(57)【要約】【課題】  パイプラインスピーカを使用して最適な特性の双方向通話システムを提供する。【解決手段】  隔離された複数の会場１００、２００間で双方向的に通話をすることができるようにされた双方向通話装置において、前記会場毎に２体ずつ所定の間隔をあけて配置されたパイプラインスピーカ１１と、パイプラインスピーカ１１の長手方向にパイプラインスピーカ１１と２０ｃｍ以上の間隔をあけて配置されるマイクロフォン１３とを備えた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔離された複数の会場間で双方向的に通話をすることができるようにされた双方向通話装置において、
前記会場毎に２体ずつ所定の間隔をあけて配置された略円筒波状の音波を発生するスピーカと、
前記円筒波状の音波の中心軸上に２０ｃｍ以上離れて配置されるマイクロフォンとを備えたことを特徴とする双方向通話装置。
【請求項２】
前記マイクロフォンは双指向型マイクロフォンであり、
当該マイクロフォンの感度が最も弱い方向のなす面上に前記円筒波の中心軸があるように配置された
ことを特徴とする請求項１記載の双方向通話装置。
【請求項３】
前記２体から放出される円筒波状の音波の中心軸が略同一平面上にあり、
前記マイクロフォンの感度が最も弱い面と前記平面が略一致するように配置されたことを特徴とする請求項２記載の双方向通話装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔離された２つの場所にいる人間が、双方向的に通話をすることができるようにされた双方向通話装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この双方向型通話装置では、隔離された２つの場所にそれぞれマイクロフォンとスピーカを設置し、一方の場所にいる人間が発する音声を、その場所に設置されたマイクロフォンで受信して、他方の場所に配置されたスピーカでこれを出力させるようにしている。
さらに近年では、画像を伴う、双方向型通話装置が実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。このときに臨場感を増すために音響装置として複数系統のスピーカ及びマイクロフォンを使用することが提案されている。この際、画像と概ね同一面上にスピーカを配置することで、臨場感をさらに高めることができる。このときマイクロフォンとスピーカの位置が近い方が望ましい。
この際、マイクロフォンとスピーカを近傍に配置すると、両者の特性によりいわゆるエコーやハウリングが生じることがある。しかし、双方向型通話装置においては、同じ人間が、例えば椅子に座ったままマイクロフォンに向けて声を発したり逆にスピーカから相手方の声を聞いたりする。このため、マイクロフォンとスピーカとは、エコーやハウリングを起こさない範囲で出来るだけ近傍に配置するのが望ましい。
【０００３】
一方、近年、新種のスピーカとして、直線状の音源から波面が円筒状となるような音波を発するように構成されたパイプラインスピーカが販売されている。一般の点音源では、音圧は点音源からの距離の２乗に反比例するのに対して、このような波面を持つスピーカでは音圧は音源からの距離に反比例して減少する。従って、小さい音でも遠くまで聞こえるという利点がある。
このパイプラインスピーカの指向特性を図６に示す。図６（ａ）に示すように、パイプラインスピーカ１１の周囲において、（１）、（２）に示す方向に沿って音圧を測定する。その測定結果をそれぞれ図６（ｂ）、図６（ｃ）に示す。
図６（ｂ）、（ｃ）とも、パイプラインスピーカ１１より出力される音声の指向特性を、異なる周波数ごとに折れ線で表示している。図６（ｂ）は、（１）方向では、２５０〜２ｋＨｚの周波数帯域の音はセンターからエッジ部分に至るまでほとんど強度が変わらないが、エッジから外れた部分では急激に減衰することを示している。また、図６（ｃ）では２５０〜２ｋＨｚの帯域の音は（２）の方向ではほぼ全方向で音圧が等しいことを示している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９１０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところがマイクロフォンをスピーカに近づけると、スピーカから発生した音がマイクロフォンから受信されやすく、エコーやハウリングといった、音響的なフィードバックにより、聴きづらい状態になりやすいという問題があった。
本発明は、この点に鑑み、パイプラインスピーカを利用して最適な双方向通話装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的の達成のため、本発明に係る双方向通話装置は、隔離された複数の会場間で双方向的に通話をすることができるようにされた双方向通話装置において、前記会場毎に２体ずつ所定の間隔をあけて配置された略円筒波状の音波を発生するスピーカと、前記円筒波状の音波の中心軸上に２０ｃｍ以上離れて配置されるマイクロフォンとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パイプラインスピーカを使用して最適な特性の双方向通話システムが得られる。
【発明の実施の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る双方向通話装置をＴＶ会議システムに適用した例を示している。  図１に示すように、本実施の形態のＴＶ会議システムは、パイプラインスピーカ１１、ＴＶモニタ１２、双指向性マイクロフォン１３、及びＴＶカメラ１４をそれぞれ会議室１００及び相手方会議室２００に設置して構成される。この２つの会議室を通信回線３００により接続し、会議参加者の画像、音声を相互に通信することにより、ＴＶ会議の進行が可能となる。
【０００９】
すなわち、会議参加者が発した音声は、双指向性マイクロフォン１３により収音され、情報符号化部１５においてディジタル信号に変換される。また、会議参加者の映像は、ＴＶカメラ１４により撮像され、同様に情報符号化部１５によりディジタル信号に変換される。
ディジタル信号化された音声信号及び映像信号は、送受信制御部１６により、通信回線３００を介して相手会議室に送信される。
また、相手会議室より送信されてきたディジタル音声信号及びディジタル映像信号は、送受信制御部１６を介して情報復号化部１７に出力される。情報復号化部１７は、このディジタル音声信号及びディジタル映像信号をアナログ信号に変換する。これにより、パイプラインスピーカ１１からは相手方の会議参加者の音声が出力され、ＴＶモニタ１２には相手方の会議参加者の映像が映し出される。
【００１０】
図２は、パイプラインスピーカ１１と双指向性マイクロフォン１３との配置関係を示したものである。図２に示すように、２つのパイプラインスピーカ１１は、水平方向に距離Ｄをあけて床に垂直に配置される。このとき２つのパイプラインスピーカの軸は同一平面上にあることになる。この距離Ｄは、１００〜１６０ｃｍ程度に設置されることが多い。また、２つのパイプラインスピーカは、通話者の顔の高さに近い高さにあることが望ましい。２つの双指向性マイクロフォン１３は、パイプラインスピーカ１１の上方に距離ｈをあけて配置される。この距離ｈは、近い側のパイプラインスピーカ１１からの近接音、及びもう一方のパイプラインスピーカ１１の指向性を考慮して、２０ｃｍ以上とする。双指向性マイクロフォン１３は、パイプラインスピーカ１１の軸の延長線上に配置する。パイプラインスピーカ１１はその軸方向が最も音の放射が少ない方向だからである。図７（（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図）に示すように双指向性マイクロフォン１３は感度が理論的にゼロとなる方向を有しており、これが回転対称であることから立体的には感度の低い面を有することになる。これをｎｕｌｌ面と呼ぶ。双指向性マイクロフォン１３はそのｎｕｌｌ面上に２つのパイプラインスピーカ１１の軸が含まれるように配置する。
【００１１】
パイプラインスピーカ１１は、会議室１００の床と水平方向の音圧が強い指向特性となるため、会議室の壁が垂直に構成されている限り発生音の反射音もその殆どが床に水平に戻ってくる。このため、パイプラインスピーカ１１から発して直接に双指向性マイクロフォン１３に収音される音声が極めて少ないだけでなく、その反射音も殆ど収音されない。このため、エコーやハウリングが発生する確率はきわめて小さくなっている。
【００１２】
次に、この図１及び２に示すパイプラインスピーカを利用したシステムの特性と、従来のスピーカ（ここでは、出願人が発売しているＹＡＭＡＨＡ  ＮＳ−１０Ｍを使用）を利用したシステムの特性とを比較する。
図３に比較の対象とするシステムを、図４にその比較結果としてのグラフを示している。
パイプラインスピーカ１１を利用したシステムでは、図３（ａ）に示すように、パイプラインスピーカ１１間の水平方向の距離Ｄを１００−１６０ｃｍとし、パイプラインスピーカ１１と双指向性マイクロフォン１３との間の垂直方向の距離ｈを１０，２０又は４０ｃｍとする。また、比較の対象とする従来のスピーカを利用したシステムでは、図３（ｂ）に示すように、スピーカ１１´間の距離Ｄ´を１８０ｃｍとし、スピーカ１１´と双指向性マイクロフォン１３との間の垂直方向の距離ｈ´を１５ｃｍとする。
【００１３】
図４（ａ）はＤ＝１６０ｃｍとした場合の、両システムの特性の差を、中心周波数ごとにグラフとして示したものである。同様に、図４（ｂ）はＤ＝１４０ｃｍの場合、図４（ｃ）はＤ＝１２０ｃｍの場合、図４（ｄ）はＤ＝１００ｃｍの場合をグラフとして示したものである。すなわち、図４のグラフは、横軸を中心周波数、縦軸を両システムの特性の差としている。この縦軸の「特性の差」は、中心周波数を１６０Ｈｚ〜１０ｋＨｚの範囲で変化させた場合における、次の式で示す評価値Ｖを、図３（ａ）（ｂ）のシステムについてそれぞれ演算し、図３（ａ）の［数１］の評価値から図３（ｂ）の［数１］の評価値を引いた差の意味である。なお、両システムとも、１／３オクターブバンドレベルでの値を算出し、これを特性値としている。
【００１４】
［数１］
Ｖ＝１０ｌｏｇ１０（Ｐave２／Ｇｆ２）
但し、Ｐaveは、システムが設置された会場の場内平均音圧、Ｇｆは帰還ゲインを示す。
【００１５】
ここにいう場内平均音圧Ｐaveは、次のようにして測定する。すなわち、図５に示すように、部屋Ａにノイズ発生用の１次音源ｓ１−ｓ３を配置するとともに、１対のマイクロフォンＭｉｃを配置する。配置関係は例えば図５に示すようにすることができるが、これはあくまで一例である。
また、別の部屋Ｂには、このマイクロフォンで収音された信号を再生するためのパイプラインスピーカ１１を配置する。１次音源ｓ１から発生させたノイズをマイクロフォンＭｉｃで収音し、この収音した音声をパイプラインスピーカＰＬＳから再生する。このときの部屋Ｂ内のｐ１−ｐ６の各点での音圧を測定する。部屋Ａの１次音源ｓ２、ｓ３からも同様にノイズを再生させて、同様にして音圧を測定する。このｓ１−ｓ３の音圧データの平均値を、上述の場内平均音圧Ｐaveとしている。
また、帰還ゲインＧｆとは、パイプラインスピーカＰＬＳから発した音声をパイプラインスピーカＰＬＳの軸上に配置されたマイクロフォンＭｉｃで収音させた場合の利得である。
【００１６】
図４（ａ）〜（ｄ）から明らかなように、ｈ＝１０ｃｍ以下の場合には、特に低周波数領域において、特性が従来型のシステムより劣るか、又は同等程度となるが、ｈ＝２０ｃｍ、４０ｃｍの場合には、Ｄの大きさに関係なく、略全ての領域において従来型のシステム（図３（ｂ））よりも本実施の形態のシステム（図３（ａ））の方が高い特性を示していることがわかる。全体として、従来のシステムと比べて開ループゲインにおいて略６ｄＢの改善が得られている。
【００１７】
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施例のような２チャンネル式のものに限られるものではなく、単チャンネルとしても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態に係るＴＶ会議システムの全体構成を示す。
【図２】図１のＴＶ会議システムのパイプラインスピーカ１１と双指向性マイクロフォン１３の配置関係を示す。
【図３】図１に示すＴＶ会議システムと従来のＴＶ会議システムの比較図である。
【図４】図１に示すＴＶ会議システムと従来のＴＶ会議システムの特性を比較したグラフである。
【図５】場内平均音圧Ｐaveの測定方法の一例を示す。
【図６】パイプラインスピーカ１１の指向特性の一例を示す。
【図７】双指向性マイクロフォン１３の特性の一例を示す。
【符号の説明】
【００１９】
１００、２００…会議室、３００…通信回線、  １１…パイプラインスピーカ、  １２…ＴＶモニタ、  １３…双指向性マイクロフォン、  １４…ＴＶカメラ、  １５…情報符号化部、  １６…送受信制御部、  １７…情報復号化部。
【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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