JPH1026998A - 音声処理装置 - Google Patents

音声処理装置

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JPH1026998A
JPH1026998A JP8198340A JP19834096A JPH1026998A JP H1026998 A JPH1026998 A JP H1026998A JP 8198340 A JP8198340 A JP 8198340A JP 19834096 A JP19834096 A JP 19834096A JP H1026998 A JPH1026998 A JP H1026998A
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雅美 三浦
Susumu Yabe
進 矢部
Yoshihiko Ideoka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 暗騒音に対して効果的で、操作性のよい音声
処理装置を提供する。 【解決手段】 入力された音声信号のレベルを、言葉の
聞き取りが可能な最小レベルである最小可聴値HLから
大きすぎて不快に感じる不快閾値UCLまでの範囲に変
換する。最小可聴値HLと、この最小可聴値HLまで増
幅されるべき入力音声レベルと、不快閾値UCLと、こ
の不快閾値UCLで制限されるべき入力音声レベルとで
入出力レベル変換特性を設定する。

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、例えば補聴器、
電話、拡声器、音声通信などの分野で用いられる音声処
理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】音声信号の伝送系のダイナミックレンジ
が狭いとき、あるいは難聴者のように受聴可能なダイナ
ミックレンジが狭いとき、対象となる音声信号のレベル
の小さい部分は増幅し、大きい部分は制限する手法があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に音声信号のダイナミックレンジの圧縮および増幅を行
うと、次のような問題点を生じてしまう。
【0004】(1) 反射や残響のある空間に発声された音
声は、受聴地点では反射音・残響音を伴っていることが
多い。そして、本来の反射音・残響音のレベルは直接音
よりも小さいが、ダイナミックレンジの圧縮および増幅
が行われることにより、反射音・残響音のレベルが大き
くなるので、相対的に反射音・残響音が目立つようにな
り、結果として聞き取りにくい音声になる。
【0005】(2) ダイナミックレンジの圧縮率を大きく
設定した場合に、音量も大きくしようとすると、結果的
に小さい入力音に対する利得が大きくなるので、暗騒音
が目立ったり、ハウリングが生じやすくなる。
【0006】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明においては、入
力された音声信号のレベルを、言葉の聞き取りが可能な
最小レベルである最小可聴値から大きすぎて不快に感じ
る不快閾値までの範囲に変換する音声処理装置におい
て、レベル圧縮回路を有し、このレベル圧縮回路が、上
記最小可聴値と、この最小可聴値まで増幅されるべき入
力音声レベルと、上記不快閾値と、この不快閾値で制限
されるべき入力音声レベルとで設定される入出力レベル
変換特性をもつようにした音声処理装置とするものであ
る。
【0008】したがって、音声の知覚・理解に必要な音
声レベルの範囲が、受聴者の聞きやすいダイナミックレ
ンジ内に増幅および圧縮される。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、この発明を補聴器に適用
するとともに、音声帯域を3分割して音声信号の処理を
行うようにした場合である。
【0010】すなわち、マイクロフォン11は受聴用の
イヤホン18の後部にマイクロフォン11が設けられ、
受聴者の耳部の位置で音声などの集音を行うようにされ
ている。
【0011】そして、このマイクロフォン11により集
音された音声の音声信号がアンプ12を通じてバンドパ
スフィルタに供給されて有効な周波数帯域、例えば100H
z〜8000Hzの周波数成分の音声信号S13が取り出され、
この信号S13がA/Dコンバータ14に供給されて量子
化ビット数が例えば16ビットのデジタル音声信号S14に
A/D変換され、この信号S14がDSP15に供給され
る。
【0012】このDSP15の詳細については後述する
が、DSP15は、信号S13の帯域ごとにレベル圧縮を
行うように、信号S14を処理し、その処理結果を信号S
15として出力するものである。
【0013】そして、このDSP15からの信号S15
が、D/Aコンバータ16に供給されてアナログ音声信
号S16にD/A変換され、この信号S16がアンプ17を
通じて例えばダイナミック型に構成されたイヤホン18
に供給される。したがって、マイクロフォン11により
集音された音声を、イヤホン18により聴くことができ
る。
【0014】さらに、符号20はマイクロコンピュータ
を示す。このマイクロコンピュータ20は、DSP15
が等価的に実現する回路の特性あるいはパラメータを設
定するためのものであり、このため、マイクロコンピュ
ータ20には、処方箋にしたがって調整される半固定の
可変抵抗器(トリマ)RHA〜RLA、RHB〜RLBと、受聴
者が任意に調整する可変抵抗器RHC〜RLC、RRCとが接
続される。そして、これら可変抵抗器RHA〜RRCから得
られるアナログ電圧の大きさがマイクロコンピュータ2
0により検出され、その検出結果にしたがってDSP1
5が実現する回路の特性あるいはパラメータが制御され
る。
【0015】そして、DSP15は、図1に示すよう
に、信号S14の供給される3つのフィルタ51H、51
M、51Lと、3つのレベル圧縮回路52H、52M、
52Lと、加算回路53とを等価的に実現しているもの
である。
【0016】この場合、フィルタ51Hは、ほぼ3kHz
以上を通過帯域とするハイパスフィルタとされ、このフ
ィルタ51Hからは信号S13の第3フォルマントおよび
子音の成分のデジタル信号S1Hが取り出される。また、
フィルタ51Mは、ほぼ1kHz〜3kHzを通過帯域とす
るバンドパスフィルタとされ、このフィルタ51Mから
は信号S13の第2フォルマントの成分のデジタル信号S
1Mが取り出される。さらに、フィルタ51Lは、ほぼ1
kHz以下を通過帯域とするバンドパスフィルタあるいは
ローパスフィルタとされ、このフィルタ51Lからは信
号S13のピッチおよび第1フォルマントの成分のデジタ
ル信号S1Lが取り出される。
【0017】そして、これら信号S1H、S1M、S1Lが、
レベル圧縮回路52H、52M、52Lにそれぞれ供給
される。
【0018】この場合、レベル圧縮回路52Hは、例え
ば図2に示すような入出力特性で非線形増幅を行うもの
である。すなわち、図2において、符号HLは、図1の
補聴器を使用する受聴者の最小可聴値(言葉の聞き取り
が可能な最小レベル)に対応するレベルを示し、符号U
CLは、同じく不快閾値(大きすぎて不快に感じるレベ
ル)に対応するレベルを示す。したがって、HLとUC
Lとの間のレベル範囲が、対象とする受聴者にとって受
聴可能な範囲である。
【0019】そして、圧縮回路52Hの入出力特性は、
実線の折れ線Cで示すように、UCLとHLとを結ぶ直
線部分を有するとともに、HL上にニーポイント(折れ
曲がり点)PNを有する非線形特性とされる。また、こ
のとき、可変抵抗器RHAを調整すると、UCLが図2の
矢印Aの示す範囲で上下し、可変抵抗器RHBを調整する
と、HLが矢印Bの示す範囲で上下するようにされる。
さらに、可変抵抗器RHCを調整すると、ニーポイントP
Nが、HL上で左右に変化するようにされる。
【0020】したがって、圧縮回路52Hの入出力特性
のうち、UCLとHLとの間の範囲、すなわち、受聴可
能範囲と、この受聴可能範囲における特性の傾きを、可
変抵抗器RHA、RHB、RHCにより調整できることにな
る。
【0021】例えば、可変抵抗器RHBを調整して図2に
破線で示すようにHLを高くすると、入出力特性も破線
で示すようになるので、実線の特性の場合に比べ、受聴
できる入力音圧レベルの範囲は変化しないが、音声がよ
り大きな音圧で出力されることになる。また、可変抵抗
器RHCを調整してニーポイントPNを小入力側に変更す
ると、入出力特性は鎖線で示すようになるので、実線の
特性の場合に比べ、より小さな音圧の音声まで受聴でき
ることになる。
【0022】さらに、レベル圧縮回路52M、52L
も、レベル圧縮回路52Hと同様に構成されるもので、
可変抵抗器RMA〜RMC、RLA〜RLCにより、圧縮回路5
2M、52LのUCL、HL、ニーポイントPNがそれ
ぞれ変化し、その結果、圧縮回路52M、52Lの入出
力特性が変化するようにされている。
【0023】したがって、可変抵抗器RHA〜RLA、RHB
〜RLBを調整することにより、イヤホン18の出力音圧
レベルを受聴可能範囲に収めることができ、可変抵抗器
RHC〜RLCを調整することにより、入力音圧の範囲を変
更することができる。
【0024】そして、圧縮回路52H、52M、52L
からの信号S2H、S2M、S2Lが加算回路53に供給され
て加算され、その加算信号が上記の信号S15として取り
出される。
【0025】さらに、以上の構成だけの場合には、ニー
ポイントPNを小入力側に変更した場合、小入力に対す
る利得が大きくなるので、イヤホン18から出力された
音声がマイクロフォン11により集音され、ハウリング
を生じることがある。あるいは暗騒音まで大きなレベル
で出力されることがある。
【0026】そこで、この発明においては、さらに次の
ように構成される。すなわち、例えばレベル圧縮回路5
2Hにおいては、HL上におけるニーポイントPNの左
右位置は可変抵抗器RHCにより変更されるが、ニーポイ
ントPNを小入力側に変更する場合には、所定値LIMよ
りも小入力側には変更できないように、ニーポイントP
Nの設定可能範囲が制限されるとともに、その制限値LI
Mは、HLが大きくなるほど大入力側となるように、H
Lに対応して変更される。
【0027】図3は、その制限値LIMの一例を示すもの
で、例えばHLが出力音圧レベルの40dBに対応するとき
には、制限値LIMは入力音圧レベルの15dBに対応する値
とされ、HLが出力音圧レベルの80dBに対応するときに
は、制限値LIMは入力音圧レベルの26dBに対応する値と
される。
【0028】また、レベル圧縮回路52M、52Lにお
いても、レベル圧縮回路52Hと同様、ニーポイントP
Nの設定可能範囲の下限が制限される。
【0029】さらに、レベル圧縮回路52H〜52Lの
レベル圧縮動作のリカバリータイム(解除時間)TRCが
可変とされるとともに、そのリカバリータイムTRCが可
変抵抗器RRCを通じて受聴者により任意に変更できるよ
うにされる。ただし、この場合、UCLとHLとのレベ
ル差が小さいときには、すなわち、圧縮回路52H〜5
2Lの圧縮率が大きいときには、小さいときに比べ、リ
カバリータイムTRCが小さくならないように制限され
る。
【0030】このような構成によれば、聴力に応じて
(処方箋にしたがって)可変抵抗器RHA〜RLA、RHB〜
RLBを調整することにより、UCLおよびHLを変更で
きるので、イヤホン18から出力される音声のレベルを
受聴可能範囲に収めることができ、音声を適切に受聴す
ることができる。
【0031】また、受聴者が可変抵抗器RHC〜RLCを調
整することにより、ニーポイントPNの左右位置を変更
することができるので、例えば図4に実線で示す入出力
特性とすれば、静かな場所で、ささやき声を聴くことが
できる。あるいは図4の破線の特性とすれば、小さな声
を聴くことができ、鎖線の特性とすれば、暗騒音のある
場所で、大きな声を聴くことができる。
【0032】さらに、可変抵抗器RHC〜RLCによりニー
ポイントPNを変更するとき、ニーポイントPNの設定可
能範囲の下限は、例えば図3に示す位置に制限され、こ
れよりも小入力側には設定できないので、ハウリングを
防止することができる。また、暗騒音が大きなレベルと
なって出力されることもない。
【0033】図5Aは道路わきにおける会話の音声波形
を示し、会話の途切れている期間TNの交通騒音が目立
っている。しかし、可変抵抗器RHC〜RLCを調整してニ
ーポイントPNおよび入出力特性を図4の鎖線の状態に
すると、図5Bに示すように、期間TNにおける交通騒
音は抑圧される。
【0034】また、例えば図6に示すように、期間TD
に直接音が得られ、続く期間TEに反射音・残響音が得
られるとする。すると、圧縮回路52H〜52Lのリカ
バリータイムTRCが短い場合には、入力レベルの変化に
追従して圧縮回路52H〜52Lの利得が変化するとと
もに、その利得は入力レベルが小さいときには大きくな
る。したがって、リカバリータイムTRCが短い場合に
は、図6Aに示すように、期間TEに出力される反射音
・残響音のレベルは大きくなってしまい、結果として聞
き取りにくい音声になってしまう。
【0035】しかし、この補聴器においては、可変抵抗
器RRCによりリカバリータイムTRCを長い状態に設定す
ることができるので、期間TEにおける圧縮回路52H
〜52Lの利得は、期間TDの直接音のレベルに対応し
た小さな値に保持されている。したがって、図6Bに示
すように、期間TEに出力される反射音・残響音のレベ
ルは十分に小さくなり、聞き取りやすい音声になる。
【0036】こうして、上述の補聴器によれば、受聴者
の最小可聴値や暗騒音のレベルを考慮し、音声の知覚・
理解に必要な音声レベルの範囲を、受聴者の聞きやすい
ダイナミックレンジ内に増幅および圧縮するようにして
いるので、目的とする音声だけを適切に受聴者に提供す
ることができる。
【0037】なお、上述においては、可変抵抗器RHA〜
RLC、RRCにより、各種の調整あるいは設定を行うとし
たが、プッシュスイッチの操作により調整あるいは設定
を行うようにすることもできる。また、暗騒音あるいは
ノイズレベルが高い場合であれば、電話、拡声器、音声
通信などにおいても、有効である。
【0038】
【発明の効果】この発明によれば、ハウリングが起きに
くい設定条件で使用することができ、設定が楽である。
また、騒音が大きいときでも、騒音が目立たないように
できる。さらに、利得や圧縮率を大きく設定しても、反
射音・残響音までが増幅されることがなく、反射・残響
音により邪魔をされずに音声を聴くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一形態を示す系統図である。
【図2】この発明を説明するための特性図である。
【図3】この発明を説明するための特性図である。
【図4】この発明を説明するための特性図である。
【図5】この発明を説明するための波形図である。
【図6】この発明を説明するための波形図である。
【符号の説明】
11…マイクロフォン、13…バンドパスフィルタ、1
4…A/Dコンバータ、15…DSP、16…D/Aコ
ンバータ、18…イヤホン、20…マイクロコンピュー
タ、51H〜51L…ハイパスフィルタ、52H〜52
L…レベル圧縮回路、53…加算回路、RHA〜RLC、R
RC…可変抵抗器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力された音声信号のレベルを、言葉の聞
    き取りが可能な最小レベルである最小可聴値から大きす
    ぎて不快に感じる不快閾値までの範囲に変換する音声処
    理装置において、 レベル圧縮回路を有し、 このレベル圧縮回路が、上記最小可聴値と、この最小可
    聴値まで増幅されるべき入力音声レベルと、上記不快閾
    値と、この不快閾値で制限されるべき入力音声レベルと
    で設定される入出力レベル変換特性をもつようにした音
    声処理装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の音声処理装置において、 上記最小可聴値が大きいときには、この最小可聴値まで
    増幅されるべき入力音声レベルの設定可能範囲の下限を
    制限するようにした音声処理装置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の音声処理装置において、 暗騒音レベルが大きいときには、上記最小可聴値まで増
    幅されるべき入力音声レベルの設定可能範囲の下限を制
    限するようにした音声処理装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の音声処理装置において、 上記入出力レベル特性の圧縮動作のリカバリータイムを
    変更できるようにした音声処理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011055489A1 (ja) * 2009-11-04 2011-05-12 パナソニック株式会社 補聴器

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JPWO2011055489A1 (ja) * 2009-11-04 2013-03-21 パナソニック株式会社 補聴器

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