JP2007181098A - 放収音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用する状況に応じて、マイク収音面、およびスピーカ放音面を変更することができ、汎用性の高い放収音装置を提供する。
【解決手段】複数のマイク１１、複数のスピーカ１２、および基板１６を、正四角柱形状の中央筐体部１３の内部に有する。中央筐体部１３は、Ｘ方向、および−Ｘ方向の両端面において２つの八角柱形状の脚部１４の底面に接合されている。マイク１１の収音面とスピーカ１２の放音面は互いに垂直方向となり、脚部１４の接地面を変更することで、マイク１１の収音面とスピーカ１２の放音面を変更することができる。また、基板１６は重力センサを内蔵しているので、マイク１１の収音面とスピーカ１２放音面の方向に応じて、それぞれのゲインが自動的に設定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、スピーカとマイクとを一体に備えた放収音装置に関し、特に使用状況に応じて、セッティングを変更することができる汎用性の高い放収音装置に関する。

近年、遠隔地間で音声会議（通信会議）を行うために、スピーカとマイクとを一体に備えた音声会議装置が普及している。例えば非特許文献１の音声会議装置は、同一空間内にスピーカとマイクを備えた構成であり、マイクの収音面を天井方向、スピーカの放音面を話者方向（前面方向）に設定している。この音声会議装置は、遠隔地の会議室にそれぞれ設置され、インターネットなどで相互に接続される。それぞれの音声会議装置は、マイクで収音した音声を接続先に送信し、接続先から受信した音声をスピーカから放音する。

この音声会議装置は、発話者の音声を適正な音量で収音できるように、マイクのゲインをコントロールする。例えば発話者が音声会議装置から離れ、入力される音量が小さい場合はマイクのゲインを上げ、適正な音量で音声を収音する。
NECエンジニアリング株式会社、プレスリリース、［online］、平成１６年１２月、［平成１７年１２月８日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.nec-eng.co.jp/press/041209press.html〉

非特許文献１の音声会議装置においては、マイクの収音面は天井方向に固定されており、設置位置を変更すると収音性が低下するという問題が有った。例えば装置を床に置いて使用する場合は、マイクの収音面が天井方向であれば、収音面が発話者の口元に向くこととなるが、会議机の中央に置いて使用する場合、収音面が発話者の口元と異なる方向に向く。会議机等に置く場合、発話者の口元の位置と音声会議装置の設置位置とは略同じ高さであるから、収音面は前面方向であることが理想的である。

また、上記のように収音性が低下した場合に、非特許文献１の音声会議装置はマイクのゲインを上げて発話者の音声を適正な音量で収音するが、この場合、ノイズ音量等も上昇し、Ｓ／Ｎ比が著しく低下すると考えられる。

上記のように、非特許文献１の音声会議装置は、使用する状況に応じてマイク収音面を変更できるものではなく、マイクのゲイン、スピーカのボリューム等の理想的なセッティングができるものではなかった。

この発明は、使用する状況に応じて、マイク収音面、およびスピーカ放音面を変更することができ、汎用性の高い放収音装置を提供することを目的とする。

この発明の放収音装置は、対向する２つの脚取付面、およびこれら脚取付面をつなぐ周面からなる中央筐体と、前記周面に、互いに指向方向が所定の角度をなすように外向きに設けられたスピーカおよびマイクと、前記脚取付面に取り付けられ、その周に複数の接地面を備えた前記筐体よりも大径の脚部と、を備えたことを特徴とする。

この発明において、マイクとスピーカは、柱形状の中央筐体部に内蔵される。マイク収音面に対し、スピーカ放音面は垂直方向となる。この中央筐体部の両端は、中央筐体部よりも大径で複数の接地面を有した脚部に接合される。この接地面を変更することで、マイクの収音面とスピーカの放音面を変更することができる。

この発明は、さらに、前記中央筐体部は、前記脚取付面を底面とする正四角柱であり、前記脚部は、前記中央筐体部に取り付けられる面を底面とする正八角形短柱であり、前記中央筐体部は、前記脚部と中心軸を共有し、前記中央筐体部の各周面は、前記脚部の周面のうち、４つの周面とそれぞれ平行であることを特徴とする。

この発明において、正四角柱形状の中央筐体部の両端は、正八角柱形状の脚部の底面に接合される。これらの中心軸は共通であり、中央筐体部の各周面は、脚部の４つの周面とそれぞれ平行である。したがって、脚部の８つの周面のいずれを接地面としても安定して机上などに設置することができ、容易にマイクの収音面とスピーカの放音面の方向を変更することができる。

この発明は、さらに、前記中央筐体部は、重力方向を検出し、この検出した重力方向から前記スピーカと前記マイクの指向方向を判定する姿勢検出手段と、前記姿勢検出手段が判定した前記スピーカ、および前記マイクの指向方向に基づいて、前記スピーカ、および前記マイクのゲインを設定するゲインコントローラと、を内蔵することを特徴とする。

この発明において、中央筐体部には姿勢検出手段として例えば重力センサが内蔵されており、この姿勢検出手段は、重力センサの検出する重力方向を読み取って、マイクの収音面とスピーカの放音面がどの方向に向いているかを判断することができる。ゲインコントローラは、マイクの収音面とスピーカの放音面に基づいてこれらのゲインを設定する。例えばスピーカが下方向、マイクが正面方向に向いている場合は、スピーカとマイクの音響結合が強いため、スピーカのゲイン（ボリューム）を相対的に小さくする。

この発明によれば、使用する状況に応じて、マイク収音面、およびスピーカ放音面を変更することができ、汎用性の高い放収音装置となる。

図面を参照して、本発明の実施形態に係る放収音装置について説明する。図１はこの実施形態に係る放収音装置の斜視図であり、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は正面図である。図２（Ａ）において、紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。また、図２（Ｂ）において、紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。さらに、図３は、Ｘ方向から見た側面の透過図であり、同図において紙面右側をＹ方向、左側を−Ｙ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。

この放収音装置１は、複数のマイク１１、複数のスピーカ１２、および基板１６を、Ｘ−Ｘ方向の正四角柱形状の中央筐体部１３の内部に有する。中央筐体部１３は、Ｘ方向、および−Ｘ方向の両端面にそれぞれ正八角形短柱形状の脚部１４が接合されている。中央筐体部１３の中心軸と２つの脚部１４の中心軸は共通である。

中央筐体部１３は、中空構造の剛体であり、その中空部分に基板１６を内蔵している。また、中央筐体部１３は、Ｚ方向の面（上面）、および−Ｙ方向の面（正面）方向の周面にそれぞれ複数の円形孔を（Ｘ，−Ｘ方向の）直線状に有する。中央筐体部１３のＺ方向の面の円形孔にマイク１１を篏合させてマイク１１の収音面を露出させる。複数のマイク１１は、中央筐体部１３の上面方向の周面に直線状に配列される。

また、中央筐体部１３の−Ｙ方向の面の円形孔にスピーカ１２を勘合させてスピーカ１２の収音面を露出させる。複数のスピーカ１２は、中央筐体部１３の正面方向の周面に直線状に配列される。

八角柱形状の脚部１４は、図１〜図３に示す状態において−Ｚ方向の面（八角柱周面）が接地面となる。ここで、図３に示すように、側面側（Ｘ方向または−Ｘ方向）から見たこの放収音装置１の重心位置１５は、上記中心軸と重なる。つまり、この放収音装置１は、マイク１１、スピーカ１２、および基板１６の重量配分を調整することにより（場合によってはカウンタウェイト等を設置することにより）、重心位置１５を中心軸と一致するように調整されている。

図３に示す状態においては、マイク１１が上面方向、スピーカ１２が正面方向に向けられているが、脚部１４の接地面を変更することでマイク１１、およびスピーカ１２の向きを変更することができる。脚部１４は、正八角形のホイール状であるため、８つの接地面を有する。上述のように、この放収音装置１は、重心位置１５が（Ｘ方向、または−Ｘ方向）側面から見た中心軸と一致するため、８つの周面のどの面を鉛直下向きにしたとしても、机上などの平面に安定して設置することができる。この８つの周面のいずれかを鉛直下向き（−Ｚ方向）にすることで現接地面を変更する。

図４に脚部１４の接地面を変更した場合のマイク１１、スピーカ１２の向きを示す。同図（Ａ）はマイク１１を正面方向（−Ｙ方向）、スピーカ１２を下方向（−Ｚ方向）に向けた状態である。同図（Ｂ）は、マイク１１を正面側斜め上方向、スピーカ１２を正面側斜め下方向に向けた状態である。同図（Ｃ）は、マイク１１を上方向、スピーカ１２を正面方向に向けた状態である。同図（Ｄ）は、マイク１１を背面側斜め上方向、スピーカ１２を正面側斜め上方向に向けた状態である。同図（Ｅ）は、マイク１１を背面方向、スピーカ１２を上方向に向けた状態である。同図（Ｆ）は、マイク１１を背面側斜め下方向、スピーカ１２を背面側斜め上方向に向けた状態である。同図（Ｇ）は、マイク１１を下方向、スピーカ１２を背面方向に向けた状態である。同図（Ｈ）は、マイク１１を前面斜め下方向、スピーカ１２を背面斜め下方向に向けた状態である。

上記の様に、この放収音装置１は、８つの周面をそれぞれ鉛直下向きにすることでマイク１１の収音面とスピーカ１２の放音面の方向を８種類に変更することができる。したがって、使用する状況に応じて、マイク収音面の方向、およびスピーカ放音面の方向を変更することができ、例えば会議机に設置する場合は発話者の口元の位置と音声会議装置１の設置位置とは略同じ高さであるから、マイク１１を正面方向に向ける図４（Ａ）の状態にすればよい。また、床に設置する等、発話者の口元の位置に比べて音声会議装置１の設置位置が非常に低い場合は、マイク１１を上面方向に向ける同図（Ｃ）の状態にすればよい。

ここで、マイク１１の収音面とスピーカ１２の放音面の方向を変更すると、マイク１１とスピーカ１２の音響結合が変化する。下方向である現接地面が接する面は、一般に床や会議机であり、音声を反射するが、正面方向、背面方向、および上方向は空間であるので音声を反射しない。したがって、マイク１１とスピーカ１２の向きが変わることにより、スピーカ１２からマイク１１に至る音響伝達系が大きく変化することとなる。

マイク１１とスピーカ１２の音響結合が強くなると、スピーカ１２から出力された音声がマイク１１に回り込みやすくなり、エコーやハウリング等の雑音が発生する。そこで本発明の放収音装置は、マイク１１とスピーカ１２の向きに基づいてマイク１１のゲイン、およびスピーカ１２のボリュームを設定する。マイク１１とスピーカ１２の音響結合が強い設置状態の場合に、スピーカ１２のボリュームを相対的に小さく設定する。

図５に放収音装置１のブロック図を示す。放収音装置１は、マイク１１、アンプ２１、Ａ／Ｄコンバータ２２、マイク信号処理回路２３、入出力インタフェース２４、スピーカ信号処理回路２５、Ｄ／Ａコンバータ２６、アンプ２７、スピーカ１２、重力センサ２８、姿勢検出部２９、およびコントローラ３０を備えている。アンプ２１、Ａ／Ｄコンバータ２２、マイク信号処理回路２３、スピーカ信号処理回路２５、Ｄ／Ａコンバータ２６、アンプ２７、重力センサ２８、姿勢検出部２９、およびコントローラ３０は、上述した基板１６に実装されて（または単体で）中央筐体部１３に内蔵されている。入出力インタフェース２４は、中央筐体部１３の周面や端面や脚部１４の底面等に設置される。

マイク１１で収音した音声は、アンプ２１で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ２２でデジタル信号に変換される。このデジタル信号は、マイク信号処理回路２３において音量調整（ゲイン調整）とミキシングがなされる。フロントエンドのアンプ２１のゲインは固定であり、マイク信号処理回路２３のゲイン調整量はコントローラ３０によって設定される。ゲイン調整された後のデジタル信号は入出力インタフェース２４に入力され、インターネットなどで相互に接続された他の放収音装置などに送信される。なお、マイク信号処理回路２３は、各マイク１１の収音した音声を個別に入力し、各マイクに応じたディレイを付与しミキシングすることで収音方向をコントロールすることも可能である。中央筐体部１３の端部に設置されたマイク１１の収音信号から他端に設置されたマイク１１の収音信号に対して順に異なるディレイを付与することで、各マイク１１の収音信号の位相が変化し、これらを加算すると特定の方向に強い感度（指向性）を有することとなる。

入出力インタフェース２４は、ＬＡＮ端子、アナログオーディオ端子、デジタルオーディオ端子などを有しており、これらの端子に接続される装置に上記信号を送信する。ＬＡＮ端子に出力する場合は、ネットワークを介して接続される遠隔地の装置等に音声情報として送信する。また、入出力インタフェース２４は、他の装置から受信した音声情報（受信信号）をスピーカ信号処理回路２５に出力する。

入出力インタフェース２４から出力された受信信号は、スピーカ信号処理回路２５において音量調整（ボリューム調整）がなされる。ボリューム調整された後の受信信号は、Ｄ／Ａコンバータ２６でアナログ音声信号に変換され、アンプ２７で増幅される。パワーアンプであるアンプ２７のゲインは固定であり、スピーカ信号処理回路２５のボリューム調整量はコントローラ３０によって設定される。アンプ２７で増幅された音声信号はスピーカ１２に入力され、音声として放音される。なお、スピーカ信号処理回路２５においても、各スピーカ１２に出力する音声信号に異なるディレイを付与することで放音方向をコントロールすることも可能である。中央筐体部１３の端部に設置されたスピーカ１２から他端に設置されたスピーカ１２に対して順に異なるディレイを付与した音声信号を入力することで、各スピーカ１２の放音音声の位相が変化し、これらが合成されることによって特定の方向にのみ音量（指向性）を有することとなる。

なお、この装置を複数台（たとえば２台）電話回線等で相互接続して、通信に用いた場合、マイク１１で収音した音声は、電話回線等のエコーバックにより、自装置のスピーカ１２からも放音される。

また、マイク１１で収音した音声をスピーカ１２にから出力するためのエコーバック経路を装置内部に設けて、マイク１１で収音した音声を単独で確認できるようにしてもよい。

さらに、この装置を単独で用い、前記エコーバック経路を利用して、マイク１１で収音した音声を拡声してスピーカ１２から放音する拡声器として使用することもできる。

なお、上記エコーバック経路は、入出力インタフェース２４の内部にもうければよい。また、入出力インタフェース２４の音声出力端子と音声入力端子をケーブルで接続してエコーバック経路としてもよい。

コントローラ３０は、姿勢検出部２９の検出結果に基づいてマイク信号処理回路２３のゲイン調整量、およびスピーカ信号処理回路２４のボリューム調整量を設定する。姿勢検出部２９は、重力センサ２８の検出値によってマイク１１の収音面、およびスピーカ１２の放音面の方向を判断する。重力センサ２８は、重力方向を検出するものであり、例えば２つの加速度センサを内蔵する。２つの加速度センサを直交するように配置することで水平面に対する傾きを検出することができ、重力方向を検出することができる。姿勢検出部２９は、この重力方向が中央筐体部１３においてどの方向に向いているかを判断することによりマイク１１の収音面、スピーカ１２の放音面の方向を検出する。姿勢検出部２９は、例えば重力方向がスピーカ１２の放音面の方向と同じである場合、スピーカ１２の放音面は下向き、マイク１１の収音面は正面（または背面）であると判断する。

図６に、マイク１１の収音面、スピーカ１２の放音面の方向とゲイン設定との関係を示す。同図に示す表の最左欄は、図４に示した放収音装置１の８種類の設置状態を表す。その隣欄であるマイク欄はマイク１１の収音面の方向を表し、スピーカ欄はスピーカ１２の放音面の方向を表す。同図の表に示すように、コントローラ３０は、マイク１１の収音面、スピーカ１２の放音面の方向に基づいてマイク１１のゲイン、スピーカ１２のボリュームのリミットを設定する。それぞれの状態について具体的に説明する。

図６の表の（Ａ）に示した状態においては、マイク１１は正面方向、スピーカ１２は下面方向を向いている。上述したように、放収音装置を会議机の上に設置する場合、マイク１１を正面方向に向ける。この場合、スピーカ１２から放音された音声は机上に反射してマイク１２に収音されやすくなる。したがってこの状態では音響結合が強い状態となる。そこで、コントローラ３０は、同図に示すように、固定マイクゲインに対して相対的にスピーカボリュームのリミットを小さく設定する。これによりエコー、ハウリング等の発生を抑制する。

同図（Ｂ）に示した状態においては、マイク１１は正面斜め上方向、スピーカ１２は正面斜め下方向を向いている。マイク１１は斜め上を向くため、会議机よりも机上位置の低いコーヒーテーブル等に放収音装置を設置することが想定される。この場合、スピーカ１２は斜め下を向くため、上記（Ａ）よりもスピーカ１２から出力された音声が机上に反射する音量が小さい。したがって、コントローラ３０は、スピーカボリュームのリミットを最大と最小の中間程度に設定する。

同図（Ｃ）に示した状態においては、マイク１１は上面方向、スピーカ１２は正面方向を向いている。上述したように、放収音装置を床面に設置する場合、マイク１１を上面方向に向ける。この場合、スピーカ１２から放音された音声の反射音量は、上記（Ｂ）の状態よりもさらに小さくなる。したがって、コントローラ３０は、スピーカボリュームのリミットを大きく設定する。

同図（Ｄ）に示した状態においては、マイク１１は背面斜め上方向、スピーカ１２は正面斜め上方向となり、いずれも机上面や床面とは反対方向を向く。マイク１１、スピーカ１２のいずれも反射面のない斜め上方向を向くので、上記（Ａ）〜（Ｂ）に比較して収音性、放音性ともに向上し、放収音装置を拡声器として用いることが想定される。この場合、スピーカ１２から放音された音声のうちマイク１１に回り込む成分が極めて小さくなるため、コントローラ３０は、スピーカボリュームのリミットを最大に設定する。

同図（Ｅ）に示した状態においては、マイク１１は背面方向、スピーカ１２は上面方向を向いている。この状態においてもマイク１１は横方向（背面方向）を向くため、会議机の上に設置することが想定される。スピーカ１２は上方向を向いており、出力された音声のうちマイク１１に回り込む成分は小さくなるが、上記（Ｄ）の状態に比べてマイク１１が机上面に近いため、コントローラ３０は上記（Ｄ）よりもスピーカボリュームのリミットを小さく設定する。

同図（Ｆ）に示した状態においては、マイク１１は背面斜め下方向、スピーカ１２は背面斜め上方向を向いている。この場合、マイク１１は机上面の方向を向くため、音源（話者）の方向を向かないため、収音性が低下する。したがって、コントローラ３０は、マイク１１のゲインをＯＦＦ（ゼロ）に設定し、放収音装置をスピーカ（放音装置）としてのみ用いるようにする。

同図（Ｇ）に示した状態においては、マイク１１は下面方向、スピーカ１２は背面方向を向いている。この場合もマイク１１は机上面の方向を向くため、音源（話者）の方向を向かないため、収音性が低下する。よって、上記（Ｆ）と同様に、コントローラ３０は、マイク１１のゲインをＯＦＦ（ゼロ）に設定し、放収音装置をスピーカ（放音装置）としてのみ用いるようにする。

同図（Ｈ）に示した状態においては、マイク１１、スピーカ１２のいずれも斜め下方向を向く。したがってこの場合もマイク１１が音源（話者）の方向を向かないため、の収音性が低下する。コントローラ３０は、マイク１１のゲインをＯＦＦ（ゼロ）に設定し、放収音装置をスピーカ（放音装置）としてのみ用いるようにする。

なお、この放収音装置は床面や机上面に設置する例に限るものではない。例えば天井面につり下げるようにしてもよい。この場合、上面方向が反射面（天井面）となるため、コントローラ３０は、図６に示した上記例とは反射面が反対であると判断してマイクゲインとスピーカボリュームの設定を行う。すなわち、図７に示すようなマイク１１の収音面、スピーカ１２の放音面の方向とゲイン設定との関係となる。同図において、（Ａ）に示した状態は、マイク１１の収音面は正面方向となり、スピーカ１２の放音面は、下方向、すなわち天井反射面と反対方向となる。したがって、図７（Ａ）に示す状態は、図６（Ｅ）に示した設定と同じ状態となる。また、図７（Ｂ）に示す状態は、マイク１１の収音面が正面斜め上方向、すなわち天井反射面を向き、スピーカ１２の放音面が正面斜め下方向を向くので、図６（Ｆ）に示した設定と同じ状態となる。同様にして、図７（Ｃ）に示す状態は、図６（Ｇ）に示した設定と同じ状態となり、図７（Ｄ）に示す状態は、図６（Ｈ）に示した設定と同じ状態となり、図７（Ｅ）に示す状態は、図６（Ａ）に示した設定と同じ状態となる。また、図７（Ｆ）に示す状態は、図６（Ｂ）に示した設定と同じ状態となり、図７（Ｇ）に示す状態は、図６（Ｃ）に示した設定と同じ状態となり、図７（Ｈ）に示す状態は、図６（Ｄ）に示した設定と同じ状態となる。

なお、床面、机上面に設置する場合のセッティングと天井面からつり下げる場合のセッティングと、を切替えるには、中央筐体部１４に設置した切替えスイッチによりユーザがマニュアルで設定するようにすればよい。また、脚部１４の８つの周面に圧力センサを設置して、圧力センサが接地を検出した場合に床面、机上面に設置する場合のセッティングを行い、圧力センサが接地を検出しない場合に天井面からつり下げる場合のセッティングを行うようにしてもよい。

なお、上記圧力センサを重力センサ２８に置き換えて姿勢検出をしてもよい。上記姿勢検出部２９は、接地を検出した圧力センサが設置されている面を下方向として判断するようにすればよい。

なお、本実施形態においては、脚部１４を正八角形短柱形状とする例について説明したが、この例に限るものではない。例えば正四角柱形状であってもよい。また、短円柱形状であっても本実施形態に示したような収音面、放音面の方向に応じてゲイン調整を行うことは可能である。

放収音装置の斜視図 放収音装置の状面図、および正面図 放収音装置の側面透過図 脚部１４の接地面とマイク１１、スピーカ１２の向きとの関係を示す図 放収音装置のブロック図 マイク１１、スピーカ１２の向きとゲイン設定との関係を示す図 天井面につり下げる場合のマイク１１、スピーカ１２の向きとゲイン設定との関係を示す図

符号の説明

１−放収音装置
１１−マイク
１２−スピーカ
１３−中央筐体部
１４−脚部
１５−重心
１６−基板

Claims (3)

1. 対向する２つの脚取付面、およびこれら脚取付面をつなぐ周面からなる中央筐体と、
   前記周面に、互いに指向方向が所定の角度をなすように外向きに設けられたスピーカおよびマイクと、
   前記脚取付面に取り付けられ、その周に複数の接地面を備えた前記筐体よりも大径の脚部と、
   を備えた放収音装置。
2. 前記中央筐体部は、前記脚取付面を底面とする正四角柱であり、
   前記脚部は、前記中央筐体部に取り付けられる面を底面とする正八角形短柱であり、
   前記中央筐体部は、前記脚部と中心軸を共有し、
   前記中央筐体部の各周面は、前記脚部の周面のうち、４つの周面とそれぞれ平行である請求項１に記載の放収音装置。
3. 前記中央筐体部は、
   重力方向を検出し、この検出した重力方向から前記スピーカと前記マイクの指向方向を判定する姿勢検出手段と、
   前記姿勢検出手段が判定した前記スピーカ、および前記マイクの指向方向に基づいて、前記スピーカ、および前記マイクのゲインを設定するゲインコントローラと、
   を内蔵する請求項１、または請求項２に記載の放収音装置。

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