CN101331793B - 声音发射和采集装置 - Google Patents

Abstract

可以提供一种声音发射和采集装置，该装置具有紧凑的结构，可以压缩从扬声器到麦克风的声音并改善信噪比。在所述声音发射和采集装置中，多个扬声器(11)具有一个布置在机壳(1)的侧面上的声音发射表面，以便可以在该声音发射和采集装置的所有圆周方向上发射声音。以设置在机壳(1)的中心方向上的声音采集方向布置每一个麦克风(12)。麦克风(12)和扬声器(11)具有彼此相反的指向性。因此，可以使从扬声器(11)到麦克风(12)的声音最小。而且，由于扬声器(11)和麦克风(12)被布置在同轴圆周上，可以获得紧凑的结构。

Description

声音发射和采集装置

技术领域

本发明涉及声音发射和采集装置，其整体上包括扬声器和麦克风，以及更具体地涉及具有紧凑结构并能够抑制从扬声器到麦克风的环绕声的声音发射和采集装置。

本申请要求基于2005年12月19日提交的日本专利申请No.2005-364617以及2005年12月21日提交的日本专利申请No.2005-368052的优先权，通过引用将其内容并入本文。

背景技术

已经发行了作为在远程位置执行音频会议(电话会议)的音频通信系统的电话会议装置，其整体地包括扬声器和麦克风。该音频会议装置向连接终端发送麦克风所采集的声音信号，并从扬声器发射从连接终端接收到的声音信号。当多人举行会议时，这种音频会议装置通常安装在会议参加人员的中间(会议桌之类的中间)。从而，希望使这种音频会议装置小型化，以及例如，已经提出通过省略在专利文献1中示出的扬声器箱来使音频会议装置小型化。

当从扬声器发送从连接终端接收到的声音信号时，由于该音频会议装置被配置成在同一空间内具有扬声器和麦克风，这种声音作为回声被采集到麦克风，采集到的包括该回声的声音被发送到连接终端。在如专利文献2所示的具有回声消除器功能的音频会议装置中，已经提出了一种用于在管状弹性体的末端容纳麦克风并在扬声器和麦克风之间抑制声音耦合的音频会议装置。

然而，在专利文献1的结构中，提供了一种紧凑的结构，但是，扬声器和麦克风彼此接近，从扬声器到麦克风的环绕声的音量很大。另一方面，在专利文献2的结构中，回声消除器功能抑制了环绕声，弹性体抑制了在机壳内的声音耦合，但是，扬声器和麦克风仍然彼此接近以形成专利文献1中的紧凑结构。出于这个原因，仍然存在从扬声器发射的声音容易环绕麦克风以及在回声消除器功能上强加了沉重的处理负担的问题。

本发明的目的是为为了提供声音发射和采集装置，其具有紧凑的结构，可以抑制从扬声器到麦克风的环绕声，并改善了信噪比。

[专利文献1]：日本专利申请，第一次公开号：No.8-204803

[专利文献2]：日本专利申请，第一次公开号：No.8-298696

发明内容

本发明的声音发射和采集装置包括：多个单一指向性麦克风，其被布置在第一个圆的圆周上朝向中心，在该第一个圆中，一个轴被设置为中心；以及多个扬声器，其被布置在第二个圆的圆周上朝向与所述中心相反的方向，在该第二个圆中，所述轴被设置为中心。

在本发明中，多个单一指向性麦克风和扬声器分别被安装在圆周上，在这些圆周上，同一轴被设置为中心。单一指向性麦克风和扬声器的指向性被安装在相反的方向上。从而，可以抑制从扬声器到单一指向性的麦克风的环绕声。由于扬声器和单一指向性麦克风被安装在其中同一轴被设置为中心的圆周上，所以提供了紧凑的结构。

在本发明中，优选地，第一个圆的圆周具有比第二个圆的圆周大的直径。

在本发明中，还优选地包括一个机壳，多个单一指向性麦克风和多个扬声器被布置在该机壳上，其中，多个单一指向性麦克风被布置在该机壳的上表面，多个扬声器被布置在该机壳的一个侧面侧。

在本发明中，还优选地包括信号处理装置，其基于每个单一指向性麦克风所采集到的声音信号的电平来估计声源方向，并将朝向所述声源方向的单一指向性麦克风所采集到的声音信号输出到后级。

在上述结构中，选择性地输出在各个单一指向性麦克风所采集到的声音信号中具有最高声压电平的信号。从而，可以进一步地改善信噪比。

在本发明中，信号处理装置可以通过对多个邻近的单一指向性麦克风所采集到的声音信号进行相加来进一步地估计声源方向，并将通过对多个相邻的单一指向性麦克风所采集到的声音信号进行相加所获得的信号输出到后级。

在上述结构中，在每个单一指向性麦克风中对从相邻的单一指向性麦克风中所采集到的声音信号进行相加。而且，选择性地输出在被加的声音信号中的具有最高声压电平的信号。

优选地，本发明的声音发射和采集装置还包括：具有两个相对的表面的机壳；以及声音发射表面，其平行于机壳的第二表面，该第二表面与机壳的第一表面相对，其中，单一指向性麦克风布置在机壳的第一表面侧，声音发射表面的中心和圆的中心均在关于第一表面和第二表面的同一垂直线上，以及扬声器从第二表面向机壳的外侧发射声音。

在这种结构中，从安装在作为声音发射表面的第二表面侧上的扬声器中发射的声音在其上安装了发射和采集装置的桌子的上表面发射，并传播至机壳的侧面侧。在这种情况下，传播至侧面侧部分的声音的强度基本相同。从而，从扬声器发射的一部分声音环绕第一表面侧，多个单一指向性麦克风通过该侧面侧被安装在该第一表面侧上。

多个单一指向性麦克风的每一个均被布置在圆周形的第一表面侧上。在这种情况下，声音发射表面的中心和圆心在相对于第一表面和第二表面的同一垂直线上，圆的中心方向被安置为指向性的轴向，即，高声音采集灵敏度的方向。

出于这个原因，布置成与声音所环绕的侧表面位置最接近的单一指向性的麦克风处不存在环绕第一表面侧的声音，声音主要是由布置在相对声音所环绕的侧表面位置最远的位置处的单一指向性麦克风所采集的。从而，环绕声的传播路径(回声路径)被拉长，该环绕声被显著地衰减，直到在单一指向性麦克风中采集到该声音。

在本发明的声音发射和采集装置中，多个单一指向性麦克风的布置位置优选地是将圆心设置为基准点的点对称的。

在这种结构中，由于多个单一指向性麦克风的布置位置是点对称的，所以到各个单一指向性麦克风的环绕声是基本相同的。

优选地，本发明的声音发射和采集装置包括差算术装置，其通过对每个单一指向性麦克风和布置在关于圆心的点对称位置的单一指向性麦克风所采集的声音信号执行差算术运算，从点对称布置的每个单一指向性麦克风所采集的信号中产生经差校正的采集到的声音信号。

在如上所述的这种结构中，在每个单一指向性麦克风中采集的环绕声几乎是不变的，以及特别地，在点对称布置的单一指向性麦克风中的环绕声是基本相同的，从而在对这些单一指向性麦克风采集到的声音信号上执行减法运算时，可以获得其中去除了环绕声信号分量的经差校正的采集到的声音信号。

优选地，本发明的声音发射和采集装置包括信号处理装置，其基于多个单一指向性麦克风所采集的声音信号的信号强度来检测声源方向，并将其中的指向轴指向声源方向的单一指向性麦克风采集到的声音信号输出到后级。

在这种结构中，其中的指向轴指向声源方向的单一指向性麦克风所采集的声音信号比其他单一指向性麦克风所采集到的声音信号具有更高的信号强度，即，采用更高声压电平，在各个单一指向性麦克风所采集的信号中有选择地输出采集的具有最高信号强度的声音信号。从而，从声源方向采集的声音信号的信号强度相对较高，并可以获得采集到的具有较高信噪比的声音信号。

本发明的声音发射和采集装置可以包括信号处理装置，其基于经差校正的采集到的声音信号的信号强度来检测声源方向，并将对应于声源方向的经差校正的采集到的声音信号输出到后级。

在这种结构中，通过从指向轴朝向声源方向的单一指向性麦克风所采集的声音信号中减去指向轴朝向相反方向的单一指向性麦克风所采集的声音信号，可以获得经差校正的采集到的声音信号，这是因为抑制了环绕声分量，还增强了在声源方向采集的声音信号，从而通过选择性地输出在每一个经差校正的采集到的声音信号中具有最高信号强度(即，其声压电平较高)的经差校正的采集到的信号，可以获得具有较高信噪比的采集信号。

附图说明

图1是声音发射和采集装置的俯视图。

图2A是图1的A-A截面图。

图2B是机壳1的修改示例的A-A截面图。

图3是该声音发射和采集装置的框图。

图4是麦克风信号处理电路的详细框图。

图5是回声消除器的详细框图。

图6是麦克风信号处理电路的应用示例中的详细框图。

图7A是实施例1中的声音发射和采集装置的俯视图。

图7B是实施例1中的声音发射和采集装置的A-A截面图。

图8A是实施例2中的声音发射和采集装置的俯视图。

图8B是实施例2中的声音发射和采集装置的A-A截面图。

图9A是实施例3中的声音发射和采集装置的俯视图。

图9B是实施例3中的声音发射和采集装置的A-A截面图。

图10A是实施例4中的声音发射和采集装置的俯视图。

图10B是实施例4中的声音发射和采集装置的A-A截面图。

图11是麦克风信号处理电路的框图。

图12是示出虚拟麦克风概念的视图。

图13A是示出本发明的实施例的声音发射和采集装置的主要部分的结构的视图。

图13B是本发明实施例的声音发射和采集装置的A-A截面图。

图14A是示出两个使用者201、202使用本发明实施例的声音发射和采集装置100时的视图。

图14B是示出两个使用者201、202使用本发明实施例的声音发射和采集装置100时的视图。

图15A是示出发出的声音到本发明实施例的声音发射和采集装置100中用以采集主要声音的麦克风的传递距离Lv1的概念图。

图15B是示出发出的声音到传统的声音发射和采集装置中用以采集主要声音的麦克风的传递距离Lv0的概念图。

图15C是示出环绕声到麦克风的传递距离Ls1的概念图。

图15D是示出环绕声到传统的声音发射和采集装置中的麦克风的传递距离Ls0的概念图，在该装置中，扬声器被布置在机壳侧表面上。

图16是示出本发明实施例的声音发射和采集装置的结构的框图。

图17是麦克风信号处理电路23的详细框图。

图18是回声消除器24的详细框图。

图19A是示出该实施例的另一种结构的声音发射和采集装置的主要部分的结构的视图。

图19B是示出该实施例的另一种结构的声音发射和采集装置的主要部分的结构的视图。

图20是示出麦克风信号处理电路23的另一种结构的框图。

图21是又一种麦克风信号处理电路23中的信号合成部分的框图。

图22A是示出上述声音发射和采集装置的一个示例的视图。

图22B是示出上述声音发射和采集装置的一个示例的视图。

图22C是示出上述声音发射和采集装置的一个示例的视图。

图22D是示出上述声音发射和采集装置的一个示例的视图。

图22E是示出上述声音发射和采集装置的一个示例的视图。

图22F是上述声音发射和采集装置的一个示例中的截面图。

图23是示出上述声音发射和采集装置的一个示例的视图。

参考标号描述

1：机壳

1S：机壳

11：扬声器

11S：凹进部分

12：麦克风

12S：内圆周壁表面

13：放大器

14：A/D转换器

15：麦克风信号处理电路

16：回声消除器

17：输入/输出接口

18：D/A转换器

19：放大器

1P：冲压金属

100：声音发射和采集装置

200：桌子

201、202：使用者

300：发射的声音

301、302：发出的声音

1，91：机壳

10A：机壳1的第一表面

10B：机壳1的第二表面

10C：机壳1的侧表面

2A-2H，92A：麦克风

3：扬声器

4：底部部分

21A-21H：输入放大器

22A-22H：A/D转换器

23：麦克风信号处理电路

231A-231H，237A-237H：加法器

232：选择/混合电路

233：最大信号强度检测电路

234A-234H，235A-235H，236A-236H：延迟电路

24：回声消除器

241：自适应滤波器

242：加法器

25：输入/输出接口

26：输入/输出连接器

31：D/A转换器

32：输出放大器

具体实施方式

(第一实施例)

参照附图对根据本发明实施例的声音发射和采集装置进行描述。图1是根据该实施例的声音发射和采集装置的俯视图，图2A是图1的A-A截面图。在图1中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Y方向，下侧是-Y方向。在图2A中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Z方向，下侧是-Z方向。

该声音发射和采集装置包括圆柱形机壳1、多个(在本例中为四个)等间隔布置在机壳1的外圆周部分的同心圆上的扬声器11A-11D以及多个(在本例中为八个)等间隔布置在机壳1内部同心圆上的麦克风12A-12H(单一指向性麦克风)。这些麦克风12A-12H分别被连接至前端放大器13A-13H(见图3)，并基于采集到的声音输出声音信号。扬声器11A-11D被分别连接至放大器19A-19D(见图3)，并基于输入的声音信号发射声音。

机壳1具有紧凑的圆柱形的形状，其中，当从上表面看时，横截面圆的直径是大约30cm，并具有扬声器11的声音发射表面可以被布置在圆柱形侧表面上的高度(例如，10cm)。

每个扬声器11均采用圆锥型扬声器单元、喇叭型扬声器单元之类的扬声器单元，但还可以采用其他形式的扬声器单元。每个麦克风12均为在预定方向上具有很强灵敏度的指向性麦克风。麦克风12采用动态麦克风单元、电容式麦克风单元之类的麦克风单元，但还可以采用其他形式的麦克风单元。

每个扬声器11均被安装在机壳1的侧表面上，使得声音发射方向是机壳1的外侧，以及四个扬声器11分别在不同的方向上发射声音。例如，如图2所示，扬声器11B在X方向上发射声音，而扬声器11D在-X方向上发射声音。从而，扬声器11可以在该声音发射和采集装置的所有圆周方向上(X、-X、Y、-Y方向)发射声音。

每个麦克风12均被安装在机壳1的上表面，使得声音采集方向(具有高灵敏度的方向)是从机壳1的上表面看的中心方向(例如，麦克风12C的声音采集方向是-X方向，而麦克风12G的声音采集方向是X方向)。由于每个麦克风12均具有作为机壳1的中心方向的声音采集方向，但以彼此相对的方式安装多个麦克风12，所以麦克风12可以在声音发射和采集装置的所有圆周方向上(八个方向)采集声音。

彼此邻近的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12C)的声音发射方向和声音采集方向基本上是相反的方向。声音发射和采集方向相同的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12G)被布置在机壳1中彼此相距最远的位置上。从而，从扬声器11到麦克风12的环绕声被最小化，并且(例如，当扬声器的声音发射表面为机壳的上表面，麦克风的声音采集表面是机壳的外侧时)与通常的声音发射和采集装置相比，更进一步地改善了信噪比。

接下来，参照图3对声音发射和采集装置的信号处理系统的结构进行描述。图3是示出声音发射和采集装置的结构的框图。该声音发射和采集装置包括上述扬声器11A-11D、麦克风12A-12H、连接到麦克风12A-12H的前端放大器13A-13H、连接至放大器13A-13H的A/D转换器14A-14H、连接至A/D转换器14A-14H的麦克风信号处理电路15、连接至麦克风信号处理电路15的回声消除器16、连接至回声消除器16的输入/输出接口17、连接至回声消除器16的D/A转换器18A-18D以及连接到D/A转换器18A-18D用以为扬声器11A-11D提供信号的放大器19A-19D。

由麦克风12A-12H输出的声音信号在前端的放大器13A-13H中被放大，并在A/D转换器14A-14H中进行数字转换。麦克风信号处理电路15在从A/D转换器14A-14H输出的数字信号中选择和输出声压电平最高的信号。

图4示出了麦克风信号处理电路15的详细框图。该麦克风信号处理电路15包括加法器151A-151H、选择/混合电路152以及最大信号强度检测电路153。数字信号A-H被分别从A/D转换器14A-14H输入到加法器151A-151H。对与输入到每个加法器151的信号邻近(由与对应于每个加法器的麦克风邻近的麦克风所输出的信号是邻近的)的信号进行分支，并将其输入到每个加法器。例如，数字信号A和数字信号B被输入加法器151A，数字信号B和数字信号C被输入加法器151B。每个加法器151均对输入的数字信号进行相加并输出。通过对相邻的麦克风信号进行相加，增强了麦克风的前向的信号，减弱了其他方向的信号，从而，提高了麦克风的指向性。

在最大信号强度检测电路153中，对相加的数字信号的声压电平进行比较。最大信号强度检测电路153比较各个数字信号的声压电平，选择具有最大声压电平的数字信号作为它的结果，并将这个数字信号设置在选择/混合电路152中。选择/混合电路152只选择所设置的数字信号并将它输出到回声消除器16。而且，最大信号强度检测电路153可以从具有最大声压电平的数字信号中以序列的方式选择多个数字信号，以便将他们设置在选择/混合电路152中。在这种情况下，选择/混合电路152把这些所设置的多个数字信号混合并输出到回声消除器16。

由于输出了具有最大声压电平的信号或者通过混合来自具有最大声压电平的信号的序列中的多个信号而获得的信号而不输出其他低电平信号，更进一步地提高了信噪比。在上述结构中，邻近的麦克风12的信号被相加并被输出，但是，可以单独地分别输出麦克风12所采集的声音信号，可以相加和输出两个或多个相邻的信号。

麦克风信号处理电路15的输出信号被输入至回声消除器16。通过输入/输出接口17将回声消除器16的输出信号发送至另一个装置。该输入/输出接口17具有LAN终端、模拟音频终端、数字音频终端以及类似的终端，并将上述信号发送到连接至这些终端的装置。当输出到LAN终端时，声音信息被发送到通过网络连接的远程位置上的装置等。而且，输入/输出接口17将从另一个装置接收的声音信息(接收的信号)输出到回波消除器16。该回波消除器16估计从扬声器11到麦克风12的环绕声，并从麦克风信号处理电路15的输出信号中减去估计出来的环绕声分量。

图5示出了回声消除器16的详细框图。该回声消除器16包括自适应滤波器161和加法器162。该自适应滤波器161包括FIR滤波器的数字滤波器等。该自适应滤波器161估计声传递系统(从扬声器11到麦克风12的声音传播路径)的传递函数，并计算FIR滤波器的滤波系数，以对估计出来的传递函数进行仿真。该自适应滤波器161通过估计出来的滤波系数，产生从扬声器11到麦克风12的环绕分量的仿真信号。加法器162从麦克风信号处理电路15的输出信号中减去该仿真信号。因此，加法器162的输出信号是通过从麦克风12采集的声音信号中消除环绕分量获得的信号。

在扬声器11的供应信号的基础上利用自适应算法，采用从加法器162输出的信号这一残余信号作为参考信号来执行传递函数估计和滤波系数计算。该自适应算法是计算滤波系数的算法，以便残余信号尽可能地小。

从而，通过产生通过在自适应滤波器161中仿真声音传递系统的环绕信号(从扬声器11到麦克风12的声音信号)并在加法器162中从采集的声音信号中减去该仿真信号所获得的信号，只有环绕信号可以被有效地衰减。从而，回声消除器16可以防止由环绕信号产生的回声。当该声音发射和采集装置被用作扩音器(该扩音器发射由麦克风12通过输入/输出接口17从扬声器11采集到的声音)时，回声消除器16可以防止出现由于环绕信号的滞回现象而产生的啸鸣。

回声消除器16的输出信号(从其他装置接收的信号)被分别输出到D/A转换器18A-18D，并被转换成模拟声音信号。该模拟声音信号被放大器19A-19D放大，并被扬声器11A-11D发射。

麦克风信号处理电路15的结构并不局限于上述的示例。图6示出了麦克风信号处理电路15的应用示例的结构。在该示例中，信号A-H被分别输入到延迟154A-154H、延迟155A-155H和延迟156A-156H。延迟154A-154H的输出信号被分别输入到加法器157A-157H。延迟155A-155H的输出信号被移位至邻近的加法器157，并被输入到加法器157A-157H。即，每个加法器157均对对应的麦克风12的输出信号和相邻的麦克风12的输出信号进行相加，以便延迟155B的输出信号朝向加法器157A、155C的输出信号朝向加法器157B、155D的输出信号朝向加法器157C。

延迟156A-156H的输出信号还被一个步骤移位，并被输入到加法器157A-157H。即，每个加法器157均对对应的麦克风12的输出信号和两个相邻的麦克风12的输出信号进行相加，以便延迟156C的输出信号朝向加法器157A、156D的输出信号朝向加法器157B、156E的输出信号朝向加法器157C。

延迟154、155、156向输入声音信号施加延迟时间，以便被加到加法器157的三个信号具有相同的相位。对于由麦克风12采集到的声音来讲，两个相邻的麦克风12的采集的声音信号在每个对应的加法器157中被分别同相相加。由于同相进行加法，可以增强特定方向的信号，以便提高信噪比和提高指向性。当然，被加的信号的数量不局限于如上所述的三个，可以对大量的信号进行相加或者相减，从而可以提高预定方向的信噪比。

而且，本发明的声音发射和采集装置的结构、扬声器11的数量以及麦克风12的数量并不局限于图1和图2A所示的示例。

(机壳1的修改示例)

例如，如图2B所示，在Z向具有凸起的圆顶(半球)形罩122可以被粘附在机壳1的上表面上。该罩122的大小可覆盖所有多个安装在机壳1的上表面上的麦克风12。该罩122由冲压网孔型的钢板制成，并被配置以便安装在机壳1的上表面上的麦克风12的声音采集不会受到阻隔。

还在如图2B所示的状态中，彼此相邻的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12C)的声音发射方向和声音采集方向是基本相反的方向。而且，声音发射方向和声音采集方向是相同方向的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12G)在机壳1中被布置在彼此相距最远的位置上。从而，还在图2B的示例中，使从扬声器11到麦克风12的环绕声最小化，且提高了信噪比。

(实施例1)

图7示出了另一个示例中的声音发射和采集装置的结构。图7是示出另一个示例的声音发射和采集装置的俯视图和截面图。图7A是声音发射和采集装置的俯视图，图7B是图7A的声音发射和采集装置的A-A截面图。在图7A中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Y方向，下侧是-Y方向。在图7B中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Z方向，下侧是-Z方向。与图1和图2中的声音发射和采集装置的部件相同的部件被分配了相同的参考标号，并省略了对它们的描述。

在该示例中，声音发射和采集装置包括圆柱形机壳2、多个(在本例中为四个)等间隔布置在机壳2的外圆周部分的同心圆上的扬声器11A-11D以及多个(在本例中为八个)等间隔布置在机壳2上表面同心圆上的麦克风12A-12H(单一指向性麦克风)。

机壳2具有紧凑的圆柱形形状，其中，当从上表面看时，横截面圆的直径是大约30cm，并具有扬声器11的声音发射表面可以被布置在圆柱形侧表面上的高度(例如，10cm)。机壳2在Z方向上具有在上表面中心附近的不规则四边形形状的凸起。麦克风12被安装在凸起表面的上部。在该凸起表面，用平坦表面形成中心部分，以便麦克风12的声音采集不会受到阻隔。

安装每一个扬声器11，以便声音发射方向是机壳2的外侧。安装每一个麦克风12，以便在从机壳2的上表面看时声音采集方向是中心方向(例如，麦克风12C的声音采集方向是-X方向，麦克风12G的声音采集方向是X方向)。由于每个麦克风12均被固定和安装在机壳2的上表面，在机壳2内部的声音(在机壳2内的扬声器11的发射声音)不被采集到。

以不同的高度安装每一个扬声器11和每一个麦克风12，但彼此相邻的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12C)的声音发射方向和声音采集方向基本上是相反的方向。声音发射和采集方向相同的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12G)在机壳2内被布置在彼此相距最远的地方。从而，同样在该示例中，(例如，当扬声器的声音发射表面是上表面而麦克风的声音采集表面是外侧时)相比较于通常的声音发射和采集装置，使从扬声器11到麦克风12的环绕声最小化，而且更进一步地提高了信噪比。

(实施例2)

而且，声音发射和采集装置可以具有如图8所示的结构。图8是示出另一个示例的声音发射和采集装置的俯视图和截面图。图8A是该声音发射和采集装置的俯视图，图8B是图8A中的同一声音发射和采集装置的A-A截面图。在图8A中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Y方向，下侧是-Y方向。在图8B中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Z方向，下侧是-Z方向。同样在这个示例中，与图1和图2中的声音发射和采集装置的部件相同的部件被分配了相同的参考标号，并省略了对它们的描述。

在同一图的示例中，声音发射和采集装置包括圆柱形机壳3，该机壳3具有在其中的垂直方向上重叠了多个圆柱形机壳(上机壳3A和下机壳3B)的结构，并包括多个等间隔布置在机壳3A的外圆周部分的上表面上的同心圆上的麦克风12A-麦克风12H，以及多个等间隔布置在机壳3B的外圆周部分的同心圆上的扬声器11A-11D。

接合上机壳3A和下机壳3B，以便底面中心在同一轴上，上机壳3A具有比下机壳3B大的体积，当从上表面看时，上机壳3A的侧表面是外圆周侧，上机壳3B的侧表面是内圆周侧。

安装每一个扬声器11，以便声音发射方向是机壳3的外侧。安装每一个麦克风12，以便在从机壳3的上表面看时声音采集方向是中心方向(例如，麦克风12C的声音采集方向是-X方向，麦克风12G的声音采集方向是X方向)。由于每个麦克风12均被固定和安装在机壳3的上表面，在机壳3内部的声音(在机壳3内的扬声器11的发射声音)不被采集到。

同样，当扬声器11被安装在同心圆的内圆周上以及每个麦克风12均被安装在外圆周侧时，如上所述，当从机壳的上侧看时，彼此相邻的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12C)的声音发射方向和声音采集方向基本上是相反的方向。声音发射方向和采集方向是同一方向的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12G)在机壳3中被布置在彼此相距最远的位置上。从而，同样在图8的这个示例中，使从扬声器11到麦克风12的环绕声最小化，而且，更进一步地提高了信噪比。

(实施例3)

图9是示出另一个示例的声音发射和采集装置的俯视图和截面图。图9A是该声音发射和采集装置的俯视图，图9B是图9A中的同一声音发射和采集装置的A-A截面图。在图9A中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Y方向，下侧是-Y方向。在图9B中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Z方向，下侧是-Z方向。同样在这个示例中，与图1和图2中的声音发射和采集装置的部件相同的部件被分配了相同的参考标号，并省略了对它们的描述。

在这个示例中，声音发射和采集装置包括基本上是圆柱形的机壳4，多个(在本例中为四个)等间隔布置在机壳4的外圆周部分的同心圆上的扬声器11A-11D以及多个(在本例中为八个)等间隔布置在机壳4内侧的同心圆上的麦克风12A-12H。

机壳4具有紧凑的圆柱形形状，其中，当从上表面看时，横截面圆的直径是大约30cm，并具有扬声器11的声音发射表面可以被布置在圆柱形侧表面上的高度(例如，10cm)。

安装每一个扬声器11，以便声音发射方向是机壳4的外侧。安装每一个麦克风12，以便在从机壳4的上表面看时声音采集方向是中心方向(例如，麦克风12C的声音采集方向是-X方向，麦克风12G的声音采集方向是X方向)。在机壳内部方向(-Z方向)上，机壳4在上表面的中心附近以半球形凹进，在该凹进表面的部分中，多个开口是空的。封闭的盒子121A-121H被安装在这些开口中，麦克风12A-12H分别嵌入在盒子121A-121H里面。上述开口起盒子121的孔表面的作用，麦克风12的声音采集表面朝向盒子121的孔表面。盒子121由橡胶或类似材质之类的弹性体制成，并在机壳4中截获从扬声器11发射的声音的传播。由于每个麦克风12均具有作为机壳4的中心方向的声音采集方向，但是多个麦克风12被安装得彼此相对，所以各个麦克风12均可以采集声音发射和采集装置的所有圆周方向(八个方向)上的声音。

以基本相同的高度安装每个扬声器11和每个麦克风12。从而，彼此邻近的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12C)的声音发射方向和声音采集方向是相反的方向。其声音发射方向和声音采集方向是相同方向的扬声器11和麦克风12(例如，扬声器11B和麦克风12G)在布置在机壳4中彼此相距最远的位置上。(例如，当扬声器的声音发射表面是上表面而麦克风的声音采集表面是机壳的外侧时)相比较于通常的声音发射和采集装置，使从扬声器11到麦克风12的环绕声最小化，而且更进一步地提高了信噪比。

(实施例4)

图10是示出又一个示例的声音发射和采集装置的俯视图和截面图。图10A是该声音发射和采集装置的俯视图，图10B是图10A中的同一声音发射和采集装置的A-A截面图。在图10A中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Y方向，下侧是-Y方向。在图10B中，纸面的右侧是X方向，左侧是-X方向，上侧是Z方向，下侧是-Z方向。同样在这个示例中，与图1和图2中的声音发射和采集装置的部件相同的部件被分配了相同的参考标号，并省略了对它们的描述。

在这个示例中，该声音发射和采集装置包括一个基本上是长方体形状的机壳5、安装在机壳5的Y侧表面上的扬声器11A、安装在X侧表面上的扬声器11B、安装在-Y侧表面上的扬声器11C以及安装在-X侧表面上的扬声器11D。在机壳5内部提供了安装在X、Y 45°方向上的麦克风12B、安装在X、-Y 45°方向上的麦克风12D、安装在-X、-Y45°方向上的麦克风12F以及安装在-X、Y 45°方向上的麦克风12H。

该机壳5具有正方形的横截面形状，从上表面看时，在该正方形中，一条边的长度大概是30cm，并具有扬声器11的声音发射表面可以被布置在长方体侧表面上的高度(例如，10cm)。

每一个扬声器11都被安装在每一个侧表面上，以便声音发射方向是机壳5的外侧。安装每一个麦克风12，以便从机壳5的上表面看时，声音采集方向是中心方向(例如，麦克风12B的声音采集方向是-X、-Y45°方向，麦克风12H的声音采集方向是X、-Y 45°方向)。在机壳向内方向(-Z方向)上，机壳5在上表面的中心附近以半球形中凹进，(在冲压网孔等的)内侧上暴露该凹进表面的部分，麦克风12的声音采集表面被配置得可见。麦克风12B-12H分别被装配在安装在暴露表面的机壳内部的封闭盒子121B-121H中。盒子121由橡胶或类似的材质之类的弹性体制成，并在机壳5中截获从扬声器11发射的声音的传播。

同样，在该示例的声音发射和采集装置中，麦克风12B-12H被安装在机壳5的上表面，可以如图2B所示那样附接半球形罩。

如上所述，机壳的形状不局限于圆柱形，可以是长方体形状。而且，麦克风的数量和扬声器的数量不局限于上述的示例。在图10所示的声音发射和采集装置中，已经描述了麦克风数量为4个的示例，但事实上可以安装更多数量的麦克风。图11是示出图10中的声音发射和采集装置的麦克风信号处理电路15的结构的框图。从麦克风12B-12H输出的信号B-H被分别输入选择/混合电路152，但是每个信号均被分支，并被输入多个延迟158。例如，信号B被分支并被输入延迟158B1和延迟158B2。类似地，信号D被分支并被输入延迟158D1和延迟158D2，信号F被分支并被输入延迟158F1和延迟158F2，信号H被分支并被输入延迟158H1和延迟158H2。

延迟158B2和延迟158D1的输出信号被输入加法器159C。类似地，延迟158D2和延迟158F1的输出信号被输入加法器159E，延迟158F2和延迟158H1的输出信号被输入加法器159G，延迟158H2和延迟158B1的输出信号被输入加法器159A。

由于相邻麦克风12的两个信号在延迟158中被分配了延迟时间以及在加法器159中被加，加法器159的输出信号对应于在麦克风12之间的位置采集到的声音。例如，当信号B在延迟158B1中的延迟时间与信号H在延迟158H2中的延迟时间相同时，由加法器159A中的加法所输出的信号A与安装在与如图12所示的到麦克风12B和麦克风12H距离相等的位置上的麦克风所采集到的声音是相同的。即，在图11中示出的信号A指示了真实的麦克风32A的输出信号。类似地，在图11中示出的信号C指示了真实的麦克风32C的输出信号，信号E指示了真实的麦克风32E的输出信号，以及信号G指示了真实的麦克风32G的输出信号。从而，在该示例中，八个方向的声音可以被四个麦克风12采集到。

(第二实施例)

参照附图对关于本发明实施例的声音发射和采集装置进行描述。

图13A和13B是示出本实施例的声音发射和采集装置100的主要部分的结构的视图，图13A是俯视图，图13B是图13A中的A-A截面图。在图13A和13B中，朝向纸面的右侧是+X方向，朝向纸面的左侧是-X方向。在图13A中，朝向纸面的上侧是+Y方向，朝向纸面的下侧是-Y方向。在图13B中，朝向纸面的上侧是+Z方向，朝向纸面的下侧是-Z方向。

本实施例的声音发射和采集装置100包括机壳1S、多个麦克风2A-2H、扬声器3以及图16所示的信号处理功能部分。

机壳1S具有基本上为圆柱形的外部形状，其具有尺寸基本相同的圆形的第一表面10A和第二表面10B以及平面表面形状，并具有圆周表面形状的侧表面10C，在该圆周表面形状中，这连接到第一表面10A和第二表面10B的边缘，并以预定间隔布置它们。在第二表面10B的边缘部分附近，安装了四个基本以90度间隔布置的底部部分4。

在机壳1S的第一表面10A上，形成了其中平面形状是圆形的凹进部分11S，在第一平表面10A的平面图中的圆形的中心与凹进部分11S的俯视图中的圆形的中心是相同的。下文中，中心点被称为“中心点0”。

麦克风2A-2H是单一指向性麦克风，并被布置在点对称位置，其中，中心点0是基准点。安装麦克风2A-2H，使之与中心点0距离预定的距离或更多，以及更优选地，将其安装成与第一平面表面10A的边缘部分靠近。

具体地，在如图13A所示的麦克风2A-2H中，在中心点0被设置为基准点的状态下，以距中心点0相同的距离的方式，沿内圆周壁表面12S，将麦克风2A布置在+X方向，将麦克风2E布置在-X方向。类似地，在中心点0被设置为基准点的状态下，麦克风2B被布置在+X方向和+Y方向的45度方向上，麦克风2F被布置在-X方向和-Y方向的45度方向上。在中心点0被设置为基准点的状态下，麦克风2C被布置在+Y方向，麦克风2G被布置在-Y方向。在中心点0被设置为基准点的状态下，麦克风2D被布置在-X方向和+Y方向的45度方向上，麦克风2H被布置在+X方向和-Y方向的45度方向上。

安装麦克风2A-2H，以便指向性的方向是朝向中点0的方向。从而，设置每个麦克风，以便中点0方向的声音采集灵敏度高于其他方向的灵敏度。

机壳1S的第二表面10B具有第二表面10B和声音发射表面基本相同的关系，布置扬声器3，以便声音发射方向是从第二表面10B到机壳1S外侧的方向。扬声器3是无指向性的麦克风，其包括圆锥类型麦克风单元、喇叭型扬声器单元或类似的扬声器单元，扬声器3的声音发射表面的中心被布置成处于通过第一平面表面10A的中心点0的垂直于第一表面10A的线上。

虽然没有在图13中示出，但是在下文要描述的信号处理功能部分被安装在空的空间中，而不是机壳1S中麦克风2A-2H和扬声器3的布置位置。例如，输入/输出连接器26被安装在机壳1S的侧表面10C上。

如图14所示布置和使用这种声音发射和采集装置100。

图14是示出两个使用者201、202使用本发明实施例的声音发射和采集装置100时的图，图14A是俯视图，图14B是侧视图。同样，在图14A和图14B中，朝向纸面的右侧是+X方向，朝向纸面的左侧是-X方向。在图14A中，朝向纸面的上侧是+Y方向，朝向纸面的下侧是-Y方向。在图14B中，朝向纸面的上侧是+Z方向，朝向纸面的下侧是-Z方向。

在桌子200的上表面上的大致中心处，将该声音发射和采集装置100布置在上表面上。在这种情况下，多个底部部分4与桌子的上表面接触，并被布置成其中机壳1S与上表面间隔预定距离的状态。

虽然没有示出，该声音发射和采集装置100通过上述的输入/输出连接器26连接至LAN，并连接至布置在远方位置(例如，与该装置所安装在的房间完全不同的地方)的另一个声音发射和采集装置。

使用者201、202面对面地站在两个相对侧，在这两个相对侧之间，该声音发射和采集装置100被布置在桌子200上。在图14的示例中，使用者201位于相对于该声音发射和采集装置100的-X方向，使用者202位于相对于该声音发射和采集装置100的+X方向。

(1)从使用者201、202发出的声音

当使用者201、202向出现在其它声音发射和采集装置所在的房间中的另一方使用者讲话时，使用者201、202向该声音发射和采集装置100发出的声音。

当使用者201发声时，他发出的声音301在传输和衰减的同时抵达该声音发射和采集装置100的麦克风2A-2H。如上所述，麦克风2A具有指向性，该指向性被设置为在机壳1S的中心点0到麦克风2A的方向上(即使用者201出现的-X方向上)具有高的声音采集灵敏度。出于这个原因，相比较于其他的麦克风2B-2H，麦克风2A位于距使用者201最远的位置，但发出的声音301可以以高灵敏度被采集。另一方面，相比较于其他的麦克风2A-2D、2F-2H，出现在与麦克风2A点对称的位置上的麦克风2E出现在最接近使用者201的位置。然而，麦克风2E在+X方向具有高的声音采集灵敏度，并由于没有声音灵敏度的指向性被设置在-X方向而采集到少量的发出的声音301。

当使用者202发声时，他发出的声音302在传输和衰减的同时抵达该声音发射和采集装置100的麦克风2A-2H。如上所述，麦克风2E具有指向性，该指向性被设置为在机壳1S的中心点0到麦克风2E的方向上(即使用者202出现在的+X方向上)具有高的声音采集灵敏度。出于这个原因，相比较于其他的麦克风2A-2D、2F-2H，麦克风2E位于距使用者202最远的位置，但发出的声音302可以以高灵敏度被采集。另一方面，相比较于其他的麦克风2B-2H，出现在与麦克风2E点对称的位置上的麦克风2A出现在最接近使用者202的位置。然而，麦克风2A在-X方向具有高的声音采集灵敏度，并由于没有声音灵敏度的指向性被设置在+X方向而采集到少量的发出的声音302。

如上所述，使用者发出的声音主要在一个麦克风中被采集到，该麦克风布置在从使用者出现的侧表面通过中心点0的相对侧位置。

顺便提一下，上述专利文献2的发明是一种声音发射和采集装置，其中，扬声器被布置在上表面，麦克风被布置在侧表面，但该发明认为扬声器93被布置在下文要对其进行描述的图15B、15D中所示的下表面上。在这种情况下，布置在机壳91的侧表面上的麦克风92A被设置以使指向性朝向机壳91的侧表面的外侧方向，并且该麦克风92A采集最靠近麦克风92A的使用者201所发出的声音。在下文的叙述中，图15B、15D所示的结构的声音发射和采集装置是作为本实施例的比较对象的传统声音发射和采集装置的代表性示例。

图15A是示出发出的声音相对于本实施例的声音发射和采集装置100中用于执行主要声音采集的麦克风的传递距离Lv1的概念图，图15B是示出发出的声音相对于在声音发射和采集装置(其中麦克风被安装在机壳侧表面上)中用于执行主要声音采集的麦克风的传递距离Lv0的概念图。图15A和图15B示出了当麦克风2A和麦克风92A分别采集使用者201发出的声音时的情景。

发出的声音在图15A中所示的本实施例的声音发射和采集装置中的传递距离Lv1与发出的声音在图15B中所示的传统的声音发射和采集装置中的传递距离Lv0相比较长。然而，与从使用者201到声音发射和采集装置(对应于丛使用者201到麦克风92A的距离)相比，从使用者201侧的侧表面到麦克风2A的距离的差很短，从而不需要考虑发出的声音的衰减量的增大。因此，本实施例的声音发射和采集装置可以以基本上等于传统的灵敏度(即，声压电平)采集发出的声音。

(2)来自另一房间的另一方的声音

当聆听出现在另一个声音发射和采集装置的房间中的另一方的使用者的声音时，使用者201、202听取来自声音发射和采集装置100的扬声器3的输出声音。

扬声器3被布置在面对机壳1S的第二表面10B(下表面)的表面上，即，桌子200的上表面，并发射来自另一方使用者的声音。发射的声音300在桌子200的上表面上被反射，在水平方向上以圆周形状传播和传输，并在从第二表面10B的区域传播到包括向上方向的外部的同时，均匀地传播到包括使用者201、202的空间。在这种情况下，声音300的部分通过机壳1S的侧表面10C传播至机壳1S的第一表面10A侧。在下文中，该声音被称为环绕声。

在上述发出的声音中，麦克风2A-2H采集从通过中心点0延伸的方向的末端部分(即，最远位置的侧表面10C侧)传播过来的环绕声，麦克风2A-2H采集少量的从最近位置的侧表面10C传播过来的环绕声。即，最长传播路径的环绕声被采集到。

图15C是示出环绕声到在本实施例的声音发射和采集装置100中的麦克风的传递距离Ls1的概念图。图15D是示出环绕声到传统的声音发射和采集装置中的麦克风的传递距离Ls0的概念图，该装置具有与图15B相同的结构。

在图15C中所示的本实施例的环绕声的传递距离Ls1比在图15D中所示的环绕声的传统的传递距离Ls0长。这是因为传统的传递距离Ls0基本上等于从扬声器93到侧表面10C的长度，麦克风92A被安装该侧表面上，机壳91的外侧是该麦克风92A的指向性方向。另一方面，该实施例的传递距离Ls1等于从大约扬声器3到侧表面10C的长度、侧表面10C的高度、以及从侧表面10C位置到布置在距该位置最远的麦克风2A的长度之和。从而，本实施例的环绕声的传递距离Ls1至少是传统的传递距离Ls0的长度的两倍。因此，相比较于传统的声音发射和采集装置，本实施例的声音发射和采集装置可以显著地减少所采集的环绕声。

通常只有从第二表面10B到侧表面10C的90度传播方向是可变的，但从侧表面10C到第一表面10A的90度传播方向在本实施例的结构中也是可变的。即，在该实施例中，传播方向的90度改变比传统技术中的多一个。这里，环绕声的这种传播方向的改变是没有被反射壁的壁表面上的反射或出现在传播方向终端的类似反射所强制改变的自然环绕，从而获得取决于改变次数的显著衰减。因此，相比较于传统的声音发射和采集装置，该实施例的声音发射和采集装置可以显著地衰减环绕声。

通过采用如上所述的实施例的结构，可以以很高的灵敏度采集作为必要声音的从使用者发出的声音，在保持机壳小尺寸的同时，可以显著地衰减从扬声器到麦克风的环绕声。从而，可以实现高信噪比。

接下来，将对用于处理如上所述的采集到的声音信号的信号处理功能部分进行描述。

图16是示出该实施例的声音发射和采集装置的结构的框图。

该实施例的声音发射和采集装置包括上述的输入/输出连接器26以及上述的麦克风2A-2H和扬声器3，还包括输入放大器21A-21H、A/D转换器22A-22H、麦克风信号处理电路23、回声消除器24、输入/输出接口25、D/A转换器31以及作为信号处理功能部分的输出放大器32。

输入/输出接口25通过回声消除器24为D/A转换器31提供了从输入/输出连接器26输入的输入声音信号。D/A转换器31对输入的声音信号进行模拟转换，并将它输出到输出放大器32，该输出放大器32放大输入声音信号以将它输出到扬声器3。该扬声器3将输入声音信号转换为声音以发射该声音。

麦克风2A-2H采集来自外部的声音，将它们转换为采集的声音信号，并将采集的声音信号输出到输入放大器21A-21H。该输入放大器21A-21H放大采集的声音信号，并将它们输出到A/D转换器22A-22H。该A/D转换器22A-22H对采集的声音信号进行数字转换，并将它们输出到麦克风信号处理电路23。麦克风2A-2H采集到的并从A/D转换器22A-22H输出的声音信号只是被称为信号A-H。

图17是麦克风信号处理电路23的详细框图。

该麦克风信号处理电路23包括加法器(减法器)231A-231H、选择/混合电路232以及最大信号强度检测电路233。

从A/D转换器22A输出的信号A和从A/D转换器22E输出的信号E被输入加法器231A。加法器231A输出通过从信号A中减去信号E得到的校正的信号A。这里，信号A是麦克风2A采集到的声音信号，信号E是麦克风2E采集到的声音信号。由于上述的麦克风2A和麦克风2E被布置在以中心点0为基准的点对称位置上，采集到的环绕声基本相同。从而，通过从信号A中减去信号E，可以降低环绕声分量。

类似地，通过在加法器231B中从信号B中减去信号F产生校正的信号B，通过在加法器231C中从信号C中减去信号G产生校正的信号C，以及通过在加法器231D中从信号D中减去信号H产生校正的信号D。

从A/D转换器22E输出的信号E和从A/D转换器22A输出的信号A被输入加法器231E。加法器231E输出通过从信号E中减去信号A得到的校正信号E。类似地，通过在加法器231F中从信号F中减去信号B得到校正的信号F，通过在加法器231G中从信号G中减去信号C得到校正的信号G，通过在加法器231H中从信号H中减去信号D得到校正的信号H。

从而，校正的信号A-H可以分别减小环绕声分量。

所产生的校正的信号A-H被输入到选择/混合电路232和最大信号强度检测电路233。该最大信号强度检测电路233比较这些校正的信号A-H的信号强度(即，声压电平)，选择信号强度最高的校正信号，并向选择/混合电路232提供用以选择信号强度最高的校正信号的信息。选择/混合电路232基于最大信号强度检测电路233所提供的选择信号，从输入的校正的信号A-H中选择对应的校正的信号，并将它输出到回声消除器24。最大信号强度检测电路233可以检测信号强度最高的校正信号，选择信号强度最大的校正的信号和邻近该校正的信号的多个校正的信号，并将它们提供给选择/混合电路232。考虑到不同方向上的多个声源，可以从信号强度最高的校正的信号中依次选择多个校正的信号，并将这些信号提供给选择/混合电路232。在这些情况下，选择/混合电路232基于选择信息选择和混合对应的多个校正的信号，并对回声消除器24进行输出。

通过执行这种选择过程，通过删除信号强度较低的校正的信号(该信号难以被认为是从使用者发出的声音)，可以更进一步地提高信噪比。

图18是回声消除器24的详细框图。

回声消除器24具有自适应滤波器241和加法器242。自适应滤波器241包括FIR滤波器的数字滤波器或类似的滤波器，并计算FIR滤波器的滤波系数，以便可以估计从扬声器3到麦克风2A-2H的声传播路径的传递函数，并仿真估计出来的传递函数。自适应滤波器241采用该估计出来的滤波系数产生伪回声信号并将该信号输出到加法器242。加法器242从麦克风信号处理电路23的输出信号中减去伪回声信号，并将输出的声音信号输出到输入/输出接口25。这里，基于将要提供到扬声器3的输入声音信号，通过向自适应滤波器241反馈从加法器242输出的信号这一残余信号作为参考信号，并采用自适应算法，从而重复执行传递函数的估计和滤波系数的计算。从而，可以优化传递函数的估计和滤波系数的设置。

通过执行这种过程，更近一步地抑制了环绕声分量，从而，可以更进一步地提高输出到输入/输出接口25的声音信号的信噪比。

在上述实施例的声音发射和采集装置中，通过进行如上所述的扬声器和麦克风的位置关系，可以机械式地减小环绕声。通过进行如上所述的麦克风安装模式，可以有效地抑制包括在每个麦克风采集到的声音信号中的环绕声分量，通过执行回声消除，可以更进一步地抑制环绕声分量。从而，关于输出的声音信号，可以实现良好的信噪比。

在该实施例中，已经描述了形成机壳1S的第一表面10A的凹进部分11S和麦克风2A-2H被布置在凹进部分11S的内圆周壁表面12S上的例子，但麦克风2A-2H可以被布置在如图19所示的结构中。

图19是示出该实施例的另一种结构的声音发射和采集装置的主要部分的结构的图，图19A是俯视图，图19B是图19A中的A-A’截面图。在图19的声音发射和采集装置中，麦克风2A-2H被布置在第一表面10A上，用网孔形状的罩13覆盖麦克风2A-2H，其他结构和上述的结构是相同的。同样在这种结构中，可以显示出上述的优点。

在该实施例中，已经对作为短圆柱形形状示例的机壳1S进行了描述，但是可以是平面部分为椭圆的椭圆柱形状，可以是长方体形状。

在该实施例中，示出了其中具有扬声器3的第二表面10B被布置在面对桌子200的上表面的示例，但可以将具有扬声器3的第二表面10B布置成朝向使用者所位于的房间的天花板，以便底部部分4被连接至天花板表面。

在该实施例中，示出了八个麦克风和一个扬声器，但是，在麦克风和扬声器被布置在上述机壳的相对表面以及如上所述地设置麦克风的指向性时，可以适当设置麦克风的数量和扬声器的数量。

麦克风信号处理电路23的结构不局限于上述示例。

图20是示出麦克风信号处理电路23的另一种结构的框图。图20所示的麦克风信号处理电路23与图17所示的麦克风信号处理电路23的不同仅在于信号合成部分。

从A/D转换器22A输出的信号A和从A/D转换器22B输出的信号B被输入到加法器231A。加法器231A对信号A和信号B进行相加并输出。类似地，加法器231B对信号B和信号C进行相加并输出，加法器231C对信号C和信号D进行相加并输出，加法器231D对信号D和信号E进行相加和输出。加法器231E对信号E和信号F进行相加和输出，加法器231F对信号F和信号G进行相加和输出，加法器231G对信号G和信号H进行相加和输出，加法器231H对信号H和信号A进行相加和输出。如上所述，图20中所示的麦克风信号处理电路23对能从两个相邻的麦克风获得的采集到的声音信号进行相加和输出。通过对相邻的麦克风所采集到的声音信号进行相加，在麦克风的前向方向上(即，高声音采集灵明度被设置在的方向上)，可以增强所采集到的声音信号分量，以便可以削弱其他方向上的采集到的声音信号分量。从而，可以获得更进一步增强了指向性的信号。

可以如下配置麦克风信号处理电路23。

图21是另一个麦克风信号处理电路23的信号合成部分的框图。

图21所示的麦克风信号处理电路23与图17所示的麦克风信号处理电路23的不同仅在于信号合成部分。

图21所示的麦克风信号处理电路23具有加法器237A-237H和延迟电路234A-234H、235A-235H、236A-236H。信号A-H被分别输入延迟电路234A-234H、235A-235H、236A-236H。例如，信号A被输入延迟电路234A、235A、236A，还以同样的方式对其他的信号B-H进行处理。

延迟电路234A-234H、235A-235H、236A-236H对输入信号执行延迟处理，以使输入到加法器237A-237H的三个信号处于同一相位。

加法器237A对延迟234A的输出信号(信号A)、延迟235B的输出信号(信号B)和延迟236C的输出信号(信号C)进行相加并输出。类似地，加法器237B对分别已经被施加了延迟处理的信号B、信号C和信号D进行相加并输出，加法器237C对分别已经被施加了延迟处理的信号C、信号D和信号E进行相加并输出，加法器237D对分别已经被施加了延迟处理的信号D、信号E和信号F进行相加并输出。另外，加法器237E的分别已经被施加了延迟处理的信号E、信号F和信号G进行相加并输出，加法器237F对分别已经被施加了延迟处理的信号F、信号G和信号H进行相加并输出，加法器237G对分别已经被施加了延迟处理的信号G、信号H和信号A进行相加并输出，加法器237H对分别已经被施加了延迟处理的信号H、信号A和信号B进行相加并输出。从而，来自三个相邻麦克风的采集到的声音信号在同一相位被加。结果，更进一步地增强了特定方向上的信号强度，以及提高信噪比，从而，可以更进一步地增强特定方向的指向性。另外，被加的信号的数量不限于三个，而且，通过对大量的信号进行相加或者相减，可以提高特定方向的信噪比。

已经示出了其中在图20和图21中所示的麦克风信号处理电路23直接处理A/D转换器22A-22H的输出信号A-H的结构，但是，可以输入采用图17所示的电路所产生的校正的信号A-H。从而，更进一步地提高信噪比。

图22A-图22F和图23是示出上述声音发射和采集装置的示例的图。图22A-22E示出了该声音发射和采集装置的上表面和侧表面，图22F是该声音发射和采集装置的截面图，图23示出了该声音发射和采集装置的底面。

在这些图中，该声音发射和采集装置的扬声器11被提供在从侧表面到底面的曲面部分。出于这个原因，具有这样的优点，即从该声音发射和采集装置的上面方向看不到扬声器，并改善了在这种设计上的自由度。

而且，图22F的冲压金属1P在内侧具有斜的形状，以便该声音发射和采集装置的横截面具有中心被凹进的形状。如图22F所示，麦克风12A-H被提供在冲压金属1P的内部，而且，根据这种结构，麦克风12A-H具有在该声音发射和采集装置的内侧方向上的指向性，而且从外部不可见，以便可以提高在这种设计上的自由度。

在该声音发射和采集装置中，声音发射和采集操作可以与上述其他实施例的操作相同。

工业应用性

根据本发明，多个麦克风和扬声器被安装在同心圆的圆周上，以便声音采集方向和声音发射方向是相反的方向，从而提供了紧凑的结构，并通过抑制从扬声器到麦克风的环绕声来提高信噪比。

根据本发明，多个单一指向性麦克风被布置在机壳的一个侧表面的圆周形状中，并通过将高灵敏度的指向性设置在该圆的中心方向上来安装它们，并且扬声器被布置在该机壳的另一个侧表面上，以便可以有效地形成从扬声器到麦克风的环绕声的传播距离。从而，通过抑制从扬声器到麦克风的环绕声，可以提供紧凑的结构，以及可以提高信噪比。

Claims (10)

1.一种声音发射和采集装置，其包括：

多个单一指向性麦克风，每个单一指向性麦克风都具有声音采集方向；以及

多个扬声器，每个扬声器都具有声音发射方向，

其中，所述多个单一指向性麦克风沿第一个圆成圆周布置，在该第一圆中，一个轴被设置为中心；以及

其中，所述多个扬声器沿第二个圆成圆周布置，在该第二个圆中，所述轴被设置为中心，

其中，所述多个扬声器中的每一个的声音发射方向都与所述多个单一指向性麦克风中相邻的单一指向性麦克风的声音采集方向相反，以及

其中，所述多个单一指向性麦克风中的每一个的声音采集方向都面向所述第一个圆的中心，而所述多个扬声器中的每一个的声音发射方向都面向与所述第一个圆的中心相反的方向。

2.根据权利要求1所述的声音发射和采集装置，其中，第一个圆的圆周具有比第二个圆的圆周大的直径。

3.根据权利要求1所述的声音发射和采集装置，其包括：

机壳，在其上布置了所述多个单一指向性麦克风和所述多个扬声器，

其中，所述多个单一指向性麦克风被布置在所述机壳的上表面，以及

所述多个扬声器被布置在所述机壳的侧面侧。

4.根据权利要求1所述的声音发射和采集装置，其包括：

信号处理装置，其基于每个单一指向性麦克风所采集到的声音信号的电平来估计声源方向，并将朝向所述声源方向的单一指向性麦克风所采集到的声音信号输出到后级。

5.根据权利要求4所述的声音发射和采集装置，其中，所述信号处理装置通过将多个相邻的单一指向性麦克风所采集到的声音信号相加来估计声源的方向，并将由所述多个相邻的单一指向性麦克风所采集到的声音信号相加所得到的信号输出到后级。

6.一种声音发射和采集装置，其包括：

多个单一指向性麦克风，其被布置在第一个圆的圆周上朝向中心，在该第一个圆中，一个轴被设置为中心；

多个扬声器，其被布置在第二个圆的圆周上朝向与所述中心相反的方向，在该第二个圆中，所述轴被设置为中心；

机壳，其具有彼此平行的第一表面和第二表面；以及

声音发射表面，其平行于所述第二表面，

其中，所述单一指向性麦克风布置在所述机壳的第一表面侧，

所述第一个圆的中心和所述第二个圆的中心均在关于所述第一表面和所述第二表面的同一垂直线上，以及

所述扬声器从所述第二表面向机壳的外侧发射声音，

其中，所述多个扬声器中的每一个的声音发射方向都与所述多个单一指向性麦克风中相邻的单一指向性麦克风的声音采集方向相反。

7.根据权利要求6所述的声音发射和采集装置，其中，通过将所述第一个圆的中心设置为参考点，从而使得所述多个单一指向性麦克风的布置位置是点对称的。

8.根据权利要求7所述的声音发射和采集装置，其包括：

差算术装置，其根据点对称布置的每个单一指向性麦克风所采集到的声音信号，通过对每个单一指向性麦克风和布置在关于所述圆心点对称的位置上的一个单一指向性麦克风所采集到的声音信号执行差运算，从而产生经差校正的采集到的声音信号。

9.根据权利要求6所述的声音发射和采集装置，其包括：

信号处理装置，其基于所述多个单一指向性麦克风所采集到的声音信号的信号强度来检测声源方向，并将其中指向轴指向所述声源方向的单一指向性麦克风所采集到的声音信号输出到后级。

10.根据权利要求8所述的声音发射和采集装置，其包括：

信号处理装置，其基于所述经差校正的采集到的声音信号的信号强度来检测声源方向，并将与所述声源方向相对应的经差校正的采集到的声音信号输出到后级。

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