(57)【要約】【課題】装置規模や処理量の増大を防止するとともに補正対象音声の明瞭さを改善することができる音声補正装置を提供すること。【解決手段】音声補正装置１００は、聴取位置における案内音声の平均パワーと周辺騒音の平均パワーとに基づいて設定された補正ゲインで、スピーカ２４から出力される案内音声の音圧レベルを補正するゲイン補正部１０と、周辺騒音に含まれるオーディオ音の内容（ボーカル音声の有無、性別）に応じて、ゲイン補正部１０において設定される補正ゲインの値を調整するゲイン調整部１４とを備えている。【選択図】        図１
2005045378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
聴取位置における補正対象音声の平均パワーと周辺騒音の平均パワーとに基づいて設定された補正ゲインで、スピーカから出力される前記補正対象音声の音圧レベルを補正する音声補正手段と、
前記周辺騒音の内容に応じて、前記音声補正手段において設定される補正ゲインの値を調整するゲイン調整手段と、を備えることを特徴とする音声補正装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記聴取位置に設置されたマイクロホンと、
前記マイクロホンから出力される音声信号に基づいて、前記聴取位置に対応する前記補正対象音声と前記周辺騒音を分離する信号分離手段と、をさらに備えることを特徴とする音声補正装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記周辺騒音にはオーディオ音が含まれており、
前記ゲイン調整手段は、前記オーディオ音に含まれるボーカル音声の有無判定を行うボーカル判定手段を有しており、前記オーディオ音にボーカル音声が含まれている場合の前記補正ゲインの値が、ボーカル音声が含まれていない場合の前記補正ゲインの値よりも大きくなるように調整を行うことを特徴とする音声補正装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ゲイン調整手段は、前記オーディオ音にボーカル音声が含まれる場合にその性別を判定する第１の性別判定手段と、前記補正対象音声の話者の性別を判定する第２の性別判定手段と、前記第１の性別判定手段によって判定された性別と前記第２の性別判定手段によって判定された性別とが同じであるときに調整の程度を大きくする調整量決定手段とを有することを特徴とする音声補正装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１および第２の性別判定手段は、性別判定の対象となる入力信号とこの入力信号を男性の声に含まれる主成分に相当する時間だけ遅延させた第１の信号とを用いた自己相関の値と、前記入力信号とこの入力信号を女性の声に含まれる主成分に相当する時間だけ遅延させた第２の信号とを用いた自己相関の値とを比較して、自己相関の値が大きい方の性別を判定結果として出力することを特徴とする音声補正装置。
【請求項６】
請求項４において、
前記第１および第２の性別判定手段は、性別判定の対象となる入力信号のピークの間隔を検出し、この検出した間隔が男性の声に含まれる主成分の繰り返しパターンに近いか女性の声に含まれる主成分の繰り返しパターンに近いかを比較して、近い方の性別を判定結果として出力することを特徴とする音声補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用ナビゲーション装置から出力される案内音声等の信号レベルを周囲の騒音等に応じて補正する音声補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車載のナビゲーション装置から出力される案内音声は、カーオーディオ装置の出力音やエンジン騒音等の音圧レベルによっては聞き取りにくくなる。案内音声の出力時にオーディオ装置の出力音量を小さくすることにより、案内音声の内容を聞き取りやすくする方法が考えられるが、これでは、案内音声が頻繁に出力される場合にその都度オーディオ装置の出力音量が小さくなって、違和感を感じることになる。また、エンジン騒音等の制御不可能な音源に対してはこのような対策をとることができない。そこで、オーディオ装置の出力音量等を低下させることなく案内音声の内容を聞き取ることができれば便利であり、このような要請に応えるものとして、聴覚理論に基づいたラウドネス補償技術を用いた音声補正装置が従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。この音声補正装置では、聴取位置にマイクロホンを設置して、この聴取位置での騒音レベルに応じて出力音声に対するゲイン補正を各周波数帯域毎に行っており、利用者は、騒音レベルが変化しても常に音声の内容を明瞭に聞き取ることができるようになる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６６８３５号公報（第３−７頁、図１−１０）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１に開示された音声補正装置では、出力音声に対するゲイン補正を複数の周波数帯域のそれぞれについて個別に行っているため、装置規模が大きくなるとともに処理量が増大するという問題があった。このため、コストの上昇や、処理能力が低いプロセッサ等を用いた場合には処理の遅延を招いていた。
【０００５】
これに対し、周辺騒音の音圧レベルによって単純に出力音声全体のゲイン補正を行うようにすれば装置規模を大幅に縮小するとともに処理量の低減を図ることができるが、上述した特許文献１で目的としている聴取位置での音声の明瞭さ改善の効果は小さくなる。例えば、騒音としてオーディオ音を考え、男性の声による案内音声に対してゲイン補正を行ってこの案内音声の明瞭さを改善する場合を考えると、オーディオ音の種類によっては案内音声の明瞭さを十分に改善することができないことが確かめられている。
【０００６】
図６は、騒音としてのオーディオ音の種類を変えて試験したゲイン補正前後の案内音声の聞き取りやすさの改善の効果を示す図である。図６（Ａ）には、３種類（大、普通、小）の周辺騒音レベルを選択的に発生させたときにゲイン補正をせずに男性の試験音声を出力した場合のこの試験音声の正答率が示されている。周辺騒音が大きくなるにしたがって正答率が低くなることがわかる。しかも、周辺騒音としてのオーディオ音がクラシック音楽の場合に比べてボーカルの場合の方が正答率が低くなり、さらに女性ボーカルの場合に比べて男性ボーカルの方が正答率が低くなる。この傾向は、試験音声に対してゲイン補正を行い、周辺騒音レベルが大きくなったときに試験音声のレベルを大きくした場合にもそのまま当てはまる。図６（Ｂ）には、３種類の周辺騒音レベルを選択的に発生させたときにゲイン補正を行って男性の試験音声を出力した場合のこの試験音声の正答率が示されている。周辺騒音が大きい場合にも試験音声の正答率が高いことが確かめられたが、周辺騒音としてのオーディオ音の種類に応じて正答率が大きく変動していることがわかる。このように、ゲイン補正を行っても周辺騒音の内容によって明瞭さが大きく異なり、例えば男性ボーカルのオーディオ音を出力中に、男性の声で案内音声を出力する場合にはゲイン補正を行っても明瞭さをあまり改善することができないことになる。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、装置規模や処理量の増大を防止するとともに補正対象音声の明瞭さを改善することができる音声補正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の音声補正装置は、聴取位置における補正対象音声の平均パワーと周辺騒音の平均パワーとに基づいて設定された補正ゲインで、スピーカから出力される補正対象音声の音圧レベルを補正する音声補正手段と、周辺騒音の内容に応じて、音声補正手段において設定される補正ゲインの値を調整するゲイン調整手段とを備えている。周辺騒音の内容に応じて、例えば異なる周波数成分を有する周辺騒音毎に、補正対象音声に対する補正ゲインの値が調整されるため、周辺騒音と補正対象騒音とが同じ傾向を有する場合に、この周辺騒音の中で補正対象音声を出力する際の補正対象音声の明瞭さを改善することができる。また、周辺騒音と補正対象音声のそれぞれの内容を考慮することで、周波数帯域毎に処理を行わずに周辺騒音や補正対象音声の全体についてゲイン補正に関する各種の処理を行うことができるため、装置規模や処理量を大幅に低減することが可能になる。
【０００９】
また、上述した聴取位置に設置されたマイクロホンと、マイクロホンから出力される音声信号に基づいて、聴取位置に対応する補正対象音声と周辺騒音を分離する信号分離手段とをさらに備えることが望ましい。これにより、聴取位置において補正対象音声の明瞭さを確実に改善することが可能になる。
【００１０】
また、上述した周辺騒音にはオーディオ音が含まれており、ゲイン調整手段は、オーディオ音に含まれるボーカル音声の有無判定を行うボーカル判定手段を有しており、オーディオ音にボーカル音声が含まれている場合の補正ゲインの値が、ボーカル音声が含まれていない場合の補正ゲインの値よりも大きくなるように調整を行うことが望ましい。これにより、ボーカル音声を含むオーディオ音を聴取中であっても補正対象音声の内容を明瞭に聞き取ることができる。
【００１１】
また、上述したゲイン調整手段は、オーディオ音にボーカル音声が含まれる場合にその性別を判定する第１の性別判定手段と、補正対象音声の話者の性別を判定する第２の性別判定手段と、第１の性別判定手段によって判定された性別と第２の性別判定手段によって判定された性別とが同じであるときに調整の程度を大きくする調整量決定手段とを有することが望ましい。これにより、オーディオ音に含まれるボーカル音声の性別と補正対象音声の話者の性別とが同じになった場合であっても補正対象音声の内容を明瞭に聞き取ることができる。
【００１２】
また、上述した第１および第２の性別判定手段は、性別判定の対象となる入力信号とこの入力信号を男性の声に含まれる主成分に相当する時間だけ遅延させた第１の信号とを用いた自己相関の値と、入力信号とこの入力信号を女性の声に含まれる主成分に相当する時間だけ遅延させた第２の信号とを用いた自己相関の値とを比較して、自己相関の値が大きい方の性別を判定結果として出力することが望ましい。あるいは、上述した第１および第２の性別判定手段は、性別判定の対象となる入力信号のピークの間隔を検出し、この検出した間隔が男性の声に含まれる主成分の繰り返しパターンに近いか女性の声に含まれる主成分の繰り返しパターンに近いかを比較して、近い方の性別を判定結果として出力することが望ましい。これにより、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行うことなく音声の性別を判定することが可能になり、処理の簡素化および処理時間の短縮が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の音声補正装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、一実施形態の音声補正装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の音声補正装置１００は、ゲイン補正部１０、ゲイン決定部１２、ゲイン調整部１４、適応フィルタ（ＡＤＦ）２０、演算部２２、スピーカ２４、マイクロホン２８、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０、３２、パワー算出部３４、３６、ボーカル判定部４０、性別判定部４２、４４、調整量決定部４６、ホスト制御部５０を含んで構成されている。この音声補正装置１００は、車両に搭載されており、ナビゲーション装置（図示せず）から出力される案内音声信号が入力され、ゲイン補正を行った後の案内音声がスピーカ２４から出力される。また、このスピーカ２４とは別のスピーカ２６にはオーディオ装置（図示せず）から出力されたオーディオ信号が入力されており、クラシック音楽や男性ボーカルあるいは女性ボーカルを含む各種ジャンルの音楽がこのスピーカ２６から出力される。
【００１５】
ゲイン補正部１０は、入力される案内音声信号全体に対してゲイン調整を行う。ゲイン決定部１２は、スピーカ２４から出力されてナビゲーション装置の利用者によって聴取される案内音声の明瞭さがオーディオ音を含む周辺騒音の大きさに無関係にほぼ一定となるように、案内音声の平均パワーと周辺騒音の平均パワーとに基づいて、ゲイン補正部１０の補正ゲインを決定する。
【００１６】
ゲイン調整部１４は、ゲイン決定部１２によって決定された補正ゲインに対して調整を行う。本実施形態では、周辺騒音に含まれるオーディオ音の内容に応じて、具体的には、周辺騒音としてのオーディオ音にボーカルが含まれるか否か、含まれる場合には男性ボーカルか女性ボーカルかが判定され、これらの判定結果に応じて補正ゲインの調整が行われる。
【００１７】
適応フィルタ２０は、スピーカ２４からマイクロホン２８までの音響系のインパルス応答に対応する音響特性Ｃ１が設定されたフィルタである。スピーカ２４に入力される案内音声信号をこの適応フィルタ２０に通すことにより、スピーカ２４から出力されてマイクロホン２８に到達するまでの音声のインパルス応答を再現することができる。この適応フィルタ２０のフィルタ係数Ｃ１は、例えばＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを用いて、演算部２２から出力される誤差信号のパワーが最小となるように更新される。
【００１８】
マイクロホン２８は、案内音声の聴取位置、例えば車両の運転者を利用者と考えた場合には運転者の頭部近傍に設定されており、スピーカ２４から車室内に出力される案内音声や、スピーカ２６から出力されるオーディオ音を含む周辺騒音を集音する。
【００１９】
演算部２２は、マイクロホン２８から出力される信号から、適応フィルタ２０を通した後の信号を差し引いた誤差信号を出力する。ゲイン補正部１０から出力された案内音声信号は、適応フィルタ２０に入力されるとともに、スピーカ２４から出力されてマイクロホン２８に到達する。したがって、演算部２２から出力される誤差信号のパワーが最小になるように適応フィルタ２０のフィルタ係数Ｃ１を決定することにより、このフィルタ係数Ｃ１をスピーカ２４からマイクロホン２８までの音響系のインパルス応答に一致させることができる。
【００２０】
バンドパスフィルタ３０は、スピーカ２６に入力されるオーディオ信号が入力されており、このオーディオ信号に含まれる所定の帯域成分を通過させる。例えば、このバンドパスフィルタ３０を通すことにより、人間の音声帯域を含む１００〜３０００Ｈｚの成分がオーディオ信号から抽出される。同様に、バンドパスフィルタ３２は、ゲイン補正部１０に入力される案内音声信号が入力されており、バンドパスフィルタ３０と同じ帯域成分を通過させる。
【００２１】
パワー算出部３４は、バンドパスフィルタ３０によって抽出されたオーディオ信号中の音声帯域成分の平均パワーＰｓを算出する。また、パワー算出部３６は、バンドパスフィルタ３０に入力される前のオーディオ信号の平均パワーＰａを算出する。ボーカル判定部４０は、２つのパワー算出部３４、３６によって算出された平均パワーＰｓ、Ｐａに基づいて、オーディオ音にボーカル成分が含まれるか否かを判定する。
【００２２】
性別判定部４２は、バンドパスフィルタ３０によって抽出されたオーディオ信号中の音声帯域成分に基づいて、この帯域成分に含まれるボーカル成分に対応する性別（男性か女性か）を判定し、判定結果Ｓａを出力する。また、性別判定部４４は、バンドパスフィルタ３２を通した後の案内音声信号に基づいて、この案内音声の話者の性別を判定し、判定結果Ｓｓを出力する。性別判定部４２、４４による性別判定動作の具体的内容については後述する。
【００２３】
調整量決定部４６は、２つの性別判定部の判定結果Ｓａ、Ｓｓに基づいて、ゲイン調整部１４によってゲインの調整を行う際の調整量を決定する。ホスト制御部５０は、ボーカル判定部４０の判定結果と、調整量決定部４６によって決定された調整量とが入力されており、最終的な調整量を決定してゲイン調整部１４に送る。
【００２４】
上述したゲイン補正部１０、ゲイン決定部１２が音声補正手段に、ゲイン調整部１４、バンドパスフィルタ３０、３２、パワー算出部３４、３６、ボーカル判定部４０、性別判定部４２、４４、調整量決定部４６、ホスト制御部５０がゲイン調整手段にそれぞれ対応する。また、適応フィルタ２０、演算部２２が信号分離手段に、ボーカル判定部４０がボーカル判定手段に、性別判定部４２が第１の性別判定手段に、性別判定部４４が第２の性別判定手段に、調整量決定部４６が調整量決定手段にそれぞれ対応する。
【００２５】
本実施形態の音声補正装置はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
【００２６】
（１）音声補正の原理
まず最初に、本実施形態においてナビゲーション装置の案内音声のゲインを補正する原理について説明する。
【００２７】
図２は、物理的な音圧レベルと、その音を人間が聞いたときに感じる音の大きさ（ラウドネス）との対応関係（ラウドネス曲線）を示す図である。図２において、横軸は音圧レベル（単位：ｄＢ−ＳＰＬ）、縦軸は人間が感じる音の大きさを示すラウドネス（単位：ｓｏｎｅ）であり、曲線Ａは静寂下でのラウドネス曲線、曲線Ｂは騒音下でのラウドネス曲線である。但し、曲線Ｂは騒音レベルに応じて変化するものである。
【００２８】
図２において、ラウドネスの値が同じであれば、人間は同じ大きさの音であると感じるということである。したがって、例えば、人間が０．１ｓｏｎｅの大きさに感じる音は、静寂下では約１２ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音であるが、曲線Ｂの騒音下では約３７ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音である。換言すると、静寂下で約１２ｄＢ−ＳＰＬで出力していた音を曲線Ｂの騒音下で同じ大きさに感じるためには、約３７ｄＢ−ＳＰＬの音を出力する必要がある。つまり、曲線Ｂの騒音下では約２５ｄＢのゲインを加える必要があるということである。また、人間が１ｓｏｎｅの大きさに感じる音は、静寂下では約４２ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音であるが、曲線Ｂの騒音下では約４９ｄＢ−ＳＰＬの音圧レベルの音であるため、騒音下では約７ｄＢのゲインを加えてやる必要がある。したがって、同じ騒音下であっても、出力される音の音圧レベルに応じて加えるゲインを変更する必要があるということである。
【００２９】
図３は、騒音下において静寂下と同じ大きさの音に感じるために、静寂下の音圧レベルに対してどれだけゲインを加える必要があるかを示す図である。図３において、横軸は静寂下で出力される音の音圧レベルであり、縦軸は騒音下において静寂下と同じ大きさの音に感じるために加える必要があるゲイン値である。例えば、静寂下で音圧レベル２０ｄＢで出力される音は、騒音下では、約１９ｄＢのゲインを加えられることによって、人間は静寂下と同じ大きさの音であると感じるようになる。
【００３０】
ゲイン決定部１２は、あらかじめ様々な騒音レベルにおける図３に示すような案内音声の音圧レベルと加えるゲインとの関係（以下、ゲインテーブルと呼ぶ）を内部のメモリに格納しており、演算部２２から出力される騒音信号に基づいて、最適なゲインテーブルを選択し、この選択したゲインテーブルと適応フィルタ２０から出力される音声信号とに基づいて、最適なゲインを算出する。ゲイン決定部１２は、この算出されたゲインとなるようにゲイン補正部１０による補正ゲインを設定する。
【００３１】
（２）音声補正装置によるゲイン補正動作
ナビゲーション装置から出力された案内音声信号は、ゲイン補正部１０を介してスピーカ２４から出力される。マイクロホン２８は、この案内音声とともにオーディオ装置（図示せず）から出力されるオーディオ音やエンジン騒音を含む周辺騒音を集音し、これらが合成された信号を演算部２２に向けて出力する。演算部２２には、マイクロホン２８から出力される信号の他に、スピーカ２４からマイクロホン２８までの音響特性Ｃ１が設定された適応フィルタ２０を経由した案内音声信号が入力されており、これらの差分としての周辺騒音信号が抽出され、ゲイン決定部１２に入力される。また、ゲイン決定部１２には、適応フィルタ２０から出力される案内音声信号が入力されている。
【００３２】
ゲイン決定部１２は、演算部２２から入力される周辺騒音信号の音圧レベルに基づいて、適応フィルタ２０から入力される聴取位置（マイクロホン２８の設置位置）での案内音声信号の音圧レベルが所定値となるようにゲイン補正部１０のゲイン設定を行う。
【００３３】
ところで、一般に案内音声やオーディオ音は、様々な周波数成分を有しており、その周波数成分ごとに音圧レベルが異なっている。このため、案内音声の聴き取りにくさも案内音声信号や騒音信号の各周波数成分の音圧レベルによって異なるという不均衡が生じる。周辺騒音としてのオーディオ音にボーカル音声が含まれるか否か、含まれる場合には男性ボーカルか女性ボーカルか、案内音声は男性の声か女性の声かなどによって、案内音声に対してゲイン補正を行ってもこれらの組み合わせによって明瞭さ（聞き取りやすさ）に差が生じるのはこのためである。
【００３４】
したがって、複数の周波数帯域のそれぞれについて周辺騒音の音圧レベルに基づく案内音声のゲイン補正を行うことが好ましいが、そのようにすると周波数帯域毎に処理を行う必要が生じるため、装置規模が大きくなったり、処理量が大幅に増大する不都合が生じる。そこで、本実施形態では、周辺騒音としてのオーディオ音に含まれるボーカル音声の有無、含まれる場合には性別を判定するとともに、案内音声の話者の性別を判定し、これらの判定結果に応じて、ゲイン決定部１２によって決定された補正ゲインに対して調整を行っている。次に、この調整の具体例について説明する。
【００３５】
（３）補正ゲインの調整動作
（３−１）ボーカル音声の有無判定
まず、オーディオ音に含まれるボーカル音声の有無判定が行われる。一方のパワー算出部３６は、オーディオ音全体の平均パワーＰａを算出する。また、他方のパワー算出部３４は、オーディオ音の中からバンドパスフィルタ３０によって抽出された音声成分のみの平均パワーＰｓを算出する。オーディ音にボーカル音声が含まれている場合には、音声成分の平均パワーＰｓの方がオーディオ音全体の平均パワーＰａよりも大きくなるため、ボーカル判定部４０は、これらの平均パワーの比（Ｐｓ／Ｐａ）が所定値αよりも大きいか否かを調べることにより、オーディオ音に含まれるボーカル音声の有無を判定することができる。すなわち、平均パワーの比が所定値αよりも大きい場合にはオーディオ音にボーカル音声が含まれているものと判定され、反対に、平均パワーの比が所定値α以下である場合にはオーディオ音にボーカル音声が含まれていないものと判定される。これらの判定結果は、ボーカル判定部４０からホスト制御部５０に送られる。
【００３６】
（３−２）音声の性別判定
上述したボーカル音声の有無判定によって、オーディオ音にボーカル音声が含まれる旨の判定が行われると、この判定結果が性別判定部４２、４４に送られ、これらによる性別判定動作が開始される。
【００３７】
一方の性別判定部４２は、バンドパスフィルタ３０から出力されるオーディ音の音声成分を用いて、ボーカル音声が男性のものか女性のものかを判定する。判定の具体的手法としては、例えば自己相関法に基づく方法とパターン認識法に基づく方法が考えられる。
【００３８】
図４は、自己相関法を用いて性別判定を行う性別判定部４２の構成例を示す図である。図４に示す性別判定部４２は、遅延部４２０、４２２、自己相関演算部４２４、４２６、比較判定部４２８を含んで構成されている。
【００３９】
一方の遅延部４２０は、男性の声の基本周波数成分に対応する遅延時間τ１（例えば１／１２５秒）が設定されており、バンドパスフィルタ３０を通した後のオーディオ音をこの設定された遅延時間τ１だけ遅延させて出力する。自己相関演算部４２４は、遅延部４２０を通した後のオーディオ音と通す前のオーディオ音とが入力されており、以下の式で示されるこれら２つのオーディオ音の自己相関Ｃｍを演算する。
【００４０】
Ｃｍ＝∫ｆ（ｔ）ｆ（ｔ−τ１）ｄｔ
ここで、ｆ（ｔ）は遅延部４２０を通す前のオーディオ信号を、ｆ（ｔ−τ１）は遅延部４２０を通した後のオーディオ信号をそれぞれ示している。性別判別部４２に入力されるオーディオ信号に男性ボーカルの音声成分が含まれている場合には、周期がτ１の成分の割合が多くなり、上述した相関関数Ｃｍの値が大きくなる。
【００４１】
同様に、他方の遅延部４２２は、女性の声の基本周波数成分に対応する遅延時間τ２（例えば１／２５０秒）が設定されており、バンドパスフィルタ３０を通した後のオーディオ音をこの設定された遅延時間τ２だけ遅延させて出力する。自己相関演算部４２６は、遅延部４２２を通した後のオーディオ音と通す前のオーディオ音とが入力されており、以下の式で示されるこれら２つのオーディオ音の自己相関Ｃｆを演算する。
【００４２】
Ｃｆ＝∫ｆ（ｔ）ｆ（ｔ−τ２）ｄｔ
ここで、ｆ（ｔ）は遅延部４２２を通す前のオーディオ信号を、ｆ（ｔ−τ２）は遅延部４２２を通した後のオーディオ信号をそれぞれ示している。性別判別部４２に入力されるオーディオ信号に女性ボーカルの音声成分が含まれている場合には、周期がτ２の成分の割合が多くなり、上述した相関関数Ｃｆの値が大きくなる。
【００４３】
比較部４２８は、自己相関演算部４２４による演算結果Ｃｍと自己相関演算部４２６による演算結果Ｃｆとを比較する。Ｃｍ＞Ｃｆの場合にはオーディオ音に男性ボーカルの音声成分が含まれているものと判定され、反対に、Ｃｍ＜Ｃｆの場合にはオーディオ音に女性ボーカルの音声成分が含まれているものと判定され、これらの内容を示す判定結果Ｓａが比較判定部４２８から出力される。この判定結果Ｓａはホスト制御部５０に送られる。
【００４４】
図５は、パターン認識法を用いて性別判定を行う性別判定部４２の他の動作例を示す流れ図である。性別判定部４２は、バンドパスフィルタ３０を通した後のオーディオ音が入力されると、このオーディオ音の波形を単純化する処理を行う（ステップ１００）。この単純化処理は、例えばカットオフ周波数が８５０Ｈｚに設定されたローパスフィルタを通すことにより行われる。
【００４５】
次に、性別判定部４２は、単純化した波形の振幅の絶対値が所定値β以上のピークを検出し（ステップ１０１）、このピークの発生時刻をログ情報として記録する（ステップ１０２）。その後、性別判定部４２は、過去のログ情報に基づいてピークの間隔を計算し（ステップ１０３）、この間隔が男性の音声に含まれる基本周波数成分の周期（約１／１２５秒）に近いか女性の音声に含まれる基本周波数成分の周期（約１／２５０秒）に近いかを調べることにより、オーディオ音に含まれるボーカル音声の性別判定を行う（ステップ１０４）。
【００４６】
また、他方の性別判定部４４は、バンドパスフィルタ３２から出力される案内音声の話者が男性か女性かを判定する。判定の具体的手法は、上述した性別判定部４４と同じであり、自己相関法あるいはパターン認識法が用いられる。
【００４７】
なお、性別判定部４２、４４による性別判定動作は、所定の時間間隔で実施する場合の他に、ボーカル音声が含まれる１曲分のオーディオ音の再生動作を開始したときに１回だけ実施したり、案内音声の出力開始時に１回だけ実施するようにしてもよい。
【００４８】
（３−３）補正ゲインの調整量の決定
調整量決定部４６は、性別判定部４２によって判定されたオーディオ音に含まれるボーカル音声の性別と案内音声の話者の性別の組み合わせに基づいて、補正ゲインの調整量を設定する。具体的には、オーディオ音のボーカル音声に対応して判定結果Ｓａで示される性別と案内音声に対応して判定結果Ｓｓで示される性別とが同じである場合には調整量が多く設定され、反対に、オーディオ音のボーカル音声に対応して判定結果Ｓａで示される性別と案内音声に対応して判定結果Ｓｓで示される性別とが異なる場合には調整量が少なく設定される。
【００４９】
ホスト制御部５０は、ボーカル判定部４０によってオーディオ音にボーカル音声が含まれない旨の判定がなされた場合には補正ゲインの調整量を０に設定し、オーディオ音にボーカル音が含まれている旨の判定がなされた場合には、調整量決定部４６によって決定された調整量が設定される。このようにして設定された調整量がゲイン調整部１４に送られ、ゲイン決定部１２によって決定された補正ゲインに対する調整が行われる。
【００５０】
結局、本実施形態の音声補正装置では、周辺騒音としてのオーディオ音にボーカル音声が含まれていない場合には、ゲイン決定部１２によって決定された補正ゲインがそのまま適用されてゲイン補正部１０によるゲイン補正が行われ、オーディオ音にボーカル音声が含まれている場合には、ゲイン決定部１２によって決定された補正ゲインに対してゲイン調整部１４による調整が行われた後ゲイン補正部１０によるゲイン補正が行われる。
【００５１】
しかも、男性ボーカルのオーディオ音のときに男性の話者による案内音声が出力される場合や女性ボーカルのオーディオ音のときに女性の話者による案内音声が出力される場合にはゲイン調整部１４によるゲイン調整の度合いが大きく設定され、男性ボーカルのオーディオ音のときに女性の話者による案内音声が出力される場合や女性ボーカルのオーディオ音のときに男性の話者による案内音声が出力される場合にはゲイン調整部１４によるゲイン調整の度合いが小さく設定される。これにより、音声の組み合わせによって変化する聞こえづらさを適切に改善することが可能になる。
【００５２】
このように、本実施形態の音声補正装置１００では、周辺騒音としてのオーディオ音の内容に応じて、補正対象の案内音声に対する補正ゲインの値が調整されるため、周辺騒音と案内音声とが同じ傾向を有する場合に、この周辺騒音の中で案内音声を出力する際の案内音声の明瞭さを改善することができる。また、周辺騒音と案内音声のそれぞれの内容を考慮することで、周波数帯域毎に処理を行わずに周辺騒音や案内音声の全体についてゲイン補正に関する各種の処理を行うことができるため、音声補正装置１００の規模や処理量を大幅に低減することが可能になる。
【００５３】
また、聴取位置に設置されたマイクロホン２８から出力される信号に基づいて、聴取位置に対応する案内音声と周辺騒音とを適応フィルタ２０を用いて分離しており、聴取位置における案内音声の明瞭さを確実に改善することが可能になる。
【００５４】
また、オーディオ音に含まれるボーカル音声の有無判定を行い、オーディオ音にボーカル音声が含まれている場合の補正ゲインの値を、ボーカル音声が含まれない場合の補正ゲインの値よりも大きくなるように調整することにより、ボーカル音声を含むオーディオ音を聴取中であっても案内音声の内容を明瞭に聞き取ることができる。
【００５５】
また、オーディオ音に含まれるボーカル音声の性別と案内音声の話者の性別とが同じであるときに調整の程度を大きくすることにより、これらの性別が同じになった場合であっても案内音声の内容を明瞭に聞き取ることができる。
【００５６】
また、性別判定を自己相関法やパターン認識法を用いて行うことにより、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行うことなく音声の性別を判定することが可能になり、処理の簡素化および処理時間の短縮が可能になる。
【００５７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、車載のナビゲーション装置から出力される案内音声のゲインを補正する場合を説明したが、車両内で出力されるそれ以外の音声のゲインを補正する場合や、車両以外の室内において出力されるテレビジョン装置の放送番組の音声のゲインを補正する場合等に本発明を適用してもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態では、オーディオ音が含まれる周辺騒音を考えたが、講義中の話者の音声を録音して再生する場合のように話者の音声が含まれる周辺騒音を考えるようにしてもよい。
【００５９】
また、上述した実施形態では、オーディオ音にボーカル音声が含まれるか否かをボーカル判定部４０によって判定するようにしたが、オーディオ音にボーカル音声が含まれるか否かが予めわかっている場合には、ボーカル判定部４０とその前段に設けられた２つのパワー算出部３４、３６を省略することができる。
【００６０】
同様に、オーディオ音に含まれるボーカル音声の性別と案内音声の話者の性別の少なくとも一方が予めわかっている場合には、性別判定部４２、４４の少なくとも一方を省略することが可能になる。
【００６１】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、周辺騒音の内容に応じて、例えば異なる周波数成分を有する周辺騒音毎に、補正対象音声に対する補正ゲインの値が調整されるため、周辺騒音と補正対象騒音とが同じ傾向を有する場合に、この周辺騒音の中で補正対象音声を出力する際の補正対象音声の明瞭さを改善することができる。また、周辺騒音と補正対象音声のそれぞれの内容を考慮することで、周波数帯域毎に処理を行わずに周辺騒音や補正対象音声の全体についてゲイン補正に関する各種の処理を行うことができるため、装置規模や処理量を大幅に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の音声補正装置の全体構成を示す図である。
【図２】物理的な音圧レベルと、その音を人間が聞いたときに感じる音の大きさ（ラウドネス）との対応関係（ラウドネス曲線）を示す図である。
【図３】騒音下において静寂下と同じ大きさの音に感じるために、静寂下の音圧レベルに対してどれだけゲインを加える必要があるかを示す図である。
【図４】自己相関法を用いて性別判定を行う性別判定部の構成例を示す図である。
【図５】パターン認識法を用いて性別判定を行う性別判定部の他の動作例を示す流れ図である。
【図６】騒音としてのオーディオ音の種類を変えて試験したゲイン補正前後の案内音声の聞き取りやすさの改善の効果を示す図である。
【符号の説明】
１０  ゲイン補正部
１２  ゲイン決定部
１４  ゲイン調整部
２０  適応フィルタ（ＡＤＦ）
２２  演算部
２４、２６  スピーカ
３０、３２  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
３４、３６  パワー算出部
４０  ボーカル判定部
４２、４４  性別判定部
４６  調整量決定部
５０  ホスト制御部
【図１】
2005045378.tif 000003
【図２】
2005045378.tif 000004
【図３】
2005045378.tif 000005
【図４】
2005045378.tif 000006
【図５】
2005045378.tif 000007
【図６】
2005045378.tif 000008