JP2018042040A - 端末装置、その制御方法および制御プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
信号入力手段として、外周部に第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置であって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理手段を備えた端末装置である。
信号入力手段として、第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置の制御方法であって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する端末装置の制御方法である。
信号入力手段として、外周部に第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置の制御プログラムであって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧するステップを端末装置に実行させる制御プログラムである。
外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置であって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理手段を備えた端末装置である。
外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置の制御方法であって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理ステップを含む端末装置の制御方法である。
外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置の制御プログラムであって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理ステップを含む端末装置の制御プログラムである。
本発明の第1実施形態にかかる端末装置100について図1を用いて説明する。図1は、端末装置100の構成を示す図である。
本発明の第2実施形態としての端末装置200について、図2Aを用いて説明する。矩形の端末装置200は、センサ201とセンサ202からの信号を強調または抑圧する装置である。これらのセンサ201およびセンサ202はマイクロホンなどの音響センサに限定されるものではなく、超音波センサ、振動センサなどでもよい。すなわち、これらのセンサで得られる信号は、音声、音楽、自然音を含む音響信号、超音波信号、振動などであるが、平面波として伝搬するどのような信号に対しても適用することができる。
図2Bおよび図2Cに示すとおり、端縁部に含まれる頂点Aおよび頂点Bを通る辺ABが水平となるように、端末装置200が保持され、少なくとも一つの目標信号と一つの妨害信号を含む複数の信号源が、同一水平面O上の異なる方向に存在すると仮定する。すなわち、複数の信号源の地表または床面からの高さは全て等しく、同一の水平面O上にこれらが存在する。また、図2B、図2Cのように、水平面Oが辺ABを含むような高さに、端末装置200が保持されていると仮定する。図2Bでは端末装置200の辺BCが垂直(水平面Oと直角)に、図2Cでは端末装置200の辺BCが水平面Oとπ/2より小さい角度をなす例を図示している。さらに、信号源Sが端末装置200から信号の波長に対して十分遠方にあると仮定すれば、センサ201およびセンサ202に到来する信号S0と信号S1は近似的に平面波とみなすことができる。
次に、図2Dに示すように、少なくとも一つの目標信号と一つの妨害信号を含む複数の信号源S1,S2と、辺ABの存在する水平面とが、地表または床面からの高さが異なる水平面に存在する場合を考える。この場合、少なくとも一つの目標信号と一つの妨害信号を含む複数の信号源と辺ABは、水平面Oと角度δ1をなす平面O1に存在すると考えることができる。平面O1上で、センサ201およびセンサ202に入力される信号S0と信号S1の相対時間差τに関しても、平面O上と同じ式が成立し、dcosθsinφ=τ/cとなる。
次に、少なくとも一つの目標信号と一つの妨害信号を含む複数の信号源の存在する平面O2が、辺ABの存在する水平面Oを右方向にδ2傾けたものになる場合を考える。これは、第1の話者と第2の話者の身長が異なる場合に相当し、大人と子供や人間と小型ロボットからの信号などがその例となる。この場合、図2Eに示すように、目標信号と妨害信号の存在する平面O2上に辺ABは存在しない。しかし、センサ201およびセンサ202に入力される信号S0と信号S1の相対時間差τは平面O2上で生じているので、平面O2に沿ったセンサ201およびセンサ202の距離dcos(θ+δ2)を用いて、水平面Oの場合と同様の関係が成立する。
dcos(θ+δ2)sinφ=τ/c
次に、水平面Oに対して、端末前方にδ1、右方向にδ2傾いた平面O3を考える。このような平面は、平面O1と平面O2の組み合わせと考えることができる。平面O3上で方向φから到来する信号Sに対するセンサ201およびセンサ202の距離はdcos(θ+δ2)であり、水平面O2の場合と同様にしてdcos(θ+δ2)sinφ≒dcosθsinφ=τ/cとなる。すなわち、センサ201およびセンサ202に入力される信号S0と信号S1の相対時間差τ(等価的に相対位相差も)を測定することによって、φを求め、信号到来方向を推定することが可能となる。したがって、センサ201およびセンサ202に入力される信号Sに、非特許文献1から3や特許文献5および特許文献6に記載された技術などを適用して、辺ABを含む水平面O3上の異なった方向から到来する信号を、強調または抑圧することができる。
次に、図2Fのように端末装置200が水平面Oから左にα傾いて保持されている場合を考える。このとき、センサ201およびセンサ202を水平面Pに投影すると、その間隔は、dcos(θ+α)であり、α=0.5π−θのときゼロとなる。このため、α=0.5π−θの場合(つまり、センサ201とセンサ202とが垂直に並ぶように端末装置200を保持した場合)を除いて、端末装置200が傾いて保持されているときでも、センサ201およびセンサ202に入力される信号S0と信号S1の相対時間差τ(等価的に相対位相差も)を測定することによって、φを求め、信号到来方向を推定することが可能となる。したがって、センサ201およびセンサ202に入力される信号Sに、非特許文献1から3や特許文献5および特許文献6に記載された技術などを適用して、辺ABを含む水平面O1上の異なった方向から到来する信号を、強調または抑圧することができる。
次に、図2Gに示すように、辺ABが垂直に、辺DAが水平(上辺)となるように、端末装置200を図2Aの状態から右に90度回転することを考える。このとき、辺DAを含む水平面QまたはQと平行な水平面に沿ったセンサ201およびセンサ202の間隔は、dsinθ=dcos(0.5π−θ)となる。水平面Qおよびそれと平行な水平面上の、辺DAと角度φをなす方向から到来する信号に対しては、センサ201およびセンサ202に入力される信号の相対時間差τに対応した距離τ/cは、dsinθsinφとなる。すなわち、辺DAを含む水平面Q上またはこれと平行な水平面上の方向φから到来する信号に対して、センサ201およびセンサ202に入力される信号の相対時間差は(等価的に相対位相差も)到来方向φに対応した値となり、dsinθsinφ=τ/cによって推定可能である。したがって、センサ201およびセンサ202に入力される信号に、非特許文献1から3や特許文献5および特許文献6に記載された技術などを適用して、辺DAを含む水平面Qまたはこれと平行な平面上の異なった方向から到来する信号を強調または抑圧することができる。
図2Gのように縦(垂直)に保持した端末装置200を、図2Fと同様に角度αだけ傾けた場合を考える。このとき、水平面に沿ったセンサ201およびセンサ202の間隔は、dsin(θ+α)であり、α=−θのときゼロとなる。このため、α=−θの場合を除いて、端末装置200が傾いて保持されているときでも、センサ201およびセンサ202に入力される信号S0と信号S1の相対時間差τ(等価的に相対位相差も)を測定することによって、φを求め、信号到来方向を推定することが可能となる。したがって、センサ201およびセンサ202に入力される信号Sに、非特許文献1から3や特許文献5および特許文献6に記載された技術などを適用して、辺DAを含む水平面Qを左にα傾けた平面上の異なった方向から到来する信号を、強調または抑圧することができる。
本発明の第3実施形態としての端末装置300について、図3を用いて説明する。端末装置300は、センサの設置位置を除いて第1実施形態と等しいので、その動作の詳細については説明を省略し、異なったセンサ位置によって生じる違いについてだけ説明する。
本発明の第4実施形態としての端末装置400について、図4を用いて説明する。端末装置400は、センサの設置位置を除いて第2実施形態と等しいので、その構成および動作の詳細については説明を省略し、異なったセンサ位置によって生じる違いについてだけ説明する。
本発明の第5実施形態としての端末装置500について、図5を用いて説明する。端末装置500は、センサの設置位置を除いて第2実施形態と等しいので、同じ構成については同じ符号を付して、その詳細については説明を省略し、異なったセンサ位置によって生じる違いについてだけ説明する。
本発明の第6実施形態としての端末装置800について、図8を用いて説明する。端末装置800は、第2実施形態と比べると、補正部801と入力端子820を備えた点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
補正部801は、入力端子820から受けた遅延情報を用いて、センサ201およびセンサ202から受けた信号に異なった遅延を与えることによって、遅延入力信号を生成する。さらに、遅延入力信号を信号処理部240に伝達する。センサ201から受けた信号およびセンサ202から受けた信号に与えられる遅延によって、信号処理部240において生成する指向性を、与えられた遅延に対応した角度に相当するだけ、右または左方向にシフトさせる。このような指向性のシフトは、ビームステアリングと呼ばれる。補正部801においてビームステアリングされた信号を信号処理部240で処理することによって、より正確な信号の強調または減衰を行うことができる。その理由を、図9を用いて説明する。
図9は、図2Bと同様に辺ABにセンサ201およびセンサ202を備えた端末装置800の上面図である。通常、端末装置800は、その表示面に直角な方向から目標信号が到来するという仮定のもとで使用される。この条件を満たすように、使用者が端末装置800を保持すると、端末装置800の辺ABに対する中点U0の正面に目標信号が存在するようになる。すなわち、目標音源の位置U1と中点U0を結ぶ直線U0U1は、辺ABと直角に交わる。ところが、センサ201およびセンサ202を結ぶ直線Lを辺ABに投影した線分の中点U2と辺ABの中点U0が一致しないために、中点U2と目標音源の位置U1を結ぶ直線U1U2は、辺ABと直角にならない。
線分U0U2の長さをd02、線分U0U1の長さをd01とすると、図10の抽出図から、補正部801が付加する遅延時間に相当する距離d03は、d03=d02sinΔであり、遅延時間はτ03は、τ03=(d02sinΔ)/cで与えられる。
線分U0U2の長さd02は、端末装置200の詳細が特定されれば求めることができる。また、信号到来方向(Direction of Arrival:DOA)に相当するΔは、センサ201およびセンサ202に到来した信号を用いて推定することができる。信号到来方向の推定法として様々なものが知られており、複数センサに到来する信号の位相差を利用した方法(例えば相互相関法、相互スペクトルパワー分析法、GCC−PHATなど)、MUSIC法に代表されるサブスペース法などが、非特許文献4に開示されている。角度Δを別の装置によって推定し、入力端子820に、線分U0U2の長さd02と共に供給してもよい。
辺ABが直線U1U2となす角度Δは、次のように、近似計算で求めることもできる。sinΔは、sin2Δ+con2Δ=1であるから、
で与えられ、最終的に遅延時間はτ03は、
となる。このうち、線分U0U2の長さd02は、端末装置200の詳細が特定されれば求めることができる。線分U0U1の長さd01が未知であるが、目標信号源のおよその位置がわかれば、近似値を得て用いることができる。例えば、端末装置200を両手で保持して利用するときに、利用者の声を目標信号としてとらえるならば、d01=0.5mとすることができる。すなわち、入力端子820には、線分U0U1の長さd01と線分U0U2の長さd02を供給する。
これまで、センサ201およびセンサ202のいずれかの信号を遅延させることによってビームステアリングを実現する方法について述べてきたが、補正部801は、遅延の付加と同時に、振幅の補正を行ってもよい。センサ201およびセンサ202の信号のうち、到着時間の遅い信号の方が大きな減衰を受けている。これは、信号源とセンサ間の距離が長いためである。これを補正するために、遅延を付加する信号には合わせて減衰も付加する。この減衰量は、遅延時間τ03または対応する距離d03、端末装置200を取り囲む媒質、ならびにセンサ201およびセンサ202に到着する信号の周波数帯域などによって決定され、あらかじめ知ることができる。遅延の付加と同時に減衰の付加を行い、位相と振幅の双方を補正することにより、より正確なビームステアリングを行うことができ、目標信号の強調または抑圧性能を向上させることができる。
本発明の第7実施形態としての端末装置1100について、図11を用いて説明する。端末装置1100は、センサの設置位置を除いて第2実施形態と等しいので、その動作の詳細については説明を省略し、異なったセンサ位置によって生じる違いについてだけ説明する。端末装置1100は、第5実施形態(図6)と比べると、センサの設置位置が異なる。その他の構成および動作は、第5実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
本発明の第8実施形態としての端末装置1300について、図13および図14を用いて説明する。端末装置1300は、第5実施形態(図7)と比べると、センサの設置位置が異なる。その他の構成および動作は、第5実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
信号入力手段として、外周部に第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置であって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理手段を備えた端末装置。
(付記2) 前記第1、第2センサは、前記端末装置の一つの角を挟む2辺を構成する外周部に、一つずつ配置された付記1に記載の端末装置。
(付記3)
前記第1、第2センサは、前記端末装置の対向する2辺を構成する外周部に、一つずつ配置された付記1に記載の端末装置。
(付記4)
前記第1、第2センサは、前記端末装置の対角を構成する外周部に、一つずつ配置された付記1に記載の端末装置。
(付記5)
前記第1、第2センサの双方が、前記端末装置の1辺を構成する外周部内に配置された付記1に記載の端末装置。
(付記6)
前記端末装置の外周辺は、4以上の角を有する付記1乃至5のいずれか1項に記載の端末装置。
(付記7)
前記端末装置は、表示画面を備えた4角形の平板形状である付記1乃至6のいずれか1項に記載の端末装置。
(付記8)
遅延情報を用いて、前記第1、第2センサから受けた信号に異なった遅延を与える補正部をさらに備えた付記1乃至7のいずれか1項に記載の端末装置。
(付記9)
信号入力手段として、第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置の制御方法であって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する端末装置の制御方法。
(付記10)
信号入力手段として、外周部に第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置の制御プログラムであって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧するステップを端末装置に実行させる制御プログラム。
(付記11)
外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置であって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理手段を備えた端末装置。
(付記12)
外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置の制御方法であって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理ステップを含む端末装置の制御方法。
(付記13)
外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置の制御プログラムであって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理ステップを含む端末装置の制御プログラム。
Claims (13)
- 信号入力手段として、外周部に第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置であって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理手段を備えた端末装置。 - 前記第1、第2センサは、前記端末装置の一つの角を挟む2辺を構成する外周部に、一つずつ配置された請求項1に記載の端末装置。
- 前記第1、第2センサは、前記端末装置の対向する2辺を構成する外周部に、一つずつ配置された請求項1に記載の端末装置。
- 前記第1、第2センサは、前記端末装置の対角を構成する外周部に、一つずつ配置された請求項1に記載の端末装置。
- 前記第1、第2センサの双方が、前記端末装置の1辺を構成する外周部内に配置された請求項1に記載の端末装置。
- 前記端末装置の外周辺は、4以上の角を有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の端末装置。
- 前記端末装置は、表示画面を備えた4角形の平板形状である請求項1乃至6のいずれか1項に記載の端末装置。
- 遅延情報を用いて、前記第1、第2センサから受けた信号に異なった遅延を与える補正手段をさらに備えた請求項1乃至7のいずれか1項に記載の端末装置。
- 信号入力手段として、第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置の制御方法であって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する端末装置の制御方法。 - 信号入力手段として、外周部に第1センサおよび第2センサの2つのみを備えた端末装置の制御プログラムであって、
前記第1センサと前記第2センサとを結ぶ直線は、前記端末装置のいずれの外周辺とも平行ではなく、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧するステップを端末装置に実行させる制御プログラム。 - 外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置であって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理手段を備えた端末装置。 - 外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置の制御方法であって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理ステップを含む端末装置の制御方法。 - 外周辺が5角形以上の多角形に形成された端末装置の制御プログラムであって、
信号入力手段として、外周部の隣り合う角に第1センサおよび第2センサの2つのみを備え、
前記端末装置の外部から前記第1センサおよび前記第2センサに到達した信号の到達時間差を用いて、前記信号を強調または抑圧する信号処理ステップを含む端末装置の制御プログラム。
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