JP5151352B2

JP5151352B2 - 放収音装置

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Publication number: JP5151352B2
Application number: JP2007248718A
Authority: JP
Inventors: 敏也飯田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: JP2009081613A

Description

この発明は、ハウリングやエコーを抑圧する放収音装置に関する。

従来、スピーカからの周り込み音をマイクが収音することで生じるハウリングやエコーを抑圧する放収音装置が各種考案されている（特許文献１参照）。

特許文献１の拡声電話機は、２つの無指向性マイクとスピーカとを備え、２つのマイクをスピーカから等距離に配置する。拡声電話機は、２つのマイクの収音信号の差分値を算出して出力することにより、遠端話者の音声を打ち消している。
特開平３−１１７１４８号公報

しかしながら、特許文献１の拡声電話機は、２つのマイクの配置間隔が音波の波長の整数倍となる周波数で、近端話者からの収音信号を互いに打ち消し合い、その周波数で出力値が大きく減衰してノッチが生じるため、通話音声の品質が劣化した。

そこで、この発明は、簡素な構成で、音質の低下を招くことなく放収音できる放収音装置を提供することを目的とする。

この発明の放収音装置は、一直線の基準線上に配置した２つのスピーカと、前記基準線上に配置し、且つ前記２つのスピーカの中央に配置した第一の双指向性マイクと、前記第一の双指向性マイクと同じ位置に第二の双指向性マイクと、を備え、前記第一の双指向性マイクは、前記基準線と直交する方向を収音指向性の強度が最も強い方向とし、前記２つのスピーカは、同相で放音し、前記第二の双指向性マイクは、前記基準線の方向を収音指向性の強度が最も強い方向とすることを特徴とする。
また、前記第一の双指向性マイクの出力信号および前記第二の双指向性マイクの出力信号の信号レベルまたは位相の組み合わせを制御する収音制御部を備えたことを特徴とする。

この構成では、放収音装置は、一直線の基準線上に、双指向性マイクと２つのスピーカとを配置する。この際、放収音装置は、双指向性マイクの収音指向性の強度が最も強い方向と基準線とが直交するように双指向性マイクを配置する。更に、放収音装置は、双指向性マイクを中心として、該双指向性マイクを挟むように、２つのスピーカを配置する。これにより、放収音装置は、双指向性マイクの収音強度の節の方向にスピーカが配置されるので、スピーカからの放音音声を双指向性マイクにてほとんど収音せず、ハウリングやエコー等を防ぐことができ、ユーザに不快な印象を与えない。また、放収音装置は、双指向性マイクの収音音声をそのまま利用するので、高域にて収音信号の部分的なノッチが生じず、収音信号の品質劣化を防ぐことができる。更に、放収音装置は、双指向性マイクとスピーカという汎用の手段のみを用い、特別な手段を用いないので、簡素な構成とすることができる。

この構成では、放収音装置は、一直線の基準線上に、２つのスピーカと２つの双指向性マイクを配置し、２つの双指向性マイクを同じ位置に配置する。放収音装置は、一方の双指向性マイクを、該一方の双指向性マイクの収音指向性の強度が最も強い方向と基準線とが直交するように配置し、他方の双指向性マイクを、該他方の双指向性マイクの収音指向性の強度が最も強い方向と基準線とが一致するように配置する。放収音装置は、２つの双指向性マイクを中心として、該２つの双指向性マイクを挟むように、２つのスピーカを配置する。また、放収音装置は、２つのスピーカから同相で放音する。これにより、放収音装置は、収音指向性の強度が最も強い方向と基準線とが直交する双指向性マイクにて、スピーカの放音音声をほとんど収音しない。また、放収音装置は、収音指向性の強度が最も強い方向と基準線とが一致する双指向性マイクにて、スピーカからの放音音声を収音するが、双指向性マイクの特性からスピーカの放音音声が打ち消される。この結果、放収音装置は、ハウリングやエコー等の発生を防ぐことができる。

本発明によれば、放収音装置は、簡素な構成でありながら、スピーカからの放音音声を双指向性マイクにて収音しないので、ハウリングやエコー等を防ぐことができる。また、放収音装置は、特定の一点に設置された双指向性マイクの収音信号をそのまま用いることで、従来技術のように高域にて収音信号の部分的なノッチが生じず、収音信号の品質劣化を防ぐことができる。

「第１実施形態」
第１実施形態に係る放収音装置１の概要について、図１を参照して説明する。図１は、放収音装置１の外観図である。放収音装置１は、入出力Ｉ／Ｆ１８をコンセントに接続することで、他のコンセントに接続された他の放収音装置と電力線通信（以下、ＰＬＣと称す。）を行う。放収音装置１は、他の放収音装置から音声信号を受信すると、該音声信号を放音するとともに、自装置の収音信号を他の放収音装置へ送信する。なお、放収音装置１の通信方法は、ＰＬＣに限らない。

放収音装置１は、筺体の正面に、一直線上の基準線４ａを設定し、該基準線４ａと直交する方向に基準線４ｂを設定する。放収音装置１は、基準線４ａ，４ｂが交わる位置に双指向性マイク１２を配置し、基準線４ａ上に２つのスピーカ１１（１１ａ，１１ｂ）を配置する。放収音装置１は、双指向性マイク１２の感度が最も高い方向が基準線４ａと直交し、基準線４ｂと一致するように、双指向性マイク１２を配置する。この際、放収音装置１は、双指向性マイク１２を中心として、該双指向性マイク１２を挟むように２つのスピーカ１１を配置する。これにより、放収音装置１は、双指向性マイク１２の収音強度の節の方向にスピーカ１１ａ，１１ｂが配置されるので、自装置が放音した音声をほとんど収音しない。この結果、放収音装置１は、双指向性マイク１２とスピーカ１１の配置のみの簡素な構成でハウリングやエコーを抑制することができ、ユーザに対して不快な印象を与えない。

図１に示すように、放収音装置１は、双指向性マイク１２、２つのスピーカ１１（１１ａ，１１ｂ）、操作部１３、及び入出力Ｉ／Ｆ１８を備える。放収音装置１は、双指向性マイク１２及び２つのスピーカ１１を筐体の正面に配置する。また、放収音装置１は、入出力Ｉ／Ｆ１８を筐体の側面に配置し、操作部１３を入出力Ｉ／Ｆ１８側の筺体の正面に配置する。なお、双指向性マイク１２及び２つのスピーカ１１の配置については、詳細を後述する。

次に、図１に示す放収音装置１の機能・構成について、図２を参照して説明する。図２は、放収音装置の機能・構成を示すブロック図である。放収音装置１は、上述したスピーカ１１、双指向性マイク１２、操作部１３、入出力Ｉ／Ｆ１８の他に、制御部１４、収音制御部１５、エコーキャンセル部１６、通信制御部１７、及び放音制御部１９を備える。

双指向性マイク１２は、収音した音声を電気変換して収音信号を生成し、収音制御部１５へ出力する。

スピーカ１１は、後述する放音制御部１９から入力したスピーカ１１毎の個別放音音声信号を音声変換して放音する。

操作部１３は、ユーザからの操作入力を受け付け、操作入力内容を制御部１４へ出力する。操作入力内容として、例えば、音声通信相手の指定、収音感度調整、及び音量調整等がある。

制御部１４は、操作部１３から入力した操作入力内容に基づいて、収音制御部１５、通信制御部１７、及び放音制御部１９を制御する。例えば、制御部１４は、操作部１３から入力した収音感度調整指示に基づいて収音制御部１５を制御し、音量調整指示に基づいて放音制御部１９を制御する。また、制御部１４は、操作部１３から入力した音声通信相手の指定指示に基づいて、通信制御部１７を制御する。

収音制御部１５は、双指向性マイク１２から入力した収音信号に対して、制御部１４の指示に基づいて、既知の方法で各種処理を行い、エコーキャンセル部１６へ出力する。

エコーキャンセル部１６は、収音制御部１５から入力した収音信号に対して、エコーを除去し、通信制御部１７へ出力する。なお、本実施形態では、エコーキャンセル部１６を備えるが、本実施形態の双指向性マイク１２及びスピーカ１１の配置では、理論上、双指向性マイク１２にてスピーカ１１の放音音声を収音しないので、エコーキャンセル部１６を省略してもよい。しかしながら、現実的には、双指向性マイク１２がスピーカ１１からの放音音声を低レベルではあるが収音してしまうので、エコーキャンセル部１６を備えることで、エコーキャンセル、ハウリングキャンセルをより確実に行うことができる。また、エコーキャンセル部１６を備えた本実施形態の双指向性マイク１２及びスピーカ１１の配置では、スピーカ１１からの放音音声を双指向性マイク１２が収音することをほとんど防ぐことができるので、エコーキャンセル部１６の負荷を低減することができる。

通信制御部１７は、制御部１４の指示に基づいて、入出力Ｉ／Ｆ１８を介して他装置からの音声信号を受信する。また、通信制御部１７は、制御部１４の指示に基づいて、入出力Ｉ／Ｆ１８を介して収音信号を他装置に送信する。

放音制御部１９は、通信制御部１７が音声信号を入力すると、制御部１４の指示に基づいて、既知の方法で各種処理を行い、個別放音音声信号をスピーカ１１ａ，１１ｂ毎に生成し、各スピーカ１１ａ，１１ｂへ出力する。

次に、放収音装置１が備える双指向性マイク１２及び２つのスピーカ１１の配置パターンについて図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。図３に示すように、放収音装置１は、筐体の正面略中央に基準線４ａを設定し、該基準線４ａと直交する方向に基準線４ｂを設定する。放収音装置１は、双指向性マイク１２を基準線４ａ，４ｂが交わる位置に配置する。放収音装置１は、双指向性マイク１２の感度が最も高い方向を基準線４ａと直交し、基準線４ｂと一致するように配置する。この双指向性マイク１２は、正位相（＋）の指向特性３ａと、基準線４ａを対象軸として該正位相の指向特性３ａの反対方向に、指向特性３ａと軸対象な特性で負位相（−）の指向特性３ｂと、を形成する。

また、放収音装置１は、双指向性マイク１２を挟むように、双指向性マイク１２から互いに所定距離ｄ１離れた位置にスピーカ１１ａ，１１ｂを基準線４ａ上に配置する。これにより、放収音装置１は、双指向性マイク１２の収音強度の節の方向にスピーカ１１ａ，１１ｂが配置されるので、スピーカ１１ａ，１１ｂからの放音音声を双指向性マイク１２にてほとんど収音せず、ハウリングやエコー等の発生を防ぐことができる。また、放収音装置１は、一つの双指向性マイク１２の収音信号を用いるので、高域にて収音信号の部分的なノッチが生じないため、収音信号の品質劣化を防ぐことができる。

「第２実施形態」
第２実施形態に係る放収音装置１について、図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第２実施形態は、双指向性マイク１２の配置向きが第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点である双指向性マイク１２及びスピーカ１１ａ，１１ｂの配置について説明する。

図４に示すように、放収音装置１は、双指向性マイク１２を基準線４ａ，４ｂが交わる位置に配置する。放収音装置１は、双指向性マイク１２の感度が最も高い方向を基準線４ａと一致するように双指向性マイク１２を配置する。この双指向性マイク１２は、正位相（＋）の指向特性３ａと、基準線４ｂを対象軸として該正位相の指向特性３ａの反対方向に、指向特性３ａと軸対象な特性で負位相（−）の指向特性３ｂと、を形成する。

また、放収音装置１は、双指向性マイク１２を挟むように、双指向性マイク１２から互いに所定距離ｄ１離れた位置にスピーカ１１ａ，１１ｂを基準線４ａ上に配置する。この際、放収音装置１は、双指向性マイク１２の正位相（＋）の側にスピーカ１１ａを配置し、双指向性マイク１２の負位相（−）の側にスピーカ１１ｂを配置する。

更に、スピーカ１１ａ，１１ｂは、各々の個別放音音声信号を同相にして放音する。これにより、放収音装置１は、スピーカ１１ａ，１１ｂの放音音声を双指向性マイク１２にて収音する際に、スピーカ１１ａ，１１ｂからの音声が相殺されて、結果的に収音されない。この結果、ハウリングやエコー等の発生を防ぐことができる。また、放収音装置１は、一つの双指向性マイク１２の収音信号を用いるので、高域にて収音信号の部分的なノッチが生じないため、収音信号の品質劣化を防ぐことができる。

「第３実施形態」
第３実施形態に係る放収音装置１について、図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第３実施形態は、スピーカ１１ａ〜１１ｄを４つ備える点が第１及び第２実施形態と異なる。以下、第１及び第２実施形態との相違点である双指向性マイク１２及びスピーカ１１ａ〜１１ｄの配置について説明する。

図５に示すように、放収音装置１は、基準線４ａ，４ｂが交わる位置に双指向性マイク１２を配置する。放収音装置１は、双指向性マイク１２の感度が最も高い方向が、基準線４ａと直交し、基準線４ｂと一致するように双指向性マイク１２を配置する。

また、放収音装置１は、双指向性マイク１２を挟むように、双指向性マイク１２から互いに所定距離ｄ１離れた位置にスピーカ１１ａ，１１ｂを基準線４ａ上に配置する。

更に、放収音装置１は、双指向性マイク１２を挟むように、双指向性マイク１２から互いに所定距離ｄ２離れた位置にスピーカ１１ｃ，１１ｄを基準線４ｂ上に配置する。この際、放収音装置１は、双指向性マイク１２の正位相（＋）の側にスピーカ１１ｃを配置し、双指向性マイク１２の負位相（−）の側にスピーカ１１ｄを配置する。

加えて、スピーカ１１ｃ，１１ｄは、各々の個別放音音声信号を同相にして放音する。これにより、放収音装置１は、スピーカ１１ｃ，１１ｄの放音音声を双指向性マイク１２にて収音する際に、スピーカ１１ｃ，１１ｄからの音声が相殺されて、結果的に収音されない。また、放収音装置１は、双指向性マイク１２の収音強度の節の方向にスピーカ１１ａ，１１ｂが配置されるので、スピーカ１１ａ，１１ｂの放音音声をほとんど収音しない。この結果、放収音装置１は、ハウリングやエコー等の発生を防ぐことができる。また、放収音装置１は、一つの双指向性マイク１２の収音信号を用いるので、高域にて収音信号の部分的なノッチが生じないため、収音信号の品質劣化を防ぐことができる。

「第４実施形態」
第４実施形態に係る放収音装置１について、図６，７を参照して説明する。図６は、第４実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。図７は、第４実施形態に係る放収音装置の指向特性に関する説明図である。第４実施形態は、双指向性マイク１２ａ，１２ｂを２つ備える点が第１及び第２実施形態と異なる。以下、第１及び第２実施形態との相違点である双指向性マイク１２ａ，１２ｂ及びスピーカ１１ａ，１１ｂの配置について説明する。

図６に示すように、放収音装置１は、基準線４ａ，４ｂが交わる位置に双指向性マイク１２ａ，１２ｂを配置する。放収音装置１は、双指向性マイク１２ａの感度が最も高い方向が、基準線４ａと直交し、基準線４ｂと一致するように双指向性マイク１２ａを配置する。また、放収音装置１は、双指向性マイク１２ｂの感度が最も高い方向が、基準線４ａと一致し、基準線４ｂと直交するように双指向性マイク１２ｂを配置する。この双指向性マイク１２ｂは、正位相（＋）の指向特性３ｃと、基準線４ｂを対象軸として該正位相の指向特性３ｃの反対方向に、指向特性３ｃと軸対象な特性で負位相（−）の指向特性３ｄと、を形成する。

また、放収音装置１は、双指向性マイク１２ａ，１２ｂを挟むように、双指向性マイク１２ａ，１２ｂから互いに所定距離ｄ１離れた位置にスピーカ１１ａ，１１ｂを基準線４ａ上に配置する。この際、放収音装置１は、双指向性マイク１２ｂの正位相（＋）の側にスピーカ１１ａを配置し、双指向性マイク１２ｂの負位相（−）の側にスピーカ１１ｂを配置する。

更に、スピーカ１１ａ，１１ｂは、各々の個別放音音声信号を同相にして放音する。これにより、放収音装置１は、スピーカ１１ａ，１１ｂの放音音声を双指向性マイク１２ｂにて収音する際に、スピーカ１１ａ，１１ｂからの音声が相殺されて、結果的に収音されない。また、放収音装置１は、双指向性マイク１２ａの収音強度の節の方向にスピーカ１１ａ，１１ｂが配置されるので、スピーカ１１ａ，１１ｂの放音音声を双指向性マイク１２ａにてほとんど収音しない。この結果、放収音装置１は、ハウリングやエコー等の発生を防ぐことができる。

また、放収音装置１は、収音制御部１５にて、２つの双指向性マイク１２ａ，１２ｂ毎からの収音信号に対して信号レベルや位相設定パターンの組合せを制御することで、図７に示すように、各双指向性マイク１２ａ，１２ｂの指向特性３ａ〜３ｄ以外の指向特性３ｅ〜３ｈを形成することができる。この結果、放収音装置１は、全周囲に亘る８方向の収音指向性を形成することができる。

「第５実施形態」
第５実施形態に係る放収音装置１について、図８を参照して説明する。図８は、第５実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第５実施形態は、スピーカ１１ａ〜１１ｄを４つ備える点が第４実施形態と異なる。以下、第４実施形態との相違点である双指向性マイク１２ａ，１２ｂ及びスピーカ１１ａ〜１１ｄの配置について説明する。

図８に示すように、放収音装置１は、第４実施形態に示す双指向性マイク１２ａ，１２ｂ及びスピーカ１１ａ，１１ｂに、スピーカ１１ｃ，１１ｄを追加する。放収音装置１は、双指向性マイク１２ａ，１２ｂを挟むように、双指向性マイク１２ａ，１２ｂから互いに所定距離ｄ２離れた位置にスピーカ１１ｃ，１１ｄを基準線４ｂ上に配置する。この際、放収音装置１は、双指向性マイク１２ａの正位相（＋）の側にスピーカ１１ｃを配置し、双指向性マイク１２ａの負位相（−）の側にスピーカ１１ｄを配置する。

また、スピーカ１１ａ〜１１ｄは、各々の個別放音音声信号を同相にして放音する。これにより、放収音装置１は、スピーカ１１ａ，１１ｂの放音音声を双指向性マイク１２ｂにて収音する際に、スピーカ１１ａ，１１ｂからの音声が相殺されて、結果的に収音されない。また、放収音装置１は、双指向性マイク１２ａの収音強度の節の方向にスピーカ１１ａ，１１ｂが配置されるので、スピーカ１１ａ，１１ｂの放音音声を双指向性マイク１２ａにてほとんど収音しない。

更に、放収音装置１は、スピーカ１１ｃ，１１ｄの放音音声を双指向性マイク１２ａにて収音する際に、スピーカ１１ｃ，１１ｄからの音声が相殺されて、結果的に収音されない。また、放収音装置１は、双指向性マイク１２ｂの収音強度の節の方向にスピーカ１１ｃ，１１ｄが配置されるので、スピーカ１１ｃ，１１ｄの放音音声を双指向性マイク１２ｂにてほとんど収音しない。この結果、放収音装置１は、ハウリングやエコー等の発生を防ぐことができる。

更に、放収音装置１は、収音制御部１５にて、２つの双指向性マイク１２ａ，１２ｂ毎からの収音信号に対して信号レベルや位相設定パターンの組合せを制御することで、全周囲に亘る８方向の収音指向性を形成することができる。

なお、第１〜５実施形態において、双指向性マイク１２を挟むように２つのスピーカ１１を配置した。しかし、筺体が大きくできるものとして、図９に示すように複数のスピーカ１１を配置してもよい。図９は、複数スピーカを備える場合の配置図である。図９（Ａ）は、４つのスピーカを備える例を示し、図９（Ｂ）は、６つのスピーカを備える例を示す。

例えば、第１実施形態を基にスピーカ１１を４つ備える場合は、図９（Ａ）に示すように、双指向性マイク１２を中心として、双指向性マイク１２を挟むように距離ｄ１の位置にスピーカ１１ａ，１１ｂを基準線４ａ上に配置し、双指向性マイク１２を挟むように距離ｄ１＋ｄ２の位置にスピーカ１１ｃ，１１ｄを基準線４ａ上に配置する。

また、第１実施形態を基にスピーカ１１を６つ備える場合は、図９（Ｂ）に示すように、双指向性マイク１２を中心として、双指向性マイク１２を挟むように距離ｄ１の位置にスピーカ１１ａ，１１ｂを基準線４ａ上に配置し、双指向性マイク１２を挟むように距離ｄ１＋ｄ２の位置にスピーカ１１ｃ，１１ｄを基準線４ａ上に配置して、距離ｄ１＋ｄ２＋ｄ３の位置にスピーカ１１ｅ，１１ｆを基準線４ａ上に配置する。同様に、第２〜第５実施形態においても、複数のスピーカを基準線４ａ上に配置することができる。このような構成とすることで、より多様な放音指向性を実現できる。

また、前述の各実施形態において、放収音装置１は、無指向性のスピーカ１１を備える。しかし、放収音装置１は、双指向性マイク１２の収音強度の節の方向にスピーカを配置する場合、スピーカ１１からの放音音声を双指向性マイク１２がほとんど収音しないので、無指向性のスピーカに代えてステレオスピーカを備えたり、放音指向性を備えるスピーカを備えたりしてもよい。

放収音装置１の外観図である。放収音装置の機能・構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第２実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第３実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第４実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。第４実施形態に係る放収音装置の指向特性に関する説明図である。第５実施形態に係る双指向性マイク及びスピーカの配置図である。複数スピーカを備える場合の配置図である。

符号の説明

１−放収音装置，３−指向特性，４−基準線，１１−スピーカ，１２−双指向性マイク，１３−操作部，１４−制御部，１５−収音制御部，１６−エコーキャンセル部，１７−通信制御部，１８−入出力Ｉ／Ｆ，１９−放音制御部，ｄ−距離

Claims

一直線の基準線上に配置した２つのスピーカと、
前記基準線上に配置し、且つ前記２つのスピーカの中央に配置した第一の双指向性マイクと、
前記第一の双指向性マイクと同じ位置に第二の双指向性マイクと、を備え、
前記第一の双指向性マイクは、前記基準線と直交する方向を収音指向性の強度が最も強い方向とし、
前記２つのスピーカは、同相で放音し、
前記第二の双指向性マイクは、前記基準線の方向を収音指向性の強度が最も強い方向とすることを特徴とする放収音装置。
前記第一の双指向性マイクの出力信号および前記第二の双指向性マイクの出力信号の信号レベルまたは位相の組み合わせを制御する収音制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の放収音装置。