KR101233260B1

KR101233260B1 - 마이크로폰 유닛 및 수음 장치

Info

Publication number: KR101233260B1
Application number: KR1020117021366A
Authority: KR
Inventors: 도모야 다카타니
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2013-02-14
Also published as: JPWO2012046279A1; US8755537B2; CN103119962B; JP5120504B2; WO2012046279A1; US20120087513A1; CN103119962A; KR20120053983A

Abstract

양호한 정밀도로 목적음을 취득할 수 있는 마이크로폰 유닛을 제공한다. 본 발명의 실시형태에 관련된 마이크로폰 유닛(100)은, 복수의 마이크로폰(110A∼110F)과, 복수의 마이크로폰이 탑재되는 마이크 기판(120)과, 복수의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 소정의 마이크로폰(110B, 110D, 110F)의 중심점을 연결하여 형성되는 형상의 대략 중심 위치에 배치되는 진동 관측 장치(130)를 구비한다.

Description

마이크로폰 유닛 및 수음 장치{MICROPHONE UNIT AND SOUND COLLECTING DEVICE}

본 발명은, 마이크로폰 유닛 및 수음 장치에 관한 것이다.

복수의 마이크로폰을 사용한 수음 장치는, 최근, 로봇 및 자동차 등의 이동체에 채용되고 있다. 수음 장치를 이동체에 채용함으로써, 당해 이동체에 대한 사용자의 지시를 핸즈프리로 행할 수 있다.

이때, 수음 장치는, 복수의 마이크로폰에 의한 관측 신호에 대한 신호 처리(어레이 처리)를 행하여 목적음을 취득한다. 예를 들어, 신호 처리로는, 독립 성분 분석, 주성분 분석 등을 이용한 음원 분리 처리나, 정적 또는 동적인 빔포밍이 채용된다.

그러나, 이동체가 가지는 모터나 엔진 등의 동력원으로부터의 진동이나, 외계(노면, 장해물 등)와의 간섭에 수반되는 진동이 마이크로폰에 도달한다. 이 때문에, 마이크로폰에 의한 관측 신호에 대해 진동음이 잡음으로서 혼입되게 되어, 목적음을 양호하게 취득하기 어려운 과제가 있었다.

그래서, 특허문헌 1 내지 3에는, 진동 관측 장치에 의해 진동을 관측하고, 관측 결과를 이용한 신호 처리에 의해 진동 신호를 생성하고, 목적음용의 마이크로폰에 의한 관측 신호로부터 진동 신호를 감산함으로써 진동음을 억압하는 기술이 개시되어 있다.

덧붙여 말하면, 특허문헌 4에는, 복수의 마이크로폰을 정삼각형상으로 배치하는 기술이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 제2002-344787호 일본 공개특허공보 제2008-42754호 일본 공개특허공보 제2008-85613호 일본 공개특허공보 제2010-130114호

특허문헌 1 내지 3의 기술은, 논리적으로는 진동음을 억압하는 것이 가능하다. 그러나, 진동 관측 장치의 배치 위치가 마이크로폰으로부터 멀거나, 복수의 마이크로폰에 대한 거리가 각각 크게 다르면, 진동음을 억압하는 정밀도가 낮아진다. 그 때문에, 특허문헌 1 내지 3의 기술에서는, 양호한 정밀도로 목적음을 취득할 수 없을 가능성이 있다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 양호한 정밀도로 목적음을 취득할 수 있는 마이크로폰 유닛 및 수음 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관련된 마이크로폰 유닛은, 복수의 마이크로폰과, 상기 복수의 마이크로폰이 탑재되는 마이크 기판과, 상기 복수의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 소정의 마이크로폰의 중심점을 연결하여 형성되는 형상의 대략 중심(重心) 위치에 배치되는 진동 관측 장치를 구비한다.

상기 진동 관측 장치는, 상기 마이크 기판에 탑재되는 것이 바람직하다.

상기 복수의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 소정의 마이크로폰의 중심점을 연결한 형상은, 정다각형인 것이 바람직하다.

상기 정다각형은, 정삼각형인 것이 바람직하다.

상기 정삼각형의 정점을 형성하는 소정의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 마이크로폰의 중간 위치에는, 마이크로폰이 더 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 관련된 수음 장치는, 상기 서술한 마이크로폰 유닛과, 상기 마이크로폰 유닛의 상기 복수의 마이크로폰으로부터의 관측 신호에 대해 처리를 행하는 처리부를 구비한다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 양호한 정밀도로 목적음을 취득할 수 있는 마이크로폰 유닛 및 수음 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관련된 마이크로폰 유닛을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관련된 마이크로폰 유닛에 있어서의, 소정의 마이크로폰의 중심점을 연결하여 형성되는 정삼각형의 중심 위치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관련된 마이크로폰 유닛에 있어서의, 다른 소정의 마이크로폰의 중심점을 연결하여 형성되는 정삼각형의 중심 위치를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관련된 마이크로폰 유닛에 있어서의, 진동 관측 장치가 배치되는 위치 특성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관련된 수음 장치의 제어계를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 관련된 수음 장치에 있어서의, 노이즈 제거부의 처리 플로우를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 관련된 마이크로폰 유닛에 있어서의, 진동 관측 장치가 배치되는 위치 특성을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 관련된 수음 장치에 있어서의, 노이즈 제거부의 다른 처리 플로우를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명이 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명을 명확하게 하기 위해, 이하의 기재 및 도면은, 적절히 간략화되어 있다.

본 실시형태의 마이크로폰 유닛(100)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 6개의 마이크로폰 110A∼110F, 마이크 기판(120), 진동 관측 장치(130) 등을 구비한다. 마이크로폰 110A∼110F는, 일반적인 마이크로폰과 마찬가지로, 진동막에 사람의 음성이나 환경음을 받아, 그것에 의한 진동막의 흔들림을 출력 전압으로 변환하여, 예를 들어 증폭부 등에 출력한다.

마이크로폰 110A∼110F는, 마이크 기판(120)에 탑재되어 있다. 마이크로폰 110A∼110F는, 상방(上方)을 향하고 있다. 마이크로폰 110A∼110F는, 그 중심이 정삼각형의 3변 상에 배치되어 있다.

여기서, 마이크로폰 110A∼110F의 배치를 상세하게 설명한다. 정삼각형의 각 변은, 가상 직선 L1, 가상 직선 L2, 가상 직선 L3 상에 배치되어 있다. 즉, 가상 직선 L1∼L3이 정삼각형을 구성한다. 가상 직선 L1∼L3은, 마이크 기판(120)의 상면 내에 있다. 마이크로폰 110A∼110C의 중심점은, 가상 직선 L1 상에 배치되어 있다. 마이크로폰 110A∼110C는, 등간격으로 배치되어 있다. 마이크로폰 110A와 마이크로폰 110C의 중간 위치에, 마이크로폰 110B가 배치되어 있다.

따라서, 마이크로폰 110A의 중심점 및 마이크로폰 110C의 중심점은, 각각 정삼각형의 정점에 배치되어 있다. 이와 같이, 마이크로폰 110A∼110C는, 가상 직선 L1 상에 일렬로 배열되어 있다. 가상 직선 L1 상의 마이크로폰 110A∼110C는, (I)의 방향으로 지향성을 가지는 CH(채널)1, 및 (II)의 방향으로 지향성을 가지는 CH2를 구성한다.

가상 직선 L2는, 가상 직선 L1로부터 60°기울어져 있다. 가상 직선 L1과 가상 직선 L2는, 마이크로폰 110A의 중심점에서 교차한다. 가상 직선 L2 상에는, 마이크로폰 110A, 110D, 110E가 배치되어 있다.

즉, 마이크로폰 110A, 110D, 110E의 중심점은, 가상 직선 L2 상에 배치되어 있다. 마이크로폰 110A, 110D, 110E는, 등간격으로 배치되어 있다. 마이크로폰 110A와 마이크로폰 110E의 중간 위치에, 마이크로폰 110D가 배치되어 있다.

따라서, 마이크로폰 110E의 중심점은, 정삼각형의 정점에 배치되어 있다. 이와 같이, 마이크로폰 110A, 110D, 110E는, 가상 직선 L2 상에 일렬로 배열되어 있다. 가상 직선 L2 상의 마이크로폰 110A, 110D, 110E는, (III)의 방향으로 지향성을 가지는 CH3, 및 (IV)의 방향으로 지향성을 가지는 CH4를 구성한다.

가상 직선 L3은, 가상 직선 L1, 및 가상 직선 L2로부터 60°기울어져 있다. 가상 직선 L1과 가상 직선 L3은, 마이크로폰 110C의 중심점에서 교차한다. 가상 직선 L2와 가상 직선 L3은, 마이크로폰 110E의 중심점에서 교차한다. 가상 직선 L3 상에는, 마이크로폰 110C, 110F, 110E가 배치되어 있다.

즉, 마이크로폰 110C, 110F, 110E의 중심점은, 가상 직선 L3 상에 배치되어 있다. 마이크로폰 110C, 110F, 110E는, 등간격으로 배치되어 있다. 마이크로폰 110C와 마이크로폰 110E의 중간 위치에, 마이크로폰 110F가 배치되어 있다.

따라서, 마이크로폰 110C의 중심점 및 마이크로폰 110E의 중심점은, 정삼각형의 정점에 배치되어 있다. 이와 같이, 마이크로폰 110C, 110F, 110E는, 가상 직선 L3 상에 일렬로 배열되어 있다. 가상 직선 L3 상의 마이크로폰 110C, 110F, 110E는, (V)의 방향으로 지향성을 가지는 CH5, 및 (VI)의 방향으로 지향성을 가지는 CH6을 구성한다.

마이크 기판(120)은, 배선 기판이다. 마이크 기판(120)에는, 마이크로폰 110A∼110F 및 진동 관측 장치(130)가 탑재된다. 마이크 기판(120)은, 예를 들어 증폭부에 전기적으로 접속되어 있고, 마이크로폰 110A∼110F 및 진동 관측 장치(130)의 관측 신호를 증폭부에 출력한다.

진동 관측 장치(130)는, 가속도 센서 등의 진동 센서를 구비한다. 진동 관측 장치(130)는, 마이크 기판(120)에 탑재되어 있다. 진동 관측 장치(130)는, 마이크로폰 110A∼110F의 중심점을 연결하는 정삼각형의 대략 중심 위치에 배치되어 있다.

여기서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 6개의 마이크로폰 110A∼110F 중, 소정의 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 중심점을 연결하면, 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 중심점을 정점으로 하는 정삼각형이 형성된다. 당해 삼각형의 중심 위치를 C1로 한다.

한편, 도 3에 나타내는 바와 같이, 6개의 마이크로폰 110A∼110F 중, 인접하는 소정의 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 중심점을 연결하면, 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 중심점을 정점으로 하는 정삼각형이 형성된다. 당해 삼각형의 중심 위치를 C2로 한다.

이때, 중심 위치 C1과 C2는 일치한다. 이와 같이 본 실시형태에서는, 일치된 중심 위치(C1, C2) 상에 진동 관측 장치(130)가 배치되어 있다. 그 결과, 도 4에 나타내는 바와 같이, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 중심점 각각의 거리가 동일하고 또한 최단이 되는 위치에, 진동 관측 장치(130)를 배치할 수 있다. 게다가, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 중심점 각각의 거리가 동일하고 또한 최단이 되는 위치에, 진동 관측 장치(130)를 배치할 수 있다.

즉, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110A의 중심점의 거리와, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110C의 중심점의 거리와, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110E의 중심점의 거리가 동일하고 또한 최단이 된다. 또한, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110B의 중심점의 거리와, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110D의 중심점의 거리와, 진동 관측 장치(130)의 중심점과 마이크로폰 110F의 중심점의 거리가 동일하고 또한 최단이 된다.

이와 같은 구성의 마이크로폰 유닛(100)은, 예를 들어 로봇의 헤드부 등에 수음 장치의 구성 요소로서 탑재된다. 수음 장치(1)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 마이크로폰 유닛(100), 처리부(1000)를 구비한다.

처리부(1000)는, 증폭부(1100), 합성파 생성부(1200), A/D 변환부(1300), 노이즈 제거부(1400), D/A 변환부(1500)를 구비한다. 증폭부(1100)는, 앰프를 구비한다. 증폭부(1100)에는, 마이크로폰 110A∼110F로부터의 출력 전압(관측 신호)을 나타내는 관측파가 입력된다. 증폭부(1100)는, 마이크로폰 110A∼110F의 관측파를 증폭한다. 증폭부(1100)는, 또한 증폭된 관측파(단, 이하의 설명을 간결하게 하기 위해, 증폭된 관측파도, 간단히 관측파라고 하는 경우가 있다)를 각각 합성파 생성부(1200)에 출력한다. 또한, 증폭부(1100)는, 필터 등을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 증폭부(1100)는, 당해 증폭된 관측파로부터 소정의 주파수대를 제거하여 합성파 생성부(1200)에 출력한다.

합성파 생성부(1200)는, CH1∼6의 합성파를 생성한다. 즉, 합성파 생성부(1200)에는, 증폭부(1100)로부터 각각의 마이크로폰의 관측파가 입력된다. 합성파 생성부(1200)는, 미리 설정된 CH마다, 각각의 CH를 구성하는 마이크로폰의 합성파를 생성한다.

여기서 본 실시형태에서는, CH1, 2의 기준 마이크로폰을 마이크로폰 110B로 한다. CH3, 4의 기준 마이크로폰을 마이크로폰 110D로 한다. CH5, 6의 기준 마이크로폰을 마이크로폰 110F로 한다.

합성파 생성부(1200)는, CH1의 합성파를 생성하기 위해, 마이크로폰 110A의 관측파를, 마이크로폰 110A의 중심점과 마이크로폰 110B의 중심점의 거리(D)를 음속으로 나눈 값(도달 시간차)만큼 지연시킨다. 한편, 마이크로폰 110C로부터의 관측파를, 마이크로폰 110C의 중심점과 마이크로폰 110B의 중심점의 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 앞당긴다. 이때, 예를 들어 (I)의 방향으로부터의 소리는, 마이크로폰 110A, 110B, 110C의 순으로 관측된다. 이에 대해, 마이크로폰 110A, 110C의 관측파는, 마이크로폰 110B의 관측파에 대해 도달 시간이 대략 일치하도록 처리시키게 된다. 이와 같이 처리된 마이크로폰 110A, 110C의 관측파, 및 마이크로폰 110B의 관측파를, 합성파 생성부(1200)는 가산하여, CH1의 합성파를 생성한다. 합성파 생성부(1200)는, CH1을 구성하는 마이크로폰의 수(즉, 3)로 당해 CH1의 합성파를 나누고, 나눈 관측파를 A/D 변환부(1300)에 출력한다.

또한, 합성파 생성부(1200)는, CH2의 합성파를 생성하기 위해, 마이크로폰 110C의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 지연시킨다. 한편, 합성파 생성부(1200)는, 마이크로폰 110A의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 앞당긴다. 이때, 예를 들어 (I)의 방향으로부터의 소리는, 마이크로폰 110A, 110B, 110C의 순으로 관측된다. 이에 대해, 마이크로폰 110C, 110A의 관측파는, 마이크로폰 110B의 관측파에 대해 도달 시간이 보다 떨어지도록 처리되게 된다. 그 때문에, 처리된 마이크로폰 110C, 110A의 관측파, 및 마이크로폰 110B의 관측파를 가산하여도 거의 소리의 강도가 강해지는 일이 없다. 이와 같이 처리된 마이크로폰 110C, 110A의 관측파 및 마이크로폰 110B의 관측파를, 합성파 생성부(1200)는 가산하여, CH2의 합성파를 생성한다. 합성파 생성부(1200)는, CH2를 구성하는 마이크로폰의 수(즉, 3)로 당해 CH2의 합성파를 나누고, 나눈 관측파를 A/D 변환부(1300)에 출력한다.

또한, 합성파 생성부(1200)는, CH3의 합성파를 생성하기 위해, 마이크로폰 110A의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 지연시킨다. 한편, 합성파 생성부(1200)는, 마이크로폰 110E의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 앞당긴다. 이때, 예를 들어 (I)의 방향으로부터의 소리는, 마이크로폰 110A, 110D, 110E의 순으로 관측된다. 이에 대해, 마이크로폰 110A, 110E의 관측파는, 마이크로폰 110D의 관측파에 대해 도달 시간이 가까워지도록 처리되게 된다. 그러나, (I)의 방향으로부터 소리가 마이크로폰 110A나 110C에 도달하는 시간과, 마이크로폰 110B에 도달하는 시간의 차이에 비하여, (I)의 방향으로부터 소리가 마이크로폰 110A나 110E에 도달하는 시간과, 마이크로폰 110D에 도달하는 시간의 차이는 다르다. 그 때문에, 처리된 마이크로폰 110A, 110E의 관측파 및 마이크로폰 110D의 관측파를 가산하여도, CH1의 처리와 같이 각 관측파가 일치하는 경우는 없기 때문에, 소리의 강도의 강해짐은 적다. 이와 같이 처리된 마이크로폰 110A, 110E의 관측파, 및 마이크로폰 110D의 관측파를, 합성파 생성부(1200)는 가산하여, CH3의 합성파를 생성한다. 합성파 생성부(1200)는, CH3을 구성하는 마이크로폰의 수(즉, 3)로 당해 CH3의 합성파를 나누고, 나눈 관측파를 A/D 변환부(1300)에 출력한다.

또한, 합성파 생성부(1200)는, CH4의 합성파를 생성하기 위해, 마이크로폰 110E의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 지연시킨다. 한편, 합성파 생성부(1200)는, 마이크로폰 110A의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 앞당긴다. 이때, 예를 들어 (I)의 방향으로부터의 소리는, 마이크로폰 110A, 110D, 110E의 순으로 관측된다. 이에 대해, 마이크로폰 110E, 110A의 관측파는, 마이크로폰 110D에 대해 도달 시간이 보다 떨어지도록 처리되게 된다. 그 때문에, 처리된 마이크로폰 110E, 110A의 관측파, 및 마이크로폰 110D의 관측파를 가산하여도, CH1의 처리와 같이 각 관측파가 일치하는 경우는 없기 때문에, 소리의 강도의 강해짐은 적다. 이와 같이 처리된 마이크로폰 110E, 110A의 관측파, 및 마이크로폰 110D의 관측파를, 합성파 생성부(1200)는 가산하여, CH4의 합성파를 생성한다. 합성파 생성부(1200)는, CH4를 구성하는 마이크로폰의 수(즉, 3)로 당해 CH4의 합성파를 나누고, 나눈 관측파를 A/D 변환부(1300)에 출력한다.

또한, 합성파 생성부(1200)는, CH5의 합성파를 생성하기 위해, 마이크로폰 110E의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 지연시킨다. 한편, 합성파 생성부(1200)는, 마이크로폰 110C의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 앞당긴다. 이때, 예를 들어 (I)의 방향으로부터의 소리는, 마이크로폰 110E, 110F, 110C의 순으로 관측된다. 이에 대해, 마이크로폰 110E, 110C의 관측파는, 마이크로폰 110F의 관측파에 대해 도달 시간이 가까워지도록 처리되게 된다. 그러나, (I)의 방향으로부터 소리가 마이크로폰 110A나 110C에 도달하는 시간과, 마이크로폰 110B에 도달하는 시간의 차이에 비하여, (I)의 방향으로부터 소리가 마이크로폰 110E나 110C에 도달하는 시간과, 마이크로폰 110F에 도달하는 시간의 차이는 다르다. 그 때문에, 처리된 마이크로폰 110E, 110C의 관측파, 및 마이크로폰 110F의 관측파를 가산하여도, CH1의 처리와 같이 각 관측파가 일치하는 경우는 없기 때문에, 소리의 강도의 강해짐은 적다. 이와 같이 처리된 마이크로폰 110E, 110C의 관측파, 및 마이크로폰 110F의 관측파를, 합성파 생성부(1200)는 가산하여, CH5의 합성파를 생성한다. 합성파 생성부(1200)는, CH5를 구성하는 마이크로폰의 수(즉, 3)로 당해 CH5의 합성파를 나누고, 나눈 관측파를 A/D 변환부(1300)에 출력한다.

또한, 합성파 생성부(1200)는, CH6의 합성파를 생성하기 위해, 마이크로폰 110C의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 지연시킨다. 한편, 합성파 생성부(1200)는, 마이크로폰 110E의 관측파를, 거리(D)를 음속으로 나눈 값만큼 앞당긴다. 이때, 예를 들어 (I)의 방향으로부터의 소리는, 마이크로폰 110E, 110F, 110C의 순으로 관측된다. 이에 대해, 마이크로폰 110C, 110E의 관측파는, 마이크로폰 110F의 관측파에 대해 도달 시간이 보다 떨어지도록 처리되게 된다. 그 때문에, 처리된 마이크로폰 110C, 110E의 관측파, 및 마이크로폰 110F의 관측파를 가산하여도, CH1의 처리와 같이 각 관측파가 일치하는 경우는 없기 때문에, 소리의 강도의 강해짐은 적다. 이와 같이 처리된 마이크로폰 110C, 110E의 관측파, 및 마이크로폰 110F의 관측파를, 합성파 생성부(1200)는 가산하여, CH6의 합성파를 생성한다. 합성파 생성부(1200)는, CH6을 구성하는 마이크로폰의 수(즉, 3)로 당해 CH6의 합성파를 나누고, 나눈 관측파를 A/D 변환부(1300)에 출력한다.

이와 같이 CH1∼6마다 합성파를 생성함으로써, CH1∼6은 각각 지향성을 가지게 된다. 예를 들어, (I)의 방향을 0°, (II)의 방향을 180°, (III)의 방향을 300°, (IV)의 방향을 120°, (V)의 방향을 60°, (VI)의 방향을 240°로 하면, CH1은 대략 300°∼60°의 지향성을 가진다. CH2는 대략 120°∼240°의 지향성을 가진다. CH3은 대략 240°∼0°의 지향성을 가진다. CH4는 대략 60°∼180°의 지향성을 가진다. CH5는 대략 0°∼120°의 지향성을 가진다. CH6은 대략 180°∼300°의 지향성을 가진다.

A/D 변환부(1300)는, 합성파 생성부(1200)로부터 CH1∼6의 합성파가 각각 입력된다. A/D 변환부(1300)는, CH1∼6의 합성파를 각각 A/D(아날로그/디지털) 변환한다. 또한, A/D 변환부(1300)는, 진동 관측 장치(130)로부터 관측파가 입력된다. A/D 변환부(1300)는, 진동 관측 장치(130)의 관측파를 A/D 변환한다. A/D 변환부(1300)는, A/D 변환한 CH1∼6의 합성파 및 진동 관측 장치(130)의 관측파를 노이즈 제거부(1400)에 출력한다.

노이즈 제거부(1400)는, CH1∼6의 합성파로부터 노이즈 성분(잡음 성분)을 제거한다. 여기서 도 6은, 노이즈 제거부(1400)의 처리 플로우를 나타내고 있다. 노이즈 제거부(1400)에는, A/D 변환부(1300)로부터 A/D 변환된 CH1∼6의 합성파 및 진동 관측 장치(130)의 관측파가 입력된다. 노이즈 제거부(1400)는, CH1∼6의 합성파로부터 진동 관측 장치(130)의 관측파를 양호하게 제거할 수 있도록, CH1∼6마다 필터 1∼6을 도출한다.

구체적으로 말하면, 노이즈 제거부(1400)는, 진동원에 진동이 발생하였을 때에, 기준 마이크로폰인 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 관측파가, 진동 관측 장치(130)의 관측파에 대해, 어느 정도의 도달 시간차를 가지고, 또한 어느 정도의 계수로 감쇠 또는 증폭하는지를 학습하는 기능을 가지고 있다.

노이즈 제거부(1400)는, 당해 기능에 의해 학습된 결과를 이용하여, 진동 관측 장치(130)의 관측파로부터, 진동원의 진동에 의해 마이크로폰 110B, 110D, 110F 각각에 발생하는 진동파를 추정하여 필터 1∼6을 생성한다. 즉, 노이즈 제거부(1400)는, 통례의 독립 성분 분석 등의 처리에 기초하여 필터 1∼6을 생성한다.

여기서, 진동원에 진동이 발생하였을 때에, 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 관측파가, 진동 관측 장치(130)의 관측파에 대해, 어느 정도의 도달 시간차를 가지고, 또한 어느 정도의 계수로 감쇠 또는 증폭하는지는, 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 중심점 각각과, 진동 관측 장치(130)의 중심점과의 거리에 의존한다. 즉, 진동원에 진동이 발생하였을 때에, 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 관측파가, 진동 관측 장치(130)의 관측파에 대해, 어느 정도의 도달 시간차를 가지고, 또한 어느 정도의 계수로 감쇠 또는 증폭하는지는, 진동원의 위치에 의존하는 경우는 없다. 그러나, 마이크로폰 110B, 110D, 110F 각각과, 진동 관측 장치(130)의 거리가 크게 멀어져 있으면, 진동원의 진동이 도달하는 시간차가 크고, 또한 감쇠 폭 또는 증폭 폭도 커져, 노이즈 제거부(1400)에 있어서의 학습 정밀도가 낮아진다. 그 결과, 노이즈 제거부(1400)가 생성하는 필터 1∼6의 정밀도가 저하된다.

그 때문에, 필터 1∼6의 정밀도를 향상시키기 위해서는, 마이크로폰 110B, 110D, 110F 각각과, 진동 관측 장치(130)의 거리가 가까운 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시형태에서는, CH1, 2의 기준 마이크로폰인 마이크로폰 110B의 중심점과, CH3, 4의 기준 마이크로폰인 마이크로폰 110D의 중심점과, CH5, 6의 기준 마이크로폰인 마이크로폰 110F의 중심점을 연결한 정삼각형의 대략 중심 위치에 진동 관측 장치(130)의 중심점을 배치하였다. 이에 의해, 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 중심점 각각과, 진동 관측 장치(130)의 중심점과의 거리를 대략 동일하게 또한 대략 최단으로 할 수 있어, 필터 1∼6의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

노이즈 제거부(1400)는, CH1, 2의 합성파로부터, 진동원의 진동에 의해 마이크로폰 110B에 발생하였다고 추정되는 진동파(필터 1, 2)를 감산 처리한다. 또한, 노이즈 제거부(1400)는, CH3, 4의 합성파로부터, 진동원의 진동에 의해 마이크로폰 110D에 발생하였다고 추정되는 진동파(필터 3, 4)를 감산 처리한다. 또한 노이즈 제거부(1400)는, CH5, 6의 합성파로부터, 진동원의 진동에 의해 마이크로폰 110F에 발생하였다고 추정되는 진동파(필터 5, 6)를 감산 처리한다. 본 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이 필터 1∼6의 정밀도를 향상시킬 수 있으므로, CH1∼6의 합성파로부터, 진동원의 진동에 의해 발생한 진동파(노이즈 성분)를 양호하게 좋은 정밀도로, 감산할 수 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 수음 장치(1)는, 양호한 정밀도로 목적음을 취득할 수 있다.

게다가, 마이크로폰 110B, 110D, 110F 각각과, 진동 관측 장치(130)의 거리가 가까우므로, 필터 1∼6의 길이(추정되는 진동파의 시간축 방향의 길이)를 짧게 할 수 있어, 노이즈 제거부(1400)의 연산량을 삭감할 수 있다. 그 때문에, 노이즈 제거부(1400)의 연산 처리의 고속화와, 간략화를 실현할 수 있다.

또한, 마이크로폰 110B, 110D, 110F 각각과, 진동 관측 장치(130)의 거리는, 대략 동일하므로, 이후에 실시되는 어레이 처리의 정밀도가 저하되기 어렵다. 즉, 예를 들어 진동 관측 장치(130)를 마이크로폰 110B의 근방에 배치하면, 진동 관측 장치(130)는 마이크로폰 110D나 110F로부터 멀어지게 된다. 그 결과, 진동 관측 장치(130)와 마이크로폰 110D나 110F와의 거리에 의존하여 생성되는 필터 3∼6의 정밀도가 저하되고, CH3∼6의 합성파로부터 양호한 정밀도로 노이즈 성분이 제거되지 않아, 이후에 실시되는 어레이 처리의 정밀도가 저하되게 되기 때문이다.

또한, 본 실시형태에서는, 마이크로폰 110B, 110D, 110F의 중심점을 연결하는 정삼각형의 중심 위치와, 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 중심점을 연결하는 정삼각형의 중심 위치가 일치한다.

바꿔 말하면, 진동 관측 장치(130)의 중심점의 배치 위치는, 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 중심점을 연결하는 정삼각형의 대략 중심 위치(C1)에 배치되어 있다. 그 때문에, 진동 관측 장치(130)와 마이크로폰 110A의 거리와, 진동 관측 장치(130)와 마이크로폰 110C의 거리와, 진동 관측 장치(130)와 마이크로폰 110E의 거리는, 대략 동일하고 또한 대략 최단이 된다.

즉, 진동 관측 장치(130)와, 마이크로폰 110A나 마이크로폰 110C와의 거리가 대략 동일하고 또한 대략 최단이 되므로, CH1, 2의 필터 1, 2를 생성하기 위한, 노이즈 제거부(1400)의 학습 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 진동 관측 장치(130)와, 마이크로폰 110A나 110E와의 거리가 대략 동일하고 또한 대략 최단이 되므로, CH3, 4의 필터 3, 4를 생성하기 위한, 노이즈 제거부(1400)의 학습 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한 진동 관측 장치(130)와, 마이크로폰 110C나 110E와의 거리가 대략 동일하고 또한 대략 최단이 되므로, CH5, 6의 필터 5, 6을 생성하기 위한, 노이즈 제거부(1400)의 학습 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이에 의해, CH1∼6의 합성파로부터 더욱 양호한 정밀도로 노이즈 성분을 제거할 수 있다.

노이즈 제거부(1400)는, 감산 처리한 CH1∼6의 합성파에 대해 어레이 처리를 실시한다. 즉, 상기 서술한 바와 같이 CH1∼6의 지향성은 중복되어 있는 영역이 있는데, 그 중복 영역을 블라인드 처리하기 위해, 노이즈 성분을 제거한 CH1∼6의 합성파에 대해, 통례의 빔포밍이나 독립 성분 분석 등의 음원 분리 처리를 실시한다. 이에 의해, 본 실시형태의 수음 장치(1)는, 360°전체 방향으로부터의 목적음을 양호한 정밀도로 취득할 수 있다. 노이즈 제거부(1400)는, 블라인드 처리된 CH1∼6의 합성파를 D/A 변환부(1500)에 출력한다.

D/A 변환부(1500)는, 노이즈 제거부(1400)로부터 블라인드 처리된 CH1∼6의 합성파가 입력된다. D/A 변환부(1500)는, 블라인드 처리된 CH1∼6의 합성파를 D/A 변환한다. 그리고, D/A 변환부(1500)는, 예를 들어 마이크로폰(도시는 생략)에 D/A 변환된 CH1∼6의 합성파를 출력한다. 또한, 노이즈 제거부(1400)로부터 CH1∼6의 합성파를 음성 인식 시스템에 출력하는 경우는, D/A 변환부(1500)는 생략해도 된다.

이상, 본 발명에 관련된 마이크로폰 유닛 및 수음 장치의 실시형태를 설명하였으나, 상기의 구성에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 않는 범위에서, 변경하는 것이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 6개의 마이크로폰 110A∼110F를 구비하는 구성으로 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7에 나타내는 바와 같이, 마이크로폰 110B, 110D, 110F를 생략한 구성이라도 대략 동일하게 실시할 수 있다. 이 경우도, 진동 관측 장치(130)는, 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 중심점을 연결하여 형성되는 정삼각형의 대략 중심 위치에 배치된다. 덧붙여 말하면, CH1, 2의 기준 마이크로폰은, 마이크로폰 110A 또는 110C로 설정된다. CH3, 4의 기준 마이크로폰은, 마이크로폰 110A 또는 110E로 설정된다. CH5, 6의 기준 마이크로폰은, 마이크로폰 110C 또는 110E로 설정된다. 이와 같은 마이크로폰 110A, 110C, 110E의 배치의 경우도, 기준 마이크로폰과 진동 관측 장치(130)의 거리가 대략 동일하고 또한 대략 최단이 되므로, 상기 서술한 실시형태의 마이크로폰 유닛 및 수음 장치와 동일한 작용 효과를 발휘한다. 요컨대, 본 실시형태에서는, 마이크로폰의 중심점을 연결하면 정삼각형이 형성되도록 당해 마이크로폰을 배치하였으나, 상기 서술한 작용 효과를 발휘하는 한에 있어서 원형 또는 다각형이 형성되도록 복수의 마이크로폰을 배치하면 된다.

상기 실시형태에서는, CH1∼6의 합성파로부터 노이즈 성분을 제거한 후에 어레이 처리를 실시하였으나, 도 8에 나타내는 바와 같이, CH1∼6의 합성파에 대해 어레이 처리를 실시한 후에 노이즈 성분을 제거해도 된다.

상기 실시형태에서는, 진동 관측 장치(130)를 마이크 기판(120)의 상면에 탑재하고 있으나, 진동 관측 장치(130)의 탑재 위치는, 마이크 기판(120)의 하면 또는 내부여도 된다.

상기 실시형태에서는, 노이즈 성분이 제거된 CH1∼6의 합성파를 마이크로폰이나 음성 인식 시스템에 출력하고 있으나, 출력처는 특별히 한정하지 않는다.

상기 실시형태에서는, 수음 장치를 로봇에 탑재하고 있으나, 수음 장치가 탑재되는 기기는 특별히 한정하지 않는다.

본 발명은, 양호한 정밀도로 목적음을 취득할 수 있는 마이크로폰 유닛 및 수음 장치로서 사용된다.

1 수음 장치
100 마이크로폰 유닛
110A∼110F 마이크로폰
120 마이크 기판
130 진동 관측 장치
1000 처리부
1100 증폭부
1200 합성파 생성부
1300 A/D 변환부
1400 노이즈 제거부
1500 D/A 변환부
C1, C2 중심 위치
L1∼L3 가상 직선

Claims

복수의 마이크로폰과,
상기 복수의 마이크로폰이 탑재되는 마이크 기판과,
상기 복수의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 소정의 마이크로폰의 중심점을 연결하여 형성되는 형상의 실질적으로 중심(重心) 위치에 배치되는 진동 관측 장치를 구비하고,
상기 복수의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 소정의 마이크로폰의 중심을 연결하여 형성되는 형상은, 원형 또는 다각형인 마이크로폰 유닛.
제1항에 있어서,
상기 진동 관측 장치는, 상기 마이크 기판에 탑재되는 마이크로폰 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 소정의 마이크로폰의 중심점을 연결한 형상은, 정다각형인 마이크로폰 유닛.
제3항에 있어서,
상기 정다각형은, 정삼각형인 마이크로폰 유닛.
제4항에 있어서,
상기 정삼각형의 정점을 형성하는 소정의 마이크로폰에 있어서의, 인접하는 마이크로폰의 중간 위치에는, 마이크로폰이 더 배치되는 마이크로폰 유닛.
제1항 또는 제2항에 기재된 마이크로폰 유닛과,
상기 마이크로폰 유닛의 상기 복수의 마이크로폰으로부터의 관측 신호에 대해 처리를 행하는 처리부를 구비하는 수음 장치.