(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡声装置用の録音装置であって、
音源から発せられる音声を録音して電気信号に変換する少なくとも２つの指向性の録音機（２）であって、各々の録音機（２）が該音源の理想または設定点に一致する基準位置（１）から所定の距離に配置され、それによって前記基準位置（１）と各録音機（２）との間に指向性ベクトル（４）が異なる方向を指す、少なくとも２つの録音機（２）と、
各録音機（２）に対応して設けられ、対応する録音機（２）の出力信号に対する遅延時間を設定可能な少なくとも２つの伝送時間調節素子（８）と、
各録音機（２）に対応して設けられ、対応する録音機（２）の出力信号に対する増幅度を設定可能な少なくとも２つの信号レベル調節素子（１８）と、
前記録音機（２）の出力信号を加算する加算機構（６）と、
を備え、
前記伝送時間調節素子（８）および前記信号レベル調節素子（１８）は、前記加算機構（６）において、基準位置（１）から各録音機（２）を通した信号の伝送時間が略同一であって、かつ、各録音機（２）からの信号が略同一の信号レベルを有するように制御される、
録音装置。
【請求項２】
各録音機（２）が、音響−電気変換器を含むことを特徴とする、請求項１に記載の録音装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの録音機（２）は、
音声を伝達する少なくとも２つの管状の誘導導体（１７）と、
各誘導導体（１７）と接続される単一の音響−電気変換器と、からなる、請求項１に記載の録音装置。
【請求項４】
前記音源の理想位置のための光学式マーキングシステムが設けられることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の録音装置。
【請求項５】
前記光学式マーキングシステムが、少なくとも２つの光源（９）によって作られ、該光源（９）の各々が、最も有利な録音のためのそれぞれの所定のゾーン内の前記音源の前記設定点の方向に光線を放射することを特徴とする、請求項４に記載の録音装置。
【請求項６】
前記録音機（２）の構成および／または該録音機（２）の受信方向（３）および／または前記伝送時間調節素子（８）の遅延時間は、前記基準位置（１）が前記音源の前記設定点をたどることが可能なように、該音源の該設定点の変化に合わせて調節されることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の録音装置。
【請求項７】
前記録音機（２）が、個々に、またはグループ化されて旋回され得ることと、駆動装置（１６）が、前記旋回のために手動で制御される、または前記音源の自動位置認識によって制御されることとを特徴とする、請求項１に記載の録音装置。
【請求項８】
前記伝送時間調節素子（８）の伝送時間が、手動で、または前記音源の自動位置認識を用いて制御されることを特徴とする、請求項１に記載の録音装置。
【請求項９】
前記音源の動きおよび／または位置が、各録音機（２）からの信号に基づいて相関器（１１）によって決定されるか、または、該音源の位置が、各録音機からの信号のゼロ交差の時間差を測定することによって決定されることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の録音装置。
【請求項１０】
前記音響−電気変換器の電気信号が、デジタル化の後にデジタル信号プロセッサに送り込まれ、該デジタル信号プロセッサは、加算機構（６）、伝送時間調節素子（８）、信号レベル調節素子（１８）、および／または相関器（１１）をエミュレートすることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の録音装置。
【請求項１１】
前記録音機（２）が、１次元、２次元、または３次元の細長い指向性音響−電気変換器の部分として設計され、該音響−電気変換器の表面は、断面において、略円形または略球状の要素に一致することを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の録音装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、特に、請求項１に概述される総称に準じた拡声装置用の録音装置に関する。
指向特性を有して、または指向特性なしに利用可能である個々のマイクロホンの形態の録音装置が公知である。録音装置が、会議センターまたは演壇において拡声装置との組合わせで使用される場合には、高度な帰還防止、周辺雑音からの十分な分離、ならびに異なるスピーチ方向および話し位置からの信号レベルへの高い独立性を有することが望ましい。
指向特性を持たないマイクロホンは、スピーチ方向および話し位置が異なることを許容するが、最小限の帰還防止および周辺雑音からの不十分な分離を提供するだけである。これらの不利点を埋め合わせるためには、マイクロホンへのスピーチの音声レベルが周辺雑音を遮蔽するほど大きくなるように、より小さな増幅スケールを選択する必要があると同時に、ずっとより近い声の近接性が維持される必要がある。スピーチ方向および話し位置の変化により、より長いスピーチ距離を維持することと比較して、比較的より大きな距離の変化および音声レベルの変動が引き起こされる。さらに、空気の動きによって生じる不快なはじけるような音（popping noise）が、破裂音と共に生じる。対照的に、指向特性を持つマイクロホンは、より高い帰還防止と、録音範囲外の周辺雑音からのより優れた分離を提供する。しかし、制限された録音範囲の結果、スピーチ方向および／または話し位置のずれによる音声レベルの変動が生じる。従って、スピーチの方向および位置のずれによる音声レベルの変動が、両方のタイプのマイクロホンに存在する。
ＥＰ−Ａ−０  ６９２  ９２３から、ホール型の音声が充満する環境用の選択式録音システムが公知である。このシステムは、他の領域からの不同相信号（unequal phased signal）の有効ゾーンから同相の使用可能な信号を選択するための複数の電気−音響変換器を備える。これらの変換器は、凹状の円柱形表面を持つ対称的に配置されたフレーム上に取付けられ、作用ゾーン（working zone）に指向し、グループに分割される。録音レベルに適合した後の個々の変換器の信号は、先ず、グループ形態で統合装置に送り込まれ、次に、周波数選択フィルタを通され、その後、異なるグループのフィルタリングされた信号が合計される。このようにして、高周波数信号が、フレームの中心近くに配置された変換器から抽出され、中間および低周波数信号が、フレームの中心からさらに離れて配置された変換器から抽出される。
さらに、音響的に話者の位置を示すための装置が、ＷＯ  ９４  ２６０７５に記載されている。そこでは、多数のマイクロホンが、互いから所定の距離内に配置され、それらの信号伝送時間が評価および比較される。この装置は、モータによって話者を指し示すことができる。
本発明は、高度な帰還防止および周辺雑音からの十分な分離を達成するだけでなく、異なるスピーチ方向および話し位置からの信号レベルへの高い独立性およびはじけるような音の防止が達成されるような、特に拡声装置用の録音装置の向上の実行に基づく。
この実行は、特に請求項１に示される特性を示す請求項１の総称に準じた拡声装置用の録音装置によって解決される。本発明のさらなる展開および利点的構成が、他の請求項の条項および以下の説明から理解され得る。
本発明による録音装置の場合には、少なくとも２つの録音機からの音源から伝送される音声が同時に録音される。すべての録音機からの受信信号を組合わせることによって、音源の伝搬経路または位置のずれにもかかわらず、たった１つの録音機を用いた場合に可能であるような、等しい一定のレベルで音声を録音することが可能である。
同時に、録音機の個々の出力信号の合計の振幅が、全体で、起点が基準点である音声信号レベルの上昇につながり、また、周辺信号（変換器フレーム上にある）のレベルの低下につながる。基準点から伝搬するので、録音機の使用可能な信号は一致するが、雑音信号および雑音信号の雑音インピーダンスは一致しない。このようにして、合計された信号の信号減衰が、録音機各々の数の二倍の状態で３デシベル向上する。録音機の数および構成を適切に選択することによって、有効な録音ゾーンの位置および大きさと、雑音インピーダンス距離とが選択され得る。その結果、個々の録音機自体が何ら指向特性を示さない場合でも、録音装置全体の正しい動作が生じる。
録音装置全体の正しい動作は、通常の指向性マイクロホンの指向性とは利点的に区別される。なぜなら、その指向性は、録音機から音源へと発散するのではなく、凹面鏡の焦点に類似して、基準点に集束するからである。このようにして、所望の帰還防止および周辺雑音からの分離が共に達成され、個々の録音機の潜在的指向性と比較して、それらは向上される。さらに、音源と録音機との間のより長い距離が可能となり、それによって、空気の動きによって破裂音と共に生じ得るはじけるような音が防止される。これに加えて、前方の視界が遮断されないように、録音装置を話者からより離れた距離で小型ケースに収納するという選択肢が存在する。
また、音源の位置のずれが、基準点まわりの制限領域内で均一化される。このようにして、話者の移動によって生じる以前は懸念された音量の変動問題が、効率的に最小限に抑えられる。
最も単純なケースでは、録音機が、基準位置から一定の距離にあり、中心地点が基準位置によって形成される円形または球状要素上に配置される。
これにより、基準位置と録音機との間の確定可能に一貫した伝送時間が生じる。このようにして、録音機の信号は、直接的に合計され得る。
伝送時間調節素子は、基準位置と録音機との間の距離を変化させることによって決定され得る。
距離を変化させることは、設計または構造上の制約によって必要であり得る。しかし、一貫した伝送時間を維持するためには、様々な音響伝送時間が、伝送時間調節素子によって均一化され得、その結果、基準位置近くに配置される録音機からのより短い伝送時間が人為的に延長され得る。
伝送時間調節素子を用いる場合に、個々の、または複数の録音機が、共に信号レベル調節素子に統合され得、信号レベル調節素子の伝送ディメンションは、全ての録音機の一貫した信号レベルに調節可能である。
より大きな距離がある場合と比較して、より近くに近接する場合には、音声レベルがより高くなるので、この影響は、再び信号レベル調節素子によって均一化され、伝送時間調節素子と関連して、所望のより長い距離が正確にシミュレートされ得る。伝送ディメンションという用語には、信号の増幅、減衰、および不変の振幅が含まれる。
さらに、録音機は、指向特性を示し、主な受信方向の軸が、それぞれの基準位置を指し示すように並べられることが可能である。
このようにして、帰還防止および周辺雑音からの分離が、再び向上される。個々の録音機の制限された録音角度には、不都合がない。なぜなら、録音範囲が重複し、その結果、録音装置の録音範囲内で等しい音声感度を提供する、より多くの録音機が利用可能であるからである。
録音機は、好ましくは、音響−電気変換器を含む。
この実施形態は、特に、達成することが機械的および構造的に簡単である。さらに、電気信号が、質的な損失なしに、容易に処理され得る（具体的には、フィルタリングされ得る、遅延され得る、増幅され得る、または減衰され得る）。
代替的に、録音機は、１つまたは複数のグループ化された音響−電気変換器に送り込まれる音響信号送信器の入力弁として示され得る。
この代替例は、音響伝送時間および減衰も達成するという選択肢を提供し、それによって、均一化のために、下流電子切換が設計上より単純であり得る。
さらに、音源の設定点（set-point）の光学式マーキング機構が組込まれ得る。
この手段によって、話者が、彼／彼女の最適な話し位置を見つけ出し、それらを維持することがより簡単となる。
光学式マーキング機構は、利点的に少なくとも２つの光源を有することによって作られ、各々の光源は、最も有利な録音のためのそれぞれの範囲内の音源の設定点の方向に、録音装置から特有の光線を放射する。
この手段により、最適な話し位置からの自動的なずれが話者に合図され、その結果、彼／彼女が、何時でも彼／彼女の位置を修正することができる。
さらなる展開には、音源の理想位置の変化に合わせて調節される、録音機の構成および／または録音機の主な受信方向および／または伝送時間調節素子の伝送時間を考慮する結果、録音装置の基準位置が音源の所望の位置をたどることが可能になる。
この手段により、帰還防止および周辺雑音からの分離を損なうことなく、話者の移動の自由度の向上と、静止状態の制限された話し位置を維持する必要性の低下とが促進される。さらに、異なる身長の話者らに適合し得る。
そのようにする際に、録音機の構成が、置き換えられ得る、および／または個々に、あるいはグループ化されて旋回され得、それらを置き換える、または旋回させるための駆動装置（drive）は、手動で、または音源の自動位置認識によって制御され得る。
さらに、伝送時間調節素子の伝送時間は、手動で、または音源の自動位置認識によって制御され得る。伝送時間の変化もまた、録音機の構成および／または録音機の主な受信方向の変化との組合わせで可能である。
位置認識の適切な方法は、話者の顔からの熱放射の検出、あるいはレーダ、超音波、またはビデオ画像処理に基づき得る。
さらなる展開によれば、音源の動き（activity）および／または位置は、録音機から信号を送り込まれる相関器によって決定され得る。あるいは、音源の位置は、様々な録音機からの信号のゼロ交差の時間差を測定することによって計算され得る。
相関器は、録音機における同期対称または非対称同期受信信号の判定基準によって動きを決定し得る。この判定基準は、音源が基準位置にある、または基準位置付近にあるか否かを示す。この動きの認識は、例えば、録音装置を介して拡声装置上に接続するために使用され得る。
さらに、相関器は、個々の録音機から受信された振幅値の位相変位（phase displacement）を評価することによって音源の位置を決定し得る。なぜなら、それらの位相変位が、基準位置からの音源の距離の尺度であるからである。
ある好適な実施形態では、音響−電気変換器の電気信号が、デジタル化の後に、加算機構、伝送時間調節素子、信号レベル調節素子および／または相関器をシミュレートするデジタル信号プロセッサに送り込まれる。
これにより、高度な複写（duplication）精度を持つ非常に正確な信号処理が容易になる。特有の遅延時間が、質を損なうことなく達成され得、この遅延時間は、変化することも可能である。さらに、同じ信号プロセッサを通した幾つかの信号処理機能の伝送が可能である。
録音機は、１次元、２次元、または３次元の指向的に配備された音響−電気変換器の部分として設計されることも可能で、この変換器の表面は、少なくともおおよそ、あるいは断面で、円形または球状の要素である。
この実施形態は、多数の個々の音響−電気変換器が、円形または球状要素上に互いに隣同士に直接的に配置される実施形態の代替例を示す。
以下に、実施形態例が、図面の援助を受けて説明される。
図面は、以下を示す。
図１：円形要素上に音響−電気変換器を有する本発明による録音装置の模式図である。
図２：球状要素上の音響−電気変換器の構成である。
図３：ある特定の直線領域にある音響−電気変換器を有する録音装置である。
図４：最適な話し位置をマーキングするための光学式機構である。
図５：動き移動認識を持つ録音装置である。
図６：録音機を旋回させるための構成である。
図７：主な受信方向を変更するための機構を備えた録音装置である。
図８：音響信号送信器を備えた録音装置である。
図９ａおよび図９ｂ：１次元および多次元の音響−電気変換器の図である。
図１は、円形要素５の上に録音機２を有する本発明による録音装置の模式図を示す。基準位置１は、音源の理想または望ましい位置に一致する。録音機２は、指向性ベクトル４が基準位置１と録音機２との間で異なる方向を指すように配置される。直接的な音響−電気変換器として設計された録音機２は、この場合は指向性マイクロホンであり、指向性マイクロホンの主な受信方向の軸が、基準位置１で交差する。個々の録音機２の出力信号の振幅は、下流加算機構６で合計され、導電性信号経路７に沿って伝送される。基準位置１からの全ての録音機２への距離が同じであるために、出力信号は、基本的に同期である、または同様に増幅される。音源の出力信号構成が、基準位置１にある、または基準位置１付近にある場合には、出力信号は、最大可能出力信号強度に合計される。
音源が基準位置１から側方にずれている場合には、出力信号強度は、ずれが増加することに比例して低下する。それとは対照的に、出力信号強度は、音源の位置が基準位置１と録音機２との間の領域である場合には、音源の位置とはかなりの度合いで無関係なままである。このことは、音源が主な受信方向３の軸上で、または主な受信方向３の軸に隣接して個々の録音機２に接近すると信号レベルが上昇し、それと同時に、音源が、他の録音機２の主な受信方向３から発せられ、その結果、信号レベルが低下することで説明される。全ての出力信号の加算によって、これらの影響は共に、かなりの度合いで補償され得る。
図１では、録音機２の構成が、円形要素５に限定されているが、図２は、録音機２の構成が３次元に広げられた実施形態を示す。ここでは、録音機２は、球状要素５上に配置されている。この構成によって、高さのずれも考慮されるので、基準位置１における受信の集中の向上が、ここでも達成される。
図３は、直線上にある録音機２を備えた録音装置を示す。ここでは、録音機２は、基準位置１（すなわち、録音機２の主な受信方向３の交差点）から様々な距離に配置されている。この構成は、演壇のよりコンパクトな構成につながる。基準位置１から録音機２への音声の伝送時間は、様々な距離に応じて異なることは明らかである。より遠くの録音機２の録音音量は、同様により小さい。これらの差は、ここでは、伝送時間調節素子８と下流で切換えられる信号レベル調節素子１８とによって均一化され、これらの素子は、基準位置１近くに配置された録音機２に割当てられる。信号レベル調節素子１８の伝送ディメンションは、減衰と比較できる。伝送時間調節素子８および信号レベル調節素子１８を用いることにより、中央の３つの録音機２は、実質的に、基準位置１から外側の録音機２と同じ距離にあるかのように配置される。
図４は、最適な話し位置をマーキングするための光学式機構を示す。この装置は、２つの光源９で構成され、光源９の各々は、限定された所定のゾーンに光を放射する。所定のゾーンは、配光ゾーンが重なり合い、基準位置１が、これらの重なり合うゾーンの中心に位置するように設計される。これらの交差するゾーン１０においてのみ、話者は両方の光源９が見え、これは、彼が有効な録音ゾーンに位置することを彼に合図する。１つの光源９のみが見える場合には、彼は有効な録音ゾーンの外側に位置し、従って、彼の位置を修正することができる。
図５は、動き認識を備えた録音装置を示す。この場合には、全ての録音機２の出力が、相関器１１に接続される。相関器１１の１つの出力は、閾値検出器１２を介して、加算機構６の切換出力において、スイッチ１３の制御入力に接続される。相関器１１は、振幅および位相の調整のために、録音機２の出力信号を検査する。音源が基準位置１上に配置されている場合のみに、全ての振幅および位相が一致し、これは、高い相関因子を示す。基準位置１からの音源の距離が大きくなるにつれて、個々の、または複数の振幅および位相値が、他の値からますます逸脱し、これは、相関因子を最小限にする。
振幅の絶対値は、確立された相関因子に何ら有意な影響を与えることなく、広いパラメーター内に留まる。このようにして、音源が基準位置１付近に位置するか否かが自動的に認識され得る。相関因子は、基準位置１上または基準位置１付近の音源の移動度に関する、非常に確実で誤りのない判定基準を提供する。相関器１１の出力信号は、閾値検出器１２およびスイッチ１３の制御入力を介して、会議センターにおけるマイクロホン信号に自動的に接続するために使用され得る。
図６は、録音機２を旋回させるための構成を示す。録音機２は、旋回され得るマウント１９上に永久的に固定されている。圧力シリンダの形態の駆動装置１６が、マウント１９が旋回され得るようにマウント１９に接続されている。録音機２を調節するために、制御装置１５に取付けられる制御ボタンが使用され得る。同時に、最適な話者の位置をマーキングするための光学式機構が組込まれる場合には、ユーザによる機構の調節は、かなり簡単になる。
手動の調節の代わりに、この調節は、自動的にも行われ得る。その場合には、話者の顔または体の位置が、顔からの熱放射の自動評価；レーダまたは超音波センサの評価；またはビデオ画像の評価等の公知の手段を用いて、位置認識装置１４によって決定される。この情報制御のおかげで、駆動装置１６は、変更された基準位置１’が、頭の定着位置に可能な限り近づくように、制御装置１５を介して制御される。
図７は、主な受信方向３を変更するための装置を備えた録音装置を示す。録音機２は、前と同じように、指向性マイクロホンである。これらは、主な受信方向３が電気制御信号によって変更され得るという特殊な特徴を有する。このために、様々な解決策（例えば、互いに近接して設置された２つの録音機２の信号を重畳させることによる）が知られている。
録音機２は、直線上に固定される。伝送時間および振幅の均一化のために、対応する伝送時間調節素子８および信号レベル調節素子１８は、各録音機２の下流で接続される。伝送時間調節素子８の遅延時間および信号レベル調節素子１８の伝送ディメンションは、制御装置１５によって連続的に調節可能である。録音機２の出力信号は、録音機２を用いて音声の伝送遅延分散を計算する相関器１１に送り込まれる。音源の位置は、これらの伝送遅延分散から決定され得る。さらに、制御装置１５は、機械的動作を伴う必要なしに、録音機２の各々に対して、主な受信方向３を調節するための命令を送り、伝送遅延分散および振幅分散を補正するために、伝送時間調節素子８および信号レベル調節素子１８を調節するための命令も送る。この場合にも、変更された基準位置１’が生じる。すぐに利用できる音源の位置情報によって、制御装置１５はさらに、音源が所望の範囲内に位置するか否かを決定し、導電性信号経路への切換を行うことができる。
図示された切換構成は、相関器１１が、伝送時間調節素子８および信号レベル調節素子１８の後ろで接続され得るように変更され得る。さらに、相関器１１、伝送時間調節素子８、および信号レベル調節素子１８をデジタル信号プロセッサ（すなわち、全ての評価および調節がソフトウェアによって行われる）として設計することが可能である。
図８は、単一の音響−電気変換器に送り込まれる音響信号送信器１７を備えた録音装置を示す。このようにして、音響−電気変換器の数と、同様にそれらのコストとを低減することが可能である。その場合、前は音響−電気変換器が適用された場所に、音声弁の代わりに、音響信号送信器１７が使用され得る。音声弁は、音声受信のために、それぞれの突極指向性（salient pole directivity）が得られるように取付けられることが可能で、音声弁は、例えば、干渉原理に従って作用する、マイクロホンとして使用される指向性チューブから公知である。概して単純なチューブである誘導導体１７は、グループ化されて単一の音響−電気変換器に全て供給される。音響信号送信器１７の長さは、基準位置１から音響−電気変換器への音の伝送時間が、全ての音響信号送信器１７中で同じであるように慎重に選択され得る。
図９ａは、１次元の細長い音響−電気変換器の図を示し、図９ｂは、２次元または３次元の細長い音響−電気変換器の図を示す。図９によれば、表面が、少なくともおよそ、または断面で、円形または球状の要素である。この構成は、互いに直接的に隣接する多数の音響−電気変換器に等しい。変換器が、機械的に貫入するメンブレンを用いて設計されていたとしても、個々の素子は、信号が全体的に合計される単一の音響−電気変換器として作用する。ここでもまた、個々の変換器を用いた場合のような指向性が達成される。
【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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