JP4138290B2 - ズームマイクロホン装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームマイクロホン装置に関し、より特定的には、ズーム位置に応じて目的音を効果的に強調し収音するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラや動画撮影が可能なデジタルカメラなどにおいて、レンズのズームアップ動作に連動して目的音をズームアップして高いＳＮＲで収音することのできるズームマイクロホン装置が利用されている。ズーム収音を実現するための方式としては、簡単な周波数補正を行う方式やデジタル信号処理によりマイクロホンの指向特性を変化させる方式が採用されている。以下、これらの方式を採用した従来のズームマイクロホン装置について、それぞれ図面を参照して簡単に説明する。
【０００３】
図２１に、第１の従来例として、簡単な周波数補正によりズーム収音を実現しているズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部９００と、ズーム制御部９０１と、ハイパスフィルタ９０２とを備える。収音部９００は、音波を音声信号に変換する。ズーム制御部９０１は、ズーム位置を決定するためのズーム位置信号を出力する。ハイパスフィルタ９０２は、ズーム位置信号に応じた周波数特性により、収音部９００からの音声信号の高域を強調する。具体的には、ズーム位置が望遠側になるほど音声信号の高域部分を強調する。
【０００４】
収音部９００に入力される音波には目的音と背景雑音とが含まれている。通常、望遠時には目的音はズームマイクロホン装置から離れたところより発せられる。ところで、周囲雑音は、一般的に低域に偏ったスペクトルを有する。そこで、望遠時に、収音部９００から出力された音声信号の低域部分をハイパスフィルタ９０２によって遮断すれば、音声信号に含まれる背景雑音の割合が相対的に低減する。これにより、望遠時のＳＮＲが向上し、ズーム効果が得られる。
【０００５】
図２２に、第２の従来例として、デジタル信号処理によって指向特性を変化させることによりズーム収音を実現するズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部９０３と、ズーム制御部９０４と、指向性制御部９０５と、音量制御部９０６とを備える。収音部９０３は、マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂを含む。指向性制御部９０５は、加算器９０８と、増幅器９０９、９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃと、加算器９１１ａ、９１１ｂとを含む。
【０００６】
マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂは、ともに正面方向に対して一定の角度をつけて設置される。加算器９０８は、マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂからの音声信号を加算する。増幅器９０９は、この音声信号の振幅を０．５倍する。増幅器９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃは、それぞれ、マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂ、増幅器９０９からの音声信号の振幅を、ズーム制御部９０４からのズーム位置信号に応じて変化させる。具体的には、広角時には、増幅器９１０ａ、９１０ｂの増幅度を１とし、増幅器９１０ｃの増幅度を０とする。一方、望遠時には、増幅器９１０ａ、９１０ｂの増幅度を０とし、増幅器９１０ｃの増幅度を１とする。加算器９１１ａは、増幅器９１０ａの出力に増幅器９１０ｃの出力を加算してＲチャンネル音声信号を出力する。加算器９１１ｂは、増幅器９１０ｂの出力に増幅器９１０ｃの出力を加算してＬチャンネル音声信号を出力する。
【０００７】
収音部９０３に入力される音波には、目的音と背景雑音とが含まれている。通常、望遠時には目的音はズームマイクロホン装置の正面方向から発せられ、一方、背景雑音はさまざまな方向から発せられる。そこで、望遠時に、ＲチャンネルおよびＬチャンネルの指向性を正面方向に変化させれば、各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音の割合が相対的に低減する。これにより、望遠時のＳＮＲが向上し、ズーム効果が得られる。
【０００８】
なお、この第２の従来例に係るズームマイクロホン装置には音量制御部９０６が設けられている。一般に、望遠時は広角時に比べて目的音の発生源が遠方にあるため、ズームマイクロホン装置に到来する目的音の音量は比較的小さい。そこで、望遠時に音量制御部９０６によって各チャンネル音声信号の音量を上げてやることにより、より高いズーム効果が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示した第１の従来例では、望遠時に周囲雑音の低域部分のみならず目的音の低域部分もハイパスフィルタ９０２によって遮断されてしまうため、ズーム位置が変化するたびに目的音の音質、すなわち周波数特性が変化してしまうという問題がある。
【００１０】
また、図２２に示した第２の従来例では、望遠時に正面方向から到来する音波であれば目的音のみならず定常的な背景雑音も収音してしまうため、ＳＮＲを向上させる効果が不十分であるという問題がある。
【００１１】
また、音量制御によって望遠時の音量を増大させる場合には、目的音のみならず背景雑音も増大されるため、ＳＮＲの向上の効果は得られず、目的音を十分に強調することができないという問題がある。
【００１２】
それゆえに、本発明の目的は、望遠時に、目的音の音質を変化させることなく背景雑音を抑圧し、目的音を十分に強調して収音することのできるズームマイクロホン装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、ズーム位置に応じて目的音を効果的に収音するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置であって、
音波を音声信号に変換する収音手段と、
ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力するズーム制御手段と、
ズーム位置信号に基づいてズームマイクロホン装置自体の指向特性を変化させる指向性制御手段と、
収音手段によって変換された音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて、ズーム位置信号に応じて抑圧量を調整しつつ、背景雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを備え、
望遠時に、指向性制御手段は目的音を強調するように指向特性を変化させるとともに、音声信号に含まれる背景雑音は最終的に広角時よりも大きな度合で抑圧されることを特徴とする。
【００１４】
上記のように、第１の発明によれば、望遠時に目的音の到来方向からの音波を主に収音することにより、目的音と一緒に収音される不要音を低減し、さらに望遠時に収音した音波に含まれる、目的音と同一方向から到来する背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧することにより、ズーム位置が広角から望遠に変化したときに、目的音を効果的に強調して収音することができる。なお「音声」とは、人の声のみをさすものではなく、いわゆる音全般をさす。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、望遠時に音声信号のパワレベルを広角時よりも大きくする音量制御手段をさらに備える。
【００１６】
上記のように、第２の発明によれば、望遠時に収音される音声信号の音量を広角時よりも大きくすることにより、あたかも目的音の音源の近くで収音しているかのように目的音を効果的に強調して収音することができる。また、望遠時の雑音抑圧の度合を広角時よりも大きくすることにより、望遠時に音量を大きくしたときに背景雑音の音量が一緒に増大してしまうという問題を防止することができる。これにより、一層効果的に目的音を強調して収音することができる。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明において、指向性制御手段は、収音手段によって変換された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号を生成し、
雑音抑圧手段は、複数の雑音抑圧ユニットを含み、
複数の雑音抑圧ユニットは、ズーム位置信号に基づいて、望遠時に、複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音を広角時よりも大きな度合でそれぞれ抑圧することを特徴とする。
【００１８】
上記のように、第３の発明によれば、各チャンネル音声信号に対してそれぞれズーム位置に応じた雑音抑圧を行うことにより、望遠時に、各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音を広角時に比べて大きな度合で抑圧することができる。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明において、指向性制御手段は、収音手段によって変換された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号を生成し、
雑音抑圧手段は、
複数のチャンネル音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音を抑圧する複数の抑圧手段とを含む。
【００２０】
上記のように、第４の発明によれば、少なくとも１つの音声信号に基づいて背景雑音量を推定し、推定結果に基づいて各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音を抑圧するので、複数のチャンネル音声信号のそれぞれに対して個別に背景雑音量を求めて背景雑音を抑圧する場合に比べ、装置の構成を簡素化し、処理負荷を低減することができる。
【００２１】
第５の発明は、第４の発明において、推定手段は、複数のチャンネル音声信号を平均化して１つの音声信号を生成する平均化手段を有し、この平均化手段によって生成された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定することを特徴とする。
【００２２】
上記のように、第５の発明によれば、抑圧すべき背景雑音の量がより適切に設定されるため、各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音の量が大きく異なっている場合であっても平均化する効果により推定量を大きく誤ることなく、各チャンネル音声信号から抑圧すべき背景雑音の量を適切な値に保つことができる。
【００２３】
第６の発明は、ズーム位置に応じて目的音を効果的に強調するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置であって、
音波を音声信号に変換する収音手段と、
ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力するズーム制御手段と、
ズーム位置信号に基づいてズームマイクロホン装置自体の指向特性を変化させる指向性制御手段と、
収音手段によって変換された音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて、背景雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを備え、
指向性制御手段は、目的音の到来方向からの音波を強調する目的音信号と他の音声信号とをズーム位置信号に応じた比率で混合する混合手段を含み、
雑音抑圧手段は、目的音信号のみに適用され、この目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧することを特徴とする。
【００２４】
上記のように、第６の発明によれば、目的音信号に対して一定の度合で雑音抑圧を行うだけで、結果的に、望遠時に、広角時に比べて大きな度合で音声信号の背景雑音を抑圧することができる。よって、音声信号のそれぞれに対してズーム位置信号に応じて雑音抑圧の度合を制御する必要がなく、装置の構成を簡素化することができる。
【００２５】
第７の発明は、第１の発明または第６の発明において、雑音抑圧手段はウィーナーフィルタを含む。
【００２６】
上記のように、第７の発明によれば、一般的なウィーナーフィルタを用いることにより、雑音抑圧手段を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施形態について図面を参照しながら説明する。これら種々の実施形態では、ズーム位置に応じてマイクロホン装置の指向特性の制御および背景雑音の抑圧処理がなされる。具体的には、望遠時に、目的音だけを収音するように指向特性を変化させるとともに、背景雑音の抑圧度合を広角時よりも大きくする。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示す。図１において、ズームマイクロホン装置は、収音部１１と、ズーム制御部１２と、指向性制御部１３と、雑音抑圧部１４と、音量制御部１５とを備える。収音部１１は、マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂを含む。指向性制御部１３は、加算器１７と、増幅器１８、１９ａ、１９ｂ、１９ｃと、加算器２０ａ、２０ｂとを含む。雑音抑圧部１４は、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂを含む。以下、第１の実施形態の動作について説明する。
【００２９】
マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂは、単一指向性であり、音波を電気信号に変換して音声信号として出力する。ただし「音声」とは、人の声のみを差すものではなく、いわゆる音全般を差すものとする。マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂの向きは、それぞれ左右方向に開いており、これにより、臨場感のある収音が可能となる。マイクロホンユニット１６ａから出力された音声信号は、加算器１７および増幅器１９ａに供給される。一方、マイクロホンユニット１６ｂから出力された音声信号は、加算器１７および増幅器１９ｂに供給される。加算器１７は、マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂからそれぞれ出力された音声信号を加算する。これにより、主に正面方向から到来する音波が強調された音声信号が生成される。加算器１７によって生成された音声信号は、増幅器１８に供給される。増幅器１８は、この音声信号の振幅を０．５倍する。これは、加算器１７によって生成された音声信号の振幅が、増幅器１９ａまたは増幅器１９ｂに供給される音声信号の振幅に対して大きくなりすぎるのを防ぐためである。増幅器１８から出力された音声信号は、増幅器１９ｃに供給される。
【００３０】
ズーム制御部１２は、ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力する。増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に基づいて、それぞれ、マイクロホンユニット１６ａ、マイクロホンユニット１６ｂ、増幅器１８から出力された音声信号の振幅を調整する。具体的には、広角時には、増幅器１９ａ、１９ｂの増幅度がともに１となり、増幅器１９ｃの増幅度が０となる。一方、望遠時には、増幅器１９ａ、１９ｂの増幅度がともに０となり、増幅器１９ｃの増幅度が１となる。また、広角と望遠の間の区間では、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの増幅度がズーム位置に応じて０〜１の間で変化する。
【００３１】
加算器２０ａは、増幅器１９ａ、１９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｒチャンネル音声信号として出力する。加算器２０ｂは、増幅器１９ｂ、１９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｌチャンネル音声信号として出力する。増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの増幅度は、ズーム位置に応じて上述のようにそれぞれ調整されるので、これらＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、広角時には、それぞれマイクロホンユニット１６ａ、１６ｂから出力される音声信号と同一となり、一方、望遠時には、いずれも増幅器１８から出力される音声信号と同一となる。広角と望遠の間の区間では、各音声信号がズーム位置に応じた比率で混合される。したがって、ＲチャンネルおよびＬチャンネルの指向特性は、広角時には、それぞれマイクロホンユニット１６ａ、１６ｂの指向特性と同一であるが、ズーム位置が望遠側に変化するにしたがって各チャンネルの指向性は徐々に正面方向に変化し、最終的にはいずれのチャンネルの指向性も正面方向となる。
【００３２】
加算器２０ａ、２０ｂから出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂにそれぞれ供給される。雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂは、それぞれ、ズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に応じた度合でＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号に含まれる背景雑音を抑圧する。具体的には、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂは、図２に示すように、望遠時に、各チャンネル音声信号に含まれている背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧する。図３に、雑音抑圧ユニット２１ａの一構成例を示す。図３に示す構成は、雑音抑圧ユニット２１ａにウィーナーフィルタを用いた例である。以下、図３を参照して、雑音抑圧ユニット２１ａの構成および動作について説明する。なお、雑音抑圧ユニット２１ｂについては雑音抑圧ユニット２１ａと同様の構成であるため説明を省略する。
【００３３】
雑音抑圧ユニット２１ａは、ＦＦＴ２２と、パワスペクトル変換部２３と、ノイズスペクトル学習部２４と、抑圧量推定部２５と、ウィーナーフィルタ推定部２６と、フィルタ係数導出部２７と、フィルタリング演算部２８とを含む。指向性制御部１３から出力されたＲチャンネル音声信号はＦＦＴ２２およびフィルタリング演算部２８に供給される。ＦＦＴ２２は音声波形を周波数分析する。パワスペクトル変換部２３は、ＦＦＴ２２によって周波数分析された後のデータのパワスペクトルを算出する。パワスペクトル変換部２３から出力されたパワスペクトルはノイズスペクトル学習部２４およびウィーナーフィルタ推定部２６に供給される。ノイズスペクトル学習部２４は、パワスペクトル変換部２３から出力されたパワスペクトルのノイズ区間を検出してノイズスペクトルを学習する。抑圧量推定部２５は、ノイズスペクトル学習部２４から出力されるノイズスペクトルに基づいて、抑圧すべきノイズスペクトル量を決定する。ウィーナーフィルタ推定部２６は、パワスペクトル変換部２３および抑圧量推定部２５からの出力に基づいて雑音抑圧前のパワスペクトルと雑音抑圧後のパワスペクトルの比を算出する。フィルタ係数導出部２７は、上記の比つまり伝達関数を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して時間軸上の波形に戻し、インパルス応答化する。フィルタリング演算部２８は、フィルタ係数導出部２７によって得られたインパルス応答に基づいてＲチャンネル音声信号の音声波形をフィルタリングする。このような雑音抑圧ユニット２１ａにおいて、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に応じて背景雑音の抑圧度合を変化させる方法としては種々の方法が考えられる。以下に代表的な方法について説明する。
【００３４】
１つ目の例として、図４に示すようにズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に基づいて抑圧量推定部２５を制御する方法が考えられる。具体的にはズーム位置信号に応じて下記の数式の変数αを制御する。
【数１】
この場合、例えば広角時にはα＝０として雑音抑圧をしないか若しくはα＝０．１などとして雑音抑圧の度合を小さくし、望遠時にはα＝０．８などとして雑音抑圧の度合を大きくする。
【００３５】
２つ目の例として、図５に示すようにズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に基づいてウィーナーフィルタ推定部２６を制御する方法が考えられる。図６は、ウィーナーフィルタ推定部２６の構成の一例を示すブロック図である。図６において変数βはフロアリング変数と呼ばれるものであり、雑音信号の引き過ぎを抑える役目を果たす。このフロアリング変数βをズーム位置信号に応じて制御する。この場合、例えば広角時にはβ＝１として雑音抑圧をしないか若しくはβ＝０．９などとして雑音抑圧の度合を小さくし、望遠時にはβ＝０．２などとして雑音抑圧の度合を大きくする。
【００３６】
３つ目の例として、図７に示すようにズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に基づいてフィルタ係数導出部２７を制御する方法が考えられる。具体的には図８に示すような、時変フィルタのフィルタ係数の変化率を表す変数γをズーム位置信号に応じて制御する。この場合、例えば広角時にはγ＝０としてフィルタ係数を固定にするか若しくはγ＝０．１などとしてフィルタ係数の変化率を小さくし、望遠時にはγ＝０．８などとしてフィルタ係数の変化率を大きくする。
【００３７】
ズーム位置信号に応じて図２に示すように背景雑音の抑圧度合を変化させることができさえすれば、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂはどのようなものでも構わない。例えば上述したウィーナーフィルタによる雑音抑圧法の代わりにスペクトルサブトラクション法やフィルタバンクによる周波数サブバンドの雑音抑圧法を用いても構わない。
【００３８】
雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂからそれぞれ出力されたＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は音量制御部１５に供給される。音量制御部１５は、これら２つのチャンネル音声信号のパワレベルを、ズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に応じて変化させる。具体的には、望遠時の各チャンネルの音量が広角時よりも大きくなるように各チャンネル音声信号のパワレベルを変化させる。一般に望遠時は目的音が遠方から到来するため、収音部１１によって収音される目的音の音量は広角時に比べて小さい。そこで音量制御部１５によって望遠時の音量を広角時よりも大きくする。これにより望遠時に目的音が強調され、ユーザは音声ズームの効果を実感することができる。なお本発明において音量制御部１５は必須の構成ではないが、ズーム効果向上の点から音量制御部１５を備えるのが好ましい。
【００３９】
なお図９に示すように、雑音抑圧部１４の後段等に周波数特性補正部２９を備える構成も考えられる。なお図９において図１と同一の構成には同一の参照符号を付す。指向性制御部１３における信号処理の過程で収音部１１からの音声信号の周波数特性が変化してしまうという問題が生じることが知られている。この周波数特性の変化を補正するために設けられるのが周波数特性補正部２９である。なお本実施形態では指向性制御部１３の信号処理動作はズーム位置信号に依存するため、周波数特性の変化もズーム位置信号に依存する。よって音声信号の周波数特性を常に正常な状態に保つために周波数特性補正部２９は、ズーム位置信号に応じて常に最適な補正を行う。なお本発明において周波数特性補正部２９は必須の構成ではないが、音質変化防止の点から周波数特性補正部２９を備えるのが好ましい。
【００４０】
以上のように、第１の実施形態によれば、ズーム位置が広角から望遠に変化したときに、遠方の目的音を強調して収音するように指向特性を変化させると同時に収音した音波に含まれる背景雑音の抑圧度合を増大させる。これにより、ズーム位置が広角から望遠に変化したときにも、目的音の音質が不自然に変化することなく背景雑音を抑圧して目的音を強調して収音することができる。また、このズーム位置の変化に合わせて音声信号の音量を増加させることにより、あたかも目的音の音源の近くで収音しているかのように目的音を効果的に強調して収音することができる。またその際、音量の増大に伴って雑音抑圧の度合も増大するため、音量の増大に伴って背景雑音も増大してしまうという問題も生じない。
【００４１】
なお本実施形態では、望遠時に正面方向から到来する音波を強調して収音するように指向特性を変化させるとしたが、収音すべき方向は正面方向に限らない。なぜなら望遠時に「正面方向からから到来する音声」を強調して収音することは本質ではなく、望遠時に「目的音」を強調して収音することが本質だからである。つまり目的音が到来する方向は必ずしも正面方向とは限らないので、ズームマイクロホン装置の利用形態によっては正面方向以外の方向から到来する目的音を強調して収音するように指向特性を変化させることもあり得る。さらには目的音の到来方向が刻々と変化し、これを追いかけるように動的に指向特性を変化させることもあり得る。
【００４２】
第１の実施形態において、収音部１１および指向性制御部１３の構成は単なる一例であり、種々の変形例が考えられる。例えば収音部に含まれるマイクロホンユニットの個数は２個に限らない。また指向性制御部から出力されるチャンネル音声信号の数も２つに限らない。以下、この変形例について説明する。
【００４３】
第１の変形例として、図１に示す第１の実施形態の収音部１１および指向性制御部１３を、図１０に示す収音部３０および指向性制御部３１で置き換えたズームマイクロホン装置について説明する。
【００４４】
図１０において、収音部３０は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂ、３２ｃを含む。指向性制御部３１は、加算器３３ａ、３３ｂ、３４と、遅延器３５、３６と、加算器３７と、エコライザ３８ａ、３８ｂ、３８ｃと、増幅器３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、加算器４０ａ、４０ｂとを含む。
【００４５】
マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂ、３３ｃはいずれも無指向性である。マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂ、３３ｃは音波を音声信号に変換して指向性制御部３１へ供給する。遅延器３５は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｃ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット３２ｃからの音声信号を遅延する。加算器３３ａは、マイクロホンユニット３２ａから出力される音声信号から遅延器３５から出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット３２ｃからマイクロホンユニット３２ａの方向への指向性を構成する。同様に加算器３３ｂは、マイクロホンユニット３２ｂから出力される音声信号から遅延器３５から出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット３２ｃからマイクロホンユニット３２ｂの方向への指向性を構成する。加算器３４は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂからの音声信号を加算する。遅延器３６は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂの中間地点とマイクロホンユニット３２ｃとの間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット３２ｃからの音声信号を遅延する。加算器３７は、加算器３４から出力される音声信号から遅延器３６から出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット３２ｃからマイクロホンユニット３２ａ、３２ｂの中間地点の方向への指向性を構成する。エコライザ３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、それぞれ加算器３３ａ、３３ｂ、３７から出力される音声信号に対して、音声信号の加減算を行ったときに生じる振幅周波数特性の歪み・音質の変化を補正する。
【００４６】
増幅器３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に基づいて、それぞれ、エコライザ３８ａ、３８ｂ、３８ｃから出力された音声信号の振幅を調整する。具体的には、広角時には、増幅器３９ａ、３９ｂの増幅度がともに１となり、増幅器３９ｃの増幅度が０となる。一方、望遠時には、増幅器３９ａ、３９ｂの増幅度がともに０となり、増幅器３９ｃの増幅度が１となる。また、広角と望遠の間の区間では、増幅器３９ａ、３９ｂ、３９ｃの増幅度がズーム位置に応じて０〜１の間で変化する。加算器４０ａは、増幅器３９ａ、３９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｒチャンネル音声信号として出力する。加算器４０ｂは、増幅器３９ｂ、３９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｌチャンネル音声信号として出力する。ＬチャンネルおよびＲチャンネルの指向性はズーム位置が望遠側に変化するにしたがって徐々に正面方向に変化し、最終的にはいずれのチャンネルの指向性も正面方向となる。なお、図１に示すように２つのマイクロホンユニットを用いる場合には望遠時に図１１に示すような指向特性が得られ、一方、本変形例のように３つのマイクロホンユニットを用いる場合には望遠時に図１２に示すような指向特性が得られる。つまり本変形例では、図１に示す第１の実施形態に比べて正面方向に対して指向性をより鋭くすることができる。これにより本変形例では、望遠時において正面方向から到来する音波をより強調して収音することができる。このように収音部および指向性制御部の構成によってズーム収音の性能が異なるが、これらの構成については、コスト等の他の条件も鑑みて、設計者が最適に選択すべきである。
【００４７】
この後、加算器４０ａ、４０ｂから出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、それぞれ雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂにおいてズーム位置信号に応じた度合で雑音抑圧される。
【００４８】
次に第２の変形例として、図１に示す第１の実施形態の収音部１１、指向性制御部１３および雑音抑圧部１４を、それぞれ図１３に示す収音部４１、指向性制御部４２および図１４に示す雑音抑圧部４３で置き換えたズームマイクロホン装置について説明する。
【００４９】
図１３において、収音部４１は、マイクロホンユニット４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄを含む。指向性制御部４２は、遅延器４５ｃ、４５ｄと、加算器４６ｄ、４６ｄと、遅延器４７ｃ、４７ｄと、加算器４８ａ、４８ｂと、エコライザ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄと、加算器５０と、増幅器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと、増幅器５２と、加算器５３ａ、５３ｂとを含み、図１４において、雑音抑圧部４３は、雑音抑圧ユニット５４ａ、５４ｂ、５４ｅとを含む。
【００５０】
マイクロホンユニット４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄはいずれも無指向性である。マイクロホンユニット４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは音波を音声信号に変換して指向性制御部４２へ供給する。遅延器４５ｃは、マイクロホンユニット４４ａ、４４ｃ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｃからの音声信号を遅延し、加算器４６ｃは、マイクロホンユニット４４ａから出力される音声信号から遅延器４５ｃから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｃからマイクロホンユニット４４ａの方向への指向性を構成する。遅延器４５ｄは、マイクロホンユニット４４ｂ、４４ｄ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｄからの音声信号を遅延し、加算器４６ｄは、マイクロホンユニット４４ｂから出力される音声信号から遅延器４５ｄから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｄからマイクロホンユニット４４ｂの方向への指向性を構成する。遅延器４７ｃは、マイクロホンユニット４４ｂ、４４ｃ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｃからの音声信号を遅延し、加算器４８ｄは、マイクロホンユニット４４ｂから出力される音声信号から遅延器４７ｃから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｃからマイクロホンユニット４４ｂの方向への指向性を構成する。遅延器４７ｄは、マイクロホンユニット４４ａ、４４ｄ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｄからの音声信号を遅延し、加算器４８ａは、マイクロホンユニット４４ａから出力される音声信号から遅延器４７ｄから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｄからマイクロホンユニット４４ａの方向への指向性を構成する。エコライザ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、それぞれ加算器４８ａ、４８ｂ、４６ｃ、４６ｄから出力される音声信号に対して、音声信号の加減算を行ったときに生じる振幅周波数特性の歪み・音質の変化を補正する。
【００５１】
加算器５０は、エコライザ４９ｃ、４９ｄから出力される音声信号を加算する。増幅器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、それぞれエコライザ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄから出力される音声信号の振幅をズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に応じて調整する。具体的には、広角時には、増幅器５１ａ、５１ｂの増幅度がともに１となり、増幅器５１ｃ、５１ｄの増幅度がともに０となる。一方、望遠時には、増幅器５１ａ、５１ｂの増幅度がともに０となり、増幅器５１ｃ、５１ｄの増幅度がともに１となる。また、広角と望遠の間の区間では、増幅器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの増幅度がズーム位置に応じて０〜１の間で変化する。増幅器５２は加算器５０から出力される音声信号の振幅を０．５倍し、Ｃチャンネル音声信号として出力する。加算器５３ａは、増幅器５１ａ、５１ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｒチャンネル音声信号として出力する。加算器５３ｂは、増幅器５１ｂ、５１ｄからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｌチャンネル音声信号として出力する。ＬチャンネルおよびＲチャンネルの指向性はズーム位置が望遠側に変化するにしたがって徐々に正面方向に変化し、最終的にはいずれのチャンネルの指向性も正面方向となる。
【００５２】
この後、加算器５３ａ、５３ｂおよび増幅器５２から出力されるＲチャンネル音声信号、Ｌチャンネル音声信号、Ｃチャンネル音声信号は、それぞれ図１４に示す雑音抑圧ユニット５４ａ、５４ｂ、５４ｅにおいてズーム位置信号に応じた度合で雑音抑圧される。
【００５３】
このように、第１の実施形態では、収音部に含まれるマイクロホンユニットの個数は２個に限らず、指向性制御部から出力されるチャンネル音声信号の数も２つに限らない。図１５に、第１の実施形態に係るより一般的な構成を示す。図１５に示すズームマイクロホン装置は、音波を音声信号に変換してＭ個の音声信号を出力する収音部５５と、ズーム位置信号を出力するズーム制御部１２と、ズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させてＮ個のチャンネル音声信号を出力する指向性制御部５６と、Ｎ個のチャンネル音声信号のそれぞれに対して設けられたＮ個の雑音抑圧ユニット５８ａ、５８ｂ、・・・、５８ｎを含む雑音抑圧部５７とを備える。第１の実施形態の特徴は、各チャンネル音声信号に対してズーム位置に応じた雑音抑圧を行うことであり、図１５に示すように、収音部５５から出力される音声信号の数Ｍや、指向性制御部５６から出力されるチャンネル音声信号の数Ｎは任意である。
【００５４】
また、本実施形態では、指向性制御部５６から出力される各チャンネル音声信号に対してそれぞれ雑音抑圧ユニットを設けるとしたが、雑音抑圧ユニットを設ける場所はこれに限らない。例えば、収音部から出力される音声信号に対して設けてもよいし、さらには指向性制御部の内部の各構成間でやりとりされる音声信号に対して設けてもよい。また、本実施形態では、各雑音抑圧ユニットは１チャンネルに対応した雑音抑圧ユニットであるとしたが、これに限らず、複数のチャンネルに対応した雑音抑圧ユニットを用いてもよい。
【００５５】
以上のように、第１の実施形態によれば、望遠時に目的音の到来方向からの音波を収音するように指向特性を変化させ、さらに収音した音波に含まれる背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧することで、ズーム位置が広角から望遠に変化したときに、音質が変化することなく、目的音を強調して収音することができる。また、特に望遠時に音量を上げてやることにより、あたかも目的音のそばで収音しているかのように目的音を収音することができる。しかも、望遠時には背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧するので、ズームアップに伴う背景雑音の音量の増加を防止することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
上述のように第１の実施形態では各音声チャンネルに対してそれぞれ個々に雑音抑圧を行うが、これから説明する第２の実施形態では、第１の実施形態において音声チャンネル毎に設けられた雑音抑圧ユニットの一部の構成を各チャンネルで共有することにより、構成および処理の簡素化を図っている。以下、この第２の実施形態について説明する。
【００５７】
図１６に、本発明の第２の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部１１と、ズーム制御部１２と、指向性制御部１３と、雑音抑圧部５９とを備える。雑音抑圧部５９は、推定部６０と、抑圧部６１ａ、６１ｂとを含む。なお、図１６において、図１に示す構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
指向性制御部１３は、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させ、Ｒチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号を出力する。指向性制御部１３から出力されたＲチャンネル音声信号は推定部６０および抑圧部６１ａに供給され、同じく指向性制御部１３から出力されたＬチャンネル音声信号は推定部６０および抑圧部６１ｂに供給される。
【００５９】
図１７に、推定部６０の構成例を示す。推定部６０は、平均化部６２と、ＦＦＴ２２と、パワスペクトル変換部２３と、ノイズスペクトル学習部２４と、抑圧量推定部２５と、ウィーナーフィルタ推定部２６と、フィルタ係数導出部２７とを有する。なお図１７において図４と同一の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。平均化部６２は、指向性制御部１３から出力されたＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号を平均化して１つの音声信号を生成する。この後、推定部６０の各構成部において、この音声信号に基づく処理が実行され、最終的にフィルタ係数導出部２７において、ズーム位置信号に応じた度合で背景雑音を抑圧するためのインパルス応答が得られる。
【００６０】
図１６において抑圧部６１ａ、６１ｂは、一例として図４に示すフィルタリング演算部２８と同一の構成を有し、前述のフィルタ係数導出部２７において得られたインパルス応答に基づいてＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号に含まれる背景雑音をそれぞれ抑圧する。
【００６１】
以上のように、第２の実施形態によれば、チャンネル音声信号毎に個々に雑音抑圧を行うのではなく、複数のチャンネル音声信号を平均した１つのチャンネル音声信号に基づいてそれぞれのチャンネル音声信号に対する雑音の抑圧量を決定するので、装置の構成を簡素化できるとともに、雑音抑圧にかかる処理負荷を低減することができる。
【００６２】
なお本実施形態では、推定部６０は、Ｒチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号の２つのチャンネル音声信号を平均化した音声信号に基づいて雑音の抑圧量を決定するとしたが、これに限らない。例えば、これら２つのチャンネル音声信号を適当な比で混合した音声信号に基づいて雑音の抑圧量を決定してもよいし、２つのチャンネル音声信号のうちのいずれか一方のみに基づいて雑音の抑圧量を決定してもよい。ただし、Ｒチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号からそれぞれ決定される雑音の抑圧量が大きく異なるような場合を考慮すると、各チャンネル音声信号を平均化した音声信号に基づいて雑音を抑圧する方がより最適に雑音を抑圧できるので好ましい。
【００６３】
また本実施形態では、第１の実施形態において音声チャンネル毎に設けられた雑音抑圧ユニットの一部の構成を各チャンネルで共有することにより、構成および処理の簡素化を図っているが、いずれの構成を共有するかによって推定部６０および抑圧部６１ａ、６２ａの構成が変わる。例えば、図１７におけるフィルタ係数導出部２７を抑圧部６１ａ、６１ｂがそれぞれ有していてもよい。また本実施形態では、ズーム制御部１２からのズーム位置信号は抑圧量推定部２５の制御に利用されるが、これに限らない。つまり、ズーム位置信号に基づいて、望遠時における雑音抑圧の度合が広角時に比べて大きくなるように制御されさえすればよい。よって、推定部および抑圧部の構成によっては、ズーム制御部１２からのズーム位置信号が各抑圧部にそれぞれ供給される構成もあり得る。
【００６４】
また第１の実施形態と同様に、ズーム位置信号に応じて図２に示すように背景雑音の抑圧度合を変化させることができさえすれば、推定部６０および抑圧部６１ａ、６１ｂはどのようなものでも構わない。例えば上述したウィーナーフィルタによる雑音抑圧法の代わりにスペクトルサブトラクション法やフィルタバンクによる周波数サブバンドの雑音抑圧法を用いても構わない。
【００６５】
また第１の実施形態と同様に、収音部１１および指向性制御部１３の構成については種々の変形例が考えれる。図１８に、第２の実施形態に係るより一般的な構成を示す。図１８に示すズームマイクロホン装置は、音波を音声信号に変換してＭ個の音声信号を出力する収音部５５と、ズーム位置信号を出力するズーム制御部１２と、ズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させてＮ個のチャンネル音声信号を出力する指向性制御部５６と、Ｎ個のチャンネル音声信号のうちの少なくとも１つのチャンネル音声信号に基づいて雑音のスペクトルを推定する推定部６４と、推定部６４の出力に基づいて各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音をそれぞれ抑圧するＮ個の抑圧部とを備える。第２の実施形態の特徴は、雑音抑圧ユニットの一部の構成を各チャンネルで共有することであり、図１８に示すように、収音部５５から出力される音声信号の数Ｍや、指向性制御部５６から出力されるチャンネル音声信号の数Ｎは任意である。
【００６６】
（第３の実施形態）
上述のように第１および第２の実施形態では、雑音抑圧ユニットや推定部や抑圧部によって、ズーム位置信号に応じた度合でチャンネル音声信号の背景雑音を抑圧するが、これから説明する第３の実施形態では、後述する目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧し、この背景雑音を抑圧した後の目的音信号と他の音声信号とをズーム位置信号に応じて混合することにより、結果的にズーム位置信号に応じた度合でチャンネル音声信号の背景雑音を抑圧する。第３の実施形態は、これにより構成および処理のさらなる簡素化を図っている。以下、この第３の実施形態について説明する。
【００６７】
図１９に、本発明の第３の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部１１と、ズーム制御部１２と、指向性制御部６６とを備える。指向性制御部６６は、加算器１７と、増幅器１８と、雑音抑圧ユニット６７と、混合部６８とを含む。混合部６８は、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃと、加算器２０ａ、２０ｂとを有する。なお、図１９において、図１に示す構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
収音部１１は、音波を音声信号に変換して２つの音声信号を出力する。これら２つの音声信号のうちの一方は加算器１７および増幅器１９ａに供給され、他方は加算器１７および増幅器１９ｂに供給される。加算器１７は、収音部１１からの２つの音声信号を加算し、望遠時における目的音の到来方向からの音波を主に含む音声信号（以下、目的音信号と称す）を出力する。増幅器１８は、目的音信号の振幅を０．５倍する。増幅器１８から出力された目的音信号は、雑音抑圧ユニット６７に供給される。雑音抑圧ユニット６７は、目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧する。収音部１１からの２つの音声信号および雑音抑圧ユニット６７から出力される目的音信号は、ともに混合部６８に供給される。混合部６８は、これら３つの信号をズーム制御部１２からのズーム位置信号に応じた比率で混合してＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号を生成して出力する。
【００６９】
以上の動作により結果的にズーム位置信号に応じた度合でチャンネル音声信号の背景雑音が抑圧されることについて説明する。広角時には、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各増幅度は例えばそれぞれ１、１、０である。つまり広角時に指向性制御部６６から出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、それぞれ収音部１１から出力される２つの音声信号であって、これら２つの音声信号に対しては雑音抑圧が行われていない。一方、望遠時には、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各増幅度は例えばそれぞれ０、０、１である。つまり望遠時に指向性制御部６６から出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、いずれも雑音抑圧ユニット６７から出力される目的音信号であって、この目的音信号に対しては雑音抑圧ユニット６７により一定の度合で雑音抑圧がなされている。また、ズーム位置が広角と望遠の間のときは、指向性制御部６６から出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、収音部１１から出力される２つの音声信号と雑音抑圧ユニット６７から出力される目的音信号とをそれぞれ所定の比率で混合したものである。したがって、指向性制御部６６から出力される２つのチャンネル音声信号におけるズーム位置と雑音抑圧度合との関係は、結果的に図２に示す関係となる。
【００７０】
以上のように、第３の実施形態によれば、雑音抑圧ユニット６７を複数設けることなくかつ雑音抑圧ユニット６７における雑音抑圧度合をズーム位置信号によって直接に制御することなしに、望遠時における背景雑音の抑圧度合を広角時に比べて大きくすることができる。したがって装置の構成をより簡素化できるとともに、雑音抑圧にかかる処理負荷をより低減することができる。
【００７１】
なお雑音抑圧ユニット６７として、例えば上述したウィーナーフィルタによる雑音抑圧法やスペクトルサブトラクション法やフィルタバンクによる周波数サブバンドの雑音抑圧法を用いることができる。
【００７２】
なお第１の実施形態と同様に、収音部１１および指向性制御部６６の構成については種々の変形例が考えれる。図２０に、第３の実施形態に係るより一般的な構成を示す。図２０に示すズームマイクロホン装置は、音波を音声信号に変換してＭ個の音声信号を出力する収音部５５と、ズーム位置信号を出力するズーム制御部１２と、ズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させてＮ個のチャンネル音声信号を出力する指向性制御部６９とを備える。指向性制御部６９は、目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧する雑音抑圧ユニット６７と、ズーム位置信号に応じた比率で目的音信号と他の（Ｌ−１）個の音声信号とを混合して各チャンネル音声信号を出力する混合部７０とを含む。第３の実施形態の特徴は、望遠時における目的音の到来方向からの音波を主に含む目的音信号の背景雑音を一定の度合で抑圧し、この目的音信号を、ズーム位置信号に応じた比率で他の音声信号と混合することであり、図２０に示すように、収音部５５から出力される音声信号の数Ｍや、混合部７０において混合される音声信号の数Ｌや、指向性制御部５６から出力されるチャンネル音声信号の数Ｎは任意である。なお、図２０に示す指向性制御部６９において、混合部７０に供給される目的音信号を含むＬ個の音声信号は、収音部５５から出力された音声信号自体を含んでもよいし、収音部５５から出力された音声信号に基づいて合成された音声信号を含んでもよい。
【００７３】
なお第２の実施形態または第３の実施形態において、図１に示す音量制御部１５および／または図９に示す周波数特性補正部２９をさらに設けることにより、望遠時に目的音をより強調することができ、また音声信号の減算処理に起因する音声信号の周波数特性の変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、雑音抑圧ユニットの動作について説明するための図である。
【図３】図３は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、ウィーナーフィルタ推定部の動作について説明するための図である。
【図７】図７は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、フィルタ係数の変化率を表す変数γについて説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の一変形例の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第１の変形例に係るズームマイクロホン装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置の望遠時における指向特性を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の変形例に係るズームマイクロホン装置の望遠時における指向特性を示す図である。
【図１３】図１３は、第２の変形例に係るズームマイクロホン装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第２の変形例に係るズームマイクロホン装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置のより一般的な構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、推定部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態に係るズームマイクロホン装置のより一般的な構成を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係るズームマイクロホン装置のより一般的な構成を示すブロック図である。
【図２１】第１の従来例に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】第２の従来例に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 収音部
１２ ズーム制御部
１３ 指向性制御部
１４ 雑音抑圧部
１５ 音量制御部
１６ａ、１６ｂ マイクロホンユニット
１７ 加算器
１８ 増幅器
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 増幅器
２０ａ、２０ｂ 加算器
２１ａ、２１ｂ 雑音抑圧ユニット
２２ ＦＦＴ
２３ パワスペクトル変換部
２４ ノイズスペクトル学習部
２５ 抑圧量推定部
２６ ウィーナーフィルタ推定部
２７ フィルタ係数導出部
２８ フィルタリング演算部
２９ 周波数特性補正部
３０ 収音部
３１ 指向性制御部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ マイクロホンユニット
３３ａ、３３ｂ 加算器
３４ 加算器
３５ 遅延器
３６ 遅延器
３７ 加算器
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ エコライザ
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ 増幅器
４０ａ、４０ｂ 加算器
４１ 収音部
４２ 指向性制御部
４３ 雑音抑圧部
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ マイクロホンユニット
４５ｃ、４５ｄ 遅延器
４６ｃ、４６ｄ 加算器
４７ｃ、４７ｄ 遅延器
４８ａ、４８ｂ 加算器
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ エコライザ
５０ 加算器
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 増幅器
５２ 増幅器
５３ａ、５３ｂ 加算器
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ 雑音抑圧ユニット
５５ 収音部
５６ 指向性制御部
５７ 雑音抑圧部
５８ａ、５８ｂ、５８ｎ 雑音抑圧ユニット
５９ 雑音抑圧部
６０ 推定部
６１ａ、６１ｂ 抑圧部
６２ 平均化部
６３ 雑音抑圧部
６４ 推定部
６５ａ、６５ｂ、６５ｎ 抑圧部
６６ 指向性制御部
６７ 雑音抑圧ユニット
６８ 混合部
６９ 指向性制御部
７０ 混合部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームマイクロホン装置に関し、より特定的には、ズーム位置に応じて目的音を効果的に強調し収音するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラや動画撮影が可能なデジタルカメラなどにおいて、レンズのズームアップ動作に連動して目的音をズームアップして高いＳＮＲで収音することのできるズームマイクロホン装置が利用されている。ズーム収音を実現するための方式としては、簡単な周波数補正を行う方式やデジタル信号処理によりマイクロホンの指向特性を変化させる方式が採用されている。以下、これらの方式を採用した従来のズームマイクロホン装置について、それぞれ図面を参照して簡単に説明する。
【０００３】
図２１に、第１の従来例として、簡単な周波数補正によりズーム収音を実現しているズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部９００と、ズーム制御部９０１と、ハイパスフィルタ９０２とを備える。収音部９００は、音波を音声信号に変換する。ズーム制御部９０１は、ズーム位置を決定するためのズーム位置信号を出力する。ハイパスフィルタ９０２は、ズーム位置信号に応じた周波数特性により、収音部９００からの音声信号の高域を強調する。具体的には、ズーム位置が望遠側になるほど音声信号の高域部分を強調する。
【０００４】
収音部９００に入力される音波には目的音と背景雑音とが含まれている。通常、望遠時には目的音はズームマイクロホン装置から離れたところより発せられる。ところで、周囲雑音は、一般的に低域に偏ったスペクトルを有する。そこで、望遠時に、収音部９００から出力された音声信号の低域部分をハイパスフィルタ９０２によって遮断すれば、音声信号に含まれる背景雑音の割合が相対的に低減する。これにより、望遠時のＳＮＲが向上し、ズーム効果が得られる。
【０００５】
図２２に、第２の従来例として、デジタル信号処理によって指向特性を変化させることによりズーム収音を実現するズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部９０３と、ズーム制御部９０４と、指向性制御部９０５と、音量制御部９０６とを備える。収音部９０３は、マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂを含む。指向性制御部９０５は、加算器９０８と、増幅器９０９、９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃと、加算器９１１ａ、９１１ｂとを含む。
【０００６】
マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂは、ともに正面方向に対して一定の角度をつけて設置される。加算器９０８は、マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂからの音声信号を加算する。増幅器９０９は、この音声信号の振幅を０．５倍する。増幅器９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃは、それぞれ、マイクロホンユニット９０７ａ、９０７ｂ、増幅器９０９からの音声信号の振幅を、ズーム制御部９０４からのズーム位置信号に応じて変化させる。具体的には、広角時には、増幅器９１０ａ、９１０ｂの増幅度を１とし、増幅器９１０ｃの増幅度を０とする。一方、望遠時には、増幅器９１０ａ、９１０ｂの増幅度を０とし、増幅器９１０ｃの増幅度を１とする。加算器９１１ａは、増幅器９１０ａの出力に増幅器９１０ｃの出力を加算してＲチャンネル音声信号を出力する。加算器９１１ｂは、増幅器９１０ｂの出力に増幅器９１０ｃの出力を加算してＬチャンネル音声信号を出力する。
【０００７】
収音部９０３に入力される音波には、目的音と背景雑音とが含まれている。通常、望遠時には目的音はズームマイクロホン装置の正面方向から発せられ、一方、背景雑音はさまざまな方向から発せられる。そこで、望遠時に、ＲチャンネルおよびＬチャンネルの指向性を正面方向に変化させれば、各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音の割合が相対的に低減する。これにより、望遠時のＳＮＲが向上し、ズーム効果が得られる。
【０００８】
なお、この第２の従来例に係るズームマイクロホン装置には音量制御部９０６が設けられている。一般に、望遠時は広角時に比べて目的音の発生源が遠方にあるため、ズームマイクロホン装置に到来する目的音の音量は比較的小さい。そこで、望遠時に音量制御部９０６によって各チャンネル音声信号の音量を上げてやることにより、より高いズーム効果が得られる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示した第１の従来例では、望遠時に周囲雑音の低域部分のみならず目的音の低域部分もハイパスフィルタ９０２によって遮断されてしまうため、ズーム位置が変化するたびに目的音の音質、すなわち周波数特性が変化してしまうという問題がある。
【００１０】
また、図２２に示した第２の従来例では、望遠時に正面方向から到来する音波であれば目的音のみならず定常的な背景雑音も収音してしまうため、ＳＮＲを向上させる効果が不十分であるという問題がある。
【００１１】
また、音量制御によって望遠時の音量を増大させる場合には、目的音のみならず背景雑音も増大されるため、ＳＮＲの向上の効果は得られず、目的音を十分に強調することができないという問題がある。
【００１２】
それゆえに、本発明の目的は、望遠時に、目的音の音質を変化させることなく背景雑音を抑圧し、目的音を十分に強調して収音することのできるズームマイクロホン装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、ズーム位置に応じて目的音を効果的に収音するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置であって、
音波を音声信号に変換する収音手段と、
ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力するズーム制御手段と、
ズーム位置信号に基づいてズームマイクロホン装置自体の指向特性を変化させる指向性制御手段と、
収音手段によって変換された音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて、ズーム位置信号に応じて抑圧量を調整しつつ、背景雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを備え、
望遠時に、指向性制御手段は目的音を強調するように指向特性を変化させるとともに、音声信号に含まれる背景雑音は最終的に広角時よりも大きな度合で抑圧されることを特徴とする。
【００１４】
上記のように、第１の発明によれば、望遠時に目的音の到来方向からの音波を主に収音することにより、目的音と一緒に収音される不要音を低減し、さらに望遠時に収音した音波に含まれる、目的音と同一方向から到来する背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧することにより、ズーム位置が広角から望遠に変化したときに、目的音を効果的に強調して収音することができる。なお「音声」とは、人の声のみをさすものではなく、いわゆる音全般をさす。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、望遠時に音声信号のパワレベルを広角時よりも大きくする音量制御手段をさらに備える。
【００１６】
上記のように、第２の発明によれば、望遠時に収音される音声信号の音量を広角時よりも大きくすることにより、あたかも目的音の音源の近くで収音しているかのように目的音を効果的に強調して収音することができる。また、望遠時の雑音抑圧の度合を広角時よりも大きくすることにより、望遠時に音量を大きくしたときに背景雑音の音量が一緒に増大してしまうという問題を防止することができる。これにより、一層効果的に目的音を強調して収音することができる。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明において、指向性制御手段は、収音手段によって変換された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号を生成し、
雑音抑圧手段は、複数の雑音抑圧ユニットを含み、
複数の雑音抑圧ユニットは、ズーム位置信号に基づいて、望遠時に、複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音を広角時よりも大きな度合でそれぞれ抑圧することを特徴とする。
【００１８】
上記のように、第３の発明によれば、各チャンネル音声信号に対してそれぞれズーム位置に応じた雑音抑圧を行うことにより、望遠時に、各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音を広角時に比べて大きな度合で抑圧することができる。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明において、指向性制御手段は、収音手段によって変換された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号を生成し、
雑音抑圧手段は、
複数のチャンネル音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音を抑圧する複数の抑圧手段とを含む。
【００２０】
上記のように、第４の発明によれば、少なくとも１つの音声信号に基づいて背景雑音量を推定し、推定結果に基づいて各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音を抑圧するので、複数のチャンネル音声信号のそれぞれに対して個別に背景雑音量を求めて背景雑音を抑圧する場合に比べ、装置の構成を簡素化し、処理負荷を低減することができる。
【００２１】
第５の発明は、第４の発明において、推定手段は、複数のチャンネル音声信号を平均化して１つの音声信号を生成する平均化手段を有し、この平均化手段によって生成された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定することを特徴とする。
【００２２】
上記のように、第５の発明によれば、抑圧すべき背景雑音の量がより適切に設定されるため、各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音の量が大きく異なっている場合であっても平均化する効果により推定量を大きく誤ることなく、各チャンネル音声信号から抑圧すべき背景雑音の量を適切な値に保つことができる。
【００２３】
第６の発明は、ズーム位置に応じて目的音を効果的に強調するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置であって、
音波を音声信号に変換する収音手段と、
ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力するズーム制御手段と、
ズーム位置信号に基づいてズームマイクロホン装置自体の指向特性を変化させる指向性制御手段と、
収音手段によって変換された音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて、背景雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを備え、
指向性制御手段は、目的音の到来方向からの音波を強調する目的音信号と他の音声信号とをズーム位置信号に応じた比率で混合する混合手段を含み、
雑音抑圧手段は、目的音信号のみに適用され、この目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧することを特徴とする。
【００２４】
上記のように、第６の発明によれば、目的音信号に対して一定の度合で雑音抑圧を行うだけで、結果的に、望遠時に、広角時に比べて大きな度合で音声信号の背景雑音を抑圧することができる。よって、音声信号のそれぞれに対してズーム位置信号に応じて雑音抑圧の度合を制御する必要がなく、装置の構成を簡素化することができる。
【００２５】
第７の発明は、第１の発明または第６の発明において、雑音抑圧手段はウィーナーフィルタを含む。
【００２６】
上記のように、第７の発明によれば、一般的なウィーナーフィルタを用いることにより、雑音抑圧手段を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施形態について図面を参照しながら説明する。これら種々の実施形態では、ズーム位置に応じてマイクロホン装置の指向特性の制御および背景雑音の抑圧処理がなされる。具体的には、望遠時に、目的音だけを収音するように指向特性を変化させるとともに、背景雑音の抑圧度合を広角時よりも大きくする。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示す。図１において、ズームマイクロホン装置は、収音部１１と、ズーム制御部１２と、指向性制御部１３と、雑音抑圧部１４と、音量制御部１５とを備える。収音部１１は、マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂを含む。指向性制御部１３は、加算器１７と、増幅器１８、１９ａ、１９ｂ、１９ｃと、加算器２０ａ、２０ｂとを含む。雑音抑圧部１４は、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂを含む。以下、第１の実施形態の動作について説明する。
【００２９】
マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂは、単一指向性であり、音波を電気信号に変換して音声信号として出力する。ただし「音声」とは、人の声のみを差すものではなく、いわゆる音全般を差すものとする。マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂの向きは、それぞれ左右方向に開いており、これにより、臨場感のある収音が可能となる。マイクロホンユニット１６ａから出力された音声信号は、加算器１７および増幅器１９ａに供給される。一方、マイクロホンユニット１６ｂから出力された音声信号は、加算器１７および増幅器１９ｂに供給される。加算器１７は、マイクロホンユニット１６ａ、１６ｂからそれぞれ出力された音声信号を加算する。これにより、主に正面方向から到来する音波が強調された音声信号が生成される。加算器１７によって生成された音声信号は、増幅器１８に供給される。増幅器１８は、この音声信号の振幅を０．５倍する。これは、加算器１７によって生成された音声信号の振幅が、増幅器１９ａまたは増幅器１９ｂに供給される音声信号の振幅に対して大きくなりすぎるのを防ぐためである。増幅器１８から出力された音声信号は、増幅器１９ｃに供給される。
【００３０】
ズーム制御部１２は、ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力する。増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に基づいて、それぞれ、マイクロホンユニット１６ａ、マイクロホンユニット１６ｂ、増幅器１８から出力された音声信号の振幅を調整する。具体的には、広角時には、増幅器１９ａ、１９ｂの増幅度がともに１となり、増幅器１９ｃの増幅度が０となる。一方、望遠時には、増幅器１９ａ、１９ｂの増幅度がともに０となり、増幅器１９ｃの増幅度が１となる。また、広角と望遠の間の区間では、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの増幅度がズーム位置に応じて０〜１の間で変化する。
【００３１】
加算器２０ａは、増幅器１９ａ、１９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｒチャンネル音声信号として出力する。加算器２０ｂは、増幅器１９ｂ、１９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｌチャンネル音声信号として出力する。増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの増幅度は、ズーム位置に応じて上述のようにそれぞれ調整されるので、これらＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、広角時には、それぞれマイクロホンユニット１６ａ、１６ｂから出力される音声信号と同一となり、一方、望遠時には、いずれも増幅器１８から出力される音声信号と同一となる。広角と望遠の間の区間では、各音声信号がズーム位置に応じた比率で混合される。したがって、ＲチャンネルおよびＬチャンネルの指向特性は、広角時には、それぞれマイクロホンユニット１６ａ、１６ｂの指向特性と同一であるが、ズーム位置が望遠側に変化するにしたがって各チャンネルの指向性は徐々に正面方向に変化し、最終的にはいずれのチャンネルの指向性も正面方向となる。
【００３２】
加算器２０ａ、２０ｂから出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂにそれぞれ供給される。雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂは、それぞれ、ズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に応じた度合でＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号に含まれる背景雑音を抑圧する。具体的には、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂは、図２に示すように、望遠時に、各チャンネル音声信号に含まれている背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧する。図３に、雑音抑圧ユニット２１ａの一構成例を示す。図３に示す構成は、雑音抑圧ユニット２１ａにウィーナーフィルタを用いた例である。以下、図３を参照して、雑音抑圧ユニット２１ａの構成および動作について説明する。なお、雑音抑圧ユニット２１ｂについては雑音抑圧ユニット２１ａと同様の構成であるため説明を省略する。
【００３３】
雑音抑圧ユニット２１ａは、ＦＦＴ２２と、パワスペクトル変換部２３と、ノイズスペクトル学習部２４と、抑圧量推定部２５と、ウィーナーフィルタ推定部２６と、フィルタ係数導出部２７と、フィルタリング演算部２８とを含む。指向性制御部１３から出力されたＲチャンネル音声信号はＦＦＴ２２およびフィルタリング演算部２８に供給される。ＦＦＴ２２は音声波形を周波数分析する。パワスペクトル変換部２３は、ＦＦＴ２２によって周波数分析された後のデータのパワスペクトルを算出する。パワスペクトル変換部２３から出力されたパワスペクトルはノイズスペクトル学習部２４およびウィーナーフィルタ推定部２６に供給される。ノイズスペクトル学習部２４は、パワスペクトル変換部２３から出力されたパワスペクトルのノイズ区間を検出してノイズスペクトルを学習する。抑圧量推定部２５は、ノイズスペクトル学習部２４から出力されるノイズスペクトルに基づいて、抑圧すべきノイズスペクトル量を決定する。ウィーナーフィルタ推定部２６は、パワスペクトル変換部２３および抑圧量推定部２５からの出力に基づいて雑音抑圧前のパワスペクトルと雑音抑圧後のパワスペクトルの比を算出する。フィルタ係数導出部２７は、上記の比つまり伝達関数を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して時間軸上の波形に戻し、インパルス応答化する。フィルタリング演算部２８は、フィルタ係数導出部２７によって得られたインパルス応答に基づいてＲチャンネル音声信号の音声波形をフィルタリングする。このような雑音抑圧ユニット２１ａにおいて、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に応じて背景雑音の抑圧度合を変化させる方法としては種々の方法が考えられる。以下に代表的な方法について説明する。
【００３４】
１つ目の例として、図４に示すようにズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に基づいて抑圧量推定部２５を制御する方法が考えられる。具体的にはズーム位置信号に応じて下記の数式の変数αを制御する。
【数１】
【００３５】
２つ目の例として、図５に示すようにズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に基づいてウィーナーフィルタ推定部２６を制御する方法が考えられる。図６は、ウィーナーフィルタ推定部２６の構成の一例を示すブロック図である。図６において変数βはフロアリング変数と呼ばれるものであり、雑音信号の引き過ぎを抑える役目を果たす。このフロアリング変数βをズーム位置信号に応じて制御する。この場合、例えば広角時にはβ＝１として雑音抑圧をしないか若しくはβ＝０．９などとして雑音抑圧の度合を小さくし、望遠時にはβ＝０．２などとして雑音抑圧の度合を大きくする。
【００３６】
３つ目の例として、図７に示すようにズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に基づいてフィルタ係数導出部２７を制御する方法が考えられる。具体的には図８に示すような、時変フィルタのフィルタ係数の変化率を表す変数γをズーム位置信号に応じて制御する。この場合、例えば広角時にはγ＝０としてフィルタ係数を固定にするか若しくはγ＝０．１などとしてフィルタ係数の変化率を小さくし、望遠時にはγ＝０．８などとしてフィルタ係数の変化率を大きくする。
【００３７】
ズーム位置信号に応じて図２に示すように背景雑音の抑圧度合を変化させることができさえすれば、雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂはどのようなものでも構わない。例えば上述したウィーナーフィルタによる雑音抑圧法の代わりにスペクトルサブトラクション法やフィルタバンクによる周波数サブバンドの雑音抑圧法を用いても構わない。
【００３８】
雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂからそれぞれ出力されたＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は音量制御部１５に供給される。音量制御部１５は、これら２つのチャンネル音声信号のパワレベルを、ズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に応じて変化させる。具体的には、望遠時の各チャンネルの音量が広角時よりも大きくなるように各チャンネル音声信号のパワレベルを変化させる。一般に望遠時は目的音が遠方から到来するため、収音部１１によって収音される目的音の音量は広角時に比べて小さい。そこで音量制御部１５によって望遠時の音量を広角時よりも大きくする。これにより望遠時に目的音が強調され、ユーザは音声ズームの効果を実感することができる。なお本発明において音量制御部１５は必須の構成ではないが、ズーム効果向上の点から音量制御部１５を備えるのが好ましい。
【００３９】
なお図９に示すように、雑音抑圧部１４の後段等に周波数特性補正部２９を備える構成も考えられる。なお図９において図１と同一の構成には同一の参照符号を付す。指向性制御部１３における信号処理の過程で収音部１１からの音声信号の周波数特性が変化してしまうという問題が生じることが知られている。この周波数特性の変化を補正するために設けられるのが周波数特性補正部２９である。なお本実施形態では指向性制御部１３の信号処理動作はズーム位置信号に依存するため、周波数特性の変化もズーム位置信号に依存する。よって音声信号の周波数特性を常に正常な状態に保つために周波数特性補正部２９は、ズーム位置信号に応じて常に最適な補正を行う。なお本発明において周波数特性補正部２９は必須の構成ではないが、音質変化防止の点から周波数特性補正部２９を備えるのが好ましい。
【００４０】
以上のように、第１の実施形態によれば、ズーム位置が広角から望遠に変化したときに、遠方の目的音を強調して収音するように指向特性を変化させると同時に収音した音波に含まれる背景雑音の抑圧度合を増大させる。これにより、ズーム位置が広角から望遠に変化したときにも、目的音の音質が不自然に変化することなく背景雑音を抑圧して目的音を強調して収音することができる。また、このズーム位置の変化に合わせて音声信号の音量を増加させることにより、あたかも目的音の音源の近くで収音しているかのように目的音を効果的に強調して収音することができる。またその際、音量の増大に伴って雑音抑圧の度合も増大するため、音量の増大に伴って背景雑音も増大してしまうという問題も生じない。
【００４１】
なお本実施形態では、望遠時に正面方向から到来する音波を強調して収音するように指向特性を変化させるとしたが、収音すべき方向は正面方向に限らない。なぜなら望遠時に「正面方向からから到来する音声」を強調して収音することは本質ではなく、望遠時に「目的音」を強調して収音することが本質だからである。つまり目的音が到来する方向は必ずしも正面方向とは限らないので、ズームマイクロホン装置の利用形態によっては正面方向以外の方向から到来する目的音を強調して収音するように指向特性を変化させることもあり得る。さらには目的音の到来方向が刻々と変化し、これを追いかけるように動的に指向特性を変化させることもあり得る。
【００４２】
第１の実施形態において、収音部１１および指向性制御部１３の構成は単なる一例であり、種々の変形例が考えられる。例えば収音部に含まれるマイクロホンユニットの個数は２個に限らない。また指向性制御部から出力されるチャンネル音声信号の数も２つに限らない。以下、この変形例について説明する。
【００４３】
第１の変形例として、図１に示す第１の実施形態の収音部１１および指向性制御部１３を、図１０に示す収音部３０および指向性制御部３１で置き換えたズームマイクロホン装置について説明する。
【００４４】
図１０において、収音部３０は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂ、３２ｃを含む。指向性制御部３１は、加算器３３ａ、３３ｂ、３４と、遅延器３５、３６と、加算器３７と、エコライザ３８ａ、３８ｂ、３８ｃと、増幅器３９ａ、３９ｂ、３９ｃと、加算器４０ａ、４０ｂとを含む。
【００４５】
マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂ、３３ｃはいずれも無指向性である。マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂ、３３ｃは音波を音声信号に変換して指向性制御部３１へ供給する。遅延器３５は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｃ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット３２ｃからの音声信号を遅延する。加算器３３ａは、マイクロホンユニット３２ａから出力される音声信号から遅延器３５から出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット３２ｃからマイクロホンユニット３２ａの方向への指向性を構成する。同様に加算器３３ｂは、マイクロホンユニット３２ｂから出力される音声信号から遅延器３５から出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット３２ｃからマイクロホンユニット３２ｂの方向への指向性を構成する。加算器３４は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂからの音声信号を加算する。遅延器３６は、マイクロホンユニット３２ａ、３２ｂの中間地点とマイクロホンユニット３２ｃとの間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット３２ｃからの音声信号を遅延する。加算器３７は、加算器３４から出力される音声信号から遅延器３６から出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット３２ｃからマイクロホンユニット３２ａ、３２ｂの中間地点の方向への指向性を構成する。エコライザ３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、それぞれ加算器３３ａ、３３ｂ、３７から出力される音声信号に対して、音声信号の加減算を行ったときに生じる振幅周波数特性の歪み・音質の変化を補正する。
【００４６】
増幅器３９ａ、３９ｂ、３９ｃは、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に基づいて、それぞれ、エコライザ３８ａ、３８ｂ、３８ｃから出力された音声信号の振幅を調整する。具体的には、広角時には、増幅器３９ａ、３９ｂの増幅度がともに１となり、増幅器３９ｃの増幅度が０となる。一方、望遠時には、増幅器３９ａ、３９ｂの増幅度がともに０となり、増幅器３９ｃの増幅度が１となる。また、広角と望遠の間の区間では、増幅器３９ａ、３９ｂ、３９ｃの増幅度がズーム位置に応じて０〜１の間で変化する。加算器４０ａは、増幅器３９ａ、３９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｒチャンネル音声信号として出力する。加算器４０ｂは、増幅器３９ｂ、３９ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｌチャンネル音声信号として出力する。ＬチャンネルおよびＲチャンネルの指向性はズーム位置が望遠側に変化するにしたがって徐々に正面方向に変化し、最終的にはいずれのチャンネルの指向性も正面方向となる。なお、図１に示すように２つのマイクロホンユニットを用いる場合には望遠時に図１１に示すような指向特性が得られ、一方、本変形例のように３つのマイクロホンユニットを用いる場合には望遠時に図１２に示すような指向特性が得られる。つまり本変形例では、図１に示す第１の実施形態に比べて正面方向に対して指向性をより鋭くすることができる。これにより本変形例では、望遠時において正面方向から到来する音波をより強調して収音することができる。このように収音部および指向性制御部の構成によってズーム収音の性能が異なるが、これらの構成については、コスト等の他の条件も鑑みて、設計者が最適に選択すべきである。
【００４７】
この後、加算器４０ａ、４０ｂから出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、それぞれ雑音抑圧ユニット２１ａ、２１ｂにおいてズーム位置信号に応じた度合で雑音抑圧される。
【００４８】
次に第２の変形例として、図１に示す第１の実施形態の収音部１１、指向性制御部１３および雑音抑圧部１４を、それぞれ図１３に示す収音部４１、指向性制御部４２および図１４に示す雑音抑圧部４３で置き換えたズームマイクロホン装置について説明する。
【００４９】
図１３において、収音部４１は、マイクロホンユニット４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄを含む。指向性制御部４２は、遅延器４５ｃ、４５ｄと、加算器４６ｄ、４６ｄと、遅延器４７ｃ、４７ｄと、加算器４８ａ、４８ｂと、エコライザ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄと、加算器５０と、増幅器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと、増幅器５２と、加算器５３ａ、５３ｂとを含み、図１４において、雑音抑圧部４３は、雑音抑圧ユニット５４ａ、５４ｂ、５４ｅとを含む。
【００５０】
マイクロホンユニット４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄはいずれも無指向性である。マイクロホンユニット４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは音波を音声信号に変換して指向性制御部４２へ供給する。遅延器４５ｃは、マイクロホンユニット４４ａ、４４ｃ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｃからの音声信号を遅延し、加算器４６ｃは、マイクロホンユニット４４ａから出力される音声信号から遅延器４５ｃから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｃからマイクロホンユニット４４ａの方向への指向性を構成する。遅延器４５ｄは、マイクロホンユニット４４ｂ、４４ｄ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｄからの音声信号を遅延し、加算器４６ｄは、マイクロホンユニット４４ｂから出力される音声信号から遅延器４５ｄから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｄからマイクロホンユニット４４ｂの方向への指向性を構成する。遅延器４７ｃは、マイクロホンユニット４４ｂ、４４ｃ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｃからの音声信号を遅延し、加算器４８ｄは、マイクロホンユニット４４ｂから出力される音声信号から遅延器４７ｃから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｃからマイクロホンユニット４４ｂの方向への指向性を構成する。遅延器４７ｄは、マイクロホンユニット４４ａ、４４ｄ間を音波が伝わる時間分だけマイクロホンユニット４４ｄからの音声信号を遅延し、加算器４８ａは、マイクロホンユニット４４ａから出力される音声信号から遅延器４７ｄから出力される音声信号を減算して、マイクロホンユニット４４ｄからマイクロホンユニット４４ａの方向への指向性を構成する。エコライザ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄは、それぞれ加算器４８ａ、４８ｂ、４６ｃ、４６ｄから出力される音声信号に対して、音声信号の加減算を行ったときに生じる振幅周波数特性の歪み・音質の変化を補正する。
【００５１】
加算器５０は、エコライザ４９ｃ、４９ｄから出力される音声信号を加算する。増幅器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、それぞれエコライザ４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄから出力される音声信号の振幅をズーム制御部１２から出力されるズーム位置信号に応じて調整する。具体的には、広角時には、増幅器５１ａ、５１ｂの増幅度がともに１となり、増幅器５１ｃ、５１ｄの増幅度がともに０となる。一方、望遠時には、増幅器５１ａ、５１ｂの増幅度がともに０となり、増幅器５１ｃ、５１ｄの増幅度がともに１となる。また、広角と望遠の間の区間では、増幅器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの増幅度がズーム位置に応じて０〜１の間で変化する。増幅器５２は加算器５０から出力される音声信号の振幅を０．５倍し、Ｃチャンネル音声信号として出力する。加算器５３ａは、増幅器５１ａ、５１ｃからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｒチャンネル音声信号として出力する。加算器５３ｂは、増幅器５１ｂ、５１ｄからそれぞれ出力された音声信号を加算し、Ｌチャンネル音声信号として出力する。ＬチャンネルおよびＲチャンネルの指向性はズーム位置が望遠側に変化するにしたがって徐々に正面方向に変化し、最終的にはいずれのチャンネルの指向性も正面方向となる。
【００５２】
この後、加算器５３ａ、５３ｂおよび増幅器５２から出力されるＲチャンネル音声信号、Ｌチャンネル音声信号、Ｃチャンネル音声信号は、それぞれ図１４に示す雑音抑圧ユニット５４ａ、５４ｂ、５４ｅにおいてズーム位置信号に応じた度合で雑音抑圧される。
【００５３】
このように、第１の実施形態では、収音部に含まれるマイクロホンユニットの個数は２個に限らず、指向性制御部から出力されるチャンネル音声信号の数も２つに限らない。図１５に、第１の実施形態に係るより一般的な構成を示す。図１５に示すズームマイクロホン装置は、音波を音声信号に変換してＭ個の音声信号を出力する収音部５５と、ズーム位置信号を出力するズーム制御部１２と、ズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させてＮ個のチャンネル音声信号を出力する指向性制御部５６と、Ｎ個のチャンネル音声信号のそれぞれに対して設けられたＮ個の雑音抑圧ユニット５８ａ、５８ｂ、・・・、５８ｎを含む雑音抑圧部５７とを備える。第１の実施形態の特徴は、各チャンネル音声信号に対してズーム位置に応じた雑音抑圧を行うことであり、図１５に示すように、収音部５５から出力される音声信号の数Ｍや、指向性制御部５６から出力されるチャンネル音声信号の数Ｎは任意である。
【００５４】
また、本実施形態では、指向性制御部５６から出力される各チャンネル音声信号に対してそれぞれ雑音抑圧ユニットを設けるとしたが、雑音抑圧ユニットを設ける場所はこれに限らない。例えば、収音部から出力される音声信号に対して設けてもよいし、さらには指向性制御部の内部の各構成間でやりとりされる音声信号に対して設けてもよい。また、本実施形態では、各雑音抑圧ユニットは１チャンネルに対応した雑音抑圧ユニットであるとしたが、これに限らず、複数のチャンネルに対応した雑音抑圧ユニットを用いてもよい。
【００５５】
以上のように、第１の実施形態によれば、望遠時に目的音の到来方向からの音波を収音するように指向特性を変化させ、さらに収音した音波に含まれる背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧することで、ズーム位置が広角から望遠に変化したときに、音質が変化することなく、目的音を強調して収音することができる。また、特に望遠時に音量を上げてやることにより、あたかも目的音のそばで収音しているかのように目的音を収音することができる。しかも、望遠時には背景雑音を広角時よりも大きな度合で抑圧するので、ズームアップに伴う背景雑音の音量の増加を防止することができる。
【００５６】
（第２の実施形態）
上述のように第１の実施形態では各音声チャンネルに対してそれぞれ個々に雑音抑圧を行うが、これから説明する第２の実施形態では、第１の実施形態において音声チャンネル毎に設けられた雑音抑圧ユニットの一部の構成を各チャンネルで共有することにより、構成および処理の簡素化を図っている。以下、この第２の実施形態について説明する。
【００５７】
図１６に、本発明の第２の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部１１と、ズーム制御部１２と、指向性制御部１３と、雑音抑圧部５９とを備える。雑音抑圧部５９は、推定部６０と、抑圧部６１ａ、６１ｂとを含む。なお、図１６において、図１に示す構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
指向性制御部１３は、ズーム制御部１２からのズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させ、Ｒチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号を出力する。指向性制御部１３から出力されたＲチャンネル音声信号は推定部６０および抑圧部６１ａに供給され、同じく指向性制御部１３から出力されたＬチャンネル音声信号は推定部６０および抑圧部６１ｂに供給される。
【００５９】
図１７に、推定部６０の構成例を示す。推定部６０は、平均化部６２と、ＦＦＴ２２と、パワスペクトル変換部２３と、ノイズスペクトル学習部２４と、抑圧量推定部２５と、ウィーナーフィルタ推定部２６と、フィルタ係数導出部２７とを有する。なお図１７において図４と同一の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。平均化部６２は、指向性制御部１３から出力されたＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号を平均化して１つの音声信号を生成する。この後、推定部６０の各構成部において、この音声信号に基づく処理が実行され、最終的にフィルタ係数導出部２７において、ズーム位置信号に応じた度合で背景雑音を抑圧するためのインパルス応答が得られる。
【００６０】
図１６において抑圧部６１ａ、６１ｂは、一例として図４に示すフィルタリング演算部２８と同一の構成を有し、前述のフィルタ係数導出部２７において得られたインパルス応答に基づいてＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号に含まれる背景雑音をそれぞれ抑圧する。
【００６１】
以上のように、第２の実施形態によれば、チャンネル音声信号毎に個々に雑音抑圧を行うのではなく、複数のチャンネル音声信号を平均した１つのチャンネル音声信号に基づいてそれぞれのチャンネル音声信号に対する雑音の抑圧量を決定するので、装置の構成を簡素化できるとともに、雑音抑圧にかかる処理負荷を低減することができる。
【００６２】
なお本実施形態では、推定部６０は、Ｒチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号の２つのチャンネル音声信号を平均化した音声信号に基づいて雑音の抑圧量を決定するとしたが、これに限らない。例えば、これら２つのチャンネル音声信号を適当な比で混合した音声信号に基づいて雑音の抑圧量を決定してもよいし、２つのチャンネル音声信号のうちのいずれか一方のみに基づいて雑音の抑圧量を決定してもよい。ただし、Ｒチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号からそれぞれ決定される雑音の抑圧量が大きく異なるような場合を考慮すると、各チャンネル音声信号を平均化した音声信号に基づいて雑音を抑圧する方がより最適に雑音を抑圧できるので好ましい。
【００６３】
また本実施形態では、第１の実施形態において音声チャンネル毎に設けられた雑音抑圧ユニットの一部の構成を各チャンネルで共有することにより、構成および処理の簡素化を図っているが、いずれの構成を共有するかによって推定部６０および抑圧部６１ａ、６２ａの構成が変わる。例えば、図１７におけるフィルタ係数導出部２７を抑圧部６１ａ、６１ｂがそれぞれ有していてもよい。また本実施形態では、ズーム制御部１２からのズーム位置信号は抑圧量推定部２５の制御に利用されるが、これに限らない。つまり、ズーム位置信号に基づいて、望遠時における雑音抑圧の度合が広角時に比べて大きくなるように制御されさえすればよい。よって、推定部および抑圧部の構成によっては、ズーム制御部１２からのズーム位置信号が各抑圧部にそれぞれ供給される構成もあり得る。
【００６４】
また第１の実施形態と同様に、ズーム位置信号に応じて図２に示すように背景雑音の抑圧度合を変化させることができさえすれば、推定部６０および抑圧部６１ａ、６１ｂはどのようなものでも構わない。例えば上述したウィーナーフィルタによる雑音抑圧法の代わりにスペクトルサブトラクション法やフィルタバンクによる周波数サブバンドの雑音抑圧法を用いても構わない。
【００６５】
また第１の実施形態と同様に、収音部１１および指向性制御部１３の構成については種々の変形例が考えれる。図１８に、第２の実施形態に係るより一般的な構成を示す。図１８に示すズームマイクロホン装置は、音波を音声信号に変換してＭ個の音声信号を出力する収音部５５と、ズーム位置信号を出力するズーム制御部１２と、ズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させてＮ個のチャンネル音声信号を出力する指向性制御部５６と、Ｎ個のチャンネル音声信号のうちの少なくとも１つのチャンネル音声信号に基づいて雑音のスペクトルを推定する推定部６４と、推定部６４の出力に基づいて各チャンネル音声信号に含まれる背景雑音をそれぞれ抑圧するＮ個の抑圧部とを備える。第２の実施形態の特徴は、雑音抑圧ユニットの一部の構成を各チャンネルで共有することであり、図１８に示すように、収音部５５から出力される音声信号の数Ｍや、指向性制御部５６から出力されるチャンネル音声信号の数Ｎは任意である。
【００６６】
（第３の実施形態）
上述のように第１および第２の実施形態では、雑音抑圧ユニットや推定部や抑圧部によって、ズーム位置信号に応じた度合でチャンネル音声信号の背景雑音を抑圧するが、これから説明する第３の実施形態では、後述する目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧し、この背景雑音を抑圧した後の目的音信号と他の音声信号とをズーム位置信号に応じて混合することにより、結果的にズーム位置信号に応じた度合でチャンネル音声信号の背景雑音を抑圧する。第３の実施形態は、これにより構成および処理のさらなる簡素化を図っている。以下、この第３の実施形態について説明する。
【００６７】
図１９に、本発明の第３の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示す。ズームマイクロホン装置は、収音部１１と、ズーム制御部１２と、指向性制御部６６とを備える。指向性制御部６６は、加算器１７と、増幅器１８と、雑音抑圧ユニット６７と、混合部６８とを含む。混合部６８は、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃと、加算器２０ａ、２０ｂとを有する。なお、図１９において、図１に示す構成と同一の構成については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
収音部１１は、音波を音声信号に変換して２つの音声信号を出力する。これら２つの音声信号のうちの一方は加算器１７および増幅器１９ａに供給され、他方は加算器１７および増幅器１９ｂに供給される。加算器１７は、収音部１１からの２つの音声信号を加算し、望遠時における目的音の到来方向からの音波を主に含む音声信号（以下、目的音信号と称す）を出力する。増幅器１８は、目的音信号の振幅を０．５倍する。増幅器１８から出力された目的音信号は、雑音抑圧ユニット６７に供給される。雑音抑圧ユニット６７は、目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧する。収音部１１からの２つの音声信号および雑音抑圧ユニット６７から出力される目的音信号は、ともに混合部６８に供給される。混合部６８は、これら３つの信号をズーム制御部１２からのズーム位置信号に応じた比率で混合してＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号を生成して出力する。
【００６９】
以上の動作により結果的にズーム位置信号に応じた度合でチャンネル音声信号の背景雑音が抑圧されることについて説明する。広角時には、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各増幅度は例えばそれぞれ１、１、０である。つまり広角時に指向性制御部６６から出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、それぞれ収音部１１から出力される２つの音声信号であって、これら２つの音声信号に対しては雑音抑圧が行われていない。一方、望遠時には、増幅器１９ａ、１９ｂ、１９ｃの各増幅度は例えばそれぞれ０、０、１である。つまり望遠時に指向性制御部６６から出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、いずれも雑音抑圧ユニット６７から出力される目的音信号であって、この目的音信号に対しては雑音抑圧ユニット６７により一定の度合で雑音抑圧がなされている。また、ズーム位置が広角と望遠の間のときは、指向性制御部６６から出力されるＲチャンネル音声信号およびＬチャンネル音声信号は、収音部１１から出力される２つの音声信号と雑音抑圧ユニット６７から出力される目的音信号とをそれぞれ所定の比率で混合したものである。したがって、指向性制御部６６から出力される２つのチャンネル音声信号におけるズーム位置と雑音抑圧度合との関係は、結果的に図２に示す関係となる。
【００７０】
以上のように、第３の実施形態によれば、雑音抑圧ユニット６７を複数設けることなくかつ雑音抑圧ユニット６７における雑音抑圧度合をズーム位置信号によって直接に制御することなしに、望遠時における背景雑音の抑圧度合を広角時に比べて大きくすることができる。したがって装置の構成をより簡素化できるとともに、雑音抑圧にかかる処理負荷をより低減することができる。
【００７１】
なお雑音抑圧ユニット６７として、例えば上述したウィーナーフィルタによる雑音抑圧法やスペクトルサブトラクション法やフィルタバンクによる周波数サブバンドの雑音抑圧法を用いることができる。
【００７２】
なお第１の実施形態と同様に、収音部１１および指向性制御部６６の構成については種々の変形例が考えれる。図２０に、第３の実施形態に係るより一般的な構成を示す。図２０に示すズームマイクロホン装置は、音波を音声信号に変換してＭ個の音声信号を出力する収音部５５と、ズーム位置信号を出力するズーム制御部１２と、ズーム位置信号に応じてズームマイクロホン装置の指向特性を変化させてＮ個のチャンネル音声信号を出力する指向性制御部６９とを備える。指向性制御部６９は、目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧する雑音抑圧ユニット６７と、ズーム位置信号に応じた比率で目的音信号と他の（Ｌ−１）個の音声信号とを混合して各チャンネル音声信号を出力する混合部７０とを含む。第３の実施形態の特徴は、望遠時における目的音の到来方向からの音波を主に含む目的音信号の背景雑音を一定の度合で抑圧し、この目的音信号を、ズーム位置信号に応じた比率で他の音声信号と混合することであり、図２０に示すように、収音部５５から出力される音声信号の数Ｍや、混合部７０において混合される音声信号の数Ｌや、指向性制御部５６から出力されるチャンネル音声信号の数Ｎは任意である。なお、図２０に示す指向性制御部６９において、混合部７０に供給される目的音信号を含むＬ個の音声信号は、収音部５５から出力された音声信号自体を含んでもよいし、収音部５５から出力された音声信号に基づいて合成された音声信号を含んでもよい。
【００７３】
なお第２の実施形態または第３の実施形態において、図１に示す音量制御部１５および／または図９に示す周波数特性補正部２９をさらに設けることにより、望遠時に目的音をより強調することができ、また音声信号の減算処理に起因する音声信号の周波数特性の変化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、雑音抑圧ユニットの動作について説明するための図である。
【図３】図３は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、ウィーナーフィルタ推定部の動作について説明するための図である。
【図７】図７は、雑音抑圧ユニットの一構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、フィルタ係数の変化率を表す変数γについて説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の一変形例の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、第１の変形例に係るズームマイクロホン装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置の望遠時における指向特性を示す図である。
【図１２】図１２は、第１の変形例に係るズームマイクロホン装置の望遠時における指向特性を示す図である。
【図１３】図１３は、第２の変形例に係るズームマイクロホン装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第２の変形例に係るズームマイクロホン装置の構成の一部を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、第１の実施形態に係るズームマイクロホン装置のより一般的な構成を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】図１７は、推定部の構成を示すブロック図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態に係るズームマイクロホン装置のより一般的な構成を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、本発明の第３の実施形態に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係るズームマイクロホン装置のより一般的な構成を示すブロック図である。
【図２１】第１の従来例に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】第２の従来例に係るズームマイクロホン装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ 収音部
１２ ズーム制御部
１３ 指向性制御部
１４ 雑音抑圧部
１５ 音量制御部
１６ａ、１６ｂ マイクロホンユニット
１７ 加算器
１８ 増幅器
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 増幅器
２０ａ、２０ｂ 加算器
２１ａ、２１ｂ 雑音抑圧ユニット
２２ ＦＦＴ
２３ パワスペクトル変換部
２４ ノイズスペクトル学習部
２５ 抑圧量推定部
２６ ウィーナーフィルタ推定部
２７ フィルタ係数導出部
２８ フィルタリング演算部
２９ 周波数特性補正部
３０ 収音部
３１ 指向性制御部
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ マイクロホンユニット
３３ａ、３３ｂ 加算器
３４ 加算器
３５ 遅延器
３６ 遅延器
３７ 加算器
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ エコライザ
３９ａ、３９ｂ、３９ｃ 増幅器
４０ａ、４０ｂ 加算器
４１ 収音部
４２ 指向性制御部
４３ 雑音抑圧部
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ マイクロホンユニット
４５ｃ、４５ｄ 遅延器
４６ｃ、４６ｄ 加算器
４７ｃ、４７ｄ 遅延器
４８ａ、４８ｂ 加算器
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ エコライザ
５０ 加算器
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ 増幅器
５２ 増幅器
５３ａ、５３ｂ 加算器
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ 雑音抑圧ユニット
５５ 収音部
５６ 指向性制御部
５７ 雑音抑圧部
５８ａ、５８ｂ、５８ｎ 雑音抑圧ユニット
５９ 雑音抑圧部
６０ 推定部
６１ａ、６１ｂ 抑圧部
６２ 平均化部
６３ 雑音抑圧部
６４ 推定部
６５ａ、６５ｂ、６５ｎ 抑圧部
６６ 指向性制御部
６７ 雑音抑圧ユニット
６８ 混合部
６９ 指向性制御部
７０ 混合部
Claims (7)
- ズーム位置に応じて目的音を効果的に強調するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置であって、
音波を音声信号に変換する収音手段と、
ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力するズーム制御手段と、
前記ズーム位置信号に基づいてズームマイクロホン装置自体の指向特性を変化させる指向性制御手段と、
前記収音手段によって変換された音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
前記推定手段による前記背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて、前記ズーム位置信号に応じて抑圧量を調整しつつ、前記背景雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを備え、
望遠時に、前記指向性制御手段は前記目的音を強調するように指向特性を変化させるとともに、前記音声信号に含まれる背景雑音は最終的に広角時よりも大きな度合で抑圧されることを特徴とするズームマイクロホン装置。 - 望遠時に前記音声信号のパワレベルを広角時よりも大きくする音量制御手段をさらに備える、請求項１記載のズームマイクロホン装置。
- 前記指向性制御手段は、前記収音手段によって変換された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号を生成し、
前記雑音抑圧手段は、複数の雑音抑圧ユニットを含み、
前記複数の雑音抑圧ユニットは、前記ズーム位置信号に基づいて、望遠時に、前記複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音を広角時よりも大きな度合でそれぞれ抑圧することを特徴とする、請求項１記載のズームマイクロホン装置。 - 前記指向性制御手段は、前記収音手段によって変換された音声信号に基づいて複数のチャンネル音声信号を生成し、
前記雑音抑圧手段は、
前記複数のチャンネル音声信号に基づいて前記複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
前記推定手段による背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて各音声信号に含まれる背景雑音を抑圧する複数の抑圧手段とを含む、請求項１記載のズームマイクロホン装置。 - 前記推定手段は、前記複数のチャンネル音声信号を平均化して１つの音声信号を生成する平均化手段を有し、当該平均化手段によって生成された音声信号に基づいて前記複数のチャンネル音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定することを特徴とする、請求項４記載のズームマイクロホン装置。
- ズーム位置に応じて目的音を効果的に強調するための音声ズーム機能を有するズームマイクロホン装置であって、
音波を音声信号に変換する収音手段と、
ズーム位置に対応するズーム位置信号を出力するズーム制御手段と、
前記ズーム位置信号に基づいてズームマイクロホン装置自体の指向特性を変化させる指向性制御手段と、
前記収音手段によって変換された音声信号に含まれる背景雑音の周波数成分を推定する推定手段と、
前記推定手段による前記背景雑音の周波数成分の推定結果に基づいて、前記背景雑音を抑圧する雑音抑圧手段とを備え、
前記指向性制御手段は、前記収音手段によって変換された音声信号に基づいて目的音の到来方向からの音波を強調する目的音信号と複数のチャンネル信号とを生成し、
前記指向性制御手段は、目的音の到来方向からの音波を強調する目的音信号と他の音声信号とを前記ズーム位置信号に応じた比率で混合する混合手段を含み、
前記雑音抑圧手段は、前記目的音信号のみに適用され、当該目的音信号に含まれる背景雑音を一定の度合で抑圧することを特徴とするズームマイクロホン装置。 - 前記雑音抑圧手段はウィーナーフィルタを含む、請求項１または請求項６記載のズームマイクロホン装置。
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