JP4126025B2 - 音処理装置、音処理方法および音処理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、外部からの入力音に基づいて、複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する技術に関するものである。

従来、例えば難聴者の音声認識を補助するための補聴器が知られている。かかる補聴器は、使用者の周囲に位置する音源から発せられる音を検出するマイクロフォンと、マイクロフォンによって検出された音の強度を増幅するアンプ機能等を含む音声処理手段と、音声処理手段によって強度増幅等の処理がなされた音を利用者の耳に入力するイヤホン等の出力手段とによって構成される。

利用者による音声認識を容易にするために、近年の補聴器には様々な工夫が施されている。例えば、初期の補聴器は、強度が増幅された音を利用者の片耳に入力する構成を有していたが、近年の補聴器では利用者の両耳に入力する構成が提案されている。両耳入力構造の補聴器を使用することによって、利用者は例えばどの方向から音が発せられるかの把握、すなわち音源の位置方向の把握を行うことが可能となる等の利点を有する（例えば、特許文献１参照。）。

一方で、両耳入力構造の補聴器の構成として、高い周波数帯の音が低い周波数帯の音の中に埋もれてしまい、高い周波数帯の音が聞き取りにくくなる、いわゆるマスキング現象の発生を抑制する機能を有する両耳分離聴補聴器が提案されている。具体的には、両耳分離聴補聴器は、マイクロフォンによって検出される音のうち、マスキングしやすい低域音成分と、マスキングされやすい高域音成分とを分離し、それぞれの成分を左右の耳に振り分けた状態で利用者に対して入力する構成を有する。

マスキング現象は、少なくともいずれか一方の耳に対して高域音成分および低域音成分の双方が同時に入力された際に生じる。これに対して、上記の両耳分離聴補聴器は、高域音成分と低域音成分を右耳および左耳にそれぞれ振り分けて入力する構成を有することから、一方の耳に対して高域音成分および低域音成分の双方が入力されることが防止され、マスキング現象の発生を抑制することが可能である。これにより、補聴器の利用者は、高域音成分についても明瞭に聞き取ることができるという利点を有する。

特開２００２−０１０３９６号公報

しかしながら、上記の両耳分離聴補聴器では、利用者による音源方向の認識にずれが生じるという問題を有する。すなわち、両耳分離聴補聴器では、マスキング現象の発生を防止する目的で分離される高域音成分の強度と低域音成分の強度とが相違した場合には、補聴器の利用者が認識する音源方向と、実際の音源方向との間にずれが生じるおそれがある。

例えば、高周波数の音成分を右耳に入力し、低周波数の音成分を左耳に入力する両耳分離聴補聴器を想定する。かかる構成の両耳分離聴補聴器の利用者に対して右方向に位置する音源から音が出力された場合には、音源の位置方向とは無関係に音源から出力された音の高域音成分が右耳に入力され、低域音成分が左耳に入力されることとなる。

ここで、上記音源から出力された音について、低域音成分の強度が高域音成分の強度よりも高い場合には、利用者は実際の音源が位置する方向と異なる方向に音源が存在するものと誤認することとなる。すなわち、上記事例において、両耳分離聴補聴器の利用者に関して、左右の耳に入力される音成分の強度、位相差等が相違することによって、利用者は音源が実際の位置方向と異なる方向に位置するものと誤認することとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、マスキング現象の発生を抑制しつつ、使用者が音源方向を正確に知覚可能な音処理装置、音処理方法および音処理プログラムを実現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に、請求項１にかかる音処理装置は、外部からの入力音に基づいて、使用者の両耳に対応した複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する音処理装置であって、前記入力音から、所定の周波数を有する第１音成分と、前記第１音成分と異なる周波数を有する第２音成分とを生成する音成分生成手段と、前記入力音を発生する外部音源の、使用者に対する位置方向を検出する音源方向検出手段と、検出された前記位置方向に応じて、前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定するセレクタ手段とを備えたことを特徴とする。

この請求項１の発明によれば、入力音から第１音成分と第２音成分とを生成する音成分生成手段と、音源方向に応じて生成した第１音成分と第２音成分との出力先を振り分けるセレクタ手段とを備えることとしたため、使用者は、例えばマスキング現象によって高域音成分を聞き逃すこと無く入力音を認識できると共に、第１音成分と第２成分とを適宜振り分けることによって音源方向を知覚することができる。

また、請求項２にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記第１音成分および前記第２音成分と異なる周波数を有する第３音成分を、検出された前記位置方向に応じた強度差を付与しつつ前記複数の出力手段のそれぞれに対して出力する強度調整手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項３にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記第１音成分の強度と前記第２音成分の強度とを比較する強度比較手段をさらに備え、前記セレクタ手段は、前記強度比較手段による比較結果に基づいて、前記位置方向に対応した出力手段に対して、前記第１音成分および前記第２音成分の中で高い強度を有する音成分を出力することを特徴とする。

また、請求項４にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記使用者の聴覚特性を記憶した聴覚特性記憶手段をさらに備え、前記セレクタ手段は、前記聴覚特性記憶手段に記憶された聴覚特性に基づいて、前記位置方向に応じた前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定することを特徴とする。

また、請求項５にかかる音処理装置は、外部からの入力音に基づいて、使用者の両耳に対応した複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する音処理装置であって、前記入力音から、所定の周波数を有する第１音成分と、前記第１音成分と異なる周波数を有する第２音成分とを生成する音成分生成手段と、前記入力音を発生する外部音源の、前記使用者に対する位置方向を検出する音源方向検出手段と、前記第１音成分および前記第２音成分のそれぞれに対して、検出された前記位置方向に基づく変調処理を行う音成分処理手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項６にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記第１音成分および前記第２音成分と異なる周波数を有する第３音成分を、検出された前記位置方向に応じた強度差を付与しつつ前記複数の出力手段のそれぞれに対して出力する強度調整手段をさらに備えたことを特徴とする。

また、請求項７にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記音成分処理手段は、前記第１音成分および前記第２音成分に対して前記位置方向に応じた時間遅延を付与する遅延付与手段と、前記第１音成分および前記第２音成分に対して前記位置方向に応じた強度増幅を行う増幅手段とを備えたことを特徴とする。

また、請求項８にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記使用者の聴覚特性を記憶した聴覚特性記憶手段と、前記音源方向検出手段によって検出された前記位置方向および前記聴覚特性記憶手段に記憶された聴覚特性に基づいて、前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定するセレクタ手段とをさらに備え、前記音成分処理手段は、前記セレクタ手段によって決定される出力先と前記音源方向検出手段との対応関係とに基づいて変調処理を行うことを特徴とする。

また、請求項９にかかる音処理装置は、上記の発明において、前記第２音成分は、前記第１音成分よりも高い周波数を有することを特徴とする。

また、請求項１０にかかる音処理方法は、外部からの入力音に基づいて、使用者の両耳に対応した複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する音処理方法であって、前記入力音から、所定の周波数を有する第１音成分と、前記第１音成分と異なる周波数を有する第２音成分とを生成する音成分生成工程と、前記入力音を発生する外部音源の、使用者に対する位置方向を検出する音源方向検出工程と、検出された前記位置方向に応じて、前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定する出力先選択工程とを含むことを特徴とする。

また、請求項１１にかかる音処理方法は、上記の発明において、前記第１音成分と前記第２音成分との間の強度を比較する強度比較工程をさらに含み、前記出力先選択工程において、前記強度比較工程による比較結果に基づいて、前記位置方向に対応した出力手段に対して、前記第１音成分および前記第２音成分の中で高い強度を有する音成分を出力することを特徴とする。

また、請求項１２にかかる音処理方法は、上記の発明において、前記出力先選択工程において、前記使用者の聴覚特性に基づいて、前記位置方向に応じた前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定することを特徴とする。

また、請求項１３にかかる音処理方法は、上記の発明において、前記第２音成分は、前記第１音成分よりも高い周波数を有することを特徴とする。

また、請求項１４にかかる音処理プログラムは、請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の音処理方法を計算機に実行させることを特徴とする。

本発明にかかる音処理装置、音処理方法および音処理プログラムは、入力音から低域音成分と高域音成分とを生成し、音源方向に応じて生成した低域音成分と高域音成分との出力先を振り分けることとしたため、使用者は、マスキング現象によって高域音成分を聞き逃すこと無く入力音を認識できると共に、低域音成分と高域音成分との強度差を利用して音源方向を知覚することができ、単一の音処理装置等によってマスキング現象の発生防止および使用者に音源方向を知覚させることが可能であるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる音処理装置を実施するための最良の形態（以下、「実施の形態」と称する）を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面は模式的なものであり、実際のものと必ずしも一致しないことに注意が必要である。また、以下の実施の形態では、音処理装置を補聴器に適用することを前提に説明するが、本発明にかかる音処理装置の具体例として、補聴器に限定して解釈するべきでないことはもちろんである。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる音処理装置について説明する。図１は、本実施の形態１にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる音処理装置は、入力音の成分を検出する音成分検出部１と、音成分検出部１によって検出された入力音を周波数に応じて２つの音成分に分離する音成分分離部２と、音成分分離部２によって得られた２つの音成分の一方を使用者の右耳に対して出力する右耳用出力部３と、音成分の他方を使用者の左耳に対して出力する左耳用出力部４とを備える。また、本実施の形態１にかかる音処理装置は、音成分分離部２によって分離された２つの音成分の強度を比較する強度比較部５と、入力音の音源の位置方向を検出する音源方向検出部６と、強度比較部５および音源方向検出部６によって得られた情報に基づいて、右耳用出力部３および左耳用出力部４に対して２つの音成分を振り分けるセレクタ７と、使用者の聴覚特性に関する情報を記憶する聴覚特性データベース８とを備える。

音成分検出部１は、入力音を検出するためのものである。具体的には、音成分検出部１は、マイクロフォン等によって形成され、使用者の周囲に位置する音源から生じた音成分を検出し、音成分分離部２に対して出力する機能を有する。

音成分分離部２は、特許請求の範囲における音成分生成手段の一例として機能するものである。すなわち、音成分生成手段は、入力音に基づいて低域音成分（特許の請求の範囲における第１音成分の一態様）と、低域音成分よりも高い周波数の高域音成分（特許の請求の範囲における第２音成分の一態様）とを生成する機能を有するが、本実施の形態では、音成分分離部２は、入力音を周波数に応じて２つの音成分に分離することによって、高域音成分と低域音成分とを生成する機能を有する。

既に述べたように、補聴器等の音処理装置においては、高域音成分と低域音成分とが使用者の単一の耳に同時に入力された場合には、マスキング現象が発生して高域音成分の聞き取りが困難になるという問題が存在する。このため、本実施の形態１にかかる音処理装置では、かかるマスキング現象の発生を防止するために高域音成分と低域音成分とを分離する音成分分離部２を備えることとしている。

右耳用出力部３および左耳用出力部４は、音成分分離部２によって分離された２つの音成分をそれぞれ使用者の耳に対して出力するためのものである。すなわち、右耳用出力部３は、使用者の右耳近傍に配置された状態で使用され、使用者の右耳に対して所定の音成分を出力する一方、左耳用出力部４は、使用者の左耳近傍に配置されて左耳に対して音成分を出力する機能を有する。具体的には、右耳用出力部３および左耳用出力部４は、それぞれが例えば小型のスピーカ等によって形成され、具体的な形状としては使用者の耳に挿入可能なイヤホン形状のものや、使用者の頭部を挟み込む構造を有し、使用者の耳に対応した部位に右耳用出力部３および左耳用出力部４を備えたヘッドホン形状のものとすることが好ましい。また、本実施の形態１にかかる音処理装置を補聴器として使用する場合には、右耳用出力部３および左耳用出力部４は、音強度増幅機構等を備えることが好ましい。

強度比較部５は、音成分分離部２によって分離された２つの音成分の強度を比較し、比較結果をセレクタ７に出力するためのものである。なお、強度比較部５において比較される音成分の強度は、単純にそれぞれの音成分における振幅を比較することとしても良いが、本実施の形態１にかかる音処理装置を使用する者の聴覚特性をも加味した知覚強度を比較することが好ましい。後述するように、本実施の形態１では、使用者にとってより大きな音として認識される音成分が入力される耳と、音源方向とを対応づけることとしているため、使用者によって実際に知覚される音成分の強度を比較することがより効果的となるためである。このため、本実施の形態１では、強度比較部５は後述する聴覚特性データベース８からの情報を入力する構成を有し、本実施の形態１にかかる音処理装置の使用者における聴覚特性に対応した知覚強度の比較を行うことを可能としている。

音源方向検出部６は、音成分検出部１によって検出される入力音の出力源たる音源の位置方向を検出するためのものである。具体的には、音源方向検出部６は、図１にも示すように入力音の強度を検出する音強度検出部９および音強度検出部１０と、音強度検出部９、１０のそれぞれによって検出された入力音の強度を比較する強度比較部１１と、強度比較部１１における比較結果に基づいて音源の位置する方向を特定する音源方向特定部１２とを備える。なお、本実施の形態１における「音源方向」とは、音処理装置の使用者に対して音源が位置する方向のことを言い、音源方向検出部６は、使用者に対して定められた所定軸と音源が位置する方向とがなす具体的な角度を検出することとしても良いが、本実施の形態１では、音源が使用者に対して右側と左側のいずれに位置するかを判定する程度の検出精度で十分である。

音強度検出部９、１０は、それぞれ入力音の強度を検出するためのものであり、例えば使用者の両耳間を結んだ線分の垂直２等分線に対して互いに対称な位置における入力音強度を検出する機能を有する。なお、音強度検出部９、１０は、入力音を検出することが可能な構造であれば任意のものを用いることが可能である。

強度比較部１１は、音強度検出部９、１０によって検出された入力音の強度を比較するためのものである。なお、強度比較部１１は、強度比較部５とは異なり使用者の聴覚特性を考慮することなく、単純に検出した入力音の振幅等の大小を比較する機能を有すると共に、比較結果を音源方向特定部１２に出力する機能を有する。

音源方向特定部１２は、音源方向を特定するためのものである。具体的には、音源方向特定部１２は、音強度検出部９、１０の位置と、強度比較部１１によって得られた比較結果とに基づいて音源方向を特定する機能を有する。すなわち、例えば音強度検出部９が使用者の右耳近傍に配置されるとともに音強度検出部１０が左耳近傍に配置され、音強度検出部９によって検出された入力音強度が高い旨の比較結果が得られた場合には、音源方向特定部１２は、音源が位置する方向は使用者に対して右側であるものと特定し、特定結果をセレクタ７に対して出力する。

セレクタ７は、音成分分離部２によって分離された２つの音成分のそれぞれを、右耳用出力部３および左耳用出力部４のいずれかに振り分けるためのものである。図１にも示すように、セレクタ７は、強度比較部５によって得られた比較結果と、音源方向検出部６によって得られた音源方向の特定結果とに基づいて、入力音から分離された高域音成分と低域音成分のそれぞれの振り分けを行う機能を有する。すなわち、セレクタ７は、実際の音源方向と、本実施の形態１にかかる音処理装置の使用者が知覚する音源方向とが一致するように、分離された２つの音成分のうち知覚強度が高くなる音成分を、右耳用出力部３、左耳用出力部４の内で音源方向側に位置する出力部に対して振り分ける機能を有する。

聴覚特性データベース８は、本実施の形態１にかかる音処理装置の使用者の聴覚特性について記憶するためのものである。具体的には、聴覚特性データベース８は、音成分分離部２において高域音成分と低域音成分とを分離する際に境界値として用いられる周波数の具体的な値と、客観的な音成分の強度と使用者に知覚される音成分強度との比率の周波数特性とを少なくとも記憶する機能を有する。また、聴覚特性データベース８に記憶された情報のうち、境界値として用いられる周波数の具体的な値は音成分分離部２に出力されると共に強度の比率の周波数特性は強度比較部５に出力され、それぞれの動作時に用いられる。なお、聴覚特性データベース８に記憶されるそれぞれの情報は、統計上導出された平均的な値としても良いが、より好ましくは、使用者ごとにあらかじめ測定された値を記憶することとする。

次に、本実施の形態１にかかる音処理装置の動作について説明する。図２は、本実施の形態１にかかる音処理装置の動作を説明するためのフローチャートであり、図３は、音処理装置の動作状態を示す模式図である。なお、図３に示す音成分の波形はあくまで模式的なものであり、現実のものとは必ずしも一致しない。以下、図２および図３を適宜参照しつつ動作について説明する。

まず、音成分検出部１によって検出された入力音について、音成分分離部２によって２つの音成分への分離が行われる（ステップＳ１０１）。具体的には、図３に示すように音成分分離部２は、入力音を、聴覚特性データベース８に記憶された周波数の境界値ｆ₀よりも高い周波数帯に属する音成分と、境界値以下の周波数帯に属する音成分とに分離してセレクタ７および強度比較部５に対して出力する。

そして、分離された２つの音成分に対して、強度比較部５によって強度の比較が行われる（ステップＳ１０２）。具体的には、強度比較部５は、図３に示すように聴覚特性データベース８から音成分の強度Ｐ_realと、実際に使用者が知覚する音成分強度Ｐ_senseとの間の関係式であるＰ_sense＝ｆ（Ｐ_real）が入力され、音成分分離部２から入力された高域音成分および低域音成分のそれぞれについて使用者が知覚する音成分強度を導出した上で大小関係を導出し、導出結果をセレクタ７に出力する。なお、図３の例では、低域音成分の知覚強度Ｐ_Hが、高域音成分の知覚強度Ｐ_Lよりも大きい場合について示しており、かかる大小関係についてセレクタ７に出力されている。

その後、音源方向検出部６によって、入力音を出力している音源の位置方向が検出される（ステップＳ１０３）。具体的には、音源方向検出部６は、複数の音高度検出部によって検出された入力音の強度の比較を行うことによって、使用者に対する音源の位置方向を検出し、検出結果をセレクタ７に出力する。図３の例では、音源が使用者に対して右側に位置するものと検出された場合を示しており、かかる検出結果がセレクタ７に対して出力されている。

そして、セレクタ７によって高域音成分と低域音成分の振り分けが行われる（ステップＳ１０４）。セレクタ７に対しては音成分分離部２から高域音成分と低域音成分とが入力されるのみならず、上記したように強度比較部５による知覚強度の比較結果および音源方向に関する情報が入力される。セレクタ７は、これらの情報を用いて振り分け先を判断しており、具体的には、右耳用出力部３、左耳用出力部４のうち、音源方向に対応した側に対して知覚強度が高い音成分が出力されるよう振り分け処理を行っている。

図３の例では、上記のように低域音成分の知覚強度Ｐ_Lよりも高域音成分の知覚強度Ｐ_Hの方が大きく、かつ音源方向は使用者に対して右側となる。従って、セレクタ７は、知覚強度の高い音成分が音源方向側から使用者に対して入力されるよう、低域音成分を右耳用出力部３に振り分け、高域音成分を左耳用出力部４に振り分けた状態で音成分の出力動作を行う。この結果、使用者は、知覚強度の高い高域音成分を右耳によって知覚し、知覚強度の低い低域音成分を左耳によって知覚することとなる。以上で、本実施の形態１にかかる音処理装置の動作は完了する。

なお、図２に示すフローチャートでは、ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３の順に動作が進行することとしているが、かかる順序に限定する必要はない。すなわち、ステップＳ１０１、Ｓ１０２と、ステップＳ１０３に関しては、本実施の形態１にかかる音処理装置の各構成要素によって別個独立に行うことが可能であることから、ステップＳ１０１、Ｓ１０２とステップＳ１０３とを並列的に行うことも可能であり、ステップＳ１０３を最初に行った後、ステップＳ１０１、Ｓ１０２を行うこととしても良い。

次に、本実施の形態１にかかる音処理装置の利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる音処理装置は、高域音成分と低域音成分とを分離し、それぞれを使用者の左耳側または右耳側に振り分ける構成を採用することによって、マスキング現象の発生を抑制することが可能である。すなわち、本実施の形態１にかかる音処理装置は、高域音成分と低域音成分とが同一の耳を介して使用者に入力されることを防止しているため、高域音成分が低域音成分に埋もれることが防止され、使用者は高域音成分についても明瞭に知覚することが可能である。

また、本実施の形態１にかかる音処理装置は、音源方向に応じて高域音成分および低域音成分の出力先を振り分ける構成としたため、マスキング現象の発生を抑制しつつ使用者が音源方向を知覚できるという利点を有する。すなわち、本実施の形態１にかかる音処理装置では、マスキング現象の発生を抑制するために分離される高域音成分の強度と低域音成分の強度とが通常異なることを利用して、音源方向の検出を可能としている。

既に説明したように、本実施の形態１において入力音を高域音成分と低域音成分とに分離し、左右の耳に別々に出力する構成とするのはマスキング現象の発生を抑制するためである。従って、高域音成分と低域音成分との境界値については、マスキング現象が最も抑制されるよう設定されるのが通常であり、高域音成分の強度と低域音成分の強度とは異なる値となるのが一般的である。このため、従来の音処理装置では、音源方向とは無関係に使用者の左右の耳に異なる強度の音が入力される構成とならざるを得ず、使用者が音源方向を誤認する原因となっていた。

これに対して、本実施の形態１にかかる音処理装置では、高域音成分と低域音成分との間に生じる強度差を逆に利用して、音源方向に応じて高域音成分と低域音成分の出力先を振り分ける構成を採用している。すなわち、音処理装置の使用者は左右の耳を介して入力される音の強度の大小関係に応じて音源が右側または左側のいずれに位置するかを判定することから、本実施の形態１では、強度の高い音成分の出力先を音源の位置方向に対応した出力部に適宜切り替えることによって、使用者に正しい音源方向を認識させることとしている。かかる構成を採用することによって、本実施の形態１にかかる音処理装置は、マスキング現象の発生を抑制して使用者に高域音成分を知覚させつつ、正しい音源方向を使用者に認識させることを可能としている。

なお、本実施の形態１では、使用者の知覚強度差に基づいて、高域音成分と低域音成分の出力先を振り分けることとしている。しかしながら、例えば第１音成分と第２音成分について、例えば周波数増加に従ってＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄという周波数帯が存在する場合にＡ、Ｃを第１音成分とし、Ｂ、Ｄを第２音成分とした場合には、使用者によっては第１音成分と第２音成分との知覚強度差がほぼ同等となる場合がある。かかる場合をも考慮して、セレクタ部７は、強度比較部５による強度比較結果に基づいて出力先を振り分けるのではなく、聴覚特性データベース８に記憶された情報に基づいて出力先を振り分ける構成とすることも好ましい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる音処理装置について説明する。実施の形態２にかかる音処理装置は、マスキング現象の発生を抑制した音処理装置において、使用者に音源方向をより正確に認識させるための機構を備えた構成を有する。図４は、本実施の形態２にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１と同様の符号、名称を付した構成要素は、以下に特に言及しない限り実施の形態１と同様の構造および機能を有するものとする。

図４に示すように、本実施の形態２にかかる音処理装置は、実施の形態１と同様に音成分検出部１、音成分分離部２、右耳用出力部３、左耳用出力部４および聴覚特性データベース８を備える一方、入力音に関する音源方向を精度良く検出する音源方向検出部１４と、分離された２つの音成分に対して、音源方向検出部１４によって検出された音源方向に基づいて、それぞれ音源方向に応じた変調処理を行う音信号処理部１５ａ、１５ｂとを備えた構成を有する。

音源方向検出部１４は、実施の形態１における音源方向検出部６と同様の構成としても良いが、本実施の形態２ではさらに検出精度を向上させた構成を採用している。具体的には、音源方向検出部１４は、音検出部１６、１７と、音検出部１６、１７によって検出された音成分の強度比および音成分間の遅延時間を導出する強度比・遅延導出部１８と、強度比・遅延導出部１８によって導出された強度比および遅延時間に基づいて音源方向の特定を行う音源方向特定部１９とを備える。

音検出部１６、１７は、実施の形態１と同様に、使用者の両耳間を結んだ線分の垂直２等分線に対して互いに対称な位置における入力音強度を検出する機能を有する。そして、強度比・遅延導出部１８は、音検出部１６、１７によって得られた２つの音成分間の強度比および遅延時間を導出し、音源方向特定部１９は導出された強度比および遅延時間を用いて音源方向の特定を高精度に行うこととしている。強度比および遅延時間を用いることとしたのは、後述するように音源方向検出部１４によって高精度の音源方向特定を行う必要があるためである。すなわち、本実施の形態２では、検出する音源方向として、音源が使用者の右側と左側のいずれに位置するかの検出のみならず、具体的な角度等についても検出することとしているため、複数の音検出部における入力音強度の大小関係のみではなく、強度比および遅延時間に基づいて、正確な音源方向の検出を行うこととしている。

音信号処理部１５ａ、１５ｂは、音源方向検出部１４によって検出された音源方向に応じて、右耳用出力部３および左耳用出力部４を介して出力する音成分間の強度比および遅延時間の調整を行うためのものである。具体的な構成としては、音信号処理部１５ａは、可変増幅部２０ａおよび遅延付与部２１ａを有し、音信号処理部１５ｂは、可変増幅部２０ｂおよび遅延付与部２１ｂを有する。

可変増幅部２０ａ、２０ｂは、音成分分離部２から入力されたそれぞれの音成分の強度を、音源方向検出部１４によって検出された音源方向に対応した強度比となるよう増幅するためのものである。ここで、音信号処理部１５ａは、聴覚特性データベース８に記憶された情報を入力する構成を採用しており、可変増幅部２０亜、２０ｂによって行われる増幅動作は、使用者の聴覚特性を考慮して行われる。すなわち、可変増幅部２０ａ、２０ｂは、それぞれの音成分に関して使用者の知覚強度が音源方向検出部１４によって検出された音源方向に対応したものとなるよう増幅動作を行っている。

遅延付与部２１ａ、２１ｂは、音成分分離部２から入力されたそれぞれの音成分の強度を、音源方向検出部１４によって検出された音源方向に対応した値だけ相互に遅延させるためのものである。すなわち、人間の脳は、両耳を介して入力された音成分に関して、単に入力音の強度比のみに応じて音源方向を推定するのではなく、音源と両耳との間の距離の違いに応じた到達時刻の遅延状況をも加味して音源方向の推定を行っている。このため、本実施の形態２では、使用者により正確な音源方向の認識を可能とするために、右耳用出力部３および左耳用出力部４を介して出力する音成分について、検出された音信号に対応した時間遅延を付与することとしている。

以上の構成を有することによって、本実施の形態２にかかる音処理装置は、マスキング現象の発生を防止しつつ、使用者に音源方向を正確に認識させることが可能である。すなわち、音成分分離部２によって入力音を高域音成分と低域音成分とに分離して、それぞれの音成分を別々の耳に対して出力することで、高域音成分が低域音成分に埋もれることを抑制することが可能である。

また、本実施の形態２にかかる音処理装置は、音信号処理部１５ａ、１５ｂによって、音源方向に対応した強度増幅処理および遅延付与処理を行うこととしている。音信号処理部１５ａ、１５ｂにおける増幅効率および遅延時間は音源方向に応じて細かい値に設定することが可能であることから、本実施の形態２にかかる音処理装置は、音源が左右のいずれに位置するかのみならず、具体的な方位についても使用者に認識させることが可能である。

また、本実施の形態２にかかる音処理装置は、音信号処理部１５ａ、１５ｂによって音源方向の認識が可能となるよう音成分に必要に応じた所定の処理を施す構成を採用している。このため、本実施の形態２にかかる音処理装置は、実施の形態１におけるセレクタ７に相当する構成要素を省略可能であるという利点を有すると共に、高域音成分および低域音成分の出力先を、右耳用出力部３または左耳用出力部４のいずれかにそれぞれ固定することが可能である。

すなわち、本実施の形態２にかかる音処理装置は、例えば補聴器に適用することを想定している。補聴器を使用する難聴者によっては、左右両耳における聴覚特性が著しく相違する。例えば、右耳は高域音成分を健常者と同等のレベルで検出可能である一方、左耳では高域音成分の検出が困難である等の場合があり、かかる場合には、分離した高域音成分については常に右耳用出力部３を介して出力する構成を採用することが好ましい。本実施の形態２にかかる音処理装置は、分離された２つの音成分の出力先が固定されていることから、かかる難聴者に適した補聴器を実現することが可能である。

（変形例）
次に、実施の形態２の変形例にかかる音処理装置について説明する。本変形例にかかる音処理装置は、実施の形態１にかかる音処理装置と、実施の形態２にかかる音処理装置とを組み合わせた構成を有し、具体的には、音源方向に応じて高域音成分と低域音成分の出力先を振り分ける一方、より精密な音源方向の認識を可能とするために、振り分け後のそれぞれの音成分に対して音源方向に応じた強度増幅および遅延付与を行う構成を有する。

図５は、本変形例にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。本変形例にかかる音処理装置は、図５に示すように、実施の形態１と同様に、音成分検出部１、音成分分離部２、右耳用出力部３、左耳用出力部４、強度比較部５、セレクタ７および聴覚特性データベース８を備える。また、変形例にかかる音処理装置は、実施の形態２と同様に、音源方向検出部１４と、音信号処理部１５ａ、１５ｂとを備える。

すなわち、本変形例にかかる音処理装置は、音源方向検出部１４によって検出された音源方向に基づいて、セレクタ７が高域音成分と低域音成分の出力先を振り分けた後にさらに音信号処理部１５ａ、１５ｂによって強度増幅および遅延付与を行うこととしている。かかる構成を採用することによって、本変形例にかかる音処理装置は、音源の位置方向が使用者の右側か左側かによってセレクタ７が出力先を振り替えた上で、使用者が具体的な角度を認識することが可能なように音信号処理部１５ａ、１５ｂによる微調整を行っている。このため、変形例にかかる音処理装置は、実施の形態２にかかる音処理装置と比較して音信号処理部１５ａ、１５ｂの負荷を低減することが可能である。また、本変形例にかかる音処理装置は、音信号処理部１５ａ、１５ｂによる処理の度合いを低減することが可能であることから、使用者に対してより自然な状態に近い音成分を出力できるという利点も有する。

以上、実施の形態１および実施の形態２に渡って本発明について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定して解釈するべきではなく、当業者であれば、様々な実施例、変形例等に想到することが可能である。例えば、図１、図４および図５において、音成分分離部２等をハードウェア的な構成によって示したが、これらの構成要素をハードウェア的に実現するのみならず、例えば図２のフローチャートに示す動作に対応したプログラムをＰＣ等の計算機に組み込むことによって音処理装置を実現することとしても良い。

また、実施の形態１等においては、第１音成分の一例たる高域音成分と、第２音成分の一例たる低域音成分とに分離した状態で右耳用出力部３および左耳出力部４に対して出力する構成について紹介したが、右耳用出力部３および左耳出力部４に対して異なる周波数の音成分のみを出力する構成に限定して解釈する必要はない。例えば、第１音成分および第２音成分と異なる第３音成分に対して、右耳用出力部３および左耳用出力部４の双方に出力すると共に、かかる第３音成分について、外部音源の位置方向に対応した所定の強度差を与える強度調整手段を新たに設けることとしても良い。かかる構成を採用することによって、右耳用出力部３および左耳用出力部４から出力される音成分は、一部共通の周波数成分を含むこととなる。

実施の形態１にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる音処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１にかかる音処理装置の動作を示す模式図である。 実施の形態２にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。 変形例にかかる音処理装置の全体構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 音成分検出部
２ 音成分分離部
３ 右耳用出力部
４ 左耳用出力部
５ 強度比較部
６ 音源方向検出部
７ セレクタ
８ 聴覚特性データベース
９ 音強度検出部
１０ 音強度検出部
１１ 強度比較部
１２ 音源方向特定部
１４ 音源方向検出部
１５ａ、１５ｂ 音信号処理部
１６、１７ 音検出部
１８ 強度比・遅延導出部
１９ 音源方向特定部
２０ａ、２０ｂ 可変増幅部
２１ａ、２１ｂ 遅延付与部

Claims (14)

1. 外部からの入力音に基づいて、使用者の両耳に対応した複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する音処理装置であって、
   前記入力音から、所定の周波数を有する第１音成分と、前記第１音成分よりも高い周波数を有する第２音成分とを生成する音成分生成手段と、
   前記入力音を発生する外部音源の、使用者に対する位置方向を検出する音源方向検出手段と、
   検出された前記位置方向に応じて、前記第１音成分および前記第２音成分のそれぞれを別々の出力先に振り分けるセレクタ手段と、
   を備えたことを特徴とする音処理装置。
2. 前記第１音成分および前記第２音成分と異なる周波数を有する第３音成分を、検出された前記位置方向に応じた強度差を付与しつつ前記複数の出力手段のそれぞれに対して出力する強度調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の音処理装置。
3. 前記第１音成分の強度と前記第２音成分の強度とを比較する強度比較手段をさらに備え、
   前記セレクタ手段は、前記強度比較手段による比較結果に基づいて、前記位置方向に対応した出力手段に対して、前記第１音成分および前記第２音成分の中で高い強度を有する音成分を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の音処理装置。
4. 前記使用者の聴覚特性を記憶した聴覚特性記憶手段をさらに備え、
   前記セレクタ手段は、前記聴覚特性記憶手段に記憶された聴覚特性に基づいて、前記位置方向に応じた前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の音処理装置。
5. 外部からの入力音に基づいて、使用者の両耳に対応した複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する音処理装置であって、
   前記入力音から、所定の周波数を有する第１音成分と、前記第１音成分よりも高い周波数を有する第２音成分とを生成する音成分生成手段と、
   前記入力音を発生する外部音源の、前記使用者に対する位置方向を検出する音源方向検出手段と、
   前記第１音成分および前記第２音成分のそれぞれに対して、検出された前記位置方向に基づく変調処理を行う音成分処理手段と、
   を備え、前記第１の音成分および前記第２の音成分はそれぞれ別々の出力先に出力されることを特徴とする音処理装置。
6. 前記第１音成分および前記第２音成分と異なる周波数を有する第３音成分を、検出された前記位置方向に応じた強度差を付与しつつ前記複数の出力手段のそれぞれに対して出力する強度調整手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の音処理装置。
7. 前記音成分処理手段は、
   前記第１音成分および前記第２音成分に対して前記位置方向に応じた時間遅延を付与する遅延付与手段と、
   前記第１音成分および前記第２音成分に対して前記位置方向に応じた強度増幅を行う増幅手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の音処理装置。
8. 前記使用者の聴覚特性を記憶した聴覚特性記憶手段と、
   前記音源方向検出手段によって検出された前記位置方向および前記聴覚特性記憶手段に記憶された聴覚特性に基づいて、前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定するセレクタ手段と、
   をさらに備え、
   前記音成分処理手段は、前記セレクタ手段によって決定される出力先と前記音源方向検出手段との対応関係とに基づいて変調処理を行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の音処理装置。
9. 前記第２音成分は、前記第１音成分よりも高い周波数を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の音処理装置。
10. 外部からの入力音に基づいて、使用者の両耳に対応した複数の出力手段を介して出力される音成分を生成する音処理方法であって、
    前記入力音から、所定の周波数を有する第１音成分と、前記第１音成分よりも高い周波数を有する第２音成分とを生成する音成分生成工程と、
    前記入力音を発生する外部音源の、使用者に対する位置方向を検出する音源方向検出工程と、
    検出された前記位置方向に応じて、前記第１音成分および前記第２音成分のそれぞれを別々の出力先に振り分ける出力先選択工程と、
    を含むことを特徴とする音処理方法。
    
11. 前記第１音成分と前記第２音成分との間の強度を比較する強度比較工程をさらに含み、
    前記出力先選択工程において、前記強度比較工程による比較結果に基づいて、前記位置方向に対応した出力手段に対して、前記第１音成分および前記第２音成分の中で高い強度を有する音成分を出力することを特徴とする請求項１０に記載の音処理方法。
12. 前記出力先選択工程において、前記使用者の聴覚特性に基づいて、前記位置方向に応じた前記第１音成分および前記第２音成分の出力先を決定することを特徴とする請求項１０に記載の音処理方法。
13. 前記第２音成分は、前記第１音成分よりも高い周波数を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の音処理方法。
14. 請求項１０〜１３のいずれか一つに記載の音処理方法を計算機に実行させる音処理プログラム。

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