JP2008288786A - 放音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが手動で調整することなく、リアルタイムに最適な音量、音質に自動調整することができる放音装置を提供する。
【解決手段】放音信号の音量、ユーザのボリューム値の操作を検出する。放音信号の音量が上がったにも関わらず、ユーザがボリュームを上げた場合、聴きとり難い周波数帯域が存在すると判断し、放音信号の主帯域を上昇させるように補正する。また、放音信号の音量が下がったにも関わらず、ユーザがボリュームを下げた場合、音量の下がっていない周波数帯域に耳障りな周波数帯域が存在すると判断し、放音信号の主帯域を下降させるように補正する。
【選択図】図６

Description

この発明は、音声信号の音量、周波数特性を調整する放音装置に関する。

従来、遠隔地において音声会議を行う音声会議装置（通信会議装置）が普及している。音声会議装置を各地点に設置し、ネットワークを介して接続することで音声通信システムが構築される。

音声通信システムでは、各ユーザにより聴きやすい音量、音質が異なるため、各地点のユーザが手動で放音の音量、音質を調整していた。

そこで、所定の周波数帯域の音量調整を自動で行う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２００６−３３３３９６号公報

しかし、各ユーザが手動で音量、音質を調整するのは煩雑であり、また、音質調整（イコライジング）は熟練者でなければできなかった。

一方、特許文献１の装置は、自動で所定周波数帯域の音量調整を行うものであるが、リアルタイムに調整できるものではなかった。また、各人の聴きやすい最適な音量、音質に調整されるものではなかった。

音声通信システムでは、発言者により音量、音質が異なり、さらに、放音側においても受聴者により最適な音量、音質が異なる。しかし、従来はリアルタイムに最適な音量、音質に自動調整することが困難であった。

そこで、この発明は、ユーザが手動で調整することなく、リアルタイムに最適な音量、音質に自動調整することができる放音装置を提供することを目的とする。

この発明の放音装置は、入力した音声信号を放音する放音部と、音量操作を受け付け、音量操作に基づいた音量値を生成する音量操作部と、前記音声信号の周波数特性を検出し、周波数特性上最も聴覚に影響する帯域である主帯域を検出する周波数特性検出部と、前記音量値が変更されたとき、前記周波数特性検出部が検出した主帯域の音量を、前記音量値に基づいて補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。

この構成では、音量値（ボリューム値）が変更されたとき、音声信号の主帯域を検出し、この主帯域の特性を変更する。例えば可聴音帯域において、全帯域の平均レベルよりもレベルの高い帯域を主帯域とする。ボリューム値が上げられたとき、この主帯域の音量を他の帯域よりも相対的にさらに上昇させる。また、ボリューム値が下げられたとき、この主帯域の音量を他の帯域よりも相対的にさらに下降させる。

また、この発明は、さらに、前記音声信号の音量を検出して音量情報を生成し、この音量情報を所定時間保持する音量検出部を備え、前記補正部は、前記音量値が変更されたとき、前記音量検出部が生成した音量情報の変化が前記音量値の変化と相関する場合にのみ前記主帯域の音量を前記音量値に基づいて補正することを特徴とする。

この構成では、音声信号の音量変化を検出する。音量変化とボリューム値の変化に相関が有れば主帯域の特性を変更する。音量が上昇し、かつボリューム値が上げられた場合、主帯域の音量を上昇させ、音量が下降し、かつボリューム値が下げられた場合、主帯域の音量を下降させる。

この発明によれば、ボリューム値を変更したときに、音声信号の主帯域の特性を変更するため、ユーザが手動で調整することなく、リアルタイムに最適な音量、周波数特性に自動調整することができる。

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、それぞれ離れた部屋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、ボリューム８、および制御部９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。なお、マイク２が出力する収音信号はアナログ音声信号であるが、収音処理部６に入力される前または収音処理部６においてデジタル音声信号に変換されるものとする。
収音処理部６は、マイク２から入力された収音信号を増幅し、後段のエコーキャンセラ４に出力する。増幅量は制御部９により設定される。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。

図３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（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消去する。エコー成分を消去した収音信号は、入出力Ｉ／Ｆ５に出力される。なお、エコー成分を消去した収音信号は、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。

入出力Ｉ／Ｆ５は、ＬＡＮ端子、オーディオ端子等を備え、エコーキャンセラ４から入力された収音信号を他の装置に出力する。また、他の装置から音声信号を入力した場合、これを放音信号としてエコーキャンセラ４に出力する。入出力Ｉ／Ｆ５は、図１のように、ネットワークを介して他の装置に収音信号を出力する場合、収音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た場合、放音信号に変換してエコーキャンセラ４に出力する。

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。レベルの調整量、イコライジング特性は、制御部９により設定される。制御部９は、ボリューム８から入力されるボリューム値に基づいて放音信号のレベル調整量、イコライジング特性を決定する。調整の具体的な内容は後に詳しく述べる。

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、スピーカ３に入力される放音信号は、図示しないパワーアンプの前段、または放音処理部７においてアナログ音声信号に変換される。

このように、放収音システムは、各放収音装置が音声信号（音声情報）を送受信することで音声通信を行う。各部屋で収音された音声は、他の部屋の放収音装置から放音される。各部屋にユーザが存在する場合、音声会議を行うことができる。また、各部屋で発生する生活音（人の声、家電の報知音、電話機の呼び出し音等）を他の部屋で放音することにより、難聴者が補聴器を装着、携帯する必要なく他の部屋で発生した生活音を聴きとることができる。例えば図１において、部屋Ａにユーザが存在する場合、部屋Ｂ、部屋Ｃ、および部屋Ｄで発生した生活音が部屋Ａで放音されるため、部屋Ａに居ながら他の部屋で発生した音声を容易に聴きとることができ、難聴者にとって特に便利である。

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４は、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、放音処理部７は、信号解析部７１、音量・周波数解析部７２、および調整部７３を備えている。

信号解析部７１は、エコーキャンセラ４から入力された放音信号を調整部７３に出力する。また、信号解析部７１は、放音信号をＦＦＴし、周波数特性を検出する。信号解析部７１は、この周波数特性から、放音信号の主帯域を検出する。放音信号の主帯域とは、放音信号の周波数特性のうち、聴覚上最も影響すると判断される周波数帯域のことを言う。信号解析部７１は、例えば可聴音帯域において、全体域の平均レベルを求め、平均レベルよりもレベルが高い帯域を主帯域とする（図６参照）。信号解析部７１は、検出した主帯域の周波数情報、および音量情報を音量・周波数解析部７２に出力する。また、制御部９は、ボリューム８から入力されたボリューム値を音量・周波数解析部７２に出力する。

音量・周波数解析部７２は、制御部９から入力されたボリューム値、および信号解析部７１から入力された周波数、音量情報に基づいて、調整部７３のレベル調整量を決定する。音量・周波数解析部７２は、制御部９から入力されたボリューム値が変化したとき、調整部７３にレベル調整量を出力する。

図５は、ボリューム値と音量情報の時間変化を示した図である。同図（Ａ）および同図（Ｂ）のグラフに示すように、時間ｔ２のタイミングでボリューム値が変化した場合、音量・周波数解析部７２は、そのとき入力されている放音信号の音量情報を参照する。音量・周波数解析部７２は、音量情報を所定時間（同図の例ではｔ１〜ｔ２の間の時間分）保持しており、現時点で入力されている音量と所定時間前の音量とを比較する。

ここで、同図（Ａ）のグラフに示すように、ボリューム値が下がった場合において、現時点の音量が所定時間前の音量よりも上昇していれば、音量・周波数解析部７２は、音量が上がったため、ユーザが耳障りである（うるさい）と感じ、ボリューム値を下げたと判断し、全周波数帯域の音量を下げるように、調整部７３にレベル調整量を出力する。

また、同図（Ｂ）に示すグラフのように、ボリューム値が上がった場合において、現時点の音量が所定時間前の音量よりも下降していれば、音量・周波数解析部７２は、音量が下がったため、ユーザが聞こえにくいと感じ、ボリューム値を上げたと判断し、全周波数帯域の音量を上げるように、調整部７３にレベル調整量を出力する。

一方、同図（Ｃ）のグラフに示すように、ボリューム値が上がった場合において、現時点の音量が所定時間前の音量よりも上昇していれば、音量・周波数解析部７２は、ユーザに聴きとり難い周波数帯域が存在すると判断し、主帯域の周波数の音量を上げるように、調整部７３にレベル調整量を出力する。図６は、主帯域と音量を示す図である。同図（Ａ）において、信号解析部７１は、平均レベルよりもレベルが高い周波数帯域（周波数ｆ１〜ｆ２）を主帯域としている。したがって、音量・周波数解析部７２は、周波数ｆ１〜ｆ２の帯域の音量を上げるように設定する。なお、最もレベルが高い周波数ｆｍａｘ１を検出し、この周波数を中心とする所定の周波数帯域を主帯域としてもよい。いずれにしても、聴感上最も影響すると判断される周波数帯域を主帯域とすればよい。

また、図５（Ｄ）のグラフに示すように、ボリューム値が下がった場合において、現時点の音量が所定時間前の音量よりも下降していれば、音量・周波数解析部７２は、音量の下がっていない周波数帯域に聴感上耳障りな帯域が存在すると判断し、主にその帯域の音量を下げる。例えば、図６（Ｂ）に示すように、平均レベルよりもレベルが高い周波数帯域（周波数ｆ３〜ｆ４）を主帯域としている場合、音量・周波数解析部７２は、周波数ｆ３〜ｆ４の帯域の音量を下げるように設定する。なお、最もレベルが高い周波数ｆｍａｘ２を中心とする所定の周波数帯域を主帯域としてもよい。

すなわち、音量・周波数解析部７２は、調整部７３のイコライジング特性を同図（Ｃ）に示すように、周波数ｆ３〜ｆ４の帯域の音量を下げ、周波数ｆ１〜ｆ２の帯域の音量を上げるように調整する。

調整部７３は、上記のようにして音量・周波数解析部７２で決定されたレベル調整量に基づいて、放音信号を補正する。

以上のように、放音信号の音量が上がったにもかかわらず、ボリューム値も上がっていれば、聴きとり難い周波数帯域が存在すると判断し、放音信号の主帯域を上昇させるようなイコライジングを行う。また、放音信号の音量が下がったにもかかわらず、ボリューム値も下がっていれば、音量の下がっていない周波数帯域に聴感上耳障りな帯域が存在すると判断し、放音信号の主帯域を下降させるようなイコライジングを行う。これにより、ユーザが手動でイコライジング特性を調整することなく、リアルタイムに最適な音量、周波数特性に自動調整することができる。したがって、図１に示した各部屋で収音された音声の音量、周波数特性が自動調整されて他の部屋で放音される。

なお、本実施形態では、放収音装置がネットワークを介して接続される放収音システムについて示したが、放収音装置は、単体で他の装置（オーディオ機器等）に接続され、他の装置から音声信号を入力した場合であっても上記音量、周波数特性の補正を行うことができる。無論、この場合、マイク２や収音処理部６は必須の構成要素ではない。

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。 エコーキャンセラ４の構成を示すブロック図である。 放音処理部７の構成を示すブロック図である。 ボリューム値と音量情報の時間変化を示した図である。 主帯域と音量を示す図である。

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
８−ボリューム
９−制御部

Claims (2)

1. 入力した音声信号を放音する放音部と、
   音量操作を受け付け、音量操作に基づいた音量値を生成する音量操作部と、
   前記音声信号の周波数特性を検出し、周波数特性上最も聴覚に影響する帯域である主帯域を検出する周波数特性検出部と、
   前記音量値が変更されたとき、前記周波数特性検出部が検出した主帯域の音量を、前記音量値に基づいて補正する補正部と、
   を備えた放音装置。
2. 前記音声信号の音量を検出して音量情報を生成し、この音量情報を所定時間保持する音量検出部を備え、
   前記補正部は、前記音量値が変更されたとき、前記音量検出部が生成した音量情報の変化が前記音量値の変化と相関する場合にのみ前記主帯域の音量を前記音量値に基づいて補正する請求項１に記載の放音装置。

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