(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマイクロフォンと、
前記複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに前記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する第１音声信号群を生成する第１生成部と、
前記第１音声信号群の中から音声強度が相対的に高い第１音声信号を特定し、当該第１音声信号に対応する方向を音源方向として検出する検出部と、
前記特定された第１音声信号の生成に用いられたマイク信号対を合成し、前記音源方向に指向性を有する第２音声信号を生成する第２生成部と、
前記第１音声信号群の生成時および前記第２音声信号のそれぞれの生成時において、当該第１音声信号群および当該第２音声信号のそれぞれの音質を調整するためのパラメータを設定する設定部とを備え、
前記設定部は、前記第１音声信号群の音質が前記第２音声信号の音質よりも低くなるように前記パラメータを設定する、マイクシステム。
【請求項２】
前記パラメータの設定は、周波数帯域の設定を含み、
前記設定部は、前記第１音声信号群の周波数帯域が前記第２音声信号の周波数帯域よりも狭くなるように前記パラメータを設定する、請求項１に記載のマイクシステム。
【請求項３】
前記パラメータの設定は、周波数分解能の設定を含み、
前記設定部は、前記第１音声信号群の周波数分解能が前記第２音声信号の周波数分解能よりも低くなるように前記パラメータを設定する、請求項１または２に記載のマイクシステム。
【請求項４】
前記パラメータの設定は、指向性を有する角度範囲の設定を含み、
前記設定部は、前記第１音声信号群に対する前記角度範囲が前記第２音声信号に対する前記角度範囲よりも狭くなるように前記パラメータを設定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクシステム。
【請求項５】
前記マイクシステムは、前記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を遅延する遅延部をさらに備え、
前記第１生成部は、
前記予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対の各々について、前記遅延部によって遅延されていない状態で当該マイク信号対を合成し、前記予め定められた組み合わせごとに否遅延合成信号を前記第１音声信号群として生成し、
前記予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対の各々について、前記遅延部によっていずれか一方が遅延された状態で当該マイク信号対を合成し、前記予め定められた組み合わせごとに遅延合成信号を前記第１音声信号群として生成する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクシステム。
【請求項６】
前記検出部は、
前記第１音声信号群の前記否遅延合成信号の中から音声強度が相対的に高い否遅延合成信号を特定し、
前記特定された否遅延合成信号と、当該否遅延合成信号の生成に用いられたマイクロフォンの組から生成された前記遅延合成信号との中から音声強度が相対的に高い音声信号を特定し、
当該音声信号に対応する方向を前記音源方向として検出する、請求項５に記載のマイクシステム。
【請求項７】
前記第２生成部は、前記第１音声信号群の中に予め定められた音声強度を超える第１音声信号が存在しない場合には、前記第２音声信号を生成せずに、前記マイクシステムの正面方向から集音するために設けられているマイクロフォンの組から出力されるマイク信号対を合成し、当該正面方向に指向性を有する第３音声信号を生成する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクシステム。
【請求項８】
前記第２生成部は、前記第２音声信号の生成時よりも集音範囲を広げた上で前記第３音声信号を生成する、請求項７に記載のマイクシステム。
【請求項９】
前記複数のマイクロフォンのそれぞれは、同心円状に配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクシステム。
【請求項１０】
前記検出部は、前記第２音声信号を生成してから予め定められた時間が経過するまでは、前記音源方向の再検出を行わない、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマイクシステム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクシステムを備え、
前記マイクシステムから出力される前記第２音声信号を音声認識する、音声認識装置。
【請求項１２】
複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに前記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する第１音声信号群を生成するステップと、
前記第１音声信号群の中から音声強度が相対的に高い第１音声信号を特定し、当該第１音声信号に対応する方向を音源方向として検出するステップと、
前記特定された第１音声信号の生成に用いられたマイク信号対を合成し、前記音源方向に指向性を有する第２音声信号を生成するステップと、
前記第１音声信号群の生成時および前記第２音声信号のそれぞれの生成時において、当該第１音声信号群および当該第２音声信号のそれぞれの音質を調整するためのパラメータを設定するステップと備え、
前記設定するステップは、前記第１音声信号群の音質が前記第２音声信号の音質よりも低くなるように前記パラメータを設定するステップを含む、音声処理方法。
【請求項１３】
音声処理プログラムであって、
前記音声処理プログラムは、コンピュータに、
複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに前記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する第１音声信号群を生成するステップと、
前記第１音声信号群の中から音声強度が相対的に高い第１音声信号を特定し、当該第１音声信号に対応する方向を音源方向として検出するステップと、
前記特定された第１音声信号の生成に用いられたマイク信号対を合成し、前記音源方向に指向性を有する第２音声信号を生成するステップと、
前記第１音声信号群の生成時および前記第２音声信号のそれぞれの生成時において、当該第１音声信号群および当該第２音声信号のそれぞれの音質を調整するためのパラメータを設定するステップとを実行させ、
前記設定するステップは、前記第１音声信号群の音質が前記第２音声信号の音質よりも低くなるように前記パラメータを設定するステップを含む、音声処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクシステムの制御に関し、特に、複数のマイクロフォンを備えるマイクシステムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数のマイクを備えたマイクアレイを用いて、話者等が発した目的の音声（以下、「目的音」ともいう。）のみを強調することが可能な音声処理技術が開発されている。当該音声処理技術は、たとえば、目的音の内容を認識するための音声認識技術に応用されている。目的音が強調されることで音声認識の精度が改善される。
【０００３】
目的音を強調する技術として、特開２００６−３３２７３６号公報（特許文献１）は、遅延和処理を開示している。遅延和処理では、目的音を発する集音対象と各マイクとの間の距離の違いに応じて、各マイクからの音声信号が遅延され、遅延された各音声信号が加算される。これにより、目的音方向に対する指向性が高められる。
【０００４】
目的音を強調する他の技術として、特開２００８−２３６０７７号公報（特許文献２）は、２入力サブトラクション処理を開示している。２入力サブトラクション処理では、目的音信号から雑音信号を除去することで目的音が強調される。
【０００５】
特開２００６−１９７５５２号公報（特許文献３）も同様に、２入力サブトラクション処理による音声処理技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３２７３６号公報
【特許文献２】特開２００８−２３６０７７号公報
【特許文献３】特開２００６−１９７５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年では、リアルタイムに音声認識することが望まれている。そのため、高速かつ精度よく目的音を強調することが重要である。２入力サブトラクション処理は、時間領域の音声信号を周波数領域の信号に変換する。当該変換は、たとえば、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete  Fourier  Transform）や高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast  Fourier  Transform）等を用いて実現される。２入力サブトラクション処理は、雑音を精度良く低減することが可能であるが、計算コストが高いＤＦＴやＦＦＴが用いられるため、処理時間が問題となっている。したがって、精度と処理時間とを両立しながら目的音を抽出することが可能な音声処理技術が望まれている。
【０００８】
本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、目的音を強調する精度を維持しつつ、処理時間を短縮することが可能なマイクシステムを提供することである。他の局面における目的は、目的音を強調する精度を維持しつつ、処理時間を短縮することが可能な音声認識装置を提供することである。さらに他の局面における目的は、目的音を強調する精度を維持しつつ、処理時間を短縮することが可能な音声処理方法を提供することである。さらに他の局面における目的は、目的音を強調する精度を維持しつつ、処理時間を短縮することが可能な音声処理プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ある局面に従うと、マイクシステムは、複数のマイクロフォンと、上記複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに上記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する第１音声信号群を生成する第１生成部と、上記第１音声信号群の中から音声強度が相対的に高い第１音声信号を特定し、当該第１音声信号に対応する方向を音源方向として検出する検出部と、上記特定された第１音声信号の生成に用いられたマイク信号対を合成し、上記音源方向に指向性を有する第２音声信号を生成する第２生成部と、上記第１音声信号群の生成時および上記第２音声信号のそれぞれの生成時において、当該第１音声信号群および当該第２音声信号のそれぞれの音質を調整するためのパラメータを設定する設定部とを備える。上記設定部は、上記第１音声信号群の音質が上記第２音声信号の音質よりも低くなるように上記パラメータを設定する。
【００１０】
好ましくは、上記パラメータの設定は、周波数帯域の設定を含む。上記設定部は、上記第１音声信号群の周波数帯域が上記第２音声信号の周波数帯域よりも狭くなるように上記パラメータを設定する。
【００１１】
好ましくは、上記パラメータの設定は、周波数分解能の設定を含む。上記設定部は、上記第１音声信号群の周波数分解能が上記第２音声信号の周波数分解能よりも低くなるように上記パラメータを設定する。
【００１２】
好ましくは、上記パラメータの設定は、指向性を有する角度範囲の設定を含む。上記設定部は、上記第１音声信号群に対する上記角度範囲が上記第２音声信号に対する上記角度範囲よりも狭くなるように上記パラメータを設定する。
【００１３】
好ましくは、上記マイクシステムは、上記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を遅延する遅延部をさらに備える。上記第１生成部は、上記予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対の各々について、上記遅延部によって遅延されていない状態で当該マイク信号対を合成し、上記予め定められた組み合わせごとに否遅延合成信号を上記第１音声信号群として生成し、上記予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対の各々について、上記遅延部によっていずれか一方が遅延された状態で当該マイク信号対を合成し、上記予め定められた組み合わせごとに遅延合成信号を上記第１音声信号群として生成する。
【００１４】
好ましくは、上記検出部は、上記第１音声信号群の上記否遅延合成信号の中から音声強度が相対的に高い否遅延合成信号を特定し、上記特定された否遅延合成信号と、当該否遅延合成信号の生成に用いられたマイクロフォンの組から生成された上記遅延合成信号との中から音声強度が相対的に高い音声信号を特定し、当該音声信号に対応する方向を上記音源方向として検出する。
【００１５】
好ましくは、上記第２生成部は、上記第１音声信号群の中に予め定められた音声強度を超える第１音声信号が存在しない場合には、上記第２音声信号を生成せずに、上記マイクシステムの正面方向から集音するために設けられているマイクロフォンの組から出力されるマイク信号対を合成し、当該正面方向に指向性を有する第３音声信号を生成する。
【００１６】
好ましくは、上記第２生成部は、上記第２音声信号の生成時よりも集音範囲を広げた上で上記第３音声信号を生成する。
【００１７】
好ましくは、上記複数のマイクロフォンのそれぞれは、同心円状に配置されている。
好ましくは、上記検出部は、上記第２音声信号を生成してから予め定められた時間が経過するまでは、上記音源方向の再検出を行わない。
【００１８】
他の局面に従うと、音声認識装置が提供される。音声認識装置は、上記マイクシステムを備え、上記マイクシステムから出力される上記第２音声信号を音声認識する。
【００１９】
さらに他の局面に従うと、音声処理方法は、複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに上記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する第１音声信号群を生成するステップと、上記第１音声信号群の中から音声強度が相対的に高い第１音声信号を特定し、当該第１音声信号に対応する方向を音源方向として検出するステップと、上記特定された第１音声信号の生成に用いられたマイク信号対を合成し、上記音源方向に指向性を有する第２音声信号を生成するステップと、上記第１音声信号群の生成時および上記第２音声信号のそれぞれの生成時において、当該第１音声信号群および当該第２音声信号のそれぞれの音質を調整するためのパラメータを設定するステップと備える。上記設定するステップは、上記第１音声信号群の音質が上記第２音声信号の音質よりも低くなるように上記パラメータを設定するステップを含む。
【００２０】
さらに他の局面に従うと、音声処理プログラムは、コンピュータに、複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに上記複数のマイクロフォンから出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する第１音声信号群を生成するステップと、上記第１音声信号群の中から音声強度が相対的に高い第１音声信号を特定し、当該第１音声信号に対応する方向を音源方向として検出するステップと、上記特定された第１音声信号の生成に用いられたマイク信号対を合成し、上記音源方向に指向性を有する第２音声信号を生成するステップと、上記第１音声信号群の生成時および上記第２音声信号のそれぞれの生成時において、当該第１音声信号群および当該第２音声信号のそれぞれの音質を調整するためのパラメータを設定するステップとを実行させる。上記設定するステップは、上記第１音声信号群の音質が上記第２音声信号の音質よりも低くなるように上記パラメータを設定するステップを含む。
【発明の効果】
【００２１】
ある局面において、目的音を強調する精度を維持しつつ、処理時間を短縮することができる。
【００２２】
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態に従うマイクシステムの構成の一例を表わす図である。
【図２】２入力サブトラクション処理を示す概念図である。
【図３】周波数領域の音声信号の差分処理を示す概念図である。
【図４】第１の実施の形態に従うマイクシステムによって互いに異なる方向に指向特性が形成されている例を示す図である。
【図５】図４に示される指向特性をさらに具体的に表した図である。
【図６】第１の実施の形態に従うマイクシステムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態に従うマイクシステムの主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
【図８】第２の実施の形態に従うマイクシステムの構成の一例を表わす図である。
【図９】第２の実施の形態に従うマイクシステムによって互いに異なる方向に指向特性が形成されている例を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態に従うマイクシステムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。
【図１１】第３の実施の形態に従うマイクシステムによって形成される指向特性を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態に従うマイクシステムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。
【図１３】第４の実施の形態におけるマイクロフォンの配置例を示す図である。
【図１４】第５の実施の形態に従うマイクシステムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。
【図１５】第６の実施の形態に従うマイクシステムが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
［マイクシステム１００Ａによる音声処理］
図１〜図５を参照して、第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａによる音声処理について説明する。図１は、マイクシステム１００Ａの構成の一例を表わす図である。図２は、２入力サブトラクション処理を示す概念図である。図３は、周波数領域の音声信号の差分処理を示す概念図である。図４は、マイクシステム１００Ａによって互いに異なる方向に指向特性が形成されている例を示す図である。図５は、図４に示される指向特性をさらに具体的に表した図である。
【００２６】
マイクシステム１００Ａは、たとえば、スマートフォン、タブレット、券売機、インフォメーションディスプレイ、パソコン、デジタルカメラ、電子辞書、ロボット、その他の音声認識装置などに搭載される。
【００２７】
図１に示されるように、マイクシステム１００Ａは、ハードウェア構成として、マイクロフォン１１〜１４と、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０２とを含む。
【００２８】
マイクロフォン１１〜１４は、マイクアレイとして構成される。マイクロフォン１１〜１４は、周囲から受けた音声を音声信号（以下、「マイク信号」ともいう。）に変換する。マイク信号は、ＣＰＵ１０２に出力される。図１の例では、マイクロフォン１１は、マイク信号ｆ１を出力する。マイクロフォン１２は、マイク信号ｆ２を出力する。マイクロフォン１３は、マイク信号ｆ３を出力する。マイクロフォン１４は、マイク信号ｆ４を出力する。マイク信号ｆ１〜ｆ４は、時系列の信号として示される。
【００２９】
ＣＰＵ１０２は、機能構成として、生成部２０と、検出部３０と、選択部４０と、生成部５０と、設定部６０とを含む。
【００３０】
生成部２０は、マイクロフォン１１〜１４の予め定められた組み合わせごとにマイクロフォン１１〜１４から出力されるそれぞれのマイク信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する音声信号Ｆ１〜Ｆ３を生成する。マイクロフォン１１〜１４の組み合わせは、任意である。図１の例では、マイクロフォン１１，１２が対となるように組み合わされている。マイクロフォン１２，１３が対となるように組み合わされている。マイクロフォン１３，１４が対となるように組み合わされている。
【００３１】
生成部２０は、合成部２１Ａ〜２１Ｃを含む。合成部２１Ａ〜２１Ｃは、マイクロフォン１１〜１４の組み合わせの数だけ設けられる。
【００３２】
合成部２１Ａは、マイクロフォン１１からのマイク信号ｆ１と、マイクロフォン１２からのマイク信号ｆ２とを合成し、音声信号Ｆ１を生成する。合成部２１Ａは、たとえば、２入力サブトラクション処理によりマイク信号ｆ１，ｆ２を合成する。これにより、特定の方向に指向性を有する音声信号Ｆ１が生成される。
【００３３】
図２には、２入力サブトラクション処理を実現するための機能構成の一例が示されている。図２に示されるように、合成部２１Ａは、加算部２４と、ＦＦＴ部２５と、減算部２６と、ＦＦＴ部２７と、減算部２８とを含む。
【００３４】
加算部２４は、マイクロフォン１１からのマイク信号ｆ１と、マイクロフォン１２からのマイク信号ｆ２とを加算する。各マイクロフォンから等距離の位置から発せられた音声は、同じタイミングで各マイクロフォンに到達する。そのため、加算部２４は、マイク信号ｆ１，ｆ２を加算することで、マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線の方向に指向性を有する音声信号ｆａを生成することができる。音声信号ｆａは、ＦＦＴ部２５に出力される。
【００３５】
ＦＦＴ部２５は、音声信号ｆａに対してＦＦＴ処理を実行する。これにより、時間領域の音声信号ｆａが周波数領域の音声信号Ｆａに変換される。音声信号Ｆａは、減算部２８に出力される。
【００３６】
減算部２６は、マイクロフォン１１からのマイク信号ｆ１とマイクロフォン１２からのマイク信号ｆ２とのいずれか一方から他方を減算する。これにより、マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線の方向の成分が減衰し、マイクロフォン１１，１２の配列方向に指向性を有する音声信号ｆｓが生成される。音声信号ｆｓは、ＦＦＴ部２７に出力される。
【００３７】
ＦＦＴ部２７は、音声信号ｆｓに対してＦＦＴ処理を実行する。これにより、時間領域の音声信号ｆｓが周波数領域の音声信号Ｆｓに変換される。音声信号Ｆｓは、減算部２８に出力される。
【００３８】
減算部２８は、音声信号Ｆａから音声信号Ｆｓを減算する。マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線方向に指向性を有する音声信号Ｆａからマイクロフォン１１，１２の配列方向に指向性を有するため音声信号Ｆｓが減算されることで、さらに垂直二等分線方向の音声が強調される。
【００３９】
より具体的には、図３に示されるように、音声信号Ｆａ，Ｆｓは、周波帯域ごとの振幅スペクトルとして示される。減算部２８は、音声信号Ｆａ，Ｆｓの同じ周波帯域に属する振幅スペクトルごとに減算処理を行う。これにより、音声信号Ｆ１が生成される。音声信号Ｆ１は、検出部３０に出力される。
【００４０】
合成部２１Ａと同様に、合成部２１Ｂは、マイクロフォン１２からのマイク信号ｆ２と、マイクロフォン１３からのマイク信号ｆ３とを２入力サブトラクション処理により合成する。これにより、マイクロフォン１２，１３の垂直二等分線の方向に指向性を有する音声信号Ｆ２が生成される。音声信号Ｆ２は、検出部３０に出力される。
【００４１】
合成部２１Ａと同様に、合成部２１Ｃは、マイクロフォン１３からのマイク信号ｆ３と、マイクロフォン１４からのマイク信号ｆ４とを２入力サブトラクション処理により合成する。これにより、マイクロフォン１３，１４の垂直二等分線の方向に指向性を有する音声信号Ｆ３が生成される。音声信号Ｆ３は、検出部３０に出力される。
【００４２】
合成部２１Ａ〜２１Ｃにより互いに異なる方向に指向性を有する音声信号Ｆ１〜Ｆ３が生成される。図４の例（Ａ）には、音声信号Ｆ１に対応する指向特性３０１と、音声信号Ｆ２に対応する指向特性３０２と、音声信号Ｆ３に対応する指向特性３０３とが示されている。指向特性とは、マイクロフォンと音源との間の距離が一定であり、かつ、音源から発せられる音の大きさが一定である場合における、各方向に対するマイクロフォンの音の感度のことをいう。指向特性３０１は、マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線方向に指向性を有することを表わしている。指向特性３０２は、マイクロフォン１２，１３の垂直二等分線方向に指向性を有することを表している。指向特性３０３は、マイクロフォン１３，１４の垂直二等分線方向に指向性を有することを表している。
【００４３】
図４の例（Ｂ）には、遅延和処理によって形成された指向特性３１１〜３１３が示されている。図４の例（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、２入力サブトラクション処理の方が遅延和処理よりも狭指向性の指向特性を形成することができる。そのため、好ましくは、マイクシステム１００Ａは、２入力サブトラクション処理により音声信号Ｆ１〜Ｆ３を生成する。
【００４４】
図５には、図４の指向特性３０１〜３０３がさらに詳細に示されている。マイクロフォン１２，１３の垂直二等分線方向を基準（すなわち、０度）とし、当該基準から左回転方向を負とし、当該基準から右回転方向を正とする。グラフ（Ａ）に示されるように、指向特性３０１は、−３０度方向から受ける音声の感度が他の角度に比べて良いことを表わす。グラフ（Ｂ）に示されるように、指向特性３０２は、０度方向から受ける音声の感度が他の角度に比べて良いことを表わす。グラフ（Ｃ）に示されるように、指向特性３０３は、＋３０度方向から受ける音声の感度が他の角度に比べて良いことを表わす。
【００４５】
検出部３０は、互いに異なる方向に指向性を有する音声信号Ｆ１〜Ｆ３の中から音声強度が相対的に高い音声信号（以下、「目的音声信号」ともいう。）を特定し、目的音声信号に対応する方向を音源方向として検出する。音声強度は、たとえば、音声の強さを表わす指標である。一例として、音声強度は、振幅や振幅スペクトル等である。ある局面において、検出部３０は、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の中から振幅スペクトルが最大の音声信号を目的音声信号として検出する。他の局面において、検出部３０は、音声信号Ｆ１〜Ｆ３のそれぞれについて振幅スペクトルの平均値を算出し、算出された平均値が最大となる音声信号を目的音声信号として検出する。
【００４６】
検出部３０は、検出した音源方向を選択部４０および設定部６０に出力するとともに、音声処理結果の１つとして当該音源方向を出力する。
【００４７】
選択部４０は、マイク信号ｆ１〜ｆ４の中から目的音声信号を生成するために用いられたマイク信号対を選択する。以下では、選択部４０によって選択されたマイク信号対をマイク信号対ｆＡ，ｆＢともいう。たとえば、音声信号Ｆ１が目的音声信号として検出された場合には、音声信号Ｆ２を生成源のマイク信号ｆ２，ｆ３が、マイク信号対ｆＡ，ｆＢとして選択される。
【００４８】
生成部５０は、目的音声信号の生成時に用いられたマイク信号対ｆＡ，ｆＢを合成し、音源方向に指向性を有する音声信号ｆを出力結果として生成する。生成部５０によるマイク信号対ｆＡ，ｆＢの合成方法は、生成部２０と同様である。すなわち、生成部５０は、時間領域のマイク信号対ｆＡ，ｆＢを周波数領域に変換した上で図２に示される加算処理および減算処理を実行し、マイク信号対ｆＡ，ｆＢを合成する。生成部５０は、合成後の信号に対して逆高速フーリエ変換（逆ＦＦＴ）を実行することで音声信号ｆを生成する。生成部５０は、音声処理結果の１つとして音声信号ｆを出力する。
【００４９】
設定部６０は、音源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成時と、出力用の音声信号ｆの生成時とのそれぞれにおいて、音声信号Ｆ１〜Ｆ３および音声信号ｆの音質を調整するためのパラメータ（以下、「音質パラメータ」ともいう。）を設定する。
【００５０】
音源方向の検出精度は、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の音質にそれほど左右されない。一方で、出力結果としての音声信号ｆは、音声認識等にも用いられるため音質が重要となる。この点に着目して、設定部６０は、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の音質が音声信号ｆの音質よりも低くなるように音質パラメータを設定する。
【００５１】
これにより、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成処理が音声信号ｆの生成処理よりも簡素化される。音声信号Ｆ１〜Ｆ３を生成する生成部２０は、マイクロフォン１１〜１４の組み合わせの分だけ合成処理を行うため、生成部２０による合成処理が簡素化されることで処理時間が大幅に短縮される。
【００５２】
一例として、設定部６０による音質パラメータの設定は、音声信号の周波数帯域の設定を含む。設定部６０は、音源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３（図１参照）の周波数帯域が最終的に出力される音声信号ｆ（図１参照）の周波数帯域よりも狭くなるように音質パラメータを設定する。周波数帯域が設定されることで、２入力サブストラクション処理内のＦＦＴ処理における精度が変わる。周波数帯域が広く設定されることでＦＦＴ処理の精度が低くなり、周波数帯域が短く設定されることでＦＦＴ処理の精度が高くなる。
【００５３】
音声信号ｆが音声認識に使用される場合、あるいは、人が聞き取れるようにクリアな音声に変換される場合には、周波数帯域として８ｋＨｚ以上は必要である。この時のサンプリング周波数は、サンプリング定理を考慮して、１６ｋＨｚ（＝８ｋＨｚ×２）以上に設定される必要がある。そのため、設定部６０は、出力用の音声信号ｆの生成時における２入力サブトラクション処理においては、音質パラメータとして周波数帯域を１６ｋＨｚ以上に設定する。
【００５４】
一方、音声を発している人物の方向を検出するためには、音声信号の周波数が５００Ｈｚ程度あればよい。この時のサンプリング周波数は、サンプリング定理を考慮して、１ｋＨｚ（＝５００Ｈｚ×２）以上に設定される必要がある。そのため、設定部６０は、音源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成時における２入力サブトラクション処理においては、音質パラメータとして周波数帯域を１ｋＨｚ以上に設定する。
【００５５】
出力用の音声信号ｆの生成時には周波数帯域が１６ｋＨｚ程度に設定され、音源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成時には周波数帯域が１ｋＨｚ程度に設定されるので、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成時には音声信号ｆの生成時と比べてサンプリング周期が１／１６に設定される。これにより、音源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成処理にかかる時間が大幅に短縮される。
【００５６】
他にも、音質パラメータの設定は、周波数分解能の設定を含む。設定部６０は、音源方向を検出するための音声信号Ｆ１〜Ｆ３の周波数分解能が最終的に出力される音声信号ｆの周波数分解能よりも低くなるように音質パラメータを設定する。周波分解能が設定されることで、２入力サブストラクション処理内のＦＦＴ処理における精度が変わる。周波分解能が低く設定されることでＦＦＴ処理の精度が低くなり、周波数帯域が高く設定されることでＦＦＴ処理の精度が高くなる。
【００５７】
音声出力用の周波数分解能としては、出願人らの実測で１５Ｈｚ程度が必要である。１５Ｈｚよりも周波数分解能が低くなると、音声認識の誤認識が増加してくる。一方、音源方向の検出処理では、音声強度だけが正確に検出されればよいので、周波数分解能は、高く設定される必要がない。
【００５８】
一例として、音声出力用に、１６ｋＨｚのサンプリング周期で１５Ｈｚの周波数分解能を得るためには、約１０２４個（≒１６ｋ÷１５）のデータが必要である。一方、音源方向の検出用に、１ｋＨｚのサンプリング周期で３２Ｈｚの周波数分解能を得るためには、３２個（≒１ｋ÷３２）のデータが必要である。音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成時には音声信号ｆの生成時と比べてデータ数が１／３２（＝３２／１０２４）に減らされる。これにより、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成処理にかかる時間が大幅に短縮される。
【００５９】
他にも、音質パラメータの設定は、指向性を有する角度範囲（以下、「集音範囲」ともいう。）の設定を含む。設定部６０は、音源方向を検出するための音声信号Ｆ１〜Ｆ３に対する集音範囲が出力用の音声信号ｆに対する集音範囲よりも狭くなるようにパラメータを設定する。設定部６０は、音源方向の検出時に集音範囲を狭くすることで、音源方向を正確に検出することができる。一方で、設定部６０は、出力用の音声信号ｆの生成時に集音範囲を広くすることで、音源からの音声を漏れなく検出することができる。
【００６０】
［マイクシステム１００Ａの制御構造］
図６を参照して、マイクシステム１００Ａの制御構造について説明する。図６は、マイクシステム１００Ａが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図６の処理は、ＣＰＵ１０２（図１参照）がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【００６１】
ステップＳ１０において、ＣＰＵ１０２は、マイクロフォンによって順次出力される音声信号から予め設定されているサンプリング周期で音声データを収集し、当該音声データが予め定められた個数を超えたか否かを判断する。ＣＰＵ１０２は、当該音声データが予め定められた個数を超えたと判断した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ１０の処理を再び実行する。
【００６２】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ１０２は、設定部６０（図１参照）として、音源方向検出用に音質パラメータを設定する。音源方向検出用に音質パラメータは、マイクシステム１００Ａの記憶装置１２０（図７参照）に低音質パラメータ１２１として予め格納されている。一例として、低音質パラメータ１２１には、生成される音声信号の周波数帯域や周波数分解能が規定されている。低音質パラメータ１２１は、設計時に予め設定されていてもよいし、ユーザによって予め設定されてもよい。
【００６３】
ステップＳ１４において、ＣＰＵ１０２は、生成部２０（図１参照）として、複数のマイクロフォンの予め定められた組み合わせごとに、各マイクロフォンから出力される音声信号を合成し、互いに異なる方向に指向性を有する音声信号Ｆ１〜Ｆ３（図１参照）を生成する。音声信号Ｆ１〜Ｆ３は、低音質パラメータ１２１が反映された２入力サブトラクション処理により生成されるため低音質となる。
【００６４】
ステップＳ１６において、ＣＰＵ１０２は、検出部３０（図１参照）として、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の中から音声強度が相対的に高い音声信号を目的音声信号として特定し、目的音声信号に対応する方向を音源方向として検出する。
【００６５】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ１０２は、目的音声信号の音声強度が予め定められた音声強度を超えているか否かを判断する。一例として、当該音声強度は、目的音声信号の振幅や振幅スペクトルで表わされる。ＣＰＵ１０２は、目的音声信号の音声強度が予め定められた音声強度を超えていると判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ２２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ２０においてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、制御をステップＳ１０に戻す。この場合には、ＣＰＵ１０２は、話者が音声を発していないと判断する。
【００６６】
ステップＳ２２において、ＣＰＵ１０２は、選択部４０（図１参照）として、各マイクロフォンから出力されるマイク信号ｆ１〜ｆ４（図１参照）の中から、ステップＳ１６で特定された目的音声信号の生成源であるマイク信号対を選択する。
【００６７】
ステップＳ２４において、ＣＰＵ１０２は、設定部６０として、出力用の音声信号を生成するための音質パラメータを設定する。当該音質パラメータは、マイクシステム１００Ａの記憶装置１２０（図７参照）に高音質パラメータ１２２として予め格納されている。一例として、高音質パラメータ１２２には、生成される音声信号の周波数帯域や周波数分解能が規定されている。高音質パラメータ１２２は、設計時に予め設定されていてもよいし、ユーザによって予め設定されてもよい。
【００６８】
ステップＳ２６において、ＣＰＵ１０２は、生成部５０（図１参照）として、ステップＳ２２で選択されたマイクロフォンの組から出力されるマイク信号対を合成し、音源方向に指向性を有する音声信号ｆ（図１参照）を生成する。音声信号ｆは、高音質パラメータ１２２が反映された２入力サブトラクション処理により生成されるため高音質となる。
【００６９】
［マイクシステム１００Ａのハードウェア構成］
図７を参照して、第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａのハードウェア構成の一例について説明する。図７は、マイクシステム１００Ａの主要なハードウェア構成を示すブロック図である。図７に示されるように、マイクシステム１００Ａは、マイクロフォン１１〜１４と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１０１と、ＣＰＵ１０２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、記憶装置１２０とを含む。
【００７０】
マイクロフォン１１〜１４は、周囲の音声を受けて当該音声をマイク信号に変換する。マイクシステム１００Ａに設けられるマイクロフォンの数は、３つ以上であれば任意である。
【００７１】
ＲＯＭ１０１は、オペレーティングシステム、マイクシステム１００Ａで実行される制御プログラム等を格納する。ＣＰＵ１０２は、オペレーティングシステムやマイクシステム１００Ａの制御プログラム等の各種プログラムを実行することで、マイクシステム１００Ａの動作を制御する。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。
【００７２】
ネットワークインターフェイス１０４は、アンテナ（図示しない）を介して、他の通信機器との間でデータを送受信する。他の通信機器は、たとえば、サーバ、その他の通信機能を有する装置等を含む。マイクシステム１００Ａは、アンテナを介して、本実施の形態に従う各種の処理を実現するための音声処理プログラム１２３をダウンロードできるように構成されてもよい。
【００７３】
記憶装置１２０は、低音質パラメータ１２１と、高音質パラメータ１２２と、本実施の形態に従う各種の処理を実現するための音声処理プログラム１２３とを保持する。低音質パラメータ１２１は、音源方向検出用の音声信号の生成時に参照される。高音質パラメータ１２２は、出力用の音声信号の生成時に参照される。
【００７４】
音声処理プログラム１２３は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、任意のプログラムと協働して本実施の形態に従う処理が実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ａの趣旨を逸脱するものではない。さらに、本実施の形態に従う音声処理プログラム１２３によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、マイクシステム１００Ａとサーバとが協働して、本実施の形態に従う処理を実現するようにしてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバが本実施の形態に従う処理を実現する、所謂クラウドサービスの形態でマイクシステム１００Ａが構成されてもよい。
【００７５】
［小括］
以上のようにして、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ａは、互いに異なる方向に指向性を有する音声信号Ｆ１〜Ｆ３を生成し、音声信号Ｆ１〜Ｆ３のうちの音声強度が最も高い音声信号に対応する方向を音源方向として検出する。マイクシステム１００Ａは、特定された音源方向に指向性が向けられたマイクロフォンを用いて出力用の音声信号ｆを生成する。
【００７６】
マイクシステム１００Ａは、音源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成時には低音質パラメータ１２１を設定し、出力用の音声信号ｆの生成時には高音質パラメータ１２２を設定する。これにより、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成処理が、音声信号ｆの生成処理よりも簡素化される。その結果、音声信号Ｆ１〜Ｆ３の生成に要する処理時間が短縮される、一方で、出力される音声信号ｆの音質は、源方向検出用の音声信号Ｆ１〜Ｆ３の音質よりも良い。その結果、音声信号ｆが音声認識に利用される場合には、音声認識の精度が改善される。音声信号ｆが音声に変換される場合には、クリアな音声を生成することができる。
【００７７】
＜第２の実施の形態＞
［概要］
第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａは、マイクロフォン１１〜１４（図１参照）の予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対をそのまま合成していた。これに対して、第２の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂは、当該マイク信号対をそのまま合成する場合もあるし、いずれか一方を遅延させた上で当該マイク信号対を合成する場合もある。これにより、互いに異なる方向に指向性を有する複数の音声信号が１つのマイク信号対から生成され得る。その結果、マイクシステム１００Ｂは、指向性を向ける方向を増やすことができ、音源方向をさらに正確に検出することができる。
【００７８】
［マイクシステム１００Ｂによる音声処理］
図８および図９を参照して、第２の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂによる音声処理について説明する。図８は、マイクシステム１００Ｂの構成の一例を表わす図である。図９は、マイクシステム１００Ｂによって互いに異なる方向に指向特性が形成されている例を示す図である。
【００７９】
マイクシステム１００Ｂは、ハードウェア構成として、マイクロフォン１１〜１４と、ＣＰＵ１０２とを含む。ＣＰＵ１０２は、機能構成として、遅延部１５Ａ〜１５Ｄと、生成部２０と、検出部３０と、選択部４０と、生成部５０と、設定部６０とを含む。生成部２０は、合成部２２Ａ〜２２Ｉを含む。遅延部１５Ａ〜１５Ｄおよび合成部２２Ａ〜２２Ｉ以外の機能構成は図１で説明した通りであるので、それらの機能構成については説明を繰り返さない。
【００８０】
遅延部１５Ａは、マイクロフォン１１から出力されるマイク信号ｆ１を遅延し、遅延後のマイク信号ｆ'１を合成部２２Ａと選択部４０とに出力する。遅延部１５Ｂは、マイクロフォン１２から出力されるマイク信号ｆ２を遅延し、遅延後のマイク信号ｆ'２を合成部２２Ｃ，２２Ｄと選択部４０とに出力する。遅延部１５Ｃは、マイクロフォン１３から出力されるマイク信号ｆ３を遅延し、遅延後のマイク信号ｆ'３を合成部２２Ｆ，２２Ｇと選択部４０とに出力する。遅延部１５Ｄは、マイクロフォン１４から出力されるマイク信号ｆ４を遅延し、遅延後のマイク信号ｆ'４を合成部２２Ｉと選択部４０とに出力する。
【００８１】
生成部２０は、マイクロフォン１１〜１４の予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対の各々について、遅延部１５Ａ〜１５Ｄによって遅延されていない状態で各マイク信号対を合成する。以下では、遅延部１５Ａ〜１５Ｄによって遅延されていない状態でマイク信号対を合成して得られた音声信号を「否遅延合成信号」ともいう。否遅延合成信号の合成方法は、図２に示される方法と同じである。
【００８２】
また、生成部２０は、マイクロフォン１１〜１４の予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対の各々について、遅延部１５Ａ〜１５Ｄによっていずれか一方が遅延された状態で各マイク信号対を合成する。以下では、遅延部１５Ａ〜１５Ｄによって遅延された状態でマイク信号対を合成して得られた音声信号を「遅延合成信号」ともいう。遅延合成信号の合成方法は、図２に示される方法と同じである。
【００８３】
より具体的には、合成部２２Ａは、遅延されたマイク信号ｆ'１と遅延されていないマイク信号ｆ２とを合成して、遅延合成信号Ｆ１１を生成する。これにより、マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線方向からマイクロフォン１１側に傾いた方向に指向性を有する指向特性３０１Ａが形成される。
【００８４】
合成部２２Ｂは、遅延されていないマイク信号ｆ１と遅延されていないマイク信号ｆ２とを合成して、否遅延合成信号Ｆ１２を生成する。これにより、マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線方向に指向性を有する指向特性３０１が形成される。
【００８５】
合成部２２Ｃは、遅延されていないマイク信号ｆ１と遅延されたマイク信号ｆ'２とを合成して、遅延合成信号Ｆ１３を生成する。これにより、マイクロフォン１１，１２の垂直二等分線方向からマイクロフォン１２側に傾いた方向に指向性を有する指向特性３０１Ｂが形成される。
【００８６】
合成部２２Ｄは、遅延されたマイク信号ｆ'２と遅延されていないマイク信号ｆ３とを合成して、遅延合成信号Ｆ１４を生成する。これにより、マイクロフォン１２，１３の垂直二等分線方向からマイクロフォン１２側に傾いた方向に指向性を有する指向特性３０２Ａが形成される。
【００８７】
合成部２２Ｅは、遅延されていないマイク信号ｆ２と遅延されていないマイク信号ｆ３とを合成して、否遅延合成信号Ｆ１５を生成する。これにより、マイクロフォン１２，１３の垂直二等分線方向に指向性を有する指向特性３０１が形成される。
【００８８】
合成部２２Ｆは、遅延されていないマイク信号ｆ２と遅延されたマイク信号ｆ'３とを合成して、遅延合成信号Ｆ１６を生成する。これにより、マイクロフォン１２，１３の垂直二等分線方向からマイクロフォン１３側に傾いた方向に指向性を有する指向特性３０２Ｂが形成される。
【００８９】
合成部２２Ｇは、遅延されたマイク信号ｆ'３と遅延されていないマイク信号ｆ４とを合成して、遅延合成信号Ｆ１７を生成する。これにより、マイクロフォン１３，１４の垂直二等分線方向からマイクロフォン１３側に傾いた方向に指向性を有する指向特性３０３Ａが形成される。
【００９０】
合成部２２Ｈは、遅延されていないマイク信号ｆ３と遅延されていないマイク信号ｆ４とを合成して、否遅延合成信号Ｆ１８を生成する。これにより、マイクロフォン１３，１４の垂直二等分線方向に指向性を有する指向特性３０１が形成される。
【００９１】
合成部２２Ｉは、遅延されていないマイク信号ｆ３と遅延されたマイク信号ｆ'４とを合成して、遅延合成信号Ｆ１９を生成する。これにより、マイクロフォン１３，１４の垂直二等分線方向からマイクロフォン１４側に傾いた方向に指向性を有する指向特性３０３Ｂが形成される。
【００９２】
検出部３０は、否遅延合成信号の中から音声強度が相対的に高い否遅延音声信号を特定する。その後、検出部３０は、特定された否遅延合成信号と、当該否遅延合成信号の生成に用いられたマイクロフォンの組から生成された遅延合成信号との中から音声強度が相対的に高い音声信号を目的音声信号として特定する。検出部３０は、目的音声信号に対応する方向を音源方向として検出する。
【００９３】
すなわち、検出部３０は、音声強度が相対的に高い音声信号を２段階で特定する。たとえば、１段階目で、音声強度が相対的に高い信号として、否遅延合成信号Ｆ１２，Ｆ１５，Ｆ１８の中から否遅延合成信号Ｆ１５が特定されたとする。否遅延合成信号Ｆ１５は、マイク信号ｆ２，ｆ３から生成されている。そのため、２段階目で、検出部３０は、マイク信号ｆ２，ｆ３を合成して得られる否遅延合成信号Ｆ１５と遅延合成信号Ｆ１４，Ｆ１６との中から音声強度が相対的に高い音声信号を特定する。たとえば、遅延合成信号Ｆ１６が特定されたとする。検出部３０は、遅延合成信号Ｆ１６に対応する指向特性３０２Ｂの指向方向を音源方向として特定する。
【００９４】
このように、音声強度が相対的に高い音声信号が２段階で特定されることで、遅延合成信号の全てを生成する必要がなくなるため、処理時間が短縮される。
【００９５】
なお、検出部３０は、必ずしも、音声強度が相対的に高い音声信号を２段階で特定する必要はない。たとえば、検出部３０は、否遅延音声信号と遅延音声信号との全ての中から音声強度が相対的に高い音声信号を特定してもよい。
【００９６】
［マイクシステム１００Ｂの制御構造］
図１０を参照して、マイクシステム１００Ｂの制御構造について説明する。図１０は、マイクシステム１００Ｂが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図１０の処理は、ＣＰＵ１０２がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【００９７】
なお、ステップＳ１０〜Ｓ２６の処理は図６で説明した通りであるので、それらの説明については説明を繰り返さない。
【００９８】
ステップＳ３０において、ＣＰＵ１０２は、互いに異なる方向に指向性を有する音声信号（すなわち、音声信号Ｆ１〜Ｆ３（図１参照））のうち指向方向が隣り合う２つの音声信号がともに予め定められた信号強度を超えているか否かを判断する。ステップＳ３０における予め定められた信号強度は、ステップＳ２０における予め定められた信号強度よりも低い。ＣＰＵ１０２は、指向方向が隣り合う２つの音声信号が予め定められた信号強度を超えていると判断した場合（ステップＳ３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ３０においてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、制御をステップＳ１０に戻す。
【００９９】
ステップＳ３２において、ＣＰＵ１０２は、設定部６０（図８参照）として、音源方向検出用に低音質パラメータ１２１（図７参照）を設定する。一例として、低音質パラメータ１２１は、マイクロフォンから出力されるマイク信号の遅延時間等を含む。
【０１００】
ステップＳ３４において、ＣＰＵ１０２は、遅延部１５Ａ〜１５Ｄ（図８参照）として、低音質パラメータ１２１に示される遅延時間に従って各マイクロフォンから出力されるマイク信号を遅延する。ＣＰＵ１０２は、生成部２０として、遅延させていない状態でマイク信号対を合成して否遅延合成信号を生成するとともに、遅延させた上でマイク信号対を合成して遅延合成信号を生成する。これにより、様々な方向に指向性を有する音声信号が生成される。
【０１０１】
ステップＳ３６において、ＣＰＵ１０２は、検出部３０（図８参照）として、否遅延合成信号の中から音声強度が相対的に高い否遅延音声信号を特定する。その後、ＣＰＵ１０２は、特定された否遅延合成信号と、当該否遅延合成信号の生成に用いられたマイク信号対から生成された遅延合成信号との中から音声強度が相対的に高い目的音声信号を特定する。ＣＰＵ１０２は、特定した目的音声信号に対応する方向を音源方向として検出する。
【０１０２】
ステップＳ４０において、ＣＰＵ１０２は、目的音声信号の音声強度が予め定められた音声強度を超えているか否かを判断する。ＣＰＵ１０２は、目的音声信号の音声強度が予め定められた音声強度を超えていると判断した場合（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ４２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ４０においてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、制御をステップＳ１０に戻す。
【０１０３】
ステップＳ４２において、ＣＰＵ１０２は、選択部４０（図８参照）として、各マイクロフォンから出力されるマイク信号の中から、目的音声信号を生成するために用いられたマイク信号対を選択する。
【０１０４】
ステップＳ４４において、ＣＰＵ１０２は、設定部６０として、出力用の音声信号を生成するための高音質パラメータ１２２（図７参照）を設定する。
【０１０５】
ステップＳ４６において、ＣＰＵ１０２は、生成部５０（図８参照）として、高音質パラメータ１２２に基づいて、ステップＳ４２で選択されたマイク信号対を合成する。これにより、音源方向に指向性を有する音声信号が生成される。
【０１０６】
［小括］
以上のようにして、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂは、マイクロフォン１１〜１４の予め定められた組み合わせごとに出力されるマイク信号対のいずれか一方を遅延させた上で当該マイク信号対を合成する。これにより、互いに異なる方向に指向性を有する複数の音声信号が１つのマイク信号対から生成される。その結果、マイクシステム１００Ｂは、指向性を向ける方向を増やすことができ、音源方向をさらに正確に検出することができる。
【０１０７】
＜第３の実施の形態＞
図１１を参照して、第３の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｃについて説明する。図１１は、マイクシステム１００Ｃによって形成される指向特性を示す図である。
【０１０８】
第１の実施の形態においては、指向性を有する角度範囲（すなわち、集音範囲）が一定であった。これに対して、第３の実施の形態においては、集音範囲を変えた上で音源方向を特定する。
【０１０９】
集音範囲は、たとえば、図２の減算部２８における音声信号Ｆｓの減算量を変えることで調整される。すなわち、音声信号Ｆｓの減算量が多くなると集音範囲が狭くなり、音声信号Ｆｓの減算量が少なくなると集音範囲が広くなる。
【０１１０】
図１１に示されるように、マイクロフォン１１，１２は、集音範囲が狭い指向特性３２１と、集音範囲が広い指向特性３３１とを形成する。マイクロフォン１２，１３は、集音範囲が狭い指向特性３２２と、集音範囲が広い指向特性３３２とを形成する。マイクロフォン１３，１４は、集音範囲が狭い指向特性３２３と、集音範囲が広い指向特性３３３とを形成する。
【０１１１】
指向特性３２１，３２２の中間や指向特性３２２，３２３の中間（以下、「中間位置」ともいう。）に音源がある場合には、集音範囲が狭い指向特性３２１〜３２３が形成されるだけでは音声は、正確に検出されないことがある。しかしながら、集音範囲が広い指向特性３３１〜３３３が形成されることで、音源が中間位置にある場合でも音声を検出することができる。
【０１１２】
この点に着目して、マイクシステム１００Ｃは、集音範囲を広く設定した上で音源方向を特定する。次に、マイクシステム１００Ｃは、当該音源方向に対応する集音範囲をカバーするように複数の狭集音範囲を設定する。マイクシステム１００Ｃは、各狭集音範囲に対応する音声信号の中から信号強度が高い相対的に音声信号を特定し、当該音声信号に対応する方向を音源方向として検出する。これにより、音源方向が詳細に検出される。
【０１１３】
このように、マイクシステム１００Ｃは、集音範囲を広く設定した上でおおよその音源方向を特定し、次に、集音範囲を狭く設定した上で音源方向を詳細に特定する。これにより、マイクシステム１００Ｃは、音源の検出漏れを防ぐことができる。
【０１１４】
なお、マイクシステム１００Ｃは、集音範囲を変えるだけでなく、第２の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂのように、指向方向を変えながら音源方向を検出してもよい。
【０１１５】
［マイクシステム１００Ｃの制御構造］
図１２を参照して、マイクシステム１００Ｃの制御構造について説明する。図１２は、マイクシステム１００Ｃが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図１２の処理は、ＣＰＵ１０２がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【０１１６】
なお、ステップＳ３２Ａ以外の各ステップは図１０で説明した通りであるので、それらの説明については説明を繰り返さない。
【０１１７】
ステップＳ３２Ａにおいて、ＣＰＵ１０２は、設定部６０（図１参照）として、音源方向検出用に低音質パラメータ１２１（図７参照）を設定する。一例として、低音質パラメータ１２１は、指向性を向ける角度範囲（すなわち、集音範囲）を含む。ステップＳ３２Ａで設定される集音範囲は、ステップＳ１２で設定される集音範囲よりも狭い。
【０１１８】
［小括］
以上のようにして、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ｃは、集音範囲を広くした上でおおよその音源方向を検出し、次に、集音範囲を狭く設定した上で音源方向を詳細に特定する。これにより、マイクシステム１００Ｃは、音源の検出漏れを防ぐことができ、さらには、音源方向を正確に検出することができる。
【０１１９】
＜第４の実施の形態＞
図１３を参照して、第４の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｄについて説明する。図１３は、第４の実施の形態におけるマイクロフォンの配置例を示す図である。
【０１２０】
第１の実施の形態においては、マイクロフォン１１〜１４の位置関係について特に限定していなかった。第４の実施の形態においては、図１３に示されるように、マイクロフォン１１〜１４のそれぞれは、同心円状に配置されている。すなわち、マイクロフォン１１〜１４は、中心４１０から等距離に配置されている。
【０１２１】
より具体的には、マイクロフォン１１，１２により垂直二等分線方向４０１に指向性が形成さる。マイクロフォン１２，１３により垂直二等分線方向４０２に指向性が形成される。マイクロフォン１３，１４により垂直二等分線方向４０３に指向性が形成される。
【０１２２】
マイクロフォン１１〜１４が同心円状に配置されることで、マイクシステム１００Ｄは、互いに異なる方向に指向性を形成することができる。また、形成される指向性は、互いに重複することがないため、マイクシステム１００Ｄは、音声を漏れなく検出することができる。
【０１２３】
なお、マイクロフォン１１〜１４は、必ずしも同心円状に配置される必要はない。たとえば、マイクロフォン１１〜１４の少なくとも１つが同一直線上に配置されず、残りのマイクロフォンが同一直線上に配置されてもよい。あるいは、マイクロフォン１１〜１４は、同一直線上に配置されてもよい。
【０１２４】
＜第５の実施の形態＞
［概要］
第１の実施の形態においては、話者からの音声（すなわち、目的音）が検出されなかった場合の処理については説明していなかった。これに対して、第５の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｅは、目的音が検出されなかった場合には、自身の正面方向に指向方向を向けて目的音を検出する。話者はマイクシステム１００Ｅの正面方向に立つ可能性が高いためである。これにより、話者の音声がより確実に検出され得る。
【０１２５】
また、マイクシステム１００Ｅは、目的音が検出されなかった場合には、集音範囲を広げて目的音を検出する。集音範囲が広げられることで、話者の音声をさらに確実に検出することができる。
【０１２６】
これにより、マイクシステム１００Ｅは、話者の音声を漏れなく収集することができ、話し始め（たとえば、数ミリ秒）から音声を検出することできる。その結果、音声認識の精度が改善される。
【０１２７】
［マイクシステム１００Ｅの制御構造］
図１４を参照して、マイクシステム１００Ｅの制御構造について説明する。図１４は、マイクシステム１００Ｅが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図１４の処理は、ＣＰＵ１０２がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【０１２８】
なお、ステップＳ１０〜Ｓ２６の処理は図６で説明した通りであるので、それらの説明については説明を繰り返さない。
【０１２９】
ステップＳ５２において、ＣＰＵ１０２は、マイクシステム１００Ｅの正面方向から集音するために設けられているマイクロフォンの組を選択する。当該マイクロフォンの組は、たとえば、マイクシステム１００Ｆの設計時に予め設定されている。図４の例では、正面方向から集音するために設けられているマイクロフォン１２，１３が選択される。
【０１３０】
ステップＳ５４において、ＣＰＵ１０２は、設定部６０（図１参照）として、出力用の音声信号を生成するための高音質パラメータ１２２（図７参照）を設定する。高音質パラメータ１２２は集音範囲を含む。ステップＳ５４で設定される高音質パラメータ１２２の集音範囲は、ステップＳ２４で設定される高音質パラメータ１２２の集音範囲よりも広い。
【０１３１】
ステップＳ５６において、ＣＰＵ１０２は、生成部５０（図１参照）として、高音質パラメータ１２２に基づいて、ステップＳ５２で選択されたマイクロフォンの組から出力されるマイク信号対を合成する。これにより、マイクシステム１００Ｅの正面方向に指向性を有する音声信号が生成される。
【０１３２】
［小括］
マイクシステム１００Ｅは、目的音声信号の信号強度が予め定められた音声強度を超えない場合には、正面方向から集音するために設けられているマイクロフォンの組から出力されるマイク信号対を合成する。これにより、マイクシステム１００Ｅの正面方向に指向性を有する音声信号が生成される。このとき、通常の音声信号の生成時よりも集音範囲を広げた上で音声信号が生成される。
【０１３３】
話者はマイクシステム１００Ｅの正面方向に立つ可能性が高いため、話者に発せられた音声が、より確実に検出され得る。また、集音範囲が広げられることで、話者の音声がさらに確実に検出され得る。
【０１３４】
＜第６の実施の形態＞
［概要］
第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａは、最終的に出力される音声信号を生成してからすぐに次の音声信号を生成していた。これに対して、第６の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｆは、出力用の音声信号を生成してから予め定められた時間が経過するまでは音源方向の再検出を行わない。
【０１３５】
このことは次の場合に有利になる。マイクシステム１００Ｆが音声認識装置に搭載される場合、音声認識装置は、マイクシステム１００Ｆに出力される音声信号を音声認識し、音声認識結果に応じて表示や対話内容を変える。その後、話者は、次の音声入力を行うなどの対応を取る。このように話者が次の音声入力を行うまでは、音声方向や音声を検出する必要がない。マイクシステム１００Ｆは、音声認識装置の音声処理中および話者が次に発生するまでの間、音源方向の再検出を行わない。これにより、マイクシステム１００Ｆは、無駄に処理を行うことを抑制する。
【０１３６】
［マイクシステム１００Ｆの制御構造］
図１５を参照して、マイクシステム１００Ｆの制御構造について説明する。図１５は、マイクシステム１００Ｆが実行する処理の一部を表わすフローチャートである。図１５の処理は、ＣＰＵ１０２がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子その他のハードウェアによって実行されてもよい。
【０１３７】
なお、ステップＳ６０，Ｓ６２以外の各ステップは図６で説明した通りであるので、それらの説明については説明を繰り返さない。
【０１３８】
ステップＳ６０において、ＣＰＵ１０２は、マイクシステム１００Ｆから出力された音声信号が音声認識装置において処理中であるか否かを判断する。当該音声信号を処理中であるか否かは、たとえば、音声認識装置から出力される音声認識中を示す信号によって判断される。ＣＰＵ１０２は、マイクシステム１００Ｆから出力された音声信号が音声認識装置において処理中であると判断した場合（ステップＳ６０においてＹＥＳ）、ステップＳ６０の処理を再び実行する。そうでない場合には（ステップＳ６０においてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、制御をステップＳ６２に切り替える。
【０１３９】
ステップＳ６２において、ＣＰＵ１０２は、出力用の音声信号を生成してから予め定められた時間が経過したか否かを判断する。経過時間は、たとえば、マイクシステム１００Ｆに内蔵されるタイマー（図示しない）やＣＰＵ１０２に搭載されている計時機能で計測される。ＣＰＵ１０２は、出力用の音声信号を生成してから予め定められた時間が経過したと判断した場合（ステップＳ６２においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１０に戻す。そうでない場合には（ステップＳ６２においてＮＯ）、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ６２の処理を再び実行する。
【０１４０】
（変形例）
なお、カメラや人感センサ等がマイクシステム１００Ｆに設けられている場合には、マイクシステム１００Ｆは、検出された音源方向に対して人物検出を行い、当該音源方向から人物が検出されている間は、検出した音声方向を維持してもよい。
【０１４１】
また、音源方向の検出処理に必要な音声の周波数帯域は、話者からの音声に限れば１５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度でよい。マイクシステム１００Ｆは、音声信号から１５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの音声成分を抽出し、当該音声成分の音声強度が一定範囲内で変わらない間は話し中であると判断してもよい。マイクシステム１００Ｆは、話し中には音源方向の再検出を行わない。特定の周波数帯域の音声成分のみが用いられるため、処理時間が短縮され、さらには、目的音以外のノイズ音（たとえば、物がぶつかる音等）が抑制される。
【０１４２】
［小括］
以上のようにして、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ｆは、出力用の音声信号を生成してから予め定められた時間が経過するまでは音源方向の再検出を行わない。これにより、音源方向の検出処理を実行する回数を減らすことができ、音声処理にかかる時間を短縮することができる。
【０１４３】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４４】
１１〜１４  マイクロフォン、１５Ａ〜１５Ｄ  遅延部、２０，５０  生成部、２１Ａ〜２１Ｃ，２２Ａ〜２２Ｉ  合成部、２４  加算部、２５，２７  ＦＦＴ部、２６，２８  減算部、３０  検出部、４０  選択部、６０  設定部、１００Ａ〜１００Ｆ  マイクシステム、１０１  ＲＯＭ、１０２  ＣＰＵ、１０３  ＲＡＭ、１０４  ネットワークインターフェイス、１２０  記憶装置、１２１  低音質パラメータ、１２２  高音質パラメータ、１２３  音声処理プログラム、３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ，３０２，３０２Ａ，３０２Ｂ，３０３，３０３Ａ，３０３Ｂ，３１１，３１３，３２１，３２２，３２３，３３１，３３２，３３３  指向特性、４０１〜４０３  垂直二等分線方向、４１０  中心。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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