CN105307063A - 声速校正装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声速校正装置，包括：环境参数取得部，取得对从声源发出的声音进行收音的收音部的周围的环境参数的测定值；以及声速校正部，使用通过所述环境参数取得部取得的所述收音部的周围的环境参数的测定值，对形成向从所述收音部朝向所述声源的指向方向的指向性所使用的所述声音的声速进行校正。

Description

声速校正装置

技术领域

本发明涉及在从麦克风阵列装置朝向声源的方向上形成声音的指向性时所使用的对声速进行校正的声速校正装置。

背景技术

在设置在工厂、店铺(例如零售店、银行)或者公共场所(例如图书馆)的预定位置(例如天花板)的监视系统中，经由网络连接多个摄像装置(例如云台摄像装置或者全方位摄像装置)，从而实现监视对象的预定范围的影像数据(包括静态图像以及动态图像。以下相同)的宽视场角化。

在仅对影像进行监视的情况下得到的信息量终归是有限度的，因此对如下这样的监视系统的需求很高：在该监视系统中不仅配置摄像装置，还配置麦克风阵列装置，从而得到摄像装置对特定的被摄体进行摄像的方向上的声音数据。

另外，以往，在用于对通过具有多个麦克风元件的麦克风阵列装置收录到的声音的声音数据在特定的方向上形成指向性的波束成形处理(指向性形成处理)中，在指向性形成处理所需的延迟时间的计算中使用的声速被处理为恒定值。因此，例如在由于气温的变化等而使声速发生变化的情况下，在指向性形成处理中形成的指向性的精度劣化。

在此，作为使用来自声源的声波的传播路径的温度值来计算用于使声波从声源到达各麦克风的时间差成为零的调整值的现有技术，例如公知日本专利公开2013-90289号公报所示的图像显示装置。

日本专利公开2013-90289号公报所示的图像显示装置包括具有检测声源所发出的声波的多个麦克风的麦克风组、以及基于声波到达各麦克风组的时间差来计算声源位置的声源位置计算构件，并且具有：试验声波发生构件，配置在与各麦克风等距离地分离的位置，并且发出作为声波而包括不同的多个频率的声波在内的白噪声；以及调整值计算构件，基于通过声源位置计算构件而计算出的试验声波发生构件的位置，按照各频率的每一个来计算不同的多个频率的声波到达麦克风组的时间差，一并计算以使时间差成为零的方式来使通过麦克风组检测到的声波的信号的相位一致的各频率的每一个的调整值。此外，在日本专利公开2013-90289号公报中，为了对从声源发出的声波的传播速度进行校正而使用的周围温度值是由用户从键盘输入的值。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种至少取得从麦克风阵列装置观察在特定的方向上的声源所发出的声音在收音时的周围的温度、湿度、气压，并计算准确的声速，从而抑制指向性的形成精度的劣化的声速校正装置。

本发明涉及一种声速校正装置，包括：环境参数取得部，取得对从声源发出的声音进行收音的收音部的周围的环境参数的测定值；以及声速校正部，使用通过所述环境参数取得部取得的所述收音部的周围的环境参数的测定值，对形成向指向方向的指向性所使用的所述声音的声速进行校正，所述指向方向从所述收音部朝向所述声源。

根据本发明，能够至少取得从麦克风阵列装置观察在特定的方向上的声源所发出的声音在收音时的周围的温度、湿度、气压，计算准确的声速，从而抑制指向性的形成精度的劣化。

附图说明

图1是示出第1实施方式的指向性控制系统的系统结构的框图。

图2A是全方位麦克风阵列装置的外观图。

图2B是全方位麦克风阵列装置的外观图。

图2C是全方位麦克风阵列装置的外观图。

图2D是全方位麦克风阵列装置的外观图。

图2E是全方位麦克风阵列装置的外观图。

图3是针对通过全方位麦克风阵列装置收录到的声音而在方向θ上形成指向性的原理的一个例子的说明图。

图4是示出全方位麦克风阵列装置的内部结构的第1例的框图。

图5A是从竖直方向的下侧观察在全方位麦克风阵列装置的圆盘状麦克风框体中嵌入有摄像装置的情形的俯视图。

图5B是示出图5A的a-a剖面的第1例的剖面图。

图6A是示出从全方位麦克风阵列装置发送的数据包的结构的第1例的图。

图6B是说明全方位麦克风阵列装置的动作步骤的第1例的流程图。

图7A是示出在记录器装置的记录器存储区域中存储的数据的第1例的图。

图7B是说明指向性控制装置的动作步骤的第1例的流程图。

图8A是示出全方位麦克风阵列装置的内部结构的第2例的框图。

图8B是示出图5A的a-a剖面的第2例的剖面图。

图9A是示出从全方位麦克风阵列装置发送的数据包的结构的第2例的图。

图9B是说明全方位麦克风阵列装置的动作步骤的第2例的流程图。

图10A是说明对指向性控制装置设定环境参数的数据的初始设定的动作步骤的一个例子的流程图。

图10B是说明指向性控制装置的动作步骤的第2例的流程图。

图10C是示出在记录器装置的记录器存储区域中存储的数据的第2例的图。

图11A是示出全方位麦克风阵列装置的内部结构的第3例的框图。

图11B是示出从全方位麦克风阵列装置发送的数据包的结构的第3例的图。

图11C是说明全方位麦克风阵列装置的动作步骤的第3例的流程图。

图12A是从竖直方向的下侧观察在安装有x方向风速计以及y方向风速计的全方位麦克风阵列装置的圆盘状麦克风框体中嵌入有摄像装置的情形的俯视图。

图12B是示出全方位麦克风阵列装置的内部结构的第4例的框图。

图13A是关于在从全方位麦克风阵列装置观察时朝向()的方向发出目标声音并且风从x-y平面的+x方向吹来的情况下的声速的变化的说明图。

图13B是说明指向性控制装置的动作步骤的第4例的流程图。

图14A是说明全方位麦克风阵列装置的动作步骤的第5例的流程图。

图14B是说明指向性控制装置的动作步骤的第5例的流程图。

图15是说明全方位麦克风阵列装置的动作步骤的第6例的流程图。

图16A是示出第2实施方式的指向性控制系统的系统结构的框图。

图16B是示出例如设置在室外的环境参数测定装置的一个例子的图。

图17A是说明指向性控制装置的动作步骤的第7例的流程图。

图17B是示出在图17A所示的记录器装置的记录器存储区域中存储的数据的一个例子的图。

图17C是示出在图17A所示的指向性控制装置的存储区域中存储的数据的一个例子的图。

图18是说明对指向性控制装置设定环境参数的数据的初始设定的动作步骤的另一个例子的流程图。

图19是说明指向性控制装置的动作步骤的第9例的流程图。

图20是示出第3实施方式的指向性控制系统的系统结构的框图。

图21A是说明指向性控制装置动作步骤的第10例的流程图。

图21B是示出在图20所示的记录器装置的记录器存储区域中存储的数据的一个例子的图。

图21C是示出在图20所示的指向性控制装置的存储区域中存储的数据的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的包括声速校正装置在内的指向性控制系统的各实施方式。各实施方式的指向性控制系统作为例如设置在工厂、公共施设(例如图书馆、活动会场)或者店铺(例如零售店、银行)中的监视系统(包括有人监视系统以及无人监视系统)来使用，并没有特别限定。在以下的各实施方式中，各实施方式的指向性控制系统按设置在例如店铺中来进行说明。另外，在以下的各实施方式中，本发明的声速校正装置相当于全方位麦克风阵列装置或者指向性控制装置。

此外，本发明也能够表现为构成指向性控制系统的各装置(例如后述的指向性控制装置、全方位麦克风阵列装置)或者包括构成指向性控制系统的各装置(例如后述的指向性控制装置、全方位麦克风阵列装置)所进行的各动作(步骤)的方法。

(第1实施方式)

图1是示出第1实施方式的指向性控制系统10的系统结构的框图。图1所示的指向性控制系统10构成为包括全方位麦克风阵列装置2、摄像装置C11、…、C1n、指向性控制装置3以及记录器装置4。全方位麦克风阵列装置2对设置有指向性控制系统10的收音区域中的声音进行收音，例如对作为在收音区域中存在的声源的一个例子的人(例如参照图13A中的人HM)所发出的声音(例如人HM的会话声音)进行收音。

作为后述的收音部容纳框体的一个例子，全方位麦克风阵列装置2例如具有在中心形成有中央凹部135的同心圆状的碟型的碟状麦克风框体125(参照图5)，对来自以全方位麦克风阵列装置2的设置位置为中心的360°方向(全方位)的声音进行收音。本实施方式的全方位麦克风阵列装置2的框体形状例示了碟型的形状来说明，但不限定于碟状的形状，例如也可以是圆环型形状或者环型形状(参照图2)。

在全方位麦克风阵列装置2中，在中央凹部135的周围，进而沿着碟状麦克风框体125的圆周方向，呈同心圆状地配置有多个麦克风单元22。作为收音部的一个例子的麦克风单元22例如使用无指向性的高音质小型驻极体电容式麦克风(ECM：ElectretCondenserMicrophone)117a，在以下的各实施方式中也相同。

在图1所示的指向性控制系统10中，全方位麦克风阵列装置2、指向性控制装置3以及记录器装置4经由网络NW而彼此连接。网络NW既可以是有线网络(例如内联网、因特网)，也可以是无线网络(例如无线LAN(LocalAreaNetwork，局域网))，在以下的各实施方式中也相同。

作为摄像部的一个例子的摄像装置C11、…、C1n例如固定设置在活动会场的天花板表面。摄像装置C11、…、C1n具有例如作为监视系统中的监视摄像头的功能，通过来自与网络NW连接的监视控制室(未图示)的远程操作，使用变焦功能(例如放大处理、缩小处理)、光轴移动功能(摇摄、垂直摇摄)，来对预定的影像进行摄像。各个摄像装置的设置位置、方向登记在指向性控制装置3中，摇摄、垂直摇摄、变焦信息随时发送到指向性控制装置3，图像位置与指向方向的位置关系始终建立关联。另外，例如在摄像装置C11是全方位摄像头的情况下，将表示收音区域的全方位的影像的图像数据(即，全方位图像数据)或者对全方位图像数据实施预定的失真校正处理并进行全景转换而生成的平面图像数据，经由网络NW发送到指向性控制装置3或者记录器装置4。以下，示例性地说明摄像装置C11是全方位摄像头的情况。

当由用户在显示器装置36中显示的图像中指定任意的位置时，摄像装置C11从指向性控制装置3接收图像中的指定位置的坐标数据，计算从摄像装置C11到与指定位置对应的实际空间上的声音位置(以下，简略记述为“声音位置”)的距离、方向(包括水平角以及垂直角。以下相同。)的数据并发送到指向性控制装置3。此外，摄像装置C11中的距离、方向的数据计算处理是公知技术，因此省略说明。

全方位麦克风阵列装置2构成为至少包括与网络NW连接并且每隔相等间隔地配置的麦克风元件221、222、…、22n以及对由各麦克风元件收录到的声音的声音数据实施预定的信号处理的控制部281(参照图4)。关于全方位麦克风阵列装置2的详细结构，例如参照图4在后面叙述。

全方位麦克风阵列装置2将各个麦克风单元22、23收录到的声音的声音数据，经由网络NW发送到指向性控制装置3或者记录器装置4。另外，全方位麦克风阵列装置2对收音时的周围的环境参数(例如温度、湿度、气压、风向以及风速中的至少温度)进行检测(测定)，将各环境参数的测定值包含于与声音数据相同的数据包PKT(参照图6A)中地发送到指向性控制装置3或者记录器装置4。

指向性控制装置3使用从全方位麦克风阵列装置2发送到的声音数据与环境参数的测定值，计算(校正)在与通过用户的操作从操作部32指定的位置(指定位置)对应的指向方向(参照后述)上形成指向性时所使用的声速Vs(参照图3)，使用计算(校正)后的声速Vs，在指向方向(θ_MAh，θ_MAv)上形成声音数据的指向性。由此，指向性控制装置3能够使得从形成指向性的指向方向(θ_MAh，θ_MAv)收录到的声音的音量电平与从其他方向收录到的声音的音量电平相比，相对地增大。此外，指向方向(θ_MAh，θ_MAv)的计算方法是公知技术，因此在本实施方式中省略详细的说明。

图2A～图2E是全方位麦克风阵列装置2A、2B、2C、2D、2E的外观图。图2A～图2E所示的全方位麦克风阵列装置2A、2B、2C、2D、2E的外观以及多个麦克风单元22、23的配置位置不同，但全方位麦克风阵列装置自身的功能相同。

图2A所示的全方位麦克风阵列装置2A具有圆盘状的框体21。在框体21中，呈同心圆状地配置有多个麦克风单元22、23。具体来说，多个麦克风单元22沿着具有与框体21相同的中心的较大的圆形形状而呈同心圆状地配置，多个麦克风单元23沿着具有与框体21相同的中心的较小的圆形形状而呈同心圆状地配置。多个麦克风单元22具有彼此的间隔较宽、直径较大、适合于较低的音域的特性。另一方面，多个麦克风单元23具有彼此的间隔较窄、直径较小、适合于较高的音域的特性。

图2B所示的全方位麦克风阵列装置2B具有圆盘状的框体21。在框体21中，多个麦克风单元22每隔相同的间隔地在直线上配置，并且在纵向上配置的多个麦克风单元22与在横向上配置的多个麦克风单元22的中心在框体21的中心相交地配置。在全方位麦克风阵列装置2B中，由于多个麦克风单元22呈纵横的直线状地配置，因此能够降低声音数据的指向性的形成处理的运算量。此外，也可以仅在纵向或者横向的一列配置多个麦克风单元22。

图2C所示的全方位麦克风阵列装置2C与图2A所示的全方位麦克风阵列装置2A相比，具有直径更小的圆盘状的框体21C。在框体21C中，多个麦克风单元23沿着圆周方向均匀地配置。图2C所示的全方位麦克风阵列装置2C具有各个麦克风单元23的间隔较窄、适合于较高的音域的特性。

图2D所示的全方位麦克风阵列装置2D具有在框体中心形成有具有预定的大小的开口部21a的圆环型形状或者环型的形状的框体21D。在框体21D中，多个麦克风单元22在框体21D的圆周方向上每隔相同的间隔而呈同心圆状地配置。

图2E所示的全方位麦克风阵列装置2E具有矩形状的框体21E。在框体21E中，多个麦克风单元22沿着框体21E的外周方向每隔相同的间隔地配置。在图2E所示的全方位麦克风阵列装置2E中，框体21E被形成为矩形，因此即使是在例如拐角处等地点也能够简化全方位麦克风阵列装置2E的设置。

指向性控制装置3与网络NW连接，既可以是例如在监视系统控制室(未图示)中设置的固定型的PC(PersonalComputer，个人计算机)，也可以是用户可携带的移动电话机、平板终端、智能手机等数据通信终端。

指向性控制装置3构成为至少包括通信部31、操作部32、信号处理部33、显示器装置36、扬声器装置37以及存储器38。信号处理部33构成为至少包括指向方向计算部34a、声速校正部34b以及输出控制部34c。

通信部31经由网络NW接收从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT(例如参照图6A)并输出到信号处理部33。

操作部32是用于将用户的操作的内容通知给信号处理部33的用户接口(UI：UserInterface)，例如是鼠标、键盘等指示设备。另外，操作部32例如也可以与显示器装置36的画面对应地配置，使用能够通过用户的手指或者触控笔(styluspen)来操作的触摸面板或者触摸板来构成。

操作部32取得表示通过用户的操作，针对在显示器装置36中显示的图像(即，由摄像装置C11、…、C1n中的被选择出的1个摄像装置拍摄到的图像。以下相同。)而指定的位置(即，期望增大或者降低从扬声器装置37输出的声音的音量电平的位置)的坐标数据并输出到信号处理部33。

信号处理部33例如使用CPU(CentralProcessingUnit，中央处理单元)、MPU(MicroProcessingUnit，微处理器)或者DSP(DigitalSignalProcessor，数字信号处理器)来构成，进行用于整体地总括指向性控制装置3的各部分的动作的控制处理、与其他各部分之间的数据的输入输出处理、数据的运算(计算)处理以及数据的存储处理。

指向方向计算部34a根据用户从在显示器装置36中显示的图像中指定位置的指定操作，计算表示从全方位麦克风阵列装置2朝向与指定位置对应的声音位置(例如图13A所示的人HM的位置。以下定义为“声音位置”。)的指向方向的坐标(θ_MAh，θ_MAv)。指向方向计算部34a的具体的计算方法如上所述是公知技术，因此省略详细的说明。

指向方向计算部34a使用从摄像装置C11的设置位置到声音位置的距离、方向的数据，计算从全方位麦克风阵列装置2的设置位置朝向声音位置的指向方向坐标(θ_MAh，θ_MAv)。例如在以围绕摄像装置C11的框体的方式一体地安装全方位麦克风阵列装置2的框体与摄像装置C11的情况下，能够将从摄像装置C11到声音位置的方向(水平角、垂直角)用作从全方位麦克风阵列装置2到声音位置的指向方向坐标(θ_MAh，θ_MAv)。此外，在摄像装置C11的框体与全方位麦克风阵列装置2的框体隔开地安装的情况下，指向方向计算部34a使用事先计算出的校准参数的数据以及从摄像装置C11到声音位置的方向(水平角、垂直角)的数据，计算从全方位麦克风阵列装置2到声音位置的指向方向坐标(θ_MAh，θ_MAv)。此外，校准是指计算或者取得指向性控制装置3的指向方向计算部34a计算表示指向方向的坐标(θ_MAh，θ_MAv)时所需的预定的校准参数的动作，根据公知技术预先进行。

表示指向方向的坐标(θ_MAh，θ_MAv)中的θ_MAh表示从全方位麦克风阵列装置2朝向声音位置的指向方向的水平角，θ_MAv表示从全方位麦克风阵列装置2朝向声音位置的指向方向的垂直角。此外，声音位置是与操作部32在显示器装置36中显示的图像中由用户的手指或者手写笔来指定的指定位置对应的，作为实际的监视对象或者收音对象的现场的位置(参照图13A)。

声速校正部34b使用从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT中所包含的环境参数数据PDT，来计算或者校正全方位麦克风阵列装置2对声音进行收录时的声音的传播速度即声速Vs。关于声速校正部34b中的声速Vs的计算方法以及校正方法的详细情况，将在后面叙述。

输出控制部34c控制显示器装置36以及扬声器装置37的动作，例如根据用户的操作，将从摄像装置C11发送的图像数据显示在显示器装置36中，将从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT中包含的声音数据从扬声器装置37输出。另外，作为指向性形成部的一个例子的输出控制部34c在通过指向方向计算部34a计算出的坐标(θ_MAh，θ_MAv)所表示的指向方向上，形成通过全方位麦克风阵列装置2收录到的声音数据的指向性，但也可以让全方位麦克风阵列装置2来形成指向性。

作为显示部的显示器装置36例如根据用户的操作，在输出控制部34c的控制之下，将例如从摄像装置C11发送的图像数据显示在画面中。

作为声音输出部的扬声器装置37输出从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT中所包含的声音数据或者在指向方向计算部34a所计算出的指向方向(θ_MAh，θ_MAv)上形成指向性的声音数据。此外，显示器装置36以及扬声器装置37也可以采用与指向性控制装置3独立设置的结构。

作为存储部的存储器38例如使用RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)来构成，作为指向性控制装置3的各部分的动作时的工作存储器发挥功能，进而，存储指向性控制装置3的各部分的动作时所需的数据。

记录器装置4将从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT中所包含的声音数据以及环境参数数据PDT与例如从摄像装置C11发送的图像数据建立对应并存储。此外，在图1所示的指向性控制系统10中包括多个摄像装置，因此记录器装置4也可以将从各摄像装置发送到的图像数据与从全方位麦克风阵列装置2发送到的数据包PKT中所包含的声音数据以及环境参数数据PDT建立对应并存储。关于在记录器装置4中存储的数据的类别，例如参照图7A在后面叙述。

图3是对通过全方位麦克风阵列装置2收录到的声音在方向θ上形成指向性的原理的一个例子的说明图。在图3中，简单说明例如使用延迟求和方式的指向性形成处理的原理。从声源80发出的声波相对于在全方位麦克风阵列装置2的麦克风单元22、23中内置的各麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n，以某个恒定的角度(入射角＝(90-θ)[度])入射。图3所示的入射角θ既可以是从全方位麦克风阵列装置2朝向声音位置的收音方向的水平角θ_MAh，也可以是垂直角θ_MAv。

声源80例如是在全方位麦克风阵列装置2进行收音的方向上存在的摄像装置的被摄体(例如图13A所示的人HM)，相对于全方位麦克风阵列装置2的框体21的表面上，存在于预定角度θ的方向。另外，将各麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n之间的间隔d设为恒定。

从声源80发出的声波最初到达麦克风元件221而被收音，接下来到达麦克风元件222而被收音，同样地陆续被收音，最终到达麦克风元件22n而被收音。

此外，关于从全方位麦克风阵列装置2的各麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n的位置朝向声源80的方向，例如在声源80是人HM的会话时的声音的情况下，与从全方位麦克风阵列装置2的各麦克风元件朝向与用户在显示器装置36的画面上指定的指定位置对应的声音位置的方向相同。

在此，在从声波到达麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)的时刻直到到达最终被收音的麦克风元件22n的时刻之间，产生到达时间差τ1、τ2、τ3、…、τn-1。因此，在将各个麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n所收录到的声音数据直接相加的情况下，由于在保持相位有偏差的状态下进行相加，因此声波的音量电平整体上彼此削弱。

此外，τ1是声波到达麦克风元件221的时刻与声波到达麦克风元件22n的时刻的差分的时间，τ2是声波到达麦克风元件222的时刻与声波到达麦克风元件22n的时刻的差分的时间，同样地，τn-1是声波到达麦克风元件22(n-1)的时刻与声波到达麦克风元件22n的时刻的差分的时间。

在本实施方式的指向性形成处理中，在分别与麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n的每一个对应设置的A/D转换器241、242、243、…、24(n-1)、24n中，模拟的声音信号被转换成数字的声音信号。进而，数字的声音信号在分别与麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n的每一个对应设置的延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n中被加上预定的延迟时间。各延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n的输出在加法器26中相加。

此外，当在全方位麦克风阵列装置2中进行指向性形成处理的情况下，延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n设置在全方位麦克风阵列装置2中，当在指向性控制装置3中进行指向性形成处理的情况下，延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n设置在指向性控制装置3中。

进而，在图3所示的指向性形成处理中，延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n赋予与各个麦克风元件221、222、222、…、22(n-1)、22n中的到达时间差对应的延迟时间而使所有声波的相位一致之后，在加法器26中将延迟处理后的声音数据相加。由此，全方位麦克风阵列装置2或者指向性控制装置3对通过各麦克风元件221、222、223，…、22(n-1)、22n收录到的声音，能够在角度θ的方向上形成指向性。

例如在图3中，在延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n中被赋予的各延迟时间D1、D2、D3、…、D(n-1)、Dn分别相当于到达时间差τ1、τ2、τ3、…、τ(n-1)，通过数学式(1)来表示。

$\begin{array}{c}D1=\frac{L1}{Vs}=\frac{\{d\×(n-1)\×\cos \mathrm{\θ}\}}{Vs}\\ D2=\frac{L2}{Vs}=\frac{\{d\×(n-2)\×\cos \mathrm{\θ}\}}{Vs}\\ D3=\frac{L3}{Vs}\frac{\{d\×(n-3)\×\cos \mathrm{\θ}\}}{Vs}\\ ,\mathrm{...},\\ Dn-1=\frac{Ln-1}{Vs}=\frac{\{d\×1\×\cos \mathrm{\θ}\}}{Vs}\\ Dn=\mathrm{0...}\left(1\right)\end{array}$

L1是麦克风元件221与麦克风元件22n的声波到达距离之差。L2是麦克风元件222与麦克风元件22n的声波到达距离之差。L3是麦克风元件223与麦克风元件22n的声波到达距离之差，同样地，L(n-1)是麦克风元件22(n-1)与麦克风元件22n的声波到达距离之差。Vs是声波的声速。该声速Vs既可以通过全方位麦克风阵列装置2来计算，也可以通过指向性控制装置3来计算(参照后述)。L1，L2、L3、…、L(n-1)是已知的值。在图3中，由延迟器25n设定的延迟时间Dn为0(零)。

在指向性形成处理中，如数学式(1)所示，对通过各麦克风元件收录到的声音的声音数据赋予的延迟时间Di(i＝1～n的整数，n为2以上的整数)与声速Vs成反比。另外，如后面所述，声速Vs根据温度、湿度(水蒸汽压力)、气压而变化，或者根据需要而根据风速来变化，因此为了形成高精度的指向性，需要使用在各麦克风元件对声音进行收音时的环境参数(例如温度、水蒸汽压力(湿度)、气压、风速)来转换(校正)成准确的声速Vs。

由此，全方位麦克风阵列装置2或者指向性控制装置3通过变更在延迟器251、252、253、…、25(n-1)、25n中赋予的延迟时间D1、D2、D3、…、Dn-1、Dn，能够简单并且任意地形成由内置在麦克风单元22或者麦克风单元23中的各个麦克风元件221、222、223、…、22(n-1)、22n收录到的声音的声音数据的指向性。

图4是示出全方位麦克风阵列装置2的内部结构的第1例的框图。图4所示的全方位麦克风阵列装置2构成为包括多个麦克风元件221、222、…、22n、与各麦克风元件221、222、…、22n对应设置的A/D转换器241、242、…、24n、控制部281、发送部291、温度检测部TS、湿度检测部HS以及气压检测部AS。

麦克风元件221、222、…、22n对收音区域中的声音进行收音。由麦克风元件221、222、…、22n收录到的声音的模拟的声音信号在A/D转换器241、242、…、24n中被转换成数字的声音信号并被输入到控制部281。

控制部281进行用于在整体上总括全方位麦克风阵列装置2的各部分的动作的控制处理、与其他各部分之间的数据的输入输出处理、数据的运算(计算)处理以及数据的存储处理。例如，控制部281将包括所输入的数字的声音信号、通过温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS检测(测定)到的作为环境参数的温度、湿度(水蒸汽压力)、气压的测定值在内的数据进行编码处理并输出到发送部291。发送部291根据被编码的数据，进行数据包PKT的生成处理以及向指向性控制装置3、记录器装置4的发送处理。

发送部291根据来自控制部281的指示，生成包括被控制部281编码的声音数据VD的数据包PKT，并发送到指向性控制装置3、记录器装置4。图6A是示出从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT的结构的第1例的图。发送部291例如生成在头部HD的存储区域中存储被编码的环境参数数据PDT并且在有效负载的存储区域中存储被编码的声音数据VD的数据包PKT。此外，在头部HD的存储区域中，既可以包括表示通过温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS测定出的测定日期时间、测定时刻的信息的时间戳，也可以包括麦克风元件固有的识别信息。在以下的各实施方式中也相同。

作为环境参数取得部的一个例子的温度检测部TS例如使用公知的温度传感器来构成，周期性地对全方位麦克风阵列装置2在收音时的周围的温度进行检测(测定)，将温度的测定值输出到控制部281。

作为环境参数取得部的一个例子的湿度检测部HS例如使用公知的湿度传感器来构成，周期性地对全方位麦克风阵列装置2在收音时的周围的湿度(例如水蒸汽压力)进行检测(测定)，并将湿度的测定值输出到控制部281。

作为环境参数取得部的一个例子的气压检测部AS例如使用公知的气压传感器来构成，周期性地对全方位麦克风阵列装置2在收音时的周围的气压进行检测(测定)，并将气压的测定值输出到控制部281。

图5A是从竖直方向的下侧观察在全方位麦克风阵列装置2的碟状麦克风框体125中嵌入有摄像装置C1的情形的俯视图。图5B是示出图5A的a-a剖面的第1例的剖面图。摄像装置C1具有例如呈圆盘状地形成的圆盘状框体。在摄像装置C1中，以从圆盘状框体中央部的凹陷的位置突出的方式设置有用于使全方位的入射光聚光到摄像元件的鱼眼透镜121。

在本实施方式的指向性控制系统10中，全方位麦克风阵列装置2具有将摄像装置C11的圆盘状框体嵌入到中央凹部135的同心圆状的碟状麦克风框体125。在碟状麦克风框体125的内部呈同心圆状地配置有多个(例如16个)麦克风单元22。麦克风单元22例如使用高音质小型驻极体电容式麦克风(ECM：ElectretCondenserMicrophone)117a，在以下的各实施方式中也相同。在麦克风单元22中，夹入橡胶衬套143来固定高音质小型驻极体电容式麦克风(ECM)117a。

全方位麦克风阵列装置2的碟状麦克风框体125的上表面(例如安装有麦克风单元22的面)与摄像装置C11的圆盘状框体的上表面(例如具有鱼眼透镜121的面)为没有高低差的位置关系(例如水平面、或者接近于水平面的连续的曲面)，从而不会产生声音的反射等使声学特性劣化的因素，在以下的各实施方式中也相同。

在碟状麦克风框体125中，在形成于摄像装置C11的上部的框体内空间145能够配置具有摄像装置C11的直径以上的长度的直径的圆形形状或者四边形状的麦克风基板133。在碟状麦克风框体125中，既可以将AD转换器配置在连接器151的附近，也可以配置在麦克风基板133的中央部。碟状麦克风框体125能够确保麦克风基板133的面积较大，因此能够与麦克风单元22接近配置，能够缩短麦克风线缆155，能够提高耐噪声特性(EMS)。

另外，在碟状麦克风框体125的侧面部设置有通气孔129，包括上述的温度检测部TS、湿度检测部HS以及气压检测部AS在内的温湿度气压测定元件161配置在通气孔129的附近且在碟状麦克风框体125的侧面部。换言之，温湿度气压测定元件161配置在通气孔129的附近且在麦克风基板133的端部(即，碟状麦克风框体125的侧面部侧)。另一方面，如果在碟状麦克风框体125的上表面(具体来说，高音质小型驻极体电容式麦克风(ECM)117a的安装面侧)设置通气孔，则一部分的声波入射到通气孔，被收音的声波的声学特性劣化。因此，通气孔129优选设置在碟状麦克风框体125的侧面部。

由此，在碟状麦克风框体125的内部(框体内空间145)与外部(例如大气)，温度、湿度、气压的测定值没有差异，因此全方位麦克风阵列装置2能够抑制由配置在碟状麦克风框体125内的电子部件(例如CPU、A/D转换器)的发热导致的影响，能够取得适当的温度、湿度、气压的测定值，如后面所述，全方位麦克风阵列装置2或者指向性控制装置3使用适当的温度、湿度、气压的测定值，能够计算出准确的声速。

图6B是说明全方位麦克风阵列装置2的动作步骤的第1例的流程图。在图6B中，控制部281取得将由各麦克风元件221、222、…、22n收录到的声音的声音数据在各A/D转换器241、242、…、24n中进行转换而得到的数字的声音数据(S1)。控制部281取得由温度检测部TS检测到的全方位麦克风阵列装置2的周围的温度的测定值(S2)。控制部281将表示在步骤S2中取得的温度的测定值的温度数据输出到发送部291并指示将温度数据附加到数据包PKT中(S3)。

控制部281取得由湿度检测部HS检测到的全方位麦克风阵列装置2的周围的湿度的测定值(S4)。控制部281将表示在步骤S4中取得的湿度的测定值的湿度数据输出到发送部291并指示将湿度数据附加到数据包PKT中(S5)。

控制部281取得由气压检测部AS检测到的全方位麦克风阵列装置2的周围的气压的测定值(S6)。控制部281将表示在步骤S6中取得的气压的测定值的气压数据输出到发送部291并指示将气压数据附加到数据包PKT中(S7)。发送部291使用从控制部281取得的各种数据(具体来说，声音数据、温度数据、湿度数据、气压数据)，生成图6A所示的数据包PKT并发送到指向性控制装置3、记录器装置4(S8)。

图7A是示出在记录器装置4的记录器存储区域中存储的数据的第1例的图。如图7A所示，在记录器装置4的记录器存储区域中，在每一个记录器中，将温度数据、湿度数据、气压数据、声音数据以及时间戳建立对应并存储。时间戳是表示在温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS中分别进行检测(测定)的时刻的信息。

(声速Vs的计算的第1例)

图7B是说明指向性控制装置3的动作步骤的第1例的的流程图。在图7B中，说明指向性控制装置3使用在指向性控制装置3或者记录器装置4中存储的温度数据、湿度数据、气压数据来计算声速Vs的处理，以及使用所计算出的声速Vs并赋予延迟时间(参照图3)来形成指向性的处理。

在图7B中，通信部31接收从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT(即，声音数据、温度数据、湿度数据、气压数据)并输出到信号处理部33(S11)。声速校正部34b从在步骤S11中通信部31接收到的数据包PKT中分别提取温度数据、湿度数据、气压数据(S12、S13、S14)。声速校正部34b使用温度数据、湿度数据、气压数据，计算声音数据的指向性的形成所需的声速V_s(S15)。

在此，具体地说明在声速校正部34b中使用温度数据、湿度数据、气压数据来计算声速Vs的情况。干燥空气中的声速V[m/s]通过数学式(2)而由温度T[℃]表示。此外，数学式(2)的近似式通过数学式(3)来表示是公知的。

$V=20.055\sqrt{273.15+T}\mathrm{...}\left(2\right)$

V＝331.5+0.6T...(3)

干燥空气中的声速V与包括处于水蒸汽压力P[Pa]的水蒸气在内的空气中的声速Vs的关系通过数学式(4)来表示。在数学式(4)中，γ_w是水蒸气的定压比热与定容比热的比率约为1.33，γ_a是干燥空气的定压比热与定容比热的比率约为1.40，H是气压[Pa]。

$V=Vs\×\sqrt{1-\frac{P}{H}(\frac{{\mathrm{\γ}}_w}{{\mathrm{\γ}}_a}-0.622)}\mathrm{...}\left(4\right)$

由通常的湿度传感器测定的湿度是相对湿度RH(即，测定时的温度下的水蒸汽压力P相对于饱和水蒸汽压力P₀的比率(分压))，相对湿度RH与水蒸汽压力P的关系通过数学式(5)来表示。在数学式(5)中，为了计算水蒸汽压力P，需要知道饱和水蒸汽压力P₀，饱和水蒸汽压力P₀根据温度T而变化，通过数学式(6)来表示。数学式(6)被称为Tetens数学式，作为求出饱和水蒸汽压力P₀的数学式，例如也可以使用Wagner式。

P＝P₀×RH÷100...(5)

P₀＝6.1078×10^{(7.5T/T+237.3)}×100...(6)

因此，空气中的声速至少根据温度而变化，进而，也根据空气中的水蒸汽压力而变化。水蒸汽压力对声速变化的影响如数学式(4)所示，变化的影响程度也根据气压而改变。另外，如后面所述，声速也根据风而变化，因此例如在全方位麦克风阵列装置2设置在室外的情况下，需要更准确的指向性的形成，因此优选在考虑风的风向以及风速的基础上计算声速V_s(参照后述)。此外，对声速V_s的变化产生影响的主要因素是按温度、水蒸汽压力(换言之，湿度)、气压的顺序的。气压(大气压)只在水蒸汽压力不为0的情况下对声速V_s产生影响。

根据以上所述，声速校正部34b在仅使用温度数据、湿度数据、气压数据中的温度数据的情况下，依照数学式(2)，将声速V计算为声速Vs，在使用温度数据、湿度数据、气压数据的情况下，依照数学式(4)来计算声速Vs。

此外，在步骤S15之后，虽然在图7B中未示出，但指向方向计算部34_a计算表示朝向与通过用户的操作指定的指定位置对应的声音位置的指向方向的坐标(θ_MAh，θ_MAv)并输出到输出控制部34c。输出控制部34_c使用在步骤S15中计算出的声速V_s与从指向方向计算部34_a输出的表示指向方向的坐标(θ_MAh，θ_MAv)，针对在步骤S11中接收到的声音数据而在指向方向上形成指向性(S16)。

根据以上所述，在本实施方式的指向性控制系统10中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3取得从全方位麦克风阵列装置2观察时处于特定的指向方向上的声源(例如图13A所示的人HM)所发出的声音在收音时的周围的环境参数(例如温度、湿度、气压)，因此能够使用收音时的周围的环境参数的测定值来计算准确的声速Vs，进而，能够抑制从全方位麦克风阵列装置2朝向声源的指向方向的指向性的形成精度的劣化。

(声速Vs的计算的第2例)

另外，在本实施方式中，也可以是，全方位麦克风阵列装置2至少检测温度并发送到指向性控制装置3(参照图8A)。进而，虽然在全方位麦克风阵列装置2的碟状麦克风框体125设置有通气孔129，但也可以不设置通气孔129(参照图8B)。

图8A是示出全方位麦克风阵列装置2k的内部结构的第2例的框图。图8B是示出图5A的a-a剖面的第2例的剖面图。在图8A的说明中，对于与图4所示的全方位麦克风阵列装置2的各部分相同的结构，附加相同的标号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。在图8A中，省略了湿度检测部HS以及气压检测部AS。换言之，在图8A中，在全方位麦克风阵列装置2中仅设置有对声速Vs的变化最能产生影响的主要因素即温度检测部TS。

在图8B中，与图5B相比，相当于温度检测部TS的温度测定元件161a配置在碟状麦克风框体125的侧面部侧且在麦克风基板133上的端部。在温度处于平衡状态的情况下，碟状麦克风框体125的内部温度与外部温度的差分为大致恒定的温度差这样的性质是公知的。因此，控制部281利用该性质，以对由温度检测部TS检测到的温度的测定值加上或者减去预定量(例如+2[℃])的方式来进行校正，并进行编码处理。在图5B以及图8B中也是同样地，但温湿度气压测定元件161、温度测定元件161a优选配置在与配置(安装)有发热部件(例如CPU、A/D转换器)的位置隔开的位置(例如麦克风基板133的端部侧)。

另一方面，与温度相比，作为声速Vs的变化因素的影响程度较小的湿度以及气压的值使用初始设定值即可。例如在指向性控制系统10的初始设定时，预先测定平均的湿度以及气压的值，将通过用户的操作从操作部32输入的湿度以及气压的值存储到存储器38中。声速校正部34b在声速Vs的计算时，从存储器38中使用湿度以及气压的初始设定值。此外，湿度以及气压的值不限于初始设定时，也可以适当地变更为通过用户的操作从操作部32输入的值并存储到存储器38中。

图9A是示出从全方位麦克风阵列装置2k发送的数据包PKT的结构的第2例的图。发送部291生成例如在头部HD的存储区域中存储被编码的温度数据PDTa并在有效负载的存储区域中存储被编码的声音数据VD的数据包PKTa。

图9B是说明全方位麦克风阵列装置2k的动作步骤的第2例的流程图。在图9B的说明中，对与图6B的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。在图9B中，省略图6B所示的从步骤S4到步骤S7的处理，具体来说，发送部291在步骤S3之后，使用从控制部281取得的各种数据(具体来说，声音数据、温度数据)，来生成图9A所示的数据包PKTa并发送到指向性控制装置3、记录器装置4(S8a)。

图10A是说明对指向性控制装置3设定环境参数的数据的初始设定的动作步骤的一个例子的流程图。图10B是说明指向性控制装置3的动作步骤的第2例的流程图。图10C是示出在记录器装置4的记录器存储区域中存储的数据的第2例的图。

在图10A中，在通过用户的操作从操作部32输入湿度数据(例如预先测定出的湿度的初始设定值)的情况下(S21)，信号处理部33将在步骤S21中输入的湿度数据存储(保存)到存储器38中(S22)。另外，在通过用户的操作从操作部32输入气压数据(例如预先测定出的气压的初始设定值)的情况下(S23)，信号处理部33将在步骤S23中输入的气压数据存储(保存)到存储器38中(S24)。

在图10B的说明中，对与图7B的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。在图10B中，声速校正部34b在步骤S12之后，从存储器38读取湿度数据以及气压数据(例如在图10A所示的步骤S22、S24中保存的数据)(S17)，依照上述的数学式(4)，计算声音数据的指向性的形成所需的声速Vs(S15)。步骤S15之后的动作与图7B的步骤S16相同，因此省略说明。

如图10C所示，在记录器装置4的记录器存储区域中，从全方位麦克风阵列装置2发送的环境参数的测定值是温度数据以及时间戳，因此在每一个记录器中将温度数据、声音数据以及时间戳建立对应并存储。此外，也可以是，湿度数据以及气压数据在图10A所示的初始设定的动作步骤中不输入，而是采用在声速校正部34b的程序代码中作为常数预先写入的值。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第2例中，在碟状麦克风框体125的侧面部仅配置与温度检测部TS对应的温度测定元件161a，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3能够抑制在碟状麦克风框体125内配置的电子部件(例如CPU、A/D转换器)的发热所产生的影响，另外，在碟状麦克风框体125的内部的温度处于平衡状态的情况下，利用碟状麦克风框体125的内部温度与外部温度的差分值大致恒定的性质，以与上述的差分值相应的预定量(例如+2[℃])对测定出的温度数据进行校正，从而能够计算准确的声速。

(声速Vs的计算的第3例)

另外，在本实施方式中，也可以是全方位麦克风阵列装置2计算声速Vs(参照图11A)。全方位麦克风阵列装置2将全方位麦克风阵列装置2自身计算出的声速Vs，或者通过计算而得到的声速Vs与预定基准值(例如340[m/s])的差分值发送到指向性控制装置3、记录器装置4(参照图11B以及图11C)。

图11A是示出全方位麦克风阵列装置2ka的内部结构的第3例的框图。图11B是示出从全方位麦克风阵列装置2ka发送的数据包PKTb的结构的第3例的图。图11C是说明全方位麦克风阵列装置2ka的动作步骤的第3例的流程图。在图11A的说明中，对于与图4所示的全方位麦克风阵列装置2的各部分相同的结构，附加相同的标号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。在图11A中，针对图4所示的全方位麦克风阵列装置2，进一步追加声速转换部301。

声速转换部301使用温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS的输出(即，温度数据、湿度数据、气压数据)，并依照上述的数学式(4)～(6)，来计算声音数据的指向性的形成所需的声速Vs并输出到控制部281。控制部281对所输入的数字的声音信号以及从声速转换部301输出的声速Vs的数据进行编码处理并输出到发送部291。

发送部291生成例如在头部HD的存储区域中存储被编码的声速数据VsDT并在有效负载的存储区域中存储被编码的声音数据VD的数据包PKTb(参照图11B)。

另外，在图11C的说明中，对与图6B的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。在图11C中，声速转换部301在步骤S1之后，取得由温度检测部TS检测到的全方位麦克风阵列装置2的周围的温度的测定值、由湿度检测部HS检测到的全方位麦克风阵列装置2的周围的湿度的测定值、由气压检测部AS检测到的全方位麦克风阵列装置2的周围的气压的测定值(S2a、S4a、S6a)。

声速转换部301使用在步骤S2a、S4a、S6a中取得的温度数据、湿度数据、气压数据，并依照上述的数学式(4)～(6)，来计算声音数据的指向性的形成所需的声速Vs并输出到控制部281(S15a)。控制部281将通过声速转换部301计算出的声速Vs的数据输出到发送部291并指示将声速数据附加到数据包PKT中(S18)。发送部291使用从控制部281取得的各种数据(具体来说，声音数据、声速数据)，来生成图11B所示的数据包PKTb并发送到指向性控制装置3、记录器装置4(S8a)。

此外，全方位麦克风阵列装置2ka既可以将声速Vs的计算值包含在数据包PKTb中并发送到指向性控制装置3、记录器装置4，也可以将声速Vs的计算值与预定基准值的差分值包含在数据包PKTb中并发送到指向性控制装置3、记录器装置4。在这种情况下，指向性控制装置3使用预定基准值与差分值来计算声速Vs。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第3例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的全方位麦克风阵列装置2ka能够使用环境参数(例如温度、湿度、气压)的测定值来计算声速Vs，将声速Vs的计算值或者声速Vs的计算值与声速的预定基准值(例如340[m/s])的差分值发送到指向性控制装置3、记录器装置4，因此指向性控制装置3采用使用环境参数的测定值来计算的声速Vs与预定基准值的差分值来对声速Vs进行校正，因此通过取得使用环境参数的测定值来计算的声速值与预定基准值的差分值，能够简单地进行声速的校正。另外，全方位麦克风阵列装置2ka在发送声速Vs的计算值与声速的预定基准值(例如340[m/s])的差分值的情况下，能够减少发送对象的数据量，因此能够减少取得指向性控制装置3在校正声速时需要的数据所需的时间。

(声速Vs的计算的第4例)

另外，在本实施方式中，也可以是，在除了上述的作为环境参数的温度、湿度、气压以外，还考虑风的风向以及风速的基础上，计算声速Vs(参照图12A以及图12B)。图12A是从竖直方向的下侧观察在安装有x方向风速计321aa、321ab以及y方向风速计321ba、321bb的全方位麦克风阵列装置2kb的碟状麦克风框体125中嵌入摄像装置C11的情形的俯视图。图12B是示出全方位麦克风阵列装置2kb的内部结构的第4例的框图。

在图12A的说明中，对与图5A的说明不同的内容进行说明，对相同的内容省略说明。进而，在图12B的说明中，对与图4的说明相同的结构附加相同的标号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。具体来说，在全方位麦克风阵列装置2kb中，针对图4所示的全方位麦克风阵列装置2，还设置有能够检测正交的2轴(x方向、y方向)上的风的风向以及风速的一对x方向风速计321aa、321ab以及一对y方向风速计321ba、321bb。

一个x方向风速计321aa(或者321ab)对与x方向平行地配置的另一个x方向风速计321ab(或者321aa)发送超声波。另一个x方向风速计321ab(或者321aa)接收从一个x方向风速计321aa(或者321ab)发送的超声波。

一个y方向风速计321ba(或者321bb)对与y方向平行地配置的另一个y方向风速计321bb(或者321ba)发送超声波。另一个y方向风速计321bb(或者321ba)接收从一个y方向风速计321ba(或者321bb)发送的超声波。

风向风速检测部311基于x方向风速计321aa、321ab的输出以及y方向风速计321ba、321bb的输出，检测全方位麦克风阵列装置2kb的周围的风的风向以及风速，将风的风向以及风速的测定值输出到控制部281。此外，风向风速检测部311、x方向风速计321aa、321ab以及y方向风速计321ba、321bb中的风的风向以及风速的测定方法是公知技术，因此省略详细的说明。

控制部281取得温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS，风向风速检测部311的各测定值并输出到发送部291，指示将各测定值数据包PKT(参照图6A)附加。发送部291使用从控制部281取得的各种数据(具体来说，声音数据、温度数据、湿度数据、气压数据、风向以及风速的数据)，来生成图6A所示的数据包PKT并发送到指向性控制装置3、记录器装置4。

在此，参照图13A来说明使用风的风向以及风速的声速Vs的校正。图13A是关于从全方位麦克风阵列装置2kb观察时向()的方向发出目标声音并且风从x-y平面的+x方向吹来的情况下的声速的变化的说明图。

在从全方位麦克风阵列装置2kb观察时目标声音(例如人HM的发出的声音“”)存在于()的方向(收音方向)上，并且风从x-y平面的+x方向吹来的情况下，声速Vs与风速Vw的收音方向矢量分量相应地变化。因此，如数学式(7)所示，对使用温度数据、湿度数据、气压数据来计算的声速Vs(参照数学式(4))加上或者减去与风向以及风速Vw相应的速度。数学式(7)的右边的第1项是依照数学式(4)计算的风速Vs。

图13B是说明指向性控制装置3的动作步骤的第4例的流程图。在图13B中，说明使用从全方位麦克风阵列装置2kb发送的数据包PKT中所包含的环境参数的测定值即温度数据、湿度数据、气压数据、风向以及风速的数据来对风速Vs进行校正而计算风速Vs’的处理。

在图13B中，对与图7B所示的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。在指向性控制装置3中，声速校正部34b在步骤S14之后，使用温度数据、湿度数据、气压数据，计算声音数据的指向性的形成所需的声速Vs(S15b)。进而，声速校正部34b从全方位麦克风阵列装置2kb发送的数据包PKT中提取风向以及风速的数据(S19)。在步骤S19之后，通过用户的操作从操作部32输入指向方向(即，图13A所示的收音方向())之后(S25)，声速校正部34b使用在步骤S19中提取的风向以及风速的数据、在步骤S25中输入的指向方向()，依照数学式(7)，计算风速Vs’(S26)。步骤S26之后的动作与图7B的步骤S16相同，因此省略说明。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第4例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3使用作为环境参数的温度、湿度、气压的各测定值的数据与全方位麦克风阵列装置2kb的周围的风的风向以及风速的测定值的数据，来将声速Vs校正为声速Vs’，因此即使在将全方位麦克风阵列装置2kb设置在容易受到风的影响的地点(例如室外、空调和通风口附近)的情况下，在不仅考虑到环境参数的测定值(温度数据、湿度数据、气压数据)还考虑到风向以及风速的测定值的基础上，也能够准确地计算声速。

(声速Vs的计算的第5例)

另外，在本实施方式中，也可以是，全方位麦克风阵列装置2只在作为环境参数的温度、湿度、气压的各测定值中对于各个值观察到预定量以上的变化的情况下，将观察到预定量以上的变化的环境参数的测定值发送到指向性控制装置3、记录器装置4(参照图14A)。图14A是说明全方位麦克风阵列装置2的动作步骤的第5例的流程图。在图14A的说明中，对与图6B的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图14中，在全方位麦克风阵列装置2中，控制部281判定在步骤S2中取得的温度数据是否存在与温度数据相应的预定量(例如1[℃])以上的变化(S31)，在存在预定量以上的变化的情况下(S31“是”)，将表示在步骤S2中取得的温度的测定值的温度数据输出到发送部291并指示将温度数据附加到数据包PKT中(S3)。另一方面，在不存在预定量以上的变化的情况下(S31“否”)，控制部281的处理前进到步骤S4。

另外，控制部281判定在步骤S4中取得的湿度数据是否存在与湿度数据相应的预定量(例如10[％])以上的变化(S32)，在存在预定量以上的变化的情况下(S32“是”)，将表示在步骤S4中取得的湿度的测定值的湿度数据输出到发送部291并指示将湿度数据附加到数据包PKT中(S5)。另一方面，在不存在预定量以上的变化的情况下(S32“否”)，控制部281的处理前进到步骤S6。

同样地，控制部281判定在步骤S6中取得的气压数据是否存在与气压数据相应的预定量(例如0.1[气压])以上的变化(S33)，在存在预定量以上的变化的情况下(S33“是”)，将表示在步骤S6中取得的气压的测定值的气压数据输出到发送部291并指示将气压数据附加到数据包PKT中(S7)。另一方面，在不存在预定量以上的变化的情况下(S33“否”)，控制部281的处理前进到步骤S8。步骤S8的处理的说明与图6B相同，因此省略说明。

图14B是说明指向性控制装置3的动作步骤的第5例的流程图。在图14B的说明中，对与图7B的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图14B中，在步骤S11之后，声速校正部34b判定在步骤S11中通信部31接收到的数据包PKT中是否包括温度数据(S41)，在判定为包括温度数据的情况下(S41“是”)，提取温度数据并保存到存储器38中(S12、S27)。另一方面，在不包括温度数据的情况下(S41“否”)，声速校正部34b取得在存储器38中保存的温度数据(即，没有预定量以上的变化的上次测定时的温度数据)(S42)。

另外，声速校正部34b判定在步骤S11中通信部31接收到的数据包PKT中是否包括湿度数据(S43)，在判定为包括湿度数据的情况下(S43“是”)，提取湿度数据并保存到存储器38中(S13、S22)。另一方面，在不包括湿度数据的情况下(S43“否”)，声速校正部34b取得在存储器38中保存的湿度数据(即，没有预定量以上的变化的上次测定时的湿度数据)(S44)。

同样地，声速校正部34b判定在步骤S11中通信部31接收到的数据包PKT中是否包括气压数据(S45)，在判定为包括气压数据的情况下(S45“是”)，提取气压数据并保存到存储器38中(S14、S24)。另一方面，在不包括气压数据的情况下(S45“否”)，声速校正部34b取得在存储器38中保存的气压数据(即，没有预定量以上的变化的上次测定时的气压数据)(S46)。步骤24或者步骤S46之后的动作与图7B所示的步骤S15之后的动作相同，因此省略说明。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第5例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3只在周期性地测定到的作为环境参数的温度、湿度、气压的各测定值产生与各自相应的预定量以上的变化的情况下，使用变更后的环境参数的测定值来对声速进行校正，因此在周围的环境参数不会频繁地变化的环境下，能够减少声速的校正次数，能够减轻声速的校正所需的处理负荷。

(声速Vs的计算的第6例)

另外，在本实施方式中，也可以是，全方位麦克风阵列装置2只在从测定作为环境参数的温度、湿度、气压起经过恒定时间的情况下，将作为环境参数的测定值的温度数据、湿度数据、气压数据发送到指向性控制装置3、记录器装置4(参照图15)。图15是说明全方位麦克风阵列装置2的动作步骤的第6例的流程图。在图15的说明中，对与图6B的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图15中，控制部281在步骤S1中取得声音数据之后，判定从温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS分别测定温度、湿度、气压起是否经过恒定时间(S50)。只有在经过恒定时间的情况下(S50、“是”)，在全方位麦克风阵列装置2的动作中进行从步骤S2到步骤S7的处理(参照图6B)。另一方面，在没有经过恒定时间的情况下(S50“否”)，省略从步骤S2到步骤S7的处理，而进行步骤S8的处理。此外，指向性控制装置3的动作与上述的图14B所示的流程图的各动作相同，因此省略说明。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第6例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3直到从进行环境参数即温度、湿度、气压的测定起经过恒定时间，才进行接下来的测定，因此在周围的环境参数不会频繁地变化的环境下，使作为环境参数的温度、湿度、气压的测定次数至少小于声速变化的次数，因此能够减少声速的校正次数，能够减轻声速的校正所需的处理负荷。

此外，当在动作开始时没有环境参数信息的情况下，指向性控制装置3根据在存储器38中预先设定的基准声速来计算指向方向即可。

(第2实施方式)

图16A是示出第2实施方式的指向性控制系统10A的系统结构的框图。图16A所示的指向性控制系统10A是在图1所示的指向性控制系统10中进一步追加环境参数测定装置EPM而得到的结构，环境参数测定装置EPM以外的结构与图1所示的各部分的结构相同，因此省略说明。

图16B是示出例如设置在室外的环境参数测定装置EPM的一个例子的图。在环境参数测定装置EPM中，在框体BD设置有通气孔WH。另外，在框体BD连接有能够测定风的风向以及风速的风向风速计WDV。在框体BD内例如配置有包括图4所示的温度检测部TS、湿度检测部HS、气压检测部AS在内的温湿度气压测定元件161(未图示)。因此，在本实施方式中，通过分体设置的环境参数测定装置EPM来测定温度数据、湿度数据、气压数据、风的风向以及风速的数据，来代替如第1实施方式那样地在全方位麦克风阵列装置2中测定温度数据、湿度数据、气压数据的结构。

(声速Vs的计算的第7例)

图17A是说明指向性控制装置3的动作步骤的第7例的流程图。图17B是示出在图17A所示的记录器装置4的记录器存储区域中存储的数据的一个例子的图。图17C是示出在图17A所示的指向性控制装置的存储区域中存储的数据的一个例子的图。在图17A的说明中，对与图7B所示的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图17A中，通信部31接收从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT中所包含的声音数据并输出到信号处理部33(S11)，进而，接收该数据包PKT中所包含的温度数据、湿度数据、气压数据、风的风向以及风速的数据并输出到信号处理部33(S51)。

声速校正部34b使用在步骤S12中提取的温度数据、在步骤S13中提取的湿度数据、在步骤S14中提取的气压数据，依照数学式(4)，计算声速Vs(S15)，并将计算出的声速Vs的数据保存到存储器38中(S52)。进而，声速校正部34b提取在步骤S51中从通信部31取得的风的风向以及风速数据并保存到存储器38中(S53、S54)。

在步骤S11之后，在通过用户的操作从操作部32输入指向方向(即，图13A所示的收音方向())之后(S25)，声速校正部34b使用在步骤S52中保存到存储器38中的声速Vs的数据、在步骤S54中保存到存储器38中的风向以及风速的数据，依照数学式(7)，将声速Vs校正为声速Vs’(S55)。步骤S55之后的处理与图7B所示的步骤S16相同，因此省略说明。

如图17B所示，在本实施方式的记录器装置4的记录器存储区域中，从全方位麦克风阵列装置2发送的数据是时间戳以及声音数据，因此在每一个记录器中，将声音数据以及时间戳建立对应并存储。

如图17C所示，在本实施方式的指向性控制装置3的存储器38的存储区域中，从全方位麦克风阵列装置2发送的数据是作为环境参数的测定值的温度数据、湿度数据、气压数据、风的风向以及风速的数据、时间戳。因此，在每一个记录器中，将温度数据、湿度数据、气压数据、风的风向以及风速的数据以及时间戳建立对应并存储。此外，由于在记录器装置4和指向性控制装置3中存储的数据通过时间戳而建立对应，因此，当指向性控制装置3取得在记录器装置4中存储的声音数据并从扬声器装置37输出时，从记录器装置4取得具有相同的时间戳的声音数据。

根据以上所述，在本实施方式的指向性控制系统10A中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3使用由环境参数测定装置EPM测定出的环境参数即温度、湿度、气压、风的风向以及风速的各测定值的数据来将声速Vs校正为声速Vs’，因此即使在全方位麦克风阵列装置2kb设置在容易受到风的影响的地点(例如室外、空调和通风口附近)的情况下，在不仅考虑到环境参数的测定值(温度数据、湿度数据、气压数据)还考虑到风向以及风速的测定值的基础上，也能够准确地计算声速。

另外，在全方位麦克风阵列装置2设置在室外的情况下，受到风的影响，不仅声速变化，声波的传播路径也发生弯曲，从而产生声源方向的误差，换言之，可以认为入射到全方位麦克风阵列装置2的各麦克风元件中的声波的入射角发生变化。

因此，例如，摄像装置C11基于通过摄像装置C11的摄像而得到的图像，推定从摄像装置C11到声源的距离，使用从摄像装置C11到声源的距离的推定值与校正后的声速Vs’来计算声波的传递时间并发送到全方位麦克风阵列装置2。全方位麦克风阵列装置2也可以使用从摄像装置C11发送到的传递时间，对入射到各麦克风元件的入射角进行校正。

(声速Vs的计算的第8例)

此外，在第1实施方式中，例如由于全方位麦克风阵列装置2设置在室内而没有大的环境变化，换言之，在作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据不易变化的环境的情况下，也可以在初始设定时输入作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据的平均值，使用该输入值来对声速进行校正(参照图18)。

图18是说明对指向性控制装置3设定环境参数的数据的初始设定的动作步骤的另一个例子的流程图。在图18的说明中，对与图10A所示的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图18中，在通过用户的操作从操作部32输入温度数据(例如预先测定出的温度的初始设定值)的情况下(S60)，信号处理部33将在步骤S60中输入的温度数据存储(保存)到存储器38中(S27)。声速校正部34b在步骤S24之后，使用在步骤S27、S22、S24中保存到存储器38中的温度数据、湿度数据、气压数据，依照数学式(4)，计算声音数据的指向性的形成所需的声速Vs(S15)。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第8例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3在周期性地测定到的环境参数的测定值与环境参数的预定的设定值(例如初始设定值)的差分低于预定值的情况下，不使用环境参数的测定值而使用预定的设定值来对声速进行校正，因此在周围的环境参数不会频繁地变化的环境下(例如室内)，能够减少声速的校正次数，能够减轻声速的校正所需的处理负荷。

(声速Vs的计算的第9例)

另外，在初始设定时预先输入作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据的初始设定值，而全方位麦克风阵列装置2在收音时的环境与初始设定时相比发生较大变化的情况下，声速校正部34b也可以使用通过用户的操作从操作部32输入的作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据来计算声速Vs(校正)(参照图19)。图19是说明指向性控制装置3的动作步骤的第9例的流程图。在图19的说明中，对与图7B所示的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图19中，通信部31接收从全方位麦克风阵列装置2发送的数据包PKT(即，声音数据、温度数据、湿度数据、气压数据以及时间戳)并输出到信号处理部33(S61)。此外，在步骤S61中通信部31接收到的数据包PKT中，也可以省略温度数据、湿度数据、气压数据。

关于声速校正部34b，在步骤61之后通过用户的操作从操作部32输入了作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据的情况下(S62“是”)，声速校正部34b取得温度数据、湿度数据、气压数据的输入值(S63)，依照数学式(4)～(6)，计算声速Vs(S64)。

另一方面，在并未通过用户的操作从操作部32输入作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据的情况下(S62“否”)，声速校正部34b取得在存储器38中预先存储的温度数据、湿度数据、气压数据的预定的设定值(例如初始设定值)(S65)，依照数学式(4)～(6)，计算声速Vs(S66)。步骤S64或者步骤S66之后的处理与图7B所示的步骤S16相同，因此省略说明。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第9例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3只在从操作部32输入作为环境参数的测定值的温度数据、湿度数据、气压数据的情况下，使用温度数据、湿度数据、气压数据的输入值来对声速Vs进行校正，因此例如在周围的环境参数不会频繁地变化的环境下，有时基于用户的判断，不输入环境参数的测定值，因此与使用环境参数的周期性的测定值来对声速进行校正的情况相比，能够减少声速的校正次数，能够减轻声速的校正所需的处理负荷。

(第3实施方式)

图20是示出第3实施方式的指向性控制系统10B的系统结构的框图。图20所示的指向性控制系统10B是在图1所示的指向性控制系统10中进一步追加作为数据库部的一个例子的外部数据库EXDB而得到的结构，外部数据库EXDB以外的结构与图1所示的各部分的结构相同，因此省略说明。外部数据库EXDB是将作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据、风向以及风速的数据与每个地域以及时间戳(即，测定日期时间、测定时刻)建立对应并进行管理以及保存的数据库。

(声速Vs的计算的第10例)

图21A是说明指向性控制装置3的动作步骤的第10例的流程图。图21B是示出在图20所示的记录器装置4的记录器存储区域中存储的数据的一个例子的图。图21C是示出在图20所示的指向性控制装置3的存储区域中存储的数据的一个例子的图。在图21A的说明中，对与图7B所示的各动作相同的动作附加相同的步骤编号并简化或者省略说明，而对不同的内容进行说明。

在图21A中，通信部31接收从全方位麦克风阵列装置2或者记录器装置4发送到的数据包PKT(即，声音数据以及时间戳)并输出到信号处理部33(S61)。

声速校正部34b提取在步骤S61中从通信部31取得的时间戳(S71)，从外部数据库EXDB取得并读取与该时间戳对应的温度数据、湿度数据、气压数据、风向以及风速的数据(S72)。声速校正部34b使用在步骤S72中读取的温度数据、湿度数据、气压数据，依照数学式(4)～(6)，计算声速Vs(S15)。声速校正部34b将在步骤S15中计算出的声速Vs保存到存储器38中(S52)。

进而，声速校正部34b提取在步骤S72中读取的风向以及风速的数据(S73)，并将风向以及风速的数据保存到存储器38中(S54)。声速校正部34b依照数学式(7)，将在步骤S52中保存到存储器38中的声速Vs校正为声速Vs’(S74)。步骤S74之后的处理与图7B所示的步骤S16相同，因此省略说明。

如图21B所示，在本实施方式的记录器装置4的记录器存储区域中，从全方位麦克风阵列装置2发送的数据是时间戳以及声音数据，因此在每一个记录器中，将声音数据以及时间戳建立对应并存储。

如图21C所示，在本实施方式的指向性控制装置3的存储器38的存储区域中，是使用从外部数据库EXDB取得的数据而在步骤S15中计算出的声速Vs、以及从外部数据库EXDB取得的风向以及风速的数据、时间戳。因此，在每个记录器中，将声速Vs的数据、风向以及风速的数据以及时间戳建立对应并存储。此外，在记录器装置4与指向性控制装置3中存储的数据通过时间戳而建立对应，因此，当指向性控制装置3取得在记录器装置4中存储的声音数据并从扬声器装置37输出时，从记录器装置4取得具有相同的时间戳的声音数据。

根据以上所述，在声速Vs的计算的第9例中，作为本发明的声速校正装置的一个例子的指向性控制装置3，从将作为环境参数的温度数据、湿度数据、气压数据、风向以及风速的数据的每个地域的测定值与测定日期时间、测定时刻建立对应并存储的外部数据库EXDB中，取得与全方位麦克风阵列装置2的设置位置对应的环境参数的测定值，因此能够使用全方位麦克风阵列装置2在收音时的周围的环境参数的测定值来计算准确的声速。

以上，参照附图说明了各种实施方式，但本发明当然不限定于上述例子。可以理解为，只要是本领域技术人员，显然能够想到在权利要求书所记载的范畴内的各种的变更例或者修正例，关于这些变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范围内。

本发明作为至少取得从麦克风阵列装置观察时在特定的方向上的声源所发出的声音在收音时的周围的温度、湿度、气压，计算准确的声速，从而抑制指向性的形成精度的劣化的声速校正装置而发挥作用。

Claims (11)

1.一种声速校正装置，包括：

环境参数取得部，取得对从声源发出的声音进行收音的收音部的周围的环境参数的测定值；以及

声速校正部，使用通过所述环境参数取得部取得的所述收音部的周围的环境参数的测定值，对形成向指向方向的指向性所使用的所述声音的声速进行校正，所述指向方向从所述收音部朝向所述声源。

2.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括测定所述环境参数的环境参数测定部，

在容纳所述收音部的收音部容纳框体的侧面部设置有通气孔，

所述环境参数测定部配置在所述收音部容纳框体的所述通气孔附近的侧面部。

3.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括测定所述环境参数的环境参数测定部，

所述环境参数测定部配置在容纳所述收音部的收音部容纳框体的侧面部，

所述声速校正部对通过所述环境参数测定部测定出的所述环境参数的测定值进行预定量校正。

4.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括测定所述环境参数的环境参数测定部，

所述声速校正部采用所述声速的预定基准值来对所述声速进行校正，所述声速的所述预定基准值使用通过所述环境参数测定部测定出的所述环境参数的测定值来计算。

5.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括周期性地测定所述环境参数的环境参数测定部，

所述声速校正部在通过所述环境参数测定部测定出的所述环境参数的测定值发生了预定量以上的变化的情况下，使用变更后的所述环境参数的测定值，对所述声速进行校正。

6.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括周期性地测定所述环境参数的环境参数测定部，

所述声速校正部在从所述环境参数测定部测定所述环境参数起经过了预定时间的情况下，使用通过所述环境参数测定部测定出的所述环境参数的测定值，对所述声速进行校正。

7.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括周期性地测定所述环境参数的环境参数测定部，

所述声速校正部在所述环境参数测定部对所述环境参数的测定值与所述环境参数的预定的设定值的差分低于预定值的情况下，使用所述环境参数的初始设定值，对所述声速进行校正。

8.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括操作部，该操作部受理所述环境参数的测定值的输入，

所述声速校正部在从所述操作部输入了所述环境参数的测定值的情况下，使用所述环境参数的输入值，对所述声速进行校正。

9.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

所述环境参数取得部从按照每个地域存储所述环境参数的测定值的数据库部中，取得与所述收音部的设置位置对应的所述环境参数的测定值，

所述声速校正部使用从所述数据库部取得的所述环境参数的测定值，对所述声速进行校正。

10.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

所述环境参数至少包括温度、湿度、气压中的温度。

11.根据权利要求1所述的声速校正装置，其中，

还包括：环境参数测定部，测定所述环境参数；以及

风向风速测定部，测定所述收音部的周围的风的风向以及风速，

所述声速校正部使用通过所述环境参数测定部测定出的所述环境参数的测定值以及通过所述风向风速测定部测定出的所述风向以及风速的测定值，对所述声音进行校正。