JP2014140128A - 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】スピーカ配置部2は、聴取者4から見て円周7に沿った方向に隣り合う2つの仮想音源間の角度θ1,θ2,θ3,θ4を算出する。スピーカ配置部2は、円周7に沿った方向の範囲のうち、算出された角度がしきい値以上となる仮想音源同士に挟まれ、かつ聴取者4から見た当該各仮想音源の方向上の位置を含まない第1の範囲を、除く第2の範囲に、仮想スピーカ6a,6b,6cを配置する。音声合成部3は、各仮想音源からの音声信号を仮想音源毎に選択される1以上の仮想スピーカに分配し、各仮想スピーカの位置に対応する頭部伝達関数を用いて左右2チャネルの音声信号を合成する。
【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の実施の形態の音声処理装置の例を示す図である。音声処理装置1は、聴取者の周囲に配置された複数の仮想音源からの音声信号を左右2チャネルの音声信号に合成する。仮想音源とは、音声を表現するために聴取者の周囲の任意の位置に仮想的に配置される音源である。なお、各仮想音源の位置は、例えば、ユーザの入力操作によってあらかじめ設定される。
スピーカ配置部2は、聴取者4および仮想音源5a〜5dの各位置に基づいて、角度θ1〜θ4を算出する。なお、ここでは、スピーカ配置部2は、聴取者4を中心とした円周7に沿って右回り方向の角度を算出するものとする。角度θ1は、聴取者4および仮想音源5aを結ぶ直線と、聴取者4および仮想音源5bを結ぶ直線との間の角度である。角度θ2は、聴取者4および仮想音源5bを結ぶ直線と、聴取者4および仮想音源5cを結ぶ直線との間の角度である。角度θ3は、聴取者4および仮想音源5cを結ぶ直線と、聴取者4および仮想音源5dを結ぶ直線との間の角度である。角度θ4は、聴取者4および仮想音源5dを結ぶ直線と、聴取者4および仮想音源5aを結ぶ直線との間の角度である。
図2は、第2の実施の形態の音声処理システムの例を示す図である。
図2に示す音声処理システムは、ユーザに音声情報を提供するための制御処理を行う音声処理装置100を備える。音声処理装置100には、無線信号を送受信するための複数のアクセスポイント21a〜21dが、ネットワーク10を介して接続されている。ネットワーク10は、例えばLAN(Local Area Network)である。この場合、アクセスポイント21a〜21dは、無線LANアクセスポイントである。
音声処理装置100は、管理者などにより仮想的に配置された音源が出力する音声信号を合成し、合成された音声信号を、アクセスポイント21a〜21dの少なくとも1つを通じて、ユーザ端末200に送信する。以下、「音源」とは、あらかじめユーザの周辺の環境に対応する仮想空間に配置された仮想音源を示すものとする。
ユーザ情報提供部210は、センサ11による検出結果を基にユーザの視線方向を算出し、視線方向を示す情報を音声処理装置100へ送信する。ユーザの視線方向を示す情報は、センサ11から検出結果が出力される毎に随時送信される。音声出力部220は、音声処理装置100から受信した音声信号をアナログ化し、アナログ音声信号を増幅してヘッドホン12へ送信する。
図7は、音源と仮想スピーカとの位置関係の例を示す図である。ユーザ30の周辺には、音源41a,41bを含む複数の音源が配置されている。音源41aは、仮想スピーカ42aおよび仮想スピーカ42bと、円周34に沿った方向に隣り合っており、音源41bは、仮想スピーカ42bおよび仮想スピーカ42cと、円周34に沿った方向に隣り合っている。
次に、まず、図8で、仮想スピーカの数が音源の数以上である場合の仮想スピーカの配置方法について説明する。
図9は、仮想スピーカの数が仮想音源の数未満である場合の仮想スピーカの配置方法の例を示す第1の図である。ユーザ30の周辺には、音源61(音源ID=#1)〜音源76(音源ID=#16)の16個の音源が配置されている(以下の説明において、“音源ID=”の記載は省略する)。この場合において、8個の仮想スピーカを配置する場合について説明する。以下、図10〜図13についても同様とする。
以下、例えば、音源61(#1)と音源62(#2)間のユーザ30を中心として円周34に沿った方向の角度をSθ1−2のように表すものとし、音源62(#2)と音源63(#3)間の当該角度をSθ2−3のように表すものとする。他の2つの音源間のユーザ30を中心として円周に沿った方向の角度についても同様に表すものとする。
次に、仮想スピーカ配置部150は、特定された各両端音源が位置する方向に、それぞれ仮想スピーカを配置する。図10の場合、仮想スピーカ配置部150は、音源64(#4)の方向に仮想スピーカ81を配置し、音源65(#5)の方向に仮想スピーカ82を配置し、音源68(#8)の方向に仮想スピーカ83を配置し、音源69(#9)の方向に仮想スピーカ84を配置する。
図14は、ユーザ状態テーブルの例について示す図である。ユーザ状態テーブル111は、ユーザ情報取得部140が取得するユーザの状態を示す情報を一時的に格納するテーブルである。ユーザ状態テーブル111は、配置管理情報記憶部110に記憶される。ユーザ状態テーブル111は、ユーザ端末200からユーザの視線方向を示す情報を受信したり、ユーザの位置情報を検出したりする毎に随時更新される。ユーザ状態テーブル111は、ユーザID、座標および頭部姿勢角度の項目を有する。
座標の項目には、ユーザの頭部の位置の座標が設定される。なお、図14において、本項目は3次元で設定されているが、2次元で設定されてもよい。以下で説明する座標についても同様である。
図15は、音源管理テーブルの例について示す図である。音源管理テーブル112は、ユーザの周りに配置された音源に関する情報を格納するテーブルである。音源管理テーブル112には、ユーザの視線方向からユーザを中心とした円周に沿って所定の方向(例えば、右回転方向)に存在する順に音源に関する情報が一時的に記憶される。音源管理テーブル112は、配置管理情報記憶部110に記憶されている。音源管理テーブル112は、ユーザID、音源ID、音源位置および両端フラグの項目を有する。
音源IDの項目には、音源を識別するための識別子が設定される。
音源位置の項目には、音源の位置を示す情報が設定される。音源の位置を示す情報は、例えば、ユーザの位置および視線方向を基準とした音源の相対的な座標でもよいし、音源の緯度経度でもよい。また、音源の位置を示す情報は、ユーザの視線方向とユーザから見た音源の方向との間の角度でもよい。
仮想スピーカIDの項目には、仮想スピーカを識別するための識別子が設定される。
スピーカ位置の項目には、仮想スピーカの位置を示す情報が設定される。仮想スピーカの位置を示す情報は、例えば、ユーザの位置および視線方向を基準とした仮想スピーカの相対的な座標でもよいし、仮想スピーカの絶対座標でもよい。また、スピーカの位置を示す情報は、ユーザの向きとユーザから見た仮想スピーカの方向との間の角度でもよい。
配置済みの項目には、配置済みの仮想スピーカの数が設定される。配置済みの初期値は“0”である。
合計の項目には、配置する仮想スピーカ全体の数が設定される。すなわち、配置済みの仮想スピーカと未配置の仮想スピーカとの合計が設定される。
領域IDの項目には、配置領域を識別するための識別子が設定される。
両端角度の項目には、配置領域の両端の間の、ユーザを中心として円周に沿った方向の角度が設定される。
次に、音声処理装置100の処理についてフローチャートを用いて説明する。
(ステップS16)音源分配部160は、音源情報記憶部120に記憶された各音源から出力される音声信号を、所定の円周に沿って隣り合う2つの仮想スピーカに分配する。仮想スピーカに分配される音声信号は、具体的には、図6で説明したように、ユーザと音源と2つの仮想スピーカとの位置関係に応じて重み付けすることで生成される。
具体的には、まず、音声生成部170は、仮想スピーカ位置テーブル113に登録された各仮想スピーカのスピーカ位置に基づいて、ユーザの視線方向とユーザから仮想スピーカの配置された方向との間の角度を算出する。次に、音声生成部170は、算出した各角度と一致する左右のHRTFをHRTF情報記憶部130から検索する。そして、音声生成部170は、音源分配部160により分配された音声信号と検索された左右のHRTFとを畳み込み演算した信号を合成し、左右のチャネルの音声信号を生成する。
その後、ユーザ端末200の音声出力部220は、音声処理装置100から左右のチャネルの音声信号を受信する。音声出力部220は、受信した音声信号をアナログ音声信号に変換し、変換されたアナログ音声信号をヘッドホン12に出力する。
(ステップS21)仮想スピーカ配置部150は、図9〜図10で説明したように、両端音源を特定する。
(ステップS23)仮想スピーカ配置部150は、ステップS22ですでに配置された仮想スピーカに挟まれた複数の範囲のうち、その両端以外の位置にも音源が存在している範囲を配置領域として特定する。
具体的には、仮想スピーカ配置部150は、配置領域管理テーブル115について、探索フラグが“TRUE”である探索領域の分割数の項目を当該分割数に1加算した値に更新する。また、仮想スピーカ配置部150は、配置領域管理テーブル115について、探索フラグが“TRUE”である配置領域の角度(分割後)の項目を、両端角度の項目に設定された値を更新後の分割数に設定された値によって除算した値に更新する。また、仮想スピーカ配置部150は、配置領域管理テーブル115について、探索フラグが“TRUE”である配置領域の探索フラグの項目を“FALSE”に更新する。
(ステップS26)仮想スピーカ配置部150は、図11〜図13で説明したように、全ての仮想スピーカを配置済みか判定する。全ての仮想スピーカを配置済みの場合、処理をステップS27へ進める。全ての仮想スピーカを配置済みでない場合、処理をステップS24へ進める。全ての仮想スピーカを配置済みであるか否かは、例えば、配置情報114の未配置の項目が“0”であるかにより判定できる。
まず、仮想スピーカ配置部150は、配置領域管理テーブル115から選択された配置領域についての角度(分割後)を読み出す。仮想スピーカ配置部150は、所定の円周上において、選択された配置領域の一端から一方向(例えば右回り方向)に対し、読み出した角度(分割後)毎の位置に仮想スピーカを配置するよう、「選択した配置領域の分割数−1」分の仮想スピーカの位置情報(例えば、座標)を算出する。そして、仮想スピーカ配置部150は、仮想スピーカ位置テーブル113について、配置する仮想スピーカに関する情報を更新する。具体的には、仮想スピーカ配置部150は、配置決定フラグが“FALSE”である仮想スピーカについて、スピーカ位置の項目に算出された位置情報を登録し、配置決定フラグの項目を“TRUE”に更新する。
次に、図21〜図25では、図20のステップS21〜ステップS25のように仮想スピーカを配置した場合の処理の例を具体的に説明する。
次に、第2の実施の形態の変形例について説明する。以下の変形例は、聴取者に対して所望の範囲の方向に存在する音源の方位感をより向上させるものである。例えば、聴取者の後方に存在する音源の方位感より、前方に存在する音源の方位感をより向上させたい場合がある。これは、人間の方位感が後方より前方の方が曖昧になりやすいからである。この場合、後方の範囲の方向より前方の範囲の方向に仮想スピーカを多く配置することで実現できる。そこで、図26〜図27では、各配置領域の位置によって重み付けをすることで、ユーザ30の前方に存在する配置領域により仮想スピーカをより多く配置する例について説明する。図26〜図27において、第2の実施の形態と差異のある点を説明し、第2の実施の形態と同じ構成や処理については説明を省略する。
まず、第2の実施の形態のシステムの変形例では、配置領域の角度(分割後)ではなく、角度(重み付け後)が最大である配置領域に仮想スピーカを追加するようにする。配置領域管理テーブル116aの例では、領域IDがTθ9−4である配置領域が仮想スピーカを追加する領域として選択され、当該配置領域の探索フラグが“TRUE”に更新される。
第2の実施の形態の変形例によれば、音声処理装置100は、配置領域の位置に基づいて仮想スピーカ間の角度に重み付けをすることで、ユーザ30の所望の方向に仮想スピーカを多く配置することができる。仮想スピーカを多く配置すればユーザ30から見た音源の方向とユーザ30から見た仮想スピーカの方向との間の角度を小さくできる。よって、ユーザ30が所望する方向に配置された複数の音源の音像の定位感が向上する。
2 スピーカ配置部
3 音声合成部
4 聴取者
5a,5b,5c,5d 仮想音源
6a,6b,6c 仮想スピーカ
7 円周
θ1,θ2,θ3,θ4 角度
Claims (9)
- 聴取者を中心とした円周上に、前記聴取者の周囲に配置された複数の仮想音源の数より少ない複数の仮想スピーカを配置するスピーカ配置部と、
前記複数の仮想音源それぞれからの音声信号を前記複数の仮想スピーカのうち仮想音源毎に選択される1以上の仮想スピーカに分配し、前記各仮想スピーカの位置に対応する頭部伝達関数を用いて、前記各仮想スピーカに分配された音声信号を左右2チャネルの音声信号に合成する音声合成部と、
を有し、
前記スピーカ配置部は、
前記聴取者から見て前記円周に沿った方向に隣り合う2つの仮想音源間の、前記聴取者を中心として前記円周に沿った方向の角度を算出し、
前記聴取者を中心として前記円周に沿った方向の範囲のうち、算出された角度がしきい値以上となる仮想音源同士に挟まれ、かつ前記聴取者から見た当該各仮想音源の方向上の位置を含まない第1の範囲を、除く第2の範囲に、前記複数の仮想スピーカを配置する、
ことを特徴とする請求項1記載の音声処理装置。 - 前記しきい値は、360°を前記仮想スピーカの数で除算した値であることを特徴とする請求項1記載の音声処理装置。
- 前記スピーカ配置部は、算出された角度が前記しきい値以上となる仮想音源のペアを特定し、前記聴取者から見て前記ペアに含まれる各仮想音源が位置する方向にそれぞれ仮想スピーカを配置し、残りの仮想スピーカを前記第2の範囲に分散させて配置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。
- 前記スピーカ配置部は、前記第2の範囲において、隣り合う2つの仮想スピーカそれぞれと、前記聴取者から見て当該2つの仮想スピーカの間に位置する仮想音源との前記円周に沿った方向の距離が小さくなるように、前記残りの仮想スピーカを前記第2の範囲に配置することを特徴とする請求項3記載の音声処理装置。
- 前記スピーカ配置部は、前記ペアが複数特定された場合、前記聴取者から見て、特定された複数の前記ペアのそれぞれに含まれる各仮想音源が位置する方向にそれぞれ仮想スピーカを配置し、隣接する配置済みの仮想スピーカに挟まれた複数の範囲のうち、その両端以外の位置にも仮想音源が存在している第3の範囲を1つ以上特定し、特定された前記第3の範囲に未配置の仮想スピーカを分散させて配置することを特徴とする請求項3または4記載の音声処理装置。
- 前記スピーカ配置部は、前記第3の範囲が複数特定された場合、特定された複数の前記第3の範囲それぞれにおける、隣り合う2つの仮想スピーカ間の前記聴取者を中心とした角度を算出して、算出された角度が最大である第3の範囲に仮想スピーカ間の間隔が均等になるように未配置の仮想スピーカを1つ配置する処理を、未配置の仮想スピーカが無くなるまで繰り返すことを特徴とする請求項5記載の音声処理装置。
- 前記音声合成部は、特定された複数の前記第3の範囲それぞれにおける、隣り合う2つの仮想スピーカ間の前記聴取者を中心とした角度を算出する際、算出された角度に対し、対応する第3の範囲の位置に応じた重み付けを行うことを特徴とする請求項6記載の音声処理装置。
- 聴取者を中心とした円周上に、前記聴取者の周囲に配置された複数の仮想音源の数より少ない複数の仮想スピーカを配置し、
前記複数の仮想音源それぞれからの音声信号を前記複数の仮想スピーカのうち仮想音源毎に選択される1以上の仮想スピーカに分配し、前記各仮想スピーカの位置に対応する頭部伝達関数を用いて、前記各仮想スピーカに分配された音声信号を左右2チャネルの音声信号に合成する、
処理を含み、
前記複数の仮想スピーカの配置では、
前記聴取者から見て前記円周に沿った方向に隣り合う2つの仮想音源間の、前記聴取者を中心として前記円周に沿った方向の角度を算出し、
前記聴取者を中心として前記円周に沿った方向の範囲のうち、算出された角度がしきい値以上となる仮想音源同士に挟まれ、かつ前記聴取者から見た当該各仮想音源の方向上の位置を含まない第1の範囲を、除く第2の範囲に、前記複数の仮想スピーカを配置する、
ことを特徴とする音声処理方法。 - コンピュータに、
聴取者を中心とした円周上に、前記聴取者の周囲に配置された複数の仮想音源の数より少ない複数の仮想スピーカを配置し、
前記複数の仮想音源それぞれからの音声信号を前記複数の仮想スピーカのうち仮想音源毎に選択される1以上の仮想スピーカに分配し、前記各仮想スピーカの位置に対応する頭部伝達関数を用いて、前記各仮想スピーカに分配された音声信号を左右2チャネルの音声信号に合成する、
処理を実行させ、
前記複数の仮想スピーカの配置では、
前記聴取者から見て前記円周に沿った方向に隣り合う2つの仮想音源間の、前記聴取者を中心として前記円周に沿った方向の角度を算出し、
前記聴取者を中心として前記円周に沿った方向の範囲のうち、算出された角度がしきい値以上となる仮想音源同士に挟まれ、かつ前記聴取者から見た当該各仮想音源の方向上の位置を含まない第1の範囲を、除く第2の範囲に、前記複数の仮想スピーカを配置する、
ことを特徴とする音声処理プログラム。
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