アクティブ・サウンド・デザインを量産用にデプロイ

Stephen Covey氏がベストセラーの著書で述べているように、目標を念頭に置いて始めることは、非常に効果的な7つの習慣の1つであり、複雑な製品を設計するときに最も共感するものです。アクティブ・サウンドの場合、アクティブ・サウンドを設計し、車両で検証し、最終的に対象車両にデプロイする必要があります。アクティブ・サウンド設計を量産用にデプロイするということは、アクティブ・サウンドを特定のTier 1オーディオ・ハードウェア (HW) システム上で動作させる必要があることを意味します。サウンド・デザイナーは、車内外でブランド認知に一致するサウンドを形成する上で重要なインプットを提供しています。しかし、デザイナーは、そのようなサウンドを量産車両にデプロイする必要があるという目標を常に念頭に置くべきです。実際には、これをTier 1サプライヤーの組み込みオーディオ・ハードウェアにデプロイするための戦略が利用可能であることを意味します。

手法としてのアクティブ・サウンド・デザイン

アクティブ・サウンド・デザイン (ASD) とは、機能的なサウンドだけでなく、意味のあるサウンドを車両 (車内外) で再生することで、車内の音質向上 (車内) や歩行者の安全確保 (車外) を実現する手法です。

なぜエンジニアは車両にサウンドを追加したいのでしょうか？まず、それが必要だからです。電気自動車やハイブリッド車は、低速ではほとんど騒音を発しません。そのため、歩行者や自転車に乗る人など、いわゆる弱い立場の交通参加者にとって潜在的に危険な状況が発生します。特に視覚障害者と子供の場合、その可能性は高くなります。歩行者が道路を横断するシナリオでは、危険の早期警告として聴覚フィードバックが使用されます。

だから、私たちは車外にサウンドを追加「しなければならない」のです。また、「可能なため」車内にも追加できます。電気モーターは、ドライバーがスロットルに触れるとただちに驚くべきトルクレベルを生成します。しかし、後方に強く押されても、車両のダイナミクスに一致するサウンドでは十分ではありません。

車両のサウンドを扱うときは、各コンポーネントだけが「正しい」サウンドを発しているわけではありません。複数のコンポーネントの相互作用によって、良いサウンドを出す必要があります。

電気自動車 (EV) の騒音を解析すると、新たな騒音源が明らかになります。これらは従来、内燃機関 (ICE) の騒音によって隠れていましたが、現在の電気自動車では聞こえるようになりました。高速時、交通騒音と風切り音ははるかに重要になり、実際には最大の騒音の原因となっています。HVACシステムやバッテリー冷却システムなどの他のシステムやコンポーネントの騒音も、車内で聞こえます。

これらすべての騒音源は、デザイナーが車両のアクティブ・サウンドを設計する際に考慮されます。これらのサウンドと人工的に追加されたサウンドの組み合わせは、設計中の大きな懸念事項です。したがって、対象車両での検証は非常に重要であり、サウンドの最終的な調整が必要です。これは、車両シミュレーターで部分的にフロント・ローディングすることもできます。

アクティブ・サウンド・デザインを量産用にデプロイするということは、「サウンド・デザイナーを雇ってサウンドを作り、車両に搭載しよう」ということではありません。むしろ、下図に示すように、3つの非常に明確なステップを踏む方法です。これらは、目標が車外のAVASサウンドの設計か、車内のサウンドの設計かによってわずかに異なります。しかし、どちらのプロセスでもステップはほぼ同じです。スタジオで設計し、車内で検証と調整を行い、量産用にデプロイします。

設計フェーズ

設計フェーズでは、サウンド・デザイナーは白紙の状態から始めます。彼らは、自動車OEMのブランド・アイデンティティ、車両のポートフォリオ、各モデルを定義することを目指しています。

サウンド・デザインはクリエイティブな作業ですが、アクティブ・サウンドの設計は、段階的プロセスを経て進める必要があります。このブランド・サウンドの探索は、どのような特性が車両に適しているかを見きわめるプロセスです。これは、ルールベースのアプローチで可能となります。これは、数回の反復処理と主要な利害関係者とのインタビューの結果です。利害関係者には、デザイナー、エンジニア、将来の潜在的購入者やドライバーも含まれます。彼らは官能評価試験などの手法を使用します。これらのルールは、最初は非常に主観的になる可能性がありますが、サウンド・デザイナーはそれらをサウンド・サンプルで表現することを目指します。これは、アクティブ・サウンド・デザインで見つけたいブランド・サウンドを定義します。

実際の車両から記録された運転プロファイルを使用して、初期段階でサウンド・シグネチャーを評価できます。詳細については、この投稿をお読みください。

検証フェーズ

検証フェーズでは、サウンド・デザイナーはスタジオで設計されたサウンドを対象車両で使用する必要があります。その理由は、スタジオで設計したものは、すべて車両で検証する必要があるからです。

車両サウンド・シミュレーター、または実際の車両のプロトタイプで、サウンドモデルの試験を行う必要があります。これは、スタジオのサウンドモデルが車内で異なって聞こえないようにするために重要です。生成されたサウンドと実際のドライバーの相互作用は、実環境でのみ試験できます。その際、アクティブ・サウンドに影響を与えるパラメーターにアクセスするために、車両とのリアルタイムの相互作用が必要になります。

サウンド・シグネチャーを「取得」してCANバスに「接続」するには、専用のハードウェアが必要です。量産車のTier-1オーディオ・ハードウェアは、(選択したとしても) おそらくまだ入手できません。また、プロトタイプの対象車両もまだ入手できないことが多く、その場合はミュール車両が使用されます。これは、多くの場合、車内騒音のベースラインが低い代表的な既存の車両です。そのため、実際のTier-1オーディオ・システムと同じコンポーネントを含む開発用オーディオ装置が必要になります。

デプロイフェーズ

冒頭で述べたように、目標を念頭に置いて始めましょう。アクティブ・サウンド・デザインの場合、デザイナーは、対象車両の量産にデプロイすることを最終目標として、アクティブ・サウンドを設計し始める必要があります。 より具体的に言えば、自動車OEMが選択するTier-1オーディオ・ハードウェアでそのサウンドを実行する必要があります。このようなハードウェアは、アクティブ・サウンド・デザインを管理するだけでなく、インフォテインメント、携帯電話用のBluetooth、カーナビ、警告音、およびアクティブ・ノイズ・キャンセリングなど、車両で実行されている他のすべてのオーディオ処理も統合的に管理します。

アクティブ・サウンド・デザインのデプロイを理解するには、このようなハードウェアがどのように機能するかを把握する必要があります。まず、一般的にADI、NXP、TIなど半導体サプライヤー製の複数のオーディオDSPチップを搭載しています。通常、これらのチップには小容量の内部RAMメモリがあります。これらはハードウェア・オーディオ・ボードに組み込まれ、ボード上のフラッシュ・メモリに複数のオーディオ・サンプルが保存され、使用時にオーディオDSP RAMに読み込まれます。さらに、デバイスとの通信用のUSB/UTPインターフェース、オーディオ・バス、オーディオ入出力も備えています。

このハードウェアでは、フレームワークと呼ばれるアプリケーションが実行されます。このフレームワークは、Code Composer StudioやAUTOSARなどの組み込みハードウェア・デバイス用のプログラミング・ツールで作成されます。このプログラミング・ツール用の特定のコンパイラーで、コードをコンパイルして、ハードウェアに書き込む必要があります。

このようなハードウェア・システムに量産用のアクティブ・サウンド・デザイン・シグネチャーをデプロイするには、2つの大きな課題があります。まず、サウンド・シグネチャーをフレームワーク上で実行する必要があります。完璧に設計したサウンドをフレームワークでゼロからプログラミングし直さなければならないとしたら、リソースの無駄となります。しかも、組み込みハードウェア・コードのプログラミングは、サウンド・デザイナーの仕事でもなければ、スキルも持ち合わせていません。

アクティブ・サウンド・デザインをデプロイする際の2つ目の課題は、サウンド・シグネチャーを車両で検証し、調整する必要があることです。サウンドを変更するたびに、プログラムが変更されるのであれば、効率的なプロセスとは言えません。次に、コードを再コンパイルし、チップに書き込み、ハードウェア・ボードを車両に戻します。これでデザイナーはテストすることができます。

両方の課題を解決するには、サウンド合成ライブラリをフレームワークに統合する必要があります。Simcenter Testlab Sound Designerでは、これを採用しています。統合とは、ライブラリがフレームワークでコンパイルされることを意味します。オーディオDSP上で動作し、フラッシュメモリにアクセスでき、通信用のインターフェースを備えています。これにより、サウンド・デザイン・ツールでUSBやUTPを介してそのライブラリと通信することができます。これでコードを再コンパイルすることなく、まったく新しいシグネチャーをオーディオ・ハードウェアにダンピングできます。さらに、リアルタイムでパラメーターを更新して、その効果をすぐに聞くことができます。

結論

アクティブ・サウンド・デザインのプロセスでは、デプロイフェーズが必要です。設計および検証フェーズの出力が単一のサウンド・サンプルであり、それをTier-1オーディオ・サプライヤーに渡し、サウンド・デザイナーのチームがそのサウンドを再度作り直す必要があるならば、デプロイ戦略としては不十分です。

つまり、サウンド・デザイン・ソリューションは、作成したものを組み込みオーディオ・ハードウェア・システムにデプロイできる必要があります。

アクティブ・サウンド・デザインと量産へのデプロイの詳細について関心がありますか？

このページでは、Hyundai Motor Corporationが車両用のアクティブ・サウンドをどのように作成しているかを確認できます。また、オンデマンド・ウェビナーにも参加できます。