。図７のＥＨＥ利得及び遅延判定器は、ＲＰＭ変化率検出器３０、ＲＰＭ範囲内検出器３２、エンジン負荷利得判定器３８から入力を受け取り、そしてエンジン負荷利得変動検出器３９から入力を同様に受け取り得ると共に、ＥＨＥ利得のストリームを判定して出力する利得判定ロジック（gain determination logic）６０を備える。利得判定ロジックによって判定されたＥＨＥ利得のストリームは、次に、ＥＨＥ利得における突然の変化の可能性を減少させるように、利得平滑器（gain smoother）６２によって平滑化され得る。その平滑化は、スルーイング（slewing）、窓付き平均化（windowed averaging：窓平均化）、ローパスフィルタ処理（low pass filtering）、非線形平滑化技術（nonlinear smoothing technique）、時変平滑化技術（time varying smoothing technique）、またはその他という形を取り得る。１つの実装において、利得平滑器６２は、単極（single pole）のローパスフィルタ、または可変極（variable pole）のローパスフィルタであり得る、ローパスフィルタである。もしエンジン負荷が減少しているならば、利得平滑器は、平滑化パラメータを変更し得る。例えば、ローパスフィルタの折れ点周波数（break frequency）が変更され得るか、または、窓付き平均化システムにおける窓の幅が変更され得る。

図８は、構成要素２１、２１Ａ、または２１Ｂのいずれかのために使用され得るＥＨＥ利得及び遅延判定器を示す。図８のＥＨＥ利得及び遅延判定器は、ＲＰＭ変化率検出器３０、ＲＰＭ範囲内検出器３２、及びエンジン負荷利得変動検出器３９から入力を受け取ると共に、ＥＨＥ利得のストリームを判定して出力する利得判定ロジック６０を備える。ＥＨＥ利得のストリームは、次に、立ち上がり（attack）／減衰（decay）遅延ロジック６６によって処理される。エンジン負荷利得変動検出器３９の考察において上述されたように、エンジン負荷が増加しているならば、ＥＨＥ信号の振幅がエンジン負荷を追跡し、しかし、エンジン負荷が減少しているならば、ＥＨＥ信号の振幅がエンジン負荷より更に徐々に減少するという条件において、更に現実的な効果が達成される。立ち上がり／減衰遅延ロジック６６は、エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少しているかどうかを判定する。もしエンジン負荷が減少しているならば、立ち上がり／減衰遅延ロジック６６は、利得の印加に遅延を適用し得る。

図９は、構成要素２１、２１Ａ、または２１Ｂのいずれかのために使用され得るＥＨＥ利得及び遅延判定器を示す。図９のＥＨＥ利得及び遅延判定器は、図８において説明されたように機能する立ち上がり／減衰遅延ロジック、及び図７において説明されたように機能する利得平滑器に連結されると共に、図８の考察において説明されたように機能する利得判定ロジック６０を備える。

図１〜図９に基づいたＥＨＥシステムは、ＥＨＥ音の更に良い聴覚像（acoustic image：音像）を提供する。倍音利得４８−１・・・４８−ｎによる個別的な個々の倍音の処理は、エンジン増強音の更に心地良く、実際的な全体の表示を提供すると共に、オーディオ信号の振幅、位相、及び遅延の個々の等化は、ＥＨＥオーディオ再生の更に実際的で、心地良い聴覚像（acoustic image：音像）を提供する。

ここで開示された特定の装置及び技術の多数の利用法、そしてここで開示された特定の装置及び技術からの新しい試みが、本発明の概念からはずれずに実施され得る。従って、本発明は、ここに開示されると共に、添付された請求項の範囲及び精神によってのみ限定される、ありとあらゆる新奇な特徴、及び特徴の新奇な組み合わせを包含すると解釈されるべきである。

１０ エンジン倍音オーディオ信号発信源
１２ エンジン倍音増強等化器及び空間プロセッサ
１４ 加算器
１６ 娯楽オーディオ等化器及び空間プロセッサ
１７ エンジン室
１８ 娯楽オーディオ信号発信源
１９ 排気管
２０ マルチチャンネル増幅器
２１、２１Ａ、２１Ｂ ＥＨＥ利得及び遅延判定器
２２−１〜２２−４ ラウドスピーカ
２４ ラウドスピーカ
２７ エンジン回転速度を表している信号
２８ ＲＰＭ検出器及び基本周波数計算器
３０ ＲＰＭ変化率検出器
３２ ＲＰＭ範囲内検出器
３４ 倍音発生器
３６ エンジン負荷検出器
３７ エンジン負荷を表している信号
３８ エンジン負荷利得判定器
３９ エンジン負荷利得変動検出器
４２ 倍音加算器
４２Ａ 加算器
４２Ｂ 加算器
４４−１・・・４４−ｎ Ｈ１形状参照テーブル（倍音形状ＬＵＴ）
４４−１〜４４−ｘ、４４−ｙ〜４４−ｎ 倍音形状ＬＵＴ
４６−１・・・４６−ｎ 加算器
４６−１〜４６−ｘ、４６−ｙ〜４６−ｎ 加算器
４８−１・・・４８−ｎ 倍音利得
４８−１〜４８−ｘ、４８−ｙ〜４８−ｎ 倍音利得
５０ 全体増強利得
５０Ａ 全体増強利得
５０Ｂ 全体増強利得
５２ サウンドステージプロセッサ
５３−１〜５３−５ 等化器
５４−１〜５４−５ 加算器
５６−１〜５６−５ チャンネル増幅器
６０ 利得判定ロジック
６２ 利得平滑器
６６ 立ち上がり／減衰遅延ロジック

Claims (10)

1. 乗物エンジン倍音増強システムを処理するための方法であって、
   第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する段階と、
   個別に等化されたラウドスピーカエンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化する段階と
   を含み、
   前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して前記複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化する前記段階が、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号の位相、振幅、及び遅延の内の少なくとも２つを修正する段階を含み、
   前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供するステップは、各増強された倍音の音響レベルが周波数に依存することを可能とする周波数対利得参照テーブル（ＬＵＴ）を使用することによって前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供するステップを含み、
   前記ＬＵＴの周波数インデックスの各々は、基本エンジン回転周波数から計算され、所定の範囲のＲＰＭ（毎分回転数）範囲に割り当てられ、
   前記ＬＵＴは、全てが乗員の耳で理想的に測定された固有の倍音レベル、目標倍音レベル、およびオーディオシステムの伝達関数から構成される
   ことを特徴とする方法。
2. 前記方法が、基本波倍音周波数を判定する段階を含み、
   前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階が、
   前記基本波倍音周波数の倍音を提供する段階と、
   前記基本波倍音周波数の前記倍音のそれぞれを独立して等化する段階とを含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第２エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する段階を更に含み、
   前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階が、
   前記基本波倍音周波数の倍音の第１セットを提供する段階と、
   前記基本波倍音周波数の前記倍音の第１セットのそれぞれを独立して等化する段階とを含み、
   前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階が、
   前記基本波倍音周波数の倍音の第２セットを提供する段階と、
   前記基本波倍音周波数の前記倍音の第２セットのそれぞれを独立して等化する段階とを含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する前記段階が、
   前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する段階と、
   変換された第１音増強オーディオ信号の明白な発信源が第１の乗物位置になるように、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を変換する段階とを含み、
   前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する前記段階が、
   前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する段階と、
   変換された第２音増強オーディオ信号の明白な発信源が第２の乗物位置になるように、前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を変換する段階とを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階が、
   エンジン倍音増強利得のストリームを提供する段階と、
   平滑化されたエンジン倍音増強利得のストリームを提供するように、前記エンジン倍音増強利得のストリームを平滑化する段階と、
   前記平滑化されたエンジン倍音利得のストリームを前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号に適用する段階と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少しているかどうかを判定する段階と、
   もしエンジン負荷が減少しているならば、平滑化パラメータを変更する段階と
   を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記平滑化する段階が、ローパスフィルタ処理をする段階を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を提供する前記段階が、
   エンジン倍音増強利得のストリームを提供する段階と、
   エンジン負荷が増加しているか、もしくは減少しているかどうかを判定する段階と、
   もしエンジン負荷が減少しているならば、前記エンジン倍音増強利得のストリームの印加に遅延を適用する段階と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 等化された娯楽オーディオ信号を提供するように、娯楽オーディオ信号を等化する段階と、
   等化されたエンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記娯楽オーディオ信号から切り離して前記エンジン倍音増強オーディオ信号を等化する段階と、
   対応するラウドスピーカのために、前記等化された娯楽オーディオ信号と前記等化されたエンジン倍音増強オーディオ信号を多重化する段階と
   を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の方法。
10. 乗物エンジン倍音増強システムであって、
    第１エンジン倍音増強オーディオ信号を判定するための回路構成と、
    個別に等化された第１ラウドスピーカエンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化するための回路構成と、
    基本波倍音周波数の発信源と、
    基本波周波数の倍音の第２セットを判定するための回路構成と、
    第２エンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記基本波周波数の倍音の第２セットを処理するための回路構成と、
    個別に等化されたラウドスピーカ第２エンジン倍音増強オーディオ信号を提供するように、前記第２エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化するための回路構成と
    を備え、
    前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を、独立して前記複数のラウドスピーカのそれぞれに関して等化するための前記回路構成が、前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号の位相、振幅、及び遅延の内の少なくとも２つを修正し、
    前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を判定するための前記回路構成が、前記基本波倍音周波数の倍音を提供し、
    前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を等化するための前記回路構成が、前記基本波倍音周波数の前記倍音のそれぞれを独立して等化し、
    前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を判定するための回路構成は、各増強された倍音の音響レベルが周波数に依存することを可能とする周波数対利得参照テーブル（ＬＵＴ）を使用することによって前記第１エンジン倍音増強オーディオ信号を判定するように構成され、
    前記ＬＵＴの周波数インデックスの各々は、基本エンジン回転周波数から計算され、所定の範囲のＲＰＭ（毎分回転数）範囲に割り当てられ、
    前記ＬＵＴは、全てが乗員の耳で理想的に測定された固有の倍音レベル、目標倍音レベル、およびオーディオシステムの伝達関数から構成される
    ことを特徴とする乗物エンジン倍音増強システム。

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