JPS5969800A - 音声認識用集音装置 - Google Patents
音声認識用集音装置Info
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- JPS5969800A JPS5969800A JP18185182A JP18185182A JPS5969800A JP S5969800 A JPS5969800 A JP S5969800A JP 18185182 A JP18185182 A JP 18185182A JP 18185182 A JP18185182 A JP 18185182A JP S5969800 A JPS5969800 A JP S5969800A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は音声ｍＷＲ用集音装置に関し、特に、人間の
発音した音声を認識するＩこめにその音声を集音するよ
うな音声認識用集音装置に関する。 最近では、人間が発音した音声を認識して被制ｍｌＩ器
を制御する音声認識装置が種々の分野で用いられつつあ
る。このような音声認識ｆｔ置には音声を集音づるため
の集音装置が設けられる。集音Ｐｉ閘としては、一般に
単一指向性を有するマイクロホンのような音響電気変換
器を用いることが多い。しかし、周囲の騒音が非常に大
きい環境下においては、集音し１＝音声に騒音が合まれ
ているため、人間の発音した音響のみを抽出することは
容易なことではない。 それゆえに、この発明の主たる目的は、周囲の騒音が比
重に大きい環境下において発音者から離れた位置におい
てもその音声を良好なＳＮ比で集音し得る指向性の鋭い
音声認識用集音装置を提供づることである。 この発明は、数的づれば、４個以上偶数個の音響電気変
換器を直線上に所定の間隔を有して配列し、こ１ｔらの
音ｖＩｔ電気変換器の中央を通りかつ直線に交差する軸
を対称軸として、対称位置にある８対ごとの音響電気変
換器の出力信すを少なくとも２個の第１の加ｎ手段で加
算し、それぞれの出力信号を所定の比率で重み付けした
のち第２の加算手段で加算することによって対称軸方向
に鋭い指向特性を有するように構成したものである。 この発明の上述の目的およびその珊の目的と特徴は以下
に図面を参照して行なう詳細な説明から一層明らかとな
ろう。 第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図であり、
第２図は第１図に示すマイクロホン１ａないし１ｄの配
置状態を説明づ′るための図である。 まず、第１図を参照して借成について説明する。 音響電気変換器としてのマイクロホン１ａないし１ｄが
直線上に所定の間隔を有して配列される。 そして、中央のマイクロホン１ｂと１０および両端のマ
イクロホン１ａと１ｄがそれぞれ対となって、８対ごと
のマイクロホン出力信号が同相で第１の加算器２．３に
よって加算される。加算器２゜３の出力信号はそれぞれ
増幅器４．５に個別的に与えられる。増幅器５．６の各
増幅率は所定の比率となるように重み付けされていて、
８対のマイクロホン出力信号は増幅器４．５でそれぞれ
増幅されたのち第２の加算器６で加算される。 上述のごとく所定の間隔ｄを隔てて配置されたマイクロ
ホン１ａないし１ｄにおいて、マイクロボン１１１と１
０との中点をマイク中心点Ｏと称し、マイクロホン１ｂ
と１０の垂直２等分線上をマイク正面方向と称すること
にする。これらのマイクロホン１ａないし１ｄによって
集音される音の音源Ｓはマイク中心点Ｏから距１’１ｌ
ｌＲだけ隔てた位置に設置ノられている。そして、音源
Ｓとマイク正面方向とのなす音源角はθで表わされ、音
源Ｓとマイク中心点０を結ぶ線にそれぞれマイクロホン
１ｂ、ｉｃから下ろ１ノた垂椋の足はＣ，Ｄで表わされ
る。ここで、音源Ｓが強さＱＪ“なる点音源であるとづ
れば、音源Ｓから距＃ｔＲだ
発音した音声を認識するＩこめにその音声を集音するよ
うな音声認識用集音装置に関する。 最近では、人間が発音した音声を認識して被制ｍｌＩ器
を制御する音声認識装置が種々の分野で用いられつつあ
る。このような音声認識ｆｔ置には音声を集音づるため
の集音装置が設けられる。集音Ｐｉ閘としては、一般に
単一指向性を有するマイクロホンのような音響電気変換
器を用いることが多い。しかし、周囲の騒音が非常に大
きい環境下においては、集音し１＝音声に騒音が合まれ
ているため、人間の発音した音響のみを抽出することは
容易なことではない。 それゆえに、この発明の主たる目的は、周囲の騒音が比
重に大きい環境下において発音者から離れた位置におい
てもその音声を良好なＳＮ比で集音し得る指向性の鋭い
音声認識用集音装置を提供づることである。 この発明は、数的づれば、４個以上偶数個の音響電気変
換器を直線上に所定の間隔を有して配列し、こ１ｔらの
音ｖＩｔ電気変換器の中央を通りかつ直線に交差する軸
を対称軸として、対称位置にある８対ごとの音響電気変
換器の出力信すを少なくとも２個の第１の加ｎ手段で加
算し、それぞれの出力信号を所定の比率で重み付けした
のち第２の加算手段で加算することによって対称軸方向
に鋭い指向特性を有するように構成したものである。 この発明の上述の目的およびその珊の目的と特徴は以下
に図面を参照して行なう詳細な説明から一層明らかとな
ろう。 第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図であり、
第２図は第１図に示すマイクロホン１ａないし１ｄの配
置状態を説明づ′るための図である。 まず、第１図を参照して借成について説明する。 音響電気変換器としてのマイクロホン１ａないし１ｄが
直線上に所定の間隔を有して配列される。 そして、中央のマイクロホン１ｂと１０および両端のマ
イクロホン１ａと１ｄがそれぞれ対となって、８対ごと
のマイクロホン出力信号が同相で第１の加算器２．３に
よって加算される。加算器２゜３の出力信号はそれぞれ
増幅器４．５に個別的に与えられる。増幅器５．６の各
増幅率は所定の比率となるように重み付けされていて、
８対のマイクロホン出力信号は増幅器４．５でそれぞれ
増幅されたのち第２の加算器６で加算される。 上述のごとく所定の間隔ｄを隔てて配置されたマイクロ
ホン１ａないし１ｄにおいて、マイクロボン１１１と１
０との中点をマイク中心点Ｏと称し、マイクロホン１ｂ
と１０の垂直２等分線上をマイク正面方向と称すること
にする。これらのマイクロホン１ａないし１ｄによって
集音される音の音源Ｓはマイク中心点Ｏから距１’１ｌ
ｌＲだけ隔てた位置に設置ノられている。そして、音源
Ｓとマイク正面方向とのなす音源角はθで表わされ、音
源Ｓとマイク中心点０を結ぶ線にそれぞれマイクロホン
１ｂ、ｉｃから下ろ１ノた垂椋の足はＣ，Ｄで表わされ
る。ここで、音源Ｓが強さＱＪ“なる点音源であるとづ
れば、音源Ｓから距＃ｔＲだ
【プ離れた点にＪ３りる音
圧Ｐは周知の Ｐ＝ｊωρＱ／４πＲ，、／（ｖｔ−’Ｉ−ｋ） ・
・・（１）なる式で表わされる。ここで、ωは各周波数
、ρは空気密［、ｋ（−ω／Ｃ）は波定数、Ｃは音速で
ある。今、マイクロホン間隔ｄに比べて音源距１Ｉｌｔ
Ｒが十分大きいとすれば、マイクロホン１ｂと音ｗＳと
の距離は音源距離ＲよりＯＣだけ短く、またマイクロホ
ン１０ど音源Ｓとの距離は音源距１１１１１ＲよりＯＤ
だけ長い。０Ｃ＝ＯＤ−ｄ ／２・Ｓ１ｎθであり、ま
た距離にＪ：る音波の減衰よりも距離差による位相ずれ
が大きいとして、前述の第（１）式にお【プる分母の距
離項についてはＲ＞ｄ／′２・ｓｉｎθなる近似式を用
いると、マイクロホン１ｂ、ｌｃのそれぞれの音圧Ｐ２
．Ｐ３は、］〕２→ＪωρＱ／’４７［Ｒ−ｅ小ノーＡ
ｒＲ４ｍρ）′ｊ・・・（３） となる。ゆえに、マイクロホンｌｂ、ｉｃからなるマイ
ク対の音圧信号は Ｐｉｓ Ｓ ２ Ｊ ω／） Ｑ／ ４ ｙｒ Ｒ−ｅ
””−”ｘ ｃｏｓ （ｋｄ／ ２− ｓｉｎθ）
・ （４）となる。マイクロホンｉａ、ｉｄかうな
るマイク対の音圧信号についても同様にして、 Ｐ ｒｐ←２ Ｊ （ｃｌ ／） Ｑ ／ ４ πＲ−
ｅ”ｉ−”）ｘｃｏｓ （３ｋｄ／ ２− ｓｉｎθ
） ・ （５）と表わされる。、増幅器４．５のそ
れぞれの増幅率をＧ、／２．Ｇ２／２とすれば、θ方向
の音源Ｓに対する前記集音器の出方音圧信号は、Ｐｔ’
＝、−ｊωρＱ／４πＲ・８′°°α凄うＸ （Ｇ、
００３ （ｋｄ／ ２− ｓｌｎθ）＋Ｇ２（ｏｓ
（３ｋｄ／２− ｓｉｎθ））・・・ （６） となる。 上述の出力音圧信号をマ、イク正面方向の音源（θ＝０
）に対する出力音圧信号で正規化すれば、前記集音器指
向特性を表わす式は、 Ｄ’＝ １ 、／Ｇ＋ ＋０２− Ｉ Ｇ＋ ００８
（ｋｄ／２−８１［１θ） 十Ｇ ２ｃｏｓ （３
ｋｄ／ ２８１＋１θ）１・・・ （７） となる。ここで、上述の第（７）式における絶対値項内
をｙどして変形すれば、 Ｖ ”−４Ｇ２ｃｏｓ ’ （ｋｄ／２−ｓｉｎθ）
＋（Ｇ＋ −３Ｇ２） ｃｏｓ （ｋｄ／２ｓｉｎθ〉
・・・（８） となり、第（８）式が３次のチェビシェフの多項式に対
応するように増幅率Ｇｌ、Ｇ２を求めることができる。 、３次のチェビシェフの多項式Ｔ、は、−ｒｓ ＝／Ｉ
Ｘ ’ −３Ｘ ・・・（９）である
から、Ｘ −ｂ ｃｏｓ （ｋｄ／ ２ ｓｉｎθ）
（ただしｂ〉１）と変操ずれば、前述の第（９）式は、
Ｔ８’ ＝＝ ４５” ｃｏｓ ＠（ｋｄ、／２− ｓ
ｉｎθ）−３ｂ ｃｏｓ （ｋｄ／ ２ ｓｉｎθ）
・（１０）となる。上述の第（８）式と第（１０）式
の係数を比較すれば、 となる。増幅率Ｇｌ、Ｇ２は正面方向とその他の方向と
のｒＡｍ比を与える数値としてのパラメータｂに対して
上述の第（１１）式を満たすように決めればよい。 第３図は第１図に示す実施例の集音特性を示す図である
。次に、第３図を参照して第１図に示す集音装置におけ
る指向特性の概要および感度比について説明する。指向
特性を表わす第（１０）式をグラフに示せば第３図に示
すごとくとなる。この第３図におイテ、横軸ハＸ＝ｂ
ｃｏｓ （ｋｄ／２ｓｉｎθ）、１＠け感度比である
。正面方向ではθ＝０となるのでｘ ＝ｂとなり、感度
比として最大の主ローブが現われ、ピーク値は４ｂ ５
−３ｂである。Ｘ＝±１／２にときには副ローブが現わ
れ、ピーク値は１となる。したがって、上）ボの主ロー
ブと副ローブのピーク値の比Ｉはパラメータｂの間数と
なり、 １＝１／ （４１１” −３ｂ ） ・
（’＋ ２＞である。−例として、ｂ−２，’１１７と
選べば、１−１／３１．６、づ“なわち正面方向に対し
て他方向音源による音圧は一３０ｄＢ以下となる。この
どき、増幅率Ｇ、＝２２．１１３．Ｇ２−９゜４８８で
あり、増幅率の比率Ｇ、／Ｇ２は２．３３１である。ま
た、ｂ＝６．３４と選べば、増幅率Ｇ１−７４５．５．
０２ ＝２５４．８であり、感度比Ｉは一６０ｄ Ｂと
なる。このようにして増幅率を前述の第（１１）式で示
される関係で決めることにより、種々の感度比を選ぶこ
とができる。 一方、横軸Ｘ−±ｂすなわちｋｄ／ ２ ｓｌｎθ−ｎ
π（ｎ−０，１，２・・・）のとき、感度比最大となる
主ローブが現われる。したがって、正面方向の感度のみ
を大きくするためには、 ｂｄ／ ２ ＜ ｙｃ ・・
・（１３）となるようにマイクロホン間隔ｄを選ぶ必要
がある。たとえは、音声帯域の上限周波数を３，５００
ＨＺとずれは、ｄ〈９，７ｃｍなる範囲内で選ぶ必要
がある。 なお、上述の実施例では、マイクロホン対が２個の場合
ついて説司したが、マイクロホンがＭ個（Ｍ≧２）の場
合には２Ｍ−１次のチェビシェフの多項式に対応するよ
うに、Ｍ個の増幅器の増幅率を決定ずればよい。また、
増幅器の代わりに減衰器を用い又もよい。さらに、上述
の実施例では、個々のマイクロホン１ａないし１ｄが無
指向特性を有する場合について示したが、単一指向特性
を有づるマイクロホンを用いで栴成した場合には、指向
係数の相乗剤（３ｒｉｄｇｅの法則）として周知のよう
に、上述の指向性にマイクロホン自体の甲−指向性が相
＠されでより一層の指向特性を得ることができる。 第４図はこの発明の他の実施例の概略ブロック図である
。この実施例では５対１０個のマイクロホン１ａないし
１Ｊをそれぞれ間隔ｄを隔てて配列し、そのうち偶数個
おきのマイクロホンによって変換器列が構成される。す
なわち、マイクロホン１ａとこれから８個のマイクロホ
ン１ｂないし１１を隔てたマイクロホン１ｊとによって
１対の変換器列を構成し、以下同様にしてマイクロホン
１ｂとｉｉ、１ｃとｌｈ、ｌｄと１ｇおよび１ｅと１ｆ
とによってそれぞれ変換器列が＠成される。 そして、マイクロホン゛１！】ないし１１によって構成
される変換器列は高音域用指向性集音部を構成し、内側
から２１を目のマイクロホン対１ｄと１ｇおよび最も外
側のマイクロホン対１ａと１Ｊは低音域集音部を構成す
る。そして、各マイクロホン対は第１の加算器７ないし
１１で加輝される。加ｎ器９ないし１１の出力信号は増
幅器１２ないし１４で個別的に増幅されて第２の加算器
１６によって加算器８の出力信号に加輝される。加算器
１６の加ｎ出力は高音域のみを通過させるバンドパスフ
ィルタ１９を介して加算器２０に与えられる。 一方、マイクロホン１ａと１ｊとからなるマイクロホン
対の出力は加算器７によって加算される。 さらに、マイク［Ｊホン１ｄと１ｇとからなるマイクロ
ホンの相界出力は増幅器１５を介して加算器１７によっ
て加ｎ器７の出力に加輝される。加算器１７の出力信号
番よ低音域のみを通過させるバンドパスフィルタ１８を
介して加ｎ器２０に与えられる。加ｎ器２０は低音域の
出力信号と高音域の出力信号とを加輝しで出力づる。な
お、増幅器１２ないし１４のそれぞれの増幅率は７次の
チェビシェフの多項式に対応するように決定され、増幅
器１５の増幅率は３次のチェビシェフの多項式に対応（
るように決定される。 ところで、ＷＳ２図に示すごとく１０個のマイクロホン
１ａないし１Ｊをｄの間隔を有して直線上に配列した場
合、各マイクロホンの間隔が大きいので、高指向性の得
られる周波数帯域の上限周波数は低いが、０１−１ ｚ
付近の減衰勾配が大きくなるという傾向がある。そして
、マイクロホン１ｂないし１１からなる高音域集音部の
マイクロホン間隔はｄであり、低音域集音部を構成する
マイクロホン１ａと１（１ならびに１ｇと１ｊとの間隔
は３ｄであるので、異なるマイクロホン間隔の集音部を
引合わせることにより、指向性が１１られる周波数帯域
を広くすることができる。 第５図は第４図に示プ実施例の低音域集音部の指向周波
数特性の一例を示す図であり、第６図は同じく高音域用
集音部の指向周波数特性の一例を示す図である。 第５図および第６図に示す指向周波数特性はいずれもマ
イクロホンｄ−８，５ｃｍ、Ｉ”−３０ｄＢのときの例
を掲げたものである。 第５図Ｊ３よぴ第６図から明らかなＪ：うに、低音Ｉｖ
ｔ集音部ならびに高音域集音部からの出力信号は、それ
ぞれバンドパスフィルタ１８．１９を通過した後、加算
器２０で加輝され、音声認岡装胃に必要な音声帯域全体
で高指向性となる。なお、音声帯域に対するマイクロホ
ン間隔ｄは３ｃｍ≦１≦１０ＣＲＩの範囲に選ぶのが好
ましい。 なお、上述の実施例では、１０個のマイクロホン１ａな
いし１Ｊを設置］た場合について説明したが、マイクロ
ホン個数が“１０＋６ （Ｎ−１） （Ｎ−１，２，
・・・）であれば、マイクロホン間隔ｄの集音部の他に
マイクロホン間隔の異なる集音部を構成することができ
る。すなわち、内側から２番目のマイクロホン対の間隔
は３ｄである。この外側に２番目のマイクロホン対の間
隔と同間隔のマイクロホン対を少なくとも１対設けると
、長さは３６ｍ（ｍは３以上の奇数）だけ必要である。 一方、間隔ｄのマイクロホンは１０＋６（Ｎ−１）個あ
るから、ｎの全長はｄ （１０４−６（Ｎ−１＞−１
）となる。Ｎ−１，２・・・に対してこの２つの全長が
３６ｓ−ｄ （１０＋６ （Ｎ−１）−１）＝３６
・（３４−２（Ｎ−１） ） ・・・（１４）となる
ような３以上の奇数Ｍが存在する。したがって、マイク
ロホンの個数が１０＋６（Ｎ−１＞個の場合には、マイ
クロホン個数が最小であってマイクロホン間隔ｄと３４
の２種類のマイクロホン間隔を有する２つの集音部を構
成することができる。また、内側から３Ｗｒ目のマイク
ロホン間隔５ｄのマイクロホン対に対しても同様にして
、５６ｍ ＝ｄ （１ｏ＋ｅ （Ｎ −１＞ −）＝
（３＋２ （Ｎ−１＞ ） （１・３ （１５）
となり、Ｎ＝２４−５ （ｎ−１＞ （１１−１，２
，−＝・）なるＮに対して等号が成立する。マイクロホ
ン間隔７６などより外側にある他のマイクロホン対に間
しても同様に堆論できる。しｌζがって、マイクロホン
個数１Ｏ−）−６（Ｎ−１）個の場合には、マイクロホ
ン個数が最小であってマイクロホン間隔ｄとマイクロホ
ン間隔３ｄなどのＪ：うに少なくとも２１１類の異なる
マイクロボンを有する集音部を構成できるという特徴を
有する。 第７図はこの発明のその他の実施例の概略ブロック図で
ある。この第７図に示す実施例では、マイクロホン１ｂ
ないし１ｅ＋加桿器２１と２２゜増幅器２４．加算器２
６およびバンドパスフィルタ２９によって低音域楽音部
が構成される。さらに、この低音域集音部における最も
外側のマイクロホンｌｂ、ｌｅからそれぞれ３ｄだ番ノ
隔ててマイクロホン１ａと１ｆをそれぞれ配置し、これ
らのマイクロホン１ａと１ｆと加算器２３と増幅器２５
と加算器２７とバンドパスフィルタ２８によって高音１
成集音部が構成される。このように集音装置を構成する
ことによって、前述の第４図に示した実施例と同様にし
て高指向性にすることができる。 以上のように、この発明によれば、４個以上の偶数個の
音響電気変換器をそれぞれ所定の間隔を有してｉ＋！（
線上に配列し、中央の相を対称軸と１）で対称位置にあ
る６対ごとの音響電気変換器の出力信号を加算した後重
み付けし、それぞれをさらに加杯することによって、対
称軸方向に釧い指向特性を有することができる。Ｌノた
がって、非常に騒音の高い環境下においても特定方向か
ら来る音声のみを必要な音声帯域内で良好なＳＮ比の下
で集音Ｊることができる。
圧Ｐは周知の Ｐ＝ｊωρＱ／４πＲ，、／（ｖｔ−’Ｉ−ｋ） ・
・・（１）なる式で表わされる。ここで、ωは各周波数
、ρは空気密［、ｋ（−ω／Ｃ）は波定数、Ｃは音速で
ある。今、マイクロホン間隔ｄに比べて音源距１Ｉｌｔ
Ｒが十分大きいとすれば、マイクロホン１ｂと音ｗＳと
の距離は音源距離ＲよりＯＣだけ短く、またマイクロホ
ン１０ど音源Ｓとの距離は音源距１１１１１ＲよりＯＤ
だけ長い。０Ｃ＝ＯＤ−ｄ ／２・Ｓ１ｎθであり、ま
た距離にＪ：る音波の減衰よりも距離差による位相ずれ
が大きいとして、前述の第（１）式にお【プる分母の距
離項についてはＲ＞ｄ／′２・ｓｉｎθなる近似式を用
いると、マイクロホン１ｂ、ｌｃのそれぞれの音圧Ｐ２
．Ｐ３は、］〕２→ＪωρＱ／’４７［Ｒ−ｅ小ノーＡ
ｒＲ４ｍρ）′ｊ・・・（３） となる。ゆえに、マイクロホンｌｂ、ｉｃからなるマイ
ク対の音圧信号は Ｐｉｓ Ｓ ２ Ｊ ω／） Ｑ／ ４ ｙｒ Ｒ−ｅ
””−”ｘ ｃｏｓ （ｋｄ／ ２− ｓｉｎθ）
・ （４）となる。マイクロホンｉａ、ｉｄかうな
るマイク対の音圧信号についても同様にして、 Ｐ ｒｐ←２ Ｊ （ｃｌ ／） Ｑ ／ ４ πＲ−
ｅ”ｉ−”）ｘｃｏｓ （３ｋｄ／ ２− ｓｉｎθ
） ・ （５）と表わされる。、増幅器４．５のそ
れぞれの増幅率をＧ、／２．Ｇ２／２とすれば、θ方向
の音源Ｓに対する前記集音器の出方音圧信号は、Ｐｔ’
＝、−ｊωρＱ／４πＲ・８′°°α凄うＸ （Ｇ、
００３ （ｋｄ／ ２− ｓｌｎθ）＋Ｇ２（ｏｓ
（３ｋｄ／２− ｓｉｎθ））・・・ （６） となる。 上述の出力音圧信号をマ、イク正面方向の音源（θ＝０
）に対する出力音圧信号で正規化すれば、前記集音器指
向特性を表わす式は、 Ｄ’＝ １ 、／Ｇ＋ ＋０２− Ｉ Ｇ＋ ００８
（ｋｄ／２−８１［１θ） 十Ｇ ２ｃｏｓ （３
ｋｄ／ ２８１＋１θ）１・・・ （７） となる。ここで、上述の第（７）式における絶対値項内
をｙどして変形すれば、 Ｖ ”−４Ｇ２ｃｏｓ ’ （ｋｄ／２−ｓｉｎθ）
＋（Ｇ＋ −３Ｇ２） ｃｏｓ （ｋｄ／２ｓｉｎθ〉
・・・（８） となり、第（８）式が３次のチェビシェフの多項式に対
応するように増幅率Ｇｌ、Ｇ２を求めることができる。 、３次のチェビシェフの多項式Ｔ、は、−ｒｓ ＝／Ｉ
Ｘ ’ −３Ｘ ・・・（９）である
から、Ｘ −ｂ ｃｏｓ （ｋｄ／ ２ ｓｉｎθ）
（ただしｂ〉１）と変操ずれば、前述の第（９）式は、
Ｔ８’ ＝＝ ４５” ｃｏｓ ＠（ｋｄ、／２− ｓ
ｉｎθ）−３ｂ ｃｏｓ （ｋｄ／ ２ ｓｉｎθ）
・（１０）となる。上述の第（８）式と第（１０）式
の係数を比較すれば、 となる。増幅率Ｇｌ、Ｇ２は正面方向とその他の方向と
のｒＡｍ比を与える数値としてのパラメータｂに対して
上述の第（１１）式を満たすように決めればよい。 第３図は第１図に示す実施例の集音特性を示す図である
。次に、第３図を参照して第１図に示す集音装置におけ
る指向特性の概要および感度比について説明する。指向
特性を表わす第（１０）式をグラフに示せば第３図に示
すごとくとなる。この第３図におイテ、横軸ハＸ＝ｂ
ｃｏｓ （ｋｄ／２ｓｉｎθ）、１＠け感度比である
。正面方向ではθ＝０となるのでｘ ＝ｂとなり、感度
比として最大の主ローブが現われ、ピーク値は４ｂ ５
−３ｂである。Ｘ＝±１／２にときには副ローブが現わ
れ、ピーク値は１となる。したがって、上）ボの主ロー
ブと副ローブのピーク値の比Ｉはパラメータｂの間数と
なり、 １＝１／ （４１１” −３ｂ ） ・
（’＋ ２＞である。−例として、ｂ−２，’１１７と
選べば、１−１／３１．６、づ“なわち正面方向に対し
て他方向音源による音圧は一３０ｄＢ以下となる。この
どき、増幅率Ｇ、＝２２．１１３．Ｇ２−９゜４８８で
あり、増幅率の比率Ｇ、／Ｇ２は２．３３１である。ま
た、ｂ＝６．３４と選べば、増幅率Ｇ１−７４５．５．
０２ ＝２５４．８であり、感度比Ｉは一６０ｄ Ｂと
なる。このようにして増幅率を前述の第（１１）式で示
される関係で決めることにより、種々の感度比を選ぶこ
とができる。 一方、横軸Ｘ−±ｂすなわちｋｄ／ ２ ｓｌｎθ−ｎ
π（ｎ−０，１，２・・・）のとき、感度比最大となる
主ローブが現われる。したがって、正面方向の感度のみ
を大きくするためには、 ｂｄ／ ２ ＜ ｙｃ ・・
・（１３）となるようにマイクロホン間隔ｄを選ぶ必要
がある。たとえは、音声帯域の上限周波数を３，５００
ＨＺとずれは、ｄ〈９，７ｃｍなる範囲内で選ぶ必要
がある。 なお、上述の実施例では、マイクロホン対が２個の場合
ついて説司したが、マイクロホンがＭ個（Ｍ≧２）の場
合には２Ｍ−１次のチェビシェフの多項式に対応するよ
うに、Ｍ個の増幅器の増幅率を決定ずればよい。また、
増幅器の代わりに減衰器を用い又もよい。さらに、上述
の実施例では、個々のマイクロホン１ａないし１ｄが無
指向特性を有する場合について示したが、単一指向特性
を有づるマイクロホンを用いで栴成した場合には、指向
係数の相乗剤（３ｒｉｄｇｅの法則）として周知のよう
に、上述の指向性にマイクロホン自体の甲−指向性が相
＠されでより一層の指向特性を得ることができる。 第４図はこの発明の他の実施例の概略ブロック図である
。この実施例では５対１０個のマイクロホン１ａないし
１Ｊをそれぞれ間隔ｄを隔てて配列し、そのうち偶数個
おきのマイクロホンによって変換器列が構成される。す
なわち、マイクロホン１ａとこれから８個のマイクロホ
ン１ｂないし１１を隔てたマイクロホン１ｊとによって
１対の変換器列を構成し、以下同様にしてマイクロホン
１ｂとｉｉ、１ｃとｌｈ、ｌｄと１ｇおよび１ｅと１ｆ
とによってそれぞれ変換器列が＠成される。 そして、マイクロホン゛１！】ないし１１によって構成
される変換器列は高音域用指向性集音部を構成し、内側
から２１を目のマイクロホン対１ｄと１ｇおよび最も外
側のマイクロホン対１ａと１Ｊは低音域集音部を構成す
る。そして、各マイクロホン対は第１の加算器７ないし
１１で加輝される。加ｎ器９ないし１１の出力信号は増
幅器１２ないし１４で個別的に増幅されて第２の加算器
１６によって加算器８の出力信号に加輝される。加算器
１６の加ｎ出力は高音域のみを通過させるバンドパスフ
ィルタ１９を介して加算器２０に与えられる。 一方、マイクロホン１ａと１ｊとからなるマイクロホン
対の出力は加算器７によって加算される。 さらに、マイク［Ｊホン１ｄと１ｇとからなるマイクロ
ホンの相界出力は増幅器１５を介して加算器１７によっ
て加ｎ器７の出力に加輝される。加算器１７の出力信号
番よ低音域のみを通過させるバンドパスフィルタ１８を
介して加ｎ器２０に与えられる。加ｎ器２０は低音域の
出力信号と高音域の出力信号とを加輝しで出力づる。な
お、増幅器１２ないし１４のそれぞれの増幅率は７次の
チェビシェフの多項式に対応するように決定され、増幅
器１５の増幅率は３次のチェビシェフの多項式に対応（
るように決定される。 ところで、ＷＳ２図に示すごとく１０個のマイクロホン
１ａないし１Ｊをｄの間隔を有して直線上に配列した場
合、各マイクロホンの間隔が大きいので、高指向性の得
られる周波数帯域の上限周波数は低いが、０１−１ ｚ
付近の減衰勾配が大きくなるという傾向がある。そして
、マイクロホン１ｂないし１１からなる高音域集音部の
マイクロホン間隔はｄであり、低音域集音部を構成する
マイクロホン１ａと１（１ならびに１ｇと１ｊとの間隔
は３ｄであるので、異なるマイクロホン間隔の集音部を
引合わせることにより、指向性が１１られる周波数帯域
を広くすることができる。 第５図は第４図に示プ実施例の低音域集音部の指向周波
数特性の一例を示す図であり、第６図は同じく高音域用
集音部の指向周波数特性の一例を示す図である。 第５図および第６図に示す指向周波数特性はいずれもマ
イクロホンｄ−８，５ｃｍ、Ｉ”−３０ｄＢのときの例
を掲げたものである。 第５図Ｊ３よぴ第６図から明らかなＪ：うに、低音Ｉｖ
ｔ集音部ならびに高音域集音部からの出力信号は、それ
ぞれバンドパスフィルタ１８．１９を通過した後、加算
器２０で加輝され、音声認岡装胃に必要な音声帯域全体
で高指向性となる。なお、音声帯域に対するマイクロホ
ン間隔ｄは３ｃｍ≦１≦１０ＣＲＩの範囲に選ぶのが好
ましい。 なお、上述の実施例では、１０個のマイクロホン１ａな
いし１Ｊを設置］た場合について説明したが、マイクロ
ホン個数が“１０＋６ （Ｎ−１） （Ｎ−１，２，
・・・）であれば、マイクロホン間隔ｄの集音部の他に
マイクロホン間隔の異なる集音部を構成することができ
る。すなわち、内側から２番目のマイクロホン対の間隔
は３ｄである。この外側に２番目のマイクロホン対の間
隔と同間隔のマイクロホン対を少なくとも１対設けると
、長さは３６ｍ（ｍは３以上の奇数）だけ必要である。 一方、間隔ｄのマイクロホンは１０＋６（Ｎ−１）個あ
るから、ｎの全長はｄ （１０４−６（Ｎ−１＞−１
）となる。Ｎ−１，２・・・に対してこの２つの全長が
３６ｓ−ｄ （１０＋６ （Ｎ−１）−１）＝３６
・（３４−２（Ｎ−１） ） ・・・（１４）となる
ような３以上の奇数Ｍが存在する。したがって、マイク
ロホンの個数が１０＋６（Ｎ−１＞個の場合には、マイ
クロホン個数が最小であってマイクロホン間隔ｄと３４
の２種類のマイクロホン間隔を有する２つの集音部を構
成することができる。また、内側から３Ｗｒ目のマイク
ロホン間隔５ｄのマイクロホン対に対しても同様にして
、５６ｍ ＝ｄ （１ｏ＋ｅ （Ｎ −１＞ −）＝
（３＋２ （Ｎ−１＞ ） （１・３ （１５）
となり、Ｎ＝２４−５ （ｎ−１＞ （１１−１，２
，−＝・）なるＮに対して等号が成立する。マイクロホ
ン間隔７６などより外側にある他のマイクロホン対に間
しても同様に堆論できる。しｌζがって、マイクロホン
個数１Ｏ−）−６（Ｎ−１）個の場合には、マイクロホ
ン個数が最小であってマイクロホン間隔ｄとマイクロホ
ン間隔３ｄなどのＪ：うに少なくとも２１１類の異なる
マイクロボンを有する集音部を構成できるという特徴を
有する。 第７図はこの発明のその他の実施例の概略ブロック図で
ある。この第７図に示す実施例では、マイクロホン１ｂ
ないし１ｅ＋加桿器２１と２２゜増幅器２４．加算器２
６およびバンドパスフィルタ２９によって低音域楽音部
が構成される。さらに、この低音域集音部における最も
外側のマイクロホンｌｂ、ｌｅからそれぞれ３ｄだ番ノ
隔ててマイクロホン１ａと１ｆをそれぞれ配置し、これ
らのマイクロホン１ａと１ｆと加算器２３と増幅器２５
と加算器２７とバンドパスフィルタ２８によって高音１
成集音部が構成される。このように集音装置を構成する
ことによって、前述の第４図に示した実施例と同様にし
て高指向性にすることができる。 以上のように、この発明によれば、４個以上の偶数個の
音響電気変換器をそれぞれ所定の間隔を有してｉ＋！（
線上に配列し、中央の相を対称軸と１）で対称位置にあ
る６対ごとの音響電気変換器の出力信号を加算した後重
み付けし、それぞれをさらに加杯することによって、対
称軸方向に釧い指向特性を有することができる。Ｌノた
がって、非常に騒音の高い環境下においても特定方向か
ら来る音声のみを必要な音声帯域内で良好なＳＮ比の下
で集音Ｊることができる。
第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。
第２図は第１図に示すマイクロホンの配置と音源位置の
幾何学的位置関係を示す図である。 第３図は第１図に示す実施例の特性図である。第４図は
この発明の他の＊節制の概略ブロック図である。第５図
は第４図に示す実施例の低音域用集音部の指向周波数特
性の一例を示す図である。第６図は同じく高音域用集音
部の指向周波数特性の一例を示す図である。第７図はこ
の発明のその池の実施例の概略ブロック図である。 図において、１ ａ ’Ｊいし１ｊはマイクロホン、２
．３．６ないし１１．１６．１７．２０ないし２３．２
６，２７．３０は加算器、４，５．１２ないし１５，２
４．２５は増幅器、１８．１９はバンドパスフィルタを
示す。 代 理 人 葛 ！ｒＪ 信 −（外
１ 名）亮１１ 第２肥 Ｓ 褐４凹 −ｂ 鵠 ０４ ｌ） 拠Ｓｌ 率石凹 ’４１．ｆ’ｌ’ ＪＩ艮官殿 １、・１目・１．の表示 特願昭５７−１８１８
５１号２、発明の名称 音声ｇ識用集音装置 ：３． ｈｌ’＋ ＋Ｅをする各 う、補正の対象 明ＩＩｌ内の発明の詳細な説明の欄９図面の簡単な説明
の欄Ｊｊ Ｊ：び図面 ６、補正の内容 （１） 明ＩＩＩ書第３員第１０行？Ｉ）「比重に」を
［非常に］に訂正り−る。 （２） 明ｌ１ｌｌ書第３Ｒ第゛１６行の「音Ｗ電気変
換器」を［音Ｗ？ｌｌｆ気変換器列」に訂正Ｊる。 （３） 明細南第４頁第゛１７行の「増幅器５゜６］を
１増幅器４．５」に訂正する。 ’４） 明細書第６頁の第（３）式を下記のとＳりに
訂正づる。 記 ｓ ｗ Ｊωｏ Ｑ ／ ４ ｙｔ Ｒ・ｅ””’−”
””４”””Ｊ・・・ （３） （５） 明ａｍ第７頁の第（６）式を下記のとりに訂正
づる。 記 １ ｒ ｊω ρ Ｑ／／Ｉ π Ｒ、。ｊ（ｗｌ
；−ｌ＜１ｉ−）ｘ （Ｑ、ｃｏｓ （ｋｄ／２
・ ｓｉｎ θ）＋ Ｇ ２ ｃｐｓ （３ｋｄ
／ ２ ・ｓｉｎθ） ） −（６）（６） 明細書
第７頁の第（７）式を下記のとおりに訂正する。 記 り峙１ ／ （Ｇ＋ 十Ｇｚ ）・ｌ Ｑ、 ｃｏｓ
（ｋｄ／ ２・ｓ ｌ ｎ θ） ＋Ｑ２ｃｏｓ
（３ｋｄ／ ２ｓｉｎ θ）１・・・ （７） （７） 明細書第１０頁第３行（７）ｒｂｄ／２＜πＪ
を「ｋｄ／ ２ ＜π」に訂正する。 （８） 明りＩｌ書第１０頁第５行ないし第６行のｒ３
．５００Ｈｚ Ｊをｒ３５００ＨｚＪに訂正する。 （９） 明細書第１０頁第９行のＬマイクロフ＝併２ン
Ｊを「マイフロラ神ン対」に訂正する。 （１０） 明ｍ綱第１２頁第１７行ないし第１８行の［
間隔が大きいので］をｒ間隔が大きくなると」に訂正す
−る。 （１１） 明細書１１２頁第１９行の「低Ｉ／）が］を
「低くなり］に訂正する。 （１２） 明ｗＩＡ書第１４頁第１２行の「ｎの全長は
」を「その全長は」に訂正する。 （１３） 明細書第１４頁第１６行の「奇数Ｍ」を１奇
数爾」に訂正する。 （１４） 明ｔｍＷＭ’ｊＲ１５ａｖＲ１６行ｈイＬ
１１９行の「加算器２１・・・この低音域集音部」を下
記の文章に訂正する。 記 加算器２２と２３．増幅器２５．加算器２７およびバン
ドパスフィルタ２９によって高音域集音部が構成される
。さらに、この高音域集音部（１５） 明細書第１６頁
第２行ないし第４行の［加算器２３・・・構成される。 」を下記の文章に訂正する。 記 加算器２１と増幅器２４と加算器２６とバンドパスフィ
ルタ２８によって低音域集音部が構成される。 （１６） 明細書第１７頁第１２行の「１９は」をｒ１
９．２８．２９は」に訂正する。 （１７） 図面の第２図を別紙のとおり。
幾何学的位置関係を示す図である。 第３図は第１図に示す実施例の特性図である。第４図は
この発明の他の＊節制の概略ブロック図である。第５図
は第４図に示す実施例の低音域用集音部の指向周波数特
性の一例を示す図である。第６図は同じく高音域用集音
部の指向周波数特性の一例を示す図である。第７図はこ
の発明のその池の実施例の概略ブロック図である。 図において、１ ａ ’Ｊいし１ｊはマイクロホン、２
．３．６ないし１１．１６．１７．２０ないし２３．２
６，２７．３０は加算器、４，５．１２ないし１５，２
４．２５は増幅器、１８．１９はバンドパスフィルタを
示す。 代 理 人 葛 ！ｒＪ 信 −（外
１ 名）亮１１ 第２肥 Ｓ 褐４凹 −ｂ 鵠 ０４ ｌ） 拠Ｓｌ 率石凹 ’４１．ｆ’ｌ’ ＪＩ艮官殿 １、・１目・１．の表示 特願昭５７−１８１８
５１号２、発明の名称 音声ｇ識用集音装置 ：３． ｈｌ’＋ ＋Ｅをする各 う、補正の対象 明ＩＩｌ内の発明の詳細な説明の欄９図面の簡単な説明
の欄Ｊｊ Ｊ：び図面 ６、補正の内容 （１） 明ＩＩＩ書第３員第１０行？Ｉ）「比重に」を
［非常に］に訂正り−る。 （２） 明ｌ１ｌｌ書第３Ｒ第゛１６行の「音Ｗ電気変
換器」を［音Ｗ？ｌｌｆ気変換器列」に訂正Ｊる。 （３） 明細南第４頁第゛１７行の「増幅器５゜６］を
１増幅器４．５」に訂正する。 ’４） 明細書第６頁の第（３）式を下記のとＳりに
訂正づる。 記 ｓ ｗ Ｊωｏ Ｑ ／ ４ ｙｔ Ｒ・ｅ””’−”
””４”””Ｊ・・・ （３） （５） 明ａｍ第７頁の第（６）式を下記のとりに訂正
づる。 記 １ ｒ ｊω ρ Ｑ／／Ｉ π Ｒ、。ｊ（ｗｌ
；−ｌ＜１ｉ−）ｘ （Ｑ、ｃｏｓ （ｋｄ／２
・ ｓｉｎ θ）＋ Ｇ ２ ｃｐｓ （３ｋｄ
／ ２ ・ｓｉｎθ） ） −（６）（６） 明細書
第７頁の第（７）式を下記のとおりに訂正する。 記 り峙１ ／ （Ｇ＋ 十Ｇｚ ）・ｌ Ｑ、 ｃｏｓ
（ｋｄ／ ２・ｓ ｌ ｎ θ） ＋Ｑ２ｃｏｓ
（３ｋｄ／ ２ｓｉｎ θ）１・・・ （７） （７） 明細書第１０頁第３行（７）ｒｂｄ／２＜πＪ
を「ｋｄ／ ２ ＜π」に訂正する。 （８） 明りＩｌ書第１０頁第５行ないし第６行のｒ３
．５００Ｈｚ Ｊをｒ３５００ＨｚＪに訂正する。 （９） 明細書第１０頁第９行のＬマイクロフ＝併２ン
Ｊを「マイフロラ神ン対」に訂正する。 （１０） 明ｍ綱第１２頁第１７行ないし第１８行の［
間隔が大きいので］をｒ間隔が大きくなると」に訂正す
−る。 （１１） 明細書１１２頁第１９行の「低Ｉ／）が］を
「低くなり］に訂正する。 （１２） 明ｗＩＡ書第１４頁第１２行の「ｎの全長は
」を「その全長は」に訂正する。 （１３） 明細書第１４頁第１６行の「奇数Ｍ」を１奇
数爾」に訂正する。 （１４） 明ｔｍＷＭ’ｊＲ１５ａｖＲ１６行ｈイＬ
１１９行の「加算器２１・・・この低音域集音部」を下
記の文章に訂正する。 記 加算器２２と２３．増幅器２５．加算器２７およびバン
ドパスフィルタ２９によって高音域集音部が構成される
。さらに、この高音域集音部（１５） 明細書第１６頁
第２行ないし第４行の［加算器２３・・・構成される。 」を下記の文章に訂正する。 記 加算器２１と増幅器２４と加算器２６とバンドパスフィ
ルタ２８によって低音域集音部が構成される。 （１６） 明細書第１７頁第１２行の「１９は」をｒ１
９．２８．２９は」に訂正する。 （１７） 図面の第２図を別紙のとおり。
Claims (3)
- （１） 発音者が発音した音声を集音するための音声認
識用集音装置であって、 直轢上に所定の間隔を有して配列される少なくとも４個
以上偶数個の音ｖ！ＩＮ気変換器、前記配列された音響
電気変換器の中央を通りかつ前記直線に交差する軸を対
称軸として対称位置にある６対ごとの音！電気変Ｍ！！
器の出力信号を加算する少なくとも２個の第１の加算手
段、前記６第１の加算手段の出力信号をそれぞれ所定の
比率で重みづけづる少なくとも２個の重み付１ノ回路手
段、Ｊ３よび 前記６重み付ｉノ回路手段の出力信号を加算する第２の
加算手段を備え、 前記対称軸方向に鋭い指向性を有するようにしたことを
特徴とする、音声認識用集音装置。 - （２） 前記音響電気変換器は、少なくとも１０以上４
＋６Ｎｌｌｌｉｌ（Ｎ＝１．２．・・・）設けられ、前
記各音ｗＩＩ電気変換器のうち偶数個おきの音響電気変
換器によって変換器列が構成され、前記変換器列によっ
て指向性が得られる異なる周波数帯域の少なくとも２ｔ
ｌ類の集音部を構成するようにした、特許請求の範囲第
１項記載の音声認識用集音装置。 - （３） 前記複数の音響電気変換器は、前記対称位置に
ある変換器対のうちいずれかの変換器対の３倍の間隔を
有する変換器対を付加した変換器配置を含み、それによ
って指向性が得られる異なる周波数帯域の少なくとも２
ｆ！類の集音部を構成するようにした、特許請求のｆＩ
ｒ１Ｂ第１項記載の音声認識用集音装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18185182A JPS5969800A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 音声認識用集音装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18185182A JPS5969800A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 音声認識用集音装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969800A true JPS5969800A (ja) | 1984-04-20 |
| JPH0527320B2 JPH0527320B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=16107928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18185182A Granted JPS5969800A (ja) | 1982-10-14 | 1982-10-14 | 音声認識用集音装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969800A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007052645A1 (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-10 | Yamaha Corporation | 収音装置 |
| JP2007318439A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Yamaha Corp | 音声会議装置 |
| US8238584B2 (en) | 2005-11-02 | 2012-08-07 | Yamaha Corporation | Voice signal transmitting/receiving apparatus |
| JP2013093807A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Toa Corp | マイクロホン装置 |
| US8565464B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-10-22 | Yamaha Corporation | Audio conference apparatus |
| WO2014199446A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Toa株式会社 | マイクロホン装置 |
-
1982
- 1982-10-14 JP JP18185182A patent/JPS5969800A/ja active Granted
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8565464B2 (en) | 2005-10-27 | 2013-10-22 | Yamaha Corporation | Audio conference apparatus |
| US8855286B2 (en) | 2005-10-27 | 2014-10-07 | Yamaha Corporation | Audio conference device |
| WO2007052645A1 (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-10 | Yamaha Corporation | 収音装置 |
| JP2007129485A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Yamaha Corp | 収音装置 |
| US8238584B2 (en) | 2005-11-02 | 2012-08-07 | Yamaha Corporation | Voice signal transmitting/receiving apparatus |
| JP2007318439A (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Yamaha Corp | 音声会議装置 |
| WO2007138878A1 (ja) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Yamaha Corporation | 音声会議装置 |
| JP2013093807A (ja) * | 2011-10-27 | 2013-05-16 | Toa Corp | マイクロホン装置 |
| WO2014199446A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-18 | Toa株式会社 | マイクロホン装置 |
| JPWO2014199446A1 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-02-23 | Toa株式会社 | マイクロホン装置 |
| US9826307B2 (en) | 2013-06-11 | 2017-11-21 | Toa Corporation | Microphone array including at least three microphone units |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527320B2 (ja) | 1993-04-20 |
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