JP4797617B2 - 放収音装置 - Google Patents

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Description

この発明は、スピーカとマイクロホンとを一体に備えた放収音装置に関し、特に、スピーカとマイクロホンとが筐体の異なる面に備えられている放収音装置に関する。
遠隔地において音声会議(通信会議)を行うための音声通信システムとして、スピーカとマイクロホンとを一体に備えた音声会議装置が普及している。音声会議装置は、マイクロホンで収音した収音信号を接続先に送信し、接続先から受信した音声信号をスピーカから放音する。複数人同士で会議を行う場合、このような音声会議装置は会議参加者の中心(会議机の中心等)に設置されることが多い。そして、このような音声会議装置として、特許文献1には、高さの低い直方体形状の筐体の表面にスピーカを配置し、筐体の側面に複数のマイクロホンを備える装置が提案されている。
特開平8−298696号公報
通常、音声会議では、音声会議装置を机上に載置して、当該音声会議装置を複数の会議者が囲むようにして会議を行う。このため、特許文献1の構成の音声会議装置では、スピーカからの放音方向が上向きになってしまい、会議者に聞こえ難いという問題があった。このため、特許文献1に示すような筐体の構造であり、さらにスピーカが設置された面側に所定の脚を備え、このスピーカを設置した面を下向きにする構造の音声会議装置も考案されている。このような構成の音声会議装置では、スピーカからの放音が筐体の下面と机の天面とで反射して水平方向に伝搬して会議者に音声を伝える。
しかしながら、このような構造の音声会議装置では、スピーカを備える筐体の底面と机の天面との間に定在波が発生することにより、高周波成分が減衰されて、特定の周波数帯域が会議者まで伝搬されにくくなるという問題が発生する。
また、このような音声会議装置は、スピーカから放音された音声が筐体の底面と机の天面との間で反射して水平方向に伝搬する時に、側面に設置されたマイクロホンに回り込んで収音されやすいという問題も発生する。
したがって、本発明は、このような下向きのスピーカを備え、マイクロホンがスピーカ設置面以外の面に配置された放収音装置において、スピーカからの放音特性を良好にすると同時に、スピーカからマイクロホンへの回り込み音声を抑圧することを目的としている。
この発明の放収音装置は、対向する第1面と第2面とを有する筐体と、筐体の第1面側に設置されたマイクと、筐体の第2面側の略中心に設置され、第2面に平行な放音面を有し、第2面から筐体の外側へ放音するスピーカと、第2面から外側へ所定距離で配置された反射板とを備え、反射板の反射面と第2面との距離を第2面のスピーカ配置位置から第2面の端部にかけて徐々に長くすることを特徴としている。
この構成では、スピーカから放音された音声が反射板の反射面と筐体の第2面とにより形成される空間を伝搬される。この際、反射面と第2面とにより形成される空間の垂直断面は第2面の中心から端部に向かって徐々に広がるホーン状になる。以下、このような筐体の第2面と反射板の反射面とにより形成される空間を「準ホーン空間」と称する。これにより、筐体の第2面の中央側から端部側に伝搬される放音音声は、この準ホーン空間に導かれて第2面の端部、すなわち筐体の側面まで伝搬される。そして、筐体の側面から外側へは、準ホーン空間の側面側の端面に略垂直な方向、すなわち略水平方向を主な伝搬方向として伝搬される。これにより、側面に平行な方向の回り込み音声が低減される。
また、反射面と第2面とにより形成される空間のうち、第2面の中心部付近の空間が狭いので、放音音声による定在波が殆ど発生せず、高周波成分が殆ど減衰しない。これにより、スピーカから放音された原音に略等しい周波数成分分布からなる音声が、主に筐体の側面からユーザ(会議者)方向へ伝搬され、ユーザに対する放音特性が向上する。さらに、側面から第1面への回り込み音声量は、第2面から側面への回り込み音声量より少ないので、マイクが筐体に対してスピーカと反対面側に設置されることで、マイクにより収音される回り込み音声はより一層低減される。
また、この発明の放収音装置の反射板は、第2面の端部に対する側から第2面のスピーカ配置位置に対する側にかけて第2面側へ徐々に隆起する形状であることを特徴としている。
この構成では、反射面と第2面との距離が第2面の端部に対する位置から第2面のスピーカ配置位置に対する位置にかけて徐々に短くなり、前記準ホーン空間が形成される。
また、この発明の放収音装置のマイクは、第1面に略円周状で該円の中心を基準点として点対称に配置され、且つそれぞれが円の中心方向へ指向性の軸を向けて設置された複数の単一指向性マイクロホンからなり、該複数の単一指向性マイクロホンが形成する円の中心とスピーカの中心とが、第1面と第2面とに対する同一の垂直線上に位置することを特徴としている。
この構成では、側面から第1面側に回り込んだ回り込み音声は、回り込んだ側面位置から最も近い位置に設置されたマイクロホンでは収音されず、最も遠い位置に設置されたマイクロホンで収音される。これにより、第1面伝搬中に、回り込み音声はさらに減衰し、マイクロホンによる回り込み音声の収音強度はさらに抑圧される。
また、この発明の放収音装置は、対向する第1面と第2面とを有する筐体と、筐体の第1面側に設置されたマイクと、筐体の第2面側の略中心を基準に円周状に設置され、該第2面から筐体の外側へ放音する複数のスピーカと、第2面から外側へ所定距離で配置された反射板とを備え、反射板の反射面と第2面との距離を該第2面のスピーカ配置位置から該第2面の端部にかけて徐々に長くすることを特徴としている。
この構成では、各スピーカから同時に放音された音声が反射板の反射面と筐体の第2面とにより形成される空間を伝搬される。この際、反射面と第2面とにより形成される空間は、前述の準ホーン空間となる。これにより、筐体の第2面の各スピーカ位置からそれぞれのスピーカに近い端部へ伝搬される放音音声は、この準ホーン空間に導かれて第2面の端部、すなわち筐体の側面まで伝搬される。そして、筐体の側面から外側へは、準ホーン空間の側面側の端面に略垂直な方向、すなわち略水平方向を主な伝搬方向として伝搬される。これにより、側面に平行な方向の回り込み音声が低減される。
また、反射面と第2面とにより形成される空間のうち、第2面の中心部付近の空間が狭いので、各スピーカからの放音音声による定在波が殆ど発生せず、高周波成分が殆ど減衰しない。これにより、スピーカから放音された原音に略等しい周波数成分分布からなる音声が、主に筐体の側面からユーザ(会議者)方向へ伝搬され、ユーザに対する放音特性が向上する。さらに、側面から第1面への回り込み音声量は、第2面から側面への回り込み音声量より少ないので、マイクが筐体に対してスピーカと反対面側に設置されることで、マイクにより収音される回り込み音声はより一層低減される。
また、この発明の放収音装置の反射板は、第2面の端部に対する側から複数のスピーカによる円の中心に対する側にかけて第2面側へ徐々に隆起する形状であることを特徴としている。
この構成では、反射面と第2面との距離が第2面の端部に対する位置から第2面の複数のスピーカによる円の中心に対する位置にかけて徐々に短くなり、準ホーン空間が形成される。
また、この発明の放収音装置の反射板は、複数のスピーカによる円の中心側で第2面に接触し、反射面と第2面との距離が該第2面のスピーカ配置位置から該第2面の端部にかけて徐々に長くなる形状で形成されたことを特徴としている。
この構成では、複数のスピーカによる円の中心側に放音音声が入り込む空間がないので、効果的に第2面の端部側に放音音声が伝搬される。さらに、第2面中心部の空間が無いことで、定在波が発生せず、放音音声の高周波成分が減衰しない。これにより、さらに放音時点の原音と殆ど同じ周波数成分分布の音声が筐体側面を介してユーザへ伝搬される。
また、この発明の放収音装置のマイクは、第1面に略円周状で該円の中心を基準点として点対称に配置され、且つそれぞれが円の中心方向へ指向性の軸を向けて設置された複数の単一指向性マイクロホンからなり、該複数の単一指向性マイクロホンが形成する円の中心と複数のスピーカが形成する円の中心とが、第1面と第2面とに対する同一の垂直線上に位置することを特徴としている。
この構成では、スピーカが第2面側に複数配置される場合でも、側面から第1面側に回り込んだ回り込み音声は、回り込んだ側面位置から最も遠い位置に設置されたマイクロホンで収音される。これにより、第1面伝搬中に、回り込み音声はさらに減衰し、マイクロホンによる回り込み音声の収音強度はさらに抑圧される。
また、この発明の放収音装置の第2面は、第2面と第1面との距離が、中心から端部にかけて徐々に短くなる形状で形成されることを特徴としている。
この構成では、反射板がフラットな平板形状であっても、前述の準ホーン空間が実現できる。
また、この発明の放収音装置は、第2面と反射板とを所定距離に離間する支持部を、第2面および反射板の端部に沿って配置されるメッシュ状部材により形成することを特徴としている。
この構成では、反射板を支持する支持部がメッシュ状部材であることから、筐体側面に垂直な方向、すなわち、水平方向の全方位に対して同等にスピーカから放音された音声が伝搬され、外部に出力される。
この発明によれば、単一のスピーカまたは複数のスピーカが設置される筐体の第2面の中心から第2面の端部にかけて、反射板の反射面と筐体の第2面とにより形成される空間が、垂直断面をホーン形状として形成されることで、スピーカから放音される音声を、原音のままで筐体の側面からユーザ方向へ伝搬することができる。さらに、スピーカを有する第2面と筐体を介して反対側にある第1面にマイクを設置することで、回り込み音声の伝搬経路すなわちエコーパスが長くなり、スピーカからマイクに回り込む音声を抑え、S/N比を向上することができる。
本発明の第1の実施形態に係る放収音装置について図を参照して説明する。
図1は、本実施形態の放収音装置100の主要部の構成を示す図であり、(A)は平面図である。図1(A)において、紙面に向かって右側を+X方向とし、紙面に向かって左側を−X方向とし、紙面に向かって上側を+Y方向とし、紙面に向かって下側を−Y方向とする。図1(B)は−Y方向から見た側面図、(C)は(A)におけるA−A’断面図、(D)は+X方向から見た側面図である。
また、図2は、筐体1の第2面10Bと反射板13の反射面との距離を示す図である。
本実施形態の放収音装置100は、筐体1と、複数のマイクロホン2A〜2Hと、スピーカ3と、支持部材4と、反射板13と、後述する信号処理機能部とを備える。
筐体1は略円柱状の外観形状であり、略同寸法且つ平面状で円形の第1面10Aおよび第2面10Bを有し、これら第1面10Aと第2面10Bとの端部で接続し、これらを所定間隔で配置する円周面形状の側面10Cを有する。
筐体1の第2面10Bには、当該第2面10Bと放音面とが略一致する関係にあり、且つ放音方向が第2面10Bから筐体1の外部方向となるように、スピーカ3が配置されている。さらに、スピーカ3は、スピーカ3の指向性軸の中心と第2面10Bの中心とが一致する位置に配置されている。そして、スピーカ3としては、コーン型スピーカユニット等からなる無指向性スピーカにより構成される。これにより、スピーカ3からの放音音声は、第2面10Bの中心が放音面の中心となって出力される。
また、第2面10Bの端部には、それぞれが略90度の間隔で配置された4つの支持部材4が設置されており、この支持部材4によって、第2面10Bと略同じ平面形状の反射板13が、第2面10Bに対向して設置されている。なお、支持部材4の個数および配置位置は仕様に応じて適宜設定することができる。
反射板13は、図2に示すように、中心部が端部に対して湾曲しながら第2面10B側へ隆起する円板状で、中心における反射面と第2面10Bとの距離D1が最も短く、中心から端部にかけて、反射面と第2面10Bとの距離が徐々に長くなる形状に形成されている。
具体的に図2の例では、反射板13および第2面10Bの中心から端部にかけて、
中心における距離である距離D1<距離D2<距離D3<端部における距離である距離D4、
となる。
このような構造とすることで、反射板13の反射面と第2面10Bとにより囲まれる空間は、垂直断面形状がホーン状となる形状に形成される、すなわち、前述の準ホーン空間が形成される。これにより、スピーカ3からの放音音声は、この準ホーン空間により伝搬されて、筐体1の側面10Cへ導かれる。この際、側面10Cに垂直な方向すなわち水平方向の全方位に同等に放音音声が伝搬される。
そして、側面10Cに沿う第2面10B側の開口部は、準ホーン空間の開口面であるので、この開口面に垂直な方向へ放音音声が主として放射される。これにより、筐体1の側面10Cから外部に放射される放音音声は、主に側面10Cに垂直な水平方向へ伝搬され、この方向にいるユーザにより聴き取られる。一方、このように放音信号が伝搬、放射することで、第2面10Bから側面10Cへ回り込む回り込み音声を低減することができる。
また、第2面10Bおよび反射板13の中心で第2面10Bと反射板13の反射面との距離は短く、第2面10Bおよび反射板13の端部(側面10Cに対応する部分)で第2面10Bと反射板13の反射面との距離は長い。このため、第2面10Bと反射板13とにより囲まれる空間は、中心から端部方向にかけて発散する方向であるので、中心付近に閉空間が形成されず、定在波が発生しない。これにより、放音音声の高周波成分が減衰されず、側面10Cから外部に放射される音声は、スピーカ3からの放音音声と変わらない周波数成分を有する。すなわち、ユーザには、スピーカ3から放音された原音が伝搬される。
なお、反射板13の断面形状は、図2のように中心から端部へ非線形で、距離Dが増加する構造であってもよく、線形に距離Dが増加する構造であってもよい。そして、非線形な場合には、2次関数やサイクロイド曲線等の簡素な非線形関数の一部により導かれる形状を用いることで、比較的容易に形状を設定することができる。また、側面10Cから外部へ放射される放音信号を各種形状毎にシミュレートした結果を用いて、反射板13の形状を設定してもよい。
筐体1の第1面10Aには、平面形状が円形である凹部11が、形成されており、第1面10Aを平面視した円形の中心と凹部11を平面視した円形の中心とは一致する。この中心点を、以下、「中心点O」と称し、この中心点Oと、前述の第2面10B、放音面および反射板13の中心とは、第1面10Aと第2面10Bとに垂直な同一の垂直線すなわち中心軸上に位置するように配置されている。
マイクロホン2A〜2Hは単一指向性マイクロホンであり、中心点Oを基準点として、点対称の位置に配置されている。さらに、各マイクロホン2A〜2Hは、中心点Oから所定距離以上離れて設置され、より好ましくは、第1面10Aのエッジ部に近い位置に設置されている。
具体的に、図1(A)に示すように、マイクロホン2A〜2Hは、それぞれに中心点Oから同距離となる内周壁面12に沿って、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Aは+X方向に配置され、マイクロホン2Eは−X方向に配置される。同様に、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Bは+X方向、+Y方向の45度方向に配置され、マイクロホン2Fは−X方向、−Y方向の45度方向に配置される。また、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Cは+Y方向に配置され、マイクロホン2Gは−Y方向に配置される。さらに、中心点Oを基準点として、マイクロホン2Dは−X方向、+Y方向の45度方向に配置され、マイクロホン2Hは+X方向、−Y方向の45度方向に配置される。
各マイクロホン2A〜2Hは、指向性の向きが中心点Oに向かう方向となるように設置されている。これにより、各マイクロホン2A〜2Hは、中心点O方向の収音感度が他方向の収音感度よりも高く設定される。すなわち、各マイクロホン2A〜2Hは、最も遠い側面位置方向からの音声を主に収音する。
このように、マイクロホン2A〜2Hを第2面10Bと筐体1を介して反対側にある第1面10Aに設置することで、前述のような側面10Cへの回り込み音声は、さらに第1面10Aに回り込まなければ収音されないため、収音される回り込み音声は小さくなる。さらに、前述のように各マイクロホン2A〜2Hの指向性の向きを中心点O方向とすることで、側面10Cから第1面10Aに回り込んだ回り込み音声は、回り込み位置に最も近いマイクロホンでは収音されず、回り込み位置から最も遠いマイクロホンで収音される。この結果、各マイクロホン2A〜2Hは、最も伝搬経路の長い回り込み音声を収音することとなるので、収音される回り込み音声はさらに減衰して、回り込み音声の収音強度はより一層抑圧される。
後述する信号処理機能部は、図1に図示していないが、筐体1内のマイクロホン2A〜2Hおよびスピーカ3の配置位置以外の空きスペースに設置されている。そして、入出力コネクタ26は、例えば筐体1の側面10Cに設置されている(図示略)。
このような放収音装置100は、図3に示すように配置されて使用される。
図3は、本実施形態の放収音装置100を2人のユーザ201,202が使用する場合を示した図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。図3(A),(B)においても、紙面に向かって右側を+X方向とし、紙面に向かって左側を−X方向とする。また、図3(A)において、紙面に向かって上側を+Y方向とし、紙面に向かって下側を−Y方向とする。また、図3(B)において、紙面に向かって上側を+Z方向とし、紙面に向かって下側を−Z方向とする。
放収音装置100は、机200の天面の略中央位置で天面上に配置される。この際、反射板13を机200の天面に接触されて配置する。
また、図示していないが、この放収音装置100は、前述の入出力コネクタ26を介してLANに接続し、離れた位置、例えば、本装置が設置された部屋とは全く異なる別の場所、に配置された別の放収音装置に接続している。
この放収音装置100の配置された机200を挟んで対向する両側には、ユーザ201,202が対峙する。図3の例では、放収音装置100に対して−X方向にユーザ201がおり、放収音装置100に対して+X方向にユーザ202がいる。
(1)別部屋の相手からの音声
これらユーザ201,202は、別の放収音装置の部屋にいる相手ユーザから音声を聞く場合、放収音装置100のスピーカ3から出力され、前記準ホーン空間を伝搬して外部に放音された音声を聞くこととなる。
具体的に、スピーカ3が、相手ユーザの発声音を放音すると、筐体1の第2面10Bと反射板13の反射面とにより形成される準ホーン空間により、水平方向へ円周状に拡散しながら伝搬され、側面10Cに垂直な方向すなわち水平方向へ放音される。この音声は、放収音装置100の周りに在籍するユーザ201,202に主に伝搬される。この際、側面10Cから放音される音声は、前述のようにスピーカ3が放音した原音と同じ周波数成分を維持しており、ユーザ201,202に対して、おもに高周波数成分からなる部分的な周波数成分の欠けを感じさせることなく、ユーザ201,202に相手ユーザの発声音を伝搬することができる。
このような放音音声300の極一部は、筐体1の側面10Cを介して、筐体1の第1面10A側に伝搬されるが、前述のようにマイクロホン2A〜2Hには殆ど収音されない。
(2)ユーザ201,202からの発声音
これらユーザ201,202は、別の放収音装置の部屋にいる相手ユーザに話しかける場合、放収音装置100に向かって発声する。
ユーザ201が発声すると、その発声音301は拡散、減衰しながら放収音装置100のマイクロホン2A〜2Hに到達する。ここで、前述のように、マイクロホン2Aは、マイクロホン2Aに対して筐体1の中心点O方向、すなわち、ユーザ201が存在する−X方向に高い収音感度を有する指向性が設定されている。このため、マイクロホン2Aは、他のマイクロホン2B〜2Hと比較して、ユーザ201から最も遠い位置に存在するが、発声音301を高感度で収音することができる。一方で、マイクロホン2Aと点対称の位置にあるマイクロホン2Eは、他のマイクロホン2A〜2D,2F〜2Hと比較して、ユーザ201から最も近い位置に存在する。しかしながら、マイクロホン2Eは、+X方向に高い収音感度を有し、−X方向には殆ど収音感度の無い指向性が設定されているので、発声音301を殆ど収音しない。
また、ユーザ202が発声すると、その発声音302は拡散、減衰しながら放収音装置100のマイクロホン2A〜2Hに到達する。ここで、前述のように、マイクロホン2Eは、マイクロホン2Eに対して筐体1の中心点O方向、すなわち、ユーザ202が存在する+X方向に高い収音感度を有する指向性が設定されている。このため、マイクロホン2Eは、他のマイクロホン2A〜2D,2F〜2Hと比較して、ユーザ202から最も遠い位置に存在するが、発声音302を高感度で収音することができる。一方で、マイクロホン2Eと点対称の位置にあるマイクロホン2Aは、他のマイクロホン2B〜2Hと比較して、ユーザ202から最も近い位置に存在する。しかしながら、マイクロホン2Aは、−X方向に高い収音感度を有し、+X方向には殆ど収音感度の無い指向性が設定されているので、発声音302を殆ど収音しない。
このように、ユーザの発声音は、ユーザがいる側面から中心点Oを通って延びる反対側の位置に配置されたマイクロホンで、主に収音される。
以上のように、本実施形態の構成を用いることで、相手ユーザからの発声音を、原音を維持したままでユーザに伝搬することができるとともに、スピーカからマイクロホンへの回り込み音声を抑圧することができる。
また、本実施形態の構成を用いることで、必要音声であるユーザからの発声音等を高感度で収音し、且つ筐体を小さく維持しながらもスピーカからマイクロホンに回り込む音声を大幅に減衰することができる。
これらにより、高い音声再現性と高いS/N比とを同時に実現することができる。
なお、前述の説明では、第2面10Bを平面状に形成し、反射板13の形状を中心が第2面10B側へ隆起する円板状に形成した例を示したが、図4(A),(B)に示すような形状であってもよい。
図4は、本実施形態の放収音装置の他の構成を示す側面図である。なお、図1に示した放収音装置100と同じ部分には同符号を付す。
図4(A)に示す放収音装置101では、反射板14はフラットな平板状で形成され、筐体1Bの第2面10Bは、第2面10Bと第1面10Aとの中心から、第2面10Bと第1面10Aとに側面10Cに接する端部側にかけて徐々に距離が短くなるような湾曲面15を備える形状で形成されている。この湾曲面15により、第2面10Bと反射板14の反射面との距離が第2面10Bおよび反射面14の中心から端部にかけて徐々に長くなり、前述のような準ホーン空間が形成される。このような構成であっても、前述の作用・効果を奏することができる。
さらに、図4(B)に示す放収音装置102では、前述の湾曲する反射板13と、図4(A)に示した湾曲面15を備える第2面10Bとを組み合わせたものである。このような構成では、図1や図4(A)と比較して、放収音装置の外形寸法を一定とすれば、第2面10Bと反射板13との中心と端部との間で、より理想的なホーン形状を形成することができ、さらに、対向する2面ともに自由な形状設計が可能となり、ホーン形状の設計自由度が向上する。なお、図4(A),(B)に示す放収音装置101,102における湾曲する部分の形状に対する設計についても、前述と同様に適宜設定することができる。
次に、第2の実施形態に係る放収音装置について、図5を参照して説明する。
図5は複数のスピーカを備えた放収音装置103の主要部の構成を示す図であり、(A)は平面図、(B)は−Y方向から見た側面図、(C)は(A)におけるA−A’断面図、(D)は+X方向から見た側面図である。図5(A)において、紙面に向かって右側を+X方向とし、紙面に向かって左側を−X方向とし、紙面に向かって上側を+Y方向とし、紙面に向かって下側を−Y方向とする。なお、図1に示す放収音装置100と同じ部分には同符号を付す。
図5に示す放収音装置103は、第2面10Bに複数のスピーカ3A〜3Dが設置されており、各スピーカ3A〜3Dは、第2面10Bの中心を基準点としてそれぞれ90度の間隔で点対称に配置されている。このスピーカ3A〜3Dの配置の基準点は、マイクロホン2A〜2Hの配置の中心点Oとともに、第1面10Aと第2面10Bとに対する同一の垂直線上に位置する。
具体的に、図5(A)に示すように、スピーカ3A〜3Dは、それぞれに基準点から同距離の位置に配置され、スピーカ3Aは+X方向に配置され、スピーカ3Cは−X方向に配置されることで、基準点に対して点対称になる。同様に、スピーカ3Bは+Y方向に配置され、スピーカ3Dは−Y方向に配置されることで、基準点に対して点対称になる。
反射板15は、中心部が端部に対して湾曲しながら第2面10B側へ隆起する円板状で、且つ、第2面10Bのスピーカ3A〜3D配置位置よりも中心側で、第2面10Bに接触している。この構成では、中心における反射面と第2面10Bとの距離は「0」であり、スピーカ3A〜3Dの配置位置での反射面と第2面10Bとの距離が最も短く、ここから端部にかけて、反射面と第2面10Bとの距離が徐々に長くなる形状に形成されている。
このような構成とすることで、中央部に空間が存在せず、放音音声の定在波が発生しない。これにより、放音音声の高周波数成分が減衰されず、スピーカ3A〜3Dからの放音音声を、そのままの周波数成分分布で、ユーザに伝搬することができる。
なお、本実施形態では、反射板15を第2面10Bに接触させる例を示したが、図1に示すように極短い間隔で離間してもよい。また、スピーカ数は4つに限ることなく、適宜設定すればよい。
また、図4に示す第2面10Bの湾曲面15の構成を、図5の構成に適用してもよい。
ところで、前述の各実施形態では、支持部材4を円柱としたが、図6に示すようにメッシュ状のパンチングが行われた曲板41にしてもよい。この曲板41は反射板13と一体形成しても、別体で形成してもよい。
図6は、メッシュの曲板41を支持部材に用いた放収音装置104の主要構成を示す図であり、図1と同じ箇所には同符号を付す。
このような構成とすることで、スピーカ3から放音され、準ホーン空間を伝搬した音声が、側面10Cの位置で部分的に支持部材により乱されることがなく、全方位に対してさらに同等に放音音声を伝搬することができる。
また、本実施形態では、短円柱状の筐体1を例に説明したが、平面断面が楕円となる楕円柱形状であっても良く、さらには直方体形状であっても良い。
また、本実施形態では、スピーカ3を有する第2面10B側を机200の第1面に対向させて配置する例を示したが、スピーカ3を有する第2面10B側を、ユーザがいる部屋の天井に向け、反射板13,14,15を天井面に接続するように配置しても良い。
また、本実施形態では、マイクロホンが8個、スピーカが1個の場合を示したが、前述のようにマイクロホンとスピーカとが筐体の対向する面に配置され、前述のようにマイクロホンの指向性が設定されれば、マイクロホンの数およびスピーカ数は、適宜設定することができる。
次に、前述のように収音された収音信号を処理する信号処理機能部について説明する。
図7は、本実施形態の放収音装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態の放収音装置は、前述のマイクロホン2A〜2H、スピーカ3の他に、前述の入出力コネクタ26を備え、さらに、信号処理機能部として、入力アンプ21A〜21H、A/Dコンバータ22A〜22H、マイク信号処理回路23、エコーキャンセラ24、入出力インタフェース25、D/Aコンバータ31、出力アンプ32を備える。
入出力インタフェース25は入出力コネクタ26から入力される入力音声信号を、エコーキャンセラ24を介してD/Aコンバータ31に与える。D/Aコンバータ31は入力音声信号をアナログ変換して、出力アンプ32に与え、出力アンプ32は、入力音声信号を増幅してスピーカ3に出力する。スピーカ3は、入力音声信号を音声変換して放音する。
各マイクロホン2A〜2Hは、外部からの音声を収音し、収音信号に変換して、入力アンプ21A〜21Hにそれぞれ出力する。各入力アンプ21A〜21Hは、収音信号を増幅し、A/Dコンバータ22A〜22Hに出力する。A/Dコンバータ22A〜22Hは、各収音信号をデジタル変換して、マイク信号処理回路23に出力する。以下、各マイクロホン2A〜2Hで収音され、A/Dコンバータ22A〜22Hから出力される収音信号をそれぞれ、単に、信号A〜信号Hと称する。
図8は、マイク信号処理回路23の詳細なブロック図である。
マイク信号処理回路23は、加算器(減算器)231A〜231Hと、セレクト/ミキシング回路232と、最大信号強度検出回路233とを備える。
加算器231Aには、A/Dコンバータ22Aから出力された信号Aが入力されるとともに、A/Dコンバータ22Eから出力された信号Eが入力される。加算器231Aは信号Aから信号Eを減算して補正信号Aを出力する。ここで、信号Aはマイクロホン2Aによる収音信号であり、信号Eはマイクロホン2Eによる収音信号である。前述のようにマイクロホン2Aとマイクロホン2Eとは、中心点Oを基準に点対称の位置に配置されているので、それぞれに収音される回り込み音声は略同等である。これにより、信号Aから信号Eを減算することで、この回り込み音声成分を低減させることができる。
同様に、補正信号Bは加算器231Bで信号Bから信号Fを減算することで生成され、補正信号Cは加算器231Cで信号Cから信号Gを減算することで生成され、補正信号Dは加算器231Dで信号Dから信号Hを減算することで生成される。
また、加算器231Eには、A/Dコンバータ22Eから出力された信号Eが入力されるとともに、A/Dコンバータ22Aから出力された信号Aが入力される。加算器231Eは信号Eから信号Aを減算して、補正信号Eを出力する。同様に、補正信号Fは加算器231Fで信号Fから信号Bを減算することで生成され、補正信号Gは加算器231Gで信号Gから信号Cを減算することで生成され、補正信号Hは加算器231Hで信号Hから信号Dを減算することで生成される。
これらにより、補正信号A〜補正信号Hは、それぞれ回り込み音声成分を低減させることができる。
生成された補正信号A〜Hは、セレクト/ミキシング回路232と最大信号強度検出回路233とに入力される。最大信号強度検出回路233は、これら補正信号A〜Hの信号強度、すなわち音圧レベルを比較し、最も高い信号強度の補正信号を選択して、この最も高い信号強度の補正信号を選択する情報をセレクト/ミキシング回路232に与える。セレクト/ミキシング回路232は、最大信号強度検出回路233から与えられる選択情報に基づき、入力された補正信号A〜Hから、該当する補正信号を選択して、エコーキャンセラ24に出力する。なお、最大信号強度検出回路233は、最も高い信号強度の補正信号を検出し、最大信号強度の補正信号と、この補正信号に隣り合う複数の補正信号とを、選択して、セレクト/ミキシング回路232に与えてもよい。さらに、音源が異なる方向に複数ある場合に鑑み、最も信号強度の高い補正信号から順に複数の補正信号を選択して、セレクト/ミキシング回路232に与えてもよい。これらの場合、セレクト/ミキシング回路232は、選択情報に基づき、該当する複数の補正信号を選択し、ミキシングしてエコーキャンセラ24に出力する。
このような選択処理を行うことで、ユーザからの発声音とは考え難い、低い信号強度の補正信号を削除するので、さらにS/N比を向上させることができる。
図9はエコーキャンセラ24の詳細なブロックである。
エコーキャンセラ24は、適応型フィルタ241および加算器242を備える。適応型フィルタ241は、FIRフィルタ等のデジタルフィルタを含んでおり、スピーカ3からマイクロホン2A〜2Hに至る音響伝搬経路の伝達関数を推定し、推定した伝達関数を模擬するようにFIRフィルタのフィルタ係数を算出する。適応型フィルタ241は、この推定したフィルタ係数を用いて擬似回帰音信号を生成し、加算器242に出力する。加算器242は、マイク信号処理回路23の出力信号から擬似回帰音信号を減算して、出力音声信号として入出力インタフェース25に出力する。ここで、伝達関数の推定およびフィルタ係数の算出は、加算器242から出力された信号である残差信号を参照信号として適応型フィルタ241にフィードバックし、スピーカ3に供給される入力音声信号に基づき適応アルゴリズムを用いて、繰り返し行われる。これにより、伝達関数の推定およびフィルタ係数の設定が最適化される。
このような処理を行うことにより、さらに回り込み音声成分が抑圧され、入出力インタフェース25に出力される音声信号は、より一層S/N比が向上する。
以上のように、本実施形態の放収音装置では、スピーカとマイクロホンとの位置関係を前述のようにすることで、機構的に回り込み音声を低減することができる。また、マイクロホンの設置パターンを前述のようにすることで、各マイクロホンの収音信号に含まれる回り込み音声成分を効果的に抑圧することができ、さらに、エコーキャンセリングを行うことで、回り込み音声成分をより一層抑圧することができる。これにより、出力音声信号に対して、非常に優れたS/N比を実現することができる。
また、マイク信号処理回路23の構成は、前述の例に限るものではない。
図10は、マイク信号処理回路23の他の構成を示すブロック図である。図10に示すマイク信号処理回路23は、図8に示したマイク信号処理回路23に対して、信号合成部分のみが異なるものである。
加算器231Aには、A/Dコンバータ22Aから出力された信号Aが入力されるとともに、A/Dコンバータ22Bから出力された信号Bが入力される。加算器231Aは信号Aと信号Bとを加算して出力する。同様に、加算器231Bは信号Bと信号Cとを加算して出力し、加算器231Cは信号Cと信号Dとを加算して出力し、加算器231Dは信号Dと信号Eとを加算して出力する。また、加算器231Eは信号Eと信号Fとを加算して出力し、加算器231Fは信号Fと信号Gとを加算して出力し、加算器231Gは信号Gと信号Hとを加算して出力し、加算器231Hは信号Hと信号Aとを加算して出力する。このように、図8に示すマイク信号処理回路23は、隣り合う2つのマイクロホンから得られる収音信号同士を加算して出力する。このように、隣接するマイクロホンの収音信号を加算することで、マイクロホンの正面方向、すなわち高い収音感度が設定された方向からの収音信号成分が強められ、他の方向からの収音信号成分が弱められる。これにより、さらに指向性の強い信号が得られる。
さらに、マイク信号処理回路23の構成は、次に示すようなものであってもよい。
図11は、他のマイク信号処理回路23における信号合成部のブロック図である。
この図11に示すマイク信号処理回路23も、図8に示したマイク信号処理回路23に対して信号合成部分のみが異なるものである。
図11に示すマイク信号処理回路23は、加算器237A〜237H、ディレイ回路234A〜234H,235A〜235H,236A〜236Hを備える。 信号A〜Hは、それぞれディレイ回路234A〜234H,235A〜235H,236A〜236Hに入力される。例えば、信号Aは、ディレイ回路234A,235A,236Aに入力され、他の信号B〜Hも同様に処理される。
各ディレイ回路234A〜234H,235A〜235H,236A〜236Hは、加算器237A〜237Hに入力される3つの信号が同相になるように、入力された信号を遅延処理する。
加算器237Aはディレイ234Aの出力信号(信号A)と、ディレイ235Bの出力信号(信号B)と、ディレイ236Cの出力信号(信号C)とを加算して出力する。同様に、加算器237Bはそれぞれに遅延処理された信号B、信号C、信号Dを加算して出力し、加算器237Cはそれぞれに遅延処理された信号C、信号D、信号Eを加算して出力し、加算器237Dはそれぞれに遅延処理された信号D、信号E、信号Fを加算して出力する。さらに、加算器237Eはそれぞれに遅延処理された信号E、信号F、信号Gを加算して出力し、加算器237Fはそれぞれに遅延処理された信号F、信号G、信号Hを加算して出力し、加算器237Gはそれぞれに遅延処理された信号G、信号H、信号Aを加算して出力し、加算器237Hはそれぞれに遅延処理された信号H、信号A、信号Bを加算して出力する。これにより、隣り合う3つのマイクロホンからの収音信号が同相で合算される。この結果、より一層特定方向の信号強度が高くなり、S/N比が向上するとともに、前記特定方向への指向性がより一層高められる。なお、加算する信号数は、3つに限るものではなく、さらに多くの信号を加算したり、減算することにより、特定方向のS/N比を向上させることができる。
なお、図10、図11に示すマイク信号処理回路23では、A/Dコンバータ22A〜22Hの出力信号A〜Hを直接処理する構成を示したが、図8に示すような回路を用いて生成した補正信号A〜Hを入力するようにしてもよい。これにより、さらにS/N比が向上される。
第1の実施形態に係る放収音装置の主要部の構成を示す図である。 筐体1の第2面10Bと反射板13の反射面との距離を示す図である。 第1の実施形態の放収音装置100を2人のユーザ201,202が使用する場合を示した図である。 第1の実施形態の放収音装置の他の構成を示す側面図である。 第2の実施形態に係る複数のスピーカを備えた放収音装置103の主要部の構成を示す図である。 メッシュ曲板41を支持部材に用いた放収音装置104の主要構成を示す図である。 本発明の実施形態の放収音装置の構成を示すブロック図である。 マイク信号処理回路23の詳細なブロック図である。 エコーキャンセラ24の詳細なブロックである。 マイク信号処理回路23の他の構成を示すブロック図である。 また他のマイク信号処理回路23における信号合成部のブロック図である。
符号の説明
100−放収音装置、200−机、201,202−ユーザ、300−放音音声、301,302−発声音、
1−筐体、10A−筐体1の第1面、10B−筐体1の第2面、10C−筐体1の側面、2A〜2H−マイクロホン、3−スピーカ、4−支持部材、13,14,15−反射板、41−曲板
21A〜21H−入力アンプ、22A〜22H−A/Dコンバータ、23−マイク信号処理回路、231A〜231H,237A〜237H−加算器、232−セレクト/ミキシング回路、233−最大信号強度検出回路、234A〜234H,235A〜235H,236A〜236H−ディレイ、24−エコーキャンセラ、241−適応型フィルタ、242−加算器、25−入出力インタフェース、26−入出力コネクタ、31−D/Aコンバータ、32−出力アンプ

Claims (4)

  1. 対向する第1面と第2面とを有する筐体と、
    前記筐体の第1面側に設置されたマイクと、
    前記筐体の第2面側の略中心を基準に円周状に設置され、該第2面から前記筐体の外側へ放音する複数のスピーカと、
    前記第2面から前記外側へ所定距離で配置された反射板と、を備え、
    前記反射板と前記第2面とは、前記略中心で接触し、該反射板の反射面と前記第2面との距離は、前記略中心から該第2面の端部にかけて長くなることを特徴とする放収音装置。
  2. 前記マイクは、前記第1面に略円周状で該円の中心を基準点として点対称に配置され、且つそれぞれが前記円の中心方向へ指向性の軸を向けて設置された複数の単一指向性マイクロホンからなり、
    該複数の単一指向性マイクロホンが形成する円の中心と、前記複数のスピーカが形成する円の中心とが、前記第1面と前記第2面とに対する同一の垂直線上に位置する請求項に記載の放収音装置。
  3. 前記第2面は、該第2面と前記第1面との距離が、該第2面の中心から該第2面の端部にかけて短くなる形状で形成されている請求項1または請求項に記載の放収音装置。
  4. 前記第2面と前記反射板とを所定距離に離間する支持部は、前記第2面および前記反射板の端部に沿って配置されるメッシュ状部材により形成される請求項1〜請求項のいずれかに記載の放収音装置。
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