JP2009010808A - Loudspeaker device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a loudspeaker device provided with a microphone array and a speaker array which makes the location of an utterer coincide with the direction of hearing a manified voice by using a directional control function by the arrays. <P>SOLUTION: Four loudspeaker units 1A, 1B, 1C, 1D are connected in single file. A voice uttered by an utterer 200A is collected by the loudspeaker unit 1A at a left end. The loudspeaker unit 1A transfers this audio signal to the respective loudspeaker units 1B, 1C, 1D. Furthermore, a control unit 2 sends a delay pattern for making the virtual focal point of emission sound beams coincide with the utterer 200A with respect to the loudspeaker units 1B, 1C, 1D. The loudspeaker units 1B, 1C, 1D beam-control the utterance audio signal transferred from the loudspeaker unit 1A by using the delay pattern sent from the control unit 2 for emitting sound. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、マイクおよびスピーカを備え、収音した音声信号を拡声して出力する拡声装置に関する。   The present invention relates to a loudspeaker device that includes a microphone and a speaker and that loudspeaks and outputs a collected sound signal.

遠隔の会議室を通信回線やネットワークで接続して、音声会議を行うための音声会議装置が実用化されている(たとえば特許文献1)。この種の音声会議装置は、たとえば、図3、図4に示すように、マイクアレイとスピーカアレイを備え、自室の会議出席者の発話音声をマイクアレイで収音して相手会議室の音声会議装置(相手装置)に送信するとともに、相手装置から送られてきた音声(相手会議室の音声)をスピーカアレイで再生する装置である。   An audio conference apparatus for performing an audio conference by connecting a remote conference room via a communication line or a network has been put into practical use (for example, Patent Document 1). For example, as shown in FIGS. 3 and 4, this type of audio conference apparatus includes a microphone array and a speaker array. While transmitting to a device (partner device), the device reproduces the voice (voice of the partner conference room) sent from the partner device with a speaker array.

特開2004−343668号公報JP 2004-343668 A

上記のように音声会議装置は、通信回線やネットワークを介して、複数台を接続することによって遠隔会議を行うための装置であるが、この音声会議装置のマイクアレイの収音機能やスピーカアレイの放音機能を用いて、この音声会議装置を、会議室等において音声を拡声する拡声装置として用いることが提案されている。   As described above, the audio conference device is a device for performing a remote conference by connecting a plurality of devices via a communication line or a network. The sound collection function of the microphone array of the audio conference device or the speaker array It has been proposed to use this audio conference apparatus as a loudspeaker that amplifies voice in a conference room or the like by using a sound emission function.

一方、従来の一般的な拡声装置では、マイクとスピーカが離れた場所に設置されることが常であり、話者がマイクに向けて話をすると、その声が全く別の場所のスピーカから拡声されて聴こえてくるため、聴衆に違和感を与えるという問題点があった。   On the other hand, in the conventional general loudspeaker, the microphone and the speaker are usually installed in a place away from each other, and when the speaker speaks to the microphone, the voice is loudened from the speaker in a completely different place. The problem was that it felt uncomfortable for the audience.

また、広い会議室で拡声をするために、図12に示すように複数台の上記音声会議装置をケーブルで接続し、各音声会議装置(拡声ユニット)に1人または数人程度の会議出席者を対応づけるようにした音声会議システムを構成した場合、各会議出席者に対しては、正面に設置されている拡声ユニットから拡声された音声が放音される。この場合、図12に示すように、一方の端に居る発話者(会議出席者)501の発話音声が他の端の拡声ユニット500Dから拡声出力された場合、拡声された音声512の仮想音源方向522と、発話者501の実際の方向521とに大きな開きができてしまい、この拡声音声512を聴く聴取者(会議出席者)502に視覚的な違和感を与えてしまうという問題点があった。   In addition, in order to perform loudspeaking in a large conference room, as shown in FIG. 12, a plurality of the above audio conference devices are connected with cables, and one or several conference attendees are connected to each audio conference device (speaking unit). When the voice conference system is configured so that the voices are associated with each other, the voices that are loudened from the loudspeaker unit installed in the front are emitted to each conference attendee. In this case, as shown in FIG. 12, when the voice of the speaker (conference attendee) 501 at one end is loudly output from the loudspeaker unit 500D at the other end, the direction of the virtual sound source of the amplified voice 512 522 and the actual direction 521 of the speaker 501 can be greatly opened, and there is a problem that a listener (conference attendee) 502 who listens to the loud sound 512 is visually uncomfortable.

また、同一空間である会議室の場合には、発話者501の発話音声511が、聴取者502にも若干聴こえるため、この発話者501から直接聴こえてくる直接音声511と拡声ユニット500Dから聴こえてくる拡声音とが別々の方向から聴こえてくることになってしまい、聴取者502に聴覚的な違和感を与えてしまうとともに、発話音声の明瞭度を低下させてしまうという問題点があった。   In the case of a conference room that is the same space, the uttered voice 511 of the speaker 501 can be heard a little by the listener 502. There is a problem in that the loud sound coming from different directions is heard from different directions, giving the listener 502 a sense of incongruity and reducing the intelligibility of the speech.

この発明は、マイクアレイとスピーカアレイを備えた拡声ユニットを用いた拡声装置において、アレイによる指向性制御機能を用いて、発話者の位置と拡声音声が聴こえてくる方向とを一致させるようにすることを目的とする。   According to the present invention, in a loudspeaker using a loudspeaker unit having a microphone array and a speaker array, the directivity control function by the array is used to match the position of the speaker and the direction in which the loudspeaker can be heard. For the purpose.

請求項1の発明は、放音すべき音声信号である目的音声信号を収音する収音部と、前記目的音声信号が発生した位置である音源位置を検出する音源位置検出部と、放音する音声信号の指向性を制御可能な放音部であって、前記目的音声信号を放音し、且つ、その指向性を前記音源位置検出部が検出した音源位置から拡散する方向に制御する放音部と、を備えたことを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, a sound collection unit that collects a target audio signal that is an audio signal to be emitted, a sound source position detection unit that detects a sound source position where the target audio signal is generated, and a sound emission A sound emitting unit capable of controlling the directivity of a sound signal to be emitted, which emits the target sound signal and controls the directivity in a direction in which the directivity is diffused from the sound source position detected by the sound source position detecting unit. And a sound part.

請求項1の発明では、目的音声信号が、この目的音声信号が発生した位置である音源位置から拡散するような指向性を持たせて放音される。これにより、音源(たとえば話者)と、その音声信号が聴こえてくる方向が一致し、聴取者に、話者の姿が見える方向や直接音が聴こえてくる方向と、拡声された音声信号が聴こえてくる方向が不一致になる違和感を生じさせないですむ。   According to the first aspect of the present invention, the target sound signal is emitted with directivity that diffuses from the sound source position where the target sound signal is generated. As a result, the sound source (for example, the speaker) and the direction in which the sound signal can be heard match, and the direction in which the speaker can be seen and the direction in which the sound can be directly heard and the expanded sound signal are There is no need to create a sense of incongruity when the directions of hearing are inconsistent.

なお、この発明において、放音部による目的音声信号の放音指向性制御は、音源位置に完全に一致させる制御、目的音声信号の放音指向性を音源位置に完全に一致させず、正面方向よりも音源方向に近づく方向に向ける制御のいずれをも含む。   In the present invention, the sound emission directivity control of the target sound signal by the sound emission unit is a control for completely matching the sound source position, and the sound emission directivity of the target sound signal is not completely matched with the sound source position. In addition, any of the controls directed toward the direction closer to the sound source direction is included.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記放音部を、複数の放音ユニットで構成し、各放音ユニットが放音する前記目的音声信号の指向性が、それぞれ、前記音源位置から拡散する方向に制御されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the sound emitting unit is configured by a plurality of sound emitting units, and the directivity of the target sound signal emitted by each sound emitting unit is set to be the sound source, respectively. It is characterized by being controlled in the direction of diffusion from the position.

請求項2の発明では、放音部を複数の放音ユニットに分割した。これにより、放音部の設置の自由度が高くなるとともに、大規模な拡声装置を構成することが可能になる。   In the invention of claim 2, the sound emission part is divided into a plurality of sound emission units. As a result, the degree of freedom of installation of the sound emitting unit is increased, and a large-scale loudspeaker can be configured.

請求項3の発明は、請求項1、2の発明において、前記収音部に、複数のマイクを配列して形成されたマイクアレイと、前記複数のマイクが収音した音声信号を遅延して合成することにより、特定方向に指向性を有する収音特性で音声信号を収音する収音制御部と、を備え、前記音源位置検出部が、前記目的音声信号を収音したときの指向性の方向に音源位置が存在すると判定する手段を含むことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first and second aspects of the invention, the sound collection unit is configured to delay a microphone array formed by arranging a plurality of microphones and an audio signal collected by the plurality of microphones. A sound collection control unit that collects an audio signal with a sound collection characteristic having directivity in a specific direction by combining, and the directivity when the sound source position detection unit collects the target audio signal Means for determining that a sound source position exists in the direction of.

請求項3の発明では、収音部にマイクアレイを設けて、収音ビームを形成して目的音声信号を収音するようにした。マイクアレイを用いればそれぞれ異なる方向に指向性を有する複数の収音ビームを並行して形成し、これら複数の方向から音声信号を収音することができるため、音源位置となりえる場所に個別にマイクを設置する必要がなくなり、収音および音源位置の検出が容易になる。   According to the third aspect of the present invention, a microphone array is provided in the sound collection unit to form a sound collection beam to collect a target audio signal. If a microphone array is used, a plurality of sound collecting beams having directivities in different directions can be formed in parallel, and sound signals can be picked up from these directions. This eliminates the need to install a sound source and makes it easier to collect sound and detect the position of the sound source.

請求項4の発明は、請求項1〜3の発明において、前記収音部は、複数の収音ユニットからなり、前記音源位置検出部は、前記目的音声信号を収音した収音ユニットの方向に音源位置が存在すると判定する手段を含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, the sound collecting unit includes a plurality of sound collecting units, and the sound source position detecting unit is directed to a direction of the sound collecting unit that picks up the target audio signal. Includes means for determining that a sound source position exists.

請求項4の発明では、収音部を複数の収音ユニットに分割した。これにより、収音部の設置の自由度が高くなるとともに、大規模な拡声装置を構成することが可能になる。そして、目的音声信号が収音されたとき、どの収音ユニットがその目的音声信号を収音したかにより、大雑把な音源位置を検出することができる。この大雑把な音源位置で放音指向性を制御してもよく、そのうえでさらに請求項3の収音ビームで詳細に音源位置を検出してもよい。なお、この収音ユニットを請求項2の放音ユニットと一体にして拡声ユニットを構成してもよい。   In the invention of claim 4, the sound collecting unit is divided into a plurality of sound collecting units. As a result, the degree of freedom of installation of the sound collection unit is increased, and a large-scale loudspeaker can be configured. When the target voice signal is collected, a rough sound source position can be detected depending on which sound collection unit picks up the target voice signal. The sound output directivity may be controlled by this rough sound source position, and further, the sound source position may be detected in detail by the sound collecting beam of claim 3. Note that the sound collection unit may be integrated with the sound emission unit of claim 2 to constitute a loudspeaker unit.

請求項5の発明は、請求項1〜4の発明において、前記放音部に、前記音源位置検出部が前記音源位置を検出するまで、予め定めた特定方向に指向性を持たせて目的音声信号を放音させるようにしたことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first to fourth aspects of the present invention, the target sound is provided with directivity in a predetermined specific direction until the sound source position detection unit detects the sound source position. A feature is that a signal is emitted.

請求項5の発明では、音源位置検出部が音源位置を検出するまでは、放音部は、予め定めた特定方向に指向性を持たせて目的音声信号を放音する。これにより、音源位置検出部が音源位置を検出するために時間を要した場合や、音源位置検出部が音源位置を検出できなかった場合に、目的音声信号が放音されなくなることを防止することができる。なお、音源位置が検出された場合には、目的音声信号の放音指向性の制御を、前記特定方向からその検出された音源位置の方向に切り換えればよい。   According to the invention of claim 5, until the sound source position detecting unit detects the sound source position, the sound emitting unit emits the target sound signal with directivity in a predetermined specific direction. This prevents the target sound signal from being emitted when the sound source position detector takes time to detect the sound source position or when the sound source position detector cannot detect the sound source position. Can do. When the sound source position is detected, the sound emission directivity control of the target sound signal may be switched from the specific direction to the detected sound source position.

この発明によれば、目的音声信号の放音指向性を音源位置の方向に制御することができるため、聴取者に違和感なく拡声された音声信号を聴かせることが可能になる。   According to the present invention, since the sound output directivity of the target audio signal can be controlled in the direction of the sound source position, it is possible to make the listener listen to the expanded audio signal without a sense of incongruity.

図面を参照してこの発明の実施形態である音声会議装置について説明する。
図1、図2は、この実施形態の拡声装置の概略構成を説明する図である。図4〜図5は、拡声装置を構成する拡声ユニットの構成を説明する図である。図6〜図11は、複数台の拡声ユニットを接続して拡声装置を構成した場合の構成例について説明した図である。
An audio conference apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the schematic configuration of the loudspeaker of this embodiment. 4-5 is a figure explaining the structure of the loudspeaker unit which comprises a loudspeaker. 6 to 11 are diagrams illustrating configuration examples when a loudspeaker is configured by connecting a plurality of loudspeaker units.

≪概略構成の説明≫
まず、図1,図2を参照して拡声装置の概略構成について説明する。
図1(A)は、この実施形態の拡声装置における収音方式を説明する図、同図(B)は、同拡声装置における放音方式を説明する図である。また、図2(A)は、同拡声装置の信号処理部の概略ブロック図、同図(B)は、同拡声装置の収音部のブロック図である。
≪Explanation of schematic structure≫
First, the schematic configuration of the loudspeaker will be described with reference to FIGS.
FIG. 1A is a diagram for explaining a sound collection method in the loudspeaker of this embodiment, and FIG. 1B is a diagram for explaining a sound emission method in the loudspeaker. 2A is a schematic block diagram of a signal processing unit of the loudspeaker, and FIG. 2B is a block diagram of a sound collection unit of the loudspeaker.

拡声装置300は、複数のマイクが1列または複数列に配列されたマイクアレイ301を備えており、マイクアレイ301は収音部310に接続されている。収音部310は、図1(A)に示すように、マイクアレイ301の各マイクが収音した音声をそれぞれ適当な時間遅延して加算合成することにより、特定の位置(焦点位置)で発生した音声を高ゲイン・高S/N比でピックアップする(収音する)。   The loudspeaker 300 includes a microphone array 301 in which a plurality of microphones are arranged in one or a plurality of rows, and the microphone array 301 is connected to the sound collection unit 310. As shown in FIG. 1 (A), the sound collection unit 310 is generated at a specific position (focus position) by adding and synthesizing the sound collected by each microphone of the microphone array 301 with an appropriate time delay. Sound is picked up (collected) with high gain and high S / N ratio.

図2(B)に示すように、収音部310は、マイクアレイ301の各マイクが収音した音声信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータアレイ320を備えている。また、デジタル信号に変換された各マイクの音声信号を取り込み、それぞれ適当な時間遅延する遅延回路アレイ322、および、遅延された各マイクの収音音声を加算合成する加算部323を有する収音ビーム形成部321を、マイクアレイ301(A/Dコンバータアレイ320)に対して並列に複数(n個)備えている。ここで、図2(B)における白抜きの太矢印は、マイクアレイ301の全てのマイクの信号が流れていることを示している。   As shown in FIG. 2B, the sound collection unit 310 includes an A / D converter array 320 that converts audio signals collected by the microphones of the microphone array 301 into digital signals. Also, a sound collection beam having a delay circuit array 322 that takes in a sound signal of each microphone converted into a digital signal, and delays the sound collection sound of each delayed microphone, and an adder 323 that adds and synthesizes the sound collection sound of each delayed microphone. A plurality (n) of forming units 321 are provided in parallel to the microphone array 301 (A / D converter array 320). Here, the white thick arrow in FIG. 2B indicates that the signals of all the microphones in the microphone array 301 are flowing.

上記n個の収音ビーム形成部321は、それぞれ異なる位置が焦点位置となるように設定されている。すなわち、各収音ビーム形成部321の遅延回路アレイ322には、それぞれ異なる遅延時間が設定されている。各収音ビーム形成部321が収音した音声信号は、図2(A)に示す話者位置検出部311およびセレクタ324に入力される。   The n sound collecting beam forming units 321 are set so that different positions become focal positions. That is, different delay times are set in the delay circuit array 322 of each collected sound beam forming unit 321. The sound signal collected by each sound collecting beam forming unit 321 is input to the speaker position detecting unit 311 and the selector 324 shown in FIG.

図2(A)において、話者位置検出部311は、収音部310から入力された複数の音声信号、すなわち複数の収音ビーム形成部321が収音した音声信号のレベルを監視している。いずれかの音声信号が所定レベルを超えた状態が続いたとき、その音声信号は発話者の発話音声であると判断する。そして、その音声信号を収音した収音ビーム形成部に設定されている焦点位置が音源位置、すなわち発話者が存在する位置であると判定する。   In FIG. 2A, the speaker position detection unit 311 monitors the levels of a plurality of audio signals input from the sound collection unit 310, that is, the audio signals collected by the plurality of sound collection beam forming units 321. . When any of the audio signals continues to exceed the predetermined level, it is determined that the audio signal is the voice of the speaker. And it determines with the focus position set to the sound collection beam formation part which picked up the audio | voice signal being a sound source position, ie, a position where a speaker exists.

話者位置検出部311は、収音部310のセレクタ324(図2(B)参照)に対して、上記発話音声を収音した収音ビーム形成部321の番号(1〜n)を通知する。セレクタ324は、その番号の収音ビーム形成部321が収音した音声信号を後段のハウリングキャンセル部312に出力する。   The speaker position detection unit 311 notifies the selector (324) of the sound collection unit 310 (see FIG. 2B) the numbers (1 to n) of the sound collection beam forming unit 321 that has collected the uttered speech. . The selector 324 outputs the audio signal picked up by the picked-up sound beam forming unit 321 of that number to the subsequent howling cancel unit 312.

また、話者位置検出部311は、上記発話音声を収音した収音ビーム形成部321に設定されている焦点位置をビーム制御部313に通知する。すなわち、話者位置検出部311は、各収音ビーム形成部321(1〜n)に設定されている焦点位置を記憶している。ビーム制御部313は、スピーカアレイ302から放音する音声の仮想焦点が上記焦点位置となるように制御する。   In addition, the speaker position detection unit 311 notifies the beam control unit 313 of the focal position set in the collected sound beam forming unit 321 that picks up the uttered voice. That is, the speaker position detection unit 311 stores the focal position set in each sound collection beam forming unit 321 (1 to n). The beam control unit 313 performs control so that the virtual focus of the sound emitted from the speaker array 302 becomes the focus position.

なお、話者位置検出部311は、収音部310から入力された複数の音声信号がいずれも所定レベルを超えていない場合には、発話者の発話音声が入力されていないとして、上記セレクタ324に対する番号通知やビーム制御部313に対する焦点位置の通知は行わない。   Note that the speaker position detection unit 311 determines that the utterance voice of the speaker is not input when none of the plurality of audio signals input from the sound collection unit 310 exceeds a predetermined level. No number notification or focal position notification to the beam control unit 313 is performed.

拡声装置300は、複数のスピーカが1または複数の列状に配列されたスピーカアレイ302を備えている。各スピーカには、たとえば図1(B)に示すように、それぞれ遅延された音声信号が入力される。各スピーカに入力される音声信号が、図1(B)に示すような遅延パターンで遅延されると、スピーカアレイ302から放音される音声は、発話者200の位置を仮想焦点として拡散し、さも発話者200が発話した音声がそのまま伝達しているかのように聴取者に聴かせることができる。   The loudspeaker 300 includes a speaker array 302 in which a plurality of speakers are arranged in one or a plurality of rows. For example, as shown in FIG. 1B, each speaker receives a delayed audio signal. When the audio signal input to each speaker is delayed by a delay pattern as shown in FIG. 1B, the sound emitted from the speaker array 302 diffuses with the position of the speaker 200 as a virtual focus, In addition, it is possible to make the listener listen as if the voice uttered by the speaker 200 is transmitted as it is.

音声信号の増幅および上記遅延は、図2(A)に示す放音部314が行う。放音部314は、スピーカアレイ302が有するスピーカと同数のオーディオアンプを備えている。各オーディオアンプには、図1(B)に示す遅延パターンで遅延された音声信号が入力される。図1(B)に示すようなパターンで各スピーカに入力する音声信号を遅延する遅延回路としては、各スピーカに対応づけてそれぞれ個別に遅延回路を設けてもよく、上記遅延パターンの遅延時間に対応するタップが設けられたシフトレジスタを設け、各タップから上記遅延パターンで遅延された音声信号を取り出すようにしてもよい。   The sound output unit 314 shown in FIG. 2A performs the amplification of the audio signal and the delay. The sound emitting unit 314 includes the same number of audio amplifiers as the speakers included in the speaker array 302. An audio signal delayed by the delay pattern shown in FIG. 1B is input to each audio amplifier. As a delay circuit for delaying an audio signal input to each speaker in a pattern as shown in FIG. 1B, a delay circuit may be provided individually corresponding to each speaker. A shift register provided with a corresponding tap may be provided, and an audio signal delayed by the delay pattern may be extracted from each tap.

放音部314に入力される音声信号は、収音部310のセレクタ324が話者位置検出部311の指示により、発話音声としてハウリングキャンセル部312に出力した音声信号、すなわち発話音声信号である。ハウリングキャンセル部312は、特定周波数の急峻なピークをノッチフィルタで減衰させることによりハウリングをキャンセルし、この信号を放音部314に入力する。   The audio signal input to the sound emitting unit 314 is an audio signal output to the howling cancel unit 312 as an uttered audio by the selector 324 of the sound collecting unit 310 according to an instruction from the speaker position detecting unit 311, that is, an uttered audio signal. The howling cancel unit 312 cancels howling by attenuating a steep peak of a specific frequency with a notch filter, and inputs this signal to the sound emitting unit 314.

以上のように、この拡声装置は、マイクアレイ301によるビーム状の収音機能を利用して発話者200の音声を高ゲインで収音することができるとともに、発話者200の位置を検出することができる。また、この収音した発話音声信号をスピーカアレイ302によって、その発話者200の位置を仮想焦点としてビーム状に放音することにより、拡声された音声も発話者200の直接音声と同様に発話者200の位置から拡散するように伝達させることができる。   As described above, this loudspeaker can collect the voice of the speaker 200 with a high gain by using the beam-like sound collection function of the microphone array 301, and can detect the position of the speaker 200. Can do. Further, the collected speech sound signal is emitted in a beam shape by using the speaker array 302 with the position of the speaker 200 as a virtual focus, so that the expanded speech is also the speaker as in the direct speech of the speaker 200. It can be transmitted so as to diffuse from 200 positions.

≪拡声ユニットの説明≫
次に、図3、図4を参照して、この拡声装置に用いられる拡声ユニットについて説明する。本発明の拡声装置は、1つの拡声ユニットまたは複数の拡声ユニットを接続して構成される。なお、この拡声ユニットは、電話回線やネットワーク等を介して遠隔地と音声会議を行うための音声会議装置としても使用されるものである。
≪Explanation of loudspeaker unit≫
Next, a loudspeaker unit used in this loudspeaker will be described with reference to FIGS. The loudspeaker of the present invention is configured by connecting one loudspeaker unit or a plurality of loudspeaker units. This loudspeaker unit is also used as an audio conference device for conducting an audio conference with a remote place via a telephone line or a network.

図3は、同拡声ユニットの外観斜視図、図4(A),(B),(C)は、同拡声ユニットのそれぞれ正面図,底面図,背面図である。この拡声ユニットは、筐体の前後側面にそれぞれ16個ずつの2列のマイクアレイを備えているとともに(図4(A)、(C)参照)、筐体の底面に1列(16個)のスピーカアレイを備えている(図4(B)参照)。   FIG. 3 is an external perspective view of the loudspeaker unit, and FIGS. 4A, 4B, and 4C are a front view, a bottom view, and a rear view of the loudspeaker unit, respectively. This loudspeaker unit has two rows of 16 microphone arrays on the front and rear sides of the housing (see FIGS. 4A and 4C) and one row (16) on the bottom surface of the housing. (See FIG. 4B).

なお、この実施形態の説明において、図4(A)に示す面(図3に図示されている長手側面)を音声会議装置(筐体)の正面、前面または前側面と呼び、図4(C)に示す面を音声会議装置(筐体)の背面、後面または後側面と呼ぶ。したがって、図4(A)の右端が右側面であり、左端が左側面である。なお、右側面は図3に図示されている短手側面である。   In the description of this embodiment, the surface shown in FIG. 4A (the longitudinal side surface shown in FIG. 3) is called the front, front, or front side of the audio conference apparatus (housing), and FIG. ) Is referred to as the back, rear, or rear side of the audio conference apparatus (housing). Accordingly, the right end in FIG. 4A is the right side, and the left end is the left side. The right side surface is the short side surface shown in FIG.

図3において、この拡声ユニット1は、筐体112、脚部113、操作部114を備えている。筐体112は左右方向に長尺の略直方体形状からなり、左右両端部には、脚部113が設置されている。脚部113は、筐体112を会議机等の設置面から所定高さ持ち上げた状態で支持する。なお、以下の説明では、筐体112の四側面のうち、前後側面を長尺面、左右側面を短尺面と称する。   In FIG. 3, the loudspeaker unit 1 includes a housing 112, legs 113, and an operation unit 114. The housing 112 has a substantially rectangular parallelepiped shape that is long in the left-right direction, and leg portions 113 are provided at both left and right ends. The leg 113 supports the housing 112 in a state where it is lifted by a predetermined height from the installation surface such as a conference desk. In the following description, among the four side surfaces of the housing 112, the front and rear side surfaces are referred to as long surfaces, and the left and right side surfaces are referred to as short surfaces.

筐体112の上面の右端部には、LCDディスプレイ41や複数のボタン42からなる操作部114が設置されている。操作部114は筐体112内に設置されたメイン制御部10に接続されている。操作ボタン42は、会議出席者の操作入力を受け付けてメイン制御部10に伝達する。LCDディスプレイは、その操作内容や実行モード等を表示する。   An operation unit 114 including an LCD display 41 and a plurality of buttons 42 is installed at the right end of the upper surface of the housing 112. The operation unit 114 is connected to the main control unit 10 installed in the housing 112. The operation button 42 receives an operation input from a meeting attendee and transmits it to the main control unit 10. The LCD display displays the operation content and execution mode.

筐体112の右側面には、入出力端子群が埋め込まれている。すなわち、ネットワークケーブルが接続されるネットワーク接続端子61、オーディオ入出力端子であるライン出力端子62L,R(OutL,R)、ライン入力端子63L,R(InL,R)が埋め込まれている。ライン出力端子62L,R(OutL,R)、ライン入力端子63L,R(InL,R)は、ピンジャック等のアナログ信号端子であってもよく光ファイバ等のデジタルオーディオ端子であってもよい。なお、図示はしないが電源に接続するための電源端子もこの右側面に埋め込まれている。   An input / output terminal group is embedded in the right side surface of the housing 112. That is, a network connection terminal 61 to which a network cable is connected, line output terminals 62L and R (OutL, R) as audio input / output terminals, and line input terminals 63L and R (InL, R) are embedded. The line output terminals 62L, R (OutL, R) and the line input terminals 63L, R (InL, R) may be analog signal terminals such as pin jacks or digital audio terminals such as optical fibers. Although not shown, a power supply terminal for connection to a power supply is also embedded in the right side surface.

筐体112の下面には、同一仕様のスピーカSP1〜SP16が設置されている。これらスピーカSP1〜SP16は長尺方向に沿って一定の間隔で直線状に設置されており、これによりスピーカアレイSPAが構成される。筐体112の前側面には、同一仕様のマイクMIC101〜MIC116が設置されている。これらマイクMIC101〜MIC116は長尺方向に沿って所定の間隔で直線状に設置されており、これにより前面側のマイクアレイMAFが構成される。また、筐体112の後側面にも、同一仕様のマイクMIC201〜MIC216が設置されている。これらマイクMIC201〜MIC216も長尺方向に沿って所定の間隔で直線状に設置されており、これにより背面側のマイクアレイMARが構成される。そして、筐体112の下面、前側面、後側面には、上記スピーカアレイおよびマイクアレイを覆うように、パンチメッシュされた下面グリル121が設置されている。   Speakers SP <b> 1 to SP <b> 16 having the same specifications are installed on the lower surface of the housing 112. These speakers SP1 to SP16 are installed in a straight line at regular intervals along the longitudinal direction, thereby constituting a speaker array SPA. On the front side surface of the housing 112, microphones MIC101 to MIC116 having the same specifications are installed. These microphones MIC101 to MIC116 are installed in a straight line at a predetermined interval along the longitudinal direction, thereby forming a front-side microphone array MAF. In addition, microphones MIC201 to MIC216 having the same specifications are also installed on the rear side of the housing 112. These microphones MIC201 to MIC216 are also installed in a straight line at predetermined intervals along the longitudinal direction, and thereby a microphone array MAR on the back side is configured. A bottom mesh 121 that is punch-meshed is provided on the lower surface, front side surface, and rear side surface of the housing 112 so as to cover the speaker array and the microphone array.

なお、本実施形態では、スピーカアレイのスピーカ数を16本とし、各マイクアレイのマイク数をそれぞれ16本としたが、これに限ることなく、仕様に応じてスピーカ数およびマイク数は適宜設定すればよい。また、本実施形態では、スピーカアレイとマイクアレイの配置を等間隔にしたが、仕様に応じて適宜配置してもよい。例えば、長尺方向に沿って中央部で密に配置され、両端部に向かうに従って疎に配置されるような態様でもよい。   In this embodiment, the number of speakers in the speaker array is 16 and the number of microphones in each microphone array is 16. However, the present invention is not limited to this, and the number of speakers and the number of microphones may be set as appropriate according to the specifications. That's fine. In the present embodiment, the speaker array and the microphone array are arranged at equal intervals, but may be appropriately arranged according to the specification. For example, the aspect arrange | positioned densely in the center part along the elongate direction, and arrange | positioned sparsely as it goes to both ends may be sufficient.

図5は、同拡声ユニット1の音声信号処理系統のブロック図である。拡声ユニット1は、メイン制御部10、ミキシング部11、放音制御部12、D/Aコンバータ13、放音アンプ(AMP)14、収音アンプ(AMP)15、A/Dコンバータ16、収音制御部17、ハウリングキャンセル部18、通信制御部19、操作部114、スピーカSP1〜SP16、マイクMIC101〜MIC116、MIC201〜MIC216を備えている。   FIG. 5 is a block diagram of an audio signal processing system of the loudspeaker unit 1. The loudspeaker unit 1 includes a main control unit 10, a mixing unit 11, a sound emission control unit 12, a D / A converter 13, a sound emission amplifier (AMP) 14, a sound collection amplifier (AMP) 15, an A / D converter 16, and a sound collection unit. A control unit 17, a howling cancellation unit 18, a communication control unit 19, an operation unit 114, speakers SP1 to SP16, microphones MIC101 to MIC116, and MIC201 to MIC216 are provided.

マイクMIC101〜MIC116、MIC201〜MIC216は、到来する音声を収音して電気的な収音信号に変換し、収音アンプ15に入力する。各マイクが収音する音声には、装置の周囲に在席する発話者からの発話音声が含まれる。収音アンプ15は収音信号を増幅してA/Dコンバータ16に入力する。A/Dコンバータ16は、アナログの収音信号をディジタル信号に変換して、収音制御部17に入力する。   The microphones MIC101 to MIC116 and MIC201 to MIC216 collect incoming voices, convert them into electrical sound collection signals, and input them to the sound collection amplifier 15. The sound picked up by each microphone includes uttered sound from a speaker who is present around the apparatus. The sound collection amplifier 15 amplifies the sound collection signal and inputs it to the A / D converter 16. The A / D converter 16 converts an analog sound collection signal into a digital signal and inputs the digital signal to the sound collection control unit 17.

収音制御部17は、図2(A)収音部310に対応する機能部である。収音制御部17は、各マイクMIC101〜MIC116,MIC201〜MIC216の収音信号を用いて、並列に複数方向の収音ビームを形成する。収音制御部17は、図2(B)に示した集音部310と同様に並列に複数の収音ビーム形成部を有しており、図6に示すように、前面側のマイクアレイ(マイクMIC101〜MIC116)が収音した音声信号を用いて、前面側の収音ビームBFC,BFL1,BFL2,BFR1,BFR2を形成する。また、後面側のマイクアレイ(マイクMIC201〜MIC216)が収音した音声信号を用いて、後面側の収音ビームBRC,BRL1,BRL2,BRR1,BRR2を形成する。   The sound collection control unit 17 is a functional unit corresponding to the sound collection unit 310 in FIG. The sound collection control unit 17 forms sound collection beams in a plurality of directions in parallel using the sound collection signals of the microphones MIC101 to MIC116 and MIC201 to MIC216. The sound collection control unit 17 has a plurality of sound collection beam forming units in parallel like the sound collection unit 310 shown in FIG. 2B, and as shown in FIG. Using the sound signals picked up by the microphones MIC101 to MIC116), sound pickup beams BFC, BFL1, BFL2, BFR1, BFR2 on the front side are formed. Further, using the audio signal collected by the rear microphone array (microphones MIC201 to MIC216), the rear acoustic beam BRC, BRL1, BRL2, BRR1, and BRR2 are formed.

収音ビームBFCは装置前面側の正面に向けて形成される。収音ビームBFL1は装置前面側の左約20度の方向に向けて形成される。収音ビームBFL2は装置前面側の左約40度の方向に向けて形成される。収音ビームBFR1は装置前面側の右約20度の方向に向けて形成される。収音ビームBFR2は装置前面側の右約40度の方向に向けて形成される。焦点は、いずれの収音ビームも装置長手方向の中心軸から約1メートル程度の距離になるように設定される。収音ビームBRCは装置後面側の正面に向けて形成される。収音ビームBRL1は装置後面側の(前面側から見て)左約20度の方向に向けて形成される。収音ビームBRL2は装置後面側の左約40度の方向に向けて形成される。収音ビームBRR1は装置後面側の右約20度の方向に向けて形成される。収音ビームBRR2は装置後面側の右約40度の方向に向けて形成される。焦点は、いずれの収音ビームも装置長手方向の中心軸から約1メートル程度の距離になるように設定される。   The sound collection beam BFC is formed toward the front on the front side of the apparatus. The sound collection beam BFL1 is formed in the direction of about 20 degrees to the left on the front side of the apparatus. The sound collection beam BFL2 is formed in the direction of about 40 degrees to the left on the front side of the apparatus. The sound collection beam BFR1 is formed in the direction of about 20 degrees to the right on the front side of the apparatus. The sound collection beam BFR2 is formed in the direction of about 40 degrees to the right on the front side of the apparatus. The focal point is set so that any sound collecting beam is at a distance of about 1 meter from the central axis in the longitudinal direction of the apparatus. The sound collection beam BRC is formed toward the front on the rear side of the apparatus. The sound collection beam BRL1 is formed in the direction of about 20 degrees to the left on the rear side of the apparatus (as viewed from the front side). The sound collection beam BRL2 is formed in the direction of about 40 degrees to the left on the rear side of the apparatus. The sound collection beam BRR1 is formed in the direction of about 20 degrees to the right on the rear side of the apparatus. The sound collection beam BRR2 is formed in the direction of about 40 degrees to the right on the rear side of the apparatus. The focal point is set so that any sound collecting beam is at a distance of about 1 meter from the central axis in the longitudinal direction of the apparatus.

収音制御部17は、これら10個の収音ビームで収音した各収音ビーム信号のレベルを逐次メイン制御部10に通知する。   The sound collection control unit 17 sequentially notifies the main control unit 10 of the level of each sound collection beam signal collected by these ten sound collection beams.

メイン制御部10は、各収音ビーム信号のレベルを監視して、発話音声信号の有無を判断する。すなわち、メイン制御部10は、いずれかの収音ビーム信号のレベルが、一定時間継続してしきい値レベルを超えると、その収音ビーム信号が発話音声信号であると判定する。メイン制御部10は、いずれかの収音ビーム信号を発話音声信号と判定すると、収音制御部17に対してその信号をSsとしてミキシング部11に出力するよう指示する。   The main control unit 10 monitors the level of each collected beam signal and determines the presence / absence of a speech signal. That is, when the level of any sound collection beam signal exceeds the threshold level for a certain period of time, the main control unit 10 determines that the sound collection beam signal is an utterance voice signal. When the main control unit 10 determines that one of the sound collection beam signals is an utterance voice signal, the main control unit 10 instructs the sound collection control unit 17 to output the signal to the mixing unit 11 as Ss.

収音制御部17から出力された発話音声信号Ssは、ミキシング部11の処理により、ライン出力端子に出力されるとともに、ハウリングキャンセル部18のハウリング検出部182に入力される。ハウリング検出部182は、この音声信号Ssに基づいてハウリングを検出してノッチフィルタ181を制御する(詳細は後述する)。   The speech signal Ss output from the sound collection control unit 17 is output to the line output terminal by the processing of the mixing unit 11 and also input to the howling detection unit 182 of the howling cancellation unit 18. The howling detection unit 182 detects howling based on the audio signal Ss and controls the notch filter 181 (details will be described later).

放音制御部12は、スピーカアレイの各スピーカSP1〜SP16に供給する音声信号Sdを、たとえば図1(B)に示すような遅延パターンになるように、各スピーカごとに個別の遅延時間だけ遅延させる。各スピーカSP1〜SP16に供給する音声信号をそれぞれどの時間だけ遅延させるかはメイン制御部10によって設定される。   The sound emission control unit 12 delays the audio signal Sd supplied to each speaker SP1 to SP16 of the speaker array by an individual delay time for each speaker so as to have a delay pattern as shown in FIG. 1B, for example. Let The main control unit 10 sets how long the audio signals supplied to the speakers SP1 to SP16 are delayed.

メイン制御部10は、発話音声信号と判断した収音ビーム信号の焦点位置が仮想焦点となるように各スピーカSP1〜SP16に供給する音声信号の遅延時間を、放音制御部12に設定する。   The main control unit 10 sets, in the sound emission control unit 12, the delay time of the audio signal supplied to each of the speakers SP1 to SP16 so that the focal position of the collected sound beam signal determined as the speech audio signal becomes the virtual focus.

放音制御部12は、遅延処理を行った音声信号Sdを各D/Aコンバータ13に入力する。各D/Aコンバータ13は、入力された放音信号をアナログ信号に変換して、各放音アンプ14に与え、各放音アンプ14はアナログ化された放音信号を増幅して、各スピーカSP1〜SP16に与える。各スピーカSP1〜SP16は、入力された音声信号を放音する。   The sound emission control unit 12 inputs the audio signal Sd subjected to the delay process to each D / A converter 13. Each D / A converter 13 converts the input sound emission signal into an analog signal and applies it to each sound emission amplifier 14, and each sound emission amplifier 14 amplifies the analog sound emission signal to each speaker. Give to SP1-SP16. Each speaker SP1-SP16 emits the input audio | voice signal.

また、ミキシング部11において、ミキサ111Lは、ライン入力端子InR(63R)からライン入力された音声信号SdRに収音した発話音声信号Ssを重畳してライン出力端子OutL(62L)に出力し、ミキサ111Rは、ライン入力端子InL(63L)からライン入力された音声信号SdLに収音した発話音声信号Ssを重畳してライン出力端子OutR(62R)に出力する。加算器502は、外部から入力された音声信号SdR、音声信号SdLおよび収音した発話音声信号Ssを加算して音声信号Sdを生成し、これを放音制御部12に出力する。   Further, in the mixing unit 11, the mixer 111L superimposes the voice signal Ss collected on the voice signal SdR input from the line input terminal InR (63R) and outputs it to the line output terminal OutL (62L). 111R superimposes the voice signal Ss collected on the voice signal SdL input from the line input terminal InL (63L) and outputs it to the line output terminal OutR (62R). The adder 502 adds the audio signal SdR, the audio signal SdL, and the collected uttered audio signal Ss input from the outside to generate the audio signal Sd, and outputs this to the sound emission control unit 12.

ライン入力端子InL(63L)およびライン出力端子OutL(62L)は、この装置の左側に連結される他の拡声ユニットに接続され、ライン入力端子InR(63R)およびライン出力端子OutR(62R)は、この装置の右側に連結される他の拡声ユニットに接続される。   The line input terminal InL (63L) and the line output terminal OutL (62L) are connected to another loudspeaker unit connected to the left side of the apparatus, and the line input terminal InR (63R) and the line output terminal OutR (62R) are Connected to another loudspeaker unit connected to the right side of the device.

加算器502と放音制御部12の間には、ハウリングキャンセル部18のノッチフィルタ181が挿入されている。ハウリングキャンセル部18は、ハウリング検出部182およびノッチフィルタ181からなる。ハウリング検出部182は、収音制御部17が出力した音声信号SsをFFTして、急峻なピークが一定時間以上持続していないかを監視する。急峻なピークが一定時間以上持続している場合には、そのピーク成分をハウリング音であると判定し、その周波数成分を除去するべくノッチフィルタ181を設定する。ノッチフィルタ181は、ろ波する音声信号のうち特定の周波数成分のみを狭帯域に急峻に減衰させるフィルタであり、ノッチ周波数はハウリング検出部182によって設定される。なお、ハウリング検出部182がハウリングを検出していない場合、ノッチフィルタ181は機能しないよう設定される。   A notch filter 181 of the howling cancellation unit 18 is inserted between the adder 502 and the sound emission control unit 12. The howling cancellation unit 18 includes a howling detection unit 182 and a notch filter 181. The howling detection unit 182 performs an FFT on the audio signal Ss output from the sound collection control unit 17 and monitors whether or not a steep peak continues for a certain time or more. When a steep peak continues for a certain time or more, it is determined that the peak component is a howling sound, and the notch filter 181 is set to remove the frequency component. The notch filter 181 is a filter that sharply attenuates only a specific frequency component of the filtered audio signal into a narrow band, and the notch frequency is set by the howling detection unit 182. When the howling detection unit 182 does not detect howling, the notch filter 181 is set not to function.

また、通信制御部19は、ネットワーク接続端子61を介して他の拡声ユニット等とデータ通信を行うための制御部である。このネットワーク接続端子61、および、上記ライン入力端子InL、InR、ライン出力端子OutL、OutRは、この発明の実施形態である拡声装置を複数台の拡声ユニットで構成する場合に使用される。   The communication control unit 19 is a control unit for performing data communication with another loudspeaker unit or the like via the network connection terminal 61. The network connection terminal 61, the line input terminals InL and InR, and the line output terminals OutL and OutR are used when the loudspeaker according to the embodiment of the present invention is configured by a plurality of loudspeaker units.

≪複数台の拡声ユニットを用いた構成例≫
図7に複数台の拡声ユニットを接続して本発明の拡声ユニットを構成した例を示す。この図は、4台の拡声ユニット1A,1B,1C,1Dを1列に接続して拡声ユニットを構成した例であるが、複数台の拡声ユニットを接続する場合、その台数は4台に限定されない。また、配列形態も1直線状に限定されず、折れ線状等であってもよい。後述するコントローラユニットがその配列形態を記憶していればよい。
≪Example of configuration using multiple sound amplifying units≫
FIG. 7 shows an example in which a plurality of loudspeaker units are connected to form a loudspeaker unit of the present invention. This figure is an example in which four loudspeaker units 1A, 1B, 1C, and 1D are connected in a row to constitute a loudspeaker unit. However, when multiple loudspeaker units are connected, the number is limited to four. Not. Further, the arrangement form is not limited to one linear shape, and may be a polygonal line shape or the like. It is only necessary that a controller unit described later stores the arrangement form.

図7において、4台の拡声ユニット1A,1B,1C,1Dが、デジタルオーディオケーブルおよびネットワークケーブルを介して1直線状に接続されており、さらに、その右端の拡声ユニット1Dにネットワークケーブルを介してコントロールユニット2が接続されている。デジタルオーディオケーブルおよびネットワークケーブルの接続形態は、ともにディジーチェーン接続であるが、デジタルオーディオ信号の転送およびデータの転送は殆ど遅延がなく高速である。   In FIG. 7, four loudspeaker units 1A, 1B, 1C, 1D are connected in a straight line via a digital audio cable and a network cable, and further to the loudspeaker unit 1D at the right end via a network cable. A control unit 2 is connected. The connection form of the digital audio cable and the network cable is daisy chain connection, but the transfer of the digital audio signal and the transfer of the data have almost no delay and are high speed.

各拡声ユニットが収音した発話音声信号は、デジタルオーディオケーブルを介して他の拡声ユニットに伝達される。また、その発話音声信号を収音した拡声ユニットは、その発話音声信号の収音位置情報をネットワークケーブルを介してコントロールユニット2に送信する。   The voice signal collected by each loudspeaker unit is transmitted to another loudspeaker unit via a digital audio cable. The loudspeaker unit that picks up the uttered voice signal transmits the picked-up position information of the uttered voice signal to the control unit 2 via the network cable.

コントロールユニット2は、図8(A)に示す収音ビーム座標テーブルおよび同図(B)に示す各拡声ユニット1A〜1Dの設置座標テーブルを記憶している。収音ビーム座標テーブルは、各拡声ユニットのメイン制御部10が記憶しているものと同様であり、各収音ビームの焦点の座標位置が記憶される。収音ビーム座標テーブルにおいて、焦点の座標は、装置の中央を原点とし前面方向を0度軸とする極座標(r,θ)で表される。たとえば、前面側の正面に形成される収音ビームBFCの焦点位置は(100cm,0度)である。また、拡声ユニットの設置座標テーブルは、各拡声ユニットの長手方向の中心線の両端の座標(X1,Y1)−(X2,Y2)が記憶される。XY座標の原点および座標軸はその設置場所に応じて適宜設定される。   The control unit 2 stores a sound collection beam coordinate table shown in FIG. 8A and an installation coordinate table of each of the loudspeaker units 1A to 1D shown in FIG. The sound collection beam coordinate table is the same as that stored in the main control unit 10 of each loudspeaker unit, and stores the coordinate position of the focus of each sound collection beam. In the sound collecting beam coordinate table, the coordinates of the focal point are represented by polar coordinates (r, θ) with the center of the apparatus as the origin and the front direction as the 0 degree axis. For example, the focal position of the sound collection beam BFC formed on the front side on the front side is (100 cm, 0 degree). The loudspeaker unit installation coordinate table stores coordinates (X1, Y1)-(X2, Y2) at both ends of the longitudinal center line of each loudspeaker unit. The origin and coordinate axes of the XY coordinates are appropriately set according to the installation location.

いずれかの拡声ユニットから発話音声を収音した収音位置情報が送られてきたとき、その拡声ユニットの設置座標および収音位置情報(すなわちビーム番号)に基づいて、他の各拡声ユニットの放音制御部12に設定すべき遅延パターンの遅延時間を設定する。この遅延パターンは、各拡声ユニットが発話者の位置を仮想焦点として音声を放音するための遅延パターンである。   When the sound collection position information obtained by collecting the uttered voice is sent from any of the sound enhancement units, the release of each of the other sound enhancement units is based on the installation coordinates and the sound collection position information (that is, the beam number) of the sound enhancement unit. The delay time of the delay pattern to be set in the sound control unit 12 is set. This delay pattern is a delay pattern for each loudspeaker unit to emit sound with the position of the speaker as the virtual focus.

図7は、左端の拡声ユニット1Aの後面側の発話者200Aが発言し、拡声ユニット1Aがこの発話音声を収音した例を示している。拡声ユニット1Aは、収音した音声信号が発話音声信号であることを検出すると、この音声信号をデジタルオーディオケーブルを介して、他の各拡声ユニット1B,1C,1Dに転送する。また、拡声ユニット1Aは、その発話音声信号の話者位置を検出し、話者位置情報(ビーム番号)および自装置のユニットIDをネットワークケーブルを介してコントロールユニット2に転送する。   FIG. 7 shows an example in which the speaker 200A on the rear side of the loudspeaker unit 1A at the left end speaks and the loudspeaker unit 1A picks up the speech. When the loudspeaker unit 1A detects that the collected voice signal is a speech voice signal, the loudspeaker unit 1A transfers the voice signal to each of the other loudspeaker units 1B, 1C, and 1D via a digital audio cable. The loudspeaker unit 1A detects the speaker position of the speech signal, and transfers the speaker position information (beam number) and the unit ID of the own device to the control unit 2 via the network cable.

コントロールユニット2は、拡声ユニット1AのユニットIDおよび話者位置情報を受信し、このユニットIDおよび話者位置情報に基づいて、拡声ユニット1B,1C,1Dの遅延パターンを決定し、各拡声ユニット1B,1C,1Dに対して、この決定した遅延パターンの遅延時間を送信する。   The control unit 2 receives the unit ID of the loudspeaker unit 1A and the speaker position information, determines the delay pattern of the loudspeaker units 1B, 1C, and 1D based on the unit ID and the speaker position information, and each loudspeaker unit 1B. , 1C, 1D, the delay time of the determined delay pattern is transmitted.

各拡声ユニット1B,1C,1Dは、拡声ユニット1Aから転送されて来た発話音声信号をコントロールユニット2から送信されてきた遅延時間でビーム制御して放音する。なお、発話音声信号を収音した拡声ユニット1Aは、1台の拡声ユニットで本発明の拡声装置を構成する自己の装置と同様に、話者位置に合わせた放音ビームの制御を行って発話音声信号を放音する。   Each of the sound amplifying units 1B, 1C, and 1D emits the speech audio signal transferred from the sound amplifying unit 1A by beam control using the delay time transmitted from the control unit 2. Note that the loudspeaker unit 1A that picks up the uttered voice signal controls the sound output beam in accordance with the position of the speaker in the same manner as its own device that constitutes the loudspeaker of the present invention with one loudspeaker unit. Sounds an audio signal.

なお、複数台の拡声ユニットを接続して拡声装置を構成する場合、発話音声を収音している(マイクがオンしている)拡声ユニット(以下「収音拡声ユニット」と呼ぶ)は、スピーカをオフし、発話音声を収音していない拡声ユニット(以下「非収音拡声ユニット」と呼ぶ)は、転送されてきた発話音声を拡声出力する(スピーカをオンする)とともに、マイクをオフするようにしてもよい。このようにマイク・スピーカのオン/オフを設定することにより、エコーおよびハウリングを効率的に防止することができる。   When a loudspeaker is configured by connecting a plurality of loudspeaker units, a loudspeaker unit that collects speech (the microphone is turned on) (hereinafter referred to as “sound pickup loudspeaker unit”) is a speaker. , And a loudspeaker unit that does not collect speech (hereinafter referred to as a “non-speech loudspeaker unit”) outputs the forwarded speech (speaker turned on) and turns off the microphone. You may do it. By setting the microphone / speaker on / off in this manner, echo and howling can be efficiently prevented.

図9は、図7に示した各拡声ユニットのメイン制御部10およびコントロールユニット2の動作を示すフローチャートである。
同図(A)は、各拡声ユニットのメイン制御部10の動作を示すフローチャートである。メイン制御部10は、収音制御部17が発話音声信号を収音したことを検出するか(S1)、他の拡声ユニットから発話音声信号がライン入力されてくる(S2)まで待機している。
FIG. 9 is a flowchart showing the operations of the main control unit 10 and the control unit 2 of each loudspeaker unit shown in FIG.
FIG. 4A is a flowchart showing the operation of the main control unit 10 of each loudspeaker unit. The main control unit 10 waits until the sound collection control unit 17 detects that the utterance voice signal has been collected (S1), or the utterance voice signal is line-inputted from another loudspeaker unit (S2). .

収音制御部17によって発話音声信号が収音されたことを検出した場合(S1でYES)には、メイン制御部10は、収音制御部17にその発話音声信号を、ミキシング部11を介してライン出力するように指示する(S3)。そして、その発話音声信号を収音した収音ビームの焦点位置に基づいて話者位置を検出し(S4)、この位置に焦点を結ぶ放音ビームが形成されるような遅延時間を放音制御部12に設定する(S5)。そして、コントローラユニット2に対して自装置のユニットIDと話者位置情報を送信する(S6)。   When it is detected that the utterance voice signal has been collected by the sound collection control unit 17 (YES in S1), the main control unit 10 sends the utterance voice signal to the sound collection control unit 17 via the mixing unit 11. To output a line (S3). Then, the speaker position is detected based on the focal position of the sound collecting beam that picks up the utterance voice signal (S4), and the sound emission control is performed so that a sound emitting beam focused on this position is formed. Set in section 12 (S5). Then, the unit ID of the own device and the speaker position information are transmitted to the controller unit 2 (S6).

また、他の収音ユニットから発話音声信号がライン入力された場合(S2でYES)には、コントロールユニット2から遅延パターン(各スピーカSP1〜16の遅延時間)を受信しているかを判断する(S7)。遅延パターンを受信している場合には(S7でYES)、この遅延パターンの遅延時間を放音制御部12に設定して(S8)、放音制御部12に話者位置に仮想焦点が一致するような放音ビームの制御を行わせる。一方、コントロールユニット2から未だ遅延パターンを受信していない場合には(S7でNO)、放音ビームを正面方向に制御するような遅延時間を放音制御部12に設定する(S9)。   Further, when the speech voice signal is input from another sound collecting unit (YES in S2), it is determined whether a delay pattern (delay time of each speaker SP1 to 16) is received from the control unit 2 ( S7). If a delay pattern is received (YES in S7), the delay time of this delay pattern is set in the sound emission control unit 12 (S8), and the virtual focus matches the speaker position with the sound emission control unit 12 The sound beam is controlled. On the other hand, when the delay pattern has not been received from the control unit 2 (NO in S7), a delay time for controlling the sound emission beam in the front direction is set in the sound emission control unit 12 (S9).

S7,S9の処理により、コントロールユニット2から遅延パターンが送信されてくるのが遅れた場合でも、とりあえず正面方向に放音ビームを設定して放音を開始し、コントロールユニット2から遅延パターンが送られてきたときに、その遅延パターンの方向に放音ビームを制御し直すことが可能になる。   Even if the delay pattern is delayed from the control unit 2 due to the processing of S7 and S9, the sound emission beam is set in the front direction and the sound emission is started, and the delay pattern is transmitted from the control unit 2. When it is, it becomes possible to re-control the sound emission beam in the direction of the delay pattern.

同図(B)は、コントロールユニット2の動作を示すフローチャートである。コントロールユニット2が、拡声ユニット1からユニットIDおよび話者位置情報を受信すると(S11)、この受信したユニットIDおよび話者位置情報で図8(A),(B)の収音ビーム座標テーブル、拡声ユニット設置座標テーブルを検索して、各非収音拡声ユニットの遅延パターンを決定し(S12)、各非収音拡声ユニットにこの決定した遅延パターン(遅延時間情報)を送信する(S13)。   FIG. 5B is a flowchart showing the operation of the control unit 2. When the control unit 2 receives the unit ID and the speaker position information from the loudspeaker unit 1 (S11), the received unit ID and the speaker position information are used to collect the sound collecting beam coordinate table shown in FIGS. 8A and 8B. The loudspeaker unit installation coordinate table is searched to determine the delay pattern of each non-pickup loudspeaker unit (S12), and the determined delay pattern (delay time information) is transmitted to each nonpickup loudspeaker unit (S13).

なお、非収音拡声ユニットの遅延パターン、すなわち、非収音拡声ユニットの各スピーカSP1〜16の遅延時間は、S12で毎回計算してもよいが、収音拡声ユニットが出力する話者位置情報が、図6に示すような予め設定された数個の収音ビームの焦点位置に限られる場合には、各焦点位置に対応する各非収音ユニットの遅延パターン(各スピーカに設定する遅延時間)を予め計算して記憶しておき、S12でこれを読み出すようにしてもよい。   Note that the delay pattern of the non-pickup loudspeaker unit, that is, the delay time of each speaker SP1-16 of the nonpickup loudspeaker unit may be calculated every time in S12, but the speaker position information output by the picked up loudspeaker unit 6 is limited to the focus positions of several sound pickup beams set in advance as shown in FIG. 6, the delay pattern of each non-sound pickup unit corresponding to each focus position (delay time set for each speaker) ) May be calculated and stored in advance, and this may be read in S12.

また、この実施形態では、非収音拡声ユニットの遅延パターンを決定するためにコントロールユニット2を接続しているが、遅延パターンを各非収音拡声ユニットで計算する場合、または、発話音声信号を収音した拡声ユニットで、他の非収音拡声ユニットの遅延パターンを算出できる場合には、コントロールユニット2は不要となる。   In this embodiment, the control unit 2 is connected to determine the delay pattern of the non-sound pickup loudspeaker unit. However, when the delay pattern is calculated by each non-sound pickup loudspeaker unit, or the speech signal is The control unit 2 is not necessary when the delay pattern of the other non-sound pickup loudspeaker unit can be calculated with the picked up loudspeaker unit.

≪他の構成例≫
図10、図11を参照して、複数台の拡声ユニットで構成した拡声装置の他の構成例について説明する。
この拡声装置では、話者位置の検出を拡声ユニット単位で行い、且つ、放音ビームの仮想焦点の制御を話者位置に完全には一致させないようにしている。
すなわち、先に説明した拡声装置では、「どの拡声ユニットによって発話音声信号が収音されたか」および「複数の収音ビームのうちどの収音ビームによって発話音声信号が収音されたか」に基づき、詳細に話者位置を検出していたが、この実施形態では、「どの拡声ユニットによって発話音声信号が収音されたか」のみで話者位置を決定している。
≪Other configuration examples≫
With reference to FIG. 10, FIG. 11, the other structural example of a loudspeaker comprised by the several loudspeaker unit is demonstrated.
In this loudspeaker, the position of the speaker is detected in units of loudspeaker units, and the control of the virtual focus of the sound emission beam is not completely matched with the speaker position.
That is, in the loudspeaker described above, based on “which loudspeaker collects the speech signal” and “which sound gathering beam among the plurality of sound gathering beams collects the speech signal”, Although the speaker position is detected in detail, in this embodiment, the speaker position is determined only by “which loudspeaker unit has collected the uttered voice signal”.

また、非発話拡声ユニットの放音ビームの仮想焦点を話者位置に一致させる程度にまでは制御せず、放音ビームの指向性の方向を正面方向から仮想焦点の方向に若干変更する程度に止めている。   Also, it is not controlled to the extent that the virtual focus of the sound output beam of the non-speech loudspeaker unit is matched with the speaker position, and the direction of the directivity of the sound output beam is changed slightly from the front direction to the virtual focus direction. Stopped.

話者位置検出を拡声ユニット単位で行うことにより、検出される話者位置が少なくなり(図7の例の場合には4種類(前後を入れて8種類)、話者位置に合わせた放音ビームの遅延パターン(各スピーカの遅延時間)を予め計算して記憶しておくことが容易になる。   By performing speaker position detection in units of loudspeaker units, the number of detected speaker positions is reduced (in the example of FIG. 7, four types (eight types including front and rear)), and sound emission according to the speaker position It becomes easy to calculate and store the beam delay pattern (delay time of each speaker) in advance.

また、放音ビームの仮想焦点の制御を話者位置に完全には一致させないことにより、非収音ユニットの放音ビームが横向きになってしまうことを防止することができる。すなわち、図7の例では、話者200Aと反対側の端部の拡声ユニット1Dの放音ビームの方向が、殆ど横方向の深い角度の斜め方向になってしまうが、これを防止することができる。   In addition, since the control of the virtual focus of the sound emitting beam is not completely matched with the speaker position, the sound emitting beam of the non-sound collecting unit can be prevented from being turned sideways. That is, in the example of FIG. 7, the direction of the sound emission beam of the loudspeaker unit 1D at the end opposite to the speaker 200A is almost diagonally at a deep angle in the lateral direction, which can be prevented. it can.

したがって、この実施形態では、左側の拡声ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を予め左方向に適当な角度傾け、右側の拡声ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を右方向に適当な角度傾けるという処理をする。この処理であっても、どの方向の発話者が発言した場合でも正面方向から拡声音が聴こえてくるという違和感を軽減することができる。   Therefore, in this embodiment, when the utterance voice signal is transferred from the left loudspeaker unit, the beam direction is previously tilted to the left by an appropriate angle, and the utterance voice signal is transferred from the right loudspeaker unit. Is processed by tilting the beam direction to the right by an appropriate angle. Even in this process, it is possible to reduce a sense of incongruity that a loud sound is heard from the front direction when a speaker in any direction speaks.

たとえば、放音ビームのビーム方向を制御するための遅延パターンを図10(A),(B),(C)に示すように正面方向、左方向、右方向の3パターン記憶しておき、自装置が発話音声信号を検出した場合には、ビーム方向を図10(A)に示すように正面方向に制御し、左側の放音ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を図10(B)に示すように左方向に制御し、右側の放音ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を図10(C)に示すように右方向に制御するようにしてもよい。   For example, as shown in FIGS. 10 (A), (B), and (C), delay patterns for controlling the beam direction of the sound emission beam are stored in three patterns of the front direction, the left direction, and the right direction. When the apparatus detects an utterance voice signal, the beam direction is controlled in the front direction as shown in FIG. 10A, and when the utterance voice signal is transferred from the left sound emitting unit, the beam direction is controlled. 10B is controlled to the left as shown in FIG. 10B, and when the speech signal is transferred from the right sound emitting unit, the beam direction is controlled to the right as shown in FIG. 10C. You may make it do.

なお、この場合において、発話音声信号を検出した収音拡声ユニットは、話者位置にかかわらず正面方向に放音ビームを制御するようにしてもよい。
また、この処理であれば、コントロールユニット2を接続して遅延パターンを計算させる必要がなくなる。
In this case, the sound collection and amplification unit that detects the speech signal may control the sound emission beam in the front direction regardless of the speaker position.
Also, with this process, it is not necessary to connect the control unit 2 to calculate the delay pattern.

図11は、この実施形態を実現するための各拡声ユニットのメイン制御部10の動作を示すフローチャートである。メイン制御部10は、収音制御部17が発話音声信号を収音したことを検出するか(S21)、他の拡声ユニットから発話音声信号がライン入力されてくる(S22)まで待機している。   FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the main control unit 10 of each loudspeaker unit for realizing this embodiment. The main control unit 10 waits until the sound collection control unit 17 detects that the utterance voice signal has been collected (S21) or the utterance voice signal is line-inputted from another loudspeaker unit (S22). .

収音制御部17によって発話音声信号が収音されたことを検出した場合(S21でYES)には、メイン制御部10は、収音制御部17にその発話音声信号を、ミキシング部11を介してライン出力するように指示する(S23)。そして、この発話音声信号が正面方向に収音されるように、図10(A)に示すような遅延パターンの遅延時間を放音制御部12に設定する(S24)。そして、他の拡声ユニットに対して自装置のユニットIDを送信する(S25)。各拡声ユニットは、ユニットIDで識別される他の拡声ユニットが自装置の左にあるか右にあるかが登録されたテーブルを有している。   When it is detected that the utterance voice signal has been collected by the sound collection control section 17 (YES in S21), the main control section 10 sends the utterance voice signal to the sound collection control section 17 via the mixing section 11. To output a line (S23). Then, a delay time of a delay pattern as shown in FIG. 10A is set in the sound emission control unit 12 so that the uttered voice signal is collected in the front direction (S24). Then, the unit ID of the own device is transmitted to the other loudspeaker units (S25). Each loudspeaking unit has a table in which it is registered whether another loudspeaker unit identified by the unit ID is on the left or right of the own device.

また、他の拡声ユニットから発話音声信号がライン入力された場合(S22でYES)には、ネットワークを介して収音拡声ユニットからユニットIDを受信しているかを判断する(S27)。既にユニットIDを受信している場合には(S27でYES)、そのユニットIDで識別される拡声ユニットの方向に拡声ビームを傾けるように遅延時間を放音制御部12に設定する(S28)。すなわち、左側に接続されている拡声ユニットが収音拡声ユニットであった場合には、図10(B)に示すような遅延パターンの遅延時間を放音制御部12に設定し、右側に接続されている拡声ユニットが収音拡声ユニットであった場合には、図10(C)に示すような遅延パターンの遅延時間を放音制御部12に設定する。一方、未だユニットIDを受信していない場合には(S27でNO)、放音ビームを正面方向に制御するような遅延時間を放音制御部12に設定する(S29)。   If the speech audio signal is input from another loudspeaker unit (YES in S22), it is determined whether the unit ID is received from the sound pickup loudspeaker unit via the network (S27). If the unit ID has already been received (YES in S27), the delay time is set in the sound emission control unit 12 so that the loudspeaker beam is tilted in the direction of the loudspeaker unit identified by the unit ID (S28). In other words, when the loudspeaker unit connected to the left side is a sound collection loudspeaker unit, the delay time of the delay pattern as shown in FIG. 10B is set in the sound emission control unit 12 and connected to the right side. If the sound enhancement unit is a sound collection sound enhancement unit, a delay time of a delay pattern as shown in FIG. On the other hand, if the unit ID has not been received yet (NO in S27), a delay time for controlling the sound emission beam in the front direction is set in the sound emission control unit 12 (S29).

S27,S29の処理により、収音拡声ユニットからのユニットIDの受信が遅れた場合でも、とりあえず正面方向に放音ビームを設定して放音を開始し、ユニットIDを受信したときに、そのユニットIDの拡声ユニットの方向に放音ビームを制御し直すことが可能になる。   Even if the reception of the unit ID from the sound pickup loudspeaker unit is delayed due to the processing of S27 and S29, the sound emission beam is set in the front direction for the time being and the sound emission is started. It becomes possible to re-control the sound output beam in the direction of the ID loudspeaker unit.

なお、図11のフローチャートでは、メイン制御部10が、発話音声の収音を検出した場合(S21でYES)、すなわち、自装置が収音拡声ユニットとなった場合、その収音した発話音声信号が正面方向に放音されるように放音ビームの制御を行う(S24)ようにしているが、他の例として、収音拡声ユニットとなった場合には、図9のフローチャートの処理ステップS4、S5で示したように、話者位置を検出し、その話者位置が仮想焦点となるように放音ビームを制御するようにしてもよい。   In the flowchart of FIG. 11, when the main control unit 10 detects the collection of the uttered voice (YES in S21), that is, when the own apparatus becomes a sound collection loudspeaker unit, the collected utterance voice signal is collected. The sound emission beam is controlled so that sound is emitted in the front direction (S24). However, as another example, in the case of a sound collection loudspeaker unit, processing step S4 of the flowchart of FIG. As shown in S5, the speaker position may be detected, and the sound emission beam may be controlled so that the speaker position becomes a virtual focus.

なお、この実施形態では、会議室に設置する拡声装置について説明し、目的音声信号として発話者の発話音声信号を例示したが、この発明の拡声装置の設置場所は会議室に限定されず、また、この発明の拡声装置が収音する目的音声信号は人声に限定されない。   In this embodiment, the loudspeaker installed in the conference room is described, and the speech voice signal of the speaker is exemplified as the target voice signal. However, the location of the loudspeaker of the present invention is not limited to the conference room, and The target voice signal collected by the loudspeaker of the present invention is not limited to a human voice.

また、この実施形態では、複数の話者位置(音源位置)の音声を収音するためにマイクアレイを用いたが、マイクはこれに限定されない。たとえば話者位置となり得る場所にそれぞれ個別のマイクを設置するようにしてもよい。また、この実施形態では、指向性を持たせて音声信号を放音するためにスピーカアレイを用いたが、スピーカはこれに限定されない。たとえば物理的に方向を変えられるスピーカ装置を用いてもよい。   In this embodiment, the microphone array is used to pick up sounds from a plurality of speaker positions (sound source positions), but the microphone is not limited to this. For example, an individual microphone may be installed in each place where the speaker position is possible. In this embodiment, the speaker array is used to emit sound signals with directivity, but the speaker is not limited to this. For example, a speaker device whose direction can be physically changed may be used.

この発明の実施形態である拡声装置の収音方式、放音方式を説明する図The figure explaining the sound collection system of the loudspeaker which is embodiment of this invention, and a sound emission system 拡声装置の概略構成を説明する図The figure explaining the schematic structure of a loudspeaker 拡声装置を構成する拡声ユニットの外観斜視図External perspective view of a loudspeaker unit constituting a loudspeaker 拡声ユニットの底面図および前後側面図Bottom view and front / rear side view of loudspeaker unit 拡声ユニットのブロック図Loudspeaker block diagram 拡声ユニットの収音ビーム方向の例を示す図The figure which shows the example of the sound collection beam direction of the loudspeaker unit 拡声ユニットを複数台接続して構成した拡声装置を示す図A diagram showing a loudspeaker configured by connecting a plurality of loudspeaker units. 同拡声装置のコントロールユニットに設定されるテーブルを示す図The figure which shows the table set to the control unit of the same loudspeaker 同拡声装置の拡声ユニットとコントロールユニットの動作を示すフローチャートFlow chart showing the operation of the loudspeaker unit and the control unit of the loudspeaker 拡声ユニットを複数台接続して構成した拡声装置における放音ビーム制御の他の例を示す図The figure which shows the other example of sound emission beam control in the loudspeaker comprised by connecting two or more loudspeaker units. 前記他の例を適用した拡声ユニットの動作を示すフローチャートThe flowchart which shows operation | movement of the loudspeaker unit to which the said other example is applied. 従来の拡声装置における放音方向を説明する図The figure explaining the sound emission direction in the conventional loudspeaker

符号の説明Explanation of symbols

1(1A〜1D) 拡声ユニット
200(200A) 会議出席者
300 拡声装置
321 収音ビーム形成部
1 (1A-1D) Loudspeaker unit 200 (200A) Conference attendee 300 Loudspeaker 321 Sound collecting beam forming unit

Claims (5)

放音すべき音声信号である目的音声信号を収音する収音部と、
前記目的音声信号が発生した位置である音源位置を検出する音源位置検出部と、
放音する音声信号の指向性を制御可能な放音部であって、前記目的音声信号を放音し、且つ、その指向性を前記音源位置検出部が検出した音源位置から拡散する方向に制御する放音部と、
を備えた拡声装置。
A sound collection unit for collecting a target voice signal that is a voice signal to be emitted;
A sound source position detector that detects a sound source position that is a position where the target audio signal is generated;
A sound emitting unit capable of controlling the directivity of a sound signal to be emitted, which emits the target sound signal and controls the directivity in a direction in which it is diffused from the sound source position detected by the sound source position detecting unit. A sound emission part,
Loudspeaker with
前記放音部は、複数の放音ユニットからなり、
各放音ユニットが放音する前記目的音声信号の指向性が、それぞれ、前記音源位置から拡散する方向に制御される請求項1に記載の拡声装置。
The sound emission part is composed of a plurality of sound emission units,
The loudspeaker according to claim 1, wherein the directivity of the target voice signal emitted by each sound emitting unit is controlled in a direction in which the sound signal is diffused from the sound source position.
前記収音部は、複数のマイクを配列して形成されたマイクアレイと、前記複数のマイクが収音した音声信号を遅延して合成することにより、特定方向に指向性を有する収音特性で音声信号を収音する収音制御部と、を備え、
前記音源位置検出部は、前記目的音声信号を収音したときの指向性の方向に音源位置が存在すると判定する手段を含む、
請求項1または請求項2に記載の拡声装置。
The sound collection unit has a sound collection characteristic having directivity in a specific direction by delaying and synthesizing a microphone array formed by arranging a plurality of microphones and an audio signal collected by the plurality of microphones. A sound collection control unit for collecting an audio signal,
The sound source position detection unit includes means for determining that a sound source position exists in a directionality direction when the target audio signal is collected.
The loudspeaker according to claim 1 or 2.
前記収音部は、複数の収音ユニットからなり、
前記音源位置検出部は、前記目的音声信号を収音した収音ユニットの方向に音源位置が存在すると判定する手段を含む、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の拡声装置。
The sound collection unit includes a plurality of sound collection units,
The sound source position detection unit includes means for determining that a sound source position exists in a direction of a sound collection unit that picks up the target audio signal.
The loudspeaker according to any one of claims 1 to 3.
前記放音部は、前記音源位置検出部が前記音源位置を検出するまで、予め定めた特定方向に指向性を持たせて目的音声信号を放音する請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の拡声装置。   5. The sound emission unit emits a target sound signal with directivity in a predetermined specific direction until the sound source position detection unit detects the sound source position. The loudspeaker described.
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