(57)【要約】【課題】聴取者に過度な負担を与えることなく聴取目的音への認知性を高めることのできる音補正出力システム及び音補正出力装置を提供すること【解決手段】  聴取者の生体情報を計測する生体情報計測手段と、  前記生体情報に基づき聴取目的である聴取目的音の音像方向を、該生体情報の変化を計測してその変化に基づいて前記聴取目的音に対する認知性が高まる音像方向に補正して補正音像方向とする音像方向補正手段と、  音像方向補正手段により補正された補正音を出力する補正音出力手段と、  を有することを特徴とする音補正出力システムを提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴取者の生体情報を計測する生体情報計測手段と、
前記生体情報に基づき聴取目的である聴取目的音の音像方向を、該生体情報の変化を計測してその変化に基づいて前記聴取目的音に対する認知性が高まる音像方向に補正して補正音像方向とする音像方向補正手段と、
音像方向補正手段により補正された補正音を出力する補正音出力手段と、
を有することを特徴とする音補正出力システム。
【請求項２】
前記生体情報は、前記聴取者の脳血流の変化であり、
前記音像方向補正手段は、計測された脳血流が減少する音像方向を前記音像方向とする請求項１に記載の音補正出力システム。
【請求項３】
聴取目的である聴取目的音の音像方向を予め聴取者の斜め後方の良好音像方向領域に補正する音像方向設定手段と、
前記音像方向設定手段により設定された前記良好音像方向の聴取目的音を前記聴取目的補正音出力手段から出力することを特徴とする音補正出力装置。
【請求項４】
前記良好音像方向が、
前記聴取者を中心として該聴取者が向く方向である前方を０°、後方を１８０°として表される定位角θで、２１０°〜２４０°、又は１２０°〜１５０°の範囲内に定められる請求項３に記載の音補正出力装置。
【請求項５】
聴取目的である聴取目的音が入力される聴取目的音入力部と、
前記入力された聴取目的音を前記聴取者に聴かせた状態における該聴取者の脳血流の変化を計測する脳血流変化計測部と、
入力された聴取目的音の音像方向を、前記脳血流変化計測部による計測結果に基づき、脳血流が減少する方向に補正する音像方向補正部と、
該音像方向補正部により補正された後の音を聴取者に出力する補正音出力部と、
を有することを特徴とする音補正出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、聴取目的音の音像方向を補正する音補正出力システム及び音補正出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカやヘッドホン等の音響再生装置を用いて、聴取者の前後上下左右の任意の位置に仮想的な音源である音像を定位させる立体音響技術が知られている。
【０００３】
この立体音響技術では、音像定位装置が、音像を定位させたい位置から聴取者の耳までの頭部伝達関数を、オーディオ信号に畳み込んで聴取者に提示することにより、所望の位置に音像を定位させることが可能となる。特許文献１には、このような立体音響技術の例が開示されている。
【０００４】
一方で、駅のアナウンス等の音声案内や地震速報等の緊急情報等の聴取目的音を、聴取者に確実に認知させるためには聴かせる際に音量を大きくする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１２９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、例えば上記音声案内等のように聴取者がこれそのものを聴くことを目的としているのではなく、種々の作業を行いながら聴く聴取目的音の場合、聴取者の意識はその聴取目的音に集中しておらず、当該聴取目的音への認知性は高くない。一方で、聴取目的音への認知性を高めるために音量を大きくすると聴取者に過度な負荷を与えるので好ましくない。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、聴取者に過度な負担を与えることなく聴取目的音への認知性を高めることのできる音補正出力システム及び音補正出力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明に係る音補正出力システムは、聴取者の生体情報を計測する生体情報計測手段と、前記生体情報に基づき聴取目的である聴取目的音の音像方向を、該生体情報を計測してその変化に基づいて前記聴取目的音に対する認知性が高まる音像方向に補正して補正音像方向とする音像方向補正手段と、音像方向補正手段により補正された補正音を出力する補正音出力手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
これによれば、聴取者が聴取目的音を聴いた際の生体情報の変化に基づいて聴取目的音に対する認知性が高くなるように、当該聴取目的音の音像方向が補正されることとなる。従って、聴取目的音を聴取者に対してより認知性の高い音像方向から出力することが可能となるので聴取目的音の認知性が高められる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の音補正出力システムにおいて、前記生体情報は、前記聴取者の脳血流の変化であり、前記音像方向補正手段は、計測された脳血流が減少する音像方向を前記音像方向とすることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、聴取者の脳血流の減少を見ることによって音像方向の補正を行うことができ、聴取者に負荷を与えない認知性の高い音像方向を、より確実に検出することができる。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、聴取目的である聴取目的音の音像方向を予め聴取者の斜め後方の良好音像方向領域に補正する音像方向設定手段と、前記音像方向設定手段により設定された前記良好音像方向の聴取目的音を前記聴取目的補正音出力手段から出力することを特徴とする。
【００１３】
これによれば、聴取目的音の音像方向を当該聴取者の斜め後方の良好音像方向に予め設定して出力することができ、簡素な構成で聴取目的音を聴取者に認知させる効果を得ることができる。
【００１４】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の音補正出力装置において、前記良好音像方向が、前記聴取者を中心として該聴取者が向く方向である前方を０°、後方を１８０°として表される定位角θで、２１０°〜２４０°、又は１２０°〜１５０°の範囲内であることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、良好音像方向として確認された定位角θ＝２１０°〜２４０°、又は１２０°〜１５０°の範囲内に予め音像方向を設定することで、定位角を探すための計測を行うことなく聴取者に対して認知性の高い聴取目的音の出力を行うことが可能となる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、聴取目的である聴取目的音が入力される聴取目的音入力部と、前記入力された聴取目的音を前記聴取者に聴かせた状態における該聴取者の脳血流の変化を計測する脳血流変化計測部と、入力された聴取目的音の音像方向を、前記脳血流変化計測部による計測結果に基づき、脳血流が減少する方向に補正する音像方向補正部と、該音像方向補正部により補正された後の音を聴取者に出力する補正音出力部と、を有することを特徴とする装置に関する。
【００１７】
本発明に係る音補正出力装置では、聴取目的音入力部により入力された聴取目的音を、聴取者の脳血流変化を計測して、脳血流が減少するように聴取目的音の音像方向を補正して出力することができる。従って、聴取目的音を聴取者に対してより認知性の高い音像方向から出力することが可能となり、より小さい音量で緊急情報や音声案内等の聴取目的音が示す情報の聴取者への認知性を高めることができる。特に、ヘッドホンやイヤホン等の音情報聴取機器を介して一般的な音情報（音楽等）を聴取する際にそのような音情報聴取機器と本発明の装置を組み合わせることで、この一般的な音情報が存在する状況においても、聴取目的音の聴取者に対する認知性の高い状態での出力が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、聴取目的音を聴取者に対してより認知性の高い音像方向から出力することが可能となり、より小さい音量での聴取や他の音情報の併存状態における聴取目的音の認知性が高められる。したがって、音量を大きくして負荷を与えるような聴取者への伝達も回避することができる。
【００１９】
さらに、ヘッドホンやイヤホン等の音情報聴取機器に適用することで、聴取者の音情報の聴取中における緊急情報等の聴取目的音の聴取者への伝達性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態に係る音補正出力システムの構成を説明するブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係る音補正出力システムの概要を説明するフローチャートである。
【図３】良好音像方向の定位角θの領域を説明する図である。
【図４】第２の実施の形態に係る音出力装置の概略構成を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明を具体化した実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態において説明するシステムの態様は、一例であり、本発明が本システムの態様に限定されることを意図したものではない。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る音補正出力システムの構成を説明するブロック図である。図示のように、音補正出力システム１０は、聴取目的となる聴取目的音を発生する聴取目的音信号発生手段１１と、この聴取目的音信号発生手段１１により発生した信号に基づいて生体情報計測（脳血流計測）用の音像定位生成信号を生成する音像定位生成手段１２と、この音像定位生成手段１２により生成された音像を出力（提示）する音像出力手段１３と、生体情報として聴取者Ｏの脳血流を計測するための脳血流計測手段１４と、この脳血流計測手段１４に基づいて音像方向を推定する音像方向推定手段１６と、音像方向推定手段１６により推定された音像方向を補正する音像補正フィルタ１８と、音像補正フィルタ１８で補正された補正音を出力する補正音出力手段としてのイヤホン２０と、を有している。
【００２３】
聴取目的音信号発生手段１１は、アラーム音や音声案内等の種々の生活音等で構成される聴取目的音を発生する装置である。音像定位生成手段１２は、聴取目的音信号発生手段１１によって生成された聴取目的音に、音像を定位させたい位置から聴取者の耳までの頭部伝達関数を畳み込むことにより、脳血流計測用の音像定位信号を生成する装置である。
【００２４】
音像出力手段１３は、音像定位生成手段１２において生成された音像を聴取者Ｏに出力する手段であり、イヤホン、ヘッドホン、又はスピーカ等で構成される。本実施の形態では、この音像出力手段１３の機能が上記イヤホン２０に具備されている。すなわち、イヤホン２０は、音像出力手段１３の機能及び補正音の出力機能の双方を備えていることとなる。なお、音像出力手段１３とイヤホン２０を別個の装置として構成しても良い。
【００２５】
脳血流計測手段１４は、聴取者Ｏの頭部に装着して頭部の血流量を検知するプローブと、このプローブにより計測された頭部の血流量をＯｘｙ−Ｈｂ（酸素化ヘモグロビン量）として算出するいわゆるＮＩＲＳ（Near Infra- Red Spectroscopy）脳計測装置として構成されている。
【００２６】
さらに、音像方向推定手段１６は、脳血流計測手段１４により計測されたＯｘｙ−Ｈｂの値に基づいて、聴取目的音の最適な音像方向を推定するものである。すなわち、本実施の形態では、聴取者の種々の音像方向に対するＯｘｙ−Ｈｂの値を参照することで聴取目的音の最適な音像方向を推測して定めることが可能となる。この推測の態様については後に詳細に説明する。
【００２７】
さらに、音像補正フィルタ１８は、上記脳血流計測手段１４により計測されたＯｘｙ−Ｈｂの値に基づいて、聴取目的音の音像方向を補正するものである。具体的には、聴取目的音に対して、上記脳血流計測手段１４に基づいて推定された最適な音像方向の定位角θの頭部伝達関数を畳み込むことにより、音像定位信号を生成する。
【００２８】
イヤホン２０は、音声補正フィルタ１８で補正された聴取目的音を聴取者に出力するものである。なお、この聴取目的音を聴取者に出力するにいたる処理の方法については、公知の方法であるので、その説明を省略する。
【００２９】
図２は、本実施の形態に係る音補正出力システムの概要を説明するフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ１０１において、聴取目的音信号発生手段１１により発生されたアラーム音や音声案内等の種々の生活音等で構成される聴取目的音が、音像定位生成手段１２に入力される。
【００３１】
ステップＳ１０２において、音像定位生成手段１２において聴取目的音の音像が生成される。ステップＳ１０３において、脳血流計測手段１４により脳血流データが計測される。
【００３２】
そして、ステップＳ１０４において、脳血流変化量が算出される。この脳血流変化量は、具体的には、頭部の血流量を検知し、この血流量の計測値に対して移動平均処理を行いノイズを除去し、その後、安静区間の平均値に対する聴取目的音再生区間の平均増分値を算出することにより行う。
【００３３】
次に、ステップＳ１０５において、上記計測された脳血流代表値が、他の角度のものと比較され変化量が最小であるかどうかが判定される。ここで、変化量が最小ではないと判定されると、再びステップＳ１０１以降の処理が繰り返される。一方で、変化量が最小であると判定されると、ステップＳ１０６において、上記音声補正フィルタ１８により、聴取目的音は当該変化量が最小となる定位角区間内の角度に補正される。その後、ステップＳ１０７において、補正後の音像にかかる補正音が出力される。
【００３４】
図３においては、上記脳血流変化量が最小となる定位角区間の例を示している。図においては、聴取者を中心として該聴取者が向く方向である前方を０°、後方を１８０°として定位角θ（０°≦θ＜３６０°）を表している。本実施の形態では、上記脳血流量が最も減少する良好音像方向領域は、定位角θが２１０°〜２４０°、又は１２０°〜１５０°の範囲である。特に、θが２１０°〜２４０°又は１２０°〜１５０°の範囲であることが好ましくは、より好ましくは２１５°〜２３５°又は１２５°〜１４５°であり、最も好ましくは２２０°〜２３０°又は１３０°〜１４０°である。
【００３５】
以下、本実施の形態にかかる実施例について説明する。
【００３６】
（実施例１）
聴取目的音としてアラーム音、生活音、音声案内を発生させた。ＮＩＲＳに係るプローブを、２１〜２４歳の男女１２名の左側頭葉に３×３個、前頭葉に３×５個、及び右側頭葉に３×３個装着した。
【００３７】
実験開始から初期安静時間として６０秒間、被験者を安静にさせて、その後１９秒間の聴取目的音を流した。以後は、被験者を４１秒間安静にさせること及び聴取目的音を１９秒間流す工程を２回繰り返した。なお、上述の４１秒間の安静時間をとることにより、Ｏｘｙ−Ｈｂ値のバラつきが一定程度緩和され、特に、４１秒の安静及び１９秒間の音声案内の発生を繰り返してデータを採取することで、採取データの信頼性が向上した。
【００３８】
ＮＩＲＳで脳血流Ｏｘｙ−Ｈｂ値（ｍｍｏｌ／ｌ）・ｍｍの変化を計測しつつ、音像補正フィルタ１８により聴取目的音の音像方向を定位角θが１８０°〜３６０°の範囲で変化するように補正した。なお、Ｏｘｙ−Ｈｂ値については安静区間における最後８秒間の平均値を基準として、聴取目的音聴取区間の平均増分値を算出している。
【００３９】
この結果、θが２２５°近傍においてＯｘｙ−Ｈｂ値の減少が見られた。表１には、上記聴取目的音に対して音像方向の処理を行わない場合におけるＯｘｙ−Ｈｂ値と、定位角θが２２５°となるように聴取目的音の音像方向を処理した場合におけるＯｘｙ−Ｈｂ値の変化の比較を表したものである。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
上記表によれば、定位角θ＝２２５°となる音像方向処理を施した場合にＯｘｙ−Ｈｂ値の変化の顕著な減少がみられている。すなわち、これは定位角θ＝２２５°近傍となるように音像方向処理を施した場合に、脳血流が減少し被験者に与える負荷が小さくなっていることを意味する。また、無処理と２２５°の聴取目的音との間で、１２名を２回ずつで合計２４試行の脳血流増分値に対してt検定を行ったところ、前頭葉と右側頭葉においてはｐ＜０．０５となり統計的に有意差が得られた。
【００４２】
そして、表２は、聴取目的音を被験者が同じ音量と認知したときの実際の騒音レベルについて、音像方向の処理を行わない場合と、定位角θが２２５°となるように聴取目的音の音像方向を処理した場合と、の比較を示したグラフである。
【００４３】
【表２】
2015162837.tif 000004
【００４４】
上記グラフから明確に理解されるように、定位角θが２２５°においては、実際には小音量でも、被験者には無処理の音と同じ音量で聴取目的音が認知されることがわかった。
【００４５】
以上、表１及び表２の結果から理解されるように、本実施例に係る聴取目的音（音声案内）は、その音像方向が定位角θ＝２２５°近傍となるように処理されることで、被験者に与える負荷を小さくすることができるとともに、小音量であっても被験者にはっきりと認知させることができる。すなわち、聴取目的音に対する認知性が高いことがわかった。
【００４６】
これにより、定位角θ＝２２５°又は左右対称である１３５°近傍となるように聴取目的音を処理することで、聴取目的音を聴取者に対して負荷のより小さい状態で聴取目的音が示す情報を聴取者に認知させることができる音補正出力システムが実現されたこととなる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
以下では、第２の実施の形態について説明する。
【００４８】
図４は、第２の実施の形態に係る音出力装置の概略構成を説明するブロック図である。図示のように、本実施の形態に係る音補正出力装置３０には、音声案内等の聴取目的音が入力される聴取目的音入力部３２と、聴取目的音入力部３２により入力された音像を補正する音像補正部３４と、イヤホン等の補正音出力部３６と、を有している。
【００４９】
聴取目的音入力部３２は、例えばマイクロフォン等を利用し、音声案内等聴取者周囲の音を集音して電気信号に変換する装置で構成される。音像補正部３４は、電気信号に変換された周囲の音等に対して所定のフィルタを施し、音像方向を補正するものである。このフィルタについては、例えば頭部伝達関数やバイノーラル技術等を利用した公知の音像定位フィルタを用いることができる。
【００５０】
さらに、音補正出力装置３０は、公知の音楽システム１００が採用されている。すなわち、音補正出力装置３０は、既存のデジタル音楽プレイヤーや、音楽再生機能を備えたスマートフォンとして構成されている。そして、補正音出力部３６は公知のイヤホン又はヘッドホンとして構成されている。
【００５１】
本実施の形態ではこの音像補正部３４により、上記音声案内の音像が、上記実施例に基づいて定まる良好音像方向領域、すなわちθ＝２１０°〜２４０°、又は１２０°〜１５０°の範囲となる音像方向に補正されることが好ましい。
【００５２】
上記構成を備えた音補正出力装置３０によれば、聴取者が例えば音楽システム１００により、補正音出力部３６で音楽を聴いている状態であっても、駅のアナウンスや地震速報等の緊急情報の通知等の聴取目的音について、その聴取目的音の音量を上げることなく、比較的小さい音量で聴取者Ｏに対して、当該聴取目的音の内容を認知させることができる。従って、本実施の形態にかかる音補正出力装置３０によれば、聴取者に過度な負荷を与えることなく、必要な音声情報を確実に認知させることができる。
【００５３】
特に、上記実施例１に基づけば、上記良好音像方向領域の音像では、他の定位角領域と比較して同じ音量であっても、脳血流変化が小さく、すなわち聴取目的音を聴かせるにあたり聴取者に過度な負荷を与えることが無く、且つ聴取者Ｏに対して聴取目的音を高い精度で認知させることができる。
【００５４】
これにより、他の音情報である音楽システム１００により他の音楽を流しているような場合であったとしても、上記緊急情報や音声案内等の聴取目的音の認知性（聴別性）が高く保たれることとなり、結果としてこれら情報が示す内容の聴取者への伝達性が高まることとなる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記第１の実施の形態では、音声案内の音像方向を補正する基準、すなわち聴取者の聴取目的音に対する認知性が高まるかどうかの指標として生体情報である脳血流変化をＮＩＲＳを用いて計測するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、脳血流を計測するのにｆＭＲＩ（functional magnetic resonance imaging）等を利用しても良いし、また脳波、脳磁図など脳血流以外の他の脳活動を計測しても良い。さらには、聴取者Ｏの聴取目的音に対する認知性が高まるように脈拍、心拍数、又は血圧等の他の生体情報を計測しても良いし、脳血流を含むこれら他の生体情報を任意に組み合わせて用いるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１０  音補正出力システム
１１  信号発生手段
１２  音像定位生成手段
１３  補正音出力手段
１４  脳血流計測手段（生体情報計測手段）
１６  音像方向推定手段
１８  音像補正フィルタ（音像方向補正手段）
２０  イヤホン（補正音出力手段）
３０  音補正出力装置
３２  聴取目的音入力部
３４  音像補正部
３６  補正音出力部
【図１】
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【図２】
2015162837.tif 000006
【図３】
2015162837.tif 000007
【図４】
2015162837.tif 000008