CN100555353C - 电子设备的控制装置及电子设备的控制方法 - Google Patents
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Abstract
为了进行电子设备的控制,使多次产生的拍手声对应于各用户产生不同的拍手声的间隔,正确识别次数。电子设备具有:对拍手声进行拾音的麦克(101);边沿信号提取器(107);边沿脉冲生成器(108);和判断处理电路(111)。判断处理电路(111)生成具有第1时间宽度的第1门,第1门用于检测从麦克对最初的拍手声进行拾音、边沿脉冲生成器生成和最初的拍手声对应的第1边沿脉冲的第1时刻开始经过第1预定时间后,是否产生了第2次拍手声。接着生成具有第2时间宽度的第2门,第2门用于检测从边沿脉冲生成器在第1门内生成和第2次拍手声对应的第2边沿脉冲的第2时刻开始经过第2预定时间后,是否产生第三次拍手声。
Description
技术领域
本发明涉及到一种电子设备的控制装置及电子设备的控制方法,特别涉及到一种对由遥控器遥控的电子设备不使用遥控器进行控制的电子设备的控制装置及电子设备的控制方法。
背景技术
在当前使用的电视图像接收机、音频设备、空调等电子设备一般通过接触主体的操作按钮、或使用遥控器进行控制。在前一情况下,必须靠近到控制对象的电子设备的主体,当电子设备距离操作者较远时控制非常麻烦。这一问题通过使用后者的摇控器来解决。
但是,虽然只要一次将遥控器置于手中之后即可无需移动地进行控制,但当遥控器不在操作者附近时,必须去寻找遥控器所在地点。这一点在不想持续进行控制、而只想进行某个简单的控制时,例如只想暂时接通电源等情况下,会使操作者感到繁杂。并且还存在较多的想使用遥控器但找不到的情况。
为了解决这一问题,在专利文献1-3中公开了以下方法:不使用遥控器等远距离操作设备,而通过拍手声等人类可发出的声音控制电子设备。
通过拍手声等控制电子设备时,需要减少因周围的杂音、无意中产生的声音而产生的误运转。因此在专利文献1-3中,为了提高对周围杂音、无意中产生的声音的耐性,增加拍手声的次数,或者在一系列拍手声的前后确定是否产生其他声音。并且,事先注册各用户控制电子设备的拍手的模式。
专利文献1:日本专利特开昭59-156024号公报
专利文献2:日本专利特开平01-137300号公报
专利文献3:日本专利特开2006-107452号公报
但是,通过多次拍手声控制电子设备时,由于各用户产生各拍手声的间隔不同,可能会无法正确识别拍手声的次数,而产生误运转。并且即使是同一用户,也存在与事先注册的拍手的模式不同,无法正确识别拍手声的次数的情况。
发明内容
本发明提供一种能够根据各用户产生不同拍手声的间隔而正确识别拍手声次数的、误运转较少的电子设备的控制装置及电子设备的控制方法。并且本发明提供一种无需事先注册拍手模式便可控制电子设备的电子设备的控制装置及电子设备的控制方法。
为了解决上述课题,本发明提供(a)-(n)。
(a)一种电子设备的控制装置,其特征在于具有:拾音器(101),对为了控制电子设备而产生的彼此设定预定时间间隔的一系列声波进行拾音,并进行声-电转换;边沿信号提取器(107),根据从上述拾音器输出的声音信号,生成和上述一系列声波中的各个声波的产生时序对应的边沿信号;边沿脉冲生成器(108),根据上述边沿信号生成边沿脉冲;以及判断处理电路(111、114),当上述拾音器在上述一系列声波的未产生状态下对作为上述一系列声波的最初的声波的第1声波进行拾音、上述边沿脉冲生成器生成和上述第1声波对应的第1边沿脉冲时,所述判断处理电路生成具有第1时间宽度t2的第1门,该第1门用于检测从生成上述第1边沿脉冲的第1时刻开始经过第1预定时间t1后,是否产生作为上述一系列声波的第二次声波的第2声波,当上述边沿脉冲生成器在上述第1门内生成和上述第2声波对应的第2边沿脉冲时,所述判断处理电路生成具有比上述第1时间宽度小的第2时间宽度t3的第2门,该第2门用于检测从生成上述第2边沿脉冲的第2时刻开始经过第2预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第三次声波的第3声波。
(b)根据(a)所述的电子设备的控制装置,其特征在于,上述第2预定时间是从上述第1时刻开始到上述第2时刻为止的时间中减去上述第2时间宽度的1/2时间后的时间tIN-(t3/2)。
(c)根据(a)或(b)所述的电子设备的控制装置,其特征在于,上述判断处理电路,生成用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波(n为4以上的整数)的一个或多个第m门(m为3以上的整数,且比n小1),分别生成上述第m门,以使上述第2门和上述第m门中相邻的门的间隔为上述第2预定时间。
(d)根据(a)或(b)所述的电子设备的控制装置,其特征在于,上述判断处理电路,生成用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波(n为4以上的整数)的一个或多个第m门(m为3以上的整数,且比n小1),分别生成上述第m门,以使上述第2门和上述第m门中相邻的门的间隔依次缩短。
(e)根据(d)所述的电子设备的控制装置,其特征在于,上述判断处理电路,在上述边沿脉冲生成器生成和上述第3声波对应的第3边沿脉冲以后,分别在以下时序下生成上述第m门:从和第n-1声波对应的第n-1边沿脉冲及和第n-2声波对应的第n-2边沿脉冲的间隔中减去预定误差时间后的时序。
(f)根据(a)至(e)的任意一项所述的电子设备的控制装置,其特征在于,上述判断处理电路,在用于检测各声波的门内没有检测到上述第二声波以后的声波时,通过生成表示对上述拾音器的声波输入停止的无声标志,确定对上述拾音器的声波输入停止,并生成表示针对上述判断处理电路检测出的边沿脉冲的个数而预先设定的控制动作的控制信号。
(g)根据(a)至(f)的任意一项所述的电子设备的控制装置,其特征在于,具有频带分割处理部(1101),将从上述拾音器输出的上述声音信号分割为多个频带,并将分割的多个频带各自的声音信号输出到上述边沿信号提取器,上述边沿信号提取器,根据上述多个频带各自的声音信号生成多个上述边沿信号,上述边沿脉冲生成器,根据上述多个边沿信号生成多个上述边沿脉冲。
(h)一种电子设备的控制方法,其特征在于包括以下步骤:拾音步骤,对为了控制电子设备而产生的声波进行拾音;声-电转换步骤,对上述声波进行声-电转换并作为声音信号输出;边沿信号生成步骤,根据上述声音信号生成和上述声波的产生时序对应的边沿信号;边沿脉冲生成步骤,根据上述边沿信号生成边沿脉冲;第1门生成步骤,在上述边沿脉冲生成步骤中在预先确定的第1预定时间ts内没有生成上述边沿脉冲的状态下,在上述拾音步骤中对作为用于控制上述电子设备的一系列声波的最初声波的第1声波进行拾音,并在上述边沿脉冲生成步骤中生成和上述第1声波对应的第1边沿脉冲时,生成具有第1时间宽度t2的第1门,该第1门用于检测从生成上述第1边沿脉冲的第1时刻开始经过第2预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第二次声波的第2声波;以及第2门生成步骤,在上述边沿脉冲生成步骤中在上述第1门内生成和上述第2声波对应的第2边沿脉冲时,生成具有比上述第1时间宽度小的第2时间宽度t3的第2门,该第2门用于检测从生成上述第2边沿脉冲的第2时刻开始经过第3预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第三次声波的第3声波。
(i)根据(h)所述的电子设备的控制方法,其特征在于,上述第3预定时间是从上述第1时刻开始到上述第2时刻为止的时间中减去上述第2时间宽度的1/2时间后的时间tIN-(t3/2)。
(j)根据(h)或(i)所述的电子设备的控制方法,其特征在于,还包括第3门生成步骤,生成用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波(n为4以上的整数)的一个或多个第m门(m为3以上的整数,且比n小1),并以使上述第2门和上述第m门中相邻的门的间隔为上述第2预定时间的方式分别生成上述第m门。
(k)根据(h)或(i)所述的电子设备的控制方法,其特征在于,还包括第3门生成步骤,生成用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波(n为4以上的整数)的一个或多个第m门(m为3以上的整数,且比n小1),并以使上述第2门和上述第m门中相邻的门的间隔依次缩短的方式分别生成上述第m门。
(l)根据(k)所述的电子设备的控制方法,其特征在于,在上述边沿脉冲生成步骤中生成和上述第3声波对应的第3边沿脉冲以后,在上述第3门生成步骤中分别在以下时序下生成上述第m门:从和第n-1声波对应的第n-1边沿脉冲及和第n-2声波对应的第n-2边沿脉冲的间隔中减去预定误差时间后的时序。
(m)根据(h)至(l)的任意一项所述的电子设备的控制方法,其特征在于,还包括以下步骤:标志生成步骤,在上述边沿脉冲生成步骤中在用于检测各声波的门内未生成和上述第二声波以后的声波对应的边沿脉冲时,生成表示上述拾音步骤中的声波的拾音停止的无声标志,确定声波拾音停止;以及控制步骤,生成表示针对上述边沿脉冲生成步骤中生成的边沿脉冲的个数而预先设定的控制动作的控制信号。
(n)根据(h)至(m)的任意一项所述的电子设备的控制方法,其特征在于,还包括分割步骤,将上述声-电转换步骤中生成的声音信号分割为多个频带,并生成分割的多个频带各自的声音信号,在上述边沿信号生成步骤中根据上述多个频带各自的声音信号生成多个上述边沿信号,在上述边沿脉冲生成步骤中根据上述多个边沿信号生成多个上述边沿脉冲。
根据本发明,在通过拍手声对电子设备的控制中,可进一步减少误运转。
附图说明
图1是表示本发明的电子设备的控制装置的第一实施方式的框图。
图2是具体表示图1的偏移成分去除部104和拍手声检测处理部105的框图。
图3是表示A/D转换器103的输入输出信号的图。
图4是说明本发明中使用的边沿检测方法的图。
图5是说明本发明的第一实施方式的控制方法的时序图。
图6是说明本发明的第一实施方式的控制方法的流程图。
图7是表示本发明的第一实施方式的控制方法可对应于各种拍手节拍(pace)的图。
图8是表示在本发明的第一实施方式的控制方法中判定为失败的例子。
图9是本发明的电子设备的控制装置的第二实施方式的框图。
图10是说明图9中的噪声状态检测部901的检测动作的图。
图11是本发明的电子设备的控制装置的第三及第四实施方式的重要部件的框图。
图12是表示图11中的LPF的频率特性和脉冲响应(抽头系数)的图。
图13是表示在图11中分割了低频和高频时的各信号的频谱的图。
图14是表示进行三次拍手确定识别时的评估的实施方式的图。
图15是说明本发明的第五实施方式的控制方法的时序图。
图16是说明在本发明的第五实施方式下进行的判定条件的图。
图17是表示本发明的第六实施方式的时序图。
图18是表示本发明的第七实施方式的框图。
图19是说明利用本发明进行电视电源接通/断开的实施例的图。
图20是说明利用本发明进行电视的不同控制的实施例的图。
图21是利用本发明分别控制二个电子设备的第一实施例的说明图。
图22是利用本发明分别控制二个电子设备的第二实施例的说明图。
具体实施方式
(第一实施方式)
图1是表示本发明的电子设备的控制装置的第一实施方式的框图。电子设备的控制装置设置在电子设备内,实现由操作者进行的电子设备的远距离操作。第一实施方式的电子设备的控制装置,通过由操作者产生的、彼此设定有预定时间间隔的一系列声波(例如拍手声),来控制电子设备。
第一实施方式的电子设备的控制装置具有:对操作者的拍手声进行拾音的麦克风(以下简称麦克)101;对来自麦克101的模拟声音信号进行放大的放大器102;将从放大器102输出的模拟声音信号转换为数字信号的A/D转换器103;中央处理装置(CPU)112,将从A/D转换器103输出的数字声音信号通过软件处理进行信号处理并检测出拍手声后,进行本实施方式特有的预定的判定处理,生成并输出控制信号。
麦克101,是对操作者为了控制电子设备而产生的、彼此设有预定时间间隔的一系列的声波进行拾音,并进行声-电转换的拾音器。麦克101输出对声波进行了声-电转换后的模拟声音信号。模拟声音信号,在通过放大器102对后级的A/D转换器103的A/D转换的动态范围放大为最佳振幅电平后,被提供到A/D转换器103。
提供到A/D转换器103的模拟声音信号以采样频率fs被采样,从模拟信号转换为数字信号后,被提供到CPU 112。此外,采样频率fs是A/D转换器103的输入声音信号的最高频率的2倍以上的频率。
CPU 112具有偏移成分去除部104、拍手声检测处理部105、及判定处理部109。偏移成分去除部104通过来自A/D转换器103的数字声音信号去除偏移成分,并输出到拍手声检测处理部105。对偏移成分稍后论述。
拍手声检测处理部105包括绝对值化电路106、边沿信号提取器107、及边沿脉冲生成器108。绝对值化电路106对输入的数字声音信号进行绝对值化处理,边沿信号提取器107从绝对值化的声音信号中提取边沿信号。边沿脉冲生成器108根据提取的边沿信号生成边沿脉冲信号。
具体而言,边沿信号提取器107根据输入的声音信号,生成和一系列的声波中的各个声波的产生时序对应的边沿信号,边沿脉冲生成器108根据边沿信号生成边沿脉冲。拍手声检测处理部105,作为检测出一系列声波的检测信号输出边沿脉冲(边沿检测标志(flag))。
后续的判定处理部109具有计数器110及判定处理部111。在判定处理部111中,根据由拍手声检测处理部105提供的边沿脉冲、及来自计数器110的计数值,生成各种标志,并将控制信号发送到作为控制对象的电子设备的控制部。
并且在本实施方式中构成为,从A/D转换器103输出的数字声音信号的处理通过CPU 112的软件进行,但偏移成分去除部104、拍手声检测处理部105也可由硬件构成,判定处理部109也可由硬件构成。特别是,偏移成分去除部104和拍手声检测处理部105是信号成分的数字处理,因此易于通过硬件构成。由硬件构成时,在电子设备待机时易于进行对电子设备的控制动作。
以下对图1所示的第一实施方式的电子设备的控制装置按照处理顺序详细说明。图2是具体表示图1的偏移成分去除部104和拍手声检测处理部105的框图,图3是表示A/D转换器103的输入输出信号的图。
图2所示的波形信号201表示由麦克101拾音的声波(拍手声)经过放大器102、被A/D转换器103转换后的数字信号的波形信号。
实际的波形信号,在图3中如波形信号301所示,由各种频率成分和振幅构成,但为了简化图示,以下的波形信号为波形信号301的包络线302。但实际的信号处理不针对包络线302、而针对实际的波形信号301进行。
A/D转换前的模拟信号、及A/D转换后的数字信号,与A/D转换器103的输入动态范围303一致,在信号成分中偏移有偏移成分304。在图3所示的例子中,动态范围303为0V到3.3V。但在以下处理中,偏移成分304不是处理对象,因此不需要。
通过A/D转换器103将模拟信号转换为数字信号时,取决于A/D转换器的种类,但如图3所示,电阻分割设定电压电平,使无声时的电平305为A/D转换器103的动态范围303的中央。无声时的电平305是波形信号301的振幅的大致平均值。
从A/D转换器103输出的波形信号201,无声时的电平处于A/D转换器103的动态范围的中央。图1及图2的偏移成分去除部104,对波形信号201的数字声音信号,生成通过低通滤波器(LPF)208使高频成分衰减的信号。减法器209通过从波形信号201的数字声音信号减去使高频成分衰减的信号,去除偏移成分。
其中,LPF 208生成的使高频成分衰减的信号,是提取了波形信号201中无声时的电平附近的信号成分的信号。当增大LPF 208的时间常数时,对波形信号201中的高频成分的追踪变慢。因此LPF 208可仅使相当于波形信号201中无声时的电平的第1低频成分通过。即,LPF208使波形信号201的振幅的大致平均值通过。
减法器209从波形信号201中减去LPF 208的输出,从而输出波形信号201的振幅的平均值为0的波形信号。
电阻分割A/D转换器103的电压电平时,由于存在电平的波动及温度特性的不同,也存在无声时的电平305不处于动态范围303的中央的情况。因此,利用上述偏移成分去除部104生成波形信号201的振幅的平均值为0的波形信号,但只要可获得同样的效果即可,不限于该方法。
并且,LPF 208只要是可分割频带的滤波器即可,可以是带通滤波器(BPF)或高通滤波器(HPF)。
接着,图2所示的拍手声检测处理部105,为了使后续处理变得容易,用绝对值化电路106取从偏移成分去除部104输出的信号的绝对值。波形信号202表示从绝对值化电路106输出的绝对值化后的波形信号,通过下一级的边沿信号提取器107提取边沿信号。
在边沿信号提取器107中,首先根据输入的波形信号202通过低通滤波器(LPF)210进行高频成分的衰减处理,生成波形信号203。乘法器211,向LPF 210输出的波形信号203乘以常数值k,生成波形信号204。减法器212,将从波形信号202减去波形信号204获得的波形信号205提供到核化(coring)处理部213。
其中,LPF 210以适当的延迟及获得波形信号为目的,使时间常数小于LPF 208,使比LPF 208中的第1低频成分高的第2低频成分通过。因此,LPF 210也可以追踪波形信号202中含有的说话声、周围的噪声等第2低频成分。这样一来,波形信号202的频率高的上升部分原样保留,除此之外获得下降为负的波形信号205。
之后,对波形信号205,通过核化处理部213,在小于某阈值时进行归“0”的核化处理。这样一来,边沿信号提取器107可生成波形信号206所示的、仅具有急剧边沿的波形信号(边沿信号)。
此时,通过使核化处理部213中的阈值不为“0”而设定为适当的正值,可去除波形信号205中残留的噪声。
图2的边沿脉冲生成器108,根据从边沿信号提取器107输出的波形信号206(边沿信号),生成边沿脉冲。其中,可仅使边沿信号电平限幅而生成边沿脉冲。但是为了进一步提高对噪声的耐性及对边沿信号的灵敏度,在本实施方式中使用图4所示的方法。
图4所示的波形信号401是放大了图2的波形信号206的信号,圆圈表示各采样数据。边沿脉冲生成器108具有由保持采样数据的N个存储器(rm0~rmN-1)构成的环形存储器402。
设当前时刻为t=0,则存储器rm1中保存波形信号401中的t=-N·Δt的采样数据,存储器rm2中保存波形信号t=(-N+1)·Δt的值。同样地,波形信号401中的t=(-N+2)·Δt、...、t=0的各采样数据依次保存到存储器rm3、...、rm0中。环形存储器402中保存自当前时刻t=0的过去N次的采样数据。此外,Δt是A/D转换器103中的A/D转换的周期。
接着在t=Δt的时刻下,波形信号401中的t=Δt的采样数据被存储器rm1重写更新。即,在当前时刻t=Δt中,在存储最早的时刻的采样数据(在此t=-N·Δt)的存储器中存储当前时刻的采样数据。从存储器rm2到rm0为止,保存和t=0时存储的值相同的值。同样地,按照各Δt,存储器依次逐个更新,可参照从当前时刻开始到过去N次的值。
边沿脉冲生成器108在这种环形存储器402中存储的N个采样数据内,在从存储时刻较早(较旧)的开始依次加权平均了x个(x小于N)的sum0、及从包括当前的值在内的存储时刻较晚(较新)的开始依次加权平均了x个的sum1满足sum1-sum0>yth时,视为已经输入了边沿信号,输出图2的波形信号207这样的具有预定的脉冲宽度的边沿脉冲。在本实施方式中,将系数设为1/4求得加权平均值。并且,设定x,使得按照从早到晚记录了x个采样数据的时刻、及包含当前时刻的值在内的按照从晚到早的顺序记录了x个采样数据的时刻,具有时间间隙。即,是x+x<N的关系的值。
在本实施方式中,如上所述设置间隙,但也可设定x,使按照从早到晚记录x个采样数据的时刻、及包含当前时刻的值在内的按照从晚到早的顺序记录x个采样数据的时刻邻接。此时,是x+x=N的关系。
其中,通过核化处理部213进行核化处理并获得的波形信号206并不是仅具有一个大的边沿,而是如图4所示的波形信号401那样,实际上呈波形弯曲。因此,边沿脉冲生成器108,通过输出具有预定脉冲宽度的边沿脉冲而设置非感应带,避免对一次拍手检测出多次。
上述yth是边沿检测的阈值,其越小越易于检测出较小的拍手声,但因周围的杂声等误检测也较多。另一方面,yth越大误检测越少,但拍手声也难于检测到。因此,设定可切实检测出拍手声、且使误检测尽量少的yth。
如本实施方式所示,边沿脉冲生成器108,不是波形的一个振幅值,而是根据加权平均了x个值的sum0、sum1求得差分,因此即使波形钝化,边沿信号的差分值也变大,故而优选。并且,对响声、噪声的耐性较强,可进行良好的边沿检测处理。
接着详细说明图1所示的判定处理部109。判定处理部109如上所述,根据由边沿脉冲生成器108输出的边沿脉冲及来自计数器110的计数值,进行本实施方式特有的判定处理。
图5是表示判定处理部109的控制方法(判定处理算法)的时序图。图5表示为了控制电子设备而产生的声波(拍手声)的次数为3次时的情况。以下说明其概要。
为了控制电子设备而产生的拍手声、和拍手声类似的噪声为未发生状态的期间设为ts时,判定处理电路111生成图5(C)所示的寂静标志Fs。寂静标志Fs生成后,麦克101对由用户发出的作为第1声波的拍手声进行拾音。该第1声波是用户为了控制电子设备而要产生的、彼此设定了预定的时间间隔的一系列的声波的最初的声波。边沿脉冲生成器108生成和图5(A)所示的第1声波对应的第1边沿脉冲501。判定处理电路111生成图5(B)所示的具有时间宽度t2的第二次拍手声用的门(gate)504,用于检测从边沿脉冲生成器108生成第1边沿脉冲501的第一时刻开始经过了第1预定时间t1后,是否产生了作为一系列声波的第二次声波的第2声波。
接着,用户在门504内产生一系列声波的第2声波。边沿脉冲生成器108,生成和图5(A)所示的第2声波对应的第2边沿脉冲502。判定处理电路111生成图5(B)所示的具有时间宽度t3的第三次拍手声用的门505,用于检测从边沿脉冲生成器108生成第2边沿脉冲502的第二时刻开始经过了第2预定时间tIN-(t3/2)后,是否产生了作为一系列声波的第三次声波的第3声波。
接着,用户在门505内产生一系列声波的第3声波。边沿脉冲生成器108生成和图5(A)所示的第3声波对应的第3边沿脉冲503。判定处理电路111从边沿脉冲生成器108生成第3边沿脉冲503的第3时刻开始、在经过了第3预定时间tIN+(t3/2)后,生成表示对麦克101的声波输入停止的无声标志FN。并且,判定处理电路111通过生成无声标志FN确定对麦克101的声波输入停止。
接着同时参照图5的时序图及图6的流程图依次说明判定处理部109的判定动作。在本实施方式中,图5中的寂静标志FS、标志F1~F3、无声标志FN全部设定的构成示例为优选的控制方法。
首先,判定处理部109的判定处理电路111,判定图5(C)所示的寂静标志FS是否被设定(步骤S1)。从寂静标志FS未被设定、且图5(A)所示的边沿脉冲Fp是“0”的状态,计数器110开始计数。计数值从计数开始时刻(t=0)开始如图5(I)所示一样增加,判定处理电路111,判定在计数值达到规定值ts为止的一定期间ts内,如图5(A)所示边沿脉冲Fp未被设定的状态是否持续(逻辑0的状态)。
当边沿脉冲Fp未被设定的状态持续一定期间ts时(步骤S2为是、S3为是),判定处理电路111认定为寂静,如图5(C)所示设定寂静标志Fs(为逻辑1)。这样一来,计数器110的时刻t重置为“0”,开始一系列判定动作(步骤S4、S5)。
在未经过一定期间ts、未设定寂静标志Fs的期间,边沿脉冲Fp被设定时,计数器110将时刻t重置为“0”(步骤S2为否、步骤S5),再度开始计数。此外,为了防止溢出,如图5(I)所示,在计数器110中预先设置极限值LM。
当设定了寂静标志Fs时,计数器110的时刻t从“0”开始增加(步骤S6)。此时,在寂静标志Fs为“1”、且下述第一次拍手声的标志F1为初始值“0”的状态下(步骤S7为是),变为基于第一次拍手声的边沿脉冲Fp的输入等待状态。
当基于第一次拍手声的边沿脉冲Fp如图5(A)的501所示被输入时,判定边沿脉冲Fp为“1”(步骤S8为是),判定处理电路111如图5(D)所示一样设定第一次拍手声的标志F1(逻辑“1”),判定为第1次拍手(步骤S9)。计数器110将时刻t再次设定为“0”(步骤S 10),在边沿脉冲Fp上升时,计数器111如图5(I)所示再次开始计数。
之后,寂静标志FS和标志F1为“1”、且下述第二次拍手声的标志F2为初始值“0”的状态(步骤S11为是)下,变为基于第二次拍手声的边沿脉冲Fp的输入等待状态。判定处理电路111在基于第二次拍手声的边沿脉冲Fp如图5(A)中的502所示被输入、判定边沿脉冲Fp为“1”时(步骤S12为是),判定边沿脉冲Fp的上升时刻t是否是t≥t1、且t<t1+t2(步骤S13)。
即,判定处理电路111判定基于第二次拍手声的边沿脉冲Fp的上升时刻t是否处于图5(B)所示的具有时间宽度t2的第2次拍手声用的门504(门标志FG)内,如果在门504内,则如图5(E)所示,设定第2次拍手声的标志F2(步骤S14)。同时,将从基于第一次拍手声的边沿脉冲Fp的上升时刻开始、到基于第二次拍手声的边沿脉冲Fp的上升时刻t为止的值(时间),作为第一次拍手声和第二次拍手声的间隔期间tIN存储,计数器110将时刻t重置为t=0,再度开始计数(步骤S15)。
接着,在寂静标志FS和各次拍手声的标志F1和F2为“1”、且下述第三次拍手声的标志F3为初始值“0”的状态(步骤S16为是)下,基于第三次拍手声的边沿脉冲Fp如图5(A)503所示被输入时,判定处理电路111判定边沿脉冲Fp为“1”(步骤S17为是)。进一步判定基于第三次拍手声的边沿脉冲Fp的上升时刻t是否是t≥tIN-(t3/2)、且t<tIN+(t3/2)(步骤S13)。
即,判定处理电路111判定基于第三次拍手声的边沿脉冲Fp的上升时刻t是否处于图5(B)所示的具有比时间宽度t2小的时间宽度t3的第3次拍手声用的门505(门标志FG)内,如果在门505内,则如图5(F)所示,设定第3次拍手声的标志F3(步骤S19)。进一步,设定了第三次拍手声标志F3后,再度将计数器110重置为t=0,开始计数(步骤S20)。此外,第三次拍手声用门505设定为:从基于第二次拍手声的边沿脉冲Fp上升的时刻开始,经过从间隔期间tIN减去t3/2的时间后上升。
在该时刻下,寂静标志FS、拍手声标志F1、F2、F3均为逻辑“1”,并且第四次拍手声的标志F4是初始值“0”的状态(步骤S21为是)。在该状态下时刻t增大(步骤S22、S23为否、步骤S24),直到变为t≥tIN+(t3/2)为止,边沿脉冲Fp未被设置的状态持续时,如图5(G)所示,设定无声标志FN(步骤S23为是,步骤S25)。
判定处理电路111设定无声标志FN,确定对麦克101的声波输入停止。
并且,寂静标志FS、各拍手声标志F1~F3、无声标志FN均被设定,满足本实施方式的构成示例,因此如图5(H)所示,判定标志FJ仅在一定期间tF输出(步骤S26)。其中,用于控制的拍手声被正确输入时,完成一系列的判定动作。判定处理部109在经过一定期间tF后,将所有标志和计数值重置为“0”,计数器110再次开始计数,用于下一判定动作。
以上是本实施方式的判定处理部109的判定动作。
此外,判定处理部109,在基于第二次拍手声的边沿脉冲FP(502)未被输入的状态持续(t1+t2)的时间的情况下(步骤S27为是),判定为输入失败,重置寂静标志FS、间隔期间tIN、及第一次拍手声标志F1(步骤S28)。
同样地,在基于第三次拍手声的边沿脉冲FP(503)未被输入的状态持续tIN+(t3/2)的时间的情况下(步骤S29为是),判定为输入失败,重置寂静标志FS、间隔期间tIN、及拍手声标志F1、F2(步骤S30)。
并且,在设定第三次拍手声的标志F3后、经过tIN+(t3/2)时间前,输入了边沿脉冲FP时,比预先确定的拍手声的次数多,因此仍然判定为输入失败(步骤S22为是,步骤S31)。
根据本实施方式,在生成用于检测是否产生第三次拍手声的门505时,反映从生成与第一次拍手声对应的第1边沿脉冲501的时刻开始、到生成与第二次拍手声对应的第2边沿脉冲502的时刻为止的间隔期间tIN。因此,第三次拍手声用的门505,在从生成第2边沿脉冲502的时刻开始经过了如下时间后生成:从间隔期间tIN减去了第三次拍手声用门505的时间宽度t3的1/2时间。
图5中虽未图示,但使产生拍手声的次数为4次以上时,也和上述第三次拍手声用的门505同样地,生成一个或多个用于检测第四次之后的第n(n为4以上的整数)拍手声的第m(m为3以上的整数,且小于n)门即可。分别生成第m门,以使第三次拍手声用门505和用于检测出是否产生第n拍手声的第m门中的相邻的门的间隔,为从间隔期间tIN减去第三次拍手声用门505的时间宽度t3的1/2时间后的时间。
这样一来,通过生成用于检测第三次之后的拍手声的门时反映间隔期间tIN,可进行调整,使生成第三次拍手声用门之后的相邻的拍手声用门(门标志FG)的间隔为等间隔。
并且在本实施方式中,通过较长地设定第二次拍手用门504的时间宽度t2,可对应于用户的各种拍手节拍。并且通过反映间隔期间tIN,可使第三次之后的拍手声用门的时间宽度t3小于时间宽度t2。通过间隔期间tIN可判定用户产生拍手声的间隔,即使是较小的时间宽度t3也可充分检测出拍手声。通过减小时间宽度t3,也可减少因无意中产生的拍手声、不定期产生的环境噪声等而产生的误运转。
判定处理部109,将基于由麦克101拾音的一系列声波的边沿脉冲FP的个数、及产生间隔作为判定条件。当需要进一步正确地进行判定时,将一系列声波发生前的声波的未发生状态(寂静标志FS)及一系列声波发生后的声波的未发生状态(无声标志FN)作为判定条件。
此外,也可是含有寂静标志FS或无声标志FN的任意一个的判定条件、或不含有任一标志的判定条件,这种情况下,判定处理部109的判定动作变得简单。
但是,将寂静标志FS及无声标志FN作为判定条件时,用户如果拍手预定次数,则进行预定次数+2次的判定,无需使用户增加拍手次数,判定处理部109的判定动作的误动作较少,较为优选。进一步,对于周围产生的声音等的耐性也比其他判定条件的情况高,较为优选。
人发出的拍手的节拍是各种各样的,例如以较缓慢节拍拍手的人如图7(A)的701~703所示,各边沿脉冲FP以较长的间隔输入。与之相伴,第三次拍手声用的门标志FG(705)如图7(B)所示被生成。并且例如以较快节拍拍手的人如图7(C)708~710所示,各边沿脉冲FP以较短间隔输入,第三次拍手声用的门标志FG(712)如图7(D)所示被生成。
图7(A)、(C)的任意一种情况下,均使从与第二次拍手声对应的第2边沿脉冲702、709产生的时刻开始到第三次拍手声用门705、712上升为止的期间,反映第一次和第二次拍手声的间隔期间TIN,因此根据本实施方式,也可应对拍手间隔的波动。
但如果允许任意的节拍,则会导致误运转,因此最好将第一次拍手到最后一次拍手的时间确定在一定程度。具体而言,如图7的三次拍手的情况下,可以设定t1和t2,以使第一次到第三次为止的拍手在3秒左右进行时判定为正常。
此外,本实施方式中示例了三次拍手进行控制的情况,但不限于此。如果增加次数,则判定条件变得严格,因此对误运转的耐性也提高。但是当次数过多时会使用户感到繁杂,并且失败的情况也较多,因此3~4次较适当。
并且,减少拍手次数时,例如为二次时,无法如三次以上时那样适用可反映间隔期间tIN的算法。这种情况下,对误运转的耐性降低,但如上所述,通过将拍手声产生前后的寂静状态加入到判定条件,可进行2+2次的判定,和仅根据二次拍手进行判定时相比,可获得较高的耐性。
图8表示在门标志FG的设定期间之外生成边沿脉冲FP、输入失败时的时序图。图8(A)中生成801所示的基于第一次拍手声的边沿脉冲FP,图8(B)中生成804所示的基于第二次拍手声的拍手声用的门标志FG,图8(A)中生成802所示的基于第二次拍手声的边沿脉冲FP。并且如图8(C)、(D)、(E)所示,寂静标志FS、标志F1、标志F2被设定。
目前为止和图5相同,但图8(A)中803所示的基于第三次拍手声的边沿脉冲FP,在图8(B)所示的第三拍手声用门805外生成。
这种情况下,视其为无意产生的声音、来自周围的噪声,输入失败,如图8(F)、(G)所示,标志F3、无声标志FN不被设定。因此判定动作结束,如图8(H)所示不输出判定标志FJ。不输出判定标志FJ而结束时,判定处理部109在这一时刻将所有标志和计数器重置为0,计数器110再次开始计数时刻t,以备下一判定动作的开始。
即,在本实施方式中,门期间之外只要输入一次边沿脉冲FP,则视作用于控制的拍手输入失败,因此可正确地进行拍手声的检测。
(第二实施方式)
接着说明本发明的第二实施方式。进行本发明的拍手控制时,当周围除了拍手声外存在较大的噪声时,拍手声淹没在周围的声音中,可能无法检测出来。并且,例如用大音量听音乐等情况下,当该音乐中存在和拍手声类似的声音(振幅值、频带等)鸣响时,会被识别为拍手声,可能会引起误运转。
在此将因这种拍手声以外的周围声音可能造成的无法进行拍手控制或误运转的状态称为噪声状态。
因此,在第二实施方式中其构成是,判断是否是噪声状态,当判断为噪声状态时,禁止拍手控制。图9表示作为本发明的电子设备的控制装置的第二实施方式的框图。在该图中对和图1相同的构成部分标以相同的标号,并省略其说明。
在图9中,噪声状态检测部901,通过由绝对值化电路106绝对值化了的输入波形,判断周围是否存在除了拍手声之外的连续的较大的声音,并向判定处理部113输出判断结果。判定处理部113由计数器110和判定处理电路114构成,除了和第一实施方式的判定处理部109同样的判定外,还包括来自噪声状态检测部901的判断结果,以判定拍手控制。
接着参照图10说明噪声状态检测部901的检测动作。图10(A)表示提供到噪声状态检测部901的噪声状态下的绝对值化后的波形信号1002的形态。输入的波形信号1002中的拍手声的成分1001淹没在噪声状态的成分中,通过第一实施方式的处理难于检测。
因此,在本实施方式中,首先,对波形信号1002设定适当的阈值1003。并且,将波形信号1002的值减去阈值1003的值作为变量,累积变量成为变量sum。波形信号1002的值如果小于阈值1003,则成为负值的加法,即为从变量sum减去的减法。
图10(A)中记载为加法的范围中,输入比阈值1003大的值,因此将和阈值1003的差分与变量sum相加,在记载为减法的范围中,和阈值1003相比,输入的值较小,因此从变量sum中减去差分。此时的变量sum如图10(B)表示。
接着,对变量sum设定适当的阈值1004,当变量sum大于该阈值1004时,噪声状态检测部901将该状态视为噪声状态,将拍手控制禁止标志FF输出到判定处理部113。在此,如果波形信号1002的值持续超过阈值1003,则变量sum持续相加,因此为了防止溢出,对变量sum如图10(B)所示设定极限值1005。并且,变量sum的下限值为0。
判定处理部113内的判定处理电路114,在未输入拍手控制禁止标志FF时,进行和第一实施方式的判定处理电路111相同的判定动作。另一方面,当输入了拍手控制禁止标志FF时,停止判定动作等,通过禁止拍手控制来防止周围噪声引起的误运转。并且,当设定了拍手控制禁止标志FF时,为了使用户识别到处于无法接受拍手控制的状态,可在画面进行预定的显示,或由扬声器发出预定的声音。
对波形信号1002的值进行电平限幅并判定时,拍手声的成分在上升时具有较大的振幅,因此会因拍手声自身,使得拍手控制禁止标志FF被设定。但如本实施方式所示,不对波形信号1002的值、而对其累积值的变量sum进行判定,从而可仅对连续的较大的周围的声音设定拍手控制禁止标志FF。
如上所述,通过导入拍手控制禁止标志FF,可防止图10(A)所示的存在连续的较大的噪声时的误运转。进一步,如果存在上述使用户识别到禁止状态的显示等,则在无法拍手控制的状态下不进行拍手即可。并且,当噪声的原因例如是音乐时,可进行将其停止等应对措施。
第二实施方式的拍手控制禁止标志FF,可通过向第一实施方式追加噪声状态检测部901来导入,可进行和第一实施方式相比误运转更少的拍手声控制。
(第三实施方式、第四实施方式)
接着说明第三实施方式及第四实施方式。在第一实施方式的边沿信号提取器107中,使用低通滤波器(LPF)分离作为低频成分的噪声和作为高频成分的拍手声,而在第三及第四实施方式中,其构成是,将输入的声音分割为多个频带,进一步划分为必要成分和不必要成分。
拍手声表示脉冲性的波形,因此几乎在全部频带中具有信号成分。利用这一特征,将输入的声音用频带滤波器分割为多个频带,各自进行第一实施方式所示的拍手声检测处理,则可区别拍手声和其他声音、例如仅存在于某特定频带的声音。频带分割数越多,则区分精度越高。在此,图11表示最简单的将频带一分为二的示例。
图11(A)表示本发明的电子设备的控制装置的第三实施方式的重要部件的框图,图11(B)表示本发明的电子设备的控制装置的第四实施方式的重要部件的框图。该图中对和图1相同的构成部件标以相同的标号,并省略其说明。如图11(A)(B)所示,第三及第四实施方式到偏移成分去除部104为止和第一实施方式构成相同,与第一实施方式不同之处在于在其后级设置频带分割处理部1101之后的电路块。
在图11(A)(B)中,频带分割处理部1101由低通滤波器(LPF)1102和减法器1103构成。图12(A)表示LPF 1102的频率特性,图12(B)表示脉冲响应(抽头系数)。
图12(A)所示的LPF 1102的频率特性,考虑到在LPF 1102后级检测基于拍手声的边沿的上升,优选频率的变化区域在一定程度上较陡峭,响声较少。并且LPF 1102为了抑制耗电量并在采样周期内完结处理,优选尽量为抽头系数小的滤波方式。
在此示出了利用最大平坦半带FIR滤波器(Maximum Flat HalfBand Finite Impulse Response Filter)实现运转良好及电路规模减少的示例。该方式的滤波器中,中央抽头以外的偶数次的抽头系数为零。图12(B)的黑色圆圈所示的奇数抽头不为零,×所示的偶数抽头为零。并且,LPF 1102的中央抽头的抽头系数也是1/2,因此可通过比特移位(bit shift)来处理。
将本实施方式的电子设备的控制应用于电源接通等时,电源在待机状态时发挥作用,因此处理简单的滤波方式由于其电路规模小、且耗电量少,而优选。
最大平坦半带FIR滤波器的滤波特性如图12(A)所示,以采样频率fs的1/4倍的频率以振幅0.5中心点对称。这意味着原信号的能量在滤波处理上被等分割,对之后的边沿检测部及判定处理而言存在可同等评价的优点。
图11所示的LPF 1102取出通过偏移成分去除部104去除了偏移成分的信号的低频频率成分(以下称为低频成分)并输出。
减法器1103将从LPF 1102输出的低频成分从以下信号中减去:去除了从偏移成分去除部104输出的偏移成分的信号。因此,减法器1103输出去除了偏移成分的信号中的低频成分衰减的、即赋予了高频滤波特性的高频成分。
在图11(A)所示的第三实施方式中,从频带分割处理部1101输出的高频成分的信号,提供到高频成分拍手声检测处理部1104,低频成分的信号提供到低频成分拍手声检测处理部1105。处理部1104、1105均通过与图2的拍手声检测处理部105同样的电路检测出拍手声,将边沿脉冲输出到判定处理部109或113。
高频成分拍手声检测处理部1104及低频成分拍手声检测处理部1105,直接以被A/D转换器103采样的速率对输入的声音信号实施处理。其中,A/D转换器103的采样频率为fs。因此,高频成分拍手声检测处理部1104根据采样频率fs的高频成分生成高频边沿脉冲FPH,低频成分拍手声检测处理部1105根据采样频率fs的低频成分生成低频边沿脉冲FPL。
图11(B)所示的第四实施方式,向第三实施方式追加了高频成分下降采样器1106及低频成分下降采样器1107。从频带分割处理部1101输出的高频成分的信号提供到高频成分下降采样器1106,低频成分的信号提供到低频成分下降采样器1107。
高频成分下降采样器1106及低频成分下降采样器1107,将频带分割的信号根据频带分割数降低采样速率,延长之后的处理所需的周期,使处理时间宽裕。同时,为了减少频率分割方式的耗电,将A/D转换器103的采样频率fs转换为用频带分割数2除的采样频率(采样频率fs’)。采样频率fs根据公知的采样定理,是A/D转换器103的输入声音信号的最高频率的2倍以上的频率。
高频成分下降采样器1106及低频成分下降采样器1107,对由A/D转换器103e采样时的作为奈奎斯特速率(Nyquist rate)的(1/2)fs降低采样频率,将其作为之后的处理的采样速率。这就是所谓欠奈奎斯特采样处理。
作为在高频成分下降采样器1106及低频成分下降采样器1107中将采样速率下降到1/2速率的方法,包括高频成分和低频成分一起同相地下降采样的情况、及反相(180度)地进行不同的下降采样的情况,由于反相时相位不同的信号包含于任一成分中,因此优选。
通过高频成分下降采样器1106从采样速率fs下降采样到(1/2)fs的高频成分信号,提供到高频成分拍手声检测处理部1104。并且,通过低频成分下降采样器1107从采样速率fs下降采样到(1/2)fs的低频成分信号,提供到低频成分拍手声检测处理部1105。
高频成分拍手声检测处理部1104,根据采样频率(1/2)fs的高频成分生成高频边沿脉冲FPH’,低频成分拍手声检测处理部1105根据采样频率(1/2)fs的低频成分生成低频边沿脉冲FPL’。
图13(A)~(D)表示将频带分割为低频和高频时的图11(A)(B)的重要部分的信号的频谱。在采样频率fs下通过频带分割处理部1101被频带分割的信号成分中,低频成分是图13(A)中S1所示的频谱,高频成分是图13(C)中S3所示的频谱。并且,将高频成分S3在高频成分下降采样器1106、将低频成分S1在低频成分下降采样器1107中分别将采样速率下降到1/2,低频成分的信号频谱如图13(B)中S1’、S2所示,高频成分的信号频谱如该图13(D)中S3’、S4所示。
这样一来,频带分割处理部1101的滤波处理作为欠采样的前置滤波器作用,不会受到折返成分的影响,可将采样速率处理为1/2。
接着,对通过高频成分拍手声检测处理部1104获得的高频边沿脉冲FPH及通过低频成分拍手声检测处理部1105获得的低频边沿脉冲FPL的、在判定处理部109中的处理方法进行说明。图14是对其的说明。
这里处理的边沿脉冲,对采样频率fs下的边沿脉冲FPH及FPL进行说明,但也可以是采样频率(1/2)fs时的边沿脉冲FPH’及FPL’。说明对获得的边沿脉冲进行评价的方法。
图14表示拍手三次控制电子设备时的评估示例。“○”表示各边沿脉冲在门期间内被检测出的情况,“×”表示未检测到边沿脉冲的情况。
在图14的示例中,未检测出基于第二次拍手的高频边沿脉冲FPH,但检测出基于全部拍手的低频边沿脉冲FPL。作为评价的方法,将第一次拍手作为全部的开始,重视避免误检测,将高频边沿脉冲FPH和低频边沿脉冲FPL两者的逻辑积作为第一次拍手的计算结果算出。
另一方面,第二次拍手及第三次拍手的计算结果通过取高频边沿脉冲FPH和低频边沿脉冲FPL逻辑和来计算。并且,作为第一评价,确认存在基于第一次到第三次拍手声的边沿脉冲的计算结果。第二评价来评价第二次和第三次拍手中的边沿脉冲FPH、FPL的检测次数的总和。若完全检测出边沿脉冲FPH、FPL,则检测次数为4次,在此为了提高识别率,只要检测次数为3次以上即可确定识别。之所以这样处理是为了提高对误识别的耐性。
例如,电子设备的警告音等被称为哔哔声(beep)的电子音等具有特定的频率成分。因而如同拍手一样,例如重复三次哔哔声时,检测出边沿脉冲,无法区别。假设在这种情况下,根据图14的评价方法,全部三次拍手中有一次如上所述具有逻辑积,因此需要同时确立高频边沿脉冲FPH和低频边沿脉冲FPL两者,可避免对哔哔声等电子音的误识别。这是因为,哔哔声等电子音具有特定的频率成分,高频边沿脉冲FPH和低频边沿脉冲FPL两者不可同时确立。
此外,评价方法不仅包括图14所示的方法,也可是以下较严格的评价:在所有次数的拍手中,使计算内容为高频边沿脉冲FPH和低频边沿脉冲FPL的逻辑积。
并且,也可将在所有次数的拍手中,使计算内容为高频边沿脉冲FPH和低频边沿脉冲FPL的逻辑和来评价边沿脉冲的检测次数的总和。优选根据环境进行设定,是提高检测精度还是提高对误识别的耐性。
(第五实施方式)
接着说明本发明的第五实施方式。在第一实施方式中,示例了仅判定某一确定次数(在第一实施方式中为3次)的拍手声的判定处理部109的控制方法(判定处理算法)。但是,如果只能对某一确定的次数进行判断,则实际使用该拍手声进行电子设备控制时,即使根据电子设备的状态改变控制,在该时刻下也仅可进行一种控制。这在使用本发明时是一个较大的制约。
如果可识别多种拍手次数、分别设定和各次数对应的控制动作,则发明的利用范围也扩大。因此,在本实施方式中,说明判定多种拍手次数的控制方法。
图15作为本实施方式的一个实施例,示例了判定三次和四次拍手的控制方法。图15(A)表示三次拍手控制时、图15(B)表示四次拍手控制时的边沿脉冲FP。在第三次拍手为止完成输入的状态、即图5所示的寂静标志FS及各拍手声标志F1~F3设定的状态为止,与第一实施方式相同,因此省略其说明及图示,对基于第三次拍手声的边沿脉冲FP的输出之后的判定处理部109(或113)的动作进行说明。
如图15(A)所示,判断处理电路111在图15(C)所示的第三次拍手声门1301中检测出基于第三次拍手声的边沿脉冲FP时,计数器110从t=0再次开始计数。之后,在图15(C)的T1及T2的期间内(t<tIN+(t3/2))不生成边沿脉冲FP,当t≥tIN+(t3/2)时,满足上述三次拍手的判定条件,输入成功。如第一实施方式所示。
另一方面,图15(C)的T1及T2期间内(t<tIN+(t3/2))检测出边沿脉冲FP时,在第三次拍手后,未满足预定期间内未检测出边沿脉冲FP的条件,因此三次拍手的控制失败。
图15(B)所示的四次拍手的情况下,和图15(A)一样,基于第三次拍手声的边沿脉冲FP在图15(C)所示的第三次拍手声门1301中检测出来时,计数器110从t=0再次开始计数。接着,判定处理电路111,在从边沿脉冲生成器108生成基于第三次拍手声的边沿脉冲FP的时刻t开始、经过预定的时间tIN-(t3/2)后,生成用于检测是否产生第四次拍手声的门1302。
在此分别说明在图15(C)所示的各期间T1~T3中生成基于第四次拍手声的边沿脉冲Fp的情况。
首先,在门1302之外的期间T1(t<tIN-(t3/2))内生成基于第四次拍手声的边沿脉冲FP时,四次拍手的控制失败。
在门1302内的期间T2、即t≥tIN-(t3/2)、且t<tIN+(t3/2)的期间,生成基于第四次拍手声的边沿脉冲FP时,判定处理电路111检测到产生基于第四次拍手声的声波。当确认从生成基于第四次拍手声的边沿脉冲FP的时刻t开始、到经过作为T3的期间的tIN+(t3/2)为止,未生成边沿脉冲FP时,满足四次拍手的判定条件,四次拍手的控制成功。
另外,在门1302以外的期间T3中生成基于第四次拍手声的边沿脉冲FP时,四次拍手的控制也失败。从已经生成基于第三次拍手声的边沿脉冲FP的时刻t开始经过了tIN+(t3/2),因此即使输入第四次声波也不会被识别。
如本实施例所示,通过三次或四次拍手进行控制的设定中,如上所述,由于满足了三次拍手的判定条件,因此判定是三次拍手的控制。
以上考虑了分别判定三次拍手声和四次拍手声的条件,各判定条件汇总如图16所示。在图16中,“○”表示在其期间内设定一次边沿脉冲FP,“×”表示在其期间内没有设定一次边沿脉冲FP,“-”表示无关。
在期间T1内设定了边沿脉冲FP时,拍手次数与三次、四次的任意一个判定条件均不一致,因此输入失败。在期间T2内如果未设定边沿脉冲FP,则判定为三次拍手,在期间T2内若设定了边沿脉冲FP则不可能是三次拍手。进一步,在期间T2内设定了边沿脉冲FP、在期间T3内未设定边沿脉冲FP时,判定为四次拍手。
通过实现以上判定动作,可识别三次和四次拍手。并且,该判定方法逻辑上不用于限定次数、次数的种类,因此可广泛应用。即,例如也可识别三以上的多种拍手次数。
(第六实施方式)
存在拍手次数越多用户的拍手节拍逐渐变快的倾向,这种情况下,在用于检测出第三次之后的拍手声的门设置在同一间隔期间的第一至第五实施方式中,即使用户想等间隔地正确输入拍手,也可能不按照用户的意愿来判定。
图17表示拍手节拍变快的情况,图17(A)(C)所示的边沿脉冲FP中,第一次和第二次拍手的间隔期间tIN、与第二次和第三次拍手的间隔期间tIN’之间是tIN’=tIN-Δt的关系。同样,tIN’与第三次和第四次拍手间隔期间tIN”之间是tIN”=tIN’-Δt的关系,表示比各自的前一个间隔期间缩短微小的期间Δt。
对于这种具有逐渐变短的间隔期间的拍手输入,如图17(B)所示,在产生了使第一次和第二次拍手的间隔期间tIN在所有门期间内一样反映的门标志FG时,在拍手和门期间之间逐渐产生偏差。在图17(A)、(B)的例子中,用户本来想等间隔地拍手,但第四次拍手偏离门期间,输入失败。
因此,在本实施方式中,使第一次和第二次拍手的间隔期间tIN在所有门期间内反映不一,如图17(D)所示,分别产生反映了前一间隔期间的门标志FG。这样一来,可应对如图17(C)所示间隔期间逐渐变快的拍手。
(第七实施方式)
根据放置电子设备的环境的不同,拍手声进行各种反响。在第七实施方式中,其构成不受环境左右。并且通过对边沿信号提取器107追加微小的电路来实现。图18表示第七实施方式的框图。在该图中,对和图2相同的构成标以相同的标号,并省略其说明。
在第七实施方式中,具有图18所示的边沿信号提取器1071,以取代图2所示的第一实施方式的边沿信号提取器107。
第七实施方式的边沿信号提取器1071具有:LPF 2101、2102;乘法器2111、2112;最大值检测器214;减法器212;核化处理部213。
LPF 2101、2102生成从绝对值化电路106输出的波形信号202的衰减了高频成分的波形信号。从LPF 2101输出的波形信号在乘法器2111中相乘而成为波形信号2031。从LPF 2102输出的波形信号在乘法器2112中相乘而成为波形信号2032。
波形信号2031、2032输入到最大值检测器214。最大值检测器214检测出输入的波形信号的各采样数据中的较大信号,生成波形信号2041。减法器212从波形信号202中减去波形信号2041,输出波形信号2051。核化处理部213对波形信号2051,当其小于某一阈值时进行归“0”的核化处理,生成波形信号206。
在本实施方式中,将LPF 2101的LPF特性设定在低频一侧,将LPF 2102的LPF特性设定得比LPF 2101的LPF特性靠近中频一侧。这样一来,因放置电子设备的环境不同拍手声反响不同时,也可正确识别拍手声。
(实施例)
作为以上说明的本发明的各实施方式下的通过拍手声控制电子设备的一个示例,图19表示控制电视图像接收机(以下称为电视)的实施例。在该图中,对和图1、图2、图9、图11相同的构成部分标以相同的标号。
图19(A)表示电源断开时、图19(B)表示电源接通时的电视1801。电视1801的正面上部设有麦克101,与其相邻设有由发光色不同的多个发光二极管(LED)构成的指示灯1802。
麦克101优选设置在可对拍手声良好拾音的位置上,如图19(A)、(B)所示,可设置在电视1801的上部中央,也可设置在其他场所。但是,由于设置在电视1801上的扬声器发出的声音可能会引起误运转、或妨碍拍手控制,因此优选设置在远离扬声器、且可尽量不对扬声器输出的声音进行拾音的场所。
指示灯1802用于对用户指示当前从麦克101输入的声音处于怎样的状态。例如如上所述,为了开始进行判定,需要设定寂静标志FS。并且,在噪声状态时,设定拍手控制禁止标志FF,禁止拍手声的控制。这些标志的状态直接和控制相关,因此需要用户识别,而为了进行识别需要指示灯1802。
在此列举一例,如果设定了寂静标志FS,则驱动指示灯1802中发出橙色光的LED,如果设定了拍手控制禁止标志FF,则驱动指示灯1802中发出红色光的LED。这样一来,用户如果看到橙色光的LED未发光,则明白寂静期间不足,如果看到发出红色光的LED发光,则明白处于噪声状态,因此不会因白白拍手而感到疲劳。
并且,当设定了边沿脉冲FP时,驱动指示灯1802中发出黄色光的LED,当设定了判定标志FJ时,则驱动指示灯1802中发出绿色光的LED,这样一来,用户通过LED的发色光可知是否检测出当前的拍手、判定是否成功,可实现不会使人疲劳的控制。
并且,在本实施例中,示例了指示灯1802由彼此发出不同颜色的光的四个LED构成的情况,但个数、颜色、显示方法等不受其限定,只要是用户易于识别的即可。
并且,拍手三次的控制应用于电源接通和电源断开时,检测出三次拍手并输出判定标志FJ后,将与按下遥控器的电源按钮时输出的遥控代码相同的信号发送到电视机主体的控制部等,以实现控制。此时,可使遥控器无法控制而仅以拍手声进行控制,也可同时使用遥控器控制及拍手声控制。后一情况下,只要取来自遥控器的信号和拍手声产生的信号的逻辑和即可。
在本实施例中,在图19(A)所示的电源关闭时如果拍手三次,则变为图19(B)所示的电源接通状态,在图19(B)所示的电源接通状态下如果拍手三次,则变为图19(A)所示的电源断开状态。
并且,电子设备通常在电源断开时,内部的微型计算机变为待机状态或被称为停止模式的状态,和通常动作时相比,时钟频率下降,或时钟供给停止。在该状态下,难于用软件执行上述实施方式所述的处理,因此例如需要使所有处理用硬件进行,并向微型计算机输入作为插入信号的信号等对应。
图20表示对电机1801的控制,将不同次数的拍手分别分配到其他控制的实施例。该图,对和图19相同的构成部分标以相同的标号,并省略其说明。在该实施例中,将四次拍手分配到电源接通/断开,将三次拍手分配到菜单画面1901的接通/断开。
在图20(A)所示的电视1801的电源断开的状态下如果拍手四次,则转换到图20(B)所示的电源接通的状态。
并且,在图20(B)的电视1801的电源接通的状态下如果拍手四次,则转换到图20(A)所示的电视1801电源断开的状态,如果拍手三次,则转换到图20(C)的菜单画面打开的状态,在图20(C)的菜单画面打开的状态下如果拍手三次,则转换到图20(B)所示的菜单画面关闭的状态。
并且,在图20(C)的菜单画面打开的状态下如果拍手四次,则转换到图20(A)的电视1801的电源断开的状态。这样一来,对一个电子设备(在此为电视1801)可进行按照拍手次数不同而设定的多个控制。
并且和上述实施例不同,可对拍手的各次数设定多个设备的控制,单独进行控制。图21及图22表示其实施例。在二个图中,对同一构成部分标以相同的标号。图21表示将三次拍手分配到作为不同的电子设备的电视1801和个人计算机2001中的个人计算机2001的电源接通/断开控制时的实施例。
并且,个人计算机2001中,相当于上述麦克101的麦克2002设置得可对拍手声进行拾音。
并且,图22表示将四次拍手分配到电视1801和个人计算机2001中电视1801的电源接通/断开控制时的实施例。在该实施例中,是通过四次拍手进行电视1801的电源接通/断开、通过三次拍手进行个人计算机2001的电源接通/断开的例子。
电视1801通过三次拍手不反应,并且个人计算机2001通过四次拍手不反应,因此可分开使用。此外,这里示例了二个电子设备的控制的例子,但不限定可控制的电子设备的个数及电子设备的种类。
上述第一至第七实施方式彼此不互相排斥,因此可以第一实施方式为基础并组入所需的结构。但是,当在家庭内实际使用时,需要尽量提高对误运转的耐性,通过组装所有实施方式的功能,可获得最佳的功能。
通过以上实施方式,对输入到麦克的声音通过利用频带/振幅/时间区域/发声模式等进行评价、判定,可实现具有以下优点的实用性高的拍手声下的电子设备控制:(1)对噪声、不定期进入的声音的耐性较强,可防止误运转;(2)拍手只要拍预定次数即可,不限定拍手的节拍,因此对各种用户而言均易于使用;(3)不限定拍手次数、可判定的种类,因此对一个电子设备可根据拍手次数分配各种控制,可分开控制不同的电子设备。
并且在上述第一至第七实施方式中,说明了三次以上的拍手的判定,但通过一次或二次拍手也可控制电子设备。但是,当拍手小于三次时,不仅判定次数较少,而且如第一实施方式所述,无法适用将第一次和第二次拍手的间隔期间反映到下一个间隔期间的控制方法,因此和三次以上拍手时相比,误运转大幅增加。因此如上述实施方式所述,拍手次数为三次以上较为优选。
并且,在上述实施方式及实施例中,说明了通过用户(操作者)产生的拍手控制电子设备的情况,但不限于此。用户为了控制电子设备只要产生预定次数的声波即可,作为声波产生方法,拍手以外的方法(例如,用户将手持的物体敲打离得最近的桌子等所产生的打击声等)也包含在本发明中。
Claims (14)
1.一种电子设备的控制装置,其特征在于,具有:
拾音器,对为了控制电子设备而产生的彼此设定有预定时间间隔的一系列声波进行拾音,并进行声-电转换;
边沿信号提取器,根据从上述拾音器输出的声音信号,生成和上述一系列声波中的各个声波的产生时序对应的边沿信号;
边沿脉冲生成器,根据上述边沿信号生成边沿脉冲;以及
判断处理电路,当上述拾音器在上述一系列声波的未产生状态下对作为上述一系列声波的最初声波的第1声波进行拾音、上述边沿脉冲生成器生成和上述第1声波对应的第1边沿脉冲时,所述判断处理电路生成具有第1时间宽度的第1门,该第1门用于检测从生成上述第1边沿脉冲的第1时刻开始经过第1预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第二次声波的第2声波;当上述边沿脉冲生成器在上述第1门内生成和上述第2声波对应的第2边沿脉冲时,所述判断处理电路生成具有比上述第1时间宽度小的第2时间宽度的第2门,该第2门用于检测从生成上述第2边沿脉冲的第2时刻开始经过第2预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第三次声波的第3声波。
2.根据权利要求1所述的电子设备的控制装置,其特征在于,
上述第2预定时间,是从上述第1时刻开始到上述第2时刻为止的时间中减去了上述第2时间宽度的1/2时间后的时间。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备的控制装置,其特征在于,
上述判断处理电路,生成一个或多个第m门,用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波,其中,n为4以上的整数,m为3以上的整数且比n小1,
分别生成上述第m门,以使上述第2门至上述第m门中相邻的门的间隔为上述第2预定时间。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备的控制装置,其特征在于,
上述判断处理电路,生成一个或多个第m门,用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波,其中,n为4以上的整数,m为3以上的整数且比n小1,
分别生成上述第m门,以使上述第2门至上述第m门中相邻的门的间隔依次缩短。
5.根据权利要求4所述的电子设备的控制装置,其特征在于,
上述判断处理电路,在上述边沿脉冲生成器生成和上述第3声波对应的第3边沿脉冲以后,分别在以下时序下生成上述第m门:从和第n-1声波对应的第n-1边沿脉冲及和第n-2声波对应的第n-2边沿脉冲的间隔中减去预定误差时间后的时序。
6.根据权利要求1或2所述的电子设备的控制装置,其特征在于,
上述判断处理电路,在用于检测各声波的门内没有检测到上述第二声波以后的声波时,通过生成表示对上述拾音器的声波输入停止的无声标志,确定对上述拾音器的声波输入停止,并生成表示针对上述判断处理电路检测出的边沿脉冲的个数而预先设定的控制动作的控制信号。
7.根据权利要求1或2所述的电子设备的控制装置,其特征在于,
具有频带分割处理部,将从上述拾音器输出的上述声音信号分割为多个频带,并将分割的多个频带各自的声音信号输出到上述边沿信号提取器,
上述边沿信号提取器,根据上述多个频带各自的声音信号生成多个上述边沿信号,
上述边沿脉冲生成器,根据上述多个边沿信号生成多个上述边沿脉冲。
8.一种电子设备的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
拾音步骤,对为了控制电子设备而产生的声波进行拾音;
声-电转换步骤,对上述声波进行声-电转换并作为声音信号输出;
边沿信号生成步骤,根据上述声音信号生成和上述声波的产生时序对应的边沿信号;
边沿脉冲生成步骤,根据上述边沿信号生成边沿脉冲;
第1门生成步骤,在上述边沿脉冲生成步骤中在预先确定的第1预定时间内没有生成上述边沿脉冲的状态下,在上述拾音步骤中对作为用于控制上述电子设备的一系列声波的最初声波的第1声波进行拾音,并在上述边沿脉冲生成步骤中生成和上述第1声波对应的第1边沿脉冲时,生成具有第1时间宽度的第1门,该第1门用于检测从生成上述第1边沿脉冲的第1时刻开始经过第2预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第二次声波的第2声波;以及
第2门生成步骤,在上述边沿脉冲生成步骤中在上述第1门内生成和上述第2声波对应的第2边沿脉冲时,生成具有比上述第1时间宽度小的第2时间宽度的第2门,该第2门用于检测从生成上述第2边沿脉冲的第2时刻开始经过第3预定时间后,是否产生作为上述一系列声波的第三次声波的第3声波。
9.根据权利要求8所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
上述第3预定时间,是从上述第1时刻开始到上述第2时刻为止的时间中减去上述第2时间宽度的1/2时间后的时间。
10.根据权利要求8或9所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
还包括第3门生成步骤,生成用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波的一个或多个第m门,并且以使上述第2门至上述第m门中相邻的门的间隔为上述第3预定时间的方式分别生成上述第m门,其中n为4以上的整数,m为3以上的整数且比n小1。
11.根据权利要求8或9所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
还包括第3门生成步骤,生成用于检测是否产生作为上述一系列声波的第四次以后的声波的一个或多个第n声波的一个或多个第m门,并且以使上述第2门至上述第m门中相邻的门的间隔依次缩短的方式分别生成上述第m门,其中n为4以上的整数,m为3以上的整数且比n小1。
12.根据权利要求11所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
在上述边沿脉冲生成步骤中生成和上述第3声波对应的第3边沿脉冲以后,在上述第3门生成步骤中分别在以下时序下生成上述第m门:从和第n-1声波对应的第n-1边沿脉冲及和第n-2声波对应的第n-2边沿脉冲的间隔中减去预定误差时间后的时序。
13.根据权利要求8或9所述的电子设备的控制方法,其特征在于,还包括以下步骤:
标志生成步骤,在上述边沿脉冲生成步骤中在用于检测各声波的门内未生成和上述第二声波以后的声波对应的边沿脉冲时,生成表示上述拾音步骤中的声波的拾音停止的无声标志,确定声波拾音停止;以及
控制步骤,生成表示针对上述边沿脉冲生成步骤中生成的边沿脉冲的个数而预先设定的控制动作的控制信号。
14.根据权利要求8或9所述的电子设备的控制方法,其特征在于,
还包括分割步骤,将上述声-电转换步骤中生成的声音信号分割为多个频带,并生成分割的多个频带各自的声音信号,
在上述边沿信号生成步骤中,根据上述多个频带各自的声音信号生成多个上述边沿信号,
在上述边沿脉冲生成步骤中,根据上述多个边沿信号生成多个上述边沿脉冲。
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