DE69023133T2 - NOISE SYNTHETIZER IN A VEHICLE. - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Verarbeitung von Geräuschen in Fahrzeugen, insbesondere in Straßenfahrzeugen.The invention relates to the processing of noises in vehicles, in particular in road vehicles.
Fahrer und Fahrgäste in den Fahrgasträumen von herkömmlichen Personenfahrzeugen sind einer großen Menge Geräusche ausgesetzt, die van außen erzeugt werden, in erster Linie durch den Fahrzeugmotor. Es sind schon verschiedene Vorschläge zum Verringern solcher umgebungsgeräusche gemacht worden, die vorliegende Erfindung betrifft jedoch die Verstärkung der Fahrzeuggeräusche, die von den Insassen des Fahrgastraumes unter normalen Fahrbedingungen empfunden werden.Drivers and passengers in the passenger compartments of conventional passenger vehicles are exposed to a large amount of noise generated from the outside, primarily by the vehicle engine. Various proposals have been made to reduce such ambient noise, but the present invention relates to amplifying the vehicle noise perceived by the occupants of the passenger compartment under normal driving conditions.
Die DE-A-3420463 beschreibt ein Geräuschverstärkungssystem für ein Fahrzeug, bei dem von der Zündspule ein der Motordrehzahl proportionales Frequenzsignal abgenommen und einem Frequenzwandler zugeführt wird, der die Frequenz wandelt und ein Ausgangssignal erzeugt, welches über einen Schalter wählbar ist und über einen einstellbaren Verstärker einen Lautsprecher ansteuert. Das simulierte Fahrzeuggeräusch hängt von der gewählten Frequenz ab. Dieses System ist jedoch dahingehend eingeschränkt, daß jeweils nur eine einzige Frequenz erzeugt werden kann, und daß es nicht möglich ist, in Reaktion auf eine Reihe von Fahrzeugsbetriebsbedingungen komplexe Geräusche zu erzeugen.DE-A-3420463 describes a noise amplification system for a vehicle in which a frequency signal proportional to the engine speed is taken from the ignition coil and fed to a frequency converter which converts the frequency and produces an output signal which is selectable by a switch and drives a loudspeaker via an adjustable amplifier. The simulated vehicle noise depends on the frequency selected. However, this system is limited in that only a single frequency can be generated at a time and it is not possible to generate complex noises in response to a range of vehicle operating conditions.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Geräuschverstärkungssytem zur Verwendung in einem Fahrzeug, wobei das System Signalquellen enthält zur Bereitstellung von auf den Fahrzeugbetrieb bezogenen ersten Signalen, und Signalerzeugungsmittel, die auf den Fahrzeugbetrieb anprechen und Ausgangssignale für Wandler liefern, die ein simuliertes Fahrzeugbetriebsgeräusch erzeugen; gekennzeichnet dadurch, daß die ersten Signale zwei oder mehr Signale aus einer Gruppe von Signalen umfassen, zu der ein Fahrzeugbeschleunigungssignal, ein Motorbetriebssignal, ein Drosselklappenpositionssignal und ein Gangwechselsignal gehören; daß das System eine Quelle für gespeicherte Signale enthält; die das bei einer Fahrzeugbetätigung zu simulierende Fahrzeugbetriebsgeräusch darstellen; und daß die Signalerzeugungsmittel auf die ersten Signale in der Weise ansprechen, daß die gespeicherten Signale zum Erzeugen der Ausgangssignale benutzt werden.The present invention provides a sound amplification system for use in a vehicle, the system signal sources for providing first signals related to vehicle operation, and signal generating means responsive to vehicle operation and providing output signals to transducers which generate a simulated vehicle operating sound; characterized in that the first signals comprise two or more signals from a group of signals including a vehicle acceleration signal, an engine operating signal, a throttle position signal and a gear change signal; in that the system includes a source of stored signals representative of the vehicle operating sound to be simulated during vehicle operation; and in that the signal generating means is responsive to the first signals such that the stored signals are used to generate the output signals.
Die Quelle für die gespeicherten Signale der Fahrzeugbetriebsgeräusche kann in einer Tonaufzeichnungsquelle bestehen. Stattdessen können die Ausgangssignale, die das gewünschte Geräusch liefern, auch von einem mikroprozessorgesteuerten Synthesizer gewonnen werden, in welchen das erste Signal eingespeist wird, wobei das erste Signal dazu dient, den Synthesizer zu triggern, so daß die gewünschten Signale zu den jeweiligen Zeitpunkten bereitgestellt werden. Im Fahrgastraum können ein oder mehrere Mikrophone als Rückkopplung für den Mikroprozessor angeordnet werden. Der Mikroprozessor, der den Synthesizer steuert, kann Signale speichern, die dem gewünschten Geräusch entsprechen, auf das der Synthesizer eingestellt werden kann, damit das passende Ausgangssignal des Signalwandlers entsteht.The source of the stored vehicle operating noise signals may be a sound recording source. Alternatively, the output signals providing the desired noise may be obtained from a microprocessor-controlled synthesizer into which the first signal is fed, the first signal serving to trigger the synthesizer so that the desired signals are provided at the appropriate times. One or more microphones may be arranged in the passenger compartment as feedback for the microprocessor. The microprocessor controlling the synthesizer may store signals corresponding to the desired noise to which the synthesizer can be tuned to produce the appropriate output signal from the signal converter.
Die Geräusche, die ein Anwender des die vorliegende Erfindung realisierenden Systems hören kann, könnten zum Beispiel die Geräusche eines Rennwagens oder eines anderen Hochleistungsstraßenfahrzeuges sein. Das System läßt sich dann so gestalten, daß diese Geräusche während der Fahrt von den Insassen des Fahrgastraumes wahrgenommen werden, so daß ein größeres Fahrerlebnis für die Insassen entsteht.The sounds that a user of the system embodying the present invention can hear could, for example, be the sounds of a racing car or other high-performance road vehicle. The system can then be designed so that these sounds can be heard while driving perceived by the occupants of the passenger compartment, thus creating a greater driving experience for the occupants.
Insbesondere lassen sich mit dem System entsprechend der Erfindung unter gewöhnlichen Fahrbedingungen in Reaktion auf die Beschleunigung eines Fahrzeuges Geräusche erzeugen, die denen eines Hochleistungsmotors bei starker Beschleunigung entsprechen. Das System kann zum Beispiel auch auf Gangwechsel und/oder auf die Drosselklappenbewegung ansprechen. Die Geräusche müssen nicht auf Motorgeräusche beschränkt sein.In particular, the system according to the invention can generate, under normal driving conditions, in response to the acceleration of a vehicle, noises that correspond to those of a high-performance engine under strong acceleration. The system can also, for example, respond to gear changes and/or throttle valve movement. The noises need not be limited to engine noise.
Gewöhnlich sind im Fahrgastraum ein oder mehrere Lautsprecher und/oder ein oder mehrere Vibrationserreger des Systems angeordnet, stattdessen können jedoch auch im Motorraum oder an einem geeigneten Motor- oder Fahrgestellteil ein oder mehrere Lautsprecher oder Erreger angeordnet werden, um deren Vibration herbeizuführen oder zu verändern, so daß die Geräusche von ihnen sowohl durch die Insassen des Fahrgastraumes als auch durch Personen außerhalb des Fahrzeuges aus derselben Richtung wie das Geräusch vom Fahrzeugmotor wahrgenommen werden.Usually one or more loudspeakers and/or one or more vibration exciters of the system are located in the passenger compartment, but instead one or more loudspeakers or exciters can be located in the engine compartment or on a suitable part of the engine or chassis to induce or modify their vibration so that the noise from them is perceived both by the occupants of the passenger compartment and by persons outside the vehicle from the same direction as the noise from the vehicle engine.
Obwohl das System entsprechend der Erfindung auch autonom arbeiten kann, wird es vorteilhafterweise in das Fahrgastraum- Unterhaltungssystem (I.C.E.), das heutzutage normalerweise in einem Personenfahrzeug eingebaut ist, integriert. Das den Fahrzeugbetrieb betreffende Geräusch kann mit dem Unterhaltungston gemischt oder alternativ zu ihm erzeugt werden, entweder nach Wahl oder entsprechend der Fahrzeugbetätigung; zum Beispiel könnte man das erstere nur während der Beschleunigung hörbar machen, und es wird durch den Unterhaltungston abgelöst, sobald die Reisegeschwindigkeit erreicht ist. Das System entsprechend der Erfindung kann auch in ein aktives Geräuschminderungssystem einbezogen werden, welches dazu dient, das Umgebungsgeräusch zu verringern, indem im Fahrgastraum Schallschwingungen mit einer solchen Phase und Amplitude erzeugt werden, daß das unerwünschte Geräusch beseitigt oder zumindest verringert wird. Die Geräuschminderung kann man also benutzen, um eine Störbeeinflussung der Geräusche, die mit der Fahrzeugbetätigung zusammenhängen, als auch des Unterhaltungstones zu verhindern, oder man kann sie nur wirksam machen, solange der Unterhaltungston erzeugt wird, oder wenn das integrierte System aus anderen Gründen außer Betrieb ist.Although the system according to the invention can also operate autonomously, it is advantageously integrated into the passenger compartment entertainment system (ICE) which is nowadays normally installed in a passenger vehicle. The sound relating to the vehicle operation can be mixed with the entertainment sound or produced as an alternative to it, either at choice or in accordance with the vehicle operation; for example, the former could be made audible only during acceleration and replaced by the entertainment sound as soon as the cruising speed is reached. The system according to the invention can also be incorporated into an active noise reduction system which serves to reduce the ambient noise. by generating sound vibrations in the passenger compartment with a phase and amplitude such that the undesirable noise is eliminated or at least reduced. Noise reduction can therefore be used to prevent interference with the noise associated with vehicle operation as well as with the entertainment sound, or it can be made effective only when the entertainment sound is being generated or when the integrated system is out of operation for other reasons.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, wobei:The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawing, in which:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines kombinierten Steuer- oder Verarbeitungssystems für Unterhaltungston und Geräusche darstellt, welches die Erfindung verkörpert.Fig. 1 is a block diagram of a combined entertainment audio and noise control or processing system embodying the invention.
Das in Fig. 1 dargestellte System ist ein integriertes System, das alle Komponenten enthält, die notwendig sind, um im Fahrgastraum eines Personenkraftwagens ein oder mehrere verstärkte Fahrzeugbetriebsgeräusche, den Unterhaltungston und die Umgebungsgeräuschminderung zur Wirkung zu bringen, je nach Wunsch des Bedieners.The system shown in Fig. 1 is an integrated system that contains all the components necessary to provide one or more amplified vehicle operating sounds, entertainment sound and ambient noise reduction in the passenger compartment of a passenger car, depending on the operator's preference.
Zu den Komponenten des Fahrgastraum-Unterhaltungssystems (I.E.C.) gehört eine Audiosignalquelle, die aus mindestens einem mit einer Antenne 4 verbundenen Tuner 2 eines Rundfunkempfängers und einem oder mehreren Abspielgeräten 5 für das Abspielen von Compactdiscs, digital aufgezeichneten Bändern und/oder Kassetten besteht. Die Ausgangssignale vom Tuner 2 und dem oder jedem Abspielgerät 5 werden einem Vorverstärker 6 zugeführt, der mit herkömmlichen Bedienelementen 7 für die Auswahl der Signalquelle und zum Einstellen des Ausgangssignals, wie Lautstärke, Tiefen- und Höhenregelung oder eine grafische Entzerrung, sowie noch zu beschreibenden Schalteinrichtungen ausgerüstet ist. Diese I.E.C. Komponenten stellen gewöhnlich Signale auf N Ausgangskanälen bereit, an denen dann die Balance- und Überblendregelung erfolgt. Die Ausgangssignale des Vorverstärkers werden über eine Mischeinrichtung 9, vorzugsweise einen Balancemischer, einer Verstärkungseinrichtung 10 zugeführt, die einen oder mehrere Lautsprecher 11 im Fahrgastraum versorgt.The components of the passenger compartment entertainment system (IEC) include an audio signal source consisting of at least one tuner 2 of a radio receiver connected to an antenna 4 and one or more players 5 for playing compact discs, digitally recorded tapes and/or cassettes. The output signals from the tuner 2 and the or each player 5 are fed to a preamplifier 6 which is provided with conventional controls 7 for selecting the signal source and for adjusting the output signal, such as volume, bass and treble control or graphic equalization, as well as described switching devices. These IEC components usually provide signals on N output channels, on which the balance and crossfade control then takes place. The output signals of the preamplifier are fed via a mixing device 9, preferably a balance mixer, to an amplification device 10, which supplies one or more loudspeakers 11 in the passenger compartment.
Zur Erzeugung des verstärkten Fahrzeuggeräusches enthält das System eine Quelle 15 für aufgezeichnete Geräusche, die aus einem Abspielgerät der einen oder anderen Art bestehen kann, wie sie für das Abspielgerät 5 genannt wurden, welches jedoch nicht die übliche Möglichkeit zum Wechseln des Signalspeichermediums besitzen muß. Der Betrieb der Quelle 15 ist von einem Steuersignal abhängig, das mit der Fahrzeugbetätigung zusammenhängt, gewöhnlich mit der Drosselklappenbewegung oder dem Gangwechsel, und das von einem Signalwandler 16 geliefert und über die Leitung 17 in die Quelle eingespeist wird, damit die Quelle Signale liefert, mit denen während der Beschleunigung oder einer anderen Betätigung des Fahrzeuges, in welchem das System eingebaut ist, die Beschleunigungsgeräusche eines Hochleistungsfahrzeuges oder andere gewünschte Geräusche nachgebildet werden.To produce the amplified vehicle sound, the system includes a recorded sound source 15 which may consist of a player of one of the types mentioned for the player 5, but which need not have the usual ability to change the signal storage medium. The operation of the source 15 is dependent upon a control signal related to the vehicle operation, usually throttle movement or gear change, provided by a signal converter 16 and fed to the source via line 17 to cause the source to provide signals which simulate the acceleration sounds of a high performance vehicle or other desired sounds during acceleration or other operation of the vehicle in which the system is installed.
Anstelle der Quelle 15 kann das System auch ein oder mehrere Mikrophone 20 enthalten, die das tatsächliche Motorgeräusch des Fahrzeuges oder das Funktionsgeräusch irgendeiner anderen Fahrzeugkomponente aufnehmen, sowie eine Signalverarbeitungseinheit, die aus einem von einem Mikroprozessor 25 gesteuerten Synthesizer 24 besteht. Anstelle des Mikrophons oder der Mikrophone 20 bzw. zusätzlich zu ihnen kann das System auch einen oder mehrere Signalwandler 22 enthalten, zum Beispiel Schwingungsgeber, die auf den Motorbetrieb reagieren. Das Eingangssignal von dem bzw. von jedem Mikrophon 20 oder Signalwandler 22 wird dazu verwendet, die Erzeugung eines gewünschten Ausgangssignals durch den Synthesizer zu veranlassen. Vorzugsweise wird das verstärkte Motor- oder Fahrzeuginnenraumgeräusch, das im Zusammenhang mit einer Fahrzeugbetätigung stehen soll, über die Steuerung durch den Signalwandler 16 erzeugt.Instead of the source 15, the system may also include one or more microphones 20 which record the actual engine noise of the vehicle or the operating noise of any other vehicle component, and a signal processing unit consisting of a synthesizer 24 controlled by a microprocessor 25. Instead of the microphone or microphones 20, or in addition to them, the system may also include one or more signal converters 22, for example vibration sensors, which react to the engine operation. The input signal from the or Each microphone 20 or transducer 22 is used to cause the synthesizer to produce a desired output signal. Preferably, the amplified engine or vehicle interior noise intended to be associated with vehicle operation is produced under the control of the transducer 16.
Zwecks Geräuscherzeugung im Fahrgastraum mit Hilfe der Verstärkungseinrichtung 10 und des Lautsprechers 11 werden die Ausgangssignale der Quelle 15 und des Synthesizers 24 über die Leitung 19 in den Vorverstärker 6 eingespeist. Zusätzlich oder stattdessen kann das von der Quelle 15 oder vom Synthesizer 24 stammende Ausgangssignal des Vorverstärkers auch verwendet werden, um einen oder mehrere außerhalb des Fahrgastraumes, zum Beispiel im Motorraum oder in der Nähe des Motorraumes des Fahrzeuges angeordnete Lautsprecher 26 anzusteuern, um das vom Fahrzeugmotor erzeugte Geräusch zu verstärken, und/oder einen Schwingungserreger 27, der auf die Fahrzeugarmaturtafel 28 wirkt. Der Lautsprecher 26 und/oder der Vibrationserreger 27 wird durch einen oder mehrere Leistungsverstärker 29 angetrieben.In order to generate noise in the passenger compartment using the amplifier 10 and the loudspeaker 11, the output signals of the source 15 and the synthesizer 24 are fed into the preamplifier 6 via the line 19. In addition or instead, the output signal of the preamplifier from the source 15 or from the synthesizer 24 can also be used to control one or more loudspeakers 26 arranged outside the passenger compartment, for example in the engine compartment or near the engine compartment of the vehicle, in order to amplify the noise generated by the vehicle engine, and/or a vibration exciter 27 acting on the vehicle dashboard 28. The loudspeaker 26 and/or the vibration exciter 27 is driven by one or more power amplifiers 29.
Zur Geräuschminderung enthält das System einen adaptiven Geräuschbeseitigungskontroller 30, der vorteilhafterweise von der im WO 88/02912 beschriebenen Art sein soll.To reduce noise, the system includes an adaptive noise cancellation controller 30, which should advantageously be of the type described in WO 88/02912.
Der Kontroller 30 liefert auf L Kanälen Ausgangssignale, die mittels adaptiver Filterung, realisiert durch einen programmierten Mikroprozessor und eine Speichereinheit auf der Basis von Fehlersignalen von einem oder mehreren Mikrophonen 31, aus einem Referenzsignal gewonnen werden. Die Mikrophone 31 können unauffällig im Fahrgastraum angeordnet sein, und das Referenzsignal kann direkt vom Fahrzeugmotor abgeleitet werden, wie im WO 88/02912 beschrieben wird.The controller 30 provides output signals on L channels, which are obtained from a reference signal by means of adaptive filtering implemented by a programmed microprocessor and a memory unit on the basis of error signals from one or more microphones 31. The microphones 31 can be arranged unobtrusively in the passenger compartment and the reference signal can be derived directly from the vehicle engine, as described in WO 88/02912.
Das Ausgangssignal von dem einen oder den mehreren Mikrophonen 31 oder, falls keine Geräuschminderungseinrichtung vorgesehen ist, von dem einen oder den mehreren ähnlich angeordneten Mikrophonen kann über die Leitung 32 zum Mikroprozessor 25 zurückgeführt werden, um eine adaptive Steuerung der Einheit in Richtung eines bestimmten verstärkten Geräuschsignals, das als Speicherinhalt in der Einheit oder im Mikroprozessors festgelegt ist, zu realisieren.The output signal from the one or more microphones 31 or, if no noise reduction device is provided, from the one or more similarly arranged microphones can be fed back to the microprocessor 25 via the line 32 in order to realize an adaptive control of the unit towards a certain amplified noise signal which is defined as a memory content in the unit or in the microprocessor.
Die Ausgangssignale des Vorverstärkers 6 und des Kontrollers 30 werden dem Balancemischer 9 zugeführt, dessen Ausgangssignale für die Leistungsverstärkungseinrichtung 10 sowohl das gewünschte Audiosignal von der einen oder anderer Quelle 2 oder 5 als auch die Geräuschbeseitigungssignale vom Kontroller 30 enthalten, auf die die Verstärkerbedienelemente 7 keine Wirkung haben.The output signals of the preamplifier 6 and the controller 30 are fed to the balance mixer 9, the output signals of which for the power amplifier device 10 contain both the desired audio signal from one or the other source 2 or 5 and the noise cancellation signals from the controller 30, on which the amplifier controls 7 have no effect.
Das System besitzt eine Ein/Ausschalter für die Leistungsverstärker 10 und 29 und den Mischer 9, und Wahlschalter für das wahlfreie, voneinander unabhängige Zu- oder Abschalten der Geräuschverstärkungsfunktion, des Unterhaltungstones und des Geräuschminderungssystems.The system has an on/off switch for the power amplifiers 10 and 29 and the mixer 9, and selector switches for the optional, independent switching on or off of the noise amplification function, the entertainment sound and the noise reduction system.
Es ist zweckmäßig, die Anzahl der Lautsprecher 11 gleich der Anzahl der Ausgangskanäle des Vorverstärkers 6 zu wählen, es können jedoch auch zwischen dem Balancemischer 9 und den Verstärkern 10 M Kanäle existieren, wobei M gleich oder größer als die größere der beiden Zahlen N und L ist, wenn N die Anzahl der Unterhaltungskanäle und L die Anzahl der Geräuschminderungskanäle darstellt.It is convenient to choose the number of loudspeakers 11 equal to the number of output channels of the preamplifier 6, but there may also be M channels between the balance mixer 9 and the amplifiers 10, where M is equal to or greater than the larger of N and L, where N represents the number of entertainment channels and L represents the number of noise reduction channels.
Die Quellen 5 und 15 und der Synthesizer 24 können auch eigene Vorverstärker enthalten, und das Ausgangssignal oder die Ausgangssignale können dann dem Mischer 9 direkt zugeführt werden, wie in der Figur durch gestrichelte Linien angedeutet ist.The sources 5 and 15 and the synthesizer 24 may also contain their own preamplifiers and the output signal or signals may then be fed directly to the mixer 9, as indicated by dashed lines in the figure.
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