JP5704470B2 - オーディオ明瞭度増大方法および装置とコンピュータ装置 - Google Patents

Description

ここに開示される実施形態は、一般に、オーディオ明瞭度の増大に関し、特に、信号のためのオーディオ明瞭度増大方法および装置とコンピュータ装置に関する。

携帯電話のユーザにとって通話の際のオーディオの質は重要事である。携帯電話のなかには、送信オーディオ信号に埋め込まれた環境ノイズを減少させることにより通話の際の送信オーディオ信号の質を向上させるために、ノイズリダクションを採用するものがある。その一方で、受信オーディオ信号の質が環境ノイズのために悪化することがある。この場合、携帯電話のユーザは携帯電話の音量を手操作で大きくしなければならない。この方法はユーザにとって不便であり、音量が過度に大きい場合には聞くのに適した質を得ることができない。

本開示は、再生する信号のオーディオ明瞭度増大方法および装置とコンピュータ装置に関するものである。

一実施形態によれば、オーディオ明瞭度増大方法が提供される。この方法は次のステップを含む。コンピュータ機器の少なくとも１つのマイクロフォンから検出されたオーディオ信号に従って音声区間検出を実行することにより環境ノイズを検出する。検出された環境ノイズと第１オーディオ信号とに従ってノイズ情報を得て、第１オーディオ信号の信号レベルが環境ノイズのノイズレベルよりも低い少なくとも一つの調整が必要な周波数帯域を含むことを検出する。コンピュータ機器によりノイズ情報と第１オーディオ信号とに従って、調節可能なヘッドルームのもとで第１オーディオ信号における調整が必要な周波数帯域を少なくともブーストして第２オーディオ信号を出力する。また、環境ノイズは、マイクロフォンから検出されたオーディオ信号がノイズである場合とノイズではない場合とで高低差をつけたノイズスコアを有する基準ノイズ信号である。ノイズスコアが設定値より低いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための環境ノイズを出力し、又は、ノイズスコアが設定値より高いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための環境ノイズは無視される。調整が必要な周波数帯域に対して増強する条件は、第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルより下の場合には、調節可能なヘッドルームが第１の値にあり、第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルを超えている場合には調節可能なヘッドルームが第１の値より小さな第２の値にあり、かつ第２の値は第１の値より低いことを特徴とする。

他の実施形態によれば、オーディオ明瞭度増大部が提供される。本装置は、環境ノイズ決定部と明瞭度増大部とを有している。環境ノイズ決定部は、コンピュータ機器の少なくとも１つのマイクロフォンから検出されたオーディオ信号に従って環境ノイズを検出するために用いられる。明瞭度増大部は、環境ノイズ決定部に結合され、検出された環境ノイズと第１オーディオ信号とに従ってノイズ情報を得て、第１オーディオ信号の信号レベルが環境ノイズのノイズレベルよりも低い少なくとも一つの調整が必要な周波数帯域を含むことを検出するために用いられ、またノイズ情報と第１オーディオ信号とに従って、調節可能なヘッドルームのもとで第１オーディオ信号における調整が必要な周波数帯域を少なくともブーストして第２オーディオ信号を出力するために用いられる。また、環境ノイズは、マイクロフォンから検出されたオーディオ信号がノイズである場合とノイズではない場合とで高低差をつけたノイズスコアを有する基準ノイズ信号である。ノイズスコアが設定値より低いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための環境ノイズを出力し、又は、ノイズスコアが設定値より高いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための環境ノイズは無視される。調整が必要な周波数帯域に対して増強する条件は、明瞭度増大部が、第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルより下の場合に調節可能なヘッドルームを第１の値へと変更し、第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルを超えている場合に調節可能なヘッドルームを第１の値より小さな第２の値へと変更するように機能し、かつ第２の値は第１の値より低いことを特徴とする。

別の実施形態によれば、コンピュータ装置が提供される。コンピュータ装置は、少なくとも１つのマイクロフォンと、コンピュータ装置を制御するための処理部と、通信部と、オーディオ明瞭度増大のための信号処理部とを有している。信号処理部は、処理部と通信部とに結合されたオーディオ明瞭度増大のためのものであり、環境ノイズ決定部と明瞭度増大部とを有している。環境ノイズ決定部は、少なくとも１つのマイクロフォンから検出されたオーディオ信号に従って環境ノイズを検出するために用いられる。明瞭度増大部は、環境ノイズ決定部に結合されて、検出された環境ノイズと第１オーディオ信号とに従ってノイズ情報を得て、第１オーディオ信号の信号レベルが環境ノイズのノイズレベルよりも低い少なくとも一つの調整が必要な周波数帯域を含むことを検出するために用いられ、またノイズ情報と第１オーディオ信号とに従って、調節可能なヘッドルームのもとで第１オーディオ信号における調整が必要な周波数帯域を少なくともブーストして第２オーディオ信号を出力するために用いられる。また、環境ノイズは、マイクロフォンから検出されたオーディオ信号がノイズである場合とノイズではない場合とで高低差をつけたノイズスコアを有する基準ノイズ信号である。ノイズスコアが設定値より低いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための環境ノイズを出力し、又は、ノイズスコアが設定値より高いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための環境ノイズは無視される。調整が必要な周波数帯域に対して増強する条件は、明瞭度増大部が、第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルより下の場合に調節可能なヘッドルームを第１の値へと変更し、第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルを超えている場合には調節可能なヘッドルームを第１の値より小さな第２の値へと変更するように機能し、かつ第２の値は第１の値より低いことを特徴とする。

図１は、一実施形態によるオーディオ明瞭度増大方法のフローチャートである。

図２は、一実施形態によるコンピュータ装置のブロック図である。

図３Ａは、一実施形態によるコンピュータ機器におけるオーディオ明瞭度増大システムのブロック図である。

図３Ｂは、明瞭度増大部の他の実施形態のブロック図である。

図４は、オーディオ明瞭度増大部の動作の実施形態を示す。

図５は、異なる周波数帯域によるダウンリンク音声のブースティングの実施形態を示す。

図６は、ＳＮＲ推定によるノイズ情報の実施形態を示す。

以下の詳細な説明においては、説明のために多くの特定の詳細が記載されているが、それは開示された実施形態の十分な理解のためである。しかし、これらの特定な詳細によらずに１以上の実施形態を実現できることは明らかである。他の例では、図面を簡単なものとするために、良く知られた構成や装置が概略的に示されている。

コンピュータ機器における再生信号のためのオーディオ明瞭度増大方法および装置とコンピュータ装置の実施形態を示す。図１は、一実施形態によるコンピュータ機器におけるオーディオ明瞭度増大方法のフローチャートを示している。この方法の一実施形態によれば、通話がノイズのある環境で行なわれたり受信されたりしても、ダウンリンク音声のオーディオ明瞭度を通話の際に増大することができる。他の実施形態では、オーディオファイルやマルチメディアファイルやストリーム配信されたオーディオあるいはビデオ（例えば、コンピュータ機器でのＹｏｕＴｕｂｅからのビデオの視聴）の再生によるマルチメディアソースなどからの再生の際に、環境ノイズがあまりに大きすぎて可聴音の明瞭度を増大するためにも本方法を用いることができる。更に、オーディオ明瞭度の増大を実現するにあたり、モバイル装置のハードウェアやユーザの聴覚の保護についても付加的に考慮することができる。

本方法は、音声通信機能（テレフォニー、モバイル通信、ＶｏＩＰなど）を備えたコンピュータ機器（例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ノートパソコン、その他）などのコンピュータ装置において用いることができる。モバイル装置を導出できる構成が例示的な実施形態として図２に示されている。図２では、モバイル装置２が、信号処理部２１と、通信部２３と、（例えば、シングルコアあるいはマルチコアの）処理部２５と、少なくとも１つのマイクロフォンＭ１と、少なくとも１つのスピーカーＳＫ１とを有している。例えば、本方法は、（２Ｇ、３Ｇ、３．５Ｇ、ＬＴＥ、４Ｇなど１以上の通信規格をサポートする）通信部２３からダウンリンクの音声信号（ＳＲｘ）を受信し、通信部２３にアップリンク音声信号（ＳＴｘ）を出力する信号処理部２１において用いることができる。

他の例として、本方法は、パソコン、ラップトップ、マルチメディア機器、ゲーム機、その他など、マルチメディア機能を備えたコンピュータ装置に用いて、それらのオーディオ明瞭度を増大することができる。例えば、本方法は、マルチメディアソース、即ち、オーディオまたはマルチメディアデータ、例えば、コンピュータ装置に記憶された音楽またはビデオファイル、あるいは遠隔機器やウェブサイトやネットワーククラウドにある機器からストリーム配信されたオーディオまたはビデオ（例えば、モバイル装置でのＹｏｕＴｕｂｅの視聴）、の再生の際に処理部２５あるいは通信部２３から（あるいは、マルチメディアチップやマルチメディアソースからでさえ）オーディオ信号（ＳＲｘ）を受信する信号処理部２１において用いることができる。更に、本方法はまた、無線ネットワーク機能（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ）を備えたモバイル装置で、ＩＰベースの音声通信やストリーム配信されたマルチメディアのためにオーディオ明瞭度を増大するために利用することができる。

図１を参照すると、ステップＳ１０において、検出されたオーディオ信号に従い、例えば、音声区間検出（ｖｏｉｃｅ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ， ＶＡＤ）を実行して環境ノイズを検出する。例えば、検出されたオーディオ信号は、通話（例えば、テレフォニー、モバイル通信、あるいはボイスオーバーアイピー）の際のアップリンクのための、少なくともマイクロフォンＭ１などのマイクロフォンからの信号、あるいはオーディオデータまたはマルチメディアデータ再生の際のアップリンク無しの信号である。ステップＳ２０において、検出された環境ノイズと、ダウンリンク音声信号（例えば、ＳＲｘ）や処理部２１やマルチメディアチップやソースからのオーディオ信号などの（そのオーディオ明瞭度を増大すべき）第１オーディオ信号とによって、ノイズ情報が得られる。ステップＳ３０において、ノイズ情報および第１オーディオ信号に従って、例えばブーストされて（あるいは、増幅されて）、第２オーディオ信号が出力される。それで、第２オーディオ信号は第１オーディオ信号のオーディオ明瞭度増大版と見なすことができる。幾つかの例においては、第２オーディオ信号（デジタル形式でもアナログ形式でもあり得る）はコンピュータ装置によりそのスピーカーあるいはヘッドセットで再生されることになるか、コンピュータ装置によるレコーディングや、外部スピーカーによる再生や、コンピュータ装置を介した無線放送など、他の目的のために出力されることになる。

例示的な一つの実施形態においては、調節可能なヘッドルームのもとで第１オーディオ信号をコンピュータ機器によってブーストして、第２オーディオ信号を出力する。他の実施形態においては、ノイズ情報は、第１オーディオ信号に関して検出された環境ノイズの測定レベルを示している。例えば、ステップ３０において例えば第１オーディオ信号のブーストに用いるために、信号対ノイズ比あるいはノイズ信号強度あるいはその他のノイズ測定などのノイズ情報を決定することができる。

図１の方法によって例示されるように、このようにすると、検出されたオーディオ信号（例えば、マイクロフォンからの信号）からＶＡＤを用いて検出された環境ノイズを利用することにより、第１オーディオ信号（例えば、ダウンリンク音声信号ＳＲｘあるいは再生用のオーディオ信号）の明瞭度の増大が容易になる。注目すべきことに、ＶＡＤを用いるなら、検出された環境ノイズは、その後のステップＳ３０の例における決定および増幅のために信頼できるノイズ情報をステップＳ２０が提供するために十分正確なものとなる。また、この方法によれば、声やサウンドを環境ノイズとして誤って判断したり、ステップＳ３０の例においてダウンリンク音声信号を不適切にあるいは異常にブーストしたり増幅したりするのを避けることができる。

一つの例では、ブーストされたダウンリンク音声信号が目標レベル（例えば、３ｄＢ）より大きくない信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を維持するように、ステップＳ３０を実現することができる。検出された環境ノイズが−１５ｄＢのレベル（Ｌｅと表記する）でダウンリンク音声信号が−３０ｄＢのレベル（Ｌｄと表記する）であるとすると、ブーストされたダウンリンク音声信号をＬｄの信号レベルに目標を達成するためのＬｇの値を足したものとすることができる。

ノイズのある環境に関して言えば、コンピュータ機器のユーザはノイズのある環境における通話の際には、スピーカーの音量を増大したとしても、ダウンリンクオーディオ信号のオーディオ明瞭度の悪さに悩まされることがある。最悪の場合、過剰にブーストされたダウンリンク音声信号の駆動によってオーディオコンポーネントやスピーカーのハードウェア損傷に至るかもしれない。過剰にブーストされたダウンリンク音声信号は、聞くことを不快にすることがあり、あるいはユーザの聴覚に有害となることさえあり得る。この点で、幾つかの例においては、信号品質のためまたはモバイル装置のハードウェアの保護のために、Ｌｇの値がヘッドルーム（即ち、ゲインの最大許容な増加）の範囲内となるように設計することができる。ヘッドルームはまた、公称信号値と最大無歪値との差として定義することができる。例えば、上の数値例に従えば、ヘッドルームは１０ｄＢと予め定めることにより、ブーストされたダウンリンク音声信号が−５ｄＢ（即ち、−１５ｄＢ＋１０ｄＢ）の信号レベルとなるまでブーストすることができる。

しかし、ダウンリンク音声信号の信号レベルが最大レベル（例えば、０ｄＢ）より大きい場合あるいはそれに近い場合、ブーストされたダウンリンク音声信号は歪んでいる場合がある。図４に示されているケースでは、検出された環境ノイズのレベルＬｅが−２ｄＢで、ダウンリンク音声信号が時点ｔ１以前において−９ｄＢであるレベルＬｄである場合、予め定められたヘッドルームが１０ｄＢとして、ブーストされたダウンリンク音声信号は＋１ｄＢ（即ち、−９ｄＢ＋１０ｄＢ）の信号レベルＬｘとすることができる。なお、デジタル分野の場合は信号レベルが最大信号レベル０ｄＢを超えることはできないので、ブーストされたダウンリンク音声信号は、この場合、最大信号レベルにおいて歪むことになるであろう。これはスピーカーやモバイル装置のハードウェアの損傷に至るであろうし、あるいは、聞くことを不快にすることがあり、またユーザの聴覚に有害となることさえあり得る。

従って、他の実施形態では、ステップＳ３０は調節可能なヘッドルームによって実現することができる。例えば、ヘッドルームの調節は１以上の条件によって決めるものとすることができ、あるいは動的に行なうことができる。加えて、ヘッドルームを、信号の歪みだけでなくハードウェアや人間の聴覚に対する損傷等を避けるように設定することができる。

幾つかの例では、第２オーディオ信号の信号レベルが第１オーディオ信号の信号レベルに対して線形あるいは非線形に比例するように、しかしクリッピングレベル、例えば０ｄＢ、より依然として下となるように、調節可能なヘッドルームを第１オーディオ信号の信号レベルに従って調節する。

一つの例においては、ステップＳ３０におけるダウンリンク音声信号のブースティングを、ダウンリンク音声信号レベル（例えば、信号エネルギーレベル）が特定のしきい値レベルより下である（即ち、最大レベルに近くない）場合には第１の値（例えば、１０ｄＢ）のヘッドルームを用いて決定し、ダウンリンク音声信号レベル（例えば、−９ｄＢ）がその特定のしきい値レベルを超えた場合には第１の値より小さな第２の値（例えば、５ｄＢ）のヘッドルームを用いて決定する。図４を参照すると、ヘッドルームが第１の値より小さい８ｄＢである場合、ブーストされたダウンリンク音声信号（Ｌｂで示されている）は最大レベルより低い−１ｄＢのレベルであり、その結果、上に例示されたようなノイズのある環境においてさえ、ブーストされたダウンリンク音声信号がハードウェアの保護と人間の聴覚にとって安全なものとなる。

他の例では、ヘッドルームはモバイル装置２の音量制御レベルに従って調節可能である。例えば、信号処理部２１は、音量制御レベルが変更されると、音量制御レベルを示す音量データを知らされる。信号処理部２１は、その音量データに従って異なる値のヘッドルームによってステップＳ３０を実行する。例えば、音量データが音量制御レベルが特定のしきい値（例えば、中間レベルかそれより上）以下であることを示している場合、ヘッドルームを第１の値（例えば、１０ｄＢ）に設定することができる。音量データが、音量制御レベルが最大レベルかそれに近いあるいは前記特定のしきい値を超えていることを示している場合、ヘッドルームを第１の値より小さな第２の値（例えば、５ｄＢ）に設定することができる。他の例では、ヘッドルームを１以上の条件に従って、例えば、ダウンリンク音声信号レベルと音量制御レベルとに従って、調節することができる。

更に他の例では、ステップＳ３０における第１オーディオ信号を異なる周波数帯域に関してブーストすることもできる。例えば、ノイズスペクトルが図５に示されている。十分なＳＮＲを保つために、１以上の周波数帯域のオーディオ信号（例えば、ダウンリンク音声またはファイルやストリーム配信されたビデオやオーディオなどのソースからのオーディオ信号）が、人間の聴覚に対するオーディオ明瞭度を考慮してブーストされる。この例では、ダウンリンク音声信号の５００Ｈｚ周辺の周波数帯域（Ｂ１によって示されている）および３ｋＨｚ周辺の周波数帯域（Ｂ２によって示されている）がブーストされることになる。

図３Ａを参照すると、一実施形態によるコンピュータ機器におけるオーディオ明瞭度増大システムがブロック図により示されている。コンピュータ装置の少なくとも１つのマイクロフォンＭ１から検出されたオーディオ信号とオーディオ明瞭度を増大すべき第１オーディオ信号（例えば、図２におけるモバイル装置の通信部２３からのダウンリンク音声信号やオーディオ再生のための処理部２５からの信号）に応えて、本システム３は第２オーディオ信号をコンピュータ装置の少なくとも１つのスピーカーＳＫ１に出力する。本システム３は、環境ノイズ決定部３０と明瞭度増大部３２とを有している。このシステム３はソフトウェアとしてまたは回路として実現することができ、あるいは信号処理部や一般的なプロセッサをプログラミングすることによって実現することができる。環境ノイズ決定部３０は、図１に示されたステップＳ１０の態様と見なすことができる。明瞭度増大部３２は、図１に示されたステップＳ２０およびＳ３０の態様と見なすことができる。

環境ノイズ決定部３０は、前処理モジュール３０１と、ノイズ推定モジュール３０３とを有している。前処理モジュール３０１は、ＶＡＤモジュール３０１３によって示されている音声区間検出（ＶＡＤ）を実行し、マイクロフォンＭ１から検出されたオーディオ信号がオーディオを示しているかノイズを示しているかを決定する。前処理モジュール３０１は決定結果をノイズ推定モジュール３０３に出力する。前処理モジュール３０１からの決定結果とオーディオ信号とに応えて、ノイズ推定モジュール３０３は、そのモバイル装置が位置する場所における環境ノイズを表わす基準ノイズ信号Ｓ_ＲＮを出力する。すなわち、ノイズ推定モジュール３０３は、検出されたオーディオ信号がノイズを示している場合、検出された環境ノイズを出力することができる。これに関しては、様々な同等の実施形態が実現可能である。実施形態の１つにおいては、ノイズ推定モジュール３０３は、前処理モジュール３０１から検出されたオーディオ信号を出力し、基準ノイズ信号Ｓ_ＲＮはＳＮＲ推定のための情報を備えた環境ノイズを示している。例えば、ＶＡＤモジュール３０１３が検出されたオーディオ信号がユーザの声を表わしていることを示す場合、ノイズ推定モジュール３０３は低いノイズスコアを添えて基準ノイズ信号Ｓ_ＲＮを出力する。検出されたオーディオ信号が、例えば子供の叫び声のような特定の音に似た、ノイズを表わす場合、ノイズ推定モジュール３０３は高いノイズスコアを添えて基準ノイズ信号Ｓ_ＲＮを出力し、それは続く（ＳＮＲ推定のような）ステージに対して基準ノイズ信号Ｓ_ＲＮの環境ノイズを無視してもよいことを知らせるものである。実施形態の別のものにおいては、ノイズ推定モジュール３０３を、ＶＡＤモジュール３０１３が音声区間を示さない場合またはノイズスコアが特定のしきい値より低い場合にのみ、環境ノイズを出力するものとして実現することができる。同様にノイズ推定モジュール３０３は他の様々な方法で実現することができ、上の例に限定されるわけではない。

ＶＡＤモジュール３０１３は声や音が環境ノイズとして誤って決定されるのを避けるためのものであり、また続くステージにおいて適切なノイズ推定および第１オーディオ信号のブーストあるいは増幅を容易にするためのものである。幾つかの例において、エネルギーレベルしきい値は音声区間検出のための条件と見なすことができる。信号レベルが特定のエネルギーレベルしきい値を超えている場合、アップリンクのためのオーディオ信号が音声区間を示していると判断される。逆に、信号レベルがその特定のしきい値より低い場合、オーディオ信号は環境ノイズと見なされる。他の例においては、ＶＡＤモジュール３０１３において、音声区間を検出するために、検出されたオーディオ信号から周波数あるいは時間領域の点でオーディオ特徴を抽出することができる。これらの例においては、オフィスや駅などにおける話し声や歩行の音など所定のオーディオ特徴を記憶し、音声区間の決定における基準として用いることができる。一つの例においては、ＶＡＤモジュール３０１３を、検出されたオーディオ信号と音声区間に関する決定結果（例えば、ノイズスコア、あるいは音声かノイズかの表示）とを直列または並列に出力するものとして実現できる。

加えて、前処理モジュール３０１は、音声区間の決定結果がより正確なものとなるように、ＶＡＤモジュール３０１３の前のエコー除去モジュール３０１１によって示されるエコー除去処理を実行することもできる。例えば、エコー除去モジュール３０１１のエコー除去処理は、時間領域適応フィルタによって実現することができ、エコー除去モジュール３０１１は、検出されたオーディオ信号のエコー除去版をＶＡＤモジュール３０１３に出力する。

他の例においては、環境ノイズ決定部３０が、人間の話し声とノイズとを区別するために用いることのできるノイズスペクトル検出あるいは推定を用いて、検出されたオーディオ信号に従って環境ノイズを検出することができる。

明瞭度増大部３２は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）推定モジュール３２１と、ゲイン計算モジュール３２３と、ブースティングモジュール３２５とを有している。ＳＮＲ推定モジュール３２１は、ステップＳ２０に示されているようにしてノイズ情報を得るためのものである。基準ノイズ信号Ｓ_ＲＮとダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘに応じて、ＳＮＲ推定モジュール３２１は、図６に破線の曲線Ｎとして示されているような周波数に関するノイズレベルなどの、ノイズ情報を出力する。ゲイン計算モジュール３２３およびブースティングモジュール３２５は、ステップＳ３０に示されているようにダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘをブーストするために用いられる。ノイズ情報と第１ダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘとに応じて、ゲイン計算モジュール３２３は、第１ダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘをブーストするようにブースティングモジュール３２５を制御するための１以上のパラメータを決定する。例えば、ゲイン計算モジュール３２３は、図６に示されているように、幾つかの周波数帯域に関して第１ダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘに関する信号レベル（Ｓｇで示されている）が環境ノイズＮに関する信号レベルより低いと判断する。それによりゲイン計算モジュール３２３は、例えば、周波数帯域Ｗ１において第１ダウンリンク音声信号をブーストする必要があると判断し、判断した周波数帯域がオーディオ明瞭度のために十分なＳＮＲを維持するため、第１ダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘをブーストするようブースティングモジュール３２５を制御する。図６の周波数帯域Ｗ１およびＷ２のように、１以上の周波数帯域がそのように判断された周波数帯域となり得る。例えば、ゲイン計算モジュール３２３は環境ノイズのノイズレベルを第１ダウンリンク音声信号ＳＲ_Ｘの信号レベルと比較して、ブースティングモジュール３２５を制御するための決定結果を決定するが、決定結果はブースティングモジュール３２５のために信号レベルの増加量をも含むものとすることができる。

更に、ステップＳ３０に関する上の例は、１以上の周波数帯域に関してダウンリンク音声信号をブーストするための１以上のレベルを決定するために、ゲイン計算モジュール３２３に適用することもできる。例えば、ゲイン計算モジュール３２３におけるヘッドルームの調節は、１以上の条件によって決めるものとすることができ、あるいは動的に行なうことができる。加えて、ヘッドルームは、信号の歪みだけでなくハードウェアや人間の聴覚に対する他の損傷を避けるように設定することができる。幾つかの例では、ゲイン計算モジュール３２３は、ヘッドルームを調節すべきかどうか、またはどのように調節すべきかを判断するために、モバイル装置の処理部あるいは他の構成要素から音量データを得ることができる。

ブースティングモジュール３２５は、イコライゼーション技術や他のブースティング技術あるいは増幅技術を用いて実現することができる。

幾つかの実施形態では、図３Ａに示されたシステム３の１つ以上のモジュール、装置およびブロックを、ソフトウェアコードとして、ソフトウェアモジュールとして、または（チップあるいはチップ内の回路モジュールなど）専用の回路として実現することができ、あるいは、信号処理部あるいはプログラマブルチップあるいは一般的なプロセッサをプログラミングすることによって実現することができる。例えば、システム３は、アプリケーションプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）などの（例えば、シングルコアあるいはマルチコアの）プロセッサを用いて実現でき、あるいは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を用いて、あるいはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）において実現することができ、それは、図３Ａのシステム３の（あるいは図１の方法の）特定の演算を実行するように設計されたものである。

図３Ｂを参照すると、明瞭度増大部の他の実施形態が示されている。図３Ａと比較すると、図３Ｂに示された明瞭度増大部４２は、（例えば、ＳＲ_Ｘで示されている）再生される第１オーディオ信号用の経路上に前処理モジュール４２０を更に有している。第１オーディオ信号に応じて、第１オーディオ信号が望ましい声や音を表わしている場合には、前処理モジュール４２０は続くステージで増幅されることになる前処理済みの第１オーディオ信号を出力する。例えば、通話中のある期間において第１オーディオ信号が音声やノイズを全く示さない場合、増幅することは望ましくもなく必要でもないし、フィルタリングして除去してもよい。幾つかの実施形態では、前処理モジュール４２０がＶＡＤモジュールまたはノイズ推定モジュールを有することができ、あるいは上の例のように、その両方を有することができる。幾つかの実施形態では、第１オーディオ信号が望ましい声や音を表わしている場合に前処理済みの第１オーディオ信号を続くステージにおいて増幅できるように、前処理モジュール４２０は１以上の制御信号あるいは指示データを明瞭度増大部４２の１以上の他のモジュールに対して出力することができる。

更に、他の幾つかの実施形態は、プログラムコードや１以上のプログラムモジュールを記憶するための機械可読なあるいは装置可読な情報記憶媒体を更に開示するものである。プログラムコードは、図１のオーディオ明瞭度増大方法を実現するために、あるいは図３Ａまたは図３Ｂのシステム３を実現するために実行することができる。それら実施形態の各々における可読情報記憶媒体としては、光情報記憶媒体、磁気情報記憶媒体、あるいはメモリカードやファームウェアあるいは専用のあるいはデジタル信号プロセッサや一般のプロセッサなどのプログラマブルチップに埋め込まれたＲＯＭやＲＡＭなどのメモリを挙げることができるが、それらに限定されるわけではない。

当業者には、開示された実施形態に対して様々な変更や変形が可能であることは明らかであろう。本明細書ならびに実施形態は例示のためだけのものと考えるべきであり、本開示の真の範囲は以下の請求項およびそれらの同等物によって示される。

Claims (24)

1. コンピュータ機器におけるオーディオ明瞭度増大方法であって、
   前記コンピュータ機器の少なくともマイクロフォンから検出されたオーディオ信号に従って、音声区間検出を実行することにより環境ノイズを検出するステップと、
   前記検出された環境ノイズと第１オーディオ信号とに従ってノイズ情報を得て、前記第１オーディオ信号の信号レベルが前記環境ノイズのノイズレベルよりも低い少なくとも一つの調整が必要な周波数帯域を含むことを検出するステップと、
   前記コンピュータ機器により前記ノイズ情報と前記第１オーディオ信号とに従って、調節可能なヘッドルームのもとで該第１オーディオ信号における調整が必要な周波数帯域を少なくともブーストして第２オーディオ信号を出力するステップと、
   を含み、
   前記環境ノイズは、前記マイクロフォンから検出された前記オーディオ信号がノイズである場合とノイズではない場合とで高低差をつけたノイズスコアを有する基準ノイズ信号であり、
   前記ノイズスコアが設定値より低いときは、前記調整が必要な周波数帯域を決定するための該環境ノイズを出力し、又は、前記ノイズスコアが設定値より高いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための前記環境ノイズは無視され、
   前記調整が必要な周波数帯域に対して増強する条件は、
   前記第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルより下の場合には、前記調節可能なヘッドルームが第１の値にあり、前記第１オーディオ信号の信号レベルが該しきい値レベルを超えている場合には前記調節可能なヘッドルームが該第１の値より小さな第２の値にあり、かつ前記第２の値は前記第１の値より低い、ことを含む、
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記ノイズ情報が、前記第１オーディオ信号に対する前記検出された環境ノイズの測定レベルである
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
3. 請求項１記載の方法であって、
   環境ノイズを検出する前記ステップが、
   前記検出されたオーディオ信号がノイズを示すか否かを判断するために、前記音声区間検出を実行するステップと、
   前記検出されたオーディオ信号がノイズを示す場合に、前記検出された環境ノイズを出力するステップと、を含む
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
4. 請求項１記載の方法であって、
   環境ノイズを検出する前記ステップが、
   前記検出されたオーディオ信号のエコー除去版を出力するステップと、
   前記検出されたオーディオ信号がノイズを示す場合、前記検出された環境ノイズを出力するステップと、
   を含み、
   前記検出されたオーディオ信号がノイズを示すか否かを判断するために、前記音声区間検出が前記検出されたオーディオ信号の前記エコー除去版に従って実行される、
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
5. 請求項１記載の方法であって、
   前記第２オーディオ信号の信号レベルが前記第１オーディオ信号の信号レベルに対して比例し、かつクリッピングレベルより下であるように、前記調節可能なヘッドルームが前記第１オーディオ信号の信号レベルに従って調節される
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
6. 請求項１記載の方法であって、
   前記コンピュータ機器の音量制御レベルに従って前記調節可能なヘッドルームが調節される
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
7. 請求項１記載の方法であって、更に、
   前記第１オーディオ信号に前処理を実行することにより前記第１オーディオ信号がノイズか否かを判定するステップ、
   を有し、
   前記第２オーディオ信号を出力するステップにおいて、前記前処理において前記第１オーディオ信号がノイズであると判定された場合に、該第１オーディオ信号をブーストしないで前記第２オーディオ信号を出力する
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
8. 請求項７記載の方法であって、
   音声区間検出を用いて前記前処理が前記第１オーディオ信号に実行される
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
9. 請求項８記載の方法であって、
   ノイズ推定を用いて前記前処理が前記第１オーディオ信号に実行される
   ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大方法。
10. コンピュータ機器におけるオーディオ明瞭度増大装置であって、
    前記コンピュータ機器の少なくとも１つのマイクロフォンから検出されたオーディオ信号に従って環境ノイズを検出するための環境ノイズ決定部と、
    検出された環境ノイズと第１オーディオ信号とに従ってノイズ情報を得て、前記第１オーディオ信号の信号レベルが前記環境ノイズのノイズレベルよりも低い少なくとも一つの調整が必要な周波数帯域を含むことを検出するための、また該ノイズ情報と該第１オーディオ信号とに従って、調節可能なヘッドルームのもとで前記第１オーディオ信号における調整が必要な周波数帯域を少なくともブーストして第２オーディオ信号を出力するための、前記環境ノイズ決定部に結合された明瞭度増大部と、を有し、
    前記環境ノイズは、前記マイクロフォンから検出された前記オーディオ信号がノイズである場合とノイズではない場合とで高低差をつけたノイズスコアを有する基準ノイズ信号であり、
    前記ノイズスコアが設定値より低いときは、前記調整が必要な周波数帯域を決定するための該環境ノイズを出力し、又は、前記ノイズスコアが設定値より高いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための前記環境ノイズは無視され、
    前記調整が必要な周波数帯域に対して増強する条件は、
    前記明瞭度増大部が、前記第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルより下の場合に前記調節可能なヘッドルームを第１の値へと変更し、前記第１オーディオ信号の信号レベルが該しきい値レベルを超えている場合に前記調節可能なヘッドルームを該第１の値より小さな第２の値へと変更するように機能し、かつ前記第２の値は前記第１の値より低い、ことを含む、
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
11. 請求項１０記載の装置であって、
    前記ノイズ情報が前記検出された環境ノイズの前記第１オーディオ信号に関する測定レベルを示す
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
12. 請求項１０記載の装置であって、
    前記環境ノイズ決定部が、
    前記検出されたオーディオ信号に従ってオーディオ信号を出力するための前処理モジュールであって、該検出されたオーディオ信号がノイズを示すか否かを判定し、判定結果を出力する音声区間検出モジュールを有する、前処理モジュールと、
    前記判定結果と前記前処理モジュールからの前記オーディオ信号とに応じて基準ノイズ信号を出力するためのノイズ推定モジュールと、を有する
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
13. 請求項１０記載の装置であって、
    前記明瞭度増大部が、前記第２オーディオ信号の信号レベルが前記第１オーディオ信号の信号レベルに比例しかつクリッピングレベルより下であるように、前記第１オーディオ信号の信号レベルに従って前記調節可能なヘッドルームを調節するように機能する
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
14. 請求項１０記載の装置であって、
    前記明瞭度増大部が、前記コンピュータ機器の音量制御レベルに従って前記調節可能なヘッドルームを調節するように機能する
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
15. 請求項１０記載の装置であって、
    前記明瞭度増大部が、
    基準ノイズ信号と前記第１オーディオ信号とに応じて、前記ノイズ情報を出力するための信号対ノイズ比推定モジュールと
    ブースティングモジュールと、
    前記ブースティングモジュールと前記信号対ノイズ比推定モジュールとの間に結合されたゲイン計算モジュールであって、前記ノイズ情報と前記第１オーディオ信号とに応じて該第１オーディオ信号をブーストするように該ブースティングモジュールを制御するためのゲイン計算モジュールと、を有する
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
16. 請求項１５記載の装置であって、
    前記明瞭度増大部が更に、前記第１オーディオ信号がノイズであるか否かを判断するための前処理モジュールを有し、
    該前処理モジュールが該第１オーディオ信号はノイズであると判断する場合に、該第１オーディオ信号をブーストせずに前記第２オーディオ信号を出力するように前記ブースティングモジュールを制御するよう、該前処理モジュールが前記ゲイン計算モジュールに対して通知する
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
17. 請求項１６記載の装置であって、
    前記前処理モジュールが、音声区間検出または前記第１オーディオ信号のノイズ推定に従って、該第１オーディオ信号がノイズであるか否かを判断する
    ことを特徴とするオーディオ明瞭度増大装置。
18. コンピュータ装置であって、
    少なくとも１つのマイクロフォンと、
    前記コンピュータ装置を制御するための処理部と、
    通信部と、
    前記処理部と前記通信部とに結合されたオーディオ明瞭度増大のための信号処理部と、
    を有し、
    前記信号処理部は、
    前記少なくとも１つのマイクロフォンから検出されたオーディオ信号に従って環境ノイズを検出するための環境ノイズ決定部と、
    前記環境ノイズ決定部に結合され、検出された環境ノイズと第１オーディオ信号とに従ってノイズ情報を得て、前記第１オーディオ信号の信号レベルが前記環境ノイズのノイズレベルよりも低い少なくとも一つの調整が必要な周波数帯域を含むことを検出するための、また該ノイズ情報と該第１オーディオ信号とに従って、調節可能なヘッドルームのもとで該第１オーディオ信号における調整が必要な周波数帯域を少なくともブーストして第２オーディオ信号を出力するための明瞭度増大部と、
    を有し、
    前記環境ノイズは、前記マイクロフォンから検出された前記オーディオ信号がノイズである場合とノイズではない場合とで高低差をつけたノイズスコアを有する基準ノイズ信号であり、
    前記ノイズスコアが設定値より低いときは、前記調整が必要な周波数帯域を決定するための該環境ノイズを出力し、又は、前記ノイズスコアが設定値より高いときは、調整が必要な周波数帯域を決定するための前記環境ノイズは無視され、
    前記調整が必要な周波数帯域に対して増強する条件は、
    前記明瞭度増大部が、前記第１オーディオ信号の信号レベルがしきい値レベルより下の場合に前記調節可能なヘッドルームを第１の値へと変更し、該第１オーディオ信号の信号レベルが該しきい値レベルを超えている場合には該調節可能なヘッドルームを該第１の値より小さな第２の値へと変更するように機能し、かつ前記第２の値は前記第１の値より低い、ことを含む、
    ことを特徴とするコンピュータ装置。
19. 請求項１８記載のコンピュータ装置であって、
    前記明瞭度増大部が、前記第２オーディオ信号の信号レベルが前記第１オーディオ信号の信号レベルに比例しかつクリッピングレベルより下であるように、前記第１オーディオ信号の信号レベルに従って前記調節可能なヘッドルームを調節するように機能する
    ことを特徴とするコンピュータ装置。
20. 請求項１８記載のコンピュータ装置であって、
    前記明瞭度増大部が、該コンピュータ装置の音量制御レベルに従って前記調節可能なヘッドルームを調節するように機能する
    ことを特徴とするコンピュータ装置。
21. 請求項１８記載のコンピュータ装置であって、
    前記明瞭度増大部が、
    基準ノイズ信号と第１オーディオ信号とに応じて、前記ノイズ情報を出力するための信号対ノイズ比推定モジュールと、
    ブースティングモジュールと、
    前記ブースティングモジュールと前記信号対ノイズ比推定モジュールとの間に結合されたゲイン計算モジュールであって、前記ノイズ情報と前記第１オーディオ信号とに応じて該第１オーディオ信号をブーストするように該ブースティングモジュールを制御するためのゲイン計算モジュールと、を有する
    ことを特徴とするコンピュータ装置。
22. 請求項２１記載のコンピュータ装置であって、
    前記明瞭度増大部が更に、前記第１オーディオ信号がノイズであるか否かを判断するための前処理モジュールを有し、
    該前処理モジュールが該第１オーディオ信号がノイズであると判断する場合に、該第１オーディオ信号をブーストせずに前記第２オーディオ信号を出力するように前記ブースティングモジュールを制御するよう、該前処理モジュールが前記ゲイン計算モジュールに対して通知する
    ことを特徴とするコンピュータ装置。
23. 請求項１８記載のコンピュータ装置であって、
    前記通信部が前記信号処理部に対して前記第１オーディオ信号を出力し、該第１オーディオ信号は音声通信のためのダウンリンクオーディオ信号である
    ことを特徴とするコンピュータ装置。
24. 請求項１８記載のコンピュータ装置であって、
    前記処理部がマルチメディアソースに従って前記第１オーディオ信号を前記信号処理部に出力する
    ことを特徴とするコンピュータ装置。

Images