(57)【要約】【課題】オーバーヘッドマイクロホンアセンブリは複数の単一指向性マイクロホン要素を有する。そのマイクロホンアセンブリは頭上であって、一般に、所望の音源の上方且つ不所望の音源の下方に設置されている。【解決手段】それらの複数のマイクロホン要素からの信号は、最も良好な信号／雑音比を確実にするために、信号を混合且つゲート制御できるマイクロホン操舵処理器に供給される。マイクロホン操舵処理器は又、追跡（音源定位）が所望される場合、動的に音源を追跡することが可能である。結果として得られるマイクロホン操舵処理器からの音響信号は、エコー除去、ノイズ除去及び音響利得制御等の処理を更に実行することが可能である。【選択図】図２
2006121709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部屋におけるマイクロホンアセンブリであって、前記部屋は人を収容するために天井及び床を有し、前記部屋は何れの前記人と前記天井との間に頭上空間を有し、前記マイクロホンアセンブリは：
支持部材；及び
該支持部材に取り付けられている複数の単一指向性マイクロホン要素；
を有するマイクロホンアセンブリであり、
全てのマイクロホン要素は前記支持部材により前記頭上空間において支えられている；
ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって：
前記支持部材に取り付けられ、全てのマイクロホン要素に結合されている信号処理器モジュール；
を更に有するマイクロホンアセンブリであり、
前記信号処理器モジュールは前記マイクロホン要素からの電気信号を選択且つ混合するように動作する；
ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、前記単一指向性マイクロホン要素はカージオイドマイクロホン要素である、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、前記単一指向性マイクロホン要素はマイクロホンアレイであり、該マイクロホンアレイの各々は一次方向にある音波を受け入れる、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項５】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、前記支持部材は前記部屋の天井に取り付けられている、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項６】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、全てのマイクロホン要素の直上の前記支持部材に取り付けられているシールドを更に有する、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項７】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、各々のマイクロホン要素に取り付けられているシールドを更に有し、該シールドは前記マイクロホン要素の直上にある、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項８】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、前記支持部材に取り付けられているハウジングを更に有し、該ハウジングは前記マイクロホン要素と前記信号処理器モジュールとを有し、前記ハウジングは上部と下部とを有し、該上部は音透過性でなく、該下部は音透過性である、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載のマイクロホンアセンブリであって、前記ハウジングは、前記ハウジングの直上にシールドを更に有する、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項１０】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、前記信号処理器は周波数応答のバランスをとり、制御マイクロホン利得を調整し、そして雑音を低減させる、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１に記載のマイクロホンアセンブリであって、マイクロホンアセンブリは音響システムに結合されている、マイクロホンアセンブリであり：
前記信号処理器に結合されたトランシーバであって、該トランシーバは前記音響システムと通信するように動作する、トランシーバ；及び
前記信号処理器に結合されているバッテリ；
を更に有する、ことを特徴とするマイクロホンアセンブリ。
【請求項１２】
音響システムであって、該音響システムの一部は部屋の中にあり、該部屋は人を収容するための天井と床とを有し、前記部屋は前記人と前記天井との間に頭上空間を有する、音響システムであり：
前記部屋におけるオーバーヘッドマイクロホンアセンブリであって、前記オーバーヘッドマイクロホンアセンブリは、支持部材と、前記支持部材に取り付けられている複数の単一指向性マイクロホン要素であって、全てのマイクロホン要素は前記支持部材により前記頭上空間において支えられている、オーバーヘッドマイクロホンアセンブリ；
増幅器；
該増幅器に結合しているスピーカ；及び
全てのマイクロホン要素と前記増幅器とに結合されている信号処理器であって、前記処理器モジュールは、音響信号を生成するために前記マイクロホン要素からの電気信号を選択且つ混合し、そして前記増幅器に前記音響信号を送信する、信号処理器；
を有する、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の音響システムであって、単一指向性マイクロホン要素はカージオイドマイクロホン要素である、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の音響システムであって、前記単一指向性マイクロホン要素はマイクロホンアレイであり、該マイクロホンアレイの各々は一次方向にある音波を受け入れる、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載の音響システムであって、前記支持部材は前記部屋の天井に取り付けられている、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１６】
請求項１２に記載の音響システムであって、全てのマイクロホン要素の直上の前記支持部材に取り付けられているシールドを更に有する、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１７】
請求項１２に記載の音響システムであって、各々のマイクロホン要素に取り付けられているシールドを更に有し、該シールドは前記マイクロホン要素の直上にある、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１８】
請求項１２に記載の音響システムであって、前記支持部材に取り付けられているハウジングを更に有し、該ハウジングは前記マイクロホン要素と前記信号処理器モジュールとを有し、前記ハウジングは上部と下部とを有し、該上部は音透過性でなく、該下部は音透過性である、ことを特徴とする音響システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の音響システムであって、前記ハウジングは、前記ハウジングの直上にシールドを更に有する、ことを特徴とする音響システム。
【請求項２０】
請求項１２に記載の音響システムであって、前記信号処理器モジュールは雑音削減と、エコー除去と、周波数バランス化と、音響利得制御とを有する前記音響信号を更に処理するように動作する、ことを特徴とする音響システム。
【請求項２１】
請求項１２に記載の音響システムであって：
前記信号処理器に結合しているトランシーバ；
を更に有する、音響システムであり、
前記オーバーヘッドマイクロホンアセンブリは、前記マイクロホン要素に結合されたマイクロホントランシーバと、前記マイクロホントランシーバ及び前記マイクロホン要素に結合されているマイクロホン信号処理器と、前記マイクロホン信号処理器に結合されたバッテリとを更に有し；
前記トランシーバは前記マイクロホントランシーバと通信し；そして
前記信号処理器は前記トランシーバと前記マイクロホントランシーバとを介して前記マイクロホン要素と結合されている；
ことを特徴とする音響システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、音声信号を電気信号に変換するために必要なシステムにおけるマイクロホンアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロホンはいずれの音響システムにおける基本的且つ必須的要素である。現在、用いられているマイクロホンには多種類がある。一般に、それらのマイクロホンは、図１に挙げているような４つのカテゴリに分類される。第１カテゴリは全方向性マイクロホン１０２である。それは、一様なポーラーレスポンスを有する、即ち、何れの方向からの音波を受け入れることができ、電気信号が同じ利得と共に生成される。第２種類のマイクロホンは、ダイポールマイクロホン１０４であって、主に２つの反対方向からの音波に応答することができる。他の方向から来る音波は非常に小さい利得を有する。マイクロホン要素の軸に対して９０°である方向から来る音波は受け入れられない、即ち、利得は０である。第３種類のマイクロホンはカージオイドマイクロホン１０６であって、１つの１次方向からの音波を受け入れることができる。応答利得は、音波の入射角が１次方向から外れるにつれて減少する。応答利得低下は、入射角が閾値より大きいときに大きくなる。利得は、１次方向から１８０°において０になる。第４種類のマイクロホンはハイパーカージオイドマイクロホン１０８である。ハイパーカージオイドマイクロホン１０８は、ダイポールマイクロホンとカージオイドマイクロホンとの混成のようなものである。それは、１次方向と２次方向とを有し、２次方向は１次方向の反対方向である。それは、１次方向と２次方向の両方にある音波に対して応答することができるが、２次方向についての利得は１次方向についての利得より小さい。
【０００３】
あるアプリケーションにおいて上記の４種類のマイクロホンの特性を競うように、マイクロホンのアレイをアセンブルすることが可能である。例えば、非指向性マイクロホンを共にグループ化することが可能である。制御器は、非常に指向的である信号を生成するような方式で信号を処理することが可能であり、それ故、このようなマイクロホンのアレイは、まるで指向性マイクロホンであるかのように機能する。他の例について、米国特許第５，７１５，３１９号明細書に記載されていて、その記載においては、幾つかの指向性マイクロホンが円形アレイの状態に配置されている。その結果として得られたマイクロホンアレイは非指向性又は全方向性マイクロホンに類似するように機能する。このアプリケーションにおいては、マイクロホン要素を、単一要素のマイクロホンに類似するように挙動する一般的単一要素マイクロホン又は多要素アレイと呼ぶ。例えば、単一指向性マイクロホンは、一次方向から音波を受け入れ、殆どの他の方向からの音波を受け入れない、単一カージオイドマイクロホン又はマイクロホンアレイである。マイクロホンアレイ内のマイクロホン要素は、非指向性、バイポーラ又はハイパーカージオイド又は組み合わせであることが可能である。
【０００４】
上で特定された４種類のマイクロホンの何れ１つは、音響システムであって、特に、映像会議及び音声会議のアプリケーションにおいて、種々の不利点を有している。例えば、全ての方向から同等に音声を収集する全方向性マイクロホンは、典型的な処理されていない部屋の環境下では反響及び雑音を受け入れないことはできないため、雑音及び反響レベルが低くされているが、音声又は映像会議アプリケーションにおいては低い品質にある。カージオイドマイクロホンはそのマイクロホンの方に方向付けられた音波のみを受け入れ、他の方向から来る殆どの音波を受け入れない。この種類のマイクロホンはより大きい信号対雑音比（ＳＮＲ）とより高い音声品質とを提供することが可能であるが、会議室において非常に小さい領域のみをカバーするものである。音声又は映像会議の参加者はマイクロホンに対して交代して話をする必要がある。一部の会議室の設定においては、そのようなマイクロホンの幾つかが、同時にシステムに接続され、それ故、会議の殆どの参加者は、話をするために利用可能な近くのマイクロホンを用いることができる。
【０００５】
大きいホールにおける講義中、人がマイクロホンを持たなければならないことは一般に受け入れられるが、それは尚も不自然且つ不便である。会議の状況下では、甚だ好ましくない。実際の会議においては、会議参加者は、参加者が話をしているときに参加者の顔の表情及び他のボディランゲージを見ることを好む。
【０００６】
マイクロホン要素の多くの制限を回避するための従来技術による装置が存在する。例えば、本発明の出願人によるＰｏｌｙｃｏｍ  ＳｏｕｎｄＳｔａｔｉｏｎ  ＶＴＸ−１０００スピーカホンは、良好な部屋のカバレッジ、ＳＮＲ及び周波数応答を提供するための３つのマイクロホン要素を用いる。このようなスピーカホンは、殆どの会議室のテーブル上において見られるような会議室の設定における多くの要求を満たすことができる。
【０００７】
不便なマイクロホンを削除すること、又は、少なくとも会議中に視野から消えるようにすること及びそれらマイクロホンの干渉を最小にするようにすることが非常に要請されている。会議室全体をカバーすることができ、同時に、音声品質を高品質に保ち且つ信号対雑音比を最小にすることができるマイクロホンシステムを有することが要請されている。他の高品質の音声処理を提供することができるマイクロホンシステムを有することが要請されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、マイクロホンアセンブリにおいて複数の単一指向性マイクロホン要素を用いる。マイクロホンアセンブリであって、一般に、とりわけ、好ましい音源は、頭上に設置される。それらの複数のマイクロホン要素からの信号は、最良の信号／雑音比を確実にするために信号を混合し、ゲート制御するマイクロホン操舵処理器に供給される。スレアリング処理器は又、音声源の動的なトラッキングを、そのようなトラッキング（音声源位置決め）が所望されるときに、行う。操舵処理器から得られる音響信号は、エコー消去、ノイズ削減及び自動利得制御のような処理が更になされることが可能である。本発明のマイクロホンは大きい会議室をカバーすることができる。それらのマイクロホンは又、スケーリングが可能であり、即ち、会議室が大きくなっていくとき、マイクロホンの能力を、更にマイクロホンを付加することにより、適宜に増強することができる。
【０００９】
本発明についての理解を深めるために、以下、添付図面を参照しながら、好適な実施形態について詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２は典型的な会議室の配置２４４を示している。会議の参加者２１０は、会議室テーブル２２２のところに腰掛け、壁２４２の映像モニタ２５２に対向している。マイクロホン２０２（又は、Ｐｏｌｙｃｏｍ  ＳｏｕｎｄＳｔａｔｉｏｎ  ＶＴＸ−１０００スピーカホンのようなスピーカ本における幾つかのマイクロホン要素）は、会議室テーブル２２２上に置かれることが可能である。発話２３２は会議室内を伝播し、壁、例えば２４２及び天井２４０により反射される。部屋反響とも呼ばれる反射された音波は、一般的には不所望であり、必要に応じて、マイクロホンには受け入れられない。それは、カージオイドマイクロホンが用いられるときになされることができる。カージオイドマイクロホンは、一方向においてのみ、音波を受け入れる。反対方向にある、反射された音波は受け入れられない。このように、カージオイドマイクロホンは、不所望の部屋による第１段階反響を受け入れないで、直接的の場合に対する反響の比の改善に繋がる。
【００１１】
本発明の実施形態に従って、単一カージオイドマイクロホン要素は一次方向に沿った小さい領域における音波のみを受け入れることができるため、そのマイクロホンが、必要に応じて、多くの方向からの音声を受け入れることができるように、幾つかのマイクロホン要素がマイクロホンにおいて備えられている。図３（ａ）乃至３（ｃ）においては、３つのカージオイドマイクロホン要素を有するマイクロホンの音声応答カバレッジについて示している。カージオイドマイクロホン要素は、カージオイドマイクロホン要素により生成される信号を制御し、処理するマイクロホン操舵制御器（例えば、図９に示している）に接続されている。この実施形態においては、各々が１２０度離れて間隔を置いている３つの要素３０２、３０４及び３０６がある。対応する応答カバレッジについて、図３（ａ）乃至３（ｃ）に示している。マイクロホン操舵制御器は、それらの３つの要素間で最良の音声品質を検出することにより最良のマイクロホン要素を選択する。図３（ａ）においては、参加者３１０が話をするとき、応答３１２を有するマイクロホン要素３０２がアクティブにされる。他のマイクロホン要素３０４及び３０６はディセーブルにされ、マイクロホン操舵制御器により無視される。同様に、参加者３２０が話をするとき、マイクロホン要素３０４のみが応答３１４するためにアクティブにされる。参加者３３０が話をするとき、マイクロホン要素３０６のみが応答３１４するためにアクティブにされる。図３（ａ）乃至３（ｃ）においては、話者３１０、３２０及び３３０は３人の異なる人として示されているが、彼らは、会議室内の３つの異なる位置を移動するただ１人の人であることが可能であり、又は、それらの幾つかの組み合わせであることが可能である。
【００１２】
２人以上の人が話をするとき、２つ以上のマイクロホン要素が選択されることが可能である。マイクロホン操舵制御器は、人間の発話とエアコンの雑音のような他の雑音とをインテリジェントに区別するようにデザインされていて、それ故、その制御器は雑音に“馬鹿にされない”。これは、話者（又は、長距離教育アプリケーションにおけるインストラクタ）が、エアコンが設置されている部屋内を歩き回るとき、最良の音響品質が常に維持されることを確実にする。機械的可動部分を有していないため、制御器のトラッキング速度は、実際には瞬間的である。マイクロホン操舵制御器は、どのマイクロホン要素が選択されたかを容易に判定し、その信号は、必要に応じて、制御器又は他のダウンストリーム処理器により更に処理される。マイクロホン操舵制御器は又、出力マイクロホン信号を生成するために２つ以上のマイクロホン要素からの信号を結合させるために、ゲート制御及び混合を実行することができる。
【００１３】
上記の実施形態に従ったマイクロホンについて、既存の市販されているマイクロホンより非常に良好であるように示している。図４は音声品質の等高線を示している。市販されている全方向性マイクロホンを参照として用いている。非常に良好な音響を生成するための全方位性についての距離は、等高線４１４により示されているように、約８フィートである。本発明の上記の実施形態についての等高線４１２が又、示されている。等高線４１１２は、マイクロホンから略１４フィート離れていて、約６００平方フィートの範囲をカバーしている。
【００１４】
図５乃至７は、上記実施形態のマイクロホンについての更なる特性を示している。図５は、マイクロホン要素の方向における周波数応答曲線５１０を示している。図６は、異なる入射角に対する周波数応答について更に示している。マイクロホンは、１２０°離れて位置している３つの同等なカージオイドマイクロホン要素を有し、それらのカージオイドマイクロホン要素は対称的であるため、０°乃至＋６０°における１つのカージオイドマイクロホン要素のみの性能を調べることのみでこと足りる。−６０°乃至０°における性能曲線は０°乃至＋６０°における性能曲線と対称的である。図６に示すように、０°乃至６０°の範囲内の全ての入射角に対する周波数応答は、互いに殆ど重なり合っていて、非常に一様な角度応答を示している。このことは、話者がマイクロホンの周りの部屋内のどこを歩こうが、音響調性は同一に維持されることを意味している。異なる入射角に亘る
一様な応答のために、たとえ、周波数応答がフラットでないとしても、単一周波数イコライザによりそれらの周波数応答をフラットにすることができる。
【００１５】
図７は、２５０Ｈｚ乃至３５００Ｈｚの範囲内の種々の周波数についての非常に詳細なポーラーレスポンスを示している。それらのプロット（７０２乃至７１４）は広角集音を示す一方、平均的な前後排除は非常に良好であって、１０００Ｈｚにおいて２０ｄＢ及び３５００Ｈｚにおいて１５ｄＢに保たれる。
【００１６】
上記実施形態においては、１つのマイクロホンは３つのカージオイドマイクロホン要素を有する。カージオイドマイクロホン要素の数は多かれ少なかれ、それらのカージオイドマイクロホン要素の特性及び特定アプリケーションの必要性に基づいて備えられる。特に、会議室又は講演ホールが、上記のように、単一マイクロホンによりもたらされる６００平方フィートより大きいとき、マイクロホン操舵制御器の制御下で、互いに協働するようにして、更なるマイクロホンを設置することができる。一実施形態においては、講演ホール内に３つのマイクロホンが設置される。全カバレッジは、約１５０人の人が快適に腰掛けることができる巨大な会議室であるところの１８００平方フィートである。
【００１７】
図８（ａ）及び８（ｂ）は、上記のような２つのマイクロホンを用いる、本発明の一実施形態に従った典型的な会議室を示している。図８（ａ）は平面図であり、図８（ｂ）は側面図である。会議室は、会議室の一方の端にビデオモニタ８１０１とビデオカメラ８１０５とを備えている。会議テーブル８１１９は会議室の中央に置かれている。マイクロホン８１１０及び８１２０はオーバーヘッドマイクロホンである。それらのマイクロホンは会議参加者の上方の位置に維持されている。この会議室においては、オーバーヘッドマイクロホンと会議参加者との間には他の物体は存在しない。オーバーヘッドマイクロホンにおけるマイクロホン要素は会議参加者から直接、音波を受けることができる。一実施形態においては、オーバーヘッドマイクロホンは天井から会議参加者の上方に吊り下げられる。このようにして、会議参加者の妨げとなる、会議テーブル周辺に置かれるマイクロホン、関連配線又は他の構成要素は存在しない。そのアセンブリに関する更なる詳細については、図１０Ａ乃至を参照して、下で説明する。この実施形態においては、各々のマイクロホン８１１０又は８１２０は３つのカージオイドマイクロホン要素８１１１乃至８１１６を有する。参照番号８１２１、８１２２及び８１２３のような会議参加者は、会議室内のどこにでも腰掛けることができる。彼らの声は、６つのカージオイドマイクロホン要素８１１１乃至８１１６の何れ１つにより集音される。それらのマイクロホンは頭上に置かれている、即ち、全ての参加者の上方に置かれているため、直接発話音声８１３２及び８１３４のみがマイクロホン８１１０及び８１２０により受け入れられる。第１段階の反射された音声又は部屋反響８１４２又は８１４４はマイクロホン８１１０及び８１２０により受け入れられない。スピーカ８１０２及び８１０４が、会議の端の位置からの発話音声を再生するために設置されている。マイクロホンとスピーカとの間のエコー又はハウリングは音響信号処理により削除される。音響エコー削除及びハウリング削除のための多くの有効な方法が存在する。それらの何れを、この本発明の実施形態において用いることが可能である。
【００１８】
オーバーヘッドマイクロホンアレイの設置により、会議室の設定における会議テーブルからマイクロホンを取り除いている。典型的なテーブルトップマイクロホン又はマイクロホンを内蔵したスピーカに比較して、オーバーヘッドマイクロホンアレイは会議参加者の“視界にはなく”、会議参加者を妨害しない。同時に、オーバーヘッドマイクロホンは、何れのデスクトップマイクロホンに比較して、音響的により“視野に入る”こととなる。会議において数人以上の人がいるとき、第１列の後方の殆どの人はテーブルトップマイクロホンの方に直接、視野方向を有していない。第１列後方のそれらの人からの発話は、間にある物体又はいる人の妨害のためにマイクロホンにより十分に受け取られない。他方、オーバーヘッドマイクロホンは、間にどれだけの人がいるかに拘らず、会議参加者全ての上方に備えられている。そのマイクロホンが頭上に維持されている限り、その高さのみがデザイン選択対象であり、殆ど美的選択対象である。そのマイクロホンは、天井であって、天井の下方であって天井に接近させて、又は人々が腰掛けているときに彼らの僅か上方に備えられることが可能である。典型的には、部屋の上方半分、即ち、床と部屋の天井の中間から部屋の天井までの空間が、部屋のオーバーヘッド空間とみなされる。殆どの会議室においては、部屋における下方の話者とオーバーヘッドマイクロホンとの間には何もない。オーバーヘッドマイクロホンは、生成されるマイクロホン信号が最良の音響品質を有するように、部屋内の何れの話者からの音波を、常に直接受信することができる。
【００１９】
図８（ａ）及び８（ｂ）に示す実施形態においては、２つのマイクロホン８１１０及び８１２０を２つの音響チャネルに対して使用することが可能である。それらの２つの独立した音響チャネルはステレオ音場を形成することが可能である。それらは会議の他の場所に独立して送信されることができる。同様に、他の場所において又、複数の音響チャネルが設置され、局所的場所により受信される場合、それらの音響チャネルは空間を区別するステレオ音場をなすようになる。空間区別ステレオ音場は、より生命のような会議体験をシミュレートするために映像ディスプレイと結合されることができる。
【００２０】
図９は、図８（ａ）及び８（ｂ）に示している実施形態についての信号処理のためのブロック図である。マイクロホン要素８１１１乃至８１１６は２組のマイクロホンにグループ化されている。マイクロホン要素８１１２、８１１４及び８１１６は図８（ａ）に示すようなマイクロホン８１１０のためのものであり、マイクロホン要素８１１１、８１１３及び８１１５はマイクロホン８１２０のためのものである。マイクロホン要素からの信号は、２つの操舵制御器９４２及び９４１それぞれに供給される。それらの操舵制御器９４２及び９４１は、２つの個別の音響チャネルを形成するように独立して動作する。操舵制御器９４２又は９４１の動作は、接続しているマイクロホンにおけるマイクロホン要素から最良の信号品質を検出し、選択し、混合するために同じである。１つのマイクロホン要素が最良の信号源として特定される場合、その信号はダウンストリーム処理構成要素への信号９５４として合格する。他の要素からの信号は捨てられる。２つ以上の要素が選択される場合、信号９５４を生成するために操舵制御器において混合が起こる。類似するプロセスが、操舵制御器９４１から信号９５３を生成するために起こる。音響信号９５４又は９５３は、典型的には、会議室におけるスピーカによるエコー信号を除去するために音響エコーキャンセラ９６２又は９６１のような信号処理器に供給される。実質的にエコーのない信号９５２及び９５１が、次いで、必要に応じて、更なる処理のための処理器９７１に供給される。例えば、音響信号は、図５乃至７に示すように、非フラット周波数応答を補正するために周波数等化されることが可能である。音響信号における雑音は、了解度を改善するために減少されることが可能であり、白色雑音がエコー除去又は雑音削減を補償するために付加されることが可能である。信号強度は又、マイクロホンにおける異なる利得を補償するために調製されることが可能である。音響信号は又、例えば、インターネット、ＩＳＤＮ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）又はＰＯＴＳ（Ｐｌａｉｎ  Ｏｌｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）のようなネットワークシステムにおける送信のために符号化されることが可能である。調整済み信号９５７は会議の他の場所に送信される。明確化のために、操舵、エコー除去及び他の処理が、異なる処理により実行されるように示されている。実際の実施形態においては、それらの機能は単一の処理器により実行される傾向にある。それらの機能は又、タスクの種々の分配により２つ又はそれ以上の処理により分けられ、実行されることが可能である。
【００２１】
図１０Ａ乃至図１０Ｂは、図８に示している会議システムにおいて用いられるオーバーヘッドマイクロホンを更に詳細に示している。図１０Ａ（ａ）は側面図であり、図１０Ａ（ｂ）は平面図である。図１０Ａ（ａ）に示すこの実施形態においては、ポール８２２２等を有する支持構造８２２３を有する。支持構造８２２３は、会議室の天井にマイクロホン８１１０を固定する。ポール８２２２の下端部はマイクロホン８１１０の本体を保持している。マイクロホン８１１０は３つのマイクロホン要素８１１２、８１１４及び８１１６を有する。各々の要素はカージオイドマイクロホン要素である。各々は互いに対して１２０°離れて配置されている。このようにして、マイクロホン８１１０は３６０°の範囲から音声を受け入れることができる。マイクロホンにおいて用いられるマイクロホン要素が異なる角度応答範囲を有する場合、用いられるマイクロホン要素数は異なったものとなる。マイクロホンにおける各々のマイクロホン要素はマイクロホン操舵制御器（図示せず）に結合されている。マイクロホン要素とマイクロホン操舵制御器との間の接続は多くの異なる方式を有することができる。処理器は異なる位置に位置付けられ、単純な配線接続によりマイクロホン要素に接続されることが可能である。マイクロホン要素からの配線は、会議室の他の部分に位置付けられた制御器に天井上方の空間に貫通する、支持ポール８２２２の中央を通っている。
【００２２】
処理されたマイクロホン信号のみが音響システムに送信されるように、マイクロホンに搭載された処理器を設けることは、一部の状態において非常に好ましい。図１０Ａ（ｃ）は、マイクロホン８１１０内の処理器８２２５を示している。このようにして、マイクロホン要素と制御器との間で通信されるために必要な情報量は少なくて済む。処理器は又、他の信号処理タスクであって、例えば、音響利得制御、周波数応答等化及びノイズ削減のような、マイクロホン自体のみに関連するタスクを実行することが可能である。マイクロホン要素及びオンボード信号処理器は低消費電力構成要素であるため、それらは、長期間、小さいバッテリにより電力供給されることが可能である。又、低消費電力構成要素であることが可能である付加的無線トランシーバを用いて、マイクロホンを、外部システムとの有線接続を必要としない無線マイクロホンにすることができる。このように、マイクロホンは非常にフレキシブルであり、何れの位置から容易に付加又は除去されることができる。マイクロホンにおけるトランシーバは、無線マイクロホンと通信ができる音響システムにその信号を送信することができる。
【００２３】
他の実施形態においては、マイクロホン８１１０は又、マイクロホン要素の直上に位置付けられたバックシールド８２２０を有することが可能である。このように、バックシールドの上方からの何れの音波はバックシールド８２２０により遮蔽される。例えば、エアコン通気口、蛍光灯等による雑音のような上方からの雑音は、マイクロホン要素に達しないように遮蔽される。会議室内の殆どの周囲雑音は頭上の源からの雑音であるため、このようなバックシールドを有するマイクロホン要素の配置は雑音削減処理の必要性を緩和することが可能である。他のバックシールド８２２０の有利点は、話者がマイクロホン８１１０の直下にいる場合、マイクロホン感応利得を高めるように支援することができる。音圧はバックシールドの境界効果のために２倍になる。この効果は、話者の頭の回折により及びカージオイド指向性により、話者がマイクロホン８１１０の直下に腰掛けている場合、一部の音響エネルギーが失われるため、優位性のために用いられる。２倍になった音圧は、エネルギー損失を補償し、マイクロホン要素の応答を等化するように支援する。音響雑音の減少及び音響信号の増加のために、信号処理の必要性であって、特に、雑音削減の必要性は低下する。
【００２４】
バックシールドのサイズは可変である。遮蔽することの最大の恩恵を受けるために、バックシールドをできるだけ大きく、即ち、各々のマイクロホン要素に比較して非常に大きくすることが好ましい。マイクロホン要素が円内に配置されるとき、バックシールド８２２０の半径は、典型的には、図１０Ａ（ｂ）に示すように、その円８１２１の半径の少なくとも２倍である。バックシールドは、いずれの音声反射又は音声吸収材料から成ることが可能である。典型的なシールドの直径は約１２インチ乃至３０インチである。
【００２５】
バックシールドは又、全てのマイクロホン要素に対して１つのシールドというより、各々の個別のマイクロホン要素において設けられることが可能である。各々の個別のマイクロホン要素のためのバックシールドはより小さくなる。例えば、マイクロホン要素８１１２、８１１４及び８１１６それぞれのための個別のシールド８１３２、８１３４及び８１３６はシールド８２２０より小さい。個別のシールドは又、不所望の雑音のより良好なブロッキングを与えるためにより良好に方向付けされることが可能である。
【００２６】
各々のマイクロホン要素は個別に設置されることが可能であり、又は、図１０Ｂ（ｆ）及び１０Ｂ（ｇ）に示すように同じハウジング内に共に収容されることが可能である。ハウジング８２２４の下部は、下からの音波であって、例えば、会議参加者からの発話がマイクロホン要素に達することを可能にするように音透過性である（破線で示している）。上部（及び、ハウジングの側部、必要に応じて）は、音透過性であるような固体である（実線で示している）。下以外の方向からの音波は、ハウジングの内側のマイクロホン要素に達することはできない。ハウジング８２２４自体は、一部の遮蔽効果及び反射効果を提供することができる。良好な遮蔽を提供するために、バックシールド８２２０が、マイクロホンハウジング８２２４直上に取り付けられている。
【００２７】
オーバーヘッドマイクロホンアセンブリは、会議室内に設置され、会議システムにおいて使用されることができる。そのオーバーヘッドマイクロホンアセンブリは又、例えば、映像会議又はその部屋のみにおける会議のような多くの他のアプリケーションにおいて使用されることができる。音響システムは参加者の発話を増幅することができ、それ故、部屋にいる全ての人が発話を聞くことができる。一旦、発話がオーバーヘッドマイクロホンアセンブリにより捕捉されると、発話信号は、例えば、同じ位置において増幅且つ再生され、遠端位置に送信され、無線により放送され、又は更なる再生のために永久媒体に記録される等の何れの方式で利用されることが可能である。
【００２８】
図１０Ａ（ａ）及び１０Ａ（ｂ）に示しているようなオーバーヘッドマイクロホンアセンブリは、会議室の天井に取り付けられている中空ロッドにより適切な位置に固定される。それは又、何れの他の方法により頭上の適切な位置に取り付けられることができる。例えば、マイクロホンは、吊り下げ照明器具又は装飾品の下部に取り付けられることが可能である。それは又、壁から延びている支持アームに取り付けられることが可能である。建物における機器からの振動雑音を低減するために、振動吸収絶縁体が又、マイクロホンとその支持構造又は天井との間に挿入されることが可能である。
【００２９】
天井取り付けマイクロホンは多くの従来技術のアプリケーションにおいて使用されてきた。それらの殆どは安全及び監視目的で用いられている。それらのアプリケーションにおいて、音響の忠実度ではなく、マイクロホンの非視認性であって、例えば、マイクロホンの視認サイズについて関心がもたれている。一部の従来技術の天井取り付けマイクロホンが会議室において使用されているが、音声品質はあまり好ましくない。特に、会議に参加している人が数人である場合、上記のように、全方向性マイクロホン要素は、典型的には、会議室設定において良好な品質の音響信号を与えない。
【００３０】
本発明においては、複数のマイクロホン要素を有するオーバーヘッドマイクロホンを用いる。本発明の実施形態に従ったマイクロホンは音声品質を非常に改善し、カバーする範囲を増加させ、マイクロホンにより受け取られる音響雑音レベルを低減し、会議参加者によるマイクロホン干渉を低減することができる。それは、電話会議の活気を非常に改善することができる。
【００３１】
上記例は会議室においてオーバーヘッドマイクロホンを用いているが、オーバーヘッドマイクロホンは、高品質のマイクロホンが所望される多くの他の場所で用いられることが可能である。そのような場所としては、教室、大ホール、実演アートシアター等があるが、それらに限定されるものではない。
【００３２】
本発明の例示としての実施形態について図を参照しながら、詳述したが、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく、種々の変形を実行することができることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】４種類のマイクロホン要素とそれらの特性について示す図である。
【図２】会議室の設定について示す図である。
【図３】図３（ａ）乃至３（ｃ）は、３つの単一指向性マイクロホン要素がマイクロホンにおいて用いられ、方向付けられている、本発明の一実施形態を示している。
【図４】本発明の一実施形態に従ったマイクロホンの応答と市販されている代表的な全方向性マイクロホンの応答とを比較した図である。
【図５】本発明の一実施形態に従ったマイクロホンの周波数応答を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に従ったマイクロホンの角度応答及び周波数応答を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に従ったマイクロホンの角度応答及び周波数応答を示す図である。
【図８】図８（ａ）及び８（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態に従った会議における設定を示す平面図及び側面図である。
【図９】マイクロホンのための信号処理を示すブロック図である。
【図１０Ａ】図１０Ａ（ａ）乃至１０Ａ（ｃ）は、本発明の実施形態に従った天井モジュールの一部の物理的配置を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂ（ｄ）乃至１０Ｂ（ｇ）は、本発明の実施形態に従った天井モジュールの一部の物理的配置を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０２    全方向性マイクロホン
１０４    ダイポールマイクロホン
１０６    カージオイドマイクロホン
１０８    ハイパーカージオイドマイクロホン
２０２    マイクロホン
２１０    会議参加者
２２２    会議室テーブル
２３２    発話
２４０    天井
２４２    壁
２４４    会議室の配置
２５２    映像モニタ
３０２    マイクロホン要素
３０４    マイクロホン要素
３０６    マイクロホン要素
３１０    参加者
３１２    応答
３１４    マイクロホン要素
３２０    参加者
３３０    参加者
４１２    等高線
４１４    等高線
５１０    周波数応答曲線
６１０    周波数応答曲線
７０２    高角集音プロット
７０４    高角集音プロット
７０６    高角集音プロット
７０８    高角集音プロット
７１２    高角集音プロット
７１４    高角集音プロット
８１０１  ビデオモニタ
８１０２  スピーカ
８１０４  スピーカ
８１０５  ビデオカメラ
８１１０  オーバーヘッドマイクロホン
８１１１〜８１１６  カージオイドマイクロホン要素
８１１９  会議テーブル
８１２０  オーバーヘッドマイクロホン
８１２１〜８１２３  会議参加者
８１３２  バックシールド
８１３４  バックシールド
８１３６  バックシールド
８２２０  バックシールド
８２２２  ポール
８２２３  支持構造
８２２４  ハウジング
８２２５  処理器
９４１〜９４２    操舵制御器
９５３〜９５４    音響信号
９５７    調整済み信号
９６１〜９６２    音響エコーキャンセラ
９７１    処理器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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