(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数で１８０°を割り、その値を、各マイクロホンアレイ間の指向性の重複範囲が最も小さくなる最小重複角度として算出する最小重複角度算出部と、
上記エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイのそれぞれの位置情報と、目的エリアの位置情報とに基づいて、目的エリアに対する各マイクロホンアレイ間の指向性交差角度を算出する指向性交差角度算出部と、
上記最小重複角度算出部で算出した最小重複角度と、上記指向性交差角度算出部で算出した指向性交差角度のそれぞれとの差を算出し、上記エリア収音処理に使用する全てのマイクロホンアレイの中の全ての組み合わせについて、上記差の値を用いた選択評価値を算出し、その算出した各選択評価値に基づいて、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するマイクロホンアレイ選択部と
を備えることを特徴とするマイクロホンアレイ選択装置。
【請求項２】
目的エリアの位置情報と、エリア収音処理に使用する各マイクロホンアレイの位置情報とに基づいて、目的エリアと各マイクロホンアレイとの間の距離を算出し、所定の重み付けを行い、各マイクロホンアレイ間の距離係数を算出する距離係数算出部を更に備え、
上記マイクロホンアレイ選択部が、上記最小重複角度と上記各指向性交差角度との差に、それぞれ対応する上記距離係数を乗じて得た値を用いて、上記エリア収音処理に使用する全てのマイクロホンアレイの中の全ての組み合わせについての選択評価値を算出し、その算出した各選択評価値に基づいて、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するものである
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロホンアレイ選択装置。
【請求項３】
コンピュータを、
エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数で１８０°を割り、その値を、各マイクロホンアレイ間の指向性の重複範囲が最も小さくなる最小重複角度として算出する最小重複角度算出部、
上記エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイのそれぞれの位置情報と、目的エリアの位置情報とに基づいて、目的エリアに対する各マイクロホンアレイ間の指向性交差角度を算出する指向性交差角度算出部、
上記最小重複角度算出部で算出した最小重複角度と、上記指向性交差角度算出部で算出した指向性交差角度のそれぞれとの差を算出し、上記エリア収音処理に使用する全てのマイクロホンアレイの中の全ての組み合わせについて、上記差の値を用いた選択評価値を算出し、その算出した各選択評価値に基づいて、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するマイクロホンアレイ選択部
として機能することを特徴とするマイクロホンアレイ選択プログラム。
【請求項４】
複数のマイクロホンアレイと、
上記複数のマイクロホンアレイの中から目的エリアの収音処理に使用するマイクロホンアレイの組み合わせを選択する請求項１又は２のマイクロホンアレイ選択装置に相当するマイクロホンアレイ選択部と、
上記マイクロホンアレイ選択部により選択された組み合わせのマイクロホンアレイからの信号に基づいて、所定の収音処理を行う収音処理部と
を備えることを特徴とする収音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロホンアレイ選択装置、マイクロホンアレイ選択プログラム及び収音装置に関し、例えば、複数のマイクロホンアレイを用い、特定のエリアの音を強調し、それ以外の音を抑圧するエリア収音技術に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
特定のエリアの音（音声や音響；音声及び音響をまとめて音響と呼ぶこともある）を強調し、それ以外のエリアの音を抑圧する技術として、複数のマイクロホンアレイを用いる手法がある（特許文献１、特願２０１２−０４６９８９号参照）。
【０００３】
上述した手法は、目的とする音源が存在するエリア（以後、目的エリアとも呼ぶ。）に対して、別々の方向から各マイクロホンアレイの指向性を向けることで、目的エリアの周囲に雑音源が存在していても、目的エリアの音だけ収音することを実現している。
【０００４】
マイクロホンアレイの指向性を形成するには、ビームフォーマ（以後、ＢＦとも呼ぶ。）と呼ばれる手法が用いられる。ＢＦとは、マイクロホンアレイの各マイクロホンに到達する信号の時間差を利用して指向性を形成する技術である（非特許文献１参照）。
【０００５】
ビームフォーマにおいて基本となる手法は、遅延和法である。図６は遅延和法の構成を示すブロック図である。遅延和法では、複数（図６ではＭ）のマイクロホン２１−１、２１−２、…、２１−Ｍが直線上に等間隔（距離ｄ）で配置されたマイクロホンアレイ１と、各マイクロホン２１−１、２１−２、…、２１−Ｍのそれぞれに対応して設けられ、対応するマイクロホン２１−１、２１−２、…、２１−Ｍによる捕捉信号ｘ１（ｔ）、ｘ２（ｔ）、…、ｘＭ（ｔ）に対して遅延時間（遅延量）Ｄ１、Ｄ２、…、ＤＭを付与する遅延器２２−１、２２−２、…、２２−Ｍと、全ての遅延器２２−１、２２−２、…、２２−Ｍからの出力信号ｘ１（ｔ−Ｄ１）、ｘ２（ｔ−Ｄ２）、…、ｘＭ（ｔ−ＤＭ）の総和を算出する総和器２３が機能する。
【０００６】
マイクロホン２１−ｉ（ｉは１〜Ｍ）の正面から目的方向への角度をθＬ、音速をｃとする。目的方向の音源からの音響が、隣り合うマイクロホン（例えばマイクロホン２１−１及び２１−２）に到達するのは、（２）式に示す伝搬遅延時間τＬだけタイミングがずれる。そこで、各遅延量Ｄｉを（１）式のように選定すると、全ての遅延器２２−１、２２−２、…、２２−Ｍからの出力信号ｘ１（ｔ−Ｄ１）、ｘ２（ｔ−Ｄ２）、…、ｘＭ（ｔ−ＤＭ）は、目的方向θＬからの音響成分に対しては位相が揃ったものとなる。（３）式に示すように、以上のように位相が揃った目的方向θＬからの音響成分の総和を算出することにより、総和器２３からの出力信号ｙ（ｔ）は、目的方向の音響を強調したものとなる。なお、他の方向の音は、遅延器群２２を介しても位相は揃わずに強調されないため、目的方向以外の方向の音を抑圧することができる。なお、遅延器２１−ｉとして、遅延量Ｄｉを変更できるものを適用することにより、目的方向の変更にも容易に対応できる。以上の処理は、時間領域で行うだけでなく、周波数領域でも同様に行うことができる。
【数１】
0005488679.tif 000002
【０００７】
しかし、マイクロホンアレイ単独のＢＦでは、目的エリアと同じ方向に存在する雑音を抑圧することができないという問題がある。この問題に対し、本願発明者は、複数のマイクロホンアレイを用い、全てのマイクロホンアレイにおいてＢＦにより形成した指向性を目的エリア方向に向けた後、各ＢＦ出力を周波数領域で比較することで、目的エリアの音を推定し強調する手法を提案している（特願２０１２−０４６９８９号参照）。
【０００８】
図７は、２個のマイクロホンアレイ１及び２を用い、別々の場所から指向性ビームを目的エリア方向に向けた状態を示している。図７の状態では、各マイクロホンアレイ１、２のＢＦの指向性には目的エリア音方向の非目的エリア音が含まれている。
【０００９】
しかし、音声のスパース性により、目的エリア音と雑音成分は、周波数領域で同時に重なる確率が低い。それ故、ＢＦ出力中の目的エリア音と雑音成分の振幅スペクトルは、独立に増減することになる。各マイクロホンアレイ１、２でのＢＦ前後の変化を周波数領域で示したイメージ図が図８である。
【００１０】
図８において、マイクロホンアレイ１、２のＢＦ後の振幅スペクトルを比較すると、目的エリア音の成分（黒塗部分）はどちらも増幅する。それに対し、雑音Ａ（斜線部分）は、目的エリア方向と同じ方向に位置するマイクロホンアレイ１のＢＦでは増幅するが、別の方向に位置するマイクロホンアレイ２では減衰する。逆に、雑音Ｂ（白抜き部分）はマイクロホンアレイ１では減衰するが、マイクロホンアレイ２では増幅する。つまり、目的エリア音の成分は全てのマイクロホンアレイ１、２においてＢＦ後に振幅スペクトルが増幅するが、雑音の成分はマイクロホンアレイ毎に増減することになる。この変化の違いから、全マイクロホンアレイ１、２でＢＦ後にパワーが増幅した周波数を目的エリア音の成分であると推定する。各マイクロホンアレイ１、２のＢＦ出力に対し、目的エリア音以外の周波数成分を減衰させることで、目的エリア音を強調することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２３５３５８号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】浅野太著，“音のアレイ信号処理−音源の定位・追跡と分離−”，株式会社コロナ社発行，２０１１．
【非特許文献２】矢頭隆，森戸誠，山田圭，小川哲司，“特集  音声認識技術の実用化への取り組み  正方形マイクロホンアレイによる音源分離技術”，情報処理Ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．１１，１１月，２０１０年，P.1410〜P.1416．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した従来のエリア収音技術を用いる場合、設置したマイクロホンアレイの指向性の方向を変えることにより、任意のエリアを収音することができる。しかし、ＢＦにより形成される指向性は、距離が離れると弱くなる性質がある。そのため、どのエリアを選択しても同じ性能で目的エリア音を強調するには、対象とするエリアを含む空間内にマイクロホンアレイを多数配置する必要がある。
【００１４】
また、上述した従来のエリア収音技術では、エリア収音処理に最低２個のマイクロホンアレイを使用する。マイクロホンアレイを多数配置する場合、最終的に出力されるエリア収音データは、最も目的エリア音を強調できるマイクロホンアレイの組み合わせを用いることになる。どのマイクロホンアレイの組み合わせが最適であるのかを特定するためには、全ての組み合わせについてエリア収音処理を行い、その結果を比較する必要がある。しかし、配置されたマイクロホンアレイの数が多い場合、計算量が膨大になってしまい、実時間処理に影響が出るおそれがある。
【００１５】
さらに、マイクロホンアレイの組み合わせの中には、エリア収音の性能が著しく低い組み合わせが含まれている可能性がある。例えば、目的エリアに対し、向かい合う位置に配置してあるマイクロホンアレイを用いてエリア収音処理を行っても、目的エリア方向にある雑音は抑圧することができない。また、目的エリアから離れた場所に配置してあるマイクロホンアレイを使用しても、十分な目的エリア音強調効果を得ることはできない。従って、予め目的エリア音強調の性能が低いと予想される組み合わせを除外し、候補を絞った上でエリア収音処理を行えば、計算量を削減することができる。しかし、そのためには、マイクロホンアレイの組み合わせを選択する基準が必要となる。
【００１６】
そのため、空間内に複数のマイクロホンアレイが配置されており、エリア収音の性能が高いマイクロホンアレイの組み合わせ候補を選択することができ、計算量を削減することができるマイクロホンアレイ選択装置、マイクロホンアレイ選択プログラム及び収音装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる課題を解決するために、第１の本発明は、（１）エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数で１８０°を割り、その値を、各マイクロホンアレイ間の指向性の重複範囲が最も小さくなる最小重複角度として算出する最小重複角度算出部と、（２）エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイのそれぞれの位置情報と、目的エリアの位置情報とに基づいて、目的エリアに対する各マイクロホンアレイ間の指向性交差角度を算出する指向性交差角度算出部と、（３）最小重複角度算出部で算出した最小重複角度と、指向性交差角度算出部で算出した指向性交差角度のそれぞれとの差を算出し、エリア収音処理に使用する全てのマイクロホンアレイの中の全ての組み合わせについて、差の値を用いた選択評価値を算出し、その算出した各選択評価値に基づいて、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するマイクロホンアレイ選択部とを備えることを特徴とするマイクロホンアレイ選択装置である。
【００１８】
第２の本発明は、コンピュータを、（１）エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数で１８０°を割り、その値を、各マイクロホンアレイ間の指向性の重複範囲が最も小さくなる最小重複角度として算出する最小重複角度算出部、（２）エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイのそれぞれの位置情報と、目的エリアの位置情報とに基づいて、目的エリアに対する各マイクロホンアレイ間の指向性交差角度を算出する指向性交差角度算出部、（３）最小重複角度算出部で算出した最小重複角度と、指向性交差角度算出部で算出した指向性交差角度のそれぞれとの差を算出し、エリア収音処理に使用する全てのマイクロホンアレイの中の全ての組み合わせについて、差の値を用いた選択評価値を算出し、その算出した各選択評価値に基づいて、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するマイクロホンアレイ選択部として機能することを特徴とするマイクロホンアレイ選択プログラムである。
【００１９】
第３の本発明は、（１）複数のマイクロホンアレイと、（２）複数のマイクロホンアレイの中から目的エリアの収音処理に使用するマイクロホンアレイの組み合わせを選択する第１の本発明のマイクロホンアレイ選択装置に相当するマイクロホンアレイ選択部と、（３）マイクロホンアレイ選択部により選択された組み合わせのマイクロホンアレイからの信号に基づいて、所定の収音処理を行う収音処理部とを備えることを特徴とする収音装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、空間内に多数のマイクロホンアレイが配置されていても、エリア収音の性能が高いマイクロホンアレイの組み合わせの候補を選択することができ、計算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る収音装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置の処理を示すフローチャートである。
【図３】各マイクロホンアレイ間の指向性交差角度が同じになる配置の一例を示した図である。
【図４】第２の実施形態に係る収音装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置の処理を示すフローチャートである。
【図６】遅延和法に係る構成を示すブロック図である。
【図７】２個のマイクロホンアレイを用い、別々の場所から指向性ビームを目的エリア方向に向けた状態を示す説明図である。
【図８】各マイクロホンアレイにおける指向性を形成する前後の振幅スペクトルの変化を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（Ａ）第１の実施形態及び第２の実施形態に共通の技術的思想
本発明に係るマイクロホンアレイ選択装置、マイクロホンアレイ選択プログラム及び収音装置は、上述したように、複数のマイクロホンアレイを配置させたとしても、各マイクロホンアレイが目的エリア方向へ指向性を向けた際の指向性の重なり度合いと、各マイクロホンアレイと目的エリアとの距離とを指標として、目的エリア音を強調できるマイクロホンアレイの組み合わせの候補を選択する。
【００２３】
マイクロホンアレイを用いたエリア収音技術は、各マイクロホンアレイの指向性に同じ雑音が含まれている場合、その雑音を抑圧することができない。つまり、目的エリア音だけを強調するためには、各マイクロホンアレイの指向性には、目的エリア音成分のみが共通に含まれ、かつ、雑音成分は異なっている必要がある。この特徴から、指向性の重なる範囲が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選べば、良い性能を得られる可能性が高くなる。しかし、実際に指向性の重なり度合いを、指向性の面積や体積から求めることは困難である。
【００２４】
そこで、本発明では、目的エリアの中心と各マイクロホンアレイを結んだ角度を指向性の重なり度合いとして定義する。各マイクロホンアレイの指向性の重なる範囲が最も小さい角度（以後、最小重複角度とも呼ぶ。）は、１８０°を、エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイ数で割った数である。すなわち、図７に示すように、同一平面上に存在する２個のマイクロホンアレイを用いる場合、目的エリアに対する２個のマイクロホンアレイの指向性の交差する角度（以後、指向性交差角度とも呼ぶ。）が９０°のとき最も指向性の重なりが少なくなる。すなわち、指向性交差角度が最小重複角度に近い角度を形成するマイクロホンアレイの組み合わせに対して優先度を高くする。
【００２５】
さらに、目的エリアとマイクロホンアレイとの距離が離れるほど音響信号が減衰し、ＢＦによる指向性も弱くなってしまう。この特性を考慮し、本発明は、目的エリアと各マイクロホンアレイとの距離による重み付けを行う。これにより、指向性交差角度が同じ場合は、目的エリアに使いマイクロホンアレイの組み合わせが、優先的に選択されることとなる。また、指向性交差角度が最小重複角度に近くても、一方のマイクロホンアレイが目的エリアから遠い場合は、指向性交差角度が２番目に最小重複角度に近く、かつ、目的エリアに近いマイクロホンアレイが選択される。例えば、マイクロホンアレイが３個設置してあり、その中から２個のマイクロホンアレイを選択する場合、最小重複角度は９０°である。例えば、マイクロホンアレイ１、２の指向性交差角度が９０°、マイクロホンアレイ２、３の指向性交差角度が６０°であったとしても、マイクロホンアレイ１が目的エリアから遠く、かつ、マイクロホンアレイ３が目的エリアに近ければ、マイクロホンアレイ２、３を選択するようにする。
【００２６】
（Ｂ）第１の実施形態
以下では、本発明のマイクロホンアレイ選択装置、マイクロホンアレイ選択プログラム及び収音装置の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（Ｂ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態に係る収音装置１００Ａの構成を示すブロック図である。図１において、収音装置１００Ａは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等の回路装置であり、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行することにより実現されることもできる。この場合であっても、収音装置１００Ａは、機能的には図１に示すような構成を取ることができる。
【００２８】
図１において、第１の実施形態に係る収音装置１００Ａは、複数（図１ではｎ）のマイクロホンアレイ１、マイクロホンアレイ２、…、マイクロホンアレイｎ、マイクロホンアレイ選択装置１０Ａ、収音処理部１７を有して構成される。
【００２９】
また、第１の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置１０Ａは、データ入力部１１、最小重複角度算出部１２、指向性交差角度算出部１３、マイクロホンアレイ選択部１４、空間座標データ記憶部１５を備える。
【００３０】
マイクロホンアレイ１、２、…、ｎは、複数のマイクロホンから構成されるものであり、各マイクロホンが収音（捕捉）した音響信号を、マイクロホンアレイ選択装置１０Ａに与える。
【００３１】
マイクロホンアレイ１、２、…、ｎは、目的エリアが存在する空間において目的エリアを指向できる位置に配置されるものである。マイクロホンアレイ１、２、…、ｎは、それぞれ他のマイクロホンアレイと異なる位置に配置される。マイクロホンアレイ１、２、…、ｎはそれぞれ、空間において同一平面上（例えば同一水平面上）に配置されても良いし、三次元的に異なる位置に配置されても良い。
【００３２】
また、マイクロホンアレイ１、２、…、ｎを構成する複数のマイクロホンは、例えば、直線状（横一列、縦一列）に配置されるものであっても良いし、十字状、格子状に配置されるものであっても良いし、多角形（例えば四角形、六角形等）の頂点に配置されるものであっても良い。
【００３３】
マイクロホンアレイ選択装置１０Ａは、複数のマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの中から、指向性の重なり範囲が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選択するものである。
【００３４】
データ入力部１１は、マイクロホンアレイ１、２、…、ｎからの音響信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するものである。データ入力部１１は、各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎからの音響信号（デジタル信号）を、マイクロホンアレイ選択部１４に与えるものである。
【００３５】
空間座標データ記憶部１５は、目的エリアの中心の座標と、空間に配置されている全てのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの配置座標とを記憶するものである。空間座標データ記憶部１５に記憶される空間座標は、任意の空間座標軸に対する空間座標とすることができる。また、各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎの配置座標は、各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎの代表的な空間座標としても良い。例えば、各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎの代表的な空間座標としては、マイクロホンアレイ１、２、…、ｎが備える複数のマイクロホンを結ぶ線分の中心の空間座標であっても良いし、又は各マイクロホンアレイ自体の中心の空間座標としても良い。
【００３６】
最小重複角度算出部１２は、マイクロホンアレイの数から、最も指向性の重複範囲が小さい角度（最小重複角度）を算出するものである。つまり、最小重複角度算出部１２は、エリア収音処理に使用する複数のマイクロホンアレイの数で、１８０°を割ることで最小重複角度を算出する。
【００３７】
なお、最小重複角度算出部１２は、３次元空間に複数のマイクロホンアレイが配置されている場合でも、複数のマイクロホンアレイが存在する同一平面を考慮するようにしても良い。この場合、例えば、最小重複角度算出部１２は、空間座標データ記憶部１５を参照して、同一平面上に存在するマイクロホンアレイの数を求め、そのマイクロホンアレイの数で１８０°を割ることで最小重複角度を算出する。
【００３８】
また、最小重複角度算出部１２は、算出した最小重複角度をマイクロホン選択部１４に与える。
【００３９】
指向性交差角度算出部１３は、空間座標データ記憶部１５に記憶される目的エリアの中心座標と、全てのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの配置座標とに基づいて、目的エリアの中心に対する指向性交差角度を算出するものである。つまり、指向性交差角度算出部１３は、目的エリアの中心と、それぞれ異なる２個のマイクロホンアレイとの夾角を求め、これを指向性交差角度とする。また、指向性交差角度算出部１３は、目的エリアの中心に対する全ての指向性交差角度を、マイクロホンアレイ選択部１４に与える。
【００４０】
マイクロホンアレイ選択部１４は、最小重複角度算出部１２で算出された最小重複角度と、指向性交差角度算出部１３で算出された指向性交差角度との差を算出し、この差を足し合わせた値が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選択するものである。また、マイクロホンアレイ選択部１４は、選択した組み合わせのマイクロホンアレイの音響信号を収音処理部１７に与えるものである。
【００４１】
収音処理部１７は、マイクロホンアレイ選択部１４により選択された組み合わせのマイクロホンアレイの音響信号を取得し、取得した音響信号に基づいて収音処理を行うものである。収音処理部１７は、取得したマイクロホンアレイの音響信号に基づいて、目的エリア音成分を強調し、又目的エリア以外の音成分を抑圧するものである。なお、収音処理部１７による収音処理の方法は、種々の方法を広く適用することができ、特に限定されるものではない。
【００４２】
（Ｂ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置１０Ａの動作を説明する。
【００４３】
図２は、第１の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置１０Ａにおける処理動作を示すフローチャートである。
【００４４】
目的エリアが存在する空間における各種の音源からの音響は、マイクロホンアレイ１、２、…、ｎを構成するマイクロホンによって収音（捕捉）され、得られた音響信号がデータ入力部１１に入力されてデジタル信号に変換される（Ｓ１０１）。
【００４５】
最小重複角度算出部１２は、エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数に基づいて、最も指向性の重複範囲が小さい角度（最小重複角度）を算出する（Ｓ１０２）。最小重複角度算出部１２は、式（４）に従って最小重複角度θmoaを算出する。
【数２】
0005488679.tif 000003
【００４６】
ここで、Ｎは、エリア収音処理で使用するマイクロホンアレイの数である。また、最小重複角度θmoaの単位は、弧度法によるラジアンであっても良いし、度数法による角度であっても良い。式（４）では、弧度法によるラジアンで、最小重複角度θmoaを算出する場合を例示する。
【００４７】
指向性交差角度算出部１３は、空間座標データ記憶部１５に記憶される座標データを用いて、全てのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの中の２個のマイクロホンアレイの組み合わせで、目的エリアの中心に対する指向性の重複範囲が最小となる交差角度を算出する（Ｓ１０２）。
【００４８】
まず、指向性交差角度算出部１３は、配置されたマイクロホンアレイの座標と目的エリアの中心の座標を空間座標データ記憶部１５から取得し、目的エリアの中心と、２個のマイクロホンアレイ（例えば、マイクロホンアレイｉ及びｊとする）との夾角θｉｊを算出する（Ｓ１０３）。このとき、夾角θｉｊは、π[ｒａｄ]以下とする。
【００４９】
次に、指向性交差角度算出部１３は、式（５）に従い、１８０°（π[ｒａｄ]）から夾角θｉｊを引いた値であるθ（バー）ｉｊを算出する（Ｓ１０４）。そして、指向性交差角度算出部１３は、θｉｊとθ（バー）ｉｊとを比較し、いずれか小さい方を指向性交差角度ωｉｊとする（Ｓ１０５）。
【数３】
0005488679.tif 000004
【００５０】
ここで、式（６）の意味を説明する。指向性は直線的に形成されるので、目的エリアを挟んで真正面に向かって配置される２個のマイクロホンアレイは、同じ指向性を持っていることになる。例えば、図３に示すように、マイクロホンアレイ２とマイクロホンアレイ３は、目的エリアを挟んで対向して配置されており、マイクロホンアレイ２とマイクロホンアレイ３は同じ指向性を形成している。この場合、マイクロホンアレイ１との間の指向性交差角度ω１２とω１３はそれぞれ同じ値でなくてはならない。そこで、指向性交差角度算出部１３は、式（６）により重複度合いが同じ値の指向性交差角度として算出する。
【００５１】
マイクロホンアレイ選択部１４は、最小重複角度算出部１２で算出した最小重複角度θmoaと、指向性交差角度算出部１３で算出した全てのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの中の２個のマイクロホンアレイ間の指向性交差角度ωｉｊとの差を算出し、これらの差を足し合わせ、値が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選択する。そして、マイクロホンアレイ選択部１４は、選択した組み合わせに係るマイクロホンアレイからの音響信号を収音処理部１７に出力する。
【００５２】
まず、マイクロホンアレイ選択部１４は、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するための選択評価値Λｍを式（７）に従って算出する。
【数４】
0005488679.tif 000005
【００５３】
ここで、マイクロホンアレイ選択部１４が選択評価値Λｍを算出する際、マイクロホンアレイの組み合わせは、マイクロホンアレイが連続していなくてはならない。つまり、式（７）において、最小重複角度θmoaとの差を求める指向性交差角度ωの添字が連続するように、例えば、指向性交差角度ω１２の次は、指向性交差角度ω２３若しくは指向性交差角度ω２４となるようにする。
【００５４】
例えば、同一平面上に４個のマイクロホンアレイ１、２、３、４が存在する場合、マイクロホンアレイ選択部１４は、４個のマクロホンアレイ１、２、３、４のうち、例えば、Λ１＝｜θmoa−ω１２｜＋｜θmoa−ω２３｜＋｜θmoa−ω３４｜、Λ２＝｜θmoa−ω１３｜＋｜θmoa−ω３４｜、Λ３＝｜θmoa−ω１４｜、Λ４＝｜θmoa−ω２３｜＋｜θmoa−ω３４｜＋｜θmoa−ω４１｜、Λ５＝｜θmoa−ω２４｜＋｜θmoa−ω４１｜、Λ６＝｜θmoa−ω２１｜、…等のように、全ての組み合わせの選択評価値Λｍを算出する（Ｓ１０６）。
【００５５】
式（７）から、指向性交差角度ωｉｊが最小重複角度θｍｏａと同じ場合、括弧内（絶対値内）の角度に関するパラメータは最小値の「０」になることが分かる。これにより、選択評価値Λｍの値も小さくなるため、マイクロホンアレイ選択部１４は、選択評価値Λｍを用いることにより、指向性の重複範囲が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選択することができる。
【００５６】
そして、マイクロホンアレイ選択部１４は、全てのマイクロホンアレイの組み合わせ選択評価値Λｍの値を比較し、選択評価値Λｍが小さいものほど優先順位が高くなるようにして、マイクロホンアレイの組み合わせの優先度を決定する（Ｓ１０７）。その後、マイクロホンアレイ選択部１４は、優先度が高い組み合わせのマイクロホンアレイを選択して、選択したマイクロホンアレイの音響信号（データ）を収音処理部１７に出力する（Ｓ１０８）。
【００５７】
（Ｂ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、対象とするエリアを含む空間内に多数のマイクロホンアレイが設置されていても、各マイクロホンアレイ間の指向性の重複度合いを選択基準とすることで、エリア収音の性能が高いマイクロホンアレイの組み合わせを選択することができる。
【００５８】
（Ｃ）第２の実施形態
次に、本発明のマイクロホンアレイ選択装置、マイクロホンアレイ選択プログラム及び収音装置の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５９】
音響信号は、マイクロホンアレイが目的エリアから離れるほど減衰する。また、目的エリアからマイクロホンアレイまでの距離が離れるほど、マイクロホンアレイの指向性も弱くなる。そこで、第２の実施形態では、指向性の重複度合いに加えて、距離による影響を考慮した重み付けを行い、マイクロホンアレイの組み合わせの選択を行う場合を例示する。
【００６０】
（Ｃ−１）第２の実施形態の構成
図４は、第２の実施形態に係る収音装置の構成を示すブロック図である。図４において、第２の実施形態に係る収音装置１００Ｂは、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、入出力インタフェース等の回路装置であり、ＣＰＵが、ＲＯＭに格納されるプログラムを実行することにより実現されることもできる。この場合であっても、収音装置１００Ｂは、機能的には図４に示すような構成を取ることができる。
【００６１】
図４において、第２の実施形態に係る収音装置１００Ｂは、複数（図４ではｎ）のマイクロホンアレイ１、マイクロホンアレイ２、…、マイクロホンアレイｎ、マイクロホンアレイ選択装置１０Ｂ、収音処理部１７を有して構成される。
【００６２】
また、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置１０Ｂは、データ入力部１１、最小重複角度算出部１２、指向性交差角度算出部１３、マイクロホンアレイ選択部２４、空間座標データ記憶部１５、距離係数算出部２６を備える。
【００６３】
第２の実施形態では、第１の実施形態のマイクロホンアレイ選択部１４に代えてマイクロホンアレイ選択部２４を備え、更に距離係数算出部２６を新たに備える点で、第１の実施形態と構成が異なる。
【００６４】
距離係数算出部２６は、空間座標データ記憶部１５から、目的エリアの中心の座標と、各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎの座標とに基づいて、各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎと目的エリアの中心との間の距離を求め、その求めた距離に応じて重み付けをした重み付け係数を算出するものである。また、距離係数算出部２６は、各マイクロホンアレイの距離係数を算出し、その算出した距離係数をマイクロホンアレイ選択部２４に与える。
【００６５】
マイクロホンアレイ選択部２４は、最小重複角度算出部１２で算出した最小重複角度と、指向性交差角度算出部１３で算出した指向性交差角度との差を算出し、それぞれの差に対応する距離係数算出部２６からの距離係数を掛けて、それぞれの値を足し合わせた値が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選択するものである。また、マイクロホンアレイ選択部２４は、選択した組み合わせのマイクロホンアレイの音響信号を収音処理部１７に与える。
【００６６】
（Ｃ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置１０Ｂの動作を説明する。
【００６７】
図５は、第２の実施形態に係るマイクロホンアレイ選択装置１０Ｂにおける処理動作を示すフローチャートである。
【００６８】
図５に示すＳ２０１〜Ｓ２０５の各処理は、図２に示すＳ１０１〜Ｓ１０５の各処理と同一又は対応するものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６９】
距離係数算出部２６は、指向性に対する距離の影響を重み付けする係数（値）を目的エリアと各マイクロホンアレイ１、２、…、ｎとの距離に基づいて算出する。
【００７０】
まず、距離係数算出部２６は、配置されたマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの座標と目的エリアの中心の座標とを空間座標データ記憶部１５から取得する。そして、距離係数算出部２６は、目的エリアの中心の座標と、それぞれのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎの座標とに基づいて、それぞれのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎから目的エリアの中心までの距離ｌｉ（１≦ｉ≦ｎ）を算出する。
【００７１】
次に、距離係数算出部２６は、式（８）に従い、それぞれのマイクロホンアレイ１、２、…、ｎと目的エリアの中心との間の距離ｌｉを、全マイクロホンアレイと目的エリアとの距離の総和で正規化し、更に距離による重み付けした値Ｌｉを算出する（Ｓ２０６）。
【００７２】
ここで、式（８）において、Ｍはマイクロホンアレイの総数である。α（ｌｉ）は、マイクロホンアレイが目的エリアから離れることによる音響の減衰と、指向性が弱まる影響を考慮した重み付け係数である。
【００７３】
次に、距離係数算出部２６は、式（９）に従い、２個のマイクロホンアレイ（例えば、マイクロホンアレイｉとマイクロホンアレイｊとする）に対する平均距離を距離係数Ｌｉｊとして算出する（Ｓ２０７）。この距離係数Ｌｉｊは、目的エリアと組み合わせに係るマイクロホンアレイとの距離が大きくなるほど大きな値となる特性を持つ。
【数５】
0005488679.tif 000006
【００７４】
マイクロホンアレイ選択部２４は、最小重複角度算出部１２で算出した最小重複角度と、指向性交差角度算出部１３で算出した各マイクロホンアレイの組み合わせの指向性交差角度との差を算出する。更に、マイクロホンアレイ選択部２４は、最小重複角度と各指向性交差角度との差と、それぞれ対応する距離係数とを掛けた値を算出する。そして、マイクロホンアレイ選択部２４は、各マイクロホンアレイの組み合わせについて、その距離係数を掛けた値を足し合わせた値を算出し、その算出した値が小さいマイクロホンアレイの組み合わせを選択する。そして、マイクロホンアレイ選択部２４は、選択した組み合わせのマイクロホンアレイの音響信号（データ）を収音処理部１７に出力する。
【００７５】
ここで、マイクロホンアレイ選択部２４は、式（１０）に従い、マイクロホンアレイの組み合わせを選択するための選択評価値Λｍを算出する。
【数６】
0005488679.tif 000007
【００７６】
ここで、式（１０）は、式（７）を拡張したものであり、例えば指向性交差角度ωｉｊが最小重複角度θmoaと同じ場合、括弧内の角度に関するパラメータが「１」となるように変更している。そして、マイクロホンアレイ選択部２４は、式（１０）の各括弧内の角度に関するパラメータ（値）に、対応する距離係数Ｌｉｊを掛けて足すことにより選択評価値Λｍを算出する（Ｓ２０８）。これにより、指向性の重複範囲が小さく、かつ、目的エリアに近い位置に配置されるマイクロホンアレイの組み合わせを選択することができる。
【００７７】
そして、マイクロホンアレイ選択部２４は、全てのマイクロホンアレイの組み合わせ選択評価値Λｍの値を比較し、選択評価値Λｍが小さいものほど優先順位が高くなるようにして、マイクロホンアレイの組み合わせの優先度を決定する（Ｓ２０９）。その後、マイクロホンアレイ選択部２４は、優先度が高い組み合わせのマイクロホンアレイを選択して、選択したマイクロホンアレイの音響信号（データ）を収音処理部１７に出力する（Ｓ２１０）。
【００７８】
（Ｃ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、対象とするエリアを含む空間内に多数のマイクロホンアレイが設置されていても、各マイクロホンアレイ間の指向性の重複度合いに距離による重み付けをした値を選択基準とすることで、エリア収音の性能が高いマイクロホンアレイの組み合わせを選択することができる。
【００７９】
（Ｄ）他の実施形態
上述した第１及び第２の実施形態においても、本発明の種々の変形実施形態について説明したが、本発明は以下のような他の実施形態についても適用することができる。
【００８０】
上述した第１及び第２の実施形態において、選択評価値を求める演算式は式（７）、式（１０）に限定されるものではない。例えば、式（７）では、マイクロホンアレイの組み合わせに係る各項を足し合わせることで算出するものであるが、選択評価値を求める演算式が上記各項を掛け合せるものであっても良い。これにより、指向性交差角度が最小重複角度と同じである場合には、括弧内（絶対値内）の角度に関するパラメータは最小値の「０」を含むものとなり、選択評価値も「０」となるから、マイクロホンアレイの組み合わせを選択することができる。
【００８１】
上述した第１及び第２の実施形態において、選択評価値に基づいて、マクロホンアレイの組み合わせを選択する際、複数の選択評価値が同値である場合には、所定の優先基準に基づいて、いずれかのマイクロホンアレイの組み合わせを選択するようにしても良い。例えば、目的エリア音の強調精度に観点から、１８０°をエリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数が多い方を選択するようにしても良い、又は演算量の軽減の観点から、１８０°をエリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数が少ない方を選択するようにしても良い。
【００８２】
上述した第１及び第２の実施形態により選択されたマイクロホンアレイの組み合わせの選択結果を記憶し（すなわち学習し）、同じ目的エリア音については、過去に記憶した組み合わせで収音処理を行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００８３】
１００Ａ及び１００Ｂ…収音装置、
１０Ａ及び１０Ｂ…マイクロホンアレイ選択装置、
１１…データ入力部、１２…最小重複角度算出部、１３…指向性交差角度算出部、１４及び２４…マイクロホンアレイ選択部、１５…空間座標データ記憶部、２６…距離係数算出部、
１、２、…、ｎ…マイクロホンアレイ、１７…収音処理部。
【要約】
【課題】空間内に多数のマイクロホンアレイが配置されていても、計算量削減、かつ、エリア収音性能の高いマイクロホンアレイの組み合わせの候補を選択する。
【解決手段】本発明は、エリア収音処理に使用するマイクロホンアレイの数で１８０°を割った値を最小重複角度として算出する最小重複角度算出部と、各マイクロホンアレイの位置情報と目的エリアの位置情報とに基づいて、目的エリアに対する各マイクロホンアレイ間の指向性交差角度を算出する指向性交差角度算出部と、最小重複角度と各指向性交差角度との差を算出し、その差の値を用いて、全てのマイクロホンアレイの中の全ての組み合わせの選択評価値を算出し、各選択評価値に基づいてマイクロホンアレイの組み合わせを選択するマイクロホンアレイ選択部とを備える。
【選択図】      図１【図１】
0005488679.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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