JPH10303669A - 音量調節システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車に搭載されたオーディオ装置において、
車室内の音量を走行中の車室内の騒音レベルに対応して
聴取しやすいように自動調整する音量調節システムを提
供することを課題とする。 【解決手段】車室内に設置され、音響信号発生源からの
音響信号に音場制御処理を施す音場処理手段を有するオ
ーディオ装置において、車室内に設置され、車室内の室
内音を検出するマイクロホンと、前記マイクロホンによ
り検出された室内音から、前記音場処理手段により処理
された音響信号を減算処理し、車室内における騒音信号
を摘出する騒音信号摘出手段と、前記騒音信号摘出手段
により摘出された騒音信号に応じて音響信号の音量を制
御する音量制御手段とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は自動車に搭載されたオー
ディオ装置において、車室内の音量を走行中の車室内の
騒音レベルに対応して聴取しやすいように自動調整する
音量調節システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載されたオーディオ装置は車
室内の乗員に対し、音楽あるいはラジオ放送からの音声
による情報等をスピーカから音響信号として伝えてい
る。しかし、車両の走行に伴い、車室内にはロードノイ
ズ、風切り音あるいはエンジン音などの騒音が入り込
み、乗員は停車時の音量レベルでは音響信号の聴取が困
難となり、絶えず音量ボリュームを操作することにな
る。この状況を解決するため、騒音レベルに対応して自
動的に音場レベルを加減するのが音量調整システムであ
る。

【０００３】これまでに提案され実用になっている制御
方式は、 （Ａ）車速と車室内の騒音の関連を想定して、車速信号
から直接音量を調節する方式 （Ｂ）車室内に設置したマイクロホンで音量レベルを検
出し、オーディオ信号源に含まれる周波数帯域以下の低
周波を抽出し、これを騒音レベルとして音量を調節する
方式 （Ｃ）車室内に設置したマイクロホンでオーディオ信号
源と騒音が混在した音場レベルを検出し、別にオーディ
オ信号源を直接電気信号から検出して先のオーディオ信
号源と騒音が混在した信号と比較し、騒音のみを検出し
て音量を調節する方式 （Ｄ）カー・ナビゲーションからの情報を利用して、制
御の質を向上させる方式 （Ｅ）上記各方式を併用した方式 が採用されている。

【０００４】また、上記の基本的な自動音量調整システ
ムに加えて、乗員が違和感、不快感なく自然な状況でオ
ーディオ信号を聴取出来る自動音量制御に関する各種方
法が発明されている。車室内の騒音に応じた制御が比較
的良好に行える上記（Ｃ）の音量調整システムの構成は
図４に示すようになものとなる。ＣＤプレーヤやラジオ
受信機等のオーディオ信号源再生装置５１から発生する
信号は、色々な音場空間（例えばコンサートホール、ラ
イブハウスや教会等）での音楽聴取を再現するオーディ
オ信号処理回路５２により、遅延処理や遅延した信号を
元の信号に加算する加算処理等が施される。そして、オ
ーディオ信号処理回路５２により処理された信号は、音
量制御回路５３により音量が調整され、そして、増幅器
５４により増幅されてスピーカ５５より、車室内に音響
信号として供給される。一方、車室内の室内音は再生さ
れたオーディオ信号と騒音が混在したもので、車室内に
設置されたマイクロホン５６により検出される。このマ
イクロホン５６により検出された室内音は、オーディオ
信号源再生装置５１の出力信号と騒音検出回路５７で比
較（減算処理）されて騒音成分のみが取り出され、音量
制御回路５３に制御信号として加えらる。そして、音量
制御回路５３により、音響信号のレベルが騒音レベルに
対応したスピーカ出力（レベル）となるように調節され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来における車室内に
設置したマイクロホンでオーディオ信号源と騒音が混在
した音場レベルを検出し、別にオーディオ信号源を直接
電気信号から検出して、先のオーディオ信号源と騒音が
混在した信号と比較し、騒音のみを検出して音量を調節
する方式においては、オーディオ信号源の検出点を図４
に示すように信号源に近い点で、しかも、ステレオ信号
の場合は右（Ｒ），左（Ｌ）チャネル信号を合成し、１
ラインの信号として利用している。そのため、それ以降
の音場もしくは音量制御（たとえば、左右の音場レベル
を変える「バランス」、前後の音場レベルを変える「フ
ェーダ」、周波数特性を変える「イコライザ」など）の
信号処理が反映されないので、特に複数個のスピーカを
設置した車載用オーディオ装置では、乗員が上記の条件
を変えた場合などに、正確な騒音レベルを検出できず、
乗員に対し違和感、不快感を与えることがあった。

【０００６】本発明に係わる自動音量調節システムは上
記の課題を解決するために発明されたものであり、車室
内の音響条件が変化しても騒音に対応した音量での再生
を実現出来るシステムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及びその効果】上記目的を
達成するために、本発明による音量調整システム（１）
は、車室内に設置され、音響信号発生源からの音響信号
に音場制御処理を施す音場処理手段を有するオーディオ
装置において、車室内に設置され、車室内の室内音を検
出するマイクロホンと、前記マイクロホンにより検出さ
れた室内音から、前記音場処理手段により処理された音
響信号を減算処理し、車室内における騒音信号を摘出す
る騒音信号摘出手段と、前記騒音信号摘出手段により摘
出された騒音信号に応じて音響信号の音量を制御する音
量制御手段とを有することを特徴とする。

【０００８】上記音量調整システム（１）によれば、音
量制御処理や音場制御処理が施された後の信号を、つま
りスピーカより出力される音声に対して常に相関性の高
い信号を用いて、室内音から騒音を摘出する処理が行わ
れるので、音量および音場調整状態に左右されず常に正
確な騒音状態を検出でき、音量調整を適切に行える。ま
た、本発明による音量調整システム（２）は、音量調整
システム（１）において、前記騒音信号摘出手段は、車
室内に設置された複数のスピーカへの各音響信号のレベ
ルを各々調整するレベル調整手段と、前記レベル調整手
段によりレベル調整された前記各音響信号を加算する加
算手段とを有することを特徴とする。

【０００９】上記音量調整システム（２）によれば、各
スピーカの位置とマイクロホンの位置による音響信号の
再生音の検出誤差を少なくすることができ、より適切な
音量調整を行うことができる。そして、本発明による音
量調整システム（３）は、音量調整システム（２）にお
いて、前記レベル調整手段は、前記各スピーカと前記マ
イクロホン間の音響伝達特性により、音響信号の調整特
性が設定されていることを特徴とする。

【００１０】上記音量調整システム（３）によれば、各
スピーカの位置とマイクロホンの位置による音響信号の
再生音の検出誤差を、その伝達特性に応じた補正により
少なくすることができ、より適切な音量調整を行うこと
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明に関する自動音量調節
システムの実施の形態を図面を用いて説明する。図１は
騒音に感応する自動音量調節システムの構成を示す構成
図である。ＣＤプレーヤやラジオ受信機等のオーディオ
信号源再生装置４１から発生する信号は、色々な音場空
間（例えばコンサートホール、ライブハウスや教会等）
での音楽聴取を再現するオーディオ信号処理回路４２に
より、遅延処理や遅延した信号を元の信号に加算する加
算処理等が施される。なお、オーディオ信号処理回路４
２は、デジタル信号により遅延・加算処理等を行えるデ
ジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）が用いられる。そ
して、オーディオ信号処理回路４２により処理された信
号は、制御信号により減衰度が制御される電子ボリウム
等から構成される音量制御回路４３により音量が調整さ
れ、そして、増幅器４４により増幅されてスピーカ４５
より、車室内に音響信号として供給される。

【００１２】一方、車室内の室内音は再生されたオーデ
ィオ信号と騒音が混在したもので、車室内に設置された
マイクロホン４６により検出され、このマイクロホン４
６により検出された室内音は、騒音検出回路４８に出力
される。このマイクロホン４６の設置部位は小型乗用車
からワンボックスカー、大バスまで車体構造が違った場
合、また、乗員の人数、場所が異なっても車室内の音場
レベルを正確に検出することにあり、さらにコスト低減
を図るため、既存の車室内のルームランプ等と一体化す
ることが望ましい。車体構造によって単一または複数個
のマイクロホンを配置し、オーディオ信号源からの直接
音と外部からの騒音を忠実に検出し、制御に悪い影響を
与える反射音を検出しない配置が望まれる。このような
条件を比較的満足するような代表的な設置部位として
は、車室内センタールームランプ近傍、車室内フロント
ルームランプ近傍、フロント・インパネ中央部、ルーム
ミラーまたはフロントガラス中央部、車室内天井面中央
ライン近傍への複数個配置がある。

【００１３】一方、オーディオ信号処理回路４２で処理
された信号は、補正回路４７によりマイクロホン４６と
各スピーカ４５の位置等により定まる伝達特性に応じた
レベル補正、また時間（位相）補正が加えられ、マイク
ロホン４６により検出されべき音響信号が再現され、騒
音検出回路４８に出力される。そして、騒音検出回路４
８で、マイクロホン４６からの室内音信号と、補正回路
４７からの信号とが比較（減算処理）されて騒音成分の
みが取り出され、音量制御回路４３に制御信号として加
えらる。なお、騒音検出回路４８は、音量制御回路４３
での音量調整量を検知しており、補正回路４７からの信
号がその音量調整量でさらに補正され、マイクロホン４
６が検出すべき音響信号をより忠実に再現できるように
なっている。そして、音量制御回路４３により、音響信
号のレベルが騒音レベルに対応したスピーカ出力（レベ
ル）となるように調節される。なお、補正回路４７、騒
音検出回路４８も、デジタルシグナルプロセッサにより
構成することができ、またその処理能力によってはオー
ディオ信号処理回路４２と兼用することも可能である。

【００１４】尚、音響信号等のデジタル処理により、次
のような高度制御を実行することも可能である。 （ａ）オーディオ信号源と車室内音響信号の周波数帯域
を制限する。 （ｂ）音量制御動作をする閾値を設定し、それ以下の僅
かな騒音では動作を制限する。 （ｃ）設定した周期よりも短い周期で騒音が変動する場
合には動作を制限する。 （ｄ）騒音レベルが増大する場合は実際より応答時間を
遅らせ、反対に減少する場合は早く応答させる。

【００１５】そして、このような処理における、騒音レ
ベルと応答時間の閾値は乗員が最適な値に設定できるよ
うに、ボリウム等の設定手段を設けることが望ましい。
次により詳細な構成について説明する。図３は、図２に
示した構成の要部の具体例を示す構成図である。なお、
この回路構成は４スピーカ車載オーディオ装置の場合で
記述している。スピーカの数、種類、配置など種々の形
態が考えられるが騒音に対する音量の調節についての基
本原理は同等である。

【００１６】再生音源１１はコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）プレーヤ，ミニディスク（ＭＤ）プレーヤ，カセッ
トテープ（ＣＳ）プレーヤあるいはラジオ・テレビ放送
等の受信機などが用いられる。再生音源１１からの出力
は、アナログ信号の場合はＡ／Ｄコンバータ１２でデジ
タル信号に変換して、またデジタル信号の場合はそのま
ま、オーディオ信号処理回路１３に入力される。オーデ
ィオ信号処理回路１３は前述の音場制御や音質（トーン
やバス）、分配制御等の音響制御（バランスやフェーダ
コントロール）を行う。オーディオ信号処理回路１３に
より音場制御等が施された信号は、周波数特性を設定す
るフロント（スピーカ）用及びリア（スピーカ）用イコ
ライザ１４ｆ，１４ｒにより、その周波数特性が調整さ
れ、乗員の好みや、車室内空間音響（周波数）特性を補
正するように音質（周波数特性）が制御される。これら
イコライザ１４ｆ，１４ｒからの出力信号は、次段のＤ
／Ａコンバータ１５でアナログ信号に変換され、電子ボ
リウム１６に出力される。電子ボリウム１６では、乗員
により設定された音量および車室内の騒音に応じた特性
で、Ｄ／Ａコンバータ１５からの信号を減衰し、増幅器
１７に出力する。そして、増幅器１７で増幅された信号
が音声として、スピーカ１８から出力される。

【００１７】他方、イコライザ１４ｆ，１４ｒからの出
力信号は、設定された係数との乗算処理を行う乗算器か
ら構成される重みづけ部１９により、乗算処理されて重
みづけされ、そして加算器２０により加算される。な
お、必要に応じて加算器２０による加算の前に遅延処理
を施しても良い。なお、これら乗算器の係数、また遅延
回路の遅延特性は、マイクロホン２１と各スピーカ１８
との間の音響伝達特性に応じて定められ、その値は車種
毎に実験等により求めることができる。つまり、重みづ
け部１９で、各スピーカに加えられる信号が個別に検出
され、そして各スピーカとマイクロホンとの音響伝達特
性に応じた重みづけ係数ＦＲ（フロント・右），ＦＬ
（フロント・左）、ＲＲ（リア・右）、ＲＬ（リア・
左）により重み付けされ、加算（合成）される。そし
て、加算器２０で合成された信号は、バンドパスフイル
タ２４ｓ、乗算器２５ｓ，検波器２６ｓ，積分器２７ｓ
ででデジタル的に信号処理される。バンドパスフイルタ
２４ｓでは音源信号の周波数帯域を、例えば４０〜４０
０Ｈｚに制限し、騒音検出に不要な信号を除去してい
る。乗算器２５ｓは騒音のない状態で、マイクロホン２
１へ入力される車室内の音響信号と音源信号との差を無
くす補正を行うものであり、また電子ボリウム１６の調
整値をマイクロコンピュータ１６から入力し、電子ボリ
ウム１６による音量調整量による再生音量の変化量を補
正するものである。また、検波器２６ｓで整流された信
号は積分２７ｓで数秒程度の時定数で平滑と保持を行っ
て信号レベルに応じた信号に変換し、騒音検出に適切な
比較が出来るようにしている。

【００１８】また、車室内の音は車室内音場検出マイク
ロホン２１で集音される。この室内音信号はスピーカ群
１８によって車室内に再生されたオーディオ成分と車室
の内外で発生する騒音成分とが含まれる。マイクロホン
２１からの信号はマイクアンプ２２で増幅され、Ａ／Ｄ
コンバータ２３でデジタル信号に変換される。このデジ
タル化された室内音信号はバンドパスフイルタ２４ｎ、
乗算器２５ｎ、検波器２６ｎ，積分器２７ｎで音響信号
源１１の信号と同様の処理が施される。

【００１９】このようにして得られた室内音信号とオー
ディオ信号は比較部（減算部）２８で比較（減算）さ
れ、騒音部２９で騒音レベルとして検出される。そし
て、騒音部２９で検出された騒音レベルは、パラメータ
選択部３０を介してマイクロコンピュータ３１に入力さ
れる。パラメータ選択部３０は該当する車両ごとに、検
出した騒音レベルに応じた騒音制御に最適な（音量制
御）パラメータを予め記憶させてあり、検出した騒音レ
ベルに応じてハード的あるいはソフト的に選択するよう
に構成されている。

【００２０】マイクロコンピュータ（マイコン）３１に
入力された音量制御パラメータは、マイコン３１で他の
入力条件（乗員による設定音量、そして例えば、当該シ
ステムの動作ＯＮ／ＯＦＦの切替え、曲間の無信号状態
など）を加味して演算処理がなされ、電子ボリウム１６
に対する制御信号（データ）が算出される。そして、こ
の制御信号が電子ボリューム１６に加えられ、該当する
再生音量となる制御が実行される。

【００２１】なお、オーディオ信号処理部１３、イコラ
イザ１４、重みづけ部１９、加算器２０、バンドパスフ
ィルタ２４、乗算器２５、検波器２６、積分器２７、減
算器２８、騒音検出部２９、パラメータ選択部３０は、
ＤＳＰにより構成でき、そしてＤＳＰにより構成するこ
とにより（特に音場制御用のＤＳＰを兼用することによ
り）、新たなハード構成をあまり追加することなく制御
プログラムの変更等により実現できる低コストで実現で
きる。

【００２２】次に本実施の態様における重要な機能であ
る重みづけ部１９について、補足説明を図３を用いて行
う。図３は車室内を上部より平面的に見たオーディオ装
置の主要ユニットの配置を表わしたもので、集音マイク
ロホンはダッシュボードの中央に設置され、車室内の前
後、左右に４個のスピーカが配置された場合を示してい
る。各スピーカからの音響伝達状況はマイクロホンとの
距離、障害物の有無などによって異なり、それぞれの伝
達係数はＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬで表わしている。車室
内の各スピーカからの音響伝達は線形特性とみなして良
く、複数個のスピーカからマイクロホンへの総合伝達特
性はそれぞれの伝達係数を単純に加算することによって
得ることが出来る。これらの音響伝達係数を用いて補正
を施し、比較する信号（マイクロホンからの信号と音響
信号源からの信号）が比較に適切なものとなるように補
正する。

【００２３】以上のように本実施の態様によれば、オー
ディオ信号源の検出位置を従来の方式より後段に移し、
車室内の音場及び音響特性を設定した後で、複数個のス
ピーカへ供給する信号ラインから取出し、各スピーカか
ら集音マイクロホンまでの伝達特性を個別に設定できる
ので、乗員が車室内の音場及び音響特性を変化させて
も、また、マイクロホンの設置場所に制約されることも
なく、正確に騒音レベルが検出でき、制御に必要な信号
処理はすべてデジタルで実行されるので、あらゆる条件
に対しても違和感のない、しかも小型、低コストで騒音
に対応する自動音量調節システムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の態様による音量調整システム
の構成図である。

【図２】 本発明の実施の態様による音量調整システム
の詳細構成構成図である。

【図３】 重みづけ処理を説明するための説明図であ
る。

【図４】 従来の音量調節システムの構成図である。

【符号の説明】

１３・・・オーディオ信号処理部 １９・・・重みづけ部 ２０・・・加算器 ２８・・・比較（減算）器 ３１・・・マイクロコンピュータ １８・・・スピーカ １６・・・電子ボリウム ２１・・・マイクロホン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内に設置され、音響信号発生源から
   の音響信号に音場制御処理を施す音場処理手段を有する
   オーディオ装置において、 車室内に設置され、車室内の室内音を検出するマイクロ
   ホンと、 前記マイクロホンにより検出された室内音から、前記音
   場処理手段により処理された音響信号を減算処理し、車
   室内における騒音信号を摘出する騒音信号摘出手段と、 前記騒音信号摘出手段により摘出された騒音信号に応じ
   て音響信号の音量を制御する音量制御手段とを有するこ
   とを特徴とする音量調節システム。
2. 【請求項２】 前記騒音信号摘出手段は、 車室内に設置された複数のスピーカへの各音響信号のレ
   ベルを各々調整するレベル調整手段と、 前記レベル調整手段によりレベル調整された前記各音響
   信号を加算する加算手段とを有することを特徴とする請
   求項１記載の音量調節システム。
3. 【請求項３】 前記レベル調整手段は、前記各スピーカ
   と前記マイクロホン間の音響伝達特性により、音響信号
   の調整特性が設定されていることを特徴とする請求項２
   記載の音量調節システム。