(57)【要約】【課題】同一の音声信号を異なるゲインで増幅した信号を切り替えて新たな音声信号を生成する装置において、一方のゲインで歪むレベルの音声が入力される場合に、出力する音声信号の歪みを低減する技術を提供する。【解決手段】本発明に係る音声処理装置は、入力した音声信号を、第１ゲインを用いて増幅する第１増幅手段と、音声信号を、第１ゲインより高い第２ゲインを用いて増幅する第２増幅手段と、第１増幅手段に基づく第１音声信号と第２増幅手段に基づく第２音声信号とを切り替えて出力するための制御手段と、を有する。ここで、制御手段は、第１音声信号のレベルが所定の閾値を超えた場合に、第２音声信号から第１音声信号へ切り替え、第１音声信号のレベルが所定の期間に渡って所定の閾値を超えないことに応じて、第１音声信号から第２音声信号へ切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した音声信号を、第１ゲインを用いて増幅する第１増幅手段と、
前記音声信号を、前記第１ゲインより高い第２ゲインを用いて増幅する第２増幅手段と、
前記第１増幅手段に基づく第１音声信号と前記第２増幅手段に基づく第２音声信号とを切り替えて出力するための制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記第１音声信号のレベルが所定の閾値を超えた場合に、前記第２音声信号から前記第１音声信号へ切り替え、前記第１音声信号のレベルが所定の期間に渡って前記所定の閾値を超えないことに応じて、前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える、ことを特徴とする音声処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１音声信号のレベルが前記所定の閾値を超える際の前記第１音声信号のレベルに応じて、前記所定の期間を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１音声信号のレベルが前記所定の閾値を超える際の前記第１音声信号のレベルが大きいほど、前記所定の期間を長くする、ことを特徴とする請求項２に記載の音声処理装置。
【請求項４】
前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える場合に、前記第１音声信号のレベルと前記第２音声信号のレベルとの差分が、差分の閾値以下になるように前記第２音声信号を補正する補正手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記第１音声信号と前記第２音声信号の位相差又は信号レベルの差に少なくとも基づいて、前記第２音声信号を補正する、ことを特徴とする請求項４に記載の音声処理装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１音声信号が前記所定の閾値を超えたタイミングを遅延させて判定することによって、前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える、ことを特徴とする請求項１に記載の音声処理装置。
【請求項７】
前記制御手段によって切り替えられた音声信号をモニタに出力する出力手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項８】
前記制御手段によって切り替えられた音声信号を記録する記録手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の音声処理装置。
【請求項９】
第１増幅手段が、入力した音声信号を、第１ゲインを用いて増幅する第１増幅工程と、
第２増幅手段が、前記音声信号を、前記第１ゲインより高い第２ゲインを用いて増幅する第２増幅工程と、
制御手段が、前記第１増幅工程に基づく第１音声信号と前記第２増幅工程に基づく第２音声信号とを切り替えて出力するための制御工程と、を有し、
前記制御工程では、前記第１音声信号のレベルが所定の閾値を超えた場合に、前記第２音声信号から前記第１音声信号へ切り替え、前記第１音声信号のレベルが所定の期間に渡って前記所定の閾値を超えないことに応じて、前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える、ことを特徴とする音声処理装置の制御方法。
【請求項１０】
前記制御工程では、前記第１音声信号のレベルが前記所定の閾値を超える際の前記第１音声信号のレベルに応じて、前記所定の期間を変更する、ことを特徴とする請求項９に記載の音声処理装置の制御方法。
【請求項１１】
前記制御工程では、前記第１音声信号のレベルが前記所定の閾値を超える際の前記第１音声信号のレベルが大きいほど、前記所定の期間を長くする、ことを特徴とする請求項１０に記載の音声処理装置の制御方法。
【請求項１２】
前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える場合に、前記第１音声信号のレベルと前記第２音声信号のレベルとの差分が、差分の閾値以下になるように前記第２音声信号を補正する補正工程を更に有する、ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の音声処理装置の制御方法。
【請求項１３】
前記補正工程では、前記第１音声信号と前記第２音声信号の位相差又は信号レベルの差に少なくとも基づいて、前記第２音声信号を補正する、ことを特徴とする請求項１２に記載の音声処理装置の制御方法。
【請求項１４】
前記制御工程では、前記第１音声信号が前記所定の閾値を超えたタイミングを遅延させて判定することによって、前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える、ことを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の音声処理装置の制御方法。
【請求項１５】
前記制御工程において切り替えられた音声信号をモニタに出力する出力工程を更に有する、ことを特徴とする請求項９から１３のいずれか１項に記載の音声処理装置の制御方法。
【請求項１６】
前記制御工程において切り替えられた音声信号を記録する記録工程を更に有する、ことを特徴とする請求項９から１４のいずれか１項に記載の音声処理装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声処理装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つのＡＤ変換器を備えた音声処理装置において、同一の音声信号を異なるレベルで入力し、一方の音声信号が飽和するレベルでは他方の飽和していない音声信号に切り替えて信号を出力する技術が知られている（特許文献１）。このような技術を用いることにより、結果的に装置のダイナミックレンジを拡張することができる。
【０００３】
ところで、４０ＫＨｚ等の超音波キャリアを用いて変調した可聴帯域の音声を超音波発音体から発生させて、鋭い指向性の音場を形成し、特定の狭い範囲の対象者のみに音を認識させる超指向性音響システム（パラメトリックスピーカともいう）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−９７８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可聴帯域外の超音波キャリア信号で変調された信号を入力し、一方のＡＤ変換器からの信号の歪んだ所定レベル以上の信号領域を他方の歪んでいない信号に切り替えて出力すると、出力される信号の波形が連続的にならず、違和感のあるものになる場合がある。これは、連続的に大音量が入力され、高いゲインで増幅した音声信号が歪む場合には折り返しの歪みが発生するため、低ゲインで増幅した音声信号との結合点では波形が連続的にならず、歪みの多い信号となるためである。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。その目的は、同一の音声信号を異なるゲインで増幅した信号を切り替えて新たな音声信号を生成する装置において、一方のゲインで歪むレベルの音声が入力される場合に、出力する音声信号の歪みを低減する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題を解決するため、例えば本発明の音声処理装置は以下の構成を備える。すなわち、入力した音声信号を、第１ゲインを用いて増幅する第１増幅手段と、前記音声信号を、前記第１ゲインより高い第２ゲインを用いて増幅する第２増幅手段と、前記第１増幅手段に基づく第１音声信号と前記第２増幅手段に基づく第２音声信号とを切り替えて出力するための制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記第１音声信号のレベルが所定の閾値を超えた場合に、前記第２音声信号から前記第１音声信号へ切り替え、前記第１音声信号のレベルが所定の期間に渡って前記所定の閾値を超えないことに応じて、前記第１音声信号から前記第２音声信号へ切り替える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、同一の音声信号を異なるゲインで増幅した信号を切り替えて新たな音声信号を生成する装置において、一方のゲインで歪むレベルの音声が入力される場合に、出力する音声信号の歪みを低減可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１における音声処理装置の一例としてのデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図
【図２】実施形態１における事前処理部の機能構成例を示すブロック図
【図３】実施形態１における補正処理に係る一連の動作を示すフローチャート
【図４】実施形態１におけるレベル検出部の検出例を説明するための図
【図５】実施形態１における切替波形の一例を説明するための図
【図６】実施形態２における事前処理部の機能構成例を示すブロック図
【図７】実施形態２における補正処理に係る一連の動作を示すフローチャート
【図８】実施形態２における音声信号の切り替えを説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態１）
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では音声処理装置の一例として、音声を収音可能なデジタルカメラを用いる例を説明する。しかし、本実施形態は、デジタルカメラに限らず、音声を収音することが可能な他の機器にも適用可能である。これらの機器には、例えばスマートフォンを含む携帯電話機、ゲーム機、タブレット端末、時計型や眼鏡型の情報端末、医療機器、車載用システムの機器などが含まれてよい。
【００１１】
（デジタルカメラの構成）
図１は、本実施形態の音声処理装置の一例としてのデジタルカメラ１００の機能構成例を示すブロック図である。なお、図１に示す機能ブロックの１つ以上は、ＡＳＩＣやプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ＣＰＵやＭＰＵ等のプログラマブルプロセッサがソフトウェアを実行することによって実現されてもよい。また、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。従って、以下の説明において、異なる機能ブロックが動作主体として記載されている場合であっても、同じハードウェアが主体として実現されうる。
【００１２】
図１を参照して、実施形態１におけるデジタルカメラ１００の機能構成例について説明する。撮像部１０１は、不図示の撮影レンズにより取り込まれた被写体の光学像をＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子により画像信号に変換し、アナログデジタル変換をして、画像処理部１０２に送信する。
【００１３】
画像処理部１０２は、入力されたデジタル画像信号に、設定値に基づいてホワイトバランスや色、明るさなどを調整し映像反転など画質調整処理を行いメモリ１０５や後述の表示制御部１０９、制御部１１１に送信する。音声入力部１０３は、内蔵されたマイクまたは音声入力端子を介して接続された外部マイク等により、デジタルカメラ１００の周辺の音声を集音し、事前処理部１１５に送信する。
【００１４】
事前処理部１１５は、音声入力部１０３から入力される音声信号に対し、後述する音声処理を適用して、処理後の音声信号を出力する。音声処理部１０４は、入力された音声信号に対して、チャネル割り付けやレベルの適正化処理、特定周波数の低減処理等の音声に関する処理を行いメモリ１０５に送信する。
【００１５】
メモリ１０５は、画像処理部１０２、音声処理部１０４により得られた画像信号及び音声信号を一時的に記憶する。符号化処理部１０６は、メモリ１０５に一時的に記憶された画像信号や音声信号を読み出して画像信号の符号化、音声信号の符号化などを行い、圧縮画像データ、圧縮音声データ等を生成し、記録再生部１０７に送信する。
【００１６】
記録再生部１０７は、符号化処理部１０６で生成された圧縮画像データ、圧縮音声データ、その他撮影に関する制御データ等を記録媒体１０８記録媒体に転送し記録制御を行う。また、記録再生部１０７は、記録媒体１０８に記録された圧縮画像データ、圧縮音声データ、各種データ、プログラムを読み出しを制御する。記録媒体１０８は、記録再生部１０７からのデータを記録保存する。圧縮画像データや圧縮音声データ等を記録することができれば、磁気ディスク、光学式ディスク、半導体メモリなどのあらゆる方式の記録媒体であってよく、また複数の記録媒体であってもよい。
【００１７】
表示制御部１０９は、符号化処理部１０６から送信された画像信号や画像処理部１０２から送信された画像信号にかかる映像や、デジタルカメラ１００の操作をするための操作画面（メニュー画面）等を表示部１１０に表示させる。表示部１１０は、表示制御部からのデータを表示する。例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー等の表示デバイスなどである。操作部１１２は、ボタンやダイヤルなどからなり、ユーザの操作に応じて、指示信号を制御部１１１に送信する。例えば、電源ボタン、記録開始ボタン、メニュー表示ボタン、決定ボタン、カーソルキー、表示部１１０の任意の点を指定するためのポインティングデバイス、タッチパネル等からなる。
【００１８】
制御部１１１は、例えば、ＣＰＵ（ＭＰＵ）、ＲＯＭ及びＲＡＭなどを含み、ＲＯＭに含まれるプログラムをＲＡＭに展開、実行することにより音声処理装置の各種動作を制御する。制御部１１１は、操作部から送信された指示信号に基づいて、デジタルカメラ１００の各ブロックに制御信号を送信することで、デジタルカメラ１００の各ブロックを制御する。バス１１３は、各種データ、制御信号などをデジタルカメラ１００の各ブロックに送る。
【００１９】
例えば、本実施形態の音声処理装置は、上述の機能ブロックにより以下のような通常動作を行う。
【００２０】
デジタルカメラ１００は、ユーザが操作部１１２の電源ボタンを操作すると、操作部１１２は制御部１１１に起動の指示を通知する。制御部１１１は、この指示を受けると、不図示の電源供給部を制御して、デジタルカメラ１００の各ブロックに対して電源を供給させる。
【００２１】
電源が供給されると、制御部１１１は、例えば、操作部１１２のモード切り替えスイッチが、例えば、撮影モード、再生モード等のどのモードであるかを操作部１１２からの指示信号により確認する。撮影モードでは、デジタルカメラ１００は撮影待機状態でユーザが操作部１１２の記録開始ボタンを操作することで、撮影を開始し、その間、圧縮画像データと圧縮音声データが、記録媒体１０８に記録される。そしてユーザが操作部１１２の撮影終了ボタンを操作することで、撮影を終了し、再び撮影待機状態になる。再生モードでは、ユーザが選択したファイルに関する圧縮画像データと圧縮音声データを記録媒体１０８から再生して表示部１１０に映像を表示させる。
【００２２】
撮影モードが設定されるとまず、撮影待機状態に設定される。撮影待機状態において、ユーザが操作部１１２の記録開始ボタンを操作することにより、操作部１１２から制御部１１１に撮影開始の指示信号が送信される。制御部１１１は、撮影開始の制御信号をデジタルカメラ１００の各機能ブロックに送信する。
【００２３】
撮像部１０１は、撮影レンズにより取り込まれた被写体の光学像を撮像素子により画像信号に変換する。撮像部１０１は、撮像素子からのアナログ画像信号をアナログデジタル変換し、画像処理部１０２に送信する。画像処理部１０２は、入力されたデジタル画像信号の画質調整処理（ホワイトバランスや色、明るさなど）を設定値に基づいて処理し、表示制御部１０９に送信する。表示制御部１０９は、受信した画像信号に関する映像を表示部１１０に表示させる。また、画像信号はメモリ１０５にも出力され、メモリ１０５に一時的に記憶される。
【００２４】
音声入力部１０３は、内蔵されたマイク、又は音声入力端子を介して接続された音声装置から得られた音声信号を事前処理部１１５に送信する。事前処理部１１５は、入力されたアナログ音声信号に、後述するオートアッテネート等の補正処理を行って信号の歪みを補正し、音声処理部１０４に出力する。音声処理部１０４は、事前処理部１１５から出力された音声信号に対して、レベルの適正化処理、特定周波数の低減処理等をして音声信号を生成して、メモリ１０５に一時的に記憶する。
【００２５】
符号化処理部１０６は、メモリ１０５に一時的に記憶された画像信号や音声信号を読み出して所定の符号化を行い、圧縮画像データ、圧縮音声データ等を生成する。制御部１１１は、生成された圧縮画像データ、圧縮音声データを合成し、データストリームを形成し、記録再生部１０７に出力する。記録再生部１０７は、ＵＤＦ、ＦＡＴ等のファイルシステム管理のもとに、データストリームを一つの動画ファイルとして記録媒体１０８に書き込んでいく。デジタルカメラ１００は、上述の動作を撮影中に継続する。
【００２６】
ユーザが操作部１１２の記録ボタンを操作することにより、撮影終了の指示信号が制御部１１１に送信されると、制御部１１１は、撮影終了の制御信号をデジタルカメラ１００の各ブロックに送信する。撮影終了の制御信号を受信した各ブロックは、メモリへの信号の送信を停止したり、メモリ１０５に記憶されている信号を処理し終えたりして処理を終了する。
【００２７】
記録再生部１０７は、ＵＤＦ、ＦＡＴ等のファイルシステム管理のもとに、データストリームを一つの動画ファイルとして記録媒体１０８に書き込んでいく。データストリームの供給が停止すると、動画ファイルを完成させて記録動作を停止する。制御部１１１は、記録動作が停止すると、撮影待機状態に移行させるように制御信号をデジタルカメラ１００の各ブロックに送信して、撮影待機状態に戻る。
【００２８】
撮影待機状態では、制御部１１１は、デジタルカメラ１００の各ブロックを以下のように動作させる。画像処理部１０２は、画像信号を表示制御部１０９に送信し表示部１１０に画像信号に関する映像を表示させる。ユーザはこの様にして表示された画面を見ながら撮影の準備を行う。
【００２９】
再生モードでは、制御部１１１は、再生状態に移行させるように制御信号をデジタルカメラ１００の各ブロックに送信する。記録媒体１０８に記録された圧縮画像データと圧縮音声データとからなる動画ファイルを記録再生部１０７が読出して、読出された圧縮画像データと圧縮音声データとを符号化処理部１０６に送る。符号化処理部１０６は、圧縮画像データと圧縮音声データとを一時的にメモリ１０５に記憶させ、所定の手順で復号し、復号化した画像信号を表示制御部１０９に送信する。表示制御部１０９は、入力された画像信号にかかる映像を表示部１１０に表示させる。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施形態における事前処理部１１５の機能構成例について説明する。図２は、事前処理部１１５における機能ブロックと各機能ブロック間の主要な接続関係を示している。従って、事前処理部１１５は、各機能ブロック間で制御信号を送受信するための不図示の接続関係を有し得る。図２に示す機能ブロックは、分割され又は統合されて以下に説明する機能を実現してもよい。
【００３１】
事前処理部１１５は、音声入力部１０３からの音声信号を２系統に分配し、ＬｏＧａｉｎＡｍｐ２０１とＨｉＧａｉｎＡｍｐ２０３とに入力する。ＬｏＧａｉｎＡｍｐ２０１は、増幅器であり、ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２０３が印加するゲインより低いゲイン（増幅量）を印加して、入力された音声信号を増幅する。Ｌｏ側ＡＤ２０２は、ＬｏＧａｉｎＡｍｐ２０１の信号をデジタル変換する。ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２０３は、増幅器であり、ＬｏＧａｉｎＡｍｐ２０１より高いゲインを印加して、入力された音声信号を増幅する。Ｈｉ側ＡＤ２０４は、ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２０３の信号をデジタル変換する。ＡＴＴ２０５は、減衰器（アッテネータ）を含み、Ｈｉ側ＡＤ２０４の信号を、ＨｉＧａｉｎＡｍｐ２０３とＬｏＧａｉｎＡｍｐ２０１の増幅量の差の分だけ減衰させる。差分解析部２０６は、例えば演算回路或いは比較器を含み、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号とＡＴＴ２０５からの信号との差分を算出し、その差分を解析する。レベル補正部２０７は、差分解析部２０６の解析結果に基づいてＡＴＴ２０５のレベルを補正する。レベル検出部２０８は、Ｌｏ側ＡＤ２０２の出力レベルを検出する。スレッシュ判定部２０９は、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号が所定の閾値を超えているか否かを判定する。歪時間判定部２１０は、スレッシュ判定部２０９が所定の閾値を超えていないと判定している時間を計測する。切替判定部２１１は、歪時間判定部２１０による判定結果の情報とレベル検出部２０８による検出情報とに基づいて、ＳＷ２１２の切り替え時間やＳＷ２１２の切り替えタイミングを制御する。すなわち、切替判定部２１１は制御手段として動作してよい。ＳＷ２１２は、切替判定部２１１の判定結果に基づいて、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号とレベル補正部２０７からの信号とを切り替えるスイッチである。
【００３２】
（補正処理に係る一連の動作）
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、事前処理部１１５によって実行される、音声信号に対する補正処理に係る一連の動作について説明する。なお、本実施形態では、図２に示した事前処理部１１５の各機能ブロックが回路等のハードウェアによって実現されるものとする。しかし、事前処理部１１５に含まれる不図示の演算部がＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、事前処理部１１５内の所定の機能ブロックの機能を実現してもよい。
【００３３】
図３（ａ）は、補正処理のうちの、切替制御処理の動作を示している。この切替制御処理は、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号の歪んでいる領域をＬｏ側ＡＤ２０２からの信号の歪んでいない領域に切り替えるオートアッテネートによる信号特性（信号波形の接続ひずみ）を改善する処理である。具体的には、切替制御処理では、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号から、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号への切り替えは、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号が所定の閾値を超えた場合に即時に行う。一方、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの出力に切り替わった後は、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号が（聴覚上違和感のない）所定の期間に渡って上記所定の閾値を超えない場合に、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号へ戻す。また、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号へ戻すタイミングを、Ｌｏ側ＡＤ２０２からの信号が閾値を超えた出力レベルに応じて遅らせる。このようにすることで、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号が連続的に歪む場合に、信号レベルに応じてＬｏ側ＡＤ２０２からの信号をより長く使用することで信号波形の接続ひずみを改善することができる。
【００３４】
なお、図３に示すＡＤ１とＡＤ２は、それぞれＬｏ側ＡＤ２０２とＨｉ側ＡＤ２０４の出力レベルを表し、Ｌｔｈは、スレッシュ判定部２０９が用いる閾値レベルを表す。また、Ｔｌｅｖｅｌは、レベル検出部２０８によって算出された待機時間を表し、時間Ｔは、レベル検出部２０８からの信号とスレッシュ判定部２０９からの検出情報とに基づいて、ＳＷ２１２に実際に設定される切替用待機時間を表す。事前処理部１１５は、以下のＳ２０１〜Ｓ２０８の処理を音声入力部１０３からの信号をサンプル周期ごとに実行する。
【００３５】
Ｓ２０１において、スレッシュ判定部２０９は、ＡＤ１（Ｌｏ側ＡＤ２０２の出力レベル）とＬｔｈとを比較して、ＡＤ１がＬｔｈより大きいかを判定する。スレッシュ判定部２０９は、ＡＤ１がＬｔｈより大きいと判定した場合、Ｓ２０２に進み、ＡＤ１がＬｔｈ以下であると判定した場合、Ｓ２０５に進む。
【００３６】
Ｓ２０２において、ＳＷ２１２は、切替判定部２１１の指示に応じて、ＡＤ１を出力するように出力を（ＡＤ２から）切り替える。さらにＳ２０３において、スレッシュ判定部２０９は、Ｌｏ側ＡＤ２０２が出力したＡＤ１のレベル（ＡＤ１＿Ｌｅｖｅｌ）を取得する。
【００３７】
Ｓ２０４において、歪時間判定部２１０は、入力レベルに応じて時間ＴにＴｌｅｖｅｌの値を入力する。Ｔｌｅｖｅｌの具体的な値の例を図４に示す。図４は、−１２０ｄＢｓｐｌの音圧ｑｗが音声入力部１０３に印加された場合のＡＤ１のレベルに対するＴｌｅｖｅｌの算出方法の例を示している。歪時間判定部２１０は、入力信号が大きいほどＴｌｅｖｅｌの時間も大きくする。これは聴覚マスキングを利用したものであり、音声レベルが大きい場合は順方向マスキングの時間も長くなることから、入力音に応じてＴｌｅｖｅｌの値を変更させるものである。
【００３８】
Ｓ２０２においてＡＤ１がＬｔｈ以下であると判定された結果、Ｓ２０５において、歪時間判定部２１０は、時間Ｔ＝０であるか否かを判定する。時間Ｔ＝０であると判定した場合、Ｓ２０６において、ＳＷ２１２は、切替判定部２１１の指示に応じて、出力を（ＡＤ２に基づく）ＡＴＴ２０５からの信号に切り替える。一方、Ｓ２０７において、歪時間判定部２１０は、時間ＴをデクリメントしてＳ２０８に進む。すなわち、閾値判定処理では、ＡＤ１の信号がＬｔｈ以下となった場合に、歪時間判定部２１０がＡＤ１の信号がＬｔｈ以下となってから時刻Ｔを経過するかを判定する。そして、時間Ｔを経過するまでＡＤ１の信号を出力し、その後、時間Ｔを経過すると、ＳＷ２１２は出力をＡＴＴ２０５からの出力に切り替える。このようにして、ＡＤ１の出力に切り替わった後は、ＡＤ１の信号が（聴覚上違和感のない）切替用待機時間Ｔ（例えば聴覚マスキング限界の３０ｍｓ）に渡って閾値を超えない場合に、ＡＴＴ側の信号へ戻すように動作する。また、Ｓ２０４において時間Ｔを設定することにより、ＡＤ１側の信号レベルがＬｔｈを超えた場合に、Ｌｔｈを超えたレベルに応じてＡＴＴ側の出力に戻る時間を遅らせることが可能となる。
【００３９】
Ｓ２０８において、事前処理部１１５は、音声入力部１０３からの信号が継続する場合、処理を継続するためにＳ２０１に戻り、入力された信号が最後のサンプル周期である場合、処理を終了する。
【００４０】
図５には、入力信号に対する本実施形態の閾値判定処理の具体例を波形で示している。実線で示すＡＤ２側のＨｉＧａｉｎＡｍｐ出力の信号レベルがＬｔｈを超えた場合、ＳＷ２１２からの出力は、破線で示すＡＤ１側のＬｏＧａｉｎＡｍｐ出力側に即座に切り替わる。その後、信号レベルが閾値以下となり、更に信号レベルが閾値を下回った時間がＴｔｈを超えると、ＳＷ２１２から出力される信号はＡＴＴ側であるＨｉＧａｉｎＡｍｐ側に切り替わる。
【００４１】
次に、図３（ｂ）を参照して、補正処理のうちの、差分補正処理の動作について説明する。Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号とＬｏ側ＡＤ２０２からの信号とを切り替えて繋げる場合、両者の位相差は本来小さい。この差分補正処理では、両者の信号の位相差を信号レベルの差を用いて判定し、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号とＬｏ側ＡＤ２０２からの信号との差がノイズレベル以上にならないように、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号を補正する補正値を算出する。
【００４２】
なお、図３（ｂ）に示すＡＴＴは、ＡＴＴ２０５の信号レベルを表す。また、Ｄｉｆｆは、Ｌｏ側ＡＤ２０２の信号レベルからＡＴＴ２０５の信号レベルを差し引いた信号レベル差の絶対値を表し、Ｄｉｆｆ＿Ｔｈは、信号に対する補正が必要となる閾値レベルを表す。Ｄｉｆｆ＿Ｔｈの目安としては、回路のノイズフロア程度が妥当であり、例えば、おおよそ−６０ｄＢｆｓである。なお、差分補正処理は、上述の切替制御処理がサンプル周期で処理を繰り返す度に実行されてよい。
【００４３】
Ｓ３０１において、差分解析部２０６は、差分Ｄｉｆｆ＝｜ＡＤ１−ＡＴＴ｜を計算する。すなわち、差分解析部２０６は、Ｌｏ側ＡＤ２０２の信号レベルからＡＴＴ２０５の信号レベルを差し引いた信号レベル差の絶対値を求める。Ｓ３０２において、差分解析部２０６は、差分Ｄｉｆｆが閾値ＤＩＦＦ＿Ｔｈを下回っているかを判定し、差分Ｄｉｆｆが閾値ＤＩＦＦ＿Ｔｈを下回っている場合はＳ３０３に進む。一方、差分ＤｉｆｆがＤＩＦＦ＿Ｔｈ以上である場合、Ｓ３０４に進む。なお、Ｓ３０１〜Ｓ３０２の処理は、Ｌｏ側ＡＤ２０２の信号とＡＴＴ２０５の信号の位相差を、信号レベル差を用いて判定することに相当する。
【００４４】
Ｓ３０３において、レベル補正部２０７は補正値を０に設定する。つまり、差分Ｄｉｆｆが、閾値ＤＩＦＦ＿Ｔｈを下回っている場合には何も補正を行わないようにする。Ｓ３０５において、事前処理部１１５は、差分補正処理の動作を終了するかを判定し、差分補正処理を終了すると判定した場合に本一連の動作を終了する。一方、更に差分補正処理の操作を終了しない場合、処理をＳ３０１に戻す。
【００４５】
差分ＤｉｆｆがＤＩＦＦ＿Ｔｈ以上であると判定された場合、Ｓ３０４において、差分解析部２０６は、補正値＝ＤＩＦＦ＿Ｔｈ−Ｄｉｆｆを算出して（閾値と差分Ｄｉｆｆの差を補正値として）、レベル補正部２０７に送信する。このときレベル補正部２０７は、ＡＴＴ２０５から出力される減衰信号に対して、設定された補正値を適用し、求めた信号をＳＷ２１２に出力する。なお、ＳＷ２１２から出力される音声信号は、音声処理部１０４等を介して、記録媒体１０８に記録されてもよいし、音声出力部１１４から外部のモニタに出力されてよい。
【００４６】
このようにすることで、Ｓ２０２における信号切り替え時にＡＤ１信号とＡＴＴ２０５からの出力信号とにオフセットが発生する場合であっても、レベル補正部２０７がオフセットが差分の閾値以下になるようにオフセット補正を行うため歪音が緩和される。
【００４７】
このように本実施形態では、ＡＤ１の信号が閾値を超えた場合にＡＴＴ側からＡＤ１の信号に切り替え、その後ＡＤ１の信号が所定の期間に渡って過大入力がない場合、ＳＷ２１２から出力する信号を、ＡＴＴ側の信号に切り替える。これにより切り替え前後の違和感を低減することができる。また、信号切替時にオフセットが発生する場合に、両信号の差分及び所定の閾値を用いてオフセット補正を行うようにした。これによりパラメトリックスピーカなどの超音波キャリア信号を搬送波に用いた音声信号が入力された際に、同一の信号を異なるゲインで増幅した信号間にＤＣオフセットが発生した場合であっても、違和感の少ない音声を生成することが可能になる。換言すれば、同一の音声信号を異なるゲインで増幅した信号を切り替えて新たな音声信号を生成する際に、（超音波キャリア信号を用いる等）歪むレベルの音声が入力される場合に出力する音声信号の歪みを低減可能になる。
【００４８】
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。本実施形態のデジタルカメラ１００は、実施形態１と事前処理部の構成の一部や処理の一部が異なるが、その他の構成は実施形態１と同一である。このため、同一の構成や処理については同一の符号を付して重複する説明は省略し、相違点について重点的に説明する。
【００４９】
図６は、実施形態２における事前処理部６００の機能構成例を示している。事前処理部６００は、実施形態１の事前処理部１１５に対してレベル検出部２０８、差分解析部２０６、レベル補正部２０７を有しない代わりに、遅延部６０１〜遅延部６０３を用いて、異なるゲインで増幅した信号を遅延させる構成を有する。遅延部６０１〜遅延部６０３は、例えば信号処理用の回路を含む。遅延部６０１は、ＡＤ１の音声信号を遅延させる。遅延部６０２は、ＡＴＴ２０５からの信号を遅延部６０１と同様の遅延量だけ遅延させる。また、遅延部６０３は、歪時間判定部２１０からの情報を遅延部６０１と同様の遅延量だけ遅延させる。
【００５０】
次に、図７を参照して、歪時間判定部２１０の具体的な動作である、実施形態２における補正処理に係る一連の動作を説明する。なお、本実施形態では、図２に示した事前処理部６００の各機能ブロックが回路等のハードウェアによって実現されるものとする。しかし、事前処理部６００に含まれる不図示の演算部がＲＯＭ等の記録媒体に記録されたプログラムを実行することにより、事前処理部６００内の所定の機能ブロックの機能を実現してもよい。
【００５１】
図７（ａ）及び（ｂ）において、ＡＤ１は、ＡＤ１の出力レベルを示し、Ｌｔｈはスレッシュ判定部２０９の閾値レベルを示す。また、Ｎｍａｘは、遅延部６０３が用いるバッファサイズを示す。例えば、本処理の動作が４８ＫＨｚサンプル周期で動作し、遅延ブロックが１ｓである場合、ｎ値の最大は４８０００となる。ｎは遅延部６０３に歪時間判定情報をセットするためのアドレスを表し、Ｆｌａｇ（ｎ）はアドレスｎに入っている歪時間判定情報である。本実施形態において、ｎは、サンプルごとにインクリメントされることから、Ｆｌａｇ（ｎ+１）は遅延部６０３が挿入された歪時間判定情報である。Ｃｏｕｎｔは歪時間の継続カウント値を示す。Ｃｆｌａｇは、ＳＷ２１２に対する切替判定部２１１からの切り替え情報である。Ｃｆｌａｇが０の場合、ＡＤ１が閾値Ｌｔｈを超えた後にＮｍａｘで規定する遅延時間を経過したため、ＬｏＧａｉｎＡｍｐ側の出力からＨｉＧａｉｎＡｍｐ側の出力に切り替え可能であることを示す。
【００５２】
図７（ａ）を参照して、Ｃｆｌａｇを設定する動作を説明する。Ｓ４０１において、スレッシュ判定部２０９は、ＡＤ１の信号レベルがＬｔｈより大きいか（すなわちＡＤ１＞Ｌｔｈ）を判定する。スレッシュ判定部２０９は、ＡＤ１＞Ｌｔｈである場合にはＳ４０２に進み、そうでない場合にはＳ４０４に進む。
【００５３】
Ｓ４０２において、歪時間判定部２１０は、Ｃｏｕｎｔに遅延部６０１、遅延部６０２、遅延部６０３の遅延量であるＮｍａｘを設定する。更に、Ｓ４０３において、歪時間判定部２１０は、Ｃｆｌａｇに１を設定する。
【００５４】
一方、Ｓ４０１においてＡＤ１の信号レベルがＬｔｈ以上である（すなわちＡＤ１≦Ｌｔｈ）と判定された場合、Ｓ４０４において、歪時間判定部２１０は、Ｃｏｕｎｔが０より大きいか（すなわちＣｏｕｎｔ＞０）を判定する。歪時間判定部２１０は、Ｃｏｕｎｔ＞０である場合、Ｓ４０５に進み、Ｓ４０５においてＣｏｕｎｔをデクリメント（値を１だけ減算）する。更に、Ｓ４０６において、歪時間判定部２１０はＣｆｌａｇを１に設定する。一方、歪時間判定部２１０は、Ｓ４０４においてＣｏｕｎｔが０である（すなわちＣｏｕｎｔ＝０）と判定した場合、Ｓ４０７においてＣｆｌａｇ＝０にクリアする。Ｓ４０８において、歪時間判定部２１０は、一連の処理を終了するかを判定し、サンプル周期ごとの処理を継続する場合にＳ４０１に処理を戻し、そうでない場合には、一連の処理を終了する。
【００５５】
次に、図７（ｂ）を参照して、歪時間判定部２１０における歪フラグ設定処理に係る動作と切替判定部２１１における動作について説明する。なお、この歪フラグ設定処理は、上述のＳ４０１〜Ｓ４０７の処理が１サイクル終了してＣｆｌａｇの内容が設定されるたびに呼び出されてよい。
【００５６】
Ｓ５０１において、歪時間判定部２１０は、カウンタｎが遅延量Ｎｍａｘを超えているか判定する。カウンタｎが遅延量Ｎｍａｘを超えていると判定した場合、Ｓ５０３に進み、そうでない場合、Ｓ５０２においてｎをクリア（０に設定）する。
【００５７】
Ｓ５０３において、スレッシュ判定部２０９は、ＡＤ１がＬｔｈより大きいかを判定する。スレッシュ判定部２０９は、ＡＤ１がＬｔｈより大きい（すなわちＡＤ１＞Ｌｔｈ）と判定した場合、Ｓ５０４に進み、そうでない場合、Ｓ５０５に進む。
【００５８】
Ｓ５０４において、歪時間判定部２１０は、アドレスｎのフラグＦｌａｇ（ｎ）に歪んでいることを示す情報である１を設定する。一方、Ｓ５０５において、歪時間判定部２１０は、（ＡＤ１≦Ｌｔｈであるため）アドレスｎのフラグＦｌａｇ（ｎ）に歪んでいないことを示す情報である０を設定する。
【００５９】
Ｓ５０６において、切替判定部２１１は、フラグＦｌａｇ（ｎ）に基づく切替判定動作を開始する。Ｓ５０７において、切替判定部２１１はＦｌａｇ（ｎ+１）が0（すなわち遅延させた信号が歪んでいない）であるか否かを判定する。切替判定部２１１は、Ｆｌａｇ（ｎ+１）が0である（歪んでいない）場合、Ｓ５０８に進み、そうでない（すなわち歪んでいる）場合にはＳ５１２に進む。
【００６０】
Ｓ５０８において、切替判定部２１１は、更にＦｌａｇ（ｎ+２）が１であるかを判定する。切替判定部２１１は、更にＦｌａｇ（ｎ+２）が１である場合にはＳ５０９に進み、そうでなければ、Ｓ５１１に進む。Ｓ５０９において、切替判定部２１１は、Ｃｆｌａｇ＝１であるかを判定する。このとき、切替判定部２１１は、Ｓ５０７〜Ｓ５０９の判定により、ＡＤ１が閾値Ｌｔｈを超えたものであり、かつＡＤ２（ＡＴＴ側）からＡＤ１側への切り替えが可能であるかを判定する。切替判定部２１１は、切り替え情報が１であると判定した場合、Ｓ５１０に進み、そうでない場合には、Ｓ５１１に進む。Ｓ５１０において、ＳＷ２１２は、Ｃｆｌａｇの設定（Ｃｆｌａｇ＝１）に基づき、ＳＷ２１２をＡＤ２（ＡＴＴ２０５側）の信号から、ＡＤ１の信号に切り替える。Ｓ５１１では、切替判定部２１１は、ｎをインクリメントする（カウントを１つ進める）。
【００６１】
切替判定部２１１は、Ｓ５０７においてＦｌａｇ（ｎ+１）＝１であると判定した場合、Ｓ５１２において、更にＦｌａｇ（ｎ+２）＝０である（すなわち歪んでいない）か判定する。切替判定部２１１は、Ｆｌａｇ（ｎ+２）が０であると判定した場合、Ｓ５１３に進み、そうでない場合にはＳ５１１に進む。
【００６２】
Ｓ５１３において、切替判定部２１１は、Ｃｆｌａｇ＝０であるかを判定する。切替判定部２１１は、切り替え情報が０であると判定した場合、Ｓ５１４に進み、そうでない場合、Ｓ５１１へ進む。すなわち、Ｓ５０７、Ｓ５１２〜Ｓ１３の判定により、切替判定部２１１は、ＡＤ１が閾値Ｌｔｈを超えた後にＮｍａｘで規定する遅延時間を経過し、ＡＤ１側の出力からＡＴＴ側の出力に切り替え可能であるかを判定する。Ｓ５１４において、ＳＷ２１２は、切替判定部２１１の指示に応じて、スイッチを、ＡＤ１の信号からＡＤ２（ＡＴＴ２０５側）の信号に切り替える。
【００６３】
Ｓ５１５において、切替判定部２１１は、一連の処理を終了するかを判定し、サンプル周期ごとの処理を継続する場合にＳ５０１に処理を戻し、そうでない場合には、一連の処理を終了する。
【００６４】
このような一連の動作による信号の切り替え動作の例を、図８を参照して説明する。なお、図８における遅延後とは、ＡＤ１からの信号を遅延させた遅延部６０１の出力状態を表す。ＡＤ１の入力レベルがＬｔｈを超えた場合（例えば８０１）に、Ｃｏｕｎｔが（例えばＮｍａｘに）設定され、そしてＣｆｌａｇが１に設定される（Ｓ４０３参照）。その後、ＡＤ１の入力レベルがＬｔｈを超えてない状況が継続するとＣｏｕｎｔが下がっていき（Ｓ４０５参照）、Ｃｏｕｎｔが０になった時点でＣｆｌａｇがＬｏに落ちる（すなわち０に設定される。Ｓ４０７参照）。ＳＷ２１２の切り替えは、Ｃｌｆａｇが立ったタイミングのサンプルからＮｍａｘ遅延してＡＤ１側に切り替えられ、また、Ｃｏｕｎｔ＝０になった時点でＡＴＴ側に切り替える動作となる。なお、ＳＷ２１２から出力される音声信号は、音声処理部１０４等を介して、記録媒体１０８に記録されてもよいし、音声出力部１１４から外部のモニタに出力されてよい。但し、ＳＷ２１２から出力される音声信号は遅延を含むため、記録媒体１０８に記録される方が遅延の影響を解決し易い。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、遅延部６０３を用いて歪時間の判定を遅延させることにより、Ｈｉ側ＡＤ２０４からの信号が断続的に歪む場合に、ＡＤ１側の信号からＡＴＴ側の信号に戻る時間を遅延させ、信号波形の接続ひずみを改善することができる。また、ＡＤ１側の信号とＡＴＴ側の信号のそれぞれも歪時間の判定と同様に遅延させることにより、ＡＴＴ側の信号をＡＤ１側に切り替えるタイミングを同様に遅延させることができる。このようにして、同一の音声信号を異なるゲインで増幅した信号を切り替えて新たな音声信号を生成する際に、（超音波キャリア信号を用いる等）歪むレベルの音声が入力される場合に、出力する音声信号の歪みを低減可能になる。
【００６６】
なお、上述の実施形態では、音声入力が１つである構成を例に説明したが、上述の実施形態は、複数のマイクを用いた、たとえばステレオマイクや５．１ｃｈや７．１ｃｈなどの構成にも適用可能である。
【００６７】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０３…音声入力部、１１４…音声出力部、１１５…事前処理部、１０８…記録媒体、２０１…ＬｏＧａｉｎＡｍｐ、２０３…ＨｉＧａｉｎＡｍｐ、２０９…スレッシュ判定部、２１０…歪時間判定部、２１１…切替判定部、２１２…ＳＷ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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