JP2010074541A - Intercom device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インターホン装置に関するものである。 The present invention relates to an intercom apparatus.
従来、屋内に設置されるインターホン装置があり、他の場所に設置されたインターホン装置からの音声を出力するスピーカや、他のインターホン装置へ伝達する音声を入力するマイクロホン等を備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an interphone device installed indoors, which includes a speaker that outputs sound from an interphone device installed in another place, a microphone that inputs sound transmitted to another interphone device, and the like.
そして、スピーカから発生した音声がマイクロホンに回り込むとハウリングが生じることになるから、様々なハウリング防止対策が採られている。例えば、スピーカと一対のマイクロホンとを備えて、両マイクロホンとスピーカとの距離の差に相当する音波の遅延時間だけスピーカに近いほうのマイクロホンの出力を遅延させる遅延回路と、スピーカからの音声に対する両マイクロホンの出力レベルを一致させるレベル調整増幅回路と、遅延回路とレベル調整増幅回路とを通った両マイクロホンの出力を両入力とする差動増幅回路とを設け、差動増幅回路の出力を送話信号とするインターホン装置が提案された。 Since howling occurs when the sound generated from the speaker wraps around the microphone, various measures for preventing howling are taken. For example, a speaker and a pair of microphones are provided, a delay circuit that delays the output of a microphone closer to the speaker by a delay time of sound waves corresponding to the difference in distance between the two microphones and the speaker, and both of the sounds from the speaker. A level adjustment amplifier circuit that matches the output level of the microphone and a differential amplifier circuit that uses the outputs of both microphones that have passed through the delay circuit and the level adjustment amplifier circuit as both inputs are provided, and the output of the differential amplifier circuit is transmitted. An intercom device was proposed as a signal.
このインターホン装置では、両マイクロホンでスピーカからの音声を拾った後、遅延およびレベル調整を行なって両マイクロホンに入力されるスピーカからの音声成分を差動増幅回路で相殺することで、スピーカからの音声成分のみを除去して(キャンセル処理)、ハウリングを防止しようとしている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、スピーカから発せられた音声はマイクロホンに伝達されて音声信号に変換されるが、スピーカからマイクロホンへ伝わる音波の伝達関数は周波数特性を有しており、マイクロホンで集音される音声の位相、振幅は、周波数に依存している。このことが、スピーカ音のキャンセル処理性能を劣化させる原因となっていた。 However, the sound emitted from the speaker is transmitted to the microphone and converted into an audio signal, but the transfer function of the sound wave transmitted from the speaker to the microphone has a frequency characteristic, and the phase of the sound collected by the microphone, The amplitude depends on the frequency. This has been a cause of deteriorating speaker sound canceling performance.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、スピーカからマイクロホンへ伝わる音波の伝達関数が周波数特性を有していても、スピーカ音のキャンセル処理性能が簡易に向上し、ハウリングを防止することができるインターホン装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and the purpose thereof is to easily improve the cancellation performance of speaker sound even if the transfer function of the sound wave transmitted from the speaker to the microphone has frequency characteristics. An object of the present invention is to provide an intercom device capable of preventing howling.
請求項1の発明は、伝達された音声情報を出力するスピーカと、音声を集音して音声信号を出力する第1のマイクロホンと、スピーカからの距離が第1のマイクロホンより遠い位置に配置されるとともに音声を集音して音声信号を出力する第2のマイクロホンと、第1,第2のマイクロホンが出力する各音声信号を信号処理して伝達する信号処理部とを備えて、第1,第2のマイクロホンとスピーカとの各距離の差に相当する所定周波数の音波の伝達時間を遅延時間とし、信号処理部は、前記遅延時間に応じてスピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各音声信号の位相を前記所定周波数において一致させる遅延時間調整手段と、スピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各音声信号の振幅比を調整する適応フィルタを用いた振幅調整手段と、遅延時間調整手段,振幅調整手段を通過した第1,第2のマイクロホンの各音声信号の差を出力する演算手段とを備え、振幅調整手段は、スピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各音声信号の振幅比を変化させながら、前記演算部によって第1,第2のマイクロホンの各音声信号の差を演算し、第1,第2のマイクロホンの各音声信号の振幅比を、当該演算結果が最小となる振幅比に設定する逐次最適調整を行うことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the speaker that outputs the transmitted sound information, the first microphone that collects the sound and outputs the sound signal, and the distance from the speaker are arranged at a position farther than the first microphone. A first microphone that collects voice and outputs a voice signal; and a signal processing unit that processes and transmits each voice signal output from the first and second microphones, A transmission time of a sound wave having a predetermined frequency corresponding to a difference between each distance between the second microphone and the speaker is set as a delay time, and the signal processing unit performs first and second microphones on the sound from the speaker according to the delay time. Delay time adjusting means for matching the phases of the respective audio signals at the predetermined frequency, and an adaptive frame for adjusting the amplitude ratio of the respective audio signals of the first and second microphones to the audio from the speakers. An amplitude adjusting means using a filter, a delay time adjusting means, and a computing means for outputting the difference between the audio signals of the first and second microphones that have passed through the amplitude adjusting means. While changing the amplitude ratio of the audio signals of the first and second microphones with respect to the audio, the arithmetic unit calculates the difference between the audio signals of the first and second microphones. A sequential optimum adjustment is performed in which the amplitude ratio of each audio signal is set to an amplitude ratio that minimizes the calculation result.
この発明によれば、スピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各出力レベルを一致させる振幅調整手段に適応フィルタを用いることによって、スピーカからマイクロホンへ伝わる音波の伝達関数が周波数特性を有していても、スピーカ音のキャンセル処理性能が簡易に向上し、ハウリングを防止することができる。 According to the present invention, by using the adaptive filter in the amplitude adjusting means for matching the output levels of the first and second microphones with the sound from the speaker, the transfer function of the sound wave transmitted from the speaker to the microphone has frequency characteristics. Even if it does, the cancellation process performance of a speaker sound can improve easily and howling can be prevented.
請求項2の発明は、請求項1において、前記スピーカからの音声に対する第1のマイクロホンの音声信号を第2のマイクロホンの音声信号で除した振幅比が第1の所定値以上であり、当該振幅比が周波数に対して変動する幅を当該変動幅の中心値で除した値が第2の所定値以下となるように、スピーカと第1,第2のマイクロホンとを配置したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an amplitude ratio obtained by dividing the sound signal of the first microphone with respect to the sound from the speaker by the sound signal of the second microphone is equal to or greater than a first predetermined value, and the amplitude The speaker and the first and second microphones are arranged so that a value obtained by dividing a ratio fluctuation range with respect to a frequency by a center value of the fluctuation range is equal to or less than a second predetermined value. .
この発明によれば、信号処理部が出力する音声信号に含まれる話者音の劣化を抑制するとともに、良好なS/N比(前方からの話者音のみの音声成分をS、第1,第2のマイクロホンの各出力の振幅比を逐次最適調整することによって発生する雑音成分をNとする)を維持することができる。 According to the present invention, the deterioration of the speaker sound included in the sound signal output from the signal processing unit is suppressed, and the S / N ratio (the sound component of only the speaker sound from the front is S, The noise component generated by successively adjusting the amplitude ratio of each output of the second microphone to N can be maintained.
請求項3の発明は、請求項1または2において、前記遅延時間調整手段は、第1のマイクロホンが出力する音声信号をA/D変換する第1のA/D変換手段と、第2のマイクロホンが出力する音声信号をA/D変換する第2のA/D変換手段とを備え、第1のA/D変換手段が第1のマイクロホンからの音声信号をA/D変換したタイミングから前記遅延時間経過したときに、第2のA/D変換手段が第2のマイクロホンからの音声信号をA/D変換することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the delay time adjusting means includes a first A / D conversion means for A / D converting an audio signal output from the first microphone, and a second microphone. Second A / D conversion means for A / D converting the audio signal output from the first microphone, and the delay from the timing when the first A / D conversion means A / D converts the audio signal from the first microphone. When time elapses, the second A / D conversion means performs A / D conversion on the audio signal from the second microphone.
この発明によれば、第1,第2のA/D変換手段に低サンプリング周波数のA/D変換手段を用いたとしても、正確な遅延時間の調整が可能となる。 According to the present invention, even when an A / D conversion unit having a low sampling frequency is used as the first and second A / D conversion units, the delay time can be accurately adjusted.
請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかにおいて、前記信号処理部は、第1,第2のマイクロホンの各音声信号の位相差を変化させながら、前記演算部によって第1,第2のマイクロホンの各音声信号の差を演算し、第1,第2のマイクロホンの各音声信号の位相差を、当該演算結果が最小となる位相差に設定する逐次最適調整を行う位相調整手段を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the signal processing unit changes the phase difference between the audio signals of the first and second microphones while the first and second operations are performed by the arithmetic unit. And a phase adjustment means for performing sequential optimum adjustment for calculating a difference between the sound signals of the first and second microphones and setting a phase difference between the sound signals of the first and second microphones to a phase difference that minimizes the calculation result. It is characterized by that.
この発明によれば、第1,第2のマイクロホンが集音する音声信号の振幅の周波数特性だけでなく、遅延時間の周波数特性も考慮して、音声信号の振幅補正、遅れ時間補正を行うので、さらにスピーカ音のキャンセル効果がさらに向上し、ハウリング防止効果がさらに向上する。 According to this invention, not only the frequency response of the amplitude of the audio signal collected by the first and second microphones but also the frequency response of the delay time is taken into account, so that the amplitude correction and delay time correction of the audio signal are performed. Further, the effect of canceling the speaker sound is further improved, and the howling prevention effect is further improved.
請求項5の発明は、請求項4において、第1のマイクロホンが出力する音声信号をA/D変換する第1のA/D変換手段と、第2のマイクロホンが出力する音声信号をA/D変換する第2のA/D変換手段とを備え、前記位相調整手段は、第1,第2のA/D変換手段のうち少なくとも一方のA/D変換手段が連続して出力した2つのデジタル値を結ぶ直線に沿って音声信号が連続して推移していると判断し、第1,第2のマイクロホンの各音声信号の位相差を変化させながら前記演算部によって第1,第2のマイクロホンの各音声信号の差を演算する際には、少なくとも一方のA/D変換手段の音声信号として当該直線上の値を用いることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the first A / D conversion means for A / D converting the audio signal output from the first microphone, and the audio signal output from the second microphone as the A / D. A second A / D conversion means for converting, and the phase adjustment means includes two digital signals output continuously from at least one of the first and second A / D conversion means. It is determined that the audio signal is continuously changing along a straight line connecting the values, and the first and second microphones are changed by the arithmetic unit while changing the phase difference between the audio signals of the first and second microphones. When calculating the difference between the audio signals, the value on the straight line is used as the audio signal of at least one of the A / D conversion means.
この発明によれば、音声信号の振幅を直線近似によって推測するので、簡易な構成で位相調整を容易に行うことができる。 According to the present invention, since the amplitude of the audio signal is estimated by linear approximation, phase adjustment can be easily performed with a simple configuration.
請求項6の発明は、請求項1乃至5いずれかにおいて、前記信号処理部は、前記スピーカに入力される信号が所定の閾値以下の場合は、少なくとも前記遅延時間調整手段、振幅調整手段、演算手段によるスピーカ音のキャンセル処理を行わないことを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the signal processing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the signal processing unit is configured to perform at least the delay time adjustment unit, the amplitude adjustment unit, and the calculation when a signal input to the speaker is equal to or less than a predetermined threshold The canceling process of the speaker sound by the means is not performed.
この発明によれば、スピーカ音のレベルが所定の閾値以下であると判定すれば、スピーカ音のキャンセル処理を停止し、不要なキャンセル処理による話者音の劣化を防止できる。 According to the present invention, if it is determined that the level of the speaker sound is equal to or lower than the predetermined threshold, the speaker sound canceling process is stopped, and the deterioration of the speaker sound due to the unnecessary canceling process can be prevented.
以上説明したように、本発明では、スピーカからマイクロホンへ伝わる音波の伝達関数が周波数特性を有していても、スピーカ音のキャンセル処理性能が簡易に向上し、ハウリングを防止することができるという効果がある。 As described above, in the present invention, even if the transfer function of the sound wave transmitted from the speaker to the microphone has a frequency characteristic, the effect of canceling the speaker sound can be easily improved and howling can be prevented. There is.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態のインターホン装置Jは図8〜図10に示され、本装置の外郭を形成する装置本体J1と、装置本体J1に取り付けられるスピーカモジュールJ2、音声処理モジュールJ3、マイクロホンM1(第1のマイクロホン),マイクロホンM2(第2のマイクロホン)、各種ボタンスイッチSW1〜SW3とで構成されており、建物内の適所において埋め込み配設されたボックスBXの前面に取り付けられる。そして、ボックスBXを介して配線された情報線Lsが接続され、部屋間で情報線Lsを介した双方向の通話機能を有する。インターホン装置Jの電源は、設置場所の近傍に設けたコンセントから供給されるか、あるいは情報線Lsを介して供給されてもよい。なお、図9において、後述するスピーカSPの構成要件の一部(ヨーク20や永久磁石22等)は省略している。
(Embodiment 1)
The interphone device J of the present embodiment is shown in FIGS. 8 to 10, and includes a device main body J1 that forms an outline of the device, a speaker module J2, a sound processing module J3, and a microphone M1 (first microphone) attached to the device main body J1. Microphone), microphone M2 (second microphone), and various button switches SW1 to SW3, which are attached to the front surface of a box BX embedded and disposed at an appropriate place in the building. And the information line Ls wired via the box BX is connected, and it has a bidirectional | two-way telephone call function via the information line Ls between rooms. The power supply of the intercom device J may be supplied from an outlet provided in the vicinity of the installation place or may be supplied via the information line Ls. In FIG. 9, some of the constituent elements of the speaker SP described later (such as the
装置本体J1は、ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin)またはPC−ABS(PolyCarbonate−Acrylonitrile-Butadiene-Styreneresin)を成形して、後面および上下面を開放した略函状に形成され、その側面下部から後方に延設されて外側に係止爪を具備する係止片101がボックスBXの図示しない係止突起に係止し、さらに上下端略中央に形成された切欠部102を介して、図示しない取付ねじをボックスBXの図示しないねじ孔に螺合させることで、装置本体J1がボックスBXに取り付けられる。そして、装置本体J1は、その上下端に取付孔103を設けており、取付孔103にねじを挿通させることで壁面等の構造物に固定される。
The apparatus main body J1 is formed in a substantially box shape with the rear surface and the upper and lower surfaces opened by molding ABS (Acrylonitrile-Butadiene-Styrene resin) or PC-ABS (PolyCarbonate-Acrylonitrile-Butadiene-Styreneresin). A
また、装置本体J1の側面上部から後方へ延設されて内側に係止爪を具備する係止片104,105によって函状のスピーカモジュールJ2の後面が係止されることによって、スピーカモジュールJ2が装置本体J1の内側に取り付けられ、スピーカモジュールJ2が対向する装置本体J1の前面には、スピーカモジュールJ2が具備するスピーカSPからの音を通過させるための複数の音孔7が設けられている。この音孔7は、装置本体J1の前面上部の略中央に、複数の音孔7が略円状に形成されており、さらにその周囲にはディンプル加工による複数の凹部7aが形成されている。
Further, the rear surface of the box-shaped speaker module J2 is locked by the
また、装置本体J1の側面下部から後方へ延設されて内側に係止爪を具備する係止片106によって函状の音声処理モジュールJ3の後面が係止されることによって、音声処理モジュールJ3が装置本体J1の内側に取り付けられる。音声処理モジュールJ3が対向する装置本体J1の前面には開口部110,111,112が設けられており、通話ボタンSW1、警報停止ボタンSW2、室内呼び出しボタンSW3の裏面に各々形成された突起が各開口部110,111,112に前方から挿通し、音声処理モジュールJ3の前面に取り付けられ、装置本体J1の下部に形成された一対の取付孔103が通話ボタンSW1によって覆われる。
Further, the rear surface of the box-like sound processing module J3 is locked by a
また、装置本体J1の上部には、複数の凹部7aが形成されたプレートJ4が前方から係止によって取り付けられ、装置本体J1の上部に形成された一対の取付孔103がプレートJ4によって覆われる。
Further, a plate J4 formed with a plurality of
さらに、図11(a)〜(c)に示すように(なお、図11(b)のZ1−Z1断面が図11(a)に示され、図11(b)のZ2−Z2断面が図11(c)に示される)、スピーカモジュールJ2が対向する装置本体J1の内面において、略円状に複数形成された音孔7の略中央に1つ目の円柱型のボス71が突設され、音孔7の側方(音孔7に対向しない箇所)に2つ目の円柱型のボス72が突設されており、ボス71の軸方向の端面に形成された円状の凹部71aにマイクロホンM1が取り付けられ、ボス72の軸方向の端面に形成された円状の凹部72aにマイクロホンM2が取り付けられており(図8参照)、マイクロホンM1,M2の位置決めを容易に行うことができる。ここで、マイクロホンM1,M2は円盤状の外郭を有し、その外周面にゴムキャップGを設けており、マイクロホンM1,M2を凹部71a,72aに圧入すれば、ゴムキャップGの弾性によって凹部71a,72a内に固定されるので、接着剤等の固定手段を用いることなく、組み立てが容易になる。または、凹部71a,72aの内側面に弾性を有するエラストマを形成すれば、マイクロホンM1,M2にゴムキャップGを設ける必要がなく、マイクロホンM1,M2を凹部71a,72a内に容易に固定することができる。さらには、ボス71,72全体が弾性を有するエラストマで形成されてもよい。
Further, as shown in FIGS. 11A to 11C (note that the Z1-Z1 cross section of FIG. 11B is shown in FIG. 11A, and the Z2-Z2 cross section of FIG. 11 (c)), a first
さらに、マイクロホンM1,M2からは音声信号を出力する一対の配線W1,W2を各々導出しており、配線W1,W2は、凹部71a,72aから下方へ形成された溝部71b,72b内に配設されて、音声処理モジュールJ3に引き込まれており、スピーカモジュールJ2との干渉を防止するとともに、配線経路を確保している。また、マイクロホンM1,M2は、バックエレクトレット型のエレクトレットコンデンサマイクロホンで構成されている。
Further, a pair of wirings W1 and W2 for outputting audio signals are led out from the microphones M1 and M2, respectively, and the wirings W1 and W2 are disposed in
而して、装置本体J1の内面には、スピーカモジュールJ2、音声処理モジュールJ3、マイクロホンM1,M2が取り付けられており、ボックスBX内に設けた図示しない電源回路が、外部から供給される商用電源を安定した直流電圧からなる内部回路の動作電源に変換して、各部へ供給している。 Thus, the speaker module J2, the sound processing module J3, and the microphones M1 and M2 are attached to the inner surface of the apparatus main body J1, and a power supply circuit (not shown) provided in the box BX is supplied with commercial power supplied from the outside. Is converted to an operating power supply for an internal circuit composed of a stable DC voltage and supplied to each part.
スピーカモジュールJ2は、音孔7に対向して装置本体J1の内面に取り付けられており、図12〜図14に示すように、後面に開口を設けて樹脂成形されたボディJ21と、ボディJ21の開口に覆設する平面状に樹脂成形されたカバーJ22とで幅40mm×高さ30mm×厚さ8mmのモジュール本体J20を構成し、モジュール本体J20内にスピーカSPを備える。
The speaker module J2 is attached to the inner surface of the apparatus main body J1 so as to face the
スピーカSPは、図8に示すように、ボディJ21の前面に設けた円形の凹部11の底面に形成された冷間圧延鋼板(SPCC,SPCEN)、電磁軟鉄(SUY)等の厚み0.8mm程度の鉄系材料で形成された円環状のヨーク20と、ヨーク20の外周縁から前方に向かって延設された円筒状の支持体21とが、ボディJ21の凹部11内に一体形成されている。
As shown in FIG. 8, the speaker SP has a thickness of about 0.8 mm made of cold rolled steel plate (SPCC, SPCEN), electromagnetic soft iron (SUY) or the like formed on the bottom surface of the
ヨーク20の円環内の開口20aにはNdFeBで形成された円柱型永久磁石22(例えば、残留磁束密度1.39T〜1.43T)を配置し、ドーム型の振動板23の外周側の縁部が支持体21の段差面21aに接着されている。
A cylindrical permanent magnet 22 (for example, residual magnetic flux density of 1.39 T to 1.43 T) formed of NdFeB is disposed in the
振動板23は、PET(PolyEthyleneTerephthalate)またはPEI(Polyetherimide)等の熱可塑性プラスチック(例えば、厚み12μm〜50μm)で形成される。振動板23の背面には筒状のボビン24が固定されており、このボビン24の後端にはクラフト紙の紙管にポリウレタン銅線(例えば、φ0.05mm)を巻回することによって形成されたボイスコイル25が設けられている。ボビン24およびボイスコイル25は、内側に円柱型永久磁石22を配置し、ヨーク20に対向して設けられており、ヨーク20の近傍を前後方向に自在に移動する。
The
ボイスコイル25は、一対のリード線W3を介して音声信号が入力されており(図12参照)、このリード線Wは、ボイスコイル25に接続される一端側を円状の振動板23の背面に沿って半径方向に樹脂で固定され、振動板23と支持体21の段差面21aとの間を通って他端側がモジュール本体J20外に導出される。
A voice signal is input to the
またボディJ21の前面において、図12〜図14に示すように、スピーカSPを配置した凹部11の側方に設けた凹部12の底面には端子板30が配置され、この端子板30上に設けた一対の端子部30a,30bに一対のリード線W3の各他端が半田付けで接続され、音声処理モジュールJ3からの出力配線も一対の端子部30a,30bに半田付けで接続される。したがって、リード線W3を音声処理モジュールJ3からの出力配線に接続する処理や、断線時のメンテナンスを容易に行うことができる。
12 to 14, on the front surface of the body J21, a
そして、リード線W3を介してボイスコイル25のポリウレタン銅線に音声信号を入力すると、この音声信号の電流と永久磁石22の磁界とにより、ボイスコイル25に電磁力が発生するため、ボビン24が振動板23を伴なって前後方向に振動させられる。このとき、振動板23から音声信号に応じた音が発せられる。すなわち、動電型のスピーカSPが構成される。
When an audio signal is input to the polyurethane copper wire of the
モジュール本体J20にスピーカSPが取り付けられると、モジュール本体J20の後面内側および側面内側とスピーカSPの裏面側(ヨーク20側)とで囲まれた空間である後気室Brが形成される。後気室Brは、スピーカSPの振動板23と支持体21の段差面21aとが密着し、さらにモジュール本体J20のボディJ21とカバーJ22とが密着することによって、モジュール本体J20外と絶縁した空間になる。
When the speaker SP is attached to the module main body J20, a rear air chamber Br that is a space surrounded by the rear inner side and the inner side surface of the module main body J20 and the rear surface side (
さらに、モジュール本体J20の内面には、図14(a)に示すように、スピーカSP裏面の後気室Brを包囲するボディJ21の内壁面に沿って、一端を内壁面から離し、他端を内壁面に連続させた壁部41が立設されており、この壁部41の端面51がカバーJ22の裏面に当接することで、この壁部41とボディJ21の内壁面とカバーJ22の裏面とで中空の音響管40が形成され、この音響管40が小容量の後気室Br内に配置されている。音響管40は、後気室Brの内壁面に沿って屈曲した矩形の断面形状を有する中空の閉管で、一端を開口し(開口端40a)、他端を閉塞して(閉塞端40b)形成され、管内は開口端40aを介して後気室Br内に連通している。音響管とは、閉管の共振周波数(管の全長が略1/4波長の奇数倍に一致する周波数)で入力インピーダンスが極めて小さくなることを利用したもので、共振周波数の音波が入射すると、その反射波は入射波に対して位相が反転した波形となり、入射波と反射波とが互いに打ち消しあうことで、開口端40aから外部へ伝播する音波を低減させている。
Furthermore, on the inner surface of the module main body J20, as shown in FIG. 14A, one end is separated from the inner wall surface along the inner wall surface of the body J21 surrounding the rear air chamber Br on the back surface of the speaker SP, and the other end is A
このような音響管40は、スピーカSPの最低共振周波数を低周波数側に移行させ、さらにはスピーカSPの音圧レベルを増加させるために設けられており、音響管40の全長を、音圧レベルを増大させたい低周波数(本実施形態では700〜800Hz付近)の略1/4波長に設定することで、後気室Brが小容量であってもスピーカSPの音質および効率が向上する。
Such an
また、ボディJ21の後面において外周を構成する接合面50の四隅にはリブ52を突設し(図14(a)(b)参照)、カバーJ22がボディJ21の後面開口に覆設する際には、カバーJ22の面取りされた四隅62(図13参照)がリブ52の内側に当接する。
In addition,
このスピーカモジュールJ2を装置本体J1に取り付けると、図8に示すように、装置本体J1の内面とスピーカSPの表面側(振動板23側)とで囲まれて、後気室Brとは絶縁された空間である前気室Bfが形成され、装置本体J1裏面のボス71に取り付けられたマイクロホンM1は、その集音面が振動板23の略中心に対向して前気室Bf内に配置され、スピーカSPからの音声に対して高い指向性を有する。
When this speaker module J2 is attached to the apparatus main body J1, as shown in FIG. 8, it is surrounded by the inner surface of the apparatus main body J1 and the surface side of the speaker SP (
また、装置本体J1裏面のボス72は、スピーカモジュールJ2のボディJ21前面に設けた凹部31内に嵌まり、ボス72が凹部31に嵌合することで、スピーカモジュールJ2を装置本体J1に組み付ける際に位置決めを容易に行うことができ、組み付け作業をスムーズに行うことができる。さらに、ボス72に取り付けられたマイクロホンM2は、その集音面を装置本体J1の前面に穿設された集音孔8を介して外部に連通しているので、集音孔8を介して伝達される、インターホン装置Jの前方に位置する話者からの音声に対して高い指向性を有している。
Further, the
次に、音声処理モジュールJ3は、図15に示すように、通信部81、音声スイッチ部82,83、増幅部84、信号処理部85を備えたICで構成され、他の部屋等に設置されているインターホン装置Jから情報線Lsを介して送信された音声信号は、通信部81で受信され、音声スイッチ部82を介して増幅部84で増幅された後、スピーカSPから出力される。また、通話ボタンSW1を操作することで通話可能状態となり、マイクロホンM1,マイクロホンM2から入力された各音声信号は信号処理部85で後述する信号処理を施された後、音声スイッチ部83を通過し、通信部81から情報線Lsを介して他の部屋等に設置されているインターホン装置Jへ送信される。また、警報停止ボタンSW2は他の端末装置から情報線Lsを介して受信した警報信号による発報を停止する際に操作し、室内呼び出しボタンSW3は他の部屋に設置したインターホン装置Jを呼び出す際に操作する。
Next, as shown in FIG. 15, the audio processing module J3 is composed of an IC including a
そして、スピーカSPの振動板23の中心から各マイクロホンM1,M2の集音面の中心までの距離をそれぞれX1,X2とすると、X1<X2となり、本実施形態では、スピーカSPの音声出力をマイクロホンM1,M2が拾うことで発生するハウリングを防止するために、以下の構成を備えている。
If the distances from the center of the
音声処理モジュールJ3に収納されている信号処理部85は、図1に示すように、増幅回路85a,85bと、A/D変換回路85c,85dと、タイミング制御部85eと、音声処理回路85fとで構成される。A/D変換回路85c,85dの各動作は、タイミング制御部85eによって制御されており、以下、各回路の動作について説明する。
As shown in FIG. 1, the
まず、増幅回路85a,85bは、マイクロホンM1,M2が出力する各音声信号を所定の増幅率で増幅して、増幅したマイクロホンM1からの音声信号Y11(t)、増幅したマイクロホンM2からの音声信号Y21(t)を出力する。
First, the
ここで、マイクロホンM1は、集音面がスピーカSPに向かって実装されており、インターホン装置Jの前方に位置する話者H(図8参照)が発する音声(話者音)よりも、スピーカSPが発する音声を感度よく集音する。一方、マイクロホンM2は、集音面が前方に向かって配置されており、スピーカSPが発する音声よりも、インターホン装置Jの前方に位置する話者Hが発する音声を感度よく集音する。 Here, the microphone M1 has a sound collection surface mounted toward the speaker SP, and the speaker SP is more effective than the sound (speaker sound) emitted by the speaker H (see FIG. 8) located in front of the interphone device J. Collects sound emitted by with high sensitivity. On the other hand, the microphone M2 has a sound collection surface arranged forward, and collects sound emitted by the speaker H located in front of the interphone device J with higher sensitivity than the sound emitted by the speaker SP.
すなわち、マイクロホンM1からの音声信号Y11(t)は、スピーカSPが発する音声に対しては感度が高く振幅が大きくなるが、話者Hが発する音声に対しては感度が低く振幅が小さくなる。また、マイクロホンM2からの音声信号Y21(t)は、話者Hが発する音声に対しては感度が高く振幅が大きくなるが、スピーカSPが発する音声に対しては感度が低く振幅が小さくなる。 That is, the sound signal Y11 (t) from the microphone M1 has high sensitivity and large amplitude for the sound emitted from the speaker SP, but has low sensitivity and small amplitude for the sound emitted from the speaker H. Further, the sound signal Y21 (t) from the microphone M2 has high sensitivity and large amplitude with respect to the sound emitted from the speaker H, but has low sensitivity and small amplitude with respect to the sound emitted from the speaker SP.
さらに、送話時には、話者Hが発する音声とスピーカSPが発する音声との両方がマイクロホンM1,M2にて集音されるが、スピーカSPの中心から各マイクロホンM1,M2の中心までの距離X1,X2はX1<X2であるので、スピーカSPからの音声に対しては、マイクロホンM1からの音声信号Y11(t)とマイクロホンM2からの音声信号Y21(t)との間に位相差が生じ、両マイクロホンM1,M2とスピーカSPとの距離の差(X2−X1)に相当する音波の遅延時間[Td=(X2−X1)/Vs](Vsは音速)だけ、マイクロホンM1の音声信号Y11(t)に比べてマイクロホンM2の音声信号Y21(t)の位相が遅れる(図2(a)(b)参照)。この遅延時間Tdは、理想的な条件下(例えば、点音源、ハウジング密閉構造、回路構成のCRのバラツキがない等)では、スピーカSPが発する音声の周波数に依存せず周波数に対して一定であるが、実際には理想的な条件下ではないのでスピーカSPが発する音声の周波数に依存している。 Furthermore, at the time of transmission, both the sound emitted by the speaker H and the sound emitted by the speaker SP are collected by the microphones M1 and M2, but the distance X1 from the center of the speaker SP to the center of each of the microphones M1 and M2 , X2 is X1 <X2, so that for the sound from the speaker SP, a phase difference occurs between the sound signal Y11 (t) from the microphone M1 and the sound signal Y21 (t) from the microphone M2. The sound signal Y11 of the microphone M1 (Vs is the speed of sound) corresponding to the sound wave delay time [Td = (X2-X1) / Vs] (Vs is the speed of sound) corresponding to the distance difference (X2-X1) between the microphones M1, M2 and the speaker SP Compared with t), the phase of the audio signal Y21 (t) of the microphone M2 is delayed (see FIGS. 2A and 2B). The delay time Td is constant with respect to the frequency without depending on the frequency of the sound emitted from the speaker SP under ideal conditions (for example, a point sound source, a sealed housing structure, and no variation in CR of the circuit configuration). Although there is actually no ideal condition, it depends on the frequency of the sound emitted by the speaker SP.
また、スピーカSPからの音声に対する音声信号Y11(t),Y21(t)の振幅も上記同様に、理想的な条件下では、スピーカSPが発する音声の周波数に依存せず周波数に対して一定であるが、実際には理想的な条件下ではないのでスピーカSPが発する音声の周波数に依存している。 Similarly, the amplitudes of the audio signals Y11 (t) and Y21 (t) with respect to the sound from the speaker SP are constant with respect to the frequency under the ideal conditions without depending on the frequency of the sound emitted from the speaker SP. Although there is actually no ideal condition, it depends on the frequency of the sound emitted by the speaker SP.
一方、マイクロホンM1,M2と話者Hとの各距離は等しいとみなせるので、話者Hが発する音声に対しては、両マイクロホンM1,M2の各音声信号Y11(t),Y21(t)は、略同一位相となる。 On the other hand, since the distances between the microphones M1 and M2 and the speaker H can be regarded as being equal to each other, the voice signals Y11 (t) and Y21 (t) of both microphones M1 and M2 are obtained for the voice emitted by the speaker H. The phase is substantially the same.
そして、A/D変換回路85cは、増幅されたマイクロホンM1のアナログの音声信号Y11(t)をデジタル信号に変換し、A/D変換回路85dは、増幅されたマイクロホンM2のアナログの音声信号Y21(t)をデジタル信号に変換する。A/D変換回路85cのA/D変換動作は、タイミング制御部85eが出力する制御信号Si1の立ち上がりに同期して行われ、A/D変換回路85dのA/D変換動作は、タイミング制御部85eが出力する制御信号Si2の立ち上がりに同期して行われる。さらに、スピーカSPが発する周波数f1(基準周波数)の音声に対して、マイクロホンM2の音声信号Y21(t)の位相がマイクロホンM1の音声信号Y11(t)に比べて遅延時間Td1だけ遅れていることから、クロック信号Si2をクロック信号Si1に対して遅延時間Td1遅れて発生させるようにタイミング制御部85eの動作を予め設定しておくことで、増幅されたマイクロホンM1,M2の各音声信号Y11(t),Y21(t)が周波数f1で同一位相となる箇所をA/D変換している(図2(c)(d))。
The A /
したがって、低サンプリング周波数のA/D変換回路85c,85dであっても、正確な遅延時間の調整が可能となり、周波数f1におけるマイクロホンM1,M2の各音声信号Y11(t),Y21(t)の位相を精度よく一致させることができる。
Therefore, even with the low sampling frequency A /
そして、A/D変換回路85cからは、マイクロホンM1の音声信号をA/D変換したデジタル値a1,b1,c1,d1,e1,………で構成される音声信号Y12(t)が出力され(図2(e)参照)、A/D変換回路85dからは、マイクロホンM2の音声信号をA/D変換したデジタル値a2,b2,c2,d2,e2,………で構成される音声信号Y22(t)が出力されており(図2(f)参照)、マイクロホンM1のデジタル値a1とマイクロホンM2のデジタル値a2、マイクロホンM1のデジタル値b1とマイクロホンM2のデジタル値b2、マイクロホンM1のデジタル値c1とマイクロホンM2のデジタル値c2、………を各々対応させることで、マイクロホンM1,M2の各音声信号が周波数f1で同一位相となっている。
The A /
しかし、前述のように、スピーカSPからの音声に対する音声信号Y11(t),Y21(t)の振幅は、スピーカSPが発する音声の周波数に依存しており、スピーカSPから発せられた音声がマイクロホンM1に伝わる伝達関数をHs1(ω)とし、スピーカSPから発せられた音声がマイクロホンM2に伝わる伝達関数をHs2(ω)とすると、音声信号Y11(t),Y21(t)の振幅比A(ω)(以降、音声信号振幅比A(ω)と称す)は、
A(ω)=|Hs1(ω)|/|Hs2(ω)| ……… (1)
と表される。
However, as described above, the amplitudes of the audio signals Y11 (t) and Y21 (t) with respect to the sound from the speaker SP depend on the frequency of the sound emitted from the speaker SP, and the sound emitted from the speaker SP is the microphone. If the transfer function transmitted to M1 is Hs1 (ω), and the transfer function transmitted from the speaker SP to the microphone M2 is Hs2 (ω), the amplitude ratio A of the audio signals Y11 (t) and Y21 (t) ( ω) (hereinafter referred to as audio signal amplitude ratio A (ω)) is
A (ω) = | Hs1 (ω) | / | Hs2 (ω) | (1)
It is expressed.
図3は、本実施形態の音声信号振幅比A(ω)の周波数特性を示しており、音声信号振幅比A(ω)は、500〜3500(Hz)の間において振幅比変動幅ΔL内で変動している。この振幅比変動幅ΔLは、音声信号振幅比A(ω)の最大値をmax[A(ω)]、最小値をmin[A(ω)]とすると、
ΔL=max[A(ω)]−min[A(ω)] ……… (2)
と表される。
FIG. 3 shows the frequency characteristic of the audio signal amplitude ratio A (ω) of the present embodiment, and the audio signal amplitude ratio A (ω) is within an amplitude ratio fluctuation range ΔL between 500 and 3500 (Hz). It has fluctuated. The amplitude ratio fluctuation width ΔL is set such that the maximum value of the audio signal amplitude ratio A (ω) is max [A (ω)] and the minimum value is min [A (ω)].
ΔL = max [A (ω)] − min [A (ω)] (2)
It is expressed.
そして、本実施形態の音声処理回路85fは、スピーカSPからの音声に対するマイクロホンM1,M2の各出力レベルを一致させる適応フィルタを用いた振幅調整手段を具備しており、その具体的なアルゴリズムは、min[A(ω)]〜max[A(ω)]の範囲をn段階に分割して(例えば、n段階に等間隔で分割する)、各段階での音声信号振幅比の逆数[A(ω)]−1である振幅補正係数Bi(但し、i=1,2,...,n)を用意し、振幅逐次最適調整型の適応フィルタ部91が、マイクロホンM1からの音声信号Y12(t)に対して各振幅補正係数Biを乗じた音声信号Y13i(t)(但し、i=1,2,...,n)を生成する。なお、適応フィルタ部91は、遅れ時間要素91aと増幅部91bとで構成されている。
The
振幅補正係数Biは、
B^i=[min[A(ω)]+{ΔL/n}(i−1)]−1 ……… (3)
(但し、i=1,2,...,n)
で表される。ここで、遅延時間Tdが周波数に依らず一定であれば、振幅補正誤差は、上記(3)式の右辺第2項の{ΔL/n}の値の範囲内となり、この値を小さくすることで、スピーカ音のキャンセル処理能力を向上させることができる。
The amplitude correction coefficient Bi is
B ^ i = [min [A (ω)] + {ΔL / n} (i−1)] −1 (3)
(Where i = 1, 2,..., N)
It is represented by Here, if the delay time Td is constant regardless of the frequency, the amplitude correction error is within the range of the value of {ΔL / n} in the second term on the right side of the above equation (3), and this value should be reduced. Thus, the canceling ability of the speaker sound can be improved.
次に、演算部92は、マイクロホンM1の音声信号Y13i(t)からマイクロホンM2の音声信号Y22(t)を減算することで、スピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号Yai(t)(但し、i=1,2,...,n)を生成する。
Next, the
そして、信号選択部93は、n個の音声信号Yai(t)から最小の信号を選択し、選択した最小の音声信号Yai(t)を、出力信号Yo(t)として出力する。すなわち、出力信号Yo(t)は、適応フィルタ部91がn個の振幅補正係数Biのうち最適な振幅補正係数Biを用いてマイクロホンM1の音声信号の振幅を調整することで、スピーカSPからの音声成分が最も打ち消された音声信号となる。
The
一方、マイクロホンM1,M2前方の話者Hが発する音声に対しては、集音面を話者Hに向かって配置したマイクロホンM2の音声信号Y21の振幅が、集音面をスピーカSPに向かって配置したマイクロホンM1の音声信号Y11の振幅よりも大きくなる。さらに、マイクロホンM1からの信号は適応フィルタ部91で減衰するので、音声信号Y22(t)に含まれる話者Hからの音声成分は、音声信号Y13i(t)に含まれる話者Hからの音声成分よりさらに大きくなる。すなわち、音声信号Y22(t)に含まれる話者Hからの音声成分と、音声信号Y13i(t)に含まれる話者Hからの音声成分との振幅差は大きくなり、演算部92で上記減算処理を施しても、音声信号Yai(t)には、話者Hが発する音声に応じた信号が十分な振幅を維持した状態で残っている。
On the other hand, for the sound uttered by the speaker H in front of the microphones M1 and M2, the amplitude of the sound signal Y21 of the microphone M2 having the sound collection surface arranged toward the speaker H is such that the sound collection surface faces the speaker SP. It becomes larger than the amplitude of the audio signal Y11 of the arranged microphone M1. Further, since the signal from the microphone M1 is attenuated by the
以上のようにして信号処理部85が出力する音声信号YoではスピーカSPからの音声成分が低減され、一方、インターホン装置J前方の話者HからマイクロホンM1,M2に向って発した音声成分は残っており、音声信号Yoでは、残したい話者Hからの音声成分と、低減したいスピーカSPからの音声成分との相対的な差が広い周波数帯域に亘って大きくなり、スピーカSPの音声出力をマイクロホンM1,M2が拾うことで発生するハウリングを防止することができる。
In the audio signal Yo output from the
さらには、スピーカSPからの音声に対するマイクロホンM1,M2の各出力レベルを一致させる振幅調整手段に適応フィルタ部91を用いることによって、スピーカSPからマイクロホンM1,M2へ伝わる音波の伝達関数が周波数特性を有していても、スピーカ音のキャンセル処理性能を簡易に向上させることができ、優れたハウリング防止効果を得ることができる。
Furthermore, by using the
次に、本実施形態において音声処理回路85fがスピーカ音をキャンセルする上記アルゴリズムによるハウリング防止効果をより効果的にするための条件について説明する。
Next, conditions for making the howling prevention effect by the above algorithm for canceling the speaker sound by the
まず、インターホン装置J前方の話者HからマイクロホンM1,M2に向って発した音声(話者音)が、マイクロホンM1,M2に同タイミング、且つ同レベルで入力しているとすると、信号処理部85において、Y11(t)=Y21(t)=Ys(t)となり、話者音のみがマイクロホンM1,M2に入力されているときに信号処理部85から出力される音声信号Yo(t)は、
Yo(t)=Ys(t)−Ys(t)・exp(−jω(Td1))・(Ao−1+Rm)
=Ys(t){1−Ao−1・exp(−jω(Td1))−Rm・exp(−jω(Td1))} ……… (4)
となる。
First, assuming that speech (speaker sound) uttered from the speaker H in front of the interphone device J toward the microphones M1 and M2 is input to the microphones M1 and M2 at the same timing and at the same level, the
Yo (t) = Ys (t) −Ys (t) · exp (−jω (Td1)) · (Ao −1 + Rm)
= Ys (t) {1−Ao− 1 · exp (−jω (Td1)) − Rm · exp (−jω (Td1))} (4)
It becomes.
ここで上記Aoは、音声信号振幅比A(ω)の周波数に対する変動幅の中心値であり(以降、変動幅中心値Aoと称す)、
Ao={max[A(ω)]+min[A(ω)]}/2 ……… (5)
(但し、Ao>1)
で表される。
Here, Ao is the center value of the fluctuation range with respect to the frequency of the audio signal amplitude ratio A (ω) (hereinafter referred to as the fluctuation range center value Ao).
Ao = {max [A (ω)] + min [A (ω)]} / 2 (5)
(However, Ao> 1)
It is represented by
上記Rmは、話者音の実効値を1とした場合に、音声信号振幅比A(ω)の周波数に対する変動幅によって生じるノイズの実効値であり(以降、ノイズ実効値Rmと称す)、
Rm=ΔL/Ao ……… (6)
で表される。
Rm is an effective value of noise caused by a fluctuation range with respect to the frequency of the audio signal amplitude ratio A (ω) when the effective value of the speaker sound is 1, (hereinafter referred to as the effective noise value Rm).
Rm = ΔL / Ao (6)
It is represented by
上記(4)式において、[Ao−1・exp(−jω(Td1))]は、話者音の劣化要因であり、[Rm・exp(−jω(Td1))]は、雑音成分の増加分であると捉えることができる。 In the above equation (4), [Ao −1 · exp (−jω (Td1))] is a deterioration factor of speaker sound, and [Rm · exp (−jω (Td1))] is an increase in noise component. It can be seen as minutes.
そして、最悪条件として、A/D変換回路85c,85dのA/D変換タイミングによって補正される遅延時間Td1=0の場合、本来欲しい前方からの話者音のみの音声成分S、およびマイクロホンM1,M2の各出力の振幅比を逐次最適調整することによって発生する雑音成分Nの各信号レベルは、
S=20・Log(1−Ao−1)
N=20・Log(Rm) ……… (7)
となる。したがって、本実施形態において音声処理回路85fの上記アルゴリズムによる信号処理後のS/N比は、
S/N=20・Log{(1−Ao−1)/(Rm)} ……… (8)
となる。
As a worst condition, when the delay time Td1 = 0 corrected by the A / D conversion timing of the A /
S = 20 · Log (1-Ao −1 )
N = 20 · Log (Rm) ……… (7)
It becomes. Therefore, in this embodiment, the S / N ratio after the signal processing by the above algorithm of the
S / N = 20 · Log {(1-Ao −1 ) / (Rm)} (8)
It becomes.
図4は、音声信号振幅比A(ω)と話者音劣化量との関係を示しており、例えば、話者音劣化量を3dB以下にするためには、音声信号振幅比A(ω)は3.42以上必要である。 FIG. 4 shows the relationship between the audio signal amplitude ratio A (ω) and the speaker sound deterioration amount. For example, in order to reduce the speaker sound deterioration amount to 3 dB or less, the audio signal amplitude ratio A (ω) Is required to be 3.42 or more.
図5は、min[A(ω)]=3.42に固定した場合において、振幅比変動幅ΔLと変動幅中心値Aoとの関係を示し、図6は、図5におけるRm(=ΔL/Ao)とS/N比との関係を示しており、例えば、S/N比を6dB以上確保するためには、Rmは0.38以下を維持する必要がある。 FIG. 5 shows the relationship between the amplitude ratio fluctuation width ΔL and the fluctuation width center value Ao when min [A (ω)] = 3.42 is fixed. FIG. 6 shows Rm (= ΔL / The relationship between Ao) and the S / N ratio is shown. For example, in order to secure the S / N ratio of 6 dB or more, it is necessary to maintain Rm of 0.38 or less.
而して、上記(4)〜(6)式より、所望の話者音の劣化量、および話者音のS/N比を得るためには、音声信号振幅比A(ω)の周波数に対する変動幅の中心値:Ao、音声信号振幅比A(ω)の周波数に対する変動幅によって生じるノイズの実効値:Rmを、図7のように設定すればよい。すなわち、Ao、Rmの各値を満足するように、スピーカSP、マイクロホンM1,M2を配置すればよいのである(相対位置、絶対位置ともに)。 Thus, in order to obtain the desired speaker sound deterioration amount and speaker sound S / N ratio from the above equations (4) to (6), the frequency of the sound signal amplitude ratio A (ω) is determined. The center value of the fluctuation range: Ao, and the effective value of the noise: Rm generated by the fluctuation width with respect to the frequency of the audio signal amplitude ratio A (ω) may be set as shown in FIG. That is, the speaker SP and the microphones M1 and M2 may be arranged so as to satisfy the respective values of Ao and Rm (both relative position and absolute position).
図7では、Ao、Rmの具体的数値を挙げているが、Aoをより大きく、Rmをより小さくすることで、本アルゴリズムによるスピーカ音のキャンセル効果が増大する。逆に言うと、インターホン装置J前方の話者HからマイクロホンM1,M2に向って発した音声(話者音)が、マイクロホンM1,M2に同タイミング、且つ同レベルで入力している場合においては、Aoが大きく、Rmが小さければ、スピーカ音だけでなく話者音も大幅にキャンセルされ、且つ雑音レベルが大幅に上がるということであり、つまりは図7に示すような各条件を満足するようにAo、Rmを設定することによって、本アルゴリズムは効果的なものとなる。 Although specific numerical values of Ao and Rm are shown in FIG. 7, the speaker sound canceling effect by this algorithm increases by increasing Ao and decreasing Rm. In other words, when speech (speaker sound) uttered from the speaker H in front of the interphone device J toward the microphones M1 and M2 is input to the microphones M1 and M2 at the same timing and at the same level. If Ao is large and Rm is small, not only the speaker sound but also the speaker sound is greatly canceled, and the noise level is greatly increased, that is, each condition as shown in FIG. 7 is satisfied. By setting Ao and Rm to, the present algorithm becomes effective.
次に、音声スイッチ部82,83(図15参照)では、以下の処理を行うことでさらなるハウリング防止を図っている。音声スイッチ部82は受信した信号の伝送線路上に配置され、音声スイッチ部83は送信する信号の伝送線路上に配置されて、音声スイッチ処理部86を構成しており、音声スイッチ部82,83は互いの入力信号のレベルを比較し、入力信号のレベルが小さいほうの音声スイッチ部は、内部に具備した可変損失手段によって伝送線路上の伝送損失を大きくする。したがって、受信した信号と送信される信号とのうち、いずれかレベルの小さい信号は減衰し、ハウリングマージンがさらに増加するので、一層のハウリング防止が図られている。
Next, the
なお、図4〜図7では、インターホン装置J前方の話者HからマイクロホンM1,M2に向って発した音声(話者音)が、マイクロホンM1,M2に同タイミング、且つ同レベルで入力していることを前提としているが、本発明はこの前提条件の有無に関わらず同様の効果を得ることができる。 4 to 7, voices (speaker sounds) emitted from the speaker H in front of the interphone device J toward the microphones M1 and M2 are input to the microphones M1 and M2 at the same timing and at the same level. However, the present invention can obtain the same effect regardless of the presence or absence of this precondition.
(実施形態2)
実施形態1において、スピーカSPが発した音声がマイクロホンM1に到達してからマイクロホンM2に到達するまでの時間差である遅延時間Tdは、図16に示すように周波数に対して一定ではない。周波数に対する遅延時間をTd(ω)、スピーカSPが発する音声がマイクロホンM1に伝わる伝達関数をHs1(ω)、スピーカSPが発する音声がマイクロホンM2に伝わる伝達関数をHs2(ω)とすると、
Td(ω)=(2π/ω)・{tan−1[Hs2(ω)]−tan−1[Hs1(ω)]}/360 ……… (9)
で表される。なお、図16では、この周波数に対する遅延時間Td(ω)の最大値max[Td(ω)]と最小値min[Td(ω)]との間の変動幅をΔTdで表している(以降、遅延時間変動幅ΔTdと称す)。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the delay time Td, which is the time difference from when the sound emitted from the speaker SP reaches the microphone M1 until it reaches the microphone M2, is not constant with respect to the frequency as shown in FIG. When the delay time with respect to the frequency is Td (ω), the transfer function that the sound emitted from the speaker SP is transmitted to the microphone M1 is Hs1 (ω), and the transfer function that the sound emitted from the speaker SP is transmitted to the microphone M2 is Hs2 (ω).
Td (ω) = (2π / ω) · {tan −1 [Hs2 (ω)] − tan −1 [Hs1 (ω)]} / 360 (9)
It is represented by In FIG. 16, the fluctuation range between the maximum value max [Td (ω)] and the minimum value min [Td (ω)] of the delay time Td (ω) for this frequency is represented by ΔTd (hereinafter referred to as “Td”). Delay time variation width ΔTd).
ここで、基準遅延時間Toは、
To={max[Td(ω)]+min[Td(ω)]}/2 ……… (10)
で表される。
Here, the reference delay time To is
To = {max [Td (ω)] + min [Td (ω)]} / 2 (10)
It is represented by
そして、信号処理部85の音声処理回路85fは、マイクロホンM1,M2の各音声信号の位相差を基準遅延時間Toを中心に変化させながらマイクロホンM1,M2の各音声信号の差を演算し、マイクロホンM1,M2の各音声信号の位相差を、当該演算結果が最小となる位相差に設定する逐次最適調整を行う位相調整手段を具備しており、具体的に位相調整手段は、図17に示すように、音声処理回路85fに位相逐次最適調整型の適応フィルタ部94を付加することで構成されている。なお、適応フィルタ部94は、線形予測のFIRフィルタであり、増幅部94aと、遅れ時間要素94bおよび増幅部94cと、遅れ時間要素94dおよび増幅部94eとで構成されている。
Then, the
マイクロホンM2の音声信号Y22(t)は、図2(f)に示すように、アナログ値をA/D変換したデジタル値a2,b2,c2,d2,e2,………で構成されるが、適応フィルタ部94の動作について、図18に示すデジタル値a2,b2,c2を用いて説明する。
The audio signal Y22 (t) of the microphone M2 is composed of digital values a2, b2, c2, d2, e2,... Obtained by A / D converting analog values, as shown in FIG. The operation of the
まず、適応フィルタ部94は、マイクロホンM2のデジタル値a2−b2間における音声信号Y22(t)の振幅を直線K1で近似し、デジタル値b2−c2間における音声信号Y22(t)の振幅を直線K2で近似する。そして、遅延時間変動幅ΔTdをm段階[...To−2,To−1,To,To+1,To+2,...]に分割し(例えばΔTdを等間隔にm段階に分割する)、そのm段階の中心である基準遅延時間Toをデジタル値b2に対応させて、デジタル値b2の進み側および遅れ側に設定された合計m段階の遅延時間Tj(但し、j=1,2,...,m)における音声信号の振幅を、直線近似された直線K1,K2上から推測して、マイクロホンM2の音声信号Y23ij(t)(但し、i=1,2,...,n、j=1,2,...,m)を生成する。このとき、増幅部94a、増幅部94c、増幅部94eにおける位相補正係数は、それぞれC1ij、C2ij、C3ijとなる。
First, the
そして、演算部92は、マイクロホンM1の音声信号Y13i(t)からマイクロホンM2の音声信号Y23ij(t)を減算することで、スピーカSPからの音声成分が打ち消された音声信号Yaij(t)を生成する。
Then, the
そして、信号選択部93は、n×m個の音声信号Yaij(t)から最小の信号を選択し、選択した最小の音声信号Yaij(t)を、出力信号Yo(t)として出力する。すなわち、出力信号Yo(t)は、n個の振幅補正係数Biとm個の遅延時間Tjとの組み合わせから、最適な振幅補正係数Biおよび遅延時間Tjを用いて、スピーカSPからの音声成分が最も打ち消された音声信号となる。
Then, the
したがって、マイクロホンM1,M2が集音する音声信号の振幅の周波数特性だけでなく、遅延時間の周波数特性も考慮して、音声信号の振幅補正、遅れ時間補正を行うので、さらにスピーカ音のキャンセル効果がさらに向上し、ハウリング防止効果がさらに向上する。また、マイクロホンM2の音声信号の振幅を直線近似によって推測するので、簡易な構成で位相調整を容易に行うことができる。 Therefore, not only the frequency characteristic of the amplitude of the audio signal collected by the microphones M1 and M2, but also the frequency characteristic of the delay time is taken into account, and the sound signal amplitude correction and delay time correction are performed. This further improves the howling prevention effect. Further, since the amplitude of the audio signal of the microphone M2 is estimated by linear approximation, phase adjustment can be easily performed with a simple configuration.
本実施形態では、音声処理回路85fが処理するパラメータの数がn×m個となり、多くの演算処理を行う必要があることから、音声処理回路85fの回路規模が大きくなる虞があるが、n、mだけでなく、例えば、変動幅中心値Ao、基準遅延時間To、振幅比変動幅ΔL、遅延時間変動幅ΔTdを併せた計6個のパラメータを用いて演算を工夫すれば、小さな回路規模で、低負荷での実現が可能となる。例えば、CPUを用いない場合は、簡易なデジタル回路で音声処理回路85fを構成することができ、CPUを用いる場合は、低負荷な演算処理によって音声処理回路85fを実現できる。
In the present embodiment, the number of parameters to be processed by the
(実施形態3)
図19は、実施形態1または2における音声スイッチ処理部86(図15参照)の具体構成を示しており、音声スイッチ部82が受信した信号の伝送線路上に配置され、音声スイッチ部83が送信する信号の伝送線路上に配置されており、比較器86aが音声スイッチ部82,83の各入力信号のレベルを比較し、入力信号のレベルが小さいほうの音声スイッチ部は、内部に具備した可変損失手段によって伝送線路上の伝送損失を大きくしている。したがって、受信した信号と送信される信号とのうち、いずれかレベルの小さい信号は減衰し、ハウリングマージンがさらに増加するので、一層のハウリング防止が図られている。
(Embodiment 3)
FIG. 19 shows a specific configuration of the voice switch processing unit 86 (see FIG. 15) in the first or second embodiment, which is arranged on the transmission line of the signal received by the
本実施形態では、さらに比較器86aの比較結果を信号処理部85に出力し、信号処理部85は、比較結果からスピーカ音のレベルが所定の閾値以下であると判定すれば、音声処理回路85f(振幅逐次最適調整型の適応フィルタ部91、演算部92、信号選択部93、位相逐次最適調整型の適応フィルタ部94)によるスピーカ音のキャンセル処理を停止し、不要なキャンセル処理による話者音の劣化を防止している。
In the present embodiment, the comparison result of the
なお、本実施形態では、情報線Lsを介した有線通信方式を用いて、インターホン装置J間における音声信号の授受を行っているが、インターホン装置Jに周知の無線通信手段を設けることで、無線通信方式による音声信号の授受を行ってもよい。 In the present embodiment, audio signals are exchanged between the intercom apparatuses J using a wired communication system via the information line Ls. However, by providing a well-known wireless communication means in the intercom apparatus J, wireless communication is possible. Voice signals may be exchanged using a communication method.
J インターホン装置
SP スピーカ
M1,M2 マイクロホン
85 信号処理部
85c,85d A/D変換回路
85f 音声処理回路
91 適応フィルタ
92 演算部
93 信号選択部
J Interphone device SP Speaker M1,
Claims (6)
信号処理部は、
前記遅延時間に応じてスピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各音声信号の位相を前記所定周波数において一致させる遅延時間調整手段と、
スピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各音声信号の振幅比を調整する適応フィルタを用いた振幅調整手段と、
遅延時間調整手段,振幅調整手段を通過した第1,第2のマイクロホンの各音声信号の差を出力する演算手段と
を備え、
振幅調整手段は、スピーカからの音声に対する第1,第2のマイクロホンの各音声信号の振幅比を変化させながら、前記演算部によって第1,第2のマイクロホンの各音声信号の差を演算し、第1,第2のマイクロホンの各音声信号の振幅比を、当該演算結果が最小となる振幅比に設定する逐次最適調整を行う
ことを特徴とするインターホン装置。 A speaker that outputs the transmitted audio information, a first microphone that collects audio and outputs an audio signal, and a distance from the speaker that is far from the first microphone and collects audio A second microphone that outputs an audio signal, and a signal processing unit that processes and transmits each audio signal output from the first and second microphones, and the first and second microphones and a speaker, The transmission time of a sound wave of a predetermined frequency corresponding to the difference in each distance is a delay time,
The signal processor
Delay time adjusting means for matching the phases of the audio signals of the first and second microphones with respect to the sound from the speaker at the predetermined frequency according to the delay time;
Amplitude adjusting means using an adaptive filter that adjusts the amplitude ratio of each audio signal of the first and second microphones to the audio from the speaker;
Calculating means for outputting a difference between the audio signals of the first and second microphones that have passed through the delay time adjusting means and the amplitude adjusting means,
The amplitude adjusting means calculates the difference between the audio signals of the first and second microphones by the calculation unit while changing the amplitude ratio of the audio signals of the first and second microphones with respect to the sound from the speaker. An intercom apparatus characterized by performing sequential optimal adjustment in which the amplitude ratio of each audio signal of the first and second microphones is set to an amplitude ratio that minimizes the calculation result.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014033372A (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Panasonic Corp | Loudspeaker call device |
WO2018123239A1 (en) | 2016-12-26 | 2018-07-05 | オムロン株式会社 | Wireless communication system |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06152724A (en) * | 1992-10-30 | 1994-05-31 | Sony Corp | Speech equipment |
JPH08223275A (en) * | 1995-02-15 | 1996-08-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Hand-free talking device |
JP3069267U (en) * | 1999-11-26 | 2000-06-06 | 株式会社マイクロエムズ | Earphone with microphone function and full-duplex audio communication circuit using the same |
JP2006067127A (en) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Method and apparatus of reducing reverberation |
JP2008131508A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Speech communication device |
JP2008131507A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Speech unit |
-
2008
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06152724A (en) * | 1992-10-30 | 1994-05-31 | Sony Corp | Speech equipment |
JPH08223275A (en) * | 1995-02-15 | 1996-08-30 | Matsushita Electric Works Ltd | Hand-free talking device |
JP3069267U (en) * | 1999-11-26 | 2000-06-06 | 株式会社マイクロエムズ | Earphone with microphone function and full-duplex audio communication circuit using the same |
JP2006067127A (en) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Method and apparatus of reducing reverberation |
JP2008131508A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Speech communication device |
JP2008131507A (en) * | 2006-11-22 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | Speech unit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014033372A (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-20 | Panasonic Corp | Loudspeaker call device |
WO2018123239A1 (en) | 2016-12-26 | 2018-07-05 | オムロン株式会社 | Wireless communication system |
KR20190057123A (en) | 2016-12-26 | 2019-05-27 | 오므론 가부시키가이샤 | Wireless communication system |
US10601490B2 (en) | 2016-12-26 | 2020-03-24 | Omron Corporation | Radio communication system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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