JP4306708B2 - オーディオ信号処理装置 - Google Patents
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Description
たとえば特許文献1には、パラメトリックスピーカを使って指向性を持った音響空間を形成する音像定位方式と呼ばれる技術が開示されている。また、特許文献2には、周囲のノイズに対して逆位相になるように生成された音を発生させることでノイズを低減させるアクティブノイズコントロールと呼ばれる技術が開示されている。また、特許文献3には、ノイズと音響特性が似た音を発生することによりノイズが低減する、いわゆるマスキング効果を利用して、自動車において車内にまで届くギアのノイズを低減する技術が開示されている。
(A:第1実施形態)
(A−1:第1実施形態の構成)
図1は、本発明に係るオーディオ信号処理システムが設置されたホール200の概観を示す図である。図1に示すように、ホール200は、15メートル四方で天井の高さは3メートルである。ホール200には、テーブル500A、500B、および500Cの3つのテーブルが、各々の中心間の距離が7メートルになるように互いに離されて設置されている。各テーブルには、イス600A、600B、および600Cが4脚ずつ設置されている。また、テーブル500A、500B、および500Cの各々の上方には、照明300A、300B、および300Cが天井から釣り下げられ設置されている。照明の電球は“かさ”で覆われている。
図2は、以上のオーディオ信号処理システム1の構成を示すブロック図である。この図に示すオーディオ信号生成装置10A、音響特性検出装置20A、オーディオ信号処理装置30A、およびスピーカ400Aを、以下ユニットAと呼ぶ。図1において、テーブル500Bおよび500Cについても、上記同様にユニットBおよびユニットCがそれぞれ設置されている。
信号処理遅延回路21は、受信部25からオーディオ信号を受け取り記憶する。
ここで音響特性とは、コンテンツの音量レベルおよび周波数特性に関する。音声分析回路22は、コンテンツの音量レベルを以下のようにして検出する。図5は、コンテンツAの時刻0から時刻t6における音量レベルの経時的変化を示したグラフである。実線は、音声分析回路22が受信部25から受取るコンテンツAの音量レベルである。音声分析回路22は、音量レベルを示す曲線の包絡線(envelope:図5破線)を示すエンベロープ信号を生成する。
無線発信部24は、オーディオ信号、音響特性、およびコンテンツ識別子を無線電波に変換して一まとまりの信号として発信する(以下、近距離無線通信と呼ぶ)。
出力部36は、D/Aコンバータ35により変換されたオーディオ信号をホール200に設置されたスピーカ400に出力する。
以上がオーディオ信号処理装置30のハードウェア構成である。
本実施形態においてオーディオ信号処理装置30が行う音響処理には(1)音量レベルの調整、(2)周波数特性の補正、(3)マスキングサウンドの付加の3種類がある。
オーディオ信号改変部33Aは、ますコンテンツBおよびCにおいて無音期間の有無を判定する。ここでは、コンテンツBにおいて、時刻tsからteまでが無音であるとする。オーディオ信号改変部33Aは、無音期間が開始する時刻tsにおいて処理前の音量レベルに係数kを乗じた音量レベルとなるように音量レベルを調整する。
コンテンツBの無音期間が時刻teに終了すると、オーディオ信号改変部33Aは音量レベル調整処理を終えコンテンツAの音量レベルを処理前の音量レベルにする。
以上のように音量レベルが調整されることにより、コンテンツAは図6(A)において実線で示される音量レベルに調整される。
この場合、係数kの関数および定数d0は、ホール200の音響特性などを考慮してユーザが適宜設定を変更することができるようになっている。
オーディオ信号改変部33はいわゆるイコライザー機能を備え、周波数特性の補正を行う。ここで周波数特性の補正とは、処理の対象となるオーディオ信号から、予め決められた周波数帯域成分(たとえば周囲のエリアまで洩れ聞こえる傾向の高い帯域や人間の注意を惹きやすい帯域に属する)の音圧を低減することである。
この周波数特性の補正により、同時に放音される他のコンテンツの聴取に影響を及ぼしやすいコンテンツを、他のエリアに影響を及ぼしにくい特性を持ったコンテンツにすることができる。
オーディオ信号改変部33Aは、まずコンテンツAにおいて無音期間の有無を判定する。コンテンツAの音量レベルが無音である部分を検出されると、オーディオ信号付加部34Aは以下の処理を行う。コンテンツAの無音期間の開始および終了時刻を検出する。コンテンツAは、時刻t4からt5にかけて無音であることから、該期間にコンテンツAと共にマスキングサウンドを予め決められた一定音量で再生する。
以上の処理がコンテンツAに施される結果、コンテンツAが無音部分であるときに、コンテンツAと共にマスキングサウンドが再生され、該コンテンツの聴取者が他のエリアからのノイズに対し意識を向けてしまうことを抑制することができる。
なお、マスキングサウンドの種類としては、上記川のせせらぎ音以外にも当該ホール200のコマーシャル、BGM(バックグラウンドミュージック)などでも良い。要は、洩れ聞こえてくる他のコンテンツをマスキング効果により聞こえにくくする音声であればどのような音声でも良い。
次に、オーディオ信号処理システム1の動作を説明する。なお、以下ではホール200においてコンテンツA、B、およびCが同時に放音されており、ユニットA、B、およびCにおいてそれぞれコンテンツA、B、およびCに対して並行して音響処理が施され再生されている場合について説明する。以下の説明では、ユニットAがコンテンツAに施す音響処理ついてのみ取り上げて説明する。コンテンツBおよびCに関してはコンテンツAと同様であるため説明を省略する。
時刻t3以降は、コンテンツBおよびCに無音部分は無いため、ステップSA310の判定結果は“No”となり、音量レベルの調整処理は行われない。
オーディオ信号改変部33Aは、無線受信部31Aから受取ったコンテンツAのオーディオ信号から、周囲のエリアまで洩れ聞こえる傾向の高い低音域成分や人間の注意を惹きやすい帯域の音圧を低減する。また、上記の特定周波数帯域成分の低減に加え、各コンテンツの周波数特性を近づける処理を行う。すなわち、オーディオ信号改変部33Aは、無線受信部31Aが受信したコンテンツA以外のコンテンツの音響特性に含まれる周波数特性を参照し、コンテンツAの周波数特性がそれらの周波数特性に類似したものになるよう、周波数特性の補正を行う。
以下では、本発明の第2実施形態について説明する。
(B−1:第2実施形態の構成)
第2実施形態のハードウェア構成は、第1実施形態の構成と同様であるため説明を省略するが、オーディオ信号処理装置30のソフトウェアモジュールによる音響処理内容は異なるため、その点について以下では説明する。
以下でも、第1実施形態の説明同様、ユニットAがコンテンツAに施す音響処理について説明する。コンテンツBおよびCに対する音響処理はコンテンツAに対する処理と同様であるため、説明を省略する。
オーディオ信号改変部33Aは、各コンテンツについての音響特性を参照し、それらの各時刻における音量レベル(ここでは時刻tにおけるコンテンツA、B、およびCの音量レベルをvAt、vBtおよびvCtと表す)を検出する。そしてvAt、vBtおよびvCtの平均値X(Xt=(vAt+vBt+vCt)/3)とvAtとの差である、ΔvAt=Xt−vAtを算出し、以下の(数1)で規定される値(vAt*)にコンテンツAの音量レベルを調整する。
(数1)
vAt*=Xt+αΔvAt
ここでαは0<α<1を満たす係数であり、オーディオ信号処理システム1の管理者は適宜値を設定することができるが、本実施形態においてはα=0.5とする。
図9(A)には、ある時刻において、他のエリアのコンテンツ(この場合、コンテンツBおよびC)によりテーブルA付近に生じるノイズの周波数帯域ごとの音量レベルが示されている。図9(B)には、コンテンツAについて、図9(A)と同じ時刻における周波数帯域ごとの音量レベルが示されている。オーディオ信号付加部34Aは、周波数帯域ごとに、(ノイズの音量レベル)/(コンテンツの音量レベル)の比の値を算出する。算出した比の値を周波数帯域ごとに示したグラフが図9(C)である。次に、オーディオ信号付加部34Aは、周波数帯域ごとの比の値を、最大の値が1となるように標準化する。すなわち、全ての周波数帯域における比の値を、最大値(この場合、2)を示す周波数帯域(この場合、aおよびb)の値で除する。そのように算出された値を周波数帯域ごとに示したグラフが図9(D)であり、各周波数におけるグラフの値を、その周波数帯域における「係数」とし、管理者により予め定められた音量レベルのホワイトノイズにおける各周波数帯域に上記係数を乗算して得たサウンド信号を、本発明で用いるマスキングサウンドとする。そのように設定されたマスキングサウンドは、自分のエリアのコンテンツをマスキングすることなく、他のエリアにおけるコンテンツによるノイズを効果的にマスキングするサウンドとしては好適な周波数特性を有する。
以上の処理の結果、音響特性を受取ったいずれのコンテンツも有音部分であるときに、コンテンツAと共にマスキングサウンドが再生され、該コンテンツの聴取者が他のエリアからのノイズに対し意識を向けてしまうことを抑制する。
以下では、本発明に係るオーディオ信号処理システム1の動作について説明する。本動作例においても第1実施形態同様、オーディオ信号処理システム1は図8に示されたフローチャートに従って各コンテンツの音響処理を行う。ただし本動作例においては、フローチャート中ステップSA300ないし500における処理内容が第1実施形態における動作例と異なるため、以下ではステップSA300ないし500を中心に説明する。
なお、以下でもオーディオ信号処理装置30AがコンテンツAに施す音響処理について説明するが、コンテンツBおよびCに対する音響処理もユニットBおよびCにより同様に行われる。
図12(A)に示されているように、音響処理前のコンテンツAの音量レベルは、時刻0からt1、および時刻t2からt5においてはvA=4であり、時刻t1からt2においてvA=10を示す。コンテンツBの音量レベルは、時刻0からt3、および時刻t4からt5においてはvB=6であり、時刻t3からt4においてvB=3である。また、コンテンツCの音量レベルは、時刻0からt5まで一定でvC=5である。
また、時刻t3からt4、時刻t5からt6においては、いずれのコンテンツも有音であることから、上記時刻0からt2における処理と同様の手順で、コンテンツAにはマスキングノイズの付加処理が行われる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以下のように種々の態様で実施することができる。また、以下の態様を組み合わせて用いてもよいことは勿論である。
具体的には、オーディオ信号付加部34は、他のユニットのオーディオ信号生成装置10が出力したオーディオ信号を合成して生成される音声コンテンツとは位相が逆の音声であるアクティブノイズコントロールサウンドのオーディオ信号を生成する。生成されたオーディオ信号は、コンテンツの無音部分のオーディオ信号と合成され再生される。その結果、他のエリアのコンテンツによるノイズが積極的に打ち消され、聴取者は自身に向けられたコンテンツから意識をそらされることが抑制される。
すなわち、無線発信部24Dの発した信号は無線受信部31Aおよび31Dのみにより受信される。また、無線受信部31Dは、無線発信部24Aおよび24Dが発した信号のみ受信し、無線発信部24Bおよび無線発信部24Cが発した信号は受信しない。その結果、オーディオ信号処理装置30Dは、コンテンツAおよびDに係る情報のみに基づいて音響処理を行い、オーディオ信号処理装置30Aは、コンテンツA、B、C、およびDに係る情報に基づいて音響処理を行う。
1つ目は、周囲のコンテンツや環境音による暗騒音が大きい場合には、全てのコンテンツの音量レベルを所定の割合だけ上昇させ、逆に暗騒音が小さい場合には、全てのコンテンツの音量レベルを所定の割合だけ減少させる処理を行う。
2つ目には、マスキングノイズを付加するにあたり、周囲の暗騒音の音量レベルが低い時にはマスキングノイズの音量レベルを上げ、逆に音量レベルが高いときはレベルを下げる。
(数2)
vA*=vA+α{(−vA+vC)/AC+(−vA+vB)/AB}
vB*=vB+α{(−vB+vA)/AB+(−vB+vC)/BC}
vC*=vC+α{(−vC+vB)/BC+(−vC+vA)/AC}
ここで、図15(B)に表されるように、AB=1、AC=10、BC=10となるようにテーブルが配置されている場合について考える。まず、時刻t1において、全てのコンテンツの音量レベルが1の場合、オーディオ信号処理装置30により音量レベルの調整がなされても音量レベルに変化はない。次に、時刻t2において、コンテンツAの音量レベルが10、コンテンツBおよびCの音量レベルが共に1である場合、調整後の音量レベルは、vA*=9.01、vB*=1.9、vC*=1.09と算出される。また、時刻t3において、コンテンツCの音量レベルが10、コンテンツAおよびBの音量レベルが共に1である場合、調整後の音量レベルは、vA*=1.09、vB*=1.09、vC*=9.82と算出される。以上の結果は図15(C)のテーブルにまとめられている。
(数2)のように、各スピーカ間の距離を音響処理に反映することにより、遠く離れたエリアのコンテンツが及ぼしあう影響を軽く扱い、近接したエリアのコンテンツが及ぼしあう影響に重みをつけて扱うことができ、より効果的に音響処理を行うことができる。なお、(数2)はあくまでも一例であり、各コンテンツの重み付けを行うことができれば、その他の方法を用いても良い。
Claims (11)
- 複数のオーディオ信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った特定のオーディオ信号を除く他のオーディオ信号の各々について無音となる期間を特定する処理期間特定手段と、
前記処理期間特定手段が前記他のオーディオ信号のいずれかについて無音期間と特定した期間において、前記特定のオーディオ信号の音量レベルを下げる音量レベル調整手段と、
前記音量レベル調整手段により音量レベルを調整された前記特定のオーディオ信号を出力する出力手段と
を備えたオーディオ信号処理装置。 - 複数のオーディオ信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った特定のオーディオ信号を除く他のオーディオ信号の各々について無音となる期間を特定する処理期間特定手段と、
前記処理期間特定手段が前記他のオーディオ信号のいずれかについて無音期間と特定した期間において、前記特定のオーディオ信号の予め定められた周波数帯域成分を除去する処理、または、前記特定のオーディオ信号の周波数特性を、前記他のオーディオ信号を合成して生成されるオーディオ信号の周波数特性に近づける補正を行う周波数特性補正手段と、
前記周波数特性補正手段により周波数特性を補正された前記特定のオーディオ信号を出力する出力手段と
を備えたオーディオ信号処理装置。 - 複数のオーディオ信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った特定のオーディオ信号について無音となる期間を特定する処理期間特定手段と、
前記処理期間特定手段が特定のオーディオ信号について無音期間と特定した期間において、前記特定のオーディオ信号に対して第2のオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段と、
前記特定のオーディオ信号および前記第2のオーディオ信号を重畳して出力する出力手段と
を備えたオーディオ信号処理装置。 - 複数のオーディオ信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った前記複数のオーディオ信号の各々について有音となる期間を特定する処理期間特定手段と、
前記処理期間特定手段が前記複数のオーディオ信号の全てについて有音期間と特定した期間において、前記受取手段が受取った特定のオーディオ信号の音量レベルを前記複数のオーディオ信号の音量レベルの平均値へ近づけるように調整する音量レベル調整手段と、
前記音量レベル調整手段により音量レベルを調整された前記特定のオーディオ信号を出力する出力手段と
を備えたオーディオ信号処理装置。 - 前記音量レベル調整手段は、前記受取手段が受取った特定のオーディオ信号の音量レベルを、前記複数のオーディオ信号の各々が出力される出力位置同士の距離と、当該複数のオーディオ信号の音量レベルとに応じて調整すること
を特徴とする請求項4に記載のオーディオ信号処理装置。 - 複数のオーディオ信号を受取る受取手段と、
前記受取手段が受取った前記複数のオーディオ信号の各々について有音となる期間を特定する処理期間特定手段と、
前記処理期間特定手段が、前記複数のオーディオ信号の全てについて有音期間と特定した期間において、予め定められた周波数帯域ごとに前記受取手段が受取った特定のオーディオ信号の音量レベルと当該特定のオーディオ信号を除く他のオーディオ信号を合成して生成されるオーディオ信号の音量レベルとの比を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された比に応じて第2のオーディオ信号を生成するオーディオ信号生成手段と、
前記特定のオーディオ信号および前記第2のオーディオ信号を重畳して出力する出力手段と
を備えたオーディオ信号処理装置。 - 前記オーディオ信号生成手段は、前記他のオーディオ信号を合成して生成されるオーディオ信号と位相が逆である前記第2のオーディオ信号を生成すること
を特徴とする請求項3または6に記載のオーディオ信号処理装置。 - 前記処理期間特定手段は、
前記受取手段が受取った前記複数のオーディオ信号の音量レベルを検出する音量レベル検出手段と、
前記音量レベル検出手段が検出した音量レベルが所定のレベルを所定時間以上継続して下回る期間を無音期間として特定する特定手段を具備すること
を特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載のオーディオ信号処理装置。 - 前記処理期間特定手段は、
前記受取手段が受取った前記複数のオーディオ信号の音量レベルを検出する音量レベル検出手段と、
前記音量レベル検出手段が検出した音量レベルが所定のレベルを上回る期間を有音期間として特定する特定手段を具備すること
を特徴とする請求項4ないし6いずれかに記載のオーディオ信号処理装置。 - 前記処理期間特定手段は、
前記複数のオーディオ信号に付加されている無音期間を示すデータを受信し、当該データから前記複数のオーディオ信号の無音期間を特定する特定手段を具備すること
を特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載のオーディオ信号処理装置。 - 前記処理期間特定手段は、
前記複数のオーディオ信号に付加されている有音期間を示すデータを受信し、当該データから前記複数のオーディオ信号の有音期間を特定する特定手段を具備すること
を特徴とする請求項4ないし6いずれかに記載のオーディオ信号処理装置。
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