(57)【要約】【課題】緊急を要する促す突発的な音、鳴動時間パターンの決まっている警告音報知音を音源方向と共に可聴音とは異なる異種の振動情報に変換して提示し、突発的な音はそのまま振動提示装置に直接供給して殆ど即時に注意を促し、警告音および報知音はその鳴動時間パターンを感知し易い振動および光に変換して提示する、音響信号を収音された音とは異なる異種の振動情報に変換して提示する音響情報提示装置を提供する。【解決手段】周囲の音を収音する収音装置１と、収音された音響信号から予め決めらた条件に適合した音響信号を通過させるフィルタ２と、通過した音響信号を収音された音とは異なる異種の振動情報に変換して提示する振動提示装置４とを具備する音響情報提示装置。【選択図】  図１
2004240855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の音を収音する収音装置と、収音された音響信号から予め決めらた条件に適合した音響信号を通過させるフィルタと、通過した音響信号を収音された音とは異なる異種の振動情報に変換して提示する振動提示装置とを具備することを特徴とする音響情報提示装置。
【請求項２】
請求項１に記載される音響情報提示装置において、
フィルタは突発的な音を判定して緊急信号を出力する緊急音判定部、報知音の如き特徴的な音を判定して警告報知信号を出力する警告報知音判定部、音の到来方向を判定して音源方向信号を出力する音源方向判定部より成ることを特徴とする音響情報提示装置。
【請求項３】
請求項２に記載される音響情報提示装置において、
警告報知音判定部から出力される警告報知信号を入力して、この信号の周波数を変換して出力する周波数変換装置を具備することを特徴とする音響情報提示装置。
【請求項４】
請求項２および請求項３の内の何れかに記載される音響情報提示装置において、
緊急音判定部は、収音された音響信号から周囲の暗騒音信号と比較し一定値以上のパワーを検出してこれを緊急信号として振動提示装置に出力し、
警告報知音判定部は、収音された音響信号を周波数分析して特定の周波数成分に存在する閾値以上のパワーを警告報知信号とするか、或いは、収音された音響信号のパワー包絡を算出して予め登録してある警告報知音のパワー包絡と同様の時間パターンを有する場合にこの音響信号を警告報知信号として周波数変換装置へ出力し、
音源方向判定部は、複数の収音装置から収音された音響信号の時間差に基づいて音源方向を算出してこれを振動提示装置に出力し、
振動提示装置は、複合音発生器、加振装置、或いは光出力装置より成り、音源方向に対応する複合音発生器、加振装置、或いは光出力装置を駆動するものであることを特徴とする音響情報提示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、音響情報提示装置に関し、特に、聴覚障害者、或いは聴力が低下した高齢者に音響信号を収音された音とは異なる異種の振動情報に変換して提示する音響情報提示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
聴覚障害者は、日常生活における音を聴取或いは聴き分けることが困難であるところから、聴覚に依存せずに常に目視のみにより自身の周囲環境を認識しなければならない。この様な聴覚障害者の不便を解消するに、マイクロホンにより収音し、この収音した音響信号に基づいて振動、光その他の音以外の振動情報を発生してこれを聴覚障害者に提示する装置が提案されている（非特許文献１、２、３、４  参照）。
以上の装置は、何れも、知らせてほしい音源の近くにマイクロホンを設置し、存在する閾値以上の音量が発生した場合、振動或いは光を発生する構造を採用している。
【０００３】
これらの他に、知らせてほしい音を予め録音登録しておき、入力された音と比較してマッチングした所望の音を認識し、認識結果を文字により提示する装置も開発されている（非特許文献５、６  参照）。
そして、マイクロホンで収音した音響信号を整流し、整流した電圧により振動発生器を駆動させることにより、収音した音に対応する振動を聴覚障害者に伝達せしめる装置も開発されている。また、マイクロホンが左右の音に対して各別に動作する構成を採用して聴覚障害者に左右の方向を認識せしめる装置も開発されている（特許文献１  参照）。
【０００４】
更に、収音した音を予め録音登録している音と比較して、同一音と判断した場合にこの音に対応する振動を聴覚障害者に伝達する装置も開発されている（特許文献２  参照）
また、一定レベル以上の音を収音した場合に振動を伝える装置も開発されている（特許文献３  参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１６６９６０
【特許文献２】
特開平１１−１２０４６８
【特許文献３】
特開平２００２−２６０１２４
【非特許文献１】
株式会社自立コムのアラートマスター
【非特許文献２】
株式会社アシストのシステムファイブ
【非特許文献３】
リオン株式会社のおしらせらんぷ
【非特許文献４】
株式会社東京信友のシルウォッチ
【非特許文献５】
具、伊藤、「聴覚障害者支援を目的とした生活音識別法に関する検討」、信学技報  ＷＩＴ２００２−６９、２００２
【非特許文献６】
安藤、竹内  他、「聴覚障害者のための警告音の識別」信学技報、ＥＡ２００１−１１９、２００２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
収音された音を認識して音以外の刺激を発生してこれを聴覚障害者に提示する装置は、一般に、音を認識するに多くの音響情報と計算時間を要するところから突発的な緊急告知をする必要がある場合にこれに即応することができない。
所望の音を予め登録しておいて入力音と比較して音認識を行う装置の場合、必要な所望の音を登録しておく必要があり、その取捨選択に困難を伴う。
知らせてほしい音源の近くにマイクロホンを設置し、振動或いは光を発生する装置の場合、マイクロホンを音源の近くに設置するので鳴ったことを告知したいが音源のある場所がわかっているものにしか使用できない。
【０００７】
以上の従来例は、音の任意の到来方向を検出することはできない。即ち、任意の方向から到来する音を判定して聴覚障害者に到来方向を告知することができない。更に、これらの従来例は、周囲の騒音、残響その他の音の影響により、所望の音に対する認識性能が低下して聴覚障害者に必要な刺激の提示をすることができない場合も生ずる。
この発明は、以上の問題を解消した音響情報提示装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
周囲の音を収音する収音装置１と、収音された音響信号から予め決めらた条件に適合した音響信号を通過させるフィルタ２と、通過した音響信号を収音した音とは異なる異種の振動情報に変換して提示する振動提示装置４とを具備する音響情報提示装置を構成した。
そして、フィルタ２は突発的な音を判定して緊急信号を出力する緊急音判定部２１、報知音の如き特徴的な音を判定して警告報知信号を出力する警告報知音判定部２２、音の到来方向を判定して音源方向信号を出力する音源方向判定部２３より成る音響情報提示装置を構成した。
【０００９】
また、警告報知音判定部２２から出力される警告報知信号を入力して、この信号の周波数を変換して出力する周波数変換装置３を具備する音響情報提示装置を構成した。
更に、緊急音判定部２１は収音された音響信号から周囲の暗騒音信号と比較し一定値以上のパワーを検出してこれを緊急信号として振動提示装置４に出力し、警告報知音判定部２２は、収音された音響信号を周波数分析して特定の周波数成分に存在する閾値以上のパワーを警告報知信号とするか、或いは、収音された音響信号のパワー包絡を算出して予め登録してある警告報知音のパワー包絡と同様の時間パターンを有する場合にこの音響信号を警告報知信号として周波数変換装置３へ出力し、音源方向判定部２３は、複数の収音装置１から収音された音響信号の時間差に基づいて音源方向を算出してこれを振動提示装置４に出力し、振動提示装置４は、複合音発生器、加振装置、或いは光出力装置より成り、音源方向に対応する複合音発生器、加振装置、或いは光出力装置を駆動するものである音響情報提示装置を構成した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明は、収音した音響信号からフィルタの緊急音判定部が突発的な音響信号を感知した場合、この信号を即座に振動提示装置に対して緊急信号として発信する。これにより突発的な緊急性のある音を多くの計算時間を必要としないで瞬時に提示することができる。そして、この発明は、収音した音響信号からフィルタの警告報知音判定部がパワーが集中している信号を検出して警告報知信号として発信する。これにより、家庭電化製品その他の装置の発生する特徴のある警告音および報知音を提示することができる。予め所望の音を登録すること、音源の近くに収音装置を設置することは必ずしも必要ではなくなる。また、この発明はフィルタの音源方向判定部が音の到来方向を算出し、音源方向信号を発信する。これにより音源の方向も提示することができる。更に、この発明は、周囲の暗騒音と比較して、緊急性のある音、特徴のある警告音および報知音を抽出することにより、周囲の騒音、残響に関係なく所望の音響情報を提示することができる。
【００１１】
【実施例】
この発明の実施例を図を参照して説明する。
図１を参照するに、マイクロホンの如き収音装置１は収音した音響信号をフィルタ２に出力する。フィルタ２は、収音した音響信号の内から予め決められた条件に適合した音響信号を選択出力する。即ち、フィルタ２は、収音装置１が収音した音響信号の内の物が落下して発生する音、自動車のクラクションの発生する音の如き突発的な音を判定して緊急信号を出力する緊急音判定部２１、家庭電化製品の発生する報知音の如き特徴的な音を判定して警告報知信号を出力する警告報知音判定部２２、音の到来方向を判定して音源方向信号を出力する音源方向判定部２３を具備し、これらを単独或いは併用して収音した音響信号を選択出力する。フィルタ２から出力される音響信号は、収音した音響信号の種類に対応して後で説明される周波数変換装置３或いは振動提示装置４に供給される。
【００１２】
周波数変換装置３はフィルタ２から出力される音響信号を入力し、この音響信号を振動提示装置４における信号処理を容易にする周波数の信号に変換する装置である。
振動提示装置４は、フィルタ２および周波数変換装置３から供給される出力信号の種類に対応する可聴音とは異なる異種の振動情報に変換して提示する装置である。即ち、振動提示装置４は、収音した音響信号を聴覚障害者が即座に知覚し易く、理解し易い提示信号に変換して提示する装置であることが望ましい。振動提示装置４としては、別の形式の異種の信号である振動を発生する加振装置或いは光を放射する発光装置を例示することができる。更に、聴覚障害者が聴取認識することができる音であれば、この音を発生提示する複合音発生器を使用することができる。即ち、聴覚障害者および高齢者の内には、高音は聞き取り難いが低音は比較的に聞き取り易いという者が多いことが知られている。警告報知音は一般に比較的に高音であるが、この高音を時間パターンを保持して１ｋＨｚ以下の複合音に変換して提示する複合音発生器を構成することにより、聴覚障害者および高齢者に音に依っても音の種類および到来方向を認識させることができる。
【００１３】
以下において、緊急音判定部２１、警告報知音判定部２２、音源方向判定部２３を更に具体的に説明する。
フィルタ２の緊急音判定部２１は、上述した通り、マイクロホンの如き収音装置１が収音した音響信号の内の物が落下して発生する音、自動車のクラクションの発生する音の如き突発的な音を判定判定する。即ち、収音装置１の収音した音響信号に突発的な音に対する音響信号が含まれている場合、フィルタ２の緊急音判定部２１はこれを判定して緊急信号を直接に振動提示装置４に出力する。突発的な音を検出する仕方としては、収音された音響信号の音量を計算し、予め設定した９０ｄＢ程度の音圧レベルより大きい場合にこれを突発的な音と判定する。或いは暗騒音の音圧レベルを予め測定しておいて、暗騒音の音圧レベルより３０ｄＢ程度以上突出した場合にこれを突発的な音と判定、出力する。この如くにして抽出される音をすべて緊急音とみなすが、所望の音以外の音を抽出する場合もある。人間は、より大きな突発的な音に対して意識的に反応するという特徴を有しているので、この場合も許容範囲と考えることができる。緊急信号として、単に緊急事態を知らせる信号のみを使用する場合と、これに加えて当該音のパワー包絡を抽出してこれをも緊急事態を知らせる信号として使用する。前者の場合はそのまま振動提示装置４に対して供給し、振動提示装置４において予め決められたパターンで使用者へ提示する。後者の場合は振動提示装置４と周波数変換装置３に同時に供給し、振動提示装置４において使用者に対して注意を予め決められたパターンで提示し、周波数変換装置３で当該音のパワー包絡を保持しつつ、振動提示装置４が提示可能な周波数に変換し、注意を提示した直後に提示する。この場合、使用者は先に注意を感知し、次いで、その音の鳴動パターンを把握する。
【００１４】
フィルタ２の警告報知音判定部２２は、家庭電化製品の「ピピピ」音の如き特徴的な警告報知音の音響信号を感知し、その音響信号の鳴動時間パターンを保持しつつ警告報知音を使用者に感知可能な方法で提示する。即ち、収音装置１の収音した音響信号に警告報知音に対する音響信号が含まれている場合、フィルタ２の警告報知音判定部２２に入力して、特徴的な警告報知信号として周波数変換装置３へ出力する。警告報知音の一例としては、ＪＩＳ  Ｓ００１３による家庭電化製品に使用される報知音がある。この場合、音が出る時間、感覚に特定の規定があり、そして複数の周波数を有する信号が使われ、周囲の暗騒音と対比して目立つ信号とされている。この特徴的な警告報知音の音響信号を抽出する方法として、音の周波数特性を利用する。
【００１５】
ここで、図２を参照して警告報知音判定部２２における特徴的な音響信号の抽出の仕方を説明する。先ず、収音装置１が収音した音響信号について、周波数分析を行う。報知音と関係の深い特定の周波数成分に存在する閾値以上のパワーが得られた場合、収音された音響信号は警告報知音の音響信号であるとみなし、警告報知信号として周波数変換装置３へ出力される。
一方、パワーの時間変化を利用して収音された音響信号が警告報知音の音響信号であるか否かを判定することもできる。先ず、収音された音響信号からパワー包絡を求める。パワー包絡は例えば、収音された音響信号の波形を二乗して或る時間区間で積分を行うことにより算出することができる。算出されたパワー包絡が、予め登録してある警告報知音のパワー包絡と同様の時間パターンを有するか否かを判定し、同様の時間パターンを有する場合、収音された音響信号は警告報知音の音響信号であるとみなし、警告報知信号として周波数変換装置３へ出力される。
【００１６】
周波数特性を利用する判定は、報知音および警告音がほぼ正弦波状の純音であるか或いは倍音を含んだ複合音で構成されているという特徴を利用するものであるので、純音或いは倍音構造を有する音はすべて抽出することになる。パワーの時間変化を利用する判定は、警告報知音のパワー包絡を予め登録しておく必要があるが、これを周波数特性を利用する判定と組み合わせることにより、所望のパターンを有する報知音および警告音のみを抽出することができる。
周波数変換装置３は、警告報知音判定部２２から警告報知信号を入力し、この警告報知信号をそのパワー包絡を保持しつつ使用者が感知することができる周波数に変換してから、振動提示装置４へ出力する。周波数変換の仕方としては次の２通りがある。▲１▼  警告報知音の周波数をパワー包絡を保持したまま全体的に下げる。例えば、高い音を感知することができる低い音に変換する。▲２▼  警告報知音のパワー包絡だけを抽出して、それに予め作成した感知することができる周波数の正弦波を掛け算する。正弦波は複合音であっても差し支えない。振動提示装置４として加振装置４１を使用する場合、使用者が感知することができる周波数である数十ヘルツ程度の周波数に変換する。警告報知音の振幅パターンをそのまま機械振動に変換して提示することにより、複雑な認識回路部を必要とせずに使用者に音響情報を提示することができる。また、振動を感じる使用者自身が振動パターンから情報を類推することにより、より細かな判断を使用者自身が行うことができる。
【００１７】
フィルタ２の音源方向判定部２３は、到来する音の音源の方向を算出し、使用者に対して音の到来方向を直感的に認識させる。ここで、図３を参照して収音装置の使用態様を説明する。収音装置１であるマイクロホン１１の複数個が収音した複数の音響信号を音源方向判定部２３に供給する。音源方向判定部２３は、複数個のマイクロホン１１からそれぞれ出力された音響信号のレベル差、時間差に基づいて音源方向信号を算出し、算出した音源方向信号を振動提示装置４へ出力する。音源方向の判定の仕方としては、各マイクロホン１１により収音された音響信号のレベルを計算し、最もレベルの大きい音響信号を収音しているマイクロホン１１に対応する方向を音源方向であると判定する仕方が最も単純である。
この他に、マイクロホン１１それぞれが収音した音響信号の相関を計算することにより、各マイクロホン１１から音源に到る距離がマイクロホン毎にどの程度相違するかを求め、その距離の差に基づいて音源の方向を求めることもできる。音響信号の相関の計算による音源方向の判定は、音響信号レベルから音源方向を判定する仕方と比較してより精度良く方向を判定することができる。音源方向信号は、算出された音源方向に関する情報が入る。
【００１８】
マイクロホン１１は、音源方向判定部２３において、水平方向の到来方向を計算するには３個以上必要である。また、水平方向以外に垂直方向の計算をも実施するには４個必要である。そして、４個のマイクロホン１１は同一平面上には配置しないことが必要である。この場合、ベルト１２に配列される３個のマイクロホン１１以外に、１個のマイクロホン１１を頭部に装着して実施する。また、音源方向の検出が必要ではない場合はマイクは１個でもよい。
ここで、図４を参照して振動提示装置の使用態様を説明する。振動提示装置４を構成する加振装置４１は音源方向判定部２３から供給される音源方向信号に基づいて音の到来方向を使用者に対して感知せしめる提示をする。ベルト４２に複数の加振装置４１を配列して連結し、そのベルト４２を腰の如き使用者の胴体に巻き付けることにより振動を使用者に感じさせる。振動提示装置４が複数の加振装置４１をベルト４２に配列して連結したものより成る場合、音源方向に対向する加振装置４１を選択振動させる。加振装置４１はベルト４２を使用者の胴体に巻き付けることにより同一平面上に位置せしめると、方向の感知を正確に実施することができる。振動提示装置４としては、加振装置４１の他に、上述した警告報知音を時間パターンを保持して１ｋＨｚ以下の複合音に変換して提示する複合音発生器を使用し、或いは光出力装置を使用する。
【００１９】
図５を参照して収音装置１と加振装置４１の双方を一緒に装着する場合について説明する。マイクロホン１１と加振装置４１を一つのベルト６１に一緒に配列装着する。この場合、マイクロホン１１と加振装置４１が同一平面上に配列されることにより両者の対応付けが容易となり、音の到来方向の提示が容易になる。また、音源方向特定を特に重要視しない場合、加振装置４１は１個でも差し支えない。
更に、コンピュータの小型ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイを使用して、収音した音響信号の種類および到来方向に対応する表示をすることに依っても、音響信号の種類および到来方向を提示することができる。これらの提示は単独或いは併用することができる。
そして、この発明の音響情報提示装置の実施例の動作の順序を要約すると図６のアルゴリズムに示される通りである。
【００２０】
【発明の効果】
上述した通りであって、この発明に依れば、聴覚障害者或いは聴力が低下した高齢者に対して、騒音下においても、緊急を要する促す突発的な音、鳴動時間パターンの決まっている警告音、報知音を、音源方向と共に可聴音とは異なる異種の振動情報に変換して提示することができる。突発的な音はそのまま振動提示装置に直接供給して殆ど即時に注意を促し、警告音および報知音はその鳴動時間パターンを感知し易い振動および光に変換して提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明するブロック図。
【図２】警告報知音判定部における特徴的な音響信号の抽出の仕方を説明する図。
【図３】収音装置の使用態様を説明する図。
【図４】加振装置の使用態様を説明する図。
【図５】収音装置および加振装置の他の装着の仕方を説明する図。
【図６】実施例のアルゴリズムを示す図。
【符号の説明】
１  収音装置                ２  フィルタ
２１  緊急音判定部          ２２  警告報知音判定部
２３  音源方向判定部          ３  周波数変換装置
４  振動提示装置          ４１  加振装置
【図１】
2004240855.tif 000003
【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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