JP2001519110A - 特に拡声装置用の録音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ボイスステーション用の音声ピックアップ装置に関する。音声は、音源から発せられ、少なくとも２つの音声センサ（２）によって捕らえられ、電気信号に変換される。音声センサ（２）は、理想の設定位置に対応する基準位置（１）からある距離に配置される。基準位置（１）と音声センサ（２）との間に位置する指向性ベクトル（４）は、異なる方向を示す。音声センサ（２）は、共通信号振幅加算装置（６）に電気的または音響的に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】 特に拡声装置用の録音装置 本発明は、特に、請求項１に概述される総称に準じた拡声装置用の録音装置に 関する。 指向特性を有して、または指向特性なしに利用可能である個々のマイクロホン の形態の録音装置が公知である。録音装置が、会議センターまたは演壇において 拡声装置との組合わせで使用される場合には、高度な帰還防止、周辺雑音からの 十分な分離、ならびに異なるスピーチ方向および話し位置からの信号レベルへの 高い独立性を有することが望ましい。 指向特性を持たないマイクロホンは、スピーチ方向および話し位置が異なるこ とを許容するが、最小限の帰還防止および周辺雑音からの不十分な分離を提供す るだけである。これらの不利点を埋め合わせるためには、マイクロホンへのスピ ーチの音声レベルが周辺雑音を遮蔽するほど大きくなるように、より小さな増幅 スケールを選択する必要があると同時に、ずっとより近い声の近接性が維持され る必要がある。スピーチ方向および話し位置の変化により、より長いスピーチ距 離を維持することと比較して、比較的より大きな距離の変化および音声レベルの 変動が引き起こされる。さらに、空気の動きによって生じる不快なはじけるよう な音（popping noise）が、破裂音と共に生じる。対照的に、指向特性を持つマ イクロホンは、より高い帰還防止と、録音範囲外の周辺雑音からのより優れた分 離を提供する。しかし、制限された録音範囲の結果、スピーチ方向および／また は話し位置のずれによる音声レベルの変動が生じる。従って、スピーチの方向お よび位置のずれによる音声レベルの変動が、両方のタイプのマイクロホンに存在 する。 ＥＰ−Ａ−０ ６９２ ９２３から、ホール型の音声が充満する環境用の選択 式録音システムが公知である。このシステムは、他の領域からの不同相信号（un equal phased signal）の有効ゾーンから同相の使用可能な信号を選択するため の複数の電気−音響変換器を備える。これらの変換器は、凹状の円柱形表面を持 つ対称的に配置されたフレーム上に取付けられ、作用ゾーン（working zone）に 指向し、グループに分割される。録音レベルに適合した後の個々の変換器の信号 は、先ず、グループ形態で統合装置に送り込まれ、次に、周波数選択フィルタを 通され、その後、異なるグループのフィルタリングされた信号が合計される。こ のようにして、高周波数信号が、フレームの中心近くに配置された変換器から抽 出され、中間および低周波数信号が、フレームの中心からさらに離れて配置され た変換器から抽出される。 さらに、音響的に話者の位置を示すための装置が、ＷＯ ９４ ２６０７５に 記載されている。そこでは、多数のマイクロホンが、互いから所定の距離内に配 置され、それらの信号伝送時間が評価および比較される。この装置は、モータに よって話者を指し示すことができる。 本発明は、高度な帰還防止および周辺雑音からの十分な分離を達成するだけで なく、異なるスピーチ方向および話し位置からの信号レベルへの高い独立性およ びはじけるような音の防止が達成されるような、特に拡声装置用の録音装置の向 上の実行に基づく。 この実行は、特に請求項１に示される特性を示す請求項１の総称に準じた拡声 装置用の録音装置によって解決される。本発明のさらなる展開および利点的構成 が、他の請求項の条項および以下の説明から理解され得る。 本発明による録音装置の場合には、少なくとも２つの録音機からの音源から伝 送される音声が同時に録音される。すべての録音機からの受信信号を組合わせる ことによって、音源の伝搬経路または位置のずれにもかかわらず、たった１つの 録音機を用いた場合に可能であるような、等しい一定のレベルで音声を録音する ことが可能である。 同時に、録音機の個々の出力信号の合計の振幅が、全体で、起点が基準点であ る音声信号レベルの上昇につながり、また、周辺信号（変換器フレーム上にある ）のレベルの低下につながる。基準点から伝搬するので、録音機の使用可能な信 号は一致するが、雑音信号および雑音信号の雑音インピーダンスは一致しない。 このようにして、合計された信号の信号減衰が、録音機各々の数の二倍の状態で ３デシベル向上する。録音機の数および構成を適切に選択することによって、有 効な録音ゾーンの位置および大きさと、雑音インピーダンス距離とが選択され得 る。その結果、個々の録音機自体が何ら指向特性を示さない場合でも、録音装置 全体の正しい動作が生じる。 録音装置全体の正しい動作は、通常の指向性マイクロホンの指向性とは利点的 に区別される。なぜなら、その指向性は、録音機から音源へと発散するのではな く、凹面鏡の焦点に類似して、基準点に集束するからである。このようにして、 所望の帰還防止および周辺雑音からの分離が共に達成され、個々の録音機の潜在 的指向性と比較して、それらは向上される。さらに、音源と録音機との間のより 長い距離が可能となり、それによって、空気の動きによって破裂音と共に生じ得 るはじけるような音が防止される。これに加えて、前方の視界が遮断されないよ うに、録音装置を話者からより離れた距離で小型ケースに収納するという選択肢 が存在する。 また、音源の位置のずれが、基準点まわりの制限領域内で均一化される。この ようにして、話者の移動によって生じる以前は懸念された音量の変動問題が、効 率的に最小限に抑えられる。 最も単純なケースでは、録音機が、基準位置から一定の距離にあり、中心地点 が基準位置によって形成される円形または球状要素上に配置される。 これにより、基準位置と録音機との間の確定可能に一貫した伝送時間が生じる 。このようにして、録音機の信号は、直接的に合計され得る。 伝送時間素子は、基準位置と録音機との間の距離を変化させることによって決 定され得る。 距離を変化させることは、設計または構造上の制約によって必要であり得る。 しかし、一貫した伝送時間を維持するためには、様々な音響伝送時間が、伝送時 間素子によって均一化され得、その結果、基準位置近くに配置される録音機から のより短い伝送時間が人為的に延長され得る。 伝送時間素子を用いる場合に、個々の、または複数の録音機が、共に音声転送 素子に統合され得、音声転送素子の伝送ディメンションは、全ての録音機の一貫 した信号レベルに調節可能である。 より大きな距離がある場合と比較して、より近くに近接する場合には、音声レ ベルがより高くなるので、この影響は、再び音声転送素子によって均一化され、 伝送時間素子と関連して、所望のより長い距離が正確にシミュレートされ得る。 伝送ディメンションという用語には、信号の増幅、減衰、および不変の振幅が含 まれる。 さらに、録音機は、指向特性を示し、主な受信方向の軸が、それぞれの基準位 置を指し示すように並べられることが可能である。 このようにして、帰還防止および周辺雑音からの分離が、再び向上される。個 々の録音機の制限された録音角度には、不都合がない。なぜなら、録音範囲が重 複し、その結果、録音装置の録音範囲内で等しい音声感度を提供する、より多く の録音機が利用可能であるからである。 録音機は、好ましくは、音響−電気変換器として直接的に設計される。 この実施形態は、特に、達成することが機械的および構造的に簡単である。さ らに、電気信号が、質的な損失なしに、容易に処理され得る（具体的には、フィ ルタリングされ得る、遅延され得る、増幅され得る、または減衰され得る）。 代替的に、録音機は、１つまたは複数のグループ化された音響−電気変換器に 送り込まれる音響信号送信器の入力弁として示され得る。 この代替例は、音響伝送時間および減衰も達成するという選択肢を提供し、そ れによって、均一化のために、下流電子切換が設計上より単純であり得る。 さらに、音源の設定点（set-point）の光学式マーキング機構が組込まれ得る 。 この手段によって、話者が、彼／彼女の最適な話し位置を見つけ出し、それら を維持することがより簡単となる。 光学式マーキング機構は、利点的に少なくとも２つの光源を有することによっ て作られ、各々の光源は、最も有利な録音のためのそれぞれの範囲内の音源の設 定点の方向に、録音装置から特有の光線を放射する。 この手段により、最適な話し位置からの自動的なずれが話者に合図され、その 結果、彼／彼女が、何時でも彼／彼女の位置を修正することができる。 さらなる展開には、音源の理想位置の変化に合わせて調節される、録音機の構 成および／または録音機の主な受信方向および／または伝送時間素子の伝送時間 を考慮する結果、録音装置の基準位置が音源の所望の位置をたどることが可能に なる。 この手段により、帰還防止および周辺雑音からの分離を損なうことなく、話者 の移動の自由度の向上と、静止状態の制限された話し位置を維持する必要性の低 下とが促進される。さらに、異なる身長の話者らに適合し得る。 そのようにする際に、録音機の構成が、置き換えられ得る、および／または個 々に、あるいはグループ化されて旋回され得、それらを置き換える、または旋回 させるための駆動装置（drive）は、手動で、または音源の自動位置認識によっ て制御され得る。 さらに、伝送時間素子の伝送時間は、手動で、または音源の自動位置認識によ って制御され得る。伝送時間の変化もまた、録音機の構成および／または録音機 の主な受信方向の変化との組合わせで可能である。 位置認識の適切な方法は、話者の顔からの熱放射の検出、あるいはレーダ、超 音波、またはビデオ画像処理に基づき得る。 さらなる展開によれば、音源の動き（activity）および／または位置は、録音 機から信号を送り込まれる相関器によって決定され得る。あるいは、音源の位置 は、様々な録音機からの信号のゼロ交差の時間差を測定することによって計算さ れ得る。 相関器は、録音機における同期対称または非対称同期受信信号の判定基準によ って動きを決定し得る。この判定基準は、音源が基準位置にある、または基準位 置付近にあるか否かを示す。この動きの認識は、例えば、録音装置を介して拡声 装置上に接続するために使用され得る。 さらに、相関器は、個々の録音機から受信された振幅値の位相変位（phase di splacement）を評価することによって音源の位置を決定し得る。なぜなら、それ らの位相変位が、基準位置からの音源の距離の尺度であるからである。 ある好適な実施形態では、音響−電気変換器の電気信号が、デジタル化の後に 、加算機構、伝送時間素子、音声転送素子および／または相関器をシミュレート するデジタル信号プロセッサに送り込まれる。 これにより、高度な複写（duplication）精度を持つ非常に正確な信号処理が 容易になる。特有の遅延時間が、質を損なうことなく達成され得、この遅延時間 は、変化することも可能である。さらに、同じ信号プロセッサを通した幾つかの 信号処理機能の伝送が可能である。 録音機は、１次元、２次元、または３次元の指向的に配備された音響−電気変 換器の部分として設計されることも可能で、この変換器の表面は、少なくともお およそ、あるいは断面で、円形または球状の要素である。 この実施形態は、多数の個々の音響−電気変換器が、円形または球状要素上に 互いに隣同士に直接的に配置される実施形態の代替例を示す。 以下に、実施形態例が、図面の援助を受けて説明される。 図面は、以下を示す。 図１：円形要素上に音響−電気変換器を有する本発明による録音装置の模式図 である。 図２：球状要素上の音響−電気変換器の構成である。 図３：ある特定の直線領域にある音響−電気変換器を有する録音装置である。 図４：最適な話し位置をマーキングするための光学式機構である。 図５：動き移動認識を持つ録音装置である。 図６：録音機を旋回させるための構成である。 図７：主な受信方向を変更するための機構を備えた録音装置である。 図８：音響信号送信器を備えた録音装置である。 図９ａおよび図９ｂ：１次元および多次元の音響−電気変換器の図である。 図１は、円形要素５の上に録音機２を有する本発明による録音装置の模式図を 示す。基準位置１は、音源の理想または望ましい位置に一致する。録音機２は、 指向性ベクトル４が基準位置１と録音機２との間で異なる方向を指すように配置 される。直接的な音響−電気変換器として設計された録音機２は、この場合は指 向性マイクロホンであり、指向性マイクロホンの主な受信方向の軸が、基準位置 １で交差する。個々の録音機２の出力信号の振幅は、下流加算機構６で合計され 、導電性信号経路７に沿って伝送される。基準位置１からの全ての録音機２への 距離が同じであるために、出力信号は、基本的に同期である、または同様に増幅 される。音源の出力信号構成が、基準位置１にある、または基準位置１付近にあ る場合には、出力信号は、最大可能出力信号強度に合計される。 音源が基準位置１から側方にずれている場合には、出力信号強度は、ずれが増 加することに比例して低下する。それとは対照的に、出力信号強度は、音源の位 置が基準位置１と録音機２との間の領域である場合には、音源の位置とはかなり の度合いで無関係なままである。このことは、音源が主な受信方向３の軸上で、 または主な受信方向３の軸に隣接して個々の録音機２に接近すると信号レベルが 上昇し、それと同時に、音源が、他の録音機２の主な受信方向３から発せられ、 その結果、信号レベルが低下することで説明される。全ての出力信号の加算によ って、これらの影響は共に、かなりの度合いで補償され得る。 図１では、録音機２の構成が、円形要素５に限定されているが、図２は、録音 機２の構成が３次元に広げられた実施形態を示す。ここでは、録音機２は、球状 要素５上に配置されている。この構成によって、高さのずれも考慮されるので、 基準位置１における受信の集中の向上が、ここでも達成される。 図３は、直線上にある録音機２を備えた録音装置を示す。ここでは、録音機２ は、基準位置１（すなわち、録音機２の主な受信方向３の交差点）から様々な距 離に配置されている。この構成は、演壇のよりコンパクトな構成につながる。基 準位置１から録音機２への音声の伝送時間は、様々な距離に応じて異なることは 明らかである。より遠くの録音機２の録音音量は、同様により小さい。これらの 差は、ここでは、伝送時間素子８と下流で切換えられる音声転送素子１８とによ って均一化され、これらの素子は、基準位置１近くに配置された録音機２に割当 てられる。音声転送素子１８の伝送ディメンションは、減衰と比較できる。伝送 時間素子８および音声転送素子１８を用いることにより、中央の４つの録音機２ は、実質的に、基準位置１から外側の録音機２と同じ距離にあるかのように配置 される。 図４は、最適な話し位置をマーキングするための光学式機構を示す。この装置 は、２つの光源９で構成され、光源９の各々は、限定された所定のゾーンに光を 放射する。所定のゾーンは、配光ゾーンが重なり合い、基準位置１が、これらの 重なり合うゾーンの中心に位置するように設計される。これらの交差するゾーン １０においてのみ、話者は両方の光源９が見え、これは、彼が有効な録音ゾーン に位置することを彼に合図する。１つの光源９のみが見える場合には、彼は有効 な録音ゾーンの外側に位置し、従って、彼の位置を修正することができる。 図５は、動き認識を備えた録音装置を示す。この場合には、全ての録音機２の 出力が、相関器１１に接続される。相関器１１の１つの出力は、閾値検出器１２ を介して、加算機構６の切換出力において、スイッチ１３の制御入力に接続され る。相関器１１は、振幅および位相の調整のために、録音機２の出力信号を検査 する。音源が基準位置１上に配置されている場合のみに、全ての振幅および位相 が一致し、これは、高い相関因子を示す。基準位置１からの音源の距離が大きく なるにつれて、個々の、または複数の振幅および位相値が、他の値からますます 逸脱し、これは、相関因子を最小限にする。 振幅の絶対値は、確立された相関因子に何ら有意な影響を与えることなく、広 いパラメーター内に留まる。このようにして、音源が基準位置１付近に位置する か否かが自動的に認識され得る。相関因子は、基準位置１上または基準位置１付 近の音源の移動度に関する、非常に確実で誤りのない判定基準を提供する。相関 器１１の出力信号は、閾値検出器１２およびスイッチ１３の制御入力を介して、 会議センターにおけるマイクロホン信号に自動的に接続するために使用され得る 。 図６は、録音機２を旋回させるための構成を示す。録音機２は、旋回され得る マウント１９上に永久的に固定されている。圧力シリンダの形態の駆動装置１６ が、マウント１９が旋回され得るようにマウント１９に接続されている。録音機 ２を調節するために、制御装置１５に取付けられる制御ボタンが使用され得る。 同時に、最適な話者の位置をマーキングするための光学式機構が組込まれる場合 には、ユーザによる機構の調節は、かなり簡単になる。 手動の調節の代わりに、この調節は、自動的にも行われ得る。その場合には、 話者の顔または体の位置が、顔からの熱放射の自動評価；レーダまたは超音波セ ンサの評価；またはビデオ画像の評価等の公知の手段を用いて、位置認識装置１ ４によって決定される。この情報制御のおかげで、駆動装置１６は、変更された 基準位置１’が、頭の定着位置に可能な限り近づくように、制御装置１５を介し て制御される。 図７は、主な受信方向３を変更するための装置を備えた録音装置を示す。録音 機２は、前と同じように、指向性マイクロホンである。これらは、主な受信方向 ３が電気制御信号によって変更され得るという特殊な特徴を有する。このために 、様々な解決策（例えば、互いに近接して設置された２つの録音機２の信号を重 畳させることによる）が知られている。 録音機２は、直線上に固定される。伝送時間および振幅の均一化のために、対 応する伝送時間素子８および音声転送素子１８は、各録音機２の下流で接続され る。伝送時間素子８の遅延時間および音声転送素子１８の伝送ディメンションは 、制御装置１５によって連続的に調節可能である。録音機２の出力信号は、録音 機２を用いて音声の伝送遅延分散を計算する相関器１１に送り込まれる。音源の 位置は、これらの伝送時間分散から決定され得る。さらに、制御装置１５は、機 械的動作を伴う必要なしに、録音機２の各々に対して、主な受信方向３を調節す るための命令を送り、伝送遅延分散および振幅分散を補正するために、伝送時間 素子８および音声転送素子１８を調節するための命令も送る。この場合にも、変 更された基準位置１’が生じる。すぐに利用できる音源の位置情報によって、制 御装置１５はさらに、音源が所望の範囲内に位置するか否かを決定し、導電性信 号経路への切換を行うことができる。 図示された切換構成は、相関器１１が、伝送時間素子８および音声転送素子１ ８の後ろで接続され得るように変更され得る。さらに、相関器１１、伝送時間素 子８、および音声転送素子１８をデジタル信号プロセッサ（すなわち、全ての評 価および調節がソフトウェアによって行われる）として設計することが可能であ る。 図８は、単一の音響−電気変換器に送り込まれる音響信号送信器１７を備えた 録音装置を示す。このようにして、音響−電気変換器の数と、同様にそれらのコ ストとを低減することが可能である。その場合、前は音響−電気変換器が適用さ れた場所に、音声弁の代わりに、音響信号送信器１７が使用され得る。音声弁は 、音声受信のために、それぞれの突極指向性（salient pole directivity）が得 られるように取付けられることが可能で、音声弁は、例えば、干渉原理に従って 作用する、マイクロホンとして使用される指向性チューブから公知である。概し て単純なチューブである誘導導体１７は、グループ化されて単一の音響−電気変 換器に全て供給される。音響信号送信器１７の長さは、基準位置１から音響−電 気 変換器への音の伝送時間が、全ての音響信号送信器１７中で同じであるように慎 重に選択され得る。 図９ａは、１次元の細長い音響−電気変換器の図を示し、図９ｂは、２次元ま たは３次元の細長い音響−電気変換器の図を示す。図９によれば、表面が、少な くともおよそ、または断面で、円形または球状の要素である。この構成は、互い に直接的に隣接する多数の音響−電気変換器に等しい。変換器が、機械的に貫入 するメンブレンを用いて設計されていたとしても、個々の素子は、信号が全体的 に合計される単一の音響−電気変換器として作用する。ここでもまた、個々の変 換器を用いた場合のような指向性が達成される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．音声が、音源から発せられ、少なくとも２つの録音機（２）によって録音さ れ、電気信号に変換され、該録音機（２）は、有効ゾーンからある距離に配置さ れ、該有効ゾーンからは、使用可能な信号が発せられる、特に拡声装置用の録音 装置であって、該録音機（２）が指向特性を示し、該録音機（２）は、それらの 主な受信方向（３）の軸の各々が、該有効ゾーン内の基準位置（１）を指すよう に配置され、該基準位置（１）が、該音源の理想または設定点に一致することと 、異なる方向を指す指向性ベクトル（４）が、それぞれの該録音機（２）の間に 配置されることと、該録音機（２）が、該信号の振幅のためのグループ化された 加算機構（６）に電気的または音響的に接続されることとによって特徴づけられ る、録音装置。 ２．前記録音機（２）が、前記基準位置（１）からの統一された距離を示し、円 形または球状要素（５）の上に配置され、該円形または球状要素（５）の中心点 が、該基準位置（１）によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の 録音装置。 ３．前記基準位置（１）と前記録音機（２）との間に異なる距離が存在する場合 に、伝送時間素子（８）が設けられることを特徴とする、請求項１に記載の録音 装置。 ４．前記伝送時間素子（８）を使用する場合に、個別の、または全ての前記録音 機（２）が、追加の音声転送素子（１８）を割当てられ、該音声転送素子（１８ ）の伝送ディメンションは、該全ての録音機（２）の一貫した信号レベルに調節 可能であることを特徴とする、請求項３に記載の録音装置。 ５．前記録音機（２）が、音響−電気変換器として直接設計されることを特徴と する、請求項１から４の何れかに記載の録音装置。 ６．前記録音機（２）が、音響信号送信器（１７）の入力弁として設計され、該 音響信号送信器（１７）は共に、１つまたは複数のグループ化された音響−電気 変換器に供給され得ることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の録音 装置。 ７．前記音源の理想位置のための光学式マーキングシステムが設けられることを 特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の録音装置。 ８．前記光学式マーキングシステムが、少なくとも２つの光源（９）によって作 られ、該光源（９）の各々が、最も有利な録音のためのそれぞれの所定のゾーン 内の前記音源の前記設定点の方向に、録音装置から特性光線を放射することを特 徴とする、請求項７に記載の録音装置。 ９．前記録音機（２）の構成および／または該録音機（２）の前記主な受信方向 （３）および／または前記伝送時間素子（８）の伝送時間は、録音装置の前記基 準位置（１）が前記音源の前記設定点をたどることが可能なように、該音源の該 設定点の変化に合わせて調節されることを特徴とする、請求項１から８の何れか に記載の録音装置。 １０．前記録音機（２）の構成が、置き換えられ得る、および／または個々に、 またはグループ化されて旋回され得ることと、駆動装置（１６）が、置き換え、 および／または旋回のために手動で制御され得る、または前記音源の自動位置認 識によって制御され得ることとを特徴とする、請求項９に記載の録音装置。 １１．前記伝送時間素子（８）の伝送時間が、手動で、または前記音源の自動位 置認識を用いて制御され得ることを特徴とする、請求項９に記載の録音装置。 １２．前記音源の動きおよび／または位置が、相関器（１１）によって決定され 得、前記録音機（２）の信号が該相関器（１１）に送り込まれること、または、 該音源の位置が、様々な該録音機のゼロ交差信号の時間遅延分散を測定すること によって決定され得ることを特徴とする、請求項１から１１の何れかに記載の録 音装置。 １３．前記音響−電気変換器の電気信号が、デジタル化の後にデジタル信号プロ セッサに送り込まれ、該デジタル信号プロセッサは、加算機構（６）、伝送時間 素子（８）、音声転送素子（１８）、および／または相関器（１１）をエミュレ ートすることを特徴とする、請求項１から１２の何れかに記載の録音装置。 １４．前記録音機（２）が、１次元、２次元、または３次元の細長い指向性音響 −電気変換器の部分として設計され、該音響−電気変換器の表面は、少なくとも およそ、または断面で、円形または球状の要素に一致することを特徴とする、請 求項１から４の何れかに記載の録音装置。