JP3163868B2 - 音選択再生装置 - Google Patents

音選択再生装置

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JP3163868B2
JP3163868B2 JP23270593A JP23270593A JP3163868B2 JP 3163868 B2 JP3163868 B2 JP 3163868B2 JP 23270593 A JP23270593 A JP 23270593A JP 23270593 A JP23270593 A JP 23270593A JP 3163868 B2 JP3163868 B2 JP 3163868B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外部空間の音を捉え
て、音に関する閉鎖空間で選択的に再生する装置に関す
る。例えば、音に関する閉鎖空間として自動車を考える
と、車外の騒音は遮断するが他車のクラクション音や緊
急自動車のサイレン音、踏切の警報音等はよく聞こえる
ことが必要である。このように特定の音だけを閉鎖空間
に伝えることが要求される場合がある。また、外部空間
で発生する事象を音に変えて閉鎖空間に伝えることによ
り、人間に、より適切に情報を伝えることができる場合
がある。
【0002】
【従来の技術】図4は従来装置の構成概念図である。よ
うするに、外部空間の音を集音手段1(マイクロフォン
と電圧増幅器)で捉え、電気信号に変換し(増幅し)音
再生手段2(電力増幅器とスピ−カ)によって閉鎖空間
に再生するのであって、単に外部の音をそのまま電気的
に伝達して再生するにすぎない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、外部空間にお
ける不要な騒音が大きければ必要な音もそれに埋もれた
まま伝達され再生される。また、音の発生方向に関して
何の情報もつたえないという問題がある。
【0004】本発明は、必要な音を選択してその音だけ
を伝達再生することにより、また、方向をもった音とし
て再生することにより、必要な音だけを閉鎖物体がない
のと同じように聞くことができるようにした音選択再生
装置を実現することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
図である。(A)は請求項1〜5の発明に対応し、
(B)は請求項6〜8の発明に対応する。
【0006】請求項1の発明は基本となる発明である。
外部空間の音を電気信号sに変換する集音手段1と、音
情報が遮断または減衰される閉鎖空間にあり電気信号s
を変換して音を再生する音再生手段2とを有し、外部空
間で発生する音情報を閉鎖空間に伝達・再生する装置に
おいて、電気信号sを遮断・通過・変換する信号制御手
段3と、電気信号sから特徴的な特性を抽出する特性抽
出手段4と信号の特性条件を記憶してある条件記憶手段
5と、集音手段1によって変換された信号と、条件記憶
手段5によって記憶されている特性条件とを比較して、
条件を満たすか否かを判断する特性判定手段6とを設け
る。
【0007】特性判定手段6が条件を満たさないと判定
したとき、信号制御手段3は信号を遮断し、特性判定手
段6が条件を満たすと判定したとき、信号制御手段3は
信号を通過させ、音再生手段2が閉鎖空間で音を再生す
る。
【0008】特性条件としては、例えば、音圧レベル、
周波数帯域等を使用すればよいが、以下のいずれかを
(または同時に)使用するとさらによい。(請求項2の
発明) 条件記憶手段5は音の波形のパターンを記憶
し、特性判定手段6は入力された音の波形が記憶された
パターンに近似しているとき条件を満たすと判定する。
近似の判断には、両方のパターンの特性値を求め、特性
距離が所定の値以下であること等、一般的手法を用いる
ことができる。
【0009】(請求項3の発明) 入力された音の音源
までの距離を算定する特性抽出手段4を設け、条件記憶
手段5は音源までの距離を記憶し、特性判定手段6は音
源までの距離が一定値以下のとき条件を満たすと判定す
る。
【0010】請求項4の発明は、さらに、集音手段1と
音再生手段2とを複数設け、信号制御手段3は、閉鎖空
間内の特定の位置で聞いた場合に音源の方向を再現する
ように複数の音の信号の音圧比・遅延時間差を操作す
る。
【0011】請求項5の発明は、閉鎖空間内の聴者の位
置および方向の検出を行う位置検出手段7を設け、聴者
と音再生手段2との相対距離・方向を算定する。信号制
御手段3は、その値により複数の音の信号の音圧比・遅
延時間差を操作して再生する。
【0012】請求項6の発明は、請求項1ないし5の発
明において、集音手段1の代わりに外部空間で起こる事
象を検出し電気信号に変換する事象変換手段11と、その
電気信号に基づいて音に相当する信号を発生する警報発
生手段12とを備える。
【0013】事象変換手段11によって変換された信号か
ら特性抽出手段4によって抽出された特性が特性判定手
段6によって所定の条件を満たすと判定されたとき、信
号制御手段3は、警報発生手段12の信号を音再生手段2
に出力する。
【0014】請求項7の発明は、請求項6の発明におい
て、事象変換手段と警報発生手段と音再生手段とを複数
設け、信号制御手段は、閉鎖空間内の特定の位置で聞い
た場合に事象の方向を再現するように複数の音の信号の
音圧比・遅延時間差を操作することを特徴とする。
【0015】請求項8の発明は、請求項6または7の発
明において、特性判定手段6が閉鎖空間の移動状況を表
す情報を加味して条件判断を行なうことを特徴とする。
【0016】
【作用】外部空間で発生した音の特性が、条件記憶手段
5で規定する条件に合致する場合は特性判定手段6が判
断して信号制御手段3に伝えるので、外部空間の音が閉
鎖空間内で再生され、よく聞こえる。それ以外の場合は
閉鎖空間内では外部空間の音は漏れて聞こえるもののみ
である。
【0017】条件として、音圧、周波数の他、音の波形
のパターンを使用することにより目的の音だけを選別す
る能力が高くなる。また、特性抽出手段4により音源ま
での距離を算定することにより、条件として音源までの
距離を使用することができ、目的の音だけを選別する能
力が高くなる。
【0018】集音手段1を複数設けることにより、外部
空間の音源の方向の情報がとりこめ、音再生手段2を複
数設けてそれらの音を再生することにより、外部空間で
の音源の方向を閉鎖空間内で再現できる。例えば、集音
手段1と音再生手段2との組を4組設け、それらの位置
関係が相似的であれば、信号制御手段3はそのまま(音
圧比や遅延時間差を変化させないで)信号を通過させた
とき、聴者が4つの音再生手段2から等距離に位置する
ならば外部での音発生源の方向をほぼ再現できる。再生
する音の音圧比や時間差を操作することにより、閉鎖空
間内の特定の位置で聞くとき、外部空間における音源の
方向に対応させることができる。位置検出手段7を設け
ることによって、聴者と音再生手段2との相対位置・方
向の検出をおこなうことにより、聴者の位置が閉鎖空間
内で変化しても、外部空間における音源の方向の再現を
より正確にすることができる。
【0019】事象変換手段11と警報発生手段12とを備
え、外部空間における音に代えることにより、音ではな
い事象を擬似的に音にして、以上に記したことと同様の
効果を得ることができる。
【0020】閉鎖空間が移動する場合、その移動状況を
表す情報を加味して条件判断を行なうことにより、条件
判断の精度を高くすることができる。
【0021】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図2、図3は本発明の実施例1および実施例2の
説明図である。図1の1と2と11と同一の機能のもの
は、同一の符号にa,b,c,d を付して示す。その他のもの
はブラックボックスBX内にあるものとして表現してあ
る。
【0022】図2の実施例1では、音遮断物体が車のボ
ディーであり、閉鎖空間は車内の空間、外部空間が車外
空間である。近年の車は密閉度が高く、車外音を遮断す
るため、よく聞こえなければならないクラクション音や
緊急車のサイレン音等も、車内の人間(聴者)には聞こ
えにくい。さらに、カーステレオ等の車内の音、車外の
騒音等によっても、聴者が危険を知らせる音(警報音)
を聞き取ることを妨げられる。
【0023】警報音として考えられる音の特徴は、音圧
が大きいこと、特定の周波数であること、特定の波形を
もつこと、音源との距離が近いこと等である。条件記憶
手段5には、特性条件値として、音圧の下限値、周波数
の上限/下限値、およびクラクション音やサイレン音の
特徴を示す波形のパターン(基準パターン)、距離の下
限値を記憶する。これらの情報はそれぞれ必要なだけの
数を用意する。
【0024】マイクロフォン1によって捉えた音は適当
なレベルに増幅し、特性抽出手段4によって特性値を抽
出し、特性判定手段6で特性条件値と比較する。特性条
件値を満足すれば危険を知らせる音と判断する。
【0025】特性値として、音圧、周波数は特に述べる
必要はない。音の波形については、一定時間のサンプリ
ングによって波形を切出し、基準パターンと比較するパ
ターンマッチング技術、ニューラルネット技術等を利用
する公知の音声認識技術を使うことで実現できる。音源
との距離は、音源の音圧が分かっていれば入力された信
号レベルとの比較値から算定できる。なお、4個のマイ
クロフォンによって捉えた信号の振幅、遅延、位相差の
時間的変化と、車の運転状況を示す速度、ハンドルの角
度等の移動情報8とにより音源の方向と距離を算出する
ことも可能である。
【0026】4個のマイクロフォン1a,1b,1c,1d の出力
は、特性条件を満足すると判定すると、信号制御手段3
によって音圧比、遅延時間を調整して4つのスピーカ2
a,2b,2c,2d から音として出す。これによって聴者は、
図の場合、他車COのクラクション音を明瞭に実際の方向
から聞こえるように右前方から聞くことができる。同様
に緊急車CKのサイレン音に関しても右後方から聞くこと
ができる。
【0027】聴者の位置を検出する装置(3次元位置検
出装置により頭部の動きを検出する)を音制御器の制御
のもとにつけると、聴者により正確な音源方向を認識さ
せることができる。
【0028】図3の実施例2は危険対象が音を発生しな
い場合の実施例である。車の4隅などに超音波発受信器
11a,11b,11c,11d を備え、発信器の信号と受信器の信号
との時間差から障害物Wとの距離を計算する。その結
果、障害物Wとの距離があらかじめ定めた第1の限界点
を越えて近くなったとき一定の断続音を発生し、第2の
限界点を越えるまでその音の断続周期、周波数等を距離
に関連させて変化させ、第2の限界点を越えて近接した
とき「あぶない!」などという音声をスピーカ2から発
する。限界点は車の速度や方向等の移動情報8によって
可変とすればより便利になる。
【0029】なお、選択再生音があまりに大音量にな
ってはかえって危険であるので、音量の調整ができるこ
と、または自動音量制限回路をつけること、音の遮蔽
が完全過ぎる場合など、突然、危険音だけが聞こえるの
もかえって危険であるので、選択音だけでなく、全部の
音を低レベルでバックグラウンド出力する、等の配慮を
すればなおよい。これらの機能は音制御手段に備え、聴
者がスイッチ、ボリューム等で操作できるものとする。
【0030】また、マイクロフォンが多数ある場合、そ
の信号を選択して使うことにより、注意する方向を特定
の方向に限定することもできる。例えば、図2におい
て、マイクロフォン1b,1d だけを選択し、1a,1c の信号
をカットするようにすれば、右方向のみを特に注意する
ことができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部空間で発生する音のうち必要な音を選択して、閉鎖
空間に伝達・再生することができる。また、音ではない
事象を音に変換して伝達・再生することにより、直観的
に把握し易い情報として人間に伝えることができる。車
の運転時の危険喚起の他に、海底や宇宙空間などの閉鎖
空間における極限作業等に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成図である。
【図2】本発明の実施例1の説明図である。
【図3】本発明の実施例2の説明図である。
【図4】従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 集音手段、 1a,1b,1c,1d マイクロフォン 11 事象変換手段、 11a,11b,11c,11d 超音波発受信
器 12 警報発生手段 2 音再生手段、 2a,2b,2c,2d スピーカ 3 信号制御手段 4 特性抽出手段 5 条件記憶手段 6 特性判定手段 7 位置検出手段 8 移動情報 s 電気信号 C 車体 CO 他車 CK 緊急車 W 障害物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/00 310 B60R 11/02 G10K 15/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部空間の音を電気信号に変換する集音
    手段と、集音手段によって変換された電気信号の特徴的な特性を
    抽出する特性抽出手段と信号の特性条件を記憶してある条件記憶手段と特性抽出手段によって抽出された特性と、条件記憶手段
    によって記憶されている特性条件とを比較して、条件を
    満たすか否かを判断する特性判定手段と特性判定手段の判断に基づいて、電気信号を遮断・通過
    ・変換する信号制御手段と音が遮断または減衰される閉鎖空間内にあり、伝達され
    た電気信号を変換して音を再生する音再生手段とを有す
    音選択再生装置。
  2. 【請求項2】 特性抽出手段は音の波形のパターンを抽
    出し、条件記憶手段は音の波形のパターンを記憶し、特
    性判定手段は入力された音の波形が記憶されたパターン
    に近似しているとき条件を満たすと判定することを特徴
    とする請求項1に記載の音選択再生装置。
  3. 【請求項3】 特性抽出手段は入力された音の音源まで
    の距離を算定し、条件記憶手段は音源までの距離を記憶
    し、特性判定手段は音源までの距離が一定値以下のとき
    条件を満たすと判定することを特徴とする請求項1に記
    載の音選択再生装置。
  4. 【請求項4】 集音手段と音再生手段とを複数設け、信
    号制御手段は、閉鎖空間内の特定の位置で聞いた場合に
    音源の方向を再現するように複数の音の信号の音圧比・
    遅延時間差を操作することを特徴とする請求項1ないし
    請求項3に記載の音選択再生装置。
  5. 【請求項5】 閉鎖空間内の聴者の位置および方向の検
    出を行う位置検出手段を設け、聴者と音再生手段との相
    対距離・方向を算定し、信号制御手段は、その値により
    複数の音の信号の音圧比・遅延時間差を操作して再生す
    ることを特徴とする請求項4に記載の音選択再生装置。
  6. 【請求項6】 外部空間で起こる事象を検出し電気信号
    に変換する事象変換 手段と事象変換手段によって変換された信号に基づいて、音に
    相当する電気信号を発生する警報発生手段と事象変換手段によって変換された信号の特徴的な特性を
    抽出する特性抽出手段と信号の特性条件を記憶してある条件記憶手段と特性抽出手段によって抽出された特性と、条件記憶手段
    によって記憶されている特性条件とを比較して、条件を
    満たすか否かを判断する特性判定手段と特性判定手段の判断に基づいて、警報発生手段の電気信
    号を遮断・通過・変換する信号制御手段と閉鎖空間にあり、信号制御手段によって伝達された信号
    を閉鎖空間内で音として再生する音再生手段とを有する 音選択再生装置。
  7. 【請求項7】 事象変換手段と警報発生手段と音再生手
    段とを複数設け、信号制御手段は、閉鎖空間内の特定の
    位置で聞いた場合に事象の方向を再現するように複数の
    音の信号の音圧比・遅延時間差を操作することを特徴と
    する請求項6に記載の音選択再生装置。
  8. 【請求項8】 特性判定手段は閉鎖空間の移動状況を表
    す移動情報を加味して条件判断を行なうことを特徴とす
    る請求項6または請求項7に記載の音選択再生装置。
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