WO2023090042A1 - 音響シミュレーション装置 - Google Patents

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WO2023090042A1
WO2023090042A1 PCT/JP2022/039134 JP2022039134W WO2023090042A1 WO 2023090042 A1 WO2023090042 A1 WO 2023090042A1 JP 2022039134 W JP2022039134 W JP 2022039134W WO 2023090042 A1 WO2023090042 A1 WO 2023090042A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
sound
speakers
virtual
output
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039134
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐史 渡辺
永梨 西川
Original Assignee
林テレンプ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 林テレンプ株式会社 filed Critical 林テレンプ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control

Definitions

  • the present invention relates to a sound simulation device that simulates the sound inside a vehicle.
  • the accuracy of simulating the three-dimensional sound inside the vehicle can be improved, the acoustics of the vehicle can be evaluated with even higher accuracy.
  • the present invention discloses a suitable acoustic simulation device that more accurately simulates stereophonic sound in the interior of a vehicle.
  • a sound simulation device of the present invention is a sound simulation device that simulates the sound inside a vehicle, woofer and Speakers at Ns locations greater than the woofer, a prediction signal generation unit that generates a plurality of prediction signals for outputting a prediction sound predicted at the listening position in the room when the vehicle is running, to the speakers at the Ns locations; a first output signal generator for generating a first output signal to be output to the woofer based on a signal component obtained from at least a part of the plurality of predicted signals by low-pass filtering with a passband of a predetermined frequency or less; and a second output signal generation unit that generates a second output signal to be output to the speakers at the Ns locations based on the plurality of prediction signals.
  • a suitable acoustic simulation device that more accurately simulates stereoscopic sound in the interior of a vehicle.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of the interior of an automobile in which an ambisonic microphone is installed, with illustration of a side portion omitted.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a sound simulation device;
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of a sound simulation device;
  • FIG. 4 is a block diagram schematically showing an example of signal processing of the sound simulation device;
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration example of a second decoding unit;
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing a configuration example of a control unit of the acoustic simulation device together with peripheral units;
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing another example of the acoustic simulation device;
  • a sound simulation device 1 is a sound simulation device 1 that simulates the sound of a room SP0 of a vehicle (for example, an automobile 100), and includes a woofer 400 and speakers 300 at Ns locations larger than the woofer 400. , a predicted signal generator U33, a first output signal generator U34, and a second output signal generator U35.
  • the prediction signal generation unit U33 generates a plurality of prediction signals (for example, individual prediction signals Sk) for causing the speaker 300 at the Ns locations to output the prediction sound predicted at the listening position 120 in the indoor SP0 when the vehicle is running. Generate.
  • the first output signal generation unit U34 outputs a first One output signal SG7 is generated.
  • the second output signal generation unit U35 generates a second output signal SG8 to be output to the speakers 300 at the Ns locations based on the plurality of prediction signals (Sk).
  • the speaker 300 that outputs from the low range to the high range tends to have weak output in the low range.
  • the first output signal SG7 based on the signal components obtained from at least some of the plurality of predicted signals (Sk) by low-pass filtering is output to the woofer 400, so that the indoor SP0 can be heard while the vehicle is running.
  • the low frequency range of the expected sound expected at location 120 is reinforced by the audio output from woofer 400 .
  • the woofers 400 that output low frequencies are large, for example, if the number of woofers 400 is the same as the number Ns of speakers 300, the acoustic simulation device 1 does not have a large space for installing Ns woofers 400. necessary.
  • Aspect 1 above can provide a suitable acoustic simulation device that more accurately simulates the stereophonic sound in the interior of the vehicle.
  • a signal means a change in physical quantity used to represent data, and is represented by digital data, for example.
  • the plurality of prediction signals may be a signal that can be output to each speaker, such as the individual prediction signal Sk illustrated in FIG. 5, or a signal before format conversion, such as the second encoded signal SG5 illustrated in FIG.
  • the second output signal may be obtained by high-pass filtering with a pass band of a predetermined frequency or more, or may be a signal that has not been subjected to high-pass filtering.
  • First and “second” are terms used to identify each component contained in a plurality of similar components, and do not imply an order.
  • the additional remark mentioned above is applied also to the following aspects.
  • the woofer 400 may be installed at a location farther than the speakers 300 at the Ns locations, with the listening position 120 as a base point.
  • the directivity of the low frequency range of the predicted sound is weakened, and the feeling of the low frequency range of the predicted sound is improved. Therefore, this aspect can more accurately simulate the stereophonic sound in the vehicle interior.
  • the acoustic simulation apparatus 1 may further include a seat 201 on which the listener 800 is seated facing forward in accordance with the listening position 120 .
  • the speakers 300 at the Ns locations include a plurality of front speakers (for example, speakers 301, 302, 305, and 306) present in front of the seat 201, and a plurality of rear speakers present behind the seat 201 (for example, speakers 303, 304, 307, 308).
  • the woofer 400 may be present in front of the listening position 120 at a position not overlapping the plurality of front speakers (301, 302, 305, 306).
  • the acoustic simulation device 1 assumes that there are virtual speakers VS0 at two or more Np locations of the vehicle, and based on the picked-up signal SG1 of the three-dimensional sound at the listening position 120. Further, a virtual reproduction signal generation unit U1 may be further provided for generating a virtual reproduction signal SG3 for reproducing the stereophonic sound in the virtual speakers VS0 at the Np locations.
  • a virtual prediction signal generating unit U2 may be further provided that generates a virtual prediction signal SG4 that causes the virtual speakers VS0 at the Np locations to output the prediction sound.
  • the predicted signal generator U33 may generate the plurality of predicted signals (Sk) based on the virtual predicted signal SG4. This aspect can provide an acoustic simulation device capable of outputting a predicted sound that accurately reflects changes in acoustic characteristics when at least part of the Np parts are changed.
  • an A-format signal or the like picked up by an ambisonic microphone can be used as the picked-up signal.
  • the virtual reproduction signal means a signal that reproduces the original stereophonic sound at the listening position by means of the speakers, if there are actually speakers at the positions of the virtual speakers at Np locations.
  • the virtual prediction signal means a signal such that a prediction sound is output to the listening position by the speakers if there are actually speakers at the positions of the virtual speakers at Np locations.
  • the first output signal generator U34 generates a pseudo-vibration signal SG9 that causes the woofer 400 to generate a pseudo-vibration matching the vibration of the vehicle (100) during running. It may be included in the output signal SG7.
  • the sound output from the woofer 400 has a low frequency range close to vibration.
  • the woofer 400 causes the acoustic simulation device 1 to generate pseudo-vibration according to the pseudo-vibration signal SG9, so that the listener 800 can hear the three-dimensional sound inside the vehicle (100) while experiencing the pseudo-vibration similar to the vibration during running of the vehicle. can feel. Therefore, the above-described aspect can provide a sound simulation device that allows a user to experience simulated vibrations during vehicle travel even without a vibrating device.
  • the virtual reproduction signal generator U1 converts the collected sound signal SG1 into a first encoded signal SG2 having a plurality of collected sound directivity characteristics (for example, components W, X, Y, and Z). and a first decoding unit U12 for generating the virtual reproduction signal SG3 based on the first encoded signal SG2.
  • the sound simulation apparatus 1 may include a second format conversion unit U31 that converts the virtual predicted signal SG4 into the second encoded signal SG5 having the plurality of sound pickup directivity characteristics (W, X, Y, Z). .
  • the predicted signal generator U33 may generate the plurality of predicted signals (Sk) based on the second encoded signal SG5.
  • the plurality of sound collection directivity characteristics (W, X, Y, Z) of the first encoded signal SG2 are the same as the plurality of sound collection directivity characteristics (W, X, Y, Z) of the second encoded signal SG5. Therefore, the conversion processing of the first format conversion unit U11 and the conversion processing of the second format conversion unit U31 can be simplified. Also, the signal generation processing of the first decoding unit U12 and the signal generation processing of the prediction signal generation unit U33 can be simplified. Therefore, this aspect can provide a sound simulation device with simplified signal processing.
  • an Ambisonics B format signal or the like can be used for the first encoded signal and the second encoded signal. This remark also applies to the following aspects.
  • the number Np of setting positions of the virtual speaker VS0 may be larger than the number Ns of setting positions of the speaker 300 .
  • This aspect can provide a sound simulation device that more accurately simulates the stereophonic sound in the interior of the vehicle.
  • the acoustic simulation apparatus 1 may further include a virtual speaker setting location reception unit U4 that receives the setting location of the virtual speaker VS0.
  • This aspect can provide an acoustic simulation device that facilitates simulating indoor stereophonic sound in accordance with a vehicle.
  • the present technology provides a composite device including the sound simulation device, a sound simulation method, a control method for the composite device, a sound simulation program, a control program for the composite device, a computer-readable program in which the sound simulation program and the control program are recorded. possible medium, etc.
  • the sound simulation device and the composite device may be composed of a plurality of distributed parts.
  • FIG. 1 schematically illustrates an interior 110 of an automobile 100 in which an Ambisonic microphone AM0 is installed, with illustration of a side portion omitted.
  • the lower part of FIG. 1 shows an enlarged view of the ambisonic microphone AM0, which collectively refers to the ambisonic microphones AM1 and AM2.
  • FRONT, REAR, UP, and DOWN indicate front, rear, top, and bottom, respectively.
  • the left and right positional relationship is based on the direction in which the vehicle 100 looks ahead.
  • the X direction indicates the longitudinal direction of the automobile 100
  • the Z direction indicates the vertical direction of the automobile 100.
  • the description of the positional relationship of each part is only an example.
  • the vehicle 100 shown in FIG. 1 is a road vehicle designed and equipped for use on roads, and metal body panels, such as those made of steel, surround a vehicle compartment SP1 and a luggage compartment SP2 to form the vehicle body. forming.
  • Vehicles to which this technology can be applied are not limited to vehicles such as station wagons in which the vehicle compartment SP1 and luggage compartment SP2 are connected, but also vehicles such as sedans in which the vehicle compartment SP1 and luggage compartment SP2 are separated. included.
  • the vehicle compartment SP1 and the luggage compartment SP2 are collectively referred to as the interior SP0.
  • interior materials such as interior materials 111 to 116 are arranged on the vehicle body panel of the automobile 100 on the interior SP0 side.
  • a floor carpet 111 facing the vehicle interior SP1 is installed on a floor panel (an example of a vehicle body panel) located below the vehicle interior SP1.
  • a door trim 112 facing the vehicle interior SP1 is installed on a door panel (an example of a vehicle body panel) located laterally from the vehicle interior SP1.
  • a pillar trim 113 facing the vehicle interior SP1 is also installed on a pillar (an example of a vehicle body panel) located laterally from the vehicle interior SP1. Pillar trim is also called pillar garnish.
  • a roof trim 114 facing the vehicle compartment SP1 and the luggage compartment SP2 is installed on a roof panel (an example of a vehicle body panel) located above the vehicle compartment SP1 and the luggage compartment SP2.
  • a deck side trim 115 facing the luggage compartment SP2 is installed on a deck side panel (an example of a vehicle body panel) located laterally from the luggage compartment SP2.
  • An instrument panel interior material 116 facing the vehicle interior SP1 is installed on an instrument panel (an example of a vehicle body panel) located in front of the vehicle interior SP1.
  • a front seat 101 collectively representing a driver's seat and a front passenger's seat, and a rear seat 102 behind the front seat 101 are arranged in the passenger compartment SP1.
  • An ambisonic microphone AM1 is arranged at a position corresponding to the head of the driver sitting in the driver's seat
  • an ambisonic microphone AM2 is arranged at a position behind the driver's seat corresponding to the head of the passenger sitting in the rear seat 102.
  • the position of the ambisonic microphone AM1 is the listening position 120 of the driver sitting in the driver's seat
  • the position of the ambisonic microphone AM2 is the listening position 120 of the passenger sitting in the rear seat 102 behind the driver's seat.
  • the ambisonic microphone AM1 may be arranged at a position corresponding to the head of the passenger sitting in the front passenger seat, and the ambisonic microphone AM2 may be arranged at a position behind the front passenger seat corresponding to the head of the passenger sitting in the rear seat 102. may be placed in
  • the ambisonic microphone AM0 has four microphone capsules AMc oriented outward with respect to each face of the regular tetrahedron. Each capsule AMc converts sound propagating in the air into an electrical signal. Ambisonic microphone AM0 converts the electrical signals from each capsule AMc into digital individual sound pickup signals M1-M4 (see FIG. 4). As illustrated in FIG. 4, the individual collected sound signals M1 to M4 are collectively referred to as a collected sound signal SG1.
  • the collected sound signal SG1 is a digital electric signal obtained by collecting sounds from four directions, and is a collected sound signal of stereophonic sound at the listening position 120 in the room SP0.
  • FIG. 2 and 3 schematically illustrate the acoustic simulation device 1 including a simulated automobile 200.
  • FIG. 2 and 3 the X direction indicates the longitudinal direction of the automobile 200, the Y direction indicates the lateral direction of the automobile 200, and the Z direction indicates the vertical direction of the automobile 200.
  • the acoustic simulation device 1 is installed inside an anechoic chamber 500 .
  • a vehicle 200 included in the acoustic simulation device 1 includes a seat 201 corresponding to a seat (front seat 101 or rear seat 102) of the vehicle 100.
  • the seat 201 allows the listener 800 to sit facing forward in accordance with the listening position 120 .
  • the sound simulation device 1 includes speakers 300 at Ns locations (see FIG.
  • Ns 8. Assuming that the number of installation locations of the woofers 400 is Nw, Nw ⁇ Ns.
  • the eight speakers 300 are positioned diagonally forward left diagonally, forward diagonally upward right, backward diagonally upward left, rearward diagonally upward right, forward diagonally downward left, forward diagonally downward right, and rearward diagonally left. It is arranged below and diagonally to the right and to the rear.
  • the speakers 300 are a front diagonally upper left speaker 301, a front diagonally upper right speaker 302, a rear diagonally upper left speaker 303, a rear diagonally upper right speaker 304, a front diagonally lower left speaker 305, and a front diagonally lower right speaker.
  • 306 a speaker 307 located diagonally below the rear left, and a speaker 308 located diagonally below the rear right.
  • Speakers 300 at Ns locations include a plurality of front speakers (301, 302, 305, 306) present in front of seat 201 and a plurality of rear speakers (303, 304, 307, 307, 303, 304, 307) present behind seat 201. 308).
  • Each speaker 300 may be arranged in a direction shifted by 45° from the up, down, left, right, front and rear directions. That is, the speakers 301 , 302 , 303 , and 304 may be installed at an elevation angle of 45° from the listening position 120 . Speakers 305 , 306 , 307 , 308 may be placed at a depression angle of 45° from listening position 120 .
  • the front speakers ( 301 , 302 , 305 , 306 ) may be arranged 45° forward from the left-right direction with respect to the listening position 120 .
  • the rear speakers ( 303 , 304 , 307 , 308 ) may be arranged 45° rearward from the left-right direction with respect to the listening position 120 .
  • a distance Ls from the listening position 120 to each speaker 300 can be, for example, 1 to 1.5 m.
  • the woofer 400 has a larger-diameter vibration system than the speaker 300 that outputs from low to high frequencies, and is in charge of low-frequency output for which the output of the speaker 300 is weak. As shown in FIGS. 2 and 3, the woofer 400 is installed on the floor 202 in front of the listening position 120 of the seat 201 . In the automobile 100, road noise and engine noise, which include many low-frequency sounds of less than about 100 Hz, often enter the interior SP0 from the lower side rather than the upper side. Although the directivity of low frequency sound is weaker than the directivity of sound with a frequency higher than about 100 Hz, the woofer 400 is located on the lower side as viewed from the listening position 120, so the directivity of low frequency sound is efficiently reflected.
  • the listener 800 can listen to the low range of the predicted sound with a feeling that is sufficiently close to that when the automobile 100 is running.
  • road noise and engine noise containing many low-frequency sounds of less than about 100 Hz often enter the interior SP0 from the front side rather than from the rear side. Therefore, since the woofer 400 is located on the front side when viewed from the listening position 120, the directivity of the low frequency sound is efficiently reflected, and the listener 800 can hear the low range of the predicted sound with a feeling sufficiently close to that of the car 100 running. can be done.
  • the woofer 400 is present at a position that does not overlap with any of the speakers 301 to 308 at Ns locations when viewed from the listening position 120 of the seat 201 .
  • the output sound from the speakers 301 to 308 is not blocked by the woofer 400 or the output sound from the woofer 400 is not blocked by the speakers 301 to 308, and a high-quality predicted sound is output.
  • the woofer 400 is positioned forward of the listening position 120 of the seat 201 and does not overlap any of the front speakers (301, 302, 305, 306).
  • the woofer 400 resides on the front floor 202 at a position that does not overlap either of the two front lower speakers (305, 306) when viewed from the listening position 120 of the seat 201.
  • the bass range of the predicted sound is particularly effectively reinforced.
  • the distance Lw from the listening position 120 of the seat 201 to the woofer 400 is longer than the distance Ls from the listening position 120 to each speaker 300 . Therefore, with the listening position 120 as a base point, the woofer 400 is installed farther than any of the Ns speakers 301 to 308 . Since the woofer 400 is farther than the speaker 300 with respect to the listening position 120, the directivity of the low range of the predicted sound is weakened, and the feeling of the low range of the predicted sound is improved.
  • the distance Lw can be, for example, 1.5-2.5 m.
  • the sound simulation device 1 further includes a video display device 210 having curved displays 211, 212, and 213 arranged from the front to both sides of the seat 201, a vibration device 220 arranged below the seat 201, and a control device.
  • a part 10 is provided.
  • the displays 211 to 213 are three large monitors arranged to surround the listener 800 .
  • the image display device 210 displays on displays 211 to 213 images of the virtual running of the automobile.
  • the vibration device 220 applies vibrations to the seat 201 in the Z direction during virtual running of the automobile according to the input vibration signal.
  • the control unit 10 causes the speakers 300 and the woofers 400 at Ns positions to output the three-dimensional sound of the virtual running of the car, displays the image of the virtual running of the car on the video display device 210, and displays the virtual sound of the car.
  • the vibration device 220 is caused to vibrate in the Z direction during running.
  • the control unit 10 synchronizes output of stereoscopic sound by the plurality of speakers 300 and woofers 400 , image display by the image display device 210 , and vibration output by the vibration device 220 .
  • the sound simulation device 1 reproduces images and vibrations recorded while the automobile 100 is actually running, simultaneously with stereophonic sound.
  • the user of the sound simulation device 1 can experience a highly realistic experience by playing back the video and vibrations of the car while it is running, together with the stereophonic sound.
  • FIG. 4 schematically illustrates signal processing of the sound simulation device 1 .
  • FIG. 5 schematically illustrates the configuration of the second decoding unit U32.
  • a second output signal SG8 including individual output signals SH1 to SHNs is output to speakers 300 at Ns locations, and a first output signal SG7 is output to woofers 400 at Nw locations.
  • the number Ns (integer) of the installation locations of the speakers 300 is eight, and the number Nw (integer) of the installation locations of the woofers 400 is one.
  • the acoustic simulation apparatus 1 shown in FIG. 4 generates the output signal SG6 for outputting the simulated three-dimensional sound from the plurality of speakers 300 and the woofer 400 from the collected sound signal SG1. It includes a generation unit U2, an output signal generation unit U3, and a virtual speaker setting location reception unit U4.
  • the output signal SG6 collectively refers to the first output signal SG7 and the second output signal SG8.
  • the virtual reproduction signal generation unit U1 includes a first format conversion unit U11 that converts the picked-up sound signal SG1 into a first encoded signal SG2, and a first decoding unit U12 that converts the first encoded signal SG2 into a virtual reproduction signal SG3. I'm in.
  • the virtual prediction signal generator U2 generates a virtual prediction signal SG4 based on the virtual reproduction signal SG3 and the acoustic characteristic change information IM1.
  • the output signal generation unit U3 includes a second format conversion unit U31 that converts the hypothetical prediction signal SG4 into a second encoded signal SG5, and a second decoding unit U32 that converts the second encoded signal SG5 into an output signal SG6. .
  • the second decoding unit U32 shown in FIG. 5 generates the first output signal SG7 and the second output signal SG8 from the second encoded signal SG5.
  • a two-output signal generator U35 is provided.
  • the acoustic simulation device 1 shown in FIG. 4 uses Ambisonics, and format conversion units U11 and U31 convert A format signals into B format signals.
  • the virtual reproduction signal SG3 assigned to the Np virtual speakers VS0 from the B-format first encoded signal SG2 is converted into the A-format virtual prediction signal SG4 by the virtual prediction signal generation unit U2, whereby the stereophonic sound in the room SP0 is reproduced. Accurately simulated.
  • the control unit 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 11 that is a processor, a ROM (Read Only Memory) 12 that is a semiconductor memory, a RAM (Random Access Memory) 13 that is a semiconductor memory, a timer (Timer) 14, a storage device 15, It has an input device 16, an output device 17, an I/F (interface) 18, and the like.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • Timer Timer
  • Storage device 15 It has an input device 16, an output device 17, an I/F (interface) 18, and the like.
  • Each unit 11 to 18 is connected so as to be able to input/output information to each other.
  • the storage device 15 stores an operating system, a sound simulation program, the collected sound signal SG1, the first encoded signal SG2, sound characteristic change information IM1, and the like.
  • the CPU 11 executes the operating system and the acoustic simulation program while using the RAM 13 as a work area to generate the virtual reproduction signal generation unit U1, the virtual prediction signal generation unit U2, the output signal generation unit U3, and the reception of the virtual speaker setting location.
  • the computer functions as the control unit 10 having the unit U4. Thereby, the control unit 10 controls the operation of the sound simulation device 1, and the sound simulation method is performed.
  • the storage device 15 serves as a computer-readable recording medium in which a sound simulation program that causes a computer to function as the sound simulation device 1 is recorded.
  • the input device 16 accepts various inputs such as an input for setting the virtual speaker VS0.
  • a pointing device, a keyboard, a touch panel, or the like can be used as the input device 16 .
  • the output device 17 receives various outputs such as a display of the setting location of the virtual speaker VS0.
  • a display device such as a liquid crystal display, an audio output device, a printer, or the like can be used as the output device 17 .
  • the I/F 18 inputs the collected sound signal SG1 from the ambisonic microphone AM0, outputs the second output signal SG8 to the plurality of speakers 300, outputs the first output signal SG7 to the woofer 400, and outputs the video signal to the video display device 210.
  • the collected sound signal SG1 is an A-format signal obtained by collecting stereophonic sound at a listening position 120 that matches the head of the passenger sitting in the front seat 101 or the rear seat 102 . Since the number Nm of capsules AMc of the ambisonic microphone AM1 is four, there are four individual sound pickup signals Mi forming the sound pickup signal SG1.
  • the variable i is a variable that identifies an individual collected sound signal, and can take an integer from 1 to Nm. The number Nm is not limited to 4, and may be 5 or more.
  • the first format conversion unit U11 converts the A-format sound pickup signal SG1 into a first encoded signal SG2 having a plurality of sound pickup directivity characteristics (components W, X, Y, and Z), and stores the first encoded signal SG2 in the storage device 15 . As long as the collected sound signal SG1 does not change, the process of generating the output signal SG6 from the first encoded signal SG2 may be performed.
  • the first encoded signal SG2 is a B-format signal that includes an omnidirectional zero-order component W, a first-order component X in the longitudinal direction, a first-order component Y in the horizontal direction, and a first-order component Z in the vertical direction.
  • the first order component X corresponds to the X direction in FIGS. 1 to 3
  • the first order component Y corresponds to the Y direction in FIG. 2
  • the first order component Z corresponds to the Z direction in FIGS.
  • Components W, X, Y, and Z of the first encoded signal SG2 can be converted from the individual collected sound signal Mi by a known conversion formula.
  • Ryuichi Nishimura “Ambisonics", Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Institute of Image Information and Television Engineers, August 2014, Vol. 68, No. 8, p. 616-620 include the signal L F from the left front upward microphone capsule, the signal L B from the left rear downward microphone capsule, the signal R F from the right front downward microphone capsule, and the right rear upward microphone capsule.
  • the conversion equations from the capsule signal RB to the components X, Y, Z, W of the B format signal are shown.
  • the first decoding unit U12 converts the virtual reproduction signal SG3 for reproducing the three-dimensional sound at the listening position 120 to the Np virtual speakers VS0 into the first encoded signal SG2, assuming that the automobile 100 has virtual speakers VS0 at Np positions. generate based on The virtual speaker VS0 is set at each part of the interior 110 such as the interior materials 111 to 116 shown in FIG. Also, the virtual speakers VS0 may be set at different locations in the interior materials 111 to 116, such as setting the virtual speakers VS0 at different locations on the floor carpet 111, respectively.
  • the number of individual virtual reproduction signals Pj constituting the virtual reproduction signal SG3 is Np.
  • variable j is a variable that identifies the individual virtual reproduction signals P1 to PNp, and can take an integer from 1 to Np.
  • the number Np of set locations of the virtual speaker VS0 may be 2 or more, but is preferably 4 or more in terms of accurately simulating the three-dimensional sound in the room SP0, and is larger than the number Nm of the individual sound pickup signals Mi. is more preferable, and it is even more preferable to be larger than the actual number Ns of installation locations of the speakers 300 . It is preferable that the locations where the Np virtual speakers VS0 are set are not on the same plane.
  • the set locations of the Np virtual speakers VS0 in the simulated automobile 200 can be changed by the virtual speaker set location reception unit U4.
  • the virtual speaker setting location reception unit U4 displays a screen representing a simulated automobile on the output device 17, for example, a display device, together with the listening position 120, and receives an operation from the screen by the input device 16, for example, a pointing device. accepts the setting location of the virtual speaker VS0. This facilitates simulating the stereophonic sound in the room SP0 according to the vehicle.
  • the virtual speaker setting location reception unit U4 can receive two or more virtual speaker VS0 setting locations, more preferably four or more locations, and still more preferably Ns or more locations.
  • the components W, X, Y, Z of the first encoded signal SG2 can be converted into the individual virtual reproduced signal Pj by a conversion formula according to the vector from the set point of each virtual speaker VS0 to the listening position 120.
  • FIG. Pj wj.W+xj.X+yj.Y+zj.Z (5)
  • the coefficients wj, xj, yj, and zj for the components W, X, Y, and Z are values according to the vector from the setting point of the virtual speaker VS0 corresponding to the variable j to the listening position 120.
  • LFU W + 0.707 (X + Y + Z) (6)
  • R FU W + 0.707 (XY + Z) (7)
  • LBU W + 0.707 (-X + Y + Z) (8)
  • RBU W + 0.707 (-X-Y + Z) (9)
  • LFD W + 0.707 (X + Y - Z) (10)
  • R FD W + 0.707 (X-Y-Z) (11)
  • L BD W + 0.707 (-X + Y-Z) (12)
  • R BD W + 0.707 (-X-Y-Z) (13)
  • the virtual prediction signal generation unit U2 generates a virtual prediction signal SG4 for outputting the prediction sound predicted at the listening position 120 in the indoor space SP0 to the virtual speakers VS0 at Np locations while the automobile 100 is running, as the virtual reproduction signal SG3 and the acoustic characteristic change information IM1.
  • Generate based on Acoustic characteristic change information IM1 is information representing changes in acoustic characteristics when at least part of the Np parts of automobile 100 is changed, and is obtained by computer simulation, for example. As shown in FIG. 4, the acoustic characteristics of each part are data representing the correspondence between frequency f (unit: Hz) and SPL (sound pressure level) (unit: dB). It is represented by data indicating the SPL for the frequency band.
  • the acoustic characteristic change information IM1 can be said to be information representing a difference from the standard specification, and can be said to be information representing how much the sound pressure for each frequency from the direction of each part of the occupant's head has increased or decreased from the standard specification.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 can perform analysis by computer simulation when the specifications of the interior materials of the automobile are changed, and predicts the difference from the standard specifications for the three-dimensional sound.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 has a vehicle model representing the structure of the interior SP0, such as data representing the position of each member such as the interior material and seat in the automobile, and the shape of each member.
  • the virtual prediction signal generator U2 also has an actual vehicle database representing acoustic characteristics obtained when the vehicle 100 is driven under various conditions.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 has a component database that represents acoustic characteristics such as sound absorption coefficient characteristics, sound reflectance characteristics, flow resistance, loss factor, and the like for each component of the automobile.
  • the aforementioned members include multiple types of members applicable to the same site, such as multiple types of members applicable to the floor carpet 111 .
  • the virtual prediction signal generation unit U2 can obtain the acoustic characteristic change information IM1 by computer simulation in which a combination of the data stored in the actual vehicle database and the parts database is applied to the vehicle model according to the user's request. is.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 acquires data representing the acoustic characteristics CH0 for Np parts when the automobile 100 is driven under certain conditions, and changes a certain member to another type.
  • Data representing the acoustic characteristics CH1 of Np locations may be obtained when the vehicle 100 is driven, and the acoustic characteristic change information IM1 of the Np locations may be obtained from the difference between the acoustic characteristics CH0 and CH1.
  • a large amount of acoustic characteristic change information IM1 is obtained by obtaining acoustic characteristic change information when only the type of floor carpet 111 is changed, acoustic characteristic change information when only the type of door trim 112 is changed, and the like.
  • the acoustic characteristic change information IM1 may be obtained only for the portion where the type of member has changed, and the acoustic characteristics of the portion where the type of member has not changed may be treated as unchanged.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 can accept changes in the types of the members of the interior 110, such as the interior materials 111-116.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 displays a screen representing a simulated automobile on the output device 17, for example, a display device, and selects a member by receiving an operation from the screen with an input device 16, for example, a pointing device. And, the change of the type of the member is accepted.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 indicates the data representing the acoustic characteristics of the selected member before change and the acoustic characteristics of the selected member after change, among the data stored in the actual vehicle database and the member database. Acoustic characteristic change information IM1 for each part is obtained by computer simulation in which the data is applied to the vehicle model.
  • acoustic simulation is performed in accordance with the various requests of the user.
  • the user performs an operation of selecting the floor carpet 111 on the screen described above using the input device 16, and the floor carpet 111 is changed from the original type (type C0) to another type (type C1).
  • the input device 16 is used to perform an operation to
  • the virtual prediction signal generation unit U2 generates acoustic characteristic change information representing, for each part, the difference between the acoustic characteristic CH0 when the floor carpet 111 is of the original type C0 and the acoustic characteristic CH1 when the floor carpet 111 is of another type C1.
  • IM1 will be obtained.
  • the number of individual virtual prediction signals Qj forming the virtual prediction signal SG4 generated based on the virtual reproduction signal SG3 and the acoustic characteristic change information IM1 is also Np. That is, the variable j, which can be an integer from 1 to Np, is also a variable that identifies the individual virtual prediction signals Q1-QNp.
  • the individual virtual prediction signal Qj is a signal changed from the original individual virtual reproduction signal Pj according to the acoustic characteristic change information IM1.
  • the virtual prediction signal generation unit U2 generates only the individual virtual prediction signal Qj for outputting the prediction sound to the virtual speaker VS0 located at the site where the change in the member type is accepted, from the original individual virtual reproduction signal Pj.
  • the signal may be changed according to the characteristic change information IM1.
  • the original individual virtual reproduction signal Pj may be used as the individual virtual prediction signal Qj for outputting the prediction sound to the virtual speaker VS0 located in the portion where the type of member has not changed.
  • the virtual prediction signal SG4 that causes the Np virtual speakers VS0 to output the prediction sound can be said to be an A-format signal corresponding to the prediction sound at the listening position 120 that matches the head of the passenger sitting in the front seat 101 or the rear seat 102.
  • the second format conversion unit U31 converts the A-format virtual prediction signal SG4 into a second encoded signal SG5 having a plurality of sound pickup directivity characteristics (components W, X, Y, Z).
  • the second encoded signal SG5 is also a B-format signal that includes an omnidirectional zero-order component W, a first-order component X in the longitudinal direction, a first-order component Y in the horizontal direction, and a first-order component Z in the vertical direction.
  • the components W, X, Y, and Z of the second encoded signal SG5 can be converted from the individual virtual prediction signals Q1 to QNp by a conversion formula according to the vector from the set point of each virtual speaker VS0 to the listening position 120. .
  • the coefficients qxj, qyj, qzj, and qwj for the individual virtual prediction signal Qj are values according to the vector from the setting point of the virtual speaker VS0 corresponding to the variable j to the listening position 120.
  • the second decoding unit U32 generates an output signal SG6 for outputting the predicted sound to the speakers 300 and woofers 400 at Ns locations based on the second encoded signal SG5.
  • the prediction signal generation unit U33 generates an individual prediction signal Sk for outputting the prediction sound predicted at the listening position 120 in the indoor SP0 when the automobile 100 is running, to the speakers 300 at Ns locations. is generated based on the second encoded signal SG5.
  • the number of individual prediction signals Sk is Ns.
  • the variable k is a variable that identifies the individual prediction signals S1 to SNs, and can take an integer from 1 to Ns.
  • the individual prediction signals S1 to SNs are output to the speakers 300 at the Ns locations as they are, the speakers 300 at the Ns locations are caused to output the prediction sounds. Therefore, the individual prediction signals S1 to SNs are examples of a plurality of prediction signals for causing the speakers 300 at Ns locations to output the prediction sounds.
  • the components W, X, Y, Z of the second encoded signal SG5 can be converted into the individual prediction signals S1 to SNs by a conversion formula according to the vector from the installation position of each speaker 300 to the listening position 120.
  • FIG. Sk wk.W+xk.X+yk.Y+zk.Z (18)
  • the coefficients wk, xk, yk, and zk for the components W, X, Y, and Z are values according to the vector from the installation location of the speaker 300 corresponding to the variable k to the listening position 120 .
  • L FU , R FU , L BU , R BU , L FD , R FD , L BD , and R BD be the individual prediction signals assigned to each speaker 300, the conversion formula shown in the above-mentioned document "Ambisonics" can be applied.
  • the first output signal generation unit U34 passes the individual prediction signals S5 and S6 out of the individual prediction signals S1 to SNs through a low-pass filter LPF, respectively, and synthesizes the obtained bass components (signals SL5 and SL6) in a synthesis unit 600, The resulting first output signal SG7 is output to the woofer 400.
  • FIG. A low-pass filter is a filter whose pass band is below a predetermined frequency and whose attenuation band is above the predetermined frequency.
  • the individual prediction signal S5 is assigned to the speaker 305 located diagonally below the front left
  • the individual prediction signal S6 is assigned to the speaker 306 located diagonally below the front right.
  • the low-pass filter LPF performs low-pass filter processing with a passband of a predetermined frequency or less, for example, 100 Hz, on the individual prediction signals S5 and S6.
  • Low-pass filter processing extracts low-frequency components (signals SL5 and SL6) as signal components from the individual prediction signals S5 and S6, respectively.
  • Synthesis unit 600 synthesizes the low frequency component (signal SL5) of individual prediction signal S5 and the low frequency component (signal SL6) of individual prediction signal S6.
  • a first output signal SG7 in which the bass components (signals SL5 and SL6) of the individual prediction signals S5 and S6 are combined is generated by the synthesizing process and output to the woofer 400.
  • the synthesizing section 600 also adjusts the volume of the first output signal SG7 to be output to the woofer 400. FIG. As a result, even if the woofer 400 is farther than the speaker 300 with respect to the listening position 120, the synthesizing section 600 amplifies the first output signal SG7, so that the bass range of the predicted sound is particularly effectively reinforced. As described above, the first output signal generation unit U34 generates the first output signal SG7 based on signal components obtained from some of the individual prediction signals S1 to SNs by low-pass filtering.
  • the second output signal generation unit U35 generates a second output signal SG8 composed of the individual output signal SHk to be output to each speaker 300 based on the individual prediction signal Sk.
  • the number of individual output signals SHk is Ns.
  • the variable k is also a variable that identifies the individual output signals SH1-SHNs, and can take an integer from 1 to Ns.
  • the individual output signals SH1 to SHNs are actually output to the speakers 300 at Ns locations.
  • the second output signal generation unit U35 passes the individual prediction signals S5 and S6 out of the individual prediction signals S1 to SNs through the high-pass filter HPF, respectively, and outputs the obtained individual output signals SH5 and SH6 to the speakers 305 and 306.
  • a high-pass filter is a filter that has a pass band above a predetermined frequency and an attenuation band below the above-mentioned predetermined frequency.
  • the high-pass filter HPF performs high-pass filter processing with a pass band of a predetermined frequency or more, for example, 100 Hz, on the individual prediction signals S5 and S6. Through high-pass filter processing, mid-range components to high-range components are extracted as signal components from individual prediction signals S5 and S6, respectively, and output to speakers 305 and 306.
  • the second output signal generator U35 outputs the individual prediction signals S1 to S4, S7 and S8 as they are to the speakers 301 to 304, 307 and 308 as the individual output signals SH1 to SH4, SH7 and SH8. Therefore, the speakers 301 to 304, 307, and 308 also output bass components.
  • the individual prediction signal S8 is the individual prediction signal SNs
  • the individual output signal SH8 is the individual output signal SHNs.
  • the mid-range to high-range components (for example, signal components of 100 Hz or higher) of the individual prediction signal S5 are output to the speaker 305 in the lower front left corner.
  • a speaker 306 on the front diagonally lower right side outputs midrange to high range components (for example, signal components of 100 Hz or higher) of the individual prediction signal S6.
  • the woofer 400 synthesizes low-frequency components (for example, signal components of 100 Hz or less) of the individual prediction signals S5 and S6 and outputs them to one woofer 400 . As a result, the sound output from the woofer 400 reinforces the low range of the predicted sound predicted at the listening position 120 in the indoor SP0 while the automobile 100 is running.
  • the sound simulation device 1 Since a woofer having a large-diameter vibration system is large, a woofer that outputs the low-frequency component (signal SL5) of the individual prediction signal S5, a woofer that outputs the low-frequency component (signal SL6) of the individual prediction signal S6, separately, the sound simulation device 1 requires a large space for installing two woofers. As a result of the test, even if a synthesized signal of the low-frequency components (signals SL5 and SL6) of the individual prediction signals S5 and S6 is output to one woofer 400, the low-frequency range of the predicted sound is sufficiently close to the time when the automobile 100 is running. It turned out to be reinforced by feeling.
  • low-frequency sounds of less than about 100 Hz often enter the interior SP0 from the lower side rather than the upper side. Therefore, the bass components of the individual prediction signals S5 and S6 assigned to the speakers 305 and 306 located below the listening position 120 of the seat 201 are combined and output from the woofer 400, thereby The directivity of the wave sound is efficiently reflected, and the low range of the predicted sound is efficiently reinforced.
  • low-frequency sounds of less than about 100 Hz often enter the interior SP0 from the front side rather than from the rear side.
  • the low-frequency components of the individual prediction signals S5 and S6 assigned to the speakers 305 and 306 on the front side when viewed from the listening position 120 of the seat 201 are synthesized and output from the woofer 400, resulting in a low-frequency sound.
  • the directivity of the sound is efficiently reflected, and the low range of the predicted sound is efficiently reinforced.
  • the individual prediction signals Sk for outputting the low frequency component to the woofer 400 are limited to the individual prediction signals S5 and S6 for the front lower speakers (305, 306), the low frequency range of the predicted sound is It turned out that it was reinforced with a feeling close enough when running.
  • the individual virtual reproduction signals P1 to PNp for reproducing stereophonic sound through the virtual speakers VS0 at Np locations are generated. be done.
  • the individual virtual reproduction signals P1 to PNp constituting the virtual reproduction signal SG3 are based on the individual virtual prediction signals Q1 to QNp based on the acoustic characteristic change information IM1 representing the change in the acoustic characteristic when at least part of the Np parts are changed.
  • the individual virtual prediction signals Q1 to QNp that make up the virtual prediction signal SG4 pass through the second encoded signal SG5 having the components W, X, Y, and Z of the B format, and are individual for causing the speaker 300 at the Ns locations to output the prediction sound. It is converted into prediction signals S1 to SNs.
  • the first output signal SG7 obtained by synthesizing the low-frequency components (signals SL5 and SL6) of the individual prediction signals S5 and S6 accurately reflected the change in the acoustic characteristics when at least part of the Np parts were changed.
  • the woofer 400 is caused to output the low frequency range of the predicted sound.
  • the individual output signals SH1 to SHNs which constitute the second output signal SG8 obtained by removing the low-frequency components of the individual prediction signals S5 and S6 from the individual prediction signals S1 to SNs, are the sounds obtained when at least part of the Np parts are changed.
  • the speakers 300 at Ns locations are caused to output the midrange to high range of the predicted sound in which the change in characteristics is accurately reflected.
  • Speakers 300 and woofers 400 at Ns locations output a predicted sound that accurately reflects changes in acoustic characteristics when at least part of Np locations is changed.
  • a change in sound from the set point corresponding to the virtual speaker VS0 at Np points is predicted by computer simulation or the like, and a three-dimensional predicted sound is output from the speaker 300 and woofer 400 at Ns points.
  • the user can experience the prediction result of the computer simulation or the like at the listening position 120 as realistic stereophonic sound. Therefore, the user can speedily develop the parts based on the predicted sound or the output signal SG6 without having to actually manufacture the parts or rearrange the parts of the actual automobile.
  • the user can listen to the predicted sound repeatedly, it becomes easier to understand small changes that are difficult to judge by sensory evaluation using an actual car.
  • the bass components of the individual prediction signals S5 and S6 assigned to the two lower front speakers (305 and 306) are synthesized and output from the woofer 400, thereby efficiently reinforcing the bass range of the predicted sound. be. Therefore, the acoustic simulation device 1 of this specific example can simulate the stereophonic sound in the vehicle interior more accurately.
  • simulated automobile 200 may have front seats corresponding to front seats 101 of automobile 100 and rear seats corresponding to rear seats 102 of automobile 100 .
  • the sound simulation device 1 includes Ns speakers 300 and woofers 400 for reproducing stereoscopic sound at the listening position 120 in the front seat, and Ns positions for reproducing stereoscopic sound at the listening position 120 in the rear seat. of speakers 300 and woofers 400.
  • the number Ns of speakers 300 is not limited to eight, and may be seven or less, or nine or more. Note that the number Ns of the speakers 300 is preferably 4 or more in order to accurately output a three-dimensional predicted sound. It is preferable that the Ns speakers 300 are not placed on the same plane.
  • the process of generating the virtual reproduction signal SG3 from the collected sound signal SG1 is not limited to the process via the B-format first encoded signal SG2.
  • the process of generating the individual predicted signals S1 to SNs from the virtual predicted signal SG4 is not limited to the process via the B-format second encoded signal SG5.
  • the second output signal generator U35 shown in FIG. 5 includes a high-pass filter HPF, but the high-pass filter HPF may be omitted.
  • the second output signal generator U35 may output the individual prediction signals S5 and S6 as they are to the speakers 305 and 306 as the individual output signals SH5 and SH6. Since the low-frequency outputs of the speakers 305 and 306 are weak, the woofer 400 outputs the low-frequency sound based on the first output signal SG7 obtained by synthesizing the low-frequency components of the individual prediction signals S5 and S6. Reinforced. Therefore, it is possible to obtain the effect of simulating the three-dimensional sound in the interior of the vehicle with higher accuracy.
  • the first output signal generation unit U34 also passes the individual prediction signals S7 and S8 in addition to the individual prediction signals S5 and S6 to the low-pass filter LPF, respectively, and synthesizes the low-frequency components of the individual prediction signals S5 to S8.
  • Signal SG7 may be output to woofer 400 .
  • the second output signal generator U35 may pass the individual prediction signals S7 and S8 through a high-pass filter HPF and output the resulting individual output signals SH7 and SH8 to the speakers 307 and 308, respectively.
  • low-frequency sounds often enter the room SP0 from the lower side rather than the upper side.
  • the woofer 400 outputting the low frequency range based on the low frequency component of , the directivity of the low frequency sound is efficiently reflected, and the low frequency range of the predicted sound is effectively reinforced. Therefore, it is possible to obtain the effect of simulating the three-dimensional sound in the interior of the vehicle with higher accuracy.
  • the first output signal generation unit U34 passes the individual prediction signals S1 and S2 in addition to the individual prediction signals S5 and S6 through a low-pass filter LPF, respectively, and generates a first output signal obtained by synthesizing the low-frequency components of the individual prediction signals S1, S2, S5, and S6.
  • One output signal SG7 may be output to woofer 400 .
  • the second output signal generator U35 may pass the individual prediction signals S1 and S2 through a high-pass filter HPF and output the resulting individual output signals SH1 and SH2 to the speakers 301 and 302, respectively.
  • low-frequency sounds often enter the room SP0 from the front side rather than from the rear side.
  • S2, S5, and S6 the directivity of the low frequency sound is efficiently reflected, and the low frequency range of the predicted sound is effectively reinforced. Therefore, it is possible to obtain the effect of simulating the three-dimensional sound in the interior of the vehicle with higher accuracy.
  • the first output signal generator U34 passes all the individual prediction signals S1 to SNs through a low-pass filter LPF, respectively, and outputs to the woofer 400 a first output signal SG7 obtained by synthesizing the low-frequency components of the individual prediction signals S1 to SNs. good too.
  • the second output signal generator U35 may pass the individual prediction signals S1 to SNs through a high-pass filter HPF and output the obtained individual output signals SH1 to SHNs to the speakers 300 at Ns locations. Also in this case, the woofer 400 outputs a low frequency range based on the low frequency components of the individual prediction signals S1 to SNs, thereby reinforcing the low frequency range of the predicted sound. Therefore, it is possible to obtain the effect of simulating the three-dimensional sound in the interior of the vehicle with higher accuracy.
  • the number Nw of installation locations of the woofers 400 may be two or more as long as it is smaller than the number of the individual prediction signals Sk for synthesizing the bass components.
  • the number Nw may be two.
  • the plurality of prediction signals are not limited to the individual prediction signals S1 to SNs, and may be the components W, X, Y, Z, etc. of the second encoded signal SG5.
  • the acoustic simulation device 1 may be a simplified version without the vibration device 220 shown in FIGS.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a configuration example of the second decoding unit U32 that includes, in the first output signal SG7, a pseudo-vibration signal SG9 that causes the woofer 400 to vibrate in a pseudo-vibration that matches the vibration of the automobile 100 while it is running.
  • the control unit 10 shown in FIG. 7 also has the elements (11 to 18) and the like shown in FIG. 6, and each unit (U1 to U4) shown in FIG.
  • the storage device 15 stores the collected sound signal SG1, the first encoded signal SG2, the acoustic characteristic change information IM1, the pseudo vibration signal SG9, and the like.
  • the storage device 15 may store a vibration signal SG10 that causes the vibration device 220 to vibrate when the automobile is running.
  • the control unit 10 can input the sound pickup signal SG1 from the ambisonic microphone AM0, can output the second output signal SG8 to the plurality of speakers 300, can output the first output signal SG7 to the woofer 400, A video signal can be output to the video display device 210 .
  • Vibration device 220 is not connected to control unit 10 .
  • the installation position of the woofer 400 that generates the pseudo vibration is not particularly limited, and may be the position shown in FIGS.
  • the prediction signal generation unit U33 also generates an individual prediction signal for outputting the prediction sound predicted at the listening position 120 in the indoor SP0 when the automobile 100 is running, to the speakers 300 at Ns locations.
  • Sk is generated based on the second encoded signal SG5.
  • the second output signal generator U35 generates a second output signal SG8 composed of individual output signals SHk to be output to each speaker 300, based on the individual prediction signal Sk.
  • the first output signal generation unit U34 passes the individual prediction signals S5 and S6 out of the individual prediction signals S1 to SNs through a low-pass filter LPF, respectively, and outputs the obtained bass components (signals SL5 and SL6) and the pseudo vibration signal SG9.
  • Synthesis section 600 synthesizes and outputs first output signal SG7 obtained to woofer 400 . Therefore, the first output signal SG7 output to the woofer 400 is a pseudo-vibration that causes the woofer 400 to vibrate in accordance with the vibration during running of the automobile 100, in addition to the low-frequency components (signals SL5 and SL6). It contains signal SG9.
  • the woofer 400 reinforces the low frequency range of the predicted sound predicted at the listening position 120 in the indoor SP0 while the vehicle is running according to the low frequency components (SL5, SL6), and generates pseudo vibrations to the seat 201 and the listener according to the pseudo vibration signal SG9. 800.
  • the first output signal generation unit U34 may include a converter 700 that converts the vibration device vibration signal SG10 into a pseudo vibration signal SG9 and outputs the pseudo vibration signal SG9 to the synthesizer 600.
  • the vibration signal SG10 may be read from the storage device 15 or input from the outside via the I/F18.
  • the frequency of the low range output from the woofer 400 is closer to the vibration frequency than the frequency of the middle range and above.
  • the woofer 400 transmits the pseudo vibration to the seat 210 and the like according to the pseudo vibration signal SG9, so that the listener 800 can hear the stereophonic sound of the interior SP0 of the car 100 while experiencing the pseudo vibration similar to the vibration when the car 100 is running. can feel. Therefore, the acoustic simulation device 1 shown in FIG. 7 enables a user to experience simulated vibrations during vehicle travel without using a vibrating device.

Abstract

音響シミュレーション装置１は、ウーファー４００、該ウーファー４００よりも多いＮｓ箇所のスピーカー３００、及び、信号生成部Ｕ３３，Ｕ３４，Ｕ３５を備える。予測信号生成部Ｕ３３は、車両の走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音をＮｓ箇所のスピーカー３００に出力させるための複数の予測信号（例えば個別予測信号Ｓｋ）を生成する。第一出力信号生成部Ｕ３４は、所定周波数以下を通過帯域とするローパスフィルター処理により複数の予測信号（Ｓｋ）の少なくとも一部から得られる信号成分に基づいて、ウーファー４００に出力する第一出力信号ＳＧ７を生成する。第二出力信号生成部Ｕ３５は、複数の予測信号（Ｓｋ）に基づいて、Ｎｓ箇所のスピーカー３００に出力する第二出力信号ＳＧ８を生成する。

Description

音響シミュレーション装置
　本発明は、車両の室内の音響をシミュレートする音響シミュレーション装置に関する。
　自動車の車室の音響を予測するため、車室の音響のコンピューターシミュレーションが行われている。
　国際公開第2020／195407号には、車室の音響を立体的に予測する音響シミュレーション装置が開示されている。この音響シミュレーション装置は、車両のＮｐ箇所の部位にそれぞれ仮想スピーカーＶＳ０があると仮定することにより前述のＮｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化が精度よく反映された予測音を複数箇所のスピーカーから出力する。
国際公開第２０２０／１９５４０７号
　車両の室内の立体音をシミュレートする精度を向上させることができると、車室の音響をさらに精度よく評価することができる。
　本発明は、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする好適な音響シミュレーション装置を開示するものである。
　本発明の音響シミュレーション装置は、車両の室内の音響をシミュレートする音響シミュレーション装置であって、
　ウーファーと、
　前記ウーファーよりも多いＮｓ箇所のスピーカーと、
　前記車両の走行時に前記室内の聴取位置において予測される予測音を前記Ｎｓ箇所のスピーカーに出力させるための複数の予測信号を生成する予測信号生成部と、
　所定周波数以下を通過帯域とするローパスフィルター処理により前記複数の予測信号の少なくとも一部から得られる信号成分に基づいて、前記ウーファーに出力する第一出力信号を生成する第一出力信号生成部と、
　前記複数の予測信号に基づいて、前記Ｎｓ箇所のスピーカーに出力する第二出力信号を生成する第二出力信号生成部と、を備える、態様を有する。
　本発明によれば、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする好適な音響シミュレーション装置を提供することができる。
図１は、アンビソニックマイクロフォンが設置された自動車の内装の例を側面部の図示が省略された状態で模式的に示す図。 図２は、音響シミュレーション装置の例を模式的に示す斜視図。 図３は、音響シミュレーション装置の例を模式的に示す図。 図４は、音響シミュレーション装置の信号処理の例を模式的に示すブロック図。 図５は、第二デコード部の構成例を模式的に示す図。 図６は、音響シミュレーション装置の制御部の構成例を周辺部とともに模式的に示すブロック図。 図７は、音響シミュレーション装置の別の例を模式的に示す図。
　以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。
（１）本発明に含まれる技術の概要：
　まず、図１～６に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
　また、本願において、数値範囲「Min～Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。
［態様１］
　本技術の一態様に係る音響シミュレーション装置１は、車両（例えば自動車１００）の室内ＳＰ０の音響をシミュレートする音響シミュレーション装置１であって、ウーファー４００、該ウーファー４００よりも多いＮｓ箇所のスピーカー３００、予測信号生成部Ｕ３３、第一出力信号生成部Ｕ３４、及び、第二出力信号生成部Ｕ３５を備える。前記予測信号生成部Ｕ３３は、前記車両の走行時に前記室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音を前記Ｎｓ箇所のスピーカー３００に出力させるための複数の予測信号（例えば個別予測信号Ｓｋ）を生成する。前記第一出力信号生成部Ｕ３４は、所定周波数以下を通過帯域とするローパスフィルター処理により前記複数の予測信号（Ｓｋ）の少なくとも一部から得られる信号成分に基づいて、前記ウーファー４００に出力する第一出力信号ＳＧ７を生成する。前記第二出力信号生成部Ｕ３５は、前記複数の予測信号（Ｓｋ）に基づいて、前記Ｎｓ箇所のスピーカー３００に出力する第二出力信号ＳＧ８を生成する。
　低音域から高音域まで出力するスピーカー３００は、低音域の出力が弱い傾向にある。上記態様１では、ローパスフィルター処理により複数の予測信号（Ｓｋ）の少なくとも一部から得られる信号成分に基づいた第一出力信号ＳＧ７がウーファー４００に出力されるので、車両の走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音の低音域がウーファー４００からの音声出力により補強される。ここで、低音域を出力するウーファー４００は大型であるので、例えば、ウーファー４００の数がスピーカー３００の数Ｎｓと同じである場合、音響シミュレーション装置１にＮｓ個のウーファー４００を設置する広いスペースが必要となる。試験を行ったところ、ウーファー４００の数がスピーカー３００の数Ｎｓよりも少なくても、予測音の低音域が車両の走行時に十分近いフィーリングで補強されることが判った。従って、上記態様１は、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする好適な音響シミュレーション装置を提供することができる。
　ここで、信号は、データを表現するために用いられる物理量の変化を意味し、例えば、デジタルデータで表現される。
　複数の予測信号は、図５に例示する個別予測信号Ｓｋのような各スピーカーに出力可能な信号でもよいし、図４に例示する第二エンコード信号ＳＧ５のようにフォーマット変換前の信号でもよい。
　第二出力信号は、所定周波数以上を通過帯域とするハイパスフィルター処理により得られてもよいし、ハイパスフィルター処理が行われていない信号でもよい。
　「第一」及び「第二」は、類似する構成要素が複数有る場合にこれら複数の構成要素に含まれる各構成要素を識別するために使用している用語であり、順序を意味しない。
　尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。
［態様２］
　図３に例示するように、前記聴取位置１２０を基点として、前記ウーファー４００は、前記Ｎｓ箇所のスピーカー３００よりも遠い箇所に設置されてもよい。聴取位置１２０を基点としてウーファー４００をＮｓ箇所のスピーカー３００よりも遠くすることにより、予測音の低音域の指向性が弱められ、予測音の低音域のフィーリングが向上する。従って、本態様は、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートすることができる。
［態様３］
　図２，３に例示するように、本音響シミュレーション装置１は、前記聴取位置１２０に合わせて聴取者８００を前向きに着座させる座席２０１をさらに備えていてもよい。前記Ｎｓ箇所のスピーカー３００は、前記座席２０１から前側に存在する複数の前側スピーカー（例えばスピーカー３０１，３０２，３０５，３０６）、及び、前記座席２０１から後側に存在する複数の後側スピーカー（例えばスピーカー３０３，３０４，３０７，３０８）を含んでいてもよい。前記ウーファー４００は、前記聴取位置１２０から見て前記複数の前側スピーカー（３０１，３０２，３０５，３０６）と重ならない位置において前方に存在してもよい。聴取位置１２０から見てウーファー４００が複数の前側スピーカー（３０１，３０２，３０５，３０６）と重ならない位置において前方に存在することにより、予測音の低音域が効果的に補強される。従って、本態様は、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートすることができる。
［態様４］
　図４に例示するように、本音響シミュレーション装置１は、前記車両の２箇所以上であるＮｐ箇所の部位にそれぞれ仮想スピーカーＶＳ０があるとして、前記聴取位置１２０における立体音の収音信号ＳＧ１に基づいて、前記Ｎｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に前記立体音を再現させる仮想再現信号ＳＧ３を生成する仮想再現信号生成部Ｕ１をさらに備えていてもよい。また、本音響シミュレーション装置１は、前記仮想再現信号ＳＧ３、及び、前記Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化を表す情報（例えば音響特性変化情報ＩＭ１）に基づいて、前記Ｎｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に前記予測音を出力させる仮想予測信号ＳＧ４を生成する仮想予測信号生成部Ｕ２をさらに備えていてもよい。前記予測信号生成部Ｕ３３は、前記仮想予測信号ＳＧ４に基づいて前記複数の予測信号（Ｓｋ）を生成してもよい。本態様は、Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化が精度よく反映された予測音を出力可能な音響シミュレーション装置を提供することができる。
　ここで、収音信号には、アンビソニックマイクロフォンにより収音されたＡフォーマット信号等を用いることができる。
　仮想再現信号は、Ｎｐ箇所の仮想スピーカーの位置に実際にスピーカーがあるとすれば該スピーカーにより聴取位置に元の立体音が再現されるような信号を意味する。
　仮想予測信号は、Ｎｐ箇所の仮想スピーカーの位置に実際にスピーカーがあるとすれば該スピーカーにより聴取位置に予測音が出力されるような信号を意味する。
　尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。
［態様５］
　図７に例示するように、前記第一出力信号生成部Ｕ３４は、前記車両（１００）の走行時の振動に合わせた擬似的な振動を前記ウーファー４００に生じさせる疑似振動信号ＳＧ９を前記第一出力信号ＳＧ７に含めてもよい。
　ウーファー４００から出力される音声は、周波数が振動に近い低音域である。ウーファー４００が疑似振動信号ＳＧ９に従って擬似的な振動を音響シミュレーション装置１に生じさせることにより、聴取者８００は車両（１００）の室内の立体音を聴きながら車両走行時の振動に近い擬似的な振動を体感することができる。従って、上記態様は、振動装置が無くても車両走行時の擬似的な振動を体感することが可能な音響シミュレーション装置を提供することができる。
［態様６］
　図４，６に例示するように、前記仮想再現信号生成部Ｕ１は、前記収音信号ＳＧ１を複数の収音指向特性（例えば成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）の第一エンコード信号ＳＧ２に変換する第一フォーマット変換部Ｕ１１を有していてもよく、前記第一エンコード信号ＳＧ２に基づいて前記仮想再現信号ＳＧ３を生成する第一デコード部Ｕ１２を有していてもよい。本音響シミュレーション装置１は、前記仮想予測信号ＳＧ４を前記複数の収音指向特性（Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）の第二エンコード信号ＳＧ５に変換する第二フォーマット変換部Ｕ３１を備えていてもよい。前記予測信号生成部Ｕ３３は、前記第二エンコード信号ＳＧ５に基づいて前記複数の予測信号（Ｓｋ）を生成してもよい。本態様は、第一エンコード信号ＳＧ２の複数の収音指向特性（Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）が第二エンコード信号ＳＧ５の複数の収音指向特性（Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）と同じであるので、第一フォーマット変換部Ｕ１１の変換処理、及び、第二フォーマット変換部Ｕ３１の変換処理を簡素化させることができる。また、第一デコード部Ｕ１２の信号生成処理、及び、予測信号生成部Ｕ３３の信号生成処理も簡素化させることができる。従って、本態様は、信号処理を簡素化させた音響シミュレーション装置を提供することができる。
　ここで、第一エンコード信号及び第二エンコード信号には、アンビソニックスのＢフォーマット信号等を用いることができる。この付言は、以下の態様においても適用される。
［態様７］
　前記仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所の数Ｎｐは、前記スピーカー３００の設置箇所の数Ｎｓよりも多くてもよい。この態様は、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする音響シミュレーション装置を提供することができる。
［態様８］
　図４，６に例示するように、本音響シミュレーション装置１は、前記仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所を受け付ける仮想スピーカー設定箇所受付部Ｕ４をさらに備えていてもよい。この態様は、車両に応じた室内の立体音をシミュレートすることが容易な音響シミュレーション装置を提供することができる。
　また、本技術は、前記音響シミュレーション装置を含む複合装置、音響シミュレーション方法、前記複合装置の制御方法、音響シミュレーションプログラム、前記複合装置の制御プログラム、前記音響シミュレーションプログラムや前記制御プログラムを記録したコンピューター読み取り可能な媒体、等に適用可能である。前記音響シミュレーション装置や前記複合装置は、分散した複数の部分で構成されてもよい。
（２）音響シミュレーション装置の具体例：
　図１は、アンビソニックマイクロフォンＡＭ０が設置された自動車１００の内装１１０を側面部の図示が省略された状態で模式的に例示している。図１の下部には、アンビソニックマイクロフォンＡＭ１，ＡＭ２を総称するアンビソニックマイクロフォンＡＭ０の拡大図を示している。図１中、FRONT、REAR、UP、DOWNは、それぞれ、前、後、上、下を示す。左右の位置関係は、自動車１００から前を見る方向を基準とする。また、Ｘ方向は自動車１００の前後方向を示し、Ｚ方向は自動車１００の上下方向を示している。むろん、各部の位置関係の説明は、例示に過ぎない。
　図１に示す自動車１００は、道路上で使用されるように設計及び装備された路上走行自動車とされ、例えば、鋼板製といった金属製の車体パネルが車室ＳＰ１及び荷室ＳＰ２を囲んで車体を形成している。本技術を適用可能な自動車は、ステーションワゴン等のように車室ＳＰ１と荷室ＳＰ２が繋がった自動車に限定されず、セダン等のように車室ＳＰ１と荷室ＳＰ２が分離している自動車も含まれる。尚、車室ＳＰ１と荷室ＳＰ２を室内ＳＰ０と総称する。
　自動車１００の車体パネルには、室内ＳＰ０側において種々の内装材、例えば、内装材１１１～１１６が配置されている。車室ＳＰ１から下方にあるフロアパネル（車体パネルの例）には、車室ＳＰ１に面しているフロアカーペット１１１が設置されている。車室ＳＰ１から側方にあるドアパネル（車体パネルの例）には、車室ＳＰ１に面しているドアトリム１１２が設置されている。同じく車室ＳＰ１から側方にあるピラー（車体パネルの例）には、車室ＳＰ１側に面しているピラートリム１１３が設置されている。ピラートリムは、ピラーガーニッシュとも呼ばれる。車室ＳＰ１及び荷室ＳＰ２から上方にあるルーフパネル（車体パネルの例）には、車室ＳＰ１及び荷室ＳＰ２に面しているルーフトリム１１４が設置されている。荷室ＳＰ２から側方にあるデッキサイドパネル（車体パネルの例）には、荷室ＳＰ２に面しているデッキサイドトリム１１５が設置されている。車室ＳＰ１から前方にあるインストルメントパネル（車体パネルの例）には、車室ＳＰ１に面しているインストルメントパネル内装材１１６が設置されている。
　車室ＳＰ１には、運転席と助手席を総称する前席１０１、及び、前席１０１の背後に配置された後席１０２が配置されている。運転席に座る運転手の頭部に合わせた位置にアンビソニックマイクロフォンＡＭ１が配置され、運転席の背後における後席１０２に座る乗員の頭部に合わせた位置にアンビソニックマイクロフォンＡＭ２が配置されている。アンビソニックマイクロフォンＡＭ１の位置は運転席に座る運転手の聴取位置１２０であり、アンビソニックマイクロフォンＡＭ２の位置は運転席の背後における後席１０２に座る乗員の聴取位置１２０である。むろん、アンビソニックマイクロフォンＡＭ１は助手席に座る乗員の頭部に合わせた位置に配置されてもよいし、アンビソニックマイクロフォンＡＭ２は助手席の背後における後席１０２に座る乗員の頭部に合わせた位置に配置されてもよい。
　図１の下部に示すように、アンビソニックマイクロフォンＡＭ０は、正四面体の各面に対して外向きとなる向きの４個のマイクロフォンカプセルＡＭｃを有している。各カプセルＡＭｃは、空気中を伝播してきた音を電気信号に変換する。アンビソニックマイクロフォンＡＭ０は、各カプセルＡＭｃからの電気信号をデジタルの個別収音信号Ｍ１～Ｍ４（図４参照）に変換する。図４に例示するように、個別収音信号Ｍ１～Ｍ４をまとめて収音信号ＳＧ１と呼ぶことにする。収音信号ＳＧ１は、４方向からの音を収音することにより得られるデジタルの電気信号であり、室内ＳＰ０の聴取位置１２０における立体音の収音信号である。
　図２，３は、模擬的な自動車２００を含む音響シミュレーション装置１を模式的に例示している。図２，３中、Ｘ方向は自動車２００の前後方向を示し、Ｙ方向は自動車２００の左右方向を示し、Ｚ方向は自動車２００の上下方向を示している。
　図３に示すように、音響シミュレーション装置１は、無響室５００の中に設置されている。音響シミュレーション装置１に含まれる自動車２００は、自動車１００の座席（前席１０１又は後席１０２）に対応する座席２０１を備えている。座席２０１は、聴取位置１２０に合わせて聴取者８００を前向きに着座させる。音響シミュレーション装置１は、座席２０１の聴取位置１２０に立体音を再現させるためのＮｓ箇所（図４参照）のスピーカー３００、及び、１箇所のウーファー４００を備えている。図２，３に示す例では、Ｎｓ＝８である。ウーファー４００の設置箇所の数をＮｗとすると、Ｎｗ＜Ｎｓである。
　８個のスピーカー３００は、座席２０１の聴取位置１２０から見て、前方左斜め上、前方右斜め上、後方左斜め上、後方右斜め上、前方左斜め下、前方右斜め下、後方左斜め下、及び、後方右斜め下に配置されている。スピーカー３００は、前方左斜め上のスピーカー３０１、前方右斜め上のスピーカー３０２、後方左斜め上のスピーカー３０３、後方右斜め上のスピーカー３０４、前方左斜め下のスピーカー３０５、前方右斜め下のスピーカー３０６、後方左斜め下のスピーカー３０７、及び、後方右斜め下のスピーカー３０８を総称している。Ｎｓ箇所のスピーカー３００は、座席２０１から前側に存在する複数の前側スピーカー（３０１，３０２，３０５，３０６）、及び、座席２０１から後側に存在する複数の後側スピーカー（３０３，３０４，３０７，３０８）を含んでいる。
　各スピーカー３００は、上下左右前後方向から４５°ずれた方向に配置されてもよい。すなわち、スピーカー３０１，３０２，３０３，３０４は、聴取位置１２０から仰角４５°の位置に設置されてもよい。スピーカー３０５，３０６，３０７，３０８は、聴取位置１２０から俯角４５°の位置に設置されてもよい。前側スピーカー（３０１，３０２，３０５，３０６）は、聴取位置１２０を基点として左右方向から４５°前側に配置されてもよい。後側スピーカー（３０３，３０４，３０７，３０８）は、聴取位置１２０を基点として左右方向から４５°後側に配置されてもよい。聴取位置１２０から各スピーカー３００までの距離Ｌｓは、例えば、１～１．５ｍとすることができる。
　ウーファー４００は、低音域から高音域まで出力するスピーカー３００よりも大口径の振動系を有し、スピーカー３００では出力が弱い低音域の出力を受け持つ。図２，３に示すように、ウーファー４００は、座席２０１の聴取位置１２０から見て前方の床２０２上に設置されている。自動車１００において、１００Ｈｚ程度未満の低周波音を多く含むロードノイズやエンジンノイズは、上側よりも下側の方から室内ＳＰ０に侵入することが多い。低周波音の指向性は１００Ｈｚ程度よりも高い周波数の音の指向性よりも弱いものの、聴取位置１２０から見てウーファー４００が下側にあることにより低周波音の指向性が効率よく反映され、聴取者８００は自動車１００の走行時に十分近いフィーリングで予測音の低音域を聴くことができる。また、前部にエンジンを備える自動車１００において、１００Ｈｚ程度未満の低周波音を多く含むロードノイズやエンジンノイズは、後側よりも前側の方から室内ＳＰ０に侵入することが多い。従って、聴取位置１２０から見てウーファー４００が前側にあることにより低周波音の指向性が効率よく反映され、聴取者８００は自動車１００の走行時に十分近いフィーリングで予測音の低音域を聴くことができる。
　ウーファー４００は、座席２０１の聴取位置１２０から見てＮｓ箇所のスピーカー３０１～３０８のいずれとも重ならない位置に存在する。これにより、スピーカー３０１～３０８からの出力音がウーファー４００に遮られたりウーファー４００からの出力音がスピーカー３０１～３０８に遮られたりせず、良質の予測音が出力される。図２，３に示すように、ウーファー４００は、座席２０１の聴取位置１２０から見て前側スピーカー（３０１，３０２，３０５，３０６）のいずれとも重ならない位置において前方に存在する。特に、ウーファー４００は、座席２０１の聴取位置１２０から見て２箇所の前側下スピーカー（３０５，３０６）のいずれとも重ならない位置において前方の床２０２上に存在する。これにより、予測音の低音域が特に効果的に補強される。
　図３に示すように、座席２０１の聴取位置１２０からウーファー４００までの距離Ｌｗは、聴取位置１２０から各スピーカー３００までの距離Ｌｓよりも長い。従って、聴取位置１２０を基点として、ウーファー４００は、Ｎｓ箇所のスピーカー３０１～３０８のいずれよりも遠い箇所に設置されている。聴取位置１２０を基点としてウーファー４００がスピーカー３００よりも遠いことにより、予測音の低音域の指向性が弱められ、予測音の低音域のフィーリングが向上する。距離Ｌｗは、例えば、１．５～２．５ｍとすることができる。
　音響シミュレーション装置１は、さらに、座席２０１を基準として前方から両側方にかけて配置された曲面ディスプレイ２１１，２１２，２１３を有する映像表示装置２１０、座席２０１から下方に配置された振動装置２２０、及び、制御部１０を備えている。ディスプレイ２１１～２１３は、聴取者８００を囲むように配置された３面の大型モニターである。映像表示装置２１０は、自動車の仮想的な走行時の映像をディスプレイ２１１～２１３に表示する。振動装置２２０は、入力される振動信号に従って、自動車の仮想的な走行時のＺ方向への振動を座席２０１に加える。制御部１０は、自動車の仮想的な走行時の立体音をＮｓ箇所のスピーカー３００及びウーファー４００に出力させ、自動車の仮想的な走行時の映像を映像表示装置２１０に表示させ、自動車の仮想的な走行時のＺ方向への振動を振動装置２２０に生じさせる。制御部１０は、複数のスピーカー３００及びウーファー４００による立体音の出力、映像表示装置２１０による映像表示、並びに、振動装置２２０による振動出力を同期させる。音響シミュレーション装置１は、自動車１００の実走行時に収録された映像及び振動を立体音響と同時に再生する。自動車走行時の映像及び振動を立体音と同時に再生することにより、音響シミュレーション装置１の利用者は臨場感に優れた体感を得ることができる。
　図４は、音響シミュレーション装置１の信号処理を模式的に例示している。図５は、第二デコード部Ｕ３２の構成を模式的に例示している。
　Ｎｓ箇所のスピーカー３００には個別出力信号ＳＨ１～ＳＨＮｓを含む第二出力信号ＳＧ８が出力され、Ｎｗ箇所のウーファー４００には第一出力信号ＳＧ７が出力される。本具体例において、スピーカー３００の設置箇所の数Ｎｓ（整数）は８個であり、ウーファー４００の設置箇所の数Ｎｗ（整数）は１個である。
　図４に示す音響シミュレーション装置１は、シミュレートされた立体音を複数のスピーカー３００及びウーファー４００から出力させる出力信号ＳＧ６を収音信号ＳＧ１から生成するため、仮想再現信号生成部Ｕ１、仮想予測信号生成部Ｕ２、出力信号生成部Ｕ３、及び、仮想スピーカー設定箇所受付部Ｕ４を備えている。ここで、出力信号ＳＧ６は、第一出力信号ＳＧ７と第二出力信号ＳＧ８を総称している。仮想再現信号生成部Ｕ１は、収音信号ＳＧ１を第一エンコード信号ＳＧ２に変換する第一フォーマット変換部Ｕ１１、及び、第一エンコード信号ＳＧ２を仮想再現信号ＳＧ３に変換する第一デコード部Ｕ１２を含んでいる。仮想予測信号生成部Ｕ２は、仮想再現信号ＳＧ３と音響特性変化情報ＩＭ１に基づいて仮想予測信号ＳＧ４を生成する。出力信号生成部Ｕ３は、仮想予測信号ＳＧ４を第二エンコード信号ＳＧ５に変換する第二フォーマット変換部Ｕ３１、及び、第二エンコード信号ＳＧ５を出力信号ＳＧ６に変換する第二デコード部Ｕ３２を含んでいる。図５に示す第二デコード部Ｕ３２は、第二エンコード信号ＳＧ５から第一出力信号ＳＧ７及び第二出力信号ＳＧ８を生成するため、予測信号生成部Ｕ３３、第一出力信号生成部Ｕ３４、及び、第二出力信号生成部Ｕ３５を備えている。
　図４に示す音響シミュレーション装置１はアンビソニックスを利用しており、フォーマット変換部Ｕ１１，Ｕ３１はＡフォーマット信号をＢフォーマット信号に変換する。Ｂフォーマットの第一エンコード信号ＳＧ２からＮｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に割り当てられた仮想再現信号ＳＧ３を仮想予測信号生成部Ｕ２がＡフォーマットの仮想予測信号ＳＧ４に変換することにより、室内ＳＰ０の立体音が精度よくシミュレートされる。
　まず、図６を参照して、音響シミュレーション装置１の制御部１０の構成例を説明する。図６は、制御部１０の構成を周辺部とともに模式的に例示している。
　制御部１０は、プロセッサーであるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、半導体メモリーであるＲＯＭ（Read Only Memory）１２、半導体メモリーであるＲＡＭ（Random Access Memory）１３、タイマー（Timer）１４、記憶装置１５、入力装置１６、出力装置１７、Ｉ／Ｆ（インターフェイス）１８、等を有する。各部１１～１８は、互いに情報を入出力可能に接続されている。記憶装置１５は、オペレーティングシステム、音響シミュレーションプログラム、収音信号ＳＧ１、第一エンコード信号ＳＧ２、音響特性変化情報ＩＭ１、等を記憶している。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３をワークエリアとして使用しながらオペレーティングシステムと音響シミュレーションプログラムを実行することにより、仮想再現信号生成部Ｕ１、仮想予測信号生成部Ｕ２、出力信号生成部Ｕ３、及び、仮想スピーカー設定箇所受付部Ｕ４を有する制御部１０としてコンピューターを機能させる。これにより、制御部１０は音響シミュレーション装置１の動作を制御し、音響シミュレーション方法が実施される。記憶装置１５は、コンピューターを音響シミュレーション装置１として機能させる音響シミュレーションプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体となる。
　入力装置１６は、仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所の入力といった種々の入力を受け付ける。入力装置１６には、ポインティングデバイス、キーボード、タッチパネル、等を用いることができる。出力装置１７は、仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所の表示といった種々の出力を受け付ける。出力装置１７には、液晶ディスプレイといった表示装置、音声出力装置、プリンター、等を用いることができる。Ｉ／Ｆ１８は、アンビソニックマイクロフォンＡＭ０からの収音信号ＳＧ１の入力、複数のスピーカー３００に対する第二出力信号ＳＧ８の出力、ウーファー４００に対する第一出力信号ＳＧ７の出力、映像表示装置２１０に対する映像信号の出力、振動装置２２０に対する駆動信号の出力、等、周辺装置に対する通信を行う。尚、アンビソニックマイクロフォンＡＭ０による収音信号ＳＧ１は記憶装置１５に記憶されるため、音響をシミュレートする時に制御部１０とアンビソニックマイクロフォンＡＭ０とが接続されている必要は無い。
　図４，５に戻って、音響シミュレーション装置１の信号処理を詳細に説明する。
　収音信号ＳＧ１は、前席１０１又は後席１０２に座る乗員の頭部に合わせた聴取位置１２０における立体音を収音することにより得られるＡフォーマット信号である。アンビソニックマイクロフォンＡＭ１のカプセルＡＭｃの数Ｎｍは４個であるので、収音信号ＳＧ１を構成する個別収音信号Ｍｉは４つある。ここで、変数ｉは、個別収音信号を識別する変数であり、１からＮｍまでの整数をとり得る。尚、数Ｎｍは、４に限定されず、５以上でもよい。第一フォーマット変換部Ｕ１１は、Ａフォーマットの収音信号ＳＧ１を複数の収音指向特性（成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）の第一エンコード信号ＳＧ２に変換し、記憶装置１５に記憶する。収音信号ＳＧ１が変わらない限り、第一エンコード信号ＳＧ２から出力信号ＳＧ６を生成する処理が行われてもよい。
　第一エンコード信号ＳＧ２は、無指向性の０次成分Ｗ、前後方向の１次成分Ｘ、左右方向の１次成分Ｙ、及び、上下方向の１次成分Ｚを含むＢフォーマット信号である。ここで、１次成分Ｘは図１～３におけるＸ方向に対応し、１次成分Ｙは図２におけるＹ方向に対応し、１次成分Ｚは図１～３におけるＺ方向に対応している。個別収音信号Ｍｉから第一エンコード信号ＳＧ２の成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚへは、公知の換算式により変換することができる。例えば、西村竜一、「アンビソニックス」、映像情報メディア学会誌、映像情報メディア学会、２０１４年８月、第６８巻、第８号、ｐ．６１６－６２０には、左前方の上向きのマイクロフォンカプセルによる信号ＬF、左後方の下向きのマイクロフォンカプセルによる信号ＬB、右前方の下向きのマイクロフォンカプセルによる信号ＲF、及び、右後方の上向きのマイクロフォンカプセルによる信号ＲBからＢフォーマット信号の成分Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗへの換算式が示されている。
　　Ｘ＝ＬF－ＲB＋ＲF－ＬB　　（１）
　　Ｙ＝ＬF－ＲB－ＲF＋ＬB　　（２）
　　Ｚ＝ＬF－ＬB＋ＲB－ＲF　　（３）
　　Ｗ＝ＬB－ＬF＋ＲF－ＲB　　（４）
　図１に示す４個のマイクロフォンカプセルＡＭｃの向きが上述の向きである場合、換算式（１）～（４）に従って個別収音信号Ｍ１～Ｍ４を成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚに変換することができる。
　第一デコード部Ｕ１２は、自動車１００のＮｐ箇所の部位にそれぞれ仮想スピーカーＶＳ０があるとして、聴取位置１２０における立体音をＮｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に再現させる仮想再現信号ＳＧ３を第一エンコード信号ＳＧ２に基づいて生成する。仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所は、図１で示した内装材１１１～１１６といった内装１１０の各部位である。また、フロアカーペット１１１における異なる箇所にそれぞれ仮想スピーカーＶＳ０が設定される等、各内装材１１１～１１６の中で異なる箇所にそれぞれ仮想スピーカーＶＳ０が設定されてもよい。仮想再現信号ＳＧ３を構成する個別仮想再現信号Ｐｊの数は、Ｎｐである。ここで、変数ｊは、個別仮想再現信号Ｐ１～ＰＮｐを識別する変数であり、１からＮｐまでの整数をとり得る。仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所の数Ｎｐは、２以上であればよいが、室内ＳＰ０の立体音を精度よくシミュレートする点から、４以上が好ましく、個別収音信号Ｍｉの数Ｎｍよりも多い方がより好ましく、実際のスピーカー３００の設置箇所の数Ｎｓよりも多い方がさらに好ましい。Ｎｐ個の仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所は、同一平面に無い方が好ましい。
　模擬的な自動車２００におけるＮｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所は、仮想スピーカー設定箇所受付部Ｕ４により変更可能である。仮想スピーカー設定箇所受付部Ｕ４は、出力装置１７、例えば、表示装置に模擬的な自動車を表す画面を聴取位置１２０とともに表示し、画面の中から入力装置１６、例えば、ポインティングデバイスによる操作を受け付けることにより仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所を受け付ける。これにより、車両に応じた室内ＳＰ０の立体音をシミュレートすることが容易となる。仮想スピーカー設定箇所受付部Ｕ４は、仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所を２箇所以上、より好ましくは４箇所以上、さらに好ましくはＮｓ箇所以上、受け付けることが可能である。
　第一エンコード信号ＳＧ２の成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚから個別仮想再現信号Ｐｊへは、各仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所から聴取位置１２０までのベクトルに応じた換算式により変換することができる。
　　Ｐｊ＝ｗｊ・Ｗ＋ｘｊ・Ｘ＋ｙｊ・Ｙ＋ｚｊ・Ｚ　　（５）
　ここで、成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚに対する係数ｗｊ，ｘｊ，ｙｊ，ｚｊは、変数ｊに対応する仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所から聴取位置１２０までのベクトルに応じた値である。
　参考として、仮想的な立方体の中心に聴取位置１２０があり、この聴取位置１２０から見て、前方左斜め上、前方右斜め上、後方左斜め上、後方右斜め上、前方左斜め下、前方右斜め下、後方左斜め下、及び、後方右斜め下の頂点にそれぞれ仮想スピーカーＶＳ０が設置されていると仮定する。各仮想スピーカーＶＳ０に割り当てる個別仮想再現信号をＬFU，ＲFU，ＬBU，ＲBU，ＬFD，ＲFD，ＬBD，ＲBDとすると、上述した文献である「アンビソニックス」に示された換算式を適用することができる。
　　ＬFU＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）　　　（６）
　　ＲFU＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ－Ｙ＋Ｚ）　　　（７）
　　ＬBU＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）　　（８）
　　ＲBU＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ－Ｙ＋Ｚ）　　（９）
　　ＬFD＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ＋Ｙ－Ｚ）　　　（１０）
　　ＲFD＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ－Ｙ－Ｚ）　　　（１１）
　　ＬBD＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ＋Ｙ－Ｚ）　　（１２）
　　ＲBD＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ－Ｙ－Ｚ）　　（１３）
　仮想予測信号生成部Ｕ２は、自動車１００の走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音をＮｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に出力させる仮想予測信号ＳＧ４を仮想再現信号ＳＧ３と音響特性変化情報ＩＭ１に基づいて生成する。音響特性変化情報ＩＭ１は、自動車１００のＮｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化を表す情報であり、例えば、コンピューターシミュレーションにより得られる。各部位の音響特性は、図４に示すように、周波数ｆ（単位：Hz）とＳＰＬ（音圧レベル）（単位：dB）との対応関係を表すデータ、例えば、１／３オクターブバンド毎の周波数帯域に対するＳＰＬを示すデータにより表される。音響特性変化情報ＩＭ１は、基準仕様との差を表す情報といえ、乗員の頭部に対して各部位の方向から周波数毎の音圧が基準仕様からどれだけ上下したかを表す情報といえる。
　仮想予測信号生成部Ｕ２は、自動車における内装材等の諸元を変更した時の解析をコンピューターシミュレーションにより行うことが可能であり、立体音について基準仕様との差を予測する。
　仮想予測信号生成部Ｕ２は、自動車における内装材や座席といった部材のそれぞれの位置、部材のそれぞれの形状を表すデータ、等といった室内ＳＰ０の構造を表す車両モデルを有している。また、仮想予測信号生成部Ｕ２は、様々な条件で自動車１００を走行させた時に得られる音響特性を表す実車データベースも有している。さらに、仮想予測信号生成部Ｕ２は、自動車の部材毎に音の吸音率の特性、音の反射率の特性、流れ抵抗、損失係数、等といった音響に関する特性を表す部材データベースを有している。ここで、前述の部材は、フロアカーペット１１１に適用可能な複数の種類の部材といった、同じ部位に適用可能な複数の種類の部材を含む。仮想予測信号生成部Ｕ２は、実車データベースと部材データベースに格納されているデータのうち利用者の希望に応じた組合せのデータを車両モデルに適用するコンピューターシミュレーションにより音響特性変化情報ＩＭ１を求めることが可能である。
　また、簡単な例として、仮想予測信号生成部Ｕ２は、或る条件で自動車１００を走行させた時にＮｐ箇所の部位について音響特性ＣＨ０を表すデータを取得し、或る部材を別の種類に変えた自動車１００を走行させた時にＮｐ箇所の部位について音響特性ＣＨ１を表すデータを取得し、音響特性ＣＨ０，ＣＨ１の差からＮｐ箇所の音響特性変化情報ＩＭ１を求めてもよい。フロアカーペット１１１のみ種類を変えた場合の音響特性変化情報、ドアトリム１１２のみ種類を変えた場合の音響特性変化情報、等を求めることにより、多くの音響特性変化情報ＩＭ１が求められる。より簡単な例としては、部材の種類が変わった部位のみ音響特性変化情報ＩＭ１を求め、部材の種類が変わっていない部位の音響特性は変化しないとして扱ってもよい。
　仮想予測信号生成部Ｕ２は、内装材１１１～１１６といった内装１１０の各部材の種類の変更を受け付け可能である。仮想予測信号生成部Ｕ２は、出力装置１７、例えば、表示装置に模擬的な自動車を表す画面を表示し、画面の中から入力装置１６、例えば、ポインティングデバイスによる操作を受け付けることにより部材の選択、及び、当該部材の種類の変更を受け付ける。仮想予測信号生成部Ｕ２は、実車データベースと部材データベースに格納されているデータの内、選択された部材の変更前の音響特性を示すデータ、及び、選択された部材の変更後の音響特性を示すデータを車両モデルに適用するコンピューターシミュレーションにより各部位の音響特性変化情報ＩＭ１を求める。これにより、利用者の多様な要望に応じた音響のシミュレーションが行われる。
　例えば、上述した画面で利用者がフロアカーペット１１１を選択する操作を入力装置１６により行い、フロアカーペット１１１を元の種類（種類Ｃ０とする。）から別の種類（種類Ｃ１とする。）に変更する操作を入力装置１６により行ったものとする。この場合、仮想予測信号生成部Ｕ２は、フロアカーペット１１１が元の種類Ｃ０である場合の音響特性ＣＨ０と別の種類Ｃ１である場合の音響特性ＣＨ１との差を各部位について表す音響特性変化情報ＩＭ１を求めることになる。
　仮想再現信号ＳＧ３と音響特性変化情報ＩＭ１に基づいて生成される仮想予測信号ＳＧ４を構成する個別仮想予測信号Ｑｊの数も、Ｎｐである。すなわち、１からＮｐまでの整数をとり得る変数ｊは、個別仮想予測信号Ｑ１～ＱＮｐを識別する変数でもある。個別仮想予測信号Ｑｊは、元の個別仮想再現信号Ｐｊから音響特性変化情報ＩＭ１に応じて変化した信号となる。簡単な例として、仮想予測信号生成部Ｕ２は、部材の種類の変更が受け付けられた部位にある仮想スピーカーＶＳ０に予測音を出力させる個別仮想予測信号Ｑｊのみ、元の個別仮想再現信号Ｐｊから音響特性変化情報ＩＭ１に応じて変化させた信号にしてもよい。この場合、部材の種類が変わっていない部位にある仮想スピーカーＶＳ０に予測音を出力させる個別仮想予測信号Ｑｊは、元の個別仮想再現信号Ｐｊのままでもよい。
　Ｎｐ個の仮想スピーカーＶＳ０に予測音を出力させる仮想予測信号ＳＧ４は、前席１０１又は後席１０２に座る乗員の頭部に合わせた聴取位置１２０における予測音に対応するＡフォーマット信号といえる。第二フォーマット変換部Ｕ３１は、Ａフォーマットの仮想予測信号ＳＧ４を複数の収音指向特性（成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ）の第二エンコード信号ＳＧ５に変換する。
　第二エンコード信号ＳＧ５も、無指向性の０次成分Ｗ、前後方向の１次成分Ｘ、左右方向の１次成分Ｙ、及び、上下方向の１次成分Ｚを含むＢフォーマット信号である。個別仮想予測信号Ｑ１～ＱＮｐから第二エンコード信号ＳＧ５の成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚへは、各仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所から聴取位置１２０までのベクトルに応じた換算式により変換することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、個別仮想予測信号Ｑｊに対する係数ｑｘｊ，ｑｙｊ，ｑｚｊ，ｑｗｊは、変数ｊに対応する仮想スピーカーＶＳ０の設定箇所から聴取位置１２０までのベクトルに応じた値である。
　第二デコード部Ｕ３２は、Ｎｓ箇所のスピーカー３００及びウーファー４００に予測音を出力させる出力信号ＳＧ６を第二エンコード信号ＳＧ５に基づいて生成する。
　図５に示す第二デコード部Ｕ３２において、予測信号生成部Ｕ３３は、自動車１００の走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音をＮｓ箇所のスピーカー３００に出力させるための個別予測信号Ｓｋを第二エンコード信号ＳＧ５に基づいて生成する。個別予測信号Ｓｋの数は、Ｎｓである。ここで、変数ｋは、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓを識別する変数であり、１からＮｓまでの整数をとり得る。個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓは、そのままＮｓ箇所のスピーカー３００に出力されると当該Ｎｓ箇所のスピーカー３００に予測音を出力させる。従って、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓは、予測音をＮｓ箇所のスピーカー３００に出力させるための複数の予測信号の例である。
　第二エンコード信号ＳＧ５の成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚから個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓへは、各スピーカー３００の設置箇所から聴取位置１２０までのベクトルに応じた換算式により変換することができる。
　　Ｓｋ＝ｗｋ・Ｗ＋ｘｋ・Ｘ＋ｙｋ・Ｙ＋ｚｋ・Ｚ　　（１８）
　ここで、成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚに対する係数ｗｋ，ｘｋ，ｙｋ，ｚｋは、変数ｋに対応するスピーカー３００の設置箇所から聴取位置１２０までのベクトルに応じた値である。
　参考として、仮想的な立方体の中心に聴取位置１２０があり、この聴取位置１２０から見て、前方左斜め上、前方右斜め上、後方左斜め上、後方右斜め上、前方左斜め下、前方右斜め下、後方左斜め下、及び、後方右斜め下の頂点にそれぞれスピーカー３００が設置されていると仮定する。各スピーカー３００に割り当てる個別予測信号をＬFU，ＲFU，ＬBU，ＲBU，ＬFD，ＲFD，ＬBD，ＲBDとすると、上述した文献である「アンビソニックス」に示された換算式を適用することができる。
　　ＬFU＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）　　　（１９）
　　ＲFU＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ－Ｙ＋Ｚ）　　　（２０）
　　ＬBU＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）　　（２１）
　　ＲBU＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ－Ｙ＋Ｚ）　　（２２）
　　ＬFD＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ＋Ｙ－Ｚ）　　　（２３）
　　ＲFD＝Ｗ＋０．７０７（Ｘ－Ｙ－Ｚ）　　　（２４）
　　ＬBD＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ＋Ｙ－Ｚ）　　（２５）
　　ＲBD＝Ｗ＋０．７０７（－Ｘ－Ｙ－Ｚ）　　（２６）
　第一出力信号生成部Ｕ３４は、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓのうち個別予測信号Ｓ５，Ｓ６をそれぞれローパスフィルターＬＰＦに通し、得られる低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）を合成部６００で合成し、得られる第一出力信号ＳＧ７をウーファー４００に出力する。ローパスフィルターは、所定周波数以下を通過帯域とし、前述の所定周波数を超える周波数を減衰帯域とするフィルターである。ここで、個別予測信号Ｓ５は前方左斜め下のスピーカー３０５に割り当てられ、個別予測信号Ｓ６は前方右斜め下のスピーカー３０６に割り当てられている。ローパスフィルターＬＰＦは、所定周波数以下、例えば、１００Ｈｚを通過帯域とするローパスフィルター処理を個別予測信号Ｓ５，Ｓ６に行う。ローパスフィルター処理により、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６からそれぞれ信号成分として低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）が抽出される。合成部６００は、個別予測信号Ｓ５の低音域成分（信号ＳＬ５）、及び、個別予測信号Ｓ６の低音域成分（信号ＳＬ６）を合成する。合成処理により、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）が合わせられた第一出力信号ＳＧ７が生成され、ウーファー４００に出力される。また、合成部６００は、ウーファー４００に出力する第一出力信号ＳＧ７のボリューム調整も行っている。これにより、聴取位置１２０を基点としてウーファー４００がスピーカー３００よりも遠くても、合成部６００が第一出力信号ＳＧ７を増幅することにより、予測音の低音域が特に効果的に補強される。
　以上より、第一出力信号生成部Ｕ３４は、ローパスフィルター処理により個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓの一部から得られる信号成分に基づいて第一出力信号ＳＧ７を生成する。
　第二出力信号生成部Ｕ３５は、各スピーカー３００に出力する個別出力信号ＳＨｋで構成される第二出力信号ＳＧ８を個別予測信号Ｓｋに基づいて生成する。個別出力信号ＳＨｋの数は、Ｎｓである。変数ｋは、個別出力信号ＳＨ１～ＳＨＮｓを識別する変数でもあり、１からＮｓまでの整数をとり得る。個別出力信号ＳＨ１～ＳＨＮｓは、実際にＮｓ箇所のスピーカー３００に出力される。
　第二出力信号生成部Ｕ３５は、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓのうち個別予測信号Ｓ５，Ｓ６をそれぞれハイパスフィルターＨＰＦに通し、得られる個別出力信号ＳＨ５，ＳＨ６をスピーカー３０５，３０６に出力する。ハイパスフィルターは、所定周波数以上を通過帯域とし、前述の所定周波数未満を減衰帯域とするフィルターである。ハイパスフィルターＨＰＦは、所定周波数以上、例えば、１００Ｈｚを通過帯域とするハイパスフィルター処理を個別予測信号Ｓ５，Ｓ６に行う。ハイパスフィルター処理により、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６からそれぞれ信号成分として中音域成分から高音域成分が抽出され、スピーカー３０５，３０６に出力される。また、第二出力信号生成部Ｕ３５は、個別予測信号Ｓ１～Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８については、そのまま個別出力信号ＳＨ１～ＳＨ４，ＳＨ７，ＳＨ８としてスピーカー３０１～３０４，３０７，３０８に出力する。従って、スピーカー３０１～３０４，３０７，３０８からは、低音域成分も出力される。尚、個別予測信号Ｓ８は個別予測信号ＳＮｓであり、個別出力信号ＳＨ８は個別出力信号ＳＨＮｓである。
　以上より、前方左斜め下のスピーカー３０５には、個別予測信号Ｓ５の中音域成分から高音域成分（例えば１００Ｈｚ以上の信号成分）が出力される。前方右斜め下のスピーカー３０６には、個別予測信号Ｓ６の中音域成分から高音域成分（例えば１００Ｈｚ以上の信号成分）が出力される。ウーファー４００には、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分（例えば１００Ｈｚ以下の信号成分）が合成されて１箇所のウーファー４００に出力される。これにより、自動車１００の走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音の低音域がウーファー４００からの音声出力により補強される。大口径の振動系を有するウーファーは大型であるので、個別予測信号Ｓ５の低音域成分（信号ＳＬ５）を出力するウーファーと、個別予測信号Ｓ６の低音域成分（信号ＳＬ６）を出力するウーファーと、を別々に用意すると、音響シミュレーション装置１に２台のウーファーを設置する広いスペースが必要となる。試験を行ったところ、１台のウーファー４００に個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）の合成信号を出力しても、予測音の低音域が自動車１００の走行時に十分近いフィーリングで補強されることが判った。
　上述したように、自動車１００において、１００Ｈｚ程度未満の低周波音は、上側よりも下側の方から室内ＳＰ０に侵入することが多い。このことから、座席２０１の聴取位置１２０から見て下側にあるスピーカー３０５，３０６に割り当てられた個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分が合成されてウーファー４００から出力されることにより、低周波音の指向性が効率よく反映され、予測音の低音域が効率よく補強される。また、前部にエンジンを備える自動車１００において、１００Ｈｚ程度未満の低周波音は、後側よりも前側の方から室内ＳＰ０に侵入することが多い。このことから、座席２０１の聴取位置１２０から見て前側にあるスピーカー３０５，３０６に割り当てられた個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分が合成されてウーファー４００から出力されることにより、低周波音の指向性が効率よく反映され、予測音の低音域が効率よく補強される。試験を行ったところ、ウーファー４００に低音域成分を出力する個別予測信号Ｓｋを前側下スピーカー（３０５，３０６）用の個別予測信号Ｓ５，Ｓ６に限定しても、予測音の低音域が自動車１００の走行時に十分近いフィーリングで補強されることが判った。
　上述した具体例では、まず、Ｂフォーマットの成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを有する第一エンコード信号ＳＧ２に基づいてＮｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に立体音を再現させる個別仮想再現信号Ｐ１～ＰＮｐが生成される。仮想再現信号ＳＧ３を構成する個別仮想再現信号Ｐ１～ＰＮｐは、Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化を表す音響特性変化情報ＩＭ１に基づいて個別仮想予測信号Ｑ１～ＱＮｐに変換される。仮想予測信号ＳＧ４を構成する個別仮想予測信号Ｑ１～ＱＮｐは、Ｂフォーマットの成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚを有する第二エンコード信号ＳＧ５を経てＮｓ箇所のスピーカー３００に予測音を出力させるための個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓに変換される。個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）が合成された第一出力信号ＳＧ７は、Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化が精度よく反映された予測音の低音域をウーファー４００に出力させる。個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓから個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分を除いた第二出力信号ＳＧ８を構成する個別出力信号ＳＨ１～ＳＨＮｓは、Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化が精度よく反映された予測音の中音域から高音域をＮｓ箇所のスピーカー３００に出力させる。Ｎｓ箇所のスピーカー３００とウーファー４００とにより、Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化が精度よく反映された予測音が出力される。
　以上により、Ｎｐ箇所の仮想スピーカーＶＳ０に対応する設定箇所からの音の変化がコンピューターシミュレーション等により予測され、Ｎｓ箇所のスピーカー３００及びウーファー４００から立体的な予測音が出力される。これにより、利用者は、聴取位置１２０においてコンピューターシミュレーション等の予測結果を臨場感のある立体音として体感することができる。このため、利用者は、部材を実際に作製したり実際の自動車の部材を組み換えたりしなくても、予測音又は出力信号ＳＧ６に基づいて部材をスピーディーに開発することができる。また、利用者は予測音を繰り返し聴くことができるので、実際の自動車を用いた官能評価では判断し難い小さな変化が分かり易くなる。
　さらに、２箇所の前側下スピーカー（３０５，３０６）に割り当てられた個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分が合成されてウーファー４００から出力されることにより、予測音の低音域が効率よく補強される。従って、本具体例の音響シミュレーション装置１は、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートすることができる。
（３）変形例：
　本発明は、種々の変形例が考えられる。
　例えば、模擬的な自動車２００は、自動車１００の前席１０１に対応する前席、及び、自動車１００の後席１０２に対応する後席を備えていてもよい。この場合、音響シミュレーション装置１は、前席の聴取位置１２０に立体音を再現させるためのＮｓ箇所のスピーカー３００及びウーファー４００、並びに、後席の聴取位置１２０に立体音を再現させるためのＮｓ箇所のスピーカー３００及びウーファー４００を備えていてもよい。
　スピーカー３００の数Ｎｓは、８個に限定されず、７個以下でもよいし、９個以上でもよい。尚、スピーカー３００の数Ｎｓは、立体的な予測音を精度よく出力する点から、４以上が好ましい。Ｎｓ個のスピーカー３００の設置箇所は、同一平面に無い方が好ましい。
　収音信号ＳＧ１から仮想再現信号ＳＧ３を生成する処理は、Ｂフォーマットの第一エンコード信号ＳＧ２を介する処理に限定されない。例えば、個別収音信号Ｍ１～Ｍ４から個別仮想再現信号Ｐ１～ＰＮｐへの換算式を用いて収音信号ＳＧ１から仮想再現信号ＳＧ３を直接生成することも可能である。
　仮想予測信号ＳＧ４から個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓを生成する処理は、Ｂフォーマットの第二エンコード信号ＳＧ５を介する処理に限定されない。例えば、個別仮想予測信号Ｑ１～ＱＮｐから個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓへの換算式を用いて仮想予測信号ＳＧ４から個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓを直接生成することも可能である。
　図５に示す第二出力信号生成部Ｕ３５はハイパスフィルターＨＰＦを備えているが、ハイパスフィルターＨＰＦは省略されてもよい。例えば、第二出力信号生成部Ｕ３５は、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６をそのまま個別出力信号ＳＨ５，ＳＨ６としてスピーカー３０５，３０６に出力してもよい。スピーカー３０５，３０６の低音域出力は弱いので、ウーファー４００が個別予測信号Ｓ５，Ｓ６の低音域成分を合成した第一出力信号ＳＧ７に基づいて低音域を出力することにより、予測音の低音域が補強される。従って、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする効果が得られる。
　また、第一出力信号生成部Ｕ３４は、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６に加えて個別予測信号Ｓ７，Ｓ８もそれぞれローパスフィルターＬＰＦに通し、個別予測信号Ｓ５～Ｓ８の低音域成分を合成した第一出力信号ＳＧ７をウーファー４００に出力してもよい。尚、第二出力信号生成部Ｕ３５は、個別予測信号Ｓ７，Ｓ８をそれぞれハイパスフィルターＨＰＦに通し、得られる個別出力信号ＳＨ７，ＳＨ８をスピーカー３０７，３０８に出力してもよい。自動車１００において低周波音は上側よりも下側の方から室内ＳＰ０に侵入することが多いので、座席２０１の聴取位置１２０から下側にあるスピーカー３０５～３０８に割り当てられた個別予測信号Ｓ５～Ｓ８の低音域成分に基づく低音域をウーファー４００が出力することにより、低周波音の指向性が効率よく反映され、予測音の低音域が効果的に補強される。従って、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする効果が得られる。
　第一出力信号生成部Ｕ３４は、個別予測信号Ｓ５，Ｓ６に加えて個別予測信号Ｓ１，Ｓ２もそれぞれローパスフィルターＬＰＦに通し、個別予測信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６の低音域成分を合成した第一出力信号ＳＧ７をウーファー４００に出力してもよい。尚、第二出力信号生成部Ｕ３５は、個別予測信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれハイパスフィルターＨＰＦに通し、得られる個別出力信号ＳＨ１，ＳＨ２をスピーカー３０１，３０２に出力してもよい。前部にエンジンを備える自動車１００において低周波音は後側よりも前側の方から室内ＳＰ０に侵入することが多いので、前側スピーカー（３０１，３０２，３０５，３０６）に割り当てられた個別予測信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６の低音域成分に基づく低音域をウーファー４００が出力することにより、低周波音の指向性が効率よく反映され、予測音の低音域が効果的に補強される。従って、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする効果が得られる。
　第一出力信号生成部Ｕ３４は、全ての個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓをそれぞれローパスフィルターＬＰＦに通し、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓの低音域成分を合成した第一出力信号ＳＧ７をウーファー４００に出力してもよい。尚、第二出力信号生成部Ｕ３５は、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓをそれぞれハイパスフィルターＨＰＦに通し、得られる個別出力信号ＳＨ１～ＳＨＮｓをＮｓ箇所のスピーカー３００に出力してもよい。この場合も、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓの低音域成分に基づく低音域をウーファー４００が出力することにより、予測音の低音域が補強される。従って、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする効果が得られる。
　尚、ウーファー４００の設置箇所の数Ｎｗは、低音域成分を合成する個別予測信号Ｓｋの数よりも少なければ、２以上でもよい。例えば、個別予測信号Ｓｋの数が４以上である場合、数Ｎｗは２でもよい。
　さらに、複数の予測信号は、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓに限定されず、第二エンコード信号ＳＧ５の成分Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚ等でもよい。
　図７に例示するように、音響シミュレーション装置１は、図２，３，６に示す振動装置２２０が無い簡易版でもよい。図７の下部には、自動車１００の走行時の振動に合わせた擬似的な振動をウーファー４００に生じさせる疑似振動信号ＳＧ９を第一出力信号ＳＧ７に含める第二デコード部Ｕ３２の構成例が模式的に示されている。
　図７に示す制御部１０も、図６で示した要素（１１～１８）等を有し、図６で示した各部（Ｕ１～Ｕ４）を有する。記憶装置１５は、収音信号ＳＧ１、第一エンコード信号ＳＧ２、音響特性変化情報ＩＭ１、疑似振動信号ＳＧ９、等を記憶している。記憶装置１５は、自動車の走行時の振動を振動装置２２０に生じさせる振動信号ＳＧ１０を記憶していてもよい。制御部１０は、アンビソニックマイクロフォンＡＭ０から収音信号ＳＧ１を入力可能であり、複数のスピーカー３００に第二出力信号ＳＧ８を出力可能であり、ウーファー４００に第一出力信号ＳＧ７を出力可能であり、映像表示装置２１０に映像信号を出力可能である。振動装置２２０は、制御部１０に接続されていない。擬似的な振動を生じさせるウーファー４００の設置箇所は、特に限定されず、図２，３に示す位置でもよいし、座席２０１から下方の位置でもよい。
　図７に示す第二デコード部Ｕ３２においても、予測信号生成部Ｕ３３は、自動車１００の走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音をＮｓ箇所のスピーカー３００に出力させるための個別予測信号Ｓｋを第二エンコード信号ＳＧ５に基づいて生成する。第二出力信号生成部Ｕ３５は、各スピーカー３００に出力する個別出力信号ＳＨｋで構成される第二出力信号ＳＧ８を個別予測信号Ｓｋに基づいて生成する。第一出力信号生成部Ｕ３４は、個別予測信号Ｓ１～ＳＮｓのうち個別予測信号Ｓ５，Ｓ６をそれぞれローパスフィルターＬＰＦに通し、得られる低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）、及び、疑似振動信号ＳＧ９を合成部６００で合成し、得られる第一出力信号ＳＧ７をウーファー４００に出力する。従って、ウーファー４００に出力される第一出力信号ＳＧ７は、低音域成分（信号ＳＬ５，ＳＬ６）に加えて、自動車１００の走行時の振動に合わせた擬似的な振動をウーファー４００に生じさせる疑似振動信号ＳＧ９を含んでいる。ウーファー４００は、車両走行時に室内ＳＰ０の聴取位置１２０において予測される予測音の低音域を低音域成分（ＳＬ５，ＳＬ６）に従って補強し、疑似振動信号ＳＧ９に従って擬似的な振動を座席２０１や聴取者８００に伝達する。
　尚、第一出力信号生成部Ｕ３４は、振動装置用の振動信号ＳＧ１０を疑似振動信号ＳＧ９に変換して該疑似振動信号ＳＧ９を合成機６００に出力するコンバーター７００を備えていてもよい。この場合、振動信号ＳＧ１０は、記憶装置１５から読み出されてもよいし、Ｉ／Ｆ１８を介して外部から入力されてもよい。
　ウーファー４００から出力される低音域の周波数は、中音域以上の周波数と比べて、振動の周波数に近い。ウーファー４００が疑似振動信号ＳＧ９に従って擬似的な振動を座席２１０等に伝達することにより、聴取者８００は自動車１００の室内ＳＰ０の立体音を聴きながら自動車１００の走行時の振動に近い擬似的な振動を体感することができる。従って、図７に示す音響シミュレーション装置１は、振動装置が無くても車両走行時の擬似的な振動を体感することが可能となる。
（４）結び：
　以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、車両の室内の立体音をさらに精度よくシミュレートする好適な音響シミュレーション装置等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
　また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
１…音響シミュレーション装置、１０…制御部、
１００…自動車、１０１…前席、１０２…後席、１１０…内装、１２０…聴取位置、
２００…自動車、２０１…座席、２０２…床、
２１０…映像表示装置、２２０…振動装置、
３００，３０１～３０８…スピーカー、４００…ウーファー、
６００…合成部、
８００…聴取者、
ＡＭ０，ＡＭ１，ＡＭ２…アンビソニックマイクロフォン、ＡＭｃ…カプセル、
ＨＰＦ…ハイパスフィルター、
ＩＭ１…音響特性変化情報、
ＬＰＦ…ローパスフィルター、
ＳＧ１…収音信号、ＳＧ２…第一エンコード信号、ＳＧ３…仮想再現信号、
ＳＧ４…仮想予測信号、ＳＧ５…第二エンコード信号、ＳＧ６…出力信号、
ＳＧ７…第一出力信号、ＳＧ８…第二出力信号、
ＳＧ９…疑似振動信号、ＳＧ１０…振動信号、
ＳＨｋ…個別出力信号、Ｓｋ…個別予測信号、
ＳＰ０…室内、ＳＰ１…車室、ＳＰ２…荷室、
Ｕ１…仮想再現信号生成部、Ｕ２…仮想予測信号生成部、Ｕ３…出力信号生成部、
Ｕ４…仮想スピーカー設定箇所受付部、
Ｕ１１…第一フォーマット変換部、Ｕ１２…第一デコード部、
Ｕ３１…第二フォーマット変換部、Ｕ３２…第二デコード部、
Ｕ３３…予測信号生成部、Ｕ３４…第一出力信号生成部、Ｕ３５…第二出力信号生成部、
ＶＳ０…仮想スピーカー。

Claims (5)

  1. 　車両の室内の音響をシミュレートする音響シミュレーション装置であって、
    　ウーファーと、
    　前記ウーファーよりも多いＮｓ箇所のスピーカーと、
    　前記車両の走行時に前記室内の聴取位置において予測される予測音を前記Ｎｓ箇所のスピーカーに出力させるための複数の予測信号を生成する予測信号生成部と、
    　所定周波数以下を通過帯域とするローパスフィルター処理により前記複数の予測信号の少なくとも一部から得られる信号成分に基づいて、前記ウーファーに出力する第一出力信号を生成する第一出力信号生成部と、
    　前記複数の予測信号に基づいて、前記Ｎｓ箇所のスピーカーに出力する第二出力信号を生成する第二出力信号生成部と、を備える音響シミュレーション装置。
  2. 　前記聴取位置を基点として、前記ウーファーは、前記Ｎｓ箇所のスピーカーよりも遠い箇所に設置されている、請求項１に記載の音響シミュレーション装置。
  3. 　前記聴取位置に合わせて聴取者を前向きに着座させる座席をさらに備え、
    　前記Ｎｓ箇所のスピーカーは、前記座席から前側に存在する複数の前側スピーカー、及び、前記座席から後側に存在する複数の後側スピーカーを含み、
    　前記ウーファーは、前記聴取位置から見て前記複数の前側スピーカーと重ならない位置において前方に存在する、請求項１又は請求項２に記載の音響シミュレーション装置。
  4. 　前記車両の２箇所以上であるＮｐ箇所の部位にそれぞれ仮想スピーカーがあるとして、前記聴取位置における立体音の収音信号に基づいて、前記Ｎｐ箇所の仮想スピーカーに前記立体音を再現させる仮想再現信号を生成する仮想再現信号生成部と、
    　前記仮想再現信号、及び、前記Ｎｐ箇所の部位の少なくとも一部を変更した時の音響特性の変化を表す情報に基づいて、前記Ｎｐ箇所の仮想スピーカーに前記予測音を出力させる仮想予測信号を生成する仮想予測信号生成部と、をさらに備え、
    　前記予測信号生成部は、前記仮想予測信号に基づいて前記複数の予測信号を生成する、請求項１又は請求項２に記載の音響シミュレーション装置。
  5. 　前記第一出力信号生成部は、前記車両の走行時の振動に合わせた擬似的な振動を前記ウーファーに生じさせる疑似振動信号を前記第一出力信号に含める、請求項１又は請求項２に記載の音響シミュレーション装置。
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