JP6986230B2 - 情報提供装置 - Google Patents

Description

本発明は、情報表現音を用いて各種情報を提供する情報提供装置に関するものである。

従来から、自動車等の車両には、情報表現音（警報音や各種機器の操作音等、情報の内容を表現する音）を用いて各種情報（危険が発生したことや各種機器の適切な操作がなされたこと等）を提供する情報提供装置が利用されてきている。例えば、特許文献１（特開平８−１１８９９１号公報）には、車両用警報装置において、危険度の高さに応じて警報音の音域を変更するようにした発明が開示されている。また、特許文献２（特開平１１−２０８３７０号公報）には、車両走行支援装置において、不安定感のある警報音を用いることで、ドライバに効果的に緊張感を与えるようにした発明が開示されている。

特開平８−１１８９９１号公報 特開平１１−２０８３７０号公報

ところで、近年、情報提供装置で提供されるべき情報コンテンツが増大してきている。このため、多種多様な情報コンテンツのそれぞれに対応するために多様な情報表現音が用いられることになるが、このように情報表現音が多様になってくると、利用者にとっては、各情報表現音によって表現される情報が、どのような種類や重大性（緊急度、危険度）を有するのか、適切に識別することが難しくなりかねない。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、情報表現音を用いて各種情報を提供する情報提供装置において、多様な音表現を可能とするとともに、情報表現音により通知される情報の種類（緊急度）を利用者が適切に識別し得るようにした情報提供装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、各種情報を基音及び前記基音の周波数の整数倍となる少なくとも１つの倍音からなる情報表現音を用いて提供する情報提供装置において、情報表現音の重心周波数を、音圧に対応するパラメータを重みとした情報表現音に含まれる周波数成分の加重平均として算出し、提供される情報と当該情報の提供に用いられる情報表現音との対応関係を、当該情報表現音について算出された重心周波数に基づいて設定し、情報の種類に対応して複数の分類周波数範囲を設定するとともに、前記複数の分類周波数範囲の各々に対応する種類の情報は、その分類周波数範囲内に重心周波数が含まれる情報表現音を用いて提供されるようにし、前記分類周波数範囲の各々は、その中心周波数が５００Ｈｚ未満の場合には、中心周波数の両側に１００Ｈｚ以下の幅を有するように設定され、中心周波数が５００Ｈｚ以上の場合には、中心周波数に０．２を乗じた周波数値以下の幅を中心周波数の両側に有するように設定され、前記複数の分類周波数範囲のうちで最も高い中心周波数を有する分類周波数範囲は、中心周波数の１．２倍の周波数が３０００Ｈｚ以下となるように設定され、前記複数の分類周波数範囲は、隣接する分類周波数範囲と５００Ｈｚ以上の間隔を有するように設定されるようにした。

上記解決手法によれば、様々な周波数成分を組み合わせることにより多様な情報表現音を生成できる一方で、重心周波数（スペクトル重心）を用いることにより、様々な周波数成分を有する情報表現音の音程を的確に評価できる。つまり、重心周波数を用いることで、倍音に当たる周波数成分の音圧の偏りを反映できるため、人間が知覚する情報表現音の音程との乖離が小さくなる。その結果、利用者（車両の乗員）は、各種情報と情報表現音との対応を、より認識し易くなる。したがって、同一種類の情報に対して、近似した加重平均周波数を有する情報表現音を対応させることにより、利用者は、情報表現音の音程に基づいて、情報の種類を適切に識別することができる。また、分類周波数範囲を用いることにより、情報の種類と情報表現音の対応が適切になされるので、利用者は、情報表現音の音程に基づいて、情報の種類を適切に識別することができる。また、分類周波数範囲の上限と下限は、中心周波数と同一音程と感じられる範囲内に設定されるので、利用者は、同一音程と感じられる情報提供音によって、同一種類の情報を適切に識別できる。また、最も高い中心周波数の分類周波数範囲の上限を、中心周波数と同一音程と感じられる最大周波数としたとしても、全ての分類周波数範囲を、可聴推奨域である３０００Hｚ以下の周波数領域内に収めることができる。この場合、隣接する分類周波数範囲の音は、別の音程の音と認識されるので、情報表現音の音程に基づいて、情報の種類を適切に識別できる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載の通りである。すなわち、前記音圧に対応するパラメータは、物理値そのものである音圧値、又は周波数成分ごとの音圧感度を反映した音圧値であるラウドネス値である（請求項２対応）。この場合、周波数成分ごとの音圧を適切に反映した重心周波数を生成できる。

前記複数の分類周波数範囲の各々が、提供される情報の緊急度に対応するとともに、提供される情報は、情報呈示と注意喚起と警報に大分類され、提供される情報の緊急度は、情報呈示、注意喚起、警報の順で高くなり、提供される情報の緊急度が高くなるほど、対応する分類周波数範囲の中心周波数が高く設定されるようにした（請求項３対応）。この場合、緊急度の高い情報が、音圧レベルが低くても聞き取り易い高音で提供されるので、利用者は、緊急度の高い情報を適切に認識することができる。

本発明によれば、様々な周波数成分（基音と倍音）の組み合わせにより、情報表現音のバリエーションを増加させ得ると同時に、重心周波数によって評価される情報表現音の音程に基づいて、提供される情報の種類（緊急度）を明確に伝えることができる。

本発明の情報提供装置が備えられる車両の一例を示す図。 本発明の制御系の一例を示すブロック構成図。 本発明における情報の緊急度に応じた分類周波数範囲の設定例を示す図。 人間の可聴な音圧レベルと周波数の関係を示すグラフ。 人間の聴覚の臨界帯域幅と周波数の関係を示すグラフ。 情報表現音におけるリズム変更例を示す図。 本発明の制御の一例の制御手順を示すフローチャート。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

図１には、本発明の情報提供装置が備えられる車両の一例を示す。図示されるように、車両１の車体２には、情報表現音発生手段であるフロントスピーカ３、リアスピーカ４、オーディオスピーカ５が備えられている。これらの情報表現音発生手段は、コントローラ（制御ユニット）Ｕであるボディ・コントロール・モジュール（ＢＣＭ）により制御されるようになっている。

図２には、本発明の車両用情報提供装置の制御系の一例をブロック構成図で示す。図示されるように、制御系は、例えばマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラＵを備えている。コントローラＵは、情報提供制御のための手段（プログラム）として、情報分析手段１１と、コンテンツ判断手段１２と、情報表現音生成手段１３とを備えている。

情報分析手段１１は、車両の走行状態（例えば、衝突の危険等）を判定する走行状態判断手段２１と、ドライバ状態（例えば、ドライバの疲労度等）を判定するドライバ状態判定手段２２と、車両状態（例えば、車両の故障発生等）を判定する車両状態判定手段２３が備えられる。

情報分析手段１１には、情報検出手段１４からの検出信号が入力される。情報検出手段１４は、車内監視手段３１（例えば、ドライバモニタ―カメラ）や車外監視手段３２（例えば、車外カメラやレーザ）を備えており、情報分析手段１１の各判定手段２１、２２、２３は、情報検出手段からの検出信号に基づいて、判定を行うようになっている。

コンテンツ判定手段１２は、情報分析手段１１における分析結果に基づいて、提供すべき情報の内容（コンテンツ）を判定する。情報表現音生成手段１３は、コンテンツ判定手段１２により判定された情報のコンテンツに基づいて、コンテンツに対応した情報表現音を生成して、情報表現音発生手段１５から発音させる。

情報表現音生成手段１３は、提供すべき情報コンテンツに対応した周波数構成を情報提供音に付与する周波数構成生成手段２４と、提供すべき情報コンテンツに対応したリズム（例えば、音のオン／オフパターン）を情報表現音に付与するリズム生成手段２５を備えている。

本実施形態の情報提供装置によって提供される情報は、その種類に応じて分類される。具体的に、提供される情報は、緊急度（重大であって緊急の対処が必要となる程度）に応じて、情報呈示と、注意喚起と、警報の３つに大分類される。ここで、情報の緊急度は、情報呈示、注意喚起、警報の順で高くなる（警報が最も緊急性が高く、情報呈示は最も緊急性が低い）。

警報に含まれる情報は、直ちに対処すべき重大な状況（危険）に関する情報であり、具体的なコンテンツとしては、例えば、衝突の危険の発生等の運転状態（車両走行状態）に関する情報（ＡＤＡＳ警告）、車両の走行不能に繋がる重大故障に関する情報（例えば、エンジン水温情報、エンジンシステム異常等）、車両事故に直結するようなドライバ（車両乗員）の極めて重大な不安全状態に関する情報（例えば、シートベルト未装着、パーキングブレーキ解除忘れ等）が含まれる。

また、注意喚起に含まれる情報は、警報に相当する程ではないが早急な対処が必要な状況に関する情報であり、具体的なコンテンツとしては、例えば、ドライバの重要な不安全状態に関する情報（例えば、死角車両の検知（ＢＳＭ）、車両の車線からの逸脱（ＬＤＷ））等が含まれる。

また、情報呈示に含まれる情報は、緊急な重大性の比較的小さな情報であり、具体的なコンテンツには、例えば、対処の必要性をドライバの判断に委ね得る程度のドライバの不安全状態に関する情報（例えば、運転疲労状態の検知（ＤＡＡ）、外気温の低下による路面凍結の可能性発生等）、各種機器の操作受付、終了、拒否に関する情報、各種機器の作動状態に関する情報（例えば、ウインカーやハザードランプの作動）、電話の着信に関する情報、メールやＳＭＳの受信を知らせる情報、音声でのナビゲーション（ＶＵＩ）の開始に関する情報等が含まれる。

上述したように、情報表現音には、周波数構成生成手段２４により、提供すべき情報に対応した周波数構成が付与される。この場合、情報表現音は、基音と倍音（基音周波数の整数倍の周波数を有する音）を組み合わせた音として生成される。したがって、情報表現音を特定の音程感を有する音とする一方で、情報提供に用いられる音の音色のバリエーションを様々に設定することができ、限られた周波数領域内で多数のコンテンツを表現することが可能となる。

この一方で、利用者には、多様な情報表現音の各々が、どの緊急度の情報を提供するものであるのかを的確に認識させる必要がある。そこで、本発明では、同一緊急度の情報は、利用者にとって略同一音程と感じられる情報表現音で提供されるようにしている。この場合、情報表現音は、基音と倍音を組み合わせて構成されているので、単純に基音の音程だけで情報表現音の高さを評価するのでは、倍音部分が適切に評価されない。そこで、本発明では、各情報表現音について、音圧に対応するパラメータを重みとした周波数成分の加重平均である重心周波数（スペクトル重心）を算出し、この重心周波数に基づいて、情報表現音の音程を評価し、提供される情報と当該情報の提供に用いられる情報表現音の対応関係を設定するようにしている。なお、音圧に対応するパラメータとしては、物理値そのものである音圧値を用いてもよいし、周波数成分ごとの音圧感度（等ラウドネス曲線）を反映した音圧値であるラウドネス値を用いてもよい。

詳しく説明すると、可聴推奨域（３０００Ｈｚ以下の周波数領域）内に、複数の周波数範囲（分類周波数範囲）が設定され、これらの各分類周波数範囲に対して情報の緊急度を対応させる。そして、同一緊急度の情報は、対応する分類周波数範囲内に加重平均周波数を有する情報表現音を用いて提供されるようにする。これにより、同一の緊急度を有する情報表現音が、その緊急度に対応した音程の音として適切に認識されるので、利用者は、情報表現音の音程から、提供される情報の大まかな性質を直ちに正確に認識することができる。

なお、重心周波数（加重平均周波数）の計算式は、以下の通りである。
重心周波数＝｛Ｆ（１）・Ｄ（１）＋Ｆ（２）・Ｄ（２）＋…＋Ｆ（Ｎ）・Ｄ（Ｎ）｝／｛Ｆ（１）＋Ｆ（２）＋…＋Ｆ（Ｎ）｝
ここで、Ｆ（１）は基音の周波数であり、Ｆ（ｎ）はｎ倍音の周波数である。また、Ｎ（１）は基音の音圧に対応するパラメータであり、Ｄ（ｎ）はｎ倍音の音圧に対応するパラメータである。

図３には、情報の種類に応じた周波数範囲の設定例を示す。図示されるように、可聴推奨域（３０００Ｈｚ以下の領域）内には、分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が設定されている。分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ２は、周波数の低い領域から、この順序で配置されている。すなわち、分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の帯域幅中央の周波数である中心周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の大きさは、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３となっている。

分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、それぞれ情報呈示、注意喚起、警報に対応している。ここで、人間の聴覚は、図４とともに後述するように、可聴周波数領域内の高周波領域の音（特に２０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの音）ほど、音圧レベルが小さくても聞き取る（聞き分ける）ことができるものである。したがって、上記のような対応を採用することにより、緊急度（重要度）の高い情報ほど、音圧レベルが小さくても聞き取り易い高音で提供されることになるので、緊急度の高い情報を、利用者（例えば、車両のドライバ）に確実に認識させることができるようになっている。

また、分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の幅は、その中心周波数が５００Ｈｚ未満の場合には、中心周波数の両側に１００Ｈｚ以下の片側幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を有するように設定され、中心周波数が５００Ｈｚ以上の場合には、中心周波数に０．２を乗じた周波数値以下の片側幅Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を中心周波数の両側に有するように設定される。例えば、中心周波数が５００Ｈｚであれば、周波数中心から周波数範囲の下限又は上限までの片側幅は１００Ｈｚ以下（周波数範囲の下限から上限までの全体幅は２００Ｈｚ以下）に設定される。また、中心周波数が１０００Ｈｚであれば、片側幅は２００Ｈｚ以下（全体幅は４００Ｈｚ以下）に設定される。また、中心周波数が２０００Ｈｚであれば、片側幅は４００Ｈｚ以下（全体幅は８００Ｈｚ以下）に設定される。

ここで、人間の聴覚における周波数分解能（臨界帯域幅）、つまり同じ音程に聞こえる範囲は、図５とともに後述するように、５００Ｈｚ未満では±１００Ｈｚであり、５００Ｈｚ以上では±１．２×周波数である。したがって、分類周波数範囲の幅を上記のように設定することにより、分類周波数範囲の下限又は上限の音と中心周波数の音は同じ音程に聞こえることになる。よって、利用者は、分類周波数範囲内に加重平均周波数を持つ情報表現音を、その分類周波数範囲の中心周波数と同一音程の音と認識することになる。

また、分類周波数範囲のうちで最も高い中心周波数を有する分類周波数範囲Ｒ３は、中心周波数Ｆ３の１．２倍の周波数が、可聴推奨域の上限である３０００Ｈｚ以下となるように設定される。これにより、最も周波数の高い分類周波数範囲Ｒ３の幅を最大限（Ｆ３×１．２）としたとしても、分類周波数範囲Ｒ３の上限周波数は可聴推奨域の上限を超えることはないので、分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の全てを可聴推奨域内に収めることができる。なお、分類周波数範囲Ｒ３の中心周波数Ｆ３を２５００Ｈｚとしたとき、分類周波数範囲の片側幅の上限は５００Ｈｚとなり、片側幅Ｗ３を最大としたとき、分類周波数範囲Ｒ３の上限周波数は、３０００Ｈｚとなる。

分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、隣接する分類周波数範囲と５００Ｈｚ以上の間隔Ｇ１、Ｇ２を有するように設定される。すなわち、上記のように、分類周波数範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の全てを可聴推奨域内に収めたとき、最大の中心周波数Ｆ３＝２５００Ｈｚに対する人間の聴覚の分解能は５００Ｈｚとなる。したがって、隣接する分類周波数範囲との間隔を５００Ｈｚ以上としておけば、利用者は、隣接する分類周波数範囲に加重重心周波数を有する音を、異なる音程の音と認識することになる。

図４は、人間の可聴な音圧レベルと周波数の関係を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルであり、グラフ内の曲線は、周波数に対する様々な年齢の人間の可聴音圧レベル（音に対する感度）を示している。グラフから分かるように、人間の音に対する感度は、２０００〜４０００Ｈｚの高周波において最も高くなる。

図５は、人間の聴覚の臨界帯域幅（周波数分解能）と周波数の関係を示すグラフである。グラフにおいて、横軸はスペクトル重心（加重平均周波数）の周波数、縦軸は臨界帯域幅（同じ音程に聞こえる範囲）である。グラフから分かるように、スペクトル重心が５００Ｈｚより小さな領域では、臨界帯域幅は１００Ｈｚであるのに対して、スペクトル重心が５００Ｈｚ以上の領域では、おおよそ臨界帯域幅は１．２×周波数となる。

上述のように、分類周波数範囲内に加重平均周波数を有する情報表現音は同一音程と認識されるが、各分類周波数範囲内においては、基音及び倍音の構成（音色）を変えることにより、異なる情報コンテンツを報知する情報表現音が生成され得る。例えば、様々な楽器（ピアノ、ギター、バイオリン等）の音を情報表現音として生成して用いることで、情報コンテンツの相違を表現することができる。

また、各分類周波数範囲内においては、情報表現音のリズムを変更することによっても、異なる情報を表現し得る。情報表現音のリズム変更は、１サイクル（１単位）における音のオン及びオフのパターン、１サイクル中に含まれる周波数の異なる音数、サイクルの繰り返しの有無を変更することになされる。このような音のリズムの変更は、最も低周波数の分類周波数範囲Ｒ１において特に有効である。すなわち、幅の狭い分類周波数範囲Ｒ１においても、リズム変更により、情報表現音のバリエーションを増やすことができる。

図６には、情報表現音のリズム変更の一例を示す。図示されるように、情報表現音は、音のオン及びオフのパターン（オン時間とオフ時間の組み合わせ）を変えることより、リズム変更がなされる。具体的に（ａ）のパターンでは、情報表現音の１サイクル（１単位）にわたってオン（音が出ている状態）が継続しているのに対して、（ｂ）のパターンでは、情報表現音の１サイクルにおいて、２つのオンの間にオフ（音が出ていない状態）が設けられている。

次に、図７のフローチャートにしたがって、本実施形態の情報提供制御の制御手順について詳細に説明する。情報提供制御においては、まずステップＳ１において、ＡＤＡＳ（先進運転支援システム）警告があるか否かの判定がなされ、警告ありの場合にはステップＳ２に進む。

ステップＳ２においては、衝突回避のための処置が必要であるか否か（衝突の危険が迫っているか否か）の判定がなされ、衝突回避の処置が必要である場合にはステップＳ３に進み、分類周波数範囲Ｒ３（例えば２０００±４００Ｈｚ）に含まれる高いスペクトル重心（加重平均周波数）を有する警報音を、衝突回避がなされるまで連続して鳴らし続ける。一方、ステップＳ２において衝突回避のための処置が特に必要でないと判定されたときには、ステップＳ４に進み、分類周波数範囲Ｒ３に含まれる高い加重平均周波数の警報音（１サイクル）を発して、一巡の処理を終了する。

ステップＳ１において、ＡＤＡＳ警告無しと判定された場合には、ステップＳ５に進み、車両の重大異常（例えば、エンジン水温情報、エンジンシステム異常等）があるか否かの判定がなされ、車両の重大異常ありの場合には、ステップＳ４に進み、分類周波数範囲Ｒ３に含まれる高い加重平均周波数の警報音（１サイクル）を発して、一巡の処理を終了する。

一方、ステップＳ５において、車両の重大異常無しと判定された場合には、ステップＳ６に進み、ドライバに重大な不安定状態（例えば、シートベルト未装着、パーキングブレーキ解除忘れ等）があるか否かの判定がなされ、重大な不安定状態ありの場合には、ステップＳ７に進み、分類周波数範囲Ｒ２（例えば１０００±２００Ｈｚ）に含まれる中程度の高さの加重平均周波数を有する注意喚起音（１サイクル）を発して、一巡の処理を終了する。

一方、ステップＳ６において、ドライバに重大な不安定状態無しと判定された場合には、ステップＳ８に進み、分類周波数範囲Ｒ１（例えば５００±１００Ｈｚ）に含まれる低い加重平均周波数を有する情報表現音（１サイクル）を発し、各種情報の情報呈示を行って、一巡の処理を終了する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。

本発明は、車両に備えられる情報提供装置において、多数の情報コンテンツを適切な情報表現音で提供するために利用できる。

Ｕ コントローラ（ＢＣＭ）
１ 車両
２ 車体
３ フロントスピーカ
４ リアスピーカ
５ オーディオスピーカ
１１ 情報分析手段
１２ コンテンツ判断手段
１３ 情報表現音生成手段
１４ 情報検出手段
１５ 情報表現音発生手段
２１ 運転状態判断手段
２２ ドライバ状態判断手段
２３ 車両状態判断手段
２４ 周波数構成生成手段
２５ リズム生成手段
３１ 車内監視手段
３２ 車外監視手段
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 分類周波数範囲
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 分類周波数範囲の中心周波数
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 分類周波数範囲の片側幅
Ｇ１、Ｇ２ 隣接する分類周波数範囲の間隔

Claims (3)

1. 各種情報を基音及び前記基音の周波数の整数倍となる少なくとも１つの倍音からなる情報表現音を用いて提供する情報提供装置において、
   情報表現音の重心周波数を、音圧に対応するパラメータを重みとした情報表現音に含まれる周波数成分の加重平均として算出し、提供される情報と当該情報の提供に用いられる情報表現音との対応関係を、当該情報表現音について算出された重心周波数に基づいて設定し、
   情報の種類に対応して複数の分類周波数範囲を設定するとともに、
   前記複数の分類周波数範囲の各々に対応する種類の情報は、その分類周波数範囲内に重心周波数が含まれる情報表現音を用いて提供されるようにし、
   前記分類周波数範囲の各々は、その中心周波数が５００Ｈｚ未満の場合には、中心周波数の両側に１００Ｈｚ以下の幅を有するように設定され、中心周波数が５００Ｈｚ以上の場合には、中心周波数に０．２を乗じた周波数値以下の幅を中心周波数の両側に有するように設定され、
   前記複数の分類周波数範囲のうちで最も高い中心周波数を有する分類周波数範囲は、中心周波数の１．２倍の周波数が３０００Ｈｚ以下となるように設定され、
   前記複数の分類周波数範囲は、隣接する分類周波数範囲と５００Ｈｚ以上の間隔を有するように設定される情報提供装置。
2. 請求項１に記載の情報提供装置において、
   前記音圧に対応するパラメータは、物理値そのものである音圧値、又は周波数成分ごとの音圧感度を反映した音圧値であるラウドネス値である情報提供装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の情報提供装置において、
   前記複数の分類周波数範囲の各々が、提供される情報の緊急度に対応するとともに、提供される情報は、情報呈示と注意喚起と警報に大分類され、提供される情報の緊急度は、情報呈示、注意喚起、警報の順で高くなり、提供される情報の緊急度が高くなるほど、対応する分類周波数範囲の中心周波数が高く設定されるようにした情報提供装置。

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