CN101480064B

CN101480064B - 声音发射和采集装置

Info

Publication number: CN101480064B
Application number: CN2007800246550A
Authority: CN
Inventors: 石桥利晃; 田中良; 鹈饲训史
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: CN101480064A; US8447590B2; WO2008001659A1; JP4984683B2; US20090248408A1; EP2051542A4; EP2051542A1; JP2008011196A

Abstract

提供了一种虽然装置构造简单却能够消除混杂声音影响而以高S/N比来对讲话者声音进行采集/输出的声音产生/采集装置。信号差电路(191)分别输出声音采集束信号(MB11到MB14)与声音采集束信号(MB21到MB24)之间的差信号(MS1到MS4)。电平比较器(195)选择具有最大电平的差信号。信号选择电路(196)选择出由电平比较器(195)所选择和指定的差信号(MS)的声音采集束信号(MB1x，MB2x)。减法器(199)从声音采集束信号(MB1x)中减去声音采集束信号(MB2x)并输出得到的信号。从而，从声音采集束信号中消除了混杂声音的主成分。

Description

声音发射和采集装置

技术领域

本发明涉及一种在多个地点之间经由网络举行的电话会议中使用的声音发射和采集装置以及类似的装置等，尤其涉及一种以相对较近的位置布置麦克风和扬声器的声音发射和采集装置。

背景技术

在现有技术中，对于在两个较远地点之间举行电话会议的方法，通常采用的是在举行电话会议的每个地点提供一个声音发射和采集装置(经由网络将这些单元连接起来)并传送/接收声音信号的方法。同样，在大多数声音发射和采集装置中，分别用于发出另一端单元的声音的扬声器和用于拾取本端单元的声音的麦克风被配备在一个机箱中。

例如，在专利文献1的电话会议单元(声音发射和采集装置)中，由布置在天花板上的扬声器发出经由网络输入的声音信号，由布置在侧表面上并且具有多个不同方向来分别作为各自前向的麦克风对麦克风声音信号进行拾取，所拾取的声音经由网络发送到外部。

专利文献1：JP-A-8-298696

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在专利文献1的单元中，由于扬声器和麦克风彼此相邻地配置，因此在各个麦克风的拾取信号中包含大量从扬声器回绕的声音。因此，拾取信号与本单元的讲话者所发出的声音的S/N比变差，结果不可能清晰地拾取/输出讲话者发出的声音。

因此，本发明的一个目的是提供一种构造简单却能够消除衍射声音影响而以高S/N比对讲话者发出的声音进行拾取/输出的声音发射和采集装置。

解决问题的手段

本发明的一种声音发射和采集装置包括：扬声器，用于以关于预定基准平面对称的声压发射声音；用于对预定基准平面一侧的声音进行采集的第一麦克风组，和用于对预定基准平面另一侧的声音进行采集的第二麦克风组；声音采集束产生部分，用于根据第一麦克风组的声音采集信号来产生第一声音采集束信号组的各个声音采集束信号，并且根据相对于预定基准平面对称的第二麦克风组的声音采集信号来产生第二声音采集束信号组的各个声音采集束信号；差信号产生部分，用于分别产生第一声音采集束信号组的声音采集束信号与第二声音采集束信号组的声音采集束信号之间的各个差信号；信号比较部分，用于对各个差信号的绝对值电平进行比较来选择具有最大电平的差信号；和声音采集束信号输出部分，用于输出由信号比较部分所选的具有最大电平的差信号。

根据该构造，第一声音采集束信号组的各个声音采集束信号与第二声音采集束信号组的各个声音采集束信号关于基准平面对称。因此，关于该平面具有对称关系的两个声音采集束信号的衍射声音成分在与基准平面垂直的方向上具有相同幅度。通过对关于该平面具有对称关系的各个声音采集束信号作差运算来产生差信号，然后对这些信号的信号电平进行相互比较。结果，选择信号电平最大的差信号作为输出信号。同样，扬声器以关于基准平面对称的声压发射声音。因此，通过对关于该平面具有对称关系的声音采集束信号简单地施加差运算处理就可以抑制从扬声器衍射到麦克风的声音。结果，能够可靠和有效地抑制拾取的声音中包含的衍射声音，从而可以提高拾取的声音的S/N比。

此外，在本发明的声音发射和采集装置中，第一麦克风组包括沿预定基准平面直线排列的多个麦克风，第二麦克风组包括沿预定基准平面直线排列的多个麦克风。

根据该构造，沿预定基准平面构造麦克风阵列。因此，当根据各个麦克风所采集的信号产生声音采集束信号时，只须对各个声音采集信号施加如延迟处理之类的简单信号处理。

此外，本发明的声音发射和采集装置还包括返回声音消除部分，用于从声音采集束信号输出部分所输出的声音采集束信号中减去一个通过以自适应滤波器对输入声音信号进行处理而得到的伪信号，以实施控制来使得在输出声音信号中不包含从扬声器发射的声音。根据该构造，通过返回声音消除部分可以更多地消除从声音采集束信号输出部分输出的声音采集束信号中包含的衍射信号。因此，可以更有效地消除衍射声音。

本发明的一种声音发射和采集装置包括：扬声器，用于以相对于预定基准平面对称的声压发射声音；第一声音采集部分，用于将预定基准平面一侧的第一区域中的声音采集来作为第一声音采集信号；第二声音采集部分，用于将另一侧的关于预定基准平面与第一区域对称的第二区域中的声音采集来作为第二声音采集信号；差信号产生部分，用于产生第一声音采集信号与第二声音采集信号之间的差信号；和声音采集信号输出部分，用于输出所述差信号。

根据该构造，第一声音采集信号和第二声音采集信号是通过对关于基准平面对称的区域中的声音进行拾取所产生的声音信号。因此，关于该平面具有对称关系的声音采集信号的衍射声音成分在垂直于基准平面的方向上具有相同幅度。通过对关于平面具有对称关系的各个声音采集束信号进行差运算来产生差信号，并输出差信号。扬声器以关于基准平面对称的声压发射声音。因此，通过对关于平面具有对称关系的声音采集束信号施加简单的差运算处理就可以抑制从扬声器衍射到麦克风的声音。结果，能够可靠和有效地抑制拾取的声音中包含的衍射声音，从而可以提高拾取的声音的S/N比。在这种情况下，为了对关于基准平面对称的区域中的声音进行采集，可以采用方向轴关于基准平面相互对称地定向的两个单向性麦克风。同样，通过构造由多个麦克风组成的关于基准平面对称的麦克风阵列，可以产生关于基准平面对称的两个声音采集束信号。

在本发明的声音发射和采集装置中，第一声音采集部分包括具有沿预定基准平面直线排列的多个麦克风的第一麦克风阵列，并且第二声音采集部分包括具有沿预定基准平面直线排列的多个麦克风的第二麦克风阵列，本发明的声音发射和采集装置还包括：第一声音采集束信号产生部分，用于通过如下方式来根据第一声音采集信号产生第一声音采集束信号，该方式为：在关于预定基准平面与第一麦克风阵列拾取声音的第一区域相对的方向上设置第一虚焦点，然后对分别由第一麦克风阵列的多个麦克风拾取的声音信号进行延迟和合成以使得第一麦克风阵列的多个麦克风与第一虚焦点之间的距离分别变得相等；和第二声音采集束信号产生部分，用于通过如下方式来根据第二声音采集信号产生第二声音采集束信号，该方式为：在关于预定基准平面与第二麦克风阵列拾取声音的第二区域相对的方向上设置第二虚焦点，然后对分别由第二麦克风阵列的多个麦克风拾取的声音信号进行延迟和合成以使得第二麦克风阵列的多个麦克风与第二虚焦点之间的距离分别变得相等。

在本发明中，沿着预定基准平面构造麦克风阵列。在麦克风阵列后方设置焦点，并且拾取声音信号以使得具有会聚于该焦点的波阵面。这里，语句“延迟声音信号以使得从麦克风阵列的多个麦克风到虚焦点的距离变得相等”表示对由远离虚焦点的麦克风拾取的声音采集信号进行这样的延迟处理：即使在从麦克风阵列的多个麦克风到虚焦点的距离各自不同的情况下，也能以多个麦克风排列成与虚焦点距离相等时所实现的定时来合成这些信号。通过实施这种处理，处于分别从虚焦点延伸通过麦克风阵列两端的两条半直线(half-line)之间的范围对应于声音采集区域。当关于基准平面对称地设置这些声音采集区域时，可以从关于预定基准平面对称的区域中采集第一声音采集信号和第二声音采集信号。

本发明的优点

根据本发明，通过采用简单的构造可靠和有效地消除了衍射声音，能够以高S/N比拾取/输出从如讲话者等声源方向发出的声音。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的声音发射和采集装置的麦克风-扬声器排列方式的平面图。

图2A和2B是示出分别设置在声音发射和采集装置的前侧和后侧的声音采集模式的例子的示图。

图3A和3B是示出由声音发射和采集装置形成的声音采集束区域的示图。

图4是示出声音发射和采集装置的构造的框图。

图5是示出图4所示声音采集束选择/校正部分19的构造的框图。

图6A、6B和6C是示出本实施例的声音发射和采集装置1放置于桌子C上并且两个与会者A、B正在发言的情况的示图。

图7是示出本发明第二实施例中的声音采集束选择/校正部分19的构造的框图。

参考数字和符号的描述

1 声音发射和采集装置

101 机箱

11 输入/输出连接器

12 输入/输出I/F

13 发声指向性控制部分

14 D/A转换器

15 声音发射放大器

16 声音采集放大器

17 A/D 转换器

181，182 声音采集束产生部分

19 声音采集束选择/校正部分

20 回声消除部分

201 自适应滤波器

202 后处理器

SP1到SP3 扬声器

SPA10 扬声器阵列

MIC11到MIC17，MIC21到MIC27 麦克风

MA10，MA20 麦克风阵列

具体实施方式

下面将参照附图说明根据本发明第一实施例的声音发射和采集装置。

通过将多个扬声器SP1到SP3、多个麦克风MIC11到MIC17，MIC21到MIC27安装到一个机箱101中来构造本实施例的声音发射和采集装置1。

机箱101形成为在一个方向上较长的基本为长方体的形状。在机箱101较长侧(表面)的两个端部分别配备了具有预定高度来使机箱101的下表面与安装表面分开的支脚部分(未示出)。在后面的说明中，尺寸较长的表面被称为长表面，而尺寸较短的表面被称为短表面。

在机箱101的下表面上安装了各自具有相同形状的全向性的独立扬声器SP1到SP3。这些独立扬声器SP1到SP3在长度方向上以预定间距直线布置。而且，沿机箱101的长表面提供了连接各个独立扬声器SP1到SP3的中心的直线，该直线在水平方向上的位置与连接短表面中心的中轴100相一致。即，连接各个独立扬声器SP1到SP3的中心的直线布置在包含中轴100的垂直基准表面上。通过以这种方式排列/布置独立扬声器SP1到SP3来构造扬声器阵列SPA10。在这种情况下，当分别从扬声器阵列SPA10的独立扬声器SP1到SP3发射声音时，发出的声音通过两个长表面相等地传播。此时，通过两个相对的长表面传播的发出的声音相互在垂直于基准平面的对称方向上行进。

在机箱101的一个长表面上配备了具有相同规格的麦克风MIC11到MIC17。这些麦克风MIC11到MIC17以预定间距沿着较长方向排列，从而构造出麦克风阵列MA10。同样，在机箱101的另一个长表面上配备了具有相同规格的麦克风MIC21到MIC27。这些麦克风MIC21到MIC27以预定间距沿着较长方向排列，从而构造出麦克风阵列MA20。麦克风阵列MA10和麦克风阵列MA20布置成使得它们排列轴线的垂直位置相互一致。此外，麦克风阵列MA10的麦克风MIC11到MIC17和麦克风阵列MA20的麦克风MIC21到MIC27分别布置在关于基准平面对称的位置。具体来说，例如，麦克风MIC11与麦克风MIC21关于基准平面相互对称，同样麦克风MIC17与麦克风MIC27关于基准平面相互对称。

这里，在本实施例中，扬声器阵列SPA10的扬声器数量设置成三个，麦克风阵列MA10、MA20的麦克风数量分别设置成七个。这些数量不限于上面的数值，可以根据规格来适当设置扬声器数量和麦克风数量。同样，扬声器阵列的扬声器间距和麦克风阵列的麦克风间距可以设置得不均匀。例如可以按照如下方式来布置麦克风阵列的麦克风：布置在沿长度方向的中部的麦克风之间的距离设置得比布置在两个端部的麦克风之间的距离小，并且麦克风之间的距离朝两个端部逐渐增大。

在本发明的声音发射和采集装置中，麦克风拾取的声音被分别延迟并进行合成来将声音采集指向性形成为整个麦克风阵列的声束。处于该声音采集束范围内的从特定点或区域发出的讲话者声音可以以高增益来拾取，而除了该讲话者声音之外的声音(噪声)则可以被抑制。这里，形成为声束的声音采集指向性被称为声音采集束。

在本实施例的声音发射和采集装置中，可以以两种方式来执行声音采集指向性的声束形成。图2是说明两种方式的示图。图2A是说明作为第一方式的点声音采集方式的示图。图2B是说明作为第二方式的区域声音采集方式的示图。

在图2A中，点声音采集方式被定义为：形成一个其焦点处于被拾取声音所在点(声音采集点)处的声音采集束，来以高增益拾取来自狭窄范围内的声音。这里，声音拾取点P1到P4例如设置到与会者的座位位置等。由于麦克风MIC11到MIC17(或麦克风MIC21到MIC27)拾取的声音信号被延迟来好象这些麦克风分别处于距焦点(图2A中的F4)相等的距离并且随后被合成，因此能以高增益来拾取焦点周围产生的声音。

这里，语句“处于距焦点相等的距离”表示从焦点到麦克风的物理距离与通过将麦克风拾取的声音信号的延迟时间与声速相乘得到的距离之和对于各个麦克风都是相等的。

在这种情况下，在点声音采集方式下，将多个声音采集点设置成与会议室的座位等相一致。例如，如图3A所示，麦克风阵列MA10形成指向各个声音采集点的声音采集束MB11到MB14，麦克风阵列MA20形成指向各个声音采集点的声音采集束MB21到MB24。

接下来，图2B是说明区域声音采集方式的示图。该区域声音采集方式被定义为：虚焦点F10设置在麦克风阵列后部，并且指向该焦点F10的声音信号被麦克风阵列拾取。在这种方式下，分别从虚焦点F10延伸通过麦克风阵列两端的麦克风MIC11、MIC17的两条半直线R10、R11之间的范围对应于声音采集区域。在这种情况下，区域声音采集方式下的虚焦点的位置不限制在F10的位置，而是可以根据需要拾取声音的区域来设置。在图2B中，靠虚焦点F10最近的麦克风是麦克风MIC11，它们之间的距离是L11。其它麦克风MIC12到MIC17与焦点F10之间各自的距离L12到L17比距离L11长。因此，将距离L12到L17与距离L11之间的差所对应的延迟分别提供给由麦克风MIC12到MIC17拾取的信号，从而使麦克风MIC12到MIC17与焦点F10的虚拟距离与麦克风MIC11与焦点F10之间的距离L11相等。结果，从声音采集区域到达的声音被各个麦克风拾取，然后通过上述延迟调整它们的定时，并以实质相同的定时来合成这些声音以增强其声级。

区域声音采集方式不具有高增益，因为它的声音采集范围比上面的点声音采集方式的范围宽，但是该方式能够一并采集宽区域中的声音。当讲话者移动时，即使麦克风阵列没有移动来跟随他的移动，也能够准确拾取该讲话者的声音。在该区域声音采集方式中，例如图3B所示，麦克风阵列MA10形成指向麦克风MIC11到MIC17的前面声音采集区域的声音采集束MB101，而麦克风阵列MA20形成指向麦克风MIC21到MIC27的前面声音采集区域的声音采集束MB201。

接下来，图4是示出声音发射和采集装置1的构造的框图。如图4所示，本实施例的声音发射和采集装置1配备了操作部分4、控制部分10、输入/输出连接器11、输入/输出I/F12、发声指向性控制部分13、D/A转换器14、声音发射放大器15、扬声器阵列SPA10(扬声器SP1到SP3)、麦克风阵列MA10和MA20(麦克风MIC11到MIC17、MIC21到MIC27)、声音采集放大器16、A/D转换器17、声音采集束产生部分181和182、声音采集束选择/校正部分19、以及回声消除部分20。

控制部分10总体控制声音发射和采集装置1，并命令声音采集束产生部分181、182和声音采集束选择/校正部分19对两种声音采集方式进行切换。操作部分4接受用户输入的操作并将之输出到控制部分10。用户可以命令操作部分4发布在两种声音采集方式之间切换的命令。

输入/输出I/F12对从其它声音发射和采集装置经由输入/输出连接器11输入的输入声音信号的对应于网络的数据格式(协议)进行转换，并将转换后的声音信号经由回声消除部分20给到发声指向性控制部分13。同样，输入/输出I/F12将回声消除部分20产生的输出声音信号转换成对应于网络的数据格式(协议)，并将转换后的声音信号经由输入/输出连接器11发送到网络。

在没有设置发射声音的指向性时，发声指向性控制部分13将基于输入声音信号的发声信号同时给到扬声器阵列SPA10的各个扬声器SP1到SP3。此外，当通过设置虚拟点声源等来指定发射声音的指向性时，发声指向性控制部分13通过根据发射声音的指定指向性来针对扬声器阵列SPA10的扬声器SP1到SP3分别施加特定的延迟处理、幅度处理等等，以产生各个发声信号。发声指向性控制部分13向配备给扬声器SP1到SP3的D/A转换器14分别输出这些独立的发声信号。D/A转换器14将独立的发声信号分别转换成模拟格式，并将转换后的信号分别输出到声音发射放大器15。声音发射放大器15分别放大各个发声信号，并将放大的信号分别给到扬声器SP1到SP3。

扬声器SP1到SP3根据所给的独立发声信号将声音向外发出。由于扬声器SP1到SP3安装在机箱101的底表面，因此发出的声音被安装了声音发射和采集装置1的桌子的安装表面所反射，然后通过该单元斜向上传播到与会者。同时，发出的声音的一部分从声音发射和采集装置1的底表面绕到安装了麦克风阵列MA10、MA20的侧表面。

不管是全向性麦克风还是指向性麦克风，都可以用作麦克风阵列MA10、MA20的麦克风MIC11到MIC17、MIC21到MIC27。但希望的是应采用指向性麦克风。麦克风MIC11到MIC17、MIC21到MIC27拾取来自声音发射和采集装置1外部的声音，并将采集的声音信号输出到声音采集放大器16。

此时，通过扬声器阵列SPA10和麦克风阵列MA10、MA20的这种构造，处在关于基准平面对称的位置上的麦克风阵列MA10的麦克风MIC1n(n＝1到7)和麦克风阵列MA20的麦克风MIC2n(n＝1到7)相等地拾取来自扬声器阵列SPA10的独立扬声器SP1到SP3的衍射的声音。

声音采集放大器16对声音采集信号进行放大并将放大的信号分别给到A/D转换器17。A/D转换器17将声音采集信号转换成数字信号并将该数字信号有选择地分别输出到声音采集束产生部分181、182。从安装在一个长表面上的麦克风阵列MA10的麦克风MIC11到MIC17送入的声音采集信号被输入到声音采集束产生部分181。从安装在另一个长表面上的麦克风阵列MA20的麦克风MIC21到MIC27送入的声音采集信号被输入到声音采集束产生部分182。

声音采集束产生部分181和声音采集束产生部分182根据由操作部分10指定的声音采集方式来对由各个麦克风拾取的声音信号进行延迟处理，以形成如图2A、3A所示的点型声音采集束或图2B、3B所示的区域型声音采集束。

声音采集束产生部分181对麦克风MIC11到MIC17所拾取的声音采集信号施加预定延迟处理等。如上所述，在点声音采集方式期间，声音采集束产生部分181产生声音采集束信号MB11到MB14作为信号，其中对来自特定点的声音进行了加强。同样，在区域声音采集方式期间，声音采集束产生部分181产生声音采集束信号MB101作为信号，其中对来自特定区域的声音进行了加强。如图3A所示，对于声音采集束MB11到MB14，将沿着安装了麦克风MIC11到MIC17的长表面侧的长表面分别具有预定的不同宽度的区域设置为声音采集束区域(由声音采集束信号加强了的特定空间和方向)。同样，如图3B所示，对于声音采集束MB101，将沿着安装了麦克风MIC11到MIC17的长表面侧的长表面具有预定宽度的区域(宽区域)设置为声音采集束区域。

声音采集束产生部分182对麦克风MIC21到MIC27所拾取的声音采集信号施加预定延迟处理等。在点声音采集方式期间，产生了声音采集束信号MB21到MB24。同样，在区域声音采集方式期间，声音采集束产生部分182产生声音采集束信号MB201。如图3A所示，对于声音采集束MB21到MB24，将沿着安装了麦克风MIC21到MIC27的长表面侧的长表面分别具有预定的不同宽度的区域设置为声音采集束区域。同样，如图3B所示，对于声音采集束MB201，将沿着安装了麦克风MIC21到MIC27的长表面侧的长表面具有预定宽度的区域(宽区域)设置为声音采集束区域。

此时，声音采集束MB11与声音采集束MB21形成为关于具有中轴100的垂直平面(基准平面)对称的声束。类似地，声音采集束MB12与声音采集束MB22、声音采集束MB13与声音采集束MB23、声音采集束MB14与声音采集束MB24形成为关于基准平面对称的声束。同样，声音采集束MB101与声音采集束MB201形成为关于基准平面对称的声束。

声音采集束选择/校正部分19对在点声音采集方式期间输入的声音采集束信号MB11到MB14与声音采集束信号MB21到MB24之间的差信号分别进行计算。然后，声音采集束选择/校正部分19从这些差信号中选择出具有最高电平的差信号，并将该差信号作为校正后的声音采集束信号MB输出到回声消除部分20。同样，声音采集束选择/校正部分19对在区域声音采集方式期间输入的声音采集束信号MB101与声音采集束信号MB201之间的差信号进行计算。然后，声音采集束选择/校正部分19将该差信号作为校正后的声音采集束信号MB输出到回声消除部分20。

图5是示出声音采集束选择/校正部分19的主要构造的框图。

声音采集束选择/校正部分19包括信号差分电路191、BPF(带通滤波器)192、全波整流电路193、峰值检测电路194、电平比较器195、信号选择电路196和减法器199。

信号差分电路191根据声音采集束信号MB11到MB14与声音采集束信号MB21到MB24来分别计算关于基准平面对称的声音采集束信号之间的差。具体地讲，信号差分电路191计算声音采集束信号MB11与MB21之间的差来产生差信号MS1，同样计算声音采集束信号MB12与MB22之间的差来产生差信号MS2。同样，信号差分电路191计算声音采集束信号MB13与MB23之间的差来产生差信号MS3，计算声音采集束信号MB14与MB24之间的差来产生差信号MS4。在以这种方式产生的差信号MS1到MS4中，原始声音采集束关于基准平面上扬声器阵列的轴对称地排列。

BPF192是一个以声束特征主要所属的频带和人声的主要成分所属的频带为其通带的带通滤波器。该BPF192对差信号MS1到MS4进行带通滤波处理，并将得到的信号输出到全波整流电路193。全波整流电路193对差信号MS1到MS4进行全波整流(计算它们的绝对值)。峰值检测电路194计算出全波整流后的差信号MS1到MS4各自的峰值，并输出峰值数据Ps1到Ps4。电平比较器195将峰值数据Ps1到Ps4相互比较，并将用来选择与具有最高电平的峰值数据Ps相对应的差信号MS的选择命令数据给到信号选择电路196。

该操作通过利用如下事实来完成：与讲话者所在的声音采集区域对应的声音采集束信号的信号电平比与其它区域对应的声音采集束信号的信号电平高。即，当分别关于基准平面对称的声音采集束信号中之一是与讲话者所在的声音采集区域对应的声音采集束信号时，该差信号的信号电平由于讲话者发出的声音的存在而处在某个高电平上。相反，当两个采集束信号对应于没有讲话者的声音采集区域时，相关的衍射声音成分分别互相抵消，从而差信号的信号电平变得非常低。因此，包含了与讲话者所在声音采集区域对应的声音采集束信号的差信号的信号电平被增大到高于其它差信号。结果，通过选择信号电平最高的差信号就可以检测出讲话者的方位。

图6A、6B和6C是示出本实施例的声音发射和采集装置1放置在桌子C上并且两个与会者A、B正在发言的情况的示图。图6A示出与会者A正在讲话的情形，图6B示出与会者B正在讲话的情形，图6C示出与会者A和B都没有讲话的情形。

例如，如图6A所示，当处在对应于声音采集束MB13的区域中的与会者A开始讲话时，声音采集束MB13的信号电平变得比其它声音采集束MB11、MB12、MB14、MB21到MB24的信号电平高。因此，通过从声音采集束MB13中减去声音采集束MB23得到的差信号MS3的信号电平变得比差信号MS1、MS2、MS4的信号电平高。结果，差信号MS3的峰值数据Ps3变得高于其它峰值数据Ps1、Ps2、Ps4，电平比较器195检测到峰值数据Ps3，并将选择命令数据给到信号选择电路196来选择差信号MS3。反之，如图6B所示，当处在对应于声音采集束MB21的区域中的与会者B开始讲话时，电平比较器195检测出峰值数据Ps1，并将选择命令数据给到信号选择电路196来选择差信号MS1。

这里，如图6C所示，在两个与会者A、B都没讲话的情况下，当电平比较器195检测出所有峰值数据Ps1到Ps4都没有达到预定阈值时，电平比较器195将上一次的选择命令数据给到信号选择电路196。

信号选择电路196选择出由给出的选择命令数据指定的构成了差信号MS的两个声音采集束信号MB1x、MB2x(x＝1到4)。例如，信号选择电路196在图6A所示情况下选择出构成差信号MS3的声音采集束MB13、MB23，并且信号选择电路196在图6B所示情况下选择出构成差信号MS1的声音采集束MB11、MB21。

减法器199从信号选择电路196输入的声音采集束信号MB1x中减去声音采集束信号MB2x来进行校正，并将校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。

例如，在图6A的情况下，减法器199从声音采集束信号MB13中减去声音采集束信号MB23，并将得到的信号作为校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。在图6B的情况下，减法器199从声音采集束信号MB11中减去声音采集束信号MB21，并将得到的信号作为校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。

在上面的说明中，是一个从声音采集束信号MB1x中减去声音采集束信号MB2x来进行校正的例子。反过来，也可以从声音采集束信号MB2x中减去声音采集束信号MB1x来进行校正。在这两种情况下，都输出指示最大电平的差信号(但其中一个信号电平是反相的)。从而，讲话者的声音(基于校正后的声音采集束信号MB的声音)在接收到该信号的声音发射端发出来。

上面的说明示出当控制部分10指示声音采集束选择/校正部分19进行点声音采集方式时执行的操作。但声音采集束选择/校正部分19在区域声音采集方式期间也执行相类似的操作。在区域声音采集方式期间，可以同时形成多个不同区域中的声音采集束。同样，当声音采集束选择/校正部分19执行类似操作时输出校正后的声音采集束信号MB。

在这种情况下，在区域声音采集方式期间可以执行下述操作。即，信号差分电路191不将输入的声音采集束信号MB101、MB201输出到下一级(BPF192到电平比较器195)并且丢弃这些信号，而信号选择电路196将输入的声音采集束信号MB101、MB201原样给到减法器199。减法器从信号选择电路196输入的声音采集束信号MB101中减去声音采集束信号MB201来进行校正，并将校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。以这种方式，在区域声音采集方式期间，总是输入关于基准平面对称的声音采集束信号MB101、MB201，因此输出指示最大电平的差信号而不执行各个声音采集束信号的电平比较。结果，声音采集束信号MB101、MB201中包含的相关的衍射声音成分相互抵消，而其它声音(讲话者的声音)以加强的方式被输出。在此情况下，信号差分电路191可以向下一级输出所输入的声音采集束信号MB101、MB201。由于没有作为比较对象的声音采集束信号，因此电平比较器195必须发出指令来选择声音采集束信号MB101、MB201。同样，当声音发射和采集装置仅执行区域声音采集方式时，信号差分电路191、BPF 192和电平比较器195不是必要构成部件。

回声消除部分20具有自适应滤波器201和后处理器202。自适应滤波器201响应于输入的声音信号，根据所选的校正后的声音采集束信号MB的声音采集指向性来产生一个伪返回声音信号。后处理器202从声音采集束选择/校正部分19输出的校正后的声音采集束信号MB中减去伪返回声音信号，并将得到的信号作为输出声音信号输出到输入/输出I/F。由于执行了这样的回声消除处理，因此不能被声音采集束选择/校正部分19完全抑制的衍射声音能得到抑制，从而能够以高S/N比拾取和输出发出的声音。

如上所述，尽管配置简单(即会输出由两个麦克风阵列所拾取的衍射声音之间的差信号，其中一个麦克风阵列的声音采集方向为朝向讲话者的方向，另一个麦克风阵列的声音采集方向与朝向讲话者的方向相反)，但可以抑制从扬声器绕到麦克风的声音。

这里，当本实施例的声音发射和采集装置仅执行区域声音采集方式时，可以采用方向轴关于基准平面相互对称地定向的两个单向性麦克风来代替麦克风阵列MA10和MA20。在这种情况下，声音采集束产生部分181和声音采集束产生部分182可以输出由这两个单向性麦克风分别拾取的声音信号而不施加延迟控制。

在该情况下，声音采集束选择/校正部分19可以被构造如下。

图7是示出在本发明第二实施例中的声音采集束选择/校正部分19的主要部分的构造的框图。在第二实施例的声音发射和采集装置中，声音采集束选择/校正部分19的构造与图4和图5中所示的第一实施例的声音发射和采集装置中的不同，但其它构造相似。因此，在第二实施例中，以下仅说明声音采集束选择/校正部分19的不同部分，并省略其余部分的说明。

在第二实施例的声音采集束选择/校正部分19中，从声音采集束产生部分181、182输出的声音采集束MB11到MB14、MB21到MB24被输入到信号差分/选择电路1911中。

与信号差分电路191类似，信号差分/选择电路1911分别计算声音采集束MB11到MB14与声音采集束MB21到MB24之间的差信号。

BPF192、全波整流电路193、峰值检测电路194和电平比较器195的功能与第一实施例中的类似，因此这里省略了它们的描述。然后，从电平比较器195输出的选择命令数据被输入到信号差分/选择电路1911中。

信号差分/选择电路1911根据电平比较器195的选择命令数据选择差信号MS，并将该差信号MS作为校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。例如，由于在图6A所示情形下差信号MS3具有最高电平，因此信号差分/选择电路1911将差信号MS3作为校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。反之，由于在图6B中差信号MS1具有最高电平，因此信号差分/选择电路1911将差信号MS1作为校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20。在这种情况下，在区域声音采集方式期间，信号差分/选择电路1911将输入声音采集束MB101和MB201之间的差信号作为校正后的声音采集束信号MB给到回声消除部分20，并且不向BPF 192输出该差信号。

与第一实施例类似，回声消除部分20对校正后的声音采集束信号MB施加回声消除处理，然后将得到的信号输出到输入/输出I/F12。

通过这种方式，即使采用将电平比较器195的选择命令数据反馈到信号差分/选择电路1911这样简单的配置，也能够以高S/N比拾取并输出发出的声音。

上面参照特定实施例详述了本发明。但对于本领域所属技术人员显而易见的是，可以在不脱离本发明的权利要求以及范围或意在涵盖的范围的情况下，应用各种变型和修改。

本发明以2006年6月29日提交的日本专利申请(专利申请No.2006-179792)为基础；其内容通过引用合并于此。

Claims

1.一种声音发射和采集装置，包括：

扬声器，其以关于预定基准平面对称的声压发射声音；

对预定基准平面一侧的声音进行采集的第一麦克风组，和对预定基准平面另一侧的声音进行采集的第二麦克风组；

声音采集束产生部分，其根据第一麦克风组的声音采集信号来产生第一声音采集束信号组的各个声音采集束信号，并且根据相对于预定基准平面对称的第二麦克风组的声音采集信号来产生第二声音采集束信号组的各个声音采集束信号；

差信号产生部分，其分别产生第一声音采集束信号组的声音采集束信号与第二声音采集束信号组的声音采集束信号之间的各个差信号；

信号比较部分，其对各个差信号的绝对值电平进行比较来选择具有最大电平的差信号；和

声音采集束信号输出部分，其输出由信号比较部分所选的具有最大电平的差信号。

2.如权利要求1所述的声音发射和采集装置，其中第一麦克风组包括沿预定基准平面直线排列的多个麦克风；并且

其中第二麦克风组包括沿预定基准平面直线排列的多个麦克风。

3.如权利要求1所述的声音发射和采集装置，还包括：

返回声音消除部分，其从声音采集束信号输出部分所输出的声音采集束信号中减去一个通过以自适应滤波器对输入声音信号进行处理而得到的伪信号，以实施控制来使得在输出声音信号中不包含从扬声器发射的声音。

4.一种声音发射和采集装置，包括：

扬声器，其以相对于预定基准平面对称的声压发射声音；

第一声音采集部分，其将预定基准平面一侧的第一区域中的声音采集来作为第一声音采集信号；

第二声音采集部分，其将另一侧的关于预定基准平面与第一区域对称的第二区域中的声音采集来作为第二声音采集信号；

差信号产生部分，其产生第一声音采集信号与第二声音采集信号之间的差信号；和

声音采集信号输出部分，其输出所述差信号，

其中所述第一声音采集部分包括第一麦克风阵列，第一麦克风阵列具有沿预定基准平面直线排列的多个麦克风；并且

其中所述第二声音采集部分包括第二麦克风阵列，第二麦克风阵列具有沿预定基准平面直线排列的多个麦克风，

所述声音发射和采集装置还包括：

第一声音采集束信号产生部分，其通过如下方式来根据第一声音采集信号产生第一声音采集束信号，所述方式为：在关于预定基准平面与第一麦克风阵列拾取声音的第一区域相对的方向上设置第一虚焦点，然后对分别由第一麦克风阵列的多个麦克风拾取的声音信号进行延迟和合成以使得第一麦克风阵列的多个麦克风与第一虚焦点之间的距离分别变得相等；和

第二声音采集束信号产生部分，其通过如下方式来根据第二声音采集信号产生第二声音采集束信号，所述方式为：在关于预定基准平面与第二麦克风阵列拾取声音的第二区域相对的方向上设置第二虚焦点，然后对分别由第二麦克风阵列的多个麦克风拾取的声音信号进行延迟和合成以使得第二麦克风阵列的多个麦克风与第二虚焦点之间的距离分别变得相等。