JP2009218693A - 音声出力装置、電話機及び携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】音声出力装置の音量を適切に調整することができ、聴覚疲労、聴力低下を回避する。
【解決手段】出力された音声の音圧値を検知し（１５）、検知された音圧値（ＰＡ）に基づいて、音量調整要否の判定を行うとともに、音圧値に対応した音圧情報（ＰＢ）を出力し（１４）、音量調整の要否を示す情報及び音圧情報を受けて、調整係数（ＫＡ）を出力し（１３）、音声信号を調整係数（ＫＡ）により調整する（１１）。音圧情報（ＰＢ）として音圧値（ＰＡ）の所定期間にわたる平均値（ＰＢ）が用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、音声出力装置に関し、特にその音量調整に関する。本発明はまた、音声出力装置を備えた電話機、例えば携帯電話機に関する。

近年、携帯電話機の発達により、種々の場面で電話の使用がされているが、出力される音声を調整せず、大音量で使用される場合が少なくなく、聴覚の疲労や聴力の低下につながることもあった。
下記の特許文献１では、入力信号の音量とユーザにより指定された音量を相互調整し、全体の音量を調整することが開示されている。

特開２００３−２５８９８８号公報

しかしながら、上記の従来の手法では、実際に出力される音声の状態の把握が利用者に委ねられており、聴覚保護の観点からの効果が十分には得られない場合があった。

本発明は、
入力音声信号を受けて、音声を出力する音声出力装置において
前記音声出力装置により出力された音声の音圧値を検知する音圧検知部と、
前記音圧値に基づいて、音量調整要否の判定を行なって、判定結果として音量調整要否を示す情報を出力するとともに、前記音圧値に対応した音圧情報を出力する状態判定部と、
前記状態判定部からの音量調整の要否を示す情報、及び前記音圧情報を受けて、調整係数を出力する調整係数生成部と、
前記入力音声信号を、前記調整係数により調整して、調整された音声信号を生成する出力調整部と、
前記出力調整部からの前記調整された音声信号に基づいて音声を発生する音声出力部と
を有する音声出力装置を提供する。
本発明はまた、
入力音声信号を受けて、音声を出力する音声出力装置において
前記音声出力装置により出力された音声から、受聴者が受ける聴覚負担を検知する聴覚負担検知部と、
前記聴覚負担検知部で検知された聴覚負担に基づいて、音量調整要否の判定を行なって、判定結果として音量調整要否を示す情報を出力するとともに、聴覚負担に対応した聴覚負担情報を出力する状態判定部と、
前記状態判定部からの音量調整の要否を示す情報、及び前記聴覚負担情報を受けて、調整係数を出力する調整係数生成部と、
前記入力音声信号を、前記調整係数により調整して、調整された音声信号を生成する出力調整部と、
前記出力調整部からの前記調整された音声信号に基づいて音声を発生する音声出力部と
を有する音声出力装置を提供する。

本発明によれば、音量を適切に調整することができ、聴覚疲労、聴力低下を回避することができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１の音声出力装置１００の概略構成を示すブロック図である。この音声出力装置は、例えば携帯電話機に組み込まれるものである。

音声出力装置１００は、出力調整部１１、音声出力部１２、調整制御部１３、状態判定部１４、及び音圧検知部１５を備えている。音声出力部１２には、スピーカ１７が接続され、音圧検知部１５には、マイク１８が接続されている。
本実施の形態における入力音声信号ＳＡは、例えば、音声符号化列を図示しない復号部で復号したデジタル音声信号であり、図示しないサンプルクロックに同期して入力される。

出力調整部１１は、入力される入力音声信号ＳＡの大きさを、調整制御部１３からの調整係数ＫＡを基に調整して（減衰させて）出力音声信号（調整された音声信号）ＳＢを生成し、音声出力部１２に供給する。

音声出力部１２は、出力調整部１１からの出力音声信号（調整された音声信号）ＳＢを受取り、アナログ信号に変換して、スピーカ１７に供給し、スピーカ１７に音声を出力させる。

マイク１８は、スピーカ１７で出力される音声を受けて電気信号に変換する。
音圧検知部１５は、マイク１８からの出力音声信号に基づいて、スピーカ１７から出力された音声の音圧を測定し、測定された音圧値ＰＡを出力する。音圧測定は例えば６０秒間隔で行われる。なお、測定間隔は、６０秒より長くても短くても可変長でも良いが後述の、状態判定部１４による音量調整要否の判定の間隔（周期）と同期した間隔であると簡便である。
音圧の測定は、公知の騒音計と同様な方法で行なうことができる。
各時点（各測定タイミング）で測定された音圧は、出力音圧値ＰＡ（ｉ）として状態判定部１４及び状態記憶部１６へ出力される。

状態記憶部１６は、音圧検知部１５から供給される、各測定タイミングで（６０秒間隔で）測定された音圧値ＰＡを過去９回分記憶する。記憶される過去９回分の音圧の値ＰＡ（ｉ−１）〜ＰＡ（ｉ−９）は、６０秒間隔の測定により音圧値ＰＡ（ｉ）が新たに取得される度に更新される。即ち、最も古いものが消去され、最新のものが加えられる。

状態判定部１４は、例えば図２に示すように、平均演算部１４１と、調整判定部１４２とを有する。
平均演算部１４１は、音圧検知部１５から測定された音圧値（現在の音圧値）ＰＡ（ｉ）を受け、状態記憶部１６に記憶されている過去９回分の音圧値ＰＡ（ｉ−１）〜ＰＡ（ｉ−９）を読み出し、これらに基づいて、これらの過去の所定の期間にわたる平均値（音圧平均値）ＰＢ（ｉ）を求め、音圧情報として出力する。平均値としては、単純平均値を求めて良く、加重平均値を求めることし、例えばより古い音圧値の重み付けをより小さくすることとしても良い。

調整判定部１４２は、平均計算部１４１で求められた音圧平均値ＰＢ（ｉ）を基に音量調整の要否を判定し、判定結果を判定結果情報ＪＩとして出力する。即ち、音圧平均値ＰＢが所定の閾値ＰＢｔ（予め設定され、図示しない記憶手段に記憶されており、調整判定部１４２内に供給されている）よりも大きいかどうかの判定を行い、大きければ調整が必要であると判定し、「音量調整要」を示す判定結果情報ＪＩを出力する。

なお、音圧平均値の符号「ＰＢ（ｉ）」や、音圧値の符号「ＰＡ（ｉ）」、「ＰＡ（ｉ−１）」〜「ＰＡ（ｉ−９）」などは、どの時点のものかを明確にする必要があるときに用いられ、明確にする必要がないとき、あるいは明示しなくても明らかである場合には単に「ＰＢ」、「ＰＡ」で表す。後述の他の記号「ＥＩ」などについても同様である。

閾値ＰＢｔは、音声聴取時に聴力低下の危険性を低減可能な値に設定され、例えば、「騒音障害防止のためのガイドライン労働省労働基準局通達 基発第５４６号」などに基づき設計することが望ましく、本実施の形態では、該閾値ＰＢｔを８０ｄＢとしている。但し、閾値はこの値に限定されず、聴力低下の危険性を低減可能な値に設定されれば良く、設計者が使用される装置の構成に応じて任意に定めれば良い。
判定結果情報ＪＩは、音圧情報ＰＢ（ｉ）とともに、調整制御部１３に供給される。

調整制御部１３は、状態判定部１４からの判定結果情報ＪＩと音圧情報ＰＢとに基づいて、調整係数（減衰係数）ＫＡを求める調整係数生成部を構成する。調整制御部１３は、判定結果情報ＪＩが「調整要」を示す場合には、音圧情報ＰＢと閾値ＰＢｔとに基づいて、下記の式（１）により、調整係数ＫＡを求める。
ＫＡ＝ＶＰＢｔ／ＶＰＢ …（１）
ここで、ＶＰＢ、ＶＰＢｔは、それぞれデシベル値である音圧情報ＰＢ、及びその閾値ＰＢｔを電圧値に相当する値に変換したものであり、
ＶＰＢ＝１０^ＰＢ／２ …（２）
ＶＰＢｔ＝１０^{ＰＢｔ／２} …（３）
の関係がある。

式（１）により求められる調整係数ＫＡは、音圧平均値ＰＢが閾値ＰＢｔを超えないように音声信号を減衰させるものである。なお、状態判定部１４から出力される判定結果情報ＪＩが「調整不要」を示す場合には、調整制御部１３は、調整係数ＫＡとして「１」を表すものを出力する。

出力調整部１１は、調整制御部１３で決定された調整係数ＫＡを用いて、入力音声信号ＳＡを調整して、出力音声信号ＳＢを生成する。
調整係数ＫＡによる調整は、下記の式で表される。
ＳＢ＝ＳＡ・ＫＡ …（４）
調整係数ＫＡが１である場合には、
ＳＢ＝ＳＡとなり、
入力音声信号ＳＡがそのまま（調整されることなく）出力音声信号ＳＢとなる。

なお、出力調整部１１に供給される調整係数ＫＡは次に調整係数ＫＡが決定されるまで（即ち、後述のように、状態判定部１４で次に（６０秒後に）音量調整要否の判定が行われて、その結果に基づき新たな調整係数ＫＡが求められまで）、同じ値が出力調整部１１における調整に用いられる。

音声出力装置１００へ入力音声信号ＳＡが初めて入力された場合、調整係数ＫＡは１であり、出力調整部１１は、調整処理を実施せず、入力音声信号ＳＡをそのまま、即ちＳＢ＝ＳＡとして、音声出力部１２へ出力する。

調整制御部１３はまた、初期化情報ＴＬを状態記憶部１６に与えて、その記憶内容（過去の音圧値ＰＡ（ｉ−１）〜ＰＡ（ｉ−９）をクリアするなどの初期化を行なう。

初期化は、入力音声信号ＳＡが音声出力装置１００に初めて入力されたときに行われる。また、入力音声信号ＳＡに含まれる音源が変わった（ここでは、送話側の端末や発声者、音声コンテンツなどの変更を示す）ときにも初期化を行うようにしても良い。ただし、その場合入力音声信号が切り替わったことを調整制御部１３に知らせる必要があり、これは、例えば図示しない入力音声信号切替検出器からの判定結果を調整制御部１３に取得させることにより行われる。

上記の実施の形態では、音圧平均値ＰＢと閾値ＰＢｔとに基づいて、式（１）により調整係数ＫＡを決定することとしているが、調整開始からＫＡを徐々に大きくするようにしても良い。
例えば、調整開始から時間をｔとしたとき、
ｔ≦Ｔｍの範囲では、
ＫＡ＝（ＶＰＢｔ／ＶＰＢ）・（１−ｔ／Ｔｍ） …（５）
ｔ＞Ｔｍの範囲では、
ＫＡ＝（ＶＰＢｔ／ＶＰＢ） …（６）
により調整係数ＫＡを定めることとして良い。
上記の式でＴｍは、調整係数を変化させる時間を表す。
このようにして設定される調整係数ＫＡは、図３に示すように、調整開始時（時間ｔ＝０）には、１であり、時間ｔとともに減少し、時間Ｔｍ後に（ＶＰＢｔ／ＶＰＢ）に等しくなり、それ以降は、（ＶＰＢｔ／ＶＰＢ）の値を維持するものである。

図３に示すように、調整係数ＫＡを調整開始からの時間とともに変化させる場合、調整制御部１３では、６０秒よりも短い時間間隔毎に、例えば１秒毎に上記の式（６）により求められる調整係数ＫＡを出力調整部１１に供給するようにすれば良い。

なお、時間Ｔｍを音圧平均値ＰＢに基づいて定める（例えば、音圧平均値ＰＢが大きいほど、Ｔｍを大きくする）こととしても良く、調整係数ＫＡの変化速度が一定になるように、例えば、ＶＰＢ／Ｔｍが一定となるようにＴｍを定めても良い。この場合、式（６）による計算を所定時間毎に繰り返す代わりに、所定時間毎に所定の変化幅ずつ減算していくことにより、調整係数ＫＡを変化させることとしても良い。

上記のように調整係数ＫＡを徐々に変化させ、時間領域において、連続的に出力音声信号ＳＢの値が変化するようすることで、調整後の音声が受聴者に与える違和感を少なくすることができる。

上記の実施の形態では、音圧検知部１５は、スピーカ１７から出力される音声をマイク１８で取得し、音圧を測定したが、予めスピーカ１７の出力特性が分かる場合、もしくは推定可能な場合には、図４の音声出力装置１１０のように、音声出力部１２から出力される音声信号を音圧検知部１５で検知し、スピーカ１７の出力特性を考慮にいれて音圧値を取得することとしても良い。

上記の実施の形態では、状態判定部１４で音圧平均値ＰＢを閾値ＰＢｔと比較しているが、各時点（各測定タイミング）での音圧値ＰＡをその閾値ＰＡｔと比較し、比較結果を音量調整要否の判定の結果として用いることとしても良い。音圧値ＰＡに対する閾値ＰＡｔとしては、上記の「騒音障害防止のためのガイドライン労働省労働基準局通達 基発第５４６号」などに基づいて定めるのが望ましく、例えば８５ｄＢ程度とする。
この場合には、音圧値ＰＡを音圧情報として、調整制御部１３に供給し、調整制御部１３では、（音圧平均値ＰＢの代わりに）音圧値ＰＡに基づいて調整係数ＫＡを定めることになる。

以上のように、実施の形態１によれば、出力される音声の音圧を測定し、聴覚保護を考慮し音量調整を行うことで、結果として、受聴者に聴覚疲労の少ない音声を提供することが可能となる。
また、図３を参照して説明したように、調整開始からの時間経過とともに調整係数ＫＡを徐々に変化させること、音量調整に伴う受聴者の違和感をなくし、あるいは少なくすることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図５を用いて説明する。図５は、実施の形態２の音声出力装置２００の概略構成を示すブロック図である。実施の形態２は、実施の形態１と概して同じであるが、時間制御部２１が付加されている点、及び状態判定部１４、調整制御部１３の動作が実施の形態１とは異なる。実施の形態１と同様の部材には、図１と同じ番号を付与している。

調整制御部１３は、入力音声信号ＳＡの供給が開始されると、初期化を行う。初期化に際しては、実施の形態１と同様に、初期化情報ＴＬを状態記憶部１６に送ってその記憶内容をクリアさせるとともに、初期化情報ＴＬを時間制御部２１へも出力する。
時間制御部２１では、初期化情報ＴＬに応じて、時間制御部２１内部にある経過時間記憶部（タイマー）に記憶されている経過時間を初期値０とする。経過時間記憶部は、その後時間経過を測定しており、要求に応じて経過時間を表す情報ＴＡを提供する。

初期化後の音声出力中は、調整制御部１３は、定期的に、例えば６０秒の時間間隔で、時間取得要求ＴＲを時間制御部２１へ出力し、これに対して時間制御部２１は、その経過情報記憶部が提供する時間情報ＴＡを出力する。
調整制御部１３は、時間制御部２１から、時間情報ＴＡを受取り、これに基づき、状態判定部１４へ経過時間情報ＴＩを出力する。即ち、時間情報ＴＡが所定の時間（処理準備時間）Ｔｂ以上であるかどうかを判定し、判定結果を示す経過時間情報ＴＩを出力する。この処理準備期間Ｔｂは例えば３００秒に設定される。

経過時間情報ＴＩは、例えば、時間情報ＴＡが処理準備時間Ｔｂ以上である場合には「１」、そうでない場合には「０」となるフラグでも良い。経過時間情報ＴＩは、上記の判定結果を識別できる情報であれば、これ以外の情報でも良い。

状態判定部１４は、調整制御部１３から経過時間情報ＴＩを受取り、該経過時間情報ＴＩと、実施の形態１と同様にして計算した音圧平均値ＰＢとに基づき判定結果情報ＪＩを生成する。
即ち、経過時間情報ＴＩが「処理準備期間Ｔｂ以上」であることを示す場合には、実施の形態１で述べたのと同様に、音圧平均値ＰＢが閾値ＰＢｔを超えているかどうかに基づいて判定結果情報ＪＩを生成し、経過時間情報ＴＩが「処理準備期間未満」を示す場合には、判定結果情報ＪＩを「調整不要」とする。

以上のような処理を行うことにより、入力音声信号ＳＡの供給が開始されてから、即ち、音声の出力が開始されてから、所定の処理準備時間Ｔｂが経過するまでは、入力音声信号ＳＡに対する調整が行われない。これは、音声出力開始直後において調整を実施すると、受聴者への調整処理の効果が目立ち、受聴者に違和感を与える可能性が高いことを考慮し、聴取音量に対する受聴者の慣れ（馴化）が進むまで調整処理を保留し、調整に対する受聴者へ違和感を低減させるようにしているのである。

上記のように、処理準備時間Ｔｂは例えば３００秒と設定されるが、装置などの特性に応じて設計者が任意の時間を設定しても良い。例えば、また、音圧平均値ＰＢなどの音圧値に応じて上記の処理準備時間Ｔｂを変更することとしても良い。

実施の形態２によれば、調整を行うか否かの判定処理において、受聴者の音量に対する時間的な慣れを考慮しているので、調整による違和感を抑えることが可能となり、また、その上実施の形態１の効果も得られるため、聴覚疲労度の少ない、より違和感の少ない音声を提供することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３について図６を用いて説明する。図６は、実施の形態３の音声出力装置３００の概略構成を示すブロック図である。実施の形態３は、実施の形態１と概して同じであるが、強度分析部３１及び強度記憶部３２が付加されている点、及び調整制御部１３の動作が実施の形態１と異なっている。実施の形態１と同様の部材には、図１と同じ番号を付与している。

調整制御部１３から出力される初期化情報ＴＬによる初期化は、状態記憶部１６のみならず、強度記憶部３２に対しても行なわれる。

強度分析部３１は、定期的に、例えば６０秒の時間間隔で、入力音声信号ＳＡを分析して、当該入力音声信号ＳＡの強度（パワー）ＥＩを求める。信号の強度ＥＩとしては、例えば、入力音声信号の２乗和を求めることとしても良い。この場合、例えば、入力音声信号（各サンプルクロック周期の値）の２乗を一定期間、例えば１秒間、累算し、当該期間内の計算結果の総和を求めることで強度ＥＩを求めることとしても良い。
信号強度ＥＩは例えば、状態判定部１４による音量調整要否の判定と同期して（従って、同じ時間間隔で）求められる。

強度分析部３１で求められた信号強度ＥＩ（ｉ）は、調整制御部１３に供給されるほか、強度記憶部３２にも供給される。状態記憶部３２は、過去１回分の信号強度ＥＩを記憶し、強度分析部３１で信号強度ＥＩ（ｉ）が新たに求められ、この新たに求められた信号強度（現在の信号強度）ＥＩ（ｉ）に基づいて調整制御部１３で調整係数ＫＡの算出が行われるときに、１回前の（６０秒前の）信号強度ＥＩ（ｉ−１）として読み出される。

状態判定部１４は、実施の形態１と同様にして音圧平均値ＰＢ（ｉ）を算出し、算出した音圧平均値ＰＢ（ｉ）を閾値ＰＢｔと比較して、実施の形態１と同様に調整の要否を判定し、判定結果情報ＪＩを、音圧平均値ＰＢ（ｉ）とともに、調整制御部１３に供給する。

状態判定部１４で算出された音圧平均値ＰＢ（ｉ）は、調整制御部１３に供給されるほか、状態記憶部１６にも供給される。状態記憶部１６は、１回分の音圧平均値ＰＢを記憶し、状態判定部１４で音圧平均値ＰＢ（ｉ）が新たに求められ、この新たに求められた音圧平均値ＰＢ（ｉ）に基づいて調整制御部１３で調整係数ＫＡの算出が行われるときに、１回前の（６０秒前の）音圧平均値ＰＢ（ｉ−１）として読み出される。

調整制御部１３は、状態判定部１４から音圧平均値ＰＢ（ｉ）を受け、状態記憶部１６から１回前の音圧平均値ＰＢ（ｉ−１）を受け、強度分析部３１から信号強度ＥＩ（ｉ）を受け、状態記億部３２から１回前の信号強度ＥＩ（ｉ−１）を受け、これらに基づいて調整係数ＫＡを求める。
即ち、判定結果情報ＪＩが「調整不要」を示すときは、調整係数ＫＡを１として出力する。

判定結果情報ＪＩが「調整要」を示すときは、以下の式（７）で与えられる調整係数ＫＡを求める。
ＫＡ＝（ＶＰＢｔ／ＶＰＢ）・（ＶＤＥ／ＶＤＰ） …（７）
とする。
ここで、ＶＤＰは
ｄｐ＝ＰＢ（ｉ）−ＰＢ（ｉ−１）
で与えられるｄｐに対応する値（電圧値に相当する値）であり、
ＶＤＰ＝１０^ｄｐ／２
で与えられる。
また、ＶＤＥは、
ｄｅ＝ＥＩ（ｉ）−ＥＩ（ｉ−１）
で与えられるｄｅに対応する電圧値であり、
ＶＤＥ＝ｄｅ^１／２
で与えられる。

上記のように入力音声信号の信号強度ＥＩの増加（ｄｅ＝ＥＩ（ｉ）−ＥＩ（ｉ−１））に対する音圧の増加（ｄｐ＝ＰＢ（ｉ）−ＰＢ（ｉ−１））の程度をも考慮に入れて調整係数ＫＡを決定するので、入力される信号の特性に適した調整が可能となる。さらに、実施の形態１と同様の効果も得られる。従って、聴覚疲労度の少ない音声を提供し、しかも調整による違和感をより少なくすることができる。

なお、例えば、上記の差分値ｄｅ、ｄｐが取得できない場合には、調整係数ＫＡを１とする（調整を実施しない、即ち調整係数ＫＡを１とする）こととしても良く、前回に生成した調整係数をそのまま(変化させず）出力するようにしても良い。

また、当該調整係数ＫＡは、実施の形態１に関し図３を参照して説明したように時間経過とともに徐々に増加するようにしても良い。

上記の実施の形態では、入力音声信号の２乗和により、信号強度の算出を行っているが、２乗和以外により信号強度を求めても良い。
また、上記の実施の形態では、６０秒の時間間隔で、分析長（２乗和を求める時間の長さ）を１秒として分析を行っているが、これ以外の分析間隔、分析長で分析（信号強度の算出）を行っても良い。
さらに、上記の実施の形態では、状態判定部１４による音量調整要否の判定に同期して、信号強度の算出を行っているが、状態判定部１４による音量調整要否の判定と同期しない間隔で分析を行なっても良い。

上記の実施の形態では、状態記憶部１６のほかに、強度記憶部３２を設けているが、これらを、図６に符号３３で示すように１つの記憶装置の一部で構成しても良い。

以上、実施の形態３を実施の形態１に対する変形として説明したが、実施の形態２に対しても同様の変形を加えることができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態４の音声出力装置４００の概略構成を示すブロック図である。実施の形態４は、実施の形態１と概して同じであるが、特性分析部４１及び特性印加部４２が付加されている点、及び調整制御部１３の構成が実施の形態１と異なっている。実施の形態１と同様の部材には、図１と同じ番号を付与している。

調整制御部１３は、状態判定部１４から供給される判定結果情報ＪＩを取得し、判定結果情報ＪＩに基づいて、分析の要否を示す分析要求情報ＦＲを生成し、特性分析部４１と特性印加部４２へ出力する。判定結果情報ＪＩが「調整要」を示すものである場合には、分析要求情報ＦＲは「分析要」を示すものとなり、判定結果情報ＪＩが「調整不要」を示すものである場合には、分析要求情報ＦＲは「分析不要」を示すものとなる。分析要求情報ＦＲは、たとえば、当該特性分析部４１での特性分析の要否を示すフラグであっても良い。

特性分析部４１は、調整制御部１３から分析要求情報ＦＲが「分析要」を示すものである場合、入力音声信号ＳＡの周波数特性を分析し、当該分析結果を分析結果信号ＦＳとして出力する。即ち、特性分析部４１は、入力された入力音声信号ＳＡに対し、周波数分析を実施し、各周波数の強度を取得する。
周波数分析は、例えば、公知のＦＦＴ法により行うことができる。ただし、周波数分析の方法は、ＦＦＴ法に限らず、各周波数或いは各周波数帯域の強度を取得できる方法であれば良く、例えば、公知の直交ミラーフィルタによる分析や任意の周波数フィルタバンクを適用する方法でも良い。

周波数分析を実施した結果を分析結果信号ＦＳとして特性印加部４２へ出力する。この場合、出力される分析結果信号ＦＳとしては、周波数分析における分析次数に応じた数の分析信号（要素）ｃ１、…、ｃｎが生成される。

調整制御部１３は、判定結果情報ＪＩ及び音圧平均値ＰＢを基に調整係数ＫＡを定めて特性印加部４２へ出力する。
特性印加部４２は、調整制御部１３から調整係数ＫＡ及び分析要求情報ＦＲを取得すると共に、特性分析部４１から分析結果信号ＦＳを取得し、この分析結果信号ＦＳと、特性印加部４２に予め記憶されている周波数強度限界Ｆｋに基づいて、周波数毎の調整係数ＫＡｋを出力調整部１１へ出力する。

即ち、特性印加部４２にて、分析要求情報ＦＲとして「分析要」を示す情報を受信した場合には、分析結果信号ＦＳに含まれる各周波数成分の強度を表す値、即ち各要素ｃｋ（ｋ＝１〜ｎ）を、対応する周波数のための周波数強度限界Ｆｋと比較し、各要素ｃｋが対応する周波数強度限界Ｆｋを超える場合には、特性印加の必要があると判断し、当該要素ｃｋに対して、周波数毎の特性印加係数Ｂｋを求める。即ち、分析結果信号ＦＳに含まれる分析信号ｃｋを特性印加係数Ｂｋとする(Ｂｋ＝ｃｋとする)ようにしている。
一方、特性印加の必要がない場合（特性印加部４２にて、分析要求情報ＦＲとして「分析不要」を示す情報を受信した場合、又は各要素ｃｋが対応する周波数強度限界Ｆｋを超えない場合）には、周波数強度限界Ｆｋと同じ値を特性印加係数Ｂｋとして設定する(Ｂｋ＝Ｆｋとする)ようにしている。

そして、調整係数ＫＡ、特性印加係数Ｂｋ、周波数強度限界Ｆｋに基づき、下記の式（８）により、周波数毎の調整係数ＫＡｋを求める。
ＫＡｋ＝（Ｆｋ／Ｂｋ）・ＫＡ …（８）
即ち、周波数毎の調整係数ＫＡｋは、特性印加の必要がない場合には、
ＫＡｋ＝ＫＡ …（８Ａ）
で与えられ、特性印加の必要がある場合には、
ＫＡｋ＝（Ｆｋ／ｃｋ）・ＫＡ …（８Ｂ）
で与えられる。

以上の処理により、調整係数生成部４３は、特性印加の必要がある場合には、音圧情報（音圧平均値）の閾値ＰＢｔの音圧情報（平均値）ＰＢに対する比（ＰＢｔ／ＰＢ＝ＫＡ）に対し、各周波数の強度限界Ｆｋの当該周波数の成分乃至要素ｃｋに対する比（Ｆｋ／ｃｋ）を掛けたものを、当該周波数の調整係数ＫＡｋとして出力する。

ただし、各周波数の調整係数ＫＡｋの決定方法は、上記の式（８）に限定されず、たとえば、分析信号ｃｋと周波数強度限界Ｆｋとの差分（ｃｋ−Ｆｋ）に応じて調整係数ＫＡｋを変化させるようにしても良い。

また、周波数強度限界Ｆｋは、疲労度に対し影響度の高い周波数の強度を抑制するために適用されれば良く、例えば、公知のロビンソンーダットソン曲線（等感曲線）などを参考に設定すれば良い。

以上のように、本実施の形態３では、調整制御部１３から出力された調整係数ＫＡに対して、特性印加部４２で必要に応じて周波数毎の、或いは周波数帯域毎の修正（特性印加）を行って周波数毎の調整係数ＫＡｋを生成しており、調整制御部１３と特性印加部４２の組み合わせ（符号４３で示す）により、調整係数ＫＡｋを生成する手段（調整係数生成部）を構成している。これに対して、実施の形態１〜３及び後述の実施の形態５では、調整制御部１３のみで調整係数生成部が構成されている。

出力調整部１１は、特性印加部４２からの調整係数ＫＡｋを用いて、入力音声信号ＳＡを調整して出力音声信号ＳＢを生成する。

出力調整部１１では、周波数毎の調整係数ＫＡｋを用いて、入力音声信号ＳＡを調整して出力音声信号ＳＢを生成する。例えば、入力音声信号ＳＡを公知のＦＦＴ法などで周波数領域へ変換することで、入力音声信号ＳＡの各周波数の成分（各特性分析部における周波数分析で生成した各要素と同じ周波数の成分）を生成し、これに、同じ周波数について特性印加部４２で求められた調整係数ＫＡｋを掛けた値を調整された音声信号ＳＢの当該周波数の成分として求め、その後、公知の逆ＦＦＴ法により時間領域へ再変換すれば良い。

聴覚疲労に影響が大きい周波数成分をより大幅に抑制するようにすることもできる。そのためには、聴覚疲労の大きい周波数の強度限界ＦＫをより小さな値に設定し、これにより当該周波数の調整係数ＫＡｋがより小さな値になるようにすれば良い。

以上にようにして、周波数毎に出力を制御することにより、聴覚疲労に影響が大きい周波数の成分をより大幅に抑制することが可能となり、安全度の増した音声を提供することができる。また、前述の実施の形態の効果も得られるため、聴覚疲労度の少ない、より違和感の少ない音声を提供することができる。

以上、実施の形態４を実施の形態１に対する変形として説明したが、実施の形態２、実施の形態３に対しても同様の変形を加えることができる。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５について図８を用いて説明する。図８は、実施の形態５の音声出力装置５００の概略構成を示すブロック図である。実施の形態５は、実施の形態１と概して同じであるが、移動検知部５１及び圧力検知部５２が付加されている点、及び状態判定部１４の動作が異なる。実施の形態１と同様の部材については、図１と同じ番号を付与している。

音圧検知部１５と、移動検知部５１と、圧力検知部５２とで聴覚負担検知部５３が構成されている。
音圧検知部１５、移動検知部５１、及び圧力検知部５２は、それぞれ音圧値ＰＡ、移動情報ＭＡ及び圧力値ＮＡを状態判定部１４へ出力する。移動情報ＭＡ及び圧力値ＮＡの状態判定部１４による取得は、所定の時間間隔で、例えば１秒の間隔で行われる。

移動検知部５１は、音声出力装置５００をその一部として含む装置（例えば電話機）の移動量を検知し、移動情報ＭＡとして出力する。

移動量の検出は、例えば公知の加速度センサにより検出される加速度を時間積分して、スピーカ１７の所定時間毎の（例えば１秒の時間間隔毎の）平行移動量及び回転角度（これらを総称して単に「移動量」と言うことがある）を検出することにより行われ、検出された移動量を移動情報ＭＡとして出力する。この場合、スピーカ１７が、当該音声出力装置を備える電話機に固定されている場合には、スピーカ１７の移動を、当該音声出力装置を備える電話機の移動と同じであると見ることができる。

圧力検知部５２は、スピーカ１７の周辺に印加される圧力を検知し、検出された圧力値ＮＡを出力する。例えば、スピーカ１７を中心として半径２ｃｍ以内に公知の圧電素子を配置し、該圧電素子の出力音声信号により求められた圧力値ＮＡを出力する。

実施の形態５の状態判定部１４は、例えば図９に示すように、平均演算部１４１と、移動判定部１４３と、圧力変化演算部１４４と、圧力判定部１４５と、聴覚負担度算出部１４６と、調整判定部１４７とを有する。

平均演算部１４１は、図２を参照して説明した実施の形態１の平均演算部１４１と同様に動作し、音圧平均値ＰＢ（ｉ）を出力する。

移動判定部１４３は、移動検知部５１から移動情報ＭＡを受け、予め定めた条件を満たすかどうかの判定を行う。
例えば、移動検知部５１からの移動情報ＭＡで示される所定時間（例えば１秒と設定される）内の平行移動量が、１０〜１５ｃｍの範囲内にあり、かつ同じ所定時間（例えば１秒と設定される）内の回転角度が１６５〜１９５度の範囲内にある場合には、所定の移動が生じたと判定し、判定結果情報ＭＴを「１」にする。ここで言う所定の移動は、受聴者が受聴する耳を変えるときに起こる移動である。このような判定を行なうのは、電話使用時には、聴覚疲労度が高くなると、受聴者が受聴する耳を変える傾向があり、スピーカ１７（従って該スピーカ１７を備えた電話機）が上記のような移動をするのは、受聴者に疲労が進んだと推定できるからである。

上記のように状態判定部１４における音量調整要否の判定は６０秒に一度行なわれるが、音量調整要否の判定が一度行なわれてから次に行なわれるまでの間に、上記の条件を満たす所定の移動が生じたと判定されると、判定結果情報ＭＴが「１」になり（「１」のまま保持され）、その判定結果情報ＭＴが、次に音量調整要否の判定が行なわれるときに使用される。６０秒の期間中に上記の条件を満たす所定の移動が一度も生じなかった場合には、判定結果情報ＭＴが「０」であり、この判定結果情報ＭＴが音量調整要否の判定に用いられる。

なおまた、平行移動量や回転角度に対する判定条件に用いられる範囲（上限及び下限の閾値）は、上記の値に限定されず、装置の特性により調整することが望ましい。
また、平行移動量及び回転角度のいずれか一方のみが所定の条件を満たすときにときに、判定結果情報ＭＴを「１」にすることとしても良い。
さらに、スピーカ１７の移動量の検知は、上記の方法に限らず、他の方法により行なっても良い。

圧力変化演算部１４４は、１秒毎に取得される圧力値の変化を求める。即ち、圧力検知部４２から１秒毎に供給される圧力を１回分保持し、次に圧力値が供給されたときに、供給されたばかりの圧力値（現在の圧力値）ＮＡ（ｊ）の、保持している圧力値（前回の圧力値）ＮＡ（ｊ−１）に対する比ＮＲ（＝ＮＡ（ｊ）／ＮＡ（ｊ−１））を求める。
圧力判定部１４５は、圧力変化演算部１４４で求めた比ＮＲが所定の閾値ＮＲｔ、例えば２．０よりも大きいか否かの判定を行う、所定の閾値ＮＲｔよりも大きいときには、所定の圧力変化が生じたと判断し、判定結果情報ＮＴを「１」とする。ここで言う所定の圧力変化は、受聴者がスピーカを耳に強く押し当てる動作に伴うものである。このような判定を行なうのは、電話機の利用者は、長時間受聴で疲労するとスピーカを耳に強く当てる傾向があり、従って上記のように圧力が高まったら、疲労が進んだと推定することができるからである。

上記のように状態判定部１４における音量調整要否の判定は６０秒に一度行なわれるが、音量調整要否の判定が一度行なわれてから次に行なわれるまでの間に、上記の条件を満たす圧力変化が生じたと判定されると、判定結果情報ＮＴが「１」になり（「１」のまま保持され）、その判定結果情報ＮＴが、次に音量調整要否の判定が行なわれるときに使用される。６０秒の期間中に上記の条件を満たす圧力の変化が一度も生じなかった場合には、判定結果情報ＮＴが「０」であり、この判定結果情報ＮＴが音量調整要否の判定に用いられる。

なお、上記の所定の閾値ＮＲｔは、２．０に限定されず、装置の特性により、設計者が最適な値に設定することが望ましい。
なお、上記の例では、今回の圧力値ＮＡ（ｊ）の前回の圧力値ＮＡ（ｊ−１）に対する比が所定の閾値を超えたときに判定結果情報ＮＴを「１」としているが、代わりに、今回の圧力値ＮＡ（ｊ）と前回の圧力値ＮＡ（ｊ−１）の差（増加分）が所定値を超えたときに、疲労が進んだと判定することとしても良い。また、前回の圧力値との比較ではなく、今回の圧力値のみによって判定することとしても良い。さらに、圧力の検出は、上記の方法に限らず、スピーカ１７付近に印加される圧力を検知できる方法であれば、他の方法を用いても良い。

以上のように、移動検知部５１と圧力検知部５２は、受聴者の動作を検知し、当該検知結果により受聴者の聴取疲労度を判定するものとして用いられている。

聴覚負担度算出部１４６は、上記のように生成された判定結果情報ＭＴ、ＮＴと、音圧情報ＰＢとに基づいて、例えば、式（９）により聴覚負担度ＨＬを算出する。
ＨＬ＝ＰＢ＋α・（ＭＴ＋ＮＴ） …（９）
式（９）で、αは、移動判定結果情報ＭＴ、圧力判定結果情報ＮＴに対する重み付け係数であり、これらを大きくするほど、移動量や圧力変化による音量調整要と判断されやすくなる。αは判定結果が最適となるように実験等により定められる。

調整判定部１４７は、聴覚負担度算出部１４６で上式（９）により求められた聴覚負担度ＨＬを用いて音量調整要否の判定に行なう。即ち、聴覚負担度ＨＬが所定の閾値ＨＬｔよりも大きいかどうかの判定を行い、この判定結果に基づいて、調整の要否の判定を行い、判定結果情報ＪＩを出力する。閾値ＨＬｔは、予め定められ、状態判定部１４内に記憶されており、調整判定部１４７に供給されている。

以上のように、上記の例では、α・（ＭＴ＋ＮＴ）を音圧情報ＰＢに加算しているが、これは、音声出力装置を備えた電話機の移動量やスピーカ周辺の圧力変化に基づいて受聴者の負担を推定して、音量調整要否の判定に用いているのである。

なお、移動判定結果情報ＭＴと圧力判定結果情報ＮＴとで、音量調整要否の判定に与える影響を異ならせるために、
ＨＬ＝ＰＢ＋α１・ＭＴ＋α２・ＮＴ …（１０）
により聴覚負担度ＨＬを求めるようにしても良い。
ここでα１、α２は、それぞれ移動判定結果情報ＭＴ、圧力判定結果情報ＮＴに対して個別に定められる重み付け係数であり、上記のαと同様にして定められる。

なおまた、聴覚負担度ＨＬの算出方法は、上記の式（９）や式（１０）には限定されない。
また、聴覚負担度ＨＬに対する閾値ＨＬｔも、実施の形態１について音圧情報に対する閾値ＰＢｔについて述べたのと同様に、音量調整の開始からの時間経過と共に次第に小さくなるようにしても良くい。
さらに、閾値ＨＬｔを、使用される装置特性に応じて設計者が任意に設定しても良い。

また、移動判定結果情報ＭＴ、圧力判定結果情報ＮＴを用いず、移動情報ＭＡ、圧力値ＮＡを直接聴覚負担度ＨＬの算出や、調整係数ＫＡの算出に利用するようにしても良い。

なおまた、上記の実施の形態では、聴覚負担検知部５３が音圧検知部１５、移動検知部５１及び圧力検知部５２を備えているが、上記の３つの部材のうち、少なくとも１つの部材が存在すれば良い。例えば、聴覚負担検知部５３が音圧検知部１５と移動検知部５１とで構成されていても良く、聴覚負担検知部５３が音圧検知部１５と圧力検知部５２とで構成されていても良く、聴覚負担検知部５３が移動検知部５１のみで構成されていても良い。

以上のように、移動情報や圧力情報を利用することにより、受聴者の受聴状態を認識することが可能となり、受聴者に適した音声を提供することができる。また、前述の実施の形態の効果も得られるため、聴覚疲労度の少ない、より違和感の少ない音声を提供することができる。

以上、実施の形態５を実施の形態１に対する変形として説明したが、実施の形態２、実施の形態３、実施の形態４に対しても同様の変形を加えることができる。

さらに、実施の形態１〜５で説明した特徴を組合せて用いることもできる。
例えば、実施の形態３で説明した特徴と実施の形態４で説明した特徴を組合せても良い。さらに、実施の形態１〜５で説明した出力調整部を複数個設けることとしても良い。例えば、実施の形態４の出力調整部の後段に実施の形態３の出力調整部を設けるようにしても良い。

さらにまた、実施の形態１に関して、図３を参照して説明した変形例を、実施の形態２〜実施の形態５に適用しても良い。
さらに、実施の形態１に関して、音圧平均値の代わりに、１回の測定で得られる音圧値を用いても音量調整要否の判定及び調整係数ＫＡの決定を行っても良い旨説明したが、実施の形態２〜５においても同様である。

以上の実施の形態では、出力調整部１１が、入力音声信号を減衰させるものとして説明したが、出力調整部１１として、増幅作用を有するものを用い、増幅度を調整係数により調整するようにしても良い。

以上、本発明の音声出力装置を、ハードウェアで実現するものとして説明したが、ソフトウェアにより、即ちプログラムされたコンピュータにより実現することも可能である。

以上、本発明の音声出力装置を携帯電話機に組み込むものとして説明したが、携帯電話機以外の電話機に組み込むことも可能であるし、その他の音声再生機器に適用することも可能である。この場合、用途に応じて音量調整要否の判定で用いられる閾値や、音圧などの検知の方法を変えることができる。

本発明の実施の形態１の音声出力装置を示すブロック図である。 図１の状態判定部１４の一例を示すブロック図である。 実施の形態１の音声出力装置において、時間とともに変化する調整係数ＫＡの一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態１の音声出力装置の変形例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２の音声出力装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３の音声出力装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４の音声出力装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５の音声出力装置を示すブロック図である。 図８の状態判定部１４の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１１ 出力調整部、 １２ 音声出力部、 １３ 調整制御部、 １４ 状態判定部、 １５ 音圧検知部、 １６ 状態記憶部、 １７ スピーカ、 １８ マイク、 ２１ 時間制御部、 ３１ 強度分析部、 ３２ 強度記憶部、 ３３ 記憶装置、 ４１ 特性分析部、 ４２ 特性印加部、 ４３ 調整係数生成部、 ５１ 移動検知部、 ５２ 圧力検知部、 ５３ 聴覚負担検知部、 １４１ 平均演算部、 １４２ 調整判定部。

Claims (19)

1. 入力音声信号を受けて、音声を出力する音声出力装置において
   前記音声出力装置により出力された音声の音圧値を検知する音圧検知部と、
   前記音圧値に基づいて、音量調整要否の判定を行なって、判定結果として音量調整要否を示す情報を出力するとともに、前記音圧値に対応した音圧情報を出力する状態判定部と、
   前記状態判定部からの音量調整の要否を示す情報、及び前記音圧情報を受けて、調整係数を出力する調整係数生成部と、
   前記入力音声信号を、前記調整係数により調整して、調整された音声信号を生成する出力調整部と、
   前記出力調整部からの前記調整された音声信号に基づいて音声を発生する音声出力部と
   を有する音声出力装置。
2. 前記状態判定部は、前記音圧情報が所定の閾値よりも大きいときに音量調整要との判断を行なうことを特徴とする請求項１に記載の音声出力装置。
3. 前記調整係数生成部は、
   前記閾値の前記音圧情報に対する比を前記調整係数とし、
   前記出力調整部は、前記入力音声信号に前記調整係数を掛けた値を前記調整された音声信号として出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載の音声出力装置。
4. 前記入力音声信号の周波数特性を検出する特性分析部をさらに有し、
   前記調整係数生成部は、前記状態判定部からの音量調整の要否を示す情報及び前記音圧情報と、前記特性分析部で検出された前記周波数特性とに基づいて、周波数毎の調整係数を生成し、
   前記出力調整部は、前記調整係数生成部から供給される前記周波数毎の調整係数に基づき、前記入力音声信号の各周波数成分を調整する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音声出力装置。
5. 前記調整係数生成部は、
   前記閾値の前記音圧情報に対する比に対し、各周波数の強度限界の当該周波数の強度に対する比を掛けたものを、当該周波数の調整係数とし、
   前記出力調整部は、前記入力音声信号の各周波数の成分に当該周波数の調整係数を掛けた値を前記調整された音声信号の当該周波数の成分として出力する
   ことを特徴とする請求項４に記載の音声出力装置。
6. 入力音声信号を受けて、音声を出力する音声出力装置において
   前記音声出力装置により出力された音声から、受聴者が受ける聴覚負担を検知する聴覚負担検知部と、
   前記聴覚負担検知部で検知された聴覚負担に基づいて、音量調整要否の判定を行なって、判定結果として音量調整要否を示す情報を出力するとともに、聴覚負担に対応した聴覚負担情報を出力する状態判定部と、
   前記状態判定部からの音量調整の要否を示す情報、及び前記聴覚負担情報を受けて、調整係数を出力する調整係数生成部と、
   前記入力音声信号を、前記調整係数により調整して、調整された音声信号を生成する出力調整部と、
   前記出力調整部からの前記調整された音声信号に基づいて音声を発生する音声出力部と
   を有する音声出力装置。
7. 前記聴覚負担検知部が、
   前記音声出力装置により出力された音声の音圧値を検知する音圧検知部、
   前記音声出力装置を備えた装置の移動量を検知して出力する移動検知部、及び
   前記音声出力装置を備えた装置に掛かる圧力値を検知する圧力検知部
   のうち少なくとも１つの以上を有し、
   前記状態判定部は、前記聴覚負担検知部の出力に基づいて、前記音量調整要否の判定を行なう
   ことを特徴とする請求項６に記載の音声出力装置。
8. 前記状態判定部が、前記聴覚負担検知部で検知された聴覚負担に基づいて聴覚負担度を求め、該聴覚負担度が所定の閾値よりも大きいときに音量調整要との判断を行なうことを特徴とする請求項６に記載の音声出力装置。
9. 前記状態判定部は、前記音圧値に対応した音圧情報を求め、該音圧情報を前記聴覚負担情報として出力することを特徴とする請求項７に記載の音声出力装置。
10. 前記入力音声信号の周波数特性を検出する特性分析部をさらに有し、
    前記調整係数生成部は、前記状態判定部からの音量調整の要否を示す情報及び前記聴覚負担情報と、前記特性分析部で検出された前記周波数特性とに基づいて、周波数毎の調整係数を生成し、
    前記出力調整部は、前記調整係数生成部から供給される前記周波数毎の調整係数に基づき、前記入力音声信号の各周波数成分を調整する
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の音声出力装置。
11. 前記調整係数生成部は、聴覚疲労に影響が大きい周波数成分をより大幅に抑制するように、前記周波数毎の調整係数を定めることを特徴とする請求項４、５又は１０に記載の音声出力装置。
12. 前記音圧情報が、前記音圧値の、所定の期間にわたる平均値である
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の音声出力装置。
13. 前記音圧値検知部は、前記音圧値を所定の時間間隔毎に検知し、
    前記状態判定部は、過去所定回数分の音圧値及び現在の音圧値を用いて前記平均値を求める
    ことを特徴とする請求項１２に記載の音声出力装置。
14. 前記閾値が聴覚保護のために設定されたものであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の音声出力装置。
15. 前記状態判定部は、音声出力開始から、所定の時間が経過するまでは、音量調整要との判断を行わない
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の音声出力装置。
16. 前記入力音声信号の信号強度を求める強度分析部をさらに備え、
    前記調整係数生成部は、前記強度分析部で求められた信号強度をも考慮して前記調整係数を決定する
    ことを特徴とする１乃至１５のいずれかに記載の音声出力装置。
17. 前記状態判定部で求められた音圧情報と、前記強度分析部で求められた信号強度を記憶するデータ記憶部と
    をさらに備え、
    前記調整係数生成部は、前記状態判定部で求められた音圧情報の、前記状態記憶部に記憶されている、過去に求められた音圧に対する増加分と、前記強度分析部で求められた信号強度の、前記強度記憶部に記憶されている、過去に求められた信号強度に対する増加分とに基づいて、
    前記調整係数を決定する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の音声出力装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれかに記載の音声出力装置を備えたことを特徴とする電話機。
19. 請求項１乃至１７のいずれかに記載の音声出力装置を備えたことを特徴とする携帯電話機。

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