JP2008177745A - 放収音システム - Google Patents

Abstract

【課題】難聴者が補聴器を装着、携帯する必要なく、種々の生活音を聴取することができる放収音システムを提供する。
【解決手段】放収音装置１Ｂで収音した家電１０１の報知音は、他の放収音装置に送信される。各放収音装置では、放収音装置１Ｂから受信した音声について、聴覚特性に応じた補正を行う。人間の聴覚は年齢が高くなるにつれ、高音域が中低音域に比べて聴きとり難くなる性質があるため、これを補償する補正を行う。これにより、難聴者が補聴器を装着、携帯する必要なく、各部屋で発生した生活音を聴取することができる。
【選択図】図６

Description

この発明は、音声を収音するとともに、特定の地点の音声を放音する放収音システムに関する。

従来、難聴者用の補聴手段として、種々の補聴器が提案されている。しかし、補聴器は、補聴器を携帯する者の直近で発せられた音声を聴取するのには有効であるが、離れた場所から発せられた音声は聞こえにくいという問題があった。

そこで、難聴者が受信機を備えた補聴器を持ち、他の者が送信機を持ち、送信機の周囲で収音した音声を補聴器に送信することにより、離れた場所から発生された音声を聴取する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−３３０４９７号公報

しかし、難聴者は、常時、補聴器（または受信機）を装着または携帯しなければならず、煩わしいという問題が有った。

また、特許文献１の装置では、発話者の側も送信機を携帯する必要が有った。したがって、送信機を携帯しない者の音声を聴取することができず、また、発話者以外の音（電化製品等の生活音）を聴取することができなかった。また、送信機から受信機への一方向しか伝送することができなかった。

そこで、この発明は、難聴者が補聴器を装着、携帯する必要なく、種々の生活音を聴取することができる放収音システムを提供することを目的とする。

この発明の放収音システムは、ネットワークを介して接続される複数の放収音装置を備えた放収音システムであって、前記放収音装置は、音声を収音して音声信号を出力する収音部と、音声信号を入力し、音声を放音する放音部と、前記収音部が出力した音声信号を他の放収音装置に送信するとともに、他の放収音装置から音声信号を受信する通信部と、前記通信部が受信した音声信号を入力し、この音声信号について、聴力特性に応じた補正を行い、補正後の音声信号を前記放音部に入力する補正部と、を備えたことを特徴とする。

この構成では、収音部で収音した音声を他の放収音装置に送信する。また、他の装置から受信した音声について聴覚特性に応じた補正を行う。人間の聴覚は年齢が高くなるにつれ、高音域が中低音域に比べて聴きとり難くなる性質があるため、これを補償する補正を行う。各放収音装置においては補正後の音声が放音されるため、難聴者が補聴器を装着、携帯する必要なく、種々の生活音を聴取することができる。

また、この発明は、さらに、前記収音部が出力した音声信号から生活音の音声を抽出し、当該生活音の音声を抽出した場合、前記通信部に音声信号を送信させる音声抽出部を備えたことを特徴とする。

この構成では、収音部で収音した音声から生活音の音声を抽出する。生活音の音声だけを他の放収音装置に送信するため、ノイズ等の不必要な音声が送受信されることがない。

また、この発明は、さらに、前記放音部から測定音を出力し、前記収音部から入力した音声を測定することで放収音装置周囲の音響特性を測定する音響特性測定部を備え、前記補正部は、前記音響特性部が測定した音響特性に基づいて、前記通信部が受信した音声信号を補正することを特徴とする。

この構成では、放音部から測定音（インパルス）を出力する。インパルス応答を測定することで装置周囲の音響特性を測定する。この音響特性に基づいて、受信した音声信号を補正する。例えば、反射音が小さい場合、音量を大きくする。

また、この発明は、さらに、前記収音部は、複数のマイクユニットを配列してなるマイクアレイ、および各マイクユニットが出力した音声信号を遅延して合成することで所定方向に収音の指向性を有した収音ビームを形成する収音処理部からなり、前記放音部は、複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカアレイ、および入力した音声信号を遅延して各スピーカユニットに入力することで所定方向に放音の指向性を有した音声ビームを形成する放音処理部からなることを特徴とする。

この構成では、マイクアレイにより所定方向に強い指向性を有した収音ビームを形成し、スピーカアレイにより所定方向に強い指向性を有した音声ビームを形成する。収音ビームを形成することにより、Ｓ／Ｎ比が向上する。

また、この発明は、さらに、前記収音部が出力した音声信号からユーザの発話音声を認識する音声認識部を備え、前記収音処理部は、複数の収音ビームを形成し、各収音ビームの音量レベルから音源の方向を推定し、前記放音処理部は、前記音声認識部がユーザの発話音声を認識したとき、前記音源の方向に音声ビームを形成することを特徴とする。

この構成では、収音ビームを複数形成する。各収音ビームの音量を比較することで音源の方向を推定する。例えば最も音量の大きい収音ビームに対応する方向に音源が有ると推定する。ユーザの発話音声を認識したとき、音源が有る方向（すなわちユーザが存在する方向）に、補正後の音声信号により形成された音声ビームを向ける。

また、この発明は、さらに、前記収音部が出力した音声信号からユーザの発話音声を認識する音声認識部を備え、前記収音処理部は、複数の収音ビームを形成し、各収音ビームの音量レベルから音源の方向を推定し、前記補正部は、前記補正後の音声信号とともに、補正しない音声信号を前記放音処理部に入力し、前記放音処理部は、前記音声認識部がユーザの発話音声を認識したとき、前記音源の方向に前記補正後の音声信号に基づく音声ビームを形成するとともに、他の方向に補正しない音声信号に基づく音声ビームを形成することを特徴とする。

この構成では、収音ビームを複数形成する。各収音ビームの音量を比較することで音源の方向を推定する。例えば最も音量の大きい収音ビームに対応する方向に音源が有ると推定する。ユーザの発話音声を認識したとき、音源が有る方向に、補正後の音声信号により形成された音声ビームを向ける。他の方向には補正しない音声信号により形成された音声ビームを向ける。これにより、ユーザ（難聴者）が存在する方向にのみ補正された音声が放音され、他の方向（例えば難聴者以外のユーザが存在する方向）には補正されない音声が放音される。

この発明によれば、難聴者が補聴器を装着、携帯する必要なく、種々の生活音を聴取することができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態である放収音システムについて説明する。図１は放収音システムの構成を示すブロック図である。図２は、放収音装置の構成を示すブロック図である。

図１において、この放収音システムは、ネットワークを介して接続される複数の放収音装置１Ａ〜１Ｄを備えている。放収音装置１Ａ〜１Ｄは、それぞれ部屋Ａ〜Ｄに設置されている。放収音装置１Ａ〜１Ｄは全て同じ構成、機能を有しており、図２においては、代表して放収音装置１Ａの構成を示す。

図２において、この放収音装置１Ａは、マイクアレイ２、スピーカアレイ３、エコーキャンセラ４、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）５、収音処理部６、および放音処理部７を備えている。

なお、同図において、フロントエンドのアンプ、アナログ音声信号をデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ、デジタル音声信号をアナログ変換するＤ／Ａコンバータ、およびパワーアンプは省略している。また、本実施形態において、特に記載無き場合、放収音装置１Ａ内を伝達する音声信号は、全てデジタル音声信号とする。

マイクアレイ２は、複数の（同図においては４つの）マイクユニット２１〜２４を直線状に配列してなり、各マイクユニットが収音した音声信号をそれぞれ出力する。スピーカアレイ３は、複数の（同図においては４つの）スピーカユニット３１〜３４を直線状に配列してなり、それぞれ入力された音声信号を放音する。なお、スピーカユニットの数、マイクユニットの数はこの例に限定するものではない。

各マイクユニットが収音した音声信号は、収音処理部６に入力される。
図３は、収音処理部６、および放音処理部７の構成を示すブロック図である。同図に示すように、収音処理部６は、アレイ処理部６１、指向性制御部６２、および音声抽出部６３を備えている。また、放音処理部７は、アレイ処理部７１、指向性制御部７２、および信号補正部７３を備えている。

アレイ処理部６１は、各マイクユニットで収音された音声信号をそれぞれ遅延して合成することにより、マイクアレイ２全体としての収音指向性をビーム化する。このビーム化された収音指向性により、特定の領域で発生した音声を高いゲインで収音する。なお、ビーム化された収音指向性を収音ビームと呼ぶ。

指向性制御部６２は、ＣＰＵを含み、アレイ処理部６１に各マイクユニットの収音信号の遅延量を設定する。各マイクユニットが収音方向から仮想的に等距離になるように遅延量を設定することで、収音方向の音声を高ゲインで取り出すことができる。また、この収音方向は同時に複数を設定することができる。指向性制御部６２は、複数の収音方向を予め設定しておき、各マイクユニットの遅延量の条件を内蔵メモリ（不図示）等に記憶している。アレイ処理部６１は、各マイクユニットが収音した音声信号を複数に分岐し、それぞれ設定された条件で音声信号を遅延して合成することにより、複数の収音方向の収音ビームを生成する。アレイ処理部６１は、この複数の収音ビームを音声抽出部６３に出力する。

音声抽出部６３は、アレイ処理部６１から入力した複数の収音ビームから、音源の方向と音源種類を推定し、音源の方向に対応する収音ビームをメイン収音ビームとして後段のエコーキャンセラ４に出力する。

音声抽出部６３は、各収音ビームの音声内容を解析し、音源種類を推定する。具体的には、音声抽出部６３は、入力した音声信号と予めメモリ（図示せず）等に記憶してある音声信号のパターンとを比較する。比較方法は、例えば隠れマルコフモデル等の確率モデルを利用する。音声抽出部６３は、入力した音声信号の内容から特定の音声内容を認識した場合、これを特定の音声として抽出する。特定の音声とは、人の声、家電の報知音、電話機の呼び出し音、等のいわゆる生活音である。

音声抽出部６３は、特定の音声を抽出した場合、この特定の音声に対応する収音ビームをメイン収音ビームとして選択し、エコーキャンセラ４に出力する。このメイン収音ビームに対応する収音方向に音源が存在すると推定する。なお、音声抽出部６３は、複数の収音ビームのレベルを比較し、最もレベルの高い収音ビームをメイン収音ビームとして選択してもよい。

メイン収音ビームは、エコーキャンセラ４でエコー成分が除去され、入出力Ｉ／Ｆ５を介して他の放収音装置に送信される。入出力Ｉ／Ｆ５は、メイン収音ビームを所定のプロトコルに変換して音声情報として他の放収音装置に送信する。また、入出力Ｉ／Ｆ５は、他の放収音装置から受信した音声情報を音声信号に変換し、これをエコーキャンセラ４に入力する。

図４は、エコーキャンセラ４の構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ４は、適応型フィルタ４１，および加算器４２を含み、入出力Ｉ／Ｆ５から入力された音声信号を適応型フィルタ４１、および後段の放音処理部７に入力する。適応型フィルタ４１は、この音声信号をフィルタ処理し、スピーカアレイ３からマイクアレイ２に回り込む回帰音声信号を擬似した擬似回帰音信号を生成する。加算器４２は、この擬似回帰音信号をメイン収音ビームから減算することでエコー成分を消去する。エコー成分を消去したメイン収音ビームは、入出力Ｉ／Ｆ５に出力される。なお、エコー成分を消去したメイン収音ビームは、適応型フィルタ４１に入力され、フィルタ係数の更新に用いられる。

図３において、放音処理部７の信号補正部７３は、エコーキャンセラ４を介して入力された音声信号を補正する。具体的に、信号補正部７３は、ユーザの聴覚特性に応じた補正を行う。

図５は、ユーザの聴覚特性に応じた補正量の例を示す図である。同図に示すグラフの横軸は周波数、縦軸はレベルを表す。信号補正部７３は、同図に示すグラフのように、周波数が高くなるほど音声信号を増幅するような補正を行う。人間の聴覚は年齢が高くなるにつれ、高音域が中低音域に比べて聴きとり難くなる性質があり、これを補償するためのものである。なお、同図に示す周波数特性は、音声信号の補正量の一例を示したものであって、実際の聴覚特性に対応する補正量の態様を示したものではない。信号補正部７３は、同図に示した特性のうち、例えば７０代以上の聴覚特性に応じた補正を行う。実際には難聴者の平均的な聴覚特性を求め、その聴覚特性を補償するように補正を行う。

なお、補正量の態様をユーザが選択できるようにしてもよい。例えば、放収音装置１の筐体に操作ボタン等を設け、ユーザが３０代以下、４０代、５０代、６０代、７０代以上、の年齢条件を設定できるようにする。信号補正部７３は、ユーザが選択した年齢条件により聴覚特性を決定し、この決定した聴覚特性に応じた補正を行う。

信号補正部７３で補正された音声信号は、アレイ処理部７１に入力される。
アレイ処理部７１は、信号補正部７３から入力した音声信号を分岐し、スピーカアレイ３の各スピーカユニット３１〜３４に入力する。アレイ処理部７１は、スピーカユニット３１〜３４に入力する音声信号をそれぞれ遅延処理およびゲインコントロールすることで、所定方向に強い指向性を有する音声ビームを形成する。各スピーカユニット３１〜３４で放音された音声は、位相が共通する領域で強められ、逆に位相が異なる領域では弱められる。したがって、各スピーカユニット３１〜３４に入力する音声信号の遅延量をコントロールすることで特定の方向に音声ビームを向けることができる。なお、同時に複数の方向に音声ビームを出力することも可能である。各スピーカユニット３１〜３４に入力する音声信号の遅延量およびゲインは、指向性制御部７２により設定される。指向性制御部７２は、部屋の音響特性に基づいて遅延量およびゲインを設定する。

放収音装置は、マイクアレイ２およびスピーカアレイ３を用いて、部屋の音響特性（反射音、残響音等）を測定することができる。指向性制御部７２は、測定音（インパルス）の音声信号をアレイ処理部７１に入力し、複数の方向に音声ビームとして出力するようアレイ処理部７１に設定する。指向性制御部７２は、音声抽出部６３から各方向の収音ビームのレベルを入力し、インパルス応答を測定する。これにより、部屋の音響特性を測定する。指向性制御部７２は、測定した音響特性に基づいて、どの方向にどの程度の音量で音声ビームを出力すれば良いか判断し、アレイ処理部７１の遅延量およびゲインを設定する。例えば反射音の小さい方向には放音レベルを上げるように設定する。なお、部屋の音響特性については、予め定めた特性（平均的な部屋の音響特性など）に基づいて補正を行うようにしてもよい。

上記の放収音装置が音声信号を送受信することで、放収音システムが構築される。図６は、放収音システムの動作の一例を示す図である。同図において、部屋Ｂに存在する家電１０１は、報知音を発している。また、部屋Ｃにはユーザ１０２が存在する。放収音装置１Ｂのマイクアレイ２は、家電１０１の報知音を収音する。放収音装置１Ｂの収音処理部６は、家電１０１の音声を抽出する。家電１０１の音声が抽出された場合、この音声信号は、エコーキャンセラ４、入出力Ｉ／Ｆ５を介して他の放収音装置１Ａ、放収音装置１Ｃ、および放収音装置１Ｄに送信される。放収音装置１Ａ、放収音装置１Ｃ、および放収音装置１Ｄにおいて、放音処理部７は、受信した音声信号を聴力特性で補正し、部屋の音響特性に応じて音声ビームの設定を行う。スピーカアレイ３は、補正した音声信号に基づいて音声ビームを出力する。

これにより、各部屋で発生した特定の音声（人の声、家電の報知音、電話機の呼び出し音）が、他の部屋において人の聴覚特性、各部屋の音響特性に応じた補正がなされた後に放音される。したがって、難聴者のユーザは、補聴器を装着、携帯する必要なく生活音を聴きとることができる。また、送信側（発話者）においても特定の人や家電等にそれぞれ送信機を装着する必要なく、音声を伝えることができる。

なお、この放収音システムは、以下の様な種々の応用例が可能である。
＜応用例１＞
応用例１の放収音装置１は、受聴者の存在する方向に応じて信号補正部７３の補正量を変更する。すなわち、音声抽出部６３は、入力した音声ビームから特定の音声としてユーザの発話音声を抽出した場合、この方向にユーザが存在すると判断する。また、音声抽出部６３は、難聴者のユーザの音声特徴量を内蔵メモリ（不図示）などに予め登録しておくことで、難聴者のユーザを認識する。音声抽出部６３は、難聴者のユーザの方向を示す情報を指向性制御部７２、および信号補正部７３に出力する。信号補正部７３は、この難聴者のユーザの方向を示す情報を受信した場合にのみ、入出力Ｉ／Ｆ５から入力される音声信号を補正する。また、指向性制御部７２は、難聴者のユーザの方向に音声ビームが出力されるように遅延量、ゲインを設定する。

なお、複数の方向に同時に音声ビームを出力する場合、信号補正部７３は、補正した音声信号と補正しない音声信号とを両方出力し、指向性制御部７２は、難聴者のユーザの方向に対応する方向に補正した音声信号が出力されるように遅延量を設定し、他の方向に対応する方向に補正しない音声信号が出力されるように遅延量を設定する。

これにより、難聴者のユーザにのみ補正された音声が放音され、他のユーザには補正されない音声が放音されるため、難聴者のユーザは生活音を聴きとりやすく、他のユーザは高音が強調されていない自然な音声を聴きとることができる。

＜応用例２＞
図７は、応用例２に係る放収音システムの構成を示すブロック図である。なお、図６と共通する構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する。同図において、地点Ｅの部屋Ａ〜Ｄに設置される放収音装置１Ａ〜１Ｄは、それぞれネットワークを介して接続されており、さらに、インターネット５０を介して地点Ｆの放収音装置１Ｆにも接続されている。すなわち、放収音装置は、家庭内のネットワークに限らず、インターネットを介して他の地点と音声信号を送受信する。

図７に示す例では、地点Ｅの部屋Ｂで発せられた家電１０１の報知音は、地点Ｅの部屋Ａ，Ｃ，Ｄの放収音装置１Ａ，１Ｃ，１Ｄで放音されるとともに、地点Ｆの放収音装置１Ｆにおいても放音される。したがって、地点Ｆに存在するユーザ１０３にも家電１０１の報知音が聴きとられる。このように、地点Ｅの各部屋の生活音が地点Ｆにおいても聴きとることができる。

この場合、他の地点において生活音を聴きとることができるため、高齢者の見守りなどに好適である。また、難聴者のユーザが、離れた地点間でコミュニケーションをとることも可能である。

放収音システムの構成を示すブロック図である。 放収音装置の構成を示すブロック図である。 収音処理部６、および放音処理部７の構成を示すブロック図である。 エコーキャンセラ４の構成を示すブロック図である。 ユーザの聴覚特性に応じた補正の例を示す図である。 放収音システムの動作の一例を示す図である。 応用例２に係る放収音システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１−放収音装置
２−マイクアレイ
３−スピーカアレイ
４−エコーキャンセラ
５−入出力Ｉ／Ｆ
６−収音処理部
７−放音処理部

Claims (6)

1. ネットワークを介して接続される複数の放収音装置を備えた放収音システムであって、
   前記放収音装置は、音声を収音して音声信号を出力する収音部と、
   音声信号を入力し、音声を放音する放音部と、
   前記収音部が出力した音声信号を他の放収音装置に送信するとともに、他の放収音装置から音声信号を受信する通信部と、
   前記通信部が受信した音声信号を入力し、この音声信号について、聴力特性に応じた補正を行い、補正後の音声信号を前記放音部に入力する補正部と、
   を備えたことを特徴とする放収音システム。
2. 前記収音部が出力した音声信号から生活音の音声を観測し、当該生活音の音声を抽出した場合、前記通信部に音声信号を送信させる音声抽出部を備えた請求項１に記載の放収音システム。
3. 前記放音部から測定音を出力し、前記収音部から入力した音声を測定することで放収音装置周囲の音響特性を測定する音響特性測定部を備え、
   前記補正部は、前記音響特性部が測定した音響特性に基づいて、前記通信部が受信した音声信号を補正する請求項１、または請求項２に記載の放収音システム。
4. 前記収音部は、複数のマイクユニットを配列してなるマイクアレイ、および各マイクユニットが出力した音声信号を遅延して合成することで所定方向に収音の指向性を有した収音ビームを形成する収音処理部からなり、
   前記放音部は、複数のスピーカユニットを配列してなるスピーカアレイ、および入力した音声信号を遅延して各スピーカユニットに入力することで所定方向に放音の指向性を有した音声ビームを形成する放音処理部からなる請求項１、請求項２、または請求項３に記載の放収音システム。
5. 前記収音部が出力した音声信号からユーザの発話音声を認識する音声認識部を備え、
   前記収音処理部は、複数の収音ビームを形成し、各収音ビームの音量レベルから音源の方向を推定し、
   前記放音処理部は、前記音声認識部がユーザの発話音声を認識したとき、前記音源の方向に音声ビームを形成する請求項４に記載の放収音システム。
6. 前記収音部が出力した音声信号からユーザの発話音声を認識する音声認識部を備え、
   前記収音処理部は、複数の収音ビームを形成し、各収音ビームの音量レベルから音源の方向を推定し、
   前記補正部は、前記補正後の音声信号とともに、補正しない音声信号を前記放音処理部に入力し、
   前記放音処理部は、前記音声認識部がユーザの発話音声を認識したとき、前記音源の方向に前記補正後の音声信号に基づく音声ビームを形成するとともに、他の方向に補正しない音声信号に基づく音声ビームを形成する請求項４に記載の放収音システム。

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