JP2005331826A - 学習システム - Google Patents

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繁樹 岸田
Yoshibumi Takeda
義文 竹田
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悟史 蔵
Atsushi Fujimori
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Abstract

【課題】 複数人が会話学習に参加していても容易に話者を識別できること。
【解決手段】 教員用PCは、会話に参加する学習者用PCをグループ化するグループ設定手段と、グループ化された各学習者用PCの仮想空間における座標値を設定する位置設定手段と、設定された座標値を送信する送信手段とを備える。学習者用PCは、学習者の音声を入力し音声信号に変換する音声入力手段と、入力した音声信号を他の学習者用PCに送信する送信手段と、他の学習者用PCから送られる音声信号を受信する受信手段と、教員用PCから送られた座標値に基づいて、仮想空間における各学習者用PCの座標値を、自らを基点として再設定する位置設定手段と、受信した他の学習者用PCの音声信号に対して、再設定した座標値に基づいて音声処理を行う音声処理手段と、音声処理された音声信号を再生する再生手段とを備える。
【選択図】 図10

Description

本発明は、例えば語学学習等に用いられる学習システムに関する。
教員と学習者との学習システム、特に英語等の語学学習システムとして、従来からLL(Language Laboratory)システムが用いられており、更に近年はCALL(Computer Associated Language Learning)システムと呼ばれる、PC(パソコン)とネットワークとを用いた学習システムが用いられてきている。このような学習システムを用いた教室では、教員は所定の教材を用いて一斉に又は個別に学習者に教えるようになっており、ネットワークを介して教員用PCから学習者用PCにデータを送ったり、学習者用PCを制御/遠隔操作したりして学習/教授する(例えば、特許文献1参照)。
このような学習システムにおいては、教員の音声をリアルタイムで学習者に伝送するだけでなく、学習者同士で会話を行わせる会話学習を行うことが多い。例えば、複数の学習者間で、教材に書かれた会話を実践したり、映画やテレビ番組の1シーンを再現したりして、実際の会話の場面を練習するグループレッスン(会話学習)が行われている。この場合、学習者は教壇に出て実際に向かい合って会話を行うだけでなく、ヘッドセット(マイクロホン付きヘッドホン)を自席で用い、マイクロホンを通じて他の学習者に話しかけ、他の学習者の音声はヘッドホンを通じて聴くという方法が用いられる。この際、学習者同士の会話の途中あるいは会話終了後に、教員が参加して指導するといったことも行われている。
特開2002−132128号公報
ヘッドホンを通じて他の学習者や教員の音声を聴きながら会話を行う場合、会話に参加している人数が多くなるにつれて、誰が話しているのか識別が困難になってくる。特に、教員が参加した場合、教員が発する音声をより注意深く聴く必要があるが、ヘッドホンから聞こえてくる音声のうち、どの声が教員の声なのか識別できず、教員による重要な指導を聞き逃してしまうといった恐れがある。
このように、従来の学習システムでヘッドセットを用いてグループレッスン(会話学習)を行う場合、話者を識別できずに、スムーズな会話をするのが困難で十分な学習効果が得られないといった問題があった。
本発明は、以上のような問題を鑑みてなされたものであり、複数人が会話に参加していても容易に話者を識別できる学習システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る学習システムの特徴は、教員用PC(101)と複数の学習者用PC(103)とがネットワーク(105)を介して相互に接続された学習システムにおいて、前記教員用PC(101)は、[a1]会話に参加する学習者用PC(103)をグループ化するグループ設定手段(302〜306)と、[a2]前記グループ設定手段によりグループ化された各学習者用PC(103)の仮想空間における座標値を設定する位置設定手段(S11)と、[a3]前記位置設定手段で設定された前記各学習者用PC(103)の座標値を、前記各学習者用PC(103)に送信する送信手段(204)とを備えることにある。また、前記各学習者用PC(103)は、[b1]各学習者用PC(103)を使用する学習者の音声を入力し音声信号に変換する音声入力手段(208〜209)と、[b2]前記音声入力手段で入力した前記音声信号を、他の学習者用PC(103)に送信する送信手段(204)と、[b3]他の学習者用PC(103)から送られる音声信号を受信する受信手段(204)と、[b4]前記教員用PC(101)から送られた前記座標値に基づいて、前記仮想空間における各学習者用PCの座標値を、自らを基点として再設定する位置設定手段(S21)と、[b5]前記受信手段で受信した他の学習者用PC(103)の音声信号に対して、前記位置設定手段で再設定した座標値に基づいて音声処理を行う音声処理手段(S22)と、[b6]前記音声処理手段で音声処理された前記音声信号を再生する再生手段(208〜209)とを備えることにある。
このような構成によれば、学習者用PC毎に、会話に参加している各学習者用PCの仮想空間における音源位置をそれぞれの学習者用PCを基点として再設定し、再設定した音源位置に応じて音声処理を施した音声を再生するようにしているため、複数人が会話に参加している場合であっても、どの学習者用PCから伝送されてきた音声なのかを容易に識別することができる。
また、前記教員用PC(101)は、更に、[a4]前記教員用PC(101)を使用する教員の音声を入力し音声信号に変換する音声入力手段(208〜209)と、[a5]前記グループへの前記教員の参加を指示する参加指示手段(306)とを備え、前記教員用PC(101)の前記位置設定手段は、前記グループに参加した前記教員用PC(101)の座標値を前記仮想空間における所定の位置に設定するとともに前記各学習者用PC(103)を前記所定の位置以外の座標値に設定し(S31)、前記教員用PC(101)の前記送信手段(204)は、前記位置設定手段(S11)で設定された前記教員用PC(101)及び前記各学習者用PC(103)の座標値を前記各学習者用PC(103)に送信するとともに、前記音声入力手段(208〜209)で入力した前記音声信号を他の学習者用PC(103)に送信する。そして、前記各学習者用PC(103)の前記位置設定手段は、前記教員用PC(101)から送られた前記座標値に基づいて、前記仮想空間における前記教員用PC(101)及び各学習者用PC(103)の座標値を、自らを基点として再設定し(S41)、前記各学習者用PC(103)の前記音声処理手段は、前記受信手段で受信した前記教員用PC及び他の学習者用PCの音声信号に対して、前記位置設定手段で再設定した座標値に基づいて音声処理を行う(S42)ように構成することもできる。
即ち、会話のグループに参加した前記教員用PCの座標値を、仮想空間における所定の位置(例えば、仮想空間の中心位置)に設定し、各学習者用PCの仮想空間における音源位置を所定の位置以外の座標位置に設定して、更にそれぞれの学習者用PCを基点として再設定する。そして、再設定した音源位置に応じて音声処理を施した音声を再生するようにしているため、教員と複数の学習者とが会話に参加している場合であっても、教員からの音声を容易に識別することができ、学習者の音声も識別することができる。
本発明によれば、複数人が会話に参加していても容易に話者を識別でき、効率の良い学習が可能な学習システムを提供することができる。
以下、図1〜図16を参照しながら、本発明の実施形態について詳しく説明する。尚、各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の参照符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
[第1の実施例]
図1は、本実施形態による学習システムの構成例を示すシステム構成図であり、図2は、図1に示した学習システムを構成する教員用PC101及び学習者用PC103a,103b,103c,…,103nの内部構成例を示すブロック図である。
図1に示すように、学習システムは、教員用PC101と、複数の学習者用PC103a,103b,103c,…,103nと、教材サーバ104とが、ネットワーク105(教室内LAN)を介して相互に接続されている。また、教員用PC101には、DVDプレーヤ102が接続されている。
教員用PC101及び学習者用PC103a,103b,103c,…,103nは、図2に示すように、CPU201、メモリ202、ハードディスク203、ネットワークインタフェース204、グラフィックアクセラレータ205、モニタ206、モニタ206と一体型のタッチパネル207、サウンドカード208、ヘッドセット209などをそれぞれ備えている。ヘッドセット209には、図示しないマイクロホンとヘッドホンとが組み込まれており、それぞれサウンドカード208に接続されている。また、CPU201、メモリ202、ハードディスク203、ネットワークインタフェース204、グラフィックアクセラレータ205、サウンドカード208は、バスライン210に接続されている。
教員用PC101のハードディスク203には、教員用PC101向けのアプリケーションソフトウェアが、学習者用PC103a,103b,103c,…,103nのハードディスク203には、学習者用PC103a,103b,103c,…,103n向けのアプリケーションソフトウェアが、それぞれインストールされており、CPU201はアプリケーションソフトウェアの指示に従って各ブロックの制御を行う。
教員用PC101のモニタ206には、図3に例示するようなGUI画面が表示されている。尚、図4は、図3に示した画面のうち、領域Bの部分の詳細を示す図である。
教員は、DVDに記録されている教材をDVDプレーヤ102で再生したり、教材サーバ104に保存されている教材ファイルを各学習者用PC103a,103b,103c,…,103nにストリーム配信したり、ヘッドセット209を用いて学習者と会話を行ったりしながら授業を進める。
例えば、学習者A011、学習者A012、学習者A013の3人の学習者でグループレッスン(会話学習)を行わせたいときは、教員は、まず学習者A011、学習者A012、学習者A013の3人が1つのグループ(図3におけるグループ309)になるようにグループ設定を行う。具体的には、モニタ206に一体化されたタッチパネル207において、教員は、まずグループ化開始ボタン302に触れてから、学習者A011、学習者A012、学習者A013の各アイコンに触れた後、グループ化ボタン303に触れる。そして、最後にグループ化決定ボタン304に触れることで、学習者A011、学習者A012、学習者A013の3人が1つのグループに属するように設定される。
このようにして、教員は、順次グループ設定を実行し、学習者のグループ分けを行う。グループ設定が完了すると、次に教員はグループレッスンボタン305に触れることで、グループレッスン(会話学習)の開始指示を行う。
教員により会話学習の開始指示がなされると、教員用PC101は、図5のフローチャートに例示する処理を実行する。
ステップS11において、教員用PC101は、グループ化された学習者A011、学習者A012、学習者A013のそれぞれの学習者用PC103a,103b,103cについて、仮想空間における座標値(座標位置)を設定する。具体的には、図9に例示するように、教員用PC101は、グループ化された学習者A011、学習者A012、学習者A013の各学習者用PC103a,103b,103cを、点O2を中心とする正円C上に均等に配置した、仮想空間(座標の中心点O1)を作成する。
ステップS12において、教員用PC101は、ネットワーク105を通じてグループレッスン開始コマンドを、学習者A011、学習者A012、学習者A013の各学習者用PC103a,103b,103cに送信する。グループレッスン開始コマンドには、ステップS11で設定した各学習者用PC103a,103b,103cの座標値等の仮想空間データや、グループレッスンの会話相手のデータなどが含まれる。
ステップS13において、教員用PC101は、モニタ206に表示しているGUI画面をグループレッスン状態に変更する。具体的には、グループ毎に学習者のアイコン(座席)を色分け表示し、グループレッスンボタン305を点灯する。
一方、教員用PC101からグループレッスン開始コマンドを受信した各学習者用PC103a,103b,103cは、図6のフローチャートに例示する処理を実行する。ここでは、学習者A012の学習者用PC103bを例に説明する。
ステップS21において、学習者用PC103bは、ネットワークインタフェース204を介して受信した各学習者用PC103a,103b,103cの座標値を基に、図10に例示するように、自らの学習者用PC103bが座標の中心点O1に位置するように仮想空間を再設定する。
教員及びグループレッスンに参加している各学習者A011,A012,A013は、ヘッドセット209を装着しており、ヘッドセット209には自分の発声を収録するマクロホンとステレオ音声を再生するステレオ式ヘッドホンが備えられている。
例えば、学習者A011が会話を開始すると、学習者用PC103aのサウンドカード208に学習者A011が発した音声が取り込まれ、ディジタル音声信号に変換される。学習者用PC103aは、ディジタル化された音声信号をパケット化し、ネットワーク105を通して他の学習者用PC103b,103cに送信する。同様にして、学習者A012が発した音声は、学習者用PC103a,103cに送られ、学習者A013が発した音声は、学習者用PC103a,103bに送られる。
ステップS22において、各学習者用PC103a,103b,103cは、ステップS21で再設定された仮想空間における各学習者用PC103a,103b,103cの座標値に基づき、会話相手の音声信号処理を行う。
例えば、学習者用PC103bは、再設定された仮想空間から、会話の相手である学習者A011、学習者A013の音声出力レベル(Lチャンネル/Rチャンネル)を算出し、サウンドカード208に設定する。
図14は、ステップS22における音声信号処理の一例を示している。学習者用PC103bは、学習者A011、学習者A013の各学習者用PC103a,103cから送られてくるそれぞれの音声信号を、Lチャンネル(図14(a))とRチャンネル(図14(b))に振り分ける。即ち、Lチャンネルは学習者A011の音声出力が高レベルに設定され、Rチャンネルは学習者A013の音声出力が高レベルに設定されている。
これにより、学習者A012のヘッドセット209に装備されているヘッドホンからは、図10に示した再設定後の仮想空間上の配置と同様、学習者A011の音声が右側から、学習者A013の音声が左側からそれぞれ聞こえるようになる。尚、図14に示した例では、各学習者A011,A013のLチャンネルの出力レベルとRチャンネルの出力レベルの合計は同値に設定されており、学習者A012から学習者A011までの距離とA013までの距離とは同じに聞こえる。
図16は、学習者A013の音声出力レベルを両チャンネルとも、学習者A011の音声出力レベルの1/2に設定した例を示している。学習者A013のLチャンネルとRチャンネルの出力レベルの比は、学習者A011のLチャンネルとRチャンネルの出力レベルの比と同じに設定されているため、どちらの音声も同程度に右側から聞こえるが、学習者A013の方が、音量が小さいので、図15に例示する仮想空間のように、遠くに位置するように聞こえる。このように、学習者用PC103bは、仮想空間における各学習者用PC103a,103cの座標値に基づいて音声処理を行う。尚、遠近感を生じさせる音声処理として、音量出力レベルを調整する以外にも、例えばエコー量を調整する等の方法を用いても良い。
以上説明したように、各学習者用PC103a,103b,103cは、教員用PC101から送られた仮想空間上の座標値に基づいて、仮想空間上の各学習者用PC103a,103b,103cの座標値を、自らを基点として再設定する。そして、グループレッスンに参加している他の学習者用PCから送られる音声信号に対し、再設定した座標値に基づいた音声処理を施し合成して、1つのステレオ音声信号を生成する。生成されたステレオ音声信号は、サウンドカード208からヘッドセット209に出力され、ヘッドセット209に内蔵のヘッドホン(ステレオスピーカ)により再生されるため、会話の相手が、恰も仮想空間上の各自の位置にいるかのように聞こえる。
従って、複数人が会話に参加している場合であっても、どの相手の音声なのかを容易に識別することができる。
[第2の実施例]
第2の実施例では、グループレッスン(会話学習)に教員が加わる場合の例を説明する。
グループレッスンによる会話の途中で、教員が指導を行いたいような場合、教員はモニタ206に表示されているGUI画面(図3)上で、参加したいグループを選択し、参加ボタン306に触れる。それを契機に、教員用PC101は、図7のフォローチャートに例示するような処理を実行する。
ステップS31において、教員用PC101は、図11に例示するように、先に設定した仮想空間(例えば図9に示した仮想空間)の正円Cの中心点O2に、自らの教員用PC101を配置した仮想空間を作成する。
ステップS32において、教員用PC101は、教員参加コマンドを、学習者A011、学習者A012、学習者A013の各学習者用PC103a,103b,103cにネットワークインタフェース204を介して送信する。グループレッスン開始コマンドには、ステップS31で設定した座標値等の仮想空間データが含まれる。
それとともに、ステップS33において、教員用PC101は、ヘッドセット209のマイクロホンで収録した教員の音声を、学習者A011、学習者A012、学習者A013の各学習者用PC103a,103b,103cに送信する。
一方、教員用PC101から教員参加コマンドを受信した各学習者用PC103a,103b,103cは、図8のフローチャートに例示する処理を実行する。ここでは、第1の実施例と同様に学習者A012の学習者用PC103bを例に説明する。
ステップS41において、学習者用PC103bは、受信した教員用PC101の座標値及び各学習者用PC103a,103b,103cの座標値を基にして、図12に例示するように、自らの学習者用PC103bが座標の中心点O1に位置するように仮想空間を再設定する。
ステップS42において、学習者用PC103bは、ステップS41で再設定された仮想空間から、会話の相手である教員、学習者A011、学習者A013の音声出力レベル(Lチャンネル/Rチャンネル)を算出し、サウンドカード208に設定する。具体的には、学習者A011の音声は右側から、学習者A013の音声は左側から、教員の音声は中央手前(仮想空間の正円Cの中心点O2)から聞こえるように、音声処理を施す。
音声処理された音声信号は、第1の実施例と同様にして、学習者A012のヘッドセット209に伝達される。
これにより、教員が発する指導の音声は、学習者A011,A013よりも手前の中央から聞こえてくるため、複数人が会話に参加していても、教員からの音声を容易に識別することができ、教員の指導を聞き逃すこともなく効率の良いグループレッスンを行うことができる。
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。
例えば、第2の実施例では、教員用PC101を仮想空間の正円Cの中心点O2に配置する例を示したが、教員用PC101を配置する位置は、これに限定されない。例えば、教室の座席位置に応じた特定の位置(教壇など)に教員用PC101を配置するように設定しても良い。
また、上記各実施例では、学習者がステレオ式のヘッドホンを用いて、図10や図12に例示したような前方2次元的な仮想空間上に、会話相手のPCを配置する例を示したが、例えば、5.1ch式のヘッドホンなどを用いて、後方を含めた前後左右の2次元的な仮想空間上に、対話相手のPCを配置するようにしても良い。図13は、自らの学習者用PC103bを仮想空間の座標の中心点O1に配置し、会話相手の学習者用PC103a,103b,103c,103d,103e,103fを均等に配置した正円Cの中心点O2が座標の中心点O1と同位置になるように仮想空間を作成することで、後方を含めた前後左右の2次元的な仮想空間上に、対話相手のPCを配置した例を示している。
更にまた、作成する仮想空間は2次元空間に限らず、例えば頭上などを含めた3次元的な仮想空間に、学習者用PCや教員用PCを配置しても良い。
また、上記各実施例では、タッチパネル207式のモニタ206を用いて、教員が指示を行う例を示したが、入力手段はこれに限定されず、例えば、マウスやキーボード、操作盤等、他の入力手段を用いて指示を行っても良い。
また、上記各実施例では、グループレッスンに参加している学習者のみに、会話の音声を送信する例を示したが、1つのグループ内の会話を教室内の学習者全員で聴いても良い。
このように、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。更に、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
本実施形態による学習システムの構成例を示すシステム構成図である。 図1に示した学習システムを構成する教員用PC及び学習者用PCの内部構成例を示すブロック図である。 教員用PCのモニタに表示されるGUI画面の一例である。 図3に示したGUI画面の一部(学習者のアイコン部分)の詳細を示す図である。 第1の実施例における、教員用PCの処理手順例を示すフローチャートである。 第1の実施例における、学習者用PCの処理手順例を示すフローチャートである。 第2の実施例における、教員用PCの処理手順例を示すフローチャートである。 第2の実施例における、学習者用PCの処理手順例を示すフローチャートである。 第1の実施例において、教員用PCにより作成される仮想空間の一例を示す図である。 第1の実施例において、学習者用PCにより再設定される仮想空間の一例を示す図である。 第2の実施例において、教員用PCにより作成される仮想空間の一例を示す図である。 第2の実施例において、学習者用PCにより再設定される仮想空間の一例を示す図である。 学習者用PCにより再設定される、前後左右の2次元的な仮想空間の一例を示す図である。 図10に示した仮想空間に基づいて、学習者用PCが調整する音声出力レベルの一例を示す図である。 学習者用PCにより再設定される、遠近感を生じさせる2次元的な仮想空間の一例を示す図である。 図15に示した仮想空間に基づいて、学習者用PCが調整する音声出力レベルの一例を示す図である。
符号の説明
101…教員用PC
102…DVDプレーヤ
103a,103b,103c,103n…学習者用PC
103d,103e,103f…学習者用PC
104…教材サーバ
105…ネットワーク
201…CPU
202…メモリ
203…ハードディスク
204…ネットワークインタフェース
205…グラフィックアクセラレータ
206…モニタ
207…タッチパネル
208…サウンドカード
209…ヘッドセット
210…バスライン
302…グループ化開始ボタン
303…グループ化ボタン
304…グループ化決定ボタン
305…グループレッスンボタン
306…参加ボタン
309…グループ
C…正円
O1…座標の中心点
O2…円の中心点

Claims (2)

  1. 教員用PCと複数の学習者用PCとがネットワークを介して相互に接続された学習システムにおいて、
    前記教員用PCは、
    会話に参加する学習者用PCをグループ化するグループ設定手段と、
    前記グループ設定手段によりグループ化された各学習者用PCの仮想空間における座標値を設定する位置設定手段と、
    前記位置設定手段で設定された前記各学習者用PCの座標値を、前記各学習者用PCに送信する送信手段とを備え、
    前記各学習者用PCは、
    各学習者用PCを使用する学習者の音声を入力し音声信号に変換する音声入力手段と、
    前記音声入力手段で入力した前記音声信号を、他の学習者用PCに送信する送信手段と、
    他の学習者用PCから送られる音声信号を受信する受信手段と、
    前記教員用PCから送られた前記座標値に基づいて、前記仮想空間における各学習者用PCの座標値を、自らを基点として再設定する位置設定手段と、
    前記受信手段で受信した他の学習者用PCの音声信号に対して、前記位置設定手段で再設定した座標値に基づいて音声処理を行う音声処理手段と、
    前記音声処理手段で音声処理された前記音声信号を再生する再生手段とを備えること
    を特徴とする学習システム。
  2. 請求項1に記載の学習システムにおいて、
    前記教員用PCは、更に、
    前記教員用PCを使用する教員の音声を入力し音声信号に変換する音声入力手段と、
    前記グループへの前記教員の参加を指示する参加指示手段とを備え、
    前記教員用PCの前記位置設定手段は、前記グループに参加した前記教員用PCの座標値を前記仮想空間における所定の位置に設定し、前記各学習者用PCを前記所定の位置以外の座標値に設定し、
    前記教員用PCの前記送信手段は、前記位置設定手段で設定された前記教員用PC及び前記各学習者用PCの座標値を前記各学習者用PCに送信するとともに、前記音声入力手段で入力した前記音声信号を他の学習者用PCに送信し、
    前記各学習者用PCの前記位置設定手段は、前記教員用PCから送られた前記座標値に基づいて、前記仮想空間における前記教員用PC及び各学習者用PCの座標値を、自らを基点として再設定し、
    前記各学習者用PCの前記音声処理手段は、前記受信手段で受信した前記教員用PC及び他の学習者用PCの音声信号に対して、前記位置設定手段で再設定した座標値に基づいて音声処理を行うこと
    を特徴とする学習システム。

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