(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロホンユニットにより構成されるマイクロホンアレイを有するアレイマイクロホン装置であって、
前記複数のマイクロホンユニットのうち補正対象のマイクロホンユニットからの信号を補正対象信号として入力する補正対象信号入力部と、
基準信号を入力する基準信号入力部と、
前記補正対象信号のレベルと前記基準信号のレベルとが略等しくなるよう、前記補正対象信号を増幅又は減衰させる利得可変部と、
前記利得可変部の利得を制御する利得制御部と、
を備え、
前記利得制御部は、
当該アレイマイクロホン装置の起動からの経過時間が所定時間未満である場合、単位時間あたり第１の変化量で、前記利得を変化させる第１の利得更新部と、
前記経過時間が前記所定時間以上である場合、前記第１の変化量よりも小さい単位時間あたり第２の変化量で、前記利得を変化させる第２の利得更新部と、
を備えるアレイマイクロホン装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアレイマイクロホン装置であって、
前記利得制御部は、前記補正対象信号のレベルと前記基準信号のレベルとの和が所定値以上となってからの経過時間が所定時間未満である場合、前記第１の利得更新部により利得を変化させ、前記経過時間が前記所定時間以上である場合、前記第２の利得更新部により利得を変化させるアレイマイクロホン装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアレイマイクロホン装置であって、
前記基準信号入力部は、前記基準信号として、前記複数のマイクロホンユニットのうち前記補正対象のマイクロホンユニット以外のマイクロホンユニットからの信号を入力するアレイマイクロホン装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアレイマイクロホン装置であって、
前記第１の変化量は、前記補正対象信号のレベルと前記基準信号のレベルとの差、および、前記所定時間と、に基づく変化量であるアレイマイクロホン装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアレイマイクロホン装置であって、
前記第２の変化量は、聴感上知覚されない変化量であるアレイマイクロホン装置。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアレイマイクロホン装置であって、
前記利得制御部は、
当該アレイマイクロホン装置の起動からの経過時間が所定時間未満である場合、１秒あたり１ｄＢ以上の変化量で、前記利得可変部の利得を変化させる前記第１の利得更新部と、
前記経過時間が前記所定時間以上である場合、１秒あたり１ｄＢ未満の変化量で、前記利得可変部の利得を変化させる前記第２の利得更新部と、
を備えるアレイマイクロホン装置。
【請求項７】
複数のマイクロホンユニットにより構成されるマイクロホンアレイを有するアレイマイクロホン装置における利得制御方法であって、
補正対象信号入力部により、前記複数のマイクロホンユニットのうち補正対象のマイクロホンユニットからの信号を補正対象信号として入力する補正対象信号入力ステップと、
基準信号入力部により、基準信号を入力する基準信号入力ステップと、
前記補正対象信号のレベルと前記基準信号のレベルとが略等しくなるよう、前記補正対象信号を増幅又は減衰させる利得可変ステップと、
前記利得可変ステップの利得を制御する利得制御ステップと、
を有し、
前記利得制御ステップは、
前記アレイマイクロホン装置の起動からの経過時間が所定時間未満である場合、単位時間あたり第１の変化量で、前記利得を変化させる第１の利得更新ステップと、
前記経過時間が前記所定時間以上である場合、前記第１の変化量よりも小さい単位時間あたり第２の変化量で、前記利得を変化させる第２の利得更新ステップと、
を有する利得制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイマイクロホン装置に関し、特に、感度補正機能を有するアレイマイクロホン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、指向性マイクロホンの１つとして、アレイマイクロホン装置が知られている。アレイマイロホン装置は、複数のマイクロホンが設置されたものであり、入力された音声を信号処理することで、１つのマイクロホンでは得られないような音の空間的な情報が取得でき、指向性制御や音の到来方向の推定を行うことができる。近年においては、アレイマイクロホン装置は、遠隔収音や車室内ハンズフリー通話システムにおける高Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）での収音のための指向性制御に用いられるようになってきている。【０００３】
このようなアレイマイクロホン装置として、マイクロホンアレイを構成する各マイクロホンユニットの感度を自動的に同一特性に補正する機能（感度補正機能）を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このアレイマイクロホン装置では、指向性合成を行う指向性合成手段の前段に、感度補正を行う感度補正手段を設けられている。そして、各マイクロホンユニットの感度やそれに付随するマイクロホンアンプ等の回路の感度（これらをまとめて単にマイクロホンユニットの感度と呼ぶ）が、経時変化や製造上の理由等で同一でない場合でも、入力信号のレベルがすべて等しいという前提のもとに、指向性合成手段が正常に動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平７−１３１８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のアレイマイクロホン装置では、各マイクロホンユニットからの信号を増幅又は減衰させるときの時間あたりの利得の更新量が大きい場合には、聴感上の音揺れや歪率の劣化を招くことがある。また、感度補正機能は経時変化にも対応するため常時動作しているので、通常、時間あたりの利得の更新量は、アレイマイクロホン装置で収音される音声などの音質や歪率に影響を与えないような微小量とする必要がある。さらに、利得の更新量が大きい場合に、時間あたりの利得の更新量を微小量とすると、利得の収束に長時間を要することになる。【０００６】
これらの事情は、アレイマイクロホン装置の起動時における指向性合成不良による性能劣化や、アレイマイクロホン装置の製造時の検査工程における検査時間の増加による製造コストの増加をもたらす。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、音質を維持するとともに、感度補正における高速収束を実現するアレイマイクロホン装置および利得制御方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアレイマイクロホン装置は、複数のマイクロホンユニットにより構成されるマイクロホンアレイを有するアレイマイクロホン装置であって、前記複数のマイクロホンユニットのうち補正対象のマイクロホンユニットからの信号を補正対象信号として入力する補正対象信号入力部と、基準信号を入力する基準信号入力部と、前記補正対象信号のレベルと前記基準信号のレベルとが略等しくなるよう、前記補正対象信号を増幅又は減衰させる利得可変部と、前記利得可変部の利得を制御する利得制御部と、を備え、前記利得制御部が、当該アレイマイクロホン装置の起動からの経過時間が所定時間未満である場合、単位時間あたり第１の変化量で、前記利得を変化させる第１の利得更新部と、前記経過時間が前記所定時間以上である場合、前記第１の変化量よりも小さい単位時間あたり第２の変化量で、前記利得を変化させる第２の利得更新部と、を備える。
【０００９】
この構成により、アレイマイクロホン装置の起動動作時には、補正対象のマイクロホンユニットの感度を基準となる感度に高速に合わせることができる。したがって、指向性合成不良による性能劣化を低減し、製造時の検査工程における検査時間を短縮し製造コストを削減することができる。【００１０】
また、アレイマイクロホン装置の起動動作時以降の通常動作時には、補正対象のマイクロホンユニットの感度を基準となる感度に低速に合わせることができる。したがって、アレイマイクロホン装置で収音される音声などの音質に音揺れなどの影響を与えず、歪率も劣化しない。
【００１１】
つまり、音質の維持と感度補正の高速収束とを両立することができる。【００１２】
また、本発明の利得制御方法は、複数のマイクロホンユニットにより構成されるマイクロホンアレイを有するアレイマイクロホン装置における利得制御方法であって、補正対象信号入力部により、前記複数のマイクロホンユニットのうち補正対象のマイクロホンユニットからの信号を補正対象信号として入力する補正対象信号入力ステップと、基準信号入力部により、基準信号を入力する基準信号入力ステップと、前記補正対象信号のレベルと前記基準信号のレベルとが略等しくなるよう、前記補正対象信号を増幅又は減衰させる利得可変ステップと、前記利得可変ステップの利得を制御する利得制御ステップと、を有し、前記利得制御ステップが、前記アレイマイクロホン装置の起動からの経過時間が所定時間未満である場合、単位時間あたり第１の変化量で、前記利得を変化させる第１の利得更新ステップと、前記経過時間が前記所定時間以上である場合、前記第１の変化量よりも小さい単位時間あたり第２の変化量で、前記利得を変化させる第２の利得更新ステップと、を有する。
【００１３】
この方法により、アレイマイクロホン装置の起動動作時には、補正対象のマイクロホンユニットの感度を基準となる感度に高速に合わせることができる。したがって、指向性合成不良による性能劣化を低減し、製造時の検査工程における検査時間を短縮し製造コストを削減することができる。【００１４】
また、アレイマイクロホン装置の起動動作時以降の通常動作時には、補正対象のマイクロホンユニットの感度を基準となる感度に低速に合わせることができる。したがって、アレイマイクロホン装置で収音される音声などの音質に音揺れなどの影響を与えず、歪率も劣化しない。
【００１５】
つまり、音質の維持と感度補正の高速収束とを両立することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、音質を維持するとともに、感度補正における高速収束を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるアレイマイクロホン装置の構成例を示すブロック図
【図２】本発明の第１の実施形態における感度補正部の構成例を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施形態における判定部、高速利得更新部、および低速利得更新部の動作例を示すフローチャート
【図４】（Ａ）本発明の第１の実施形態における高速利得更新時の利得更新例を示す図、（Ｂ）本発明の第１の実施形態における低速利得更新時の利得更新例を示す図、（Ｃ）従来の利得更新時の利得更新を示す図
【図５】（Ａ）本発明の第１の実施形態において感度補正を実施した場合に、指向性合成部により指向性合成された周波数特性の一例を示す図、（Ｂ）本発明の第１の実施形態において感度補正を実施しない場合に、指向性合成部により指向性合成された周波数特性の一例を示す図
【図６】本発明の第２の実施形態における感度補正部の構成例を示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施形態における判定部、高速利得更新部、および低速利得更新部の動作例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるアレイマイクロホン装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すアレイマイクロホン装置１は、マイクロホンアレイ１１、アナログデジタル変換部（以下、ＡＤ変換部という）１３、デジタル信号処理部１４、を有して構成される。
【００２０】
マイクロホンアレイ１１は、第１のマイクロホンユニット１１ａ、第２のマイクロホンユニット１１ｂ、第（Ｎ−１）のマイクロホンユニット１１ｃ、第Ｎのマイクロホンユニット１１ｄ、を備える。各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｄは、直線状に配列されている。また、マイクロホンユニットの数はこれに限られない。なお、各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｄは、通常同様の音響特性を有しているが、外部環境、使用期間等により出力される信号のレベルが異なることがある。
【００２１】
ＡＤ変換部１３は、第１のマイクロホンユニット１１ａが接続される第１のＡＤ変換部１３ａ、第２のマイクロホンユニット１１ｂが接続される第２のＡＤ変換部１３ｂ、第（Ｎ−１）のマイクロホンユニット１１ｃが接続される第（Ｎ−１）のＡＤ変換部１３ｃ、および、第Ｎのマイクロホンユニット１１ｄが接続される第ＮのＡＤ変換部１３ｄ、を備える。ＡＤ変換部１３（各ＡＤ変換部１３ａ〜１３ｄ）は、マイクロホンアレイ１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００２２】
デジタル信号処理部１４は、各ＡＤ変換部１３ａ〜１３ｄが接続され、各ＡＤ変換部１３ａ〜１３ｄからのデジタル信号に対して各種のデジタル信号処理を行う。また、デジタル信号処理部１４は、感度補正部１５および指向性合成部１６を備える。また、デジタル信号処理部１４は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を内蔵しており、内蔵するＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、感度補正部１５による感度補正機能や指向性合成部１６による指向性合成機能を実現させる。
【００２３】
感度補正部１５は、第１のマイクロホンユニット１１ａに対応する第１の感度補正部１５ａ、第２のマイクロホンユニット１１ｂに対応する第２の感度補正部１５ｂ、第（Ｎ−１）のマイクロホンユニット１１ｃに対応する第（Ｎ−１）の感度補正部１５ｃ、を備える。感度補正部１５（各感度補正部１５ａ〜１５ｃ）の詳細については後述する。
【００２４】
指向性合成部１６は、特定の方向に指向性を向けるように、感度補正部１５により感度補正された各デジタル信号（各感度補正部１５ａ〜１５ｃの出力信号）を合成する。例えば、指向性合成部１６は、図示しない適応フィルタや加算器により構成され、演算係数を変更することで、指向特性を定めることができる。
【００２５】
次に、アレイマイクロホン装置１の動作例について説明する。
【００２６】
マイクロホンアレイ１１で収音された音波は、各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｄと各ＡＤ変換部１３ａ〜１３ｄとを介してデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は、デジタル信号処理部１４において、各感度補正部１５ａ〜１５ｃの処理と、指向性合成部１６の処理と、が施される。例えば、デジタル信号のサンプリング周波数は１６ｋＨｚであり、本周波数でデジタル信号処理部１４も動作する。
【００２７】
各感度補正部１５ａ〜各感度補正部１５ｃは、第Ｎのマイクロホンユニット１３ｄの出力信号を基準信号として入力し、各感度補正部１５ａ〜１５ｃの出力信号のレベルが第Ｎのマイクロホンユニット１３ｄからの信号のレベルと略等しくなるように、各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃの感度補正を行う。その結果、各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃの感度にばらつきがある場合であっても、指向性合成部１６への入力信号のレベルは等しくなる。そのため、指向性合成部１６による指向性特性が正しく得られる。
【００２８】
次に、感度補正部１５の詳細について説明する。
【００２９】
図２は、感度補正部１５（各感度補正部１５ａ〜１５ｃ）の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、感度補正部１５は、信号入力部２１、基準信号入力部２２、利得可変部２３、利得制御部２４、信号出力部２５、を備える。
【００３０】
信号入力部２１は、補正対象となる各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃのいずれかに対応する各ＡＤ変換部１３ａ〜１３ｃのいずれかからのデジタル信号を補正対象信号として入力する。例えば、感度補正部１５ａの場合には、補正対象となるマイクロホンユニット１１ａに対応するＡＤ変換部１３ａからのデジタル信号を入力する。
【００３１】
基準信号入力部２２は、第Ｎのマイクロホンユニット１１ｄに対応する第ＮのＡＤ変換部１３ｄからのデジタル信号を、基準となる基準信号として入力する。つまり、複数のマイクロホンユニットのうち、補正対象のマイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃ以外のマイクロホンユニットからの信号を基準信号として入力している。なお、マイクロホンユニットに含まれる信号ではなく、アレイマイクロホン装置１の外部から基準信号を入力するようにしてもよい。
【００３２】
利得可変部２３は、補正対象となる各マイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃのいずれかに対応する各ＡＤ変換部１３ａ〜１３ｃのいずれかからの信号のレベルを増幅または減衰させる。このとき、利得可変部２３は、増幅または減衰の結果、補正対象信号のレベルと基準信号のレベルとが略等しくなるように、補正対象信号を増幅または減衰させる。例えば、マイクロホンユニット１１ａからの補正対象信号のレベルとマイクロホンユニット１１ｄからの基準信号のレベルとが略等しくなるように、補正対象信号を増幅または減衰させる。
【００３３】
利得制御部２４は、利得可変部２３により補正対象信号を増幅または減衰させるときの増幅量又は減衰量（利得）を制御する。利得制御部２４の詳細については後述する。
【００３４】
信号出力部２５は、利得可変部２３により増幅または減衰された信号、つまり利得可変部２３の出力信号を、指向性合成部１６へ出力する出力端子などである。
【００３５】
次に、利得制御部２４の詳細について説明する。
【００３６】
図２に示すように、利得制御部２４は、帯域通過フィルタ２６、絶対値演算部２７、減算部２８、判定部２９、高速利得更新部２１０、および、低速利得更新部２１１、を備える。
【００３７】
帯域通過フィルタ２６は、利得可変部２３の出力信号の通過帯域を制限する第１の帯域通過フィルタ２６ａ、基準信号入力部２２からの基準信号の通過帯域を制限する第２の帯域通過フィルタ２６ｂ、を備える。これらの通過帯域は、同一の通過帯域である。
【００３８】
絶対値演算部２７は、第１の帯域通過フィルタ２６ａからの信号の絶対値を算出する第１の絶対値演算部２７ａ、第２の帯域通過フィルタ２６ｂからの信号の絶対値を算出する第２の絶対値演算部２７ｂ、を備える。
【００３９】
減算部２８は、第１の絶対値演算部２７ａによる演算結果から第２の絶対値演算部２７ｂによる演算結果を減算する。
【００４０】
判定部２９は、利得の更新を行うために、高速利得更新部２１０または低速利得更新部２１１を選択する。例えば、判定部２９は、アレイマイクロホン装置１の起動からの経過時間が所定時間未満（例えば１秒間）であるか否かを判定し、所定時間未満である場合には高速利得更新部２１０を選択し、所定時間以上である場合には低速利得更新部２１１を選択する。
【００４１】
高速利得更新部２１０は、単位時間あたり比較的大きな利得更新量（第１の変化量）で、利得を更新する。
【００４２】
低速利得更新部２１１は、単位時間あたり比較的小さな利得更新量（第１の変化量よりも小さい第２の変化量）で、利得を更新する。
【００４３】
このように感度補正部１５が構成されるので、信号入力部２１へ入力された補正対象となるマイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃのいずれかからの補正対象信号は、利得可変部２３により、利得制御部２４からの利得に応じて増幅又は減衰され、信号出力部２５より出力される。
【００４４】
また、利得可変部２３の出力信号については、第１の帯域通過フィルタ２６ａと第１の絶対値演算部２７ａとによって、帯域制限された補正対象信号の大きさが絶対値として算出される。
【００４５】
一方、基準信号入力部２２から入力されたマイクロホンユニット１１ｄからの基準信号については、第２の帯域通過フィルタ２６ｂと第２の絶対値演演算部２７ｂとによって、帯域制限された基準信号の大きさが絶対値として算出される。
【００４６】
次に、高速利得更新部２１０および低速利得更新部２１１による利得更新例について説明する。
【００４７】
図３は、本実施形態の判定部２９、高速利得更新部２１０、および低速利得更新部２１１の動作例を示すフローチャートである。
【００４８】
ここでは、補正対象となるマイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃのいずれかと基準となるマイクロホンユニット１１ｄとの感度差（利得の差）が最大±４ｄＢであり、利得可変部２３によって±４ｄＢの利得の増幅が必要であることを想定している。また、起動後１秒間で利得を収束させ、起動後１秒以降は微小な利得更新量で音質に影響を与えない仕様とする。なお、１秒間は一例である。
【００４９】
アレイマイクロホン装置１が電源投入によって起動すると、デジタル信号処理部１４において、図示しない時間経過カウンターが、サンプリング周期毎に更新動作する。つまり計時を開始する（ステップＳ１０１）。続いて、判定部２９は、時間経過カウンターが１秒未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。時間経過カウンターが１秒以上である場合には、判定部２９が、高速利得更新部２１０を選択する（ステップＳ１０２のＮｏ）。
【００５０】
続いて、高速利得更新部２１０は、減算部２８による減算結果が正であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。減算部２８による減算結果が正である場合には、基準信号のレベルよりも利得可変部２３からの補正対象信号のレベルが大きいので、高速利得更新部２１０は、利得を小さくする更新を行う（ステップＳ１０４）。このとき、高速利得更新部２１０は、１サンプリング周期当たりの利得更新量を例えば−０．０００２５ｄＢ（１秒間におけるサンプル数である１６０００サンプルで−４ｄＢに相当）に設定する。
【００５１】
また、減算部２８による減算結果が負の場合には、基準信号のレベルよりも利得可変部２３からの補正対象信号のレベルが小さいので、高速利得更新部２１０は、利得を大きくする更新を行う（ステップＳ１０５）。このとき、高速利得更新部２１０は、１サンプリング周期当たりの利得更新量を例えば＋０．０００２５ｄＢ（１秒間におけるサンプル数である１６０００サンプルで＋４ｄＢに相当）に設定する。
【００５２】
そして、高速利得更新部２１０は、その利得更新量で利得を更新して、利得可変部２３に利得を設定する（ステップＳ１０６）。
【００５３】
このように、高速利得更新部２１０によって、減算部２８により減算された結果に対応する感度差を起動後所定時間（例えば１秒間）で高速に補正することで、感度補正中（利得更新中）の指向性劣化期間を短くし、検査工程における待ち時間も上記の所定時間（例えば１秒間）に短縮することができる。
【００５４】
一方、時間経過カウンターが１秒以上の場合には、判定部２９が、低速利得更新部２１１を選択する（ステップＳ１０２のＹｅｓ）。
【００５５】
続いて、高速利得更新部２１０は、減算部２８による減算結果が正であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。減算部２８による減算結果が正の場合には、基準信号のレベルより利得可変部２３からの補正対象信号のレベルが大きいので、低速利得更新部２１１は、利得を小さくする更新を行う（ステップＳ１０８）。このとき、１サンプリング周期当たりの利得更新量を例えば−０．０００００２５ｄＢ（１秒間におけるサンプル数である１６０００サンプルで−０．０４ｄＢに相当）に設定する。
【００５６】
また、減算部２８による減算結果が負の場合には、基準信号のレベルより利得可変部２３からの補正対象信号のレベルが小さいので、低速利得更新部２１１は、利得を大きくする更新を行う（ステップＳ１０９）。このとき、１サンプリング周期当たりの利得更新量を例えば＋０．０００００２５ｄＢ（１秒間におけるサンプル数である１６０００サンプルで＋０．０４ｄＢに相当）に設定する。
【００５７】
そして、低速利得更新部２１１は、その利得更新量で利得を更新して、利得可変部２３に利得を設定する（ステップＳ１０６）。
【００５８】
このように、低速利得更新部２１１によって、利得更新量を１秒間あたり±０．０４ｄＢ程度に留めることで、利得の更新が常時実施されても、音質が劣化せず、更新動作を聴感上認識させないようにすることができる。
【００５９】
次に、高速利得更新部２１０または低速利得更新部２１１により更新される利得の更新例について説明する。
【００６０】
図４は、補正対象となるマイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃが、基準となるマイクロホンユニット１１ｄより４ｄＢ感度が低い場合、つまり、利得可変部２３によって４ｄＢの増幅が必要である場合の利得の更新例を示すものである。
【００６１】
図４（ａ）は高速利得更新部２１０による利得の更新例を示す図である。図４（ａ）を参照すると、アレイマイクロホン装置１の起動１秒後には＋４ｄＢの利得に収束していることが理解できる。また、図４（ａ）に示すように、高速利得更新部２１０による利得更新量（第１の変化量）は、例えば、補正対象信号と基準信号との差および高速利得更値更新部２１０による利得更新を行う期間（例えば起動後１秒）に基づく変化量であり、１秒あたり１ｄＢ以上である。
【００６２】
図４（ｂ）は低速利得更新部２１１による利得の更新例を示す図である。図４（ｂ）を参照すると、起動１秒後以降は＋４ｄＢの利得を維持し、音質に影響を与えない程度の利得の揺れに抑えていることが理解できる。つまり、低速利得更新部２１１による利得更新量（第２の変化量）は、聴感上知覚されない変化量であり、例えば１秒あたり１ｄＢ未満である。
【００６３】
図４（ｃ）は従来の利得更新を示す図である。図４（ｃ）を参照すると、音質に影響を与えない程度の１サンプリング周期当たりの利得更新量を＋０．０００００２５ｄＢとすると、＋４ｄＢの利得に収束するには、１００秒の時間を要することが理解できる。
【００６４】
次に、感度補正（利得更新）の有無による指向性の周波数特性について説明する。
【００６５】
図５は２つのマイクロホンユニットにおけるアレイマイクロホン装置１の指向性合成部１６により指向性合成された場合の０度と９０度の指向性の周波数特性を示すものである。また、図５（ａ）は４ｄＢの感度補正が実施された場合を示しており、図５（ｂ）は４ｄＢの感度補正が実施されない場合を示している。
【００６６】
図５（ａ）を参照すると、本実施形態における感度補正が実施された場合、０度の指向性として平坦周波数特性が得られ、９０度の平坦周波数特性として０度の指向性の周波数特性から約６ｄＢ低下した平坦周波数特性が得られる。したがって、設計通りの指向性特性が得られることが理解できる。一方、図５（ｂ）を参照すると、本実施形態における感度補正が実施されない場合、０度の指向性の周波数特性および９０度の指向性の周波数特性が平坦とならない。したがって、設計通りの指向性特性が得られないことが理解できる。
【００６７】
このような本実施形態のアレイマイクロホン装置１によれば、感度補正部１５ａ〜１５ｃの各出力信号（感度補正された補正対象信号）のレベルが第Ｎのマイクロホンユニット１１ｄからの信号（基準信号）のレベルと略等しくなるように、アレイマイクロホンアレイ装置１の起動時には、利得可変部２３の利得を高速に増減させ、通常動作時は低速に増減させる。これにより、感度補正（利得更新）の高速収束と音質の維持とを両立して実現することができる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態における感度補正部１５Ｂ（各感度補正部１５ａ〜１５ｃ）の構成例を示すブロック図である。本実施形態の図６に示す感度補正部１５Ｂの構成は、基本的には第１の実施形態の図２に示した感度補正部１５と同様である。図６に示す感度補正部１５Ｂにおいて、図２に示した感度補正部１５と同一の機能を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。図６と図２との差異は、第１の絶対値演算部２７ａの出力信号３１ａおよび第２の絶対値演算部２７ｂの出力信号３１ｂが、判定部２９に入力されることである。なお、本実施形態のアレイマイクロホン装置１における感度補正部１５Ｂ以外の構成については、第１の実施形態のアレイマイクロホン装置１と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００６９】
図７は、本実施形態の判定部２９、高速利得更新部２１０、および低速利得更新部２１１の動作例を示すフローチャートである。
【００７０】
本アレイマイクロホン装置１が電源投入によって起動すると、判定部２９は、出力信号３１ａのレベルと出力信号３１ｂのレベルとのレベル和を算出する（ステップＳ２０１）。そして、このレベル和が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ここでの閾値とは、例えばマイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃの残留雑音（例えば−６０ｄＢＦＳ）が考えられる。
【００７１】
レベル和が閾値以上であると判定された場合、デジタル信号処理部１４において、時間経過カウンターが、更新動作する。つまり計時を開始する（ステップＳ２０３）。以降の動作は図３のステップＳ１０２〜Ｓ１０９と同様である。一方、レベル和が閾値以下の場合は、利得制御部２４は、利得可変部２３の利得を更新しない（ステップＳ２０４）。
【００７２】
このように、本実施形態のアレイマイクロホン装置１は、補正対象信号のレベルと基準信号のレベルとの和が所定値以上となってからの経過時間が所定時間未満である場合、高速利得更新部２１０（第１の利得更新部の一例）により利得を変化させ、上記経過時間が所定時間以上である場合、低速利得更新部２１１（第２の利得更新部の一例）により利得を変化させる。
【００７３】
したがって、補正対象となるマイクロホンユニット１１ａ〜１１ｃと基準となるマイクロホンユニット１１ｄに十分音声が収音された場合のみ、高速利得更新部２１０および低速利得更新部２１１が動作することで、微小レベルによる不安定なレベル判定を防ぐことができる。
【００７４】
なお、サンプリング周波数、利得、高速利得更新部２１０の動作時間、閾値などは、上記説明したものに限定されるものではない。また、高速利得更新部２１０は、利得更新量を、利得と許容される補正時間から決定すればよい。また、低速利得更新部２１１は、利得更新量を、聴感上違和感のないレベル変化量とすればよい。この場合、例えば１秒間あたり０．１ｄＢ以下が望ましい。
【００７５】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、2011年6月16日出願の日本特許出願No.2011-134562に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、音質を維持するとともに、感度補正における高速収束を実現するアレイマイクロホン装置等に有用である。
【符号の説明】
【００７７】
１  アレイマイクロホン装置
１１  アレイマイクロホン
１１ａ  第１のマイクロホンユニット
１１ｂ  第２のマイクロホンユニット
１１ｃ  第（Ｎ−１）のマイクロホンユニット
１１ｄ  第Ｎのマイクロホンユニット
１３  アナログデジタル変換部（ＡＤ変換部）
１３ａ  第１のアナログデジタル変換部
１３ｂ  第２のアナログデジタル変換部
１３ｃ  第（Ｎ−１）のアナログデジタル変換部
１３ｄ  第Ｎのアナログデジタル変換部
１４  デジタル信号処理部
１５、１５Ｂ  感度補正部
１５ａ  第１の感度補正部
１５ｂ  第２の感度補正部
１５ｃ  第（Ｎ−１）の感度補正部
１６  指向性合成部
２１  信号入力部
２２  基準信号入力部
２３  利得可変部
２４  利得制御部
２５  信号出力部
２６  帯域通過フィルタ
２６ａ  第１の帯域通過フィルタ
２６ｂ  第２の帯域通過フィルタ
２７  絶対値演算部
２７ａ  第１の絶対値演算部
２７ｂ  第２の絶対値演算部
２８  減算部
２９  判定部
２１０  高速利得更新部
２１１  低速利得更新部
３１ａ  第１の絶対値演算部の出力信号
３１ｂ  第２の絶対値演算部の出力信号
【図１】
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【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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