JPWO2017217237A1 - 能動型効果音発生装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、内燃機関エンジンのうち、例えば4気筒4ストロークエンジンでは、吸気→圧縮→爆発→排気の工程が各気筒毎に時間をずらして行われる。すると、エンジンにトルク変動が生じて振動すると共に、吸気・排気の各圧力も時々刻々と変動する。その結果、実際のエンジン音には高次の周波数成分が含まれるだけでなくクランクが一定の速度で回転しないことによる歪んだ波形の周波数成分が無作為に重畳されているのに対し、特許文献1に係る効果音発生装置では、前記高次の周波数成分以外のサイン波が歪んだ波形が表現されていないからである。
なお、以下に示す図において、共通の機能を有する部材間、または、相互に対応する機能を有する部材間には、原則として共通の参照符号を付するものとする。また、説明の便宜のため、部材のサイズおよび形状は、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
本発明の実施形態に係る能動型効果音発生装置(ASC装置:Active Sound Control Apparatus)11の概要について、内燃機関エンジン(以下、「エンジン」と略称する場合がある。)13を搭載した車両15に組み込む例をあげて、図1及び図2を参照して説明する。図1は、ASC装置11を搭載した車両15の概略構成図である。図2は、エンジン13の吸気音を効果音として採用する際の、ASC装置11及びその周辺の概略構成図である。
車両用能動型効果音発生システム19は、運転者の操縦に係る感性を満たす運転環境を演出すると共に、車室内に侵入する騒音に係る音圧を能動的に抑制するための効果音を発生させる機能を有する。
吸気管マイクロフォン37は、吸気管39のうち、エンジン13から離れたエアクリーナ41の側に設けられている。吸気管マイクロフォン37は、本発明の「振動騒音信号検出部」に相当する。吸気管39は、本発明の「吸気側部材」に相当する。また、エンジン13の排気口13bには、図2に示すように、排気管43を介して、排気音の音圧を減衰させるマフラー45が連通接続されている。吸気管39は、本発明の「排気側部材」に相当する。
次に、ASC装置11の内部構成について、図3を参照して説明する。図3は、ASC装置11の内部構成を表すブロック構成図である。
ASC装置11は、図3に示すように、周波数検出部51、逓倍部53、基準信号生成部55、制御信号生成部57、合成部ad2、周波数変化量検出部59、及び音圧補正部61を有して構成されている。ASC装置11では、デジタル信号形態での各種信号処理が行われる。
ここで、吸気音信号Svaからエンジン回転周波数fqに基づく所定の周波数帯域に属する音響成分を抽出する際に、音響成分に係る中心周波数を、エンジン回転周波数fqに基いて設定するとは、エンジン回転周波数fqのうち音圧レベルが最も高い周波数に、音響成分に係る中心周波数を合わせて、所定の周波数帯域に属する音響成分を抽出することを意味する。
第1音響成分抽出部SE_1、第2音響成分抽出部SE_2、第3音響成分抽出部SE_3は、共通の機能を有するものとして構成される。これら音響成分抽出部の内部構成について、詳しくは後記する。
なお、制御信号生成部57の構成については、特許文献1(特開2006−301598号公報)の段落番号0062等に記載の技術的事項と共通であるため、その詳細な説明を省略する。
なお、周波数変化量算出部59の構成については、特許文献1(特開2006−301598号公報)の段落番号0082〜0086等に記載の技術的事項と共通であるため、その詳細な説明を省略する。
次に、ASC装置11が有する基準信号生成部55の内部構成について、図4を参照して説明する。図4は、ASC装置11が有する基準信号生成部55の内部構成を表すブロック構成図である。ASC装置11が有する基準信号生成部55は、前記した通り、共通の機能を有する第1音響成分抽出部SE_1、第2音響成分抽出部SE_2、及び、第3音響成分抽出部SE_3を有して構成されている。そこで、第1音響成分抽出部SE_1の内部構成について説明することで、基準信号生成部55の説明に代えることとする。
An+1 =An −μ×e×RX{RX=cos(ωt);ω=fq1} (式1)
ただし、μは、ステップサイズパラメータ(Step Size Parameter)と呼ばれる、適応フィルタ(第1適応フィルタ73及び第2適応フィルタ75の両者を含む)における1回の更新の大きさを決定するためのパラメータである。
Bn+1 =Bn −μ×e×RY{RY=sin(ωt);ω=fq1} (式2)
次に、ASC装置11の動作について、図5〜図7を参照して説明する。図5は、ASC装置11が有する基準信号生成部55において、ステップサイズパラメータμの値を変更した際の、効果音に係る音圧周波数特性の一例を表す説明図である。図6は、ASC装置が有する基準信号生成部において、エンジン回転周波数の複数の次数成分について、効果音に係る音圧周波数特性の一例を表す説明図である。図7は、ASC装置をオン/オフした際の、効果音に係る音圧周波数特性の一例を対比して表す説明図である。
ここで、式1、式2に含まれるステップサイズパラメータの設定値μを適宜調整することにより、エンジン13の燃焼作用に伴うトルク変動や脈動に起因して生じる騒音振動信号を適切に抽出することができる。
例えば図5に示すように、ステップサイズパラメータ値μとして比較的大きい値μ1を設定すると、エンジン回転周波数fqが有する音圧周波数特性に基づき決定される音圧レベルがピークとなる周波数を中心として、周波数帯域幅を比較的広くとった音響成分が抽出される。
一方、ステップサイズパラメータ値μとして比較的小さい値μ2(μ1>μ2)を設定すると、エンジン回転周波数fqが有する音圧周波数特性に基づき決定される音圧レベルがピークとなる周波数を中心として周波数帯域幅を比較的狭くとった音響成分が抽出される。
なお、図3に示すように、基準信号生成部55が、第1音響成分抽出部SE_1、第2音響成分抽出部SE_2、及び、第3音響成分抽出部SE_3を有して構成されている場合には、合成部ad5は、吸気管マイクロフォン37により収音された吸気音信号(振動騒音信号;加速サウンドの音色を決定する音響成分を含む)Svaから、第1音響成分抽出部SE_2の合成部ad4から出力される第3−1基準信号Sout1、第2音響成分抽出部SE_2の合成部ad4から出力される第3−2基準信号Sout2、第2音響成分抽出部SE_2の合成部ad4から出力される第3−3基準信号Sout3を合成して得た合成基準信号Sout4(Sout4=Sout1+Sout2+Sout3)を減算し、この減算によって得た誤差信号e(e=Sva−Sout4)を出力することになる。
さらに、車室音場や運転席スピーカ25の音圧周波数特性、エンジン回転周波数fqに基づく重み付けを適宜行うことで、加速量やエンジン回転周波数fqが変化した場合であっても、効果音がより自然に聞こえるように演出することもできる。
次に、本発明の実施形態に係るASC装置11の作用効果について説明する。
第1の観点に基づく能動型効果音発生装置11は、内燃機関エンジン13の吸気管(吸気側部材)39及び排気管(排気側部材)43の少なくともいずれか一方において生じる振動騒音信号を検出する吸気管マイクロフォン(振動騒音信号検出部)37と、振動騒音信号からエンジン13の回転周波数fqに基づく所定の周波数帯域に属する音響成分を抽出すると共に、当該抽出した音響成分に基づく調波の基準信号を生成する基準信号生成部55と、効果音を含む音声を出力する運転席スピーカ(音声出力部)25と、効果音の生成に用いる制御信号を基準信号に基づき生成すると共に、当該制御信号を運転席スピーカ25に出力する合成部(生成部)ad2と、を備え、基準信号生成部55は、音響成分に係る中心周波数を、エンジン13の回転周波数fqに基いて設定することを最も主要な特徴とする。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
13 内燃機関エンジン
15 車両
25 運転席スピーカ(音声出力部)
37 吸気管マイクロフォン(振動騒音信号検出部)
39 吸気管(吸気側部材)
41 エアクリーナ
43 排気管(排気側部材)
44 排気管マイクロフォン(振動騒音信号検出部)
45 マフラー
55 基準信号生成部
ad2 合成部(生成部)
fq エンジンの回転周波数
Claims (6)
- 内燃機関エンジンの吸気側部材及び排気側部材の少なくともいずれか一方において生じる振動騒音信号を検出する振動騒音信号検出部と、
前記振動騒音信号から前記エンジンの回転周波数に基づく所定の周波数帯域に属する音響成分を抽出すると共に、当該抽出した音響成分に基づく調波の基準信号を生成する基準信号生成部と、
効果音を含む音声を出力する音声出力部と、
前記効果音の生成に用いる制御信号を前記基準信号に基づき生成すると共に、当該制御信号を前記音声出力部に出力する生成部と、を備え、
前記基準信号生成部は、前記音響成分に係る中心周波数を、前記エンジンの回転周波数に基いて設定する
ことを特徴とする能動型効果音発生装置。 - 請求項1に記載の能動型効果音発生装置であって、
前記基準信号生成部は、前記音響成分に係る中心周波数を、前記エンジンの回転周波数の変動に追従するように設定する
ことを特徴とする能動型効果音発生装置。 - 請求項1に記載の能動型効果音発生装置であって、
前記基準信号生成部は、前記音響成分の所定の周波数帯域の幅を、前記エンジンの回転周波数に基づいて設定する
ことを特徴とする能動型効果音発生装置。 - 請求項2に記載の能動型効果音発生装置であって、
前記基準信号生成部は、前記音響成分の所定の周波数帯域の幅を、前記エンジンの回転周波数に基づいて設定する
ことを特徴とする能動型効果音発生装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の能動型効果音発生装置であって、
前記振動騒音信号検出部は、前記エンジンの吸気側部材のうち該エンジンとエアクリーナとの間を連通する吸気管部材において生じる振動騒音信号を検出する
ことを特徴とする能動型効果音発生装置。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の能動型効果音発生装置であって、
前記振動騒音信号検出部は、前記エンジンの排気側部材のうち該エンジンとマフラーとの間を連通する排気管部材において生じる振動騒音信号を検出する
ことを特徴とする能動型効果音発生装置。
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