JP2003529060A - 空間的音波ステアリングシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 音源からの音響信号の方向を探知する装置及び方法。音響信号を変形させる複数の反射器と、反射器に近接配置した変換器とを用いる。ノッチ検知器は、変形済み音響信号のスペクトルノッチを検出し識別する。その後、探知手段が音源方向を探知する。１つの実施例では、三次元の音を検知できるマイクロフォンシステムを用いる。マイクロフォンシステムは、少なくとも２つの反射器が楕円の中心にあるマイクロフォンから異なる距離だけ離隔した楕円形マイクロフォンエンハンサーを有する。反射器に設けた非対称リッジは、人間の耳の耳界により発生するパターンと概念的に類似の干渉パターンをマイクロフォンが受信する信号に発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】

本発明は、一般的に、音波ステアリングシステムに関し、さらに詳細には、三
次元空間的オーディオ技術を利用する空間的音波ステアリングシステムに関する
。

【０００２】

【発明の背景】

種々の異なる目的のために、音源からの信号を検知できるシステムが多数提案
されている。ビデオ会議システム及び他の通信システムだけでなく、多種多様な
セキュリティー、オートメーション及びモニターシステムが、生活の便利さを向
上させ、生活を簡易化し、また生活を安全にする目的で使用される。また、最新
式の音波探知システムは、音声指向カメラ画像ステアリング方式により音源の方
向または場所の探知を可能にする。例えば、Chu et al.の米国特許第５，７７８
，０８２号は、空間的に分離した一対のマイクロフォンにより共通の音源からの
スピーチまたは他の音響信号の方向または場所を探知する、音源探知システム及
び方法を開示している。同様に、Bakerの米国特許第５，６８６，９５７号は、
マイクロフォンの配列を利用して、半球状可視領域内における特定の話し手の方
向を特定し、方向信号をビデオカメラシステムへ送るものである。しかしながら
、Chu及びBakeのシステムは他の類似のシステムと同様、オーディオ信号振幅の
「差」を検出できるに過ぎないため、音源方向を探知するためには２個以上のマ
イクロフォンの使用が不可欠であり、これらシステムのコスト及び複雑さが増加
する。

【０００３】 Elkoの米国特許第５，７４２，６９３号は、所定周波数において一次または二
次の差動応答を発生するための１個以上のセンサーを備えた有限音響反射表面ま
たはバッフルより成る音響変換器を開示している。Elkoのセンサーは、画像から
得られるセンサーであり、バッフルそれ自体の上に配置する必要がある。Elkoの
変換器はさらに、このバッフルを所定周波数の音波の約１波長乃至半波長にしな
ければならない。かかる制約により、Elkoの装置をビデオカメラのような標準型
ビデオ会議システムと併用するのが難しい。

【０００４】 上記理由により、音源方向を探知する、便利でコンパクトなシステムが当該技
術分野で求められている。

【０００５】

【発明の概要】

本発明は、音源から到達する音響信号の方向を探知する装置及び方法を提供す
る。この装置及び方法は、音響信号を変形する複数の反射器と、反射器に近接し
て配置する変換器とを使用する。ノッチ検知器が、変形済み音響信号のスペクト
ルノッチを検知して識別する。その後、方向決定手段が音源方向を探知する。

【０００６】 １つの実施例では、三次元の音波を検知できるマイクロフォンシステムを用意
する。このマイクロフォンシステムは、少なくとも２つの反射器が楕円の中心に
あるマイクロフォンから異なる距離だけ離隔した楕円形マイクロフォンエンハン
サーを有する。反射器は非対称リッジを有し、これらのリッジは、人間の耳の耳
介により発生されるパターンに概念的に類似した、干渉パターンをマイクロフォ
ンにより受信される信号に発生させる。

【０００７】 別の実施例の音波ステアリングシステムは、カメラが方向情報により音源の方
へ向けられるようにする。特殊な画像装置を用いるか、方向を探知するために少
なくとも２つのマイクロフォンを必要とする従来のビデオ会議システムとは異な
り、本発明の音波ステアリングシステムはただ１個のマイクロフォンを必要とす
るに過ぎず、従来型ビデオ会議システムに組み込むことができる。

【０００８】 別の実施例では、マイクロフォンシステムからのアナログ信号を時間ベースの
デジタルオーディオ情報より成る別個のフレームに変換する。フーリエ解析によ
り、この時間ベース情報を周波数ベースのスペクトル係数に変換する。その後、
空間推定器がこれらのスペクトル係数を用いてフレーム内のスペクトルノッチま
たは反共振を見つける。スペクトル推定器は、探索表を用いてこれらのフレーム
を既知の空間座標に関連付け、この情報をカメラのモニターへ送る。

【０００９】

【好ましい実施例の詳細な説明】

音源から到達する音響信号の方向を探知する装置及び方法を開示する。以下の
詳細な説明において、本願の一部であり、本発明の特定の実施例を例示する添付
図面を参照する。図面において、同一の参照番号は幾つかの図を通して実質的に
同じコンポーネントを指すものである。これらの実施例は、当業者が本発明を実
施できるように十分に詳しく記載されており、他の実施例も可能であって、本発
明の範囲から逸脱することなく機械的、方法的、電気的及び他の種類の変形又は
設計変更を行うことができることを理解されたい。従って、以下の詳細の説明は
限定的な意味でとらえるべきではなく、本発明の範囲は、頭書の特許請求の範囲
と均等物の全範囲とによってのみ制限されるものである。

【００１０】 バーチャル音響または三次元（３Ｄ）サウンドを「発生」できることが当該技
術分野において知られている。この技術は、インターアクティブ／バーチャルリ
アリティーシステム、マルチメディアシステム、通信システムなどに利用される
。本質的に、適正に設計したデジタルフィルターを使用すると、ヘッドホンを着
用した聞き手の周りの「バーチャル」空間の任意の場所で音を発生することがで
きる。従来型３Ｄシステムでは、所与の音源に関連して最初から存在する空間的
属性を補充または置換するプロセスにより、空間化された音波を発生する。これ
とは対照的に、本発明は、音源からの既存の３Ｄ音波を「検出」する新規の３Ｄ
音波ステアリングシステムである。

【００１１】 図１は、本発明の一実施例によるコンピュータ化音波ステアリングシステム（
以下、「システム」と呼ぶ）１００のブロック図である。このシステム１００は
、マイクロフォンシステム１０１、ビデオカメラ１０３及びコントローラ１０５
より成る。コントローラ１０５は、信号プロセッサー１０６、空間推定器１０８
、カメラモーター１１０、オーディオ圧縮器１１１及びオーディオ／ビデオ送信
機１１２を有する。システム１００の入力は、画像／音源１１６である。詳述す
ると、ビデオカメラ１０３の入力は画像ソース１１６Ａであり、マイクロフォン
エンハンサー１０２の入力は音源１１６Ｂである。オーディオ／ビデオ送信機１
１２の出力は、送信媒体１１８を介して遠隔のオーディオ／ビデオ受信機１２０
へ送られる。

【００１２】 別の実施例（図示せず）において、このシステム１００は、マイクロフォンシ
ステム１０１と、コントローラ１０５とだけにより構成される。この実施例にお
いて、コントローラ１０５は、信号プロセッサー１０６と、空間推定器１０８と
から成る。オーディオ圧縮器１１１及びオーディオ／ビデオ送信器１１２は、こ
のシステム１００の外部か、それと並置して用いることができる。この実施例に
おいて、カメラモーター１１０は、本質的に、コントローラ１０５により提供さ
れる情報を利用する。

【００１３】 マイクロフォンシステム１０１と、コントローラ１０５との間、ビデオカメラ
１０３とコントローラ１０５との間などのような種々のコンポーネントの間には
、多数のインターフェイス、バスまたは他の通信手段が介在する。かかるインタ
ーフェイスは、当業者であればわかるように、必要とされる全ての従来型電気的
及び機械的コンポーネントより成るため、これらについては詳述しない。コント
ローラ１０５は、当該技術分野で良く知られているように、ラップトップの汎用
コンピュータのようなコンピュータまたは局部受信機または遠隔の受信機でよい
。１つの実施例において、コントローラ１０５は、入力信号を処理するか操作し
て適当な出力信号を発生するために必要な全てのコンポーネントを備えたパーソ
ナルコンピュータである。上述したコンポーネントに加えて、コントローラ１０
５は、任意適当なタイプの中央処理ユニット、ユーティリティー、ドライバー、
イベントキュー、アプリケーションなどを含むことができるが、本発明はそれら
に限定されない。１つの実施例において、コントローラ１０５のコンポーネント
はコンピュータのプロセッサーにより実行される全てのコンピュータプログラム
であり、コンピュータは、メモリーのようなコンピュータにより読取り可能なメ
ディアに記憶された命令の制御下で動作する。コントローラ１０５はまた、当業
者であればわかるように、コンピュータプログラムを実行するオペレーティング
システムを含む。

【００１４】 マイクロフォンシステム１０１は、マイクロフォンエンハンサー１０２と、変
換器またはマイクロフォン１０４とを有する。１つの実施例において、マイクロ
フォンエンハンサー１０２は、上述したように、干渉パターンを発生して音源１
１６Ｂからの音響信号を変形する非対称リッジまたはフォールドを含んだマイク
ロフォンスリーブより成る。変形済み音響信号は、マイクロフォン１０４により
電気信号に変換され、この電気信号は信号プロセッサー１０６へ送られる。１つ
の実施例において、信号プロセッサー１０６は、マイクロフォン１０４の出力を
アナログから整数値または浮動小数点値のデジタル表示のようなデジタル信号に
変換する。デジタル信号はさらに、信号のスペクトル干渉パターンを抽出するた
めに信号プロセッサーアルゴリズムにより処理される。この情報は、空間推定器
１０８へ送られ、この推定器は確立された統計法により音源１１６Ｂの方向に関
する「最良予測」を行う。空間推定器１０８からの方向情報は、カメラモーター
１１０へ出力される。カメラモーター１１０は、カメラを移動できる従来型カメ
ラモーターまたは追跡システムの任意のものでよい。カメラモーター１１０は、
ビデオカメラ１０３を画像／音源１１６の方向へ向けて、音源１１６が捕捉でき
るようにする。１つの実施例では、画像認識アルゴリズムにより、空間推定器１
０８の出力を確認する。音源１１６Ｂに連携する画像は、オーディオ／ビデオ送
信機１１２により捕捉され処理される。同時に、オーディオ圧縮器１１１からの
圧縮済み電気信号も、オーディオ／ビデオ送信機１１２へ出力される。画像及び
圧縮器済み電気信号はその後、オーディオ／ビデオ送信機１１２により送信媒体
１１８を介して別の場所の遠隔／ビデオ受信機１２０へ送られる。遠隔オーディ
オ／ビデオ受信機１２０は、画像及びそれに連携する電気信号を処理し復号する
。その結果得られるビデオ出力は、第三者１２２がモニター１２４上で見ること
ができ、オーディオ出力は１またはそれ以上のスピーカー１２６により聞くこと
ができる。

【００１５】 マイクロフォンエンハンサー１０２は、入来音響信号と相互作用して各空間的
方向にとって特有の周波数特性を発生させ、これらの信号をマイクロフォン１０
４へ送ることのできる任意適当なコンポーネントでよい。これらの相互作用パタ
ーンまたは干渉パターンは、各信号のスペクトルにスペクトルノッチとして現れ
る。

【００１６】 図２Ａは、マイクロフォンエンハンサー１０２が長軸２０６及び短軸２０８を
有する楕円または卵形をした１つの実施例を示すが、本発明はこれに限定されな
い。図２Ｂに示すように、卵形の構成は、マイクロフォンの孔部２０２の両側の
リッジ２１４間の差または遅延を最大にするが、マイクロフォンエンハンサー１
０２の垂直方向のサイズは増加させない。卵形の構成では、長軸２０６の最小寸
法は信号の分解能により決定されるが、これは実施例により異なる。長軸２０６
が特定の実施例にとって小さすぎる場合、マイクロフォンエンハンサー１０２に
含まれるリッジ２１４は検出可能なパターンを発生できない。長軸２０６が特定
の実施例にとって大きすぎる場合、所期の音源からの信号の反射波と、他の近く
の音源からの信号の反射波との間に差が存在せず、望ましくないバックグラウン
ドノイズが検出される。１つの実施例において、マイクロフォンエンハンサー１
０２は、直軸２０６が約２ｃｍ乃至約６ｃｍまたはそれ以上、短軸２０８が約０
．５ｃｍ乃至約３ｃｍまたはそれ以上である。

【００１７】 マイクロフォンエンハンサー１０２はさらに、前面２１０（図２Ｂに示す）と
背面２１２（図２Ａに示す）とを有し、リムまたはリップ２０１も備えている。
マイクロフォンエンハンサー１０２はまた、マイクロフォン１０４を支持するか
収容するための手段も備えている。図２Ａ及び２Ｂに示す実施例のマイクロフォ
ンエンハンサー１０２は、中央にマイクロフォン挿入孔２０２を有し、この孔部
にマイクロフォン１０４が装着される。本質的に、マイクロフォン挿入孔２０２
は平らな端縁部を有する円形の孔である。この実施例において、マイクロフォン
エンハンサー１０２は、背面２１２を下側にして表面の方へ向けて設置すると、
マイクロフォン挿入孔２０２の端縁部上にのみ納まる容器の形状を有する。

【００１８】 図２Ｂは、マイクロフォンエンハンサー１０２の楕円形前面２１０へ固定され
るかそれと一体的に形成されるリッジ２１４及びウェル２１６の１つの構成を示
すが、本発明はそれに限定されない。一般的に、マイクロフォンエンハンサー１
０２は、人間の耳の耳介と概念的に類似の、縦方向の音波の反射器として働く非
対称リッジ２１４を含む。しかしながら、人間の耳の場合、中耳及び内耳はこれ
らの振動を受ける「受信機」である。本発明において、それ自体のエンハンサー
、即ち「耳」を取付けたマイクロフォン１０４は、音波の受信を意図した受信機
である。１つの実施例において、マイクロフォンエンハンサー１０２の１つの半
球に多数のリッジ２０４及びウェル２１６が存在する。別の実施例では、リム２
０１に近い所に大きなリッジ２１４が配置されている。さらに別の実施例では、
花の花弁と同様にリッジ２１４を種々の開放段階に配置して、それらがほぼ外方
向に湾曲し、リム２０１より先に延びるか、または延びないようにすることがで
きる。

【００１９】 リッジ２１４は、適当な干渉パターンが発生される限り任意適当な高さでよい
。一般的に、リッジ２１４が高ければ高いほど、大きなエネルギーの反射または
干渉信号が得られ、検出及び測定が容易になる。１つの実施例において、リッジ
２１４は約０．２５ｃｍ乃至約０．５ｃｍの範囲の種々の高さを有する。別の実
施例において、リッジ２１４は、全てほぼ同じ高さである。さらに別の実施例で
は、一部または全部のリッジ２１４が約０．５ｃｍより高くする。

【００２０】 音源の方向を探知するには、マイクロフォンエンハンサー１０２に少なくとも
２つの隆起部分、即ち、２つのリッジ２１４かまたは少なくとも２つの頂上部分
または丘部分を有する１つのリッジ２１４を設ける必要がある。１つの実施例に
おいて、各々がマイクロフォン１０４から異なる距離だけ離隔した２つのリッジ
２１４が存在する。マイクロフォンエンハンサー１０２は最小２個の隆起部分を
備えることができるが、多数の隆起部分またはリッジ２１４を設けると、多数の
ノッチが検出できるため、信号の方向探知の信頼度が増加する。１つの実施例に
おいて、マイクロフォンエンハンサー１０２は、２乃至１０個またはそれ以上の
リッジ２１４を有する。図２Ｂ及び３に示す実施例では、リッジ２１４は少な
くともわずかに円形または双曲線状である。

【００２１】 リッジ２１４はまた、信号干渉の信頼度が少なくとも最小レベルになるように
互いに十分な距離離隔する必要がある。そうでなくて、２つの音源がマイクロフ
ォン１０４の両側であるがマイクロフォンエンハンサー１０２から同一距離にあ
る場合、「鏡像」状態または混同圏が生じ、システムが２つのうち何れの側から
音波がくるかを探知できなくなる。１つの実施例において、リッジ２１４は、長
軸２０６上の垂直方向の中心にあるマイクロフォン挿入孔２０２の両側にある。
別の実施例において、リッジ２１４間の距離は、マイクロフォンエンハンサー１
０２のサイズに応じて、少なくとも１ｃｍ乃至約２．５ｃｍまたはそれよりもさ
らに大きい。

【００２２】 入来音響信号（即ち、音波）と適当に相互作用させるために、マイクロフォン
エンハンサー１０２は、垂直またはほぼ垂直な平面において端縁部上、即ちその
リム２０１上に配置され、リッジ２１４の頂部が入来信号に対して直角またはほ
ぼ直角になるようにする。マイクロフォンエンハンサー１０２がその信号に近づ
く前方に、またはその信号から遠ざかる後方に傾くと、反射の程度、従って信号
強度が大きく減少する。マイクロフォンエンハンサー１０２が鉛直線から何れか
の方向に傾きすぎると、せん断効果が生じて、リッジ２１４がもはや適当な干渉
パターンを発生できなくなる。

【００２３】 マイクロフォンエンハンサー１０２を、特定の用途に応じて、リム２０１の周
囲の任意の部分上に納まるように回転することもできる。１つの実施例において
、マイクロフォンエンハンサー１０２の長軸２０６は、水平面内にある。即ち、
広くカバーできる位置にある。この構成は、全ての参加者が座ったままでいると
推定する、従来のビデオ会議システムに有用である。別の実施例において、マイ
クロフォンエンハンサー１０２は、長軸２０６が垂直方向、即ち人物写真を撮る
位置にあるように配置される。この構成は、全ての参加者が立っていると推定で
きる場合に有用であり、垂直方向の高さを検知するのが望ましい。さらに別の実
施例では、少なくとも２つのマイクロフォンエンハンサー１０２を「十字架」の
ように配置して、第１のマイクロフォンエンハンサーの長軸が水平またはほぼ水
平に、第２のマイクロソフトエンハンサーの長軸が垂直またはほぼ垂直になるよ
うにすることができる。別の実施例では、１またはそれ以上の円形のマイクロフ
ォンエンハンサー１０２を使用する。最後の２つの実施例は、参加者が立ったり
座ったりする場合に有用である。

【００２４】 人間の聴覚において、所与の水平面内にある音源の角度位置を突き止める最も
重要な手がかりは、２つの耳における波頭の相対的な差である。同様に、本発明
は、音源の角度位置を、マイクロフォン１０４の両側のリッジ２１４における波
頭の相対的な差に基づき測定する。詳述すると、干渉が生じるのは、同じ信号が
２以上の経路を進行して、同一場所、即ちマイクロフォン１０４のヘッドに到達
するためである。直線経路を進む信号の一部と、マイクロフォンの両側の少なく
とも２つの異なる遅延または反射経路を進む信号の他の部分とを組み合わせると
、本質的に、共通の頂点が音源１１６Ｂと、マイクロフォン１０４とである三角
形が形成される。これにより、遅延経路の信号は、直線経路の信号と、距離の差
に対応する周波数においてのみ破壊的な干渉を開始する。このようにして、対応
するスペクトルノッチが発生する。

【００２５】 図３は、３つの異なる音波３０２、３０４、３０６がマイクロフォンシステム
１０１に遭遇する信号の拡大頂面図である。その図は実尺でなく、各音波をその
波の中心または中心に近い所の矢印で表わす。さらに、図示を簡略にするために
、２個のリッジ２１４だけを示すが、本発明はそれに限定されない。図３に示す
ように、反射することになる第１の音波３０４はリッジ２１４で反射し、反射す
ることになる第２の音波は別のリッジ２１４で反射し、直線経路を行く音波３０
６は直接マイクロフォン１０４へ到達する。その結果、マイクロフォン１０４は
、反射した音波３０２、３０４を、各リッジ２１４の中心からマイクロフォン３
０４までの距離に比例する遅延時間の後、受信する。換言すれば、リッジで反射
する音波の経路３０２、３０４は長く、それにより干渉が生じる。図３に示す実
施例では、反射した第１の音波３０２は距離３０８だけ遅延し、反射した第２の
音波３０４は異なる距離３１０だけ遅延する。実際の干渉または遅延量は、リッ
ジ２１４、マイクロフォン１０４及び音源１１６Ｂの相対的位置及び大きさを含
む（それらに限定されない）多くのファクターにより可変である。しかしながら
、この時間遅延は、適当な信号処理アルゴリズムを用いて計算可能であり、この
時間遅延は外的条件に応じて変化する。１つの実施例において、時間遅延は約１
秒／３３０ｍであるが、その理由は標準的な温度及び圧力で音波が約１秒間約３
３０ｍ進むからである。アルゴリズムの結果を用いると、音源１１６Ｂの方向を
正確に探知することができる。１つの実施例において、音源１１６Ｂの位置は空
間的に±約５°内で追跡される。

【００２６】 図３に示すように、マイクロフォン１０４は、作動端またはヘッドがマイクロ
フォンエンハンサー１０２により全ての側を取り囲まれるように、マイクロフォ
ン挿入孔２０２内に配置されている。詳述すると、リッジ２１４の高さは、マイ
クロフォン１０４の高さより大きいように設計されている。このようにすると、
音源１１６Ｂからの入来信号が最初に、マイクロフォン１０４それ自体ではなく
て、マイクロフォンエンハンサー１０２のリッジ２１４に到達する。１つの実施
例において、マイクロフォン１０４のヘッドはマイクロフォン挿入孔２０２の底
部と同一平面にある。

【００２７】 マイクロフォンエンハンサー１０２は、比較的剛性で幾分かの反射特性を有す
る限り、任意適当な厚さの任意適当な材料で形成することができる。１つの実施
例において、その材料は高い反射性を有し、また、一部の周波数成分を吸収し、
他の周波数成分を反射するのではなくて、全ての周波数成分をほぼ等しく反射す
るように、スペクトル特性が平らである。１つの特定の実施例において、その材
料の吸収係数は、約１００Ｈｚ乃至４ｋＨｚの周波数で約０．０５であり、スペ
クトルの平坦度は、約１００Ｈｚ乃至８ｋＨｚの周波数で約±１デシベル（ｄＢ
）である。マイクロフォンエンハンサー１０２を形成できる材料の種類には、プ
ラスチック、セラミック、金属、種々のタイプの被覆材料等が含まれるが、それ
らに限定されない。１つの実施例において、マイクロフォンエンハンサー１０２
は、当該技術分野でよく知られた任意タイプの射出成形プロセスによりプラスチ
ックから形成され、その剛性は、広い範囲の温度、例えば０℃乃至約４０℃の温
度で形状を保持できるほど十分な値を有する。ある特定の金属のように材料の反
射性が高くて残響を発生する場合、残響により生じる望ましくない信号またはノ
イズを除去するために信号をさらに処理する必要がある。

【００２８】 マイクロフォンシステム１０１は、適切な干渉パターンが発生する限り、音源
１１６Ｂに関して任意適当な位置に配置可能である。１つの実施例において、マ
イクロフォンシステム１０１は、水平面だけのキューより成る定位キューだけを
ピップアップする。別の実施例のマイクロフォンシステム１０１は、水平及び縦
方向の両方のキューより成る定位キューをピックアップする。システム１００が
定位キューを探知しようとする場合、マイクロフォンシステム１０１を音源１１
６Ｂと同じ水平面またはそれとほぼ同じ水平面に位置させる。１つの実施例にお
いて、音源１１６Ｂがマイクロフォンシステム１０１の片側の何れかの側から約
１５°またはそれ以上のような、マイクロフォンシステム１０１の前面に関して
約１８０°未満の水平アーク内に存在する場合、適当な干渉が発生する。従って
、この実施例では、マイクロフォンシステム１０１は、水平方向において少なく
とも１５０°の有効動作範囲を有する。システム１００が仰角方向のキューも（
またはそれだけ）を検知する場合、マイクロフォンエンハンサー１０２は、特定
の音源１１６Ｂについて、それ自体のシミュレーションしたヘッド関連伝達関数
（ＨＲＴＦ）、即ち、位置伝達関数（ＰＴＦ）を発生する。１つの実施例におい
て、音源１１６Ｂが、マイクロフォンシステム１０１の上部または底部の何れか
から約１５°またはそれ以上のような、マイクロフォンシステム１００の前面に
関して１８０°未満の垂直アーク内に存在する場合、適当な干渉が発生する。こ
の実施例のマイクロフォンシステム１０１は、垂直方向において少なくとも１５
０°の有効動作範囲を有する。しかしながら、ほとんどのビデオ会議システムで
は、音源１１６Ｂは、マイクロフォンシステム１０１が配置される水平面内また
はその上方に位置する。

【００２９】 音源１１６Ｂは、適当な干渉パターンを発生できる限り、マイクロフォンエン
ハンサー１０２から任意適当な距離だけ離れていてもよい。１つの実施例におい
て、音源１１６Ｂは、マイクロフォンエンハンサー１０２から約１ｍ乃至約５ｍ
離れている。音源１１６Ｂがマイクロフォンエンハンサー１０２に近すぎると、
信号が大きくなりすぎて、その方向の正確な検出が困難である。音源１１６Ｂが
遠すぎる場合、音源１１６Ｂと、その時のバックグラウンドノイズとの判別が難
しい。１つの実施例において、バックグラウンドノイズは、コントローラ１０５
を適当なアルゴリズムで動くようにプログラミングすることにより吸収する。例
えば、システム１００を、最初はバックグラウンドまたは環境ノイズだけで作動
させて、ベースラインが確立できるようにする。所望の音源１１６Ｂが一旦スタ
ートすると、ベースラインより高い信号だけがシステム１００による考慮の対象
となる。ベースラインまたはそれ以下の信号は、実質的に無視または「減算」さ
れる。即ち、バックグラウンドノイズに比例して１つのサインだけ大きい音波だ
けが考慮される。

【００３０】 マイクロフォン１０４は、音波エネルギーを電気エネルギーに変換し、所望の
周波数応答を発生できる任意適当なマイクロフォンでよい。ノッチまたはローパ
ス若しくはハイパス特性のような普通でないスペクトル特性を有するマイクロフ
ォン１０４も、システム１００がこれらの特性を補償するようにプログラムされ
れば使用可能である。１つの実施例において、マイクロフォン１０４は平坦なま
たはほぼ平坦なスペクトルを有するマイクロフォンである。特定の実施例におい
て、マイクロフォン１０４のスペクトル平坦度は、約１００Ｈｚ乃至１０ｋＨｚ
の周波数で約±２ｄＢである。

【００３１】 マイクロフォン１０４は任意適当なサイズでよく、１つの実施例では、マイク
ロプロセッサーエンハンサーの直径（即ち長軸）よりも小さい直径を有する。別
の実施例において、マイクロフォン１０４は、マイクロフォン挿入孔２０２のよ
うなマイクロフォンエンハンサー１０２のマイクロフォン装着手段に嵌合するよ
うに設計された、波形率が小さいマイクロフォンである。一般的に、小型マイク
ロフォン１０４は、長軸２０６の実効サイズを大きくして、大きな遅延または干
渉を発生することができる。しかしながら、マイクロフォン１０４がマイクロフ
ォンエンハンサー１０２と比べて小さすぎると、スペクトル平坦度が劣化する。
あるいは、マイクロフォン１０４がマイクロフォンエンハンサー１０２と比べて
大きすぎる場合、マイクロフォンエンハンサー１０２に含まれるリッジ２１４の
特異な干渉パターン発生能力が減少する可能性がある。１つの実施例において、
マイクロフォン１０４の直径は、マイクロフォンエンハンサー１０２の直径（ま
たは長軸）の約１０乃至３０％である。別の実施例において、マイクロフォン１
０４の直径は約０．６３５ｃｍ乃至約０．９５ｃｍである。特定の実施例におい
て、マイクロフォンは、ミネソタ州ミネアポリスのTelex Communications, Inc.
により製造されたTelex Clariaマイクロフォンである。

【００３２】 マイクロフォン１０４及びマイクロフォンエンハンサー１０２より成る本発明
のシステム１０１は、本質的に人間の「聴取者」に代わるものである。任意の聴
取者がバーチャル音源の方向及び位置を突き止める、即ち、その音源を探知でき
るようにするには、最初に、「角度を知覚」する必要がある。バーチャル音源の
角度の知覚は、方位角及び仰角で説明できる。従って、本発明は、方位角を求め
、状況によっては仰角も求めて、マイクロフォンシステム１０１が音源１１６Ｂ
を探知できるようにする。図４に示すように、方位角４０２は、グラウンドレベ
ル４０６に平行な第１の水平面４０４上における音源１１６Ｂの相対的角度をい
う。仰角４０８は、マイクロフォンシステム１０１の第２の水平面４１０の上方
のような、水平面の上方にある、音源１１６Ｂのような、固定点の角度距離のこ
とである。通常、方位は角度で表わすため、方位及び仰角が０°の位置ある音源
１１６Ｂは、聴取者、この場合はマイクロフォンシステム１１１のすぐ前方にあ
る。方位は、方位円に沿って０°から３６０°の反時計方向に増加するものとし
て表わすことができる。図４の方位角は約３０°であり、仰角４０６は約６０°
である。音源１１６Ｂとマイクロフォンシステム１０１との間の直線距離を知覚
距離と呼ぶことができるが、音源１１６Ｂの探知にはこの距離を直接計算する必
要はない。

【００３３】 上述したように、干渉パターンは、マイクロフォンエンハンサー１０２により
形成された後、マイクロフォン１０４により受信される。この干渉は、「スペク
トルピーク」の反対である「スペクトルノッチ」（または反共振）として信号の
スペクトルに現れる。処理用ソフトウェアを用いて、入来干渉パターンを分析、
即ち、デジタル信号のスペクトル成分を推定することにより、特定の空間的方向
に関連のある共通のノッチを突き止めることができる。適当なアルゴリズムを使
用して、入力信号スペクトルの連続するフレームにある、リッジ距離に比例する
特定の周波数範囲の最小点を探索する。音源１１６Ｂの方位角を、信号スペクト
ルのノッチ位置に基づき探索表で推定する。垂直方向の干渉パターンを発生させ
ると、音源１１６Ｂの仰角も同じ検知方法で推定することができる。この検索に
より、その位置の「可能性が最も高い」空間的方向が得られる。

【００３４】 しかしながら、上述したように、マイクロフォンシステム１０１からの信号は
、空間推定器１０８の前に、まず信号プロセッサー１０６へ入力される。信号プ
ロセッサー１０６は、マイクロフォンシステム１０１からの入来信号を処理して
、適当な信号を空間推定器へ送るために必要な任意適当なコンポーネントにより
構成可能である。上述したように、また図５に示すように、信号プロセッサー１
０６は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ５０８と、変換器５１０とを
含むことができる。

【００３５】 図５に示す実施例のＡ／Ｄコンバータ５０８は、サンプラー５１４と、量子化
器５１５とより成る。入来アナログ信号はサンプラー５１４へ入力され、そこで
連続するサンプルが得られる。これらの数値サンプルまたはフレーム５１６は、
上述したように、スペクトルノッチを含む。しかしながら、フレーム５１６は、
マイクロフォンシステム１０１により発生されるスペクトルノッチだけでなく、
音源１１６Ｂからの信号に自然に存在する「内容物」としてのスペクトルノッチ
も含む。この内容物としてのノッチは通常、約２０ミリ秒（ｍｓ）もしくはそれ
より短い時間持続する過渡的なものであり、以下に述べるように、システム１０
０により無視される。サンプラー５１４は、約１６ｋＨｚ乃至４８ｋＨｚのよう
な任意適当なサンプリング周波数で動作可能である。図５に示す実施例において
、サンプラー５１４を通過するフレーム５１６はアナログ値である。これらのフ
レーム５１６はその後、量子化器５１５へ入り、そこで、値が調整され、または
量子化されて、全て数の増分になり、信号がデジタル化される。

【００３６】 フレーム５１６はその後、Ａ／Ｄコンバータから変換器５１０へ送られる。図
５に示す実施例の変換器５１６は、乗算器５２２、ウィンドウ５２４及び分析器
５２６より成る。変換器５１０において、乗算器５２２は、ウィンドウ５２４が
発生するウィンドウ関数をＡ／Ｄコンバータ５０８の出力信号に乗算する。ウィ
ンドウ５２４は、従来のハミングウィンドウ、指数ウィンドウなどのような当該
技術分野で知られた任意適当なウィンドウ関数を発生できる。乗算器５２２の出
力の信号は、さらに、分析器５２６により処理される。

【００３７】 信号の分析に任意適当なアルゴリズムを使用できるが、これはデータを減少す
るための所定の割合または値の選択を含む。１つの実施例では、Leavy and Shen
の米国特許出願（発明の名称：A Method and Apparatus for Constructing a Di
gital Filter）に記載されるような主要成分（ＰＣＡ）分析法またはその変形例
を使用する。別な実施例では、入来デジタル信号を、各フレームについて積分変
換することにより時間領域から周波数領域へ変換する。かかる変換は、逆高速フ
ーリエ変換（ＩＦＦＴ）または高速フーリエ変換（ＦＦＴ）のようなフーリエ解
析を含むことができる。

【００３８】 ＦＦＴより成る特定の計算は、当該技術分野で良く知られているためここでは
詳述しない。本質的に、フーリエ変換は、複雑な波形を数学的に分解して振幅及
び位相を特定できる一連の正弦波にする。各フーリエ変換は、時間のただ１つの
「スライス」だけを見ると考えられるため、特定のスペクトル反共振または最小
点が分かる。１つの実施例において、分析器５２６は、入来デジタル信号を構成
する一連の５１２個または１０２４個の点のＦＦＴを取る。別の実施例において
、分析器５２６は、Shenの米国特許出願（発明の名称：Method and Apparatus f
or Performing Block Based Frequency Domain Filtering）に記載されたアルゴ
リズムの変形例を使用する。Shen特許は三次元の音を「発生」するアルゴリズム
を記載しているため、これらは必然的に、代わりに三次元の音を「探知」するた
めのパラメータを組み込んだ変形例を含むものである。

【００３９】 現在のフレーム５１６のフーリエ変換信号は、他のコンポーネントまたはモジ
ュールへ直接送られて、さらに処理される。図５に示す実施例において、信号は
直接、空間推定器１０８へ送られる。空間推定器１０８では、フーリエ変換信号
をノッチ検知器５０８よりすぐ利用するか、または、まず各変換に関連するメモ
リー５０６に記憶させ、その後で処理することができる。メモリー５０６は、最
大Ｎ個の情報フレームを記憶することが可能である。本質的に、ノッチ検知器５
０２は、分析器５２６の出力をチェックして、空間的方向に対応する特定の領域
に、上述したマイクロフォンエンハンサー１０２からの反射によるノッチがない
か否かを探索する。明確なノッチが検出されると、ノッチ検知器５０２は、統計
的分析を行って、その空間的方向が以前検出したものであるか否かを突き止める
。即ち、前のフレーム５１６に関する情報を含む探索表５０４を用いて、検出し
たノッチと、連続する入力フレームとを比較する。このようにして、最も最近の
フレーム５１６を旧いフレーム５１６と比較すると、サンプラー５１４を出る特
定のノッチが、マイクロプロセッサーエンハンサー１０２により導入された方向
を表わすスペクトルノッチであって、内容としてのスペクトルノッチではないと
、十分な信頼度で決定することが可能である。１つの実施例において、ノッチが
少なくとも約５個またはそれ以上の連続するフレーム５１６に現れる場合、十分
な信頼度が得られる。１つの実施例において、ノッチ検知器５０２は、水平方向
のノッチ検知器及び垂直方向のノッチ検知器より成り、これらはそれぞれ、水平
方向及び垂直方向の探索表でノッチを探索する。

【００４０】 空間的方向を以前探知している場合、方向信号を、その後、カメラモーター１
１０へ送り、このモーターを移動して、ビデオカメラが探知された音源１１６Ｂ
の方向を向くようにする。画像情報は、その後、ビデオカメラからオーディオ／
ビデオ送信機１１０へ送られる。関連のオーディオ情報も、オーディオ圧縮器１
１１からオーディオ／ビデオ送信機へ送られる。

【００４１】 本発明の音波ステアリングシステム１００は、音を特徴付ける種々の変数レベ
ルの多くに適応するように設計可能である。これらの変数には、周波数（または
ピッチ）、強度（または音の大きさ）及び持続時間が含まれる。別の実施例にお
いて、スペクトルの内容（または音色）もシステム１００により検知される。

【００４２】 詳述すると、システム１００は、亜音速から超音速までの帯域幅の信号周波数
、即ち、１５Ｈｚ未満から最高２０ｋＨｚを超える信号周波数の広い範囲に適応
可能なように設計できる。１つの実施例において、音波ステアリングシステム１
００の信号処理は、可聴スピーチに関連する帯域幅、即ち約３００Ｈｚから約５
ｋＨｚの帯域幅を中心とするように設計される。スペクトル平滑を行うことによ
り、信号プロセッサー１０８は、スペクトル中のある特定の音またはノイズを無
視するようにプログラムすることも可能である。

【００４３】 信号プロセッサー１０８はさらに、１乃至５秒またはそれ以上のようなある特
定の時間の間、第２の音源による割込みを無視するようにプログラムすることが
できる。かかる割込みは、別の人間からの音声またはモーターのハム音のような
機械的ノイズを含むことができる。別の人間の音声のような第２の音源からの音
が所定期間経過後も継続している場合、所望であれば、カメラ１０３を第２の音
源の方向へ向けることができる。

【００４４】 所与の音源１１６Ｂからのある特定強度または強さの音の検出能力としてのシ
ステム１００の感度も、特定の用途に応じて任意適当な態様で調整することがで
きる。１つの実施例において、システム１００は、約７５−９０ｄＢまたはそれ
以上のような通常の会話に関連する強さの音をピックアップできる。別の実施例
では、７５ｄＢより小さい強度または約９０ｄＢより大きい強度の音も検出でき
る。しかしながら、信号強度がさらに大きくなると、信号の強度比（即ち、反射
経路からの信号に対する直線経路の信号の比率）は、必ずしも同じ比率で変化し
ない。その結果、一方の信号が他方の信号を隠すかマスクキングするようになり
、反射波の検出が困難またはほとんど不可能になって、方向を探知できない。

【００４５】 １つの実施例において、システム１００は、音源１１６Ｂの存在を確認するた
めの画像認識ステップも含む。例えば、音源１１６Ｂの方向を探知するに際して
エラーが生じ、カメラが、唇が動いていないような人または空の椅子に向けられ
ると、画像認識ステップにより、その方向に音源１１６Ｂが存在しないことが検
証され、それに応じてカメラを移動することができる。

【００４６】 特定の用途に応じて、信号処理アルゴリズムにより残響を補償する必要がある
。１つの実施例において、システムは、参加者の発声が壁に非常に近い所ではな
い普通の会議室で使用される。別の実施例では、はっきりわかるような残響があ
り、カーペットを敷いていない大きな部屋で使用される。

【００４７】 上述の音波探知プロセスの１つの実施例は、図６に示すように、一連のステッ
プで説明することができる。捕捉ステップ６０２では、干渉を含む音響データの
流れを、マイクロフォンシステムから捕捉する。このデータは、６０４において
、数値サンプリングフレームへ変換する。その後、６０６において、各フレーム
にウィンドウ関数を乗算する。６０８において、各フレームにつきフーリエ変換
を発生させる。６１０において、この変換を用いてスペクトルノッチを探索する
。６１２において、各フレーム内の特定の方向に対応する特定の領域に、スペク
トルノッチを検出する。６１３において、これらのフレームをメモリーに記憶さ
せ、６１４において、前のＮ個のフレームと相関させる。６１６において、種々
のスペクトルノッチに関連する既知の場所の探索表を用いて、正しい空間的方向
を突き止める。最後に、６１８において、「可能性が最も高い」空間的方向をカ
メラモーターへ出力する。

【００４８】 図７は、普通のビデオ会議システムに用いる本発明の１つの実施例を示す。こ
の実施例において、マイクロフォンシステム１０１は、レンズ７０３及びカメラ
モーター１１０を有するビデオカメラ１０３を備えたビデオシステムに作動的に
接続されている。ビデオシステム及びマイクロフォンシステム１０１は共に、従
来のモニター７０２上に設置されている。マイクロフォンシステム１０１は、モ
ニター７０２及びビデオカメラ１０３に関する任意適当な場所に配置することが
できる。マイクロフォンシステム１０１は、モニター７０２の前面のスクリーン
７０４の上方に配置し、マイクロフォンエンハンサー１０２の周縁部がモニター
７０２と同一平面またはほぼ同一平面になるようにする。マイクロフォン１０４
それ自体は、上述したように、ボウル形マイクロフォンエンハンサー１０２の基
部内の凹部にある。この実施例では、発表者または音源１１６はシステム１００
のほぼ前面に位置し、他の参加者７０５はそれに近い所に座っている。

【００４９】 任意適当なタイプのビデオ会議システムを用いることができる。１つの実施例
において、ビデオ「フレンドリー」またはプラグアンドプレイシステムを使用す
る。かかるシステムは、ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）付きのコンピ
ュータシステムを含むが、それに限定されない。かかるプラットフォームは、本
発明の技術を用いてより自然なビデオ電話のやりとりを提供することが可能であ
る。特定の実施例において、カリフォルニア州サンタクララのインテル社が製造
するプロシェア２００またはチームステーション４システムを使用する。

【００５０】 図７に示すように、コントローラ１０５内に収蔵されたオーディオ／ビデオ送
信機からの出力は、伝送メディア１１８を介して遠隔のオーディオ／ビデオ受信
機１２０へ送られる。伝送メディア１１８は、情報を伝送可能な任意適当な帯域
幅を使用する任意適当なタイプの有線または無線メディアである。出力は、コン
トローラ１０５に接続された任意適当なタイプのネットワークにより、伝送メデ
ィアを介して、遠隔のオーディオ／ビデオ受信機１２０へ送ることができる。同
じ伝送メディア１１８及びネットワークを用いて、遠隔地の任意のオーディオ／
ビデオ送信機から近くのオーディオ／ビデオ受信機へ信号を送り、完全なビデオ
会議を行うことができる。これは、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、プラ
イベートブランチエクスチェンジ（ＰＢＸ）、任意タイプのローカルエリアネッ
トワーク（ＬＡＮ）を、適当なブリッジ、ルーター及びゲートウェイなどと共に
含むが、それらに限定されない。１つの実施例において、普通のダイアルアップ
インターネット接続のような任意適当なタイプのインターネット接続またはＩＳ
ＤＮのような任意タイプの高速インターネット接続を用いる。イサーネットまた
はトークンリングのような１組のメディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）プロ
トコルを用い、情報ネットワークを介して、情報をスムースに流すことができる
。１つの実施例において、伝送メディア１１８は、送信コントロールプロトコル
／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）のような標準のプロトコルを用い
る双方向完全構造イサーネット接続より成る。受信機１２０からの信号は、その
後、任意タイプの普通のモニター１２４と、スピーカーとへ出力され、これを見
る者１２２は出力されたものを見また聞くことができる。

【００５１】 必要に応じて信号処理アルゴリズムをチェックし且つ調整するために所定のス
ピーカーアレイを無響室でテストすると、本発明のシステムをさらに改善できる
。反射、残響、オクルージョン等の効果を測定するために、１またはそれ以上の
「典型的な」会議室でさらにテストを行うことも可能である。アルゴリズム、マ
イクロフォンエンハンサーの形状、リッジのサイズ及び間隔なども、必要に応じ
てさらに調整することもできる。

【００５２】 本発明のシステムは、従来のビデオ会議システムと比べると、コンパクトで、
使用するハードウェアも小型である。２つのマイクロフォン信号間の差を測定す
るのではなくて三次元の音の発生源を検知するため、応答時間及び精度を改善で
きる可能性が高い。１つの実施例において、ステアリングシステム１００により
、必要に応じてパンニング及びティルティングを行うことにより、個々の発表者
または話す人を追従することができる。別の実施例では、追従システムまたは音
追跡手段を使用して、カメラを音楽の音のような任意の音源に向ける。さらに別
の実施例では、追跡システムをセキュリティーの目的で使用し、単一の声の音だ
けでなく多数の音声、足音などを検知することができる。適当に改造すると、音
波ステアリングシステムをロボット案内システムと併用することも可能である。

【００５３】 特定の実施例を図示説明したが、当業者は、図示説明した特定の実施例の代替
物として同一目的を達成するように設計された任意の構成を使用できることがわ
かるであろう。本願は、本発明の種々の変形例及び設計変更を包含するように意
図されている。従って、本発明は頭書の特許請求の範囲及びその均等物によって
のみ限定されることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の一実施例による音波ステアリングシステムのブロック図であ
る。

【図２Ａ】 図２Ａは、本発明の一実施例のマイクロフォンエンハンサーを略示する底面図
である。

【図２Ｂ】 図２Ｂは、本発明の一実施例のマイクロフォンシステムの展開斜視図である

【図３】 図３は、本発明の一実施例のマイクロフォンシステムと相互作用する３つの音
波より成る音源からの信号を略示する頂面図である。

【図４】 図４は、本発明の一実施例において音源から音響信号を受けるマイクロフォン
システムの方位角及び仰角の幾何学的関係を示す概略図である。

【図５】 図５は、本発明の一実施例による音波ステアリングシステムに用いるコントロ
ーラのブロック図である。

【図６】 図６は、本発明の一実施例において三次元の音を検知するステップを示すフロ
ーチャートである。

【図７】 図７は、本発明の一実施例におけるビデオ会議システムの概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 3/00 ３２０ Ｈ０４Ｒ 3/00 ３２０ Ｈ０４Ｓ 1/00 Ｈ０４Ｓ 1/00 Ｚ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5C022 AA03 AA05 AA12 AB62 AB63 AC69 AC71 AC72 AC74 5C064 AA02 AB04 AC04 AC12 AC16 AD02 AD06 AD14 5D020 BB04 5D062 CC13 CC20 5J083 AA05 AB09 AC31 AD18 AE07 AE08 BE08 BE43 CA10

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音源から到達する音響信号の方向を探知する装置であって、 音響信号を受信し、変形させて、変形済み音響信号を発生させる複数の反射器
   と、 反射器の近くに位置して、変形済み音響信号を受信する変換器と、 変換器に作動的に接続され、変形済み音響信号のスペクトルノッチを検出し、
   識別する検出器と、 検出器に作動的に接続され、識別したスペクトルノッチに基づき音響信号の方
   向を決定する手段とより成る音響信号の方向測定装置。
2. 【請求項２】 複数の反射器のうち少なくとも２つの反射器は、変換器から
   それぞれ異なる距離だけ離隔し、さらに、複数の反射器は、音響信号に干渉パタ
   ーンを発生させてそれらの音響信号を変形させる非対称リッジより成る請求項１
   の装置。
3. 【請求項３】 各音響信号の一部が変換器に遭遇する前に非対称リッジと遭
   遇するため、該部分には変換器に到達する前に時間遅れが生じる請求項２の装置
   。
4. 【請求項４】 複数の反射器は、楕円形の有限反射表面上に配置され、さら
   に、変換器が楕円の中心に位置する請求項１の装置。
5. 【請求項５】 反射器は、約１００Ｈｚ乃至約４ｋＨｚの周波数における吸
   収係数が少なくとも約０．０５である射出成形プラスチックにより作成される請
   求項４の装置。
6. 【請求項６】 方向決定手段は、識別したノッチを以前検出したノッチと比
   較して、特定の空間的方向に関連して生じる共通のノッチを見つける請求項１の
   装置。
7. 【請求項７】 音響信号の望ましくないノイズを除去するスペクトル平滑器
   をさらに備えた請求項６の装置。
8. 【請求項８】 カメラ追跡システムが作動的に接続され、方向決定手段から
   の出力がカメラ追跡システムを作動してビデオカメラを音源の方向に向ける請求
   項７の装置。
9. 【請求項９】 音源から到達する音響信号の方向を探知する方法であって、 複数の反射器により音響信号を受信して、変形させ、 反射器の近くに位置する変換器により音響信号を電気信号に変換し、 変換器に作動的に接続された検出器により音響信号のスペクトルノッチを検出
   して識別し、 検出器に作動的に接続された手段により、識別したスペクトルノッチに基づき
   音響信号の方向を決定するステップより成る音響信号の測定方法。
10. 【請求項１０】 複数の反射器のうち少なくとも２つの反射器は、変換器か
    らそれぞれ異なる距離だけ離隔し、さらに、複数の反射器は、音響信号に干渉パ
    ターンを発生させてそれらの音響信号を変形させる非対称リッジより成る請求項
    ９の方法。
11. 【請求項１１】 各音響信号の一部が変換器に遭遇する前に非対称リッジと
    遭遇するため、該部分には変換器に到達する前に時間遅れが生じる請求項１０の
    方法。
12. 【請求項１２】 複数の反射器は、楕円形の有限反射表面上に配置され、さ
    らに、変換器が楕円の中心に位置する請求項９の方法。
13. 【請求項１３】 反射器は、約１００Ｈｚ乃至約４ｋＨｚの周波数における
    吸収係数が少なくとも約０．０５である射出成形プラスチックにより作成される
    請求項１２の方法。
14. 【請求項１４】 方向を決定するステップは、識別したノッチを以前検出し
    たノッチと比較して、特定の空間的方向に関連して生じる共通のノッチを見つけ
    る請求項９の方法。
15. 【請求項１５】 スペクトル平滑器を用いて音響信号の望ましくないノイズ
    を除去するステップをさらに含む請求項１４の方法。
16. 【請求項１６】 ビデオカメラを有し、該装置に作動的に接続されたカメラ
    追跡システムを使用するステップをさらに含み、空間推定器からの出力がカメラ
    追跡システムを作動してビデオカメラを音源の方向に向ける請求項１５の方法。
17. 【請求項１７】 音源の方向を探知する方法であって、 音源からの干渉を含む音響データの流れを捕捉し、 音響データを数値より成るサンプリングフレームに変換し、 各フレームにウィンドウ関数を乗算し、 各フレームのフーリエ変換を発生させ、 フーリエ変換を用いてスペクトルノッチを検索し、 特定の空間的方向に対応する特定の領域でスペクトルノッチを発見し、 種々のスペクトルノッチに関連する既知の場所の探索表により探索を行い、 推定した空間的方向をカメラモーターへ出力して、カメラモーターに作動的に
    接続されたカメラを音源の方向へ向けるステップより成る音源方向探知方法。
18. 【請求項１８】 カメラが音源に関連する画像を記録する請求項１７の方法
    。
19. 【請求項１９】 三次元の音源が分散した変化する場所から音響信号を発生
    させる会議環境に用いるマイクロフォンシステムであって、 非対称リッジを有する少なくとも１つの反射表面の中心に配置したマイクロフ
    ォンであって、非対称的リッジと相互作用する音響信号がマイクロフォンへの直
    線経路を辿る音響信号より後にマイクロフォンへ到達し、さらにマイクロフォン
    に到達する全ての音響信号が電気信号に変換されるマイクロフォンと、 マイクロフォンに関する音源の角度方向を求めるために電気信号を分析する制
    御回路とより成るマイクロフォンシステム。
20. 【請求項２０】 制御回路は、角度方向に関する情報をカメラを有するビデ
    オ追跡システムへ送り、さらに、ビデオ追跡システムにより、カメラが送信機か
    ら遠隔の受信機へ音響信号に関連する画像を送信する請求項１９のシステム。
21. 【請求項２１】 制御回路は、圧縮オーディオ信号を送信機へ送るオーディ
    オ圧縮器を有する請求項１９のマイクロフォンシステム。
22. 【請求項２２】 各々がマイクロフォンの互いに反対側に位置する２つの反
    射器より成る、音源の方向を探知するためのマイクロフォンエンハンサーと、 マイクロフォンに結合されて、電気信号をマイクロフォンから音源方向情報を
    含む出力信号へ変換するコントローラとより成る音波ステアリングシステム。
23. 【請求項２３】 ビデオカメラを有し、コントローラに作動的に接続された
    カメラ追跡システムをさらに具備し、コントローラの出力信号は、カメラ追跡シ
    ステムを作動して、ビデオカメラを音源の方向に向ける請求項２２のシステム。
24. 【請求項２４】 音源からの音響データの流れからスペクトルノッチを探知
    して識別し、 識別したスペクトルノッチに基づき音源の方向を決定するステップより成る方
    法を実行するようコンピュータに命令する命令を含んだコンピュータにより読み
    取り可能なメディア。
25. 【請求項２５】 音源からの音響データの流れからスペクトルノッチを探知
    して識別し、 識別したスペクトルノッチに基づき音源の方向を決定するステップより成る命
    令を含んだコンピュータにより読み取り可能なメディアを用いてコンピュータに
    命令する方法。