WO2017081861A1 - 音声出力検査システム、音声出力装置、音声入力装置 - Google Patents

音声出力検査システム、音声出力装置、音声入力装置 Download PDF

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WO2017081861A1
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band
filter
speaker
output
passband
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PCT/JP2016/004828
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French (fr)
Inventor
央 小島
勉 五関
成郎 吉澤
伸哉 相澤
大朋 塚原
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R27/00—Public address systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an audio output inspection technique, and more particularly to an audio output inspection system, an audio output device, and an audio input device that inspect audio output from a speaker.
  • a plurality of speakers are provided in each vehicle such as a train, and when these speakers are connected to the in-car broadcast device, the sound of the in-car broadcast is output from each speaker. It is necessary to diagnose whether such a speaker is functioning normally. For this diagnosis, a microphone is installed at a position where the distance from each speaker is different, and a speaker serving as an output source is specified based on the propagation delay time of reproduced sound generated according to the distance between each speaker and the microphone. Furthermore, the failure of the speaker is diagnosed by detecting the presence or absence of the reproduced sound of the specified speaker (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention provides a technique for easily detecting a speaker failure.
  • the audio output inspection system includes an audio output device and an audio input device.
  • the audio output device includes an amplifying unit, a first band removal filter, a first speaker, a second band removal filter, and a second speaker.
  • the amplification unit amplifies the audio signal
  • the first band removal filter receives an output from the amplification unit
  • the first speaker receives an output from the first band removal filter.
  • the second band elimination filter is connected to a connection point between the first band elimination filter and the amplification unit, and receives an output from the amplification unit.
  • the second speaker receives an output from the second band elimination filter.
  • the first band elimination filter is connected in series between the amplifying unit and the first speaker
  • the second band elimination filter is provided between the connection point between the first band elimination filter and the amplification unit and the second speaker. Connected in series.
  • the audio output device having this configuration outputs audio based on the audio signal from the first speaker and the second speaker.
  • the voice input device includes a microphone, a first band pass filter, a second band pass filter, a reference band pass filter, and a detection unit.
  • the microphone receives sound output from the first speaker and the second speaker.
  • the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter are connected in parallel to each other and receive an output from the microphone.
  • the detection unit is connected to the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter.
  • the first stop band of the first band rejection filter is different from the second stop band of the second band rejection filter, and the first pass band of the first band pass filter overlaps the first stop band of the first band rejection filter,
  • the second pass band of the second band pass filter overlaps the second stop band of the second band elimination filter.
  • the reference passband of the reference bandpass filter is different from the first passband of the first bandpass filter and the second passband of the second bandpass filter.
  • the second aspect of the present invention is an audio output device.
  • This apparatus includes an amplifying unit, a first band elimination filter, a first speaker, a second band elimination filter, and a second speaker.
  • the amplifying unit amplifies the audio signal.
  • the first band elimination filter is connected to the output from the amplifier, and the first speaker is connected to the output from the first band elimination filter.
  • the second band elimination filter is connected in parallel with the first band elimination filter and to the output from the amplification unit.
  • the second speaker is connected to the output from the second band elimination filter.
  • the first stop band of the first band elimination filter is different from the second stop band of the second band elimination filter.
  • the third aspect of the present invention is a voice input device.
  • This device includes a microphone, a first band pass filter, a second band pass filter, a reference band pass filter, and a detection unit.
  • the microphone receives sound output from the first speaker and the second speaker of the sound output device according to the second aspect.
  • the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter are connected in parallel to each other and receive an output from the microphone.
  • the detection unit is connected to the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter.
  • the first passband of the first bandpass filter overlaps with the first stopband of the first bandpass filter
  • the second passband of the second bandpass filter overlaps with the second stopband of the second bandpass filter. .
  • the reference passband of the reference bandpass filter is different from the first passband of the first bandpass filter and the second passband of the second bandpass filter.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an audio output inspection system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the audio signal output from the sound source shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics in the audio output device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics in the voice input device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing frequency characteristics when the first speaker and the second speaker are normal in the audio output inspection system shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating frequency characteristics when the second speaker is out of order in the audio output inspection system illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a sound output procedure in the sound output apparatus shown in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a failure detection procedure in the voice input device shown in FIG.
  • the present embodiment is an audio output inspection system including an audio output device that is installed in a vehicle such as a bus and executes in-vehicle broadcasting, and an audio input device that detects a failure of a speaker included in the audio output device.
  • a vehicle such as a bus and executes in-vehicle broadcasting
  • an audio input device that detects a failure of a speaker included in the audio output device.
  • band elimination filters having different stopbands are connected in series to each of the plurality of speakers.
  • a plurality of band pass filters having pass bands corresponding to the respective stop bands are connected in parallel to the voice input device.
  • a reference bandpass filter having a passband that does not correspond to any of the stopbands is connected in parallel to the bandpass filter described above.
  • a malfunctioning speaker is identified by comparing the sound pressure levels output from these band pass filters.
  • the sound pressure level is an amount indicating the volume of the sound.
  • the term “sound pressure level” is used not only for voice but also for the magnitude of a voice signal obtained by converting voice into an electrical signal.
  • FIG. 1 shows a configuration of an audio output inspection system 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the audio output inspection system 100 includes an audio output device 10 and an audio input device 12.
  • the audio output device 10 includes a sound source 20, an amplification unit 22, a first band removal filter 24, a first speaker 26, a second band removal filter 28, and a second speaker 30.
  • the voice input device 12 includes a microphone 40, a first band pass filter 42, a second band pass filter 44, a reference band pass filter 46, and a detection unit 48.
  • the audio output device 10 is fixed in the vehicle in order to execute in-vehicle broadcasting.
  • the voice input device 12 may be fixed in the same vehicle as the voice output device 10, or may be carried into the vehicle when a failure of the voice output device 10 is inspected. In the latter case, the voice input device 12 is configured to be portable.
  • the sound source 20 outputs an audio signal output from the audio output device 10, that is, an audio signal for in-car broadcast.
  • the sound source 20 stores an in-car broadcast audio signal, and reproduces and outputs it.
  • the sound source 20 is connected to a microphone (not shown), and outputs the sound input to the microphone as an audio signal.
  • the frequency band used for such an in-car broadcast audio signal is generally 0.3 to 3.4 kHz.
  • the sound source 20 also stores a sound signal for failure inspection, and reproduces and outputs it.
  • the audio signal for failure inspection is, for example, a sweep signal.
  • FIG. 2 shows the frequency characteristics of the audio signal output from the sound source 20.
  • FIG. 2A shows the time-frequency relationship of the sweep signal. In the sweep signal, the frequency changes with time. The frequency changes to, for example, an upper limit value of a frequency that can be reproduced by a first speaker 26 and a second speaker 30 described later.
  • (B) in FIG. 2 shows the long-term average frequency characteristics of the sweep signal.
  • the sweep signal has an equivalent sound pressure level over a changing frequency band. Therefore, the sweep signal has an equivalent sound pressure level at the illustrated reference frequency fR, first frequency f1, and second frequency f2.
  • “equivalent” means uniform within a range of errors.
  • the reference frequency fR, the first frequency f1, and the second frequency f2 are a center frequency of a reference passband, a center frequency of the first passband, and a center frequency of the second passband, which will be described later.
  • the first frequency f1 and the second frequency f2 are higher than 4 kHz and different frequencies, and are set so that the f1 frequency is lower than the f2 frequency. Since the reference frequency fR is a sweep signal, the frequency is variable.
  • the audio signal for failure inspection may be a signal having the frequency characteristics shown in FIG. 2B, for example, white noise, instead of the sweep signal.
  • the amplifying unit 22 receives an audio signal from the sound source 20.
  • the audio signal here is an electrical signal.
  • the audio signal may be an in-car broadcast audio signal or a failure inspection audio signal.
  • the processing in the amplification unit 22, the first band removal filter 24, the first speaker 26, the second band removal filter 28, and the second speaker 30 described later is the same.
  • a description will be given assuming that the audio signal is for failure inspection.
  • the amplifying unit 22 amplifies the input audio signal.
  • the amplification unit 22 has a uniform amplification factor in a frequency band that can be reproduced by a first speaker 26 and a second speaker 30 described later.
  • the amplification unit 22 outputs the amplified audio signal (hereinafter also referred to as “audio signal”) to the first band removal filter 24 and the second band removal filter 28.
  • the first band elimination filter 24 is connected in series between the amplification unit 22 and a first speaker 26 described later, and receives the audio signal from the amplification unit 22.
  • a first stop band is set in the first band removal filter 24, and the first band removal filter 24 reduces the sound pressure level of the first stop band with respect to the audio signal.
  • the first stop band will be described later.
  • the first band removal filter 24 outputs an audio signal (hereinafter also referred to as “audio signal”) having a reduced sound pressure level in the first stop band to the first speaker 26.
  • the first speaker 26 receives the audio signal from the first band removal filter 24.
  • the first speaker 26 converts the sound signal into sound and outputs the sound.
  • a known technique may be used for the first speaker 26.
  • the second band elimination filter 28 is connected to the amplification unit 22 so as to be in parallel with the first band elimination filter 24. More specifically, the second band elimination filter 28 is connected in series between the connection point 32 between the first band elimination filter 24 and the amplification unit 22 and the second speaker 30.
  • a second stop band is set in the second band elimination filter 28, but the second stop band is different from the first stop band of the first band elimination filter 24.
  • FIG. 3 shows frequency characteristics in the audio output device 10.
  • FIG. 3A shows the frequency characteristics of the first band elimination filter 24.
  • the first band elimination filter 24 has a characteristic of attenuating the output in the first bandwidth E1 centered on the first frequency f1.
  • the first stop band is defined by the combination of the first frequency f1 and the first bandwidth E1.
  • FIG. 3B shows the frequency characteristics of the second band elimination filter 28.
  • the second band elimination filter 28 has a characteristic of attenuating the output in the second bandwidth E2 centered on the second frequency f2.
  • the second stop band is defined by the combination of the second frequency f2 and the second bandwidth E2.
  • first stop band and the second stop band differ due to the difference between the first frequency f1 and the second frequency f2.
  • first bandwidth E1 and the second bandwidth E2 may be different. That is, different frequency components of the audio signal are attenuated by the first band removal filter 24 and the second band removal filter 28. Since (c) in FIG. 3 will be described later, the description returns to FIG.
  • the second band elimination filter 28 outputs an audio signal (hereinafter also referred to as “audio signal”) having a reduced sound pressure level in the second stop band to the second speaker 30.
  • the second speaker 30 receives the audio signal from the second band removal filter 28.
  • the second speaker 30 is configured in the same manner as the first speaker 26, and converts a sound signal into sound and outputs sound. A known technique may be used for the second speaker 30.
  • FIG. 3 (c) shows the frequency characteristics of the first speaker 26 and the second speaker 30.
  • FIG. As illustrated, the frequency characteristic of the first band elimination filter 24 and the frequency characteristic of the second band elimination filter 28 are combined. That is, in the bands other than the first stop band and the second stop band, the output is obtained by adding the volumes of the first speaker 26 and the second speaker 30. On the other hand, in the first stop band, the output from the first speaker 26 is reduced, and in the second stop band, the output from the second speaker 30 is reduced.
  • the first stop band of the first band removal filter 24 and the second stop band of the second band removal filter 28 are set to unused frequency bands for the sound output from the first speaker 26 and the second speaker 30. Is done. Therefore, even if the audio signal processed in the audio output device 10 is an in-car broadcast audio signal, the first band removal filter 24 and the second band removal filter 28 do not affect the in-car broadcast audio signal.
  • the microphone 40 receives sound output from the first speaker 26 and the second speaker 30.
  • the microphone 40 converts the input sound into an audio signal and outputs the audio signal. Again, it is assumed that the audio signal is an electrical signal. A known technique may be used for the microphone 40.
  • the first band-pass filter 42 and the second band-pass filter 44 are connected in parallel to the microphone 40 and receive audio signals from the microphone 40, respectively.
  • a first pass band is set in the first band pass filter 42, and the first band pass filter 42 extracts a portion of the first pass band from the audio signal.
  • a second pass band is set for the second band pass filter 44, and the second band pass filter 44 extracts a portion of the second pass band from the audio signal.
  • FIG. 4 shows frequency characteristics in the voice input device 12.
  • FIG. 4A shows the frequency characteristics of the first band elimination filter 24 in the audio output device 10, which is the same as FIG.
  • FIG. 4B shows frequency characteristics of the first band pass filter 42.
  • the first band pass filter 42 has a characteristic of extracting a portion of the first bandwidth P1 centered on the first frequency f1.
  • the first pass band is defined by the combination of the first frequency f1 and the first bandwidth P1.
  • the first frequency f1 is common in the first passband and the first stopband, and the first bandwidth P1 and the first bandwidth E1 are also common.
  • the first bandwidth E1 may be wider than the first bandwidth P1. That is, the first pass band may be set so as to at least partially overlap the first stop band.
  • (C) in FIG. 4 is a frequency characteristic of the second band elimination filter 28 in the audio output device 10, and is the same as (b) in FIG. FIG. 4D shows the frequency characteristics of the second bandpass filter 44.
  • the second bandpass filter 44 has a characteristic of extracting a portion of the second bandwidth P2 centered on the second frequency f2.
  • the second pass band is defined by the combination of the second frequency f2 and the second bandwidth P2.
  • the second frequency f2 is common in the second passband and the second stopband, and the second bandwidth P2 and the second bandwidth E2 are also common.
  • the second bandwidth E2 may be wider than the second bandwidth P2. That is, the second pass band may be set so as to at least partially overlap the second stop band.
  • the reference band pass filter 46 is connected in parallel to the microphone 40 in the same manner as the first band pass filter 42 and the second band pass filter 44.
  • a reference pass band is set in the reference band pass filter 46, and the reference pass band is different from the first pass band and the second pass band.
  • the reference passband is defined by a combination of the reference frequency fR and the reference bandwidth PR.
  • the reference frequency fR is set to be different from the first frequency f1 and the second frequency f2.
  • the reference bandwidth PR is set to be the same as the first bandwidth P1 and the second bandwidth P2, for example.
  • the first band pass filter 42 extracts a reference pass band portion from the audio signal.
  • the reference band pass filter 46 is used to generate a reference for knowing the total sound pressure of the first speaker 26 and the second speaker 30.
  • the detection unit 48 is connected to the first band pass filter 42, the second band pass filter 44, and the reference band pass filter 46.
  • the detection unit 48 receives the audio signal (hereinafter referred to as “first signal”) extracted by the first band pass filter 42 and also detects the audio signal (hereinafter referred to as “second signal”) extracted by the second band pass filter 44. "). Furthermore, the detection unit 48 also accepts an audio signal (hereinafter referred to as “reference signal”) extracted by the reference bandpass filter 46.
  • the detection unit 48 compares the sound pressure level of the first signal, the sound pressure level of the second signal, and the sound pressure level of the reference signal, so that the first speaker 26 and the second speaker 30 of the audio output device 10 fail. It is detected whether it is doing.
  • FIG. 5 shows frequency characteristics when the first speaker 26 and the second speaker 30 are normal in the audio output inspection system 100.
  • FIG. 5A shows the frequency characteristics of an audio signal corresponding to the audio input to the microphone 40.
  • the first stop band is indicated by the first frequency f1
  • the second stop band is indicated by the second frequency f2.
  • the sound pressure level in a portion that is neither the first stop band nor the second stop band is indicated as “a”.
  • the sound pressure levels in the first stop band and the second stop band are “b”, which is smaller than “a”.
  • FIG. 5 shows the frequency characteristic of the reference band pass filter 46, and the reference pass band is indicated by the reference frequency fR.
  • FIG. 5C shows the frequency characteristics of the reference signal.
  • the reference signal has a sound pressure level “a” in the reference passband.
  • FIG. 5D shows the frequency characteristics of the first bandpass filter 42 and is the same as FIG. 4B.
  • FIG. 5E shows the frequency characteristics of the first signal.
  • the first signal has a sound pressure level “b” in the first passband. This is a signal component from the second speaker 30 only. That is, when the sound pressure level of the reference signal is higher than the sound pressure level of the first signal, for example, when a> b, the detection unit 48 detects that the first speaker 26 is normal.
  • FIG. 5 shows the frequency characteristics of the second bandpass filter 44 and is the same as (d) in FIG.
  • FIG. 5G shows the frequency characteristics of the second signal.
  • the second signal has a sound pressure level “b” in the second passband. This is a signal component from only the first speaker 26. That is, when the sound pressure level of the reference signal is higher than the sound pressure level of the second signal, for example, when a> b, the detection unit 48 detects that the second speaker 30 is normal.
  • FIG. 6 shows frequency characteristics when the second speaker 30 is out of order in the audio output inspection system 100.
  • FIG. 6A shows the frequency characteristics of an audio signal corresponding to the audio input to the microphone 40.
  • the sound pressure level of the portion that is not the first stop band is indicated as “c”.
  • the sound pressure level in the first stop band is “0”, which is smaller than “c”.
  • the sound pressure level “c” is smaller than the above-described sound pressure level “a” and is equivalent to the sound pressure level “b”.
  • FIG. 6B shows the frequency characteristics of the reference bandpass filter 46, which is the same as FIG. 5B.
  • FIG. 6C shows the frequency characteristics of the reference signal.
  • the reference signal has a sound pressure level “c” in the reference passband.
  • FIG. 6D shows the frequency characteristics of the first bandpass filter 42 and is the same as FIG. 5D.
  • FIG. 6E shows the frequency characteristics of the first signal.
  • the first signal since no sound is output from the second speaker 30, the first signal has a sound pressure level “0” in the first passband. That is, when the sound pressure level of the reference signal is higher than the sound pressure level of the first signal, for example, when c> 0, the detection unit 48 detects that the first speaker 26 is normal.
  • FIG. 6 shows the frequency characteristic of the second bandpass filter 44, which is the same as (f) in FIG. FIG. 6G shows the frequency characteristics of the second signal.
  • the distance from the first speaker 26 to the microphone 40 is 2 m, and the distance from the second speaker 30 to the microphone 40 is 10 m.
  • the volume of the first speaker 26 and the second speaker 30 is 68 dB, which is generally considered to be the easiest to listen to in-car broadcasts.
  • the sound attenuates by 20 dB when traveling 10 m, and attenuates by 6 dB when traveling 2 m. Therefore, at the point of the microphone 40, the sound pressure of the sound from the first speaker 26 is 62 dB, and the sound pressure of the sound from the second speaker 30 is 48 dB. Therefore, the total sound pressure is 62.17 dB. Since the detector 48 only needs to detect a difference of 0.17 dB, the allowable error is about ⁇ 0.08 dB at maximum.
  • the detection unit 48 determines that the difference between the sound pressure level of the first signal passing through the first band pass filter 42 and the sound pressure level of the reference signal passing through the reference band pass filter 46 is greater than the threshold value. If it is smaller, a failure of the first speaker 26 is detected.
  • the threshold value is set to be smaller than the difference between “a” and “b” described above or “c”. On the other hand, if the difference is equal to or greater than the threshold value, the detection unit 48 detects that the first speaker 26 is normal.
  • the detection unit 48 determines that the second speaker 30 has failed. To detect. On the other hand, if the difference is greater than or equal to the threshold value, the detection unit 48 detects that the second speaker 30 is normal. If the sound pressure level of the reference signal is close to “0”, the detection unit 48 detects that both the first speaker 26 and the second speaker 30 are out of order.
  • This configuration can be realized in hardware by a CPU (central processing unit), memory, and other LSI (large scale integrated circuit) of any computer, and in software by a program loaded in the memory.
  • CPU central processing unit
  • memory main memory
  • LSI large scale integrated circuit
  • FIG. 7 is a flowchart showing a sound output procedure in the sound output apparatus 10.
  • the sound source 20 reproduces a sweep signal or white noise (S10).
  • FIG. 8 is a flowchart showing a failure detection procedure in the voice input device 12.
  • the detector 48 acquires the sound pressure level of the reference signal (S50). Here, the detection unit 48 stores the acquired sound pressure level as “a”. The detection unit 48 sets the variable “i” to 1 (S52), and proceeds to the start point of the loop (S54). The detector 48 acquires the sound pressure level of the “i” th signal (S56). Here, the detection unit 48 stores the acquired sound pressure level as “b (i)”. If b (i) ⁇ (a ⁇ allowable error) (Y in S58), the detection unit 48 determines that the “i” -th speaker is normal (S60).
  • the detection unit 48 determines that the “i” -th speaker is faulty (S62). If “i” is not “n” as the number of speakers at the loop end point (S64), the detection unit 48 returns to step 54. At that time, the variable “i” is incremented. On the other hand, when “i” becomes “n” of the number of speakers at the loop end point (S64), the detection unit 48 ends the process.
  • the audio output device has the first band elimination filter and the second band elimination filter
  • the audio input device has the first band pass filter and the second band pass filter.
  • a speaker failure can be easily detected simply by having a bandpass filter for use.
  • the first stop band and the second stop band are set to unused frequency bands for voice, the influence on the in-car broadcast can be reduced even when used for the in-car broadcast.
  • the influence on the in-car broadcast is reduced, it is not necessary to change the circuit configuration even when the in-car broadcast is used.
  • sound signals having equivalent sound pressure levels in the first pass band, the second pass band, and the reference band are used, the sound pressure levels between the first signal, the second signal, and the reference signal are compared. It can be simplified. Further, since the comparison of the sound pressure levels among the first signal, the second signal, and the reference signal is simplified, it is possible to easily detect a speaker failure.
  • the failure is detected based on the relative difference in sound pressure level among the first signal, the second signal, and the reference signal.
  • the influence of errors is reduced, the inspection accuracy of failure can be improved.
  • the stop band is wider than the pass band, the difference in sound pressure between speakers can be clarified.
  • the difference in sound pressure for each speaker becomes clear, the measurement accuracy can be improved.
  • a speaker failure can be easily detected simply by having the audio output device have a first band elimination filter and a second band elimination filter having different stop bands.
  • a speaker failure can be easily detected simply by having the first input band pass filter, the second pass band filter, and the reference band pass filter in the voice input device.
  • the audio output inspection system includes an audio output device and an audio input device.
  • the audio output device includes an amplifying unit, a first band removal filter, a first speaker, a second band removal filter, and a second speaker.
  • the amplification unit amplifies the audio signal
  • the first band removal filter receives an output from the amplification unit
  • the first speaker receives an output from the first band removal filter.
  • the second band elimination filter is connected to a connection point between the first band elimination filter and the amplification unit, and receives an output from the amplification unit.
  • the second speaker receives an output from the second band elimination filter.
  • the first band elimination filter is connected in series between the amplifying unit and the first speaker
  • the second band elimination filter is provided between the connection point between the first band elimination filter and the amplification unit and the second speaker. Connected in series.
  • the audio output device having this configuration outputs audio based on the audio signal from the first speaker and the second speaker.
  • the voice input device includes a microphone, a first band pass filter, a second band pass filter, a reference band pass filter, and a detection unit.
  • the microphone receives sound output from the first speaker and the second speaker.
  • the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter are connected in parallel to each other and receive an output from the microphone.
  • the detection unit is connected to the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter.
  • the first stop band of the first band rejection filter is different from the second stop band of the second band rejection filter, and the first pass band of the first band pass filter overlaps the first stop band of the first band rejection filter,
  • the second pass band of the second band pass filter overlaps the second stop band second stop band.
  • the reference passband of the reference bandpass filter is different from the first passband of the first bandpass filter and the second passband of the second bandpass filter.
  • the first stop band of the first band removal filter and the second stop band of the second band removal filter may be unused frequency bands for the sound output from the first speaker and the second speaker.
  • the first stop band and the second stop band are set to unused frequency bands for voice, it is possible to eliminate the need to change the circuit configuration even when used for in-vehicle broadcasting.
  • the audio signal output from the microphone may have the same level in the first passband, the second passband, and the reference passband. In this case, since the level comparison is simplified, any failure of the plurality of speakers can be detected more easily.
  • the detection unit If the difference between the level of the first signal that has passed through the first bandpass filter and the level of the reference signal that has passed through the reference bandpass filter is smaller than the first threshold value, the detection unit has failed in the first speaker. Is detected. If the difference between the level of the second signal that has passed through the second bandpass filter and the level of the reference signal is smaller than the second threshold value, the detection unit detects a failure of the second speaker.
  • the detection unit may be configured in this way. In this case, since the failure is detected based on the relative difference in level, the influence of the error can be reduced.
  • the bandwidth of the first stop band of the first band elimination filter is wider than the bandwidth of the first pass band of the first band pass filter, and the bandwidth of the second stop band of the second band elimination filter is the second band. It may be wider than the bandwidth of the second pass band of the pass filter. In this case, since the bandwidth of the stop band is made wider than the bandwidth of the pass band, the measurement accuracy can be improved.
  • the second aspect of the present invention is an audio output device.
  • This apparatus includes an amplifying unit, a first band elimination filter, a first speaker, a second band elimination filter, and a second speaker.
  • the amplifying unit amplifies the audio signal.
  • the first band elimination filter is connected to the output from the amplifier, and the first speaker is connected to the output from the first band elimination filter.
  • the second band elimination filter is connected in parallel with the first band elimination filter and to the output from the amplification unit.
  • the second speaker is connected to the output from the second band elimination filter.
  • the first stop band of the first band elimination filter is different from the second stop band of the second band elimination filter.
  • the third aspect of the present invention is a voice input device.
  • This device includes a microphone, a first band pass filter, a second band pass filter, a reference band pass filter, and a detection unit.
  • the microphone receives sound output from the first speaker and the second speaker of the sound output device according to the second aspect.
  • the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter are connected in parallel to each other and receive an output from the microphone.
  • the detection unit is connected to the first bandpass filter, the second bandpass filter, and the reference bandpass filter.
  • the first passband of the first bandpass filter overlaps with the first stopband of the first bandpass filter, and the second passband of the second bandpass filter overlaps with the second stopband of the second bandpass filter.
  • the reference passband of the reference bandpass filter is different from the first passband of the first bandpass filter and the second passband of the second bandpass filter.
  • the number of speakers provided in the audio output device 10 is “2”.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of speakers may be two or more.
  • each speaker is connected to a band elimination filter having a different stop band, and a band pass filter is also provided to correspond to each band elimination filter. According to this modification, the degree of freedom of configuration can be improved.
  • the audio output device, the audio input device, and the audio output inspection system that combines them according to the present invention can easily detect a failure of any of a plurality of speakers, and thus are effective in, for example, in-vehicle broadcasting equipment failure diagnosis. is there.

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Abstract

音声出力装置において、第１帯域除去フィルタは、音声信号を増幅する増幅部と第１スピーカとの間に直列に接続されている。第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと増幅部との間の接続点と、第２スピーカとの間に直列に接続されている。第２帯域除去フィルタの阻止帯域は、第１帯域除去フィルタの阻止帯域と異なる。音声入力装置において、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタは、マイクの出力に接続されるとともに、互いに並列に接続されている。検出部は、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタに接続されている。第１、第２帯域通過フィルタの通過帯域はそれぞれ、第１、第２帯域除去フィルタの阻止帯域に重複し、参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、第１、第２帯域通過フィルタの通過帯域と異なる。

Description

音声出力検査システム、音声出力装置、音声入力装置
　本発明は、音声出力検査技術に関し、特にスピーカからの音声出力を検査する音声出力検査システム、音声出力装置、音声入力装置に関する。
　列車などの各車両内には複数のスピーカが設けられ、これらのスピーカが車内放送装置に接続されることによって、車内放送の音声が各スピーカから出力される。このようなスピーカが正常に機能しているかどうかを診断する必要がある。この診断のために、各スピーカからの距離が異なる位置にマイクロホンを設置し、各スピーカとマイクロホンとの距離に応じて生じる再生音の伝搬遅延時間に基づいて出力源となるスピーカが特定される。さらに、特定したスピーカの再生音の有無を検出することによって、スピーカの故障が診断される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００９－２５３３９９号公報
　本発明は、スピーカの故障を簡易に検出する技術を提供する。
　本発明の第１の態様における音声出力検査システムは、音声出力装置と、音声入力装置とを有する。音声出力装置は、増幅部と、第１帯域除去フィルタと、第１スピーカと、第２帯域除去フィルタと、第２スピーカとを含む。増幅部は、音声信号を増幅し、第１帯域除去フィルタは、増幅部からの出力を受け、第１スピーカは、第１帯域除去フィルタからの出力を受ける。第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと増幅部との間の接続点に接続され、増幅部からの出力を受ける。第２スピーカは、第２帯域除去フィルタからの出力を受ける。第１帯域除去フィルタは増幅部と第１スピーカとの間に直列に接続され、第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと増幅部との間の接続点と第２スピーカとの間に直列に接続されている。この構成の音声出力装置は、音声信号に基づく音声を第１スピーカと第２スピーカとから出力する。一方、音声入力装置は、マイクと、第１帯域通過フィルタと、第２帯域通過フィルタと、参照用帯域通過フィルタと、検出部とを含む。マイクは、第１スピーカと第２スピーカとから出力された音声を受け付ける。第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタは、互いに並列に接続され、マイクからの出力を受ける。検出部は、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタに接続されている。第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域は、第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域と異なり、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域は第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域に重複し、第２帯域通過フィルタの第２通過帯域は第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域に重複している。参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域および第２帯域通過フィルタの第２通過帯域と異なる。
　本発明の第２の態様は、音声出力装置である。この装置は、増幅部と、第１帯域除去フィルタと、第１スピーカと、第２帯域除去フィルタと、第２スピーカとを有する。増幅部は、音声信号を増幅する。第１帯域除去フィルタは増幅部からの出力に接続され、第１スピーカは、第１帯域除去フィルタからの出力に接続されている。第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと並列に、かつ、増幅部からの出力に接続されている。第２スピーカは、第２帯域除去フィルタからの出力に接続されている。第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域は、第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域と異なる。
　本発明の第３の態様は、音声入力装置である。この装置は、マイクと、第１帯域通過フィルタと、第２帯域通過フィルタと、参照用帯域通過フィルタと、検出部とを有する。マイクは、第２の態様の音声出力装置の第１スピーカと第２スピーカから出力された音声を受け付ける。第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタは、互いに並列に接続されるとともに、マイクからの出力を受ける。検出部は、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタに接続されている。第１帯域通過フィルタの第１通過帯域は第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域に重複し、第２帯域通過フィルタの第２通過帯域は第２帯域除去フィルタ第２阻止帯域に重複している。参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域および第２帯域通過フィルタの第２通過帯域と異なる。
　本発明によれば、スピーカの故障を簡易に検出できる。
　なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、コンピュータプログラム、またはコンピュータプログラムを記録した記録媒体などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
図１は、本発明の実施の形態に係る音声出力検査システムの構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す音源から出力される音声信号の周波数特性を示す図である。 図３は、図１に示す音声出力装置における周波数特性を示す図である。 図４は、図１に示す音声入力装置における周波数特性を示す図である。 図５は、図１に示す音声出力検査システムにおいて第１スピーカと第２スピーカが正常である場合の周波数特性を示す図である。 図６は、図１に示す音声出力検査システムにおいて第２スピーカが故障している場合の周波数特性を示す図である。 図７は、図１に示す音声出力装置における音声の出力手順を示すフローチャートである。 図８は、図１に示す音声入力装置における故障の検出手順を示すフローチャートである。
　本発明の実施の形態の説明に先立ち、従来の技術における問題点を簡単に説明する。スピーカごとの伝搬遅延時間の差を認識するためには、スピーカとマイクロホンとの間の距離をある程度長くする必要がある。一方、車両においては、そのような距離を確保することが困難である。
　本発明の実施の形態を具体的に説明する前に、実施の形態の概要を説明する。本実施の形態は、バス等の車内に設置され、車内放送を実行するための音声出力装置と、この音声出力装置が有するスピーカの故障を検出するための音声入力装置とを含む音声出力検査システムに関する。このような音声出力装置では、１つの増幅部に複数のスピーカが並列に接続されるので、どのスピーカが故障しているかを特定することが困難である。そのため、スピーカの故障検知が自動的にできる仕組みが望まれる。本実施の形態では、複数のスピーカのそれぞれに、互いの阻止帯域の異なる帯域除去フィルタが直列に接続される。
　一方、音声入力装置には、各阻止帯域に対応した通過帯域を有する帯域通過フィルタが複数並列に接続される。また、音声入力装置において、各阻止帯域のいずれにも対応しない通過帯域を有する参照用帯域通過フィルタが、前述の帯域通過フィルタに並列に接続される。さらに、音声入力装置では、これらの帯域通過フィルタから出力される音圧レベルを比較することによって、故障しているスピーカが特定される。なお、音圧レベルは音声の大きさを示す量である。ここでは、音声だけではなく、音声を電気信号に変換した音声信号の大きさを示す場合にも「音圧レベル」という用語を使用する。
　図１は、本発明の実施の形態に係る音声出力検査システム１００の構成を示す。音声出力検査システム１００は、音声出力装置１０、音声入力装置１２を含む。音声出力装置１０は、音源２０、増幅部２２、第１帯域除去フィルタ２４、第１スピーカ２６、第２帯域除去フィルタ２８、第２スピーカ３０を含む。音声入力装置１２は、マイク４０、第１帯域通過フィルタ４２、第２帯域通過フィルタ４４、参照用帯域通過フィルタ４６、検出部４８を含む。
　音声出力装置１０は、車内放送を実行するために、車両内に固定される。一方、音声入力装置１２は、音声出力装置１０と同一の車両内に固定されてもよく、音声出力装置１０の故障を検査する際に、車両内に運び込まれてもよい。後者の場合、音声入力装置１２は、可搬型に構成される。
　音源２０は、音声出力装置１０から出力される音声信号、つまり車内放送のための音声信号を出力する。そのために、音源２０は、車内放送の音声信号を記憶し、これを再生して出力する。また、音源２０は、図示しないマイクに接続され、マイクに入力された音声を音声信号として出力する。このような車内放送の音声信号に使用される周波数帯域は、一般的に０．３～３．４ｋＨｚである。
　一方、音源２０は、故障検査用の音声信号も記憶し、これを再生して出力する。故障検査用の音声信号は、例えば、スイープ信号である。図２は、音源２０から出力される音声信号の周波数特性を示す。図２の（ａ）は、スイープ信号の時間対周波数の関係を示す。スイープ信号では、時間の経過とともに周波数が変化する。周波数は、例えば、後述の第１スピーカ２６、第２スピーカ３０において再生可能な周波数の上限値以上まで変化する。
　図２の（ｂ）は、スイープ信号の長時間平均の周波数特性を示す。スイープ信号は、変化する周波数帯域にわたって、同等の音圧レベルを有する。そのため、スイープ信号は、図示される参照用周波数ｆＲ、第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２において同等の音圧レベルとなる。ここで、同等とは、誤差の範囲で均一であることを意味する。また、参照用周波数ｆＲ、第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２は、後述の参照用通過帯域の中心周波数、第１通過帯域の中心周波数、第２通過帯域の中心周波数である。特に、第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２は、４ｋＨｚよりも高く、且つ異なる周波数とし、ｆ２周波数よりｆ１周波数が低くなるように設定されるものとする。参照用周波数ｆＲはスイープ信号であるため、その周波数は可変である。なお、故障検査用の音声信号は、スイープ信号ではなく、図２の（ｂ）の周波数特性を有する信号、例えば、ホワイトノイズであってもよい。図１に戻る。
　増幅部２２は、音源２０からの音声信号を受け付ける。ここでの音声信号は電気信号である。音声信号は、車内放送の音声信号であってもよく、故障検査用の音声信号であってもよい。両方の音声信号に対して、増幅部２２、後述の第１帯域除去フィルタ２４、第１スピーカ２６、第２帯域除去フィルタ２８、第２スピーカ３０での処理は同一である。ここでは、一例として、故障検査用の音声信号であるとして説明する。増幅部２２は、入力した音声信号を増幅する。増幅部２２は、例えば、後述の第１スピーカ２６、第２スピーカ３０において再生可能な周波数帯域において均一の増幅率を有する。増幅部２２は、増幅した音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を第１帯域除去フィルタ２４、第２帯域除去フィルタ２８に出力する。
　第１帯域除去フィルタ２４は、増幅部２２と後述の第１スピーカ２６との間に直列に接続され、増幅部２２からの音声信号を受け付ける。第１帯域除去フィルタ２４には第１阻止帯域が設定されており、第１帯域除去フィルタ２４は、音声信号に対して、第１阻止帯域の音圧レベルを低減させる。第１阻止帯域については後述する。第１帯域除去フィルタ２４は、第１阻止帯域の音圧レベルを低減させた音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を第１スピーカ２６に出力する。第１スピーカ２６は、第１帯域除去フィルタ２４からの音声信号を受け付ける。第１スピーカ２６は、音声信号を音声に変換して、音声を出力する。第１スピーカ２６には公知の技術が使用されればよい。
　第２帯域除去フィルタ２８は、第１帯域除去フィルタ２４に並列となるように、増幅部２２に接続される。具体的に説明すると、第２帯域除去フィルタ２８は、第１帯域除去フィルタ２４と増幅部２２との間の接続点３２と、第２スピーカ３０との間に直列に接続される。ここで、第２帯域除去フィルタ２８には第２阻止帯域が設定されているが、第２阻止帯域は、第１帯域除去フィルタ２４の第１阻止帯域とは異なる。
　図３は、音声出力装置１０における周波数特性を示す。図３の（ａ）は、第１帯域除去フィルタ２４の周波数特性を示す。図示のごとく、第１帯域除去フィルタ２４は、第１周波数ｆ１を中心にした第１帯域幅Ｅ１において、出力を減衰させる特性を有する。ここで、第１周波数ｆ１と第１帯域幅Ｅ１との組合せによって、第１阻止帯域が規定される。また、図３の（ｂ）は、第２帯域除去フィルタ２８の周波数特性を示す。図示のごとく、第２帯域除去フィルタ２８は、第２周波数ｆ２を中心にした第２帯域幅Ｅ２において、出力を減衰させる特性を有する。ここで、第２周波数ｆ２と第２帯域幅Ｅ２との組合せによって、第２阻止帯域が規定される。
　さらに、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２とが異なることによって、第１阻止帯域と第２阻止帯域とが異なる。また、第１帯域幅Ｅ１と第２帯域幅Ｅ２とが異なってもよい。つまり、第１帯域除去フィルタ２４と第２帯域除去フィルタ２８とによって、音声信号の異なった周波数成分が減衰される。図３の（ｃ）については後述するので、図１に戻る。
　第２帯域除去フィルタ２８は、第２阻止帯域の音圧レベルを低減させた音声信号（以下、これもまた「音声信号」という）を第２スピーカ３０に出力する。第２スピーカ３０は、第２帯域除去フィルタ２８からの音声信号を受け付ける。第２スピーカ３０は、第１スピーカ２６と同様に構成されており、音声信号を音声に変換して、音声を出力する。第２スピーカ３０には公知の技術が使用されればよい。
　図３の（ｃ）は、第１スピーカ２６、第２スピーカ３０の周波数特性を示す。図示のごとく、第１帯域除去フィルタ２４の周波数特性と第２帯域除去フィルタ２８の周波数特性とを組み合わせた特性になる。つまり、第１阻止帯域と第２阻止帯域以外の帯域では、第１スピーカ２６と第２スピーカ３０の音量が加算された出力になる。一方、第１阻止帯域では第１スピーカ２６からの音量が減った出力になり、第２阻止帯域では第２スピーカ３０からの音量が減った出力になる。なお、第１帯域除去フィルタ２４の第１阻止帯域と第２帯域除去フィルタ２８の第２阻止帯域は、第１スピーカ２６と第２スピーカ３０とから出力される音声で未使用の周波数帯に設定される。そのため、音声出力装置１０において処理される音声信号が車内放送の音声信号であっても、第１帯域除去フィルタ２４と第２帯域除去フィルタ２８は、車内放送の音声信号に影響を与えない。図１に戻る。
　マイク４０は、第１スピーカ２６と第２スピーカ３０とから出力された音声を受け付ける。マイク４０は、入力した音声を音声信号に変換し、音声信号を出力する。ここでも、音声信号は電気信号であるとする。マイク４０には、公知の技術が使用されればよい。
　第１帯域通過フィルタ４２と第２帯域通過フィルタ４４は、マイク４０に並列に接続されており、マイク４０からの音声信号をそれぞれ受け付ける。第１帯域通過フィルタ４２には第１通過帯域が設定されており、第１帯域通過フィルタ４２は、音声信号から、第１通過帯域の部分を抽出する。また、第２帯域通過フィルタ４４には第２通過帯域が設定されており、第２帯域通過フィルタ４４は、音声信号から、第２通過帯域の部分を抽出する。第１通過帯域と第２通過帯域は異なるように設定されるが、以下では、図４を使用しながら、第１通過帯域、第２通過帯域を説明する。
　図４は、音声入力装置１２における周波数特性を示す。図４の（ａ）は、音声出力装置１０における第１帯域除去フィルタ２４の周波数特性であり、図３の（ａ）と同一である。図４の（ｂ）は、第１帯域通過フィルタ４２の周波数特性である。図示のごとく、第１帯域通過フィルタ４２は、第１周波数ｆ１を中心にした第１帯域幅Ｐ１の部分を抽出する特性を有する。ここで、第１周波数ｆ１と第１帯域幅Ｐ１との組合せによって、第１通過帯域が規定される。また、第１通過帯域と第１阻止帯域で第１周波数ｆ１は共通しており、第１帯域幅Ｐ１と第１帯域幅Ｅ１も共通する。なお、第１帯域幅Ｅ１は、第１帯域幅Ｐ１より広くてもよい。つまり、第１通過帯域は第１阻止帯域に少なくとも一部が重複するように設定されればよい。
　図４の（ｃ）は、音声出力装置１０における第２帯域除去フィルタ２８の周波数特性であり、図３の（ｂ）と同一である。図４の（ｄ）は、第２帯域通過フィルタ４４の周波数特性である。図示のごとく、第２帯域通過フィルタ４４は、第２周波数ｆ２を中心にした第２帯域幅Ｐ２の部分を抽出する特性を有する。ここで、第２周波数ｆ２と第２帯域幅Ｐ２との組合せによって、第２通過帯域が規定される。また、第２通過帯域と第２阻止帯域で第２周波数ｆ２は共通しており、第２帯域幅Ｐ２と第２帯域幅Ｅ２も共通する。なお、第２帯域幅Ｅ２は、第２帯域幅Ｐ２より広くてもよい。つまり、第２通過帯域は第２阻止帯域に少なくとも一部が重複するように設定されればよい。
　参照用帯域通過フィルタ４６は、第１帯域通過フィルタ４２、第２帯域通過フィルタ４４と同様に、マイク４０に並列に接続される。参照用帯域通過フィルタ４６には、参照用通過帯域が設定されており、参照用通過帯域は、第１通過帯域と第２通過帯域と異なる。参照用通過帯域は、参照用周波数ｆＲと参照用帯域幅ＰＲとの組合せによって規定される。参照用周波数ｆＲは、第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２と異なるように設定される。また、参照用帯域幅ＰＲは、例えば、第１帯域幅Ｐ１、第２帯域幅Ｐ２と同一になるように設定される。第１帯域通過フィルタ４２は、音声信号から、参照通過帯域の部分を抽出する。このように、参照用帯域通過フィルタ４６は、第１スピーカ２６、第２スピーカ３０の合計音圧を知るためのリファレンスを生成するために使用される。
　検出部４８は、第１帯域通過フィルタ４２、第２帯域通過フィルタ４４、参照用帯域通過フィルタ４６に接続される。検出部４８は、第１帯域通過フィルタ４２において抽出された音声信号（以下、「第１信号」という）を受け付けるとともに、第２帯域通過フィルタ４４において抽出された音声信号（以下、「第２信号」という）を受け付ける。さらに、検出部４８は、参照用帯域通過フィルタ４６において抽出された音声信号（以下、「参照用信号」という）も受け付ける。検出部４８は、第１信号の音圧レベル、第２信号の音圧レベル、参照用信号の音圧レベルを比較することによって、音声出力装置１０の第１スピーカ２６、第２スピーカ３０が故障しているか否かを検出する。
　図５は、音声出力検査システム１００において第１スピーカ２６と第２スピーカ３０が正常である場合の周波数特性を示す。図５の（ａ）は、マイク４０に入力された音声に対応する音声信号の周波数特性を示す。ここでは、第１阻止帯域が第１周波数ｆ１によって示され、第２阻止帯域が第２周波数ｆ２によって示される。また、図示のごとく、第１阻止帯域、第２阻止帯域のいずれでもない部分の音圧レベルは、「ａ」と示される。第１スピーカ２６、第２スピーカ３０が正常である場合、第１阻止帯域、第２阻止帯域のそれぞれにおける音圧レベルは、「ａ」よりも小さい「ｂ」になる。
　図５の（ｂ）は、参照用帯域通過フィルタ４６の周波数特性を示し、参照用通過帯域が参照用周波数ｆＲによって示される。図５の（ｃ）は、参照用信号の周波数特性を示す。参照用信号は、参照用通過帯域において音圧レベル「ａ」を有する。図５の（ｄ）は、第１帯域通過フィルタ４２の周波数特性を示し、図４の（ｂ）と同様である。図５の（ｅ）は、第１信号の周波数特性を示す。第１信号は、第１通過帯域において音圧レベル「ｂ」を有する。これは、第２スピーカ３０だけからの信号成分である。つまり、参照用信号の音圧レベルが第１信号の音圧レベルよりも大きい場合、例えば、ａ＞ｂである場合、検出部４８は、第１スピーカ２６が正常であることを検出する。
　図５の（ｆ）は、第２帯域通過フィルタ４４の周波数特性を示し、図４の（ｄ）と同様である。図５の（ｇ）は、第２信号の周波数特性を示す。第２信号は、第２通過帯域において音圧レベル「ｂ」を有する。これは、第１スピーカ２６だけからの信号成分である。つまり、参照用信号の音圧レベルが第２信号の音圧レベルよりも大きい場合、例えば、ａ＞ｂである場合、検出部４８は、第２スピーカ３０が正常であることを検出する。
　図６は、音声出力検査システム１００において第２スピーカ３０が故障している場合の周波数特性を示す。図６の（ａ）は、マイク４０に入力された音声に対応する音声信号の周波数特性を示す。第２スピーカ３０が故障している場合、第２阻止帯域が減衰された音声が第２スピーカ３０から出力されないので、入力した音声信号において、第２阻止帯域で音圧レベルが減少しない。そのため、図示のごとく、第１阻止帯域でない部分の音圧レベルは、「ｃ」と示される。一方、第１阻止帯域における音圧レベルは、「ｃ」よりも小さい「０」になる。なお、音圧レベル「ｃ」は、前述の音圧レベル「ａ」よりも小さく、音圧レベル「ｂ」と同等である。
　図６の（ｂ）は、参照用帯域通過フィルタ４６の周波数特性を示し、図５の（ｂ）と同様である。図６の（ｃ）は、参照用信号の周波数特性を示す。参照用信号は、参照用通過帯域において音圧レベル「ｃ」を有する。図６の（ｄ）は、第１帯域通過フィルタ４２の周波数特性を示し、図５の（ｄ）と同様である。図６の（ｅ）は、第１信号の周波数特性を示す。前述のごとく、第２スピーカ３０から音声が出力されないので、第１信号は、第１通過帯域において音圧レベル「０」を有する。つまり、参照用信号の音圧レベルが第１信号の音圧レベルよりも大きい場合、例えば、ｃ＞０である場合、検出部４８は、第１スピーカ２６が正常であることを検出する。
　図６の（ｆ）は、第２帯域通過フィルタ４４の周波数特性を示し、図５の（ｆ）と同様である。図６の（ｇ）は、第２信号の周波数特性を示す。第２信号は、第２通過帯域において音圧レベル「ｃ」を有する。これは、第１スピーカ２６だけからの信号成分である。つまり、参照用信号の音圧レベルが第２信号の音圧レベルと同一である場合、例えば、ｃ＝ｃである場合、検出部４８は、第２スピーカ３０が故障していることを検出する。図１に戻る。
　第１スピーカ２６からマイク４０までの距離を２ｍとし、第２スピーカ３０からマイク４０までの距離を１０ｍとする。また、第１スピーカ２６、第２スピーカ３０の音量は、一般に車内放送が最も聴きやすいとされる６８ｄＢとする。さらに、音は１０ｍ進むと２０ｄＢ減衰し、２ｍ進むと６ｄＢ減衰する。このことから、マイク４０の地点において、第１スピーカ２６からの音声の音圧は６２ｄＢであり、第２スピーカ３０からの音声の音圧は４８ｄＢである。そのため、合計の音圧は６２．１７ｄＢである。検出部４８では、０．１７ｄＢの差が検出されればよいので、許容誤差は、最大±０．０８ｄＢ程度とされる。
　このように、検出部４８は、第１帯域通過フィルタ４２を通過した第１信号の音圧レベルと参照用帯域通過フィルタ４６を通過した参照用信号の音圧レベルとの差異がしきい値よりも小さければ、第１スピーカ２６の故障を検出する。しきい値は、前述の「ａ」と「ｂ」との差、あるいは「ｃ」よりも小さくなるように設定される。一方、検出部４８は、差異がしきい値以上であれば、第１スピーカ２６が正常であることを検出する。
　さらに、検出部４８は、第２帯域通過フィルタ４４を通過した第２信号の音圧レベルと参照用信号の音圧レベルとの差異がしきい値よりも小さければ、第２スピーカ３０の故障を検出する。一方、検出部４８は、差異がしきい値以上であれば、第２スピーカ３０が正常であることを検出する。なお、検出部４８は、参照用信号の音圧レベルが「０」に近ければ、第１スピーカ２６、第２スピーカ３０がともに故障していると検出する。
　この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ（中央演算処理装置）、メモリ、その他のＬＳＩ（大規模集積回路）で実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
　以上の構成による音声出力検査システム１００の動作を説明する。図７は、音声出力装置１０における音声の出力手順を示すフローチャートである。音源２０は、スイープ信号またはホワイトノイズを再生する（Ｓ１０）。
　図８は、音声入力装置１２における故障の検出手順を示すフローチャートである。検出部４８は、参照用信号の音圧レベルを取得する（Ｓ５０）。ここで、検出部４８は、取得した音圧レベルを「ａ」として保存する。検出部４８は、変数「ｉ」を１に設定し（Ｓ５２）、ループの始点に移行する（Ｓ５４）。検出部４８は、第「ｉ」信号の音圧レベルを取得する（Ｓ５６）。ここで、検出部４８は、取得した音圧レベルを「ｂ（ｉ）」として保存する。ｂ（ｉ）＜（ａ±許容誤差）であれば（Ｓ５８のＹ）、検出部４８は、「ｉ」番目のスピーカが正常であると確定する（Ｓ６０）。一方、ｂ（ｉ）＜（ａ±許容誤差）でなければ（Ｓ５８のＮ）、検出部４８は、「ｉ」番目のスピーカが故障であると確定する（Ｓ６２）。検出部４８は、ループ終点において、「ｉ」がスピーカ数の「ｎ」でなければ（Ｓ６４）、ステップ５４に戻る。その際、変数「ｉ」がインクリメントされる。一方、検出部４８は、ループ終点において、「ｉ」がスピーカ数の「ｎ」になれば（Ｓ６４）、処理を終了する。
　以上のように、本実施の形態によれば、音声出力装置が第１帯域除去フィルタと第２帯域除去フィルタとを有し、音声入力装置が第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタを有するだけで、スピーカの故障を簡易に検出できる。また、第１阻止帯域と第２阻止帯域を音声で未使用の周波数帯に設定するので、車内放送に使用する場合でも、車内放送への影響を低減できる。また、車内放送への影響が低減されるので、車内放送に使用する場合でも回路構成の変更を不要にできる。また、第１通過帯域、第２通過帯域、参照用帯域において同等の音圧レベルを有する音声信号を使用するので、第１信号、第２信号、参照用信号の間における音圧レベルの比較を簡易にできる。また、第１信号、第２信号、参照用信号の間における音圧レベルの比較が簡易になるので、スピーカの故障を簡易に検出できる。
　また、第１信号、第２信号、参照用信号の間における音圧レベルの相対的な差異をもとに故障を検出するので、誤差の影響を低減できる。また、誤差の影響が低減されるので、故障の検査精度を向上できる。また、阻止帯域の帯域幅を通過帯域の帯域幅よりも広くするので、スピーカごとの音圧の違いを明確にできる。また、スピーカごとの音圧の違いが明確になるので、測定精度を向上できる。また、阻止帯域が互いに異なった第１帯域除去フィルタ、第２帯域除去フィルタを音声出力装置が有するだけで、スピーカの故障を簡易に検出できる。また、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタを音声入力装置が有するだけで、スピーカの故障を簡易に検出できる。
　また、１つの増幅部に複数のスピーカが並列に接続される構成において、どのスピーカが壊れているのかを自動で特定できる。また、スピーカの音がマイクで拾える範囲にあるかぎり、どのような位置関係にあっても検査を実行できる。また、配線を増やすことなく僅かな部品追加だけで実現できる。
　本発明の態様の概要は、次の通りである。本発明の第１の態様における音声出力検査システムは、音声出力装置と、音声入力装置とを有する。音声出力装置は、増幅部と、第１帯域除去フィルタと、第１スピーカと、第２帯域除去フィルタと、第２スピーカとを含む。増幅部は、音声信号を増幅し、第１帯域除去フィルタは、増幅部からの出力を受け、第１スピーカは、第１帯域除去フィルタからの出力を受ける。第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと増幅部との間の接続点に接続され、増幅部からの出力を受ける。第２スピーカは、第２帯域除去フィルタからの出力を受ける。第１帯域除去フィルタは増幅部と第１スピーカとの間に直列に接続され、第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと増幅部との間の接続点と第２スピーカとの間に直列に接続されている。この構成の音声出力装置は、音声信号に基づく音声を第１スピーカと第２スピーカとから出力する。一方、音声入力装置は、マイクと、第１帯域通過フィルタと、第２帯域通過フィルタと、参照用帯域通過フィルタと、検出部とを含む。マイクは、第１スピーカと第２スピーカとから出力された音声を受け付ける。第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタは、互いに並列に接続され、マイクからの出力を受ける。検出部は、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタに接続されている。第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域は、第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域と異なり、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域は第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域に重複し、第２帯域通過フィルタの第２通過帯域は第２帯域除去フィルタ第２阻止帯域に重複している。参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域および第２帯域通過フィルタの第２通過帯域と異なる。
　この態様によると、複数種類の帯域除去フィルタと複数種類の帯域通過フィルタを設けるだけで、複数のスピーカのうちのいずれかの故障を簡易に検出できる。
　第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域と第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域は、第１スピーカと第２スピーカとから出力される音声で未使用の周波数帯であってもよい。この場合、第１阻止帯域と第２阻止帯域を音声で未使用の周波数帯に設定するので、車内放送に使用する場合でも回路構成の変更を不要にできる。
　マイクから出力される音声信号は、第１通過帯域、第２通過帯域、参照用通過帯域において同等のレベルを有してもよい。この場合、レベルの比較が簡易になるので、複数のスピーカのうちのいずれかの故障をより簡易に検出できる。
　第１帯域通過フィルタを通過した第１信号のレベルと参照用帯域通過フィルタを通過した参照用信号のレベルとの差異が第１しきい値よりも小さければ、検出部は、第１スピーカの故障を検出する。また、第２帯域通過フィルタを通過した第２信号のレベルと参照用信号のレベルとの差異が第２しきい値よりも小さければ、検出部は、第２スピーカの故障を検出する。このように検出部を構成してもよい。この場合、レベルの相対的な差異をもとに故障を検出するので、誤差の影響を低減できる。
　第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域の帯域幅は、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域の帯域幅よりも広く、第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域の帯域幅は、第２帯域通過フィルタの第２通過帯域の帯域幅よりも広くてもよい。この場合、阻止帯域の帯域幅を通過帯域の帯域幅よりも広くするので、測定精度を向上できる。
　本発明の第２の態様は、音声出力装置である。この装置は、増幅部と、第１帯域除去フィルタと、第１スピーカと、第２帯域除去フィルタと、第２スピーカとを有する。増幅部は、音声信号を増幅する。第１帯域除去フィルタは増幅部からの出力に接続され、第１スピーカは、第１帯域除去フィルタからの出力に接続されている。第２帯域除去フィルタは、第１帯域除去フィルタと並列に、かつ、増幅部からの出力に接続されている。第２スピーカは、第２帯域除去フィルタからの出力に接続されている。第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域は、第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域と異なる。
　この態様によると、阻止帯域が互いに異なった複数種類の帯域除去フィルタを設けるだけで、複数のスピーカのうちのいずれかの故障を簡易に検出できる。
　本発明の第３の態様は、音声入力装置である。この装置は、マイクと、第１帯域通過フィルタと、第２帯域通過フィルタと、参照用帯域通過フィルタと、検出部とを有する。マイクは、第２の態様の音声出力装置の第１スピーカと第２スピーカから出力された音声を受け付ける。第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタは、互いに並列に接続されるとともに、マイクからの出力を受ける。検出部は、第１帯域通過フィルタ、第２帯域通過フィルタ、参照用帯域通過フィルタに接続されている。第１帯域通過フィルタの第１通過帯域は第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域に重複し、第２帯域通過フィルタの第２通過帯域は第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域に重複している。参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、第１帯域通過フィルタの第１通過帯域および第２帯域通過フィルタの第２通過帯域と異なる。
　この態様によると、複数種類の帯域通過フィルタを設けるだけで、複数のスピーカのうちのいずれかの故障を簡易に検出できる。
　以上、本発明を本実施の形態をもとに説明した。この本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されうる。
　本実施の形態において、音声出力装置１０に設けられるスピーカの数は「２」とされている。しかしながらこれに限らず例えば、スピーカの数は、２以上であればよい。その場合、各スピーカに、互いに阻止帯域の異なった帯域除去フィルタが接続されるとともに、各帯域除去フィルタに対応するように帯域通過フィルタも設けられる。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
　本発明による音声出力装置、音声入力装置、およびこれらを組み合わせた音声出力検査システムは、複数のスピーカのうちのいずれかの故障を簡易に検出できるため、例えば、車内放送設備の故障診断に有効である。
１０　　音声出力装置
１２　　音声入力装置
２０　　音源
２２　　増幅部
２４　　第１帯域除去フィルタ
２６　　第１スピーカ
２８　　第２帯域除去フィルタ
３０　　第２スピーカ
３２　　接続点
４０　　マイク
４２　　第１帯域通過フィルタ
４４　　第２帯域通過フィルタ
４６　　参照用帯域通過フィルタ
４８　　検出部
１００　　音声出力検査システム

Claims (7)

  1. 　　　音声信号を増幅する増幅部と、
    　　　前記増幅部からの出力を受ける第１帯域除去フィルタと、
    　　　前記第１帯域除去フィルタからの出力を受ける第１スピーカと、
    　　　前記第１帯域除去フィルタと前記増幅部との間の接続点に接続され、前記増幅部からの出力を受ける第２帯域除去フィルタと、
    　　　前記第２帯域除去フィルタからの出力を受ける第２スピーカと、を有し、
    前記第１帯域除去フィルタは前記増幅部と前記第１スピーカとの間に直列に接続され、前記第２帯域除去フィルタは、前記接続点と前記第２スピーカとの間に直列に接続され、
    前記音声信号に基づく音声を前記第１スピーカと前記第２スピーカとから出力する音声出力装置と、
    　　　前記第１スピーカと前記第２スピーカとから出力された前記音声を受け付けるマイクと、
    　　　前記マイクからの出力を受けるとともに、互いに並列に接続された第１帯域通過フィルタと、第２帯域通過フィルタと、参照用帯域通過フィルタと、
    　　前記第１帯域通過フィルタ、前記第２帯域通過フィルタ、前記参照用帯域通過フィルタに接続された検出部と、を有する音声入力装置と、を備え、
    　　前記第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域と前記第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域とが異なり、
    　　前記第１帯域通過フィルタの第１通過帯域は前記第１阻止帯域に重複し、
    　　前記第２帯域通過フィルタの第２通過帯域は前記第２阻止帯域に重複し、
    　　前記参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、前記第１通過帯域および前記第２通過帯域と異なる、
    音声出力検査システム。
  2. 前記第１阻止帯域と前記第２阻止帯域は、前記第１スピーカと前記第２スピーカとから出力される音声で未使用の周波数帯である、
    請求項１に記載の音声出力検査システム。
  3. 前記マイクから出力される音声信号は、前記第１通過帯域、前記第２通過帯域、前記参照用通過帯域において同等のレベルを有する、
    請求項１、２のいずれか一項に記載の音声出力検査システム。
  4. 前記第１帯域通過フィルタを通過した第１信号のレベルと前記参照用帯域通過フィルタを通過した参照用信号のレベルとの差異が第１しきい値よりも小さければ、前記検出部は、前記第１スピーカの故障を検出し、
    前記第２帯域通過フィルタを通過した第２信号のレベルと前記参照用信号のレベルとの差異が第２しきい値よりも小さければ、前記検出部は、前記第２スピーカの故障を検出する、
    請求項３に記載の音声出力検査システム。
  5. 前記第１阻止帯域の帯域幅は、前記第１通過帯域の帯域幅よりも広く、
    前記第２阻止帯域の帯域幅は、前記第２通過帯域の帯域幅よりも広い、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の音声出力検査システム。
  6. 音声信号を増幅する増幅部と、
    前記増幅部からの出力に接続された第１帯域除去フィルタと、
    前記第１帯域除去フィルタからの出力に接続された第１スピーカと、
    前記第１帯域除去フィルタと並列に、かつ、前記増幅部からの出力に接続された第２帯域除去フィルタと、
    前記第２帯域除去フィルタからの出力に接続された第２スピーカと、を備え、
    前記第１帯域除去フィルタの第１阻止帯域と、前記第２帯域除去フィルタの第２阻止帯域とが異なる、
    音声出力装置。
  7. 請求項６に記載の前記音声出力装置の前記第１スピーカと第２スピーカから出力された音声を受け付けるマイクと、
    前記マイクからの出力を受けるとともに、互いに並列に接続された第１帯域通過フィルタと、第２帯域通過フィルタと、参照用帯域通過フィルタと、
    前記第１帯域通過フィルタ、前記第２帯域通過フィルタ、前記参照用帯域通過フィルタに接続される検出部と、を備え、
    前記第１帯域通過フィルタの第１通過帯域は前記第１阻止帯域に重複し、
    前記第２帯域通過フィルタの第２通過帯域は前記第２阻止帯域に重複し、
    前記参照用帯域通過フィルタの参照用通過帯域は、前記第１通過帯域および前記第２通過帯域と異なる、
    音声入力装置。
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