JP2009175558A - 音響装置および音響制御装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】 人間の聴覚特性に応じて音声信号の特性を補正し、聴感上の違和感が抑制された音声をユーザに伝達可能な音響装置および音響制御装置を提供することである。
【解決手段】 音響装置は、音声情報出力部と、分析部と、騒音区分スペクトル出力部と、音声区分スペクトル出力部と、補正部とを含む。分析部は、音声情報出力部から音声情報が入力され、音響スペクトル情報を出力する。騒音区分スペクトル出力部は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を出力し、音声区分スペクトル出力部は、音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の音量情報を出力する。補正部は、音声区分スペクトル出力部から入力される情報を騒音区分スペクトル出力部から出力される情報に基づいて補正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、騒音下の音声に対する音色の音響スペクトルに補正を行う音響装置および音響制御装置に関する。
近年、騒音下であってもユーザに対して音声を明瞭に伝達することのできる音響装置の開発が進みつつある。例えば、特許文献１では外部の騒音の変化に追従するとともに、人間の聴感特性を考慮して音響信号の特性を補正する技術が提案されている。
図１０は、特許文献１に係る音響装置である音響再生装置１の構成を表すブロック図である。音響再生装置１は、音響信号を与える音響信号源２と、周囲の騒音を取り込む外部音取り込み手段３と、周波数帯域毎に分析する外部音聴感特性算出手段４と、周波数帯域毎に増幅可能なイコライザ５とを備える。
音響再生装置１は、外部音取り込み手段３によって周囲の音を取り込んで、外部音聴感特性算出手段４によって分析し、この分析結果に対応してイコライザ５を制御することによって、音響信号源２から与えられる音響信号を異なる周波数帯域毎に増幅器６によって増幅し、スピーカ７から放音する。
音響再生装置１において、外部音聴感特性算出手段４は、特性補正回路８によって外部音取り込み手段３の周波数特性を補償された音響信号から騒音成分をマスキングした可聴限界曲線を超える成分を抽出する。この抽出成分は、音響信号聴感特性算出回路９によって抽出されたもう１つの可聴限界曲線を超える成分を比較回路１０によって比較して騒音による音響成分の減衰量を求められる。この減衰量の急変は、ローパスフィルタ１１によって抑制され、これによってイコライザ５による増幅特性が制御され、周囲の騒音変化に追従して音響信号特性が補正される。
特許第２５４１０６２号公報
従来技術に係る音響再生装置１において外部音聴感特性算出手段４は、基本可聴限界曲線に基づいて、音響信号を異なる周波数帯域毎に増幅するけれども、音響信号と外部音に基づく信号とは、音量に関して加算または減算されるのみである。すなわち、特許文献１の音響再生装置は、音量の増減を調整するだけであるので、ユーザには聴感上の違和感が生じるという問題があった。また、外部音を取り込んでこれを分析するまでに時間がかかるという問題点がある。
本発明の目的は、人間の聴覚特性に応じて音声信号の特性を補正し、聴感上の違和感が抑制された音声をユーザに伝達可能な音響装置および音響制御装置を提供することにある。
本発明（１）に従えば、音響装置は、音声情報出力部と、分析部と、騒音区分スペクトル出力部と、音声区分スペクトル出力部と、補正部とを含んで構成される。分析部は、音声情報出力部から出力される音声情報の音響スペクトル情報を出力する。これによって、音声情報を周波数に応じて処理することが可能となる。音声区分スペクトル出力部は、音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の音量情報を表す音声区分スペクトル情報を出力する。
臨界帯域幅は、人間の聴覚にとって、音声に影響を与える騒音の最小の周波数帯域である。人間が特定周波数の音声を聴き取るとき、前記音声の周波数を中心の周波数とする臨界帯域幅内の騒音は、前記音声に大きく影響し、前記音声をマスクする。臨界帯域幅内の周波数を有する騒音によってマスクされることによって、前記音声の最小可聴限界は、上昇し、マスクされる以前の音量よりも、音声の音量を大きくしなければ、同じ音量として聴き取ることはできない。
騒音区分スペクトル出力部は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を出力する。補正部は、音声区分スペクトル情報を、騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正区分スペクトル情報を出力する。これによって、音声の聞こえ方に対して騒音が与える変化を、低減することが可能となる。人間の聴覚にとって必要最小限の周波数帯域毎に処理を行うことができ、かつ音声情報がもつ情報量を少なくすることができるので、人間の聴覚にとって精度を低くすることなく、音声情報の補正処理にかかる計算コストを低減することができる。
したがって、臨界帯域幅よりも大きい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正後の音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。また臨界帯域幅よりも小さい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正処理にかかる時間を短縮することができる。
また本発明（１１）によれば、音響制御装置は、騒音情報取出し部と、分析部と、音声区分スペクトル出力部と、補正部とを備える。分析部は、分析部に入力された音声情報の音響スペクトル情報を出力する。これによって、音声情報を周波数に応じて処理することが可能となる。音声区分スペクトル出力部は、音声情報の音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の音量情報を表す音声区分スペクトル情報を出力する。騒音情報取出し部は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報が記憶される騒音区分スペクトル記憶部に接続され、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を、前記騒音区分スペクトル記憶部から取得し、出力する。補正部は、音声区分スペクトル情報を、騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正された音声区分スペクトル情報を表す補正区分スペクトル情報を出力する。
これによって、音声の聞こえ方に対して騒音が与える変化を、低減することが可能となる。人間の聴覚にとって必要最小限の周波数帯域毎に処理を行うことができ、かつ音声情報がもつ情報量を少なくすることができるので、人間の聴覚にとって精度を低くすることなく、音声情報の補正処理にかかる計算コストを低減することができる。
したがって、臨界帯域幅よりも大きい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正後の音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。また臨界帯域幅よりも小さい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正処理にかかる時間を短縮することができる。
本発明によれば、人間の聴覚特性に応じて音声信号の特性を補正し、聴感上の違和感が抑制された音声をユーザに伝達可能な音響装置および音響制御装置を提供できる。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。以下の説明は、音響装置１０、音響制御装置１１についての説明をも含む。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る音響装置１０の構成を表すブロック図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る音響装置１０が搭載される自動二輪車１２の斜視図である。第１実施形態に係る音響装置１０は、音声に対する騒音の影響を排除する補正を行う装置である。本実施形態において、音響装置１０の使用者によって聞き取ることが望まれることを前提として出力される音を「音声」と称し、たとえば自動二輪車１２の内燃機関に基づく音など、聞き取られることを目的とせず自然発生的に発せられる音を「騒音」と称する。第１実施形態に係る音響制御装置１１は、第１実施形態に係る音響装置１０に含まれ、入力された音声情報の音響スペクトル情報を求め、音声情報に基づく臨界帯域幅毎の音量情報を、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報に基づいて補正する装置である。
音響装置１０は、音声情報出力部１３と、分析部１４と、騒音区分スペクトル出力部１６と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とを含んで構成される。音声情報出力部１３と、分析部１４と、騒音区分スペクトル出力部１６と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とは、自動二輪車１２に搭載される。
音声情報出力部１３は、音声情報を出力する部分である。音声情報出力部１３は、信号源１５を含んで構成される。信号源１５は、たとえばラジオ波信号を受信し、復調して信号を出力するラジオチューナであってもよく、磁気記録テープに記録された信号を取出して出力するカセットテープ再生機、コンパクトディスク（compact disk, 略称「ＣＤ」）に記録された信号を取出して出力するＣＤ再生機、ミニディスク（mini disk, 略称「ＭＤ」）に記録された信号を取出して出力するＭＤ再生機であってもよい。音声情報出力部１３に含まれるこれら信号源１５は、単数でもよいけれども、第１実施形態では、複数である。第１実施形態において信号源１５は、予め定める個数であるものとし、図１においてはＫ個の場合を表す。Ｋは予め定める自然数である。信号源１５は、音声情報出力部１３に対して信号を出力する。
音声情報出力部１３は、信号源選択手段１９と、折返し防止フィルタ２１と、Ａ／Ｄ変換部２２とを含んで構成される。信号源１５から出力されるは、信号源選択手段１９に入力される。信号源選択手段１９は、複数の信号源１５のうちから、いずれか１つまたは複数の信号源１５を選択する手段である。信号源選択手段１９に対する操作は、使用者が行う。使用者によって操作され、使用者の操作に従って信号源１５を選択した信号源選択手段１９は、選択された信号源１５から入力される信号を、折返し防止フィルタ２１に対して出力する。折返し防止フィルタ２１は、Ａ／Ｄ変換部２２によって音声信号をデジタル変換するよりも前の段階で、デジタル変換における標本化周波数の半分の周波数よりも周波数が高い信号を除去しておくフィルタである。
音声信号をデジタル変換するとき、標本化周波数の半分の周波数よりも高い周波数をデジタル変換した信号は、標本化周波数の半分の周波数よりも低い周波数をデジタル変換した信号と、区別できなくなる場合がある。したがって、折返し防止フィルタ２１をデジタル変換が行われる部分よりも信号の伝送方向上流側に設けることによって、デジタル変換された後のデジタル信号に、アナログ変換によってできないほど高い周波数の信号が含まれることを防止することができる。折返し防止フィルタ２１は、ローパスフィルタによって実現される。折返し防止フィルタ２１を通過した信号は、ダイナミックレンジ変換部２３に入力される。
ダイナミックレンジ変換部２３は、音声情報出力部１３に含まれ、入力される信号の電圧の範囲を、予め定める電圧の範囲に変換する部分である。音響装置１０内において、音量情報がアナログ信号として伝達される部分においては、音量情報を示す信号は、電気信号として伝達される。音量情報が示す音量が大きければ大きいほど、音量情報を示す信号は、電圧の大きい電気信号として設定される。音響装置１０が取扱うことのできる音量は、予め定められ、音響装置１０が取扱うことのできる電圧も予め定められる。信号源１５から出力される音声信号が折返し防止フィルタ２１を通過し、Ａ／Ｄ変換部２２に入力されるとき、音声信号の電圧の範囲は、予め定める範囲内であることが望まれる。
ダイナミックレンジ変換部２３は、入力される信号の電圧変化を検出し、電圧変化の範囲の最大電圧と最小電圧を予め定める電圧の範囲に変換して出力する。信号の電圧変化の範囲内における信号電圧は、同じ増幅率によって予め定める範囲内の電圧に変換される。増幅率は、予め定める範囲内における電圧値を、これに対応する、ダイナミックレンジ変換部２３に入力される電圧値によって除した値である。増幅率は、正の実数とし、１を超える実数、１および１未満の正の実数を含む。ダイナミックレンジ変換部２３において増幅率が定められた状態で音響装置１０が稼動しているときに、ダイナミックレンジ変換部２３に入力される電圧に増幅率を乗じた電圧が、前記予め定める範囲を超えることがあれば、ダイナミックレンジ変換部２３は、定めていた増幅率をさらに小さい値として、増幅率の設定変更を行う。ダイナミックレンジ変換部２３から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換部２２に入力される。
Ａ／Ｄ変換部２２は、信号源１５から出力される音声信号をデジタル信号に変換する部分である。第１実施形態においてＡ／Ｄ変換部２２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ―デジタル変換器である。たとえばＣＤ再生機、ＭＤ再生機など、音声信号をアナログ変換せず、デジタル信号のまま出力することができる信号源１５からの信号を、デジタル信号のまま伝達して処理する場合には、Ａ／Ｄ変換部を設けない構成としてもよいし、またＤ／Ｄ変換器を設けてもよい。第１実施形態において、Ａ／Ｄ変換部２２から出力される信号は、音声信号出力部から出力される信号として、分析部１４に入力される。
図３は、本発明の第１実施形態において、音声情報出力部１３から出力される音声情報の音響スペクトルを示す図である。図３において、横軸は周波数を表し、縦軸は音圧を表す。縦軸はデシベル（decibel, 略号「ｄＢ」）を単位とし、横軸はヘルツ(hertz, 略号「Ｈｚ」)を単位とし、縦軸は等間隔目盛で、横軸は対数目盛で表示する。このｄＢという単位は、本実施形態において２×１０−５パスカル（pascal, 略号「Ｐａ」）を絶対基準値として、定められるものとする。
図３は、一例としてベートーベンの交響曲第５番「運命」の第１楽章の音声に基づいて求めた音響スペクトルを示している。分析部１４は、音声情報出力部１３から出力される音声情報が入力され、入力された音声情報の音響スペクトル情報を出力する部分である。音声に含まれる各周波数の音の音圧を、周波数に対して表したスペクトルを「音響スペクトル」と称し、音響スペクトルによって表される情報を「音響スペクトル情報」と称する。分析部１４は、音声情報出力部１３から出力される音声情報を周波数に従って分析し、音響スペクトル情報を求め、音響スペクトル情報を出力する部分である。
具体的には、分析部１４は音声情報をフーリエ変換する部分であってもよいけれども、第１実施形態において分析部１４は、音声情報をＺ変換する部分である。フーリエ変換は波動の関数を、その周波数成分に分解する。Ｚ変換は、複素数を変数とする波動の関数を、その周波数成分に分解することができ、波動の関数が、複素数を含む指数関数として表示される場合に分析することができる。Ｚ変換は、フーリエ変換に比べて、波動に含まれる位相と周波数とを個別に分析しやすい。
分析部１４から出力された音響スペクトル情報は、音声区分スペクトル出力部１７に入力される。音声区分スペクトル出力部１７は、音声情報の音響スペクトル情報が入力され、音声区分スペクトル情報を出力する部分である。音声情報の音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の情報を「音声区分スペクトル情報」と称する。音声区分スペクトル情報は、臨界帯域幅毎の音量についての音量情報と、音色についての情報とを含む。音響装置１０は、０Ｈｚ以上２０ｋＨｚ以下の範囲の周波数帯域を扱うけれども、他の実施形態において０Ｈｚ以上１０ｋＨｚ以下の範囲の周波数帯域を取扱う構成としてもよい。これは人間の可聴領域がおよそ２０ｋＨｚ以下であり、この中で聞き取りやすく、また音声または音楽として利用される頻度が高い周波数帯域が１０ｋＨｚ以下であることに対応する。
臨界帯域幅は、人間の聴覚にとって、音声に影響を与える騒音の最小の周波数帯域である。人間が特定周波数の音声を聴き取るとき、前記音声の周波数を中心の周波数とする臨界帯域幅内の騒音は、臨界帯域幅外の騒音に比べて、前記音声に大きく影響し、前記音声をマスクする。臨界帯域幅内の周波数を有する騒音によってマスクされることによって、前記音声の最小可聴限界は、上昇し、マスクされる以前の音量よりも、音声の音量を大きくしなければ、同じ音量として聴き取ることはできない。臨界帯域幅は、人間の耳の内部の３５ｍｍ〜３６ｍｍの長さの基底膜上において、その長さ方向に０．９ｍｍの長さに対応するといわれる。
図４は、ＺｗｉｃｋｅｒとＴｅｒｈａｒｄｔとが示した臨界帯域幅の周波数依存性と、Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄが示した臨界帯域幅の周波数依存性とを表す図である。図４において、縦軸および横軸は周波数を表し、ｋＨｚを単位とし、縦軸、横軸ともに対数目盛で表示する。臨界帯域幅は、中心の周波数に依存し、ＺｗｉｃｋｅｒとＴｅｒｈａｒｄｔとは、１９８０年に次式に示す関数によって臨界帯域幅の周波数依存性を表した。
ＣＢ(Ｈｚ)＝２５＋７５{１＋１．４(ｆ(ｋＨｚ))２}０．６９ …（１）
ここでＣＢ（Ｈｚ）は、臨界帯域幅を表し、ｆ（ｋＨｚ）は臨界帯域幅の中心の周波数を表す。Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄは、臨界帯域幅の周波数依存性を、次式に示す関数によって表した。
ＣＢ(Ｈｚ)＝０．９ａＡ・(ｆ(Ｈｚ)／Ａ＋１)・ｌｎ（１０） …（２）
ここでＣＢ（Ｈｚ)は、臨界帯域幅を表し、ｆ（Ｈｚ）は臨界帯域幅の中心の周波数を表し、ａおよびＡは定数である。人間の場合は、ａは０．０６であり、Ａは１６５．４である。図４には、式（１）で表された第１曲線２４と、式（２）で表された第２曲線２５とを示す。
複数の臨界帯域幅を設定するには、たとえばまず１０００Ｈｚを中心とした臨界帯域幅を設定する。式（１）または（２）において、１０００Ｈｚの周波数に対応する臨界帯域幅をｄ（Ｈｚ）とすると、１０００Ｈｚの周波数を含む臨界帯域幅は、１０００Ｈｚを中心として周波数の大きい方と小さい方とにそれぞれｄ／２（Ｈｚ）の幅を有する。すなわち、１０００−ｄ／２（Ｈｚ）以上１０００＋ｄ／２（Ｈｚ）未満の周波数帯域である。
周波数帯域の幅がｄ（Ｈｚ）のこの臨界帯域幅に対し、周波数に関して大きい方に隣接する臨界帯域幅と、周波数に関して小さい方に隣接する臨界帯域幅とを設定する。設定された臨界帯域幅に対し、周波数に関して大きい方と小さい方とにさらに隣接する臨界帯域幅を設定する。
具体的に、この臨界帯域幅の設定方法は、予め定める周波数を中心周波数とする臨界帯域幅を定める第１工程と、第１工程で定められた臨界帯域幅よりも周波数が大きい方に周波数として隣接する周波数帯域に、その周波数帯域に対応した周波数帯域を有する臨界帯域幅を定め、かつ第１工程で定められた臨界帯域幅よりも周波数が小さい方に周波数として隣接する周波数帯域に、その周波数帯域に対応した周波数帯域を有する臨界帯域幅を定める第２工程と、第２工程で定められた、周波数が大きい方の臨界帯域幅よりも、さらに周波数が大きい方に周波数として隣接する周波数帯域に、その周波数帯域に対応した周波数帯域を有する臨界帯域幅を定め、かつ第２工程で定められた、周波数が小さい方の臨界帯域幅よりも、さらに周波数が大きい方に周波数として隣接する周波数帯域に、その周波数帯域に対応した周波数帯域を有する臨界帯域幅を定める第３工程と、直前の工程で定められた臨界帯域幅のさらに周波数として隣接する周波数帯域に、第３工程と同様の工程を行うことによって臨界帯域幅を設定することを繰返す第４工程とを含んで構成される。
前記第１〜第４工程を含む臨界帯域幅の設定方法では、式（１）に基づいて臨界帯域幅を設定してもよく、また式（２）に基づいて設定してもよい。これらの設定方法で設定された各臨界帯域幅は、その中心となる周波数に対し、式（１）または（２）で表された式を満たす臨界帯域幅である。
また臨界帯域幅は、それぞれの周波数を中心とした１／３オクターブに近似できることが知られている。周波数が２倍になれば音の高さは、１オクターブ高くなる。１つの音の周波数に２の１２乗根、すなわちおよそ１．０５９４６３の値を乗じると、乗じた結果の周波数の音は、前記１つの音よりも半音高くなる。また他の１つの音の周波数に２の３乗根、すなわちおよそ１．２６の値を乗じると、乗じた結果の周波数の音は、前記他の１つの音よりも１／３オクターブ高くなる。これを利用した方法で臨界帯域幅を決定してもよい。
この臨界帯域幅の決定方法では、まず１０００Ｈｚを基準として２の３乗根を公比とする等比級数を作成し、作成された級数それぞれを各臨界帯域幅の中心周波数の値とする。各中心周波数を１．２６の平方根、すなわちおよそ１．１２２４６の値で割った値の周波数以上の帯域で、かつ各中心周波数に１．２６の平方根を乗じた値の周波数未満の周波数帯域を、臨界帯域幅とする。本発明における臨界帯域幅としては、式（１）または式（２）に基づいて臨界帯域幅を設定してもよいけれども、第１実施形態において臨界帯域幅は、各臨界帯域幅を１／３オクターブに近似する方法で設定される。本実施形態において臨界帯域幅は、０Ｈｚ以上２０ｋＨｚ以下の周波数帯域に４０個設定される。図１では、臨界帯域幅の個数がＮ個である場合を図示している。Ｎは予め定める自然数である。
音声区分スペクトル出力部１７は、複数のバンドパスフィルタ２６を含んで構成される。バンドパスフィルタ２６は、音声区分スペクトル出力部１７に入力された音響スペクトル情報を、各臨界帯域幅毎に区分する。音声区分スペクトル出力部１７は、バンドパスフィルタ２６によって音響スペクトル情報が区分された後、各臨界帯域幅に含まれる各周波数毎の音量情報を、各臨界帯域幅内において平均化した音量情報として出力する。各臨界帯域幅内において、音量情報については平均化されるけれども、臨界帯域幅内の周波数が一括して処理されることはない。したがって、音色についての情報が保持される音声区分スペクトル情報において、周波数毎の波動の位相が、各臨界帯域幅内で一括して処理されることはなく、位相は、周波数に対応付けられた状態で処理される。
本実施形態において、音響スペクトル情報に含まれる音量情報を、各臨界帯域幅毎に区分し、各臨界帯域幅内に含まれる音量情報を周波数に関して平均化した各音量情報の集合を「区分スペクトル情報」と称する。区分スペクトル情報が音声に基づくものであるとき、区分スペクトル情報は、音色についての情報をも含む。音声区分スペクトル出力部１７は、入力された音響スペクトル情報を区分スペクトル情報に変換し、補正部１８に対して出力する。
図５は、本発明の第１実施形態における騒音の音響スペクトルを示す図である。図５は、一例として、排気量１６００立方センチメートル（cubic centimeter, 略号「ｃｃ」）の自動二輪車１２が走行時に発する騒音の音響スペクトルを示した図である。図５において、横軸は周波数を表し、縦軸は音圧を表す。縦軸はｄＢを単位とし、横軸はＨｚを単位とし、縦軸は等間隔目盛で、横軸は対数目盛で表示する。
図５において横軸として示される周波数帯域は、図３において示される周波数帯域とは範囲が異なる。自動二輪車１２が発する騒音は、自動二輪車１２の走行速度、エンジン回転数に対応して変化する。自動二輪車１２の走行速度が変化することによって、自動二輪車１２と自動二輪車１２周囲の空気との相対速度が変化し、風切り音が発生する。また自動二輪車１２のタイヤが路面に対して回転する回転速度が変化し、路面に対してタイヤの一部が接触および離反することによって騒音が発生する。エンジンの回転数が変化すれば、エンジンから発せられる騒音が変化する。
騒音は、周波数によって分析され、各周波数における音量を表す騒音の音響スペクトルとして表すことができる。騒音の音響スペクトル情報を、いずれかの臨界帯域幅の設定方法によって設定された臨界帯域幅毎に区分し、騒音について求めた区分スペクトル情報を「騒音区分スペクトル情報」と称する。
騒音区分スペクトル出力部１６は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を出力する部分である。騒音区分スペクトル出力部１６は、騒音区分スペクトル記憶部２７と、騒音情報取出し部２８とを含んで構成される。騒音区分スペクトル記憶部２７は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報が記憶される部分である。騒音区分スペクトル記憶部２７に記憶される騒音区分スペクトル情報は、実験によって取得され、予め蓄積される。騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を取得し、出力する部分である。音響区分スペクトル出力部によって出力される音声区分スペクトル情報の各臨界帯域幅の周波数と、騒音区分スペクトル出力部１６が出力する騒音区分出力部の各臨界帯域幅の周波数とは、一致する。
騒音区分スペクトル記憶部２７には、自動二輪車１２の騒音についての騒音区分スペクトル情報を、複数種類記憶する。騒音区分スペクトル記憶部２７に記憶される騒音区分スペクトル情報は、自動二輪車１２の走行速度が異なるときの騒音およびエンジンの回転速度が異なるときの騒音に基づく、さまざまなパターンの騒音区分スペクトル情報である。エンジンの回転速度は、自動二輪車１２に搭載される内燃機関の出力軸、すなわちエンジンのクランクシャフトの回転速度に１対１に対応する。
騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、自動二輪車１２の走行速度に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を取得し、出力する。具体的には、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、自動二輪車１２を駆動する内燃機関の出力軸の回転速度に応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。
騒音情報取出し部２８には、出力軸の回転速度情報取得部３２が電気的に接続されており、出力軸の回転速度情報取得部３２が検出する情報が、騒音情報取出し部２８に対して出力される。出力軸の回転速度情報取得部３２は、自動二輪車１２のエンジンのクランクシャフトの回転速度を計測する装置である。具体的には、出力軸の回転速度情報取得部３２は、タコメータである。これによって、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７に記憶される複数の騒音区分スペクトル情報のうち、エンジンの回転速度に応じた騒音区分スペクトル情報を選択することができる。
騒音情報取出し部２８には、さらに車速情報取得部３３が電気的に接続されており、車速情報取得部３３が検出する情報が、騒音情報取出し部２８に対して出力される。車速情報取得部３３は、自動二輪車１２の走行速度を計測する装置である。具体的には、車速情報取得部３３は、速度メータである。これによって、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７に記憶される複数の騒音区分スペクトル情報のうち、自動二輪車１２の走行速度に応じた騒音区分スペクトル情報を選択して取得することができる。
騒音情報取出し部２８は、取得した騒音区分スペクトル情報を、補正部１８に対して出力する。本実施形態において、エンジンの回転速度および自動二輪車１２の走行速度を「環境」と称する。補正部１８は、音声区分スペクトル情報を、騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正された音声区分スペクトル情報を表す補正区分スペクトル情報を出力する部分である。補正部１８は、差分演算部３４と、演算部３５とを含んで構成される。
図６は、本発明の第１実施形態における音声区分スペクトル情報と騒音区分スペクトル情報との差分を表す区分スペクトルを示す図である。図６は、図３に示した音声の音響スペクトル情報から求めた区分スペクトル情報と、図５に示した騒音の音響スペクトル情報から求めた区分スペクトル情報との差分を表した区分スペクトルであり、音声区分スペクトル情報から騒音区分スペクトル情報を減算した情報を表すスペクトルである。図６において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧（ｄＢ）である。図６において、各臨界帯域幅は、１／３オクターブに近似する方法で設定されたものである。図６では、２回の測定結果に基づく区分スペクトルを棒グラフで表し、横軸方向にわずかにずらして表示する。
図７は、本発明の第１実施形態における補正部１８の機能を説明する図である。図７（ａ）は、音声情報の音響スペクトルＬ１と、音声区分スペクトルＬ３と、騒音区分スペクトルＬ４とを表す図であり、図７（ｂ）は、騒音区分スペクトル情報Ｌ４から音声区分スペクトル情報Ｌ３を減算した結果を表す図である。なお、図７において、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は音圧（ｄＢ）である。図７（ａ）に曲線Ｌ１によって示された音声情報の音響スペクトルは、臨界帯域幅毎の音声区分スペクトル情報Ｌ３として計算され、図７（ａ）において曲線Ｌ４で表された騒音区分スペクトル情報とを比較し、差分ΔＬ（＝Ｌ３−Ｌ４）を算出する。この差分ΔＬは、差分演算部３４によって算出する。差分演算部３４によって算出された差分情報を図７（ｂ）に示す。
音声区分スペクトル情報Ｌ３に含まれる臨界帯域幅毎の音量情報は、騒音区分スペクトル情報Ｌ４に含まれる臨界帯域幅毎の音量情報と各臨界帯域幅毎に減算される。差分演算部３４が算出した差分情報ΔＬは、差分演算部３４から演算部３５に対して出力される。
具体的には、差分演算部３４は、騒音区分スペクトル情報Ｌ４から音声区分スペクトル情報Ｌ３を減算する。その結果、騒音の音量が音声の音量よりも大きい周波数帯域では、差分情報ΔＬは、正の値をとる。騒音区分スペクトル情報Ｌ４から音声区分スペクトル情報Ｌ３を減算した結果、騒音の音量が音声の音量よりも小さい周波数帯域では、差分情報ΔＬは、負の値をとる。差分情報ΔＬにおいて、騒音の音量の方が大きい周波数帯域を「第１帯域」と称し、音声の音量の方が大きい周波数帯域を「第２帯域」と称する。図６に示したスペクトルの測定を行った条件下では、全ての周波数帯域が第１帯域３７である。
演算部３５には、音声区分スペクトル情報Ｌ３と差分情報ΔＬと騒音区分スペクトル情報Ｌ４とが入力される。演算部３５は、第１帯域３７では音声区分スペクトル情報Ｌ３と差分情報ΔＬとを加算し、第２帯域３８では音声区分スペクトル情報Ｌ４から差分情報ΔＬを減算する。
音声の音量が騒音の音量よりも大きい第１帯域３７においてマスクされる音量は、騒音の音量に等しい。一方、騒音の音量が音声の音量よりも大きい第２帯域３８において、音声の音量のうち騒音によってマスクされたあとの残余の音声として聞こえる音量は、音声の音量に等しい。以下、騒音下にある場合でも、認識することのできる最低限必要な音量を示す情報を、「マスク音量情報」と称する。
次に、演算部３５は、マスク音量情報に表される音量分の音声の区分スペクトル情報と、音声区分スペクトル情報Ｌ３とを同じ位相において加算し、補正区分スペクトル情報として出力する。ここで、各臨界帯域においてマスク音量情報が表す音量は、騒音によってマスクされる音声の音量である。上記加算により、騒音によってマスクされる音声の音量の分だけ音声が増大することになる。
本実施形態において演算部３５は、マスク音量情報が表す音量が１５ｄＢを超える場合、１５ｄＢの音量の音声の区分スペクトル情報を、音声区分スペクトル情報Ｌ３に加算する。補正部１８は、騒音によってマスクされる音声を、周波数分析したのちに臨界帯域幅毎に補正するけれども、補正によって増大する分の音量が１５ｄＢを超えると、補正によって増大する音声の一部と、騒音によってマスクされない周波数の音声の一部との割合が変化し、人間の聴覚にとって違和感のある音となる。したがって、補正によって増大する分の音量を１５ｄＢ以下に限定することによって、音響装置１０から出力される音声が、人間の聴覚にとって違和感のある音声となることを防止することができる。
音声区分スペクトル情報Ｌ３を、騒音区分スペクトル情報Ｌ４に基づいて補正し、補正された音声区分スペクトル情報を「補正区分スペクトル情報」と称する。本実施形態において補正区分スペクトル情報は、マスク音量情報に表される音量の音声の区分スペクトル情報を、音声区分スペクトル情報に加算した区分スペクトル情報である。本実施形態において騒音は、騒音の音響スペクトルが１秒以上または数秒以上の時間にわたって類似した形状となる定常的な騒音であり、演算部３５は、定常的な騒音に対応して音声の補正を行う。
音色は、音の波動を、時間を横軸、音圧を縦軸として表したときの波の波形に依存する。たとえば音楽、人および楽器の声などの音声の音色と、自動二輪車１２の機械的動作に伴って発生する騒音の音色とは異なる。これは周波数依存性が異なることに加え、時間を横軸として表したときの音の波形が異なることによる。したがって、音声区分スペクトル情報に対して同一位相の音声の区分スペクトル情報を加算することによって、騒音によってマスクされた音声を補正することができる。
分析部１４が音声情報出力部１３から出力される音声情報を分析し、これに基づいて音声区分スペクトル出力部１７が音声区分スペクトル情報Ｌ３を出力し、補正部１８が音声区分スペクトル情報Ｌ３と騒音区分スペクトル情報Ｌ４とに基づいて音声区分スペクトル情報Ｌ３を補正する工程は、単位時間当たりに予め定める周期で繰返される。この工程が繰返される周期は、およそ１６０００分の１秒〜３２０００分の１秒であることが好ましい。この周期は、２ｋＨｚの音の波形を、時間に関して８等分〜１６等分できる周期である。
音響制御装置１１は、騒音情報取出し部２８と、分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とを備える。本実施形態において音響制御装置１１は、これらを含んで一体に形成される。具体的には１つの基板に実装されることによって、一体に形成される。本実施形態において音響制御装置１１は、さらに後に詳述する変換部３９、出力変更部４２、分析復帰部４４、Ｄ／Ａ変換部４６および量子化歪み除去部４８をさらに含んで一体に形成される。
音響装置１０は、変換部３９をさらに含んで構成される。変換部３９は、補正区分スペクトル情報が入力され、予め定める音量以下の音量情報に変換して出力する部分である。補正区分スペクトル情報が示す音量は、音響装置１０で取扱うことができる音量を超える場合があり得る。したがって変換部３９は、補正区分スペクトル情報を、予め定める音量の範囲を示す情報に変換する。また騒音によってマスクされる周波数帯域の音声の音量を増幅したときに、増幅される分の音量が大きすぎることによって、発せられる音声が、人間の聴覚にとって奇異に聞こえる場合がある。変換部３９が、補正区分スペクトル情報が示す音量に対する制限を、補正区分スペクトル情報に付与して変換を行うことによって、音響装置１０から発せられる音声が、人間の聴覚に奇異な感じを与えることを防止する。
第１実施形態において変換部３９は、演算結果のうち、予め定める音量を超える音量の音量情報を、予め定める音量の音量情報に変換する。他の実施形態において変換部は、補正区分スペクトル情報が示す音量と、変換部によって補正された後の区分スペクトル情報が示す音量とが、一定の比例定数を有する線形関係にある構成とすることも可能であるけれども、第１実施形態において、補正区分スペクトル情報の各臨界帯域において、予め定める音量を超える音量を示す音量情報を、予め定める音量を示す音量情報に変換することによって、予め定める上限の音量を超える音声が音響装置１０から発せられることを防止する。
音響装置１０は、出力変更部４２をさらに含んで構成される。出力変更部４２は、補正部１８から出力される臨界帯域幅毎の音量情報に対して、音の大きさの等感度曲線に基づいて増大、減小および恒等の少なくともいずれか１つを行う部分である。音量が一定、すなわち音圧が一定の音を聞くとき、人間に聞こえる音の大きさは、周波数によって異なる。換言すれば、同じ音圧の複数種類の周波数の音をそれぞれ聞くとき、周波数が異なれば、人間が感じる音の大きさが異なる。これは、周波数によって、音に対する人間の聴覚の感度が異なるためである。
具体的には、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚ程度の音に対しては、他の周波数の音に対してよりも、人間の聴覚の感度は高い。これに対し、１００Ｈｚ未満の音および１０ｋＨｚを超える音に対する感度は、１００Ｈｚ以上１０ｋＨｚ以下の周波数の音に対する感度よりも低い。したがって、人間の聴覚にとって同じ音量の音として聞こえる、各周波数の音の音量は、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚで最も小さく、１００Ｈｚ未満および１０ｋＨｚを超える範囲では大きくなる。人間の聴覚にとって同じ音量の音として聞こえる、各周波数の音の音圧を縦軸に、周波数を横軸に表して描いた曲線を「音の大きさの等感度曲線」と称する。また、音の大きさの等感度曲線を、単に「等感度曲線」と称することがある。
横軸の目盛と縦軸の目盛とが予め定められた座標において、音の大きさの等感度曲線の形状はおよそ類似するけれども、音圧が小さくなれば小さくなるほど、２ｋＨｚ〜４ｋＨｚにおける縦軸の位置と、１００Ｈｚ以上１０ｋＨｚ以下の範囲における縦軸の位置との差は、大きくなる。また音圧が小さくなれば小さくなるほど、人間に聞こえる音の大きさも小さくなり、音の大きさの等感度曲線の縦軸の位置は、音圧が小さい場合ほど、０に近い位置となる。本実施形態において、各音圧における音の大きさの等感度曲線は、１０００Ｈｚにおける音圧を基準とし、この音量と同じ音量に聞こえる、各周波数の音圧が測定され、等感度曲線として描かれる。
出力変更部４２には、補正部１８から出力され変換部３９を通過した後の補正区分スペクトル情報が入力され、出力変更部４２は、補正区分スペクトル情報を、音の大きさの等感度曲線に基づいて、さらに補正する。出力変更部４２は、変換部３９に電気的に接続される。出力変更部４２は、複数種類の音圧に応じた複数の音の大きさの等感度曲線のうちの１つに基づいて、補正区分スペクトル情報を補正してもよいけれども、本実施形態においては、音量操作部５１によって指定される音量に応じて、複数種類の音圧に応じた複数の音の大きさの等感度曲線から１つの音の大きさの等感度曲線を選択し、これに基づいて補正を行う。
音響装置１０は、等感度曲線記憶部４９と、音量操作部５１と、等感度曲線取出し部５２とをさらに含んで構成される。等感度曲線記憶部４９は、音声の音量に依存する複数の等感度曲線が、複数の前記音声の大きさに関連付けられて記憶される部分である。音量操作部５１は、音響装置１０から出力される音声の音量を調整するための音量設定情報を入力する部分である。等感度曲線取出し部５２は、等感度曲線記憶部４９から、音量操作部５１から入力される音量設定情報に応じた音の大きさの等感度曲線を選択して取得し、出力する部分である。出力変更部４２は、等感度曲線取出し部５２から出力される、音量設定情報に応じた音の大きさの等感度曲線に基づいて、変換部３９から出力される臨界帯域幅毎の音量情報に対して増大、減小および恒等の少なくともいずれか１つを行う。
出力変更部４２は、等感度曲線取出し部５２に電気的に接続され、等感度曲線取出し部５２から出力される音の大きさの等感度曲線が、出力変更部４２に対して入力される。等感度曲線取出し部５２には、音量操作部５１と等感度曲線記憶部４９とが電気的に接続される。音量操作部５１は、音響装置１０の使用者が、音響装置１０から出力される音量を調整するために操作する部分である。音量操作部５１は、等感度曲線取出し部５２と、音量増幅器５３とに接続される。
音量増幅器５３は、第１および第２スピーカ５４，５５に出力される音声情報の音量を変化させる部分である。音量操作部５１の操作によって決定される音声の音量の情報を「音量設定情報」と称する。音量操作部５１から出力される音量設定情報は、音量増幅器５３に入力され、音量増幅器５３は、入力された音量設定情報に基づいて、音声情報の音量を変化させる。音量増幅器５３には音量メータ５６が接続される。音量メータ５６は音量設定情報および音量増幅器５３による増幅率のうちの少なくともいずれか一方を表示する。音量メータ５６の表示は、音響装置１０の使用者に視認可能である。
音量操作部５１から出力される音量設定情報は、等感度曲線取出し部５２にも入力される。等感度曲線記憶部４９に記憶される複数の音の大きさの等感度曲線は、異なる複数の音量に対応して複数記憶されている。等感度曲線取出し部５２は、音量操作部５１からの出力によって音量増幅器５３を通じて第１および第２スピーカ５４，５５から発せられる音声の音量が定められることを前提として、第１および第２スピーカ５４，５５から発せられる音声の音量に応じた音の大きさの等感度曲線を選択し、等感度曲線記憶部４９から取出し、等感度曲線情報として出力する。等感度曲線取出し部５２から出力された等感度曲線情報は、出力変更部４２に入力される。
出力変更部４２に入力される音の大きさの等感度曲線の情報が示す各周波数における音量情報は、周波数によって異なる。本実施形態においては、１０００Ｈｚにおける音圧を、等感度曲線の基準としているので、出力変更部４２に、等感度曲線取出し部５２、等感度曲線記憶部４９および音量操作部５１においても、１０００Ｈｚにおける音圧を、音量設定情報の基準として用いる。
音響装置１０内は、音量情報が示す音量は、予め定める範囲内の音量であることを前提として構成される。各臨界帯域幅において、音量情報に関する前記範囲を「音量範囲」と称する。音量範囲は、各臨界帯域幅毎に設定される。音量範囲の音量情報が表す音量のうち、最低の音量は、いずれの臨界帯域幅においても音圧零に設定され、音量範囲の最大の音量は、音声区分スペクトル情報、騒音区分スペクトル情報および補正区分スペクトル情報においては、いずれの臨界帯域幅においても同一に設定される。
出力変更部４２は、変換部３９から出力される補正区分スペクトル情報の音量範囲を変更する。周波数帯域が１００Ｈｚ未満および１０ｋＨｚを超える帯域においては、音の大きさの等感度曲線に応じて大きくする。周波数帯域が２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲においては、音の大きさの等感度曲線に応じて小さくする。１０００ｋＨｚの周波数を含む臨界帯域幅においては、音量範囲を変更しない。変更しない、または実数１を乗ずることを「恒等」と称し、恒等の操作を行うことを「恒等操作」と称する。出力変更部４２は、各臨界帯域幅における音量範囲に対して増大、減小および恒等のいずれかの操作を行う。換言すれば、出力変更部４２は、高音域と低音域と中音域とにおける音量の割合を、音の大きさの等感度曲線に従って変化させる。
補正区分スペクトル情報として出力変更部４２に入力され、出力変更部４２の操作によって変換された区分スペクトル情報は、分析復帰部４４に対して出力される。分析復帰部４４は、出力変更部４２から入力された情報を、逆Ｚ変換を行うことによって、各周波数の音量情報を表す形式の信号から、音声の波形を表す形式の信号に変換し、出力する。分析復帰部４４から出力される信号は、たとえば音声の波動、すなわち音圧の変動をパルス符号変調方式（pulse code modulation, 略号「ＰＣＭ」）で変換した信号と同一の形式によって表される信号である。
分析復帰部４４から出力される信号は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部４６に入力され、アナログ化され、音声の波動を電圧の波形で表す形式の信号として出力される。Ｄ／Ａ変換部４６から出力された信号は、量子化歪み除去部４８に入力される。量子化歪み除去部４８は、ローパスフィルタによって実現され、量子化歪みを除去する部分である。量子化歪み除去部４８から出力された信号は、音量増幅器５３に入力され、第１および第２スピーカ５４，５５から出力するために必要な大きさの信号に増幅され、出力される。音量増幅器５３がＤ／Ａ変換部４６からの信号を増幅するときの増幅率は、音量操作部５１によって設定される音量設定情報に応じて決定される。音量増幅器５３から出力される信号は、ステレオ分離部４５に入力され、ステレオ分離され、第１および第２スピーカ５４，５５に対して出力される。
第１実施形態によれば、音響装置１０は、音声情報出力部１３と、分析部１４と、騒音区分スペクトル出力部１６と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とを含んで構成される。分析部１４は、音声情報出力部１３から出力される音声情報の音響スペクトル情報を出力する。これによって、音声情報を周波数に応じて処理することが可能となる。音声区分スペクトル出力部１７は、音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の音量情報を表す音声区分スペクトル情報を出力する。
臨界帯域幅は、人間の聴覚にとって、音声情報に影響を与える騒音の最小の周波数帯域である。人間が特定周波数の音声を聴き取るとき、前記音声の周波数を中心の周波数とする臨界帯域幅内の騒音は、臨界帯域幅外の騒音に比べて、前記音声に大きく影響し、前記音声をマスクする。臨界帯域幅内の騒音によってマスクされることによって、前記音声の最小可聴限界は、上昇し、マスクされる以前の音量よりも、音声の音量を大きくしなければ、同じ音量として聴き取ることはできない。
騒音区分スペクトル出力部１６は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を出力する。補正部１８は、音声区分スペクトル情報を、騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正区分スペクトルを出力する。これによって、音声の聞こえ方に対して騒音が与える変化を、低減することが可能となる。人間の聴覚にとって必要最小限の周波数帯域毎に処理を行うことができ、かつ音声情報がもつ情報量を少なくすることができるので、人間の聴覚にとって精度を低くすることなく、音声情報の補正処理にかかる計算コストを低減することができる。
したがって、臨界帯域幅よりも大きい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正後の音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。また臨界帯域幅よりも小さい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正処理にかかる時間を短縮することができる。
また第１実施形態によれば、補正部１８は、差分演算部３４と、演算部３５とを含んで構成される。差分演算部３４は、音声区分スペクトル情報と、騒音区分スペクトル情報との差分を演算し、差分情報を出力する。これによって、補正部１８は、音声情報出力部１３から出力される音声のうち、騒音によってマスクされる音量を求めることができる。演算部３５は、音声区分スペクトル情報と差分情報とを重み付けして加算する。これによって、音声情報出力部１３から出力される音声の音量を、前記騒音によってマスクされる音量によって、補正することができる。
したがって、音声情報出力部１３から出力される音声が、騒音によってマスクされていない状態において、人間の聴覚を刺激するときの人間の感じ方と、騒音によってマスクされ、かつ音響装置１０によって補正された音声が、人間の聴覚を刺激するときの人間の感じ方とを、同一にすることができる。また演算部３５は、音声区分スペクトル情報と差分情報とを重み付けするので、補正することが人間の聴覚刺激に与える変化を、調整することが可能となる。
また第１実施形態によれば、音響装置１０は、出力変更部４２をさらに含んで構成される。音圧が同じで周波数が異なる音声が、人間の聴覚に与える刺激の強さは、周波数によって異なる。それぞれの周波数の音が、人間の聴覚に与える刺激の強さを同じ強さにするための、それぞれの周波数の音に対する増幅率を、周波数に従って表した曲線が、音の大きさの等感度曲線である。出力変更部４２は、補正部１８から出力される臨界帯域幅毎の音量情報に対して、音の大きさの等感度曲線に基づいて増大、減小および恒等の少なくともいずれか一つを行うので、音声情報出力部１３から出力される音声が、人間の聴覚に与える刺激の強さを、周波数が異なっても、周波数が異なる音声間で同じにすることができる。
また第１実施形態によれば、騒音区分スペクトル出力部１６は、騒音区分スペクトル記憶部２７と、騒音情報取出し部２８とを含んで構成される。騒音区分スペクトル記憶部２７には、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報が記憶され、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を取得し、出力する。これによって、騒音区分スペクトル出力部１６は、環境の騒音から、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を分析して取出す必要がない。したがって、環境の騒音を取得し、これを周波数に基づいて分析して音響スペクトルとし、臨界帯域幅毎の音量情報に分析することによって、騒音区分スペクトルを出力する場合に比べて、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を出力することにかかる時間を短縮することができる。したがって、環境の騒音の変化に対する補正の遅れを、可及的に小さくすることが可能となる。
また第１実施形態によれば、音声情報出力部１３と、分析部１４と、騒音区分スペクトル出力部１６と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とは、自動二輪車１２に搭載される。これによって、音声情報出力部１３から出力される音声を、自動二輪車１２で走行しながら聞くときに、自動二輪車１２の走行に伴う騒音によってマスクされる音声を補正することができる。したがって、音声情報出力部１３から出力される音声が、騒音によってマスクされていない状態において、人間の聴覚を刺激するときの人間の感じ方と、自動二輪車１２の走行に伴う騒音によってマスクされ、かつ音響装置１０によって補正された音声が、人間の聴覚を刺激するときの人間の感じ方とを、同一にすることができる。
また第１実施形態によれば、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、自動二輪車１２の走行速度に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を取得し、出力する。これによって、自動二輪車１２と周囲の空気との相対速度に依存する風の騒音、および自動二輪車１２の車輪と路面とから生じる騒音が、自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声をマスクする状況において、自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声を補正し、自動二輪車１２と周囲の空気との相対速度に依存する風の騒音、および自動二輪車１２の車輪と路面とから生じる騒音によってマスクされなかったときと同じ音声として聴き取ることのできる音声にすることが可能となる。
また第１実施形態によれば、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、自動二輪車１２を駆動する内燃機関の出力軸の回転速度に応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。これによって、自動二輪車１２の内燃機関の出力軸の回転速度に依存する機械音によって自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声がマスクされる状況において、自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声を補正し、自動二輪車１２の内燃機関の出力軸の回転速度に依存する機械音によってマスクされなかったときと同じ音声として聴き取ることのできる音声にすることが可能となる。
また第１実施形態によれば、音響制御装置１１は、騒音情報取出し部２８と、分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とを備える。分析部１４は、分析部１４に入力された音声情報の音響スペクトル情報を出力する。これによって、音声情報を周波数に応じて処理することが可能となる。音声区分スペクトル出力部１７は、音声情報の音響スペクトルの臨界帯域幅毎の音量情報を表す音声区分スペクトル情報を出力する。騒音情報取出し部２８は、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報が記憶される騒音区分スペクトル記憶部２７に接続され、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を、騒音区分スペクトル記憶部２７から取得し、出力する。補正部１８は、音声区分スペクトル情報を、騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正された音声区分スペクトル情報を表す補正区分スペクトル情報を出力する。
これによって、音声の聞こえ方に対して騒音が与える変化を、低減することが可能となる。人間の聴覚にとって必要最小限の周波数帯域毎に処理を行うことができ、かつ音声情報がもつ情報量を少なくすることができるので、人間の聴覚にとって精度を低くすることなく、音声情報の補正処理にかかる計算コストを低減することができる。
したがって、臨界帯域幅よりも大きい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正後の音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。また臨界帯域幅よりも小さい周波数帯域毎に、騒音による音声の聞こえ方の変化を低減する場合に比べて、補正処理にかかる時間を短縮することができる。
音響装置１０は、等感度曲線記憶部４９と、音量操作部５１と、等感度曲線取出し部５２とをさらに含んで構成される。音圧が同じで周波数が異なる音声が、人間の聴覚に与える刺激の強さは、周波数によって異なる。音圧が同じで周波数が異なる音声が、人間の聴覚に与える刺激の強さの、周波数依存性は、音圧の大きさによって異なる。
等感度曲線記憶部４９には、音声の音量に依存する複数の等感度曲線が、複数の前記音声の大きさに関連付けられて記憶される。音量操作部５１は、音響装置１０から出力される音声の音量を調整するための音量設定情報を入力するための操作部である。これによって、使用者は、音量操作部５１を操作することによって、音響装置１０から出力される音声の音量を調整することができる。
また音量操作部５１は、等感度曲線取出し部５２に対し、音響装置１０から出力される音声の音量を調整するための音量設定情報を出力し、等感度曲線取出し部５２は、等感度曲線記憶部４９から、音量設定情報に応じた音の大きさの等感度曲線を選択して取得し、出力する。出力変更部４２は、等感度曲線取出し部５２から出力される、音量設定情報に応じた音の大きさの等感度曲線に基づいて、補正部１８から出力される臨界帯域幅毎の音量情報に対して増大、減小および恒等の少なくともいずれか１つを行う。
これによって、音声情報出力部１３から出力される音声が、人間の聴覚に与える刺激の強さを、周波数が異なっても、周波数が異なる音声間で同じにすることができ、また音量に対する設定が変化したときにも、これによって人間の聴覚に与える刺激の強さが、周波数に応じて変化することを防止することができる。
また音響装置１０は、変換部３９をさらに含んで構成される。変換部３９は、補正区分スペクトル情報が入力され、予め定める音量以下の音量情報に変換して出力する。これによって、補正区分スペクトルを音声情報に変換したときに、出力できない範囲の音量を含む音声情報となることを防止することができる。マスクされることによって最小可聴限界が上昇した周波数帯域の音声情報の音量情報であっても、これを補正によって増大させたときの音量として、大きすぎて人間に聴覚的な違和感を与える範囲の音量が存在する可能性がある。したがって、補正区分スペクトルを音声情報に変換したときの音量を、人間に聴覚的な違和感を与える範囲の音量よりも小さくすることによって、補正区分スペクトルを音声に変換して出力したときに、音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。
また変換部３９は、演算結果のうち、予め定める音量を超える音量の音量情報を、予め定める音量の音量情報に変換する。これによって、補正区分スペクトルを音声情報に変換したときに、出力できない範囲の音量を含む音声情報を、出力できる範囲内の音量情報に変換することが可能となり、音量情報を音声に変換したときに、出力することができる。
また音響装置１０は、変換部３９をさらに含んで構成される。変換部３９は、補正区分スペクトル情報が入力され、予め定める音量以下の音量情報に変換して出力する。これによって、補正区分スペクトルを音声情報に変換したときに、出力できない範囲の音量を含む音声情報となることを防止することができる。また、マスクされることによって最小可聴限界が上昇した周波数帯域の音声情報の音量情報であっても、これを補正によって増大させたときの音量として、増大することによって人間に聴覚的な違和感を与える範囲の音量が存在する。したがって、補正区分スペクトルを音声情報に変換したときの音量を、人間に聴覚的な違和感を与える範囲の音量よりも小さくすることによって、補正区分スペクトルを音声に変換して出力したときに、音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。
また変換部３９は、演算結果のうち、予め定める音量を超える音量の音量情報を、予め定める音量の音量情報に変換する。これによって、補正区分スペクトルを音声情報に変換したときに、出力できない範囲の音量を含む音声情報を、出力できる範囲内の音量情報に変換することが可能となり、音量情報を音声に変換したときに、出力することができる。
また音響装置１０は、ダイナミックレンジ圧縮部をさらに含んで構成される。ダイナミックレンジ圧縮部は、音声情報出力部１３から出力される音声情報を変換することによって、音声情報出力部１３から出力される音声情報の音量情報が表す音量を実数倍する。これによって、出力できない音量を含む音声情報を、出力できる音量の範囲内の音声情報に変換することができる。またダイナミックレンジ圧縮部は、音声情報の音量情報が表す音量を実数倍するので、出力できる範囲内の音量の音声情報に変換した後、さらに音声に変換したときに、音声に含まれる音量の小さい音声と、音量の大きい音声との音量の大きさの割合を、保つことができる。これによって、音声が人間に聴覚的な違和感を与えることを防止することができる。
＜第２実施形態＞
図８は、本発明の第２実施形態に係る音響装置１０の構成を表すブロック図である。第２実施形態に係る音響装置１０は、第１実施形態に係る音響装置１０に類似しており、以下第１実施形態に対する第２実施形態の相違点を中心に説明する。第２実施形態において補正部１８は、複数の区分切換部５７を含む切換部５８と、切換制御部６２と、演算部３５とを含んで構成される。複数の区分切換部５７は、臨界帯域毎に音声区分スペクトル情報を通過または遮断可能な部分である。切換制御部６２は、騒音区分スペクトル情報が入力され、入力された騒音区分スペクトル情報に基づいて、切換部５８を制御することによって書く区分切換部５７に音声区分スペクトル情報を通過または遮断させる部分である。演算部３５は、音声区分スペクトル情報と、切換部５８からの出力とが入力され、音声区分スペクトル情報と、切換部５８からの出力とを重み付けして加算する部分である。
第２実施形態における分析部１４および音声区分スペクトル出力部１７は、第１実施形態におけるものと同一である。音声区分スペクトル出力部１７から出力された音声区分スペクトル情報は、補正部１８に含まれる切換部５８と、演算部３５とに入力する。切換部５８に含まれる複数の区分切換部５７は、音声区分スペクトル出力部１７の各バンドパスフィルタ２６に設定される各臨界帯域幅に対応する。したがって、区分切換部５７の個数とバンドパスフィルタ２６の個数とは同一であり、区分切換部５７とバンドパスフィルタ２６とは、１対１に対応する。
音声区分スペクトル出力部１７を通過した各臨界帯域幅の音量情報は、区分切換部５７によって通過が許容されるか、または遮断される。各区分切換部５７について、音声区分スペクトル情報を表す信号を通過させる状態を「通過状態」と称し、遮断する状態を「遮断状態」と称する。複数の区分切換部５７は、切換制御部６２によってそれぞれ独立に制御され、通過状態と遮断状態とに切換えられる。切換制御部６２は、騒音区分スペクトル取出し部に電気的に接続され、騒音区分スペクトル取出し部から、騒音区分スペクトル情報が入力される。
切換制御部６２には、騒音区分スペクトル情報の各臨界帯域幅の音量情報として、予め定める値の情報が記憶されている。切換制御部６２は、騒音区分スペクトル情報の音量情報が前記予め定める値よりも大きい臨界帯域幅に対応する区分切換部５７を通過状態とする。騒音区分スペクトル情報の音量情報が前記予め定める値よりも小さい臨界帯域幅に対応する区分切換部５７を遮断状態とする。これによって切換部５８は、騒音区分スペクトル情報の音量情報が予め定める値よりも大きい臨界帯域幅に対応する音声区分スペクトル情報を通過させ、騒音区分スペクトル情報の音量情報が予め定める値よりも小さい臨界帯域幅に対応する音声区分スペクトル情報を遮断する。
切換部５８を通過した区分スペクトル情報は、演算部３５に入力される。演算部３５には、切換部５８を通過した区分スペクトル情報が入力されるとともに、音声区分スペクトル出力部１７から出力される音声区分スペクトル情報が、切換部５８を迂回して入力される。演算部３５は、演算部３５に入力されるこれら２つの区分スペクトル情報を加算する。これによって、騒音の臨界帯域幅の音量が大きな臨界帯域幅において、音声区分スペクトル情報の音量情報を倍加することができる。
第２実施形態において、騒音区分スペクトル記憶部２７には、自動二輪車１２の複数の騒音の騒音区分スペクトル情報が、自動二輪車１２の車台および車体の振動の大きさに関連付けて記憶されている。騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動と、エンジンの回転速度と、自動二輪車１２の走行速度とに応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。本実施形態においては、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動と、エンジンの回転速度と、自動二輪車１２の走行速度とを総合して「環境」と称する。
自動二輪車１２から発せられる騒音は、自動二輪車１２の車台および車体の振動とも関連する。車台または車体が振動することによって発せられる騒音もあるけれども、騒音の発生に寄与する要因が自動二輪車１２の車台または車体の振動にも影響し、これら振動と騒音とが間接的に関連する場合もある。具体的には、エンジンの回転数、速度および路面の状態によって決定される騒音と、エンジンの回転数、速度および路面の状態によって決定される車台または車体の振動を決定する場合とである。
騒音情報取出し部２８には、振動情報取得部６３が電気的に接続されており、振動情報取得部６３が検出する情報が、騒音情報取出し部２８に対して出力される。振動情報取得部６３は、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方に接続され、振動の振幅および振動に伴う最大加速度の少なくともいずれか一方を検出する装置である。これによって、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７に記憶される複数の騒音区分スペクトル情報のうち、振動情報取得部６３が検出する振動が、車台の振動であるか車体の振動であるかという振動の種類、振動の振幅および振動に伴う最大加速度に応じて、騒音区分スペクトル情報を取出す。騒音情報取出し部２８によって取得され、騒音情報取出し部２８から出力された騒音区分スペクトル情報は、切換制御部６２に入力され、前述のとおりに切換制御部６２によって利用される。
第２実施形態によれば、補正部１８は、複数の区分切換部５７を含む切換部５８と、切換制御部６２と、演算部３５とを含んで構成される。切換部５８内の複数の区間切換部５８は、臨界帯域幅毎に音声区分スペクトル情報を通過または遮断可能である。切換制御部６２は、騒音区分スペクトル情報に基づいて切換部５８を制御することによって、各区分切換部５７に音声区分スペクトル情報を通過または遮断させる。これによって、補正部１８は、騒音によってマスクされる周波数帯域を求め、音声情報出力部１３から出力される音声区分スペクトル情報のうち、騒音によってマスクされる周波数帯域の音声情報の音量情報を取出すことができる。
また第２実施形態によれば、演算部３５は、音声区分スペクトル情報と、切換部５８からの出力とを重み付けして加算する。これによって、騒音によってマスクされる周波数帯域の音声情報の音量情報と、音声情報の音声区分スペクトル情報とを加算することができる。したがって、音声情報出力部１３から出力される音声が、騒音によってマスクされていない状態において、人間の聴覚を刺激するときの人間の感じ方と、騒音によってマスクされ、かつ音響装置１０によって補正された音声が、人間の聴覚を刺激するときの人間の感じ方とを、同一にすることができる。また演算部３５は、音声区分スペクトル情報と、切換部５８からの出力とのそれぞれを重み付けするので、補正することが人間の聴覚刺激に与える変化を、調整することが可能となる。
また第２実施形態によれば、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動に応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。これによって、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動に依存する騒音によって自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声がマスクされる状況において、自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声を補正し、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動に依存する騒音によってマスクされなかったときと同じ音声として聴き取ることのできる音声にすることが可能となる。
＜第３実施形態＞
図９は、本発明の第３実施形態に係る音響装置１０の構成を表すブロック図である。第３実施形態に係る音響装置１０は、第１実施形態に係る音響装置１０に類似しており、以下第１実施形態に対する第３実施形態の相違点を中心に説明する。第３実施形態において音響装置１０は、入力部６４をさらに含んで構成される。入力部６４は、自動二輪車１２の周囲の情報を入力する部分である。騒音情報取出し部２８は、入力部６４から入力される周囲の情報に応じて、騒音区分スペクトル記憶部２７から、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。
入力部６４は、音響装置１０の使用者にとって操作可能に配置され、複数の態様を取り得る。複数の態様は、複数の周囲の情報に対応付けられる。周囲の情報とは、自動二輪車１２が走行する場所の状況に基づく情報であり、たとえばトンネルの中か否かの情報、雨天であるか否かの情報、走行する道路が舗装道路であるか砂利道であるかの情報、高速道路または自動車道路であるか一般道路であるかの情報などである。これらの情報は、音響装置１０の使用者によって入力部６４が操作され、入力部６４の態様が切換えられることによって入力される。
本実施形態において騒音区分スペクトル記憶部２７には、自動二輪車１２の複数の騒音の騒音区分スペクトル情報が、周囲の情報に関連付けて記憶されている。騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から、周囲の情報と、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動と、エンジンの回転速度と、自動二輪車１２の走行速度とに応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。本実施形態において、自動二輪車１２が走行する場所が、トンネルの中か否かの情報、雨天であるか否かの情報、走行する道路が舗装道路であるか砂利道であるかの情報、高速道路または自動車道路であるか一般道路であるかの情報など、自動二輪車１２が走行する場所の状況についての情報を「周囲の情報」と称する。
自動二輪車１２から発せられる騒音は、周囲の情報とも関連する。周囲の状況によって、雨粒が車体などに衝突することによる騒音、砂利道とタイヤとが接触および離反することによる騒音などが発生する。また自動二輪車１２が走行する場所の状況によって、自動二輪車１２の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動に基づく騒音、エンジンの回転に基づく騒音、自動二輪車１２の走行に基づく騒音などの聞こえ方が変化する。また第１および第２スピーカ５４，５５から発せられる音声の聞こえ方も変化する。
騒音情報取出し部２８には、入力部６４が電気的に接続されており、入力部６４から入力される情報が、騒音情報取出し部２８に対して出力される。これによって、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７に記憶される複数の騒音区分スペクトル情報のうち、入力部６４から入力される情報に応じた騒音区分スペクトル情報を取出す。
音響装置１０は、係数入力部６６をさらに含んで構成される。係数入力部６６は、演算部３５が音声区分スペクトル情報に乗算する予め定める第１係数と、演算部３５がマスク音量情報に乗算する予め定める第２係数との少なくともいずれか一方を入力する部分である。本実施形態において係数入力部６６は、第１係数と第２係数とを入力する部分である。演算部３５は、予め定める第１係数を乗算した音声区分スペクトル情報と、予め定める第２係数を乗算したマスク音量情報とを加算する。係数入力部６６は、音響装置１０の使用者にとって操作可能に配置され、複数の態様を取り得る。複数の態様は、第１係数となる複数の値と第２係数となる複数の値とに対応付けられる。たとえば第１係数と第２係数とは、それぞれ実数１、実数１．２、実数１．５、実数２の４種類とする。
第３実施形態において分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とは、ヘルメットに搭載される。さらに騒音情報取出し部２８、変換部３９、出力変更部４２、分析復帰部４４、Ｄ／Ａ変換部４６、量子化歪み除去部４８、音量増幅器５３およびステレオ分離部４５もヘルメットに搭載される。第３実施形態において、音声情報出力部１３と分析部１４との電気的接続、等感度曲線取出し部５２と出力変更部４２との電気的接続、騒音区分スペクトル記憶部２７と騒音情報取出し部２８との電気的接続、音量操作部５１と音量増幅器５３との電気的接続、および音量増幅器５３と音量メータ５６との電気的接続は、電波を介して接続される。第３実施形態においてヘルメットに搭載される第１および第２スピーカ５４，５５は、イヤホン、ヘッドホンまたは骨伝動を利用するヘッドホンであってもよい。
第３実施形態によれば、音響装置１０は、自動二輪車１２の周囲の情報を入力する入力部６４をさらに含んで構成される。これによって、使用者は、入力部６４の操作によって自動二輪車１２の周囲の情報を入力することができる。騒音情報取出し部２８は、入力部６４から入力される周囲の情報に応じて、騒音区分スペクトル記憶部２７から、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力する。これによって、騒音に関与する情報のうち、自動二輪車１２の機械的状況以外の、周囲の情報に応じて、自動二輪車１２の走行中に音声情報出力部１３から出力される音声を補正することが可能となる。
また演算部３５は、予め定める第１係数を乗算した音声区分スペクトル情報と、予め定める第２係数を乗算した差分情報とを加算する。これによって、音声区分スペクトルと、音声区分スペクトルと騒音区分スペクトル情報との差との互いの相対的な割合を変化させることによって、補正することが人間の聴覚に与える変化を、調整することが可能となる。
また音響装置１０は、第１係数および第２係数の少なくともいずれか一方を入力する係数入力部６６をさらに含む。これによって、音声区分スペクトルと、音声区分スペクトルと騒音区分スペクトル情報との差との互いの相対的な割合を使用者が変化させることを可能にすることによって、補正することが人間の聴覚に与える変化を、使用者が調整することを可能にすることができる。
また分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とは、ヘルメットに搭載される。これによって、ヘルメットに搭載される分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とに対応する音響装置１０のうちの残余の部品とが、自動二輪車１２に搭載される場合に、自動二輪車１２に乗車して走行しながら、環境の騒音の影響が排除された音声を聴くことができる。分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とが自動二輪車１２に搭載される場合に比べて、自動二輪車１２に搭載される構造を簡単化することができる。また分析部１４と、音声区分スペクトル出力部１７と、補正部１８とは、自動二輪車１２の車種に依存しないので、前記残余の部品が搭載される自動二輪車１２に乗車すれば、同一のヘルメットを着用したまま複数の車種の自動二輪車１２に乗車する場合にも、乗車した自動二輪車１２に応じた騒音の影響を、音声から排除して音声を聴くことが可能となる。
＜第４実施形態＞
第４実施形態に係る音響装置１０は、第１実施形態に係る音響装置１０に類似しており、以下第１実施形態に対する第４実施形態の相違点を中心に説明する。第１〜第３実施形態において、音声区分スペクトル情報と、これに加算される音声の区分スペクトル情報とは、臨界帯域幅を一致させて加算される構成とした。１つの臨界帯域幅のうちで、周波数に関して隣り合う臨界帯域幅に近い周波数の音声は、前記隣り合う臨界帯域幅に含まれる騒音区分スペクトル情報によって、マスクされることもある。
第４実施形態において、マスク音量情報において隣合う２つの臨界帯域幅の２つ音量のうち、小さい方の音量を大きい方の音量に合わせたスペクトル情報を「拡張マスク音量情報」と称すると、第４実施形態において演算部３５は、拡張マスク音量に基づいて音声区分スペクトル情報を補正する。
演算部３５は、拡張マスク音量情報に表される各臨界帯域幅の音量の音声の区分スペクトル情報を、音声区分スペクトル情報に加算する。これによって、１つの臨界帯域幅に含まれる音声区分スペクトル情報のうち、隣合う臨界帯域幅に近い周波数の音声区分スペクトル情報が、隣合う臨界帯域幅の騒音区分スペクトル情報によってマスクされることを防止することができる。
＜変形例＞
第１〜第４実施形態において信号源１５は、複数であるものとしたけれども、他の実施形態において信号源１５は、単数であってもよい。第１〜第４実施形態において信号源１５選択手段１９は、複数の信号源１５から１つの信号源１５を選択する構成としたけれども、他の実施形態において信号源１５選択手段は、複数の信号源１５のうち１つまたは複数の信号源１５からの信号を重ね合わせる構成としてもよい。
第１〜第４実施形態において騒音情報取出し部２８は、タコメータおよび速度メータに接続される構成としたけれども、他の実施形態において騒音情報取出し部は、内燃機関の点火プラグから点火の周期を検出する部品に接続されてもよく、またタイヤの回転速度を検出する部品から直接電気的に接続されてもよい。このような構成とすることによって、騒音情報取出し部は、タコメータおよび速度メータから環境についての情報を取得する構成に比べて、環境の変化に対して短時間のうちに対応することができる。
第１〜第４実施形態において音響装置１０は、自動二輪車１２に搭載されるものとしたけれども、他の実施形態において音響装置は、音声情報出力部と、分析部と、騒音区分スペクトル出力部と、音声区分スペクトル出力部と、補正部とを含んで構成されていれば、足りる。たとえば他の実施形態において音響装置は、自動車、電車、飛行機、船舶などの輸送機械に搭載されてもよい。またさらに他の実施形態において音響装置は、工場などに設置されてもよい。
なお、音響装置は、音声情報出力部と、分析部と、騒音区分スペクトル出力部と、音声区分スペクトル出力部と、補正部とを含んで構成されていればよいが、これらは一体に構成されてもよいし、別体に構成されてもよい。
第１、３および第４実施形態において演算部３５は、各臨界帯域幅において、音声区分スペクトル情報および騒音区分スペクトル情報のうち音量の小さい方の音量を算出し、この音量に相当する音量の、音声の区分スペクトル情報を、音声区分スペクトル情報に加算する。ただし他の実施形態において、演算部が、差分情報に示される音量に応じた音声の区分スペクトル情報と、音声区分スペクトル情報とを加算する構成としてもよい。
第３実施形態において係数入力部６６は、第１係数および第２係数を４種類の不連続な値として設定するものとしたけれども、他の実施形態において係数入力部は、第１係数および第２係数を有限の連続した実数の範囲から選択する構成としてもよい。また数値を入力する構成としてもよい。
また他の実施形態として、第２および第３実施形態における振動情報取得部６３と同じ構成を、第１または第４実施形態の構成にさらに含んで実現することも可能であり、第３実施形態における入力部６４と同じ構成を、第１、第２または第４実施形態の構成にさらに含んで実現することも可能である。また第３実施形態における係数入力部６６と同じ構成を、第１または第４実施形態の構成にさらに含んでもよい。また第３実施形態に類似する実施形態において、第１、第３および第４実施形態における振動情報取得部６３と同じ構成を除いた構成とすることも可能である。
第１〜第４実施形態において騒音区分スペクトル出力部１６は、騒音区分スペクトル記憶部２７を備え、騒音情報取出し部２８は、騒音区分スペクトル記憶部２７から騒音区分スペクトル情報を取出して出力する構成としたけれども、他の実施形態において、騒音区分スペクトル出力部は、複数の騒音の音響スペクトル情報を記憶する騒音音響スペクトル記憶部と騒音の音響スペクトル情報を騒音区分スペクトル情報に変換する騒音スペクトル変換部とを備え、騒音情報取出し部は、騒音スペクトル変換部から騒音区分スペクトル情報を取出して出力する構成としてもよい。
第１〜第４実施形態においては、補正部１８から出力される補正区分スペクトル情報を、出力変更部４２が等感度曲線に基づいてさらに変換し、補正する構成としたけれども、他の実施形態において音響装置はイコライザを含み、イコライザが等感度曲線に基づいて補正を行う構成としてもよい。イコライザは、入力される音声情報を分析することによって音響スペクトル情報を取得し、音量に対する増大、減少および恒等のいずれかの操作を、周波数毎の成分に個別に行い、操作の後、音響スペクトルを音声情報に復帰させる装置である。
イコライザは、Ｄ／Ａ変換部４６よりも第１および第２スピーカ５４，５５側に設けられ、入力されるアナログの音声情報を周波数に基づいて分析し、出力変更部４２が行う方法と同様の方法で音声情報を補正する。つまりイコライザは、アナログの音声情報の音響スペクトル情報の音量範囲を変更する。周波数帯域が１００Ｈｚ未満および１０ｋＨｚを超える帯域においては、音の大きさの等感度曲線に応じて大きくする。周波数帯域が２ｋＨｚ〜４ｋＨｚの範囲においては、音の大きさの等感度曲線に応じて小さくする。１０００ｋＨｚ近傍の周波数の範囲においては、恒等操作を行う。その後、イコライザは、音響スペクトルを音声情報に復帰させ、出力する。
第１〜第４実施形態において音響装置１０は、第１および第２スピーカ５４，５５を含んで構成されるものとしたけれども、他の実施形態において音響装置は、スピーカを接続するための端子を含む構成としてもよい。この端子には、スピーカ、イヤホン、ヘッドホンおよび骨伝動を利用するヘッドホンなどのうちの少なくとも１つが接続可能であるものとする。
本発明の第１実施形態に係る音響装置１０の構成を表すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る音響装置１０が搭載される自動二輪車１２の斜視図である。 本発明の第１実施形態において、音声情報出力部１３から出力される音声情報の音響スペクトルを示す図である。 ＺｗｉｃｋｅｒとＴｅｒｈａｒｄｔとが示した臨界帯域幅の周波数依存性と、Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄが示した臨界帯域幅の周波数依存性とを表す図である。 本発明の第１実施形態における騒音の音響スペクトルを示す図である。 本発明の第１実施形態における音声区分スペクトル情報と騒音区分スペクトル情報との差分を表す区分スペクトルを示す図である。 本発明の第１実施形態における補正部１８の機能を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る音響装置１０の構成を表すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係る音響装置１０の構成を表すブロック図である。 従来技術に係る音響装置である音響再生装置１の構成を表すブロック図である。
符号の説明
１０ 音響装置
１１ 音響制御装置
１２ 自動二輪車
１３ 音声情報出力部
１４ 分析部
１６ 騒音区分スペクトル出力部
１７ 音声区分スペクトル出力部
１８ 補正部
２６ バンドパスフィルタ
２７ 騒音区分スペクトル記憶部
２８ 騒音情報取出し部
３２ 出力軸の回転速度情報取得部
３３ 車速情報取得部
３４ 差分演算部
３５ 演算部
３９ 変換部
４２ 出力変更部
４９ 等感度曲線記憶部
５２ 等感度曲線取出し部
５７ 区分切換部
５８ 切換部
６２ 切換制御部
６３ 振動情報取得部
６４ 入力部
６６ 係数入力部

Claims (11)

  1. 音声情報を出力する音声情報出力部と、
    音声情報出力部から出力される音声情報が入力され、入力された前記音声情報の音響スペクトル情報を出力する分析部と、
    騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を出力する騒音区分スペクトル出力部と、
    前記音声情報の音響スペクトル情報が入力され、入力された前記音声情報の音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の音量情報を表す音声区分スペクトル情報を出力する音声区分スペクトル出力部と、
    前記音声区分スペクトル情報を、前記騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正された音声区分スペクトル情報を表す補正区分スペクトル情報を出力する補正部とを含むことを特徴とする音響装置。
  2. 前記補正部は、
    前記音声区分スペクトル情報と、前記騒音区分スペクトル情報との差分を演算し、差分結果を表す差分情報を出力する差分演算部と、
    前記音声区分スペクトル情報と前記差分情報とが入力され、入力された前記音声区分スペクトル情報と前記差分情報とを重み付けして加算する演算部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
  3. 前記補正部は、
    臨界帯域幅毎に前記音声区分スペクトル情報を通過または遮断可能な複数の区分切換部を含む切換部と、
    前記騒音区分スペクトル情報が入力され、入力された前記騒音区分スペクトル情報に基づいて、前記切換部を制御することによって各前記区分切換部に前記音声区分スペクトル情報を通過または遮断させる切換制御部と、
    前記音声区分スペクトル情報と、切換部からの出力とが入力され、前記音声区分スペクトル情報と、切換部からの出力とを重み付けして加算する演算部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
  4. 前記補正部から出力される臨界帯域幅毎の音量情報に対して、音の大きさの等感度曲線に基づいて増大、減小および恒等の少なくともいずれか一つを行う出力変更部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
  5. 前記騒音区分スペクトル出力部は、
    騒音の臨界帯域幅毎の音量情報が記憶される騒音区分スペクトル記憶部と、
    騒音区分スペクトル記憶部から、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を取得し、出力する騒音情報取出し部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
  6. 前記音声情報出力部と、前記分析部と、前記騒音区分スペクトル出力部と、前記音声区分スペクトル出力部と、前記補正部とは、自動二輪車に搭載されることを特徴とする請求項５に記載の音響装置。
  7. 前記騒音情報取出し部は、前記騒音区分スペクトル記憶部から、前記自動二輪車の走行速度に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を取得し、出力することを特徴とする請求項６に記載の音響装置。
  8. 前記騒音情報取出し部は、前記騒音区分スペクトル記憶部から、前記自動二輪車を駆動する内燃機関の出力軸の回転速度に応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力することを特徴とする請求項６に記載の音響装置。
  9. 前記騒音情報取出し部は、前記騒音区分スペクトル記憶部から、前記自動二輪車の車台および車体の少なくともいずれか一方の振動に応じて騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力することを特徴とする請求項６に記載の音響装置。
  10. 前記自動二輪車の周囲の情報を入力する入力部をさらに含み、
    前記騒音情報取出し部は、前記入力部から入力される前記周囲の情報に応じて、前記騒音区分スペクトル記憶部から、騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を選択して取得し、出力することを特徴とする請求項６に記載の音響装置。
  11. 騒音の臨界帯域幅毎の音量情報が記憶される騒音区分スペクトル記憶部に接続可能な音響制御装置であって、
    前記騒音スペクトル記憶部から、環境に応じた騒音の臨界帯域幅毎の音量情報を表す騒音区分スペクトル情報を取得し、出力する騒音情報取出し部と、
    入力された音声情報の音響スペクトル情報を出力する分析部と、
    前記音声情報の音響スペクトル情報が入力され、入力された前記音声情報の音響スペクトル情報の臨界帯域幅毎の音量情報を表す音声区分スペクトル情報を出力する音声区分スペクトル出力部と、
    前記音声区分スペクトル情報を、前記騒音区分スペクトル情報に基づいて補正し、補正された音声区分スペクトル情報を表す補正区分スペクトル情報を出力する補正部とを備えることを特徴とする音響制御装置。
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