JPH08191496A - 接話マイクロホン - Google Patents

接話マイクロホン

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JPH08191496A
JPH08191496A JP1857895A JP1857895A JPH08191496A JP H08191496 A JPH08191496 A JP H08191496A JP 1857895 A JP1857895 A JP 1857895A JP 1857895 A JP1857895 A JP 1857895A JP H08191496 A JPH08191496 A JP H08191496A
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JP
Japan
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voice
noise level
output
noise
microphone
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Application number
JP1857895A
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Inventor
Takeo Kanamori
丈郎 金森
Hiromoto Furukawa
博基 古川
Satoru Ibaraki
悟 茨木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接話マイクロホンの風雑音や振動雑音を低減
し、音質を改善すること。 【構成】 第1,第2の無指向性マイクロホン11,1
2と、これらの無指向性マイクロホンからの出力信号を
入力として音声,非音声を検出する音声/非音声検出手
段30を設ける。非音声のときに第2のマイクロホン1
2の出力から騒音レベルを推定し、騒音レベルに応じて
その出力を増幅する。そして第1の無指向性マイクロホ
ン11の出力から可変信号増幅手段50の出力を減算す
る。こうして高騒音時には両指向性、低騒音時には無指
向性と指向特性を変化させる。こうすれば低騒音時には
風雑音や振動雑音には強く、安定した音質を得ることが
できる。又接話マイクロホンの欠点である風雑音や振動
雑音の大きさと音源までの距離による音圧周波数特性の
変動を改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機,バス,地下鉄
等の乗り物や工場等の騒音の激しい場所での収音に用い
られる接話マイクロホンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下に従来の接話マイクロホンについて
説明する。図8は従来の接話マイクロホンの構成を示す
ものであり、11は第1の無指向性マイクロホン、12
は第2の無指向性マイクロホンである。信号減算手段7
0は第1の無指向性マイクロホン11と第2の無指向性
マイクロホン12との出力信号の減算を行い、出力端子
80に出力するものである。
【0003】このように構成された従来の接話マイクロ
ホンについて、以下その動作について説明する。図8の
構成では、第1と第2の無指向性マイクロホン11,1
2での位置の音圧差が出力端子80から得られることに
なるので、指向性は破線で示すように第1と第2の無指
向性マイクロホン11,12の配列方向に主軸を持つ両
指向性特性となる。第1と第2の無指向性マイクロホン
11,12間の距離dに対して十分遠い距離(例えばd
の10倍以上)の音源に関しては、主軸方向(θ=0
゜)の音圧周波数特性は、図9の曲線A(50cm以上)の
ように低音ほど感度の低い特性となる。これは低音ほど
波長が長いため、空間の2点間の音圧差が小さくなるた
めである。又θ=90゜方向からの音波については、波
長に関係なく2個の無指向性マイクロホン位置での音圧
が等しくなるので、理想的には感度を持たず、指向特性
としては両指向性となる。一方マイク間距離dに対して
約2d以下の近接した音源(例えば音源までの距離1〜
2cm)に対しては、曲線Bに示すように近接効果によっ
て低音域の感度が上昇する。図9の曲線Cは音源が10cm
のときの特性を示す。接話マイクロホンはこの近接効果
を利用して遠方の騒音を抑圧し、明瞭な音声収音を行う
ことができる。一般に自然界の騒音は低音域の成分が多
いので、実際的な雑音低減効果はかなり大きい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の接話マイクロホンの構成では、風雑音や振動雑
音の場合は無指向性マイクロホンよりも数dBから十数dB
大きい雑音レベルとなるので、例えば携帯電話等に適用
したときのハンドリングノイズや風雑音が増大するとい
う問題点を有していた。又、接話マイクロホンは音源ま
での距離によって音圧周波数特性が変化する近接効果を
利用しているため、使用時の口元から接話マイクロホン
までの距離に音圧周波数特性が左右されて、音質が安定
しないという問題点を有していた。
【0005】本発明は前記問題点を解決するものであ
り、接話マイクロホンの必要性の無い低騒音時に無指向
特性を持ち、高騒音時に両指向特性へと指向性を変化さ
せて、少なくとも低騒音時には振動雑音や風雑音に強
く、良好な音質の接話マイクロホンを提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
は、所定間隔を隔てて配置された第1と第2の無指向性
マイクロホンと、第1,第2の無指向性マイクロホンか
らの出力信号を入力とし、音声と非音声とを検出する音
声/非音声検出手段と、音声/非音声検出手段からの非
音声信号が検出されたときに第1又は第2の無指向性マ
イクロホンの出力信号レベルの時間平均により騒音レベ
ルを推定する騒音レベル推定手段と、利得の上限を1と
し、騒音レベル推定手段により推定された騒音レベルに
対応させて第2の無指向性マイクロホンの出力の利得が
大きくなるように増幅する可変信号増幅手段と、第1の
無指向性マイクロホンの出力より可変信号増幅手段の出
力信号を減算する信号減算手段と、を具備することを特
徴とするものである。
【0007】本願の請求項2の発明は、所定間隔隔てて
配置された第1と第2の無指向性マイクロホンと、第
1,第2の無指向性マイクロホンからの出力信号を入力
とし、音声と非音声とを検出する音声/非音声検出手段
と、音声/非音声検出手段からの非音声信号が検出され
たときに第1又は第2の無指向性マイクロホンの出力信
号レベルの時間平均により騒音レベルを推定する騒音レ
ベル推定手段と、騒音レベル推定手段により推定された
騒音レベルに応じて遮断周波数を低下させる遮断周波数
可変のハイパスフィルタと、第1の無指向性マイクロホ
ンの出力から遮断周波数可変のハイパスフィルタの出力
を減算する信号減算手段と、を具備することを特徴とす
るものである。
【0008】
【作用】前記のように構成された請求項1の接話マイク
ロホンは、第1の無指向性マイクロホンと第2の無指向
性マイクロホンからの出力信号をもとに、音声/非音声
検出手段で話者が発声状態であるか否かを推定する。次
に、雑音レベル推定手段では、音声/非音声検出手段か
ら”非音声”(話者が発声していない状態)であるとい
う信号を受けたときに第2の無指向性マイクロホンから
の出力信号のレベルを平均化して周囲の騒音レベルを推
定し、騒音レベルに合わせた可変信号増幅手段の利得を
決定する。可変信号増幅手段では第2の無指向性マイク
ロホンと騒音レベル推定手段からの出力信号を入力とし
て、騒音レベル推定手段からの信号に従って利得を設定
して第2の無指向性マイクロホンからの信号を増幅す
る。信号減算手段では第1の無指向性マイクロホンと可
変信号増幅手段からの出力信号を減算する。
【0009】又請求項2の発明による接話マイクロホン
は、風雑音や振動雑音の大きさや、音源距離に対する音
圧周波数特性の変動は、特に低音域で顕著である事に着
目して、前記した可変信号増幅手段を遮断周波数可変の
ハイパスフィルタに置き換えたものである。そして騒音
レベル推定手段によって推定された騒音レベルに合わせ
てハイパスフィルタの遮断周波数を変化させる。ここで
騒音レベルが低ければ遮断周波数を高くし、騒音レベル
が高ければ遮断周波数を低くする。こうすれば低騒音の
ときには低域で無指向性、高域で両指向性となり、高騒
音時には全帯域で両指向性となる。そして高騒音下では
接話マイクロホンとして動作して雑音が抑制され、低騒
音下では低域で無指向性マイクロホンとして動作して振
動雑音や熱雑音に強く、音質面で良好な収音が行えるこ
ととなる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例の接話マイクロ
ホンについて、図面を参照しながら説明する。図1は本
発明の第1の実施例における接話マイクロホンの構成を
示すものである。本実施例による接話マイクロホンは、
第1の無指向性マイクロホン11,第2の無指向性マイ
クロホン12を有している。音声/非音声検出手段30
は第1の無指向性マイクロホン11と第2の無指向性マ
イクロホン12からの出力信号が入力され、騒音レベル
推定手段40は第2の無指向性マイクロホン12と音声
/非音声検出手段30からの出力信号が入力される。可
変信号増幅手段50は第2の無指向性マイクロホン12
と騒音レベル推定手段40からの出力信号が入力され
る。信号減算手段70は第1の無指向性マイクロホン1
1と可変信号増幅手段50からの出力信号が入力され
る。
【0011】図2(a)は本実施例による音声/非音声
検出手段30の一例を示すブロック図である。本図にお
いて無指向性マイクロホン11の出力は遅延器31を介
して減算器32に入力され、無指向性マイクロホン12
の出力は減算器32及び整流器33に入力される。図2
(b)は無指向性マイクロホン12の指向特性を示して
いる。2つの無指向性マイクロホン11,12の距離を
d、音速をcとすると、遅延器31はd/cで決まる時
間遅延させるものであって、減算器32により遅延器3
1より無指向性マイクロホン12の出力を減じると、話
者の方向に不感特性を有する図2(c)のグラフとな
る。無指向性マイクロホン12及び減算器31の出力は
夫々整流器33,34によって整流され、ローパスフィ
ルタ35,36によって積分される。ローパスフィルタ
35,36は音声信号の包絡線を検出する積分器として
動作するもので、その出力はレベル比較器37に与えら
れる。レベル比較器37はローパスフィルタ35の出力
aとbとを比較し、a>b+α(αは正の一定数)のと
きに音声信号が入力されているものと判断し、a≒bの
ときに音声信号でないものとして判別するものである。
【0012】以上のように構成された接話マイクロホン
について、以下図1〜図4を用いてその動作を説明す
る。図1において、音声/非音声検出手段30は、第1
の無指向性マイクロホン11と第2の無指向性マイクロ
ホン12からの出力信号をもとに、話者が発声している
か否かを検出する。図3(a)は話者の音声波形の一例
を示しており、図3(b),(c)はローパスフィルタ
35,36の出力信号a,出力信号bを示している。前
述したように話者が無指向性マイクロホン11側より発
生している場合には、その指向特性が図2(c)のよう
になるため、発音している区間では出力信号aのレベル
が高く、その他の場合にはこれらはほぼ同一となる。従
ってレベル比較器37の出力によって音声と非音声とを
識別することができる。
【0013】さて騒音レベル推定手段40は音声/非音
声検出手段30から”非音声”(話者が発声していな
い)の信号を受けているときに、第2の無指向性マイク
ロホン12からの出力信号のパワーの平均化を行うこと
で、周囲の騒音レベルの推定を行い、可変信号増幅手段
50の利得を決定する。可変信号増幅手段50では、騒
音レベル推定手段40からの出力信号をもとに利得を決
定し、第2の無指向性マイクロホン12からの出力信号
を増幅する。この利得の上限を1とする。
【0014】ここで、可変信号増幅手段50の利得を
a、騒音レベル推定手段40で推定された騒音レベルを
pとしたとき、図4のような対応関係で利得aを決定す
る。ここで、騒音レベルが高いときのみマイクロホンの
特性を両指向特性(接話)として周囲雑音を抑圧するた
めに、可変信号増幅手段50の利得を1とする。騒音レ
ベルが低いときには、マイクロホンの特性を無指向性と
するために可変信号増幅手段50の利得を0とする。又
騒音レベルの高い状態と低い状態の中間のレベルのとき
は、騒音レベルに比例して利得を1と0の間で変化させ
てもよい。
【0015】このような動作によって、騒音レベルが低
いときは無指向性となり、振動雑音や風雑音に強く、音
質面でも音源距離に左右されない安定した特性を持つ。
騒音レベルが高く周囲騒音が音声信号の妨げになる状態
では両指向性となり、接話マイクロホンとして騒音を抑
圧することができる。但し、ここでいう騒音レベルの高
い状態とは、工場や道路沿い等の約70〜90dB(A) 以
上の騒音レベルで、低い状態とは、室内等の40〜60
dB(A) の騒音レベルを指す。このようにすると、騒音レ
ベルが40〜50dB(A)の静かな室内では、a=0、即
ち可変信号増幅手段の出力も0となり、出力端子80か
らの出力は第1の無指向性マイクロホン11からの出力
と等しくなるので、指向性は無指向性となる。騒音レベ
ルpが高くなるにつれて利得aを増大させ、80dB(A)
以上の騒音レベルでは出力端子80から得られる特性は
両指向性となる。その結果、騒音レベルが高い環境では
接話マイクロホンとして動作して騒音を抑圧し、周囲の
騒音レベルが低い環境では、振動雑音や風雑音に強く、
且つ、音質面で良好な収音が行えるようになる。
【0016】次に、本発明の第2の実施例の接話マイク
ロホンについて、図面を参照しながら説明する。図5は
本発明の第2の実施例における接話マイクロホンの構成
を示すものであり、第1実施例と同一部分は同一符号を
付して詳細な説明を省略する。本実施例の接話マイクロ
ホンも第1の無指向性マイクロホン11,第2の無指向
性マイクロホン12を有している。音声/非音声検出手
段30は第1の無指向性マイクロホン11と第2の無指
向性マイクロホン12からの出力信号が入力される。騒
音レベル推定手段40は第2の無指向性マイクロホン1
2と音声/非音声検出手段30からの出力信号が入力さ
れる。ハイパスフィルタ60は遮断周波数を可変するこ
とができるフィルタであって、第2の無指向性マイクロ
ホン12と騒音レベル推定手段40からの出力信号が入
力される。信号減算手段70は第1の無指向性マイクロ
ホン11とハイパスフィルタ60からの出力信号が入力
される。
【0017】以上のように構成された接話マイクロホン
について、以下図5〜図7を用いてその動作を説明す
る。第1の無指向性マイクロホン11から騒音レベル推
定手段40までの動作は第1の実施例と同様である。異
なるところは遮断周波数可変のハイパスフィルタ60で
あって、第1の実施例と同様に騒音レベル推定手段40
で推定された周囲騒音レベルに従って、遮断周波数可変
のハイパスフィルタ60の遮断周波数を変化させる。ハ
イパスフィルタ60は騒音レベルと遮断周波数との関係
を、図6のように騒音レベルpが低いとき遮断周波数fc
を高く、例えば図示のように1KHzとする。又騒音レベ
ルが高いとき遮断周波数fcを低く、例えば100Hz とする
ことで、出力端子80からの出力が両指向性となる周波
数帯域を制御する。
【0018】図7は、遮断周波数可変のハイパスフィル
タ60の振幅周波数特性の例である。騒音レベルが低い
状態(曲線A)では、ハイパスフィルタ60の遮断周波
数を高くすることで、低音域については第1の無指向性
マイクロホンからの信号のみが出力されるので、低音域
が無指向性で高音域が両指向性の指向特性となり、風雑
音,振動雑音や音圧周波数特性(音質)の変動について
改善された状態となる。一方、風雑音や振動雑音や音圧
周波数特性(音質)の変動よりも周囲の騒音レベルが問
題となるような騒音レベルの高い状態では、ハイパスフ
ィルタ60の遮断周波数を低くすることで、高音域から
低音域まで両指向性となり、接話マイクロホンとして騒
音を抑圧することができる。結果として、騒音レベルが
低ければ低域周波数帯域で無指向性となり、騒音レベル
が高くなるにつれて高域側から両指向性となり、高騒音
下では全周波数帯域で両指向性となる。よって高騒音下
では接話マイクロホンとして動作して雑音を抑圧し、低
騒音下では無指向性マイクロホンとして動作して振動雑
音や風雑音に強く、且つ音質面で良好な収音が行えるよ
うになる。
【0019】尚第1,第2実施例に示した音声/非音声
検出手段の構成は一例であり、他の方法によって音声と
非音声とを識別できるものであれば足りる。
【0020】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように、本発明
は、第1と第2の無指向性マイクロホンと、第1と第2
の無指向性マイクロホンからの出力信号を入力とする音
声/非音声検出手段と、第2の無指向性マイクロホンと
音声/非音声検出手段からの出力信号を入力とする騒音
レベル推定手段と、第2の無指向性マイクロホンと騒音
レベル推定手段からの出力信号を入力とする可変信号増
幅手段と、第1の無指向性マイクロホンと可変信号増幅
手段からの出力信号を入力とする信号減算手段を設ける
ことにより、高騒音時には両指向性、低騒音時には無指
向性と指向特性を変化させることによって、少なくとも
低騒音時には風雑音や振動雑音には強く、安定した音質
を得ることができ、接話マイクロホンの欠点である風雑
音や振動雑音の大きさと音源までの距離による音圧周波
数特性の変動を改善できる。
【0021】又可変信号増幅手段を遮断周波数可変のハ
イパスフィルタに置き換えても同様の効果を得ることが
できる。但し、この場合は高音域を常に両指向性とする
ことができるため、低騒音時の雑音抑圧効果を若干大き
くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による接話マイクロホン
の構成図である。
【図2】(a)は可変信号増幅手段の構成を示すブロッ
ク図、(b),(c)は無指向性マイクロホン12及び
減算器32の指向特性を示すグラフである。
【図3】音声/非音声検出手段の各部の波形を示す波形
図である。
【図4】本発明の第1の実施例の可変信号増幅手段の利
得と騒音レベル推定手段で推定された騒音レベルとの関
係を示すグラフである。
【図5】本発明の第2の実施例による接話マイクロホン
の構成図である。
【図6】本発明の第2の実施例の遮断周波数可変のハイ
パスフィルタの遮断周波数と騒音レベル推定手段で推定
された騒音レベルとの関係を示すグラフである。
【図7】本発明の第2の実施例によるハイパスフィルタ
の振幅周波数特性の例を示すグラフである。
【図8】従来例の接話マイクロホンの構成図である。
【図9】従来例の接話マイクロホンの音圧周波数特性の
一例を示すグラフである。
【符号の説明】
11 第1の無指向性マイクロホン 12 第2の無指向性マイクロホン 30 音声/非音声検出手段 40 騒音レベル推定手段 50 可変信号増幅手段 60 遮断周波数可変のハイパスフィルタ 70 信号減算手段 80 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定間隔を隔てて配置された第1と第2
    の無指向性マイクロホンと、 前記第1,第2の無指向性マイクロホンからの出力信号
    を入力とし、音声と非音声とを検出する音声/非音声検
    出手段と、 前記音声/非音声検出手段からの非音声信号が検出され
    たときに前記第1又は第2の無指向性マイクロホンの出
    力信号レベルの時間平均により騒音レベルを推定する騒
    音レベル推定手段と、 利得の上限を1とし、前記騒音レベル推定手段により推
    定された騒音レベルに対応させて前記第2の無指向性マ
    イクロホンの出力の利得が大きくなるように増幅する可
    変信号増幅手段と、 前記第1の無指向性マイクロホンの出力より前記可変信
    号増幅手段の出力信号を減算する信号減算手段と、を具
    備することを特徴とする接話マイクロホン。
  2. 【請求項2】 所定間隔隔てて配置された第1と第2の
    無指向性マイクロホンと、 前記第1,第2の無指向性マイクロホンからの出力信号
    を入力とし、音声と非音声とを検出する音声/非音声検
    出手段と、 前記音声/非音声検出手段からの非音声信号が検出され
    たときに前記第1又は第2の無指向性マイクロホンの出
    力信号レベルの時間平均により騒音レベルを推定する騒
    音レベル推定手段と、 前記騒音レベル推定手段により推定された騒音レベルに
    応じて遮断周波数を低下させる遮断周波数可変のハイパ
    スフィルタと、 前記第1の無指向性マイクロホンの出力から前記遮断周
    波数可変のハイパスフィルタの出力を減算する信号減算
    手段と、を具備することを特徴とする接話マイクロホ
    ン。
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