CN1610449A - 扩音设备、再现设备及图像获取设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扩音设备、一种再现设备及一种图像获取设备。本发明的扩音设备可应用于摄影机中，该摄影机包括用于显示像机所摄画面的面板式取景器、用于指定取景器所显示的画面的预期位置的触摸面板、用于根据由触摸面板所指定的位置确定实际画面的方向确定电路、具有多个用于采集来自像机所摄画面的声音的扩音器单元的扩音器件，以及用于产生声音方向性信号的方向性生成电路，扩音器件借助该方向性信号对来自确定电路所确定的方向的声音进行采集。

Description

扩音设备、再现设备及图像获取设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2003年10月20日向日本专利局提交的第2003-359769号日本优先权文件的优先权，该文件结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种扩音设备、一种再现设备及一种图像获取设备。

背景技术

近几年投放市场的诸如摄像机和数码相机的大部分便携式视频/音频记录和再现设备都具有面板式取景器，已成像画面及正在成像的画面可通过该取景器进行监控。面板式取景器与传统的内置式取景器(意即，一种用户用眼睛通过其观察对象的取景器)相比具有更高的可视性能，这是由于面板式取景器使得用户在他或她不是非常靠近面板式取景器的情况下，仍然可以轻松地观察画面。

一些视频/音频记录及再现设备将面板式取景器与输入器件结合使用，用户可通过该输入器件输入多种操作键。具体而言，当用户用手指或笔尖触摸面板的显示屏时，用户可以对出现在显示屏上的画面、图标、或类似物体进行选定，以便输入预期信息。这类面板通常被称为触摸面板。

具体说来，当用户直接指定了面板上所显示的画面的一部分时，对成像对象的聚焦和曝光可被选择性且最优化地进行，或者说再现对象可以以指定对象为中心进行放大。因此，用户可以对预期对象进行最优化的成像及再现。该项技术已在由本专利申请的申请人提交的已公开专利申请中披露，并且该申请被作为下文列出的专利文献1进行参考。

近年来，在摄影机体积变小的同时，其功能数量反而得到了增加和提高。也就是说，除了镜头、取景器、电池、记录介质插槽、远端控制器光接收部分等器件以外，这些摄影机还具备了多种操作键、输入及输出端子等等，它们遍布于摄影机的整个外表面。当然，其中还包括有内置式扩音器。

除此之外，当前大多数摄影机都具有旋转面板式取景器。该取景器与传统的内置式取景器(意即，一种用户可用眼睛通过其观察物体的取景器)相比具有更高的可视性能，这是由于旋转面板式取景器允许用户轻松地在远离该旋转面板式取景器的位置上观察对象。此外，由于旋转面板式取景器允许用户根据对象的图像获取角度来改变面板角度，因此，凭借前文所述的优点，旋转面板式取景器得到了广泛的认可。

另一个先前已经公开的专利申请(例如由另一家公司提交的下文所列的专利文献2)披露了一种在图像获取设备的大屏幕显示单元中设置扩音器单元的技术。该在先专利申请涉及一种开/合式面板取景器。此外，如该现有技术专利申请的实施例中所披露的，在开/合式面板取景器的顶端(或底端)设置有扩音器。该扩音器通过其开/合操作进行机械补偿。相比之下，根据本专利申请，扩音器位于开/合旋转式面板取景器的背面。此外，根据本发明，扩音器的方向性可以相对于面板取景器的旋转进行电学补偿。

专利文献1：日本专利公开专利第HEI9-116792号

专利文献2：日本专利公开专利第2000-152049号

发明内容

一直以来希望有一种对从画面的对象中发出的声音或语音进行选择性优化、并且连同已进行优化的声音或语音一起对画面进行成像和重现的技术，但这种技术目前尚未开发出来。

因此，本发明通过将前述定位器件与扩音器件结合而提出了一项新的功能。因此，由于扩音器(microphone，麦克风)的方向性被指向用户指定的画面的位置，并且相关电路的音频电平得到了优化，因此对象可以连同已优化的声音和语音一起进行成像和再现。

另外，即使将摄影机的内置扩音器设置于特定的位置上，该位置应满足其周围部分光滑、用户在对对象成像的同时不会轻易触碰到扩音器，并且该位置为非声学盲区，但由于摄影机变得越来越小，因此在其上找到适合扩音器的空间变得十分困难。

另外，当扩音器位于摄影机的上表面时，正向的声音灵敏度就会下降。在这种情况下，更多的冗余声音反而比来自目标对象的声音更易于被记录下来。另一方面，当扩音器位于摄影机的前表面时，具有镜筒及其他器件的非平滑前表面会在声学范畴内遮挡住扩音器，这样会影响到扩音器的声学特性。当扩音器突出于摄影机机体时，这种折衷虽然可以得到优良的声学特性，但摄影机的便携性则会因机体体积增大而降低。

因此，根据前述的观点，进行了本发明的一个方面。本发明的一个方面在于借助设置在旋转面板式取景器的背面上的内置扩音器来解决前述问题。

为了解决前述问题并实现前述目的，本发明为一种扩音设备，包括：图像获取装置，具有至少一个图像拾取器件和一个图像获取光学系统；显示装置，用于显示由所述图像获取装置所获取的画面；定位装置，用于对显示装置所显示的画面的预期部分进行定位；确定装置，用于根据由所述定位装置所指定的位置确定实际画面的方向；声音采集装置，具有多个用于采集声音的扩音器单元，该声音来自于由所述图像获取装置所获取的画面；以及方向性生成装置，用于生成声音方向性信号，所述声音采集装置借助该信号对来自于由所述确定装置所确定的方向的声音进行采集。

此外，本发明为一种再现设备，包括：声音再现装置，用于再现多个音频信号，该信号由声音收集装置的多个扩音器单元所采集并被记录于音频记录装置中；显示装置，用于再现并显示由图像获取装置获得并被画面记录装置记录的画面；定位装置，用于对由所述显示装置显示的画面的预期部分进行定位；确定装置，用于根据由所述定位装置所指定的位置确定成像画面的方向；以及方向性生成装置，用于在由所述确定装置所确定的方向上生成由所述声音再现装置所再现的声音的声音方向性信号。

一般说来，对输入画面进行聚焦控制和曝光控制，并且通过操作触摸面板对预期再现画面进行提取/放大。与此相反，依据本发明，可将对应于所指出的画面的对象产生的声音或语音提取出来，并且，可在画面获取以及再现时对所提取的声音或语音电平进行优化。

此外，本发明为一种图像获取设备，包括：图像获取装置，具有至少一个图像拾取器件和一个图像获取光学系统；显示装置，用于显示由所述图像获取装置所获取的画面；以及声音采集装置，具有设置在所述显示装置的画面显示表面的背面上的扩音器单元，其中，所述显示装置可与所述声音采集装置一起旋转。

这样，由于内置扩音器位于新式标准摄影机的标准旋转液晶面板式取景器的背面，因此多个扩音器单元可以不受限制地按其排列进行设置。除此之外，扩音器的声音特性也可以得到改善。而且，机械噪声对扩音器的影响可以得到抑制。并且，由面板的旋转造成的扩音器方向性的变化也可以得到电学补偿。

根据本发明的第一方面，当用户在嘈杂的环境中(例如，环境中有多人同时讲话)摄像时，通过指定用户正在成像的画面，预期对象发出的声音或语音可以被提取出来并得到输出。此外，用户无需总将需要提取语音的对象置于画面中央。举例来说，用户在多种情况下都会为排成一行的人群摄像，如果仅需要站在一端的人发出的声音，则其声音也能够被提取出来。

根据本发明的第二方面，由于用户可以像选择画面一样在面板上指定对象，因而可实现一种易于使用并具有高度可操作性的用户界面。

根据本发明的第三方面，实际对象的位置可以根据镜头视角信息、利用已成像画面精确地计算得出。此外，实际对象的位置可以根据变焦镜头的任意变焦位置计算出来。

根据本发明的第四方面，作为一类方向性变化装置，加入阵列式扩音器的输出的延时的延时添加系统得到了运用。然而，方向性变化装置不限定于该延时添加系统。

根据本发明的第五方面，当由预期对象中提取的声音或语音输出电平低于环境声音的平均输出电平时，由预期对象中提取的声音或语音输出电平可以得到提高。相反地，当由预期对象中提取的声音或语音输出电平高于环境声音的平均输出电平时，由预期对象中提取的声音或语音输出电平可以得到降低。因此，由预期对象中提取的声音或语音的输出电平可以得到优化。这样，用户总是可以清晰地听到提取的声音及语音。此外，尽管用户时常会指定面板上不同的位置，但声音电平却不会随之而发生改变。

根据本发明的第六方面，由于预期对象的声音或语音可以从已记录的再现画面中自由地提取出来，因此用户可以不受已获取的画面的限制而反复对预期对象的声音或语音进行检查。

根据本发明的另一方面，用户可以从再现画面中获得与已获取的画面相同的效果。在用户可以如专利文献1中所说的那样指定被聚焦及光学曝光的画面的同时，用户还可以根据本发明来提取声音。于是，画面的声音及对象的图像均可得到优化。此外，画面还可以被有效地定向。

根据本发明的另一方面，由于扩音器位于小型摄影机上较大的旋转面板的背面，因此多个扩音器可按其排列不受限制而轻松地进行设置。除此以外，还能获得扩音器卓越的声音特性。更进一步说，由于面板可以转动，因此扩音器可以朝向目标对象。于是，扩音器可以远离摄影机的机体噪声。此外，要求多个扩音器单元的阵列式扩音器的方向性也可以被改变。另外，可以很容易地构建具有超级方向性的扩音器。

根据本发明的另一方面，除了非立体声特性以外，诸如立体声特性的多路输出也可以被轻松获得。

根据本发明的另一方面，由于阵列式扩音器的方向特性随着旋转面板式取景器的旋转角度发生电学改变，因此可构造一种方向特性不随面板旋转改变的扩音器。由于旋转面板的后表面是平坦的，因此可以获得边界扩音器效应。边界效应的含义如下文所述。即，当扩音器被直接放置于桌子、地板或类似物体的平坦表面上时，由于直达声的传输距离与来自扩音器单元所在的平坦表面的反射声的传输距离之间的差别很小，因此它们由于干扰产生的失真很小，并且频率特性也没有遭到破坏。从而，扩音器的性能得到了提高。此效应被称为边界效应。

附图说明

图1为示出电学电阻膜型触摸面板结构的实例的示意图；

图2为对触点及视角进行描述的示意图；

图3为对触点及扩音器方向进行描述的示意图；

图4为阵列式扩音器的第一原理图；

图5为阵列式扩音器的第二原理图；

图6为示出两路信号叠加后的频率特性的实例的示意图；

图7为示出定位扩音设备的第一实例的示意图；

图8为示出方向可变扩音器的第一实例的示意图；

图9为示出方向可变扩音器的第二实例的示意图；

图10为示出定位扩音设备的第二实例的示意图；

图11为示出方向可变扩音器的第三实例的示意图；

图12为示出摄影机的面板式取景器的实例的示意图；

图13为示出定位扩音设备的第三实例的示意图；

图14为示出摄影机的扩音器排列的第一实例的示意图；

图15为示出单声道方向性的实例的示意图；

图16为示出立体声方向性的第一实例的示意图；

图17为示出摄影机的扩音器排列的第二实例的示意图；

图18为示出立体声方向性的第二实施例的示意图；

图19为阵列式扩音器的第三原理图，其中，A表示没有加入延时的信号，B表示加入延时后的信号；

图20为示出摄影机的扩音器排列的第三实例的示意图；

图21为示出摄影机的扩音器排列的第四实例的示意图；

图22为示出方向可变扩音器的第三实例的示意图；

图23为示出方向可变扩音器的第一实例的示意图；

图24为示出方向可变扩音器的第二实例的示意图；

图25为示出可变延时装置的实例的示意图；

图26为对方向角/延时转换进行描述的第一示意图；

图27为对方向角/延时转换进行描述的第二示意图；以及

图28为示出方向角/延时转换的实例的示意图。

具体实施方式

下文将通过附图对本发明的实施例进行描述。如图12所示，大部分传统的家用摄影机121都具有面板式取景器124，该取景器可以从与变焦镜头123的光轴方向平行的闭合位置，展开至与光轴方向垂直的开启位置。该传统的家用摄影机121可不具有传统的目镜型取景器122。面板式取景器124由LCD(液晶显示屏)、背景灯等部分组成。为了达到高可视性，多数摄影机121的屏幕尺寸都在2.5至3.5英寸之间。

近年来，面板式取景器124可能已经配备有触摸面板，用户可以借助该面板选定画面及图标，并通过用户手指或笔尖触摸显示屏来输入预期信息。摄影机121的触摸面板是一种定位器件，用户可借助该器件选定画面中的对象。如专利文献1中所披露的那样，当用户指定出现在触摸面板上的画面的一个部分时，所指定画面的聚焦控制及曝光控制即被优化执行。此外，当用户指向再现画面时，该画面可以以指定画面为中心进行放大。于是，用户可以最优化地对对象的预期画面进行成像或再现。

为了把定位器件与扩音器联系起来，将根据本发明对其组成技术进行描述。触摸面板是这样一种器件，其对用户在触摸面板上指定的位置就行检测，之后将所检测到的位置转换为电压数值或类似参量，然后将转换的电压数值进行输出。通过例如电学电阻膜对该位置进行检测(为简化，以下写作“电阻膜”)。图1示出了电阻膜型触摸面板的结构。

电阻膜型触摸面板11具有两个透明的电阻膜1和2，它们彼此相对设置，并且在其两个面上均具有平行电极。选择开关SW 3使电源4的供电电压交替施加到该平行电极上。这两组平行电极垂直设置。因此，电阻膜1和2在X与Y方向上均具有电位分布。当选择开关SW 3使电源4的供电电压施加到上层电阻膜1(Y)中时，P点将会出现输入点。当1与2两个电阻膜接触时，上层电阻膜1(Y)的P点电位可由通过下层电阻膜2(X)的输出量Vy读出。

很快地，选择开关SW 3产生施加到下层电阻膜2(X)的电压。下层电阻膜2(X)上的P点电位，意即X方向的电位，可由穿过上层电阻膜1(Y)的输出量Vx读出。于是，当切换开关SW 3的切换时间周期与输入点接触时间周期相比足够短时，可借助于P点的X与Y电位对输入位置进行检测。

具有前文所述结构的触摸面板11设置在图12中示出的摄影机121或类似摄影机的面板式取景器124的显示屏上。当触摸面板11与取景器中出现的画面或图标进行合成时，触摸面板11可以如同选定图像或图标那样进行操作。

接下来，将参照图2对摄影机的触摸面板及视角进行描述。具有前述结构的面板式取景器124上所显示的画面以如下方式生成，即，利用诸如CCD(电荷耦合器件)的图像拾取器件，将通过诸如变焦镜头21或类似器件的光学系统的光学画面转换为电信号。于是，当变焦镜头21位于广角画面尺寸22中时，触摸面板11上的任意输入点P变为点Pw。与此相反，当变焦镜头21位于远视画面尺寸23中时，位于电阻膜型触摸面板11上的任意输入点P则变为点Pt。因而，当变焦镜头21移动时，视角将改变θ。因此，根据本发明，用户指定的对象的方向可根据变焦位置的有关信息进行补偿。

图4及图5为阵列式扩音器理论的示意图，下文将参照图4及图5对扩音器方向性改变方法的实例进行描述。图4中，四个扩音器43-1～43-4以间隔距离d成直线排列。扩音器43-1～43-3的输出分别经过延时电路44-1～44-3输入至加法电路45。加法电路45将延时电路44-1～44-3的输出及扩音器43-4输出进行叠加，继而获得输出46。延时电路44-1将其输入延时3T。延时电路44-2将其输入延时2T。延时电路44-3将其输入延时T。

假设振幅为A的正弦波由一个与各个扩音器均等距的声源A41输入，则所有扩音器的输出均为Asinωt。扩音器的输出通过延时电路44-1～44-3进行延时处理，再通过加法电路45进行叠加。于是，加法电路45将延时分别相差T的输入进行叠加。当两路延时相差T的正弦波进行叠加时，其结果由公式1给出。在公式1中，为了简单起见，我们假设A＝1。

[公式1]

       sinωt+sinω(t-T)＝2cos(πfT)·sin(ωt-πfT)

频率特性的实例在图6中由实线61绘出，其中纵轴表示公式1中振幅项2cos(πfT)的绝对值，横轴表示频率f通过延时差值T进行归一化的结果。图6中，当频率值为1/(2T)时，增益变为最小值零。当频率值为0或1/T时，增益变为最大值2。这些关系不断重复。例如，由于声速影响，T＝50[μs]对应的距离差约为17mm。频率从零开始增加时，振幅相应降低。在10kHz时，振幅变为零，在20kHz时，振幅重新变为最大值。也就是说，当振幅均为A的信号在几乎全部音频频带内进行叠加时，叠加信号的振幅并没有变为A的两倍，它反而降低了。振幅降低率与叠加信号的数量是成比例的。

图5示出了振幅均为A的正弦波以预定角度从声源B 51输入到扩音器的实例，该扩音器的排列方式与图4所示相同。

扩音器53-1的输出为Asinωt。延时电路54-1将Asinωt延时3T。到达扩音器53-2的声波相对到达扩音器53-1的声波Asinωt具有值为T的延时。于是，扩音器53-2的输出为Asinω(t-T)。延时电路54-1将Asinω(t-T)延时2T。

同样地，由于到达扩音器53-3的声波相对到达扩音器53-1的声波Asinωt具有值为2T的延时，因此扩音器53-3的输出为Asinω(t-2T)。延时电路54-3将Asinω(t-2T)延时T。于是，由于到达扩音器53-4的声波相对到达扩音器53-1的声波Asinωt具有值为3T的延时，因此扩音器53-4的输出为Asinω(t-3T)。当两路正弦波在同相位进行叠加时，则如虚线62所示，其振幅在全部音频频带内变为原来的两倍。于是，由于加法电路55将这些输出56在同相位进行叠加，合成振幅变为A的四倍。

图4及图5所示的阵列式扩音器具有对来自声源B 51的声波的方向选择特性。当延时T发生改变时，这些阵列式扩音器在任意方向角上产生方向性。图4与图5所示的扩音器数量及其排列在不违背前述理论的前提下可以发生改变。

借助于具有前述结构的阵列式扩音器，扩音器阵列31的可变方向性34可如图3中虚线所示进行变化，分别指向远视画面尺寸33的P1点及广角画面尺寸32的P2点，它们是依据触摸面板11上输入点P的位置及变焦镜头21的变焦位置计算得出的，因此，可实现最初的目的。

图7示出了根据本发明的定位扩音设备的第一实例，该实例将在下文中进行描述。CCD 71通过变焦镜头70输出视频信号。像机信号处理单元72将该视频信号转换为预定信号。面板驱动处理单元73生成触摸面板式取景器74所需的视频信号及同步信号，并将其提供给该触摸面板式取景器。触摸面板式取景器74输出定位信号。该定位信号再输入至扩音器方向性变化处理单元75中，其将在下文作以描述。

由变焦镜头70输出的变焦位置信号77及由阵列式扩音器76输入的多路扩音器信号被输入至扩音器方向性变化处理单元75中。扩音器方向性变化处理单元75处理的信号被AGC(自动增益控制器)79在预定信号电平下进行优化，并作为音频信号80输出。

在图8中，将对图7所示的扩音器方向性变化处理单元75进行描述。在扩音器方向性变化处理单元75中，图4与图5所描述的阵列式扩音器理论得到运用。阵列式扩音器76的输出量被输入至可变延时装置81中。可变延时装置81独立地对阵列式扩音器76的各路输出进行延时处理。延时处理改变了阵列式扩音器76的输出的延时时间周期，并且方向性在由方向角计算装置83利用变焦位置信号77与定位信号78计算得出的方向上达到最大。除此之外，加法电路82将经过延时的输出进行叠加。因此，位于特定方向角上的声音或语音得到了输出，该方向角为用户在触摸面板上所指定的方向角。

图9示出了方向性可变扩音器的第二实例。与图8中所示相比较，图9中多路音频输出，例如，双路立体声输出Rch及Lch均由阵列式扩音器76中获得。同于图8中的阵列式扩音器76的输出量被输入至Rch可变延时装置90及Lch可变延时装置91中。

立体声角求和装置94将新的方向角同方向角计算装置83计算得出的方向角进行相加，该方向角计算装置与图8所示相同。该立体声角求和装置94将延时时间周期输出至Rch可变延时装置90及Lch可变延时装置91中，在此延时时间周期时，方向性在方向角上达到了最大值。Rch可变延时装置90的输出通过加法电路92进行叠加。Lch可变延时装置91的输出通过加法电路93进行叠加。加法电路92及93分别输出Rch输出量95及Lch输出量96。

因此，在图9中，位于方向角中心的立体声音或立体语音可以被获取，该方向角由用户在触摸面板上指定。本实施例对双路输出的情况进行描述。或者，还可能会得到多于两路的输出量。

在前述实施例中，假定仅设置有一个阵列式扩音器。由于人脸的左右两边各长有一只耳朵，因此水平方向上的灵敏度要高于垂直方向上的灵敏度。通常说来，阵列式扩音器方向角的变化仅在水平方向上有效。既然如此，图1所示的触摸面板可只具有X方向。然而，如何加入垂直方向的话，可以获得更为精确的方向角。

因此，图10所示的定位扩音设备的第二实例中，设置有水平阵列式扩音器100及垂直阵列式扩音器101。扩音器方向变化处理单元102将水平阵列式扩音器100及垂直阵列式扩音器101的输出量进行处理。因此，用户在触摸面板上所指定的任意方向角上的声音或语音得到了输出。图10中，与图7相同的功能模块均采用相同的附图标记进行表示，对于它们的描述在此省略。

接下来，结合图11，将对图10中示出的扩音器方向性变化处理单元102进行描述。水平阵列式扩音器100的输出被输入至可变延时装置(水平方向)110中。垂直阵列式扩音器101的输出被输入至可变延时装置(垂直方向)111中。水平/垂直延时时间周期被输入至可变延时装置(水平方向)110及可变延时装置(垂直方向)111中，并且在由方向角计算装置113通过变焦位置信号77与定位信号78计算得出的方向上，方向性最强。可变延时装置(水平方向)110与可变延时装置(垂直方向)111的延时输出通过加法电路112进行叠加，并作为音频信号114进行输出。因此，获得了所需的信号。

接下来，在图13所示的定位扩音设备的第三实例中，将要描述对选择性进行选定的实例，该选择性是根据再现设备130所记录的多路音频信号132及变焦位置137所选定的。当再现设备130为用于数字视频(DV)格式带的记录及再现设备时，该设备可将多达四个通道的视频信号记录到磁带中。数字视频格式带还具有用于记录诸如变焦位置的辅助信息的记录空间。此外，在记录介质DVD(数字多功能光盘)上也能记录多路音频和辅助信息。

于是，当阵列式扩音器的音频信号及变焦位置信息被预先记录并由再现设备130再现后，可实现与图像获取操作相同的功能。面板驱动处理单元134产生触摸面板式取景器135所必须的视频信号及同步信号。触摸面板式取景器135输出定位信号138。定位信号138被输入至与前述实例具有相同结构的扩音器方向性变化处理单元136中。

由再现设备130输出的变焦位置信号137及由再现设备130输出的多路音频信号132被输入至扩音器方向性变化处理单元136中。经过处理的预期的方向信号通过AGC(自动增益控制器)139被优化成为预期的信号电平。优化信号作为音频信号140输出。因此，本发明可以被应用于画面再现情况中。

此外，根据本发明的实施例，以任意方向角提取的音频信号通过AGC被输出。当被提取的音频信号的电平低于周围环境声音与语音的电平时，在预期音频信号被提取后，AGC可使预期音频信号的电平升高。于是，预期信号提取的效果可以进一步得到改善。此外，由于随所指位置变化的电平差异被削减了，因此用户可以轻松地听到预期音频信号。

接下来，将对阵列式扩音器的排列的实例进行描述。多数传统的家用摄影机具有旋转面板式取景器(在下文中称为旋转面板)。传统的摄影机可能不具有传统的目镜型取景器。旋转面板由液晶显示屏(LCD)、背景灯等部分组成。为了达到高可视性，大多数摄影机的屏幕尺寸在2.5～3.5英寸范围内。旋转面板的背面(显示屏的背面)是平坦的，并具有足够的空间设置内置式扩音器。

于是，根据本发明，由于内置式扩音器设置在旋转面板的背面上，因此可获得以下优点。

首先，扩音器可沿摄影机的正向(对象侧)进行定向。因此，扩音器具有很强的方向性。其次，当旋转面板被打开时，由于扩音器远离摄影机，因而声音特性得到了改善。此外，源于摄影机机体的机械噪声可以得到抑制。第三，当旋转面板旋转时，很容易对扩音器的方向性进行改变。第四，由于该扩音器的面积大于传统的摄影机的扩音器面积，因此可对具有多个扩音器的阵列式扩音器的方向性进行改变。此外，具有超级方向性的扩音器可以轻松地实现。第五，可实现将扩音器置于标准位置以及将扩音器置于旋转面板上的新功能。

参照图14，将对摄影机扩音器的排列的实例进行描述。假设镜头143沿正向设置，在传统的摄影机141上，扩音器通常位于扩音器位置A 145、扩音器位置B 146(或其他位置(未示出)，在该位置上扩音器以棒型突出于摄影机机体)。扩音器位置A 145位于摄影机的上表面。扩音器位置B 146位于摄影机前部。如“背景技术”部分所描述的那样，当扩音器位于扩音器位置A 145时，由于扩音器的声音采集表面朝上，因而对象的语音变得十分微弱。

当扩音器位于扩音器位置B 146时，位于扩音器上方的镜头在声学范畴内遮挡了扩音器。因此，镜头对声场造成了不利的影响。与此相反，根据本发明，由于扩音器位于旋转面板144的背面，即扩音器位置C 147，因此上述问题都可以得到解决。此外，还可以获得前述的优点。

图14所示的旋转面板144通常可绕旋转轴X及旋转轴Y进行旋转。于是，用户的可视性可以在摄影机141的不同图像获取角度上得到保证。

在扩音器位置C 147可设置一个或多个扩音器。作为一个设置在扩音器位置C 147的扩音器的方向性实例，图15中示出了常规方向性的实例。当扩音器正向为0°时，此方向上的选择性是最高的。作为多个设置在扩音器位置C 147的扩音器的方向性的实例，立体声方向性的实例在图16中示出。在图16中，立体声特性可以通过Lch特性及Rch特性获得，其中，具有270°方向主轴的Lch特性由实线表示，具有90°方向主轴的Rch特性由虚线表示。

图17示出了根据本发明的扩音器的排列的第二实例。图17示出了立体声扩音器的结构的实例。根据本发明，旋转面板144的屏幕尺寸通常在2.5～3.5英寸的范围内选取。然而，由于位于旋转面板144背面的扩音器直径大小为4mm～6mm，因此Lch扩音器172及Rch扩音器171可以被充分地隔开。因此可以获得充分的隔离特性。

当图14所示的旋转面板144围绕旋转轴X及旋转轴Y旋转时，扩音器方向性的主轴方向也发生改变。此特点导致了前述的第一至第三个优点。然而，一种将摄影机141的扩音器方向性按照传统的扩音器位置A 145或B 146进行固定的方法是可以期待的。

以下将对实现充分隔离特性的阵列式扩音器系统进行描述。图4所示的第一原理图及图6中实线61所表示的频率特性表明，当频率为1/(2T)时，增益变为最小值零。当频率为零或1/T时，增益变为最大值2。这些关系不断重复。例如，由于声速影响，T＝50[μs]对应于约为17mm的距离差。频率从零开始增加时，振幅相应降低。在10kHz时，振幅变为零，而在20kHz时，振幅重新变为最大值。

也就是说，图19中的B表示：当均具有延时195及振幅A的信号191及194在几乎全部音频频带内进行叠加时，叠加信号196的振幅非但并没有变为A的两倍，反而减小了。振幅减少率与叠加信号的数量成比例。

图5所示的阵列式扩音器的第二原理图、图6的虚线62及图19的A表示：当不具有延时195的信号191及192在全部音频频带内叠加时，信号193的振幅为信号191及192单个信号振幅的两倍。于是，由于求和器件将这些同相位输出量进行叠加，合成信号的振幅变为A的四倍。

图4及图5所示的阵列式扩音器对来自声源B 51的声波具有方向选择性。当延时T改变时，这些阵列式扩音器可以在任意方向角上具有方向性。图4及图5所示的扩音器数量及其排列在不违背前述理论的前提下可以进行变话。

图23示出了运用阵列式扩音器理论的方向可变扩音器的第一实例。方向可变扩音器的实例将参照图23进行描述。阵列式扩音器230的输出量被输入至可变延时装置231中。可变延时装置231独立地为扩音器230的每一路输出加入延时。

在延时处理中，摄影机旋转面板的旋转角度由旋转X或旋转Y检测装置235进行检测。延时时间周期可以发生改变，使得方向性在由方向角计算装置234计算得出的方向角上可以达到最大。可变延时装置231的输出由加法电路232进行叠加。不管旋转面板的旋转如何，源于特定方向例如正向的声音或语音作为音频信号输出233被输出。

图20示出了阵列式扩音器的排列的第三实例。在该实例中，阵列式扩音器201水平置于旋转面板式取景器144的背面上。阵列式扩音器的排列不局限于该实例的限制。旋转角检测装置235是检测旋转角的位置传感器。该位置传感器位于旋转面板式取景器的可旋转部分上。该位置传感器由霍耳器件或电阻构成。

图24示出了方向可变扩音器的第二实例。与图23所示的阵列式扩音器相比，图24所示的阵列式扩音器240可输出多路音频输出量，例如立体声输出的Rch及Lch两路输出。与图23所示阵列式扩音器相同的阵列式扩音器240的输出量被输入至Rch可变延时装置241及Lch可变延时装置242中。

由旋转角检测装置239输出的旋转角X或旋转角Y被输入至Rch方向角计算装置247及Lch方向角计算装置248中，其中旋转角检测装置239与图23所示的旋转角检测装置相同。Rch方向角计算装置247及Lch方向角计算装置248将新的方向角与旋转角检测装置239检测到的旋转角相加。Rch方向角计算装置247及Lch方向角计算装置248向Rch可变延时装置241及Lch可变延时装置242输出延时时间周期，以在该方向角上使方向性达到最大。加法电路243及加法电路244将各自的输入分别进行叠加，并分别获得Rch输出245及Lch输出246。

于是，不管旋转面板式取景器的旋转角如何，图24所示的方向可变扩音器总能从特定方向，例如正向上获得立体声声音及立体声语音。立体声特性的实例作为第二特性实例于图18中式出。该实施例描述了Rch输出245及Lch输出246双路输出的情况。然而，与该实施例相比，更多方向上的输出能够同时被获得。

前述实施例描述了一个阵列式扩音器的情况。然而，用户通常在旋转面板式取景器开启至最大旋转范围的情况下对对象进行拍摄，该旋转范围始于闭合位置并止于开启位置。于是，当用户对对象进行成像时，X方向旋转与正向方向重合。这种情况下，旋转角检测装置239可被设置为仅对Y方向旋转进行检测。

然而，同时对X方向旋转及Y方向旋转进行补偿是可行的。这种情况下，根据本发明的实施例，在图22所示的方向可变扩音器的第三实例中布置有水平阵列式扩音器220及垂直阵列式扩音器221。水平阵列式扩音器220及垂直阵列式扩音器221的输出量分别被输入至水平可变延时装置222及垂直可变延时装置223中。

由X方向旋转检测装置228及Y方向旋转检测装置229所输出的旋转角分别被输入至水平方向角计算装置226及垂直方向角计算装置227中。水平可变延时装置222及垂直可变延时装置223改变延时时间周期，以使方向性在计算出的水平/垂直方向角上达到最大。加法电路244将所有输入进行叠加。于是，不管旋转面板式取景器在X方向和Y方向的旋转如何，源于指定方向的，例如正向方向的声音或语音总是作为音频信号输出255被输出。

图21示出了扩音器的排列的第四实例。在该第四实例中，阵列式扩音器211位于旋转面板式取景器144背面的水平及垂直方向上。然而，阵列式扩音器的排列并不受此实例的限制。

综上所述，根据本发明，使用多个扩音器单元作为阵列式扩音器的结构可以在小型摄影机上轻松实现。因此，扩音器的方向性可以得到改变。此外，具有超级方向性的扩音器也可以被轻松实现。于是，前述的第四个优点得到了满足。

可加入扩音器位置C 147，以对传统的扩音器位置A 145及B146的缺点进行弥补。

举例来说，传统的立体声特性(图16或图18)可以借助位于位置A 145或B 146的扩音器获得。此外，图15所示的特性可通过位于位置C 147的扩音器获得。当它们结合之后，可通过位于位置C 147的扩音器获得预期方向上的声音或语音，而具有立体声特性的真实感声场可以通过位于位置A 145或B 146的扩音器获得。于是，前述第五个优点就得到了满足。

接下来，将参照图25对前述可变延时装置的结构的实例进行描述。在该实例中，将对图8所示的可变延时装置的第一实例进行描述。在根据本专利的阵列式扩音器中，为了获得在用户指定的任意方向上的方向性，方向角计算装置83应将利用变焦位置信号77及定位信号78计算得到的方向角信号254输入至可变延时装置252中，并以此选定预期方向上的最佳延时。

图25示出了可变延时装置252的实例。与图8所示的阵列式扩音器一样，将对图25所示的具有四个扩音器的阵列式扩音器进行描述，该四个扩音器251-1～251-4以距离d等间距排列在一条直线上。扩音器251-1～251-4的输出量被输入至可变延时装置252中。可变延时装置253-1～253-4以最优化的方式对它们的输入信号进行延时处理。加法电路255将所有输入量进行叠加，并将叠加信号作为输出量256进行输出。

方向角/延时转换计算部分253-5独立地指定可变延时器件253-1～253-4的延时量。方向角/延时转换计算单元253-5根据方向角信号254计算出最佳延时量，其中方向角信号254由变焦位置信号77及定位信号78计算得出。

接下来，将参照图26及图27对图25所示的方向角/延时转换计算单元253-5进行描述。在包含以直线排列的所有扩音器的平面内，扩音器的正向被定义为0度。图26示出了在扩音器261-1侧的方向角θ，该方向角θ在0度至90度(最大)之间变化。类似的，图27显示了在扩音器271-4侧的方向角θ，方向角θ在0度至-90度(最大)之间变化。

当声音以图26所示的方向角θ进入时，假设扩音器261-1与扩音器261-2之间的相对距离差用tc表示，扩音器261-1与扩音器261-3之间的相对距离差用2tc表示，扩音器261-1与扩音器261-4之间的相对距离差用3tc表示，由可变延时器件253-1～253-4确定的延时量T1～T4由以下公式2给出，其中，可变延时器件253-1～253-4位于扩音器261-1～261-4的下游级。

[公式2]

T1＝(d·sinθ)/c，

T2＝(d·sinθ)/2c，

T3＝(d·sinθ)/3c，

T4＝0，

其中，d代表相邻扩音器间的距离，c代表音速。

类似地，当声音以图27所示的方向角-θ进入时，假设扩音器271-4与扩音器271-1之间的相对距离差由3tc表示，扩音器271-4与扩音器271-2之间的相对距离差由2tc表示，扩音器271-4与扩音器271-3之间的相对距离差由tc表示，由可变延时器件253-1～253-4确定的延时量T1～T4由以下公式3给出，其中，可变延时器件253-1～253-4位于扩音器271-1～271-4的下游级。

[公式3]

T1＝0，

T2＝(d·sinθ)/3c，

T3＝(d·sinθ)/2c，

T4＝(d·sinθ)/c，

举例来说，在室温下，假设相邻扩音器间的距离为10mm，延时量T1～T4可根据典型方向角θ从图28所示的方向角/延时转换表格281中获得。

在图28所示的方向角/延时转换表格281中，当方向角θ282由90度变化至-90度时，延时量T(μs)282分别由T1～T4列的顶部变化至底部。

于是，借助于上述延时量，根据本发明的阵列式扩音器可以获得具有用户任意指定方向角θ上的方向性的输出量。在前述实施例中，扩音器数量、相邻扩音器距离以及扩音器排列仅为范例。尽管扩音器能够以异于前述结构的形式进行构造，但当优化延时量由可变延时装置确定后，仍可以得到与前述实施例相同的效果。

当两个同样的阵列式扩音器位于水平方向及垂直方向上时，带有方向性的输出可在沿着两个扩音器矢量和的方向的方向角上产生。

Claims (14)

1.一种扩音设备，包括：

    图像获取装置，至少具有图像拾取器件及图像获取光学

系统；

    显示装置，用于将由所述图像获取装置成像的画面进行

显示；

    定位装置，用于对所述显示装置所显示的画面的预期部

分进行定位；

    确定装置，用于根据由所述定位装置所指定的位置，对

所述画面的对象的方向进行确定；

    声音采集装置，具有多个扩音器单元，用于采集源自所

述图像获取装置所摄对象的声音；以及

    方向性生成装置，用于产生声音方向性信号，所述声音

采集装置利用该信号对源于所述确定装置所确定的方向上的

声音进行采集。

2.根据权利要求1所述的扩音设备，其中：

    所述定位装置由光导元件构成，并且

    所述定位装置设置在所述显示装置的显示面上。

3.根据权利要求1所述的扩音设备，其中：

    所述确定装置被设置为，根据由所述图像获取装置获得

的视角信息和由所述定位装置获得的命令位置，对所述对象的

方向进行确定。

4.根据权利要求1所述的扩音设备，其中：

    所述方向性生成装置具有用于对多路所述声音采集装置

的扩音器单元输出进行延时处理的可变延时装置；以及

    用于将所述可变延时装置的输出进行叠加的计算装置，

并且其中：

    所述可变延时装置的延时量被改变，所述计算装置的输

出电平在由所述确定装置所确定的方向上最大化。

5.根据权利要求1所述的扩音设备，还包括：

    电平控制装置，用于对所述声音方向性信号的电平进行

控制，所述声音方向性信号由所述方向性生成装置提取，以将

声音方向性信号控制在预定电平上，并输出受控的声音方向性

信号。

6.一种再现设备，包括：

    声音再现装置，用于再现多路音频信号，所述音频信号

由声音采集装置的多个扩音器单元采集，并被记录到声音记录

装置中；

    显示装置，用于再现并显示画面，所述画面由图像获取

装置成像，并由画面记录装置进行记录；

    定位装置，用于指定画面的预期位置，所述画面由所述

显示装置进行显示；

    确定装置，用于根据由所述定位装置指定的位置，对已

成像画面的对象的方向进行确定；以及

    方向性生成装置，用于产生所述声音的声音方向性信号，

所述声音由所述声音再现装置在由所述确定装置所确定的方

向上进行再现。

7.根据权利要求6所述的再现设备，其中：

    所述定位装置由光导元件构成，并且所述定位装置设置

在所述显示装置的显示面上。

8.根据权利要求6所述的再现设备，其中：

    所述确定装置被设定为，根据所记录的画面中预先记录

的视角信息和由所述定位装置获得的命令位置，确定对象的方

向。

9.根据权利要求6所述的再现设备，其中：

    所述方向性生成装置具有

    用于对多路音频信号进行延时处理的可变延时装置；以

及

    用于将所述可变延时装置的输出量进行叠加的计算装

置，并且其中：

    所述可变延时装置的延时量被改变，所述计算装置的输

出电平在由所述确定装置所确定的方向上最大化。

10.根据权利要求6所述的再现设备，还包括：

    电平控制装置，用于对所述声音方向性信号的电平进行

控制，所述声音方向性信号由所述方向性生成装置提取，以将

所述声音方向性信号控制在预定电平上，并输出受控的声音方

向性信号。

11.一种图像获取设备，包括：

    图像获取装置，至少具有图像拾取器件及图像获取光学

系统；

    显示装置，用于显示由所述图像获取装置所获取的画面；

以及

    声音采集装置，具有设置在所述显示装置的画面显示面

的背面侧上的扩音器单元，其中：

    所述显示装置可连同所述声音采集装置旋转。

12.根据权利要求11所述的图像获取设备，其中：

    所述声音采集装置具有用于对多个扩音器单元的输出进

行延时处理的可变延时装置；以及

    计算装置，用于将所述可变延时装置的输出进行叠加，

并且其中：

    所述计算装置的输出根据从所述检测装置获得的位置信

息，使由所述可变延时装置所延时的延时量在所述显示装置的

旋转范围内进行变化，以改变声音采集特性。

13.根据权利要求11所述的图像获取设备，其中：

    所述声音采集装置具有立体声特性。

14.根据权利要求13所述的图像获取设备，其中：

    所述声音采集装置具有用于将多个扩音器的输出进行延

时处理的可变延时装置；以及

    用于叠加所述可变延时装置的输出的计算装置，并且其

中：

    所述计算装置的输出根据从所述检测装置获得的位置信

息，使由所述可变延时装置所延时的延时量在在所述显示装置

的旋转范围内进行变化，以改变声音采集特性。

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