JP3332144B2

JP3332144B2 - 目的音源領域検出方法およびその装置

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Publication number: JP3332144B2
Application number: JP16609797A
Authority: JP
Inventors: 健司清原; 賢一古家; 豊金田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2017-06-23
Also published as: JPH1118198A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のマイクロホ
ンで構成されるマイクロホンアレーの出力信号を信号処
理して収音を行う収音装置およびこの収音装置をテレビ
会議等の通信会議に応用した通信会議装置における目的
音源領域の検出方法およびその装置に係り、特に不要な
音や通信会議装置における受話スピーカからの受話音声
が断続的に発生する環境下で目的音源の存在する領域に
正確にマイクロホンアレーの指向性を向けて収音するこ
とを可能にするための目的音源領域検出方法および装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マルチメディア技術の進歩に伴
い、マイクロホンとスピーカを用いた、拡声通話形態に
よるテレビ会議などの通信会議が可能になりつつある。
その場合に、通信会議の机上に話者数分のマイクロホン
を設置することなく、マイクロホンを意識しない自然な
通話が可能で、かつ音声等の目的音のみを収音する収音
装置が求められている。

【０００３】そのような収音装置の例として、複数のマ
イクロホン（マイクロホンアレー）を設置して、それら
の出力を信号処理して目的音を抽出する収音装置があ
る。このようなマイクロホンアレーを用いて雑音を抑圧
し目的音を抽出する信号処理方式には、遅延和方式，Ａ
ＭＮＯＲなど多数知られているが（例えば大賀，山崎，
金田共著“音響システムとディジタル処理”，電子情報
通信学会，１９９５年，ｐｐ．１７３−１９７）、例え
ば、遅延和方式では次のように目的音を抽出する。

【０００４】図７は、遅延和方式による目的音抽出の原
理を説明する図である。図７において、１は収音部（マ
イクロホンアレー），２₁ ，２₂ ，・・・，２_M はマイ
クロホン（Ｍはマイクロホンの数）、３₁ ，３₂ ，・・
・，３_M は遅延器、４は加算器、５は出力信号、６は雑
音抑圧部、ｄはマイクロホン間隔、ｓ（ｔ）は収音部１
に到来する音波（ｔは時間を表わす）、θは音波ｓ
（ｔ）が収音部１に到来する到来角度、τは各マイクロ
ホンに音波が到達する時間差（遅延時間）である。

【０００５】図１のマイクロホン２₁ ，２₂ ，・・・，
２_M が等間隔ｄで直線状に並び、音波ｓ（ｔ）が遠方か
ら、この直線状に並んだマイクロホンに角度θで到達す
るものとする。このとき、マイクロホン２₁ に到達した
音波がマイクロホン２₂ に到達するまでに伝播する距離
は、マイクロホン間隔ｄと到来角θとからｄｓｉｎθで
表わされる。同様に、ｉ番目のマイクロホン２_i （ｉ＝
２，・・・，Ｍ）に到達するまでに伝播する距離は、
（ｉ−１）ｄｓｉｎθで表わされる。したがって、マイ
クロホン２_i （ｉ＝２，・・・，Ｍ）に到達するまでの
遅延時間τ_i は、マイクロホン２₁ を基準にすると、こ
の伝播距離を音速ｃで割ることにより、次式（１）で表
わされる。

【０００６】

【数１】ここで、各マイクロホン２_i （ｉ＝１，・・・，Ｍ）か
らの出力信号をｘ_i （ｔ）で表わすと、これは音波ｓ
（ｔ）がτ_i だけ遅れたものであるから、次式（２）の
ようになる。

【０００７】

【数２】ここで遅延器３_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｍ）の遅延量
Ｄ_i を適切に設定すると、θ方向から到来する音波のみ
を強調して出力信号５に出力できることを以下に示す。

【０００８】遅延器３_i （ｉ＝１，２，・・・，Ｍ）の
遅延量Ｄ_i を次式（３）のように設定する。

【０００９】

【数３】Ｄ₀ はτ_i の値が小さすぎるときに遅延特性をディジタ
ルフィルタで実現する際の精度が低下することを防ぐた
めに付加する固定遅延量である。

【００１０】このとき、遅延器３_i （ｉ＝１，２，・・
・，Ｍ）の出力は、式（２）の信号に式（３）の遅延Ｄ
_i が生じたものなので、次式（４）のようになる。

【００１１】

【数４】すなわち、マイクロホンの番号ｉに関わらず、ｓ（ｔ）
がＤ₀ だけ遅れた同一の信号となる。

【００１２】このように位相を揃えてから加算器４によ
って信号を足し合わせれば、このθ方向から到来する音
波は、足し合わされた分、強調される。一方、θ方向と
は別のθ_N 方向から到来する音波は、τ_i とは異なる遅
延時間τ_N をもって受音されるため、式（３）の遅延量
では位相は揃わず、加算器４によって信号を足し合わせ
ても強調されることはない。

【００１３】このようにして、遅延和方式では目的の方
向θから到来する音波を強調し、他の方向θ_N から到来
する雑音を相対的に抑圧する。

【００１４】このとき、目的の方向θを走査し、マイク
ロホンアレーの出力信号を監視すれば、θが目的話者の
方向に向いたとき出力信号が大きくなるので、目的話者
の方向を探すことができる。そして、この目的話者の方
向θからの音波を強調するように式（４）に従って位相
を揃えて加算することにより、すなわちマイクロホンア
レーの指向性をθの方向に向けることにより、目的音を
高いＳＮ比で収音することができる。

【００１５】なお、ここでは説明の便宜上、複数のマイ
クロホンを等間隔ｄで直線上に並んだものとして説明し
たが、このマイクロホンの間隔は不等間隔にすることも
可能で、並べる形状も２次元的・３次元的に並べてもよ
い。

【００１６】また、図８のように点音源的な音源Ｓがア
レーに比較的近い距離に位置する場合は、音源Ｓからの
球面波的な性質を利用して、遅延器３₁ ，３₂ ，・・
・，３_M の後段にゲイン７₁ ，７₂ ，・・・，７_M を設
け、このゲインに適切な荷重を与えることが収音ＳＮ比
の向上に重要である。荷重の与え方としては、次式
（５），（６），（７）で表わされるような与え方があ
る（野村，金田，小島“近接音場型マイクロホンアレ
ー”，日本音響学会誌，５３巻２号（１９９７），ｐ
ｐ．１１０−１１６）。

【００１７】

【数５】

【００１８】

【数６】

【００１９】

【数７】ここにｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・，ｒ_M は音源Ｓから各マイク
ロホン２₁ ，２₂ ，・・・，２_M までの距離、ｒ_C は室
内の臨界距離すなわち音源の直接音パワーと残響音パワ
ーとが等しくなる距離であり、室容積Ｖ［ｍ³ ］、室の
残響時間Ｔ［秒］に対し、ｒ_C ＝√（０．００３２Ｖ／
Ｔ）で表わされる（H.Kuttruff, “RoomAcoustics(Thir
d Edition)”，Elsevier Applied Science,pp.100-132
(1991))。このときマイクロホンアレーは音源Ｓの位置
の“点”に対して最も感度が高くなるようになり、いわ
ば感度の“焦点”が形成されるようになる。このとき、
各マイクロホンまでの距離ｒ_i （ｉ＝１，２，・・・，
Ｍ）に対する遅延器３₁ ，３₂ ，・・・，３_M の遅延Ｄ
₀ −ｒ_i／ｃ（ｃ：音速）と上述のゲインｇ₀ すなわち
ａを変化させて感度の焦点を走査し、アレー出力を監視
すれば、目的話者の存在する点に感度の焦点が向いたと
きにアレー出力が大きくなるので、これによって目的話
者の位置を見い出すことができる。

【００２０】このようにして、方向ないし位置として目
的話者の存在領域を見い出し、その存在領域にアレーの
指向性を向けることにより、高い収音ＳＮ比で目的音を
収音することができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】このマイクロホンアレ
ー１をテレビ会議などの通信会議などに応用することを
試みる。マイクロホンアレー１を通信会議の収音部等に
利用する利点は、高い収音ＳＮ比で話者から離れた位置
にマイクロホンアレー１を設置することが可能なため、
机上に複数のマイクロホンを設置することがなく、マイ
クロホンを意識しない、自然な通話が可能になるなどの
利点が挙げられる。

【００２２】このマイクロホンアレー１を収音部にした
通信会議装置の例を図９に示す。この図で、１０Ａ，１
０Ｂは通信会議室、１１Ａ，１１Ｂはマイクロホンアレ
ー、１２Ａ，１２Ｂはマイクロホンアレー主装置、１３
は通信回線、１４Ａ，１４Ｂはスピーカを表わす。通信
会議室１０Ａで発話された目的音声はマイクロホンアレ
ー１１Ａで収音され、マイクロホンアレー主装置１２Ａ
で目的音声を強調する処理が施された後、通信回線１３
を通って、通信先である通信会議室１０Ｂに送信され、
スピーカ１４Ｂから受話音声として放射される。通信会
議室１０Ｂで発話された目的音声に対する信号の流れ
も、上述と同様の流れとなる。マイクロホンアレー主装
置１２Ａおよび１２Ｂは上述のようにマイクロホンアレ
ー１１Ａ，１１Ｂの指向性を走査して目的話者の存在領
域を見い出し、マイクロホンアレー１１Ａ，１１Ｂの指
向性が目的話者の存在領域に向くように動作し、目的音
声を高いＳＮ比で収音するように動作する。

【００２３】このようにマイクロホンアレー１１Ａ，１
１Ｂは、目的話者の存在領域を検出してこの存在領域に
マイクロホンアレー１１Ａ，１１Ｂの指向性を向けて目
的音を高いＳＮ比で収音することについては効果があっ
た。しかし、通信先からの受話音声が受話スピーカ１４
Ａまたは１４Ｂから放射されたとき、この受話スピーカ
１４Ａまたは１４Ｂをしばしば目的話者として誤検出し
てしまい、マイクロホンアレー１１Ａ，１１Ｂの指向性
を受話スピーカ１４Ａまたは１４Ｂの方向に向けてしま
うことが解った。

【００２４】このことを回避する方法としては、受話ス
ピーカ１４Ａまたは１４Ｂから音が出ている状態を検出
し（受話検出）、受話状態においては、目的話者の存在
領域検出を停止する、という方法が考えられる。受話検
出は、例えば、受話スピーカに供給される電気信号のレ
ベルの大小に基づいて判定を行う。しかし、この方法に
おいて、受話が終了した直後に目的話者の位置検出を行
うと、受話スピーカ近傍の領域が、誤って、目的話者位
置と検出されるという問題点があった。

【００２５】

【課題を解決するための手段】まず、上記の問題点が発
生する原因の分析を行った結果について説明する。通
常、目的話者の位置検出は以下のように行われる。マイ
クロホンアレーの指向性をある領域（焦点）に向けた時
の出力パワーは、その領域に存在する音源から出る音の
パワーと考えることができる。従って、マイクロホンア
レーの指向性を室内で走査して、それぞれの領域に対す
る出力パワーを計算すれば、室内における音源のパワー
の分布の推定値を得ることができる。そして、その時の
最大パワーの領域を目的話者位置と判定することが基本
的である。さて、マイクロホンアレーの出力パワーを計
算する際、計算誤差を少なくするために時間平均を行う
ことが通常である。この平均時間は数百ミリ秒から数秒
程度の時間で行われる。指向性制御の基本的な方法とし
ては、通常、指向性の走査、および平均化走査を含めた
パワー計算を行い、最大のパワー領域を求める。そし
て、受話検出を行い、受話でないと判断された時には、
その最大パワーの領域を目的話者位置と判定して、その
領域の方向に収音用の指向性を向ける。一方、受話状態
と判定されたときには、最大パワーの領域は受話スピー
カ方向（またはその近傍）であると考えられるので、収
音用の指向性をその方向には向けない。しかし、前記し
たように、パワーは時間平均的な値となっているので、
受話が終了した直後には、受話スピーカ近傍に対する出
力パワーの平均値は高い値となっている。従って、受話
終了直後に目的話者位置検出を行うと、この受話スピー
カ近傍位置を話者位置と誤判定してしまう。このこと
が、上記した解決すべき問題点の原因である。本発明で
はこの問題を解決するために、以上の原因分析に基づい
て以下の方法を採用する。

【００２６】まず、目的話者が発する目的音声と受話ス
ピーカから放射される受話音声とを識別するために、受
話音声が存在する受話状態を検出する受話検出部を設け
る。そして、この受話検出部が受話と判定している間、
受話スピーカないし受話スピーカ近傍領域の、または全
領域のマイクロホンアレー出力に対するパワー計算を停
止またはリセットするという対策を施す。このようにす
れば、受話スピーカから放射された受話音声による影響
をパワー計算が受けることを回避できるので、受話スピ
ーカないし受話スピーカ近傍領域を目的話者位置と誤っ
て検出することはない。また、受話でないときには、対
象領域の全域を走査検出するので、目的話者がスピーカ
の近くで発声した場合でも、その位置を検出し、指向性
を目的話者に向けることができ、良好な収音が実現でき
る。

【００２７】なお、パワー計算を停止しただけの場合は
直前のパワーが残るので、パワー計算再開時に直前の発
話位置ないしその近傍領域で発話が期待される場合には
この方法でよい。直前に発話されていたパワーの影響を
除きたいときは、パワーの値をゼロまたは指定の値にリ
セットする。

【００２８】走査される指向性の全領域に対するパワー
計算を停止またはリセットした場合は受話状態の間、発
話者の検出が行われなくなるが、停止またはリセットの
対象を受話スピーカないし受話スピーカ近傍領域に限定
すれば、受話状態の間も発話者の検出が行われる。

【００２９】なお、受話スピーカ近傍領域とは、受話ス
ピーカを中心とした半径０．５〜２ｍ程度の領域であ
り、実際の半径の大きさは収音の用途や使用する室の反
射の度合・騒音などの条件に依存して決定される。ただ
し、目的話者の存在領域と重複しない範囲で、大きくと
ることが望ましい。

【００３０】受話検出の最も基本的な方法は、通話先か
ら送られてくる電気的な受話信号を監視する方法であ
る。受話の検出は、例えばこの受話電気信号のパワーを
計算し、このパワーがあるしきい値ｔｈ１を超えたかを
判定することで行える。より複雑な受話検出方法は、例
えばボイススイッチ技術や音響エコーキャンセラ技術な
どで用いられている受話検出技術を利用することができ
る。

【００３１】以上のように受話検出を行い、上述のよう
な目的音源存在領域推定のためのパワー計算停止または
リセットの制御を行って目的音源の存在領域を推定し、
この目的音源の存在領域に向けて前述したような指向性
制御を行えば、受話スピーカが受話音声を放射し終えた
直後にも受話スピーカの存在する領域に誤ってマイクロ
ホンアレーの指向性が向く動作を防ぐことができる。

【００３２】また、受話スピーカから放射された受話音
声の室内の反射等によって受話スピーカ近傍領域以外の
室内の特定領域の音圧を上昇させる場合には、この特定
領域も受話スピーカないし受話スピーカ近傍領域と併せ
てパワー計算の停止またはリセットの対象に設定する。

【００３３】ここで述べた、受話状態を検出して受話ス
ピーカないし受話スピーカ近傍領域ないし設定した特定
領域にアレーの指向性が向くことを防ぐ方法は、話者の
発話音声を収音して話者のいる同一室内に拡声用スピー
カ等で拡声する場内拡声にも応用することができる。例
えば、比較的広い会場での講演会などで聴講者が講演者
に対して質問する場合、質問内容を聞き取り易くするた
めに聴講者の質問を拡声用スピーカ等で場内に拡声す
る。聴講者の質問を収音する際に、前記のマイクロホン
アレーを用いて聴講者に指向性を向けることが考えられ
るが、拡声用スピーカから放射される音波のエネルギー
が大きい場合、マイクロホンアレーは質問をしている聴
講者の他に拡声用スピーカも発話者として誤検出してし
まう恐れがある。これを防ぐために拡声用スピーカない
し拡声用スピーカ近傍領域ないし設定した特定領域を除
いて指向性を制御するという方法が考えられる。

【００３４】また、ここでは受話スピーカから放射され
る受話音声のパワー計算に与える影響を除く方法として
説明を行ったが、この方法は受話スピーカに限らず、任
意の不要音源が不要音を断続的に発生させる環境下にお
いて、目的音声の方向に正確にマイクロホンアレーの指
向性を向けて収音する用途にも応用できる。すなわち、
不要音を発生する不要音源ないし不要音源近傍領域ない
し指定の特定領域に指向性を形成する指定領域収音部を
設け、この指定領域収音部の出力信号に基づいて不要音
源の音波が放射されている状態すなわち不要音源稼働状
態を不要音源稼働状態検出部で検出し、不要音源稼働状
態の間は目的音源を検索するために走査した指向性出力
のパワー計算を停止またはリセットする構成とすればよ
い。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の目的音源領域検出方法に
よれば、複数のマイクロホンから成るマイクロホンアレ
ーと、該マイクロホンアレーの出力信号を信号処理する
マイクロホンアレー主装置とを備えた収音装置の目的音
源領域検出方法において、該マイクロホンアレーの指向
性を走査し、走査された指向性に対する出力信号から走
査指向性出力パワーを計算し、また、特定の音源の音波
が放射されている特定音源稼働状態を検出し、特定音源
稼働状態が検出されている間は走査指向性出力パワーの
計算を制御して走査された指向性の全領域または特定の
設定領域に対して走査指向性出力パワーの計算を停止ま
たは指定の値にリセットし、計算された走査指向性出力
パワーが最大となるときの該マイクロホンアレーの指向
性の向けられた領域を目的音源の存在する領域と推定す
る構成とする。

【００３６】また、通信会議装置に適用した構成とした
ものである。

【００３７】本発明の目的音源領域検出装置によれば、
受話音声が存在する受話状態を検出する受話検出部を設
け、指向性走査部が走査する指向性に対する出力のパワ
ー計算をパワー計算部で行う際に、受話検出部が受話状
態を検出している間はパワー計算制御部が走査された指
向性の全領域または特定の設定領域に対してパワー計算
を停止または指定の値にリセットするため、受話スピー
カから放射された受話音声がパワー計算に与える影響を
防ぐことができる。そのため、このような制御の下にパ
ワー計算部で計算されたパワーを用い、パワーが最大と
なるときの該マイクロホンアレーの指向性の向けられた
領域を目的音源領域推定部で推定することにより、受話
スピーカから放射される受話音声による誤推定の影響を
防ぎ、正確に目的音源領域を検出することができる。こ
の検出された目的音源領域は、例えば、受話スピーカか
ら放射される受話音声の影響なく、正確に目的音源にア
レーの指向性を向けるための制御などに用いることがで
きる。

【００３８】また、受話スピーカに限らず、任意の不要
音源が不要な音を断続的に発生させる環境下で、この不
要な音の影響を防いで目的音源の存在する領域に正確に
マイクロホンアレーの指向性を向けて収音する目的に用
いることもできる。この場合は、不要音源ないし不要音
源の近傍領域ないし指定の領域に指向性を形成する指定
領域収音部を設け、この指定領域収音部の出力信号に基
づいて不要音源の音波が放射されている状態（特定音源
稼働状態）を特定音源稼働状態検出部で検出し、特定音
源稼働状態が検出された間はパワー計算部におけるパワ
ー計算を、前記のように走査された指向性の全領域また
は特定の設定領域に対してそのパワー計算を停止または
指定の値にリセットする。このようにして、不要な音の
影響を防ぎ、目的音源の存在する領域に正確にマイクロ
ホンアレーの指向性を向けて収音することができる。

【００３９】

【実施例】以下、図面を参照して実施例を説明する。

【００４０】図１は、本発明の第１の実施例の構成を示
すブロック図である。この図において、２０は本発明に
かかる目的音源領域検出装置、３０は収音装置を示す。
収音装置３０はマイクロホンアレー３１とマイクロホン
アレー主装置３２とマイクロホンアレー主装置出力端子
３３とから構成される。目的音源領域検出装置２０は、
指定領域収音部２１と特定音源稼働状態検出部２２と、
指向性走査部２３と、パワー計算制御部２４と、パワー
計算部２５と、音源存在領域推定部２６と、音源存在領
域出力端子２７から構成される。

【００４１】次に動作について説明する。指定領域収音
部２１は、マイクロホンアレー３１で収音された信号を
用いて、不要な音を発する不要音源など特定の音源が存
在する領域等の指定領域に指向性を向け、特定音源稼働
状態検出部２２はこの指定領域収音部２１の出力を用い
て特定音源が音を発している特定音源稼働状態を検出す
る。指向性走査部２３は、マイクロホンアレー３１で収
音された信号を用いてマイクロホンアレーの指向性を走
査し、パワー計算部２５は走査された指向性に対する出
力のパワーを計算する。このとき、特定音源（空調機
器，冷蔵庫等）から発する音がパワー計算に与える影響
を除去するため、特定音源稼働状態が検出されたときは
パワー計算制御部２４によって、パワー計算部２５にお
けるパワー計算は、指向性走査部２３の走査する全ての
領域または特定の設定領域に対して停止または指定の値
にリセットされる。音源存在領域推定部２６は、パワー
計算部２５の出力信号から目的音源の存在領域を推定す
る。この推定された目的音源の存在領域は、音源存在領
域出力端子２７から出力される。

【００４２】図２に、本発明の第２の実施例を示す。こ
の実施例は、指定領域収音部２１の出力信号のパワーを
計算する指定領域パワー計算部２２１と、この指定領域
パワー計算部２２１の計算したパワーが設定されたしき
い値を超えたかを判断する特定音源稼働状態判定部２２
２とから特定音源稼働状態検出部２２が構成されたもの
である。

【００４３】図３に、本発明の第３の実施例を示す。こ
の実施例は、指定領域収音部２１の形成する指向性の近
傍領域にマイクロホンアレー３１の指向性を向ける比較
用収音部２８を設け、指定領域収音部２１からの指定領
域収音部出力信号および比較用収音部２８からの比較用
収音部出力信号を用いて特定音源稼働状態検出部２２が
特定音源稼働状態を検出するものである。

【００４４】図４に、本発明の第４の実施例を示す。こ
の実施例は、指定領域収音部２１からの出力信号に対す
るパワーを計算する指定領域パワー計算部２２１と、比
較用収音部２８からの出力信号に対するパワーを計算す
る比較用パワー計算部２２４を設け、指定領域パワー計
算部２２１の計算した指定領域収音信号パワーが比較用
パワー計算部２２４の計算した比較用収音信号パワーよ
りも設定した値だけ超えたかを判定する指定領域パワー
勾配判定部２２５と、指定領域収音信号パワーが設定さ
れたしきい値を越えたかを判定する指定領域パワー判定
部２２３と、特定音源稼働状態判定部２２２とから特定
音源稼働状態検出部２２が構成され、指定領域パワー勾
配判定部２２５および指定領域パワー判定部２２３の判
定がともに真であるときに特定音源稼働状態判定部２２
２が特定音源稼働状態と判定する実施例である。

【００４５】図５に、本発明の第５の実施例を示す。こ
の図において、４０は通信会議装置で、収音装置３０と
目的音源領域検出装置２０，受話端子４１，受話スピー
カ４２を備えている。その他は図１，図２等と同じであ
る。目的音源領域検出装置２０は、受話信号パワー計算
部２８１および受話状態判定部２８２からなる受話状態
検出部２８と、パワー計算制御部２４と指向性走査部２
３と、パワー計算部２５と、音源存在領域推定部２６
と、音源存在領域出力端子２７から構成される。

【００４６】その動作を説明すると、受話端子４１に入
力された受話信号は受話音波として受話スピーカ４２か
ら放射される。指向性走査部２３はマイクロホンアレー
３１の出力信号を用いて指向性を走査し、パワー計算部
２５は走査された指向性に対する出力のパワーを計算し
て音源存在領域推定部２６はこの計算されたパワーから
目的音源の存在領域を推定する。このとき、受話スピー
カ４２から放射される受話音声がパワー計算に及ぼす影
響を避けるため、受話状態検出部２８で受話状態を検出
し、受話状態を検出した間はパワー計算制御部２４によ
ってパワー計算部２５におけるパワー計算を、指向性走
査部２３の走査する全ての領域または特定の設定領域に
対して停止または指定の値にリセットするように制御す
る。受話状態の検出は、受話信号パワー計算部２８１で
受話信号のパワーを計算し、この計算された受話信号の
パワーが設定されたしきい値を超えたときに受話状態判
定部２８２において受話状態と判定されるようにして検
出される。このようにして受話スピーカ４２から放射さ
れる受話音声が目的音源の存在領域推定のためのパワー
計算に及ぼす影響を防ぎ、音源存在領域推定部２６が正
確に目的音源の存在領域を検出できるようになる。検出
された目的音源の存在領域は、音源存在領域出力端子２
７から出力される。

【００４７】図６に、本発明の第６の実施例を示す。こ
の実施例は、受話信号の出力信号の特定の帯域成分を取
り出すための帯域ろ波部２９を設けたものである。その
他は図５と同じである。この実施例は、電気的な受話信
号に不要な、例えば低周波数の電気的雑音が重畳してい
るために受話状態を良好に検出できない場合に、この低
周波数の電気的雑音を除去するために、高域成分を取り
出すような帯域ろ波器を用いて、受話状態を良好に検出
するためのものである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる目
的音源領域検出方法は、複数のマイクロホンから成るマ
イクロホンアレーと、該マイクロホンアレーの出力信号
を信号処理するマイクロホンアレー主装置とを備えた収
音装置の目的音源領域検出方法において、該マイクロホ
ンアレーの指向性を走査し、走査された指向性に対する
出力信号から走査指向性出力パワーを計算し、また、特
定の音源の音波が放射されている特定音源稼働状態を検
出し、特定音源稼働状態が検出されている間は走査指向
性出力パワーの計算を制御して走査された指向性の全領
域または特定の設定領域に対して走査指向性出力パワー
の計算を停止または指定の値にリセットし、計算された
走査指向性出力パワーが最大となるときの該マイクロホ
ンアレーの指向性の向けられた領域を目的音源の存在す
る領域と推定することを特徴とするので、精度よく音源
の検出ができる。そして、通信会議装置にも同様に適用
され、この場合には受話信号を利用する。

【００４９】また、本発明にかかる目的音源領域検出装
置は、受話音声が存在する受話状態を検出する受話検出
部を設け、指向性走査部が走査する指向性に対する出力
のパワー計算をパワー計算部で行う際に、受話検出部が
受話状態を検出している間はパワー計算制御部が走査さ
れた指向性の全領域または特定の設定領域に対してパワ
ー計算を停止または指定の値にリセットするため、受話
スピーカから放射された受話音声がパワー計算に与える
影響を防ぐことができる。そのため、このような制御の
下にパワー計算部で計算されたパワーを用い、パワーが
最大となるときの該マイクロホンアレーの指向性の向け
られた領域を目的音源領域推定部で目的音源の存在する
領域として推定することにより、受話スピーカから放射
される受話音声による誤推定の影響を防ぎ、正確に目的
音源領域を検出することができる。この検出された目的
音源領域は、例えば、受話スピーカから放射される受話
音声の影響なく、正確に目的音源にアレーの指向性を向
けるための制御などに用いることができる。このため、
正確に目的音源にアレーの指向性を向けることができる
ようになり、また、目的音源が目的音を放射していない
ときにも受話スピーカからの受話音声によって受話スピ
ーカにアレーの指向性が向く動作を防ぐことができるよ
うなるという、これまでにない優れた効果を奏する。

【００５０】また、受話スピーカに限らず、任意の不要
音源が不要な音を断続的に発生させる環境下で、この不
要な音の影響を防いで目的音が発せられる領域に正確に
マイクロホンアレーの指向性を向けて収音することがで
きるようになり、目的音が発せられていない間でも不要
な音の影響によって誤って不要音の存在する領域にアレ
ーの指向性を向ける動作を防ぎ、常に目的音の存在する
領域に正確にマイクロホンアレーの指向性を向けて、高
いＳＮ比で目的音のみを収音することができるという、
これまでにない優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の目的音源領域検出装置の第１の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の目的音源領域検出装置の第２の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の目的音源領域検出装置の第３の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の目的音源領域検出装置の第４の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の目的音源領域検出装置の第５の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の目的音源領域検出装置の第６の実施例
の構成を示すブロック図である。

【図７】従来の遅延和方式による雑音抑圧収音の原理を
説明する図である。

【図８】音源がマイクロホンアレーに近い位置に位置す
る場合に遅延器の後段のゲインの荷重を適切に設定して
収音ＳＮ比を向上させることを説明するための図であ
る。

【図９】従来のマイクロホンアレーを用いた通信会議を
説明するための図である。

【符号の説明】

２０目的音源領域検出装置２１指定領域収音部２２特定音源稼働状態検出部２２１指定領域パワー計算部２２２特定音源稼働状態判定部２２３指定領域パワー判定部２２４比較用パワー計算部２２５指定領域パワー勾配判定部２３指向性走査部２４パワー計算制御部２５パワー計算部２６音源存在領域推定部２７音源存在領域出力端子２８比較用収音部２９帯域ろ波部３０収音装置３１マイクロホンアレー３２マイクロホンアレー主装置３３マイクロホンアレー装置出力端子４０通信会議装置４１受話端子４２受話スピーカ

フロントページの続き (56)参考文献特開平５−93647（ＪＰ，Ａ) 特開平１−241259（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04R 27/00 G01S 3/805 H04R 1/40 320 H04R 3/00 320 H04S 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のマイクロホンから成るマイクロホ
ンアレーと、該マイクロホンアレーの出力信号を信号処
理するマイクロホンアレー主装置とを備えた収音装置の
目的音源領域検出方法において、該マイクロホンアレー
の指向性を走査し、走査された指向性に対する出力信号
から走査指向性出力パワーを計算し、また、特定の音源
の音波が放射されている特定音源稼働状態を検出し、特
定音源稼働状態が検出されている間は走査指向性出力パ
ワーの計算を制御して走査された指向性の全領域または
特定の設定領域に対して走査指向性出力パワーの計算を
停止または指定の値にリセットし、計算された走査指向
性出力パワーが最大となるときの該マイクロホンアレー
の指向性の向けられた領域を目的音源の存在する領域と
推定することを特徴とする目的音源領域検出方法。
【請求項２】複数のマイクロホンから成るマイクロホ
ンアレーと、該マイクロホンアレーの出力信号を信号処
理するマイクロホンアレー主装置と、通信先からの受話
信号を受信し該受話信号を受話音波として受話スピーカ
から放射する通信会議装置の目的音源領域検出方法にお
いて、受話状態を検出し、また該マイクロホンアレーの
指向性を走査し、走査された指向性に対する出力信号か
ら走査指向性出力パワーを計算し、受話状態が検出され
ている間は走査指向性出力パワーの計算を制御して走査
された指向性の全領域または特定の設定領域に対して走
査指向性出力パワーの計算を停止または指定の値にリセ
ットし、計算された走査指向性出力パワーが最大となる
ときの該マイクロホンアレーの指向性の向けられた領域
を目的音源の存在する領域と推定することを特徴とする
目的音源領域検出方法。
【請求項３】複数のマイクロホンから成るマイクロホ
ンアレーと、該マイクロホンアレーの出力信号を信号処
理するマイクロホンアレー主装置とを備えた収音装置の
目的音源領域検出装置であって、特定音源の稼働状態を
検出する特定音源稼働状態検出部と、該マイクロホンア
レーの指向性を走査する指向性走査部と、該指向性走査
部の出力信号に対するパワーを計算するパワー計算部
と、該特定音源稼働状態検出部が特定音源稼働状態を検
出している間は該パワー計算部の計算を該指向性走査手
段の走査する全ての領域または特定の設定領域に対して
停止または指定の値にリセットするパワー計算制御部
と、該パワー計算部の計算した走査指向性出力パワーが
最大となるときに該マイクロホンアレーの指向性の向け
られた領域を目的音源の存在する領域と推定する音源存
在領域推定部を設けたことを特徴とする目的音源領域検
出装置。
【請求項４】複数のマイクロホンから成るマイクロホ
ンアレーと、該マイクロホンアレーの出力信号を信号処
理するマイクロホンアレー主装置と通信先からの信号を
受信する受信手段と、該受信信号からの受話信号を受話
音波として放射する受話スピーカから構成される通信会
議装置の目的音源領域検出装置であって、受話状態を検
出する受話検出部と、該マイクロホンアレーの指向性を
走査する指向性走査部と、該指向性走査部の出力信号に
対するパワーを計算するパワー計算部と、該受話検出部
から受話状態が検出されている間は、該パワー計算部の
計算を該指向性走査部の走査する全ての領域または特定
の設定領域に対して停止または指定の値にリセットする
パワー計算制御部と、該パワー計算部の計算した走査指
向性出力パワーが最大となるときに該マイクロホンアレ
ーの指向性の向けられた領域を目的音源の存在する領域
と推定する音源存在領域推定部を設けたことを特徴とす
る目的音源領域検出装置。