JP4919955B2 - 収音装置 - Google Patents

Description

本発明は、収音装置に関し、より特定的には、目的の音源において発生する目的音のみを精度良く収音する収音装置に関するものである。

従来、マイクロホンが有する指向性を用いて、特定の方向から到達する音のみを収音し、それ以外の方向から到達する音を収音しないという技術が幅広く利用されている。また、この技術を用いて、特定の方向ではなく、特定の領域内において発生した音のみを抽出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

以下、図１７を参照して、特定の領域内において発生した音のみを抽出する技術を実現した従来の収音装置について説明する。図１７は、従来の収音装置の信号処理を概念的に示した図である。図１７において、収音部９１および９２は、指向性を有するマイクロホンアレイで構成される。図１７に示す音源Ｓは、所定の位置に存在しており、収音目的である目的音を発する音源である。収音部９１は、自身が有する指向性の主軸ａ９１０上に音源Ｓが位置するように配置されている。副軸ａ９１１および副軸ａ９１２は、主軸ａ９１０の方向から到達する音に対する感度を０ｄＢとしたとき、感度が−６ｄＢとなる方向を示す軸である。副軸ａ９１１および副軸ａ９１２の間の範囲は、収音部９１において−６ｄＢ以上の感度が得られる範囲であり、収音部９１の主ビームの範囲である。収音部９１の主ビームの範囲、つまり主ビームの幅は、副軸ａ９１１および副軸ａ９１２の間の角度幅であり、収音部９１の指向性の鋭さによって変動するものである。収音部９２は、収音部９１と異なる位置に配置され、自身が有する指向性の主軸ａ９２０上に音源Ｓが位置するように配置されている。副軸ａ９２１および副軸ａ９２２は、主軸ａ９２０の方向から到達する音に対する感度を０ｄＢとしたとき、感度が−６ｄＢとなる方向を示す軸である。副軸ａ９２１および副軸ａ９２２の間の範囲は、収音部９２において−６ｄＢ以上の感度が得られる範囲であり、収音部９２の主ビームの範囲である。収音部９２の主ビームの幅は、副軸ａ９２１および副軸ａ９２２の間の角度幅であり、収音部９２の指向性の鋭さによって変動するものである。

横線で示された領域Ａ９は、副軸ａ９１１および副軸ａ９１２の間に形成される主ビームと、副軸ａ９２１および副軸ａ９２２の間に形成される主ビームとが重複する重複領域である。この領域Ａ９内には、音源Ｓが存在している。

図１７に示す従来の収音装置では、まず、収音部９１において収音された音の収音信号が複数の周波数帯域に分割される。また、収音部９２において収音された音の収音信号も複数の周波数帯域に分割される。次に、従来の収音装置では、それぞれ分割された各周波数帯域の収音信号に対して論理演算が行われることにより、領域Ａ９内において発生した音の信号のみが抽出される。領域Ａ９内には音源Ｓが存在しているので、抽出された信号には、音源Ｓにおいて発生した音が含まれることとなる。このように、従来の収音装置では、領域Ａ９内において発生した音のみを抽出することで、音源Ｓにおいて発生した目的音のみを収音している。
特開２００１−２０４０９２号公報（図２等）

ここで、上述した領域Ａ９内であって音源Ｓとは異なる位置に、他の音源が存在する場合を考える。他の音源において発生する音は、目的音とは異なる音であり、いわゆる妨害音となる。この場合、領域Ａ９内において発生した音のみを抽出しても、抽出される信号には他の音源による妨害音が含まれてしまう。ここで、一旦抽出した信号に妨害音が含まれてしまうと、妨害音と目的音とを分離することが技術的に困難となる。したがって、音源Ｓにおいて発生した目的音のみを精度良く収音するための別法として、他の音源が領域Ａ９外に存在するように領域Ａ９の範囲を狭くする方法がある。この方法においては、収音部９１および９２の主ビームの幅を狭くする必要があり、収音部９１および９２が有する指向性を鋭くする必要がある。

しかしながら、指向性を鋭くしようとすると、収音部９１および９２を構成するマイクロホンアレイのサイズが大きくなってしまう。したがって、マイクロホンアレイのサイズが限られている場合等により、指向性をより鋭くすることには限界があった。

また、指向性を鋭くするために、収音部９１および９２を第２次音圧傾度型の超指向性を有するマイクロホンアレイで構成する場合を考える。この場合、収音部９１のポーラパターンは、例えば図１８に示すようになる。図１８は、収音部９１のポーラパターンを示す図である。図１８中の実線がポーラパターンであり、音が到達する方向によって変化する感度特性である。また図１８では、全方向（３６０度）に対する感度を示している。また図１８では、音源Ｓ（図示なし）が所定の周波数（例えば１ｋＨｚ）の目的音を発した場合のポーラパターンを示している。また図１８では、主軸ａ９１０の角度を０°とし、主軸ａ９１０での感度を０ｄＢとしている。収音部９１の主ビームの幅は、上述したように副軸ａ９１１および副軸ａ９１２の間の角度幅である。図１８では、主ビームの幅は９０°と広い幅になる。したがって、超指向性のマイクロホンアレイを用いたとしても、指向性を鋭くすることには限界がある。

このように、指向性を鋭くすることには限界があるため、収音部９１および９２の主ビームが互いに重複する領域Ａ９の範囲を十分に狭くすることは困難であった。その結果、抽出された信号には他の音源による妨害音も含まれることとなり、音源Ｓによる目的音のみを精度良く収音することが困難であった。

それ故、本発明は、目的の音源において発生した目的音のみを精度良く収音することが可能な収音装置を提供することを目的とする。

本発明は、収音装置に向けられており、上記課題を解決するために、本発明の収音装置は、目的の音源において発生した目的音を含む音を収音して収音信号を出力する少なくとも１つの目的音収音手段と、互いに異なる位置に配置され、それぞれの感度の死角が目的の音源に向かう方向に形成され、当該死角の範囲外の音を収音して収音信号を出力する複数の非目的音収音手段と、各非目的音収音手段から出力された収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧手段と、目的音収音手段から出力された収音信号から感度抑圧手段において生成された感度抑圧信号を除去することにより、死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出手段とを備える。

これにより、範囲が狭い死角の重複領域を用いることとなるので、目的の音源付近に目的音以外の音源が存在する場合であっても、目的音のみを従来よりも精度良く収音することができる。

好ましくは、非目的音収音手段から出力される収音信号は時間領域の信号であり、感度抑圧手段は、各非目的音収音手段から出力された時間領域の収音信号を、周波数領域の収音信号に変換する変換手段と、変換手段において変換された各収音信号に対して、振幅レベルを周波数毎に演算する演算手段と、演算手段において演算された各収音信号の振幅レベルを共通の周波数毎に加算し、加算した信号を感度抑圧信号として出力する加算手段とを有するとよい。なお、上記変換手段は、実施形態において後述する、非目的音収音部と同数の周波数変換部で構成されるものに相当するものである。また、上記演算手段は、実施形態において後述する、非目的音収音部と同数のレベル演算部で構成されるものに相当するものである。

これにより、抽出手段において抽出される信号において、死角の重複領域以外の領域において発生する妨害音の感度を確実に低下させることができる。

また、感度抑圧手段は、演算手段において演算された各収音信号に対して、振幅レベルを周波数毎に調整する調整手段をさらに有し、加算手段は、調整手段において調整された各収音信号の振幅レベルを共通の周波数毎に加算し、加算した信号を感度抑圧信号として出力してもよい。なお、上記調整手段は、実施形態において後述する、非目的音収音部と同数のレベル調整部で構成されるものに相当するものである。

これにより、感度抑圧信号について、死角の重複領域に対しては感度を抑圧しつつ、それ以外の領域における感度分布の形状を任意の形状にすることができる。その結果、抽出手段において死角の重複領域以外の領域内で発生する妨害音を除去する性能を改善することができる。

好ましくは、非目的音収音手段から出力される収音信号は時間領域の信号であり、感度抑圧手段は、各非目的音収音手段から出力された時間領域の収音信号を、周波数領域の収音信号に変換する変換手段と、変換手段において変換された各収音信号に対して、パワーレベルを周波数毎に演算する演算手段と、演算手段において演算された各収音信号のパワーレベルを共通の周波数毎に加算し、加算した信号を感度抑圧信号として出力する加算手段とを有するとよい。なお、上記変換手段は、実施形態において後述する、非目的音収音部と同数の周波数変換部で構成されるものに相当するものである。また、上記演算手段は、実施形態において後述する、非目的音収音部と同数のレベル演算部で構成されるものに相当するものである。

これにより、抽出手段において抽出される信号において、死角の重複領域以外の領域において発生する妨害音の感度を確実に低下させることができる。

好ましくは、目的音収音手段は、複数設けられており、各目的音収音手段は、目的の音源を前方にして互いに異なる位置に配置され、当該目的の音源に向かう方向に指向性をそれぞれ有し、各目的音収音手段が有する指向性の各主軸は、目的の音源から各目的音収音手段側にわずかにずれた位置で交わるとよい。

これにより、抽出手段において抽出される信号において、目的の音源に対して奥行き方向の感度を十分に低下させることができる。

本発明は、収音方法にも向けられており、上記課題を解決するために、本発明の収音方法は、目的の音源において発生した目的音を含む音を第１の収音手段を用いて収音して収音信号を出力する目的音収音ステップと、それぞれの感度の死角が目的の音源に向かう方向に形成されるように、複数の第２の収音手段を互いに異なる位置に配置する配置ステップと、配置ステップにおいて配置された複数の第２の収音手段を用いて死角の範囲外の音を収音して、各収音信号を出力する非目的音収音ステップと、非目的音収音ステップにおいて出力された各収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧ステップと、目的音収音ステップにおいて出力された収音信号から感度抑圧ステップにおいて生成された感度抑圧信号を除去することにより、死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出ステップとを含む。

本発明は、集積回路にも向けられており、上記課題を解決するために、本発明の集積回路は、目的の音源において発生した目的音を含む音を収音する少なくとも１つの目的音収音手段から出力される収音信号を入力する第１の入力端子と、互いに異なる位置に配置され、それぞれの感度の死角が目的の音源に向かう方向に形成され、当該死角の範囲外の音を収音する複数の非目的音収音手段から出力される収音信号を入力する複数の第２の入力端子と、各第２の入力端子から出力された収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧手段と、第１の入力端子から出力された収音信号から感度抑圧手段において生成された感度抑圧信号を除去することにより、死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出手段と、抽出手段において抽出された死角の重複領域内において発生した音の信号を出力する出力端子とを備える。

本発明は、目的の音源において発生した目的音を含む音を収音して収音信号を出力する少なくとも１つの目的音収音手段と、互いに異なる位置に配置され、それぞれの感度の死角が目的の音源に向かう方向に形成され、当該死角の範囲外の音を収音して収音信号を出力する複数の非目的音収音手段とを備える収音装置のコンピュータに実行させるためのプログラムにも向けられており、上記課題を解決するために、本発明のプログラムは、各非目的音収音手段から出力された収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧ステップと、目的音収音手段から出力された収音信号から感度抑圧ステップにおいて生成された感度抑圧信号を除去することにより、死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出ステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明は、記録媒体にも向けられており、上記課題を解決するために、本発明の記録媒体は、上記プログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な記録媒体である。

本発明によれば、複数の非目的音収音手段において形成される感度の死角を用いて、死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する。ここで、死角の範囲は主ビームの範囲よりも狭い。このため、死角が互いに重複する重複領域は、主ビームが互いに重複する領域よりも狭い領域となる。これにより、目的の音源付近に目的音以外の音源が存在する場合であっても、目的音のみを従来よりも精度良く収音することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る収音装置の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る収音装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る収音装置は、第１の目的音収音部１１、第２の目的音収音部１２、信号加算部２０、第１の非目的音収音部３１、第２の非目的音収音部３２、感度抑圧処理部４０、および目的音抽出部５０を備える。

第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２は、例えば図２に示すように配置される。図２は、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２の配置例を示す図である。図２に示す音源Ｓは、所定の位置に存在しており、収音目的である目的音を発する音源である。

第１の目的音収音部１１は、音源Ｓにおいて発生した目的音に対して感度を有するマイクロホンアレイで構成される。第１の目的音収音部１１は、音源Ｓにおいて発生した目的音を少なくとも収音し、収音した目的音を電気信号である収音信号Ｍ１１（ｎ）（ｎは時間信号のサンプル番号を示す）に変換する。収音信号Ｍ１１（ｎ）は、時間領域の信号であり、信号加算部２０に出力される。

ここで、音源Ｓにおいて発生した目的音に対して感度を有するマイクロホンアレイとしては、例えば無指向性のマイクロホンアレイなどが挙げられる。無指向性とは、どの方向から到達する音に対しても感度が実質的に等しくなる感度特性のパターンを有する特性を意味する。感度特性とは、音が到達する方向によって変化する感度の特性であり、上述したポーラパターンである。無指向性のマイクロホンアレイとしては、例えば無指向性のマイクロホンを複数用いて構成されたものが挙げられる。なお、無指向性のマイクロホンアレイとしては、マイクロホンを複数用い、音響回路や電気回路によって意図的に指向性を形成しないようにして構成されたものであってもよい。また第１の目的音収音部１１は、マイクロホンアレイではなく、１つのマイクロホンで構成されてもよい。

第２の目的音収音部１２は、上述した第１の目的音収音部１１と同様の構成である。第２の目的音収音部１２は、音源Ｓにおいて発生した目的音を少なくとも収音し、収音した目的音を電気信号である収音信号Ｍ１２（ｎ）に変換する。収音信号Ｍ１２（ｎ）は、時間領域の信号であり、信号加算部２０に出力される。信号加算部２０は、収音信号Ｍ１１（ｎ）および収音信号Ｍ１２（ｎ）を加算して、加算した収音信号（Ｍ１１（ｎ）＋Ｍ１２（ｎ））を目的音抽出部５０に出力する。

第１の非目的音収音部３１は、指向性を有するマイクロホンアレイであって、音源Ｓが存在する方向に感度の死角を形成するマイクロホンアレイで構成される。第１の非目的音収音部３１は、死角の範囲外において発生した音を収音し、収音した音を電気信号である収音信号Ｍ３１（ｎ）に変換する。収音信号Ｍ３１（ｎ）は、時間領域の信号であり、感度抑圧処理部４０に出力される。

ここで、指向性を有するマイクロホンアレイとは、特定の方向に高い感度を有するマイクロホンアレイである。指向性を有するマイクロホンアレイとしては、マイクロホンを複数用い、音響回路や電気回路によって特定の方向に意図的に高い感度を有するように構成されたものであってもよい。また第１の非目的音収音部３１は、マイクロホンアレイではなく、指向性を有する１つのマイクロホンで構成されてもよい。

第２の非目的音収音部３２は、上述した第１の非目的音収音部３１と同様の構成である。第２の非目的音収音部３２は、死角の範囲外において発生した音を収音し、収音した音を電気信号である収音信号Ｍ３２（ｎ）に変換する。収音信号Ｍ３２（ｎ）は、時間領域の信号であり、感度抑圧処理部４０に出力される。

図３を参照して、第１の非目的音収音部３１の感度特性について具体的に説明する。図３は、第１の非目的音収音部３１のポーラパターンを示す図である。図３中の実線がポーラパターンであり、音が到達する方向によって変化する感度特性である。また図３では、全方向（３６０度）に対する感度を示している。また図３では、第１の非目的音収音部３１が双指向性型のマイクロホンアレイで構成された場合の感度特性を示している。また図３では、音源Ｓ（図示なし）が所定の周波数（例えば１ｋＨｚ）の目的音を発した場合のポーラパターンを示している。また図３では、感度が最も低くなる軸ｂ３１０の角度を０°としている。軸ｂ３１０は、感度が最も低くなる方向を示す軸であり、死角の主軸である。軸ｂ３１１および軸ｂ３１２は、死角の副軸であり、感度が最も高い９０°の方向および２７０°の方向に対する感度を０ｄＢとしたとき、感度が所定量（例えば２０ｄＢ）だけ低くなる方向を示す軸である。副軸ｂ３１１および副軸ａ３１２の間の範囲は、第１の非目的音収音部３１において得られる感度が所定量（例えば２０ｄＢ）だけ低い範囲であり、死角の範囲である。つまり、死角の範囲は、感度が無い範囲ともいえる。ここで、死角の範囲、つまり死角の幅は、副軸ｂ３１１および副軸ｂ３１２の間の角度幅で示される。したがって、図３においては、死角の幅が約１０°となる。このように、死角の幅は、主ビームの幅に比してかなり狭い幅となる。なお、図３に示した双指向性型の感度特性では、０°の方向と１８０°の方向に死角が形成される。このように、死角は、感度特性において最も高い感度に対して所定量（例えば２０ｄＢ）以上感度が低い方向に形成される。なお、死角の幅は、双指向性型以外の感度特性であっても、主ビームの幅に比してかなり狭い幅となる。

図４を参照して、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２で形成される各死角と、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２の配置との関係について具体的に説明する。図４は、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２の配置例を示す図である。図４に示す音源Ｓは、図２に示した音源Ｓと同一の音源である。

図４において、第１の非目的音収音部３１は、死角の主軸ｂ３１０上に音源Ｓが位置するように配置されている。第１の非目的音収音部３１において、主軸ｂ３１０を含む副軸ｂ３１１および副軸ｂ３１２の間の角度幅が死角の幅を示す。また、副軸ｂ３１１および副軸ｂ３１２に挟まれた範囲であって主軸ｂ３１０を含む範囲が死角の範囲となる。したがって、第１の非目的音収音部３１は、この死角の範囲外において発生した音を収音することとなる。第２の非目的音収音部３２は、図４に示すように、第１の非目的音収音部３１と異なる位置に配置されている。ここで、軸ｂ３２０は、第２の非目的音収音部３２に形成される死角の主軸を示し、軸ｂ３２１およびｂ３２２は、死角の副軸を示す。第２の非目的音収音部３２は、死角の主軸ｂ３２０上に音源Ｓが位置するように配置されている。第２の非目的音収音部３２において、主軸ｂ３２０を含む副軸ｂ３２１および副軸ｂ３２２の間の角度幅が死角の幅を示す。また、副軸ｂ３２１および副軸ｂ３２２に挟まれた範囲であって主軸ｂ３２０を含む範囲が死角の範囲となる。したがって、第２の非目的音収音部３２は、この死角の範囲外において発生した音を収音することとなる。

ここで、横線で示された領域Ｂ１は、副軸ｂ３１１および副軸ｂ３１２の間に形成される死角と、副軸ｂ３２１および副軸ｂ３２２の間に形成される死角とが重複する重複領域である。領域Ｂ１は、幅が狭い死角が重複する領域であるので、図１７に示した主ビームが重複する領域Ａ９よりも狭い領域となる。

なお、図４では、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２は、死角の主軸上に音源Ｓが位置するようにそれぞれ配置されていたが、これに限定されない。第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２は、少なくとも死角の範囲内に音源Ｓが存在するように、配置されればよい。

感度抑圧処理部４０は、収音信号Ｍ３１（ｎ）および収音信号Ｍ３２（ｎ）に対して所定の信号処理を施すことによって、死角が互いに重複する領域Ｂ１内の収音感度がその周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する。つまり、感度抑圧処理部４０は、領域Ｂ１が感度の死角となるような収音感度を有する感度抑圧信号を生成する。生成された感度抑圧信号は、目的音抽出部５０に出力される。

以下、図１を再度参照して、感度抑圧処理部４０の信号処理について具体的に説明する。図１において、感度抑圧処理部４０は、第１の周波数変換部４１１、第２の周波数変換部４１２、第１のレベル演算部４２１、第２のレベル演算部４２２、および周波数加算部４３０とを備える。

第１の周波数変換部４１１は、第１の非目的音収音部３１から出力された収音信号Ｍ３１（ｎ）を、フーリエ変換やウエーブレット変換などの周波数変換手法を用いて、周波数領域の収音信号Ｍ３１（ω）に変換する。ここで、ωは周波数を表す。つまり、収音信号Ｍ３１（ω）は、周波数ωに応じて異なる信号である。収音信号Ｍ３１（ω）は、第１のレベル演算部４２１に出力される。

第１のレベル演算部４２１は、第１の周波数変換部４１１から出力された収音信号Ｍ３１（ω）に基づいて、振幅レベル｜Ｍ３１（ω）｜を周波数ω毎に演算する。振幅レベル｜Ｍ３１（ω）｜は、周波数ωに応じて異なる振幅レベルである。振幅レベル｜Ｍ３１（ω）｜は、周波数加算部４３０に出力される。

第２の周波数変換部４１２は、第２の非目的音収音部３２から出力された収音信号Ｍ３２（ｎ）を、フーリエ変換やウエーブレット変換などの周波数変換手法を用いて、周波数領域の収音信号Ｍ３２（ω）に変換する。収音信号Ｍ３１（ω）は、周波数ωに応じて異なる信号であり、第２のレベル演算部４２２に出力される。

第２のレベル演算部４２２は、第２の周波数変換部４１２から出力された収音信号Ｍ３２（ω）に基づいて、振幅レベル｜Ｍ３２（ω）｜を周波数ω毎に演算する。振幅レベル｜Ｍ３２（ω）｜は、周波数ωに応じて異なる振幅レベルである。振幅レベル｜Ｍ３２（ω）｜は、周波数加算部４３０に出力される。

周波数加算部４３０は、振幅レベル｜Ｍ３１（ω）｜と振幅レベル｜Ｍ３２（ω）｜とを加算する。周波数加算部４３０において加算された信号は、｜Ｍ３１（ω）｜＋｜Ｍ３２（ω）｜と表される。周波数加算部４３０の加算処理は、周波数ω単位で行われる。例えば、ω１の周波数に対して加算された信号は、｜Ｍ３１（ω１）｜＋｜Ｍ３２（ω１）｜となる。ここで、周波数加算部４３０において加算された信号は、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２から出力される収音信号の振幅レベルを加算した信号である。したがって、周波数加算部４３０において加算された信号は、死角が互いに重複する領域Ｂ１内の収音感度がその周辺よりも抑圧された感度抑圧信号となる。感度抑圧信号は、周波数ωに応じて異なる信号であり、目的音抽出部５０に出力される。

なお、第１のレベル演算部４２１および第２のレベル演算部４２２は、振幅レベルを演算するとしたが、振幅レベルの代わりにパワーレベルを演算してもよい。例えば、第１のレベル演算部４２１がパワーレベルを演算する場合、演算されたパワーレベルは、｜Ｍ３１（ω）｜＾２と表される。この場合、感度抑圧信号は、｜Ｍ３１（ω）｜＾２＋｜Ｍ３２（ω）｜＾２と表される。

このように、感度抑圧処理部４０は、振幅情報である振幅レベルまたはパワーレベルを用いて感度抑圧信号を生成している。これにより、位相情報が除外された感度抑圧信号を生成することができる。

なお、感度抑圧処理部４０は、各非目的音収音部から出力された時間領域の収音信号を周波数領域の信号に変換せずに、または、周波数領域に変換した信号において振幅レベルまたはパワーレベルまで演算せずに、感度抑圧信号を生成するようにしてもよい。この場合、感度抑圧信号は、Ｍ３１（ｎ）＋Ｍ３２（ｎ）、またはＭ３１（ω）＋Ｍ３２（ω）と表される。なお、上記時間領域の感度抑圧信号（Ｍ３１（ｎ）＋Ｍ３２（ｎ））、および上記周波数領域の感度抑圧信号（Ｍ３１（ω）＋Ｍ３２（ω））には、振幅情報および位相情報が含まれている。

ここで、上記時間領域の感度抑圧信号（Ｍ３１（ｎ）＋Ｍ３２（ｎ））、および上記周波数領域の感度抑圧信号（Ｍ３１（ω）＋Ｍ３２（ω））には、上述したように、振幅情報および位相情報が含まれている。また、各非目的音収音手段は指向性を有しているため、感度特性における主ビームにおいて収音される収音信号の位相と、サイドビームにおいて収音される収音信号の位相とが異なる場合がある。この場合、各収音信号が互いに打ち消し合う部分が生じてしまう。特に各収音信号の位相が逆位相の関係になれば、各収音信号が完全に打ち消し合ってしまうこととなる。このように、感度抑圧信号が例えば時間領域で加算した信号のように位相情報を含む信号である場合、位相情報によって各収音信号が互いに干渉し、死角が重複する領域Ｂ１以外の意図していない領域においても感度が低下する場合がある。これに対し、感度抑圧信号を振幅情報である振幅レベルまたはパワーレベルを用いて生成した場合、位相情報が除外されているので、上述した干渉は起きない。このため、感度抑圧信号を振幅情報である振幅レベルまたはパワーレベルを用いて生成した場合、上記意図していない領域の感度は低下しない。これにより、振幅レベルまたはパワーレベルを用いた場合、死角が重複する領域Ｂ１に対して、より精度良く感度を抑圧した感度抑圧信号を生成することができる。つまり、振幅レベルまたはパワーレベルを用いた場合、目的音を収音しない領域Ｂ１を確実に形成することができる。

目的音抽出部５０は、信号加算部２０の出力信号（Ｍ１１（ｎ）＋Ｍ１２（ｎ））から、感度抑圧処理部４０の感度抑圧信号（｜Ｍ３１（ω）｜＋｜Ｍ３２（ω）｜）または（｜Ｍ３１（ω）｜＾２＋｜Ｍ３２（ω）｜＾２）を除去する。信号加算部２０の出力信号には、目的音とそれ以外の妨害音も含まれている。一方、感度抑圧処理部４０の感度抑圧信号には、死角が重複する領域Ｂ１以外で発生した妨害音のみが含まれている。したがって、目的音抽出部５０は、信号加算部２０の出力信号から、感度抑圧処理部４０の感度抑圧信号を除去することで、死角が重複する領域Ｂ１内で発生した音を抽出することができる。なお、死角が重複する領域Ｂ１は、従来の主ビームが重複する領域よりも狭い領域となる。したがって、目的音抽出部５０において抽出される音は、音源Ｓにおいて発生した音により近づいた音となる。つまり、本実施形態によれば、音源Ｓにおいて発生した音のみを従来よりも精度良く収音することができる。

目的音抽出部５０における除去処理は、スペクトルサブトラクションやウイナーフィルタなどの雑音抑圧手法を用いて行われる。以下、例として、スペクトルサブトラクションの雑音抑圧手法を用いた場合の処理と、ウイナーフィルタの雑音抑圧手法を用いた場合の処理について具体的に説明する。

スペクトルサブトラクションの雑音抑圧手法を用いた場合、除去処理は周波数領域で行われる。したがって、目的音抽出部５０は、信号加算部２０の出力信号（Ｍ１１（ｎ）＋Ｍ１２（ｎ））から、周波数領域の信号のパワーレベル（｜Ｍ１１（ω）｜＾２＋｜Ｍ１２（ω）｜＾２）を演算する。感度抑圧処理部４０から出力される感度抑圧信号としては、パワーレベルで演算された信号（｜Ｍ３１（ω）｜＾２＋｜Ｍ３２（ω）｜＾２）を用いる。目的音抽出部５０は、信号加算部２０の出力信号（｜Ｍ１１（ω）｜＾２＋｜Ｍ１２（ω）｜＾２）から、感度抑圧信号（｜Ｍ３１（ω）｜＾２＋｜Ｍ３２（ω）｜＾２）を減算する。これにより、上記除去処理が実現される。

ウイナーフィルタの雑音抑圧手法を用いた場合、除去処理は時間領域で行われる。まず目的音抽出部５０は、信号加算部２０の出力信号（Ｍ１１（ｎ）＋Ｍ１２（ｎ））から、周波数領域の信号のパワーレベル（｜Ｍ１１（ω）｜＾２＋｜Ｍ１２（ω）｜＾２）を演算する。感度抑圧処理部４０から出力される感度抑圧信号としては、パワーレベルで演算された信号（｜Ｍ３１（ω）｜＾２＋｜Ｍ３２（ω）｜＾２）を用いる。目的音抽出部５０は、信号加算部２０の出力信号（｜Ｍ１１（ω）｜＾２＋｜Ｍ１２（ω）｜＾２）から感度抑圧信号（｜Ｍ３１（ω）｜＾２＋｜Ｍ３２（ω）｜＾２）を減算し、減算した結果を正規化する。目的音抽出部５０は、この正規化した結果を時間領域に変換し、変換した結果をフィルタとして設定する。これにより、目的音抽出部５０には、入力される信号加算部２０の時間領域である出力信号に対して、感度抑圧信号のみを抑圧するフィルタが設定される。目的音抽出部５０は、設定されたフィルタに基づくフィルタリング処理を行うことで、信号加算部２０の出力信号に対して感度抑圧信号のみを取り除くことができる。これにより、上記除去処理が実現される。

次に、図５〜図９を参照して、以上に説明した信号処理の結果について説明する。図５〜図９は、後述する各信号が有する感度分布のシミュレーション結果例を示す図である。なお、図５〜図９において、縦軸および横軸は、距離（ｃｍ）を示す座標軸である。また図５〜図９において、音源Ｓは、座標（０、０）の位置に配置されている。また図５〜図９において、座標上の実線は、音圧感度が等しい座標を結んだものであり、６ｄＢ間隔で示されている。

図５は、信号加算部２０の出力信号（Ｍ１１（ｎ）＋Ｍ１２（ｎ））が有する感度分布を示す図である。図５において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の目的音収音部１１と第２の目的音収音部１２とが配置されている。ここで、信号加算部２０の出力信号は、第１の目的音収音部１１と第２の目的音収音部１２とで収音された収音信号を加算した信号である。したがって、図５に示す感度分布は、第１の目的音収音部１１と第２の目的音収音部１２がそれぞれ形成する感度分布を合成したものとなる。ここで、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２において無指向性のマイクロホンアレイを用いるとした。このため、図５に示す感度分布によれば、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２から離れるにしたがって、全方向に対して一様に感度が低下していることがわかる。また図５に示す感度分布によれば、音源Ｓにおいて発生する音に対する感度は０ｄＢとなっている。したがって、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２は、音源Ｓにおいて発生した音を少なくとも収音することがわかる。

図６は、時間領域で加算された感度抑圧信号（Ｍ３１（ｎ）＋Ｍ３２（ｎ））が有する感度分布を示す図である。図６において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の非目的音収音部３１と第２の非目的音収音部３２とが配置されている。図６からわかるように、音源Ｓにおいて発生する音に対する感度は−４２ｄＢとなっており、音源Ｓ付近の狭い領域において感度が著しく低下していることがわかる。この領域は、図４に示した領域Ｂ１に対応する領域である。なお、図６に示す領域Ｃは、感度抑圧信号を時間領域で求めたことによって生じる位相干渉によって、意図していない感度低下がおこる領域である。また図６に示す感度分布によれば、領域Ｃは、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２を中心として、放射状に４つ存在していることがわかる。このように、時間領域で加算された感度抑圧信号のような位相情報を含む感度抑圧信号では、死角が重複する領域Ｂ１の感度がその周辺よりも抑圧されるものの、領域Ｃに意図していない感度低下も生じることがわかる。

図７は、図５に示す感度分布を有する信号加算部２０の出力信号から、図６に示す感度分布を有する感度抑圧信号を除去することによって抽出される信号が有する感度分布を示す図である。図７において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の非目的音収音部３１と第２の非目的音収音部３２とが配置されている。図７からわかるように、音源Ｓにおいて発生する音に対する感度は０ｄＢとなっており、音源Ｓ付近の狭い領域において感度が高くなっていることがわかる。この領域は、図４に示した領域Ｂ１に対応する領域である。したがって、図７に示す感度分布により、目的音抽出部５０から出力される信号は、死角が重複する領域Ｂ１内において発生した音を抽出した信号となる。なお、図７では、領域Ｂ１に対応する領域よりも感度は低いが、図６に示した領域Ｃに対応する領域においても感度が高くなっていることがわかる。

図８は、振幅レベルまたはパワーレベルで加算された感度抑圧信号が有する感度分布を示す図である。図８において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の非目的音収音部３１と第２の非目的音収音部３２とが配置されている。図８からわかるように、音源Ｓにおいて発生する音に対する感度は−４２ｄＢとなっており、音源Ｓ付近の狭い領域において感度が著しく低下していることがわかる。この領域は、図４に示した領域Ｂ１に対応する領域である。なお、図８では、図６に示す領域Ｃは存在しない。これは、感度抑圧信号に位相情報が含まれないためである。このように、振幅レベルまたはパワーレベルを用いた感度抑圧信号では、死角が重複する領域Ｂ１の感度はその周辺よりも抑圧されつつ、その周辺において意図していない感度低下は起こらない。

図９は、図５に示す感度分布を有する信号加算部２０の出力信号から、図８に示す感度分布を有する感度抑圧信号を除去することによって抽出される信号が有する感度分布を示す図である。図９において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の非目的音収音部３１と第２の非目的音収音部３２とが配置されている。図９からわかるように、音源Ｓにおいて発生する音に対する感度は０ｄＢとなっており、音源Ｓ付近の狭い領域において感度が高くなっていることがわかる。この領域は、図４に示した領域Ｂ１に対応する領域である。したがって、図９に示す感度分布により、目的音抽出部５０から出力される信号は、死角が重複する領域Ｂ１内において発生した音を抽出した信号となる。なお、図９と図７とを比較すると、図９の方が領域Ｂ１以外の領域において十分に感度が低下していることがわかる。

以上のように、本実施形態に係る収音装置は、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２において形成された死角が互いに重なる領域Ｂ１を利用して、最終的に領域Ｂ１内において発生した音を抽出する。ここで、領域Ｂ１は、主ビームが互いに重複する領域よりも狭い領域となる。したがって、目的の音源Ｓにおいて発生する音をより狭い領域で抽出することができる。その結果、目的の音源Ｓにおいて発生する音をより精度良く収音することができる。

また、本実施形態に係る収音装置において、感度抑圧信号として振幅レベルまたはパワーレベルで加算した信号を用いる場合、位相干渉を防ぐことができる。これにより、領域Ｂ１以外の領域において、感度抑圧信号が有する感度分布の形状を、信号加算部２０の出力信号が有する感度分布の形状により一致させることができる。その結果、目的音抽出部５０で抽出された信号において、領域Ｂ１以外の領域において発生する妨害音の感度を確実に低下させることができる。

なお、図１に示した感度抑圧処理部４０の構成は、図１０に示す構成であってもよい。図１０は、感度抑圧処理部４０と異なる構成である感度抑圧処理部４０ａを用いた収音装置の構成を示す図である。図１０に示す収音装置は、図１に示した構成に対して、感度抑圧処理部４０が感度抑圧処理部４０ａに代わった構成である。したがって、感度抑圧処理部４０ａ以外の各構成部については、説明を省略する。

感度抑圧処理部４０ａは、感度抑圧処理部４０に対して、第１のレベル調整部４４１および第２のレベル調整部４４２をさらに備える。第１のレベル調整部４４１は、第１のレベル演算部４２１において演算された振幅レベル｜Ｍ３１（ω）｜を周波数ω毎に調整する。第２のレベル調整部４４２は、第２のレベル演算部４２２において演算された振幅レベル｜Ｍ３２（ω）｜を周波数ω毎に調整する。第１のレベル調整部４４１および第２のレベル調整部４４２は、周波数ω毎に異なる調整量で調整してもよいし、同じ調整量で調整してもよい。第１のレベル調整部４４１で調整された振幅レベルと、第２のレベル調整部４４２で調整された振幅レベルは、周波数加算部４３０に出力される。なお、第１のレベル調整部４４１および第２のレベル調整部４４２の調整対象は、振幅レベルではなく、パワーレベルであってもよい。

図１０に示す構成によれば、第１のレベル調整部４４１および第２のレベル調整部４４２において振幅レベルまたはパワーレベルが調整できることとなる。これにより、感度抑圧信号について、死角が互いに重複する領域Ｂ１に対して感度を抑圧しつつ、それ以外の領域における感度分布の形状を任意の形状にすることができる。したがって、第１のレベル調整部４４１および第２のレベル調整部４４２によって、領域Ｂ１以外の領域での感度抑圧信号が有する感度分布の形状を、信号加算部２０の出力信号が有する感度分布の形状により一致させることができる。その結果、目的音抽出部５０において領域Ｂ１以外の領域内で発生する妨害音を除去する性能が改善する。

なお、図１に示した第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２は、無指向性のマイクロホンアレイで構成されるとしたが、これに限定されない。第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２は、指向性を有するマイクロホンアレイで構成されてもよい。指向性を有するマイクロホンアレイとしては、マイクロホンを複数用い、音響回路や電気回路によって特定の方向に意図的に高い感度を有するように構成されたものであってもよい。また、指向性は、単一の指向性および超指向性のいずれの特性であってもよい。図１１は、指向性を有するマイクロホンアレイで構成された第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａの配置例を示す図である。図１２は、第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａを用いた場合の収音装置の構成例を示す図である。図１２に示す構成は、図１に示す構成に対し、第１の目的音収音部１１が第１の目的音収音部１１ａに、第２の目的音収音部１２が第２の目的音収音部１２ａに代わった構成である。したがって、第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａ以外の各構成部については、説明を省略する。

図１１において、第１の目的音収音部１１ａは、自身が有する指向性の主軸ａ１１０上に音源Ｓが位置するように配置されている。副軸ａ１１１および副軸ａ１１２は、主軸ａ１１０の方向から到達する音に対する感度を０ｄＢとしたとき、感度が−６ｄＢとなる方向を示す軸である。副軸ａ１１１および副軸ａ１１２の間の範囲は、第１の目的音収音部１１ａにおいて−６ｄＢ以上の感度が得られる範囲であり、第１の目的音収音部１１ａの主ビームの範囲である。この主ビームの範囲、つまり主ビームの幅は、副軸ａ１１１および副軸ａ１１２の間の角度幅であり、第１の目的音収音部１１ａの指向性の鋭さによって変動するものである。第２の目的音収音部１２ａは、自身が有する指向性の主軸ａ１２０上に音源Ｓが位置するように配置されている。副軸ａ１２１および副軸ａ１２２は、主軸ａ１２０の方向から到達する音に対する感度を０ｄＢとしたとき、感度が−６ｄＢとなる方向を示す軸である。副軸ａ１２１および副軸ａ１２２の間の範囲は、第２の目的音収音部１２ａにおいて−６ｄＢ以上の感度が得られる範囲であり、第２の目的音収音部１２ａの主ビームの範囲である。この主ビームの範囲、つまり主ビームの幅は、副軸ａ１２１および副軸ａ１２２の間の角度幅であり、第２の目的音収音部１２ａの指向性の鋭さによって変動するものである。ここで、横線で示された領域Ａ１は、副軸ａ１１１および副軸ａ１１２の間に形成される主ビームと、副軸ａ１２１および副軸ａ１２２の間に形成される主ビームとが重複する重複領域である。

図１２において、第１の目的音収音部１１ａにおいて収音された収音信号Ｍ１１ａ（ｎ）は、信号加算部２０に出力される。第２の目的音収音部１２ａにおいて収音された収音信号Ｍ１２ａ（ｎ）は、信号加算部２０に出力される。信号加算部２０は、収音信号Ｍ１１ａ（ｎ）と収音信号Ｍ１２ａ（ｎ）とを加算し、加算した信号（Ｍ１１ａ（ｎ）＋Ｍ１２ａ（ｎ））を目的音抽出部５０に出力する。信号加算部２０において加算された信号は、指向性合成が行われた信号であり、図１１に示す領域Ａ１内の感度が高くなる感度分布を有する信号である。

このように、指向性を有する第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａを用いることで、信号加算部２０の出力信号が有する感度分布が領域Ａ１において高い感度を有する分布となる。これにより、図１に示す構成と比べて、信号加算部２０の出力信号が有する感度分布の形状を、感度抑圧信号が有する感度分布の形状により一致させることができる。その結果、目的音抽出部５０において、領域Ｂ１以外の領域内で発生する妨害音を除去する性能を改善することができる。また、領域Ａ１内の感度を高めることができるので、結果的に、目的音の収音感度を高めることができる。

なお、図１に示した構成では、目的音収音部として第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２を備えていたが、これに限定されない。第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２と同様の機能を有する目的音収音部をさらに設けてもよい。つまり、図１に示す収音装置は、目的音収音部を３つ以上備えていてもよい。複数の目的音収音部から出力された収音信号は、信号加算部２０で加算される。加算された信号は、目的音抽出部５０に出力される。また、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２のいずれか一方が省略された構成であってもよい。つまり、本実施形態に係る収音装置は、目的音収音部を少なくとも１つ備えていればよい。この場合、信号加算部２０は不要となり、目的音収音部から出力された収音信号は、目的音抽出部５０に直接出力されることとなる。

また、図１に示した構成では、非目的音収音部として第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２を備えていたが、これに限定されない。第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２と同様の機能を有する非目的音収音部をさらに設けてもよい。つまり、本実施形態に係る収音装置は、死角が互いに重複する領域Ｂ１を形成するために、非目的音収音部を少なくとも２つ備えていればよい。この場合、各非目的音収音部は、目的の音源Ｓに向かう方向に死角を形成するように配置される。図１３は、非目的音収音部を複数備えた収音装置の構成例を示す図である。

図１３に示す収音装置は、図１に示す構成に対して、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２が第１の非目的音収音部３１、第２の非目的音収音部３２、…、第Ｎの非目的音収音部３３となり、感度抑圧処理部４０が感度抑圧処理部４０ｂに代わった構成である。Ｎは、３以上の自然数である。感度抑圧処理部４０ｂは、図１３に示すように、第１の周波数変換部４１１、第２の周波数変換部４１２、…、第Ｎの周波数変換部４１３と、第１のレベル演算部４２１、第２のレベル演算部４２２、…、第Ｎのレベル演算部４２３と、周波数加算部４３０とを備える。第Ｎの非目的音収音部３３から出力された収音信号Ｍ３Ｎ（ｎ）は、第Ｎの周波数変換部４１３に出力される。第Ｎの周波数変換部４１３において周波数領域の信号に変換された収音信号Ｍ３Ｎ（ω）は、第Ｎのレベル演算部４２３に出力される。第Ｎのレベル演算部４２３において周波数毎に演算された振幅レベル｜Ｍ３Ｎ（ω）｜は、周波数加算部４３０に出力される。周波数加算部４３０は、第１のレベル演算部４２１、第２のレベル演算部４２２、…、第Ｎのレベル演算部４２３から出力された振幅レベルを共通の周波数毎に加算する。これ以降の処理については、図１を参照して説明した処理と同様であり、説明を省略する。

なお、図３では、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２が有する指向性のパターンとして、双指向性型を示したが、他のパターンであってもよい。他の指向性のパターンとしては、例えばカージオイド型、ハイパーカージオイド型などが挙げられる。このパターンの中で、感度の死角に着目した場合、双指向性型の死角が最も鋭い。このため、図４に示した領域Ｂ１をより狭くすることができるので、双指向性型のパターンを用いることが望ましい。また、上記指向性の各パターンを形成する方法としては、減算型（音圧傾度型）の指向性合成を行う方法、加算型（波形合成型）の指向性合成を行う方法などが挙げられる。

なお、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２は、音響回路または電気回路を適宜用いることによって、死角を形成する方向を可変できる構成であってもよい。これにより、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２の配置位置を動かすことなく、異なる位置に存在する音源に対して、死角が重複する領域を形成することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る収音装置について説明する。本実施形態に係る収音装置の構成は、図１２に示した構成と同じ構成であり、図１１に示した死角の主軸ａ１１０および主軸ａ１２０の向きを変えた点のみ異なる。以下、異なる点を中心に説明する。

図１４は、指向性を有するマイクロホンアレイで構成された第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａの第２の実施形態における配置例を示す図である。第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａは、図１４に示すように、音源Ｓを前方にしてそれぞれ配置されている。なお、前方とは、図１４の紙面に向かって上方をさす。

図１４において、第１の目的音収音部１１ａは、自身が有する指向性の主軸ａ１１０が音源Ｓよりも第２の目的音収音部１２ａ側にずれるように配置されている。第２の目的音収音部１２ａは、自身が有する指向性の主軸ａ１２０が音源Ｓよりも第１の目的音収音部１１ａ側にずれるように配置されている。図１４に示す領域Ａ２は、副軸ａ１１１および副軸ａ１１２の間に形成される主ビームと、副軸ａ１２１および副軸ａ１２２の間に形成される主ビームとが重複する重複領域である。図１４に示す点Ｙは、第１の目的音収音部１１ａと第２の目的音収音部１２ａとの間の中心に位置する点である。図１４に示す点Ｘは、主軸ａ１２０と主軸１１０とが交わる点である。ここで、点Ｙから点Ｘまでの距離をＤ１、点Ｙから音源までの距離をＤ２とする。このとき、第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａは、Ｄ１＜Ｄ２の関係を満たすように配置される。

図１４に示すように第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａを配置した場合、信号加算部２０の出力信号が有する感度分布は、図１５に示す感度分布となる。図１５は、図１４に示す位置に第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａを配置した場合の信号加算部２０の出力信号が有する感度分布を示す図である。図１５において、縦軸および横軸は、距離（ｃｍ）を示す座標軸である。また図１５において、音源Ｓは、座標（０、０）の位置に配置されている。また図１５において、座標上の実線は、音圧感度が等しい座標を結んだものであり、６ｄＢ間隔で示されている。また図１５において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の目的音収音部１１ａと第２の目的音収音部１２ａとが配置されている。

ここで、図１５に示す感度分布と図５に示した感度分布を比較すると、図１５に示す感度分布は、音源Ｓの奥行き方向（縦軸の正方向）において感度が低下していることがわかる。これにより、図１５に示した感度分布の形状は、音源Ｓの奥行き方向において、図６および図８の感度分布の形状により一致する。

図１６は、図１５に示す感度分布を有する信号加算部２０の出力信号から、図８に示す感度分布を有する感度抑圧信号を除去することによって抽出される信号が有する感度分布を示す図である。図１６において、座標（０、０）に位置する音源Ｓを前方として、第１の非目的音収音部３１と第２の非目的音収音部３２とが配置されている。図１６からわかるように、音源Ｓにおいて発生する音に対する感度は０ｄＢとなっており、音源Ｓ付近の狭い領域において感度が高くなっていることがわかる。この領域は、図４に示した領域Ｂ１に対応する領域である。したがって、図１６に示す感度分布により、目的音抽出部５０から出力される信号は、領域Ｂ１内において発生した音を抽出した信号となる。さらに、音源Ｓの奥行き方向の感度の上昇も無くなっていることがわかる。

以上のように、本実施形態に係る収音装置では、第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａは、信号加算部２０の出力信号が有する感度分布の領域Ｂ１以外の形状が、感度抑圧信号が有する感度分布の領域Ｂ１以外の形状と一致するように、配置される。図１５に示した感度分布の形状は、音源Ｓの奥行き方向において、図６および図８の感度分布の形状に、より一致した形状となる。これにより、図１６に示す目的音抽出部５０において抽出される信号が有する感度分布において、音源Ｓの奥行き方向についても感度を十分に低下させることができる。また、図１５に示す感度分布は、音源Ｓの奥行き方向の感度が低下した形状となる。したがって、図１５に示す感度分布自体によっても、目的音抽出部５０において抽出される信号において、音源Ｓの奥行き方向の感度を十分に低下させることができる。

なお、上述した第１および第２の実施形態係る収音装置は、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２から出力される収音信号と、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２から出力される収音信号とを入力とし、処理した信号を出力とする一般的なコンピュータシステム等の情報処理装置で実現可能である。コンピュータシステムは、例えばマイクロプロセッサ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどで構成される。上述した信号加算部２０、感度抑圧処理部４０、および目的音抽出部５０等の処理をコンピュータシステムに実行させるプログラムは、所定の情報記録媒体に格納される。コンピュータシステムは、所定の情報記録媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、上述した信号加算部２０、感度抑圧処理部４０、および目的音抽出部５０等の機能を実現することができる。なお、プログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。また、上記プログラムを格納する情報記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、および半導体メモリなどである。また、上記プログラムは、他の媒体や通信回線を通じて上記情報処理装置に供給されてもかまわない。また、上記プログラムは、他の媒体や通信回線を通じて、他の情報処理装置に供給されてもかまわない。

なお、上述した第１および第２の実施形態に係る収音装置の各構成部または一部の構成部は、収音装置に脱着可能なＩＣカード、または単体のモジュールで構成されてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、およびＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。なお、ＩＣカードおよびモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。

なお、上述した第１および第２の実施形態に係る収音装置において、第１の目的音収音部１１などの音を収音する構成部以外の各構成部は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）などの集積回路や、専用の信号処理回路を用いて１チップ化したものによって実現されてもよい。また上述した第１および第２の実施形態に係る収音装置は、上記各構成部の機能に相当するものをそれぞれチップ化したものによって実現されてもよい。例えば図１に示した構成においては、信号加算部２０、感度抑圧処理部４０、および目的音抽出部５０が集積回路で実現される。このとき、当該集積回路は、第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２の出力を入力する２つの第１の入力端子と、第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２の出力を入力する２つの第２の入力端子と、目的音抽出部５０の出力を出力する出力端子とを備える。なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また集積回路化の手法は、ＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。

本発明に係る収音装置は、目的の音源において発生した目的音のみを精度良く収音することができ、ハンズフリー機能を有する機器、会議システムにおける通話装置、オフマイク機能を有するビデオカメラなどの機器等にも有用である。

本発明の第１の実施形態に係る収音装置の構成を示すブロック図 第１の目的音収音部１１および第２の目的音収音部１２の配置例を示す図 第１の非目的音収音部３１のポーラパターンを示す図 第１の非目的音収音部３１および第２の非目的音収音部３２の配置例を示す図 信号加算部２０の出力信号が有する感度分布を示す図 時間領域で加算された感度抑圧信号が有する感度分布を示す図 図５に示す感度分布を有する信号加算部２０の出力信号から、図６に示す感度分布を有する感度抑圧信号を除去することによって抽出される信号が有する感度分布を示す図 振幅レベルまたはパワーレベルで加算された感度抑圧信号が有する感度分布を示す図 図５に示す感度分布を有する信号加算部２０の出力信号から、図８に示す感度分布を有する感度抑圧信号を除去することによって抽出される信号が有する感度分布を示す図 感度抑圧処理部４０と異なる構成である感度抑圧処理部４０ａを用いた収音装置の構成を示す図 指向性を有するマイクロホンアレイで構成された第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａの配置例を示す図 第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａを用いた場合の収音装置の構成例を示す図 非目的音収音部を複数備えた収音装置の構成例を示す図 指向性を有するマイクロホンアレイで構成された第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａの第２の実施形態における配置例を示す図 図１４に示す位置に第１の目的音収音部１１ａおよび第２の目的音収音部１２ａを配置した場合の信号加算部２０の出力信号が有する感度分布のシミュレーション結果を示す図 図１５に示す感度分布を有する信号加算部２０の出力信号から、図８に示す感度分布を有する感度抑圧信号を除去することによって抽出される信号が有する感度分布を示す図 従来の収音装置の信号処理を概念的に示した図 収音部９１のポーラパターンを示す図

符号の説明

１１、１１ａ 第１の目的音収音部
１２、１２ａ 第２の目的音収音部
２０ 信号加算部
３１ 第１の非目的音収音部
３２ 第２の非目的音収音部
３３ 第Ｎの非目的音収音部
４０、４０ａ、４０ｂ 感度抑圧処理部
４４１ 第１の周波数変換部
４１２ 第２の周波数変換部
４１３ 第Ｎの周波数変換部
４２１ 第１のレベル演算部
４２２ 第２のレベル演算部
４２３ 第Ｎのレベル演算部
４３０ 周波数加算部
４４１ 第１のレベル調整部
４４２ 第２のレベル調整部
５０ 目的音抽出部

Claims (9)

1. 目的の音源において発生した目的音を含む音を収音して収音信号を出力する少なくとも１つの目的音収音手段と、
   互いに異なる位置に配置され、それぞれの感度の死角が前記目的の音源に向かう方向に形成され、当該死角の範囲外の音を収音して収音信号を出力する複数の非目的音収音手段と、
   各前記非目的音収音手段から出力された収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、前記死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧手段と、
   前記目的音収音手段から出力された収音信号から前記感度抑圧手段において生成された感度抑圧信号を除去することにより、前記死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出手段とを備える、収音装置。
2. 前記非目的音収音手段から出力される収音信号は、時間領域の収音信号であり、
   前記感度抑圧手段は、
   各前記非目的音収音手段から出力された時間領域の収音信号を、周波数領域の収音信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段において変換された各収音信号に対して、振幅レベルを周波数毎に演算する演算手段と、
   前記演算手段において演算された各収音信号の振幅レベルを共通の周波数毎に加算し、加算した信号を前記感度抑圧信号として出力する加算手段とを有する、請求項１に記載の収音装置。
3. 前記感度抑圧手段は、前記演算手段において演算された各収音信号に対して、振幅レベルを周波数毎に調整する調整手段をさらに有し、
   前記加算手段は、前記調整手段において調整された各収音信号の振幅レベルを共通の周波数毎に加算し、加算した信号を前記感度抑圧信号として出力し、
   前記調整手段は、前記加算手段から出力される感度抑圧信号が示す感度分布と、前記目的音収音手段から出力される収音信号が示す感度分布とが、前記死角の重複領域以外の複数の領域で一致するように、前記振幅レベルを周波数毎に調整する、請求項２に記載の収音装置。
4. 前記非目的音収音手段から出力される収音信号は、時間領域の収音信号であり、
   前記感度抑圧手段は、
   各前記非目的音収音手段から出力された時間領域の収音信号を、周波数領域の収音信号に変換する変換手段と、
   前記変換手段において変換された各収音信号に対して、パワーレベルを周波数毎に演算する演算手段と、
   前記演算手段において演算された各収音信号のパワーレベルを共通の周波数毎に加算し、加算した信号を前記感度抑圧信号として出力する加算手段とを有する、請求項１に記載の収音装置。
5. 前記目的音収音手段は、複数設けられており、
   各前記目的音収音手段は、前記目的の音源を前方にして互いに異なる位置に配置され、当該目的の音源に向かう方向に指向性をそれぞれ有し、
   各前記非目的音収音手段は、前記目的の音源を前方にして互いに異なる位置に配置され、
   各前記目的音収音手段が有する指向性の各主軸は、各前記非目的音収音手段が有する死角の各主軸が互いに交わる位置から各前記目的音収音手段側にずれた位置で交わることを特徴とする、請求項１に記載の収音装置。
6. 目的の音源において発生した目的音を含む音を第１の収音手段を用いて収音して収音信号を出力する目的音収音ステップと、
   それぞれの感度の死角が前記目的の音源に向かう方向に形成されるように、複数の第２の収音手段を互いに異なる位置に配置する配置ステップと、
   前記配置ステップにおいて配置された複数の第２の収音手段を用いて前記死角の範囲外の音を収音して、各収音信号を出力する非目的音収音ステップと、
   前記非目的音収音ステップにおいて出力された各収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、前記死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧ステップと、
   前記目的音収音ステップにおいて出力された収音信号から前記感度抑圧ステップにおいて生成された感度抑圧信号を除去することにより、前記死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出ステップとを含む、収音方法。
7. 目的の音源において発生した目的音を含む音を収音する少なくとも１つの目的音収音手段から出力される収音信号を入力する第１の入力端子と、
   互いに異なる位置に配置され、それぞれの感度の死角が前記目的の音源に向かう方向に形成され、当該死角の範囲外の音を収音する複数の非目的音収音手段から出力される収音信号を入力する複数の第２の入力端子と、
   各前記第２の入力端子から出力された収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、前記死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧手段と、
   前記第１の入力端子から出力された収音信号から前記感度抑圧手段において生成された感度抑圧信号を除去することにより、前記死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段において抽出された前記死角の重複領域内において発生した音の信号を出力する出力端子とを備える、集積回路。
8. 目的の音源において発生した目的音を含む音を収音して収音信号を出力する少なくとも１つの目的音収音手段と、互いに異なる位置に配置され、それぞれの感度の死角が前記目的の音源に向かう方向に形成され、当該死角の範囲外の音を収音して収音信号を出力する複数の非目的音収音手段とを備える収音装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   各前記非目的音収音手段から出力された収音信号に対して所定の信号処理を施すことにより、前記死角が互いに重複する重複領域内の収音感度が当該重複領域の周辺よりも抑圧された感度抑圧信号を生成する感度抑圧ステップと、
   前記目的音収音手段から出力された収音信号から前記感度抑圧ステップにおいて生成された感度抑圧信号を除去することにより、前記死角の重複領域内において発生した音の信号を抽出する抽出ステップとを、コンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記録した、コンピュータに読み取り可能な記録媒体。

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