(57)【要約】  【課題】  全周３６０°方向での話者方位特定が可能であり、一般的に用いられているパーソナルコンピュータと一般に利用されているサウンドデバイスを利用して実現可能な音声信号の入力方向確定装置およびその方法を提供する。  【解決手段】    一対のマイクロフォン２１ａ、２１ｂからなる第１のマイクロフォン群２１の入力信号、および、第１のマイクロフォン群２１に交差するように設ける一対のマイクロフォン２２ａ、２２ｂからなる第２のマイクロフォン群２２の入力信号、それぞれを受領してそれぞれのマイクロフォン群の入力信号間の位相差を検出し、  第１のマイクロフォン群２１の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群２２の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向に決定する。【選択図】  図１
2006304124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
位相差検出手段から入力した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向に決定する方向決定手段とからなり、
第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群から検出した位相差によって音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定装置。
【請求項２】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
位相差検出手段から入力した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、第１のマイクロフォン群の位相差および第２のマイクロフォン群の位相差のうち位相差の小さなマイクロフォン群の位相差によって求まる方向を音源の方向に決定する方向決定手段とからなり、
第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群から検出した位相差によって音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定装置。
【請求項３】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
位相差検出手段から入力した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、位相差が予め定める閾値以内であれば、両マイクロフォン群の位相差を採用して音源の方向を決定し、位相差が予め定める閾値を越えている場合には、位相差が該閾値を越えていない方のマイクロフォン群から求まる方向を音源の方向に決定する方向決定手段とからなり、
第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群から検出した位相差によって音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定装置。
【請求項４】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、検出した第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向に決定することで、音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定方法。
【請求項５】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、検出した第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、第１のマイクロフォン群の位相差および第２のマイクロフォン群の位相差のうち位相差の小さなマイクロフォン群の位相差によって求まる方向を音源の方向に決定することで、音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定方法。
【請求項６】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、検出した第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、位相差が予め定める閾値以内であれば、両マイクロフォン群の位相差を採用して音源の方向を決定し、位相差が予め定める閾値を越えている場合には、位相差が該閾値を越えていない方のマイクロフォン群から求まる方向を音源の方向に決定することを特徴とする音源方向確定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音声信号の入力方向確定装置およびその方法にかかり、詳細には、マイクロフォン等の音圧取得手段に入力された音声信号の方向を判別可能な音源方向確定装置および音源方向確定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音声信号の入力される方向は、音楽鑑賞時のスピーカによる音源再生などには重要な意味を有する。即ち、音楽再生に際し、スピーカから発生させる音は、例えばボーカルの音声であれば、録音時に左右一対のマイクロフォン群に対してボーカルがどの位置にいて録音されたかを確定するが、左右方向のずれは、スピーカからの音を聞いている人間が自身の左右の耳から入ってきた音圧（音の大きさ）を感じ取ってボーカルの音声が聞こえてくる方向を確定している。
このような音源からの音の方向を確定することは一般的にはステレオマイクロフォンを用いて行なわれており、ステレオマイクロフォンそれぞれへの入力信号（音圧）の大きさによって算出することが可能である。
そして、このような音圧を発生する音源の方向を確定することは、例えばテレビ会議システムや会議を撮像して中継する際に、複数の参加者から発言者を自動的に特定するのに都合が良く、発言者を特定して撮像装置の撮像方向を自動的に制御することで、発言者と他者とを区別して表示できる等の効果がある。
【０００３】
ところで、音源の方向を確定するには、最も単純なものとしては、左右一対で構成するマイクロフォン群に入力される音圧の差異を計測し、入力された音圧の差異によって、大きな音圧を示したマイクロフォン側にその大きさの差異に見合った角度を算出して行うことが出来る。この場合には、マイクロフォン群の設置されている位置に対して１８０°方向の範囲で音源の方向を確定できる。
但し、左右一対のマイクロフォン群による計測では、マイクロフォン群の左右方向を０°から１８０°とした場合には、第１象限および第２象限内に音源があるか第３象限および第４象限に音源があるかまでは確定不可能であった。また、音源が０°あるいは１８０°に近付くほど、即ち、マイクロフォン群の設置方向に近付くほど角度変化に対する音源からの音圧の差異が少なく、方向確定の差異の確度を欠くことになった。
【０００４】
また、第１象限から第４象限までの全周をカバー可能なマイクロフォン群による音源の方向の確定には、最低３つのマイクロフォンを用意し、３つからなるマイクロフォン群に入力された同一音源からの音圧を計測し、その音圧の差異から入力される音源の方向を確定する方法が考えられる。あるいは、更に複数のマイクロフォンからなるマイクロフォン源によって、各マイクロフォンに入力される音圧を計測し、同様に音源の方向を確定することでも可能である。そしてマイクロフォン数が多数の方が、音源方向確定の精度が向上する。しかしながら、マイクロフォン数が多くなればなるほど、入力される音圧計測の処理が膨大となり、確定までに多くの時間を費やしてしまうので、テレビ会議等には不向きとなる。
【０００５】
そこで、以下にテレビ会議システムの従来例を説明する。
従来、インターネットを利用して行われるテレビ会議システムでは、インターネットを利用しての画像データおよび音声データの通信であるため、通信速度による制限等から、撮像画像の画質や画像の表示サイズに一拠点当り１人乃至３人程度で利用できるものしかなかった。従って、会議参加者の表情を捉えにくく発言者の特定が困難となり、的確な意思の伝達が行われにくかった。
そこで、発言者を特定して、該発言者の映像を大きく捉える等して、各会議参加者に対して発言者の意思が的確に伝達できるようにしたものがある。
例えば、『テレビ会議システム及びテレビ会議システムに於けるカメラの制御装置並びにカメラの制御方法』（特開２００１−３３９７０３、以下、従来例１という。）である。
【０００６】
従来例１は、『（請求項１）複数個の集音手段、少なくとも一つの発言者撮像手段、画像表示手段、及び当該集音手段から得られる発言者の音声方向情報に基づいて、当該発言者を撮像する撮像手段の撮像方向を変更する撮像制御手段とから構成されているテレビ会議システムに於いて、当該集音手段により推定された発言者の推定所在位置に向けて当該撮像制御手段が当該撮像手段の撮像方向を指向せしめる様に構成すると共に、当該撮像画像から動き画素を抽出して、その動き画素の分布を求める事によって当該発言者の画像領域上の位置を特定し、当該発言者の位置情報に基づいて、当該発言者が画像領域の所定の部位に表示される様に、当該撮像制御手段を更に制御する様に構成した事を特徴とするテレビ会議システム。』他にかかり、詳細には、図１０に表すように複数のマイクロフォン１００を用意し、各マイクロフォン１００に入力された音声信号を発言者位置検出手段１０１がそれぞれのマイクロフォン１００の信号の位相差から発言者の方向を特定している。
しかしながら、マイクロフォン１００の設置数や位相差から発言者方向を特定する手法についての詳細は開示されていない。
【０００７】
そこで、従来例１の中で従来技術として取り上げられている『カメラ撮影制御装置』（特開平７−１４０５２７、以下、従来例２という。）を見ると、従来例２は『（請求項１）話者の発音を感知する複数のマイクと、これらのマイク間の音の位相差を検出する位相差検出回路と、位相差検出回路により各マイク間の位相差が零となるように制御されカメラおよび複数のマイク全体の方向を制御するカメラ方向制御装置とを備えたことを特徴とするカメラ撮影制御装置。』他からなる。そして、従来例２では、図１１に表すように、マイクロフォン１１７Ａおよびマイクロフォン１１７Ｂに対してそれぞれ異なる位置にいる話者Ａおよび話者Ｂの方向を決定する。即ち、位相差検出回路１１８によって話者Ａおよび話者Ｂからの音声がマイクロフォン１１７Ａあるいはマイクロフォン１１７Ｂに到達するのに要する時間の差から生ずる位相差を求めることで行う。例えば話者Ａでは、話者Ａの発生した音声は、話者Ａからの距離がマイクロフォン１１７Ａでは近くマイクロフォン１１７Ｂでは遠いので、図１２に表すように、マイクロフォン１１７Ａでは図中上図のような波形で検出された音声が、マイクロフォン１１７Ｂでは下図のように波形は相似形であるものの到達が遅れるために横軸である時間が上図に比して若干遅れて表れる所謂位相のずれを生ずる。この位相のずれが話者Ａの方向を決定する。この場合には、マイクロフォン１１７Ｂの方が到達が遅れているため話者Ａはマイクロフォン１１７Ｂよりマイクロフォン１１７Ａに近いことが判り、しかも位相差の大小からその方向を決定することが出来る。そしてこの位相差検出回路１１８が算出した結果に基づいてカメラ方向制御装置１１９がカメラ１２０の方向を制御する。また、話者Ｂでは、マイクロフォン１１７Ａおよびマイクロフォン１１７Ｂからの距離が同じため、図１３に表すように、上図であるマイクロフォン１１７Ａに到達した音声波形および下図であるマイクロフォン１１７Ｂに到達した音声波形は共に同じ波形をなすこととなるので、位相差検出回路１１８ではちょうど中間位置であることを算出し、カメラ方向制御装置１１９が位相差検出回路１１８が算出した結果からカメラ１２０の方向を制御する。
【０００８】
また、従来例２では、図１４に表すように、マイクロフォン１１７Ｄを設け、話者Ｂと話者Ｃとの距離を算出可能とし、話者の距離によってカメラ方向制御装置１１９がカメラ１２０を制御可能にしている。即ち、話者Ｂおよび話者Ｃの音声は、マイクロフォン１１７Ａおよびマイクロフォン１１７Ｂでは同じ波形となって表れるが、マイクロフォン１１７Ｄでは話者Ｂより話者Ｃの音声の方が早く到達するので、位相差を生ずる。この位相差からカメラ方向制御装置１１９がその距離を算出可能とする。
しかし発明者は、上記のような３以上のマイクロフォンを用いる場合、一般的に普及しているパーソナルコンピュータを用いて各マイクロフォンから入力された音声を処理するに際しては、該コンピュータが標準的に備えているモノラルマイクロフォン入力およびステレオライン入力を用いて行うと、モノラルマイクロフォン入力とステレオライン入力とからの入力信号はサウンドボード上で合成処理されてしまうので、これら入力を用いて３つのマイクロフォンからの入力を独立処理することができないことを知見した。
更に発明者は、上記知見に基づき、一般的に利用されているパーソナルコンピュータに標準的に備えられているインターフェースで独立して利用可能なユニバーサルシリアルバス（以下、ＵＳＢと略する）を利用することを思いつき、複数のマイクロフォンからの入力をＵＳＢ変換アダプタによって一旦ＵＳＢの仕様に変換してＵＳＢポートからパーソナルコンピュータへ入力させ処理させた。しかしながら、複数のマイクロフォンから同時に入力した音声信号をパーソナルコンピュータに入力し、位相を実測してみたところ、同時に入力されているにも拘らず、マイクロフォン間で平均７８０μｓｅｃの位相が生じていることを知見した。この誤差は、上記従来例のような位相差の検出によれば、話者の位置認識結果として数度から数十度のずれとして表れてしまい、正確な話者位置の検出が困難であることを知見した。これらの誤差は、パーソナルコンピュータのオペレーションシステムが各ＵＳＢデバイスからの信号を処理する際に生ずる時間差や個々のＵＳＢデバイスが持つ個体差などによるものと思われる。
【特許文献１】特開２００１−３３９７０３（従来例１）
【特許文献２】特開平７−１４０５２７（従来例２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来例１では各マイクロフォン１００が入力した音声信号からの位相差の検出の具体例は明示されておらず、また、従来例２に表すマイクロフォン１１７Ａ乃至マイクロフォン１１７Ｄによる話者の位置特定では、マイクロフォン１１７Ａおよびマイクロフォン１１７Ｂの方向をＸ軸とし、カメラ１２０と話者Ｂと方向をＹ軸とした時に第１象限および第２象限内での方向の決定は可能であるが、例えば話者Ａが第１象限に位置しているのか第４象限に位置しているのかの特定が出来ず、従来例２では１８０°方向の何れに話者が位置しているかは特定できるが３６０°方向では特定できないという問題点を有した。
【００１０】
従って、円卓を囲んでの会議室等では到底利用できず、利用範囲が限られてしまうという問題点を有した。
また、マイクロフォン１１７Ａおよびマイクロフォン１１７Ｂに加えてマイクロフォン１１７Ｃおよびマイクロフォン１１７Ｄを付加し、方向および距離の算出を行うことが可能であり且つより精度の高い方向の算出が可能となるが、やはり３６０°全周に亙って方向を決定することが出来ないという問題点を有した。
更にまた、２つのマイクロフォンの延長線上に近い角度、即ち、０°あるいは１８０°の近辺では、僅かな角度差では入力信号の位相差が小さくなり０°あるいは１８０°近辺では話者の方向に誤差が生じ、これに比し、９０°近辺では角度差が僅かでも位相差が大きいので９０°近辺では話者の方位が比較的正確となるので、０°から１８０°の範囲で均質な方位の確定が出来ないという問題点を有した。
【００１１】
更にまた、前記発明者の知見によれば、これら従来例１および従来例２は一般に利用されているパーソナルコンピュータに標準的に備えられている機能や一般的に入手可能なサウンドデバイスであるサウンドカードなどによって処理する場合の例が記載されておらず、マイクロフォンからの入力信号の処理はそれぞれ専用の変換装置等を利用することとなり、一般的に普及しているパーソナルコンピュータを用いては行えないという問題点を有した。
一方発明者は、パーソナルコンピュータに標準的に装備されているステレオライン入力のそれぞれでは左右それぞれの入力信号の処理に遅延誤差を生じないことを知見した。更に、音声入力をサウンドデバイスと呼ばれるステレオタイプのサウンドカードを用いて位相差の検出を試みた時には、該サウンドカードに入力される左右各マイクロフォンからの音声信号の入力に遅延等の誤差を生じないことを知見した。従って、パーソナルコンピュータに標準的に装備されているステレオライン入力の左右それぞれのチャンネル間、および、サウンドカードの左右それぞれのチャンネル間では、入力される信号処理の遅延誤差を生じないことに注目した。
【００１２】
この発明は、上記問題点に鑑み、全周３６０°方向での話者方位の特定が可能であると共に、一般的に用いられているパーソナルコンピュータと一般に利用されているサウンドデバイスを利用して実現可能な音声信号の入力方向確定装置およびその方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで発明者は、従来例に比し、３６０°全周方向で話者方位を特定可能とするため、
【００１４】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
位相差検出手段から入力した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向に決定する方向決定手段とからなり、
第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群から検出した位相差によって音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定装置、
【００１５】
を提供する。この音源方向確定装置によれば、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群に音源からの音声信号が入力される。
すると、位相差検出手段では、第１のマイクロフォン群の一対のマイクロフォンに入力された音源からの音声信号入力による位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の一対のマイクロフォンに入力された音源からの音声信号入力による位相差を検出する。
検出された位相差は、方向決定手段に入力される。方向決定手段では、第１のマイクロフォン群の位相差から第１のマイクロフォン群に対する音源の方向を決定する。この場合に決定される方向は、第１のマイクロフォン群の方向を軸とした場合、軸の両側に音源の方向が決定される。即ち、音源の方向の候補が該軸の両側に存在する。
同様に、方向決定手段では、第２のマイクロフォン群の位相差から第２のマイクロフォン群に対する音源の方向を決定する。この場合に決定される方向は、第２のマイクロフォン群の方向を軸とした場合、第１のマイクロフォン群同様に、軸の両側に音源の方向が決定される。即ち、音源の方向の候補が該軸の両側に存在する。
方向決定手段では、第１のマイクロフォン群の位相差から求める２方向と、第２のマイクロフォン群の位相差から求める２方向とから、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群の位相差から求めた同一の方向となる方向を音源の方向と決定する。従って、決定された方向に、例えばビデオカメラの位置制御装置によってビデオカメラを回動させれば、発言者が音源であればビデオカメラによって該発言者を撮像することができる。
またこの発明では、音源の方向の確度を良くするため、
【００１６】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
位相差検出手段から入力した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、第１のマイクロフォン群の位相差および第２のマイクロフォン群の位相差のうち位相差の小さなマイクロフォン群の位相差によって求まる方向を音源の方向に決定する方向決定手段とからなり、
第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群から検出した位相差によって音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定装置、
【００１７】
を提供する。従って、この発明によれば、音源からの音声信号が第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群に入力される。
すると、位相差検出手段では、第１のマイクロフォン群の一対のマイクロフォンに入力された音源からの音声信号入力による位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の一対のマイクロフォンに入力された音源からの音声信号入力による位相差を検出する。
検出された位相差は、方向決定手段に入力される。方向決定手段では、第１のマイクロフォン群の位相差から第１のマイクロフォン群に対する音源の方向を決定する。この場合に決定される方向は、第１のマイクロフォン群の方向を軸とした場合、軸の両側に音源の方向が決定される。即ち、音源の方向の候補が該軸の両側に存在する。
同様に、方向決定手段では、第２のマイクロフォン群の位相差から第２のマイクロフォン群に対する音源の方向を決定する。この場合に決定される方向は、第２のマイクロフォン群の方向を軸とした場合、第１のマイクロフォン群同様に、軸の両側に音源の方向が決定される。即ち、音源の方向の候補が該軸の両側に存在する。
方向決定手段では、第１のマイクロフォン群の位相差から求める２方向と、第２のマイクロフォン群の位相差から求める２方向とから、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群の位相差から求めた同一の方向となる方向を求める。そして、一対のマイクロフォンの設置方向に近いほど、角度変化（音源の方向の変化）に対する位相差の変化が少ないので、言い換えれば、一対のマイクロフォンによる音声信号の位相差が大きいほど方向決定時に誤差が多くなるので、位相差の少なかった方のマイクロフォン群によって求めた方向を音源の方向と決定する。従って、決定された音源の方向は、より確度の高いデータに基づいた音源方向の決定が出来る。
更にこの発明では、音源の方向を決定する際に、更に確度を高くするため、
【００１８】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群と、
第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出すると共に、第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出する位相差検出手段と、
位相差検出手段から入力した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、位相差が予め定める閾値以内であれば、両マイクロフォン群の位相差を採用して音源の方向を決定し、位相差が予め定める閾値を越えている場合には、位相差が該閾値を越えていない方のマイクロフォン群から求まる方向を音源の方向に決定する方向決定手段とからなり、
第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群から検出した位相差によって音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定装置、
【００１９】
を提供する。従って、この音源方向確定装置によれば、方向決定手段が音源の方向を確定する際、一対のマイクロフォンによる音声信号の位相差が大きいほど方向決定時に誤差が多くなるので、予め閾値を設け、閾値より位相差の小さな（確度の高い）値は、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群ともに採用して平均をとる等の作業により、決定される音源の方向の確度を高くすることができる。一方、マイクロフォン群の位相差が閾値より大きい（確度の低い）値の場合には、大きな位相差を示すマイクロフォン群の値は、他方のマイクロフォン群によって示される２方向のうちのどちらであるかを決定するために用い、最終的に音源の方向を決定する際には他方のマイクロフォン群の位相差を採用して音源の方向と決定する。従って、決定された音源の方向は、位相差が閾値以内であれば確度が高いので、両データを採用でき、閾値を越える位相差では閾値を越えない方の位相差が示す２つの方向のうちの何れを採用するかを決定するためだけに採用するので、確度のよい位相差によって示される音源の方向に影響を与えず、より確度の高いデータに基づいた音源方向の決定が出来る。
そして、上記各マイクロフォン群はパーソナルコンピュータに標準的に装備されているステレオライン入力あるいは標準的に用いられているステレオタイプのサウンドカードを用いて位相差を求める処理を行うことで、各マイクロフォン群での位相差に誤差を生じずに処理可能である。
更にこの発明では、
【００２０】
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、検出した第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向に決定することで、音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定方法、
【００２１】
および、
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、検出した第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、第１のマイクロフォン群の位相差および第２のマイクロフォン群の位相差のうち位相差の小さなマイクロフォン群の位相差によって求まる方向を音源の方向に決定することで、音源の方向を３６０°方向に亙って検出可能なことを特徴とする音源方向確定方法、
【００２２】
および、
一対のマイクロフォンからなる第１のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
第１のマイクロフォン群に交差するように設ける一対のマイクロフォンからなる第２のマイクロフォン群の入力信号を受領してそれぞれのマイクロフォン入力信号間の位相差を検出し、
検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、検出した第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求め、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群がそれぞれ示す４つの方向のうち同一方向を示す方向を音源の方向とし、位相差が予め定める閾値以内であれば、両マイクロフォン群の位相差を採用して音源の方向を決定し、位相差が予め定める閾値を越えている場合には、位相差が該閾値を越えていない方のマイクロフォン群から求まる方向を音源の方向に決定することを特徴とする音源方向確定方法、
【００２３】
を提供する。従って、この方法によれば、先に挙げた各装置同様、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群によって音源の方向を決定できる。
【発明の効果】
【００２４】
従って、この発明によれば、第２のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群それぞれの位相差をもって音源の方向を３６０°全周方向で決定出来るので、４本という少ない本数のマイクロフォン数と、一般的にパーソナルコンピュータに標準的に備えられているステレオライン入力、並びに標準的に用いられているステレオタイプのサウンドカードを用いて２つのマイクロフォン群それぞれでの位相差を遅延誤差等無く処理可能であり、特別な装置を用いずとも安価に音源の方向を３６０°全周方向に亘って決定可能とすることが出来る。
【００２５】
更にこの発明では、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群それぞれの位相差のうち、位相差の少ないマイクロフォン群のデータを採用して音源の方向を決定できるので、位相差の大きなマイクロフォン群、即ち方向決定に際して誤差の大きなマイクロフォン群の位相差は、他方のマイクロフォン群によって求められた２つの方向から音源の方向を決定するためだけに用いるので、決定される音源の方向の誤差を少なくすることが可能となる。
【００２６】
更にこの発明では、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群それぞれの位相差のうち、予め定める閾値によって位相差が音源の方向を決定するに相応しい位相差の場合には両方のマイクロフォン群によって求まる位相差からの方向を平均する等してより確度の高い（正確な）音源の方向の決定が出来る。また、該閾値以下である場合、即ち音源の方向を決定する際に誤差が大きくなってしまう位相差をもったマイクロフォン群の位相差は、他方のマイクロフォン群によって求められた２つの方向から音源の方向を決定するためだけに用いるので、決定される音源の方向の誤差を少なくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
第１のマイクロフォン群の左右一対のマイクロフォンそれぞれを適宜距離だけ離して設けると共に、第１のマイクロフォン群の左右一対のマイクロフォンそれぞれを第１のマイクロフォン群のそれぞれのマイクロフォンと同距離だけ離し、第１のマイクロフォン群の中心と第２のマイクロフォン群の中心とを一致させ、且つ両マイクロフォン群が直角をなすように設置させ、第１のマイクロフォン群および第２のマイクロフォン群からなるマイクロフォンアレイを設ける。
【００２８】
説明のため、マイクロフォンアレイに設けた第１のマイクロフォン群の左右マイクロフォンの方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する第２のマイクロフォン群の左右マイクロフォンの方向をＹ軸とし、各軸の交点を０としてそれぞれの軸によって表される領域をそれぞれ第１象限から第４象限として説明する。
一方、パーソナルコンピュータには２枚のサウンドカードを設置し、サウンドカードからの出力信号をパーソナルコンピュータの中央演算装置（ＣＰＵ、以下単にＣＰＵと表す。）で処理可能にさせる。サウンドカードは、マイクロフォンアレイから入力する音声信号をパーソナルコンピュータで処理可能な音声データに変換可能であり、左右一対の入力を持ってそれぞれの入力信号をパーソナルコンピュータのＣＰＵで処理させる。
【００２９】
マイクロフォンアレイからの各マイクロフォンは、第１のマイクロフォン群の左右一対を一方のサウンドカードの左右入力に接続して音声信号を左右一対の音声信号として信号処理させ、第２のマイクロフォン群の左右一対を他のサウンドカードの左右入力に接続して音声信号を左右一対の音声信号として信号処理させる。
パーソナルコンピュータは、サウンドカードによって変換された音声データを受領可能なインターフェースを備えると共に、パーソナルコンピュータが標準的に備えるメモリ、バッファ、ＣＰＵ、キーボードやマウス等の入出力手段を備え、各手段によってサウンドカードが変換した音声データを信号処理可能である。
【００３０】
パーソナルコンピュータでは、ＣＰＵ、バッファ、メモリを初めとする各手段が、一方のサウンドカードから入力する第１のマイクロフォン群の音声信号を受領して左右それぞれの音声信号の位相差を算出すると共に他方のサウンドカードから入力する第２のマイクロフォン群の音声信号を受領して左右それぞれの音声信号の位相差を検出する位相差検出手段を構成する。
更に、パーソナルコンピュータでは、ＣＰＵ、バッファ、メモリを初めとする各手段が、位相差検出手段が検出した第１のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を求めると共に、第２のマイクロフォン群の位相差から音源の方向を検出し、各マイクロフォン群から検出された４つの方向のうち、両マイクロフォン群の同一象限に表れる音源の方向を選択する方向決定手段を構成する。
【００３１】
そして、方向決定手段では、同一象限に表れた第１のマイクロフォン群から検出した音源方向、第２のマイクロフォン群から検出した音源方向のうち、マイクロフォン群の軸方向により遠い方向結果、即ち例えば第２象限に音源の方向が表れた時に第２象限を構成する９０°・１８０°の２軸のうち求められた角度から遠い側の軸を構成しているマイクロフォン群（例えば１１０°であれば、９０°より１８０°側の軸が遠いので、第１のマイクロフォン群）から求めた方向を音声信号の方向として決定する。そして、該決定は、所定時間内に行った複数のサンプリングの平均値を採用する等する。
【実施例１】
【００３２】
以下にこの発明の実施例を、図面に基づき説明する。図１はこの発明の実施例を表す説明図であり、図２は会議室の状態を表す説明図であり、図３はこの発明の実施例の詳細を表す説明図であり、図４は同一波形且つ位相差をもって入力される信号を表す説明図であり（ａ）は近距離、（ｂ）は遠距離での波形を表し、図５は音源の方向の決定の手法を説明するための説明図であり、図６は位相差を決定するための説明図であり、図７は位相差を説明するための説明図であり、図８は位相差算出の式を表し、図９は位相差の方向を説明する説明図である。
【００３３】
１はこの発明にかかる音源方向確定装置を用いたテレビ会議システムであり、テレビ会議システム１は、マイクロフォンアレイ２と、マイクロフォンアレイからの音量を調整するステレオタイプのマイクロフォンミキサー３と、位相差検出手段および方向検出手段を構成するパーソナルコンピュータ４とからなる。
【００３４】
マイクロフォンアレイ２は、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２とからなり、第１のマイクロフォン群２１は１対のマイクロフォン２１ａ、２２ｂとから、第２のマイクロフォン群２２は１対のマイクロフォン２２ａ、２２ｂとからそれぞれなる。そして、第１のマイクロフォン群２１のマイクロフォン２２ａおよびマイクロフォン２１ｂは所定の間隔をもって設置固定され、第２のマイクロフォン群２２のマイクロフォン２２ａおよびマイクロフォン２２ｂも同様に所定の間隔をもって設置固定される。更に、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２はそれぞれのマイクロフォン２１ａ、２１ｂの間隔の中心とマイクロフォン２２ａ、２２ｂの間隔の中心とで交差され、且つ直交するように設置する。従って、図１に表すように、マイクロフォン２１ａが０°の方向に設置され、マイクロフォン２１ｂが１８０°の方向に設置され、マイクロフォン２２ａが９０°の方向に設置され、マイクロフォン２２ｂが２７０°の方向に設置される。
【００３５】
マイクロフォンミキサー３はステレオタイプのマイクロフォンミキサーであり、２チャンネルのマイクロフォン入力を持ち、入力されたそれぞれの音声信号の音量を調整可能であり、更に音量調整した音声信号をそれぞれに出力可能であり、マイクロフォンミキサー３からの出力はパーソナルコンピュータ４に各マイクロフォン２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの音声信号として入力される。従ってマイクロフォンミキサー３は２台設け、一方のマイクロフォンミキサー３には第１のマイクロフォン群２１から出力される１対の音声信号が入力され、他方には第２のマイクロフォン群２２から出力される１対の音声信号が入力される。尚、この実施例ではマイクロフォンミキサー３はステレオタイプのものを利用したが、４チャンネルあるいはそれ以上のチャンネルを有するもの１台でもよい。
そして、第１のマイクロフォン群２１が入力されるマイクロフォンミキサー３では、マイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂの音量を揃える調整が行われる。即ち、第１のマイクロフォン群２１の中心（第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２の交点位置）に音源があり音声信号が発生した場合に、マイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂの入力音量が同じになるように調整してある。同様に第２のマイクロフォン群２２が入力されるマイクロフォンミキサー３でも、マイクロフォン２２ａおよびマイクロフォン２２ｂの入力音量が同じになるように調整してある。尚、望ましくは、各マイクロフォン２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂの各マイクロフォンの入力音が同じになるように調整する。
【００３６】
パーソナルコンピュータ４は、図１に表すような一般的に用いられているコンピュータであり、詳説はしないが、ＣＰＵを中心として演算処理するためのメモリやバッファを備えると共に記憶装置であるハードディスクを備え、且つ、ディスプレイ、キーボード、マウス、プリンターなどの入出力装置からなる。そして、図３に表すように、パーソナルコンピュータ４は、サウンドデバイスとしてのサウンドカード４１を備える。
サウンドカード４１は、左右２チャンネルの音声信号を入力してパーソナルコンピュータ４でデジタル処理可能とするサウンドデバイスであり、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２で使用する４本のマイクロフォン２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂからの信号を処理するので、２枚のサウンドカード４１ａおよび４１ｂとから構成する。そして、第１のサウンドカード４１ａには、第１のマイクロフォン群２１のマイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂからの音声信号をマイクロフォンミキサー３を介して入力し、第２のサウンドカード４１ｂには、第２のマイクロフォン群２２のマイクロフォン２２ａおよびマイクロフォン２２ｂからの音声信号をマイクロフォンミキサー３を介して入力する。そして、サウンドカード４１でアナログ音声信号がデジタル音声信号に変換され、パーソナルコンピュータ４による音声処理が可能になる。
【００３７】
更にパーソナルコンピュータ４には位相差検出手段４２を備える。相差検出手段４２は、実質的にはパーソナルコンピュータ４に備えるＣＰＵ、メモリ、バッファ等により構成する。位相差検出手段４２は、入力する２つの音声信号の位相差を検出する手段であり、以下に検出の具体例を説明する。
【００３８】
図４は、音源Ｓからの距離が、マイクロフォン２１ａで５０ｃｍ、マイクロフォン２１ｂで１００ｃｍの場合の入力波形を表しており、（ａ）の波形Ｓ１がマイクロフォン２１ａで音源Ｓの音声信号を入力した信号を表し、（ｂ）の波形Ｓ２がマイクロフォン２１ｂで音源Ｓの音声信号を入力した信号を表し、横軸が時間を表し、縦軸が音声信号の振幅を表している。図４に表す波形は、音源Ｓにおいて手を叩いた時の音声信号である。尚、マイクロフォン２１ａ、２１ｂの入力感度は、予めミキサー３によって調整してあり、音源からの距離が同距離の場合には同じ振幅を表すように調整されている。
図４から判るとおり、音源からの距離が遠くなるほどに信号の振幅は減衰してゆく。しかしながらその波形には略相似形を成し、それぞれの波形のピーク点Ｓ３も同波形中の同じ位置に存在している。また、ピーク時の存在する箇所は、音源Ｓから遠いマイクロフォン２１ｂの方がマイクロフォン２１ａに比べ若干遅れて検出されている。この到達時間の差が位相差である。
【００３９】
そしてこの位相差を求めるに当っては、パターンマッチングによる時間差算出法を採用する。即ち、縦軸を信号の大きさ（振幅）、横軸を１秒間あたりのサンプリング周波数の回数でデジタルデータに変換したサンプル数として表す図６のように、マイクロフォン２１ａからの入力波形Ｓ１は（ａ）のように現れる。また、マイクロフォン２１ｂからの入力波形Ｓ２は（ｂ）のように現れる。そこで、入力波形Ｓ１の所定時刻における波形の一つをサンプル数方向（時間軸方向）へずらして比較を重ね、入力波形Ｓ２と相似した形状で重なった時の移動サンプル数Ｎを求めることで、移動サンプル数Ｎをサンプリング周波数で割ることによって遅延時間に変換する。この遅延時間が位相差として取扱う。
従って、図６に表す例では、移動サンプリング数Ｎが２２でありサンプリング周波数が音楽データなどに採用される４４．１ｋＨｚであるとすれば、その遅延時間は約０．０００４９９秒として求められる。
【００４０】
この実施例では、マイクロフォン２１ａとマイクロフォン２１ｂとの入力波形のずれから遅延時間を算出しこれを位相差として取扱うが、位相差は遅延時間によってのみ表されるものではなく、波形を取扱うに際しては遅延している角度差によっても表すことができ、必ずしも時間差によって位相差を表さずに遅延角度等他の計測量を採用して位相差を表してもよい。
そして、上記のような位相差の算出を、第２のマイクロフォン群２２のマイクロフォン２２ａおよびマイクロフォン２２ｂにおいても同様に行う。
このような位相差の算出を位相差検出手段４２では、０．０５秒毎に行いその都度位相差を求める。従って、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２における位相差はそれぞれ０．０５秒毎に算出されて出力する。勿論必ずしも０．０５秒毎に行う必要はなく、求める位相差の品質によってサンプリング周波数やサンプリングする時間も適宜設定すれば足りる。
【００４１】
尚、図６のようなパターンマッチングによる時間差の算出にあたり、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２に入力される音声波形には、会議中に資料である紙をめくる音や、会議室の環境による反響音、会議室や周囲の環境により定在する定在波や暗騒音等、発言者の音声信号の位相差を算出するのに適さない波形も重畳しているため、これらの不要波形を予め取除いて得た波形に基づき上記のような位相差を検出することで、更に位相差の品質向上が図れる。
即ち、発明者は会議室においてマイクロフォン２１ａ等で得られる音声波形を高速フーリエ変換等によって周波数解析を行う等して周波数の特性を考察した結果、９０Ｈｚ乃至３５００Ｈｚが人間の声の周波数として取扱う周波数帯域であることを知見した。そして、このうち低域の周波数帯域では電源ノイズの存在を知見し、更に会議中にめくる紙の発生する紙ノイズは高域の周波数帯域の成分として発生している音を知見したので、位相差を求める際に使用する周波数帯域を３００Ｈｚ乃至２５００Ｈｚ程度にすると、良好な位相差の検出が可能であるので、該帯域以外の周波数成分を除去して行う。ただし、これら周波数成分の除去も必ずしも行わなければならないものではなく、低域の周波数帯域のみあるいは高域の周波数帯域のみ等を除去する、あるいは除去を行わない等適宜処理すれば足りる。
【００４２】
更にパーソナルコンピュータ４には方向決定手段４３を備える。方向決定手段４３は、実質的にはパーソナルコンピュータ４に備えるＣＰＵ、メモリ、バッファ等により構成する。方向決定手段４３は、位相差検出手段４２が検出した第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２の位相差を入力し、該入力した位相差からマイクロフォンアレイ２に対する音源の方向を検出し決定する手段である。
方向決定手段４３が行う方向決定の原理は図７の原理による。
即ち、図７は第１のマイクロフォン群２１のマイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂに入力される音声信号の方向決定の原理を表しており、マイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂ間の距離をｄ、音源からの音波をＳ０とする。
【００４３】
音源から発生された音波Ｓ０は、マイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂ間の距離に対して第１のマイクロフォン群２１から十分に遠い場合には、略同じ角度でマイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂへ到達する。この時の到達角度は第１のマイクロフォン群２１の方向に垂直な方向に対してθｓである。マイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂそれぞれからＳ０に垂直な方向に線分を引くと、第１のマイクロフォン群２１の方向である線分ｄとマイクロフォン２１ａからＳ０に垂直に引いた線分との成す角度は角度θｓとなるが、このマイクロフォン２１ａおよびマイクロフォン２１ｂそれぞれからＳ０に垂直な方向に引いた線分間の距離ξが、マイクロフォン２１ｂに到達するためにマイクロフォン２１ａより余分に掛る距離、即ち遅延距離となって現れる。
【００４４】
そして遅延距離ξは、『ξ＝ｄsinθｓ』によって求めることができる。そして音速ｖは温度条件によって若干の差異はあるものの同一条件下では一定なので、遅延時間をτで表せば遅延時間は遅延距離ξを用いて『τ＝ξ/ｖ』なので、『τ＝ｄ/sinθｓ』によって求めることができるので、音源の方向θｓは、遅延時間τあるいは遅延距離ξから（距離ｄと音速ｖは既知量である。）図８に表す式によって求めることができる。
そこで方向決定手段４３では、位相差検出手段４２から入力した第１のマイクロフォン群２１の位相差である遅延時間によって方向θｓを検出する。検出された音源の方向θｓのは、図５に表すように、第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２によって区切られる領域Ｍ１乃至領域Ｍ４のうち領域Ｍ１および領域Ｍ２のいずれかの方向θ１である。これは、音源Ｓが領域Ｍ２に存在していたとしても、図８に表す式からは角度のみが決定できることに起因している。
【００４５】
また、方向決定手段４３では同様の方向検出作業を第２のマイクロフォン群２２においても行うので、第１のマイクロフォン群２１同様に第２のマイクロフォン群２２の位相差によって検出される音源の方向θｓは、方向θ２として検知されるので、図５において領域Ｍ２および領域Ｍ３のいずれかの方向である。
そこで、方向決定手段４３では、第１のマイクロフォン群２１の位相差によって検出されたθ１が０°乃至９０°、９０°乃至１８０°のいずれであるかと、第２のマイクロフォン群２２の位相差によって検出されたθ２が９０°乃至１８０°、１８０°乃至２７０°のいずれであるかとにより組合わせ、同一の領域に現れた方向、図５に表す例では領域Ｍ２に現れた方向に音源があることを求める。
【００４６】
更に方向決定手段４３では、第１のマイクロフォン群２１から検出した方向θ１が０°あるいは１８０°と成す大きさ（第１のマイクロフォン群２１の方向と成す角度）と、第２のマイクロフォン群２２から検出した方向θ２が９０°あるいは２７０°と成す大きさ（第２のマイクロフォン群２２の方向と成す角度）とを比較し、その大きさが大きい方の方向を音源の方向θｓと決定する。このように方向決定手段４３がθ１あるいはθ２の何れかを採用するように構成するのは、一対のマイクロフォンの設置方向に近いほど、角度変化（音源の方向の変化）に対する位相差の変化が少ないので、言い換えれば、一対のマイクロフォンによる音声信号の位相差が大きいほど方向決定時に誤差が多くなるので、位相差の少なかった方のマイクロフォン群によって求めた方向を音源の方向と決定する方が誤差が少なくなることに起因しており、より誤差の少ない音源の方向θｓを検知することが可能となる。
【００４７】
尚、方向決定手段４３の音源の方向θｓの決定に際しては、それぞれのマイクロフォン群２１、２２からの角度が４５°付近では、それぞれのマイクロフォン群２１、２２の位相差から算出した方向θ１あるいはθ２はいずれも比較的正確な値となるので、４５°付近の例えば３０°を閾値として予め定めておき、いずれの検出した方向θ１あるいはθ２も当該マイクロフォン群からの角度が大きい場合には、両方の方向θ１およびθ２の値の平均値を用い、何れかがこの閾値より当該マイクロフォン群の方向に近い場合には（この場合、必ず他方はこの閾値より大きくなるので）、他方の方向を用いるように構成し、音源の方向θｓの正確度を向上させるように構成する他の実施例としてもよい。
【００４８】
更にパーソナルコンピュータ４には、ビデオカメラ制御装置５に対して方向決定手段４３で決定された音源の方向θｓを数値に変換して、ビデオカメラ制御装置５でビデオカメラ６の制御を可能等させる音源方向出力装置４４を設ける。
音源方向出力装置４４は、音源の方向θｓをビデオカメラ制御装置５に制御させる方向指示信号に変換して出力可能である。
更にパーソナルコンピュータ４には、音声出力装置４５を備える。音声出力装置４５は、サウンドカード４１の入力した音声信号を増幅して出力する装置であり、パーソナルコンピュータ４に備えるインターフェース（図示せず）を介してスピーカシステム８と接続され、音声信号を出力してスピーカシステム８から発言者の音声を出力させる。
【００４９】
ビデオカメラ制御装置５は、音源方向出力装置４４とパーソナルコンピュータ４に備えるインターフェース（図示せず）を介して接続されビデオカメラによる撮像が可能であると共に、撮像する方向を入力する音源の方向θｓに基づいて変更可能である。
従って、ビデオカメラ制御装置５では、音源の方向θｓを撮像するので、発言者の映像を撮像可能である。
更にビデオカメラ制御装置５は、撮像した映像信号を映像通信用ＰＣ６へ出力可能に接続され、撮像した映像を映像通信用ＰＣ６へ出力する。
このビデオカメラ制御装置５は、３６０°全域に回転させて撮像するための装置としては高価となってしまうので、ビデオカメラ制御装置５を複数のビデオカメラおよび所定角度回動可能な回転制御装置とから構成させ、予めテレビ会議室の撮像範囲を割当てて決めておき、音源方向出力装置４４の出力する音源の方向θｓによって撮像するカメラ映像を切替えて撮像させるように構成してもよい。また、音源の方向θｓによって撮像するカメラを切替える信号を音源方向出力装置４４が出力するように構成してもよい。
【００５０】
映像通信用ＰＣ６は、インターネット環境と接続可能に構成され、インターネット環境を通じて他所に存在するテレビ会議システムと通信可能であり、ビデオカメラ制御装置５の撮像した映像を該テレビ会議システムに送信可能であると共に、他所のテレビ会議システムから、他所のテレビ会議室を撮像した映像信号を受信可能である。また映像通信用ＰＣ６は、テレビ会議システム１に参加している各会議者毎に設置されるディスプレイ装置７と接続され、ディスプレイ装置７に他所の会議の映像およびビデオカメラ制御装置５によって撮像した映像を適宜切替えてあるいは適宜場所に表示させるよう信号出力可能である。
上記実施例では、マイクロフォンアレイ２を第１のマイクロフォン群２１および第２のマイクロフォン群２２の２対のマイクロフォン群から構成した例を説明したが、マイクロフォン群は必ずしも２対である必要はなく、精度を向上させる目的でその数を増やしても構わない。マイクロフォン群を３対（マイクロフォン数を６）とし、サウンドカードを３枚とした場合には、それぞれのマイクロフォン対の中心を一致させ、かつ、各マイクロフォン対がそれぞれ６０度の角度をなすように配置する。そして、３対のマイクロフォン対によって得られた音声入力信号の位相差が、最も小さいマイクロフォン対の位相差を採用するように構成する。
また、上記実施例においては、０．０５秒間に入力された音声信号のピーク値に着目した処理を行っているが、この音声信号分割時間は０．０５秒に限らず、装置の性能等によっては更に小さく分割した時間あるいは大きく分割した時間を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明は、遠隔地相互において行うテレビ会議システムの発言者を撮像させるために利用することができ、発言者の方向を確定することでビデオカメラ等の撮像装置の方向制御を可能とできるので、テレビ会議システムのみにかかわらず、特定の範囲に音源、例えば顧客等その領域利用者、あるいは動物など、音源となる対称が多数存在する時に、該音源の方向が特定可能なので、複数のビデオカメラ装置によってそれぞれの音源を追いかけながら撮像させる場合や、ビデオカメラ装置の回動できる範囲が限られているときに回動できない範囲を撮像可能な他のビデオカメラ装置へスイッチングさせるときの境界範囲決定等に利用でき、音源の方向を３６０°の範囲で特定する必要があるシステムに対して利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の実施例を表す説明図
【図２】会議室の状態を表す説明図
【図３】この発明の実施例の詳細を表す説明図
【図４】同一波形且つ位相差をもって入力される信号を表す説明図であり（ａ）は近距離、（ｂ）は遠距離での波形を表す
【図５】音源の方向の決定の手法を説明するための説明図
【図６】位相差を決定するための説明図
【図７】位相差を説明するための説明図
【図８】位相差算出の式を表す
【図９】位相差の方向を説明する説明図
【図１０】従来例１の構成を表す説明図
【図１１】従来例２の構成を表す説明図
【図１２】従来例２の波形が遅延している状態を表す説明図
【図１３】従来例２の遅延していない状態を表す説明図
【図１４】従来例２の他の構成を表す説明図
【符号の説明】
【００５３】
１  テレビ会議システム
２  マイクロフォンアレイ
２１  第１のマイクロフォン群
２２  第２のマイクロフォン群
３  マイクロフォンミキサー
４  パーソナルコンピュータ
４１  サウンドカード
４１ａ  第１のサウンドカード
４１ｂ  第２のサウンドカード
４２  位相差検出手段
４３  方向決定手段
４４  音源方向出力装置
４５  音声出力装置
５  ビデオカメラ制御装置
６  映像通信用ＰＣ
７  ディスプレイ装置
【図１】
2006304124.tif 000003
【図２】
2006304124.tif 000004
【図３】
2006304124.tif 000005
【図４】
2006304124.tif 000006
【図５】
2006304124.tif 000007
【図６】
2006304124.tif 000008
【図７】
2006304124.tif 000009
【図８】
2006304124.tif 000010
【図９】
2006304124.tif 000011
【図１０】
2006304124.tif 000012
【図１１】
2006304124.tif 000013
【図１２】
2006304124.tif 000014
【図１３】
2006304124.tif 000015
【図１４】
2006304124.tif 000016