音频会议设备的制作方法

专利名称：音频会议设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过网络等在多个点之间召开音频会议的 音频会议设备，尤其涉及一种其中麦克风与扬声器集成一体的音频会 议设备。
背景技术：
按照惯例，经常把一种在召开音频会议的每个点上安装音频会 议设备，通过网路连接这些设备，以及传递声音信号的方法用作在远 距离地点之间召开音频会议的方法。因此，已经设计出了各种用在这 种音频会议中的音频会议设备。
在专利文献1的音频会议设备中，通过网路输入的声音信号是 从置于天花板表面上的扬声器发射出来的，并且将由置于侧表面上的 采用多个不同方向作为各个前端方向的每个麦克风采集到的声音信 号通过网路发送到外部。
在专利文献2的音频会议设备中，当发言人选择发言人的麦克 风时，产生了对应于这个麦克风位置的伪回声信号，并且消除了在该 麦克风中衍射和采集的发射声音，而只有由发言人产生的声音信号通 过网路被发送到外部。
专利文献1: JP-A-8-298696
专利文献2: JP-A-5-15849
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在专利文献1或专利文献2的音频会议设备中，声音是
在所有方向上从一个扬声器发射出来的，因此不能很好地控制声音发 射指向性。例如，不能基于在音频会议设备周边出现的发言人的数量
(即一人或多人)来设置最佳的声音发射指向性。
在专利文献1或专利文献2的音频会议设备中，能在声音采集 时消除发射声音的影响，但是不能有效地消除除了其他发言人声音之 外的噪声的影响。
而且，在如专利文献1或专利文献2所述的音频会议设备中， 该设备不能正确地处理由连接至网路的其他点的数量或该设备的周 边的环境(会议参与者的数量、会议室环境等)所设置的各种声音发 射和采集环境以及声音发射和采集环境中的变化。
因此，本发明的目的是提供一种音频会议设备，其甚至能够在 其中声音发射和采集环境具有各种情况以及这些环境改变的情况下 迅速地进行最佳的声音发射和采集。 解决问题的方法
技术领域：
本发明的音频会议设备的特征在于，该音频会议设备包括扬 声器阵列，该扬声器阵列包括多个布置在下表面的扬声器，该扬声器 阵列将从机壳的下表面向外的方向用作声音发射方向，其中机壳包括 用于把该机壳的下表面和安装表面分开预定距离的支脚部分；声音发 射控制装置，其对输入声音信号进行用于声音发射的信号处理，以及 控制该扬声器阵列的声音发射方向；麦克风阵列，其包括多个布置在
侧表面的麦克风，其将从所述机壳的侧表面向外的方向用作声音采集
方向；声音采集控制装置，其对由麦克风阵列所采集的声音釆集信号 进行用于声音采集的信号处理，并且产生多个声音采集指向性彼此不 同的声音采集束信号，将该多个声音采集束信号进行比较，检测声音 采集环境，还选择特定声音采集束信号以及输出该特定声音采集束信 号作为输出声音信号；以及回归声音消除装置，其基于所述输入声音 信号和所述特定声音采集束信号进行控制，以使得从扬声器发出的声 音不包括在输出声音信号中。
因此，其特征在于，本发明的音频会议设备的回归声音消除装 置基于输入声音信号产生伪回归声音信号，并且从特定声音采集束信 号中减去该伪回归声音信号。或者，其特征在于，本发明的音频会议 设备的回归声音消除装置包括用于将输入声音信号电平和特定声音
采集束信号电平进行比较的比较装置，和用于降低信号电平的电平降 低装置，其中比较装置判断该信号是输入声音信号的电平和特定声音 采集束信号中信号电平较低的一个信号。
在这些配置中，当从另一音频会议设备接收到输入声音信号时， 声音发射控制装置进行针对声音发射的信号处理，诸如延迟控制等， 因此从扬声器阵列的每个扬声器发射出来的声音形成了声音发射束。 在此，声音发射束包括一种设置的声音束，其中声音集中在房间内部 的预定方向上的预定距离处，例如，集中在一个会议人员就座的位置， 或者声音发射束包括另一种设置的声音束，其中虚拟点声源存在于确 定的位置，通过从这个虚拟点声源发散来发射声音。每个扬声器均将 从声音发射控制装置给出的声音发射信号发射到房间内部。从而，实 现了具有期望的声音发射指向性的声音发射。从扬声器发射的声音被 安装表面发射，并且被传播到设备的侧向的发言人侧。
麦克风阵列中的每个麦克风均被安装在机壳的侧表面上，其采 集来自侧表面方向的声音，以及将声音采集信号输出到声音采集控制 装置。因此，扬声器阵列和麦克风阵列出现在机壳的不同表面上，从 而降低了从扬声器到麦克风的回声。声音采集控制装置进行关于每个 声音采集信号的延迟处理等，并且产生多个在与侧表面的每个方向不 同的方向上具有极强指向性的声音采集束信号。因此，在每个声音采 集束信号中进一步抑制了回声。声音采集控制装置对每个声音采集束 信号的信号电平等进行比较，选择特定声音采集束信号，并且将特定 声音采集束信号输出到回归声音消除装置。回归声音消除装置基于输 入声音信号和特定声音采集束信号进行处理，其中，从扬声器阵列发 射并且衍射到麦克风的声音不包括在输出声音信号中。具体地讲，回 归声音消除装置基于输入声音信号产生伪回归声音信号，并且从特定 声音采集束信号中减去该伪回归声音信号，从而抑制了回声。或者， 该回归声音消除装置对输入声音信号的信号电平和该特定声音采集 束信号的信号电平进行比较，当输入声音信号的信号电平较高时，判 断主要为接收语言，并且降低该特定声音采集束信号的信号电平；当 该特定声音采集束信号的信号电平较高时，判断主要为发送语言，并
且降低输入声音信号的信号电平。
通过这种配置，降低了回声的声音采集的音量，降低了由回归 声音消除装置进行的处理的负载，并且还迅速地优化了输出声音信 号。当声音发射束实现了虚拟点声源时，在降低回归声音的同时实现 了具有高现实感的会议。当声音发射束具有收敛特性时，声音发射束 控制发射声音，以及声音采集束控制采集声音，从而显著地抑制了回 声的声音采集的音量，显著地降低了由回归声音消除装置所进行的处 理的负载，以及还更加迅速地优化了输出声音信号。因此，通过采用 本发明的配置，根据会议环境(诸如会议人员的数量或连接会议点的 数量)简单地实现了最佳的声音发射和采集。
本发明的音频会议设备的特征在于所述机壳具有在一个方向上 伸长的大致长方体的形状，以及沿纵向布置了多个扬声器和多个麦克 风。
在该配置中，将大体上为伸长的长方体形状作为机壳的具体结 构。通过在该结构的纵向上布置扬声器和麦克风，有效地布置了线性 地排列着扬声器的扬声器阵列和线性地排列着麦克风的麦克风阵列。
本发明的音频会议设备的特征在于该音频会议设备包括控制装 置，该控制装置用于基于来自声音采集控制装置的声音采集环境来设 置声音发射指向性，并且将声音发射指向性提供给声音发射控制装 置。
在该配置中，声音采集控制装置基于声音采集束来检测声音采 集环境。在此，声音采集环境指的是会议人员的数量、会议人员相对 于所述设备的位置(方向)、发言人方向等。控制装置基于这个信息 判断声音发射指向性。在此，声音发射指向性指的是用于在诸如发言 人之类的特定会议人员的方向上增加声音发射强度的手段，或用于在 所有的会议人员中设置大体上相同的声音发射强度的手段。因此，例 如，当存在一个会议人员(发言人)时，声音仅仅被发射至该会议人 员，并且声音不在其他方向上泄漏。当存在一个发言人和一个仅仅倾 听的人员时，声音被同等地发射至所有的会议人员。
本发明的音频会议设备的特征在于控制装置存储了声音采集环
境的历史，并且基于该历史来估计声音采集环境和声音发射指向性， 以及将估计出的声音发射指向性提供给声音发射控制装置，并且将根 据该估计出来的声音采集环境的声音采集束信号的选择控制提供给 声音采集控制装置。
在该配置中，控制装置存储声音采集环境的历史。例如，存储 了发言人方向的过去历史。那么，在基于这些历史检测到仅仅在多个 特定方向上存在发言人方向或在发言人方向存在很小的变化的情况 下，将检测到仅仅在适当的方向上存在发言人，并且设置声音发射束 或声音采集束。例如，当发言人方向限于一个方向时，声音发射束或 声音采集束仅仅被固定在这个方向上。当发言人具有两个方向或三个 方向时，声音被大体上同等地发射至所有方向，并且发言人方向仅仅
被这些方向的声音采集束检测到。因此，根据会议人员的数量等，声 音被正确地发射出去，以及仅仅在会议人员方向上可以进行声音采集 的选择，并且降低了处理的负载。
本发明的音频会议设备的特征在于控制装置检测输入声音信号 的数量，并且基于声音釆集环境和输入声音信号的数量来设置声音发 射指向性。
在该配置中，控制装置检测输入声音信号的数量，并且从这个 检测到的数量来检测通过网络参加会议的音频会议设备的数量。然 后，根据所连接的音频会议设备的数量来设置声音发射指向性。具体 地讲，当音频会议设备连接的数量是1，并且会议人员与音频会议设 备一一对应时，不特别要求虚拟点声源，进行如上所述的收敛的声音 发射，并且声音仅仅被发射至会议人员。与此相反，当具有多个使用 一个音频会议设备的会议人员时，虚拟点声源被设置在音频会议设备 的大致中心位置，并且发射声音。另一方面，例如，当音频会议设备 连接的数量为多个时，设置了多个虚拟点声源，并且发射了具有高现 实感的声音，或者如下所述，发射声音被集中在不同于每个连接目的 地的方向上。
本发明的音频会议设备的特征在于控制装置存储了声音采集环 境的历史和输入声音信号的历史，并且基于这两个历史来检测声音采
集环境中的变化和输入声音信号之间的关联，以及将基于该关联估计 出来的声音发射指向性提供给声音发射控制装置，还将根据估计出来 的声音采集环境的声音采集束信号的选择控制提供给声音采集控制 装置。
在该配置中，控制装置存储声音采集环境的历史和输入声音信 号的历史，即连接目的地的历史，并且检测这些历史之间的关联。例 如，获得了这样的信息其中，在相对于该设备的第一方向上出现的 发言人与第一连接目的地通话，以及在相对于该设备的第二方向上出 现的发言人与第二连接目的地通话。然后，该控制设备设置每个输入 声音信号(连接目的地)的集中的声音发射指向性，以便将声音仅仅 发射至一个相应的发言人。该控制装置设置每个输出声音信号(连接 目的地)的声音采集束选择(声音采集指向性)，以便仅仅在相应的 发言人方向上采集声音。从而，通过一个音频会议设备并行地实现了 多个音频会议，并且彼此间的会议声音不会发生干扰。 本发明的效果
根据本发明，仅仅通过一个相对于环境的音频会议设备就能实 现最佳的音频会议，或者能通过使用一个音频会议设备的会议人员的 数量、参加音频会议的点的数量等来实现各种音频会议的形态。


图1A是表示本发明的音频会议设备的平面图。 图1B是表示本发明的音频会议设备的正视图。 图1C是表示本发明的音频会议设备的侧视图。 图2A是示出图1A所示的音频会议设备的麦克风装置和扬声器 装置的正视图。
图2B是示出图1B所示的音频会议设备的麦克风装置和扬声器 装置的底视图。
图2C是示出图1C所示的音频会议设备的麦克风装置和扬声器 装置的后视图。
图3是本发明的音频会议设备的功能框图。
图4是示出本发明的音频会议设备1的声音采集束MBll至MB14 禾口 MB21至MB24的分布的平面图。
图5A是示出一个会议人员A在音频会议设备1中召开会议的情 况的视图。
图5B是示出两个会议人员A、 B在音频会议设备1中召开会议 并且会议人员A为发言人的情况的视图。
图6A是示出设置三个虚拟点声源的情况的声音发射状况的概念图。
图6B是示出设置两个虚拟点声源的情况的声音发射状况的概念图。
图7是示出两个会议人员A、 B分别在不同的音频会议设备之间 召开会议的情况的视图。
图8是采用语音开关24的音频会议设备的功能框图。
具体实施例方式
将参照附图，描述本发明的实施例的音频会议设备。
图1A至1C是表示本实施例的音频会议设备的三个视图，其中 图1A是平面图，图1B是正视图(从纵向侧表面侧观看的视图)，以 及图1C是侧视图(从短尺寸的侧边的侧表面观看的视图)。
图2A至2C是示出图1A至1C所示的音频会议设备的麦克风装 置和扬声器装置的视图，其中图2A是正视图(对应于图1B)，图2B 是底视图，以及图2C是后视图(对应于与图1B相对的表面)。
图3是该实施例的音频会议设备的功能框图。
如图1A至2C所示，本实施例的音频会议设备1在机械上包括 机壳2、支脚部分3、操作部分4、发光部分5和输入-输出连接器11。
机壳2是由在一个方向上伸长的大致长方体形状构成的，用于 将机壳2的下表面和安装表面分开预定距离的具有预定高度的支脚 部分3被安装在机壳2的纵向侧(表面)的两个末端上。另外，在以 下描述中，在机壳2的四个侧表面中具有长尺寸的表面被称为纵向表 面，而在四个侧表面中具有短尺寸的表面被称为短尺寸表面。
由多个按钮或显示屏组成的操作部分4被安装在机壳2的上表
面的纵向方向上的一个末端上。操作部分4与安装在机壳2内部的控 制部分10连接，操作部分4接受来自会议人员的操作输入，将该输 入输出至控制部分10，以及还在显示屏上显示操作的内容、执行模 式等。将一个点用作中心来放射状放置的由诸如LED之类的发光元件 组成的发光部分5被安装在机壳2的上表面的中心。发光部分5根据 来自控制部分10的发光控制来发射光。例如，当输入表示发言人方 向的发光控制时，发射对应于其方向的发光元件的光。
包括LAN接口、模拟音频输入终端、模拟音频输出终端和数字 音频输入-输出终端的输入-输出连接器11被安装在其中安装了机壳 2中的操作部分4的侧边的短尺寸表面上，以及该输入-输出连接器 11连接至安装在机壳2内部的输入输出I/F 12。通过将网络电缆附 接在L緒接口上以及进行与网路的连接，来进行与网络上的其他音频 会议设备的连接。
具有相同形状的扬声器SP1至SP16被安装在机壳2的下表面上。 沿纵向以恒定的间距线性地安装这些扬声器SP1至SP16，从而，构 建了扬声器阵列。具有相同形状的麦克风MIC101至MIC116被安装在 机壳2的一个纵向表面上。沿纵向以恒定的间距线性地安装这些麦克 风MIC101至MIC116，从而，构建了麦克风阵列。具有相同形状的麦 克风MIC201至MIC216被安装在机壳2的另 一个纵向表面上。沿纵向 以恒定的间距也线性地安装了这些麦克风MIC201至MIC216，从而， 构建了麦克风阵列。然后，被穿孔、结网以及以覆毒扬声器阵列和麦 克风阵列的形状而形成的下表面栅格6被安装在机壳2的下表面侧。 另外，在该实施例中，扬声器阵列的扬声器的数量被设置为16，每 个麦克风阵列的麦克风的数量被分别设置为16，但是不限于此，根 据规格，可适当地设置扬声器的数量和麦克风的数量。扬声器阵列和 麦克风阵列的间距可以不是恒定的，例如可采用一种沿纵向在中心处 紧密放置以及朝向两端零散放置的形式。
接下来，如图3所示，该实施例的音频会议设备1在功能上包 括控制部分10、输入-输出连接器ll、输入-输出I/F12、声音发射
指向性控制部分13、 D/A转换器14、用于声音发射的放大器15、扬 声器阵列(扬声器SP1至SP16)、麦克风阵列(麦克风MIC101至 MIC116，麦克风MIC201至MIC216)、用于声音采集的放大器16、 A/D 转换器17、声音采集束产生部分181、声音采集束产生部分182、声 音采集束选择部分19、回声抵消部分20和操作部分4。
输入-输出I/F 12将对应于网络的数据格式(协议)的来自另 一音频会议设备的通过输入-输出连接器11输入的输入声音信号进 行转换，并且通过回声抵消部分20将该声音信号提供给声音发射指 向性控制部分13。在这种情况下，当从多个音频会议设备接收到输 入声音信号时，输入-输出I/F 12识别每个音频会议设备的声音信号， 并且分别借助于不同的传输路径通过回声抵消部分20将声音信号提 供给声音发射指向性控制部分13。输入-输出I/F 12将由回声抵消 部分20所产生的输出声音信号转换为对应于网络的数据格式(协 议)，并且通过输入-输出连接器11将该输出声音信号发送到网络。
基于所规定的声音发射指向性，声音发射指向性控制部分13分 别针对扬声器阵列的每个扬声器SP1至SP16执行关于输入声音信号 的幅度处理和延迟处理等，并且产生各自的声音发射信号。在此，声 音发射指向性包括用于将发射声音集中在音频会议设备1的纵向上 的预定位置的指向性或用于设置虚拟点声源和从该虚拟点声源输出 发射声音的指向性，以及产生了各自的声音发射信号，在该声音发射 信号中，来自扬声器SP1至SP16的发射声音实现了指向性。
然后，声音发射指向性控制部分13将这些各自的声音发射信号 输出到安装在每个扬声器SP1至SP16中的D/A转换器14。每个D/A 转换器14均将各自的声音发射信号转换为模拟格式，并且将该信号 输出到用于声音发射的放大器15，以及每个用于声音发射的放大器 15均对各自的声音发射信号进行放大，并且将该信号提供给扬声器 SP1至SP16。
扬声器SP1至SP16是由非定向扬声器组成的，其对给定的各自 的声音发射信号进行声音转换，并且将声音发射到外部。在这种情况 下，扬声器SP1至SP16被安装在机壳2的下表面上，以便发射出来
的声音被在其上安装了音频会议设备1的桌子的安装表面反射，并且 从会议人员所处的设备侧朝向倾斜的上部分传播。
麦克风阵列中的每个麦克风MIC101至MIC116和MIC201至 MIC216可以是非定向的或定向的，但是希望其为定向的，来自音频 会议设备1的外部的声音被采集，并进行电转换，并且声音采集信号 被输出到用于声音采集的每个放大器16。每个用于声音采集的放大 器16均对声音采集信号进行放大，并且分别将信号提供给A/D转换 器17， A/D转换器17进行声音采集信号的数字转换，并且将信号输 出到声音采集束产生部分181、 182。在此，安装在一个纵向表面上 的麦克风MIC101至MIC116中的声音采集信号被输入到声音采集束产 生部分181，安装在另一纵向表面上的麦克风MIC201至MIC216中的 声音采集信号被输入到声音采集束产生部分182。
图4是示出根据该实施例的音频会议设备1的声音采集束MBll 至MB14和MB21至MB24的分布的平面图。
声音采集束产生部分181执行关于每个麦克风MIC101至MIC116 的声音采集信号的预定延迟处理等，并且产生声音采集束信号MB11 至MB14。在其中安装了麦克风MIC101至MIC116的纵向表面侧，声 音采集束信号MB11至MB14的不同预定区域被分别设置为沿纵向表面 的声音采集强度的中心。
声音采集束产生部分182对每个麦克风MIC201至MIC216的声 音采集信号执行预定延迟处理等，并且产生声音采集束信号MB21至 MB24。在其中安装了麦克风MIC201至MIC216的纵向表面侧，声音采 集束信号MB21至MB24的不同预定区域被分别设置为沿纵向表面的声 音采集强度的中心。
声音采集束选择部分19输入声音采集束信号MB11至MB14和 MB21至MB24，对信号强度进行比较，并且选择出与预设置的预定 条件相符的声音采集束信号MB。例如，当仅仅来自一个发言人的 声音被发送到另一个音频会议设备时，声音采集束选择部分19选 择出声音强度最高的声音采集束信号，并且将该束信号输出到回声 抵消部分20作为特定声音采集束信号MB。当在并行召开多个音频
会议的情况下需要多个声音采集束信号时，依次选择根据其情况的 声音采集束信号，并且将各个声音采集束信号输出到回声抵消部分
20作为各自的特定声音消除束信号MB。声音采集束选择部分19 将包括与被选定的特定声音采集束信号MB相对应的声音采集方向 (声音采集指向性)在内的声音采集环境信息输出到控制部分10。 基于这个声音采集环境信息，控制部分IO准确地确定发言人方向， 并且对提供到声音发射指向性控制部分13的声音发射指向性进行 设置。
回声抵消部分20是由一种结构构成的，在该结构中，安装了 分别独立的回声抵消器21至23，并且这些回声抵消器是串联连接 的。g卩，声音采集束选择部分19的输出被输入到回声抵消器21， 回声抵消器21的输出被输入到回声抵消器22。然后，回声抵消器 22的输出被输入到回声抵消器23，回声抵消器23的输出被输入到 输入-输出I/F 12。
回声抵消器21包括自适应滤波器211和后置处理器212。回 声抵消器22、 23具有与回声抵消器21同样的结构，并且分别包括 自适应滤波器221、 231和后置处理器222、 232 (未示出)。
基于所选定的特定声音采集束信号MB的声音采集指向性和为 输入声音信号Sl设置的声音发射指向性，回声抵消器21的自适应 滤波器211产生伪回归声音信号。后置处理器212从自声音采集束 选择部分19输出的特定声音采集束信号中减去输入声音信号Sl 的伪回归声音信号，并且将结果输出到回声抵消器22的后置处理 器222。
基于所选定的特定声音采集束信号MB的声音采集指向性和为 输入声音信号S2设置的声音发射指向性，回声抵消器22的自适应 滤波器221产生伪回归声音信号。后置处理器222从自回声抵消器 21的后置处理器212输出的第一减法信号中减去输入声音信号S2 的伪回归声音信号，并且将结果输出到回声抵消器23的后置处理 器232。
基于所选定的特定声音采集束信号MB的声音采集指向性和为输入声音信号S3设置的声音发射指向性，回声抵消器23的自适应
滤波器231产生伪回归声音信号。后置处理器232从自回声抵消器 22的后置处理器222输出的第二减法信号中减去输入声音信号S3 的伪回归声音信号，并且将伪回归声音信号输出到输入-输出I/F 12作为输出声音信号。在此，当输入声音信号是一个信号时，回 声抵消器21至23中的任何一个回声抵消器工作，当输入声音信号 是两个信号时，回声抵消器21至23中的任何两个回声抵消器工作。 通过执行这种回声抵消处理，进行了适当的回声消除，并且 仅仅发言人设备的发言人声音被发送到网络作为输出声音信号。在 这种情况下，在执行声音发送束处理和声音采集束处理之后，执行 回声抵消处理，以便与仅仅包括非定向麦克风的情况或仅仅包括非 定向扬声器的情况相比，能抑制回声。而且，由于其具有如上所述 的一种能在机械上防止回声出现在麦克风和扬声器之间的结构，所 以抑制回声的效果改善了更多，并且机械上回声的出现很少，从而 回声抵消处理的处理负载降低了，并且能以更快地速度产生最佳的 输出声音信号。
接下来，将参考附图描述使用音频会议设备来执行处理的示 例和这种配置。另外，以下示例只是使用方法的一部分，本发明的 处理和配置还能适用于类似于这些示例的使用方法。
(l)通过网络连接的其他音频会议设备的数量是1的情况
当所连接的其他音频会议设备的数量是1，即在音频会议设备 之间以一对一通信的方式召开音频会议时，输入-输出1/F12所接 收到的输入声音信号的数量是1，以及控制部分10检测到该信号 并且检测到其他音频会议设备的数量是1。
作为不同于对这个输入声音信号的检测的正常处理，如上所 述，声音采集束选择部分19从每个声音采集束信号中选择出特定 声音采集束信号，并且还产生声音采集环境信息。控制部分10获 得该声音采集环境信息，并且检测发言人方向和执行预定的声音发 射指向性控制。例如，在设置成其中发射声音被集中在发言人处并 且发射声音没有在其他区域中传播的情况下，执行了将声音发射束
信号形成为集中在检测到的发言人方向上的声音发射指向性控制。 因此，甚至在其中随机地出现很多不参加会议的人员的空间中召开 会议的情况下，也能仅仅以高S/N比采集发言人的声音，而且对方 会议人员的声音仅仅被发射给发言人，并且能防止将该声音泄漏给 其他人员。
顺便提一下，在该方法中，当存在多个会议人员时，只有发 言人能听到对方会议人员的声音。
因此，在这种情况下，可通过另一种方法来控制声音发射指 向性。
图5A是示出一个会议人员A在音频会议设备1中召开会议的 情况的视图，以及图5B是示出两个会议人员A、 B在音频会议设备 1中召开会议并且会议人员A成为发言人的情况的视图。
如图5A所示，当一个会议人员是A，会议人员A自然地成为 发言人。通过将会议人员A出现的方向作为指向性的中心，声音采 集束选择部分19从声音采集信号中选择声音采集束信号MB13，并 且将这个声音采集环境信息提供给控制部分10。控制部分10检测 发言人的方向。然后，如图5A所示，控制部分IO设置声音发射指 向性，用以仅仅在所检测到的发言人A的方向上发射声音。因此， 对方会议人员的声音仅仅被发射给发言人A，并且能防止会议声音 在其他区域传播(泄漏)。
另一方面，如图5B所示，当两个会议人员是A和B，会议人 员A成为发言人时，声音采集束选择部分19通过把会议人员A出 现的方向用作指向性的中心来选择声音采集束信号MB13，并且将 这个声音采集环境信息提供给控制部分10。控制部分IO对发言人 的方向进行检测，而且存储在这个发言人方向之前检测到的发言人 方向并且读取它的发言人方向，以及将发言人方向检测作为会议人 员方向。在图5B所示的示例中，会议人员B的方向被检测作为会 议人员方向。
然后，控制部分IO设置声音发射指向性，其中虚拟点声源901 定位在音频会议设备1的纵向的中心，以便在如图5B所示的会议
人员B的方向和所检测到的发言人A的方向上同等地发射声音。因 此，对方会议人员的声音能在该点上被及时地同等地发射给会议人
员B以及发言人A。
通过根据发言人的如此切换来同时切换声音采集指向性(特 定声音采集束信号)以及切换声音发射指向性，能实现音频会议， 在该音频会议中所有双方的会议人员都很容易听见声音。所以，通 过同时包括扬声器阵列和麦克风阵列，本发明的设备能容易地召开 这个音频会议。
另外，如上所述，控制部分io存储发言人方向，从而控制部
分IO在那个时间点之前的预定时期内读取发言人方向，并且能检 测被主要设置的发言人方向。当控制部分IO检测到这个发言人方 向是有限制的时候，控制部分IO指示声音采集束选择部分19仅仅 通过相应的声音采集束信号来执行选择处理。根据这个指示，声音 采集束选择部分19仅仅通过相应的声音采集束信号来执行选择处 理，并且产生到达回声抵消部分20的输出。例如，在经常仅仅从 一个方向上采集发言人声音的情况下，固定于这一个方向的声音采 集束信号，并且在仅仅在两个方向上采集发言人方向的声音的情况 下，仅仅通过这两个方向的声音采集束信号来执行选择处理。通过 执行这种处理，降低了声音采集束选择处理的负载，并且能更加迅 速地产生输出声音信号。
(2)通过网络连接的其他音频会议设备的数量是多个的情况 当所连接的其他音频的数量是多个时，输入-输出I/F 12所 接收到的输入声音信号的数量是多个，并且控制部分IO检测这个 信号并且检测到其他音频会议设备的数量为多个。然后，控制部分 10在虚拟点声源中分别为每个音频会议设备设置不同的位置，并 且设置声音发射指向性，其中每个输入声音信号均发出并且从各个 虚拟点声源发散。
图6A是示出设置三个虚拟点声源的情况下的声音发射状态的 概念图。图6B是示出设置两个虚拟点声源的情况下的声音发射状 态的概念图。在图6A和6B中，实线示出了来自虚拟点声源901
的发射声音，虚线示出了来自虚拟点声源902的发射声音，以及双
点划线示出了来自虚拟点声源903的发射声音。
例如，当具有三个输入声音信号时，如图6A所示，根据各个 输入声音信号设置虚拟点声源901、 902、 903。在这种情况下，虚 拟点声源901、 903与机壳1的纵向的两个相对端联系起来，虚拟 点声源902与机壳1的纵向的中心联系起来。基于这个设置，设置 了声音发射指向性，并且通过声音发射指向性控制部分13中的延 迟控制和放大控制等产生了每个扬声器SP1至SP16的各自的声音 发射信号。然后，扬声器SP1至SP16发射各自的声音发射信号， 从而，能够形成从三个不同的地方的虚拟点声源901至903分别发 出声音的状态。另一方面，当具有两个输入声音信号时，如图6B 所示根据各个输入声音信号设置虚拟点声源901、 902。在这种情 况下，虚拟点声源901、 902与机壳1的纵向的两个相对端联系起 来。基于这个设置，设置了声音发射指向性，从而，能依次形成从 两个不同地方的虚拟点声源901、 902分别发出声音的状态。另外， 可将这些虚拟点声源的位置预置在固定的位置。
由于能仅仅通过切换控制部分IO的声音发射指向性设置来执 行这些切换，所以根据所连接的其他音频会议设备的数量(即连接 环境)，能轻易地实现最佳的声音发射环境(声音发射指向性)。 然后，通过设置这种虚拟点声源，能召开具有较高真实感的会议。 另外，在这种情况下，发射声音发散，所以虽然稍微采集了发射声 音，但是通过事先将虚拟点声源的初始参数提供给回声抵消部分 20，能够有效地消除回归声音。
(3)同时召开多个不同会议的情况
当所连接的其他音频会议设备的数量是多个时，由输入-输出 I/F 12接收的输入声音信号的数量是多个，控制部分IO检测这个 信号并且检测到其他音频会议设备的数量是多个。控制部分10检 测并且存储每个输入声音信号的信号强度，并且检测每个输入声音 信号的历史。在此，输入声音信号的历史为对是否具有预定信号强 度进行检测的历史，并且对应于是否实际进行了谈话的事实。同时，
控制部分10基于所存储的声音采集环境信息来检测发言人方向的 历史。控制部分10将输入声音信号的历史和发言人方向的历史进 行比较，并且检测输入声音信号和发言人方向之间的相互关系。
图7是示出一种情况(其中两个会议人员A、 B使用一个音频
会议设备1分别与不同的音频会议设备进行谈话)的视图，图7 的方块箭头示出声音发射束801、 802。那么，图7示出了以下情 况其中会议人员A与对应于输入声音信号Sl的音频会议设备进 行谈话，而会议人员B与对应于输入声音信号S2的另一音频会议 设备进行谈话。
例如，在图7所示的情况中，会议人员A通过输入声音信号 Sl以对声音发射做出响应的方式来发出声音，会议人员B通过输 入声音信号S2以对声音发射做出响应的方式来发出声音。在这种 情形下，大约在期间输入声音信号Sl具有预定信号强度的时期结 束的同时，声音采集束信号MB13的信号强度变高。然后，大约在 声音采集束信号MB13的信号强度变低的情况的同时，输入声音信 号Sl的信号强度再次变高。类似地，大约在期间输入声音信号S2 具有预定信号强度的时周结束的同时，声音采集束信号MB21的信 号强度变高。然后，大约在声音采集束信号MB21的信号强度变低 的情况的同时，输入声音信号S2的信号强度再次变高。控制部分 10检测这个信号强度的变化，并且把输入声音信号Sl与会议人员 A联系起来，把输入声音信号S2与会议人员B联系起来。然后， 控制部分10设置声音发射指向性，其中输入声音信号Sl仅仅被发 射至会议人员A，输入声音信号S2仅仅被发射到会议人员B。这样 的结果是，会议人员B不能听见来自会议人员A侧的对方的声音， 而会议人员A不能听见来自会议人员B侧的对方的声音。
另一方面，控制部分10指示声音采集束选择部分19来执行 针对分别对应于每个输入声音信号Sl、 S2的每个声音采集束信号 组的声音采集束信号的选择处理。在图7的示例中，声音采集束选 择部分19通过会议人员A出现一侧的麦克风MIC101至MIC116对 声音采集束信号MB11至MB14执行如上所述的选择处理，以及还通
过会议人员B出现的一侧的麦克风MIC201至MIC216对声音采集束 信号MB21至MB24执行如上所述的选择处理。然后，声音采集束选 择部分19将分别选定的声音采集束信号输出到回声抵消部分20 作为分别对应于输入声音信号Sl、 S2的特定声音采集束信号。在 回声抵消部分20中，顺序地执行对应于每个会议人员A、 B的特定 声音采集束信号的回声抵消处理，并且产生输出声音信号，以及在 输入-输出I/F 12中，用于指定发送目的地的数据被附加在各个输 出声音信号上。因此，会议人员A的发出声音不会被发送到会议人 员B侧的对方，而会议人员B侧的发出声音不会被发送到会议人员 A侧的对方。因此，在使用同一个音频会议设备1的同时，会议人 员A、 B能各自与彼此不同的其他音频会议设备侧的会议人员进行 音频通信，并且还能在不相互干扰的情况下并行地召开会议。然后， 通过采用该实施例的配置，能很容易地实现这种并行的多个会议。 另外，在上述的每个示例中，显示了控制设备10自动地进行 声音发射和声音采集设置的形式，但是可以构造成这样对操作部 分4进行操作，并且会议人员手动地进行声音发射和声音采集设 置。
在上述的实施例中，示出了采用回声抵消器(回声抵消部分 20)作为回归声音消除装置的示例，但是可以采用如图8所示的语 音开关24。
图8是使用语音开关24的音频会议设备的功能框图。
图8所示的音频会议设备1是一种设备，其中用语音开关24
来代替图3所示的音频会议设备1的回声抵消部分20，其他配置相同。
语音开关24包括比较电路25、输入侧可变损耗电路26和输 出侧可变损耗电路27。比较电路25输入输入声音信号Sl至S3和 特定声音采集束信号MB，并且将输入声音信号Sl至S3的信号电 平(幅度强度)和特定声音采集束信号MB的信号电平进行比较。
然后，当比较电路25检测到输入声音信号Sl至S3的信号电 平高于特定声音采集束信号MB的信号电平时，则其判断音频会议设备1的会议人员主要地正在接收语言，并且对输出侧可变损耗电 路27执行降低控制。根据这个降低控制，输出侧可变损耗电路27
降低特定声音采集束信号MB的信号电平，并且将降低的信号电平 输出到输入-输出I/F 12作为输出声音信号。
另一方面，当比较电路25检测到特定声音采集束信号MB的 信号电平高于输入声音信号Sl至S3的信号电平时，其判断音频会 议设备1的会议人员主要正在发射语言，并且对输入侧可变损耗电 路26执行降低控制，输入侧可变损耗电路26包括用于分别对输入 声音信号Sl至S3执行可变损耗处理的各个可变损耗电路261至 263，通过这些各个可变损耗电路261至263，输入声音信号Sl至 S3的信号电平被降低，并且被提供给声音发射指向性控制部分13。 通过执行这种处理，甚至在主要接收语言时出现了从扬声器 阵列到麦克风阵列的回声时，也能抑制输出声音电平，从而能够防 止接收语言声音(输入声音信号)被发送到对方音频会议设备。另 一方面，在发送语言时抑制了从扬声器阵列发射出来的声音，从而 降低衍射到麦克风阵列的声音，并且能防止接收语言声音(输入声 音信号)被发送到对方音频会议设备。
通过包括如上所述的实施例的机械配置和功能配置，仅仅一个 音频会议设备就能处理如上所述的各种会议环境，而且，在任何的会 议环境中，均能为会议人员提供最佳的声音发射和采集环境。
权利要求
1. 一种音频会议设备，其包括机壳，该机壳包括下表面、侧表面和用于将所述下表面和安装表面分开预定距离的支脚部分；扬声器阵列，其包括多个布置在所述下表面上的扬声器，其中扬声器阵列的声音发射方向是从所述下表面向外的方向；声音发射控制装置，其用于对输入声音信号执行用于声音发射的信号处理，以控制所述扬声器阵列的声音发射指向性；麦克风阵列，其包括多个布置在所述侧表面上的麦克风，其中麦克风阵列的声音采集方向是从所述侧表面向外的方向；声音采集控制装置，其用于对由所述麦克风阵列采集的声音采集信号执行用于声音采集的信号处理以产生多个具有相互不同的声音采集指向性的声音采集束信号，通过对所述多个声音采集束信号进行比较来检测声音采集环境，并且输出特定声音采集束信号；以及回归声音消除装置，其用于基于所述输入声音信号和所述特定声音采集束信号执行控制，以便从所述扬声器阵列发射出来的声音不包括在输出声音信号中。
2. 根据权利要求1所述的音频会议设备，其中所述回归声音消 除装置基于所述输入声音信号产生伪回归声音信号，并且从所述特定 声音采集束信号中减去所述伪回归声音信号。
3. 根据权利要求1所述的音频会议设备，其中所述回归声音消 除装置包括比较装置，其用于对所述输入声音信号的电平和所述特定声音 采集束信号的电平进行比较；以及电平降低装置，其用于降低由所述比较装置判断出来的所述输入声音信号和所述特定声音采集束信号中电平较小的信号的电平。
4. 根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的音频会议设备， 其中所述机壳具有在一个方向上伸长的大致长方体形状，以及沿所述 伸长的方向布置了所述多个扬声器和所述多个麦克风。
5. 根据权利要求1至4中的任一权利要求所述的音频会议设备， 其包括控制装置，该控制装置用于基于来自所述声音采集控制装置的 声音采集环境来对声音发射指向性进行设置，并且用于将该声音发射 指向性提供给所述声音发射控制装置。
6. 根据权利要求5所述的音频会议设备，其中所述控制装置存 储了所述声音采集环境的历史，以及基于该历史对所述声音采集环境 和声音发射指向性进行估计，并且将所估计出来的声音发射指向性提 供给所述声音发射控制装置，并将根据所估计出来的声音采集环境的 声音采集束信号的选择控制提供给所述声音采集控制装置。
7. 根据权利要求5所述的音频会议设备，其中所述控制装置检 测输入声音信号的数量，并且基于所述声音采集环境和输入声音信号的数量来设置声音发射指向性。
8. 根据权利要求7所述的音频会议设备，其中所述控制装置存 储声音采集环境的历史和输入声音信号的历史，基于这两个历史来检 测声音采集环境中的变化和输入声音信号之间的关联，将基于该关联 所估计出来的声音发射指向性提供给所述声音发射控制装置，以及将 根据所估计出来的声音采集环境的声音采集束信号的选择控制提供 给所述声音采集控制装置。
全文摘要
一种大体上为长方体形状的箱体(2)，其具有两个长的侧表面和一个下表面，麦克风沿长度方向以阵列形式布置在两个长的侧表面上，而扬声器沿长度方向以阵列形式布置在下表面上。扬声器阵列根据按照会议环境设置的声音发射指向性形成了声音发射束。另一方面，当麦克风阵列所采集的声音采集信号形成了声音采集束时，从该声音采集束检测到了扬声器方向，并且形成了对应于该方向的输出声音信号。这在声音发射指向性的设置中进行了反映。而且，当出现多个输入声音信号时，根据输入声音信号的使用状态设置了声音发射指向性。
文档编号H04R3/00GK101379870SQ20078000404
公开日2009年3月4日 申请日期2007年1月17日 优先权日2006年1月31日
发明者石桥利晃 申请人:雅马哈株式会社