(57)【要約】近接配置された２個のマイクロフォンを用いて、任意の方向から到来する音を、少ない演算量で強調又は抑圧して出力することができる指向性制御方法及び装置を提供する。交換回路２によって一対の入力信号ＩｎＬ及びＩｎＲを１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号ＩｎＡ及びＩｎＢを生成しておき、係数更新回路３によって、交換信号の片方ＩｎＢに係数ｍを乗じた上で、交換信号ＩｎＡとＩｎＢの誤差信号を生成し、誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する。そして、逐次更新された係数ｍを一対の入力信号ＩｎＬ及びＩｎＲに乗じて出力する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のマイクロフォンから入力された一対の入力信号に対して、その位相差に応じた強弱をつける指向性制御方法であって、
交換回路によって前記一対の入力信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する第１のステップと、
前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成する第２のステップと、
前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する第３のステップと、
逐次更新された係数ｍを前記一対の入力信号に乗じて出力する第４のステップと、
を備えること、
を特徴とする指向性制御方法。
【請求項２】
前記第３のステップは、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算する第５のステップを含み、第５のステップによる乗算結果を参照する前記漸化式を演算し、
前記定数βは１未満であり、一定レベル未満の前記入力信号が連続すると、第３のステップを経た出力信号が漸次減衰すること、
を特徴とする請求項１記載の指向性制御方法。
【請求項３】
前記第３のステップは、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算する第５のステップを含み、第５のステップによる乗算結果を参照する前記漸化式を演算し、
前記定数βは１未満であり、第３のステップを経ることで、前記入力信号の位相差以上に強弱を強調すること、
を特徴とする請求項１記載の指向性制御方法。
【請求項４】
前記第２及び第３のステップでは、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍの−１倍がセットされた第１の積算器に前記交換信号の片方を通し、
前記第１の積算器を経た後に、前記一対の交換信号を加算する第１の加算器を通し、
第１の加算器を経た後に、定数μがセットされた第２の積算器を通し、
前記第２の積算器を経た後に、前記過去の係数ｍが乗算される前の前記片方の交換信号がセットされた第３の積算器を通し、
前記第３の積算器を経た後に、１サンプル前に算出された過去の係数ｍがセットされた第２の加算器を通すことで、
前記係数ｍを１サンプル毎に更新すること、
を特徴とする請求項１記載の指向性制御方法。
【請求項５】
前記第３のステップでは、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗じる第４の積算器を設けておき、前記第２の加算器には、第４の加算器を経た過去の係数ｍがセットしておき、
前記定数βは１未満であり、第３のステップを経ることで、前記入力信号の瞬時値の比以上に前記強弱を強調すること、
を特徴とする請求項４記載の指向性制御方法。
【請求項６】
前記第３のステップでは、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗じる第４の積算器を設けておき、前記第２の加算器には、第４の加算器を経た過去の係数ｍをセットしておき、
前記定数βは１未満であり、第３のステップを経ることで、前記入力信号の位相差以上に強弱を強調すること、
を特徴とする請求項４記載の指向性制御方法。
【請求項７】
入力信号を予め帯域分割しておき、帯域別に前記各ステップを行うこと、
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の指向性制御方法。
【請求項８】
一対のマイクロフォンから入力された一対の入力信号に対して、その位相差に応じた強弱をつける指向性制御装置であって、
前記一対の入力信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する交換部と、
前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成する誤差信号生成部と、
前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する漸化式演算部と、
逐次更新された係数ｍを前記一対の入力信号に乗じて出力する積算部と、
を備えること、
を特徴とする指向性制御装置。
【請求項９】
前記漸化式演算回路は、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算するミュート部を含み、
前記ミュート部の乗算結果を参照して前記漸化式を演算し、
前記定数βは１未満であり、一定レベル未満の前記入力信号が連続すると、漸化式演算部を経た出力信号が漸次減衰すること、
を特徴とする請求項８記載の指向性制御装置。
【請求項１０】
前記漸化式演算回路は、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算する強調処理部を含み、
前記強調処理部の乗算結果を参照して前記漸化式を演算し、
前記定数βは１未満であり、漸化式演算部を経た出力信号には、前記入力信号の位相差以上の強弱がつけられること、
を特徴とする請求項８記載の指向性制御装置。
【請求項１１】
前記誤差信号生成部は、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍの−１倍がセットされ、前記交換信号の片方が通過する第１の積算器と、
前記第１の積算器を経た後に、前記一対の交換信号を加算する第１の加算器と、
を備え、
前記漸化式演算回路は、
定数μがセットされ、第１の加算器を経た信号が通過する第２の積算器と、
前記過去の係数ｍが乗算される前の前記片方の交換信号がセットされ、前記第２の積算器を経た信号が通過する第３の積算器と、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍがセットされ、前記第３の積算器を経た信号が通過する第２の加算器と、
を備え、
前記係数ｍが１サンプル毎に更新されること、
を特徴とする請求項８記載の指向性制御装置。
【請求項１２】
前記漸化式演算回路は、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗じる第４の積算器を更に備え、
前記第２の加算器には、第４の加算器を経た過去の係数ｍがセットされ、
前記定数βは１未満であり、前記漸化式演算回路を経ることで、前記入力信号の位相差以上に強弱を強調すること、
を特徴とする請求項１１記載の指向性制御装置。
【請求項１３】
前記漸化式演算回路は、
１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗じる第４の積算器を更に備え、
前記第２の加算器には、第４の加算器を経た過去の係数ｍがセットされ、
前記定数βは１未満であり、前記漸化式演算回路を経ることで、前記入力信号の位相差以上に強弱を強調すること、
を特徴とする請求項１１記載の指向性制御装置。
【請求項１４】
入力信号を予め帯域分割する分割部を更に備え、
帯域別に前記交換信号の生成、前記誤差信号の生成、前記係数ｍの更新、及び前記係数ｍを前記一対の入力信号に乗じた出力を行うこと、
を特徴とする請求項８乃至１３の何れかに記載の指向性制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接配置された２個のマイクロフォンを用いて、任意の方向に指向性をつけて音を出力する収音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声録音においては、目的の音を有効的に収音するために、雑音等のその周囲の音の入力を抑える必要がある。任意の方向の音を収音するには、指向性マイクを用いることで目的の音を鮮明に収音することが可能となる。また、間隔を広くとったステレオ録音等で、臨場感を出すこともできる。ＩＣレコーダーにおいては、２個のマイクロフォンの入力信号を処理し、任意の方向の音を強調、又はそれ以外の方向の音を抑圧して収音する方法が多数提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１の発明では、近接配置された２個のマイクロフォンの入力信号に基づいて入力された音声が目的方向にあるかを判断し、２個の入力信号の位相差の差分を補正し、目的方向に存在する音を強調している。また、特許文献２の発明では、２つの入力信号同士を互いに参照させ、得られた信号を利用して逐次フィルタを更新する。これを２個のマイクロフォンから入力される信号に適用すれば、同相の音を抽出し強調することができる。すなわち、所定の方向からの音声を強調し、指向性をつけることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−１３５５９３号公報
【特許文献２】特開２００９−０２７３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、状況に応じて気軽に録音を行いたいという要望に応えるために、ＩＣレコーダーにおいても小型化が進んでいる。携帯可能なまでにＩＣレコーダーが小型化された場合、ステレオ録音用に備えられた２個マイクロフォンが近接配置されることとなる。すると、この２個のマイクロフォンの距離が短いことから収音時の位相差が非常に小さくなり、指向性方向と音源との位置関係に応じた強調と抑圧も、左右に分離感のある収音も行うことが困難となってきた。この傾向は、２個のマイクロフォンの間隔に対して何十倍以上の長い波長をもつ低周波の波長において著しいものであった。【０００６】
また、特許文献１の発明は、位相差の差分をとることが前提となるため、一定以上の間隔を設けてマイクロフォンを配置する必要がある。たとえ低周波の波長に適用できたとしても、複数の遅延器や長いフィルタ係数が必要となり、演算処理も煩雑になる。【０００７】
特許文献２の発明は、ステレオ音源であれば十分に指向性を付けることが可能であるが、ＩＣレコーダーのように２個のマイクロフォンが近接配置されている場合には、各入力音声の位相差が少なくなるため、その差分をとるほどの感度を有していない。また、演算結果に基づいて逐次フィルタを更新するため、フィルタ長が長くなり、また演算処理が重くなる。【０００８】
本願発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、近接配置された２個のマイクロフォンを用いて、任意の方向から到来する音を、少ない演算量で強調又は抑圧して出力することができる指向性制御方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、実施形態の指向性制御方法は、一対のマイクロフォンから入力された一対の入力信号に対して、その位相差に応じた強弱をつける指向性制御方法であって、交換回路によって前記一対の入力信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する第１のステップと、前記交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、前記交換信号の誤差信号を生成する第２のステップと、前記誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する第３のステップと、逐次更新された係数ｍを前記一対の入力信号に乗じて出力する第４のステップと、を備えること、を特徴とする。【００１０】
前記第２及び第３のステップでは、１サンプル前に算出された過去の係数ｍの−１倍がセットされた第１の積算器に前記交換信号の片方を通し、前記第１の積算器を経た後に、前記一対の交換信号を加算する第１の加算器を通し、第１の加算器を経た後に、定数μがセットされた第２の積算器を通し、前記第２の積算器を経た後に、前記過去の係数ｍが乗算される前の前記片方の交換信号がセットされた第３の積算器を通し、前記第３の積算器を経た後に、１サンプル前に算出された過去の係数ｍがセットされた第２の加算器を通すことで、前記係数ｍを１サンプル毎に更新するようにしてもよい。【００１１】
前記第３のステップは、１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算する第５のステップを含み、第５のステップによる乗算結果を参照する前記漸化式を演算し、前記定数βは１未満であり、一定レベル未満の前記入力信号が連続すると、第３のステップを経た出力信号が漸次減衰するようにしてもよい。【００１２】
前記第３のステップは、１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算する第５のステップを含み、第５のステップによる乗算結果を参照する前記漸化式を演算し、前記定数βは１未満であり、第３のステップを経ることで、前記入力信号の位相差以上に強弱を強調するようにしてもよい。【００１３】
入力信号を予め帯域分割しておき、帯域別に前記各ステップを行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、交換回路と漸化式を演算する一つの回路によって演算数を大幅に削減しながらも、一対のマイクロフォンのセンター位置から到来する音声信号を精度よく強調し、センター位置から角度がずれた方向から到来する音声信号を精度よく抑圧できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】指向性制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】係数更新回路の一例を示すブロック図である。
【図３】係数ｍ（ｋ）の収束例を示すグラフである。
【図４】定数βを変更した場合の係数ｍ（ｋ）の収束態様を示すグラフである。
【図５】交換回路の有無に応じた係数ｍ（ｋ）の収束速度を示すグラフである。
【図６】その他の実施形態に係る指向性制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る指向性制御方法及び装置の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
（構成）
図１は、指向性制御装置の構成を示すブロック図である。指向性制御装置は、所定の離間距離を有する一対のマイクロフォンＬ、Ｒに接続されており、図１に示すように、マイクロフォンＬ、Ｒから入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）が入力される。
【００１８】
入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）は、ＡＤ変換器によりサンプリングされた離散値である。すなわち、入力信号ＩｎＬ（ｋ）は、マイクロフォンＬから出力され、ｋ番目にサンプリングされたデジタル信号である。入力信号ＩｎＲ（ｋ）は、マイクロフォンＲから出力され、ｋ番目にサンプリングされたデジタル信号である。
【００１９】
入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）は、指向性制御装置において、特性補正回路１を経て交換回路２に入力される。特性補正回路１は、周波数特性補正フィルタと位相特性補正回路とを有する。周波数特性補正フィルタは、所望周波数帯の音声信号を抽出する。位相特性補正回路は、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）に対するマイクロフォンＬ、Ｒの音響特性が与える影響を減少させる。
【００２０】
交換回路２は、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）を１サンプルおきに交互に入れ替えて出力する。すなわち、交換信号ＩｎＡ（ｋ）及び交換信号ＩｎＢ（ｋ）のデータ列は、ｋ＝１、２、３、４・・・において、以下のようになる。
ＩｎＡ（ｋ）＝｛ＩｎＬ（１）  ＩｎＲ（２）  ＩｎＬ（３）  ＩｎＲ（４）・・・｝
ＩｎＢ（ｋ）＝｛ＩｎＲ（１）  ＩｎＬ（２）  ＩｎＲ（３）  ＩｎＬ（４）・・・｝
【００２１】
交換信号ＩｎＡ（ｋ）及び交換信号ＩｎＢ（ｋ）は、係数更新回路３に入力される。この係数更新回路３は、交換信号ＩｎＡ（ｋ）と交換信号ＩｎＢ（ｋ）との誤差を計算し、誤差に応じた係数ｍ（ｋ）を決定する。また、係数更新回路３は、過去の係数ｍ（ｋ−１）を参照して逐次的に係数ｍ（ｋ）を更新する。
【００２２】
同着の交換信号ＩｎＡ（ｋ）と交換信号ＩｎＢ（ｋ）の誤差信号ｅ（ｋ）を以下式（１）のように定義する。
2013111348.tif 000003
【００２３】
この係数更新回路３は、誤差信号ｅ（ｋ）を係数ｍ（ｋ−１）の関数とし、誤差信号ｅ（ｋ）を含む係数ｍ（ｋ）の隣接二項間漸化式を演算することで、誤差信号ｅ（ｋ）が最小となる係数ｍ（ｋ）を探索する。係数更新回路３は、この演算処理により、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）とに位相差が生じていればいるほど、係数ｍ（ｋ）を減少させる方向で更新し、同相であれば係数ｍ（ｋ）を１に近づけて出力する。
【００２４】
係数ｍ（ｋ）は、合成回路４に入力される。合成回路４は、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）とに任意の比率で係数ｍ（ｋ）を乗じ、任意の比率で足し合わせて、その結果として出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）と信号ＯｕｔＲ（ｋ）を出力する。
【００２５】
図２は、係数更新回路３の一例を示すブロック図である。図２に示すように、係数更新回路３は、複数の積算器と加算器から構成され、隣接二項間漸化式を体現した回路であり、過去の係数ｍ（ｋ−１）を参照して係数ｍ（ｋ）を漸次更新するものである。長いタップ数を有する適応フィルタは排除されている。
【００２６】
この係数更新回路３において、交換信号ＩｎＢ（ｋ）を参照信号として用いて誤差信号ｅ（ｋ）を生成する。すなわち、交換信号ＩｎＡ（ｋ）は、積算器５に入力される。積算器５は、交換信号ＩｎＡ（ｋ）に対して１サンプル前の係数ｍ（ｋ−１）の−１倍を掛け合わせる。積算器５の出力側には、加算器６が接続されている。この加算器６には、積算器５から出力された信号と交換信号ＩｎＢ（ｋ）とが入力され、これら信号を加算することで、瞬時誤差信号ｅ（ｋ）を得る。この演算処理による誤差信号ｅ（ｋ）は以下式（２）の通りである。
2013111348.tif 000004
【００２７】
誤差信号ｅ（ｋ）は、入力信号をμ倍する積算器７に入力される。係数μは、１未満のステップサイズパラメータである。積算器７の出力側には、積算器８が接続される。積算器８には、交換信号ＩｎＡ（ｋ）と積算器を経た信号μｅ（ｋ）とが入力される。この積算器８は、交換信号ＩｎＡ（ｋ）と信号μｅ（ｋ）とを乗じ、以下式（３）で表される瞬時二乗誤差の微分信号∂Ｅ（ｍ）２／∂ｍを得る。
2013111348.tif 000005
【００２８】
積算器８には加算器９が接続されている。加算器９は、以下の数式（４）を演算することで係数ｍ（ｋ）を完成させ、入力信号ＩｎＬ（ｋ）とＩｎＲ（ｋ）から出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）とＯｕｔＩｎＲ（ｋ）を生成する合成回路４に係数ｍ（ｋ）をセットする。
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すなわち、加算器９は微分信号∂Ｅ（ｍ）２／∂ｍに対して信号β・ｍ（ｋ−１）を加算することで係数ｍ（ｋ）を完成させる。
【００２９】
信号β・ｍ（ｋ−１）は、加算器９の出力側に１サンプル分だけ信号を遅延させる遅延器１０と定数βを積算する積算器１１とが接続されており、１サンプル前の信号処理により更新された係数ｍ（ｋ−１）に対して積算器１１で定数βを乗じることにより生成される。
【００３０】
これにより、係数更新回路３では、以下の漸化式（５）の演算処理が実現し、係数ｍ（ｋ）を生成され、サンプリング毎に漸次更新していく。
ｍ（ｋ）＝ｍ（ｋ−１）×β＋（−ｍ（ｋ−１）×ＩｎＡ（ｋ）＋ＩｎＢ（ｋ））×μ×ＩｎＡ（ｋ）    ・・・（５）
【００３１】
（作用）
このように、指向性制御装置では、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）が入力されると、以下の式（６）及び（７）で表される出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）及び出力信号ＯｕｔＩｎＲ（ｋ）を生成して出力している。
2013111348.tif 000007
【００３２】
ここで、係数ｍ（ｋ）の収束例を図３に示す。図３は、横軸をサンプリング数、縦軸を係数ｍ（ｋ）とし、係数ｍ（０）を零に予め設定した場合の係数ｍ（ｋ）の収束態様を示している。マイクロフォンＬ、Ｒの間隔は２５ｍｍとする。入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）は、周波数が１０００Ｈｚであり、位相差が０である場合（曲線Ａ）と、位相差が１０．００°である場合（曲線Ｂ）と、位相差が２６．４７°である場合である（曲線Ｃ）。尚、定数βは１．０００である。
【００３３】
図３に示すように、位相差が０の場合の係数ｍ（ｋ）は、１に向けて収束する。一方、位相差が１０．００°である場合の係数ｍ（ｋ）は０．９１に向けて収束し、位相差が２６．４７°である場合の係数ｍ（ｋ）は０．６６に向けて収束している。
【００３４】
このように、出力信号ＯｕｔＬ（ｋ）と信号ＯｕｔＩｎＲ（ｋ）は、指向性制御装置を経ることにより、位相差に応じた係数ｍ（ｋ）で強調又は抑圧されることがわかる。換言すると、音源がマイクロフォンＬ、Ｒのセンター位置に近ければ近いほど、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）は強調される。一方、音源がマイクロフォンＬ、Ｒのセンター位置から離れれば離れるほど、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）は抑圧される。センター位置とは、マイクロフォンＬ、Ｒを結んだ線分の中点を通る当該線分に対する垂線上に存在する位置である。
【００３５】
また、定数βを変更した場合の係数ｍ（ｋ）の収束態様を図４に示す。図４では、β＝１．０００として係数ｍ（ｋ）を求めた場合（曲線Ｄ）と、β＝０．９９９として係数ｍ（ｋ）を求めた場合（曲線Ｅ）を示した。図４に示すように、位相差が２６．４７°の信号について、β＝１．０００の場合、係数ｍ（ｋ）は０．９６に収束するが、β＝０．９９９の場合、係数ｍ（ｋ）は０．８に収束する。
【００３６】
このように、係数βを１未満に変更することで、係数ｍ（ｋ）に対して、入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）の位相差以上の強弱がつけられることがわかる。例えば、マイクロフォンＬ、Ｒの近接距離と比較して長い波長を有する音の入力信号ＩｎＬ（ｋ）と入力信号ＩｎＲ（ｋ）は、その位相差が小さい。しかしながら、このような音であっても、係数βを変更することで、係数ｍ（ｋ）による強調又は抑圧が明瞭になる。
【００３７】
次に、交換回路の意義について説明する。交換回路を経ることによって、係数更新回路は、以下の数式（８）を交互に演算する。
ｋが奇数のとき
ｍ（ｋ）＝ｍ（ｋ−１）×β＋（−ｍ（ｋ−１）×ＩｎＬ（ｋ）２＋ＩｎＬ（ｋ）×ＩｎＲ（ｋ））×μ
ｋが偶数のとき
ｍ（ｋ）＝ｍ（ｋ−１）×β＋（−ｍ（ｋ−１）×ＩｎＲ（ｋ）２＋ＩｎＲ（ｋ）×ＩｎＬ（ｋ））×μ
・・・（８）
【００３８】
数式（８）において、信号の二乗の項は、ホワイトノイズ等の無相関成分を時間の経過とともに小さくなるように作用する。一方、その隣接項は、相関係数を逐次的に算出する以下の数式（９）の分子部分と同等であり、相関成分の影響を係数ｍに反映させていくこととなる。
2013111348.tif 000008
【００３９】
つまり、係数更新回路が入力信号ＩｎＬ（ｋ）に対して入力信号ＩｎＲ（ｋ）を近似させようとしたときには、入力信号ＩｎＬ（ｋ）の無相関成分は増幅方向となり、入力信号ＩｎＲ（ｋ）の無相関成分は抑制方向となる。また、入力信号ＩｎＲ（ｋ）に対して入力信号ＩｎＬ（ｋ）を近似させようとしたときには、入力信号ＩｎＲ（ｋ）の無相関成分は増幅方向となり、入力信号ＩｎＬ（ｋ）の無相関成分は抑制方向となる。
【００４０】
そこで、係数更新回路３の前に交換回路２を設置すると、入力信号ＩｎＬ（ｋ）に対して入力信号ＩｎＲ（ｋ）を近似させて同期加算しようとする働きと、入力信号ＩｎＲ（ｋ）に対して入力信号ＩｎＬ（ｋ）を近似させて同期加算しようとする働きとを交互に繰り返すこととなる。そのため、無相関成分を増幅及び抑制しようとする働きは、交互に打ち消し合うことになり、係数ｍ（ｋ）には相関成分の影響を濃く反映させていくことになる。
【００４１】
尚、図５は、交換回路２がある場合とない場合での係数ｍ（ｋ）の収束状態を示している。両収束状態は、共にセンター位置に音源を置き、マイクロフォンＬ、Ｒで集音したものである。図５の曲線Ｆが示すように、交換回路２がある場合には約１０００回目に係数ｍ（ｋ）が１に収束したが、曲線Ｇが示すように、更新回路２がない場合には、係数ｍ（ｋ）を１００００回更新しても未だ１に収束することはなく、その開きは１０倍であった。すなわち、交換回路２が存在する場合には、指向性制御が速やかに完了することを示している。
【００４２】
（効果）
以上のように、本実施形態に係る指向性制御装置では、交換回路によってマイクロフォンＬ、Ｒから入力される一対の入力信号を１サンプル毎に交互に入れ替えることで、一対の交換信号を生成する。そして、交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、交換信号の誤差信号を生成する。更に、誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新する。最後に、逐次更新された係数ｍを一対の入力信号に乗じて出力するようにした。
【００４３】
この制御方法は、例えば、１サンプル前に算出された過去の係数ｍの−１倍がセットされた第１の積算器に前記交換信号の片方を通し、第１の積算器を経た後に、一対の交換信号を加算する第１の加算器を通し、第１の加算器を経た後に、定数μがセットされた第２の積算器を通し、第２の積算器を経た後に、過去の係数ｍが乗算される前の片方の交換信号がセットされた第３の積算器を通し、第３の積算器を経た後に、１サンプル前に算出された過去の係数ｍがセットされた第２の加算器を通すことで、係数ｍを１サンプル毎に更新すればよい。
【００４４】
これにより、マイクロフォンＬ、Ｒのセンター位置から到来する音声信号は強調され、センター位置から角度がずれた方向から到来する音声信号は抑圧されることとなり、センター位置に指向性の中心を有し、マイクロフォンＬ、Ｒの指向範囲を網羅するような仮想の第３のマイクロフォンが出現する。更に、この音声に抑揚をつける態様は、タップ数の多いフィルタ等に依らず、交換回路と漸化式を演算する一つの係数更新回路によって実現でき、演算数が大幅に削減できるとともに、遅延は数十マイクロ秒〜数ミリ秒以内におさめることが可能である。
【００４５】
また、１サンプル前に算出された過去の係数ｍに対して定数βを乗算し、乗算結果を参照する漸化式を演算するようにしてもよい。ここで、定数βを１未満とすると、一定レベル未満の入力信号が連続した場合に、出力信号が漸次減衰する。
【００４６】
すなわち、定数βを一未満とすることで係数ｍが漸次減衰するフェードアウト機能として作用する。これにより、無音の状態を経て再度任意の方向から到来する音声を収音する際に、係数ｍ（ｋ）の値は一旦０に収束してから更新が行われるために、適正な強調あるいは抑圧が行われる。そのため、一の音源からの音声発信が終了し、他の音源から新たな音声発信がされたとしても、その新たな音声発信に対する係数ｍの生成において、前の音源からの音声発信に引きずられてしまうことを防止できる。
【００４７】
更に、定数βを１未満とすると、入力信号の位相差以上に出力信号の強弱が強調される。定数βの値は、入力信号を予め帯域分割しておき、帯域別に前記各ステップを行うようにすることで、帯域別に設定することができる。これにより、帯域別に係数ｍ（ｋ）を求める並列処理が可能となるばかりでなく、広帯域の信号に起因する拘束条件が解かれ、帯域に応じて適正な強調或いは抑圧が可能となる。
【００４８】
（その他の実施形態）
以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４９】
例えば、図６に示すように、係数更新回路は、交換信号の片方に係数ｍを乗じた上で、交換信号の誤差信号を生成し、この誤差信号を含む係数ｍの漸化式を演算して係数ｍを１サンプル毎に更新するようにすれば、上記実施形態に限定することなく、その他の態様で実現可能である。
【００５０】
また、この指向性制御装置は、ＣＰＵやＤＳＰのソフトウェア処理として実現してもよいし、専用のデジタル回路で構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  特性補正回路
２  交換回路
３  係数更新回路
４  合成回路
５  積算器
６  加算器
７  積算器
８  積算器
９  加算器
１０  遅延器
１１  積算器
【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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【国際調査報告】
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