(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本のマイクからなる収音手段と、
前記マイクの各出力チャネル信号を、複数の周波数帯域に分割する帯域分割手段と、
前記帯域分割手段で分割された各出力チャネル信号の各同一帯域毎に、前記複数のマイクの位置に起因して変化する、マイクに到達する音響信号のパラメータの値の差を、帯域別チャネル間パラメータ値差として検出する帯域別チャネル間パラメータ値差検出手段と、
前記各帯域の帯域別チャネル間パラメータ値差に基づき、その帯域の前記帯域分割された各出力チャネル信号のいずれがいずれの音源から入力された信号であるかを判定する音源信号判定手段と、
前記音源信号判定手段の判定に基づき、前記帯域分割された各出力チャネル信号から、同一音源から入力された信号を少なくとも一つ選択する音源信号選択手段と、
前記音源信号選択手段で同一音源からの信号として選択された複数の帯域信号を音源信号として合成する音源信号合成手段とを有する収音装置において、
前記収音手段は、
前記２本のマイクを、目的音源と第１のマイクとの距離が前記目的音源と第２のマイクとの距離に比べて短くなるように、かつ雑音源と前記第２のマイクとの距離が、前記雑音源と前記第１のマイクとの距離に比べて短くなるように配置することを特徴とする収音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間に目的音源と雑音源の位置が与えられている場合、少なくとも２本以上のマイクを用いて、空間を複数のゾーンに分割し、目的とするゾーンにある音源（目的音源）からの音を他ゾーン（雑音源）とは独立に収音する装置に関し、特に、マイクの配置構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のゾーン分離収音技術には、例えば、音が持つ次のような特徴を利用したものがある。音はいくつかの周波数成分の和として表現されることが知られている。そこで、複数の音が同時に鳴っている場合、各チャネルのマイクに入力される音源信号を各音源からの周波数成分が周波数軸上で重ならない程度の帯域に分割し、チャネル間の各周波数成分の到達時間差や到達レベル差を基に、各周波数成分それぞれがどのゾーンからのものであるかを判定し、同一ゾーンからの成分を集めて合成することにより、各ゾーン毎の音を個別に収音する方法が用いられていた。（参考：特開平１０−３１３４９７号公報（特願平９−２５２３１２号）「音源分離方法、装置および記録媒体」）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の音源分離技術における複数のマイクからなる収音手段は、複数のマイクと各音源との配置が規定されておらず、また、複数のマイクの配置が音源に対して同一直線状に並べられた２本のマイクであったり、正三角形の頂点に配置された３本のマイクに限定されていたため、中心角が３６０／ｎ度（ｎはマイクの個数）の円弧のようなゾーン形成に限られるという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数のマイクの配置をその収音する対象（予め位置が与えられている目的音源、雑音源）に応じて変える、すなわち、各音源と複数のマイクとの距離を規定することで、形成できるゾーン形状の自由度を増すことを特徴とする。各手段の具体的な方法については次の実施形態において説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
（請求項１の発明の実施例）
図１に、請求項１の発明の実施例である収音装置の構成を示す。
目的音源Ａはマイク２（１−２）に比べてマイク１（１−１）に近く（a2＞a1）配置する。一方、雑音源Ｂ,Ｃ,・・は、マイク１に比べてマイク２の近くに配置する（例えば、c1＞c2，b1＞b2,・・）。
ここで、目的音源Ａ、雑音源Ｂ,Ｃ,・・・の位置は予め設定され、また、a,b,c,・・は各音源と各マイク間の距離を示す。
目的音源Ａ、雑音源Ｂ,Ｃ,・・からの音響信号SA(n),SB(n),SC(n),・・・（(n)：時間）はマイク１,２で収音し、電気信号（チャネル信号）x1(n),x2(n)に変換する。
【０００６】
２の帯域分割手段において周波数分析されたマイク１，２からの信号x1(n),x2(n)をそれぞれ、式（１）、（２）で表す。
X1(f)＝|X1(f)|exp(j argX1(f))                    （１）
X2(f)＝|X2(f)|exp(j argX2(f))                    （２）
また、４の帯域別パラメータ値差検出手段で検出されるチャネル間時間差およびチャネル間レベル差を式（３）、（４）のように定義する。
【０００７】
Δφ(f)＝argX1(f)−argX2(f)                    （３）
ΔＡ(f)＝２０log10(|X1(f)|／|X2(f)|)            （４）
図１のような配置にすることで、目的音源については、Δφ(f)＞０、かつΔＡ(f)＞０となる。逆に、雑音源については、Δφ(f)＜０、かつΔＡ(f)＜０となる。よって、５の音源信号判定手段において、ある正の値γ1、γ2とある負の値γ3、γ4を定め、
Δφ(f)＞γ1                                     （５）
ΔＡ(f)＞γ2                                     （６）
を満たす周波数成分を目的音源の周波数成分として判定し、
Δφ(f)＜γ3                                     （７）
ΔＡ(f)＜γ4                                     （８）
を満たす周波数成分を雑音源の周波数成分として判定する。すなわち、チャネル間パラメータ差に基づいて対応する周波数成分がいずれの音源に属するかを判定する。
ここでγは所望の（設定された）Ｓ／Ｎ（例えば、２０dB）を得ることのできる閾値とする。
【０００８】
６の音源信号選択手段および７の音源信号合成手段は従来技術（前記公報参照）と同様とする。音源信号選択手段６は、音源判定信号に基づき、帯域分割された各出力チャネル信号の内、同一音源（目的音源Ａ）から入力された信号を少なくとも１つ選択して選択音源信号を出力し、音源信号合成手段７は、選択された複数の帯域信号を合成して目的音源Ａの音源信号SA^(n)を出力する。
【０００９】
上記構成にすることで、目的音源の近傍のみ高いＳ／Ｎで収音することができる。ここで雑音源の配置は、上記で示したc1＞c2，b1＞b2の条件が各雑音源について満たされていれば良い。例えば、雑音源がある環境でのデスクトップ通信において、デスクトップの前に座っている話者の声のみクリアに収音したい場合、マイク１をディスプレイの正面付近に配し、マイク２を主音声話者の後ろ（座席に座っている場合には、例えば、座席の背もたれ等）に配置することで、図１の構成を実現することができる。
【００１０】
（他の提案例１）
図２に他の提案例１である収音装置（マイクの配置例（その１））の構成を示す。
請求項１の発明との違いは、目的音源に比べて雑音源に近く配されたマイクが２本以上あること、及び、雑音源の近くに配されたマイクの出力信号を加算する、信号加算手段１１を追加したところにある。
雑音源の近くに配されたマイク３〜６（１−３〜１−６）は、図２のように、雑音源の個数と同じであっても、雑音源の個数より多くても、少なくても良い。いずれの場合においても、b1＞b3,c1＞c4,d1＞d5,・・・となる関係が保たれるように配置されれば良い。
【００１１】
このように配置されたマイクに対し、７の信号加算手段においては、雑音源の近くに配置されたマイク３〜６（１−３〜１−６）の出力x3(n)〜x6(n)を加算し、その信号x(n)を帯域分割手段３へ供給する。帯域分割手段以降の手段は請求項１の発明の実施例と同様である。
【００１２】
（他の提案例２）
次に他の提案例２である収音装置におけるマイクの配置例（その２）について説明する。
図３に、マイクの配置例を示す。例えば車内では、各発話者が発声する位置がある程度固定されているため、各話者の付近にマイクを配置することで、各席の声を高Ｓ／Ｎで収音することができる。図３で、マイク１（１−１），マイク１１（１−１１）、マイク１２（１−１２）は運転席（ドライバー）の声を他の席に比べて大きく収音するためのマイクであり、このうちの少なくとも１本を使用する。マイク１の配置個所は例えば、運転席話者口元に近い位置で、なおかつ、天井に配されたマイクである。マイク１１は、例えば、ハンドル付近に配される。マイク１２は、例えば、運転席右側の窓付近に配される。
【００１３】
同様に、助手席の声をメインに収音するためのマイクとして、例えば、マイク２（１−２）、マイク３（１−３）、マイク４（１−４）を図に示すように配することができる。マイク２は助手席話者口元に近い位置で、なおかつ、天井に配されたマイクである。マイク３は例えば、サンバイザー付近に配されたマイクである。
後部座席についても同様であり、例えば、マイク５（１−５）は助手席背もたれ付近に配されたマイクであり、マイク７（１−７）は後部座席左側話者口元に近い位置で、なおかつ、天井に配されたマイクである。マイク６（１−６）は、後部座席左側の窓付近に配されたマイクである。後部座席右側についても同様である。
以上のように配されたマイクのうち、目的音源の近辺に配された少なくとも１本のマイクと、雑音源付近に配された少なくとも１本のマイクを用いることで目的音を高いＳ／Ｎで収音することができる。また、以上の構成を用いて、カーオーディオなど、人の発声以外の雑音についても適用することができる。
【００１４】
（他の提案例２）
図４、図５に他の提案例２のマイクの配置例を示す。図４のように、少なくとも２本のマイクを、受聴者の両耳付近（a1≒a2が満たされる配置）に配置する。（受聴者が真正面付近にある音と認識できる範囲（信号の到達時間差、および到達レベル差が認識できない範囲）に配置する。）  そして、５の音源信号判定手段において、チャネル間レベル差及びチャネル間時間差の絶対値が、それぞれ、ある値α1,α2以下となる周波数帯域を、目的音源の周波数成分として判定する。そうすることで、例えば、受聴者の真正面付近にある音のみを高いＳ／Ｎで収音することができる。 ここで、αは所定のＳ／Ｎ（例えば２０dB）が得られる閾値に設定する。
また、もう１つの配置例として、図５のように、目的音源をディスプレイ前の話者とした場合に、マイクをディスプレイの正面２個所（a1≒a2が満たされる配置）に配することで、ディスプレイ正面の音源のみを高いＳ／Ｎで収音することができる。
【００１５】
（他の提案例３）
図６に他の提案例３を電話機に適用した場合のマイクの配置例（その１）を示し、図７にその使用例を示す。図のように配置することで、目的音源Ａからマイク１，２に入る信号のチャネル間レベル差は、雑音源からマイク１，２に入る信号のチャネル間レベル差に比べて大きくなる。これは、信号のレベルが距離の二乗に反比例して減衰するためであり、一般に、近接音源のレベル差の方が遠くにある音源に比べてレベル差が大きくつく性質に基づく。これについて以下に示す。図７のように、目的音源Ａからマイク１までの距離をa1、目的音源からマイク２までの距離をa2、雑音源Ｂからマイク１までの距離をb1、雑音源からマイク２までの距離をb2とする。ここで、下記の式が成り立つ。
a1−a2＝ｙ1                                        （９）
b1−b2＝ｙ2                                       （１０）
よって、目的音源のチャネル間レベル差は式（９）に比例し、雑音源のチャネル間レベル差は式（１０）に比例する。
a12／a22＝（a2＋ｙ1）2／a22＝（１＋ｙ1／a2）2     （１１）
b12／b22＝（b2＋ｙ2）2／b22＝（１＋ｙ2／b2）2     （１２）
ここで、b2＞＞a2ならば、ｙ2／b2＜＜ｙ1／a2となるため、目的音源チャネル間レベル差は、雑音源からのそれよりも大きくつく。そのため、５の音源信号判定手段において、チャネル間レベル差の絶対値がある値β以上となる周波数帯域を、目的音源の周波数成分として判定することで、例えば、目的音源の信号を高いＳ／Ｎで収音することができる。
ここで、 βは所望のＳ／Ｎ（例えば、２０dB）を得ることのできる閾値である。
この考え方は、受話器を使用する場合だけでなく、例えば、ヘッドセットを使用する場合にも応用できる。その例を、図８から図１０に示す。図８においては、マイク１（１−１）を口元付近に配置し、マイク２（１−２）を例えば後頭部付近に配することで、目的音源のチャネル間レベル差が大きくつくように配置する。マイク２は、マイク１に比べて口もとよりも遠い位置に置くことが条件となる。
【００１６】
図９の場合も考え方は同様であり、マイク１（１−１）は目的音源Ａの口元付近、マイク２（１−２）は、例えばタイピンマイクのように体に装着しても良い。
【００１７】
図１０の場合は、例えば壇上に居る講演者の声を目的音声とし、講演を聴いている聴衆の声やその他雑音を雑音源と考えた場合に、マイク１（１−１）は目的音声の口元付近に配置し、マイク２（１−２）は例えば壇上付近の卓上や、聴衆に比較的近い位置の天井等に配置する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、目的音源、雑音源の位置が予め与えられている場合、その収音する対象に応じてマイクの配置を変えることで、形成できるゾーン形状の自由度を増し、目的音源の音響信号を高Ｓ／Ｎで分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１の発明の実施例である収音装置の構成図。
【図２】 他の提案例１の実施例である収音装置（マイクの配置例（その１））の構成図。
【図３】 他の提案例１のマイクの配置例（その２）を示す図。
【図４】 他の提案例２のマイクの配置例（その１）を示す図。
【図５】 他の提案例２のマイクの配置例（その２）を示す図。
【図６】 他の提案例３を電話機に適用した場合のマイクの配置例（その１）を示す図。
【図７】 図６に記載の電話機の使用例を説明するための図。
【図８】 他の提案例３のマイクの配置例（その２）を示す図。
【図９】 他の提案例３のマイクの配置例（その３）を示す図。
【図１０】  他の提案例３のマイクの配置例（その４）を示す図。
【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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