(57)【要約】【課題】自身の正面方向以外に対しても指向性を形成できるマイクシステムを提供する。【解決手段】マイクシステムの制御装置が実行する処理は、複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれをマイクシステムに対して指向性を形成する方向別に規定している係数情報から、一方向に対応付けられている係数群を取得するステップ（Ｓ１０）と、複数のマイクによって出力される音声信号のそれぞれに、取得した係数をそれぞれ乗じるステップ（Ｓ１２）と、係数が乗じられた後の信号のそれぞれを加算するステップ（Ｓ１４）と、ステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を係数情報に規定されている方向別に繰り返すステップ（Ｓ１６）とを含む。【選択図】図６
2016100628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクシステムであって、
少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクと、
前記複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、前記マイクシステムに対して指向性を形成する方向別に対応付けて格納するための記憶部とを備え、前記方向別の前記係数のそれぞれは、当該方向に対する前記複数のマイクのそれぞれの配置位置との関係によって予め決定されており、
前記複数のマイクによって出力される信号のそれぞれに、対応する前記係数をそれぞれ前記方向別に乗じ、係数が乗じられた後の信号のそれぞれを前記方向別に加算して、新たな信号を前記方向別に生成するための生成部を備える、マイクシステム。
【請求項２】
前記複数のマイクの数は、４つ以上であり、
前記複数のマイクは、同心円状に配置されている、請求項１に記載のマイクシステム。
【請求項３】
前記複数のマイクの数は、４つ以上であり、
前記複数のマイクのうちの３つ以上のマイクは、同一直線上に配置されており、
前記複数のマイクのうちの１つ以上は、前記直線上に配置されていない、請求項１に記載のマイクシステム。
【請求項４】
前記複数のマイクの数は、４つ以上であり、
前記複数のマイクのそれぞれは、正四面体状に配置されている、請求項１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、前記新たな信号の信号強度が前記複数のマイクに入力される音によらず一様になるように、前記新たな信号を補正するための補正部をさらに備える、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】
前記マイクシステムは、前記生成部によって生成された前記方向別の新たな信号のうち、信号強度が最も高い新たな信号に対応する方向を、前記マイクシステムに対して音源が存在する方向として特定するための特定部をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクシステム。
【請求項７】
コンピュータの音声処理方法であって、
前記コンピュータは、
少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクと、
前記複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、前記コンピュータに対して指向性を形成する方向別に対応付けて格納するための記憶部とを備え、前記方向別の前記係数のそれぞれは、当該方向に対する前記複数のマイクのそれぞれの配置位置との関係によって予め決定されており、
前記音声処理方法は、
前記複数のマイクによって出力される信号のそれぞれに、対応する前記係数をそれぞれ前記方向別に乗じるステップと、
係数が乗じられた後の信号のそれぞれを前記方向別に加算して、新たな信号を前記方向別に生成するステップとを備える、音声処理方法。
【請求項８】
コンピュータに実行される音声処理プログラムであって、
前記コンピュータは、
制御装置と、
少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクと、
前記複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、前記コンピュータに対して指向性を形成する方向別に対応付けて格納するための記憶部とを備え、前記方向別の前記係数のそれぞれは、当該方向に対する前記複数のマイクのそれぞれの配置位置との関係によって予め決定されており、
前記音声処理プログラムは、前記制御装置に、
前記複数のマイクによって出力される信号のそれぞれに、対応する前記係数をそれぞれ前記方向別に乗じるステップと、
係数が乗じられた後の信号のそれぞれを前記方向別に加算して、新たな信号を前記方向別に生成するステップとを実行させる、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、複数のマイクを有するマイクシステムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音声認識機能を搭載した電子機器が普及している。当該電子機器としては、たとえば、携帯電話、インフォメーションディスプレイ、対話型ロボットなどがある。また、音声認識機能の一例として、音声を文字データに変換する機能がある。この機能は、たとえば、音声認識機能を利用したナビゲーションアプリやコミュニケーションアプリなどのアプリケーションに適用されている。音声認識の際には、話者が発した音声以外のノイズを可能な限り少なくすることが重要である。
【０００３】
ノイズを少なくするための技術として、マイクアレイ方式がある。マイクアレイ方式は、複数のマイクを用い、話者と各マイクとの間の距離の違いに応じて、各マイクから出力される音声信号を遅延し、各音声信号を互いに加算する。その結果、特定方向に対する指向性が高まる。指向性を表わす指標としては、マイクアレイの正面方向から収音できる領域を角度で表した指向角が用いられる。さらに詳細には、指向性を表わす指標として、ポーラパターンがある。ポーラパターンは、マイクアレイへの音の入射角ごとに音の感度を表わす。
【０００４】
マイクアレイ方式を適用したマイク装置の具体例として、当該マイク装置は、所定間隔を空けて配置されている２つのマイクを有する。ここで、２つのマイクの配置位置における垂直二等分線の一方の方向を正面方向とし、他方の方向を背面方向とする。当該マイク装置は、各マイクから出力される音声信号を加算器によって加算することにより、正面方向および背面方向に指向性を有するポーラパターンを形成する。
【０００５】
しかしながら、このような単純な加算処理では、ポーラパターンは、マイク間の距離やマイクに入力される音の周波数によって変化してしまう。その結果、マイク装置は、特定の周波数帯域の音に対しては目的のポーラパターンを形成できるが、他の周波数帯域の音に対しては目的のポーラパターンが形成できない。そのため、マイク装置は、クリアな音声を得ることができない。
【０００６】
このことを改善するものとして、特開２０００−３５４２９０号公報（特許文献１）は、広い周波数帯域で一様に鋭い指向性を得るためのマイク装置を開示している。当該マイク装置は、互いの基準軸が略平行となる状態に所定の間隔を隔て配置された複数のマイクを備える。各マイクは、それぞれ異なる周波数帯域に狭指向性を有する。当該マイク装置は、各マイクの出力信号のうち、それぞれが狭指向性を示す周波数帯域の信号のみを抽出して、これら抽出して得た各信号を加算器により加算する。その結果、加算器からは、各マイクにより収音するのに都合の良い周波数帯域の信号のみを加算して得た信号が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３５４２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特開２０００−３５４２９０号公報に開示されているマイク装置においては、互いの基準軸が略平行となる状態で各マイクが配置されている。その結果、当該マイク装置は、基準軸方向（マイク装置の正面方向）にしか指向性を形成できない。そのため、たとえば、当該マイク装置がインフォメーションディスプレイに適用された場合には、話者は、インフォメーションディスプレイの正面に立たなければならない。話者がインフォメーションディスプレイの正面以外に立つと、マイク装置は、音声を取得できなくなってしまう。
【０００９】
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、自身の正面方向以外に対しても指向性を形成できる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、自身の正面方向以外に対しても指向性を形成できる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、自身の正面方向以外に対しても指向性を形成できる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】
【００１０】
一実施の形態に従うと、マイクシステムは、少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクと、複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、マイクシステムに対して指向性を形成する方向別に対応付けて格納するための記憶部とを備える。方向別の係数のそれぞれは、当該方向に対する複数のマイクのそれぞれの配置位置との関係によって予め決定されている。マイクシステムは、さらに、複数のマイクによって出力される信号のそれぞれに、対応する係数をそれぞれ方向別に乗じ、係数が乗じられた後の信号のそれぞれを方向別に加算して、新たな信号を方向別に生成するための生成部を備える。
【００１１】
好ましくは、複数のマイクの数は、４つ以上である。複数のマイクは、同心円状に配置されている。
【００１２】
好ましくは、複数のマイクの数は、４つ以上である。複数のマイクのうちの３つ以上のマイクは、同一直線上に配置されている。複数のマイクのうちの１つ以上は、直線上に配置されていない。
【００１３】
好ましくは、複数のマイクの数は、４つ以上である。複数のマイクのそれぞれは、正四面体状に配置されている。
【００１４】
好ましくは、マイクシステムは、新たな信号の信号強度が複数のマイクに入力される音によらず一様になるように、新たな信号を補正するための補正部をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、マイクシステムは、生成部によって生成された方向別の新たな信号のうち、信号強度が最も高い新たな信号に対応する方向を、マイクシステムに対して音源が存在する方向として特定するための特定部をさらに備える。
【００１６】
他の実施の形態に従うと、コンピュータは、少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクと、複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、コンピュータに対して指向性を形成する方向別に対応付けて格納するための記憶部とを備える。方向別の係数のそれぞれは、当該方向に対する複数のマイクのそれぞれの配置位置との関係によって予め決定されている。音声処理方法は、複数のマイクによって出力される信号のそれぞれに、対応する係数をそれぞれ方向別に乗じるステップと、係数が乗じられた後の信号のそれぞれを方向別に加算して、新たな信号を方向別に生成するステップとを備える。
【００１７】
さらに他の実施の形態に従うと、コンピュータは、制御装置と、少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクと、複数のマイクのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、コンピュータに対して指向性を形成する方向別に対応付けて格納するための記憶部とを備える。方向別の係数のそれぞれは、当該方向に対する複数のマイクのそれぞれの配置位置との関係によって予め決定されている。音声処理プログラムは、制御装置に、複数のマイクによって出力される信号のそれぞれに、対応する係数をそれぞれ方向別に乗じるステップと、係数が乗じられた後の信号のそれぞれを方向別に加算して、新たな信号を方向別に生成するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００１８】
ある局面において、マイクシステムの正面方向以外に対しても指向性を形成できる。
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】
【００１９】
【図１】２つのマイクによって形成されたポーラパターンを示す図である。
【図２】第１の実施の形態に従うマイクシステムに設けられているマイクと、各マイク出力を重み付けして得られたポーラパターンを示す図である。
【図３】第１の実施の形態における係数情報の内容を示した図である。
【図４】第１の実施の形態に従うマイクシステムのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図５】第１の実施の形態に従うマイクシステムの機能構成の一例を示すブロック図である。
【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２の実施の形態に従うマイクシステムが受ける音の周波数の違いによる、ポーラパターンの大きさの違いを示した図である。
【図８】第２の実施の形態に従うマイクシステムの機能構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態に従うマイクシステムの主要な構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態における係数情報の内容を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態に従うマイクシステムの主要な構成を示すブロック図である。
【図１２】目的方向を特定する処理を概略的に示した概念図である。
【図１３】第５の実施の形態に従うマイクシステムの機能構成の一例を示すブロック図である。
【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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
＜技術原理＞
まず、本発明に従う各実施の形態についての理解を深めるために、図１を参照して、以下の各実施の形態に従うマイクシステム（すなわち、マイクシステム１００Ａ〜１００Ｅが利用する技術原理について説明する。図１は、２つのマイク４Ａ，４Ｂによって形成されたポーラパターンを示す図である。本明細書においては、ポーラパターンとは、マイク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の音の感度のことをいう。
【００２２】
各マイクからの距離が等しい位置に音源が存在する場合には、音源から発せられた音が各マイクに到達するタイミングが等しくなる。一方で、各マイクからの距離が異なる位置に音源が存在する場合には、目的音が各マイクに到達するタイミングは異なる。そのため、マイク４Ａ，４Ｂからの各出力が加算されると、各マイクから距離が等しい位置から発せられた音は強調され、各マイクから距離が異なる位置から発せられた音は強調されない。その結果、図１に示されるポーラパターンＡＤＤのように、各マイクのポーラパターンが重なる中央付近の指向性を高めることができる。より具体的には、マイクシステムは、マイク４Ａの配置位置とマイク４Ｂの配置位置との垂直二等分線の方向に指向性を高めることができる。
【００２３】
また、マイクシステムは、マイク４Ａ，４Ｂから出力される音声信号の一方から他方を減算すると、各マイクからの距離が等しい位置にある音源から発せられた音を打ち消すことができる。その結果、マイクシステムは、マイク４Ａ，４Ｂの指向特性が重なる中央付近の指向性を低くすることができ、マイク４Ａ，４Ｂの配列方向の指向性を高めることができる。
【００２４】
より具体的には、マイクシステムは、マイク４Ａによって出力される音声信号から、マイク４Ｂによって出力される音声信号を減算することで、図１に示されるポーラパターンＳＵＢ１のように、マイク４Ｂからマイク４Ａに向かう方向に指向性を高めることができる。また、マイクシステムは、マイク４Ｂによって出力される音声信号から、マイク４Ａによって出力される音声信号を減算することで、図１に示されるポーラパターンＳＵＢ２のように、マイク４Ａからマイク４Ｂに向かう方向に指向性を高めることができる。
【００２５】
以下で説明する各実施の形態に従うマイクシステムは、少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上の複数のマイクを備える。マイクシステムは、上述の技術原理を利用して、各マイクから出力される音声信号を加算または減算する組み合わせを変えることにより、様々な方向に指向性を形成することができる。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
［概要］
図２および図３を参照して、第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａによる音声処理の概要について説明する。図２は、マイクシステム１００Ａに設けられているマイク４Ａ〜４Ｈと、各マイク出力を重み付けして得られたポーラパターンＰ１，Ｐ２を示す図である。図３は、後述する係数情報２２の内容を示した図である。
【００２７】
マイクシステム１００Ａは、たとえば、インフォメーションディスプレイ、スマートフォン、券売機、ゲーム機、タブレット端末、パソコン、デジタルカメラ、電子辞書、ＰＤＡ（Personal  Digital  Assistant）、その他の音響機器などに用いられる。
【００２８】
マイクシステム１００Ａは、少なくとも１つが同一直線上に配置されていない３つ以上のマイクを含む。すなわち、全てのマイクが同一直線上に配置されことはない。好ましくは、マイクシステム１００Ａに設けられるマイクの数は、４つ以上であり、各マイクは、同心円状に配置される。図２には、８つのマイク４Ａ〜４Ｈが同心円状に、かつ等間隔に配置されている例が示されている。
【００２９】
以下では、マイク４Ａ〜４Ｈの中心点を通り互いに直交する軸をＸ軸およびＹ軸とする。Ｘ軸は、マイク４Ｃ，４Ｄの垂直二等分線である。Ｙ軸は、マイク４Ａ，４Ｂの垂直二等分線である。また、以下では、Ｘ軸と、マイクシステム１００Ａの中心点を通り、指向性を高める方向（以下、「基準軸」ともいう。）との間の角度をθとする。
【００３０】
マイクシステム１００Ａは、マイク４Ａ〜４Ｈから出力される各音声信号に係数を乗じることで、各音声信号を重み付けする。係数の値は、マイクシステム１００Ａに対する各マイクの配置位置と、指向性を形成する方向との関係によって予め決定されている。一例として、各係数は、図３に示される係数情報２２に規定されている。係数情報２２は、マイク４Ａ〜４Ｈのそれぞれから出力される信号に乗じる係数のそれぞれを、マイクシステム１００Ａに対して指向性を形成する方向別に規定している。
【００３１】
たとえば、マイクシステム１００Ａがθ＝９０°方向（すなわち、Ｙ軸の方向）に指向性を形成する場合には、マイクシステム１００Ａは、係数情報２２の「方向Ａ（θ＝９０°）に対する係数群」を参照する。
【００３２】
より具体的には、マイクシステム１００Ａは、マイク４Ａからの音声信号には、マイク４Ａに対応付けられている係数「１」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｂからの音声信号には、マイク４Ｂに対応付けられている係数「１」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｃからの音声信号には、マイク４Ｃに対応付けられている係数「０」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｄからの音声信号には、マイク４Ｄに対応付けられている係数「０」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｅからの音声信号には、マイク４Ｅに対応付けられている係数「−１」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｆからの音声信号には、マイク４Ｆに対応付けられている係数「−１」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｇからの音声信号には、マイク４Ｇに対応付けられている係数「０」を乗ずる。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ｈからの音声信号には、マイク４Ｈに対応付けられている係数「０」を乗ずる。
【００３３】
マイクシステム１００Ａは、係数が乗じられた後の音声信号のそれぞれを加算して、新たな信号（以下、「合成信号」ともいう。）を生成する。すなわち、マイクシステム１００Ａは、マイク４Ａ，４Ｂから出力される音声信号を加算し、マイク４Ｅ，４Ｆから出力される音声信号を減算する。マイクシステム１００Ａは、上述の「技術原理」で説明したように、マイク４Ａ，４Ｂからの音声信号を加算することで、マイク４Ａ，４Ｂの垂直二等分線の方向（すなわち、Ｙ軸方向）に指向性を高めることができる。さらに、マイクシステム１００Ａは、上述の「技術原理」で説明したように、マイク４Ａ（またはマイク４Ｂ）によって出力される音声信号から、マイク４Ｆ（またはマイク４Ｅ）によって出力される音声信号を減算することで、マイク４Ａ，４Ｆ（またはマイク４Ｂ，４Ｅ）の配列方向（すなわち、Ｙ軸方向）に指向性を高めることができる。これにより、マイクシステム１００Ａは、図２に示されるように、θ＝９０°方向に指向性を有するポーラパターンＰ１を形成することができる。
【００３４】
同様に、マイクシステム１００Ａがθ＝１３５°方向に指向性を形成する場合には、マイクシステム１００Ａは、係数情報２２の「方向Ｂ（θ＝１３５°）に対する係数群」を参照する。マイクシステム１００Ａは、マイク４Ａ〜４Ｈによって出力される音声信号のそれぞれに、対応する係数を乗じ、係数が乗じられた後の音声信号のそれぞれを加算して、合成信号を生成する。これにより、マイクシステム１００Ａは、図２に示されるように、θ＝１３５°方向に指向性を有するポーラパターンＰ２を形成することができる。
【００３５】
以上のようにして、マイクシステム１００Ａは、マイク４Ａ〜４Ｈによって出力される信号のそれぞれに、係数情報２２に規定されている方向別に、対応する係数をそれぞれ乗じ、係数が乗じられた後の信号のそれぞれを当該方向別に加算して、合成信号を当該方向別に生成する。これにより、マイクシステム１００Ａは、ポーラパターンの基準軸の向きを変えることができ、様々な方向に指向性を有することができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、マイク４Ａ〜４Ｈは、同心円状に等間隔で配置されている。すなわち、マイク４Ａ〜４Ｈは、上下左右対称かつ回転対称に配置されている。これにより、係数群が一方向に対して決定されてさえいれば、マイクシステム１００Ａは、各係数をマイクの配置順にずらすだけで、同様のポーラパターンの形状を維持したまま、ポーラパターンの基準軸を回転させることができる。このように、設計者は、一方向に対してだけ係数群を決定すれば様々な方向に指向性を高めることができるので、設計負荷が抑えられる。
【００３７】
なお、図３の例では、係数情報２２の係数が、整数（「０」、「１」または「−１」）で規定されている場合について説明を行なったが、係数は小数で規定されてもよい。また、図３の例では、θ＝９０°方向およびθ〜１３５°方向の二方向に対する係数群のみが係数情報２２に規定されている例について説明を行なったが、さらに多くの方向に対する係数群が係数情報２２に規定されてもよい。
【００３８】
［ハードウェア構成］
図４を参照して、第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａの構成の一例について説明する。図４は、マイクシステム１００Ａのハードウェア構成を示すブロック図である。図４に示されるように、マイクシステム１００Ａは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１と、制御装置２と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３と、マイク４と、ネットワークＩ／Ｆ（Interface）５と、記憶装置２０とを含む。
【００３９】
ＲＯＭ１は、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating  System）、マイクシステム１００Ａで実行される制御プログラムなどを格納する。制御装置２は、たとえば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）などで構成される。制御装置２は、オペレーティングシステムやマイクシステム１００Ａの制御プログラムなど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。ＲＡＭ３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。
【００４０】
マイク４は、上述のマイク４Ａ〜４Ｈ（図２参照）に対応する。マイク４は、マイクシステム１００Ａの周囲から集めた音を音声信号（電気信号）に変換し、当該音声信号を制御装置２に出力する。マイク４は、単一指向性や双指向性を有する有指向性マイクであってもよいし、無指向性のマイクであってもよい。
【００４１】
なお、無指向性マイクの方が、有指向性マイクよりも安価であるため、コストが重要である場合には、マイクシステム１００Ａは、無指向性マイクで構成される。一方で、マイクシステム１００Ａの性能は、無指向性マイクを用いるよりも有指向性マイクを用いる方が改善されるので、マイクシステム１００Ａの性能が重要である場合には、マイクシステム１００Ａは、有無指向性マイクで構成される。この場合において、マイク４が上述したように同心円状に配置されているときには、各マイクは、自身のポーラパターンの基準軸が円の法線と一致するように配置される。あるいは、各マイクは、自身の感度が最もよい方向、または自身の感度が最も悪い方向が、円の法線方向または接線方向と一致するように配置される。
【００４２】
ネットワークＩ／Ｆ５は、アンテナ５Ａ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、スマートフォン、パソコン、サーバ装置、その他の通信機能を有する装置などを含む。マイクシステム１００Ａは、アンテナ５Ａ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プログラムをダウンロードできるように構成されてもよい。
【００４３】
記憶装置２０は、たとえば、ｅＭＭＣ（Embedded  MultiMediaCard）などの記憶媒体を含む。記憶装置２０は、本実施の形態に従う各種の処理を実現するためのプログラム、上述の係数情報２２（図３参照）などを格納する。係数情報２２は、記憶装置２０ではなく、ＲＯＭ１、制御装置２の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリなど）、ＲＡＭ３、または外部の記憶装置などに格納されてもよい。
【００４４】
なお、本実施の形態に従う各種の処理を実現するためのプログラムは、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プログラム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、サーバ装置側が全ての機能を実行する必要はなく、マイクシステム１００Ａとサーバ装置とが協働して、本実施の形態に従う音声処理を実現するようにしてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバ装置が本実施の形態に従う音声処理を実現する、いわゆるクラウドサービスのような形態でマイクシステム１００Ａが構成されてもよい。
【００４５】
［機能構成］
図５を参照して、マイクシステム１００Ａの機能について説明する。図５は、マイクシステム１００Ａの機能構成の一例を示すブロック図である。図５に示されるように、マイクシステム１００Ａの制御装置２は、生成部６０と、フィルタ７０とを含む。生成部６０は、前処理部６２Ａ〜６２Ｈと、増幅器６４Ａ〜６４Ｈと、加算器６６とを有する。
【００４６】
前処理部６２Ａ〜６２Ｈは、マイク４Ａ〜４Ｈによって出力される音声信号を適切な信号強度に調整するとともに、当該音声信号から不要な周波数帯域の成分を除去する。このことを実現するための構成として、前処理部６２Ａ〜６２Ｈは、目的の周波数帯域の音を抽出するためのフィルタや、信号の大きさを調整するための増幅器などを含む。当該フィルタは、抽出したい音の周波数帯域や除去したいノイズの周波数帯域などの情報に基づいて設計される。
【００４７】
前処理部６２Ａ〜６２Ｈは、特に、各マイクからの音声信号をパソコンやマイコンにデジタルデータとして取り込む場合に有利な構成となる。なぜならば、前処理部６２Ａ〜６２Ｈは、各マイクからの音声信号を適切な信号強度に調整することで、電気信号をデジタルデータに変換するときの量子化処理による誤差を小さくできるからである。その結果、前処理部６２Ａ〜６２Ｈは、意図した通りにポーラパターンが形成されないことを防止できる。
【００４８】
増幅器６４Ａ〜６４Ｈは、前処理部６２Ａ〜６２Ｈによって出力された音声信号に、上述の係数情報２２（図３参照）に規定されている係数を乗じることで、各音声信号を重み付けする。各信号の重み付け処理は、音声信号の増幅処理、音声信号の減衰処理、および音声信号の反転処理を含む。
【００４９】
なお、増幅器６４Ａ〜６４Ｈによる重み付け処理の方式は、特に限定されない。たとえば、増幅器６４Ａ〜６４Ｈは、トランジスタやオペアンプを用いた差動増幅回路で音声信号を電気的に増幅あるいは減衰させてもよいし、音声信号をデジタルデータとして取り込み、音声処理によって増幅あるいは減衰させてもよい。また、増幅器６４Ａ〜６４Ｈは、音声信号の増幅処理あるいは減衰処理に加えて、音声信号の反転処理を行なえるように、音声信号に乗じる係数として負の値を入力できるものが望ましい。
【００５０】
加算器６６は、重み付けされた後の音声信号を加算する。加算器６６は、入力された音声信号を加算できるものであればよく、加算処理の方式は、特に限定されない。好ましくは、加算器６６自体が、増幅器６４Ａ〜６４Ｈの重み付け機能を有する。これにより、加算器６６と増幅器６４Ａ〜６４Ｈとを一体化することができるので、マイクシステム１００Ａの構造を簡素化することができる。なお、加算器６６は、上述したように増幅器６４Ａ〜６４Ｈの入力を負にできることを鑑みると減算器であってもよいことは明らかである。
【００５１】
フィルタ７０は、加算器６６で加算された信号から特定の周波数帯域の成分を抽出する。マイクシステム１００Ａが形成するポーラパターンは、マイクシステム１００Ａが受ける音の周波数に応じて変化する。そのため、マイクシステム１００Ａは、特定の周波数帯域の音に対してはノイズを除去できるが、その他の周波数帯域の音に対してはノイズを除去できないことがある。フィルタ７０が特定の周波数帯域の音のみを通過させることで、マイクシステム１００Ａは、ノイズを除去した音のみを抽出することができる。
【００５２】
好ましくは、制御装置２は、通過させる音の周波数帯域が異なる複数のフィルタ７０を有する。マイクシステム１００Ａは、加算器６６によって出力される音声信号を各フィルタによって複数の周波数帯域の信号に分割し、分割された各周波数帯域の信号に合わせて重み付けして各信号を加算することで、広い周波数帯域の音に対して指向性を高めることができる。
【００５３】
［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、マイクシステム１００Ａの制御装置２（図５参照）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。
【００５４】
ステップＳ１０において、制御装置２は、各マイク（たとえば、図５のマイク４Ａ〜４Ｈ）から出力される音声信号を取得する。ステップＳ１２において、制御装置２は、上述の生成部６０（図５参照）として、係数情報２２（図３参照）に規定されている方向のうち、一度も参照されていない方向を選択し、選択した方向に対応付けられている係数群を取得する。ステップＳ１４において、制御装置２は、生成部６０として、各マイクから出力される音声信号のそれぞれに、ステップＳ１２で取得した係数のそれぞれを乗じる。ステップＳ１６において、制御装置２は、生成部６０として、係数が乗じられた後の音声信号のそれぞれを加算して、新たな信号（すなわち、合成信号）を生成する。
【００５５】
ステップＳ２０において、制御装置２は、係数情報２２に規定されている方向が全て参照されたか否かを判断する。制御装置２は、係数情報２２に規定されている方向が全て参照されたと判断した場合（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、本実施の形態に従う処理を終了する。そうでない場合には（ステップＳ２０においてＮＯ）、制御装置２は、ステップＳ１２の処理を再び実行する。ステップＳ２０により、制御装置２は、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理の実行を、係数情報２２に規定されている方向の数だけ繰り返すことができる。これにより、制御装置２は、様々な方向に指向性を高めた合成信号を、係数情報２２に規定されている方向別に出力できる。
【００５６】
［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、各マイクから出力される音声信号に乗じる係数の組み合わせを変えることにより、様々な方向に指向性を高めることができる。そのため、マイクシステム１００Ａに対する話者の位置が変わる場合や、話者がマイクシステム１００Ａの正面方向に立っていない場合であっても、マイクシステム１００Ａは、クリアな音声を得ることができる。
【００５７】
＜第２の実施の形態＞
［概要］
第２の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂは、最終的に出力する信号（すなわち、合成信号）の信号強度が各マイク（たとえば、図５のマイク４Ａ〜４Ｈ）に入力される音によらず一様になるように合成信号を補正する点で第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａと異なる。マイクシステム１００Ｂのハードウェア構成などその他の点については第１の実施の形態に従うマイクシステム１００Ａと同じであるので、それらの説明は繰り返さない。
【００５８】
マイクシステム１００Ｂが形成するポーラパターンは、マイクシステム１００Ｂに入力される音の周波数に応じて変化する。図７は、マイクシステム１００Ｂに入力される音の周波数の違いによる、ポーラパターンの大きさの違いを示した図である。たとえば、マイクシステム１００Ｂは、上述の係数情報２２（図３参照）に規定されている「方向Ａ（θ＝９０°）に対応する係数群」に基づいて、θ＝９０°方向（すなわち、Ｙ軸方向）に指向性を有するポーラパターンが形成されたとする。このとき、周波数が高い女性の声が入力された場合には、マイクシステム１００Ｂは、ポーラパターンＰ３を形成する。一方で、周波数が低い男性の声が入力された場合には、マイクシステム１００Ｂは、ポーラパターンＰ３よりも小さいポーラパターンＰ４を形成する。
【００５９】
そのため、マイクシステム１００Ｂは、女性の声および男性の声のいずれか一方の声に対しては意図した通りの信号強度で合成信号を出力できたとしても、他方の声に対しては意図した通りの信号強度で合成信号を出力できないことがある。その結果、マイクシステム１００Ｂを用いる電子機器による音声認識率は、他方の声に対しては低くなる可能性がある。このような問題を解決するために、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂは、入力される音の周波数によらずポーラパターンの大きさを一様にする。
【００６０】
［機能構成］
図８を参照して、第２の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂの機能について説明する。図８は、第２の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｂの機能構成を示すブロック図である。図８に示されるように、マイクシステム１００Ｂの制御装置２は、生成部６０と、フィルタ７０と、補正部８０とを含む。生成部６０およびフィルタ７０については、図５で説明した通りであるので説明を繰り返さない。
【００６１】
補正部８０は、フィルタ７０を通過した信号の信号強度がマイク４Ａ〜４Ｈに入力される音の周波数によらず一様になるように、当該信号を補正する。たとえば、生成部６０が、上述の係数情報２２（図３参照）に規定されている「方向Ａ（θ＝９０°）に対応する係数群」に基づいて合成信号を生成した場合には、ポーラパターンの大きさは、概ね、周波数に対して２０ｄｂ／ｄｅｃ（dB／decade）の傾きで変化する。そのため、補正部８０が、所望する周波数帯域において最も低い周波数をカットオフ周波数としたローパスフィルタとして構成されれば、補正部８０は、ポーラパターンの大きさを周波数によらず一様にできる。
【００６２】
［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、所定の周波数（たとえば、カットオフ周波数）より低い合成信号の成分を減衰せずに、カットオフ周波数よりも高い合成信号の成分を減衰する。これにより、マイクシステム１００Ｂは、合成信号の信号強度を一様にすることができ、マイクシステム１００Ｂを用いる電子機器の音声認識率が改善される。
【００６３】
＜第３の実施の形態＞
［概要］
図９および図１０を参照して、第３の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｃの概要について説明する。図９は、マイクシステム１００Ｃの主要な構成を示すブロック図である。図１０は、本実施の形態に従う係数情報２２の内容を示す図である。
【００６４】
第１の実施の形態では、各マイクは、同心円状に配置されていた。これに対して、第３の実施の形態では、マイクの数が４つ以上であり、３つ以上のマイクが同一直線上に配置されており、１つ以上のマイクが当該直線上に配置されない。好ましくは、図９に示されるマイク４Ａ〜４Ｈように、各マイクは、四角形状に配置されている。同一直線上に３つ以上のマイクが配置されることにより、マイクシステム１００Ｃは、互いに基準軸が平行であるポーラパターンを形成することができる。
【００６５】
一例として、互いに平行な方向Ｃおよび方向Ｄのそれぞれの方向に対してポーラパターンを形成する例について場合について説明する。マイクシステム１００Ｃは、図１０に示される係数情報２２を参照して、各マイクから出力された音声信号のそれぞれに、方向Ｃに対応付けられている係数のそれぞれを乗じ、係数が乗じられた後の音声信号のそれぞれを加算する。すなわち、マイクシステム１００Ｃは、マイク４Ａ，４Ｂからの音声信号を加算し、マイク４Ｆ，４Ｇからの音声信号を減算する。これにより、マイクシステム１００Ｃは、マイク４Ａとマイク４Ｂとの垂直二等分線の方向（すなわち、方向Ｃ）に指向性を高めたポーラパターンＰ５を形成することができる。
【００６６】
また、マイクシステム１００Ｃは、図１０に示される係数情報２２を参照して、各マイクから出力された音声信号のそれぞれに、方向Ｄに対応付けられている係数のそれぞれを乗じ、係数が乗じられた後の音声信号のそれぞれを加算する。すなわち、マイクシステム１００Ｃは、マイク４Ｂ，４Ｃからの音声信号を加算し、マイク４Ｅ，４Ｆからの音声信号を減算する。これにより、マイクシステム１００Ｃは、マイク４Ｂとマイク４Ｃとの垂直二等分線の方向（すなわち、方向Ｄ）に指向性を高めたポーラパターンＰ６を形成することができる。
【００６７】
このように、同一直線上に３つ以上のマイクが配置されることにより、マイクシステム１００Ｃは、互いに基準軸が平行であるポーラパターンＰ５，Ｐ６を形成することができる。
【００６８】
なお、本実施の形態においては、３つ以上のマイクが同一直線上に配置されており、１つ以上のマイクが当該直線上に配置されていなければ、マイクの配置位置は特に限定されない。たとえば、各マイクは、三角形の一辺に３つ以上のマイクが配置され、他の辺に１つ以上のマイクが配置されてもよい。
【００６９】
［機能構成］
図９および図１０を再び参照して、第３の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｃの機能について説明する。図９に示されるように、マイクシステム１００Ｃの制御装置２は、生成部６０と、フィルタ７０Ａ，７０Ｂと、加算器７５とを含む。生成部６０は、前述の前処理部６２Ａ〜６２Ｈと、増幅器６４Ａ〜６４Ｈ，６５Ａ〜６５Ｈと、加算器６６Ａ，６６Ｂとを有する。
【００７０】
増幅器６４Ａ〜６４Ｈは、図１０に示される係数情報２２を参照して、前処理部６２Ａ〜６２Ｈによって出力された音声信号のそれぞれに、方向Ｃに対応付けられている係数のそれぞれを乗じる。また、増幅器６５Ａ〜６５Ｈは、図１０に示される係数情報２２を参照して、前処理部６２Ａ〜６２Ｈによって出力された音声信号のそれぞれに、方向Ｄに対応付けられている係数のそれぞれを乗じる。このように、本実施の形態においては、マイクの数と、係数情報２２に規定される方向の数との積の分だけ増幅器が設けられる。
【００７１】
加算器６６Ａは、増幅器６４Ａ〜６４Ｈによって出力される音声信号のそれぞれを加算する。加算器６６Ｂは、増幅器６５Ａ〜６５Ｈによって出力される音声信号のそれぞれを加算する。フィルタ７０Ａは、加算器６６Ａによって出力される音声信号から特定の周波数帯域の成分を抽出する。フィルタ７０Ｂは、加算器６６Ｂによって出力される音声信号から特定の周波数帯域の成分を抽出する。加算器７５は、フィルタ７０Ａによって抽出された特定の周波数帯域の成分と、フィルタ７０Ｂによって抽出された特定の周波数帯域の成分とを加算する。その結果、最終的に出力される合成信号は、２つの方向に指向性を有する。
【００７２】
［小括］
以上のようにして、本実施の形態においては、３つ以上のマイクが同一直線上に配置され、１つ以上のマイクが当該直線上ではない位置に配置される。同一直線上に３つ以上のマイクが配置されることにより、マイクシステム１００Ｃは、指向性を有する方向が互いに平行であるポーラパターンを形成することができる。さらに、マイクシステム１００Ｃは、同一直線上に配置されているマイクからの音声信号と、当該直線上に配置されていないマイクからの音声信号とを加算または減算することにより、様々な方向に指向性を高めることができる。
【００７３】
＜第４の実施の形態＞
［概要］
図１１を参照して、第４の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｄの概要について説明する。図１１は、マイクシステム１００Ｄの主要な構成を示すブロック図である。
【００７４】
上述の各実施の形態では、各マイクは、同一平面上に配置されていた。これに対して、第４の実施の形態では、各マイクが立体的に配置されている。マイクシステム１００Ｄのハードウェア構成などその他の点については上述の各実施の形態に従うマイクシステム１００Ａ〜１００Ｃと同じであるので、それらの説明は繰り返さない。
【００７５】
本実施の形態においては、４つ以上のマイクが設けられる。好ましくは、図１１に示されるマイク４Ａ〜４Ｄように、各マイクは、正四面体状に配置される。より具体的には、各マイクは、正四面体の各頂点に対応する位置に配置される。マイクシステム１００Ｄは、たとえば、マイク４Ａ〜４Ｃからの音声信号をそれぞれ重み付け加算すると、マイク４Ａ〜４Ｃを通る平面上の各方向に指向性を有するポーラパターンを形成することができる。
【００７６】
また、マイクシステム１００Ｄは、マイク４Ａ，４Ｂ，４Ｄからの音声信号をそれぞれ重み付け加算すると、マイク４Ａ，４Ｂ，４Ｄを通る平面上の各方向に指向性を有するポーラパターンを形成することができる。
【００７７】
さらに、マイクシステム１００Ｄは、マイク４Ａ，４Ｃ，４Ｄからの音声信号をそれぞれ重み付け加算すると、マイク４Ａ，４Ｃ，４Ｄを通る平面上の各方向に指向性を有するポーラパターンを形成することができる。
【００７８】
さらに、マイクシステム１００Ｄは、マイク４Ｂ〜４Ｄからの音声信号をそれぞれ重み付け加算すると、マイク４Ｂ〜４Ｄを通る平面上の各方向に指向性を有するポーラパターンを形成することができる。このように、各マイクが立体的に配置されることで、マイクシステム１００Ｄは、３次元的に指向性を高めることができる。
【００７９】
なお、図１１では、各マイクが正四面体状に配置されている例について説明したが、各マイクは、同一球面状に等間隔に配置されていてもよい。これにより、マイクシステム１００Ｄは、上述の「第１の実施の形態」で説明した音声処理を３次元的に拡張することができる。すなわち、第１の実施の形態では、各マイクが同心円状に配置されることにより、マイクシステム１００Ａは、円の法線方向に指向性を高めることができた。これに対して、本実施の形態では、各マイクが同一球面状に配置されることにより、マイクシステム１００Ｄは、球面の各法線方向に指向性を高めることができる。
【００８０】
［小括］
以上のようにして、本実施の形態においては、３つ以上のマイクが同一直線上に配置され、１つ以上のマイクが当該直線上ではない位置に配置される。同一直線上に３つ以上のマイクが配置されることにより、マイクシステム１００Ｄは、指向性を有する方向が互いに平行であるポーラパターンを形成することができる。また、マイクシステム１００Ｄは、同一直線上に配置されているマイクからの音声信号と、同一直線上に配置されていないマイクからの音声信号とを加算または減算することにより、様々な方向に指向性を高めることができる。
【００８１】
＜第５の実施の形態＞
［概要］
第５の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｅは、自身に対して話者などの音源が存在する方向（以下、「目的方向」ともいう。）を特定する機能を有する点で、上述の各実施の形態に従うマイクシステム１００Ａ〜１００Ｄとは異なる。マイクシステム１００Ｅのハードウェア構成などその他の点については上述の各実施の形態に従うマイクシステム１００Ａ〜１００Ｄと同じであるので、それらの説明は繰り返さない。
【００８２】
以下では、図１２を参照して、マイクシステム１００Ｅの概要について説明する。図１２は、目的方向を特定する処理を概略的に示した概念図である。図１２には、目的方向の特定時にマイクシステム１００Ｅが実行する工程（Ａ）〜（Ｇ）が、時系列（すなわち、時刻Ｔ１〜Ｔ７の順）に示されている。
【００８３】
工程（Ａ）において、マイクシステム１００Ｅは、音源ＳＰが音を発しているか否かを判断する。マイクシステム１００Ｅは、所定の音量以上の音が各マイクに入力された場合に、音源ＳＰが音を発していると判断し、目的方向の特定処理を開始する。
【００８４】
工程（Ｂ）〜（Ｅ）において、マイクシステム１００Ｅは、各マイクからの音声信号に乗じる係数を変えることで、ポーラパターンの基準軸を回転させる。ポーラパターンの基準軸を回転させる方法は、図２において説明した通りであるので説明を繰り返さない。工程（Ｂ）において、マイクシステム１００Ｅは、θ＝±９０°方向に基準軸を向けたポーラパターンＰ１０を形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する。工程（Ｃ）において、マイクシステム１００Ｅは、θ＝４５°，−１３５°方向に基準軸を向けたポーラパターンＰ１１を形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する。工程（Ｄ）において、マイクシステム１００Ｅは、θ＝０°，１８０°方向に基準軸を向けたポーラパターンＰ１２を形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する。工程（Ｅ）において、マイクシステム１００Ｅは、θ＝１３５°，−４５°方向に基準軸を向けたポーラパターンＰ１３を形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する。
【００８５】
マイクシステム１００Ｅは、工程（Ｂ）〜（Ｅ）の各工程で得られた合成信号のうち、最も信号強度が高い合成信号に対応する方向を、目的方向として特定する。図１２に示される例では、工程（Ｄ）で得られる音声信号の強度が最も高くなる。そのため、マイクシステム１００Ｅは、音源ＳＰがθ＝４５°，−１３５°方向に存在していると特定する。
【００８６】
このとき、ポーラパターンＰ１１は、双方向に基準軸を向けたものであるので、マイクシステム１００Ｅは、θ＝４５°および−１３５°のいずれの方向に音源ＳＰが存在するのかまでは特定できない。そのため、工程（Ｆ）および（Ｇ）において、マイクシステム１００Ｅは、θ＝４５°および−１３５°のいずれの方向に音源ＳＰが存在するのかを特定する。
【００８７】
より具体的には、工程（Ｆ）において、マイクシステム１００Ｅは、θ＝４５°方向に基準軸を向けた単一指向性のポーラパターンＰ１４を形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する。一例として、マイクシステム１００Ｅは、話者と各マイクとの間の距離の違いに応じて、基準とするマイクから出力される音声信号に対して各マイクから出力される音声信号を遅延し、各音声信号を加算する所謂遅延和処理を行なうことで、単一指向性のポーラパターンＰ１４を形成する。工程（Ｇ）において、マイクシステム１００Ｅは、同様の方法で、θ＝−１３５°方向に基準軸を向けた単一指向性のポーラパターンＰ１５を形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する。マイクシステム１００Ｅは、工程（Ｆ）および（Ｇ）で得られた合成信号のうち、信号強度が高い方の合成信号に対応する方向を目的方向として特定する。図１２に示される例では、マイクシステム１００Ｅは、θ＝４５°方向を目的方向として特定する。
【００８８】
以上のようにして、マイクシステム１００Ｅは、目的方向を特定できるため、話者が存在する方向に合わせて指向性を高める方向（指向角）を変えることができる。その結果、マイクシステム１００Ｅは、指向性を高めた方向に音源が存在している状態を維持でき、話者は、マイクシステム１００Ｅの指向角を意識する必要がなくなる。
【００８９】
なお、工程（Ｂ）〜（Ｆ）において、マイクシステム１００Ｅは、双指向性のポーラパターンＰ１０〜Ｐ１３ではなく、単一指向性のポーラパターンを用いることもできる。しかしながら、マイクシステム１００Ｅは、図１２に示されるように、双指向性のポーラパターンＰ１０〜Ｐ１３を用いた方が好ましい。なぜならば、単一指向性のポーラパターンの指向角は、双指向性のポーラパターンの指向角よりも広くなる。そのため、マイクシステム１００Ｅが単一指向性のポーラパターンを用いると、広い範囲の音を集めてしまい、目的方向の特定精度が、双指向性のポーラパターンを用いた場合よりも悪くなる。
【００９０】
また、マイクシステム１００Ｅは、単一指向性のポーラパターンを形成するためには、各音声信号を重み付けする処理だけでなく、各音声信号を遅延させた上で加算する遅延和処理を行なわなければならない。そのため、マイクシステム１００Ｅが遅延和処理をソフト的に実現する場合には、マイクシステム１００Ｅは、高精度で音声をサンプリングする必要がある。さらには、高い演算能力が必要であり、計算コストも高くなる。
【００９１】
この計算コストが高くなればなるほど、話者の音声に対する応答性が悪くなるので、計算コストを抑えることが重要である。図１２に示されるように、マイクシステム１００Ｅは、双指向性のポーラパターンＰ１０〜Ｐ１３を半回転させた後に、音源ＳＰがいずれの方向に存在しているかを特定することで、単一指向性のポーラパターンを３６０度回転させるよりも、計算コストを抑えることができる。
【００９２】
［機能構成］
図１３を参照して、第５の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｅの機能について説明する。図１３は、マイクシステム１００Ｅの機能構成の一例を示すブロック図である。図１３に示されるように、マイクシステム１００Ｅの制御装置２は、生成部６０と、フィルタ７０Ａ，７０Ｂと、比較器７７とを含む。生成部６０は、前処理部６２Ａ〜６２Ｈと、バッファ６３Ａ〜６３Ｈと、増幅器６４Ａ〜６４Ｈ，６５Ａ〜６５Ｈと、加算器６６Ａ，６６Ｂとを有する。バッファ６３Ａ〜６３Ｈおよび比較器７７以外の構成については、図９と同じであるので説明を繰り返さない。
【００９３】
バッファ６３Ａ〜６３Ｈは、それぞれ、各マイクから出力される音声信号を一定時間格納する。増幅器６４Ａ〜６４Ｈ，６５Ａ〜６５Ｈは、係数情報２２に基づいて、バッファ６３Ａ〜６３Ｈに格納されている音声信号を重み付けする。これにより、増幅器６４Ａ〜６４Ｈと、増幅器６５Ａ〜６５Ｈとは、音源が移動している場合や発する言葉が変化した場合であっても、同じタイミングで取得された音声信号を元に重み付け処理を実行できる。その結果、マイクシステム１００Ｅは、ポーラパターンの基準軸を回転させている間（すなわち、図１２の工程（Ｂ）〜（Ｅ））に、話者の話す言葉や音量の変化の影響を受けないため、目的方向の特定精度を改善することができる。
【００９４】
比較器７７は、フィルタ７０Ａを通過した音声信号の信号強度と、フィルタ７０Ｂを通過した音声信号の信号強度とを比較する。制御装置２は、比較器７７による音声信号の信号強度の比較結果に基づいて、音の感度を高めた方向別に生成された音声信号のうち、信号強度が最も高い音声信号に対応する方向を目的方向として特定する。
【００９５】
［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、マイクシステム１００Ｅの制御装置２（図５参照）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。
【００９６】
ステップＳ１０において、制御装置２は、各マイク（たとえば、図５のマイク４Ａ〜４Ｈ）から出力される音声信号を取得する。ステップＳ１１において、制御装置２は、予め定められた信号強度よりも高い音声信号を検出したか否かを判断する（図１２の工程（Ａ）に対応）。制御装置２は、予め定められた信号強度よりも高い音声信号を検出したと判断した場合（ステップＳ１１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Ｓ１１においてＮＯ）、制御装置２は、ステップＳ１０の処理を再び実行する。
【００９７】
ステップＳ１２〜Ｓ２０において、制御装置２は、双指向性のポーラパターンを半回転し、各方向に指向性を高めた合成信号を生成する（図１２の工程（Ｂ）〜（Ｅ）に対応）。なお、ステップＳ１２〜Ｓ２０の処理は、図６で説明した通りであるので詳細には説明を繰り返さない。
【００９８】
ステップＳ２２において、制御装置２は、ステップＳ１２〜Ｓ２０の処理によって生成された合成信号のうちから、最も信号強度が高い合成信号を選択する。制御装置２は、選択した合成信号に対応する方向を目的方向の候補とする。この時点で、目的方向が二方向に絞られる。制御装置２は、この二方向の各々に基準軸を向けた単一指向性のポーラパターンを形成し、当該方向の感度を高めた合成信号を生成する（図１２の工程（Ｆ），（Ｇ）に対応）。ステップＳ２４において、制御装置２は、信号強度が高い方の合成信号を特定し、当該合成信号に対応する方向を目的方向として特定する。
【００９９】
［小括］
以上の方法により、本実施の形態に従うマイクシステム１００Ｅは、目的方向を特定する。これにより、マイクシステム１００Ｅは、話者が存在する方向に合わせて指向性を高める方向（指向角）を変えることができる。その結果、マイクシステム１００Ｅは、話者が存在する方向に指向性を高めた状態を維持でき、話者は、マイクシステム１００Ｅの指向角を意識する必要がなくなる。
【０１００】
また、図１２に示される目的方向の特定処理は、第４の実施の形態に従うマイクシステム１００Ｄなど、３次元的に各マイクが配置されているマイクシステムにも応用できる。これにより、当該マイクシステムは、指向性を高める方向を高さ方向にも変えることができる。その結果、当該マイクシステムは、高さ方向に対しても目的方向を特定でき、話者の身長を検出できる。さらには、当該マイクシステムは、話者の身長に基づいて年齢を推定することもでき、当該マイクシステムを適用した音響機器は、話者の年齢に合わせて応答を切り替えることもできる。
【０１０１】
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】
【０１０２】
１  ＲＯＭ、２  制御装置、３  ＲＡＭ、４，４Ａ〜４Ｈ  マイク、５  ネットワークＩ／Ｆ、５Ａ  アンテナ、２０  記憶装置、２２  係数情報、６０  生成部、６２Ａ〜６２Ｈ  前処理部、６３Ａ〜６３Ｈ  バッファ、６４Ａ〜６４Ｈ，６５Ａ〜６５Ｈ  増幅器、６６，６６Ａ，６６Ｂ，７５  加算器、７０，７０Ａ，７０Ｂ  フィルタ、７７  比較器、８０  補正部、１００Ａ〜１００Ｅ  マイクシステム、ＡＤＤ，Ｐ１〜Ｐ６，Ｐ１０〜Ｐ１５，ＳＵＢ１，ＳＵＢ２  ポーラパターン、ＳＰ  音源、Ｔ１〜Ｔ７  時刻。
【図１】
2016100628.tif 000003
【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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