JP7210926B2 - 集音装置 - Google Patents
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Description
本実施形態では、あらかじめ想定される目的音源方向と、目的音源がフロントガラスなどで反射した反射音の方向(以下、反射音到来方向ともいう)の中間程度の方向の感度が一番高くなるようなビームフォーミングを設計する。指向性幅は、直接音と反射音の両方が入る程度に広くする。
図2は第一実施形態に係る集音装置の機能ブロック図を、図3はその処理フローを示す。
M個のマイクロホン110-mからなるマイクロホンアレー110は、搭乗者が発した音である直接音と、搭乗者が発した音が反射構造体により反射した反射音とを電気信号に変換して収音し(S110)、M個のマイクロホン信号xm(t)を出力する。なお、Mは2以上の整数の何れかであり、m=1,2,…,Mである。M個のマイクロホン110-mの内、少なくとも1つのマイクロホン110-aは直接音を集音しやすい位置に配置され、少なくとも1つのマイクロホン110-bは反射音を集音しやすい位置に配置される。a,bはそれぞれ1,2,…,Mの何れかのであり、a≠bである。tは時刻を示すインデックスである。
ビームフォーミング部120は、M個のマイクロホン信号xm(t)を入力とし、マイクロホン信号にフィルタを適用し(S120)、フィルタリング後の信号を収音信号y(t)とし、集音装置の出力値として出力する。
(参考文献1)北脇信彦、「ディジタル音声・オーディオ技術 (未来ねっと技術シリーズ)」、電気通信協会、1999年、p.170-182
集音方向決定部130は、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置とを入力とし、集音方向を求め、出力する。
ビームフォーミングフィルタ設計部140は、集音方向と指向性幅とを入力とし、入力された集音方向に指向性を持つ、入力された指向性幅のビームを形成するためのフィルタを生成し、ビームフォーミング部120に出力する。
以上の構成により、従来よりSN比の高い音声を集音できる。例えば、図1に示すように運転席に着席した人物から発せられた声のみを高いSN比で集音することができる。所定の席に着席した人物から発せられた声をノイズとして取り扱うことで所定の席に着席した人物から発せられた声のみを取り除くことが可能であることは言うまでもない。
本実施形態では、集音装置が搭載される乗り物を自動車としているが、他の乗り物であってもよい。要は、搭乗者が発した音がどこから到来するのかをある程度限定できるように搭乗者が着席する座席があり、搭乗者が発した音を反射させる反射構造体を含む乗り物であればよい。例えば、電車や飛行機等でもよい。
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
集音方向決定部230-1は、マイクロホンアレーの位置及び目的音源位置とを入力とし、目的音源方向qを集音方向として求め、出力する。
<ビームフォーミングフィルタ設計部240>
集音方向決定部130は、二つの集音方向(目的音源方向qと反射音の到来方向p)を入力とし、2つの集音方向に指向性を持つ、ビームを形成するためのフィルタを生成し、ビームフォーミング部120に出力する。
本実施形態では、2つの集音方向に指向性を持つ、ビームを形成するためのフィルタを生成しているが、2つの集音方向にそれぞれ指向性を持つ、ビームを形成するための2つフィルタを生成し、ビームフォーミング部120において、マイクロホン信号に2つのフィルタをそれぞれ適用し、2つのフィルタリング後の信号を得、その平均を収音信号として出力してもよい。
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
集音方向決定部330は、マイクロホンアレーの位置、目的音源位置及び妨害音源位置を入力とし、集音方向を求め、出力する(図9参照)。妨害音源位置は、例えば、集音対象の搭乗者が着席する座席とは異なる座席に着席すると想定される搭乗者の口元の位置である。
本実施形態と第一実施形態とを組合せてもよい。この場合、集音方向決定部330は、マイクロホンアレーの位置、目的音源位置及び妨害音源位置を入力とし、集音方向を求め、出力する(図9参照)。例えば、目的音源方向qを基準として、集音方向と反射音の到来方向pとの差分の絶対値が小さく、かつ、集音方向と妨害音源方向rとの差分の絶対値が大きくなるように集音方向を変更していき、(i)目的音源方向qに対する感度が所定の値よりも大きく、かつ、(ii)反射音の到来方向pに対する感度が所定の値よりも大きく、かつ、(iii)妨害音源方向rに対する感度が所定の値よりも小さくなる範囲の中で、集音方向を特定する。
第二実施形態と異なる部分を中心に説明する。
ビームフォーミングフィルタ設計部440-1は、第一実施形態の方法で決定した集音方向(例えば目的音源方向と反射音の到来方向の中間程度の方向)を入力とし、入力された集音方向に指向性を持つビームを形成するための低周波数帯域用のフィルタを生成し、ビームフォーミング部420に出力する。なお、本実施形態の場合の低周波数帯域に限定しているため、直接音と反射音の両方が入る程度に指向性幅は広くなることが想定されるため、別途指向性幅を入力しなくともよい。
ビームフォーミング部420は、低周波数帯域のマイクロホン信号Xm(ωL)に低周波数帯域用のフィルタを適用し、フィルタリング後の周波数領域の収音信号Y(ωL)を得る。ωLは、低周波数帯域と高周波数帯域とを切り分ける閾値Th以下の周波数番号1,2,…,Thを意味する。
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。
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。
Claims (4)
- 乗り物に搭載される集音装置であって、
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射
させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音である直接音を集音しやすい位置に配置された第一マイクロホンと、
前記搭乗者が発した音が前記反射構造体により反射した反射音を集音しやすい位置に配置された第二マイクロホンと、を含み、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第一マイクロホン及び前記第二マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音したマイクロホン信号に所定の方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の方向は、(i)目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向である、
集音装置。 - 乗り物に搭載される集音装置であって、
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射
させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音である直接音を集音しやすい位置に配置された第一マイクロホンと、
前記搭乗者が発した音が前記反射構造体により反射した反射音を集音しやすい位置に配置された第二マイクロホンと、を含み、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第一マイクロホン及び前記第二マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音した低周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第一方向に指向性を持つフィルタを適用し、前記M個のマイクロホンで収音した高周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第二方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の第一方向は目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向であり、前記所定の第二方向は目的音源方向と反射音の到来方向である、
集音装置。 - 乗り物に搭載される集音装置であって、
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音を強調することを目的とし反射音を対象音として信号処理を行うための音を集音する第三マイクロホンを含み、
前記反射音は前記搭乗者が発した音が前記反射構造体に反射して前記第三マイクロホンに集音された音であり、
前記第三マイクロホンは、直接音と前記反射音とを対象音として信号処理を行うための音を集音し、
前記直接音は前記搭乗者が発した音が前記第三マイクロホンに直接集音された音であり、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第三マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音したマイクロホン信号に所定の方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の方向は、
(i)目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向である、
集音装置。 - 乗り物に搭載される集音装置であって、
前記乗り物は、搭乗者が着席する座席と、前記座席に着席した搭乗者が発した音を反射させる反射構造体とを含むものとし、
前記搭乗者が発した音を強調することを目的とし反射音を対象音として信号処理を行うための音を集音する第三マイクロホンを含み、
前記反射音は前記搭乗者が発した音が前記反射構造体に反射して前記第三マイクロホンに集音された音であり、
前記第三マイクロホンは、直接音と前記反射音とを対象音として信号処理を行うための音を集音し、
前記直接音は前記搭乗者が発した音が前記第三マイクロホンに直接集音された音であり、
Mを2以上の整数の何れかとし、前記第三マイクロホンを含むM個のマイクロホンで収音した低周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第一方向に指向性を持つフィルタを適用し、前記M個のマイクロホンで収音した高周波数帯域の周波数領域のマイクロホン信号に所定の第二方向に指向性を持つフィルタを適用し、フィルタリング後の信号を収音信号として得るビームフォーミング部を含み、
前記所定の第一方向は目的音源方向と反射音の到来方向との間の方向であり、前記所定の第二方向は目的音源方向と反射音の到来方向である、
集音装置。
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