CN102388624B - 音响处理装置以及音响处理方法 - Google Patents

Abstract

公开了能够提高周围声音的分析精度的音响处理装置。音响处理装置(100)根据两个拾音器(第一拾音器110-1、第2拾音器110-2)分别获取到的拾音信号进行周围声音的分析。音响处理装置(100)包括：电平信号转换单元(第一电平信号转换单元130-1、第2电平信号转换单元130-2)，对每个拾音信号，将拾音信号转换为去除了相位信息的电平信号；电平信号合成单元(140)，生成将从两个拾音器(第一拾音器110-1、第2拾音器110-2)的拾音信号得到的电平信号进行合成所得的合成电平信号；以及检测/识别单元(160)，根据合成电平信号进行周围声音的分析。

Description

音响处理装置以及音响处理方法

技术领域

本发明涉及根据两个拾音器的拾音信号进行周围声音(environmentalsound)的分析的音响处理装置以及音响处理方法。

背景技术

以往，作为进行周围声音的分析以及各种检测的音响处理装置，例如有专利文献1所记载的装置(以下称为“现有装置”)。

现有装置将来自于安装在周围声音的分析对象左右的两个拾音器的拾音信号分别转换为表示声压电平的电平信号。而且，现有装置根据从左侧拾音器的拾音信号得到的电平信号，进行左侧周围声音的分析。另外，现有装置根据从右侧拾音器的拾音信号得到的电平信号，进行右侧周围声音的分析。由此，现有装置能够对于宽范围的方向进行声音的到来方向的解析等周围声音分析。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-98015号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，使用两个拾音器的情况是在两个不同点对来自于各声源的声音进行拾音。因此，可以考虑现有装置通过对每个方向使用两个拾音信号双方进行分析，从而提高周围声音分析精度。

但是，现有装置存在即使进行这样的分析，也难以提高周围声音的分析精度的问题。其理由如下。

图1是表示从一个拾音器得到的电平信号的每个频率的指向特性的实验结果的图。这里，表示从佩戴在人的右耳上的拾音器得到的电平信号的指向特性。图中的半径方向的一刻度为10dB。另外，关于方向，根据以人的正面方向为基准且从上方观察时的顺时针角度，定义对头部的方向。

在图1中，线911至914依次表示200Hz、400Hz、800Hz、1600Hz的频率下的各电平信号的指向特性。从头部左侧到达右耳侧的声音强烈地受到头部的存在造成的音响性影响。因此，如图1所示，在头部左侧(270°附近)，各频率的电平信号衰减。

另外，频率越高的声音，头部造成的音响性影响越强烈。在图1的例子中，例如1600Hz的频率的电平信号如线914所示，在240°附近衰减达到15dB左右。

在周围声音的分析对象为人的头部以外的情况下也会发生这样的衰减造成的电平信号的指向特性的不均匀。电平信号的指向特性不均匀时，其电平信号无法以良好的精度反映周围声音的状态。因此，在现有技术中，即使对每个方向使用两个拾音信号双方进行分析，也难以提高周围声音的分析精度。

本发明的目的在于提供能够提高周围声音的分析精度的音响处理装置以及音响处理方法。

解决问题的方案

本发明的音响处理装置根据两个拾音器分别获取的拾音信号进行周围声音的分析，其包括：电平信号转换单元，对所述每个拾音信号，将所述拾音信号转换为去除了相位信息的电平信号；电平信号合成单元，生成将从所述两个拾音器的所述拾音信号得到的所述电平信号进行合成所得的合成电平信号；以及检测/识别单元，根据所述合成电平信号进行所述周围声音的分析。

本发明的音响处理方法根据两个拾音器分别获取到的拾音信号进行周围声音的分析，其包括：对所述每个拾音信号，将所述拾音信号转换为去除了相位信息的电平信号的步骤；生成将从所述两个拾音器的所述拾音信号得到的所述电平信号进行合成所得的合成电平信号的步骤；以及根据所述合成电平信号进行所述周围声音的分析的步骤。

发明的效果

根据本发明，能够提高周围声音的分析精度。

附图说明

图1是表示现有技术中的从一个拾音器得到的电平信号的指向特性的实验结果的图。

图2是表示一例本发明的实施方式1的音响处理装置的结构的方框图。

图3是表示一例本实施方式1的右侧助听器的外观的图。

图4是表示本实施方式1的助听器的佩戴状态的图。

图5是表示一例本实施方式1的第1频率分析单元的结构的方框图。

图6是表示本实施方式1的第1频率分析单元的结构的其他例子的方框图。

图7是示意性地表示将去除相位信息之前的信号进行合成的情况的图。

图8是示意性地表示将本实施方式1的去除了相位信息之后的信号进行合成的情况的图。

图9是表示图7的情况以及图8的情况下的、入射波信号的频率的对数值特性的图。

图10是表示将去除相位信息之前的信号进行了合成时的指向特性的实验结果的图。

图11是表示将本实施方式1的去除了相位信息之后的信号进行了合成时的指向特性的实验结果的图。

图12是表示一例本实施方式1的音响处理装置的动作的流程图。

图13是表示一例本发明的实施方式2的音响处理装置的结构的方框图。

图14是表示一例本实施方式2的音响处理装置的动作的流程图。

图15是表示本实施方式2的最终的合成电平信号的指向特性的实验结果的图。

图16是表示本发明的实施方式3的音响处理装置的主要部分的结构的方框图。

图17是表示一例本实施方式3的音响处理装置的动作的流程图。

图18是表示一例本发明的实施方式4的检测/识别单元的结构的图。

图19是表示一例本发明的实施方式4的分析结果反映单元的结构的方框图。

图20是表示一例本实施方式4的音响处理装置的动作的流程图。

标号说明

100、100a、100b音响处理装置

110-1第1拾音器

110-2第2拾音器

120-1、120b-1第1频率分析单元

120-2、120b-2第2频率分析单元

121b-1第1高频信号提取单元

121b-2第2高频信号提取单元

122b低频信号提取单元

130-1、130a-1、130b-1第1电平信号转换单元

130-2、130a-2、130b-2第2电平信号转换单元

131a-1、131b-1第1高频电平信号转换单元

131a-2、131b-2第2高频电平信号转换单元

132a、132b低频电平信号转换单元

140、140a、140b电平信号合成单元

150、150a、150b电平信号传输单元

160、160a、160b检测/识别单元

162平滑化单元

163频率平坦性指标计算单元

164全频带电平信号计算单元

165判定单元

166计数器

170输出单元

180分析结果反映单元

190声音输出单元

300-1右侧助听器

300-2左侧助听器

310助听器主体

320音响管

330耳机

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的各实施方式进行详细说明。

(实施方式1)

本发明的实施方式1为将本发明适用于佩戴在人的两耳上的一组耳挂式助听器的例子。下面说明的音响处理装置的各单元，通过配置在一组助听器的内部的话筒、扬声器、CPU(central processing unit，中央处理器)、存储控制程序的ROM(read only memory，只读存储器)等存储介质、以及通信电路等硬件来实现。

另外，下面一组助听器之中，佩戴在右耳的助听器称为“右侧助听器”(第1装置、第1侧助听器)，佩戴在左耳的助听器称为“左侧助听器”(第2装置、第2侧助听器)。

图2是表示一例本实施方式的音响处理装置的结构的方框图。

如图2所示，音响处理装置100包括第1拾音器(话筒)110-1、第1频率分析单元120-1、第1电平信号转换单元130-1、电平信号合成单元140、检测/识别单元160、输出单元170、分析结果反映单元(声音控制单元)180、以及声音输出单元(扬声器)190，作为配置在右侧助听器中的功能单元。

另外，音响处理装置100包括第2拾音器(话筒)110-2、第2频率分析单元120-2、第2电平信号转换单元130-2、以及电平信号传输单元150，作为配置在左侧助听器的功能单元。

图3是表示一例右侧助听器的外观的图。

如图3所示，右侧助听器300-1具有助听器主体310、音响管320、以及耳机330。另外，这里虽未图示，但左侧助听器300-2也以左右对称的配置而具有与右侧助听器300-1同样的外部结构。

图4是表示助听器的佩戴状态的图。

如图4所示，右侧助听器300-1佩戴在人的右耳上，并固定在头部200的右侧。另外，左侧助听器300-2佩戴在人的左耳上，并固定在头部200的左侧。

回到图2继续说明。第1拾音器110-1为收纳在右侧助听器300-1的助听器主体310之中的无指向性话筒(参照图4)。第1拾音器110-1经由隙缝(slot)等孔进行头部200的周围声音的拾音，生成第1拾音信号。然后，第1拾音器110-1将生成的第一拾音信号输出到第1频率分析单元120-1以及分析结果反映单元180。

第1频率分析单元120-1将第1拾音信号转换为各个频带的频率信号，输出到第1电平信号转换单元130-1，作为第1频率信号。在本实施方式中，第1频率分析单元120-1对多个频带的各个频带生成第1频率信号。第1频率分析单元120-1例如可以使用多个带通滤波器进行向频率信号的转换，也可以通过将时间波形转换为频谱的FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换)进行。

图5是表示一例使用了N分割滤波器组(filter bank)的第1频率分析单元120-1的结构的方框图。如图5所示，第1频率分析单元120-1例如由N个带通滤波器400-1至400-N构成。带通滤波器400-1至400-N以互不相同的通带进行对第1拾音信号的滤波。

图6是一例表示使用了FFT的第1频率分析单元120-1的结构的方框图。如图6所示，第1频率分析单元120-1例如具有分析窗处理单元501以及FFT处理单元502。分析窗处理单元501对于第1拾音信号施加分析窗。作为该分析窗，从防止频谱漏泄与频率解析度的观点出发，选择适合于后级的检测/识别的窗函数。FFT处理单元502将施加分析窗得到的信号从时间波形向频率信号转换。即，此时的第1频率分析单元120-1输出的第1频率信号变为复频谱。

图2所示的第1电平信号转换单元130-1将第1频率信号转换为表示声压电平的信号，并输出到电平信号合成单元140，作为第1电平信号。即，第1电平信号转换单元130-1将第1频率信号转换为去除了相位信息的第1电平信号。在本实施方式中，假设第1电平信号转换单元130-1生成对第1频率信号取绝对值所得的信号作为第1电平信号。即，第1电平信号作为第1频率信号的绝对值振幅。另外，第1频率信号为FFT处理后的复频谱时，第1电平信号变为振幅谱或功率谱。

另外，第2拾音器110-2为收纳在左侧助听器中的无指向性话筒，与第1拾音器110-1同样，通过头部200的周围声音的拾音生成第2拾音信号，并输出到第2频率分析单元120-2。

第2频率分析单元120-2与第1频率分析单元120-1同样地将第2拾音信号转换为频率信号，并输出到第2电平信号转换单元130-2，作为第2频率信号。

电平信号传输单元150向配置在右侧助听器的电平信号合成单元140传输由左侧助听器生成的第2电平信号。作为传输的方式，电平信号传输单元150可以使用无线通信以及有线通信。但是，电平信号传输单元150的传输形态采用能够确保可传输全频带的第2电平信号的充分的传输容量。

电平信号合成单元140生成将第1电平信号和第2电平信号进行合成所得的合成电平信号，输出到检测/识别单元160。在本实施方式中，假设电平信号合成单元140将第1电平信号和第2电平信号按每个频带相加所得的信号，作为合成电平信号。

检测/识别单元160根据合成电平信号，进行佩戴了助听器的人的头部的周围声音的分析，将该分析结果输出到输出单元170。该分析例如为与各个频带的合成电平信号对应了的各种检测和识别。

输出单元170将周围声音的分析结果输出到分析结果反映单元180。

分析结果反映单元180进行与周围声音的分析结果对应的各种处理。该处理为对于拾音信号在声音输出单元190扩音为声波之前进行的各种信号处理，例如包括指向特性合成和各种抑制控制。另外，该处理包括以从周围声音中检测出规定的声音为条件进行规定的警告。

声音输出单元190为收纳在右侧助听器300-1的助听器主体310之中的小型扬声器(参照图4)。声音输出单元190将第1拾音信号转换为声音并输出(扩音)。另外，声音输出单元190的输出声音通过音响管320，从埋入耳孔的耳机330向耳孔内发出。

这样的音响处理装置100将第1电平信号和第2电平信号进行合成，生成合成电平信号，并根据该合成电平信号进行周围声音的分析。由此，音响处理装置100能够得到以第2电平信号补充第1电平信号中产生的衰减、及以第1电平信号补充第2电平信号中产生的衰减那样的周围声音的电平信号作为合成电平信号。

而且，音响处理装置100将去除了相位信息的信号即第1电平信号和第2电平信号进行合成，因此不使分别表示声压电平的信息抵消，而能够得到上述合成电平信号。

这里，对将去除了相位信息之后的信号(这里为电平信号)而不是去除相位信息之前的信号(例如频率信号)进行合成而产生的效果进行说明。

为了缓解电平信号的指向特性的不均匀，获得不依赖于声源方向的频谱和声压灵敏度等级，如上所述，可以考虑使用第1电平信号和第2电平信号的合成电平信号。即，可以考虑单纯地将由第1拾音器110-1生成的第1频率信号和由第2拾音器110-2生成的第2频率信号相加。这相当于将去除相位信息之前的信号进行合成。

图7是示意性地表示将去除相位信息之前的信号合成的情况的图。

这里为了简单明了，如图7所示，假设第1拾音器110-1以及第2拾音器110-2直线状地排列。如图7所示，将由第1拾音器110-1以及第2拾音器110-2生成的第1频率信号以及第2频率信号直接相加。然后，对相加后的信号取绝对值，作为合成电平信号(输出(output)1)被输出。合成电平信号可以说是由第1拾音器110-1以及第2拾音器110-2构成的无指向性话筒阵列的输出振幅值。

在该状态下，频率f的声源(入射波信号)作为平面波从θin方向入射到第1拾音器110-1以及第2拾音器110-2。此时，以相对入射波信号的频率的输出振幅值(输出1)表示的阵列输出振幅特性|H1(ω，θin)|，用以下式(1)表示。其中，d为话筒间距离(m)，c为音速(m/sec)，ω为由ω＝2×π×f表示的入射波信号的角频率。

$\left|H1(\mathrm{\ω},\mathrm{\θin})\right|=|1+e^{-\mathrm{j\ω}\left(\frac{d\sin \mathrm{\θin}}{c}\right)}|...\left(1\right)$

在式(1)中，相当于第2频率信号的相位项的指数函数中的-ω{(dsinθin)/c}接近π时，右边的绝对值接近0。于是，左边的|H1(ω，θin)|极小，产生谷值(dip)。即，第1频率信号与第2频率信号因到达第1拾音器110-1的声波与到达第2拾音器110-2的声波的相位差而可相互抵消。

图8是示意性地表示将去除相位信息之后的信号合成的情况的图，是与图7对应的图。

如图8所示，由第1拾音器110-1以及第2拾音器110-2生成的第1频率信号以及第2频率信号分别被转换为取其绝对值所得的第1电平信号以及第2电平信号。然后，转换为绝对值的第1电平信号第2电平信号被相加，作为合成电平信号(输出2)被输出。合成电平信号可以说是由第1拾音器110-1以及第2拾音器110-2构成的无指向性话筒阵列的输出振幅值。

此时，由对入射波信号的频率的输出振幅值(输出2)表示的阵列输出振幅特性|H2(ω，θin)|通过以下式(2)表示。

$\left|H2(\mathrm{\ω},\mathrm{\θin})\right|=\left|1\right|+\left|e^{-\mathrm{j\ω}\left(\frac{d\sin \mathrm{\θin}}{c}\right)}\right|...\left(2\right)$

由于式(2)与式(1)不同，右边无论条件如何都取固定的值(＝2)，因此不产生谷值。即，第1频率信号与第2频率信号即使存在到达第1拾音器110-1的声波与到达第2拾音器110-2的声波的相位差，也不会因该相位差而抵消。

图9是表示图7的情况以及图8的情况下、相对入射波信号的频率的对数值特性的图。这里表示将话筒间距离d设为相当于经由头部的左右耳之间的距离的0.16(m)，将入射角θin设为30(度)时的对数值特性的实验结果。

如图9所示，将去除相位信息之前的信号合成的情况下(参照图7)的、输出振幅值(outputl)的对数值特性921(|H1(ω，θin)|)在低频带中比较固定。但是，在频率变高时输出振幅值(输出1)的对数值特性921(|H1(ω，θin)|)发生变动，例如在1600Hz中衰减约8dB左右。该衰减起因于第1拾音器110-1和第2拾音器110-2的距离(两耳间距离)与声波的波长之间的关系(参照式(1))产生的空间混叠(aliasing)现象。这样的空间混叠现象造成的电平信号的局部性衰减，以下称为“谷值”。

另一方面，如图9所示，将去除了相位信息之后的信号进行合成的情况下(参照图8)的、输出振幅值(输出2)的对数值特性922(|H2(ω，θin)|)并不衰减，无论入射波信号的频率如何都为固定的值。

图10是表示将去除相位信息之前的信号进行了合成的情况下(参照图7)的、每个频率的指向特性的实验结果的图，是与图1对应的图。

如图10所示，1600Hz的频率中的电平信号的指向特性914例如在30度方向以及330度方向上具有谷值。这是由图9中说明了的对数值特性的衰减造成的。

图11是表示将去除可相位信息之后的信号进行了合成的情况下(参照图8)的、每个频率的指向特性的实验结果的图，是与图1和图10对应的图。

如图11所示，各频率中的电平信号的指向特性911至914都没有谷值。

这样，通过将去除了相位信息之后的信号(这里为电平信号)进行合成，能够避免发生空间混叠现象造成的谷值，作为具有均匀的指向特性的电平信号而得到合成电平信号。

如上所述，音响处理装置100包括第1电平信号转换单元130-1以及第2电平信号转换单元130-2，将去除了相位信息之后的电平信号相加。因此，音响处理装置100能够避免因空间混叠现象发生的相位干扰，能够得到如图11所示的不取决于声波的到来方向的均匀的声压频率特性(每个频率均匀的指向特性)。

这样，本实施方式的音响处理装置100通过将去除了相位信息之后的信号进行合成，能够得到无论频率如何都均匀的振幅特性。因此，音响处理装置100能够防止因两个信号的合成反而造成周围声音的振幅特性恶化的情形，并且能够实现两个信号的合成的指向特性的均匀化。

下面，对音响处理装置100的动作进行说明。

图12是表示一例音响处理装置100的动作的流程图。音响处理装置100例如在接通电源时或与分析有关的功能启动时开始图12所示的动作，在切断电源时或与分析有关的功能关闭时结束图12所示的动作。

首先，在步骤S1中，第1频率分析单元120-1将从第1拾音器110-1输入的拾音信号转换为多个第1频率信号。另外，同样地，第2频率分析单元120-2将从第2拾音器110-2输入的拾音信号转换为多个第2频率信号。例如，第1频率分析单元120-1以及第2频率分析单元120-2为使用图5中说明了的滤波器组的结构。此时，第1频率信号以及第2频率信号是通过各带通滤波器而被限制了频带的时间波形。

然后，在步骤S2中，第1电平信号转换单元130-1根据从第1频率分析单元120-1输出的第1频率信号生成去除了相位信息的第1电平信号。同样地，第2电平信号转换单元130-2根据从第2频率分析单元120-2输出的第2频率信号生成去除了相位信息的第2电平信号。该第2电平信号经由电平信号传输单元150被传输到右侧助听器的电平信号合成单元140。另外，此时，电平信号传输单元150也可以传输在时间轴上信息被稀疏了的第2电平信号(被压缩了的第2电平信号)。由此，电平信号传输单元150能够削减传输数据量。

然后，在步骤S3中，电平信号合成单元140将第1电平信号和第2电平信号相加，生成合成电平信号。

然后，在步骤S4中，检测/识别单元160使用合成电平信号，进行检测/识别处理。这里的检测/识别处理为将较宽带的可听频带信号作为对象，检测/识别频谱的平坦性和频谱形状等的处理，例如宽带噪声识别处理。然后，输出单元170输出检测/识别结果。

然后，在步骤S5中，分析结果反映单元180根据检测/识别结果而对第1拾音信号进行声音控制，返回到步骤S1。

这样，本实施方式的音响处理装置100在将从佩戴在头部左右的两个拾音器得到的两个信号去除了相位信息之后相加并进行合成。如上所述，这样得到的信号(本实施方式中为合成电平信号)，无论入射波的频率如何在头部周围都具有均匀的指向特性。因此，音响处理装置100能够根据降低了头部的音响性影响和空间混叠现象双方的信号，分析周围声音，从而能够提高周围声音的分析精度。即，音响处理装置100能够降低因谷值造成的特定方向的误检测和误识别。

另外，在音响处理装置100中，即使因声源的移动和头部的转动(摇头)等，对两个拾音器的入射波的到来角度变化了时，也能够减少频率特性的变化，进行稳定的头部周围声音的检测/识别。

(实施方式2)

本发明的实施方式2为不传输头部的音响性影响少的频带的信号、即拾音的指向特性在两个拾音器之间差异不大的频带的电平信号，并且不将其作为左右间的合成对象的例子。换言之，本实施方式为在第2电平信号之中并不传输全频，而仅传输头部的影响造成的衰减大的高频部分，通过与第1电平信号进行合成，从而削减传输数据量的例子。

由图1的例如200Hz、400Hz附近的特性可知，低频带的电平信号中，虽然在头部侧存在灵敏度稍微下降，但不存在大的指向特性的混乱和偏移。这是因为在与头部的大小相比而波长足够长(头部的最长部的3至5倍左右以上的)的低频带中，通过声波的衍射，难以受到头部对指向特性造成的影响。即，在低频带中，拾音的指向特性在两个拾音器之间近似。

因此，在本实施方式中，不将低频带的电平信号作为左右间的合成对象。即，本实施方式的音响处理装置对于难以受到头部的影响的低频带，省略左右的电平信号的相加和一方的传输。

另外，在以下的说明中，“低频”是指在佩戴图4所示的助听器的状态下，在可听频带之中，拾音的指向特性在两个拾音器之间差异不大的频带。具体而言，“低频”是指低于通过实验等确定的特定的边界频率的频带。另外，“高频”是指可听频带之中不属于“低频”的频带。人的头部的大小几乎固定，400Hz至800Hz以下的频带为难以受到头部的影响的频带。因此，音响处理装置例如将800Hz作为边界频率。

图13是表示一例本实施方式的音响处理装置的结构的方框图，是与实施方式1的图2对应的图。对与图2的对应部分附加相同的标号，省略相关的说明。

在图13中，音响处理装置100a的第1电平信号转换单元130a-1包括第1高频电平信号转换单元131a-1以及低频电平信号转换单元132a。音响处理装置100a的第2电平信号转换单元130a-2包括第2高频电平信号转换单元131a-2。另外，音响处理装置100a包括与实施方式1的处理对象分别不同的、电平信号合成单元140a、电平信号传输单元150a、以及检测/识别单元160a。

第1高频电平信号转换单元131a-1将第1频率信号之中的高频频率信号转换为表示声压电平的信号。然后，第1高频电平信号转换单元131a-1将转换后的信号输出到电平信号合成单元140a，作为第1高频电平信号。

低频电平信号转换单元132a将第1频率信号之中的低频频率信号转换为表示声压电平的信号。然后，低频电平信号转换单元132a将转换后的信号输出到检测/识别单元160a，作为低频电平信号。

第2高频电平信号转换单元131a-2将第2频率信号之中的高频频率信号转换为表示声压电平的信号。然后，第2高频电平信号转换单元131a-2将转换后的信号输出到电平信号传输单元150a，作为第2高频电平信号。

电平信号传输单元150a中仅输入第2高频电平信号，并不输入第2频率信号的低频的电平信号。因此，电平信号传输单元150a不传输在实施方式1中传输的第2电平信号之中的低频电平信号。

电平信号合成单元140a生成将第1高频电平信号和第2高频电平信号进行合成所得的合成电平信号，输出到检测/识别单元160a。

检测/识别单元160a根据合成电平信号和低频电平信号进行周围声音的分析，将该分析结果输出到输出单元170。例如，检测/识别单元160a根据将低频电平信号变成2倍后的信号和合成电平信号合并所得的信号，进行周围声音的分析。

另外，第2电平信号转换单元130a-2也可以与实施方式1同样对于低频生成电平信号。此时，检测/识别单元160a从输入的所有电平信号(也就是实施方式1中的第2电平信号)中仅提取高频电平信号作为第2高频电平信号并传输。

图14是表示一例音响处理装置100a的动作的流程图，是与实施方式1的图12对应的图。对与图12相同的部分附加相同的步骤号，省略相关的说明。

在步骤S2a中，第1电平信号转换单元130a-1根据第1频率信号生成第1高频电平信号以及低频电平信号。另外，第2电平信号转换单元130a-2根据第2频率信号生成第2高频电平信号。该第2高频电平信号经由电平信号传输单元150a而被传输到右侧助听器的电平信号合成单元140a。

然后，在步骤S3a中，电平信号合成单元140a将第2高频电平信号和第1高频电平信号相加，生成合成电平信号。

然后，在步骤S4a中，检测/识别单元160a使用将高频合成电平信号和低频电平信号进行合成所得的最终的合成电平信号，进行检测/识别处理。

图15是表示本实施方式中的最终的合成电平信号的、每个频率的指向特性的实验结果的图，是与图1和图10对应的图。这里，表示在第1频率分析单元120-1以及第2频率分析单元120-2中使用滤波器组，将边界频率设为800Hz时的例子。

如图15所示可知，不仅800Hz、1600Hz的高频的指向特性913、914，而且200Hz、400Hz的低频的指向特性911、912也比图1均匀。即，可知在本实施方式中作为分析对象的信号，与以往相比，其指向特性的均匀性得到改善。对于高频，与实施方式1同样，将从两个拾音信号生成的电平信号进行合成，因此也看不到图10那样的谷值。

这样的音响处理装置100a对于拾音的指向特性在第1拾音器和第2拾音器之间差异不大的频带的电平信号，不进行传输也不将其作为左右间的合成对象。即，音响处理装置100a仅传输从第2拾音信号的高频生成了的第2高频电平信号。由此，音响处理装置100a能够降低传输的数据量，即使如无线传输路径那样传输容量少时，也能够实现使用了较均匀的指向特性的信号的检测/识别处理。因此，音响处理装置100a能够实现助听器的小型化和省电。

(实施方式3)

本发明的实施方式3为仅使用可听频率区域之中有限的频带的信号进行周围声音的分析的例子。这里，对仅根据高频中的一点的频率(以下称为“高频特定频率”)的拾音信号的电平信号和低频中的一点的频率(以下称为“低频特定频率”)的拾音信号的电平信号，生成合成电平信号的例子进行说明。

图16是表示本实施方式的音响处理装置的主要部分的结构的方框图，是与实施方式2的图13对应的图。对与图13的对应部分附加相同的标号，省略相关的说明。

在图16中，音响处理装置100b的第1频率分析单元120b-1包括第1高频信号提取单元121b-1以及低频信号提取单元122b。音响处理装置100b的第2频率分析单元120b-2包括第2高频信号提取单元121b-2。音响处理装置100b的第1电平信号转换单元130a-1包括与实施方式2的处理对象分别不同的第1高频电平信号转换单元131b-1以及低频电平信号转换单元132b。音响处理装置100b的第2电平信号转换单元130a-2包括与实施方式2的处理对象不同的、第2高频电平信号转换单元131b-2。另外，音响处理装置100b包括与实施方式2的处理对象分别不同的、电平信号合成单元140b、电平信号传输单元150b、以及检测/识别单元160b。

第1高频信号提取单元121b-1将从第1拾音信号中仅提取了高频特定频率的分量的频率信号(以下称为“高频特定频率的第1频率信号”)输出到第1高频电平信号转换单元131b-1。第1高频信号提取单元121b-1例如使用根据边界频率确定了截止频率的HPF(high pass filter，高通滤波器)，提取高频特定频率的分量。

第2高频信号提取单元121b-2与第1高频信号提取单元121b-1同样。第2高频信号提取单元121b-2将从第2拾音信号中仅提取了高频特定频率的分量的频率信号(以下称为“高频特定频率的第2频率信号”)输出到第2高频电平信号转换单元131b-2。

低频信号提取单元122b将从第1拾音信号中仅提取了低频特定频率的分量的频率信号(以下称为“低频特定频率的频率信号”)输出到低频电平信号转换单元132b。低频信号提取单元122b例如使用根据边界频率确定了截止频率的LPF(low pass filter，低通滤波器)，提取低频特定频率的分量。

第1高频电平信号转换单元131b-1将高频特定频率的第1频率信号转换为表示声压电平的信号，输出到电平信号合成单元140b，作为高频特定频率的第1电平信号。

第2高频电平信号转换单元131b-2将高频特定频率的第2频率信号转换为表示声压电平的信号，输出到电平信号传输单元150b，作为高频特定频率的第2电平信号。

低频电平信号转换单元132b将低频特定频率的频率信号转换为表示声压电平的信号，输出到检测/识别单元160b，作为低频特定频率的电平信号。

电平信号传输单元150b中仅输入高频特定频率的第2电平信号。因此，电平信号传输单元150b不传输在实施方式2中传输的第2高频电平信号之中的高频特定频率以外的电平信号。

电平信号合成单元140b生成将高频特定频率的第1电平信号和高频特定频率的第2电平信号进行合成所得的合成电平信号，输出到检测/识别单元160b。

检测/识别单元160b根据合成电平信号和低频特定频率的电平信号进行周围声音的分析，将该分析结果输出到输出单元170。例如，检测/识别单元160a根据将低频特定频率的电平信号变成2倍后的信号和合成电平信号合并所得的信号，进行周围声音的分析。也就是说，本实施方式中的合成电平信号和低频特定频率的电平信号的组仅包括高频特定频率和低频特定频率两点的频谱信息。因此，检测/识别单元160b进行仅着眼于两点的频谱的、比较单纯的检测/识别处理。

图17是表示一例音响处理装置100b的动作的流程图，是与实施方式2的图14对应的图。对与图14相同的部分附加相同的步骤号，省略相关的说明。

首先，在步骤S1b中，第1高频信号提取单元121b-1从第1拾音信号中提取高频特定频率的第1频率信号。第2高频信号提取单元121b-2从第2拾音信号中提取高频特定频率的第2频率信号。另外，低频信号提取单元122b从第1拾音信号中提取低频特定频率的频率信号。

然后，在步骤S2b中，第1高频电平信号转换单元131b-1根据高频特定频率的第1频率信号，生成高频特定频率的第1电平信号。第2高频电平信号转换单元131b-2根据高频特定频率的第2频率信号，生成高频特定频率的第2电平信号。另外，低频电平信号转换单元132b根据低频特定频率的频率信号，生成低频特定频率的电平信号。

然后，在步骤S3b中，电平信号合成单元140b将高频特定频率的第2电平信号和高频特定频率的第1电平信号相加，生成合成电平信号。

然后，在步骤S4b中，检测/识别单元160b使用将高频特定频率的合成电平信号和低频特定频率的电平信号进行合成所得的最终的合成电平信号，进行检测/识别处理。

这样的音响处理装置100b在助听器间仅传输拾音的指向特性在两个拾音器之间差异大的频带(高频)的部分频带的电平信号。即，音响处理装置100b对于在与分析精度的关系上不需要的电平信号，不进行传输。由此，音响处理装置100b即使在助听器间的传输容量极少的情况下，也能够根据均匀的声压频率特性的合成信号，进行周围声音的分析。

另外，作为传输对象的频率在本实施方式中为高频特定频率以及低频特定频率这两点，但并不限定于此，至少包括拾音的指向特性在两个拾音器之间差异大的频率的一点即可。例如，作为传输对象的频率可以仅为高频中的其他一点，也可以为3以上。

(实施方式4)

特别是在助听器的情况下，不希望如在拾音器附近揉搓塑料袋时的声音那样的刺耳音直接从声音输出单元输出。因此，作为本发明的实施方式4，说明一例以从拾音信号中检测规定的声音并检测出规定的声音为条件进行降低音量的处理时的、具体的结构以及动作。

通常，环境噪音(空调声或机械声)、声音(人的说话声音)的频谱能(spectrum energy)主要存在于低频带。例如，声音的频谱能主要集中于1kHz以下的频带。而且，在声音中，从低频带到高频带的长时间频谱倾斜为以1kHz附近为界以-6dB/oct向高频衰减的形态。另一方面，所述刺耳音从低频带到高频带具有较平坦的近似白噪声(white noise)的频谱特性。即，这样的刺耳音，具有其振幅谱比较平坦这一性质。因此，本实施方式的音响处理装置根据振幅谱是否平坦，进行刺耳音的检测。而且，本实施方式的音响处理装置检测出这样的刺耳音时，抑制重放音的音量以缓解听感上的不适感。

图18是表示一例本实施方式中的检测/识别单元的结构的图。该检测/识别单元使用实施方式1的图2所示的检测/识别单元160。

在图18中，检测/识别单元160包括平滑化单元162、频率平坦性指标计算单元163、全频带电平信号计算单元164、判定单元165、以及计数器166。

平滑化单元162对从电平信号合成单元140输入的合成电平信号进行平滑化，生成平滑化合成电平信号。然后，平滑化单元162将生成的平滑化合成电平信号输出到频率平坦性指标计算单元163以及全频带电平信号计算单元164。平滑化单元162例如使用LPF对合成电平信号进行平滑处理。

频率平坦性指标计算单元163使用平滑化合成电平信号，进行原来的合成电平信号在频率轴上的平坦性的验证，计算表示其平坦性程度的频率平坦性指标。然后，频率平坦性指标计算单元163将计算出的频率平坦性指标输出到判定单元165。

全频带电平信号计算单元164使用平滑化合成电平信号，计算规定的全频带(例如可听频带)中的全频率电平，将计算结果输出到判定单元165。

判定单元165根据频率平坦性指标和全频率电平，判定周围声音中是否包含刺耳音，将刺耳音判定结果输出到输出单元170。更具体而言，判定单元165使用计数器166，将连续判定为周围声音中包含刺耳音的时间长度(以下称为“连续判定时间”)计数为刺耳音持续的时间长度。然后，判定单元165在连续判定时间超过规定阈值时，输出用于表示检测出刺耳音的内容的判定结果，而在连续判定时间未超过规定阈值时，输出用于表示未检测到刺耳音的内容的判定结果。

这样的检测/识别单元160能够根据合成电平信号，进行刺耳音的检测。

在本实施方式中，输出单元170根据输入的判定结果将切换控制标记的开/关(ON/OFF)的控制信号输出到分析结果反映单元180。

图19是表示一例分析结果反映单元180的结构的方框图。

平滑化单元182对来自于输出单元170的控制信号进行平滑化，生成平滑化控制信号。而且，平滑化单元182将生成的平滑化控制信号输出到可变衰减单元183。即，平滑化控制信号是用于根据控制信号表示的通/断(ON/OFF)使音量平稳地变化的信号。例如，平滑化单元182使用例如LPF对控制信号进行平滑处理。

可变衰减单元根据平滑化控制信号，对第1拾音信号，以检测出刺耳音为条件进行降低音量的处理，将实施了相关处理的第1拾音信号输出到声音输出单元190。

图20是表示一例本实施方式的音响处理装置100的动作的流程图，是与实施方式1的图12对应的图。对与图12相同的部分附加相同的步骤号，省略相关的说明。

在步骤S30中，检测识别单元160的平滑化单元162将合成电平信号对每个频带进行平滑化，计算平滑化合成电平信号lev_frqs(k)。k为频带分割索引，例如使用图5所示的N分割滤波器组时，k取0至N-1的范围的值。下面假设对N个的每个频带得到合成电平信号。

然后，在步骤S31中，全频带电平信号计算单元164对于所有的k将每个频带的平滑化合成电平信号lev_frqs(k)相加，计算全频带电平信号lev_all_frqs。全频带电平信号计算单元164例如使用以下式(3)，计算全频带电平信号lev_all_frqs。

$\mathrm{lev}\_\mathrm{all}\_\mathrm{frqs}=\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{lev}\_\mathrm{frqs}\left(k\right)...\left(3\right)$

然后，在步骤S32中，判定单元165首先判定第1拾音信号是否为进行抑制处理程度的充分的电平。具体而言，判定单元165判断全频带信号lev_all_frqs是否为预先确定的规定值lev_thr以上。然后，判定单元165在全频带电平信号lev_all_frqs为规定值lev_thr以上时(S32：“是”)，进至步骤S33。另外，判定单元165在全频带电平信号lev_all_frqs低于规定值lev_thr时(S32：“否”)，进至步骤S39。

在步骤S33中，频率平坦性指标计算单元163根据各个频带的平滑化合成电平信号lev_frqs(k)计算表示频谱的平坦性的频率平坦性指标smth_idx。具体而言，频率平坦性指标计算单元163例如使用每个频率的电平的离散，计算出每个频率的电平偏差，将计算出的电平偏差作为频率平坦性指标smth_idx。频率平坦性指标计算单元163例如使用以下式(4)，计算频率平坦性指标smth_idx。

$\mathrm{smth}\_\mathrm{idx}=\frac{\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{lev}\_\mathrm{frqs}\left(k\right)-\mathrm{lev}\_\mathrm{frqs}\_\mathrm{mean})}^2}{N}...\left(4\right)$

其中，在式(4)中，lev_frqs_mean为平滑化合成电平信号lev_frqs(k)的平均值。频率平坦性指标计算单元163例如使用以下式(5)，计算lev_frqs_mean。

$\mathrm{lev}\_\mathrm{frqs}\_\mathrm{mean}=\frac{\underset{k=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{lev}\_\mathrm{frqs}\left(k\right)}{N}...\left(5\right)$

然后，在步骤S34中，判定单元165判定合成电平信号的频谱是否平坦。具体而言，判定单元165判定频率平坦性指标smth_idx是否为预先确定的规定值smth_thr以下。判定单元165在频率平坦性指标smth_idx为规定值smth_ thr以下时(S34：“是”)，进入步骤S35。另外，判定单元165在频率平坦性指标smth_idx超过规定值smth_thr时(S34：“否”)，进至步骤S39。

在步骤S35中，判定单元165递增计数器166的计数值。

然后，在步骤S36中，判定单元165判定拾音电平是否充分且频谱平坦的状态是否持续规定次数。具体而言，判定单元165判断计数器166的计数值是否变为预先确定了的规定次数cnt_thr以上。判定单元165在计数值为规定次数cnt_thr以上时(S36：“是”)，进至步骤S37。另外，判定单元165在计数值低于规定次数cnt_thr时(S36：“否”)，进至步骤S40。

在步骤S37中，判定单元165判定存在刺耳音，对向输出单元170输出的控制信号的控制标记(ann_flg(n))设置表示存在刺耳音的“1”。其中，n表示当前时刻。

另一方面，在步骤S39中，判定单元165将计数器166的计数值清零，并进至步骤S40。

然后，在步骤S40中，判定单元165判定不存在刺耳音，在向输出单元170输出的控制信号的控制标记(ann_flg(n))上设置表示不存在刺耳音的“0”。

然后，在步骤S38中，分析结果反映单元180接收控制标记(ann_flg(n))。接着，分析结果反映单元180以由平滑化单元182进行了平滑化的平滑化控制标记(ann_flg_smt(n))(也就是平滑化控制信号)为基础，通过可变衰减单元183抑制第1拾音器110-1(110-2)的拾音信号。

分析结果反映单元180的平滑化单元182例如使用由以下式(6)所示的一次积分器，计算出平滑化控制标记(ann_flg_smt(n))。另外，α为远小于1的值。另外，ann_flg_smt(n-1)为前一时刻的平滑化控制标记。

ann_flg_smt(n)＝α·ann_flg(n)+(1-α)·ann_flg_smt(n-1)

                                                 ...(6)

然后，分析结果反映单元180的可变衰减单元183将音量控制单元的输入信号表示为x(n)时，例如使用以下式(7)，计算输出信号的值(输出值)y(n)。

y(n)＝att(n)·x(n)                                ...(7)

此外，式(7)中的att(n)为表示时刻n中的衰减量的值。分析结果反映单元180例如基于固定最大衰减量att_max，使用以下式(8)，计算att(n)。固定最大衰减量att_max为决定att(n)的最大衰减量的参数，例如实现最大6dB的抑制时为0.5。

att(n)＝1-att_max·ann-flg_smt(n)                 ...(8)

这样的音响处理装置100检测出刺耳音时，能够降低周围声音的重放音量。另外，如实施方式1中说明所示，音响处理装置100生成合成电平信号，作为降低了头部的音响性影响和空间混叠现象双方的周围声音的电平信号。因此，本实施方式的音响处理装置100能够高精度地检测出刺耳音，可靠地降低刺耳音的音量。

另外，作为分析结果反映单元180的音量控制对象的信号在本实施方式中设为第1拾音信号，但并不限定于此。例如，分析结果反映单元180也可以将实施了指向特性合成处理和非线性压缩处理之后的第1拾音信号作为对象，进行音量控制。

另外，作为分析结果反映单元180的音量控制对象的频带以及音量降低的方法，在本实施方式中对于全频带一律进行音量降低(参照式(6))，但并不限定于此。例如，分析结果反映单元180也可以仅对限定的频带进行音量降低，或者越是高频率，使音量降低越大。另外，此时，检测/识别单元160也可以仅计算出与作为降低对象的频带有关的参数。即，检测/识别单元160也可以例如在上述式(3)至式(5)中，使用频带索引k＝0至N-1的一部分、例如频带索引k＝2至N-2，计算各种参数。

另外，在以上说明了的各实施方式中，分析结果反映单元在本实施方式中配置在右侧助听器，但也可以配置在左侧助听器。此时，电平信号传输单元配置在右侧助听器，将第1电平信号传输到左侧助听器。另外，电平信号合成单元、检测/识别单元、以及输出单元被配置在左侧助听器。

另外，作为电平信号的合成对象的频带在以上说明的各实施方式中设为高频，但并不限定于此，只要是拾音的指向特性在两个拾音器之间差异大且是用于分析的频带即可。

另外，电平信号合成单元、检测/识别单元、输出单元、以及分析结果反映单元也可以与两个助听器分离地配置。此时，两个助听器中需要电平信号传输单元。

另外，本发明的适用并不限定于助听器。本发明能够适用于根据两个拾音器分别获取的拾音信号进行周围声音的分析的各种设备。作为这样的设备，周围声音的分析的对象为人的头部时，例如可以举出立体声耳机、头戴式耳机一体型的助听器等能够在头部佩戴两个话筒的设备。另外，本发明能够适用于使用周围声音的分析结果，进行用于音量降低和提醒注意的警告等处理的各种装置。

如上所述，本实施方式的音响处理装置根据两个拾音器分别获取的拾音信号进行周围声音的分析，其包括：电平信号转换单元，对所述每个拾音信号，将所述拾音信号转换为去除了相位信息的电平信号；电平信号合成单元，生成将从所述两个拾音器的所述拾音信号得到的所述电平信号进行合成所得的合成电平信号；以及检测/识别单元，根据所述合成电平信号进行所述周围声音的分析，从而能够提高周围声音的分析精度。

在2010年2月24日申请的特愿第2010-38903号的日本专利申请所包含的说明书、附图以及说明书摘要的公开内容，全部引用于本申请。

工业实用性

本发明的音响处理装置以及音响处理方法作为能够提高周围声音的分析精度的音响处理装置以及音响处理方法是有用的。

Claims (9)

1.音响处理装置，根据两个拾音器分别获取的拾音信号进行周围声音的分析， 

所述音响处理装置包括： 

电平信号转换单元，按每个所述拾音信号，将所述拾音信号转换为去除了相位信息的电平信号； 

电平信号合成单元，生成将分别从所述两个拾音器的所述拾音信号得到的所述电平信号进行合成所得的合成电平信号； 

检测/识别单元，根据所述合成电平信号进行所述周围声音的分析， 

所述检测/识别单元包括： 

平滑化单元，对从所述电平信号合成单元输入的所述合成电平信号进行平滑化，生成平滑化合成电平信号； 

频率平坦性指标计算单元，使用所述平滑化合成电平信号，进行原来的合成电平信号在频率轴上的平坦性的验证，计算表示其平坦性程度的频率平坦性指标； 

全频带电平信号计算单元，使用所述平滑化合成电平信号，计算规定的全频带中的全频率电平，将计算结果输出到判定单元；以及 

判定单元，根据所述频率平坦性指标和所述全频率电平，判定周围声音中是否包含刺耳音，将刺耳音判定结果输出到输出单元。 

2.如权利要求1所述的音响处理装置， 

所述两个拾音器为佩戴在人的右耳上的第一拾音器以及佩戴在所述人的左耳上的第二拾音器。 

3.如权利要求2所述的音响处理装置，还包括： 

频率分析单元，按每个所述拾音信号，将所述拾音信号转换为各个频带的频率信号， 

所述电平信号转换单元按每个所述频率信号，将所述频率信号转换为去除了相位信息的电平信号， 

所述合成电平信号为按每个所述频带进行相加所得的信号。 

4.如权利要求3所述的音响处理装置， 

所述频率分析单元对应于所述第一拾音器和所述第二拾音器，分别具有 第一频率分析单元以及第二频率分析单元，所述电平信号转换单元，对应于所述第一拾音器和所述第二拾音器，分别具有第一电平信号转换单元以及第二电平信号转换单元， 

在具备所述第一拾音器的第一装置的内部配置所述第一频率分析单元以及所述第一电平信号转换单元，在具备所述第二拾音器的第二装置的内部配置所述第二频率分析单元以及所述第二电平信号转换单元， 

在所述第一装置或者所述第二装置的内部，配置所述电平信号合成单元以及所述检测/识别单元， 

所述音响处理装置还包括： 

电平信号传输单元，将在没有配置所述电平信号合成单元侧生成的所述电平信号传输到所述电平信号合成单元。 

5.如权利要求4所述的音响处理装置， 

所述电平信号传输单元对在所述第一拾音器和所述第二拾音器之间拾音的指向特性差异不大的频带的所述电平信号不向所述电平信号合成单元传输。 

6.如权利要求5所述的音响处理装置， 

所述电平信号传输单元仅将在所述第一拾音器和所述第二拾音器之间拾音的指向特性差异大的频带的部分频带的所述电平信号传输到所述电平信号合成单元。 

7.如权利要求1所述的音响处理装置， 

所述检测/识别单元检测所述周围声音中包含的规定的声音， 

所述音响处理装置还包括： 

分析结果反映单元，对于所述拾音信号，以检测出所述规定的声音为条件而进行降低音量的处理；以及 

声音输出单元，将由所述分析结果反映单元实施了所述处理的所述拾音信号转换为声音并输出。 

8.如权利要求1所述的音响处理装置， 

所述检测/识别单元检测所述周围声音中包含的规定的声音， 

所述音响处理装置还包括： 

分析结果反映单元，以检测出所述规定的声音为条件而进行规定的警告。 

9.音响处理方法，根据两个拾音器分别获取的拾音信号进行周围声音的 分析， 

所述音响处理方法包括以下步骤： 

对每个所述拾音信号，将所述拾音信号转换为去除了相位信息的电平信号的步骤； 

生成将从所述两个拾音器的所述拾音信号得到的所述电平信号进行合成所得的合成电平信号的步骤； 

对合成电平信号进行平滑化，生成平滑化合成电平信号的步骤； 

使用所述平滑化合成电平信号，进行原来的合成电平信号在频率轴上的平坦性的验证，计算表示其平坦性程度的频率平坦性指标的步骤； 

使用所述平滑化合成电平信号，计算规定的全频带中的全频率电平，将计算结果输出到判定单元的步骤；以及 

根据所述频率平坦性指标和所述全频率电平，判定周围声音中是否包含刺耳音，将刺耳音判定结果输出的步骤。