专利名称：输入音处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及算出导引声音等在特定位置处的功率的输入音处理装置。
背景技术：
以往，已知通过使导航装置的导引声音的声压电平根据环境噪声电平改变，即使在噪声下也可以清楚地听取到导引声音的导航声音校正装置(例如，参照专利文献1)。在该导航声音校正装置中，根据在假设为导引声音的听取位置的微音器(マイクロホン)位置处的环境噪声和导引声音的各自的声压电平，通过响度补偿增益算出部对从扬声器输出的导引声音进行增益校正。这里，输入到响度补偿增益算出部的环境噪声和导引声音的声压电平，以将多个频带分量的每个分量计算出的功率对全频带分量进行合计的总功率的形式来表示。
但是，由于实际上导引声音到达微音器时环境噪声也同时到达微音器，因此不能从由微音器收集的声音中仅提取导引声音。所以，一般地，采取使用从扬声器到微音器的传递特性，根据输入到扬声器的导引声音而对到达微音器的导引声音进行估计的方法。此外，作为实际的计算方法，以往已知以下方法通过分别计算导引声音的各频带分量中的每一个的功率、以及与传递特性的各频带分量对应的值的平方振幅值，进行使各频带分量对应的积和运算，从而求取微音器位置处的导引声音的总功率(例如，参照专利文献2)。
日本专利公开特开平11-166835号公报(第3-6页，图1-10) 日本专利公开特开2002-23790号公报(第3-4页，图1-2)可是，在上述专利文献2中公开的现有技术中，在对输入声音的各频带分量中的每一个计算功率、将其结果与表示传递特性的各抽头系数的平方振幅值相乘后，对各频带分量中的每一个的积进行相加。由于需要这样进行对于所有频带分量的积和运算，所以存在处理量变得非常大的问题。相应地，需要高性能的处理器等，存在成本增加的问题。
发明内容
本发明鉴于这些方面而提出，其目的在于，提供能够削减处理量同时降低成本的输入音处理装置。
为了解决上述课题，本发明的输入音处理装置对从扬声器输出的输入音在微音器位置处的总功率进行估计，其包括第1频率分析单元，将输入到扬声器的输入音信号分割为多个频带的分量；第1功率运算单元，计算由第1频率分析单元分割的各频带分量中的每一个的功率；平方振幅值运算单元，计算分别与多个频带对应的滤波系数的平方振幅值，该滤波系数为对应于从扬声器到所述微音器的音响空间的传递特性的滤波特性；功率比较单元，将通过第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率P与基准值R进行比较；乘法点设定单元，根据功率比较单元的比较结果，将作为总功率的算出对象的频带确定为乘法点；以及积和运算单元，对于通过乘法点设定单元确定的乘法点，使用由第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率、和由平方振幅运算单元算出的各频带中的每一个的滤波系数的平方振幅值，来进行积和运算。由此，可以省略对应于基本上没有功率的频带的积和运算，因此可以削减处理量，同时可以使用低价的处理器等因此可以实现降低成本。
此外，最好是所述乘法点设定单元将功率P在基准值R以下的频带从总功率的计算对象中除去来确定乘法点。由此，可以确保将功率和滤波系数的平方振幅值之积的值小、对积和运算整体的影响小的频带提取出来。
此外，最好是所述功率比较单元将通过第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率P，与基准值R进行比较，并且将滤波系数的平方振幅值C与基准值R进行比较，乘法点设定单元将功率P和平方振幅值C的至少一个在基准值R以下的频带从总功率的计算对象中除去来确定乘法点。在考虑从扬声器到微音器的音响空间的传递特性时，特别是考虑车厢内空间的传递特性时，由于存在特定频带内的声音被吸收的情况，因此在这样的频带中滤波器特性的平方振幅值变得非常小，该平方振幅值和功率的乘积也变小。通过将这样的频带从积和运算的对象中除去，可以削减积和运算整体的处理量。
此外，本发明的输入音处理装置对从扬声器输出的输入音在微音器位置处的总功率进行估计，其包括第1频率分析单元，将输入到扬声器的输入音信号分割为多个频带的分量；第1功率运算单元，计算由第1频率分析单元分割的各频带分量中的每一个的功率；平方振幅值运算单元，计算分别与多个频带对应的滤波系数的平方振幅值，该滤波系数为对应于从扬声器到微音器的音响空间的传递特性的滤波特性；辅音/元音判定单元，判定输入音为辅音还是元音；乘法点设定单元，根据辅音/元音判定单元的判定结果，将成为总功率计算对象的频带确定为乘法点；积和运算单元，对于通过乘法点设定单元决定的乘法点，使用由第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率、和由平方振幅运算单元算出的各频带中的每一个的滤波系数的平方振幅值来进行积和运算。在输入音为声音的情况下，根据该声音是辅音还是元音而在各频带分量的值方面将产生大的偏差。具体地说，在辅音的情况下，只是辅音特有的频率分量具有值，除此以外的频率分量的值大致为0。相反，在元音的情况下，只是元音特有的频率分量具有值，除此以外的频带分量的值大致为0。相应地，由于可以通过判定导引声音是元音还是辅音，来指定基本上没有功率的频带以省略与它们相对应的积和运算，因此可以削减处理量。此外，可以使用低价的处理器等因此可以实现降低成本。
此外，最好是所述辅音/元音判定单元通过将元音频带的功率和辅音频带的功率相比较，来判定输入音对应辅音元音中的哪一个。由此，可容易地判定输入音是辅音还是元音。
此外，最好是所述元音频带为100Hz～1kHz，辅音频带为1kHz～8kHz。这样，通过将不重复的频带范围分别设定为元音频带和辅音频带，可以更容易地进行辅音和元音的判定。
另外，最好是所述输入音处理装置还包括辅音频带功率计算单元，通过将在由所述第1功率运算单元算出的各频带的功率中，被包含在辅音频带中的频带功率相加来计算辅音频带功率；以及元音频带功率计算单元，通过将在由第1功率运算单元算出的各频带的功率中，被包含在元音频带中的频带功率相加来计算元音频带功率。由此，辅音频带功率和元音频带功率的计算变得容易。
此外，最好是所述输入音处理装置还包括用于设定所述滤波系数的自适应滤波器。此外，最好是所述输入音处理装置还包括将从微音器输出的信号分割为多个频带分量的第2频率分析单元，自适应滤波器根据分别由第1和第2频率分析单元分割的各频带分量来确定滤波系数。由此，可正确地确定与实际的音响空间对应的滤波系数。
此外，在所述微音器中，最好是从扬声器输出的所述输入音以外的环境噪声被收集。由此，即使在微音器位置中存在环境噪声的情况下，也可以获得没有该环境噪声影响的只有输入音的总功率。
此外，最好是所输入音处理装置还包括总功率计算单元，计算由所述微音器收集的声音的总功率；以及减法单元，通过从由总功率计算单元算出的总功率中，减去由积和运算单元的积和运算获得的输入声音在微音器位置处的总功率，来计算环境噪声的总功率。由此，不仅可知道微音器位置处的输入音的总功率，而且可知道不含有输入音的环境噪声的总功率。
此外，所述输入音最好是从车载装置输出的导引声音。由于可知道从车载装置输出的只是导引声音的总功率，所以可在环境噪声比较大的车厢中进行导引声音的增益控制。
图1是表示第1实施方式的输入音处理装置的结构的图。
图2是表示第2实施方式的输入音处理装置的结构的图。
具体实施例方式
以下，参照附图来说明适用本发明的一实施方式的输入音处理装置。
图1是表示第1实施方式的输入音处理装置的结构的图。图1所示的输入音处理装置被搭载在车辆上，其对到达微音器100的设置位置的导引声音的功率进行估计，并且从由该微音器100所收集的声音中提取出导引声音以外的环境噪声，以进行算出其功率的动作。因此，本实施方式的输入音处理装置被构成为包括微音器100；DFT(离散傅立叶变换)运算部10、12；功率运算部14、16；总功率计算部18；自适应滤波器20；平方振幅值运算部22；积和运算部24；功率比较部26；乘法点设定部28；加法器30。
一个DFT运算部10对微音器100的输出信号进行离散傅立叶变换，提取出各频带分量中的每个分量的信号电平。再有，在DFT运算部10的前级中设有模拟-数字变换器，微音器100的输出信号被变换为数字数据之后被输入到DFT运算部10中。在DFT运算部10中，例如对于将可听频带进行1024分割后的各点，计算信号电平。此外，微音器100被设置在假定为用户听取位置的车厢内的规定位置、例如方向盘(ハンドル)的规定位置。
功率运算部14计算由DFT运算部10算出的各频带分量中的每一个的信号电平的功率。具体地说，通过对从DFT运算部10输出的信号的实部和虚部分别进行平方并取和，从而求取各频带分量中的每一个的功率。总功率运算部18通过对由功率运算部14算出的各频带分量中的每一个的功率进行合计，而算出对应于由微音器100收集的声音的总功率。
另一个DFT运算部12对从导引音源200输入的导引声音信号进行离散傅立叶变换，提取出各频带分量中的每一个的信号电平。再有，在DFT运算部12的前级中与前述第一个DFT运算部10的情况相同地设置了模拟-数字变换器，从导引声音源200输出的导引声音信号被变换为数字信号之后被输入到DFT运算部12中。在DFT运算部12中，对与DFT运算部10相同的分割数(例如1024点)的各频带分量中的每一个计算信号电平。此外，导引声音源200例如为导航装置，输出与路径导引时的交叉点导引等的导引声音对应的信号。该导引声音从扬声器(未图示)输出到车厢内并到达微音器100。因此，在微音器100中，收集了除音响声音和道路噪声等的各种环境噪声之外，还混合了导引声音的声音。
功率运算部16对通过DFT运算部12算出的各频带分量中的每一个的信号电平的功率进行计算。自适应滤波器20根据两个DFT运算部10、12的各自输出，识别从输出导引声音的扬声器至微音器100的车厢内的传递特性。如上述那样，从导引声音源200输出的导引声音存在着在从扬声器输出并通过车厢内的音响空间后到达微音器100，对应的信号被输入到DFT运算部10的第1路径，此外还存在着作为导引声音信号被直接输入到DFT运算部12的第2路径。由于在该第1路径中包含车厢内的音响空间，而在第2路径中不包含车厢内的音响空间，因此通过根据两个DFT运算部10、12的输出来进行自适应均衡处理，可对车厢内音响空间的传递特性进行估计。在自适应滤波器20中，该传递特性被表示为对各频带中的每一个设定的滤波系数(抽头系数)。平方振幅值运算部22对自适应滤波器20的各滤波系数的实部和虚部分别进行平方，并取和算出平方振幅值。
功率比较部26被输入了从功率运算部16输出的导引声音的各频带分量中的每一个的功率(P)、和从平方振幅值运算部22输出的对应于各频带的自适应滤波器20的各滤波系数的平方振幅值(C)，并将这两种值P、C与基准值R进行比较。即，在对各频带中的每一个进行积和运算的情况下，在P和C的至少一个的值为0或足够小的情况下，由于这些积的值足够小，因此被认为即使从积和运算的对象中除去，对算出的总功率的影响也很小。在功率比较部26中，进行用于检查两个值P、C是否在基准值R以下的处理。
一般地，包含了导引声音的一般声音由元音和辅音构成。元音包含100Hz～1kHz范围的频率分量，辅音包含1kHz～8kHz的频率分量，存在的频带有所不同。因此，在导引声音为元音时对应于辅音的各频带的信号电平大致为0，将其平方后的功率也大致为0。相反，在导引声音为辅音时对应于元音的各频带的信号电平大致为0，其功率P也大致为0。此外，在考虑车厢内空间的传递特性时，在信号电平对于特定频带极大地衰减的情况下，例如，特定频率的声音因车厢内空间的形状和车厢内配置的座位的材质等被吸收而难以传送的情况下，对应于该频带的自适应滤波器20的滤波系数的值和其平方振幅值C大致为0。这样，在P、C的至少一个大致为0(在基准值R以下)的情况下，将该频带从积和运算的对象中除去。
乘法点设定部28根据功率比较部26的比较处理，将P、C至少一个大致为0(在基准值R以下)的频带从积和运算的对象中除去，将除此以外的频带设定为乘法点。
积和运算部24执行积和运算，即，将功率运算部16所算出的导引声音的各频带分量中的每一个的功率P、和平方振幅值运算部22所算出的自适应滤波器20的各滤波系数的平方振幅值C在每一个相同频带处相乘的结果，相对于由乘法点设定部28所设定的乘法点进行相加。由此，到达微音器100的导引声音通过使用自适应滤波器20而被估计，该估计的导引声音的总功率通过积和运算部24而被算出。
加法器30从总功率计算部18所算出的由微音器100收集的包含有导引声音和环境噪声的声音的总功率中，减去从积和运算部24输出的在微音器位置处的所估计的导引声音的总功率。由此，从加法器30中仅输出由微音器100收集的环境噪声的总功率。
但是，上述基准值R被设定为使得从积和运算部24输出的所估计出的导引声音的总功率误差在规定值以内。例如，基准值R被设定为，从功率运算部16输出的导引声音的各频带分量的值的最大值、或从平方振幅值运算部22输出的自适应滤波器20的各滤波系数的平方振幅值的最大值为2M时，误差在5 dB以内。具体地说，M＝16的情况下基准值为R＝398。
上述DFT运算部12对应于第1频率分析单元，功率运算部16对应于第1功率运算单元，平方振幅值运算部22对应于平方振幅值运算单元，功率比较部26对应于功率比较单元，乘法点设定部28对应于乘法点设定单元，积和运算部24对应于积和运算单元，DFT运算部10对应于第2频率分析单元，DFT运算部10、功率运算部14、总功率计算部18对应于总功率计算单元，加法器30对应于减法单元。
这样，不对所有的频带进行积和运算，省略与大致没有功率的频带相对应的积和运算，只对具有有效值的频带进行积和运算，从而可以削减处理量。此外，可以使用低价的处理器等从而可以实现降低成本。
此外，考虑到从扬声器到微音器100的音响空间的传递特性时，特别是考虑到车厢内空间的传递特性时，由于存在着声音在特定的频带中被吸收的情况，因此在这样的频带中滤波特性的平方振幅值非常小，该平方振幅值和功率的积很小。通过将这样的频带从积和运算的对象中除去，从而可削减积和运算整体的处理量。
此外，通过使用自适应滤波器来设定滤波系数，可正确地确定对应于实际的音响空间的滤波系数。
此外，通过由加法器30从微音器100的输出信号的总功率中减去微音器位置出的导引声音的总功率，可以知道不包含输入音的环境噪声的总功率。由此，可以进行导引声音的响度补偿的增益计算，可以实现在环境噪声比较大的车厢内清楚地听取到导引声音。
图2是表示第2实施方式的输入音处理装置的结构的图。图2所示的输入音处理装置被构成为包括微音器100；DFT(离散傅立叶变换)运算部10、12；功率运算部14、16；总功率运算部18；自适应滤波器20；平方振幅值运算部22；积和运算部24；元音频带功率计算部40；辅音频带功率计算部42，辅音/元音判定部44；乘法点设定部46；加法器30。相对于图1所示的输入音处理装置，具有将功率比较部26、乘法点设定部28置换为元音频带功率计算部40、辅音频带功率计算部42、辅音/元音判定部44、乘法点设定部46的结构。以下，着眼于这些结构来进行说明。
元音频带功率计算部40通过将包含在与元音对应的频带中的各频带分量中的每一个的功率相加，来计算与元音的频带相对应的功率(元音频带功率)。辅音频带功率计算部42通过将包含在与辅音对应的频带中的各频带分量中的每一个的功率相加，来计算与辅音频带对应的功率(辅音频带功率)。再有，元音频带功率和辅音频带功率的计算不必对各自的频带的全部进行，将与元音的一部分频带相对应的功率作为元音频带功率，与辅音的一部分频带相对应的功率作为辅音频带功率来求出也是可以的。
辅音/元音判定部44通过对元音频带功率计算部40所算出的元音频带功率和辅音频带功率计算部42所算出的辅音频带功率进行比较，来判定从导引声音源200输入的导引声音为辅音/元音的任意一个。如上述那样，由于导引声音的构成音排他性地表现为元音和辅音中的任意一个，因此通过比较元音频带功率和辅音频带功率，可容易地判定当前时刻的导引声音是元音还是辅音。
乘法点设定部46在辅音/元音判定部44的判定结果为“元音”的情况下，将对应于元音的各频带以外的频带从积和运算的对象中除去，将对应于元音的各频带设定为乘法点，相反，在辅音/元音判定部44的判定结果为“辅音”的情况下，将对应于辅音的各频带以外的频带从积和运算的对象中除去，将对应于辅音的各频带设定为乘法点。
积和运算部24执行积和运算，即，将功率运算部16所算出的导引声音的各频带分量中的每一个的功率P、和平方振幅值运算部22所算出的自适应滤波器20的各滤波系数的平方振幅值C在每一个相同频带中相乘的结果，相对于由乘法点设定部46所设定的乘法点进行相加。由此，到达微音器100的导引声音通过使用自适应滤波器20而被估计，该估计的导引声音的总功率通过积和运算部24而被算出。
上述乘法点设定部46对应于乘法点设定单元，辅音/元音判定部44对应于辅音/元音判定单元，元音频带功率计算部40对应于元音频带功率计算单元，辅音频带功率计算部42对应于辅音频带功率计算单元。
这样，根据导引声音是辅音还是元音而在各频带分量的值中产生大的偏差。具体地说，在辅音的情况下，只是辅音特有的频带分量具有值，除此以外的频带分量的值大致为0。相反，在元音的情况下，只是元音特有的频带分量具有值，除此以外的频带分量的值大致为0。相应地，由于可以通过判定导引声音是元音还是辅音，来指定基本上没有功率的频带以省略与它们相对应的积和运算，因此可以削减处理量。此外，可以使用低价的处理器等因此可以实现降低成本。
另外，本发明不限于上述实施方式，在本发明的要旨范围内可进行各种变形实施。例如，在上述实施方式中，说明了对从导引声音源200输出的导引声音的功率进行估计的情况，但也可以对其他声音在微音器位置处的总功率进行估计。例如，在对从无线接收机等输出的对应于广播内容的声音的功率进行估计的情况下，也可以适用本发明。
此外，在上述第1实施方式中，也可以取代导引声音源200而使用声频装置等，取代导引声音而对音响声音等在微音器位置处的总功率进行估计。
此外，在上述各实施方式中，使用DFT运算部10、12来进行输入信号的频带分量的分割，但也可以使用滤波器组等其他方法来进行频带分量的分割。
权利要求
1.一种输入音处理装置，对从扬声器输出的输入音在微音器位置处的总功率进行估计，其特征在于，所述输入音处理装置包括第1频率分析单元，将输入到所述扬声器的输入音信号分割为多个频带的分量；第1功率运算单元，计算由所述第1频率分析单元分割的各频带分量中的每一个的功率；平方振幅值运算单元，计算分别对应于所述多个频带的滤波系数的平方振幅值，其中该滤波系数为与从所述扬声器到所述微音器的音响空间的传递特性相对应的滤波特性；功率比较单元，将由所述第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率P与基准值R进行比较；乘法点设定单元，根据所述功率比较单元的比较结果，将作为总功率的计算对象的频带确定为乘法点；以及积和运算单元，对于由所述乘法点设定单元确定的乘法点，使用由所述第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率和由所述平方振幅运算单元算出的各频带中的每一个的所述滤波系数的平方振幅值，来进行积和运算。
2.如权利要求1所述的输入音处理装置，其特征在于所述乘法点设定单元将所述功率P在所述基准值R以下的频带从总功率的计算对象中除去以确定所述乘法点。
3.如权利要求1所述的输入音处理装置，其特征在于所述功率比较单元将由所述第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的所述功率P与所述基准值R进行比较，并且将所述滤波系数的平方振幅值C与所述基准值R进行比较，以及所述乘法点设定单元将所述功率P和所述平方振幅值C中的至少一个在所述基准值R以下的频带从总功率的计算对象中除去，以确定所述乘法点。
4.一种输入音处理装置，对从扬声器输出的输入音在微音器位置处的总功率进行估计，其特征在于，所述输入音处理装置包括第1频率分析单元，将输入到所述扬声器的输入音信号分割为多个频带的分量；第1功率运算单元，计算由所述第1频率分析单元分割的各频带分量中的每一个的功率；平方振幅值运算单元，计算分别对应于所述多个频带的滤波系数的平方振幅值，其中该滤波系数为与从所述扬声器到所述微音器的音响空间的传递特性相对应的滤波特性；辅音/元音判定单元，判定所述输入音为辅音还是元音；乘法点设定单元，根据所述辅音/元音判定单元的判定结果，将作为总功率计算对象的频带确定为乘法点；积和运算单元，对于由所述乘法点设定单元确定的乘法点，使用由所述第1功率运算单元算出的各频带中的每一个的功率和由所述平方振幅运算单元算出的各频带中的每一个的所述滤波系数的平方振幅值，来进行积和运算。
5.如权利要求4所述的输入音处理装置，其特征在于所述辅音/元音判定单元通过将元音频带的功率和辅音频带的功率相比较，来判定所述输入音符合辅音和元音中的哪一个。
6.如权利要求5所述的输入音处理装置，其特征在于所述元音频带为100Hz～1kHz，所述辅音频带为1kHz～8kHz。
7.如权利要求5或6所述的输入音处理装置，其特征在于，所述输入音处理装置还包括辅音频带功率计算单元，通过将所述第1功率运算单元所算出的各频带的功率中，辅音频带中所包含的频带的功率相加来计算所述辅音频带功率；以及元音频带功率计算单元，通过将所述第1功率运算单元所算出的各频带的功率中，元音频带中所包含的功率相加来计算所述元音频带功率。
8.如权利要求1～7中任何一项所述的输入音处理装置，其特征在于所述输入音处理装置还包括用于设定所述滤波系数的自适应滤波器。
9.如权利要求8所述的输入音处理装置，其特征在于所述输入音处理装置还包括将从所述微音器输出的信号分割为多个频带分量的第2频率分析单元，以及所述自适应滤波器根据分别由所述第1和第2频率分析单元所分割的各频带分量来确定所述滤波系数。
10.如权利要求9所述的输入音处理装置，其特征在于在所述微音器中，从所述扬声器输出的所述输入音以外的环境噪声被收集。
11.如权利要求10所述的输入音处理装置，其特征在于，所述输入音处理装置还包括总功率计算单元，计算由所述微音器收集的声音的总功率；以及减法单元，通过从由所述总功率计算单元算出的总功率中减去由所述积和运算单元的积和运算获得的所述输入声音在所述微音器位置处的总功率，来计算所述环境噪声的总功率。
12.如权利要求1～11中任何一项所述的输入音处理装置，其特征在于所述输入音是从车载装置输出的导引声音。
全文摘要
提供能够削减处理量并且降低成本的输入音处理装置。输入音处理装置根据输入音的各频带中的每一个的功率和基准值的比较结果，将作为总功率的计算对象的频带确定为乘法点，对于该乘法点，通过对表示从扬声器到微音器(100)的传递特性的滤波系数的平方振幅值和各频带中的每一个的功率进行积和运算，而对输入音在微音器位置处的总功率进行估计。
文档编号H04R3/00GK1667702SQ20051005305
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月8日 优先权日2004年3月8日
发明者木内真吾 申请人:阿尔派株式会社