JPH05121983A - 車載音響装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車室内の騒音量に応じて自動的に音質音量を
調節する車載音響装置において、聴感と対応の良い制御
を行うための騒音検出方式を得る。 【構成】 車室内に設置したマイクロホンにより騒音を
検出する。車載音響装置からの再生音を騒音と誤認しな
いよう音声信号レベルを検出、車室内の再生音レベルを
推定して、これより十分大きい騒音がある場合のみ騒音
検出を行う。再生音が大きく騒音検出ができない場合は
車速から騒音量を推定計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車室内の騒音量に応じて
再生音量・音質を自動調節する機能を備える車載音響装
置の騒音検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開昭６２ー８９８３０号
公報に示された従来の車載音響装置を示すブロック図で
あり、図において、１はオーディオ信号源、１０は騒音
検出用ピックアップ、３は騒音検出器、１１はＶＣＡ
（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｍｐｌｉ
ｆｉｅｒ）、５はアンプ、６はスピーカである。

【０００３】次に動作について説明する。車載音響装置
では、自動車が停止時と走行時では車室内の騒音レベル
が異なるため、停止時に十分な音量に装置を調整してお
いても、走行を始めると騒音レベルが増加し再生音の微
小音量部分がマスクされ音量不足に感ずる。

【０００４】この車載音響装置は、マイクロホン・振動
センサのような騒音のピックアップ手段２を備え、ノイ
ズレベル検出回路３により、このピックアップ手段１０
からの検出信号から車室内のノイズレベルを検出、ＶＣ
Ａ１１を制御し、オーディオ信号源１からの信号に対す
る増幅度を車室内の騒音レベルに応じて変化させるもの
で、車室内の騒音レベルが大きくなると再生音量もこれ
に応じて大きくなるよう自動調節されるため、停止時・
走行時の別なく適当な音量を与えるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の車載音響装置で
は騒音検出に振動センサもしくはマイクロホンを使用し
ていた。このため振動センサを用いる場合においては、
その取付位置・取付方法によって車室内の騒音レベルが
同じであっても出力が大きく異なる、実際の騒音として
の煩わしさに関わりのない成分を多く検出してしまうと
いった問題の他、トンネル内の走行時や他の大型車両と
の並走時などに車外から到来する騒音を検出できないた
め、自動調節された結果の音量が必ずしも聴感上適正な
ものとならないという問題点があった。

【０００６】また、マイクロホンを使用する場合は車載
音響装置からの再生音をも騒音として検出してしまい、
対象としている騒音のみを常時検出することは困難とい
う問題点があった。

【０００７】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、騒音検出の主な手段としてマイク
ロホンを使用して音声帯域全般にわたる騒音を検出する
とともに、再生音の影響が大きく騒音検出が困難な場合
においては自車の走行速度（車速）を手がかりとして騒
音量を推定することにより、聴感と対応の良い騒音検出
を可能とし、聴感上適正な自動音量音質調節機能を備え
る車載音響装置を得ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車載音響装
置は、マイクロホンと、音質音量制御手段と、この音質
音量制御手段に接続される制御装置と、制御装置に接続
されマイクロホン入力音圧レベルを検出する騒音レベル
検出器と、制御装置に接続される音声信号レベル検出器
と、制御装置に接続される車速検出手段とを備え、上記
制御装置が、マイクロホン入力音圧レベルと音声信号レ
ベルから想定される車室内再生音圧レベルとの比較を行
い、前記マイクロホン入力音圧レベルが十分に大きい場
合のみ該マイクロホン入力音圧レベルが車室内騒音を表
すものとし、この条件が満たされない場合には車速から
車室内騒音量を推定して音質音量制御を行う手段を有す
るものである。

【０００９】また、上記制御装置が、マイクロホン入力
音圧レベルと音声信号レベルから想定される車室内再生
音圧レベルとの比較を行い、前記マイクロホン入力音圧
レベルが十分に大きい場合のみ該マイクロホン入力音圧
レベルが車室内騒音を表すものとし、この条件が満たさ
れない場合には、最後にマイクロホン音圧から検出した
騒音量に対し、該騒音量の検出時点からの車速の変化か
ら求めた騒音量変化分を補正して車室内騒音量を推定す
る手段を有するものである。

【００１０】さらにまた、上記制御装置が、マイクロホ
ン入力音圧レベルと音声信号レベルから想定される車室
内再生音圧レベルとの比較を行い、前記マイクロホン入
力音圧レベルが十分に大きい場合のみ該マイクロホン入
力音圧レベルが車室内騒音を表すものとし、この条件が
満たされない場合には車室内騒音量の推定値を、最後に
マイクロホン音圧から検出した騒音量から、車速から求
めた騒音量に対し漸近するよう処理する手段を有するも
のである。

【００１１】

【作用】本発明における制御装置は、車速から車室内騒
音量を推定するとともに、マイクロホン入力音圧レベル
と音声信号レベルを演算・比較することで、マイクロホ
ンにより検出した信号を騒音と見なすことが適当である
か否かの判定を行い、騒音データとして、車速からの推
定値、マイクロホン入力音圧のいずか適当な方を選択
し、これに基づいて音量・音質制御を行う。

【００１２】

【実施例】実施例1.図１は本発明の一実施例を示すブロ
ック構成図であり、図において１はオーディオ信号源、
２はマイクロホン、３は騒音レベル検出器、４は音質音
量制御手段、５はアンプ、６はスピーカ、７は音声信号
レベル検出器、８は車速検出手段、９は制御装置であ
る。

【００１３】この車載音響装置において、マイクロホン
２は車室内の音響信号を電気信号に変換する、この信号
は騒音レベル検出器３により騒音への聴覚応答特性にマ
ッチする適当な時間応答特性でもって騒音量に対応する
レベル信号に変換後、制御装置９に与えられる。一方、
音声信号レベル検出器７は、騒音レベル検出器３と同様
の特性でもって音質音量制御手段４の出力である音声信
号をほぼその振幅を表すレベル信号に変換する。

【００１４】ここで音質音量制御装置４は、従来例のＶ
ＣＡであってもよく、この場合音量のみを制御するもの
となるが、ＶＣＡの替わりにデジタル信号処理装置を用
いて同等の機能を実現できることは周知であり、これを
用いることで、騒音のレベルに応じて音量の変化と共に
適当な音質変化を与えることができるようになる。

【００１５】既に述べたとおり、マイクロホンで検出さ
れる信号には、車載音響装置自体から再生された音響信
号による成分が含まれており、これを騒音として検出し
てしまうと、再生音の増加に従って更に再生音量を上げ
てしまうという悪循環（正帰還動作）に陥り、ついには
制御範囲の最大まで音量が上がるという不都合を生じ
る。

【００１６】この不都合をなくすため制御装置９は音声
信号レベル検出器７の出力を参照して騒音レベル検出器
３の出力を騒音によるものと判定するか否かを決定す
る。以下この点につき詳細に説明する。

【００１７】はじめに、マイクロホン２から検出される
信号は、車室内の騒音が十分小さく、ある程度のオーデ
ィオ信号レベルがあれば殆ど車載音響装置により再生さ
れる音響信号により生じるものとなり、車載音響装置を
通る電気的信号と高い相関をもつと考えてよい。

【００１８】具体的には本実施例では音質音量制御手段
４の出力を音声信号レベル検出器７で検出することとし
ているが、この音質音量制御手段４出力は同時にアンプ
５で増幅され、スピーカ６で再生され車室空間を通して
マイクロホン２に入ることとなる。従って、もしアンプ
５の忠実度が十分高く、スピーカ６の電気音響変換およ
びマイクロホン２の音響電気変換が理想的に行われ、車
室空間での反射などの影響が無視できるとすれば、マイ
クロホンで検出される信号は、アンプ５の入力信号に対
し、単にアンプ５の増幅率、スピーカ６およびマイクロ
ホン２の変換効率を掛け、車室空間相当の遅延を与えた
ものとなる。

【００１９】よって、この理想的な場合にマイクロホン
２から得られる信号は基本的に再生音声とその他騒音の
合成された音圧によるものとなる。即ち、この理想的な
場合にはマイクロホン２から得られた信号と、音質音量
制御手段４出力信号に適当な係数を掛け遅延を与えたも
のとを比較すると、車室内が静粛な場合、両信号はほぼ
一致し、車室内に騒音がある場合は、その分だけマイク
ロホン２からの検出信号が大きくなると考えられる。

【００２０】以上、理想的な場合には、マイクロホン検
出信号のレベルと、車載音響装置内の電気的信号に適当
な係数と若干の遅延を与えたもののレベルを比較するこ
とで、車室内の騒音の有無が検出でき、車室内騒音に比
べオーディオ再生音が小さい場合には、騒音レベルを推
定することができること明かである。

【００２１】実際の車載音響装置では、全オーディオ帯
域において周波数特性の平坦なスピーカを得ることは困
難であること、車室空間の伝達特性はガラス窓、壁面等
の反射により周波数特性に大きな変動（ピーク・ディッ
プ）を持つこと、また通常の車載音響装置では複数個の
スピーカを使用するため、マイクロホン位置でのスピー
カ間の干渉による周波数特性の変動があることなどオー
ディオの電気信号と再生音との間にくいちがいが出てく
る。

【００２２】このため制御装置９において、騒音レベル
検出器３の出力と音声信号レベル検出器７の出力とを比
較する場合、単にマイクロホン検出レベルが音声信号レ
ベルから想定される平均的レベルより大きい場合、これ
を騒音レベルとしたのでは、前記周波数特性のピークと
なる周波数帯では、やはり正帰還動作に陥ってしまう。
このためマイクロホン検出信号レベルが車室内騒音によ
るものであるとするためには、適当な裕度をもって騒音
レベル検出器３の出力が音声信号レベルから想定される
再生オーディオ信号によるものよりも大きいという条件
を課す必要がある。

【００２３】この裕度を大きくとれば、前記正帰還動作
に陥る危険性は減るが、騒音の検出はでき難くなる。従
ってこの裕度を適当に定めることがこの騒音検出方法で
は重要となるが、経験的にはこれは６〜１２ｄＢ程度で
ある。以上この方式では、再生音声に比べ騒音がかなり
大きい状態でしか騒音を検出することができないが、車
載音響装置において実際に音量音質制御が必要であり、
有効と認められるのは騒音レベルが再生音声信号をマス
クする程に上回る場合であるため、実用上の支障は少な
い。

【００２４】ただ平均的にレベルの大きい音楽再生を行
う場合、以上説明の方法のみでは再生音声レベルが大き
い場合に騒音検出ができないため、検出される騒音デー
タが時間的に飛び飛びになるという問題がある。この飛
び飛びのデータによりそのまま音量制御をかけると、例
え騒音検出ができない期間について前値保持を行ったと
しても、次に騒音を検出した時点で騒音量が大きく変化
しておればその時点でかなり大量の制御をかけることと
なり、そのことが、突然の音量変化として受聴者に違和
感を与えることとなる。このため以上の方法で騒音検出
ができない場合にも、何等かの補助的方法で、騒音レベ
ルの推定を続けることが望ましい。

【００２５】本発明はこの目的に、車速を用いるもので
ある。図３はＷ．Ｊ．Ｗ．Ｋｉｔｚｅｎ等による論文
“Ｎｏｉｓｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｓｏｕｎｄ Ｒｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｃａｒ： Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉ
ｏ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ”（Ｊ．Ａｕｄ
ｉｏ Ｅｎｇ． Ｓｏｃ．，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１／
２，１９８８）に掲載の車速対騒音のグラフであり走行
路面条件が同じであれば騒音量はほぼ車速に比例するこ
とを示している。従って騒音レベル検出器３による騒音
検出が不可となった場合、車速の変化に着目しこの変化
に相当する分だけ、車室内騒音の推定値を補正してゆく
ことで、単に前値保持を行うのに比べ正確な推定が可能
となる。

【００２６】これは具体的には、ほぼ等時間間隔で騒音
を検出しており、ある時点まで騒音レベル検出器３によ
る騒音検出ができ、そのときの推定騒音レベルがＮｎ−
１、車速がＶn-1 であるとし、次の時点で騒音レベル検
出器３による騒音検出ができなかった場合に、その時の
推定騒音値Ｎｎを Ｎn＝Ｎn-1＋（Ｖn−Ｖn-1）・Ａ …（１） として求めることに相当する。但し、Ｖn は計算時点で
の車速、Ａは図３の平均的路面条件における車速対騒音
曲線の傾きである。

【００２７】図２は以上の騒音検出に関する制御装置９
の動作を示すフローチャートである。以下、これについ
て説明する。但し、図２は本発明の要点である騒音検出
動作に関する部分のみを示している。この他の部分につ
いてはマイクロコンピュータのような制御装置を搭載す
る従来の車載音響装置におけると同様である。この処理
は適当な時間間隔をもって定期的に行われるものであ
り、開始２０には定期的に処理が移ることとする。

【００２８】次に処理２１で車速検出手段１１よりこの
時点での車速Ｖn を検出する、車速検出手段１１は例え
ば車輪速センサであり、これは通常自動車の車軸に取り
付けられ歯部が着磁された歯車と、この歯車と対向して
取り付けられるリードリレーより構成される。車速は、
車軸の回転に従う歯車の着磁部とリードリレーの間隔変
化に基づくリードリレーオン・オフ周期が車軸回転数が
高いほど（車速が大きいほど）短くなることで与えられ
る。従って、車速はこのパルス幅を検出し、適当な車輪
速センサの歯数、車輪の径などにより決まる係数を掛け
ることで求められる。このパルス周期検出に関しては制
御装置９としてマイクロコンピュータを使用する場合、
パルス信号を入力してその周期を検出する機能を備える
ものがある。

【００２９】次に処理２２で音声信号レベル検出器７の
出力を読み取り、これをデシベル値に変換する（この値
をここではＳn としておく）。ここで音声信号レベル検
出器７の出力は通常アナログの電圧レベルとしてあたえ
られこれを制御装置としてのマイクロコンピュータに読
み取るにはデジタル値に変換する必要があるが、この種
ＡＤ変換器は周知である。またマイクロコンピュータ自
体にこの機能を組み込んだものも実用化されており特に
説明を要しない。次に処理２３で騒音レベル検出器３の
出力を読み取り、これをデシベル値に変換する（この値
をここではＭnとする）。

【００３０】次に判定処理２４にてＭnとＳn＋１０の値
を比較する、このとき数値１０は先に説明の検出判定の
裕度であり、ここでは騒音レベル検出器３の出力と音声
信号レベル検出器７の出力が車室内に騒音がなく適当な
オーディオ信号レベルがある場合にほぼ等しくなるよう
構成されていることを仮定している。この判定処理２４
にてもし、ＭnがＳn＋１０より大きければＭnを推定騒
音値Ｎnとする（処理２５）。もしＭnがＳn＋１０より
小さく騒音レベル検出器３からの騒音検出ができない場
合は、処理２６において前出の式（１）の計算を行い、
これを推定騒音値Ｎnとする。この時処理２６の計算式
中のＮnは１回前の処理で求めた推定騒音値であり、こ
れを用いた計算結果を新たにＮn に代入することを示し
ている。最後に処理２７にて処理２１にて検出した車速
ＶnをＶn-1に代入し、次回の処理に備えた後、終了（処
理２８）する。

【００３１】実施例２．上記実施例では騒音レベル検出
器３からの騒音検出ができない場合、車速の変化に従い
推定騒音値を求めることとしているが、こうした場合、
騒音レベル検出器３からの騒音検出ができなくなる直前
の騒音レベルの影響が次に騒音レベル検出器３からの騒
音検出ができるまでの間残ることとなる。ところが実際
の走行条件においては車室内の騒音は路面条件、トンネ
ル、並走車の有無などにより常に変化しているため、騒
音レベル検出器３からの騒音検出ができない場合に、こ
うした変化幅の大きい騒音レベル検出器３出力の影響を
残しておくよりも、より平均的な騒音レベルに良く対応
する車速からの推定値に漸近させることが適当と考えら
れる。

【００３２】本実施例は騒音レベル検出器３からの騒音
検出ができなくなった場合において、推定騒音値を車速
からの推定値に漸近させるものである。具体的には、こ
れは図３のフローチャート、処理２６の計算を Ｎn ← Ｋ・Ｎn＋（１−Ｋ）・（Ｖn・Ａ＋Ｂ） …（２） とすることで行うことができる。ここにＫは、０＜Ｋ＜
１の定数であり車速より求められる騒音値への収束の速
さを決める係数となる。また、Ｂは車速対騒音特性を直
線近似した時の車速０対応の騒音レベルである。この計
算により所望の漸近化ができることは、騒音レベル検出
器３からの騒音検出ができない限りこの計算が繰り返し
行われることとなり、今計算式第１項にあるＮn の影響
が計算が繰り返される毎に１よりも小さい数Ｋの割合で
小さくなって行くことから明かである。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、マイク
ロホン検出信号と車速情報の併用という比較的簡易な方
式により、車室内の騒音レベルを聴感に対応し精度良く
検出できるため、走行状況に関わりなく音量を適正に自
動調節する車載音響装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１の実施例の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例における制御装置の動作
フローチャートである。

【図３】本発明の第１の実施例における動作説明図であ
る。

【図４】従来装置の構成図である。

【符号の説明】

１ オーディオ信号源 ２ マイクロホン ３ 騒音レベル検出器 ４ 音質音量制御手段 ５ アンプ ６ スピーカ ７ 音声信号レベル検出器 ８ 車速検出手段 ９ 制御装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年３月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】この車載音響装置は、マイクロホン・振動
センサのような騒音のピックアップ手段１０を備え、ノ
イズレベル検出回路３により、このピックアップ手段１
０からの検出信号から車室内のノイズレベルを検出、Ｖ
ＣＡ１１を制御し、オーディオ信号源１からの信号に対
する増幅度を車室内の騒音レベルに応じて変化させるも
ので、車室内の騒音レベルが大きくなると再生音量もこ
れに応じて大きくなるよう自動調節されるため、停止時
・走行時の別なく適当な音量を与えるというものであ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロホンと、音質音量制御手段と、
   この音質音量制御手段に接続される制御装置と、制御装
   置に接続されマイクロホン入力音圧レベルを検出する騒
   音レベル検出器と、制御装置に接続される音声信号レベ
   ル検出器と、制御装置に接続される車速検出手段とを備
   え、上記制御装置が、マイクロホン入力音圧レベルと音
   声信号レベルから想定される車室内再生音圧レベルとの
   比較を行い、前記マイクロホン入力音圧レベルが十分に
   大きい場合のみ該マイクロホン入力音圧レベルが車室内
   騒音を表すものとし、この条件が満たされない場合には
   車速から車室内騒音量を推定して音質音量制御を行う手
   段を有することを特徴とする車載音響装置。
2. 【請求項２】 上記制御装置が、マイクロホン入力音圧
   レベルと音声信号レベルから想定される車室内再生音圧
   レベルとの比較を行い、前記マイクロホン入力音圧レベ
   ルが十分に大きい場合のみ該マイクロホン入力音圧レベ
   ルが車室内騒音を表すものとし、この条件が満たされな
   い場合には、最後にマイクロホン音圧から検出した騒音
   量に対し、該騒音量の検出時点からの車速の変化から求
   めた騒音量変化分を補正して車室内騒音量を推定する手
   段を有することを特徴とする請求項第１項記載の車載音
   響装置。
3. 【請求項３】 上記制御装置が、マイクロホン入力音圧
   レベルと音声信号レベルから想定される車室内再生音圧
   レベルとの比較を行い、前記マイクロホン入力音圧レベ
   ルが十分に大きい場合のみ該マイクロホン入力音圧レベ
   ルが車室内騒音を表すものとし、この条件が満たされな
   い場合には車室内騒音量の推定値を、最後にマイクロホ
   ン音圧から検出した騒音量から、車速から求めた騒音量
   に対し漸近するよう処理する手段を有することを特徴と
   する請求項第１項記載の車載音響装置。