JP2005292726A - 音環境検出装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 プライバシーを侵害することなく施設内の音の時間変化を記録するとともに、その記録に要する記憶容量を削減することを可能にする。
【解決手段】 記憶部１３０と、マイクロホン１１０により集音された音に対応する音信号が入力され、その音信号の信号波形の包絡線を表すエンベロープデータを生成する信号処理部１４０と、そのエンベロープデータと計時部１２０から供給された時刻データとに基づいて、上記包絡線の出力レベルを予め定められた時間間隔でサンプリングし、そのサンプリング結果に応じた出力レベルデータを生成する一方、その出力レベルデータを上記記憶部１３０へ書き込む出力レベルデータ生成部１５０とを有する音環境検出装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

施設内の状況をその施設内の音に基づいて把握する技術に関する。

会議室や家屋などの施設内の音を記録し、その施設の防犯監視に利用したり、その音の時間変化に基づいてその施設の利用状況を把握したりすることが行われている。このような技術の一例としては、特許文献１に開示された技術が挙げられる。特許文献１には、カメラが撮像した監視映像やマイクが集音した音声を記録する防犯監視装置に、上記カメラの周囲の状態を検出する検出センサを設け、その検出センサが検出する周囲の状態が所定の状態と異なった場合に異常が発生したと判定し、上記監視映像や音声の記録を開始させるようにすることが開示されている。また、長時間に渡って記録した音や映像の中から所望の部分を効率良く検索することを可能にする技術も種々提案されており、その一例としては、特許文献２に開示された技術が挙げられる。特許文献２には、会議や講演などの音声や画像を記録する際に、その音声や画像の変わり目に、会議メモなどユーザが適宜入力したデータを関連付けて記録し、記録した音声や画像の中から所望の部分を検索する際に、そのデータをキーとして係る検索を容易にすることが開示されている。

特開２００２−１３３５４０号公報 特開平９−２９４２３９号公報

ところで、特許文献１や２に開示された技術のように、施設内の音を長時間に渡ってそのまま記録する場合には、大容量の記憶装置が必要になり、その監視に要するコストが高くなってしまう。何故ならば、記憶装置の価格は、その記憶容量が大きくなるほど高くなるからである。また、施設内の音をそのまま記録する態様では、その施設内で為されている会話の内容もそのまま記録されてしまうことになるが、このような記録が為されていることをその会話者が了承している場合以外には、その会話者のプライバシーを侵害することに為りかねず、好ましくない。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、プライバシーを侵害することなく施設内の音の時間変化を記録するとともに、その記録に要する記憶容量を削減することを可能にする技術を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、記憶手段と、入力された音信号の信号波形の包絡線を生成する信号処理手段と、前記信号処理手段により生成された包絡線の出力レベルを予め定められた時間間隔でサンプリングし、そのサンプリング結果に応じた出力レベルデータを生成する生成手段と、前記出力レベルデータを前記記憶手段へ書き込む書き込み手段とを有する音環境検出装置を提供する。

また、上記課題を解決するために、本発明は、コンピュータ装置に、入力された音信号の信号波形の包絡線を生成する信号処理機能と、前記信号処理機能により生成された包絡線の出力レベルを予め定められた時間間隔でサンプリングし、そのサンプリング結果に応じた出力レベルデータを生成する生成機能と、前記出力レベルデータを記憶する記憶機能とを実現させるためのプログラムを提供する。

このような音環境検出装置およびプログラムによれば、入力された音信号の包絡線の出力レベルが所定の時間間隔でサンプリングされて記憶される。例えば、上記音環境検出装置や上記プログラムにしたがって作動しているコンピュータ装置に、監視対象の施設内の音に対応する音信号が入力されるようにすれば、その施設内の音の信号波形の包絡線の出力レベルが所定の時間間隔でサンプリングされて上記音環境検出装置や上記コンピュータ装置に記憶される。

本発明によれば、施設内の音に対応する音信号をそのまま記録するのではなく、その包絡線の示す出力レベルを所定の時間間隔でサンプリングして記録するので、その記録に要する記憶容量を削減することが可能になる。加えて、本発明によれば、監視対象の施設内でどのような会話が為されていても、その会話内容がそのまま記録されることはないので、その会話者のプライバシーが侵害されることもない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。
［Ａ．構成］
（Ａ−１：システム構成）
図１は、本発明の１実施形態に係る音環境検出装置２０を有する防犯監視システムの構成例を示す図である。図１に示されているように、この防犯監視システムは、家屋など監視対象の施設１内に設置され、移動パケット通信網１０に接続された音環境検出装置２０と、この移動パケット通信網１０に収容される携帯電話機である移動通信端末３０とを有している。

図１の音環境検出装置２０は、マイクロホンなどの集音手段を備えており、その集音手段により施設１内の音を集音しその音の時間変化を記録するとともに、集音した音に基づいて施設１内で異常が発生したか否かを評価し、その評価結果に応じた警報情報を発信することができる。具体的には、図１に示す防犯監視システムでは、音環境検出装置２０は、施設１内で異常が発生したと評価すると、上記警報情報として所定の電子メールを移動パケット通信網１０を介して移動通信端末３０へ送信する。一方、移動通信端末３０は、音環境検出装置２０から送信された電子メールをユーザに閲覧させ、施設１内で何らかの異常が発生したことをそのユーザに把握させることができる。なお、本実施形態では、上記警報情報として電子メールを用いる場合について説明するが、所定の警報音を移動通信端末３０に放音させるための音データや、所定の振動数および振動パターンで移動通信端末３０を振動させるための制御データなどを警報情報として用いても良いことは勿論である。

図１の音環境検出装置２０が、前述した特許文献１に開示された防犯監視装置や特許文献２に開示された情報記憶装置などの従来技術と異なっている点は、上記集音手段により集音された音の時間変化を記録する際に、その音の信号波形をそのまま記録するのではなく、その信号波形の包絡線（以下、エンベロープとも呼ぶ）を表す出力レベルデータを生成し記憶する点である。具体的には、音環境検出装置２０は、上記包絡線の出力レベルを予め定められた時間間隔（例えば、３０分間隔）でサンプリングして、上記出力レベルデータを生成し記憶する。このような出力レベルデータを記憶するようにしたため、上記信号波形をそのまま記録する従来の技術に比較して、その記録に要する記憶容量を削減することが可能になる。つまり、本実施形態に監視システムによれば、大容量の記憶装置を要することなく、監視対象の施設１内の音の時間変化を記録することが可能になる。加えて、施設１内で交わされている会話がそのまま記録されることはないので、その会話者のプライバシーが侵害される虞もない。以下、本実施形態に係る監視システムの特徴を顕著に示している音環境検出装置２０を中心に説明する。

（Ａ−２：音環境検出装置２０の構成）
図２は、音環境検出装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。図２に示されているように、音環境検出装置２０は、上記集音手段として機能するマイクロホン１１０と、計時部１２０と、記憶部１３０と、信号処理部１４０と、出力レベルデータ生成部１５０と、基準データ生成部１６０と、監視部１７０とを含んでいる。

計時部１２０は、例えばリアルタイムクロックであり、現在時刻を表す時刻データを出力レベルデータ生成部１５０や監視部１７０へ随時供給するためのものである。記憶部１３０は、例えばハードディスクであり、前述した出力レベルデータや、上記マイクロホンにより集音された音の出力レベルを評価する際の基準となる基準データなどを格納するためのものである。

信号処理部１４０は、マイクロホン１１０から引渡された音信号に所定の信号処理を施しその音信号の包絡線を表すエンベロープデータに変換するものである。図２に示すように、この信号処理部１４０は、ＡＤ変換器１４０ａと、ローパスフィルタ１４０ｂとを含んでいる。ＡＤ変換器１４０ａは、上記マイクロホン１１０から入力された音信号をデジタルデータへ変換しローパスフィルタ１４０ｂへ引渡すためのものである。一方、ローパスフィルタ１４０ｂは、ＡＤ変換器１４０ａより引渡されたデジタルデータから高調波成分を除去して上記エンベロープデータに変換し出力レベルデータ生成部１５０と監視部１７０とへ引渡すものである。

出力レベルデータ生成部１５０は、信号処理部１４０から引渡されたエンベロープデータの示す出力レベルを所定の時間間隔でサンプリングして出力レベルデータを生成し、記憶部１３０へ書き込むものである。本実施形態では、この出力レベルデータ生成部１５０は、上記サンプリングを行うべき時刻（例えば、午前０時から３０分間隔の時刻）を表すデータが格納された時刻テーブルを記憶しており、計時部１２０から供給された時刻データに対応する時刻が時刻テーブルに格納されている時刻と一致した場合に、その時刻データに対応する時刻と、信号処理部１４０から引渡されたエンベロープデータの表す出力レベルとを対応付けて上記出力レベルデータを生成し記憶部１３０へ書き込むものである。

基準データ生成部１６０は、記憶部１３０に記憶されている出力レベルデータを読み出し、この出力レベルデータに所定の統計処理を施して上記基準データを生成し記憶部１３０へ書き込むものである。本実施形態では、基準データ生成部１６０は、記憶部１３０に格納されている出力レベルデータの示す出力レベルの時間帯毎の平均値を算出し、その平均値を各時間帯毎の基準データとして記憶部１３０へ書き込む。なお、本実施形態では、上記平均値を基準データとして用いる場合について説明するが、各時間帯における出力レベルの最頻出値を上記基準データとして用いるとしても良く、また、中央値を上記基準データとして用いるとしても勿論良い。

監視部１７０は、例えば専用線や公衆回線などの通信回線を介して移動パケット通信網１０に接続されており、施設１内の音の出力レベルに基づいて、異常の発生の有無を評価しその評価結果に応じた警報情報を移動パケット通信網１０を介して移動通信端末３０へ送信するものである。より詳細に説明すると、監視部１７０は、計時部１２０から供給された時刻データの示す時刻に対応する基準データを記憶部１３０から読み出し、この基準データの示す出力レベルと信号処理部１４０から引渡されたエンベロープデータの示す出力レベルとの差が所定の閾値を超えた場合に、施設１内で異常が発生したと判定し、上記警報情報を移動通信端末３０へ送信する。

以上に説明したように、本実施形態では、本発明に係る音環境検出装置に特有な機能をハードウェアモジュールで実現する場合について説明したが、これら各機能をソフトウェアモジュールで実現するとしても良いことは勿論である。また、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御部に上記ソフトウェアモジュールを実現させるプログラムを例えばＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）などのコンピュータ装置読み取り可能な記録媒体に記憶させておき、係る記録媒体を用いて上記プログラムを一般的なコンピュータ装置にインストールし、本実施形態に係る音環境検出装置２０と同一の機能を付与することも可能である。

［Ｂ．動作］
次いで、本実施形態に係る音環境検出装置２０が行う動作について図面を参照しつつ説明する。
（Ｂ−１：記録動作）
まず、前述した出力レベルデータを記録する記録動作について説明する。
図３は、音環境検出装置２０が行う記録動作の流れを示すフローチャートである。音環境検出装置２０の周囲の音がマイクロホン１１０により集音されると、図３に示されているように、その音に対応する音信号（例えば、図４に示す信号波形を有する音信号）が信号処理部１４０へ入力される（ステップＳＡ１）。

信号処理部１４０は、入力された音信号に所定の信号処理（本実施形態では、デジタルデータへの変換および高調波成分の除去）を施して、前述したエンベロープデータを生成し（ステップＳＡ２）、そのエンベロープデータを出力レベルデータ生成部１５０へ引渡す。例えば、図４に示す信号波形を有する音信号が信号処理部１４０へ入力されると、上記信号処理を施した結果、図５に示す信号波形を表すエンベロープデータが出力レベルデータ生成部１５０へ引渡される。

一方、出力レベルデータ生成部１５０は、計時部１２０から引渡された時刻データの示す時刻が前述した時刻テーブルに格納されているデータの表す時刻に一致した場合に、上記エンベロープデータの示す出力レベルをサンプリングしその時刻を表すデータと対応付けて上述した出力レベルデータを生成し、記憶部１３０へ書き込む（ステップＳＡ３）。例えば、上記時刻テーブルに、午前０時から３０分毎の時刻を表すデータが格納されている場合には、施設１内の音の時間変化を表す出力レベルデータとして、１日あたり４８組の出力レベルと時刻との組が上記出力レベルデータとして記憶部１３０に書き込まれることになる。

このように、本実施形態に係る音環境検出装置２０によれば、施設１内の音の音信号をそのまま記録する場合に比較して、その記録に要する記憶容量を削減させることが可能になる。また、上記出力レベルデータは、各時刻における施設１内の音の出力レベルのみを表しているため、その施設１内でどのような会話が為されていても、その会話の内容が第３者に把握される虞はなく、その会話の会話者のプライバシーが侵害される虞もない。さらに、マイクロホン１１０によって集音された音に対応する音信号の出力レベルそのものを所定の時間間隔でサンプリングしてしまうと、サンプリング結果がそのサンプリングタイミングに大きく依存してしまうが、上記音信号の包絡線の出力レベルをサンプリングするようにしたため、その依存性を抑えることが可能になる。

（Ｂ−２：基準データ生成動作）
次いで、記憶部１３０に記憶されている出力レベルデータに基づいて、上述した基準データを生成する基準データ生成動作について図６を参照しつつ説明する。図６は、基準データを生成する旨の指示が図示せぬ操作部を介して入力された場合に、基準データ生成部１６０が行う基準データ生成動作の流れを示すフローチャートである。図６に示されているように、基準データ生成部１６０は、まず、出力レベルデータを記憶部１３０から読み出し（ステップＳＢ１）、所定の統計処理を施して基準データを生成する（ステップＳＢ２）。前述したように、本実施形態では、基準データ生成部１６０は、上記出力レベルデータの示す出力レベルの時間帯毎の平均値を上記基準データとして算出する。例えば、上述した４８組の出力レベルと時刻との組からなる出力レベルデータが記憶部１３０に記憶されている場合には、午前０時から午前２時までの時間帯については、基準データ生成部１６０は、午前０時、午前０時３０分、午前１時および午前１時３０分の各時刻に該当する出力レベルの平均値を上記基準データとして算出する。

そして、基準データ生成部１６０は、上記ステップＳＢ２にて生成した基準データを各時間帯毎に記憶部１３０へ書き込み（ステップＳＢ３）、当該基準データ生成処理を完了する。なお、本実施形態では、１つの出力レベルデータに基づいて各時間帯毎の基準データを生成する場合について説明したが、複数の出力レベルデータに基づいて各時間帯毎の基準データを生成するとしても勿論良い。具体的には、上記複数の出力レベルデータの各々が示す出力レベルを各時間帯毎に集計して各時間帯毎の出力レベルの平均値を求め、その平均値を上記基準データとして用いるようにすれば良い。

（Ｂ−３：監視動作）
次いで、記憶部１３０に記憶されている基準データに基づいて、施設１内の音の出力レベルを評価し異常の発生の有無を監視する監視動作について図７を参照しつつ説明する。図７は、上記監視を開始する旨の指示が図示せぬ操作部を介して入力された場合に、監視部１７０が行う監視動作の流れを示すフローチャートである。図７に示されているように、監視部１７０は、まず、計時部１２０から供給された時刻データに対応する基準データを記憶部１３０から読み出す（ステップＳＣ１）。例えば、午前０時から午前８時までの時間帯、午前８時から午後６時までの時間帯および午後６時から翌日の午前０時までの時間帯の３つの時間帯についての基準データが記憶部１３０に記憶されている状況下で、上記時刻データが“午前１０時”を示している場合には、監視部１７０は、午前８時から午後６時の時間帯に対応する基準データを記憶部１３０から読み出す。次いで、監視部１７０は、信号処理部１４０から引渡されたエンベロープデータの示す出力レベルを、ステップＳＣ１にて読み出した基準データに基づいて評価し（ステップＳＣ２）、その評価結果に基づいて、施設１内で異常が発生したか否かを判定する（ステップＳＣ３）。具体的には、監視部１７０は、上記ステップＳＣ２にてエンベロープデータの示す出力レベルと、ステップＳＣ１にて読み出した基準データの示す出力レベルとの差を求め、その差が所定の閾値を超えている否かを上記ステップＳＣ３で判定し、その閾値を超えている場合に異常が発生したと判定する。

そして、監視部１７０は、ステップＳＣ３の判定結果が“Ｙｅｓ”である場合には、所定の警報情報を移動パケット通信網１０を介して移動通信端末３０へ送信し（ステップＳＣ４）、逆に、ステップＳＣ３の判定結果が“Ｎｏ”である場合には、上記警報情報の送信を行わない。以下、監視部１７０は、監視動作の終了を指示されるまで、上述したステップＳＣ１以降の処理を繰り返し実行する。

［Ｃ．変形］
以上、本発明の１実施形態について説明したが、係る実施形態に以下に述べるような変形を加えても良いことは勿論である。
（Ｃ−１：変形例１）
上述した実施形態では、本発明に係る音環境検出装置を用いて監視システムを構成する場合について説明したが、本発明の適用対象は、防犯監視システムに限定されるものではない。例えば、本発明に係る音環境検出装置を会議室などの共用施設に設置し、その施設の利用状況の把握に用いるとしても良く、また、上記音環境検出装置を作業卓などに設置し、その作業卓で作業を行う人員の勤怠管理に用いるとしても勿論良い。

（Ｃ−２：変形例２）
上述した実施形態では、施設１内の音の信号波形の包絡線の出力レベルを所定の時間間隔でサンプリングして、施設１内の音の時間変化を表す出力レベルデータを生成する場合について説明した。しかしながら、上記包絡線の出力レベルを所定の時間間隔でサンプリングした後に、そのサンプリング結果に所定の係数を乗算したり、所定の値を加算又は減算して上記出力レベルデータを生成するとしても良い。さらに、施設１内の音の時間変化の特徴がより際だつような処理を施してから上記出力レベルデータを生成するとしても勿論良い。このような処理の一例としては、サンプリングされた出力レベルの自己相関を求めること（すなわち、その出力レベルを２乗した値を求めること）が挙げられる。

（Ｃ−３：変形例３）
上述した実施形態では、記憶部１３０に記憶されている出力レベルデータに基づいて、各時間帯毎の基準データを生成したり、施設１内の異常の有無をその基準データに基づいて各時間帯毎に異なる基準で監視する場合について説明した。しかしながら、出力レベルデータ生成部１５０や基準データ生成部１６０、監視部１７０に現在日付や曜日を表す日付データを供給するカレンダ部を音環境検出装置２０に設け、各日付毎に出力レベルデータを記録させたり、その出力レベルデータに基づいて各曜日毎、各時間帯毎の基準データを生成させたり、その基準データを用いて施設１内の異常の有無を曜日毎、各時間帯毎に監視させるとしても勿論良い。このようにすると、施設１の利用状況を各曜日毎、各時間帯毎に把握したり、施設１内の異常の有無を各曜日毎、各時間帯毎に異なる基準で監視することが可能になるといった効果を奏する。

（Ｃ−４：変形例４）
上述した実施形態では、マイクロホン１１０により集音された音の出力レベルの時間変化を表す波形のエンベロープを抽出する場合について説明したが、上記音の特定の周波数成分（例えば、人間の音声に対応する周波数帯域に属する周波数成分）についてのみ上記エンベロープを抽出するとしても良く、また、各周波数帯域毎に上記エンベロープを抽出するとしても勿論良い。このようなことは、図８に示されているように、信号処理部１４０に、ＡＤ変換器１４０ａから出力されるデジタルデータのうち、上記周波数帯域に対応する部分を抽出してローパスフィルタ１４０ｂへ引渡すバンドパス１４０ｃを設けておくことによって実現される。また、係るバンドパスを周波数帯域毎に複数設け、各周波数帯域の各々について上記エンベロープを抽出するとしても勿論良い。

（Ｃ−５：変形例５）
上述した実施形態では、監視対象の施設１内で異常が発生したか否かを判定する際の基準となる基準データを、記憶部１３０に記憶させた出力レベルデータに基づいて生成する場合について説明した。この基準データは、音環境検出装置２０を利用しているユーザが、単身者であるか、既婚者であるか、また、既婚者である場合には、配偶者が専業主婦であるか否かによって、異なるものになることが想定される。何故ならば、上記ユーザが単身者であるか、既婚者であるかによって、各時間帯に施設１内に居る人数が異なり、施設１内で集音される音の出力レベルも異なるものになると想定されるからである。つまり、上記基準データは、音環境検出装置２０を利用するユーザの生活態様（単身者であるか、既婚者であるか、また、そのユーザの勤務時間など）に応じて異なるものになるはずである。この点に着目して、例えば、独身者用、既婚者用および既婚者（共働き）用など、予め何種類かの基準データを記憶部１３０に格納しておき、音環境検出装置２０を利用するユーザの生活態様に即した基準データを選択させ、その基準データに基づいて上記監視動作を行わせるとしても勿論良い。このようにすると、出力レベルデータを記憶部１３０に蓄積し音環境検出装置２０を利用しているユーザの生活態様をその音環境検出装置２０に学習させるための学習期間を設けることなく、施設１内で異常が発生したか否かを監視することが可能になるといった効果を奏する。また、予め記憶部１３０に記憶させておいた基準データを、上記出力レベルデータで随時更新するとしても勿論良い。このようにすると、上記学習期間を設けることなく上記監視を行うことが可能になるとともに、その基準データをユーザの生活態様に即してカスタマイズすることが可能になる。

（Ｃ−６：変形例６）
上述した実施形態では、施設１内の音を集音するためのマイクロホンを音環境検出装置２０に設けておく場合について説明したが、マイクロホンを接続するための入力端子を音環境検出装置に設け、この入力端子に入力された音信号を信号処理部１４０へ引渡すようにするとしても勿論良い。要は、監視対象の施設内の音に対応する音信号が信号処理部１４０へ入力される態様であれば、何れであっても良い。

本発明の１実施形態に係る監視システムの構成例を示すブロック図である。 同音環境検出装置２０の構成例を示すブロック図である。 同信号処理部１４０へ入力される音信号の信号波形の一例を示す図である。 同信号処理部１４０から出力されるエンベロープデータの表す信号波形の一例を示す図である。 同音環境検出装置２０が行う記録動作の流れを示すフローチャートである。 同音環境検出装置２０が行う基準データ生成動作の流れを示すフローチャートである。 同音環境検出装置が行う監視動作の流れを示すフローチャートである。 変形例４に係る信号処理部１４０の構成例を示す図である。

符号の説明

１…施設、１０…移動パケット通信網、２０…音環境検出装置、３０…移動通信端末、１１０…マイクロホン、１２０…計時部、１３０…記憶部、１４０…信号処理部、１５０…出力レベルデータ生成部、１４０ａ…ＡＤ変換器、１４０ｃ…バンドパス、１４０ｂ…ローパスフィルタ、１６０…基準データ生成部、１７０…監視部。

Claims (5)

1. 記憶手段と、
   入力された音信号の信号波形の包絡線を生成する信号処理手段と、
   前記信号処理手段により生成された包絡線の出力レベルを予め定められた時間間隔でサンプリングし、そのサンプリング結果に応じた出力レベルデータを生成する生成手段と、
   前記出力レベルデータを前記記憶手段へ書き込む書き込み手段と
   を有する音環境検出装置。
2. 前記信号処理手段は、
   前記音信号から予め定められた周波数帯域に属する周波数成分を抽出し、該周波数成分について包絡線を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音環境検出装置。
3. 時間帯毎に設定された所定の出力レベルを示す基準データに基づいて、前記包絡線の出力レベルを評価し、その評価結果に応じた警報情報を生成する監視手段を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音環境検出装置。
4. 前記出力レベルデータに所定のアルゴリズムに基づいた統計処理を施して、前記基準データを前記時間帯毎に生成し、前記記憶手段へ書き込む基準データ生成手段を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の音環境検出装置。
5. コンピュータ装置に、
   入力された音信号の信号波形の包絡線を生成する信号処理機能と、
   前記信号処理機能により生成された包絡線の出力レベルを予め定められた時間間隔でサンプリングし、そのサンプリング結果に応じた出力レベルデータを生成する生成機能と、
   前記出力レベルデータを記憶する記憶機能と
   を実現させるためのプログラム。

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