JP2006129377A - 通信装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 音質の高さを安定的に維持し、利便性を高める。
【解決手段】 音を出力する音出力手段を2つ備えると共に、音を入力する音入力手段を3つ備え、対向する通信装置と音を示す音情報をやり取りする通信装置であって、対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を第1の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、第1の音入力手段に入力された音を示す周囲音情報で、受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第1の音出力手段から出力させる第1の音加工手段と、対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を第2の音出力手段から出力する場合のため、第1の音加工手段と同様な第2の音加工手段を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は通信装置および方法に関し、例えば、携帯電話機でヘッドホン等を用いて音声通話を行う場合などに適用して好適なものである。
ヘッドホンを利用した音声通話のための技術として、下記の特許文献1,2に記載されたものがある。
特許文献1では、送受話部にマイクとスピーカを2つずつ設け、スピーカは左右の耳の近傍に配置し、2つのマイクは口の近傍で左右に配置する構成を取り、電話通話をステレオ信号を用いて行うことで立体的音響効果による臨場感のある高品質な通話を実現している。
特許文献2では、ヘッドホンを使って左右のスピーカを聴取者の左右の耳の近傍に配置する構成を取り、音質に影響する振幅については、頭部伝達関数(HRTF)における平均値情報の振幅情報を用いてインパルス(HRTFのIR)応答をスケーリングしてフラットな振幅とすること等により、定位感を損なわずに、音質を改善することができる。
特開平6−268722号公報 特開平8−336198号公報
ところが、上述した特許文献1,2の技術では、周囲の雑音環境に対する配慮が欠けているため、臨場感や音質が周囲の雑音によって損なわれてしまったり、反対に、通話していないときにヘッドホンを装着したままでいる場合などには、周囲の雑音を聴取できたほうが良いこともあるが、特許文献1,2の技術ではそのような要望に対応することは難しい。すなわち、特許文献1,2の技術は、臨場感を含む音質の高さを安定的に維持することが難しく、利便性が低いといえる。
かかる課題を解決するために、第1の本発明では、音を出力する音出力手段を2つ備えると共に、音を入力する音入力手段を3つ備え、対向する通信装置と音を示す音情報をやり取りする通信装置であって、(1)前記2つの音出力手段のうち第1の音出力手段は、ユーザの左の聴取器官に音を聴取させる位置に、第2の音出力手段は、前記ユーザの右の聴取器官に音を聴取させる位置に配置すると共に、(2)前記3つの音入力手段のうち、第1の音入力手段は、前記ユーザの左の聴取器官の近傍に、第2の音入力手段は、前記ユーザの右の聴取器官の近傍に、第3の音入力手段は、前記ユーザの発音器官の近傍に、それぞれ配置しておき、(3)前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第1の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、前記第1の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報で、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第1の音出力手段から出力させる第1の音加工手段と、(4)前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第2の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、前記第2の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報で、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第2の音出力手段から出力させる第2の音加工手段とを備えたことを特徴とする。
また、第2の本発明では、音を出力する2つの音出力手段と、音を入力する3つの音入力手段を用い、対向する通信装置と音を示す音情報をやり取りする通信方法であって、(1)前記2つの音出力手段のうち第1の音出力手段は、ユーザの左の聴取器官に音を聴取させる位置に、第2の音出力手段は、前記ユーザの右の聴取器官に音を聴取させる位置に配置すると共に、(2)前記3つの音入力手段のうち、第1の音入力手段は、前記ユーザの左の聴取器官の近傍に、第2の音入力手段は、前記ユーザの右の聴取器官の近傍に、第3の音入力手段は、前記ユーザの発音器官の近傍に、それぞれ配置しておき、(3)前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第1の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、第1の音加工手段で前記第1の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報をもとに、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第1の音出力手段から出力させ、(4)前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第2の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、第2の音加工手段で前記第2の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報をもとに、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第2の音出力手段から出力させることを特徴とする。
本発明によれば、音質の高さを安定的に維持し、利便性を高めることができる。
(A)実施形態
以下、本発明にかかる通信装置および方法を、携帯電話機を用いた通話システムに適用した場合を例に、実施形態について説明する。
(A−1)第1の実施形態の構成
本実施形態にかかる通話システム10の全体構成例を図3に示す。
図3において、当該通話システム10は、携帯電話機11と、ヘッドホン12とを備えている。
このうち携帯電話機11は基本的に通常の携帯電話機であってよい。ただし、その内部には後述する立体音響回路31(図2参照)が配置されている点などが通常の携帯電話機と相違する。
ヘッドホン12は、連結部材(ヘッドバンド)13の両端にイヤーパッド14,15を配置した構成を持つ点で通常のヘッドホンと同じであるが、イヤーパッドの内部にスピーカ20(図1参照)だけでなくマイク21も設けられている点などが通常のヘッドホンと相違する。イヤーパッド14はこのヘッドホン12を装着するユーザU1の右耳の近傍を覆う部材であり、イヤーパッド15のほうは当該ユーザU1の左耳の近傍を覆う部材である。
前記携帯電話機11の内部構成は例えば図2に示す通りでよい。この携帯電話機11はユーザU1によって利用される。通常、利用時には、ユーザU1は前記ヘッドホン11を頭部に装着すると共に、その手のひらで当該携帯電話機11を把持する。
(A−1−1)携帯電話機の内部構成例
図2において、当該携帯電話機11は、携帯電話回路30と、立体音響回路31と、マイク32とを備えている。
このうち携帯電話回路30は、従来の通常の携帯電話機が音声通話のために備えている構成要素と基本的に同じものである。当該携帯電話回路30は、受信した無線信号WS1に対して復調処理などの周知の処理を実行した結果として、ユーザU1の通話相手(図示せず)の音声を示す音声信号smを出力する。反対に、ユーザU1が発話した音声は、当該携帯電話機11が備える前記マイク32で集音し、変調処理などの周知の処理を実行した結果、無線信号WS2に収容されて送信される。
無線信号WS1とWS2は直接的には当該携帯電話機11が基地局とやり取りする信号であるが、周知のように、これらの信号を反映した情報は携帯電話ネットワークを介して通話相手の携帯電話機とやり取りされる。
立体音響回路31は、前記音声信号smをもとに定位処理を行う回路である。この定位処理では、上述した頭部伝達関数(HRTF)を用いることができる。一般的に、定位処理の結果として得られる定位音声信号は右耳用と左耳用で異なるものとなるが、本実施形態では、ユーザU1の正面(例えば、前方1メートルの位置)から音が聞こえるように定位処理を実行するため、右耳用と左耳用の定位音声信号s1,s2は同じHRTFによって生成されるが、正面でない一般的なケースでは、周知のように正面からの角度により、HRTFが異なるものとなり、個別のHRTF処理が行われる。当該立体音響回路31はその内部に図5に示すHRTF部41A、41Bを備えている。HRTF部41Aでは前記定位信号s1を生成し、HRTF部41Bでは前記定位信号s2を生成する。
携帯電話回路30から出力されるコントロール信号vは、ユーザU1と通話相手が通話状態にあるか否かを示す信号である。例えば、v=1(例えば、“1”はハイレベル)で通話状態、v=0(例えば、“0”はローレベル)でそれ以外(非通話状態)を示すものであってよい。
通話状態とは、携帯電話機11と通話相手の端末とのあいだに呼が設定されている状態である。したがって、携帯電話回路30が持つ呼制御に関する情報をもとに、容易に、当該コントロール信号vを生成することができる。
周知のように、通常、携帯電話機自体がスピーカ(図示せず)を搭載していて、ユーザU1が携帯電話機11を右耳に当てて使用した場合、ユーザU1の右耳で、反対に、左耳に当てて使用した場合には左耳で通話相手の音声が聴取されるが、本実施形態では、ユーザU1はヘッドホン12を用いて通話相手の発話した音声を聴取するため、携帯電話機11のスピーカから出力される音声は不要である。したがって、携帯電話機11にヘッドホン12を接続したときには、携帯電話機11のスピーカからの音声出力は行わないようにしてもかまわない。
なお、図3では、ヘッドホン12と携帯電話機11を有線伝送路で接続する構成としているが、近距離無線技術などを利用して無線伝送路で接続するようにしてもよいことは当然である。
図2に示す前記マイク32は携帯電話機11が搭載しているマイクである。本実施形態では、ユーザU1が発話した音声を通話相手に伝えるため、当該マイク32によってユーザU1の音声を集音する必要がある。ユーザU1が発話した音声はマイク32によって集音され、音声信号mとして携帯電話回路30に供給される。
携帯電話機11が通話相手の右耳に聴取させる音声と左耳に聴取させる音声を別個のマイクで集音できる場合には、当該マイク32は2つ存在することになり、本発明ではそのような構成を取ることも可能であるが、一般の携帯電話機はそのような構成を持たないため、図2には、1つのマイク32のみを図示している。
左耳用の前記イヤーパッド15の内部構成は例えば図1に示す通りである。右耳用の前記イヤーパッド14の内部構成もこれと同じであってよい。
(A−1−2)イヤーパッドの内部構成例
図1において、当該イヤーパッド15は、スピーカ20と、マイク21と、増幅減衰回路22と、ミキシング回路23とを備えている。
イヤーパッド15本体の音響工学的性質は、その物理構造(構造や材質など)によって変化するが、ここでは、イヤーパッド15を装着した状態では、ユーザU1は周囲環境から発せられる音(ここでは、周囲雑音と呼ぶ)をほとんど聴取できなくなるものとする。あるいは、信号処理によるノイズキャンセラを搭載している場合などには、イヤーパッド15装着状態における周囲雑音の聞こえ方は、イヤーパッド15本体の物理構造だけでなく当該ノイズキャンセラの機能にも依存する。いずれにしても、イヤーパッド15装着状態では、ユーザU1は周囲雑音をほとんど聴取できないものとする。
前記マイク21は、前記周囲雑音を集音して周囲雑音に応じた雑音信号nを出力するものである。
増幅減衰回路22は、前記コントロール信号vと雑音信号nの入力を受け、加工雑音信号vnを出力する回路である。コントロール信号vは増幅度を制御するための制御信号として利用される。すなわち、コントロール信号vが前記通話状態を示しているときには、前記雑音信号nをほとんど聞こえなくなるレベルまで増幅・減衰させたもの(例えば、12dB減衰させたもの)を加工雑音信号vnとし、前記非通話状態を示しているときには、ユーザU1がヘッドホン12を装着していない状態と同じ程度に周囲雑音が聞こえるレベルまで増幅・減衰させたものを加工雑音信号vnとする。
ミキシング回路23は、加工雑音信号vnと前記定位音声信号s1の入力を受けてこれらをミキシングし、ミキシング結果を受聴信号sp1として出力する回路である。当該受聴信号sp1はスピーカ20に供給される。
スピーカ20は、当該受聴信号sp1に応じた受聴音を出力する。この受聴音はユーザU1の左耳で聴取される。
以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。
(A−2)第1の実施形態の動作
ユーザU1は携帯電話機11で通話するときだけヘッドホン12をその頭部に装着するものであってもよいが、本実施形態では、基本的に常時、装着しているものとする。したがって、例えば、通話することなく移動している最中(例えば、歩行中など)でも、ユーザU1はヘッドホン12を装着している。移動中にヘッドホン12を頭部から外した場合、新たにヘッドホン12の収納場所が必要になるため、頭部に装着したままでいることは利便性の向上に寄与する。
ただし、ユーザU1が周囲の状況を確認しながら移動を行うためには、ヘッドホン12を装着していても装着していない場合と同程度に、周囲環境が発する周囲雑音を聴取できることが重要になる。
ユーザU1がいずれの通話相手とも通話を行っていないとき、コントロール信号vは、前記非通話状態を示す“0”を維持するため、イヤーパッド14,15内の増幅減衰回路22は、ユーザU1がヘッドホン12を装着していない状態と同じ程度に周囲雑音が聞こえるレベルまで増幅・減衰させたものを加工雑音信号vnとする。
また、このとき前記定位音声信号s1,s2としては有効な信号は供給されていないため、ミキシング回路23によるミキシング結果は、当該加工雑音信号vnだけからなり、当該加工雑音信号vnが前記受聴信号sp1として出力される。したがって、ユーザU1の左耳には、イヤーパッド15内の各構成要素20〜23の動作により、左耳側の周囲雑音が受聴音として聴取されることになる。このとき同時に、ユーザU1の右耳には、イヤーパッド14内の各構成要素20〜23の動作により、右耳側の周囲雑音が受聴音として聴取される。
結局、ユーザU1は、ヘッドホン12を装着していない場合とほぼ同等に、左右の耳で周囲雑音を聴取することができるので、ヘッドホン12を装着していることは移動の妨げにはならない。
一方、携帯電話機11と通話相手の端末とのあいだに呼が設定されている通話状態における動作は次の通りである。
通話状態では前記コントロール信号vは通話状態を示す“1”であるため、イヤーパッド14,15内では、前記雑音信号nをほとんど聞こえなくなるレベルまで増幅・減衰させるため、ミキシング回路23によるミキシング結果は、ほとんど加工雑音信号vnを含まない。
通話状態のうちユーザU1の通話相手が発話している状態では、有効な前記定位音声信号s1,s2が供給されるため、ミキシング結果は、主としてこれら定位音声信号s1,s2からなり、ユーザU1は、(周囲雑音が大きい場合でも)周囲雑音に妨げられることなく通話相手の発話した内容を聴取することができ、高い音質を実現することが可能である。
このときユーザU1が聴取するのは、定位処理がなされた定位音声信号s1,s2に応じた受聴音であるため、通話相手があたかも、ユーザU1の前方1メートルの位置に立っているかのような臨場感のある通話を行うことができる。
また、通話状態のうちユーザU1が発話し、通話相手が発話していない状態では、有効な定位音声信号s1,s2が得られないので、ユーザU1は、前記ミキシング結果に応じてわずかな周囲雑音だけを聴取しながら発話することになる。この場合も、あまり大きな周囲雑音が聴取されると発話の妨げになる可能性もあるため、周囲雑音のレベルを減衰しておくことによって通話の品質を高めることができる。
(A−3)第1の実施形態の効果
本実施形態によれば、通話状態では周囲雑音が軽減されるため通話の品質を高め、音質の高さを安定的に維持することができる。
また、本実施形態では、ヘッドホン(12)を頭部に装着したままでも通話状態でなければユーザ(U1)は周囲雑音を聴取することができるため、利便性を高めることができる。
しかも本実施形態では、既存の携帯電話機をほとんどそのまま活用して通話システム(10)を構築することができるため、実現性に優れている。
(B)第2の実施形態
以下では、本実施形態が第1の実施形態と相違する点についてのみ説明する。
本実施形態が第1の実施形態と相違するのは、非通話状態にあるとき、ユーザU1に音楽を聴取させるためのシリコンオーディオ回路を設けたことに関連する点に限られる。
(B−1)第2の実施形態の構成および動作
本実施形態の携帯電話機50の内部構成例を図4に示す。
図4において、当該携帯電話機50は、携帯電話回路40と、立体音響回路41と、マイク42と、切替回路43と、シリコンオーディオ回路44とを備えている。
このうち携帯電話回路40は前記携帯電話回路30に対応し、立体音響回路41は前記立体音響回路31に対応し、マイク42は前記マイク32に対応するので、その詳しい説明は省略する。
前記切替回路43には、前記立体音響回路41から出力される定位音声信号s1,s2と、前記シリコンオーディオ回路44から出力されるステレオのオーディオ信号ssr、sslとが入力されるとともに、切替制御信号として前記コントロール信号vが入力される。
シリコンオーディオ回路44は半導体メモリなどを用いたオーディオ機器で、予め半導体メモリ内に記憶した情報に応じて、音楽などを再生、出力することができる。したがって、オーディオ信号ssr、sslはこの音楽などに対応した内容の信号となる。
シリコンオーディオ回路44は、小さなサイズで構成することができるため、携帯電話機50の内部に搭載することが容易であるが、必要に応じて、携帯電話機50と別個に構成し、ユーザU1が携帯電話機50に装着して使用するものであってもよい。また、シリコンオーディオ回路44の代わりに、CDプレーヤなどを用いてもかまわない。CDプレーヤなどの場合、外部から携帯電話機50に接続して、携帯電話機50内の切替回路43にオーディオ信号ssr、sslを供給する構成とするものであってよい。
前記切替回路43は、コントロール信号vの値に応じて、定位音声信号s1およびs2か、オーディオ信号sslおよびssrのいずれかを選択し、選択した信号を選択信号sl、srとして前記イヤーパッド15,14内のミキシング回路23に供給する回路である。
左耳用のイヤーパッド15内のミキシング回路23にとって、当該選択信号slは、第1の実施形態における定位音声信号s1の代わりであり、右耳用のイヤーパッド14内のミキシング回路23にとって、当該選択信号srは、第1の実施形態における定位音声信号s2の代わりである。
したがって、本実施形態の場合、ユーザU1は、通話相手が発話している通話状態では定位音声信号s1,s2に対応する通話相手の発話した音声などを聴取し、非通話状態ではオーディオ信号sslおよびssrに対応する音楽と雑音信号nvに対応する周囲雑音のミキシング結果を聴取することになる。
なお、非通話状態において、当該ミキシング結果を聴取するか、周囲雑音のみを聴取するか、オーディオ信号sslおよびssrに対応する音楽のみを聴取するかを、ユーザU1が例えば切替スイッチなどを操作することにより明示的に指定できるようにしてもよいことは当然である。
(B−2)第2の実施形態の効果
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果と同等な効果を得ることができる。
加えて、本実施形態では、非通話状態で、自動的にオーディオ信号(ssl、ssr)に対応する音楽などを聴取することができるため、より快適に利用することが可能で、利便性が高まる。
(C)他の実施形態
上記第1、第2の実施形態にかかわらず、前記立体音響回路31,41や切替回路43などは、イヤーパッド14、15などヘッドホン12側に配置するようにしてもよい。これにより、携帯電話機11、50に搭載する必要のある機能が減少し、実現性がいっそう高まる。
さらに、上記第1および第2の実施形態では、携帯電話機11,50のマイク32,42は、ユーザU1の口の近傍で用い、イヤーパッド15,14はユーザU1の左右の耳の近傍で用いたが、口や耳を人体の他の器官で置換できる可能性もある。例えば、医療技術によって、いわゆる耳以外の器官が聴取器官となる可能性もあるからである。
なお、上記第1および第2の実施形態で用いた携帯電話機11,50は他の通信装置に置換できる可能性がある。その通信装置は、必ずしも、ユーザが携帯して移動するタイプの通信装置でなくてもかまわない。
また、上記第1および第2の実施形態では、ユーザU1の周囲環境から発せられた周囲雑音はユーザU1が聴取する受聴音にのみ反映されたが、この周囲雑音を通話相手側へ送信し、通話相手とユーザU1がほぼ同等な雑音環境のなかで通話を行うことができるようにすることも望ましい。
以上の説明では主としてハードウエア的に本発明を実現したが、本発明はソフトウエア的に実現することも可能である。
第1および第2の実施形態で使用するイヤーパッドの内部構成例を示す概略図である。 第1の実施形態で使用する携帯電話機の内部構成例を示す概略図である。 第1および第2の実施形態にかかる通話システムの全体構成例を示す概略図である。 第2の実施形態で使用する携帯電話機の内部構成例を示す概略図である。 第1および第2の実施形態で使用する立体音響回路の内部構成例を示す概略図である。
符号の説明
10…通話システム、11、50…携帯電話機、12…ヘッドホン、13…連結部材、14,15…イヤーパッド、20…スピーカ、21,32…マイク、22…増幅減衰回路、23…ミキシング回路、30、40…携帯電話回路、31、41…立体音響回路、42…切替回路、43…シリコンオーディオ回路、m、sm…音声信号、s1,s2…定位音声信号、v…コントロール信号、n…雑音信号、vn…加工雑音信号、sp1…受聴信号。

Claims (2)

  1. 音を出力する音出力手段を2つ備えると共に、音を入力する音入力手段を3つ備え、対向する通信装置と音を示す音情報をやり取りする通信装置であって、
    前記2つの音出力手段のうち第1の音出力手段は、ユーザの左の聴取器官に音を聴取させる位置に、第2の音出力手段は、前記ユーザの右の聴取器官に音を聴取させる位置に配置すると共に、
    前記3つの音入力手段のうち、第1の音入力手段は、前記ユーザの左の聴取器官の近傍に、第2の音入力手段は、前記ユーザの右の聴取器官の近傍に、第3の音入力手段は、前記ユーザの発音器官の近傍に、それぞれ配置しておき、
    前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第1の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、前記第1の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報で、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第1の音出力手段から出力させる第1の音加工手段と、
    前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第2の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、前記第2の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報で、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第2の音出力手段から出力させる第2の音加工手段とを備えたことを特徴とする通信装置。
  2. 音を出力する2つの音出力手段と、音を入力する3つの音入力手段を用い、対向する通信装置と音を示す音情報をやり取りする通信方法であって、
    前記2つの音出力手段のうち第1の音出力手段は、ユーザの左の聴取器官に音を聴取させる位置に、第2の音出力手段は、前記ユーザの右の聴取器官に音を聴取させる位置に配置すると共に、
    前記3つの音入力手段のうち、第1の音入力手段は、前記ユーザの左の聴取器官の近傍に、第2の音入力手段は、前記ユーザの右の聴取器官の近傍に、第3の音入力手段は、前記ユーザの発音器官の近傍に、それぞれ配置しておき、
    前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第1の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、第1の音加工手段で前記第1の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報をもとに、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第1の音出力手段から出力させ、
    前記対向通信装置から到来した受信音情報に対応した音を前記第2の音出力手段から出力することによってユーザに聴取させるときには、第2の音加工手段で前記第2の音入力手段に入力された音を示す周辺音情報をもとに、前記受信音情報を加工した上で、加工後の受信音情報に応じた音を第2の音出力手段から出力させることを特徴とする通信方法。
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