JP2019179944A - 音声切替装置 - Google Patents

Abstract

【課題】波形がつながらない超音波成分での波形接続を行わないことで、違和感の少ない音声切替装置を提供する。【解決手段】音声切替装置は、ＡＤ１の信号を高域をカットするＬＰＦ２と、ＡＤ２の信号をＨｉＧａｉｎＡｍｐ１からＬｏＧａｉｎＡｍｐの増幅量を引いた値分減衰させるＡＴＴ１と、ＡＤ３の信号の低域をカットするＨＰＦ２と、ＨＰＦ２の信号をＡＴＴ１と同じ量だけ減衰させるＡＴＴ２と、ＡＤ１の信号があるスレッシュを超えているか否かを判定するスレッシュ判定と、スレッシュ判定の情報をもとにＬＰＦ２とＡＴＴ１の音声信号を切り替えるＳＷと、ＳＷの信号とＡＴＴ２の信号をＭＩＸするＭＩＸと、さらにＡＤ３の信号の音声レベルを監視するレベル監視を備える。レベル監視は、音声レベルが一定時間スレッシュを上回る場合、ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２を減衰させ、減衰させた分ＡＴＴ２の減衰量を減らす処理を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、音声切替装置に関し、その構成と制御方法に関する。

従来、音声切替装置において、２つのＡＤを備え、同一信号を異なるレベルで入力し信号レベルに応じて出力を切り替える装置が存在する（特許文献１）。

また、４０ＫＨｚなどの超音波キャリアを用いて可聴帯域の音声を無数の超音波発音体から発し、鋭い指向性の音場を形成することで特定の狭い範囲にいる人にのみ音を流すことのできる超指向性音響システム（パラメトリックスピーカーともいう）が知られている。

特開平６−９７８２４号公報

しかしながら、可聴帯域外の超音波キャリア信号で変調された信号が、片方のＡＤが歪むレベルまで印加された場合、２つのＡＤ間でＤＣオフセットが発生してしまい、波形をつなげることができず、逆にノイズを付加することで違和感のあるものになってしまう。

そこで、本発明は、波形がつながらない超音波成分での波形接続を行わないことで、違和感の少ない音声切替装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る音声切替装置は、
音声をモニタや記録できる音声切替装置であって、アナログ音声を入力する音声入力手段と、前記音声入力手段の高域をカットするＬＰＦ１と、前記音声入力手段の低域をカットするＨＰＦ１と、ＬＰＦ１のレベルを増幅する増幅手段１と、ＬＰＦ１のレベルを増幅する増幅手段１より増幅量が多い増幅手段２と、ＨＰＦ１のレベルを増幅手段２と同じレベルだけ増幅する増幅手段３と、増幅手段１の信号をデジタルに変換するＡＤ１と、増幅手段２の信号をデジタルに変換するＡＤ２と、増幅手段３の信号をデジタルに変換するＡＤ３と、ＡＤ１の信号をさらにＬＰＦ１と同じ特性で高域をカットするＬＰＦ２と、ＡＤ２の信号を増幅手段２から増幅手段１の増幅量を引いた値分減衰させるＡＴＴ１と、ＡＤ３の信号の低域をカットするＨＰＦ２と、ＨＰＦ２の信号をＡＴＴ１と同じ量だけ減衰させるＡＴＴ２と、ＡＤ１の信号があるスレッシュを超えているか否かを判定するスレッシュ判定と、スレッシュ判定の情報をもとにＬＰＦ２とＡＴＴ１の音声信号を切り替える切替ＳＷと、切替ＳＷの信号とＡＴＴ２の信号をＭＩＸするＭＩＸ手段と、さらにＡＤ３の信号の音声レベルを監視するレベル監視手段を備え、レベル監視手段が一定時間スレッシュを上回る場合、増幅手段３を減衰させ、減衰させた分ＡＴＴ２の減衰量を減らす処理を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、パラメトリックスピーカーなどの超音波キャリア信号を搬送波に用いた超指向性音響システムにおいて発せられて音声を入力されても違和感の少ない音声切替装置の提供を実現できる。

実施例の装置の全体ブロック図である。 実施例の音声切替装置を示すブロック図である。 実施例の制御フローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、この発明は以下の実施の形態に限定されない。

＜第１の実施形態＞
図１、図２、図３を用いて、アナログ音声を入力する音声入力手段と、前記音声入力手段の高域をカットするＬＰＦ１と、前記音声入力手段の低域をカットするＨＰＦ１と、ＬＰＦ１のレベルを増幅する増幅手段１と、ＬＰＦ１のレベルを増幅する増幅手段１より増幅量が多い増幅手段２と、ＨＰＦ１のレベルを増幅手段２と同じレベルだけ増幅する増幅手段３と、増幅手段１の信号をデジタルに変換するＡＤ１と、増幅手段２の信号をデジタルに変換するＡＤ２と、増幅手段３の信号をデジタルに変換するＡＤ３と、ＡＤ１の信号をさらにＬＰＦ１と同じ特性で高域をカットするＬＰＦ２と、ＡＤ２の信号を増幅手段２から増幅手段１の増幅量を引いた値分減衰させるＡＴＴ１と、ＡＤ３の信号の低域をカットするＨＰＦ２と、ＨＰＦ２の信号をＡＴＴ１と同じ量だけ減衰させるＡＴＴ２と、ＡＤ１の信号があるスレッシュを超えているか否かを判定するスレッシュ判定と、スレッシュ判定の情報をもとにＬＰＦ２とＡＴＴ１の音声信号を切り替える切替ＳＷと、切替ＳＷの信号とＡＴＴ２の信号をＭＩＸするＭＩＸ手段と、さらにＡＤ３の信号の音声レベルを監視するレベル監視手段を備え、レベル監視手段が一定時間スレッシュを上回る場合、増幅手段３を減衰させ、減衰させた分ＡＴＴ２の減衰量を減らす処理を備えたことを特徴とする音声切替装置について説明する。

図１は、実施例１の音声切替装置１００の全体構成を示すブロック図である。

図１において、１０１は、撮影レンズにより取り込まれた被写体の光学像をＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子により画像信号に変換し、アナログデジタル変換をして、画像処理部１０２に送信する撮像部である。

１０２は、入力されたデジタル画像信号に、設定値に基づいてホワイトバランスや色、明るさなどを調整し映像反転など画質調整処理を行いメモリ１０５や後述の表示制御部１０９、制御部１１１に送信する画像処理部である。

１０３は、内蔵されたマイクまたは音声入力端子を介して接続された外部マイク等により、音声切替装置１００の周辺の音声を集音し、音声処理部１０４に送信する音声入力部である。

１０４は、入力された音声信号をアナログデジタル変換を行いチャネル割り付けやレベルの適正化処理、特定周波数の低減処理等の音声に関する処理を行いメモリ１０５に送信する音声処理部である。

１０５は、画像処理部１０２、音声処理部１０４により得られた画像信号及び音声信号を一時的に記憶するメモリである。

１０６は、メモリ１０５に一時的に記憶された画像信号や音声信号を読み出して画像信号の符号化、音声信号の符号化などを行い、圧縮画像データ、圧縮音声データ等を生成し、記録再生部１０７に送信する符号化処理部である。

１０７は、符号化処理部１０６で生成された圧縮画像データ、圧縮音声データ、その他撮影に関する制御データ等を記録媒体１０８記録媒体に転送し記録制御を行ったり、記録媒体１０８に記録された圧縮画像データ、圧縮音声データ、各種データ、プログラムを読み出しする記録再生部である。

１０８は、記録再生部１０７からのデータを記録保存する記録媒体である。圧縮画像データ、圧縮音声データ、等を記録することができれば、磁気ディスク、光学式ディスク、半導体メモリなどのあらゆる方式の記録媒体であってよく、また複数の記録媒体であってもよい。

１０９は、符号化処理部１０６から送信された画像信号や画像処理部１０２から送信された画像信号にかかる映像や、音声切替装置１００の操作をするための操作画面（メニュー画面）等を表示部１１０に表示させる表示制御部である。

１１０は、表示制御部からのデータを表示する表示部である。例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等の表示デバイスなどである。

１１２は、ボタンやダイヤルなどからなり、ユーザの操作に応じて、指示信号を制御部１１１に送信する操作部である。例えば、電源ボタン、記録開始ボタン、メニュー表示ボタン、決定ボタン、カーソルキー、表示部１１０の任意の点を指定するためのポインティングデバイス、タッチパネル等からなる。

１１１は、操作部から送信された指示信号に基づいて、音声切替装置１００の各ブロックに制御信号を送信することで、各ブロックを制御する制御部である。各種処理（プログラム）を実行するための例えば、ＣＰＵ（ＭＰＵ）、メモリ（ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ）などからなる。１１３は、各種データ、制御信号などを音声切替装置１００の各ブロックに送るバスである。

ここで、本実施例の音声切替装置の通常の動作について説明する。

本実施例の音声切替装置１００は、ユーザが操作部１１２の電源ボタンを操作すると、操作部１１２から制御部１１１に起動の指示が出される。この指示を受けて、制御部１１１は、不図示の電源供給部を制御して、音声切替装置１００の各ブロックに対して電源を供給させる。

電源が供給されると、制御部１１１は、例えば、操作部１１２のモード切り換えスイッチが、例えば、撮影モード、再生モード等のどのモードであるかを操作部１１２からの指示信号により確認する。撮影モードでは、音声切替装置１００は撮影待機状態でユーザが操作部１１２の記録開始ボタンを操作することで、撮影を開始し、その間、圧縮画像データと圧縮音声データが、記録媒体１０８に記録される。そしてユーザが操作部１１２の撮影終了ボタンを操作することで、撮影を終了し、再び撮影待機状態になる。再生モードでは、ユーザが選択したファイルに関する圧縮画像データと圧縮音声データを記録媒体１０８から再生して表示部１１０に映像を表示させる。

まず、撮影モードについて説明する。

撮影モードが設定されると前述のようにまず、撮影待機状態に設定される。撮影待機状態で、ユーザが操作部１１２の記録開始ボタンを操作することにより撮影開始の指示信号が送信されると、制御部１１１は、撮影開始の制御信号を音声切替装置１００の各ブロックに送信し、以下のような動作をさせるように制御する。

撮像部１０１は、撮影レンズにより取り込まれた被写体の光学像を撮像素子により画像信号に変換し、アナログデジタル変換し、画像処理部１０２に送信する。画像処理部１０２は、入力されたデジタル画像信号の画質調整処理（ホワイトバランスや色、明るさなど）を設定値に基づいて処理し、表示制御部１０９に送信する。表示制御部１０９は、受信した画像信号に関する映像を表示部１１０に表示させる。また、画像信号はメモリ１０５にも出力され、メモリ１０５に一時的に記憶される。

音声入力部１０３は、内蔵されたマイクまたは音声入力端子を介して接続された音声装置から得られた音声信号音声処理部１０４に送信する。音声処理部１０４は、入力された音声信号を必要に応じて選択し、アナログデジタル変換を行い、レベルの適正化処理、特定周波数の低減処理等をして音声信号を生成して、メモリ１０５に一時的に記憶される。

そして、符号化処理部１０６は、メモリ１０５に一時的に記憶された画像信号や音声信号を読み出して所定の符号化を行い、圧縮画像データ、圧縮音声データ等を生成する。そして、制御部１１１は、これらの圧縮画像データ、圧縮音声データを合成し、データストリームを形成し、記録再生部１０７に出力する。記録再生部１０７は、ＵＤＦ、ＦＡＴ等のファイルシステム管理のもとに、データストリームを一つの動画ファイルとして記録媒体１０８に書き込んでいく。

以上の動作を撮影中は継続する。

そして、ユーザが操作部１１２の記録ボタンを操作することにより撮影終了の指示信号が制御部１１１に送信されると、制御部１１１は、撮影終了の制御信号を音声切替装置１００の各ブロックに送信し、以下のような動作をさせるように制御する。

画像処理部１０２、音声処理部１０４は、それぞれ画像信号、音声信号をメモリ１０５に送信するのを停止する。そして、符号化処理部１０６は、メモリ１０５に記憶されている残りの画像信号と音声信号とを読出して所定の符号化を行い、圧縮画像データ、圧縮音声データ等を生成し、それが終わると動作を停止する。

制御部１１１は、これらの最後の圧縮画像データ、圧縮音声データを合成し、データストリームを形成し、記録再生部１０７に出力する。

記録再生部１０７は、ＵＤＦ、ＦＡＴ等のファイルシステム管理のもとに、データストリームを一つの動画ファイルとして記録媒体１０８に書き込んでいく。そして、データストリームの供給が停止したら、動画ファイルを完成させて、記録動作を停止させる。

制御部１１１は、記録動作が停止すると、撮影待機状態に移行させるように制御信号を音声切替装置１００の各ブロックに送信して、撮影待機状態に戻る。

また、撮影待機状態では、制御部１１１は、音声切替装置１００の各ブロックを以下のような動作をさせるように制御する。画像処理部１０２は、画像信号を表示制御部１０９に送信し表示部１１０に画像信号に関する映像を表示させる。ユーザはこの様にして表示された画面を見ながら撮影の準備を行う。

次に、再生モードでは、制御部１１１は、再生状態に移行させるように制御信号を音声切替装置１００の各ブロックに送信し、以下のような動作をさせる。

記録媒体１０８に記録された圧縮画像データと圧縮音声データとからなる動画ファイルを記録再生部１０７が読出して、読出された圧縮画像データ、圧縮音声データは、符号化処理部１０６に送る。符号化処理部１０６は、圧縮画像データ、圧縮音声データを一時的にメモリ１０５に記憶させ、所定の手順で復号し、復号化した画像信号を表示制御部１０９に送信する。表示制御部１０９は、入力された画像信号にかかる映像を表示部１１０に表示させる。

ここで、本実施例の音声切替装置の特徴的な動作について説明する。

図２は、実施例１の音声処理部を示すブロック図である。

図２において、２０１は、音声入力手段の高域をカットするＬＰＦ１である。

２０２は、ＬＰＦ１のレベルを増幅するＬｏＧａｉｎＡｍｐである。

２０３は、ＬｏＧａｉｎＡｍｐの信号をデジタルに変換するＡＤ１である。

２０４は、ＡＤ３の信号の低域をカットするＬＰＦ２である。

２０５は、ＬＰＦ１のレベルを増幅するＬｏＧａｉｎＡｍｐより増幅量が多いＨｉＧａｉｎＡｍｐ１である。

２０６は、ＨｉＧａｉｎＡｍｐ１の信号をデジタルに変換するＡＤ２である。

２０７は、ＡＤ２の信号をＨｉＧａｉｎＡｍｐ１からＬｏＧａｉｎＡｍｐの増幅量を引いた値分減衰させるＡＴＴ１である。

２０８は、音声入力手段の低域をカットするＨＰＦ１である。

２０９は、ＨＰＦ１のレベルをＨｉＧａｉｎＡｍｐ１と同じレベルだけ増幅するＨｉＧａｉｎＡｍｐ２である。

２１０は、ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２の信号をデジタルに変換するＡＤ３である。

２１１は、ＡＤ３の信号の低域をカットするＨＰＦ２である。

２１２は、ＨＰＦ２の信号をＡＴＴ１と同じ量だけ減衰させるＡＴＴ２である。

２１３は、ＡＤ１の信号があるスレッシュを超えているか否かを判定するスレッシュ判定である。

２１４は、スレッシュ判定の情報をもとにＬＰＦ２とＡＴＴ１の音声信号を切り替える切替ＳＷである。

２１５は、切替ＳＷの信号とＡＴＴ２の信号をＭＩＸするＭＩＸである。

２１６は、ＡＤ３の信号の音声レベルを監視するレベル監視である。

図３は、実施例１の制御フローチャートであり、図３（ａ）のＡＤ１はＡＤ１の出力レベル、Ｌｔｈはスレッシュ判定のスレッシュレベル、図３（ｂ）のＬｅｖｅｌはＡＤ３のレベル、Ｌｔｈｍａｘは上限閾値であり、本実施例では−６ｄＢｆｓ程度である。ＧｍａｘはＨｉＧａｉｍＡｍｐ２の上限値でありＨｉＧａｉｎＡｍｐ１の設定ゲインである。ＧｍｉｎはＨｉＧａｉｍＡｍｐ２の下限値でありＬｏＧａｉｎＡｍｐのゲイン以上となる。Ｇ２はＨｉＧａｉｎＡｍｐ２の設定ゲイン、Ａ２はＡＴＴ２の減衰量、Ｄは１ｓｔｅｐあたりのゲイン切替量であり、本実施例では１．５ｄＢとする。

次に、本実施例の特徴的な制御フローを図３を中心に説明を行う。

図３の（ａ）は２１３スレッシュ判定の動作であり、Ｓ２０１にて動作を開始、Ｓ２０２にてＡＤ１＞Ｌｔｈである場合入力が大きいため、Ｓ２０３にて２１４ＳＷをＡＴＴ１からＬＰＦ２側に切り替える。Ｓ２０２にてＡＤ１≦Ｌｔｈであれば入力が小さいためＬＰＦ２側からＡＴＴ１側に切り替える。

これによりＬＰＦ１の特性でカットされた低域の成分は大入力でＡｍｐのゲインを切替ることにより、超音波成分は切替しないためＤＣオフセットが発生する領域での波形接続を行わないことで違和感の少ない音声切替装置を提供することが可能となる。

さらに図３（ｂ）は２１６レベル監視手段によって２０９ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２と２１２ＡＴＴ２のレベル設定を行うフローチャートであり、Ｓ３０１にてレベル監視を行い、Ｓ３０２にてＬｅｖｅｌ＞ＬｔｈｍａｘであればＳ３０３にてＧ２＞Ｇｍｉｎの判定を行う。Ｇ２≦Ｇｍｉｎであれば最低ゲインとなっているため何もせずＳ３０１に戻り、Ｇ２＞ＧｍｉｎであればＧＳ３０４にてＧ２をＤだけ減衰させる。また、Ｓ３０５にてＡ２をＤだけ増加させる。Ｓ３０２においてＬｅｖｅｌ≦Ｌｔｈｍａｘであれば、Ｓ３０６にてＧｍａｘ＞Ｇ２の判定を行う。Ｇｍａｘ≦Ｇ２であればＧ２は最大ゲインとなっているため何もせずＳ３０１に戻り、Ｇｍａｘ＞Ｇ２であればＳ３０７にてＧ２をＤ加算し、Ｓ３０８にてＡ２をＤ減衰させる。

これにより、波形接続を行わないＨＰＦ１で通過させた高域側の歪も低減することで、さらに違和感の少ない音声切替装置を提供することが可能となる。

これらの構成、制御により、パラメトリックスピーカーなどの超音波キャリア信号を搬送波に用いた超指向性音響システムにおいて発せられた音声が入力されても、ＬＰＦを介して高周波成分を落とした低域と、ゲインを制御した高域とを加算することによりオフセットが発生せず違和感の少ない音声切替装置を提供することが可能となる。

本実施例では、音声切替装置を例にとって説明したが、本発明は、音声切替装置に限られるものではない。本実施例のように音声を集音するものであれば、どのような装置であってもよい。たとえば、ボイスレコーダーや携帯電話、スマートフォン、パソコン・・・・・であってもよい。また、音声入力１つの構成で説明を行ったが、複数のマイクを用いた装置であってもよい。たとえばステレオマイクや５．１ｃｈや７．１ｃｈなどであってもよい。

１００ 音声切替装置、１０１ 撮像部、１０２ 画像処理部、１０３ 音声入力部、
１０４ 音声処理部、１０５ メモリ、１０６ 符号化処理部、１０７ 記録再生部、
１０８ 記録媒体、１０９ 表示制御部、１１０ 表示部、１１１ 制御部、
１１２ 操作部、１１３ バス、１１４ 音声出力部、２０１ ＬＰＦ１、
２０２ ＬｏＧａｉｎＡｍｐ、２０２ ＡＤ１、２０４ ＬＰＦ２、
２０５ ＨｉＧａｉｎＡｍｐ１、２０６ ＡＤ２、２０７ ＡＴＴ１、
２０８ ＨＰＦ１、２０９ ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２、２１０ ＡＤ３、
２１１ ＨＰＦ２、２１２ ＡＴＴ２、２１３ スレッシュ判定、２１４ ＳＷ、
２１５ ＭＩＸ、２１６ レベル監視

Claims (2)

1. 音声をモニタや記録できる音声切替装置であって、アナログ音声を入力する音声入力手段と、前記音声入力手段の高域をカットするＬＰＦ１と、前記音声入力手段の低域をカットするＨＰＦ１と、ＬＰＦ１のレベルを増幅する増幅手段１と、ＬＰＦ１のレベルを増幅する増幅手段１より増幅量が多い増幅手段２と、ＨＰＦ１のレベルを増幅手段２と同じレベルだけ増幅する増幅手段３と、増幅手段１の信号をデジタルに変換するＡＤ１と、増幅手段２の信号をデジタルに変換するＡＤ２と、増幅手段３の信号をデジタルに変換するＡＤ３と、ＡＤ１の信号をさらにＬＰＦ１と同じ特性で高域をカットするＬＰＦ２と、ＡＤ２の信号を増幅手段２から増幅手段１の増幅量を引いた値分減衰させるＡＴＴ１と、ＡＤ３の信号の低域をカットするＨＰＦ２と、ＨＰＦ２の信号をＡＴＴ１と同じ量だけ減衰させるＡＴＴ２と、ＡＤ１の信号があるスレッシュを超えているか否かを判定するスレッシュ判定と、スレッシュ判定の情報をもとにＬＰＦ２とＡＴＴ１の音声信号を切り替える切替ＳＷと、切替ＳＷの信号とＡＴＴ２の信号をＭＩＸするＭＩＸ手段と、さらにＡＤ３の信号の音声レベルを監視するレベル監視手段を備え、レベル監視手段が一定時間スレッシュを上回る場合、増幅手段３を減衰させ、減衰させた分ＡＴＴ２の減衰量を減らす処理を備えたことを特徴とする音声切替装置。
2. 前記装置は更に、ＡＤ３の信号の音声レベルを監視するレベル監視手段を備え、レベル監視手段が一定時間スレッシュを上回る場合、増幅手段３を減衰させ、減衰させた分ＡＴＴ２の減衰量を減らす処理を備えたことを特徴とする請求項１に記載の音声切替装置。