(57)【要約】【課題】聴覚障害者が感知しにくい音響情報を時間長や振幅に変形して感知しやすい情報とする音響情報呈示装置を提供する。【解決手段】 周囲の音を収音する収音部と、収音された音響信号から予め決められた条件に適合した音響信号を通過させる音響信号抽出部と、通過された信号のパワー時間包絡を抽出する時間包絡抽出部と、条件に適合した音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測する音響信号計測部と、音響信号計測部で前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たさない場合もしくは連続性がない場合、抽出された音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸方向もしくは時間軸方向へ伸長する波形伸縮部と、パワー時間包絡をあらかじめ決められた周波数に適用した信号を生成する周波数適用部と、生成された信号を感覚器官で容易に感知できる情報（振動、光、音等）で呈示する呈示部を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲の音を収音する収音部と、
収音された音響信号からあらかじめ決められた条件に適合した音響信号を通過させる音響信号抽出部と、
前記通過された音響信号のパワー時間包絡を抽出する時間包絡抽出部と、
前記条件に適合した音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測する音響信号計測部と、
前記音響信号計測部で前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たさない場合もしくは連続性がない場合、前記抽出された音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸方向もしくは時間軸方向へ伸長する波形伸縮部と、
前記伸長したパワー時間包絡をあらかじめ決められた周波数に適用した信号を生成する周波数適用部と、
前記生成された信号をもとに感覚器官で感知できる情報として呈示する呈示部と、
を具備することを特徴とする音響情報呈示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音響情報呈示装置において、
波形伸縮部は、前記条件に適合した音響信号のパワー時間包絡波形を振幅方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら（変化をつけながら）伸長することを特徴とする音響情報呈示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の音響情報呈示装置において、
音響信号計測部で音響信号のパワーが設定されたある一定の閾値を満たし、連続性がある場合、波形伸縮部は前記条件に適合した音響信号のパワー時間包絡波形を振幅方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら（変化をつけながら）短縮することを特徴とする音響情報呈示装置。
【請求項４】
周囲の音を収音するステップと、
収音された音響信号からあらかじめ決められた条件に適合した音響信号を通過させるステップと、
前記通過された音響信号のパワー時間包絡を抽出するステップと、
前記条件に適合した音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測するステップと、
前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たさない場合もしくは連続性がない場合、前記抽出された音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸方向もしくは時間軸方向へ伸長するステップと、
前記伸長したパワー時間包絡をあらかじめ決められた周波数に適用した信号を生成するステップと、
前記生成された信号をもとに感覚器官で感知できる情報として呈示するステップと、
を具備することを特徴とする音響情報呈示方法。
【請求項５】
請求項４に記載の音響情報呈示方法において、
前記条件に適合した音響信号のパワー時間包絡波形を振幅方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら（変化をつけながら）伸長するステップを備えたことを特徴とする音響情報呈示方法。
【請求項６】
請求項４または５に記載の音響情報呈示方法において、
音響信号のパワーが設定されたある一定の閾値を満たし、連続性がある場合、前記条件に適合した音響信号のパワー時間包絡波形を振幅方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら（変化をつけながら）短縮するステップを備えたことを特徴とする音響情報呈示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響情報呈示装置及び方法に関し、聴覚障害者、ある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感覚器官で感じることのできる情報に変換して呈示する音響情報呈示装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
聴覚障害者は、日常生活における音を、聞くこともしくは聴き分けることが困難であるため、常に自身の目を頼りにしなけらばならない。このような聴覚障害者のために、マイクロホンで音を収音し、その音をもとに振動や光などの音以外の方法で呈示（報知）する装置が以下に示すように提案されている。
「株式会社自立コムのアラートマスター:http://www.jiritsu.com/」
「株式会社アシストのシステムファイブ:http://www3.ocn.ne.jp/~assisthp/」
「リオン株式会社のおしらせらんぷ:http://www.rion.co.jp/」
「株式会社東京信友のシルウォッチ:http://www.shinyu.co.jp/」
特許文献１、特許文献２、特許文献３、非特許文献１、非特許文献２
以上は目的音を音量のみで判別するもの、パターン認識処理で判別するものがほとんどである。前者は目的音ごとにマイクロフォンを複数取付なければならない、後者は目的の音だけサンプル音を用意しなければならない、認識処理により遅延が生じ即座にお知らせできない、という問題があった。
その問題を解決するために非特許文献３では、警告報知音はその目的から、周囲の騒音の中でも健聴者であれば容易に聞き取れるという音響的特徴に着目し、当該音のエンベロープ（波形包絡）を保持したまま、人間が触覚で感知可能な低い周波数の信号に変換する方法が提案されている。これによって、ユーザである聴覚障害者が警告報知音の種類を判断する際の手助けが可能となる。
【特許文献１】特開２０００−１６６９６０「聴力障害者用音声感知装置」
【特許文献２】特開平１１−１２０４６８号公報「聴覚障害者用生活支援装置」
【特許文献３】特開２００２−２６０１２４「危険察知装置」
【非特許文献１】「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２】「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」
【非特許文献３】「聴覚障害者のための警告・報知音の伝達方法に関する検討２００３年電子情報通信学会総合大会Ａ−１９−９」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この手法は収音された警告報知音のパワー時間包絡を「保持したまま」振動を感知可能な周波数で振動呈示する方法であるが、もし収音された音の音量が極端に小さい場合や一瞬だけ鳴るパターンである場合、振動もそれぞれパワーが弱く、一瞬震えるだけになり、振動を感知しにくいという問題があった。
振動を感知しにくい警告報知音の一例として、「ピッ」のごとき非連続的な（一瞬の）警告報知音、「ピ・・・・・ピ・・・・」のごとき無鳴動の間隔が大きい警告報知音（断続した連続音）、音量が小さい警告報知音、これらを組み合わせた不均一な警告報知音などがある。
これらの振動で感知しにくい音の場合、ユーザである聴覚障害者は聞き（振動を感じ取り）逃がしてしまうという課題があった。
また、「ピーー」のごとき連続音も場合によっては、「ピピピ」のようにメリハリをつけた音のほうが振動で感知しやすい場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明では、
請求項１により
目的の音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測する音響信号計測部と、
前記音響信号計測部で前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たさない場合もしくは連続性がない場合、前記抽出された音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸方向もしくは時間軸方向へ伸長する波形伸縮部を具備することで、
目的音の音が小さい場合は大きく、一瞬鳴る音の場合などは鳴動時間を長くすることが可能となる。
【０００５】
請求項２により
目的の音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測する音響信号計測部と、
前記音響信号計測部で前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たさない場合もしくは連続性がない場合、前記抽出された音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら（変化をつけながら）伸長する波形伸縮部を具備することで、
目的音の音を単純に大きくするもしくは鳴動時間を長くするだけでなく、変化を付けながら大きくするもしくは鳴動時間を長くすることが可能である。
【０００６】
請求項３により
目的の音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測する音響信号計測部と、
前記音響信号計測部で前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たし、連続性がある場合、波形伸縮部は前記条件に適合した音響信号のパワー時間包絡波形を振幅方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら短縮する波形伸縮部を具備することで目的音の音量が十分で鳴動が連続であっても、よりメリハリをつけるために途中で音を減衰するなどをすることが可能である。
【０００７】
また、請求項４〜６の発明は、請求項１〜３の音響情報呈示装置に対応する音響情報呈示方法である。
【０００８】
以上の複数の解決手段を組み合わせることにより、振動で感知しにくい警告報知音を抽出し、その音を振動で感知しやすい振動パターンで呈示し、目的の音が十分であってもよりメリハリをつけることが可能となる。これによりユーザである聴覚障害者は聞き取り逃がし（振動の感じ取り逃がし）を解決する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を用いることにより、従来手法では振動が（感覚器官で）感知しにくい警告報知音などを、鳴動の有無、連続性の有無を利用して判別し、当該音の信号のパワー時間包絡（時間軸や振幅軸）を下記のように加工し、感覚器官で感知しやすくさせることが可能となる。
１．小さい音（信号）や非連続音（信号）は、それぞれ振幅軸、時間軸へ伸長する。
２．振幅軸、時間軸へ単純に伸長するだけでなく変化をつけながら伸長する。
３．伸長する必要のない音（信号）でも変化をつける。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
振動で感知しにくい音（感覚器官で感知しにくい音）の例として、図１のように、音量が小さい警告報知音、非連続的な警告報知音（一瞬の報知音）、無鳴動の間隔が大きい警告報知音、不均一な警告報知音がある。
請求項１の発明は、前述のように目的の音が小さく、あるいは非連続的な音を、感覚器官で容易に感じることのできる情報として呈示することを特徴とする。
【００１１】
図２に本発明請求項１の構成図を示す。
マイクロホンなどの収音部で収音した信号は、音響信号抽出部に出力される。
音響信号抽出部では、周囲の音の中から所望の音を検知し、それに対応した信号を出力するため、収音部に収音された音をあらかじめ決められた条件に適合する音響信号のみを、条件に応じて時間包絡抽出部に出力する。
例えば、周囲の音の中から物が落ちる音や車のクラクションなどの突発的な音や、家庭電気製品の報知音などの特徴的な音を検知する方法として、周囲の暗騒音と比較して突出している音（あらかじめ決められたパワー以上の信号を抽出）、もしくは高周波数帯域にパワーが集中している音を抽出（あらかじめ決められた周波数成分）する方法が挙げられる。
さらに定常雑音を抑圧して抽出することにより所望の音を抽出することも可能となる。
【００１２】
時間包絡抽出部では、入力された音響信号のパワー時間包絡を抽出し、パワー時間包絡波形を出力する。パワー時間包絡の抽出方法として音響信号の時間波形のパワー計算をする方法、特定の周波数成分のパワー計算をする方法などがある。
音響信号計測部では、条件に適合した音響信号のパワーの有無もしくは音響信号の連続性を計測する。音響信号のパワーの有無を計測する方法として、入力された該当音響信号の時間波形のパワーを計算もしくは特定の周波数のパワーを計算した値Ｐと、あらかじめ決められた所定の値Ｍと比較して、値Ｐが値Ｍより大きい場合は当該音のパワーがあると判断し、そうでない場合は当該音のパワーがないと判断する方法などがある。
また音響信号の連続性を計測する方法として、入力された当該音響信号の有無の時間を計測し、当該音に連続性があるかどうかを判断する。入力された当該音響信号の有無は、前記当該音響信号の時間波形のパワーを計算もしくは特定の周波数成分のパワーを計算した値Ｑと、あらかじめ決められた所定の値Ｎと比較し、値Ｑが値Ｎより大きい場合は当該音響信号があると判断し、そうでない場合は当該音響信号がないと判断する。
波形伸縮部では、前記音響信号計測部で前記適合した音響信号のパワーがある一定の閾値を満たさない場合もしくは連続性がない場合、前記抽出された音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸方向もしくは時間軸方向へ伸長して周波数適用部へ出力する。
【００１３】
図３上部のように小さい警告報知音（断続した連続音）の場合、（１）その当該音のパワー時間包絡を抽出し、（２）そのパワー時間包絡の値にあらかじめ決められた値を乗算あるいは加算する。
また図３下部のように「ピッ」のごとき非連続音（一瞬の報知音）である警告報知音の場合、（１）その当該音のパワー時間包絡を抽出し、（２）ある時間でのパワー時間包絡波形の値を時間軸方向へあらかじめ決められた一定時間後まで保持する方法がある。
【００１４】
図４に音響信号計測部および波形伸縮部のフローチャート例を示す。
当該音響信号のパワーが十分で、連続性があれば、当該音響信号のパワー時間波形包絡はそのまま周波数適用部へ出力する。
当該音響信号のパワーが十分で、連続性がなければ、当該音響信号のパワー時間包絡波形を時間軸へ伸長して周波数適用部へ出力する。
当該音響信号のパワーが不十分で、連続性があれば、当該音響信号のパワー時間包絡波形を振幅軸へ伸長して周波数適用部へ出力する。
当該音響信号のパワーが不十分でで連続性がなければ、当該音響信号のパワー時間包絡波形は時間軸および振幅軸へ伸長して周波数適用部へ出力する。
周波数適用部では、呈示部が呈示しやすいような信号の周波数に変換する。
振動で感知可能な周波数は比較的低い周波数であることが多い、例えば、前記波形伸縮部から入力された音響信号のパワー時間包絡波形にあらかじめ作成した振動感知可能な、周波数の正弦波を乗算するなどの方法がある。
【００１５】
また、図３の上部（小さい音の場合）、下部（非連続音の場合）の右側の図のように、当該音の時間波形そのものの振幅もしくは時間軸への伸長を行ったあとで、そのパワー時間包絡を抽出し、時間包絡を保持したまま全体的に周波数を下げるか、もしくはそのパワー時間包絡にあらかじめ作成した振動感知可能な周波数の正弦波を乗算する方法もある。
呈示部は、入力された信号を基に利用者へ所望の音を別の形で呈示する。呈示部は、所望の音を即座に知覚しやすく、理解しやすい装置であることが望ましく、加振装置もしくは光出力装置が挙げられる。例えば加振装置では入力された音響信号の振幅（音響の強弱）を振動の強弱として、入力された音響信号の周波数を振動の周波数として呈示する。光出力装置では入力された音響信号の振幅や周波数の光の強弱や明るさとして呈示する。
【００１６】
また所望の音を使用者にとって聞き取りやすい別の音で呈示する方法もある。例えば、聴覚障害者や高齢者の中には、高音が聞き取りにくく低音が聞き取りやすい人が多い。このことから、比較的高音である報知音などを、１KHz以下の複合音に変換して呈示することも考えられる。さらに、コンピュータの小形ディスプレイやヘッドマウントディスプレイで図を示す（例えば、電話の着信音に対しては電話機のイラストを表示する）ことにより音の内容を呈示することも可能であり、ロボットの動作（犬型ロボットの尻尾の振り方等）により呈示することも可能である。これらの呈示方法は単独でもよいが、併用することでより理解しやすくなる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の発明に加え、単純に振幅軸・時間軸へ伸長するだけではなく変化をつけながら伸長することを特徴とする。
波形伸縮部は、条件に適合した音響信号のパワー時間包絡を振幅軸方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら（変化をつけながら）伸長する。例えば図５上部のように小さい音の場合、最初のほうはパワー時間包絡の値に各時間毎にあらかじめ決められた計算式を乗算もしくは加算して徐々に振幅を大きくして、ある一定時間経つと一定の振幅にする方法がある、また図５下部のように「ピッ」のごとき非連続音の場合、当該音の後のほうをある時間でのパワー時間波形包絡の値に、一定時間後まで時間毎にあらかじめきめられた計算式を除算もしくは減算しながら伸長する方法がある。
これらのように変化を加えて、振動の特性やユーザの特性に合わせて振動で感知しやすい信号に自由に設定することが可能となる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に加え、伸長する必要がないような警告報知音の場合でも変化をつけることを特徴とする。
例えば図６の「ピーーー」のごとき連続音は最初の振動駆動に気づかずになれてしまい、振動に気づかない場合もあり、これを解消する。
音響信号計測部では音響信号のパワーがある一定の閾値を満たし、連続性がある場合、波形伸縮部は前記条件に適合した音響パワー時間包絡波形を振幅方向もしくは時間軸方向へあらかじめ決められた計算式に従いながら短縮する。
例えば、図６のように、振動感知によりメリハリをつけるため「ピィピィピィ」のごとき、一定の間隔でパワー時間波形包絡の値に時間毎にあらかじめ決められた計算式を除算もしくは減算して振幅を減衰する方法がある。
また、音響信号計測部などで計測を行うと、多少遅延が生じる可能性もあるので、これらを省き、あらかじめ振動感知可能な音響信号の振幅幅および時間幅の上限を固定しておき、波形伸縮部のみで行うことも考えられる。
【００１９】
上記実施例は請求項１〜３の音響情報呈示装置について説明したが請求項４〜６の音響情報呈示方法についての説明も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】振動で気づきやすい警告報知音例と振動で気づきにくい警告報知音例を示す図。
【図２】本発明の構成図。
【図３】波形伸縮部の波形伸長イメージを示す図。
【図４】音響信号計測部および波形伸縮部のフローチャート例。
【図５】波形伸縮部の波形伸長イメージを示す図。
【図６】波形伸縮部の波形短縮イメージを示す図。
【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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