WO2022163801A1 - 情報処理装置、および情報処理方法、並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
1.第1の実施の形態
2.第1の実施の形態の第1の応用例
3.第1の実施の形態の第2の応用例
4.第1の実施の形態の第3の応用例
5.第1の実施の形態の第4の応用例
6.第2の実施の形態
7.第2の実施の形態の第1の変形例
8.第2の実施の形態の第2の変形例
9.第2の実施の形態の応用例
10.ソフトウェアにより実行させる例
<ホームオーディオシステムの第1の実施の形態の構成例>
本開示は、特に、ユーザに対して不快感を与えることなく音声を用いて位置と姿勢を測定できるようにするものである。
次に、図2を参照して、音声出力ブロック31の第1の実施の形態の構成例について説明する。
次に、図3を参照して、電子機器32の構成例について説明する。
次に、図4を参照して、位置姿勢算出部95の構成例について説明する。
次に、図5を参照して、拡散符号を用いた通信の原理について説明する。
音声入力ブロック41において、観測される相互相関のピークが観測されるタイミングは、音声出力ブロック31で放音された音声が、音声入力ブロック41において、収音されるタイミングであり、したがって、音声入力ブロック41と音声出力ブロック31との距離に応じて異なる。
次に、図8を参照して、伝達時間算出部93の構成例について説明する。
拡散符号信号の周波数帯域は、サンプリング周波数の半分であるナイキスト周波数Fsである周波数であり、例えば、ナイキスト周波数Fsが8kHzである場合、ナイキスト周波数Fsよりも低い周波数帯域である0乃至8kHzとされる。
次に、電子機器32(の音声入力部51-i)と音声出力ブロック31-kとの距離Dik基づいた、電子機器32(の音声入力部51-i)の絶対位置の求め方について説明する。
次に、図14のフローチャートを参照して、音声出力ブロック31による音声放音(出力)処理について説明する。
次に、図15のフローチャートを参照して、電子機器32による音声収音処理について説明する。
ここで、図16のフローチャートを参照して、伝達時間算出部93による伝達時間算出処理について説明する。
ここで、図17のフローチャートを参照して、位置姿勢算出部95による位置姿勢算出処理について説明する。
以上においては、本開示の技術をホームオーディオシステムにおいて、音声入力ブロック41を備えた電子機器32の絶対位置と絶対姿勢とをリアルタイムで求め、電子機器32の絶対位置と絶対姿勢とに基づいて、音声出力ブロック31より出力される音声を制御して、適切な音場を実現したり、HMDのシースルー表示部における表示を制御して、外界の表示装置の表示内容と、オーバーラップして視聴できるような画像を表示する例について説明してきた。
以上においては、電子機器32に音声入力ブロック41が1個設けられている例について説明してきたが、複数の音声入力ブロック41が設けられているようにしてもよい。
音声入力ブロック41は、複数の音声出力ブロック31を用いることで高精度に絶対位置を検出することが可能であるので、例えば、ナビゲーションシステムに適用することができる。
ユーザの身体の各部位に音声入力ブロック41を備えた電子機器32に対応する構成を設けるようにして、身体の各部位の絶対位置と絶対姿勢を求めるようにすることで、モーションキャプチャシステムを実現するようにしてもよい。
<第2の実施の形態の概要>
上述したように、第1の実施の形態においては、音声出力ブロック31より、所定のデータ符号と、拡散符号とが乗算されてスペクトル拡散変調されて生成される、拡散符号信号からなる音声が送信信号として放音され、電子機器32において受信信号として収音された音声の拡散符号信号と、送信信号として放音された音声の拡散符号信号との相互相関におけるピークに基づいて伝達時間を求めることで、電子機器32の絶対位置と絶対姿勢を求める例について説明してきた。
。
図31は、本開示の技術を適用したホームオーディオシステムの第2の実施の形態の構成例を示している。
次に、図32を参照して、音声出力ブロック431の構成例について説明する。
次に、図34のフローチャートを参照して、図32の音声出力ブロック431による音声放音(出力)処理について説明する。
以上においては、分割多重化部485においては、所定の周波数帯域幅BHに分割された送信信号が、図33で示されるように、音声出力ブロック431-1乃至431-4のそれぞれについて、最小周波数である周波数h0からの周波数帯域までの範囲に、配置される例について説明してきた。
以上においては、帯域幅が圧縮されて、所定の周波数帯域幅BHに分割された送信信号が第1系列乃至第4系列に配置されるようにすることで、音声出力ブロック431-1乃至431-4のそれぞれから放音される送信信号が、周波数帯域において相互に直交を備えるようにさせる例について説明してきた。
以上においては、音声出力ブロック431-1乃至431-4における送信信号の周波数帯域が全体として圧縮された後、所定の周波数帯域幅に分割されて、重なり合わないように送信信号が第1系列乃至第4系列のように配置されるようにすることで、音声出力ブロック431-1乃至431-4のそれぞれから放音される送信信号が、周波数軸上において相互に直交を備えるようにさせる例について説明してきた。
図39は、本開示の技術を適用したホームオーディオシステムの第2の実施の形態の応用例における構成例を示している。
次に、図40を参照して、音声出力ブロック431’の第2の実施の形態の応用例における構成例について説明する。
次に、図41を参照して、電子機器432’の第2の実施の形態の応用例における構成例について説明する。
次に、図42を参照して、位置姿勢算出部595の構成例について説明する。
次に、図43のフローチャートを参照して、図41の電子機器432’による音声収音処理について説明する。
次に、図44のフローチャートを参照して、図40の音声出力ブロック431’による音声放音(出力)処理について説明する。
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、記録媒体からインストールされる。
<1> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号を受信する音声受信部と、
角速度と加速度とを検出するIMU(Inertial Measurement Unit)と、
前記音声受信部により受信された前記音声信号と、前記角速度および前記加速度とに基づいて、自らの絶対位置および絶対姿勢を算出する位置姿勢算出部と
を備える情報処理装置。
<2> 前記角速度および前記加速度に基づいて、前記自らの対地姿勢を検出する対地姿勢検出部をさらに備え、
前記位置姿勢算出部は、
前記音声信号の伝達時間を算出する伝達時間算出部を含み、
前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいて、前記自らの絶対位置を算出し、
前記音声信号に基づいて、前記自らの絶対速度を算出する絶対速度算出部を含み、
前記自らの絶対速度と、前記対地姿勢とに基づいて、前記絶対姿勢を算出する
<1>に記載の情報処理装置。
<3> 前記伝達時間算出部は、
前記音声受信部により受信された前記音声信号における拡散符号信号と、前記複数の音声出力ブロックより出力された前記音声信号の拡散符号信号との相互相関を計算する相互相関計算部と、
前記相互相関におけるピークとなる時間を前記伝達時間として検出するピーク検出部とを含み、
前記ピーク検出部により検出された前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいて、前記自らの絶対位置を算出する
<2>に記載の情報処理装置。
<4> 前記伝達時間算出部は、前記自らの絶対位置の座標を未知数とした、前記ピーク検出部により検出された前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいた、連立方程式を解くことで、前記自らの絶対位置を算出する
<3>に記載の情報処理装置。
<5> 前記伝達時間算出部は、前記自らの絶対位置の座標に加えて、システム遅延に対応する距離オフセットを前記未知数とした、前記ピーク検出部により検出された前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいた、前記連立方程式を解くことで、前記自らの絶対位置を算出する
<4>に記載の情報処理装置。
<6> 前記絶対速度算出部は、前記音声受信部において受信された前記音声信号のドップラ周波数シフト量に基づいて、前記自らの絶対速度を算出する
<2>に記載の情報処理装置。
<7> 前記位置姿勢算出部は、前記絶対速度に基づいた姿勢変化と、前記対地姿勢に基づいた姿勢変化とが一致するように、前記絶対姿勢を算出する
<2>に記載の情報処理装置。
<8> 前記角速度および前記加速度に基づいて、前記自らの対地姿勢を検出する対地姿勢検出部をさらに備え、
前記音声受信部により受信された前記音声信号における拡散符号信号と、前記複数の音声出力ブロックより出力された前記音声信号の拡散符号信号との相互相関を計算する相互相関計算部とをさらに備え、
前記位置姿勢算出部は、前記相互相関が最大ピークとなるときの自らの速度である絶対速度と、前記対地姿勢とに基づいて、前記絶対姿勢を算出する
<1>に記載の情報処理装置。
<9> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、人間の聴覚において認識し難い音声信号とされる処理がなされている
<1>に記載の情報処理装置。
<10> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、アップサンプルされ、前記人間の聴覚において認識し難い、所定の周波数帯域に制限がなされるようにシフト処理がなされることで、前記人間の聴覚において認識し難い音声信号とされる処理がなされており、
前記音声受信部により受信された拡散符号信号からなる音声信号に対して、前記シフト処理に対する逆のシフト処理を施す逆シフト処理部をさらに備える
<9>に記載の情報処理装置。
<11> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、聴覚圧縮により、前記人間の聴覚において認識し難い音声信号とされている
<9>に記載の情報処理装置。
<12> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、既知楽曲音源からなる音声と共に受信され、
前記音声受信部により受信された音声のうち、前記既知楽曲音源を除去する既知楽曲音源除去部をさらに備え、
前記位置姿勢算出部は、前記既知楽曲音源除去部により前記既知楽曲音源が除去された前記音声信号に基づいて、前記自らの絶対位置と絶対姿勢とを算出する
<1>に記載の情報処理装置。
<13> 前記位置姿勢算出部により算出された前記自らの絶対位置および絶対姿勢に基づいて、動作を制御する制御部をさらに備える
<1>に記載の情報処理装置。
<14> 前記制御部は、前記位置姿勢算出部により算出された前記自らの絶対位置および絶対姿勢に対応する音場を形成する音声を出力させるように、前記複数の音声出力ブロックを制御する
<13>に記載の情報処理装置。
<15> HMD(Head Mounted Display)を構成する表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置姿勢算出部により算出された前記自らの絶対位置および絶対姿勢に対応する画像を表示させるように、前記表示部の表示を制御する
<13>に記載の情報処理装置。
<16> 前記表示部は、シースルー表示部である
<15>に記載の情報処理装置。
<17> 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、それぞれ周波数軸上において直交する
<1>乃至<16>のいずれかに記載の情報処理装置。
<18> 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号信号からなる音声信号は、それぞれ周波数軸上において異なる周波数帯域の信号である
<17>に記載の情報処理装置。
<19> 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号信号かからなる音声信号は、それぞれ所定の周波数帯域幅で分割されて、所定の順序で周波数帯域が重ならないように周波数軸上に配置された信号である
<18>に記載の情報処理装置。
<20> 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号信号からなる音声信号は、それぞれ周波数帯域幅が、前記複数の音声出力ブロックの数の逆数となる割合まで圧縮された後、前記所定の周波数帯域幅で分割されて、前記所定の順序で前記周波数軸上において重ならないように配置された信号である
<19>に記載の情報処理装置。
<21> 前記所定の周波数帯域幅は、自らの速度に応じて設定される
<19>に記載の情報処理装置。
<22> 前記所定の周波数帯域幅は、前記自らの速度が、高速である程、大きく設定される
<21>に記載の情報処理装置。
<23> 前記音声信号に基づいて、前記自らの絶対速度を算出する絶対速度算出部と、
前記絶対速度に基づいて、前記所定の周波数帯域幅を設定するパラメータを決定するパラメータ決定部と、
前記パラメータを前記複数の音声出力ブロックに送信する送信部とをさらに含み、
前記複数の音声出力ブロックは、それぞれ前記送信部により送信された前記パラメータに基づいた、前記所定の周波数帯域幅で、前記拡散符号信号からなる音声信号の周波数帯域を分割し、他の前記音声出力ブロックより放音される前記拡散符号信号からなる音声信号と周波数軸上において直交するように配置する
<21>に記載の情報処理装置。
<24> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号を受信し、
角速度と加速度とを検出し、
受信された前記音声信号と、前記角速度および前記加速度とに基づいて、自らの絶対位置および絶対姿勢を算出する
ステップを含む情報処理方法。
<25> 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号を受信する音声受信部と、
角速度と加速度とを検出するIMU(Inertial Measurement Unit)と、
前記音声受信部により受信された前記音声信号と、前記角速度および前記加速度とに基づいて、自らの絶対位置および絶対姿勢を算出する位置姿勢算出部と
して機能するようにコンピュータを制御するプログラム。
Claims (25)
- 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号を受信する音声受信部と、
角速度と加速度とを検出するIMU(Inertial Measurement Unit)と、
前記音声受信部により受信された前記音声信号と、前記角速度および前記加速度とに基づいて、自らの絶対位置および絶対姿勢を算出する位置姿勢算出部と
を備える情報処理装置。 - 前記角速度および前記加速度に基づいて、前記自らの対地姿勢を検出する対地姿勢検出部をさらに備え、
前記位置姿勢算出部は、
前記音声信号の伝達時間を算出する伝達時間算出部を含み、
前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいて、前記自らの絶対位置を算出し、
前記音声信号に基づいて、前記自らの絶対速度を算出する絶対速度算出部を含み、
前記自らの絶対速度と、前記対地姿勢とに基づいて、前記絶対姿勢を算出する
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記伝達時間算出部は、
前記音声受信部により受信された前記音声信号における拡散符号信号と、前記複数の音声出力ブロックより出力された前記音声信号の拡散符号信号との相互相関を計算する相互相関計算部と、
前記相互相関におけるピークとなる時間を前記伝達時間として検出するピーク検出部とを含み、
前記ピーク検出部により検出された前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいて、前記自らの絶対位置を算出する
請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記伝達時間算出部は、前記自らの絶対位置の座標を未知数とした、前記ピーク検出部により検出された前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいた、連立方程式を解くことで、前記自らの絶対位置を算出する
請求項3に記載の情報処理装置。 - 前記伝達時間算出部は、前記自らの絶対位置の座標に加えて、システム遅延に対応する距離オフセットを前記未知数とした、前記ピーク検出部により検出された前記伝達時間と、前記複数の音声出力ブロックの既知の位置とに基づいた、前記連立方程式を解くことで、前記自らの絶対位置を算出する
請求項4に記載の情報処理装置。 - 前記絶対速度算出部は、前記音声受信部において受信された前記音声信号のドップラ周波数シフト量に基づいて、前記自らの絶対速度を算出する
請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記位置姿勢算出部は、前記絶対速度に基づいた姿勢変化と、前記対地姿勢に基づいた姿勢変化とが一致するように、前記絶対姿勢を算出する
請求項2に記載の情報処理装置。 - 前記角速度および前記加速度に基づいて、前記自らの対地姿勢を検出する対地姿勢検出部をさらに備え、
前記音声受信部により受信された前記音声信号における拡散符号信号と、前記複数の音声出力ブロックより出力された前記音声信号の拡散符号信号との相互相関を計算する相互相関計算部とをさらに備え、
前記位置姿勢算出部は、前記相互相関が最大ピークとなるときの自らの速度である絶対速度と、前記対地姿勢とに基づいて、前記絶対姿勢を算出する
請求項1に記載の情報処理装置。 - 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、人間の聴覚において認識し難い音声信号とされる処理がなされている
請求項1に記載の情報処理装置。 - 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、アップサンプルされ、前記人間の聴覚において認識し難い、所定の周波数帯域に制限がなされるようにシフト処理がなされることで、前記人間の聴覚において認識し難い音声信号とされる処理がなされており、
前記音声受信部により受信された拡散符号信号からなる音声信号に対して、前記シフト処理に対する逆のシフト処理を施す逆シフト処理部をさらに備える
請求項9に記載の情報処理装置。 - 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、聴覚圧縮により、前記人間の聴覚において認識し難い音声信号とされている
請求項9に記載の情報処理装置。 - 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、既知楽曲音源からなる音声と共に受信され、
前記音声受信部により受信された音声のうち、前記既知楽曲音源を除去する既知楽曲音源除去部をさらに備え、
前記位置姿勢算出部は、前記既知楽曲音源除去部により前記既知楽曲音源が除去された前記音声信号に基づいて、前記自らの絶対位置と絶対姿勢とを算出する
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記位置姿勢算出部により算出された前記自らの絶対位置および絶対姿勢に基づいて、動作を制御する制御部をさらに備える
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記制御部は、前記位置姿勢算出部により算出された前記自らの絶対位置および絶対姿勢に対応する音場を形成する音声を出力させるように、前記複数の音声出力ブロックを制御する
請求項13に記載の情報処理装置。 - HMD(Head Mounted Display)を構成する表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記位置姿勢算出部により算出された前記自らの絶対位置および絶対姿勢に対応する画像を表示させるように、前記表示部の表示を制御する
請求項13に記載の情報処理装置。 - 前記表示部は、シースルー表示部である
請求項15に記載の情報処理装置。 - 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号は、それぞれ周波数軸上において直交する
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号信号からなる音声信号は、それぞれ周波数軸上において異なる周波数帯域の信号である
請求項17に記載の情報処理装置。 - 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号信号かからなる音声信号は、それぞれ所定の周波数帯域幅で分割されて、所定の順序で周波数帯域が重ならないように周波数軸上に配置された信号である
請求項18に記載の情報処理装置。 - 前記既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される前記拡散符号信号からなる音声信号は、それぞれ周波数帯域幅が、前記複数の音声出力ブロックの数の逆数となる割合まで圧縮された後、前記所定の周波数帯域幅で分割されて、前記所定の順序で前記周波数軸上において重ならないように配置された信号である
請求項19に記載の情報処理装置。 - 前記所定の周波数帯域幅は、自らの速度に応じて設定される
請求項19に記載の情報処理装置。 - 前記所定の周波数帯域幅は、前記自らの速度が、高速である程、大きく設定される
請求項21に記載の情報処理装置。 - 前記音声信号に基づいて、前記自らの絶対速度を算出する絶対速度算出部と、
前記絶対速度に基づいて、前記所定の周波数帯域幅を設定するパラメータを決定するパラメータ決定部と、
前記パラメータを前記複数の音声出力ブロックに送信する送信部とをさらに含み、
前記複数の音声出力ブロックは、それぞれ前記送信部により送信された前記パラメータに基づいた、前記所定の周波数帯域幅で、前記拡散符号信号からなる音声信号の周波数帯域を分割し、他の前記音声出力ブロックより放音される前記拡散符号信号からなる音声信号と周波数軸上において直交するように配置する
請求項21に記載の情報処理装置。 - 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号を受信し、
角速度と加速度とを検出し、
受信された前記音声信号と、前記角速度および前記加速度とに基づいて、自らの絶対位置および絶対姿勢を算出する
ステップを含む情報処理方法。 - 既知の位置に存在する複数の音声出力ブロックより出力される、拡散符号がスペクトル拡散変調された拡散符号信号からなる音声信号を受信する音声受信部と、
角速度と加速度とを検出するIMU(Inertial Measurement Unit)と、
前記音声受信部により受信された前記音声信号と、前記角速度および前記加速度とに基づいて、自らの絶対位置および絶対姿勢を算出する位置姿勢算出部と
して機能するようにコンピュータを制御するプログラム。
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