JP6085465B2 - Microphone array device - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロホンアレイ装置に関し、特にマイクロホンを含み自由に配置することが可能なマイクロホンユニット(マイクロホンモジュールとも呼ばれる)を備えたマイクロホンアレイ装置に関する。 The present invention relates to a microphone array apparatus, and more particularly to a microphone array apparatus including a microphone unit (also referred to as a microphone module) that includes a microphone and can be freely arranged.
複数のマイクロホンを例えば平面または曲面に沿って並べ、複数の位置での音声を測定できるマイクロホンアレイが知られている。マイクロホンアレイは、多くの用途で使用されている。例えば、マイクロホンアレイは騒音の音圧分布の測定で用いられ、生活環境を改善するのに利用されることがある。また、マイクロホンアレイは例えばロボットの耳として使用され、マイクロホンアレイからの音声データをもとに音源追跡や音源分離を行い、話者を特定して適切なコミュニケーションを図ることに利用されることがある。 There is known a microphone array in which a plurality of microphones are arranged along, for example, a plane or a curved surface and sound at a plurality of positions can be measured. Microphone arrays are used in many applications. For example, a microphone array is used to measure the sound pressure distribution of noise and may be used to improve the living environment. In addition, the microphone array is used, for example, as an ear of a robot, and may be used to identify a speaker and perform appropriate communication by performing sound source tracking and sound source separation based on sound data from the microphone array. .
特許文献1の発明は、複数の位置での音声を測定できるマイクロホンアレイであって、マイクロホンがスライド可能に取り付けられている。そのため、各マイクロホンについて、音源からの距離を調整することが可能であり、音源の音圧分布を正確に測定することができる。
The invention of
しかし、特許文献1の発明では、複数のマイクロホンとアンプとが1対1で接続されている(特許文献1の図1参照)。そのため、少なくともマイクロホンの数だけケーブルが必要になり、ケーブルのスペースを確保する必要が生じる。
However, in the invention of
また、複数のマイクロホンと接続される部品(特許文献1ではアンプ)のコネクター部は、マイクロホンの数が増えると大型化することになる。そのため、複数のマイクロホンと接続される部品を小型化することが困難であった。 Further, the connector portion of a component (amplifier in Patent Document 1) connected to a plurality of microphones increases in size as the number of microphones increases. For this reason, it has been difficult to downsize components connected to a plurality of microphones.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明のいくつかの態様によれば、マイクロホンの数が増えても、少ない本数のケーブルで音声データを転送でき、小型化が可能なマイクロホンアレイ装置を提供する。 The present invention has been made in view of such problems. According to some aspects of the present invention, there is provided a microphone array apparatus that can transfer audio data with a small number of cables even when the number of microphones is increased, and can be reduced in size.
(1)本発明は、マイクロホンアレイ装置であって、マイクロホンを含み、前記マイクロホンの出力信号に基づいて音声データを生成する第1〜第N(Nは2以上の整数)のマイクロホンユニットと、解析制御部と、を含み、第Nのマイクロホンユニットは、前記第Nのマイクロホンユニットが生成する前記音声データを含むシリアルデータを出力し、第n(nは1≦n≦N−1を満たす整数)のマイクロホンユニットは、第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータと、前記第nのマイクロホンユニットが生成する前記音声データと、を含むシリアルデータを出力し、前記解析制御部は、第1のマイクロホンユニットから出力されるシリアルデータである最終段シリアルデータを受け取り、前記最終段シリアルデータに含まれる、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれの前記音声データを識別する。 (1) The present invention is a microphone array device, including a microphone, and first to Nth (N is an integer of 2 or more) microphone units that generate audio data based on an output signal of the microphone, and an analysis A control unit, wherein the Nth microphone unit outputs serial data including the audio data generated by the Nth microphone unit, and nth (n is an integer satisfying 1 ≦ n ≦ N−1). The microphone unit outputs serial data including the serial data received from the (n + 1) th microphone unit and the audio data generated by the nth microphone unit, and the analysis control unit outputs the first data The final stage serial data, which is serial data output from the microphone unit, is received and the final stage serial data is received. Included in, identifying each of said voice data of the microphone unit of the first to N.
本発明のマイクロホンアレイ装置は、第1〜第Nのマイクロホンユニットと、解析制御部と、を含む。ここで、Nは2以上の整数であり、マイクロホンアレイ装置は複数のマイクロホンユニットを含んでいる。 The microphone array apparatus of the present invention includes first to Nth microphone units and an analysis control unit. Here, N is an integer equal to or greater than 2, and the microphone array apparatus includes a plurality of microphone units.
複数のマイクロホンユニットは、自由に配置可能であり、規則的な形状で平面的に配置されてもよいし、曲面上に配置されてもよいし、間隔がランダムに変化するように配置されてもよい。例えば、複数のマイクロホンユニットを縦にA個、横にB個(AとBはA×B=Nを満たす自然数)の長方形になるように並べてもよいし、長方形とは異なる多角形、円、楕円、渦巻き形状、十字形、立体的形状等を構成するように並べてもよい。 The plurality of microphone units can be freely arranged, and may be arranged in a planar shape with a regular shape, may be arranged on a curved surface, or may be arranged so that the interval changes randomly. Good. For example, a plurality of microphone units may be arranged to form a rectangle of A vertically and B horizontally (A and B are natural numbers satisfying A × B = N), or a polygon, circle, You may arrange | position so that an ellipse, a spiral shape, a cross shape, a three-dimensional shape, etc. may be comprised.
マイクロホンユニットはマイクロホンを含んでおり、配置された場所で音を検知する。マイクロホンは、ダイナミックマイク、ECM等のコンデンサマイクであってもよいが、より小型化可能なMEMSマイクが好ましい。そして、マイクロホンユニットはマイクロホンの出力信号に基づいて音声データを生成する。音声データはデジタル信号であり、例えばPCM(Pulse Code Modulation)のデータであってもよい。 The microphone unit includes a microphone and detects sound at the place where it is placed. The microphone may be a condenser microphone such as a dynamic microphone or an ECM, but a MEMS microphone that can be further downsized is preferable. The microphone unit generates sound data based on the output signal of the microphone. The audio data is a digital signal, and may be PCM (Pulse Code Modulation) data, for example.
本発明のマイクロホンアレイ装置では、第1〜第Nのマイクロホンユニットが多段に接続されている。そして、それぞれのマイクロホンユニットは、隣接するマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータに自己の音声データを追加した新たなシリアルデータを生成して、逆方向に隣接するマイクロホンユニットに出力する。自己の音声データは後尾(受け取ったシリアルデータの最後)に追加してもよいし、先頭(受け取ったシリアルデータの最初)に追加してもよい。 In the microphone array apparatus of the present invention, the first to Nth microphone units are connected in multiple stages. Each microphone unit generates new serial data obtained by adding its own audio data to the serial data received from the adjacent microphone unit, and outputs the new serial data to the adjacent microphone unit in the reverse direction. The own voice data may be added at the tail (the end of the received serial data) or may be added at the head (the beginning of the received serial data).
なお、解析制御部から最も離れている第Nのマイクロホンユニットは、隣接するマイクロホンユニットからシリアルデータを受け取る代わりに所定の固定値を受け取る。所定の固定値は‘1’(シリアルデータのハイレベル)であってもよいし、‘0’(シリアルデータのローレベル)であってもよいが、第1〜第Nのマイクロホンユニットの非動作時(シリアルデータを出力しない時)のデフォルト値と異なる値とする。例えば、非動作時に第1〜第Nのマイクロホンユニットが‘0’を出力する場合、所定の固定値は‘1’である。このことにより、第Nのマイクロホンユニットは、自己が末端のマイクロホンユニットであることを認識できる。 Note that the Nth microphone unit farthest from the analysis control unit receives a predetermined fixed value instead of receiving serial data from the adjacent microphone unit. The predetermined fixed value may be “1” (high level of serial data) or “0” (low level of serial data), but the first to Nth microphone units are not operated. Set to a value different from the default value at the time (when serial data is not output). For example, when the first to Nth microphone units output “0” when not operating, the predetermined fixed value is “1”. Thus, the Nth microphone unit can recognize that it is a terminal microphone unit.
解析制御部は、第1のマイクロホンユニットから出力されるシリアルデータである最終段シリアルデータを受け取る。最終段シリアルデータは、全ての(第1〜第Nの)マイクロホンユニットの音声データを含んでいる。そして、解析制御部は、第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれの音声データを識別する処理を行う。 The analysis control unit receives final stage serial data that is serial data output from the first microphone unit. The final stage serial data includes audio data of all (first to Nth) microphone units. And an analysis control part performs the process which identifies each audio | voice data of the 1st-Nth microphone unit.
このとき、第1〜第Nのマイクロホンユニットは同じビット数(例えばmビット、mは自然数とする)の音声データを生成しているので、解析制御部はmビットごとに区切るだけで音声データを識別することが可能である。 At this time, since the first to Nth microphone units generate audio data having the same number of bits (for example, m bits, m is a natural number), the analysis control unit only divides the audio data into m bits. It is possible to identify.
本発明によれば、第1〜第Nのマイクロホンユニットを多段に接続して、音声データを含むシリアルデータを隣のマイクロホンユニットに出力するため、マイクロホンの数(N)が増えても、少ない本数(最少で1本)のケーブルで音声データを転送できる。そのため、ケーブルのためのスペースを減らし、ケーブルを接続するコネクターのサイズを小さくできるので、小型化が可能なマイクロホンアレイ装置を実現する。 According to the present invention, the first to Nth microphone units are connected in multiple stages, and serial data including audio data is output to the adjacent microphone unit. Therefore, even if the number of microphones (N) increases, the number of microphones decreases. Audio data can be transferred with a minimum of one cable. Therefore, the space for the cable can be reduced, and the size of the connector for connecting the cable can be reduced, thereby realizing a microphone array device that can be miniaturized.
(2)このマイクロホンアレイ装置において、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれは、前記マイクロホンの前記出力信号を所定の間隔でサンプリングして前記音声
データを生成する音声データ生成部を含み、前記解析制御部は、前記音声データ生成部の前記所定の間隔を、前記第1のマイクロホンユニットから前記最終段シリアルデータを受け取るのに必要な時間よりも長くなるように調整してもよい。
(2) In this microphone array device, each of the first to Nth microphone units includes an audio data generation unit that generates the audio data by sampling the output signal of the microphone at a predetermined interval, The analysis control unit may adjust the predetermined interval of the audio data generation unit to be longer than a time required to receive the final stage serial data from the first microphone unit.
本発明によれば、第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれは、マイクロホンの出力信号を所定の間隔でサンプリングして音声データを生成する音声データ生成部を含む。このとき、マイクロホンの出力信号はアナログ信号であり、音声データ生成部は、例えばADC(Analog-to-Digital Converter)を用いてデジタル信号である音声データを生成する。 According to the present invention, each of the first to Nth microphone units includes an audio data generation unit that generates audio data by sampling an output signal of the microphone at a predetermined interval. At this time, the output signal of the microphone is an analog signal, and the audio data generation unit generates audio data that is a digital signal using, for example, an ADC (Analog-to-Digital Converter).
解析制御部は、音声データ生成部のサンプリング間隔である所定の間隔を調整する。この調整は、例えば制御コマンドを第1〜第Nのマイクロホンユニットに出力することで実行してもよい。解析制御部は、第1のマイクロホンユニットから最終段シリアルデータを受け取るのに必要な時間よりも、サンプリング間隔が長くなるように調整する。 The analysis control unit adjusts a predetermined interval that is a sampling interval of the audio data generation unit. For example, this adjustment may be performed by outputting a control command to the first to Nth microphone units. The analysis control unit adjusts the sampling interval to be longer than the time required to receive the final stage serial data from the first microphone unit.
このとき、解析制御部は、次の音声データが生成されるまでに、第1〜第Nのマイクロホンユニットの全ての音声データを含む最終段シリアルデータを受け取ることができる。そのため、音声データをシリアル転送していても、一部の音声データを欠落するようなことがなく、確実に全てのマイクロホンユニットの音声データを受け取ることができる。 At this time, the analysis control unit can receive the final stage serial data including all the audio data of the first to Nth microphone units until the next audio data is generated. Therefore, even if the audio data is serially transferred, a part of the audio data is not lost, and the audio data of all the microphone units can be reliably received.
(3)このマイクロホンアレイ装置において、前記解析制御部は、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれに、シリアルデータのシフトクロックとしても用いられる第1のクロックと、シリアルデータであって、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットを制御するコマンドである制御コマンドと、を出力し、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれは、前記制御コマンドを前記第1のクロックでサンプリングして、前記制御コマンドを解析するコマンド解析部を含んでもよい。 (3) In this microphone array device, the analysis control unit includes a first clock used as a serial data shift clock for each of the first to Nth microphone units, and serial data, A control command that is a command for controlling the first to Nth microphone units, and each of the first to Nth microphone units samples the control command with the first clock, and A command analysis unit that analyzes the control command may be included.
(4)このマイクロホンアレイ装置において、前記コマンド解析部は、前記制御コマンドが第1のコマンドと一致した場合に、前記音声データを含むシリアルデータを出力させてもよい。 (4) In this microphone array device, the command analysis unit may output serial data including the audio data when the control command matches the first command.
(5)このマイクロホンアレイ装置において、前記第Nのマイクロホンユニットは、前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断した場合に、予め定められた自己の識別番号を含むシリアルデータを出力し、前記第nのマイクロホンユニットは、前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断した場合に、前記第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータに含まれる識別番号に所定の演算を行って得られる値を自己の識別番号とし、自己の識別番号を含むシリアルデータを出力してもよい。 (5) In this microphone array device, the Nth microphone unit includes serial data including a predetermined self identification number when the command analysis unit determines that the control command is the second command. And the nth microphone unit identifies the identification included in the serial data received from the (n + 1) th microphone unit when the command analysis unit determines that the control command is the second command. A value obtained by performing a predetermined operation on the number may be used as a self identification number, and serial data including the self identification number may be output.
(6)このマイクロホンアレイ装置において、前記第Nのマイクロホンユニットは、前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断した場合に、所定のパルス信号をシリアルデータとして出力し、前記第nのマイクロホンユニットは、前記第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータの、前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断したタイミングからの遅延時間に基づいて、自己の識別番号を判断し、前記第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータを所定の時間遅延させて出力してもよい。 (6) In this microphone array device, the Nth microphone unit outputs a predetermined pulse signal as serial data when the command analysis unit determines that the control command is a second command, The n-th microphone unit is configured to detect the serial data received from the (n + 1) -th microphone unit based on a delay time from the timing when the command analysis unit determines that the control command is the second command. The serial number received from the (n + 1) th microphone unit may be output after being delayed by a predetermined time.
(7)このマイクロホンアレイ装置において、前記コマンド解析部は、前記制御コマンドに第3のコマンドが含まれる場合には、前記制御コマンドに含まれる識別番号と自己の識別番号とが一致した場合に、前記制御コマンドに従って処理を行ってもよい。 (7) In this microphone array device, when the control command includes a third command, the command analysis unit, when the identification number included in the control command matches its own identification number, Processing may be performed according to the control command.
これらの発明によれば、解析制御部は、第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれに、シリアルデータのシフトクロックとしても用いられる第1のクロックを出力する。また、解析制御部は、第1〜第Nのマイクロホンユニットを制御するコマンドである制御コマンドを出力する。制御コマンドは、シリアルデータであって、第1のクロックに同期して出力される。 According to these inventions, the analysis control unit outputs a first clock that is also used as a serial data shift clock to each of the first to Nth microphone units. The analysis control unit outputs a control command that is a command for controlling the first to Nth microphone units. The control command is serial data and is output in synchronization with the first clock.
そして、第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれは、制御コマンドを第1のクロックでサンプリングして、制御コマンドを解析するコマンド解析部を含む。そして、第1〜第Nのマイクロホンユニットは、制御コマンドに従って指示された処理を実行する。 Each of the first to Nth microphone units includes a command analysis unit that samples the control command with the first clock and analyzes the control command. And the 1st-Nth microphone unit performs the process instruct | indicated according to the control command.
このとき、コマンド解析部は、制御コマンドが第1のコマンドと一致した場合に、音声データを含むシリアルデータを出力させてもよい。そして、制御コマンドが第1のコマンドでなく第2のコマンドであるとコマンド解析部が判断した場合には、第1〜第Nのマイクロホンユニットは、自己の識別番号(ID)を演算で取得して、その値をシリアル出力してもよい。 At this time, the command analysis unit may output serial data including audio data when the control command matches the first command. When the command analysis unit determines that the control command is not the first command but the second command, the first to Nth microphone units obtain their own identification numbers (ID) by calculation. The value may be serially output.
例えば、解析制御部から最も離れている第Nのマイクロホンユニットは、隣接するマイクロホンユニットから識別番号を受け取ることはないため、自己の識別番号を0とする。つまり、第1〜第Nのマイクロホンユニットの非動作時のデフォルトの出力値(例えば‘0’)とは異なる固定値(例えば‘1’)を受け取るので、第Nのマイクロホンユニットは末端であることを認識して、自己の識別番号を0とする。そして、その他のマイクロホンユニットは、受け取った隣接するマイクロホンユニットの識別番号に1を加えた番号を自己の識別番号としてもよい。このとき、解析制御部は、第1のマイクロホンユニットから受け取る識別番号により、いくつのマイクロホンユニットが接続されているかを把握することが可能である。 For example, since the Nth microphone unit farthest from the analysis control unit does not receive an identification number from an adjacent microphone unit, its own identification number is set to 0. That is, since the first to Nth microphone units receive a fixed value (for example, “1”) that is different from the default output value (for example, “0”) when the first to Nth microphone units are not in operation, the Nth microphone unit must be at the end. And its own identification number is set to 0. The other microphone units may use a number obtained by adding 1 to the received identification number of the adjacent microphone unit as its own identification number. At this time, the analysis control unit can grasp how many microphone units are connected by the identification number received from the first microphone unit.
ここで、第1〜第Nのマイクロホンユニットは、演算(前記の例では1の加算)等を行わない別の手法によって、自己の識別番号(ID)を判断することもできる。 Here, the first to Nth microphone units can also determine their own identification numbers (ID) by another method that does not perform calculation (addition of 1 in the above example).
例えば、解析制御部から最も離れている第Nのマイクロホンユニットは、第2のコマンドを受け取った後に、所定のパルス信号をシリアルデータとして出力してもよい。ここで、例えば、非動作時に第1〜第Nのマイクロホンユニットが‘0’を出力する場合、所定のパルス信号はシフトクロックの1クロック分の幅の‘1’であってもよい。なお、第Nのマイクロホンユニットが自己の識別番号を0とすることは、前記の自己の識別番号を演算で取得する手法と同様である。 For example, the Nth microphone unit farthest from the analysis control unit may output a predetermined pulse signal as serial data after receiving the second command. Here, for example, when the first to Nth microphone units output ‘0’ during non-operation, the predetermined pulse signal may be ‘1’ having a width corresponding to one clock of the shift clock. Note that the fact that the Nth microphone unit sets its own identification number to 0 is the same as the method of obtaining the self identification number by calculation.
一方、その他のマイクロホンユニットは、隣接するマイクロホンユニットからのシリアルデータを受け取るタイミングが、第2のコマンドを受け取ってから、どれだけ遅延しているかで自己の識別番号を判断できる。例えば、それぞれのマイクロホンユニットにおいて、シリアルデータはシフトクロックの1クロック分の遅延を生じるとする。このとき、第2のコマンドを受け取ってから3クロック遅れて、隣接するマイクロホンユニットからシリアルデータを受け取ったマイクロホンユニットは自己の識別番号を3とすることができる。また、解析制御部も、同様に遅延が何クロックであるかで、いくつのマイクロホンユニットが接続されているかを把握することが可能である。 On the other hand, the other microphone units can determine their own identification numbers based on how much the timing of receiving the serial data from the adjacent microphone units is delayed after receiving the second command. For example, in each microphone unit, serial data is assumed to be delayed by one shift clock. At this time, a microphone unit that has received serial data from an adjacent microphone unit three clocks after receiving the second command can set its own identification number to 3. Similarly, the analysis control unit can grasp how many microphone units are connected depending on how many clocks the delay is.
また、コマンド解析部は、制御コマンドが第1のコマンド、第2のコマンドでなく、第3のコマンドを含んでいると判断した場合に、制御コマンドに含まれる識別番号(例えば、第3のコマンドに続いて指定されてもよい)と自己の識別番号とが一致した場合にのみ、制御コマンドに従って処理を行ってもよい。 In addition, when the command analysis unit determines that the control command includes the third command instead of the first command and the second command, the command analysis unit includes an identification number included in the control command (for example, the third command The process may be performed in accordance with the control command only when the self-identification number coincides with the self-identification number.
これらの発明のマイクロホンアレイ装置では、解析制御部は、第1〜第Nのマイクロホンユニットに制御コマンドを出力することで、第1〜第Nのマイクロホンユニットの全て、または一部に指定した処理を実行させることができる。そのため、例えば必要なマイクロホンユニットからの音声データを収集するといった、柔軟な処理が可能なマイクロホンアレイ装置を実現できる。 In the microphone array devices of these inventions, the analysis control unit outputs a control command to the first to Nth microphone units, thereby performing processing designated for all or part of the first to Nth microphone units. Can be executed. Therefore, it is possible to realize a microphone array apparatus that can perform flexible processing such as collecting audio data from necessary microphone units.
ここで、マイクロホンアレイ装置には、第1〜第Nのマイクロホンユニットの全てに接続される制御コマンドのためのケーブルが必要になる。しかし、制御コマンドはシリアルデータとして出力されるため、1ビット分のケーブルが追加されるだけであり、ケーブルの混雑や大きなスペースが必要になるとの問題は生じにくい。 Here, the microphone array device requires cables for control commands connected to all of the first to Nth microphone units. However, since the control command is output as serial data, only a 1-bit cable is added, and there is little problem that the cable is congested or requires a large space.
1.マイクロホンアレイ装置の全体構成
図1は、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10の構成を説明する図である。マイクロホンアレイ装置10は、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nと、解析制御部30と、を含む。ここで、Nは2以上の整数であり、マイクロホンアレイ装置10は複数のマイクロホンユニットを含んでいる。
1. Overall Configuration of Microphone Array Device FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a
複数のマイクロホンユニットは、それぞれの位置が固定されて、全体としてマイクロホンアレイ12を構成する。複数のマイクロホンユニットは自由に配置され得るが、図1の例では、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nが2次元的に全体として四角形を作るように配置されている。
The positions of the plurality of microphone units are fixed, and the
第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nはそれぞれマイクロホン200−1〜200−Nを含んでおり、配置された場所で音(例えば可聴音でもよいし、超音波でもよい)を検知する。マイクロホン200−1〜200−Nの位置は例えば座標で表されて、解析制御部30は全てのマイクロホン200−1〜200−Nの位置を把握できる。本実施形態のマイクロホン200−1〜200−Nは小型のMEMSマイクである。図1では第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nからマイクロホン200−1〜200−Nがとび出るように描いているが、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nに内蔵されていてもよい。なお、マイクロホン200−1〜200−Nは、MEMSマイクに限るものではなく、例えばダイナミックマイク、ECM等のコンデンサマイク等、一般的なマイクロホンを使用できる。
The first to Nth microphone units 20-1 to 20-N include microphones 200-1 to 200-N, respectively, and emit sound (for example, audible sound or ultrasonic waves) at the place where they are arranged. Detect. The positions of the microphones 200-1 to 200-N are represented by coordinates, for example, and the
第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nはそれぞれマイクロホン200−1〜200−Nの出力信号に基づいて音声データを生成する。本実施形態では音声データはPCMであって、マイクロホン200−1〜200−Nのアナログ出力信号を不図示のADCで変換している。なお、音声データはPCMに限られず、シリアル転送可能なデジタル信号に変換された音声信号であればよい。例えば、非圧縮のPCMだけでなく、非可逆圧縮デジタル音声フォーマット、可逆の圧縮デジタル音声フォーマット等が用いられてもよい。 The first to Nth microphone units 20-1 to 20-N generate audio data based on the output signals of the microphones 200-1 to 200-N, respectively. In this embodiment, the audio data is PCM, and the analog output signals of the microphones 200-1 to 200-N are converted by an ADC (not shown). The audio data is not limited to PCM, and may be an audio signal converted into a digital signal that can be serially transferred. For example, not only uncompressed PCM but also an irreversible compressed digital audio format, a reversible compressed digital audio format, and the like may be used.
図1に示すように、マイクロホンアレイ装置10では、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nが多段に接続されている。そして、それぞれのマイクロホンユニットの入力データ端子DIは、隣接するマイクロホンユニットの出力データ端子DOからのシリアルデータを受け取る。
As shown in FIG. 1, in the
ここで、第n、第n+1(nは1≦n≦N−1を満たす整数)のマイクロホンユニット20−n、20−(n+1)を用いてより具体的に説明する。第nのマイクロホンユニット20−nは、第(n+1)のマイクロホンユニット20−(n+1)からシリアルデータを受け取る。そして、第nのマイクロホンユニット20−nは、受け取ったシリアルデータと自己の音声データとを含むシリアルデータを、出力データ端子DOから不図示の第(n−1)のマイクロホンユニットに出力する。すなわち、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nは、受け取ったシリアルデータに自己の音声データを追加した新たなシリアルデータを生成して出力する。 Here, a more specific description will be given using n-th and n + 1-th microphone units 20-n and 20- (n + 1) (n is an integer satisfying 1 ≦ n ≦ N−1). The nth microphone unit 20-n receives serial data from the (n + 1) th microphone unit 20- (n + 1). The nth microphone unit 20-n outputs serial data including the received serial data and its own audio data from the output data terminal DO to the (n−1) th microphone unit (not shown). That is, the first to Nth microphone units 20-1 to 20-N generate and output new serial data obtained by adding its own audio data to the received serial data.
なお、解析制御部30から最も離れている第Nのマイクロホンユニット20−Nは、隣接するマイクロホンユニットからシリアルデータを受け取る代わりに固定値の‘1’(シリアルデータのハイレベル)を受け取る。ここで、非動作時(すなわち、シリアルデータの非転送時)に、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nはデフォルト値の‘0’(シリアルデータのローレベル)を出力する。そのため、第Nのマイクロホンユニットは、デフォルト値‘0’でなく固定値の‘1’を受け取ることで、自己が末端のマイクロホンユニットであることを認識できる。
Note that the Nth microphone unit 20-N that is farthest from the
解析制御部30は、第1のマイクロホンユニット20−1から出力されるシリアルデータである最終段シリアルデータ280を受け取る。最終段シリアルデータ280は、全ての、すなわち第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの音声データを含んでいる。
The
このとき、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nは同じビット数(例えばmビット、mは自然数とする)の音声データを生成しているので、解析制御部30はmビットごとに区切るだけで音声データを識別することが可能である。
At this time, since the first to Nth microphone units 20-1 to 20-N generate audio data having the same bit number (for example, m bits, m is a natural number), the
なお、解析制御部30は、最終段シリアルデータ280の開始、および終了を第1のマイクロホンユニット20−1の出力のデフォルト値‘0’からの変化によって知ることができる。例えば、最終段シリアルデータ280はスタートビットの‘1’で開始してストップビットの‘1’で終了することが定められていてもよい。そして、例えば第Nのマイクロホンユニット20−Nが開始を表す‘1’を、第1のマイクロホンユニット20−1が最後を表す‘1’をシリアルデータに追加してもよい。なお、解析制御部30が第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの数を把握している場合などには、最終段シリアルデータ280の総ビット数がわかるため、ストップビットの‘1’は省略されてもよい。
The
そして、解析制御部30は、シリアルデータのシフトクロックとして用いられるデータ
転送クロックDCLK(本発明の第1のクロックに対応)を生成して、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nに出力する。また、解析制御部30は、制御コマンドCOを生成して、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nに出力する。なお、制御コマンドCOの詳細については後述する。
Then, the
ここで、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10のいくつかの特徴を明確にするために、比較例のマイクロホンアレイ装置110を説明する。図12は、比較例のマイクロホンアレイ装置110の構成を説明する図である。なお、図1と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
Here, in order to clarify some features of the
比較例のマイクロホンアレイ装置110も、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nと、解析制御部130と、を含んでいる。しかし、解析制御部130は、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nと1対1に、すなわちそれぞれと接続されて音声データを受け取る。そのため、解析制御部130のコネクター部132には、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nのそれぞれに対応した入力データ端子DI1〜DINが用意されている。そして、それぞれが第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nの出力データ端子DOと接続される。
The
このとき、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nからは、ほぼリアルタイムに音声データが解析制御部130へと入力される。しかし、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nの増加に伴って、ケーブルの数が大きく増えるため、ケーブルのためのスペースを確保する必要が生じる。
At this time, audio data is input to the
また、解析制御部130のコネクター部132の領域も、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nの増加に伴って大きくなるため、解析制御部130を小型化することが困難である。そして、第1〜第Nのマイクロホンユニット120−1〜120−Nの数の変動に対応して、コネクター部132の端子数を増減することも容易にはできない。
In addition, since the area of the
図12に示される比較例のマイクロホンアレイ装置110と比べると、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、音声データを含むシリアルデータを隣のマイクロホンユニットに出力する構造であるため、マイクロホンユニットの数(この例ではN)が増減しても、1本のケーブルで音声データを転送できる。そのため、ケーブルのために必要なスペースを減らし、ケーブルを接続するコネクターのサイズを小さくできるので、小型化が可能なマイクロホンアレイ装置10を実現する。
Compared with the
なお、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、音声データを含むシリアルデータを転送するためのケーブルは1本であるが、複数本であってもよい。例えば、2バイトの音声データをパラレル−シリアル変換する際に、パラレルデータの上位の1バイトと下位の1バイトに分けて別々に変換し(または、変換後に分離し)、2本のケーブルでそれぞれをシリアル転送して、転送に要する時間を短縮することも可能である。この場合でも、比較例のマイクロホンアレイ装置110と比べると、ケーブルのために必要なスペースを減らし、ケーブルを接続するコネクターのサイズを小さくできる。
In the
2.マイクロホンアレイ装置の使用例
図2は、マイクロホンアレイ装置10を含むシステムを例示する図である。本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、マイクロホンアレイ12から1本のケーブルで音声データを受け取る。そのため、コネクター部分のサイズを小さくでき、解析制御部30は、例えばPC40にUSB経由で接続される小型の周辺機器として実現することも可能である。
2. Example of Use of Microphone Array Device FIG. 2 is a diagram illustrating a system including the
このとき、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nについても、ケーブルの混雑やスペースの確保といった問題がないため、形状に制限を生じないマイクロホンアレイ12を構成できる。また、PC40は、解析制御部30が識別した第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nのそれぞれの音声データをUSB経由で受け取り、様々なアプリケーションプログラムを実行する。例えば、PC40は、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nのそれぞれの位置での音圧の大きさをディスプレイに表示してもよいし、音源追跡や音源分離を行ってユーザーの位置確認や、個人の識別を実行してもよい。
At this time, the first to Nth microphone units 20-1 to 20-N also have no problem such as cable congestion and space securing, so that the
図2に示すように、マイクロホンアレイ装置10は、解析制御部30をPC40の周辺機器程度に小型化でき、ケーブルのスペースを確保する必要がないため自由な形状のマイクロホンアレイ12を構成できる。そのため、マイクロホンアレイ装置10を含むシステムも小型で柔軟な構成をとることができ、例えば持ち運びも容易である。
As shown in FIG. 2, the
3.マイクロホンユニットの構成
図1〜図2を用いてマイクロホンアレイ装置10の全体構成を説明したが、図3〜図4を参照して、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの構成について説明する。なお、図1〜図2と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
3. Configuration of Microphone Unit The overall configuration of the
ここで第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの構成は同一である。つまり、これらの符号に含まれる「−1」〜「−N」は複数のマイクロホンユニット20を個々に区別するためのものであり、構成が異なることを意味するものではない。以下においては、重複説明回避のため特に断ることなく、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nをマイクロホンユニット20として説明することがある。また、マイクロホン200−1〜200−Nについてもマイクロホン200として説明することがある。
Here, the first to Nth microphone units 20-1 to 20-N have the same configuration. That is, “−1” to “−N” included in these codes are for distinguishing the plurality of
図3は、マイクロホンユニット20の構成を説明する図である。マイクロホンユニット20は、マイクロホン200、コマンド解析部210、音声データ生成部220、データ送受信部230を含む。
FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the
マイクロホン200はMEMSマイクであって、マイクロホンユニット20が配置された場所での音を検知して、出力信号202を音声データ生成部220に出力する。ここで、出力信号202はアナログ信号である。
The
音声データ生成部220は、マイクロホン200からの出力信号202を、内蔵するADCでデジタル信号へと変換して、音声データ222を生成する。ここでの音声データ222はパラレルデータであって、パラレル−シリアル変換は後段のデータ送受信部230で行われる。
The audio
音声データ生成部220は、コマンド解析部210から受け取ったサンプリングクロック212のタイミングで音声データ222を生成する。ここでは、音声データ222はmビット(mは自然数とする)のPCM(Pulse Code Modulation)のデータである。
The audio
コマンド解析部210は、解析制御部30からの指示である制御コマンドCOを解析して、解析の結果に基づいて、例えばデータ送受信部230に内部制御信号214を出力する。また、コマンド解析部210は、制御コマンドCOの指示に基づく周波数を有する、サンプリングクロック212を音声データ生成部220に出力する。
The
データ送受信部230は、音声データ222を受け取りパラレル−シリアル変換を行う
ためのレジスターR1〜Rmを含んでいる。なお、レジスターR1〜Rmは音声データ222に限らず、例えばマイクロホンユニット20の識別番号等を受け取ってもよい。また、配線の図示を省略しているが、レジスターR1〜Rmはデータ転送クロックDCLKでシフト動作を行う。
The data transmitter /
ここで、内部制御信号214や不図示のデータ送受信部230の制御回路からの指示に従って、セレクターは適宜データを選択するものとする。例えば、データ送受信部230の制御回路からの指示により、音声データ222を受け取った後に、レジスターR1〜Rmはシフト動作を行う。また、内部制御信号214の指示により、入力データ端子DI経由で受け取った隣接するマイクロホンユニット20からのシリアルデータを、出力データ端子DOから出力し、その後に続けてレジスターR1〜Rmの自己の音声データ222を出力する。
Here, it is assumed that the selector appropriately selects data according to an instruction from the
なお、入力データ端子DI経由で受け取った隣接するマイクロホンユニット20からのシリアルデータは、図3の例ではレジスターR0を経由するため、データ転送クロックDCLKで1クロック分遅延して出力データ端子DOから出力される。また、音声データ生成部220の一部または全ての機能をマイクロホン200が含んでいてもよい。例えば、マイクロホン200がサンプリングクロック212を受け取って音声データ222への変換を行ってもよい。
Since the serial data from the
図4は、マイクロホンユニット20の別の構成を説明する図である。図3に示すマイクロホンユニット20は、自己の音声データ222を受け取ったシリアルデータの最後に追加して出力する。一方、図4に示すマイクロホンユニット20は、自己の音声データ222を受け取ったシリアルデータの最初に追加して出力することができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining another configuration of the
図4のマイクロホンユニット20は、データ送受信部230Aを含む。データ送受信部230Aは、図3のデータ送受信部230と異なり、入力データ端子DI経由で受け取った、隣接するマイクロホンユニット20からのシリアルデータもレジスターR1〜Rmを経由して出力される。データ送受信部230Aは、隣接するマイクロホンユニット20からのシリアルデータを、データ転送クロックDCLKでmクロック分遅延させて、最初に自己の音声データ222をシリアルデータに変換して出力させることができる。
The
図3のデータ送受信部230を用いた場合も、図4のデータ送受信部230Aを用いた場合も、マイクロホンユニット20は、自己の音声データを追加したシリアルデータを出力する。そのため、解析制御部30は第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの全ての音声データを含む最終段シリアルデータ280を受け取る。
Whether the data transmission /
なお、図4のマイクロホンユニット20は、データ送受信部230Aを除いて図3のマイクロホンユニット20と同じ要素で構成されており、データ送受信部230A以外の要素については説明を省略する。
The
4.解析制御部の構成
図5を参照して、解析制御部30の構成について説明する。なお、図1〜図4と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
4). Configuration of Analysis Control Unit The configuration of the
図5は、解析制御部30の構成を説明する図である。解析制御部30は、クロック生成部300、処理部310、制御コマンド生成部320、データ受信部330、データバッファー340を含む。
FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the
クロック生成部300は、データ転送クロックDCLKを生成して出力する。クロック
生成部300は、例えば水晶振動子等の発振子と発振回路で構成されていてもよいし、さらにPLLや分周器を含んでいてもよい。データ転送クロックDCLKは、マイクロホンユニット20に供給されて、少なくともシリアルデータを転送するシフトクロックとして用いられる。
The
処理部310は、マイクロホンアレイ装置10の制御とともに、最終段シリアルデータ280の解析を行う。処理部310は、例えば本実施形態のようにCPUであって、プログラムに従ってマイクロホンアレイ装置10の制御や最終段シリアルデータ280の解析を行ってもよい。
The
処理部310は、動作モードを指定する動作モード信号312を出力することで、マイクロホンアレイ装置10の制御を行う。動作モード信号312の形式は限定されるものではないが、例えば数ビットのパラレルデータであってもよい。
The
また、処理部310は、データバッファー340からシリアル−パラレル変換された音声データを受け取って、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nとの対応を解析してもよい。そして、処理部310は必要なデータを解析制御部30の外部または内部に出力してもよい。このとき、処理部310はデータバッファー340から必要なデータを解析制御部30の外部または内部に出力させてもよい。解析制御部30の外部とは、例えば図2のようにUSBで接続されたPC40であってもよい。
Further, the
なお、処理部310は、データバッファー340の音声データ以外のデータを受け取ってもよい。例えば、データ受信部330から第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nが指示した命令を完了したことを示すステータス信号等を受け取ってもよい。
Note that the
制御コマンド生成部320は、処理部310からの動作モード信号312に基づいて、データ転送クロックDCLKに同期したシリアルデータの制御コマンドCOを生成して出力する。データ転送クロックDCLKと制御コマンドCOのタイミングの関係については後述する。
Based on the
データ受信部330は、第1のマイクロホンユニット20−1からの最終段シリアルデータ280を入力データ端子DI経由で受け取り、レジスターr1〜rmを用いてシリアル−パラレル変換を行う。
データバッファー340は、データ受信部330でシリアル−パラレル変換された音声データを記憶する。このとき、データバッファー340と処理部310とは、例えばmビットのバスで接続されており、高速な転送が可能になっている。また、データバッファー340は音声データを順に記憶するため、処理部310は例えばアドレスの指定によって特定のマイクロホンユニット20の音声データにアクセスすることができる。
The
5.解析制御部の制御について
5.1.サンプリングクロックの調整
図6は、解析制御部30によるサンプリングクロック212の調整について説明する図である。解析制御部30は制御コマンドCOによって、マイクロホンユニット20が音声データを生成するタイミングであるサンプリングクロック212の周期を調整できる。逆に、マイクロホンユニット20は制御コマンドCOに従って、サンプリングクロック212を調整する。
5. Control of analysis control unit 5.1. Adjustment of Sampling Clock FIG. 6 is a diagram for explaining the adjustment of the
図6において、時刻t1と時刻t4に、サンプリングクロック212の立ち上がりエッジが存在する。つまり、これらの間隔であるTscがサンプリングクロック212の周期
である。一方、最終段シリアルデータ280は、時刻t2で転送が開始されて時刻t3で完了する。つまり、解析制御部30は、時刻t2で音声データの受け取りを開始して、時刻t3で全てのマイクロホンユニット20の音声データを受け取り、これらの間隔はTdである。そして、時刻t5で次のサンプリングで取得された音声データの転送が開始される。
In FIG. 6, there are rising edges of the
解析制御部30は、後段のPC40(図2参照)に正確な音源追跡や音源分離を実行させるために、マイクロホンアレイ12を構成する全てのマイクロホンユニット20からの音声データを取りこぼすことなく取得する必要がある。図6の表記を用いると、解析制御部30は、サンプリングクロック212の周期Tsc(本発明の所定の間隔に対応)が、最終段シリアルデータ280を受け取るのに必要な時間Tdよりも長くなるように調整する必要がある。
The
つまり、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの音声データを多段にシリアル転送する。そのため、第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nのそれぞれに音声データを転送するためのケーブルが独立して接続されている場合(図12参照)に比べて時間がかかる。しかし、解析制御部30がサンプリングクロック212の周期Tscを調整することで、最終段シリアルデータ280の転送時間(Td)をサンプリングクロック212の周期(Tsc)よりも短くすれば、解析制御部30は全てのマイクロホンユニット20からの音声データを取りこぼすことなく取得できる。
That is, the
5.2.制御コマンド
本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、解析制御部30が制御コマンドCOによって第1〜第Nのマイクロホンユニット20−1〜20−Nの全て、または一部に指示を与えることで、音声データを含むシリアルデータに限らず様々なシリアルデータを転送することが可能になる。
5.2. Control Command In the
このとき、解析制御部30から出力される制御コマンドCOはシリアルデータである。そのため、制御コマンドCOを使用しても1ビット分のケーブルが追加されるだけであり、ケーブルの混雑や大きなスペースが必要になるとの問題は生じにくい。
At this time, the control command CO output from the
図7は、制御コマンドCOの転送の例を示す図である。制御コマンドCOが転送されるケーブルにおいて、制御コマンドCOが出力されていない場合には‘1’の状態であるとする。そして、制御コマンドCOは‘01’で開始して‘10’で終了することが定められているとする。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of transfer of the control command CO. In the cable to which the control command CO is transferred, if the control command CO is not output, it is assumed that the state is ‘1’. It is assumed that the control command CO is determined to start at “01” and end at “10”.
図7の例では、COVと示された部分が転送された制御コマンドCOである。マイクロホンユニット20のコマンド解析部210は、制御コマンドCOをデータ転送クロックDCLKの立ち上がりエッジでサンプリングして、‘010010’という制御コマンドCOを受け取ったことを認識する。
In the example of FIG. 7, the portion indicated by COV is the transferred control command CO. The
図8は、制御コマンドCOと指示内容とを示すものである。なお、図8は全ての制御コマンドCOを示すものではなく、他にも、例えばサンプリングクロック212の周期を変更する制御コマンドCO等があるが、ここでは記載を省略している。
FIG. 8 shows the control command CO and the instruction content. Note that FIG. 8 does not show all the control commands CO, and there are other control commands CO for changing the period of the
図8に示すように、図7の例の‘010010’は第1のコマンドであり、解析制御部30が音声データ生成を指示するものである。マイクロホンユニット20のコマンド解析部210は、制御コマンドCOが第1のコマンドと一致した場合に、データ送受信部230に音声データ222を含むシリアルデータを出力させる。
As shown in FIG. 8, “010010” in the example of FIG. 7 is the first command, and the
図8に示すように‘011110’は第2のコマンドであり、マイクロホンユニット20のそれぞれに固有の識別番号(ID)を割り振るとともに、解析制御部30がいくつのマイクロホンユニット20と接続されているかを把握するために、識別番号をシリアル出力させるものである。
As shown in FIG. 8, “011110” is a second command, assigns a unique identification number (ID) to each
なお、本実施形態では識別番号を用いるが、識別番号に代えて識別記号、識別文字が使用されてもよい。すなわち、マイクロホンユニット20のそれぞれを区別することが可能であれば、識別番号に限られるわけではない。
Although the identification number is used in the present embodiment, an identification symbol or an identification character may be used instead of the identification number. In other words, the identification number is not limited as long as each of the
図8に示すように先頭部分の‘0110’が第3のコマンドである。コマンド解析部210は、第1のコマンドおよび第2のコマンドについて制御コマンドCOとの一致で判断したが、第3のコマンドについては制御コマンドCOに含まれるか否かで判断する。
As shown in FIG. 8, “0110” at the head is the third command. The
第3のコマンドは、第2のコマンドで得られた識別番号を用いて、一部のマイクロホンユニット20だけに処理を実行させる(特定のマイクロホンユニット20を制御する)ものである。コマンド解析部210は、制御コマンドCOに‘0110’が含まれる場合、続く識別番号が自己の識別番号と一致した場合にのみ、さらに続く制御コードに従った処理を行う。
The third command uses only the identification number obtained by the second command to cause only a part of the
ここで、制御コードは互いに一致しない、‘0’と‘1’からなるコードである。そして、制御コードに従った処理とは、例えばリセット、セルフテスト、フィルターの係数やゲインを変更するパラメーター変更、ステータスの取得等であってもよい。 Here, the control code is a code composed of ‘0’ and ‘1’ that do not match each other. The process according to the control code may be, for example, reset, self-test, parameter change for changing a filter coefficient or gain, and status acquisition.
解析制御部30が第2のコマンド、第3のコマンドを有することで、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、解析制御部30がマイクロホンユニット20のそれぞれと接続されている場合と同じように、特定のマイクロホンユニット20にだけ処理を実行させることができる。
Since the
図9〜図11(B)は、解析制御部30からの制御コマンドCOに対応して、マイクロホンユニット20が出力するシリアルデータを例示するものである。図9〜図11(B)では、説明の都合上、マイクロホンユニット20の総数(N)は3であるとする。また、図1〜図8と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。
9 to 11B illustrate serial data output from the
図9は、制御コマンドCOが第1のコマンド(‘010010’)である場合の、シリアルデータを例示する。第1〜第3のマイクロホンユニット20−1〜20−3のそれぞれのコマンド解析部210は、制御コマンドCOが第1のコマンドと一致すると判断して、データ送受信部230に音声データ222を含むシリアルデータを出力させる。
FIG. 9 illustrates serial data when the control command CO is the first command (‘010010’). The
第3のマイクロホンユニット20−3は、開始を示すスタートビットの‘1’と自己の音声データ(3)とを出力する。第2のマイクロホンユニット20−2は、受け取ったシリアルデータの最後に、自己の音声データ(2)を加えて出力する。そして、第1のマイクロホンユニット20−1は、受け取ったシリアルデータの最後に、自己の音声データ(1)を加えた最終段シリアルデータ280を出力する。なお、本実施形態では、シリアルデータの最後を表す‘1’(ストップビット)は省略されるとする。
The third microphone unit 20-3 outputs a start bit “1” indicating the start and its own audio data (3). The second microphone unit 20-2 adds and outputs its own audio data (2) to the end of the received serial data. Then, the first microphone unit 20-1 outputs final stage
解析制御部30は、最終段シリアルデータ280として、全てのマイクロホンユニット20の音声データを受け取ることができる。そして、スタートビットの‘1’を除去した後に、レジスターr1〜rmを用いてシリアル−パラレル変換を行って、第1〜第3のマイクロホンユニット20−1〜20−3のそれぞれの音声データを識別することができる
。
The
図10は、制御コマンドCOが第2のコマンド(‘011110’)である場合の、シリアルデータを例示する。第1〜第3のマイクロホンユニット20−1〜20−3のそれぞれのコマンド解析部210は、制御コマンドCOが第2のコマンドと一致すると判断して、データ送受信部230に自己の識別番号を含むシリアルデータを出力させる。
FIG. 10 illustrates serial data when the control command CO is the second command (‘011110’). The
第3のマイクロホンユニット20−3は、固定値‘1’が入力されており末端であると識別できるため、自己の識別番号を0として、スタートビットの‘1’と自己の識別番号‘0000’(この例では4ビット表示とする)とを出力する。第2のマイクロホンユニット20−2は、受け取ったシリアルデータの識別番号に1を加える演算を実行し、演算結果である1を自己の識別番号とする。そして、スタートビットの‘1’と自己の識別番号‘0001’とを出力する。第1のマイクロホンユニット20−1は、受け取ったシリアルデータの識別番号に1を加える演算を実行し、演算結果である2を自己の識別番号とする。そして、スタートビットの‘1’と自己の識別番号‘0010’とを含む最終段シリアルデータ280を出力する。
Since the third microphone unit 20-3 has a fixed value “1” input and can be identified as the terminal, the self identification number is set to 0, the start bit “1” and the self identification number “0000”. (In this example, 4-bit display) is output. The second microphone unit 20-2 performs a calculation of adding 1 to the identification number of the received serial data, and sets 1 as the calculation result as its own identification number. The start bit “1” and its own identification number “0001” are output. The first microphone unit 20-1 performs a calculation of adding 1 to the identification number of the received serial data, and sets 2 as the calculation result as its own identification number. Then, the final stage
解析制御部30は、最終段シリアルデータ280として、第1のマイクロホンユニット20−1の識別番号「2」を受け取ることができる。そして、解析制御部30は、最終段シリアルデータ280に含まれる識別番号「2」に1を加えることで、マイクロホンアレイ装置10に3つのマイクロホンユニット20が接続されていることを認識することができる。
The
図11(A)〜図11(B)では、制御コマンドCOが第2のコマンドである場合の、別のシリアルデータを例示する。図11(A)〜図11(B)の手法では、識別番号は転送せずに所定のパルス信号を転送して、その遅延時間で識別番号を判断する。この例では、所定のパルス信号は、第1〜第3のマイクロホンユニット20−1〜20−3が非動作時に出力するデフォルト値‘0’と異なる値(すなわち‘1’)であって、幅をシフトクロックの1クロック分とする信号である。なお、図10と同じ要素には同じ符号を付しており説明を省略する。 FIG. 11A to FIG. 11B illustrate another serial data when the control command CO is the second command. 11A to 11B, a predetermined pulse signal is transferred without transferring the identification number, and the identification number is determined based on the delay time. In this example, the predetermined pulse signal is a value different from the default value “0” (ie, “1”) output when the first to third microphone units 20-1 to 20-3 are not operating, and has a width. Is a signal for one clock of the shift clock. Note that the same reference numerals are given to the same elements as those in FIG.
図11(A)のように、第1のマイクロホンユニット20−1、第2のマイクロホンユニット20−2からそれぞれシリアルデータ276、278が出力される。この例では、第2のコマンドの応答として、転送されるシリアルデータ276、シリアルデータ278、最終段シリアルデータ280は同じ内容である。しかし、各マイクロホンユニット20でデータ転送クロックDCLKの1クロック分(本発明の所定の時間に対応)の遅延を生じる。DCLKの1クロック分の遅延は、例えば図3の構成で実現できる。また、例えば図4でレジスターR1の値を出力データ端子DOから出力することで実現できる。
As shown in FIG. 11A,
図11(B)は、シリアルデータ276、シリアルデータ278、最終段シリアルデータ280の波形図を例示するものである。第1〜第3のマイクロホンユニット20−1〜20−3のそれぞれのコマンド解析部210は、同じタイミングで制御コマンドCOを受け取り、時刻t1において第2のコマンド(‘011110’)と一致すると判断する。
FIG. 11B illustrates a waveform diagram of the
第3のマイクロホンユニット20−3は、固定値‘1’が入力されており末端であると識別できるため、時刻t2において、第1〜第3のマイクロホンユニット20−1〜20−3が出力するデフォルト値‘0’と異なる値(すなわち‘1’)のパルス信号をシリアルデータ276として出力する。そして、自己の識別番号は0とする。
The third microphone unit 20-3, since the fixed value "1" can be identified as a terminal is inputted, at time t 2, the first through third microphone unit 20-1 to 20-3 output A pulse signal having a value different from the default value “0” (ie, “1”) is output as
なお、この例ではデータ転送クロックDCLKの立ち下がりに同期してシリアルデータ
276、シリアルデータ278、最終段シリアルデータ280は出力されるので、時刻t2の前からシリアルデータ276の値は‘1’となっている。
Incidentally, the
第2のマイクロホンユニット20−2は、時刻t2でシリアルデータ276(‘1’のパルス信号)を受け取る。そして、制御コマンドCOが第2のコマンドと一致すると判断した時刻t1からの遅延がDCLKの1クロック分であるので、自己の識別番号を1であると判断できる。
Second microphone unit 20-2 receives the (pulse signal of '1') the
遅延時間のカウントは、例えばDCLKをクロック信号として、制御コマンドCOが第2のコマンドと一致するとアップカウントを開始するカウンターで行ってもよい。そして、第2のマイクロホンユニット20−2は、シリアルデータ276をデータ転送クロックDCLKの1クロック分遅延させて、シリアルデータ278として出力する。
The delay time may be counted, for example, by using a counter that starts counting up when the control command CO matches the second command using DCLK as a clock signal. Then, the second microphone unit 20-2 delays the
第1のマイクロホンユニット20−1は、時刻t3でシリアルデータ278(‘1’のパルス信号)を受け取る。そして、制御コマンドCOが第2のコマンドと一致すると判断した時刻t1からの遅延がDCLKの2クロック分であるので、自己の識別番号を2であると判断できる。そして、第1のマイクロホンユニット20−1は、シリアルデータ278をデータ転送クロックDCLKの1クロック分遅延させて、最終段シリアルデータ280として出力する。
The first microphone unit 20-1 receives the (pulse signal of '1') the
解析制御部30は、時刻t4で最終段シリアルデータ280(‘1’のパルス信号)を受け取る。そして、制御コマンドCOとして第2のコマンドを送信し終えた時刻t1からの遅延がDCLKの3クロック分であるので、マイクロホンアレイ装置10に3つのマイクロホンユニット20が接続されていることを認識することができる。
なお、各マイクロホンユニット20で生じるシリアルデータの遅延時間は、データ転送クロックDCLKの1クロック分に限らず、2以上のクロック分であってもよい。また、この例では‘1’(ハイレベル)の幅がDCLKの1クロック分であるパルス信号を用いているが、DCLKの2クロック分以上の幅のパルス信号であってもよいし、特定のパターン(例えば‘101’等)のデータが用いられてもよい。
Note that the delay time of serial data generated in each
以上のように、本実施形態のマイクロホンアレイ装置10は、音声データを含むシリアルデータを隣のマイクロホンユニットに出力する構造であるため、マイクロホンユニットの数が増減しても、最少で1本のケーブルで音声データを転送できる。そのため、ケーブルのために必要なスペースを減らし、ケーブルを接続するコネクターのサイズを小さくできるので、小型化が可能なマイクロホンアレイ装置10を実現する。
As described above, since the
これらの例示に限らず、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to these examples, and the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiments. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
特に前記の例示における‘0’と‘1’は逆であってもよい。例えば、制御コマンドCOが送信されない時には、配線の信号レベルがデフォルト値の‘1’となっているが(図7参照)‘0’であってもよい。このとき、制御コマンドCOは‘10’で始まってもよい。また、マイクロホンユニット20は、非動作時に出力データ端子DOからデフォルト値の‘0’を出力しているが(図6参照)‘1’であってもよい。このとき、第Nのマイクロホンユニット20−Nの入力データ端子DINには、所定の固定値として‘0’が入
力されてもよい。
In particular, “0” and “1” in the above examples may be reversed. For example, when the control command CO is not transmitted, the signal level of the wiring is the default value “1” (see FIG. 7), but may be “0”. At this time, the control command CO may start with “10”. The
10 マイクロホンアレイ装置、12 マイクロホンアレイ、20 マイクロホンユニット、20−1〜20−N 第1〜第Nのマイクロホンユニット、30 解析制御部、40
PC、110 マイクロホンアレイ装置、120−1〜120−N 第1〜第Nのマイクロホンユニット、130 解析制御部、132 コネクター部、200 マイクロホン、200−1〜200−N マイクロホン、202 出力信号、210 コマンド解析部、212 サンプリングクロック、214 内部制御信号、220 音声データ生成部、222 音声データ、230 データ送受信部、230A データ送受信部、276 シリアルデータ、278 シリアルデータ、280 最終段シリアルデータ、300 クロック生成部、310 処理部、312 動作モード信号、320 制御コマンド生成部、330 データ受信部、340 データバッファー、CO 制御コマンド、DCLK データ転送クロック、DI 入力データ端子、DI1〜DIN 入力データ端子、DO 出力データ端子、R1〜Rm レジスター、r1〜rm レジスター
DESCRIPTION OF
PC, 110 microphone array device, 120-1 to 120-N 1st to Nth microphone units, 130 analysis control unit, 132 connector unit, 200 microphone, 200-1 to 200-N microphone, 202 output signal, 210 command Analysis unit, 212 sampling clock, 214 internal control signal, 220 audio data generation unit, 222 audio data, 230 data transmission / reception unit, 230A data transmission / reception unit, 276 serial data, 278 serial data, 280 final stage serial data, 300 clock generation unit , 310 processing unit, 312 operation mode signal, 320 control command generation unit, 330 data receiving unit, 340 data buffer, CO control command, DCLK data transfer clock, DI input data terminal, DI 1 -DI N input data Data terminals, DO output data terminals, R 1 to R m registers, r 1 ~r m registers
Claims (6)
解析制御部と、を含み、
第Nのマイクロホンユニットは、
前記第Nのマイクロホンユニットが生成する前記音声データを含むシリアルデータを出力し、
第n(nは1≦n≦N−1を満たす整数)のマイクロホンユニットは、
第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータと、
前記第nのマイクロホンユニットが生成する前記音声データと、を含むシリアルデータを出力し、
前記解析制御部は、
第1のマイクロホンユニットから出力されるシリアルデータである最終段シリアルデータを受け取り、
前記最終段シリアルデータに含まれる、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれの前記音声データを識別し、
前記解析制御部は、
前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれに、
シリアルデータのシフトクロックとしても用いられる第1のクロックと、
シリアルデータであって、前記第1〜第Nのマイクロホンユニットを制御するコマンドである制御コマンドと、を出力し、
前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれは、
前記制御コマンドを前記第1のクロックでサンプリングして、前記制御コマンドを解析するコマンド解析部を含む、マイクロホンアレイ装置。 First to Nth (N is an integer of 2 or more) microphone units that include a microphone and generate audio data based on an output signal of the microphone;
An analysis control unit,
The Nth microphone unit is
Outputting serial data including the audio data generated by the Nth microphone unit;
The n-th microphone unit (n is an integer satisfying 1 ≦ n ≦ N−1) is
Serial data received from the (n + 1) th microphone unit;
Outputting serial data including the audio data generated by the nth microphone unit;
The analysis control unit
Receiving final serial data, which is serial data output from the first microphone unit;
Identifying the audio data of each of the first to Nth microphone units included in the final stage serial data;
The analysis control unit
In each of the first to Nth microphone units,
A first clock also used as a serial data shift clock;
A control command which is serial data and is a command for controlling the first to Nth microphone units;
Each of the first to Nth microphone units is
A microphone array apparatus , comprising: a command analysis unit that samples the control command with the first clock and analyzes the control command .
前記第1〜第Nのマイクロホンユニットのそれぞれは、
前記マイクロホンの前記出力信号を所定の間隔でサンプリングして前記音声データを生成する音声データ生成部を含み、
前記解析制御部は、
前記音声データ生成部の前記所定の間隔を、前記第1のマイクロホンユニットから前記最終段シリアルデータを受け取るのに必要な時間よりも長くなるように調整する、マイクロホンアレイ装置。 The microphone array apparatus according to claim 1, wherein
Each of the first to Nth microphone units is
Including an audio data generation unit that generates the audio data by sampling the output signal of the microphone at a predetermined interval;
The analysis control unit
A microphone array device that adjusts the predetermined interval of the audio data generation unit to be longer than a time required to receive the final stage serial data from the first microphone unit.
前記コマンド解析部は、
前記制御コマンドが第1のコマンドと一致した場合に、
前記音声データを含むシリアルデータを出力させる、マイクロホンアレイ装置。 The microphone array device according to claim 1 or 2 ,
The command analysis unit
If the control command matches the first command,
A microphone array device for outputting serial data including the audio data.
前記第Nのマイクロホンユニットは、
前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断した場合に、
予め定められた自己の識別番号を含むシリアルデータを出力し、
前記第nのマイクロホンユニットは、
前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断した場合に、
前記第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータに含まれる識別番号に所定の演算を行って得られる値を自己の識別番号とし、
自己の識別番号を含むシリアルデータを出力する、マイクロホンアレイ装置。 The microphone array device according to claim 3 ,
The Nth microphone unit is
When the command analysis unit determines that the control command is the second command,
Output serial data including a predetermined identification number,
The nth microphone unit is
When the command analysis unit determines that the control command is the second command,
A value obtained by performing a predetermined calculation on the identification number included in the serial data received from the (n + 1) th microphone unit is set as its own identification number,
A microphone array device that outputs serial data including its own identification number.
前記第Nのマイクロホンユニットは、
前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断した場合に、
所定のパルス信号をシリアルデータとして出力し、
前記第nのマイクロホンユニットは、
前記第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータの、前記コマンド解析部が前記制御コマンドを第2のコマンドであると判断したタイミングからの遅延時間に基づいて、自己の識別番号を判断し、
前記第(n+1)のマイクロホンユニットから受け取ったシリアルデータを所定の時間遅延させて出力する、マイクロホンアレイ装置。 The microphone array device according to claim 3 ,
The Nth microphone unit is
When the command analysis unit determines that the control command is the second command,
Output a predetermined pulse signal as serial data,
The nth microphone unit is
Based on a delay time from serial data received from the (n + 1) th microphone unit from a timing when the command analysis unit determines that the control command is the second command, a self identification number is determined.
A microphone array device that outputs serial data received from the (n + 1) th microphone unit with a predetermined time delay.
前記コマンド解析部は、
前記制御コマンドに第3のコマンドが含まれる場合には、
前記制御コマンドに含まれる識別番号と自己の識別番号とが一致した場合に、前記制御コマンドに従って処理を行う、マイクロホンアレイ装置。 The microphone array device according to claim 4 or 5 ,
The command analysis unit
If the control command includes a third command,
A microphone array device that performs processing in accordance with the control command when the identification number included in the control command matches its own identification number.
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