CN113879219A - 车内交流辅助系统 - Google Patents

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田地良辅
梶川嘉延
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Alps Electric Co Ltd
Kansai University
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Abstract

提供取消不需要音而中继发言语音的“车内交流辅助系统”。第一可变滤波器(31)以第二座位音频源(1)的音为输入而生成在第一座位处取消第二座位音频源(1)的音的取消音。第一可变滤波器(31)和第二可变滤波器(36)的传递函数被更新，以使从第一座位麦克风(9)的输出减去生成校正第一座位麦克风(9)和第一座位的位置之差的校正信号的辅助滤波器(35)的输出、和以第一座位音频源(2)的音为输入的第二可变滤波器(36)的输出后的信号(Eu)的电平成为最小。在信号(Eu)的电平超过了阈值的期间，将信号(Eu)作为发言语音而中继给第二座位。

Description

车内交流辅助系统
技术领域
本发明涉及对基于车内的发言进行的交流进行辅助的技术。
背景技术
作为对基于车内的发言进行的交流进行辅助的技术，已知将就座于汽车的第一座位的用户的发言语音通过第一座位用的麦克风来拾音，从汽车的第二座位用的扬声器输出的技术(例如，专利文献1)。
此外，在这样的技术中，还已知从由第一座位用的麦克风拾音的声音，取消从第一座位用的扬声器被输出的音乐等音之后，从第二座位用的扬声器输出的技术(例如，专利文献2)。
此外，作为与本发明有关的技术，已知设置配置在噪声取消位置的附近的麦克风、根据噪声源的输出信号而生成在噪声取消位置取消噪声的取消音的自适应滤波器、和输出取消音的扬声器，在自适应滤波器中，将使用辅助滤波器对麦克风的输出进行校正后的信号作为误差信号而自适应地设定传递函数的主动型噪声控制(ANC；Active NoiseControl)的技术(例如，专利文献3、4)。
在此，在该技术中，在辅助滤波器中，设定有预先学习的、将麦克风实际输出的信号校正为在噪声取消位置被配置有麦克风的情况下从麦克风被输出的信号的传递函数，通过使用这样的辅助滤波器，在与麦克风的位置不同的噪声取消位置取消了噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-51392号公报
专利文献2：日本特开2010-163054号公报
专利文献3：日本特开2020-12917号公报
专利文献4：日本特开2018-72770号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了第一座位的用户和第二座位的用户享受相互不同的音乐等，在从第一座位用的扬声器输出第一音源的音而从第二座位用的扬声器输出了第二音源的音的情况下，两个音源的音传播到第一座位用的麦克风的环境下，仅简单地通过从由第一座位用的麦克风拾音的声音取消第一音源的音，不能SN比好且清楚地将第一座位的用户的发言语音从第二座位用的扬声器对第二座位的用户进行输出。
此外，在第一座位的用户和第二座位的用户分别收听不同的音源的音的情况下，期望对各用户来说，听不到其他用户收听的音源的音。
因此，本发明的课题在于，提供在汽车的各座位的用户听取不同的音源的音的环境中，抑制对于用户来说听到其他用户所听取的音源的音，在用户间能良好地进行基于发言的交流的车内交流辅助系统。
用于解决课题的手段
为了达成所述课题，本发明是在被搭载于具有作为相互不同的座位的第一座位和第二座位的汽车的、车内交流辅助系统中，具备：麦克风，对所述第一座位的音进行拾音；第一音源装置；第一扬声器，是输出所述第一音源装置的输出音的、第一座位的用户用的扬声器；第二音源装置；第二扬声器，是输出所述第二音源装置的输出音的、第二座位的用户用的扬声器；噪声控制部，对第一座位的用户，从所述第一扬声器输出对从所述第二扬声器被输出的所述第二音源装置的输出音进行取消的取消音；以及发言语音输出部。所述噪声控制部具备：第一自适应滤波器，以所述第二音源装置的输出音为输入，生成所述取消音；第二自适应滤波器，以所述第一音源装置的输出音为输入；以及第一信号生成部，生成从所述麦克风的输出至少减去所述第二自适应滤波器的输出后的信号即第一信号，所述第一自适应滤波器和所述第二自适应滤波器进行对自身的传递函数进行更新的自适应动作，以使所述第一信号的电平(level)变小。此外，所述发言语音输出部将所述第一信号作为所述第一座位的用户的发言语音而从所述第二扬声器输出。
在此，这样的车内交流辅助系统也可以构成为，在所述噪声控制部中，设置以所述第二音源装置的输出音为输入的辅助滤波器，在所述第一信号生成部中，生成从所述麦克风的输出减去所述第二自适应滤波器的输出和所述辅助滤波器的输出后的信号作为所述第一信号。其中，预先求得的传递函数被设定给所述辅助滤波器，该预先求得的传递函数作为通过从所述麦克风的输出减去所述辅助滤波器的输出而作为所述麦克风的输出被校正为在第一座位的用户的音的听取位置处拾音的音的传递函数。
此外，以上的车内交流辅助系统也可以构成为，在所述发言语音输出部中，在所述第一信号比规定的电平大时，将该第一信号从所述第二扬声器输出。
此外，在该情况下，也可以在所述发言语音输出部中，在所述第一信号比规定的电平大时，停止所述第一自适应滤波器和所述第二自适应滤波器的自适应动作。
根据以上那样的车内交流辅助系统，抑制对第一座位的用户来说听到第二座位的用户所听取的第二音源装置的音，且对于第二座位的用户，SN比好地从第二扬声器输出第一座位的用户的发言语音，能够辅助第一座位的用户的发言语音的听取。
发明效果
如以上那样，根据本发明，能够提供在汽车的各座位的用户听取了不同的音源的音的环境中，抑制对用户来说听到其他用户所听取的音源的音，且能够在用户间良好地进行基于发言的交流的车内交流辅助系统。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的车内交流辅助系统的结构的框图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的车内交流辅助系统的扬声器和第一座位麦克风的配置的图。
图3是表示本发明的实施方式所涉及的主动型噪声控制装置的结构的框图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的发言语音中继处理的流程图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的辅助滤波器的传递函数的学习的结构的框图。
标号说明
1……第二座位音频源，2……第一座位音频源，3……主动型噪声控制装置，4……ICC处理部，5……第二座位扬声器，6……第一座位扬声器，7……第二座位扬声器用加法部，8……第一座位扬声器用加法部，9……第一座位麦克风，31……第一可变滤波器，32……第一自适应算法执行部，33……估计滤波器，34……第一减法器，35……辅助滤波器，36……第二可变滤波器，37……第二自适应算法执行部，38……第二减法器，50……第一阶段学习处理部，51……学习用估计滤波器，52……第一阶段学习用可变滤波器，53……第一阶段学习用自适应算法执行部，60……学习用麦克风，70……第二阶段学习处理部，71……固定滤波器，72……第二阶段学习用可变滤波器，73……第二阶段学习用自适应算法执行部，74……第二阶段学习用减法器。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式进行说明。
在图1中，示出本实施方式所涉及的车内交流辅助系统的结构。
车内交流辅助系统是被搭载于汽车的系统，如图示那样，具备第二座位音频源1、第一座位音频源2、主动型噪声控制装置3、ICC处理部4(车内通信(In-Car Communication)处理部4)、第二座位扬声器5、第一座位扬声器6、第二座位扬声器用加法部7、第一座位扬声器用加法部8、第一座位麦克风9。
如图2所示，将汽车的一个座位设为第一座位，将除第一座位以外的其他一个座位设为第二座位，第一座位扬声器6是被配置于第一座位附近的第一座位的用户用的扬声器，第二座位扬声器5是被配置于第二座位附近的第二座位的用户用的扬声器。另外，图2的配置为一例，只要第一座位扬声器6主要将第一座位的用户作为对象而发出音，第二座位扬声器5主要将第二座位的用户作为对象而发出音，第一座位扬声器6或第二座位扬声器5的配置或个数就可以是任意的。
此外，第一座位麦克风9例如是图2那样被配置于第一座位的附近的麦克风。
返回图1，第一座位音频源2是输出第一座位的用户所听取的音乐等音的音源，第一座位音频源2所输出的音经由第一座位扬声器用加法部8从第一座位扬声器6被输出。
此外，第二座位音频源1是输出第二座位的用户所听取的音乐等音的音源，第二座位音频源1所输出的音经由第二座位扬声器用加法部7从第二座位扬声器5被输出。
第二座位音频源1的音、第一座位音频源2的音、由第一座位麦克风9拾音的音输入至主动型噪声控制装置3，主动型噪声控制装置3生成从这些输入的音中取消在第一座位的用户的位置由第一座位的用户听到的第二座位音频源1的音而得到的取消音，经由第一座位扬声器用加法部8从第一座位扬声器6输出。
此外，主动型噪声控制装置3使用所输入的音，提取由第一座位麦克风9拾音的音中包含的第一座位的用户的发言语音Eu，输出至ICC处理部4。
并且，ICC处理部4将从主动型噪声控制装置3输入的发言语音Eu、或对发言语音Eu施加了规定的音响处理后的声音，经由第二座位扬声器用加法部7从第二座位扬声器5输出，从而对第二座位的用户听取第一座位的用户的发言语音进行辅助。
接着，在图3中，示出主动型噪声控制装置3的结构。
如图示那样，主动型噪声控制装置3具备第一可变滤波器31、第一自适应算法执行部32、预先被设定了传递函数S^(z)的估计滤波器33、第一减法器34、预先被设定了传递函数H(z)的辅助滤波器35、第二可变滤波器36、第二自适应算法执行部37、第二减法器38。
从第二座位音频源1输入的音经过第一可变滤波器31而作为取消音，经由第一座位扬声器用加法部8从第一座位扬声器6被输出。
此外，从第二座位音频源1输入的音经过辅助滤波器35被传送至第一减法器34。
第一减法器34从由第一座位麦克风9拾音的音减去辅助滤波器35的输出，传送至第二减法器38。
在辅助滤波器35中，对第一座位麦克风9实际输出的信号进行校正的传递函数H(z)被预先设定，以使第一减法器34的输出成为在第一座位麦克风9位于第一座位的用户的耳的位置的情况下从第一座位麦克风9被输出的信号。针对该辅助滤波器35的传递函数H(z)的设定方法，在后面叙述。
另一方面，从第一座位音频源2输入的音经过第二可变滤波器36被传送至第二减法器38。
第二减法器38将从第一减法器34的输出减去第二可变滤波器36的输出后的信号Eu，输出至第一自适应算法执行部32和第二自适应算法执行部37，并且作为发言语音Eu而输出至ICC处理部4。
接着，在估计滤波器33中，预先设定有通过实际测量等而估计从主动型噪声控制装置3至第一座位麦克风9为止的传递函数S(z)的估计传递特性S^(z)，估计滤波器33将传递特性S^(z)卷积所输入的从第一座位音频源2输入的音，输出至第一自适应算法执行部32。
第一可变滤波器31、第一自适应算法执行部32、估计滤波器33构成Filtered-X自适应滤波器。
第一自适应算法执行部32使用由估计滤波器33卷积了传递函数S^(z)后的信号和从第二减法器38被输出的信号Eu，将从第二减法器38被输出的信号作为误差而执行NLMS(归一化最小均方自适应滤波)或LMS(最小均方自适应滤波)等自适应算法，进行对第一可变滤波器31的传递函数W(z)进行更新的自适应动作，以使从第二减法器38被输出的信号Eu的电平成为最小。并且，通过该自适应动作，第一可变滤波器31的传递函数W(z)被更新，以使信号Eu中包含的第二座位音频源1所输出的音的分量成为最小。并且，其结果是，第一可变滤波器31被自适应，以使输出对在第一座位的用户的耳的位置处第二座位音频源1所输出的音进行取消的取消音。
此外，第二可变滤波器36和第二自适应算法执行部37也构成自适应滤波器。
并且，第二自适应算法执行部37使用第一座位音频源2所输出的音和从第二减法器38被输出的信号Eu，将从第二减法器38被输出的信号作为误差而执行NLMS或LMS等自适应算法，进行对第二可变滤波器36的传递函数U(z)进行更新的自适应动作，以使从第二减法器38被输出的信号Eu的电平成为最小。并且，通过该自适应动作，第二可变滤波器36的传递函数U(z)被更新，以使信号Eu中包含的第一座位音频源2所输出的音的分量成为最小。
就那样，通过这样的主动型噪声控制装置3的动作，被传送至ICC处理部4的信号Eu中包含的第二座位音频源1所输出的音的分量、和第一座位音频源2所输出的音的分量被最小化。
从而，在第一座位的用户所发言的声音被包含于由第一座位麦克风9拾音的音时，从主动型噪声控制装置3被传送至ICC处理部4的发言语音Eu表示第一座位的用户的发言语音。
接着，针对ICC处理部4为了将第一座位的用户的发言语音Eu经由第二座位扬声器用加法部7从第二座位扬声器5输出而进行的发言语音中继处理进行说明。
在图4中，表示该发言语音中继处理的过程。
如图示那样，ICC处理部4在发言语音中继处理中，将从主动型噪声控制装置3输入的发言语音Eu的电平的测量(步骤402)进行反复直至所测量出的电平超过规定的阈值为止(步骤404)。
并且，若所测量出的发言语音Eu的电平超过了规定的阈值(步骤404)，则开始发言语音输出动作(步骤406)。
在此，在发言语音输出动作中，将从主动型噪声控制装置3输入的发言语音Eu输出至第二座位扬声器用加法部7，从而进行从第二座位扬声器5输出的动作。其中，也可以在发言语音输出动作中，对从主动型噪声控制装置3输入的发言语音Eu施加规定的音响处理之后，输出至第二座位扬声器用加法部7，从而进行从第二座位扬声器5输出的动作。
并且，通过停止第一可变滤波器31的传递函数W(z)的更新、和第二可变滤波器36的传递函数U(z)的更新，从而停止主动型噪声控制装置3的自适应动作(步骤408)。更具体而言，通过将决定第一自适应算法执行部32所进行的传递函数W(z)的更新的增益的步长、和决定第二自适应算法执行部37所进行的传递函数U(z)的更新的增益的步长设定为0，停止第一可变滤波器31的传递函数W(z)的更新、和第二可变滤波器36的传递函数U(z)的更新。
接着，将从主动型噪声控制装置3输入的发言语音Eu的电平的测量(步骤410)进行反复直至所测量出的电平成为阈值以下为止(步骤412)。
并且，若所测量出的发言语音Eu的电平成为阈值以下(步骤412)，则停止发言语音输出动作(步骤414)。
并且，重新开始主动型噪声控制装置3的自适应动作(步骤416)。更具体而言，在步骤414中，将决定第一自适应算法执行部32所进行的传递函数W(z)的更新的增益的步长、和决定第二自适应算法执行部37所进行的传递函数U(z)的更新的增益的步长，恢复为在步骤408中停止自适应动作之前的原来的值。
以上，针对ICC处理部4所进行的发言语音中继处理进行了说明。
根据这样的发言语音中继处理，精度高地检测第一座位的用户的发言，进行在第一座位的用户的正发言时从第二座位扬声器5输出大致仅由发言语音的分量构成的声音的发言语音输出动作，能够对第二座位的用户听取第一座位的用户的发言语音进行辅助。
另外，在以上的发言语音中继处理中，在正在发言语音输出动作时停止主动型噪声控制装置3的自适应动作是因为，抑制第一座位的用户的发言语音作为扰动而发挥作用，由于自适应动作而误动作。
接着，针对上述的主动型噪声控制装置3的辅助滤波器35的传递函数H(z)的设定方法进行说明。
辅助滤波器35的传递函数H(z)例如通过一边将第二座位音频源1所输出的音从第二座位扬声器5输出一边预先进行下面那样的第一阶段的学习处理和第二阶段的学习处理来设定。
第一阶段的学习处理使用图5a所示的第一阶段学习处理部50、和配置于第一座位用户的耳的位置的学习用麦克风60来进行。
第一阶段学习处理部50具备被设定了从第一阶段学习处理部50至学习用麦克风60为止的传递函数Sv(z)的估计值Sv^(z)的学习用估计滤波器51、第一阶段学习用可变滤波器52、第一阶段学习用自适应算法执行部53。
并且，在这样的结构中，第二座位音频源1所输出的音输出至第一阶段学习用可变滤波器52，第一阶段学习用可变滤波器52的输出被输出至第一座位扬声器6。此外，第二座位音频源1所输出的音经过学习用估计滤波器51输入至第一阶段学习用自适应算法执行部53，第一阶段学习用自适应算法执行部53将学习用麦克风60的输出作为误差而一边使用学习用估计滤波器51的输出一边执行NLMS或LMS等自适应算法，对第一阶段学习用可变滤波器52的传递函数W(z)进行更新。
并且，通过自适应算法的执行，将收敛稳定后的第一阶段学习用可变滤波器52的传递函数W(z)作为第一阶段的学习处理的结果来得到。
接着，第二阶段的学习处理使用图5b所示的第二阶段学习处理部70来进行。
第二阶段学习处理部70具备将作为第一阶段的学习处理的结果而得到的传递函数W(z)设定为传递函数的固定滤波器71、第二阶段学习用可变滤波器72、第二阶段学习用自适应算法执行部73、第二阶段学习用减法器74。
并且，在这样的结构中，第二座位音频源1所输出的音经过固定滤波器71被输出至第一座位扬声器6。
此外，第二座位音频源1所输出的音经过第二阶段学习用可变滤波器72被传送至第二阶段学习用减法器74，第二阶段学习用减法器74从由第一座位麦克风9拾音的信号减去第二阶段学习用可变滤波器72的输出并进行输出。
第二阶段自适应算法执行部73将第二阶段学习用减法器74的输出作为误差，一边使用第二座位音频源1所输出的音一边执行NLMS或LMS等自适应算法，对第二阶段学习用可变滤波器72的传递函数H(z)进行更新。
并且，通过自适应算法的执行，将收敛稳定后的传递函数H(z)设为主动型噪声控制装置3的辅助滤波器35的传递函数H(z)。
在此，这样学习后的传递函数H(z)如上述那样，在主动型噪声控制装置3中，成为能够期待第一减法器34的输出成为在第一座位麦克风9位于第一座位的用户的耳的位置的情况下从第一座位麦克风9被输出的信号的传递函数。
以上，针对本发明的实施方式进行了说明。
这样，根据本实施方式，抑制对第一座位的用户来说听到第二座位的用户所听取的第二座位音频源1的音，且对于第二座位的用户，能够SN比较好地从第二座位扬声器5输出第一座位的用户的发言语音。
另外，在以上，示出了将第一座位扬声器6、第二座位扬声器5、第一座位麦克风9各设置了一个的情况，但这些也可以分别设置多个。此外，在将第一座位麦克风9设置多个的情况下，按各第一座位麦克风的每个而生成发言语音Eu，在图4的发言语音中继处理的步骤404中，在针对各第一座位麦克风9而生成的发言语音Eu的全部超过了阈值时，前进至步骤406而开始发言语音输出动作。
此外，在以上，针对对于第一座位的用户取消第二座位音频源1的音，且对第二座位扬声器5输出第一座位的用户的发言语音的情况进行了说明，但本实施方式能够同样地应用于针对多个座位，对于各座位的用户取消其他座位的音频源的音，且将各座位的用户的发言语音输出至其他座位的扬声器的情况。
此外，本实施方式还能够扩展应用于各座位的音频源为多个通道的情况、或针对用户的左右耳的各个耳而取消其他座位的音频源的音。
此外，就本实施方式的主动型噪声控制装置3的辅助滤波器35而言，也可以将其省略，在该情况下，也能够以规定程度得到同样的效果。另外，在该情况下，使用从由第一座位麦克风9拾音的音减去第二可变滤波器36的输出后的信号作为信号Eu。

Claims (6)

1.一种车内交流辅助系统，被搭载于具有作为相互不同的座位的第一座位和第二座位的汽车，其特征在于，具有：
麦克风，对所述第一座位的音进行拾音；
第一音源装置；
第一扬声器，是输出所述第一音源装置的输出音的、第一座位的用户用的扬声器；
第二音源装置；
第二扬声器，是输出所述第二音源装置的输出音的、第二座位的用户用的扬声器；
噪声控制部，针对第一座位的用户，从所述第一扬声器输出对从所述第二扬声器输出的所述第二音源装置的输出音进行取消的取消音；以及
发言语音输出部，
所述噪声控制部具有：
第一自适应滤波器，以所述第二音源装置的输出音为输入，生成所述取消音；
第二自适应滤波器，以所述第一音源装置的输出音为输入；以及
第一信号生成部，生成第一信号，所述第一信号是从所述麦克风的输出至少减去所述第二自适应滤波器的输出后的信号，
所述第一自适应滤波器和所述第二自适应滤波器进行对自身的传递函数进行更新的自适应动作，以使所述第一信号的电平变小，
所述发言语音输出部将所述第一信号作为所述第一座位的用户的发言语音而从所述第二扬声器输出。
2.如权利要求1所述的车内交流辅助系统，其特征在于，
所述噪声控制部具有以所述第二音源装置的输出音为输入的辅助滤波器，
所述第一信号生成部生成从所述麦克风的输出减去所述第二自适应滤波器的输出和所述辅助滤波器的输出后的信号作为所述第一信号，
预先求得的传递函数被设定给所述辅助滤波器，该预先求得的传递函数作为通过从所述麦克风的输出减去所述辅助滤波器的输出而所述麦克风的输出被校正为在第一座位的用户的音的听取位置处拾音的音的传递函数而被预先求出。
3.如权利要求2所述的车内交流辅助系统，其特征在于，
在所述第一信号比规定的电平大时，所述发言语音输出部将该第一信号从所述第二扬声器输出。
4.如权利要求3所述车内交流辅助系统，其特征在于，
在所述第一信号比规定的电平大时，所述发言语音输出部停止所述第一自适应滤波器和所述第二自适应滤波器的自适应动作。
5.如权利要求1所述的车内交流辅助系统，其特征在于，
在所述第一信号比规定的电平大时，所述发言语音输出部将该第一信号从所述第二扬声器输出。
6.如权利要求5所述的车内交流辅助系统，其特征在于，
在所述第一信号比规定的电平大时，所述发言语音输出部停止所述第一自适应滤波器和所述第二自适应滤波器的自适应动作。
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