JP2024065353A - 音処理装置、誘導装置、音提供方法、および、音提供プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】特別な装置を敷設することなく、ユーザに移動速度を直感的に把握させることができる技術を提供する。【解決手段】音処理装置は、ユーザの移動速度を取得する速度取得部と、ユーザの頭部に装着される音再生装置からユーザに提供される音の仮想的な発生源である音源の位置をユーザに対しての予め定められた相対位置として表現する、立体音響処理を施し、移動速度と予め定められた規定速度との関係に応じて音源の位置を変更する、処理部と、音再生装置から立体音響処理を施した音を再生する再生部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、音処理装置、誘導装置、音提供方法、および、音提供プログラムに関する。

特許文献１には、予め設定した速度を維持して走るトレーニングに用いる技術として、敷設設置したＬＥＤ照明体を、設定した速度に応じて点灯する技術が記載されている。このＬＥＤ照明体によって、ユーザは速度を直感的に把握することができる。

特開２０１２－３５０２０号公報 特開２０１５－７９３１０号公報

特許文献１に記載の技術では、多数のＬＥＤ照明体を設置するする必要があるため、コストが高くなるという課題があった。

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本開示の形態によれば音処理装置が提供される。この音処理装置は、ユーザの移動速度を取得する速度取得部と、前記ユーザの頭部に装着される音再生装置から前記ユーザに提供される音の仮想的な発生源である音源の位置を前記ユーザに対しての予め定められた相対位置として表現する、立体音響処理を施し、前記移動速度と予め定められた規定速度との関係に応じて前記音源の位置を変更する、処理部と、前記音再生装置から前記立体音響処理を施した前記音を再生する再生部と、を備える。
この音処理装置によれば、処理部は、ユーザの移動速度と規定速度との関係に応じて音源の位置を変えるよう音に立体音響処理を施すため、特別な装置を敷設することなく、ユーザに移動速度を直感的に把握させることができる。
（２）上記形態の音処理装置において、前記処理部は、前記移動速度が前記規定速度よりも遅い場合、前記ユーザの進行方向に前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施し、前記移動速度が前記規定速度よりも速い場合、前記進行方向と反対方向に前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施してもよい。
このような形態によれば、ユーザに移動速度を直感的に把握させることができる。
（３）上記形態の音処理装置において、前記処理部は、前記移動速度が前記規定速度よりも遅い場合、前記音源が前記ユーザを追い抜くように前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施し、前記移動速度が前記規定速度よりも速い場合、前記音源が前記ユーザに追い抜かれるように前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施してもよい。
このような形態によれば、ユーザに移動速度を直感的に把握させることができる。
（４）上記形態の音処理装置を用いる誘導装置は、前記ユーザの位置を示す位置情報を取得する位置取得部を備え、前記処理部は、前記ユーザを前方右側に誘導する場合、前記音源の位置を、前記ユーザ位置を略中心として、右回りに移動させて前記立体音響処理を施し、前記ユーザを前方左側に誘導する場合、前記音源の位置を、前記ユーザ位置を略中心として、左回りに移動させて前記立体音響処理を施にしてもよい。
このような形態によれば、ユーザを所望の位置に誘導させることができる。

音提供システムの構成を示す図である。 音提供処理の一例を示したフローチャートである。 ユーザと仮想的な音源の位置との位置関係の一例を表した図である。 ユーザの移動速度と規定速度との関係の一例を示した図である。 第２実施形態における、音源の位置の一例を示す図である。 第３実施形態における音提供システムの構成を示す図である。 第３実施形態における、音源の位置の一例を示す図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態に係る音提供システム１００の構成を示す図である。音提供システム１００は、ユーザの移動速度に応じて、音源の位置を変えた音をユーザに提供する。音提供システム１００は、音処理装置１１０と、サーバ１２０と、音再生装置１３０とを含む。

音処理装置１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）や、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータである。音処理装置１１０は、図示しない記憶領域に予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、移動速度取得部１０と処理部３０と音再生部４０との、これらの各部の機能を実現する。ただし、これらの各部の機能の一部又は全部をハードウエア回路で実現してもよい。本実施形態においては、音処理装置１１０は、ユーザが保有するスマートウォッチである。音処理装置１１０には、ユーザに音によりユーザの走る速さに応じた音を提供するためのプログラムがインストールされている。ユーザは、プログラムを実行することにより、音提供システム１００から走る速さに応じた音の提供を受けることができる。

移動速度取得部１０は、ユーザの移動速度を取得する。移動速度取得部１０は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅm）などの汎地球航法衛星システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ（ｓ）（ＧＮＳＳ））が検出した位置情報の移動履歴から、移動速度を算出する。本実施形態において、移動速度取得部１０は、音処理装置１１０が備えるＧＰＳアンテナ（図示せず）から取得したユーザ位置を示す経緯度を用いて移動速度を取得する。

処理部３０は、立体音響処理を音に施す。より具体的には、ユーザの頭部に装着される音再生装置１３０からユーザに提供される音の仮想的な発生源である音源の位置を、ユーザに対しての予め定められた相対位置としてユーザに認識されるように表現するように、立体音響処理を音に施す。一般的に、立体音響処理とは、音再生装置１３０により右耳および左耳から再生される音に、音量差、時間差、周波数特性の変化、位相の変化、残響の変化、の少なくとも一つ以上の処理を取り入れることにより音環境を立体的に再現させる処理である。立体音響処理の詳細については後述する。

音再生部４０は、処理部３０が立体音響処理を施した音を音再生装置１３０に出力し、再生させる。

サーバ１２０は、記憶部２０を有する。記憶部２０は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。記憶部２０は、音処理装置１１０で処理を行い音再生装置１３０で再生する音を記憶している。

音再生装置１３０は、音処理装置１１０から受信した信号が表す音を再生して出力する携帯型の装置である。音再生装置１３０は、ユーザの頭部に装着される装置であり、例えば、両耳に装着されるイヤホンやヘッドホンである。ユーザは、音再生装置１３０を頭部に装着して、ジョギングやランニング等のトレーニングを行う。

図２は、音提供処理の一例を示したフローチャートである。音提供処理は、音提供システム１００が音によりユーザに情報を提供する処理である。この処理は音提供システム１００の動作中、所定の時間間隔で繰り返し実行される処理である。例えば、音提供システム１００は、２秒毎に音提供処理を繰り返す。移動速度取得部１０は、ステップＳ１００においてユーザの移動速度を取得する。この工程を「速度取得工程」ともいう。本実施形態において、移動速度取得部１０は、ＧＰＳアンテナを介して取得したユーザ位置の座標を示す位置情報を用いて移動速度を取得する。

処理部３０は、ステップＳ１１０において、ステップＳ１００で取得した移動速度に応じて、音源の位置を変更させるよう音に立体音響処理を施す。この工程を「処理工程」ともいう。立体音響処理には、例えば、既存の立体音響の生成のためのアルゴリズムが使用される。音再生部４０は、例えば、音処理装置１１０の記憶領域に記憶された立体音響処理プログラムを実行して、音に立体音響処理を施す。音に立体音響処理を施すことにより、右耳に再生される音のタイミングおよび音圧と、左耳に再生される音のタイミング及び音圧とに差異を生じさせることができる。例えば、音源に近い側の耳に再生される音のタイミングを、音源に遠い側の耳に再生される音のタイミングより早くし、音源に近い側の耳に再生される音の音圧を、音源に遠い側の耳に再生される音の音圧より大きくする。また、ユーザと音源との距離が大きくなるにつれて、音量を小さくするように立体音響処理を施す。これにより、ユーザに対する所望の位置に音源があるように表現できる。移動速度に応じた立体音響処理の詳細については後述する。

音再生部４０は、ステップＳ１２０において、ステップＳ１１０で処理部３０が立体音響処理を施した音を音再生装置１３０に再生させる。この工程を「音再生工程」ともいう。

図３は、ユーザＰと仮想的な音源ＳＳの位置との位置関係の一例を表した図である。以下では、処理部３０が、ユーザが音源ＳＳから音が再生されているよう認識できるように音に立体音響処理を施す場合を例として説明する。図３においては、ユーザＰと音源ＳＳとをユーザの頭上から見た様子を表している。音源ＳＳの位置情報は、音毎に記憶部２０に記憶されていてもよく、ユーザが予め指定して情報が音処理装置１１０の記憶領域に記憶されもよい。音源ＳＳの位置は、ユーザＰの周囲を示す位置であり、真上や真下以外であることが好ましい。

まず、処理部３０は、選択された音の音源ＳＳの位置情報を記憶部２０から読み出す。位置情報は、ユーザＰに対する音源の相対位置を示す情報である。より具体的には、位置情報は、水平面内において、ユーザＰの正面方向Ｎに対する、ユーザＰからみた音源ＳＳの方向の相対的な角度ｒ１と、音源ＳＳまでの距離を含む情報である。なお、位置情報は、ユーザＰに対する音源の相対位置を示す座標情報を含んでいてもよい。

続いて、処理部３０は、音源ＳＳの位置情報と、音波が頭部や身体、耳介などでの反射や回折を経てユーザＰの外耳道入口に到来するまでの伝達特性を記述した関数である頭部伝達関数とを用いて、音に立体音響処理を施す。

図３に示すように、ユーザＰと音源ＳＳとの位置関係は、右耳Ｅｒの方が左耳Ｅｌよりも音源ＳＳに近くに位置するようになっている。そのため、立体音響処理を施された音は、右耳Ｅｒに再生される音のタイミングが、左耳Ｅｌに再生される音のタイミングより早い。また、右耳Ｅｒに再生される音の音圧は、左耳Ｅｌに再生される音の音圧より大きい。これにより、ユーザＰは、立体音響処理を施された音が、ユーザの右斜め前である音源ＳＳから再生されているように感じる。

図４は、ユーザＰと仮想的な音源ＳＳの位置との位置関係の一例を示した図である。以下では、予め定められた音源ＳＳの位置はユーザＰの右横に示す位置Ｐ０であり、ユーザＰの移動速度は速度Ｖｈであり、規定速度は速度Ｖｔｈである場合を例として説明する。本実施形態において、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも遅い場合、ユーザＰの進行方向Ｄに音源ＳＳの位置を移動させて立体音響処理を施す。より具体的には、処理部３０は、音源ＳＳの位置を位置Ｐ０から位置Ｐ２に移動させて立体音響処理を施す。また、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも速い場合、進行方向Ｄと反対方向に音源ＳＳの位置を移動させて立体音響処理を施す。より具体的には、処理部３０は、音源ＳＳの位置を位置Ｐ０から位置Ｐ１に移動させて立体音響処理を施す。移動速度が規定速度よりも遅い場合、音源ＳＳの位置は、ユーザＰの右横から、ユーザＰの右斜め前である位置Ｐ２に移動するため、ユーザＰが音源ＳＳを追いかけるように移動速度を速くする効果が得られる。

本実施形態において、処理部３０は、移動速度と規定速度との速度の差に応じて、音源を移動させる距離を決定する。処理部３０は、例えば、ユーザが規定速度で、より具体的には、処理部３０は、次の式（１）で移動させる距離Ｌを求めることができる。

Ｌ＝ｋ×（Ｖｔｈ－Ｖｈ）…（１）
ここでは予め定められた係数である。

以上で説明した本実施形態の音処理装置１１０によれば、処理部３０は、ユーザの移動速度と規定速度との関係に応じて音源の位置を変えるよう音に立体音響処理を施す。これによってユーザに移動速度を直感的に把握させることができる。そのため、特別な装置を敷設することなく、ユーザに移動速度を直感的に把握させることができる。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態は、処理工程（図２、ステップＳ１１０参照）において、処理部３０が、移動速度と規定速度との関係に応じて、音源の位置をユーザが追い抜く、または追い抜かれるように移動させる点が、第１実施形態と異なり、他の工程は同一である。第２実施形態の音提供システム１００の構成は、第１実施形態の音提供システム１００の構成と同一であるため、音提供システム１００の構成の説明は省略する。

第２実施形態において、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも遅い場合、音源ＳＳがユーザＰを追い抜くように、音源ＳＳの位置を移動させて立体音響処理を施す。また、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも速い場合、音源ＳＳがユーザＰに追い抜かれるように、音源ＳＳの位置を移動させて音に立体音響処理を施す。

図５は、第２実施形態における、音源ＳＳの位置の一例を示す図である。例えば、処理部３０は、立体音響処理において、移動速度が規定速度よりも遅い場合、音源ＳＳをユーザの進行方向に移動させ、進行方向においてユーザから予め定められた距離離れた位置まで音源ＳＳを移動させた後に、進行方向と反対方向においてユーザから予め定められた距離離れた位置に音源ＳＳを移動させる。図５に示すように、移動速度が規定速度と同じ速さであるタイミングｔ１において、処理部３０は、音源ＳＳが位置Ｐ０に位置するように音に立体音響処理を施す。移動速度が規定速度より遅いタイミングｔ２において、処理部３０は、音源ＳＳが位置Ｐ２に位置するように音に立体音響処理を施す。

その後、処理部３０は、音源ＳＳをユーザＰの進行方向Ｄに移動させる。図５に示すように、タイミングｔ２よりも後の、移動速度が規定速度より遅いタイミングｔ３において、処理部３０は、音源ＳＳが位置Ｐ１に位置するように音に立体音響処理を施す。処理部３０は、移動速度が規定速度以上となるまで、これらの立体音響処理を繰り返す。これにより、例えば、移動速度が規定速度以上となるまで音源ＳＳが、繰り返しユーザＰを追い抜く。

以上で説明した第２実施形態の音処理装置１１０によれば、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも遅い場合、音源がユーザを追い抜くように、立体音響処理を施す。また、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも速い場合、音源がユーザに追い抜かれるように、立体音響処理を施す。そのため、ユーザに移動速度を直感的に把握させることができる。

Ｃ．第３実施形態：
図６は、第３実施形態における音提供システム１００Ｃの構成を示す図である。第３実施形態の音提供システム１００Ｃは、誘導装置１１１を備える点が、第１実施形態の音提供システム１００と異なる。

誘導装置１１１は、音処理装置１１０と位置取得部５０とを備える。ＣＰＵや、ＲＡＭ、ＲＯＭにより構成されたマイクロコンピュータである。誘導装置１１１は、予めインストールされたプログラムをマイクロコンピュータが実行することによって、位置取得部５０の機能を実現する。ただし、機能の一部又は全部をハードウエア回路で実現してもよい。誘導装置１１１は、ユーザを予め定められた位置に誘導する装置である。ユーザを誘導する位置は、ユーザによって定められてもよい。

位置取得部５０は、現在のユーザの位置であるユーザ位置を示す位置情報を取得する。位置取得部５０は、例えば、ＧＰＳなどの汎地球航法衛星システムが検出した位置情報を取得する。本実施形態において、位置取得部５０は、音処理装置１１０が備えるＧＰＳアンテナ（図示せず）から位置情報を取得する。

処理部３０は、ユーザを前方右側に誘導する場合、音源の位置を、ユーザ位置を略中心として、右回りに移動させて立体音響処理を施す。また、処理部３０は、ユーザを前方左側に誘導する場合、音源の位置を、ユーザ位置を略中心として、左回りに移動させて立体音響処理を施す。

図７は、第３実施形態における、音源ＳＳの位置の一例を示す図である。例えば、予め定められた音源ＳＳの位置が、ユーザＰの右隣である位置Ｐ０である場合、処理部３０は、音源ＳＳがユーザＰを中心として矢印Ｄ２が示すように左回りに移動するように、音に音響処理を施す。これにより、音源ＳＳがユーザＰの右隣からユーザＰの正面に移動するため、ユーザＰは、音源ＳＳとの距離および位置関係を保つように直感的に音源ＳＳを避けるべく、矢印Ｄ３が示すように前方左側へと移動する。そのためユーザＰを前方左側に誘導する事ができる。なお、再生される音は、音楽や、ニュース、英会話等の任意の音を採用できる。音は、不快音や威嚇するような音である必要はなく、音は通常の音楽で良い。そのため、ユーザには音を楽しみ続けてもらいながら誘導することができる。

以上で説明した第３実施形態の誘導装置１１１によれば、処理部３０は、ユーザを誘導させる位置に応じて、音源の位置を移動させる。そのため、ユーザを所望の位置に誘導させることができる。

Ｄ．他の実施形態：
（Ｄ１）上述した実施形態において、音群情報は、サーバ１２０に記憶されている。これに限らず、音群情報は音処理装置１１０に記憶されていてもよい。すなわち、音処理装置１１０が記憶部２０を備えていてもよい。また、音処理装置１１０はスマートウォッチに限らず、スマートフォンでもよい。

（Ｄ２）上述した実施形態において、音再生装置１３０が音再生部４０を備えていてもよい。

（Ｄ３）上述した実施形態において、音源は１つである。これに限らず、音源は複数でもよい。例えば、ユーザの左右両方に音源が位置してもよい。

（Ｄ４）上述した実施形態において、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも遅い場合、ユーザの進行方向に音源の位置を移動させて立体音響処理を施している。また、処理部３０は、移動速度が規定速度よりも速い場合、進行方向と反対方向に音源の位置を移動させて立体音響処理を施している。これに限らず、処理部３０は、移動速度が予め定められた速度範囲外である場合に、音源の位置を移動させて立体音響処理を施してもよい。すなわち、処理部３０は、移動速度が予め定められた第１規定速度よりも遅い場合、ユーザの進行方向に音源の位置を移動させて立体音響処理を施し、移動速度が第１規定速度よりも速い第２規定速度よりも速い場合、進行方向と反対方向に音源の位置を移動させて立体音響処理を施してもよい。

（Ｄ５）上述した第１実施形態において、処理部３０は、式（１）を用いて音源を移動させる距離を定めている。すなわち、処理部３０は、移動速度と規定速度との単純な差の大きさに応じて、音源を移動させる距離を定めている。これに限らず、処理部３０は、例えば、移動速度と規定速度との差の大きさの３乗に応じて、音源を移動させる距離を定めてもよい。これにより、移動速度と規定速度との差をより直感的に把握することができる。

（Ｄ６）上述した第３実施形態において、誘導装置１１１は、音処理装置１１０を備えている。これに限らず、音提供システム１００Ｃが音処理装置１１０と誘導装置１１１とを備えていればよく、誘導装置１１１は位置取得部５０のみを備え、音処理装置１１０と音処理装置１１０とは異なる装置であってもよい。

（Ｄ７）上述した第３実施形態において、誘導装置１１１は、カーナビゲーションシステムに用いられてもよい。また、上述した実施形態において、音処理装置１１０は、車両の運転支援システムに用いられてもよい。この場合、音再生装置１３０は、開放型イヤホンであることが好ましい。

（Ｄ８）上述した第３実施形態において、処理部３０は、ユーザ位置を中心として、音源の位置を回転移動させている。これに限らず、処理部３０は、ユーザ近辺の任意の位置を中心として音源の位置を回転移動させてもよい。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…移動速度取得部、２０…記憶部、３０…処理部、４０…音再生部、５０…位置取得部、１００、１００Ｃ…音提供システム、１１０…音処理装置、１１１…誘導装置、１２０…サーバ、１３０…音再生装置

Claims (6)

1. 音処理装置であって、
   ユーザの移動速度を取得する速度取得部と、
   前記ユーザの頭部に装着される音再生装置から前記ユーザに提供される音の仮想的な発生源である音源の位置を前記ユーザに対しての予め定められた相対位置として表現する、立体音響処理を施し、前記移動速度と予め定められた規定速度との関係に応じて前記音源の位置を変更する、処理部と、
   前記音再生装置から前記立体音響処理を施した前記音を再生する再生部と、を備える、音処理装置。
2. 請求項１に記載の音処理装置であって、
   前記処理部は、
   前記移動速度が前記規定速度よりも遅い場合、前記ユーザの進行方向に前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施し、
   前記移動速度が前記規定速度よりも速い場合、前記進行方向と反対方向に前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施す、音処理装置。
3. 請求項１に記載の音処理装置であって、
   前記処理部は、
   前記移動速度が前記規定速度よりも遅い場合、前記音源が前記ユーザを追い抜くように前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施し、
   前記移動速度が前記規定速度よりも速い場合、前記音源が前記ユーザに追い抜かれるように前記音源の位置を移動させて前記立体音響処理を施す、音処理装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の音処理装置を用いる誘導装置であって、
   前記ユーザの位置を示す位置情報を取得する位置取得部を備え、
   前記処理部は、
   前記ユーザを前方右側に誘導する場合、前記音源の位置を、前記ユーザの位置を略中心として、右回りに移動させて前記立体音響処理を施し、
   前記ユーザを前方左側に誘導する場合、前記音源の位置を、前記ユーザの位置を略中心として、左回りに移動させて前記立体音響処理を施す、誘導装置。
5. ユーザにより携帯されるコンピュータが、立体音響処理を施した音を提供する音提供方法であって、
   前記ユーザの移動速度を取得する速度取得工程と、
   前記ユーザの頭部に装着される音再生装置から前記ユーザに提供される音の仮想的な発生源である音源の位置を前記ユーザに対しての予め定められた相対位置として表現する、前記立体音響処理を施し、前記移動速度と予め定められた規定速度との関係に応じて前記音源の位置を変更する処理工程と、
   前記音再生装置から前記立体音響処理を施した前記音を再生する音再生工程と、を含む、音提供方法。
6. 立体音響処理を施した音を提供する音提供プログラムであって、
   ユーザの移動速度を取得する速度取得機能と、
   前記ユーザの頭部に装着される音再生装置から前記ユーザに提供される音の仮想的な発生源である音源の位置を前記ユーザに対しての予め定められた相対位置として表現する、前記立体音響処理を施し、前記移動速度と予め定められた規定速度との関係に応じて前記音源の位置を変更する処理機能と、
   前記音再生装置から前記立体音響処理を施した前記音を再生する音再生機能と、をコンピュータに実現させる、音提供プログラム。

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