JP4929711B2 - Sound emission and collection device - Google Patents
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Description
この発明は、スピーカとマイクロホンとを一体に備えた放収音装置に関し、特に、コンパクトな構成でありながらスピーカからマイクロホンに回り込む音声を抑えた放収音装置に関する。 The present invention relates to a sound emission and collection device that is integrally provided with a speaker and a microphone, and more particularly, to a sound emission and collection device that suppresses the sound that circulates from a speaker to a microphone while having a compact configuration.
遠隔地において音声会議(通信会議)を行うための音声通信システムとして、スピーカとマイクロホンとを一体に備えた音声会議装置が普及している。音声会議装置は、マイクロホンで収音した収音信号を接続先に送信し、接続先から受信した音声信号をスピーカから放音する。複数人同士で会議を行う場合、この様な音声会議装置は会議参加者の中心(会議机の中心等)に設置されることが多い。したがって、この様な音声会議装置は小型化されることが望まれ、例えば特許文献1に示すようにスピーカ用のボックスを省略して小型化した音声会議装置が提案されている。
As an audio communication system for conducting an audio conference (communication conference) in a remote place, an audio conference apparatus that is integrally provided with a speaker and a microphone is widely used. The audio conference apparatus transmits a collected signal collected by the microphone to the connection destination and emits an audio signal received from the connection destination from the speaker. When a conference is held among a plurality of people, such an audio conference apparatus is often installed at the center of a conference participant (the center of a conference desk or the like). Therefore, it is desired that such an audio conference apparatus be miniaturized. For example, as shown in
また、音声会議装置は、同一空間内にスピーカとマイクロホンを備えた構成のため、接続先から受信した音声信号をスピーカから放音すると、この音声がマイクにエコーとして収音され、このエコーを含む収音信号が接続先に送信されてしまう。そこで、特許文献2に示すように、エコーキャンセラ機能を備えた音声会議装置において、筒状の弾性体の先端にマイクを収容し、スピーカとマイクロホンとの音響結合を抑えた音声会議装置が提案されている。
しかしながら、特許文献1の構成では、コンパクトな構成であるが、スピーカとマイクロホンとが近接し、スピーカからマイクロホンへの回り込み音量が大きくなってしまう。一方で、特許文献2の構成では、エコーキャンセラ機能によって回り込み音声を抑制し、さらに、弾性体により筐体内部の音響結合を抑えるものであるが、特許文献1と同様に、コンパクトな構成であるためにスピーカとマイクロホンは近接している。このため、スピーカから放音された音声がマイクロホンに回り込みやすいという問題は依然として有しており、エコーキャンセラ機能に大きな処理負担がかかってしまう。
However, although the configuration of
この発明は、コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクロホンに回り込む音声を抑え、S/N比を向上した放収音装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sound emitting and collecting apparatus that has a compact configuration and suppresses sound that circulates from a speaker to a microphone and improves an S / N ratio.
この発明の放収音装置は、対向する二面を有する筐体と、該筐体の第1面側に円周状で配置され、当該円の中心方向にそれぞれ指向性の軸を向け、かつ、前記円の中心を基準点として点対称設置されたて設置された複数の単一指向性マイクロホンと、筐体の第1面に対向する第2面に平行な放音面を有し、該放音面の中心と円の中心とが前記第1面および第2面に対する同一の垂直線上にあり、第2面から筐体の外側へ放音するスピーカと、隣接する前記単一指向性マイクロホンの収音信号を加算する信号処理手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記複数の単一指向性マイクロホンそれぞれについて加算処理を行い、加算した収音信号の信号強度に基づいて音源方向を検出することを特徴としている。 The sound emission and collection device of the present invention is a casing having two opposing surfaces, and is arranged circumferentially on the first surface side of the casing, and directs a directivity axis in the center direction of the circle, and A plurality of unidirectional microphones installed point-symmetrically with respect to the center of the circle, and a sound emitting surface parallel to a second surface facing the first surface of the housing, A speaker that emits sound from the second surface to the outside of the housing, the center of the sound emitting surface and the center of the circle being on the same vertical line with respect to the first surface and the second surface, and the adjacent unidirectional microphone Signal processing means for adding the collected sound signals, and the signal processing means performs addition processing for each of the plurality of unidirectional microphones, and determines the sound source direction based on the signal strength of the added sound collection signals. It is characterized by detecting .
この構成では、放音面となる第2面側に設置されたスピーカから放音された音声は、当該放収音装置が設置された机の天面等に反射して筐体の側面側に伝搬される。この際、側面の各部分に伝搬される音声強度は略同等になる。そして、スピーカから放音された音声の一部は、側面を介して、複数の単一指向性マイクロホンが設置された第1面側に回り込む。 In this configuration, the sound emitted from the speaker installed on the second surface side serving as the sound emitting surface is reflected on the top surface of the desk on which the sound emitting and collecting device is installed and is reflected on the side surface side of the housing. Propagated. At this time, the sound intensity propagated to each part of the side surface is substantially equal. Then, a part of the sound emitted from the speaker goes through the side surface to the first surface side where a plurality of unidirectional microphones are installed.
複数の単一指向性マイクロホンのそれぞれは、第1面側に円周状に配置される。この際、この円の中心と放音面の中心とが第1面および第2面に対する同一の垂直線上にあり、且つこの円の中心方向が指向性の軸方向、すなわち、収音感度の高い方向となるように設置されている。 Each of the plurality of unidirectional microphones is arranged circumferentially on the first surface side. At this time, the center of the circle and the center of the sound emitting surface are on the same vertical line with respect to the first surface and the second surface, and the center direction of the circle is the direction of the directivity, that is, the sound collection sensitivity is high. It is installed in the direction.
このため、第1面側に回り込んだ音声は、当該音声が回り込んだ側面位置に対して最も近い位置に配置された単一指向性マイクロホンではなく、前記音声が回り込んだ側面位置と逆の最も遠い位置に配置された単一指向性マイクロホンで主に収音される。これにより、回り込み音声の伝搬経路(エコーパス)が長くなり、単一指向性マイクロホンで収音されるまでに、回り込み音声の大幅な減衰が得られる。 For this reason, the sound that wraps around the first surface is not a unidirectional microphone arranged at the closest position to the side surface position where the sound wraps around, but is opposite to the side surface position where the sound wraps around. The sound is collected mainly by a unidirectional microphone arranged at the farthest position. As a result, the propagation path (echo path) of the wraparound sound becomes long, and a large attenuation of the wraparound sound is obtained before the sound is picked up by the unidirectional microphone.
この構成では、複数の単一指向性マイクロホンの配置位置が点対称であることにより、各単一指向性マイクロホンへの回り込み音声は略同等になる。 In this configuration, since the arrangement positions of the plurality of unidirectional microphones are point-symmetric, the wraparound sound to each unidirectional microphone is substantially the same.
また、この発明の放収音装置は、点対称に配置された各単一指向性マイクロホンの収音信号から、各単一指向性マイクロホンと円の中心に関して点対称位置に配置された単一指向性マイクロホンとの収音信号を差分演算して差分補正収音信号を生成する差分演算手段を備えたことを特徴としている。 Further, the sound emission and collection device of the present invention is a unidirectionally arranged in a point-symmetrical position with respect to each unidirectional microphone and the center of the circle from the sound collected signals of the unidirectional microphones arranged symmetrically. And a difference calculation means for generating a difference-corrected sound pickup signal by calculating a difference of the sound pickup signal with the directional microphone.
この構成では、前述のように各単一指向性マイクロホンに収音される回り込み音声が殆ど変わらず、特に点対称に配置された単一指向性マイクロホン同士では回り込み音声が略同等となることから、これらの単一指向性マイクロホンの収音信号同士を減算すれば、回り込み音声による信号成分が除去された差分補正収音信号が得られる。 In this configuration, as described above, the sneak sound collected by each unidirectional microphone is hardly changed, and the sneak sound is substantially equivalent between unidirectional microphones arranged in point symmetry, in particular. By subtracting the sound pickup signals of these unidirectional microphones, a differential corrected sound pickup signal from which the signal component due to the wraparound sound is removed can be obtained.
この発明によれば、複数の単一指向性マイクロホンが筐体の一方面に円周状に配置され、当該円の中心方向に高い感度の指向性を設定して設置され、スピーカが筐体の他方面に配置されることで、スピーカからマイクロホンへの回り込み音声の伝搬距離を効果的に稼ぐことができる。これにより、コンパクトな構成でありながら、スピーカからマイクロホンに回り込む音声を抑え、S/N比を向上することができる。 According to this invention, a plurality of unidirectional microphones are circumferentially arranged on one surface of the casing, set with high sensitivity directivity in the center direction of the circle, and the speaker is mounted on the casing. By disposing on the other surface, the propagation distance of the wraparound sound from the speaker to the microphone can be effectively earned. Thereby, although it is a compact structure, the audio | voice which wraps around from a speaker to a microphone can be suppressed and S / N ratio can be improved.
本発明の実施形態に係る放収音装置について図を参照して説明する。
図1は、本実施形態の放収音装置100の主要部の構成を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)におけるA−A’断面図である。図1(A),(B)において、紙面に向かって右側を+X方向とし、紙面に向かって左側を−X方向とする。また、図1(A)において、紙面に向かって上側を+Y方向とし、紙面に向かって下側を−Y方向とする。また、図1(B)において、紙面に向かって上側を+Z方向とし、紙面に向かって下側を−Z方向とする。
A sound emitting and collecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a sound emission and
本実施形態の放収音装置100は、筐体1と、複数のマイクロホン2A〜2Hと、スピーカ3と、図4に示す信号処理機能部とを備える。
The sound emission and
筐体1は略円柱状の外観形状であり、略同寸法且つ平面状で円形の第1面10Aおよび第2面10Bを有し、これら第1面10Aと第2面10Bとのエッジで接続し、これらを所定間隔で配置する円周面形状の側面10Cを有する。第2面10Bのエッジ部付近には、それぞれが略90度の間隔で配置された4つの足部4が設置されている。
The
筐体1の第1面10Aには、平面形状が円形である凹部11が、形成されており、第1平面10Aを平面視した円形の中心と凹部11を平面視した円形の中心とは一致する。この中心点を、以下、「中心点O」と称す。
A
マイクロホン2A〜2Hは単一指向性マイクロホンであり、中心点Oを基準点として、点対称の位置に配置されている。さらに、各マイクロホン2A〜2Hは、中心点Oから所定距離以上離れて設置され、より好ましくは、第1平面10Aのエッジ部に近い位置に設置されている。
The microphones 2 </ b> A to 2 </ b> H are unidirectional microphones and are arranged at point-symmetric positions with the center point O as a reference point. Further, each of the
具体的に、図1(A)に示すように、マイクロホン2A〜2Hは、それぞれに中心点Oから同距離となる内周壁面12に沿って、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Aは+X方向に配置され、マイクロホン2Eは−X方向に配置される。同様に、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Bは+X方向、+Y方向の45度方向に配置され、マイクロホン2Fは−X方向、−Y方向の45度方向に配置される。また、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Cは+Y方向に配置され、マイクロホン2Gは−Y方向に配置される。さらに、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Dは−X方向、+Y方向の45度方向に配置され、マイクロホン2Hは+X方向、−Y方向の45度方向に配置される。
Specifically, as shown in FIG. 1A, the
各マイクロホン2A〜2Hは、指向性の向きが中心点Oに向かう方向となるように設置されている。これにより、各マイクロホンは、中心点O方向の収音感度が他方向の収音感度よりも高く設定される。 Each of the microphones 2 </ b> A to 2 </ b> H is installed such that the direction of directivity is the direction toward the center point O. Thereby, each microphone is set such that the sound collection sensitivity in the direction of the center point O is higher than the sound collection sensitivity in the other direction.
筐体1の第2面10Bには、当該第2面10Bと放音面とが略一致する関係にあり、且つ放音方向が第2面10Bから筐体1の外部方向となるように、スピーカ3が配置されている。スピーカ3は、コーン型スピーカユニット、ホーン型スピーカユニット等からなる無指向性スピーカであり、スピーカ3の放音面の中心が第1平面10Aの中心点Oを通り第1面10Aに垂直な線上に位置するように配置されている。
The
また、後述する信号処理機能部は、図1に図示していないが、筐体1内のマイクロホン2A〜2Hおよびスピーカ3の配置位置以外の空きスペースに設置されている。そして、入出力コネクタ26は、例えば筐体1の側面10Cに設置されている。
Further, although not shown in FIG. 1, a signal processing function unit described later is installed in an empty space other than the arrangement positions of the microphones 2 </ b> A to 2 </ b> H and the
このような放収音装置100は、図2に示すように配置されて使用される。
Such a sound emitting and collecting
図2は、本実施形態の放収音装置100を2人のユーザ201,202が使用する場合を示した図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。図2(A),(B)においても、紙面に向かって右側を+X方向とし、紙面に向かって左側を−X方向とする。また、図2(A)において、紙面に向かって上側を+Y方向とし、紙面に向かって下側を−Y方向とする。また、図2(B)において、紙面に向かって上側を+Z方向とし、紙面に向かって下側を−Z方向とする。
FIG. 2 is a diagram illustrating a case where two
放収音装置100は、机200の天面の略中央位置で天面上に配置される。この際、複数の足部4を机の天面に接触されることで、筐体1を天面から所定距離離れた状態で配置する。
The sound emission and
また、図示していないが、この放収音装置100は、前述の入出力コネクタ26を介してLANに接続し、離れた位置、例えば、本装置が設置された部屋とは全く異なる別の場所、に配置された別の放収音装置に接続している。
Although not shown, the sound emitting and collecting
この放収音装置100の配置された机200を挟んで対向する両側には、ユーザ201,202が対峙する。図2の例では、放収音装置100に対して−X方向にユーザ201がおり、放収音装置100に対して+X方向にユーザ202がいる。
(1)ユーザ201,202からの発声音
これらユーザ201,202は、別の放収音装置の部屋にいる相手ユーザに話しかける場合、放収音装置100に向かって発声する。
(1) Voices from the
ユーザ201が発声すると、その発声音301は拡散、減衰しながら放収音装置100のマイクロホン2A〜2Hに到達する。ここで、前述のように、マイクロホン2Aは、マイクロホン2Aに対して筐体1の中心点O方向、すなわち、ユーザ201が存在する−X方向に高い収音感度を有する指向性が設定されている。このため、マイクロホン2Aは、他のマイクロホン2B〜2Hと比較して、ユーザ201から最も遠い位置に存在するが、発声音301を高感度で収音することができる。一方で、マイクロホン2Aと点対称の位置にあるマイクロホン2Eは、他のマイクロホン2A〜2D,2F〜2Hと比較して、ユーザ201から最も近い位置に存在する。しかしながら、マイクロホン2Eは、+X方向に高い収音感度を有し、−X方向には殆ど収音感度の無い指向性が設定されているので、発声音301を殆ど収音しない。
When the
また、ユーザ202が発声すると、その発声音302は拡散、減衰しながら放収音装置100のマイクロホン2A〜2Hに到達する。ここで、前述のように、マイクロホン2Eは、マイクロホン2Eに対して筐体1の中心点O方向、すなわち、ユーザ202が存在する+X方向に高い収音感度を有する指向性が設定されている。このため、マイクロホン2Eは、他のマイクロホン2A〜2D,2F〜2Hと比較して、ユーザ202から最も遠い位置に存在するが、発声音302を高感度で収音することができる。一方で、マイクロホン2Eと点対称の位置にあるマイクロホン2Aは、他のマイクロホン2B〜2Hと比較して、ユーザ202から最も近い位置に存在する。しかしながら、マイクロホン2Aは、−X方向に高い収音感度を有し、+X方向には殆ど収音感度の無い指向性が設定されているので、発声音302を殆ど収音しない。
When the
このように、ユーザの発声音は、ユーザがいる側面から中心点Oを通って延びる反対側の位置に配置されたマイクロホンで、主に収音される。 Thus, the user's uttered sound is mainly collected by the microphone disposed at the opposite position extending from the side surface where the user is located through the center point O.
ところで、前述の特許文献2の発明は、上面にスピーカが配置され、側面にマイクロホンが配置される放収音装置であるが、後述する図3(B),(D)に示すように、スピーカ93を下面に配置することも考えられる。この場合、筐体91の側面に配置されたマイクロホン92Aは、筐体91側面の外側方向に指向性が向くように設定されており、このマイクロホン92Aに最も近いユーザ201の発生音を収音する。なお、以下の説明では、図3(B),(D)に示す構成の放収音装置を、本実施形態の比較対象としての従来の放収音装置の代表例とする。
By the way, although the invention of the above-mentioned patent document 2 is a sound emission and collection device in which a speaker is arranged on the upper surface and a microphone is arranged on the side surface, as shown in FIGS. It is also conceivable to arrange 93 on the lower surface. In this case, the
図3(A)は、本実施形態の放収音装置100における、主な収音を行うマイクロホンに対する発声音の伝達距離Lv1を表す概念図であり、図3(B)は、筐体側面にマイクロホンを配置した放収音装置における、主な収音を行うマイクロホンに対する発声音の伝達距離Lv0を表す概念図である。なお、これらの図3(A),(B)は、ユーザ201の発生音を、それぞれマイクロホン2A、マイクロホン92Aで収音する場合を示す。
FIG. 3A is a conceptual diagram showing the transmission distance Lv1 of the uttered sound with respect to the microphone that performs the main sound collection in the sound emitting and collecting
図3(A)に示す本実施形態の放収音装置における発声音の伝達距離Lv1は、図3(B)に示す従来の放収音装置における発生音の伝達距離Lv0と比較して長くなる。しかしながら、ユーザ201から放収音装置までの距離(ユーザ201からマイクロホン92Aまでの距離に相当)と比較して、ユーザ201側の側面からマイクロホン2Aまでの距離の差は極めて短く、これによる発声音の減衰量の増加は殆ど考慮する必要がない程度である。したがって、本実施形態の放収音装置は、従来と略同等の感度すなわち音圧レベルで発声音を収音することができる。
The sound transmission distance Lv1 in the sound emission and collection device of the present embodiment shown in FIG. 3A is longer than the sound transmission distance Lv0 in the conventional sound emission and collection device shown in FIG. 3B. . However, compared to the distance from the
(2)別部屋の相手からの音声
これらユーザ201,202は、別の放収音装置の部屋にいる相手ユーザから音声を聞く場合、放収音装置100のスピーカ3からの出力音声を聞くこととなる。
(2) Audio from a partner in another room When these
スピーカ3は、筐体1の第2面10B(下面)、すなわち机200の天面に対向する面に配置され、相手ユーザからの音声を放音する。放音された音声300は、机200の天面で反射して、水平方向へ円周状に拡散しながら伝搬され、第2面10Bの領域から外部では、上方向をも含んで拡散しながら、ユーザ201,202を含む空間へ均一に伝搬される。この際、音声300の一部は、筐体1の側面10Cを介して、筐体1の第1面10A側に伝搬される。この音声を、以下に、回り込み音声と称する。
The
ここで、前述の発声音の場合と同様に、各マイクロホン2A〜2Hは、中心点Oを通り延びる方向の端部、すなわち最も遠い位置の側面10C側から伝搬される回り込み音声を収音し、各マイクロホン2A〜2Hにそれぞれ最も近い位置の側面10Cから伝搬される回り込み音声を殆ど収音しない。すなわち、最も伝搬経路の長い回り込み音声を収音する。
Here, as in the case of the uttered sound described above, each of the
図3(C)は、本実施形態の放収音装置100における、マイクロホンに対する回り込み音声の伝達距離Ls1を表す概念図であり、図3(D)は、図3(B)と同じ構成である従来の放収音装置における、マイクロホンに対する回り込み音声の伝達距離Ls0を表す概念図である。
FIG. 3C is a conceptual diagram showing the transmission distance Ls1 of the wraparound sound with respect to the microphone in the sound emitting and collecting
図3(C)に示す本実施形態の回り込み音声の伝達距離Ls1は、図3(D)に示す従来の回り込み音声の伝達距離Ls0と比較して長くなる。なぜならば、従来の伝達距離Ls0は、スピーカ93から、筐体91の外側を指向性の向きとするマイクロホン92Aが設置された側面10Cまでの長さに略一致する。一方で、本実施形態の伝達距離Ls1は、略スピーカ3から側面10Cまでの長さと、側面10Cの高さと、この側面10C位置から、この位置に最も遠く配置されたマイクロホン2Aまでの長さとの合算距離に一致する。これにより、本実施形態の回り込み音声の伝達距離Ls1は、従来の伝達距離Ls0と比較して2倍以上の長さになる。この結果、本実施形態の放収音装置は、従来の放収音装置と比較して、収音される回り込み音声を大幅に減衰することができる。
The wraparound sound transmission distance Ls1 of the present embodiment shown in FIG. 3C is longer than the conventional wraparound sound transmission distance Ls0 shown in FIG. This is because the conventional transmission distance Ls0 substantially coincides with the length from the
さらに、従来では、第2面10Bから側面10Cへ90度伝搬方向が変化するだけであるが、本実施形態の構成では、さらに側面10Cから第1面10Aへ90度伝搬方向が変化する。すなわち、本実施形態では、従来よりも伝搬方向の90度変化が1回多い。ここで、このような回り込み音声の伝搬方向変化は、伝搬方向の先に反射壁等が存在し、この壁面による反射により強制的に変化するものではなく、自然に回り込むものであるので、変化数に応じて大幅な減衰が得られる。したがって、本実施形態の放収音装置は、従来の放収音装置と比較して、非常に大幅に回り込み音声を減衰させることができる。
Further, conventionally, only the 90-degree propagation direction changes from the
このように、本実施形態の構成を用いることで、必要音声であるユーザからの発声音等を高感度で収音し、且つ筐体を小さく維持しながらもスピーカからマイクロホンに回り込む音声を大幅に減衰することができる。これにより、高いS/N比を実現することができる。 As described above, by using the configuration of the present embodiment, it is possible to collect a voice utterance from the user, which is a necessary voice, with high sensitivity and greatly reduce the voice that wraps around from the speaker to the microphone while keeping the housing small. Can be attenuated. Thereby, a high S / N ratio can be realized.
次に、前述のように収音された収音信号を処理する信号処理機能部について説明する。 Next, a signal processing function unit that processes the collected sound signal collected as described above will be described.
図4は、本実施形態の放収音装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態の放収音装置は、前述のマイクロホン2A〜2H、スピーカ3の他に、前述の入出力コネクタ26を備え、さらに、信号処理機能部として、入力アンプ21A〜21H、A/Dコンバータ22A〜22H、マイク信号処理回路23、エコーキャンセラ24、入出力インタフェース25、D/Aコンバータ31、出力アンプ32を備える。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the sound emission and collection device of the present embodiment.
The sound emission and collection device of the present embodiment includes the input /
入出力インタフェース25は入出力コネクタ26から入力される入力音声信号を、エコーキャンセラ24を介してD/Aコンバータ31に与える。D/Aコンバータ31は入力音声信号をアナログ変換して、出力アンプ32に与え、出力アンプ32は、入力音声信号を増幅してスピーカ3に出力する。スピーカ3は、入力音声信号を音声変換して放音する。
The input /
各マイクロホン2A〜2Hは、外部からの音声を収音し、収音信号に変換して、入力アンプ21A〜21Hにそれぞれ出力する。各入力アンプ21A〜21Hは、収音信号を増幅し、A/Dコンバータ22A〜22Hに出力する。A/Dコンバータ22A〜22Hは、各収音信号をデジタル変換して、マイク信号処理回路23に出力する。以下、各マイクロホン2A〜2Hで収音され、A/Dコンバータ22A〜22Hから出力される収音信号をそれぞれ、単に、信号A〜信号Hと称する。
Each of the
図5は、マイク信号処理回路23の詳細なブロック図である。
マイク信号処理回路23は、加算器(減算器)231A〜231Hと、セレクト/ミキシング回路232と、最大信号強度検出回路233とを備える。
FIG. 5 is a detailed block diagram of the microphone
The microphone
加算器231Aには、A/Dコンバータ22Aから出力された信号Aが入力されるとともに、A/Dコンバータ22Eから出力された信号Eが入力される。加算器231Aは信号Aから信号Eを減算して補正信号Aを出力する。ここで、信号Aはマイクロホン2Aによる収音信号であり、信号Eはマイクロホン
Eによる収音信号である。前述のようにマイクロホン2Aとマイクロホン2Eとは、中心点Oを基準に点対称の位置に配置されているので、それぞれに収音される回り込み音声は略同等である。これにより、信号Aから信号Eを減算することで、この回り込み音声成分を低減させることができる。
The
同様に、補正信号Bは加算器231Bで信号Bから信号Fを減算することで生成され、補正信号Cは加算器231Cで信号Cから信号Gを減算することで生成され、補正信号Dは加算器231Dで信号Dから信号Hを減算することで生成される。
Similarly, the correction signal B is generated by subtracting the signal F from the signal B by the
また、加算器231Eには、A/Dコンバータ22Eから出力された信号Eが入力されるとともに、A/Dコンバータ22Aから出力された信号Aが入力される。加算器231Eは信号Eから信号Aを減算して、補正信号Eを出力する。同様に、補正信号Fは加算器231Fで信号Fから信号Bを減算することで生成され、補正信号Gは加算器231Gで信号Gから信号Cを減算することで生成され、補正信号Hは加算器231Hで信号Hから信号Dを減算することで生成される。
The
これらにより、補正信号A〜補正信号Hは、それぞれ回り込み音声成分を低減させることができる。 As a result, the correction signal A to the correction signal H can each reduce the wraparound sound component.
生成された補正信号A〜Hは、セレクト/ミキシング回路232と最大信号強度検出回路233とに入力される。最大信号強度検出回路233は、これら補正信号A〜Hの信号強度、すなわち音圧レベルを比較し、最も高い信号強度の補正信号を選択して、この最も高い信号強度の補正信号を選択する情報をセレクト/ミキシング回路232に与える。セレクト/ミキシング回路232は、最大信号強度検出回路233から与えられる選択情報に基づき、入力された補正信号A〜Hから、該当する補正信号を選択して、エコーキャンセラ24に出力する。なお、最大信号強度検出回路233は、最も高い信号強度の補正信号を検出し、最大信号強度の補正信号と、この補正信号に隣り合う複数の補正信号とを、選択して、セレクト/ミキシング回路232に与えてもよい。さらに、音源が異なる方向に複数ある場合に鑑み、最も信号強度の高い補正信号から順に複数の補正信号を選択して、セレクト/ミキシング回路232に与えてもよい。これら場合、セレクト/ミキシング回路232は、選択情報に基づき、該当する複数の補正信号を選択し、ミキシングしてエコーキャンセラ24に出力する。
The generated correction signals A to H are input to the select /
このような選択処理を行うことで、ユーザからの発声音とは考え難い、低い信号強度の補正信号を削除するので、さらにS/Nを向上させることができる。 By performing such a selection process, a correction signal having a low signal strength, which is unlikely to be a voice uttered by the user, is deleted, so that the S / N can be further improved.
図6はエコーキャンセラ24の詳細なブロックである。
エコーキャンセラ24は、適応型フィルタ241および加算器242を備える。適応型フィルタ241は、FIRフィルタ等のデジタルフィルタを含んでおり、スピーカ3からマイクロホン2A〜2Hに至る音響伝搬経路の伝達関数を推定し、推定した伝達関数を模擬するようにFIRフィルタのフィルタ係数を算出する。適応型フィルタ241は、この推定したフィルタ係数を用いて擬似回帰音信号を生成し、加算器242に出力する。加算器242は、マイク信号処理回路23の出力信号から擬似回帰音信号を減算して、出力音声信号として入出力インタフェース25に出力する。ここで、伝達関数の推定およびフィルタ係数の算出は、加算器242から出力された信号である残差信号を参照信号として適応型フィルタ241にフィードバックし、スピーカ3に供給される入力音声信号に基づき適応アルゴリズムを用いて、繰り返し行われる。これにより、伝達関数の推定およびフィルタ係数の設定が最適化される。
FIG. 6 is a detailed block diagram of the
The
このような処理を行うことにより、さらに回り込み音声成分が抑圧され、入出力インタフェース25に出力される音声信号は、より一層S/N比が向上する。
By performing such processing, the wraparound audio component is further suppressed, and the S / N ratio of the audio signal output to the input /
以上のように、本実施形態の放収音装置では、スピーカとマイクロホンとの位置関係を前述のようにすることで、機構的に回り込み音声を低減することができる。また、マイクロホンの設置パターンを前述のようにすることで、各マイクロホンの収音信号に含まれる回り込み音声成分を効果的に抑圧することができ、さらに、エコーキャンセリングを行うことで、回り込み音声成分をより一層抑圧することができる。これにより、出力音声信号に対して、非常に優れたS/N比を実現することができる。 As described above, in the sound emission and collection device of the present embodiment, the wraparound sound can be mechanically reduced by making the positional relationship between the speaker and the microphone as described above. In addition, by setting the microphone installation pattern as described above, it is possible to effectively suppress the sneak sound component included in the collected sound signal of each microphone, and further, by performing echo canceling, the sneak sound component Can be further suppressed. Thereby, a very excellent S / N ratio can be realized for the output audio signal.
なお、本実施形態では、筐体1の第1面10Aの凹部11を形成し、該凹部11の内周面12にマイクロホン2A〜2Hを配置した例を示したが、図7に示すような構造でマイクロホン2A〜2Hを配置してもよい。
In the present embodiment, the
図7は、本実施形態の他の構成の放収音装置の本実施形態の放収音装置の主要部の構成を示す図であり、(A)は平面図、(B)は(A)におけるA−A’断面図である。図7に示す放収音装置は、マイクロホン2A〜2Hを第1面10A上に配置し、これらマイクロホン2A〜2Hをメッシュ状のカバー13で覆ったものであり、その他の構成は同じである。このような構成であっても、前述の効果を奏することができる。
7A and 7B are diagrams showing the configuration of the main part of the sound emitting and collecting apparatus of the present embodiment of the sound emitting and collecting apparatus of another configuration of the present embodiment, where FIG. 7A is a plan view and FIG. It is AA 'sectional drawing in. In the sound emission and collection device shown in FIG. 7, the
また、本実施形態では、短円柱状の筐体1を例に説明したが、平面断面が楕円となる楕円柱形状であっても良く、さらには直方体形状であっても良い。
Further, in the present embodiment, the short
また、本実施形態では、スピーカ3を有する第2面10B側を机200の天面に対向させて配置する例を示したが、スピーカ3を有する第2面10B側を、ユーザがいる部屋の天井に向け、足部4を天井面に接続するように配置しても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、マイクロホンが8個、スピーカが1個の場合を示したが、前述のようにマイクロホンとスピーカとが筐体の対向する面に配置され、前述のようにマイクロホンの指向性が設定されれば、マイクロホンの数およびスピーカ数は、適宜設定することができる。 Further, in this embodiment, the case where there are eight microphones and one speaker is shown. However, as described above, the microphone and the speaker are arranged on the opposite surfaces of the housing, and the microphone directivity as described above. Is set, the number of microphones and the number of speakers can be set as appropriate.
また、マイク信号処理回路23の構成は、前述の例に限るものではない。
図8は、マイク信号処理回路23の他の構成を示すブロック図である。図8に示すマイク信号処理回路23は、図5に示したマイク信号処理回路23に対して、信号合成部分のみが異なるものである。
加算器231Aには、A/Dコンバータ22Aから出力された信号Aが入力されるとともに、A/Dコンバータ22Bから出力された信号Bが入力される。加算器231Aは信号Aと信号Bとを加算して出力する。同様に、加算器231Bは信号Bと信号Cとを加算して出力し、加算器231Cは信号Cと信号Dとを加算して出力し、加算器231Dは信号Dと信号Eとを加算して出力する。また、加算器231Eは信号Eと信号Fとを加算して出力し、加算器231Fは信号Fと信号Gとを加算して出力し、加算器231Gは信号Gと信号Hとを加算して出力し、加算器231Hは信号Hと信号Aとを加算して出力する。このように、図8に示すマイク信号処理回路23は、隣り合う2つのマイクロホンから得られる収音信号同士を加算して出力する。このように、隣接するマイクロホンの収音信号を加算することで、マイクロホンの正面方向、すなわち高い収音感度が設定された方向からの収音信号成分が強められ、他の方向からの収音信号成分が弱められる。これにより、さらに指向性の強い信号が得られる。
Further, the configuration of the microphone
FIG. 8 is a block diagram showing another configuration of the microphone
The
さらに、マイク信号処理回路23の構成は、次に示すようなものであってもよい。
図9は、また他のマイク信号処理回路23における信号合成部のブロック図である。
この図9に示すマイク信号処理回路23も、図5に示したマイク信号処理回路23に対して信号合成部分のみが異なるものである。
図9に示すマイク信号処理回路23は、加算器237A〜237H、ディレイ回路234A〜234H,235A〜235H,236A〜236Hを備える。 信号A〜Hは、それぞれディレイ回路234A〜234H,235A〜235H,236A〜236Hに入力される。例えば、信号Aは、ディレイ回路234A,235A,236Aに入力され、他の信号B〜Hも同様に処理される。
Further, the configuration of the microphone
FIG. 9 is a block diagram of a signal synthesizer in another microphone
The microphone
The microphone
各ディレイ回路234A〜234H,235A〜235H,236A〜236Hは、加算器237A〜237Hに入力される3つの信号が同相になるように、入力された信号を遅延処理する。
Each of the delay circuits 234A to 234H, 235A to 235H, 236A to 236H delays the input signals so that the three signals input to the
加算器237Aはディレイ234Aの出力信号(信号A)と、ディレイ235Bの出力信号(信号B)と、ディレイ236Cの出力信号(信号C)とを加算して出力する。同様に、加算器237Bはそれぞれに遅延処理された信号B、信号C、信号Dを加算して出力し、加算器237Cはそれぞれに遅延処理された信号C、信号D、信号Eを加算して出力し、加算器237Dはそれぞれに遅延処理された信号D、信号E、信号Fを加算して出力する。さらに、加算器237Eはそれぞれに遅延処理された信号E、信号F、信号Gを加算して出力し、加算器237Fはそれぞれに遅延処理された信号F、信号G、信号Hを加算して出力し、加算器237Gはそれぞれに遅延処理された信号G、信号H、信号Aを加算して出力し、加算器237Hはそれぞれに遅延処理された信号H、信号A、信号Bを加算して出力する。これにより、隣り合う3つのマイクロホンからの収音信号が同相で合算される。この結果、より一層特定方向の信号強度が高くなり、S/Nが向上するとともに、前記特定方向への指向性がより一層高められる。なお、加算する信号数は、3つに限るものではなく、さらに多くの信号を加算したり、減算することにより、特定方向のS/N比を向上させることができる。
The
なお、図8、図9に示すマイク信号処理回路23では、A/Dコンバータ22A〜22Hの出力信号A〜Hを直接処理する構成を示したが、図5に示すような回路を用いて生成した補正信号A〜Hを入力するようにしてもよい。これにより、さらにS/N比が向上される。
The microphone
100−放収音装置、200−机、201,202−ユーザ、300−放音音声、301,302−発声音、
1,91−筐体、10A−筐体1の第1面、10B−筐体1の第2面、10C−筐体1の側面、2A〜2H,92A−マイクロホン、3−スピーカ、4−足部、
21A〜21H−入力アンプ、22A〜22H−A/Dコンバータ、23−マイク信号処理回路、231A〜231H,237A〜237H−加算器、232−セレクト/ミキシング回路、233−最大信号強度検出回路、234A〜234H,235A〜235H,236A〜236H−ディレイ回路、24−エコーキャンセラ、241−適応型フィルタ、242−加算器、25−入出力インタフェース、26−入出力コネクタ、31−D/Aコンバータ、32−出力アンプ
100-Sound emitting and collecting device, 200-Desk, 201, 202-User, 300-Sound emitted, 301, 302-Speech sound,
1, 91-housing, 10A-first surface of
21A-21H-input amplifier, 22A-22H-A / D converter, 23-microphone signal processing circuit, 231A-231H, 237A-237H-adder, 232-select / mixing circuit, 233-maximum signal strength detection circuit,
Claims (2)
該筐体の第1面側に円周状で配置され、当該円の中心方向にそれぞれ指向性の軸を向け、かつ、前記円の中心を基準点として点対称設置された複数の単一指向性マイクロホンと、
前記筐体の前記第1面に対向する第2面に平行な放音面を有し、該放音面の中心と前記円の中心とが前記第1面および第2面に対する同一の垂直線上にあり、前記第2面から前記筐体の外側へ放音するスピーカと、
一の前記単一指向性マイクロホンの収音信号に、当該一の前記単一指向性マイクロホンに円周に沿って隣接する他の前記単一指向性マイクロホンの収音信号を加算する加算処理を行う信号処理手段と、
を備え、
前記信号処理手段は、
前記複数の単一指向性マイクロホンそれぞれについて前記加算処理を行い、加算した収音信号の信号強度に基づいて音源方向を検出する
ことを特徴とする放収音装置。 A housing having two opposing surfaces;
A plurality of unidirectional elements arranged circumferentially on the first surface side of the housing, each directed with a directivity axis in the center direction of the circle, and symmetric with respect to the center of the circle Microphone
A sound emitting surface parallel to a second surface facing the first surface of the housing; and the center of the sound emitting surface and the center of the circle are on the same vertical line with respect to the first surface and the second surface A speaker that emits sound from the second surface to the outside of the housing;
An addition process is performed in which the sound pickup signal of one unidirectional microphone is added to the sound pickup signal of another unidirectional microphone adjacent to the one unidirectional microphone along the circumference. Signal processing means;
With
The signal processing means includes
A sound emitting and collecting apparatus, wherein the addition processing is performed for each of the plurality of unidirectional microphones, and a sound source direction is detected based on the signal intensity of the added sound collection signals.
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