JPH06261388A - マイクロフォン装置 - Google Patents

マイクロフォン装置

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JPH06261388A
JPH06261388A JP4422493A JP4422493A JPH06261388A JP H06261388 A JPH06261388 A JP H06261388A JP 4422493 A JP4422493 A JP 4422493A JP 4422493 A JP4422493 A JP 4422493A JP H06261388 A JPH06261388 A JP H06261388A
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JP
Japan
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weighting
microphone
unit
sound source
azimuth
Prior art date
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Pending
Application number
JP4422493A
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English (en)
Inventor
Soichi Kawada
壮一 川田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロフォンを動かさずに、マイクロフォン
の指向性を音源に向けられるマイクロフォン装置を提供
することを目的とする。 【構成】方位検出部4が複数のマイクロフォン素子A〜
Pの出力に基づいて求めた音源の方位に対応して、制御
部7が重みづけ部5の重みづけを制御して音源の方位に
指向性を変える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、会議などで使用するマ
イクロフォン装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、会議などにおいて、議事録を記録
する場合には、無指向性のマイクロフォンを用い会議場
での全ての音を収録するか、発言者ごとにそれぞれの前
に個別にマイクロフォンを設置して個別または一括して
収録するか、単一指向性のマイクロフォンを発言者に向
けて音を収録している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の構成
では、多方向からの発言者の音声を収録するため、無指
向性のマイクロフォンを用いた場合と個別にマイクロフ
ォンを設置した場合には、他の人の会話などの周囲ノイ
ズも同時に拾って収録してしまうために本当に必要な音
声が聞き取りにくくなる。また、単一指向性のマイクロ
フォンを用いて多方向からの発言者の音声を収録するた
めには、発言者が変わるごとにマイクロフォンの方向を
動かす必要があり、そのための専任者が必要となるとい
う問題点がある。
【0004】本発明は、発言者が変わっても、その都
度、マイクロフォンの方向を動かさずに、マイクロフォ
ンの指向性を発言者の方向に変えられるマイクロフォン
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロフォン
装置は、一定の間隔に配列され音波を受波する複数のマ
イクロフォン素子と、前記複数のマイクロフォン素子の
出力に基づいて前記音波の音源の方位を求める方位検出
部と、前記複数のマイクロフォン素子の出力に重みづけ
をする重みづけ部と、前記方位検出部で求められた前記
音源の方位に基づいて前記重みづけ部の重みづけを制御
する制御部と、前記重みづけ部の各出力を整相し加算し
た信号を出力する合成部とを設けたことを特徴とする。
【0006】
【作用】この構成によると、複数のマイクロフォン素子
の出力に基づいて方位検出部が音源の方位を求める。そ
れに対応して、制御部が重みづけ部の重みづけを制御し
て音源の方位に指向性を変える。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図4に基づ
いて説明する。本実施例のマイクロフォン装置は図1に
示すように構成されている。11は3次元の座標系で、
X軸,Y軸,X−Y平面に対して上方に垂直のZ軸から
成る。1は音源からの音波を電気信号に変換するマイク
ロフォンで、この実施例では、X軸方向およびY軸方向
に各4列づつの配列で合計16個のマイクロフォン素子
A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,
M,N,O,Pで構成されている。また、各マイクロフ
ォン素子A〜Pの間隔は受波する音の整数分の1波長
(1/4波長で1KHzの場合8.5cm間隔)で規定す
る。2はマイクロフォン1を入れるための容器で、不要
な共振を防ぎ、各マイクロフォン素子A〜Pの位置を固
定するためにウレタンなどのゴム材料を充填したアルミ
ニウムなどの金属製の容器である。3はプリアンプで、
マイクロフォン1からの微弱信号を信号処理できる程度
に増幅する。4は方位検出部で、マイクロフォン1のX
軸方向の2つのマイクロフォン素子LおよびJとY軸方
向の2つのマイクロフォン素子BおよびJを用い、受波
信号の時間差から音源の方位を検出する。5は重みづけ
部で、マイクロフォン1に指向性をもたせるため、各マ
イクロフォン素子A〜Pの受波信号に重みづけを行う。
6は遅延補正部で、マイクロフォン1の各マイクロフォ
ン素子A〜Pの受波信号の位相を合わせる。8は加算部
で、遅延補正部6で整相された16個の音声信号を加算
し1つの指向性を持った音声信号にする。遅延補正部6
と加算部8とで合成部12を構成している。7は制御部
で、方位検出部4,重みづけ部5,遅延補正部6の制御
を行う。9はパワーアンプで、加算部8からの音声信号
を外部出力部に会わせて増幅を行う。10は外部出力部
で、外部テープレコーダなどの記録機器に接続するため
の外部インターフェースまたは音声信号を増幅,再生す
るためのスピーカなどで構成される。
【0008】図2は方位検出方式を示す図で、(a)は
方位検出部4のブロック図、(b)は時間差発生の原理
図、(c)は時間差検出の方法図、(d)は方位検出の
概念図である。
【0009】図3はマイクロフォン1の指向性を変える
重みづけ方式の概要図を示す。重みづけに用いる係数α
i(i=1〜16)は0から1の間の数値で変化する。
図4は各マイクロフォン素子A〜Pの重みづけの状態に
対する指向性の変化図である。
【0010】つぎに動作の説明を行う。まず、図1にお
いて初期動作を説明する。制御部7は全てのマイクロフ
ォン素子A〜Pの重みづけ係数を最大値(=1)にする
よう重みづけ部5を制御し、受信待機状態にする。この
ときの加算部8の出力の指向性は図4(a)のようにな
る。次に音源W(人間の音声など)からあるレベル以上
の音が入ってくると、図2(a)の音波検出部4aが作
動し、図2(c)のようなパルス波形を発生する。この
とき発生するパルス波形は、図2(b)のようにマイク
ロフォン素子Lで受けた音とマイクロフォン素子Jに入
ってくる音がその音源Wの方向によりずれるため△tx
だけ時間遅れが生じる。これを図2(a)の時間差検出
部4bで、マイクロフォン素子Lに対応するコンパレー
タ4alからのパルス波形Plとマイクロフォン素子J
に対応するコンパレータ4ajからのパルス波形Pjの
時間間隔を△txとして検出する。図2(d)の音源W
とX軸の成す角φxは、図2(b)の音源Wとマイクロ
フォン素子Jおよびマイクロフォン素子Lを結んだ軸と
の成す角と等しい。図2(a)の方位角検出部4cで
は、X軸方向の時間差△tx、音の速さV、時間差△t
xを検出するための音波の周波数である検出周波数f、
マイクロフォン素子Jとマイクロフォン素子Lの間隔
(1/2)・λ(λ=時間差△txを検出するための音
波の波長)から式1の方程式で、音源WとX軸の成す角
φxの計算を行う。
【0011】 φx=cos-1(2・△tx・f)・・・・式1 同様に、音源WとY軸の成す角φyもマイクロフォン素
子Bに対応するコンパレータ4abおよびマイクロフォ
ン素子Jに対応するコンパレータ4ajの各出力のパル
ス波形の時間間隔△tyから式2の方程式で計算する。
【0012】 φy=cos-1(2・△ty・f)・・・・式2 音源Wと原点を結んだ線をX−Y平面に投影した線W’
とX軸との成す角を図2(d)のように方位角φで表す
と、音源WとX軸が成す角φxと音源WとY軸との成す
角φyから式3の方程式で計算される。
【0013】 φ=tan-1(cosφy/cosφx)・・・・式3 制御部7では、X軸を0度としてX−Y平面で5度づつ
指向性をずらすための重みづけパラメータをマイクロフ
ォン1の各マイクロフォン素子A〜Pに対して持ってい
る。重みづけとして、マイクロフォン素子A〜Pのうち
音源Wの方向の並びに対して1に近い値を設定し、音源
Wの方向から離れるにしたがって低く設定すると、加算
部8で加算したときに、各マイクロフォン素子A〜Pの
受信レベルの違いからX−Y平面において音源Wの方位
に集中した指向性となる。
【0014】方位検出部4で求められた方位角φは制御
部7に送られる。制御部7では、方位角φから音源Wの
X−Y平面上の位置を判断し、方位角φの5度きざみで
設定された重みづけパラメータのなかから最も近いもの
を選択して重みづけ部5に送る。重みづけ部5では、送
られてきたパラメータに合わせて各マイクロフォン素子
A〜Pの重みづけ係数α1からα16をそれぞれ0から
1の範囲で変更し、各マイクロフォン素子A〜Pからの
出力信号にかけあわせて出力する。重みづけ部5から出
力された信号は、マイクロフォン1の配列に合わせて位
置的な要素による位相のずれを補正するために、遅延補
正部6で各マイクロフォン素子A〜Pの位相を整相す
る。加算部8では、マイクロフォン1の16個の信号を
全て加算し1つの信号として出力する。この場合、加算
された信号は、図4(b)に示すような音源Wの方向の
指向性を持って受波された音波に基づいたものとなる。
加算部8の出力はパワーアンプ9に送られる。パワーア
ンプ9では、外部出力部10がスピーカなどの場合には
アンプのゲインを上げ、外部出力部10が他の機器に接
続するためのライン出力などの場合にはゲインを下げて
出力する。外部出力部10は、スピーカの場合には電気
信号を音声信号に変換して出力し、他の機器に出力する
場合には出力インピーダンスの整合を行う。方位検出部
4は、音源Wの方位角φが一度決定された後でも常に各
音源Wからの音波を監視しており、検出し得られた音源
Wの方位角φを常に制御部7に送っている。制御部7で
は、新しい方位角φの情報と現在設定している方位角φ
を比較し、方位角φが変わった場合には新しいパラメー
タを重みづけ部5に送る。
【0015】この構成により、会議などにおいて音源W
である発言者が変わった場合でも、マイクロフォン1の
方向を人意的に動かさずに自動的にマイクロフォン1の
指向性を発言者の方向に変えることが可能となる。ま
た、指向性を持っているため、周囲のノイズを拾うこと
なく最適な音声の増幅,再生が可能となる。
【0016】上記実施例においては、方位検出部4とし
て2つのマイクロフォン素子で受ける音声信号の時間差
によって発言者の方位を検出する方法を採用している
が、2つのマイクロフォン素子で受ける音声信号の位相
差を検出する方法を用いても同様に発言者の方位の検出
が可能である。
【0017】また、上記各実施例では、X−Y平面に対
してのみ方位を変えているが、同一の方法でX,Y,Z
の3次元的な方位の変更も可能である。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、方位検出
部が求めた音源の方位に対応して、制御部が重みづけ部
の重みづけを制御し、合成部が重みづけ部の各出力を整
相し加算して出力するので、音源が変わるごとに、指向
性を自動的に音源の方位に変えられ音源の音波だけを信
号として出力できる。そのため、音源以外の音波などの
ノイズが少ない集音ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のマイクロフォン装置の構成
【図2】同実施例の方位検出の説明図
【図3】同実施例の重みづけ部の説明図
【図4】同実施例の重みづけと指向性の関係図
【符号の説明】
4 方位検出部 5 重みづけ部 6 遅延補正部 7 制御部 8 加算部 12 合成部 A〜P マイクロフォン素子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の間隔に配列され音波を受波する複
    数のマイクロフォン素子と、前記複数のマイクロフォン
    素子の出力に基づいて前記音波の音源の方位を求める方
    位検出部と、前記複数のマイクロフォン素子の出力に重
    みづけをする重みづけ部と、前記方位検出部で求められ
    た前記音源の方位に基づいて前記重みづけ部の重みづけ
    を制御する制御部と、前記重みづけ部の各出力を整相し
    加算した信号を出力する合成部とを設けたマイクロフォ
    ン装置。
  2. 【請求項2】 一定の間隔に配列され音波を受波する複
    数のマイクロフォン素子と、前記複数のマイクロフォン
    素子の出力に基づいて前記音波の音源の方位を求める方
    位検出部と、前記複数のマイクロフォン素子の出力に重
    みづけをする重みづけ部と、重みづけ部の各出力を整相
    する遅延補正部と、前記方位検出部で求められた前記音
    源の方位に基づいて前記重みづけ部の重みづけを制御す
    るとともに前記遅延補正部の整相を制御する制御部と、
    前記遅延補正部の各出力を加算した信号を出力する加算
    部とを設けたマイクロフォン装置。
  3. 【請求項3】 方位検出部は、マイクロフォン素子で受
    波した音波の時間差により音源の方位を求めるよう構成
    した請求項1または請求項2に記載のマイクロフォン装
    置。
  4. 【請求項4】 方位検出部は、マイクロフォン素子で受
    波した音波の位相差により音源の方位を求めるよう構成
    した請求項1または請求項2に記載のマイクロフォン装
    置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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