JP2016225884A - 集音装置、及び集音装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発話者である乗員の音声を取得する動作モード(発話モード、通話モード)か否かを判定し(ステップS1A)、他の動作モード(音声再生モード、頭部位置測定モード)であった場合に、マイクアレイの指向性を乗員の外側、又は無指向に設定し(ステップS4A、S5A)、マイクアレイの入力音声を取得し、乗員の音声を取得する動作モード(発話モード、通話モード)の場合に、マイクアレイの指向性を乗員に向けるようにした(ステップS2A)。
【選択図】図6
Description
この特許文献1では、自動車に備えられたバックミラー又は座席の位置に基づいて自動車内の発話者の頭部の位置を検出する位置検出器を備え、検出された頭部の位置、及び各マイクの位置に基づいて指向性演算処理を行うようにしている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、部品点数の低減や構造の複雑化を抑えつつ、発話者の音声を高精度に取得し易い集音装置、及び集音装置の制御方法を提供することを目的とする。
前記第2状態は、前記発話モード、及び前記通話モードにおける前記発話者の音声を取得しない状態を含むようにしても良い。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係るヘッドレスト装置11の使用例を示した図である。図2はヘッドレスト装置11の斜視図であり、図3はヘッドレスト装置11の側断面図である。なお、各図において、乗員Mを基準にした各方向のうちの前方を符号Fを付して示し、上方を符号Uを付して示し、左方を符号Lを付して示している。
図1に示すように、このヘッドレスト装置11は、車両(本実施形態では自動車)に設けられた乗員用シート12に設置され、この乗員用シート12に着座する乗員(本実施形態では運転者)Mの頭MHの後方に配置されるヘッドレストとして機能する。なお、このヘッドレスト装置11は、自動車に限らず、飛行機、船舶、電車などの様々な車両に採用できる。また、このヘッドレスト装置11は、車両に採用する場合に限らず、オフィスチェアやソファーなどのオフィスや住宅で使用される家具にも応用可能であり、要はヘッドレストを備える機器に広く適用可能である。
筐体13には、衝撃緩和用のクッション材(不図示)と、音声入出力ユニット21とが収容されている。音声入出力ユニット21は、左右一対のスピーカー22と、複数のマイクロフォン(以下、マイクと言う)23と、回路基板24とを備えており、回路基板24の制御の下、スピーカー22を介して音声を出力し、マイク23を介して外部音声を入力(集音)する。これによって、ヘッドレスト装置11は音声の入出力機能を具備する。
また、筐体13は、ヘッドレストステー14を介して上下に移動自在であり、且つ、ヘッドレストステー14に対して前後に傾動自在(図3中、傾動方向を矢印Kで示す)である。これによって、乗員Mの頭MHの位置に合わせて筐体13の位置を適切に調整可能である。
また、複数のマイク23は、左右のスピーカー22の間に配置され、少なくともヘッドレスト前方の音を集音可能に設けられる。これらマイク23の後方、且つ、左右のスピーカー22の間に回路基板24が配置されている。このようにして、マイク23、回路基板24及びスピーカー22をコンパクトに配置し、全体の小型化が図られている。
また、音声入出力ユニット21は筐体13の前側空間に収容されるので、筐体13の角度が変わってもスピーカー22及び各マイク23を前方に向けたレイアウトを維持できる。
図4に示すように、ヘッドレスト装置11の筐体13の前方には、乗員Mの頭MHが位置するので、左右一対のスピーカー22の音を乗員Mの左右の耳へ向けて効率良く出力することができる。
複数(本構成では2個)のマイク23は、左右に間隔を空けて同じ高さに配置されており、ヘッドレスト前方からの音をそれぞれ集音する。これらマイク23自体は無指向性マイクが使用され、乗員Mの声を含む周囲の音を広く集音することができる。
回路基板24は、コネクタ31、32、DC−DC変換器33、通信部34、音声処理部35、アンプ36、及びリモートコントロール37を実装して構成されている。
コネクタ31には、車両電源41が供給されるとともに、乗員Mが操作する操作部42の操作信号が入力される。また、他のコネクタ32には、マイク23がそれぞれ接続される。DC−DC変換器33は、車両電源41からの電力を所定の電力に直流変換し、音声入出力ユニット21の各部に供給する。
他の機器は、例えば、携帯電話(スマートフォンを含む)、タブレット端末、カーオーディオ、及びカーナビゲーション装置などである。
音声処理部35が行う演算処理には、マイク入力のビームフォーミング制御(演算)処理、マイク入力のノイズレベルに応じた再生出力制御(スピーカー出力を間引く演算処理を含む)、頭部位置測定モードのテストトーン出力、マイク入力により距離演算処理、マイク音声の音声認識処理などがある。
マイク入力のノイズレベルに応じた再生出力制御は、周囲ノイズの影響を小さくするように音量制御、或いは周波数制御する処理である。以下、各マイク23を特に区別する必要がない場合はマイクアレイ23Aと表記する。
なお、これらの処理は公知の処理を広く適用することができる。これらによって、シート位置や乗員Mの体格、マイクアレイ23Aとの離間距離L1などの影響による乗員Mの集音音声の品質劣化や音声認識率の劣化を抑えることができる。
本実施形態では、乗員Mの頭MHの後方にマイクアレイ23Aを配置し、マイクアレイ23Aの指向性を制御することによって乗員Mの声を集音することにより、部品点数の低減や構造の複雑化を抑え、乗員Mの顔の動きを阻害することなく、音声認識やハンズフリー通話などを実現できるようにしている。
リモートコントロール37は、操作部42の操作信号に基づいて音声処理部35の動作を制御する。操作部42は、乗員Mの操作を受け付け、音声入出力ユニット21の動作モードなどを切り替える。
図6はマイクアレイ23Aの指向性に関する制御を示すフローチャートである。
この図に示すように、この音声入出力ユニット21において、音声処理部35は乗員(発話者)Mの音声を取得する所定の動作モードか否かを判定しており(ステップS1A)、この判定結果に応じて、マイクアレイ23Aの指向性を変更する制御を行うようになっている(ステップS2A、S4A、S5A)。
また、音声再生モードでない場合(ステップS3A;NO)、音声処理部35は、マイクアレイ23Aの指向性制御を解除する(ステップS5A)。なお、指向性制御を解除した場合は無指向となる。
図7は頭部位置測定モード時の制御(位置特定処理)を示すフローチャートである。
頭部位置測定モードの場合、音声処理部35は、マイクアレイ23Aの指向性制御を解除した後(ステップS5A)、テスト信号(例えば、テストトーン)をスピーカー22から出力させ(ステップS2B)、マイクアレイ23Aによりテスト信号の反射音を取得する(ステップS3B)。
この場合、スピーカー22の音は、乗員Mの頭MHで反射してマイクアレイ23Aに集音される。より具体的には、乗員Mの後頭部から首までのいずれかの範囲で反射したテスト信号の音などがマイクアレイ23Aに集音される。音声処理部35は、マイク23の入力音声から反射音を特定する処理を行うことにより、テスト信号の反射音を取得する。
すなわち、音声処理部35は、マイクアレイ23Aの指向性を制御する際に、上記離間距離L1に基づいて、乗員Mの後頭部から首までの範囲からの音を効率良く集音できるようにマイクアレイ23Aの指向性を設定する。この指向性の設定は、複数の指向性パターンの中から最適な指向性パターンを選択する処理などの公知の制御を適用すれば良い。
なお、音声再生モードは、他の機器から送られた音声(曲やナビゲーション音声など)を再生する動作モードであるため、スピーカー22から対応する音声が出力される。
音声再生モードの場合、音声処理部35は、マイクアレイ23Aの指向性制御を解除し、或いは、マイクアレイ23Aの指向性を乗員Mの外側である左右に向けた状態で(ステップS4A)、マイクアレイ23Aの入力音声を取得する(ステップS2C)。
音声処理部35は、検出したノイズの情報(本実施形態ではノイズレベル)を不図示のメモリに記憶し(ステップS4C)、このノイズの情報に基づいてスピーカー出力の音量、及び音響特性を自動調整する(ステップS5C)。
なお、ノイズの情報として、ノイズレベルだけを記憶する場合に限らず、ノイズの周波数などの情報を記憶するようにしても良い。その場合、ノイズの周波数を音量制御や音響特性の制御に活用し、そのノイズの影響を抑制することが好ましい。
前提として、音声処理部35は、音声認識(又は音声操作)の開始を指示する発話スイッチが乗員Mなどにより操作されたことを検出すると、発話モードに移行する。
図9に示すように、音声処理部35は、発話スイッチの操作を検出すると(ステップS1D)、頭部位置測定モードにて取得された離間距離L1に基づいて、マイクアレイ23Aの指向性を乗員M(後頭部から首までのいずれかの範囲)に向ける(ステップS2A)。次いで、音声処理部35は、マイクアレイ23Aの入力音声を取得し、ビームフォーミング制御により乗員Mからの音声を取得する(ステップS3D)。
そこで、音声処理部35は、音声再生モード時に取得した周囲ノイズの情報に基づいて、取得した音声(音声データ)から周囲ノイズを除去するノイズリダクション処理を行い(ステップS4D)、その後に音声認識処理を行う(ステップS5D)。
その後、音声処理部35は、マイクアレイ23Aの指向性制御を解除し、或いは、マイクアレイ23Aの指向性を乗員Mの外側である左右に向ける(ステップS7D)。
前提として、音声処理部35は、Bluetoothなどで通信接続された携帯電話が通話状態(発信又は着信状態)になったことを検出すると、通話モードに移行する。
図10に示すように、音声処理部35は、携帯電話が通話状態になったことを検出すると(ステップS1E)、記憶された離間距離L1に基づいて、マイクアレイ23Aの指向性を乗員M(後頭部から首までのいずれかの範囲)に向ける(ステップS2E)。このステップS2Eの処理は、上述したステップS2Aの処理と同じである。
なお、通話モードの場合、音声処理部35の制御の下、電話の相手からの音声を通信部34を介して取得し、スピーカー22から出力する処理も並行して実行される。
ノイズリダクション処理は、記憶された周囲ノイズの情報に基づいて、取得した音声(音声データ)から周囲ノイズを除去する処理であり、上述したステップ4Dの処理と同じである。これによって、周囲ノイズを除去した乗員Mの音声を取得できる。
その後、音声処理部35は、Bluetoothなどで通信接続された携帯電話の通話状態の解除を検出すると(ステップS6E)、マイクアレイ23Aの指向性制御を解除し、或いは、マイクアレイ23Aの指向性を乗員Mの外側である左右に向ける(ステップS7E)。
また、音声処理部35は、第2状態の動作モード(音声再生モード)で取得した入力音声に基づいて周囲ノイズを取得し(図8参照)、第1状態の動作モード(発話モード、通話モード)の場合に、マイクアレイ23Aの入力音声から周囲ノイズを除去するノイズリダクション処理(ノイズ除去処理)を行うので、周囲ノイズを高精度且つ容易に取得し易く、十分なノイズ除去をし易くなる。
しかも、筐体13は、ヘッドレストであるため、既存のヘッドレストのスペースを利用してマイクアレイ23Aとスピーカー22を配置できる。
第2実施形態のヘッドレスト装置11は、スピーカー22を介して音声を出力する動作モード(音声出力モード)のときに、音声処理部35の制御の下、超音波の信号をテスト信号としてスピーカー22から出力し、このテスト信号の反射音をマイクアレイ23Aを介して取得し、この反射音に基づいて乗員Mの位置を特定する位置特定処理を行う。この位置特定処理を行うこと以外は、第1実施形態と同様である。
上記音声出力モードは、例えば、他の機器から送られた音声(楽曲やナビゲーション音声など)を再生する音声再生モード、及び通話モード、或いは、いずれか一方のモードでも良い。
さらに、乗員Mの位置を任意のタイミングで特定できるようになり、最新の情報を得やすくなる。従って、乗員Mの位置に基づくスピーカー22の指向性制御を精度良く行うことが可能である。
例えば、マイクアレイ23Aのマイク23の数は2個に限らず、また、スピーカー22についても、低音用或いは高音用のスピーカーを追加しても良い。
また、ヘッドレストとして機能するヘッドレスト装置11、及びその制御方法に本発明を適用する場合を説明したが、ヘッドレストとして機能する装置に限らず、複数のマイク23を並べたマイクアレイ23Aの指向性を制御可能な集音装置、及びその制御方法に本発明を広く適用可能である。
13 筐体
21 音声入出力ユニット
22 スピーカー
23 マイク
23A マイクアレイ
34 通信部
35 音声処理部(判定部、制御部)
36 アンプ
Claims (9)
- 複数のマイクを並べたマイクアレイの指向性を制御可能な集音装置において、
発話者の音声を取得する第1状態か否かを判定する判定部と、
前記第1状態ではない第2状態の場合に、前記マイクアレイの指向性を前記発話者の外側、又は無指向に設定して前記マイクアレイの入力音声を取得し、前記第1状態の場合に、前記マイクアレイの指向性を前記発話者に向ける制御部と
を備えることを特徴とする集音装置。 - 前記マイクアレイは前記発話者の後方に配置され、
前記制御部は、前記第1状態の場合に、前記マイクアレイの指向性を前記発話者の後頭部から首までの範囲に設定することを特徴とする請求項1に記載の集音装置。 - 前記制御部は、前記第2状態で取得した前記入力音声に基づいて周囲ノイズを取得し、前記第1状態の場合に、前記マイクアレイの入力音声から前記周囲ノイズを除去するノイズ除去処理を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の集音装置。
- 前記集音装置は、所定のスピーカーを介して音声を出力する音声出力部を有するとともに、動作モードとして、前記発話者の音声を取得する発話モードと、前記スピーカーを介して音声を出力するとともに前記発話者の音声を取得する通話モードとを備え、
前記第2状態は、前記発話モード、及び前記通話モードにおける前記発話者の音声を取得しない状態を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の集音装置。 - 前記動作モードとして、前記スピーカーから出力されて前記発話者で反射した反射音を取得し、前記反射音に基づいて前記発話者の位置を特定する位置特定モードを備え、
前記第2状態は、前記位置特定モードの状態を含み、
前記第1状態では、前記位置特定モードで特定した前記発話者の位置に応じて前記マイクアレイの指向性を制御することを特徴とする請求項4に記載の集音装置。 - 前記音声出力部は、前記スピーカーを介して音声を出力する音声出力モードのときに、超音波の信号を前記スピーカーから出力してその反射音を取得し、前記反射音に基づいて前記発話者の位置を特定する位置特定処理を行うことを特徴とする請求項4に記載の集音装置。
- 前記マイクアレイと前記スピーカーは、前記発話者の後方に配置される筐体に配置されていることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか一項に記載の集音装置。
- 前記筐体は、ヘッドレストであることを特徴とすることを特徴とする請求項7に記載の集音装置。
- 複数のマイクを並べたマイクアレイの指向性を制御可能な集音装置の制御方法において、
発話者の音声を取得する第1状態か否かを判定するステップと、
前記第1状態ではない第2状態の場合に、前記マイクアレイの指向性を前記発話者の外側、又は無指向に設定して前記マイクアレイの入力音声を取得し、前記第1状態の場合に、前記マイクアレイの指向性を前記発話者に向けるステップとを実行することを特徴とする集音装置の制御方法。
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