JPH0683371A - 集音補正装置 - Google Patents

集音補正装置

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JPH0683371A
JPH0683371A JP4231740A JP23174092A JPH0683371A JP H0683371 A JPH0683371 A JP H0683371A JP 4231740 A JP4231740 A JP 4231740A JP 23174092 A JP23174092 A JP 23174092A JP H0683371 A JPH0683371 A JP H0683371A
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JP
Japan
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sound
acoustic signal
signal
data
sound source
Prior art date
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Pending
Application number
JP4231740A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideji Nishida
秀治 西田
Shozo Sugishita
正蔵 杉下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPH0683371A publication Critical patent/JPH0683371A/ja
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  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小規模な装置により特定の音響信号の強調補
正を行えるようにする。 【構成】 複数個配置された無指向性マイクロフォンに
入力された信号により強調対象となる音響信号の到達方
向を識別した後、特定方向からの音を指向性マイクロフ
ォンにより集音し、対象音響信号の特徴量を増大するこ
とで、特定の音響信号の強調補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定の周波数帯域の音
声信号を強調して集音する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術として、テレビ番組製作時に
リアルタイムで音源の方向を認識し、音源方向から±3
0度の範囲の音のみを収録する方式が提案されている。
【0003】また、会議中の発言者の音声を拡声する場
合は、個々に割り当てられたマイクロフォンを使用する
のが通常であり、マイクロフォンの角度調整も手動で行
っていた。
【0004】一方、音源の方向を判定する方法として
は、日本音響学会、建築音響研究委員会資料AA85−
21に開示されているように近接4点法がある。
【0005】この近接4点法の原理は空間のある1点よ
りパルス音を発し、4点の直交座標上等距離にある測定
点で観測されるパルス遅延量より各々の測定点までの距
離を算出することによって、測定点からの音源の定位あ
るいは方向を求めるものである。
【0006】一般に、空間の3測定点からの距離が決ま
れば空間内の音源2点が特定され、さらにこの3点とは
別の平面上にある測定点からの距離が決まれば空間の音
源が1点に定位される。
【0007】特定の音響信号を強調する集音装置の原理
として、対象となる音響信号の到達方向を識別した後、
特定方向からの音を指向性マイクロフォンにより集音
し、対象音響信号の特徴量を増大してやることが容易に
考えられる。
【0008】また、対象音響信号の到達方向を識別する
のに従来の近接4点法を適用すると音源発生時刻を既知
とする必要があり、移動音源の方向定位には不向きであ
る。
【0009】両指向性マイクロフォンのヌル方位を利用
した方法は装置規模が大きく、周波数の高い信号に対し
ての応答が悪いなどの欠点がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたものであり、小規模な装置により特定の
音響信号の強調補正を行えるようにすることを技術的課
題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記事情に鑑み
てなされたものであり、複数個配置された無指向性マイ
クロフォンに入力された音響信号を各々デジタル信号に
変換し、該変換された各々のデジタル信号から上記音響
信号の音源の方向を特定し、該特定方向からの音響信号
を指向性マイクロフォンで集音し、該集音した音響信号
の信号処理を行うことを特徴とする。
【0012】また、上記変換された個々の信号を相互に
遅延させて、畳み込み二乗誤差を求め、該畳み込み二乗
誤差の値が最小になる時の遅延量から上記音響信号の音
源の方向を特定することを特徴とする。
【0013】また、上記集音した音響信号の信号処理
は、特定の周波数帯域で制限を行った後、振幅増大する
ことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明は、強調対象となる音響信号の到達方向
を識別した後、特定方向からの音を指向性マイクロフォ
ンにより集音し、対象音響信号の特徴量を増大すること
で、特定の音響信号の強調補正が可能となる。
【0015】
【実施例】以下、図1,図2を用いて、本発明の集音補
正装置の一実施例について説明する。
【0016】図1は、本発明の集音補正装置のブロック
図である。
【0017】図中、(1)〜(3)は無指向性マイクロ
フォンであり、音源方向を特定するためのものである。
【0018】(4)は、指向性マイクロフォンであり、
マイクスタンドを軸に回転できる構造をとっている。
【0019】マイクロフォンの位置は直交座標原点にマ
イクロフォン(1)を、X軸上原点より40mmの地点に
マイクロフォン(2)、Y軸上原点より距離40mmの地
点にマイクロフォン(3)を設置する。
【0020】また、指向性マイクロフォン(4)はマイ
クスタンドを軸に回転できる構造となっており、マイク
スタンドをZ軸として原点より下方50mmの地点を回転
の中心とする。
【0021】(5)〜(8)はLPF(低域通過フィル
タ)であり、カットオフ周波数を20KHzとしている。
【0022】(9)〜(12)はA/D変換器であり、
LPFの出力信号を1サンプル当り16ビットのデジタ
ル情報に変換する。
【0023】(13)〜(16)はバッファメモリであ
り、上記のデジタル情報を記憶するためのものである。
【0024】(17)はDSP(デジタルシグナルプロ
セッサ)であり、上記デジタル情報をもとに、演算を行
い出力する。
【0025】(18)は制御回路であり、DSP(1
7)に指令を送る。
【0026】(19)はD/A変換器であり、DSP
(17)の出力信号をアナログ値に変換する。
【0027】(20)はLPF(低域通過フィルタ)で
あり、カットオフ周波数を20KHzとしている。
【0028】(21)はメインメモリであり、DSP
(17)の演算処理に用いる。
【0029】而して、制御回路(18)より録音開始信
号がDSP(17)に入力されると、DSP(17)は
A/D変換器(9)〜(12)にA/D変換の開始を指
令する。
【0030】マイクロフォン(1)〜(4)に入力され
た音声は電気信号で出力され、各々LPF(5)〜
(8)を通した後、A/D変換器(9)〜(12)によ
って、16ビットのデジタル信号になり、バッファメモ
リ(13)〜(16)に記憶される。
【0031】このときのA/D変換器(9)〜(11)
のA/D変換のサンプリングクロックは 320KHz と
し、A/D変換器(12)のサンプリングクロックは4
0KHzとする。
【0032】バッファメモリ(13)〜(15)には1
024サンプル、バッファメモリ(16)には128サ
ンプルを1フレームとして記憶される。
【0033】次に、バッファメモリ(13)〜(15)
のデータをもとに音源方向を判定する。
【0034】図2(A)にバッファメモリ(13)に記
憶された音響信号データ波形を、図2(B)にバッファ
メモリ(14)に記憶された音響信号データ波形を模式
的に示す。図中、a0〜a5 はバッファメモリのアドレ
スを示す。従って、a0は0,a3は1023となり、1
フレームは1024データとなる。
【0035】ここで、1フレームの中でさらに、a1
らa2 をまでの分析フレームを設定する。
【0036】分析は1フレーム毎に行う。初期状態はa
1 を256(分析開始アドレス)、a2 を767(分析
終了アドレス)とする。
【0037】1フレーム毎の音響信号データはDSP
(17)に取り込まれ、2信号データ間の相対遅延量を
算出する。遅延量は(A)のa1〜a2データと(B)の
1アドレスの差より求める。
【0038】このとき、(A)のデータに対してはアド
レスa1は256に固定される。
【0039】(B)のデータに対してはマイクロフォン
間隔より求まる最大遅延量の範囲で分析開始アドレスa
1が変化する。
【0040】最大遅延量は、次式により求める。
【0041】最大遅延量(アドレス)=マイクロフォン
間距離/音速×サンプリング周波数本実施例では、マイ
クロフォン間距離40mm,音速340m/sec より、最大
遅延量38を用いた。従って、(2)のa1アドレスは
256±38の範囲で変化する。
【0042】アドレスa4は最小二乗誤差となる分析開
始アドレスを示す。
【0043】すなわち、(A)のa1〜a2 までの51
2個のデータと(B)のa4〜a5までの512個の各々
のデータとの差の二乗和が最小値となり、a4−a1
音響信号のデータ遅延となる。
【0044】データ遅延量よりマイクロフォン(1)と
マイクロフォン(2)の音響信号入力相対遅延時間が求
まり、前記の式により音源方向が特定される。
【0045】マイクロフォン(1)とマイクロフォン
(3)についても同様の処理を行い、音源方向をXY平
面に対し、一意に特定する。
【0046】特定された角度情報はDSP(17)より
アクチュエ−タ(22)に送信され、指向性マイクロフ
ォン(4)が音源方向に向けられる。
【0047】次に、音響信号の強調法について記述す
る。
【0048】DSP(17)より出力されメインメモリ
(21)に記憶されるデータはバッファメモリ(4)に
記憶されている1024個のデータを1/8に間引いた
データとバッファメモリ(8)に記憶されている128
個のデータを用いる。
【0049】D/A変換のサンプリングクロックは40
KHzとし、したがって、フレーム処理による処理遅延は
3.2msecとなる。
【0050】強調処理はDSP(17)内部で行われ
る。
【0051】一実施例として、人間の声の明瞭性に関す
る第1及び第2のホルマント周波数帯域300〜300
0Hzの帯域制限をマイクロフォン(4)のデータに対し
13db強調するようにディジタルフィルタ処理を行い、
無指向性マイクロフォン(1)の入力信号データをその
他の帯域になるようにデジタルフィルタ処理で帯域制限
を行い加算し、出力する。以上が録音処理過程である。
【0052】次に再生処理について述べる。
【0053】制御回路(18)より再生開始信号がDS
P(17)に入力されると、DSP(17)は直ちにD
/A変換の開始を指令する。
【0054】信号強調され、メインメモリ(21)に記
憶されているデータはDSP(17)の内部メモリを経
由してD/A変換器(19)に出力され、D/A変換さ
れてLPF(20)を通ってスピーカー(23)より出
力される。
【0055】なお、LPF(20)のカットオフ周波数
は20KHzとし、DSPはTI社製TMS320C25
を用いた。
【0056】また、指向性マイクロフォン(4)のアク
チュエ−タ(22)による方向制御の代わりに指向制御
マイクロフォンを用いてもよい。
【0057】さらに、メインメモリ(21)に強調処理
データを記憶せず,D/A変換器(19)に送って集音
拡声器としても利用できる。
【0058】
【発明の効果】上述の如く、本発明によると、比較的小
規模なハードウェアにより特定音響信号の強調補正が行
える集音補正装置が可能となり、放送局などの番組作成
時における音声(台詞など)の収音の能率向上や会議に
おける発言者の音声強調などが簡単に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の集音補正装置のブロック図。
【図2】音響データの波形図。
【符号の説明】
1.無指向性マイクロフォン 2.無指向性マイクロフォン 3.無指向性マイクロフォン 4.指向性マイクロフォン 5.低域通過フィルタ 6.低域通過フィルタ 7.低域通過フィルタ 8.低域通過フィルタ 9.A/D変換器 10.A/D変換器 11.A/D変換器 12.A/D変換器 13.バッファメモリ 14.バッファメモリ 15.バッファメモリ 16.バッファメモリ 17.デジタルシグナルプロセッサ 18.制御回路 19.D/A変換器 20.低域通過フィルタ 21.メインメモリ 22.アクチュエ−タ 23.スピーカ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個配置された無指向性マイクロフォ
    ンに入力された音響信号を各々デジタル信号に変換し、
    該変換された各々のデジタル信号から上記音響信号の音
    源の方向を特定し、該特定方向からの音響信号を指向性
    マイクロフォンで集音し、該集音した音響信号の信号処
    理を行うことを特徴とする集音補正装置。
  2. 【請求項2】 上記変換された個々の信号を相互に遅延
    させて、畳み込み二乗誤差を求め、該畳み込み二乗誤差
    の値が最小になる時の遅延量から上記音響信号の音源の
    方向を特定することを特徴とする請求項第1項記載の集
    音補正装置。
  3. 【請求項3】 上記集音した音響信号の信号処理は、特
    定の周波数帯域で制限を行った後、振幅を増大すること
    を特徴とする請求項第1項または請求項第2項記載の集
    音補正装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6766029B1 (en) 1997-07-16 2004-07-20 Phonak Ag Method for electronically selecting the dependency of an output signal from the spatial angle of acoustic signal impingement and hearing aid apparatus
JP2006058395A (ja) * 2004-08-17 2006-03-02 Spectra:Kk 音響信号入出力装置
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KR20200077686A (ko) * 2018-12-20 2020-07-01 삼성전자주식회사 공간 음향 녹음 소자, 공간 음향 녹음 방법 및 공간 음향 녹음 소자를 포함하는 전자 장치
CN114765031A (zh) * 2021-01-13 2022-07-19 漳州立达信光电子科技有限公司 一种收音装置、收音方法、终端和计算机可读存储介质

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