JP6684608B2 - 音場制御装置、音場制御システム及び音場制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車室内において音場を制御する音場制御装置、音場制御システム及び音場制御方法に関するものである。

自動車の安全技術として、自動車に接近者や接近車両がある場合に、警告音などを提供して運転者に注意を促す技術が知られている。

この際、自動車の車室内において、運転者に音像定位を用いた音情報を提示すると、危険への反応時間が短縮される効果があることが報告されている（非特許文献１参照）。

茂木勇祐 他、「脳活動計測に基づく車室内警報音の音像定位による危険認知支援」、自動車技術会論文集、２０１５年、４６（６）、ｐ．１０９３−１０９８

上述のように、音像定位を用いた警告音を提示することは、運転者が危険に対して短時間で反応できるようにするために有用である。しかしながら、複数人が自動車に乗車している場合、運転者以外の乗客は、必ずしも警告音を聞く必要はない。

例えば、自動車の車室内において、オーディオ機器により音楽を聴いている場合、運転席以外の乗客にとっては、警告音のような音情報よりも音楽を優先して聴くことができることが好ましい場合がある。

かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、自動車の車室内において、音像を与える位置と静寂性を保つ領域との間で音エネルギーのエネルギー比を保ちつつ、音像定位精度を向上させることができる、音場制御装置、音場制御システム及び音場制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る音場制御装置は、自動車内の音場を制御する音場制御装置であって、前記自動車に設けられたセンサ及び／又はアンテナから取得した情報に基づいて、該自動車に接近する対象物と該自動車との相対位置を算出する相対位置算出部と、前記相対位置に基づいて運転者に与える音像の方向を決定し、該音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定する設定部と、前記運転者に警告を促すための音情報を前記フィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する音響信号生成部とを備え、前記フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、該重みの値は、前記静寂領域よりも前記運転者の位置において大きいことを特徴とする。

また、本発明に係る音場制御装置において、前記設定部は、前記自動車に対する前記対象物の相対位置の方向を、前記音像の方向として設定することが好ましい。

また、本発明に係る音場制御装置において、前記自動車に座っている乗客の位置を判定する乗客位置判定部をさらに備え、前記設定部は、該乗客の位置に基づいて前記静寂領域を決定することが好ましい。

また、本発明に係る音場制御装置において、前記設定部は、前記乗客の位置のうち前記運転者以外の乗客が座っている位置を、前記静寂領域として設定することが好ましい。

また、本発明に係る音場制御装置において、前記運転者に警告を促すための前記音情報は、警告音又は音声であることが好ましい。

また、本発明に係る音場制御装置において、前記運転者に警告を促すための前記音情報は、前記自動車に設けられた車外マイクロフォンが、接近する前記対象物の方向から取得した音情報であることが好ましい。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る音場制御システムは、自動車内の音場を制御する音場制御装置と、複数のスピーカとを備える音場制御システムであって、前記音場制御装置は、前記自動車に設けられたセンサ及び／又はアンテナから取得した情報に基づいて、該自動車に接近する対象物と該自動車との相対位置を算出する相対位置算出部と、前記相対位置に基づいて運転者に与える音像の方向を決定し、該音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定する設定部と、前記運転者に警告を促すための音情報を前記フィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する音響信号生成部と、前記音響信号を前記複数のスピーカに供給する音響出力部とを備え、前記フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、該重みの値は、前記静寂領域よりも前記運転者の位置において大きいことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る音場制御方法は、自動車内の音場を制御する音場制御方法であって、前記自動車に設けられたセンサ及び／又はアンテナから取得した情報に基づいて、該自動車に接近する対象物と該自動車との相対位置を算出し、該相対位置に基づいて運転者に提供する音像の方向を決定する音像方向決定ステップと、前記音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定ステップと、前記運転者に警告を促すための音情報を前記フィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する音響信号生成ステップとを含み、前記フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、該重みの値は、前記静寂領域よりも前記運転者の位置において大きいことを特徴とする。

本発明に係る音場制御装置、音場制御システム及び音場制御方法によれば、自動車の車室内において、音像を与える位置と静寂性を保つ領域との間でエネルギー比を保ちつつ、音像定位精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る音場制御システムの概略構成を示す図である。 自動車の車室内におけるスピーカ配置例及びマイクロフォン配置例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る音場制御システムの動作の一例を示すフローチャートである。 聴取実験の際のマイクロフォン及びスピーカの配置を示す図である。 聴取実験における主観評価結果のバブル図である。 聴取実験における主観評価結果の正答率を示す図である。 聴取実験におけるエネルギー比の実験結果を示す表である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る音場制御システム１０の概略構成を示す図である。音場制御システム１０は、自動車に搭載されて用いられるシステムである。以下、特に断らない限り、「自動車」との記載は、音場制御システム１０を搭載している自動車を意味するものとする。音場制御システム１０は、自動車の車室内において、音像を与える位置（以下、「音像位置」又は「ＳＩＬＰ（Sound Image Localizing Position）」とも称する）に音像を有する音情報を与えつつ、静寂性を保つ領域（以下、「静寂領域」又は「ＤＺ（Dark Zone）」とも称する）において該音情報が聞こえる量を低減させるように音場を制御するシステムである。

ここで、「音情報」は、例えば、自動車への接近者や接近車両など（以下、まとめて「接近する対象物」とも称する）がある場合に、運転者への注意喚起のために提示される警告音などである。なお、以下の説明で、自動車に接近する対象物の例として、接近者や接近車両を例に挙げて説明するが、自動車に接近する対象物はこれらに限るものではなく、ガードレールや壁など、自動車に接近するあらゆる物体を含む。また、「音像位置（ＳＩＬＰ）」は、例えば運転席、より具体的には運転者の両耳の位置に相当する位置であり、「静寂領域（ＤＺ）」は、例えば運転者以外には助手席のみに乗客がいる場合は助手席である。

音場制御システム１０は、音場制御装置１００と、信号再生装置２００と、車外マイクロフォン２１０と、センサ２２０と、アンテナ２３０と、複数のスピーカ３００とを備えている。

音場制御装置１００は、センサ２２０及び／又はアンテナ２３０から、自動車への接近者や接近車両があるとの情報を取得すると、音像定位を用いた音情報（例えば、警告音）を、スピーカ３００に再生させる。音場制御装置１００は、例えば、自動車の右後方に接近車両があることを検出した場合、音像位置において運転者の右後方から警告音が聞こえ、静寂領域においては警告音の音量が小さくなるように音場を制御する。音場制御装置１００の構成及び機能の詳細については後述する。

信号再生装置２００は、例えば、ＣＤやＨＤＤなどに記録された音楽や、カーナビゲーションの音声情報などの各種音源を音場制御装置１００に出力する。

車外マイクロフォン２１０は、自動車の周囲に配置された指向性又は無指向性のマイクロフォンである。車外マイクロフォン２１０は、１つでもよいが、好適には、自動車の周囲に複数個が配置され、各車外マイクロフォン２１０がそれぞれ特定の領域の音を検出する。車外マイクロフォン２１０は、検出した音を音場制御装置１００に出力する。

センサ２２０は、自動車の周囲に配置され、自動車への接近者や接近車両を検出する各種センサである。センサ２２０は、例えば、カメラ、マイクロ波センサ、超音波センサなどである。センサ２２０は、１つでもよいが、好適には、自動車の周囲に複数個が配置され、各センサ２２０がそれぞれ特定の領域への接近者や接近車両を検出する。

アンテナ２３０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの位置情報を発信可能な車両と、直接又は基地局を介して通信を行い、該車両の位置情報を受信する。また、アンテナ２３０は、ＧＰＳなどの位置情報を発信可能な通信端末と、直接又は基地局を介して通信を行い、該通信端末を保持しているユーザの位置情報を受信する。

スピーカ３００は、自動車の車室内に複数個設置されているスピーカである。例えば、図２（ａ）に示す例においては、自動車の車室の壁面４００に沿って複数個のスピーカ３００が設置されている。

音場制御装置１００は、信号分離部１０１と、環境音信号調整部１０２と、音響信号生成部１０３と、信号加算部１０４と、複数の音響出力部１０５と、記憶部１０６と、通信部１０７と、相対位置算出部１０８と、乗客位置判定部１０９と、設定部１１０とを備えている。

信号分離部１０１は、信号再生装置２００及び車外マイクロフォン２１０から取得した音情報を、音情報に応じて分離して、環境音信号調整部１０２又は音響信号生成部１０３に出力する。

信号分離部１０１は、音像を与える音情報は、音響信号生成部１０３に出力する。音像を与える音情報は、例えば、車外マイクロフォン２１０から取得した車外の音情報である。また、信号分離部１０１は、音像を与えない音情報は、環境音信号調整部１０２に出力する。音像を与えない音情報は、例えば、緊急時におけるラジオの音声情報である。

環境音信号調整部１０２は、信号分離部１０１から供給された音情報を信号加算部１０４に出力する。

音響信号生成部１０３は、音像を与える音情報に対し、音像位置において、接近者又は接近車両の方向から聞こえるように音像を与えつつ、静寂領域において、該音情報が聞こえる量を低減させることができるフィルタ係数を有するフィルタを通して、各スピーカ３００用の複数の音響信号を生成する。音響信号生成部１０３が音像を与える音情報は、信号分離部１０１から供給される車外の音情報や、記憶部１０６から取得する警告音の音情報などである。

音響信号生成部１０３が使用するフィルタ係数は、設定部１１０によって設定される。音響信号生成部１０３は、設定部１１０による設定に応じて、フィルタ係数を記憶部１０６から読み出す。フィルタ係数の詳細については後述する。

信号加算部１０４は、環境音信号調整部１０２から供給された音響信号と、音響信号生成部１０３から供給された音響信号とを加算し、複数の音響出力部１０５に出力する。

音響出力部１０５は、信号加算部１０４で加算された音響信号をスピーカ３００に供給する。音響出力部１０５の数はスピーカ３００の個数に対応している。

記憶部１０６は、音響信号生成部１０３が用いるフィルタのフィルタ係数を記憶している。記憶部１０６は、音像の方向、及び、静寂領域とする領域に応じたフィルタ係数を記憶している。静寂領域が同じであっても、音像の方向が異なればフィルタ係数は異なる。例えば、助手席に同乗者が座っている場合に、運転者への音像の方向を、後方とする場合と、右後方とする場合とでは、フィルタ係数は異なる。また、例えば、運転者への音像の方向が後方で同じであっても、同乗者が助手席に座っていて助手席を静寂領域とする場合と、同乗者が後部座席に座っていて後部座席を静寂領域とする場合とではフィルタ係数は異なる。

また、記憶部１０６は、接近者や接近車両があった場合に提示する警告音などの音情報を記憶している。音情報は、例えば、「ピピピ」のような警告音、又は、「車両が接近しています。注意して下さい。」のような人間の音声などである。音情報は、接近者の場合と接近車両の場合とで異なるものとしてもよいし、また、接近者又は接近車両を検出した方向に応じて異なるものとしてもよい。接近者や接近車両を検出した場合に、どの音情報を用いるかは設定部１１０によって設定される。音響信号生成部１０３は、設定部１１０によって設定された音情報を記憶部１０６から読み出す。なお、本実施形態においては、記憶部１０６が警告音などの音情報を記憶しているものとして説明するが、信号再生装置２００が警告音などの音情報を有していてもよい。

通信部１０７は、アンテナ２３０を介して、位置情報を発信可能な車両の位置情報、又は、位置情報を発信可能な通信端末を保持しているユーザの位置情報を受信する。通信部１０７は、取得した車両又はユーザの位置情報を相対位置算出部１０８に出力する。

相対位置算出部１０８は、センサ２２０又は通信部１０７から取得した情報に基づいて、自動車と、該自動車に接近している接近者又は接近車両との相対位置を算出し、設定部１１０に出力する。

ここで、相対位置算出部１０８が算出する相対位置は、自動車と接近者又は接近車両との距離、及び、自動車に対する接近者又は接近車両の方向の情報を含む。

乗客位置判定部１０９は、乗客が自動車のどの位置に座っているか（以下、「乗客位置パターン」とも称する）を判定し、判定結果を設定部１１０に出力する。乗客位置判定部１０９は、例えば、シートベルトの着脱を検出することにより、乗客位置パターンを判定することができる。

設定部１１０は、相対位置算出部１０８から取得した接近者又は接近車両の相対位置に基づいて、接近者又は接近車両の方向を、運転者に与える音像の方向、すなわち、警告音などの音情報に対して与える音像の方向として決定する。また、設定部１１０は、乗客位置判定部１０９から取得した乗客位置パターンに基づいて、運転者以外の乗客が座っている領域を、静寂領域として決定する。設定部１１０は、決定した音像の方向及び静寂領域に基づいて、音響信号生成部１０３が警告音などの音情報に対して用いるフィルタのフィルタ係数を設定する。なお、静寂領域は、乗客位置判定部１０９から取得した乗客位置パターンに基づいて決定するのではなく、予め、指定された領域としてもよい。例えば、予め、助手席を静寂領域として設定しておいてもよい。

ここで、図２を参照して、記憶部１０６が記憶しているフィルタ係数の算出方法について説明する。フィルタ係数は予め記憶部１０６に記憶されているが、フィルタ係数は、以下に示すような方法により算出されている。なお、図２に示す例において算出されるフィルタ係数は、静寂領域が助手席である場合の例である。

図２（ａ）は、自動車の車室の壁面４００に沿って設置された複数のスピーカ３００の位置の一例を示す図である。

図２（ｂ）は、自動車の車室内に設置されたマイクロフォンの位置の一例を示す図である。図２（ｂ）に示す例においては、運転席にマイクロフォン４１０及び４２０が設置され、助手席に複数のマイクロフォン４３０が設置されている。マイクロフォン４１０及び４２０は、それぞれ、運転者の右耳及び左耳に対応する位置、すなわち音像位置に設置されている。また、複数のマイクロフォン４３０は、助手席、すなわち静寂領域をコの字型に囲うように設置されている。

実際に各スピーカ３００から音を出力し、各マイクロフォンで音を測定することにより、各スピーカ３００と各マイクロフォンとの組み合わせについて、図２に示す配置における伝達関数を測定することができる。スピーカの個数をＮ個、マイクロフォンの個数をＭ個とすると、伝達関数から構成される行列（伝達行列）は、Ｇ_MxNと表すことができる。

ここで、Ｎ個のスピーカの入力信号から構成される行列をｑ_Nx1とし、所望の音圧応答をＰ_targetとすると、スピーカに入力すべき信号ｑの最小二乗推定値は、下記の式（１）のように求めることができる。

ここで、右上のＨは、共役転置行列であることを意味する。

式（１）において、伝達行列Ｇの条件数が大きくなると解の不安定性が生じる。ここで、「条件数」とは、誤差に対するシステムの敏感度を評価する指標である。条件数が小さくなるようにシステムを構成することにより、システムのロバスト性を高めることができる。自動車の車室内のような体積の小さい閉空間では伝達関数に誤差が生じやすいため、条件数を小さくしてロバスト性を高めることが有効である。

そこで、解の安定性を向上させるため、ティホノフ（Ｔｉｋｈｏｎｏｖ）の正規化法を用いると、式（１）を下記の式（２）のようにすることができる。

ここで、λは正則化パラメータを表す。またＩは単位行列である。λは例えば、下記の式（３）のような形式とすることができる。

λは、目標音場との誤差が小さくなる値を選択することが好ましい。例えば、ａ＝１〜９、ｋ＝−２０〜２０でパラメータをふって反復計算を行い、目標音場との誤差が最も小さくなるａ及びｋの値を選択することが好ましい。

式（２）について、さらに、各マイクロフォンの位置について重みＷ_MxMを加味して解くことができ、そうすると、下記の式（４）のようになる。本実施形態においては、下記の式（４）を用いて、ｑの値を算出するものとする。記憶部１０６は、このようにして算出したｑの値を、フィルタ係数の値として記憶している。

本実施形態においては、所望の音圧応答Ｐ_target及び伝達行列Ｇを、下記の式（５）のように設定している。

ここで、Ｈ_rightは、運転者の右耳に相当する位置に設置されたマイクロフォンにおける所望の音圧であり、Ｈ_leftは、運転者の左耳に相当する位置に設置されたマイクロフォンにおける所望の音圧である。Ｈ_right及びＨ_leftの値は、例えば、頭部伝達関数に基づき、音像の方向に応じて設定される値である。すなわち、音像の方向ごとに異なるＨ_right及びＨ_leftの値が設定され、フィルタ係数ｑは算出される。

また、式（５）において、Ｐ_targetの値が３行目以降において「０」となっているのは、静寂領域とする領域の周りに設置されたマイクロフォンにおいて、所望の音圧を「０」としていることを示す。例えば、助手席のみに同乗者がいる場合は、助手席の周りに設置されたマイクロフォン４３０の位置において所望の音圧は「０」である。

また、ここで、ＧはＭ行Ｎ列の行列であり、式（５）に示すＧの各成分は１行Ｎ列の行ベクトルである。Ｇ_rightは、Ｎ個のスピーカから、運転者の右耳に相当する位置に設置されたマイクロフォンへの伝達関数で構成される行ベクトルであり、Ｇ_leftは、Ｎ個のスピーカから、運転者の左耳に相当する位置に設置されたマイクロフォンへの伝達関数で構成される行ベクトルである。Ｇ₃〜Ｇ_Mは、それぞれが、Ｎ個のスピーカから、静寂領域とする領域の周りに設置されたマイクロフォンへの伝達関数で構成される行ベクトルである。

また、式（４）において、重みＷ_MxMは、対角行列である。ここで、自動車の車室内においては、運転者が危険情報を迅速に認識できること、すなわち、音像の方向を運転者が正しく認識できることを、同乗者が快適に音楽を聴くことなどよりも優先することが好ましい。そのため、重みの値は、運転者の右耳及び左耳に相当する位置（音像位置）に設置されたマイクロフォンに対応する重み成分であるＷ（１，１）及びＷ（２，２）を、静寂領域に設置されたマイクロフォンに対応する重み成分であるＷ（３，３）〜Ｗ（Ｍ，Ｍ）よりも大きい値とする。例えば、Ｗ（１，１）及びＷ（２，２）を１に設定し、Ｗ（３，３）〜Ｗ（Ｍ，Ｍ）の値を０．０１に設定して、式（４）によりフィルタ係数は算出される。

続いて、図３に示すフローチャートを参照して、本発明の一実施形態に係る音場制御システム１０の動作の一例について説明する。なお、本フローチャートでは、音響信号生成部１０３は、記憶部１０６が記憶している警告音に対して音像の制御をするものとして説明する。

音場制御装置１００は、運転者がエンジンを起動して自動車の運転を開始すると、センサ２２０及び／又はアンテナ２３０から、車外の接近者や接近車両についての情報の取得を開始する。（ステップＳ１０１）。

設定部１１０は、相対位置算出部１０８から取得する接近者又は接近車両の情報に基づいて、所定の閾値以下の距離まで接近している接近者又は接近車両があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２において、所定の閾値以下の距離まで接近している接近者又は接近車両がないと判定した場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、音場制御装置１００はステップＳ１０１の処理に戻る。

ステップＳ１０２において、所定の閾値以下の距離まで接近している接近者又は接近車両があると判定した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、設定部１１０は、接近を検出した対象物の種類及び方向に応じて警告音を選択する（ステップＳ１０３）。

設定部１１０は、乗客位置判定部１０９から、乗客位置パターンの情報を取得し、静寂領域を決定する（ステップＳ１０４）。

設定部１１０は、相対位置算出部１０８から接近者又は接近車両の方向を取得し、音像の方向を決定する（ステップＳ１０５）。

設定部１１０は、ステップＳ１０４にて決定した静寂領域、及び、ステップＳ１０５にて決定した音像の方向に基づいて、警告音に適用するフィルタ係数を設定する（ステップＳ１０６）。

音響信号生成部１０３は、ステップＳ１０３にて設定部１１０が設定した警告音に、ステップＳ１０６にて設定部１１０が設定したフィルタ係数を適用し音像を与える（ステップＳ１０７）。

音場制御装置１００は、自動車が運転されている間、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理を繰り返し実行する。

［聴取実験］
フィルタを算出する際の重みＷにおいて、音像位置の重みの値を、静寂領域の重みの値よりも大きい値とすることの効果を確認するための実験を行った。

＜実験環境＞
聴取実験におけるスピーカ及びマイクロフォンの配置を図４に示す。音像位置は運転席とし、運転席にダミーヘッドを置いて、運転者の右耳と左耳に相当する位置にマイクロフォンを設置した。また、静寂領域は助手席とし、助手席をコの字型に囲うように２９個のマイクロフォンを設置した。左耳マイクロフォンと、直近の静寂領域のマイクロフォンとの距離は０．５０ｍとした。

スピーカは、運転席及び助手席の前方に７個並べて設置した。スピーカは直径０．０７４ｍのものを隙間なく並べた。

再生する音源は、２００〜１６３８４Ｈｚのバンドパスフィルタをかけた女性の音声を使用した。また、被験者は健常な聴力を有する２０代の男性８名とし、主観評価により音像定位の精度を検証した。なお、本実験においては、主観評価によるデータ取得について、被験者から十分なインフォームドコンセントを得た上で実験を行った。

フィルタ係数は、「ＳＩＬＰのみ」、「ケース１」、「ケース２」の３種類を用いた。それぞれ、以下のようにして算出した係数である。なお、「ＳＩＬＰのみ」、「ケース１」は比較例であり、「ケース２」が本実施形態に対応するものである。

ＳＩＬＰのみ：音像位置（ＳＩＬＰ）のみを考慮し、静寂領域を考慮せずに算出した係数である。具体的には、下記の式（６）のように、Ｐ_target及びＧを音像位置のみを考慮した行列として係数を算出したものである。また、重みＷを加味した式（４）ではなく、式（２）にて係数を算出したものである。

ケース１：重みＷを実質的に設定せず、重みＷを下記の式（７）のように設定して係数を算出したものである。なお、対角成分以外は全て「０」であるため記載を省略した。

ケース２：重みの値を、下記の式（８）に示すように、音像位置に対応する重み成分であるＷ（１，１）及びＷ（２，２）の値を１とし、静寂領域に対応する重み成分であるＷ（３，３）〜Ｗ（Ｍ，Ｍ）の値を０．０１としたものである。なお、対角成分以外は全て「０」であるため記載を省略した。また、本実験では、Ｍ＝３１である。

被験者は、目を瞑りながら前方を向き、０度〜３１５度の間で、４５度刻みで設定されたいずれかの方向（すなわち、０，４５，９０，１３５，１８０，２２５，２７０，３１５度のいずれかの方向）を音像の方向としてランダムに再生された音声を聞いた。そして、被験者は、音声を知覚した角度を回答した。なお、０度は前方であり、そこから時計回りに角度を増やしている。すなわち、０度が運転席の前方、９０度が右方向、１８０度が後方、２７０度が左方向である。

＜実験結果＞
被験者に依る主観評価結果のバブル図を図５に示す。図５は、横軸が音像の方向を設定した角度（ターゲット角度）であり、縦軸が、被験者が音声を知覚した角度（知覚角度）である。図５において、円の大きさが、その知覚角度で音が聞こえたと回答した被験者の数を表す。

また、図６に、横軸をターゲット角度、縦軸を正答率としたグラフを示す。

図５及び図６を参照すると、「ＳＩＬＰのみ」、「ケース１」、「ケース２」の全ての条件において、前方（０度）に比べて後方（１８０度）の正答率が低い。また、「ＳＩＬＰのみ」の場合は、「ケース１」及び「ケース２」の場合に比べて、全角度に対して全体的に正答率が高い。「ＳＩＬＰのみ」の場合に全体的に正答率が高い理由は、静寂領域を考慮していないことによるものと想定される。

また、「ケース１」と「ケース２」を比較すると、「ケース２」の方が全角度に対して全体的に正答率が高く、特に、１３５〜２２５度の範囲（右斜め後方、後方、左斜め後方）で正答率の改善が顕著である（図５の楕円５００及び図６を参照）。これは、音像位置の重みの値を、静寂領域の重みの値よりも大きく設定することにより、音像の方向の特性をより再現できるようになったためと想定される。

図７に、音像位置（運転席）と静寂領域（助手席）とのエネルギー比の結果を示す。図７に示す結果は、２００〜２０００Ｈｚのエネルギー比の平均値を算出した結果である。エネルギー比は、下記の式（９）のようにして算出される。

ここで、Ｐ_SILP及びＰ_Dは、それぞれ、音像位置及び静寂領域の音圧を示す。また、Ｍ_SILP及びＭ_Dは、それぞれ、音像位置及び静寂領域におけるマイクロフォンの数を示す。

図７に示すように、静寂領域を考慮していない「ＳＩＬＰのみ」の条件では、エネルギー比は３ｄＢ以下程度と低い値になっており、運転席と助手席とで音場を分離できていない。

これに対し、静寂領域を考慮した「ケース１」及び「ケース２」では、エネルギー比は高い値となっている。また、「ケース２」は、音像位置の重みの値を、静寂領域の重みの値よりも大きく設定しているが、こうしたことにより「ケース１」から「ケース２」でエネルギー比が劣化しているということはない。すなわち、図５〜７の実験結果から、音像位置の重みの値を、静寂領域の重みの値よりも大きく設定していることにより、音像位置と静寂領域の間のエネルギー比を保ちつつ、音像定位精度を向上させることができたことが示される。

このように、本実施形態によれば、設定部１１０は、相対位置に基づいて運転者に与える音像の方向を決定し、音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定する。また、音響信号生成部１０３は、運転者に警告を促すための音情報を設定部１１０が設定したフィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する。この際、フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、この重みの値は、静寂領域よりも前記運転者の位置において大きい。これにより、運転者は、接近者又は接近車両のある方向から警告を促すための音情報を聞くことができるため短時間で危険回避の運転操作を行うことができる。また、同乗者には、警告を促すための音情報が小さく聞こえるため、同乗者は音楽などを快適に聴くことができる。

また、運転者に警告を促すための音情報を、警告音又は音声とすることにより、運転者は、より短時間で危険回避の運転操作を行うことができる。

また、運転者に警告を促すための音情報を、自動車に設けられた車外マイクロフォン２１０が、接近する対象物の方向から取得した音情報とすることにより、運転者は、接近する対象物が生じさせる実際の音を認識することができ、より適切な危険回避の運転操作を行うことができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

１０ 音場制御システム
１００ 音場制御装置
１０１ 信号分離部
１０２ 環境音信号調整部
１０３ 音響信号生成部
１０４ 信号加算部
１０５ 音響出力部
１０６ 記憶部
１０７ 通信部
１０８ 相対位置算出部
１０９ 乗客位置判定部
１１０ 設定部
２００ 信号再生装置
２１０ 車外マイクロフォン
２２０ センサ
２３０ アンテナ
３００ スピーカ

Claims (8)

1. 自動車内の音場を制御する音場制御装置であって、
   前記自動車に設けられたセンサ及び／又はアンテナから取得した情報に基づいて、該自動車に接近する対象物と該自動車との相対位置を算出する相対位置算出部と、
   前記相対位置に基づいて運転者に与える音像の方向を決定し、該音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定する設定部と、
   前記運転者に警告を促すための音情報を前記フィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する音響信号生成部とを備え、
   前記フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、該重みの値は、前記静寂領域よりも前記運転者の位置において大きく、
   前記フィルタ係数は、下記の式（１）により表されることを特徴とする音場制御装置。
   

   

   ただし、式（１）において、ｑはフィルタ係数を示し、Ｇは伝達行列を示し、Ｗは重みを示し、λは正則化パラメータを示し、Ｉは単位行列を示し、Ｐ _{ｔａｒｇｅｔ} は所望の音圧応答を示す。
2. 請求項１に記載の音場制御装置において、前記設定部は、前記自動車に対する前記対象物の相対位置の方向を、前記音像の方向として設定することを特徴とする音場制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の音場制御装置において、前記自動車に座っている乗客の位置を判定する乗客位置判定部をさらに備え、前記設定部は、該乗客の位置に基づいて前記静寂領域を決定することを特徴とする音場制御装置。
4. 請求項３に記載の音場制御装置において、前記設定部は、前記乗客の位置のうち前記運転者以外の乗客が座っている位置を、前記静寂領域として設定することを特徴とする音場制御装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の音場制御装置において、前記運転者に警告を促すための前記音情報は、警告音又は音声であることを特徴とする音場制御装置。
6. 請求項１から４のいずれか一項に記載の音場制御装置において、前記運転者に警告を促すための前記音情報は、前記自動車に設けられた車外マイクロフォンが、接近する前記対象物の方向から取得した音情報であることを特徴とする音場制御装置。
7. 自動車内の音場を制御する音場制御装置と、複数のスピーカとを備える音場制御システムであって、前記音場制御装置は、
   前記自動車に設けられたセンサ及び／又はアンテナから取得した情報に基づいて、該自動車に接近する対象物と該自動車との相対位置を算出する相対位置算出部と、
   前記相対位置に基づいて運転者に与える音像の方向を決定し、該音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定する設定部と、
   前記運転者に警告を促すための音情報を前記フィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する音響信号生成部と、
   前記音響情報を前記複数のスピーカに供給する音響出力部とを備え、
   前記フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、該重みの値は、前記静寂領域よりも前記運転者の位置において大きく、
   前記フィルタ係数は、下記の式（２）により表されることを特徴とする音場制御システム。
   

   

   ただし、式（２）において、ｑはフィルタ係数を示し、Ｇは伝達行列を示し、Ｗは重みを示し、λは正則化パラメータを示し、Ｉは単位行列を示し、Ｐ _{ｔａｒｇｅｔ} は所望の音圧応答を示す。
8. 自動車内の音場を制御する音場制御方法であって、
   前記自動車に設けられたセンサ及び／又はアンテナから取得した情報に基づいて、該自動車に接近する対象物と該自動車との相対位置を算出し、該相対位置に基づいて運転者に提供する音像の方向を決定する音像方向決定ステップと、
   前記音像の方向及び静寂領域に基づいてフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定ステップと、
   前記運転者に警告を促すための音情報を前記フィルタ係数を有するフィルタに通して、音響情報を生成する音響信号生成ステップとを含み、
   前記フィルタ係数は、伝達関数に重みを加味して算出した値であり、該重みの値は、前記静寂領域よりも前記運転者の位置において大きく、
   前記フィルタ係数は、下記の式（３）により表されることを特徴とする音場制御方法。
   

   

   ただし、式（３）において、ｑはフィルタ係数を示し、Ｇは伝達行列を示し、Ｗは重みを示し、λは正則化パラメータを示し、Ｉは単位行列を示し、Ｐ _{ｔａｒｇｅｔ} は所望の音圧応答を示す。
   

Images