KR20070111502A

KR20070111502A - 수음 장치

Info

Publication number: KR20070111502A
Application number: KR1020077019560A
Authority: KR
Inventors: 준이찌 와따나베
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2007-11-21
Also published as: US20070297630A1; CN101133677A; US8223977B2; EP1855505A4; WO2006092841A1; JP5003482B2; JPWO2006092841A1; EP1855505B1; KR100963363B1; CN101133677B; EP1855505A1

Abstract

음파(SW) 중 음파(SWa)는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음된다. 한편, 음파(SWb)는, 메쉬형의 하우징(110)을 통과하여, 확산 반사 부재(200)의 전면(210)에 도달한다. 전면(210)은 랜덤한 요철면이므로, 전면(210)에서 확산(난반사)한다. 따라서, 전면(210)으로부터의 반사 음파(SWc)는, 올바른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 도달하지 않고, 또한 도달한 경우라도, 음파(SWa)의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되어, 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음으로 판정된다. 따라서, 수음 장치(101)에서는, 올바른 위상차의 음파(SWa)만을 수음할 수 있어, 지향성의 향상을 도모할 수 있다.

수음 장치, 신호 처리부, 하우징, 마이크로폰, 확산 반사 부재, 음파

Description

수음 장치{SOUND RECEIVER}

본 발명은, 복수의 마이크로폰 소자(이하, 간단히「마이크로폰」이라 칭함)로 이루어지는 마이크로폰 어레이를 갖는 수음 장치에 관한 것이다.

종래부터 음성 입력 장치로서, 특정 화자 방향으로 지향 특성을 가진 마이크로폰 장치가 제안되어 있다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1을 참조). 이 마이크로폰 장치에서는, 평면 상에 복수의 마이크로폰을 배열하고, 각 마이크로폰 출력을, 각각 지연 회로를 거쳐 가산하여 출력을 얻는 지향성 마이크로폰이며, 무음 검출 기능부가, 각 마이크로폰 출력 신호간에서의, 신호간의 소정의 시간차 범위에 대한 상호 상관 함수 값과, 설정된 음원 위치에 대응하는 신호간의 시간차에 대한 상호 상관 함수와의 비를 구하고, 이 비의 값이 미리 정해진 임계 값 조건을 충족할 때, 설정된 위치에 음원이 있는 것을 검출함으로써, 유음/무음의 판정을 행한다.

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평9-238394호 공보

그러나, 상술한 마이크로폰 장치를 실내나 자동차의 차내 등, 비교적 좁은 공간에 배치하는 경우, 실내의 벽면이나 테이블 상에 배치되는 경우가 대부분이다. 이와 같이, 종래의 마이크로폰 장치를, 벽면이나 테이블 위에 설치하면, 벽면이나 테이블로부터의 반사 음파의 영향에 의해, 불명료한 음성으로 되는 것이 알려져 있고, 특히 음성 인식 시스템에서, 그 음성을 인식시킨 경우, 인식률이 저하한다고 하는 문제가 있었다.

또한, 바운더리 마이크로폰 장치는, 화자로부터의 직접 음파만을 수음하고, 벽면 등으로부터의 반사파를 수음하지 않도록 연구되어 있지만, 복수의 바운더리 마이크를 이용하여, 마이크로폰 어레이 장치로서 동작시키는 경우에는, 바운더리 마이크의 구조의 복잡함으로 인해, 바운더리 마이크로폰 특성의 개체차에 의해, 지향성 성능을 충분히 발휘할 수 없다는 문제가 있었다. 또한, 마이크로폰 어레이 장치를 차량 탑재하는 경우, 차실 공간이 좁기 때문에, 반사 음파의 영향이 현저하여, 충분한 지향성 성능을 발휘할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기를 감안하여 이루어진 것이며, 간단한 구성에 의해 지향성의 향상을 도모할 수 있는 수음 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 수음 장치는, 도래해 오는 음파를 수음하는 마이크로폰과, 상기 마이크로폰을 지지함과 함께, 공극이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징의 공극을 통과하는 음파를 확산 반사시키는 확산 반사 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발명에서, 상기 확산 반사 부재에 있어서의 상기 공극을 통과하는 음파의 입사면이, 랜덤한 요철 형상으로 구성되어 있는 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 발명에서, 상기 확산 반사 부재는, 해당 부재의 내부에, 상기 공극을 통과하는 음파를 확산 반사시키는 복수의 확산 반사 물질을 랜덤하게 포함한 구성인 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 발명에서, 상기 복수의 확산 반사 물질은, 경도가 서로 다른 물질인 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 발명에서, 상기 복수의 확산 반사 물질은, 서로 용해하지 않는 물질인 것으로 하여도 된다.

또한, 상기 발명에서, 상기 확산 반사 부재는, 해당 부재의 내부에, 상기 공극을 통과하는 음파의 전파 속도를 공기보다도 느리게 하는 겔 형상 물질을 포함한 구성인 것으로 하여도 된다.

<발명의 효과>

본 발명에 관한 수음 장치는, 간단한 구성에 의해 지향성의 향상을 도모할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치를 도시하는 블록도이다.

도 2는, 실시예 1에 관한 수음 장치의 외관을 도시하는 사시도이다.

도 3은, 도 2에 도시한 수음 장치의 단면도이다.

도 4는, 실시예 2에 따른 수음 장치의 외관을 도시하는 사시도이다.

도 5는, 실시예 2에 따른 확산 반사 부재의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

도 6은, 도 4에 도시한 수음 장치의 단면도이다.

도 7은, 본 발명의 실시 형태에 관한 수음 장치의 적용예(디지털 비디오　카메라)를 도시하는 설명도이다.

도 8은, 본 발명의 실시 형태에 관한 수음 장치의 적용예(손목 시계)를 도시하는 설명도이다.

도 9는, 본 발명의 실시 형태에 관한 수음 장치의 적용예(휴대 전화기)를 도시하는 설명도이다.

<부호의 설명>

100 : 음성 처리 장치

101 : 수음 장치

102 : 신호 처리부

103 : 스피커

110 : 하우징

111, 112 : 마이크로폰

120(200, 400) : 확산 반사 부재

SW, SWa, SWb : 음파

SWc : 반사 음파

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 수음 장치의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한，이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 수음 장치를 포함하는 음성 처리 장치를 도시하는 블록도이다. 도 1에서, 음성 처리 장치(100)는, 수음 장치(101)와, 신호 처리부(102)와, 스피커(103)를 구비하고 있다.

수음 장치(101)는, 하우징(110)과, 복수(도 2에서는 간략화하기 위해 2개)의 마이크로폰(111, 112)으로 이루어지는 마이크로폰 어레이(113)와, 확산 반사 부재(120)로 구성되어 있다. 마이크로폰 어레이(113)는, 소정 간격(d)으로 배치되어 있다. 마이크로폰 어레이(113)는, 외부로부터 도래해 오는 음파(SW)를 소정의 위상차로 수음한다. 즉, 거리(a(a=dㆍsinθ))만큼 어긋난 시간차(τ(τ=a/c, c는 음속))를 갖는 것으로 된다.

신호 처리부(102)는, 마이크로폰 어레이(113)로부터의 출력 신호에 기초하여, 목적 음원으로부터의 음성을 추정한다. 구체적으로는, 예를 들면 신호 처리부(102)는 기본 구성으로 하여, 동상화 회로(121)와, 가산 회로(122)와, 음원 판정 회로(123)와, 승산 회로(124)를 구비하고 있다. 동상화 회로(121)는, 마이크로폰(112)으로부터의 출력 신호를 마이크로폰(111)으로부터의 출력 신호와 동상화한다. 가산 회로(122)는, 마이크로폰(111)으로부터의 출력 신호와 동상화 회로(121)로부터의 출력 신호를 가산한다.

음원 판정 회로(123)는, 마이크로폰 어레이(113)로부터의 출력 신호에 기초하여 음원을 판정하고, 1 비트의 판정 결과를 출력(「1」의 경우에는 목적 음원,「0」의 경우에는 잡음원)한다. 승산 회로(124)는, 가산 회로(122)로부터의 출력 신 호와 음원 판정 회로(123)로부터의 판정 결과를 승산한다. 또한, 스피커(103)는, 신호 처리부(102)에 의해 추정된 음성 신호, 즉 승산 회로(124)로부터의 출력 신호에 따른 음성을 출력한다.

<실시예 1>

다음에, 실시예 1에 따른 수음 장치(101)에 대해 설명한다. 도 2는, 실시예 1에 따른 수음 장치(101)의 외관을 도시하는 사시도이다. 실시예 1에서는, 상술한 확산 반사 부재(120)로서, 판 형상의 수지 시트에 의해 형성되어 있는 확산 반사 부재(200)를 이용하고 있다. 도 2에서，수음 장치(101)의 하우징(110)은 예를 들면 직방체 형상으로 되어 있고, 공극이 형성되어 있다. 하우징(110)은, 각 면을 메쉬형으로 함으로써, 공극을 다수 형성하고 있어, 음파의 영향이 없는 구조로 되어 있다.

즉, 하우징(110)을 메쉬 형상으로 형성함으로써, 하우징(110)의 내주벽에서 음파가 반사되지 않고, 하우징(110)을 통과(투과)하기 때문에, 하우징(110)의 반사 음파가 마이크로폰 어레이(113)에 수음되지 않는다. 또한, 메쉬에 한하지 않고 격자 형상이어도 된다. 또한, 하우징(110)의 전면(201)에는, 마이크로폰 어레이(113)가 지지되어 있다.

또한, 하우징(110)의 배면(202) 측에는, 확산 반사 부재(200)가 배치되어 있다. 확산 반사 부재(200)는, 판 형상으로 형성된 수지 시트이다. 또한, 확산 반사 부재(200)의 전면(210)은, 랜덤한 요철 형상으로 하고 있다. 이 전면(210)은, 하우징(110)의 배면(202)과 소정 간격을 두고 대면하고 있다. 또한, 전면(210)과 배면(202)은 접촉하고 있어도 된다. 확산 반사 부재(200)는, 실리콘 고무, 아크릴, PVA 겔 등의 재료에 의해 구성되어 있다.

도 3은, 도 2에 도시한 수음 장치(101)의 단면도이다. 도 3의 단면도는, 도 2에 도시한 수음 장치(101)를 위에서 본 단면도이다. 도 3에서, 음파(SW) 중 음파(SWa)는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음된다. 한편, 음파(SWb)는, 메쉬형의 하우징(110)을 통과하여, 확산 반사 부재(200)의 전면(210)에 도달한다. 전면(210)은 랜덤한 요철면이므로, 전면(210)에서, 위상차를 흩뜨리어 확산(난반사)한다.

따라서, 전면(210)으로부터의 반사 음파(SWc)는, 올바른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 도달하지 않고, 또한 도달한 경우라도, 음파(SWa)의 위상차와는 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되어, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음이라 판정된다. 따라서，이 실시예 1에 관한 수음 장치(101)에 따르면, 올바른 위상차의 음파(SWa)만을 수음할 수 있어, 지향성의 향상을 도모할 수 있다.

<실시예 2>

다음에, 실시예 2에 따른 수음 장치에 대해 설명한다. 도 4는, 실시예 2에 따른 수음 장치의 외관을 도시하는 사시도이다. 또한, 마이크로폰 어레이(113) 및 하우징(110)에 대해서는 실시예 1과 동일한 구성이므로 그 설명은 생략한다. 도 4에서, 확산 반사 부재(400)는, 실시예 2의 확산 반사 부재(200)와 마찬가지로, 하우징(110)의 배면(202) 측에 배치되어 있다. 확산 반사 부재(400)는, 판 형상으로 형성된 수지 시트이다. 또한, 확산 반사 부재(400)는, 실리콘 고무, 아크릴, PVA 겔 등의 재료에 의해 구성되어 있다. PVA 겔은, 음파의 전파 속도를 공기보다도 느리게 하는 겔 형상 물질이다. 또한, 확산 반사 부재(400)의 전면(410)은, 평탄면으로 이루어져 있다.

다음에, 실시예 2에 따른 확산 반사 부재(400)의 제조 방법에 대해 일례를 설명한다. 도 5는, 실시예 2에 따른 확산 반사 부재(400)의 제조 방법을 도시하는 공정도이다. 도 5의 (a)에서, 우선 용기(500)의 저면에 PVA 겔(501)을 소량 넣어서 굳히고, 굳어진 PVA 겔(501)의 표면(511)에, 구 형상의 확산 반사 물질을 놓아둔다. 이 확산 반사 물질은, 서로 용해하지 않는 물질인 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들면 실리콘 고무, 아크릴, 납 등의 물질이 확산 반사 물질에 적합하다.

다음에, (b)에서，(a)에서 굳어진 PVA 겔(501)의 표면(511)에, PVA 겔(501)을 더 넣어서 굳힌다. 또한，PVA 겔(501)을 넣을 때에는 공기도 들어간다. 이 공기도 확산 반사 물질로서 기능한다. 공기의 혼입을 우려하지 않고 제조할 수 있다. 그리고, 굳어진 PVA 겔(501)의 표면(512)에, 구 형상의 확산 반사 물질(실리콘 고무, 아크릴, 납)을 놓아둔다.

또한，(c)에서，(b)에서 굳어진 PVA 겔(501)의 표면(512)에, PVA 겔(501)을 더 넣어서 굳힌다. 또한，PVA 겔(501)을 넣을 때에는 공기도 들어간다. 그리고, 굳어진 PVA 겔(501)의 표면(513)에, 구 형상의 확산 반사 물질(실리콘 고무, 아크릴, 납)을 더 놓아둔다.

마지막으로, (d)에서，(c)에서 굳어진 PVA 겔(501)의 표면(513)에, 구 형상 물질을 매설하도록 PVA 겔(501)을 더 넣어서 굳힌다. 이에 의해, 확산 반사시키는 복수의 확산 반사 물질을 랜덤하게 포함한 확산 반사 부재(400)를 제조할 수 있다. 또한, 매설하는 확산 반사 물질은, 구 형상이 아니어도 된다.

도 6은, 도 4에 도시한 수음 장치(101)의 단면도이다. 도 6의 단면도는, 도 4에 도시한 수음 장치(101)를 위에서 본 단면도이다. 도 6에서, 음파(SW) 중 음파(SWa)는, 소정의 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음된다. 한편, 음파(SWb)는, 메쉬형의 하우징(110)을 통과하여, 확산 반사 부재(400)의 전면(410)에 도달한다. 전면(410)에 도달한 음파(SWb)는, 확산 반사 부재(400)의 내부로 진행하고, 내부의 확산 반사 물질(실리콘 고무, 아크릴, 납)이나 공기에 위상차를 흩뜨리어 확산(난반사)하거나, 확산 반사 부재(400)를 투과한다.

따라서, 하우징(110)을 통과한 음파(SWb) 및 확산 반사 부재(400)로부터의 반사 음파(SWc)는, 올바른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 도달하지 않고, 또한 도달한 경우라도, 음파(SWa)의 위상차와는 서로 다른 위상차로 마이크로폰(111, 112)에 수음되고, 도 1에 도시한 음원 판정 회로(123)에 의해 잡음이라 판정된다. 따라서，이 실시예 2에 따른 수음 장치(101)에 의해서도, 올바른 위상차의 음파(SWa)만을 수음할 수 있어, 지향성의 향상을 도모할 수 있다.

(수음 장치의 적용예)

다음에, 본 발명의 실시 형태(실시예 1, 2)에 따른 수음 장치의 적용예에 대해 설명한다. 도 7 ∼ 도 9는, 본 발명의 실시 형태에 따른 수음 장치의 적용예를 도시하는 설명도이다. 도 7은, 비디오　카메라에 적용한 예이다. 수음 장치(101) 는,　비디오　카메라(700)에 내장되어 있고, 전면(201)과 슬릿판부(701)가 맞닿는다.

또한, 도 8은 손목 시계에 적용한 예이다. 수음 장치(101)는, 손목 시계(800)의 시계반의 좌우 양단에 내장되고, 각각 전면(201)과 슬릿판부(801)가 맞닿는다. 또한, 도 9는 휴대 전화기에 적용한 예이다. 수음 장치(101)는, 휴대 전화기(900)의 송화부에 내장되고, 전면(201)과 슬릿판부(901)가 맞닿는다. 이에 의해, 목적 음원으로부터의 음파를 정밀도 좋게 수음할 수 있다. 또한, 도시한 것 이외에도, 예를 들면 자동차의 내비게이션 시스템의 음성 인식 장치로서 적용하고, 운전석 부근의 벽면 혹은 벽에 매립하는 형태로 수음 장치(101)를 배치하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는 마이크로폰에 직접 도달하는 음파만 올바른 위상차로 수음함과 함께, 반사 음파의 수음을 방지함으로써, 목적 음원으로부터의 음파를 정밀도 좋게 검출할 수 있어, 마이크로폰 어레이의 지향성이 높은 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 간단한 구성에 의해, 불필요한 방향으로부터의 음파의 위상차를 흩뜨리어, 목적 음원으로부터의 음파를 고정밀도로 검출할 수 있어, 지향성이 좋은 고감도의 수음 장치를 실현할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 마이크로폰(111, 112)을 일렬로 배치하였지만, 수음 장치(101)를 적용하는 환경이나 장치에 따라서 2차원적으로 배치하는 것으로 하여도 된다. 또한, 상술한 실시 형태에 적용한 마이크로폰(111, 112)은, 무 지향성의 마이크로폰인 것이 바람직하다. 이에 의해, 저렴한 수음 장치를 제공할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 수음 장치는, 실내나 차내 등 소정의 폐쇄 공간에서 이용하는 마이크로폰 어레이에 유용하고, 특히 카 네비게이션 장치, 텔레비전 회의, 공장 내의 작업 로봇, 비디오　카메라, 손목 시계, 휴대 전화기 등에 적합하다.

Claims

도래해 오는 음파를 수음(受音)하는 마이크로폰과,

상기 마이크로폰을 지지함과 함께, 공극이 형성되어 있는 하우징과,

상기 하우징의 공극을 통과하는 음파를 확산 반사시키는 확산 반사 부재

를 구비하는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
제1항에 있어서,

상기 확산 반사 부재에 있어서의 상기 공극을 통과하는 음파의 입사면이, 랜덤한 요철 형상으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수음 장치.
제1항에 있어서,

상기 확산 반사 부재는, 해당 부재의 내부에, 상기 공극을 통과하는 음파를 확산 반사시키는 복수의 확산 반사 물질을 랜덤하게 함유한 구성인 것을 특징으로 하는 수음 장치.
제3항에 있어서,

상기 복수의 확산 반사 물질은, 경도(硬度)가 서로 다른 물질인 것을 특징으로 하는 수음 장치.
제4항에 있어서,

상기 복수의 확산 반사 물질은, 서로 용해하지 않는 물질인 것을 특징으로 하는 수음 장치.
제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 확산 반사 부재는, 해당 부재의 내부에, 상기 공극을 통과하는 음파의 전파 속도를 공기보다도 느리게 하는 겔 형상 물질을 함유한 구성인 것을 특징으로 하는 수음 장치.