JP5267573B2 - 音声制御装置および音声出力装置 - Google Patents

Description

この発明は、音声制御装置および音声出力装置に関する。

複数のマイクを備えるアレイマイクを用いて、特定方向からの音のみを抽出する技術が知られている。具体的には、アレイマイクを備える装置は、利用者によって方向が指定されると、他の方向からの音声信号を減算することで特定方向からの音を抽出する。

また、アレイマイクを備える装置では、ＰＤＭ方式（パルス密度変調方式）のデジタルマイクが用いられている。デジタルマイクは、音を受信すると、ＰＤＭ方式によりデジタル音声信号に変換し、具体的には、所定の周期ごとに「１」または「０」の状態を示すデジタル音声信号に変換する。

ここで、従来より、アレイマイクを備える装置は、一方のデジタルマイクのデジタル音声信号から他方のデジタルマイクのデジタル音声信号を減算し、処理結果をデジタル音声信号（「０」または「１」）として出力していた。例えば、アレイマイクを備える装置は、「１」から「０」を減算する場合には、「１（＝１−０）」を処理結果としていた。

なお、低周波数域では無指向性であり、高周波数域では指向性を持って収音を行うマイクロホン装置が開示されている。また、無線通信システムに関する技術が開示されている。

特開平４―３１８７９６号公報 特開平４―３２２５９８号公報 特表平３―５０４６６６号公報

ところで、上記した従来の技術は、音声品質が劣化していたという課題があった。すなわち、従来の技術では、処理結果をデジタル音声信号として出力するため、「０」から「１」を減算する場合に、「−１（＝０−１）」ではなく「０」を処理結果としていた。この結果、誤差が発生して原音を忠実に再現できず、音声品質が劣化していた。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、音声品質の劣化を防止することが可能な音声制御装置および音声出力装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、音声制御装置は、所定周期ごとに１または０の状態を示すＰＤＭ方式のデジタル音声信号である第一のデジタル音声信号と第二のデジタル音声信号とを受け付けるデジタル音声信号受付部を備える。また、音声制御装置は、前記デジタル音声信号受付部によって受け付けられた二つのデジタル音声信号を用いて、前記所定周期の１／２周期である信号であって、当該所定周期に対応する二つの１／２周期各々の内一方の周期に対して前記第一のデジタル音声信号の状態各々が反映されて他方の周期に対して前記第二のデジタル音声信号の状態各々が反映された１／２周期デジタル音声信号を作成する作成部を備える。

音声品質の劣化を防止することが可能である。

図１は、実施例１に係る音声出力装置の概要を説明するための図である。 図２は、実施例１に係る音声出力装置の構成を説明するためのブロック図である。 図３は、実施例１におけるデジタル音声信号とクロック信号とを説明するための図である。 図４は、実施例１における遅延器を説明するための図である。 図５は、実施例１における出力先検出部を説明するための図である。 図６は、実施例１における変換部を説明するための図である。 図７は、実施例１における設定部を説明するための図である。 図８は、実施例１における減算部を説明するための図である。 図９は、実施例１に係る音声出力装置の全体処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。 図１０は、実施例１における音声制御部による抽出制御処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。 図１１は、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する場合について説明するための図である。 図１２は、実施例２に係る音声出力装置について説明するための図である。 図１３は、デジタル変換部より出力された変換後のデジタル音声信号の一例を説明するための図である。 図１４は、デジタル変換部より出力された変換後のデジタル音声信号の一例を説明するための図である。 図１５は、アナログＬＰＦによる高周波数成分削除について説明するための図である。 図１６は、アナログＬＰＦによる高周波数成分削除について説明するための図である。 図１７は、実施例２に係る音声出力装置により出力されるアナログ音声信号の波形を示すための図である。 図１８は、デジタル演算部によって出力されるデジタル音声信号を説明するための図である。 図１９は、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する場合において出力される音声信号の一例を説明するための図である。

符号の説明

１００ 音声出力装置
１１０ デジタルマイクＬ
１２０ デジタルマイクＲ
１３０ クロック信号発生器
１４０ 遅延器Ｌ
１５０ 遅延器Ｒ
１６０ ローパスフィルタ
１７０ 出力先検出部
１７１ 音声出力端子Ｌ
１７２ 音声出力端子Ｒ
２００ 音声制御部
２１０ 変換部
２２０ 設定部
２３０ 減算部
３０１ デジタルマイクＬ
３０２ デジタルマイクＲ
３０３ デジタル変換部Ｌ
３０４ デジタル変換部Ｒ
３０５ デジタル演算部
３０６ アナログＬＰＦ
４０１ デジタルマイクＬ
４０２ デジタルマイクＲ
４０３ デジタル変換部Ｌ
４０４ デジタル変換部Ｒ
４０５ アナログＬＰＦＬ
４０６ アナログＬＰＦＲ
４０７ アナログ演算部

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る音声制御装置および音声出力装置の実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本実施例に係る音声出力装置の概要、音声出力装置の構成および処理の流れを順に説明し、その後、その他の実施例について説明する。

［音声出力装置の概要］
まず最初に、図１を用いて、実施例１に係る音声出力装置の概要を説明する。図１は、実施例１に係る音声出力装置の概要を説明するための図である。音声出力装置は、特定方向からの音を抽出し、具体的には、特定方向とは異なる他の方向からの音を減算した音を作成するものである。

実施例１に係る音声出力装置は、音声を受け付けると、所定周期ごとに１または０の状態を示すＰＤＭ方式のデジタル音声信号に変換するデジタルマイクを二つ備える。

そして、実施例１に係る音声出力装置は、特定方向とは異なる他の方向からの音が減算された後のデジタル音声信号である変換後デジタル音声信号（１／２周期デジタル音声信号とも称する）を作成する。具体的には、図１に示すように、実施例１に係る音声出力装置は、二つのデジタルマイク部各々によって変換されたデジタル音声信号であるＬｃｈ音声信号１０とＲｃｈ音声信号１０とを用いて、所定周期の１／２周期である変換後デジタル音声信号を作成する。

例えば、実施例１に係る音声出力装置は、所定周期の１／２周期であるクロック信号を用いて、図１の（１）に示すように、Ｌｃｈ音声信号１０をＬｃｈ音声信号２０に変換し、図１の（２）に示すように、Ｒｃｈ音声信号１０をＲｃｈ音声信号２０に変換する。つまり、音声出力装置は、Ｌｃｈ音声信号１０やＲｃｈ音声信号１０の周期を１／２周期に変更し、Ｌｃｈ音声信号１０やＲｃｈ音声信号１０の状態各々をそれぞれ別々の１／２周期にのみ反映する。図１に示す例では、音声出力装置は、Ｌｃｈ音声信号２０について、クロック信号の状態が「０」である周期に対応する周期各々に対してのみ、Ｌｃｈ音声信号１０の状態各々を反映する。

そして、例えば、図１に示すように、実施例１に係る音声出力装置は、Ｌｃｈ音声信号２０をＬｃｈ音声信号３０に変換する。つまり、音声出力装置は、Ｌｃｈ音声信号１０の周期が反映されていない１／２周期各々の状態を「１」に設定する。そして、音声出力装置は、Ｌｃｈ音声信号３０からＲｃｈ音声信号２０を減算し、減算結果として得られるデジタル音声信号を変換後デジタル音声信号とする。

そして、実施例１に係る音声出力装置は、作成された変換後デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換して出力する。

このようなことから、実施例１に係る音声出力装置は、特定方向からの音を抽出する処理による音声品質の劣化を防止することが可能である。具体的には、処理結果を所定周期ごとに２ビット用いて表現することで、処理結果として取り得る「１」「０」と「−１」をそれぞれ別々のデジタル音声信号として出力でき、音質低下を防止可能である。

［音声出力装置の構成］
次に、図２を用いて、図１に示した音声出力装置１００の構成を説明する。図２は、実施例１に係る音声出力装置の構成を説明するためのブロック図である。図２に示すように、音声出力装置１００は、デジタルマイクＬ１１０と、デジタルマイクＲ１２０と、クロック信号発生器１３０と、遅延器Ｌ１４０と、遅延器Ｒ１５０と、ローパスフィルタ１６０と、出力先検出部１７０と、音声制御部２００とを備える。

デジタルマイクＬ１１０は、遅延器Ｌ１４０と接続され、音声出力装置１００が備える複数のデジタルマイクの内の一つであり、ＰＤＭ方式のデジタルマイクである。なお、ＰＤＭ方式のデジタルマイクとしては、例えば、ハンズフリー通話の受音マイク、カーナビに対する音声入力用マイクなどが該当する。

また、デジタルマイクＬ１１０は、アナログ音声を受け付けると、受け付けたアナログ音声をＰＤＭ方式によりデジタル音声信号に変換し、変換したデジタル音声信号を遅延器Ｌ１４０に送信する。なお、以下では、デジタルマイクＬ１１０が遅延器Ｌ１４０に送信するデジタル音声信号を「Ｌｃｈ音声信号１０（第一のデジタル音声信号や第二のデジタル音声信号とも称する）」と記載する。

デジタルマイクＲ１２０は、遅延器Ｒ１５０と接続され、デジタルマイクＬ１１０と同様の処理を行う。なお、以下では、デジタルマイクＲ１２０が遅延器Ｒ１５０に送信するデジタル音声信号を「Ｒｃｈ音声信号１０（第一のデジタル音声信号や第二のデジタル音声信号とも称する）」と記載する。

また、デジタルマイクＬ１１０とデジタルマイクＲ１２０とは、任意の間隔離れて設置されており、以下では、設置間隔「Ｘ」離れて設置されているものとして説明する（図４参照）。

ここで、Ｌｃｈ音声信号１０やＲｃｈ音声信号１０について、図３を用いて説明する。Ｌｃｈ音声信号１０やＲｃｈ音声信号１０は、アナログ信号がＰＤＭ方式を用いて変換された信号であり、図３の「デジタル音声信号」に示すように、所定の周期ごとに、「０」か「１」かの状態を示す。また、Ｌｃｈ音声信号１０の所定の周期と、Ｒｃｈ音声信号１０の所定の周期とは、同一である。なお、図３は、実施例１におけるデジタル音声信号とクロック信号とを説明するための図である。

クロック信号発生器１３０は、音声制御部２００と接続され、所定のクロック信号を音声制御部２００に常に送る。ここで、図３の「クロック信号」に示すように、クロック信号は、一定の周期ごとに「１」と「０」との状態を繰り返す。また、クロック信号発生器１３０によって送信されるクロック信号の周期長は、Ｌｃｈ音声信号１０やＲｃｈ音声信号１０の所定の周期の半分の周期長である。つまり、クロック信号は、Ｌｃｈ音声信号１０やＲｃｈ音声信号１０の所定の周期ごとに、二つの周期を有する。なお、クロック信号発生器１３０は、音声制御部２００の内部にあってもよい。

遅延器Ｌ１４０は、デジタルマイクＬ１１０と出力先検出部１７０と音声制御部２００と接続される。また、遅延器Ｌ１４０は、デジタルマイクＬ１１０からデジタル音声信号を受信し、具体的には、Ｌｃｈ音声信号１０を受信する。そして、遅延器Ｌ１４０は、後述する出力先検出部１７０によって遅延量が設定された場合には、設定された遅延量を加えたＬｃｈ音声信号１０を音声制御部２００に送信し、遅延量が設定されていない場合には、受信したＬｃｈ音声信号１０をそのまま音声制御部２００に送信する。

遅延器Ｒ１５０は、デジタルマイクＲ１２０と出力先検出部１７０と音声制御部２００と接続され、遅延器Ｌ１４０と同様の処理を行う。

ここで、遅延器Ｌ１４０や遅延器Ｒ１５０によって加えられる遅延量について、図４を用いて簡単に説明する。なお、図４は、実施例１における遅延器を説明するための図である。図４に示すように、デジタルマイクＬ１１０とデジタルマイクＲ１２０とは、設置間隔「Ｘ」離れて設置されているものとして説明する。

図４に示すように、デジタルマイクＬ１１０から音源Ｂまでの距離は、デジタルマイクＲ１２０から音源Ｂまでの距離と比較して「設置間隔Ｘ」長くなる。この結果、デジタルマイクＬ１１０は、デジタルマイクＲ１２０と比較して音源Ｂからの距離が「設置間隔Ｘ」長い分、「設置間隔Ｘ」に相当する時間デジタルマイクＲ１２０より遅れて「音源Ｂ」からの音を受け付ける。このため、音声出力装置１００は、特定方向とは異なる他の方向からの音を減算した音を作成する場合には、「設置間隔Ｘ」に相当する遅延量を調整した上で処理を行う。

例えば、音声出力装置１００が、「音源Ａ」とは異なる方向である「音源Ｂ」からの音を減算したデジタル音声信号を作成する場合を例に説明する。遅延器Ｒ１５０は、デジタルマイクＲ１２０からのデジタル音声信号に対して「設置間隔Ｘ」に相当する遅延量を加える。そして、音声出力装置１００が、デジタルマイクＬ１１０からのデジタル音声信号から、遅延量が加えられたデジタルマイクＲ１２０からのデジタル音声信号を減算する。

ローパスフィルタ１６０は、音声制御部２００と出力先検出部１７０と接続され、音声制御部２００から受け付けたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、変換したアナログ音声信号を出力先検出部１７０に送る。なお、ローパスフィルタ１６０が音声制御部２００から受信するデジタル音声信号は、変換後デジタル音声信号であり、特定方向とは異なる他の方向からの音が減算された後のデジタル音声信号である。

出力先検出部１７０は、遅延器Ｌ１４０と遅延器Ｒ１５０とローパスフィルタ１６０と接続される。また、例えば、図５に示すように、出力先検出部１７０は、アナログ音声信号を出力する音声出力部を二つ備え、例えば、音声出力部Ｌ１７１と音声出力部Ｒ１７２とを備える。なお、図５は、実施例１における出力先検出部を説明するための図である。

出力先検出部１７０は、デジタルマイクＬ１１０からのデジタル音声信号またはデジタルマイクＲ１２０からのデジタル音声信号の内いずれかを選択する操作を利用者から受け付ける。言い換えると、出力先検出部１７０は、音声出力装置１００が備えるデジタルマイクの内、音声を出力するデジタルマイクの指定を利用者から受け付ける。そして、利用者からの操作により特定されるデジタル音声信号に対して遅延量を加える遅延器に、所定の遅延量を設定する。

例えば、出力先検出部１７０は、音声出力部Ｌ１７１にマイク端子が接続されると、遅延器Ｒ１５０に所定の遅延量を設定する。その後、後述する音声制御部２００が、デジタルマイクＬ１１０からのデジタル音声信号から、遅延量が加えられたデジタルマイクＲ１２０からのデジタル音声信号を減算することになる。また、同様に、出力先検出部１７０は、音声出力部Ｒ１７２にマイク端子が接続されると、遅延器Ｌ１４０に所定の遅延量を設定する。

また、出力先検出部１７０は、ローパスフィルタ１６０から受信したアナログ音声信号を音声出力部Ｌ１７１や音声出力部Ｒ１７２に送り、音声出力部Ｌ１７１や音声出力部Ｒ１７２がアナログ音声信号を利用者に出力する。

音声制御部２００は、クロック信号発生器１３０と遅延器Ｌ１４０と遅延器Ｒ１５０とローパスフィルタ１６０と接続される。また、音声制御部２００は、各種の抽出制御処理手順などを規定したプログラムを記憶する内部メモリを有して種々の抽出制御処理を実行する。また、図２に示すように、音声制御部２００は、変換部２１０と設定部２２０と減算部２３０とを備える。また、音声制御部２００の各部は、ＡＮＤ演算やＯＲ演算を用いて処理を行う制御回路が該当する。

また、音声制御部２００は、音声制御部２００が備える各部による処理により、Ｌｃｈ音声信号１０とＲｃｈ音声信号１０とを用いて、所定周期の１／２周期である変換後デジタル音声信号を作成する。具体的には、音声制御部２００は、所定周期に対応する二つの１／２周期各々の内一方の周期に対してＬｃｈ音声信号１０の状態各々が反映され、他方の周期に対してＲｃｈ音声信号１０の状態各々が反映された変換後デジタル音声信号を作成する。

以下では、特に言及しない限り、利用者によってデジタルマイクＬ１１０からの音声が選択された場合について説明する。すなわち、出力先検出部１７０は、遅延器Ｒ１５０に遅延量を設定し、音声制御部２００が、デジタルマイクＬ１１０からのデジタル音声信号から、遅延量が加えられたデジタルマイクＲ１２０からのデジタル音声信号を減算する場合を例に説明する。

変換部２１０は、クロック信号発生器１３０と遅延器Ｌ１４０と遅延器Ｒ１５０と設定部２２０と接続される。また、変換部２１０は、クロック信号発生器１３０からクロック信号を受信し、遅延器Ｌ１４０からＬｃｈ音声信号１０を受信し、遅延器Ｒ１５０からＲｃｈ音声信号１０を受信する。

また、変換部２１０は、Ｌｃｈ音声信号１０をＬｃｈ音声信号２０に変換し、Ｒｃｈ音声信号１０をＲｃｈ音声信号２０に変換する。ここで、図６に示すように、Ｌｃｈ音声信号２０やＲｃｈ音声信号２０は、クロック信号と同じ周期を示す信号であって、所定周期各々に対応するクロック信号の二つの周期各々の内別々の周期各々に自信号の状態各々が反映された信号である。なお、図６は、実施例１における変換部を説明するための図である。

ここで、図６を用いて、Ｌｃｈ音声信号１０をＬｃｈ音声信号２０に変換する点と、Ｒｃｈ音声信号１０をＲｃｈ音声信号２０に変換する点とについて、さらに説明する。

Ｌｃｈ音声信号１０をＬｃｈ音声信号２０に変換する点について説明する。図６の（１）に示すように、変換部２１０は、Ｌｃｈ音声信号１０とクロック信号とのＡＮＤ演算を行い、Ｌｃｈ音声信号１０をＬｃｈ音声信号２０に変換する。つまり、Ｌｃｈ音声信号２０は、変換部２１０によるＡＮＤ演算の結果得られるデジタル音声信号である。また、Ｌｃｈ音声信号２０は、Ｌｃｈ音声信号１０が「１」であり、かつ、クロック信号が「１」である周期のみ、状態が「１」になるデジタル音声信号である。

Ｒｃｈ音声信号１０をＲｃｈ音声信号２０に変換する点について説明する。図６の（２）に示すように、変換部２１０は、Ｒｃｈ音声信号１０と１／クロック信号とのＡＮＤ演算を行い、Ｒｃｈ音声信号１０をＲｃｈ音声信号２０に変換する。つまり、Ｒｃｈ音声信号２０は、変換部２１０によるＡＮＤ演算の結果得られるデジタル音声信号である。また、Ｒｃｈ音声信号２０は、Ｒｃｈ音声信号１０が「１」であり、かつ、１／クロック信号が「１」である周期のみ、状態が「１」になるデジタル音声信号である。言い換えると、Ｒｃｈ音声信号２０とは、Ｒｃｈ音声信号１０が「１」であり、かつ、クロック信号が「０」である周期のみ、状態が「１」になる。

なお、１／クロック信号とは、クロック信号の状態各々を変更したデジタル音声信号であり、具体的には、クロック信号の状態が「１」である周期について状態を「０」にし、クロック信号の状態が「０」である周期について状態を「１」にしたデジタル音声信号である。また、Ｌｃｈ音声信号２０やＲｃｈ音声信号２０の周期長は、クロック信号と同一の周期長である。

このように、変換部２１０は、Ｌｃｈ音声信号１０とＲｃｈ音声信号１０との周期各々が、所定の周期各々に対応するクロック信号の二つの周期の内、それぞれ別々の周期に反映されるように変換する。

また、変換部２１０は、変換の結果得られるＬｃｈ音声信号２０とＲｃｈ音声信号２０とを設定部２２０に送信する。

設定部２２０は、変換部２１０と減算部２３０と接続される。また、設定部２２０は、変換部２１０からＬｃｈ音声信号２０とＲｃｈ音声信号２０とを受信する。

また、設定部２２０は、変換部２１０による変換の結果得られるＬｃｈ音声信号２０とＲｃｈ音声信号２０との内、他方の信号が減算される信号について、自信号の状態各々の反映に用いられなかった周期である未反映周期各々の状態を「１」に設定する。具体的には、図７に示すように、設定部２２０は、Ｌｃｈ音声信号２０をＬｃｈ音声信号３０に変換する。つまり、Ｌｃｈ音声信号３０は、Ｌｃｈ音声信号２０の未反映周期各々の状態が「１」に設定されたデジタル音声信号である。なお、図７は、実施例１における設定部を説明するための図である。

ここで、図７を用いて、Ｌｃｈ音声信号２０からＬｃｈ音声信号３０に変換する点についてさらに説明する。図７に示すように、設定部２２０は、Ｌｃｈ音声信号２０と１／クロック信号とのＯＲ演算を行う。つまり、Ｌｃｈ音声信号３０は、設定部２２０によるＯＲ演算の結果得られるデジタル音声信号である。また、Ｌｃｈ音声信号３０は、Ｌｃｈ音声信号２０が「１」である周期と、１／クロック信号が「１」である周期との状態が「１」になるデジタル音声信号である。言い換えると、Ｌｃｈ音声信号３０とは、Ｌｃｈ音声信号２０が「０」であり、かつ、１／クロック信号が「０」である周期のみ、状態が「０」になる。

また、設定部２２０は、Ｌｃｈ音声信号３０とＲｃｈ音声信号２０とを減算部２３０に送信する。

減算部２３０は、設定部２２０とローバスフィルタ１６０と接続される。また、減算部２３０は、設定部２２０からＬｃｈ音声信号３０とＲｃｈ音声信号２０とを受信する。

また、減算部２３０は、利用者によって選択されたデジタルマイクからのデジタル音声信号から、他方のデジタルマイクからのデジタル音声信号を減算し、具体的には、Ｌｃｈ音声信号３０からＲｃｈ音声信号２０を減算する。ここで、減算部２３０による処理の結果得られるデジタル音声信号が、変換後デジタル音声信号である。

ここで、図８を用いて、Ｌｃｈ音声信号３０からＲｃｈ音声信号２０を減算する点について説明する。図８は、実施例１における減算部を説明するための図である。減算部２３０は、ＡＮＤ演算やＯＲ演算を用いて減算処理を行い、具体的には、図８に示すように、Ｌｃｈ音声信号３０と１／Ｒｃｈ音声信号２０（以下、Ｒｃｈ音声信号３０）とのＡＮＤ演算を行う。ここで、減算部２３０によるＡＮＤ演算結果が変換後デジタル音声信号である。

図８の（１）に示すように、減算部２３０は、Ｒｃｈ音声信号２０をＲｃｈ音声信号３０に変換する。ここで、Ｒｃｈ音声信号３０とは、Ｒｃｈ音声信号２０が「１」である周期について状態が「０」となり、Ｒｃｈ音声信号２０が「０」である周期について状態が「１」になるデジタル音声信号である。

また、図８の（２）に示すように、減算部２３０は、Ｌｃｈ音声信号３０とＲｃｈ音声信号３０とのＡＮＤ演算を行う。つまり、変換後デジタル音声信号は、減算部２３０によるＡＮＤ演算の結果得られるデジタル音声信号である。また、変換後デジタル音声信号は、Ｌｃｈ音声信号３０が「１」であり、かつ、Ｒｃｈ音声信号３０が「１」である周期のみ、状態が「１」になるデジタル音声信号である。

また、変換後デジタル音声信号は、所定周期に対応する二つの１／２周期各々の内一方の周期に対してＬｃｈ音声信号１０の状態各々が反映され、他方の周期に対してＲｃｈ音声信号１０の状態各々が反映された信号である。例えば、図８の「Ａ」に示す周期に対して、Ｌｃｈ音声信号１０の状態が反映され、例えば、Ｌｃｈ音声信号１０の状態が「１」であれば「１」になり、「０」であれば「０」になる。また、図８の「Ｂ」に示す周期に対して、Ｒｃｈ音声信号１０の状態が反映され、Ｒｃｈ音声信号１０の状態が「１」であれば「０」になり、「０」であれば「１」になる。

この結果、変換後デジタル音声信号では、特定方向からの音を抽出する処理結果として取り得る「１（＝１−０）」と「０（＝１−１、０−０）」と「−１（＝０−１）」とがそれぞれ違う形で表現される。

すなわち、図８の「変換後デジタル音声信号」の「ＬＲ共にあり」に示すように、Ｌｃｈ音声信号１０「１」Ｒｃｈ音声信号「１」である場合には、「１０」になる。また、図８の「ＬＲ共に無し」に示すように、Ｌｃｈ音声信号１０「０」Ｒｃｈ音声信号「０」である場合には、「０１」になる。また、図８の「Ｌのみあり」に示すように、Ｌｃｈ音声信号１０「１」Ｒｃｈ音声信号「０」である場合には、「１１」になる。また、図８の「Ｒのみあり」に示すように、Ｌｃｈ音声信号１０「０」Ｒｃｈ音声信号「１」である場合には、「００」になる。

言い換えると、変換後デジタル音声信号は、従来の「１」か「０」のみが表現されていたデジタル音声信号と比較して、各周期について２ビット用いて処理結果を表現することで、処理結果を従来と比較してより高精度に反映することが可能である。

なお、パルス密度変調方式では一定時間内の「１」と「０」の密度＝個数配分が信号の状態を表すため、各周期２ビットでは「１０（ＬＲ共にあり）」「０１（ＬＲ共になし）」はビット配置に差はあるが「１」が１個で同じ状態を示す。

また、減算部２３０は、変換後デジタル音声信号をローパスフィルタ１６０に送信し、その後、ローパスフィルタ１６０にてアナログ音声信号に変換された後に出力される。ここで、符号化クロックに対して長い時間での「１」「０」の出現密度の変化をローパスフィルタによって抽出しアナログ音声信号へ復号されるため、密度表現が高精度なほど良い結果が得られる。

［音声出力装置による全体処理］
次に、図９を用いて、実施例１に係る音声出力装置１００の全体処理の流れの一例を説明する。図９は、実施例１に係る音声出力装置の全体処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、音声出力装置１００では、デジタルマイクＬ１１０やデジタルマイクＲ１２０が、アナログ音声を受け付けると（ステップＳ１０１肯定）、受け付けたアナログ音声をＰＤＭ方式によりデジタル音声信号に変換する（ステップＳ１０２）。そして、音声出力装置１００では、遅延器Ｒ１５０が、Ｒｃｈ音声信号１０に遅延量を加える（ステップＳ１０３）。

そして、音声出力装置１００では、音声制御部２００が、抽出制御処理を実行する（ステップＳ１０４）。つまり、音声制御部２００は、変換後デジタル音声信号を作成する。そして、音声出力装置１００では、ローパスフィルタ１６０が、抽出制御処理により得られる変換後デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し（ステップＳ１０５）、出力先検出部１７０が、アナログ音声信号を出力する（ステップＳ１０６）。

［音声出力装置による減算処理］
次に、図１０を用いて、音声制御部２００による抽出制御処理の流れの一例を説明する。図１０は、実施例１における音声制御部による抽出制御処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。なお、図１０に記載するステップ各々は、図９に示すステップＳ１０４に対応する。

図１０に示すように、音声制御部２００では、変換部２１０が、クロック信号発生器１３０からクロック信号を受信し（ステップＳ２０１）、Ｌｃｈ音声信号１０とクロック信号とのＡＮＤ演算を実行する（ステップＳ２０２）。つまり、変換部２１０は、Ｌｃｈ音声信号１０をＬｃｈ音声信号２０に変換する。また、変換部２１０は、Ｒｃｈ音声信号１０と１／クロック信号とのＡＮＤ演算を実行する（ステップＳ２０３）。つまり、変換部２１０は、Ｒｃｈ音声信号１０をＲｃｈ音声信号２０に変換する。

そして、設定部２２０は、Ｌｃｈ音声信号２０と１／クロック信号とのＯＲ演算を実行する（ステップＳ２０４）。つまり、設定部２２０は、Ｌｃｈ音声信号２０をＬｃｈ音声信号３０に変換する。

そして、減算部２３０は、Ｌｃｈ音声信号３０と１／Ｒｃｈ音声信号２０とのＡＮＤ演算を実行する（ステップＳ２０５）。つまり、減算部２３０は変換後デジタル音声信号を作成する。

［実施例１の効果］
上記したように、実施例１によれば、音声出力装置１００は、Ｌｃｈ音声信号１０とＲｃｈ音声信号１０とを受け付ける。そして、音声出力装置１００は、Ｌｃｈ音声信号１０とＲｃｈ音声信号１０とを用いて、変換後デジタル音声信号を作成する。この結果、特定方向からの音を抽出する処理による音声品質の劣化を防止することが可能である。具体的には、処理結果を所定周期ごとに２ビット用いて表現することで、処理結果として取り得る「１」「０」と「−１」をそれぞれ別々のデジタル音声信号として出力でき、音質低下を防止可能である。

すなわち、複数のデジタルマイクを備える装置にて指向性を実現する信号処理方法として、同期減算が使われている。ここで、デジタルマイクから出力されるデジタル音声信号がΔΣ変調信号である場合、同期減算時に、例えば、ランダムビット信号処理法により、実施されていた。しかし、従来のランダムビット信号処理では、「−１」を表現できないため、言い換えると、減算時の繰り下がり処理ができないため、忠実な原音再生ができなかった。

これに対して、実施例１によれば、簡単な構成によりマイクアレイの音質を向上させ、高性能な受音装置を提供することが可能である。

また、デジタルマイク各々は、例えば、車載用途に用いられ、バックミラー付近の天井に設置されて、運転手方向からの音声のみを取得し、取得した音声をナビゲーション装置の音声入力部などに送信する。ここで、車内はダイナミックレンジが大きい音響環境であり、ＰＤＭ方式にて出力される信号として「１」が立っている率が多くなる。すなわち、特定方向からの音を抽出する処理による品質劣化が頻発することになり、忠実な原音再生ができなくなっていた。

これに対して、実施例１によれば、簡易な構成により、車内などのダイナミックレンジの大きい音響環境でもデジタル処理による演算誤差を発生させずアレイマイクの音質を悪化させないことが可能である。

また、実施例１によれば、音声制御部２００内の処理がすべてデジタル音声信号にて行われる結果、アナログ音声信号を用いる場合と比較して、回路構成を容易にでき、実行速度を速くすることが可能である。

また、実施例１によれば、音声出力装置１００は、利用者から受け付けた操作により特定されるデジタル音声信号に対して所定の遅延量を加えるので、変換後デジタル音声信号を作成するので、利用者による選択を簡単に受け付けることができ、選択されたデジタル音声信号を選択的に出力することが可能である。

さて、これまで、実施例１では、音声制御部２００が、デジタル音声信号を用いて抽出制御処理を実行する場合について説明した。次に、実施例２では、デジタル音声信号ではなく、アナログ音声信号を用いて抽出制御処理を実行する場合について説明する。

ここで、実施例２の意義について簡単に説明する。アナログ音声信号がデジタル音声信号に変換されると、量子化ノイズがデジタル音声信号内に発生する。また、量子化ノイズを含むデジタル音声信号を用いて演算処理が実行されると、量子化ノイズに起因するデジタル演算処理誤差が、演算結果として得られるデジタル音声信号に蓄積する。そして、デジタル演算処理誤差が蓄積すると、ミュージカルノイズがデジタル音声信号内に発生する。

なお、ミュージカルノイズとは、人の発話周波数帯域の音声に相当する周波数に発生する雑音である。また、ミュージカルノイズが発生すると、音声の品質が劣化し、例えば、デジタル音声信号に含まれる人の声が判別しづらくなる。

ここで、音声出力装置１００を構成する各部を全てアナログ回路で構成し、デジタル音声信号を用いずにアナログ音声信号のみを用いて全処理を実行すれば、ミュージカルノイズは発生しない。しかし、計算精度向上やコスト低減、信頼性向上などを目的として、デジタル回路が一般的に用いられており、現実的ではない。

そこで、実施例２では、デジタル回路を用いつつ、ミュージカルノイズの発生を低減する音声出力装置１００について説明する。なお、以下では、実施例１に係る音声出力装置１００と同様の点については、説明を省略する。

具体的には、実施例２に係る音声出力装置１００は、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換した後、デジタル音声信号を用いて、周波数軸への変換や時間軸への変換を実行する。そして、音声出力装置１００は、変換後のデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換した後に、抽出制御処理を実行する。

以下では、図１１と図１２とを用いて、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する場合と比較しながら、実施例２に係る音声出力装置１００について説明する。つまり、アナログ音声信号に変換した後に演算処理を実行する場合について説明する。なお、図１１は、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する場合について説明するための図である。図１２は、実施例２に係る音声出力装置１００について説明するための図である。

なお、以下では、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する場合について説明する際には、図１１に示すように、装置が、デジタルマイクＬ３０１と、デジタルマイクＲ３０２と、デジタル変換部Ｌ３０３と、デジタル変換部Ｒ３０４と、デジタル演算部３０５と、アナログＬＰＦ３０６とを備える場合を例に説明する。

また、図１２に示すように、実施例２に係る音声出力装置１００は、デジタルマイクＬ４０１と、デジタルマイクＲ４０２と、デジタル変換部Ｌ４０３と、デジタル変換部Ｒ４０４と、アナログＬＰＦＬ４０５と、アナログＬＰＦＲ４０６と、アナログ演算部４０７とを備える場合を例に説明する。

図１１に示すように、デジタル変換部Ｌ３０３は、デジタルマイクＬ３０１からデジタル音声信号を受け付けると、受け付けたデジタル音声信号について、周波数軸への変換や時間軸への変換を実行する。そして、デジタル変換部Ｌ３０３は、変換後のデジタル音声信号を出力する。

なお、例えば、デジタルマイク各々は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式やＰＤＭ方式を用いて、アナログ音声信号をデジタル音声信号に変換する。また、デジタル変換部各々は、フーリエ変換やＺ変換、ラプラス変換などによる変換を実行する。

また、デジタル変換部Ｒ３０４、デジタル変換部Ｌ４０３、デジタル変換部Ｒ４０４についても、デジタル変換部Ｌ３０３と同様の処理を行う。

例えば、図１３や図１４に示すように、デジタル変換部Ｌ３０３やデジタル変換部Ｒ３０４は、周波数軸への変換が行われたデジタル音声信号を出力する。

なお、図１３は、デジタル変換部より出力された変換後のデジタル音声信号の一例を説明するための図であり、例えば、図１１や図１２の「Ａ」におけるデジタル音声信号の波形に該当する。また、図１４は、デジタル変換部より出力された変換後のデジタル音声信号の一例を説明するための図であり、例えば、図１１や図１２の「Ｂ」におけるデジタル音声信号の波形に該当する。なお、図１３や図１４に示すように、横軸は周波（Ｈｚ）数を示し、縦軸は信号の強さ（ｄＢ）を示す。

そして、図１２に示すように、実施例２に係る音声出力装置１００では、アナログＬＰＦＬ４０５が、デジタル変換部Ｌ４０３より出力されたデジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、変換後のアナログ音声信号をアナログ演算部４０７に出力する。また、アナログＬＰＦＲ４０６も同様の処理を行う。

ここで、アナログＬＰＦＬ４０５やアナログＬＰＦＲ４０６は、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、その際、図１５の（１）や図１６の（１）に示す網掛け部分に対応する高周波数成分をカットする。その結果、図１５の（２）や図１６の（２）に示すように、アナログＬＰＦＬ４０５やアナログＬＰＦＲ４０６は、高周波数成分がカットされたアナログ音声信号を出力する。

なお、図１５や図１６は、アナログＬＰＦによる高周波数成分削除について説明するための図である。また、図１５の（２）は、図１２の「Ｃ」におけるアナログ音声信号の波形に該当し、図１６の（２）は、図１２の「Ｄ」におけるアナログ音声信号の波形に該当する。

そして、図１２に示すように、実施例２に係る音声出力装置１００では、アナログ演算部４０７が、アナログＬＰＦＬ４０５やアナログＬＰＦＲ４０６からアナログ音声信号を受け付け、演算処理を実行する。例えば、アナログ演算部４０７では、抽出制御処理を実行し、また四則演算、微分、積分などの処理を実行する。加算処理では特定方向からの音を強調することができ、減算処理では抑制することができる。また、微分によれば高音を強調することができ、積分によれば低音を強調することができる。

そして、図１７に示すように、実施例２に係る音声出力装置１００では、アナログ演算部４０７が、演算結果として得られるアナログ音声信号を出力する。なお、図１７は、実施例２に係る音声出力装置１００により出力されるアナログ音声信号の波形を示すための図である。なお、図１７に示す例では、音声出力装置１００が、加算処理を実行した場合におけるアナログ音声信号の波形の一例について示した。

図１７に示すように、アナログ演算部４０７からは、図１５や図１６に示す波形に由来するピークのみを含むアナログ音声信号を出力されている。なお、図１７は、図１１の「Ｅ」におけるアナログ音声信号の波形に該当する。

一方、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する装置は、デジタル演算部３０５が、デジタル変換部Ｌ３０３やデジタル変換部Ｒ３０４からデジタル音声信号を受け付け、演算処理を行う。

ここで、デジタル演算部３０５は、アナログＬＰＦによって高周波数成分が削除されていないデジタル音声信号を用いて、演算処理を行う。この結果、図１８に示すように、デジタル演算部３０５によって出力されるデジタル音声信号は、デジタル変換部Ｌ３０３やデジタル変換部Ｒ３０４からのデジタル音声信号に含まれる高周波数成分を含むことになる。なお、図１８は、デジタル演算部３０５によって出力されるデジタル音声信号を説明するための図である。なお、図１８は、図１１の「Ｆ」におけるアナログ音声信号の波形に該当する。

そして、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する装置では、アナログＬＰＦ３０６は、デジタル演算部３０５によって出力されたデジタル音声信号を受け付け、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換し、また、図１９の（１）に示す網掛け部分に対応する高周波数成分をカットする。なお、図１９は、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する場合において出力される音声信号の一例を説明するための図である。

この結果、デジタル音声信号を用いて演算処理を実行する装置では、実施例２に係る音声出力装置１００とは異なり（図１７参照）、図１９の（２）の矢印に示すように、アナログＬＰＦ３０６は、ノイズを含むアナログ音声信号を出力する。また、図１９の矢印に示すノイズは、人の発話周波数帯域の音声に相当する周波数にあり、ミュージカルノイズである。また、図１９の（２）は、図１１の「Ｇ」におけるアナログ音声信号の波形に該当する。

なお、実施例２における説明にて用いた波形は、以下の諸条件を用いた場合において観測された波形である。具体的には、アレイマイクとしての指向性は、マイクロホン１１１方向に対して６ｄBであった。また、マイクの緒元は、マイク間距離ｄ：31ｍｍ、ＰＤＭサンプリングレート：1.4MHz、Ｚ変換処理：９１μsec遅延、アナログＬＰＦ：４次ベッセル型、カットオフ周波数5.5kHz、アナログ演算：加算、である。

［実施例２の効果］
上記したように、実施例２によれば、デジタル音声信号を用いて周波数軸への変換や時間軸への変換を実行し、アナログ音声信号に変換した後に演算処理を実行するので、ミュージカルノイズの発生を低減することが可能である。

具体的には、ノイズである高周波数成分を含むデジタル音声信号を用いて演算処理を実行すると、その後アナログＬＰＦ３０６では高周波成分をカットする処理時にカットしきれず、ミュージカルノイズとなってしまうことがあった。しかし、実施例２によれば、演算処理前に、デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換してノイズである高周波数成分をカットすることで、演算処理により、ノイズである高周波数成分に起因するノイズの発生を抑えることが可能である。この結果、実施例２によれば、ミュージカルノイズの発生を低減することができ、出力されるアナログ音声信号の音声品質を向上することが可能である。

すなわち、実施例２によれば、演算を繰り返す前にアナログ音声信号に変換することで、量子化ノイズの大半を削減でき、ミュージカルノイズ発生を防止することが可能である。（非特許文献：「ΔΣ型アナログ／デジタル変換器入門」和保・安田監訳、p7、2007 丸善）

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外の実施例にて実施してもよい。そこで、以下では、その他の実施例について説明する。

［出力先検出部］
例えば、実施例１では、出力先検出部１７０によって指定された遅延器のみが所定の遅延量を加える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、音声出力装置１００は、遅延器各々が、所定の遅延量を加えたデジタル音声信号と、所定の遅延量を加えていないデジタル音声信号とを常に音声制御部２００に送ってもよい。

［システム構成］
また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については（例えば、図１〜図１９）、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

Claims (3)

1. 所定周期ごとに１または０の状態を示すＰＤＭ方式のデジタル音声信号である第一のデジタル音声信号と第二のデジタル音声信号とを受け付けるデジタル音声信号受付部と、
   前記デジタル音声信号受付部によって受け付けられた二つのデジタル音声信号を用いて、前記所定周期の１／２周期である信号であって、当該所定周期に対応する二つの１／２周期各々の内一方の周期に対して前記第一のデジタル音声信号の状態各々が反映されて他方の周期に対して前記第二のデジタル音声信号の状態各々が反映された１／２周期デジタル音声信号を作成する作成部と
   を備えたことを特徴とする音声制御装置。
2. 音声を受け付けると、所定周期ごとに１または０の状態を示すＰＤＭ方式のデジタル音声信号に変換する二つのデジタルマイク部と、
   前記二つのデジタルマイク部各々によって変換されたデジタル音声信号である第一のデジタル音声信号と第二のデジタル音声信号とを用いて、前記所定周期の１／２周期である信号であって、当該所定周期に対応する二つの１／２周期各々の内一方の周期に対して前記第一のデジタル音声信号の状態各々が反映されて他方の周期に対して前記第二のデジタル音声信号の状態各々が反映された１／２周期デジタル音声信号を作成する作成部と、
   前記作成部によって作成された１／２周期デジタル音声信号をアナログ音声信号に変換して出力する出力部と
   を備えたことを特徴とする音声出力装置。
3. 前記第一のデジタル音声信号または前記第二のデジタル音声信号の内いずれかを選択する操作を利用者から受け付ける受付部と、
   前記受付部によって受け付けられた操作により特定されるデジタル音声信号に対して所定の遅延量を加える遅延器部と
   をさらに備え、
   前記作成部は、前記遅延器部によって遅延量が加えられた後のデジタル音声信号と他のデジタル音声信号とを用いて１／２周期デジタル音声信号を作成することを特徴とする請求項２に記載の音声出力装置。

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