(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の客室（３０）に少なくとも１つのマイクロホン（６）が設けられており、該マイクロホン（６）により発生される信号（Ｍ（ｉ））から障害信号（Ｓ（ｉ））が導出され、該障害信号（Ｓ（ｉ））から参照量（Ｆ（ｉ））が導出される形式の、カーラジオの音量をノイズに依存して調整する装置において、前記障害信号（Ｓ（ｉ））の振幅の絶対値の平均値（Ｓ′）が所定の時間にわたり形成され、平均値（Ｓ′）がその都度に先行して形成された参照量を下回わる場合には参照量（Ｆ（ｉ）を平均値（Ｓ′）から形成し、平均値（Ｓ′）が先行して形成された参照量より大きい時間中は参照量を許容値だけ上昇させることを特徴とする、カーラジオの音量をノイズに依存して調整する装置。
【請求項２】
所定の時間が約２０ｍｓの値を有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
許容値が、１．０１と１．０３との間の係数である、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
マイクロホン（６）に、通過帯域が約１２０Ｈｚ〜３ＫＨｚの帯域通過フィルタ（８ａ）が後置接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
信号をディジタル信号へ変換し、参照量（Ｆ（ｉ））をディジタル信号プロセッサを用いて導出する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
参照量（Ｆ（ｉ））から導出された操作量を最小値と最大値の間へ制限し、最小値は、マイクロホン（６）により集音されるノイズがなくても存在する所定の可調整の基本音調整設定を行なわせ、最大値によって聴取に障害を与える音量が阻止される、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
平均値形成および参照量の導出ならびに以後の調整を、種々異なる周波数範囲に対して別個に行なう、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の客室に少なくとも１つのマイクロホンが設けられており、該マイクロホンにより発生される信号から参照量が導出される形式の、カーラジオの音量をノイズに依存して調整する装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
カーラジオの音量を、自動車の客室におけるノイズレベルへ適合化可能にする目的で、種々の方法および装置が公知になっている。ドイツ連邦共和国特許第３７３０７６３号公報にノイズ補償回路が示されている。この回路においては車両客室中のマイクロホンにより集音された障害信号は、種々の周波数範囲において有効信号と比較される。比較結果は別個に、その都度の周波数範囲のために音量調整の目的で用いられる。参照量の形成の目的で、マイクロホンにより障害信号に付加して集音される有効信号が考慮される。しかし障害信号の以後の分析は行なわれない。同じことが、障害ノイズに依存する音量調整用の回路−ドイツ連邦共和国特許第３７４１２５３号公報に示されている−に対しても当てはまる。
【０００３】
例えばこの公知の回路の場合、マスキングされる必要のある障害ノイズ成分が考慮される。障害信号成分は例えば次の原因により発生される：変化する車道面上の車輪の回転、風、エンジン、排気装置、開いている窓、スライド屋根、換気扇およびその他の多くのもの。しかしこの公知の回路の場合は自動車乗客間の音声も障害ノイズとして評価される。そのため、１つまたは自動車座席の音声の場合、音量が増加される。自動車乗客は通常は、カーラジオの音に負けないようにするために、より大きい声で音声す。カーラジオの音量は再び相応に大きく調整される。極端な場合は自動車乗客はカーラジオに対抗してまさに大声を出さなければならなくなる。
【０００４】
障害ノイズを可聴下音範囲（４Ｈｚ〜１２Ｈｚ）においてだけ評価することは公知ではある（ドイツ連邦共和国特許第３８３０４２３Ｃ２号公報）。この周波数帯域は人の音声の周波数を下回わるため、上述の問題は生じない。この周波数範囲の上限の多くの障害ノイズも存在する、例えばエンジン回転数、風の音および換気扇である。そのためこの種の音量調整は障害ノイズに対して不十分にしか応動しない。
【０００５】
【発明の解決すべき課題】
本発明の課題は、発生するほとんど全部の障害ノイズを考慮するが音声には応動しない構成のカーラジオの音量をノイズに依存して調整する装置を提供することである。
【０００６】
この課題は本発明による装置において次のようにして解決されている。即ち障害信号の振幅の絶対値の平均値が所定の時間にわたり形成され、平均値がその都度に先行して形成された参照量を下回わる場合には参照量を平均値から形成し、平均値が先行して形成された参照量より大きい時間中は参照量を許容値だけ上昇させることにより解決されている。
【０００７】
本発明の装置は、個々の音声のパルス（エネルギ）は一時休止により中断される事実に、認識の基礎を置く。例えば広範な実験により、音声の発生パルスの平均の長さは５０ｍｓと２００ｍｓの間にあり全部の場合に最大で８００ｍｓであり、一時休止は２０ｍｓと４０ｍｓとの間にあることが示された。この示された範囲は、音声者ごとの個人差、音声者の男女別、およびその都度に音声される言葉たとえばドイツ語、英語またはフランス語から得られた。さらに実質的に上述の限界内に、独り言と複数人の参加者の会音声との差がある。
【０００８】
本発明の構成によれば、平均値形成のための所定の時間が約２０ｍｓ（音声の一時休止の最小の長さ）の値を有することが、実験の結果、確かめられた。
【０００９】
本発明の構成によれば、平均値がその都度に先行して形成された平均値より大きい時間中には参照量をその都度許容値だけ上昇させる。これにより次のことが保証される。即ち対象とされる全部の当該の車両ノイズ増加（加速、窓の開閉、車道の状態の低下等）が十分に迅速に、参照量の形成の際に考慮される。車両ノイズレベルの低下は遅延時間なく直ちに追従制御される。例えばこの構成の場合、許容値が、係数１．０１と１．０３との間にある時は、５０ｍｓ〜２００ｍｓの代表的な音声の発生パルスの間中の音量の増加は、人間の聴取の音の強さ識別能の限界を下回わる。
【００１０】
本発明の装置の別の利点は、短い障害音たとえばドア開閉、個々の道路の穴の上の走行、短いクラクション、マイクロホンへの接触が、音量調整に実質的に作用しないことである。
【００１１】
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１２】
【実施例】
図１に示されている実施例には、本発明の理解のために必要とされる、カーラジオの部分だけが示されている。
【００１３】
自動車の中で使用者により作動されるＮＦ（低周波）ユニット（カーラジオ装置の中に組み込まれているラジオ受信機、テープレコーダ、カセット装置、ＤＣＣ、ＤＡＴ、ＣＤ、ＭＤまたはカー電音声）はＮＦ信号を、自動的に調整されるＮＦ操作素子２を介して、手動操作される音量調整器３へ送出する。出力段４における増幅後にＮＦ信号はスピーカ５へ導かれる。スピーカは音響的有効信号Ｎを自動車の客室３０へ放射する。
【００１４】
このＮＦ操作素子２は公知のように、種々の周波数範囲内の低周波信号のレベルを制御するための回路（イコライザ）を含む。客室中に配置されたマイクロホン６は、スピーカ５から放送されて客室における減衰および反射により影響を受けた有効信号Ｎ′，ノイズ信号ｇ，乗客の会話ＳＰを集音する。マイクロホン６へ、増幅器７および帯域通過濾波器８ａの後に、アナログ／ディジタル変換器９ａが接続されており、これはディジタル信号Ｍ（ｉ）＝Ｎ′（ｉ）＋ＳＰ（ｉ）＋Ｇ（ｉ）を回路装置１０へ導びく。
【００１５】
回路装置１０はマイクロホン信号Ｍ（ｉ）の中から音響有効信号Ｎ′（ｉ）を除去するために用いられる。この目的で電気有効信号Ｎ（ｉ）が、マイクロホン信号と全く同様に帯域通過濾波器８ｂとアナログ／ディジタル変換器９ｂを介して、同じく回路装置１０へ導びかれる。Ｎ（ｉ）は次に、詳細には図示されていない適応形フィルタにより、これが音響有効信号Ｎ′（ｉ）に相応するように処理されて、続いてＭ（ｉ）から減算される。この目的で適応形フィルタは、時間と共に変化する音響的伝達関数を擬似的に構成する必要がある。このことは次の基本式によるＬＭＳアルゴリズムを用いる適応化により実現される：Ｍ（ｉ）−Ｎ（ｉ）。適応形フィルタはできるだけ小さくする。この使用のためのＬＭＳアルゴリズムの正確な適用はドイツ連邦共和国特許第３７４１２５３号に示されている。ＬＭＳアルゴリズムを有する適応形フィルタは二重に実施される。その目的は、マイクロホン信号Ｍ（ｉ）の中に含まれている、重畳されたステレオ情報Ｎ′（ｉ）を電気有効信号Ｎ（ｉ）により、存在する右側成分および左側成分に互いに依存することなく濾波するためである。
【００１６】
ＬＭＳアルゴリズムを介して適応濾波後に残留する予測エラーに相応する結果として、回路装置１０の出力側に信号Ｓ（ｉ）＝Ｍ（ｉ）−Ｎ′（ｉ）＝ＳＰ（ｉ）＋Ｇ（ｉ）が送出される。そのためこの信号は、車両運転により発生されたノイズＧ（ｉ）および内室中の会話部ＳＰ（ｉ）だけを含む。その影響は次の回路部１１において除去される。
【００１７】
ここで−以下に説明する様に−入力信号Ｓ（ｉ）から、Ｇ（ｉ）だけに依存する参照量Ｆ（ｉ）−そのためこの中では会話による影響は除去されている−が導出される。
【００１８】
参照量Ｆ（ｉ）は最終的に調整器１２へ導びかれる。調整器においてＦ（ｉ）もＮ（ｉ）も、これらが互いに減算される前に、互いに別個にピーク値復調器(ＶＺＩ素子）と線形／対数変換器を介して導びかれる。結果は、有効信号のピーク値が現在どのくらい車両ノイズを上回わるか下回わるかを示す。この結果へ、使用者により設定可能な所望の値（目標値、音量低下（ｄＢ））が加算されて、この結果が調整器１２における積分素子とリミッタ１３を介して操作量として、ＮＦ操作素子２（等化器）の相応の周波数帯域へ導びかれる。この調整器の基本方法はドイツ連邦共和国特許第３７３０７６３号公報に示されている。
【００１９】
リミッタ回路１３は次の機能を充足する：全部の周波数帯域におけるレベル上昇の最小値（操作量）がゼロへ制御され、その結果、車両ノイズが著しく小さい場合もまたは車両が停止している場合も、使用者がカーラジオの手動音量調整器３を介して設定した基本音量で常に、有効信号が再生されるようにする。レベル上昇の最大値はこの基本音量を３０ｄＢ上回わる値へ制限される。その目的は、車両ノイズレベルが著しく高い場合に有効信号レベルが、使用者による調整だけにより不所望に、聴取が持続的に損なわれるおそれのある値へ達してしまうのを阻止するためである。
【００２０】
そのため調整回路が閉じられている。第１の調整式に次のように示されている：Ｆ（ｉ）のレベル−Ｎ（ｉ）のレベル＋目標音量低下＝０ｄＢ。そのためＮの実際の音量レベルは車両ノイズレベル＋所望のレベル低下の和として、車両ノイズによる有効信号の音響的マスキングを回避する目的で形成される。
【００２１】
回路図を簡単化する目的で図１には、Ｎ（ｉ）とＳ（ｉ）がそれぞれ一連の周波数範囲の中へ分割される様子は示されていない。回路部１１〜１３はこれらの周波数範囲の各々に対して別個に実施される。何故ならば運転中の自動車の障害特性は、異なる周波数範囲において異なるように示され（ドイツ連邦共和国特許第３７３０７６３号公報および第３７４１２５３号公報参照）、さらに実際に音響的にマスキングされるおそれのある周波数範囲だけが等化器２により上昇が所望されるからである。回路装置１０〜１３は有利にディジタル信号プロセッサから構成される。
【００２２】
図２は流れ図で、参照量Ｆを形成するための回路装置１１において実施される信号処理を示す。１４でのプログラムの初期化において、信号Ｆ（０）が最大の表示可能値へセットされ、さらに計数器ｉが１へセットされる。この初期化の後に１５で信号Ｓ（ｉ）のサンプリング値が適応形フィルタ１０の出力値から取り出される。１６でこのサンプリング値の絶対値が形成され、続いて１７でこのサンプリング値の絶対値が、これまでのサンプリング値の絶対値の和へ加算される。
【００２３】
次にプログラムは１８で、計数器ｉが値ｋに達したか否かに依存して、さらに進行する。ｋは周期の複数倍であり、これによりその都度に新たな値Ｓ（ｉ）が読み込まれ、これにより平均値形成の時間−この実施例においては２０ｍｓ−が得られる。ｉがまだ値ｋに達していないとｉは１９で増分化され、１５で新たなサンプリング値Ｓ（ｉ）が読み込まれる。他方、ｉが値ｋに達していると、２０で平均値Ｓ′＝ΣＳ／ｋが形成される。それに続く分岐２１はＳ′≦Ｆ（０）に依存する。肯定の答の場合−このことは言葉の一時的な中断に相応する−は、ここで参照量の値Ｆ（１）が＝Ｓ′にセットされる。
【００２４】
Ｓ′がＦ（０）より大きい時は参照量が上昇係数だけ、２３でＦ（１）＝Ｆ（０）・１．０１８３がセットされることにより上昇される。次に２４でＦ（１）が調整器１１（図１）へ送出され、２５で参照量の新たな値Ｆ（１）がＦ（０）として格納される。次にプログラム部２６においてｉが再び１へセットされ、これによりプログラム部１５において再びサンプリング値が読み込まれる。
【００２５】
図３は上側部分に、マイクロホンにより集音された信号Ｓの振動図を示し、下側部分にこれから導出された参照量Ｆの時間経過を示す。時間目盛は区間あたり５Ｓの値を有する。第１の時間間隔３１において停止中の車両の場合に基本状態が説明される。続いて時間区間３２において車両が加速され、続いて一定速度による走行が行なわれる。時間区間３３と３４において停止中の車両において手の音およびドア閉成音が集音される。時間区間３５において加速と制動との交換が行なわれる。
【００２６】
参照量Ｆは時間間隔３１，３３，３４の間中に値０を保持する。何故ならば会話と短いノイズ例えば手の音やドア開閉音は参照量の導出へ作用しないからである。そのため音量はこの時間間隔中は、設定された音量へ上昇されない。図３に示されている、走行の際の障害ノイズの上昇に対する参照量の緩慢な上昇は、実際の試作の際に欠点とはならないことが示された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の実施例である。
【図２】参照量を形成するためのプログラムの流れ図である。
【図３】図１の装置において発生する信号の電圧・時間ダイヤグラム図である。
【符号の説明】
１  低周波装置、  ２  操作素子、  ３  音量調整器、  ４  出力段、  ５  スピーカー、  ６  マイクロホン、  ７  増幅器、  ８ａ，８ｂ  帯域通過フィルタ、  ９ａ，９ｂ  アナログ／ディジタル変換器、  １０  回路装置、  １１回路部、  １２  調整器、  １３  リミッタ
【図１】
0003728327.tif 000002
【図２】
0003728327.tif 000003
【図３】
0003728327.tif 000004