JP5531988B2 - 音量制御装置、音量制御方法、および音量制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、補聴器や集音器など音響信号を集音し増幅する音量制御装置および音量制御方法に関する。

難聴者においては、小さい音が聞きづらいだけではなく、快適に受容できる音のレベルが限定され、感知できうる音のレベルに達した後、さらなる音量増加に伴い比較的すぐにうるさく感じる場合がある。このような補充現象が観察される難聴が存在することが知られている。このため難聴の種類によっては単にマイクで集音した音を増幅装置に入力し、増幅装置のボリュームを上げて可聴なレベルまで音量を上げてイヤホンなどで増幅した音を聞かせる装置では、音源の音量変化に伴い音量が過大になる恐れがある。

そのため、補聴器等の難聴者向けの聴覚補助装置は、個人の聴覚特性に合わせ増幅特性を設定する必要があり、専門家によるフィッティングが必要となるなど調整が難しくなっている理由の一つとなっている。

そこで、従来、注文式補聴器を難聴者が購入する際、難聴者の聴力特性に注文式補聴器の音響特性を合わせる注文式補聴器等の音響特性チェック装置（例えば、特許文献１参照。）や、最小可聴値から不快閾値までの聴力データを被験者に聞かせることによりその利用者個人に適合した音質を提供するようにした補聴器調整装置や補聴器が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開昭６２−１２５８００号公報 特開２００１−２０４０９８号公報

しかしながら、特許文献１，２の音声制御装置では、テスト用の聴力データを実際に利用者に聞かせるようにしているので、被験者である利用者の負担が大きい、という課題がある。

また、測定に用いられる聴力データと実際に生活の中でうるさいと感じる音に含まれる周波数成分の構成比率による感じ方の違いがある。このため、限定されたテスト音を聞かせるテスト装置による測定だけでは、許容できる最大音量を帯域毎に特定することは難しく、良好な結果が期待できない、という課題もある。

また、全帯域に渡ってダイナミックレンジを圧縮することで過大音量を回避しようとするとノイズに目的音が埋もれて聞きにくくなったり、表現に乏しい音になることがある。

そこで、本発明は、このような課題を解決するために、利用者にテスト用の聴力データを聴かせることなく、実生活の中で利用者が過大と感じた帯域の音声の最大出力レベルを調整することができる、音量制御装置および音量制御方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の音量制御装置は、入力音声を音声信号Ｓ１に変換する音声入力部（１１）と、前記音声信号の帯域を分割する帯域分割部（１２）と、本装置からの出力音声を利用者が過大であると判断した場合にその利用者の操作により過大出力通知情報を出力する過大出力通知部（１３）と、前記帯域分割部（１２）によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における前記利用者の可聴信号分布情報と、前記過大出力通知情報が出力された場合における前記利用者の過大信号分布情報とを算出し、算出した前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とに基づいて補正帯域を決定する補正帯域決定部（１４）と、前記帯域分割部（１２）からの帯域が分割された前記音声信号のうち前記補正帯域決定部（１４）によって決定された補正帯域の音声信号のみ音量を制御して出力音声とする音声出力制御部（１５）と、を備えたことを特徴とする音量制御装置である。

ここで、前記補正帯域決定部（１４）は、前記帯域分割部（１２）によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す可聴信号分布情報を算出する可聴信号分布情報算出部（１４１）と、前記可聴信号分布情報算出部（１４１）によって算出された前記可聴信号分布情報を記憶する可聴信号分布情報記憶部（１４２）と、前記帯域分割部（１２）によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力された場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す過大信号分布情報を算出する過大信号分布情報算出部（１４３）と、前記過大信号分布情報算出部（１４３）によって算出された前記過大信号分布情報を記憶する過大信号分布情報記憶部（１４４）と、前記帯域分割部（１２）によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記可聴信号分布情報記憶部（１４２）に記憶された前記可聴信号分布情報における前記発生頻度と、前記過大信号分布情報記憶部（１４４）に記憶された前記過大信号分布情報における前記発生頻度とを比較し、前記可聴信号分布情報における前記発生頻度より前記過大信号分布情報における前記発生頻度の方が大きい場合、その帯域を補正帯域として決定する頻度比較補正帯域決定部（１４５）と、を備えたようにしても良い。

また、前記可聴信号分布情報記憶部（１４２）および前記過大信号分布情報記憶部（１４４）は、それぞれ、記憶している前記可聴信号分布情報および前記過大信号分布情報を、古いものから順次削除する、ようにしても良い。

また、前記頻度比較補正帯域決定部（１４５）は、前記帯域分割部（１２）によって分割された前記音声信号の帯域毎に、所定の最大可聴音量レベル近傍で、前記可聴信号分布情報における前記発生頻度と前記過大信号分布情報における前記発生頻度とを比較し、前記可聴信号分布情報における前記発生頻度より前記過大信号分布情報における前記発生頻度の方が大きい場合、その帯域を補正帯域として決定する、ようにしても良い。

また、前記音声出力制御部（１５）は、前記補正帯域決定部（１４）によって決定された補正帯域の音声信号において前記所定の最大可聴音量レベルを超える部分を所定のリミッターカーブに従って可聴音量レベルまで引き下げることにより音量を制御して出力すると共に、前記過大出力通知部（１３）から前記過大出力通知情報を受ける度に、前記所定の最大可聴音量レベルをより低く設定する、ようにしても良い。

また、前記音声出力制御部（１５）は、前記補正帯域決定部（１４）によって決定された補正帯域の音声信号において前記所定の最大可聴音量レベルを超える部分に対し、所定の圧縮率を乗算することによりダイナミックレンジを圧縮することにより音量を制御して出力すると共に、前記過大出力通知部（１３）から前記過大出力通知情報を受ける度に、前記ダイナミックレンジの圧縮率を大きく設定する、ようにしても良い。

また、本発明の音量制御装置は、入力音声を音声信号に変換する音声入力部（１１）と、前記音声信号を高速フーリエ変換してフーリエ係数を出力する高速フーリエ変換部（１２’）と、本装置からの出力音声を利用者が過大であると判断した場合にその利用者の操作により過大出力通知情報を出力する過大出力通知部（１３）と、前記高速フーリエ変換部（１２’）からの前記フーリエ係数に基づいて前記過大出力通知情報が出力されていない場合における前記利用者の可聴信号分布情報と、前記過大出力通知情報が出力された場合における前記利用者の過大信号分布情報とを算出すると共に、算出した前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とに基づいて補正帯域を決定する補正帯域決定部（１４）と、前記高速フーリエ変換部（１２’）からの前記フーリエ係数のうち前記補正帯域決定部（１４）によって決定された補正帯域に含まれるフーリエ係数の音声信号のみ音量を制御して出力音声とする音声出力制御部（１５’）と、を備えたことを特徴とする音量制御装置である。

また、本発明の音量制御方法は、入力音声を音声信号に変換するステップと、前記音声信号の帯域を分割するステップと、本装置からの出力音声を利用者が過大であると判断した場合にその利用者の操作によって過大出力通知情報が出力されるか否かを判断するステップと、前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す可聴信号分布情報を算出するステップと、前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力された場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す過大信号分布情報を算出するステップと、前記音声信号の帯域毎に、前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とを比較し、その比較結果に基づいて補正帯域を決定するステップと、前記補正帯域の音声信号のみ音量を制御して出力音声とするステップと、を備えたことを特徴とする音量制御方法である。

本発明の音量制御装置および音量制御方法によれば、利用者にテスト用の聴力データを聴かせることなく、実生活の中で利用者が過大と感じた帯域の音声の最大出力レベルを調整することができる。

実施形態１の音声制御装置の構成例を示すブロック図である。 実施形態１の音声制御装置を構成する各構成要素の動作例を示すフローチャートである。 実施形態１の頻度比較補正帯域決定部１４５における可聴信号分布情報Ｓ４と過大信号分布情報Ｓ５の比較の一例を示す図である。 実施形態１の音声出力制御部のダイナミックレンジ圧縮部による最大可聴レベルの引き下げによって変化するゲイン特性（増幅特性）の変化の例を示す図である。 実施形態１の音声出力制御部のダイナミックレンジ圧縮部による最大可聴レベルの引き下げによって変化するゲイン特性（増幅特性）の変化の他の例を示す図である。 実施形態２の音声制御装置の構成例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る音声制御装置の実施形態１，２について説明する。なお、以下に説明する本発明に係る音声制御装置の実施形態１、２では、難聴者等が使用する補聴器や集音器等を一例として説明する。

まず、本発明に係る音声制御装置の実施形態１について説明する。

図１において、実施形態１の音声制御装置１は、音声入力部１１と、帯域分割部１２と、過大出力通知部１３と、補正帯域決定部１４と、音声出力制御部１５と、を有する。

音声入力部１１は、入力音声を音声信号Ｓ１に変換して帯域分割部１２へ出力するものである。

帯域分割部１２は、音声入力部１１によって変換して出力された音声信号Ｓ１を所定の周波数帯域毎に分割して帯域分割音声信号Ｓ２として出力するものである。

過大出力通知部１３は、本装置１を使用した利用者が、本装置１を介し利用者の耳に実際に入る出力音声を過大と判断した場合に、利用者のボタン操作等により過大出力通知情報Ｓ３を補正帯域決定部１４へ出力するものである。

補正帯域決定部１４は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力されていない場合における利用者の後述する可聴信号分布情報Ｓ４と、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力された場合における後述する過大信号分布情報Ｓ５とを算出し、算出した可聴信号分布情報Ｓ４と過大信号分布情報Ｓ５とに基づいて補正帯域を決定するものである。

ここで、本実施形態１の補正帯域決定部１４は、可聴信号分布情報算出部１４１と、可聴信号分布情報記憶部１４２と、過大信号分布情報算出部１４３と、過大信号分布情報記憶部１４４と、頻度比較補正帯域決定部１４５とを有している。

可聴信号分布情報算出部１４１は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力されていない場合における所定単位時間、すなわちフレーム毎のパワーである信号レベル値を算出する。そして、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す可聴信号分布情報Ｓ４を算出し、可聴信号分布情報記憶部１４２に記憶するものである。ここで、可聴信号分布情報算出部１４１は、過大出力通知情報Ｓ３が出力されていない場合における可聴信号分布情報Ｓ４を算出する際、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数をカウントし、所定の母数で正規化して発生頻度とする。所定の母数とは、例えば、本実施形態１の可聴信号分布情報記憶部１４２が所定の時間を経過した可聴信号分布情報Ｓ４を古いものから順次削除する場合における、所定の時間の時間幅をフレーム時間幅で除したものに相当する。

可聴信号分布情報記憶部１４２は、可聴信号分布情報算出部１４１によって算出された可聴信号分布情報Ｓ４を記憶するものである。ここで、本実施形態１の可聴信号分布情報記憶部１４２は、所定の時間を経過した可聴信号分布情報Ｓ４を古いものから順次削除することで、利用環境が変わった際に古い可聴信号分布情報Ｓ４の影響を受け過ぎることを回避するようにしている。なお、可聴信号分布情報記憶部１４２は、所定の時間を経過した可聴信号分布情報Ｓ４を古いものから順次削除せずに、加重平均等を利用して古い可聴信号分布情報Ｓ４の影響を少なくするようにしても勿論良い。

過大信号分布情報算出部１４３は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力された場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す過大信号分布情報Ｓ５を算出し、過大信号分布情報記憶部１４４に記憶するものである。ここで、過大信号分布情報算出部１４３は、過大出力通知情報Ｓ３が出力された場合における過大信号分布情報Ｓ５を算出する際、後述する図３に示すように、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数をカウントし、所定の母数で正規化して発生頻度とする。所定の母数は、本実施形態１の過大信号分布情報記憶部１４４が所定の時間を経過した過大信号分布情報Ｓ５を古いものから順次削除する場合における、所定の時間の時間幅をフレーム時間幅で除したものに相当する。

過大信号分布情報記憶部１４４は、過大信号分布情報算出部１４３によって算出された過大信号分布情報Ｓ５を記憶するものである。ここで、本実施形態１の過大信号分布情報記憶部１４４は、可聴信号分布情報記憶部１４２と同様に、所定の時間を経過した可聴信号分布情報Ｓ４を古いものから順次削除することで、利用環境が変わった際に古い過大信号分布情報Ｓ５の影響を受け過ぎることを回避するようにしている。なお、過大信号分布情報記憶部１４４は、可聴信号分布情報記憶部１４２と同様に、所定の時間を経過した過大信号分布情報Ｓ５を古いものから順次削除せずに、加重平均等を利用して古い過大信号分布情報Ｓ５の影響を少なくするようにしても勿論良い。

頻度比較補正帯域決定部１４５は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、可聴信号分布情報記憶部１４２に記憶された可聴信号分布情報Ｓ４における発生頻度と、過大信号分布情報記憶部１４４に記憶された過大信号分布情報Ｓ５における発生頻度とを比較する。そして、可聴信号分布情報Ｓ４における発生頻度より過大信号分布情報Ｓ５における発生頻度の方が大きい場合、その帯域分割音声信号Ｓ２の帯域を補正帯域として決定し、補正帯域決定情報Ｓ６として音声出力制御部５へ出力するものである。具体的には、図３を参照して後述する。

また、音声出力制御部１５は、帯域分割部１２からの帯域が分割された帯域分割音声信号Ｓ２のうち、補正帯域決定部１４からの補正帯域決定情報Ｓ６に基づいて、音量を制御する補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみ音量を制御して出力音声とするものである。ここで、本実施形態１の音声出力制御部１５は、ダイナミックレンジ圧縮部１５１と、信号合成部１５２と、音声出力部１５３とを有する。

次に、以上のように構成された本発明に係る音声制御装置の実施形態１の動作を、図２のフローチャートを参照して説明する。

まず、図示を省略する電源がオンになったこと等を契機として、音声制御装置１は動作を開始し、そして、外部から補聴器または集音器等の音声制御装置１の音声に音声が入力すると、音声入力部１１は、入力音声を音声信号Ｓ１に変換して帯域分割部１２に出力する（ステップ２００）。

帯域分割部１２は、音声入力部１１を介し入力された音声信号Ｓ１を帯域分割して、帯域分割音声信号Ｓ２として、補正帯域決定部１４および音声出力制御部１５に出力する（ステップ２１０）。

ここで、補正帯域決定部１４には、図１に示すように過大出力通知部１３が接続されている。過大出力通知部１３は、補聴器または集音器等の音声制御装置１を利用する利用者が、その音声制御装置１から過大出力が出力されたと感じたときにボタン操作等をすると、過大出力通知情報Ｓ３を補正帯域決定部１４や音声出力制御部１５に対し出力する。

補正帯域決定部１４は、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力され、入力するか否かを判断する（ステップ２２０）。

ここで、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力されてなく、補正帯域決定部１４に過大出力通知情報Ｓ３が入力していない場合（ステップ２２０“ＮＯ”）、補正帯域決定部１４では、可聴信号分布情報算出部１４１が帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力されていない場合における可聴信号分布情報Ｓ４を算出して（ステップ２３０）、可聴信号分布情報記憶部１４２に記憶する。具体的には、可聴信号分布情報算出部１４１は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力されていない間、所定単位時間（例えば、１ｍｍ秒。）であるフレーム毎に、各帯域分割音声信号Ｓ２の信号レベル値を算出する。そして、所定計測時間（例えば、数秒〜数十秒）内に同一信号レベル値を有するフレーム数をカウントする。可聴信号分布情報算出部１４１は、そのカウント値を所定の母数により正規化して可聴信号の発生頻度として可聴信号分布情報Ｓ４を算出する。可聴信号分布情報Ｓ４は、後述する図３のように横軸を信号レベル値として縦軸に発生頻度をとった可聴信号の発生頻度の分布を示す。

これに対し、利用者の操作に基づいて過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力され、補正帯域決定部１４に入力した場合（ステップ２２０“ＹＥＳ”）、補正帯域決定部１４では、過大信号分布情報算出部１４３が帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力された場合における利用者の過大信号分布情報Ｓ５を算出して（ステップ２４０）、過大信号分布情報記憶部１４４に記憶する。具体的には、過大信号分布情報算出部１４３は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力されている間、可聴信号分布情報算出部１４１と同様に、所定単位時間（例えば、１ｍｍ秒。）であるフレーム毎に、各帯域分割音声信号Ｓ２の信号レベル値を算出する。そして、所定計測時間（例えば、数秒〜数十秒）内に同一信号レベル値を有するフレーム数をカウントする。過大信号分布情報算出部１４３は、そのカウント値を所定の母数により正規化して過大信号の発生頻度として過大信号分布情報Ｓ５を算出する。過大信号分布情報Ｓ５は、後述する図３のように横軸を信号レベル値として縦軸に発生頻度をとった過大信号の発生頻度の分布を示す。

次に、補正帯域決定部１４では、頻度比較補正帯域決定部１４５が、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、可聴信号分布情報記憶部１４２に記憶された可聴信号分布情報Ｓ４における発生頻度と、過大信号分布情報記憶部１４４に記憶された過大信号分布情報Ｓ５における発生頻度とを比較して、その比較結果に基づいて補正帯域を決定する（ステップ２５０）。なお、頻度比較補正帯域決定部１４５は、このようにして決定した補正帯域を、補正帯域情報Ｓ６として音声出力制御部１５へ出力する。

図３では、横軸に信号レベル、縦軸に発生頻度をとり、可聴信号分布情報Ｓ４と過大信号分布情報Ｓ５とを示している。

前述したように、可聴信号分布情報Ｓ４および過大信号分布情報Ｓ５は、それぞれ、可聴信号分布情報算出部１４１および過大信号分布情報算出部１４３によって、所定単位時間（例えば、１ｍｍ秒。）であるフレーム毎に、各帯域分割音声信号Ｓ２の信号レベル値を算出する。そして、所定計測時間（例えば、数秒〜数十秒）内に同一信号レベル値を有するフレーム数をカウントし、そのカウント値を所定の母数により正規化する。横軸に正規化した信号レベル値をとり、縦軸に正規化した発生頻度をとった可聴信号および過大信号の発生頻度の分布情報である。

ここで、本実施形態１では、頻度比較補正帯域決定部１４５は、帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、図３に示すように、可聴信号分布情報Ｓ４と過大信号分布情報Ｓ５とを、ユーザに応じた所定の最大可聴レベル１近傍において比較する。頻度比較補正帯域決定部１４５は、所定の最大可聴レベル１近傍において可聴信号分布情報Ｓ４の発生頻度よりも過大信号分布情報Ｓ５の発生頻度の方が大きい場合に、その帯域分割音声信号Ｓ２の帯域を補正帯域として決定する。

そして、補正帯域決定部１４の頻度比較補正帯域決定部１４５から音声出力制御部１５へ補正帯域情報Ｓ６が出力されると、音声出力制御部１５では、まず、ダイナミックレンジ圧縮部１５１が後述するダイナミックレンジのゲイン特性（増幅特性）の変更処理を行う（ステップ２６０）。そして、その補正帯域情報Ｓ６に基づいて、補正帯域情報Ｓ６が指定した補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみダイナミックレンジを後述する図４や図５等に示すように圧縮して、該当する補正帯域の最大可聴レベル１を最大可聴レベル２まで引き下げる（ステップ２７０）。つまり、ダイナミックレンジ圧縮部１５１は、利用者の操作に基づいて過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力され、補正帯域決定部１４に入力する度に、ステップ２６０にて後述するダイナミックレンジのゲイン特性の変更処理を行う。そして、ステップ２７０により変更処理後のゲイン特性に基づいて補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみダイナミックレンジを圧縮する。

図４および図５は、それぞれ、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１による最大可聴レベルの引き下げによって変化するゲイン特性（増幅特性）の変化の例を示す図である。なお、図４および図５において、横軸は補正帯域情報Ｓ６が指定した補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２の入力レベルであり、縦軸はその出力レベルである。

図４の例において、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１は、補正帯域情報Ｓ６によって指定された補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみ、利用者に応じた所定の最大可聴レベル１を上限としてリミッターを動作させ、ゲイン特性に基づいて最大可聴レベル１から最大可聴レベル２までダイナミックレンジを引き下げる。ここで、図４に示す場合、ダイナミックレンジ圧縮部１５１は、利用者の操作に基づいて過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力される度に、ステップ２６０の処理によりゲイン特性を大きく変更して、最大可聴レベル１から最大可聴レベル２への引き下げ幅を大きくして、少しずつ最大可聴レベル２の値を小さくしていく。なお、図４における最大可聴レベル１とは、図３における最大可聴レベル１と同じである。

また、図５の例において、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１は、補正帯域情報Ｓ６が指定した補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみ、最大可聴レベル１を上限としてリミッターを動作させ、図４に示すように最大可聴レベル２までダイナミックレンジを引き下げると共に、さらに、所定の圧縮率を乗算することにより帯域分割音声信号Ｓ２のゲイン特性の傾きを変化させる。ここで、図５に示す場合、ダイナミックレンジ圧縮部１５１は、利用者の操作に基づいて過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力される度に、ステップ２６０の処理により所定の圧縮率等のゲイン特性を大きく変更して、少しずつ最大可聴レベル２の値を小さくしていくと共に、帯域分割音声信号Ｓ２のゲイン特性の傾きを変化させていくことになる。なお、図５における最大可聴レベル１とは、図４における最大可聴レベル１と同様に、図３における最大可聴レベル１と同じである。

これにより、図４および図５に示す両場合とも、過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力される度に、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１は、徐々に、最大可聴レベル２が引き下げられる。このため、急激に音量が下がることがなくなり、この点で本装置の使用勝手や使用感が向上する。なお、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１は、補正帯域情報Ｓ６が指定した補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみ、利用者が過大と感じない音量までダイナミックレンジを引き下げれば良く、その方法は図４および図５に限定されるものではない。また、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１にてダイナミックレンジ圧縮のゲイン特性を更新できるように、過大出力通知部１３から、直接、ダイナミックレンジ圧縮部１５１に過大出力通知情報Ｓ３が出力されるように構成しても勿論よい。

次に、信号合成部１５２は、ダイナミックレンジ圧縮部１５１によってダイナミックレンジが圧縮された補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ７と、ダイナミックレンジが圧縮されずそのままである補正帯域以外の帯域分割音声信号Ｓ２とを合成して（ステップ２８０）、合成音声信号Ｓ８として音声出力部１５３へ出力する。

すると、音声出力部１５３は、信号合成部１５２からの合成音声信号Ｓ８を入力して、出力音声に変換して利用者の耳等にイヤホン等を介して出力する（ステップ２９０）。

従って、本実施形態１の音声制御装置１によれば、補正帯域決定部１４が帯域分割部１２によって分割された各帯域の帯域分割音声信号Ｓ２毎に、過大出力通知部１３からの過大出力通知情報Ｓ３が出力されていない場合における利用者の可聴信号分布情報Ｓ４と過大出力通知情報Ｓ３が出力された場合における利用者の過大信号分布情報Ｓ５とを算出し、算出した可聴信号分布情報Ｓ４と過大信号分布情報Ｓ５とに基づいて補正帯域を決定し、音声出力制御部１５が補正帯域の音声信号が過大な音量にならないようにその補正帯域のダイナミックレンジを圧縮して出力するので、利用者にテスト用の聴力データを聴かせることなく、実生活の中で利用者が過大と感じた帯域の音声の最大出力レベルを調整することができる。

特に、本実施形態１の音量制御装置１では、音声出力制御部１５のダイナミックレンジ圧縮部１５１は、利用者の操作に基づいて過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３が出力される度に、ダイナミックレンジのゲイン特性の変更処理を行って、変更処理後のゲイン特性に基づいて補正帯域の帯域分割音声信号Ｓ２のみダイナミックレンジを圧縮するようにしたので、利用者による過大出力通知情報Ｓ３の出力回数に応じて、徐々に、最大可聴レベル２やゲイン特性の傾きが下がることになる。その結果、本実施形態１の音量制御装置１によれば、実際の利用環境において本装置の利用者が随時うるさいと感じる音を徐々に学習してダイナミックレンジの圧縮を行うことが可能となり、従来の調整方法では難しかった利用者の主観に基づいた閾値の決定を徐々に行って、より利用環境に適合したダイナミックレンジ圧縮処理を行うことができる。

次に、図６を参照して、本発明に係る音声制御装置の実施形態２について説明する。なお、図６において、図１に示す実施形態１の音声制御装置１と同一の構成要素には、同一符号を付して説明する。

実施形態２の音声制御装置２は、音声入力部１１と、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部１２’と、過大出力通知部１３と、補正帯域決定部１４と、音声出力制御部１５’と、を有する。そして、本実施形態２の音声出力制御部１５’は、ダイナミックレンジ圧縮部１５１と、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１５２’と、音声出力部１５３とを有する。

つまり、実施形態２の音声制御装置２は、図１に示す実施形態１の音声制御装置１における帯域分割部１２および信号合成部１５２の代わりに、高速フーリエ変換部１２’および逆高速フーリエ変換部１５２’を設けたもので、それ以外の構成要素は、実施形態１の音声制御装置１のものと同一である。すなわち、図１に示す実施形態１の音声制御装置１では、帯域分割部１２が音声信号Ｓ１をその周波数帯域毎に分割してダイナミックレンジを圧縮する補正帯域を決定するようにしていたが、本実施形態２の音声制御装置２では、高速フーリエ変換部１２’が音声信号Ｓ１をフーリエ変換して、複数の周波数成分の波形成分であるフーリエ係数Ｓ２’に分けてダイナミックレンジを圧縮する補正帯域を決定するようにしたものである。

そのため、本実施形態２の音声制御装置２では、音声入力部１１から入力音声信号Ｓ１が高速フーリエ変換部１２’に入力すると、高速フーリエ変換部１２’は入力された音声信号Ｓ１からフーリエ係数Ｓ２’を得て、補正帯域決定部１４ならびに音声出力制御部１５へ出力する。

過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３４２を受信していない時には、可聴信号分布情報算出部１４１は、入力されたフーリエ係数Ｓ２’から実施形態１と同様に信号レベル値を算出して、所定計測時間（例えば、数秒〜数十秒）内に同一信号レベル値を有するフレーム数をカウントする。そして、可聴信号分布情報算出部１４１は、そのカウント値を所定の母数により正規化して可聴信号の発生頻度として可聴信号分布情報Ｓ４を算出し、可聴信号分布情報記憶部１４２に記録されている可聴信号分布情報Ｓ４を更新する。

一方、補正帯域決定部１４は、利用者の操作により過大出力通知部１３から過大出力通知情報Ｓ３４２が出力され受信すると、入力されたフーリエ係数Ｓ２’の信号レベル値を算出して、同様にして過大信号分布情報Ｓ５を算出し、過大信号分布情報記憶部１４４に記録されている過大信号分布情報Ｓ５を更新する。

そして、補正帯域決定部１４では、頻度比較補正帯域決定部１４５が、実施形態１の場合と同様に、過大信号分布情報Ｓ５と可聴信号分布情報Ｓ４を比較して、所定の最大可聴レベル１近傍において可聴信号分布情報Ｓ４よりも過大信号分布情報Ｓ５が大きい頻度を示す帯域を補正対象とする補正帯域を決定して、決定した補正帯域情報Ｓ６を音声出力制御部１５’へ出力する。

すると、音声出力制御部１５では、まずダイナミックレンジ圧縮部１５１が、補正帯域決定部１４からの補正帯域情報Ｓ６に基づいて、高速フーリエ変換部１２’からのフーリエ係数Ｓ２’における補正帯域であると判断された周波数帯域のフーリエ係数Ｓ２’のみ、実施形態１の場合と同様に、最大可聴レベル１を最大可聴レベル２等に引き下げる等してダイナミックレンジを圧縮して、フーリエ係数Ｓ７’としてＩＦＦＴ部１５２へ出力する。

逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１５２’は、ダイナミックレンジ圧縮部１５１によって補正帯域のみダイナミックレンジが圧縮されたフーリエ係数Ｓ７’を、逆高速フーリエ変換して時間軸上の音声信号Ｓ８に戻し、音声出力部１５３へ出力する。すると、音声出力部１５３は、実施形態１と同様に、その音声信号Ｓ８に基づいて出力音声Ｓ９を出力する。

従って、実施形態２の音声制御装置２では、図１に示す実施形態１の音声制御装置１における帯域分割部１２および信号合成部１５２の代わりに、高速フーリエ変換部１２’および逆高速フーリエ変換部１５２’を設けた。このため、実施形態１の音声制御装置１と同様に、利用者にテスト用の聴力データを聴かせることなく、実生活の中で利用者が過大と感じた帯域の音声の最大出力レベルを調整することができる。また、過大出力通知情報Ｓ３が出力される度にダイナミックレンジのゲイン特性の変更処理を行うことにより、より利用環境に適合したダイナミックレンジ圧縮処理を行うことができる。

最後に、上述の実施形態は、本発明の一例である。このため、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であることを付け加えておく。

１，２ 音声制御装置
１１ 音声入力部
１２ 帯域分割部
１３ 過大出力通知部
１４ 補正帯域決定部
１４１ 可聴信号分布情報算出部
１４２ 可聴信号分布情報記憶部
１４３ 過大信号分布情報算出部
１４４ 過大信号分布情報記憶部
１４５ 頻度比較補正帯域決定部
１５，１５’ 音声出力制御部
１５１ ダイナミックレンジ圧縮部
１５２ 信号合成部
１５３ 音声出力部
１２’ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部
１５２’ 逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部

Claims (9)

1. 入力音声を音声信号に変換する音声入力部と、
   前記音声信号の帯域を分割する帯域分割部と、
   利用者の操作により過大出力通知情報を出力する過大出力通知部と、
   前記帯域分割部によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における前記利用者の可聴信号分布情報と、前記過大出力通知情報が出力された場合における前記利用者の過大信号分布情報とを算出し、算出した前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とに基づいて補正帯域を決定する補正帯域決定部と、
   前記帯域分割部からの帯域が分割された前記音声信号のうち前記補正帯域決定部によって決定された補正帯域の音声信号の音量を制御して出力音声とする音声出力制御部と、
   を備えたことを特徴とする音量制御装置。
2. 請求項１記載の音量制御装置において、
   前記補正帯域決定部は、
   前記帯域分割部によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す可聴信号分布情報を算出する可聴信号分布情報算出部と、
   前記可聴信号分布情報算出部によって算出された前記可聴信号分布情報を記憶する可聴信号分布情報記憶部と、
   前記帯域分割部によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力された場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す過大信号分布情報を算出する過大信号分布情報算出部と、
   前記過大信号分布情報算出部によって算出された前記過大信号分布情報を記憶する過大信号分布情報記憶部と、
   前記帯域分割部によって分割された前記音声信号の帯域毎に、前記可聴信号分布情報記憶部に記憶された前記可聴信号分布情報における前記発生頻度と、前記過大信号分布情報記憶部に記憶された前記過大信号分布情報における前記発生頻度とを比較し、前記可聴信号分布情報における前記発生頻度より前記過大信号分布情報における前記発生頻度の方が大きい場合、その帯域を補正帯域として決定する頻度比較補正帯域決定部と、
   を備えたことを特徴とする音量制御装置。
3. 請求項２記載の音量制御装置において、
   前記可聴信号分布情報記憶部および前記過大信号分布情報記憶部は、それぞれ、
   記憶している前記可聴信号分布情報および前記過大信号分布情報を、古いものから順次削除する、
   ことを特徴とする音量制御装置。
4. 請求項２または請求項３記載の音量制御装置において、
   前記頻度比較補正帯域決定部は、
   前記帯域分割部によって分割された前記音声信号の帯域毎に、所定の最大可聴音量レベル近傍で、前記可聴信号分布情報における前記発生頻度と前記過大信号分布情報における前記発生頻度とを比較し、前記可聴信号分布情報における前記発生頻度より前記過大信号分布情報における前記発生頻度の方が大きい場合、その帯域を補正帯域として決定する、
   ことを特徴とする音量制御装置。
5. 請求項４に記載の音量制御装置において、
   前記音声出力制御部は、
   前記補正帯域決定部によって決定された補正帯域の音声信号において前記所定の最大可聴音量レベルを超える部分を所定のリミッターカーブに従って可聴音量レベルまで引き下げることにより音量を制御して出力すると共に、前記過大出力通知部から前記過大出力通知情報を受ける度に、前記所定の最大可聴音量レベルをより低く設定する、
   ことを特徴とする音量制御装置。
6. 請求項４記載の音量制御装置において、
   前記音声出力制御部は、
   前記補正帯域決定部によって決定された補正帯域の音声信号において前記所定の最大可聴音量レベルを超える部分に対し、所定の圧縮率を乗算することによりダイナミックレンジを圧縮することにより音量を制御して出力すると共に、前記過大出力通知部から前記過大出力通知情報を受ける度に、前記ダイナミックレンジの圧縮率を大きく設定する、
   ことを特徴とする音量制御装置。
7. 入力音声を音声信号に変換する音声入力部と、
   前記音声信号を高速フーリエ変換してフーリエ係数を出力する高速フーリエ変換部と、
   利用者の操作により過大出力通知情報を出力する過大出力通知部と、
   前記高速フーリエ変換部からの前記フーリエ係数に基づいて前記過大出力通知情報が出力されていない場合における前記利用者の可聴信号分布情報と、前記過大出力通知情報が出力された場合における前記利用者の過大信号分布情報とを算出すると共に、算出した前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とに基づいて補正帯域を決定する補正帯域決定部と、
   前記高速フーリエ変換部からの前記フーリエ係数のうち前記補正帯域決定部によって決定された補正帯域に含まれるフーリエ係数の音声信号のみ音量を制御して出力音声とする音声出力制御部と、
   を備えたことを特徴とする音量制御装置。
8. 入力音声を音声信号に変換するステップと、
   前記音声信号の帯域を分割するステップと、
   利用者の操作によって過大出力通知情報が出力されるか否かを判断するステップと、
   前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す可聴信号分布情報を算出するステップと、
   前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力された場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す過大信号分布情報を算出するステップと、
   前記音声信号の帯域毎に、前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とを比較し、その比較結果に基づいて補正帯域を決定するステップと、
   前記補正帯域の音声信号の音量を制御して出力音声とするステップと、
   を備えたことを特徴とする音量制御方法。
9. コンピュータに、
   入力音声を音声信号に変換するステップと、
   前記音声信号の帯域を分割するステップと、
   利用者の操作によって過大出力通知情報が出力されるか否かを判断するステップと、
   前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力されていない場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す可聴信号分布情報を算出するステップと、
   前記音声信号の帯域毎に、前記過大出力通知情報が出力された場合における所定フレーム毎の信号レベル値を算出して、所定計測時間内に同一信号レベル値を有するフレーム数の発生頻度の分布を示す過大信号分布情報を算出するステップと、
   前記音声信号の帯域毎に、前記可聴信号分布情報と前記過大信号分布情報とを比較し、その比較結果に基づいて補正帯域を決定するステップと、
   前記補正帯域の音声信号の音量を制御して出力音声とするステップと、
   を実行させることを特徴とする音量制御プログラム。

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