特許 7438678 局所的音場支援装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】局所的音場支援装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 3/00 20060101AFI20240219BHJP

   G10L 21/007 20130101ALI20240219BHJP

   G10L 21/0364 20130101ALI20240219BHJP

   G10L 25/51 20130101ALI20240219BHJP

   H04R 1/02 20060101ALI20240219BHJP

   H04R 1/40 20060101ALI20240219BHJP

   H04R 3/12 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

H04R3/00 310

G10L21/007

G10L21/0364

G10L25/51 400

H04R1/02 102A

H04R1/02 106

H04R1/40 320A

H04R3/00 320

H04R3/12 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019126012

(22)【出願日】2019-07-05

(65)【公開番号】P2021013088

(43)【公開日】2021-02-04

【審査請求日】2022-06-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】谷川 将規

【審査官】中嶋 樹理

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１６２２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１１１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１１６７５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】韓国公開特許第１０－２００８－００６８３９７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０４４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３６３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１９９６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｒ ３／００

Ｇ１０Ｌ ２１／００７

Ｇ１０Ｌ ２１／０３６４

Ｇ１０Ｌ ２５／５１

Ｈ０４Ｒ １／０２

Ｈ０４Ｒ １／４０

Ｈ０４Ｒ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オープンスペース内のそれぞれのエリアの音を収音する収音器と、
前記収音器で収音された前記音に含まれるターゲット音を抽出するターゲット音抽出器と、
前記ターゲット音抽出器によって抽出された前記ターゲット音を強調して強調音を生成する強調音生成器と、
前記強調音を前記エリアに向けて出力する強調音出力器と、
を備え、
前記強調音は、前記ターゲット音の周波数成分から２ｋＨｚ未満の周波数成分を削除し、２ｋＨｚ以上の周波数成分を残すことで生成され、
前記収音器は、前記エリアの上方に配され、円筒形のホルダと、前記ホルダに取り付けられた複数の収音マイクと、を有し、
前記複数の収音マイクは、前記ホルダの側面に、周方向において互いに等しい間隔をあけて放射状に配置され、
前記強調音出力器は、前記エリアの上方で、かつ、前記エリアの外周を囲むように配された指向性を有する複数のスピーカーである、
局所的音場支援装置。

【請求項2】

前記収音器で収音された前記音の成分の情報及び前記音が収音された所定の時間によって前記エリアにおける音源の位置を推定する音源位置推定器をさらに備えた、
請求項１に記載の局所的音場支援装置。

【請求項3】

前記収音器による前記音の収音、前記強調音生成器による前記強調音の生成、及び前記強調音出力器からの前記エリアへの前記強調音の出力を互いに同期させてそれぞれ行うタイミング制御器をさらに備えた、
請求項１又は２に記載の局所的音場支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、局所的音場支援装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、劇場やホールには、反響板又は音響反射板をはじめとする残響処理装置が設置されている。劇場等に比べて小スペースのオフィスには、吸音構造や吸音材料を有する壁、天井、仕切り板等が設置されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、オフィスや居住空間等でノイズ音に加えてターゲット音が同一空間に存在する場合においても、ノイズ音のみを聞こえにくくして、効果的にターゲット音を聞き取りやすくするための音環境制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－５２０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年、店舗や公共空間等に、オープンスペースや所謂「ワイガヤ」環境が多く設けられている。各エリア内の作業効率の向上と良好なコミュニケーションの確保のためには、使用目的毎のエリア内でターゲット音を聞き取りやすい音環境が求められる。しかしながら、オープンスペースでは、エリアと時間によって使用目的及び音源、音量が変わる。そのため、ノイズ音や他のエリアの音を制御して対象エリアの音環境を制御する従来の技術では、エリア毎に好適な音環境を確保しにくい、又は好適な音環境の確保に時間がかかるという問題があった。

【0006】

本発明は、オープンスペースの各エリアに好適な音環境を提供可能な局所的音場支援装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の局所的音場支援装置は、オープンスペース内のそれぞれのエリアの音を収音する収音器と、前記収音器で収音された前記音に含まれるターゲット音を抽出するターゲット音抽出器と、前記ターゲット音抽出器によって抽出された前記ターゲット音を強調して強調音を生成する強調音生成器と、前記強調音を前記エリアに向けて出力する強調音出力器と、を備え、前記強調音は、前記ターゲット音の周波数成分から２ｋＨｚ未満の周波数成分を削除し、２ｋＨｚ以上の周波数成分を残すことで生成され、前記収音器は、前記エリアの上方に配され、円筒形のホルダと、前記ホルダに取り付けられた複数の収音マイクと、を有し、前記複数の収音マイクは、前記ホルダの側面に、周方向において互いに等しい間隔をあけて放射状に配置され、前記強調音出力器は、前記エリアの上方で、かつ、前記エリアの外周を囲むように配された指向性を有する複数のスピーカーである。

【0008】

上述の局所的音場支援装置によれば、オープンスペース内の各エリアに強調音が出力されるので、ユーザが自身のいるエリア内にいるユーザ同士の会話等のターゲット音を聞き取りやすくなるように局所的音場がアクティブに支援される。このことによって、各エリアに好適な音環境が提供される。

【0009】

本発明の局所的音場支援装置において、前記収音器で収音された前記音の成分の情報及び前記音が収音された所定の時間情報によって前記エリアにおける音源の位置を推定する音源位置推定器をさらに備えてもよい。

【0010】

上述の局所的音場支援装置によれば、各エリア内の音源の位置が推定されるので、収音器を音源に向ける等によって収音能力が高まる。

【発明の効果】

【0011】

本発明の局所的音場支援装置によれば、オープンスペースの各エリアに好適な音環境を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態の局所的音場支援装置及び該局所的音場支援装置が設けられたオープンスペースの側面図である。

【図2】図１に示すオープンスペースの１つのエリアにおいて天井と床との間の構成の平面図である。

【図3】図２に示すＹ方向から見た局所的音場支援装置及びオープンスペースの側面図である。

【図4】図１に示す局所的音場支援装置のターゲット音抽出器によって抽出された会話音声の振幅成分の一例を示す図である。

【図5】図４に示す振幅成分から所定の周波数帯域に相当する振幅成分が除去された振幅成分を示す図である。

【図6】図４に示す振幅成分に図５に示す振幅成分を合成した強調会話音声の振幅成分を示す図である。

【図7】図１に示す局所的音場支援装置のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の局所的音場支援装置の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。

【0014】

図１に示すように、本発明の一実施形態の局所的音場支援装置１０は、建築物の床２０２と天井２００との間のオープンスペース１００の局所的音場を支援するための装置である。オープンスペース１００は、水平方向において壁や仕切り板等で仕切られないエリア１１０を複数有する。つまり、「局所的音場」とは、オープンスペース１００を全体としたときに、オープンスペース１００の一部であって空間的に互いに隣り合うエリア１１０の音場を意味する。オープンスペース１００は、エリア１１０毎に会議や個別の作業、歓談等の個別の目的で同時に使用可能となるように構成された１つの空間である。

【0015】

本実施形態のオープンスペース１００では、各エリア１１０に、机１２１と椅子１２２が設けられている。エリア１１０では、少なくとも１人のユーザ１３０が椅子１２２に座り、使用目的に合わせて過ごすことができる。例えば、図１には、１つのエリア１１１と、エリア１１１に隣り合うエリア１１２，１１３が図示されている。エリア１１１では、複数のユーザ１３０が机１２１を囲んでそれぞれ椅子１２２に座り、互いにコミュニケーションを取りつつ、会議を行っている。エリア１１２では、１人のユーザ１３０が椅子１２２に座り、机１２１の上で個人作業を進めている。エリア１１３では、少なくとも１人のユーザ１３０が椅子１２２に座り、休憩している。

【0016】

局所的音場支援装置１０は１つのエリア１１０に１つ設けられているが、各エリア１１０の局所的音場支援装置１０は互いに同様の構成を備えている。図１には、エリア１１１に設けられている局所的音場支援装置１０のみが図示されている。以下、エリア１１１に設けられている局所的音場支援装置１０の構成を中心に説明する。

【0017】

局所的音場支援装置１０は、収音器２０、ターゲット音抽出器４０、強調音生成器５０、強調音出力器６０、音源位置推定器８０及びタイミング制御器９０を備えている。

【0018】

収音器２０は、エリア１１１の中央部の天井２００からエリア１１１の上方に垂下されている。収音器２０は、円筒形のホルダ２４と、複数の収音マイク２２を有する。図２に示すように、本実施形態の収音器２０は、８個の収音マイク２２を有する。８個の収音マイク２２は、ホルダ２４の側面に、周方向において互いに等しい間隔をあけて配置されている。なお、図２では、ユーザ１３０は省略されている。図１は、図２に示すＸ－Ｘ線で見た局所的音場支援装置１０及びオープンスペース１００の側面図に対応している。

【0019】

収音マイク２２は、エリア１１１の音を収音する。８個の収音マイク２２の初期状態の収音方向は、ホルダ２４の平面視中心から径方向の外側に向かって放射状に向いている。収音マイク２２の種類は、特に限定されないが、例えば市販の収音マイク（製品名；ＣＳＭＩＣ－Ｓ１Ｒ０、販売元；株式会社システムインフロンティア）等である。

【0020】

ターゲット音抽出器４０は、天井空間２１０に配置されている。ターゲット音抽出器４０は、音制御機構７０に収められている。音制御機構７０は、例えば平面視における収音器２０と重なる天井空間２１０に設置されている。

【0021】

ターゲット音抽出器４０は、収音器２０に接続され、収音器２０で収音された音に含まれるターゲット音を抽出する。ターゲット音は、各エリア１１０においてユーザ１３０が使用目的に応じて聞き取る対象の音を意味する。エリア１１１のターゲット音は、エリア１１１内にいる全てのユーザ１３０の会話音声である。ターゲット音抽出器４０は、８個の収音マイク２２によって収音された音から、複数のユーザ１３０の会話音声を抽出し、抽出した会話音声を強調音生成器５０に出力する。

【0022】

強調音生成器５０は、音制御機構７０に収められている。強調音生成器５０は、ターゲット音抽出器４０によって抽出され且つターゲット音抽出器４０から入力されたターゲット音を強調して強調音を生成する。強調音は、ターゲット音をユーザ１３０が聞き取りやすくなるように強調した音を意味する。ターゲット音から強調音を生成する方法として、例えば、ターゲット音の周波数成分から母音成分が多く含まれる２ｋＨｚ未満の周波数成分を削除し、子音成分が多く含まれる２ｋＨｚ以上の周波数成分を残す、又は２ｋＨｚ以上の周波数成分を増幅する方法が挙げられる。ターゲット音から強調音を生成する他の生成方法としては、例えば、ターゲット音の音量を、ターゲット音のピーク周波数に対しラウドネス曲線に基づいてユーザ１３０がターゲット音の音量を所定の音量［ｄＢ］であると感じることができる物理音量［ｄＢ］に増幅する方法が挙げられる。強調音生成器５０は、生成した強調音を強調音出力器６０に出力する。

【0023】

強調音出力器６０は、強調音生成器５０に接続され、エリア１１１の外周部の天井２００からエリア１１１の上方に複数垂下されている。強調音出力器６０は、スピーカー６２を有する。図２に示すように、本実施形態では、エリア１１１の椅子１２２と同数の６個のスピーカー６２が設けられている。図１及び図３に示すように、スピーカー６２は、エリア１１１の上方に設けられている。図２に示すように、スピーカー６２は、平面視において、収音器２０の平面視中心と椅子１２２の座１２３の平面視中心とを結ぶ線上の近傍且つ椅子１２２を挟んで収音器２０とは反対側の位置に設けられている。

【0024】

６個のスピーカー６２は、それぞれ指向性を有する。図１に示すように、スピーカー６２の出力面６４は、側面視において、エリア１１１の上方から椅子１２２及び椅子１２２に座っているユーザ１３０に向いている。スピーカー６２の指向性、即ちスピーカー６２から強調音が出力される方向は、エリア１１１の上方の出力面６４の正面視中心と座１２３の平面視中心とを結ぶ線に概ね沿っている。強調音出力器６０は、強調音生成器５０から入力された強調音をエリア１１１に向かって出力する。スピーカー６２の種類は、特に限定されないが、例えば市販の超指向性スピーカー（製品名；ＰＳ－６０Ｅ、販売元；三菱電機エンジニアリング株式会社）等である。

【0025】

音源位置推定器８０は、音制御機構７０に収められている。音源位置推定器８０は、収音器２０で収音されたエリア１１１内の音の成分の情報及びエリア１１１内の音が収音された所定の時間によってエリア１１１における音源の位置を推定する。エリア１１１内の音の成分の情報には、例えばエリア１１１内の会話音声の数、各会話音声の周波数分布、時間変化等が含まれる。前述の所定の時間は、収音開始から収音終了までの時間であり、音制御機構７０において適宜設定された一定又は不定の時間であってもよい。

【0026】

タイミング制御器９０は、音制御機構７０に収められている。タイミング制御器９０は、収音器２０によるエリア１１１内の音の収音、強調音生成器５０による強調音の生成、及び強調音出力器６０からのエリア１１１への強調音の出力を互いに同期させてそれぞれ行う。

【0027】

音制御機構７０は、例えばコンピュータで構成されている。ターゲット音抽出器４０は、収音器２０で収音された音に含まれるターゲット音を抽出するプログラムで構成され、前述のコンピュータに内蔵されている。強調音生成器５０は、ターゲット音抽出器４０によって抽出されたターゲット音を強調して前述のように強調音を生成するプログラムで構成され、前述のコンピュータに内蔵されている。音源位置推定器８０は、収音器２０で収音されたエリア１１１内の音の成分の情報及びエリア１１１内の音が収音された時間によってエリア１１１における音源の位置を推定するプログラムで構成され、前述のコンピュータに内蔵されている。タイミング制御器９０は、前述のように収音器２０による収音、強調音生成器５０による強調音の生成、強調音出力器６０からの強調音の出力を互いに同期させて制御するプログラムで構成され、前述のコンピュータに内蔵されている。

【0028】

音制御機構７０には、ターゲット音抽出器４０、強調音生成器５０、音源位置推定器８０、タイミング制御器９０に加えて、収音マイク２２の指向性を制御する収音器調整器、緊急事態発生時には緊急事態発生を知らせる内容の強調音をはじめとする各種出力音の調整器、制御器が収められている。つまり、音制御機構７０は、局所的音場支援装置１０の動作を総合的に制御する制御機構として機能する。

【0029】

次に、局所的音場支援装置１０によるエリア１１１の音場支援の流れの一例を説明する。エリア１１１でユーザ１３０同士の会話が開始されると、収音器２０はエリア１１１内の音を収音する。収音された音は、収音器２０からターゲット音抽出器４０に伝送される。

【0030】

ターゲット音抽出器４０は、入力された音から、エリア１１１のターゲット音である会話音声を抽出する。抽出された会話音声（ターゲット音）は、ターゲット音抽出器４０から強調音生成器５０に伝送される。強調音生成器５０は、入力された会話音声を強調して強調音を生成する。例えば、図４は、入力された会話音声の９０秒間の振幅分布を表している。図４では、会話音声の振幅は－1～＋１の範囲で規格化されている。強調音生成器５０は、図４に示す会話音声の振幅分布をフーリエ変換し、不図示の周波数分布を得る。強調音生成器５０は、得られた周波数分布のうち子音成分が少ない２ｋＨｚ未満の成分を除去し、残りの周波数分布を逆フーリエ変換し、図５に示す強調音声（強調音）の振幅分布を得る。このような強調音声の生成方法は強調音生成器５０における強調音の生成方法の一例である。

【0031】

生成された強調音は、強調音生成器５０から強調音出力器６０に伝送される。本実施形態では、強調音生成器５０は、例えば図４に示す元の会話音声の振幅分布に図５に示す強調音声の振幅分布を加え、図６に示す強調会話音声（強調音）の振幅分布を得る。強調音生成器５０は、図６に示す振幅分布を有する強調会話音声を強調音出力器６０に出力する。

【0032】

強調音出力器６０は、強調音生成器５０から入力された強調音をエリア１１１に向かって出力する。

【0033】

図７に示すように、収音器２０によって収音されたエリア１１１内の音は、収音器２０から音源位置推定器８０にも伝送される。音源位置推定器８０は、入力されたエリア１１１内の音の成分の情報、及び少なくとも音制御機構７０が把握しているエリア１１１内の音が収音された時間によって、エリア１１１における音源の位置を推定する。エリア１１１については、例えば音源位置推定器８０は、入力されたエリア１１１内の音の成分及び時間の各情報に基づいて、エリア１１１内のユーザ１３０の位置情報（音源の位置）を推定する。エリア１１１内のユーザ１３０の位置には、例えば図２に示す６つの椅子１２２のいずれにユーザ１３０が座っているのかという情報、椅子１２２に座っておらずにエリア１１１内にいるユーザ１３０の有無等が広く含まれる。

【0034】

音源位置推定器８０で推定された音源の位置は、収音器２０に対して出力される。具体的には、音制御機構７０によって、例えば各収音マイク２２の指向性を制御する制御器によって、８個の収音マイク２２のそれぞれの指向性を音源の位置に集中させる。音制御機構７０によって、例えば８個の収音マイク２２のうち音源の位置に近い収音マイク２２の収音性能を他の収音マイク２２の収音性能より高める、又は音源の位置に近い収音マイク２２で収音された音を他の収音マイク２２で収音された音より増幅する。

【0035】

図７に示すように、タイミング制御器９０は、収音器２０によるエリア１１１内の音の収音、強調音生成器５０による強調音の生成、及び強調音出力器６０からのエリア１１１への強調音の出力を互いに同期させる。タイミング制御器９０は、エリア１１１内のユーザ１３０がリアルタイムの会話音声と強調音出力器６０によって背後上方から届く強調会話音声との両方を違和感なく聞き取れるように、収音器２０、ターゲット音抽出器４０、強調音生成器５０、強調音出力器６０を互いに同期させ、前述の各種構成の動作のタイミングを制御する。

【0036】

上述の流れにより、エリア１１１の音場は、ユーザ１３０がターゲット音を聞き取りやすくなるように支援される。つまり、エリア１１１では、ユーザ１３０が同じエリア１１１内にいるユーザ１３０とのリアルな会話音声と背後上方から届く強調会話音声の両方を聞き取る。

【0037】

エリア１１１以外のオープンスペース１００内の各エリア１１０では、上述の流れと同様の流れで音場が支援される。各エリア１１０のターゲット音抽出器４０は、入力された音から、各エリア１１０の使用目的に合うターゲット音を抽出する。例えば、エリア１１２のターゲット音抽出器は、ターゲット音として、エリア１１２の収音器で収音された音から作業用のバックグラウンドミュージック（強調音）を抽出する。エリア１１３のターゲット音抽出器は、ターゲット音として、エリア１１３の強調音出力器から初期設定等で出力され且つエリア１１３内にいるユーザ１３０にリラックス効果を与えることができる音楽（強調音）そのものを抽出する。

【0038】

各エリア１１０の強調音生成器５０は、入力されたターゲット音を各エリア１１０の使用目的に合わせて強調して、各エリア１１０の使用目的に合う強調音を生成する。例えば、エリア１１２の強調音生成器は、エリア１１２のターゲット音抽出器から入力されたバックグラウンドミュージックの高周波成分のみを増幅した強調音を生成する。エリア１１３の強調音生成器は、エリア１１３のターゲット音抽出器から入力された音楽そのものを強調音として再生成する。

【0039】

以上説明した局所的音場支援装置１０によれば、オープンスペース１００内の各エリア１１０に強調音が出力されるので、各エリア１１０の音場が支援され、ユーザ１３０が自身のいるエリア１１０のターゲット音を聞き取りやすくなる。従来の音場支援装置等は各エリア１１０の使用目的に合ったターゲット音以外のノイズの原因となり得るノイズを検出し、ノイズの音量を減らす、或いはノイズを除去するというパッシブな音場の支援を行ってきた。一方、局所的音場支援装置１０は、ノイズ等がある中で、ユーザ１３０に対して自身のいるエリア１１０に合ったターゲット音を強調して届けるというアクティブな音場の支援を行う。このことによって、局所的音場支援装置１０は、オープンスペース１００において使用目的が適宜変わる各エリア１１０に好適な音環境を提供できる。

【0040】

局所的音場支援装置１０によれば、音源位置推定器８０を備えているので、各エリア１１０内の音源の位置を推定し、収音マイク２２を音源に向け、収音能力を高めることができる。

【0041】

局所的音場支援装置１０によれば、タイミング制御器９０を備えているので、各エリア１１０においてユーザ１３０がリアルタイムの音と強調音とを違和感なく聞き取り、ユーザ１３０に対する快適性を高めることができる。

【0042】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されない。本発明は、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、変更可能である。

【0043】

例えば、収音器２０の構成は、上述したようにホルダ２４の側面に等間隔に８個の収音マイク２２が配置されている構成に限定されない。収音器２０は、指向性の方向を音制御機構からの制御信号に応じて適宜変更可能な１つ以上の収音マイクを備えていてもよい。

【0044】

また、エリア１１０の構成は、机１２１及び椅子１２２が設けられている構成に限定されない。エリア１１０には、机１２１のみが設けられてもよく、椅子１２２のみが設けられてもよく、これら以外の什器等が設けられてもよく、何ら設置されていなくてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１０ 局所的音場支援装置
２０ 収音器
４０ ターゲット音抽出器
５０ 強調音生成器
６０ 強調音出力器
８０ 音源位置推定器
９０ タイミング制御器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】