JP5763385B2 - 音声通信装置、音声通信システム、音声通信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音声データの無線通信を実現する音声通信装置、音声通信システム、音声通信方法及びプログラムに関する。

複数の端末間で音声データの送受信を行う音声通信システムとしては、例えば、建物・家屋に設置されるドアホン、インターホンが知られている（例えば特許文献１、２参照）。このような音声通信システムでは、有線通信を採用することで、全二重通信（同時通信）が可能である。無線通信で全二重通信を実現するためには、通信方向を時分割で切り替え、見かけ上同時通信を実現するといった方法があるが、切り替え操作が煩雑な上、細切れの入力データを違和感なく再生するには無線ＬＡＮのような帯域幅の広い通信方式を使用することが必要である。しかし、無線ＬＡＮを使用したとしても、通信するデータ量が増えれば同時通信ができなくなるおそれがある。一方で、無線通信で全二重通信を実現する方法として、送信専用、受信専用の通信手段を二重にすることで対応することが考えられるが、コストがかかることから現実的ではない。以上の理由から、音声通信システムで無線通信を採用する場合には、音声データの送受信にて同じ周波数帯を使用する半二重通信（交互通信）が採用される。

特開２０００−２２４３１９号公報 特開２００７−２２８３９２号公報

半二重通信を実現する短距離無線通信の規格として、例えばzigbeeが挙げられる。このzigbeeを例えばドアホンに採用し、映像と音声の両方の通信を行う場合、映像通信と音声通信に使用される帯域幅の割合は１０：１程度になり、映像が優先して通信される（音声通信の割合が小さい理由は、音声通信の上りと下りの両方で帯域幅を確保すると無駄が生じる為）。zigbeeは元々の帯域幅が狭いことから、音声通信に使用される帯域は、上記割合によりさらに狭くなる。従って、上りと下りの音声データの衝突が頻繁に生じ、音声通信が成り立たなくなるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、無線通信により半二重通信を行う場合において、限られた帯域幅における上りと下りの音声データの衝突を回避することができる音声通信装置、音声通信システム、音声通信方法及びプログラムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の音声通信装置は、対向端末との間で無線通信により半二重通信を行う音声通信装置であって、対向端末から受信する音声データを自装置外へ出力している最中に、対向端末に対して送信する音声データを入力可能とし、対向端末から受信する音声データの自装置外への出力中は、入力された音声データを保存しておき、対向端末からの音声データの受信が終了した後、対向端末から音声データの送信が行われないように制御するための要求を対向端末に送信した上で、保存しておいた音声データを対向端末に対して送信することを特徴とする。

本発明の音声通信システムは、本発明の音声通信装置同士により音声データの通信を行うことを特徴とする。

本発明の音声通信方法は、対向端末との間で無線通信により半二重通信を行う端末の音声通信方法であって、端末は、対向端末から受信する音声データを自端末外へ出力している最中に、対向端末に対して送信する音声データを入力可能とし、対向端末から受信する音声データの自端末外への出力中は、入力された音声データを保存しておき、対向端末からの音声データの受信が終了した後、対向端末から音声データの送信が行われないように制御するための要求を対向端末に送信した上で、保存しておいた音声データを対向端末に対して送信することを特徴とする。

本発明のプログラムは、対向端末との間で無線通信により半二重通信を行う端末のコンピュータに実行させるプログラムであって、コンピュータに、対向端末から受信する音声データを自端末外へ出力している最中に、対向端末に対して送信する音声データを入力する処理と、対向端末から受信する音声データの自端末外への出力中は、入力された音声データを保存する処理と、対向端末からの音声データの受信が終了した後、対向端末から音声データの送信が行われないように制御するための要求を対向端末に送信した上で、保存しておいた音声データを対向端末に対して送信する処理と、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、無線通信により半二重通信を行う場合において、限られた帯域幅における上りと下りの音声データの衝突を回避することができる。

本発明の一実施形態に係る音声通信装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る音声通信装置の動作時の一例を説明する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る音声通信装置の動作時の一例を説明する機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る音声通信システムの動作例を説明するイメージ図である。

以下、本発明を実施するための形態（実施形態）について添付図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の音声通信装置は、対向端末（通信相手となる端末）との間で短距離無線通信規格により半二重通信を行う端末である（携帯型、固定型のいずれであってもよい）。本実施形態の音声通信装置のハードウェア構成の一例を図１に示す。図１に示すように、本実施形態の音声通信装置は、Ｉ／Ｆ１、システムバス２、Ａ／Ｄ変換部３、Ｄ／Ａ変換部４、ＣＯＤＥＣ（ＡＡＣ）５、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７、無線部８、ＣＰＩＯ９、マイク１０、スピーカ１１、ボタン１２、ＬＥＤ１３を有する。無線部８で採用される短距離無線通信規格は、zigbeeを例とする。なお、図１には図示していないが、音声とともにやり取りされる映像を表示する表示部（ディスプレイ）等を備えてもよい。

次に、本実施形態の音声通信装置の動作例について説明する。ここでは、図１に示す構成の音声通信装置同士による通信を例とし、それらの音声通信装置を端末Ａ、端末Ｂとする。図２は端末Ａの動作例を説明する図であり、図３は端末Ｂの動作例を説明する図である。図４は端末Ａ、端末Ｂ両方の動作例を説明する図である。なお、図２及び図３における各ステップは、図４における各ステップに対応する（例えば、図２の「Ｓ４」は図４の「Ｓ４」と同じ動作を意味する）。以下、図２、図３、図４を参照しながら具体的に説明する。

まず、端末Ａ、Ｂともに、「発言権空き状態（待機中）」であるとする。発言権とは、対向端末に対して、定められた帯域幅を使って音声を送信することができる権利である。発言権がない端末は、発言権がある対向端末から送信される音声を受信する状態となり、その対向端末に音声を送信することができないように制御される。発言権は、各端末間で要求し合うことで移動する。上記発言権空き状態とは、自端末に発言権がない状態、かつ、自端末において音声の送受信を行っていない状態を意味する。その他に、「発言獲得中（送信中）」と「発言権開放中（受信中）」がある。発言権獲得中は、自端末に発言権がある状態、かつ、自端末から対向端末に対して音声の送信を行っている状態を意味する。発言権開放中は、自端末に発言権がない状態、かつ、自端末にて対向端末から音声の受信を行っている状態を意味する。端末Ａ、Ｂにおいて、例えばＣＰＵ７は常に、自端末が、発言権空き状態、発言権獲得中、発言権開放中のいずれの状態にあるかを把握している。

ここで、操作者Ｘが、端末Ａにおいて、ボタン１２を押してからマイク１０に向かって「どちら様ですか？」と発声し、その発声が終わったら押下していたボタン１２を離す（Ｓ１、Ｓ２）。このボタン１２は、操作者が自分の声を端末Ａに入力したいときに押下するボタンである。

端末ＡのＣＰＵ７は、ボタン１２に対する入力（押下）を検知すると（Ｓ３）、無線部８を介して、発言権獲得要求を端末Ｂへ送信する（Ｓ４）。なお、ここでは例として、ＣＰＵ７の発言権獲得要求の送信タイミングを、ボタン１２に対する入力の検知とした場合としたが、これに限られない。その他の例として、マイク１０に対して予め定められた閾値以上の音量の入力を検知した場合としてもよい。その場合、操作者は発声の際にボタン１２を押下する必要がないので、ボタン１２を端末に設けなくてもよい。

また、操作者Ｘがボタン１２を押している間に発声した「どちら様ですか？」という音声は、端末Ａにおいて、マイク１０から入力される（Ｓ２）と同時に、Ａ／Ｄ変換部３によりＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換されて生音源バッファとしてＲＡＭ６に保存される（Ｓ５）。そして、この生音源バッファは、ＣＯＤＥＣ５により圧縮されて圧縮音源バッファとしてＲＡＭ６に保存される（Ｓ６）。図２に示す生音源バッファ及び圧縮音源バッファにおいて、例えばバッファ１が、上記「どちら様ですか？」という音声データとなる。すなわち、図２に示すようにＲＡＭ６には複数の生音源バッファ及び圧縮音源バッファが保存されるが、それらバッファデータの１つ１つは、ボタン１２が押下されている間に入力された音声データ、又は、マイク１０に対して予め定められた閾値以上の音量で入力された音声データとなる。

端末Ａから送信された上記発言獲得要求は、端末Ｂにて受信される。端末Ｂにおいて、ＣＰＵ７は、無線部８を介して端末Ａからの発言獲得要求を受信すると（Ｓ７）、自端末の現在の状態が発言権空き状態であることから、その発言獲得要求を許諾する許諾通知を、無線部８を介して端末Ａに返信する（Ｓ８）。このとき、端末ＢのＣＰＵ７は、発言権空き状態から発言権開放中に遷移する。この遷移により、端末Ｂは、端末Ａからの音声を受信する状態となり、端末Ａに対して音声の送信ができないように制御される。

端末Ａにおいて、ＣＰＵ７は、無線部８を介して端末Ｂからの許諾通知を受信すると（Ｓ９）、発言権空き状態から発言権獲得中に遷移する。この遷移により、端末Ａは、端末Ｂに対して音声を送信する状態となる。そして、ＣＰＵ７は、ＲＡＭ６に保存されている圧縮音源バッファの端末Ｂへの送信を開始するように制御する（Ｓ１０）。この制御により、ＲＡＭ６に保存されている圧縮音源バッファは、例えばＲＡＭ６に保存された順で、無線部８を介して端末Ｂへ送信される（Ｓ１１）。

端末Ａから送信されてきた圧縮音源バッファは、端末Ｂにおいて、無線部８にて受信された後、ＲＡＭ６に保存される（Ｓ１２）。その後、その圧縮音源バッファは、ＣＯＤＥＣ５により伸張されて生音源バッファとしてＲＡＭ６に保存された後（Ｓ１３）、Ｄ／Ａ変換部４によりＤ／Ａ変換部４によりＤ／Ａ（Digital/Analog）変換されて（Ｓ１４）、スピーカ１５から出力される（Ｓ１５）。すなわち、端末Ｂのスピーカ１５から、操作者Ｘによる「どちら様ですか？」という音声が出力されることになる。

ここで、端末Ｂにおいて、スピーカ１５から「どちら様ですか？」という音声が出力されている最中に、操作者Ｙが音声を入力することができる。例えば、操作者Ｙは、端末Ｂにおいて、ボタン１２を押してからマイク１０に向かって「宅配便です」と発声し、その発声が終わったら押下していたボタン１２を離す（Ｓ１６、Ｓ１７）。

端末ＢのＣＰＵ７は、ボタン１２に対する入力（押下）を検知すると（Ｓ１８）、自端末の状態が発言権開放中であることから、端末Ａに対する発言権獲得要求の送信を待機する。

また、操作者Ｙがボタン１２を押している間に発声した「宅配便です」という音声は、端末Ｂにおいて、マイク１０から入力される（Ｓ１７）と同時に、Ａ／Ｄ変換部３によりＡ／Ｄ変換されて生音源バッファとしてＲＡＭ６に保存される（Ｓ１９）。そして、この生音源バッファは、ＣＯＤＥＣ５により圧縮されて圧縮音源バッファとしてＲＡＭ６に保存される（Ｓ２０）。図３に示す生音源バッファ及び圧縮音源バッファにおいて、例えばバッファ１が、上記「宅配便です」という音声データとなる。

発言権獲得中である端末Ａにおいて、ＣＰＵ７は、ＲＡＭ６に保存されている圧縮音源バッファの全ての送信が終了したことを検知すると（Ｓ２１）、発言権獲得中から発言権空き状態へ遷移する。そして、ＣＰＵ７は、自端末が発言権空き状態となった旨を対向端末へ知らせるための発言権空き通知を、無線部８を介して端末Ｂへ送信する（Ｓ２２）。

端末ＢのＣＰＵ７は、無線部８を介して端末Ａからの発言権空き通知を受信すると（Ｓ２３）、端末Ａに対する発言権獲得要求の送信を待機していることから、無線部８を介し、端末Ａに対して発言権獲得要求を送信する（Ｓ２４）。このとき、端末ＢのＣＰＵ７は、発言権開放状態から発言権獲得中に遷移する。

端末ＡのＣＰＵ７は、端末Ｂからの発言権獲得要求を受信すると（Ｓ２５）、発言権空き状態から発言権開放中へ遷移する。この遷移により、端末Ａは、端末Ｂからの音声を受信する状態となり、端末Ｂに対して音声の送信ができないように制御される。

発言権獲得中となった端末ＢのＣＰＵ７は、ＲＡＭ６に保存されている圧縮音源バッファの端末Ａへの送信を開始するように制御する（Ｓ２６）。この制御により、ＲＡＭ６に保存されている圧縮音源バッファは、例えばＲＡＭ６に保存された順で、無線部８を介して端末Ａへ送信される（Ｓ２７）。

端末Ｂから送信されてきた圧縮音源バッファは、端末Ａにおいて、無線部８にて受信された後、ＲＡＭ６に保存される（Ｓ２８）。その後、その圧縮音源バッファは、ＣＯＤＥＣ５により伸張されて生音源バッファとしてＲＡＭ６に保存された後（Ｓ２９）、Ｄ／Ａ変換部４によりＤ／Ａ変換部４によりＤ／Ａ変換されて（Ｓ３０）、スピーカ１５から出力される（Ｓ３１）。すなわち、端末Ａのスピーカ１５から、操作者Ｙによる「宅配便です」という音声が出力されることになる。

発言権獲得中である端末Ｂにおいて、ＣＰＵ７は、ＲＡＭ６に保存されている圧縮音源バッファの全ての送信が終了したことを検知すると（Ｓ３２）、発言権獲得中から発言権空き状態へ遷移する。そして、ＣＰＵ７は、発言権空き通知を、無線部８を介して端末Ａへ送信する（Ｓ３３）。

端末ＡのＣＰＵ７は、無線部８を介して端末Ｂからの発言権空き通知を受信すると（Ｓ３４）、端末Ｂが発言権空き状態となったことを認識するとともに、自端末において端末Ｂに対する発言権獲得要求の送信を待機していないことから、発言権開放中から発言権空き状態へ遷移する。そして、ＣＰＵ７は、発言権空き通知を、無線部８を介し、端末Ｂに対して送信する（Ｓ３５）。

端末ＢのＣＰＵ７は、無線部８を介して端末Ａからの発言権空き通知を受信し（Ｓ３６）、端末Ａが発言権空き状態となったことを認識する。以上により、一連の動作が終了する。

なお、端末Ｂにおいて、端末Ａからの音声データのスピーカ出力中にマイク１０から音声を入力しても、端末Ａから送信されてくる音声データが多いと、端末Ｂに発言権が移らず、入力した音声が端末Ａに送信されない。よって、話が噛み合わなくなるおそれがある。これを解決する手段として、例えば、ＣＰＵ７が、マイク入力された音声データをＲＡＭ６に保存してからの時間（例えば圧縮してからの時間）を計測し、その計測した時間が一定時間（予め定められた時間。設定はユーザが任意に変更可能）を経過した場合、当該音声データを対向端末に送信することなく自動的に削除するようにしてもよい。その場合、入力された音声データを削除したことを、画面表示等により操作者に通知するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、対向端末との間で無線通信により半二重通信を行う音声通信装置であって、対向端末から受信する音声データを自装置外へ出力している最中に、対向端末に対して送信する音声データを入力可能とし、対向端末から受信する音声データの自装置外への出力中は、入力された音声データを保存しておき、対向端末からの音声データの受信が終了した後、対向端末から音声データの送信が行われないように制御するための要求を対向端末に送信した上で、保存しておいた音声データを前記対向端末に対して送信することを特徴とするので、無線通信（例えば短距離無線通信規格）により半二重通信を行う場合において、限られた帯域幅における上りと下りの音声データの衝突を回避することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

例えば、上述した実施形態における動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成によって実行することも可能である。

ソフトウェアによる処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させてもよい。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させてもよい。

例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory）に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＭＯ（Magneto Optical）ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納（記録）しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。

なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送してもよい。または、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送してもよい。コンピュータでは、転送されてきたプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることが可能である。

また、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。

また、上記実施形態で説明したシステムは、複数の装置の論理的集合構成にしたり、各装置の機能を混在させたりするように構築することも可能である。

１ Ｉ／Ｆ
２ システムバス
３ Ａ／Ｄ変換部
４ Ｄ／Ａ変換部
５ ＣＯＤＥＣ
６ ＲＡＭ
７ ＣＰＵ
８ 無線部
９ ＧＰＩＯ
１０ マイク
１１ スピーカ
１２ ボタン
１３ ＬＥＤ

Claims (8)

1. 対向端末との間で直接に無線通信により半二重通信を行う音声通信装置であって、
   前記対向端末から受信する音声データを自装置外へ出力している最中に、前記対向端末
   に対して送信する音声データを入力可能とし、
   前記対向端末から受信する音声データの自装置外への出力中は、前記入力された音声デ
   ータを保存しておき、
   前記対向端末からの音声データの受信が終了した後、前記対向端末から音声データの送
   信が行われないように制御するための要求を前記対向端末に送信した上で、前記保存して
   おいた音声データを前記対向端末に対して送信することを特徴とする音声通信装置。
2. 前記入力された音声データを保存してから一定時間を経過した場合、当該音声データを前記対向端末に送信することなく削除することを特徴とする請求項１記載の音声通信装置。
3. 前記入力された音声データを複数保存しておき、
   前記対向端末へ送信する際は、前記保存しておいた複数の音声データを、保存した順で前記対向端末に対して送信することを特徴とする請求項１又は２記載の音声通信装置。
4. 前記入力された音声データは、
   前記音声通信装置が備えるボタンが操作されている間に入力された音声、又は、前記音声通信装置が備えるマイクから予め定められた閾値以上の音量で入力された音声のいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の音声通信装置。
5. 前記無線通信の規格として、zigbeeを用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の音声通信装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の音声通信装置同士により音声データの通信を行うことを特徴とする音声通信システム。
7. 対向端末との間で直接に無線通信により半二重通信を行う端末の音声通信方法であって、
   前記端末は、
   前記対向端末から受信する音声データを自端末外へ出力している最中に、前記対向端末
   に対して送信する音声データを入力可能とし、
   前記対向端末から受信する音声データの自端末外への出力中は、前記入力された音声デ
   ータを保存しておき、
   前記対向端末からの音声データの受信が終了した後、前記対向端末から音声データの送
   信が行われないように制御するための要求を前記対向端末に送信した上で、前記保存して
   おいた音声データを前記対向端末に対して送信することを特徴とする音声通信方法。
8. 対向端末との間で直接に無線通信により半二重通信を行う端末のコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記対向端末から受信する音声データを自端末外へ出力している最中に、前記対向端末
   に対して送信する音声データを入力する処理と、
   前記対向端末から受信する音声データの自端末外への出力中は、前記入力された音声デ
   ータを保存する処理と、
   前記対向端末からの音声データの受信が終了した後、前記対向端末から音声データの送
   信が行われないように制御するための要求を前記対向端末に送信した上で、前記保存して
   おいた音声データを前記対向端末に対して送信する処理と、
   を実行させることを特徴とするプログラム。
   

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