JP2016013316A - Sound adjustment device and sound reproduction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音声調整装置、及び音声調整方法に関する。 The present invention relates to an audio adjustment device and an audio adjustment method.
オーディオ機器などで音楽などの再生音声を聴いているとき、聴き手が感じる音質の良し悪しは聴き手の精神状態などにより変化することがある。また、聴き手の精神状態などが再生音声の音質によって変化することもある。たとえば、聴き手は、不快又は退屈を感じているとき、心地よい音質の再生音声を聴くと徐々に気分が明るくなり、リラックスすることができる。従来では、聴き手が再生音声を心地よい音質に調整しようとする場合、手動で音質を調整していた。 When listening to reproduced sound such as music with an audio device or the like, the quality of the sound felt by the listener may change depending on the mental state of the listener. In addition, the mental state of the listener may change depending on the sound quality of the reproduced sound. For example, when a listener feels uncomfortable or bored, listening to a playback sound with a pleasant sound quality gradually becomes brighter and can be relaxed. Conventionally, when the listener wants to adjust the reproduced sound to a comfortable sound quality, the sound quality is manually adjusted.
なお、本発明に関連する従来技術の一例として、非特許文献1及び特許文献1では、人体の心拍変動を周波数解析することにより、精神状態を評価する技術を教示している。
As an example of conventional technology related to the present invention, Non-Patent
一般的に、人の心拍は精神状態の影響を受けて変動することが知られている。たとえば、精神状態の変化に応じて、人の呼吸及び血圧とともに心拍も周期的に変動する。この心拍変動は、たとえば非特許文献1に示すように、HF(High Frequency)成分、LF(Low Frequency)成分、VLF(Very Low Frequency)成分、及びULF(Ultra Low Frequency)成分などに区分できる。HF成分は、呼吸と同期して変動し、0.15〜0.4[Hz]の周波数帯域に現れる。LF成分は、血圧の変動と同期して変動し、0.04〜0.15[Hz]の周波数帯域に現れる。VLF成分及びULF成分は、LF成分よりもさらに長周期で変動し、0.04[Hz]未満の周波数帯域に現れる。
In general, it is known that a person's heart rate varies under the influence of a mental state. For example, in response to changes in the mental state, the heart rate varies periodically with the person's breathing and blood pressure. For example, as shown in
また、心拍変動を周波数解析すると、非特許文献1及び特許文献1に示すように、周波数成分に対するパワースペクトル密度が周波数のべき乗に反比例することも知られている。たとえば、パワースペクトル密度を縦軸に対数表示して周波数を横軸に対数表示すると、右肩下がりの回帰直線で近似できる。また、回帰直線の傾き(すなわち周波数fの逆数1/fのべき乗)の絶対値は、人はくつろいだ状態にある人ほど1に近く、不快な状態或いは疲労状態の度合いが強くなると1から離れることも知られている。このような心拍変動の周波数解析は臨床心理学の分野などで活用されている。
Further, when frequency analysis of heart rate variability is performed, as shown in
たとえば、非特許文献1では、心拍変動を周波数解析すると、安静時での健常者の心拍変動では周波数のべき乗がおよそ1.0を示し、罹患者及び高齢者の心拍変動では2.0に近づくことを報告している。また、特許文献1では、周波数のべき乗が、1に近いほど人は心地良さを感じており、−1に近いほど人は不快を感じており、2に近いほど人は退屈を感じていることを示すことを教示している。そして、これらを人の快適感を定量的に示す指標として活用している。
For example, in
聴き手が心地よい音質の再生音声を聴くために手動で音質を調整しようとすると、非常に手間が掛かる。また、聴き手は、調整時の精神状態などに応じて音質を調整するため、客観的な調整ができない。そのため、調整結果が安定せず、最適な調整が行えないことも多い。このような問題に対して、非特許文献1及び特許文献1は、聴き手の精神状態を改善する技術についてなんら言及していない。
It takes a lot of time and effort to manually adjust the sound quality in order to listen to the reproduced sound with a comfortable sound quality. Also, since the listener adjusts the sound quality according to the mental state at the time of adjustment, the listener cannot make an objective adjustment. For this reason, the adjustment result is not stable and the optimum adjustment is often not performed. With respect to such a problem, Non-Patent
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、再生音声の音質を客観的且つ自動的に調整することができる音声調整装置、及び音声調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a sound adjustment device and a sound adjustment method that can objectively and automatically adjust the sound quality of reproduced sound.
上記目的を達成するために、本発明の一の態様による音声調整装置は、心拍測定装置から出力される心拍信号を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換後の心拍信号の第1特定周波数帯域内における強度Yと周波数fとの関係を示す下記の数式1に基づいて変動値αを算出する算出部と、変動値αが0を含む数値範囲にあるか否かを判定する判定部と、変動値αが数値範囲にあると判定されなければ、音声出力部に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量を調整する音量調整部と、を備える構成(第1の構成)とされる。
Y=A(1/f)(1+α) (数1)
=A/f-(1+α)
(なお、Aは所定の係数)
In order to achieve the above object, a sound adjustment device according to an aspect of the present invention includes a frequency conversion unit that converts a heartbeat signal output from a heartbeat measurement device, and a first specific frequency band of the heartbeat signal after the frequency conversion. A calculation unit that calculates a variation value α based on the following
Y = A (1 / f) (1 + α) (Equation 1)
= A / f- (1 + α)
(A is a predetermined coefficient)
上記第1の構成によれば、心拍信号が周波数変換され、周波数変換後の心拍信号の第1特定周波数帯域内における強度Yと周波数fとの関係を示す数式1に基づいて変動値αが求められる。ここで、周波数変換後の心拍信号の強度Yは周波数fのべき乗(1+α)に反比例し、べき乗(1+α)が1に近いほど心地よい状態を示すことが知られている。そのため、変動値αが0を含む数値範囲になければ、心地よい状態にはなっていないと判断し、音声出力部に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量が調整される。従って、再生音声の音質を客観的且つ自動的に調整することができる。
According to the first configuration, the heartbeat signal is frequency-converted, and the variation value α is obtained based on
このように、再生音声を調整すると、再生音声を聴く人の状態(たとえば体調、精神状態など)に影響されることなく、心地よい音質の再生音声を安定して提供することができる。 As described above, when the reproduced sound is adjusted, it is possible to stably provide the reproduced sound having a comfortable sound quality without being influenced by the state (for example, physical condition, mental state, etc.) of the person who listens to the reproduced sound.
また、上記第1の構成の音声調整装置において、第2特定周波数帯域は100[Hz]〜200[Hz]の周波数帯域を含む構成(第2の構成)としてもよい。 In the sound adjustment device having the first configuration, the second specific frequency band may be configured to include a frequency band of 100 [Hz] to 200 [Hz] (second configuration).
この第2の構成によれば、再生音声の総合的な音質の良し悪しに直接的に影響する100[Hz]〜200[Hz]の周波数帯域の音量を調整することができる。 According to the second configuration, it is possible to adjust the volume of the frequency band of 100 [Hz] to 200 [Hz] that directly affects the quality of the reproduced sound.
上記第1又は第2の構成の音声調整装置において、第2特定周波数帯域は5[kHz]〜20[kHz]の周波数帯域を含み、音量調整部は、変動値αが数値範囲にあると判定されなければ、再生音声信号の5[kHz]〜20[kHz]の周波数帯域の音量を下げる構成(第3の構成)としてもよい。 In the sound adjustment device having the first or second configuration, the second specific frequency band includes a frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz], and the volume adjustment unit determines that the variation value α is in a numerical range. If not, a configuration (third configuration) may be employed in which the volume of the reproduced audio signal in the frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz] is reduced.
第3の構成によれば、再生音声を煩わしく感じやすい5[kHz]〜20[kHz]の周波数帯域の音量を下げることができる。 According to the third configuration, it is possible to reduce the volume of the frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz] that easily causes the reproduced sound to be bothersome.
上記第1〜第3のいずれかの構成の音声調整装置において、操作入力部が受け付ける操作入力に基づいて、第2特定周波数帯域に含まれる設定周波数帯域を設定する帯域設定部をさらに備える構成(第4の構成)としてもよい。 The voice adjustment device having any one of the first to third configurations further includes a band setting unit that sets a set frequency band included in the second specific frequency band based on an operation input received by the operation input unit ( The fourth configuration may be adopted.
第4の構成によれば、操作入力部が受け付ける操作入力に基づいて、音量調整部が音量を調整する設定周波数帯域を設定することができる。従って、再生音声をより最適に調整することができる。 According to the fourth configuration, the set frequency band in which the volume adjusting unit adjusts the volume can be set based on the operation input received by the operation input unit. Therefore, the reproduced sound can be adjusted more optimally.
上記第1〜第4のいずれかの構成の音声調整装置において、人体に装着される装着部と、装着部が人体に装着されると、人体が発する生体信号を取得する生体信号取得部と、生体信号から心拍信号を生成する心拍信号生成部と、を備える構成(第5の構成)としてもよい。 In the sound adjustment device having any one of the first to fourth configurations, a mounting unit that is mounted on a human body, and a biological signal acquisition unit that acquires a biological signal emitted by the human body when the mounting unit is mounted on the human body; It is good also as a structure (5th structure) provided with the heart-rate signal production | generation part which produces | generates a heart-rate signal from a biological signal.
第5の構成によれば、装着部を人体に装着することにより生体信号を取得することができ、該生体信号から心拍信号を生成することができる。 According to the fifth configuration, a biological signal can be acquired by mounting the mounting portion on a human body, and a heartbeat signal can be generated from the biological signal.
上記第5の構成の音声調整装置において、生体信号取得部は、装着部が人体の耳に装着されると、人体の耳孔内の音声を集音する集音装置であり、心拍信号生成部は、耳孔内の音声から人体の心拍音を抽出して心拍信号を生成する構成(第6の構成)としてもよい。 In the sound adjustment device of the fifth configuration, the biological signal acquisition unit is a sound collection device that collects sound in the ear canal of the human body when the mounting unit is mounted on a human ear, and the heartbeat signal generation unit is Alternatively, a configuration (sixth configuration) may be employed in which heartbeat signals of the human body are extracted from the sound in the ear canal to generate a heartbeat signal.
第6の構成によれば、装着部が人体の耳に装着され、人体の耳孔内の音声が集音される。耳孔内の音声には、通常、心拍音が含まれている。従って、耳孔内の音声から心拍音を抽出することにより、心拍信号を生成することができる。 According to the sixth configuration, the mounting portion is mounted on the ear of the human body, and the sound in the ear hole of the human body is collected. The sound in the ear canal usually includes a heartbeat. Therefore, a heartbeat signal can be generated by extracting a heartbeat sound from the sound in the ear canal.
上記第5の構成の音声調整装置において、生体信号取得部は、装着部が人体に装着されると、人体の脈拍を測定する脈拍測定装置であり、心拍信号生成部は、脈拍測定装置の測定結果に基づいて心拍信号を生成する構成(第7の構成)としてもよい。 In the sound adjustment device having the fifth configuration, the biological signal acquisition unit is a pulse measurement device that measures a pulse of the human body when the attachment unit is attached to a human body, and the heartbeat signal generation unit is a measurement of the pulse measurement device. A configuration for generating a heartbeat signal based on the result (seventh configuration) may be employed.
第7の構成によれば、人体に装着される装着部により人体の脈拍を感度よく測定できるため、比較的正確且つノイズの少ない心拍信号を得ることができる。 According to the seventh configuration, since the pulse of the human body can be measured with high sensitivity by the mounting portion that is mounted on the human body, a heartbeat signal that is relatively accurate and has little noise can be obtained.
また、上記目的を達成するために、本発明の一の態様による音声調整方法は、心拍測定装置から出力される心拍信号が周波数変換されるステップと、周波数変換後の心拍信号の第1特定周波数帯域内における強度Yと周波数fとの関係を示す下記の数式2に基づいて変動値αが算出されるステップと、変動値αが0を含む数値範囲にあるか否かが判定されるステップと、変動値αが数値範囲にあると判定されなければ、音声出力部に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量が調整されるステップと、を備える構成(第8の構成)とされる。
Y=A(1/f)(1+α) (数2)
=A/f-(1+α)
(なお、Aは所定の係数)
In order to achieve the above object, the audio adjustment method according to one aspect of the present invention includes a step in which a heartbeat signal output from a heartbeat measuring device is frequency-converted, and a first specific frequency of the heartbeat signal after frequency conversion. A step of calculating the fluctuation value α based on the following
Y = A (1 / f) (1 + α) (Equation 2)
= A / f- (1 + α)
(A is a predetermined coefficient)
第8の構成によれば、心拍信号が周波数変換され、周波数変換後の心拍信号の第1特定周波数帯域内における強度Yと周波数fとの関係を示す数式2に基づいて変動値αが求められる。ここで、周波数変換後の心拍信号の強度Yは周波数fのべき乗(1+α)に反比例し、べき乗(1+α)が1に近いほど心地よい状態を示すことが知られている。そのため、変動値αが0を含む数値範囲になければ、心地よい状態にはなっていないと判断し、音声出力部に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量が調整される。従って、再生音声の音質を客観的且つ自動的に調整することができる。
According to the eighth configuration, the heartbeat signal is frequency-converted, and the fluctuation value α is obtained based on
本発明によれば、再生音声の音質を客観的且つ自動的に調整することができる音声調整装置、及び音声調整方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the audio | voice adjustment apparatus and audio | voice adjustment method which can adjust the sound quality of reproduction | regeneration audio | voice objectively and automatically can be provided.
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係るイヤホンマイク1の外観図である。図2は、第1実施形態に係るイヤホンマイク1の内部構成例を示すブロック図である。イヤホンマイク1は、たとえば、図示しない電子機器に接続される。この電子機器は特に限定しないが、たとえば、オーディオコンポ及びデジタルオーディオプレイヤーなどの音声再生装置、携帯型の音楽再生装置、スマートフォンなどを挙げることができる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an external view of the
イヤホンマイク1は、図1及び図2に示すように、イヤホン2と、コントローラ3と、第1ケーブル4aと、第2ケーブル4bと、プラグ5と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
イヤホン2は、音声の放音及び集音を行う放集音ユニットである。このイヤホン2は、装着者の左耳に装着される左イヤホン2aと、右耳に装着される右イヤホン2bと、を含んで構成される。図2に示すように、左イヤホン2aはスピーカ21及びマイクロフォン22を内蔵し、右イヤホン2bはスピーカ21を内蔵している。なお、イヤホン2は本発明の装着部の一例である。
The
スピーカ21は、コントローラ3又は電子機器から出力される音声信号に基づく音声出力を行う音声出力部である。たとえば、スピーカ21は、電子機器から出力される再生音声信号に基づく音楽などの再生音声を放音する。
The
マイクロフォン22は、音声を集音する集音部であり、本発明の心拍測定装置の一部の一例である。以下では、マイクロフォン22が集音する音声を集音声と呼ぶ。左イヤホン2aが装着者の左耳に装着された場合、マイクロフォン22は、たとえば、集音声として耳孔内の音声を集音する。この耳孔内の音声には、装着者が発する様々な音声(心拍音、発声音、及び呼吸音など)が含まれている。以下では装着者が発する様々な音声を生体音と呼ぶ。マイクロフォン22は、集音声に基づく集音信号を生成して、コントローラ3に出力する。このように、マイクフォン22で心拍音を含む集音声を取得するようにすれば、心拍音を取得する装置を別途設ける必要が無い。従って、製造コストを低減することができる。なお、マイクロフォン22は、図2では左イヤホン2aに内蔵されているが、右イヤホン2bに内蔵されていてもよいし、左イヤホン2a及び右イヤホン2bの両方に内蔵されていてもよい。
The
コントローラ3は、イヤホンマイク1の制御ユニットであり、筐体31と、操作入力部32と、電源33と、タイマ34と、メモリ35と、制御部36と、を有している。このほか、コントローラ3は、スピーカ21が放音する音声に関する情報などを表示する表示部(不図示)をさらに有していてもよい。
The
筐体31は、コントローラ3の筐体31以外の構成要素32〜36を内蔵するハウジングである。筐体31の前面には、図1に示すように、リラックススイッチ32a及び操作キー32bが設けられている。リラックススイッチ32aは、音声調整処理(後述の図3参照)を開始/停止させるための操作キーである。リラックススイッチ32aがONにされると音声調整処理が開始され、OFFにされると音声調整処理が停止される。また、筐体31の裏面(リラックススイッチ32a及び操作キー32bが設けられる面とは反対側の外面)には、コントローラ3を装着者の衣服(たとえば襟、ポケットなど)などに止めておくための留め具(不図示)が設けられている。
The
操作入力部32は、たとえばリラックススイッチ32a及び操作キー32bなどを用いた操作入力を受け付ける入力デバイスである。
The
電源33は、制御部36及びその他の構成要素に駆動電力を供給する小型のバッテリーである。電源33は、特に限定はしないが、たとえばボタン型電池、リチウムイオン電池、及びリチウムポリマー電池などを挙げることができる。タイマ34は、計時部であり、現在時刻を計時したり所定の時点からの経過時間を計時したりする。
The
メモリ35は、様々な情報を非一時的に格納する不揮発性の記憶媒体である。メモリ35には、コントローラ3の各構成要素(特に制御部36)で用いられるプログラム、制御情報などが格納されている。
The
制御部36は、メモリ35に格納されているプログラム及び制御情報などを用いてコントローラ3の各構成要素を制御する。制御部36は、図2に示すように、機能的な構成要素として、音声抽出部361と、周波数変換部362と、算出部363と、判定部364と、出力制御部365と、を有している。
The
音声抽出部361は、本発明の心拍測定装置の一部の一例であり、マイクロフォン22から出力される集音信号に基づいて集音声から所定の音声を抽出する。また、音声抽出部361は、心拍信号生成部としても機能し、左イヤホン2aが装着者の左耳に装着されている場合、集音声から装着者の心拍音を抽出する。この際、音声抽出部361は、心拍音の所定期間T内での音響データを間隔時間ts毎に抽出する。すなわち、音声抽出部361は、心拍音の所定期間T内での音響データを間隔時間tsずつずらしながら抽出する。なお、所定期間Tは、特に限定しないが、少なくとも血圧に同期する心拍変動のLH成分の1周期(たとえば、6.7〜25[sec])以上に設定されることが好ましい。本実施形態では、たとえば、所定期間Tを30[sec]に設定している。また、間隔時間tsは、特に限定されないが、所定期間T以下(0<ts≦T)であることが好ましい。間隔時間tsはたとえばts=30[sec]に設定される。音声抽出部361は、心拍音の所定期間T内での音響データに基づく心拍信号を生成する。
The
周波数変換部362は、音声抽出部361から出力される心拍信号に周波数解析を行い、周波数fに対するスペクトル密度Yを求める。この周波数解析の手法は特に限定しないが、たとえば高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)などの周波数変換を用いることができる。また、周波数変換部362は、周波数解析の結果に基づいて、第1特定周波数帯域におけるスペクトル密度Yを示す変換信号を生成する。すなわち、変換信号は、周波数解析後の心拍信号である。なお、第1特定周波数帯域は心拍変動のLF成分、VLF成分、及びULF成分を含む周波数帯域(たとえば0.15[Hz]以下)に設定されることが好ましい。こうすれば、装着者がリラックスしているか否かを心拍変動から精度良く評価することができる。さらに、第1特定周波数帯域は心拍変動のVLF成分及びULF成分を含む周波数帯域(たとえば0.04[Hz]以下)に設定されるとさらに好ましい。こうすれば、装着者がリラックスしているか否かをより精度良く評価することができる。
The
算出部363は、変換信号に最小二乗法などの回帰分析を行い、次の数式3に基づいて変動値αを算出する。
Y=A(1/f)(1+α) (数3)
=A/f-(1+α)
The
Y = A (1 / f) (1 + α) (Equation 3)
= A / f- (1 + α)
なお、数式3において、Yは、第1特定周波数帯域内における変換信号の強度であり、周波数解析された心拍信号のスペクトル密度Yを示す。Aは所定の係数であり、fは周波数である。
In
たとえば、算出部363は、スペクトル密度Y及び周波数fを対数に変換する。そして、算出部363は、最小二乗法などの回帰分析により、数式3における周波数fのべき指数(1+α)を算出し、べき指数(1+α)から変動値αを算出する。
For example, the
判定部364は、各種の判定処理を行う。たとえば、判定部364は、変動値αが0を含む数値範囲内にあるか否かを判定する。この数値範囲は、0を含み且つ−1.0より大きく1.0より小さい範囲に設定されていればよく、特に限定されない。本実施形態では、たとえば−0.2以上0.2以下に設定している。また、判定部364は、集音声に生体音が含まれているか否かを判定する。
The
出力制御部365は、イヤホン2のスピーカ21の出力を制御する。たとえば、出力制御部365は、スピーカ21から放音される音声の出力/停止制御、及び、スピーカ21から放音される音声の音量の制御などを行う。
The
また、出力制御部365は、音声信号の周波数特性を変更するイコライザ機能、又は音質を調整するトーンコントロール機能を有する音声調整部としても機能し、スピーカ21から放音される再生音声の音質を調整する。たとえば、出力制御部365は、判定部364にて変動値αが0を含む数値範囲内(−0.2≦α≦0.2)にあると判定されない場合、スピーカ21に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量を調整する。この際、出力制御部365は、直ちに再生音声の音質を調整してもよいが、好ましくは一定期間(たとえば30秒間)において徐々に音質を調整する。こうすれば、装着者は、再生音声の音質の変化を気付きにくいため、違和感なく再生音声を聴くことができる。
The
また、第2特定周波数帯域は、特に限定しないが、100[Hz]〜200[Hz]の低周波数帯域、及び、5[kHz]〜20[kHz]の高周波数帯域の少なくとも一方を含むことが好ましい。 The second specific frequency band is not particularly limited, but may include at least one of a low frequency band of 100 [Hz] to 200 [Hz] and a high frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz]. preferable.
第2特定周波数帯域が100[Hz]〜200[Hz]の低周波数帯域を含んでいれば、再生音声の総合的な音質の良し悪しに直接的に影響する低周波数帯域の音量を調整することができる。 If the second specific frequency band includes a low frequency band of 100 [Hz] to 200 [Hz], adjusting the volume of the low frequency band that directly affects the quality of the reproduced sound. Can do.
また、第2特定周波数帯域が5[kHz]〜20[kHz]の高周波数帯域を含んでいれば、再生音声を煩わしく感じやすい高周波数帯域の音量を調整することができる。特に、この高周波数帯域の音量が他の周波数帯域の音量に比べて大きければ、再生音声を煩わしく感じやすい。従って、出力制御部365がこの高周波数帯域の音量を下げることにより、再生音声をより快適に感じさせることができる。
Moreover, if the second specific frequency band includes a high frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz], it is possible to adjust the volume of the high frequency band in which the reproduced sound is easy to feel troublesome. In particular, if the volume in the high frequency band is larger than the volume in other frequency bands, the reproduced sound is likely to be bothersome. Therefore, the
また、第2特定周波数帯域は、操作入力部32が受け付ける操作入力に基づいて設定される設定周波数帯域を含んでいてもよい。この場合、出力制御部365は、設定周波数帯域を設定する帯域設定部としても機能する。こうすれば、たとえばイヤホンマイク1の装着者は、所望の周波数帯域に設定周波数帯域を設定することができる。従って、再生音声をより最適に調整することができる。
The second specific frequency band may include a set frequency band that is set based on an operation input received by the
第1ケーブル4aは、イヤホン2及びコントローラ3間に接続され、両者間の信号を送受信する信号線である。第2ケーブル4bは、コントローラ3及びプラグ5間に接続され、イヤホンマイク1が接続される電子機器(不図示)とコントローラ3との間の信号をプラグ5を介して送受信する信号線である。プラグ5は、電子機器のイヤホンジャック(不図示)に接続される入出力端子である。
The
次に、イヤホンマイク1の音声調整処理について説明する。図3は、音声調整処理の一例を説明するためのフローチャートである。図3の処理は、たとえば、スピーカ21から再生音声が放音されている間にリラックススイッチ32aがONに切り換えられると開始される。また、この処理はリラックススイッチ32aがOFFに切り換えられると終了する。
Next, the sound adjustment process of the
まず、マイクロフォン22にて集音声が集音され(ステップS101)、集音声に生体音が含まれるか否かが判定される(ステップS102)。生体音が含まれていると判定されない場合(ステップS102でNO)、イヤホン2が装着者の耳に装着されていないと判断される。そして、処理はステップS101に戻る。なお、この際、音声調整処理及び再生音声の放音が自動的に停止(又は一時停止)されるようにしてもよい。
First, the collected voice is collected by the microphone 22 (step S101), and it is determined whether or not a biological sound is included in the collected voice (step S102). If it is not determined that the body sound is included (NO in step S102), it is determined that the
一方、生体音が含まれていると判定される場合(ステップS102でYES)、イヤホン2が装着者の耳に装着されていると判断され、心拍音の抽出が開始される(ステップS103)。
On the other hand, when it is determined that a biological sound is included (YES in step S102), it is determined that the
次に、心拍音の抽出の開始から所定期間Tが経過しているか否かが判定される(ステップS104)。所定期間Tが経過していると判定される場合(ステップS104でYES)、第1特定周波数帯域の心拍音の所定期間T内での音響データを示す心拍信号が生成される(ステップS105)。たとえば、0.15[Hz]以下の周波数帯域の心拍音の30秒間の音響データを示す心拍信号が生成される。 Next, it is determined whether or not a predetermined period T has elapsed since the start of heartbeat extraction (step S104). When it is determined that the predetermined period T has elapsed (YES in step S104), a heartbeat signal indicating acoustic data within the predetermined period T of the heartbeat sound in the first specific frequency band is generated (step S105). For example, a heartbeat signal indicating acoustic data for 30 seconds of a heartbeat in a frequency band of 0.15 [Hz] or less is generated.
この心拍信号は高速フーリエ変換などによって周波数解析される(ステップS106)。この際、周波数解析の結果に基づいて変換信号が生成され、心拍音の所定期間T内での音響データについて周波数fに対するスペクトル密度Yが算出される。そして、周波数f及びスペクトル密度Yが対数変換され(ステップS107)、対数変換された周波数f及びスペクトル密度Yを用いて、最小二乗法などによって回帰分析が行われる(ステップS108)。さらに、回帰分析の結果に基づいて、上述の数式3から周波数fのべき指数(1+α)が算出され、該べき指数(1+α)から変動値αも算出される(ステップS109)。
The heartbeat signal is subjected to frequency analysis by fast Fourier transform or the like (step S106). At this time, a converted signal is generated based on the result of the frequency analysis, and the spectral density Y with respect to the frequency f is calculated for the acoustic data within the predetermined period T of the heartbeat sound. The frequency f and the spectral density Y are logarithmically transformed (step S107), and regression analysis is performed by the least square method or the like using the logarithmically transformed frequency f and the spectral density Y (step S108). Further, based on the result of the regression analysis, the exponent (1 + α) of the frequency f is calculated from the above-described
次に、変動値αが−0.2以上0.2以下の数値範囲内(すなわち、−0.2≦α≦0.2)にあるか否かが判定される(ステップS110)。変動値αがこの数値範囲内にあると判定される場合(ステップS110でYES)、装着者はリラックスしていると判断され、処理はステップS112に進む。 Next, it is determined whether or not the fluctuation value α is within a numerical range of −0.2 or more and 0.2 or less (that is, −0.2 ≦ α ≦ 0.2) (step S110). When it is determined that the variation value α is within this numerical range (YES in step S110), it is determined that the wearer is relaxed, and the process proceeds to step S112.
一方、変動値αが数値範囲内にあると判定されない場合(ステップS110でNO)、装着者はリラックスしておらず、不快な状態にあると判断される。従って、装着者をリラックスさせるべく、第2特定周波数帯域における再生音声の音量が調節される(ステップS111)。この処理では、たとえば、100[Hz]〜200[Hz]の低周波数帯域での音量が増減されたり、5[kHz]〜20[kHz]の高周波数帯域での音量が下げられたり、操作入力により設定される設定周波数帯域での音量が増減されたりする。そして、処理はステップS112に進む。 On the other hand, when it is not determined that the variation value α is within the numerical range (NO in step S110), it is determined that the wearer is not relaxed and is in an uncomfortable state. Therefore, the volume of the reproduced sound in the second specific frequency band is adjusted to relax the wearer (step S111). In this process, for example, the volume in the low frequency band of 100 [Hz] to 200 [Hz] is increased or decreased, the volume in the high frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz] is decreased, or the operation input is performed. The volume in the set frequency band set by is increased or decreased. Then, the process proceeds to step S112.
ステップS112では、以前に心拍信号を生成した直近の時点(ステップS105の時点)から間隔時間tsが経過したか否かが判定される。間隔時間tsが経過していると判定される場合(ステップS112でYES)、処理はステップS101に戻される。 In step S112, it is determined whether or not the interval time ts has elapsed since the most recent time (time of step S105) at which the heartbeat signal was previously generated. If it is determined that the interval time ts has elapsed (YES in step S112), the process returns to step S101.
<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、イヤホンマイク1に装着されたスマートフォン6が音声調整処理を行う。以下では、第1実施形態と異なる構成について説明する。また、第1実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the smartphone 6 attached to the
図4は、第2実施形態に係る音声調整システム100の外観図である。図5は、第2実施形態に係る音声調整システム100の内部構成例を示すブロック図である。なお、図4及び図5では、イヤホンマイク1及びスマートフォン6の全体的な構成を理解し易くするために、イヤホンマイク1のプラグ5がスマートフォン6のイヤホンジャック68に接続される前の状態を示している。
FIG. 4 is an external view of the
イヤホンマイク1は、放集音装置であり、イヤホン2と、ケーブル4と、プラグ5と、を備えている。イヤホン2のスピーカ21は、スマートフォン6から出力される音声信号に基づく音声を放音する。また、マイクロフォン22は、集音声に基づく集音信号を生成し、スマートフォン6に出力する。なお、イヤホン2は本発明の装着部の一例であり、マイクロフォン22は本発明の心拍測定装置の一部の一例である。
The
スマートフォン6は、たとえばAndroid(登録商標)又はiOS(登録商標)などを搭載する携帯型の情報通信機器であり、本発明の音声調整装置の一例である。スマートフォン6は、電源63と、タイマ64と、メモリ65と、CPU66と、タッチパネル67と、イヤホンジャック68と、を有している。
The smartphone 6 is a portable information communication device equipped with, for example, Android (registered trademark) or iOS (registered trademark), and is an example of the audio adjustment device of the present invention. The smartphone 6 has a
電源63は、スマートフォン6の構成要素に駆動電力を供給する小型のバッテリーである。電源63は、特に限定はしないが、たとえばリチウムイオン電池及びリチウムポリマー電池などを挙げることができる。タイマ64は、計時部であり、現在時刻を計時したり所定の時点からの経過時間を計時したりする。
The
メモリ65は、様々な情報を非一時的に格納する不揮発性の記憶媒体である。メモリ65は、スマートフォン6の各構成要素(特にCPU66)で用いられるプログラム、制御情報などを格納している。また、メモリ65は、音声調整処理を行うためのアプリケーションプログラム、イヤホンマイク1にて放音させる音楽などの再生音声の音声情報なども格納している。
The
CPU66は、メモリ65に格納されているプログラム及び制御情報などを用いてスマートフォン6の各構成要素を制御する。CPU66は、図5に示すように、機能的な構成要素として、音声抽出部361と、周波数変換部362と、算出部363と、判定部364と、出力制御部365と、音声制御部666と、表示制御部667と、通信制御部668と、を有している。なお、音声抽出部361は本発明の心拍測定装置の一部の一例である。また、音声抽出部361、周波数変換部362、算出部363、及び、判定部364は第1実施形態と同様であるため、これらの説明は割愛する。
The
出力制御部365は、イヤホン2のスピーカ21の出力を制御する。たとえば、出力制御部365は、スピーカ21から放音される音声の出力/停止制御、及び、スピーカ21から放音される音声の音量の制御などを行う。また、出力制御部365は、第1実施形態と同様の音声調整部としての機能を有している。出力制御部365は、音声調整処理(図3参照)の開始/停止を制御する。出力制御部365は、音声調整処理を停止させる旨のタッチ入力がタッチパネル67で受け付けられると、音質調整処理用のアプリケーションソフトウェアを起動して、音質調整処理を開始する。また、出力制御部365は、音声調整処理を停止させる旨のタッチ入力が受け付けられると、音質調整処理用のアプリケーションソフトウェアを終了させて、音質調整処理を停止する。なお、図4及び図5には図示されていないリラックススイッチ32aがイヤホンマイク1に設けられている場合には、音質調整処理は、該リラックススイッチ32aのON/OFFの切り替えに応じて開始又は停止されてもよい。
The
音声制御部666は、メモリ65に格納された音声情報に基づく音声信号を生成し、生成した音声信号をイヤホンジャック68を介してイヤホンマイク1に出力する。表示制御部667はタッチパネル67(特に液晶ディスプレイ67aの表示)を制御している。また、通信制御部668はスマートフォン6の通信機能を制御している。
The
タッチパネル67は、ユーザが指又はタッチペンなどで表示画面に触れることにより、タッチ入力を行うことができる表示入力部である。タッチパネル67は、液晶ディスプレイ67aと、入力検知部67bと、を含んで構成されている。液晶ディスプレイ67aは、CPU36から出力される制御信号及び映像信号などに基づく表示を行う表示部である。入力検知部67bは、液晶ディスプレイ67aの表示画面に触れた物体の挙動に基づくユーザの操作入力を検知する入力インターフェースである。
The
イヤホンジャック68は、イヤホンマイク1のプラグ5が挿入されて電気的に接続される入出力端子である。
The
<第3実施形態>
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態では、脈拍計8の測定結果に基づいて心拍信号が生成される。以下では、第1実施形態と異なる構成について説明する。また、第1及び第2実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, a heartbeat signal is generated based on the measurement result of the
図6は、第3実施形態に係る音声調整システム100の外観図である。図7は、第3実施形態に係る音声調整システム100の内部構成例を示すブロック図である。音声調整システム100は、図6及び図7に示すように、スピーカ7と、ケーブル7aと、心拍計8と、心拍測定機能付きの音響装置9と、を含んで構成されている。なお、音響装置9には、インナーイヤー型、カナル型、或いはイヤーパッド型のイヤホンを備えるヘッドホン装置(不図示)が接続されてもよい。また、音響装置9は特に限定されないが、たとえば、オーディオコンポ及びデジタルオーディオプレイヤーなどの音声再生装置、携帯型の音楽再生装置などを挙げることができる。
FIG. 6 is an external view of the
スピーカ7は、音響装置9から出力される音声信号に基づく音声を放音する放音装置である。ケーブル7aは、スピーカ7及び音響装置9に接続され、両者間の信号を送受信する信号線である。
The speaker 7 is a sound emitting device that emits sound based on the sound signal output from the
心拍計8は、手首などに装着されて装着者の脈拍を測定し、該脈拍に基づく心拍信号を生成して音響装置9に送信する心拍測定装置である。なお、図6では腕部に装着されるリストバンド型の心拍計8を用いているが、本発明はこの例示に限定されない。心拍計8は、腕時計型であってもよい。心拍計8がリストバンド型又は腕時計型のであれば、脈拍を感度よく測定できるため、比較的正確且つノイズの少ない心拍信号を得ることができる。このほか、心拍計8は、胸部の心臓に近い位置に装着されて心拍を測定する胸部装着型であってもよく、病院などに設定されているような医療用の心拍測定装置であってもよい。
The
心拍計8は、筐体部81と、脈拍検出ユニット82と、送信部83と、を有する。
The
脈拍検出ユニット82は、本発明の装着部の一例であり、装着者の脈拍を測定し、その測定結果に基づいて心拍信号を生成する。なお、脈拍の検出方法は特に限定されない。たとえば、脈拍検出ユニット82は、光学センサ又は圧電センサなどの検出素子を有し、該検出素子を用いて装着者の血流の脈動を検出してもよい。
The
送信部83は、音響装置9と通信する通信ユニットであり、心拍信号を音響装置9に送信する。なお、送信部83は、図6及び図7では音響装置9とBluetooth(登録商標)などを用いた無線通信しているが、有線通信していてもよい。
The
音響装置9は、本発明の音声調整装置の一例であり、ケーブル7aが接続される出力I/F90と、筐体91と、操作入力部92と、電源93と、タイマ94と、メモリ95と、CPU96と、液晶ディスプレイ97と、受信部98と、光ディスクユニット99と、を有している。
The
筐体91は、音響装置9の筐体91以外の各構成要素90及び92〜99を内蔵するハウジングである。筐体91の前面には、図6に示すように、リラックススイッチ92a、操作キー92b、液晶ディスプレイ97、光ディスクユニット99に光ディスク記録媒体を挿入するためのスロットなどが設けられている。
The
なお、リラックススイッチ92a及び操作キー92b、は、第1実施形態のリラックススイッチ32a及び操作キー32bと同様の構成要素である。また、操作入力部92、電源93、タイマ94、及びメモリ95はそれぞれ、第1実施形態の構成要素32〜35と同様の構成要素である。そのため、これらの説明は割愛する。
The
CPU96は、メモリ94に格納されているプログラム及び制御情報などを用いて音響装置9の各構成要素を制御する。CPU96は、図7に示すように、機能的な構成要素として、音声抽出部361と、周波数変換部362と、算出部363と、判定部364と、出力制御部365と、音声制御部666と、表示制御部667と、を有している。なお、CPU96の各構成要素361〜667は第1又は第2実施形態と同様であるため、これらの説明は割愛する。
The
液晶ディスプレイ97は、再生音声に関する情報、脈拍計8の測定結果などを表示する表示部である。受信部98は、脈拍計8と通信する通信ユニットであり、たとえば心拍計8から心拍信号を受信してCPU96に出力する。光ディスクユニット99は、CD(Compact Disc)などの光ディスク記録媒体からデータを読み出す光学装置である。光ディスクユニット99は、たとえば、CDに格納されている再生音声の情報を読み出し、CPU96に出力する。
The
なお、第3実施形態では、図7に示すように、音響装置9が音声再生機能及び心拍測定機能を有しているが、本発明はこの例示に限定されない。各機能は、物理的に独立した装置に設けられていてもよい。たとえば、音声調整システム100は、スピーカ7(又はイヤホンマイク1を含むヘッドホン装置)と、ケーブル7aと、心拍計8と、心拍測定装置と、心拍測定装置とは別体の音声再生機能を有する音響装置と、を含んで構成されていてもよい。
In the third embodiment, as shown in FIG. 7, the
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The embodiment of the present invention has been described above. Note that the above-described embodiment is an exemplification, and various modifications can be made to each component and combination of processes, and it will be understood by those skilled in the art that they are within the scope of the present invention.
たとえば、上述の第1及び第2実施形態では、イヤホンマイク1が左イヤホン2aと右イヤホン2bとを備えているが、本発明はこの例示に限定されない。イヤホンマイク1は、少なくともスピーカ21及びマイクロフォン22を内蔵するイヤホン2aを備えていればよい。たとえば、イヤホンマイク1は、スピーカ21及びマイクロフォン22を内蔵する左イヤホン2aのみを備えていてもよい。
For example, in the first and second embodiments described above, the
また、上述の第1及び第2実施形態では、イヤホン2は、カナル型となっているが、この例示に限定されない。イヤホン2は、インナーイヤー型であってもよいし、ヘッドホンに用いられるようなイヤーパッド型であってよい。さらに、上述の第1及び第2実施形態では、マイクロフォン22が左イヤホン2aのみに内蔵されているが、右イヤホン2bにも内蔵されていてもよい。
In the first and second embodiments described above, the
また、上述の第1〜第3実施形態において、制御部36、又はCPU66、96に含まれる機能的な構成要素のうちの少なくとも1つは物理的な構成要素(たとえば、電気回路、デバイス、装置など)であってもよい。
In the first to third embodiments described above, at least one of the functional components included in the
また、上述の第1〜第3実施形態では、出力制御部365がイコライザ機能、トーンコントロール機能などを有しているが、本発明はこの例示に限定されない。第1実施形態のイヤホンマイク1、第2及び第3実施形態の音声調整システム100は、グラフィックイコライザ装置、トーンコントロール装置を有していてもよい。この場合、出力制御部365は、グラフィックイコライザ装置、トーンコントロール装置を用いて再生音声信号を調整することができる。
In the first to third embodiments described above, the
1 イヤホンマイク
2 イヤホン
2a 左イヤホン
2b 右イヤホン
3 コントローラ
4、4a、4b ケーブル
5 プラグ
6 スマートフォン
8 心拍計
9 音響装置
21、7 スピーカ
22 マイクロフォン
31、91 筐体
32、92 操作入力部
32a、92a リラックススイッチ
32b、92b 操作キー
33、63、93 電源
34、64、94 タイマ
35、65、95 メモリ
36 制御部
66、96 CPU
67 タッチパネル
67a、97 液晶ディスプレイ
67b 入力検知部
68 イヤホンジャック
81 筐体部
82 脈拍検出ユニット
83 送信部
90 出力I/F
98 受信部
99 光学ディスクユニット
100 音声調整システム
361 音声抽出部
362 周波数変換部
363 判定部
364 出力制御部
365 算出部
666、966 音声制御部
667、967 表示制御部
668、968 通信制御部
BL バスライン
DESCRIPTION OF
67
98
Claims (8)
周波数変換後の心拍信号の第1特定周波数帯域内における強度Yと周波数fとの関係を示す下記の数式4に基づいて変動値αを算出する算出部と、
Y=A(1/f)(1+α) (数4)
(なお、Aは所定の係数)
前記変動値αが0を含む数値範囲にあるか否かを判定する判定部と、
前記変動値αが前記数値範囲にあると判定されなければ、音声出力部に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量を調整する音量調整部と、
を備える音声調整装置。 A frequency converter that converts the frequency of the heartbeat signal output from the heartbeat measuring device;
A calculation unit that calculates a variation value α based on the following Equation 4 indicating the relationship between the intensity Y and the frequency f in the first specific frequency band of the heartbeat signal after frequency conversion;
Y = A (1 / f) (1 + α) (Equation 4)
(A is a predetermined coefficient)
A determination unit for determining whether or not the fluctuation value α is in a numerical range including 0;
If it is not determined that the variation value α is in the numerical range, a volume adjustment unit that adjusts the volume of the second specific frequency band of the reproduced audio signal output to the audio output unit;
An audio adjustment device comprising:
前記音量調整部は、前記変動値αが前記数値範囲にあると判定されなければ、前記再生音声信号の5[kHz]〜20[kHz]の周波数帯域の音量を下げる請求項1又は請求項2に記載の音声調整装置。 The second specific frequency band includes a frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz],
3. The volume adjusting unit lowers the volume of a frequency band of 5 [kHz] to 20 [kHz] of the reproduced audio signal if the variation value [alpha] is not determined to be in the numerical value range. The sound adjustment device described in 1.
前記装着部が前記人体に装着されると、前記人体が発する生体信号を取得する生体信号取得部と、
前記生体信号から前記心拍信号を生成する心拍信号生成部と、
を備える請求項1〜請求項4のいずれかに記載の音声調整装置。 A mounting part to be mounted on the human body;
When the mounting unit is mounted on the human body, a biological signal acquisition unit that acquires a biological signal emitted by the human body;
A heartbeat signal generator for generating the heartbeat signal from the biological signal;
The sound adjustment device according to claim 1, comprising:
前記心拍信号生成部は、前記耳孔内の音声から前記人体の心拍音を抽出して前記心拍信号を生成する請求項5に記載の音声調整装置。 The biological signal acquisition unit is a sound collector that collects sound in the ear canal of the human body when the mounting unit is mounted on the ear of the human body,
The sound adjustment device according to claim 5, wherein the heartbeat signal generation unit extracts the heartbeat sound of the human body from the sound in the ear canal and generates the heartbeat signal.
前記心拍信号生成部は、前記脈拍測定装置の測定結果に基づいて前記心拍信号を生成する請求項5に記載の音声調整装置。 The biological signal acquisition unit is a pulse measuring device that measures a pulse of the human body when the mounting unit is mounted on the human body,
The voice adjustment device according to claim 5, wherein the heartbeat signal generation unit generates the heartbeat signal based on a measurement result of the pulse measurement device.
周波数変換後の心拍信号の第1特定周波数帯域内における強度Yと周波数fとの関係を示す下記の数式5に基づいて変動値αが算出されるステップと、
Y=A(1/f)(1+α) (数5)
(なお、Aは所定の係数)
前記変動値αが0を含む数値範囲にあるか否かが判定されるステップと、
前記変動値αが前記数値範囲にあると判定されなければ、音声出力部に出力する再生音声信号の第2特定周波数帯域の音量が調整されるステップと、
を備える音声調整方法。 A step of frequency-converting a heartbeat signal output from the heartbeat measuring device;
A step of calculating a fluctuation value α based on the following formula 5 showing the relationship between the intensity Y and the frequency f in the first specific frequency band of the heartbeat signal after frequency conversion;
Y = A (1 / f) (1 + α) (Equation 5)
(A is a predetermined coefficient)
It is determined whether or not the fluctuation value α is in a numerical range including 0;
If it is not determined that the variation value α is in the numerical range, the volume of the second specific frequency band of the reproduced audio signal output to the audio output unit is adjusted;
A sound adjustment method comprising:
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Cited By (2)
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2014
- 2014-07-02 JP JP2014137096A patent/JP2016013316A/en active Pending
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