JP2006080590A

JP2006080590A - 音声信号処理装置

Info

Publication number: JP2006080590A
Application number: JP2004259216A
Authority: JP
Inventors: Shunei Ishimoto; 俊英石本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】マイクロホンユニットのレベル差や周波数特性により、指向性合成回路に入力される音声信号の特性が異なるため、指向性や音声出力レベルにばらつきを生じるという課題を持つ。
【解決手段】ｎ個のマイクロホンユニットから出力される音声信号をマイクロホンユニット毎にｍ個の帯域に分割するｎ個の帯域分割回路と、帯域分割された音声信号を、ｎ個の内基準となる１つのマイクロホンユニットから出力される音声信号から分割された同じ帯域毎の音声信号と音声信号レベルを比較するｍ個の音声レベル比較回路と、前記音声レベル比較回路から出力された音声信号のレベル差を元に前記帯域分割回路から出力される音声信号のレベルを制御する音声レベル制御回路と、前記音声レベル制御回路からの出力される帯域分割されている音声信号を合成するｎ個の帯域合成回路と、前記ｎ個の帯域合成回路の出力から指向性を生成する指向性合成回路とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラやボイスレコーダなどに内蔵される音声記録装置に関する。

近年、例えばビデオカメラに使用されるマイクロホンなどでは、複数のマイクロホンユニットを使用し、指向性特性を生成するようなマイクロホン装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

以下、従来のマイクロホン装置について、図面を参照しながら説明する。

図４は従来のマイクロホン装置の実施の形態の構成を示す図である。全て無指向性マイクロホンユニットであるユニット６１、ユニット６２、ユニット６３を、ユニット６１とユニット６２との間隔と、ユニット６２とユニット６３との間隔がそれぞれｄとなるように、同一直線上に配置する。ハイパスフィルタ６４のカットオフ周波数をｆ１とし、ハイパスフィルタ６５のカットオフ周波数をｆ２として、ｆ１をｆ２よりも高い周波数に設定する。ハイパスフィルタ６４を用いてユニット６１の出力信号の低周波成分を除去する。

また、ハイパスフィルタ６５を用いてユニット６２の出力信号の低周波成分を除去し、ハイパスフィルタ６５の出力信号を移相器６８を用いてユニット間隔ｄに応じた移相遅れを施した後、減算器７０を用いてハイパスフィルタ６４の出力信号より減算する。減算器７０の出力信号は、ｆ１以下の周波数帯域では無指向性、ｆ１以上の周波数帯域では１次音圧傾度型単一指向性となる。同様に、ユニット６２、ユニット６３、カットオフ周波数がｆ１であるハイパスフィルタ６６、カットオフ周波数がｆ２であるハイパスフィルタ６７、移相器６９、減算器７１を用いて、ｆ１以下の周波数帯域では無指向性、ｆ１以上の帯域では１次音圧傾度型単一指向性となる信号を得る。

更に、ハイパスフィルタ１２を用いて減算器７０の出力信号の低周波成分を除去した後、減算器７３を用いてハイパスフィルタ７２の出力信号と減算器７１の出力信号の差信号をとることによって、ｆ１以下の周波数帯域では無指向性、ｆ１以上の周波数帯域では２次音圧傾度型単一指向性となるマイクロホンを得る。
特開平５−１４５９８６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、マイクロホンユニットから出力される音声信号のレベル差や、マイクロホンユニットが持つ周波数特性により、指向性合成回路に入力される音声信号の特性が異なるため、指向性や音声出力レベルにばらつきを生じるという課題を持つ。

上記課題を解決するために、本発明の音声信号処理装置は、互いに間隔をおいて配置された、第１から第ｎのマイクロホンユニットと、前記マイクロホンユニットから出力される音声信号をマイクロホンユニット毎にｍ個の帯域に分割するｎ個の帯域分割回路と、帯域分割された音声信号を、ｎ個の内基準となる１つのマイクロホンユニットから出力される音声信号から分割された同じ帯域毎の音声信号と音声信号レベルを比較するｍ個の音声レベル比較回路と、前記音声レベル比較回路から出力された音声信号のレベル差を元に前記帯域分割回路から出力される音声信号のレベルを制御する音声レベル制御回路と、前記音声レベル制御回路からの出力される帯域分割されている音声信号を合成するｎ個の帯域合成回路と、前記ｎ個の帯域合成回路の出力から指向性を生成する指向性合成回路とを有している。

本発明は、マイクロホンユニットから出力される音声信号のレベル差や、マイクロホンユニットが持つ周波数特性により、指向性合成回路に入力される音声信号の特性が異なった場合でも、指向性や音声出力レベルにばらつきを生じさせないという利点を持つ。

本発明の請求項１に記載の発明は、互いに間隔をおいて配置された、第１から第ｎ（ｎは２以上の整数）のマイクロホンと、前記マイクロホンから出力される音声信号をマイクロホン毎にｍ個（ｍは２以上の整数）の周波数帯域に分割するｎ個の帯域分割回路と、前記ｎ個のマイクロホンのうち１つを音声信号レベルを比較する基準マイクロホンとし、この基準マイクロホンから出力される音声信号をｍ個の周波数帯域に分割した音声信号と、前記基準マイクロホン以外のマイクロホンから出力された音声信号をｍ個（ｍは２以上の整数）の周波数帯域に分割した音声信号とを、同じ周波数帯域毎に音声信号レベルを比較する音声レベル比較回路と、前記音声レベル比較回路から出力された音声信号のレベル差を元に前記帯域分割回路から出力される音声信号の音声信号レベルを制御する音声レベル制御回路と、前記音声レベル制御回路から出力される帯域分割されている音声信号を合成するｎ個の帯域合成回路と、前記ｎ個の帯域合成回路の出力からｋ（ｋは１以上の整数）個の単一指向性等の指向性を生成する指向性合成回路を有するものである。

これにより、指向性合成回路で作られる音声信号の指向性や出力信号のばらつきを生じさせないという目的を、複数の周波数帯域に分割する帯域分割回路と、それぞれの音声信号のレベル差を比較する音声レベル比較回路と、音声レベル比較回路から出力された音声信号のレベル差を元に、帯域分割回路から出力される音声信号のレベルを制御する音声レベル制御回路と、音声レベル制御回路からの出力される帯域分割されている音声信号を合成する帯域合成回路と、この帯域合成回路の出力から指向性を生成する指向性合成回路とを用いることにより実現する。

（実施の形態１）
図１は本発明の音声信号処理装置の実施の形態を示す図である。

図１に示すように、１及び２はマイクロホンユニットで、本実施の形態では無指向性マイクロホンを用いた。３及び４はマイクロホンユニット１及び２から出力される音声信号を入力しｎ個（ｎ＝２以上の整数。本実施の形態ではｎ＝２）の周波数帯域に分割するｍ個の帯域分割手段である周波数帯域分割回路（以下、帯域分割回路と記す）で、本実施の形態では分割個数を４としたがこれに限定されるものではない。５〜８はｎ個のうち基準となる１つのマイクロホンユニットから出力される音声信号から分割された同じ帯域毎の音声信号と音声信号レベルを比較する音声レベル比較手段である音声レベル比較回路で、本実施の形態では音声レベル比較回路は４個としたが、この数個に限定されるものではない。９〜１２は音声レベル比較回路５〜８から出力された音声信号のレベル差を元に帯域分割回路３から出力される音声信号のレベルを制御する音声レベル制御手段である音声レベル制御回路で、本実施の形態では音声レベル制御回路は４個としたが、この数個に限定されるものではない。１３及び１４は音声レベル制御回路９〜１２からの出力される帯域分割されている音声信号を合成する帯域合成手段である帯域合成回路、１５は帯域合成回路１３及び１４の出力からｋ（ｋは１以上の整数）個の指向性（たとえばステレオの単一指向性等）を生成する指向性合成手段である指向性合成回路、１６及び１７は指向性合成回路１５から音声信号を出力する出力端子であり、本構成ではステレオ出力であるため出力端子を２個設けたが、この数に限定されるものではない。

以上の構成要素からなる音声信号処理装置について、図面を用いてその各構成要素の関係と動作を説明する。

マイクロホンユニット１、２は、それぞれ無指向性のマイクロホンユニットである。それぞれのマイクロホンユニット１及び２の出力は、帯域分割回路３及び４へと入力される。

帯域分割回路３及び４は、例えば図２に示すような回路で構成されており、図において２１〜２９は遅延器、３０〜３８は乗算器であり、２ａは音声信号入力端子、２ｂ〜２ｅは帯域分割された音声信号の出力端子である。２ａから入力された音声信号は、この帯域分割回路を通過させることにより、図３に示すような２ｂの出力端子から出力される低域の音声信号３０１、２ｃの出力端子から出力される中低域の音声信号３０２、２ｄの出力端子から出力される中高域の音声信号３０３、２ｅの出力端子から出力される高域の音声信号３０４というような４つの帯域に分割された音声出力信号を得ることができる。

図１に示す回路の場合、マイクロホンユニット２に入力され、帯域分割回路４から出力される音声信号を基準信号とし、帯域分割回路３から出力される信号を比較対象の音声信号として、同じ周波数帯域毎に音声レベル比較回路５〜８で音声信号レベルが比較される。

音声レベル制御回路９〜１２では、音声レベル比較回路５〜８から出力された音声信号のレベル差を元に、帯域分割回路４から出力される音声信号のレベルを制御することにより、帯域分割回路４から出力されるそれぞれの周波数帯域の音声信号を、帯域分割回路３から出力されるそれぞれの周波数帯域の音声信号レベルとあわせることが可能となる。

それぞれの周波数帯域毎に音声信号レベルの合わせ込みを行った音声信号は、帯域合成回路１３、１４により周波数帯域が合成され、指向性合成回路１５へと入力される。

指向性合成回路１５では、周波数帯域合成回路１３及び１４から出力された音声信号を元に、例えば単一指向性を持つステレオの指向性特性を持つ音声信号へと変換されることになる。

これにより、指向性合成回路１５に入力される音声に音声信号レベルのレベル差や周波数特性に差がある場合、指向性合成回路１５で生成される指向性を十分に得ることができないが、本実施の形態の場合、入力される音声信号を周波数分割し、音声レベルの比較を行い、指向性合成回路１５に入力される音声信号の周波数特性を合わせることにより、十分な指向性特性を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態では、マイクロホンユニットを２個使用した場合について記載したが、３個以上のマイクロホンユニットを使用しても構わない。その際の特性の合わせこみとしては任意である。

また、周波数帯域分割回路３及び４における周波数帯域分割を４つの周波数帯域に分割した場合について記載したが、分割する帯域を３つや５つ以上の周波数帯域に分割しても構わない。

また、生成される指向特性に関してステレオ特性に関して記載しているが、これ以外の特性を使用することも可能である。

本発明の音声信号処理装置は、ビデオカメラ等の音声信号収音装置として有用である。ビデオカメラの他にデジタルスチルカメラやボイスレコーダーなどのように、複数個のマイクロホンで指向性を生成する装置に応用することが可能である。

本発明の実施の形態を示す音声信号処理装置のブロック図本発明の実施の形態の音声信号処理装置に使用する帯域分割回路の一例を示すブロック図同実施の形態における周波数帯域分割イメージを示す特性図従来の指向性合成回路のブロック図

符号の説明

１、２マイクロホンユニット
３、４周波数帯域分割回路
５、６、７、８音声レベル比較回路
９、１０、１１、１２音声レベル制御回路
１３、１４周波数帯域合成回路
１５指向性合成回路
１６、１７音声出力端子

Claims

互いに間隔をおいて配置された第１から第ｎ（ｎは２以上の整数）のマイクロホンと、前記マイクロホンから出力される音声信号をマイクロホン毎にｍ個（ｍは２以上の整数）の周波数帯域に分割するｎ個の帯域分割手段と、前記ｎ個のマイクロホンのうち１つを音声信号レベルを比較する基準マイクロホンとしこの基準マイクロホンから出力される音声信号をｍ個の周波数帯域に分割した音声信号と前記基準マイクロホン以外のマイクロホンから出力された音声信号をｍ個の周波数帯域に分割した音声信号とを同じ周波数帯域毎に音声信号レベルを比較する音声レベル比較手段と、前記音声レベル比較手段から出力された音声信号のレベル差を元に前記帯域分割手段から出力される音声信号の音声信号レベルを制御する音声レベル制御手段と、前記音声レベル制御手段から出力される帯域分割されている音声信号を合成するｎ個の帯域合成手段と、前記ｎ個の帯域合成回路の出力からｋ（ｋは１以上の整数）個の単一指向性等の指向性を生成する指向性合成手段とを有することを特徴とする音声信号処理装置。