JP3085237B2 - 話速変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、補聴器などに用
いられ、入力された音声信号を時間的に伸長する話速変
換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高齢者など聴覚機能が低下し
た者が装用する機能補助装置として補聴器が使用されて
いる。ところで、老齢化による聴覚機能の低下は、最小
可聴信号レベルの上昇，高音域の聴取機能の低下などの
伝音系機能低下のほか音声識別臨界速度（語音を識別す
ることができる最大の話速）の低下などの聴覚中枢系の
機能低下も含まれている。

【０００３】このため、高齢者用の補聴器として、音声
信号の周波数帯域の一部または全部を増幅することに加
えて、音声信号を時間的に伸長して音声信号の出力速度
を入力された速度よりも低速にする話速変換処理を行う
補聴器も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、補聴器のマイ
クには装用者が自ら発した音声（自己発話音声）も入力
され、話速変換処理においてはこの音声信号も時間的に
伸長してしまう。人間は、自分が発した音声を耳からフ
ィードバックしながら話しているが、このフィードバッ
ク音声が時間的に伸長されてしまうと、正常に話すこと
ができない。そこで、装用者が話しているときには入力
音声を減衰させることによって、話速変換による速さの
変化で自己発話が妨害されないようにしたものが提案さ
れている。

【０００５】しかし、入力音声を減衰させると自ら発し
た音声信号も減衰されてしまうため、装用者に自己発話
音が正常にフィードバックされなくなり、大きな声を出
したり自分の声が適当でないと不安になったりしてスム
ーズな会話を妨げてしまう問題点があった。

【０００６】この発明は、装用者が話しているときは、
話速変換を中断してこの自己発話音をフィードバックで
きるようにした話速変換装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、外部から入
力される外部音声信号を集音する外部音声集音手段と、
装用者が発する自己発話音声信号を検出および集音する
自己発話音集音手段と、前記外部音声信号を時間的に伸
長して出力バッファに書き込む手段であって、前記自己
発話音声信号が検出されているとき、前記外部音声集音
手段からの入力にかかわらず、無音を示す信号を前記出
力バッファに書き込む話速変換手段と、前記自己発話音
声信号の検出の有無とは無関係に、先に前記出力バッフ
ァに書き込まれている過去の信号を順次読み出し、この
信号および前記自己発話音声信号を合成して出力する信
号出力手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】この発明では、外部から入力される音声信
号を集音して話速変換するが、この外部から入力される
音声信号のなかには、この装置の装用者が発する自己発
話音声信号も含まれている。したがって、装用者が話し
ているとき、この話速変換手段で時間的に伸長した音声
を出力すると、装用者が実際に話した音声と耳からフィ
ードバックされる音声が完全にずれてしまうため、正常
に話すことができない。そこで、装用者が話していると
きは、外部音声入力手段および話速変換手段を無効にし
てバッファに無音を示す信号を書き込む。これで、話速
変換された自己発話音により発声が妨げられることがな
くなる。一方、自己発話音が全くフィードバックされな
いと、やはり正常な発声が困難であるため、自己発話音
集音手段で集音した自己発話音を出力する。これによ
り、自己発話は話速変換されないでフィードバックされ
るため正常な発話が可能である。

【０００９】さらに、話速変換された外部音声は、時間
的に伸長された出力音声信号と入力信号との時間ずれを
吸収するバッファに蓄積されるが、装用者の発話中もこ
れを捨てずにバッファから順次読み出し、自己音声と加
え併せて出力することにより、外部音声が不自然に中断
されることがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態である
話速変換機能を備えた補聴器のブロック図である。この
補聴器は、外部音声を収集する外部音声マイク１と装用
者自身の発話音声を収集する自己発話音声マイク５とを
備えている。外部音声マイク１は外部に向けて設置され
るものであり、空気中を伝搬してくる音声に対して反応
する。なお、この空気中を伝搬する音声には装用者が発
する自己発話音声も含まれている。自己発話音声マイク
５は、外耳道内に置かれた骨伝導マイクのように発声に
対応して生じる振動を検出するものや発声による外耳道
の形状歪みを検出するものなどが適用され、空気中を伝
搬してくる音声には反応しない。空気中を伝搬してくる
音声は外部音声マイク１で電気信号に変換され、前置増
幅器２で一定レベルまで増幅される。増幅された信号
は、アンチエリアシングフィルタ３でサンプリング周波
数を超える高域成分をカットされたのち、Ａ／Ｄ変換器
４によってアナログ信号からディジタル信号に変換され
る。このディジタル信号は信号処理プロセッサ１６に入
力される。信号処理プロセッサ１６はこの信号を入力バ
ッファ１７の外部入力バッファ１７ａに蓄積する。外部
入力バッファ１７ａは３０ｍｓを１フレームとして４フ
レーム（１２０ｍｓ）の記憶容量を有しており、信号処
理はフレームを単位として行われる。また、自己発話音
声マイク５が集音した自己発話音声信号は、前置増幅器
６−アンチエリアシングフィルタ７−Ａ／Ｄ変換器８を
経て信号処理プロセッサ１６に入力される。信号処理プ
ロセッサ１６はこのディジタル信号を入力バッファ１７
の発話入力バッファ１７ｂに書き込む。この発話入力バ
ッファ１７ｂも前記外部入力バッファ１７ａと同様、３
０ｍｓのフレームを４フレーム備えており、１２０ｍｓ
分の記憶容量を有している。また、前置増幅器６の出力
は波形整形回路１１によって波形整形されたのち信号処
理プロセッサ１６に入力される。信号処理プロセッサ１
６は、この波形整形回路１１から入力される信号のレベ
ルによって自己発話があるか無いかを検出する。

【００１１】信号処理プロセッサ１６は、３つの処理を
並行して処理する。第１は上述した信号入力処理であ
り、Ａ／Ｄ変換器４から入力される外部音声の音声デー
タを外部入力バッファ１７ａに書き込むとともに、Ａ／
Ｄ変換器８から入力される自己発話音声の音声データを
発話入力バッファ１７ｂに書き込む処理である。第２は
外部入力バッファ１７ａに書き込まれている音声データ
を時間軸伸長などして出力バッファ１８に書き込む話速
変換処理である。第３は発話入力バッファ１７ｂおよび
出力バッファ１８に記憶されている音声データを加算合
成してＤ／Ａ変換器１５に出力する出力処理である。

【００１２】なお、Ｄ／Ａ変換器１５の後段には折り返
しノイズを除去するためのローパスフィルタ１４および
増幅器１３が接続されており、増幅器１３で適当なレベ
ルに増幅された音声信号は、音声出力装置１２から音響
として出力される。音声出力装置１２は、たとえば、装
用者が装用するイヤホンなどである。

【００１３】話速変換処理において、信号処理プロセッ
サ１６は、上記外部入力バッファ１７ａおよび発話入力
バッファ１７ｂに記憶されている信号を最大１２０ｍｓ
遅れで処理する。通常の発話および会話ではこの程度の
遅れは許容されるからである。自己発話が検出されない
状態では、信号処理プロセッサ１６は、外部入力バッフ
ァ１７ａから音声データを読み出して時間軸伸長などの
処理をしたのち出力バッファ１８に書き込む。一方、自
己発話が検出されている場合には、外部入力バッファ１
７ａから読み出した音声データを破棄し、時間軸伸長処
理もすることなく０レベルを示すデータを出力バッファ
１８に書き込む。これは、外部音声信号にも空気中に放
出された自己発話音声が含まれているため、これを時間
軸伸長して出力すると、装用者に対して時間的に遅れた
フィードバックが掛かることになり自己発話を正常に行
うことができなくなるためである。

【００１４】出力処理において、信号処理プロセッサ１
６は、サンプリングクロックにしたがって、出力バッフ
ァ１８および発話入力バッファ１７ｂに記憶されている
音声データを読み出して加算合成する。出力バッファ１
８に記憶されている音声データは時間軸伸長処理などの
処理が施されたものであるが、発話入力バッファ１７ｂ
に記憶されている信号は、入力された音声信号をディジ
タル化したのみのものである。したがって、両信号は時
間的にずれているが自己発話音と外部音声とが多少時間
的にずれて重なっても不自然ではないため時間軸伸長さ
れた信号の出力時間を長く確保するためこのような処理
を行う。ただし、上述したように自己発話されている間
の外部音声信号には自己発話音声信号が含まれているた
め、この間に出力バッファ１８に書き込まれる音声デー
タは０レベル信号である。したがって、出力バッファ１
８からこのデータを読み出している間は、外部音声信号
成分は０である。

【００１５】図２を参照して、信号処理プロセッサ１６
の処理について説明する。図２において、外部入力バッ
ファ１７ａにはフレームａ〜ｇの外部音声信号の音声デ
ータが書き込まれる。また、発話入力バッファ１７ｂに
はフレームＡ〜Ｇの自己発話音声の音声データが書き込
まれる。実際には、外部入力バッファ１７ａは４フレー
ム設けられているが、この図においては説明を分かりや
すくするため時系列に７フレーム分を示している。書込
ポインタは外部入力バッファ１７ａ，発話入力バッファ
１７ｂとも同じタイミングのアドレスを指示しながら移
動する。また、発話入力バッファ１７ｂおよび出力バッ
ファ１８の読出ポインタは、同じタイミングをアドレス
を指示しながら移動する。一方、外部入力バッファ１７
ａの読出ポインタは、話速変換処理を行うために発話入
力バッファ１７ｂ，出力バッファ１８の読出ポインタよ
りも先を指示するように移動する。

【００１６】外部入力バッファ１７ａから読み出された
信号は時間軸伸長処理などの話速変換処理を施されたの
ち出力バッファ１８に書き込まれる。発話入力バッファ
１７ｂから読み出された信号および出力バッファから読
み出された信号は加算合成されたのちＤ／Ａ変換器１５
に出力される。ただし、この図では発話入力バッファ１
７ｂのフレームＡ〜Ｄは自己発話されておらず、信号が
ないため、加算合成しても出力バッファ１８の信号のみ
が出力される。一方、発話入力バッファ１７ｂのフレー
ムＥ〜Ｇでは装用者が発話しており、一定レベル以上の
信号が入力されている。したがって、これに対応する外
部入力バッファ１７ａのフレームｅ〜ｇの信号は破棄さ
れ、これに対応して同じ長さ（３０ｍｓ）の０レベル信
号が出力バッファ１８に書き込まれる。そして、この自
己発話信号の存在するフレームＥ〜Ｇが読み出されると
き、すなわち、発話入力バッファ１７ｂのフレームＥの
先頭に読出ポインタが来たとき、出力バッファ１８の読
出ポインタは時間軸伸長されたｄ′のフレームの読み出
し途中を指示しており、この外部音声信号と自己発話信
号が加算合成して出力される。このように出力バッファ
の信号は伸長されているため、発話入力バッファの信号
とは時間ズレが生じているが、この外部音声信号には自
己発話音が含まれておらず異なる種類の信号であるため
問題はない。ただし、出力バッファ１８のフレームｅ′
〜ｇ′は０レベル信号であるためこのフレームを加算合
成しても、外部音声信号の成分は０である。

【００１７】図３は前記信号処理プロセッサ１６の動作
を示すフローチャートである。同図（Ａ）は信号入力処
理動作を示すフローチャート、同図（Ｂ）は話速変換処
理動作を示すフローチャート、同図（Ｃ）は信号出力処
理動作を示すフローチャートである。これらの処理動作
は並行して処理される。

【００１８】同図（Ａ）の信号入力制御動作において、
まず、Ａ／Ｄ変換器４から外部音声信号のディジタルデ
ータを入力し（ｓ１）、外部入力バッファ１７ａの書込
ポインタの示すアドレスに書き込む（ｓ２）。つぎに、
Ａ／Ｄ変換器８から自己発話音声信号のディジタルデー
タを入力して（ｓ３）、発話入力バッファ１７ｂの書込
ポインタの示すアドレスに書き込む（ｓ４）。上記外部
入力バッファ１７ａの書込ポインタおよび発話入力バッ
ファ１７ｂの書込ポインタは同じタイミングのアドレス
を指示しながら移動する。

【００１９】同図（Ｂ）の話速変換処理動作において、
外部入力バッファ１７ａの読出ポインタが示すアドレス
から信号を読み出し（ｓ１０）、このタイミングに発話
が検出されているかを波形整形回路１１から入力された
信号に基づいて判断する（ｓ１１）。このタイミングに
発話が検出されていた場合には（ｓ１２）、出力バッフ
ァ１８に０レベルを示す信号を書き込んで（ｓ１５）リ
ターンする。一方、発話が検出されていない場合には
（ｓ１２）、外部入力バッファ１７ａから読み出した外
部音声信号に対して時間軸伸長処理を行い（ｓ１３）、
この伸長された信号を出力バッファ１８の書込ポインタ
の示すアドレスに書き込む（ｓ１４）。

【００２０】同図（Ｃ）の信号出力処理において、出力
バッファ１８の読出ポインタが指示するアドレスから信
号を読み出し（ｓ２０）、発話入力バッファ１７ｂの読
出ポインタが指示するアドレスから信号を読み出す（ｓ
２１）。これらの読出ポインタは同期して移動してい
る。これら読み出された信号を加算合成し（ｓ２２）、
Ｄ／Ａ変換器１５に出力する（ｓ２３）。

【００２１】以上の動作により、自己発話されたときは
同じタイミングの外部音声をマスクするとともに、この
自己発話音声信号と既に時間軸伸長されて出力バッファ
１８にバッファされている外部音声とを混合して出力す
ることができる。

【００２２】なお、上記実施形態では、自己発話がある
か否かを自己発話音声マイク５の前置増幅器６から分岐
した波形整形回路１１の入力信号に基づいて判断するよ
うにしているが、発話入力バッファ１７ｂに記憶されて
いる音声データに基づいて判断するようにしてもよく。
全く別の自己発話検出マイクを設けて、このマイクの入
力レベルに基づいて判断するようにしてもよい。

【００２３】図４は、自己発話音声マイク５とは別の自
己発話検出マイクを設けた実施形態を示すブロック図で
ある。この図において図１に示した実施形態と同一構成
の部分は同一符号を付して説明を省略する。この実施形
態では、自己発話の有無を検出するために自己発話音声
マイク５とは別の自己発話検出マイク９を設けている。
この自己発話検出マイク９は前置増幅器１０を介して波
形整形回路１１に接続されている。自己発話検出マイク
９も骨伝導マイクなど装用者の発話信号のみに反応し空
気中を伝搬する音声信号には反応しないものである。こ
のマイクが集音した信号レベルを波形整形回路１１が整
形して信号処理プロセッサ１６に入力する。信号処理プ
ロセッサ１６はこの整形された信号レベルに基づいて自
己発話の有無を検出する。

【００２４】図５は前記信号処理プロセッサ１６の他の
動作を示す図である。上記実施形態では自己発話がある
フレームでは、外部音声信号に変えて同じ長さ３０ｍｓ
分の０レベル信号を書き込むようにしているが、この例
では、自己発話が終了したとき、それまで書き込まれて
いた０レベル信号をキャンセルして時間遅れなしに時間
軸伸長された外部音声信号が書き込むようにしている。
これにより、時間軸伸長された外部音声信号の時間遅れ
を最小限にすることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、装用者
が自己発話しているとき、この自己発話音声と他の音声
信号とが一緒に集音されている外部音声信号を時間軸に
伸長する話速変換をしないようにしたことにより、自己
発話が時間遅れして装用者にフィードバックされること
がなく自己発話に悪影響を及ぼさない。また、自己発話
音声のみを集音した信号をフィードバックするようにし
たことにより、装用者は自己発話を安定して行うことが
できる。さらに、このとき既に伸長された外部音声を捨
てずに、自己発話音声信号と加算合成して出力するよう
にしたことにより、外部音声が不自然に中断されること
なく、外部音声を最後まで聞かせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態である話速変換機能を備え
た補聴器のブロック図

【図２】同補聴器の話速変換機能を説明する図

【図３】同補聴器の信号処理プロセッサの動作を示すフ
ローチャート

【図４】この発明の補聴器の他の実施形態を示すブロッ
ク図

【図５】この発明の話速変換機能の他の実施形態を説明
する図

【符号の説明】

１…外部音声マイク、５…自己発話音声マイク、１６…
信号処理プロセッサ、１７…入力バッファ、１７ａ…外
部入力バッファ、１７ｂ…発話入力バッファ、１８…出
力バッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷高 幸司 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (72)発明者 大脇 浩 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株 式会社内 (56)参考文献 特開 平８−149599（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−16193（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 25/00 G10L 21/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から入力される外部音声信号を集音
   する外部音声集音手段と、 装用者が発する自己発話音声信号を検出および集音する
   自己発話音集音手段と、 前記外部音声信号を時間的に伸長して出力バッファに書
   き込む手段であって、前記自己発話音声信号が検出され
   ているとき、前記外部音声集音手段からの入力にかかわ
   らず、無音を示す信号を前記出力バッファに書き込む話
   速変換手段と、前記自己発話音声信号の検出の有無とは無関係に、先に
   前記出力バッファに書き込まれている過去の信号を順次
   読み出し、この信号および前記自己発話音声信号を合成
   して出力する信号出力手段と、 を備えたことを特徴とする話速変換装置。