音频信号生成装置、音频信号生成方法以及计算机可读存储介质与流程

本发明涉及根据与声音生成相关的声音信息来生成音频信号的技术。

背景技术：

最近，已经提出了通过检测身体的生物信息(例如身体运动、呼吸、心跳等)并根据检测到的生物信息生成声音来改善睡眠并给予放松效果的技术(例如，参见专利文献1)。还提出了根据受试人的放松状态来调整所产生的声音的类型、音量和节奏中的至少一种的技术(例如，参见专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开no.h4-269972

专利文献2：日本专利申请特开no.2004-344284

技术实现要素：

本发明要解决的问题

当产生声音以增强睡眠等时，如果产生单调的声音，则感知到声音的人可能会由于无聊或厌烦而阻碍或干扰睡眠。

本发明是考虑到上述情况作出的，并且本发明要解决的问题之一是提供一种以以下方式产生音频信号的技术：当期望通过正在产生的声音来增强睡眠等时，不会给予受试人所述声音令人无聊或厌烦的印象。

解决该问题的方式

为了解决上述问题，在一方面，根据本发明的音频信号生成装置包括：获取器，其构造为获取受试人的生物信息；音频信号生成器，其构造为基于多条声音信息中的至少一条生成音频信号；以及切换周期决定器，其构造为决定切换周期，使得以根据所述生物信息的周期将第一声音信息切换为第二声音信息，所述第一声音信息和所述第二声音信息被包括在所述多条声音信息中，并且音频信号生成器以由所述切换周期决定器决定的切换周期、基于所述第二声音信息来生成音频信号。

根据该方面，通过以根据生物信息的周期将第一声音信息切换为第二声音信息来生成音频信号。因此，与重复使用同一生物信息的循环播放不同，在该模式中，可以使播放的声音更多样化。而且，一条声音信息切换至一条新的声音信息(第二声音信息)的切换周期可以被设置成根据生物信息的周期，因此，可以改善受试人的睡眠等。这里，根据生物信息的周期没有必要必须与根据生物信息获得的受试人的生物周期(例如，呼吸周期或心跳周期)一致，而是可以为基于与生物信息的特定关系获得的周期。

在上述音频信号生成装置中，在优选模式中，从多条声音信息中随机选择第二声音信息。在该模式下，因为随机选择声音信息，所以提供至受试人的声音信息是不可预知的，结果是受试人既不会产生无聊也不会产生厌烦。存储大量的声音信息以能够提供各种各样的声音以防止受试人产生无聊或厌烦需要使用大容量存储单元。然而，在上述优选模式中，因为声音信息随机切换以产生使受试人既不无聊也不厌烦的音频信号，所以可以使用相对小容量的存储单元。具有放松或治愈效果的声音固有的是自然波动分量。通过随机播放这些声音，可以将不同的波动分量给予整个播放的声音。这里应该注意，随机性的概念包括所谓的伪随机性。

在音频信号生成装置的优选模式中，多条声音信息包括用于呼吸周期的多条声音信息和用于心跳周期的多条声音信息，音频信号生成器通过以下方式来生成音频信号：基于用于呼吸周期的多条声音信息中的一条声音信息而生成用于呼吸周期的音频信号，基于用于心跳周期的多条声音信息中的一条而生成用于心跳周期的音频信号，以及将用于呼吸周期的音频信号和用于心跳周期的音频信号进行合成。切换周期决定器根据基于生物信息获得的受试人的呼吸周期来决定用于呼吸周期的切换周期，其中，用于呼吸周期的切换周期是用于呼吸周期的多条声音信息的切换周期，并且决定器根据基于生物信息获得的受试人的心跳周期来决定用于心跳周期的切换周期，其中，用于心跳周期的切换周期是用于心跳周期的多条声音信息的切换周期，并且声音信息选择器随机地选择用于呼吸周期的多条声音信息中的一条声音信息作为第二声音信息，并且随机地选择用于心跳周期的多条声音信息中的一条声音信息作为第二声音信息。

在该模式下，随机切换用于呼吸周期的多条声音信息，随机切换用于心跳周期的多条声音信息，因此，可以进一步增加基于音频信号播放的声音的变化。而且，因为切换周期是根据受试人的呼吸周期或心跳周期的，所以可以生成与受试人的身心状态相关联的音频信号，结果进一步改善了睡眠等。

对用于呼吸周期的多条声音信息中的一条声音信息进行随机选择包含：从用于呼吸周期的多条声音信息中的一些中选择，或者从用于呼吸周期的多条声音信息的所有中选择。类似地，对用于心跳周期的多条声音信息中的一条声音信息进行随机选择包含：从用于心跳周期的多条声音信息中的一些中选择，或者从用于心跳周期的多条声音信息的所有中选择。

在上述的音频信号生成装置中，在优选模式中，切换周期决定器根据是呼吸周期的n分之一的周期(其中n是2或更大的自然数)、或者根据是用于呼吸周期的切换周期的n分之一的周期来决定用于心跳周期的切换周期，而不是根据心跳周期来决定用于心跳周期的切换周期。在该模式下，用于心跳周期的多条声音信息的切换周期可以是受试人的呼吸周期的n分之一，或者可以是用于呼吸周期的多条声音信息的切换周期的n分之一。由此，在第一时段是从基于用于呼吸周期的一条声音信息(第一声音信息)的音频信号的生成起始时开始并持续直到切换为用于呼吸周期的一条新的声音信息(第二声音信息)的时间点的时段、并且第二时段是从基于用于心跳周期的一条声音信息(第一声音信息)的音频信号的生成起始时开始并持续直到切换为一条新的声音信息(第二声音信息)的时间点的时段的情况下，与第二时段的n倍对应的时段与第一时段相同。因此，基于用于呼吸周期的声音信息生成的音频信号与基于用于心跳周期的声音信息生成的音频信号互相关联，结果，受试人感知到自然的声音。

在上述的音频信号生成装置中，在优选模式中，切换周期决定器根据是心跳周期的n倍的周期(其中n是2或更大的自然数)、或者根据是用于心跳周期的切换周期的n倍的周期来决定用于呼吸周期的切换周期，而不是根据呼吸周期来决定用于呼吸周期的切换周期。在该模式下，用于呼吸周期的声音信息的切换周期可以是用于心跳周期的多条声音信息的切换周期的n倍。由此，在第一时段是从基于用于呼吸周期的一条声音信息(第一声音信息)的音频信号的生成起始时开始并持续直到切换为用于呼吸周期的一条新的声音信息(第二声音信息)的时间点的时段、并且第二时段是从用于心跳周期的一条声音信息(第一声音信息)的生成起始时开始并持续直到切换为一条新的声音信息(第二声音信息)的时间点的时段的情况下，与第二时段的n倍对应的时段与第一时段相同。因此，基于用于呼吸周期的声音信息生成的音频信号与基于用于心跳周期的声音信息生成的音频信号互相关联，结果，受试人感知到自然的声音。

在上述音频信号生成装置中，在优选模式中，声音信息选择器根据同时声音输出规则来选择用于呼吸周期的多条声音信息中的一条声音信息和用于心跳周期的多条声音信息中的一条声音信息，所述同时声音输出规则定义每一个均可以作为声音同时输出的各音乐特征的组合。在该模式下，根据定义可以作为声音同时输出的各音乐特征的组合的同时声音输出规则来控制同时声音输出。结果可以避免与用于呼吸周期的一条声音信息对应的声音以及与用于心跳周期的一条声音信息对应的声音同时输出，其中所述各声音在音乐上不和谐。因此，最小化了受试人对音乐上不和谐的声音的感知，可以改善受试人的睡眠等。

在上述音频信号生成装置中，在优选模式中，多条声音信息中的每一条声音信息均包括指示音乐特征的属性信息，并且在音频信号生成器正在生成用于呼吸周期的音频信号的同时，用于心跳周期的声音信息从第一声音信息切换到第二声音信息的情况下，声音信息选择器选择用于心跳周期的声音信息作为第二声音信息，使得由用于呼吸周期的各条声音信息中的、与正在生成的用于呼吸周期的音频信号对应的一条声音信息中所包括的属性信息指示的音乐特征与由包括在作为第二声音信息的、用于心跳周期的声音信息中的属性信息指示的音乐特征的组合符合同时声音输出规则，并且在音频信号生成器正在生成用于心跳周期的音频信号的同时，用于呼吸周期的声音信息从第一声音信息切换为第二声音信息的情况下，声音信息选择器选择用于呼吸周期的所述声音信息作为第二声音信息，使得由用于心跳周期的多条声音信息中的、与正在生成的用于心跳周期的音频信号对应的一条声音信息中所包括的属性信息指示的音乐特征与由包括在作为第二声音信息的、用于呼吸周期的声音信息中的属性信息指示的音乐特征的组合符合同时声音输出规则。在该模式下，用于呼吸周期的第二声音信息被选择使得以下音乐特征符合同时声音输出规则：

与用于呼吸周期的声音信息从第一声音信息切换到第二声音信息时，与正在生成的用于心跳周期的音频信号相对应的那一条用于呼吸周期的声音信息的音乐特征；以及

切换之后的用于呼吸周期的第二声音信息的音乐特征。

类似地，用于心跳周期的第二声音信息被选择使得以下音乐特征符合同时声音输出规则：

与用于心跳周期的声音信息从第一声音信息切换到第二声音信息时，与正在生成的用于呼吸周期的音频信号相对应的那一条用于心跳周期的声音信息的音乐特征；以及

切换之后的用于心跳周期的第二声音信息的音乐特征。

因此，可以减小合成的声音信号不和谐、令人厌烦的可能性。

优选地，可以基于音调、和弦名称、类型(和弦结构或调式结构)和音阶中的至少一个来确定同时声音输出规则。

在上述音频信号生成装置中，在优选模式中，波形的时间长度的后半时段中的波形的振幅的最大值等于或小于所述波形的时间长度的整个时段的波形的振幅的最大值的50％，所述波形是由所述音频信号生成器基于多条声音信息中的一条声音信息生成的。在波形的时间长度的整个时段中振幅仅稍微改变的情况下，即使第一声音信息以根据生物信息的周期切换到第二声音信息，受试人也会难以清楚地感知根据生物信息的周期。相反，在上述优选模式中，在表示相应各条声音信息的各条波形的数据的每一条中，波形的后半部的振幅的最大值等于或小于整个波形的振幅的最大值的50％。因此，受试人能够相对容易地感知根据生物信息的周期。结果，也可以相对容易地诱发受试人的睡眠。

在本发明的优选模式中，音频信号生成装置还包括：估计器，其构造为估计受试人的身心状态；以及存储单元，构造为存储历史信息，在该历史信息中估计器估计的身心状态和估计身心状态时选择的声音信息彼此相关联，并且多条声音信息被分组成多个组，并且声音信息选择器参照历史信息、根据估计器估计的身心状态来选择各组中的一个组，并且从选择的组中选择一条声音信息作为第二声音信息。在上述构造中，从多个组中进行对从中选择第二声音信息的组的选择。根据历史信息和估计器估计的身心状态来对组进行选择，历史信息由彼此关联地存储在一起的身心状态和声音信息构成。因此，通过反馈估计的身心状态来选择声音信息，可以很大程度上提高睡眠质量。

注意，本发明不仅可以以音频信号生成装置的形式实现，还可以以音频信号生成装置的操作方法(即，音频信号生成方法)的形式实现；或者，以使计算机执行音频信号生成方法的程序的形式实现。通过使用信息提供方法和程序，可以获得与由音频信号生成装置获得的效果基本相同的效果。本发明的程序可以存储在计算机可读存储介质中，以安装在计算机中。

附图说明

图1是示出包括根据第一实施例的音频信号生成装置的系统的整体构造的示图。

图2是示出音频信号生成装置的功能构造的框图。

图3是示出音频信号生成装置的声源的示例构造的框图。

图4是示出存储在音频信号生成装置的存储单元中的内容的细节的说明性示图。

图5是示出波形数据的示例的波形图。

图6是示出音频信号生成装置的操作流程的流程图。

图7是示出根据第二实施例的控制器的操作流程的流程图。

图8是示出根据第三实施例的控制器的操作流程的流程图。

图9是示出通过根据第四实施例的音频信号生成装置的控制器产生的控制表的示例的说明性示图。

图10是示出也根据第四实施例的音频信号生成装置的操作流程的流程图。

图11是示出通过再次根据第四实施例的音频信号生成装置执行的对波形数据的切换的示例的说明性示图。

具体实施方式

在下文，将参照附图说明本发明的实施例。

第一实施例

图1是示出包括根据第一实施例的音频信号生成装置20的系统1的整体构造的示图。如该图所示，系统1包括传感器11、音频信号生成装置20以及扬声器51和52。系统1被提供为通过使仰卧在床5上的受试人e听到或感知扬声器51和52输出的声音，来提高睡眠等。

传感器11例如以薄片状的压电元件的形式构成，并且被布置在床5的床垫下面。当受试人e躺在床5上时，传感器11检测受试人e的生物信息。传感器11检测由于生物活动(包括受试人e的呼吸和心跳)而产生的身体运动，并输出叠加有这些生物活动的分量的检测信号。为了方便起见，在图中示出了检测信号经由有线连接传输至音频信号生成装置20的构造；然而，可替代地，也可以采用无线传输。

音频信号生成装置20能够基于从传感器11输出的检测信号(生物信息)来获得受试人的呼吸周期brm、心跳周期hrm和身体运动。此外，音频信号生成装置20能够基于从传感器11输出的检测信号(生物信息)来估计受试人e的精神和身体的状态(下文中，“身心状态”)，并且关于从扬声器51和52输出的声音的信息(稍后将更详细地描述)可以与所估计的身心状态相关联地存储。音频信号生成装置20例如是便携式终端或个人计算机。

扬声器51和52布置在允许仰卧的受试人e听到立体声音的位置处。扬声器51通过内置放大器放大从音频信号生成装置20输出的立体声信号的左(l)音频信号，以作为声音进行输出。同样，扬声器52通过内置放大器放大从音频信号生成装置20输出的立体声信号的右(r)音频信号，以作为声音进行输出。可替代地，受试人e可以采用耳机来听到声音。然而，本实施例的说明是基于使用扬声器51和52的构造。

图2是主要示出系统1中音频信号生成装置20中的功能块的构造的框图。如该图所示，音频信号生成装置20包括a/d转换器205、控制器200、存储单元250、输入装置225和d/a转换器261和262。存储单元250例如是非暂时性存储介质，并且可以是诸如cd-rom(光盘)之类的光存储介质或者是诸如磁存储介质和半导体存储介质之类的公知存储介质。如本说明书中所使用的，术语“非暂时性”存储介质包括所有类型的计算机可读存储介质，其包括易失性存储介质，唯一的例外是传播信号的暂时性存储介质。在存储单元250中，存储有由控制器200执行的程序pgm以及由控制器200使用的各种数据。例如，存储单元250存储多条声音信息(声音内容)d和历史表tbla，其中关于由扬声器51和52输出的声音的信息与受试人e的估计的身心状态相关联地存储。程序pgm可以以如下方式提供：经由通信网络(未示出)传送以安装在存储单元250中。

例如，输入装置225是触摸屏，并且用作具有显示单元(例如，液晶显示面板)和集成在显示单元中的输入单元的输入/输出装置，显示单元在控制器200的控制下显示各种图像，输入单元接收用户(例如，受试人)对音频信号生成装置20输入的指令。可以采用这样的构造：输入装置225构造为具有与显示单元分离设置的多个操作元件的装置。

例如，控制器由处理装置(例如cpu)构成，并且通过执行存储在存储单元250中的程序pgm而用作获取器210、生物周期检测器215、声音信息管理器240、设置器220、估计器230和音频信号生成器245。这些功能的全部或部分可以通过专用电子电路系统来实现。例如，音频信号生成器245可以构造为大规模集成电路(lsi)。存储在存储单元250中的多条声音信息d可以是任何数据，只要音频信号生成器245可以基于各条声音信息d生成音频信号v(vl和vr)。例如各条声音信息d可以是表示演奏信息(例如音调和音高(节拍))的演奏数据、表示用于控制音频信号生成器245的参数等的参数数据、或波形数据。

图4示出了存储在存储单元250中的多条声音信息d的示例。如该图所示，在存储单元250中，存储了用于呼吸周期的声音信息bd(bd1、bd2...)、用于心跳周期的声音信息hd(hd1、hd2...)以及用于环境声音的声音信息ad(ad1、ad2...)中的每一个。如稍后将更详细地描述，用于呼吸周期的声音信息bd用于以根据呼吸周期brm的周期来生成音频信号；用于心跳周期的声音信息hd用于以根据心跳周期hrm的周期来生成音频信号；用于环境声音的声音信息ad用于以与呼吸周期brm和心跳周期hrm两者不相关的周期来生成音频信号。

a/d转换器205将传感器11检测到的信号转换成数字信号。获取器210将转换的数字信号临时存储在例如存储单元250中。生物周期检测器215基于存储在存储单元250中的生物信息来检测受试人e的生物周期。在本实施例中，生物周期检测器215检测心跳周期hrm和呼吸周期brm作为生物周期，并将所述生物周期提供给声音信息管理器240。具体地，生物周期检测器215从由获取器210获取的检测信号中提取与呼吸分量对应的频带的信号分量，并基于提取的分量来检测受试人e的呼吸周期brm。根据检测信号，生物周期检测器215还提取与心跳分量对应的频带的信号分量，以基于提取的分量来检测受试人e的心跳周期hrm。估计器230基于存储在存储单元250中的生物信息来估计受试人e的身心状态，并向声音信息管理器240提供指示估计的身心状态的信息。

设置器220用于执行各种设置。音频信号生成装置20能够播放大量音乐声音使得受试人e不感到厌烦。设置器220根据受试人e对输入装置225执行的输入操作来设置音乐声音的音色，并且将设置细节作为设置数据sdt临时存储在存储单元250中。

在本实施例中，估计器230在受试人e进入平静状态然后入睡的时间点持续到受试人e清醒的时间点的时段内，根据传感器11的检测结果来估计受试人e的身心状态(睡眠阶段)。估计器230估计受试人e是处于“清醒”状态、“轻度睡眠”状态、“深度睡眠”状态还是“rem睡眠”状态。“轻度睡眠”状态和“深度睡眠”状态中的每一个可以是“非rem睡眠”状态。

随着人的状态从清醒到深度睡眠状态过渡，人的呼吸周期brm和心跳周期hrm往往变得更长。此外，这些周期内的波动往往变得更小。此外，身体运动往往随着睡眠加深而减少。考虑到上述因素，基于由传感器11检测到的信号，估计器230根据呼吸周期brm和心跳周期hrm的变化以及每单位时间的身体运动次数获得一个值，并将所获得的值与多个阈值进行比较，从而估计身心状态。

声音信息管理器240是执行与声音信息d的处理有关的各种功能的功能元件。具体地，如图2所示，声音信息管理器240包括切换周期决定器241、声音信息选择器242、切换定时判定器243以及历史信息生成器244。声音信息选择器242基于存储在存储单元250中的设置数据sdt来决定(选择)存储在存储单元250中的多条声音信息d中的哪一条声音信息将被读取和播放，并且向音频信号生成器245提供指定所选择的声音信息d的指定数据。具体地，声音信息选择器242基于存储在存储单元250中的设置数据sdt来选择用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd、用于环境声音的声音信息ad中的至少一个。历史信息生成器244将由估计器230估计的身心状态与选择的声音信息d的标识符一起与选择的声音信息d的处理时间(例如，基于选择的声音信息的音频信号生成的时间)相关联地存储在存储单元250中的历史表tbla中。

切换周期决定器241针对用于呼吸周期的声音信息bd和用于心跳周期的声音信息hd中的每一个来决定第一声音信息d切换为第二声音信息d的周期。切换周期决定器241决定周期使得第一声音信息d以根据生物周期检测器215检测到的生物周期的周期(切换周期)切换为第二声音信息d。具体地，切换周期决定器241决定根据生物周期检测器215检测到的呼吸周期brm的周期的周期(例如，通过将呼吸周期brm乘以预定数字获得的周期)，作为用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期。同样地，切换周期决定器241决定根据心跳周期hrm的周期的周期(例如，通过将心跳周期hrm乘以预定数字获得的周期)，作为用于心跳周期的声音信息hd的切换周期。

切换定时判定器243根据由切换周期决定器241针对用于呼吸周期的声音信息bd或用于心跳周期的声音信息hd而决定的切换周期来确定当前时间是否对应于切换定时。此外，切换定时判定器243根据被自由设置为环境声音的切换周期的周期(或者根据用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期的周期、或者根据用于心跳周期的声音信息hd的切换周期的周期)来确定当前时间是否对应于切换定时。

这里，“第一声音信息d”是切换之前的声音信息d，“第二声音信息d”是第一声音信息d切换到的声音信息d。换句话说，“第一声音信息”是生成最近生成的音频信号v所基于的声音信息d；“第二声音信息d”是在生成针对“第一声音信息d”的音频信号v之后待生成的音频信号v所基于的声音信息d，由于各条声音信息d而被选中的第二声音信息d被声音信息选择器242顺序地选中。也就是说，“第一声音信息d”和“第二声音信息d”是自由选择的两条声音信息d，基于这两条声音信息d以按时间连续的顺序生成音频信号v。

音频信号生成器245获取与从声音信息选择器242提供的指定数据相对应的声音信息d，其中声音信息是以切换周期决定器241决定的切换周期从存储单元250获取的。然后，音频信号生成器245基于获取的声音信息d来生成音频信号v并且播放音乐声音。图3示出了音频信号生成器245的详细构造。音频信号生成器245包括第一音频信号生成器410至第三音频信号生成器430以及混合器451和452。

第一音频信号生成器410以与呼吸周期brm相关联的周期生成基于用于呼吸周期的声音信息bd的音频信号vbd(vbd_l和vbd_r)。第二音频信号生成器420以与心跳周期hrm相关联的周期生成基于用于心跳周期的声音信息hd的音频信号vhd(vhd_l和vhd_r)。第三音频信号生成器430以与呼吸周期brm或心跳周期hrm不相关联的周期生成基于用于环境声音的声音信息ad的音频信号vad(vad_l和vad_r)。

具体地，在本实施例中，第一音频信号生成器410至第三音频信号生成器430中的每一个从存储单元250获取已经由声音信息选择器242针对用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd以及用于环境声音的声音信息ad中的每一个而单独地选中的第二声音信息d(bd、hd或ad)。第一音频信号生成器410至第三音频信号生成430以切换周期决定器针对第一音频信号生成器410至第三音频信号生成430中的每一个已经单独地决定的切换周期来获取这些第二条声音信息d。第一音频信号生成器410至第三音频信号生成器430中的每一个基于所获取的相应的第二声音信息d来生成音频信号v(vbd、vhd或vad)并且以数字、立体声(双通道)格式将其作为音频信号vbd(vbd_l和vbd_r)、vhd(vhd_l和vhd_r)或vad(vad_l和vad_r)输出。

混合器451将从第一音频信号生成器410至第三音频信号生成器430输出的左(l)音频信号vbd_l、vhd_l和vad_l进行混合(合成)以生成用于输出的音频信号vl。同样，混合器452将从音频信号生成器410至430输出的右(r)音频信号vbd_r、vhd_r和vad_r进行混合以生成用于输出的音频信号vr。

d/a转换器261将通过混合器451混合而获得的左(l)音频信号vl转换成模拟信号并将其输出。同样地，d/a转换器262将通过混合器452混合而获得的右(r)音频信号vr转换成模拟信号并将其输出。

在本实施例中，切换周期决定器241决定切换周期使得第一声音信息d以根据受试人e的生物信息的周期而被切换为第二声音信息d。第一音频信号生成器410至第三音频信号生成器430中的每一个以由切换周期决定器241决定的切换周期、基于第二声音信息d来生成音频信号(即，从第一声音信息d切换到第二声音信息d)。该过程被定义为“以与生物周期相关联的周期来生成声音信息d(切换之后的声音信息的第二声音信息d)”，或者被定义为“以与生物周期相关联的周期将第一声音信息d切换为第二声音信息d”。

基于存储在存储单元250中的用于呼吸周期的声音信息bd的声音的回放时段为10秒。通常，人在平静状态的呼吸周期brm近似为5秒至8秒。由于以根据呼吸周期brm的周期从用于呼吸周期的一条声音信息bd切换到一条新的声音信息bd，优选的是与一条声音信息bd对应的声音在呼吸周期brm的整个时段播放，所以回放时段设置为10秒。这同样应用于用于心跳周期的声音信息hd。也就是说，用于心跳周期的声音信息hd的回放时段被设置为具有比人的平均心跳周期hrm更长的时间长度。

图5示出了音频信号生成器245基于用于呼吸周期的声音信息bd而生成的音频信号v的波形的示例。如该图所示，与用于呼吸周期的声音信息bd对应的波形的整个回放时段ta的长度是例如10秒。当波形的高峰的最大值和波形的低谷的最小值之间的差(在振幅轴上)取为100％时，在回放时段的后半部分中的波形的高峰和低谷之间的差被设置为50％或更小。特别地，当整个回放时段ta取为100％时，在由回放时段ta的最后10％组成的时段tb中，优选的是波形的高峰和低谷之间的差被设置为50％或以下。如上所述，波形在回放时段的后半部分衰减，因此用于呼吸周期的一条声音信息bd以根据受试人的呼吸周期brm的周期被切换到一条新的声音信息bd。与切换用于呼吸周期的各条声音信息bd一样，将用于心跳周期的一条声音信息hd以根据心跳周期hrm的周期切换为一条新的声音信息hd。因此，与切换用于呼吸周期的声音信息bd一样，用于心跳周期的声音信息hd的波形可以在其后半部分衰减。

现在将参照图4给出进一步描述。用于呼吸周期的多条声音信息bd被分组成多个组进行管理。在本示例中，用于呼吸周期的各条声音信息bd1、bd2...bd10被分组到第一组中，用于呼吸周期的各条声音信息bd11、bd12...bd20被分组到第二组中。第一组可以包括例如钢琴声音的各条声音信息bd，而第二组可以包括例如竖琴声音的各条声音信息bd。还可以根据其他乐器(例如鼓和吉他)将各条声音信息进行分组。用于呼吸周期的属于各组的各条声音信息bd彼此不同。

用于心跳周期的多条声音信息hd的每一条的回放时段的长度为1.2秒。与用于呼吸周期的声音信息bd的管理相同，用于心跳周期的多条声音信息hd被分组成多个组进行管理。在本示例中，用于心跳周期的各条声音信息hd1、hd2…hd10被分组成第一组，用于心跳周期的各条声音信息hd11、hd12…hd20被分组成第二组。第一组可以包括例如钟声的各条声音信息hd，而第二组可以包括例如风铃声的各条声音信息hd。还可以根据其他乐器(例如鼓或吉他)将各条声音信息进行分组。用于心跳周期的属于各组的各条声音信息hd彼此不同。

接下来，用于环境声音的多条声音信息ad的每一条的回放时段的长度是100秒。与用于呼吸周期的声音信息bd的管理相同，用于环境声音的各条声音信息ad被分组成多个组进行管理。在本示例中，用于环境声音的各条声音信息ad1、ad2…ad10被分组成第一组，用于环境声音的各条声音信息ad11、ad12…ad20被分组成第二组。第一组由例如可以重复波浪声的多条声音信息ad组成。第二组由例如可以重复溪流的淙淙声的多条声音信息ad组成。还可以通过分别重复风声或人群声来将这些组彼此进行区分。

现在将说明系统1的操作。图6是示出音频信号生成装置20的操作流程的示例的流程图。首先，生物周期检测器215基于指示获取器210获取的受试人e的生物信息的检测信号来检测受试人e的心跳周期hrm和呼吸周期brm(sa1)。叠加在检测信号上的包括呼吸分量的频带在约0.1hz至0.25hz范围内，叠加在检测信号上的包括心跳分量的频带在0.9hz至1.2hz范围内。生物周期检测器215从包括呼吸分量的频带的检测信号中提取信号分量，并且基于提取的信号分量来检测受试人e的呼吸周期brm。生物周期检测器215从包括心跳分量的频带的检测信号中提取信号分量，并且基于提取的信号分量来检测受试人e的心跳周期hrm。生物周期检测器215在进行下面描述的处理的同时不断地检测受试人e的心跳周期hrm和呼吸周期brm。

声音信息选择器242从存储单元250中获取由设置器220设置的设置数据sdt(sa2)，并且基于设置数据sdt，针对用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad中每一个，决定从哪一个组中选择声音信息d。设置数据sdt至少包括指定用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad中的一个信息。此外，设置数据sdt还可以包括指示受试人e选择的最喜欢的音色的信息以及指示乐器种类的信息和其他相关信息。

在本操作示例中，假设设置数据sdt指定了用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad中的所有信息。然而，替代地可以采用其中设置数据sdt指定了这些信息中至少一种的构造。例如，可以采用设置数据sdt指定了用于呼吸周期的声音信息bd和用于环境声音的声音信息ad但不指定用于心跳周期的声音信息hd的构造。在这种情况下，针对用于呼吸周期的声音信息bd和用于环境声音的声音信息ad中的每一个，声音信息选择器242决定从哪个组中选择声音信息。在设置数据sdt指定了用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad中的所有信息时，用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad被混合并且作为音频信号v从音频信号生成器245输出。在设置数据sdt仅指定了用于呼吸周期的声音信息bd和用于环境声音的声音信息ad的情况下，则用于呼吸周期的声音信息bd和用于环境声音的声音信息ad被混合并且作为音频信号v从音频信号生成器245输出。

声音信息选择器242根据规定的规则(在该示例中为随机选择规则)来选择包括在已经被决定为从中选择声音信息d的组中的各条声音信息d中的一条。当随机选择声音信息d时，可以连续且重复地选择相同的用于呼吸周期的声音信息bd。因此，可能出现切换前后的第一声音信息d和第二声音信息d完全相同的情况。但是，相比之下，当第一声音信息d和第二声音信息d彼此不同时，增加了对受试人e播放的声音的变化。

接下来，声音信息选择器242根据规定的规则从各个决定的组中选择用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad(sa3)。在本示例中该规则对应于随机选择。注意，在本说明书中随机性的概念包括所谓的伪随机性。例如，由最大长度序列生成器生成的伪随机信号可以在选择用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad时使用。

接下来，音频信号生成器245使用随机选择的用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad来生成音频信号v(sa4)。

接下来，切换定时判定器243判定当前时间是否与按照根据受试人e的呼吸周期brm的周期的切换定时相对应(sa5)。具体地，切换定时判定器243在当前时间判定从由音频信号生成器245从存储单元250最近获取的、用于呼吸周期的声音信息bd开始播放的时间点起，是否已经过去了与用于呼吸周期的切换周期对应的时段。例如，该声音信息bd开始播放的时间点可以是获取到该声音信息bd的时间点。这里，“用于呼吸周期的切换周期”是根据呼吸周期brm的周期，并且没有必要必须与检测到的呼吸周期brm一致。只要用于呼吸周期的切换周期与检测到的呼吸周期brm之间存在特定关系就足够了。例如，可以对生物周期检测器215在规定时段内检测到的各呼吸周期brm进行平均，并且可以将获得的平均值乘以k(k是自由选择的值，满足1≤k≤1.1)。在本示例中，将平均值乘以1.05来设置用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期。在该情况下，给定受试人e的呼吸周期brm的平均值是5秒，则切换周期设置在5.25秒。如所述的，随着人变得更加放松，呼吸周期brm往往变得更长。因此，期望通过将切换周期设置得比测得的呼吸周期brm稍长，使人会迅速地放松并入睡。切换周期决定器241基于生物周期检测器215检测到的呼吸周期brm来决定用于呼吸周期的切换周期。优选地，针对每个如上所述的规定时段(用于计算所述平均值的单位时段)来决定用于呼吸周期的切换周期。

当步骤sa5中的判定条件是肯定时，切换定时判定器243向音频信号生成器245提供指示产生用于呼吸周期的一条新的声音信息bd(第二声音信息bd)的定时信号。当提供该定时信号时，音频信号生成器245的第一音频信号生成器410从存储单元250获取由声音信息选择器242选择的用于呼吸周期的一条声音信息bd作为第二声音信息bd。然后，第一音频信号生成器410基于获取的第二声音信息bd生成音频信号vbd(sa6)。每当基于用于呼吸周期的声音信息bd的生成定时(用于呼吸周期的切换周期)到来时，声音信息选择器242都选择一条声音信息bd，并且选中的这条声音信息bd与定时信号一起被提供给音频信号生成器245。

当步骤sa5中的判定条件是否定时，或者当完成步骤sa6中的处理时，切换定时判定器243判定当前时间是否与根据受试人e的心跳周期hrm的周期的切换定时相对应(sa7)。在步骤sa7中，切换周期决定器241首先基于由生物周期检测器215检测到的心跳周期hrm来决定用于心跳周期的切换周期。这里，“用于心跳周期的切换周期”是根据心跳周期hrm的周期，并且没有必要必须与检测到的心跳周期hrm一致。只要用于心跳周期的切换周期与检测到的心跳周期hrm之间存在特定关系就足够了。例如，可以对在规定时段内检测到的心跳周期hrm进行平均，并且可以将获得的平均值乘以l(l是自由选择的值，满足1≤l≤1.1)。在本示例中，将平均值乘以1.02来设置用于心跳周期的声音信息hd的切换周期。在该情况下，给定受试人e的心跳周期hrm的平均值是1秒，则切换周期为1.02秒。此外，如本文所述，随着人变得更加放松，心跳周期hrm往往变得更长。因此，期望通过将切换周期设置得比实际的心跳周期hrm长，使人会迅速地放松并入睡。切换周期决定器241基于生物周期检测器215检测到的心跳周期hrm来决定用于心跳周期的切换周期。与用于呼吸周期的切换周期的情况相同，优选地，针对每个规定时段(用于计算心跳周期hrm的平均值的单位时段)来决定用于心跳周期的切换周期。

当步骤sa7中的判定条件是肯定时，切换定时判定器243向音频信号生成器245提供指示产生用于心跳周期的一条新的声音信息hd(第二声音信息hd)的定时信号。当提供该定时信号时，音频信号生成器245的第二音频信号生成器420从存储单元250获取由声音信息选择器242选择的用于呼吸周期的一条声音信息hd作为第二声音信息hd。然后，第二音频信号生成器420基于获取的第二声音信息hd生成音频信号vhd(sa8)。每当基于用于心跳周期的一条新的声音信息hd的生成定时(用于心跳周期的切换周期)到来时，声音信息选择器242都选择一条声音信息hd，并且选中的这条声音信息hd与定时信号一起被提供给音频信号生成器245。

当步骤sa7中的判定条件是否定时，或者当完成步骤sa8中的处理时，切换定时判定器243判定当前时间是否与用于环境声音的切换定时相对应(sa9)。用于环境声音的切换定时可以自由设置。例如，用于环境声音的切换定时可以对应于100秒。可替代地，用于环境声音的单条声音信息ad的回放结束时的定时可以被设置为切换定时。此外，用于环境声音的切换定时可以被设置为与通过将根据呼吸周期brm或心跳周期hrm的周期乘以q而获得的周期对应，其中q是2或更大的自然数。例如，当q＝10时，用于环境声音的声音信息ad以用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期的十倍的周期进行切换。在q＝10的情况下，用于呼吸周期的声音信息bd的切换定时和用于环境声音的声音信息ad的切换定时可以彼此一致或彼此不一致。在将用于环境声音的切换周期设置为与根据呼吸周期brm或心跳周期hrm的周期相关联的情况下，切换周期决定器241基于由生物周期检测器215检测到的呼吸周期brm或心跳周期hrm来决定用于环境声音的切换周期。

当步骤sa9中的判定条件是肯定时，切换定时判定器243向音频信号生成器245提供指示产生用于环境声音的一条新的声音信息ad(第二声音信息ad)的定时信号。当提供该定时信号时，音频信号生成器245的第三音频信号生成器430从存储单元250获取由声音信息选择器242选择的用于环境声音的声音信息ad作为第二声音信息ad。然后，第三音频信号生成器430基于获取的第二声音信息ad生成音频信号vad(sa10)。每当基于用于环境声音的一条新的声音信息ad的生成定时(用于环境声音的切换周期)到来时，声音信息选择器242都选择一条声音信息ad，并且选中的这条声音信息ad与定时信号一起被提供给音频信号生成器245。声音信息选择器242以与选择声音信息bd和声音信息hd的方式基本相同的方式随机地选择用于环境声音的声音信息ad。因此，可以增加使受试人e听到的声音的变化。

当步骤sa9中的判定条件是否定时，或者当完成步骤sa10中的处理时，控制器200判定是否终止声音信息d的回放(sa11)。在经由输入装置225输入了指示终止回放的输入指令的情况下，或者在当前时间，与预先设置的回放时段的结束对应的时刻已经过去的情况下，控制器200终止本实施例的音频信号生成处理(sa11：是)。当步骤sa11中的判定条件未满足时，控制器200使处理返回至步骤sa5并且重复步骤sa5至步骤sa10的处理。生物周期检测器215不断地检测心跳周期hrm和呼吸周期brm。因此，当心跳周期hrm和呼吸周期brm存在变化时，那么，随着这些变化，对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换的切换周期以及对用于心跳周期的声音信息hd进行切换的切换周期也发生变化。在特定的情况下(即，切换周期被设置为心跳周期hrm或呼吸周期brm的q倍的情况)，用于环境声音的声音信息ad的切换周期也发生变化。

在第一实施例中，如上所述，与呼吸周期brm和心跳周期hrm关联的音频信号可以在不控制声音的音量或音高等的情况下播放。此外，可以基于有限数量的声音信息来播放具有各种音色的声音。具体地，本实施例的音频信号生成装置20随机地选择各条声音信息d而不是重复选择相同的声音信息d，从而可以消除不自然的感觉(例如声音对耳朵来说变得无聊或令人厌烦)。另外，众所周知，具有放松或治愈效果的声音往往在大脑中诱导α波。这种声音是那些具有自然波动成分的声音。因此，通过随机地选择与这些声音有关的各条声音信息d，多条声音信息d的声音的回放在多条声音信息d上波动。此外，通过受试人e对设置器220执行的设置操作，可以设置选中的或非选中的用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad的每一个，即，选择是否播放这些声音信息。

第二实施例

在根据前面描述的第一实施例的音频信号生成装置20的情况下，将对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换的切换周期和对用于心跳周期的声音信息hd进行切换的切换周期彼此独立地设置。相反，根据第二实施例的音频信号生成装置20不同于第一实施例的音频信号生成装置20的地方在于，根据第二实施例的音频信号生成装置20将对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换的切换周期设置为与受试人的心跳周期hrm相关联。关于其他特征，根据第二实施例的音频信号生成装置20以与根据第一实施例的音频信号生成装置20基本相同的方式构造。

图7示出了用于决定用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期的操作流程的流程图。

首先，切换周期决定器241将系数n的初始值设置为“2”(sb1)。接下来，切换周期决定器241根据下面的表达式1计算切换周期brs(sb2)。

brs＝n·hrm…表达式1

这里，hrm是由生物周期检测器215测得的心跳周期。

接下来，声音信息管理器240将计算的切换周期brs与由生物周期检测器215测得的呼吸周期brm进行比较，并且判定切换周期brs是否超过呼吸周期brm(sb3)。当切换周期brs等于或小于呼吸周期brm时，切换周期决定器241将处理前进到步骤sb4并将系数n增加“1”(sb4)。

然后，切换周期决定器241重复步骤sb2至步骤sb4的处理，直到切换周期brs超过呼吸周期brm。当切换周期brs超过呼吸周期brm时，所述切换周期brs被决定为对用于呼吸周期的各条声音信息bd进行切换的周期(sb5)。例如，已知测得的呼吸周期brm是5.3秒，并且测得的心跳周期hrm是1秒。这里，在n＝5的情况下，切换周期brs短于测得的呼吸周期brm，因此该切换周期brs不被决定为对声音信息bd进行切换的周期。然而，在n变成6的情况下，切换周期brs(6秒)超过了测得的呼吸周期brm(5.3秒)，因此，切换周期brs被设置为6秒。注意，呼吸周期brm大于或等于心跳周期hrm的两倍，因此，n将是2或更大的自然数。

接下来，切换周期决定器241判定测得的呼吸周期brm或测得的心跳周期hrm是否已经发生变化(sb6)。声音信息管理器240重复该判定，直到满足判定条件。当满足判定条件时，切换周期决定器241使该处理返回至步骤sb1。

以上述方式，根据第二实施例的音频信号生成装置20将用于呼吸周期的一条声音信息bd切换至一条新的声音信息bd，以便与测得的心跳周期hrm相关联。在本示例中，决定用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期使得该切换周期是测得的心跳周期hrm的自然数倍。然而，可以决定用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期使得该切换周期是用于心跳周期的声音信息hd的切换周期的自然数倍。

在这种情况下，可以使用用于心跳周期的各条声音信息hd的切换周期hrs来代替上述测得的心跳周期hrm。用于呼吸周期的切换周期brs是用于心跳周期的切换周期hrs的自然数倍，从而用于呼吸周期的切换周期将是用于心跳周期的声音信息hd的切换周期的自然数倍。因此，针对用于呼吸周期的声音信息bd的切换定时与针对用于心跳周期的声音信息hd的切换定时一致。因此，受试人e能够更容易地识别他/她自己的生物周期，结果，预期的是将改善受试人e的睡眠等。

第三实施例

在根据上述第一实施例的音频信号生成装置20中，将对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换的切换周期和对用于心跳周期的声音信息hd进行切换的切换周期彼此独立地设置。相反，根据第三实施例的音频信号生成装置20不同于第一实施例的音频信号生成装置20之处在于，根据第三实施例的音频信号生成装置20中，将对用于心跳周期的声音信息hd进行切换的切换周期设置为与受试人的呼吸周期brm相关联。关于其他特征，根据第三实施例的音频信号生成装置20以与根据第一实施例的音频信号生成装置20基本相同的方式构造。

图8是示出用于决定用于心跳周期的声音信息hd的切换周期的操作流程的流程图。首先，声音信息管理器240将系数n的初始值设置为“12”(sc1)。接下来，声音信息管理器240根据下面的表达式2计算切换周期hrs(sc2)。

hrs＝brm/n…表达式2

这里，brm是由生物周期检测器215测得的呼吸周期。

接下来，切换周期决定器241将计算的切换周期hrs与由生物周期检测器215测得的心跳周期hrm进行比较，并且判定切换周期hrs是否超过心跳周期hrm(sc3)。当切换周期hrs等于或小于心跳周期hrm时，切换周期决定器241将处理前进到步骤sc4并将系数n减小“1”(sc4)。

然后，切换周期决定器241重复步骤sc2至步骤sc4的每一个处理，直到切换周期hrs超过心跳周期hrm。当切换周期hrs超过心跳周期hrm时，所述切换周期hrs被决定为对用于心跳周期的各条声音信息hd进行切换的周期(sc5)。例如，已知测得的呼吸周期brm是5.4秒，并且测得的心跳周期hrm是1秒。这里，在n＝6的情况下，切换周期hrs为0.9秒，因此短于测量的心跳周期hrm，因此该切换周期hrs不被决定为对各条声音信息hd进行切换的周期。然而，在n变成5的情况下，切换周期hrs(1.08秒)超过了测得的心跳周期hrm(1秒)，因此，切换周期hrs将为1.08秒。

接下来，切换周期决定器241判定测得的呼吸周期brm或测得的心跳周期hrm是否已经发生变化(sc6)。声音信息管理器240重复该判定，直到满足判定条件。当满足判定条件时，声音信息管理器240使该处理返回至步骤sc1。

以上述方式，根据第三实施例的音频信号生成装置20可以切换用于心跳周期的各条声音信息hd，以便与测得的呼吸周期brm相关联。在本示例中，决定用于心跳周期的声音信息hd的切换周期hrs使得该切换周期是测得的呼吸周期brm的n分之一(n是2或更大的自然数)。然而，可以决定用于心跳周期的声音信息hd的切换周期使得该切换周期是用于呼吸周期的各条声音信息bd的切换周期brs的n分之一。

在这种情况下，可以使用用于呼吸周期的各条声音信息bd的切换周期brs来代替上述测得的呼吸周期brm。用于心跳周期的切换周期hrs是用于呼吸周期的切换周期brs的n分之一，从而用于心跳周期的切换周期将是用于呼吸周期的声音信息bd的切换周期的自然数分之一。因此，针对用于呼吸周期的声音信息bd的切换定时与针对用于心跳周期的声音信息hd的切换定时一致。因此，受试人e能够更容易地识别他/她的生物周期，结果，预期的是将改善受试人e的睡眠等。

第四实施例

在上述第一实施例到第三实施例中，针对用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad中的每一个，音频信号生成器245基于从由设置器220指定的组中随机选择的一条声音信息d来播放音频信号，结果音频信号的变化增加。为了改善受试人e的睡眠，上述的系统1随机地选择各条声音信息d以便向受试人提供多种多样的音乐声音。

上述实施例的音频信号生成装置20能够同时输出用于呼吸周期的声音信息bd的声音、用于心跳周期的声音信息hd的声音以及用于与生物节律无关的环境声音的声音信息ad的声音。待播放的各条声音信息d包括包含所谓的音乐间隔以及和弦的各条声音信息d。因此，在同时播放随机地选择的各条声音信息d的情况下，声音的组合会发生音乐上的不协调，并且可能引起受试人e的不适感觉。

在该方面，根据第四实施例的音频信号生成装置20控制对各条波形数据的选择使得作为同时输出声音的基础的多条声音信息d之间不会出现不和谐音。

根据第四实施例的音频信号生成装置20以与根据第一实施例的音频信号生成装置20基本相同的方式构造，不同之处在于声音信息d包括指示声音信息d的音乐特征的属性信息，并且根据定义允许(或不允许)作为声音同时输出的音乐特征的组合的规则来选择各条声音信息d。

属性信息可以是自由选择的形式，只要属性信息指示音乐特征即可。本实施例的属性信息包括音调(例如，c大调和a小调)、和弦名称(例如，c7和cm7)、音符名称(例如，do和mi)、音阶(例如ddorian音阶和cokinawan音阶)以及音乐声音的类型(例如和弦结构和调式结构)。和弦存在于具有和声结构(和弦结构)的音乐中，而调式存在于依赖音阶本身而不依赖于属音行进(调式结构)的音乐中。和弦结构包括音乐特征，例如音调和和弦名称。

为了避免造成人的不适，同时输出的每个音调必须共同具有和弦结构中的相同音调。于是，考虑和弦名称。例如，当用于心跳周期的声音信息hd是cm7(do、mi、sol、ti)且用于呼吸周期的声音信息是dm7(re、fa、la、do)时，则会感知到不和谐音。同时，当用于心跳周期的声音信息hd是am(la、do、mi)且用于呼吸周期的声音信息bd是c6(do、mi、sol、la)时，则人将不会体会到不适。也就是说，当构成作为声音同时输出的各条声音信息中的一条的和弦名称的音符名称包括构成另一条声音信息的和弦名称的所有音符名称时(即，当它们之间存在包含关系时)，即使各条声音信息作为声音同时输出，人也将不会体会到不适。相反，当不存在包含关系时，比如dm7(re、fa、la、do)和cm7(do、mi、sol、ti)的情况，人将会体会到不适。如稍后将描述地，当声音信息d的音乐特征对应于和弦结构时，声音信息选择器242基于音调和和弦名称来选择要作为声音同时输出的各条声音信息d，使得人不会体会到不适。

根据调式的分类是对音乐进行分类的方法并且被称为教会调式，并且例如cdorian音阶、elydian音阶等的调式的名称表示音乐特征。这里，cdorian中的“c”或elydian中的“e”称为调式的基音或主音(即，音调中心)。此外，对于调式结构，可以指定某种民族音乐特有的音阶，而不是教会调式的音阶。例如，这样的音阶包括okinawan音阶、spanish音阶和gamelan音阶(pelog音阶)。当基音或主音(音调中心)及其音阶名称被指定时，这些音阶也可以以与教会调式基本上相同的方式来处理。调式结构具有可扩展能力，其能够适应在未来创造的、目前不存在的新颖音阶的情况。

声音信息管理器240提取存储在存储单元250中的多条声音信息d中的每一条的属性信息，创建控制表tblb，并将创建的控制表tblb存储在存储单元250中。图9示出了控制表tblb的示例。这里，标记有“-”的栏指示空栏。例如，“bd1”、“bd2”、“hd3”和“hd4”被归类为和弦结构，并且各自包括和弦名称。在该情况下，音符名称为空，并且调式结构所特有的音阶也为空。相反，“hd1”和“hd2”被归类为调式结构，并且各自包括音阶。在该情况下，音符名称为空，并且和弦结构所特有的音调和和弦名称也为空。接下来，参照用于环境声音的声音信息“ad1”和“ad2”，指定了音符名称，但是其余的为空。因此，“ad1”被指示为仅由“do”构成，并且声音“do”被持续地输出；并且“ad2”被指示为由两个音符“do”和“mi”构成。对于“ad3”，所有的音乐特征都是空的。这指示了声音信息由自然声音(例如波浪声和溪流的淙淙声)构成的情况。

现在将说明第四实施例的音频信号生成装置20的操作。图10是示出根据第四实施例的操作的示例流程的流程图。第四实施例的音频信号生成装置20的操作与图6所示的第一实施例的音频信号生成装置20的操作的不同之处在于，第四实施例的音频信号生成装置20不切换用于环境声音的声音信息ad(图6中的步骤sa9和步骤sa10)。也就是说，当步骤sa7中的判定条件被否定时，并且当完成步骤sa8的处理时，该处理行进至步骤sa5。

在第一实施例中，通过随机选择来切换属于规定组的各条声音信息d。除此之外，在第四实施例中，声音信息选择器242还从属于规定组的各条声音信息bd中随机地选择用于呼吸周期的一条声音信息bd以及从属于规定组的各条声音信息hd中随机地选择用于心跳周期的一条声音信息hd，只要所选择的声音信息符合同时声音输出规则即可，所述同时声音输出规则定义允许作为声音同时输出的音乐特征的组合。

更具体地，在步骤sa3中，声音信息选择器242从已经设置的组中随机地选择用于环境声音的一条声音信息ad。在本示例中，假设选择了图9所示的用于环境声音的声音信息ad1。接下来，声音信息选择器242参照控制表tblb并且根据同时声音输出规则随机地选择用于呼吸周期的一条声音信息bd和用于心跳周期的一条声音信息hd，但使得各条声音信息与音符名称“do”不冲突，音符名称“do”在音乐上表征了用于环境声音的声音信息ad1。

具体地，从用于呼吸周期的各条声音信息bd中随机地选择用于呼吸周期的一条声音信息bd，所述各条声音信息bd各自包括由用于环境声音信息ad的音符名称指定的音符“do”(同时声音输出规则)并且各条声音信息bd各自属于指定组。按如下方式选择用于心跳周期的声音信息hd。

(a1)第一条件：用于心跳周期的声音信息hd必须包括由用于环境声音的声音信息ad的音符名称指定的音符(同时声音输出规则)。

当用于环境声音(例如，波浪声)的声音信息ad中没有指定音符名称时，忽略第一条件

(a2)第二条件：用于心跳周期的声音信息hd必须属于指定组。

(a3)第三条件：当选择的用于呼吸周期的声音信息bd具有调式结构时，用于心跳周期的声音信息hd必须具有与选择的用于呼吸周期的声音信息bd的音阶相同的音阶(同时声音输出规则)。

(a4)第四条件：当选择的用于呼吸周期的声音信息bd具有和弦结构时：

用于心跳周期的声音信息hd的音调必须与选择的用于呼吸周期的声音信息bd的音调相同；并且

用于心跳周期的声音信息hd必须具有包括构成选择的用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的所有音符在内的和弦(即，包括构成用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的音符)；或者构成用于心跳周期的声音信息hd的和弦的全部音符必须包括在构成选择的用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的音符中(即，构成用于心跳周期的声音信息hd的和弦的音符包括在构成用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的音符中)。(同时声音输出规则)

例如，假设图9所示的选择的用于呼吸周期的声音信息bd为“bd2”。在该情况下，因为声音信息bd2的和弦为cm7，所以其构成音符为“do、mi、sol和ti”。包括构成用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的所有音符在内的和弦为cm7。同时，例如，和弦(该和弦的构成音符完全地包括在构成用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的音符中)为em(mi、sol、ti)和c(do、mi、sol)。因此，对于用于心跳周期的声音信息hd，可以选择包括cm7、em或c的和弦的声音信息hd。

用于呼吸周期的声音信息bd2的音调是“c大调”，因此，对于用于心跳周期的声音信息hd，可以选择处于“c大调”的音调的声音信息hd。换句话说，对于用于心跳周期的声音信息hd，可以选择处于“c大调”的音调并且具有cm7、em或c的和弦的声音信息hd。

(a5)第五条件：必须从满足第一条件、第二条件和第三条件的用于心跳周期的各条声音信息hd中，或者满足第一条件、第二条件和第四条件的用于心跳周期的各条声音信息hd中随机选择用于心跳周期的声音信息hd。

在图10所示的步骤sa6中的对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换的处理中，声音信息选择器242参照控制表tblb并且根据同时声音输出规则来对用于呼吸周期的各条声音信息bd进行切换。

在这种情况下，按照如下方式选择用于呼吸周期的声音信息bd。

(b1)第一条件：用于呼吸周期的声音信息bd必须包括由用于环境声音的声音信息ad的音符名称指定的音符(同时声音输出规则)。

当用于环境声音的声音信息ad中没有指定音符名称时，忽略第一条件

(b2)第二条件：用于呼吸周期的声音信息bd必须属于指定组。

(b3)第三条件：当播放的用于心跳周期的声音信息hd具有调式结构时，用于呼吸周期的声音信息bd必须具有与用于心跳周期的声音信息hd的音阶相同的音阶(同时声音输出规则)。

(b4)第四条件：当播放的用于心跳周期的声音信息hd具有和弦结构时：

用于呼吸周期的声音信息bd的音调必须与播放的用于心跳周期的声音信息hd的音调相同；并且

用于呼吸周期的声音信息bd必须具有包括构成用于心跳周期的声音信息hd的和弦的所有音符在内的和弦；或者用于呼吸周期的声音信息bd必须具有和弦，所述和弦的构成音符完全地包括在构成用于心跳周期的声音信息hd的和弦的音符中。(同时声音输出规则)

(b5)第五条件：必须从满足第一条件、第二条件和第三条件的用于呼吸周期的各条声音信息bd中，或者满足第一条件、第二条件和第四条件的用于呼吸周期的各条声音信息bd中随机选择用于呼吸周期的声音信息bd。

在图10所示的步骤sa8中的对用于心跳周期的声音信息hd进行切换的处理中，声音信息选择器242参照控制表tblb并且根据同时声音输出规则来对用于心跳周期的各条声音信息hd进行切换。

在该情况下，按照以下方式选择用于心跳周期的声音信息hd(同时声音输出规则)。

(c1)第一条件：用于心跳周期的声音信息hd必须包括由用于环境声音的声音信息ad的音符名称指定的音符。

当用于环境声音的声音信息ad中没有指定音符名称时，忽略第一条件。

(c2)第二条件：用于心跳周期的声音信息hd必须属于指定组。

(c3)第三条件：当播放的用于呼吸周期的声音信息bd具有调式结构时，用于心跳周期的声音信息hd必须具有与用于呼吸周期的声音信息bd的音阶相同的音阶(同时声音输出规则)。

(c4)第四条件：当播放的用于呼吸周期的声音信息bd具有和弦结构时：

用于心跳周期的声音信息hd的音调必须与播放的用于呼吸周期的声音信息bd的音调相同；并且

用于心跳周期的声音信息hd必须具有包括构成用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的所有音符在内的和弦；或者用于心跳周期的声音信息hd必须具有和弦，所述和弦的构成音符完全地包括在构成用于呼吸周期的声音信息bd的和弦的音符中。(同时声音输出规则)

(c5)第五条件：必须从满足第一条件、第二条件和第三条件的用于心跳周期的各条声音信息hd中，或者满足第一条件、第二条件和第四条件的用于心跳周期的各条声音信息hd中随机选择用于心跳周期的声音信息hd。

因此，在对用于呼吸周期的声音信息bd和用于心跳周期的声音信息hd中的一个的声音信息d进行切换时，bd和hd中的另一个的声音信息d正在播放时，本实施例的音频信号生成器245切换声音信息d，使得由bd和hd中的一个声音信息的属性信息指示的音乐特征与由bd和hd中的另一个声音信息的属性信息指示的音乐特征的组合符合同时声音输出规则。

接下来，将描述考虑音乐特征的同时对用于呼吸周期的各条声音信息bd和用于心跳周期的各条声音信息hd进行切换的具体示例。图11是示出对用于呼吸周期的各条声音信息bd进行切换以及对用于心跳周期的各条声音信息hd进行切换的示例的说明性示意图。在本示例中，用于呼吸周期的声音信息bd和用于心跳周期的声音信息hd的音调都为c大调。而且，用于环境声音的声音信息ad的音符为“do”，如该图所示。

在该图所示的时间点t4和t9处，用于呼吸周期的各条声音信息bd从一条切换到另一条，并且在该图所示时间点t1、t2、t3、t5、t6、t7、t8和t10，用于心跳周期的各条声音信息hd从一条切换到另一条。该图所示的每个“brs”指示对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换的切换周期，该图所示的每个“hrs”指示对用于心跳周期的声音信息hd进行切换的切换周期。

例如，在时间点t1，在具有cm7和弦(do、mi、sol、ti)的用于呼吸周期的声音信息bd正在播放的同时，针对用于心跳周期的声音信息hd的切换定时到来。在本示例中，用于心跳周期的一条声音信息hd切换成具有c和弦(do、mi、sol)的用于心跳周期的一条声音信息hd。构成c和弦的音符“do、mi和sol”完全包括在构成cm7和弦的音符“do、mi、sol和ti”中，因此，音乐特征之间相匹配。因此，当对用于心跳周期的声音信息hd进行切换时，人不会体会到不适。

在时间点t4时，在正在播放具有c和弦(do、mi、sol)的用于心跳周期的声音信息hd的同时，针对用于呼吸周期的声音信息bd的切换定时到来。在本示例中，用于呼吸周期的一条声音信息bd被切换为具有c6和弦(do、mi、sol、la)的用于呼吸周期的一条声音信息bd。构成c和弦的音符“do、mi和sol”完全包括在构成c6和弦的音符“do、mi、sol和la”中，因此，音乐特征之间相匹配。因此，当对用于呼吸周期的声音信息bd进行切换时，人不会体会到不适。

在如上所述的本实施例中，基于关于各条声音信息d的各条属性信息所指示的音乐特征、依照同时输出规则来选择用于呼吸周期的声音信息bd、用于心跳周期的声音信息hd和用于环境声音的声音信息ad，所述同时输出规则定义允许作为声音同时输出的音乐特征的组合。因此，可以抑制引起人体会不适的声音信息的组合。此外，根据本实施例的音频信号生成装置20，在各种声音信息d之间彼此切换而增加声音的变化的同时，人感知到所播放的声音是自然的。因此，通过使用功能音频信号生成装置20可以改善睡眠质量。

此外，在本实施例中，声音信息d包括属性信息，并且基于属性信息来确定音乐特征。因此，即使在一条新的声音信息d经由互联网下载到音频信号生成装置20的情况下，例如，可以根据同时声音输出规则来选择声音信息d。结果，储存在存储单元250的声音信息d具有可扩展能力。

修改

本发明不限于上述实施例，并且以下描述的各种应用和修改是可能的。此外，以下描述的应用和修改的一个或多个模式可以视情况自由选择和组合。

修改1

在前述实施例中，薄片状传感器11用于检测受试人e的生物信息。然而，本发明不限于此，并且可以替代地使用自由选择的传感器，只要该传感器能够检测生物信息即可。例如，第一传感器的电极可以附接至受试人e的前额，以检测受试人e的脑电波(例如，α波、β波、δ波和θ波)。而且，第二传感器可以附接至受试人e的手腕，以检测桡动脉中的压力变化，即脉搏波。因为脉搏波与心跳同步，所以还间接检测了心跳。此外，用于检测加速度的第三传感器可以设置在受试人e的头和枕头之间，以检测受试人e的身体运动(具体地，呼吸、心跳等)。

当估计器230在生物周期检测器215检测脑电波的情况下估计身心状态时，身体运动相对较小但是β波在受试人e的脑电波模式中占优势的平静状态由估计器230估计为“清醒”状态。受试人e的脑电波模式中存在θ波的状态被估计为“轻度睡眠”状态。受试人e的脑电波模式中存在δ波的状态被估计为“深度睡眠”状态。受试人e的脑电波模式中存在θ波但呼吸较浅且不规则的状态被估计为“rem睡眠”状态。为了执行这些估计，也可以使用除上述之外的各种方法。

修改2

在上述实施例中，通过将用于呼吸周期的多条声音信息bd分组成多个组来管理多条声音信息bd，通过将用于心跳周期的多条声音信息hd分组成多个组来管理多条声音信息hd，通过将用于环境声音的多条声音信息ad分组成多个组来管理多条声音信息ad。因此，声音信息选择器242从存储在存储单元250中的用于呼吸周期的多条声音信息bd中的一些(即，一个组)中随机地选择用于呼吸周期的一条声音信息bd；然后，音频信号生成器245以根据呼吸周期brm的周期来生成基于用于呼吸周期的选中的这条声音信息bd的音频信号v。本发明不限于此，可以从存储在存储单元250的用于呼吸周期的全部声音信息bd中进行选择。在上述实施例中，声音信息选择器242还从存储在存储单元250中的用于心跳周期的多条声音信息hd中的一些(即，一个组)中随机地选择用于心跳周期的一条声音信息hd；然后，音频信号生成器245以根据心跳周期hrm的周期生成基于选择的用于心跳周期的一条声音信息hd的音频信号v。本发明不限于此，可以从存储在存储单元250的用于心跳周期的全部声音信息hd中进行选择。此外，可以根据规定规则视情况改变从中选择声音信息d的组。

修改3

在上述第一实施例至第三实施例中，用于环境声音的一条声音信息ad以规定的周期被切换成一条新的声音信息ad；然而，本发明不限于此，并且如第四实施例中，可以不切换声音信息ad。而且，在第四实施例中，不切换用于环境声音的声音信息ad，但是本发明不限于此；当规定的周期已经流逝或满足了规定条件时，用于环境声音的一条声音信息ad可以切换成一条新的声音信息ad。

修改4

在上述实施例中，历史信息生成器244将由估计器230估计的身心状态和选择的一条声音信息d的标识符与该选择的一条声音信息d的处理时间进行关联，并且将所述关联存储在历史表tbla中。因此，通过参照历史表tbla，可以识别符合受试人e偏好的一条声音信息；例如，从而识别一条声音信息，使用该条声音信息使得从上床到睡眠开始的时间缩短。在这种情况下，可基于历史表tbla中的各条声音信息的标识符来识别用于呼吸周期的一组声音信息bd、用于心跳周期的一组声音信息hd以及用于环境声音的一组声音信息ad的组合。具体地，例如，可以识别哪些组的组合适合从“清醒”到“轻度睡眠”的过渡过程，或者可以识别哪些组的组合适合从“轻度睡眠”到“深度睡眠”的过渡过程。

通过参考历史表tbla，声音信息选择器242可以根据估计的身心状态来对从中选择用于呼吸周期的声音信息bd的组、从中选择用于心跳周期的声音信息hd的组以及从中选择用于环境声音的声音信息ad的组中的至少一个自动地进行切换。

此外，在受试人e不容易入睡的情况下，即在满足规定条件(例如，从上床睡觉到入睡开始的时间段长于受试人e的平均时段)的情况下，声音信息选择器242通过参照历史表tbla可以自动地切换至通过使用而使受试人e很有可能快速入睡的组。如上所述，通过评估受试人e的睡眠状态(具体地，估计的身心状态)并反馈该身心状态以选择声音信息d，可以大大提高睡眠质量。

修改5

在上述第四实施例中，属性信息用于确定各条声音信息的音乐特征；基于音乐信息来识别允许或不允许作为声音同时输出的各条声音信息的组合；并且识别的组合反映到对各条声音信息d的选择上。本发明不限于此，并且可以使用自由选择的方法，只要能够实现同时声音输出规则即可。例如，不需要使用属性信息和/或控制表tblb。具体地，可以预先准备各条声音信息d的数据名称和允许同时声音输出的数据名称彼此相关联的表，并且可以通过参考该表来选择声音信息d。在该情况下，声音信息选择器242根据同时声音输出规则来选择用于呼吸周期的声音信息bd和用于心跳周期的声音信息hd中的每一个，所述同时声音输出规则定义允许同时作为声音输出的音乐特征的组合。

在上述第四实施例中，音调对于和弦结构是固定的；然而，本发明不限于此。例如，fm7和弦属于c大调和f大调，如图9所示。假设切换c大调的用于呼吸周期的各条声音信息bd和用于心跳周期的各条声音信息hd的情况，针对切换呼吸周期的声音信息bd选择图9所示的“bd3”，并且针对切换心跳周期的声音信息hd选择该图所示的“hd5”。在该情况下，接下来要被选择的用于呼吸周期的声音信息bd或用于心跳周期的声音信息hd可以是c大调或f大调。

在上述第四实施例中，针对同时声音输出规则，要考虑音调和和弦名称两者；然而，本发明不限于此。例如，可以允许同时的声音输出，只要音调完全相同即可。而且，是否采用音调独自作为允许同时声音输出的条件、或者是否采用音调和和弦名称两者作为允许同时声音输出的条件可以被自动地选择或者可以由人使用输入装置225输入。

修改6

在上述实施例中，音频信号生成器245从存储单元250获取声音信息d；然而，本发明不限于此，并且声音信息d可以存储在任何位置，只要声音信息d可以被获取即可。例如，音频信号生成装置20可以包括能够与连接至通信网络的服务器进行通信的通信器，并且音频信号生成装置20可以经由通信器获取存储在服务器中的声音信息d。在该情况下，服务器可以设置在同一设备中或者可以远程地设置。也就是说，音频信号生成器245可以经由例如互联网的通信网络来获取声音信息d。

附图标记的描述

1：系统

11：传感器

20：音频信号生成装置

51、52：扬声器

200：控制器

210：获取器

220：设置器

225：输入装置

230：估计器

240：声音信息管理器

241：切换周期决定器

242：声音信息选择器

243：切换定时判定器

244：历史信息生成器

245：音频信号生成器

250：存储单元

tbla：历史表

tblb：控制表