(57)【要約】【課題】音響信号が届く範囲内の特定の装置とその音響信号を用いた音響通信を行うこと。【解決手段】音響信号生成手段１０１は、特定の周波数成分に情報が重畳された音響信号を生成する。記憶手段１０２は、音響信号を偏移させる周波数に関するデータとして、音響信号の周波数の偏移前後の比率と移動速度を表すデータとを対応付けたデータを記憶する。偏移手段１０３は、音響信号生成手段１０１が音響信号を生成すると、その音響信号、すなわち特定周波数成分に情報が重畳された音響信号の周波数を、記憶手段１０２が記憶する偏移周波数データに応じて偏移させる。出力手段１０４は、供給された音響信号、すなわち偏移手段１０３によって周波数が偏移させられた音響信号を出力する。【選択図】図４
2015185950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が重畳された音響信号を生成する音響信号生成手段と、
前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記音響信号生成手段が生成した音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、
前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号を音波として出力する出力手段とを備える
音響信号処理装置。
【請求項２】
情報が重畳された音響信号を受信する受信手段と、
前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記受信手段により受信された音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、
前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号から重畳されている情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された情報を出力する出力手段とを備える
音響信号処理装置。
【請求項３】
前記記憶手段が記憶するデータは、前記音響信号の偏移前後の周波数に関するデータと移動速度に関するデータとを対応付けたデータである
請求項１または２に記載の音響信号処理装置。
【請求項４】
前記情報が重畳された音響信号の複数の周波数成分には、当該複数の周波数成分毎に定められた情報が重畳されており、
前記記憶手段は、前記複数の周波数成分毎に異なる複数の前記偏移前後の周波数に関するデータと、当該複数の周波数成分毎に異なる複数の移動速度に関するデータとがそれぞれ対応付けられたデータを、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータとして記憶する
請求項１から３までのいずれか１項に記載の音響信号処理装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、前記複数の移動速度に関するデータに、移動速度が０であることを表すデータと移動速度が０以外であることを表すデータとが含まれ、且つ、当該移動速度が０であることを表すデータに前記音響信号の偏移が０であることを表すデータが対応付けられているデータを、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータとして記憶する
請求項４に記載の音響信号処理装置。
【請求項６】
音響信号処理装置を制御するコンピュータを、
情報が重畳された音響信号を生成する音響信号生成手段と、
前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記音響信号生成手段が生成した音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、
前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号を音波として出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項７】
音響信号処理装置を制御するコンピュータを、
情報が重畳された音響信号を受信する受信手段と、
前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、
前記受信手段により受信された音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、
前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号から重畳されている情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された情報を出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響信号を用いた通信の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響信号を用いた通信（以下「音響通信」という）の技術がある。特許文献１には、基準周波数で駆動されるエンコーダで変換した音響信号を送信し、受信した音響信号を基準周波数とは異なる周波数で駆動されるデコーダを用いて解読することで、送信側と受信側とで速度差がある状態でも正常な信号の送受信が行えるようにするという音響通信の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０４８３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通信によって情報を伝達する際には、特定の相手にだけ情報を伝達したい場合がある。音響通信であれば、例えば、音響信号が届く範囲にある複数の装置のうち、特定の装置とだけその音響信号を用いた音響通信を行いたいという場合である。特許文献１の技術では、そのような場合であっても、音響信号が届く範囲にある全ての装置が音響通信の対象となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、音響信号が届く範囲内の特定の装置とその音響信号を用いた音響通信を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、情報が重畳された音響信号を生成する音響信号生成手段と、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、前記音響信号生成手段が生成した音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号を音波として出力する出力手段とを備える音響信号処理装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、情報が重畳された音響信号を受信する受信手段と、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、前記受信手段により受信された音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号から重畳されている情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された情報を出力する出力手段とを備える音響信号処理装置を提供する。
【０００８】
前記音響信号処理装置において、前記記憶手段が記憶するデータは、前記音響信号の偏移前後の周波数に関するデータと移動速度に関するデータとを対応付けたデータであってもよい。
【０００９】
前記音響信号処理装置において、前記情報が重畳された音響信号の複数の周波数成分には、当該複数の周波数成分毎に定められた情報が重畳されており、前記記憶手段は、前記複数の周波数成分毎に異なる複数の前記偏移前後の周波数に関するデータと、当該複数の周波数成分毎に異なる複数の移動速度に関するデータとがそれぞれ対応付けられたデータを、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータとして記憶してもよい。
【００１０】
前記音響信号処理装置において、前記記憶手段は、前記複数の移動速度に関するデータに、移動速度が０を表すデータと移動速度が０以外を表すデータとが含まれ、且つ、当該移動速度が０を表すデータに前記音響信号の偏移が０を表すデータが対応付けられているデータを、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータとして記憶してもよい。
【００１１】
また、本発明は、音響信号処理装置を制御するコンピュータを、情報が重畳された音響信号を生成する音響信号生成手段と、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、前記音響信号生成手段が生成した音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号を音波として出力する出力手段として機能させるためのプログラムを提供する。
【００１２】
また、本発明は、音響信号処理装置を制御するコンピュータを、情報が重畳された音響信号を受信する受信手段と、前記音響信号を偏移させる周波数に関するデータを記憶する記憶手段と、前記受信手段により受信された音響信号の周波数を前記記憶手段が記憶するデータに応じて偏移させる偏移手段と、前記偏移手段が周波数を偏移させた音響信号から重畳されている情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された情報を出力する出力手段として機能させるためのプログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、音響信号が届く範囲内の特定の装置とその音響信号を用いた音響通信を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る音響通信システムの構成を示すブロック図
【図２】音響送信装置のハードウェア構成を示すブロック図
【図３】音響受信装置のハードウェア構成を示すブロック図
【図４】音響送信装置及び音響受信装置の機能構成を示すブロック図
【図５】出力された音響信号の周波数について説明するための図
【図６】偏移後音響信号について説明するための図
【図７】特定の周波数成分に情報が重畳されていない例を示す図
【図８】音響送信装置及び音響受信装置の動作の一例を示すシーケンスチャート
【図９】変形例の音響送信装置及び音響受信装置の機能構成を示すブロック図
【図１０】変形例の音響送信装置及び音響受信装置の動作の一例を示すシーケンスチャート
【図１１】情報が重畳された音響信号の一例を示す図
【図１２】音響信号の周波数が偏移させられる様子の一例を示す図
【図１３】変形例の音響送信装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図
【図１４】変形例の音響送信装置の機能構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る音響通信システム１の全体構成を示すブロック図である。この音響通信システム１は、音響送信装置１０と、複数の音響受信装置２０とを備えている。音響送信装置１０及び音響受信装置２０は、いずれも、音響信号に関する処理を行う装置であり、本発明の「音響信号処理装置」の一例である。音響送信装置１０は、情報が重畳された音響信号を音波として出力する。各音響受信装置２０は、音響送信装置１０が出力した音響信号を受信し、受信した音響信号から、その音響信号に重畳されている情報を抽出して出力する。このように、音響通信システム１は、音響信号を用いた通信（すなわち音響通信）により装置間で情報を伝達させるシステムである。
【００１６】
図２は、音響送信装置１０のハードウェア構成を示す図である。音響送信装置１０は、制御部１１と、記憶部１２と、音波出力部１３と、インターフェース１４とを備えたコンピュータである。制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置とを備えている。記憶部１２は、ハードディスク等の大容量で不揮発性の記憶手段であり、プログラムの他に、音響信号やその音響信号に重畳される情報などを記憶する。ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、ＲＯＭや記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することによって、音響送信装置１０の各部の動作を制御する。
【００１７】
音波出力部１３は、スピーカ及び音声処理回路（図示略）を備えており、制御部１１が記憶部１２から読み出して供給してくる音響信号を出力する出力手段である。インターフェース１４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子等を介した有線接続やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の規格に従った無線接続により、外部装置との間でデータの入出力を行う。上記の音響信号に重畳される情報は、インターフェース１４を介して外部装置から入力されてもよい。
【００１８】
図３は、音響受信装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。音響受信装置２０は、制御部２１と、記憶部２２と、通信部２３と、操作部２４と、表示部２５と、音波受信部２６とを備えたコンピュータである。本実施形態では、音響受信装置２０が、いわゆるスマートホンである場合を例に挙げて説明する。なお、音響受信装置２０は、スマートホンに限定されず、例えば、携帯電話機やタブレット端末、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、モバイルコンピュータ、ゲーム機など、ユーザが持ち運ぶことが可能な装置であればよい。
【００１９】
制御部２１は、ＣＰＵ等の演算装置と、ＲＯＭ及びＲＡＭなどの記憶装置とを備えている。記憶部２２は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable ROM）やフラッシュメモリなどの記憶手段である。ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、ＲＯＭや記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することによって、音響受信装置２０の各部の動作を制御する。通信部２３は、アンテナや通信回路を備えており、移動体通信網の基地局などと無線通信を行う。
【００２０】
操作部２４は、キーやタッチセンサなどの操作子を備えた操作手段であり、利用者の操作に応じた操作信号を制御部２１に供給する。制御部２１は、この操作信号に応じた処理を行う。表示部２５は、液晶パネルや液晶駆動回路を備えた表示手段であり、制御部２１による制御の下で画像を表示する。音波受信部２６は、マイクロホン及び音波処理回路（図示略）を備えており、音響送信装置１０により出力された音響信号を受信する受信手段である。音波受信部２６は、受信した音響信号を制御部２１に供給する。
【００２１】
＜概要＞
音響通信システム１の概要は次のとおりである。音響送信装置１０は、例えば店舗や公共施設或いは街路等のユーザが訪れる場所に設置され、設置された場所に関連する情報やその場所で取り扱われている商品などに関連する情報が重畳された音響信号を出力する。各音響受信装置２０は、ユーザによって持ち運ばれ、そのユーザが音響送信装置１０の設置された場所の近くを通りかかると、音響送信装置１０から出力された音響信号を受信する。このとき、音響通信システム１は、通りがかりのユーザが持ち運ぶ全ての音響受信装置２０に情報を伝達させるのではなく、特定のユーザが持ち運ぶ音響受信装置２０に情報を伝達させる。そのための仕組みを以下に説明する。
【００２２】
図４は、音響送信装置１０及び音響受信装置２０の機能構成を示すブロック図である。音響送信装置１０は、音響信号生成手段１０１と、記憶手段１０２と、偏移手段１０３と、出力手段１０４とを備え、音響受信装置２０は、受信手段２０１と、抽出手段２０２と、出力手段２０３とを備える。音響信号生成手段１０１及び偏移手段１０３は、いずれも、音響送信装置１０の制御部１１がプログラムを実行することにより実現され、記憶手段１０２は記憶部１２により実現され、出力手段１０４は音波出力部１３により実現される。受信手段２０１は音響受信装置２０の音波受信部２６により実現される。また、抽出手段２０２は、制御部２１がプログラムを実行して記憶部２２と協働することにより実現され、出力手段２０３は、制御部２１がプログラムを実行することにより実現される。
【００２３】
音響信号生成手段１０１は、音響信号とその音響信号に重畳させる情報とを記憶部１２から読み出し、その音響信号の特定の周波数成分（以下、特定周波数成分という）にその情報が重畳された音響信号を生成する。音響信号生成手段１０１は、例えば次の方法で音響信号に情報を重畳する。音響信号生成手段１０１は、拡散符号（擬似ノイズ符合等）を発生させ、その拡散符号と重畳させる情報を表すデータ符号とを乗算して、データ符号で変調された拡散符号を生成する。次に、音響信号生成手段１０１は、変調された拡散符号の各チップの値をその絶対値から前チップからの変化を表す値に置き換える処理により、差動符号に変換する。次に、音響信号生成手段１０１は、変換した差動符号列をアップサンプリングし、帯域制限及び波形成形してから搬送波信号と乗算する。音響信号生成手段１０１は、こうして得られた変調信号をゲイン調整し、高域をカットした音響信号と加算合成する。これにより、情報が重畳された音響信号が生成される。
【００２４】
なお、音響信号に情報を重畳する方法はこれに限らず、例えば特開２００７−１０４５９８号広報で開示されているようなＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を利用した情報の重畳が行われてもよいし、特開２００６−２５１６７６号公報で開示されているような振幅を変調することによる情報の重畳が行われてもよい。音響信号生成手段１０１は、音響信号から重畳された情報が抽出できる方法であれば、どのような方法で音響信号に情報を重畳してもよい。また、音響信号生成手段１０１は、外部から音響信号とその音響信号に重畳させる情報とを入力させる入力手段を備え、その入力手段により入力された音響信号及び情報を用いて音響信号を生成してもよい。
【００２５】
記憶手段１０２は、音響信号を偏移させる周波数に関するデータ（以下「偏移周波数データ」という）を記憶する。記憶手段１０２が記憶する偏移周波数データは、例えば、音響信号の偏移前後の周波数に関するデータ（以下「偏移前後データ」という）と移動速度に関するデータ（以下「移動速度データ」という）とを対応付けたデータである。偏移前後データは、例えば、音響信号の周波数の偏移前後の比率（以下「偏移比率」という）を示すデータである。なお、偏移前後データは、偏移比率そのものを示していなくてもよく、例えば偏移前の周波数と偏移後の周波数とを示していてもよいし、所定の偏移比率と符号とを対応付けたテーブルが記憶されている場合（偏移比率が０．９だとＡ、０．８だとＢという具合）にその符号を示していてもよい。後者の場合、偏移前後データは、自データが示す符号にテーブルで対応付けられている偏移比率を示すことになる。
【００２６】
また、移動速度データは、例えば、所定の移動速度を所定の単位（ｍ／ｓｅｃ：メートル毎秒など）で表したデータである。所定の移動速度としては、人が歩くときの移動速度などが定められる。なお、移動速度データは、所定の移動速度を直接表すものでなくてもよく、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）等による位置情報と時間情報とを対応付けたデータ（つまり位置情報及び時間情報から算出される移動速度を表すデータ）であってもよいし、予め移動速度が決められた乗り物（デパートのエスカレータ、カート、アトラクションの乗り物等）と符号とを対応付けたテーブルが記憶されている場合に、その符号を示すデータ（つまり符号に対応する乗り物の移動速度を表すデータ）であってもよい。
【００２７】
偏移手段１０３は、音響信号生成手段１０１が情報の重畳された音響信号を生成すると、その音響信号、すなわち特定周波数成分に情報が重畳された音響信号の周波数を、記憶手段１０２が記憶する偏移周波数データに応じて偏移（シフト）させる。偏移手段１０３は、周波数を偏移させた音響信号を出力手段（音波出力部１３）に供給し、出力手段１０４は、供給された音響信号、すなわち偏移手段１０３が周波数を偏移させた音響信号を音波として出力する。偏移周波数データ及び移動速度データと、偏移手段１０３が周波数を偏移させる方法について、図５及び図６を参照して以下に説明する。
【００２８】
図５は、出力された音響信号の周波数について説明するための図である。図５では、横軸を周波数（Ｈｚ）とし縦軸を音圧レベル（ｄＢ）としたときの、音響信号の周波数及び音圧レベルの関係が示されている。図５（ａ）では、音響信号生成手段１０１により生成された音響信号、すなわち、周波数が偏移させられる前の音響信号（このような音響信号を以下では「偏移前音響信号」という）の一例である偏移前音響信号Ａ１の周波数及び音圧レベルの関係が示されている。この例では、偏移前音響信号Ａ１は、周波数ｆ１から周波数ｆ２までを周波数帯域とする音響信号である。以下では偏移前音響信号の周波数帯域を「偏移前帯域」という。偏移前音響信号Ａ１の音圧レベルは、周波数ｆ１と周波数ｆ２の間にある周波数ｆ３で最大となっている。周波数ｆ３は、偏移前音響信号Ａ１の周波数成分の基準となる周波数であり、以下では基準周波数ｆ３という。
【００２９】
音響受信装置２０は、移動するユーザにより持ち運ばれることで、音響送信装置１０に近づいたり離れたりする。そのような音響受信装置２０が音響送信装置１０により出力された偏移前音響信号Ａ１を受信すると、音響送信装置１０及び音響受信装置２０の相対速度及び空気中を音波が伝達する速度（音速）に応じたドップラー効果が生じ、受信した音響信号の周波数が偏移前音響信号Ａ１の周波数から偏移する。ここで、音響送信装置１０は移動しない（つまり速度０である）とすると、ドップラー効果の大きさは、ユーザにより持ち運ばれる音響受信装置２０の移動速度、より詳細には、音響受信装置２０の移動速度のうち、音響送信装置１０及び音響受信装置２０を結ぶ直線上の移動速度成分と音速とに応じて決まることになる。以下では、説明を分かりやすくするため、音速が一定であり、音響受信装置２０がこの直線上を移動するものとする。また、音響送信装置１０から離れる向きの速度を正の値で示し、音響送信装置１０に近づく向きの速度を負の値で示す。
【００３０】
図５（ｂ）では、周波数がドップラー効果により偏移した後の音響信号の例である音響信号Ａ２及びＡ３が示されている。音響信号Ａ２は、音響受信装置２０が速度＋Ｖ１で（つまり音響送信装置１０から離れる向きに）移動しているときに受信される音響信号であり、偏移前音響信号Ａ１に比べて周波数が低くなっており、前述した偏移前帯域よりも低い周波数の成分のみを有する音響信号になっている。また、音響信号Ａ３は、音響受信装置２０が速度−Ｖ１で（つまり音響送信装置１０に近づく向きに）移動しているときに受信される音響信号であり、偏移前音響信号Ａ１に比べて周波数が高くなっており、偏移前帯域よりも高い周波数の成分のみを有する音響信号になっている。
【００３１】
この場合、偏移前音響信号Ａ１の基準周波数ｆ３が、音響信号Ａ２及びＡ３では、基準周波数ｆ４及びｆ５にそれぞれ偏移している。より具体的には、音響信号Ａ２では、偏移前音響信号Ａ１の周波数が、速度＋Ｖ１に応じた比率Ｒｖ１（Ｒｖ１＝（Ｖ０＋Ｖ１）÷Ｖ０、Ｖ０は音速）を乗じた周波数（基準周波数ｆ３の場合、ｆ３×Ｒｖ１＝ｆ４）に偏移している。音響信号Ａ３では、偏移前音響信号Ａ１の周波数が、速度−Ｖ１に応じた比率Ｒｖ２（ＲＶ２＝（Ｖ０−Ｖ１）÷Ｖ０）を乗じた周波数（基準周波数ｆ３の場合、ｆ３×Ｒｖ２＝ｆ５）に偏移している。
【００３２】
記憶手段１０２は、例えば、速度＋Ｖを表す移動速度データと、この速度＋Ｖに対応する偏移比率を示す偏移前後データとを対応付けた偏移周波数データを記憶する。この場合の偏移比率は、図５で述べた比率Ｒｖ１である。この場合、偏移手段１０３は、記憶されている偏移周波数データに応じて、音響信号の周波数を偏移比率Ｒｖ１で除した周波数に偏移させる。このように偏移が行われることで、偏移比率Ｒｖ１が音響信号の周波数の偏移前後の比率を表すことになる。こうして偏移手段１０３により周波数が偏移させられた音響信号を、以下では「偏移後音響信号」という。
【００３３】
図６は、偏移後音響信号について説明するための図である。図６（ａ）では、偏移手段１０３が、偏移前音響信号Ａ１の周波数を、偏移比率Ｒｖ１で除した周波数に偏移させた偏移後音響信号Ａ４が示されている。例えば偏移後音響信号Ａ４の基準周波数ｆ６は、基準周波数ｆ３÷偏移比率Ｒｖ１という値になっている。また、偏移後音響信号Ａ４は、偏移前帯域（ｆ１からｆ２までの帯域）よりも高い周波数の成分のみを有する音響信号になっている。この偏移後音響信号Ａ４が音波出力部１３により出力され、出力された偏移後音響信号Ａ４を、速度＋Ｖ１で移動する音響受信装置２０が受信すると、受信した音響信号Ａ５の周波数が、図５（ｂ）で述べたように、ドップラー効果によって、速度＋Ｖ１に応じた比率Ｒｖ１を乗じた周波数に偏移する。
【００３４】
これにより、例えば音響信号Ａ５の基準周波数ｆ７は、偏移後音響信号Ａ４の基準周波数ｆ６に比率Ｒｖ１を乗じた周波数となり、具体的には、ｆ７＝ｆ６×Ｒｖ１＝ｆ３÷Ｒｖ１×Ｒｖ１＝ｆ３となる。このｆ３は、偏移前音響信号Ａ１の基準周波数と同じであり、つまりは偏移前の周波数、すなわち、音響信号生成手段１０１によって生成された音響信号の周波数である。
【００３５】
このように、偏移手段１０３による周波数の偏移は、周波数を所定の周波数だけ一様にずらしたり、周波数の位相を変化させたりするのではなく、所定の比率で周波数を除算する（その比率の逆数を乗算することも含む）ことによって行われる。これは、ドップラー効果によって生じる周波数の偏移と同じであり、ドップラー効果によって偏移した周波数を元の周波数に戻すことができる。
【００３６】
記憶手段１０２は、移動速度データが速度−Ｖを表す場合には、移動速度データ及び偏移比率Ｒｖ２を示す偏移前後データを対応付けた偏移周波数データを記憶する。この場合、偏移手段１０３は、記憶されている偏移周波数データに応じて、音響信号の周波数を偏移比率Ｒｖ２で除することで、周波数の偏移を行う。こうして出力された偏移後音響信号を、速度−Ｖ１で移動する音響受信装置２０が受信すると、受信した音響信号Ａ５の周波数がドップラー効果によって、速度−Ｖ１に応じた比率Ｒｖ２を乗じた周波数に偏移するので、偏移前の周波数、すなわち、音響信号生成手段１０１によって生成された音響信号の周波数となる。
【００３７】
このように、記憶手段１０２は、偏移周波数データとして、＋Ｖや−Ｖなどの所定の移動速度を表す移動速度データと、自装置（音響送信装置１０）から出力された音響信号がその所定の移動速度で移動する音響受信装置２０により受信された場合に、その受信された音響信号の周波数、すなわちドップラー効果により周波数が偏移した音響信号の周波数が、音響信号生成手段１０１によって生成された音響信号の周波数と同じになるような偏移比率を示す偏移前後データとを対応付けたデータを記憶する。
【００３８】
以上のとおり偏移手段１０３により周波数が偏移させられて出力手段１０４（音波出力部１３）により出力された偏移後音響信号、すなわち情報が重畳された音響信号は、例えば音響受信装置２０の受信手段２０１によって受信される。音響受信装置２０の抽出手段２０２（制御部２１）は、こうして受信された音響信号から重畳されている情報を抽出する。より詳細には、抽出手段２０２は、受信された音響信号の特定周波数成分に情報が重畳されている場合に、受信された音響信号からその情報を抽出する。音響受信装置２０の記憶部２２には、偏移前帯域がどの周波数帯域であるかを示す帯域情報が記憶されており、抽出手段２０２は、その帯域情報を読み出して、その帯域情報が示す周波数帯域から情報の抽出を行う。
【００３９】
音響受信装置２０が速度＋Ｖ１で移動している場合、受信された音響信号の波長はドップラー効果により図６（ｂ）に示すように偏移しているので、偏移前帯域であるｆ１からｆ２までに音響信号Ａ５の全成分が含まれる。つまり、この場合の特定周波数成分には上記の情報が重畳されているので、抽出手段２０２は、音響信号Ａ５からその情報を抽出する。一方、抽出手段２０２は、次のような場合には情報を抽出しない。
【００４０】
図７は、抽出手段２０２により情報が抽出されない音響信号の例を示す図である。図７では、例えば、図６に示す偏移後音響信号Ａ４を速度−Ｖ１で移動する音響受信装置２０が受信した場合の音響信号Ａ６が示されている。この場合、図５で説明したように、音響信号Ａ６の周波数は、ドップラー効果により偏移後音響信号Ａ４よりも高い周波数となるように偏移する。元々、偏移後音響信号Ａ４が偏移前帯域よりも高い周波数の成分のみを有する音響信号であるため、さらに周波数が高く偏移した音響信号Ａ６も、偏移前帯域よりも高い周波数の成分のみを有する音響信号となり、偏移前帯域に成分を有しない。そのため、音響受信装置２０で観測される音響信号Ａ６は、特定周波数成分に情報が重畳されていない音響信号となり、抽出手段２０２は、音響信号Ａ６から情報を抽出しない。
【００４１】
また、図７では、速度＋Ｖ１よりも速い速度＋Ｖ２で移動する音響受信装置２０が偏移後音響信号Ａ４を受信した場合の音響信号Ａ７が示されている。この例では、速度＋Ｖ１の場合よりもドップラー効果による周波数の偏移が大きくなり、音響信号Ａ７は、偏移前帯域よりも低い周波数の成分のみを有する音響信号になっている。そのため、音響受信装置２０で観測される音響信号Ａ７は、特定周波数成分に情報が重畳されていない音響信号となり、制御部２１は、音響信号Ａ７から情報を抽出しない。
【００４２】
音響受信装置２０の出力手段２０３は、以上のとおり抽出手段２０２により音響信号から抽出された情報を出力する。制御部２１は、例えば、抽出した情報を表示部２５に出力する。なお、情報の出力先は、表示部２５に限らず、例えば通信部２３を介して通信可能な外部装置であってもよいし、音響受信装置２０が音声を出力する音声出力手段を備えていれば、その音声出力手段であってもよい。いずれの場合も、出力された情報がユーザに伝達されるようになっているとよい。
【００４３】
＜動作＞
図８は、音響送信装置１０及び音響受信装置２０の動作の一例を示すシーケンスチャートである。図８では、音響送信装置１０が周波数を偏移させる際に用いる所定の移動速度を上記の例と同様に速度＋Ｖ１とし、音響送信装置１０が出力した音響信号の届く範囲に、速度＋Ｖ１で移動する音響受信装置２０ａと、速度＋Ｖ１以外の速度で移動する音響受信装置２０ｂとが所在している場合について説明する。まず、音響送信装置１０は、情報が重畳された音響信号の周波数を上述したように偏移させ（ステップＳ１０１）、偏移後の音響信号を音波として出力する（ステップＳ１０２）。この音響信号は、音響受信装置２０ａ及び２０ｂにそれぞれ到達する。
【００４４】
次に、音響受信装置２０ａの動作について説明する。音響受信装置２０ａは、音響送信装置１０が出力した音響信号を受信すると、受信した音響信号の特定周波数成分から情報の抽出を試みて（ステップＳ１１１）、その音響信号に重畳された情報が有ればその重畳情報を抽出する（ステップＳ１１２）。音響受信装置２０ａは、所定の移動速度である速度＋Ｖ１で移動しているので、ステップＳ１１２で重畳情報を抽出してその重畳情報を出力する（ステップＳ１１３）。このように、音響送信装置１０及び音響受信装置２０ａの間では、音響信号の出力及び受信による情報の伝達、すなわち音響信号を用いた通信である音響通信が行われる。
【００４５】
続いて、音響受信装置２０ｂの動作について説明する。音響受信装置２０ｂは、音響送信装置１０により出力された音響信号を受信すると、受信した音響信号の特定周波数成分から情報の抽出を試みる（ステップＳ１２１）。音響受信装置２０ｂは所定の移動速度である速度＋Ｖ１以外の速度で移動しているので、ステップＳ１２１のあと重畳情報を抽出できずに動作を終了する。このように、音響送信装置１０及び音響受信装置２０ｂの間では、音響信号の出力及び受信は行われるものの、情報は伝達されず、音響通信が行われない。
【００４６】
本実施形態では、音響送信装置１０が出力した音響信号を、その音響信号が届く範囲にある各音響受信装置２０が受信する。そして、それらの音響受信装置２０のうちの特定の装置、上記の例であれば速度＋Ｖ１で移動している装置だけが、受信した音響信号から情報を抽出して出力する。このように、本実施形態によれば、音響信号が届く範囲にある装置のうちの特定の装置とその音響信号を用いた通信を行うことができる。
【００４７】
（変形例）
上記実施形態を次のように変形してもよい。また、実施形態及び各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。
（変形例１）
実施形態では、音響送信装置１０が音響信号の周波数を偏移させたが、音響受信装置２０が音響信号の周波数を偏移させてもよい。この場合の構成及び動作について、図９及び図１０を参照して説明する。
【００４８】
図９は、本変形例の音響送信装置１０及び音響受信装置２０の機能構成を示すブロック図である。音響送信装置１０は、図４に示す音響信号生成手段１０１と出力手段１０４とを備え、音響受信装置２０は、図４に示す各手段に加え、記憶手段２０４と、偏移手段２０５を備えている。記憶手段２０４は、記憶部２２により実現され、偏移手段２０５は、制御部２１がプログラムを実行することにより実現される。
図１０は、本変形例の音響送信装置１０及び音響受信装置２０の動作の一例を示すシーケンスチャートである。図１０でも、音響受信装置２０ａが所定の移動速度（例えば速度＋Ｖ）で移動し、音響受信装置２０ｂが所定の移動速度以外の速度で移動する場合を説明する。
【００４９】
本変形例では、音響送信装置１０の出力手段１０４は、生成された音響信号を出力する（ステップＳ１３１）。より明確にいうと、この音響信号は特定周波数成分に情報が重畳された音響信号であり、音響送信装置１０は、この音響信号を、周波数を偏移させないでそのまま出力する。音響受信装置２０ａは、音響送信装置１０が出力した音響信号を受信すると、受信した音響信号の周波数を偏移させる（ステップＳ１４１）。より詳細には、音響受信装置２０ａの記憶手段２０４が、偏移周波数データを記憶しており、偏移手段２０５が、受信手段２０１により受信された音響信号の周波数を、記憶手段２０４が記憶する偏移周波数データに応じて偏移させる。ここでいう「受信された音響信号の周波数」とは、受信された音響信号の受信時の周波数を意味しており、発信時の周波数を意味しているわけではない。
【００５０】
記憶手段２０４は、上述した記憶手段１０２と同様に、移動速度データと偏移前後データとを対応付けた偏移周波数データを記憶する。この例では、記憶手段２０４は、所定の移動速度である速度＋Ｖを表す移動速度データと偏移比率Ｒｖ１を示す偏移前後データとを対応付けた偏移周波数データを記憶する。この場合、偏移手段２０５は、記憶された偏移周波数データに応じて、受信された音響信号の周波数を偏移比率Ｒｖ１で除した周波数に偏移させる。
【００５１】
次に、音響受信装置２０ａの抽出手段２０２は、偏移手段２０５によって周波数が偏移させられた音響信号から情報の抽出を試みる（ステップＳ１４２）。前述のとおり音響受信装置２０ａは所定の移動速度で移動しているので、周波数が偏移させられた音響信号の特定周波数成分に情報が重畳された状態になり、抽出手段２０２がその音響信号から重畳情報を抽出する（ステップＳ１４３）。このようにして、抽出手段２０２は、偏移手段２０５が周波数を偏移させた音響信号から重畳されている情報を抽出する。一方、音響受信装置２０ｂは、音響受信装置２０ａと同様に音響信号の周波数を偏移させ（ステップＳ１５１）、情報の抽出を試みるが（ステップＳ１５２）、自装置が所定の移動速度以外の速度で移動しているので、重畳情報を抽出することなく動作を終了する。
【００５２】
本変形例では、周波数を偏移させる偏移処理を音響受信装置２０が行うので、偏移処理を音響送信装置１０が行う場合に比べて、音響送信装置１０の処理の負荷を減らすことができる。また、音響送信装置１０が偏移処理を行う場合、所定の移動速度はどの音響受信装置２０でも同じであったが、本変形例では、各音響受信装置２０が個別に偏移処理を行うため、音響受信装置２０毎に所定の移動速度を異ならせることができる。例えば、音響送信装置１０は、音響受信装置２０ａとは、速度＋Ｖ１を所定の移動速度にして自装置から離れるときに音響通信を行う一方、音響受信装置２０ｂとは、速度−Ｖ１を所定の移動速度にして自装置に近づいてくるときに音響通信を行う、という具合である。
【００５３】
（変形例２）
実施形態では、出力される音響信号の周波数帯域と情報が重畳される周波数帯域とが一致していたが、これに限らない。
図１１は、本変形例における、情報が重畳された音響信号の一例を示す図である。図１１では、図５等と同様の周波数と音圧レベルの関係を示すグラフが示されている。図１１に示す音響信号Ａ１１は、ｆ１未満の周波数及び周波数ｆ２よりも大きい周波数の成分を有する音響信号である。
【００５４】
音響信号Ａ１１は、周波数ｆ１以上及び周波数ｆ２以下の周波数帯域で成分Ａ１２（図中に斜線で示した部分）に情報が重畳されており、その他の成分には情報が重畳されていない。この場合、例えば、重畳される情報の中に特定の符号を含めるようにしておき、音響受信装置２０の制御部２１（抽出手段）が、特定周波数成分から情報を抽出する処理を行い、その符号が抽出された場合に、特定周波数成分に情報が重畳されていると判断する。このようにすると、例えば出力される音響信号の非可聴域の成分に情報を重畳し、可聴域の成分として人間の声や楽曲の音などを用いた通信を行うことができる。
【００５５】
（変形例３）
実施形態では、偏移前帯域を示す帯域情報を音響受信装置２０が記憶していたが、音響送信装置１０が、この帯域情報を音響信号に重畳して出力してもよい。この場合、音響受信装置２０の制御部２１（抽出手段）が、音響信号全体の成分から情報を抽出する処理を行い、重畳された全ての情報を抽出する。制御部２１は、抽出した情報に帯域情報が含まれていれば、その帯域情報が示す偏移前帯域の成分からの情報の抽出を、上記の各例のように行う。本変形例では、帯域情報を音響受信装置２０に予め記憶させておく必要がなくなる。そのため、偏移前帯域を変更した場合に、変更後の帯域を示す帯域情報を配信することなく音響通信を行うことができ、また、通信の度に偏移前帯域を変更することもできる。
【００５６】
（変形例４）
実施形態で述べた「所定の移動速度」は、出力された音響信号によって音響通信が可能となる音響受信装置２０の移動する速度である。実施形態では、この所定の移動速度が１通りで伝達される情報も１種類であったが、この所定の移動速度が複数通りあり、所定の移動速度毎に異なる情報が伝達されてもよい。この場合に用いられる情報が重畳された音響信号の複数の周波数成分には、それら複数の周波数成分毎に定められた情報が重畳されている。そして、記憶手段（記憶手段１０２及び２０４）は、それら複数の周波数成分毎に異なる複数の偏移前後データと、複数の周波数成分毎に異なる複数の移動速度データとがそれぞれ対応付けられたデータを、偏移周波数データとして記憶する。偏移手段（偏移手段１０３及び２０５）は、このように記憶されている偏移周波数データに応じて、複数の周波数成分の周波数の各々を偏移させる。
【００５７】
図１２は、本変形例において音響信号の周波数が偏移させられる様子の一例を示す図である。図１２（ａ）では、音響送信装置１０により出力される音響信号Ａ２０の周波数及び音圧レベルの関係が示されている。音響信号Ａ２０は、ｆ１１からｆ１２までの偏移前帯域Ｂ１の周波数成分Ａ２１と、ｆ１３からｆ１４までの偏移前帯域Ｂ２の周波数成分Ａ２２とを有する。以下では、音響送信装置１０の偏移手段１０３が周波数を偏移させる場合を説明する。図１２（ｂ）では、偏移手段１０３により周波数を偏移させられた周波数成分Ａ２３（偏移前は周波数成分Ａ２１）と周波数成分Ａ２４（偏移前は周波数成分Ａ２２）とが示されている。この例では、偏移手段１０３は、周波数成分Ａ２１の周波数を速度＋Ｖ１を所定の移動速度として偏移させ（周波数を比率Ｒｖ１で除して）、周波数成分Ａ２２の周波数を速度−Ｖ１を所定の移動速度として偏移させて（周波数を比率Ｒｖ２で除して）いる。
【００５８】
図１２（ｃ）では、速度＋Ｖ１で移動する音響受信装置２０により音響信号が受信された場合における受信された音響信号が有する周波数成分Ａ２５及びＡ２６が示されている。周波数成分Ａ２５及びＡ２６は、周波数成分Ａ２３及びＡ２４の周波数がそれぞれ速度＋Ｖ１でのドップラー効果により、比率Ｒｖ１を乗じた割合だけ偏移したものである。この場合、周波数成分Ａ２５は、偏移前帯域Ｂ１に含まれるので情報が抽出され、周波数成分Ａ２６は、偏移前帯域Ｂ１及びＢ２のどちらにも含まれないので情報が抽出されない。
【００５９】
図１２（ｄ）では、速度−Ｖ１で移動する音響受信装置２０により音響信号が受信された場合における受信された音響信号が有する周波数成分Ａ２７及びＡ２８が示されている。周波数成分Ａ２７及びＡ２８は、周波数成分Ａ２３及びＡ２４の周波数がそれぞれ速度−Ｖ１でのドップラー効果により、比率Ｒｖ２を乗じた割合だけ偏移したものである。この場合、周波数成分Ａ２８は、偏移前帯域Ｂ２に含まれるので情報が抽出され、周波数成分Ａ２７は、偏移前帯域Ｂ１及びＢ２のどちらにも含まれないので情報が抽出されない。
以上の例では、速度＋Ｖ１及び速度−Ｖ１という２通りの所定の移動速度があり、速度＋Ｖ１で移動する音響受信装置２０と速度−Ｖ１で移動する音響受信装置２０とに対して、それぞれ異なる情報が伝達される。このように、本変形例によれば、複数の所定の移動速度に対応してそれぞれ異なる情報を伝達することができる。
【００６０】
（変形例５）
音響送信装置１０は、実施形態では、所定の移動速度で移動する音響受信装置２０と音響通信を行ったが、移動しない音響受信装置２０と音響通信を行ってもよい。その場合、偏移手段（音響送信装置１０の偏移手段１０３及び音響受信装置２０の偏移手段２０５）は、所定の移動速度が０の場合は、音響信号の周波数を偏移させない。これにより、音響送信装置１０は、ドップラー効果が生じない静止した音響受信装置２０と音響通信を行うことになる。このような音響通信を利用すると、例えば店舗の前で立ち止まったユーザにだけ、そのユーザが所持する静止した音響受信装置２０と音響通信を行って情報を伝達することができる。
【００６１】
また、上記変形例において複数通りの所定の移動速度毎に異なる情報が伝達される場合に、そのうちの１通りの移動速度を０として情報を伝達させてもよい。この場合、記憶手段（記憶手段１０２及び２０４）は、複数の移動速度データ及び偏移前後データを偏移周波数データとして記憶する。各々の移動速度データには、移動速度が０であることを表すデータまたは移動速度が０以外であることを表すデータが含まれている。また、偏移前後データは、上記の移動速度が０であることを表すデータに対応付けられたものであり、音響信号の偏移が０であることを表している。この音響信号の偏移が０であることを表す偏移前後データは、例えば、偏移比率が１であることを示すデータである。
【００６２】
本変形例では、０以外の所定の移動速度で移動するユーザがいる場合に、そのユーザの音響受信装置２０が音響通信を行って重畳されていた情報が出力される。そして、ユーザが例えばその情報に興味を持って立ち止まった場合、移動速度が０になるため、０という移動速度に対応する音響通信が行われて異なる情報が出力される。このように、本変形例によれば、所定の移動速度で移動するユーザに情報を提供するとともに、その情報を元に静止したユーザにはさらに詳細な情報や関連する情報を提供することができる。
【００６３】
（変形例６）
特定の音響受信装置２０が移動する速度を所定の移動速度としてもよい。
図１３は、本変形例の音響送信装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１３では、図２に示す各部に加え、撮影部１５を備える音響送信装置１０ａが示されている。撮影部１５は、例えばビデオカメラとしての機能を有し、ユーザの操作に応じて映像を撮影してその映像を示す映像データを制御部１１に供給する。
【００６４】
図１４は、本変形例の音響送信装置１０ａの機能構成の一例を示すブロック図である。音響送信装置１０の偏移手段１０３は、音響受信装置の移動する速度を測定する測定手段１０５を有する。この測定手段１０５は、制御部１１がプログラムを実行することにより実現される。測定手段１０５は、例えば、撮影部１５により撮影された映像を解析し、その映像に映っているユーザの位置を特定する。測定手段１０５は、決められた時間の間隔（例えば１秒毎）に位置の特定を行い、特定した位置の変化量に基づいてユーザの移動する速度を測定する。ユーザが持ち運んでいる音響受信装置２０は、ユーザと同じ速度で移動しているため、測定されたユーザの移動する速度は、音響受信装置２０の移動する速度とみなすことができる。そして、偏移手段１０３は、測定した速度を所定の移動速度として、周波数を偏移させる。これにより、移動する速度が測定されたユーザが持ち運んでいる音響受信装置２０と音響送信装置１０との間で音響通信が行われることになる。
【００６５】
本変形例では、ユーザの移動する速度を測定することができれば、そのユーザが持ち運んでいる音響受信装置２０と音響通信を行って、そのユーザに情報を伝達することができる。また、そのユーザの移動する速度が変化した場合でも、そのユーザへの情報の伝達を継続することができるし、そのユーザと異なる速度で移動しているユーザが持ち運んでいる音響受信装置２０とは音響通信を行わないようにすることができる。なお、ユーザの移動する速度を測定する方法は上記のものに限らない。例えば、音響送信装置１０が出力した電磁波の反射波を用いていわゆるスピードガンのように速度を測定してもよい。また、音響受信装置２０が周波数を偏移させる場合であれば、音響受信装置２０がＧＰＳ等の測位手段を備えておき、測位された位置の変化量に基づいて自装置の移動する速度を測定してもよい。
【００６６】
（変形例７）
実施形態では、生成された音響信号の周波数を偏移させて出力したが、これに限らない。例えば、音響信号生成手段１０１が、情報が重畳された音響信号を生成する際に、周波数を記憶手段１０２が記憶する偏移周波数データに応じて偏移させた音響信号を生成するとともに、重畳する情報についても、音響信号を偏移させた度合いに応じて時間軸を伸縮させる。そして、音響信号生成手段１０１が、偏移後の音響信号に、時間軸を伸縮させた情報を重畳させてもよい。この場合、出力手段１０４は、音響信号生成手段１０１が生成した音響信号をそのまま出力する。このようにして出力された音響信号は、実施形態と同様に周波数が偏移した音響信号になる。
【００６７】
（変形例８）
実施形態では、音速が一定である場合を説明したが、気温や湿度によって音速は変化するので、この変化が考慮されてもよい。音速が変化すると、ドップラー効果の大きさも変化するため、例えば上記の例で速度＋Ｖ１に応じた比率Ｒｖ１がＲｖ１’に変化する。その変化を考慮せずに比率Ｒｖ１を用いて周波数を偏移させると、所定の移動速度で移動する音響受信装置とは音響通信が行われず、所定の移動速度より少しずれた速度で移動する音響受信装置と音響通信が行われることになる。つまり、出力された音響信号によって音響通信が可能となる音響受信装置の移動する速度（上記の所定の移動速度）と所定の移動速度とに差が生じてしまう。
【００６８】
本変形例では、例えば音響送信装置が周波数を偏移させる場合、音響送信装置が、温度センサや湿度センサを備えておき、それらのセンサの検出結果に基づいて音速を算出する。そして、音響送信装置は、算出した音速で自装置から出力される音響信号を音響受信装置が受信したときに、受信された音響信号の周波数がドップラー効果によって出力時の周波数から偏移する比率を求め、求めた比率を用いて、上記の各例のように周波数を偏移させる。これにより、音速の変化を考慮しない場合に比べて、気温や湿度の変化により音速が変化したときに、所定の移動速度と所定の移動速度との差を小さくすることができる。
【００６９】
（変形例９）
本発明は、コンピュータとして機能させるためのプログラムといった形態でも実施が可能である。かかるプログラムは、光ディスク等の記録媒体に記録した形態で提供されたり、インターネット等のネットワークを介して、コンピュータにダウンロードさせ、これをインストールして利用可能にするなどの形態で提供されたりすることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  音響通信システム、１０  音響送信装置、２０  音響受信装置、１１、２１  制御部、１２、２２  記憶部、１３  音波出力部、１４  インターフェース、１５  撮影部、２３  通信部、２４  操作部、２５  表示部、２６  音波受信部、１０１  音響信号生成手段、１０２  記憶手段、１０３  偏移手段、１０４  出力手段、１０５  測定手段、２０１  受信手段、２０２  抽出手段、２０３  出力手段、２０４  記憶手段、２０５  偏移手段。
【図１】
2015185950.tif 000003
【図２】
2015185950.tif 000004
【図３】
2015185950.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015185950.tif 000009
【図８】
2015185950.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015185950.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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