本發(fā)明涉及在汽車的車廂內(nèi)用于免提通話或語音識(shí)別的車載用音響處理裝置。

背景技術(shù)：

在汽車的車廂內(nèi)，用于免提通話或進(jìn)行目的地搜索等的車載導(dǎo)航等的語音識(shí)別是由包含音響轉(zhuǎn)換元件的車載用音響處理裝置來實(shí)施的。但是，被導(dǎo)入音響轉(zhuǎn)換元件的聲壓中，除了駕駛員或者坐在駕駛席以外的坐席上的同乘人員等說話者的語音以外，還包含空調(diào)的吹風(fēng)聲(風(fēng)噪)、發(fā)動(dòng)機(jī)聲、行駛噪聲等存在于車廂內(nèi)的空間的噪聲。因而，在免提通話時(shí)，接聽者將聽到混雜著噪聲的說話人的聲音，難以實(shí)現(xiàn)良好的通話。另外，在語音識(shí)別時(shí)，會(huì)造成語音識(shí)別率下降。

作為解決此種問題的技術(shù)，例如提出了以下方案。例如在專利文獻(xiàn)1、2中，公開了通過收集發(fā)出的語音并估計(jì)說話人的位置，從而提高語音識(shí)別率等的技術(shù)。另外，例如在專利文獻(xiàn)2、3中，公開了使用語音信號(hào)處理技術(shù)來抑制風(fēng)噪等噪聲的技術(shù)。另外，例如，在專利文獻(xiàn)4中，公開了能夠防止噪聲混入的話筒模塊的搭載方法。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2001-13994號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2010-283506號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利第3146804號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本專利第3936154號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在車載用音響處理裝置中，為了高精度地收集說話人的語音，有時(shí)將話筒模塊配置在說話人附近，由與多個(gè)話筒模塊獨(dú)立地設(shè)置的頭單元進(jìn)行對(duì)輸入至話筒模塊的語音的處理。但是，車廂內(nèi)產(chǎn)生的噪聲根據(jù)位置而不同。因此，存在下述問題：輸入至話筒模塊的語音會(huì)因話筒模塊的配置位置而包含大量噪聲，從而導(dǎo)致語音處理的精度下降。上述專利文獻(xiàn)1～4中對(duì)于解決此種問題的結(jié)構(gòu)未作任何公開。

本發(fā)明的目的在于提供提高在車廂內(nèi)收集的語音的處理精度的車載用音響處理裝置。

解決問題的方案

本發(fā)明的一方案的車載用音響處理裝置采用下述結(jié)構(gòu)，車載用音響處理裝置包括設(shè)置在車廂內(nèi)的話筒模塊和與所述話筒模塊分離地設(shè)置在所述車廂內(nèi)的頭單元，其中，所述話筒模塊包括：多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件，將所輸入的語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；以及靈敏度校正單元，對(duì)從所述多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件輸入的信號(hào)，校正所述多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件間的靈敏度的偏差，將經(jīng)所述靈敏度校正單元處理的信號(hào)輸出到所述頭單元。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供提高在車廂內(nèi)收集的語音的處理精度的車載用音響處理裝置。

附圖說明

圖1是表示搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的車輛內(nèi)部的示意圖。

圖2是表示搭載有本發(fā)明的實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的車輛內(nèi)部的示意圖。

圖3A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的話筒模塊的結(jié)構(gòu)的立體圖。

圖3B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的話筒模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的語音信號(hào)處理的功能的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的語音信號(hào)處理的功能分擔(dān)的圖。

圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的話筒模塊與頭單元各自的功能分配中的DSP(DSP：Digital Signal Processing，數(shù)字信號(hào)處理器)處理量的差異等的圖。

圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

首先，使用圖1來說明本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的配置例。圖1是表示搭載有本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的車輛內(nèi)部的示意圖。此外，圖1中，為了便于說明，示出了右舵型的車輛，但搭載本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的車輛也可為左舵型的車輛。另外，本實(shí)施方式中，以車輛為汽車的情況為例進(jìn)行說明，但車輛并不限定于汽車。

如圖1所示，車輛1具備前擋玻璃2、方向盤4、頭頂控制臺(tái)(OHC)5及頭單元7。頭頂控制臺(tái)5被安裝在駕駛員3的頭頂左方，即，在車輛1內(nèi)部的天花板上安裝在前方中央部。在該頭頂控制臺(tái)5中，設(shè)有供車輛1的乘員(駕駛員、同乘人員)的語音等的聲壓進(jìn)入的聲壓進(jìn)入孔6。在聲壓進(jìn)入孔6的背面?zhèn)龋渲糜泻笫龅脑捦材K(參照?qǐng)D2、圖3)。

頭單元7是與話筒模塊一起構(gòu)成本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的裝置。頭單元7被配置在駕駛席的前方部分，通過電氣布線與話筒模塊連接(未圖示)，輸入從話筒模塊輸出的語音信號(hào)。

本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置采用下述結(jié)構(gòu)：話筒模塊與頭單元分離地配置，話筒模塊被配置于車輛內(nèi)部的天花板。該結(jié)構(gòu)與話筒模塊內(nèi)置于頭單元的結(jié)構(gòu)相比，說話人(乘員)與話筒模塊的距離變近，因此能夠進(jìn)一步發(fā)揮話筒模塊的性能。例如，若話筒模塊與說話人的距離達(dá)到3倍，則話筒模塊的SN比(SN比：Signal-Noise Ratio，信噪比)將惡化約10dB(與距離的對(duì)數(shù)成正比地惡化)。因而，話筒模塊與說話人的距離盡可能接近為好，話筒模塊在實(shí)用上最理想的是配置于車輛內(nèi)部的天花板。

圖1中，表示了將話筒模塊設(shè)置于頭頂控制臺(tái)5內(nèi)的示例，但話筒模塊也可嵌入車輛1的天花板內(nèi)。該結(jié)構(gòu)中，也能夠?qū)⒃捦材K配置在說話人的附近。圖2表示將話筒模塊嵌入車輛的天花板內(nèi)的結(jié)構(gòu)的示例。

如圖2所示，車輛1具備話筒模塊9a～9f、頭單元10、中繼模塊11及電氣布線12。頭單元10既可與圖1同樣地配置在駕駛席的前方部分，也可配置于車輛1各部的天花板。中繼模塊11是中繼話筒模塊9a～9f與頭單元10的裝置。另外，設(shè)置在各坐席附近的話筒模塊9a～9f經(jīng)由電氣布線12與中繼模塊11連接。另外，中繼模塊11經(jīng)由電氣布線12連接于頭單元10。因而，圖2的示例中，由話筒模塊9a～9f輸入的語音作為語音信號(hào)，經(jīng)由中繼模塊11輸出到頭單元10。

話筒模塊9a～9f與頭單元10之間的電氣布線12的傳輸方式既可為模擬傳輸方式，也可為數(shù)字傳輸方式。但是，在如圖2所示般存在多個(gè)話筒模塊的情況下、或者話筒模塊內(nèi)的音響元件存在2個(gè)以上的情況下，若使用數(shù)字傳輸方式，則能夠?qū)嵤┬盘?hào)的復(fù)用化，因此理想的是使用數(shù)字傳輸方式。另外，通過使用數(shù)字傳輸方式，如后所述，在實(shí)施回聲抵消時(shí)，能夠使話筒模塊與頭單元間的時(shí)鐘同步大致一致，與模擬傳輸相比，能夠提高車載用音響處理裝置的性能。

作為數(shù)字傳輸方式，理想的是普遍用于車載LAN用的I2S、CXPI、LIN、CAN、FlexRay、MOST、IEEE1394(別稱“FireWire”(注冊(cè)商標(biāo)))、LVDS、USB等。

另外，當(dāng)在話筒模塊9a～9f與頭單元10間的數(shù)字信號(hào)的交換中使用復(fù)用傳輸方式(信號(hào)的復(fù)用化)時(shí)，即使音響轉(zhuǎn)換元件或話筒模塊的數(shù)量多，也能夠減少所用的布線數(shù)。因而，在將車載用音響處理裝置搭載于車輛時(shí)，能夠削減布線所需的費(fèi)用，從而有利。

接下來，使用圖3，對(duì)使用圖1及圖2所說明的話筒模塊的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。圖3A是表示話筒模塊的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖3B是表示話筒模塊的結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖3A中，話筒模塊13具有上部殼體14。在上部殼體14的上表面，也可配置防止塵埃等進(jìn)入的罩布。另外，話筒模塊13具有保持音響轉(zhuǎn)換元件的支架15和音響轉(zhuǎn)換元件16。圖3A、圖3B中，表示了音響轉(zhuǎn)換元件16為2個(gè)的形態(tài)，但并不限定于2個(gè)，也可配置2個(gè)以上。

另外，圖3A、圖3B中，將話筒模塊13表示為駐極體電容式話筒(ECM：Electret Condenser Microphone)，但也可為被稱作MEMS(MEMS：Micro Electro Mechanical Systems，微型機(jī)電系統(tǒng))話筒的另一形態(tài)的音響轉(zhuǎn)換元件。

另外，話筒模塊13具有連接器17、電路基板18、連接器19、連接器20、電氣電子零件21及底面殼體22。連接器17用于將音響轉(zhuǎn)換元件16連接至電路基板18。連接器19被設(shè)置在電路基板18上，用于連接連接器17。連接器20用于從話筒模塊13輸出電信號(hào)。電氣電子零件21存在多個(gè)，將輸入至音響轉(zhuǎn)換元件16的語音信號(hào)(聲壓)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。電氣電子零件21還包含實(shí)施音響信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。

此外，連接器20的輸出形式既可為模擬輸出，也可為數(shù)字輸出，并無特別規(guī)定。另外，也可為不設(shè)置連接器20，而從電路基板18直接連接或接合電信號(hào)輸出用布線的形態(tài)。

接下來，使用圖4來說明本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置的語音信號(hào)處理。圖4是表示車載用音響處理裝置的語音信號(hào)處理的功能的圖。圖4所示的23～28的各功能如后述的圖5中所示，被安裝于話筒模塊或頭單元中的任一者。

如圖4所示，話筒模塊具備多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件23。多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件23中輸入語音信號(hào)(例如說話人的語音與噪聲混合存在的聲音)，并將該語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

靈敏度校正功能24(也稱作靈敏度校正單元)對(duì)從多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件23輸入的信號(hào)，校正多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件23間的靈敏度或相位的偏差。此外，圖4、圖5中，將靈敏度校正功能24圖示為“靈敏度、相位校正”。

噪聲去除功能25(也稱作噪聲去除單元)對(duì)從靈敏度校正功能24輸入的信號(hào)進(jìn)行不相關(guān)分量的提取，抑制并去除風(fēng)、振動(dòng)、熱噪聲等噪聲。此外，圖4、圖5中，將噪聲去除功能25圖示為“振動(dòng)/風(fēng)/熱噪聲去除”。

自適應(yīng)波束成形器26(也稱作自適應(yīng)波束成形器單元)對(duì)從噪聲去除功能25輸入的信號(hào)實(shí)施基于指向性控制的聲音空間分離。

回聲抵消器27(也稱作回聲抵消器單元)對(duì)從自適應(yīng)波束成形器26輸入的信號(hào)，進(jìn)行例如實(shí)施免提通話時(shí)的回聲與說話人的語音的分離。在實(shí)施回聲抵消時(shí)，需要揚(yáng)聲器信號(hào)，因此將揚(yáng)聲器信號(hào)32輸入回聲抵消器27。

始終學(xué)習(xí)型多通道維納濾波器(Mch WF)28對(duì)從回聲抵消器27輸入的信號(hào)進(jìn)行線性或非線性運(yùn)算，以進(jìn)行聲音的分離。

另外，在圖4中，29、30、31及33表示電信號(hào)，29表示目標(biāo)聲音(說話人的語音等)與噪聲的混合信號(hào)，30表示包含較多目標(biāo)聲音的信號(hào)，31表示包含較多噪聲的信號(hào)，33表示從揚(yáng)聲器輸入的信號(hào)。

接下來，對(duì)上述語音信號(hào)處理的功能分擔(dān)進(jìn)行說明。圖5表示圖4所示的語音信號(hào)處理的各功能由話筒模塊與頭單元來分擔(dān)安裝的示例。圖5中表示了[1]～[6]這6種功能分擔(dān)的示例。

圖5的[1]表示在話筒模塊中僅搭載有多個(gè)音響轉(zhuǎn)換元件，而在頭單元中安裝有圖4所示的靈敏度校正功能24～始終學(xué)習(xí)型多通道維納濾波器28的形態(tài)。[1]所示的功能配置(功能分配)作為車載用音響處理裝置的功能配置可市面采購(gòu)。

圖5的[2]～[6]分別表示將圖4所示的靈敏度校正功能24～始終學(xué)習(xí)型多通道維納濾波器28中的至少一個(gè)安裝于話筒模塊的形態(tài)。

本實(shí)施方式的車載用音響處理裝置采用圖5的[2]～[6]中的任一種功能配置。上述[2]～[6]的功能配置的選擇是考慮圖6所示的條件來決定的。

接下來，使用圖6來說明在上述功能配置的選擇時(shí)所考慮的條件。圖6是表示圖5所示的[1]～[6]的功能配置中的DSP處理量的差異，并且表示話筒模塊是否需要輸入揚(yáng)聲器信號(hào)的差異(參照?qǐng)D4)的表。圖6中的[MIPS]是表示DSP處理能力的單位，是“Million Instructions Per Second，百萬條指令每秒”的縮寫。此外，圖6的[1]～[6]的MIPS數(shù)是使用普通的DSP時(shí)的大致的估算值，未必固定為該值。

圖6中，話筒模塊的DSP處理負(fù)載在[1]時(shí)為最小，[6]時(shí)為最大。另一方面，頭單元的DSP處理負(fù)載在[1]時(shí)為最大，[6]時(shí)為最小。另外，揚(yáng)聲器信號(hào)向話筒模塊的輸入在[1]至[4]時(shí)不需要，但在[5]與[6]時(shí)需要。另外，話筒模塊信號(hào)輸出數(shù)在[1]至[3]時(shí)較多，[4]與[5]時(shí)比[1]至[3]時(shí)少，而且，[6]時(shí)，信號(hào)輸出數(shù)達(dá)到最小(參照?qǐng)D5中的信號(hào)輸出數(shù)(箭頭的數(shù)量))。對(duì)于輸入話筒模塊的信號(hào)的頭單元的輸入數(shù)而言，輸入數(shù)對(duì)應(yīng)于話筒模塊的[1]至[6]的輸出數(shù)而變化。

將話筒模塊與頭單元以怎樣的功能配置搭載于車輛中，是鑒于車輛搭載時(shí)的各種狀況、以及上述圖6的各條件來決定的。

接下來，使用圖7來記載使本實(shí)施例中的回聲抵消功能無故障地動(dòng)作的方法。

圖7是由話筒模塊輸入聲音(聲壓)，由揚(yáng)聲器輸出聲音(聲壓)的車載用音響處理裝置的示意圖。在圖7中，34表示音響轉(zhuǎn)換元件其自身或話筒模塊，35表示揚(yáng)聲器，36表示將由話筒模塊34輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字振動(dòng)的A/D(A/D：analog to digital，模擬/數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，37表示實(shí)施數(shù)字信號(hào)處理的信號(hào)處理單元，38表示將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D/A(D/A：digital to analog，數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換器，圖中的箭頭表示電信號(hào)的流動(dòng)。從揚(yáng)聲器35輸出模擬信號(hào)以作為聲音。

圖7表示將作為模擬信號(hào)的語音等的聲音暫時(shí)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換(D/A轉(zhuǎn)換)為模擬信號(hào)。在模擬輸入/輸出設(shè)備(A/D轉(zhuǎn)換器36與D/A轉(zhuǎn)換器38)的轉(zhuǎn)換動(dòng)作中，使用采樣時(shí)鐘，但設(shè)備彼此的采樣時(shí)鐘有時(shí)會(huì)不同，必須進(jìn)行時(shí)鐘同步，或者對(duì)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)再次進(jìn)行采樣處理，以吸收時(shí)鐘的差異。若采樣頻率變高，則經(jīng)由電纜等傳輸路徑的時(shí)鐘同步將變得困難，因此在數(shù)字信號(hào)連接中，也有時(shí)會(huì)使用非同步的通信方法。在對(duì)通過非同步通信傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行再采樣時(shí)，為了由已數(shù)字化的信號(hào)非同步地成為另一時(shí)鐘的數(shù)據(jù)，也可采用使用超采樣的方法。

如上所述，通過采用取得模擬輸入/輸出設(shè)備間的時(shí)鐘同步，或者吸收時(shí)鐘差異的方法，能夠使回聲抵消功能無故障地動(dòng)作。

如以上所說明，根據(jù)本實(shí)施方式，通過圖5所示的[2]～[6]中的任一功能配置來構(gòu)成話筒模塊與頭單元，因此在車廂內(nèi)收集的語音的處理精度不會(huì)取決于話筒模塊的配置位置。因而，本實(shí)施方式中，能夠提高在車廂內(nèi)收集的語音的處理精度。

在2015年2月16日申請(qǐng)的特愿第2015-027529號(hào)的日本專利申請(qǐng)所包含的說明書、附圖及說明書摘要的公開內(nèi)容，全部被引用于本申請(qǐng)。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明能夠利用于在汽車的車廂內(nèi)用于免提通話或語音識(shí)別的車載用音響處理裝置。

附圖標(biāo)記說明

1 車輛

2 前擋玻璃

3 駕駛員

4 方向盤

5 頭頂控制臺(tái)

6 聲壓進(jìn)入孔

7、10 頭單元

9a、9b、9c、9d、9e、9f、13 話筒模塊

11 中繼模塊

12 電氣布線

14 上部殼體

15 支架

16、23 音響轉(zhuǎn)換元件

17、19、20 連接器

18 電路基板

21 電氣電子零件

22 底面殼體

24 靈敏度校正功能

25 噪聲去除功能

26 自適應(yīng)波束成形器

27 回聲抵消器

28 始終學(xué)習(xí)型多通道維納濾波器

29、30、31、33 電信號(hào)

32 揚(yáng)聲器信號(hào)

34 音響轉(zhuǎn)換元件或話筒模塊

35 揚(yáng)聲器

36A/D 轉(zhuǎn)換器

37 信號(hào)處理部

38D/A 轉(zhuǎn)換器