JP3548706B2

JP3548706B2 - Zone-specific sound pickup device

Info

Publication number: JP3548706B2
Application number: JP2000009102A
Authority: JP
Inventors: 真理子青木; 茂明青木; 和彦山森
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2020-01-18
Also published as: JP2001204092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のマイクロホンを用いて、所望のゾーンにある音源からの音のみを収音する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特定のゾーンにある音源からの音を収音する場合、複数のマイクロホンを配列して、各マイクロホンの出力信号に、受音すべき点（特定ゾーン）から各マイクロホンまでの距離に応じて時間遅延を与え、それぞれのマイクロホンの出力和を取り出す、遅延和アレーと呼ばれる受音方法があった。しかし、この方法では、マイクロホン出力の同位相加算を用いるため、特に低い周波数帯域において、特定ゾーンからの音を高いＳＮ比で取り出すためにはマイクロホン間隔を大きくとる必要があり、そのため、装置規模が大きくなるという問題があった。
【０００３】
これに対し、マイクロホンの本数を減らして、特定のゾーンからの音を収音する方法も提案されている（特開平１０−３１３４９７号公報：「音源分離方法、装置および記録媒体」）。この手法は、二つ以上のマイクロホンを用い、各二つのマイクロホン間での２等分線により領域を２分することにより、複数の領域（ゾーン）を構成し、一つの音源からの音響信号が二つのマイクロホンに収音された時、その音源に近いマイクロホンの出力信号の方が他方のマイクロホンの出力信号よりレベルが大きい、また到達時間が早いことを利用して、各マイクロホンの出力信号を、各帯域信号が一つの音源からの音響信号の成分よりなる程度に小さく、複数の周波数帯域に分割し、これら各マイクロホン出力信号の同一帯域信号のレベル差、又は到達時間差を検出することにより、異なるゾーンに存在する音源からの音響信号を分離して取出す、つまりマイクロホンで受音した信号に対し、所望のゾーンにある音源からの周波数成分のみを抽出することによって、特定のゾーンにある音源からの音だけを抽出することを特徴とする。この方式は、マイクロホン出力の同位相加算を用いないため、遅延和アレーに比べると少ないマイクロホン数で複数のゾーンを形成することが出来る。
【０００４】
しかし、この手法を用いても、特定の角度範囲の方向から来る音を抽出することは出来るが、特定の距離から来る音だけを収音するということは困難であった。これは、マイクロホンと音源との距離を知る手がかりがマイクロホンに入る音圧の大小関係だけであり、なおかつ、音圧は一般に音源の発音状態によって時時刻刻変わるため、音圧だけでマイクロホンと音源との距離を正確に測ることが難しいためである。またこの従来の手法において、ゾーンの変更を単純に行うことができなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、所望のゾーンにある音源からの周波数成分のみを抽出することによって特定方向にある音源からの音を収音する入力・帯域分割手段を複数個用い、特定の距離および特定の方向から来る音源の信号のみ抽出することを特徴とする。また、入力・帯域分割手段を複数個に拡張し、帯域分割された周波数成分の選択を、論理演算により行い、その論理演算の手法の変更や論理演算する帯域信号のゾーンの変更により、収音する音源のゾーンの特定の距離又は特定方向を変更することを可能とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明の実施例を示す。入力手段１，２はそれぞれ、音源からの音響信号を収音して電気信号に変換する。この実施例では入力手段１，２としては、例えば指向性マイクロホンなどを用い、音源の方向によって感度差を生じるものを用いることで受音可能な音響空間の特定の範囲（以下、ゾーン）を決定することができるものである。例えば、指向性マイクロホンよりなる入力手段１，２の指向特性の主ビ─ムの方向がそれぞれ図２Ａに示すゾーン３，４を形成し、これらのゾーン３，４が交差するようにされる。入力手段１，２の各出力信号はそれぞれ、帯域分割手段５へ供給される。帯域分割手段５では、各入力手段１，２としての各指向性マイクロホンからの出力信号はそれぞれ、複数の周波数帯域信号に分割される。この帯域分割は、一つの周波数帯域に含まれる成分が単独音源からの周波数のみで生成されていると近似できる程度に細かく分割する。この帯域分割の方法には、例えば、フーリエ変換が用いられる。入力手段１，２と帯域分割手段５は入力・帯域分割手段６を構成する。入力・帯域分割手段６よりの帯域分割された信号はスペクトル選択手段７と論理演算手段８とへ供給される。
【０００７】
論理演算手段８では、各入力手段１，２について決定されたゾーンに対して、論理演算（ＡＮＤ，ＯＲ，ＮＯＴ等）を定義することで、新たなゾーンを決定する。図２Ａに示した二つのゾーン３，４に対して、例えば次の論理演算により新たなゾーンを決定できる。
（ゾーン３）∩（ゾーン４）
（ゾーン３）∪（ゾーン４）
（ゾーン３）∩（ゾーン４）′
ここでＡ∩ＢはＡとＢの論理積、Ａ∪ＢはＡとＢの論理和、Ａ′はＡの否定をそれぞれ表わす。
【０００８】
上記新たに決定されたゾーンのうち、例えば（ゾーン３）∩（ゾーン４）を図に示すと、図２Ｂ中の斜線部で示すゾーン９、つまりゾーン３とゾーン４との重なり部分のゾーンになる。論理演算手段８により決定されるゾーンの種類は、入力手段１，２により決定されたゾーンそれぞれに対し、あらゆる論理演算を施した場合に生じるゾーンの種類に等しい。所で論理演算手段８により決定されたゾーンに存在する音源からの音響信号を取出すために、入力手段１，２の各出力信号がそれぞれ周波数分割された各帯域信号Ｓ１ｉとＳ２ｉ（ｉ＝１，…，ｎ、ｎは分割帯域数）は２値化部８ａでそのレベル（パワー）が所定値以上か以下かにより、論理値「１」か「０」に変換される。これら２値化された帯域信号ＱＳ１ｉとＱＳ２ｉが論理演算部８ｂに入力されて、論理演算部８ｂに設定された論理演算が、両入力手段１，２の同一周波数帯域ごとの２値化帯域信号に対して行われる。論理演算部８ｂが論理積（ＡＮＤ）に設定されていればＱＳ１ｉ∩ＱＳ２ｉがそれぞれ演算される。論理演算部８ｂによる論理演算の種類の設定は、ゾーン設定部８ｃの設定特質に応じた論理演算が行われるように、ハードウェアで構成されている場合は、予め設けられている複数種類の論理演算回路中の対応する１つが選択使用され、ソフトウェアで構成されている場合は複数種類の論理演算プログラムの一つの対応するものが選択される。
【０００９】
スペクトル選択手段７では、論理演算手段８により決定されたゾーンにある音源からの周波数成分を選択する。説明のため、音源Ａ，Ｂ，Ｃの三つが図２Ｃに示すようにゾーン９、ゾーン３のゾーン９以外の部分、ゾーン４のゾーン９以外の部分にそれぞれ配置されてあるとする。例えば、（ゾーン３）∩（ゾーン４）＝（ゾーン９）にある音源（図２Ｃ中の音源Ａ）からの音だけを収音するためには、入力手段１よりの帯域信号（スペクトル）と入力手段２よりの帯域信号（スペクトル）のうち、同一周波数帯域において両方の入力手段からの信号にパワーが存在する（もしくはある大きさ以上のパワーを持つ）周波数成分のみ選択すれば、つまり論理演算手段８よりの演算結果ＱＳ１ｉ∩ＱＳ２ｉが「１」の帯域信号を選択すると（ゾーン３）∩（ゾーン４）＝（ゾーン９）にある音源（この場合音源Ａ）からの音響信号のみ抽出できる。例えば図１に示すように、スペクトル選択手段７に帯域信号Ｓ１ｉを入力するゲート７Ｇ１ｉと帯域信号Ｓ２ｉを入力するゲート７Ｇ２ｉとを設け、これらゲート７Ｇ１ｉと７Ｇ２ｉを論理演算手段８からのゲート制御信号ＧＣ１ｉとＧＣ２ｉによりそれぞれ開閉制御する、つまりゲート制御信号ＧＣ１ｉ（ＧＣ２ｉ）が論理「１」であれば対応するゲート７Ｇ１ｉ（７Ｇ２ｉ）を開とし、論理「０」であれば対応するゲート７Ｇ１ｉ（７Ｇ２ｉ）を閉とする。ゲート制御信号ＧＣ１ｉ、ＧＣ２ｉはゾーン設定部８ｃで設定されたゾーンに基づく論理演算結果により得られる。
【００１０】
例えば図２Ｃに示した例において、ゾーン設定部８Ｃで（ゾーン３）∩（ゾーン４）＝（ゾーン９）が設定されている場合に、入力手段１により収音された信号の周波数スペクトル、つまり帯域分割手段５で周波数分割された帯域分割信号を周波数順に配列した結果が、図３Ａに示すように音源Ａからの音響信号にもとづくものとして太い実線で示す状態で、また音源Ｂからの音響信号にもとづくものとして太い点線で示す状態で得られたとし、入力手段２により収音された信号の周波数スペクトルが、図３ｂに示すように音源Ａからの音響信号にもとづくものとして太い実線で示す状態で、また音源Ｃからの音響信号にもとづくものとして細い実線で示す状態で得られたとすると、図３ＡとＢ中の太い実線に対応するスペクトル（分割帯域信号）と対応した各２値化信号ＱＳ１ｉとＱＳ２ｉの論理積（ＱＳ１ｉ∩ＱＳ２ｉ）のみが論理「１」となり、この論理「１」のゲート制御信号ＧＣ１ｉ又は／及びＧＣ２ｉにより、対応するゲート７Ｇ１ｉ又は／及び７Ｇ２ｉを開として、図３Ｃに示すように太い実線で示す２スペクトル（分割帯域信号）のみ、つまりゾーン９内のみの音源Ａからの音響信号の分割帯域信号がスペクトル選択手段７から取出される。
【００１１】
また図２Ｃに示した例において、入力手段１及び入力手段２の各収音ゾーン３及び４内に存在する全ての音源からの分割帯域信号（スペクトル）を選出する場合は、ゾーン設定部８ｃでゾーン３とゾーン４の合成ゾーンが設定され、論理演算手段８でＱＳ１ｉとＱＳ２ｉの論理和が演算され、入力手段１よりの帯域分割信号Ｓ１ｉ、入力手段２よりの帯域分割信号Ｓ２ｉのうち少なくともどちらか一方においてパワーが存在し（またはある大きさ以上のパワーを持つ）帯域についてゲート制御信号ＧＣ１ｉ（及びＧＣ２ｉ）＝ＱＳ１ｉ∪ＱＳ２ｉ＝１となり、ゲート７Ｇ１ｉ又は／及び７Ｇ２ｉが開とされる。ゾーン３及びゾーン４内にある音源Ａ，Ｂ，Ｃからの全ての音響信号の分割帯域信号が取出される。
【００１２】
更にゾーン設定部８ｃで、図２Ｃにおける例においてゾーン３中のゾーン４を除くゾーン（図２Ｃ中で斜線を施したゾーン）が設定されると、論理演算手段８でＱＳ１ｉとＱＳ２ｉの反転との論理積が演算され、ＱＳ１ｉ∩ＱＳ２ｉ′＝１となるゲート７Ｇ１ｉが開とされ、入力手段１からの分割帯域信号（スペクトル）Ｓ１ｉから、入力手段１からの分割帯域信号と入力手段２からの分割帯域信号の両方にパワーが存在する（またはある大きさ以上のパワーを持つ）分割帯域信号が除去された分割帯域信号がスペクトル選択手段７から選出される。
【００１３】
図１において、信号合成手段１１では、スペクトル選択手段７で選択された、設定ゾーンにある音源からの帯域分割信号のみが集めて合成され、必要に応じて時間波形に戻す。この時間波形に戻す操作としては、例えば、逆フーリエ変換が用いられる。設定ゾーンの音源からの帯域分割信号を集めて合成し、時間領域信号に変換することなく、例えば音声認識などのための音響信号分析に用いてもよい。
【００１４】
図１に示した実施例では、例えば図２に示したゾーン３，４以外のゾーンにある音源からの音は無視できるほど小さいと仮定できる場合のみ、ゾーン３，４の音だけを正確に収音可能である。具体的には、指向性が特に鋭い超指向性マイクロホンなどを、屋外や無響室など自由空間を仮定できる場所で使ったときのような理想的な環境で特に効果がある。しかし実際には、屋内で収音する場合など、図４Ａに示すようにゾーン３、ゾーン４以外の音源Ｄから入る音も無視できない大きさであることが多い。そこで、設定したゾーンにある音源からの音だけを収音可能にする。実施例を図５を参照して説明する。
【００１５】
入力手段１，２として、例えば、複数のマイクロホンを用いる。入力手段１，２としてそれぞれ例えば図４Ｂに示すように２個のマイクロホンＭ１−１，Ｍ１−２を用いる。図４Ｂに示すように、例えば音源（スピーカ）ＡがマイクロホンＭ１−２に比べてマイクロホンＭ１−１の近くにあるとき、音源Ａからの音は、マイクロホンＭ１−２に比べてマイクロホンＭ１−１に早く、かつ大きな音圧で到達する。各マイクロホンＭ１−１，Ｍ１−２の出力信号はそれぞれ帯域分割手段５により図１の場合と同様に複数の帯域信号Ｓ１−１１〜Ｓ１−１ｎ，Ｓ１−２１〜Ｓ１−２ｎに分割される。パラメータ値差検出手段２１−１では、このマイクロホンＭ１−１，Ｍ１−２間の到達時間差または到達レベル差を、周波数帯域分割された各帯域信号の同一周波数帯域についてそれぞれ算出する。
【００１６】
ゾーン決定手段２２−１では、パラメータ値差検出手段２１−１で算出した各帯域信号についてのマイクロホン間時間差、マイクロホン間レベル差を用いて、ゾーン定義ならびに各ゾーンにある音源からの周波数成分（帯域信号）を決定する。例えば、図４Ｃに示すように、マイクロホンＭ１−１とＭ１−２の間を２等分する線を境界線２３とし、境界線２３よりマイクロホンＭ１−１側の領域に音源がある場合は、音はマイクロホンＭ１−２に比べてマイクロホンＭ１−１に早く、大きな音圧で到達し、境界線２３よりマイクロホンＭ１−２側の領域に音源がある場合はその逆になる。よって、境界線２３よりマイクロホンＭ１−１側をゾーン３１、マイクロホンＭ１−２側をゾーン４と定義した場合、マイクロホンＭ１−１，Ｍ１−２に入った音響信号を帯域分割した各信号に対し、マイクロホンＭ１−１に入った周波数成分（分割帯域信号）のパワーがマイクロホンＭ１−２に入ったものよりも大きい、または到達時間が早い分割帯域信号をゾーン３１にある音源からの分割帯域信号と決定する。同様に、マイクロホンＭ１−２に入った周波数成分（分割帯域信号）のパワーがマイクロホンＭ１−１に入ったものよりも大きい、または到達時間が早い分割帯域信号をゾーン３２にある音源からの分割帯域信号と決定する。こうすることで、ゾーン３１，ゾーン３２を定義し、なおかつ、そのゾーンにある音源からの分割帯域信号を決定することができる。つまりゾーン３１からの分割帯域信号がＤ１−１〜Ｄ１−ｍとして、ゾーン３５からの分割帯域信号がＤ２−１〜Ｄ２−ｐとして取出される。ここでゾーンごとの分割帯域信号Ｄ１−１〜Ｄ１−ｍとＤ２−１〜Ｄ２−ｐは互いに異なる分割帯域の信号である。
【００１７】
同様にして入力手段２の二つのマイクロホンの各出力信号は分割帯域信号Ｓ２−１１〜Ｓ２−１ｎ，Ｓ２−２１〜Ｓ２−２ｎに分割され、これらの対応帯域についてのパラメータ値差が検出手段２１−２で検出され、各帯域信号はゾーン決定手段２２−２で何れのゾーンの音源からの信号であるか、ゾーン３３，３４の各分割帯域信号Ｄ３−１〜Ｄ３−ｋとＤ４−１〜Ｄ４−ｑに分離される。入力手段１，２、帯域分割手段５、パラメータ値差検出手段２１−１，２１−２、ゾーン決定手段２２−１，２２−２は入力・帯域分割手段６を構成している。なおこのように各分割帯域信号が何れのゾーンに在る音響信号に基づくものであるかの決定については前記公開公報に示されている。
【００１８】
入力・帯域分割手段６からの各ゾーンごと帯域分割信号は、図１に示した実施例と同様に、論理演算手段８に入力されて、新たなゾーンが設定され、その設定された新ゾーンの音源からの分割帯域信号のみがスペクトル選択手段７で選択され、その選択された分割帯域信号が、信号合成手段１１により集められ合成されて、必要に応じて時間領域信号に変換されて出力される。
いま、入力手段１のマイクロホンＭ１−１をＭ１−２の各出力信号により図６Ａに示すゾーン３１と３２が定義され、図６Ｂに示すように入力手段２のマイクロホンＭ２−１とＭ２−２の各出力信号によりゾーン３３と３４が定義され、図６Ｃに示すように、ゾーン３１と３２の境界線と、ゾーン３３と３４の境界線との間のゾーン、つまりゾーン３２とゾーン３３の重なり領域をゾーン３５とする。
【００１９】
論理演算手段８にゾーン３５が設定された場合、論理演算手段８に入力された分割帯域信号中の、ゾーン３２に属する分割帯域信号の２値化信号とゾーン３３に属する分割帯域信号の２値化信号との同一帯域ごとの論理積をとり、その結果が論理「１」の分割帯域信号のみをスペクトル選択手段７から出力すればよい。また音源Ａがゾーン３５に、音源Ｂがゾーン３４に、音源Ｃがゾーン３１に在り、入力手段１によりゾーン３２の音源からの分割帯域信号と決定されたものが図７Ａに示す状態で、太い実線が音源Ａからのスペクトル（分割帯域信号）であり、細い実線が音源Ｂからスペクトル（分割帯域信号）であり、ゾーン３３の音源からの分割帯域信号と決定されたものが図７Ｂに示す状態で、太い実線が音源Ａからのスペクトル（分割帯域信号）であり、実線が音源Ｃからのスペクトル（分割帯域信号）である場合、ゾーン３５が設定されると、図７ＡとＢの両スペクトル中の同時に存在するものがスペクトル選択手段７で図７Ｃに示すように選択され、ゾーン３５の音源Ａの分割帯域信号のみが選出される。
【００２０】
また、例えば（ゾーン３２）∪（ゾーン３３）の周波数成分（分割帯域信号）、つまりゾーン３２及びゾーン３３の何れかの領域（図６Ｄの斜線部分）に在る音源からの分割帯域信号として、入力手段１のスペクトルのうちでゾーン決定手段２２−１においてゾーン３２に属すると決定された分割帯域信号と、入力手段２のスペクトルのうちでゾーン決定手段２２−２においてゾーン３３に属すると決定された分割帯域信号との和集合を成す分割帯域信号をスペクトル選択手段７ですべて選択する。こうすることで、新たに定義されたゾーン（ゾーン３２とゾーン３３とよりなるゾーン）に在る音源からの周波数成分を選択することが出来る。
【００２１】
図１および図５に示した各実施例において、入力手段の数は２以上でも同様の方法で実現される。例えば図８Ａに示すように比較的尖鋭な指向特性をもつ、三つの入力手段１、２及び３を設け、これら入力手段１、２及び３の各指向特性の主ビームにより決る収音ゾーン１，２及び３が互いに交差するように設置することもできる。この場合、２つのゾーンの組合せ（ＡＮＤ，ＯＲ，ＮＯＴ）により決るゾーンや三つのゾーンの組合せによるゾーンなど各種のゾーンを選択できる。ゾーン１，２及び３が二つづつ互いに交差するようにしてもよい。
【００２２】
また、図５に示した実施例において１つの入力手段に三つ以上のマイクロホンを用いることもできる。例えば図８Ｂに示すように、入力手段１に三つのマイクロホンＭ１−１，Ｍ１−２，Ｍ１−３を用いて、ゾーン１−１，１−２，１−３を形成し、入力手段２にも三つのマイクロホンＭ２−１，Ｍ２−２，Ｍ２−３を用いて三つのゾーン２−１，２−２，２−３を形成し、論理演算手段８により、これら六つのゾーン１−１，１−２，１−３，２−１，２−２，２−３の二つ以上の任意の組合せ（ＡＮＤ，ＯＲ，ＮＯＴ）により決る各種ゾーンの選択を行うようにすることもできる。
【００２３】
また、上記実施例では、特定の方向および距離のゾーンにある音源からの音を収音することを可能にした。しかし、例えば図９Ａに示すようにそれぞれゾーン１、２を決定する指向性マイクロホンＭ１、Ｍ２を配置し、その重なりゾーン（図中の斜線を施したゾーン）の幅を自由に制御できる収音装置とすることもできる。図９Ａで、角度φ１とφ２はそれぞれ、二つのマイクロホンＭ１とＭ２を結ぶ線分の垂直二等分線ｐと、マイクロホンＭ１、Ｍ２の指向特性の主ビームの方向とのなす角である。ここで、ゾーン１、ゾーン２はそれぞれ、楕円の内部であるとする。φ１、φ２がそれぞれ９０度になるように、主ビームの方向を変化させると図９Ａ中の斜線部で示される部分（（ゾーン１）∩（ゾーン２））を収音すればその収音指向性の幅は狭くなる。逆に、φ１、φ２が小さくなるようにすると（ゾーン１）∩（ゾーン２）の部分を収音すればその収音指向性の幅は広くなる。この考え方は、他のゾーンに対しても同様に適用できる。例えば、φ１、φ２を可変にし、（ゾーン１）∪（ゾーン２）の部分を収音すれば、先とは異なった指向特性の収音が可能である。また、φ１、φ２が９０度を越えると、０度から９０度まで変化した場合と対称的な特性を示す。更に図１に示したように一つの入力手段自体の指向特性により収音ゾーンが決る場合と、図５に示したように一つの入力手段に複数のマイクロホンを用いて、そのマイクロホンの位置に起因して変化するマイクロホンに到達する音響信号の音圧、到達時間などのパラメータ値の差を、各マイクロホン出力信号の分割帯域信号の対応するものについて求めて複数の収音ゾーンを定義し、到来音響信号の各分割帯域ごとに何れのゾーンの音源からかを決定する場合とを、つまり図１中の入力・帯域分割手段６と図５中の入力・帯域分割手段６とを組合せ使用してもよい。
【００２４】
例えば図９Ｂに示すように、指向特性によりゾーン１を決定する入力手段１と、指向特性によりゾーン２を決定する入力手段２を設けると共に、一つのマイクロホンＭ３を設け、入力手段２とマイクロホンＭ３とにより、図５中に示した入力手段３を構成し、入力手段２とマイクロホンＭ３を結ぶ線の垂直２等分線を境界線とし、マイクロホンＭ３側をゾーン３とすることもできる。このようにすればゾーン３に在る音源Ｄは、入力手段３により音源Ｄがゾーン３に在ることを検出でき、例えば図４Ａに示した問題を回避することができる。
【００２５】
さらに、上記実施例では、論理演算算出手段８により音響空間に新たなゾーンを定義し、そのゾーンのうちいずれか一つを収音するようにしたが、一つではなく、複数のゾーンよりの音響信号を各別に収音しても良い。例えば図１０に示すように、図１又は図５中の入力・帯域分割手段６（又はこれらの組合せ）から、各ゾーンごとに分割された複数の分割帯域信号は論理演算手段８において、それぞれ２値化されて、論理演算回路８ｂ１，８ｂ２へ供給され、論理演算回路８ｂ１，８ｂ２に対してはそれぞれゾーン設定部８ｃ１，８ｃ２により設定されたゾーンとそれぞれ対応して複数のゾーンの２値化分割帯域信号間の論理演算がなされ、その論理演算回路８ｂ１，８ｂ２の各論理演算結果により入力・帯域分割手段６からの各ゾーンの分割帯域信号がスペクトル選択手段７−１，７−２でそれぞれ選択され、それぞれ信号合成手段１１−１、１１−２で設定ゾーンごとの分割帯域信号が集め合成され、必要に応じてそれぞれ時間領域信号に変換されて出力される。このようにして更に多くのゾーン対応の音響信号を各別に取出すこともできる。
【００２６】
なお上述における各部の機能は、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）などによりプログラムを解読実行させて得るようにしてもよい。上述では論理演算手段８において各種論理演算や、それに用いる分割帯域信号が属するゾーンを選択、変更できるようにしたが、これの一方又は双方を固定としてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
この発明では、複数のマイクロホンの信号を同位相加算する必要が無いため、従来の遅延和アレーに比べて小さな装置規模で、特定ゾーンの収音が可能である。さらに、従来の入力手段による収音ゾーンとは異なる新たなゾーンを、複数の入力手段と論理演算手段とにより定義し、その新たなゾーンにある音源からの周波数成分を選択可能とした。このため入力手段に対して特定の方向および特定の距離にある空間内の音を収音することも可能である。
【００２８】
また、各入力手段で定義するゾーンに対し、論理演算を施すことで新たなゾーンを形成するため、例えば、特定の範囲内の音のみ収音しない、といった複雑な形状のゾーンからの収音も可能である。加えて、入力手段の指向方向を変更できるようにすれば指向性の幅が極端に狭いものから広いものまで、指向性の幅を自由に制御する収音も可能である。
さらに、入力手段として複数のマイクロホンを用い、そのマイクロホン出力の各分割帯域信号間の差分を用いることによって、各ゾーンにある音源からの周波数成分を精度良く決定し、所望の収音ゾーン以外からの不要音を抑圧することで所望のゾーンからの音を高Ｓ／Ｎで収音可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明ゾーン別収音装置の実施例の機能構成を示すブロック図。
【図２】Ａは指向性マイクロホンの指向特性によるゾーン形成例を示す図、Ｂは新たに定義されたゾーンの例（ゾーン９）＝（ゾーン３）∩（ゾーン４）を示す図、Ｃは各ゾーンにおける音源Ａ，Ｂ，Ｃの配置例を示す図である。
【図３】Ａは入力手段１の出力信号のスペクトル例を示す図、Ｂは入力手段２の出力信号のスペクトル例を示す図、Ｃは（ゾーン３）∩（ゾーン４）よりの収音のスペクトルを示す図である。
【図４】Ａはゾーン１、ゾーン２以外の場所にある音源からの影響を説明するための図、Ｂは複数マイクロホンを用いることにより生じる出力信号間のパラメータ値差分を説明するための図、Ｃは複数マイクロホンの出力信号パラメータ値差を用いることにより生成できるゾーンの例を示す図である。
【図５】この発明の他の実施例の機能構成を示すブロック図。
【図６】Ａは図５中の入力手段１に対して定義されるゾーンの例を示す図、Ｂは入力手段２に対して定義されるゾーンの例を示す図、Ｃは（ゾーン３２）∩（ゾーン３３）で定義されるゾーン（斜線部）を示す図、Ｄは（ゾーン３１）∪（ゾーン３４）で定義されるゾーン（斜線部）を示す図である。
【図７】Ａはゾーン３２に属するスペクトルを示す図、Ｂはゾーン３３に属するスペクトルを示す図、Ｃは（ゾーン３２）∩（ゾーン３３）に属するスペクトルを示す図である。
【図８】Ａは指向性入力手段を三つ用いた場合のゾーン形成例を示す図、Ｂは複数のマイクロホンを用いる各入力手段１、２として三つのマイクロホンを用いた場合のゾーン形成例を示す図である。
【図９】Ａはマイクロホンの角度とゾーン重なり領域の指向特性の幅との関係を説明するための図、Ｂは複数の指向性入力手段と、その一つと一つのマイクロホンとの組合せにより他の入力手段を構成した場合のゾーン構成例を示す図である。
【図１０】この発明の更に他の実施例の機能構成を示すブロック図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a device that collects only sound from a sound source in a desired zone using a plurality of microphones.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when collecting sound from a sound source in a specific zone, a plurality of microphones are arranged, and an output signal of each microphone is provided according to a distance from a point to be received (a specific zone) to each microphone. There has been a sound receiving method called a delay-sum array in which a time delay is given and the output sum of each microphone is extracted. However, in this method, since the in-phase addition of the microphone output is used, in order to take out a sound from a specific zone at a high SN ratio, particularly in a low frequency band, it is necessary to increase the microphone interval, and therefore, the device scale is reduced. There was a problem of becoming larger.
[0003]
On the other hand, a method of collecting sound from a specific zone by reducing the number of microphones has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-313497: "Sound Source Separation Method, Apparatus and Recording Medium"). This method uses two or more microphones and divides the area into two by means of a bisector between each two microphones, thereby forming a plurality of areas (zones). When sound is picked up by two microphones, the output signal of the microphone close to the sound source has a higher level than the output signal of the other microphone, and the arrival time is faster, so that the output signal of each microphone is Each band signal is smaller than the sound signal component from one sound source, is divided into a plurality of frequency bands, and differs by detecting the level difference of the same band signal of each microphone output signal, or the arrival time difference. The sound signal from the sound source in the zone is separated and extracted, that is, the frequency component from the sound source in the desired zone is added to the signal received by the microphone. By extracting only, and extracts only the sound from the sound source in a specific zone. This method does not use in-phase addition of microphone outputs, so that a plurality of zones can be formed with a smaller number of microphones than a delay-and-sum array.
[0004]
However, even with this method, it is possible to extract sound coming from a direction in a specific angle range, but it has been difficult to collect only sound coming from a specific distance. This is because the clue to know the distance between the microphone and the sound source is only the magnitude relationship of the sound pressure that enters the microphone, and since the sound pressure generally varies from time to time depending on the sounding state of the sound source, the microphone and the sound source This is because it is difficult to measure the distance accurately. Further, in this conventional method, the zone cannot be simply changed.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a plurality of input / band dividing means for picking up sound from a sound source in a specific direction by extracting only frequency components from a sound source in a desired zone are used, and a specific distance and a specific It is characterized in that only a signal of a sound source coming from a direction is extracted. In addition, the input / band dividing means is extended to a plurality, and the selection of the frequency components subjected to the band division is performed by a logical operation, and the sound collection is performed by changing the method of the logical operation or changing the zone of the band signal to be logically operated. It is possible to change a specific distance or a specific direction of a zone of a sound source to be changed.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Each of the input means 1 and 2 collects an acoustic signal from a sound source and converts it into an electric signal. In this embodiment, for example, a directional microphone or the like is used as the input means 1 and 2, and a specific range (hereinafter, referred to as a zone) of a sound space in which sound can be received is determined by using one that produces a sensitivity difference depending on the direction of a sound source. Is what you can do. For example, the directions of the main beams of the directional characteristics of the input means 1 and 2 composed of directional microphones respectively form zones 3 and 4 shown in FIG. 2A, and these zones 3 and 4 intersect. Each output signal of the input means 1 and 2 is supplied to the band dividing means 5. In the band dividing means 5, the output signals from the directional microphones as the input means 1 and 2 are respectively divided into a plurality of frequency band signals. In this band division, components included in one frequency band are finely divided to an extent that it can be approximated that the components are generated only by frequencies from a single sound source. For this band division method, for example, Fourier transform is used. The input means 1 and 2 and the band dividing means 5 constitute an input / band dividing means 6. The band-divided signal from the input / band dividing means 6 is supplied to the spectrum selecting means 7 and the logical operation means 8.
[0007]
The logical operation means 8 determines a new zone by defining a logical operation (AND, OR, NOT, etc.) for the zone determined for each of the input means 1 and 2. For the two zones 3 and 4 shown in FIG. 2A, a new zone can be determined by, for example, the following logical operation.
(Zone 3) ∩ (Zone 4)
(Zone 3) ∪ (Zone 4)
(Zone 3) ∩ (Zone 4) '
Here, A∩B represents the logical product of A and B, A∪B represents the logical sum of A and B, and A ′ represents the negation of A.
[0008]
Of the newly determined zones, for example, (Zone 3) ゾーン (Zone 4) is shown in FIG. 2B. In FIG. 2B, a zone 9 indicated by a hatched portion, that is, a zone of an overlapping portion between Zone 3 and Zone 4 is shown. Become. The type of zone determined by the logical operation means 8 is equal to the type of zone generated when any logical operation is performed on each of the zones determined by the input means 1 and 2. In order to extract an acoustic signal from a sound source existing in the zone determined by the logical operation means 8, the output signals of the input means 1 and 2 are frequency-divided into band signals S1i and S2i (i = 1, 2). .., N, and n are the number of divided bands) are converted into a logical value “1” or “0” by the binarizing unit 8a depending on whether the level (power) is equal to or more than a predetermined value. These binarized band signals QS1i and QS2i are input to the logical operation unit 8b, and the logical operation set in the logical operation unit 8b is performed by the binarized band signals for the same frequency band of both input means 1 and 2. Done for If the logical operation unit 8b is set to logical product (AND), QS1i∩QS2i is calculated respectively. When the type of logical operation is set by the logical operation unit 8b, a plurality of types of logic provided in advance are configured when hardware is configured so that the logical operation according to the setting characteristic of the zone setting unit 8c is performed. A corresponding one of the arithmetic circuits is selected and used, and when configured by software, one corresponding one of a plurality of types of logical operation programs is selected.
[0009]
The spectrum selection means 7 selects a frequency component from a sound source in the zone determined by the logic operation means 8. For the sake of explanation, it is assumed that three of the sound sources A, B, and C are arranged in zones 9 and 3 other than zone 9 and zone 4 other than zone 9 as shown in FIG. 2C. For example, in order to collect only the sound from the sound source (sound source A in FIG. 2C) located at (zone 3) ∩ (zone 4) = (zone 9), the band signal (spectrum) from the input means 1 must be Of the band signals (spectrum) from the input means 2, if only those frequency components in the same frequency band that have power in the signals from both input means (or have a power equal to or greater than a certain magnitude), that is, a logical operation When a band signal whose calculation result QS1i∩QS2i from the means 8 is “1” is selected, only an acoustic signal from a sound source (sound source A in this case) located at (zone 3) ∩ (zone 4) = (zone 9) can be extracted. For example, as shown in FIG. 1, a gate 7G1i for inputting the band signal S1i and a gate 7G2i for inputting the band signal S2i are provided to the spectrum selecting means 7, and these gates 7G1i and 7G2i are connected to a gate control signal GC1i from the logical operation means 8. And GC2i, the gate 7G1i (7G2i) is opened when the gate control signal GC1i (GC2i) is logic "1", and the corresponding gate 7G1i (7G2i) is opened when the gate control signal GC1i (GC2i) is logic "0". Closed. The gate control signals GC1i and GC2i are obtained as a result of a logical operation based on the zone set by the zone setting unit 8c.
[0010]
For example, in the example shown in FIG. 2C, when (Zone 3) ∩ (Zone 4) = (Zone 9) is set in the zone setting unit 8C, the frequency spectrum of the signal collected by the input unit 1, that is, The result obtained by arranging the band-divided signals frequency-divided by the band dividing means 5 in the order of frequency is based on the sound signal from the sound source A as shown by a thick solid line as shown in FIG. The frequency spectrum of the signal picked up by the input means 2 is assumed to have been obtained in a state shown by a thick dotted line as shown in FIG. 3B, and the frequency spectrum of the signal collected by the input means 2 is shown in a thick solid line as shown in FIG. Assuming that the spectrum is obtained based on the acoustic signal from the sound source C in the state shown by the thin solid line, the spectrum (the divided band) corresponding to the thick solid line in FIGS. Only the logical product (QS1i∩QS2i) of the binary signals QS1i and QS2i corresponding to the gate 7G1i or / and GC2i corresponding to the logic “1”. With 7G2i open, only two spectra (divided band signals) indicated by thick solid lines as shown in FIG. 3C, that is, the divided band signals of the sound signals from the sound source A in the zone 9 alone are extracted from the spectrum selecting means 7. You.
[0011]
In the example shown in FIG. 2C, when selecting divided band signals (spectrums) from all sound sources existing in the sound pickup zones 3 and 4 of the input unit 1 and the input unit 2, the zone setting unit 8c selects the divided band signals. A combined zone of the zone 3 and the zone 4 is set, and a logical sum of QS1i and QS2i is calculated by the logical operation means 8, and at least one of the band divided signal S1i from the input means 1 and the band divided signal S2i from the input means 2 is calculated. On the other hand, the gate control signal GC1i (and GC2i) = QS1i∪QS2i = 1 for the band in which power exists (or has power equal to or larger than a certain magnitude), and the gate 7G1i and / or 7G2i is opened. The divided band signals of all the audio signals from the sound sources A, B, and C in the zones 3 and 4 are extracted.
[0012]
Further, when zones other than zone 4 in zone 3 (zones shaded in FIG. 2C) are set by the zone setting unit 8c in the example in FIG. 2C, the logical operation means 8 performs the reverse of QS1i and QS2i. The AND operation is performed, and the gate 7G1i where QS1i∩QS2i ′ = 1 is opened, and the divided band signal (spectrum) S1i from the input unit 1 is divided into the divided band signal from the input unit 1 and the divided band from the input unit 2. The divided band signal from which the divided band signal in which the power is present in both of the band signals (or has a power equal to or more than a certain magnitude) is removed is selected from the spectrum selecting means 7.
[0013]
In FIG. 1, a signal synthesizing unit 11 collects and synthesizes only band-divided signals from a sound source in a set zone selected by a spectrum selecting unit 7, and returns a time waveform as necessary. As an operation for returning to the time waveform, for example, an inverse Fourier transform is used. The band-divided signals from the sound sources in the set zone may be collected and combined and used for, for example, acoustic signal analysis for voice recognition or the like without converting to a time-domain signal.
[0014]
In the embodiment shown in FIG. 1, for example, only the sounds in zones 3 and 4 can be accurately collected only when it can be assumed that sounds from sound sources in zones other than zones 3 and 4 shown in FIG. Sound is possible. More specifically, the present invention is particularly effective in an ideal environment such as when a super directional microphone having a particularly sharp directivity is used in a place where free space can be assumed, such as outdoors or an anechoic room. However, in practice, when the sound is collected indoors, the sound coming from the sound source D other than the zone 3 and the zone 4 is often not negligible as shown in FIG. 4A. Therefore, only the sound from the sound source in the set zone can be collected. An embodiment will be described with reference to FIG.
[0015]
As the input means 1 and 2, for example, a plurality of microphones are used. For example, as shown in FIG. 4B, two microphones M1-1 and M1-2 are used as the input means 1 and 2, respectively. As shown in FIG. 4B, for example, when the sound source (speaker) A is closer to the microphone M1-1 than the microphone M1-2, the sound from the sound source A is transmitted to the microphone M1-1 as compared to the microphone M1-2. It arrives quickly and with high sound pressure. The output signals of the microphones M1-1 and M1-2 are respectively divided into a plurality of band signals S1-1-1 to S1-1n and S1-21 to S1-2n by the band dividing means 5 as in the case of FIG. The parameter value difference detecting means 21-1 calculates the arrival time difference or the arrival level difference between the microphones M1-1 and M1-2 for the same frequency band of each frequency band-divided band signal.
[0016]
The zone determining means 22-1 uses the time difference between microphones and the level difference between microphones for each band signal calculated by the parameter value difference detecting means 21-1 to define the zone and the frequency component (band) from the sound source in each zone. Signal). For example, as shown in FIG. 4C, a line that bisects between the microphones M1-1 and M1-2 is defined as a boundary line 23, and when a sound source is located in an area closer to the microphone M1-1 than the boundary line 23, a sound is generated. Arrives at the microphone M1-1 earlier and at a higher sound pressure than the microphone M1-2, and when the sound source is located on the microphone M1-2 side from the boundary line 23, the opposite is true. Therefore, if the microphone M1-1 side is defined as the zone 31 and the microphone M1-2 side is defined as the zone 4 from the boundary line 23, the sound signals entering the microphones M1-1 and M1-2 are band-divided. A divided band signal in which the power of the frequency component (divided band signal) input to the microphone M1-1 is larger than that of the signal input to the microphone M1-2 or whose arrival time is shorter is determined as the divided band signal from the sound source in the zone 31. I do. Similarly, the power of the frequency component (divided band signal) input to the microphone M1-2 is larger than that of the signal input to the microphone M1-1, or the divided band signal having a shorter arrival time is transmitted from the sound source in the zone 32 to the divided band. Determined as a signal. By doing so, it is possible to define the zones 31 and 32 and determine a divided band signal from a sound source in the zone. That is, the divided band signals from the zone 31 are extracted as D1-1 to D1-m, and the divided band signals from the zone 35 are extracted as D2-1 to D2-p. Here, the divided band signals D1-1 to D1-m and D2-1 to D2-p for each zone are signals of different divided bands.
[0017]
Similarly, the output signals of the two microphones of the input means 2 are divided into divided band signals S2-11 to S2-1n and S2-21 to S2-2n, and the parameter value difference for these corresponding bands is detected by the detecting means 21. -2, the respective band signals are signals from the sound source of which zone in the zone determining means 22-2, and the respective divided band signals D3-1 to D3-k and D4-1 to D4-1 to D4-q. The input means 1 and 2, the band dividing means 5, the parameter value difference detecting means 21-1 and 21-2, and the zone determining means 22-1 and 22-2 constitute the input / band dividing means 6. The determination of which zone each divided band signal is based on the sound signal in which zone is described in the above-mentioned publication.
[0018]
The band division signal for each zone from the input / band division means 6 is input to the logical operation means 8 as in the embodiment shown in FIG. 1, a new zone is set, and a new zone is set. Only the divided band signal from the sound source is selected by the spectrum selecting means 7, and the selected divided band signal is collected and combined by the signal combining means 11, converted into a time domain signal as necessary, and output. .
Now, the zones 31 and 32 shown in FIG. 6A are defined by the output signals of the microphone M1-1 of the input unit 1 by the respective output signals of the microphone M1-2, and the microphones M2-1 and M2-2 of the input unit 2 are connected as shown in FIG. Zones 33 and 34 are defined by each output signal, and as shown in FIG. 6C, a zone between a boundary between zones 31 and 32 and a boundary between zones 33 and 34, that is, an overlapping area between zones 32 and 33. Is a zone 35.
[0019]
When the zone 35 is set in the logical operation means 8, the binary signal of the divided band signal belonging to the zone 32 and the binary signal of the divided band signal belonging to the zone 33 in the divided band signals input to the logical operation means 8 It is sufficient to take the logical product of each of the same bands with the converted signal, and output from the spectrum selecting means 7 only the divided band signal whose result is logical "1". The sound source A is located in the zone 35, the sound source B is located in the zone 34, and the sound source C is located in the zone 31. The signal determined as the divided band signal from the sound source in the zone 32 by the input means 1 is shown in FIG. The solid line is the spectrum (divided band signal) from the sound source A, the thin solid line is the spectrum (divided band signal) from the sound source B, and the state determined as the divided band signal from the sound source in the zone 33 is shown in FIG. 7B. If the thick solid line is the spectrum from the sound source A (divided band signal) and the solid line is the spectrum from the sound source C (divided band signal), when the zone 35 is set, both the spectra in FIGS. 7C are selected by the spectrum selecting means 7 as shown in FIG. 7C, and only the divided band signal of the sound source A in the zone 35 is selected.
[0020]
For example, as a frequency component (divided band signal) of (Zone 32) ∪ (Zone 33), that is, as a divided band signal from a sound source located in one of the zones 32 and 33 (the hatched portion in FIG. 6D), In the spectrum of the input means 1, the divided band signal determined to belong to the zone 32 by the zone determining means 22-1 and the spectrum of the input means 2 determined to belong to the zone 33 by the zone determining means 22-2. The spectrum selecting means 7 selects all of the divided band signals forming a union with the divided band signals. In this way, it is possible to select a frequency component from a sound source in a newly defined zone (a zone including the zone 32 and the zone 33).
[0021]
In each embodiment shown in FIGS. 1 and 5, even if the number of input means is two or more, the same method is realized. For example, as shown in FIG. 8A, three input means 1, 2 and 3 having relatively sharp directional characteristics are provided, and sound pickup zones 1 and 2 determined by the main beams of the directional characteristics of these input means 1, 2 and 3 are provided. 2 and 3 can also be installed so that they intersect each other. In this case, various zones can be selected, such as a zone determined by a combination of two zones (AND, OR, NOT) and a zone by a combination of three zones. Zones 1, 2, and 3 may intersect each other.
[0022]
Further, in the embodiment shown in FIG. 5, three or more microphones can be used for one input means. For example, as shown in FIG. 8B, zones 1-1, 1-2, and 1-3 are formed using three microphones M1-1, M1-2, and M1-3 as input means 1, and input means 2 is used as input means 2. The three microphones M2-1, M2-2, and M2-3 are used to form three zones 2-1, 2-2, and 2-3. Various zones determined by an arbitrary combination (AND, OR, NOT) of two or more of 1-2, 1-3, 2-1, 2-2, and 2-3 can also be selected.
[0023]
Further, in the above embodiment, it is possible to collect sound from a sound source located in a zone of a specific direction and distance. However, for example, as shown in FIG. 9A, the directional microphones M1 and M2 for determining the zones 1 and 2 are arranged, and the width of the overlapping zone (the hatched zone in the drawing) can be freely controlled. It can also be. In FIG. 9A, angles φ1 and φ2 are angles formed by the perpendicular bisector p of the line connecting the two microphones M1 and M2, and the direction of the main beam of the directional characteristics of the microphones M1 and M2, respectively. Here, it is assumed that zone 1 and zone 2 are each inside the ellipse. If the direction of the main beam is changed so that φ1 and φ2 become 90 degrees, respectively, if a portion indicated by a hatched portion ((zone 1) ∩ (zone 2)) in FIG. The range of sex becomes narrow. Conversely, if φ1 and φ2 are reduced, if the area of (zone 1) ∩ (zone 2) is collected, the width of the sound collecting directivity becomes wider. This concept can be similarly applied to other zones. For example, if φ1 and φ2 are made variable and sound is collected at (zone 1) ∪ (zone 2), it is possible to pick up sound with a directional characteristic different from the above. Further, when φ1 and φ2 exceed 90 degrees, the characteristics are symmetric with those when the angle changes from 0 degrees to 90 degrees. Furthermore, as shown in FIG. 1, the sound pickup zone is determined by the directional characteristics of one input means itself, and when a plurality of microphones are used for one input means as shown in FIG. A plurality of sound-collecting zones are defined by calculating the difference between parameter values such as the sound pressure and the arrival time of the sound signal reaching the microphone that changes with respect to the corresponding one of the divided band signals of each microphone output signal. The case where the sound source of which zone is determined for each divided band of the signal, that is, the combination of the input / band dividing means 6 in FIG. 1 and the input / band dividing means 6 in FIG. Good.
[0024]
For example, as shown in FIG. 9B, input means 1 for determining zone 1 based on directional characteristics and input means 2 for determining zone 2 based on directional characteristics are provided, and one microphone M3 is provided. Thus, the input unit 3 shown in FIG. 5 can be configured, a vertical bisector of a line connecting the input unit 2 and the microphone M3 can be set as a boundary line, and the microphone M3 side can be set as a zone 3. In this way, the sound source D in the zone 3 can detect that the sound source D is in the zone 3 by the input means 3, and for example, the problem shown in FIG. 4A can be avoided.
[0025]
Further, in the above-described embodiment, a new zone is defined in the acoustic space by the logical operation calculating means 8 and any one of the zones is picked up. Sound signals may be separately collected. For example, as shown in FIG. 10, from the input / band dividing means 6 (or a combination thereof) in FIG. 1 or FIG. The values are supplied to the logical operation circuits 8b1 and 8b2, and the logical operation circuits 8b1 and 8b2 are binarized and divided into a plurality of zones corresponding to the zones set by the zone setting units 8c1 and 8c2, respectively. The logical operation between the band signals is performed, and the divided band signals of the respective zones from the input / band dividing means 6 are selected by the spectrum selecting means 7-1 and 7-2 based on the respective logical operation results of the logical operation circuits 8b1 and 8b2. The divided band signals for each set zone are collected and synthesized by the signal synthesizing means 11-1 and 11-2, respectively, and converted into time domain signals as necessary, and output. It is. In this way, more sound signals corresponding to more zones can be extracted individually.
[0026]
The functions of the respective units described above may be obtained by decoding and executing a program using a DSP (Digital Signal Processor) or the like. In the above description, the logical operation means 8 can select and change various logical operations and the zone to which the divided band signal used belongs, but one or both of them may be fixed.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, since it is not necessary to add signals of a plurality of microphones in phase, it is possible to collect sound in a specific zone with a smaller device scale than a conventional delay-and-sum array. Further, a new zone different from the sound pickup zone by the conventional input means is defined by a plurality of input means and logic operation means, and a frequency component from a sound source in the new zone can be selected. Therefore, it is possible to collect sound in a space at a specific direction and a specific distance from the input unit.
[0028]
In addition, since a new zone is formed by performing a logical operation on the zone defined by each input means, for example, sound collection from a zone having a complicated shape such that only sounds within a specific range are not collected. It is possible. In addition, if the directivity direction of the input means can be changed, it is possible to collect sound in which the directivity width is freely controlled from extremely narrow to wide.
Furthermore, by using a plurality of microphones as input means and using a difference between the divided band signals of the microphone output, a frequency component from a sound source in each zone is accurately determined, and a frequency component from a source other than a desired sound pickup zone is determined. By suppressing unnecessary sound, sound from a desired zone can be collected at a high S / N.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an embodiment of a zone-specific sound collecting apparatus according to the present invention.
2A is a diagram illustrating an example of zone formation based on the directional characteristics of a directional microphone, FIG. 2B is a diagram illustrating an example of a newly defined zone (zone 9) = (zone 3) ∩ (zone 4), and FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of arrangement of sound sources A, B, and C in each zone.
3A is a diagram illustrating an example of a spectrum of an output signal of the input unit 1, FIG. 3B is a diagram illustrating an example of a spectrum of an output signal of the input unit 2, and FIG. 3C is a diagram illustrating sound collection from (zone 3) ∩ (zone 4). It is a figure which shows a spectrum.
FIG. 4A is a diagram for explaining an influence from a sound source located in a place other than zone 1 and zone 2, FIG. 4B is a diagram for explaining a parameter value difference between output signals generated by using a plurality of microphones, C is a diagram illustrating an example of a zone that can be generated by using output signal parameter value differences of a plurality of microphones.
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of another embodiment of the present invention.
6A is a diagram showing an example of a zone defined for the input unit 1 in FIG. 5, FIG. 6B is a diagram showing an example of a zone defined for the input unit 2, and FIG. D is a diagram showing a zone (hatched portion) defined by (zone 33), and D is a diagram showing a zone (hatched portion) defined by (zone 31) ∪ (zone 34).
7A is a diagram showing a spectrum belonging to zone 32, FIG. 7B is a diagram showing a spectrum belonging to zone 33, and FIG. 7C is a diagram showing a spectrum belonging to (zone 32) ∩ (zone 33).
8A is a diagram showing an example of zone formation when three directional input means are used, and FIG. 8B is an example of zone formation when three microphones are used as input means 1 and 2 using a plurality of microphones. FIG.
FIG. 9A is a diagram for explaining the relationship between the angle of the microphone and the width of the directional characteristic of the zone overlapping area, and FIG. 9B is another diagram showing a combination of a plurality of directivity input means and one of them and one microphone; FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a zone configuration when an input unit is configured.
FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of still another embodiment of the present invention.

Claims

Input / band splitting means for picking up an audio signal from a predetermined sound space range (hereinafter referred to as a zone) and outputting a divided band signal divided into a plurality of frequency bands for each zone;
Logical operation means for performing the same logical operation on the divided band signals of the same frequency band of each of the plurality of zones from the input / band dividing means,
Band signal selecting means for selecting a corresponding one of the divided band signals based on a logical operation result of each frequency band from the logical operation means,
Synthesizing means for frequency synthesizing the selected divided band signal;
A zone-specific sound collection device comprising:

The input / band splitting means includes a plurality of directional sound pickup input means having directional characteristics for determining the zone,
Frequency band dividing means for dividing the signal from each of these input means into a plurality of frequency bands to obtain the divided band signal,
2. The sound collecting device according to claim 1, wherein the sound collecting device comprises:

The input / band splitting means includes a plurality of input means including a plurality of microphones,
Band dividing means for dividing an output signal of each microphone from each of the input means into a plurality of frequency bands,
For each of the input means, for each of the same bands of the divided output signal, the difference between the parameter values of the acoustic signal reaching the microphone, which varies due to the position of the microphone, Parameter value difference detection means for detecting as a difference,
For each of the input means, for each of the divided output signals of each of the microphones, for each of the divided output signals of each of the plurality of microphones, the zone is determined by the arrangement of the plurality of microphones. Zone determining means for determining based on the difference and outputting the divided band signal for each zone,
2. The sound collecting device according to claim 1, wherein the sound collecting device comprises:

The input / band splitting means includes at least one directional sound pickup input means having a directional characteristic for determining the zone,
Frequency band dividing means for dividing the value from the directional sound pickup input means into a plurality of frequency bands to obtain the divided band signal,
At least one input means comprising a plurality of microphones;
Band dividing means for dividing an output signal of each microphone from the input means into a plurality of frequency bands,
For each of the input means, for each of the same bands of the divided output signal, the difference between the parameter values of the acoustic signal reaching the microphone, which varies due to the position of the microphone, Parameter value difference detection means for detecting as a difference,
For each of the input means, for each of the divided output signals of each of the microphones, for each of the divided output signals of each of the plurality of microphones, the zone is determined by the arrangement of the plurality of microphones. Zone determining means for determining based on the difference and outputting the divided band signal for each zone,
2. The sound collecting device according to claim 1, wherein the sound collecting device comprises:

5. The sound collecting apparatus according to claim 1, wherein said logical operation means is means for selecting at least one of a plurality of types of logical operations.

6. The zone-specific sound collection device according to claim 1, wherein said logical operation means is means capable of changing a combination of zones in a divided band signal of a zone to be logically operated with each other. .

7. The sound collecting apparatus according to claim 1, wherein at least one of said input / band dividing means is means capable of changing its zone.