JP2684792B2 - 収音装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ハンズフリー通話型の自動車電話やテレビ
電話に用いる、高騒音下でも明瞭な音声収音のできる収
音装置に関するものである。

従来の技術 近年、自動車電話のようなハンズフリー通話型の通話
装置が普及してきている。これ等のハンズフリー通話型
の通話装置では、高騒音下でも明瞭な通話が行なえるよ
う、雑音除去機能を有した収音装置が使用されている。

以下図面を参照しながら、上述した従来のハンズフリ
ー通話用の収音装置の一例について説明する。

第８図は従来のハンズフリー通話用の収音装置のブロ
ック図を示すものである。

第８図において、81は話者方向に正面軸を向けて設定
した指向性のマイクロホン、82は300〜500Hzの間でカッ
トオフ周波数を可変できるハイパスフィルタである。第
９図は第８図のマイクロホン81の出力のスペクトルであ
り、91は通常の使用環境で収音した周囲騒音の長時間平
均スペクトル、92は遮音室で収音した音声の長時間平均
スペクトルである。

ハンズフリー通話では話者とマイクロホンの距離が長
くなるため、マイクロホンに入射する話者音声の音圧レ
ベルが小さくなる。そのため、第９図に示すように騒音
スペクトル91と音声スペクトル92のレベル差が小さくな
ってしまう。

周波数が低くなるほど遮音や吸音が困難になる。その
ため、騒音成分は低域に集中する。また低域になるほど
マイクロホンの指向性が悪化することが多く、後方や側
方からの騒音も収音してしまう。以上の理由により、騒
音スペクトル91は低域になるほどレベルが高くなる。

その結果、低域になるほどS/Nが悪化し、マイクロホ
ン91の出力そのままで明瞭度が極めて悪くなる。そこで
第９図の従来例では、ハイパスフィルタ82でS/Nの悪い
低域周波数成分を除去し明瞭度を確保している。一般
に、音声通信には最低限300Hz〜3kHzの帯域を伝送する
必要があるといわれている。ハイパスフィルタ82のカッ
トオフ周波数が300Hz以下の場合には音質をさほど劣化
させることなく雑音除去が可能である。カットオフ周波
数を300Hz以上に高めると音質の悪化は目だってくる。
高騒音下では、音質を多少犠牲にしても雑音除去を行な
った方が通話が良くなるため500Hz程度にカットオフ周
波数を設定することが多い。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、音声の低域成
分が脱落するため音質が悪化するという問題点を有して
いた。

本発明は上記問題点に鑑み、高騒音下でも高音質で了
解度に優れる収音のできる収音装置を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の収音装置は、話
者前方の比較的話者から離れた位置に設置した主マイク
ロホンと、話者の側方や後方の比較的話者に近い位置に
設置した副マイクロホンと、前記主マイクロホンの出力
の高域成分を取り出すハイパスフィルタと、前記副マイ
クロホンの出力の低域成分を取り出すローパスフィルタ
と、前記ハイパスフィルタの出力と前記ローパスフィル
タの出力とを加算して外部に出力する加算器とから構成
したものである。

低域成分レベルと高域成分レベルのバランスのとれ
た、優れた音質での収音を可能にするためには、主マイ
クロホンの出力レベルと副マイクロホン出力レベルとが
等しくなるように副マイクロホンの感度を自動的に調整
する感度調整部を備えるとよい。

ローパスフィルタと加算器との間に雑音除去部を備え
ると、さらによい雑音除去効果が得られる。

雑音除去部は、副マイクレベル検出器と、減衰器と、
減衰量制御器とで構成してもよい。また、帯域分割フィ
ルタと、分割された帯域毎に設けたレベル検出器と、帯
域毎に設けた減衰器と、この減衰器の出力を加算する低
域加算器と、減衰量制御器とで雑音除去部を構成しても
よい。

副マイクロホンの取り付けは、、話者の座席の背もた
れの上部や、話者の口元の高さの話者の背後の壁や、話
者の頭上の天井に取り付けるのが好ましい。

作用 本発明は、後者からマイクロホンを50cm〜1m離して話
者の正面から収音する通常のハンズフリー通話の収音で
は騒音のために低域で満足すべきS/Nが得られないこ
と、話者の側面や背後であれば話者にかなり近接してマ
イクロホンを設置して収音レベルを高められること、話
者の側面や背後からの収音でも高域の周波数特性は悪化
するが低域は十分に収音できるという事実に着目したも
のである。

本発明は上記した構成で、収音レベルの高い副マイク
ロホンから低域成分を取り出し、周波数特性の良い主マ
イクロホンから高域成分を取り出し、この２つの成分を
合成して出力としており、S/Nにも周波数特性にも優れ
る収音装置を実現している。

また、副マイクロホンに自動感度調整部を設けて自動
的に収音レベルを調整する機能を付加することにより、
話者と副マイクロホンとの間の距離が変化しても副マイ
クロホンの収音レベルと主マイクロホンの収音レベルと
を一致させることができる。その結果、話者の姿勢が変
化しても常に低域と高域のレベルバランスの良い、自然
で明瞭な音声が出力できる収音装置が実現できる。

さらに、低域成分にのみ雑音除去を実施し、高域成分
は雑音除去処理を行なわずにそのまま出力する構成とす
ることにより、明瞭度や自然性を劣化させずに雑音を効
果的に除去している。

副マイクロホンを、話者の座席の背もたれの上部や、
話者の口元の高さの話者の背後の壁や、話者の頭上の天
井に取り付けることにより、話者に意識させることなく
副マイクロホンを話者に近接させることが可能となる。

実施例 以下本発明の一実施例の収音装置について、図面を参
照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における収音装置のブロッ
ク図を示すものである。第１図において、11は主マイク
ロホン、12は副マイクロホン、13はハイパスフィルタ、
14は感度調整器、15はローパスフィルタ、16は加算器で
ある。

以上のように構成された収音装置について以下その動
作を説明する。

話者の音声は主マイクロホン11と副マイクロホン12の
両方で収音される。主マイクロホン11の出力はハイパス
フィルタ13で高域成分だけが取り出され加算器16に入力
される。副マイクロホン12の出力は感度調整器14でレベ
ルを調整され、ローパスフィルタ15で低域成分を取り出
されて加算器16に導かれる。加算器16で高域成分と低域
成分が加算されて外部出力となる。

話者の正面に話者と離して設置した主マイクロホン11
で収音した音声は、従来例で説明したように低域のS/N
が悪い。話者の背後に話者に近接して設置した副マイク
ロホン12で収音した音声は、話者の回折で高域特性が乱
れ音質面では好ましくないが、入射する話者音声レベル
が高くなるためS/Nには優れる。

まず、距離差による主マイクロホン11とのレベル差を
補正するため、副マイクロホン12の出力は感度調整器14
でレベル調整される。レベル調整後の副マイクロホン出
力は、ローパスフィルタ15で周波数特性の悪い高域成分
が除去され、周波数特性にもS/Nにも優れる低域成分だ
けが取り出される。一方、主マイクロホン11の出力はハ
イパスフィルタ13でS/Nの悪い低域成分を除去され、周
波数特性にもS/Nにも優れる高域成分のみが取り出され
る。このハイパスフィルタ13からの高域成分とローパス
フィルタ15からの低域成分が加算器16で加算され、すべ
ての周波数帯域にわたって周波数特性もS/Nにも優れる
出力が加算器16から外部に出力される。

主マイクロホンとしては騒音や反射音の混入の少ない
単一指向性マイクロホンを使用するのが一般的である
が、直線配列型マイクロホンやライン型マイクロホンの
ような超指向性マイクロホンの使用すればS/Nをさらに
向上させることができる。

以上のように、本実施例によれば、主マイクロホン11
は、副マイクロホン12と、感度調整器14と、ローパスフ
ィルタ15と、ハイパスフィルタ13と、加算器16を設け
て、高域成分は主マイクロホン11で収音し、低域成分は
副マイクロホン12で収音することにより、S/Nの良いハ
ンズフリー通話を行なうことができる。主マイクロホン
11は話者から離して設置し、副マイクロホン12は話者の
側方や後方に設置するため、両方のマイクロホンとも話
者の動きの妨げにはならずハンズフリー通話性を損なう
ことはない。

以下本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示す収音装置のブロ
ック図である。第２図において、20は自動感度調整部で
あり、それ以外は第１図の実施例の構成と同様である。
21は主マイクレベル検出器、22は副マイクレベル検出
器、23は減衰量制御器、24は減衰器である。

以上のように構成された第２図の収音装置について、
以下その動作を説明する。

主マイクレベル検出器21では主マイクロホン11で収音
した音声レベルを検出する。副マイクレベル検出器22で
は副マイクロホン12で収音した音声レベルを検出する。
減衰量制御部23では主マイクレベル検出器21の出力と副
マイクレベル検出器22の出力を比較し、ハイパスフィル
タ13とローパスフィルタ15の入力レベルが等しくなるよ
う減衰器24の減衰量を制御する。その後は第１の実施例
と同様、ハイパスフィルタ13で主マイクロホンの高域成
分を取り出し、ローパスフィルタ15で副マイクロホンの
低域成分を取り出し、加算器16で両者を加算して外部に
出力する。

主マイクロホン11は話者から離れて設置しているため
話者が多少姿勢を変化させても収音レベルは殆ど変化し
ないが、副マイクロホン12の収音レベルは話者の姿勢の
変化により大きく変化する。したがって、第１図に示す
第１の実施例では、話者位置が変化した時に音質まで変
化してしまうが、第２図の実施例では音質の変化は起こ
らない。

以上のように、本実施例では自動感度調整部20を設け
て副マイクロホン12の感度を自動調整する機能を付加す
ることにより、話者の姿勢の変化による音質の変化を防
止することができる。話者の姿勢が変化しても常に最高
音質での収音が可能となる。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は本発明の第３の実施例を示す収音装置のブロ
ック図である。第３図において、30は雑音除去部、31は
レベル検出器、32は減衰量制御器、33は減衰器であり、
それ以外は第１図の実施例の構成と同様なものである。

以上のように構成された第３図の収音装置について、
以下その動作を説明する。

レベル検出器31ではローパスフィルタ15の出力レベル
を検出する。減衰量制御器32ではレベル検出器31の出力
が小さい時は減衰器32の減衰量を大きく、レベル検出器
31の出力は大きい時は減衰器32の減衰量を小さく制御す
る。このように制御された低域成分が加算器16で高域成
分と加算されて外部に出力される。

第１図の実施例でもかなりS/Nの良い収音が可能であ
るが、さらに高騒音下での使用ではS/Nが不足する。前
述したように騒音は低減が主体である。そこで低域成分
だけに電気的な雑音除去処理を施せば高騒音下でも十分
な通話性能を確保できるようになる。騒音が低域主体で
あるため、高域成分での雑音除去の必要性は低い。さら
に通話の了解度は高域成分の伝送特性に大きく影響され
るため、高域成分での雑音除去の誤動作は通話の了解度
を大幅に低下させる。このため、本実施例のように低域
成分だけに雑音除去を施した方が得策である。

以上のように、本実施例では雑音除去部30を設けて低
域成分で雑音除去を行なえば、副マイクロホン12を使用
したことと相まって第１図の実施例以上のS/Nの高い収
音が可能となる。

以下本発明の第４の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第４図は本発明の第４の実施例を示す収音装置のブロ
ック図である。第４図において、40は雑音除去部、41は
帯域分割フィルタ、42はレベル検出器、43は減衰量制御
器、44は減衰器、45は低域加算器であり、それ以外は第
１図の実施例の構成と同様なものである。

以上のように構成された第４図の収音装置について、
以下その動作を説明する。

帯域分割フィルタ41で副マイクロホン12の低減成分を
複数の帯域成分に分割する。帯域毎に設けたレベル検出
器42で帯域毎の出力レベルを検出する。減衰量制御器43
では帯域毎に設けたレベル検出器42の出力から帯域毎に
設けた減衰器44の減衰量を決定する。レベル検出器42の
出力が小さい時は減衰器44の減衰量を大きく、レベル検
出器42の出力が大きい時は減衰器44の減衰量を小さく制
御する。このように制御された複数の帯域成分が低域加
算器45で加算されて加算器16に低域成分として出力され
る。この低域成分が加算器16で高域成分と加算されて外
部に出力される。

このような構成とすることにより、S/Nの悪い周波数
帯域でのみ雑音除去を行なわせ、S/Nの良い周波数帯域
での雑音除去を禁止することができる。そのため、音声
成分の欠落を少なくして、騒音成分だけを効率的に除去
する雑音除去が可能となり、話者の了解度が向上する。

以上のように、本実施例では雑音除去部40を設けて低
域成分を複数の帯域に分割してそれぞれの帯域で雑音除
去を行なうことにより、第３図の実施例以上の了解度で
の収音が可能となる。

次にマイクロホンの取付位置に関する実施例を示す。

以下本発明の第５の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第５図は本発明の第５の実施例を示すハンズフリー通
話装置の外観図である。第５図はハンズフリー通話型の
テレビ電話端末の例を示している。

第５図において、51は主マイクロホン、52は副マイク
ロホンである。主マイクロホン51は話者の正面の50cm〜
1m程度の位置に設置され、副マイクロホン52は話者の座
席の背もたれの上部に取り付けられており、主マイクロ
ホン51と副マイクロホン52とも、話者の姿勢や手の動き
の妨げとはならずハンズフリー通話性に優れたマイクロ
ホン配置である。主マイクロホン51と話者の間を遮るも
のがないため主マイクロホン51で話者の音声を高音質で
収音できる。また副マイクロホン52が話者の口に近いた
め話者の音声が高レベルで入射し、低域成分を高S/Nで
収音できる。

以下本発明の第６の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第６図は本発明の第６の実施例を示すハンズフリー通
話装置の外観図である。

第６図において、61は主マイクロホン、62は副マイク
ロホンである。主マイクロホン61は第５図の実施例と同
様、話者の正面の50cm〜1m程度の位置に設置されている
が、副マイクロホン62は話者の背後の壁に、話者の口の
高さに取り付けられている。

第５図の実施例では座席の加工や配線工事が必要であ
るため家庭やオフィスでは使用しにくいが、本実施例の
ように壁に取り付ける方式であれば設定が極めて簡単に
なり、家庭やオフィスでも容易に設置できるようにな
る。

以下本発明の第７の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第７図は本発明の第７の実施例を示すハンズフリー通
話装置の外観図である。

第７図において、71は主マイクロホン、72は副マイク
ロホンである。主マイクロホン71は第５図，第６図は実
施例と同様、話者の正面の50cm〜1m程度の位置に設置さ
れているが、副マイクロホンは話者の頭上の天井に取り
付けられている。

室内のレイアウト上の制約で第６図のマイクロホン配
置が不可能な場合には、本実施例の採用が望ましい。天
井が高い場合には懸架具を用いる必要がある。昇降式の
懸架具を用いればさらに便利に使用できる。

発明の効果 以上のように本発明は、話者前方の比較的話者から離
れた位置に設置した高域音声成分収音用の主マイクロホ
ンと、話者の側方や後方の比較的話者に近い位置に設置
した低域音声成分収音用の副マイクロホンと、主マイク
ロホンの出力の高域成分を取り出すハイパスフィルタ
と、副マイクロホンの出力の低域成分を取り出すローパ
スフィルタと、ハイパスフィルタの出力とローパスフィ
ルタの出力とを加算して外部に出力する加算器を設ける
ことにより、ハンズフリー通話においてもS/Nの良い収
音が可能となる。

また、自動感度調整器を設けることにより、話者の姿
勢が変化した時の音質の変化を防止することができ、雑
音除去部を設けることにより、了解度を損なうことなく
雑音除去が可能となり、S/Nがさらに向上する。

さらに、本発明は副マイクロホンを座席の背もたれの
上部に取り付けることにより、話者の動きを妨げること
なく副マイクロホンを話者に近づけることができる。

また、副マイクロホンを話者の背後の壁に、話者の口
の高さに取り付けることにより、副マイクロホンを簡単
に設置できるようになる。

また、副マイクロホンを話者の頭上の天井に取り付け
ることにより、さらに取り付けの自由度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における収音装置のブロ
ック図、第２図は本発明の第２の実施例における収音装
置のブロック図、第３図は本発明の第３の実施例におけ
る収音装置のブロック図、第４図は本発明の第４の実施
例における収音装置のブロック図、第５図は本発明の第
５の実施例における収音装置のマイクロホン取り付け状
態の外観図、第６図は本発明の第６の実施例における収
音装置のマイクロホン取り付け状態の外観図、第７図は
本発明の第７の実施例における収音装置のマイクロホン
取り付け状態の外観図、第８図は従来の収音装置のブロ
ック図、第９図は第８図のマイクロホンの出力信号の周
波数特性図である。 11……主マイクロホン、12……副マイクロホン、13……
ハイパスフィルタ、14……感度調整器、15……ローパス
フィルタ、16……加算器、20……自動感度調整部、30,4
0……雑音除去部、51,61,71……主マイクロホン、52,6
2,72……副マイクロホン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−114708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−62604（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−146295（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−196599（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−254499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−90499（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】話者前方の比較的話者から離れた位置に設
   置した高域音声成分収音用の主マイクロホンと、話者の
   側方もしくは後方の比較的話者に近い位置に設置した低
   域音声成分収音用の副マイクロホンと、前記主マイクロ
   ホンの出力の高域成分を取り出すハイパスフィルタと、
   前記副マイクロホンの出力の低域成分を取り出すローパ
   スフィルタと、前記ハイパスフィルタの出力と前記ロー
   パスフィルタの出力とを加算して外部に出力する加算器
   とを備えたことを特徴とする収音装置。
2. 【請求項２】主マイクロホンの出力レベルと副マイクロ
   ホンの出力レベルとが等しくなるように副マイクロホン
   の感度を自動的に調整する感度調整部を備えたことを特
   徴とする請求項（１）記載の収音装置。
3. 【請求項３】ローパスフィルタと加算器の間に、雑音除
   去部を備えたことを特徴とする請求項（１）または
   （２）記載の収音装置。
4. 【請求項４】副マイクロホンが、話者の座席の背もたれ
   の上部に取り付けられたことを特徴とする請求項（１）
   または（２）または（３）のいずれかに記載の収音装
   置。
5. 【請求項５】副マイクロホンが、話者の背後の壁に話者
   の口の高さに取り付けられたことを特徴とする請求項
   （１）または（２）または（３）のいずれかに記載の収
   音装置。
6. 【請求項６】副マイクロホンが、話者の頭上の天井に取
   り付けられたことを特徴とする請求項（１）または
   （２）または（３）のいずれかに記載の収音装置。