(57)【要約】【課題】本発明は、特に内燃機関のエンジン音合成方法に関し、エンジン音を、少なくとも１つの電気機械式変換器、特に１つのアクチュエータまたはスピーカにより、電気的な音源信号を利用して発生させる。【解決手段】本発明に基づき、データ・メモリ（３）には、複数の信号値（９）を有する少なくとも１つの信号サンプル（Ａ）が、前記複数の信号値（９）がサンプリング間隔（７）のサンプリング点（８）にて呼び出し可能で、連続信号として復元可能な、デジタル・データ列として保存され、演算ユニット（１）において、入力基準値である、エンジンあるいは前記エンジンにより駆動される車両における運転パラメータと、予め設定可能な基準値との少なくとも一方に依存して、前記複数の信号値（９）を回転速度に適合させて呼び出し、レベルに適合する演算を行い、１つの信号とし、直接または間接的に前記少なくとも１つの変換器に音源信号として供給するように、保存される。ほかにも、この方法の１つを実行するための装置が請求される。【選択図】図１
2013512460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に内燃機関のエンジン音合成方法であって、
データ・メモリ（３）に、複数の信号値（９）を有する少なくとも１つの信号サンプル（Ａ）が、前記複数の信号値（９）がサンプリング間隔（７）のサンプリング点（８）にて呼び出し可能で、連続信号として復元可能な、デジタル・データ列として保存され、
電気的な音源信号を少なくとも１つの電気機械式変換器、特に１つのアクチュエータまたはスピーカに送ることによって、エンジン合成音を発生する、エンジン音合成方法において、
演算ユニット（１）において、前記信号サンプル（Ａ）を復元する前記複数の信号値（９）を基準レベル値として定義し、入力基準値である、エンジンあるいは前記エンジンにより駆動される車両における運転パラメータと、予め設定可能な基準値との少なくとも一方に依存して、前記複数の信号値（９）を回転速度に適合させて呼び出し、レベルを適合する演算を行い、１つの信号とし、直接または間接的に前記少なくとも１つの変換器に音源信号として供給することを特徴とする、エンジン音合成方法。
【請求項２】
前記信号サンプル（Ａ）が、エンジン回転角度に対応して割り当てられる、予め定められた長さを有することを特徴とする、請求項１に記載のエンジン音合成方法。
【請求項３】
１つの信号サンプル長さが、内燃機関の７２０°のクランク角に相当するエンジン２回転分に対して割り当てられていることを特徴とする、請求項２に記載のエンジン音合成方法。
【請求項４】
前記サンプリング間隔（７）が、エンジン回転角度の増分に対して割り当てられ、前記サンプリング間隔（７）は、
エンジン回転角度の増分が一定であることに伴って、一定であるか、
固定値あるいは予め設定可能な関数により可変に設定され、不定であるか、のいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンジン音合成方法。
【請求項５】
前記演算ユニット（１）において、ある１つの経時変化量とガイドとなる少なくとも１つの基準値とに基づいて、前記信号サンプル（Ａ）のデジタル・データ列からその都度、次の信号値（９）を呼び出すことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエンジン音合成方法。
【請求項６】
呼び出された前記信号値（９）を実回転速度に対してその都度適合化するために、前記基準値として、実エンジン回転速度を前記演算ユニット（１）に入力し、
経時変化量であるサイクルタイム分経過したときのエンジン回転角度の増分を、次のサンプル間隔（７）として算出し、その近傍のサンプリング点（８）での信号値（９）を読み出すことを特徴とする、請求項５に記載のエンジン音合成方法。
【請求項７】
前記データ・メモリ（３）に、さらに、各サンプル点におけるレベル特性（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｍ）が、前記基準値を用いて呼び出し可能に記憶されており、
基準レベル値である前記信号値（９）を前記基準値に対して適合化すること、特に前記各レベル特性（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｍ）を乗じること、を特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエンジン音合成方法。
【請求項８】
レベル適合を制御する基準値として、エンジンの回転速度、負荷、車両についての、アクセルペダル位置、走行速度、車両サイズのうち、少なくとも１つを使用することを特徴とする、請求項７に記載のエンジン音合成方法。
【請求項９】
さらに、前記エンジンの回転速度に依存した、サンプリング間隔（７）の算出結果ならびに各レベル特性（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｍ）に、必要に応じて乗数を掛けることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のエンジン音合成方法。
【請求項１０】
さらに、前記データ・メモリ（３）には、サウンドごとに、保存されている信号サンプル（Ａ）、前記レベル特性（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｋ，Ｍ）の値、場合によっては前記サンプリング間隔（７）と前記レベル特性値との少なくとも一方に用いられる乗数、が格納されたマトリクスが保存され、前記データメモリ（３）は、初期状態において、データ・プール（４）と、インデックス・データ・フィールド（５）とが分離して確保されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載のエンジン音合成方法。
【請求項１１】
多数の異なるサウンドを発生させるために、外部からのアドレス指定が可能な、さらに別のマトリクスが追加され、複数の異なるサウンドを個別に選択する、あるいは組み合わせることが可能であることを特徴とする、請求項１０に記載のエンジン音合成方法。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のエンジン音合成方法を実行するためのエンジン音合成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のエンジン音合成方法、および内燃機関のエンジン音合成装置に関する。特に、車両エンジン音合成方法および車両エンジン音合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の実エンジン音を用いた、心地よいエンジン音の合成方法として、例えば、特許文献１〜３に開示されるような、既に幾つかの方法が知られている。現状、いずれも、発生させた電気的な音源信号を、車両に搭載されている少なくとも１つの電気機械式変換器、特にアクチュエータやスピーカに与えるプロセスを備えることを前提とする。
【０００３】
これら既存のエンジン音合成方法として、特許文献１には、実エンジン音に別のノイズサウンドを足し合わせることによって、心地よいエンジン音を車内に流す方法が開示されている。このノイズサウンドは、エンジンの駆動状態や、エンジン音をパラメタとして決定される。なお、エンジン音は、マイクと、走行負荷を測るためにエンジンに設けられた振動センサと、の少なくとも一方から得られる。これらエンジンの状況によって適合した車両運転音が例えばスポーツサウンドである場合、音メモリから読み出したスポーツサウンドを、実エンジン音に加えて、スピーカまたはアクチュエータを介して、車内で聞こえるようにしたシステムである。しかし、音メモリから必要なノイズサウンドを読み出すためには複雑な信号が必要なため、音メモリの動作制御は容易でない。
【０００４】
また、特許文献２には、データ・メモリに、エンジン回転数およびエンジン回転数の１／２の倍数の次数から成る振動数に対応したレベル特性値が格納された、音響制御装置が開示されている。所定値のエンジンの回転数が与えられると、レベル値が読み出され、そのレベル値が演算ユニットに送られ、このレベル値をもとに、一種の高調波級数で表現される連続時間信号が、音源信号として計算される。すなわち、この方法は高調波を利用した加算合成に基づくため、出力される合成音は幾つもの高調波成分と、各高調波成分におけるレベル−回転数特性とを有する。したがって、かなりの工程数とコストをかけない限り、この加算合成法を使用して、高音質の合成エンジン音を作成できない恐れがある。
【０００５】
さらに、特許文献３には、複数のセグメントが設けられた所定長さのシーケンスが複数連続して成る信号サンプルを用いた制御手法が開示されている。これらのセグメントを制御の単位とすることによって、比較的小さな単位であるセグメントごとの、高調波制御が可能となるため、より狙いどおりに音の特徴を調整することができる。すなわち、これは音響デザインに用いられる手法である。この手法において、エンジン回転数との適合化は、制御した信号サンプルを繰り返し再生し、エンジン回転数が上昇した場合にはレベル方向へ圧縮し、エンジン回転数が低下した場合にはレベル方向へ延伸することによって行われる。このようなエンジン回転数との適合化の方法は、工程数がかかり高コストである上に、管理できるデータ量に限りがあるので、作成できる音の種類にも限りがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国に移行した欧州特許第６９０２３１３３号明細書
【特許文献２】独国特許第１０２００５０１２４６３号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２００７０５５４７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これに対して、本発明の課題は、最小限のデータを使用し、明確に、多数の異なるエンジン音を発生させることができる、エンジン音の合成方法を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の課題を解決するため、本発明においては、データ・メモリに、少なくとも１つの信号サンプルが、ディジタル化され、サンプリング点とその信号値とが対応付けられ、呼び出し可能に格納されたデータ列として保存される。この少なくとも１つの信号サンプルは、信号値の大きさが、サンプリング点において連続している、いわゆる、サンプル値信号である。信号サンプルは、入力基準値、具体的には、予め設定可能なエンジンの運転パラメタの値と、車両の実運転の状態を示す任意の関数の値と、の少なくとも一方に依存して、演算ユニットにおいて、サンプリング点をエンジンの回転速度に適合させ、レベル値を調整するような、演算処理がなされる。処理後の信号サンプルは、直接あるいは間接的に、少なくとも１つの変換器に送られる。ここで、「間接的に」とは、例えば、増幅器を介することをいう。
【０００９】
この方法によれば、入力基準値に依存した、サンプリング点間の隔とエンジン回転速度の増分とを適合させる処理と、レベル調整処理とを施し、場合によっては、複数の信号サンプルを組み合わせて用いることで、多数の異なるエンジン合成音を提供することが可能となる。その際、いずれの場合においても、データ・メモリに保存されている、同一、かつ必要最小限度のデータが用いられる。
【００１０】
したがって、１つのデータ・メモリおよび制御装置を用いて、信号サンプルを、エンジンの動作状態や、操縦者の実運転の状態によって適合する演算処理を行えば、多様な操縦者や車種に柔軟に適用させてエンジン合成音を作成することが可能となる。それに加えて、同じ車両のエンジン音にバリエーションを持たせるために、この合成エンジン音とは別に、異なる合成エンジン音を作成し、付加することも可能であり、より良質のエンジン音の合成が可能となる。
【００１１】
１つの信号サンプルが格納されたデータ列の長さは、エンジンの回転角度に対応して割り当てられた、予め定められた長さを有していることが好ましい。特に、１つの信号サンプルのデータ列の長さは、内燃機関のクランク角７２０°、すなわち、２回転分に対して割り当てられたものであるとよい。この場合、内燃機関のクランク軸が、７２０°分回転するたびに、サンプル信号が反復して読み出されることになる。
【００１２】
本発明においては、信号サンプルのサンプリング点間の幅を、エンジンの回転角度の増分に対応させているので、エンジンの回転角度の変化量が一定の場合には、サンプリング点のステップ幅は一定となるが、これに限定されない。例えば、信号サンプルのサンプリングのステップ幅は変動していてもよく、そのステップ幅は、予め固定値で設定されていてもよいし、または予め設定可能な関数を用いて、可変に設定されていてもよい。このステップ幅の設定によって、信号のサンプリングを最適化することができる。
【００１３】
概して、経時変化量とガイドとなる少なくとも１つの基準値とに基づいて、その都度、次の信号値が信号サンプルのデータ列から呼び出されるようにすると得策である。本発明においては、演算ユニットにおいて、ある時刻における実エンジン回転速度が基準値として入力され、サイクルタイム分経過した時の、エンジンの回転角度の増分（回転速度の変化量）が算出され、その算出された増分の最近傍のサンプリング点における信号サンプルの信号値を読み出す。
【００１４】
したがって、本発明においては、信号サンプルのエンジン回転速度に対する適合化が、実エンジンの回転速度から、その都度、次の増分を計算することによって行われるため、従来技術のように、実回転速度に対応して一連の信号を圧縮したり延伸したりする煩雑な工程を必要としない。
【００１５】
さらに、データ・メモリに、各サンプル点におけるレベル特性を、上記の基準値を用いて呼び出し可能に記憶できるようにするとより好ましく、この際に、各レベル値は、基準値、例えば、エンジンの回転速度、負荷、または走行速度の百分率で定義付けして格納される。信号サンプルから読み出された信号値は、所望の信号レベルとなるよう、基準レベル値を元に変換されることが好ましい。基準レベル値である信号値に、レベル特性値を乗じることによって、簡単な調整を行うことができる。この方法によれば、非常に幅広いバリエーションのエンジン合成音の提供が可能となることが期待される。なお、レベル調整を制御するための基準値として、必須の運転パラメタ、特にエンジンの回転速度、負荷、また車両によっては、アクセルペダル位置、走行速度、および走行時間が、単独で、あるいは組み合わせて用いられる。
【００１６】
本発明においては、作業工程数を低減しつつ、さらに幅広いバリエーションのエンジン合成音を作成するため、実エンジン回転速度の増分値と、レベル特性値とに、様々な乗数を掛けている。これらの乗数を用いることによって、例えば、比較的大きな、あるいは小さなステップ幅でサンプリングされた信号サンプルを作成できる。したがって、エンジン回転速度の周波数比でサンプリングしたサンプル信号を作成したり、エンジンの回転速度の周波数比でサンプリングした複数の信号サンプルを作成し、それらを重ね合わせたりすることが可能となる。
【００１７】
さらに、データ・メモリには、エンジン合成音ごとに、信号サンプルのマッピング、レベル特性、また場合によっては実エンジン回転速度の増分値とレベル値との少なくとも一方、に乗じる乗数が格納されたマトリクスがそれぞれ保存されるが、初期状態で、データプールと、インデックス・データ・フィールドとを分離して確保することで、バリエーションや組み合わせの拡張のための、さらなる手法が用いやすくなる。同様に、多数の異なるサウンドを発生させることを目的として、さらに、外部からのアドレスが可能な別のマトリクスを追加でき、サウンド・トラックを異にする様々なサウンドを、個別に選択したり、組み合わせて使用したりすることが可能となる。ここで再度強調するが、そのような多様なバリエーションを持たせた場合にも、依拠するデータ量は、毎回ほぼ同じ量だけとなる。
【００１８】
それ以外にも、上述の方法のそれぞれ１つを実行するための装置が特許請求される。
本発明を図面に基づき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】合成エンジン音をアクチュエータを作動させる音源信号として作成する装置の概略的なブロック図を示す。
【図２】信号サンプルを示すグラフである。
【図３】レベル−回転速度特性を示すグラフである。
【図４】レベル−負荷特性を示すグラフである。
【図５】レベル−速度特性を示すグラフである。
【図６】サウンド１のインデックス・データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１のブロック図には計算機１が示され、計算機１には、実際に検出された基準値、特に運転パラメタであるエンジン回転速度、負荷、走行速度や、予め設定可能な変数、例えば選択したサウンドなどが入力される、入力ユニット２が接続される。計算機１には、データ・プール４を備えたデータ・メモリ３が接続され、データ・プールには、信号サンプル、具体的には４つの信号サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、レベル特性、具体的には、レベル−回転速度特性Ｆ、Ｇ、レベル−負荷特性Ｈ、Ｋ、およびレベル−速度特性Ｍが保存されている。インデックス・データ・フィールド５において、各データの組み合わせが定義され、各信号サンプルおよび各レベル特性に割り当てられたアドレスがそれぞれ格納されている。
【００２１】
計算機１は、計算された増分の間の実回転数を参照しながら、ある１つのサウンドまたは組み合わせたサウンドについて、エンジン回転速度への適合化と、レベルの調整とを同時に実行して、場合によってはさらにもう１つの増幅器を介して、出力ユニット６へ音源信号を送出する。エンジン合成音を発生させるための、この音源信号は、アクチュエータとスピーカとの少なくとも一方に供給できるようになっている。
【００２２】
図２には、具体例として、データ・プール４の中に保存されている１つの信号サンプルＡが、概略的に示されている。図２に示すように、信号サンプルＡは、その長さが内燃機関のクランク角７２０°、すなわちエンジン２回転分に相当し、４つの正弦曲線から成る包絡線で示されている。この正弦曲線は、データ・プールの中に連続した曲線として保存されているのではなく、ステップ幅７おきにサンプリング点８におけるサンプル値から成るデジタル・データ列として保存されている。ここでは、グラフを見易くするために、十分に離間した一部のサンプリング点８しか示されていない。エンジン回転角度の増分としては、具体的には例えば約２°から５°までが好適である。なお、データ・プール４の中には、例えばさらに別のそれぞれに異なる信号値を有する信号サンプルＢ、ＣおよびＤが、同様の形式で、保存されていてもよい。
【００２３】
図３には、レベル−回転速度Ω（オメガ）特性Ｆ、Ｇが、図４には、レベル−負荷Ｌ特性Ｈ、Ｋが、さらに図５には、レベル−走行速度Ｖ特性Ｍが示される。これらも同様にデータ・プールの中に保存されている。
【００２４】
図６には、エンジン合成音がどのように作成されるかを示すインデックス・データの具体例を図示する。サウンド１は、音信号であって、この表のインデックスに基づき作成される。この表の行方向には、トラックが、列方向には、それぞれのアドレスが記載されている。図６に示すように、トラック１は、信号サンプルＡについて、算出されたエンジン回転速度の増分に乗数０．５を乗じた値でサンプリングし、さらに、係数３を倍率とするレベル−回転速度特性Ｇや、係数２を倍率とするレベル−負荷特性Ｈと、レベル−速度特性Ｍに応じて、レベル値が低減された信号である。また、これに準じて、トラック２は、信号サンプルＣ（図示せず）が、表のインデックスによって適合化された音信号である。これらトラック１とトラック２とを重ね合せて、サウンド１が作成される。
【００２５】
なお、任意で、同じデータの組み合わせを持つサウンド２を定義してもよい。その場合には、サウンド２は、５つのトラックの定義が可能で、それぞれのトラックにおいて、同一、あるいは異なる信号サンプルか、各レベル特性かを選択することができることは、いうまでもない。
【符号の説明】
【００２６】
１  演算ユニット
２  入力ユニット
３  データ・メモリ
４  データ・プール
５  インデックス・データ・フィールド
６  出力ユニット
７  サンプリング間隔
８  サンプリング点
９  信号値
Ａ  信号サンプル
Ｂ  信号サンプル
Ｃ  信号サンプル
Ｄ  信号サンプル
Ｆ  レベル−回転速度特性
Ｇ  レベル−回転速度特性
Ｈ  レベル−負荷特性
Ｋ  レベル−負荷特性
Ｌ  負荷
Ｍ  レベル−走行速度特性
Ｖ  走行速度
Ω  回転速度
【図１】
2013512460.tif 000003
【図２】
2013512460.tif 000004
【図３】
2013512460.tif 000005
【図４】
2013512460.tif 000006
【図５】
2013512460.tif 000007
【図６】
2013512460.tif 000008
【国際調査報告】
2013512460.tif 000009
2013512460.tif 000010
2013512460.tif 000011
2013512460.tif 000012