JP4141682B2 - 音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法 - Google Patents
音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本来の音響と等価な音響を再生するために音源からの音響信号を補正する音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法に関し、特に、騒音の状態に応じて音源からの音響信号を補正する音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の音響再生装置は、所定の時定数を有し、騒音レベルが変動したとき、拡声音の元となる音響信号（以下、ソース信号という）に対する増幅度を、騒音レベルに応じて予め定められた変動量で段階的に変動させるようになっていた。
【０００３】
このような従来の音響再生装置の例を図１１に示す。図１１において、従来の音響再生装置１１００は、ソース信号入力端子１１０１が、音源１１５１からソース信号を受け、増幅手段１１１０が、ソース信号を増幅して拡声音信号を生成し、拡声音信号出力端子１１０２が、スピーカ１１５２に拡声音信号を出力する。また、収音信号入力端子１１０３が、マイク１１５３から騒音の成分を含んだ収音信号を受け、騒音成分抽出手段１１２１が、収音信号から騒音の成分を抽出して騒音レベルを算出し、増幅度更新手段１１２５が、ソース信号に対する増幅度を、騒音レベルに応じて予め定められた一定の変動量で段階的に変動させる。
【０００４】
図１１に示した従来の音響再生装置１１００において、例えば、騒音レベルが６０ｄＢであるとき、増幅度更新手段１１２５は、本来６０ｄＢである拡声音の音圧レベルが騒音レベルより５ｄＢ高い６５ｄＢとなるように、ソース信号に対する増幅度を予め定められた一定の変動量で段階的に変動させる。また、騒音レベルが６０ｄＢから６５ｄＢにさらに上昇すると、増幅度更新手段１１２５は、拡声音の音圧レベルが騒音レベルより５ｄＢ高い７０ｄＢとなるように、増幅度を予め定められた一定の変動量で段階的に変動させる。具体的には、６５ｄＢから、６５．５ｄＢ、６６ｄＢ、６６．５ｄＢ、６７ｄＢ、６７．５ｄＢ、６８ｄＢ、６８．５ｄＢ、６９ｄＢ、６９．５ｄＢ、７０ｄＢというように、０．５ｄＢずつ段階的に拡声音の音圧レベルが上昇するよう増幅度を予め定められた一定の変動量で段階的に変動させ、急激な拡声音の変動を避けるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の音響再生装置は、例えば競技場のような環境で、騒音レベルが急激に上昇して最小可聴値が急激に大きくなったとき、予め定められた一定の変動量で変動させているため、拡声音の音圧レベルの上昇が間に合わず、利用者が拡声音を十分に聴くことができなくなるという問題があった。また、このような環境で、拡声音の音圧レベルを段階的に上昇させている最中、一旦上昇した騒音レベルが急激に下降して最小可聴値が急激に小さくなったとき、拡声音が突出してしまい利用者に違和感を与えるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の音響再生装置は、拡声音を出力する音響再生装置であって、前記拡声音の元となる音響信号を増幅する増幅手段と、前記音響信号に対する増幅度を更新する増幅度更新手段と、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出手段と、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出手段と、前記単位時間騒音変動量に基づいて前記音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減手段とを備えた構成を有している。
【０００８】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【０００９】
本発明の音響再生装置は、前記増幅度変動量加減手段が、前記増幅度変動量と前記単位時間騒音変動量とに基づいて前記増幅度変動量を加減する構成を有している。
【００１０】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【００１１】
本発明の音響再生装置は、前記増幅度変動量について複数の候補を予め記憶した記憶手段を備え、前記増幅度変動量加減手段が、予め記憶された前記複数の候補から前記増幅度変動量を選択する構成を有している。
【００１２】
この構成により、予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。
【００１３】
本発明の音響再生装置は、前記騒音成分抽出手段が、周波数帯域毎に前記騒音の成分を抽出し、前記単位時間騒音変動量算出手段が、周波数帯域毎に前記単位時間騒音変動量を算出し、前記増幅度変動量加減手段が、周波数帯域毎に前記増幅度変動量を加減する構成を有している。
【００１４】
この構成により、不必要な拡声音の変動を抑えつつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。
【００１５】
本発明の音響再生プログラムは、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出ステップと、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出ステップと、前記単位時間騒音変動量に基づいて音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減ステップとをコンピュータに実行させる構成を有している。
【００１６】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【００２３】
本発明の音響再生方法は、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出ステップと、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出ステップと、前記単位時間騒音変動量に基づいて音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減ステップとを備えた構成を有している。
【００２４】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る音響再生装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。図１において、音響再生装置１００は、音源１５１から拡声音の元となる音響信号（以下、ソース信号という）を受けるソース信号入力端子１０１と、ソース信号を増幅し拡声音信号として出力する増幅手段１１０と、拡声音信号をスピーカ１５２に出力する拡声音信号出力端子１０２と、マイク１５３から騒音の成分を含む収音信号を受ける収音信号入力端子１０３と、後述する音響再生処理の各ステップを実行するマイクロコンピュータ１２０と、音響再生処理の各ステップをマイクロコンピュータ１２０に実行させるプログラムと音響再生処理に関した情報とを記憶する記憶手段１３０を備える。なお、増幅手段１１０は、可聴域の各周波数帯域において周波数帯域毎に異なる増幅度でソース信号を増幅可能な音質制御器１１１と、可聴域の各周波数帯域において周波数帯域に関わらず同一の増幅度でソース信号を増幅する音量制御器１１２とから構成される。また、マイクロコンピュータ１２０は、騒音成分抽出手段１２１と、騒音変動量算出手段１２２と、増幅度変動量加減手段１２４と、増幅度更新手段１２５とを有する。
【００３３】
騒音成分抽出手段１２１は、収音信号を所定時間間隔でサンプリングし、収音信号から騒音の成分を周波数帯域毎に抽出する。なお、マイク１５３から受けた収音信号は拡声音の成分と騒音の成分とを含み、一般に、拡声音の成分と騒音の成分とは周波数が異なる。また、マイク１５３で収音した拡声音の成分は、ソース信号が増幅手段１１０によって増幅され、拡声音としてスピーカ１５２から拡声され、マイク１５３に伝達される途中で減衰するとともに特性が変化したものである。このような収音信号から騒音の成分を抽出する際、騒音成分抽出手段１２１は、具体的には、収音信号を可聴域において各周波数帯域に分割するとともに、音源１５１からのソース信号のレベルと、ソース信号に対する増幅度と、スピーカ１５２から拡声された拡声音がマイク１５３に伝達するまでの拡声音の伝達関係を示す伝達関数と、マイク１５３からの収音信号のレベルとに基づいて、騒音の大きさを示す騒音レベルを周波数帯域毎に算出する。
【００３４】
騒音変動量算出手段１２２は、騒音成分抽出手段１２１が算出した周波数帯域毎の騒音レベルを所定時間間隔で比較し、騒音変動量を周波数帯域毎に算出する。また、騒音変動量算出手段１２２は、騒音変動量を騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類する。分類された騒音変動量は、記憶手段１３０に時系列に記憶される。
【００３５】
増幅度変動量加減手段１２４は、周波数帯域毎の騒音変動量に基づいて、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する。例えば、記憶手段１３０に記憶された騒音変動量について、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した騒音変動量の平均値に比例した増幅度変動量となるように増幅度変動量を加減する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００３６】
増幅度更新手段１２５は、増幅度変動量加減手段１２４によって周波数帯域毎に加減された増幅度変動量で、ソース信号に対する増幅度を周波数帯域毎に更新する。具体的には、可聴域の全周波数帯域において基準の増幅度を音量制御器１１２に設定し、可聴域の各周波数帯域において周波数帯域個別の増幅度と基準の増幅度との差分を音質制御器１１１に設定する。
【００３７】
なお、騒音変動が実質的に無かった場合、増幅度変動量加減手段１２４は増幅度変動量を加減しないので、増幅度更新手段１２５は所定の増幅度変動量で増幅度を更新する。具体的には、増幅度変動量加減手段１２４は、騒音変動量の幅を所定の閾値と比較し、騒音変動量の幅が所定の閾値以内であるときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段１２４は、騒音変動量が所定の回数以上連続して上昇したか否か（あるいは所定の回数以上連続して下降したか否か）を判定し、所定の回数以上連続した上昇（あるいは所定の回数以上連続した下降）でないときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段１２４は、増幅度変動量が所定の上限値を越えないように制限するとともに、増幅度変動量が所定の下限値を下回らないように制限することにより、拡声音が急激に変化しないようにする。
【００３８】
図２は、騒音成分抽出手段１２１が算出した騒音レベル２０２、および、騒音変動量算出手段１２２が算出した騒音変動量２０６の例をそれぞれ示す。なお、図２の騒音変動量２０６は、時刻Ｔ１における騒音レベルの傾きを例として示しており、具体的には、時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間における騒音レベルの差分を算出して得たものである。図３は、騒音レベルおよび騒音変動量を時系列に登録したテーブルを示す。このテーブルは図１の記憶手段１３０に記憶される。また、騒音変動量は、図３に示すように騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類してテーブルに登録される。なお、図２および図３は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ８までについて示しているが、当然のことながら、時刻Ｔ８以後についても同様に記憶手段１３０に記憶するようになっている。
【００３９】
図４は、本発明に係る音響再生装置の第１の実施の形態における音響再生処理を示すフローチャートである。図４に示す音響再生処理の各ステップは、図１の記憶手段１３０に予め記憶されたプログラムによって、マイクロコンピュータ１２０が実行するようになっている。また、図４に示す音響再生処理は、マイクロコンピュータ１２０が、所定時間間隔で開始するようになっている。
【００４０】
図４において、まず、収音信号から騒音の成分を周波数帯域毎に抽出する。（４０２）。具体的には、収音信号を可聴域において各周波数帯域に分割するとともに、音源１５１からのソース信号のレベルと、ソース信号に対する増幅度と、スピーカ１５２から拡声された拡声音がマイク１５３に伝達するまでの拡声音の伝達関係を示す伝達関数と、マイク１５３からの収音信号のレベルとに基づいて、騒音の大きさを示す騒音レベルを周波数帯域毎に算出する。
【００４１】
次に、周波数帯域毎の騒音レベルを過去の騒音レベルと比較し、騒音変動量を周波数帯域毎に算出する（４０４）。また、算出した騒音変動量を、騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類し、時系列にして記憶手段１３０に記憶する。
【００４２】
次に、周波数帯域毎の騒音変動量に基づいて、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する（４０６）。例えば、記憶手段１３０に記憶された騒音変動量に基づいて、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した平均値に比例した増幅度変動量となるように増幅度変動量を加減する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００４３】
次に、周波数帯域毎に加減された増幅度変動量で、ソース信号に対する増幅度を周波数帯域毎に更新する（４０８）。具体的には、可聴域の全周波数帯域において基準の増幅度を音量制御器１１２に設定し、可聴域の各周波数帯域において個別の増幅度と基準の増幅度との差分を音質制御器１１１に設定する。
【００４４】
なお、人の耳は周波数によって感度が異なる。したがって、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて、騒音の周波数が耳の感度が低い帯域である場合の増幅度の変動量を、騒音の周波数が人の耳の感度が高い帯域である場合の増幅度の変動量より小さくする。また、騒音の周波数と拡声音の周波数とが近いほど拡声音は聴きづらくなり、騒音の周波数帯域と拡声音の周波数帯域が離れるほど拡声音は聴き分け易くなる。したがって、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて、騒音の周波数と拡声音の周波数が近いほど増幅度の変動量をより大きくし、騒音の周波数と拡声音の周波数が離れているほど増幅度の変動量をより小さくする。
【００４５】
以上のように、本実施の形態は、騒音変動量に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、騒音変動量を騒音レベルの上昇時と下降時とに分類して記憶するとともに、統計処理により過去の騒音レベルの変動パターンを分析して増幅度変動量を加減するようになっているので、さらに利用者に違和感を与えないようにすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態は、収音信号から周波数帯域毎に騒音成分を抽出し、周波数帯域毎に騒音変動量を算出し、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動を抑えつつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて増幅度変動量を加減するとともに、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動をさらに抑えつつ、必要な場合には拡声音の音圧レベルを騒音レベルに近づけて、利用者に拡声音をさらに十分に聞かせることができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明に係る音響再生装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。なお、図５において、図１に示す第１の実施の形態の音響再生装置１００の構成要件と同じ構成要件は同じ符号としてあり、詳細な説明を省略する。
【００４８】
図５において、本実施の形態の音響再生装置５００は、図１に示す第１の実施の形態の音響再生装置１００と異なり、ソース信号に対する周波数帯域毎の増幅度を所定時間間隔で比較し、増幅度変動量を周波数帯域毎に算出する増幅度変動量算出手段５２３を備え、騒音変動量算出手段１２２が、周波数帯域毎に騒音変動量を時系列にして記憶手段５３０に記憶し、増幅度変動量算出手段５２３が、周波数帯域毎に増幅度変動量を時系列にして記憶手段５３０に記憶し、増幅度変動量加減手段５２４が、記憶手段５３０に記憶された増幅度変動量と騒音変動量とを比較して、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減するようになっている。
【００４９】
増幅度変動量加減手段５２４は、一般に、騒音変動量が増幅度変動量より大きい場合、増幅度変動量を以前より大きくし、騒音変動量が増幅度変動量より小さい場合、増幅度変動量を以前より小さくする。しかしながら、増幅度変動量を騒音変動量に追従させ過ぎると、拡声音がふらついて聞こえてしまい、利用者に違和感を与えてしまう。そこで、増幅度変動量加減手段５２４は、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行って騒音変動パターンを分析するとともに、増幅度変動パターンを分析して増幅度変動量を加減する。具体的には、増幅度変動量加減手段５２４は、騒音変動量の幅を所定の閾値と比較し、騒音変動量の幅が所定の閾値以内であるときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段５２４は、騒音変動量が所定の回数以上連続して上昇したか否か（あるいは所定の回数以上連続して下降したか否か）を判定し、所定の回数以上連続した上昇（あるいは所定の回数以上連続した下降）でないときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段５２４は、増幅度変動量が所定の上限値を越えないように制限するとともに、増幅度変動量が所定の下限値を下回らないように制限することにより、拡声音が急激に変化しないようにする。また、増幅度を上げている途中であれば、騒音レベルが下降した場合であっても増幅度をすぐに下降させるのではなく、増幅度の上昇する傾きを一旦小さし、やがて増幅度が下降するように増幅度変動量を加減する。
【００５０】
図６は、騒音成分抽出手段１２１が算出した騒音レベル６０２、増幅手段１１０におけるソース信号に対する増幅度６０４、騒音変動量算出手段１２２が算出した騒音変動量６０６、および、増幅度変動量算出手段５２３が算出した増幅度変動量６０８の例をそれぞれ示す。なお、図６の騒音変動量６０６は、時刻Ｔ１における騒音レベルの傾きを例として示しており、具体的には、時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間における騒音レベルの差分を算出して得たものである。また、図６の増幅度変動量６０８は、時刻Ｔ２における増幅度の傾きを例として示しており、具体的には、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間における増幅度の差分を算出して得たものである。図７は、騒音レベル、増幅度、騒音変動量および増幅度変動量を時系列に登録したテーブルを示す。このテーブルは図５の記憶手段５３０に記憶される。また、騒音変動量は、図７に示すように騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類してテーブルに登録される。また、増幅度変動量は、図７に示すように騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類してテーブルに登録される。なお、図６および図７は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ８までについて示しているが、当然のことながら、時刻Ｔ８以後についても同様に記憶手段５３０に記憶するようになっている。
【００５１】
図８は、本発明に係る音響再生装置の第２の実施の形態における音響再生処理を示すフローチャートである。図８に示す音響再生処理の各ステップは、図５の記憶手段５３０に予め記憶されたプログラムによって、マイクロコンピュータ５２０が実行するようになっている。また、図８に示す音響再生処理は、マイクロコンピュータ５２０が、所定時間間隔で開始するようになっている。
【００５２】
図８において、まず、収音信号を可聴域において各周波数帯域に分割するとともに騒音の大きさを示す騒音レベルを周波数帯域毎に算出する（８０２）。次に、周波数帯域毎の騒音レベルを過去の騒音レベルと比較し、騒音変動量を周波数帯域毎に算出する（８０４）。次に、周波数帯域毎の増幅度を過去の増幅度と比較し、増幅度変動量を周波数帯域毎に算出する（８０５）。次に、周波数帯域毎の増幅度変動量と周波数帯域毎の騒音変動量とに基づいて、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する（８０６）。次に、周波数帯域毎に加減された増幅度変動量で、ソース信号に対する増幅度を周波数帯域毎に更新する（８０８）。
【００５３】
なお、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて、騒音の周波数が耳の感度が低い帯域である場合の増幅度の変動量を、騒音の周波数が人の耳の感度が高い帯域である場合の増幅度の変動量より小さくする。また、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて、騒音の周波数と拡声音の周波数が近いほど増幅度の変動量をより大きくし、騒音の周波数と拡声音の周波数が離れているほど増幅度の変動量をより小さくする。
【００５４】
以上のように、本実施の形態は、増幅度変動量と騒音変動量に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、増幅度変動量と騒音変動量とを上昇時と下降時とに分類して記憶するとともに、過去の増幅度の変動パターンと騒音レベルの変動パターンとを分析して増幅度変動量を加減するようになっているので、第１の実施の形態と比較してさらに利用者に違和感を与えないようにすることができる。
【００５５】
また、本実施の形態は、収音信号から周波数帯域毎に騒音成分を抽出し、周波数帯域毎に騒音変動量を算出し、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動を抑えつつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて増幅度変動量を加減するとともに、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動をさらに抑えつつ、必要な場合には拡声音の音圧レベルを騒音レベルに近づけて、利用者に拡声音をさらに十分に聞かせることができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の音響再生装置について、図１を用いて説明する。第３の実施の形態の音響再生装置は、第１の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段１３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段１２４が、記憶手段１３０に記憶された候補の中から騒音変動量に実質的に近い傾きを有したものを増幅度変動量として選択するようになっている。その他の構成要件については第１の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００５７】
増幅度変動量加減手段１２４は、具体的には、記憶手段１３０に記憶された騒音変動量に基づいて、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した平均値と記憶手段１３０に予め記憶された複数の増幅度変動量の候補とを比較し、候補の中から騒音変動量の平均値に最も近い傾きを有した候補を選択する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶手段１３０に記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、記憶手段１３０に予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第１の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００５９】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態の音響再生装置について、図５を用いて説明する。第４の実施の形態の音響再生装置は、第２の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段５３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段５２４が、記憶手段５３０に記憶された候補の中から騒音変動量に実質的に近い傾きを有したものを増幅度変動量として選択するようになっている。その他の構成要件については第２の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００６０】
増幅度変動量加減手段５２４は、具体的には、記憶手段５３０に記憶された騒音変動量に基づいて、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した騒音変動量の平均値と増幅度変動量とを比較する。比較した結果、騒音変動量が増幅度変動量より大きければ、記憶手段５３０に記憶された候補の中から、現在の増幅度変動量より大きく、かつ、現在の増幅度変動量に最も近い数値の候補を新たな増幅度変動量として選択する。また、比較した結果、騒音変動量が増幅度変動量より小さければ、記憶手段５３０に記憶された候補の中から、現在の増幅度変動量より小さく、かつ、現在の増幅度変動量に最も近い数値の候補を新たな増幅度変動量として選択する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶手段５３０に記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、記憶手段５３０に予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第２の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００６２】
（第５の実施の形態）
図９は、本発明に係る音響再生装置の第５の実施の形態を示すブロック図である。なお、図９において、図１に示す第１の実施の形態の音響再生装置１００の構成要件と同じ構成要件は同じ符号としてあり、詳細な説明を省略する。
【００６３】
図９において、本実施の形態の音響再生装置９００は、音質制御器１１１と音量制御器１１２と騒音成分抽出手段１２１と増幅度更新手段１２５とを有した第１のプロセッサ９１０と、騒音変動量算出手段１２２と増幅度変動量加減手段１２４と記憶手段１３０とを有した第２のプロセッサ９２０とを備える。
【００６４】
以上のように、本実施の形態は、ソース信号の増幅、増幅度の更新、および、騒音成分の抽出といった基本機能を受け持つ第１のプロセッサ９１０と、騒音変動量の算出、および、増幅度変動量の加減といった機能を受け持つ第２のプロセッサ９２０とを別にして構成しているので、第２のプロセッサ９２０に個別の騒音環境毎に適したものを用いれば、個別の騒音環境に適応した音響再生を容易に実現することができる。その他の効果については、第１の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００６５】
（第６の実施の形態）
図１０は、本発明に係る音響再生装置の第６の実施の形態を示すブロック図である。なお、図１０において、図５に示す第２の実施の形態の音響再生装置５００の構成要件と同じ構成要件は同じ符号としてあり、詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１０において、本実施の形態の音響再生装置１０００は、音質制御器１１１と音量制御器１１２と騒音成分抽出手段１２１と増幅度更新手段１２５とを有した第１のプロセッサ１０１０と、騒音変動量算出手段１２２と増幅度変動量算出手段５２３と増幅度変動量加減手段５２４と記憶手段５３０とを有した第２のプロセッサ１０２０とを備える。
【００６７】
以上のように、本実施の形態は、ソース信号の増幅、増幅度の更新、および、騒音成分の抽出といった基本機能を受け持つ第１のプロセッサ１０１０と、騒音変動量の算出、増幅度変動量の算出、および、増幅度変動量の加減といった機能を受け持つ第２のプロセッサ１０２０とを別にして構成しているので、第２のプロセッサ１０２０に個別の騒音環境毎に適したものを用いれば、個別の騒音環境に適応した音響再生を容易に実現することができる。その他の効果については、第２の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００６８】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態の音響再生装置は、第５の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段１３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段１２４が、記憶手段１３０に記憶された候補の中から増幅度変動量を選択するようになっている。その他の構成要件については第５の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第５の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００７０】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態の音響再生装置は、第６の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段５３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段５２４が、記憶手段５３０に記憶された候補の中から増幅度変動量を選択するようになっている。その他の構成要件については第６の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第６の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００７２】
なお、前述の説明において、周波数帯域毎に騒音の成分を抽出し、周波数帯域毎に騒音変動量を算出し、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する、利用者に違和感をより与えないよう構成した実施の形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、全周波数帯域で共通に増幅度変動量を加減するようにしてもよい。このように全周波数帯域で共通に増幅度変動量を加減するようにした場合、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する場合と比較して構成が簡単となり、本発明を容易に実施することができる。
【００７３】
また、前述の説明において、騒音変動量の平均値を算出し、この騒音変動量の平均値に基づいて増幅度変動量を加減する実施の形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、騒音変動量の最大値の算出や、騒音変動量の最小値の算出等、その他の統計処理を用いて騒音レベルの変動パターンを分析し、この分析の結果に基づいて増幅度変動量を加減するようにしてもよい。
【００７４】
また、前述の説明において、音響再生装置にスピーカおよびマイクをそれぞれひとつ接続した形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、音響再生装置に複数のスピーカおよび複数のマイクを接続し、それぞれのスピーカの拡声場所または拡声方向毎に異なる増幅度変動量でソース信号を増幅するようにしてもよい。
【００７５】
また、前述の説明において、マイクロコンピュータに音響再生処理の各ステップを実行させる形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、マイクロコンピュータ以外のデバイスに音響再生処理の各ステップを実行させるようにしてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
本発明は、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図２】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置における騒音レベルおよび騒音変動量の例を示す説明図
【図３】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置における騒音レベルおよび騒音変動量を登録したテーブルの例を示す説明図
【図４】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置の音響再生処理を示すフローチャート
【図５】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図６】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置における騒音レベル、増幅度、騒音変動量および増幅度変動量の例を示す説明図
【図７】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置における騒音レベル、増幅度、騒音変動量および増幅度変動量を登録したテーブルの例を示す説明図
【図８】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置の音響再生処理を示すフローチャート
【図９】本発明に係る第５および第７の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図１０】本発明に係る第６および第８の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図１１】従来の音響再生装置を示すブロック図
【符号の説明】
１０１ ソース信号入力端子
１０２ 拡声音信号出力端子
１０３ 収音信号入力端子
１１０ 増幅手段
１１１ 音質制御器
１１２ 音量制御器
１２１ 騒音成分抽出手段
１２２ 騒音変動量算出手段（単位時間騒音変動量算出手段）
５２３ 増幅度変動量算出手段
１２４、５２４ 増幅度変動量加減手段
１２５ 増幅度更新手段
１３０、５３０ 記憶手段
１５１ 音源
１５２ スピーカ
１５３ マイク
【発明の属する技術分野】
本発明は、本来の音響と等価な音響を再生するために音源からの音響信号を補正する音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法に関し、特に、騒音の状態に応じて音源からの音響信号を補正する音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の音響再生装置は、所定の時定数を有し、騒音レベルが変動したとき、拡声音の元となる音響信号（以下、ソース信号という）に対する増幅度を、騒音レベルに応じて予め定められた変動量で段階的に変動させるようになっていた。
【０００３】
このような従来の音響再生装置の例を図１１に示す。図１１において、従来の音響再生装置１１００は、ソース信号入力端子１１０１が、音源１１５１からソース信号を受け、増幅手段１１１０が、ソース信号を増幅して拡声音信号を生成し、拡声音信号出力端子１１０２が、スピーカ１１５２に拡声音信号を出力する。また、収音信号入力端子１１０３が、マイク１１５３から騒音の成分を含んだ収音信号を受け、騒音成分抽出手段１１２１が、収音信号から騒音の成分を抽出して騒音レベルを算出し、増幅度更新手段１１２５が、ソース信号に対する増幅度を、騒音レベルに応じて予め定められた一定の変動量で段階的に変動させる。
【０００４】
図１１に示した従来の音響再生装置１１００において、例えば、騒音レベルが６０ｄＢであるとき、増幅度更新手段１１２５は、本来６０ｄＢである拡声音の音圧レベルが騒音レベルより５ｄＢ高い６５ｄＢとなるように、ソース信号に対する増幅度を予め定められた一定の変動量で段階的に変動させる。また、騒音レベルが６０ｄＢから６５ｄＢにさらに上昇すると、増幅度更新手段１１２５は、拡声音の音圧レベルが騒音レベルより５ｄＢ高い７０ｄＢとなるように、増幅度を予め定められた一定の変動量で段階的に変動させる。具体的には、６５ｄＢから、６５．５ｄＢ、６６ｄＢ、６６．５ｄＢ、６７ｄＢ、６７．５ｄＢ、６８ｄＢ、６８．５ｄＢ、６９ｄＢ、６９．５ｄＢ、７０ｄＢというように、０．５ｄＢずつ段階的に拡声音の音圧レベルが上昇するよう増幅度を予め定められた一定の変動量で段階的に変動させ、急激な拡声音の変動を避けるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の音響再生装置は、例えば競技場のような環境で、騒音レベルが急激に上昇して最小可聴値が急激に大きくなったとき、予め定められた一定の変動量で変動させているため、拡声音の音圧レベルの上昇が間に合わず、利用者が拡声音を十分に聴くことができなくなるという問題があった。また、このような環境で、拡声音の音圧レベルを段階的に上昇させている最中、一旦上昇した騒音レベルが急激に下降して最小可聴値が急激に小さくなったとき、拡声音が突出してしまい利用者に違和感を与えるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の音響再生装置は、拡声音を出力する音響再生装置であって、前記拡声音の元となる音響信号を増幅する増幅手段と、前記音響信号に対する増幅度を更新する増幅度更新手段と、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出手段と、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出手段と、前記単位時間騒音変動量に基づいて前記音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減手段とを備えた構成を有している。
【０００８】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【０００９】
本発明の音響再生装置は、前記増幅度変動量加減手段が、前記増幅度変動量と前記単位時間騒音変動量とに基づいて前記増幅度変動量を加減する構成を有している。
【００１０】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【００１１】
本発明の音響再生装置は、前記増幅度変動量について複数の候補を予め記憶した記憶手段を備え、前記増幅度変動量加減手段が、予め記憶された前記複数の候補から前記増幅度変動量を選択する構成を有している。
【００１２】
この構成により、予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。
【００１３】
本発明の音響再生装置は、前記騒音成分抽出手段が、周波数帯域毎に前記騒音の成分を抽出し、前記単位時間騒音変動量算出手段が、周波数帯域毎に前記単位時間騒音変動量を算出し、前記増幅度変動量加減手段が、周波数帯域毎に前記増幅度変動量を加減する構成を有している。
【００１４】
この構成により、不必要な拡声音の変動を抑えつつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。
【００１５】
本発明の音響再生プログラムは、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出ステップと、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出ステップと、前記単位時間騒音変動量に基づいて音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減ステップとをコンピュータに実行させる構成を有している。
【００１６】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【００２３】
本発明の音響再生方法は、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出ステップと、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出ステップと、前記単位時間騒音変動量に基づいて音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減ステップとを備えた構成を有している。
【００２４】
この構成により、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る音響再生装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。図１において、音響再生装置１００は、音源１５１から拡声音の元となる音響信号（以下、ソース信号という）を受けるソース信号入力端子１０１と、ソース信号を増幅し拡声音信号として出力する増幅手段１１０と、拡声音信号をスピーカ１５２に出力する拡声音信号出力端子１０２と、マイク１５３から騒音の成分を含む収音信号を受ける収音信号入力端子１０３と、後述する音響再生処理の各ステップを実行するマイクロコンピュータ１２０と、音響再生処理の各ステップをマイクロコンピュータ１２０に実行させるプログラムと音響再生処理に関した情報とを記憶する記憶手段１３０を備える。なお、増幅手段１１０は、可聴域の各周波数帯域において周波数帯域毎に異なる増幅度でソース信号を増幅可能な音質制御器１１１と、可聴域の各周波数帯域において周波数帯域に関わらず同一の増幅度でソース信号を増幅する音量制御器１１２とから構成される。また、マイクロコンピュータ１２０は、騒音成分抽出手段１２１と、騒音変動量算出手段１２２と、増幅度変動量加減手段１２４と、増幅度更新手段１２５とを有する。
【００３３】
騒音成分抽出手段１２１は、収音信号を所定時間間隔でサンプリングし、収音信号から騒音の成分を周波数帯域毎に抽出する。なお、マイク１５３から受けた収音信号は拡声音の成分と騒音の成分とを含み、一般に、拡声音の成分と騒音の成分とは周波数が異なる。また、マイク１５３で収音した拡声音の成分は、ソース信号が増幅手段１１０によって増幅され、拡声音としてスピーカ１５２から拡声され、マイク１５３に伝達される途中で減衰するとともに特性が変化したものである。このような収音信号から騒音の成分を抽出する際、騒音成分抽出手段１２１は、具体的には、収音信号を可聴域において各周波数帯域に分割するとともに、音源１５１からのソース信号のレベルと、ソース信号に対する増幅度と、スピーカ１５２から拡声された拡声音がマイク１５３に伝達するまでの拡声音の伝達関係を示す伝達関数と、マイク１５３からの収音信号のレベルとに基づいて、騒音の大きさを示す騒音レベルを周波数帯域毎に算出する。
【００３４】
騒音変動量算出手段１２２は、騒音成分抽出手段１２１が算出した周波数帯域毎の騒音レベルを所定時間間隔で比較し、騒音変動量を周波数帯域毎に算出する。また、騒音変動量算出手段１２２は、騒音変動量を騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類する。分類された騒音変動量は、記憶手段１３０に時系列に記憶される。
【００３５】
増幅度変動量加減手段１２４は、周波数帯域毎の騒音変動量に基づいて、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する。例えば、記憶手段１３０に記憶された騒音変動量について、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した騒音変動量の平均値に比例した増幅度変動量となるように増幅度変動量を加減する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００３６】
増幅度更新手段１２５は、増幅度変動量加減手段１２４によって周波数帯域毎に加減された増幅度変動量で、ソース信号に対する増幅度を周波数帯域毎に更新する。具体的には、可聴域の全周波数帯域において基準の増幅度を音量制御器１１２に設定し、可聴域の各周波数帯域において周波数帯域個別の増幅度と基準の増幅度との差分を音質制御器１１１に設定する。
【００３７】
なお、騒音変動が実質的に無かった場合、増幅度変動量加減手段１２４は増幅度変動量を加減しないので、増幅度更新手段１２５は所定の増幅度変動量で増幅度を更新する。具体的には、増幅度変動量加減手段１２４は、騒音変動量の幅を所定の閾値と比較し、騒音変動量の幅が所定の閾値以内であるときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段１２４は、騒音変動量が所定の回数以上連続して上昇したか否か（あるいは所定の回数以上連続して下降したか否か）を判定し、所定の回数以上連続した上昇（あるいは所定の回数以上連続した下降）でないときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段１２４は、増幅度変動量が所定の上限値を越えないように制限するとともに、増幅度変動量が所定の下限値を下回らないように制限することにより、拡声音が急激に変化しないようにする。
【００３８】
図２は、騒音成分抽出手段１２１が算出した騒音レベル２０２、および、騒音変動量算出手段１２２が算出した騒音変動量２０６の例をそれぞれ示す。なお、図２の騒音変動量２０６は、時刻Ｔ１における騒音レベルの傾きを例として示しており、具体的には、時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間における騒音レベルの差分を算出して得たものである。図３は、騒音レベルおよび騒音変動量を時系列に登録したテーブルを示す。このテーブルは図１の記憶手段１３０に記憶される。また、騒音変動量は、図３に示すように騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類してテーブルに登録される。なお、図２および図３は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ８までについて示しているが、当然のことながら、時刻Ｔ８以後についても同様に記憶手段１３０に記憶するようになっている。
【００３９】
図４は、本発明に係る音響再生装置の第１の実施の形態における音響再生処理を示すフローチャートである。図４に示す音響再生処理の各ステップは、図１の記憶手段１３０に予め記憶されたプログラムによって、マイクロコンピュータ１２０が実行するようになっている。また、図４に示す音響再生処理は、マイクロコンピュータ１２０が、所定時間間隔で開始するようになっている。
【００４０】
図４において、まず、収音信号から騒音の成分を周波数帯域毎に抽出する。（４０２）。具体的には、収音信号を可聴域において各周波数帯域に分割するとともに、音源１５１からのソース信号のレベルと、ソース信号に対する増幅度と、スピーカ１５２から拡声された拡声音がマイク１５３に伝達するまでの拡声音の伝達関係を示す伝達関数と、マイク１５３からの収音信号のレベルとに基づいて、騒音の大きさを示す騒音レベルを周波数帯域毎に算出する。
【００４１】
次に、周波数帯域毎の騒音レベルを過去の騒音レベルと比較し、騒音変動量を周波数帯域毎に算出する（４０４）。また、算出した騒音変動量を、騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類し、時系列にして記憶手段１３０に記憶する。
【００４２】
次に、周波数帯域毎の騒音変動量に基づいて、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する（４０６）。例えば、記憶手段１３０に記憶された騒音変動量に基づいて、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した平均値に比例した増幅度変動量となるように増幅度変動量を加減する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００４３】
次に、周波数帯域毎に加減された増幅度変動量で、ソース信号に対する増幅度を周波数帯域毎に更新する（４０８）。具体的には、可聴域の全周波数帯域において基準の増幅度を音量制御器１１２に設定し、可聴域の各周波数帯域において個別の増幅度と基準の増幅度との差分を音質制御器１１１に設定する。
【００４４】
なお、人の耳は周波数によって感度が異なる。したがって、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて、騒音の周波数が耳の感度が低い帯域である場合の増幅度の変動量を、騒音の周波数が人の耳の感度が高い帯域である場合の増幅度の変動量より小さくする。また、騒音の周波数と拡声音の周波数とが近いほど拡声音は聴きづらくなり、騒音の周波数帯域と拡声音の周波数帯域が離れるほど拡声音は聴き分け易くなる。したがって、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて、騒音の周波数と拡声音の周波数が近いほど増幅度の変動量をより大きくし、騒音の周波数と拡声音の周波数が離れているほど増幅度の変動量をより小さくする。
【００４５】
以上のように、本実施の形態は、騒音変動量に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、騒音変動量を騒音レベルの上昇時と下降時とに分類して記憶するとともに、統計処理により過去の騒音レベルの変動パターンを分析して増幅度変動量を加減するようになっているので、さらに利用者に違和感を与えないようにすることができる。
【００４６】
また、本実施の形態は、収音信号から周波数帯域毎に騒音成分を抽出し、周波数帯域毎に騒音変動量を算出し、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動を抑えつつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて増幅度変動量を加減するとともに、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動をさらに抑えつつ、必要な場合には拡声音の音圧レベルを騒音レベルに近づけて、利用者に拡声音をさらに十分に聞かせることができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明に係る音響再生装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。なお、図５において、図１に示す第１の実施の形態の音響再生装置１００の構成要件と同じ構成要件は同じ符号としてあり、詳細な説明を省略する。
【００４８】
図５において、本実施の形態の音響再生装置５００は、図１に示す第１の実施の形態の音響再生装置１００と異なり、ソース信号に対する周波数帯域毎の増幅度を所定時間間隔で比較し、増幅度変動量を周波数帯域毎に算出する増幅度変動量算出手段５２３を備え、騒音変動量算出手段１２２が、周波数帯域毎に騒音変動量を時系列にして記憶手段５３０に記憶し、増幅度変動量算出手段５２３が、周波数帯域毎に増幅度変動量を時系列にして記憶手段５３０に記憶し、増幅度変動量加減手段５２４が、記憶手段５３０に記憶された増幅度変動量と騒音変動量とを比較して、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減するようになっている。
【００４９】
増幅度変動量加減手段５２４は、一般に、騒音変動量が増幅度変動量より大きい場合、増幅度変動量を以前より大きくし、騒音変動量が増幅度変動量より小さい場合、増幅度変動量を以前より小さくする。しかしながら、増幅度変動量を騒音変動量に追従させ過ぎると、拡声音がふらついて聞こえてしまい、利用者に違和感を与えてしまう。そこで、増幅度変動量加減手段５２４は、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行って騒音変動パターンを分析するとともに、増幅度変動パターンを分析して増幅度変動量を加減する。具体的には、増幅度変動量加減手段５２４は、騒音変動量の幅を所定の閾値と比較し、騒音変動量の幅が所定の閾値以内であるときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段５２４は、騒音変動量が所定の回数以上連続して上昇したか否か（あるいは所定の回数以上連続して下降したか否か）を判定し、所定の回数以上連続した上昇（あるいは所定の回数以上連続した下降）でないときは、騒音変動が実質的に無かったと判断して増幅度変動量を加減しないことにより、拡声音がふらついて聞こえないようにする。また、増幅度変動量加減手段５２４は、増幅度変動量が所定の上限値を越えないように制限するとともに、増幅度変動量が所定の下限値を下回らないように制限することにより、拡声音が急激に変化しないようにする。また、増幅度を上げている途中であれば、騒音レベルが下降した場合であっても増幅度をすぐに下降させるのではなく、増幅度の上昇する傾きを一旦小さし、やがて増幅度が下降するように増幅度変動量を加減する。
【００５０】
図６は、騒音成分抽出手段１２１が算出した騒音レベル６０２、増幅手段１１０におけるソース信号に対する増幅度６０４、騒音変動量算出手段１２２が算出した騒音変動量６０６、および、増幅度変動量算出手段５２３が算出した増幅度変動量６０８の例をそれぞれ示す。なお、図６の騒音変動量６０６は、時刻Ｔ１における騒音レベルの傾きを例として示しており、具体的には、時刻Ｔ０と時刻Ｔ１との間における騒音レベルの差分を算出して得たものである。また、図６の増幅度変動量６０８は、時刻Ｔ２における増幅度の傾きを例として示しており、具体的には、時刻Ｔ１と時刻Ｔ２との間における増幅度の差分を算出して得たものである。図７は、騒音レベル、増幅度、騒音変動量および増幅度変動量を時系列に登録したテーブルを示す。このテーブルは図５の記憶手段５３０に記憶される。また、騒音変動量は、図７に示すように騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類してテーブルに登録される。また、増幅度変動量は、図７に示すように騒音レベルの上昇時と騒音レベルの下降時とに分類してテーブルに登録される。なお、図６および図７は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ８までについて示しているが、当然のことながら、時刻Ｔ８以後についても同様に記憶手段５３０に記憶するようになっている。
【００５１】
図８は、本発明に係る音響再生装置の第２の実施の形態における音響再生処理を示すフローチャートである。図８に示す音響再生処理の各ステップは、図５の記憶手段５３０に予め記憶されたプログラムによって、マイクロコンピュータ５２０が実行するようになっている。また、図８に示す音響再生処理は、マイクロコンピュータ５２０が、所定時間間隔で開始するようになっている。
【００５２】
図８において、まず、収音信号を可聴域において各周波数帯域に分割するとともに騒音の大きさを示す騒音レベルを周波数帯域毎に算出する（８０２）。次に、周波数帯域毎の騒音レベルを過去の騒音レベルと比較し、騒音変動量を周波数帯域毎に算出する（８０４）。次に、周波数帯域毎の増幅度を過去の増幅度と比較し、増幅度変動量を周波数帯域毎に算出する（８０５）。次に、周波数帯域毎の増幅度変動量と周波数帯域毎の騒音変動量とに基づいて、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する（８０６）。次に、周波数帯域毎に加減された増幅度変動量で、ソース信号に対する増幅度を周波数帯域毎に更新する（８０８）。
【００５３】
なお、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて、騒音の周波数が耳の感度が低い帯域である場合の増幅度の変動量を、騒音の周波数が人の耳の感度が高い帯域である場合の増幅度の変動量より小さくする。また、増幅度変動量を加減する際、好ましくは、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて、騒音の周波数と拡声音の周波数が近いほど増幅度の変動量をより大きくし、騒音の周波数と拡声音の周波数が離れているほど増幅度の変動量をより小さくする。
【００５４】
以上のように、本実施の形態は、増幅度変動量と騒音変動量に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、増幅度変動量と騒音変動量とを上昇時と下降時とに分類して記憶するとともに、過去の増幅度の変動パターンと騒音レベルの変動パターンとを分析して増幅度変動量を加減するようになっているので、第１の実施の形態と比較してさらに利用者に違和感を与えないようにすることができる。
【００５５】
また、本実施の形態は、収音信号から周波数帯域毎に騒音成分を抽出し、周波数帯域毎に騒音変動量を算出し、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動を抑えつつ、利用者に拡声音を十分に聞かせることができる。また、騒音の周波数と人の耳の特性に関する情報とに基づいて増幅度変動量を加減するとともに、騒音の周波数と拡声音の周波数との差分に基づいて増幅度変動量を加減するようになっているので、不必要な拡声音の変動をさらに抑えつつ、必要な場合には拡声音の音圧レベルを騒音レベルに近づけて、利用者に拡声音をさらに十分に聞かせることができる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態の音響再生装置について、図１を用いて説明する。第３の実施の形態の音響再生装置は、第１の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段１３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段１２４が、記憶手段１３０に記憶された候補の中から騒音変動量に実質的に近い傾きを有したものを増幅度変動量として選択するようになっている。その他の構成要件については第１の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００５７】
増幅度変動量加減手段１２４は、具体的には、記憶手段１３０に記憶された騒音変動量に基づいて、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した平均値と記憶手段１３０に予め記憶された複数の増幅度変動量の候補とを比較し、候補の中から騒音変動量の平均値に最も近い傾きを有した候補を選択する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００５８】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶手段１３０に記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、記憶手段１３０に予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第１の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００５９】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態の音響再生装置について、図５を用いて説明する。第４の実施の形態の音響再生装置は、第２の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段５３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段５２４が、記憶手段５３０に記憶された候補の中から騒音変動量に実質的に近い傾きを有したものを増幅度変動量として選択するようになっている。その他の構成要件については第２の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００６０】
増幅度変動量加減手段５２４は、具体的には、記憶手段５３０に記憶された騒音変動量に基づいて、過去数回における騒音変動量の平均値算出等の統計処理を行い、算出した騒音変動量の平均値と増幅度変動量とを比較する。比較した結果、騒音変動量が増幅度変動量より大きければ、記憶手段５３０に記憶された候補の中から、現在の増幅度変動量より大きく、かつ、現在の増幅度変動量に最も近い数値の候補を新たな増幅度変動量として選択する。また、比較した結果、騒音変動量が増幅度変動量より小さければ、記憶手段５３０に記憶された候補の中から、現在の増幅度変動量より小さく、かつ、現在の増幅度変動量に最も近い数値の候補を新たな増幅度変動量として選択する。なお、騒音レベルが上昇した場合、騒音レベル上昇時の騒音変動量の平均値を用い、騒音レベルが下降した場合、騒音レベル下降時の騒音変動量の平均値を用いる。
【００６１】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶手段５３０に記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、記憶手段５３０に予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第２の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００６２】
（第５の実施の形態）
図９は、本発明に係る音響再生装置の第５の実施の形態を示すブロック図である。なお、図９において、図１に示す第１の実施の形態の音響再生装置１００の構成要件と同じ構成要件は同じ符号としてあり、詳細な説明を省略する。
【００６３】
図９において、本実施の形態の音響再生装置９００は、音質制御器１１１と音量制御器１１２と騒音成分抽出手段１２１と増幅度更新手段１２５とを有した第１のプロセッサ９１０と、騒音変動量算出手段１２２と増幅度変動量加減手段１２４と記憶手段１３０とを有した第２のプロセッサ９２０とを備える。
【００６４】
以上のように、本実施の形態は、ソース信号の増幅、増幅度の更新、および、騒音成分の抽出といった基本機能を受け持つ第１のプロセッサ９１０と、騒音変動量の算出、および、増幅度変動量の加減といった機能を受け持つ第２のプロセッサ９２０とを別にして構成しているので、第２のプロセッサ９２０に個別の騒音環境毎に適したものを用いれば、個別の騒音環境に適応した音響再生を容易に実現することができる。その他の効果については、第１の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００６５】
（第６の実施の形態）
図１０は、本発明に係る音響再生装置の第６の実施の形態を示すブロック図である。なお、図１０において、図５に示す第２の実施の形態の音響再生装置５００の構成要件と同じ構成要件は同じ符号としてあり、詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１０において、本実施の形態の音響再生装置１０００は、音質制御器１１１と音量制御器１１２と騒音成分抽出手段１２１と増幅度更新手段１２５とを有した第１のプロセッサ１０１０と、騒音変動量算出手段１２２と増幅度変動量算出手段５２３と増幅度変動量加減手段５２４と記憶手段５３０とを有した第２のプロセッサ１０２０とを備える。
【００６７】
以上のように、本実施の形態は、ソース信号の増幅、増幅度の更新、および、騒音成分の抽出といった基本機能を受け持つ第１のプロセッサ１０１０と、騒音変動量の算出、増幅度変動量の算出、および、増幅度変動量の加減といった機能を受け持つ第２のプロセッサ１０２０とを別にして構成しているので、第２のプロセッサ１０２０に個別の騒音環境毎に適したものを用いれば、個別の騒音環境に適応した音響再生を容易に実現することができる。その他の効果については、第２の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００６８】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態の音響再生装置は、第５の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段１３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段１２４が、記憶手段１３０に記憶された候補の中から増幅度変動量を選択するようになっている。その他の構成要件については第５の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第５の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００７０】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態の音響再生装置は、第６の実施の形態の音響再生装置と異なり、記憶手段５３０が、増幅度変動量について複数の候補を予め記憶し、増幅度変動量加減手段５２４が、記憶手段５３０に記憶された候補の中から増幅度変動量を選択するようになっている。その他の構成要件については第６の実施の形態と同じであり、詳細な説明を省略する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態は、予め記憶した候補から増幅度変動量を選択するようになっているので、予め記憶した実績のある増幅度変動量で増幅度を更新することができ、拡声音の音圧レベルが急激に変化するといったような違和感を利用者に与えないようにすることができる。その他の効果については、第６の実施の形態に記載した効果と同等であり、詳細な説明を省略する。
【００７２】
なお、前述の説明において、周波数帯域毎に騒音の成分を抽出し、周波数帯域毎に騒音変動量を算出し、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する、利用者に違和感をより与えないよう構成した実施の形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、全周波数帯域で共通に増幅度変動量を加減するようにしてもよい。このように全周波数帯域で共通に増幅度変動量を加減するようにした場合、周波数帯域毎に増幅度変動量を加減する場合と比較して構成が簡単となり、本発明を容易に実施することができる。
【００７３】
また、前述の説明において、騒音変動量の平均値を算出し、この騒音変動量の平均値に基づいて増幅度変動量を加減する実施の形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、騒音変動量の最大値の算出や、騒音変動量の最小値の算出等、その他の統計処理を用いて騒音レベルの変動パターンを分析し、この分析の結果に基づいて増幅度変動量を加減するようにしてもよい。
【００７４】
また、前述の説明において、音響再生装置にスピーカおよびマイクをそれぞれひとつ接続した形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、音響再生装置に複数のスピーカおよび複数のマイクを接続し、それぞれのスピーカの拡声場所または拡声方向毎に異なる増幅度変動量でソース信号を増幅するようにしてもよい。
【００７５】
また、前述の説明において、マイクロコンピュータに音響再生処理の各ステップを実行させる形態を示したが、本発明はこれに限るものではなく、マイクロコンピュータ以外のデバイスに音響再生処理の各ステップを実行させるようにしてもよい。
【００７６】
【発明の効果】
本発明は、騒音が緩やかに変動するような場合であっても、騒音が急激に変動するような場合であっても、利用者に違和感を与えることなく、かつ、利用者に拡声音を十分に聴かせることができる音響再生装置、音響再生プログラムおよび音響再生方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図２】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置における騒音レベルおよび騒音変動量の例を示す説明図
【図３】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置における騒音レベルおよび騒音変動量を登録したテーブルの例を示す説明図
【図４】本発明に係る第１および第３の実施の形態の音響再生装置の音響再生処理を示すフローチャート
【図５】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図６】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置における騒音レベル、増幅度、騒音変動量および増幅度変動量の例を示す説明図
【図７】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置における騒音レベル、増幅度、騒音変動量および増幅度変動量を登録したテーブルの例を示す説明図
【図８】本発明に係る第２および第４の実施の形態の音響再生装置の音響再生処理を示すフローチャート
【図９】本発明に係る第５および第７の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図１０】本発明に係る第６および第８の実施の形態の音響再生装置を示すブロック図
【図１１】従来の音響再生装置を示すブロック図
【符号の説明】
１０１ ソース信号入力端子
１０２ 拡声音信号出力端子
１０３ 収音信号入力端子
１１０ 増幅手段
１１１ 音質制御器
１１２ 音量制御器
１２１ 騒音成分抽出手段
１２２ 騒音変動量算出手段（単位時間騒音変動量算出手段）
５２３ 増幅度変動量算出手段
１２４、５２４ 増幅度変動量加減手段
１２５ 増幅度更新手段
１３０、５３０ 記憶手段
１５１ 音源
１５２ スピーカ
１５３ マイク
Claims (6)
- 拡声音を出力する音響再生装置であって、前記拡声音の元となる音響信号を増幅する増幅手段と、前記音響信号に対する増幅度を更新する増幅度更新手段と、騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出手段と、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出手段と、前記単位時間騒音変動量に基づいて前記音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減手段とを備えたことを特徴とする音響再生装置。
- 前記増幅度変動量加減手段が、前記増幅度変動量と前記単位時間騒音変動量とに基づいて前記増幅度変動量を加減することを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
- 前記増幅度変動量について複数の候補を予め記憶した記憶手段を備え、前記増幅度変動量加減手段が、予め記憶された前記複数の候補から前記増幅度変動量を選択することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響再生装置。
- 前記騒音成分抽出手段が、周波数帯域毎に前記騒音の成分を抽出し、前記単位時間騒音変動量算出手段が、周波数帯域毎に前記単位時間騒音変動量を算出し、前記増幅度変動量加減手段が、周波数帯域毎に前記増幅度変動量を加減することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の音響再生装置。
- 騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出ステップと、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出ステップと、前記単位時間騒音変動量に基づいて音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする音響再生プログラム。
- 騒音の成分を含む収音信号から前記騒音の成分を抽出する騒音成分抽出ステップと、前記騒音について単位時間当たりの騒音変動量を算出する単位時間騒音変動量算出ステップと、前記単位時間騒音変動量に基づいて音響信号の増幅度変動量を加減する増幅度変動量加減ステップとを備えたことを特徴とする音響再生方法。
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