WO2016013161A1

WO2016013161A1 - 信号処理装置及び信号処理方法

Info

Publication number: WO2016013161A1
Application number: PCT/JP2015/003311
Authority: WO
Inventors: 宮阪　修二; 一任阿部
Original assignee: 株式会社ソシオネクスト
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2016-01-28
Also published as: CN110035371A; US20170134867A1; JP6565915B2; CN106664487A; JPWO2016013161A1; US10477326B2; CN106664487B

Abstract

　入力された音声信号の少なくとも所定の周波数より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰フィルタ（１１）と、高域減衰フィルタ（１１）から出力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理部（１２）とを備え、所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる。

Description

信号処理装置及び信号処理方法

　本発明は、テレビや光ディスク（ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）／ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）　Ｄｉｓｃ）など）プレーヤなどから出力される広帯域な音声信号に補聴処理を施す信号処理装置及び信号処理方法に関する。

　図７は、補聴処理の基本的な動作を説明する図である。図７の上段は、補聴処理する前の信号の波形を示している。また、図７の下段は、図７の上段に示される信号に補聴処理した信号の波形を示している。すなわち、補聴処理の基本的な動作は、振幅の小さな信号を増幅させ、振幅の大きな信号はその振幅を維持する、という動作である。これにより、補聴処理は、音の知覚のダイナミックレンジが低下している（つまり、大きな音は普通に聴こえているが小さな音が聴こえない）人の聴覚を補う。

　また、近年、補聴処理を必要とするリスナー（以下、高齢者という）と、必要としないリスナー（以下、健常者という）とが同時にコンテンツを楽しむことができるテレビの技術開発がなされている。例えば、特許文献１では、以下のような技術が開示されている。

　１番目の技術として、補聴処理しない通常の音声を一方（例えば、左側）のスピーカから出音し、補聴処理した音声をもう一方（例えば、右側）のスピーカから出音することで、高齢者に右側のスピーカから適切な音声を提供する。

　また、２番目の技術として、補聴処理しない通常の音声を左右のスピーカから出音し、補聴処理した音声を別途設けられた指向性の強いスピーカから出音することで、高齢者に別途設けられた指向性の強いスピーカから適切な音声を提供する。

　また、３番目の技術として、補聴処理しない通常の音声を左右のスピーカから出音し、補聴処理した音声をヘッドホンから出音することで、高齢者にヘッドホンから適切な音声を提供する。

特開２００３－２３００７１号公報

　しかしながら、近年のテレビの音声は、サンプリング周波数が４８ｋＨｚの広帯域信号（再生帯域が２４ｋＨｚ）であり、補聴処理を必要としない帯域の信号が非常に多く含まれている。図８は、広帯域信号に対して補聴の対象となる周波数帯域を説明する図である。図８で示されるように、補聴処理を必要とする帯域は高々１０ｋＨｚ程度であることを考慮すれば、テレビの音声は周波数帯域が広すぎることになる。

　例えば、図９は、補聴処理の妨げとなる周波数成分の一例を示す図である。図９の（ａ）は、時刻Ａに振幅の小さい信号が存在する音声の波形を示す図である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）で示される音声の波形の時刻Ａにおける信号の周波数成分を示す図である。図９の（ｃ）は、時刻Ａにおいて振幅の大きい信号が存在する音声の波形を示す図である。図９の（ｄ）は、図９の（ｃ）で示される音声の波形の時刻Ａにおける信号の周波数成分を示す図である。

　図９の（ａ）で示される時刻Ａにおける信号が、図９の（ｂ）で示されるように主に低い周波数帯域の信号成分で構成されている場合、時刻Ａにおける振幅の小さい信号は、補聴処理されて大きな音に増幅される。しかし、図９の（ｃ）で示されるように、時刻Ａにおける振幅の大きい信号が振幅の小さい信号に被さっており、振幅の大きい信号が、図９の（ｄ）に示されるように、高い周波数帯域の信号成分を持っている場合、高い周波数帯域の信号成分が振幅の大きな信号として検出される。このように、従来の技術では、本来増幅されるべき低い周波数帯域の信号成分の増幅が阻害される、という課題がある。なお、図９の（ｃ）及び（ｄ）の音声信号は、説明のわかりやすさのために、図９の（ａ）及び（ｂ）の音声信号に対し、時刻Ａにおいて高い周波数の信号成分を人工的に付加したものである。しかし、実際のコンテンツにおいても、セリフに混じって金属的な背景音が乗る、ということはしばしば見られることであり、その場合、図９で説明したような現象が発生する。

　光ディスクのコンテンツはさらにこの傾向が顕著である。なぜなら、光ディスクのコンテンツの音声のサンプリング周波数は４８ｋＨｚのみならず、９６ｋＨｚ、１９２ｋＨｚ、などであるため、光ディスクのコンテンツの音声には、非常に高い周波数帯域の信号成分が多く含まれている。これらの周波数帯域の信号成分が、本来補聴を必要とする周波数帯域の信号成分の増幅を阻害する。

　また、健常者と高齢者とが同時にコンテンツを楽しむ方法として、上記特許文献１で開示されている３つの技術があるが、以下の課題がある。

　１番目に示された技術では、左右それぞれのスピーカから出音された信号が、空間で交じり合い、それぞれ適切に健常者及び高齢者に提供されない。

　２番目に示された技術では、別途指向性の強いスピーカを設置しなければならないので、機器が高価なものとなる。

　３番目に示された技術では、高齢者は、ヘッドホンを装着せねばならず、家族が集まって同じテレビ番組を楽しむというせっかくの家族団欒の中で、高齢者は疎外感を感じることになる。

　一方、近年では、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの電波を用いて、ワイアレスでスピーカを接続する安価な機器が商品化されている。このような機器を、例えば、高齢者の膝元に置き、それに対して補聴処理した信号を提供する。そして、機器本体のスピーカには通常の音声を提供する。そうすれば、高齢者の近傍にのみ補聴処理した音声が再生されるので、上記の３つの課題はすべて解決される。

　しかしながら、このようなワイアレススピーカでは、音声信号を無線電波に乗せる際に周波数領域での圧縮方式（ＳＢＣ（ＳｕｂＢａｎｄ　Ｃｏｄｅｃ）、ＡＡＣ（Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ａｕｄｉｏ　Ｃｏｄｉｎｇ）など）で圧縮符号化してから伝送するので音質が劣化するという課題がある。図１０は、広帯域信号に対しての圧縮符号化でビット割り当ての対象となる周波数帯域を説明する図である。すなわち、周波数領域での圧縮方式では、入力された信号の周波数帯域が広い場合、図１０に示されるように、符号化時のビット割り当てが広く浅くなるので、補聴の対象になるような低い周波数帯域の信号成分に十分なビット割り当てが行えず、補聴信号が劣化する、という課題がある。

　本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、テレビや光ディスクプレーヤから出力される広帯域な音声信号に対し高精度で補聴処理を行え、かつ、補聴処理した信号を高音質で圧縮符号化できる信号処理装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る信号処理装置は、入力された音声信号の少なくとも所定の周波数より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰フィルタと、前記高域減衰フィルタから出力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理部とを備え、前記所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる。これにより、広帯域の音声信号の高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰フィルタから出力された音声信号は補聴処理を行われる。従って、テレビや光ディスクの広帯域な音声信号は、高精度に補聴処理を行われる。

　さらに、前記補聴処理部で補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化部と、前記圧縮符号化部で圧縮符号化された信号を送信する第１通信部とを備え、前記圧縮符号化部は、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化してもよい。これにより、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分は、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てられて圧縮符号化されるので、補聴処理した信号は高音質に圧縮符号化される。

　また、上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る信号処理装置は、入力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理部と、前記補聴処理部で補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化部と、前記圧縮符号化部で圧縮符号化された信号を送信する第１通信部とを備え、前記補聴処理部は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を前記圧縮符号化部に伝送し、前記圧縮符号化部は、前記補聴処理部から伝送される前記周波数に基づいて、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化してもよい。これにより、高域減衰フィルタが高い周波数帯域の信号成分を減衰させることによって、補聴処理が行われた周波数帯域の信号成分に自動的に多くの符号化ビット数が割り当てられる代わりに、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を圧縮符号化部に伝送して、符号化ビット数が割り当てられる周波数帯域を指定する。従って、高域減衰フィルタを設けなくても、補聴処理した信号は高音質に圧縮符号化される。

　さらに、前記第１通信部からの信号を受信する第２通信部と、前記第２通信部が受信した信号を音声信号に復号化する復号化部と、前記復号化部で復号化された音声信号を再生するスピーカとを備え、前記第２通信部、前記復号化部、及び、前記スピーカは、一体化され、かつ、少なくとも前記高域減衰フィルタ、前記補聴処理部、前記圧縮符号化部、及び、前記第１通信部を含む本体機器から独立してもよい。これにより、補聴処理を必要とするリスナーの近くに持ち運ばれたスピーカから補聴処理した信号が再生されるので、補聴を必要とするリスナーと必要としないリスナーとが同時に同じコンテンツを楽しむことができる。

　また、前記第１通信部は、さらに受信機能を備え、前記第２通信部は、前記第１通信部との間で信号を送受信し、前記信号処理装置は、補聴処理を必要とするかどうかを指定する指定部をさらに備え、前記第２通信部は、前記指定部で指定された情報を前記第１通信部に送信し、前記第１通信部は、受信した前記情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、前記信号処理装置に入力された音声信号を前記第２通信部へ送信し、受信した前記情報が、補聴処理を必要とすることを示す情報である場合、前記補聴処理部で補聴処理が施された音声信号を前記第２通信部へ送信してもよい。これにより、指定部は補聴処理を必要とするかどうかを指定するので、補聴を必要とする場合は、補聴処理した信号は高音質に圧縮符号化され、補聴を必要としない場合は、もともとの広帯域な信号が再生される。

　また、前記高域減衰フィルタと前記補聴処理部との少なくとも一方は、前記第１通信部で受信した情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、動作を停止してもよい。これにより、補聴を必要としない場合、高域減衰フィルタと補聴処理部の少なくとも一方は、動作を停止するので、処理に係る電力消費量、或いは、処理に必要な演算資源は減らされる。

　さらに、前記第１通信部からの信号を受信する第２通信部と、前記第２通信部が受信した信号を音声信号に復号化する復号化部と、前記復号化部で復号化された音声信号を再生するスピーカとを備え、前記第２通信部、前記復号化部、及び、前記スピーカは、一体化され、かつ、少なくとも前記高域減衰フィルタ、前記補聴処理部、前記圧縮符号化部、及び、前記第１通信部を含む本体機器から独立し、前記第１通信部は、さらに受信機能を備え、前記第２通信部は、前記第１通信部との間で信号を送受信し、前記信号処理装置は、補聴処理を必要とするかどうかを指定する指定部をさらに備え、前記第２通信部は、前記指定部で指定された情報を前記第１通信部に送信し、前記第１通信部は、受信した前記情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、前記信号処理装置に入力された音声信号を前記第２通信部へ送信し、受信した前記情報が、補聴処理を必要とすることを示す情報である場合、前記補聴処理部で補聴処理が施された音声信号を前記第２通信部へ送信し、前記補聴処理部は、前記第１通信部で受信した情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、動作を停止してもよい。これにより、補聴を必要としない場合、補聴処理部は、動作を停止するので、処理に係る電力消費量、或いは、処理に必要な演算資源は減らされる。

　また、前記所定の周波数は、８ｋＨｚ～１２ｋＨｚであってもよい。これにより、テレビ音声の主要な周波数帯域を確保した上で、広帯域な音声信号は、補聴処理を行われる。

　また、上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る信号処理方法は、入力された音声信号の少なくとも所定の周波数より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰ステップと、前記高域減衰ステップで処理された音声信号に補聴処理を行う補聴処理ステップとを含み、前記所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる。これにより、広帯域の音声信号の高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰フィルタから出力された音声信号の補聴処理を行うことができる。従って、テレビや光ディスクの広帯域な音声信号の高精度な補聴処理を行うことができる。

　また、上記の課題を解決するために、本発明の一形態に係る信号処理方法は、補聴処理部が、入力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理ステップと、圧縮符号化部が、前記補聴処理ステップで補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化ステップと、前記圧縮符号化ステップで圧縮符号化された信号を送信する第１通信ステップとを含み、前記補聴処理ステップでは、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を前記圧縮符号化部に伝送し、前記圧縮符号化ステップでは、前記圧縮符号化部は、前記補聴処理部から伝送される前記周波数に基づいて、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化する。これにより、高域減衰フィルタで高い周波数帯域の信号成分を減衰することによって、補聴処理を行った周波数帯域の信号成分に自動的に多くの符号化ビット数を割り当てる代わりに、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を圧縮符号化部に伝送して、符号化ビット数を割り当てる周波数帯域を指定する。従って、高域減衰フィルタを設けなくても、補聴処理した信号は高音質に圧縮符号化することができる。

　本発明の信号処理装置及び信号処理方法によれば、テレビや光ディスクの広帯域な音声信号の高精度な補聴処理を行え、かつ、補聴処理した信号を高音質で圧縮符号化できる。

図１は、実施の形態における信号処理装置の構成を示す図である。図２は、音声デコーダの出力信号の周波数特性の一例を示す図である。図３は、高域減衰フィルタの出力信号の周波数特性の一例を示す図である。図４は、補聴処理部の出力信号の周波数特性の一例を示す図である。図５は、圧縮符号化部でビット割り当てがなされる周波数帯域を示す図である。図６は、高域減衰フィルタを備えない信号処理装置の構成を示す図である。図７は、補聴処理の基本的な動作を説明する図である。図８は、広帯域信号に対して補聴の対象となる周波数帯域を説明する図である。図９は、補聴処理の妨げとなる周波数成分の一例を示す図である。図１０は、広帯域信号に対しての圧縮符号化でビット割り当ての対象となる周波数帯域を説明する図である。

　以下、本発明の一態様に係る信号処理装置及び信号処理方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。

　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、処理順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明する。

　図１は本実施の形態における信号処理装置１の構成を示す図である。

　図１において、本実施の形態の信号処理装置１は、広帯域な音声信号に対し高精度で補聴処理を行え、かつ、補聴処理した信号を高音質で圧縮符号化できる装置である。また、そのような補聴処理を必要とするリスナーと必要としないリスナーとが同時にコンテンツを楽しむことができる装置である。信号処理装置１は、本体機器２及び可搬型機器３を備える。

　本体機器２は、例えば、テレビセットであり、音声デコーダ１０、高域減衰フィルタ１１、補聴処理部１２、スイッチ１３、圧縮符号化部１４、及び、第１通信部１５を備える。

　可搬型機器３は、本体機器２から独立した持ち運び可能な筐体（例えばポータブルスピーカ）であり、第２通信部１６、復号化部１７、スピーカ１８、及び、指定部１９を備える。

　音声デコーダ１０は、入力された音声符号化信号をＰＣＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号に変換する回路である。ここで入力された音声符号化信号は、テレビ放送の音声符号化信号、ＤＶＤやＢＤのコンテンツの音声符号化信号、或いは、インターネットを介して配信されるＡＶ（Ａｕｄｉｏ　Ｖｉｓｕａｌ）コンテンツなどの音声符号化信号である。これらの音声符号化信号は、サンプリング周波数が３２ｋＨｚ以上（再生帯域が１６ｋＨｚ以上）の広帯域な音声信号の符号化信号である。一般的には、デジタルテレビ放送はサンプリング周波数が４８ｋＨｚ（再生帯域が２４ｋＨｚ）、ＤＶＤ／ＢＤコンテンツはサンプリング周波数が４８ｋＨｚ／９６ｋＨｚ／１９２ｋＨｚ（再生帯域がそれぞれ２４ｋＨｚ／４８ｋＨｚ／９６ｋＨｚ）である。本発明の主たる入力信号は、このような周波数帯域を持つ信号である。

　高域減衰フィルタ１１は、入力された広帯域の音声信号の少なくとも所定の周波数（遮断周波数）より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる回路である。なお、所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる。

　補聴処理部１２は、高域減衰フィルタ１１から出力された音声信号に補聴処理を行う回路である。つまり、図７で示されるように、振幅の小さな信号を増幅し、振幅の大きな信号はその振幅を維持することで、音の知覚のダイナミックレンジが低下している（つまり、大きな音は普通に聴こえているが小さな音が聴こえない）人の聴覚を補う。

　スイッチ１３は、入力される２つ信号のうちいずれか一方を、後段に送出する回路である。

　圧縮符号化部１４は、補聴処理部１２で補聴処理された信号を圧縮符号化する回路である。圧縮符号化の方式は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠したＳＢＣ方式或いはＡＡＣ方式といった、周波数領域の信号に対し適応的にビット割り当てを行うタイプの圧縮符号化方式を採用している。

　第１通信部１５は、圧縮符号化部１４で圧縮符号化された信号を送信し、さらに、後述する第２通信部１６からの信号を受信する受信機能を備え、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線電波を送受信する通信インターフェースである。

　以上が、本体側の機器（「本体機器２」、例えばテレビセット）に組み込まれる要素である。

　第２通信部１６は、第１通信部１５との間で信号を送受信し、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠した無線電波を送受信する通信インターフェースである。

　復号化部１７は、第２通信部１６が受信した信号を音声信号に復号化する回路である。復号化の方式は、圧縮符号化部１４で用いられた圧縮符号化方式に対応する復号化方式である。

　スピーカ１８は、復号化部１７で復号化された音声信号を音響信号に変換して再生するスピーカである。

　指定部１９は、補聴処理を必要とするかどうかを指定する回路である。

　以上、第２通信部１６から指定部１９までが、本体機器２（例えばテレビセット）から独立した筐体（「可搬型機器３」、例えばポータブルスピーカ）に一体化されて組み込まれる要素である。

　以上のように構成された本実施の形態の信号処理装置１の動作について以下に説明する。

　まず、音声デコーダ１０は、入力された音声符号化信号をＰＣＭ信号に変換する。音声デコーダ１０でのデコードの方法は、入力された音声符号化信号それぞれの符号化規格に準拠したものである。

　図２は、音声デコーダ１０の出力信号の周波数特性の一例を示す図である。図２で示されるように、本実施の形態では、再生される信号の再生帯域は２４ｋＨｚの広帯域信号である。

　次に、高域減衰フィルタ１１は、入力された広帯域の音声信号の信号成分のうち、補聴処理部１２で扱われる周波数帯域より高い周波数の信号成分を減衰させる。そのために、補聴処理部１２から、高域減衰フィルタ１１は、どの周波数帯域の信号成分を補聴するかを通知される。つまり、高域減衰フィルタ１１の遮断周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる。図１において、補聴処理部１２から高域減衰フィルタ１１に向かう点線は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の通知を表している。なお、補聴処理部１２が予め定められた方法のみで補聴処理をおこなう場合は、高域減衰フィルタ１１は、補聴処理部１２から補聴の対象とされる周波数帯域の上限の通知を受けなくてもよい。つまり、高域減衰フィルタ１１の遮断周波数は、補聴処理部１２で扱われる予め定められた周波数帯域に応じて、予め設定されていればよい。従って、この場合は、高域減衰フィルタ１１の遮断周波数は予め設定されているので、図１において、補聴処理部１２から高域減衰フィルタ１１に向かう点線は不要である。

　図３は、高域減衰フィルタ１１の出力信号の周波数特性の一例を示す図である。

　本実施の形態では、補聴処理部１２で補聴の対象とされる周波数帯域の上限は８ｋＨｚとしている。図３で示される周波数特性は、図２に示される周波数特性の信号から補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められた８ｋＨｚ以上の周波数帯域の信号成分を減衰したものとなっている。しかし、一般的に特定の周波数帯域の信号成分を減衰させるフィルタは完全に急峻な特性をもっているわけではない。従って、本実施の形態の高域減衰フィルタ１１においても、８ｋＨｚ以上の周波数帯域の信号成分は残留し、さらに、８ｋＨｚ以下の周波数帯域の信号成分も幾分かは減衰する。

　次に、補聴処理部１２は、高域減衰フィルタ１１から出力された音声信号に補聴処理を行う。その方法は従来から知られているどのような方法でもよいが、基本的な動作は、前述の図７で示されるように、振幅の小さい信号を増幅し、振幅の大きな信号はその振幅を維持する、という動作である。ここで、仮に、音声デコーダ１０の出力信号の中の補聴の対象とされる周波数帯域よりも高い周波数帯域において、振幅の大きな信号成分が存在しても、高域減衰フィルタ１１の効果で、その振幅の大きな信号成分は、減衰されているので、補聴処理の妨げにならない。すなわち、前述の図９の（ａ）及び（ｂ）に示される信号のような状態であっても、その信号成分は減衰されているので、振幅の大きな信号として取り扱われず、従って、補聴処理の妨げにならない。

　図４は、補聴処理部１２の出力信号の周波数特性の一例を示す図である。

　通常、補聴処理は１０ｋＨｚ以下程度の周波数帯域の信号成分に対して行われる。しかし、補聴処理が行われる最適な周波数帯域には個人差があるので、補聴処理が行われる周波数帯域は、８ｋＨｚ以下程度の場合もあり、１２ｋＨｚ以下程度の場合もある。この周波数帯域の上限の値が、高域減衰フィルタ１１に通知されて、高域減衰フィルタ１１の特性に反映される。本実施の形態では、補聴処理部１２で扱われる周波数帯域は８ｋＨｚ以下としている。従って、図３で示されるように、高域減衰フィルタ１１は、通知された周波数（ここでは、８ｋＨｚ）より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる。これにより、補聴処理部１２が８ｋＨｚより高い周波数帯域の信号成分が減衰した信号を補聴処理することで、図４に示される周波数特性の信号が補聴処理部１２から出力される。

　次にスイッチ１３で、補聴処理部１２からの出力信号と、音声デコーダ１０からの出力信号とのいずれか一方を、後段の圧縮符号化部１４に送出する。以降ではまず、スイッチ１３での選択動作によって補聴処理部１２からの出力信号が圧縮符号化部１４に送出される場合の動作を説明する。

　次に、圧縮符号化部１４は、スイッチ１３から送出される、補聴処理部１２で補聴処理された信号を圧縮符号化する。

　図５は、圧縮符号化部１４でビット割り当てがなされる周波数帯域を示す図である。

　本実施の形態では、補聴処理部１２で扱われる周波数帯域は８ｋＨｚ以下としており、それを反映して高域減衰フィルタ１１で８ｋＨｚ以上の信号が減衰される。図５に示されるように、圧縮符号化部１４では、８ｋＨｚ以上の高域の信号成分がほとんどないので、自動的に補聴の対象とされる８ｋＨｚ以下の周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くのビット割り当てが行われる。すなわち、高域減衰フィルタ１１は、圧縮符号化部１４において、補聴処理した周波数帯域の信号成分に多くのビット割り当てが行われるように誘導する機能も果たしている。

　なお、圧縮符号化部１４は、補聴処理部１２で扱われる周波数帯域の情報を直接取得してもよい。この場合、図１において、補聴処理部１２から圧縮符号化部１４への点線の経路で補聴処理部１２において扱われる周波数帯域の情報が伝送される。

　次に、第１通信部１５は、圧縮符号化部１４で圧縮符号化された信号を第２通信部１６へ送信する。

　以上が本体機器２（例えばテレビセット）に組み込まれる要素の動作である。

　次に、本体機器２とは独立に構成された可搬型機器３の動作を説明する。可搬型機器３は持ち運び可能なもの（例えばポータブルスピーカ）であり、高齢者の膝元や、高齢者の机の上などに置かれることを想定している。

　まず、第２通信部１６は、第１通信部１５からの送信信号を受信する。

　次に、復号化部１７は、圧縮符号化部１４で用いられた圧縮符号化方式に対応する復号化方式を用いて、第２通信部１６が受信した信号を音声信号に復号化し音声信号を生成する。

　次に、スピーカ１８は、復号化部１７で復号化された音声信号を音響信号に変換して再生する。

　ここで、図１に示されていないが、本体機器２にもスピーカが取り付けられている（例えばテレビセットに組み込まれているスピーカ）。本体機器２に取り付けられたスピーカは、音声デコーダ１０からの出力信号を音響信号として再生している。一方、スピーカ１８は、高齢者の近傍で補聴処理された音響信号を再生している。従って、高齢者は可搬型機器３のスピーカ１８からの音響信号を聴き、健常者は本体機器２のスピーカから音響信号を聴くことで、高齢者と健常者とがそれぞれ適切な音声信号を楽しむことが出来る。

　最後に、指定部１９の役割を説明する。

　指定部１９は、補聴処理を必要とするかどうかを指定する。指定部１９で指定された情報は、第２通信部１６へ送出され、さらに第２通信部１６から第１通信部１５へ送信される。第１通信部１５では、指定部１９で指定された情報をスイッチ１３に送る。スイッチ１３は、第１通信部１５で受信した情報が補聴処理を必要とすることを示す情報である場合は、補聴処理部１２で補聴処理が施された狭帯域の音声信号を、圧縮符号化部１４で圧縮符号化して第１通信部１５に送出する。また、スイッチ１３は、第１通信部１５で受信した情報が補聴処理を必要としないことを示す情報である場合は、信号処理装置１に入力され音声デコーダ１０でデコードされた広帯域の音声信号を、圧縮符号化部１４で圧縮符号化して第１通信部１５に送出する。さらに、例えば、可搬型機器３は、図１に示されていないが補聴処理を必要とするかどうかをＯＮ／ＯＦＦで切り替えられるスイッチを備える。つまり、補聴処理を必要とする高齢者は可搬型機器３に備えられたスイッチをＯＮする。また、補聴処理を必要としない健常者は可搬型機器３に備えられたスイッチをＯＦＦする。そうすることによって、可搬型機器３で再生された音響信号を聴くリスナーは、手元で補聴処理のＯＮ／ＯＦＦを切り替えられる。さらに、ＯＦＦの場合は高域減衰フィルタ１１を経由しない信号が本体機器２より抄出されてスピーカ１８から再生されるので、健常者は広帯域な音響信号を可搬型機器３で楽しむことができる。

　さらに、第１通信部１５で受信した情報が補聴処理を必要としないことを示す情報である場合は、高域減衰フィルタ１１と補聴処理部１２との少なくとも一方は動作を停止し、電力の消費量を減らす、或いは、演算資源の使用量を減らす。

　以上のように、本実施の形態における信号処理装置１によれば、広帯域の音声信号の高い周波数帯域の信号成分は高域減衰フィルタ１１で減衰されてから補聴処理部１２で補聴処理を行われ、また、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分は、圧縮符号化部１４で他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てられて圧縮符号化されるので、テレビや光ディスクプレーヤから出力される広帯域な音声信号に対し高精度で補聴処理を行え、かつ、補聴処理した信号が高音質で圧縮符号化される。

　また、補聴を必要とするリスナーは、補聴を必要とするリスナーの近くに持ち運ばれた可搬型機器３のスピーカ１８から補聴処理された音響信号を聴き、補聴を必要としないリスナーは本体機器２に取り付けられたスピーカから通常の音響信号を聴くことで、補聴を必要とするリスナーと必要としないリスナーとが同時に同じコンテンツを楽しむことができる。

　以上、本発明に係る信号処理装置１について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものも、本発明の範囲内に含まれてもよい。

　たとえば、上記実施の形態における信号処理装置１は、高域減衰フィルタ１１を備えたが、必ずしも高域減衰フィルタ１１を備える必要はない。

　図６は、本実施の形態の変形例における信号処理装置、つまり、高域減衰フィルタ１１を備えない信号処理装置１ａの構成を示す図である。この信号処理装置１ａは、広帯域な音声信号に対し高精度で補聴処理を行え、かつ、補聴処理した信号を高音質で圧縮符号化できる装置である。また、そのような補聴処理を必要とするリスナーと必要としないリスナーとが同時にコンテンツを楽しむことができる装置である。図６の信号処理装置１ａは、本体機器２の代わりに本体機器２ａを備える点が図１に示される信号処理装置１と異なる。なお、図６において、図１に示す構成と同じ構成については、同じ符号を付しており、その説明は省略する。

　本体機器２ａは、例えば、テレビセットであり、音声デコーダ１０、補聴処理部１２、スイッチ１３、圧縮符号化部１４、及び、第１通信部１５を備える。

　この信号処理装置１ａは図１に示される信号処理装置１が備える構成要素の本体機器２から高域減衰フィルタ１１を除いた本体機器２ａを備える。このような信号処理装置においても、補聴処理部１２が、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を圧縮符号化部１４に伝送して、符号化ビット数が割り当てられる周波数帯域を指定する。従って、高域減衰フィルタ１１を備えなくても補聴処理した信号は高音質に圧縮符号化される。

　また、本発明は、上記実施の形態における信号処理装置として実現できるだけでなく、信号処理方法として実現してもよい。その信号処理方法は、入力された音声信号の少なくとも所定の周波数より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰ステップと、高域減衰ステップで処理された音声信号に補聴処理を行う補聴処理ステップとを含み、所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる信号処理方法である。ここで、補聴処理部１２が、入力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理ステップと、圧縮符号化部１４が、補聴処理ステップで補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化ステップと、圧縮符号化ステップで圧縮符号化された信号を送信する第１通信ステップとを含み、補聴処理ステップでは、補聴処理部１２は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を圧縮符号化部１４に伝送し、圧縮符号化ステップでは、圧縮符号化部１４は、補聴処理部１２から伝送される前記周波数に基づいて、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化する信号処理方法であってもよい。このような信号処理方法であっても、広帯域の音声信号の高い周波数帯域の信号成分を高域減衰フィルタ１１で減衰してから補聴処理部１２で補聴処理を行い、また、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分を、圧縮符号化部１４で他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化するので、テレビや光ディスクの広帯域な音声信号の高精度な補聴処理を行え、かつ、補聴処理した信号を高音質で圧縮符号化できる。

　また、このような信号処理方法を、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサで実行されるプログラムとして実現してもよい。そのようなプログラムは、ＤＶＤ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納できるのは言うまでもない。

　また、本実施の形態では、補聴処理部１２で扱われる周波数帯域は８ｋＨｚ以下としているが、これに限らず、１２ｋＨｚ以下でも構わない。これにより、高域減衰フィルタ１１の遮断周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められるため高域減衰フィルタ１１の遮断周波数は、８ｋＨｚ～１２ｋＨｚでもよい。

　また、本実施の形態では、説明の簡単化のために、補聴処理を必要とするリスナーを高齢者、必要としないリスナーを健常者とした。しかし、高齢者が必ずしも補聴処理を必要とするわけではなく、逆に高齢でなくても補聴処理を必要とするリスナーのいることは言うまでもない。

　本発明にかかる信号処理装置は、広くデジタルＡＶ機器に応用できる。

１，１ａ　信号処理装置
２，２ａ　本体機器
３　可搬型機器
１０　音声デコーダ
１１　高域減衰フィルタ
１２　補聴処理部
１３　スイッチ
１４　圧縮符号化部
１５　第１通信部
１６　第２通信部
１７　復号化部
１８　スピーカ
１９　指定部

Claims

　入力された音声信号の少なくとも所定の周波数より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰フィルタと、
　前記高域減衰フィルタから出力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理部とを備え、
　前記所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる
　信号処理装置。
　さらに、
　前記補聴処理部で補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化部と、
　前記圧縮符号化部で圧縮符号化された信号を送信する第１通信部とを備え、
　前記圧縮符号化部は、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化する
　請求項１記載の信号処理装置。
　入力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理部と、
　前記補聴処理部で補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化部と、
　前記圧縮符号化部で圧縮符号化された信号を送信する第１通信部とを備え、
　前記補聴処理部は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を前記圧縮符号化部に伝送し、
　前記圧縮符号化部は、前記補聴処理部から伝送される前記周波数に基づいて、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化する
　信号処理装置。
　さらに、
　前記第１通信部からの信号を受信する第２通信部と、
　前記第２通信部が受信した信号を音声信号に復号化する復号化部と、
　前記復号化部で復号化された音声信号を再生するスピーカとを備え、
　前記第２通信部、前記復号化部、及び、前記スピーカは、一体化され、かつ、少なくとも前記高域減衰フィルタ、前記補聴処理部、前記圧縮符号化部、及び、前記第１通信部を含む本体機器から独立している
　請求項２記載の信号処理装置。
　前記第１通信部は、さらに受信機能を備え、
　前記第２通信部は、前記第１通信部との間で信号を送受信し、
　前記信号処理装置は、補聴処理を必要とするかどうかを指定する指定部をさらに備え、
　前記第２通信部は、前記指定部で指定された情報を前記第１通信部に送信し、
　前記第１通信部は、
　受信した前記情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、前記信号処理装置に入力された音声信号を前記第２通信部へ送信し、
　受信した前記情報が、補聴処理を必要とすることを示す情報である場合、前記補聴処理部で補聴処理が施された音声信号を前記第２通信部へ送信する
　請求項４記載の信号処理装置。
　前記高域減衰フィルタと前記補聴処理部との少なくとも一方は、前記第１通信部で受信した情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、動作を停止する
　請求項５記載の信号処理装置。
　さらに、前記第１通信部からの信号を受信する第２通信部と、
　前記第２通信部が受信した信号を音声信号に復号化する復号化部と、
　前記復号化部で復号化された音声信号を再生するスピーカとを備え、
　前記第２通信部、前記復号化部、及び、前記スピーカは、一体化され、かつ、少なくとも前記高域減衰フィルタ、前記補聴処理部、前記圧縮符号化部、及び、前記第１通信部を含む本体機器から独立し、
　前記第１通信部は、さらに受信機能を備え、
　前記第２通信部は、前記第１通信部との間で信号を送受信し、
　前記信号処理装置は、補聴処理を必要とするかどうかを指定する指定部をさらに備え、
　前記第２通信部は、前記指定部で指定された情報を前記第１通信部に送信し、
　前記第１通信部は、
　受信した前記情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、前記信号処理装置に入力された音声信号を前記第２通信部へ送信し、
　受信した前記情報が、補聴処理を必要とすることを示す情報である場合、前記補聴処理部で補聴処理が施された音声信号を前記第２通信部へ送信し、
　前記補聴処理部は、前記第１通信部で受信した情報が、補聴処理を必要としないことを示す情報である場合、動作を停止する
　請求項３記載の信号処理装置。
　前記所定の周波数は、８ｋＨｚ～１２ｋＨｚである
　請求項１～７のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　入力された音声信号の少なくとも所定の周波数より高い周波数帯域の信号成分を減衰させる高域減衰ステップと、
　前記高域減衰ステップで処理された音声信号に補聴処理を行う補聴処理ステップとを含み、
　前記所定の周波数は、補聴の対象とされる周波数帯域の上限に応じて定められる
　信号処理方法。
　補聴処理部が、入力された音声信号に補聴処理を行う補聴処理ステップと、
　圧縮符号化部が、前記補聴処理ステップで補聴処理された信号を圧縮符号化する圧縮符号化ステップと、
　前記圧縮符号化ステップで圧縮符号化された信号を送信する第１通信ステップとを含み、
　前記補聴処理ステップでは、補聴の対象とされる周波数帯域の上限の周波数を前記圧縮符号化部に伝送し、
　前記圧縮符号化ステップでは、前記圧縮符号化部は、前記補聴処理部から伝送される前記周波数に基づいて、補聴の対象とされる周波数帯域の信号成分に、他の周波数帯域よりも多くの符号化ビット数を割り当てて圧縮符号化する
　信号処理方法。