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公開番号2025073508
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023184376
出願日2023-10-27
発明の名称対走行騒音の音量音質制御の安定化方法
出願人個人
代理人
主分類H04R 3/00 20060101AFI20250502BHJP(電気通信技術)
要約【課題】環境ノイズに対応した再生装置の音質音量制御方法を提供する。
【解決手段】走行騒音の検出を音圧ではなく車の構造物の振動加速度PK(ACCin)を利用し、再生から検出に至る結合路を模擬する模擬結合路PseudoCの誤差に起因する不定要因に対し、模擬結合路の出力強度に安全係数を乗じた信号R*PK(PseudoC(Sreplay))で結合路を相殺し、相殺後の走行振動加速度強度RNLにより、再生信号の強度の抑揚の度合いEXPと再生信号の音声明瞭成分の抑揚の度合いCLRと音量音質の度合いTVRを補正する。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
入力再生信号とは本案の信号処理の再生信号の入力とし、
出力再生信号とは本案の信号処理の再生信号の入力とし、
元再生信号とはスピーカーの駆動信号と固定定数で結合している信号とし、
実機における最適な元再生信号はパワアンプの入力とし、
強度とは一定時間内の信号の最大値とし、
機能とは特定の作用を司るところの電子素子と電子回路とアルゴリズムとプログラムの
いずれかの手段とし、
走行振動加速度信号とは車体の構造体につながる構造物に装着した加速度センサーの出力を増幅した信号とし、
走行振動加速度信号の強度を走行振動加速度強度とし、
車の走行騒音の強度を走行騒音強度とし、
実測結果において、走行振動加速度強度が走行騒音強度と一次相関の関係にあることを利用することを第１とし、
車のオーディオ再生装置を再生装置とし、
再生装置の元再生信号から、スピーカーが発生する振動を介して、さらに構造体と空気を介して加速度センサーに至る振動の結合経路を結合路とし、
実測結果において、加速度センサーによる結合路の強度が音波検出のマイクロホン使った場合に比べ、著しく小さいことを利用することを第２とし、
この著しく小さい、とは実測値で 13dB の差が有効である、と判断できることによるものとし、
結合路を模擬する機能を模擬結合路とし、
模擬結合路の出力信号の強度を模擬結合信号強度とし、
模擬結合信号強度に乗ずる係数を誤差補正係数とし、
誤差補正係数は１より大きい値とし、
模擬結合信号強度に誤差補正係数を乗じた強度を補正後模擬結合強度とし、
補正後模擬結合強度が模擬結合路と実結合路との特性の相違による誤差によって、
制御系の動作が不安定範囲へ侵入する確率が左右される性質を利用するものとし、
このことは、誤差補正係数の調節によって、
制御系の精度の犠牲と制御系の安定性の双方を天秤にかけ、必要精度と必要安定性の双方を、実用性に照らして満足できる状態への追い込みが可能なことを利用するものとし、
誤差補正係数を用いることを第３とし、
この満足できる状態への追い込みとは、理論値と実測値で 30dB の改善が可能である、と判断できることとし、
走行振動加速度強度から補正後模擬結合信号強度を差し引いた値を
補正後走行振動加速度強度とし、
補正後走行振動加速度強度の度合いに依存させて、再生装置の入力再生信号の強度の抑揚の度合いを制御する機能を有することを第４とし、
補正後走行振動加速度強度の度合いに依存させて、再生装置の入力再生信号の音量と音質の度合いの制御機能を有することを第５とし、
第１と第２と第３と第４と第５を有し出力再生信号を得ることを特徴とするところの、
車の再生装置の音質音量制御方法。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
補正後走行振動加速度強度の度合いに依存させて、再生装置の入力再生信号の明瞭度の
抑揚の度合いを制御する機能を有することを第６とし、
第６と請求項１の第１と第２と第３と第４と第５を有することを特徴とするところの車の再生装置の音質音量制御方法。
【請求項３】
PK() は（）内の信号の強度とし、
Q/Q を高速アタック、高速レリース、の時定数とし、
Qh/S を高速アタック、最大値ホールド、低速レリース、の時定数とし、
時定数の高速と低速はアタックとレリースの相対的な関係であって、
それぞれの速度とホールド時間は設計的に個々に決定されるものとし、
請求項１の補正後走行振動加速度強度に最小点 RLNstart から最大点 RNLmax の範囲を設け、
EXPctrl を伸張制御信号生成機能とし、
RNLstart から RNLmax に対応させ、傾斜を持つ補正制御特性 EXPgain を設け、
EXPgain を入力再生信号の、強度の抑揚の補正に利用するとし、
再生装置の入力再生信号の強度を入力再生信号強度 PK(Sin) とし、
PK(Sin) を時定数の異なる2個の時定数機能 Q/Q と Qｈ/S の共通入力とし、
Q/Q の出力のレリースと Qh/S の出力のレリースの時間差によって生じる双方の出力の差を利用するものとし、
Qh/S 側の出力から Q/Q 側の出力を差し引いた信号でもって、
伸張制御信号の元になる信号 QhS(PK(Sin))-QQPK(Sin)) を生成し、
この信号を EXPctrl の入力とし、
加えて、EXPctrl に EXPgain を作用させて、伸張制御信号 Kexp を生成し、
Kexp でもって、補正後走行振動加速度に対応する入力再生信号の抑揚の度合いを補正することを第７とし、
請求項１の第４が第７であることを特徴とする音質音量制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
閉ループを持つ系の制御の安定性
適応フィルター
環境音制御
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
環境ノイズ対応音量音質制御
音響信号処理
車体の走行振動
車の走行騒音
【０００３】
請求項で定義した用語と記号は明細書においても同様とする。
走行騒音と走行振動加速度は特に断りがない記述では同意とする。
以下、本案の開発過程における考察その1から１２までは背景技術に関する考察である。
【０００４】
本案の開発過程における考察その１．走行騒音対策の現状について
乗用車の走行騒音対策は第一に吸音材による。
即ち振動エネルギーをできる限り熱エネルギーに変換する方法が最も効果的である。
しかし、吸音性能と重量やコストの間にはトレードオフの関係があって妥協で選択せざるを得ない。特に小型車ほど軽量化が優先される傾向にある。
一方、能動的に走行騒音を抑制する手法もあるが、実用的には 500Hz までの範囲で 3dB 程度の抑制が限度であって、この性能に関し市場で良い評価を受ける水準にはない。
結果、コストが厳しい車については、走行騒音はやむを得ないとして、せめて車内の
リスニングに際し、走行騒音に見合った再生音の音質音量制御が一般的に使われる。
【０００５】
本案の開発過程における考察その２．走行騒音のばらつきの主要因について
図１が示すように同じ走行速度でも走行騒音強度は小型車でも中型車でもほぼ同様であって約20dB のばらつきがある。
このばらつきは路面状態とエンジンの回転数や負荷の状態によるものである。
市場の状況をくまなく掌握してはいないが、多くの車種では走行騒音に代えて、走行速度に依存させた音量音質制御となっている。
図１の実測値例から、同じ走行速度下の 20dB のばらつきには、走行速度対応の方法では対処できないことがわかる。
【０００６】
本案の開発過程における考察その３．入力再生信号強度と走行騒音強度の関係について
図２は、再生信号強度と走行騒音の関係の説明図である。
再生信号より走行騒音が大きい場合、信号が何であれリスニングができる状態にはない。
再生信号の強度の抑揚が大きい場合、再生音が強すぎて音量を上げても騒々しい範囲と
弱くて聞こえない範囲が混在し、アナウンスの場合、騒々しいが内容を聞き取れない、
という不都合が発生する。
強度の抑揚を一定化することで、必要以上に最大強度を上げることなく、内容を聞き取れる再生音強度に調節することができる。
【０００７】
本案の開発過程における考察その４．アナウンス信号の明瞭成分強度の抑揚について
図３は、比較的低明瞭度のアナウンス信号に関し、サンプルから抽出した明瞭成分強度の抑揚とその対策方法の一例を示す。図は 8ddB の補正例を示すが、
実験的な確認ではあるが明瞭成分強度の適正な最大補正量は約10dB である。
この例では、明瞭成分強度の変動が大きいことがわかる。
明瞭成分の弱強度の部分に伸張を作用させ、一定化することができる。
この課題は、単純に音量を上げれば解決できるように思われるが、信号そのものの強度と明瞭成分強度とは必ずしも一次相関の関係にない。一様に強度を上げることは不要な成分が過大強調され不快感が伴うことから、音量を上げるだけでは解決できない。
【０００８】
本案の開発過程における考察その５．総合的に必要な再生信号の強度補正量について
平均の走行騒音強度の変化範囲が 110km/h までで 20dB、
この内、入力再生信号強度の変化範囲が 10dB、明瞭成分の抑揚範囲が 10dB とすると
双方まとめて 20dB となる。しかし、抑揚と明瞭成分の強度抑揚は完全独立ではなく、
共通する要因もあることから、統計的に 13dB が実用的な必要範囲である。
路面状態による走行騒音強度のばらつき範囲が平均から +-10dB、
おおざっぱであるが合計 20dB+10dB+13dB=43dB の強度制御範囲が必要である。
安定して制御できる強度範囲が約43dB 必要であることは本案の本質である。
【０００９】
本案の開発過程における考察その６．43dB の強度制御について
43dB という数値は、本案に至る実験や試験販売の商品に組み込んでのフィールドから得られた値であって、普遍性を持つ数値ではない。しかし、複数の複雑な要因を持つ課題を総合しての経験的な数値であることから、商品設計には十分に意味を持つ数値である。
極めて精密な実験室レベルの音響信号処理ができたとしても、閉ループを持つ系の強度を 43dB の範囲での制御の精度と安定性の確保は一般常識に照らして簡単ではない。
そのことは、２０２３年現在の一般小型車や小型ハイブリッド車や小型ＥＶ車のこの種の機能の実情から判断して明らかである、と言える。
【００１０】
本案の開発過程における考察その７．目標数値 43dB への対処方法について
その約43dB の対処方法は三つある、
第１に、再生系と検出系の結合に起因するところの閉ループの強度ゲインを大幅に小さくする走行騒音検出方法。
第２に、走行騒音の検出信号強度に混入する再生音成分強度の正確で大幅な除去。
第３に、模擬結合路と実結合路の乖離による不安定要因の除去。
（【００１１】以降は省略されています）

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