(57)【要約】【課題】音声信号の入力元を切り替える際に利用者の聴覚に与える不快感および違和感を低減すること。【解決手段】ハンドオーバ元の基地局１２−１およびハンドオーバ先の基地局１２−２のそれぞれから音声信号を受信する有線通信部２０と、ハンドオーバ元の基地局１２−１から受信した音声信号を格納する遅延バッファ２４と、遅延バッファ２４に格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し移動局１４−２に送信する無線通信部２６と、遅延バッファ２４に格納されている音声信号とハンドオーバ先の基地局１２−２から受信した音声信号との相関を判定する音声相関判定部２８と、音声相関判定部２８による判定結果に基づいて、遅延バッファ２４に格納する音声信号の入力元をハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替えるタイミングを決定する音声入力切替部２２と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声信号の入力元を２つの音声入力手段の一方から他方に切り替える音声入力切替装置であって、
前記音声入力手段の一方から入力される音声信号を格納する遅延バッファと、
前記遅延バッファに格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、該取り出した音声信号を音声出力手段から出力させる手段と、
前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の相関を判定する相関判定手段と、
前記相関判定手段による判定結果に基づいて、前記遅延バッファに格納する音声信号の入力元を前記音声入力手段の一方から他方に切り替えるタイミングを決定する切替タイミング決定手段と、
を含むことを特徴とする音声入力切替装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音声入力切替装置において、
前記相関判定手段は、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の間に所定の相関がある場合に、前記遅延バッファに格納されている音声信号の時系列において前記所定の相関が得られるタイミングを検出し、
前記切替タイミング決定手段は、前記相関判定手段により検出されたタイミングに基づいて、前記音声信号の入力元を切り替えるタイミングを決定する、
ことを特徴とする音声入力切替装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の音声入力切替装置において、
前記相関判定手段は、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の間の相関係数を算出し、該相関係数が所定値以上であるか否かに応じて前記相関を判定する、
ことを特徴とする音声入力切替装置。
【請求項４】
音声信号の入力元を２つの音声入力手段の一方から他方に切り替える音声入力切替方法であって、
前記音声入力手段の一方から入力される音声信号を遅延バッファに格納するステップと、
前記遅延バッファに格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、該取り出した音声信号を出力するステップと、
前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の相関を判定するステップと、
前記相関の判定結果に基づいて、前記遅延バッファに格納する音声信号の入力元を前記音声入力手段の一方から他方に切り替えるタイミングを決定するステップと、
を含むことを特徴とする音声入力切替方法。
【請求項５】
２つの音声入力手段の一方から入力される音声信号を遅延バッファに格納する手段、
前記遅延バッファに格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、該取り出した音声信号を音声出力手段から出力させる手段、
前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の相関を判定する相関判定手段、および
前記相関判定手段による判定結果に基づいて、前記遅延バッファに格納する音声信号の入力元を前記音声入力手段の一方から他方に切り替えるタイミングを決定する切替タイミング決定手段、
としてコンピュータを機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声入力切替装置、音声入力切替方法、およびプログラムに関し、特に、音声信号の入力元をシームレスに切り替えるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の音声入力と接続される音声入力切替装置において、音声信号の入力元を任意のタイミングで切り替えると、出力される音声の波形やレベルが急激に変化し、利用者の聴覚に不快感を与えてしまう場合がある。
【０００３】
そこで、たとえば非特許文献１には、一方の音声入力から入力される音声信号に他方の音声入力から入力される音声信号を重畳して得られる合成音を一時的に出力することによって、音声信号の入力元をシームレスに切り替えるアルゴリズムが提案されている。
【非特許文献１】ITU-T Recommendation G.711Appendix I: A high quality low-complexity algorithm for packet loss concealmentwith G.711. [online]. Telecommunication Standardization Sector of ITU (ITU-T),1999. [retrieved on 2008-01-11]. Retrieved from the Internet:<URL:http://www.itu.int/rec/T-REC-G.711-199909-I!AppI/en>.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、非特許文献１で提案されたアルゴリズムでは、音声信号の入力元を切り替える際、２つの音声入力から入力される音声信号のいずれにも対応しない合成音が一時的に出力されるため、利用者の聴覚に違和感を与えてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、音声信号の入力元を切り替える際に利用者の聴覚に与える不快感および違和感を低減することができる音声入力切替装置、音声入力切替方法、およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る音声入力切替装置は、音声信号の入力元を２つの音声入力手段の一方から他方に切り替える音声入力切替装置であって、前記音声入力手段の一方から入力される音声信号を格納する遅延バッファと、前記遅延バッファに格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、該取り出した音声信号を音声出力手段から出力させる手段と、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の相関を判定する相関判定手段と、前記相関判定手段による判定結果に基づいて、前記遅延バッファに格納する音声信号の入力元を前記音声入力手段の一方から他方に切り替えるタイミングを決定する切替タイミング決定手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、一方の音声入力手段から入力され外部に出力されるまでの間一時的に遅延バッファに格納されている音声信号と、他方の音声入力手段から入力される音声信号と、の相関を判定する。そして、その判定結果に基づいて、遅延バッファに格納する音声信号の入力元を一方の音声入力手段から他方の音声入力手段に切り替えるタイミングを決定する。このため、音声入力を切り替える際に利用者の聴覚に与える不快感および違和感を低減することができる。
【０００８】
また、本発明の一態様では、前記相関判定手段は、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の間に所定の相関がある場合に、前記遅延バッファに格納されている音声信号の時系列において前記所定の相関が得られるタイミングを検出し、前記切替タイミング決定手段は、前記相関判定手段により検出されたタイミングに基づいて、前記音声信号の入力元を切り替えるタイミングを決定する。
【０００９】
この態様によれば、一方の音声入力手段から入力される音声信号と他方の音声入力手段から入力される音声信号との間に所定の相関が認められるタイミングで、音声信号の入力元を切り替える。このため、音声信号の入力元を切り替える前と後で音声信号が滑らかにつながるようになり、利用者の聴覚に与える不快感および違和感を低減することができる。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記相関判定手段は、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の間の相関係数を算出し、該相関係数が所定値以上であるか否かに応じて前記相関を判定する。
【００１１】
この態様によれば、一方の音声入力手段から入力される音声信号と、他方の音声入力手段から入力される音声信号と、の相関を判定する際の判定基準を設定することができる。この判定基準（所定値）は、入力される２つの音声信号の性質（たとえば、周波数の分布や振幅の変動周期）などに応じて適宜変更してもよい。こうすれば、たとえば入力される２つの音声信号の間に周波数や振幅の違いがあったとしても、その違いが一般利用者の区別できない程度の差にすぎなければ、２つの音声信号の間に相関があるものとみなすことができるようになる。
【００１２】
また、本発明に係る音声入力切替方法は、音声信号の入力元を２つの音声入力手段の一方から他方に切り替える音声入力切替方法であって、前記音声入力手段の一方から入力される音声信号を遅延バッファに格納するステップと、前記遅延バッファに格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、該取り出した音声信号を出力するステップと、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の相関を判定するステップと、前記相関の判定結果に基づいて、前記遅延バッファに格納する音声信号の入力元を前記音声入力手段の一方から他方に切り替えるタイミングを決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るプログラムは、２つの音声入力手段の一方から入力される音声信号を遅延バッファに格納する手段、前記遅延バッファに格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、該取り出した音声信号を音声出力手段から出力させる手段、前記遅延バッファに格納されている音声信号と、前記音声入力手段の他方から入力される音声信号と、の相関を判定する相関判定手段、および前記相関判定手段による判定結果に基づいて、前記遅延バッファに格納する音声信号の入力元を前記音声入力手段の一方から他方に切り替えるタイミングを決定する切替タイミング決定手段、としてコンピュータを機能させるプログラムである。
【００１４】
なお、上記プログラムは、インターネットなどの通信ネットワークを介して提供されてもよいし、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な各種情報記録媒体に格納されて提供されてもよい。
【００１５】
なお、上記プログラムは、コンピュータ読み取り可能な情報記録媒体に記憶されてもよく、情報記録媒体としては、たとえば、磁気テープ、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＭＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードなどを用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る移動通信システム１０の全体構成図である。同図に示すように、移動通信システム１０は、複数の基地局１２（ここでは基地局１２−１〜１２−３のみを示す）と複数の移動局１４（ここでは移動局１４−１，１４−２のみを示す）を含んで構成されている。基地局１２−１〜１２−３は、ＩＰ網１６（ＩＳＤＮなどの回線交換網でもよい）を介して相互に接続されている。
【００１８】
移動通信システム１０では、移動局１４−１が移動局１４−２と音声通信を行う場合、移動局１４−１から送信された音声信号は、移動局１４−１が無線接続する基地局１２−１と移動局１４−２が無線接続する基地局１２−３とを経由して、移動局１４−２に伝送される。ここで、移動局１４−１が基地局１２−２へのハンドオーバを開始すると、基地局１２−３には、ハンドオーバ先の基地局１２−２を経由する経路からも、移動局１４−１の音声信号が伝送されるようになる。移動局１４−１の音声信号が基地局１２−２からも伝送され始めると、基地局１２−３は、移動局１４−２に送信する音声信号の入力元（取得先）を、ハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替える。これにより、ハンドオーバ元の基地局１２−１からの音声信号の伝送が停止され、移動局１４−１のハンドオーバが完了する。
【００１９】
本実施形態に係る基地局１２−３では、移動局１４−１によるハンドオーバによって移動局１４−２から出力される音声が急激に変化しないよう、すなわち移動局１４−２の利用者の聴覚に違和感や不快感を与えないよう、移動局１４−２に送信する音声信号の入力元をハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替えるタイミングを制御している。
【００２０】
以下、上記処理を実現するために基地局１２−３が備える構成についてより詳細に説明する。ここでは、他の基地局１２（基地局１２−１、１２−２）から受信した移動局１４−１の音声信号を移動局１４−２に送信するための機能を中心に説明する。
【００２１】
図２は、基地局１２−３の機能ブロック図である。同図に示すように、基地局１２−３は、有線通信部２０、音声入力切替部２２、遅延バッファ２４、無線通信部２６、音声相関判定部２８、を含んで構成されている。このうち音声入力切替部２２および音声相関判定部２８は、たとえばＣＰＵおよびＣＰＵの動作を制御するプログラムで構成される。
【００２２】
有線通信部２０は、他の基地局１２から送信される音声信号をＩＰ網１６を介して受信し、音声入力切替部２２に出力する。また、無線通信部２６から入力される音声信号を、ＩＰ網１６を介して他の基地局１２に送信する。
【００２３】
音声入力切替部２２は、有線通信部２０から入力される音声信号を遅延バッファ２４に格納する。特に、移動局１４−２と音声通信をしている移動局１４−１が基地局１２−１から基地局１２−２にハンドオーバする場合には、音声入力切替部２２は、有線通信部２０から入力される２つの音声信号のうち、ハンドオーバ元の基地局１２−１から受信された音声信号を遅延バッファ２４に格納するとともに、ハンドオーバ先の基地局１２−２から受信された音声信号を音声相関判定部２８に出力する。そして、音声相関判定部２８による判定結果（後述）に基づいて、遅延バッファ２４に格納する音声信号の入力元をハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替える。
【００２４】
遅延バッファ２４は、ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ素子およびハードディスク装置などの記憶装置の少なくとも一方により構成された、所定のデータ格納サイズを有するＦＩＦＯ（First In First Out：先入れ先出し）方式のバッファであり、有線通信部２０によって受信された音声信号を一時的に格納する。
【００２５】
無線通信部２６は、アンテナ、アンプ、フィルタ、ミキサ、変復調回路などを含んで構成される。無線通信部２６は、遅延バッファ２４に格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、その音声信号で変調した無線信号を移動局１４−２に対してアンテナから放射する。移動局１４−１から送信された音声信号は、遅延バッファ２４の格納サイズに応じた時間だけ遅れて移動局１４−２に到達することになる。また、無線通信部２６は、アンテナで受信された移動局１４−２からの無線信号から音声信号を復調し、復調した音声信号を有線通信部２０に出力する。
【００２６】
音声相関判定部２８は、移動局１４−２と音声通信をしている移動局１４−１が基地局１２−１から基地局１２−２にハンドオーバする際、遅延バッファ２４に格納されている音声信号（ハンドオーバ元の基地局１２−１から受信された音声信号）と、音声入力切替部２２から入力される音声信号（ハンドオーバ先の基地局１２−２から受信された音声信号）と、の相関を判定する。なお、音声入力切替部２２から入力される音声信号の長さは、本実施形態に係る音声通信で送受信される音声信号の周波数や振幅の変動周期に比べて十分に短いもとのする。また、遅延バッファ２４に格納されている音声信号の時系列は、音声入力切替部２２から入力される音声信号の少なくとも２倍の長さを有しているものとする。
【００２７】
本実施形態では、音声相関判定部２８は、２つの音声信号の間の相関係数を算出し、算出した相関係数が所定値以上であるか否かに応じて両音声信号の相関を判定する。音声相関判定部２８による判定結果を左右するこの所定値は、対比される２つの音声信号の性質（たとえば、周波数の分布や振幅の変動周期）などに応じて適宜変更してもよい。こうすれば、たとえば入力される２つの音声信号の間に周波数や振幅の違いがあったとしても、その違いが一般利用者の区別できない程度の差にすぎなければ、２つの音声信号の間に相関があるものとみなすことができるようになる。
【００２８】
音声信号ｘ１（ｎ）とｘ２（ｎ）との間の相関係数ｒ（ｍ）（０≦ｍ≦Ｎ−１）は、たとえば次式で表される。なお、Ｎは音声信号のサンプリング数に対応する値である。
【００２９】
【数１】
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数式（１）によれば、相関係数ｒ（ｍ）のとりうる値の範囲は−１〜１となる。
【００３０】
たとえば、図３に示すように、遅延バッファ２４に格納されている音声信号の時系列（同図（ａ））と、音声入力切替部２２から入力される音声信号（同図（ｂ））と、の間に相関がなければ、音声相関判定部２８により算出される相関係数ｒ（ｍ）は０に近い値となる。この場合、音声入力切替部２２は、音声信号の入力元を切り替えることなく、ハンドオーバ元の基地局１２−１から受信された音声信号を遅延バッファ２４に格納する。
【００３１】
これに対して、図４に示すように、遅延バッファ２４に格納されている音声信号の時系列（同図（ａ））と、音声入力切替部２２から入力される音声信号（同図（ｂ））と、の間に正の相関があれば、相関係数ｒ（ｍ）のうち少なくとも一部は１に近い値となる。この場合、音声相関判定部２８は、遅延バッファ２４に格納されている音声信号の時系列（同図（ａ））において所定の相関が得られる（たとえば、ｒ（ｍ）が０．９以上となる）タイミング（以下「相関タイミング」という）を検出する（図５に示すｔ１〜ｔ３参照）。
【００３２】
この場合、音声入力切替部２２は、音声相関判定部２８により検出された相関タイミングに基づいて、遅延バッファ２４に格納する音声信号の入力元をハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替えるタイミング（以下「音声入力切替タイミング」という）を決定する。具体的には、図５に示すように、音声相関判定部２８により検出された相関タイミング間の間隔（相関周期Ｔ）を求め、音声相関判定部２８により検出された相関タイミングｔ１〜ｔ３のうち最新の相関タイミングｔ１から相関周期Ｔ後のタイミングを、音声入力切替タイミングｔｘ（ｔｘ＝ｔ１＋Ｔ）とする。
【００３３】
音声入力切替部２２は、こうして決定した音声入力切替タイミングｔｘで、遅延バッファ２４に格納する音声信号の入力元をハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替える。これにより、音声信号の入力元を基地局１２−１から基地局１２−２に切り替える前と後で移動局１４−１の音声信号が滑らかにつながり、移動局１４−２の利用者の聴覚に与える不快感および違和感が低減されるようになる。
【００３４】
次に、基地局１２−３の動作について説明する。図６は、基地局１２−３で実行される音声入力切替処理を示すフロー図である。
【００３５】
移動局１４−１が移動局１４−２との音声通信を開始すると、基地局１２−３は、（ハンドオーバ元となる）基地局１２−１から送信される移動局１４−１の音声信号を遅延バッファ２４に一旦格納する（Ｓ１００）。そして、遅延バッファ２４に格納されている音声信号のうち最先に格納された音声信号を取り出し、移動局１４−２に送信する（Ｓ１０２）。
【００３６】
移動局１４−１が基地局１２−２へのハンドオーバを開始すると、移動局１４−１から送信された音声信号は、ハンドオーバ元の基地局１２−１およびハンドオーバ先の基地局１２−２それぞれを介して基地局１２−３に伝送されるようになる。そうすると、基地局１２−３は、遅延バッファ２４に格納されている音声信号（ハンドオーバ元の基地局１２−１から受信した音声信号）と、ハンドオーバ先の基地局１２−２から受信した音声信号）と、の間の相関係数を算出し（Ｓ１０４）、算出した相関係数の中に所定値以上のものがある否かを判定する（Ｓ１０６）。算出した相関係数の中に所定値以上のものがなければ（Ｓ１０６：Ｎ）、基地局１２−３は、Ｓ１００からの処理を再度実行する。
【００３７】
一方、Ｓ１０４で算出した相関係数の中に所定値以上のものがある場合（Ｓ１０６：Ｙ）、基地局１２−３は、遅延バッファ２４に格納されている音声信号の時系列において相関係数が所定値以上となるタイミング（相関タイミング）を検出し、検出した相関タイミング間の間隔（相関周期）を取得する（Ｓ１０８）。次に、基地局１２−３は、Ｓ１０８で検出した相関タイミングのうち最新の相関タイミングから相関周期後のタイミングを、音声入力切替タイミングとして決定する（Ｓ１１０）。そして、決定した音声入力切替タイミングで、遅延バッファ２４に格納する音声信号の入力元をハンドオーバ元の基地局１２−１からハンドオーバ先の基地局１２−２に切り替える（Ｓ１１２）。
【００３８】
以上説明した移動通信システム１０によれば、移動局１４−１のハンドオーバに伴って基地局１２−３が音声信号の入力元を切り替える際、移動局１４−２の利用者の聴覚に与える不快感および違和感を低減することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、音声信号の入力元を２つの音声入力手段の一方から他方に切り替える音声入力切替装置全般に適用可能である。たとえば、本発明は、２つ以上の音源装置に接続され、それらの音源装置から入力される音声のいずれかをスピーカから出力させるオーディオセレクタにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態に係る移動通信システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。
【図３】互いに相関のない音声信号の一例を示す図である。
【図４】互いに相関のある音声信号の一例を示す図である。
【図５】音声信号の入力元を切り替えるタイミングを説明する図である。
【図６】基地局で実行される音声入力切替処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  移動通信システム、１２  基地局、１４  移動局、１６  ＩＰ網、２０  有線通信部、２２  音声入力切替部、２４  遅延バッファ、２６  無線通信部、２８  音声相関判定部。
【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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