JP4147445B2

JP4147445B2 - 音響信号処理装置

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Publication number: JP4147445B2
Application number: JP2001050274A
Authority: JP
Inventors: 鴻成澤
Original assignee: アドフォクス株式会社
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: JP2002252894A; EP1241921A2; US20020118846A1; EP1241921A3; US20050091043A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響信号を健聴者及び難聴者の何れであるかに拘わらず明瞭で聞き易い音響信号となるように処理することが可能な音響信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、人間の聴覚に依る音響信号の理解は、音響信号を聴覚神経が検出して脳に送られた当該信号の処理及び過去の経験から得た記憶を参照することで実現されているのであるが、聴覚神経経路は視覚神経経路に比較し、極めて大規模且つ複雑である為、その働きについては殆ど理解されていない。
【０００３】
近年の電子工学の進歩は、音響処理の分野に於いて、多くの新しい試みを実施することを可能にしたが、そのなかには、人間の聴覚を混乱させることで、新しい音のイメージを与えるような処理も現れ、人間性の消失に結び付くものではないかと懸念されている。
【０００４】
音響処理は、人間の聴覚に依る理解を助ける為の技術として進展させることが本来的な命題であり、健聴者にも難聴者にも容易に理解できる音響を提供できるものでなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、健聴者であると難聴者であるとに拘わらず、音響情報を聞き取り易く且つ正確に理解できるように音響信号を処理できる装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、人間の聴覚に依る音響信号の情報内容に関する理解を助ける為、難聴者の聴覚に依った場合には失われてしまうであろう音響のレベルのみを上昇させ、しかも、その音響は健聴者にとっても聞き易い音響であって、理解し難い音響情報、例えば外国語を内容とする音響情報も容易に聞き取り可能であるようにすることが基本になっている。
【０００７】
一般に、聴覚に依る音響信号の理解は、音響信号の流れのなかで、重要な周波数の分布及びレベルの流れを検出し、それ等を脳に伝達して実現されるのであるが、このような流れに関する研究は、言語の分野に於いて比較的進んでいて、その場合、重要な周波数として、第１ホルマント、第２ホルマント、第３ホルマント・・・・と呼んでいる。
【０００８】
人間が聴覚で各ホルマントを鋭敏に検出し、また、言語を知覚する能力は幼児期に学習するようであり、例えば日本人が英語のＬとＲとを聞き分け難いのは、幼児の時に聞き分ける訓練をする必要が無かった為、これ等を分離して検出する聴覚の機能が低下していることに由来し、その意味で日本人は英語に対して軽度の難聴者と見なしても差支えないと思われる。
【０００９】
人間の脳は、聴覚から得られた音響情報が若干欠落していても、過去の経験や視覚情報からの助けを借りて、不足している音響情報を補完することができ、従って、音響信号を聴く人にとって常識的話題のような範囲であれば、聴覚で得られる音響情報が多少不正確であっても大きな問題とはならない。
【００１０】
然しながら、例えば過去の経験が不足しているような状況下では、音響情報の補完は困難となるので、例えば外国語の聴き取りの場合などに於いては、聴覚が検出する音響情報は、充分に正確であることが必要となる。
【００１１】
聴覚が言語を認識する為には、第１ホルマント、第２ホルマント、第３ホルマント・・・・を検出し、それ等の特有の分布から言語を理解するものであり、従って、これ等のホルマントのうち、重要なホルマントの幾つかを検出することができない場合には言語を認識することができず、本来の難聴、及び、外国語の聴き取りが旨くできない外国語難聴の状態となる。
【００１２】
ところで、人間は加齢と共に身体のあらゆる機能が低下してくることは止むを得ないことであり、高度の信号解析を行っている聴覚では、種々な障害が発生することになり、軽度の場合は先ず聴覚感度が若干低下し、例えばテレビジョンの音を大きくすると一応聴こえるようになるが、聴覚感度の低下が更に進むと音を大きくしても、通俗的な表現としてはガンガンするだけで、その音響情報内容、例えば言語などは何を言っているのか理解できないという状態になる。
【００１３】
これは、音響を大きくしても第１ホルマント、第２ホルマント、第３ホルマント・・・・を分離して検出することができない状態になっていることに由来している。
【００１４】
聴覚にはマスキング効果があることは良く知られていて、健聴者の場合であっても、レベルが高い音が発生した場合、その周波数近傍のレベルが低い音は検出することができず、特に、高齢者の場合、音響情報の検出能力が低下するので、マスキング範囲は拡大され、第１ホルマントに比較してレベルが低い第２ホルマント、第３ホルマントはマスキングされ易いことになる。
【００１５】
本発明者の実験に依れば、前記のような状態で、音響のレベルを大きくすると第１ホルマントが大きくなる為、マスキング範囲は更に拡大してしまい、結局、第２ホルマント、第３ホルマントを検出することが困難な状況は増大する。
【００１６】
図１は音の流れの中からサンプルとして抽出した短時間のブロック内に含まれる音を聴覚認識する場合の過程を説明する為の線図であって、縦軸に音圧レベル〔ｄＢ〕を、また、横軸に周波数〔Ｈｚ〕をそれぞれ採ってある。
【００１７】
図に於いて、ａは音の流れの中からサンプルとして抽出した短時間のブロック内に含まれる音、ａ＋は音ａを強調した音、ａ１は音ａの第１ホルマント、ａ２は音ａの第２ホルマント、ａ３は音ａの第３ホルマント、ａ４は音ａの第４ホルマント、ａ１＋は音ａ＋の第１ホルマント、ａ２＋は音ａ＋の第２ホルマント、ａ３＋は音ａ＋の第３ホルマント、ａ４＋は音ａ＋の第４ホルマント、ＭＡ，ＭＡ′，ＭＡ′＋はマスキング範囲をそれぞれ示している。
【００１８】
前記各記号に含まれる意味を説明すると以下の通りである。
ａ：音ａに含まれる周波数とそのレベル
ａ１：音ａの中で最もレベルが高い周波数とそのレベル
ａ２：ａ１よりも高い周波数で最初のピークを示す周波数とレベル
ａ３：ａ１よりも高い周波数で２番目のピークを示す周波数とレベル
ａ４：ａ１よりも高い周波数で３番目のピークを示す周波数とレベル
ＭＡ：ａ１によるマスキング範囲（健聴者の場合）
ＭＡ′：ａ１によるマスキング範囲（老人性難聴者の場合）
ａ＋：ａを１０〔ｄＢ〕強調した音の周波数とレベル
ａ１＋：ａ＋の中で最もレベルが高い周波数とそのレベル
ａ２＋：ａ１＋よりも高い周波数で最初のピークを示す周波数とレベル
ａ３＋：ａ１＋よりも高い周波数で２番目のピークを示す周波数とレベル
ａ４＋：ａ１＋よりも高い周波数で３番目のピークを示す周波数とレベル
ＭＡ′＋：ａ１＋によるマスキング範囲（老人性難聴者の場合）
【００１９】
音ａに於ける第１ホルマントａ１に依る健聴者のマスキング範囲ＭＡは、第１ホルマントａ１に比較して低い周波数に対しては狭い範囲で、また、高い周波数に対しては広い範囲でそれぞれ影響を与え、マスキング範囲ＭＡのレベルよりも低いレベルの音は第１ホルマントａ１にマスキングされて聴き取ることはできないのであるが、健聴者の場合、第１ホルマントａ１、第２ホルマントａ２、第３ホルマントａ３、第４ホルマントａ４はマスキング範囲ＭＡのレベルよりも高いので、全て聴き取ることが可能であり、従って、音ａを認識することができる。
【００２０】
然しながら、加齢に依って聴覚機能が低下した場合、第１ホルマントａ１に依るマスキング範囲はＭＡ′で指示してあるように拡大され、その結果、第２ホルマントａ２、第３ホルマントａ３、第４ホルマントａ４はマスキング範囲ＭＡ′に比較して低いレベルになるので検出不可能になってしまう。
【００２１】
第１ホルマントａ１のみが聴こえても何の音か認識することはできないので、音ａのレベルを１０〔ｄＢ〕上昇させてａ＋にしたとすると、第１ホルマントａ１も１０〔ｄＢ〕上昇して第１ホルマントａ１＋となるのであるが、マスキング範囲ＭＡ′はマスキング範囲ＭＡ′＋に上昇するので、レベルが１０〔ｄＢ〕上昇した第２ホルマントａ２＋、第３ホルマントａ３＋、第４ホルマントａ４＋は依然としてマスキング範囲ＭＡ′＋にマスキングされてしまうので聴覚で検出することはできない。
【００２２】
従って、老人性難聴者の場合、音のレベルをいくら上昇させても、何か大きな音がしていることを聴くことができるのみで、その音の内容を正確に認識することはできないので、前記したように、マスキング範囲のレベルが高くなってしまった人々に対しては音量を上昇させることは全く効果がない。
【００２３】
前記したところを綜合すれば、第１ホルマントａ１を強調することなく、第２ホルマントａ２、第３ホルマントａ３・・・・を強調した音響信号を生成させることで問題を解決できる旨が理解されよう。
【００２４】
即ち、第１ホルマントａ１のレベルを上昇させなければ、そのマスキング範囲ＭＡのレベルも上昇しないので、当然、第２ホルマントａ２、第３ホルマントａ３・・・・のレベルはマスキング範囲ＭＡのレベルを越えた状態に在るので、音ａを明確に検出することができ、言語であれば、その内容を完全に理解できることになる。尚、この解析は、老人性難聴者に対してのみならず、前記説明した外国語難聴者に対しても当てはまる。
【００２５】
そこで、前記解析の結果を実現する音響信号の処理を行なう装置が必要になるが、その音響信号処理装置は次ぎに説明する原理に基づいて動作するものであることが必要である。
【００２６】
図２は本発明に依る音響信号処理装置の動作原理を説明する為の線図であり、縦軸に音圧レベル〔ｄＢ〕を、また、横軸に周波数〔Ｈｚ〕をそれぞれ採ってある。尚、図１に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２７】
図に見られる記号に含まれる意味を説明すると以下の通りである。尚、図１について説明した記号、即ち、音ａに関連する記号については前記説明した通りであるから再説明はしない。
【００２８】
Ａ：音ａに対する本発明に依る補正特性（カーブ）の例
ａ′：音ａを補正特性Ａで補正した音
ａ２′：音ａ′の第２ホルマント
ａ３′：音ａ′の第３ホルマント
ａ４′：音ａ′の第４ホルマント
【００２９】
ｂ：音の流れの中からサンプルとして抽出した短時間のブロック内に含まれる音であって、その音に含まれる周波数とそのレベルを内容とする
ｂ１：音ｂの中で最もレベルが高い周波数とそのレベルであって、音ｂの第１ホルマント
ｂ２：ｂ１よりも高い周波数で最初のピークを示す周波数とレベルであって、音ｂの第２ホルマント
ｂ３：ｂ１よりも高い周波数で２番目のピークを示す周波数とレベルであって、音ｂの第３ホルマント
ｂ４：ｂ１よりも高い周波数で３番目のピークを示す周波数とレベルであって、音ｂの第４ホルマント
ＭＢ：ｂ１によるマスキング範囲（健聴者の場合）
ＭＢ′：ｂ１によるマスキング範囲（老人性難聴者の場合）
【００３０】
Ｂ：音ｂに対する本発明に依る補正特性（カーブ）の例
ｂ′：音ｂを補正特性Ｂで補正した音
ｂ２′：音ｂ′の第２ホルマント
ｂ３′：音ｂ′の第３ホルマント
ｂ４′：音ｂ′の第４ホルマント
【００３１】
ｂ″：音ｂを補正特性Ａで補正した音
ｂ１″：音ｂ″の第１ホルマント
ｂ２″：音ｂ″の第２ホルマント
ｂ３″：音ｂ″の第３ホルマント
ｂ４″：音ｂ″の第４ホルマント
ＭＢ″：ｂ１″によるマスキング範囲（老人性難聴者の場合）
【００３２】
図２に見られるように、ここに周波数成分を異にする音ａ及び音ｂが発生しているとし、聴覚が音ａの第１ホルマントと共に第２ホルマントａ２、第３ホルマントａ３、第４ホルマントを検出することができれば音ａを認識することができる。
【００３３】
健聴者の場合、第１ホルマントａ１に依るマスキング範囲はＭＡであるから第２ホルマント、第３ホルマント、第４ホルマントを検出することはできるが、老人性難聴に起因し、マスキング範囲がＭＡ′のように上昇した場合、もはや、第２ホルマント、第３ホルマント、第４ホルマントは検出することができず、従って、音ａを認識することはできない。
【００３４】
前記状態に在る場合に於いて、本発明に依る音響信号処理装置に於いては、補正特性Ａで示す補正を行って、第２ホルマントａ２→第２ホルマントａ２′、第３ホルマントａ３→第３ホルマントａ３′、第４ホルマントａ４→第４ホルマントａ４′とするので、第２ホルマント乃至第４ホルマントは難聴者のマスキング範囲ＭＡ′を越えることになり、音ａを明瞭に認識することが可能となる。
【００３５】
音ｂについても、健聴者の場合、第２ホルマントｂ２、第３ホルマントｂ３、第４ホルマントｂ４はマスキング範囲ＭＢよりもレベルが高いので、音ｂを確実に認識できるのであるが、難聴者の場合、マスキング範囲はＭＢ′となるので、音ｂは認識することはできない。
【００３６】
然しながら、本発明に依る音響信号処理装置に於いては、音ｂの第１ホルマントｂ１を検出し、音ｂに対して補正特性Ｂを適用し、これに依り、第２ホルマントｂ２→第２ホルマントｂ２′、第３ホルマントｂ３→第３ホルマントｂ３′、第４ホルマントｂ４→第４ホルマントｂ４′とするので、第２ホルマント乃至第４ホルマントは難聴者のマスキング範囲ＭＢ′を越えることになり、音ｂを明瞭に認識することが可能となる。
【００３７】
従来、多用されてきたトーン・コントロール回路を用いれば、前記の補正特性Ａも補正特性Ｂも実現することは可能であるが、音ａ、或いは、音ｂに合わせて補正特性を自動的に選択することは不可能である。
【００３８】
従って、若し、補正特性Ａで音ａ及び音ｂを処理した場合、音ａに対しては、本発明に依る音響処理装置と同様な効果を奏することができても、音ｂを処理した場合には、レベルが増大して音ｂ″となり、音ａに比較し、かなり強い音となって、周波数が高くなるにつれて更に強調される為、いわゆるキンキンした騒々しい音になる。
【００３９】
また、補正特性Ｂで音ａ及び音ｂを処理した場合、音ｂに対しては本発明の音響処理装置と同様な効果を奏することができるのであるが、音ａに対しては何も補正は行なわれないので、音ａを認識することはできない。
【００４０】
通常、音は例えば音ａから音ｂへ、或いは、音ｂから音ａへ、連続して変化するのが普通であるから、その一部のみが補正されたとしても、音の理解には役に立たず、本発明に依る場合のように、音を分析して自動的に最適な補正特性を選択し、その分析された音ごとに補正を加えることで、初めて聴覚の理解を助けることができる。
【００４１】
聴覚の理解は、人間の言語のみでなく、音楽、動物の声、風や波の音など全て同じプロセスで認識されるものであるから、本発明に依る音響信号の処理は、マスキング範囲が拡大する老人性難聴者に対し、あらゆる場合に改善効果を示すことができる。
【００４２】
ところで、本発明の音響処理装置に依って処理した音は、健聴者にとって、処理前の音とは異なって聴こえることになるが、その音は若干明るい音として感じる程度であって、従来のトーン・コントロール回路で高音域を強調した場合のようにキンキンする音にはならない。
【００４３】
そのキンキンした音になる理由は、トーン・コントロール回路の場合には、補正対象の音が適合しない補正特性で補正された音になってしまう場合が頻繁に発生することに原因があり、例えば、図２について説明したように音ｂが補正特性Ａで補正され、第１ホルマントｂ１が音ｂ″の第１ホルマントｂ１″まで強調されてしまう場合があるのに対し、本発明に依る音響信号処理では、第１ホルマントｂ１は全く変化せず、第２ホルマントｂ２、第３ホルマントｂ３、第４ホルマントｂ４が若干強調されるだけであることに依る。
【００４４】
従って、例えばテレビジョンの音について本発明に依る音響信号処理を実施すれば、健聴者に騒々しく感じない程度の音量で、且つ、老人性難聴者が補聴器を用いずに理解することができるようになり、また、例えば健聴者の外国語学習時に於いて、単語の発音の相違を聴き分けることが難しい場合、その音声について本発明に依る音響信号処理を施すことで発音の違いが強調され、それを聴き分けることができる為、自己の発音の修正を行なうことが可能となって外国語の習得に極めて有効である。
【００４５】
前記したところから、本発明に依る音響信号処理装置に於いては、入力された音響信号を構成する周波数のなかから最もエネルギ・レベルが高い周波数帯を求める手段と、該手段で求めた周波数帯に比較して低い周波数帯についてはエネルギを略一定に維持すると共に該手段で求めた周波数帯に比較して高い周波数帯については周波数が高くなるにつれてエネルギの増幅度を増大する特性をもつ可変イコライザとを備えてなることを基本としている。
【００４６】
前記手段を取ることに依り、健聴者であると難聴者であるとに拘わらず、音響情報を聞き取り易く且つ正確に理解できるように音響信号を処理できる装置を実現することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の一実施の形態である音響信号処理装置を表す要部ブロック図である。
【００４８】
図に於いて、１は入力側のバッファ回路、２はフィルタ群、３は整流回路群、４はピーク検出回路群、５はコンパレータ群、６はアナログ・スイッチ群、７は可変イコライザ、８は出力側のバッファ回路、９は遅延回路、１０はＡ／Ｄ変換器をそれぞれ示し、また、フィルタ群２はフィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ３・・・・Ｆｎで、整流回路群３は整流回路Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３・・・・Ｄｎとキャパシタ及び抵抗で、ピーク検出回路群４はピーク検出ダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３・・・・ＰＤｎで、コンパレータ群５はコンパレータＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・・Ｐｎで、アナログ・スイッチ群５はアナログ・スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３・・・・Ｓｎでそれぞれ構成され、そして、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・・Ｃｎは可変イコライザ７の特性を選定する際に作用するコンデンサである。
【００４９】
図４は図３に見られる音響信号処理装置の動作を説明する為の線図であって、（Ａ）は周波数を分析するフィルタＦ１〜Ｆｎのフィルタ特性を、（Ｂ）はフィルタＦ１〜Ｆｎの出力レベルを、（Ｃ）はフィルタの出力レベルに対応して変化するイコライザ特性をそれぞれ示し、何れの図に於いても横軸には周波数を、また、縦軸には、（Ａ）及び（Ｂ）ではレベル、（Ｃ）では増幅度をそれぞれ採ってある。
【００５０】
バッファ回路１を介して入力した音響信号はフィルタ群１に送入され、フィルタ群１に於いてフィルタ周波数成分に分離した音響信号が各フィルタＦ１〜Ｆｎから出力される。
【００５１】
フィルタ群１の特性は図４（Ａ）に見られるように連続していて、必要な周波数帯域、例えば約２００〔Ｈｚ〕〜５〔ｋＨｚ〕をカバーするようにしてあり、そのフィルタ群１からの出力レベルの一例が図４（Ｂ）に示されている。
【００５２】
図４（Ｂ）から明らかであるが、この場合、フィルタＦ３の出力である周波数ｆ３の出力レベルが他のフィルタの出力レベルに比較して大きいことが看取される。
【００５３】
ピーク検出回路群４はフィルタＦ１〜Ｆｎの出力のうち、最も高い出力レベルをコンパレータ群５の負側入力端子に与える為のものであり、図４（Ｂ）に見られるように周波数ｆ３のレベルが最も高い場合には全てのコンパレータＰ１〜Ｐｎの負側入力端子に周波数ｆ３の出力を加える。
【００５４】
従って、コンパレータＰ３を除く他の全てのコンパレータの正側入力端子は負側入力端子に比較して電位が低くなって、出力は“ロー”（ｌｏｗ）を示すことになり、そして、コンパレータＰ３のみは、ダイオードＰＤ３の電圧降下分だけ僅かに正側入力端子の方が電位が高く、従って、コンパレータＰ３の出力は“ハイ”（ｈｉｇｈ）になる。
【００５５】
このようなコンパレータＰ３の出力は、可変イコライザ７の特性を決定する働きをするものであり、この場合、図４（Ｃ）に実線で示してある特性Ｅ３が選定されている。尚、可変イコライザ７の特性Ｅ１〜Ｅｎは、コンパレータＰ１〜Ｐ２ｎの出力に対応して変化する。
【００５６】
その特性決定プロセスとしては、コンパレータＰ３の出力でアナログ・スイッチＳ３をオンにしてコンデンサＣ３を接続し、可変イコライザ７の動作特性を図４（Ｃ）に見られる特性Ｅ３に定める。
【００５７】
可変イコライザ７は、図４（Ｃ）に見られるように、特性が可変であるものならば、例えばパッシブ・フィルタであっても使用することができ、近年、特にＩＣ化されたアクティブ・フィルタは、特性を容易にコントロールできるものが多いので、使い易いものを選択することができ、例えばステート・バリアブル・フィルタ、パラメトリック・フィルタ、スイッチト・キャパシタ・フィルタなどを利用することができる。
【００５８】
可変イコライザ７の特性としては、聴き取りをする者の特性、即ち、難聴度に合わせて設定することが可能でなければならず、特定の聴き取り者に対して最適化するには次の特性を調節することとする。
▲１▼ 最大補正量（図４（Ｃ）に見られるＧＥの〔ｄＢ〕値をいくらにするか）
▲２▼ 補正特性（カーブ）の傾斜（オクターブ当たりの〔ｄＢ〕値をいくらにするか）
▲３▼ 周波数分析と補正特性との相関（フィルタ周波数と可変イコライザの立ち上がり周波数は若干前後した方が効果的な場合がある）
▲４▼ 音響信号のレベルと前記▲１▼、▲２▼、▲３▼との相関（信号のレベル如何で補正係数を変えた方が良い場合がある）
【００５９】
可変イコライザ７の特性を前記基準に沿って変化させ、多くの軽度乃至中程度の老人性難聴者に対して聴き取り改善効果を調査したところ、調査対象者の全ての人に有効である旨の結果が得られ、また、その為に実施された補正が健聴者に対しても殆ど違和感がない範囲にできることも判明している。
【００６０】
本発明に依る音響信号処理装置でテレビジョンの音声を処理した場合、適度の音量にした音声を老人性難聴者と健聴者とが同時に聴き取ることができ、この場合の処理設定条件を標準とすることで簡単に好結果が得られる。
（１）最大補正量は１５〔ｄＢ〕〜２５〔ｄＢ〕とする。
（２）補正特性（カーブ）の傾斜は６〔ｄＢ／オクターブ〕とする。
（３）可変イコライザの立ち上がり周波数は、入力音響信号の周波数分析で最大レベルの周波数とする。
（４）可変イコライザは入力音響信号のレベルが６０〔ｄＢ〕ＳＰＬ（ｓｏｕｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｖｅｌ）〜８０〔ｄＢ〕ＳＰＬ付近で図４について説明した動作をするが、入力音響信号のレベルが低下すると共に可変イコライザの立ち上がり周波数は低周波数側にシフトし、入力音響信号が４０〔ｄＢ〕ＳＰＬ以下の場合は周波数分析結果の如何にかかわらず最低周波数のイコライズ特性に設定し、また、入力音響エネルギ・レベルが増大するにつれて可変イコライザの立ち上がり周波数を高周波数側にシフトし、１００〔ｄＢ〕ＳＰＬを越える場合は最高周波数のイコライズ特性に設定する。
【００６１】
さて、可変イコライザ７は入力音響信号成分の変化に対応してイコライズ特性は変化しなければならないが、フィルタ群２からの出力のピーク検出回路群４に依るレベル検出、コンパレータ群５に依るレベル比較、可変イコライザ７のイコライズ特性の設定、にはそれぞれ応答時間が必要であり、その応答時間を短くすると歪を発生する場合がある。
【００６２】
その場合、歪を発生することなく、可変イコライザ７の応答速度を向上するには、可変イコライザ７の信号処理特性を低周波帯から高周波帯に移行する際には５〔ｍｓｅｃ〕以内、高周波帯から低周波帯に移行する際には１０〔ｍｓｅｃ〕以内の応答時間が適当である。
【００６３】
可変イコライザ７に於ける処理の遅延時間は、その遅延時間と同じ遅延時間を可変イコライザ７への入力音響信号に与えることで打ち消すことができ、その為には、図３に破線で示してあるように、可変イコライザ７の入力側に適切な遅延を発生させる遅延回路９を介挿することができ、又、入力音響信号をディジタル化し、メモリ上で遅延時間打ち消しの処理を行うことで遅延時間の問題を解消することもできる。
【００６４】
本発明に依る音響信号処理装置は、音響を発生して人間に情報を知得させる全ての電気（電子）機器に適用することができ、そして、それ等の機器に組み込んであっても、必要に応じてオン・オフすることは任意であり、又、音量調節器、トーン・コントロール、自動音量調節回路などを併用することで更に効果を高めることが可能である。
【００６５】
また、図３に見られるように、可変イコライザ７の出力側にＡ／Ｄ変換器１０を介挿し、可変イコライザ７の出力音響信号をディジタル化し、そのディジタル化音響信号をＤＶＤ、ＣＤ、ＦＤ、磁気テープ、磁気ディスクなどの記録媒体に記録し、その記録媒体を再生装置に掛けて音響信号を再生した場合、その再生された音響信号は難聴者並びに健聴者にとって大変聴き取り易い音となり、これ等の作用及び効果は、ディジタル化された音響信号を適宜の通信手段に依って遠隔地に送った場合でも同効である。
【００６６】
ところで、前記実施の形態では、可変イコライザ７を用いて音響信号処理を行う場合について説明したが、これは他の手段に依っても可能である。
【００６７】
図５は本発明に於ける他の実施の形態である音響信号処理装置を表す要部ブロック図であり、図に於いて、１１はバッファ回路、１２はＡ／Ｄ変換器、１３はディジタル信号処理装置、１４はバッファ回路をそれぞれ示している。
【００６８】
ここで、ディジタル信号処理装置１３としては、ＭＰＵ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）やＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを利用することができる。
【００６９】
図示の音響信号処理装置では、アナログの入力音響信号をＡ／Ｄ変換器１２に依ってディジタル化し、そのディジタル化された音響信号をディジタル信号処理装置１３に依って演算処理することで、図３及び図４について説明した処理と同効の処理を実現することができる。
【００７０】
その演算処理された音響信号は、通常のディジタル再生装置で再生して聴くことができ、また、可変イコライザ７を用いる実施の形態で説明したように、演算処理された音響信号を記録媒体に記録し、必要な時に再生することができ、更にまた、遠隔地に送信することもできる。
【００７１】
本発明に於いては、段落番号００４６に記載した基本形態の他に多くの形態で実施することができ、以下、それを改変例として例示する。
【００７２】
（１）
前記基本形態に於いて、可変イコライザが６〔ｄＢ〕／オクターブのハイ・パス・フィルタ特性をもつことを特徴とする。
【００７３】
（２）
前記基本形態に於いて、可変イコライザ固有の応答遅延時間に相当する遅延時間を入力音響信号に与える遅延回路（遅延回路９：図３参照）を可変イコライザの入力側に介挿してなることを特徴とする。
【００７４】
（３）
前記基本形態に於いて、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換器１０：図３参照）を可変イコライザの出力側に介挿してなることを特徴とする。
【００７５】
（４）
前記基本形態に於いて、入力音響信号のエネルギ・レベルの低下と共に可変イコライザの立ち上がり周波数は低い方にシフトし、且つ、入力音響信号のエネルギ・レベルの上昇と共に可変イコライザの立ち上がり周波数は高い方にシフトすることを特徴とする。
【００７６】
（５）
前記基本形態に於いて、可変イコライザの増幅度が１５〔ｄＢ〕乃至２５〔ｄＢ〕の範囲にあることを特徴とする。
【００７７】
（６）
前記（２）に於いて、可変イコライザの応答時間は、ハイ・パス・フィルタ特性が高周波側に移行する時間は５〔ｍｓｅｃ〕以内であり、且つ、低周波側に移行する時間は１０〔ｍｓｅｃ〕以内であることを特徴とする。
【００７８】
（７）
入力音響信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、該Ａ／Ｄ変換器からのディジタル音響信号を周波数分析してエネルギ・レベルが最大である周波数帯よりも高い周波数帯を強調する演算を付与したディジタル音響信号を発生するマイクロ・プロセッサ・ユニット或いはディジタル・シグナル・プロセッサからなるプロセッサとを備えてなることを特徴とする。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に依る音響信号処理装置に於いては、入力された音響信号を構成する周波数のなかから最もエネルギ・レベルが高い周波数帯を求める手段と、該手段で求めた周波数帯に比較して低い周波数帯についてはエネルギを略一定に維持すると共に該手段で求めた周波数帯に比較して高い周波数帯については周波数が高くなるにつれてエネルギの増幅度を増大する特性をもつ可変イコライザとを備えてなることを基本としている。
【００８０】
前記構成を取ることに依り、健聴者であると難聴者であるとに拘わらず、音響情報を聞き取り易く且つ正確に理解できるように音響信号を処理できる装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】音の流れの中からサンプルとして抽出した短時間のブロック内に含まれる音を聴覚認識する場合の過程を説明する為の線図である。
【図２】本発明に依る音響信号処理装置の動作原理を説明する為の線図である。
【図３】本発明の一実施の形態である音響信号処理装置を表す要部ブロック図である。
【図４】図３に見られる音響信号処理装置の動作を説明する為の線図である。
【図５】本発明に於ける他の実施の形態である音響信号処理装置を表す要部ブロック図である。
【符号の説明】
１入力側のバッファ回路
２フィルタ群
３整流回路群
４ピーク検出回路群
５コンパレータ群
６アナログ・スイッチ群
７可変イコライザ
８出力側のバッファ回路
９遅延回路
１０Ａ／Ｄ変換器
１１バッファ回路
１２Ａ／Ｄ変換器
１３ディジタル信号処理装置
１４バッファ回路

Claims

入力された音響信号を構成する周波数帯のなかから最もエネルギ・レベルが高い周波数帯を求める手段と、
該手段で求めた周波数帯に比較して低い周波数帯についてはエネルギ・レベルを略一定に維持すると共に該手段で求めた周波数帯に比較して高い周波数帯については周波数が高くなるにつれてエネルギ・レベルの増幅度を増大する特性をもつ可変イコライザとを備えてなること
を特徴とする音響信号処理装置。
可変イコライザが６〔ｄＢ〕／オクターブのハイ・パス・フィルタ特性をもつこと
を特徴とする請求項１記載の音響信号処理装置。
可変イコライザ固有の応答遅延時間に相当する遅延時間を入力音響信号に与える遅延回路を可変イコライザの入力側に介挿してなること
を特徴とする請求項１記載の音響信号処理装置。
Ａ／Ｄ変換器を可変イコライザの出力側に介挿してなること
を特徴とする請求項１記載の音響処理装置。
入力音響信号のエネルギ・レベルの低下と共に可変イコライザの立ち上がり周波数は低い方にシフトし、且つ、入力音響信号のエネルギ・レベルの上昇と共に可変イコライザの立ち上がり周波数は高い方にシフトすること
を特徴とする請求項１記載の音響処理装置。
入力音響信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器と、
該Ａ／Ｄ変換器からのディジタル音響信号を周波数分析して最もエネルギ・レベルが高い周波数帯を求める手段と、
該手段で求めた周波数帯に比較して低い周波数帯についてはエネルギ・レベルを略一定に維持すると共に該手段で求めた周波数帯に比較して高い周波数帯については周波数が高くなるにつれてエネルギ・レベルを増大する演算を行うマイクロ・プロセッサ・ユニット或いはディジタル・シグナル・プロセッサからなるプロセッサとを備えてなること
を特徴とする音響信号処理装置。