(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響補償システムを組み込むオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、前記オーディオシステムが、聴取環境で1つまたは複数の音響変換器を使用してオーディオ信号を再生するように適合され、前記音響補償システムが、前記聴取環境内のセンサ位置に配置されたオーディオセンサを備え、各音響変換器からオーディオセンサ位置への伝達関数が固有であり、聴取者の耳であるおおよその位置で前記聴取環境内に音評価位置のペアがあり、前記音評価位置が前記センサ位置とは異なるものであり、
前記センサ位置でノイズを録音するステップと、
前記センサ位置でノイズを録音するのと同時に、前記音評価位置の両方におけるノイズを録音するステップと、
各音響変換器から前記センサ位置への固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記センサ位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記センサ位置で録音された前記ノイズとを結合することによって仮想センサ信号を作成するステップとを備える、方法。
【請求項２】
音響補償システムを組み込むオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、前記オーディオシステムが、聴取環境で1つまたは複数の音響変換器を使用してオーディオ信号を再生するように適合され、前記音響補償システムが、前記聴取環境内のセンサ位置に配置されたオーディオセンサを備え、各音響変換器からオーディオセンサ位置への伝達関数が固有であり、前記聴取環境内に音評価位置があり、各音響変換器から前記評価位置への伝達関数が固有であり、
前記センサ位置でノイズを録音するステップと、
前記センサ位置でノイズを録音するのと同時に、前記音評価位置でノイズを録音するステップと、
各音響変換器から前記センサ位置への前記固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記センサ位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
各音響変換器から前記評価位置への知られている伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記評価位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記センサ位置で録音された前記ノイズとを結合することによって仮想センサ信号を作成するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記音評価位置で録音された前記ノイズとを結合することによってオーディオ評価信号を作成するステップとを備える、方法。
【請求項３】
聴取者の耳であるおおよその位置で前記聴取環境内に音評価位置のペアがあり、両方の音評価位置でノイズが同時に録音され、仮想伝達関数が各音響変換器から両方の音評価位置に作成され、音評価信号がバイノーラルである、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記音響補償システムが、前記オーディオ信号を処理するプロセッサをさらに備える、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記仮想センサ信号を前記プロセッサに入力するステップであって、前記仮想センサ信号が、前記オーディオ信号の修正を引き起こすために前記プロセッサによって使用される、ステップをさらに備える、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
エンジンRPM信号、音楽信号、車両の速度を表す信号、および車両機能の状態を表す信号で構成される音響補償システム入力のグループから選択された1つまたは複数の音響補償システム入力を前記プロセッサに入力するステップをさらに備える、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記音響補償システム入力のうちの1つまたは複数が、前記オーディオ信号の修正を引き起こすために前記プロセッサによって使用される、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
1つまたは複数の非音響信号を、前記センサ位置および音評価位置でのノイズの録音と同時に録音するステップをさらに備える、請求項4に記載の方法。
【請求項９】
前記非音響信号が、エンジンRPM信号、スロットル位置を示す信号、およびエンジントルクを示す信号で構成される信号のグループから選択される、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記非音響信号が複数の異なる位置で録音される、請求項8に記載の方法。
【請求項１１】
録音された非音響信号を前記プロセッサに入力するステップであって、前記非音響信号が前記オーディオ信号の修正を引き起こすために前記プロセッサによって使用される、ステップをさらに備える、請求項8に記載の方法。
【請求項１２】
前記聴取環境内に複数の評価位置があり、ノイズがすべての前記センサ位置およびすべての前記評価位置で同時に録音される、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記オーディオ評価信号を分析するステップをさらに備える、請求項3に記載の方法。
【請求項１４】
前記オーディオ評価信号を分析するステップが、前記オーディオ評価信号をヘッドホンに適用するステップを備える、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記録音されたノイズが前記聴取環境内の音を備え、前記音が前記聴取環境の様々な環境条件下で録音される、請求項2に記載の方法。
【請求項１６】
データベース内で、前記録音された音と、前記録音した時の特定の環境条件とを関連付けるステップをさらに備える、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
特定の環境条件を前記データベースに問い合わせて、そのような条件下で録音された前記音を取り出すステップをさらに備える、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記取り出された音を使用して、前記仮想センサ信号および前記オーディオ評価信号を作成するステップをさらに備える、請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
前記センサが、マイクまたは加速度計のどちらかである、請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
音響補償システムを含むオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、前記オーディオシステムが、車両キャビン内で、1つまたは複数の音響変換器を介してオーディオ信号を再生するように適合され、前記音響補償システムが、前記オーディオ信号を処理する適応プロセッサと、前記車両キャビン内のセンサ位置に配置されたマイクとを備え、前記車両キャビン内に音評価位置があり、各音響変換器から前記センサ位置への伝達関数が固有であり、各音響変換器から前記評価位置への伝達関数が固有であり、
前記センサ位置で音を録音し、前記センサ位置での録音と同時に前記音評価位置で音をバイノーラル方式で録音するステップであって、前記音が様々な車両動作条件下で動作している前記車両で録音される、ステップと、
各音響変換器から前記センサ位置への前記固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記センサ位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
各音響変換器から前記評価位置への前記固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記評価位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記センサ位置で録音された前記音とを結合することによって仮想センサ信号を作成するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記音評価位置で録音された前記音とを結合することによってオーディオ評価信号を作成するステップと、
前記仮想センサ信号を前記適応プロセッサに入力するステップであって、前記仮想センサ信号が、前記オーディオ信号の修正を引き起こすために前記適応プロセッサによって使用される、ステップと、
エンジンRPM信号、音楽信号、車両の速度を表す信号、および車両機能の状態を表す信号で構成される音響補償システム入力のグループから選択された1つまたは複数の音響補償システム入力を前記適応プロセッサに入力するステップであって、前記音響補償システム入力が、前記オーディオ信号の修正を引き起こすために前記適応プロセッサによって使用される、ステップと、
前記録音された音を使用して、前記仮想センサ信号および前記オーディオ評価信号を作成するステップと、
前記オーディオ評価信号をヘッドホンに適用するステップを備える前記オーディオ評価信号を分析するステップとを備える、方法。
【請求項２１】
前記音響補償システムが、前記車両キャビン内の複数のセンサ位置に配置された複数のマイクを備え、前記車両キャビン内に複数の評価位置があり、音がすべての前記センサ位置で同時に、およびすべての前記評価位置でバイノーラル方式で録音される、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
音響補償システムを含むオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、前記オーディオシステムが、車両キャビン内のエンジン高調波を修正またはキャンセルするオーディオ信号を作成するように適合され、前記音響補償システムが、前記オーディオ信号を処理するプロセッサと、前記車両キャビン内のセンサ位置に配置されたマイクとを備え、前記車両キャビン内に音評価位置があり、各音響変換器から前記センサ位置への伝達関数が固有であり、各音響変換器から前記評価位置への伝達関数が固有であり、
前記センサ位置で音を録音し、前記音評価位置で音を録音し、前記エンジンに関連付けられる1つまたは複数の非音響信号を録音するステップであって、すべてのそのような録音が同時に行われ、そのような録音が、様々なエンジン作動条件下で動作している前記車両で行われる、ステップと、
各音響変換器から前記センサ位置への前記固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記センサ位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
各音響変換器から前記評価位置への前記固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記評価位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記センサ位置で録音された前記音とを結合することによって仮想センサ信号を作成するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記音評価位置で録音された前記音とを結合することによってオーディオ評価信号を作成するステップと、
前記仮想センサ信号および前記録音された非音響信号を前記プロセッサに入力するステップであって、前記入力が、前記オーディオ信号の修正を引き起こすために、また1つまたは複数のエンジン高調波を修正またはキャンセルするために前記プロセッサによって使用される、ステップと、
エンジンRPM信号を前記プロセッサに入力するステップであって、前記エンジンRPM信号が、前記オーディオ信号の修正を引き起こすために前記プロセッサによって使用される、ステップと、
前記録音された音を使用して、前記仮想センサ信号および前記オーディオ評価信号を作成するステップと、
前記オーディオ評価信号を分析するステップとを備える、方法。
【請求項２３】
前記オーディオシステムが、前記車両キャビン内の複数のセンサ位置に配置された複数のマイクを備え、前記車両キャビン内に複数の評価位置があり、音がすべての前記センサ位置、およびすべての前記評価位置で同時に録音される、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
音響補償システムを含むオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、前記オーディオシステムが、音響変換器を通じて車両キャビン内のオーディオ信号を再生するように適合され、前記オーディオ信号が、前記車両キャビン内のエンジン高調波を修正するために使用され、前記車両キャビン内に音評価位置があり、各音響変換器から前記評価位置への伝達関数が固有であり、
前記音評価位置で音を録音し、前記エンジンに関連付けられる1つまたは複数の非音響信号を同時に録音するステップであって、そのような録音が、様々なエンジン動作条件下で動作している前記車両で行われる、ステップと、
前記録音された非音響信号からエンジン高調波を決定するステップと、
各音響変換器から前記評価位置への前記固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から前記評価位置への仮想伝達関数を作成するステップと、
1つまたは複数のエンジン高調波を修正するために、前記録音された非音響信号を使用して前記オーディオ信号を修正するステップと、
仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、
前記仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理された前記オーディオ信号と、前記音評価位置で録音された前記音とを結合することによってオーディオ評価信号を作成するステップと、
前記オーディオ評価信号を分析するステップとを備える、方法。
【請求項２５】
前記オーディオ評価信号を分析するステップが、前記オーディオ評価信号をヘッドホンに適用するステップを備える、請求項24に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、オーディオシステムの調整に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオシステムは、聴取環境内の聴取者によって知覚される音に所望の効果を生じさせるために、オーディオ信号の1つまたは複数のパラメータを変更する機能を含むことができる。生じる効果は、一般的に、聴取環境内の信号レベルの変化、および/または音の均一化である。自動車のキャビン、空港、レストランなどの騒々しい環境で使用するためのシステムを開発しているオーディオシステムの設計者は、聴取環境の異なる条件下で良好に実行するシステムを開発する目的で、システムの動的パラメータを調整する機能を保持しつつ、実際の環境でシステムを使用することを望んでいる。この作業は、聴取環境を実際の使用条件下で繰返し広範に使用する必要があり、それは困難かつ高コストである場合がある。
【０００３】
ノイズにおける変化を考慮する目的で、聴取環境内のノイズが変化し得る聴取環境のためのいくつかのオーディオシステムが動的に調節される。そのような環境の一例は自動車のキャビンである。エンジン音、ロードノイズ、および車両の窓の状態(閉じている(up)、一部開いている、または完全に開いている)に関連付けられる風のノイズなどの聴取環境の他の条件からのノイズが、オーディオシステムを介して再生されている音の知覚に影響を及ぼす。ある音響補償システムは、自動車内部の音を感知して、感知した音からノイズを取り出して、ノイズを考慮するためにあらかじめ定められた方法でオーディオ信号を調節する。たとえば、再生レベル、ダイナミックレンジ、および周波数応答を、ノイズの分析に基づいて変更することができる。
【０００４】
また、車両キャビン内のエンジン音を、たとえばキャンセルまたは増強することによって、それらの知覚を変更することが望ましい場合がある。音響補償システムを組み込むオーディオシステムは、エンジン高調波に基づいてオーディオ信号を作成することによってこれを達成することができる。
【０００５】
オーディオシステムのある態様の仮想評価を可能にするシステムが知られている。たとえば、主観的に評価するために、ヘッドホンを介する仮想聴取を使用することができる。そのような仮想聴取システムは、実際の環境を模倣するために、あらかじめ録音されたノイズをオーディオ出力に追加することを含むことができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
音響補償システムを組み込むオーディオシステムが効率的に動作するために、オーディオシステムを調整する必要がある。すなわち、実際の使用条件に基づいて動的パラメータの値を確立する必要がある。車両オーディオシステムのために、調整は、ユーザが経験すると思われる条件を模倣する様々な車両動作条件下で車両が動作されることを必要とする。これは一般的に、車両がエンジンRPM、車両の速度、路面条件、および車両の窓の状態などの様々な条件下で動作している時に、車両の内部の1つまたは複数のノイズセンサ位置でノイズを測定することを必要とする。したがって、音響補償システムを組み込むオーディオシステムの適切な調整は、たとえば、車両などの特定の聴取環境への拡張された実質的なアクセスを必要とする。
【０００７】
従来の手法とは対照的に、本発明(the present innovation)のある実施形態は、聴取環境内の1つまたは複数のセンサ位置で音を録音し、同時に、聴取環境内の1つまたは複数の音評価位置で、同時にモノラル方式またはバイノーラル方式で音を録音することを企図する。録音された音を、それらが録音中に存在していた時と同じレベルで再生できるように、録音を較正することが望ましい。聴取環境内の音に関するさらなる非音響信号も録音することができる。そのような信号の例には、車両エンジンノイズに関連付けられるエンジンRPM、スロットル位置、および/またはエンジントルクがある。エンジンRPM信号はエンジン高調波周波数を定義し、一方、スロットル位置および/またはエンジントルクは高調波増強のためにエンジンノイズのレベルを定義するために役立つ。各ラウドスピーカから各音響センサ位置および各音評価位置への伝達関数が仮想化される。次いで、音響センサ信号を仮想化して、音響補償システムコントローラにフィードバックすることができる。これによって、調整処理中に車両を動作せずに、オーディオシステムを調整することが可能になる。仮想化システムを通じて再生される信号が録音されたノイズレベルに対して適切なレベルで出力されるように、伝達関数の測定および仮想化を較正することが望ましい。その結果、センサ位置および評価位置で音および非音響信号を録音するために、一旦車両が所望の動作条件下で動作されると、調整エンジニアは、いつでも、またはどこでも、システムを調整できるようになる。
【０００８】
いくつかの実施形態では、本発明は、聴取環境に信号を再生するためにオーディオシステムと連携する音響補償システムの調整への仮想化の適用を備える。音響補償システムは、オーディオシステムの動作パラメータを変更することもでき、オーディオシステムによって再生された信号を変更することもでき、またはその両方が可能である。音響補償システムは、聴取環境に影響を及ぼすシステムの動作条件の変化に応答して、聴取環境でオーディオシステムによってレンダリングされた信号を何らかの方法で動的に変更するために使用される。音響補償システムは、1つまたは複数の入力を受信する。入力のうちの少なくともいくつかは、非定常統計を有するセンサ(音響または非音響)からのものである。すなわち、センサ出力信号統計値は時間によって変化する。一般的に、センサ出力信号統計値は環境の動作特性によって変化する。車内で使用するために適合されたある実施形態では、センサ出力統計値は、車両の動作状態(速度、トランスミッションギア、車両の窓の状態等)によって変化する。音響センサが仮想化される。オーディオシステムからの出力(たとえば、エンジンRPM)によって影響を受けない非音響センサおよび/または他のシステム入力が記録される。音響補償システム内のコントローラが、受信された入力に基づいて出力を形成する。コントローラは、フィードフォワードまたはフィードバックトポロジを有してもよく、またはその両方の特性を示してもよい。コントローラは開ループを操作することもでき、または閉ループを操作することもできる。コントローラは時間的に不変(time invariant)でもよく、時間に適応して(time adaptive)もよい。コントローラの出力は、オーディオシステムの動作パラメータを変更することもでき、オーディオシステムによって再生された信号を変更することもでき、またはその両方が可能である。
【０００９】
聴取環境が車両の乗客用キャビンである一例では、音響補償システムが、聴取エリア(キャビン)内で所望のオーディオプログラム情報をレンダリングするために、オーディオシステムの動作パラメータを変更する。パラメータは、ノイズの存在下でレンダリングされたオーディオ信号の可聴性を改善するために、環境内に存在する周辺ノイズに基づいて変更される。パラメータは、ノイズの動的な変化に応答して動的に変更される。
【００１０】
やはり聴取環境が車両の乗客用キャビンである別の例では、音響補償システムが、車両のエンジンシグネチャと相関する信号の特性を変更して、オーディオシステムを通じてこの信号を出力する。動的に変化する出力信号は、聴取環境内に存在するエンジン信号を干渉して、聴取環境(車両キャビン)内に位置する聴取者によるエンジンシグネチャの知覚を変更する。一例では、変更された信号はエンジンノイズに破壊的に干渉し、別の例では建設的に干渉する。変更された信号は、エンジンノイズシグネチャの広帯域複製でもよく、またはエンジンシグネチャの基本周波数の1つまたは複数の個々の高調波を表してもよい。信号は、ある高調波を破壊的に干渉して、他の高調波を建設的に干渉し得る。
【００１１】
音響補償システムは、聴取環境内のどこかに配置された1つまたは複数のセンサを有する。これらのセンサのうちの少なくともいくつかは、一般的にマイクなどの音響センサである。本システムは、環境ノイズに関するパラメータを感知する1つまたは複数の非音響センサ、および/または、自動車のエンジン制御装置から受信されたエンジンRPM信号などの、ノイズに関する1つまたは複数の非音響入力も有することができる。非音響センサまたは他の非音響入力は、車両のエンジンノイズに関するエンジンRPM、スロットル位置、またはエンジン負荷を含み得る。本システムは、これらの入力を使用して、何らかの所望の状態に達するためにシステムを変更する、または信号を処理する方法を決定することができる。
【００１２】
オーディオシステムの仮想化が知られている。オーディオシステムと聴取環境との相互作用を合成して、個人が、聴取環境内に物理的に位置して、実際の物理的なオーディオシステムを聴取している場合に存在する信号を表す信号をその人が聴取できるようにすることが可能である。信号は、ヘッドホンまたはラウドスピーカを介して再生され得る。今まで、そのような仮想化オーディオシステムは静的であったため、変化する条件を動的に考慮することができなかった。仮想化は評価位置でのみ行われていた。すなわち、聴取者の耳の位置でのみ行われていた。
【００１３】
本明細書の発明は、音響補償システムの使用が、システムが補償しようとしている空間内のいくつかの条件を感知するために、センサの使用を必要とすることである。そのようなシステムを仮想的に調整するために、評価点だけを仮想化するのでは十分ではなく、センサ信号、または聴取環境に関連する他のシステム入力も記録するか、システムによって使用されるセンサを仮想化しなければならない。評価点に存在する信号を表す仮想信号を生成することに加えて、仮想化された音響補償システムは、実際の環境に存在するセンサ信号にアクセスする必要もある。そのときになってようやく、音響補償システムの仮想バージョンが、同じ環境にさらされた物理システムによって出力される実際の信号を表す信号を出力する。音響補償システムによって影響を受ける場合があるセンサ信号の仮想化が必要とされる。
【００１４】
評価点を仮想化する複数の方法を本明細書で説明する。ノイズの存在下でシステムによってレンダリングされる所望の信号の可聴性を向上させるために、オーディオシステムパラメータを変更するために使用されるシステムの第1の例では、システムを調整するエンジニアが、実際の車両の中にいるかのようにオーディオシステムを聴くことが望ましい。これは、静的(時間によって変化しない)オーディオシステムの単純な仮想聴取について知られているように、評価点でバイノーラル信号を仮想化することによって行われることが最も良い。エンジン音の特徴が音響補償システムによって変更されている第2の例では、評価点でバイノーラル仮想化を使用する必要はない。聴取者の頭付近の単一の点に存在する信号の仮想化は、エンジン音が正確な特徴を有するかどうかを決定するために十分である。EHC(エンジン高調波キャンセル)の場合について、これを客観的に決定することも可能であり、SPL(音圧レベル)の所望の減少の客観的測定が利用可能であってもよい。EHCおよびEHE(エンジン高調波増強)適用のためにバイノーラル仮想化を使用する必要はないが、もちろん使用することはでき、場合によっては、調整エンジニアは修正されたエンジン音を聴きたい場合もある。さらに、EHCおよびEHEをオーディオシステムで同時に使用することができるので、調整エンジニアは、同時に実行している両方のシステムで仮想車両キャビンシステムを聴きたい場合がある。
【００１５】
一般的に、本開示の一態様は、音響補償システムを組み込むオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、オーディオシステムが、聴取環境で1つまたは複数の音響変換器を介してオーディオ信号を再生するために使用される方法を特徴とする。音響補償システムは、聴取環境内のセンサ位置に配置されたセンサを有する。各音響変換器からセンサ位置への伝達関数が測定および格納される。本方法は、センサ位置でノイズを録音することを企図する。各音響変換器からセンサ位置への仮想伝達関数は、各音響変換器からセンサ位置への測定された伝達関数に基づいて作成される。次いで、オーディオ信号は、仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理される。仮想センサ信号は、すべての仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理されたオーディオ信号と、センサ位置で録音されたノイズとを結合することによって作成される。次いで、この仮想センサ信号は、オーディオシステム調整作業で使用されてもよく、あるいは実際のオーディオシステムで使用されるような実際のノイズセンサ出力として使用されてもよい。
【００１６】
様々な実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。聴取環境に音評価位置があってよく、各音響変換器から評価位置への伝達関数が測定されてよい。本方法は、センサ位置でノイズを録音するのと同時に、音評価位置でノイズを録音するステップと、各音響変換器から評価位置への固有の伝達関数に基づいて、各音響変換器から評価位置への仮想伝達関数を作成するステップと、仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数にオーディオ信号を処理するステップと、すべての仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理されたオーディオ信号と、音評価位置で録音されたノイズとを結合することによってオーディオ評価信号を作成するステップとをさらに備え得る。
【００１７】
音響補償システムは、オーディオ信号を処理するプロセッサをさらに備えてよく、本方法は、仮想センサ信号をプロセッサに入力するステップであって、仮想センサ信号が、オーディオ評価信号の一部として再生される(すなわち、仮想化された聴取環境で再生される)オーディオ信号の修正を引き起こすために、プロセッサによって使用される、ステップをさらに備えてよい。本方法は、エンジンRPM信号、音楽信号、車両の速度を表す信号、および車両機能の状態を表す信号を含む入力のグループから選択された1つまたは複数の音響補償システム入力をプロセッサに入力するステップをなおさらに備え得る。これらの音響補償システム入力は、仮想化された聴取環境で再生されるオーディオ信号の修正を引き起こすために、プロセッサによって使用され得る。
【００１８】
ノイズはバイノーラル方式で録音されてよく、録音されたノイズは車両キャビン内の音を備えてよく、音は、特定の様々な車両動作条件下で動作している車両で録音されてよい。本方法は、録音された音と、録音した時の特定の車両動作条件とを関連付ける(たとえば、データベース内で)ステップをさらに備え得る。本方法は、そのような条件下で録音された音を取り出して、そのような取り出された音、および記録された音響システム入力を使用して仮想センサ信号およびオーディオ評価信号を作成するために、特定の車両動作条件をデータベースに問い合わせるステップをなおさらに備え得る。
【００１９】
音響補償システムは、聴取環境内の複数のセンサ位置に配置された複数のセンサを備えてよく、その場合、すべてのセンサ位置でノイズが同時に録音され得る。聴取環境内に複数の評価位置があってよく、すべてのセンサ位置およびすべての評価位置でノイズが同時に録音されてよい。本方法は、オーディオ評価信号を分析するステップをさらに備えてよく、それはオーディオ評価信号をヘッドホンに適用することによって実現することができる。センサは、マイクまたは加速度計のどちらでもよい。
【００２０】
録音されたノイズは聴取環境内の音を備えてよく、音は聴取環境の様々な環境条件下で録音されてよい。本方法は、データベース内で、録音された音と、録音した時の特定の環境条件とを関連付けるステップをさらに備え得る。本方法は、特定の環境条件をデータベースに問い合わせて、そのような条件下で録音された音を取り出すステップをさらに備え得る。本方法は、取り出された音を使用して仮想センサ信号およびオーディオ評価信号を作成するステップをなおさらに備え得る。
【００２１】
一般的に、本開示の別の態様では、音響補償システムでオーディオシステムを仮想的に調整する方法であって、オーディオシステムが、車両キャビン内の1つまたは複数の音響変換器を介してオーディオ信号を再生するために使用される方法を特徴とする。音響補償システムは、オーディオ信号を処理する適応プロセッサと、車両キャビン内のセンサ位置に配置されたマイクとを備える。車両キャビン内に、音評価位置がある。各音響変換器からセンサ位置への伝達関数が測定および格納されて、各音響変換器から評価位置への伝達関数が測定および格納される。本方法は、センサ位置で音を録音し、センサ位置での録音と同時に音評価位置で音を録音するステップであって、音が特定の様々な車両動作条件下で動作している車両で録音される、ステップとを備える。録音された音は、データベース内で、録音した時の特定の車両動作条件に関連付けられ得る。各音響変換器からセンサ位置への仮想伝達関数は、各音響変換器からセンサ位置への固有の伝達関数に基づいて作成される。各音響変換器から評価位置への仮想伝達関数は、各音響変換器から評価位置への固有の伝達関数に基づいて作成される。オーディオ信号は仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理されて、オーディオ信号は仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理される。仮想センサ信号は、仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理されたオーディオ信号と、センサ位置で録音された音とを結合することによって作成される。オーディオ評価信号は、仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理されたオーディオ信号と、音評価位置で録音された音とを結合することによって作成される。仮想センサ信号はプロセッサに入力され、仮想センサ信号は、仮想化された車両キャビンで再生されるべきオーディオ信号の修正を引き起こすためにプロセッサによって使用される。エンジンRPM信号、音楽信号、車両の速度を表す信号、および車両機能の状態を表す信号を含む音響補償システム入力のグループから選択された1つまたは複数の音響補償システム入力も、プロセッサに入力される。これらの音響補償システム入力は、センサ位置および評価位置でのノイズの録音と同時に記録される。音響補償システム入力は、仮想化された車両キャビンで再生されるべきオーディオ信号の修正を引き起こすためにプロセッサによって使用される。データベースは、特定の車両動作条件下で録音された音を取り出すために、そのような条件を問い合わせられる場合がある。次いで、取り出された音を使用して、仮想センサ信号およびオーディオ評価信号が作成される。次いで、たとえばオーディオ評価信号をヘッドホンに適用することによって、オーディオ評価信号を分析することができる。この分析は、代替的に、客観的に遂行することができる。
【００２２】
本開示のこの態様の様々な実装形態は、以下の特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。音響補償システムは、車両キャビン内の複数のセンサ位置に配置された複数のマイクを備えてよく、音はすべてのセンサ位置で同時に録音されてよい。車両キャビン内に複数の評価位置があってよく、音はすべてのセンサ位置で同時に、およびすべての評価位置においてバイノーラル方式で録音されてよい。
【００２３】
一般的に、本開示の別の態様では、車両キャビン内のエンジン高調波をキャンセルまたは増強するオーディオ信号を作成するために使用されるオーディオシステムの一部である音響補償システムを仮想的に調整する方法であって、音響補償システムが、オーディオ信号を処理するプロセッサと、車両キャビン内のセンサ位置に配置されたマイクとを備え、車両キャビン内に音評価位置があり、各音響変換器からセンサ位置への伝達関数が測定および格納され、各音響変換器から評価位置への伝達関数が測定および格納される方法を特徴とする。本方法は、センサ位置で同時に音を録音するステップと、音評価位置で音を録音するステップと、1つまたは複数のエンジン関連信号を録音するステップとを備える。録音は、様々なエンジン作動条件下で動作している車両で行われる。各音響変換器からセンサ位置への仮想伝達関数は、各音響変換器からセンサ位置への固有の伝達関数に基づいて作成される。各音響変換器から評価位置への仮想伝達関数は、各音響変換器から評価位置への固有の伝達関数に基づいて作成される。オーディオ信号は仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理される。オーディオ信号は仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理される。仮想センサ信号は、仮想音響変換器を通じてセンサ位置伝達関数に処理されたオーディオ信号と、センサ位置で録音された音とを結合することによって作成される。オーディオ評価信号は、仮想音響変換器を通じて評価位置伝達関数に処理されたオーディオ信号と、音評価位置で録音された音とを結合することによって作成される。仮想センサ信号はプロセッサに入力され、仮想センサ信号は、1つまたは複数のエンジン高調波をキャンセルまたは増強するために、仮想化された車両キャビンで再生されるべきオーディオ信号の修正を引き起こすためにプロセッサによって使用される。エンジンRPM信号もプロセッサに入力される。エンジンRPM信号は、録音された音と同時に録音されて、仮想化された車両キャビンで再生されるオーディオ信号の修正を引き起こすためにプロセッサによって使用される。取り出された音を使用して、仮想センサ信号およびオーディオ評価信号が作成される。オーディオ評価信号が分析され、それはオーディオ評価信号をヘッドホンに適用することによって実現され得る。
【００２４】
前述の、および他の目的、特徴、ならびに利点は、添付の図面に示された、本発明の特定の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。異なる図にわたって、同様の参照文字は同じ部分を指す。図面は必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の様々な実施形態の原理を示すことに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ノイズおよび/または非音響信号を録音するために使用され、本発明によって調整をシミュレーションすることができるタイプの動的なオーディオシステムを使用するように適合された、聴取環境の概略図である。
【図２】動的なオーディオシステムのシミュレーションされた調整で使用するためのシステムの概略図である。
【図３】動的なオーディオシステムのシミュレーションされた調整で使用するための代替システムである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態は、聴取環境内の1つまたは複数のセンサ位置で音を録音すること、および聴取環境内の1つまたは複数の音評価位置で音を同時に録音することを企図する。エンジンRPM、スロットル位置、エンジン負荷、および/またはエンジントルクなどの非音響エンジン関連信号を、音の録音と同時に録音することができる。必要に応じて、そのような信号を感知するために非音響センサを使用することができる。あるいは、既存の車両コンポーネントまたはサブシステムによって、そのような信号を提供することができる。評価位置での録音はバイノーラル方式でよいが、必ずしもそうでなくてもよい。各ラウドスピーカから各音センサ位置および各音評価位置への伝達関数が仮想化される。次いで、音センサ信号を仮想化して、音響補償システムのコントローラにフィードバックすることができる。これによって、調整処理中に車両を動作せずに、音響補償システムを組み込むオーディオシステムを調整することが可能になる。その結果、センサ位置および評価位置で音を録音するために、および非音信号を同時に録音するために、一旦車両が所望の動作条件下で動作されると、調整エンジニアは、いつでも、またはどこでも、システムを調整できるようになる。
【００２７】
図1の録音および音響システム10は、聴取環境12を示している。聴取環境12は、聴取環境12内で、ラウドスピーカ16および18などの1つまたは複数のラウドスピーカを介してオーディオを再生するオーディオシステム14を使用するように適合されている。本明細書の発明によって、オーディオシステム14の一部であってよい音響補償システムの調整が可能になる。
【００２８】
聴取環境12は閉鎖された環境でもよく、部分的に閉鎖された環境でもよく、または開放された環境でもよい。閉鎖された聴取環境の一例は、自動車のキャビンである。部分的に閉鎖された聴取環境は、たとえばレストランなどのパブリックスペース等を含む、出入口などの開口部がある部屋または他の屋内の場所でよい。開放された聴取環境は、音楽や他のオーディオが再生される屋外の場所や、空港のコンコースなどの広い解放された屋内空間または場所でよい。
【００２９】
音響補償システムを含むオーディオシステムを調整するために、仮想聴取技法を使用することが望ましい。調整を必要とする音響補償システム性能の一態様は、車両ノイズ補償のためのそのようなシステムの使用である。本明細書で企図される、あるタイプの車両ノイズ補償システムは、米国特許第5,434,922号に開示されており、その開示を参照により本明細書に組み込む。このシステムでは、車両キャビン内で再生されるオーディオの音量および/または均一化が、キャビン内のノイズを補償するために修正される。車内の音響補償システムの別の使用はEHC/EHEのためであり、車両キャビン内のエンジン音がキャンセルされるか、増強される。そのようなシステムも調整する必要がある。
【００３０】
音響補償システムが適切に動作するように調整するために、本システムは、すべての関連する動作条件、および聴取環境の動作パラメータの下で動作される。聴取環境はシステムが調整されるべき様々な条件にさらされるので、オーディオエンジニアは一般的に、聴取環境にいる間にオーディオシステムの出力を聴く。これらの条件のうちの少なくともいくつかは一般的に時間的に変化する。エンジニアは、最適なオーディオ結果を達成するために、音響補償システムパラメータを修正することができる。したがって、調整は、聴取環境への実質的なアクセスと、聴取環境内の調整エンジニアの存在との両方を必要とする。
【００３１】
個人が、聴取環境内に物理的に位置して、実際の物理的なオーディオシステムを聴取している場合に存在する信号を表す信号をその人が聴取することができるように、オーディオシステムと聴取環境との相互作用を合成することが可能である。信号は、ヘッドホンまたはラウドスピーカを介して再生され得る。今まで、そのような仮想化されたオーディオシステムは静的であったため、動的に変化する条件を考慮することができなかった。仮想化は、評価位置でのみ行われた。すなわち、聴取者の耳の位置でのみ行われていたのである。たとえば、ノイズがある場合のオーディオシステム性能は、前もって実際の聴取環境内のノイズを録音して、次いで録音されたノイズとオーディオシステムの出力とを混合して、ヘッドホンを介して混合された信号を調整エンジニアに再生することによって仮想化されていた。そのようなシステムは、米国特許公報第US2008/0212788A1号に開示されており、その開示を参照により本明細書に組み込む。
【００３２】
音響補償システムは、システムが補償することを企図する空間内の、またはその空間に到達する、時間的に変化する条件を感知するために1つまたは複数のセンサを使用することができる。そのような空間の一例は、車両キャビンなどの聴取環境である。センサは、音を感知するためのマイク、または振動を感知するための加速度計などの振動センサを含み得る。そのようなシステムを仮想的に調整するために、評価位置とセンサ出力との両方が仮想化される必要がある。したがって、音響補償システムを聴取環境から遠隔に調整すること(本明細書では「仮想調整」と呼ぶ)を可能にするために、各センサ位置に存在する音響信号を、調整の目的の評価が行われる聴取環境内の位置(本明細書では「評価位置」と呼ばれる)でのノイズの録音と同時に録音しなければならない。RPM、スロットル位置、および/またはエンジントルクなどの時間的に変化するエンジン関連の信号を、音信号の録音と同時に録音することができる。
【００３３】
図1は、1つまたは複数のセンサ位置および1つまたは複数の音評価位置で、聴取環境12内のノイズとエンジン関連信号の同時録音を達成するシステムを開示する。一般的にはマイクである音センサ20は、環境12内の第1の感知位置(たとえば、聴取者の片方の耳の位置でよい)に配置されている。音感知システム24は、環境12内の第1の音評価位置に配置されている。エンジン関連の非オーディオ信号は、非音響センサ25によって感知されてよく、そのようなセンサは聴取環境内または他の場所のいずれかに配置されている。車内にエンジン関連信号(たとえば、RPM、スロットル位置、送信設定)がすでに存在している場合、それらは別のセンサで感知される必要はないが、代わりに車両から音響補償システムに直接入力され得る。RPMに関しては、場合によっては、アナログRPMパルスはエンジン制御装置から取り出すことができ、音響補償システムは、パルスのタイミングに基づいてRPMを導出することができる。他の場合では、エンジン制御装置が、RPM値を表すデジタル信号を提供する。この信号は、音響補償システムによって直接使用され得る。第2の音センサ22は第2のセンサ位置(たとえは、聴取者のもう片方の耳の位置でよい)に配置されており、第2の音感知システム26は第2の音評価位置に配置されており、第2の非音響センサ27は聴取環境または他の場所に配置されている。
【００３４】
センサの2つのセットが図1に示されているが、それは本発明を制限するものではなく、ゼロまたはより多くの音響センサ、およびゼロまたはより多くの非音響センサを含む、少なくとも1つのセンサの使用を包含する。この発明のある実施形態は、1つまたは複数の音センサ位置での1つまたは複数の音センサを企図し、また特定の聴取環境にすべて配置された1つまたは複数の音評価位置を企図する。しかしながら、本発明はどの特定のタイプの聴取環境にも限定されない。たとえば、車両キャビンのためのオーディオシステムの仮想評価について、異なるシートで音を評価したい場合がある。車両キャビンは非対称であり、不均衡が生じる場合がある。システムエンジニアは現在、様々なシートで聴取することによってシステムを評価する。EHEおよびEHCシステムでは、オーディオシステムからの信号がエンジンノイズと相互作用する方法はシートによって異なる場合がある。車内のすべての位置が必ず所望の性能目標を達成するようにするために、複数のシートが評価され得る。
【００３５】
すべての音響および非音響センサの出力、および音感知システムの出力は、録音システム28に提供される。録音システム28への入力はまた、特定の聴取環境についての物質的な動作条件/環境条件でよい。たとえば、車両ノイズ補償システムでは、自動車の動作条件を、感知された音および感知された非音響信号に関連付けることが望ましい。録音システム28に入力されうる自動車の動作のパラメータは、エンジンRPM信号、車両の速度を表す信号、および別の車両機能の状態を表す信号を含む。ある車両機能は、車両の窓の各々が閉まっているか、完全に開いているか、部分的に開いているかという状態を含む。EHC/EHEシステムでは、エンジンRPMは、録音されたノイズ信号に関連付けることができる、およびそれと同時に録音することができる、当該動作パラメータである。使用されると、録音システム28は、特定の動作条件を、センサ信号、およびそのような条件下で録音された音に関連付けることができる。
【００３６】
音センサは聴取環境内に配置されており、センサの位置で音を検出する。マイクが使用された場合、感知された音は所望の音(オーディオシステムの出力)とセンサ位置に存在するノイズとの組合せである。センサ出力は音響補償システムにフィードバックされ、そこで所望のオーディオが信号から除去されて、一般的に当分野で知られている適応型ノイズキャンセラなどの適応する処理を介して、ノイズを表すノイズ推定を作成する。このノイズ推定は、環境内に存在するノイズを補償するように設計された所望のオーディオシステムの出力の変更をもたらすオーディオシステムのための制御信号を生成するために、音響補償システムのコントローラによって使用される。たとえば、オーディオがノイズを超えて聴こえるままであるように、オーディオの音量および/または均一化を修正することができる。
【００３７】
センサの別の例は、振動センサである。振動信号は、補償または変更されているノイズと相関する場合に使用され得る。たとえば、車両エンジンの加速度計は、車両キャビン内に存在する音響シグネチャと相関するシグネチャを有し得る。トランスミッションハウジングなどの他のノイズソースに加速度計を搭載することができる。ホイールサスペンションストラットに搭載された加速度計は、車両キャビン内のロードノイズを表す信号を提供することができる。環境内のセンサ信号と周囲雑音との相関が高いほど、非音響センサはより有用であり得る。加速度計出力信号は、またマイクと比較してオーディオシステムからの出力にそれほど敏感ではない可能性がある。車両キャビン内に存在するノイズの推定を形成しようとする場合、振動信号はオーディオシステムの出力によって破損されないので、振動信号が音響ノイズと良好に相関している限り、振動信号はマイク信号よりも有用であってよい。
【００３８】
図2のシステム50は、たとえば仮想調整の目的で音響補償システムを含むオーディオシステムの仮想評価を達成するために使用され得る。一例では、仮想評価62は、ヘッドホンまたはラウドスピーカを介して調整エンジニアなどの人に再生される仮想オーディオ信号61を作成することによって達成される。仮想オーディオ信号は、関連する評価位置に位置する人が、関連する動作条件下で動作しているオーディオシステムで聴く音に類似している信号である。車両ノイズ補償システムのために、評価位置は車両キャビン内の位置である。選択された動作条件は、エンジンRPM、車両の速度、路面条件、および窓の状態などの、上記で説明した条件のうちの1つまたは複数を含み得る。仮想オーディオ信号61は、ノイズを考慮するために音響補償システム52によって修正されたオーディオ信号と、特定の選択された車両動作条件下で関連する評価位置で録音されたノイズとの組合せを備える。車両EHC/EHEシステムのために、仮想オーディオ信号61は、エンジン高調波をキャンセルまたは増強するためにシステム52によって修正されたオーディオ信号と、関連するエンジンRPMで関連する評価位置で録音されたノイズとの組合せを備え得る。
【００３９】
仮想評価システム50では、各ラウドスピーカから各センサ位置および評価位置への伝達関数は、あらかじめ定められて、システムに格納されていなければならない。ラウドスピーカからセンサおよび/または聴取者の耳(すなわち、評価位置)への伝達関数を決定するステップが、当分野では知られている。たとえば、フィルタは、あるソースからある位置(センサまたは評価位置)への測定された伝達関数と一致する伝達関数を有するように合成され得る。そのようなフィルタは、各センサおよび各評価位置へのラウドスピーカごとに合成され得る。たとえば、左フロントスピーカからマイクセンサへの伝達関数が測定され得る。次いで、フィルタが、測定された伝達関数と同じインパルス応答を有するように合成される(当分野で知られているように、できる限り実用的に)。次いで、左フロントスピーカに供給する信号が、左フロントスピーカによって聴取環境に再生されている左フロントスピーカへの入力信号のために、マイクに存在する実際の信号を表す出力信号を形成するためにフィルタインパルス応答で畳み込まれる。そのような伝達関数、およびそれらが本明細書の発明によって使用される方法は、「仮想伝達関数」と呼ばれる。
【００４０】
システム50で、仮想センサ出力信号57は、音響センサで録音されたノイズと、ラウドスピーカを通じてセンサ仮想伝達関数55に処理された音響補償システム52によって出力されたオーディオ信号54との組合せ56を備える。したがって、信号57は、ノイズが録音された聴取環境内のセンサ位置に配置された実際のマイクの出力と類似している。システム52は、そのような入力に応答するオーディオ信号への適応に適切な方法で信号57を入力として使用することができる。システム52はコントローラ53を含むことが好ましい。システム52は適応型であってもよく、または適応型でなくてもよい。システム52への入力は、システム52にオーディオ信号を修正させることができるパラメータを含むことができる。
【００４１】
仮想調整のためにシステム50を使用することができる方法が少なくとも2つある。ある使用方法は、主観的評価62であり、調整を実現する人が聴取環境内に存在する必要なしに、または調整手順の間(たとえば、自動車が走行している間)、通常の形式で環境が開かれている必要なしに、人がオーディオシステムを調整することを可能にする。これは、特定の評価位置で録音されたノイズ信号と、ラウドスピーカを通じて評価位置仮想伝達関数58に処理されたオーディオ信号54との組合せ60であるオーディオ評価信号61を介して提供される。この場合、信号61はバイノーラルであり、したがって2つの評価位置(両耳)を考慮し、一般的に調整エンジニアによって着用されるヘッドホンのセットに提供される。信号61は、人が車内に座っており、耳が評価位置にあって、選択された車両動作条件下に存在する車両キャビン内のノイズとともにオーディオ信号54を聴いている場合に聴こえる音をエミュレートし、この場合のノイズは以前に録音されたものである。ヘッドホンに提供される評価信号は一般的に両耳用の信号のペアであり、片方の耳につき1つの信号である。各耳で、録音されたバイノーラル信号、およびその耳の位置に関連付けられる仮想伝達関数から信号が形成される。各耳は、それ自体の仮想伝達関数を有する。
【００４２】
そのような主観的評価の代替として、客観的評価62が実行され得る。客観的評価は、特定のオーディオシステムのための調整パラメータの各々を繰返し修正することによって実現することができる。次いで、評価62は、信号61に結果として生じる変化の客観的決定または測定を行う。たとえば、車両ノイズ補償システムについて、結果は様々な周波数または周波数帯域での車両キャビン内の音レベルでよい。別の例として、車両EHCまたはEHEシステムを客観的に評価するために、客観的評価は、EHC/EHEシステムの最大性能を達成するパラメータ設定を決定するために変更されたオーディオシステムのパラメータに関連する音スペクトルを決定することができ、所望の性能はそのようにあらかじめ定義されている。たとえば、そのようなシステムによって車両キャビン内の1つまたは複数のエンジン高調波がキャンセルまたは低減されるべきである場合、客観的な測定は当該周波数のSPLである。別の例では、特定の方法でエンジン高調波を増強するように設計されたEHEシステムでは、客観的システムは関連周波数でSPLを測定して、その測定を所望の結果と比較する。
【００４３】
エンジンノイズは、エンジンRPMに関連付けられる基本波(すなわち、最も低い周波数成分)を有する。エンジンのシグネチャは、主に、この基本波に加えて、いくつかのより高次の高調波成分で構成されている。高調波は通常の整数倍だけ基本波に関連する周波数である。半整数倍の高調波もまた可能である。EHCおよびEHEシステムは、何らかの方法で変更する(大きさを増加するか、減少する)ために、何らかの有限数の高調波(および可能であれば基本波)を選択する。最終目標は主観的に決定される。本明細書の仮想調整は、所望の終点に到達するために設計された方法で高調波を変化させる機能を提供する。エンジンの完全なシグネチャはすべての高調波の大きさおよび位相によって決定され、位相は基準高調波に対する位相関係を意味する。音響補償システム52は、いくつかの高調波の大きさおよび/または位相を変更することによって、シグネチャを変更する。客観的基準は先験的に開発することができ、この客観的測定を得るために、システムを仮想的に評価することができる。システム52の特性は、最高の所望の最終状態を達成するように変更される。
【００４４】
EHCまたはEHEシステムは、エンジン高調波の周波数を決定するためにエンジンRPM信号を使用する。エンジンRPM信号はノイズと一緒に録音されてよく、システム52に入力されてよい。他の入力は、たとえばスロットル位置やエンジン負荷でよい。車両キャビン内の所望のエンジン音を達成するために、他の何らかの方法で高調波をキャンセルするか、あるいは増強または変更するようにEHCまたはEHEシステムを事前に構成することができる。EHCまたはEHEシステムは、適切な周波数および大きさで音を生成する。音は、所望の結果を達成するために、キャビンのラウドスピーカを介して再生される。システム52は、所望の結果を達成するために音の大きさおよび位相を調整する。キャンセルの場合、理想的には評価位置にあるか、評価位置と非常に近い、キャビン内センサ(マイク)で当該周波数での音のレベルを最小化するために、大きさおよび位相が調整される。センサによって感知された音は、この周波数でのノイズ(通常は排他的にまたは主にこの周波数でエンジンによって生成されるノイズ)とEHCラウドスピーカによって生成される音との音響和(acoustic sum)である。したがって、EHCマイクセンサ信号は、キャンセルの場合にEHCシステムによって最小化される誤差信号である。システム52は、EHEのために、所望の高調波シグネチャを達成するために音を変更する。EHEのシステムでは、センサもフィードバックもない場合がある。RPM、スロットル位置、およびエンジントルクなどのエンジン信号はシステム52に入力されてよく、次いで、所望のエンジン高調波増強を達成する適切なオーディオ声信号を決定して出力する。EHCまたはEHEシステムの評価は、単一の点でもよく、またはバイノーラルでもよい。
【００４５】
本発明では、ノイズ測定を録音するために、車両、および車両が実行しているテストトラックまたは動力計のいずれかに一度だけアクセスする必要がある。EHCまたはEHEシステムについて、エンジンRPMなどの非音響信号を記録することができる。システム50は、一般的に、システム52への1つの入力としてエンジンRPMを使用する。あらかじめ定められた仮想伝達関数は、ラウドスピーカからオーディオセンサおよび評価マイクに実際に存在する音響パスを置換する。したがって、信号57および61は実際の性能と厳密に一致することになる。EHCの場合、ノイズキャンセルの量を客観的に決定することができる。したがって、関連するシステムパラメータを繰返し調整することによって達成される評価62を自動化することができる。これは、測定用マイクで(すなわち、評価位置で)EHCの性能を最大化する調整を決定するために、各EHC調整パラメータを1つずつ繰返し修正する最適化プログラムを用いて達成することができる。
【００４６】
音響補償システムのいくつかの例では、仮想センサ信号57はシステム52にフィードバックされない。このような場合、信号57はシステムの出力であると考えることができる。EHCシステムでは、信号57が適応システム52にフィードバックされる。EHEシステムはオーディオセンサを使用することができず、この場合信号57は存在しない。その場合、ブロック58の出力がシステム50の出力である。
【００４７】
図3は、車両キャビンノイズ補償システムの仮想調整を可能にするように特に適合されるシステム80を開示する。適応音響補償システム82は、オーディオシステム制御信号アルゴリズム84およびオーディオシステム86を備える。仮想センサ信号91は、ラウドスピーカを通じてセンサ仮想伝達関数88に再生されるオーディオ信号87と、録音されたセンサノイズ信号との組合せ90を備える。仮想センサ信号91はアルゴリズム84に入力され、車両ノイズキャンセル処理を実装する信号プロセッサの一部でよい。アルゴリズム84の出力はオーディオシステム86に提供され、車両ノイズ補償システム80によって行われた、シミュレーションされたシステム変更が、実際の車両キャビン内で経験されるものと類似するように、必要に応じてオーディオシステム再生パラメータを制御する。
【００４８】
ある非限定的な例では、図1のシステム10によって、異なる路面、異なる車両速度、異なるエンジンRPM値、異なる窓の状態などの様々な車両動作条件下で、車両キャビン内で多数の録音が事前に行われる。次いで、上述のようにテストスイートまたはデータベースを作成することができる。データベースには、ノイズの録音が含まれる。データベースは、録音時の条件も含むことができ、またそれぞれの録音に関連付けられる。テストスイートは適応システム82の一部でよい。次いで、主観的な調整のために調整エンジニアによってシステム80が使用され得る。システム80は代替でより自動的に、すなわち客観的な調整のために使用され得る。テストされるべき特定の車両動作条件を選択することができ、対応するセンサおよびバイノーラル評価位置ノイズ信号がデータベースから取り出される。次いで、これらの録音されたノイズ信号が、それぞれ結合器90および94に入力される。オーディオ信号87がラウドスピーカを通じて評価位置仮想伝達関数92に再生されて、加算器94に提供される。
【００４９】
路面、速度、および他のテスト条件についての情報を取得する必要はない。録音が、当該のすべての動作状態で行われている限り、仮想調整を実現することができる。しかしながら、録音中に特定の条件が発生した(たとえば、窓が開けられた)場所を知ることは、非常に役立ち得る。たとえば、窓を開けたことによってマイクに空気流ノイズを引き起こし、マイク信号が激しく変動することになった場合、この条件下での適応システムの挙動は、恐らく正しくないであろう。ノイズ録音が、この挙動が確認されたときに窓が開けられたことも示す場合、システムの挙動のトラブルシューティングにおいて役立つだろう。
【００５０】
シミュレーションされた調整技術革新(innovation)は、オーディオシステムの調整を、現在行われている手動の調整よりも低コストで簡素化かつ迅速化することができる。本明細書で説明した、シミュレーションされた調整は、聴取環境(たとえば、目的の車両および動力計および/またはテストトラック)、ならびに他の機器およびサポートスタッフの可用性によって変わるものではない。さらに、本発明によって、オフサイト調整が可能になり、異なる車両動作状態間で迅速に切り替える機能が提供される。そのいずれも物理的な車両では不可能である。これらの要素によって、オーディオシステム調整作業にかかる時間および費用を大幅に節約することができる。さらに、本発明は、シミュレーションされた性能がベースラインのノイズ測定の単一のセット上で実行されるので一貫性をより高めるため、ノイズはオーディオシステムの調整実行ごとに全く同じである。また、本発明によって、ノイズ補償システム、EHCまたはEHEシステム、あるいは適応オーディオ処理システムまたは非適応オーディオ処理システムを使用する他の音響システムの開発において、様々なオーディオシステム制御信号アルゴリズム間の容易かつ迅速な比較が可能になる。本発明によって、様々な聴取位置におけるシステム性能間の容易かつ迅速な比較が可能になり、位置の間を物理的に移動する必要がなくなる。
【００５１】
本発明は、車両キャビン以外の聴取環境で使用されるように適合された音響補償システムのために使用され得る。この場合、音響補償システムへの入力は、評価位置で聴こえる音に影響を及ぼす特定の聴取環境の動作条件を備え得る。
【００５２】
各評価位置に関連付けられる仮想伝達関数の単一のセットを使用するものとして本発明を説明してきたが、いくつかの実施形態では、伝達関数のファミリを取得することができ、ある評価位置のファミリのメンバーは物理システムの異なる状態に関連付けられる。たとえば、コンバーチブル自動車のオーディオシステムの動的な動作を仮想的に調整するために、車両のトップが上である第1の車両状態、および車両のトップが下である第2の車両状態を表す伝達関数の別々のセットを取得することが必要な場合がある。同様に、様々な窓の条件などの他の状態を表す異なる伝達関数を取得することができる。
【００５３】
本明細書で、いくつかの実施形態およびオプションを説明してきた。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなしに、修正が行われてよい。したがって、他の実施形態は特許請求の範囲内である。
【符号の説明】
【００５４】
10  録音および音響システム
12  聴取環境
14  オーディオシステム
16  ラウドスピーカ
18  ラウドスピーカ
20  音センサ
22  第2の音センサ
24  音感知システム
25  非音響センサ
26  第2の音感知システム
27  第2の非音響センサ
28  録音システム
50  システム
52  音響補償システム
52  適応システム
53  コントローラ
54  オーディオ信号
55  センサ仮想伝達関数
56  組合せ
57  仮想センサ出力信号
58  評価位置仮想伝達関数
58  ブロック
60  組合せ
61  仮想オーディオ信号
62  客観的評価
80  システム
82  適応音響補償システム
84  オーディオシステム制御信号アルゴリズム
86  オーディオシステム
87  オーディオ信号
88  センサ仮想伝達関数
90  結合器
91  仮想センサ信号
92  評価位置仮想伝達関数
94  加算器
【図１】
0005933747.tif 000002
【図２】
0005933747.tif 000003
【図３】
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