(57)【要約】【課題】所望の位置において安定した定位で出力される報知音を生成することを可能とする。【解決手段】ダミーヘッド装置２００は、ダミーヘッド２１０およびマイクロフォン２２０を備える。音声出力装置１００は、測定信号を出力するスピーカ１５０を備える。報知音生成装置３００は、スピーカ１５０からマイクロフォン２２０までの伝達関数を測定する音場測定制御部３１１、伝達関数に基づき、マイクロフォン２２０が装着されている位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成制御部３１２、クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証部３１３、抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成制御部３１４、を備える。【選択図】図１
2014060571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
報知音生成システムクレーム
ダミーヘッドおよび前記ダミーヘッドの左右の耳部に装着されたマイクロフォンを備えるダミーヘッド装置、
測定信号を出力するスピーカを備える音声出力装置、
前記スピーカから出力され前記マイクロフォンから入力された前記測定信号に基づき、前記スピーカから前記マイクロフォンまでの伝達関数を測定する音場測定制御部、前記音場測定制御部により測定された前記伝達関数に基づき、前記マイクロフォンが装着されている位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成制御部、前記クロストークキャンセルフィルタ生成制御部によって生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証部、前記クロストークキャンセル検証部により抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成制御部、
を備える報知音生成装置、
から構成されることを特徴とする報知音生成システム。
【請求項２】
前記音声出力装置は、報知音を記憶する記憶部をさらに備え、
前記報知音生成制御部は、前記記憶部に記憶されている報知音に対し、前記クロストークキャンセル検証部により抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を加工する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の報知音生成システム。
【請求項３】
前記報知音生成装置は、表示部および操作部を更に備え、
前記報知音生成制御部は、前記クロストークキャンセル検証部により抽出された前記周波数帯域を前記表示部に表示させるとともに、前記表示部に表示された前記周波数帯域が前記操作部による操作によって選択されることにより前記報知音を生成する、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の報知音生成システム。
【請求項４】
報知音生成装置クレーム
報知音を出力するスピーカから報知音聴取位置までの伝達関数を測定する音場測定制御部、
前記音場測定制御部により測定された前記伝達関数に基づき、前記報知音聴取位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成制御部、
前記クロストークキャンセルフィルタ生成制御部によって生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証部、
前記クロストークキャンセル検証部により抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成制御部、
を備えることを特徴とする報知音生成装置。
【請求項５】
報知音生成方法クレーム
報知音を出力するスピーカから報知音聴取位置までの伝達関数を測定する音場測定ステップ、
前記音場測定ステップにおいて測定された前記伝達関数に基づき、前記報知音聴取位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成ステップ、
前記クロストークキャンセルフィルタ生成ステップにおいて生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証ステップ、
前記クロストークキャンセル検証ステップにおいて抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成ステップ、
を備えることを特徴とする報知音生成方法。
【請求項６】
プログラムクレーム
報知音を生成する報知音生成装置が備えるコンピュータに、
報知音を出力するスピーカから報知音聴取位置までの伝達関数を測定する音場測定ステップ、
前記音場測定ステップにおいて測定された前記伝達関数に基づき、前記報知音聴取位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成ステップ、
前記クロストークキャンセルフィルタ生成ステップにおいて生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証ステップ、
前記クロストークキャンセル検証ステップにおいて抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成ステップ、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車室内等の反射が多い室内において、所望の位置に定位した警告音等の報知音を生成する、報知音生成システム、報知音生成装置、報知音生成方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車運転時における運転者に対する警告音等の報知音は、メータボックスに内蔵された圧電スピーカにより発生させるため、音の定位が不明瞭であった。報知音は、音の発生とともに、その報知音が何に対する報知音か、報知する対象者に理解させることが重要である。このため、発明者らは、先に特願２０１１−０８９９１５号として、報知音による報知の対象となる対象物あるいは対象物の方向に報知音を定位させる技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２６１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、音像を定位させるために加工された音声ガイダンスの組み合わせを抽出して出力することが開示されている。このように予め音像を定位させるための加工が行われている音声データを用いた場合であっても、再生するスピーカの位置や報知音の周波数によっては、所望の定位位置以外にも音像が確認されることがある。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、所望の位置において安定した定位で出力される報知音を生成することを可能とする、報知音生成システム、報知音生成装置、報知音生成方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る報知音生成システム（１０）は、ダミーヘッド（２１０）および前記ダミーヘッド（２１０）の左右の耳部に装着されたマイクロフォン（２２０）を備えるダミーヘッド装置（２００）、測定信号を出力するスピーカ（１５０）を備える音声出力装置（１００）、  前記スピーカ（１５０）から出力され前記マイクロフォン（２２０）から入力された前記測定信号に基づき、前記スピーカ（１５０）から前記マイクロフォン（２２０）までの伝達関数を測定する音場測定制御部（３１１）、前記音場測定制御部（３１１）により測定された前記伝達関数に基づき、前記マイクロフォン（２２０）が装着されている位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成制御部（３１２）、前記クロストークキャンセルフィルタ生成制御部（３１２）によって生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証部（３１３）、前記クロストークキャンセル検証部（３１３）により抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成制御部（３１４）、を備える報知音生成装置（３００）、から構成されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に関わる報知音生成装置（３００）は、報知音を出力するスピーカ（１５０）から報知音聴取位置までの伝達関数を測定する音場測定制御部（３１１）、前記音場測定制御部（３１１）により測定された前記伝達関数に基づき、前記報知音聴取位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成制御部（３１２）、前記クロストークキャンセルフィルタ生成制御部（３１２）によって生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証部（３１３）、前記クロストークキャンセル検証部（３１３）により抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成制御部（３１４）、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に関わる報知音生成方法は、報知音を出力するスピーカ（１５０）から報知音聴取位置までの伝達関数を測定する音場測定ステップ、前記音場測定ステップにおいて測定された前記伝達関数に基づき、前記報知音聴取位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成ステップ、前記クロストークキャンセルフィルタ生成ステップにおいて生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証ステップ、前記クロストークキャンセル検証ステップにおいて抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成ステップ、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に関わるプログラムは、報知音を生成する報知音生成装置（３００）が備えるコンピュータ（３１０）に、報知音を出力するスピーカ（１５０）から報知音聴取位置までの伝達関数を測定する音場測定ステップ、前記音場測定ステップにおいて測定された前記伝達関数に基づき、前記報知音聴取位置におけるクロストークをキャンセルさせるクロストークキャンセルフィルタを生成するクロストークキャンセルフィルタ生成ステップ、前記クロストークキャンセルフィルタ生成ステップにおいて生成した前記クロストークキャンセルフィルタにおいてクロストークキャンセルの効果が高い周波数帯域を抽出するクロストークキャンセル検証ステップ、前記クロストークキャンセル検証ステップにおいて抽出された前記周波数帯域に基づき報知音を生成する報知音生成ステップ、を実行させることを特長とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、所望の位置において安定した定位で出力される報知音を生成することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る報知音生成システムの構成ブロック図の例である。
【図２】図１におけるセンサ部の構成ブロック図の例である。
【図３】図１における報知音データの構成ブロック図の例である。
【図４】本発明の第１の実施形態を表すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における、伝達関数を説明した概念図である。
【図６】本発明の実施形態における、伝達関数の実測例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における、逆フィルタの周波数特性例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における、時間応答の実測例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態における、周波数特性の実測例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における、無響室での伝達関数の実測結果とクロストークキャンセルフィルタの例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態における、無響室でのクロストークキャンセルフィルタの検証結果の例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態における、報知音デザイン時の表示例を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明における報知音生成システム１０について、図１から図３を参照して説明する。
【００１３】
報知音生成システム１０は、その構成として、音声出力装置１００、ダミーヘッド装置２００、報知音生成装置３００から構成される。
【００１４】
音声出力装置１００は、報知音生成システム１０が例えば車室内における報知音を生成する場合は、車室内で音声を再生する車載オーディオ装置や、ナビゲーション装置である。また、音声出力装置１００は、報知音再生専用の装置であってもよい。
【００１５】
音声出力装置１００は、増幅部１００、記憶部１２０、第１の制御部１３０、スピーカ１５０、センサ部１８０を備える。
【００１６】
増幅部１００は、オーディオ用アンプであり、第１の制御部１３０からの制御信号に基づく増幅率で音声信号を増幅し、スピーカ１５０へ出力する。記憶部１２０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）装置やメモリ等により構成され、音声出力装置１００において再生可能なオーディオデータや、報知音データを記憶する。また、記憶部１２０は、第１の制御部１３０からの操作信号に基づき、各種データの記憶や読み出しが制御される。
【００１７】
スピーカ１５０は、右スピーカ１５０Ｒおよび左スピーカ１５０Ｌから構成され、増幅部１００から出力される音声信号を音波に変換する。
【００１８】
第１の制御部１３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）に加えてＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等により構成される。第１の制御部１３０は、音声出力装置１００が備える各部を制御するとともに、音声出力装置１００に入力される各種信号やデータに対する処理や演算を行う。
【００１９】
センサ部１８０は、報知音生成システム１０が車両において用いられる場合、車両内外の各種状態を検出するセンサより構成される。ここで、センサ部１８０の具体的な構成を、図２により説明する。センサ部１８０は、一例として、窓センサ１８１、燃料センサ１８２、方向指示センサ１８３、ブレーキセンサ１８４、搭乗者センサ１８５、障害物センサ１８６等がある。
【００２０】
窓センサ１８１は、車両の窓の開閉状態を測定するセンサであり、車両における開閉可能な窓全てにおける、開閉および開状態における開度合いを示す信号を、第１の制御部１３０に出力する。燃料センサ１８２は、車両の燃料の量を測定し、燃料の残量を示す信号を第１の制御部１３０に出力する。燃料センサ１８２は、車両の動力源が電気または電気と内燃機関のハイブリッドである場合、電力量を測定するセンサが含まれてもよい。
【００２１】
方向指示センサ１８３は、周辺における他の車両に進行方向等を表示するウィンカーの動作を検出し、検出した信号を第１の制御部１３０に出力する。方向指示センサ１８３は、特にセンサを設けなくとも、ウィンカーを動作させるリレーに基づく信号を取得してもよい。ブレーキセンサ１８４は、サイドブレーキのオン／オフを検出し、検出した信号を第１の制御部１３０に出力する。
【００２２】
搭乗者センサ１８５は、車両におけるシート毎の搭乗者の有無を検出し、検出した信号を第１の制御部１３０に出力する。搭乗者センサ１８５は、シート毎に装着される重量センサや、車内を撮影する撮像装置による人物検出、シートベルト装着による電気的な導通の検出によるものなどがある。
【００２３】
障害物センサ１８６は、車外を撮影する撮像装置や、赤外線センサ、超音波センサ等によるものであり、車両を中心に複数の方向に対して障害物を検出できるよう、複数のセンサが備えられる。障害物センサ１８６は、車両の進行方向に、車両の進行を妨げる障害物を検出した場合、障害物を検出したことを示す信号を第１の制御部１３０に出力する。
【００２４】
記憶部１２０には、センサ部１８０における各種センサから出力された信号に基づき、スピーカ１５０から出力される報知音データ１２１が記憶されている。報知音データ１２１の具体的な例を、図３に示す。図３において、燃料センサ１８２からの出力に基づき出力される燃料切れ警告用報知音データ１２１２、方向指示センサ１８３からの出力に基づき出力される方向指示用報知音データ１２１３、ブレーキセンサ１８４からの出力に基づき出力されるブレーキ解除忘れ警告用報知音データ１２１４、障害物センサ１８６からの出力に基づき出力される障害物警告用報知音データ１２１６などである。
【００２５】
これらの各報知音データ１２１は、記憶部１２０にＰＣＭデータなどのデジタル音声データとして記憶されている。また、ＭＰ３形式のデータや、ＭＩＤＩ（登録商標）形式のデータであってもよい。
【００２６】
また、第１の制御部１３０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムの動作により、センサデータ取得制御部１３１、再生制御部１３２として機能する。
【００２７】
センサデータ取得制御部１３１は、センサ部１８０を構成する各種センサより、適切なタイミングで信号を取得し、取得した信号に対して報知音を出力する対象を選択する処理等を行う。再生制御部１３２は、記憶部１２０に記憶されている各種コンテンツデータの再生を実行する制御を行うとともに、センサデータ取得制御部１３１における報知音出力タイミングに、適切な報知音を出力させる制御を行う。
【００２８】
具体例としては、センサデータ取得制御部１３１が燃料センサ１８２より取得した信号が、残燃料が所定数量以下となったことを示している場合、再生制御部１３２は、燃料切れ警告用報知音データ１２１２を出力させる制御を行う。同様に、センサデータ取得制御部１３１が方向指示センサ１８３より取得した信号が、方向指示を動作させていることを示している場合、再生制御部１３２は、方向指示用報知音データ１２１３を出力させる制御を行う。同様に、センサデータ取得制御部１３１がブレーキセンサ１８４より取得した信号が、サイドブレーキを動作させている状態であることを示している場合に、他のセンサにより車両の移動開始が検出された場合、再生制御部１３２は、ブレーキ解除忘れ警告用報知音データ１２１４を出力させる制御を行う。同様に、センサデータ取得制御部１３１が障害物センサ１８６より取得した信号が、車両の進行方向に障害物が存在することを示している場合、再生制御部１３２は、障害物警告用報知音データ１２１６を出力させる制御を行う。
【００２９】
ダミーヘッド装置２００は、ダミーヘッド２１０およびダミーヘッド２１０の耳の位置に装着されるマイクロフォン２２０から構成される。ダミーヘッド２１０は、車両における例えば運転者が着座する位置に配置される。ダミーヘッド２１０に代えて、人の両耳にマイクロフォン２２０を装着し、運転席に着座させてもよい。この場合、報知音を生成する対象の車両を通常運転する人物であれば、その人物の聴覚特性および伝達関数等を用いることができるため、なお、好ましい。
【００３０】
マイクロフォン２２０は、ダミーヘッド２１０の左右の耳に各々装着されたステレオマイクロフォンであり、マイクロフォン２２０が取得した音声信号は、報知音生成装置３００に入力される。
【００３１】
報知音生成装置３００は、汎用的なＰＣ（Personal Computer）や専用の装置により構成される。報知音生成装置３００は、第２の制御部３１０、表示部３５０、操作部３６０を備える。報知音生成装置３００は、音声出力装置１００と一体に構成されていてもよく、その場合は、第２の制御部３１０、表示部３５０、操作部３６０は、音声出力装置１００において共用される。
【００３２】
第２の制御部３１０は、例えばＣＰＵやＤＳＰに加えてＲＡＭおよびＲＯＭ等により構成される。第２の制御部３１０は、報知音生成装置３００が備える各部を制御するとともに、報知音生成装置３００に入力される各種信号やデータに対する処理や演算を行う。
【００３３】
表示部３５０は、例えば液晶表示素子や有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示素子等からなり、第２の制御部３１０の処理によって表示内容や表示形態が制御される。表示部３５０の表示例としては、報知音生成画面等である。
【００３４】
操作部３６０は、報知音生成装置３００に対してユーザが各種処理や動作指示を行うためのユーザインターフェースであり、例えば、押ボタン式や回転式の操作手段、各種キーやマウスなどである。または表示部３５０に重ねて設けられたタッチパネルであってもよい。操作部３６０が操作されることにより、操作に基づく信号が第２の制御部３１０に出力され、操作に基づく各部の動作や各種処理が実行される。
【００３５】
また、第２の制御部３１０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムの動作により、音場測定制御部３１１、クロストークキャンセルフィルタ生成制御部３１２、クロストークキャンセル検証部３１３、報知音生成制御部３１４として機能する。
【００３６】
音場測定制御部３１１は、操作部３６０による指示に基づき、スピーカ１５０から出力された測定用信号および測定用信号が車室内等の空間を経由してマイクロフォン２２０が取得したデータに基づき、スピーカ１５０からマイクロフォン２２０までの伝達関数を測定する。
【００３７】
クロストークキャンセルフィルタ生成制御部３１２は、音場測定制御部３１１が測定した伝達関数から、クロストーク信号を含む、車室内等における空間の影響をキャンセルするためのクロストークキャンセルフィルタを生成する。
【００３８】
クロストークキャンセル検証部３１３は、クロストークキャンセルフィルタ生成制御部３１２が生成したクロストークキャンセルフィルタに対して、クロストークキャンセルが周波数帯域毎にどの程度行われるのか検証する。検証結果は、表示部３５０に表示される。
【００３９】
報知音生成制御部３１４は、クロストークキャンセル検証部３１３の検証結果に基づき、ユーザが操作部３６０を操作することにより適切な報知音が生成される制御を行う。具体的には、クロストークキャンセル検証部３１３の検証結果の表示に基づく適切な音階表示などである。
【００４０】
次に、図４から図１２を参照して、本発明の第１の実施形態としての報知音生成処理を説明する。本実施形態は、車両において運転席に着座している運転者に対して、車両やその周囲における異常や危険を報知するための報知音を生成する事例として説明する。本発明は、車両以外にも、鉄道や航空機、船舶、オペレーションを伴う各種設備など、報知音を聴取するユーザの位置がある程度特定できる対象であれば、適用可能である。
【００４１】
先ず、報知音を生成したい環境（この場合は車室内）に、報知音生成システム１０を設置する。そして、実際に報知音が再生される環境で測定を行うことで、本発明の報知音生成システム１０において生成された報知音は、生成に用いられた車両または車種に対して最適な報知音となる。
【００４２】
先ず、報知音生成システム１０が車室内に設置された状態において、音場測定制御部３１１の制御により、スピーカ１５０からマイクロフォン２２０までの伝達関数を測定する（ステップＳ１０１）。
【００４３】
ステップＳ１０１における伝達関数の測定には、スピーカ１５０より出力しマイクロフォン２２０によって取得する測定用信号を、幅の狭いパルス性（１５μｓ〜２０μｓ、５０〜１００Ｖ）の信号を多数回取得して平均化する同期加算法、Ｍ系列雑音やピンクノイズ信号を用い、音源（スピーカ１５０）のパワースペクトルと音源・受音点（マイクロフォン２２０）間のクロスパワースペクトルから周波数伝達特性を求め、フーリエ逆変換により計測するクロススペクトル法、さらに、タイムストレッチドパルス信号の応答と時間軸を反転させた駆動信号との畳み込みにより伝達関数を求めるタイムストレッチドパルス法などがある。
【００４４】
音場測定制御部３１１は、上述したような測定方法を用いて、図５に示すように、右スピーカ１５０Ｒから左耳に相当するマイクロフォン２２０Ｌまでの伝達関数ｈRO（ｔ）、右スピーカ１５０Ｒから右耳に相当するマイクロフォン２２０Ｒまでの伝達関数ｈRS（ｔ）、左スピーカ１５０Ｌから左耳に相当するマイクロフォン２２０Ｌまでの伝達関数ｈLS（ｔ）、左スピーカ１５０Ｌから右耳に相当するマイクロフォン２２０Ｒまでの伝達関数ｈLO（ｔ）を測定する。なお、伝達関数ｈRO（ｔ）及び伝達関数ｈLO（ｔ）をクロストーク信号と呼んでいる。
【００４５】
図６は、本実施形態として、窓を密閉した車室内において計測した各伝達関数であり、横軸は時間、縦軸は音圧振幅である。また、図６（Ａ）は伝達関数ｈLS（ｔ）、図６（Ｂ）は伝達関数ｈLO（ｔ）、図６（Ｃ）は伝達関数ｈRO（ｔ）、図６（Ｄ）は伝達関数ｈRS（ｔ）である。
【００４６】
次に、クロストークキャンセルフィルタ生成制御部３１２は、ステップＳ１０１において測定した伝達関数に基づき、クロストークキャンセルフィルタを生成する（ステップＳ１０２）。ここで生成するクロストークキャンセルフィルタは、クロストーク信号及び車室内などの再生環境に基づく反射音などをキャンセルするものであり、スピーカ１５０に入力された測定信号とマイクロフォン２２０が取得する信号（両耳で聴取する信号）とが同一となることである。
【００４７】
したがって、両耳に位置するマイクロフォン２２０Ｌおよびマイクロフォン２２０Ｒおける応答ｐl（ｔ）およびｐr（ｔ）が、数式１に表されるシステムフィルタＦを求める。
【数１】
2014060571.tif 000003
【００４８】
また、ｐl（ｔ）およびｐr（ｔ）は同時に数式２を満足させる。
【数２】
2014060571.tif 000004
【００４９】
これをフーリエ変換し、行列を使って表すと数式３のように表される。
【数３】
2014060571.tif 000005
【００５０】
このため、クロストークキャンセルフィルタＦは、数式４で表される空間伝達関数行列Ｈの逆行列となるため、数式５で表される。
【数４】
2014060571.tif 000006
【数５】
2014060571.tif 000007
【００５１】
数式５における逆フィルタ部１／D（ω）の算出は、最小二乗法を用いる算出法、ＱＲ法、レギュラリゼーションパラメータを用いた手法など既存の算出法を用いることができる。
【００５２】
図７は、本実施形態において求めた逆フィルタ部１／D（ω）のデータであり、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルである。
【００５３】
次に、ステップＳ１０２において生成されたクロストークキャンセルフィルタに対して、クロストークキャンセル検証部３１３は、実際の音場におけるクロストークキャンセルの実効値を検証する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３におけるクロストークキャンセルの検証とは、数式１の成立度合いを検証する。本実施形態においては、数式６および数式７による２種類の検証を行う。
【数６】
2014060571.tif 000008
【数７】
2014060571.tif 000009
【００５４】
図８および図９は、本実施形態として車室内における検証結果である。図８は、時間応答を示し、横軸は時間、縦軸は音圧振幅である。また、図９は、周波数特性を示し、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルである。また、比較のために、無響室において測定した伝達関数およびクロストークキャンセルフィルタの特性を図１０に示し、同様に検証結果を図１１に示す。
【００５５】
無響室における検証結果である図１１（Ａ）では、Ｌｃｈのスピーカ１５０Ｌに検証信号を入力した場合の左耳に相当するマイクロフォン２２０Ｌの応答ｐLchLeの振幅は大きく、右耳に相当するマイクロフォン２２０Ｒの応答ｐLchReは殆ど無音である。また、図１１（Ｃ）ではＲｃｈのスピーカ１５０Ｒに検証信号を入力した場合の右耳に相当するマイクロフォン２２０Ｒの応答ｐRchReの振幅は大きく、左耳に相当するマイクロフォン２２０Ｌの応答ｐRchLeは殆ど無音である。
【００５６】
また、図１１に示す周波数特性（Ｂ）（Ｄ）においても、低周波数領域（例えば、数十Ｈｚ）から高周波数領域（例えば２０ｋＨｚ）まで、両耳のレベル差が大きくとれている。このため、図１１に示す無響室での検証結果は、数式６および数式７が成り立っているといえる。
【００５７】
図８および図９に示した、車室内における検証結果においては、図８（Ｂ）、（C)を見てもわかるとおり、無音ではないことがわかる。また図９においては、両耳のレベル差が大きい周波数領域は狭く、約３００Ｈｚ〜約１ｋＨｚの範囲において、１５ｄＢ前後のレベル差が、効果として示される。
【００５８】
レベル差の大きい周波数領域が狭くなる要因としては、車室内において設置されるスピーカ１５０は、ダッシュボード上に設置されているため、スピーカ１５０の振動板の口径は例えば直径３ｃｍなど小さいものに限られ、低周波数領域の再生能力を欠いているためである。また、高周波数領域については、車室周辺に設置されている各種ガラスによる反射によって、高周波数領域の残響時間が長く、さらに位相がランダムに乱れるため、マイクロフォン２２０の位置においては、反射音をキャンセルするキャンセル用の音波が正確に逆相とならず、キャンセルしきれないことが考えられる。
【００５９】
このような音場環境は、使用するスピーカ１５０、測定対象の車両、車種によって異なるため、実際の再生音場を用いて検証を行うことが効果的である。
【００６０】
次に、ステップＳ１０３における検証結果に基づき、報知音生成制御部３１４は、表示部３５０にクロストークキャンセル効果が比較的高い周波数帯域を表示させる（ステップＳ１０４）。
【００６１】
ステップＳ１０４の処理は、先ず、ステップＳ１０３において測定されたそれぞれの応答について、周波数特性のエンベロープを算出する。エンベロープ算出は、周波数振幅値の移動平均やヒルベルト変換などを用いて算出する。
【００６２】
例えば、数式８に示すように、ＬｃｈＬｅのエンベロープとＬｃｈＲｅのエンベロープを周波数毎に比較して、その差が約１５ｄＢ以上となる周波数を、クロストークキャンセル効果が高い周波数であると判断する。ＲｃｈＬｅのエンベロープとＲｃｈＲｅのエンベロープについても同様であり、数式８における結果として、Ｄｌ（ｉ）≧１５、Ｄｒ（ｉ）≧１５である周波数について、クロストークキャンセル効果が高い周波数として表示させる。数式８において、Ｍは音圧レベルを意味し、ｉは離散周波数のインデックスを表す。なお、１５ｄBという数値に関しては、本実施例により限定されるものではなく、測定対象の車両、車種により最適値に変更することができる。
【数８】
2014060571.tif 000010
【００６３】
ステップＳ１０４における表示形態としては、例えば、３００Ｈｚ〜１ｋＨｚのように周波数帯域を数値で表示してもよく、図１２に示すように、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域を、ピアノの鍵盤４００に対応付けて表示してもよい。図１２は、鍵盤４００上に斜線の無い範囲を、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域として示している。図面の都合上、白鍵のみを用いてクロストークキャンセル効果が高い周波数帯域を示しているが、黒鍵についても同様の表示を行ってもよい。
【００６４】
ステップＳ１０４において、表示部３５０にクロストークキャンセル効果が高い周波数帯域を表示した後、報知音生成制御部３１４は、ユーザによる操作部３６０の操作を受け付けて、報知音をデザインする（ステップＳ１０５）。
【００６５】
ステップＳ１０５の処理は、例えば図１２のように、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域を鍵盤４００に対応付けて表示している場合、ユーザが操作部３６０を操作し、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に該当する鍵盤４００を選択することにより、報知音がデザインされる。この場合、操作部３６０は、表示部３５０に表示された鍵盤４００を直接タッチ操作可能なタッチパネルであることが好ましい。
【００６６】
また、ステップＳ１０５の処理は、ユーザの操作によらなくとも、報知音生成制御部３１４が自動的に報知音をデザインしてもよい。この場合、自動生成された報知音に対して、ユーザが操作部３５０の操作によって報知音を修正可能としてもよい。
【００６７】
ステップＳ１０５においてデザインされる報知音の例としては、例えば障害物警告用報知音データ１２１６のように緊急性のある報知音である場合は、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域内の複数の鍵盤４００に該当する不協和音とし、２〜３種類の和音を早いテンポで繰り返す報知音とする。また、例えばブレーキ解除忘れ警告用報知音データ１２１４のように緊急性を要しない報知音である場合は、１種類の不協和音が１回の報知音とする。また、例えば方向指示用報知音データ１２１３の例としては、２つの音を交互に繰り返す報知音とする。また、例えば燃料切れ警告用報知音データ１２１２の例としては、下降音階を用いた報知音とする。
【００６８】
次に、報知音生成制御部３１４は、ステップＳ１０５でデザインされた報知音を元に、実際に用いる報知音を生成する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６における報知音生成は、ステップＳ１０５でデザインされた報知音を、指定された定位方向に音像が定位するような処理を行う。
【００６９】
例えば、運転席に着座した人物から見た所定の定位方向が、その人物の正面を０度として、右４５度である場合、数式９に示すように、右４５度の頭部伝達関数ｈＴＬ４５（ｔ）、ｈＴＲ４５（ｔ）と、ステップＳ１０２において作成したシステムフィルタＦを、ステップＳ１０５においてデザインされた報知音に畳み込むことで、スピーカ１５０から出力するための報知音データｌ（ｔ）、ｒ（ｔ）が生成される。
【数９】
2014060571.tif 000011
【００７０】
数式９において、ｓ（ｔ）は、ステップＳ１０５においてデザインされた報知音のデータである。また、所望の音像定位方向を任意に選択する場合は、予め方向別の頭部伝達関数を記録したデータベースを用意し、指定された方向の頭部伝達関数が選択されるようにしてもよい。方向別の頭部伝達関数は、無響室で測定された伝達関数でもよいが、実際の車室内において測定された伝達関数を用いる場合は、さらに音像定位の精度が向上する。また、音像の定位方向ではなくピンポイントの位置に音像を定位させたい場合は、対象となる位置にスピーカ１５０を設置して測定された頭部伝達関数を用いることにより、精度よく音像を定位させることができる。
【００７１】
このようにして生成された報知音は、音声出力装置１００の記憶部１２０に報知音データ１２１として記録され、センサ部１８０からの出力に対応した報知音が選択されて出力される。このように、報知音には予め音像定位のための伝達関数が畳み込まれているため、報知音の出力時に、所望の音像定位を行うための演算を不要とする。
【００７２】
それぞれの報知音には、再生される環境に応じた伝達関数が畳み込まれているため、実際の運転中などに、車内の音場の変化に合わせるように伝達関数を切り替えたり、演算する必要がない。例えば、窓センサ１８１から取得した窓の開閉度合いや、搭乗者センサ１８５から取得した搭乗者の人数や搭乗位置に応じた報知音データを記憶部１２０から読み出すこととなるため、音声出力装置１００において複雑な演算を不要とする。このため、音声出力装置１００における第１の制御部１３０には、高価な高速演算素子等を用いる必要がなく、コスト的にもメリットがある。
【００７３】
次に、図１３を参照して、本発明の第２の実施形態としての報知音生成処理を説明する。第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同一の内容については、説明を省略する。
【００７４】
第２の実施形態においては、報知音を新たに生成せず、予め記憶部１２０に記憶されている報知音を、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に基づき加工するものである。従って、図１３においては、ステップＳ１０１からステップＳ１０４までの処理及びステップＳ１０６は、第１の実施形態と同一である。
【００７５】
ステップＳ１０４において、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域の確認表示を行った後、報知音生成制御部３１４は、予め記憶されている報知音の周波数特性を分析し、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域との比較を行い、予め記憶されている報知音の周波数帯域が、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に含まれているか否かを分析する（ステップＳ２０５）。予め記憶されている報知音とは、記憶部１２０に記憶されている報知音でもよく、例えば、音声出力装置１００または報知音生成装置３００に備えられる図示しない光ディスクドライブやメモリカードスロット等を介して、光ディスクやメモリカード等の外部記憶媒体から読み込んでもよい。
【００７６】
ステップＳ２０５において、予め記憶されている報知音の周波数帯域が、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に含まれている場合は、報知音の加工は行わない。予め記憶されている報知音の周波数帯域が、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に含まれていない場合は、予め記憶されている報知音の周波数帯域に対して、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に含まれるよう、報知音を加工する（ステップＳ２０６）。
【００７７】
例えば、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域より、予め記憶されている報知音の周波数帯域が高い周波数帯域である場合は、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に入るように音の高さをピッチシフトダウンにより低くする。また、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域より、予め記憶されている報知音の周波数帯域が低い周波数帯域である場合は、クロストークキャンセル効果が高い周波数帯域に入るように音の高さをピッチシフトアップにより高くする。
【００７８】
このような第２の実施形態においては、予め提供されている報知音に対しても、適切に音像が定位した報知音とすることができる。
【００７９】
本発明における各ステップを実行するためのプログラムは、例えばネットワークや可搬型の記憶媒体によって、ＰＣやタブレット端末等にインストールされることにより、報知音生成装置３００が実現される構成としてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１０：報知音生成システム１００：音声出力装置、１１０：増幅部、１２０：記憶部、１３０：第１の制御部、１５０：スピーカ、１８０：センサ部、２００：ダミーヘッド装置、２１０：ダミーヘッド、２２０：マイクロフォン、３００：報知音生成装置、３１０：第２の制御部、３１１：音場測定制御部、３１２：クロストークキャンセルフィルタ生成制御部、３１３：クロストークキャンセル検証部、３１４：報知音生成制御部、３５０：表示部、３６０：操作部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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