JP2013223098A - 音声処理装置、音声処理方法および音声処理プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】音声処理装置1は、聴取者10の周囲に仮想的に配置された仮想音源21〜25にそれぞれ対応する音声信号の出力を制御する。状態判定部3は、聴取者10の向きを示す聴取者方向Dの動きが静止状態になったかを判定する。出力制御部4は、聴取者10から見て聴取者方向Dが中心になるように設定された聴取範囲30に含まれる仮想音源に対応する音声信号の音量を、聴取範囲30に含まれない仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御する。そして、出力制御部4は、静止状態になったと判定されたとき、聴取範囲30を縮小する。
【選択図】図1
Description
さらに、1つの案では、上記の音声処理装置と同様の処理をコンピュータに実行させる音声処理プログラムが提供される。
〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る音声処理装置の構成例およびその動作例を示す図である。
状態判定部3は、聴取者10の向きを示す聴取者方向Dの動きを監視し、聴取者方向Dの動きが静止状態になったかを判定する。例えば、聴取者10の身体に方向センサを装着しておき、状態判定部3は、方向センサによる検出結果を基に聴取者方向Dの動きを監視する。なお、聴取者方向Dは、聴取者10の顔が向いている方向、あるいは聴取者10の視線の方向であることが望ましい。
出力制御部4は、聴取者10から見て聴取者方向Dが中心になるような聴取範囲30を設定する。そして、出力制御部4は、設定した聴取範囲30に含まれる仮想音源に対応する音声信号の音量を、聴取範囲30に含まれない仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御する。このような制御により、聴取者10には、複数の音源のうち、聴取範囲30に含まれる音源に対応する音声が強調して聞こえるようになる。
次に、第2の実施の形態として、展示会場において入場者に音声情報を提供するための音声提供システムについて説明する。まず、図2は、第2の実施の形態に係る音声提供システムのシステム構成例を示す図である。
展示会場においては、例えば、展示物310a〜310cが展示されている。展示物310aの前には説明者302aが立ち、説明者302aは展示物310aの説明を行う。同様に、展示物310bの前には説明者302bが立ち、展示物310cの前には説明者302cが立っている。説明者302a〜302cは、それぞれマイクロフォン301a〜301cを持っている。そして、説明者302a〜302cがそれぞれ発する音声は、マイクロフォン301a〜301cによって収音され、収音された音声信号は音声処理装置200に送信される。
ところで、展示会場に多くの展示物が展示され、展示物ごとに説明者が存在する場合、展示会場内には多くの音声が飛び交うことになる。展示会場に入場したユーザ401は、これら多くの音声から所望の展示物に対応する音声を聞き分ける必要があるが、例えば、所望の展示物の方向に視線を向けるだけでは、その展示物に対応する音声を聞くことは難しい。
音声処理装置200は、図4に示すようなコンピュータとして実現することができる。音声処理装置200は、CPU(Central Processing Unit)201によって装置全体が制御されている。CPU201には、バス209を介して、RAM(Random Access Memory)202と複数の周辺機器が接続されている。
ユーザ端末400は、図5に示すような情報端末装置として実現することができる。ユーザ端末400は、CPU411によって装置全体が制御されている。CPU411には、バス419を介して、RAM412と複数の周辺機器が接続されている。
ユーザ端末400は、視線方向検出部421および再生処理部422を有する。これらの各処理ブロックは、例えば、ユーザ端末400のCPU411(図5参照)が所定のプログラムを実行することで実現される。
注視判定部214は、ユーザ端末400から受信した視線方向ρtに基づいて、ユーザ401が注視状態にあるか否かを判定する。前述のように、注視状態とは、視線方向ρtの動きが静止したと判断される状態である。注視判定部214は、注視状態にあるかの判定結果を聴取範囲制御部215に通知する。また、注視判定部214は、ユーザ端末400から受信した視線方向ρtを、検出対象のユーザ401に対応するユーザ管理テーブル230に随時登録する。
仮想空間320は、ユーザ401や展示物310a〜310jが存在する展示会場を二次元または三次元の座標系によって表した空間である。図7では、仮想空間320をx軸、y軸、z軸による三次元座標系によって表した例を示している。ユーザ位置Qtは、座標(Xt,Yt,Zt)によって表される。また、ユーザ401の視線方向ρtは、例えば、各軸の回りの回転角度を用いて(Rt,Pt,Yt)と表される。
また、本実施の形態では、展示物の説明者が発する音声を音源とするが、音源は、例えば、あらかじめ記憶装置に格納された音声信号に基づく再生音声であってもよい。この場合、例えば、音声処理装置200のHDD203に、音源として使用する音声信号が格納され、音声入力部212は、HDD203から読み出した音声信号を音声出力処理部216に供給する。
音源管理テーブル220には、仮想空間に配置された音源ごとに、各音源を一意に識別するための音源IDと、仮想空間において音源が配置された位置を示す音源座標とが、対応付けて登録されている。音声処理装置200の管理者は、音源管理テーブル220に対して新たな音源の情報を追加する、音源座標を変更する、音源管理テーブル220から音源の情報を削除する、といった操作を行うことができる。
前述のように、注視状態とは、ユーザ401の視線方向ρtの動きが静止したと判断される状態である。ただし、ユーザ401が特定の位置を注視している状態であっても、実際にはユーザ401の動きが完全に静止することは少ない。この点を鑑みて、音声処理装置200の注視判定部214は、視線方向ρtの値の変動量がある一定の閾値幅Wthに所定時間だけ収まっている場合に、ユーザ401が注視状態になったと判定する。
聴取範囲は、ユーザ位置Qtを中心として設定される。図10のように仮想空間が二次元座標によって定義される場合、聴取範囲は、聴取範囲の境界が、水平面(x−y平面)においてユーザ401の視線方向ρtとなす角度θtによって定義される。ここで言う境界とは、2次元空間の場合、ユーザ位置Qtから放射状に延びる2本の直線である。そして、一方の境界線と視線方向ρtとの間の範囲と、他方の境界線と視線方向ρtとの間の範囲とが、聴取範囲となる。
仮想空間が三次元座標系によって定義される場合には、聴取範囲は、聴取範囲の境界が、水平方向において視線方向ρtとなす角度θtと、鉛直方向において視線方向ρtとなす角度φtとによって定義される。音声処理装置200は、視線方向ρtの動きが静止していない状態(非注視状態)では、聴取範囲の水平方向の角度θtを最大値θmax(=180度)に設定するとともに、聴取範囲の鉛直方向の角度φtを最大値φmax(=180度)に設定する。この状態では、ユーザ401には、周囲に配置されたすべての音源の音声が聞こえる。
図13の例では、時刻tdから、判定時間Taが経過した時刻t0までの期間において、ユーザ401の視線方向ρtの変動量が所定の閾値幅Wthに収まっている。この場合、注視判定部214は、時刻t0において、ユーザ401が注視状態になったと判定する。聴取範囲制御部215は、時刻t0を起点として、次の式(1)に従って聴取範囲の角度θtを減少させる。
θt=(θmax−θmin)/{1+EXP[((ts−t0)−(Tf/2))×a]}+θmin ・・・(1)
なお、式(1)において、tsは現在時刻を示す。また、Tfは、図13に示すように、聴取範囲の角度θtが最大値θmaxから最小値θminになるまでの時間を示し、例えば、音声処理装置200の管理者によって任意に設定可能である。また、aは、任意に設定可能な定数であり、例えばa=12/Tfに設定される。
θt=(θmax−θmin)/{1+EXP[−((ts−t0’)−(Tf’/2))×a]}+θmin ・・・(2)
なお、式(2)において、Tf’は、図13に示すように、聴取範囲の角度θtが最小値θminから最大値θmaxになるまでの時間を示す。Tf’は、音声処理装置200の管理者によって任意に設定可能であり、例えばTfと同じ値に設定される。
図14の例でも、図13の例と同様に、時刻tdから、判定時間Taが経過した時刻t0までの期間において、ユーザ401の視線方向ρtの変動量が所定の閾値幅Wthに収まっている。注視判定部214は、時刻t0において、ユーザ401が注視状態になったと判定する。聴取範囲制御部215は、時刻t0を起点として、次の式(3)に従って聴取範囲の角度θtを減少させる。
θt={b[(ts-t0)-Tf/2]}+θmin ・・・(3)
なお、式(3)において、bは任意に設定可能な定数である。
θt={c×log[(ts−t0’)+d]+θmin ・・・(4)
なお、式(4)において、c,dは任意に設定可能な定数である。
時刻t0において、注視判定部214が、注視状態になったと判定すると、聴取範囲制御部215は、聴取範囲の角度θtを徐々に減少させる。ところが、時刻t0から時間Tfが経過していない、すなわち聴取範囲の角度θtが最小値θminまで減少していない時刻t11において、注視判定部214が、注視状態が解消されたと判定したとする。この場合、聴取範囲制御部215は、例えば、聴取範囲の角度θtを、最大値θmaxに達するまで徐々に増加させる。
時刻t0’において、注視判定部214が、注視状態が解消されたと判定すると、聴取範囲制御部215は、例えば、聴取範囲の角度θtを徐々に増加させる。ところが、時刻t0’から時間Tf’が経過していない、すなわち聴取範囲の角度θtが最小値θmaxに達していない時刻t12において、注視判定部214が、再度注視状態になったと判定したとする。この場合、聴取範囲制御部215は、聴取範囲の角度θtを、最小値θminになるまで徐々に減少させる。
音声処理装置200の音声出力処理部216は、聴取範囲に含まれる複数の音源に対応する音声信号を合成する際に、例えば、ユーザ401から見て聴取範囲の中心に近い位置に配置された音源ほど、対応する音声信号の音量を大きくしてもよい。これにより、ユーザ401には、自分が向いている方向に近くにある音源ほど、大きな音で音声が聞こえるようになり、聞こえ方が自然になる。
聴取範囲の角度θtの範囲は、あらかじめ複数の範囲に区分される。そして、区分された範囲ごとに、範囲内に存在する音源に対応する音声信号に対して乗算するゲインの値が設定される。ゲインの値は、聴取範囲の中心に近いほど大きく設定される。
ユーザ管理テーブル230には、ユーザ401ごとにレコードが登録される。各レコードには、ユーザ401を識別するユーザIDに対応付けて、ユーザ座標、視線方向、静止時間、注視フラグ、有効音源ID、聴取範囲角度および非注視時間が登録される。
視線方向は、前述の視線方向ρtに対応し、ここでは例として、各軸のまわりの回転角度(Rt,Pt,Yt)で表される。視線方向は、注視判定部214によって随時更新される。
非注視時間は、注視状態が解消されてからの経過時間を示す。例えば、非注視時間は、図13,図14における時刻t’0からの経過時間である。非注視時間は、注視判定部214によって設定され、聴取範囲の角度θt,φtを増加させる際に聴取範囲制御部215によって参照される。
[ステップS14]注視判定部214は、ユーザ端末400から受信した視線方向ρtの検出結果を1秒分取り込む。なお、ステップS11と同様に、注視判定部214は、視線方向ρtの検出結果を受信するたびに、受信した値をユーザ管理テーブル230の視線方向の欄に登録する。
[ステップS17]注視判定部214は、ステップS12で「Yes」と判定してからの経過時間が、判定時間Taに達したかを判定する。ここで言う経過時間は、ユーザ管理テーブル230の静止時間の欄に登録された秒数である。注視判定部214は、経過時間が判定時間Taに達した場合には、ステップS19の処理を実行する。一方、注視判定部214は、経過時間が判定時間Taに達していない場合、ステップS18の処理を実行する。
図20,図21は、聴取範囲制御部および音声出力処理部の処理手順の例を示すフローチャートである。図20,図21の処理は、ユーザ401ごとに実行される。また、例えば、図20のステップS31の処理が1音声フレーム分の周期で実行されるように制御される。
[ステップS39]音声出力処理部216は、ユーザ管理テーブル230におけるユーザ座標、視線方向および聴取範囲角度の各欄の値と、音源管理テーブル220に登録された各音源の位置情報とに基づき、ユーザ管理テーブル230における有効音源IDの欄に登録された各音源について、合成音声信号に合成する際のゲインを決定する。
[ステップS54]ユーザ管理テーブル230におけるユーザ座標、視線方向および聴取範囲角度の各欄の値と、音源管理テーブル220に登録された各音源の位置情報とに基づき、聴取範囲角度の値によって設定される聴取範囲に含まれる音源をチェックする。聴取範囲制御部215は、聴取範囲に含まれている音源の音源IDを、ユーザ管理テーブル230における有効音源IDの欄に登録する。この後、ステップS39の処理が実行される。
展示物管理テーブル240には、展示物ごとにレコードが登録され、各レコードには、展示物を識別するための展示物IDに対して、展示物が配置された領域を示す情報が登録される。図23の例では、展示物の配置領域を示す情報として、頂点数および頂点座標が登録されている。頂点数は、展示物の周縁部に存在する頂点の数を示す。頂点座標は、仮想空間における各頂点の座標を示す。
[ステップS61]聴取範囲制御部215は、聴取範囲に含まれる音源に対応付けられた展示物との距離を計算する。具体的には、聴取範囲制御部215は、音源管理テーブル220を参照して、聴取範囲に含まれる音源に対応する展示物を特定する。聴取範囲制御部215は、特定した各展示物について、展示物管理テーブル240から頂点数および頂点座標を読み込み、各頂点とユーザ位置Qtとの距離を計算する。聴取範囲制御部215は、特定したすべての展示物についてのすべての頂点と、ユーザ位置Qtとの距離の算出結果のうち、最も小さい算出結果を、展示物との距離とする。
図25は、第3の実施の形態に係る音声提供システムの構成例を示す図である。なお、図25では、図3に対応する構成要素には同じ符号を付して示し、それらの説明を省略する。以下、第3の実施の形態と第2の実施の形態との相違点について説明する。
音声処理装置200aは、次の点で図6の音声処理装置200と異なる。
〔第4の実施の形態〕
図27は、第4の実施の形態に係る音声提供システムの構成例を示す図である。なお、図27では、図25に対応する構成要素には同じ符号を付して示し、それらの説明を省略する。以下、第4の実施の形態と第3の実施の形態との相違点について説明する。
なお、上記の各実施の形態に示した音声処理装置の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、各装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供され、そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD、DVD−RAM、CD−ROM、CD−R/RWなどがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
(付記1) 聴取者の周囲に仮想的に配置された複数の仮想音源にそれぞれ対応する音声信号の出力を制御する音声処理装置において、
前記聴取者の向きを示す聴取者方向の動きが静止状態になったかを判定する状態判定部と、
前記聴取者から見て前記聴取者方向が中心になるように設定された聴取範囲に含まれる前記仮想音源に対応する音声信号の音量を、前記聴取範囲に含まれない前記仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御する出力制御部であって、前記静止状態になったと判定されたとき、前記聴取範囲を縮小する出力制御部と、
を有することを特徴とする音声処理装置。
前記出力制御部は、前記聴取範囲を縮小する際に、前記聴取範囲に含まれる前記仮想音源の位置または当該仮想音源に対応付けられた物体の位置と、前記聴取者の位置の距離が近いほど前記聴取範囲が大きくなるように、前記聴取範囲の大きさを補正する、
ことを特徴とする付記1または2記載の音声処理装置。
前記聴取者から見て、前記聴取者の向きを示す聴取者方向が中心になるように設定された聴取範囲に含まれる前記仮想音源に対応する音声信号の音量を、前記聴取範囲に含まれない前記仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御し、
前記聴取者方向の動きが静止状態になったと判定したとき、前記聴取範囲を縮小する、
ことを特徴とする音声処理方法。
(付記10) 前記静止状態になったと判定したとき、前記聴取範囲に少なくとも1つの前記仮想音源が含まれるように前記聴取範囲を縮小することを特徴とすることを特徴とする付記8または9記載の音声処理方法。
前記聴取範囲を縮小する処理では、前記聴取範囲に含まれる前記仮想音源の位置または当該仮想音源に対応付けられた物体の位置と、前記聴取者の位置の距離が近いほど前記聴取範囲が大きくなるように、前記聴取範囲の大きさを補正する、
ことを特徴とする付記8または9記載の音声処理方法。
コンピュータに、
前記聴取者から見て、前記聴取者の向きを示す聴取者方向が中心になるように設定された聴取範囲に含まれる前記仮想音源に対応する音声信号の音量を、前記聴取範囲に含まれない前記仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御し、
前記聴取者方向の動きが静止状態になったと判定したとき、前記聴取範囲を縮小する、
処理を実行させることを特徴とする音声処理プログラム。
(付記17) 前記静止状態になったと判定したとき、前記聴取範囲に少なくとも1つの前記仮想音源が含まれるように前記聴取範囲を縮小することを特徴とすることを特徴とする付記15または16記載の音声処理プログラム。
前記聴取範囲を縮小する処理では、前記聴取範囲に含まれる前記仮想音源の位置または当該仮想音源に対応付けられた物体の位置と、前記聴取者の位置の距離が近いほど前記聴取範囲が大きくなるように、前記聴取範囲の大きさを補正する、
ことを特徴とする付記15または16記載の音声処理プログラム。
2 音源位置情報
3 状態判定部
4 出力制御部
10 聴取者
21〜25 仮想音源
30 聴取範囲
Claims (9)
- 聴取者の周囲に仮想的に配置された複数の仮想音源にそれぞれ対応する音声信号の出力を制御する音声処理装置において、
前記聴取者の向きを示す聴取者方向の動きが静止状態になったかを判定する状態判定部と、
前記聴取者から見て前記聴取者方向が中心になるように設定された聴取範囲に含まれる前記仮想音源に対応する音声信号の音量を、前記聴取範囲に含まれない前記仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御する出力制御部であって、前記静止状態になったと判定されたとき、前記聴取範囲を縮小する出力制御部と、
を有することを特徴とする音声処理装置。 - 前記出力制御部は、前記静止状態になったと判定されたとき、前記聴取範囲を時間をかけて連続的または段階的に縮小することを特徴とする請求項1記載の音声処理装置。
- 前記出力制御部は、前記静止状態になったと判定されたとき、前記聴取範囲に少なくとも1つの前記仮想音源が含まれるように前記聴取範囲を縮小することを特徴とすることを特徴とする請求項1または2記載の音声処理装置。
- 前記各仮想音源の位置または前記各仮想音源に対応付けられた物体の位置と、前記聴取者の位置との距離を検出する距離検出部をさらに有し、
前記出力制御部は、前記聴取範囲を縮小する際に、前記聴取範囲に含まれる前記仮想音源の位置または当該仮想音源に対応付けられた物体の位置と、前記聴取者の位置の距離が近いほど前記聴取範囲が大きくなるように、前記聴取範囲の大きさを補正する、
ことを特徴とする請求項1または2記載の音声処理装置。 - 前記出力制御部は、前記聴取範囲に含まれる前記仮想音源のうち、前記聴取者から見て前記聴取範囲の中心に近い位置に配置された前記仮想音源ほど、対応する音声信号の音量を大きくすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の音声処理装置。
- 前記状態判定部は、前記聴取者方向の変動量が所定時間だけ所定の変動幅に収まっている場合に、前記静止状態になったと判定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の音声処理装置。
- 前記出力制御部は、前記複数の仮想音源のそれぞれに対応する音声信号を合成して所定チャネル数の合成音声信号を生成し、前記合成音声信号を所定の音声出力機器に送信することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の音声処理装置。
- 聴取者の周囲に仮想的に配置された複数の仮想音源にそれぞれ対応する音声信号の出力を制御する音声処理装置における音声処理方法であって、
前記聴取者から見て、前記聴取者の向きを示す聴取者方向が中心になるように設定された聴取範囲に含まれる前記仮想音源に対応する音声信号の音量を、前記聴取範囲に含まれない前記仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御し、
前記聴取者方向の動きが静止状態になったと判定したとき、前記聴取範囲を縮小する、
ことを特徴とする音声処理方法。 - 聴取者の周囲に仮想的に配置された複数の仮想音源にそれぞれ対応する音声信号の出力を制御するための音声処理プログラムにおいて、
コンピュータに、
前記聴取者から見て、前記聴取者の向きを示す聴取者方向が中心になるように設定された聴取範囲に含まれる前記仮想音源に対応する音声信号の音量を、前記聴取範囲に含まれない前記仮想音源に対応する音声信号の音量より相対的に大きくするように制御し、
前記聴取者方向の動きが静止状態になったと判定したとき、前記聴取範囲を縮小する、
処理を実行させることを特徴とする音声処理プログラム。
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