(57)【要約】  開示されるマルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、アレイ式ピックアップユニットと処理ユニットとを含み、アレイ式ピックアップユニットは複数の音ピックアップモジュールを含み、複数の音ピックアップモジュールはアレイ形式で並べられ、各音ピックアップモジュールは空間ドメイン分量のオーディオ信号を取得し、アレイ式ピックアップユニットは複数の空間ドメイン分量のオーディオ信号をそれぞれ複数のデジタル信号に変換して出力する。処理ユニットはアレイ式ピックアップユニットに接続され、複数のデジタル信号を抽出・雑音除去する。本発明はタイムドメインと周波数ドメインとに空間ドメインを加えることで、空間の各方向からの信号を取得して、雑音除去する。複数の音ピックアップモジュールを使って空間ドメインにあるアレイを構成し、アレイ式ピックアップユニットによって空間ドメインの各方向のオーディオ信号を取得することができる。処理ユニットによってオーディオ信号を雑音除去して音声の品質を向上させることができる。
2018506228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ形式で並べられた各ピックアップモジュールがそれぞれ一つの空間ドメイン分量のオーディオ信号を取得する複数のピックアップモジュールを含み、複数の空間ドメイン分量のオーディオ信号をそれぞれ複数のデジタル信号に変換して出力するアレイ式ピックアップユニットと、
前記アレイ式ピックアップユニットに接続され、複数の前記デジタル信号を抽出して雑音を除去する処理ユニットと、
を具備する、マルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項２】
高レベルと低レベルを含むクロック信号と、
前記処理ユニットと接続され、前記クロック信号の高レベルと低レベルに基づき、前記処理ユニットが処理した前記複数のデジタル信号を２つのチャンネルに分けるチャンネル選択ユニットと、
をさらに含む、請求項１に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項３】
前記チャンネル選択ユニットと接続され、前記デジタル信号を出力する発信ユニットをさらに含む、請求項２に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項４】
前記ピックアップモジュールは、シリコンフィルムを用いて、空間ドメイン分量のオーディオ信号を取得する、請求項１に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項５】
前記アレイ式ピックアップユニットが出力する前記デジタル信号は、パルス密度変調信号である、請求項１に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項６】
前記処理ユニットは、前記デジタル信号に対してローパスフィルタで処理を行った後、前記デジタル信号を低周波数高ビットストリームのデジタル信号に変換して、デジタルフィルタリングを行う抽選フィルタ（decimation filter）を含む、請求項１に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項７】
前記発信ユニットは、ＵＳＢインタフェースモジュールを用いる、請求項３に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォン。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチチャンネルデジタルマイクロフォンを含む声ソース測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声ピックアップ装置に関し、特にＵＳＢインタフェース持ちのマルチチャンネルデジタルマイクロフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声収集のツールとして、マイクロフォンは、舞台、大型会議室、ニュースの現場報道、遠隔会議、音声通話及び音声識別などの音声通信の場面で広く利用されている。
【０００３】
現在、マイクロフォンはほとんど単独的に使われる。実際の環境において、一つのマイクロフォンの音声収集範囲は小さいが、音声収集範囲以内の全ての音声（ノイズも含み）が収集されるので、一つのマイクロフォンが受信したオーディオ信号は普通複数の声ソースと周囲環境のノイズから重ねて構成されている。声ソース（話し手）はオーディオ信号を発信している間に一定の範囲を移動する可能性もあるから、音声を収集する範囲に他の声ソースの多重反射及び反響（Reverberation）音などの要素が存在する可能性もある。これらの要素の影響を受けて、マイクロフォンが受信するオーディオ信号のＳ／Ｎ比が下がり、さらにオーディオ信号の品質の低下につながる。雑音を抑制するため、従来のマイクロフォンは、周波数ドメインで、フィルタリング技術を用いてパワースペクトルをオフセットし、ノイズを抑制する。しかし、受信したオーディオ信号が、時間的に、また周波数スペクトル的に相互重なるので、異なる音声を分離して効果的に雑音と電波干渉を抑制することは困難である。したがって、従来のマイクロフォンの雑音除去効果は理想的ではない。
【発明の概要】
【０００４】
既存のマイクロフォンの上記の問題点に応じて、本発明が提供したマルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、タイムドメインと周波数ドメインに、空間ドメインを加えることにより、空間の各方向から受信した信号を取得・雑音除去処理する。
【０００５】
具体的な技術案は以下のように、
マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、アレイ式ピックアップユニットと処理ユニットとを含み、
アレイ式ピックアップユニットは、複数のピックアップモジュールを含み、アレイ形式で並べられた複数のピックアップモジュールが、それぞれ各空間ドメイン分量のオーディオ信号を取得し、アレイ式ピックアップユニットは、複数の空間ドメインの分量のオーディオ信号をそれぞれ複数のデジタル信号に変換して出力し、
処理ユニットは、前記アレイ式ピックアップユニットと連結され、前記複数のデジタル信号から信号を取り出して雑音除去をする。
【０００６】
好ましくは、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、高レベルと低レベルを含むクロック信号と、前記処理ユニットと連結され、前記クロック信号の高レベルと低レベルに基づき、前記処理ユニットが処理した複数のデジタル信号を２つのチャンネルに分けるチャンネル選択ユニットとをさらに含む。
【０００７】
好ましくは、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、前記チャンネル選択ユニットと連結され、前記デジタル信号を出力する発信ユニットをさらに含む。
【０００８】
好ましくは、前記ピックアップモジュールは、シリコンフィルムを用いて、空間ドメイン分量のオーディオ信号を取得する。
【０００９】
好ましくは、アレイ式ピックアップユニットが出力するデジタル信号は、パルス密度変調信号である。
【００１０】
好ましくは、前記処理ユニットは、前記デジタル信号を低域ろ過して（lowpass filtering）から、前記デジタル信号を低周波数高ビットストリームのデジタル信号に変換して、デジタルフィルタリングする抽選フィルタ（decimation filter）を含む。
【００１１】
好ましくは、前記発信ユニットは、ＵＳＢインタフェースモジュールを用いる。
【００１２】
本発明の声ソース測位システムは、前記マルチチャンネルデジタすマイクロフォンを含む。
【００１３】
上記の技術案の有益な効果は以下のように、
本発明はタイムドメインと周波数ドメインとに空間ドメインを加えることにより、空間の各方向からの信号を取得して、雑音除去する。複数のピックアップモジュールを用いて空間ドメインにあるアレイを構成し、アレイ式ピックアップユニットによって空間ドメインの多方向のオーディオ信号を取得することができ、処理ユニットは、オーディオ信号を雑音除去して音声の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明のマルチチャンネルデジタルマイクロフォンの実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の技術案を詳しく説明する。この実施形態は本発明の一部の実施形態に過ぎなく、全ての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づき、当業者が創造的な労働をしない前提で獲得した全ての別の実施形態は、本発明の保護範囲に含まれる。
【００１６】
本発明に関する各実施形態及び実施形態における特徴は、争うことなく、相互に組み合わせることができることに留意すべきである。
【００１７】
以下、図面と具体的な実施形態とに基づいてさらに本発明を説明するが、本発明を限定するものではない。
【００１８】
図１に示す通り、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、アレイ式ピックアップユニット１と処理ユニット２とを含み、アレイ式ピックアップユニットは、アレイ形式で並べられており、一つ一つのピックアップモジュール１１がそれぞれ一つの空間ドメイン分量のオーディオ信号を取得する複数のピックアップモジュールを含み、複数の空間ドメイン分量のオーディオ信号をそれぞれ複数のデジタル信号に変換して出力し、処理ユニット２は、前記アレイ式ピックアップユニット１に接続されており、複数の前記デジタル信号を抽出・雑音除去処理する。
【００１９】
本実施形態では、複数のピックアップモジュール１１を用いることは、空間ドメインにアレイを構成し、アレイ式ピックアップユニット１は、空間ドメインで各方向のオーディオ信号を取得し、アレイ式ピックアップユニット１を利用して複数の空間ドメイン分量のオーディオ信号を複数のデジタル信号に変換して出力する。空間ドメイン分量はピックアップモジュール１１の所在のアレイでの空間位置により決定する。処理ユニット２を用いることは、オーディオ信号の雑音を除去処理して音声の品質を向上させることができる。
【００２０】
また、処理ユニット２は、デジタル信号処理（Digital Signal Process；ＤＳＰ）チップを採用することができる。ＤＳＰチップは嵌め込み可能性、高速特性、高安定性及び高精度などのメリットを備え、高周波数低ビットストリームの信号を低周波数高ビットストリームの信号に変換することができる。
【００２１】
好ましい実施形態では、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、また高レベルと低レベルを備えるクロック信号と、処理ユニット２に接続され、クロック信号の高レベルと低レベルとに基づき、処理ユニット２が処理した複数のデジタル信号を２つのチャンネルに分けるチャンネル選択ユニット３とを含む。
【００２２】
本実施形態では、チャンネル選択ユニット３により、受信したデジタル信号を複数のチャンネルに分けることで、音声の立体感が増す。
【００２３】
好ましい実施形態では、またチャンネル選択ユニット３に接続され、デジタル信号を出力する発信ユニット４を含むとしてもよい。
【００２４】
この実施形態では、発信ユニット４はデジタル信号をモバイル端末に発信することができる。
【００２５】
好ましい実施形態では、ピックアップモジュール１１はシリコンフィルムを使用して空間ドメイン分量のオーディオ音圧信号を取得する。シリコンフィルムは音圧を測定することができる。
【００２６】
好ましい実施形態では、アレイ式ピックアップユニット１が出力するデジタル信号は、パルス密度変調（ＰＤＭ）信号であり、ＰＤＭ信号の高さ変化が激しいほど、パルス密度が大きい。
【００２７】
本実施形態では、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは複数のピックアップから構成されたマイクロフォンアレイに相当し、タイムドメインと周波数ドメインに空間ドメインを加えることにより、空間の各方向から受信した信号を処理する。受信したオーディオ信号をＰＤＭ信号に変換して、ＤＳＰチップに出力して処理させ、デジタル化技術を用いることにより、音声分離及び雑音抑制の問題点を効果的に解決することができ、さらにオーディオ信号をピックアップする能力を上げる。
【００２８】
好ましい実施形態では、処理ユニット２は、デジタル信号をローパスフィルタで処理した後、デジタル信号を低周波数高ビットストリームのデジタル信号に変換して、デジタルフィルタリングする抽選フィルタ（decimation filter）を含むとしてもよい。
【００２９】
本実施形態では、抽選フィルタはサンプルを抽選して、ローパスフィルタで処理することにより、高周波数低ビットストリームの信号を低周波数高ビットストリームのＰＣＭ信号に変換すると同時に、量子化ノイズを除去して、デジタル信号をデジタルフィルタリングして、ゲイン調整を行う。
【００３０】
好ましい実施形態では、発信ユニット４にはＵＳＢインタフェースモジュールを用いてもよい。
【００３１】
本実施形態のＵＳＢインタフェースモジュールは、ホットスワッピング、一致している基準をサポートしてもよく、モバイル端末に接続され、デジタル信号を高速的にモバイル端末に伝送することができる。
【００３２】
本発明の声ソース測位システムは、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンを含む。
【００３３】
本実施形態の声ソース測位システムは、家庭用スマートロボットに適用でき、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、オーディオ信号を受信して、声ソースの方向を探して、声ソースを位置決めし、声ソースの移動に対して追跡をし、マルチチャンネルデジタルマイクロフォンによるオーディオ信号の抽出・分離及び雑音除去によって、声ソース測位システムのリアルタイム測位特性とその正確性を向上させることができる。
【００３４】
本実施形態のマルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、また、家庭用スマートロボットの自身の声ソース除去システムに応用できる。ロボットが音楽を流す場合には、音声識別機能が影響を受けることがある。マルチチャンネルデジタルマイクロフォンは、複数の空間ドメイン分量のオーディオ信号をそれぞれ複数のデジタル信号に変換し、また、ＵＳＢインタフェースモジュールによってオーディオ信号をAndroid（登録商標）デバイスに伝送して、自分の声ソースを除去し、ロボット自身の声ソース除去機能を実現する。
【００３５】
以上は本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の実施形態及び保護範囲を限定するものではない。当業者は、本発明の明細書及び図面の内容を使用して置換え、明確な変更によって得た全ての方案が本発明の保護範囲に含まれると意識する必要がある。
【図１】
2018506228.tif 000003
【国際調査報告】
2018506228.tif 000004
2018506228.tif 000005
2018506228.tif 000006
2018506228.tif 000007