JP2008219240A - 放収音システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが音声の内容の切り換えを手動で行う必要が無く、通話相手先に目的の音声を高いＳＮ比で伝達することができる放収音システムを提供する。
【解決手段】演算回路６３は、ライン入力端子８から入力された音声信号からマイク２に収音される成分（擬似収音信号）を生成する。減算回路６１は、マイク２から入力された収音信号から上記擬似収音信号を除去する。音声検出部６２は、特定の音声（会話音声、家電の報知音）を認識し、音声抽出情報を切換部６５に出力する。切換部６５は、音声抽出情報を入力した場合、マイク２の収音信号をエコーキャンセラ４に出力し、音声抽出情報を入力しない場合、ライン入力端子８から入力された信号をエコーキャンセラ４に出力する。
【選択図】図３

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。したがって、難聴者は、テレビ、ラジオ等の音声を聴くために音量を上げていることが多かった。

そこで、テレビ、ラジオ等の音声信号を外部機器経由で補聴器に送信し、テレビ等の音声と会話等の音声を切り換えて聴くことができる装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−１８２１９２号公報

テレビ、ラジオの音量を上げると、例えば電話をかけたとき、相手先にテレビ、ラジオの音声が大きく伝わり、相手先の者が会話内容を聴きとりにくいという問題が有った。

また、特許文献１の装置では、テレビ等の音声を聴く場合と、会話等の音声を聴く場合と、切り換えを手動で行う必要があり、ユーザにとって不便なものであった。

そこで、この発明は、ユーザが音声の内容の切り換えを手動で行う必要が無く、通話相手先に目的の音声を高いＳＮ比で伝達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、装置周囲の音声を収音して音声信号を出力する収音部と、放収音装置に接続された機器から音声信号を入力する音声入力部と、前記音声入力部が入力した音声信号に基づいて、前記接続された機器の出力音声のうち前記収音部に収音される成分を推定する推定部と、前記収音部の収音した音声信号から前記推定部が推定した成分を除去して補正信号を生成する減算部と、前記補正信号を入力し、特定の音声を抽出する音声検出部と、前記音声検出部が特定の音声を抽出したとき、前記補正信号を出力する出力部と、前記出力部が出力した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、音声を放音する放音部と、を備えたことを特徴とする。

この構成では、装置に接続されている機器から音声信号を入力する。この音声信号を用いて、収音部（マイク）で収音される収音信号のうち、接続機器が放音した成分を推定する。例えば、機器から入力された音声信号を、装置周囲の空間の伝達関数を模擬したフィルタ係数でフィルタリングする。減算部では、収音信号から推定した成分を除去する。音声検出部では、この除去後の信号（補正信号）から特定の音声を抽出する。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。音声検出部は、特定の音声を抽出した場合、音声抽出情報を出力する。出力部は、音声抽出情報を入力した場合に補正信号を出力する。これにより、装置に接続されている機器の発する音声は、他の放収音装置に送信されず、当該機器の音量が大きい場合であっても、特定の音声が的確に他の放収音装置に送信される。

また、この発明は、さらに、前記出力部は、前記音声検出部が特定の音声を抽出しないとき、前記音声入力部が入力した音声信号を出力することを特徴とする。

この構成では、特定の音声を抽出しない場合に、装置に接続されている機器の音声を他の装置に送信する。これにより、機器の音声も他の放収音装置に送受信することができる。

また、この発明は、さらに、前記音声入力部が入力した音声信号、および前記収音部が収音した音声信号を入力し、これらの音声信号に基づいて装置周囲の音響特性を測定する特性測定部を備え、前記推定部は、前記特性測定部が測定した音響特性に基づいて、前記接続された機器の出力音声のうち前記収音部に収音される成分を推定することを特徴とする。

この構成では、接続されている機器から（ライン入力で）入力した音声信号と、収音部（マイク）で収音される収音信号と、に基づいて装置周囲の音響特性（伝達関数）を測定する。例えば、ライン入力の音声信号と収音信号のレベルを比較し、機器の音声の減衰度を測定する。この減衰度に応じて放収音装置の設置されている空間の伝達関数を推定する。推定した伝達関数でライン入力した音声信号をフィルタリングし、接続機器が放音した成分を推定する。

この発明によれば、特定の音声を抽出したとき、収音部が収音した収音音声を送信し、この収音信号は装置に接続されている機器が発する音声の成分が除去されているため、ユーザが音声の内容の切り換えを手動で行う必要が無く、通話相手先に目的の音声のみを高いＳＮ比で伝達できる。

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２、スピーカ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、放音処理部７、およびライン入力端子８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２は、装置周囲の音声を収音し、音声信号（収音信号）を出力する。マイク２の出力した収音信号は、収音処理部６に入力される。
ライン入力端子８は、テレビ、ラジオ、オーディオプレーヤなどの他装置に接続され、他装置から入力された音声信号（ライン入力信号）を収音処理部６に出力する。

収音処理部６は、マイク２またはライン入力端子８から入力された音声信号を後段のエコーキャンセラ４に出力する。エコーキャンセラ４は、収音処理部６から入力された音声信号のエコー成分を除去し、入出力Ｉ／Ｆ５に出力する。収音処理部６およびエコーキャンセラ４の処理については後述する。

入出力Ｉ／Ｆ５は、入力された音声信号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音声情報を受信し、音声信号（放音信号）に変換してエコーキャンセラ４に入力する。

エコーキャンセラ４は、入出力Ｉ／Ｆ５から入力された放音信号を放音処理部７に出力する。
放音処理部７は、エコーキャンセラ４から入力された放音信号のレベル、周波数特性等を調整し、スピーカ３に出力する。例えば、難聴者が音声の内容を聴き取りやすいように、音量を大きくする。また、周波数特性を調整する場合、例えば人の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り、これを補償するための補正を行う。例えば７０歳代以上の平均的な聴覚特性に応じた補正を行う。
スピーカ３は、放音処理部７から入力された放音信号に基づいて音声を放音する。

なお、マイク２およびスピーカ３は複数であってもよい。また、複数のマイクユニットを配列したマイクアレイ、複数のスピーカユニットを配列したスピーカアレイであってもよい。スピーカアレイを用いる場合、放音処理部７が各スピーカユニットに供給する音声信号の遅延量を制御することで放音の指向性を制御することができる。また、マイクアレイを用いる場合、収音処理部６が各マイクユニットから入力した音声信号の遅延量を制御することで収音の指向性を制御することができる。

図３は、収音処理部６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、減算回路６１、音声検出部６２、演算回路６３、係数記憶部６４、および切換部６５を備えている。

減算回路６１は、マイク２から収音信号を入力する。減算回路６１は、この収音信号から演算回路６３の出力音声信号（擬似収音信号）を減算する。演算回路６３は、ライン入力端子８から入力されたライン入力信号をフィルタリングし、上記擬似収音信号を生成して減算回路６１に入力する。演算回路６３は、係数記憶部６４に記憶されているフィルタ係数を設定する。このフィルタ係数は、放収音装置１Ａの設置されている空間の伝達関数を模擬したものである。すなわち、テレビ等のスピーカから放音された音声は、放収音装置１Ａの設置されている空間を経てマイク２に入力されるが、演算回路６３は、ライン入力信号に基づいてこの信号成分を模擬するものである。したがって、減算回路６１では、収音信号からテレビ等の放音音声の成分が除去される。

演算回路６３に設定するフィルタ係数は、予め平均的な部屋の伝達関数を設定しておくようにしてもよいが、以下のようにして求めてもよい。図４は、フィルタ係数を求める場合の収音処理部６の構成を示すブロック図である。なお、図３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。ユーザが放収音装置の操作部（図示せず）を操作し、フィルタ係数の設定を指示した場合にフィルタ係数の設定動作を行う。この例では、演算回路６３は、ライン入力信号、収音信号を入力する。演算回路６３は、ライン入力信号と収音信号のレベルを比較し、テレビ音声の減衰度を測定する。この減衰度に応じて放収音装置の設置されている部屋の伝達関数を推定する。推定した伝達関数は係数記憶部６４に記憶される。なお、テレビ等のスピーカからマイク２までの距離に応じて収音信号に遅延が生じるため、演算回路６３は、ライン入力信号に所定のディレイを挿入する。

なお、テレビの音声をスピーカ３から放音する場合、すなわち、ライン入力信号を放音処理部７に入力し、スピーカ３にライン入力信号を入力する場合、スピーカ３から測定用の信号（インパルス）を出力することで、放収音装置の設置されている空間の伝達関数を求めることができ、これをフィルタ係数として設定することができる。

音声検出部６２は、減算回路６１の出力する収音信号の音声内容を解析し、音源種類を推定する。具体的には、音声検出部６２は、入力した収音信号と予めメモリ（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。音声検出部６２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。
音声検出部６２は、特定の音声を抽出した場合、特定の音声を抽出した旨を示す情報（音声抽出情報）を切換部６５に出力する。また、この音声抽出情報をエコーキャンセラ４にも出力する。
切換部６５は、スイッチ回路であり、ライン入力端子８から入力されたライン入力信号、または音声検出部６２から入力された収音信号を選択的にエコーキャンセラ４に出力する。切換部６５は、音声検出部６２から上記音声抽出情報を入力した場合、音声検出部６２から入力された収音信号をエコーキャンセラ４に出力する。一方で、切換部６５は、音声検出部６２から上記音声抽出情報を入力しない場合、ライン入力端子８から入力されたライン入力信号をエコーキャンセラ４に出力する。

図５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、加算器４２、およびスイッチ４３を含み、入出力Ｉ／Ｆ５から入力された音声信号（放音信号）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、この放音信号をフィルタ処理し、スピーカ３からマイク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収音信号から減算することでエコー成分を除去する。エコー成分を除去した収音信号は、スイッチ４３を介して入出力Ｉ／Ｆ５に出力される。また、エコー成分を除去する前の収音信号（収音処理部６の出力信号）もスイッチ４３に入力される。スイッチ４３は、収音処理部６から入力される音声抽出情報に基づいて、入出力Ｉ／Ｆ５に出力する信号を切り換える。音声抽出情報が入力された場合、エコー成分を除去した収音信号を出力し、音声抽出情報が入力されていない場合、エコー成分を除去する前の収音信号を出力する。なお、エコー成分を除去した収音信号は、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。ただし、音声抽出情報が入力されていない場合、すなわち、エコー成分を除去する前の収音信号が入出力Ｉ／Ｆ５に出力されている場合は、フィルタ係数の更新動作を停止する。この場合、適応型フィルタ４１には、スイッチ４３または音声検出部６２から音声抽出情報が入力される。

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にはユーザ１０１、およびテレビ１０３が存在し、テレビ１０３は、音声を発している。テレビ１０３のライン出力端子（図示せず）は放収音装置１Ｂのライン入力端子８に接続されている。また、部屋Ｃにはユーザ１０２が存在する。テレビ１０３の音声は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音されるとともに、ライン入力端子８からライン入力信号として放収音装置１Ｂに入力される。

放収音装置１Ｂに入力されたテレビ１０３の音声（ライン入力信号）は、演算回路６３、および切換部６５に入力される。演算回路６３は、ライン入力信号から擬似収音信号を生成し、減算回路６１に入力する。減算回路６１は、マイク２で収音された音声（収音信号）から、上記テレビ１０３の音声の成分（擬似収音信号）を除去する。このテレビ１０３の音声の成分を除去された収音信号は、音声検出部６２に入力される。ユーザ１０１が発話していない場合、音声検出部６２は、特定の音声を認識しないため、切換部６５に音声抽出情報を出力しない。したがって、切換部６５は、ライン入力信号をエコーキャンセラ４に出力する。このライン入力信号が音声情報と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調整し、スピーカ３は、調整後の音声を放音する。

この場合、部屋Ｂに存在するテレビ１０３の音声が、他の部屋において放音される。なお、各部屋の放収音装置が受信した音声の音量を上げ、上記のように聴覚特性に応じた補正を行うことで、難聴者（例えばユーザ１０２）のユーザは、補聴器を装着、携帯する必要なくテレビの音声を聴きとることができる。各部屋でテレビの音声を聴きとることができるため、例えば、テレビ電源の消し忘れを防止することができる。

図７は、図６に示した状態においてユーザ１０１が会話音声を発した場合の放収音処理システムの動作を示す図である。なお、同図において図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、テレビ１０３は、音声を発し、ユーザ１０１は、会話音声を発している。テレビ１０３の音声は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音されるとともに、ライン入力端子８から放収音装置１Ｂに入力される。また、ユーザ１０１の会話音声は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音される。

放収音装置１Ｂに入力されたテレビ１０３の音声（ライン入力信号）は、図６に示した例と同様に、演算回路６３、および切換部６５に入力される。減算回路６１は、マイク２で収音された音声（収音信号）から、上記テレビ１０３の音声の成分を除去する。このテレビ１０３の音声の成分を除去された収音信号は、音声検出部６２に入力される。この場合、収音信号には上記ユーザ１０１の会話音声の成分が含まれている。したがって、音声検出部６２は、特定の音声としてユーザ１０１の会話音声を認識し、音声抽出情報を切換部６５に出力する。この場合、切換部６５は、マイク２の収音信号をエコーキャンセラ４に出力する。この収音信号が音声情報と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調整し、スピーカ３は、調整後の音声を放音する。

この場合、部屋Ｂに存在するユーザ１０１の会話音声が、他の部屋において放音される。したがって、難聴者のユーザ（例えばユーザ１０２）は、補聴器を装着、携帯する必要なく会話音声を聴きとることができる。

このように、ユーザの会話音声等の生活音が発生した場合、テレビの音量が低下して生活音が高いＳＮ比で送信されるため、難聴者が普段テレビの音声を聴いている場合であっても、生活音を聞き逃すことがない。

なお、図８に示すように、生活音には、家電の報知音や電話の呼び出し音も含まれる。図８は、放収音システムの動作の一例を示す図である。なお、図７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、部屋Ｂにはテレビ１０３および家電１０９が存在する。テレビ１０３および家電１０９は、音声を発している。テレビ１０３の音声は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音されるとともに、ライン入力端子８から放収音装置１Ｂに入力される。また、家電１０９の報知音は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音される。

この場合においても、家電１０９の報知音が高いＳＮ比で他の放収音装置に送信される。したがって、部屋Ｃに居るユーザ１０２は、家電１０９の報知音を聴くことができる。

また、図６、図７に示した例において、ユーザ１０１が難聴者であり、ユーザ１０２が難聴者以外のユーザであった場合、ユーザ１０１はテレビの音声を聴くために音量を大きくしていることが考えられる。この場合であっても、難聴者のユーザ１０１が音声を発した場合、テレビの音声（ライン入力信号）は他の放収音装置に送信されず、また、マイク２の収音信号は減算回路６１においてテレビの音声の成分が除去されているため、ユーザ１０２にテレビ音声が大きく伝わることがない。逆に、ユーザ１０２が音声を発した場合、この音声は放収音装置１Ｂの放音処理部７で音量調整等されるため、ユーザ１０１はユーザ１０２の音声を聴きとることができる。したがって、ユーザ１０１とユーザ１０２は快適に会話を行うことができる。

なお、難聴者が他の部屋でテレビの音声を聴く必要がない場合、放収音装置がライン入力信号を他の装置に送信する構成は必須ではない。

また、この放収音システムは、以下の様な応用例が可能である。
図９は、応用例に係る放収音システムの構成、および動作を示す図である。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。また、部屋Ｂにはテレビ１０３およびユーザ１０４が存在し、地点Ｆにはユーザ１０５が存在する。

図９に示す例では、地点Ｅの部屋Ｂで発せられたテレビ１０３の音声は、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１０５にもテレビ１０３の音声が聴きとられる。

図１０は、図９に示した状態においてユーザ１０４が会話音声を発した場合の放収音処理システムの動作を示す図である。なお、同図において図９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、テレビ１０３は、音声を発し、ユーザ１０４は、会話音声を発している。テレビ１０３の音声は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音されるとともに、ライン入力端子８から放収音装置１Ｂに入力される。また、ユーザ１０４の会話音声は、放収音装置１Ｂのマイク２で収音される。

この場合、ユーザ１０４の会話音声が高いＳＮ比で他の放収音装置に送信される。したがって、地点Ｆに存在するユーザ１０５は、ユーザ１０４の会話音声を聴くことができる。

この場合、離れた地点で会話音声を送受信する音声会議装置として放収音装置を用いることができ、会話中はテレビの音声の音量が低下するため、難聴者とそれ以外のユーザが快適に通話を行うことができる。

なお、図９、図１０では、地点Ｅと地点Ｆが常時インターネット５０を介して接続されている例を示したものであるが、ユーザ１０４またはユーザ１０５が放収音装置を操作し、互いの地点を接続した場合にのみ、音声を送受信するようにしてもよい。

また、図９、図１０に示した例においても、難聴者が他の部屋でテレビの音声を聴く必要がない場合、放収音装置がライン入力信号（テレビの音声）を他の装置に送信する構成は必須ではない。

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の構成を示すブロック図である。 フィルタ係数を求める場合の収音処理部６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。 放収音システムの動作の一例を示す図である。 図６に示した状態においてユーザ１０１が音声を発した場合の放収音処理システムの動作を示す図である。 放収音システムの動作の他の一例を示す図である。 応用例に係る放収音システムの構成、および動作を示す図である。 図９に示した状態においてユーザ１０４が会話音声を発した場合の放収音処理システムの動作を示す図である。

符号の説明

１−放収音装置
２−マイク
３−スピーカ
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 (3)

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、装置周囲の音声を収音して音声信号を出力する収音部と、
   放収音装置に接続された機器から音声信号を入力する音声入力部と、
   前記音声入力部が入力した音声信号に基づいて、前記接続された機器の出力音声のうち前記収音部に収音される成分を推定する推定部と、
   前記収音部の収音した音声信号から前記推定部が推定した成分を除去して補正信号を生成する減算部と、
   前記補正信号を入力し、特定の音声を抽出する音声検出部と、
   前記音声検出部が特定の音声を抽出したとき、前記補正信号を出力する出力部と、
   前記出力部が出力した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、音声を放音する放音部と、
   を備えたことを特徴とする放収音システム。
2. 前記出力部は、前記音声検出部が特定の音声を抽出しないとき、前記音声入力部が入力した音声信号を出力する請求項１に記載の放収音システム。
3. 前記音声入力部が入力した音声信号、および前記収音部が収音した音声信号を入力し、これらの音声信号に基づいて装置周囲の音響特性を測定する特性測定部を備え、
   前記推定部は、前記特性測定部が測定した音響特性に基づいて、前記接続された機器の出力音声のうち前記収音部に収音される成分を推定する請求項１、または請求項２に記載の放収音システム。

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