JP4817949B2 - 車載機 - Google Patents
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Description
本発明は車載機に係わり、特にオーディオ音を再生してスピーカより出力するオーディオ機能と該オーディオ音をキャンセルして話者音声を出力するオーディオキャンセル機能とを備えた車載機に関する。
近年、オーディオ機能とナビゲーション機能を統合したAVNシステム(Audio Visual Navigation System)が車載機の主流になっている。このAVNシステムにおけるオーディオ装置は、オーディオデータがMP3,AACなどの圧縮オーディオデータであれば伸張処理により生のオーディオ信号を復元して再生する。また、オーディオデータが圧縮されていなければ(非圧縮オーディオデータ)、アナログに変換して再生すると共に、該非圧縮オーディオデータに圧縮処理を施してハードディスクに記録する(リッピング)。リッピングすることにより、以後、ハードディスクに記録した圧縮オーディオデータを用いて再生することが可能になる。
また、AVNシステムにおけるナビゲーション装置は、自車位置周辺の地図を表示すると共に、目的地までの経路を探索して地図上に表示して経路誘導を行なう。かかるナビゲーション装置に対してユーザが所定の制御の実行を指示する手段としてリモコン、タッチパネルに加えて音声認識装置を装備したものが多くなっている。かかる音声認識装置は、雑音を抑圧した話者音声が入力されると音声認識率を向上する。このため、マイクで受音したオーディオ再生音と話者音声とが混じった音から適応フィルタを用いてオーディオ音のみを抑圧して音声認識装置に入力するオーディオ音キャンセルシステム (ASCシステム：Audio Sound Cancellation System)が、該音声認識装置の前段に設けられている。
また、AVNシステムにおけるナビゲーション装置は、自車位置周辺の地図を表示すると共に、目的地までの経路を探索して地図上に表示して経路誘導を行なう。かかるナビゲーション装置に対してユーザが所定の制御の実行を指示する手段としてリモコン、タッチパネルに加えて音声認識装置を装備したものが多くなっている。かかる音声認識装置は、雑音を抑圧した話者音声が入力されると音声認識率を向上する。このため、マイクで受音したオーディオ再生音と話者音声とが混じった音から適応フィルタを用いてオーディオ音のみを抑圧して音声認識装置に入力するオーディオ音キャンセルシステム (ASCシステム：Audio Sound Cancellation System)が、該音声認識装置の前段に設けられている。
図８は従来のAVNシステムの構成図であり、ASCシステム１の第１、第２入力端子には、それぞれマイクロホン２により検出された検出音信号Sdとオーディオ部３から出力されるオーディオ信号Saが入力される。ASCシステム１は適応信号処理により、マイクロホン２で検出した検出音信号よりオーディオ再生音を抑圧して音声認識装置４に入力する。オーディオ部３において、CDデッキ等のオーディオソース５あるいはハードディスク６から読み出されたオーディオデータはソース切替部７を介して出力切換部８に入力する。出力切換部８は入力オーディオデータが圧縮されているか否かにより出力先を選択するもので、圧縮オーディオデータを圧縮オーディオデコード部９に入力し、非圧縮オーディオデータ(PCMオーディオデータ)を圧縮オーディオエンコード部１０と入力切換部１１に入力する。
圧縮オーディオデコード部９は圧縮オーディオデータに伸張処理(復元処理)を施してオーディオデータを復元して入力切換部１１に入力する。入力切換部１１は圧縮オーディオデコード部９から入力するオーディオデータあるいは出力切換部８から入力するオーディオデータをASCシステム１に入力すると共に、オーディオ回路１２に入力する。オーディオ回路１２は入力されたオーディオデータSaをアナログに変換してスピーカ１３から音響空間に再生音を出力する。
非圧縮オーディオデータの場合、以上と並行して圧縮オーディオエンコード部１０は非圧縮オーディオデータ(PCMオーディオデータ)に圧縮処理を施してディスク制御部１４に入力する。ディスク制御部１４は入力された圧縮オーディオデータをハードディスク６に記録する(リッピング)。また、ディスク制御部１４は図示しない操作部からの要求により、ハードディスク６に記録されている所定曲の圧縮オーディオデータを読み出してソース切替部７に入力する。
圧縮オーディオデコード部９は圧縮オーディオデータに伸張処理(復元処理)を施してオーディオデータを復元して入力切換部１１に入力する。入力切換部１１は圧縮オーディオデコード部９から入力するオーディオデータあるいは出力切換部８から入力するオーディオデータをASCシステム１に入力すると共に、オーディオ回路１２に入力する。オーディオ回路１２は入力されたオーディオデータSaをアナログに変換してスピーカ１３から音響空間に再生音を出力する。
非圧縮オーディオデータの場合、以上と並行して圧縮オーディオエンコード部１０は非圧縮オーディオデータ(PCMオーディオデータ)に圧縮処理を施してディスク制御部１４に入力する。ディスク制御部１４は入力された圧縮オーディオデータをハードディスク６に記録する(リッピング)。また、ディスク制御部１４は図示しない操作部からの要求により、ハードディスク６に記録されている所定曲の圧縮オーディオデータを読み出してソース切替部７に入力する。
図９はASCシステム１の構成図(特許文献１)であり、オーディオデータSaはオーディオ回路１２を介してスピーカ１３に入力し、該スピーカより車室内音響空間に再生音が放射される。マイクロホン２は放射されたオーディオ音を検出し、アンプ２１、及びAD変換器２２を介して誤差演算部２３に入力する。又、前記オーディオデータSaは参照信号として適応信号処理部２４に入力する。適応信号処理部２４は、参照信号としてのオーディオデータx(n)にフィルタリング処理を施して出力する適応フィルタ２４ａと、誤差演算部２３ら出力する誤差信号e(ｎ)のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタの２４ａのフィルタ係数を決定するＬＭＳ演算部(係数更新部)２４ｂを備えている。
適応フィルタ２４aはＬＭＳ演算部２４ｂにより決定された係数に従って参照信号ｘ(n)にデジタルフィルタ処理を施してオーディオ音キャンセル信号ｙ(n)を出力する。誤差演算部２３はオーディオ音キャンセル信号y(n)とマイクロホン検出信号d(n)の差を誤差信号e(ｎ)として出力する。適応フィルタ２４aはNタップのFIR型デジタルフィルタで構成される。
ＬＭＳ演算部２４ｂ は、１サンプリング時刻Ts後の次の時刻(n+1)・Tsにおける適応フィルタ２４aの係数Ｗ(n+1)を、現時刻n・Tｓにおける適応フィルタの係数Ｗ(n)とエラー信号ｅ(n)を用いて次式
により決定する。但し、アルファベットの太文字Ｗ、Xはベクトルを意味し、
である。又、Ｔは転置行列を意味し、μは適応フィルタ係数の更新ステップを決める１以下の定数（ステップサイズパラメータ）である。
図９のオーディオキャンセルシステムによれば、スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を模擬するように、換言すれば、オーディオ音をキャンセルするように適応フィルタ２４aの係数が決定される。この結果、オーディオ音が出力されている状態において話者が音声を発声すると、マイクロホン２により該オーディオ音と発話音声の合成音が検出され、誤差発生部２３は該合成音信号d(n)よりオーディオ音キャンセル信号y(n)を除いた誤差信号e(n)を発話音声信号として音声認識装置４に入力し、音声認識装置４は該発話音声信号に基づいて音声認識処理を実行する。
ＬＭＳ演算部２４ｂ は、１サンプリング時刻Ts後の次の時刻(n+1)・Tsにおける適応フィルタ２４aの係数Ｗ(n+1)を、現時刻n・Tｓにおける適応フィルタの係数Ｗ(n)とエラー信号ｅ(n)を用いて次式
図９のオーディオキャンセルシステムによれば、スピーカからマイクロホンまでの伝達特性を模擬するように、換言すれば、オーディオ音をキャンセルするように適応フィルタ２４aの係数が決定される。この結果、オーディオ音が出力されている状態において話者が音声を発声すると、マイクロホン２により該オーディオ音と発話音声の合成音が検出され、誤差発生部２３は該合成音信号d(n)よりオーディオ音キャンセル信号y(n)を除いた誤差信号e(n)を発話音声信号として音声認識装置４に入力し、音声認識装置４は該発話音声信号に基づいて音声認識処理を実行する。
図８におけるASCシステム１におけるオーディ音キャンセル処理やオーディオ部３におけるエンコード/デコード処理はDSP（Digital Signal Processor）を用いて実現されている。このASCシステム１におけるDSPの単位時間当たりの処理量を減少するための技術としてマルチレート信号処理技術が知られている。マルチレート信号処理技術は、フィルタバンクを用いて信号を帯域分割し、これにより信号処理を行うサンプリング周波数を下げることで単位時間当たりの処理量を減少し、低スペックなDSPでも複雑な信号処理を可能としている。
図１０はマルチレート信号処理技術を採用したASCシステム１の構成図であり、オーディオデータSa及びマイクロホン検出音信号Sdをそれぞれフィルタバンク３１，３２を用いてn個（例えば３２個）の帯域に分割し、帯域毎に適応信号処理し、各帯域の適応フィルタ出力を合成して出力するようになっている。フィルタバンク３１，３２はそれぞれn個のバンドパスフィルタBPFを備え、オーディオデータSa及びマイクロホン検出音信号Sdをそれぞれn個の帯域に分割し、ダウンサンプリング部３３，３４はn個のサンプリング部DNを備えて各帯域の信号成分をダウンサンプリングして出力する。
オーディオ音キャンセルコントロール部３５は、帯域毎に適応信号処理部ASPを備え、帯域毎に誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行なう。誤差信号発生部３６は帯域毎に誤差演算部COMを備え、対応する帯域の適応信号処理部の出力信号とマイクロホン検出音信号との差を計算して誤差信号として適応信号処理部ASPにフィードバックする。オーディオ音キャンセルコントロール部３５において、各帯域の適応信号処理部ASPの適応フィルタ（FIR）は対応する帯域のオーディオデータにフィルタリング処理を施して出力し、ＬＭＳ演算部(LMS)は対応する帯域の誤差演算部から出力する誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタFIRのフィルタ係数を決定する。
ポストフィルタ３７は各帯域の誤差信号に所定のバンドパスフィルタ処理を施し、合成部３８はポストフィルタ３７の各バンドパスフィルタ出力を合成し、アップサンプリング部（UP）３９は合成信号をアップサンプリングして出力する。
以上により、マイクロホン２がオーディオ再生音のみを検出しているとき、各帯域のオーディオ音のパワーが最小となるフィルタ係数が適応フィルタFIRに設定される。この結果、マイクロホン２がオーディオ再生音と話者音声が混じった合成音を検出すると、オーディオ再生音が抑圧されて話者音声信号がアップサンプリング部（UP）３９から出力する。
特開２００１−２３６０９０号公報
ポストフィルタ３７は各帯域の誤差信号に所定のバンドパスフィルタ処理を施し、合成部３８はポストフィルタ３７の各バンドパスフィルタ出力を合成し、アップサンプリング部（UP）３９は合成信号をアップサンプリングして出力する。
以上により、マイクロホン２がオーディオ再生音のみを検出しているとき、各帯域のオーディオ音のパワーが最小となるフィルタ係数が適応フィルタFIRに設定される。この結果、マイクロホン２がオーディオ再生音と話者音声が混じった合成音を検出すると、オーディオ再生音が抑圧されて話者音声信号がアップサンプリング部（UP）３９から出力する。
マルチレート信号処理技術によれば、フィルタバンクを用いて信号を帯域分割することにより単位時間当たりの処理量を減少できるが、フィルタバンクが余計に必要になる。
以上から、本発明の目的は、オーディオデータの帯域信号成分を出力するASCキャンセルシステムにおけるフィルタバンクを除去してシステムのハードウェア負担を軽減することである。
以上から、本発明の目的は、オーディオデータの帯域信号成分を出力するASCキャンセルシステムにおけるフィルタバンクを除去してシステムのハードウェア負担を軽減することである。
本発明は、オーディオ再生してスピーカより出力するオーディオ機能とオーディオ音をキャンセルして話者音声を出力するオーディオキャンセル機能とを備えた車載機であり、非圧縮のオーディオデータを入力されてオーディオ音を音響空間に放射するオーディオ回路、前記オーディオデータを複数のサブバンドオーディオデータにして出力するフィルタバンク、前記フィルタバンクから出力される各サブバンドのオーディオデータを圧縮してメモリに記憶する圧縮部、前記フィルタバンクから出力される各サブバンドのオーディオデータにオーディオ音キャンセル処理を施して合成するオーディオ音キャンセル部を備えている。
本発明の車載機は更に、オーディオソースから出力するオーディオデータが圧縮されているか否かを判定する判定部、圧縮オーディオデータを復号する復号部、前記復号部から出力する圧縮オーディオデータに伸張処理を施して前記オーディオ回路に入力する伸張部、前記オーディオソースから出力するオーディオデータが圧縮されていれば、前記復号部の出力データを前記オーディオ音キャンセル部に入力し、圧縮されていなければ前記フィルタバンクから出力するサブバンドオーディオデータを前記オーディオ音キャンセル部に入力する切替部を備えている。
本発明の車載機は更に、オーディオソースから出力するオーディオデータが圧縮されているか否かを判定する判定部、圧縮オーディオデータを復号する復号部、前記復号部から出力する圧縮オーディオデータに伸張処理を施して前記オーディオ回路に入力する伸張部、前記オーディオソースから出力するオーディオデータが圧縮されていれば、前記復号部の出力データを前記オーディオ音キャンセル部に入力し、圧縮されていなければ前記フィルタバンクから出力するサブバンドオーディオデータを前記オーディオ音キャンセル部に入力する切替部を備えている。
本発明によれば、フィルタバンクでオーディオデータを複数のサブバンドのオーディオデータに分割し、該フィルタバンクから出力される各サブバンドオーディオデータを圧縮してメモリに記憶すると共に、前記フィルタバンクから出力される各サブバンドオーディオデータを用いてASCシステムはマルチレート信号処理によりオーディオ音をキャンセルするようにしたから、オーディオ部の圧縮に用いるフィルタバンクをオーディオ音キャンセル処理に共用することができ、ASCシステムにおけるフィルタバンクを省略することができる。
（A）車載機の要部構成
図１は本発明の車載機の要部構成図である。ASCシステム５１は後述するようにマルチレート信号処理技術を採用した構成を備えており、その第１入力端子側にはマイクロホン５２により検出された検出音信号Sdがフィルタバンク部５３を介して入力され、第２入力端子側にはオーディオ部５４からオーディオ信号Saが入力される。ASCシステム５１は、後述するようにオーディオ部の圧縮に用いるフィルタバンク７２aをオーディオ音キャンセル処理に共用する点に特徴を有している。
フィルタバンク部５３はマイクロホン検出音信号Sdをn個の帯域、例えば３２個のサブバンドに分割して出力するもので、図示しないがフィルタバンクとダウンサンプリング部で構成されている（図１０のフィルタバンク３２、ダウンサンプリング部３４を参照）。すなわち、フィルタバンク部５３はマイクロホン検出音信号Sdを３２サブバンドに分割し、各サブバンドの信号成分をダウンサンプリングしてASCシステム５１に入力する。
オーディオ部５４において、CDデッキ等のオーディオ再生部６１あるいはハードディスク６２から読み出されたオーディオデータは、ソース切替部６３、オーディオソース種別判別部６４を介して出力切換部６５に入力される。ソース切替部６３は所定のオーディオソースからのオーディオデータを選択し、オーディオソース種別判別部６４は該オーディオデータが圧縮されているか、圧縮されていないかを判別し、判別結果を出力切換部６５と第１、第２の入力切替部６６、６７に入力する。
出力切換部６５は入力オーディオデータが圧縮されているか否かにより出力先を選択するもので、圧縮されていればオーディオデータを復号/伸張部７１に入力し、圧縮されていなければオーディオデータ(PCMオーディオデータ)を第２の入力切替部６７と圧縮/符号化部７２に入力する。
図１は本発明の車載機の要部構成図である。ASCシステム５１は後述するようにマルチレート信号処理技術を採用した構成を備えており、その第１入力端子側にはマイクロホン５２により検出された検出音信号Sdがフィルタバンク部５３を介して入力され、第２入力端子側にはオーディオ部５４からオーディオ信号Saが入力される。ASCシステム５１は、後述するようにオーディオ部の圧縮に用いるフィルタバンク７２aをオーディオ音キャンセル処理に共用する点に特徴を有している。
フィルタバンク部５３はマイクロホン検出音信号Sdをn個の帯域、例えば３２個のサブバンドに分割して出力するもので、図示しないがフィルタバンクとダウンサンプリング部で構成されている（図１０のフィルタバンク３２、ダウンサンプリング部３４を参照）。すなわち、フィルタバンク部５３はマイクロホン検出音信号Sdを３２サブバンドに分割し、各サブバンドの信号成分をダウンサンプリングしてASCシステム５１に入力する。
オーディオ部５４において、CDデッキ等のオーディオ再生部６１あるいはハードディスク６２から読み出されたオーディオデータは、ソース切替部６３、オーディオソース種別判別部６４を介して出力切換部６５に入力される。ソース切替部６３は所定のオーディオソースからのオーディオデータを選択し、オーディオソース種別判別部６４は該オーディオデータが圧縮されているか、圧縮されていないかを判別し、判別結果を出力切換部６５と第１、第２の入力切替部６６、６７に入力する。
出力切換部６５は入力オーディオデータが圧縮されているか否かにより出力先を選択するもので、圧縮されていればオーディオデータを復号/伸張部７１に入力し、圧縮されていなければオーディオデータ(PCMオーディオデータ)を第２の入力切替部６７と圧縮/符号化部７２に入力する。
入力オーディオデータが圧縮されていれば、復号/伸張部７１の復号器７１aは符号化されている圧縮オーディオデータを復号し、第１の入力切替部６６を介して復号結果をASCシステム５１に入力すると共に、該復号結果を伸張部７１ｂに入力する。伸張部７１ｂは圧縮オーディオデータに伸張処理を施して元のオーディオデータを復元し、第２の入力切替部６７を介してオーディオ回路７４に入力する。オーディオ回路７４は入力されたオーディオデータをアナログに変換してスピーカ７５から音響空間に再生音を出力する。
入力オーディオデータが圧縮されていなければ、第２の入力切替部６７は該非圧縮のオーディオデータ(PCMオーディオデータ)をオーディオ回路７４に入力し、オーディオ回路７４は入力されたオーディオデータをアナログに変換してスピーカ７５から音響空間に再生音を出力する。また、圧縮/符号化部７２の分析部(フィルタバンク部)７２aは、非圧縮のオーディオデータをn個の帯域(サブバンド)、例えば３２個のサブバンドに分割し、第１の入力切替部６６を介してASCシステム５１に入力すると共に、各サブバンドオーディオデータを圧縮部７２ｂに入力する。圧縮部７２ｂはＭＰＥＧオーディオ圧縮方式、例えば３２サブバンド・コーディング（帯域分割符号化）方式に従って圧縮/符号化処理を行い、処理結果をディスク制御部７６に入力する。ディスク制御部７６は入力された圧縮オーディオデータをハードディスク６２に記録する(リッピング)。また、ディスク制御部７６は図示しない操作部からの要求により、ハードディスク６２に記録されている所定曲の圧縮オーディオデータを読み出してソース切替部６３に入力して再生する。
入力オーディオデータが圧縮されていなければ、第２の入力切替部６７は該非圧縮のオーディオデータ(PCMオーディオデータ)をオーディオ回路７４に入力し、オーディオ回路７４は入力されたオーディオデータをアナログに変換してスピーカ７５から音響空間に再生音を出力する。また、圧縮/符号化部７２の分析部(フィルタバンク部)７２aは、非圧縮のオーディオデータをn個の帯域(サブバンド)、例えば３２個のサブバンドに分割し、第１の入力切替部６６を介してASCシステム５１に入力すると共に、各サブバンドオーディオデータを圧縮部７２ｂに入力する。圧縮部７２ｂはＭＰＥＧオーディオ圧縮方式、例えば３２サブバンド・コーディング（帯域分割符号化）方式に従って圧縮/符号化処理を行い、処理結果をディスク制御部７６に入力する。ディスク制御部７６は入力された圧縮オーディオデータをハードディスク６２に記録する(リッピング)。また、ディスク制御部７６は図示しない操作部からの要求により、ハードディスク６２に記録されている所定曲の圧縮オーディオデータを読み出してソース切替部６３に入力して再生する。
（B）圧縮/符号化部
図２は圧縮/符号化部７２の構成図であり、分析部(フィルタバンク部)７２aと圧縮部７２bとで構成されている。
フィルタバンク部７２aは３２個のバンドパスフィルタＢＰＦを備え、オーディオデータを３２個のサブバンドオーディオデータにして出力する。なお、３２サブバンドオーディオデータは第１の入力切替部６６を介してASCシステム５１に入力される。圧縮部７２ｂはＭＰＥＧオーディオ圧縮方式、例えば、３２サブバンド分割符号化方式により圧縮／符号化する。３２サブバンド分割符号化方式は、聴感心理的な特性を利用して高能率の圧縮を実現する。
図２は圧縮/符号化部７２の構成図であり、分析部(フィルタバンク部)７２aと圧縮部７２bとで構成されている。
フィルタバンク部７２aは３２個のバンドパスフィルタＢＰＦを備え、オーディオデータを３２個のサブバンドオーディオデータにして出力する。なお、３２サブバンドオーディオデータは第１の入力切替部６６を介してASCシステム５１に入力される。圧縮部７２ｂはＭＰＥＧオーディオ圧縮方式、例えば、３２サブバンド分割符号化方式により圧縮／符号化する。３２サブバンド分割符号化方式は、聴感心理的な特性を利用して高能率の圧縮を実現する。
・３２サブバンド分割符号化方式
人間の耳はあるレベル以下の音を聞き取ることができず、このレベルを各帯域毎にプロットしてできる特性曲線は最小マスキングしきい値曲線（最小可聴限界曲線）ＭＴＣと呼ばれている（図３参照）。マスキング効果は周囲の音の状況により変化し、最小マスキングしきい値曲線ＭＴＣ以上のレベルを有する音であっても小さな音は大きな音により聞こえなくなってしまう。これは、大きな音によりマスキングしきい値曲線が図３のＭＴＣ′のように変化するからであり、該曲線以下の音成分Ａ，Ｂはマスキングされて人間の耳に聞こえず、マスキングしきい値曲線ＭＴＣ′より上の音成分Ｃ，Ｄは聞こえる。
以上を考慮して、マスキングしきい値レベルＭＴＣ′以下の音Ａ，Ｂは量子化せず、マスキングしきい値レベル以上の音Ｃ，Ｄを量子化する。又、量子化する場合には、各サブバンドにおけるオーディオレベルとマスキングしきい値レベルの差の大きさに応じて量子化ビット数を割り当てて量子化し、量子化データと割り当てビット数等を出力する。
人間の耳はあるレベル以下の音を聞き取ることができず、このレベルを各帯域毎にプロットしてできる特性曲線は最小マスキングしきい値曲線（最小可聴限界曲線）ＭＴＣと呼ばれている（図３参照）。マスキング効果は周囲の音の状況により変化し、最小マスキングしきい値曲線ＭＴＣ以上のレベルを有する音であっても小さな音は大きな音により聞こえなくなってしまう。これは、大きな音によりマスキングしきい値曲線が図３のＭＴＣ′のように変化するからであり、該曲線以下の音成分Ａ，Ｂはマスキングされて人間の耳に聞こえず、マスキングしきい値曲線ＭＴＣ′より上の音成分Ｃ，Ｄは聞こえる。
以上を考慮して、マスキングしきい値レベルＭＴＣ′以下の音Ａ，Ｂは量子化せず、マスキングしきい値レベル以上の音Ｃ，Ｄを量子化する。又、量子化する場合には、各サブバンドにおけるオーディオレベルとマスキングしきい値レベルの差の大きさに応じて量子化ビット数を割り当てて量子化し、量子化データと割り当てビット数等を出力する。
具体的には、図４に示すように３６サブフレーム（３２サンプル／サブフレーム）サンプルのオーディオ信号で１フレームを構成し、各サブフレームのオーディオ信号をそれぞれ３２のサブバンド（帯域）に細分化し、３２バンドのサブバンド符号化を行う。すなわち、全帯域を３２の等間隔の周波数幅に分割し、それぞれのサンプル信号を後述の各サブバンドの量子化ビット数に応じて量子化して符号化を行い、１１５２（＝３６×３２）サンプルデータを１フレームとする。
１つのサブバンドの３６サンプルデータに対して共通に１つのスケールファクタが決められる。すなわち、３６個のそれぞれの波形の最大値が１．０になるように正規化し、その正規化倍率がスケールファクタとして符号化される。
又、各サブバンドの量子化ビット数を決定し、割り当てビット数とする。臨界帯域幅を考慮したマスキングレベルぎりぎりまでの量子化精度（量子化ビット数）を指定することにより、マスキング効果を最も効果的に利用できる。マスキングの結果、聴感系に認識されないレベルの信号しか含まれないバンドについては、完全に情報をなくすことができ、かかる場合はサンプルデータとしてビットを割り当てない。すなわち、各サブバンドにおけるサンプルデータの量子化ビット数が０の場合、サンプリングデータは存在しない。
１つのサブバンドの３６サンプルデータに対して共通に１つのスケールファクタが決められる。すなわち、３６個のそれぞれの波形の最大値が１．０になるように正規化し、その正規化倍率がスケールファクタとして符号化される。
又、各サブバンドの量子化ビット数を決定し、割り当てビット数とする。臨界帯域幅を考慮したマスキングレベルぎりぎりまでの量子化精度（量子化ビット数）を指定することにより、マスキング効果を最も効果的に利用できる。マスキングの結果、聴感系に認識されないレベルの信号しか含まれないバンドについては、完全に情報をなくすことができ、かかる場合はサンプルデータとしてビットを割り当てない。すなわち、各サブバンドにおけるサンプルデータの量子化ビット数が０の場合、サンプリングデータは存在しない。
図５はオーディオ・ビット・ストリームの１フレームの構造説明図である。１００は１つ１つでオーディオ信号に復号できる最小ユニットで、常に一定のサンプル数＝１１５２（＝３６×３２）サンプルのデータを含んでいる。最小ユニット１００は３２ビットのヘッダ部１０１と、エラーチェックコード（オプション）１０２と、オーディオデータ部１０３で構成され、オーディオデータ部１０３はサブバンド毎の量子化ビット数（アロケーションデータ）１０３ａ、スケールファクタ１０３ｂ、サンプルデータ１０３ｃを備えている。ヘッダ部１０１には、１２ビットのオール"１"の同期ワード１０１ａ、常に"１"のＩＤ１０１ｂ、その他レイヤ識別１０１ｃ、ビットレートインデックス、サンプリング周波数、モード等の情報が含まれている。
・圧縮部
図２に戻って、圧縮部７２ｂにおいて、心理聴覚モデル８１は、１フレームｍ（＝１１５２）サンプリングのオーディオデータが入力される毎にマスキングしきい値特性ＭＴＣ′(図３参照)を求め、このマスキングしきい値特性ＭＴＣ′の各サブバンドにおけるマスクレベルと信号レベルとからサブバンド(Ｎ＝３２)毎に量子化ビット数、スケールファクタを決定し、各サブバンドの調節部８２1〜８２32はスケールファクタに基づいてビットシフト量を決定し、ビットシフト部８３1〜８３32は各サブバンド信号のビットをシフトして符号化部８４に入力する。符号化部８４はシフト後のサブバンドデータを量子化ビット数で符号化すると共に、各サブバンドの量子化ビット数、スケールファクタを符号化して出力する。
図２に戻って、圧縮部７２ｂにおいて、心理聴覚モデル８１は、１フレームｍ（＝１１５２）サンプリングのオーディオデータが入力される毎にマスキングしきい値特性ＭＴＣ′(図３参照)を求め、このマスキングしきい値特性ＭＴＣ′の各サブバンドにおけるマスクレベルと信号レベルとからサブバンド(Ｎ＝３２)毎に量子化ビット数、スケールファクタを決定し、各サブバンドの調節部８２1〜８２32はスケールファクタに基づいてビットシフト量を決定し、ビットシフト部８３1〜８３32は各サブバンド信号のビットをシフトして符号化部８４に入力する。符号化部８４はシフト後のサブバンドデータを量子化ビット数で符号化すると共に、各サブバンドの量子化ビット数、スケールファクタを符号化して出力する。
（C）復号/伸張部
図６は復号/伸張部７１の構成図であり、復号器７１aと伸張部７１bとで構成されている。復号器７１aは符号化されている圧縮オーディオデータを復号し、各サブバンドの圧縮オーディオデータとスケールファクタを伸張部７１ｂに入力すると共に、第１の入力切替部６６に入力する。
伸張部７１ｂにおける各サブバンドの調節部８５1〜８５32はスケールファクタに基づいてビットシフト量を決定し、ビットシフト部８６1〜８６32は各サブバンドデータのビットを圧縮時と逆方向にシフトして伸張する。各サブバンドのポストフィルタ（バンドパスフィルタBPF）は伸張された各サブバンド信号に所定のBPF特性を付与し、合成部８８は全ポストフィルタ出力を合成してオーディオ信号を復元して出力する。
図６は復号/伸張部７１の構成図であり、復号器７１aと伸張部７１bとで構成されている。復号器７１aは符号化されている圧縮オーディオデータを復号し、各サブバンドの圧縮オーディオデータとスケールファクタを伸張部７１ｂに入力すると共に、第１の入力切替部６６に入力する。
伸張部７１ｂにおける各サブバンドの調節部８５1〜８５32はスケールファクタに基づいてビットシフト量を決定し、ビットシフト部８６1〜８６32は各サブバンドデータのビットを圧縮時と逆方向にシフトして伸張する。各サブバンドのポストフィルタ（バンドパスフィルタBPF）は伸張された各サブバンド信号に所定のBPF特性を付与し、合成部８８は全ポストフィルタ出力を合成してオーディオ信号を復元して出力する。
（D）ASCシステム
図７は本発明のASCシステム５１の構成図であり、フィルタバンク部５３及び入力切替部６６からマイクロホン検出音信号Sdおよびオーディオ信号Saが３２個のサブバンドに分割されて入力している。すなわち、フィルタバンク部５３はマイクロホン検出音信号Sdを３２サブバンドの信号成分に分割し、各サブバンドの信号成分をダウンサンプリングしてASCシステム５１に入力する。また、入力切替部６６は、非圧縮オーディオデータ再生時、圧縮/符号化部７２のフィルタバンク部７２aから出力する３２サブバンドオーディオデータをASCシステム５１に入力し、圧縮オーディオデータ再生時、復号/伸張部７１の復号器７１aから出力する３２サブバンドオーディオデータ及びスケールファクタをASCシステム５１に入力する。
図７は本発明のASCシステム５１の構成図であり、フィルタバンク部５３及び入力切替部６６からマイクロホン検出音信号Sdおよびオーディオ信号Saが３２個のサブバンドに分割されて入力している。すなわち、フィルタバンク部５３はマイクロホン検出音信号Sdを３２サブバンドの信号成分に分割し、各サブバンドの信号成分をダウンサンプリングしてASCシステム５１に入力する。また、入力切替部６６は、非圧縮オーディオデータ再生時、圧縮/符号化部７２のフィルタバンク部７２aから出力する３２サブバンドオーディオデータをASCシステム５１に入力し、圧縮オーディオデータ再生時、復号/伸張部７１の復号器７１aから出力する３２サブバンドオーディオデータ及びスケールファクタをASCシステム５１に入力する。
・非圧縮オーディオデータ再生時
非圧縮オーディオデータ再生時、入力切替部６６は圧縮/符号化部７２のフィルタバンク部７２aが出力する３２サブバンドオーディオデータをASCシステム５１に入力する。ASCシステム５１のダウンサンプリング部９１はサブバンド毎にサンプリング部（DS）を備え、各サブバンドオーディオデータをダウンサンプリングして出力する。
オーディオ音キャンセルコントロール部９２は、サブバンド毎に適応信号処理部ASPを備え、サブバンド毎に誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行なう。誤差信号発生部９３はサブバンド毎に誤差演算部COMを備え、対応するサブバンドの適応信号処理部の出力信号とマイクロホン検出音信号との差を計算して誤差信号として適応信号処理部ASPにフィードバックする。オーディオ音キャンセルコントロール部９２において、各サブバンドの適応信号処理部ASPの適応フィルタ（FIR）は対応するサブバンドのオーディオデータにフィルタリング処理を施して出力し、ＬＭＳ演算部(LMS)は対応するサブバンドの誤差演算部から出力する誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタFIRのフィルタ係数を決定する。なお、非圧縮オーディオデータ再生時においてスケールファクタは０である。このため、ビットシフト量は０であり、各サブバンドのビットシフト部９４1〜９４32はビットシフトをしない。
ポストフィルタ９６は各サブバンドの誤差信号に所定のバンドパスフィルタ処理を施し、合成部９７はポストフィルタ９６の各バンドパスフィルタ出力を合成し、アップサンプリング部（UP）９８は合成信号をアップサンプリングして話者音声として音声認識装置に出力する。
非圧縮オーディオデータ再生時、入力切替部６６は圧縮/符号化部７２のフィルタバンク部７２aが出力する３２サブバンドオーディオデータをASCシステム５１に入力する。ASCシステム５１のダウンサンプリング部９１はサブバンド毎にサンプリング部（DS）を備え、各サブバンドオーディオデータをダウンサンプリングして出力する。
オーディオ音キャンセルコントロール部９２は、サブバンド毎に適応信号処理部ASPを備え、サブバンド毎に誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行なう。誤差信号発生部９３はサブバンド毎に誤差演算部COMを備え、対応するサブバンドの適応信号処理部の出力信号とマイクロホン検出音信号との差を計算して誤差信号として適応信号処理部ASPにフィードバックする。オーディオ音キャンセルコントロール部９２において、各サブバンドの適応信号処理部ASPの適応フィルタ（FIR）は対応するサブバンドのオーディオデータにフィルタリング処理を施して出力し、ＬＭＳ演算部(LMS)は対応するサブバンドの誤差演算部から出力する誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタFIRのフィルタ係数を決定する。なお、非圧縮オーディオデータ再生時においてスケールファクタは０である。このため、ビットシフト量は０であり、各サブバンドのビットシフト部９４1〜９４32はビットシフトをしない。
ポストフィルタ９６は各サブバンドの誤差信号に所定のバンドパスフィルタ処理を施し、合成部９７はポストフィルタ９６の各バンドパスフィルタ出力を合成し、アップサンプリング部（UP）９８は合成信号をアップサンプリングして話者音声として音声認識装置に出力する。
・圧縮オーディオデータ再生時
圧縮オーディオデータ再生時、入力切替部６６は復号/伸張部７１の復号器７１aが出力する３２サブバンドオーディオデータ及びスケールファクタをASCシステム５１に入力する。ASCシステム５１のダウンサンプリング部９１は各サブバンドのオーディオデータをダウンサンプリングして出力する。
オーディオ音キャンセルコントロール部９２は、サブバンド毎に適応信号処理部ASPを備え、サブバンド毎に誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行なう。各サブバンドの調節部９５1〜９５32はスケールファクタに基づいてビットシフト量を決定し、ビットシフト部９４1〜９４32は各サブバンドの適応フィルタFIRから出力するデータのビットを圧縮時とは逆方向にシフトして伸張する。誤差信号発生部９３はサブバンド毎に誤差演算部COMを備え、対応するサブバンドの適応信号処理部ASPの適応フィルタ出力信号とマイクロホン検出音信号との差を計算して誤差信号として該適応信号処理部ASPにフィードバックする。
オーディオ音キャンセルコントロール部９２において、各サブバンドの適応信号処理部ASPの適応フィルタ（FIR）はサブバンドのオーディオデータにフィルタリング処理を施して出力し、ＬＭＳ演算部(LMS)は対応するサブバンドの誤差演算部から出力する誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタFIRのフィルタ係数を決定する。ポストフィルタ９６は各サブバンドの誤差信号に所定のバンドパスフィルタ処理を施し、合成部９７はポストフィルタ９６の各バンドパスフィルタ出力を合成し、アップサンプリング部（UP）９８は合成信号をアップサンプリングして話者音声として音声認識装置に出力する。
圧縮オーディオデータ再生時、入力切替部６６は復号/伸張部７１の復号器７１aが出力する３２サブバンドオーディオデータ及びスケールファクタをASCシステム５１に入力する。ASCシステム５１のダウンサンプリング部９１は各サブバンドのオーディオデータをダウンサンプリングして出力する。
オーディオ音キャンセルコントロール部９２は、サブバンド毎に適応信号処理部ASPを備え、サブバンド毎に誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行なう。各サブバンドの調節部９５1〜９５32はスケールファクタに基づいてビットシフト量を決定し、ビットシフト部９４1〜９４32は各サブバンドの適応フィルタFIRから出力するデータのビットを圧縮時とは逆方向にシフトして伸張する。誤差信号発生部９３はサブバンド毎に誤差演算部COMを備え、対応するサブバンドの適応信号処理部ASPの適応フィルタ出力信号とマイクロホン検出音信号との差を計算して誤差信号として該適応信号処理部ASPにフィードバックする。
オーディオ音キャンセルコントロール部９２において、各サブバンドの適応信号処理部ASPの適応フィルタ（FIR）はサブバンドのオーディオデータにフィルタリング処理を施して出力し、ＬＭＳ演算部(LMS)は対応するサブバンドの誤差演算部から出力する誤差信号のパワーが最小となるようにＬＭＳ適応信号処理を行って適応フィルタFIRのフィルタ係数を決定する。ポストフィルタ９６は各サブバンドの誤差信号に所定のバンドパスフィルタ処理を施し、合成部９７はポストフィルタ９６の各バンドパスフィルタ出力を合成し、アップサンプリング部（UP）９８は合成信号をアップサンプリングして話者音声として音声認識装置に出力する。
以上本発明によれば、フィルタバンクで非圧縮オーディオデータを複数のサブバンドオーディオデータに分割し、該フィルタバンクから出力される各サブバンドオーディオデータを圧縮してハードディスクなどに記憶すると共に、ASCシステムにおいて該フィルタバンクから出力される各サブバンドオーディオデータを用いてマルチレート信号処理によりオーディオ音をキャンセルするようにしたから、オーディオ部の圧縮に用いるフィルタバンクをオーディオ音キャンセル処理に共用することができ、ASCキャンセルシステムにおけるフィルタバンクを省略することができる。
５１ ASCシステム
５２ マイクロホン
５３ フィルタバンク部
５４ オーディオ部
６１ CDデッキ等のオーディオ再生部
６２ ハードディスク
６３ ソース切替部
６４ オーディオソース種別判別部
６５ 出力切換部
６６，６７ 第１、第２の入力切替部
７１ 復号/伸張部
７１a 復号器
７１ｂ 伸張部
７２ 圧縮/符号化部
７２a フィルタバンク部
７２ｂ 圧縮部
７４ オーディオ部７６ ディスク制御部
５２ マイクロホン
５３ フィルタバンク部
５４ オーディオ部
６１ CDデッキ等のオーディオ再生部
６２ ハードディスク
６３ ソース切替部
６４ オーディオソース種別判別部
６５ 出力切換部
６６，６７ 第１、第２の入力切替部
７１ 復号/伸張部
７１a 復号器
７１ｂ 伸張部
７２ 圧縮/符号化部
７２a フィルタバンク部
７２ｂ 圧縮部
７４ オーディオ部７６ ディスク制御部
Claims (2)
- オーディオ再生してスピーカより出力するオーディオ機能とオーディオ音をキャンセルして話者音声を出力するオーディオキャンセル機能とを備えた車載機において、
非圧縮のオーディオデータを入力されてオーディオ音を音響空間に放射するオーディオ回路、
前記オーディオデータを複数のサブバンドオーディオデータにして出力するフィルタバンク、
前記フィルタバンクから出力される各サブバンドのオーディオデータを圧縮してメモリに記憶する圧縮部、
前記フィルタバンクから出力される各サブバンドのオーディオデータにオーディオ音キャンセル処理を施して合成するオーディオ音キャンセル部、
を備えたことを特徴とする車載機。 - オーディオソースから出力するオーディオデータが圧縮されているか否かを判定する判定部、
圧縮オーディオデータを復号する復号部、
前記復号部から出力する圧縮オーディオデータに伸張処理を施して前記オーディオ回路に入力する伸張部、
前記オーディオソースから出力するオーディオデータが圧縮されていれば、前記復号部の出力データを前記オーディオ音キャンセル部に入力し、圧縮されていなければ前記フィルタバンクから出力するサブバンドオーディオデータを前記オーディオ音キャンセル部に入力する切替部、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の車載機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006114235A JP4817949B2 (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 車載機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006114235A JP4817949B2 (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 車載機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007288565A JP2007288565A (ja) | 2007-11-01 |
| JP4817949B2 true JP4817949B2 (ja) | 2011-11-16 |
Family
ID=38759908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006114235A Active JP4817949B2 (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 車載機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4817949B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5017441B2 (ja) * | 2010-10-28 | 2012-09-05 | 株式会社東芝 | 携帯型電子機器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000207845A (ja) * | 1999-01-13 | 2000-07-28 | Alpine Electronics Inc | 音声記録再生装置 |
| JP3822397B2 (ja) * | 1999-09-27 | 2006-09-20 | アルパイン株式会社 | 音声入出力方式 |
-
2006
- 2006-04-18 JP JP2006114235A patent/JP4817949B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007288565A (ja) | 2007-11-01 |
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