JP2007043231A

JP2007043231A - 自動音量制御装置

Info

Publication number: JP2007043231A
Application number: JP2005221812A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Hashimoto; 和哉橋本
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2007-02-15

Abstract

【課題】ヘッドホン、イヤホンの音漏れを防止し、かつ再生音量が不定期に変動することを防止する。
【解決手段】ヘッドホン又はイヤホンである音声出力部２から外耳道の外部に漏れている音を音声出力部の近傍に設けられたマイクロホン３で採取し、再生される音声信号とマイクロホンロホンにより検出された音声信号の周波数を解析し、周波数が一致している場合に音漏れと判断して音声出力部により再生される音声信号の音量を下げる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドホンやイヤホンにより音声を再生するポータブルミュージックプレーヤなどにおいてヘッドホン、イヤホンの音漏れを防止する自動音量制御装置に関する。

一般に、ヘッドホンは耳介を覆うように装着されて再生音声を外耳道内に出力し、イヤホンは外耳道内に挿入されて再生音声を外耳道内に出力するが、再生音声がヘッドホン、イヤホンの外側に漏れる音漏れが問題となっている。そこで、ヘッドホン、イヤホンの音漏れを防止する従来技術として下記の特許文献１には、環境雑音のレベルに応じて再生音量を調整する方法が開示されている。また、他の従来技術として下記の特許文献２には、ユーザにより指定された再生音量と環境雑音の差分に応じて再生音量を調整する方法が開示されている。また、他の従来技術として下記の特許文献３には、環境雑音のレベルに応じて再生音量を調整するとともに、他の人から話しかけられた場合にそれを聞きやすくするために外部の音声を検知した場合には再生音量を下げる方法が開示されている。
特開平６−６１５６号公報（要約書）特開平９−１３０８８５号公報（要約書）特開２００４−１３０８４号公報（要約書）

しかしながら、上記従来例ではいずれも、周囲の環境雑音の音量に着目して再生音量を制御するので、電車内などの環境雑音の音圧レベルは常に無周期に変動していることから、これに合わせて再生音量が変化すると、聴取している音楽が、誰かが音をたてるたびに大きく変化するという事態が生じる。このため、再生音量が不定期に時々刻々変化する音楽となりユーザにとって不快となるという問題点がある。

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、ヘッドホン、イヤホンの音漏れを防止することができるとともに再生音量が不定期に変動することを防止することができる自動音量制御装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、ヘッドホン又はイヤホンの音漏れを防止する自動音量制御装置において、
前記ヘッドホン又は前記イヤホンの近傍において音声を検出するマイクロホンと、
前記ヘッドホン又は前記イヤホンにより再生される音声信号と前記マイクロホンにより検出された音声信号との周波数を比較解析し、検出された音声信号に再生される音声信号が含まれていると判断された場合に音漏れ有りと判断して、前記ヘッドホン又は前記イヤホンにより再生される音声信号の音量を下げる音量制御手段とを、
備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ヘッドホン、イヤホンの外側に漏れる音そのものを検出することにより音漏れを判断して音量を下げるので、ヘッドホン、イヤホンの音漏れを防止することができるとともに再生音量が不定期に変動することを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る自動音量制御装置の一実施の形態を有するポータブルミュージックプレイヤを示す構成図、図２は自動音量制御装置の処理を説明するためのフローチャート、図３は再生音声信号の周波数スペクトル特性を示す説明図、図４は環境雑音の周波数スペクトル特性を示す説明図である。

図１に示すポータブルミュージックプレイヤは、プレイヤ本体部１と、ヘッドホン又はイヤホンである音声出力部２と、音声出力部２の音漏れを検出するマイクロホン（以下、マイク）３を有し、プレイヤ本体部１から作られる音声データを音声出力部２にて聴取する通常のシステムに加えて、音声出力部２から耳の外部に漏れている音を音声出力部２の近傍に設けられたマイク３で採取できるようにする。ここで、音声出力部２を構成するヘッドホン又はイヤホンは２チャネルであって、マイク３はヘッドホン又はイヤホンの１チャネルのみに設ける。

本発明に係る自動音量制御装置は、図２に示すような流れで、音漏れ防止機能を実現する。ユーザが音漏れ防止マナー機能を作動させると処理をスタートし（ステップＳ１）、まず、プレイヤ本体部１にて再生中の音をサンプルとしていくつか内部で採取する。ここでは、マイク３が設置されている方のチャネルのみをサンプル対象とし、サンプリング数は２のべき乗とする（ステップＳ２）。続くステップＳ３では、ステップＳ２でサンプリングしたデータ部分の音声がマイク３に届く時間に合わせて、マイク３で周辺音の採取を開始する。サンプリング数は、ステップＳ２でサンプリングした数と同じでよい。

次いで、プレイヤ本体部１の内部で、ステップＳ２、ステップＳ３でサンプリングした各音声データを高速フーリエ変換して周波数特性の解析を行い、マイク３でサンプリングした音声データ内に、再生中の音声データが持つ周波数特性が規定レベル以上検出された場合は、音漏れしていると判断する（ステップＳ４）。ここでは、マイク３で正しく音を採取できているか、またどのような音声解析の手法をとるか、どのような判定レベルにするかによって精度が大きく変化する。判定レベル（基準）を高め、詳しく音の周波数特性を検証すれば、より適切な音量調整が可能になるが、それだけシステムにかかる負荷は大きい。ステップＳ４にて得られた結果から、音漏れが感知されているならば、再生音量を若干下げた（ステップＳ５）後に再びステップＳ２からやり直す。ステップＳ４にて音漏れが感知されていない場合にはステップＳ２〜ステップＳ４の処理を数回行って精度を向上させ（ステップＳ６）、音量調整を完了する（ステップＳ７）。

このように、プレイヤ本体部１が再生している音声データとマイク３で採取した周囲の音声データとを比較して、周辺の雑音の音声データ内に、元の再生した音声データが持つ特性が検出された場合は、音漏れしていると判断し、音量を若干下げる。この処理を繰り返すことにより自動的に音漏れしないようになるまで音量を下げる。このため、電車内、図書室内などで耳にする「音漏れ」の問題解決に貢献することができる。

＜音漏れ判断についての技術的な見解＞
音は、音波の重なりによって形成されている。フーリエ解析の手法を用いれば、その重なっている１つ１つの音波がどのような周波数であるかを知ることができる。本実施の形態の音漏れを検知する手法の原理は、「周囲の環境雑音」を構成する音波に、「同時刻にプレイヤで再生していた音」を構成する音波が、音漏れの影響でどの程度含まれているか、周波数的側面から判断するものである。

ここで、ある音声データをイヤホン出力環境で音漏れするように再生し、その場の環境雑音をマイクで採取してみた。サンプリングレートを４４１００Ｈｚとし、サンプリング数も同じく４４１００個として、１秒の間の「プレイヤで再生した音」と「ほぼ同時刻における周囲の環境雑音」の瞬間的なスペクトル特性をそれぞれ図３、図４に示す。２つの周波数特性グラフを比較してみると、図３でピークとなっている周波数の値(Ｈｚ)は、図４においても、近い値でピークとなっていることが確認できる。図４の音（ほぼ同時刻における周囲の環境雑音）は、雑音と混じりながらも、元の図３の音（プレイヤで再生した音）が持つ周波数特性を検知可能なレベルまで残しているということである。特に、１０００Ｈｚから１５００Ｈｚの周波数特性の形は非常によく似ている。図４において、０Ｈｚから３００Ｈｚくらいまでの低音域の周波数が少なくなっている要因としては、音の回折が原因と推測できる。また同じく、図４の高周波成分のスペクトルの強さが大きく出ている要因も音の回折の影響である。音漏れでよく確認できるのが「シャカ、シャカ」という高周波成分の音であることからも理解できる。

ここで得られた結果に更なる考察を加えて、音の判断手法の一例を挙げてみる。
着目点：
・図３のスペクトルで固有のピークとなっている周波数は、図４においても検知可能。
・多くの低周波成分はカットされる。
判断手法：
図３の「プレイヤで再生した音」の５００Ｈｚ以上の周波数スペクトルから、特徴的なピークとなっている周波数をいくつか抜き出し、その周波数が、図４でもピークになっているかどうかを調べ、多くの周波数がピークとして確認できたならば、音漏れがあると判断する。

本発明において、プレイヤ本体部１から再生される音声データは、楽曲である場合が極めて多い。楽曲で扱われている楽音は、倍音構造という周波数構造を持っている。また、通常我々が耳にしている曲のコード進行には、使われる音の規則がある。これらの要因により「再生された音」の周波数特性には、図３で１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、３０００Ｈｚがピークとなっているような倍音特性が現れる。この倍音成分を上記の判断手法で挙げた「特徴的なピークとなっている周波数」として音を解析し、音漏れの有無を判断する。

本発明に係る自動音量制御装置の一実施の形態を有するポータブルミュージックプレイヤを示す構成図である。自動音量制御装置の処理を説明するためのフローチャートである。再生音声信号の周波数スペクトル特性を示す説明図である。環境雑音の周波数スペクトル特性を示す説明図である。

符号の説明

１プレイヤ本体部
２音声出力部
３マイクロホン

Claims

ヘッドホン又はイヤホンの音漏れを防止する自動音量制御装置において、
前記ヘッドホン又は前記イヤホンの近傍において音声を検出するマイクロホンと、
前記ヘッドホン又は前記イヤホンにより再生される音声信号と前記マイクロホンにより検出された音声信号との周波数を比較解析し、検出された音声信号に再生される音声信号が含まれていると判断された場合に音漏れ有りと判断して、前記ヘッドホン又は前記イヤホンにより再生される音声信号の音量を下げる音量制御手段とを、
備えた自動音量制御装置。