JP4321442B2 - マイクシステム及びその信号伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクシステム及びその信号伝送方法に関し、特に複数のマイクをカスケード接続し、隣接する上流のマイクと下流のマイクの間で音声信号を順次伝達するマイクシステム及びその信号伝送方法に関する。

従来、複数のマイクを用いたマイクシステムは、ＴＶ（テレビ）会議などで使用されており、各マイク毎にアンプ（増幅器）を備え、カスケード接続してマイクの設置数を任意に設定できるようにしたシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、それぞれのマイクにミキシングアンプを設け、多数のマイクをカスケード接続したアナログ式のシステムも知られている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、専用回線を使用し、自己端末の音声を加算して続く端末に出力するようにしたデジタル式のシステムも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開昭５８−１９１５６２号公報 特許第３３７９３１３号公報 特開２０００−２３１２９号公報（段落番号〔００４７〕、〔００５２〕、図６、図７）

しかしながら、従来のマイクロシステムにおいては、カスケード接続する各マイク間で伝達される音声信号にはアナログ信号が用いられているため、音声信号を各マイクで順次伝達することにより、音声信号が劣化するという問題点があった。

例えば、専用回線を使用し、自己端末の音声を加算して続く端末に出力するようなデジタル式のシステムの場合、端末間では音声信号としてデジタル信号が用いられている。このため、端末間で音声信号が劣化することはない。ところが、端末に複数のマイクがカスケード接続されると、マイク間はアナログ信号で伝達するため、端末に音声信号が到達するまでに音声信号が劣化してしまう。

そこで、マイク間において音声信号をデジタル信号に変換した後、通信回線を介してシリアル伝送するようにすれば、音声信号の劣化を防止することができる。
しかしながら、一般に、シリアル伝送では、各装置間において通信の同期をとるため、送信するデータに同期部を付加する必要がある。このため、１対１データ転送においても、通信を開始する側からの通信（以下、下りとする）、それに対する応答（以下、上りとする）の信号に共に同期部とデータ部を含む同じフォーマットの信号形式を用いている。

これをそのままマイクシステムに適用しようとすると、データ長が長くなり処理が冗長になる他、同期をとるためのクロック生成回路が複雑になるという問題がある。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、簡便な通信手段を用いてマイク装置間の同期をとることができるマイクシステム及びこのようなマイクシステムに適した信号伝送方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、信号遅延が大きい場合もマイク間の同期がとりやすいマイクシステム及びその信号伝送方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、複数のマイクをカスケード接続し、隣接する上流のマイクと下流のマイクの間で音声信号を順次伝達するマイクシステムにおいて、前記上流のマイクから送信されてきた同期部とデータ部を含むシリアル信号を基に信号伝送用のクロックを生成するクロック生成手段と、その信号伝送用のクロックを用いて上流のマイクへ同期部を持たないシリアル信号を送信する送信手段と、を具備するマイクから構成されるマイクシステムが提供される。

このようなマイクシステムでは、クロック生成手段は、上流のマイクから受信したシリアル信号から送受信用のクロックを生成し、送信手段は、このクロックを用いて上流のマイクへ同期部を持たないシリアル信号を送信する。これにより、上流へ送信される上りの信号フォーマットは、同期部分をデータ部として使用することができるので、上流のマイクにおいてデータ値を判別することが可能な区間を大きくすることができる。

本発明のマイクシステム及びその信号伝送方法は、下流のマイクで上流から送信されてきた信号を基に伝送用のクロックを生成し、上流のマイクへは同期部を持たない信号を送信するようにしたため、上流のマイクにおいてデータ値を判別することが可能な区間が長くなり、同じ長さのケーブルに対して伝送速度を速くすることができ、伝送速度が定まっている場合は遅延の大きい長いケーブルでも信号を正しく伝送することができ、また、ケーブルの長さ、伝送速度共に定まっている場合は、その遅延のマージンが大きくとれるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、実施の形態に適用される発明の概念について説明し、その後、実施の形態の具体的な内容を説明する。
本発明のマイクシステムでは、カスケード接続された隣接する上流のマイクと下流のマイクの間で上りと下りのそれぞれのシリアル信号を、同期をとって伝送する。なお、マイクシステムでは、常に上流のマイクから下流のマイクに向けて通信が開始される。

このため、上流のマイクから下流のマイクに向けて送信する下りデータは、データのビット列からなるデータブロックに同期ビット部とデータ部とから成る信号フォーマットを用いて伝送を行う。下流のマイクは、上流のマイクからきた信号の同期ビット部に基づいてクロックを生成し、このクロックで上流のマイクへ信号を送信する。クロックの生成は、上流のマイクからの信号の同期タイミングである立ち上がりから、その立ち上がりエッジの周波数をＰＬＬ（Phase Locked Loop）で整数倍（ここでは４倍）することによって行う。この結果、生成されたクロックは、立ち上がりエッジの回数に関して、上流のマイクからの信号の整数倍となったクロックになる。

上流のマイクは、下流のマイクからケーブル長に応じた遅延を含む所定の遅延時間後に上りデータが送信されることがわかっているので、下流のマイクへシリアル信号を送信したクロックに同期させて、下流のマイクからの上りデータ検出タイミングを作成する。このため、下流のマイクから上流のマイクへは受信タイミングを生成するための同期ビット部を持たせる必要がなく、同期ビット部もデータ部として使用した信号フォーマットを用いてシリアル信号を送信する。

例えば、上流のマイクからの信号は、「１０００」なら「０」、「１１１０」なら「１」として判断する。また、下流のマイクからの信号は、クロックを生成させる必要はないので、同期ビットを持たない信号、つまり同期ビット分もデータビットに変えた信号を送信する。例えば、「０」を「００００」、「１」を「１１１１」として送信する。なお、これらの信号で、両端のビットは同期用、中のビットはデータ用であるが、データ用のビットはいくつあっても良い。

このような信号伝送方法を用いることにより、上流側のマイクがデータの値を判定可能な区間を長く取ることができ、ケーブルによる信号遅延が大きくてもマイク間の同期をとりやすくなる。すなわち、同じケーブル長であれば、伝送速度を速くすることができ、同じ伝送速度であればケーブル長を長くすることが可能になる。

以下、実施の形態について説明する。
図１は、実施の形態のマイクシステムの構成を示すブロック図である。
このシステムは、ＴＶ会議のＰＣＳ（Personal Communication Services）１に複数のマイク１０、１１、…がケーブルによりカスケード接続された構成を有している。ＰＣＳ１とマイク１（１０）、及びマイク２（１１）間は、下り信号が伝達される下り信号線２１と、上り信号が伝達される上り信号線２２の２つの信号線で接続されており、下り信号線２１及び上り信号線２２を用いて、同時に送受信ができる構成となっている。

そして、上述のように、上流のマイク１０から下流のマイク１１へは同期部とデータ部で構成される信号フォーマットのシリアル信号を送信する。下流のマイク１１のクロック生成手段は、受信されたシリアル信号に基づいて信号伝送用のクロックを生成し、送信手段は、上流のマイク１０に対して同期部もデータ部にしたデータ部のみのシリアル信号を送信する。

次に、図２の信号波形図を参照しながら本システムにおける具体的な信号伝送方法について説明する。ここでは、上流のマイク１から下流のマイク２へ下り信号「０１１０」を送信し、下流のマイク２から上流のマイク１へ上り信号「０１０１」を送信する例を順を追って説明する。

（１）マイク１は、１６ＭＨｚの送受信クロックから、「０」のとき「１０００」、「１」のとき「１１１０」を送信（「０１１０」の場合は「１０００ １１１０ １１１０ １０００」を送信）する。例えば、「０」に相当する下りシリアル信号フォーマット「１０００」のうち、最初の１と最後の０は同期用の立ち上がり信号を生成するための同期ビット部で、中の００がデータ値「０」を表す。同様に、「１」の「１１１０」の場合も、最初の１と最後の０は同期用の同期ビット部で、中の１１がデータ値「０」を表す。

（２）マイク２は、ケーブル１ｍにつき約５ｎｓの信号の遅延の後、上記の下り信号を受信する。
（３）マイク２は、下り受信信号の立ち上がりを基にＰＬＬで１６ＭＨｚの送受信クロックを生成する。

（４）マイク２は、下り受信信号の周期の半分（中央）での値を読み出す（「０１１０」を受信）。すなわち、同期用の立ち上がりと次の同期用の立ち上がりとの中間のタイミングで検出する。このタイミングは、例えばＰＬＬで生成された信号を用いることができる。

（５）マイク２は、マイク１へ上り送信信号を上記生成した送受信クロックを基に下り受信信号の立ち上がりに合わせて送信する。すなわち、送信されてきた同期用の立ち上がりのタイミングでシリアル信号を送信開始する。このタイミングはマイク１の送信タイミングではなく、ケーブル等の伝送路により遅延された受信時のタイミングである。「０」のとき「００００」、「１」のとき「１１１１」を送信（「０１０１」の場合は「００００ １１１１ ００００ １１１１」を送信）する。例えば、「０」に相当する上り信号フォーマットは、すべての区間がデータ区間で００００になる。同様に、「１」は、すべての区間がデータ区間で１１１１になる。

（６）マイク１は、ケーブル１ｍにつき約５ｎｓの信号の遅延の後、上り信号を受信する。
（７）マイク１は、下り送信信号のクロックの立ち上がりに合わせて上り信号を受信する。

このようなマイクシステムによれば、上りの信号は同期ビットを含まず、その分もデータビットとなっているので、マイク１が「０」か「１」かを判断するのに用いることのできる区間が長くなり、同じ長さのケーブルに対して伝送速度を速くすることができる。また、伝送速度が定まっている場合は遅延の大きい長いケーブルでも信号を正しく伝送することができる。また、ケーブルの長さ、伝送速度共に定まっている場合は、その遅延のマージンが大きくとれる。そして、以上の信号伝送方法により、ケーブルの長さが０ｍ〜２５ｍまで正しく動作させることができる。

また、マイク１からマイク２への伝送に関しても、上述したように正しく動作させることができるので、双方向の伝送を正しく動作させることができる。
なお、同期部とデータ部のビット数は、上記の例に限定されることはない。

次に、実施の形態をテレビ会議システムの音声処理に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。図３は、実施の形態のテレビ会議システムに適用されるマイクシステムの各マイクにおける通信インターフェースの構成を示すブロック図である。以下、通信される下りデータおよび上りデータを総称して通信コマンドとする。

上流の図示しないテレビ会議システム本体との通信路１０１及び下流のマイクとの通信路１０２は、シリアルＩ／Ｆ（インターフェース）１１０に接続される。このシリアルＩ／Ｆ１１０は、上流のテレビ会議システム本体から送信される下りの通信コマンドを入力し、コマンドの指示に従って所定の処理を行うとともに、通信コマンドを下流のマイクへ出力する。また、下流のマイクから入力した上りの通信コマンドに対し音声情報に自装置の音声信号を加算するなどの処理を行った後、上流のテレビ会議システム本体に出力する。

上記シリアルＩ／Ｆ１１０は、通信コマンドを受信する受信ブロック１１１、通信コマンドを送信する送信ブロック１１２、通信コマンドに基づき下りデータを生成する下りデータ生成回路１１３、上りデータを生成する上りデータ生成回路１１４、音声処理用のＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０５へ送信するデータを生成するＤＳＰ送信データ生成回路１１５、ＤＳＰ１０５から取得したデータを処理するＤＳＰ受信データ処理回路１１６を備えている。また、受信信号を選択するセレクタ（Selector）１０３と、クロックを生成するためのＰＬＬ回路１０４が接続されている。

受信ブロック１１１は、通信路１０１を介して入力する上流からの下り通信コマンド及び通信路１０２を介して入力する下流からの上り通信コマンドを受信し、ＤＳＰ送信データ生成回路１１５へ送る。

送信ブロック１１２は、通信路１０１を介して上流に上り通信コマンド及び通信路１０２を介して下流に下り通信コマンドを送信する。上り通信コマンドは、上りデータ生成回路１１４により作成され、下り通信コマンドは下りデータ生成回路１１３により作成される。なお、送信クロックは、セレクタ１０３とＰＬＬ回路１０４によって生成される。セレクタ１０３は、図示しない制御手段による制御信号（Select）に応じて、上流から送信された下り通信コマンドの受信信号を選択し、ＰＬＬ回路１０４で受信した下り通信コマンドに応じたクロックが生成される。

ＤＳＰ送信データ生成回路１１５は、受信ブロック１１１から取得した通信コマンドに基づき、ＤＳＰ１０５へ出力するＤＳＰ送信データを生成し、ＤＳＰ１０５へ出力する。
ＤＳＰ受信データ処理回路１１６は、ＤＳＰ１０５から取得したデータを処理し、上りデータ生成回路１１４もしくは下りデータ生成回路１１３へ出力する。例えば、ＤＳＰ１０５より取得した自装置の音声信号が加算された音声情報、制御コマンドに対する応答などが出力される。

下りデータ生成回路１１３は、通信路１０２を介して下流に送信する下りデータを生成する。また、上りデータ生成回路１１４は、通信路１０１を介して上流に送信する上りデータを生成する。

このような構成のシリアルＩ／Ｆ１１０の動作について説明する。
通信は、必ず上流側からの受信で開始される。通信路１０１経由で上流からの下りデータ信号が入力されると、セレクタ１０３によりＰＬＬ回路１０４が入力信号に基づき送受信クロックを生成する。受信ブロック１１１は、送受信クロックに従って入力される下りデータ信号を受信する。このとき、送信ブロック１１２は、上りデータ生成回路１１４によって生成された上りデータを通信路１０１により上流に送信する処理を開始する。通信路１０１は、２本の信号線が用意されており、それぞれの信号線を用いて受信と送信が同時期に行われる。

本発明の実施の形態のマイクシステムの構成を示すブロック図である。 実施の形態における信号伝送方法を示す信号波形図である。 実施の形態のテレビ会議システムに適用される場合の通信インターフェースの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ＰＣＳ、１０，１１…マイク、１０１，１０２…通信路、１０３…セレクタ、１０４…ＰＬＬ回路、１０５…ＤＳＰ、１１０…シリアルＩ／Ｆ

Claims (5)

1. 複数のマイクをカスケード接続し、隣接する上流のマイクと下流のマイクとの間で音声信号を順次伝達するマイクシステムにおいて、
   前記上流のマイクから送信されてきた同期部とデータ部を含むシリアル信号を基に信号伝送用のクロックを生成するクロック生成手段と、
   前記クロック生成手段の生成した前記信号伝送用のクロックを用いて前記上流のマイクへ同期部を持たないシリアル信号を送信する送信手段と、
   を具備するマイクから構成されることを特徴とするマイクシステム。
2. 前記クロック生成手段は、前記上流のマイクから送信されてきた同期部の周波数をＰＬＬで整数倍することによってクロックを生成することを特徴とする請求項１記載のマイクシステム。
3. 前記送信手段は、前記同期部のタイミングから前記シリアル信号を送信開始することを特徴とする請求項１記載のマイクシステム。
4. 前記同期部と次の同期部との間のタイミングで前記データ部を検出する受信手段を、さらに具備することを特徴とする請求項１記載のマイクシステム。
5. 複数のマイクをカスケード接続し、隣接する上流のマイクと下流のマイクの間で音声信号を順次伝達するマイクシステムの信号伝送方法において、
   前記上流のマイクから前記下流のマイクへ同期部とデータ部を含むシリアル信号を送信し、該下流のマイクで前記送信されたシリアル信号を基にクロック生成手段で信号伝送用のクロックを生成し、
   前記下流のマイクから前記上流のマイクへ同期部を持たないシリアル信号を送信手段で送信する、
   ことを特徴とするマイクシステムの信号伝送方法。
   

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