JPH0435300A - 受音処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は雑音やエコーなどの不要な音源が存在する音
場においてマイクロホンアレーより受音した信号をフィ
ルタで処理して所望の音響信号を抽出する受音処理装置
に関する。

「従来の技術Ｊ 不要な音響信号が存在する音場下で所望の音響信号の受
音を行う場合、従来においては指向性マイクロホンが用
いられている。しかし、これは指向性特性が固定である
ため、所望の音響信号源と不要な音響信号源との位置関
係によっては、必ずしも雑音の到来方向に、指向性マイ
クロホンの死角を向けることができず、雑音（…正量が
十分でなく、また複数の方向から雑音が到来する場合に
は抑圧し難いと言う原理的な問題があった。

一方、信号処理を用いる方法として、適応マイクロホン
アレーと言われる方法がある。これは複数のマイクロホ
ンとディジタルフィルタとを用いて、目的とする方向の
感度を保ちながら、不要な音響信号の到来方向に指向性
の死角を形成し、所望の音響信号のみを受音する方法で
ある。この適応マイクロホンアレーを用いた方法では、
雑音やエコーなどの不要な音響信号のみが到来している
状態でそれらを収音し、収音したデータによって、不要
な音響信号の到来方向を学習する必要がある。

そのため、事前に学習を行っている。しかし、学習時に
必ずしも全ての雑音またはエコーが発生するとは限らな
い。むしろ、同時に全ての雑音またはエコーが発生する
ことはまれであり、時間差をおいて発生することが多い
。このため、学習時の雑音の到来方向に死角を持った指
向性パターンを形成したあと、新たに発生した雑音を抑
圧するためには再度指向性パターンを形成し直さなくて
はならない。そのため、再度雑音やエコーのみを収音し
なければならず、その間、所望の音響信号を中断しなり
ればならず、非効率であり、最悪、中断できない時には
所望の音響信号が雑音として抑圧されてしまうと言う問
題があった。また不要な音響信号のみの状態をとらえる
ことがむずかしく、所望の音響信号も同時に到来してい
る状態で学習を行うと、所望の音響信号の到来方向も死
角となってしまう問題があった。

特に、オフィスにおけるプリンタ音、電話機、座席での
私語等に関しては、その音源位置がはっきりしているが
、同時に発生する事は少なく、この場合大きな問題であ
った。

この発明の目的は不要な音響信号が存在する音場下で、
音場の状態の変化がわかり、かつその変化が頻繁に生し
ない場合は、途中で学習することなく、所望の音響信号
を抽出受音することができる受音処理装置を提供するこ
とにある。

「課題を解決するための手段」 この発明によれば、使用環境で予測される不要な音源の
複数の音場状態が予めメモリ部に記憶され、そのメモリ
部から音場状態の１つ又は複数が選択されて目的とする
音場状態が音場状態生成部で生成され、その生成された
音場状態にもとずいてフィルタ係数がフィルタ係数演算
部で算出され、このフィルタ係数が、マイクロホンアレ
ーの受音出力を処理するフィルタに設定されて、所望の
音響信号が抽出される。

この発明の受音処理装置を実際に使用する一つの例とし
て、会議装置が考えられる。実際に、会議装置の使用が
予想されるオフィスなどの環境では、複数の雑音源が存
在しても、その位置が一定であることが多い。つまり、
電話機の設置位置や座席はほぼ固定であり、通信用のス
ピーカも固定されている。そのため、雑音やエコーの到
来方向は複数であっても、その方向はある程度一定であ
り予測できる。しかも、各座席について人間が座ってい
る場合と、いない場合とで、その人間が雑音源と考えら
れる場合に、不要な音場の状態が異なり、またあるスピ
ーカが利用されている時とされていない時でエコーの発
生状態が異なり、これらの不要な音源による複数の音場
状態が予測され、これを予めメモリ部に記憶しておく。

−ＪＱ的に音場は線形系と考えることができるので、重
ね合わセの理が成り立つ。そのため、エコーが到来して
いる時収音した音をディジタル信号情報に変換したデー
タと、雑音が到来している時収音したデータとの和は、
エコーと雑音とが同時に到来した時に収音したデータと
等価である。

従って、前記会議装置においてその日の会議の出席状態
、つまり座席の着席状態や使用スピーカなどに応して、
メモリ部から１つ又は複数の台場状態を選択して、その
時の会議における目的とする音場状態を作り、不要音響
信号を除去するようにする。

「実施例」 第１図にこの発明の実施例を示す。収右するための少（
とも二つのマイクロホンｌから成るマイクロホンアレー
１０よりの各マイクロホン出力はフィルタ１１へ供給さ
れて処理され、所望音響信号が取出されて出力端子１２
へ出力される。この発明によれば不要な音源による複数
の音場状態がメモリ部Ｉ３に記憶されてあり、音場設定
部１４に対する設定に応じてメモリ部１３から１つ乃至
複数の音場状態が選択されて音場状態生成部１５で目的
とする音場状態が生成され、その目的とする音場状態が
フィルタ係数演算部１６へ供給されて、最適なフィルタ
係数が演算され、このフィル夕係数がフィルタ１１に設
定される。

例えば使用環境におけるエコーや雑音などの不要な音源
を各別に出力させ、その不要な音響信号をマイクロホン
アレー１０で受音し、その各マイクロホンｌの出力をメ
モリ部１３に人力して、それぞれデジタル信号に変換し
て記憶し、このようにして各不要な音源ごとの音場状態
をメモリ部１３に記憶しておく。

使用状態に応して予測される不要な音源と対応して音場
設定部１４を操作して、メモリ部１３内の音場状態のす
べであるいは１つ又は複数の任意の音場状態を音場状態
生成部１５で組み合せることによって、実際に音場より
収音された音場状態と等価な目的とする音場状態を生成
する。

音場状態生成部１５より得られた音場状態からフィルタ
係数演算部１６において最適なフィルタ係数を計算し、
その最適なフィルタ係数をフィルタ１１にセントしてマ
イクロホンアレー１０によって、その目的とする音場状
態での雑音やエコーの到来が予想される方向に指向性の
死角を形成す例えば容積が８０ｒｒｉ、残響時間０．４
秒の一般的な部屋において、第２図に示すように通信用
スピーカＳＰＩ　　ＳＦ３でステレオ再生を行い、この
再生を聴く話者Ｓが発声する音声をマイクロホンアレー
１０で受音したい場合に、非定常雑音源ＳＰ３が、それ
ぞれ図の位置にあるものとする。

ハウリング及びエコーを抑圧するためには、通信用スピ
ーカＳＰ１．ＳＰ２の方向に、マイクロホンアレー１０
の指向性に死角を形成しなければならない。通信用スピ
ーカＳＰＩ、ＳＰ２からエコーが到来している状態を模
擬するため、通信用スピーカＳＰＩ及びＳＦ３より予め
信号（白色雑音あるいは擬似音声）を発生させ、これを
マイクロホンアレー１０で収音し、その音場状態をディ
ジタル信号情報としてメモリ部に蓄える。そのデータを
音場状態ｌとする。同時に雑音源ＳＰ３から非定常雑音
が到来している時に、その雑音をマイクロホンアレー１
０で収音し、その音場状態をメモリ部の別の領域に蓄え
る。そのデータを音場状態２とする。

先に述べた通り、−船釣に音場は線形系と考えることが
できるので、重ね合わゼの理が成り立つ。

そのため、通信用スピーカＳＰＩ、ＳＰ２よりエコーが
到来し、雑音１１ｓＰ３より雑音が到来している状態は
、音場状態ｌと音場状Ｂ２との和と等価である。

音場状Ｂ１より求めたフィルタ係数の指向特性を第３図
に、音場状態２より求めたフィルタ係数の指向特性を第
４図に示す。第３図より通信用スピーカＳＰＩ及びＳＦ
３の方向には指向性の死角が形成されているが、雑音ｔ
ＡＳＰ３の方向には指向性の死角は形成されていないこ
とがわかる。第４図では、雑音源ＳＰ３の方向には指向
性の死角が形成されているが、通信用スピーカＳＰＩ、
ＳＰ２の方向には死角は形成されていないことがわかる
。今、音場状態１及び音場状態２の両ディジタル信号を
加算し、その和を音場状態３とする。

この音場状Ｂ３より求めたフィルタ係数の指向特性を第
５図に示す。第５図より音場状態３から求めたフィルタ
係数では、通信用スピーカ５ＰＩＳＰ２、雑音源ＳＰ３
のすべての方向に死角が形成されていることがわかる。

第６図に音場状態３より求めたフィルタ１１の話者Ｓ、
通信用スピーカＳＰＩ、ＳＰ２及び雑音源ＳＰ３の各方
向に対する周波数応答を示す。１１的信号方向、つまり
話者Ｓ方向での応答に対して、雑音やエコーの到来方向
での応答が全帯域にわたって抑圧されていることがわか
る。全帯域の平均では通信用スピーカＳＰＩに対して約
１８．３ｄｌｌ、通信用スピーカＳＰ２に対して約１８
ｄＢ、ｌｆ’ｌｔ音源ＳＰ３に対して約１９ｄＢの抑圧
量となっている。

従って、雑音１ｓＰ３が存在しない場合は、台場状態１
を選ＩＲＬでフィルタ係数演算部１６へ供給し、通信用
スピーカＳＰＩ、ＳＰ２からのエコーが存在しない場合
は、音場状態２を選択してフィルタ係数演算部１６へ供
給し、通信用スピーカＳＰＩ、ＳＰ２のエコー、雑音源
ＳＰ５の雑音が共に存在する時は音場状態１及び音場状
態２を加算した音場状Ｂ３をフィルタ係数演算部１６へ
供給すれば、必ずしも同時に存在しない雑音（非定常雑
音）やエコーを抑圧することができる。この例ではこの
３つの状態が予め知られる場合に、人手で音場設定部１
４を選択してもっとも適切な音場状態を選択してフィル
タ係数演算部１６へ供給する。

雑音の到来方向は１つに限らない。到来が予想される雑
音が複数ある場合は、それらによる各音場状態を予めデ
ータとして蓄えて置き、それらを状況に応して選択的に
組み合わせれば良い。その場合、必要な複数の音場状態
を重み付けして足すことによって、それぞれの方向の抑
圧量を制御することもできる。

例えば第７図に示すように６つの雑音６ｓｐｘ〜ＳＰ６
が存在するとする。まず、あらかじめ各雑音源ＳＰＩ〜
ＳＰ６の位置でスピーカから雑音を駆動することを各雑
音源ごとに行って、それぞれの音場状態を収音する。そ
の後、雑音ｆｉｓＰｌ。

ＳＦ３だけの雑音を抑圧するときには、雑音源ＳＰ１と
ＳＦ３の各音場状態の和の音場状態（目的の音場状態）
を作成する。この和の音場状態データより求めたフィル
タ係数による指向特性を第８図に示す。図より雑音源Ｓ
ＰＩ、ＳＰ５のそれぞれの方向に指向性の死角が形成さ
れ、雑音が抑圧できる。

同様にして、雑音！ＳＰ２．ＳＰ４．ＳＰ６の各音場状
態を重み１；ｌ：１の割合で足し合わせた和の音場状態
データより求めた指向特性を第９図６二示す。図より雑
音源ＳＰ２．ＳＰ４．ＳＰ６のそれぞれの方向に指向性
の死角が形成されていることがわかる。雑音源Ｓ　））
　２□　３Ｐ４．ＳＦ３の各音場状態を重み１：５：１
の割合で足し合わせた音場状態データより求めた指向特
性の例を第１０図に示す。これら第９図、第１０図より
重みを大とすることにより雑音＃ｓｐ、＋の方向の抑圧
量を十分大とすることができる。従っである方向の雑音
のみが、あるいはいくつかの雑音が大きいあるいは小さ
い時、音場状態に重み付けをすることによって、それぞ
れの方向の抑圧量を制御することができる。雑音ａｓｐ
ｘ〜ＳＰ６の各音場状態を同し割合で足し合わセた和の
音場状態データより得られた指向特性を第１１図に示す
。

（発明の効果Ｊ 以上述べたようにこの発明によれば、各不要な音源ごと
による各別の音場状態を予め記憶してお（ことにより、
例えば、その日、その時間などにより予測される不要音
源による音場状態を記憶した音場状態から作り出すこと
により、学習を行うタイミングに関係なく、使用環境に
存在する雑音やエコーを抑圧し、所望の音も１信号を抽
出受音することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
Ｊ１１信用スピーカ、マイクロホンアレー９４１音源と
話者との位置関係の例を示す図、第３図は第２図におい
て通信用スピーカＳＰＩ及びＳＦ３からのエコーだけを
受音して求めた指向性特性図、第４図は第２図において
雑音源ＳＰ３からの雑音だけを受音して求めた指向性特
性図、第５図は別々に受音したエコーと雑音の和より求
めた指向性特性図、第６図は各方向の周波数応答特性図
、第７図はマイクロホンアレー、雑音源と話者との位置
関係の他の例を示す図、第８図は雑音源ＳＰ１、ＳＦ３
の場合の指向性特性図、第９図は雑音源ＳＰ２．ＳＰ４
．ＳＰ６の場合の指向性特性図、第１０図は雑音源ＳＰ
２．ＳＰ４．ＳＰＧの音場状態に重み付けを行った場合
の指向性特性図、第］１同は雑音源ＳＰＩ〜ＳＰ６の場
合の指向性特性図である。 特許出願人　　日木電信電話株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）不要な音源が存在する音場において、マイクロホ
   ンアレーより受音した信号をフィルタで処理して所望の
   音響信号を抽出する受音処理装置において、 上記音場における予測される不要な音源の複数の音場状
   態が記憶されたメモリ部と、 そのメモリ部から上記音場状態の１つ又は複数を選択し
   て目的とする音場状態を生成する音場状態生成部と、 その生成された音場状態にもとずいて上記フィルタのフ
   ィルタ係数を算出して、そのフィルタ係数を上記フィル
   タに設定するフィルタ係数演算部と、 を設けたことを特徴とする受音処理装置。