CN108353226A - 声音信号控制设备、声音信号控制方法和记录介质 - Google Patents

Abstract

一种信息处理设备(20)设置有：估计器(230)，用于基于受试人的生物信息来估计睡眠指标(M)，睡眠指标(M)指示所述受试人的睡眠深度；以及音量控制器(268)，用于对调节第一回放声音信号(P1)的幅度并产生第二回放声音信号(P2)的音量调节器(267)进行控制，使得基于所述受试人所处的环境中的环境声音的音量和睡眠指标(M)来调节第一回放声音信号(P1)。

Description

声音信号控制设备、声音信号控制方法和记录介质

技术领域

本发明涉及用于控制声音信号的技术。

背景技术

近年来，已经提出了通过检测例如身体运动、呼吸和心跳的生物信息并且根据所检测到的生物信息生成声音来改善睡眠或诱导放松的技术(例如，专利文献1)。还已知一种技术，通过该技术在系统中根据睡眠深度来控制音量，在该系统中还根据人的放松状态控制音频信号再现(例如，专利文献2)。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请特开No.H04-269972。

专利文献2：PCT国际申请公开No.JP-T-2008-525055的日文翻译。

发明内容

本发明要解决的问题

通常，人的睡眠模式为以一定的节律进行轻睡眠和深睡眠，以约90分钟的周期每晚重复四到五次。在睡眠期间，除了引导用户进入良好睡眠的回放声音之外，用户还可以听到包括例如室内空调的声音以及室外交通噪音的环境声音。

在传统技术中，是在不考虑环境声音的情况下确定回放声音的音量。在该情况下，当用户由于环境声音而难以听到回放声音时，回放声音无法引导用户进入良好睡眠的状态。可替代地，在用户的睡眠很轻并且回放声音和环境声音结合的总音量超过预定水平的情况下，用户被唤醒并且妨碍了用户进入良好睡眠。

鉴于上述情况建立本发明，并且本发明的目的是通过在考虑环境声音的同时控制回放声音信号来改善受试人的睡眠。

解决该问题的方式

为了解决上述问题，根据本发明的声音信号控制设备的一个方面包括：估计器，构造为基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及音量控制器，构造为对通过调节第一回放声音信号的幅度来产生第二回放声音信号的音量调节器进行控制，使得基于所述睡眠指标和所述受试人所处的环境中的环境声音的音量来调节所述幅度。

根据本发明的声音信号控制方法的一个方面包括：基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；对通过调节第一回放声音信号的幅度来产生第二回放声音信号的音量调节器进行控制，使得基于所述睡眠指标和所述受试人所处的环境中的环境声音的音量来调节所述幅度。

根据本发明的记录介质的一个方面是计算机可读记录介质，其上记录有使计算机执行以下处理的程序：睡眠指标估计处理，其基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及音量控制处理，其对通过调节第一回放声音信号的幅度来产生第二回放声音信号的音量调节器进行控制，使得基于所述睡眠指标和所述受试人所处的环境中的环境声音的音量来调节所述幅度。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的包括信息处理设备的系统的整体构造的示图。

图2是示出信息处理设备的功能构造的框图。

图3是用于描述事件和睡眠深度之间的关系的说明图。

图4是示出声音信号生成器的示例性构造和调节器的示例性构造的框图。

图5是示出睡眠期间睡眠指标变化的曲线图。

图6是示出环境声音的音量和回放声音的音量之间的关系的曲线图。

图7是用于描述信息处理设备的操作的流程图。

图8是示出根据第二实施例的调节器的构造的框图。

图9是示出环境声音的频谱、校正的回放声音的频谱和1/f特性之间的示例性关系的曲线图。

图10是示出根据变型例的系统的整体构造的示图。

具体实施方式

下面，将参照附图描述本申请的实施例。

第一实施例

图1是示出根据第一实施例的包括信息处理设备20的系统1的整体构造的示图。如该图所示，系统1构造为包括传感器11、信息处理设备20、扬声器51和麦克风70。系统1的目的是通过使躺在床5上的受试人E听到从扬声器51发出的声音(回放声音)来改善受试人E的睡眠质量。声音处理设备20能够分别播放多条声音信息。系统1用传感器11检测受试人E的生物信息，并基于所检测到的生物信息来估计受试人E的睡眠深度。在系统1中，麦克风70将受试人E听到的声音转换成声音信号。受试人E听到的声音包括受试人E所处的环境中的环境声音以及从扬声器51发出的回放声音(根据声音信息的回放声音)。麦克风70接收的声音中的环境声音不同于回放声音。系统1基于受试人E的睡眠深度并且基于环境声音来调节回放声音的音量，使得受试人E在处于轻睡眠状态时能够听到回放声音并且不会醒来。

传感器11由例如片状压电元件形成，并且例如放置在床5的床垫的下部处。受试人E在床5上躺下后，传感器11检测受试人E的生物信息。传感器11检测受试人E的由包括呼吸和心跳的生物活动引起的身体运动。传感器11输出检测到的信号，其中叠加有与这些生物活动相关的分量(生物信息)。为了说明的目的，附图示出了将检测到的信号有线传送到信息处理设备20的构造。可替代地，检测信号可以无线传送。

信息处理设备20能够基于从传感器11输出的检测到的信号(生物信息)来获取受试人E的呼吸周期BRm、心跳周期HRm和身体运动。信息处理设备20例如是移动终端或个人计算机。

扬声器51以向躺在床5上的受试人E发出声音的方式布置。扬声器51利用内置放大器放大从信息处理设备20输出的回放声音信号并且发出根据所放大的回放声音信号的声音(回放声音)。麦克风70放置在枕头附近。麦克风70将受试人E听到的声音转换成声音信号(其为电信号)并输出该声音信号。麦克风70将声音转换成声音信号，所述声音包括根据声音信息的回放声音以及诸如空调或外部车流的环境声音。在该实施例中，从扬声器51向受试人E发出根据基于声音信息而产生的回放声音信号的回放声音被称为“播放声音”。

图2是示出系统1的元件中的主要属于信息处理设备20的功能块的构造的框图。如该图所示，信息处理设备20包括A/D转换器205和271、控制装置200、存储装置250、D/A转换器261和输入装置237。

存储装置250是计算机可读记录介质的示例。此外，存储装置250是非暂时性记录介质。存储装置250是任何公众已知格式的记录介质，例如半导体记录介质、磁记录介质或光记录介质。存储装置250可以是这些记录介质的组合。在本说明书中，“非暂时性”记录介质包括除了临时记录暂时性传播信号的记录介质(例如，传输线)以外的所有类型的计算机可读记录介质，并且不排除易失性记录介质。

存储装置250存储由控制装置200执行的程序、声音信息表251和个人表252。声音信息表251存储多条声音信息。这里，声音信息可以是任何数据，声音信号生成器40(稍后描述)基于该数据可以生成回放声音信号。例如，声音信息可以是通过将音乐演奏信息转换成数据而生成的音乐演奏数据、可以是控制声音信号生成器40的参数、或者可以是波形数据。简而言之，声音信息是用于控制声音信号生成器40的任何信息。

控制装置200由例如CPU的处理装置形成。通过取得存储在存储装置250中的程序并执行该程序，控制装置200用作获取器210、生物周期识别器220、估计器230、回放控制器240、生成第一回放声音信号P1的声音信号生成器40、通过调节第一回放声音信号P1而生成第二回放声音信号P2的调节器260以及回波消除器270。可替代地，这些功能的所有或部分可以由专用电子电路系统来实现。例如，声音信号生成器40可以由LSI(大规模集成电路)来实现。

A/D转换器205将从传感器11输出的检测到的信号转换成数字信号。获取器210将检测到的信号以数字格式存储在内部存储器中，然后将数字的检测到的信号输出至生物周期识别器220并输出至估计器230。生物周期识别器220基于包括在来自传感器11的检测到的信号中的生物信息来识别受试人E的呼吸周期BRm和心跳周期HRm。生物周期识别器220将受试人E的呼吸周期BRm和心跳周期HRm输出至估计器230和回放控制器240中的每一个。更具体地，生物周期识别器220从检测到的信号中提取与人类心跳的频率范围对应的频率分量。随后，生物周期识别器220执行使用预定阈值量化该频率分量的处理，并且根据处理结果识别心跳周期HRm。叠加在检测到的信号中的心跳分量的幅度比叠加在检测到的信号中的呼吸分量的幅度小。因此，在生物周期识别器220从检测到的信号中提取心跳分量的情况下，生物周期识别器220可以被调整为提取幅度比呼吸分量小的分量。生物周期识别器220从检测到的信号中提取与人类呼吸的频率范围对应的频率分量。生物周期识别器220执行使用预定阈值量化该频率分量的处理，并且根据处理结果识别呼吸周期BRm。呼吸周期BRm和心跳周期HRm在回放控制器240中用作生物节律。这里，生物周期识别器220可以识别每分钟的呼吸率BR而不是呼吸周期BRm。生物周期识别器220可以识别每分钟的心率HR而不是心跳周期HRm。换句话说，生物周期识别器220识别与心跳有关的心跳信息以及识别与呼吸有关的呼吸信息。呼吸信息和心跳信息用于控制在声音信号生成器40中生成的心跳关联声音的声音信号的节奏，并且用于控制在声音信号生成器40中生成的呼吸关联声音的声音信号的节奏。心跳关联声音的声音信号和呼吸关联声音的声音信号包括在第一回放声音信号P1中。呼吸信息和心跳信息与控制声音信号生成器40的参数相对应。指示心跳关联声音的信息和指示呼吸关联声音的信息都是声音信息并且都存储在声音信息表251中。这里，假设指示心跳关联声音的信息是具有长度接近心跳周期长度的振幅包络的波形数据；且指示呼吸关联声音的信息是具有长度接近呼吸周期长度的振幅包络的波形数据。在这种情况下，回放控制器240控制声音信号生成器40，使得声音信号生成器40将重复输出作为心跳关联声音信号的波形数据，该波形数据是指示每个心跳周期HRm的心跳关联声音的信息；并且声音信号生成器40将重复输出作为呼吸关联声音信号的波形数据，该波形数据是指示每个呼吸周期BRm的呼吸关联声音的信息。用这种方式，控制了心跳关联声音的节奏(回放速度)和呼吸关联声音的节奏(回放速度)。

存在根据声音信息控制声音节奏的多种方式。例如，可以预先准备具有不同节奏的波形数据，回放控制器240可以从具有不同节奏的波形数据中选择具有匹配心跳周期HRm或呼吸周期BRm的节奏的波形数据。可替代地，在声音信息是音乐演奏数据的情况下，回放控制器240可以控制声音信号生成器40使得根据音乐演奏数据而生成的声音信号的节奏随呼吸的节奏或心跳的节奏的变化而变化。

受试人E使用输入装置237以设置各种设置。输入装置237是触摸面板或键盘。输入装置237包括受试人E上床睡觉时操作的开始按钮以及受试人E起床时操作的停止按钮。受试人E通过使用输入装置237能够输入例如唤醒时间的信息。输入装置237还用于在受试人E使用系统1之前进行的听力测试。

在该实施例中，估计器230基于获取器210获取的生物信息来估计指示受试人的睡眠深度的睡眠指标M。睡眠深度是睡眠指标M的示例。估计器230通过回放控制器240将睡眠指标M提供给调节器260。在该示例中，估计器230估计以下七个阶段中的睡眠深度，该睡眠深度指示受试人E的状态从休息转变为深睡眠再转变为醒来的睡眠的深度：“Stand(上床睡觉或起床)”、“Wake(清醒)”、“REM(REM睡眠)”、“ST1(第一阶段)”、“ST2(第二阶段)”、“ST3(第三阶段)”、以及“ST4(第四阶段)”。在该示例中，估计器230估计指示睡眠在这七个阶段的深度的睡眠深度。可替代地，估计器230可以估计睡眠在五个阶段的深度，其中第一阶段ST1和第二阶段ST2被归类为“轻睡眠”，第三阶段ST3和第四阶段ST4被归类为“深睡眠”。

更具体地，当紧接在受试人E进入睡眠之后或紧接在受试人E醒来之前身体运动发生很大变化时，估计器230估计受试人E的状态是“上床睡觉或起床”。当受试人E以相对小的身体运动休息、并且在受试人E的脑波模式中β波占主导时，估计器230估计受试人E的状态是“清醒”。当在受试人E的脑波模式中出现θ波时，估计器230估计受试人E的状态是“第一阶段ST1和第二阶段ST2”。当在受试人E的脑波模式中出现δ波时，估计器230估计受试人E的状态是“第三阶段ST3和第四阶段ST4”。当在受试人E的脑波模式中出现θ波、并且呼吸浅而不规则时，估计器230估计受试人E的状态是“REM睡眠”。任何其他已知的方法可以用于估计睡眠深度。

在该实施例中，为了引导受试人E进入良好睡眠，回放控制器240根据睡眠区间来管理将要播放的声音信息，其中睡眠区间是根据睡眠期间睡眠深度的时间变化沿着时间轴将受试人的睡眠分成的各个区间。更具体地，回放控制器240通过恰当地利用根据各睡眠区间的声音信息来针对不同的睡眠区间执行不同的事件。如图3所示，这样的事件包括：睡眠开始诱导SI(SleepIN，睡眠进入)、深睡眠诱导DS(DeepSleep，深睡眠)、等待序列IDL、唤醒防止SA(StopAwakening，禁止唤醒)、唤醒WA(WakeUp，睡醒)、以及闹钟AL(Alarm，闹钟)。

执行睡眠开始诱导SI以引导受试人E在受试人E上床之后直到睡眠深度达到第二阶段ST2的时段期间进入睡眠。执行深睡眠诱导DS以引导受试人E在睡眠深度从第二阶段ST2变化到第四阶段ST4的时段期间和睡眠深度持续在第四阶段ST4的时段期间进入更深的睡眠。在深睡眠诱导DS之后执行等待序列IDL，并且在等待序列IDL开始后经过预定长度的时间后结束等待序列IDL。在执行等待序列IDL之后，睡眠深度倾向于从第四阶段ST4转变到较浅的睡眠深度。当睡眠深度随着睡眠深度变浅而进入REM睡眠阶段或更轻的睡眠阶段之后过去了时间长度TREM时，开始唤醒防止SA。在唤醒防止SA开始之后过去了预定长度的时间后，或者在睡眠深度达到第二阶段ST2之后，要执行的事件从唤醒防止SA转换到深睡眠诱导DS。在位于闹钟设置时间之前、且到闹钟设置时间的时间长度为TWS的时间点处开始唤醒WA，并且紧接在闹钟设置时间之前结束。闹钟AL从闹钟设置时间开始执行，直到受试人E操作停止按钮。这里，睡眠开始诱导SI对应于睡眠开始时段，其从受试人E上床睡觉的时间点开始直到睡眠深度到达深睡眠水平(第二阶段ST2)的时间点为止。唤醒WA和闹钟AL对应于睡醒准备阶段，其从位于闹钟设置时间之前、且到闹钟设置时间的时间长度为TWS的时间点开始直到受试人E醒来的时间为止。深睡眠诱导DS、等待序列IDL和唤醒防止SA对应于从睡眠开始时段的结束开始直到睡醒准备时段的开始为止的睡眠时段。回放控制器240将睡眠分成睡眠开始时段、睡眠时段和睡醒准备时段。回放控制器240向音量控制器268提供对音量控制器268根据时段来控制回放声音的音量来说所必要的信息。

一般来说，在从平静状态转变为深睡眠的时段期间,人的呼吸周期BRm和心跳周期HRm趋于变长。在该时段内，这些周期的变化趋向于变小。此外，随着睡眠变得更深，身体运动会变得更少。考虑到这些趋向，估计器230基于获取器210获取的生物信息以及生物周期识别器220识别的呼吸周期BRm和心跳周期HRm，通过将呼吸周期BRm的变化、心跳周期HRm的变化和每单位时间身体移动的次数进行组合并将组合的结果与多个阈值进行比较来估计睡眠深度。可替代地，估计器230可以仅基于心跳周期HRm来估计睡眠深度。

人的睡眠可以概括地分类为睡眠轻的REM睡眠和睡眠深的非REM睡眠。在入睡之后，人的睡眠首先转变为非REM睡眠，然后转变为轻睡眠，即REM睡眠。在人的睡眠中，具有不同特性的两种类型的睡眠以固定的节律重复，即以大约90分钟的周期每晚重复四至五次。以这种方式，人的睡眠深度以大约90分钟的周期进行变化。在下文中，晚间的睡眠深度的时间变化被称为睡眠周期。

如上所述，麦克风70将包括环境声音N和回放声音P的声音转换成声音信号S，并将声音信号S提供给A/D转换器271。A/D转换器271将声音信号S从模拟格式转换成数字格式，并将数字的声音信号S输出至回波消除器270。

回波消除器270基于声音信号S和第二回放声音信号P2输出指示环境声音N的环境声音信号S1。此处的声音信号S是在从输入有环境声音N和根据第二回放声音信号P2导出的回放声音P的麦克风70输出之后被转换成数字信号的信号。回波消除器270例如从经数字转换的声音信号S中减去第二回放声音信号P2,以生成环境声音信号S1并将该环境声音信号S1输出至调节器260。

回放控制器240从存储在声音信息表251中的多条声音信息中指定一条待播放的声音信息。

在受试人E第一次使用系统1时，回放控制器240生成受试人E的个人资料，并将受试人E的个人资料存储在存储装置250的个人表252中。为了通过使用声音来改善受试人E的睡眠质量，需要受试人E能够恰当地听到声音。由此，测量关于受试人E听力的信息(音量信息和声音质量信息)。回放控制器240将关于受试人E听力的信息存储在个人表252中。

基于预先执行的听力测量的结果，控制声音信息的回放。受试人E的听力通过测试来测量，该测试测试在回放控制器240控制调节器260使得从扬声器51输出的声音的音量改变的条件下，处于睡眠姿势的受试人E是否能够听到安装在卧室中的扬声器51输出的声音。更具体地，通过以下测试测量听力：在从扬声器51输出的声音的音量持续变化的条件下，当从扬声器51输出的声音变为听不见时，受试人E按下按钮。可替代地，可以分别测量以下两种音量：在从扬声器51输出的声音的音量持续减小的条件下，当从扬声器51输出的声音变为受试人E听不见时，来自扬声器51的声音的音量；以及在从扬声器51输出的声音的音量持续增加的条件下，当从扬声器51输出的声音变为受试人E可听见时，来自扬声器51的声音的音量。接下来，将基于这两个值之间的比较的合理的平均值用作听力测试结果。可替代地，可以分别播放不同音量的声音，并且可以通过所播放的声音中受试人E可听见的声音的数量来估计听力。回放控制器240使用受试人E的听力的测量值来校正播放的声音信息的标准音量，使得从扬声器51输出的声音的音量处于受试人E可听见的音量。类似地，通过使用不同频率测量受试人E听力的测试来测量受试人E的听力的频率特性。

总的来说，回放控制器240基于对受试人E听力的测量结果、根据受试人E的听力，通过控制调节器260来调节回放声音P的音量和声音质量。更具体地，回放控制器240输出用于控制声音质量的第一控制信号C1和用于控制音量的第二控制信号C2。第一控制信号C1指定待设置的频率特性，第二控制信号指定待设置的音量。

根据处于实际睡眠姿势中的受试人E是否能够听到从扬声器51输出的声音的测量结果来修改这种调节。结果，这种调节包括根据装置的声学特性和声场环境的特性的调节。换句话说，可以根据受试人E的听力特性、声学特性和环境特性来校正回放声音。

接下来，声音信号生成器40基于回放控制器240指定的声音信息来输出第一回放声音信号P1。调节器260调节第一回放声音信号P1的幅度和频率特性以输出第二回放声音信号P2。

图4示出了声音信号生成器40和调节器260的详细构造。声音信号生成器40包括第一声音信号生成器410、第二声音信号生成器420、第三声音信号生成器430和混合器451。第一声音信号生成器410利用指示呼吸关联声音的信息以与呼吸周期BRm相关联的周期来重复性地生成呼吸关联声音信号。

第二声音信号生成器420利用指示心跳关联声音的信息以与心跳周期HRm相关联的周期来重复性地生成心跳关联声音信号。第三声音信号生成器430以既不与呼吸周期BRm相关联又不与心跳周期HRm相关联的周期重复性地生成背景声音信号。在下面的描述中，根据以与生物周期(例如呼吸周期BRm和心跳周期HRm)无关的时间间隔生成的背景声音信号的声音可以被称为“背景声音”。这种背景声音的示例包括海浪声、风声、溪流声和人群声。将被理解的是，声音信息包括三种元素：指示心跳关联声音的信息、指示呼吸关联声音的信息和指示背景声音的信息。可以进一步提供第四声音信号生成器，所述第四声音信号生成器可以生成指示音乐的信息。

在回放控制器240指定的时刻，第一信号生成器410至第三声音信号生成器430将要从存储装置250的声音信息表251中检索的声音信息(例如，指示心跳关联声音的信息、指示呼吸关联声音的信息以及指示背景声音的信息)从一个声音信息切换到另一个声音信息。使用检索到的声音信息，第一声音信号生成器410至第三声音信号生成器430以数字格式输出立体声双声道声音信号。混合器将从第一声音信号生成器410至第三声音信号生成器430输出的声音信号进行混合(相加)以输出第一回放声音信号P1。

调节器260包括均衡器265、放大器267、音量控制器268和频率特性控制器269。均衡器265将频率特性应用至第一回放声音信号P1。放大器267是音量调节器的示例，其通过调节第一回放声音信号P1的幅度来生成第二回放声音信号P2。放大器267将应用了频率特性的第一回放声音信号P1进行放大以生成第二回放声音信号P2。

频率特性控制器269控制均衡器265以使得第一回放声音信号P1的频率特性被设置为由第一控制信号C1所指定的频率特性。例如，在受试人E是老年人并且该老年人难以听到高音高的声音时，频率特性控制器269控制均衡器265，使得对于第一回放声音信号P1，1.5KHz的频率被加强3dB，并且2KHz的频率被加强5dB。频率特性控制器269利用第三控制信号C3控制均衡器265，该第三控制信号C3设置第一回放声音信号P1的频率特性以与由第一控制信号C1指定的频率特性相匹配。

音量控制器268基于环境声音信号S1来识别环境声音N的音量(幅度)。更具体地，音量控制器268基于环境声音信号S1来获取环境声音的音量。随后，音量控制器268控制放大器267的增益，使得回放声音P的音量高于环境声音N的音量。用这种方式，放大器267能够输出已经调整了第一回放声音信号P1的幅度的第二回放声音信号P2。这里，第二回放声音信号P2的幅度越大，回放声音P的音量越高。音量控制器268基于指示睡眠深度的睡眠指标M来控制放大器267的增益。更具体地，音量控制器268控制放大器267的增益，使得在睡眠的时段的至少一部分中，回放声音P的音量高于环境声音N的音量，并且随着睡眠指标M所指示的睡眠深度变浅，回放声音P的音量与环境声音N的音量之差变小。在如上所述控制增益之后，音量控制器268还基于第二控制信号C2来控制放大器267的增益。

参照图5和图6，现在将描述基于睡眠指标M的增益控制。图5是示出睡眠期间睡眠指标变化的曲线图。图6是示出环境声音N的音量和回放声音P的音量之间的关系的曲线图。如图5所示，在睡眠期间睡眠指标M在多个周期中变化。当睡眠指标M指示深睡眠时，即使从扬声器51输出的声音的音量很高，受试人E也不太可能醒来。当睡眠指标M指示轻睡眠时，即使从扬声器51输出的声音的音量很低，受试人E也可能会醒来。考虑到这一点，音量控制器268在睡眠开始时段中使用环境声音N的音量作为标准，并且控制放大器267，使得回放声音P的音量比该标准高预设音量。此外，音量控制器268控制放大器267的增益，使得在睡眠时段期间，回放声音P的音量高于该标准，并且随着睡眠指标M所指示的睡眠深度变浅，回放声音P的音量与环境声音N的音量之差变小。音量控制器268进一步控制放大器267的增益，使得在睡醒准备时段，回放声音P的音量高于该标准，并且回放声音P的音量与环境声音N的音量之差随着时间而逐渐变大。通过使用使放大器267按上述方式操作的第四控制信号C4，音量控制器268控制放大器267。

因为在睡眠开始时段中，回放声音P的音量比环境声音N的音量高了预设音量，所以可以减少受试人E由于环境声音N而无法听到回放声音P的不便。在睡眠时段期间，根据睡眠深度来控制回放声音P的音量和环境声音N的音量之间的差。因此，可以防止受试人E在睡眠轻时醒来。因为当受试人E的睡眠深时能够听到回放声音P，所以受试人E可以被引导进入良好睡眠。在睡醒准备时段，受试人E可以被诱导唤醒。

图7是示出信息处理设备20的操作的流程图。

首先，回放控制器240判定是否已经操作了开始按钮(步骤S1)。如果判定结果是肯定的，则获取器210获取已经由A/D转换器205转换成数字信号的检测到的信号(生物信息)(步骤S2)。接下来，生物周期识别器220基于包括在检测到的信号中的生物信息来识别受试人E的生物周期(呼吸周期BRm和心跳周期HRm)(步骤S3)。估计器230随后基于呼吸周期BRm、心跳周期HRm和生物信息来估计受试人E的睡眠指标M(步骤S4)。

随后，回放控制器240指定声音信息，并且基于呼吸周期BRm和心跳周期HRm指定根据声音信息生成第一回放声音信号的时刻(步骤S5)。回放控制器240基于存储在个人表252中的关于受试人E的听力的信息来生成第一控制信号C1和第二控制信号C2。回放控制器240将第一控制信号C1、第二控制信号C2和睡眠指标M1输出至调节器260。

随后，声音信号生成器40在由回放控制器240指定的时刻处从声音信息表251中检索由回放控制器240指定的声音信息。声音信号生成器40随后利用检索到的声音信息来生成第一回放声音信号P1(步骤S6)。

随后，回波消除器270从已经由A/D转换器271转换成数字信号的声音信号S(从麦克风70输出的声音信号S)中减去第二回放声音信号P2，以生成环境声音信号S1(步骤S7)。在第二回放声音信号P2未生成的情况下，回波消除器270输出声音信号S作为环境声音信号S1。

随后，调节器260基于第一控制信号C1、第二控制信号C2、睡眠指标M1和环境声音信号S1来调节第一回放声音信号P1，以生成第二回放声音信号P2(步骤S8)。

在步骤S8处，频率特性控制器269控制均衡器265，以使得第一回放声音信号P1的频率特性被设置为由第一控制信号C1所指定的频率特性。随后，音量控制器268基于环境声音信号S1来识别环境声音N的音量。随后，音量控制器268控制放大器267的增益，使得根据第二回放声音信号P2的回放声音P的音量高于环境声音N的音量。用这种方式，放大器267生成已经调整了第一回放声音信号P1的幅度的第二回放声音信号P2。

随后，放大器267将第二回放声音信号P2输出至D/A转换器261。D/A转换器261将第二回放声音信号P2转换成模拟信号，并将模拟的第二声音回放信号P2输出至扬声器51(步骤S9)。扬声器51输出根据模拟的第二回放声音信号P2的回放声音P。

随后，回放控制器240判定是否已经操作了停止按钮(步骤S10)。如果在步骤S10处的判定结果是否定的，则回放控制器240将该处理返回至步骤S2。如果在步骤S10处的判定结果是肯定的，则回放控制器240结束该处理。

第二实施例

接下来，将描述本发明的第二实施例。第二实施例中的信息处理设备20以与第一实施例中的信息处理设备20类似的方式构造，不同之处在于使用了调节器260A而不是调节器260。

图8示出了第二实施例中的调节器260A的构造。调节器260A除了包括调节器260中包括的元件外还包括频率分析仪266。频率分析仪266对环境声音信号S1执行频率分析以识别环境声音N的频谱。频率特性控制器269控制均衡器265以使得在可听频带内回放声音P的频谱高于环境声音N的频谱。

更具体地，对于多条声音信息中的每一条，声音信息表251将示出声音信息的频谱的谱数据与声音信息相关联，并存储谱数据。回放控制器240在选择声音信息时检索与所选择的声音信息相对应的谱数据，并向调节器260A提供检索到的谱数据。频率特性控制器269将谱数据与频率分析仪266的分析结果进行比较，并对均衡器265进行控制，使得在可听频带内回放声音P的频谱高于环境声音N的频谱。

为了不妨碍良好睡眠，优选的是受试人E待听到的声音的频谱低于示出1/f特性的频谱(其中f是频率)。考虑到这一点，频率特性控制器269可以对均衡器265进行控制，使得回放声音P的频谱不超过示出1/f特性的频谱。将参照图9描述细节。假设环境声音N的频谱由N(f)指示，1/f的频谱由R(f)指示，校正前的回放声音P的频谱由P(f)指示，校正后的回放声音P的频谱由P’(f)指示(图9中省略了频谱P(f)的图示)。这里，在N(f)≥P(f)的情况下，频率特性控制器269对均衡器265进行控制，使得P’(f)>N(f)并且R(f)>P’(f)。这里，在N(f)≥P(f)的情况下，频率特性控制器269可以对均衡器265进行控制，使得P’(f)＝(R(f)+P(f))/2。在N(f)<P(f)的情况下，频率特性控制器269可以对均衡器265进行控制，使得R(f)>P’(f)。

如上所述，在本实施例中，识别环境声音N的频谱，对待应用至第一回放声音信号P1的频率特性进行控制，使得可听频带内回放声音P的频谱高于环境声音N的频谱。用这种方式，即使当可以听到环境声音N时，受试人E仍然能够听到回放声音P。结果，可以改善受试人E的睡眠质量。

变型例

本发明不限于上述实施例，例如以下所述的各种应用或变型例是可行的。

变型例1

在上述实施例中，使用片状传感器11检测受试人E的生物信息。然而，本发明不限于该示例。传感器11可以是能够检测生物信息的任何传感器。例如，第一传感器的电极可以附接至受试人E的前额，并且可以通过第一传感器检测受试人E的脑电波(例如，α波、β波、δ波和θ波)。第二传感器可以附接至受试人E的手腕，并且可以通过第二传感器检测例如桡动脉中的压力变化(即，可以通过第二传感器检测脉搏波)。由于脉搏波与心跳同步，所以对脉搏波的检测表示对心跳的间接检测。可以在受试人E的头和枕头之间提供检测加速度的第三传感器，并且受试人的例如呼吸和心跳的身体运动可以由第三传感器检测。用于检测生物信息的传感器的类型可以是压力、气压、振动、光学、超声多普勒、RF多普勒或激光多普勒中的任何一种。

变型例2

在上述实施例中，为了根据受试人的听力来校正第一回放声音信号，将第一控制信号C1和第二控制信号C2提供至调节器260。然而，本发明不限于该示例，并且不必根据受试人的听力来校正第一回放声音信号。在该模式下，回放声音的音量不仅可以根据受试人的睡眠深度来调节，而且可以根据环境声音的音量来调节。

变型例3

在上述实施例和变型例中，执行这样的信号处理：其中信息处理设备20的声音信号生成器40基于从声音信息表251检索到的声音信息生成第一回放声音信号P1，并且信息处理设备20的均衡器265和放大器267调节第一回放声音信号P1以生成第二回放声音信号P2。然而，本发明不限于该示例。例如，信息处理设备20的部分功能可以由连接到通信网络的服务器装置提供(即，可以设置在所谓的云中)，经由通信网络连接到服务器装置的信息处理设备的声音信号生成器40可以生成第一回放声音信号P1，并且信息处理设备的均衡器265和放大器267可以调节第一回放声音信号P1以生成第二回放声音信号P2。

图10示出了根据变型例3的示例性构造。如图10所示，在上述实施例的信息处理设备20中提供的功能元件中，获取器210、生物周期识别器220、估计器230、回放控制器240、音量控制器268和频率特性控制器269替代性地设置在本变型例的系统1的服务器装置60中。另外地，服务器装置60包括存储个人表252(其在在上述实施例中存储在存储装置250中)的存储装置65、以及用于经由通信网络10与信息处理设备20进行通信的通信器23。

本变型例中的信息处理设备20包括信息发送器271和信息接收器272，而不是获取器210、生物周期识别器220、估计器230、回放控制器240、音量控制器268和频率特性控制器269。信息发送器271将来自传感器11的检测到的信号和来自回波消除器270的环境声音信号S1经由通信网络10发送至服务器装置60。另外地，信息发送器271将由输入装置237接收的操作信息(例如，指示开始按钮的操作的开始操作信息和指示停止按钮的操作的停止操作信息)经由通信网络10发送到服务器装置60。

信息接收器272经由通信器23和通信网络10从服务器装置60的回放控制器240、音量控制器268和频率特性控制器269接收信息(指定声音信息的声音信息指定信息、指定生成第一回放声音信号的时刻的时刻指定信息、第三控制信号C3和第四控制信号C4)。信息接收器272向声音信号生成器40输出声音信息指定信息和时刻指定信息。信息接收器272向均衡器265输出第三控制信号C3。信息接收器272向放大器267输出第四控制信号C4。

本变型例中的信息处理设备20的存储装置250不存储个人表252，但存储声音信息表251。

在本变型例中，相同的元件由以上的实施例中相同元件的同一附图标记表示，并适当省略了对其的描述。

在图10所示的构造中，来自传感器11的检测到的信号从信息处理设备20发送至服务器装置60，并且在服务器装置60中，获取器210、生物周期识别器220、估计器230、回放控制器240、音量控制器268和频率特性控制器269执行与在上述实施例描述的处理相似的处理。

信息处理设备20根据从服务器装置60接收的声音信息指定信息和时刻指定信息来从存储装置250中检索声音信息，并生成基于检索到的声音信息的第一回放声音信号P1。随后，根据从服务器装置60接收的第三控制信号C3和第四控制信号C4，信息处理设备20通过调节第一回放声音信号P1来生成第二回放声音信号P2。

在图10所示的构造中，通过信息处理设备20来执行图7所示的步骤S1、步骤S6至S7以及步骤S9至S10，通过服务器装置60来执行步骤S2至S5。对于步骤S8,通过服务器装置60来执行控制信号C3和C4的生成，通过信息处理设备20来执行以下操作：基于控制信号C3和C4，通过调节第一回放声音信号P1来生成第二回放声音信号P2。

代替图10所示的构造，可以使用将声音信息表251和声音信号生成器40设置在服务器装置60中而不是在信息处理设备20中的构造。另外，均衡器265和放大器267可以设置在服务器装置60中。在该情况下，第二回放声音信号P2经由通信器23被发送至信息处理设备20。此外，服务器装置60中的元件可以分散在多个服务器装置上。另外地或可替代地，信息处理设备20可以提供有服务器装置60的部分功能(获取器210、生物周期识别器220、估计器230、回放控制器240、音量控制器268和频率特性控制器269中的一个或多个)。在任何上述构造中，都获得了与上述实施例类似的有利效果。

从以上描述可以理解，包括估计器230、评估器235、回放控制器240、音量控制器268和频率特性控制器269的信息处理设备200是声音信号控制设备的示例，并且包括这些元件的服务器装置60是声音信号控制设备的另一个示例。

根据上述实施例和变型例可以理解以下发明。

根据本发明的声音信号控制设备的模式包括：估计器，构造为基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及音量控制器，构造为基于睡眠指标和受试人所处的环境的环境声音的音量来控制音量调节器对第一回放声音信号的幅度的调节，所述音量调节器通过调节第一回放声音信号的幅度来生成第二回放声音信号。

在该模式下，第二回放声音信号的幅度不仅可以根据受试人的睡眠深度来调节，而且可以根据环境声音的音量来调节。

优选的，声音信号控制设备还包括生成器，构造为基于所述第二回放声音信号和声音信号来生成指示环境声音的环境声音信号，其中所述声音信号是从输入有环境声音和根据所述第二回放声音信号导出的回放声音的麦克风输出的。音量控制器优选地基于环境声音信号来识别环境声音的音量。

麦克风收集叠加了根据第二回放声音信号导出的回放声音和环境声音的声音。收集的声音对于受试人是可听的。

在该模式下，生成器基于声音信号(其根据叠加了回放声音和环境声音的声音)并且基于与回放声音相对应的第二回放声音信号，生成环境声音信号。因此，可以从叠加了两种声音的声音中取消回放声音以恢复环境声音。

用这种方式，可以识别环境声音的音量，因此，可以防止回放声音变得不必要的响亮或太安静。

优选地，所述音量控制器控制所述音量调节器中对幅度的调节，使得所述回放声音的音量高于所述环境声音的音量，并且所述回放声音的音量与所述环境声音的音量之间的差别随着由睡眠指标所指示的睡眠深度变浅而变小。

在该模式下，由于控制对幅度的调节使得回放声音的音量高于环境声音的音量，所以可以改善受试人由于环境声音而不能听到回放声音的情况。

此外，在部分睡眠时段期间，对调节进行控制使得随着睡眠深度变浅，回放声音的音量和环境声音的音量之间的差变小。因此，尽管受试人的睡眠较轻，但可以让受试人听到回放声音并且仍然可以降低唤醒受试人的可能性。

在将睡眠分成睡眠开始时段、睡醒准备时段和睡眠时段的情况下，优选地，睡眠期间的一部分至少与睡眠时段重叠，其中，睡眠开始时段是从受试人上床睡觉的时间点到睡眠深度达到深睡眠的时间点，睡醒准备时段是睡眠深度朝着唤醒变浅的时段，睡眠时段是从睡眠开始时段结束到睡醒准备时段开始。

优选的，声音信号控制设备还包括：生成器，构造为基于所述第二回放声音信号和声音信号来生成指示环境声音的环境声音信号，其中所述声音信号是从输入有环境声音和根据所述第二回放声音信号导出的回放声音的麦克风输出的；频率分析仪，构造为对所述环境声音信号执行频率分析；以及频率特性控制器，构造为基于频率分析仪的频率分析的结果来调节待应用至所述第一回放声音信号的频率特性，使得可听频带内所述回放声音的频谱高于环境声音的频谱。

在该模式下，对环境声音信号执行频率分析，对待应用至第一回放声音信号的频率特性进行调节使得回放声音的频谱高于环境声音的频谱。因此，可以输出受试人容易听到的回放声音。

上述声音信号控制设备的发明可以理解为用于包括计算机的声音信号控制设备的程序的发明。

例如，该程序以以下方式工作。

该程序使计算机执行：睡眠指标估计处理，其基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及音量控制处理，其基于睡眠指标和受试人所处的环境的环境声音的音量来控制音量调节器对第一回放声音信号的幅度的调节，所述音量调节器通过调节第一回放声音信号的幅度来生成第二回放声音信号。

附图标记的描述

1…系统,11…传感器,20…信息处理设备,40…声音信号生成器,51…扬声器,210…获取器,220…生物周期识别器,230…估计器,240…回放控制器,260…调节器,265…均衡器,266…频率分析仪,267…放大器,268…音量控制器,269…频率特性控制器。

Claims (6)

1.一种声音信号控制设备，包括：

睡眠指标估计器，构造为基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及

音量控制器，构造为对通过调节第一回放声音信号的幅度来产生第二回放声音信号的音量调节器进行控制，使得基于所述睡眠指标和所述受试人所处的环境中的环境声音的音量来调节所述幅度。

2.根据权利要求1所述的声音信号控制设备，还包括生成器，构造为基于所述第二回放声音信号和声音信号来生成指示所述环境声音的环境声音信号，其中所述声音信号是从输入有根据所述第二回放声音信号导出的回放声音和所述环境声音的麦克风输出的，

其中，所述音量控制器基于所述环境声音信号来识别所述环境声音的音量。

3.根据权利要求2所述的声音信号控制设备，

其中，所述音量控制器控制所述音量调节器使得所述回放声音的音量高于所述环境声音的音量，并且所述回放声音的音量与所述环境声音的音量之间的差别随着由所述睡眠指标所指示的睡眠深度变浅而变小。

4.根据权利要求1所述的声音信号控制设备，还包括：

生成器，构造为基于所述第二回放声音信号和声音信号来生成指示所述环境声音的环境声音信号，其中所述声音信号是从输入有根据所述第二回放声音信号导出的回放声音和所述环境声音的麦克风输出的，

频率分析仪，构造为对所述环境声音信号执行频率分析；以及

频率特性控制器，构造为基于所述频率分析仪的频率分析的结果来调节待应用至所述第一回放声音信号的频率特性，使得在可听频带内所述回放声音的频谱高于所述环境声音的频谱。

5.一种声音信号控制方法，包括：

基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及

对通过调节第一回放声音信号的幅度来产生第二回放声音信号的音量调节器进行控制，使得基于所述睡眠指标和所述受试人所处的环境中的环境声音的音量来调节所述幅度。

6.一种计算机可读记录介质，其上记录有使计算机执行以下处理的程序：

睡眠指标估计处理，其基于受试人的生物信息来估计睡眠指标，所述睡眠指标指示所述受试人的睡眠深度；以及

音量控制处理，其对通过调节第一回放声音信号的幅度来产生第二回放声音信号的音量调节器进行控制，使得基于所述睡眠指标和所述受试人所处的环境中的环境声音的音量来调节所述幅度。