JP5168079B2

JP5168079B2 - 音響装置

Info

Publication number: JP5168079B2
Application number: JP2008271545A
Authority: JP
Inventors: 利晃石橋
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-10-22
Also published as: EP2346268A1; WO2010047363A1; EP2346268A4; EP2346268B1; US20110200207A1; CN102177731A; JP2010103657A; CN102177731B; US8761413B2

Description

この発明は、音声会議に用いられる音響装置に関し、特に、複数のマイクを備えた音響装置に関する。

複数人同士で会議を行う場合、録音装置や音声会議装置を会議参加者の中心（会議机の中心等）に設置することが多い。例えば特許文献１には、装置周囲に存在する会議参加者の音声を収音する音声会議装置が提案されている。特許文献１に記載の装置は、円盤状の筐体の上面に凹部が形成されており、筐体上面から見て、凹部の底面に複数のマイクが配列されている。また、各マイクは、筐体上面から見て円周上に配列されている。さらに、各マイクは、単一指向性を有し、それぞれのマイクの指向性が筐体上面から見て中心方向を向くように設置されている。
特開平２００８−６０９３９号公報

しかし、特許文献１の装置では、各マイクの背面（指向性を有する方向の反対方向）に筐体（凹部の壁面）が存在する。単一指向性マイクは、背面から到達した音声と前面（指向性を有する方向）から到達した音声とをレベル、位相調整して合成することで、前面にのみ感度を有するものである。そのため、背面に筐体が存在すると、前面から到達した音声が背面直後で反射し、前面に対する感度が低下して指向性が低下する可能性があった。

そこで、この発明は、筐体上面に設けられた凹部に、複数の単一指向性マイクが筐体中心方向に指向性を有する状態で埋め込まれている場合においても、指向性が低下するおそれのない音響装置を提供することを目的とする。

この発明の音響装置は、上面に桶状の凹部が形成された筐体と、前記筐体の上面から見て、前記凹部の中心方向に向けて円周上に配列された複数の指向性マイクと、を備えている。複数の指向性マイクは、それぞれ指向性を有する方向が前記凹部の底面側に向き、前記指向性を有する方向の反対方向が前記凹部の壁面よりも高い方向に向くように設置されている。つまり筐体側面から見て、各マイクの正面は凹部底面側に向いており、背面は桶形状の凹部壁面よりも高い方向に向いている。なお、凹部の形状は、上面側が音響的に開放されていればどのような形状であってもよい。

また、上記発明において、筐体上面から見て、前記円周よりも径の大きい同心円上に配列され、前記円周の放射方向に向けて設置された複数のスピーカをさらに備えていてもよい。

この発明によれば、筐体上面に設けられた凹部に、複数の単一指向性マイクが中心方向に指向性を有する状態で埋め込まれている場合においても、指向性が低下するおそれはない。

図面を参照して本発明の音響装置に係る実施形態として、マイクおよびスピーカを備えた音声会議装置について説明する。

図１は、音声会議装置の外観図、図２は、音声会議装置のマイク、スピーカの配置を示す模式図である。図３は、音声会議装置の内部処理構成を示すブロック図である。

図１（Ａ）および図２（Ａ）は、音声会議装置の平面図であり、図１（Ｂ）は正面図である。図１（Ｃ）は、音声会議装置の背面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。

図１（Ａ）および図２（Ａ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＹ方向、下側を−Ｙ方向とする。図１（Ｂ）および図２（Ｂ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側をＺ方向、下側を−Ｚ方向とする。また、図１（Ｃ）において紙面右側をＸ方向、左側を−Ｘ方向、上側を−Ｚ方向、下側をＺ方向とする。

音声会議装置は、円盤形状の筐体１からなり、筐体１は皿形の下部筐体１１と、その皿形の下部筐体１１の上面を覆うように係合する上部筐体１２と、からなる。上部筐体１２の上面には、桶状に凹んだ凹部１３が形成されている。凹部１３は、マイクを埋め込むことができる深さ（壁面の高さ）を有する。凹部１３は、筐体１の上面から見て、中心付近を除く一部がメッシュ鋼板により覆われている。なお、図２においては鋼板の表示を省略している。鋼板を除くと複数のマイクが露出するようになっている。

図１（Ａ）において、上部筐体１２の正面側（−Ｙ方向）には、ＬＣＤからなる表示部１４と、複数の操作ボタンからなる操作部１５が設置されている。上部筐体１２の背面側（Ｙ方向）には、オーディオ端子やＵＳＢ端子等からなる入出力インタフェース１６が設置されている。表示部１４は、音声会議装置の状態等、種々の情報を表示する。操作部１５は、ユーザが操作を行うためのインタフェースである。

また、音声会議装置は、凹部１３の底面上に、凹部１３の中心位置を中心とした円周上に等間隔に配置された複数の単一指向性マイク（本実施形態においては１６個のマイク１０Ａ〜１０Ｐ）を備えている。

マイク１０Ａ〜１０Ｐは、凹部１３の壁面付近に配置されている。各マイク１０Ａ〜１０Ｐは、筐体１の上面から見て、筐体１１の中心位置を回転中心として等角度ピッチ（この場合は約２２．５°間隔）で配置されている。各マイクは、収音方向（強い指向性を有する方向）が筐体１の上面から見て中心方向になるように配置されている。なお、マイクの個数は１６個に限らず、必要とする仕様に応じて適宜設定すればよい。

下部筐体１１の傾斜面には、４個のスピーカＳＰ１〜ＳＰ４が配置されている。各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４は、筐体１の上面から見て、筐体１１の中心位置を回転中心として等角度ピッチ（この場合は約９０°間隔）で配置されている。各スピーカは、放音方向が筐体１の上面から見て放射方向になるように配置されている。よって、隣接するスピーカとマイク（例えばスピーカＳＰ１とマイク１０Ａ）の放音方向、収音方向は、相反する方向となる。また、放音および収音方向が同一方向であるスピーカとマイク（例えばスピーカＳＰ３とマイク１０Ａ）は、互いに最も遠い位置に配置される。そのため、スピーカからマイクに回り込む音声は極めて小さくなる。

次に、音声会議装置の音声信号処理について説明する。図３に示すように、音声会議装置は、上述の構成に加え、制御部２０、ＡＭＰ（アンプ）２１Ａ〜２１Ｐ、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｐ、マイク信号処理回路２３、エコーキャンセラ２４、スピーカ信号処理回路２６、４つのＤ／Ａコンバータ２７、および４つのアンプ２８を備えている。

マイク１０Ａ〜１０Ｐが収音した音声は、アンプ２１Ａ〜２１Ｐに入力される。アンプ２１Ａ〜２１Ｐは、マイク１０Ａ〜１０Ｐが収音した音声をそれぞれ増幅し、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｐに出力する。Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｐは、アンプ２１Ａ〜２１Ｐで増幅された音声信号をそれぞれデジタル変換し、マイク信号処理回路２３に出力する。

マイク信号処理回路２３は、Ａ／Ｄコンバータ２２Ａ〜２２Ｐから出力される音声信号のうち、最も音圧レベルの高い信号を選択して出力する。なお、このとき、それぞれのマイクから入力された音声を、隣接するマイクが収音した音声信号と加算する処理を行ってもよい。隣接するマイクの収音した信号を加算することにより、マイクの正面方向の信号が強められるとともに、正面以外の方向の信号が弱められ、マイクの指向性が向上する。

マイク信号処理回路２３の出力信号は、エコーキャンセラ２４に入力される。エコーキャンセラ２４の出力信号は、入出力インタフェース１６を介して他の装置に出力される。また、入出力インタフェース１６は、他の装置から入力した音声信号をエコーキャンセラ２４に出力する。エコーキャンセラ２４は、スピーカＳＰ１〜ＳＰ４からマイク１０Ａ〜１０Ｐに至る回り込み成分を推定し、この推定した回り込み成分をマイク信号処理回路２３の出力信号から差し引く処理を行う。

エコーキャンセラ２４の出力信号（他の装置から入力した音声信号）は、スピーカ信号処理回路２６に出力される。スピーカ信号処理回路２６は、エコーキャンセラ２４から入力された音声信号を４系統に分岐出力する。なお、このとき、各音声信号の位相をシフトする処理を行ってもよい。それぞれの音声信号の位相をシフトすることで、スピーカから放音された音声の低域成分だけが強調されることなく、装置周囲に存在する会議参加者は、自身に最も近いスピーカから放音された音声を明瞭に聞き取ることができる。

スピーカ信号処理回路２６から出力された４系統の音声信号は、４つのＤ／Ａコンバータ２７にそれぞれ入力され、アナログ音声信号に変換される。４系統のアナログ音声信号は、４つのアンプ２８でそれぞれ増幅され、スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から放音される。

ここで、本実施形態の音声会議装置は、凹部１３の上面に配列された複数の指向性マイクが、それぞれ指向性を有する方向の反対方向（背面）が音響的に開放されているものである。マイク１０Ａ〜１０Ｐは、凹部１３の壁面付近に配置されているため、前面（指向性を有する方向）から到達した音声が壁面で反射すると、指向性が低下する可能性がある。そこで、図２（Ｂ）に示すように、筐体側面から見て、各マイクの正面が凹部１３の底面側に向き、背面が桶形状の凹部壁面よりも高い方向に向くように設置されている。なお、上述したように、各マイクは、メッシュ鋼板により覆われているが、当該メッシュ鋼板は遮音性、吸音性がほとんどないものであり、音響的には開放されている。

図４は、マイクの配置を示した拡大図である。同図においては代表してマイク１０Ａについて説明するが、他のマイクについても同様である。会議参加者は、音声会議装置の周囲に存在するため、マイク１０Ａには、筐体側面から見て斜め上方から音声が到達する。同図の例では、主にＸ，Ｚ方向からの音声Ａ（主にノイズ）および−Ｘ，Ｚ方向からの音声Ｂ（会議参加者の発話音声）がマイク１０Ａに到達する。

まず、音声Ａは、マイク１０Ａが単一指向性マイクであるため、ほとんど収音されることがない。すなわち、マイク１０Ａの背面側で収音する音声信号とマイク１０Ａの前面側で収音する回り込み音声信号が合成された結果、打ち消される。一方で、音声Ｂは、直接または凹部１３の上面で反射してマイク１０Ａの前面側で収音される。ここで、マイク１０Ａの背面側は、音響的に開放されているため、背面側から音声Ｂを収音することはほとんどなく、前面側に反射して戻ることもない。よって、マイク１０Ａは、前面側にのみ感度を有するものとなり、指向性が低下するおそれはない（単一指向性が確保される）。

また、マイク１０Ａは、凹部１３の上面に非常に近い位置に置くことと等価となるため、バウンダリー効果により、さらに前面側に対する収音感度が向上するものである。

また、本実施形態の音声会議装置は、隣接するスピーカとマイク（例えばスピーカＳＰ１とマイク１０Ａ）の放音方向、収音方向が相反する方向となり、構造的にスピーカからマイクに回り込む音声は極めて小さくなるものであるが、上記の設置構造により各マイクの単一指向性が確保されるため、さらに回り込み音声が小さくなる。

なお、図４の例では、マイク１０Ａが約４５度の角度で設置されている例を示しているが、この設置角度に限らず、背面側が音響的に開放されていればどのような角度で設置されていてもよい。

なお、本発明においてスピーカの構成は必須ではない。音声会議装置は、マイクだけを用いて会議の音声を録音等する場合においても、全周方向の発話音声を高いＳＮ比で収音することができるものである。

音声会議装置の外観を示す図である。音声会議装置のマイク、スピーカ配置を示す概略図である。音声会議装置の構成を示すブロック図である。マイクの配置を示した拡大図である。

符号の説明

１−筐体
１０Ａ〜１０Ｐ−マイク
ＳＰ１〜ＳＰ４−スピーカ

Claims

上面に桶状の凹部が形成された筐体と、
前記筐体の上面から見て、前記凹部の中心方向に向けて円周上に配列された複数の指向性マイクと、を備えた音響装置であって、
前記複数の指向性マイクは、それぞれ指向性を有する方向が前記凹部の底面側に向き、前記指向性を有する方向の反対方向が前記凹部の壁面よりも高い方向に向くように設置されていることを特徴とする音響装置。
前記筐体の上面から見て、前記円周よりも径の大きい同心円上に配列され、前記円周の放射方向に向けて設置された複数のスピーカをさらに備えた請求項１に記載の音響装置。