JPWO2017018298A1 - 音声ナビゲーション装置および音声ナビゲーションプログラム - Google Patents

Abstract

音声ナビゲーション装置（１）は、ユーザ位置取得部（１２）と、環境情報取得部（１３）と、道順においてユーザ位置よりも先行する先行位置に、仮想音源を設定した立体音響を生成する音声信号処理部（１４３）と、を備え、音声信号処理部（１４３）は、音声信号に対し、環境情報に対応する音響効果を付加する。

Description

本発明は、音声信号により道順を提示することにより、ユーザをナビゲーションする音声ナビゲーション技術に関する。

昨今、スマートフォンなどに代表される個人向けの情報端末の普及が著しい。これら個人向け端末と同端末上で動作するアプリケーションとを組み合わせることで、ユーザは、様々な種類の情報を各々のシーンに応じて受け取ることが可能になっている。また、情報端末は、アプリケーションを処理する高性能なプロセッサのみならず、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ジャイロセンサおよび加速度センサ等の各種センサが標準で搭載されるようになっている。そのため、情報端末が、前記センサ類から得られる様々な情報を組み合わせてユーザの行動および周囲環境を認識し、それをユーザに提供する情報にフィードバックすることが一般的となっている。

ナビゲーションアプリケーションは、前記端末上で動作する代表的なアプリケーションのひとつである。ＧＰＳで得られる自位置を加味した地図情報または経路情報を前記端末のディスプレイ上に提示するナビゲーションアプリケーションは、現在多くのユーザに利用されている（例えば、特許文献１）。

ただし、特許文献１に開示されるような、地図情報または経路情報をディスプレイに表示するナビゲーション装置は、ユーザが情報を得るためにディスプレイを注視する必要がある。そのため、ナビゲーション装置の主たる使用目的である「目的地まで移動する」ことをしながら使用することが難しく、しばしばユーザに「移動」または「情報取得」の排他的な行動選択を迫る。

これに対し、特許文献２には、情報を音声で提示するナビゲーション装置が開示されている。特許文献２に記載のナビゲーション装置は、当該ナビゲーション装置に内蔵されるスピーカまたは同ナビゲーション装置に接続されるイヤホンもしくはヘッドホンを介して情報を音声で提示する場合、ディスプレイを注視する必要がないので、前述のように情報取得が移動を妨げる事はない。

ただし、ナビゲーションにおいて伝達する情報について言えば、一般的に、ディスプレイ等を介して映像で提示する場合に比べ、音声で提示する場合は情報密度が低くなる傾向がある。

そこで、特許文献２に記載の技術では、立体音響技術を活用し、音声に「方向」情報を持たせることで、音声で提示する情報の密度を高めている。また、音声に「方向」情報を持たせることで、ユーザに対し、直観的で自然な情報提示を行うことが期待できる。

日本国公開特許公報「特開２００６−１２６４０２号公報（２００６年５月１８日公開）」 日本国公開特許公報「特開平０７−１０３７８１号公報（１９９５年４月１８日公開）」

しかしながら、本発明者らの独自の知見によれば、従来技術に係る音声ナビゲーション技術では、ユーザに対し、直感的に理解し易いナビゲーションを提供できない場合がある。

例えば、図６の（Ａ）に示すように、ユーザ位置６１に位置するユーザを、経路６３に沿って、ユーザが目視可能な目的地６２までナビゲーションするときに、ユーザに対し、あたかも目的地６２からユーザ位置６１に向かって発せられたようにナビゲーションの音声を提示することで、ユーザは目的地６２を直感的に理解することができる。しかしながら、図６の（Ｂ）に示すように、目的地６２とユーザ位置６１との間に遮蔽物であるビルディング６４が存在し、目的地６２を目視できない場合に、目的地６２が目視できる場合と同様にナビゲーションの音声を提示することは、本発明者らの独自の知見によれば、ユーザの直感に反するものとなる。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行う音声ナビゲーション技術を提供することにある。

本発明の一態様に係る音声ナビゲーション装置は、上記の課題を解決するために、音声信号により道順を提示する音声ナビゲーション装置であって、ユーザ位置を取得するユーザ位置取得部と、上記ユーザ位置の周囲に存在する構造物を示す環境情報を取得する環境情報取得部と、上記道順において上記ユーザ位置よりも先行する先行位置に、上記音声信号を発する仮想音源を設定した立体音響を生成する音声信号処理部と、を備え、上記音声信号処理部は、上記音声信号に対し、上記環境情報に対応する音響効果を付加する。

本発明の一態様によれば、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行う音声ナビゲーション技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る音声ナビゲーション装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る音声ナビゲーションシステムの要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態におけるユーザ位置と音声信号の提示位置との関係の例を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるユーザ位置と音声信号の提示位置との関係の例を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるユーザの周囲の環境の例を説明する図である。 従来技術における音声ナビゲーション装置の動作例を説明する図である。 本発明の一実施形態におけるユーザの周囲の環境の例を説明する図である。 本発明の一実施形態における音声信号処理工程の流れの例を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態における環境情報の例を説明する図である。 本発明の一変形例に係る音声ナビゲーション装置の要部構成を示すブロック図である。

＜実施形態１＞
本発明の一実施形態（実施形態１）について、図を参照して以下に説明する。

〔音声ナビゲーション装置１および音声ナビゲーションシステム２〕
図１は、本発明の実施形態１に係る音声ナビゲーション装置１の主要な構成を示すブロック図である。本実施形態に係る音声ナビゲーション装置１は、音声信号により道順を提示する音声ナビゲーション装置であり、図１に示すように、ナビゲーション情報取得部１１、ユーザ位置取得部１２、環境情報取得部１３、主制御部１４、音声信号再生部１５および記憶部１６を備えている。ここで、主制御部１４は、音声情報生成部１４１、音声信号提示位置決定部１４２および音声信号処理部１４３を備えている。

本実施形態に係る音声ナビゲーション装置１は、種々の構成の音声ナビゲーションシステムに組み込むことができるが、例えば、図２に示すような、携帯端末２５から各種情報を取得すると共に、イヤホン２４から音声信号を出力する音声ナビゲーションシステム２に組み込むことができる。図２に示すように、音声ナビゲーションシステム２は、音声ナビゲーション装置１、信号受信部２１、デジタル−アナログ変換装置（ＤＡＣ）２２、増幅装置２３、およびイヤホン２４を備えている。

なお、本明細書において、ナビゲーションとは、道案内と換言することもでき、ユーザが辿るべき道順をユーザに提示することを意味する。

［ナビゲーション情報取得部１１］
ナビゲーション情報取得部１１は、ユーザに提示する道順を示すナビゲーション情報を取得するように構成されている。本実施形態において、ナビゲーション情報（案内情報）は、ユーザを任意の地点から目的地まで誘導する道のりを示しており、経路および道順の情報やその各々における移動方法の情報などを含んでいる。経路および道順の情報には例えば、主要な交差点や分岐点での右折、左折の指示などが含まれる。

ナビゲーション情報取得部１１は、ナビゲーション情報を、任意の書式、例えばＸＭＬ（Extensible Markup Language）などのフォーマットに則って記述されたメタデータ情報として取得してもよい。この場合、ナビゲーション情報取得部１１は、取得したメタデータ情報を適切にデコードするようになっている。

本実施形態では、ナビゲーション情報取得部１１は、音声ナビゲーションシステム２の信号受信部２１を介して携帯端末２５からナビゲーション情報を取得するようになっているが、本発明はこれに限定されず、ナビゲーション情報取得部１１は、記憶部１６からナビゲーション情報を取得するようになっていてもよく、ネットワークを介して外部のサーバからナビゲーション情報を取得するようになっていてもよい。

［ユーザ位置取得部１２］
ユーザ位置取得部１２は、ユーザの現在位置であるユーザ位置を取得するように構成されている。本実施形態では、ユーザ位置取得部１２は、音声ナビゲーションシステム２の信号受信部２１を介して携帯端末２５からユーザ位置を取得するようになっているが、本発明はこれに限定されず、ユーザ位置取得部１２は、音声ナビゲーション装置１に接続された、各種センサ等の出力や、ＧＰＳ（Global Positioning System）の出力などに基づき、ユーザ位置を取得するようになっていてもよい。また、ユーザ位置取得部１２は、その他にも、設置位置が既知である無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の基地局と通信することによって得た現在地をユーザ位置として取得するようになっていてもよい。

［環境情報取得部１３］
環境情報取得部１３は、ユーザ位置周辺の環境情報を取得するように構成されている。本明細書において、環境情報には、少なくともユーザ位置の周囲に存在する構造物を示す情報が含まれる。本明細書において、構造物には、建造物（建築物、道路、トンネル等を含む）、設置物（看板等を含む）、地形（丘、山等）、各種ランドマーク、樹木等が含まれる。

本実施形態において、環境情報取得部１３は、ユーザ位置周辺のマップ情報を取得するようになっている。マップ情報には、周辺の地形情報、周辺に存在する建造物またはランドマークの大きさ、および、主要な道路情報などが含まれる。

図９は、本実施形態における環境情報の例を示す図である。図９に示すように、環境情報には、ユーザ位置の周囲に存在する構造物に関する情報が列挙されている。構造物に関する情報としては、構造物の種類、構造物の位置情報、および構造物の高さ情報が含まれる。図９に示す例では、構造物の位置情報は、構造物の接地部（建造物であれば床）の形状の各頂点を、緯度経度情報によって示されている。

また、本実施形態において、環境情報取得部１３は、音声ナビゲーションシステム２の信号受信部２１を介して携帯端末２５から環境情報を取得するようになっているが、本発明はこれに限定されず、環境情報取得部１３は、音声ナビゲーション装置１に接続された各種センサ等から環境情報を取得するようになっていてもよく、記憶部１６から環境情報を取得するようになっていてもよく、ネットワークを介して外部のサーバからナビゲーション情報を取得するようになっていてもよい。

［主制御部１４］
主制御部１４は、ナビゲーション情報取得部１１、ユーザ位置取得部１２、環境情報取得部１３および記憶部１６を統括して制御するとともに、これらの各部との間でデータを入出力する。主制御部１４は、例えば、所定のメモリに格納されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することによって実現される。

［音声信号再生部１５］
音声信号再生部１５は、主制御部１４によって音声信号処理（音響効果処理）が施された各音声信号（立体音響）を出力するように構成されている。本実施形態では、音声信号再生部１５から出力された音声信号は、イヤホン２４を通じてユーザに提示されるが、本発明はこれに限定されず、音声信号再生部１５は、種々の音響機器に音声信号を出力するように構成され得る。

［記録部１６］
記憶部１６は、主制御部１４によって用いられる種々のデータを記憶するための二次記憶装置によって構成される。記憶部１６は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、フラッシュメモリなどによって構成され、より具体的な例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＢＤ（Blu-Ray（登録商標）Disc）などが挙げられる。主制御部１４は、必要に応じて記憶部１６からデータを読み出したり、または記憶部１６にデータを記録したりすることができる。

（音声情報生成部１４１）
音声情報生成部１４１は、ナビゲーション情報取得部１１から取得したナビゲーション情報を参照して、ユーザに道順を提示する音声信号を示す音声情報を生成するように構成されている。換言すれば、音声情報生成部１４１は、ナビゲーション情報を、ユーザに提示する音声信号を示す音声情報に変換する。例えば、音声情報生成部１４１は、ナビゲーション情報取得部１１から取得したナビゲーション情報から、必要に応じてユーザに提示する文章（文字列データ）を構築し、当該文章を音声情報に変換するようにしてもよい。なお、音声情報生成部１４１は、ユーザ位置取得部１２から取得したユーザ位置をさらに参照して、音声信号を生成するようになっていてもよい。

（音声信号提示位置決定部１４２）
音声信号提示位置決定部１４２は、ナビゲーション情報取得部１１から得られるナビゲーション情報およびユーザ位置取得部１２から得られるユーザ位置に基づき、ナビゲーション情報が示す道順においてユーザ位置よりも先行する先行位置を、音声情報生成部１４１で生成される音声情報が示す音声信号の提示位置（仮想音源の位置）として決定する。

（音声信号処理部１４３）
音声信号処理部１４３は、音声信号提示位置決定部１４２から得られた音声信号の提示位置（仮想音源の位置）および環境情報取得部１３から得られた環境情報に基づいて、音声情報生成部１４１で生成された音声情報が示す音声信号に音声信号処理を施すように構成されている。

音声信号処理の詳細については後述するが、音声信号処理部１４３は、音声信号の提示位置に、音声信号を発する仮想音源を設定した立体音響を生成するとともに、当該立体音響に対し、環境情報に対応する音響効果を付加するようになっている。

［信号受信部２１］
信号受信部２１は、有線通信または無線通信によって、各種情報を受信する。無線通信としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線伝送技術を用いることができるが、これらには限定されない。なお、本実施形態では、説明の簡単のため、特に断りがない限り、信号受信部２１は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）を用いた無線通信によって情報を取得するものとして説明を行う。

図２に示すように、信号受信部２１は、データ通信機能、ＧＰＳ機能等を有するスマートフォン等の情報端末である携帯端末２５から、各種情報を取得し、音声ナビゲーション装置１の各部（ナビゲーション情報取得部１１、ユーザ位置取得部１２および環境情報取得部１３）に提供するようになっている。

［ＤＡＣ２２、増幅装置２３およびイヤホン２４］
ＤＡＣ２２は、音声ナビゲーション装置１（の音声信号再生部１５）からＤＡＣ２２に入力されたデジタル形式の音声信号を、アナログ形式の音声信号に変換し、増幅装置２３に出力するように構成されている。

増幅装置２３は、ＤＡＣ２２から増幅装置２３に入力された音声信号を増幅して、イヤホン２４に出力するように構成されている。

イヤホン２４は、増幅装置２３からイヤホン２４に入力された音声信号に基づく音声を出力するように構成されている。

＜音声ナビゲーション方法＞
以下、本実施形態に係る音声ナビゲーション装置１による音声ナビゲーション方法を説明する。本実施形態に係る音声ナビゲーション方法は、（１）ナビゲーション情報を取得するナビゲーション情報取得工程、（２）ユーザ位置を取得するユーザ位置取得工程、（３）環境情報を取得する環境情報取得工程、（４）音声情報を生成する音声情報生成工程、（５）音声信号の提示位置を決定する音声信号提示位置決定工程、（６）立体音響を生成する音声信号処理工程、および（７）立体音響を出力する音声信号出力工程を含む。なお、（１）〜（３）の実行順は自由であり、（４）は、（１）の後、または、（１）および（２）の後に実行すればよく、（５）は、（１）および（２）の後に実行すればよく、（６）は、（１）〜（５）の後に実行すればよく、（７）は、（６）の後に実行すればよい。

（１．ナビゲーション情報取得工程）
ナビゲーション情報取得工程では、ナビゲーション情報取得部１１が、ナビゲーション情報を取得する。本実施形態では、ナビゲーション情報取得部１１は、ナビゲーション情報を、例えば、信号受信部２１を介して携帯端末２５から取得する。

（２．ユーザ位置取得工程）
ユーザ位置取得工程では、ユーザ位置取得部１２が、ユーザ位置を取得する。本実施形態では、ユーザ位置取得部１２は、ユーザ位置を、例えば、信号受信部２１を介して携帯端末２５から取得する。

（３．環境情報取得工程）
環境情報取得工程では、環境情報取得部１３が、ユーザ位置周辺の環境情報を取得する。本実施形態では、環境情報取得部１３は、環境情報として、例えば、図９に示すようなユーザ位置周辺のマップ情報を、例えば、信号受信部２１を介して携帯端末２５から取得する。

（４．音声情報生成工程）
音声情報生成工程では、音声情報生成部１４１が、ナビゲーション情報取得部１１から取得したナビゲーション情報を参照して、ユーザに道順を提示する音声信号を示す音声情報を生成する。本実施形態では、音声情報生成部１４１は、例えば、ナビゲーション情報に含まれる主要な交差点や分岐点での右折、左折の指示を、対応する文章（文字列データ）に変換し、さらに公知の人工音声合成技術を用いて、当該文章を音声情報に変換する。

（５．音声信号提示位置決定工程）
音声信号提示位置決定工程では、音声信号提示位置決定部１４２は、ユーザが次に向かうべき方向を認識しやすくするため、音声ナビゲーションのための音声信号を、どの位置（方向、距離）から提示するかを決定する。すなわち、音声信号提示位置決定部１４２は、ナビゲーション情報が示すユーザが辿るべき道順（経路）およびユーザ位置を加味し、ユーザが進む先の分岐等の情報と、当該分岐等までの距離に基づいて選択した上記道順においてユーザ位置よりも先行する先行位置を、音声信号の提示位置として決定する。

図３は、本実施形態における、ユーザ位置３１と音声信号の提示位置との関係の例を示した図である。図３に示す例では、ユーザは道順３５に従って移動中であるものとする。道順３５には、分岐点３２および分岐点３３が含まれ、各々右折、左折の指示がなされているものとする。

ここで、図３の（Ａ）に示すように、ユーザ位置３１と次の分岐点である分岐点３２との距離はｄ１である。ｄ１と予め設定された閾値αとの関係が以下の式（１）で示される場合、音声信号提示位置決定部１４２は、次の分岐点の位置（先行位置）である分岐点３２を、音声信号の提示位置として決定する。

ｄ１＞α・・・（１）
ここで、本実施形態では、音声信号の提示位置を、ユーザの右耳と左耳との中間位置を原点とする、所定の座標系によって表す。図４は、ユーザ位置４１および音声信号の提示位置４２の例を示す。特に断りがない限り、この座標系は、原点から音声信号の提示位置までの距離（動径）ｒと、原点を基準とする音声信号の提示位置の角度（偏角）θとからなる２次元極座標系とする。すなわち音声信号の提示位置４２は、距離ｒと角度θとの組み合わせとして（ｒ，θ）と表される。図４に示すように、音声信号の提示位置の角度θは、原点を通り、特定の方向に延びる直線Ｌ１と、原点および音声信号の提示位置４２を結ぶ直線Ｌ２とが成す角度を指す。

したがって、図３の（Ａ）に示す例では、音声信号提示位置決定部１４２は、分岐点３２とユーザ位置３１との相対的な位置関係から音声信号の提示位置を（ｄ１，θ１）と決定する。

なお、音声信号の提示位置は、次の分岐の位置には限定されない。例えば、音声信号提示位置決定部１４２は、ユーザ位置と次の分岐点との距離が、予め定められた閾値Ｔｈ_ｄ以上となる場合は、動径をＴｈ_ｄとするものとしてもよい。すなわち、音声信号提示位置決定部１４２は、ユーザ位置と分岐点の位置とから求めた音声信号の提示位置が（ｒ，θ）となる場合に、当該音声信号の提示位置を、以下の式（２）または（３）のように変更してもよい。

（ｒ，θ） （ｒ＜Ｔｈ_ｄの場合）・・・（２）
（Ｔｈ_ｄ，θ） （ｒ≧Ｔｈ_ｄの場合）・・・（３）
また、図３の（Ｂ）に示されるように、ユーザ位置３１と、次の分岐点である分岐点３２との距離がｄ２であり、ｄ２と閾値αとの関係が以下の式（４）で示される場合、音声信号提示位置決定部１４２は、音声を次の分岐点の位置である分岐点３２のさらに先の位置（先行位置）を、音声信号の提示位置として決定してもよい。

ｄ２≦α・・・（４）
図３の（Ｂ）に示す例では、音声信号提示位置決定部１４２は、分岐点３２に対して、さらに距離ｄ３離れた、道順（経路）上のポイント（先行位置）３４を、音声信号の提示位置として決定する。すなわち、図３の（Ｂ）に示す例では、音声信号提示位置決定部１４２は、ポイント３４とユーザ位置３１との相対的な位置関係から音声信号の提示位置を（ｒ２，θ２）と決定する。なお、ｒ２＝√（ｄ２＊ｄ２＋ｄ３＊ｄ３）である。また、通常、音声信号提示位置決定部１４２は、ｄ３として、予め装置に設定されたパラメータＤを用いるが、Ｄが分岐点３２から次の分岐点３３までの距離ｄ４を超える場合は、ｄ３＝ｄ４とする。すなわち、ｄ３は以下の式（５）または（６）のように表すことができる。

ｄ３＝Ｄ （Ｄ≧ｄ４の場合）・・・（５）
ｄ３＝ｄ４ （Ｄ＜ｄ４の場合）・・・（６）
ユーザが分岐点３３に到達した後については、上記の動作を繰り返す。

（６．音声信号処理工程）
音声信号処理工程では、音声信号処理部１４３は、音声情報生成部１４１から入力された各音声信号に、まず環境情報取得部１３から得られた環境情報が示す環境に対応する音響効果を付加する。次に、音声信号処理部１４３は、当該音響効果が付加された音声信号の仮想音源を、音声信号提示位置決定部１４２から通知された音声信号の提示位置に設定して立体音響を生成する。以下、音声信号処理工程について図面を参照して詳細に説明する。

図８は、本実施形態における音声信号処理工程の流れの例を説明するフローチャートである。

ステップＳ８１において、音声信号処理部１４３は、環境情報取得部１３から得られた環境情報を参照して、音声信号提示位置決定部１４２から得られた音声信号の提示位置と、ユーザ位置取得部１２から得られたユーザ位置との間に、遮蔽物が存在するか否かを判定する。

ここで説明のために、図５に示すように、ユーザ位置５１と、道順５３においてユーザ位置５１よりも先行する位置である音声信号の提示位置５２との間に、ビルディング（遮蔽物、建造物、構造物）５４が存在している場合を例に挙げて説明する。この場合、環境情報には、例えば、図９の一段目に記載されているように、種類がビルディングの構造物に関する情報が含まれている。

音声信号処理部１４３は、ビルディング５４を構成する各辺と、ユーザ位置５１と音声信号の提示位置５２とを結ぶ線分５５との間の交差判定を行うことにより、ビルディング５４が、遮蔽物であるか否かを判定することができる。より具体的には、音声信号処理部１４３が、ビルディング５４を構成する各辺と線分５５との外積を求め、これらのうち一つでも外積が０以下となる組み合わせが存在する場合に、ビルディング５４を遮蔽物と判断することができる。一方、それ以外の場合には、音声信号処理部１４３は、ビルディング５４を遮蔽物ではないと判断する。

以上の手順を、音声信号処理部１４３が、環境情報に含まれる各構造物に対して行うことにより、ユーザ位置５１と音声信号の提示位置５２との間に遮蔽物が存在するか否かを判定することができる。

なお、本実施形態では説明の簡単のため、遮蔽物か否かの判定を、２次元平面上で説明したが、図９に示されるように、環境情報に高さ情報等が含まれている場合は、音声信号処理部１４３は、高さ情報等を加味して、遮蔽物の有無を判定してもよい。例えば、予めユーザに入力させておいた身長ｈと、環境情報内の高さ情報Ｌとを比較し、ｈ≦Ｌを満たす場合は、高さ方向に遮蔽があり、ｈ＞Ｌを満たす場合には、高さ方向に遮蔽がないと判断する。このとき、高さ方向に遮蔽がない場合には、音声信号処理部１４３は、前述のビルディング５４と線分５５との交差判定の結果如何にかかわらず、遮蔽なしと判断する。これにより、より実空間の状況に即した判定を行うことができる。さらに環境情報にビルディング５４の３次元形状データが含まれている場合には、音声信号処理部１４３は、これに基づく交差判定を行い、遮蔽状態にあるか否かの判定を行ってもよい。

そして、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置と音声信号の提示位置との間に遮蔽物が存在すると判定した場合（ステップＳ８１においてＹＥＳ）、ステップＳ８２に進む。一方、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置と音声信号の提示位置との間に遮蔽物が存在しないと判定した場合（ステップＳ８１においてＮＯ）、ステップＳ８２をスキップして、ステップＳ８３に進む。

ステップＳ８２では、音声信号処理部１４３が、遮蔽物となるビルディング５４に応じた音響効果を各音声信号に付加する。音響効果の付加は、１つまたは複数のデジタルフィルタ処理を用いて実現される。ユーザ位置と音声信号の提示位置との間に遮蔽物が存在することによって変化した現実空間の音を模した立体音響を生成するために、音声信号処理部１４３は、音声信号の周波数領域における高域および低域の少なくとも一方の周波数を減衰（遮断を含む）する周波数フィルタ処理を施す。このときの減衰（遮断）周波数は、予め装置に設定しておき、音声信号処理部１４３が記憶部１６から適時読み出すように構成することができる。

なお、音声信号処理部１４３は、この減衰（遮断）周波数を、環境情報の１項目である「種類」（遮蔽物の種類）に応じて変更してもよい。例えば、種類が「ビルディング」と示されている遮蔽物が存在した場合、種類が「看板」と示されている遮蔽物が存在した場合に比べ、音声信号処理部１４３は、広い周波数領域を遮断または減衰するものと設定してもよい。現実空間において、鉄筋またはコンクリートを主体に構成されるビルディングの方が、看板よりもより音を遮断する傾向にあるからである。また、音声信号処理部１４３は、遮蔽物の種類に応じて、減衰周波数領域に替えて、または、加えて、減衰量を変化させるようにしてもよい。このように、音声信号処理部１４３は、遮蔽物の種類に応じて、周波数フィルタ処理における係数を変化させるようになっていてもよい。

ステップＳ８３では、音声信号処理部１４３は、ユーザ位置の周囲の環境情報を参照して、ユーザ位置の周囲に、音声信号の提示位置から発せられた音声が反射するような種類の構造物が存在するか否かを判定する。このような種類の構造物としては、ビルディング等の建造物等が挙げられる。

そして、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置の周囲に、音声信号の提示位置から発せられた音声が反射するような種類の構造物が存在すると判定した場合（ステップＳ８３においてＹＥＳ）、ステップＳ８４に進む。一方、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置の周囲に、音声信号の提示位置から発せられた音声が反射するような種類の構造物が存在しないと判定した場合（ステップＳ８３においてＮＯ）、ステップＳ８４をスキップして、ステップＳ８５に進む。

ステップＳ８４では、図７の（Ｂ）に示すような、音声信号の提示位置７４から発せられた音声７６がビルディング（建造物、構造物）７５に反射してユーザ位置７１に到達する反射波を再現する為に、音声信号処理部１４３は、音声信号に対して、ディレイフィルタ処理を施す。このように、音声信号処理部１４３が上記反射波を生成することによって、ユーザ位置の周囲の環境に含まれる構造物が現実空間の音の伝達に及ぼす影響を模すことができる。

ステップＳ８５では、音声信号処理部１４３は、ユーザ位置の周囲の環境情報を参照して、ユーザ位置および音声信号の提示位置が共に閉鎖空間内にあるか否かを判定する。閉鎖空間を形成する構造物の種類としては、トンネル等が挙げられる。音声信号処理部１４３は、公知の内外判定アルゴリズムによって、ユーザ位置および音声信号の提示位置が共に閉鎖空間内にあるか否かを判定すればよい。

そして、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置および音声信号の提示位置が共に閉鎖空間内にあると判定した場合（ステップＳ８５においてＹＥＳ）、ステップＳ８６に進む。一方、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置および音声信号の提示位置の少なくとも一方が閉鎖空間内にないと判定した場合（ステップＳ８５においてＮＯ）、ステップＳ８６をスキップして、ステップＳ８７に進む。

ステップＳ８６では、図７の（Ａ）に示すような、ユーザ位置７１および音声信号の提示位置７２が共に、トンネル（構造物）７３のような特定の閉鎖空間内に存在する場合、当該閉鎖空間における音響を再現する為に、音声信号処理部１４３は、音声信号に対して、閉鎖空間に合わせた残響を生成する。

なお、本実施形態のステップＳ８１〜Ｓ８６では、ユーザ位置の周囲の環境に、遮蔽物、音の反射が生じる構造物および閉空間が含まれる場合に、それぞれに対応する音響効果を音声信号に付加する構成について説明したが、これはあくまでも例示であり、本発明はこれに限定されない。すなわち、音声信号処理部１４３は、遮蔽物、音の反射が生じる構造物および閉空間のうち、１つに対応する音響効果しか付加しないように構成されていてもよいし、遮蔽物、音の反射が生じる構造物および閉空間以外の構造物に対応する音響効果を音声信号に付加するように構成されていてもよい。また、前記音響効果を付加する順番も図８に示したフローに限定されず、例えばＳ８４で行われるディレイフィルタ処理が、Ｓ８２で行われる周波数フィルタ処理より前に行われるものとしてもよい。何れの場合であっても、音声信号処理部１４３が、ユーザ位置の周囲の環境に含まれる構造物が現実空間の音の伝達に及ぼす影響を模するように、音声信号に音響効果を付加することで、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行うことができる。

続いて、ステップＳ８７において、音声信号処理部１４３は、環境情報に対応する音響効果を付加した音声信号に、頭部伝達関数（Head Related Transfer Function：ＨＲＴＦ）を適用することによって、当該音声信号の仮想音源の位置を、音声信号の提示位置とした立体音響方式の音声信号に変換する。具体的には、下記の式（７）および（８）に示すように、音声信号処理部１４３は、Ｎ（Ｎは自然数）個の各入力信号Ｉ_ｎ（ｚ）に頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）であるＨＬ_ｎ（ｚ）およびＨＲ_ｎ（ｚ）をそれぞれ乗算した上で、乗算後のＩ_ｎ（ｚ）ＨＬ_ｎ（ｚ）およびＩ_ｎ（ｚ）ＨＲ_ｎ（ｚ）をそれぞれ合算し、左耳用信号Ｌ_ＯＵＴおよび右耳用信号Ｒ_ＯＵＴを生成する。

なお、上記式（７）および（８）において、ｎ＝１、２、・・・Ｎである。また、ＨＬ_ｎ（ｚ）は、それぞれ、入力信号Ｉ_ｎ（ｚ）に設定された音声信号の提示位置（偏角）における、左耳用のＨＲＴＦである。ＨＲ_ｎ（ｚ）は、それぞれ、入力信号Ｉ_ｎ（ｚ）に設定された音声信号の提示位置（偏角）における右耳用のＨＲＴＦである。本実施形態では、これらのＨＲＴＦは、離散的なテーブル情報として、記憶部１６に予め記憶されている。また、係数ｄは、原点（ユーザ位置）から各仮想音源（音声信号の提示位置）までの距離ｒに基づく減衰量を示すものであり、本実施形態では次の式（９）によって表される。

ｄ＝１／（ｒ＋ε）・・・（９）
上記式において、ｒは、原点から音声信号の提示位置までの距離を示し、εは、予め設定された係数である。

最後に、音声信号処理部１４３は、生成した立体音響の音声信号（左耳用信号Ｌ_ＯＵＴおよび右耳用信号Ｒ_ＯＵＴ）を音声信号再生部１５に出力する。

（７．音声信号出力工程）
音声信号再生部１５は、音声信号処理部１４３によって生成された立体音響の左耳用信号Ｌ_ＯＵＴおよび右耳用信号Ｒ_ＯＵＴを、任意のフォーマットのデジタル音声信号に変換する。そして、音声信号再生部１５は、変換後のデジタル音声信号を任意の音響機器に出力することによって、立体音響を再生する。

本実施形態では、音声信号再生部１５は、立体音響の音声信号を、例えばＩ２Ｓ（Inter-IC Sound）形式のデジタル音声信号に変換してＤＡＣ２２に出力する。ＤＡＣ２２は、デジタル音声信号を、アナログ音声信号に変換して増幅装置２３に出力する。増幅装置２３は、アナログ音声信号を増幅してイヤホン２４に出力する。イヤホン２４は、増幅されたアナログ音声信号を、音声としてユーザの鼓膜に出力する。

以上のように、本実施形態では、周辺環境を加味し、これに応じた音声によって、よりユーザにとって直感的に理解し易いナビゲーションをすることができる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２について、図１０に基づき以下に説明する。上述した実施形態１と共通する各部材には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

実施形態１では、主制御部１４において、ナビゲーション情報取得部１１から得られたナビゲーション情報に基づき音声情報を生成する構成について説明したが、本発明はこれには限定されない。本実施形態では、音声ナビゲーション装置１０は、予め作成された音声情報を取得するように構成されている。これにより、音声ナビゲーション装置１０の主制御部１０２において音声情報を生成する必要がなくなり、主制御部１０２での処理を軽減することが可能である。

本実施形態に係る音声ナビゲーション装置１０は、音声情報取得部１０１、ナビゲーション情報取得部１１、ユーザ位置取得部１２、環境情報取得部１３、主制御部１０２、音声信号再生部１５および記憶部１６を備えている。さらに、制御部１０２は音声信号提示位置決定部１４２および音声信号処理部１４３を備えている。

音声情報取得部１０１は、スマートフォン等の情報端末から、ユーザをナビゲーションするための音声情報を取得し、主制御部１０２に引き渡す。主制御部１０２は、音声信号提示位置決定部１４２で得られた音声信号の提示位置および環境情報取得部１３から得られた環境情報に基づいて、音声情報取得部１０１から得られた音声情報に、音声信号処理部１４３が音響効果を付加するように制御する。

換言すれば、実施形態１における音声ナビゲーション方法において、（４．音声情報生成工程）の替わりに、音声情報取得部１０１が、ユーザに道順を提示する音声信号を取得する音声情報取得工程を実行すればよい。

以上により、実施形態１と同様、周辺環境を加味し、これに応じた音声によって、よりユーザにとって直感的に理解し易いナビゲーションをすることができる。

＜ソフトウェアによる実現例＞
音声ナビゲーション装置１および１０の制御ブロック（特に主制御部１４および１０２）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、音声ナビゲーション装置１および１０は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る音声ナビゲーション装置（１、１０）は、音声信号により道順を提示する音声ナビゲーション装置であって、ユーザ位置を取得するユーザ位置取得部（１２）と、上記ユーザ位置の周囲に存在する構造物を示す環境情報を取得する環境情報取得部（１３）と、上記道順において上記ユーザ位置よりも先行する先行位置に、上記音声信号を発する仮想音源を設定した立体音響を生成する音声信号処理部（１４３）と、を備え、上記音声信号処理部は、上記立体音響に対し、上記環境情報に対応する音響効果を付加する。

上記構成によれば、音声信号が、ユーザがこれから進むべき先行位置から発せられたかのようにユーザに提示することができるため、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行うことができる。

特に、上記構成によれば、音声のみでユーザをナビゲートすることができるので、ユーザの視界を遮ることがない。ゆえに、ユーザは周囲の状況を視覚的に確認可能になる。このとき、上記構成によれば、環境情報に示される周囲の状況が与える音響効果を付加した立体音響を生成することができるため、ユーザは提示される音声をより自然な形で享受できる。

本発明の態様２に係る音声ナビゲーション装置では、上記態様１において、上記音声信号処理部は、上記環境情報を参照して、上記ユーザ位置と上記先行位置との間に遮蔽物が存在するか否かを判定し、遮蔽物が存在する場合、上記音声信号の高域および低域の少なくとも一方を減衰させるものであってもよい。

上記構成によれば、ユーザ位置と先行位置との間に存在する遮蔽物の影響による音声信号の変化を立体音響に反映させることができる。これにより、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行うことができる。

本発明の態様３に係る音声ナビゲーション装置では、上記態様２において、上記音声信号処理部は、上記遮蔽物の種類に応じて、減衰させる周波数領域および減衰量の少なくとも一方を変化させるものであってもよい。

上記構成によれば、ユーザ位置と先行位置との間に存在する遮蔽物の影響による音声信号の変化を、遮蔽物の種類まで考慮して（例えば、遮蔽物がビルディングである場合と、看板である場合との違いを考慮して）、立体音響に反映させることができる。これにより、ユーザにとってさらに直感的に理解し易いナビゲーションを行うことができる。

本発明の態様４に係る音声ナビゲーション装置では、上記態様１〜３において、上記音声信号処理部は、上記環境情報を参照して、上記ユーザ位置の周囲に建造物が存在するか否かを判定し、建造物が存在する場合、当該建造物における上記音声信号の反射波を生成するものであってもよい。

上記構成によれば、ユーザ位置の周囲の建造物における音声信号の反射を立体音響に反映させることができる。これにより、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行うことができる。

本発明の態様５に係る音声ナビゲーション装置では、上記態様１〜４において、上記音声信号処理部は、上記環境情報を参照して、上記ユーザ位置および上記先行位置が共に閉鎖空間内にあるか否かを判定し、共に閉鎖空間内にある場合、上記音声信号の残響を生成するものであってもよい。

上記構成によれば、ユーザ位置の周囲の構造物によって形成された閉空間における音声信号の残響を立体音響に反映させることができる。これにより、ユーザにとってより直感的に理解し易いナビゲーションを行うことができる。

本発明の態様６に係る音声ナビゲーション装置（１）では、上記態様１〜５において、上記道順を示すナビゲーション情報を取得するナビゲーション情報取得部（１１）と、上記ナビゲーション情報を参照して、上記道順を提示する上記音声信号を生成する音声情報生成部（１４１）と、上記ナビゲーション情報および上記ユーザ位置を参照して、上記先行位置を決定する音声信号提示位置決定部（１４２）と、上記立体音響を出力する音声信号再生部（１５）と、をさらに備えていてもよい。

上記構成によれば、音声ナビゲーション装置は、ナビゲーション情報およびユーザ位置を参照して好適に音声信号を生成し、音声信号処理を行ってから、ユーザに提示することができる。

本発明の態様７に係る音声ナビゲーション装置（１０）では、上記態様１〜５において、上記道順を示すナビゲーション情報を取得するナビゲーション情報取得部（１１）と、上記道順を提示する上記音声信号を取得する音声情報取得部（１０１）と、上記ナビゲーション情報および上記ユーザ位置を参照して、上記先行位置を決定する音声信号提示位置決定部（１４２）と、上記立体音響を出力する音声信号再生部（１５）と、をさらに備えていてもよい。

上記構成によれば、音声ナビゲーション装置は、好適に音声信号を取得し、音声信号処理を行ってから、ユーザに提示することができる。

本発明の態様８に係る音声ナビゲーション方法は、音声信号により道順を提示する音声ナビゲーション方法であって、ユーザ位置を取得するユーザ位置取得工程と、上記ユーザ位置の周囲に存在する構造物を示す環境情報を取得する環境情報取得工程と、上記道順において上記ユーザ位置よりも先行する先行位置に、上記音声信号を発する仮想音源を設定した立体音響を生成する音声信号処理工程と、を含み、上記音声信号処理工程では、上記立体音響に対し、上記環境情報に対応する音響効果を付加する。

上記構成によれば、本発明に係る音声ナビゲーション装置と同等の効果を奏する。

本発明の各態様に係る音声ナビゲーション装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記音声ナビゲーション装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記音声ナビゲーション装置をコンピュータにて実現させる音声ナビゲーション装置の音声ナビゲーションプログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１５年７月２７日に出願された日本国特許出願：特願２０１５−１４８１０２に対して優先権の利益を主張するものであり、それを参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。

１、１０ 音声ナビゲーション装置
１１ ナビゲーション情報取得部
１２ ユーザ位置取得部
１３ 環境情報取得部
１４、１０２ 主制御部
１４１ 音声情報生成部
１４２ 音声信号提示位置決定部
１４３ 音声信号処理部
１５ 音声信号再生部
１６ 記憶部
１０１ 音声情報取得部
２ 音声ナビゲーションシステム
２１ 信号受信部
２２ ＤＡＣ
２３ 増幅装置
２４ イヤホン
３１、４１、５１、６１、７１ ユーザ位置
３２、３４、４２、５２、６２、７２、７４ 先行位置
５４、６４ ビルディング（構造物、建造物、遮蔽物）
７３ トンネル（構造物）
７５ ビルディング（建造物、構造物）

Claims (6)

1. 音声信号により道順を提示する音声ナビゲーション装置であって、
   ユーザ位置を取得するユーザ位置取得部と、
   上記ユーザ位置の周囲に存在する構造物を示す環境情報を取得する環境情報取得部と、
   上記道順において上記ユーザ位置よりも先行する先行位置に、上記音声信号を発する仮想音源を設定した立体音響を生成する音声信号処理部と、を備え、
   上記音声信号処理部は、上記音声信号に対し、上記環境情報に対応する音響効果を付加することを特徴とする音声ナビゲーション装置。
2. 上記音声信号処理部は、上記環境情報を参照して、上記ユーザ位置と上記先行位置との間に遮蔽物が存在するか否かを判定し、遮蔽物が存在する場合、上記音声信号の高域および低域の少なくとも一方を減衰させることを特徴とする請求項１に記載の音声ナビゲーション装置。
3. 上記音声信号処理部は、上記遮蔽物の種類に応じて、減衰させる周波数領域および減衰量の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項２に記載の音声ナビゲーション装置。
4. 上記音声信号処理部は、上記環境情報を参照して、上記ユーザ位置の周囲に建造物が存在するか否かを判定し、建造物が存在する場合、当該建造物における上記音声信号の反射波を生成することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の音声ナビゲーション装置。
5. 上記音声信号処理部は、上記環境情報を参照して、上記ユーザ位置および上記先行位置が共に閉鎖空間内にあるか否かを判定し、共に閉鎖空間内にある場合、上記音声信号の残響を生成することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の音声ナビゲーション装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の音声ナビゲーション装置としてコンピュータを機能させるための音声ナビゲーションプログラムであって、上記音声信号処理部としてコンピュータを機能させるための音声ナビゲーションプログラム。

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