(57)【要約】【課題】マイクアレイとスピーカアレイを備えた拡声装置において、アレイによる指向性制御機能を用いて、発話者の位置と拡声音声が聴こえてくる方向とを一致させる。【解決手段】４台の拡声ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを１列に接続する。発話者２００Ａが発言した音声を、左端の拡声ユニット１Ａが収音する。拡声ユニット１Ａは、この音声信号を他の各拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに転送する。また、コントロールユニット２は、拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに対して、放音ビームの仮想焦点を発話者２００Ａに一致させるためのの遅延パターンを送信する。拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、拡声ユニット１Ａから転送されて来た発話音声信号をコントロールユニット２から送信されてきた遅延パターンでビーム制御して放音する。【選択図】図７
2009010808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放音すべき音声信号である目的音声信号を収音する収音部と、
前記目的音声信号が発生した位置である音源位置を検出する音源位置検出部と、
放音する音声信号の指向性を制御可能な放音部であって、前記目的音声信号を放音し、且つ、その指向性を前記音源位置検出部が検出した音源位置から拡散する方向に制御する放音部と、
を備えた拡声装置。
【請求項２】
前記放音部は、複数の放音ユニットからなり、
各放音ユニットが放音する前記目的音声信号の指向性が、それぞれ、前記音源位置から拡散する方向に制御される請求項１に記載の拡声装置。
【請求項３】
前記収音部は、複数のマイクを配列して形成されたマイクアレイと、前記複数のマイクが収音した音声信号を遅延して合成することにより、特定方向に指向性を有する収音特性で音声信号を収音する収音制御部と、を備え、
前記音源位置検出部は、前記目的音声信号を収音したときの指向性の方向に音源位置が存在すると判定する手段を含む、
請求項１または請求項２に記載の拡声装置。
【請求項４】
前記収音部は、複数の収音ユニットからなり、
前記音源位置検出部は、前記目的音声信号を収音した収音ユニットの方向に音源位置が存在すると判定する手段を含む、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の拡声装置。
【請求項５】
前記放音部は、前記音源位置検出部が前記音源位置を検出するまで、予め定めた特定方向に指向性を持たせて目的音声信号を放音する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の拡声装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクおよびスピーカを備え、収音した音声信号を拡声して出力する拡声装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔の会議室を通信回線やネットワークで接続して、音声会議を行うための音声会議装置が実用化されている（たとえば特許文献１）。この種の音声会議装置は、たとえば、図３、図４に示すように、マイクアレイとスピーカアレイを備え、自室の会議出席者の発話音声をマイクアレイで収音して相手会議室の音声会議装置（相手装置）に送信するとともに、相手装置から送られてきた音声（相手会議室の音声）をスピーカアレイで再生する装置である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４３６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように音声会議装置は、通信回線やネットワークを介して、複数台を接続することによって遠隔会議を行うための装置であるが、この音声会議装置のマイクアレイの収音機能やスピーカアレイの放音機能を用いて、この音声会議装置を、会議室等において音声を拡声する拡声装置として用いることが提案されている。
【０００５】
一方、従来の一般的な拡声装置では、マイクとスピーカが離れた場所に設置されることが常であり、話者がマイクに向けて話をすると、その声が全く別の場所のスピーカから拡声されて聴こえてくるため、聴衆に違和感を与えるという問題点があった。
【０００６】
また、広い会議室で拡声をするために、図１２に示すように複数台の上記音声会議装置をケーブルで接続し、各音声会議装置（拡声ユニット）に１人または数人程度の会議出席者を対応づけるようにした音声会議システムを構成した場合、各会議出席者に対しては、正面に設置されている拡声ユニットから拡声された音声が放音される。この場合、図１２に示すように、一方の端に居る発話者（会議出席者）５０１の発話音声が他の端の拡声ユニット５００Ｄから拡声出力された場合、拡声された音声５１２の仮想音源方向５２２と、発話者５０１の実際の方向５２１とに大きな開きができてしまい、この拡声音声５１２を聴く聴取者（会議出席者）５０２に視覚的な違和感を与えてしまうという問題点があった。
【０００７】
また、同一空間である会議室の場合には、発話者５０１の発話音声５１１が、聴取者５０２にも若干聴こえるため、この発話者５０１から直接聴こえてくる直接音声５１１と拡声ユニット５００Ｄから聴こえてくる拡声音とが別々の方向から聴こえてくることになってしまい、聴取者５０２に聴覚的な違和感を与えてしまうとともに、発話音声の明瞭度を低下させてしまうという問題点があった。
【０００８】
この発明は、マイクアレイとスピーカアレイを備えた拡声ユニットを用いた拡声装置において、アレイによる指向性制御機能を用いて、発話者の位置と拡声音声が聴こえてくる方向とを一致させるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、放音すべき音声信号である目的音声信号を収音する収音部と、前記目的音声信号が発生した位置である音源位置を検出する音源位置検出部と、放音する音声信号の指向性を制御可能な放音部であって、前記目的音声信号を放音し、且つ、その指向性を前記音源位置検出部が検出した音源位置から拡散する方向に制御する放音部と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、目的音声信号が、この目的音声信号が発生した位置である音源位置から拡散するような指向性を持たせて放音される。これにより、音源（たとえば話者）と、その音声信号が聴こえてくる方向が一致し、聴取者に、話者の姿が見える方向や直接音が聴こえてくる方向と、拡声された音声信号が聴こえてくる方向が不一致になる違和感を生じさせないですむ。
【００１１】
なお、この発明において、放音部による目的音声信号の放音指向性制御は、音源位置に完全に一致させる制御、目的音声信号の放音指向性を音源位置に完全に一致させず、正面方向よりも音源方向に近づく方向に向ける制御のいずれをも含む。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記放音部を、複数の放音ユニットで構成し、各放音ユニットが放音する前記目的音声信号の指向性が、それぞれ、前記音源位置から拡散する方向に制御されることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、放音部を複数の放音ユニットに分割した。これにより、放音部の設置の自由度が高くなるとともに、大規模な拡声装置を構成することが可能になる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１、２の発明において、前記収音部に、複数のマイクを配列して形成されたマイクアレイと、前記複数のマイクが収音した音声信号を遅延して合成することにより、特定方向に指向性を有する収音特性で音声信号を収音する収音制御部と、を備え、前記音源位置検出部が、前記目的音声信号を収音したときの指向性の方向に音源位置が存在すると判定する手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明では、収音部にマイクアレイを設けて、収音ビームを形成して目的音声信号を収音するようにした。マイクアレイを用いればそれぞれ異なる方向に指向性を有する複数の収音ビームを並行して形成し、これら複数の方向から音声信号を収音することができるため、音源位置となりえる場所に個別にマイクを設置する必要がなくなり、収音および音源位置の検出が容易になる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、前記収音部は、複数の収音ユニットからなり、前記音源位置検出部は、前記目的音声信号を収音した収音ユニットの方向に音源位置が存在すると判定する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明では、収音部を複数の収音ユニットに分割した。これにより、収音部の設置の自由度が高くなるとともに、大規模な拡声装置を構成することが可能になる。そして、目的音声信号が収音されたとき、どの収音ユニットがその目的音声信号を収音したかにより、大雑把な音源位置を検出することができる。この大雑把な音源位置で放音指向性を制御してもよく、そのうえでさらに請求項３の収音ビームで詳細に音源位置を検出してもよい。なお、この収音ユニットを請求項２の放音ユニットと一体にして拡声ユニットを構成してもよい。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、前記放音部に、前記音源位置検出部が前記音源位置を検出するまで、予め定めた特定方向に指向性を持たせて目的音声信号を放音させるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明では、音源位置検出部が音源位置を検出するまでは、放音部は、予め定めた特定方向に指向性を持たせて目的音声信号を放音する。これにより、音源位置検出部が音源位置を検出するために時間を要した場合や、音源位置検出部が音源位置を検出できなかった場合に、目的音声信号が放音されなくなることを防止することができる。なお、音源位置が検出された場合には、目的音声信号の放音指向性の制御を、前記特定方向からその検出された音源位置の方向に切り換えればよい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、目的音声信号の放音指向性を音源位置の方向に制御することができるため、聴取者に違和感なく拡声された音声信号を聴かせることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面を参照してこの発明の実施形態である音声会議装置について説明する。  
図１、図２は、この実施形態の拡声装置の概略構成を説明する図である。図４〜図５は、拡声装置を構成する拡声ユニットの構成を説明する図である。図６〜図１１は、複数台の拡声ユニットを接続して拡声装置を構成した場合の構成例について説明した図である。
【００２２】
≪概略構成の説明≫
まず、図１，図２を参照して拡声装置の概略構成について説明する。
図１（Ａ）は、この実施形態の拡声装置における収音方式を説明する図、同図（Ｂ）は、同拡声装置における放音方式を説明する図である。また、図２（Ａ）は、同拡声装置の信号処理部の概略ブロック図、同図（Ｂ）は、同拡声装置の収音部のブロック図である。
【００２３】
拡声装置３００は、複数のマイクが１列または複数列に配列されたマイクアレイ３０１を備えており、マイクアレイ３０１は収音部３１０に接続されている。収音部３１０は、図１（Ａ）に示すように、マイクアレイ３０１の各マイクが収音した音声をそれぞれ適当な時間遅延して加算合成することにより、特定の位置（焦点位置）で発生した音声を高ゲイン・高Ｓ／Ｎ比でピックアップする（収音する）。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すように、収音部３１０は、マイクアレイ３０１の各マイクが収音した音声信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータアレイ３２０を備えている。また、デジタル信号に変換された各マイクの音声信号を取り込み、それぞれ適当な時間遅延する遅延回路アレイ３２２、および、遅延された各マイクの収音音声を加算合成する加算部３２３を有する収音ビーム形成部３２１を、マイクアレイ３０１（Ａ／Ｄコンバータアレイ３２０）に対して並列に複数（ｎ個）備えている。ここで、図２（Ｂ）における白抜きの太矢印は、マイクアレイ３０１の全てのマイクの信号が流れていることを示している。
【００２５】
上記ｎ個の収音ビーム形成部３２１は、それぞれ異なる位置が焦点位置となるように設定されている。すなわち、各収音ビーム形成部３２１の遅延回路アレイ３２２には、それぞれ異なる遅延時間が設定されている。各収音ビーム形成部３２１が収音した音声信号は、図２（Ａ）に示す話者位置検出部３１１およびセレクタ３２４に入力される。
【００２６】
図２（Ａ）において、話者位置検出部３１１は、収音部３１０から入力された複数の音声信号、すなわち複数の収音ビーム形成部３２１が収音した音声信号のレベルを監視している。いずれかの音声信号が所定レベルを超えた状態が続いたとき、その音声信号は発話者の発話音声であると判断する。そして、その音声信号を収音した収音ビーム形成部に設定されている焦点位置が音源位置、すなわち発話者が存在する位置であると判定する。
【００２７】
話者位置検出部３１１は、収音部３１０のセレクタ３２４（図２（Ｂ）参照）に対して、上記発話音声を収音した収音ビーム形成部３２１の番号（１〜ｎ）を通知する。セレクタ３２４は、その番号の収音ビーム形成部３２１が収音した音声信号を後段のハウリングキャンセル部３１２に出力する。
【００２８】
また、話者位置検出部３１１は、上記発話音声を収音した収音ビーム形成部３２１に設定されている焦点位置をビーム制御部３１３に通知する。すなわち、話者位置検出部３１１は、各収音ビーム形成部３２１（１〜ｎ）に設定されている焦点位置を記憶している。ビーム制御部３１３は、スピーカアレイ３０２から放音する音声の仮想焦点が上記焦点位置となるように制御する。
【００２９】
なお、話者位置検出部３１１は、収音部３１０から入力された複数の音声信号がいずれも所定レベルを超えていない場合には、発話者の発話音声が入力されていないとして、上記セレクタ３２４に対する番号通知やビーム制御部３１３に対する焦点位置の通知は行わない。
【００３０】
拡声装置３００は、複数のスピーカが１または複数の列状に配列されたスピーカアレイ３０２を備えている。各スピーカには、たとえば図１（Ｂ）に示すように、それぞれ遅延された音声信号が入力される。各スピーカに入力される音声信号が、図１（Ｂ）に示すような遅延パターンで遅延されると、スピーカアレイ３０２から放音される音声は、発話者２００の位置を仮想焦点として拡散し、さも発話者２００が発話した音声がそのまま伝達しているかのように聴取者に聴かせることができる。
【００３１】
音声信号の増幅および上記遅延は、図２（Ａ）に示す放音部３１４が行う。放音部３１４は、スピーカアレイ３０２が有するスピーカと同数のオーディオアンプを備えている。各オーディオアンプには、図１（Ｂ）に示す遅延パターンで遅延された音声信号が入力される。図１（Ｂ）に示すようなパターンで各スピーカに入力する音声信号を遅延する遅延回路としては、各スピーカに対応づけてそれぞれ個別に遅延回路を設けてもよく、上記遅延パターンの遅延時間に対応するタップが設けられたシフトレジスタを設け、各タップから上記遅延パターンで遅延された音声信号を取り出すようにしてもよい。
【００３２】
放音部３１４に入力される音声信号は、収音部３１０のセレクタ３２４が話者位置検出部３１１の指示により、発話音声としてハウリングキャンセル部３１２に出力した音声信号、すなわち発話音声信号である。ハウリングキャンセル部３１２は、特定周波数の急峻なピークをノッチフィルタで減衰させることによりハウリングをキャンセルし、この信号を放音部３１４に入力する。
【００３３】
以上のように、この拡声装置は、マイクアレイ３０１によるビーム状の収音機能を利用して発話者２００の音声を高ゲインで収音することができるとともに、発話者２００の位置を検出することができる。また、この収音した発話音声信号をスピーカアレイ３０２によって、その発話者２００の位置を仮想焦点としてビーム状に放音することにより、拡声された音声も発話者２００の直接音声と同様に発話者２００の位置から拡散するように伝達させることができる。
【００３４】
≪拡声ユニットの説明≫
次に、図３、図４を参照して、この拡声装置に用いられる拡声ユニットについて説明する。本発明の拡声装置は、１つの拡声ユニットまたは複数の拡声ユニットを接続して構成される。なお、この拡声ユニットは、電話回線やネットワーク等を介して遠隔地と音声会議を行うための音声会議装置としても使用されるものである。
【００３５】
図３は、同拡声ユニットの外観斜視図、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、同拡声ユニットのそれぞれ正面図，底面図，背面図である。この拡声ユニットは、筐体の前後側面にそれぞれ１６個ずつの２列のマイクアレイを備えているとともに（図４（Ａ）、（Ｃ）参照）、筐体の底面に１列（１６個）のスピーカアレイを備えている（図４（Ｂ）参照）。
【００３６】
なお、この実施形態の説明において、図４（Ａ）に示す面（図３に図示されている長手側面）を音声会議装置（筐体）の正面、前面または前側面と呼び、図４（Ｃ）に示す面を音声会議装置（筐体）の背面、後面または後側面と呼ぶ。したがって、図４（Ａ）の右端が右側面であり、左端が左側面である。なお、右側面は図３に図示されている短手側面である。
【００３７】
図３において、この拡声ユニット１は、筐体１１２、脚部１１３、操作部１１４を備えている。筐体１１２は左右方向に長尺の略直方体形状からなり、左右両端部には、脚部１１３が設置されている。脚部１１３は、筐体１１２を会議机等の設置面から所定高さ持ち上げた状態で支持する。なお、以下の説明では、筐体１１２の四側面のうち、前後側面を長尺面、左右側面を短尺面と称する。
【００３８】
筐体１１２の上面の右端部には、ＬＣＤディスプレイ４１や複数のボタン４２からなる操作部１１４が設置されている。操作部１１４は筐体１１２内に設置されたメイン制御部１０に接続されている。操作ボタン４２は、会議出席者の操作入力を受け付けてメイン制御部１０に伝達する。ＬＣＤディスプレイは、その操作内容や実行モード等を表示する。
【００３９】
筐体１１２の右側面には、入出力端子群が埋め込まれている。すなわち、ネットワークケーブルが接続されるネットワーク接続端子６１、オーディオ入出力端子であるライン出力端子６２Ｌ，Ｒ（ＯｕｔＬ，Ｒ）、ライン入力端子６３Ｌ，Ｒ（ＩｎＬ，Ｒ）が埋め込まれている。ライン出力端子６２Ｌ，Ｒ（ＯｕｔＬ，Ｒ）、ライン入力端子６３Ｌ，Ｒ（ＩｎＬ，Ｒ）は、ピンジャック等のアナログ信号端子であってもよく光ファイバ等のデジタルオーディオ端子であってもよい。なお、図示はしないが電源に接続するための電源端子もこの右側面に埋め込まれている。
【００４０】
筐体１１２の下面には、同一仕様のスピーカＳＰ１〜ＳＰ１６が設置されている。これらスピーカＳＰ１〜ＳＰ１６は長尺方向に沿って一定の間隔で直線状に設置されており、これによりスピーカアレイＳＰＡが構成される。筐体１１２の前側面には、同一仕様のマイクＭＩＣ１０１〜ＭＩＣ１１６が設置されている。これらマイクＭＩＣ１０１〜ＭＩＣ１１６は長尺方向に沿って所定の間隔で直線状に設置されており、これにより前面側のマイクアレイＭＡＦが構成される。また、筐体１１２の後側面にも、同一仕様のマイクＭＩＣ２０１〜ＭＩＣ２１６が設置されている。これらマイクＭＩＣ２０１〜ＭＩＣ２１６も長尺方向に沿って所定の間隔で直線状に設置されており、これにより背面側のマイクアレイＭＡＲが構成される。そして、筐体１１２の下面、前側面、後側面には、上記スピーカアレイおよびマイクアレイを覆うように、パンチメッシュされた下面グリル１２１が設置されている。
【００４１】
なお、本実施形態では、スピーカアレイのスピーカ数を１６本とし、各マイクアレイのマイク数をそれぞれ１６本としたが、これに限ることなく、仕様に応じてスピーカ数およびマイク数は適宜設定すればよい。また、本実施形態では、スピーカアレイとマイクアレイの配置を等間隔にしたが、仕様に応じて適宜配置してもよい。例えば、長尺方向に沿って中央部で密に配置され、両端部に向かうに従って疎に配置されるような態様でもよい。
【００４２】
図５は、同拡声ユニット１の音声信号処理系統のブロック図である。拡声ユニット１は、メイン制御部１０、ミキシング部１１、放音制御部１２、Ｄ／Ａコンバータ１３、放音アンプ（ＡＭＰ）１４、収音アンプ（ＡＭＰ）１５、Ａ／Ｄコンバータ１６、収音制御部１７、ハウリングキャンセル部１８、通信制御部１９、操作部１１４、スピーカＳＰ１〜ＳＰ１６、マイクＭＩＣ１０１〜ＭＩＣ１１６、ＭＩＣ２０１〜ＭＩＣ２１６を備えている。
【００４３】
マイクＭＩＣ１０１〜ＭＩＣ１１６、ＭＩＣ２０１〜ＭＩＣ２１６は、到来する音声を収音して電気的な収音信号に変換し、収音アンプ１５に入力する。各マイクが収音する音声には、装置の周囲に在席する発話者からの発話音声が含まれる。収音アンプ１５は収音信号を増幅してＡ／Ｄコンバータ１６に入力する。Ａ／Ｄコンバータ１６は、アナログの収音信号をディジタル信号に変換して、収音制御部１７に入力する。
【００４４】
収音制御部１７は、図２（Ａ）収音部３１０に対応する機能部である。収音制御部１７は、各マイクＭＩＣ１０１〜ＭＩＣ１１６，ＭＩＣ２０１〜ＭＩＣ２１６の収音信号を用いて、並列に複数方向の収音ビームを形成する。収音制御部１７は、図２（Ｂ）に示した集音部３１０と同様に並列に複数の収音ビーム形成部を有しており、図６に示すように、前面側のマイクアレイ（マイクＭＩＣ１０１〜ＭＩＣ１１６）が収音した音声信号を用いて、前面側の収音ビームＢＦＣ，ＢＦＬ１，ＢＦＬ２，ＢＦＲ１，ＢＦＲ２を形成する。また、後面側のマイクアレイ（マイクＭＩＣ２０１〜ＭＩＣ２１６）が収音した音声信号を用いて、後面側の収音ビームＢＲＣ，ＢＲＬ１，ＢＲＬ２，ＢＲＲ１，ＢＲＲ２を形成する。
【００４５】
収音ビームＢＦＣは装置前面側の正面に向けて形成される。収音ビームＢＦＬ１は装置前面側の左約２０度の方向に向けて形成される。収音ビームＢＦＬ２は装置前面側の左約４０度の方向に向けて形成される。収音ビームＢＦＲ１は装置前面側の右約２０度の方向に向けて形成される。収音ビームＢＦＲ２は装置前面側の右約４０度の方向に向けて形成される。焦点は、いずれの収音ビームも装置長手方向の中心軸から約１メートル程度の距離になるように設定される。収音ビームＢＲＣは装置後面側の正面に向けて形成される。収音ビームＢＲＬ１は装置後面側の（前面側から見て）左約２０度の方向に向けて形成される。収音ビームＢＲＬ２は装置後面側の左約４０度の方向に向けて形成される。収音ビームＢＲＲ１は装置後面側の右約２０度の方向に向けて形成される。収音ビームＢＲＲ２は装置後面側の右約４０度の方向に向けて形成される。焦点は、いずれの収音ビームも装置長手方向の中心軸から約１メートル程度の距離になるように設定される。
【００４６】
収音制御部１７は、これら１０個の収音ビームで収音した各収音ビーム信号のレベルを逐次メイン制御部１０に通知する。
【００４７】
メイン制御部１０は、各収音ビーム信号のレベルを監視して、発話音声信号の有無を判断する。すなわち、メイン制御部１０は、いずれかの収音ビーム信号のレベルが、一定時間継続してしきい値レベルを超えると、その収音ビーム信号が発話音声信号であると判定する。メイン制御部１０は、いずれかの収音ビーム信号を発話音声信号と判定すると、収音制御部１７に対してその信号をＳｓとしてミキシング部１１に出力するよう指示する。
【００４８】
収音制御部１７から出力された発話音声信号Ｓｓは、ミキシング部１１の処理により、ライン出力端子に出力されるとともに、ハウリングキャンセル部１８のハウリング検出部１８２に入力される。ハウリング検出部１８２は、この音声信号Ｓｓに基づいてハウリングを検出してノッチフィルタ１８１を制御する（詳細は後述する）。
【００４９】
放音制御部１２は、スピーカアレイの各スピーカＳＰ１〜ＳＰ１６に供給する音声信号Ｓｄを、たとえば図１（Ｂ）に示すような遅延パターンになるように、各スピーカごとに個別の遅延時間だけ遅延させる。各スピーカＳＰ１〜ＳＰ１６に供給する音声信号をそれぞれどの時間だけ遅延させるかはメイン制御部１０によって設定される。
【００５０】
メイン制御部１０は、発話音声信号と判断した収音ビーム信号の焦点位置が仮想焦点となるように各スピーカＳＰ１〜ＳＰ１６に供給する音声信号の遅延時間を、放音制御部１２に設定する。
【００５１】
放音制御部１２は、遅延処理を行った音声信号Ｓｄを各Ｄ／Ａコンバータ１３に入力する。各Ｄ／Ａコンバータ１３は、入力された放音信号をアナログ信号に変換して、各放音アンプ１４に与え、各放音アンプ１４はアナログ化された放音信号を増幅して、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ１６に与える。各スピーカＳＰ１〜ＳＰ１６は、入力された音声信号を放音する。
【００５２】
また、ミキシング部１１において、ミキサ１１１Ｌは、ライン入力端子ＩｎＲ（６３Ｒ）からライン入力された音声信号ＳｄＲに収音した発話音声信号Ｓｓを重畳してライン出力端子ＯｕｔＬ（６２Ｌ）に出力し、ミキサ１１１Ｒは、ライン入力端子ＩｎＬ（６３Ｌ）からライン入力された音声信号ＳｄＬに収音した発話音声信号Ｓｓを重畳してライン出力端子ＯｕｔＲ（６２Ｒ）に出力する。加算器５０２は、外部から入力された音声信号ＳｄＲ、音声信号ＳｄＬおよび収音した発話音声信号Ｓｓを加算して音声信号Ｓｄを生成し、これを放音制御部１２に出力する。
【００５３】
ライン入力端子ＩｎＬ（６３Ｌ）およびライン出力端子ＯｕｔＬ（６２Ｌ）は、この装置の左側に連結される他の拡声ユニットに接続され、ライン入力端子ＩｎＲ（６３Ｒ）およびライン出力端子ＯｕｔＲ（６２Ｒ）は、この装置の右側に連結される他の拡声ユニットに接続される。
【００５４】
加算器５０２と放音制御部１２の間には、ハウリングキャンセル部１８のノッチフィルタ１８１が挿入されている。ハウリングキャンセル部１８は、ハウリング検出部１８２およびノッチフィルタ１８１からなる。ハウリング検出部１８２は、収音制御部１７が出力した音声信号ＳｓをＦＦＴして、急峻なピークが一定時間以上持続していないかを監視する。急峻なピークが一定時間以上持続している場合には、そのピーク成分をハウリング音であると判定し、その周波数成分を除去するべくノッチフィルタ１８１を設定する。ノッチフィルタ１８１は、ろ波する音声信号のうち特定の周波数成分のみを狭帯域に急峻に減衰させるフィルタであり、ノッチ周波数はハウリング検出部１８２によって設定される。なお、ハウリング検出部１８２がハウリングを検出していない場合、ノッチフィルタ１８１は機能しないよう設定される。
【００５５】
また、通信制御部１９は、ネットワーク接続端子６１を介して他の拡声ユニット等とデータ通信を行うための制御部である。このネットワーク接続端子６１、および、上記ライン入力端子ＩｎＬ、ＩｎＲ、ライン出力端子ＯｕｔＬ、ＯｕｔＲは、この発明の実施形態である拡声装置を複数台の拡声ユニットで構成する場合に使用される。
【００５６】
≪複数台の拡声ユニットを用いた構成例≫
図７に複数台の拡声ユニットを接続して本発明の拡声ユニットを構成した例を示す。この図は、４台の拡声ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを１列に接続して拡声ユニットを構成した例であるが、複数台の拡声ユニットを接続する場合、その台数は４台に限定されない。また、配列形態も１直線状に限定されず、折れ線状等であってもよい。後述するコントローラユニットがその配列形態を記憶していればよい。
【００５７】
図７において、４台の拡声ユニット１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが、デジタルオーディオケーブルおよびネットワークケーブルを介して１直線状に接続されており、さらに、その右端の拡声ユニット１Ｄにネットワークケーブルを介してコントロールユニット２が接続されている。デジタルオーディオケーブルおよびネットワークケーブルの接続形態は、ともにディジーチェーン接続であるが、デジタルオーディオ信号の転送およびデータの転送は殆ど遅延がなく高速である。
【００５８】
各拡声ユニットが収音した発話音声信号は、デジタルオーディオケーブルを介して他の拡声ユニットに伝達される。また、その発話音声信号を収音した拡声ユニットは、その発話音声信号の収音位置情報をネットワークケーブルを介してコントロールユニット２に送信する。
【００５９】
コントロールユニット２は、図８（Ａ）に示す収音ビーム座標テーブルおよび同図（Ｂ）に示す各拡声ユニット１Ａ〜１Ｄの設置座標テーブルを記憶している。収音ビーム座標テーブルは、各拡声ユニットのメイン制御部１０が記憶しているものと同様であり、各収音ビームの焦点の座標位置が記憶される。収音ビーム座標テーブルにおいて、焦点の座標は、装置の中央を原点とし前面方向を０度軸とする極座標（ｒ，θ）で表される。たとえば、前面側の正面に形成される収音ビームＢＦＣの焦点位置は（１００ｃｍ，０度）である。また、拡声ユニットの設置座標テーブルは、各拡声ユニットの長手方向の中心線の両端の座標（Ｘ１，Ｙ１）−（Ｘ２，Ｙ２）が記憶される。ＸＹ座標の原点および座標軸はその設置場所に応じて適宜設定される。
【００６０】
いずれかの拡声ユニットから発話音声を収音した収音位置情報が送られてきたとき、その拡声ユニットの設置座標および収音位置情報（すなわちビーム番号）に基づいて、他の各拡声ユニットの放音制御部１２に設定すべき遅延パターンの遅延時間を設定する。この遅延パターンは、各拡声ユニットが発話者の位置を仮想焦点として音声を放音するための遅延パターンである。
【００６１】
図７は、左端の拡声ユニット１Ａの後面側の発話者２００Ａが発言し、拡声ユニット１Ａがこの発話音声を収音した例を示している。拡声ユニット１Ａは、収音した音声信号が発話音声信号であることを検出すると、この音声信号をデジタルオーディオケーブルを介して、他の各拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに転送する。また、拡声ユニット１Ａは、その発話音声信号の話者位置を検出し、話者位置情報（ビーム番号）および自装置のユニットＩＤをネットワークケーブルを介してコントロールユニット２に転送する。
【００６２】
コントロールユニット２は、拡声ユニット１ＡのユニットＩＤおよび話者位置情報を受信し、このユニットＩＤおよび話者位置情報に基づいて、拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの遅延パターンを決定し、各拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに対して、この決定した遅延パターンの遅延時間を送信する。
【００６３】
各拡声ユニット１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、拡声ユニット１Ａから転送されて来た発話音声信号をコントロールユニット２から送信されてきた遅延時間でビーム制御して放音する。なお、発話音声信号を収音した拡声ユニット１Ａは、１台の拡声ユニットで本発明の拡声装置を構成する自己の装置と同様に、話者位置に合わせた放音ビームの制御を行って発話音声信号を放音する。
【００６４】
なお、複数台の拡声ユニットを接続して拡声装置を構成する場合、発話音声を収音している（マイクがオンしている）拡声ユニット（以下「収音拡声ユニット」と呼ぶ）は、スピーカをオフし、発話音声を収音していない拡声ユニット（以下「非収音拡声ユニット」と呼ぶ）は、転送されてきた発話音声を拡声出力する（スピーカをオンする）とともに、マイクをオフするようにしてもよい。このようにマイク・スピーカのオン／オフを設定することにより、エコーおよびハウリングを効率的に防止することができる。
【００６５】
図９は、図７に示した各拡声ユニットのメイン制御部１０およびコントロールユニット２の動作を示すフローチャートである。
同図（Ａ）は、各拡声ユニットのメイン制御部１０の動作を示すフローチャートである。メイン制御部１０は、収音制御部１７が発話音声信号を収音したことを検出するか（Ｓ１）、他の拡声ユニットから発話音声信号がライン入力されてくる（Ｓ２）まで待機している。
【００６６】
収音制御部１７によって発話音声信号が収音されたことを検出した場合（Ｓ１でＹＥＳ）には、メイン制御部１０は、収音制御部１７にその発話音声信号を、ミキシング部１１を介してライン出力するように指示する（Ｓ３）。そして、その発話音声信号を収音した収音ビームの焦点位置に基づいて話者位置を検出し（Ｓ４）、この位置に焦点を結ぶ放音ビームが形成されるような遅延時間を放音制御部１２に設定する（Ｓ５）。そして、コントローラユニット２に対して自装置のユニットＩＤと話者位置情報を送信する（Ｓ６）。
【００６７】
また、他の収音ユニットから発話音声信号がライン入力された場合（Ｓ２でＹＥＳ）には、コントロールユニット２から遅延パターン（各スピーカＳＰ１〜１６の遅延時間）を受信しているかを判断する（Ｓ７）。遅延パターンを受信している場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、この遅延パターンの遅延時間を放音制御部１２に設定して（Ｓ８）、放音制御部１２に話者位置に仮想焦点が一致するような放音ビームの制御を行わせる。一方、コントロールユニット２から未だ遅延パターンを受信していない場合には（Ｓ７でＮＯ）、放音ビームを正面方向に制御するような遅延時間を放音制御部１２に設定する（Ｓ９）。
【００６８】
Ｓ７，Ｓ９の処理により、コントロールユニット２から遅延パターンが送信されてくるのが遅れた場合でも、とりあえず正面方向に放音ビームを設定して放音を開始し、コントロールユニット２から遅延パターンが送られてきたときに、その遅延パターンの方向に放音ビームを制御し直すことが可能になる。
【００６９】
同図（Ｂ）は、コントロールユニット２の動作を示すフローチャートである。コントロールユニット２が、拡声ユニット１からユニットＩＤおよび話者位置情報を受信すると（Ｓ１１）、この受信したユニットＩＤおよび話者位置情報で図８（Ａ），（Ｂ）の収音ビーム座標テーブル、拡声ユニット設置座標テーブルを検索して、各非収音拡声ユニットの遅延パターンを決定し（Ｓ１２）、各非収音拡声ユニットにこの決定した遅延パターン（遅延時間情報）を送信する（Ｓ１３）。
【００７０】
なお、非収音拡声ユニットの遅延パターン、すなわち、非収音拡声ユニットの各スピーカＳＰ１〜１６の遅延時間は、Ｓ１２で毎回計算してもよいが、収音拡声ユニットが出力する話者位置情報が、図６に示すような予め設定された数個の収音ビームの焦点位置に限られる場合には、各焦点位置に対応する各非収音ユニットの遅延パターン（各スピーカに設定する遅延時間）を予め計算して記憶しておき、Ｓ１２でこれを読み出すようにしてもよい。
【００７１】
また、この実施形態では、非収音拡声ユニットの遅延パターンを決定するためにコントロールユニット２を接続しているが、遅延パターンを各非収音拡声ユニットで計算する場合、または、発話音声信号を収音した拡声ユニットで、他の非収音拡声ユニットの遅延パターンを算出できる場合には、コントロールユニット２は不要となる。
【００７２】
≪他の構成例≫
図１０、図１１を参照して、複数台の拡声ユニットで構成した拡声装置の他の構成例について説明する。
この拡声装置では、話者位置の検出を拡声ユニット単位で行い、且つ、放音ビームの仮想焦点の制御を話者位置に完全には一致させないようにしている。
すなわち、先に説明した拡声装置では、「どの拡声ユニットによって発話音声信号が収音されたか」および「複数の収音ビームのうちどの収音ビームによって発話音声信号が収音されたか」に基づき、詳細に話者位置を検出していたが、この実施形態では、「どの拡声ユニットによって発話音声信号が収音されたか」のみで話者位置を決定している。
【００７３】
また、非発話拡声ユニットの放音ビームの仮想焦点を話者位置に一致させる程度にまでは制御せず、放音ビームの指向性の方向を正面方向から仮想焦点の方向に若干変更する程度に止めている。
【００７４】
話者位置検出を拡声ユニット単位で行うことにより、検出される話者位置が少なくなり（図７の例の場合には４種類（前後を入れて８種類）、話者位置に合わせた放音ビームの遅延パターン（各スピーカの遅延時間）を予め計算して記憶しておくことが容易になる。
【００７５】
また、放音ビームの仮想焦点の制御を話者位置に完全には一致させないことにより、非収音ユニットの放音ビームが横向きになってしまうことを防止することができる。すなわち、図７の例では、話者２００Ａと反対側の端部の拡声ユニット１Ｄの放音ビームの方向が、殆ど横方向の深い角度の斜め方向になってしまうが、これを防止することができる。
【００７６】
したがって、この実施形態では、左側の拡声ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を予め左方向に適当な角度傾け、右側の拡声ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を右方向に適当な角度傾けるという処理をする。この処理であっても、どの方向の発話者が発言した場合でも正面方向から拡声音が聴こえてくるという違和感を軽減することができる。
【００７７】
たとえば、放音ビームのビーム方向を制御するための遅延パターンを図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように正面方向、左方向、右方向の３パターン記憶しておき、自装置が発話音声信号を検出した場合には、ビーム方向を図１０（Ａ）に示すように正面方向に制御し、左側の放音ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を図１０（Ｂ）に示すように左方向に制御し、右側の放音ユニットから発話音声信号が転送されてきた場合には、ビーム方向を図１０（Ｃ）に示すように右方向に制御するようにしてもよい。
【００７８】
なお、この場合において、発話音声信号を検出した収音拡声ユニットは、話者位置にかかわらず正面方向に放音ビームを制御するようにしてもよい。
また、この処理であれば、コントロールユニット２を接続して遅延パターンを計算させる必要がなくなる。
【００７９】
図１１は、この実施形態を実現するための各拡声ユニットのメイン制御部１０の動作を示すフローチャートである。メイン制御部１０は、収音制御部１７が発話音声信号を収音したことを検出するか（Ｓ２１）、他の拡声ユニットから発話音声信号がライン入力されてくる（Ｓ２２）まで待機している。
【００８０】
収音制御部１７によって発話音声信号が収音されたことを検出した場合（Ｓ２１でＹＥＳ）には、メイン制御部１０は、収音制御部１７にその発話音声信号を、ミキシング部１１を介してライン出力するように指示する（Ｓ２３）。そして、この発話音声信号が正面方向に収音されるように、図１０（Ａ）に示すような遅延パターンの遅延時間を放音制御部１２に設定する（Ｓ２４）。そして、他の拡声ユニットに対して自装置のユニットＩＤを送信する（Ｓ２５）。各拡声ユニットは、ユニットＩＤで識別される他の拡声ユニットが自装置の左にあるか右にあるかが登録されたテーブルを有している。
【００８１】
また、他の拡声ユニットから発話音声信号がライン入力された場合（Ｓ２２でＹＥＳ）には、ネットワークを介して収音拡声ユニットからユニットＩＤを受信しているかを判断する（Ｓ２７）。既にユニットＩＤを受信している場合には（Ｓ２７でＹＥＳ）、そのユニットＩＤで識別される拡声ユニットの方向に拡声ビームを傾けるように遅延時間を放音制御部１２に設定する（Ｓ２８）。すなわち、左側に接続されている拡声ユニットが収音拡声ユニットであった場合には、図１０（Ｂ）に示すような遅延パターンの遅延時間を放音制御部１２に設定し、右側に接続されている拡声ユニットが収音拡声ユニットであった場合には、図１０（Ｃ）に示すような遅延パターンの遅延時間を放音制御部１２に設定する。一方、未だユニットＩＤを受信していない場合には（Ｓ２７でＮＯ）、放音ビームを正面方向に制御するような遅延時間を放音制御部１２に設定する（Ｓ２９）。
【００８２】
Ｓ２７，Ｓ２９の処理により、収音拡声ユニットからのユニットＩＤの受信が遅れた場合でも、とりあえず正面方向に放音ビームを設定して放音を開始し、ユニットＩＤを受信したときに、そのユニットＩＤの拡声ユニットの方向に放音ビームを制御し直すことが可能になる。
【００８３】
なお、図１１のフローチャートでは、メイン制御部１０が、発話音声の収音を検出した場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、すなわち、自装置が収音拡声ユニットとなった場合、その収音した発話音声信号が正面方向に放音されるように放音ビームの制御を行う（Ｓ２４）ようにしているが、他の例として、収音拡声ユニットとなった場合には、図９のフローチャートの処理ステップＳ４、Ｓ５で示したように、話者位置を検出し、その話者位置が仮想焦点となるように放音ビームを制御するようにしてもよい。
【００８４】
なお、この実施形態では、会議室に設置する拡声装置について説明し、目的音声信号として発話者の発話音声信号を例示したが、この発明の拡声装置の設置場所は会議室に限定されず、また、この発明の拡声装置が収音する目的音声信号は人声に限定されない。
【００８５】
また、この実施形態では、複数の話者位置（音源位置）の音声を収音するためにマイクアレイを用いたが、マイクはこれに限定されない。たとえば話者位置となり得る場所にそれぞれ個別のマイクを設置するようにしてもよい。また、この実施形態では、指向性を持たせて音声信号を放音するためにスピーカアレイを用いたが、スピーカはこれに限定されない。たとえば物理的に方向を変えられるスピーカ装置を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の実施形態である拡声装置の収音方式、放音方式を説明する図
【図２】拡声装置の概略構成を説明する図
【図３】拡声装置を構成する拡声ユニットの外観斜視図
【図４】拡声ユニットの底面図および前後側面図
【図５】拡声ユニットのブロック図
【図６】拡声ユニットの収音ビーム方向の例を示す図
【図７】拡声ユニットを複数台接続して構成した拡声装置を示す図
【図８】同拡声装置のコントロールユニットに設定されるテーブルを示す図
【図９】同拡声装置の拡声ユニットとコントロールユニットの動作を示すフローチャート
【図１０】拡声ユニットを複数台接続して構成した拡声装置における放音ビーム制御の他の例を示す図
【図１１】前記他の例を適用した拡声ユニットの動作を示すフローチャート
【図１２】従来の拡声装置における放音方向を説明する図
【符号の説明】
【００８７】
１（１Ａ〜１Ｄ）  拡声ユニット
２００（２００Ａ）  会議出席者
３００  拡声装置
３２１  収音ビーム形成部
【図１】
2009010808.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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