JP6588866B2 - 変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、波を信号、または、信号を波に変換する変換技術に関する。なお、ここでいう波とは、音波や電磁波等を含むものである。音波は、周波数が20〜20kHz程度である。また、電磁波は、光波や電波等を含み、光波は、波長が400〜750nm（周波数は750THz〜400THz）程度の電磁波であり、電波は、周波数が3THz程度以下の電磁波である。また、ここでいう信号とは、情報を伝達するために記号化、符号化したものであって、その媒体としては、電気、音、光、電波等が考えられる。

音波を電気信号に変換する変換手段としてマイクロホンがあり、複数個のマイクロホンからなるマイクロホンアレイの出力信号を用いた信号処理は、長年検討されている。信号処理による指向性制御で収音したい方向の音の感度を上げる技術は様々存在する。代表的なものは遅延和アレイなどである。しかし、これらの技術は基本的にマイクロホンの位置が固定であり、既知であることを前提に各種パラメータやフィルタ係数の設計を行う。マイクロホンの位置が未知である場合、所望の方向の音を強調する処理を適用することは困難である。

このような問題を解決する従来のアプローチは２つある。１つ目は、マイクロホンの位置が変わらないように完全に固定する方法である。端末へマイクロホンを搭載する場合はこの方法となる。

２つ目は、マイクロホンが未知の場所に位置しても、その系を測定することでパラメータを推定する、という方法である。例えば、事前に既知の信号をスピーカなどから鳴らして音源〜マイクロホン間の特性を測定するといった手法が知られている（非特許文献１参照）。

浅野太著,「音のアレイ信号処理」,コロナ社, pp.22-23, 2011.

しかしながら、１つ目のアプローチの場合、ユーザはマイクロホンに関して、端末を開発したメーカ等が意図した利用用途にしか使うことができないという問題が生じる。

また、２つ目のアプローチの場合、上述の事前準備が必要となり、一般のユーザが行うにはハードルが高い。またユーザに準備を要求するシステムの場合、測定や推定のためのアルゴリズムなどを動作させるためにハードウェアや計算リソースを余計に必要とするため、リソースの乏しい端末に搭載することは望ましくないといえる。

本発明は、波を信号に変換可能な複数個の変換部の位置関係を所定の制約の中で変更可能とし、メーカ等が意図した利用用途以外にもユーザが使うことができ、ユーザに特別な操作を要求せずに使うことができる変換装置、その方法及びプログラムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、変換装置は、Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、M個の第m変換部を支持した状態で変形することで、M個の第m変換部の位置関係を変更する支持部とを含み、支持部は1つ以上の部材からなり、支持部が2つ以上の部材からなる場合には、ある部材は少なくとも1つの他の部材と繋がっている。

上記の課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、変換装置は、Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、M個の第m変換部の位置関係の変化を動的に検出し、M個の第m変換部の、動的に変化する位置関係を取得する位置関係取得部とを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、変換装置は、Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部の、動的に変化する位置関係に基づき、空間上の所定の位置または方向とM個の第m変換部との関係を示すパラメータから得られるフィルタを計算または選択するパラメータ変更部と、フィルタを用いて、空間上の所定の位置または方向から発せられた波をM個の第m変換部において変換した信号の特性を異ならせるフィルタ部とを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、変換方法は、Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、パラメータ変更部が、波を信号に変換可能なM個の第m変換部の、動的に変化する位置関係に基づき、空間上の所定の位置または方向とM個の第m変換部との関係を示すパラメータから得られるフィルタを計算または選択するパラメータ変更ステップと、フィルタ部が、フィルタを用いて、空間上の所定の位置または方向から発せられた波をM個の第m変換部において変換した信号の特性を異ならせるフィルタステップとを含む。

本発明によれば、波を信号に変換可能な複数個の変換部の位置関係を所定の制約の中で変更可能とし、メーカ等が意図した利用用途以外にもユーザが使うことができ、ユーザに特別な操作を要求せずに使うことができるという効果を奏する。

第一実施形態に係る変換装置の機能ブロック図。 第一実施形態に係る変換装置の処理フローの例を示す図。 第一実施形態に係る変換装置の外観図。 第一実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 第一実施形態に係るパラメータ変更部の機能ブロック図。 第一実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 図８Ａは第二実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図、図８Ｂは支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 第三実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 第四実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 第五実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 第六実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 第七実施形態に係る変形量取得部の構成例を示す図。 第七実施形態に係る変形量取得部の構成例を示す図。 第八実施形態に係るパラメータ変更部の機能ブロック図。 第九実施形態に係るパラメータ変更部の機能ブロック図。 第十実施形態に係るパラメータ変更部の機能ブロック図。 第十二実施形態に係る変換装置の機能ブロック図。 第十三実施形態に係る変換装置のマイク可動部の構成を示す図。 支持部が変換部の位置関係を変更する方法を説明するための図。 回転部の機構例を示す図。 第十四実施形態に係る変換装置の構成を示す図。 第十五実施形態に係る変換装置の機能ブロック図。 第十五実施形態に係る変換装置の処理フローの例を示す図。

以下、本発明の実施形態について、説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。以下の説明において、テキスト中で使用する記号「^」「^→」等は、本来直前の文字の真上に記載されるべきものであるが、テキスト記法の制限により、当該文字の直後に記載する。式中においてはこれらの記号は本来の位置に記述している。また、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。

＜第一実施形態＞
マイクロホンアレイに関してユーザが自由に配置を変更する場合、マイクロホンの位置もしくはパラメータを、その都度推定し、変更する必要がある。そこで、本実施形態では、マイクロホン等の変換部の位置関係に緩やかな物理的な制約を与え、最低限の情報を得るだけで変換部の位置関係を特定する。このような構成とすることで、変換部の位置の推定にコストをかけずに変換部を含む変換装置の形状を変えることができる。また、物理的な制約を緩やかにかけることで、変換部の間隔など性能に影響するような、ユーザに変更されたくない部分を固定しつつ、変換装置全体における変換部の配置についてユーザに自由度を与えることができるようになる。

図１は第一実施形態に係る変換装置１００の機能ブロック図を、図２はその処理フローを、図３は外観図を示す。

変換装置１００は、M個のマイクロホン１０１−ｍ、支持部１０２、変形量取得部１０３、パラメータ変更部１１０、フィルタ部１２０、ＡＤ変換部１０７、周波数領域変換部１０８及び時間領域変換部１０９を含む。ただし、Mは2以上の整数の何れかであり、m=1,2,…,Mである。変換装置１００は、M個のマイクロホン１０１−ｍで収音し、収音信号z₁,z₂,…,z_Mに対して、所定の方向から到来する音を強調するようにフィルタリング処理を行い、フィルタリング後の信号s₁(t)を出力する。

M個のマイクロホン１０１−ｍ及び支持部１０２からなるマイク可動部(図１の破線内部の構成)の構成を図４に示す。

変換装置１００は、円柱状の物体（例えば棒等）に設置される。

＜M個のマイクロホン１０１−ｍ、支持部１０２＞
M個のマイクロホン１０１−ｍを用いて収音し（ｓ３）、アナログ信号（収音信号）をＡＤ変換部１０７に出力する。なお、M個のマイクロホン１０１−ｍは等間隔に配置されているとする。ただし、等間隔でなくてもマイクロホン間隔が個々に既知であれば下記は実施可能である。

M個のマイクロホン１０１−ｍは、支持部１０２に支持される。

支持部１０２は、M個のマイクロホン１０１−ｍを支持した状態で変形することで、M個の第m変換部の位置関係を変更する。

ここで、図４のM個のマイクロホン１０１−ｍを固定する支持部１０２は、本実施形態では、1つの部材からなり、円周状の弾性体からなり、円柱状の設置対象物の半径に応じて、弾性変形し、M個の第m変換部の位置関係を変更する。そのため、支持部１０２に対して力が加わっていない状態の円の半径は、設置対象物の半径よりも小さいものとする。本実施形態では、図５のように、弾性変形により円の半径を変更することができる。例えば、ユーザがマイクロホンアレイを様々なものに取り付けて使用したい場合、取付け先の物（柱や棒など）が同じ大きさとは限らないため、いろいろな大きさに対応できるようにこのような機能を備える。なお、M個のマイクロホン１０１−ｍは、円周状の支持部１０２に固定されるため、円状に配置され、円状アレイとして機能する。また、円周状の弾性体は、円周の一部で重複し、支持部１０２に対して力が加わっていない状態における重複部分を図４において破線で示す。

＜変形量取得部１０３＞
変形量取得部１０３は、支持部１０２の変形量lを取得し（Ｓ１）、パラメータ変更部１１０に出力する。本実施形態では、弾性変形時の支持部１０２の成す円の半径を知るための情報として、支持部１０２の円周の変化を利用する。ここでは、例として変形量取得部１０３として抵抗値検出器を使用する。支持部１０２には電気抵抗のある素材が使われており（少なくとも図４、図５の破線部分において電気抵抗のある素材を用いる、または、電気抵抗のある素材を貼付する）、破線部分の端点２か所に抵抗検出器からの結線がされており、支持部１０２の固定箇所の接点（バンド固定部１０３−１）を経由して、２点間の抵抗値を測定するものとする。支持部１０２の成す円の円周を変更すると、バンド固定部１０３−１の位置が変化するため、検出される抵抗値が変わり、支持部１０２の成す円の円周が変更された長さ（変形量l）を算出することができる。支持部１０２が設置対象物に取り付けられ、弾性変形し、支持部１０２の成す円の円周が大きくなると、２点間の距離が短くなり、抵抗値は小さくなる。支持部１０２の成す円の円周が大きくなれば大きくなるほど抵抗値が小さくなるため、その抵抗値から変形量lを求めることができる。支持部１０２に対して力が加わっていない状態から、抵抗検出器からの結線がされている一方の端点がバンド固定部１０３−１に達するまで弾性変形可能であり、変形量lには制約があり、連続値である。そのため、M個のマイクロホンの位置関係には、支持部１０２に固定されるという制約があり、さらに、変形量lの制約に基づく制約がある。

＜パラメータ変更部１１０＞
パラメータ変更部１１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、変形量lを入力とし、M個のマイクロホン１０１−ｍの、動的に変化する位置関係に基づき、空間上の所定の位置または方向とM個のマイクロホン１０１−ｍとの関係を示すパラメータから得られるフィルタを計算し（Ｓ２）、フィルタ部１２０に出力する。なお、「動的に変化する」とは、この変換装置を使用する度に、または、使用中に、変化することを意味する。従来技術では、マイクロホンアレイにおけるマイクロホン間の位置関係は、マイクロホンアレイの製造時に決定され動的に変化させることはできなかった。仮に、位置関係を変化させることができたとしても、この変換装置を使用する度に事前に既知の信号をスピーカなどから鳴らして音源〜マイクロホン間の特性を測定する必要があった。本実施形態では、マイクロホンの位置関係に緩やかな物理的な制約を与えるため、変形量lから容易にフィルタを計算することができる。

空間上の所定の位置または方向とM個のマイクロホン１０１−ｍとの関係を示すパラメータとして、例えば、アレイマニフォールドベクトルを用いる。マイクロホンアレイの特性を表すアレイマニフォールドベクトルaは、このような円状アレイの場合、

と表すことができる。A^TはAの転置、rは円状アレイの成す円の半径、λは対象とする音の波長、θ_sは対象とする音の入射角、θ_dは円中心から見たマイクロホン間の角度、a_mはm番目のマイクロホン１０１−ｍのアレイマニフォールドベクトルの要素である。なお、音波の距離減衰と平面波近似の誤差については無視できるほど小さいとする。

支持部１０２が、円状を保つと仮定した場合、バンド固定部１０３−１の位置が変形量l分ずれたときの円の半径r’は

と表され、マイクロホン間の距離は同じことから、変形後のマイクロホン間の角度θ'_dについては、

と表せる。なお、この場合、θ_dは力が加わっていない状態において支持部１０２が成す円の中心から見たマイクロホン間の角度である。また、ここでは記載上、1番目のマイクロホンの円中心からの角度を固定し、２番目以降のマイクロホンの角度が変更されるとする。これにより、式(1)、式(2-1)から、変形量lを観測するだけでアレイマニフォールドベクトルaを算出することが可能となる。

アレイマニフォールドベクトルaを用いて、ある角度θ_sに対応するステアリングベクトル(以下、フィルタともいう)wを従来技術と同様の方法により設計することができる。例えば、参考文献１に記載されている<１>SN比最大化規準によるフィルタ設計法、<２>パワーインバージョン(Power Inversion)に基づくフィルタ設計法、<３>一つ以上の死角（雑音のゲインが抑圧される方向）を拘束条件に持つ最小分散無歪応答法によるフィルタ設計法、<４>遅延合成（Delay-and-Sum Beam Forming）法によるフィルタ設計法、<５>最尤法によるフィルタ設計法、<６>AMNOR（Adaptive Microphone-array for noise reduction）法等によって、フィルタwを設計することができる。
[参考文献１]国際公開第ＷＯ２０１２／０８６８３４号パンフレット

例えば、遅延和法をベースとする場合、次式により、フィルタwを計算し、フィルタ部１２０に出力する。

ただし、A^HはAのルミート転置を表す。例えば、式(5)において、アレイマニフォールドベクトルaが方向θに依存する伝達特性a(θ)として事前に用意できる場合には、a(θ)を用いて、フィルタW(θ)を計算し、フィルタ部１２０において、特定の方向θ_sの信号処理が行える。また、アレイマニフォールドベクトルaが方向θ、距離Dに依存する伝達特性a(θ,D)として事前に用意できる場合には、伝達特性a(θ,D)を用いて、フィルタW(θ,D)を計算し、フィルタ部１２０において、特定の位置（特定の方向θ_sと距離D_Hにより特定される位置）の信号処理が行える。

＜ＡＤ変換部１０７＞
ＡＤ変換部１０７が、Ｍ個のマイクロホン１０１−ｍで収音されたM個のアナログ信号z₁,…,z_Mをディジタル信号z(t)＝[z₁(t),…,z_M(t)]^Tへ変換し、（ｓ４）、周波数領域変換部１０８に出力する。ｔは離散時間のインデックスを表す。

＜周波数領域変換部１０８＞
周波数領域変換部１０８は、まず、ＡＤ変換部１０７が出力したディジタル信号z(t)＝[z₁(t),…,z_M(t)]^Tを入力とし、チャネルごとにNサンプルをバッファに貯めてフレーム単位のディジタル信号z(τ)＝[z₁(τ),…,z_M(τ)]^Tを生成する。τはフレーム番号のインデックスである。z_m(τ)=[z_m((τ-1)N+1),…,z_m(τN)]（1≦m≦M）である。Nはサンプリング周波数にもよるが、48kHzサンプリングの場合には2048点あたりが妥当である。次に、周波数領域変換部１０８は、各フレームのディジタル信号z(τ)を周波数領域の信号z(ω,τ)＝[z₁(ω,τ),…,z_M(ω,τ)]^Tに変換し（ｓ５）、出力する。ωは離散周波数のインデックスである。時間領域信号を周波数領域信号に変換する方法の一つに高速離散フーリエ変換があるが、これに限定されず、周波数領域信号に変換する他の方法を用いてもよい。周波数領域信号z(ω,τ)は、各周波数ω、フレームτごとに出力され以下の処理はフレームτごとに行われる。なお、以降の説明では、フレームのインデックスτを省略する。

＜フィルタ部１２０＞
フィルタ部１２０は、予めパラメータ変更部１１０からフィルタwを受け取っておき、周波数領域変換部１０８から周波数領域の信号z(ω)＝[z₁(ω),…,z_M(ω)]^Tを受け取る。フィルタ部１２０は、フィルタwを用いて、次式により、周波数領域の信号s₁(ω)を計算し、時間領域変換部１０９に出力する。
s₁(ω)=w^Hz(ω)

＜時間領域変換部１０９＞
時間領域変換部１０９は、第τフレームの各周波数ω∈Ωの出力信号s₁(ω)を時間領域に変換して（ｓ７）、第τフレームのフレーム単位時間領域信号s₁(τ)を得て、さらに、得られたフレーム単位時間領域信号s₁(τ)をフレーム番号のインデックスの順番に連結して時間領域信号s₁(t)を出力する。周波数領域信号を時間領域信号に変換する方法は、ｓ５の処理で用いた変換方法に対応する逆変換であり、例えば高速離散逆フーリエ変換である。

＜効果＞
以上の構成により、メーカ等が意図した利用用途以外にもユーザが使うことができ、ユーザに特別な操作を要求せずに使うことができるという効果を奏する。

また、従来技術において、マイクロホンの位置が正しく推定できたとして、その位置が信号処理に不向きな配置である場合、所望の方向の音声を強調する処理の性能が得られない可能性がある。例えば、２つのマイクロホンの間隔が、音の波長に対して非常に長い場合、音声帯域に対して広く空間折り返し歪が発生し、所望の指向性が得られない。本実施形態の変換装置であれば、変換部の位置関係に緩やかな物理的な制約を与えるため、このような問題が生じづらい。

＜変形例＞
本実施形態では、波として、音波を用いているが、電波や光波を用いてもよいし、他の帯域の電磁波を用いてもよい。その場合、マイクロホンに代えて、受信アンテナや受光素子等を用いることができる。要は、同種の波を信号に変換可能な複数の変換部であればよい。言い換えると、Ｍ個の変換部において変換される波が同じ種類の波であればよい。

本実施形態では、支持部１０２は、円周状の弾性体からなり、弾性変形するものとしたが、要は、支持部１０２は、M個のマイクロホン１０１−ｍを支持した状態で、円柱状の設置対象物の半径に応じて、変形し、M個の第m変換部の位置関係を変更するものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、多少の可塑性がある材質からなり、円柱状の設置対象物の半径に応じて、変形し、M個の第m変換部の位置関係を変更するものであってもよい。

＜第二実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。支持部１０２の構成、変形量取得部１０３及びパラメータ変更部１１０の処理内容が第一実施形態とは異なる。

＜支持部１０２＞
図７はM個のマイクロホン１０１−ｍ及び支持部１０２からなるマイク可動部(図１の破線内部の構成)の正面図、図８Ａはマイク可動部の平面図を示し、図８Ｂは可動方法を説明するための図である。

ここで、図７のM個のマイクロホン１０１−ｍを固定する支持部１０２は、可動部を含み、この可動部の可動により、M個のマイクロホン１０１−ｍの位置関係を変更する。

支持部１０２は、三脚のような構造をしており、M個のマイクロホン１０１−ｍは三脚の各脚に取り付けられ、M個のマイクロホン１０１−ｍは円状に配置される(図８Ａ参照)。ここで、三脚の足を動かして高さや足の広さを変える時、３本の足が同期して動くように、足と中心の軸の間に歯車のようなかみ合わせの機構をいれ、軸を動かすと３本が等しく動作するようにする(図８Ｂ参照)。

＜変形量取得部１０３＞
変形量取得部１０３は、支持部１０２の変形量lを取得し、パラメータ変更部１１０に出力する。本実施形態では、中心の軸の移動量を変形量lとして取得する。検知方法は第一実施形態と同様とする。例えば、変形量取得部１０３として抵抗値検出器を使用する。支持部１０２の中心の軸と歯車には電気抵抗のある素材が使われており、その軸の下端と歯車の中心の２か所に抵抗検出器からの結線がされており、２点間の抵抗値を測定するものとする。支持部１０２の中心の軸が移動すると、軸の下端の位置が変化し、軸の下端と歯車の中心の距離が変化するため、検出される抵抗値が変わり、軸の移動量（変形量l）を算出することができる。軸が上方に移動すると、２点間の距離が短くなり、抵抗値は小さくなる。軸が上方に移動すれば移動するほど抵抗値が小さくなるため、その抵抗値から変形量lを求めることができる。また、例えば、歯車の回転量を内蔵した角位置センサ(ロータリーエンコーダ等)で検出し、回転角から中心の軸の移動量を算出してもよい。

＜パラメータ変更部１１０＞
パラメータ変更部１１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、変形量lを入力とし、フィルタwを計算し（Ｓ２）、フィルタ部１２０に出力する。

歯車部分の半径をr2とすると、変形量lに対し、三脚の角度はl/r2だけ変化したことになる。上から見た円状アレイの変化後の半径は、

と求まる。ここで、r1は歯車の中心から軸までの距離を、r3は歯車の中心からマイクロホン１０１−ｍの位置までの距離を、θ_dは三脚の角度の初期値を表し、図８Ｂの変更後の三脚の角度θ_rは、θ_r=(θ_d+l/r2)である。円状アレイの半径r'が分かれば、第一実施形態と同様の方法により、式(4),(1),(2-1),(5)からフィルタwを求めることができる。

＜効果＞
このような構成とすることで、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第三実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。支持部１０２の構成、変形量取得部１０３及びパラメータ変更部１１０の処理内容が第一実施形態とは異なる。

＜支持部１０２＞
図９は変換装置１００の外観図を示す。M個のマイクロホン１０１−ｍ及び支持部１０２からなるマイク可動部(図１の破線内部の構成)の構成を図１０に示す。図９のように、変換装置１００は平面を有する設置対象物へ取り付けられる。

支持部１０２は、2つ以上の部材(直線状の物体)からなり、ある直線状の物体は少なくとも1つの他の直線状の物体と繋がっている。支持部１０２は、図１０のように直線状の物体を複数連結し、接点で回転が可能な構造とする。言い換えると、支持部１０２は、所謂マジックハンド構造を含み、略Ｘ状に交差する交差位置(接点)で互いに相対回転可能に連結された複数対の直線状の物体を含む。直線状の物体には、両端部近傍と中心とにそれぞれ接点（合計３個の接点）がある。

本実施形態では、M個のマイクロホン１０１−ｍは、直線状の物体の中心の接点上に配置され、M個のマイクロホン１０１−ｍは直線状に配置される。支持部１０２のマジックハンド構造が伸縮すると（マジックハンド構造が可動部に相当し、その伸縮が可動に相当する）、マイクロホン間の距離が変わり、位置関係が変わる。なお、M個のマイクロホン１０１−ｍの配線は直線状の物体の裏側などを通して一か所で集約する。

＜変形量取得部１０３＞
変形量取得部１０３は、マジックハンド構造に含まれる直線状の物体の回転量を変形量lとして取得する。例えば、接点の少なくともいずれか一つに回転を検出する機構（回転量検出器であり、変形量取得部１０３に相当）を具備する。図１０の例ではマイクロホン１０１−１の裏側に設置してある。直線状の物体の中心の接点と、端部近傍の接点との距離をrとする。第一実施形態と同様に、物理的制約がある形状であるため、この変形量取得部１０３で検出した回転量が分かればマイクロホンの位置関係がわかる。例えば、図１０の例では、交差する二つの直線状の物体の成す角度θが小さくなれば小さくなるほどマイクロホン間の距離は大きくなる。直線状の物体の回転量には制約があり、連続値である。変形量取得部１０３は、角度θを直接算出してもよいし、交差する二つの直線状の物体の成す角度θ_dに変形量lを加えて算出してもよい。

こうすることで、直線状アレイの形状を維持できると共に、回転量を測定するだけでマイクロホン間の距離が測定できる。

＜パラメータ変更部１１０＞
パラメータ変更部１１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、変形量lを入力とし、フィルタwを計算し（Ｓ２）、フィルタ部１２０に出力する。

変形量取得部１０３で検出された２つの直線状の物体の成す角度をθとすると、マイクロホン間距離は

と求まる。直線アレイのアレイマニフォールドベクトルaはマイクロホン１０１−１を基準として、

となり、第一実施形態と同様の方法により、式(1),(5)からフィルタwを求めることができる。

＜効果＞
このような構成により、直線状マイクロホンアレイに本発明を適用することができ、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第四実施形態＞
第三実施形態と異なる部分を中心に説明する。支持部１０２の構成及びパラメータ変更部１１０の処理内容が第一実施形態とは異なる。

＜支持部１０２＞
図１１は変換装置１００の外観図を示す。M個のマイクロホン１０１−ｍ及び支持部１０２からなるマイク可動部(図１の破線内部の構成)の構成を図１２に示す。図１１のように、変換装置１００は平面を有する設置対象物へ取り付けられる。図１２のように、第三実施形態の連結を増やし、２次元的にM個のマイクロホン１０１−ｍを配置した構造とする。支持部１０２は、2つ以上の部材(直線状の物体)からなり、ある直線状の物体は少なくとも1つの他の直線状の物体と繋がっている。

支持部１０２は、図１０のように直線状の物体を複数連結し、接点で回転が可能な構造とする。言い換えると、支持部１０２は、所謂マジックハンド構造を含み、交差する交差位置(接点)で互いに相対回転可能に連結された複数対の直線状の物体を含む。

第三実施形態のマジックハンド構造を図１２のy軸方向に連結している。そのため、直線状の物体に、両端部近傍と中心と以外にも接点がある。直線状の物体の接点間の距離はrであり、直線状の物体は端部から距離r毎に接点を備える。

本実施形態では、M個のマイクロホン１０１−ｍは、直線状の物体の端部以外の接点上に配置され、M個のマイクロホン１０１−ｍは平面状に配置される。図１２ではxy平面上に配置されている。支持部１０２のマジックハンド構造が伸縮すると、マイクロホン間の距離が変わり、位置関係が変わる。

なお、図１２の例の場合は、マイクロホン１０１−１の配置されている横の列(x軸方向の列)を１列目、一つ下の列を２列目とした場合に、奇数列目にはマイクロホンがT個、偶数列目にはマイクロホンがT-1個配置されている。ここでTは２以上の整数である。ただし、これ以外の配置方法であってもよい。

＜パラメータ変更部１１０＞
パラメータ変更部１１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、変形量lを入力とし、フィルタwを計算し（Ｓ２）、フィルタ部１２０に出力する。

変形量取得部１０３で検出された２つの直線状の物体の成す角度をθ(=変形量l)とし、マイクロホン１０１−１の水平、鉛直方向の座標を(x₁,y₁)=(0,0)とすると、マイクロホン１０１−ｍの座標は、m=(2T-1)(p-1)+n(ただしpは1以上の整数とし、nは1≦n＜2T-1とし、マイクロホンのインデックスmからp,nは一意に特定される)としたときに

である。音波の到来方向の水平成分をθ_sh、鉛直成分をθ_svとすると（図１３参照）、音波がマイクロホン１０１−ｍに到達する際の遅延時間τ_mはマイクロホン１０１−１を基準として、

である。ただし、cは音速であり、θ_sh>0、θ_sv>0とする。アレイマニフォールドベクトルa_mは、
a_m=exp<-jωτ_m> (43)
であり、式(1),(5)からフィルタwを求めることができる。

＜効果＞
このような構成により、平面状マイクロホンアレイに本発明を適用することができ、第三実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第五実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。支持部１０２の構成、変形量取得部１０３及びパラメータ変更部１１０の処理内容が第一実施形態とは異なる。

＜支持部１０２＞
図１４はM個のマイクロホン１０１−ｍ及び支持部１０２からなるマイク可動部(図１の破線内部の構成)の外観図、図１５は可動方法を説明するための図である。

支持部１０２は、伸縮式警棒のような構造をしており、J個の第j伸縮部を含む。支持部１０２は、2つ以上の部材(第j伸縮部)からなり、ある第j伸縮部は少なくとも1つの他の第j伸縮部と繋がっている。第一伸縮部から第j伸縮部までに取り付けれらているマイクロホンの総数をM_jとし、第j伸縮部に取り付けれらているマイクロホンの総数をM_j-M_j-1とする。ただし、ｊは1≦j≦Jの整数であり、M₀=0とする。M個のマイクロホン１０１−ｍは、伸縮機構に影響がないように隣の伸縮部の収納部分との間に配線とともに配置されている。

支持部１０２の第j伸縮部が第j-1伸縮部内に入ることで支持部１０２全体が縮み、支持部１０２の第j伸縮部が第j-1伸縮部から出ることで支持部１０２全体が伸びる。支持部１０２が伸縮すると（伸縮構造が可動部に相当し、その伸縮が可動に相当する）、マイクロホン間の距離が変わり、位置関係が変わる。

＜変形量取得部１０３＞
変形量取得部１０３は、支持部１０２の変形量lを取得し（Ｓ１）、パラメータ変更部１１０に出力する。ここでは、第j-1伸縮部から出ている第j伸縮部の長さを変形量l_jとして用いる。例として変形量取得部１０３として抵抗値検出器を使用する。支持部１０２には電気抵抗のある素材が使われており、第j-1伸縮部の先端側の端部と、第j伸縮部の根元側の端部とに抵抗検出器からの結線がされており(図１５参照)、２点間の抵抗値を測定するものとする。第j伸縮部が第j-1伸縮部内に入ること、または、第j伸縮部が第j-1伸縮部から出ることで、2点間の距離が変化し、抵抗値が変わるため、収納部分の長さを算出することができ、第j-1伸縮部から出ている第j伸縮部の長さを求めることができる。この場合、第j-1伸縮部と第j伸縮部との間で抵抗値を測定するためにJ-1個の抵抗検出器を備え、J-1個の変形量l_jを取得する。それぞれの変形量l_jには制約があり、連続値である。

＜パラメータ変更部１１０＞
パラメータ変更部１１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、フィルタwを計算し（Ｓ２）、フィルタ部１２０に出力する。

第j伸縮部に配置されたマイクロホン、つまりM_j-1+1≦m≦M_jとなるm番目のマイクロホン１０１−ｍについて、音波がマイクロホンに到達する遅延時間τ_mは、マイクロホン１０１−１を基準として

となる。ただし、d_jは第j伸縮部の先端側の端部から、第j伸縮部の最も先端側に配置されたマイクロホン１０１−Ｍ_ｊまでの距離を示し、d_xはある第j伸縮部に配置された隣接するマイクロホン間の距離を示し、d_yは第j伸縮部に配置されたマイクロホンと、第j-1伸縮部に配置されたマイクロホンとの半径方向の距離を示す。固定値であるl₁を除くl_j(2≦j≦n)を変形量取得部１０３によって検出すれば、この式が計算可能である。遅延時間τ_mからアレイマニフォールドベクトルa_mを式(43)で求めることができ、式(1),(5)からフィルタwを求めることができる。
a_m=exp<-jωτ_m> (43)

なお、この形態においては、伸縮させた際、l_jが短くなり、図１６のように筐体の内部に隠れてしまうマイクロホンがある。そこで次式によりS_jを定義する。

なお、floor(A)は値Aを超えない最大の整数を返す関数であり、MAX（A,B）はAまたはBの何れか大きい値を返す関数である。αはマイクロホンが隠れたり壁に近すぎないように調整するマージンの長さである。ここでS_j≧1だった場合は、筐体に隠れてしまうマイクロホンが１つ以上あるので、第j伸縮部においてマイクロホン１０１−(M_j-1+1)〜マイクロホン１０１−(M_j-1+S_j)の出力信号を利用しないという処理を行う。

＜効果＞
このような構成により、直線状マイクロホンアレイに本発明を適用することができ、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第六実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。支持部１０２の構成、変形量取得部１０３及びパラメータ変更部１１０の処理内容が第一実施形態とは異なる。

＜支持部１０２＞
図１７はM個のマイクロホン１０１−ｍ及び支持部１０２からなるマイク可動部(図１の破線内部の構成)の外観図である。

支持部１０２は、2つ以上の部材(第j直線部)からなり、ある第j直線部は少なくとも1つの他の第j直線部と繋がっている。支持部１０２は、n個の直線状の物体である第j直線部を、n-1個の第j回転部で連結した構造とする。第j-1回転部により、第j直線部と第j-1直線部とが連結される。第一直線部から第j直線部までに取り付けれらているマイクロホンの総数をM_jとし、第j直線部に取り付けれらているマイクロホンの総数をM_j-M_j-1とする。ただし、ｊは1≦j≦nの整数であり、M₀=0とする。第j回転部を中心に第j直線部が回転することで、第j直線部に取り付けられたマイクロホンと他の第j'(j≠j')直線部に取り付けられたマイクロホンとの位置関係が変わる。

＜変形量取得部１０３＞
変形量取得部１０３は、支持部１０２の変形量lを取得し、パラメータ変更部１１０に出力する。本実施形態では、n-1個の第j回転部の回転量を変形量l_jとして取得する。例えば、n-1個の第j回転部のそれぞれに回転を検出する機構（回転量検出器であり、変形量取得部１０３に相当）を具備する。第一実施形態と同様に、物理的制約がある形状であるため、この変形量取得部１０３で検出した回転量が分かればマイクロホンの位置関係がわかる。こうすることで、回転量を測定するだけでマイクロホン間の位置関係が測定できる。

＜パラメータ変更部１１０＞
パラメータ変更部１１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、変形量l_jを入力とし、フィルタwを計算し（Ｓ２）、フィルタ部１２０に出力する。

第j直線部に配置されたマイクロホン１０１−ｍ、つまりM_j-1+1≦m≦M_jとなるマイクロホン１０１−ｍの座標(x_m,y_m)は、マイクロホン１０１−１を基準にして、

となる。ただし、L_jは第j直線部の長さを表し、θ_jは第j直線部と第j-1直線部との成す角を表し、θ₁=0で固定とし、d_mはマイクロホン１０１−ｍとそのマイクロホン１０１−ｍが取り付けられた第j直線部の根元側の端部までの距離を表す。音波がマイクロホン１０１−ｍに到達する遅延時間τ_mは、マイクロホン１０１−１を基準として、

であり、固定値であるθ₁を除くθ_j(2≦j≦n)を第j回転部に設けられた回転量検出部によって検出すればこの式が計算可能である。遅延時間τ_mからアレイマニフォールドベクトルa_mを式(43)で求めることができ、式(1),(5)からフィルタwを求めることができる。
a_m=exp<-jωτ_m> (43)

なお、この構造の場合、回転量が多いとマイクロホンの向きが音源を向かなくなるため、例えば

等の制約のもとで回転するようにする。

＜第七実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。第一実施形態では、変形量取得部１０３で取得する支持部１０２の変形量は連続値であったが、本実施形態では、離散値とする。このとき、支持部１０２は、M個のマイクロホン１０１−ｍの位置関係を離散的に変更してもよい。例えば、予め与えられた何カ所かの位置でM個のマイクロホン１０１−ｍが固定されるように（支持部１０２の変形が固定されるように）しておき、その離散的な位置(離散的な変形量)を検出してパラメータ変更部１１０へ値を渡してもよい。例えば、図１８のように、接点間に離散的に抵抗を配置して抵抗値を検出したり、図１９のように、接点毎に配線を行い導通した配線のみを検出するといった方法が取れる。このような構成により、連続値を検出する必要がなく、離散値を検出するため実装がより容易になる。

なお、本実施形態と第二実施形態〜第六実施形態とを組合せてもよい。

＜第八実施形態＞
第七実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図２０は、パラメータ変更部１１０の機能ブロック図を示す。パラメータ変更部１１０は、パラメータ格納部１１２を含む。パラメータ格納部１１２には、離散的な変形量lと、その変形量lから求めたフィルタwとの組合せが格納されている。

本実施形態のパラメータ変更部１１０は、受け取った離散的な変形量lに対応するフィルタwを計算するのではなく、図２０のような構成とし、あらかじめパラメータ格納部１１２に格納してある、離散的な変形量lに対応するフィルタwを取り出し、フィルタ部１２０に出力する。この構成の場合、メモリ領域を使用するが、計算リソースをより減らせるメリットがある。

＜第九実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態のパラメータ変更部１１０は、受け取った変形量lをそのまま計算に使うのではなく、図２１のように検出選別部１１３を設けて離散値へ変換する。例えば第一実施形態の場合、入力されたr’に対して、

となるr^を求める。本実施形態のパラメータ変更部１１０は、第八実施形態と同様に、パラメータ格納部１１２から離散的な変形量r'に対応するフィルタwを取り出し、フィルタ部１２０に出力する。このような構成とすることで、支持部１０２の変形量を離散値として取得せずとも第八実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態と第二実施形態〜第六実施形態とを組合せてもよい。

＜第十実施形態＞
上記の第一実施形態〜第六実施形態において、検出した円周の長さなどの変形量取得部１０３から送られる変形量lに対し、パラメータ変更部１１０でその値をそのまま計算に使うのではなく、図２２のように検出値選別部１１３を設けて離散値の区間を検出する。例えば第一実施形態の場合、入力されたr’に対して

となる2つの変形量r'_q-1,r'_qの組r^を求める。ただし、qは1以上p以下の整数の何れかとし、q=1またはq=pのとき、r^=(r'_q,r'_q)とする。なお、pは閾値の数で、この場合2以上の整数とする。本変形例のパラメータ変更部１１０は、パラメータ格納部１１２から離散的な2つの変形量r'_q-1,r'_qの組r^に対応するフィルタw_q-1,w_qの組w^を取り出し、パラメータ補正部１１４に出力する。ただし、q=1またはq=pのとき、w_qのみを出力する。パラメータ補正部１１４は出力された２つのフィルタw_q-1,w_q(q=1またはq=pのときは1つのフィルタw_q)に対して

のようにフィルタの補正を行い、補正後のフィルタwをパラメータ変更部１１０の出力値として出力する。ただし、閾値の設定方法はこれ以外でもよい。パラメータ格納部１１２は第八実施形態と同様に動作する。

＜第十一実施形態＞
第八実施形態と異なる部分を中心に説明する。

第八実施形態において、パラメータ格納部１１２に格納するステアリングベクトルを、解析的に算出した値ではなく、測定して求めたものを用いる。具体的には、所望の指向性の方向にスピーカを配置し、TSP信号(Time Stretched Pulse)などを再生してM個のマイクロホン１０１−ｍで収録し、それぞれのマイクロホン１０１−ｍまでの伝達関数を求め、アレイマニフォールドベクトルとする。それ以外の動作については第八実施形態と同様である。本実施形態の場合、一度測定を行う手間は生じるが、マイクロホン１０１−ｍの位置と検出値(伝達特性から求められるフィルタ)の関係が一対一であるため、位置を変更するたびにその都度測定をする必要がないことはメリットとして残る。

さらに、このような構成により、「マイクロホンの位置関係のパターンは検出できるが、マイクロホンの位置自体は未知である」場合にも、フィルタを得ることができる。例えば第一実施形態において、マイクロホンはバンド上に固定されていて、マイクロホンの位置は半径rに対して一意に定まるが、支持部１０２が正確な円弧の形状ではなく解析的に位置関係が算出できない場合にも処理が可能となる。

なお、本実施形態と第九実施形態とを組合せてもよい。

＜変形例＞
パラメータ変更部１１０は、計算可能なフィルタについては計算し、計算不可能なフィルタについては、予め動的に変化するそれぞれの位置関係に対応するフィルタを取得しておき、その中から変形量に基づき選択する構成としてもよい。

＜第十二実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

第一実施形態において、パラメータ変更部１１０の出力値であるフィルタwを、一つのステアリング方向ではなく複数のステアリング方向θ_s1〜θ_sX（xは２以上の整数）に対応する出力w₁〜w_Xに変更し、フィルタ部１２０はX個のフィルタw_x(x=1,2,…,X)に対応するX個の信号s₁(ω)〜s_X(ω)を出力する（図２３参照）。これにより同時に複数の方向に指向性を向けた多チャンネルの音声を得られる。

なお、本実施形態と第二実施形態〜第十一実施形態とを組合せてもよい。

＜第十三実施形態＞
第十二実施形態において、特に用いるフィルタw₁〜w_Xを２値で切り替える例について述べる。図２４は正三角形の板状の物体（支持部１０２）にマイクロホン１０１−ｍが３つ設置されている装置である。マイクロホン１０１−ｍの配置場所については図２４の通りである。支持部１０２は、2つの部材(正三角形の板状の物体と台形の板状の物体)からなり、正三角形の板状の物体と台形の板状の物体とは繋がっている。また、この支持部１０２は右側に回転部を持ち、三角形上部を回転させて図２５のように直線にすることができる。回転部の構造の例は図２６となる。回転の両端にはスイッチ（図２４、図２５内のSW）があり、どちらの形状で利用しているかを検出し、パラメータ変更部１１０へ渡す。つまり、このスイッチが変形量取得部１０３に相当する。スイッチは例えば接触スイッチで、筐体がふれている方のスイッチのみONになるような仕組みとする。パラメータ変更部１１０の動作としては、半径がrの３マイクロホンの円状アレイ（図２４）と、マイクロホン間距離が√3rである３マイクロホンの直線アレイ（図２５）とにおいて、用いるフィルタを切り替える。これにより、ユーザはマイクロホンの位置関係の変更を意識することなく、シーンにあったマイクロホンの使い方ができる。例えば、三角形の状態では三角形の左右へ２つ指向性を向け、２出力で音を出力し、直線形に変更すると直線方向へ１つ指向性を向け、１出力で音を出力する、などの動作変更を、ユーザが明示的に指定しなくても直感的に動作変更することができる。

なお、回転部の構造は図２６に限らず、回転ではなく軸部分から着脱して設置変更できるようになっていてもよい。

＜第十四実施形態＞
第一実施形態〜第十三実施形態において、剛体もしくは弾性体、可塑性体からなる支持部１０２にマイクロホンを固定し、支持部１０２の変形量を取得することで、マイクロホンの位置関係を算出していたが、図２７のようにマイクロホン１０１−ｍと位置センサ１３０−ｍが一式となった装置を複数個用いる構成としてもよい。そのため、本実施形態の変換装置１００は、支持部１０２と変形量取得部１０３とを含まず、代わりに位置センサ１３０−ｍを含む。位置センサ１３０−ｍは、例えば赤外線センサやWi-Fiによる測距を行い、得られたマイクロホンの位置関係の情報をパラメータ変更部１１０に出力する。そのほかの動作は他の実施形態と同様である。

なお、M個の位置センサ１３０−ｍは、M個のマイクロホン１０１−ｍの位置関係の変化を動的に検出し、M個のマイクロホン１０１−ｍの、動的に変化する位置関係を取得するため、位置関係取得部ともいう。なお、第一実施形態〜第十三実施形態では、支持部１０２と変形量取得部１０３とパラメータ変更部１１０とを組合せることで、M個のマイクロホン１０１−ｍの、動的に変化する位置関係を取得するため、支持部１０２と変形量取得部１０３とパラメータ変更部１１０との組合せを位置関係取得部と呼んでもよい。

＜第十五実施形態＞
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。

本実施形態では、信号を波に変換する変換技術に本発明を適用する例を説明する。信号を波に変換する変換技術の例として、以下の技術が挙げられる。(i)電気信号を音波に変換する技術や、(ii)電気信号を電磁波に変換する技術がある。ただし、これに限るものではなく、(iii)光信号を音波に変換する技術等であってもよい。(i)を実現するデバイスとしてはスピーカがある。(ii)を実現するデバイスとしては送信アンテナがある。また、(iii)を直接実現できるハードウェアがあればそれを用いてもよい。

特に、本実施形態では、波として音波を用い、複数の変換部として、複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイに代えて、電気信号を音波に変換する複数のスピーカ（スピーカアレイ）を用いる場合について説明する。

[変換装置２００の信号処理]
M(≧2)個のスピーカを用いて制御点Ｄで強調されるような指向制御を行うことを考える。

第十五実施形態に係る変換装置２００の機能構成および処理フローを図２８と図２９に示す。この第十五実施形態の変換装置２００は、Ｍ個のスピーカ２０１−ｍ、周波数領域変換部２０９、フィルタ部２２０、時間領域変換部２０８、パラメータ変更部２１０、変形量取得部２０３を含む。ｍ＝１，２，…，Ｍであり、Ｍ≧２である。

信号源２０５が音源信号s(t)を出力する。この実施形態では、信号源２０５からの音源信号s(t)はディジタル信号であるとする。ただし、音源信号としてアナログ信号を用いる場合には、アナログ信号をディジタル信号s(t)へＡＤ変換するＡＤ変換部を設ければよい。

＜周波数領域変換部２０９＞
まず、周波数領域変換部２０９は、ディジタル信号s(t)を受け取り、Nサンプルをバッファに貯めてフレーム単位のディジタル信号s(τ)を出力する。次に、周波数領域変換部２０９は、各フレームのディジタル信号s(τ)を周波数領域の信号S(ω,τ)に変換して（Ｓ２０３）出力する。なお、以降の説明では、フレームのインデックスτを省略し、S(ω)と記載する。

＜支持部２０２＞
支持部２０２は、M個のスピーカ２０１−ｍを支持した状態で変形することで、M個の第m変換部の位置関係を変更する。支持部２０２の構成は第一実施形態の支持部１０２と同様であり、M個のマイクロホン１０１−ｍに代えて、M個のスピーカ２０１−ｍを支持する。

＜変形量取得部２０３＞
変形量取得部２０３は、支持部２０２の変形量lを取得し（Ｓ２０１）、パラメータ変更部２１０に出力する。変形量取得部２０３の構成、処理内容は第一実施形態の変形量取得部１０３と同様である。

＜パラメータ変更部２１０＞
パラメータ変更部２１０はパラメータ計算部１１１を含み（図６参照）、パラメータ計算部１１１は、変形量lを入力とし、M個のスピーカ２０１−ｍの、動的に変化する位置関係に基づき、空間上の所定の位置または方向とM個のスピーカ２０１−ｍとの関係を示すパラメータから得られるフィルタを計算し（Ｓ２０２）、フィルタ部１２０に出力する。パラメータ変更部２１０の処理内容は第一実施形態のパラメータ変更部１１０と同様である。

例えば、参考文献２記載の方法により、フィルタwを計算し、フィルタ部２２０に出力する。例えば、特定の位置または方向への音響信号を抑圧する信号処理に用いるフィルタwを計算する。
［参考文献２］羽田陽一、片岡章俊、「自由空間伝達関数を用いた多点制御に基づく小型スピーカアレーの実空間性能」、日本音響学会研究発表会講演論文集、2008、pp.631-632

＜フィルタ部２２０＞
フィルタ部２２０は、予めパラメータ変更部２１０からフィルタwを受け取っておき、周波数領域信号S(ω)を受け取り、フレームτごとに、各周波数ω∈Ωについて、周波数領域信号S(ω)に、フィルタwを適用して（次式参照、Ｓ２０４）、出力信号Z^→(ω)＝[Z₁(ω),…,Z_M(ω)]を出力する。

例えば、フィルタ部２２０は、空間上の少なくとも複数の位置または方向へ発する音波にM個のスピーカ２０１−ｍにおいて変換する前の信号の再生特性を異ならせるものであればよい。「再生特性を異ならせる」とは、例えば、特定の位置で音響信号を局所再生して他の位置で音響信号を極力再生しないようにしたり、逆に特定の位置で音響信号を再生しないようにして他の位置でのみ音響信号を再生したりすることを意味する。

＜時間領域変換部２０８＞
時間領域変換部２０８は、第τフレームの各周波数ω∈Ωの再生信号Z^→(ω)＝[Z₁(ω),…,Z_M(ω)]を時間領域に変換して（Ｓ２０５）、第τフレームのフレーム単位時間領域信号z^→(τ)＝[z₁(τ),…,z_M(τ)]を得て、さらに、得られたフレーム単位時間領域信号z^→(τ)＝[z₁(τ),…,z_M(τ)]をフレーム番号のインデックスの順番に連結して、時間領域信号z^→(t)＝[z₁(t),…,z_M(t)]を出力する。周波数領域信号を時間領域信号に変換する方法は、Ｓ２０３の処理で用いた変換方法に対応する逆変換であり、例えば高速離散逆フーリエ変換である。

＜スピーカ２０１−ｍ＞
Mチャネルの時間領域信号z₁(t),…,z_M(t)はそれぞれ、スピーカアレイを構成するM個のスピーカ２０１のうち、チャネルに対応するスピーカで再生される（Ｓ２０６）。

＜効果＞
このような構成により、特定方向へ音声を再生するスピーカアレイを、メーカ等が意図した利用用途以外にもユーザが使うことができ、ユーザに特別な操作を要求せずに使うことができる。

＜変形例＞
なお、マイクロホンに代えてスピーカを用いることで第一実施形態の変形例、第二実施形態〜第十四実施形態及びその変形例についても同様に、信号を波に変換する変換技術に本発明を適用することができる。支持部２０２、変形量取得部２０３、パラメータ変更部２１０の構成や処理内容は、第一実施形態の変形例、第二実施形態〜第十四実施形態及びその変形例で説明した支持部１０２、変形量取得部１０３、パラメータ変更部１１０に対する方法を用いることができ、周波数領域変換部２０９、フィルタ部２２０、時間領域変換部２０８、スピーカ２０１−ｍの構成や処理内容は本実施形態で説明した方法を用いることができる。

第一実施形態同様、波として、音波を用いているが、電波や光波を用いてもよいし、他の帯域の電磁波を用いてもよい。その場合、スピーカに代えて、送信アンテナや発光素子等を用いることができる。要は、信号を同種の波に変換可能な複数の変換部であればよい。なお、変換部のことを、波を送信できるという意味から送信部と呼んでもよい。なお、第一実施形態の変形例で説明した受信部と送信部とを合わせて送受信部と呼んでもよい。

＜その他の変形例＞
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

＜プログラム及び記録媒体＞
また、上記の実施形態及び変形例で説明した各装置における各種の処理機能をコンピュータによって実現してもよい。その場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各装置における各種の処理機能がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させてもよい。

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶部に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶部に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実施形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。

また、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、各装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

Claims (7)

1. Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、
   前記M個の第m変換部を支持した状態で変形することで、前記M個の第m変換部の位置関係を変更する支持部とを含み、
   前記支持部は1つ以上の部材からなり、前記支持部が2つ以上の部材からなる場合には、ある部材は少なくとも1つの他の部材と繋がっており、
   前記支持部の変形量には制約があり、
   前記支持部における電気抵抗の変化に基づき前記変形量が推定され、
   前記支持部は、円周状の弾性体を含み、前記弾性体の弾性変形により、前記M個の第m変換部の位置関係を変更し、
   前記支持部に対して力が加わっていない状態の円の半径をrとし、前記支持部に対して力が加わり弾性変形した状態の円の半径をr'とし、前記支持部に対して力が加わっていない状態の円の中心からみたM個の第m変換部間の角度をθ_dとし、弾性変形後のM個の第m変換部間の角度を
   

   

   とする、
   変換装置。
2. Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、
   前記M個の第m変換部を支持した状態で変形することで、前記M個の第m変換部の位置関係を変更する支持部とを含み、
   前記支持部は1つ以上の部材からなり、前記支持部が2つ以上の部材からなる場合には、ある部材は少なくとも1つの他の部材と繋がっており、
   前記支持部は、三脚の構造を含み、
   前記M個の第m変換部は、前記三脚の各脚に取り付けられ、円状に配置され、
   前記三脚の各脚と、三脚の中心の軸の間に歯車状のかみ合わせの機構を含み、前記軸を動かして、前記M個の第m変換部の位置関係を変更し、
   中心の軸の移動量を変形量lとし、歯車の中心から軸までの距離をr1とし、歯車部分の半径をr2とし、歯車の中心から第m変換部の位置までの距離をr3とし、三脚の角度の初期値をθ_dとし、θ_dにおけるM個の第m変換部の成す円の半径をrとし、三脚の角度変更後のM個の第m変換部間の角度を
   

   

   とする、
   変換装置。
3. Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、
   前記M個の第m変換部を支持した状態で変形することで、前記M個の第m変換部の位置関係を変更する支持部とを含み、
   前記支持部は、略Ｘ状に交差する交差位置で互いに相対回転可能に連結された複数対の直線状の物体を含み、前記直線状の物体には、両端部近傍と中心とにそれぞれ他の直線状の物体との接点があり、
   前記M個の第m変換部は、前記直線状の物体の中心の接点上に配置され、前記支持部の複数対の直線状の物体が回転することで前記支持部全体が伸縮して、前記M個の第m変換部の位置関係を変更し、
   直線状の物体の中心の接点と端部近傍の接点との距離をrとし、交差する二つの直線状の物体の成す角度をθとし、伸縮方向において隣接する第m変換部間の距離を
   

   

   とする、
   変換装置。
4. Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、
   前記M個の第m変換部を支持した状態で変形することで、前記M個の第m変換部の位置関係を変更する支持部とを含み、
   Jを2以上の整数の何れかとし、j=1,2,…,Jとし、前記支持部はJ個の第j伸縮部からなり、ある第j伸縮部は少なくとも1つの他の第j伸縮部と繋がっており、
   第j伸縮部は、筒状であり、第j伸縮部が第j-1伸縮部内に入ることで前記支持部全体が縮み、第j伸縮部が第j-1伸縮部から出ることで前記支持部全体が伸び、前記支持部の伸縮により、前記M個の第m変換部の位置関係を変更し、
   第j-1伸縮部から出ている第j伸縮部の長さを変形量l_jとし、第1伸縮部から第j伸縮部までに取り付けれらている第m変換部の総数をM_jとし、第j伸縮部の先端側の端部から、第j伸縮部の最も先端側に配置された第M_j変換部までの距離をd_jとし、ある第j伸縮部に配置された隣接する第m変換部間の距離をd_xとし、第j伸縮部に配置された第m変換部と、第j-1伸縮部に配置された第m変換部との半径方向の距離をd_yとし、対象とする音の入射角をθ_sとし、音速をcとし、音波が第m変換部に到達する遅延時間τ_mを、第1変換部を基準として
   

   

   とする、
   変換装置。
5. Mを2以上の整数の何れかとし、m=1,2,…,Mとし、波を信号に変換可能なM個の第m変換部と、
   前記M個の第m変換部を支持した状態で変形することで、前記M個の第m変換部の位置関係を変更する支持部とを含み、
   nを2以上の整数の何れかとし、j=1,2,…,nとし、前記支持部はn個の直線状の物体である第j直線部をn-1個の第j回転部で連結した構造であり、第j-1回転部により、第j直線部と第j-1直線部とが連結され、
   第j回転部を中心に第j直線部が回転することで、第j直線部に取り付けられた第m変換部と他の第j'(j≠j')直線部に取り付けられた第m変換部との位置関係を変更し、
   第一直線部から第j直線部までに取り付けれらている第m変換部の総数をM_jとし、第j直線部の長さをL_jとし、第j直線部と第j-1直線部との成す角をθ_jとし、θ₁=0で固定とし、第m変換部とその第m変換部が取り付けられた第j直線部の根元側の端部までの距離をd_mとし、第j直線部に配置された第m変換部の座標(x_m,y_m)を、第1変換部を基準にして、
   

   

   とし、対象とする音の入射角をθ_sとし、音速をcとし、音波が第m変換部に到達する遅延時間τ_mを、第1変換部を基準として、
   

   

   とする、
   変換装置。
6. 請求項１から請求項５の何れかの変換装置であって、
   前記支持部の変形量は離散値であり、
   前記支持部は、前記M個の第m変換部の位置関係を離散的に変更する、
   変換装置。
7. 請求項１から請求項５の何れかの変換装置であって、
   前記支持部は、可動部を含み、前記支持部に含まれる前記可動部の可動により、前記M個の第m変換部の位置関係を変更する、
   変換装置。

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