JP4173891B2 - 移動体用効果音発生装置 - Google Patents

Description

この発明は、移動体のエンジン回転数に応じた効果音を移動体内で発生する移動体用効果音発生装置に関し、例えば、乗用自動車等の車両、ヘリコプター・飛行機等の飛行体、プレジャーボートに適用して好適な移動体用効果音発生装置に関する。

従来から、移動体、例えば車両において、乗員（運転者）による加減速操作を検出し、加減速量に応じた効果音を車室内スピーカを通じて車室内に発生する効果音発生装置が提案されている（特許文献１、特許文献２）。

これらの効果音発生装置では、例えば加速操作に応じてエンジン回転数が増加すると、そのエンジン回転数の増加に応じて高周波数で大音量の効果音をスピーカから発生させて車室内の演出効果を高めている。

特開昭５４−８０２７号公報（図１） 特表平４−５０４９１６号公報（図１）

しかしながら、実際上、音場である車室内では、場所毎に異なる音響特性（音場特性、周波数伝達特性、又はゲイン特性ともいう。）があり、乗員位置、例えば、運転席と後部座席等に応じて聞き取り易い周波数と聞き取り難い周波数とが存在する。すなわち、スピーカ位置と乗員位置との間の音響特性の応答上にピークやディップが存在することが分かった。

そのため、上記従来技術に係る効果音発生装置では、たとえ加速に応じてリニアに（直線的に）スピーカから発生される効果音の周波数を高くしかつ音量を大きくしても、乗員の耳元では、音響特性により処理された効果音となるので、リニア感がなくなり、息継ぎ感が発生し、却って商品性が悪くなっている。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、効果音を発生する際に、音場の音響特性（単に、音場特性ともいう。）を考慮し、音響特性の応答上のピーク及びディップを原因とする効果音のリニア感を高めかつ息継ぎ感を小さくして優れた音響効果を発生することを可能とする移動体用効果音発生装置を提供することを目的とする。

また、この発明は、アクセル空ぶかし時や走行中のキックダウン時に、大きな効果音が発生することを防止可能な移動体用効果音発生装置を提供することを目的とする。

この発明に係る移動体用効果音発生装置は、下記の特徴（１）〜（７）を有する。

（１）１周期分の波形を格納する波形データテーブルと、エンジンの回転周波数に基づいた調波の基準信号を、前記波形データテーブルから順次波形データを読み込むことにより生成する基準信号生成手段と、前記基準信号に基づいた制御信号を生成する音響制御手段と、前記制御信号を効果音に変換して出力する出力手段とを備え、前記音響制御手段は、前記出力手段から乗員位置までの前記基準信号の周波数に応じて変化するゲイン特性を反転させたゲイン特性を有する第１音響補正器を有し、前記基準信号を前記第１音響補正器により周波数に応じて補正して前記制御信号を生成することを特徴とする。

この発明によれば、出力手段から乗員位置までの基準信号の周波数に応じて変化するゲイン特性（車室内音響特性）を反転させたゲイン特性で補正された基準信号が出力器から効果音として車室内に出力されるため、出力手段から出力された効果音が車室内音響特性により乗員の耳位置で周波数に応じて変動することを防止できる。すなわち、乗員位置において、周波数特性が平坦な特性となる。このため、エンジン回転数に応じた、換言すれば、騒音源の状態に応じたリニア感のある効果音を発生させることができる。

（２）上記の特徴（１）を有する発明において、前記音響制御手段は、さらに、前記基準信号の所定周波数範囲の大きさを調整する第２音響補正器を有し、前記基準信号を前記第１音響補正器及び前記第２音響補正器とに基づいて周波数に応じて補正して前記制御信号を生成することを特徴とする。

この発明によれば、基準信号の所定周波数範囲の大きさを調整する第２音響補正器により、基準信号の所定周波数範囲のみをさらに補正することにより乗員の耳位置で所望の周波数の音響信号のみを強調させることができ、演出したい音色の効果音を発生させることができる。

（３）上記の特徴（１）を有する発明において、前記基準信号生成手段は、エンジンの回転周波数に基づいた複数調波の基準信号を、前記波形データテーブルから順次波形データを読み込むことにより生成する複数の基準信号生成器を有し、前記音響制御手段は、前記出力手段から乗員位置までの前記基準信号の周波数に応じて変化するゲイン特性を反転させたゲイン特性を有する複数の第１音響補正器と、前記複数調波の次数毎の基準信号毎に大きさを調整する複数の第３音響補正器と、前記複数調波の各基準信号を前記各第１音響補正器及び前記各第３音響補正器で補正した複数の信号を合成して制御信号を出力する合成器とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、各調波信号の次数毎に大きさを調整する第３音響補正器を有し、この第３音響補正器により各基準信号をその次数に応じて補正することにより、乗員の耳元で演出したい重厚感のある音色の効果音を発生させることができ、一層商品性が向上する。

（４）上記の特徴（１）〜（３）のいずれかを有する発明において、前記出力手段は、第１の出力器と第２の出力器とを備え、さらに、前記制御信号を所定特性で処理する補償フィルタを有し、前記制御信号を前記第１の出力器を通じて前記効果音に変換して出力するとともに、前記制御信号を前記補償フィルタを介して処理した制御信号を前記第２の出力器を通じて効果音に変換して出力し、前記補償フィルタの前記所定特性は、前記第１出力器から他の乗員位置までの音響信号の伝達特性を、前記第２出力器から前記他の乗員位置までの音響特性の伝達特性で除算した商にマイナス１を乗算した値で表した伝達特性とすることを特徴とする。

この発明によれば、第１出力器から他の乗員位置、例えば後席までの音響信号の伝達特性を、第２出力器から前記他の乗員位置までの音響特性の伝達特性で除算した商にマイナス１を乗算した値で表した伝達特性で制御信号を補正する補償フィルタを設けたので、前記他の乗員位置では第１出力器からの効果音が第２出力器からの効果音で打ち消されるため、前記他の乗員位置ではそこに到達する効果音を低減することができ、後席のような所定位置において静粛性を確保することができる。

（５）上記の特徴（１）〜（４）のいずれかを有する発明において、前記エンジンの回転周波数の単位時間当たりの周波数変化量を求める変化量検出器と、前記周波数変化量に応じたゲイン特性を有し、該ゲイン特性により前記制御信号を補正し、補正した制御信号を前記出力手段、又は前記第１出力器と前記補償フィルタに出力する音圧調整器とを備え、前記音圧調整器は、周波数変化量が所定値以下のときには、前記ゲイン特性が一定値となるように設定されていることを特徴とする。

この発明によれば、エンジン回転周波数の単位時間当たりの周波数変化量を検出し、周波数変化量に応じたゲイン特性を有する音圧調整器で補正された効果音を発生するとともに、前記ゲイン特性は周波数変化量が所定値以下のときに一定値となるように設定されているので、加速度に応じて音圧レベルを増大させて加速感を満喫することができるとともに、減速を含む所定値以下の加速のときは音圧レベルが一定となるので、一定速度でのクルーズ走行での小さな加減速によるうなり音の発生を防止することができる。

（６）上記の特徴（５）を有する発明において、前記音圧調整器は、前記周波数変化量が第２所定値より大きいときには、前記ゲイン特性が、前記周波数変化量の増加に応じてゲインが減少するように設定されていることを特徴とする。

このように設定すれば、上記の特徴（５）の作用効果に加えて、アクセルの空ぶかし時や走行中のキックダウン時にエンジン回転周波数の周波数変化量が大きくなったとき全開加速と誤認識し、かなり大きな効果音が出力されて違和感が感じられることを防止できる。すなわち、この発明では、１速全開加速を超えたエンジン回転周波数の周波数変化量となった場合は、周波数変化量の増加に応じてゲインを減少するように調整しているので大きな効果音の発生を防止することができる。

（７）上記の特徴（１）〜（４）のいずれかを有する発明において、さらに、前記エンジンの回転周波数の単位時間当たりの周波数変化量を求める変化量検出器と、前記周波数変化量に応じたゲイン特性を有し、該ゲイン特性により前記制御信号を補正し、補正した制御信号を前記出力手段、又は前記第１出力器と前記補償フィルタに出力する音圧調整器とを備え、前記音圧調整器は、前記周波数変化量が第２所定値より大きいときには、前記ゲイン特性が、前記周波数変化量の増加に応じてゲインが減少するように設定されていることを特徴とする。 このように設定すれば、アクセルの空ぶかし時や走行中のキックダウン時にエンジン回転周波数の周波数変化量が大きくなったとき全開加速と誤認識し、かなり大きな効果音が出力されて違和感が感じられることを防止できる。すなわち、この発明では、１速全開加速を超えたエンジン回転周波数の周波数変化量となった場合は、周波数変化量の増加に応じてゲインを減少するように調整しているので大きな効果音の発生を防止することができる。

上記した全ての発明において、出力手段からの効果音をマイクロフォン等の入力手段（受音手段）により検出していずれかの構成要素にもどすというフィードバック制御を行っておらず、オープンループで構成しているので、回路の安定性がよく、開発期間の短縮、さらにはコスト低減に有利である。

この発明によれば、効果音を発生する際に、音場の音響特性（単に、音場特性ともいう。）を考慮し、音響特性の応答上のピーク及びディップを原因とする効果音のリニア感を高めかつ息継ぎ感を小さくして優れた音響効果を発生することができる。

また、所定周波数範囲の効果音の大きさを調整することができる。

さらに、エンジンの燃焼に同期した多次数の効果音を発生することができる。

さらにまた、一の乗員位置で効果音を発生させ、他の乗員位置で効果音を消去した静粛状態とすることができる。

さらにまた、例えばアクセルペダルと変速機を利用した加速操作に応じた効果音を発生することができるととともに、減速を含む所定値以下の加速のときには効果音の発生を抑制することができる。

その上、アクセル空ぶかし時や走行中のキックダウン時には、大きな効果音が発生することを防止するので不快な音又は違和感を感じることがない。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０１の構成を示すブロック図である。

この移動体用効果音発生装置１０１は、総合制御手段であるＥＣＵ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ）１２１により構成される部分と、出力手段であるスピーカ１４とから構成される。

ＥＣＵ１２１により構成される部分は、ダッシュボードに配置され、基本的には、１周期分の波形を格納する波形データテーブル１６と、エンジン回転周波数ｆｅに基づいた調波（調波信号）Ｓｈの基準信号Ｓｒを、波形データテーブル１６から順次波形データを読み込むことにより生成する基準信号生成手段としての基準信号生成器１８と、基準信号Ｓｒに基づいた制御信号Ｓｃを生成する音響制御手段２０１とを備えている。

運転席や助手席等の乗員位置２９の乗員に対して音響を聞かせるためのスピーカ１４は、両サイドのフロントドア内パネル、あるいは両サイドのキックパネル（運転者レッグスペースのドア側内側）に固定配置される。また、ダッシュボード中央下部に配置される場合もある。

このスピーカ１４は、ＥＣＵ１２１の音響制御手段２０１からＤ／Ａ変換器２２を通じて出力される制御信号Ｓｃを音響信号である効果音に変換して出力する。なお、図示していないが、Ｄ／Ａ変換器２２とスピーカ１４との間には出力増幅器が挿入され、乗員によりそのゲインを変更することができるようになっている。

基準信号生成器１８の入力ポートには、エンジンの出力軸の回転毎にホール素子等から得られるエンジンパルスの周波数を検出する周波数カウンタ等の周波数検出器２３と、周波数検出器２３で検出したエンジン回転周波数ｆｅ（基本次数の周波数）の６倍の周波数（６次高調波の周波数）６ｆｅを有する調波信号Ｓｈ６を出力する倍数手段としての倍数器２６との直列回路が接続されている。倍数器２６による倍数は、２、３、４、５、６、…等の整数倍でもよく、２．５、３．３…等の実数倍でもよい。

この場合、スピーカ１４と乗員位置（ここでは、前席の乗員位置とする。）２９との間には、車室内構造や車室内の使用材料等を原因とする固有の音響特性（音場特性、周波数伝達特性、又は、音場のゲイン特性ともいう。）Ｃ００が存在する。このゲイン特性Ｃ００には、上述した車室内構造や車室内の使用材料等を原因として、応答上にピークやディップ等の複雑なあばれが存在する。

この音場のゲイン特性Ｃ００は、例えば、スピーカ１４への入力信号である制御信号Ｓｃを一定振幅の正弦波信号とし、この正弦波信号の周波数（この周波数は、エンジン回転周波数ではなく、音響信号の周波数である。）を低周波から高周波まで掃引したときの乗員位置２９、具体的には、乗員の耳の位置の所に配置した受音手段であるマイクロフォンから出力される信号の周波数に対するマイクロフォンから出力される信号の振幅（大きさ）に対する比としての、いわゆるゲイン周波数特性（以下、単に、ゲイン特性あるいは周波数特性ともいう。）として得られる。

換言すれば、音場のゲイン特性Ｃ００は、音響制御手段２０１を取り外し、基準信号生成器１８とＤ／Ａ変換器２２を直接接続したときに、基準信号生成器１８で一定振幅の正弦波信号を発生し、周波数を数十［Ｈｚ］程度の低周波から１［ｋＨｚ］程度の高周波まで掃引したときの乗員位置２９でのゲイン特性である。すなわち、スピーカ１４から乗員位置２９までの基準信号Ｓｒの周波数に応じて変化するゲイン特性Ｃ００である。より厳密に説明すると、ゲイン特性Ｃ００は、基準信号生成器１８から乗員位置２９までの基準信号Ｓｒの周波数に応じたゲイン特性である。

図２Ａは、約３０［Ｈｚ］〜約９７０［Ｈｚ］まで実際に測定した、スピーカ１４の位置から乗員位置２９、正確には乗員の耳位置までの音場特性を表すゲイン特性Ｃ００を示している。横軸は、周波数［Ｈｚ］、縦軸はゲイン［ｄＢ］である。

ここで、基準信号Ｓｒの生成の仕方について説明すると、上述した波形データテーブル１６は、メモリに格納される。

図３Ａ、図３Ｂに模式的に示すように、波形データテーブル１６は、正弦波１周期分の波形を時間軸方向（＝位相軸方向）に所定数（Ｎ）等分したときの各瞬時値を表すように、各瞬時値データをアドレス毎に波形データとして記憶している。なお、前記アドレス（ｉ）は０から（前記所定数−１）までの整数（ｉ＝０、１、２、…、Ｎ−１）であり、図３Ａ及び図３Ｂに記載されるＡは１又は任意の正の実数である。したがって、アドレスｉの波形データは、Ａｓｉｎ（３６０°×ｉ／Ｎ）で算出される。換言すれば、１サイクルの正弦波を時間方向にＮ分割して標本化し、各標本化点を順次メモリ１９のアドレスとし、各標本化点における正弦波の瞬時値を量子化したデータを波形データとして、対応するメモリ１９のアドレス位置に格納したものである。

基準信号生成器１８は、入力される調波信号Ｓｈ６の周期に応じて読み出しアドレス周期を変化させて、波形データテーブル１６から波形データを読み出すことで、調波信号Ｓｈ６に対応する周波数の正弦波信号である基準信号Ｓｒを生成する。

次に、上記の音響制御手段２０１は、第１音響補正器５１を備えている。この第１音響補正器５１は、フィルタとしての機能を有し、このフィルタのゲイン特性（横軸は周波数、縦軸はゲイン）は、スピーカ１４から乗員位置２９までの基準信号Ｓｒの周波数に応じて変化する上述したゲイン特性Ｃ００を反転させた図２Ｂに示すゲイン特性（反転ゲイン特性）Ｃｉ００にしている。

反転させたゲイン特性とは、音響的に伝わりにくいディップとなっている周波数の出力信号は大きくなるようにし、音響的に伝わりやすいピークとなっている周波数の出力信号は小さくなるようにする特性であり、式（伝達関数）で表現すると、Ｃｉ００＝Ｂ／Ｃ００（Ｂは基準値）となる。

以上のように構成される第１実施形態の移動体用効果音発生装置１０１では、基準信号生成器１８により一定振幅で３０［Ｈｚ］〜９７０［Ｈｚ］までの基準信号Ｓｒを生成したとき、乗員位置２９では、第１音響補正器５１の補正用のゲイン特性Ｃｉ００と音場のゲイン特性Ｃ００とが乗算されて、図２Ｃのゲイン特性Ｃ１に示すように、周波数に対して音圧が平坦な音響が聞こえる特性Ｃ１となる。

したがって、乗員による加速操作、減速操作、一定速保持操作に応じて、エンジンパルスの周期が変化し、あるいは一定値に保持されたとき、周波数検出器２３で検出されるエンジンの回転周波数ｆｅの倍数器２６による６次高調波の周波数６ｆｅを有する調波信号Ｓｈ６に対して、略リアルタイムに周波数が増加し、減少し、あるいは一定周波数に保持される正弦波の基準信号Ｓｒが基準信号生成器１８により生成される。

そして、この基準信号Ｓｒが第１音響補正器５１のゲイン特性Ｃｉ００で補正された制御信号Ｓｃに変換される。よって、乗員位置２９では、スピーカ１４から出力された効果音が車室内音響特性Ｃ００により乗員位置２９で周波数に応じて変動することを防止できる。すなわち、乗員位置２９において、周波数特性が平坦な特性となる。このため、エンジン回転数（エンジン回転周波数ｆｅの６倍）に応じた、換言すれば、騒音源の状態に応じたリニア感のある効果音を乗員位置２９で発生させることができる。

図４は、補正前後の乗員位置２９における音圧レベルの周波数特性を示している。ただし、この図４の特性を得る際に、よりリニア感を増すために、基準信号Ｓｒ又は制御信号Ｓｃは、エンジン回転周波数ｆｅに比例して振幅が大きくなる信号を発生するようにしている。

図４から分かるように、補正前のディップとピークのあるあばれが存在する特性３９に比較して、補正後の特性４０は、エンジン回転周波数ｆｅに対して音圧レベルがリニアに変化していることが分かる。

以上説明した第１実施形態に係るエンジン回転周波数ｆｅの増加、換言すれば、加速操作に対してリニア感のある効果音を乗員位置２９で発生させる処理を音場調整処理又は平坦化処理という。

図５は、この発明の第２実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０２の構成を示すブロック図である。この移動体用効果音発生装置１０２は、ＥＣＵ１２２により構成される部分と、スピーカ１４とを備える。

この第２実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０２では、図１例の音響制御手段２０１が、第１音響補正器５１と第２音響補正器５２とからなる音響制御手段２０２に変更されている。

第２音響補正器５２は、基準信号Ｓｒの所定周波数範囲の大きさを調整する、いわゆるイコライザとして機能するフィルタあるいは増幅器で構成することができる。

例えば、図２Ｄに実線で示すように、第２音響補正器５２に関し、所定周波数範囲、例えば、３００［Ｈｚ］〜４５０［Ｈｚ］帯のゲインが増加するゲイン特性Ｃｅｈとすることにより、音響制御手段２０２における第１音響補正器５１と第２音響補正器５２による合成ゲイン特性Ｃｉ００ｅｈは、図２Ｅに示すように、図２Ｂに示した反転ゲイン特性Ｃｉ００に対して、３００［Ｈｚ］〜４５０［Ｈｚ］帯の周波数範囲が強調される（この例では、音が大きくされる）特性Ｃｉ００ｅｈとされる。

この第２実施形態の移動体用効果音発生装置１０２において、乗員位置２９では、図２Ｄに実線で示したゲイン特性Ｃｅｈとなる。なお、第２音響補正器５２に関し、乗員位置２９で図２Ｄに点線で示したゲイン特性Ｃｅｈ´となるように構成することで所定周波数範囲の音を弱める（小さくする）こともできる。

すなわち、この第２実施形態の移動体用効果音発生装置１０２によれば、基準信号Ｓｒの所定周波数範囲の大きさを調整する第２音響補正器５２により、基準信号Ｓｒの所定周波数範囲のみをさらに補正することにより乗員位置２９で所望の周波数の音響信号のみを強調させることができ、演出したい音色の効果音を発生させることができる。以上説明した第２実施形態に係わる所望の周波数の音響信号のみを強調させる処理を周波数強調処理という。

図６は、この発明の第３実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０３の構成を示すブロック図である。この移動体用効果音発生装置１０３は、ＥＣＵ１２３により構成される部分と、スピーカ１４とを備える。

この第３実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０３では、周波数検出器２３で検出されたエンジン回転周波数ｆｅを、それぞれ４倍、５倍、６倍の周波数４ｆｅ（４次高調波の周波数）、５ｆｅ（５次高調波の周波数）、６ｆｅ（６次高調波の周波数）に変換する倍数器２４、２５、２６が設けられている。

そして、基準信号生成手段２１が、同一構成の３系統の基準信号生成器１８から構成されている。

この場合、基準信号生成手段２１を構成する基準信号生成器１８は、エンジンの回転周波数ｆｅに基づいた３個の調波の基準信号Ｓｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３を、波形データテーブル１６から順次波形データを読み込むことにより生成する。

また、音響制御手段２０３は、スピーカ１４から乗員位置２９までの基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３の周波数に応じて変化するゲイン特性Ｃ００を反転させたゲイン特性Ｃｉ００を有する同一構成の３個の第１音響補正器５１と、所定周波数範囲を強調する同一構成の３個の第２音響補正器５２と、３個の調波の次数毎（この場合、４、５、６毎）の基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３毎に大きさを調整するための異なる構成を有する（異なる周波数特性を有する）３個の第３音響補正器５３ａ〜５３ｃと、３個の調波の各基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３を音響制御手段２０３（各第１〜第３音響補正器５１、５２、５３ａ〜５３ｃ）で補正した３個の信号を合成して制御信号Ｓｃを出力する合成器５６とを備えている。

この第３実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０３では、各調波信号の次数毎に大きさを調整する、換言すれば、周波数特性の異なる第３音響補正器５３ａ〜５３ｃを有し、この第３音響補正器５３ａ〜５３ｃにより各基準信号Ｓｒ１〜Ｓｒ３をその次数に応じて補正することにより、乗員位置２９に存在する乗員の耳元で演出したい重厚感のある音色の効果音を発生させることができ、一層商品性が向上する。以上説明した、第３実施形態に係る各基準信号を次数に応じて補正する処理を次数毎補正処理という。

図７は、この発明の第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０４の構成を示すブロック図である。この移動体用効果音発生装置１０４は、ＥＣＵ１２４により構成される部分と、出力手段としてのスピーカ１４、スピーカ１５とを備える。

この第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０４では、車室内の前後にスピーカ１４とスピーカ１５が設けられている場合に、第１に、前席の乗員位置２９では、前席側のスピーカ１４と後席側のスピーカ１５とから聞こえる効果音に加速操作に対するリニア感が得られるような処理（上述した音場調整処理又は平坦化処理）をし、第２に後席の乗員位置３１では、スピーカ１４とスピーカ１５から発生した効果音が低減されるような処理をする（後席補償処理という。）。この後席補償処理を行うために、合成器５６の出力側とスピーカ１５にアナログ音響信号を供給するＤ／Ａ変換器６４の入力側との間に補償フィルタ６６を設けている。なお、上述したように、前席側のスピーカ１４は、両サイドのフロントドアパネルに取り付けられ、後席側のスピーカ１５は、リアトレイの両サイドに取り付けられている。また、図示はしないが、Ｄ／Ａ変換器６４とスピーカ１５との間にも出力増幅器が挿入され、乗員によりそのゲインを変更することができるようになっている。

図８は、第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０４がダッシュボードに取り付けられた車両６０の側面模式図、この図８では、エンジン６２をも模式的に描いている。

そこで、まず、この第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０４における後席補償処理の動作について説明する。

図９は、後席補償処理の動作説明に供される模式図である。

図９において、予め測定される前席側のスピーカ１４から後席の乗員位置３１までの音響の伝達特性をＣ０１、又後席側のスピーカ１５から後席の乗員位置３１までの音響の伝達特性をＣ１１とする。

この場合、補償フィルタ６６の補償特性（伝達特性）Ｆは、後席の乗員位置３１での音の大きさがゼロになるようにすればよい。

すなわち、後席の乗員位置３１で、次の（１）式が成り立っていればよいことが分かる。したがって、補償特性Ｆは、（１）式を補償特性Ｆについて解いた（２）式で表される。
Ｓｃ・Ｃ０１＋Ｓｃ・Ｆ・Ｃ１１＝０ …（１）
Ｆ＝−（Ｃ０１／Ｃ１１） …（２）

図１０は、（２）式の伝達特性Ｆを有する補償フィルタ６６を装着した移動体用効果音発生装置１０４における補償前後の後席の乗員位置３１における音圧［ｄＢ］の測定結果を示している。横軸は音響信号の周波数［Ｈｚ］、縦軸は音圧［ｄＢＡ］である。補償なしの特性６７に比較して補償有りの特性６５の方が、補償のターゲット範囲である５０［Ｈｚ］〜３５０［Ｈｚ］の間で、約１０［ｄＢＡ］程度、音圧が減少していることが分かる。

以上のように、この後席補償処理では、第１出力器としてのスピーカ１４から他の乗員位置、この例では、後席の乗員位置３１までの音響信号の伝達特性Ｃ０１を、第２出力器としてのスピーカ１５から後席の乗員位置３１までの音響特性の伝達特性Ｃ１１で除算した商にマイナス１を乗算した値で表した伝達特性Ｆ＝−（Ｃ０１／Ｃ１１）で制御信号Ｓｃを補正する補償フィルタ６６を設けたので、後席の乗員位置３１ではスピーカ１４からの効果音がスピーカ１５からの効果音で打ち消されるため、後席の乗員位置３１ではそこに到達する効果音を低減することができ、後席の乗員位置３１のような所定位置において静粛性を確保することができる。

次に、図１１の模式図を参照して、この第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０４における平坦化処理の動作について説明する。

後席にもスピーカ１５が設けられている場合には、図１１に示しているように、両スピーカ１４、１５から前席の乗員位置２９までの総合の伝達特性は、次の（３）式で表されることが分かる。
Ｃ００＋Ｆ・Ｃ１０ …（３）

この（３）式で示される伝達特性は測定が可能であり、上述した図２Ａの特性のようにピークとディップが存在する。

基準信号Ｓｒが周波数によらず一定振幅あるいはリニア（一様）に増加する振幅であるとき、乗員位置２９でも周波数によらず一定振幅の大きさあるいはリニア（一様）に増加する大きさとしたい。そのためには、乗員位置２９での音の大きさが、Ｓｃ・（Ｃ００＋Ｆ・Ｃ１０）で表されることから、この音の大きさを周波数に依存しないで例えば一定振幅（平坦）にするためには、（３）式の特性を反転した特性Ｃｉ００ａ＝｛１／（Ｃ００＋Ｆ・Ｃ１０）｝を、３個の第１音響補正器５１ａ（図７参照）に設定すればよい。

このようにすれば、図２Ｃのゲイン特性Ｃ１に示すように、周波数に対して音圧が平坦な音響が聞こえる特性となる。

上述した後席補償処理と前席平坦化処理を行う第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０４によれば、前席の乗員位置２９ではリニア感のあるスポーティな効果音が聞こえる一方、後席の乗員位置３１では比較的に静粛性が保持される。

図１２は、この発明の第５実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０５の構成を示すブロック図である。この移動体用効果音発生装置１０５は、ＥＣＵ１２５により構成される部分と、出力手段としてのスピーカ１４、スピーカ１５とを備える。

この第５実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０５では、図７例の移動体用効果音発生装置１０４に対して、さらに、エンジンの回転周波数ｆｅの単位時間当たりの周波数変化量Δａｆを求める周波数変化量検出器６８と、周波数変化量Δａｆに応じたゲイン特性を有し、該ゲイン特性により合成器５６から供給される制御信号Ｓｃを補正し、補正した制御信号ＳｃｃをＤ／Ａ変換器２２を介して前席側のスピーカ１４に出力するとともに、補償フィルタ６６及びＤ／Ａ変換器６４を通じて後席側のスピーカ１５に出力する音圧調整器７０とを備えている。

図１３は、エンジンパルスＥｐの波形を示している。周波数変化量検出器６８において周波数変化量Δａｆを求める場合には、周波数検出器２３で順次検出される前後のパルスの周波数ｆ１（１つ前の周波数）及び周波数ｆ２（今回の周波数）の差Δｆ（Δｆ＝ｆ２−ｆ１）を採り、この差Δｆに今回の周波数ｆ２を乗算することで、エンジン回転周波数ｆｅの単位時間当たりの周波数変化量Δａｆ（Δａｆ＝Δｆ×ｆ２）［Ｈｚ／秒］、すなわち加速度が求められる。

この周波数変化量Δａｆは、変速機が何段目に入っているかにより異なる値となることが分かっている。すなわち、ローギヤ側では周波数変化量Δａｆが大きく、ハイギヤ側では周波数変化量Δａｆが小さい。

一般に、ハイギヤ側に比較してローギヤ側では周波数変化量Δａｆに対して効果音の音量が大きくなることが好ましい。また、一定速クルーズ時や減速時においては、効果音が小さくなることが好ましい。

図１４は、このような考察に基づいて、音圧調整器７０に設定される重み付けのゲイン特性７２を示している。重み付け前の制御信号Ｓｃに対して、音圧調整器７０での重み付け後の制御信号Ｓｃｃでは、ローギヤの１速に相当する周波数変化量Δａｆが値Ｘｍａｘ以上では、重み付け量を０［ｄＢ］とし、重み付け前後の制御信号Ｓｃと制御信号Ｓｃｃの値を等しくしている。

以降、周波数変化量Δａｆが、２速では、値Ｘｍａｘから値Ｘ２に向かって徐々に重み付け量が値０［ｄＢ］から値−Ｙ２（具体的には、Ｙ２＝０．５）［ｄＢ］まで少なくなり、３速では、値Ｘ２から値Ｘ１に向かって徐々に重み付け量が値−Ｙ２［ｄＢ］から値−Ｙ１（具体的には、Ｙ１＝４．４）［ｄＢ］まで少なくなり、４速では、値Ｘ１から値Ｘｌｉｍに向かって徐々に重み付け量が値−Ｙ１から値−Ｙ０（具体的には、Ｙ０＝７．３）［ｄＢ］まで少なくなる特性としている。また、周波数変化量Δａｆが値Ｘｌｉｍ以下では、クルーズ状態及び減速状態と判定し、一定の重み付け量である値−Ｙｌｉｍ（具体的には、Ｙｌｉｍ＝１６）［ｄＢ］としている。

このように、図１２に示した第５実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０５では、エンジン回転周波数ｆｅの単位時間当たりの周波数変化量Δａｆを検出し、周波数変化量Δａｆに応じたゲイン特性７２を有する音圧調整器７０で補正された効果音を発生するとともに、ゲイン特性７２は周波数変化量Δａｆが所定値Ｘｌｉｍ以下のときに一定値Ｙｌｉｍとなるように設定されているので、加速度に応じて音圧レベルを増大させて加速感を満喫することができるとともに、減速を含む所定値Ｘｌｉｍ以下の加速のときは音圧レベルが一定となる。この結果、一定速度でのクルーズ走行での小さな加減速によるうなり音の発生を防止することができる。

なお、音圧調整器７０は、前記の周波数変化量Δａｆが第２所定値である値Ｘｍａｘ´より大きいときには、ゲイン特性７２が、図１５に示すように、周波数変化量Δｆの増加に応じてゲインが減少するゲイン特性７２ａに設定する。

このように設定すれば、アクセルの空ぶかし時や走行中のキックダウン時にエンジン回転周波数の周波数変化量が大きくなったとき全開加速と誤認識し、かなり大きな効果音が出力されて違和感が感じられることが防止される。すなわち、１速全開加速である値Ｘｍａｘ´を超えたエンジン回転周波数の周波数変化量Δａｆとなった場合は、周波数変化量Δａｆの増加に応じてゲインを減少するゲイン特性７２ａとなるように調整しているので大きな効果音の発生を防止することができる。

なお、この周波数変化量検出器６８と音圧調整器７０とを用いた効果音の発生の仕方は、図１２例の移動体用効果音発生装置１０５では、前後の両スピーカ１４、１５に適用した例を示しているが、前側のスピーカ１４にのみ適用することも可能であり、後側のスピーカ１５のみに適用することも可能である。すなわち、例えば、図１例の移動体用効果音発生装置１０１に適用することも可能である。

図１６は、第５実施形態に係る移動体用効果音発生装置１０５の機能ブロック図を示している。この移動体用効果音発生装置１０５は、上述した第１〜第４実施形態の全ての機能を含んでいるので、ここで総括的に説明する。

まず、前席の乗員位置２９に存在する運転者によりアクセルペダルが操作されると、エンジン６２からエンジンパルスＥｐが移動体用効果音発生装置１０５の周波数検出器２３に供給され、エンジン回転周波数ｆｅが検出される（エンジン回転周波数検出処理Ｐ１）。

次いで、エンジン回転周波数ｆｅが各倍数器２４、２５、２６によりそれぞれ×４、×５、×６倍され、基準信号生成手段２１に供給される。

基準信号生成手段２１は、波形データテーブル１６を参照して次数４、次数５、次数６の正弦波の基準信号Ｓｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３を同時に生成する（基準信号生成処理Ｐ２）。

このとき、後席補償処理Ｐ３では、補償フィルタ６６の作用下にスピーカ１４及びスピーカ１５から出力された音響が後席の乗員位置３１でゼロ値となるような補償を行う。

その一方、前席の乗員位置２９では、スピーカ１４、１５から出力された音響が、車内音場特性Ｃ００＋Ｆ・Ｃ１０（図１１参照）の影響でピーク、ディップが発生するのを防止する処理を各第１音響補正器５１ａで行い、エンジン回転に対するリニア感を高め息継ぎ感を小さくする（周波数強調処理を含む音場調整処理Ｐ４）。なお、この際、所定周波数範囲の音圧レベルを第２音響補正器５２により増加あるいは減少させることができる。

また、第３音響補正器５３ａ、５３ｂ、５３ｃでは、エンジン回転数ｆｅに応じた次数毎のゲイン特性を調整することで音色を制御する補正を行う（次数毎レベル調整処理Ｐ５）。すなわち、エンジン６２の燃焼に応じた多次数の効果音を発生することができる。

音響制御手段２０４により各種補正がなされた信号は合成器５６により合成されて制御信号Ｓｃに変換される（合成処理Ｐ６）。

周波数変化量検出器６８と音圧調整器７０により、エンジン回転数変化量Δａｆを検出し、加速量Δａｆに応じた重みを制御信号Ｓｃに施し、加速操作と音質との間の違和感が取り除かれた制御信号Ｓｃｃを生成する（加速度調整処理Ｐ７）。この処理では、アクセルペダルと変速機を利用した加速操作に応じた効果音を発生することができるとともに、所定値以下の加速時、一定速クルーズ時、及び減速時には、効果音の発生を抑制することができる。

なお、この発明は、上述した実施形態に限らず、図１７の変形例に示すように、例えば図６例の移動体用効果音発生装置１０３について、各基準信号生成器１８から出力される３個の調波の基準信号Ｓｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３の周波数が異なることを考慮すれば、３つの第１音響補正器５１を、これら３つの第１音響補正器５１の周波数範囲をカバーする１つの広帯域な第１音響補正器５１で代用して平坦化処理を行うことにする等、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

図１は、この発明の第１実施形態に係る移動体用効果音発生装置の構成を示すブロック図である。 図２Ａは、測定したゲイン特性図である。 図２Ｂは、ゲイン特性を反転したゲイン特性図である。 図２Ｃは、補正後のゲイン特性図である。 図２Ｄは、所定周波数範囲を強調するゲイン特性図である。 図２Ｅは、所定周波数範囲が強調された反転ゲイン特性図である。 図３Ａは、波形データメモリの内容を示す説明図である。 図３Ｂは、波形データメモリを参照して生成された正弦波を示す説明図である。 図４は、補正前後の音圧レベルの周波数特性を示している。 図５は、この発明の第２実施形態に係る移動体用効果音発生装置の構成を示すブロック図である。 図６は、この発明の第３実施形態に係る移動体用効果音発生装置の構成を示すブロック図である。 図７は、この発明の第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置の構成を示すブロック図である。 図８は、第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置がダッシュボードに取り付けられた車両の模式図である。 図９は、後席補償処理の動作説明に供される模式図である。 図１０は、補償前後の後席の乗員位置における音圧の測定結果を示す説明図である。 図１１は、第４実施形態に係る移動体用効果音発生装置における平坦化処理の動作説明図である。 図１２は、この発明の第５実施形態に係る移動体用効果音発生装置の構成を示すブロック図である。 図１３は、エンジンパルスの波形図である。 図１４は、音圧調整器に設定される重み付けのゲイン特性を示している。 図１５は、音圧調整器に設定される他の重み付けのゲイン特性を示している。 図１６は、第５実施形態に係る移動体用効果音発生装置の機能ブロック図である。 図１７は、変形例に係る移動体用効果音発生装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１４、１５…スピーカ（出力手段） １６…波形データテーブル
１８…基準信号生成器 ２１…基準信号生成手段
２３…周波数検出器 ２９、３１…乗員位置
５１、５１ａ…第１音響補正器 ５２…第２音響補正器
５３ａ〜５３ｃ…第３音響補正器 ５６…合成器
６８…周波数変化量検出器 ７０…音圧調整器
１０１〜１０５…移動体用効果音発生装置 ２０１〜２０４…音響制御手段

Claims (6)

1. １周期分の波形を格納する波形データテーブルと、
   エンジンの回転周波数に基づいた調波の基準信号を、前記波形データテーブルから順次波形データを読み込むことにより生成する基準信号生成手段と、
   前記基準信号に基づいた制御信号を生成する音響制御手段と、
   前記制御信号を効果音に変換して出力する出力手段と、
   前記エンジンの回転周波数の単位時間当たりの周波数変化量を求める変化量検出器と、
   前記周波数変化量に応じたゲイン特性を有し、該ゲイン特性により前記制御信号を補正し、補正した制御信号を前記出力手段に出力する音圧調整器と
   を備え、
   前記音圧調整器は、前記周波数変化量が第１所定値より大きいときには、前記ゲイン特性が前記周波数変化量の増加に応じてゲインが減少するように設定されている
   ことを特徴とする移動体用効果音発生装置。
2. 請求項１記載の移動体用効果音発生装置において、
   前記音圧調整器は、前記周波数変化量が第２所定値以下のときには、前記ゲイン特性が一定値となるように設定されている
   ことを特徴とする移動体用効果音発生装置。
3. 請求項１又は２記載の移動体用効果音発生装置において、
   前記音響制御手段は、
   前記出力手段から乗員位置までの前記基準信号の周波数に応じて変化するゲイン特性を反転させたゲイン特性を有する第１音響補正器を有し、前記基準信号を前記第１音響補正器により周波数に応じて補正して前記制御信号を生成する
   ことを特徴とする移動体用効果音発生装置。
4. 請求項３記載の移動体用効果音発生装置において、
   前記音響制御手段は、
   さらに、前記基準信号の所定周波数範囲の大きさを調整する第２音響補正器を有し、前記基準信号を前記第１音響補正器及び前記第２音響補正器とに基づいて周波数に応じて補正して前記制御信号を生成する
   ことを特徴とする移動体用効果音発生装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動体用効果音発生装置において、
   前記基準信号生成手段は、
   エンジンの回転周波数に基づいた複数調波の基準信号を、前記波形データテーブルから順次波形データを読み込むことにより生成する複数の基準信号生成器を有し、
   前記音響制御手段は、
   前記出力手段から乗員位置までの前記基準信号の周波数に応じて変化するゲイン特性を反転させたゲイン特性を有する複数の第１音響補正器と、
   前記複数調波の次数毎の基準信号毎に各基準信号の大きさを調整する複数の第３音響補正器と、
   前記複数調波の各基準信号を前記各第１音響補正器及び前記各第３音響補正器で補正した複数の信号を合成して制御信号を出力する合成器と
   を備えることを特徴とする移動体用効果音発生装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の移動体用効果音発生装置において、
   前記出力手段は、
   第１の出力器と第２の出力器とを備え、
   さらに、前記制御信号を所定特性で処理する補償フィルタを有し、
   前記制御信号を前記第１の出力器を通じて前記効果音に変換して出力するとともに、前記制御信号を前記補償フィルタを介して処理した制御信号を前記第２の出力器を通じて効果音に変換して出力し、
   前記補償フィルタの前記所定特性は、
   前記第１出力器から他の乗員位置までの音響信号の伝達特性を、前記第２出力器から前記他の乗員位置までの伝達特性で除算した商にマイナス１を乗算した値で表した伝達特性とする
   ことを特徴とする移動体用効果音発生装置。

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