JP6837214B2 - 騒音マスキング装置、車両、及び、騒音マスキング方法 - Google Patents

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Description

本発明は、騒音をマスクするマスカー音を出力することによって騒音による不快感を低減する騒音マスキング装置、これを備える車両、及び騒音マスキング方法に関する。
従来、騒音によってユーザが感じる不快感を、マスキング理論を用いて低減する技術が知られている。例えば、特許文献1には、歯車の噛み合い音のような騒音をユーザの耳に聞こえにくくするために、騒音の音量よりわずかに小さい音量のホワイトノイズを出力するノイズ消去装置が開示されている。
実開平3−093251号公報
騒音(マスキー)をマスクするマスカー音が騒音よりも小さいと、騒音をマスクする効果が十分に得られない場合がある。一方で、マスカー音が騒音に対して著しく大きいと、ユーザにとってマスカー音自体が耳障りとなってしまう。このように、マスキング理論を用いた騒音マスキング装置においては、マスカー音の特性(音量等)が重要となる。さらに詳細には、スペクトル特性と各周波数における音量を考慮したマスカー音を作成することが重要となる。
しかしながら、スピーカ等の出力部からマスカー音を単純に出力すると、出力部から乗員の耳位置等の所定位置までの音響伝達関数が考慮されていないため、マスカー音と騒音が所望の関係とならず、上記のような課題が解決できない。
本発明は、車両内の所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる騒音マスキング装置等を提供する。
本発明の一態様に係る騒音マスキング装置は、車両内の騒音の周波数を示す周波数情報を取得する取得部と、前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を生成する信号源と、取得された前記周波数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトするピッチシフト部と、ピッチシフト後の前記マスカー信号に、前記所定位置に応じた補正を行う補正部と、補正後の前記マスカー信号を出力する出力部とを備える。
本発明の騒音マスキング装置は、車両内の所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
図1は、実施の形態に係る騒音マスキング装置を備える車両の模式図である。 図2は、実施の形態に係る騒音マスキング装置の機能ブロック図である。 図3は、実施の形態に係る騒音マスキング装置の基本動作のフローチャートである。 図4は、マスカー信号の生成方法を説明するための図である。 図5は、ピッチシフト部によるピッチシフトを説明するための第1の図である。 図6は、ピッチシフト部によるピッチシフトを説明するための第2の図である。 図7は、実施の形態に係る騒音マスキング装置の動作例1のフローチャートである。 図8は、車両内の伝達関数を示す図である。 図9は、実施の形態に係る騒音マスキング装置の動作例2のフローチャートである。 図10は、実施の形態に係る騒音マスキング装置の動作例3のフローチャートである。 図11は、実施の形態に係る騒音マスキング装置の動作例3の変形例のフローチャートである。 図12は、変形例に係る車両の模式図である。 図13は、変形例に係る車両に対応する機能ブロック図である。 図14は、その他の実施の形態に係る騒音マスキング装置を備える車両の模式図である。 図15は、その他の実施の形態に係る騒音マスキング装置の機能ブロック図である。
本発明の一態様に係る騒音マスキング装置は、車両内の騒音の周波数を示す周波数情報を取得する取得部と、前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を生成する信号源と、取得された前記周波数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトするピッチシフト部と、ピッチシフト後の前記マスカー信号に、前記所定位置に応じた補正を行う補正部と、補正後の前記マスカー信号を出力する出力部とを備える。
これにより、騒音マスキング装置は、マスカー信号を所定位置に応じて補正するため、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
本発明の一態様に係る騒音マスキング装置は、車両内の騒音の周波数と相関のある回転数情報を取得する取得部と、前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を生成する信号源と、取得された前記回転数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトするピッチシフト部と、ピッチシフト後の前記マスカー信号に、前記所定位置に応じた補正を行う補正部と、補正後の前記マスカー信号を出力する出力部とを備える。
これにより、騒音マスキング装置は、マスカー信号を所定位置に応じて補正するため、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、例えば、前記マスカー音は、音量がフェードイン及びフェードアウトする特性を有する。
これにより、マスカー信号が連続して繰り返し使用されることにより生じるマスカー音の境界が乗員に知覚されにくくなる。また、マスカー音の出力の開始時や終了時に、急激なレベル変化に伴う異音が出力されないといった効果も有する。
また、例えば、前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後の前記マスカー信号に係数を乗算する。
これにより、騒音マスキング装置は、マスカー信号に係数を乗じることによって、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、例えば、前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後の前記マスカー信号にフィルタ処理を行う。
これにより、騒音マスキング装置は、マスカー信号にフィルタ処理を行うことによって、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、例えば、前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後の前記マスカー信号に位相を変更する処理を行う。
これにより、騒音マスキング装置は、マスカー信号の位相を変更することによって、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、例えば、前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、前記所定位置において前記マスカー音の大きさ及び前記騒音の大きさが所定レベル以上の差になるような補正を、ピッチシフト後の前記マスカー信号に対して行う。
これにより、騒音マスキング装置は、マスカー音が音量不足になることを抑制することができ、また、騒音を効果的にマスクすることができる。
また、例えば、前記取得部は、さらに、前記車両の走行状態情報を取得し、前記補正部は、取得された前記走行状態情報に応じて、ピッチシフト後の前記マスカー信号に対して行う補正の内容を変更する。
これにより、騒音マスキング装置は、車両の走行状態を考慮したマスカー信号を出力することができる。
また、例えば、前記走行状態情報は、前記車両の負荷情報、前記車両の速度情報、前記車両のアクセル開度情報、及び、前記車両におけるギアポジション情報の少なくとも1つを含む。
これにより、騒音マスキング装置は、車両が走行中のトルク、速度、アクセル開度、及び、ギアポジションなどを考慮したマスカー音を出力することができる。
また、例えば、前記所定位置は、前記車両内において乗員が着座する位置である。
これにより、騒音マスキング装置は、車両内の乗員が着座する位置において騒音をマスクすることができる。
また、例えば、さらに、前記所定位置に設置されたマイクが出力する音声信号を取得する音声信号取得部を備え、前記補正部は、取得された前記音声信号に応じて、ピッチシフト後の前記マスカー信号に対して行う補正の内容を変更する。
これにより、騒音マスキング装置は、所定位置における騒音レベルを考慮したマスカー信号を出力することができる。
また、例えば、前記信号源は、ノイズ信号にフィルタ処理を行うことによって前記マスカー信号を生成する。
これにより、騒音マスキング装置は、ノイズ信号に基づいてマスカー信号を生成することができる。
また、例えば、前記ノイズ信号は、ホワイトノイズである。
これにより、騒音マスキング装置は、ホワイトノイズに基づいてマスカー信号を生成することができる。
また、例えば、前記フィルタ処理は、バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理である。
これにより、騒音マスキング装置は、バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理によってマスカー信号を生成することができる。
また、例えば、さらに、前記車両内に設置されたスピーカから音が出力されているか否かを判定する判定部を備え、前記出力部は、前記スピーカから音が出力されていると判定された場合に、補正後の前記マスカー信号の出力を停止する。
これにより、騒音マスキング装置は、車両内で音楽等の音が出力されているか否かを考慮してマスカー信号を出力することができる。
また、例えば、前記判定部は、さらに、前記スピーカから出力されている音が所定の音量以上であるか否かを判定し、前記出力部は、前記スピーカから出力されている音が所定の音量以上であると判定された場合に、補正後の前記マスカー信号の出力を停止する。
これにより、騒音マスキング装置は、音楽等の音量が大きく、対象騒音をマスクする必要が無い場合に、マスカー信号の出力を停止することができる。
また、本発明の一態様に係る車両は、上記いずれかの態様の騒音マスキング装置と、出力された前記マスカー信号に応じて前記マスカー音を出力するスピーカとを備える。
このような車両において、騒音マスキング装置は、マスカー信号を所定位置に応じて補正するため、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、本発明の一態様に係る騒音マスキング方法は、車両内の騒音の周波数を示す周波数情報を取得し、前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を出力し、取得された前記周波数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトし、ピッチシフト後の前記マスカー信号を、前記所定位置に応じて補正し、補正後の前記マスカー信号を出力する。
このような騒音マスキング方法は、マスカー信号を所定位置に応じて補正するため、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、本発明の一態様に係る騒音マスキング方法は、車両内の騒音の周波数と相関のある回転数情報を取得し、前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を出力し、取得された前記回転数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトし、ピッチシフト後の前記マスカー信号を、前記所定位置に応じて補正し、補正後の前記マスカー信号を出力する。
このような騒音マスキング方法は、マスカー信号を所定位置に応じて補正するため、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
(実施の形態)
[騒音マスキング装置を備える車両の全体構成]
実施の形態では、車両に搭載される騒音マスキング装置について説明する。図1は、実施の形態に係る騒音マスキング装置を備える車両の模式図である。
車両50は、移動体装置の一例であって、騒音マスキング装置10と、回転体51と、車両制御部52と、第1スピーカ53aと、第2スピーカ53bと、第1マイク54aと、第2マイク54bと、オーディオ装置55と、車両本体56とを備える。車両50は、具体的には、自動車であるが、特に限定されない。
回転体51は、車輪の駆動などを目的として車両50内に配置される構造体である。回転体51は、空間57の騒音源となる。回転体51は、例えば、空間57とは別の空間内に配置される。回転体51は、具体的には、車両本体56のボンネット内に形成された空間に設置される。回転体51は、例えば、エンジン、モータ、ドライブシャフト、またはターボチャージャー(タービン)など、車輪の駆動に用いられる回転体であるが、車両50が有するエアコンに用いられるモータなど、車輪の駆動以外に用いられる回転体であってもよい。
車両制御部52は、車両50の運転手の操作等に基づいて、回転体51を制御(駆動)する。車両制御部52は、例えば、ECU(Electronic Control Unit)であり、具体的には、プロセッサ、マイクロコンピュータまたは専用回路などによって実現される。車両制御部52は、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの2つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。
また、車両制御部52は、回転体51の回転数に応じたパルス信号を出力する。パルス信号は、回転体51の回転によって生じる騒音(以下、対象騒音とも記載する)の周波数を示す情報の一例である。パルス信号は、言い換えれば、車両50内の騒音の周波数と相関のある回転数情報である。パルス信号の周波数は、例えば、回転体51の回転数(周波数)に比例する。なお、対象騒音の周波数を示す情報は、対象騒音の周波数を直接または間接に示す情報であればよく、パルス信号に限定されない。また、対象騒音の周波数を示す情報は、例えば、CAN(Controller Area Network)またはEthernet(登録商標)等の車載ネットワークを通じて出力されてもよい。対象騒音の周波数は、例えば、200Hz以上である。
第1スピーカ53aは、騒音マスキング装置10から出力されたマスカー信号に応じてマスカー音を出力する。マスカー音は、車両50内の対象騒音をマスクする音であり、乗員には騒音のように認識される音である。第1スピーカ53aは、例えば、車両50内の助手席側の壁(ドア)に配置され、助手席近傍の第1所定位置57aにおける対象騒音をマスクするためのマスカー音を出力する。第1所定位置57aは、例えば、車両50内において乗員が着座する位置である。
第2スピーカ53bは、騒音マスキング装置10から出力されたマスカー信号に応じてマスカー音を出力する。第2スピーカ53bは、例えば、車両50内の運転席側の壁(ドア)に配置され、運転席近傍の第2所定位置57bにおける対象騒音をマスクするためのマスカー音を出力する。第2所定位置57bは、例えば、車両50内において乗員(運転手)が着座する位置である。
第3スピーカ53cは、車両50内に配置され、オーディオ装置55から出力されるオーディオ信号に応じて音を出力する。第3スピーカ53cから出力される音は、マスカー音とは異なり、例えば、乗員に音楽等として認識される音である。
第1マイク54aは、空間57内の助手席近傍の第1所定位置57aに配置され、第1所定位置57aにおける騒音(対象騒音が含まれる)を取得する。第1マイク54aは、取得した騒音に応じた音声信号を出力する。
第2マイク54bは、空間57内の運転席近傍の第2所定位置57bに配置され、第2所定位置57bにおける騒音(対象騒音が含まれる)を取得する。第2マイク54bは、取得した騒音に応じた音声信号を出力する。
なお、図1では、説明を容易にするために車両50内の前席の位置において対象騒音をマスクするためのスピーカ及びマイクの配置が示されている。実際には、前席の位置だけでなく後席の位置においても対象騒音をマスクすることが想定される。この場合、後席側にもスピーカ及びマイクが配置される。
オーディオ装置55は、いわゆるカーオーディオであって、車両50の乗員が車両50内で音楽を受聴するための装置である。オーディオ装置55は、例えば、記録ディスクまたは半導体メモリなどに記録された音(音楽等)を第3スピーカ53cによって再生することができる。
車両本体56は、車両50のシャーシ及びボディなどによって構成される構造体である。車両本体56は、第1スピーカ53a、第2スピーカ53b、第3スピーカ53c、第1マイク54a、及び、第2マイク54bが配置される車両50内の空間57(車室内空間)を形成する。
[騒音マスキング装置の構成及び基本動作]
次に、騒音マスキング装置10の構成及び基本動作について図1に加えて図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、騒音マスキング装置10の機能ブロック図である。図3は、騒音マスキング装置10の基本動作のフローチャートである。
騒音マスキング装置10は、回転体51の回転数に応じた周波数においてピークを有する対象騒音を乗員に聞こえにくくする装置である。騒音マスキング装置10は、具体的には、第1スピーカ53a及び第2スピーカ53bのそれぞれからマスカー音を出力する。
これにより、対象騒音は、ピークレベルが維持されたままマスカー音によってマスクされる。これにより、対象騒音が乗員に聞こえにくくなるため、騒音マスキング装置10は、乗員が感じる不快感を低減することができる。なお、騒音をマスクすることと、騒音を当該騒音と逆位相の音によって打ち消す(低減する)こととは異なる。
図2に示されるように、騒音マスキング装置10は、取得部11と、信号源12と、信号処理部13と、記憶部14と、音声信号取得部15と、判定部16とを備える。以下、各構成要素について、引き続き図1〜図3を参照しながら説明する。
[取得部]
まず、取得部11は、車両50内の対象騒音の周波数を示す周波数情報を取得する(S11)。取得部11は、具体的には、上記周波数情報として、回転体51の回転数に応じたパルス信号を車両制御部52から取得する。取得部11は、例えば、車両制御部52とCANの規格に準拠した通信によってパルス信号を車両制御部52から取得する通信モジュール(通信回路)であるが、他の通信規格に準拠した通信モジュールであってもよく、特に限定されない。
[信号源]
信号源12は、車両50内の騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を生成する(S12)。信号源12は、例えば、記憶部14に記憶されたノイズ信号(ノイズ信号のデータ)を読み出し、読み出したノイズ信号にフィルタ処理を行うことによってマスカー信号を生成する。ノイズ信号は、例えば、ホワイトノイズであるが、ピンクノイズ等の他のランダムノイズでも良いし、またランダムノイズ等に特に限定されない。例えば、ノイズ信号は、車両50内に配置されたマイクによって取得された車両50内のバックグラウンド騒音を示す信号(バックグラウンド騒音に対応する音声信号)であってもよい。
以下、マスカー信号を生成方法について、図4を参照しながら説明する。図4は、マスカー信号の生成方法を説明するための図である。図4には、ホワイトノイズの周波数特性と、ホワイトノイズに対して行われるフィルタ処理のフィルタ特性とが図示されている。
信号源12は、例えば、ホワイトノイズに対して、バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理を行うことによってマスカー信号を生成する。上記バンドパスフィルタによれば、図4に示されるフィルタ特性のうち、高域側遷移特性及び低域側遷移特性がホワイトノイズに与えられる。
なお、信号源12は、上記のバンドパスフィルタに代えて、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタの組み合わせによって高域側遷移特性及び低域側遷移特性をホワイトノイズに与えることもできる。信号源12は、具体的には、図4に示される高域側カットオフ周波数fch及び高域側遷移特性を有するローパスフィルタと、低域側カットオフ周波数fcl及び低域側遷移特性とを有するハイパスフィルタの組み合わせたフィルタ処理をホワイトノイズに対して行ってもよい。
ところで、マスカー音が聞こえることにより生じる違和感は、上記バンドパスフィルタにおける通過帯域のゲインの傾きが、車両50内のバックグラウンド騒音のゲインの傾きに近いと少なくなる。そこで、図4に示されるフィルタ特性においては、バンドパスフィルタの通過帯域にゲインの傾きが与えられている。言い換えれば、フィルタ処理は、バンドパスフィルタの通過帯域において周波数の増加に対してゲインが減衰する特性をノイズ信号に与える。
信号源12は、例えば、バンドパスフィルタをホワイトノイズに適用する前に、所望の減衰量の遷移特性を持つローパスフィルタをホワイトノイズに適用することによって、フィルタ特性のバンドパスフィルタの通過帯域に対応する帯域にゲインの傾きを与えることができる。なお、信号源12は、その他の方法によって通過帯域に対応する帯域にゲインの傾きを与えてもよい。
ゲインの傾きがゼロのホワイトノイズがノイズ信号である場合、通過帯域のゲインの傾きは、−3dB/oct以上−20dB/oct以下の範囲に調整されればよいが、−6dB/oct以上−12dB/oct以下の範囲に調整されればなおよい。ピンクノイズ等のゲインの減衰特性を有するランダムノイズがノイズ信号である場合、ランダムノイズの減衰特性を考慮した特性を有するローパスフィルタが適用されれば、ホワイトノイズがノイズ信号である場合と同様の特性を得ることができる。
なお、一般的には、マスカー信号においてマスカー信号の帯域をそれ以上拡げてもマスキング効果の増加が見込めなくなる帯域幅が臨界帯域として定義されている。しかしながら、臨界帯域幅にマスカー信号が帯域制限されると、マスカー音自体が目立つ場合がある。このような場合、対象騒音がマスキングされても結果的に不快感の低減につながらない。
ここで、発明者らの知見によれば、バックグラウンド騒音のエネルギー分布に対応して、上記バンドパスフィルタの通過帯域を中心周波数に対して非対称にすることによって、マスカー音の聞こえの違和感をより少なくすることができる。具体的には、中心周波数をf(Hz)とした場合、低域側カットオフ周波数fclは、f×2^(−2)Hz以上f×2^(−2/3)Hz以下の間であり、かつ、高域側カットオフ周波数fchは、f×2^(1/3)Hz以上f×2Hzの間であればよい。
信号源12は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路によって実現されてもよいし、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの2つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。信号源12は、信号処理部13の一部として実現されてもよい。
ノイズ信号のデータが記憶される記憶部14は、例えば、半導体メモリなどによって実現される。なお、記憶部14には、ノイズ信号のデータの他に、例えば、信号源のフィルタ処理に用いられるフィルタ係数、及び、信号処理部13によって実行される制御プログラム等も記憶される。
[信号処理部:ピッチシフト部]
次に、信号処理部13は、信号源12によって出力されたマスカー信号に信号処理を行い、信号処理を行ったマスカー信号を第1スピーカ53a及び第2スピーカ53bのそれぞれに出力する(S13〜S15)。信号処理部13は、具体的には、ピッチシフト部17と、第1補正部18aと、第2補正部18bと、出力部19とを備える。信号処理部13は、例えば、DSP等のプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路によって実現されてもよいし、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの2つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。
まず、ピッチシフト部17は、取得部11によって取得された周波数情報に応じてマスカー信号をピッチシフトする(S13)。図5及び図6は、ピッチシフト部17によるピッチシフトを説明するための図である。図5及び図6のそれぞれにおいては、車両50内の騒音の周波数特性(実線)と、マスカー信号(マスカー音)の模式的な周波数特性(破線)とが図示されている。
信号源12によって生成されたマスカー信号が図5の破線に示されるような周波数特性を有する場合、ピッチシフト部17は、マスカー信号の信号波形上の所定点における周波数(中心周波数f)が対象騒音の周波数に一致するように、マスカー信号をピッチシフトする。この結果、マスカー信号の周波数特性は、図6の破線に示されるような特性に変更される。ピッチシフトされた後のマスカー信号は、第1補正部18a及び第2補正部18bのそれぞれに出力される。
[信号処理部:補正部]
続いて、第1補正部18a及び第2補正部18bのそれぞれは、ピッチシフトされた後のマスカー信号を補正する(S14)。
第1補正部18aは、ピッチシフト部17によってピッチシフトされた後のマスカー信号に、第1所定位置57aに応じた補正を行う。第2補正部18bは、ピッチシフト部17によってピッチシフトされた後のマスカー信号に、第2所定位置57bに応じた補正を行う。第1所定位置57aと第2所定位置57bとは異なるため、第2補正部18bは、第1補正部18aが行う補正とは異なる補正を行う。所定位置に応じた補正は、言い換えれば、所定位置においてマスカー音を最適化する補正である。つまり、所定位置に応じた補正は、所定位置において他の位置よりもマスカー音の効果を向上させる補正である。
第1補正部18a及び第2補正部18bは、例えば、所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後のマスカー信号に係数を乗算する。この場合の係数は、言い換えれば、ゲインであり、ピッチシフト後のマスカー信号の全周波数帯域に対して一律の値となる。
また、第1補正部18a及び第2補正部18bは、所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後のマスカー信号にフィルタ処理を行ってもよい。言い換えれば、第1補正部18a及び第2補正部18bは、ピッチシフト後のマスカー信号に周波数帯域ごとに異なるゲインを与えてもよい。
また、第1補正部18a及び第2補正部18bは、所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後のマスカー信号に位相を変更する処理を行ってもよい。第1補正部18a及び第2補正部18bは、例えば、APF(All Pass Filter)処理を行うことにより、ピッチシフト後のマスカー信号の位相を変える。
なお、第1補正部18a及び第2補正部18bは、所定位置に応じた補正として、係数の乗算、フィルタ処理、及び、位相を変更する処理のうち2つ以上を組み合わせてもよい。
[信号処理部:出力部]
続いて、出力部19は、補正後のマスカー信号を出力する(S15)。出力部19は、具体的には、第1補正部18aによる補正後のマスカー信号を第1スピーカ53aに出力する。第1スピーカ53aは、マスカー信号に基づいて、第1所定位置57aにおいて聞こえる対象騒音をマスクするマスカー音を出力する。
また、出力部19は、第2補正部18bによる補正後のマスカー信号を第2スピーカ53bに出力する。第2スピーカ53bは、マスカー信号に基づいて、第2所定位置57bにおいて聞こえる対象騒音をマスクするマスカー音を出力する。
これにより、対象騒音がマスカー音によってマスクされ、対象騒音が乗員に聞こえにくくなる。つまり、騒音マスキング装置10は、乗員が感じる対象騒音によって感じる不快感を低減することができる。
なお、マスカー音は、例えば、所定期間にわたってスピーカから出力されるが、所定期間よりも長い期間にわたってマスカー音が出力される場合には当該マスカー音に対応するマスカー信号が繰り返し使用される。そこで、マスカー音は、音量がフェードイン及びフェードアウトする特性を有するとよい。これにより、マスカー信号が連続して繰り返し使用されることにより生じるマスカー音の境界が乗員に知覚されにくくなる。
[動作例1]
以下、騒音マスキング装置10の基本動作とは異なる動作例1について説明する。第1補正部18aが行う補正の内容は、例えば、第1所定位置57aが変更されない限り固定である。しかしながら、第1補正部18aは、第1所定位置57aに配置された第1マイク54aから出力される音声信号に応じて、ピッチシフト後のマスカー信号を対象騒音のレベルまたは周波数などが変わるごとに動的に補正してもよい。つまり、第1補正部18aは、第1マイク54aによって検出される第1所定位置57aにおける対象騒音の大きさに応じてピッチシフト後のマスカー信号を補正してもよい。図7は、このような動作例1のフローチャートである。
動作例1においては、上記図2に示される音声信号取得部15は、第1マイク54aから第1音声信号を取得し、第1補正部18aに出力する(S21)。音声信号取得部15は、具体的には、第1マイク54aから取得した第1音声信号を増幅する増幅回路などによって構成される回路であるが、音声信号取得部15の具体的態様は特に限定されない。また、音声信号取得部15は、取得部11の一部として実現されてもよい。
第1補正部18aは、取得された第1音声信号に応じて、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行う補正の内容を変更する(S22)。例えば、第1補正部18aが係数(ゲイン)を乗算する補正を行う場合、第1補正部18aは、取得された第1音声信号に基づいて定まる第1所定位置57aにおける対象騒音の音量が大きいほど、ピッチシフト後のマスカー信号に乗算するゲインを大きくする。これにより、騒音マスキング装置10は、マスカー音が音量不足になることを抑制できる。
同様に、第2補正部18bは、第2所定位置57bに配置された第2マイク54bによって出力される音声信号に応じて、ピッチシフト後のマスカー信号を対象騒音のレベルまたは周波数などが変わるごとに動的に補正してもよい。つまり、第2補正部18bは、第2マイク54bによって検出される第2所定位置57bにおける対象騒音の大きさに応じてピッチシフト後のマスカー信号を補正してもよい。
この場合、音声信号取得部15は、第2マイク54bから第2音声信号を取得し、第2補正部18bに出力する。第2補正部18bは、取得された第2音声信号に応じて、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行う補正の内容を変更する。例えば、第2補正部18bが係数(ゲイン)を乗算する補正を行う場合、第2補正部18bは、取得された第2音声信号に基づいて定まる第2所定位置57bにおける対象騒音の音量が大きいほど、ピッチシフト後のマスカー信号に乗算するゲインを大きくする。これにより、騒音マスキング装置10は、マスカー音が音量不足になることを抑制できる。
以上説明したように、第1補正部18a及び第2補正部18bは、音声信号に応じてピッチシフト後のマスカー信号を補正してもよい。これにより、騒音マスキング装置10は、所定位置における騒音レベルを考慮したマスカー信号を出力することができる。
なお、より高い精度でマスカー信号を補正するために、第1補正部18aは、第1所定位置57aにおけるマスカー音(マスカー信号)の音量を伝達関数(伝達特性)に基づいて算出してもよい。図8は、車両50内の伝達関数を示す図である。なお、伝達関数は、あらかじめ車両50内の空間57において実測され、記憶部14に記憶される。
図8に示されるように、第1スピーカ53aから第1所定位置57aまでの伝達関数はTF00と表現され、第1スピーカ53aから第2所定位置57bまでの伝達関数は、TF01と表現される。第2スピーカ53bから第1所定位置57aまでの伝達関数は、TF10と表現され、第2スピーカ53bから第2所定位置57bまでの伝達関数は、TF11と表現される。
このとき、第1所定位置57aにおけるマスカー信号x0(マスカー音)は、ピッチシフト後のマスカー信号をx、第1補正部18aによって行われる補正をA0、第2補正部18bによって行われる補正をA1とすると、以下の式1で表現される。同様に、第2所定位置57bにおけるマスカー信号x1(マスカー音)は、以下の式2で表現される。
x0=(x*A0)*TF00+(x*A1)*TF10・・(式1)
x1=(x*A0)*TF01+(x*A1)*TF11・・(式2)
第1補正部18aは、上記式1のような演算によって第1所定位置57aにおけるマスカー音のレベルを特定することができ、上記第1音声信号によって第1所定位置57aにおける対象騒音のレベルを特定することができる。そこで、第1補正部18aは、第1所定位置57aに応じた補正として、第1所定位置57aにおいてマスカー音が対象騒音よりも所定レベル以上大きくなるような補正を、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行ってもよい。第1補正部18aは、具体的には、ピッチシフト後のマスカー信号の、対象騒音と同じ周波数成分の信号レベルが、対象騒音の信号レベルよりも所定レベル以上大きくなるような補正を行う。
同様に、第2補正部18bは、上記式2のような演算によって第2所定位置57bにおけるマスカー音のレベルを特定することができ、上記第2音声信号によって第2所定位置57bにおける対象騒音のレベルを特定することができる。そこで、第2補正部18bは、第2所定位置57bに応じた補正として、第2所定位置57bにおいてマスカー音が対象騒音よりも所定レベル以上大きくなるような補正を、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行ってもよい。
以上のような補正により、騒音マスキング装置10は、マスカー音が音量不足になることを抑制することができ、また、対象騒音を効果的にマスクすることができる。
なお、マスカー音が大きすぎるような場合、第1補正部18aは、第1所定位置57aに応じた補正として、第1所定位置57aにおいてマスカー音が対象騒音よりも所定レベル以上小さくなるような補正を、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行ってもよい。つまり、第1補正部18aは、所定位置においてマスカー音の大きさ及び対象騒音の大きさが所定レベル以上の差になるような補正を行ってもよい。第2補正部18bについても同様である。
[動作例2]
以下、騒音マスキング装置10の動作例2について説明する。上述のように、対象騒音は、回転体51の回転に起因して生じるが、回転体51が車輪の駆動に用いられるような場合、対象騒音は、車両50の走行状態に応じて変化する。そこで、第1補正部18a及び第2補正部18bは、ピッチシフトが行われたマスカー信号に対して行う補正の内容を走行状態が変わるごとに動的に変更してもよい。図9は、このような動作例2のフローチャートである。
動作例2においては、取得部11は、車両制御部52から車両50の走行状態を示す(車両50の走行に応じて変化する)走行状態情報を取得し、信号処理部13(第1補正部18a及び第2補正部18b)に出力する(S31)。走行状態情報には、車両50の負荷(トルク)情報、車両50の速度情報、車両50のアクセル開度情報、及び、車両50におけるギアポジション情報の少なくとも1つが含まれる。
第1補正部18aは、取得された走行状態情報に応じて、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行う補正の内容を変更する(S32)。例えば、第1補正部18aが係数(ゲイン)を乗算する補正を行う場合、第1補正部18aは、取得された走行状態情報に基づいて定まる走行状態が対象騒音の音量が大きくなる走行状態であるほど、ピッチシフト後のマスカー信号に乗算するゲインを大きくする。これにより、マスカー音が音量不足になることを抑制できる。同様に、第2補正部18bは、取得された走行状態情報に応じて、ピッチシフト後のマスカー信号に対して行う補正の内容を変更してもよい。
以上説明したように、第1補正部18a及び第2補正部18bは、車両50の走行状態に応じてピッチシフト後のマスカー信号を補正してもよい。これにより、騒音マスキング装置10は、車両50の走行状態を考慮したマスカー信号を出力することができる。
[動作例3]
以下、騒音マスキング装置10の動作例3について説明する。車両50内の空間57においては、オーディオ装置55及び第3スピーカ53cによって音楽等が再生されている場合がある。このような場合にマスカー音が出力されると、マスカー音自体は乗員にとって騒音のように知覚される音であるため、乗員に不快感を与えてしまう可能性がある。
そこで、出力部19は、第3スピーカ53cから音が出力されている(音楽等が再生されている)と判定された場合に、補正後のマスカー信号の出力を停止してもよい。図10は、このような動作例3のフローチャートである。
動作例3においては、取得部11は、オーディオ装置55から、オーディオ装置55によって音楽等が再生中であるか否かを示す再生状態情報を取得し、判定部16に出力する(S41)。なお、再生状態情報は、車両制御部52を介して取得されてもよい。
判定部16は、取得された再生状態情報に基づいて音楽等が再生中であるか否かを判定する(S42)。言い換えれば、判定部16は、車両50内に設置された第3スピーカ53cから音が出力されているか否かを判定する。判定部16は、具体的には、Dプロセッサによって実現されるが、マイクロコンピュータまたは専用回路によって実現されてもよいし、プロセッサ、マイクロコンピュータ、及び専用回路のうちの2つ以上の組み合わせによって実現されてもよい。判定部16は、信号処理部13の一部として実現されてもよい。
判定部16によって音楽等が再生中でないと判定された場合(S42でNo)、つまり、第3スピーカ53cから音が出力されていないと判定された場合、出力部19は、補正後のマスカー信号を第1スピーカ53a及び第2スピーカ53bに出力する(S43)。一方、判定部16によって音楽等が再生中であると判定された場合(S42でYes)、つまり、第3スピーカ53cから音が出力されていると判定された場合、出力部19は、補正後のマスカー信号の出力を停止する(S44)。言い換えれば、出力部19は、補正後のマスカー信号を第1スピーカ53a及び第2スピーカ53bに出力しない。
以上説明したように、出力部19は、音楽等が再生中である場合に補正後のマスカー信号の出力を停止してもよい。これにより、騒音マスキング装置10は、車両50内で音楽等が再生されているか否かを考慮してマスカー信号を出力することができる。
なお、判定部16は、再生中の音楽の音量が所定の音量以上であるか否かをさらに判定してもよい。図11は、このような動作例3の変形例のフローチャートである。
動作例3の変形例においては、ステップS41において取得される再生状態情報には、再生中の音楽等の音量情報が含まれる。
判定部16は、音楽等が再生中であると判定した後に(S42でYes)、再生中の音楽の音量が所定の音量以上であるか否かをさらに判定する(S45)。つまり、判定部16は、第3スピーカ53cから出力されている音が所定の音量以上であるか否かを判定する。
判定部16によって音楽等の音量が所定の音量未満であると判定された場合(S45でNo)、つまり、第3スピーカ53cから出力されている音が所定の音量未満であると判定された場合、出力部19は、補正後のマスカー信号を第1スピーカ53a及び第2スピーカ53bに出力する(S43)。
一方、音楽等の音量が所定の音量以上であると判定された場合(S45でYes)、つまり、第3スピーカ53cから出力されている音が所定の音量未満であると判定された場合、出力部19は、補正後のマスカー信号の出力を停止する(S44)。
以上説明したように、出力部19は、音楽等が所定の音量以上で再生中である場合に補正後のマスカー信号の出力を停止してもよい。これにより、騒音マスキング装置10は、音楽等の音量が大きく、対象騒音をマスクする必要が無い場合に、マスカー音の出力を停止することができる。
なお、車両50においては、オーディオ装置55から出力されるオーディオ信号に応じた音は、第3スピーカ53cから出力されたが、オーディオ信号に応じた音は、第1スピーカ53a及び第2スピーカ53bから出力されてもよい。図12は、このような変形例に係る車両の模式図である。図13は、変形例に係る車両に対応する機能ブロック図である。
図12及び図13に示されるように、変形例に係る車両50aにおいては、オーディオ装置55によって出力されるオーディオ信号と第1補正部18aによって補正されたマスカー信号とが第1加算器58aによって加算(ミックス)されて第1スピーカ53aに出力される。同様に、オーディオ装置55によって出力されるオーディオ信号と第2補正部18bによって補正されたマスカー信号とが第2加算器58bによって加算(ミックス)されて第1スピーカ53aに出力される。第1加算器58a及び第2加算器58bは、アナログ回路として実現されてもよいし、デジタル回路として実現されてもよい。
このように、音楽等が再生されるスピーカとマスカー音が出力されるスピーカとは共用されてもよい。
(その他の実施の形態)
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、騒音マスキング装置は、上記実施の形態で説明された騒音マスキング装置10よりもさらにシンプルに構成されてもよい。図14は、シンプルに構成された騒音マスキング装置を備える車両の模式図である。図15は、シンプルに構成された騒音マスキング装置の機能ブロック図である。
図14に示されるように、シンプルに構成された騒音マスキング装置10bを備える車両50bは、第1マイク54a、第2マイク54b、及び、オーディオ装置55を備えていない点が騒音マスキング装置10と異なる。また、図15に示されるように、騒音マスキング装置10bは、音声信号取得部15を備えていない点が騒音マスキング装置10と異なる。
このような騒音マスキング装置10bは、騒音マスキング装置10と同様に、マスカー信号を所定位置に応じて補正するため、所定位置において効果的に騒音をマスクすることができる。
また、上記実施の形態では、マスカー音を出力するスピーカが2つである場合について例示されたが、マスカー音を出力するスピーカは、1つであってもよい。また、マスカー音を出力するスピーカは、3つ以上であってもよい。例えば、車両内の4つの座席に対応して4つのスピーカが配置されてもよい。
また、上記実施の形態では、所定位置が1つの座席について1つ配置されているが、1つの座席に対して複数配置されてもよい。例えば、座席に座った乗員の両耳の位置に対応した2つの位置が所定位置とされてもよい。
また、上記実施の形態に係る騒音マスキング装置の構成は、一例である。例えば、騒音マスキング装置は、D/A変換器、フィルタ、電力増幅器、または、A/D変換器などの構成要素を含んでもよい。
また、上記実施の形態に係る騒音マスキング装置が行う処理は、一例である。例えば、上記実施の形態で説明された各種信号処理は、デジタル信号処理によって実現されてもよいし、アナログ信号処理によって実現されてもよい。
また、上記実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
また、各構成要素は、回路(または集積回路)でもよい。これらの回路は、全体として1つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及びコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
例えば、本発明は、騒音マスキング装置(コンピュータまたはDSP)が実行する騒音マスキング方法として実現されてもよいし、上記騒音マスキング方法をコンピュータまたはDSPに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。
また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、上記実施の形態において説明された騒音マスキング装置の動作における複数の処理の順序は、変更されてもよいし、複数の処理は、並行して実行されてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明の騒音マスキング装置は、例えば、車室内の騒音をマスクする装置として有用である。
10、10b 騒音マスキング装置
11 取得部
12 信号源
13 信号処理部
14 記憶部
15 音声信号取得部
16 判定部
17 ピッチシフト部
18a 第1補正部
18b 第2補正部
19 出力部
50、50a、50b 車両
51 回転体
52 車両制御部
53a 第1スピーカ
53b 第2スピーカ
53c 第3スピーカ
54a 第1マイク
54b 第2マイク
55 オーディオ装置
56 車両本体
57 空間
57a 第1所定位置
57b 第2所定位置
58a 第1加算器
58b 第2加算器

Claims (19)

  1. 車両内の騒音の周波数を示す周波数情報を取得する取得部と、
    前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を生成する信号源と、
    取得された前記周波数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトするピッチシフト部と、
    ピッチシフト後の前記マスカー信号に、前記所定位置に応じた補正を行う補正部と、
    補正後の前記マスカー信号を出力する出力部とを備える
    騒音マスキング装置。
  2. 車両内の騒音の周波数と相関のある回転数情報を取得する取得部と、
    前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を生成する信号源と、
    取得された前記回転数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトするピッチシフト部と、
    ピッチシフト後の前記マスカー信号に、前記所定位置に応じた補正を行う補正部と、
    補正後の前記マスカー信号を出力する出力部とを備える
    騒音マスキング装置。
  3. 前記マスカー音は、音量がフェードイン及びフェードアウトする特性を有する
    請求項1または請求項2に記載の騒音マスキング装置。
  4. 前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後の前記マスカー信号に係数を乗算する
    請求項1または請求項2に記載の騒音マスキング装置。
  5. 前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後の前記マスカー信号にフィルタ処理を行う
    請求項1または請求項2に記載の騒音マスキング装置。
  6. 前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、ピッチシフト後の前記マスカー信号に位相を変更する処理を行う
    請求項1または請求項2に記載の騒音マスキング装置。
  7. 前記補正部は、前記所定位置に応じた補正として、前記所定位置において前記マスカー音の大きさ及び前記騒音の大きさが所定レベル以上の差になるような補正を、ピッチシフト後の前記マスカー信号に対して行う
    請求項1または請求項2に記載の騒音マスキング装置。
  8. 前記取得部は、さらに、前記車両の走行状態情報を取得し、
    前記補正部は、取得された前記走行状態情報に応じて、ピッチシフト後の前記マスカー信号に対して行う補正の内容を変更する
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の騒音マスキング装置。
  9. 前記走行状態情報は、前記車両の負荷情報、前記車両の速度情報、前記車両のアクセル開度情報、及び、前記車両におけるギアポジション情報の少なくとも1つを含む
    請求項8に記載の騒音マスキング装置。
  10. 前記所定位置は、前記車両内において乗員が着座する位置である
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の騒音マスキング装置。
  11. さらに、前記所定位置に設置されたマイクが出力する音声信号を取得する音声信号取得部を備え、
    前記補正部は、取得された前記音声信号に応じて、ピッチシフト後の前記マスカー信号に対して行う補正の内容を変更する
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の騒音マスキング装置。
  12. 前記信号源は、ノイズ信号にフィルタ処理を行うことによって前記マスカー信号を生成する
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の騒音マスキング装置。
  13. 前記ノイズ信号は、ホワイトノイズである
    請求項12に記載の騒音マスキング装置。
  14. 前記フィルタ処理は、バンドパスフィルタを用いたフィルタ処理である
    請求項12に記載の騒音マスキング装置。
  15. さらに、前記車両内に設置されたスピーカから音が出力されているか否かを判定する判定部を備え、
    前記出力部は、前記スピーカから音が出力されていると判定された場合に、補正後の前記マスカー信号の出力を停止する
    請求項1〜14のいずれか1項に記載の騒音マスキング装置。
  16. 前記判定部は、さらに、前記スピーカから出力されている音が所定の音量以上であるか否かを判定し、
    前記出力部は、前記スピーカから出力されている音が所定の音量以上であると判定された場合に、補正後の前記マスカー信号の出力を停止する
    請求項15に記載の騒音マスキング装置。
  17. 請求項1〜16のいずれか1項に記載の騒音マスキング装置と、
    出力された前記マスカー信号に応じて前記マスカー音を出力するスピーカとを備える
    車両。
  18. 車両内の騒音の周波数を示す周波数情報を取得し、
    前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を出力し、
    取得された前記周波数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトし、
    ピッチシフト後の前記マスカー信号を、前記所定位置に応じて補正し、
    補正後の前記マスカー信号を出力する
    騒音マスキング方法。
  19. 車両内の騒音の周波数と相関のある回転数情報を取得し、
    前記車両内の所定位置における前記騒音をマスクするマスカー音を出力するためのマスカー信号を出力し、
    取得された前記回転数情報に応じて前記マスカー信号をピッチシフトし、
    ピッチシフト後の前記マスカー信号を、前記所定位置に応じて補正し、
    補正後の前記マスカー信号を出力する
    騒音マスキング方法。
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