(57)【要約】【課題】  安定的にエリア収音を行う収音装置を提供する。【解決手段】  本発明は、収音装置に関する。そして、本発明の収音装置は、把手と、把手の一方の端に設けられた受話器と、把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、受話器の位置を中心として受話器の位置と送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行うエリア収音手段を備えることを特徴とする。【選択図】      図１
2019169855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
把手と、前記把手の一方の端に設けられた受話器と、前記把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の前記送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、前記受話器の位置を中心として前記受話器の位置と前記送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行うエリア収音手段を備えることを特徴とする収音装置。
【請求項２】
前記マイクアレイ部は、前記送話器で、前記線分を長対角線とするひし形の各頂点の位置に配置された４つのマイクロホンを有することを特徴とする請求項１に記載の収音装置。
【請求項３】
前記エリア収音手段は、前記ひし型の各辺について、両端に配置されたマイクロホンを用いたマイクアレイを形成し、前記ひし形の各辺に対応する前記マイクアレイを用いてエリア収音処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の収音装置。
【請求項４】
それぞれの前記マイクアレイの指向性は、前記ひし形の内側に向けられていることを特徴とする請求項３に記載の収音装置。
【請求項５】
前記エリア収音手段は、
前記ひし形の大きい方の内角を挟む前記マイクアレイの組合わせの各パターンについてエリア収音処理を行ってエリア収音出力を抽出するエリア音抽出手段と、
前記エリア音抽出手段が抽出した各パターンのエリア収音出力を統合した結果をエリア収音結果として取得するエリア統合手段と
を有することを特徴とする請求項４に記載の収音装置。
【請求項６】
前記エリア音抽出手段は、前記ひし形の大きい方の内角を挟む前記マイクアレイの組合わせの各パターン、及び前記ひし形の小さい方の内角を挟む前記マイクアレイの組合わせの各パターンについてエリア収音処理を行ってエリア収音出力を抽出することを特徴とする請求項５に記載の収音装置。
【請求項７】
コンピュータを、把手と、前記把手の一方の端に設けられた受話器と、前記把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の前記送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、前記受話器の位置を中心として前記受話器の位置と前記送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行うエリア収音手段として機能させることを特徴とする収音プログラム。
【請求項８】
収音装置が行う収音方法において、
エリア収音手段を備え、
前記エリア収音手段は、把手と、前記把手の一方の端に設けられた受話器と、前記把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の前記送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、前記受話器の位置を中心として前記受話器の位置と前記送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行う
ことを特徴とする収音方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、収音装置、プログラム及び方法に関し、例えば、雑音環境下で用いられる音声通信システム等に適用し得る。
【背景技術】
【０００２】
雑音環境下で音声通信システムや音声認識応用システムを利用する場合、必要な目的音声と同時に混入する周囲の雑音は、良好なコミュニケーションを阻害し、音声認識率の低下をもたらす厄介な存在である。従来、このような複数の音源が存在する環境下において、特定の方向の音のみ分離・収音することで不要音の混入を避け必要な目的音を得る技術として、マイクアレイを用いたビームフォーマ（Ｂｅａｍ  Ｆｏｒｍｅｒ；以下「ＢＦ」とも呼ぶ；特許文献２参照）がある。ＢＦとは各マイクロホンに到達する信号の時間差を利用して指向性を形成する技術である。しかしＢＦだけでは収音を目的とするエリア（以下、「目的エリア」と呼ぶ）の周囲に他の音源が存在する場合、目的エリア内に存在する音（以下、「目的エリア音」と呼ぶ）だけを収音することが難しい。そのため、従来、特許文献１等により、複数のマイクアレイを用いて目的エリアを収音するエリア収音方式が提案されている。
【０００３】
図１８は、２つのマイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００を用いて、目的エリアの音源からの目的エリア音を収音する処理について示した説明図である。図１８（ａ）は、各マイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００の構成例について示した説明図である。図１８（ｂ）、図１８（ｃ）は、それぞれ図１８（ａ）に示すマイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００のＢＦ出力について周波数領域で示した図（グラフ形式のイメージ図)である。図１８において各マイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００は、それぞれ２つのマイクロホンｃｈ１、ｃｈ２により構成されている。
【０００４】
従来のエリア収音では、図１８（ａ）に示すように、マイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００の指向性を別々の方向から収音したいエリア（目的エリア）で交差させて収音する。図１８（ａ）の状態では、各マイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００の指向性に目的エリア内に存在する音（目的エリア音）だけでなく、目的エリア方向の雑音（非目的エリア音）も含まれている。しかし、図１８（ｂ）、図１８（ｃ）に示すように、マイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００の指向性を周波数領域で比較すると、目的エリア音成分はどちらの出力にも含まれるが、非目的エリア音成分は各マイクアレイで異なることになる。従来のエリア収音技術では、このような特性を利用し、２つのマイクアレイＭＡ１００、ＭＡ２００のＢＦ出力に、共通に含まれる成分以外を抑圧することで目的エリア音のみ抽出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１７３１５号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５９５５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】浅野太著，“音響テクノロジーシリーズ１６  音のアレイ信号処理−音源の定位・追跡と分離−”，日本音響学会編，コロナ社，２０１１年２月２５日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、サイレンが鳴り響く火災現場や、救急現場から指令センタ（消防本部）への緊急連絡の手段として、緊急車両には連絡用のハンドセット（送受話器）が備えられている。従来の緊急車両に搭載されるハンドセットは、利用環境が大騒音下であるが故、現場からの連絡が周囲の騒音でかき消されて、本部（例えば、緊急車両の搭乗員を指揮する本部）に正確な情報を伝えられず誤った情報となり、的確な判断の阻害や、対応の遅れなどの問題が生じるおそれがある。そのため、これまでもハンドセットについて様々な雑音除去技術の活用が検討されてきたが、通話品質の確保、コスト増大など導入には多くの課題があった。このような利用環境において、上述のエリア収音技術は有効な解決策として期待される。例えば、ハンドセットの送話口（送話器）周辺に２つのマイクアレイを設置し、当該２つのマイクアレイのそれぞれの指向性を、送話口の前で交差させエリア収音を機能させることにより、サイレン等の大騒音を排除し、消防隊員等の送話者の音声だけを本部他に正確に伝達することが可能になる。
【０００８】
エリア収音を実現するためには、少なくても２つのマイクアレイが必要である。一方、ハンドセットにおいて送話口部分の大きさは外形で直径６ｃｍ程度と小さく、そこにエリア収音実現のために２つのマイクアレイを装着する場合、それぞれのマイクアレイを非常に近接した状態で設置する必要がある。その結果、当該ハンドセットを用いたエリア収音において、収音エリアは送話器直近の非常に狭いエリアに限定される。しかしながら、ハンドセットに、従来のエリア収音処理を適用する場合、利用者（話者）によってハンドセットの持ち方が異なり、口元が上述の狭く限定された収音エリア（ハンドセットについて設定される収音エリア）からずれる可能性がある。この場合、ハンドセットの収音エリアから利用者（話者）の口元がずれると、収音した音声の歪や脱落が生じ、安定した収音ができないという問題があった。
【０００９】
そのため、安定的にエリア収音を行うことができる収音装置、プログラム及び方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明の収音装置は、把手と、前記把手の一方の端に設けられた受話器と、前記把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の前記送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、前記受話器の位置を中心として前記受話器の位置と前記送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行うエリア収音手段を備えることを特徴とする。
【００１１】
第２の本発明の収音プログラムは、コンピュータを、把手と、前記把手の一方の端に設けられた受話器と、前記把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の前記送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、前記受話器の位置を中心として前記受話器の位置と前記送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行うエリア収音手段として機能させることを特徴とする。
【００１２】
第３の本発明は収音装置が行う収音方法において、エリア収音手段を備え、前記エリア収音手段は、把手と、前記把手の一方の端に設けられた受話器と、前記把手の他方の端に設けられた送話器とを備える送受話器の前記送話器に配置された複数のマイクアレイを形成可能なマイクアレイ部からの入力信号に基づいて、前記受話器の位置を中心として前記受話器の位置と前記送話器の位置とを通る線分と交差する方向に延びた収音エリアのエリア収音処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安定的にエリア収音を行う収音装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る各装置の構成（実施形態に係る収音部（収音装置）の機能的構成を含む）について示したブロック図である。
【図２】ハンドセットの構成例と使用状態について示した図（斜視図）である。
【図３】３個のマイクロホンにより形成されるマイクアレイの構成例について示した説明図（イメージ図）である。
【図４】３個のマイクロホンの配置変更による収音エリアの変化について示した説明図である。
【図５】４個のマイクロホン（ひし形の各頂点に配置されたマイクロホン）でマイクアレイを形成してエリア収音を行う例について示した説明図（イメージ図）である。
【図６】第１の実施形態に係るハンドセットの構成及び使用状態について示した図（斜視図）である。
【図７】第１の実施形態に係るハンドセットの送話器（送話口）部分を拡大して示した図である。
【図８】マイクロホン数が２個の場合の減算型ＢＦに係る構成を示すブロック図である。
【図９】２個のマイクロホンを用いた減算型ＢＦにより形成される指向特性を示す図である。
【図１０】第１の実施形態に係る４個のマイクロホン（ひし形の各頂点に配置されたマイクロホン）により形成されるマイクアレイの指向性と収音エリアについて示した説明図である。
【図１１】第１の実施形態に係るハンドセット（送受話器）における収音エリアについて示した説明図（イメージ図）である。
【図１２】第２の実施形態に関連する各装置の構成について示したブロック図である。
【図１３】第２の実施形態に係る４個のマイクロホン（ひし形の各頂点に配置されたマイクロホン）により構成されるマイクアレイの組み合わせと収音エリアについて示した説明図（その１）である。
【図１４】第２の実施形態に係る４個のマイクロホン（ひし形の各頂点に配置されたマイクロホン）により構成されるマイクアレイの組み合わせと収音エリアについて示した説明図（その２）である。
【図１５】第２の実施形態に係る４個のマイクロホン（ひし形の各頂点に配置されたマイクロホン）による全ての収音エリアについて示した説明図である。
【図１６】第２の実施形態に係るハンドセット（送話器）における収音エリアについて示した説明図（イメージ図）である。
【図１７】第１の実施形態の変形例に係るハンドセット（送受話器）における収音エリアについて示した説明図（イメージ図）である。
【図１８】従来の収音装置において、２つのマイクアレイのビームフォーマ（ＢＦ）による指向性を別々の方向から目的エリアへ向けた場合の構成例について示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による収音装置、プログラム及び方法の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。この実施形態では、本発明の収音装置、プログラム及び方法を収音部に適用した例について説明する。
【００１６】
まず、第１の実施形態におけるマイクアレイを用いたエリア収音処理の基本的な原理について説明する。
【００１７】
ここで、ハンドセットの利用形態を考える。話者がハンドセットを使用する場合、ハンドセットの受話器（受話口）が耳に当てられ、一方の送話器（送話口）を口元に持ってきて発話する。このとき、受話器側は耳に直接当てるため位置が変動する要素はほとんどないが、送話器側は話者（ユーザ）個人の癖などにより、口元に合わせる人もいれば、口の下に外す、口からやや上に引き上げるなどの変動が起こり得る。また、話者（ユーザ）によっては、呼気が送話器にかかって風切音が入ることを嫌う場合もある。
【００１８】
ここで、図２を用いてハンドセットの構成と利用形態について検討する。
【００１９】
図２に示すハンドセットＨＳは、話者の手ＵＨに把持させるための棒形状の把手部ＨＳ１と、把手部ＨＳ１の一端に設けられた受話器ＨＳ２（送話口）と、把手部ＨＳ１の他端に設けられた送話器ＨＳ３（送話口）とを有している。ハンドセットＨＳの利用形態を考えた場合、上述のように受話器ＨＳ２側の位置は話者の耳に押し当てられた状態でほぼ固定されているため、送話器ＨＳ３側の変動範囲（移動範囲）は、受話器ＨＳ２部分を中心とした円弧の軌道（図２の軌道Ｌ１０２）に沿った範囲であると考えられる。そのため、ハンドセットＨＳを用いて話者の発話する音声を収音する際の収音対象エリアを、受話器ＨＳ２の位置（受話器ＨＳ２の中心位置）と送話器ＨＳ３の位置（送話器ＨＳ３の中心位置）とを結ぶ線分Ｌ１０１と直角方向（軌道Ｌ１０２の接線の方向）に、送話器ＨＳ３を中心として左右一定の範囲（例えば、数センチをカバーする範囲）に確保できれば、話者の口元位置の変動に対して頑健なシステム（安定的に話者の音声を収音可能なシステム）が構築できる。
【００２０】
ここで、図３に示すような３個のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３の構成について検討する。
【００２１】
図３では、３つのマイクロホンｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３を、各マイクロホン間を結ぶ線分Ｌ２０１（ｃｈ１−ｃｈ２間の線分）、Ｌ２０２（ｃｈ２−ｃｈ３間の線分）が角度を有するように、配置（∠≠１８０°）している。そして、図３では、各線分Ｌ２０１、Ｌ２０２の両端のマイクロホンを対としてマイクアレイを構成し、各マイクアレイの指向性を内角方向に向けて交差させることによりエリア収音を実現することについて示している。図３では、マイクロホンｃｈ１、ｃｈ２を対とするマイクアレイの指向性を一点鎖線で図示し、マイクロホンｃｈ２、ｃｈ３を対とするマイクアレイの指向性を二点鎖線で図示し、２つのマイクアレイの指向性が交差するエリア（収音エリア）にハッチ（斜線）を付している。
【００２２】
ここで、∠（ｃｈ１）（ｃｈ２）（ｃｈ３）（線分Ｌ２０１、Ｌ２０２が成す角度）を大きくすれば、マイクアレイの指向性が交差するエリアは、より遠方になり、収音エリアを内角方向に広く取ることができる。
【００２３】
図４は、３個のマイクロホンの配置変更による収音エリアの変化について示した説明図である。
【００２４】
図４では、マイクロホンｃｈ１、ｃｈ２を対とするマイクアレイの指向性を一点鎖線で図示し、マイクロホンｃｈ２、ｃｈ３を対とするマイクアレイの指向性を二点鎖線で図示している。
【００２５】
図４（ａ）では、右側に凸で大きい内角となるように３個のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３を配置しており、マイクアレイ（マイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３）の左側横長に広い収音エリアＡ１０１が形成される。一方、左側に凸で大きい内角となるように３個のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３を配置した図４（ｂ）では、マイクアレイ（マイクロホンｃｈ１〜ｃｈ３）の右側横長に広い収音エリアＡ１０２が形成される。
【００２６】
多角形の各頂点にマイクロホンを配置すると、多角形の中心方向に少ないマイクロホン数で複数のエリア収音を構築することが出来る。ここで、図４（ａ）、図４（ｂ）を結合（各マイクロホンの配置及びマイクアレイの指向性を結合）し、図５に示すように、ひし形（長手方向を縦とするひし型）の各頂点の位置に４つのマイクロホンｃｈ１〜４ｃｈを配置してマイクアレイを構成する例について検討する。
【００２７】
図５に示すように、ひし形の各頂点の位置に４つのマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ４を配置してマイクアレイを構成することで、左右両側のエリアＡ１０１、Ａ１０２を４個のマイクロホンｃｈ１〜ｃｈ４のみで同時に収音できる。図５では、マイクロホンｃｈ１、ｃｈ２を対とするマイクアレイと、マイクロホンｃｈ４、ｃｈ１を対とするマイクアレイの指向性を一点鎖線で図示している。また、図５では、マイクロホンｃｈ２、ｃｈ３を対とするマイクアレイと、マイクロホンｃｈ３、ｃｈ４を対とするマイクアレイの指向性を二点鎖線で図示している。図５では、各マイクアレイの指向性をひし型の内側方向に向けている。これにより、図５では、マイクロホンｃｈ１、ｃｈ２を対とするマイクアレイと、マイクロホンｃｈ２、ｃｈ３を対とするマイクアレイにより、左側横長に広い収音エリアＡ１０１の音が収音される。また、図５では、マイクロホンｃｈ４、ｃｈ１を対とするマイクアレイと、マイクロホンｃｈ３、ｃｈ４を対とするマイクアレイにより、右側横長に広い収音エリアＡ１０２の音が収音される。
【００２８】
この実施形態では、図５に示すようなひし形に配置された４つのマイクロホンをハンドセットの送話器の部分に組み込んでエリア収音を行うことにより、話者の口元の変動範囲（送話器と口元との相対的な変動範囲）を効果的にカバーした収音エリアを設定する。
【００２９】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、この実施形態に関連する各装置の構成について示したブロック図である。
【００３０】
図１では、この実施形態に係る収音部１２０を備える通信装置１００と、通信装置２００とを図示している。また、図１では、通信装置１００、２００間は、通信路Ｐにより通信可能な構成となっている。
【００３１】
通信装置１００は、第１のユーザＵ１が発話した音声（音）を収音し、収音した音声の音声データを通信路Ｐを介して通信装置２００に送信するとともに、通信装置２００から受信した音声データに基づく音声（第２のユーザＵ２が発話した音声）を表音出力する装置である。また、通信装置２００は、第２のユーザＵ２が発話した音声（音）を収音し、収音した音声の音声データを通信路Ｐを介して通信装置１００に送信するとともに、通信装置１００から受信した音声データに基づく音声（第１のユーザＵ１が発話した音声）を表音出力する装置である。
【００３２】
第１のユーザＵ１は、例えば、救急車や消防車等の緊急車両に搭乗する搭乗員等が該当し、第２のユーザＵ２としては、例えば、遠隔地（例えば、緊急車両を指揮する司令センタ）の司令担当者等が該当する。
【００３３】
通信路Ｐは、有線・無線に限定されず種々の接続手段や接続構成（ネットワーク構成）を適用することができる。
【００３４】
次に、通信装置１００の構成概要について図１を用いて説明する。
【００３５】
通信装置１００は、ハンドセット１１０、収音部１２０、通信部１３０、及び出力部１４０を有している。
【００３６】
ハンドセット１１０は、４個のマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４（４個のマイクロホン）により構成されるマイクアレイ部１１１とスピーカ１１２とを備えている。
【００３７】
通信部１３０は、通信路Ｐを介して通信装置２００と通信するための通信インタフェースである。
【００３８】
収音部１２０は、マイクアレイ部１１１で捕捉した音響信号に基づいて第１のユーザＵ１の発話した音声（音）を収音する。そして、通信部１３０は、収音部１２０が収音した音声の音声データを通信装置２００側に送信する。
【００３９】
出力部１４０は、通信部１３０を介して通信装置２００から音声データ（第２のユーザＵ２が発話した音声の音声データ）を取得し、当該音声データに基づく音響信号をスピーカ１１２に供給し、スピーカ１１２に当該音響信号を表音出力させる。
【００４０】
通信装置１００のハードウェア的な構成については限定されないものであるが、この実施形態の例では、図１に示すように、通信装置１００は、ハードウェア的にはハンドセット１１０を備える電話機の構成となっているものとする。なお、通信装置１００は、必ずしもハンドセット１１０を備える必要はなく、スマートホンのように筐体（シャーシ）全体が、実質的にハンドセットとして機能する構成（例えば、スマートホンの筐体の一部に送話口が設定された構成）としてもよい。
【００４１】
次に、通信装置２００の構成概要について図１を用いて説明する。
【００４２】
通信装置２００は、スピーカ２１０、マイク２２０、通信部２３０、出力部２４０、及び収音部２５０を有している。
【００４３】
通信部２３０は、通信路Ｐを介して通信装置２００と通信するための通信インタフェースである。
【００４４】
収音部２５０は、マイク２２０で捕捉した音響信号に基づいて第２のユーザＵ２の発話した音声（音）を収音する。そして、通信部２３０は、収音部２５０が収音した音声の音声データを通信装置１００側に送信する。
【００４５】
出力部２４０は、通信部２３０を介して通信装置１００から音声データ（第１のユーザＵ１が発話した音声の音声データ）を取得し、当該音声データに基づく音響信号をスピーカ２１０に供給し、スピーカ２１０に当該音響信号を表音出力させる。
【００４６】
次に、収音部１２０の詳細構成について図１を用いて説明する。
【００４７】
収音部１２０は、信号入力部１２１、周波数変換部１２２、指向性形成部１２３、目的エリア音抽出部１２４及びエリア統合部１２５を有している。
【００４８】
収音部１２０は、例えば、プロセッサやメモリ等を備えるコンピュータにプログラム（実施形態に係る収音プログラムを含む）を実行させるようにしてもよいが、その場合であっても、機能的には、図１のように示すことができる。収音部１２０の各構成要素の処理の詳細については後述する。
【００４９】
次に、送受話器としてのハンドセット１１０の構成について図６、図７を用いて説明する。
【００５０】
図６は、ハンドセット１１０が第１のユーザＵ１の手Ｕ１ａで把持されている状態について示した斜視図である。
【００５１】
図６に示すようにハンドセット１１０は、第１のユーザＵ１（手Ｕ１ａ）に把持させるための棒形状の把手部１１５と、把手部１１５の一端に設けられた送話器１１３（送話口）と、把手部１１５の他端に設けられた受話器１１４（受話口）とを有している。
【００５２】
図７は、ハンドセット１１０の送話器１１３（送話口）の部分を拡大して示した図である。
【００５３】
図６、に示すように、受話器１１４にはスピーカ１１２が配置されている。また、図６、図７に示すように、円形の面を備える送話器１１３には、マイクアレイ部１１１（マイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４）が配置されている。
【００５４】
次に、マイクアレイ部１１１の構成について、図６、図７を用いて説明する。
【００５５】
この実施形態の例では、マイクアレイ部１１１は、４個のマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４を有する構成であるものとする。
【００５６】
図６に示すように、第１のユーザＵ１が通信装置１００を手Ｕ１ａで把持し、耳にスピーカＳＰを押し付けた場合に、第１のユーザＵ１の口元が位置する送話器１１３の周囲（第１のユーザＵ１の口元と最も近接する部分の周囲）に４個のマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４が配置されている。
【００５７】
この実施形態では、図６に示すように、ハンドセット１１０を構成する４個のマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４は、受話器１１４（受話器１１４で話者の口元と対向する面）で、受話器１１４（例えば、受話器１１４の中心位置Ｐ１）と送話器１１３（例えば、送話器１１３の中心位置Ｐ２）を結ぶ線分Ｌ１０１（軸）が長対角線を為す「ひし形」の各頂点の位置に配置される。
【００５８】
図６では、上述のひし形の長対角線Ｌ３０１（ひし形の長い方の対角線）と短対角線Ｌ３０２（ひし形の短い方の対角線；線分Ｌ１０１と直角を成す線分）を図示している。
【００５９】
なお、図７に示すように、以下では、マイクアレイ部１１１において、マイクロホンＭＣ１、ＭＣ２を対とするマイクアレイをＭＡ１、マイクロホンＭＣ２、ＭＣ３を対とするマイクアレイをＭＡ２、マイクロホンＭＣ３、ＭＣ４を対とするマイクアレイをＭＡ３、マイクロホンＭＣ４、ＭＣ１を対とするマイクアレイをＭＡ４と呼ぶものとする。
【００６０】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態の動作（実施形態に係る収音方法）を説明する。
【００６１】
通信装置１００では、収音部１２０が、マイクアレイ部１１１のマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４から供給される音響信号を用いて、目的エリアの目的エリア音を収音する目的エリア音収音処理を行う。
【００６２】
以下では、通信装置１００を構成する収音部１２０内部の動作を中心に説明する。
【００６３】
信号入力部１２１は、各マイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４で収音した音響信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、周波数変換部１２２に供給する。その後、周波数変換部１２２では、例えば高速フーリエ変換を用いてマイク信号を時間領域から周波数領域へ変換する。指向性形成部１２３はＢＦにより指向性を形成する。
【００６４】
ここで、図８、図９を用いてＢＦによる指向性形成について説明する。
【００６５】
ＢＦとは、マイクアレイにおいて各マイクロホンに到達する信号の時間差を利用して収音の指向性を形成する技術である（非特許文献１参照）。ＢＦは加算型と減算型の大きく２つの種類に分けられが、ここでは少ないマイクロホン数で指向性を形成できる減算型ＢＦについて説明する。
【００６６】
図８は、マイクロホン数が２個（ＭＣ１、ＭＣ２）の場合の減算型ＢＦ６００に係る構成を示すブロック図である。
【００６７】
図９は、２個のマイクロホンＭＣ１、ＭＣ２を用いた減算型ＢＦ６００により形成される指向特性を示す図である。
【００６８】
減算型ＢＦ６００は、まず遅延器６１０により目的とする方向に存在する音（以下、「目的音」と呼ぶ）が各マイクロホンＭＣ１、ＭＣ２に到来する信号の時間差を算出し、遅延を加えることにより目的音の位相を合わせる。時間差は（１）式により算出される。ここで、ｄはマイクロホンＭＣ１、ＭＣ２間の距離、ｃは音速、τｉは遅延量を示している。またθＬは、マイクロホンＭＣ１、Ｍ２の位置を結んだ直線に対する垂直方向から目的方向への角度を示している。
【００６９】
ここで、死角がマイクロホンＭＣ１とマイクロホンＭＣ２の中心に対し、マイクロホンＭＣ１の方向に存在する場合、遅延器６１０は、マイクロホンＭＣ１の入力信号ｘ１（ｔ）に対し遅延処理を行う。その後、減算器６２０が、（２）式に従い減算処理を行う。減算器６２０では、この減算処理は周波数領域でも同様に行うことができ、その場合（２）式は（３）式のように変更される。
【数１】
2019169855.tif 000003
【００７０】
ここでθＬ＝±π／２の場合、形成される指向性は図９（ａ）に示すように、カージオイド型の単一指向性となり、θＬ＝０，πの場合は、図９（ｂ）のような８の字型の双指向性となる。また、減算器６２０では、スペクトル減算法（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ）の処理（以下、単に「ＳＳ」とも呼ぶ）を用いることで、双指向性の死角に強い指向性を形成することもできる。ＳＳによる指向性は、（４）式に従い全周波数、もしくは指定した周波数帯域で形成される。（４）式では、マイクロホンＭＣ１の入力信号Ｘ１を用いているが、マイクロホンＭＣ２の入力信号Ｘ２でも同様の効果を得ることができる。ここで、ｎはフレーム番号、βはＳＳの強度を調節するための係数を示している。減算器６２０では、減算時に値がマイナスなった場合は、０または元の値を小さくした値に置き換えるフロアリング処理を行うようにしてもよい。この方式では、双指向性の特性によって目的方向以外に存在する音（以下、「非目的音」と呼ぶ）を抽出し、抽出した非目的音の振幅スペクトルを入力信号の振幅スペクトルから減算することで、目的音を強調することができる。
【数２】
2019169855.tif 000004
【００７１】
ところで、ある特定の目的エリア内に存在する目的エリア音だけを収音したい場合、減算型ＢＦを用いるだけでは、そのエリアと同一方向の線上に存在する音源（以下、「非目的エリア音」と呼ぶ）も収音してしまう。
【００７２】
そこで、指向性形成部１２３では、特許文献１で提案されているエリア収音処理（複数のマイクアレイを用い、それぞれ別々の方向から目的エリアへ指向性を向け、指向性を目的エリアで交差させることで目的エリア音を収音する処理）を行うものとして説明する。具体的には、指向性形成部１２３は、以下のような処理によりエリア収音処理を行うようにしてもよい。
【００７３】
指向性形成部１２３は、マイクアレイＭＡ１〜ＭＡ４のそれぞれについて、ひし型（マイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４により形成されるひし形）の内側に向かってＢＦによって指向性を形成する。そして、指向性形成部１２３は、マイクアレイＭＡ１、ＭＡ２、ＭＡ３、ＭＡ４の各ＢＦ出力Ｙ１（ｎ）、Ｙ２（ｎ）、Ｙ３（ｎ）、Ｙ４（ｎ）を、目的エリア音抽出部１２４に供給する。
【００７４】
目的エリア音抽出部１２４は、指向性形成部１２３で形成したマイクアレイＭＡ１、ＭＡ２、ＭＡ３、ＭＡ４のＢＦ出力Ｙ１（ｎ）、Ｙ２（ｎ）、Ｙ３（ｎ）、Ｙ４（ｎ）を用いてエリア音を抽出する。
【００７５】
図１０は、マイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４により構成されるマイクアレイＭＡ１〜ＭＡ４の指向性と収音エリアについて示した説明図である。
【００７６】
図１０（ａ）では、マイクアレイＭＡ１のＢＦ指向性とマイクアレイＭＡ２のＢＦ指向性と、マイクアレイＭＡ１、ＭＡ２のＢＦ指向性を用いた収音エリアＡ２０１について図示している。図１０（ｂ）では、マイクアレイＭＡ３のＢＦ指向性とマイクアレイＭＡ４のＢＦ指向性と、マイクアレイＭＡ３、ＭＡ４のＢＦ指向性を用いた収音エリアＡ２０２について図示している。図１０では、マイクアレイＭＡ１、ＭＡ４の指向性を一点鎖線で図示し、マイクアレイＭＡ２、ＭＡ３の指向性を二点鎖線で図示している。
【００７７】
図１０（ａ）に示すように、マイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４はひし形の配置であるため、∠（ＭＣ１）（ＭＣ２）（ＭＣ３）が９０°より大きくマイクアレイＭＡ１、ＭＡ２の指向性は、それぞれのマイクアレイの左側で、ひし形の内側から外側に渡って広く交差する。その結果、マイクアレイＭＡ１、ＭＡ２により、収音エリアＡ２０１が形成される。
【００７８】
同様に、図１０（ｂ）に示すように、マイクアレイＭＡ３、ＭＡ４の指向性は、それぞれのマイクアレイの右側で、ひし形の内側から外側に渡って広く交差することで、収音エリアＡ２０２が形成される。
【００７９】
目的エリア音抽出部１２４は、ＢＦ指向性が交差するエリア（この実施形態では、収音エリアＡ２０１、Ａ２０２）に対しては、以下に記すエリア収音方法によって、収音エリア内の音だけを抽出（収音）することが出来る。
【００８０】
ここでは、代表として、マイクアレイＭＡ１のＢＦ出力Ｙ１（ｎ）と、マイクアレイＭＡ２のＢＦ出力Ｙ２（ｎ）を用いた場合について説明する。
【００８１】
目的エリア音抽出部１２４は、Ｙ１（ｎ）、Ｙ２（ｎ）を（５）、もしくは（６）式に従いＳＳし、目的エリア方向に存在する非目的エリア音Ｎ１−１（ｎ）、Ｎ１−２（ｎ）を抽出する。ここでα１、α２は、目的エリアと各マイクロホンアレイの距離の違いによって生じる信号レベルの差を補正する補正係数であり、所定の処理によって逐一計算されるべきものであり、その手法は特許文献１にも記載されているが、ここでは簡単のため、目的エリアと各マイクロホンアレイまでの距離は同一（α１（ｎ）＝α２（ｎ）＝１）とし（５）、（６）式を（７）、（８）式に代える。
【数３】
2019169855.tif 000005
【００８２】
その後、目的エリア音抽出部１２４は、（９）、（１０）式に従い、各ＢＦ出力から非目的エリア音をＳＳして目的エリア音を抽出する。γ１（ｎ）、γ２（ｎ）はＳＳ時の強度を変更するための係数である。
【数４】
2019169855.tif 000006
【００８３】
目的エリア強調音Ｚ１−１（ｎ）、Ｚ１−２（ｎ）は、いずれを出力としても構わないが、ここではＺ１−１（ｎ）をマイクアレイＭＡ１−マイクアレイＭＡ２の組み合せによるエリア収音出力Ｚ１（ｎ）として用いることとする。
【００８４】
同様にして目的エリア音抽出部１２４では、マイクアレイＭＡ３−マイクアレイＭＡ４の組み合わせによるエリア収音出力Ｚ２（ｎ）を抽出する。抽出されたエリア収音出力Ｚ１（ｎ）、Ｚ２（ｎ）はエリア統合部１２５へと供給される。
【００８５】
エリア統合部１２５では、抽出されたエリア収音出力Ｚ１（ｎ）、Ｚ２（ｎ）を統合（加算）して最終出力Ｗ（ｎ）とする。エリア統合部１２５は、例えば、以下の（１１）式により、エリア収音出力の統合を行うようにしてもよい。
Ｗ（ｎ）＝Ｚ１（ｎ）＋Ｚ２（ｎ）  …（１１）
【００８６】
ひし形マイクアレイによる収音エリアＡ２０１、２０２と、それをハンドセット画像に重ねたイメージを図１１に示す。図１１に示す収音エリアＡ２０１、２０２は、送話器１１３を中心として左右一定の範囲をカバー（図２に示す送話器ＨＳ３の軌道Ｌ１０２と同様の範囲をカバー）することになる。
【００８７】
以上のように、収音部１２０は、拡大されたエリアから収音された目的音声として最終出力Ｗ（ｎ）を出力する。このとき、収音部１２０は、Ｗ（ｎ）を周波数−時間変換した音声データとして出力するようにしてもよい。
【００８８】
そして、通信部１３０は、最終出力Ｗ（ｎ）に基づく音声データを、通信路Ｐを介して通信装置２００に送信する。
【００８９】
そして、通信装置２００の通信部２３０は、通信装置１００から受信した音声データ（Ｗ（ｎ）に基づく音声データ）を出力部１４０に供給する。出力部１４０は、受信した音声データに基づく音響信号をスピーカ２１０に供給して表音出力（第２のユーザＵ２に向けて表音出力）させる。
【００９０】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００９１】
第１の実施形態では、図６等に示すように、ハンドセット１１０の送話器１１３に、受話器１１４と送話器１１３を結ぶ線分Ｌ１０１（軸）の方向に長いひし形の各頂点の位置に４個のマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４を配置している。そして、第１の実施形態では、ひし形の大きい方の内角（長対角線Ｌ３０１）を挟むマイクアレイＭＡ１、ＭＡ２の組み合わせと、同じくひし形の大きい方の内角（長対角線Ｌ３０１）を挟むマイクアレイＭＡ３、ＭＡ４の組み合わせのそれぞれでエリア収音を行う（収音エリアＡ２０１、Ａ２０２のエリア収音を行う）。これにより、第１の実施形態では、第１のユーザＵ１（話者）のハンドセット１１０利用時における口元の変動範囲を効果的にカバー（エリア収音）し、歪のない安定した収音（第１のユーザＵ１の音声の収音）が可能になる。
【００９２】
（Ｂ）第２の実施形態
以下、本発明による収音装置、プログラム及び方法の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。この実施形態では、本発明の収音装置、プログラム及び方法を収音部に適用した例について説明する。
【００９３】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
図１２は、第２の実施形態に関連する各装置の構成について示したブロック図である。
【００９４】
第２の実施形態では、通信装置１００が通信装置１００Ａに置き換わっている点で第１の実施形態と異なっている。
【００９５】
また、第２の実施形態の通信装置１００Ａでは、収音部１２０が収音部１２０Ａに置き換わっている点で第１の実施形態と異なっている。さらに、第２の実施形態の収音部１２０Ａでは、目的エリア音抽出部１２４とエリア統合部１２５が、目的エリア音抽出部１２４Ａとエリア統合部１２５Ａに置き換わっている点で第１の実施形態と異なっている。
【００９６】
（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の動作（実施形態に係る収音方法）を説明する。
【００９７】
以下では、通信装置１００Ａを構成する収音部１２０Ａ内部の動作について第１の実施形態との差異を説明する。
【００９８】
上述の図４、図５に示すようにマイクアレイＭＡ１（ＭＣ１、ＭＣ２）、マイクアレイＭＡ２（ＭＣ２−ＭＣ３）の組み合せ、及びマイクアレイＭＡ３（ＭＣ３−ＭＣ４）、マイクアレイＭＡ４（ＭＣ４−ＭＣ１）の組合せを用いたエリア収音は、∠（ＭＣ１）（ＭＣ２）（ＭＣ３）、∠（ＭＣ１）（ＭＣ２）（ＭＣ３）が広いため収音エリアがひし形の外側に拡がった形になっている。第１の実施形態では、収音エリアがひし形マイクロホン配置の外側に拡がった形となることを利用して、第１のユーザＵ１（話者）の口元の可動範囲を広くカバーしているが、エリア収音の範囲を拡げようとすると収音エリアがひし形外側に寄り過ぎ、中央部分（送話器１１３の中央部分；ひし形の内側の部分）が収音エリアから外れ、十分に話者の口元の位置を収音エリアに納めることができない可能性がある。そこで、第２の実施形態では、マイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４の配置は変えずに、目的エリア音抽出部１２４Ａにおいて、マイクアレイＭＡ２（ＭＣ２−ＭＣ３）、マイクアレイＭＡ３（ＭＣ３−ＭＣ４）の組み合わせと、マイクアレイＭＡ４（ＭＣ４−ＭＣ１）、マイクアレイＭＡ１（ＭＣ１−ＭＣ２）の組み合せによるエリア収音処理を追加して行なうものとする。
【００９９】
図１３、図１４、図１５は、第２の実施形態に係るマイクロホンＭＣ１〜ＭＣ４により構成されるマイクアレイＭＡ１〜ＭＡ４の指向性と収音エリアについて示した説明図である。
【０１００】
図１３では、マイクアレイＭＡ２、ＭＡ３のＢＦ指向性と、マイクアレイＭＡ２、ＭＡ３の組み合わせによる収音エリアＡ２０３について図示している。図１４では、マイクアレイＭＡ４、ＭＡ１のＢＦ指向性と、マイクアレイＭＡ４、ＭＡ１の組み合わせによる収音エリアＡ２０４について図示している。なお、図１３、図１４では、マイクアレイＭＡ１、ＭＡ２の指向性を一点鎖線で図示し、マイクアレイＭＡ３、ＭＡ４の指向性を二点鎖線で図示している。
【０１０１】
図１５は、収音エリアＡ２０１〜Ａ２０４を重ねた場合について示した説明図である。
【０１０２】
指向性形成部１２３の処理で４つのマイクアレイによるＢＦ出力が算出されているため、目的エリア音抽出部１２４Ａでは、ＢＦ出力の組み合わせを変えるだけで第１の実施形態における収音エリアＡ２０１、Ａ２０２のエリア収音出力Ｚ１（ｎ）、Ｚ２（ｎ）に加えてエリアＡ２０３、Ａ２０４のエリア収音出力Ｚ３（ｎ）、Ｚ４（ｎ）が容易に抽出できる。エリア統合部１２５Ａでは、抽出されたエリア収音出力Ｚ１（ｎ）〜Ｚ４（ｎ）すべてを統合（加算）して最終出力Ｗ（ｎ）とする。エリア統合部１２５Ａは、例えば、以下の（１２）式により、エリア収音出力の統合を行うようにしてもよい。
Ｗ（ｎ）＝Ｚ１（ｎ）＋Ｚ２（ｎ）＋Ｚ３（ｎ）＋Ｚ４（ｎ）  …（１２）
【０１０３】
ひし形マイクアレイによる４つの収音エリアと、それをハンドセット画像に重ねたイメージを図１６に示す。図１６に示すように、第２の実施形態では、送話器１１３の中央部分（送話器１１３の中央部分；ひし形の内側の部分）についても十分に収音エリアとしてカバーしている。
【０１０４】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
【０１０５】
第２の実施形態の収音部１２０Ａは、図１３〜図１５に示すように、ひし形の大きい方の内角（長対角線Ｌ３０１）を挟むマイクアレイＭＡ１、ＭＡ２の組み合わせで収音される収音エリアＡ２０１と、ひし形の大きい方の内角（長対角線Ｌ３０１）を挟むマイクアレイＭＡ３、ＭＡ４の組み合わせで収音される収音エリアＡ２０２と、ひし形の小さい方の内角（短対角線Ｌ３０２）を挟むマイクアレイＭＡ２、ＭＡ３の組み合わせで収音される収音エリアＡ２０３と、ひし形の小さい方の内角（短対角線Ｌ３０２）をはさむマイクアレイＭＡ４、ＭＡ１の組み合わせで収音される収音エリアＡ２０４の計４つの収音エリアについてエリア収音を行って統合した最終出力Ｗ（ｎ）を収音結果として出力している。すなわち、第２の実施形態の収音部１２０Ａでは、第１の実施形態における収音エリアＡ２０１、Ａ２０２に加えて、収音エリアＡ２０３、Ａ２０４のエリア収音出力を最終出力Ｗ（ｎ）に統合している。
【０１０６】
これにより、第２の実施形態の収音部１２０Ａでは、第１の実施形態よりも、第１のユーザＵ１（話者）のハンドセット１１０利用時における口元の変動範囲を効果的にカバー（エリア収音）し、歪のない安定した収音（第１のユーザＵ１の音声の収音）が可能になる。
【０１０７】
また、第２の実施形態の収音部１２０Ａでは、４つの収音エリアＡ２０１〜Ａ２０４のエリア収音を実施しながら、マイクロホンの数は第１の実施形態の構成（２つの収音エリアＡ２０１、Ａ２０２で収音する構成）と変わらず構成は簡易であり、第１の実施形態と比較して処理量の増加も少ない。
【０１０８】
（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
【０１０９】
（Ｃ−１）上記の各実施形態では、収音部１２０、１２０Ａは通信装置１００、１００Ａの一部を構成するものとして説明したが、独立した装置として構成するようにしてもよい。また、上記の各実施形態では、収音部１２０、１２０Ａにマイクアレイ部１１１は含まない構成として説明したが、収音部１２０、１２０Ａとマイクアレイ部１１１を一体とした装置として構成するようにしてもよい。
【０１１０】
（Ｃ−２）上記の各実施形態では、本発明の収音装置（収音部１２０、１２０Ａ）をハンドセット等の手持ち型の送話器（送受話器）を備える装置等に適用する例について説明したが、本発明の収音装置は、ヘッドセットやウェアラブルデバイス（例えば、マイクロホン付きのヘッドマウントディスプレイ、マイクロホン付きのネックバンド型ヘッドホン等）に適用し、第１のユーザＵ１による装着時に第１のユーザＵ１の口元が位置する領域を目的エリアとし、その周囲（送話器）のひし形の各頂点にマイクロホンを設置し、上記の実施形態と同様にエリア収音処理するようにしてもよい。
【０１１１】
（Ｃ−３）上記の各実施形態の収音部１２０、１２０Ａにおいて、収音エリアＡ２０１、Ａ２０２の両方についてエリア収音を行っているが、話者の口元の位置が収音エリアＡ２０１、Ａ２０２のいずれか一方のみでカバーできる前提であれば、収音エリアＡ２０１、Ａ２０２のいずれか一方のみを収音するようにしてもよい。
【０１１２】
（Ｃ−４）上記の各実施形態の収音部１２０、１２０Ａでは、受話器１１４の位置（受話器１１４の中心位置Ｐ１）と送話器１１３の位置（送話器１１３の中心位置Ｐ２）とを結ぶ線分Ｌ１０１と直角方向（軌道Ｌ１０２の接線の方向）に収音エリアＡ２０１、Ａ２０２を伸ばすように設定している。しかし、上記の各実施形態の収音部１２０、１２０Ａにおいて、ハンドセット１１０の使用時における送話器１１３の変動範囲（移動範囲）をカバーすることができれば、収音エリアＡ２０１、Ａ２０２は、線分Ｌ１０１と完全に直角の方向（軌道Ｌ１０２の接線の方向）に伸ばす必要はなく、線分Ｌ１０１と交差する方向であればよい。例えば、図１７に示すように、上記の各実施形態の収音部１２０、１２０Ａにおいて、受話器１１４の位置を中心として、線分Ｌ１０１と直角方向よりも受話器１１４側に傾けた角度の方向に収音エリアＡ２０１、Ａ２０２を伸ばすように各マイクアレイの指向性を調整するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１００…通信装置、１１０…ハンドセット、１１１…マイクアレイ部、ＭＣ１、ＭＣ２、ＭＣ３、ＭＣ４…マイクロホン、１１２…スピーカ、１１３…送話口、１１４…受話口、１１５…把手部、１２０…収音部、１２１…信号入力部、１２２…周波数変換部、１２３…指向性形成部、１２４…目的エリア音抽出部、１２５…エリア統合部、１３０…通信部、１４０…出力部、２００…通信装置、２１０…スピーカ、２２０…マイクロホン、２３０…通信部、２４０…出力部、２５０…収音部、Ｕ１…第１のユーザ、Ｕ１ａ…第１のユーザの手、Ｕ２…第２のユーザ、Ｐ…通信路。
【図１】
2019169855.tif 000007
【図２】
2019169855.tif 000008
【図３】
2019169855.tif 000009
【図４】
2019169855.tif 000010
【図５】
2019169855.tif 000011
【図６】
2019169855.tif 000012
【図７】
2019169855.tif 000013
【図８】
2019169855.tif 000014
【図９】
2019169855.tif 000015
【図１０】
2019169855.tif 000016
【図１１】
2019169855.tif 000017
【図１２】
2019169855.tif 000018
【図１３】
2019169855.tif 000019
【図１４】
2019169855.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
2019169855.tif 000022
【図１７】
2019169855.tif 000023
【図１８】
2019169855.tif 000024