JP2008294599A - Sound emitting and collecting apparatus and system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、音声を収音するとともに、特定の地点の音声を放音する放収音装置、および放収音システムに関する。 The present invention relates to a sound emitting and collecting apparatus and a sound emitting and collecting system for collecting sound and emitting sound at a specific point.
従来、室内にマイクとスピーカを配置し、遠隔地で音声会議を行うものが提案されている。音声会議を行う場合、話者の音声を的確に収音するため、1つの部屋の中に複数のマイクや同じ装置を複数設置することが多い。しかし、複数のマイクや複数の装置を設置した場合、スピーカから出力した音声がマイクに回り込み易くなり、ハウリングの発生が問題となる。 2. Description of the Related Art Conventionally, it has been proposed to place a microphone and a speaker in a room and perform a voice conference at a remote place. When an audio conference is performed, a plurality of microphones or a plurality of the same devices are often installed in one room in order to accurately collect the voice of the speaker. However, when a plurality of microphones or a plurality of devices are installed, the sound output from the speaker easily goes around the microphone, and howling occurs.
そこで、室内にマイクとスピーカを配置し、マイクからの音声入力信号に基づいて話者を検出する拡声システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の拡声システムでは、ある位置に存在する話者Aが発話すると、話者Aに最も近い位置に設置されたマイクを音源位置として検出し、他のスピーカに音声信号を供給する。一方で、他の位置に存在する話者Bが発話すると、話者Bに最も近い位置に設置されたマイクを第2の音源位置として検出し、話者Bに近い位置のスピーカのゲインを低下させる。これによりハウリングを抑制するものである。
しかし、特許文献1の拡声システムでは、話者に近い位置以外のマイクでも音声が収音されるため、狭い空間内に複数のマイクを設置すると依然としてハウリングが発生していた。
However, in the loudspeaker system of
そこで、この発明は、同じ空間内に複数の装置を設置する場合において、効率的にハウリングを抑制する放収音装置、および放収音システムを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a sound emission and collection device and a sound emission and collection system that efficiently suppress howling when a plurality of devices are installed in the same space.
この発明の放収音装置は、装置周囲の音声を収音して収音信号を出力する収音部と、他の装置から放音信号を受信するとともに、前記収音信号を他の装置に送信する通信部と、前記通信部が受信した前記放音信号を入力し、音声を放音する放音部と、前記放音信号と前記収音信号の相関を求める比較部と、前記比較部で前記放音信号と前記収音信号の相関が所定の閾値未満である場合にのみ、前記放音部に音声を放音させるように設定する処理部と、を備えたことを特徴とする。 The sound emission and collection device according to the present invention collects sound around the device and outputs a sound collection signal, receives the sound emission signal from another device, and transmits the sound collection signal to the other device. A communication unit to transmit; a sound emission unit that receives the sound emission signal received by the communication unit and emits sound; a comparison unit that obtains a correlation between the sound emission signal and the sound collection signal; and the comparison unit. And a processing unit configured to cause the sound emitting unit to emit sound only when the correlation between the sound emission signal and the sound collection signal is less than a predetermined threshold value.
この構成では、収音信号と放音信号の相関を求め、相関が低い場合にのみ音声を放音する。相関が高い場合、同じ部屋に設置された他の放収音装置で収音された音声が入力されたと判断し、音声を放音しない。これにより、同じ空間内に複数の装置を設置する場合においても効率的にハウリングを抑制することができる。 In this configuration, the correlation between the sound collection signal and the sound emission signal is obtained, and sound is emitted only when the correlation is low. When the correlation is high, it is determined that the sound collected by another sound emitting and collecting device installed in the same room is input, and the sound is not emitted. Thus, howling can be efficiently suppressed even when a plurality of devices are installed in the same space.
また、この発明は、さらに、前記比較部は、前記放音信号と収音信号のレベルを比較し、前記処理部は、前記比較部で収音信号のレベルが放音信号のレベルよりも高いと判定した場合にのみ、前記収音部に収音信号を出力するように設定することを特徴とする。 Further, according to the present invention, the comparison unit compares the level of the sound emission signal and the sound collection signal, and the processing unit has a level of the sound collection signal higher than the level of the sound emission signal in the comparison unit. Only when it is determined that the sound collection signal is output to the sound collection unit.
この構成では、放音信号と収音信号のレベルを比較し、収音信号のレベルが放音信号のレベルよりも高ければ収音信号を送信する。放音信号のレベルが高い場合、他の装置で収音した音声のほうがS/N比が高く、より話者の音声を的確に収音していると判断し、収音信号を送信しない。これによりネットワーク帯域の負荷を低減する。 In this configuration, the levels of the sound emission signal and the sound collection signal are compared, and if the level of the sound collection signal is higher than the level of the sound emission signal, the sound collection signal is transmitted. When the level of the sound emission signal is high, it is determined that the sound collected by another device has a higher S / N ratio, and the sound of the speaker is collected more accurately, and the sound collection signal is not transmitted. This reduces the load on the network bandwidth.
この発明の放収音システムは、請求項1、または請求項2に記載の放収音装置を複数接続してなることを特徴とする。
The sound emission and collection system according to the present invention is characterized in that a plurality of sound emission and collection devices according to
この発明によれば、放音信号と収音信号の相関を求め、相関が低い場合のみ放音信号を放音することで、同じ空間内に複数の装置を設置する場合においても、効率的にハウリングを抑制することができる。 According to the present invention, the correlation between the sound emission signal and the sound collection signal is obtained, and the sound emission signal is emitted only when the correlation is low, so that even when a plurality of devices are installed in the same space, it is possible to efficiently Howling can be suppressed.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態である放収音システムについて説明する。図1は放収音システムの構成を示すブロック図である。図2は、放収音装置の構成を示すブロック図である。 Hereinafter, a sound emission and collection system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a sound emission and collection system. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the sound emission and collection device.
図1において、この放収音システムは、ネットワークを介して接続される複数の放収音装置1A〜1Dを備えている。放収音装置1A〜1Dは、同じ空間(同じ部屋)に設置されている。放収音装置1A〜1Dは、他の地点(部屋)に設置されている放収音装置とも接続される。放収音装置1A〜1Dは全て同じ構成、機能を有しており、図2においては、代表して放収音装置1Aの構成を示す。
In FIG. 1, this sound emission and collection system includes a plurality of sound emission and
図2において、この放収音装置1Aは、マイク2、スピーカ3、エコーキャンセラ4、入出力インタフェース(I/F)5、収音処理部6、放音処理部7、および比較処理部8を備えている。
In FIG. 2, the sound emission and
なお、同図において、フロントエンドのアンプ、アナログ音声信号をデジタル変換するA/Dコンバータ、デジタル音声信号をアナログ変換するD/Aコンバータ、およびパワーアンプは省略している。また、本実施形態において、特に記載無き場合、放収音装置1A内を伝達する音声信号は、全てデジタル音声信号とする。
In the figure, a front-end amplifier, an A / D converter that digitally converts an analog audio signal, a D / A converter that analog-converts a digital audio signal, and a power amplifier are omitted. In the present embodiment, unless otherwise specified, all audio signals transmitted through the sound emission and
マイク2は、装置周囲の音声を収音し、音声信号(収音信号)を出力する。マイク2の出力した収音信号は、エコーキャンセラ4に入力される。エコーキャンセラ4は、マイク2から入力された収音信号のエコー成分を除去し、収音処理部6および比較処理部8に出力する。
The
図3は、エコーキャンセラ4の構成を示すブロック図である。エコーキャンセラ4は、適応型フィルタ41、および加算器42を含み、放音処理部7から入力された音声信号(放音信号)を適応型フィルタ41、およびスピーカ3に入力する。適応型フィルタ41は、この放音信号をフィルタ処理し、スピーカ3からマイク2に回り込む回帰音声信号を擬似した擬似回帰音信号を生成する。加算器42は、この擬似回帰音信号を収音信号から減算することでエコー成分を除去する。エコー成分を除去した収音信号は、収音処理部6に出力される。なお、エコー成分を除去した収音信号は、適応型フィルタ41に入力され、フィルタ係数の更新に用いられる。
なお、エコーキャンセラ4は、本発明において必須の構成要素ではないが、エコーキャンセラ4によりエコー成分を除去するため、放収音装置を音声会議に用いる場合に好適である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the echo canceller 4. The echo canceller 4 includes an
Although the echo canceller 4 is not an essential component in the present invention, the echo canceller 4 removes echo components by the echo canceller 4 and is therefore suitable when the sound emission and collection device is used for voice conferences.
収音処理部6は、比較処理部8の指示に従って、エコーキャンセラ4から入力された収音信号を後段の入出力I/F5に出力する。
The sound
入出力I/F5は、入力された音声信号を所定のプロトコルに変換して音声情報として他の放収音装置に送信する。なお、音声情報は各地点に割り当てられる複数チャンネルに分けて送受信される。すなわち、各地点の放収音装置は、いずれか1つのチャンネルを占有し、音声情報を送信する。各地点にチャンネルが割り当てられることで、受信した音声情報の発信先を知ることができる。なお、チャンネル数が地点の数よりも少ない場合は、先に音声情報を送信した装置から順にチャンネルを占有すればよい。また、入出力I/F5は、他の放収音装置から音声情報を受信し、音声信号(放音信号)に変換して放音処理部7および比較処理部8に入力する。入出力I/F5が出力する音声情報は、図1に示す放収音装置1B〜1Dに送信されるとともに、他の部屋に設置されている放収音装置にも送信される。また、入出力I/F5に入力される音声情報は、放収音装置1B〜1Dから送信されたもののほか、他の部屋の放収音装置から送信されたものも含まれる。
The input / output I /
放音処理部7は、比較処理部8の指示に従って、入出力I/F5から入力された放音信号をエコーキャンセラ4に出力する。また、放音処理部7は、放音信号のレベル、周波数特性等を調整してもよい。例えば、難聴者が音声の内容を聴き取りやすいように、音量を大きくする。また、周波数特性を調整する場合、例えば人の聴覚特性に応じた補正を行う。人間の聴覚は年齢が高くなるにつれ、高音域が中低音域に比べて聴きとり難くなる性質があり、これを補償するための補正を行う。例えば70歳代以上の平均的な聴覚特性に応じた補正を行う。
スピーカ3は、エコーキャンセラ4から入力された放音信号に基づいて音声を放音する。
The sound
The speaker 3 emits sound based on the sound emission signal input from the echo canceller 4.
比較処理部8は、収音信号と放音信号の相関をチャンネル毎に求める。チャンネル毎に比較することで、その放音信号が自装置の部屋に設置されている装置から送信されたものであるか、他の部屋に設置されている装置から送信されたものであるかを知ることができる。収音信号と放音信号との相関は、例えば相互相関係数により表される。図4は、収音信号と放音信号との相関を示す図である。同図(A)は、収音信号を示す図であり、同図(B)は、放音信号を示す図である。同図(C)は、相互相関係数を示す図である。同図(A)および同図(B)に示すグラフの縦軸はレベルを表し、同図(C)に示すグラフの縦軸は相互相関係数γを表す。また、同図(A)〜(C)に示すグラフの横軸は時間tを表す。
The
同図(A)〜(C)においては、複数の放収音装置において同じ音源の音声(例えばユーザの発話音声)を収音した場合の例を示す。例えば図1において、ユーザ101が音声を発し、各装置で音声を収音した場合である。ここでは、ユーザ101に最も近い放収音装置1Bの比較処理部8の処理例を示す。
FIGS. 3A to 3C show an example in which a plurality of sound emission and collection devices collect sound of the same sound source (for example, user's speech). For example, in FIG. 1, the
同図(A)および同図(B)に示すように、放音信号は、収音信号に対して所定の遅延τを有している。これはユーザ101の音声が部屋内の音響伝達空間、ならびにネットワークを経由して各装置に収音されるからである。放収音装置1Bは、ユーザ101に最も近いため、他装置から送信されてくる放音信号に遅延が生じる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the sound emission signal has a predetermined delay τ with respect to the sound collection signal. This is because the voice of the
この例では、収音信号と放音信号は、同じ音声を音源としているため、あるタイミング(例えば上記τ)で相互相関係数が高くなり、所定の閾値を超える。 In this example, since the sound collection signal and the sound emission signal use the same sound as a sound source, the cross-correlation coefficient increases at a certain timing (for example, τ) and exceeds a predetermined threshold.
比較処理部8は、同図(C)に示すように、相互相関係数が所定の閾値を超える場合、放音信号と収音信号の相関が高いと判断し、放音処理部7に放音信号を出力しないように設定する。相関が高い場合、同じ部屋に設置された他の放収音装置で収音された音声が入力されたと判断し、音声を放音しない。一方で、相互相関係数が閾値未満である場合、すなわち、収音信号と放音信号の相関が低い場合、放音処理部7に放音信号を出力するよう設定する。
The
また、比較処理部8は、以下のような処理を行ってもよい。すなわち、比較処理部8は、放音信号と収音信号のレベルを比較する。比較処理部8は、収音信号のレベルが放音信号のレベルよりも高い場合にのみ、収音処理部6に収音信号を出力するように設定する。一方で、放音信号のレベルが収音信号のレベルよりも高い場合、収音処理部6に収音信号を出力しないように設定する。
Further, the
なお、収音信号と放音信号はチャンネル毎に比較されるため、例えば自装置の部屋のユーザと他の部屋のユーザが同時に発話した場合、他の部屋から送信された音声のみ放音するように設定することができる。 Since the sound collection signal and the sound emission signal are compared for each channel, for example, when a user in the room of the own device and a user in another room speak simultaneously, only the sound transmitted from the other room is emitted. Can be set to
図5〜図7に放収音システムの動作の一例を示す。図5〜図7において、図1と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
まず、図5に示すように、他の部屋の放収音装置から放収音装置1A〜1Dに音声情報が送信される。放収音装置1A〜1Dの入出力I/F5は、それぞれ受信した音声情報から放音信号を生成する。放収音装置1A〜1Dの比較処理部は、放音信号と収音信号の相関を求める。ここでは、放音信号は他の部屋の放収音装置から送信されたものであり、収音信号との相関は低くなる。その結果、全放収音装置1A〜1Dは、音声を放音する。これにより、ユーザ101は、他の部屋の発話音声等を聞くことができる。複数の装置から音声が放音されるため、音声の内容を聞き取りやすい。
An example of the operation of the sound emission and collection system is shown in FIGS. 5-7, the same code | symbol is attached | subjected about the structure which is common in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
First, as shown in FIG. 5, the sound information is transmitted from the sound emitting and collecting devices in other rooms to the sound emitting and collecting
次に、図6に示すように、ユーザ101が音声を発すると、放収音装置1A〜1Dのマイク2は、それぞれユーザ101の音声を収音し、収音信号を生成する。各放収音装置の収音信号は音声情報として、自装置を除く部屋内の放収音装置に送信される。また、他の部屋の放収音装置にも送信される。各放収音装置1A〜1Dの比較処理部8は、自装置の収音信号と放音信号(他装置の収音信号)の相関を求める。なお、放音信号のレベルが低い(0に近い)場合は、相関係数の算出を行わない。ここでは、2つの信号は、ともにユーザ101の音声を収音したものであるため、相関が高くなる。その結果、放収音装置1A〜1Dは音声を放音しない。これにより、同じ部屋に近接して複数放収音装置を設置した場合においてもハウリングを効率的に抑制することができる。
Next, as illustrated in FIG. 6, when the
また、相関が高い場合において比較処理部8が収音信号と放音信号のレベルを比較する場合、図7に示すような動作となる。ユーザ101が音声を発すると、放収音装置1A〜1Dのマイク2は、それぞれユーザ101の音声を収音し、収音信号を生成する。このとき、放収音装置1Bがユーザ101に最も近い位置に設置されているため、放収音装置1Bが最初に収音信号を生成し、他の装置に出力する。
In addition, when the correlation is high, when the
放収音装置1Bの出力した収音信号は、音声情報として他の放収音装置1A、1C、および1Dに送信される。また、他の部屋の放収音装置にも送信される。放収音装置1A、1C、1Dの比較処理部8は、自装置の収音信号と放収音装置1Bから入力した放音信号(放収音装置1Bの収音信号)の相関を求める。この場合、2つの信号は、ともにユーザ101の音声を収音したものであるため、相関が高くなる。その後、放収音装置1A、1C、1Dの比較処理部8は、放収音装置1Bから入力した放音信号と自装置の収音信号のレベルを比較する。放収音装置1A、1C、1Dは、放収音装置1Bに比較して、ユーザ101から遠い位置に設置されているため、放音信号のレベルが収音信号のレベルよりも高くなる。したがって、放収音装置1A、1C、1Dの比較処理部8は、収音処理部6に収音信号を出力しないように設定する。なお、他の部屋の装置から入力された放音信号は、自装置の収音信号と相関が低くなるため放音され、また、放収音装置1Bにおいては、放音信号のレベルが高くとも収音信号が出力される。その結果、他の部屋には放収音装置1Bの収音信号のみ送信され、ネットワーク帯域の負荷を低減することができる。また、最も話者位置に近い放収音装置の収音した音声が他の部屋に送信されるため、S/N比が最もよい音声が送信されることとなる。
The sound collection signal output by the sound emission and
以上のように、本実施形態の放収音システムによれば、放音信号と収音信号の相関を求め、この相関が低い場合のみ放音信号を放音することで、同じ部屋に近接して複数放収音装置を設置した場合においてもハウリングを効率的に抑制することができる。また、放音信号と収音信号のレベルを比較し、収音信号のレベルが高い場合にのみ収音信号を出力することで、ネットワーク帯域の負荷を低減することもできる。 As described above, according to the sound emission and collection system of the present embodiment, the correlation between the sound emission signal and the sound collection signal is obtained, and the sound emission signal is emitted only when the correlation is low. Thus, howling can be efficiently suppressed even when a plurality of sound emission and collection devices are installed. Further, the load on the network band can be reduced by comparing the levels of the sound emission signal and the sound collection signal and outputting the sound collection signal only when the level of the sound collection signal is high.
なお、マイク2およびスピーカ3は複数であってもよい。また、複数のマイクユニットを配列したマイクアレイ、複数のスピーカユニットを配列したスピーカアレイであってもよい。スピーカアレイを用いる場合、放音処理部7が各スピーカユニットに供給する音声信号の遅延量を制御することで放音の指向性を制御することができる。
A plurality of
1−放収音装置
2−マイク
3−スピーカ
4−エコーキャンセラ
5−入出力I/F
6−収音処理部
7−放音処理部
8−比較処理部
1-sound emitting and collecting device 2-microphone 3-speaker 4-echo canceller 5-input / output I / F
6-Sound collection processing unit 7-Sound emission processing unit 8-Comparison processing unit
Claims (3)
他の装置から放音信号を受信するとともに、前記収音信号を他の装置に送信する通信部と、
前記通信部が受信した前記放音信号を入力し、音声を放音する放音部と、
前記放音信号と前記収音信号の相関を求める比較部と、
前記比較部で前記放音信号と前記収音信号の相関が所定の閾値未満である場合にのみ、前記放音部に音声を放音させるように設定する処理部と、
を備えた放収音装置。 A sound collection unit that collects sound around the device and outputs a sound collection signal;
A communication unit that receives a sound emission signal from another device and transmits the collected sound signal to the other device;
The sound emission unit that receives the sound emission signal received by the communication unit and emits sound;
A comparison unit for obtaining a correlation between the sound emission signal and the sound collection signal;
A processing unit configured to cause the sound emission unit to emit sound only when the correlation between the sound emission signal and the sound collection signal is less than a predetermined threshold in the comparison unit;
A sound emission and collection device.
前記処理部は、前記比較部で収音信号のレベルが放音信号のレベルよりも高いと判定した場合にのみ、前記収音部に収音信号を出力するように設定する請求項1に記載の放収音装置。 The comparison unit compares the level of the sound emission signal and the sound collection signal,
The processing unit is set to output the sound collection signal to the sound collection unit only when the comparison unit determines that the level of the sound collection signal is higher than the level of the sound emission signal. Sound emitting and collecting device.
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