JP2021507570A - アクティブノイズ管理システムのための仮想テスト環境 - Google Patents

Abstract

アクティブノイズ管理システムのための仮想テスト環境を提供する。車両のノイズ管理モジュールを評価するシステムは、聴覚化モデルを用いてノイズ管理モジュールからのスピーカ信号をフィルタリングして、空間効果を作り出して、ノイズ管理モジュールにより用いられるマイクロホンに対応する位置とは異なる車両の中の所定の位置で車両内の音声をシミュレーションする、聴覚化された音声信号を作成するようにプログラムされたコントローラを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月２０日に出願された米国仮出願第６２／６０８，２７５号の利益を主張し、その開示は全体を参照することによって本明細書に完全に組み込まれる。

本出願は、一般に、車両アクティブノイズ管理システム用のハードウェアインザループ（ＨＩＬ）システムに関する。

車両の静かなキャビン環境を作るために多くの努力が費やされてきた。車両設計の一般的な目標は、キャビン内の可聴ノイズを最小化することである。消費者は、ロードノイズ、パワートレインノイズ及び他の不必要なノイズソースから分離されていることを望む。車両は、キャビンとノイズを発生するコンポーネントとの間に種々の絶縁材を含むことができる。しかしながら、絶縁材は、高価であり、車両に重量を追加する可能性がある。一部の最新の車両には、車内の可聴ノイズを低減するアクティブノイズ管理システムが含まれている。

アクティブノイズ管理システムはマイクロホン及びスピーカを用いて作動して、不要なノイズをキャンセルしようと試みることができる。アクティブノイズ管理システムは、マイクロホンを介してノイズ信号を検出することができる。マイクロホン信号が処理されて、ノイズをキャンセルするスピーカ出力信号が生成され得る。例えば、スピーカは、不要なノイズ信号と比較して１８０度位相がずれているマイクロホン位置で、キャンセル信号を生成することができる。その効果は、不要なノイズを除去するキャンセルノイズを作成することである。

アクティブノイズ管理システムの開発は、実際の車両環境での広範なテストを必要とする。システムのための効果的な構成セットに到達するには、調整と較正を繰り返し試行して調整する必要がある。車両開発の期間中、車両時間について競合する開発中のシステムが多数存在するため、車両時間を取得するのは難しい場合がある。一旦車両が取得されると、車両及び環境条件はテストプロセスに影響を与える可能性がある。例えば、風、天候、気温、コンポーネントの温度及び道路状況が、テストの間で異なる場合がある。したがって、テストを十分に繰り返すことは、追加のテスト時間及び労力を必要とし得る。

アクティブノイズ管理システムとインタフェースするためのハードウェアインザループ（ＨＩＬ）システムは、アクティブノイズ管理システムにマイクロホン信号を出力するように構成されたコントローラを含む。コントローラはさらに、アクティブノイズ管理システムからスピーカ信号を受信するように構成されている。コントローラはさらに、スピーカからマイクロホンへの音声の応答をモデル化する伝達関数を通してスピーカ信号を処理するように構成されている。コントローラは、スピーカ信号及びノイズ信号に基づいてマイクロホン信号を生成するように構成されている。コントローラはさらに、バイノーラル情報を使用して空間音場をレンダリング（例えば、聴覚化効果を追加）するように構成されている。ＨＩＬシステムは、聴覚化を用いてキャビン区画内の音場を評価するように構成されてもよい。

車両のノイズ管理モジュールを評価するためのシステムであって、システムは、ノイズ管理モジュールからのスピーカ信号を受信してマイクロホン信号をノイズ管理モジュールに転送するようにプログラムされたコントローラを含む。コントローラはさらに、車両音響モデルでスピーカ信号をフィルタリングして、ノイズ管理モジュールと関連している車両のマイクロホンの場所に対応する位置でスピーカ信号によって生じる音声信号を生成するようにプログラムされる。コントローラはさらに、音声プロファイル及び音声信号を結合してマイクロホン信号を生成するようにプログラムされる。コントローラはまた、聴覚化モデルでスピーカ信号をフィルタリングして、空間リスニング効果を作り出すレンダリングされた音声信号を生成し、マイクロホンの場所に対応する位置とは異なる車両内の所定の位置でスピーカ信号によって生じる音声をシミュレーションするようにプログラムされる。

所定の位置は、車両内の着座位置、及び着座位置に着座した車両乗員の頭部の予想される位置に関連付けられ得る。聴覚化モデルは、車両からの実際のスピーカデータと、車両内の所定の位置の近くに配置された評価マイクロホンからの実際のマイクロホンデータとから得ることができる。コントローラはさらに、レンダリングされた音声信号を音声プロファイルと結合して評価音声信号を生成するようにプログラムされてもよい。コントローラはさらに、オーディオ出力装置に評価音声信号を出力するようにプログラムされてもよい。聴覚化モデルは、車両の音響環境を表すことができて、スピーカ信号によって生じる音声と所定の位置での音声との間の伝達関数を定義することができる。車両音響モデルは、車両からの以前に記録されたスピーカデータ、及び車両内のノイズ管理モジュールに関連付けられたマイクロホンからの以前に記録されたデータから得ることができる。音声プロファイルは、車両において以前に記録された音声信号を含み得る。音声プロファイルは、合成された音声データを含み得る。コントローラは、バス通信データ及び、音声プロファイルに対応して同期しているセンサ信号を、ノイズ管理モジュールに転送するようにさらにプログラムされてもよい。

車両のノイズ管理モジュールの性能をシミュレーションするための、コントローラに実装される方法は、ノイズ管理モジュールからスピーカ信号を受信すること、及び音声プロファイルを生成することを含む。この方法はさらに、ノイズ管理モジュールのマイクロホン入力に、音声プロファイル及び、スピーカ信号と、車両に配置されておりノイズ管理モジュールに関連付けられたマイクロホンとの間のキャビン音響伝達関数を定義する車両キャビン音響モデルに基づいて、音声信号を出力することを含む。この方法はさらに、オーディオ出力装置に、音声プロファイル及び、スピーカ信号と、音声をレンダリングしてその位置で音声印象を再現する空間リスニング効果を作り出すためのノイズ管理モジュールのマイクロホンに対応する場所とは異なる車両内の位置との間の、聴覚化伝達関数を定義する聴覚化モデルに基づいて、オーディオ信号を出力することを含む。

音声プロファイルは、車両において以前に記録された音声信号を含み得る。この方法はさらに、音声プロファイルに関連付けられたバスデータ及びセンサ信号をノイズ管理モジュールに出力することを含み得る。この方法はさらに、車両からの実際のスピーカデータと、位置に近接して配置される評価マイクロホンからのデータとから、聴覚化モデルを生成することを含み得る。位置は、車両内の着座位置、及び着座位置に着座した車両乗員の頭部の予想される位置に関連付けられ得る。

車両のノイズ管理モジュールの性能をシミュレーションするためにプログラムされた非一時的コンピュータ可読媒体で具体化されるコンピュータプログラム製品は、ノイズ管理モジュールからスピーカ信号を受信し、マイクロホン信号をノイズ管理モジュールに送信して、音声プロファイルを生成するための命令を含む。このコンピュータプログラム製品はさらに、音声プロファイル及び、スピーカ信号と、車両に配置されておりノイズ管理モジュールに関連付けられたマイクロホンとの間の車両キャビン音響伝達関数を定義する車両キャビン音響モデルに基づいて、マイクロホンインタフェースを介してマイクロホン信号を出力するための命令を含む。このコンピュータプログラム製品はさらに、オーディオ出力装置に、音声プロファイル及び、スピーカ信号と、その位置で音声印象を再現する空間リスニング効果を作り出すためのマイクロホンに対応する場所とは異なる車両内の位置との間の、聴覚化伝達関数を定義する聴覚化モデルに基づいて、オーディオ信号を出力するための命令を含む。

コンピュータプログラム製品はさらに、コントローラとノイズ管理モジュールとの間でデータ及び音声プロファイルと関連付けられたセンサ信号を交換するための命令を含む。位置は、車両内の着座位置、及び着座位置に着座した車両乗員の頭部の予想される位置に関連付けられ得る。車両キャビン音響モデルは、車両からの実際のスピーカデータ及び車両内のノイズ管理モジュールと関連付けられたマイクロホンからの実際のデータから得ることができ、聴覚化モデルは、実際のスピーカデータ及び車両内の位置に近接して配置された評価マイクロホンからの実際のマイクロホンデータから得ることができる。オーディオ出力装置は、ヘッドホンでもよい。

車両環境の中のアクティブノイズ管理システムを示す。 評価モジュールを備えるハードウェアインザループ（ＨＩＬ）システムを含むテスト環境を有するアクティブノイズ管理システムを示す。 車両データを収集するための可能なフローチャートを示す。 アクティブノイズ管理ＨＩＬシステムを操作するための可能なフローチャートを示す。

必要に応じて、本発明の詳細な実施形態が本明細書において開示されるが、開示された実施形態が、種々の、代替の形で実施されることができる本発明の単なる例示にすぎないことを理解すべきである。図は必ずしも縮尺通りではなく、一部の特徴は、特定の構成要素の詳細を示すために誇張または最小化され得る。したがって、本明細書に開示される具体的な構造的及び機能的詳細は、限定するものではなく、単に当業者が本発明を様々に採用するのに教示するための代表的な基礎として解釈されたい。

本開示の実施形態は、一般に、複数の回路または他の電気装置を提供する。回路及び他の電気装置、ならびにそれぞれによって提供される機能へのすべての言及は、本明細書で図示及び説明されるものだけを包含することに限定されることを意図するものではない。開示された様々な回路または他の電気装置に特定のラベルを割り当てることができるが、そのようなラベルは、回路及び他の電気装置の動作の範囲を限定することを意図していない。このような回路及び他の電気装置は、互いに組み合わせることができ、及び／または所望される特定のタイプの電気的実装に基づいて任意の方法で分離することができる。本明細書において開示されるいかなる回路または他の電気装置も、任意の数のマイクロプロセッサ、集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、メモリデバイス（例えば、ＦＬＡＳＨ（登録商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的にプログラム可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）またはその他の適切な変形）、及び互いによって協同して、本明細書において開示される動作（複数可）を実行するソフト
ウェアを含むことができると認識される。さらに、任意の１つまたは複数の電気装置は、本明細書に開示される任意の数の機能を実行するようにプログラムされた非一時的コンピュータ可読媒体で実施されるコンピュータプログラムを実行するように構成され得る。

車両のアクティブノイズ管理システムのテストと較正は、アクティブノイズ管理システム（ＮＭＳ）ハードウェアインザループ（ＨＩＬ）テストシステムの実装によって改善され得る。ＮＭＳ−ＨＩＬシステムは、ノイズ管理モジュールをプラグインして仮想環境で動作できるように構成されてもよい。ＮＭＳ−ＨＩＬは、車両ノイズ環境をシミュレーションし、テスト中のノイズ管理モジュールに信号を提供するように構成されてもよい。テストの結果はモニタ及び分析されてもよい。聴覚化機能を使用して、結果を主観的かつ客観的に実質的に評価できる。

図１は、ノイズ管理モジュール（ＮＭＭ）１０２を含む車両１００を示す。ＮＭＭ１０２は、様々な入力及び出力に結合され得る。ＮＭＭ１０２は、命令及びプログラムを実行するためのマイクロプロセッサ及び揮発性メモリを含むことができる。ＮＭＭ１０２は、プログラム及びデータを格納するための揮発性メモリを含むことができる。揮発性メモリは、パワーサイクル間にデータを保持するように構成された任意のメモリを含むことができる。ＮＭＭ１０２は、車両側から交配接続を受け入れるように構成された１つ以上のコネクタ１０６を含むことができる。ＮＭＭ１０２は、車両ノイズ管理に関連した様々な特徴を実装することができる。例えば、ＮＭＭ１０２は、エンジンノイズキャンセル及びロードノイズキャンセルアルゴリズムを実装することができる。ＮＭＭ１０２はまた、電子音合成を実装して、キャビン内に望ましいノイズを生成することができる。

車両１００は、コネクタ１０６を介してＮＭＭ１０２に電気的に結合される１つ以上のマイクロホン１０８を含むことができる。コネクタ１０６は、単一のコネクタとして描写されるが、車両構成に応じて、１つ以上のコネクタでもよい。マイクロホン１０８は、車両１００内の様々な位置に配置することができる。マイクロホン１０８の配置は、車両の乗員が着座し得る場所で可聴信号を最もよく表すように構成され得る。マイクロホン１０８は、車両キャビンの様々な構成要素（例えば、ヘッドライナー、ドアトリム）と統合することができる。マイクロホン１０８は、その位置での可聴ノイズを表すアナログ信号を提供することができる。いくつかの構成では、マイクロホン１０８は、信号をデジタル信号に変換し、信号をデジタル形式で渡すことができる。

車両１００は、電気コネクタ１０６を介してＮＭＭ１０２に電気的に結合される１つ以上のスピーカ１０４を含むことができる。スピーカ１０４は、オーディオエンターテインメントシステムの一部であってもよい。１つ以上のスピーカ１０４は、オーディオエンターテインメントシステムから分離されていてもよい。ＮＭＭ１０２は、スピーカ１０４を所望のレベルで駆動するための増幅器を含み得る。スピーカ１０４は、関連するインピーダンスを有し得る。スピーカ１０４は、車両１００の様々な部分に配置することができる。例えば、スピーカ１０４は、ドア、ダッシュボード、ヘッドライナー、シート、リアハッチ、及びサイドパネルを含む様々な場所に設置することができる。いくつかのスピーカは、各座席の上のシートヘッドレストまたはヘッドライナーの各着座位置の近くに配置できる。

ＮＭＭ１０２は、車両ネットワーク１１２とインタフェースすることができる。車両ネットワークは、ＮＭＭ１０２と車両１００内の他の制御モジュールとの間のデジタル通信リンクであってもよい。車両ネットワーク１１２は、コントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）バス、ローカル相互接続ネットワーク（ＬＩＮ）バス、メディア指向システムトランスポート（ＭＯＳＴ）バス、イーサネット（登録商標）、及び／またはＦｌｅｘＲａｙバスであってもよい。車両ネットワーク１１２は、独自仕様のバスアーキテクチャも含み得る。車両ネットワーク１１２は、ＮＭＭ１０２と車両１００内の他のモジュールとの間のデータの通信を容易にすることができる。例えば、エンジン速度、アクセルペダル位置、ブレーキペダル位置、エンジントルク、車両速度、及びトランスミッションギアセレクター位置などの様々な信号は、車両ネットワーク１１２を介して転送されてもよい。パワートレインの動作モードを示す信号（例えば、エコノミーまたは減筒運転
モード）は、車両ネットワーク１１２を介して受信され得る。ＮＭＭ１０２は、ノイズ管理機能の操作のための車両ネットワーク１１２から受信される信号を利用することができる。ＮＭＭ１０２は、車両ネットワーク１１２上に信号を提供することもできる。

ＮＭＭ１０２は、種々の入力１１４にインタフェース接続することができる。例えば、入力１１４は、コネクタ１０６を介してＮＭＭ１０２に直接配線されるいかなる信号も含むことができる。例えば、入力１１４は、ＮＭＭ１０２の動作を有効にしまた無効にするためのスイッチ入力を含むことができる。入力１１４は、エンジン速度を含むことができる。入力１１４は、１つ以上の加速度計からの信号を含むことができる。入力１１４は、（例えば、音楽の補正の目的のための）追加のオーディオ信号をさらに含むことができる。入力１１４は、基準信号であってもよい。入力１１４のセットは、車両構成に依存し得る。入力１１４は、いかなる離散及び／またはアナログ入力も含むことができる。ＮＭＭ１０２は、入力１１４をマイクロプロセッサベースのシステム用にデジタル形式に変換するための関連するインタフェース回路及びソフトウェアドライバを含むことができる。

ＮＭＭ１０２は、コネクタ１０６を介してＮＭＭ１０２に直接配線される種々の出力１１６にインタフェース接続することができる。例えば、出力１１６は、ＮＭＭ１０２の状態を示すための状態ランプを含むことができる。出力１１６は、他のモジュールのために意図されるトリガ信号を含むことができる。トリガ信号は、受信モジュールの特定機能を起動することを意図することができる。他の実施例では、バッファリングされた速度信号は、出力１１６を通して転送することができる。出力１１６のセットは、車両構成に依存し得る。出力１１６は、いかなる離散及び／またはアナログ出力も含むことができる。ＮＭＭ１０２は、関連するインタフェース回路及びソフトウェアドライバを含むことができる。

ＮＭＭ１０２は、コネクタ１０６を介して電源１１８にインタフェース接続することができる。電源システム１１８からの電源及び接地信号は、コネクタ１０６を経由することができる。電源１１８は、バッテリ及び交流電源によって駆動する低圧バスでもよい。例えば、典型的な自動車用途は、１２ボルトの電源で動作することができる。ＮＭＭ１０２は、電源１１８から電力を受け取ることができる。

車両１００の動作中に、ＮＭＭ１０２は、マイクロホン１０８からの入力を処理してスピーカ１０４への出力信号を生成することができる。この処理は、車両ネットワーク１１２から他の情報を利用してもよい。例えば、より高いエンジン負荷で、及び／またはより高い車両速度では、ノイズは通常増加し得る。ＮＭＭ１０２は車両速度信号を利用して、スピーカ出力ボリュームがノイズレベルの予想される増加を補正するように調整することができる。ＮＭＭ１０２はノイズキャンセルのアルゴリズムを実施して、車両１００の乗員によって聞こえる不要なノイズを低減することができる。ＮＭＭ１０２は、種々の他の制御策を実装することができる。

ＮＭＭ１０２は、車両１００のシステムをテストすることによって開発及び較正され得る。適切な較正は、均一な動作条件の下での繰返しテスト及び較正周期を必要とし得る。しかしながら、車両１００の均一な運転状況を繰り返すことは、追加のテスト時間及び労力を必要とする場合がある。例えば、較正手順は、指定された道路表面上での固定速度での動作を指定することがある。他の実施例では、特定の速度及び／または加速度プロファイルを必要とするテストは、正確にかつ一貫して再現するために数回の繰返しが必要となり得る。したがって、このようなシステムを開発してテストする改良された方法が望まれる。

アクティブノイズ管理システムの開発とテストと評価を容易にするために、シミュレータを利用することができる。シミュレータは、作業台上の実験室環境でアクティブノイズ管理システムの開発及びテストを可能にすることができる。このようにして、シミュレータは、結果としてテスト条件の再現性の改善をすることができる。加えて、必要とする車両時間がより少なくなり、実際のテスト車両の必要性を最小化する。シミュレータは、車両１００から得られる実際データを使用するように構成することができる。シミュレータはさらに定義済みテストスクリプトを使用して種々の車両状態をシミュレーションするように構成することができ、それにより、車両キャビンの中の音場の仮想的で主観的な評価を助ける。

車両データ収集システム（ＤＡＳ）１５０は車両１００にインストールされて、種々のデータ及び信号を収集することができる。いくつかの構成において、車両ＤＡＳ１５０によって実行される機能は、ＮＭＭ１０２において実施されてもよい。例えば、ＮＭＭ１０２は、車両データ収集のための選択可能な動作モードを含むことができる。このデータ収集モードの間、通常のノイズ管理機能は、無効にされてもよい。車両ＤＡＳ１５０の動作の間、ＮＭＭ１０２は、無効にするかまたは車両１００から取り除くことができる。車両ＤＡＳ１５０は、マイクロホン１０８及び車両ネットワーク１１２から入力を受信するように構成することができる。車両ＤＡＳ１５０は、他の入力１１４からの信号も受信するように構成することができる。車両ＤＡＳ１５０が作動している間、ＮＭＭ１０２のための較正またはテスト手順は指定されて実行されることができる。車両ＤＡＳ１５０は、テスト手順の間にサンプリングされる信号を収集して、保存するように構成することができる。結果は、ＮＭＭ１０２が種々の車両動作条件の間受信することが期待される入力値のデータベースであってもよい。

車両ＤＡＳ１５０は、命令及びプログラムを実行するためのマイクロプロセッサ及び揮発性メモリを含むことができる。車両ＤＡＳ１５０は、プログラム及びデータを記憶するための揮発性メモリを含むことができる。揮発性メモリは、パワーサイクルの間にデータを保持するように構成されるいかなるメモリも含むことができる。揮発性メモリは、ＦＬＡＳＨ（登録商標）メモリ、ハードディスクドライブ及びＵＳＢドライブを含むことができる。揮発性メモリは、データ転送を容易にするために着脱可能に構成することができる。車両ＤＡＳ１５０は、車両ＤＡＳ１５０の動作がユーザによって制御されて、モニタされることができるユーザインタフェースを含むことができる。ユーザインタフェースを介する通信は、有線（例えば、ＵＳＢ、イーサネット（登録商標））及び／または無線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））でもよい。車両ＤＡＳ１５０は、車両ネットワーク１１２に接続するためのインタフェースを含むことができる。

車両ＤＡＳ１５０を使用して、後で再生するためにノイズ及び車両データを収集することができる。例えば、マイクロホン信号は、車両ネットワーク１１２からのデータとともに周期的にサンプリングすることができる。データは、周期的間隔でサンプリングされて、後で使用するために不揮発性メモリに記憶することができる。正確な再生を達成することができるように、データはタイムスタンプと共に記憶されてサンプルの相対的タイミングを識別することができる。車両ＤＡＳ１５０は、車両から補正されていないデータを収集するように構成することができる。すなわち、データは、ＮＭＭ１０２がキャビン内の音声を修正するために作動することなく収集され得る。車両ＤＡＳ１５０は、種々の速度及び加速度プロファイルの間、エンジンノイズを含む車両ノイズデータを収集することができる。データを収集するためのテストシナリオは、特定のノイズソースを強調するために開発することができる。例えば、異なるテストシナリオ及び条件を、エンジンノイズ、風ノイズ、サスペンションノイズ及びロードノイズを記録するために考えることができる。テストシナリオは、特定のノイズソースを分離するために、１つのタイプのノイズが支配的になるように構成することができる。

車両ＤＡＳ１５０は、コネクタ１０６と互換性を持つコネクタで構成することができる。この構成において、車両ＤＡＳ１５０は、ＮＭＭ１０２の代わりに車両１００にプラグインすることができる。この構成において、車両の配線変更は必要でない。いくつかの構成において、車両ＤＡＳ１５０によって実行される機能は、ＮＭＭ１０２に実装することができる。ＮＭＭ１０２は、診断コマンドまたは他のトリガを通して始めることができるデータ収集モードを含むことができる。

車両ＤＡＳ１５０は、キャビン音響モデルを生成するための信号を捕えるように構成することもできる。車両ＤＡＳ１５０は、スピーカ１０４に電気的に結合されてもよい。車両ＤＡＳ１５０は、スピーカ１０４に信号を出力し、マイクロホン１０８からの入力を記録するように構成することができる。いくつかのテストでは、車両ＤＡＳ１５０は、一度にスピーカ１０４のうちの１つだけを駆動してもよい。スピーカ信号は、キャビン音響モデルの特徴付けを容易にするように構成することができる。すなわち、スピーカ１０４により提供される音声に対するマイクロホンの応答である。スピーカ出力信号は、所定周波数及び所定の振幅とすることができる。例えば、車両ＤＡＳ１５０は、一連の正弦波形をスピーカ１０４に出力することができる。波形の周波数及び振幅は、変化させることができる。可聴周波数の範囲を通して掃引することによって、キャビン環境を特徴づけることができる。マイクロホン信号は適切なサンプリングレートでサンプリングされて、音波の動的コンテンツを捕えることができる（例えば、予想される最高周波数の少なくとも２倍で）。

車両ＤＡＳ１５０は、１つ以上の評価マイクロホン１５２を含むことができる。評価マイクロホン１５２を利用して、聴覚化目的のためにキャビン内からバイノーラル音響情報を収集することができる。評価マイクロホン１５２からの信号は、車両ＤＡＳ１５０によって記録されて、車両マイクロホン信号と分離してキャビンからバイノーラル情報を収集することができる。この目的のために、追加の配線接続が、評価マイクロホン１５２と車両ＤＡＳ１５０の間に必要とされ得る。評価マイクロホン１５２を用いて、車両キャビンの各シートの頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）の測定値を捕えることができる。評価マイクロホン１５２は、車両で乗員の頭部が通常存在し得る位置に置くことができる。評価マイクロホン１５２の位置は、所定の位置でもよい。所定の位置は、スピーカ１０４のうちの１つまたはマイクロホン１０８のうちの１つからの３次元距離などの座標によって定義することができる。前で論じたように、車両ＤＡＳ１５０は、スピーカ１０４に所定の信号を出力して、評価マイクロホン１５２から受信される入力を記録するように構成することができる。このデータを用いて、乗員の直前の音声応答を特徴づけることができる。

スピーカ出力信号は、予想される伝達関数のダイナミクス力を十分に励起して正確な識別ができるようにするように構成される波形の組合せでもよい。スピーカ出力信号は、適切にシステムダイナミクスを励起するのに十分な周波数及び振幅コンテンツを有するように構成することができる。マイクロホン１０８及び評価マイクロホン１５２の対応する応答は、記録することができる。収集されたデータは、後で処理するために不揮発性メモリに記憶することができる。

キャビンまたは車両音響モデルは、車両ＤＡＳ１５０によって収集されるデータから生成することができる。各スピーカ出力から各マイクロホン入力への伝達関数を開発した結果として伝達関数のセットを得ることができる。オフライン処理ユニットは、マイクロホン及びスピーカデータを処理してキャビン音響モデルを表わす伝達関数を生成するように構成することができる。システムの入出力から伝達関数を得るための種々の技術が利用できる。例えば、モデル構造は選択することができ、それから、システム識別方法を用いて、マイクロホン及びスピーカデータを処理してモデル構造のパラメータを定めることができる。例えば、最小２乗法による推定アルゴリズムを用いて、パラメータを推定することができる。他の実施例では、時間領域の畳み込みに基づく逆畳み込み技術が、指数正弦波掃引スピーカ出力信号によって用いられてもよい。

車両音響モデルは、周波数領域において表すことができる。マイクロホン及びスピーカデータは、離散的フーリエ変換を使用して処理することができる。マイクロホン及びスピーカデータは、離散的フーリエ変換を使用して周波数領域に変換することができる。周波数領域伝達関数のパラメータは、周波数領域マイクロホン及びスピーカデータから計算することができる。推定アルゴリズムを実行して、伝達関数の周波数領域パラメータを生成することができる。時間領域伝達関数は、周波数領域伝達関数の逆フーリエ変換を計算することによって得ることができる。他の構成において、周波数領域伝達関数は、時間領域伝達関数のフーリエ変換を計算することによって得ることができる。

ＨＲＴＦは、周波数領域において表すこともできる。評価マイクロホン及びスピーカデータは、離散的フーリエ変換を使用して処理することができる。評価マイクロホン及びスピーカデータは、離散的フーリエ変換を使用して周波数領域に変換することができる。周波数領域伝達関数のパラメータは、周波数領域評価マイクロホン及びスピーカデータから計算することができる。推定アルゴリズムを実行して、ＨＲＴＦの周波数領域パラメータを生成することができる。時間領域伝達関数は、周波数領域伝達関数の逆フーリエ変換を計算することによって得ることができる。他の構成において、周波数領域伝達関数は、時間領域伝達関数のフーリエ変換を計算することによって得ることができる。

図２は、車両環境をシミュレーションするハードウェアインザループ（ＨＩＬ）システム２００に結合されたＮＭＭ１０２を示す。ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭ１０２に信号を提供するように構成することができて、それによりＮＭＭ１０２は車両１００においてそうするように機能する。加えて、ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭ１０２からの出力を車両１００と同じ様式で受け入れる。ＨＩＬシステム２００によって、ＮＭＭ１０２はあたかもそれが車両１００内にあるかのように作動することができる。ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭ１０２から信号を受信して、信号をＮＭＭ１０２に提供して車両キャビンの音声環境をシミュレーションするように構成することができる。シミュレーションは本明細書において以前記載されている、実際の車両データから得られた伝達関数を利用することができる。このようにして、ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭ１０２をテストして較正するために車両環境の正確なシミュレーションを提供することができる。ＨＩＬシステム２００は、車内音場を主観的かつ客観的に評価するための聴覚化能力を追加する仮想環境をさらに提供することができる。

聴覚化は、ヘッドホンまたはスピーカアレイなどの再生装置を通して音場をレンダリングして空間効果を作成する技術である。この技術は、リスナーのための外部の音像を作るために用いられ、３Ｄ印象として音景を再構築する。聴覚化は、記録及び再生プロセスの両方で特別な処理を必要とし得る。

記録の間、マイクロホン（例えば、評価マイクロホン１５２）は直接リスナーの（またはマネキンの）２つの耳（バイノーラル記録）に、または、特定パターン（例えば、円形）を有するリスナーの（またはマネキンの）頭部の回りに配置することができて、音声イベントが発生するにつれて、音場によるリスナーの（またはマネキンの）頭部及び胴のインタラクションを捕えることができる。例えば、データ収集の間、評価マイクロホン１５２は、乗員の頭部が予想される位置にあるように配置されてもよい。データ収集は、評価マイクロホン１５２を異なる位置に動かすことを含むことができる。例えば、座席位置は、様々な位置に調整して、スピーカ１０４に対して評価マイクロホン１５２の相対配置を変えることができる。

再生の間、バイノーラル記録は、較正されたヘッドホンまたはバイノーラルスピーカを通して同じリスナーに対して再生されてもよい。異なるリスナーの個々の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）を用いて、頭部及び胴の違いを補正して、それから、レンダリングされた、聴覚化された効果のためにソース信号によって畳み込むことができる。

聴覚化の効果は、車両内の特定の座席位置の人物によって聞こえる音場を作り出すことである。すなわち、音声は、異なる方向から発されているように思われ得る。聴覚化は、ヘッドホンまたはバイノーラルスピーカのセットを通して音声を作り出すことによって、この効果を提供することができる。仮想環境のユーザは自分の耳の上にヘッドホンを配置して、音声を受信することができる。ＨＩＬシステム２００は、車両の中の様々の座席位置で応答をシミュレーションするように構成することができる。座席位置は、操作者によって選択可能でもよい。

ＨＩＬシステム２００は、命令及びプログラムを実行するためのマイクロプロセッサ及び揮発性メモリを含むことができる。ＨＩＬシステム２００は、プログラム及びデータを記憶するための揮発性メモリを含むことができる。揮発性メモリは、パワーサイクルの間にデータを保持するように構成されるいかなるメモリも含むことができる。揮発性メモリは、ＦＬＡＳＨ（登録商標）メモリ、ハードディスクドライブ及びＵＳＢドライブを含むことができる。揮発性メモリは、他のコンピューティングプラットフォームへのデータ転送を容易にするために着脱可能に構成することができる。ＨＩＬシステム２００に示されるモジュールは、ハードウェア、ソフトウェアまたはいくつかのそれらの組み合わせとして実装することができる。

ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭコネクタ１０６と互換性を持つＨＩＬコネクタ２０６を含むことができる。ＮＭＭコネクタ１０６が複数のコネクタからなる場合、ＨＩＬコネクタ２０６も複数の互換性を持つコネクタからなることができる。ＨＩＬコネクタ２０６は、ＮＭＭコネクタ１０６にプラグインすることができる。ＮＭＭコネクタ１０６は、あたかもそれが車両１００を接続しているかのように、ＨＩＬコネクタ２０６にプラグインする。

ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭインタフェース２１６を含むことができる。ＮＭＭインタフェース２１６は、互換性を持つ信号をＮＭＭ１０２に提供する回路を含むことができる。加えて、ＮＭＭインタフェース２１６は、ＮＭＭ１０２とＨＩＬシステム２００の間で信号を転送するように構成されたハードウェア及びソフトウェア機能を含むことができる。ＮＭＭインタフェース２１６は、指定されたインピーダンスを各接続に提供するように構成することができる。ＮＭＭインタフェース２１６は、接続の喪失または電源投入の条件に対するＮＭＭ１０２の応答をテストするためにＮＭＭ１０２に対する電源または接地接続を選択的に連結して切り離すように構成することができる。選択的な接続と切り離しは、マイクロプロセッサの制御下でもよい。いくつかの構成において、選択的な接続と切り離しは、スイッチを用いて手動で実行することができる。

ＮＭＭインタフェース２１６は、マイクロホンインタフェース２１２を介してマイクロホンデータをＮＭＭ１０２に提供するように構成することができる。マイクロホンインタフェース２１２は、デジタル信号をアナログ信号に変換するように構成されている１つ以上のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）を含むことができる。加えて、マイクロホンインタフェース２１２は、車両マイクロホン１０８のマイクロホン信号を表すアナログ信号を出力するように構成することができる。マイクロホンインタフェース２１２の応答は、車両マイクロホン１０８のパラメータと一致するように構成することができる。例えば、マイクロホンインタフェース２１２は、車両マイクロホン１０８と同程度のインピーダンスであり得る。このように、ＮＭＭ１０２は、マイクロホンインタフェース２１２と実際の車両マイクロホン１０８により提供される信号のいかなる違いも識別することができない。マイクロホンインタフェース２１２は、マイクロホンのダイナミック応答をシミュレーションすることができて、結果を達成するためのハードウェアまたはソフトウェアフィルタを含むことができる。

ＮＭＭインタフェース２１６は、ＮＭＭ１０２の車両ネットワーク端末にデータを転送するように構成された車両ネットワークインタフェース２１０を含むことができる。車両ネットワークインタフェース２１０は、車両ネットワーク端末を通じてＮＭＭ１０２に通信するハードウェア及びソフトウェアドライバを含むことができる。ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭ１０２によって使われる車両ネットワーク信号を出力するように構成される車両ネットワークマネージャ２１８をさらに含むことができる。車両ネットワークマネージャ２１８は、ハードウェア及びソフトウェアドライバの組合せからなることができる。車両ネットワークマネージャ２１８は、車両ネットワークインタフェース２１０を通してＮＭＭ１０２へ転送される信号及びメッセージを生成することができる。車両ネットワークマネージャ２１８は、ＨＩＬシステム２００の範囲内での使用のためにＮＭＭ１０２によって送信される信号及びメッセージを変換することもできる。車両ネットワークマネージャ２１８は、エラーのない車両環境をシミュレーションするために十分な信号及びメッセージを提供することができる。車両ネットワークマネージャ２１８は、選択的にメッセージまたは信号データを変えて車両１００の種々の条件をシミュレーションするように構成することができる。例えば、車両ネットワークマネージャは、信号を変更して、エラー条件に対するＮＭＭ１０２の応答をテストするために車両モジュールのエラー条件をシミュレーションするように構成することができる。

ＮＭＭインタフェース２１６は、ＮＭＭ出力インタフェース２０８を含むことができる。ＮＭＭ出力インタフェース２０８は、ＮＭＭ１０２からの出力である信号をＨＩＬシステム２００に提供するように構成することができる。ＮＭＭ出力インタフェース２０８は、信号をＨＩＬシステム２００に提供するためのハードウェア及びソフトウェアドライバを含むことができる。例えば、ＮＭＭ１０２からのアナログ信号出力は、フィルタリングされてデジタル信号に変換することができる。

ＮＭＭインタフェース２１６は、ＮＭＭ入力インタフェース２０４を含むことができる。ＮＭＭ入力インタフェース２０４は、ＨＩＬシステム２００からＮＭＭ１０２への信号を提供するように構成することができる。ＮＭＭ入力インタフェース２０４は、信号をＮＭＭ１０２に提供するためのハードウェア及びソフトウェアドライバを含むことができる。例えば、ＮＭＭ入力インタフェース２０４は、ＨＩＬシステム２００によって生成されたデジタル信号をＮＭＭ１０２の入力仕様と互換性を持つアナログ信号に変換することができる。ＮＭＭ入力インタフェース２０４は、基準信号及び入力をＮＭＭ１０２に提供するように構成することができる。例えば、ＮＭＭ１０２（例えば、エンジン速度信号）によって使われることができるいかなるアナログ信号も、ＮＭＭ入力インタフェース２０４を介して提供することができる。例えば、ロードノイズキャンセル用途では、ＮＭＭ１０２は、アナログ入力として加速度計信号を受信することができる。ＮＭＭ入力インタフェース２０４は、ＮＭＭ１０２に受け入れられるフォーマットで加速度計信号を出力するように構成することができる。

ＮＭＭインタフェース２１６は、電力管理インタフェース２１４を含むことができる。電力管理インタフェース２１４は、電源及び地上信号機をＮＭＭ１０２に提供するように構成することができる。電力管理インタフェース２１４は、ＨＩＬシステム２００によってＮＭＭ１０２の電源サイクリングを容易にするために制御することができる。電力管理インタフェース２１４は、電圧及び電流をＮＭＭ１０２へ供給するように構成することができる。ＨＩＬシステム２００は、電力管理インタフェース２１４からの電圧及び電流出力を選択的に制御するように構成することができる。例えば、ＨＩＬシステム２００は、電圧レベルを変化させて種々の電源電圧レベルに対するＮＭＭ１０２の応答をテストすることができてもよい。

ＮＭＭインタフェース２１６は、スピーカデータをＨＩＬシステム２００に提供するためのスピーカインタフェース２０２を含むことができる。スピーカインタフェース２０２は、ＮＭＭ１０２によるスピーカ信号出力をＨＩＬシステム２００によって処理されることができる信号に変換するためのハードウェア及びソフトウェアドライバを含むことができる。例えば、スピーカインタフェースは、アナログスピーカ信号をデジタル値に変換するように構成された１つ以上のアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）を含むことができる。スピーカインタフェースは、互換性を持つ回路をＮＭＭ１０２に提供する回路を含むことができる。例えば、スピーカインタフェース２０２のインピーダンスは、種々のスピーカをシミュレーションするために選択可能でもよい。例えば、スピーカインタフェース２０２は、４オームか、８オームか、１６オームのインピーダンスを選択的に提供してスピーカの電気特性をシミュレーションするために構成可能でもよい。

ＮＭＭインタフェース２１６のコンポーネントは、容易に変更されるかまたはアップデートされるように構成することができる。例えば、ＮＭＭインタフェース２１６のコンポーネントは、別個のプラグイン回路基板上に実装することができて、設計が変更されるにつれて機能を変えることを可能にし得る。いくつかの構成において、ＮＭＭインタフェース２１６のコンポーネントは、容易に挿入及び削除されることができるソフトウェアモジュールを含むことができる。このような機能は、ＨＩＬシステム２００が異なる車両構成に対して短時間でアップデートされるのを可能にすることができる。

ＨＩＬシステム２００は、入出力（Ｉ／Ｏ）管理モジュール２２０を含むことができる。Ｉ／Ｏ管理モジュール２２０は、ＮＭＭ１０２とＨＩＬシステム２００の間の転送のための信号を生成するように構成することができる。Ｉ／Ｏ管理モジュール２２０は、ＮＭＭ出力インタフェース２０８とインタフェース接続して、信号をＮＭＭ１０２に提供することができる。Ｉ／Ｏ管理モジュール２２０は、ＮＭＭ入力インタフェース２０４とインタフェース接続してＮＭＭ１０２から信号を受信することができる。

ＨＩＬシステム２００は、再生モジュール２２２を含むことができる。再生モジュール２２２は、車両マイクロホン１０８及び評価マイクロホン１５２からのデータを含むことができる前に記録された車両データを出力して、前に記録されたデータセットに対するＮＭＭ１０２の応答をチェックする信号をＨＩＬシステム２００の中で生成するように構成することができる。再生モジュール２２２は、車両ネットワークマネージャ２１８からの入力をさらに受信することができる。車両ネットワークマネージャ２１８からの信号を使用して、再生パラメータ及び特徴を選択して、対応する車両または環境条件を適切にシミュレーションすることができる。例えば、前に記録されたデータは、車両テストサイクルからのマイクロホン及び車両ネットワークデータを含むことができる。再生モジュール２２２は、前に記録されたデータから信号を抽出して、その信号をＮＭＭ１０２及びＨＩＬシステム２００に出力することができる。再生モジュール２２２は、データが記録されたのと同じタイミングを有する信号を出力することができる。再生モジュール２２２は、ＨＩＬ２００で任意の記録されたマイクロホンデータまたはＮＭＭ１０２の出力を再生して耳位置で車両音場を表す能力を含むことができる。例えば、再生モジュール２２２は、車両テストサイクルの間に記録されたマイクロホン信号を出力することができる。マイクロホンデータは、ＮＭＭ１０２へ転送することができる。ＮＭＭ１０２は、マイクロホンデータを処理して、それに応じてスピーカ出力を生成することができる。再生モジュール２２２は、車両マイクロホン１０８からの信号である第１の出力２４２を含むことができる。再生モジュール２２２は、評価マイクロホン１５２からの信号である第２の出力２４４を含むことができる。再生モジュール２２２は、Ｉ／Ｏ管理モジュール２２０とインタフェース接続して、ＮＭＭ１０２にアナログ及び／またはデジタル信号を転送することができる。再生モジュール２２２は、ＮＭＭ１０２に前に記録されたアナログ信号（例えば、加速度計信号）を転送するように構成することができる。アナログ信号及び音声信号は、元々記録されたのと同じタイミングで出力することができる。

再生モジュール２２２は、合成されたデータの再生を含むようにさらに構成することができる。カスタマイズした再生データは、手動によりオフラインで生成することができるかまたはシミュレーションによって生成することができる。オフラインシミュレーションは、テストされる種々のシナリオのためのノイズデータを生成するために実行することができる。合成されたデータは、車両データが取得するのが難しい場合において役立ち得る。例えば、極度の車両速度を必要としているシナリオが、合成されたデータを使用して作成されてもよい。再生モジュール２２２は、車両データ及び合成されたデータの組合せを提供するようにさらに構成することができる。例えば、車両データにおいて捕えられないノイズ条件をシミュレーションするために、データに追加のノイズ信号を追加することが可能であり得る。

再生モジュール２２２は、追加の音声を提供するようにさらに構成することができる。例えば、再生モジュール２２２は、車両ステレオシステムと同様に音楽を演奏する能力を含むことができる。再生モジュール２２２は、種々の車両システムからの告知を再生する能力を含むことができる。例えば、再生モジュール２２２は、ナビゲーションシステムからの音声出力を組み込むことができる。このような能力によって、ＨＩＬシステム２００が典型的な車両音へのＮＭＭ１０２の応答をテストしてこのような音が劣化しないことを確実にすることができる。再生モジュール２２２は、システム動作をシミュレーションする種々の組合せで再生することができるような車両音のライブラリを含むことができる。

ＨＩＬシステム２００は、車両音響モデル２２４を実装することができる。車両音響モデル２２４は、プログラムまたはアプリケーションとして実装することができる。車両音響モデル２２４は、オフラインで決定されたキャビン音響効果のモデルを利用することができる。車両音響モデル２２４は、周波数領域または時間領域において表すことができる。車両音響モデル２２４のためのパラメータは、実際の車両テストデータから得ることができる。車両音響モデル２２４は、１つ以上の伝達関数またはインパルス応答の形であってもよい。車両音響モデル２２４は、スピーカインタフェース２０２を介してスピーカデータ及び／または信号を受信することができる。車両音響モデル２２４は、伝達関数を用いてスピーカ信号を処理して、マイクロホン信号を生成することができる。マイクロホン信号は、車両キャビン内の車両マイクロホン１０８の位置で予想される音声信号でもよい。車両音響モデル２２４は、Ｉ／Ｏ管理モジュール２２０からの入力をさらに受信することができる。車両音響モデル２２４は、車両ネットワークマネージャ２１８からの入力をさらに受信することができる。例えば、窓状態信号は、車両ネットワークマネージャ２１８によって提供することができる。車両ネットワークマネージャ２１８からの信号を用いて、音響モデル及び／またはパラメータを選択して適切に車両または環境条件をシミュレーションすることができる。

車両音響モデル２２４は、各車両マイクロホン１０８で予想される音声信号を表している時間領域信号を出力することができる。伝達関数は、時間領域関数（例えば、インパルス応答）として表すことができる。車両音響モデル２２４は、１つ以上の畳み込み関数を実装して、スピーカ入力信号を処理することができる。スピーカ入力信号で時間領域伝達関数を畳み込むことにより、関連するマイクロホン位置での音声を表す時間領域信号を提供することができる。車両音響モデル２２４は、１つ以上のフィルタまたは周波数領域伝達関数として実装することもできる。フィルタまたは周波数領域伝達関数のパラメータは対応する離散時間伝達関数に変換されて、サンプリングされたスピーカ信号を処理することができる。車両音響モデル２２４は、計算待ち時間に起因する信号のいかなる遅延も最小化するために実装されることができ、及び／または機能を含むことができる。

車両音響モデル２２４は、各マイクロホンの位置で、ＮＭＭ１０２によって生成されたスピーカ出力によって生じる音声を表す信号を出力することができる。この信号は、再生モジュール２２２によって生成された音声信号（例えば、第１の出力２４２）とマージされるかまたは結合されることができる。車両音響モデル２２４及び再生モジュール２２２の出力は、コンバイナ２２６に送られることができる。コンバイナ２２６は、信号を共に加算するように構成された加算器でもよい。例えば、再生モジュール２２２は、車両テストの間、マイクロホン１０８で、実際のノイズを表わす音声信号を提供する。車両音響モデル２２４は、ノイズをキャンセルするために、マイクロホン１０８で、ＮＭＭ１０２によって生成された音声を表している音声信号を提供する。２つの信号は、結合されて、再生信号及び補正信号からなる結果として得られる音声信号をマイクロホンで表すことができる。コンバイナ２２６の出力は、ＮＭＭ１０２に転送するためにマイクロホンインタフェース２１２に提供することができる。

ＨＩＬシステム２００は、聴覚化モデル２４８をさらに含むことができる。評価マイクロホン１５２を用いて、各シートの搭乗者の耳位置で伝達関数データまたはインパルス応答データを引き出すことができ、それはバイノーラル情報と呼ばれてもよい。聴覚化モデル２４８は、車両の所与の位置の乗員の耳で予想される音声信号を表している時間領域信号を出力することができる。伝達関数は、時間領域関数（例えば、インパルス応答）として表すことができる。聴覚化モデル２４８は、畳み込み関数を実装して、スピーカ入力信号からの信号を処理することができる。スピーカ入力信号を有する時間領域伝達関数を畳み込むことは、乗員の耳で音声を表す時間領域信号を提供することができる。この畳み込みプロセスは、頭部伝達関数から得られる、評価マイクロホン１５２によって記録されるキャビン音響効果を含む。聴覚化モデル２４８は、フィルタまたは周波数領域伝達関数として実装することもできる。フィルタまたは周波数領域伝達関数のパラメータは、離散時間伝達関数に変換されて、サンプリングされたスピーカ出力信号を処理することができる。聴覚化モデル２４８は、計算待ち時間に起因する信号のいかなる遅延も最小化するために実装されることができ、及び／または機能を含むことができる。

聴覚化モデル２４８は、各評価マイクロホン１５２の位置で、ＮＭＭ１０２によって生成されたスピーカ出力によって生じる音声を表す信号を出力することができる。この信号は、再生モジュール２２２によって生成された音声信号（例えば、第２の出力２４４）とマージされるかまたは結合されることができる。聴覚化モデル２４８及び再生モジュール２２２の出力は、第２のコンバイナ２４６に送られることができる。第２のコンバイナ２４６は、信号を共に加算するように構成された加算器でもよい。例えば、再生モジュール２２２は、車両テストの間、評価マイクロホン１５２で、実際のノイズを表わす音声信号を提供する。聴覚化モデル２４８は、ノイズをキャンセルするために、評価マイクロホン１５２で、ＮＭＭ１０２によって生成された音声を表している音声信号を提供する。２つの信号は、結合されて、再生信号及び補正信号からなる結果として得られる音声信号を評価マイクロホン１５２で表すことができる。コンバイナ２４６の出力は、評価モジュール２２８に提供されることができて、ヘッドホン２３４及び／またはバイノーラルスピーカ２３６に出力されてもよい。

このように、ＨＩＬシステム２００は車両内部をシミュレーションして、ＮＭＭ１０２がテストされて較正されることを可能にする。ＨＩＬシステム２００は、車両音響システムの応答をシミュレーションしてＮＭＭ１０２により提供される信号を制御する。ＨＩＬシステム２００は、評価モジュール２２８をさらに含むことができる。評価モジュール２２８は、再生モジュール２２２により提供される元の車両マイクロホン信号及びコンバイナ２２６により提供される補正された音声を処理することができる。評価モジュール２２８は、再生モジュール２２２により提供される元の評価マイクロホン信号及びコンバイナ２４６により提供される補正された音声を処理することができる。評価モジュール２２８は、信号の分析を自動化するようにプログラムすることができる。例えば、評価モジュール２２８は、ノイズ低減のレベルに関して統計値を提供することができる。評価モジュール２２８の出力は、後で比較するために不揮発性メモリに保存されて記憶されることができる。評価モジュール２２８は、ＮＭＭ１０２によって実装されている異なる制御策の比較を考慮に入れることができる。加えて、評価モジュール２２８は、ＮＭＭ１０２に対するパラメータ変更の比較を可能にし得る。評価モジュール２２８はさらに、車両ネットワークマネージャ２１８、ＮＭＭ入力インタフェース２０４及びＮＭＭ出力インタフェース２０８により提供される信号を記録して分析することができる。評価モジュール２２８は再生信号及び補正信号の周波数スペクトルを調べて、システムの有効性を評価することもできる。例えば、評価モジュール２２８は、信号にフーリエ変換を実行して、周波数コンテンツを生成することができる。

ＨＩＬシステム２００は、ＮＭＭ１０２のノイズ合成能力をテストするようにさらに構成することができる。ＮＭＭ１０２は、電子音声合成アルゴリズムを含むことができる。例えば、ＮＭＭ１０２は、加速イベントの間、シミュレーションされたエンジンノイズを生成するように構成することができる。評価モジュール２２８は、電子音声合成システムによって生成されるノイズを評価するように構成することができる。再生モジュール２２２は、ＮＭＭ１０２のノイズ生成能力をテストするためのシミュレーションデータを含むことができる。例えば、ＮＭＭ１０２は、特定の加速イベントの間、エンジンノイズ音プロフィールを生成するように構成することができる。再生モジュール２２２は、様々な加速イベントによって構成することができる。適切な応答が取得されているかどうか判定するために、加速イベントを用いてテストを実行することができる。

ＨＩＬシステム２００は、外部インタフェースモジュール２３２で構成することができる。外部インタフェースモジュール２３２は、外部コンピューティングシステム２３０とインタフェース接続するように構成することができる。外部インタフェースモジュール２３２は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）及び／または無線ネットワークインタフェースを含むことができる。外部インタフェースモジュール２３２は、外部コンピューティングシステム２３０によってＨＩＬシステム２００へのアクセスを可能にし得る。例えば、外部コンピューティングシステム２３０を用いて、ＨＩＬシステム２００をモニタし、ＨＩＬシステム２００のパラメータを更新することができる。外部コンピューティングシステム２３０は、外部インタフェースモジュール２３２を介してＨＩＬシステム２００に構成データを転送することができる。さらに、ＨＩＬシステム２００は、外部インタフェースモジュール２３２を介して再プログラムすることができる。例えば、外部コンピューティングシステム２３０は、車両音響モデル及び聴覚化モデルを再プログラムして、モデルのパラメータを修正するように構成することができる。外部インタフェースモジュール２３２は、ＨＩＬシステム２００が外部コンピューティングシステム２３０に対してデータを報告することを可能にする。外部インタフェースモジュール２３２はさらに、ＨＩＬシステム２００の動作が外部コンピューティング装置２３０によって制御されてモニタされることを可能にする。

外部インタフェースモジュール２３２は、他のデバイスとインタフェース接続するように構成することができる。外部インタフェースモジュール２３２は、ＨＩＬシステム２００に接続され得るヘッドホン２３４用のインタフェースを含むことができる。ヘッドホン２３４は、ステレオ出力をリスナーに提供することができる。外部インタフェースモジュール２３２は、１つ以上のスピーカ２３６用のインタフェースをさらに含むことができる。例えば、バイノーラルスピーカは、ＨＩＬシステム２００に接続することができる。バイノーラルスピーカシステムは、左右のスピーカを含むことができて、左右のソースの間のクロストークを最小化するように構成することができる。外部インタフェースモジュール２３２は、仮想現実（ＶＲ）システム２３８のためのインタフェースを含むようにさらに構成することができる。例えば、ＶＲシステム２３８は、シミュレーションユーザへのオーディオ及び視覚フィードバックを含むことができる。外部インタフェースモジュール２３２は、運転シミュレータ２４０へのインタフェースをさらに含むことができる。運転シミュレータ２４０は、ユーザが様々な運転条件をシミュレーションすることを可能にする。例えば、運転シミュレータ２４０を用いて、速度及び加速度プロファイルをＨＩＬシステム２００に提供することができる。

外部コンピューティングシステム２３０は、再生モジュール２２２への入力を提供するように構成することができる。例えば、外部コンピューティングシステム２３０の操作者は、実行されるテストを選択することができるかまたは所定のテストパターンの再生を要求することができる。

ＨＩＬシステム２００は、操作者とインタフェースを持つためのディスプレイをさらに含むことができる。ディスプレイは、タッチスクリーンディスプレイでもよい。加えて、ＨＩＬシステム２００は、操作者からの入力を可能にするキーボードまたはマウスなどの入力装置を含むことができる。ＨＩＬシステム２００は、操作者インタフェースを提供するためのハードウェア及びソフトウェアドライバを含むことができる。

ＨＩＬシステム２００は、聴覚化方法を利用して、キャビンの各シートの耳位置で、音場をレンダリングすることができる。ＨＩＬシステム２００は、ヘッドホン２３４またはバイノーラルスピーカ２３６のセットを含んで、実質的に、キャビンの内部音質の主観評価を可能にすることができる。ＨＩＬシステム２００は、頭部追跡デバイスをプラグインされたヘッドホン２３４の出力にフィードバックを提供するように拡張することができ、頭部の動きを伴うあらゆるシートにおいて完全な車内音場表現を提供する。操作者は、ヘッドホン２３４を通して再生される種々の音声信号を選択することができる。例えば、操作者は、元の車両マイクロホンデータ及び補正されたマイクロホンデータを聞くことを選択することができる。操作者は、元の評価マイクロホンデータまたは聴覚化モデルを適用された補正された評価マイクロホンデータを聞くことをさらに選択することができる。

図３は、ノイズプロファイル及び車両データを生成するための可能なフローチャートを示す。動作３０２で、車両動作データは、記録されることができる。例えば、車両は、様々な速度及び加速度プロファイルによって作動され得る。各マイクロホン１０８及び評価マイクロホン１５２における信号は、サンプリングされて、後で使用するために車両データデータベース３０８に記憶することができる。加えて、車両ネットワーク１１２からの情報が記録されてもよい。車両動作データは、周期的にサンプリングされて、タイムスタンプデータと共に記憶されることができる。記録は、操作者によって手動でトリガすることができる。記録は、車両動作条件に基づいて自動化されることもできる。

動作３０４で、車両オーディオシステムが作動されて、車両音響及び聴覚化環境をモデル化するためにデータを提供することができる。例えば、所定のスピーカ出力信号は、スピーカ１０４を通して生成して再生することができる。スピーカ出力に応答してマイクロホン１０８及び評価マイクロホン１５２によって生成される信号は、後で処理するために記録されて、車両データデータベース３０８に記憶されることができる。

動作３０６で、車両音響モデルは、動作３０４から記憶されるデータから開発することができる。スピーカ及びマイクロホンデータを用いて、スピーカ１０４とマイクロホン１０８の間の１つ以上の伝達関数を作成することができる。伝達関数は、スピーカ１０４の出力に対するマイクロホン１０８の応答を定義することができる。伝達関数を記述しているパラメータは、後で使用するために車両音響モデルデータベース３１０に保存することができる。パラメータは、ＨＩＬシステム２００に転送することができる。

動作３１２で、聴覚化モデルは、動作３０４から記憶されるデータから開発することができる。スピーカ及び評価マイクロホンデータを用いて、スピーカ１０４と評価マイクロホン１５２の間の１つ以上の聴覚化伝達関数を作成することができる。聴覚化伝達関数は、スピーカ１０４の出力に対する評価マイクロホン１５２の応答を定義することができる。伝達関数を記述しているパラメータは、後で使用するために聴覚化モデルデータベース３１４に保存することができる。パラメータは、ＨＩＬシステム２００に転送することができる。

図４は、ＨＩＬシステム２００を実装するための可能な一連の動作のためのフローチャートを示す。動作４０２で、テストサイクルを選択することができる。選択は、コントローラがテストサイクルの所定のセットを通して順番付けて行う自動選択でもよい。いくつかの構成において、操作者は、テストサイクルを選択することができる。動作４０４で、コントローラは、予め記録してあるデータからの（例えば、車両データデータベース３０８からの）ノイズ信号を再生するように構成することができる。ノイズ信号は、ＮＭＭ１０２に対してマイクロホン信号として出力することができる。動作４０６で、スピーカ信号は、ＮＭＭ１０２から受信することができる。ＮＭＭ１０２は、マイクロホンデータを処理してスピーカデータを生成することができる。動作４０８で、スピーカ信号は、車両音響モデル２２４を通して処理することができる。例えば、リアルタイム畳み込みは、スピーカ信号及び車両音響モデル２２４の１つ以上の時間領域伝達関数に実行することができる。動作４１０で、車両音響モデル２２４の出力は再生ノイズ信号と結合されて、マイクロホン信号を得ることができる。結合された信号は、ノイズ補正信号が適用された後のマイクロホンデータを表すことができる。動作４１２で、結合された信号は、マイクロホンインタフェース２１２に対して出力することができる。

動作４１６で、聴覚化モデル２４８はスピーカ信号に適用することができる。例えば、リアルタイム畳み込みは、スピーカ信号及び聴覚化モデル２４８の１つ以上の時間領域伝達関数に実行することができる。動作４１８で、聴覚化モデル２４８の出力は再生ノイズ信号と結合されて、音声出力信号を得ることができる。結合された信号は、ノイズ補正信号が適用された後の評価マイクロホンデータを表すことができる。動作４２０で、結合された出力は、リスナーのためのヘッドホン２３４に提供することができる。動作４１４で、ノイズ、補正されたノイズ信号及び聴覚化モデル出力は、さらなる解析のために記憶されるかまたは処理されることができる。示されている動作は必ずしも順次実行されるというわけではなく、動作は並行して実行されてもよい。さらに、動作シーケンスは反復的でもよく、シーケンスは所定の間隔で繰り返されてもよい。

上記のＨＩＬシステム２００は車両ベースのアクティブノイズ管理システムに関して記載されているが、ＨＩＬシステム２００の使用法が必ずしも自動車環境に限られているというわけではない。ＨＩＬシステム２００は、アクティブノイズ管理システムが利用されることができるいかなる用途での使用も見出すことができる。データを収集して、ＨＩＬシステム２００でデータを再生する方法は、他のタイプのアクティブノイズ管理システムをテストするために用いられてもよい。

ＨＩＬシステム２００は、車両用のノイズ管理システムのテスト及び較正を改善する。ＨＩＬシステム２００は、開発のための車両を必要とすることなく実験室条件の下で開発を行うことができるので、開発費を低減することもできる。ＨＩＬシステム２００は、ノイズ管理システムのより費用効果的な調整及び較正を見越した、車両のノイズ環境の一貫した、正確な再現も考慮に入れている。

例示的実施形態が上で記載されているが、これらの実施形態が本発明のすべての可能性がある形を記載することは意図されていない。むしろ、本明細書において使われる文言は、限定よりもむしろ説明の文言であり、種々の変更が本発明の趣旨と範囲から逸脱することなくなされることができるものと理解される。加えて、種々の実現実施形態の特徴は、本発明の別の実施形態を形成するために結合することができる。

Claims (20)

1. 車両のノイズ管理モジュールを評価するシステムであって、
   前記ノイズ管理モジュールからスピーカ信号を受信して、かつ前記ノイズ管理モジュールにマイクロホン信号を転送し、
   車両音響モデルで前記スピーカ信号をフィルタリングして、前記ノイズ管理モジュールと関連している前記車両のマイクロホンの場所に対応する位置で前記スピーカ信号によって生じる音声信号を生成し、
   音声プロファイル及び前記音声信号を結合して前記マイクロホン信号を生成し、
   聴覚化モデルで前記スピーカ信号をフィルタリングして、空間リスニング効果を作り出すレンダリングされた音声信号を生成し、前記マイクロホンの前記場所に対応する前記位置とは異なる前記車両内の所定の位置で前記スピーカ信号によって生じる音声をシミュレーションする
   ようにプログラムされているコントローラ
   を含む、前記システム。
2. 前記所定の位置が、前記車両内の着座位置、及び前記着座位置に着座した車両乗員の頭部の予想される位置に関連付けられている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記聴覚化モデルが、前記車両からの実際のスピーカデータと、前記車両内の前記所定の位置の近くに配置された評価マイクロホンからの実際のマイクロホンデータとから得られる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記コントローラがさらに前記レンダリングされた音声信号を前記音声プロファイルと結合して評価音声信号を生成するようにプログラムされている、請求項１に記載のシステム。
5. 前記コントローラがさらに、オーディオ出力装置に前記評価音声信号を出力するようにプログラムされている、請求項４に記載のシステム。
6. 前記聴覚化モデルが、前記車両の音響環境を表して、前記スピーカ信号によって生じる音声と前記所定の位置での音声との間の伝達関数を定義する、請求項１に記載のシステム。
7. 前記車両音響モデルが、前記車両からの以前に記録されたスピーカデータ、及び前記車両内の前記ノイズ管理モジュールと関連付けられたマイクロホンからの以前に記録されたデータから得られる、請求項１に記載のシステム。
8. 前記音声プロファイルが以前に前記車両において記録された音声信号を含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記音声プロファイルが合成された音声データを含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記コントローラが、バス通信データ及び、前記音声プロファイルに対応して同期しているセンサ信号を、前記ノイズ管理モジュールに転送するようにさらにプログラムされている、請求項１に記載のシステム。
11. 車両のノイズ管理モジュールの性能をシミュレーションするための、コントローラにおいて実施される方法であって、
    前記ノイズ管理モジュールからスピーカ信号を受信することと、
    音声プロファイルを生成することと、
    前記ノイズ管理モジュールのマイクロホン入力に、前記音声プロファイル及び、前記スピーカ信号と、前記車両に配置されており、前記ノイズ管理モジュールに関連付けられたマイクロホンとの間のキャビン音響伝達関数を定義する車両キャビン音響モデルに基づいて、音声信号を出力することと、
    オーディオ出力装置に、前記音声プロファイル及び、前記スピーカ信号と、音声をレンダリングしてその位置で音声印象を再現する空間リスニング効果を作り出すための前記マイクロホンに対応する場所とは異なる前記車両内の位置との間の、聴覚化伝達関数を定義する聴覚化モデルに基づいて、オーディオ信号を出力することと
    を含む、前記方法。
12. 前記音声プロファイルが以前前記車両において記録された音声信号を含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記音声プロファイルと関連付けられたバスデータ及びセンサ信号を前記ノイズ管理モジュールに出力することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記車両からの実際のスピーカデータと、前記位置に近接して配置される評価マイクロホンからのデータとから、前記聴覚化モデルを生成することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記位置が、前記車両内の着座位置、及び前記着座位置に着座した車両乗員の頭部の予想される位置に関連付けられている、請求項１１に記載の方法。
16. 車両のノイズ管理モジュールの性能をシミュレーションするためにプログラムされる非一時的コンピュータ可読媒体で具体化されるコンピュータプログラム製品であって、
    前記ノイズ管理モジュールからスピーカ信号を受信し、
    マイクロホン信号を前記ノイズ管理モジュールに送信し、
    音声プロファイルを生成し、
    前記音声プロファイル及び、前記スピーカ信号と、前記車両に配置されており前記ノイズ管理モジュールに関連付けられたマイクロホンとの間の車両キャビン音響伝達関数を定義する車両キャビン音響モデルに基づいて、マイクロホンインタフェースを介してマイクロホン信号を出力し、
    オーディオ出力装置に、前記音声プロファイル及び、前記スピーカ信号と、その位置で音声印象を再現する空間リスニング効果を作り出すための前記マイクロホンに対応する場所とは異なる前記車両内の位置との間の、聴覚化伝達関数を定義する聴覚化モデルに基づいて、オーディオ信号を出力する
    ための命令を含む、前記コンピュータプログラム製品。
17. コントローラと前記ノイズ管理モジュールとの間でデータ及び前記音声プロファイルと関連付けられたセンサ信号を交換するための命令をさらに含む、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。
18. 前記位置が、前記車両内の着座位置、及び前記着座位置に着座した車両乗員の頭部の予想される位置に関連付けられている、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。
19. 前記車両キャビン音響モデルが、前記車両からの実際のスピーカデータ及び前記車両内の前記ノイズ管理モジュールと関連付けられた前記マイクロホンからの実際のデータから得られ、前記聴覚化モデルが、前記実際のスピーカデータ及び前記車両の前記位置に近接して配置された評価マイクロホンからの実際のマイクロホンデータから得られる、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。
20. 前記オーディオ出力装置がヘッドホンである、請求項１６に記載のコンピュータプログラム製品。