摄像设备的制作方法

专利名称：摄像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像设备，尤其涉及能够处理声音信号的摄像设备。
背景技术：
传统上，已知作为用于处理声音信号的摄像设备的摄像机等。摄像机利用声音收 集器(麦克风)收集来自被摄体的声音，并将该声音连同视频一起记录。这些摄像机中的一些摄像机使用由3个无定向声音收集器收集到的声音信号以 生成双声道立体声信号，例如，参见日本特开2000-224688。近年来，声音技术和声音重放装置的发展还允许我们在DVD等的情况下听到不是
立体声的5. 1声道声音等的多声道声音。本发明的目的在于提供以下摄像设备该摄像设备在将由4个无定向声音收集器 收集到的声音信号用于生成例如多声道环绕声信号时，使得用于生成环绕声信号的计算变 得容易。此外，本发明的目的还在于提供能够通过减小以上4个无定向声音收集器的布置 面积来防止整个设备的大小增大的摄像设备。

发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种摄像设备，包括用于拍摄 前方的被摄体的光学图像的摄像单元，所述摄像设备包括麦克风单元，用于收集周围的声 音；以及生成器，用于基于由所述麦克风单元收集到的声音，生成多声道声音信号，其中，所 述麦克风单元包括第一声音收集器、第二声音收集器、第三声音收集器和第四声音收集器， 其中，所述第二声音收集器被配置在所述第一声音收集器后方，所述第四声音收集器被配 置在以所述第一声音收集器、所述第二声音收集器和所述第三声音收集器作为顶点的三角 形内部，以及其中，所述生成器根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由 所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第一声道声音信号，根据由所述第一 声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号 来生成第二声道声音信号，根据由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述 第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第三声道声音信号，根据由所述第二声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成第四声道声音信号，并且根据由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述 第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第五声道声音信号。根据本发明的另一方面，提供了一种摄像设备，包括用于拍摄前方的被摄体的光 学图像的摄像单元，所述摄像设备包括麦克风单元，用于收集周围的声音；以及生成器， 用于基于由所述麦克风单元收集到的声音，生成多声道声音信号，其中，所述麦克风单元包 括第一声音收集器、第二声音收集器、第三声音收集器和第四声音收集器，其中，所述第二 声音收集器被配置在所述第一声音收集器后方，所述第三声音收集器和所述第四声音收集 器都被配置在连接所述第一声音收集器和所述第二声音收集器的线的右侧或左侧，所述第三声音收集器和所述第四声音收集器被配置为沿前后方向偏移，以及其中，所述生成器根 据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声 音的声音信号来生成第一声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音 信号和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第二声道声音信号，根据由 所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的 声音信号来生成第三声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号 和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第四声道声音信号，并且根据由 所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的 声音信号来生成第五声道声音信号。根据本发明的又一方面，提供了一种摄像设备，包括用于 拍摄前方的被摄体的光 学图像的摄像单元，所述摄像设备包括麦克风单元，用于收集周围的声音；以及生成器， 用于基于由所述麦克风单元收集到的声音，生成多声道声音信号，其中，所述麦克风单元包 括第一声音收集器、第二声音收集器、第三声音收集器和第四声音收集器，其中，所述第二 声音收集器被配置在所述第一声音收集器后方，以及其中，所述生成器根据由所述第一声 音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来 生成第一声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第 四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第二声道声音信号，根据由所述第四声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 第三声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三声 音收集器收集到的声音的声音信号来生成第四声道声音信号，并且根据由所述第三声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 第五声道声音信号。根据以下参考附图对优选实施例的说明，本发明的其它特征和优势将变得明显。


图1是应用了本发明的摄像机的立体图；图2是应用了本发明的摄像机的框图；图3是用于解释根据第一实施例的摄像机的麦克风单元和声音处理单元的详情 的图；图4A 4E是示出由根据实施例的摄像机所生成的5声道声音的极性图的图；图5是用于解释根据第二实施例的摄像机的麦克风单元和声音处理单元的详情 的图；图6是用于解释根据第一实施例的麦克风单元的声音收集器的其它布置的图；以 及图7是用于解释根据第二实施例的麦克风单元的声音收集器的其它布置的图。
具体实施例方式将参考附图来说明实施例。第一实施例
将说明能够基于从4个声音收集器输入的声音信号来生成多声道声音信号的摄 像机。图1是根据本实施例的摄像机的立体图。在图1中，附图标记100表示根据本实施例的摄像机。附图标记101表示用于拍 摄被摄体的光学图像的拍摄透镜。附图标记102表示内部包含有用于收集周围的声音的4 个声音收集器的麦克风单元。后面将说明声音收集器的布置。附图标记103表示显示单 元，该显示单元用于在拍摄期间显示由拍摄透镜101拍摄到的并由后面所述的视频处理单 元206处理后的被摄体的光学图像的的视频，并用于在重放期间显示由后面所述的视频重 放处理单元211处理后的视频，以及用于显示菜单画面等。在本实施例中，如图1所示，将配置了拍摄透镜101的一侧看作为摄像机100的前方。
图2是图1中的摄像机100的框图。在图2中，附图标记201表示用于根据摄像机100的各种功能控制各个块的控制 单元。附图标记202表示用于将外部请求输入至摄像机100中的操作单元。附图标记203 表示传输来自控制单元201的控制信号、来自操作单元202的请求信号等所经由的控制信 号总线。附图标记204表示传输各个块的图像数据和声音数据所经由的图像/声音数据总 线。附图标记205表示摄像单元，该摄像单元包括用于控制来自摄像透镜101的光量 的光圈和用于将光学图像转换成电信号的图像传感器等。附图标记206表示视频处理单 元，该视频处理单元用于执行视频记录方案所需要的处理，如将从摄像单元205获得的视 频信号调整至适当的信号电平、将视频信号转换成数字信号以及一次一帧地记录数字数据寸。附图标记207表示声音处理单元，该声音处理单元用于执行将由麦克风单元102 所获得的声音信号放大至适当的电平以及将声音信号转换成数字数据的处理。声音处理单 元207执行将从麦克风单元102的4个声音收集器获得的声音信号转换成例如5. 1声道声 音数据等的处理。后面将更详细地说明声音处理单元207。附图标记208表示用于控制显示单元103上的显示的显示控制单元。显示控制单 元208响应于来自控制单元201的请求，将依赖于各种模式的信息显示在显示单元103上。附图标记209表示作为记录介质的硬盘(下文中称为HDD)，该硬盘用于根据需要 相互关联地记录从视频处理单元206获得的图像数据、从声音处理单元207获得的声音数 据以及其它数据。附图标记210表示用于访问HDD 209以读取和写入上述的视频数据、声 音数据和其它数据等的访问单元。附图标记211表示视频重放处理单元，该视频重放处理单元用于根据视频记录方 案对由访问单元210所读出的HDD 209中的视频数据进行处理，并将处理后的视频数据转 换成预定格式。附图标记212表示用于将由视频重放处理单元211所重放的视频信号输出 至外部的视频输出端子。附图标记213表示用于根据视频记录方案重放由访问单元210所读出的HDD 209 中的声音数据的声音重放处理单元。附图标记214表示用于将由声音重放处理单元213所 重放的声音信号输出至外部的声音输出端子。
附图标记215表示USB端子，该USB端子用于与PC等的外部装置进行通信，或者 与外部装置交换HDD 209上所记录的视频数据、声音数据等。附图标记216表示用于控制 USB端子215和所连接的外部装置之间的数据交换的USB控制器。附图标记217表示用于将控制信号发送至外部装置的发送端子。首先，将说明利用根据本实施例的摄像机100所进行的基本拍摄工作。
响应于对操作单元202的电源开关的操作，使摄像机100进入拍摄用的待机状态。 在该状态下，用户操作操作单元202的拍摄按钮，来请求摄像机100开始拍摄运动图像。响 应于用于开始拍摄运动图像的该请求，控制单元201将用于开始拍摄的请求信号发送至摄 像单元205、视频处理单元206等。当开始拍摄时，摄像单元205利用光圈控制由拍摄透镜101拍摄到的被摄体的光 学图像的光量，并利用图像传感器将所控制的光量转换成电信号。然后，在视频处理单元 206中，将转换成的电信号调整至适当的电平，并将其转换成数字数据。然后，利用视频处理 单元206的用于调整像素数等的电路，将通过转换成数字数据所获得的视频信号调整至适 当的像素数，并且根据预定的视频记录方案对其进行压缩编码以获得视频数据。此外，声音处理单元207将由麦克风单元102的4个声音收集器收集到的4个声 音信号放大至适当的电平。然后，将这4个声音信号转换成数字数据，例如，对这4个声音 信号进行如将数字数据转换成5. 1声道声音数据等声音记录方案所要求的处理，以获得声 音数据。然后，控制单元201将上述视频数据和上述声音数据合成以形成数据流，并将该 数据流输出至访问单元210。访问单元210基于来自控制单元201的请求，在UDF或FAT等 的文件系统管理下，开始将视频数据和声音数据的数据流作为一个运动图像文件写入HDD 209中。该文件系统表示包括用于执行文件管理的管理信息和文件数据的结构系统。对该 文件系统进行标准化还允许在不同的存储介质上或在不同的记录和重放装置上进行记录 和重放。若有必要，可以经由显示控制单元208将该数据流显示在显示单元103上。然后，当用户再次操作操作单元202的拍摄按钮时，控制单元201响应于用于结束 拍摄运动图像的请求，将用于结束拍摄的请求信号发送至摄像单元205、视频处理单元206寸。响应于接收到用于结束拍摄运动图像的请求信号，摄像单元205和视频处理单元 206结束拍摄工作。访问单元210基于来自控制单元201的请求，将从拍摄开始到拍摄结 束所记录的一系列的视频数据和声音数据作为一个文件写入HDD 209中，并且结束记录操 作。控制单元201使摄像机100进入拍摄用的待机状态。接着，将说明利用根据本实施例的摄像机100进行的普通重放操作。控制单元201响应于通过操作单元202的选择开关选择重放模式，控制访问单元 210，以从HDD 209读出视频数据和静止图像数据。然后，控制单元201控制显示控制单元 208，以在显示单元103上显示布置了所读取的视频数据和静止图像数据的缩略图的缩略 图画面、或者在显示单元103上显示视频数据和静止图像数据的文件名。此外，可以控制显 示控制单元208，以在显示单元103上显示上次拍摄时获得的视频数据、静止图像数据等。然后，利用所显示的缩略图画面，当用户操作操作单元202以请求重放视频数据或静止图像数据时，控制单元201控制各个块以重放所请求的图像数据。在重放视频数据的情况下，控制单元201响应于来自操作单元202的请求，将从 HDD 209读取的内容数据分离成声音数据和视频数据。然后，在视频重放处理单元211中扩 展与视频数据有关的解码信息量，并且由显示控制单元208将其作为视频显示在显示单元 103上。在这种情况下，由于配置摄像机100使得还将视频信号从视频端子212输出，因此 经由视频端子212所连接的能够显示视频的装置可以显示该视频。将声音数据发送至声音 重放处理单元213，并且扩展与该声音数据有关的解码信息量，并将其转换成5. 1声道环绕 声数据或环绕声信号，并将其从声音端子214输出，由此产生来自连接至声音端子214的能 够输出声音的装置的声音输出。现在，将参考图3来详细说明根据本实施例的麦克风单元102和声音处理单元207 的结构。图3示出从上面观看到的图1中的摄像机100的麦克风单元102。声音处理单元 207生成5. 1声道环绕声。这里将省略对生成与低频分量的声音相对应的子声道声音信号 的说明。首先，将说明麦克风单元102。附图标记301 304表示声音收集器。各个声音收 集器具有大致无定向的声音收集特性。声音收集器301沿摄像机100的摄像方向布置在麦克风单元102中的前方。声音 收集器302沿摄像机100的摄像方向布置在麦克风单元中的后方。此外，声音收集器302 沿着与拍摄透镜101的光轴大致平行且穿过声音收集器301的线，布置在声音收集器301 后方，其中由L表示声音收集器301和声音收集器302之间的距离。例如，该距离L是约 14mm。声音收集器303布置在以声音收集器301和声音收集器302作为顶点并且以连接 声音收集器301和连接声音收集器302的线作为底边的大致等腰三角形的顶角处。在本实 施例中，声音收集器303布置在连接声音收集器301和声音收集器302的线的右侧。声音收 集器304布置在以声音收集器301和声音收集器302作为顶点并且以连接声音收集器301 和声音收集器302的线作为底边的大致等腰三角形的顶角处。声音收集器304还布置在以 声音收集器301、声音收集器302和声音收集器303作为顶点的三角形内部。在本实施例中，在以声音收集器303作为顶点的等腰三角形中，由θ 1来表示声音 收集器301和声音收集器302的顶点处的角度，并且布置声音收集器，以形成约60度到80 度的角度Θ1。此外，在以声音收集器304作为顶点的等腰三角形中，由θ 2来表示声音收 集器301和声音收集器302的顶点处的角度，并且布置声音收集器，以形成约30度的角度 θ 2。此外，在本实施例中，由声音收集器301、声音收集器302和声音收集器303所构成 的平面与摄像机100的底面大致平行。另外，由声音收集器301、声音收集器302和声音收 集器304所构成的平面也与摄像机100的底面大致平行。接着，将说明声音处理单元207。附图标记305表示用于将由各个声音收集器收集 到的声音信号调整至适当的电平的自动增益控制器(下文中称为AGC)。附图标记306表示 用于将由AGC305调整至适当的电平的声音信号从模拟数据转换成数字数据的AD转换单元 (下文中称为A/D)。附图标记307表示用于延迟所输入的声音数据的延迟单元。附图标记308表示用于从未延迟的声音数据中减去由延迟单元307延迟后的声音数据的减法器。附图标记309表示用于衰减高频分量的均衡器(下文中称为EQ)。现在，将说明在声音处理单元207中用于根据从4个大致无定向的声音收集器所 获得的声音信号来生成5声道环绕声数据的过程。根据从声音收集器301获得的声音信号和从声音收集器302获得的声音信号，生 成前中央声道(FC)。根据从声音收集器301获得的声音信号和从声音收集器304获得的声 音信号，生成前左声道(FL)。根据从声音收集器302获得的声音信号和从声音收集器304 获得的声音信号，生成前右声道(FR)。根据从声音收集器302获得的声音信号和从声音收 集器303获得的声音信号，生成环绕左声道(SL)。根据从声音收集器301获得的声音信号 和从声音收集器303获得的声音信号，生成环绕右声道(SR)。采用前中央声道(FC)作为例子，将说明用于生成5声道环绕声数据的各个声道的 声音数据的方法。如上所述，根据从声音收集器301获得的声音信号和从声音收集器302获得的声 音信号，生成前中央声道(FC)。具体地，根据通过将从声音收集器302获得的声音信号延 迟相位Φ 1所获得的声音数据、并根据从声音收集器301获得的声音数据，生成前中央声道 (FC)。以下将说明具体的计算方法。配置声音处理单元207，使得由AGC 305将从声音收集器301获得的声音信号调 整至适当电平的声音，并且由A/D 306将其转换成第一声音数据；由AGC 305将从声音收集 器302获得的声音信号调整至适当电平的声音，由A/D 306将其转换成第二声音数据，并由 延迟单元307延迟该第二声音数据；然后，由减法器308从第一声音数据减去第二声音数 据，以生成前中央声道(FC)声音。现在，关注从声源A向摄像机100输入具有正弦波sin ω t的声音的情况。假定以 在右手侧表示0度时的角度X输入该声音，并且声源A位于相对于声音收集器301和声音 收集器302之间的距离L充分远的距离处。如果声源位于摄像机100前方，则声音将输入 至声音收集器301，然后输入至声音收集器302。通过通用公式、即以下公式(1)来表示声 源A和各麦克风之间的距离差。(距离差)=LX sin X = L sin X. · · (1)当由c表示音速时，可以从以下公式(2)获得具有sinot的声音的波长。(声音的波长)=C+(ω/2π) = 2 Ji c/ω . . . (2)当利用具有sin ω t的声音的相位差Φ χ来表示直到输入至声音收集器301的声 音输入至声音收集器302为止的时间时，通过以下公式(3)来表示相位差Φχ。Φ χ = L sin X+ (2 π c/ ω) X 2 π = (L ω sin Χ) /c ... (3)由声音收集器301将从该声源输出的具有正弦波sinot的声音转换成声音信号 a。通过以下公式(4)来表示该声音信号a。a = α sin cot. · . (4)其中，α是声音信号a的振幅。由位于声音收集器301后方的声音收集器302将从声源输出的具有正弦波sin ω t 的声音转换成声音信号b。通过以下公式(5)来表示该声音信号b。b = β 8 η(ω +Φχ). . . (5)
其中，β是声音信号b的振幅。此外，延迟单元307将从声音收集器302获得的声音信号延迟相位Φ 1。因而，通 过以下公式(6)来表示由延迟单元307延迟后的声音数据b’。
<formula>formula see original document page 12</formula>根据公式(4)和(6)，通过以下公式(7)来表示从减法器308输出 的声音数据。
<formula>formula see original document page 12</formula>
现在，关注X是270度的情况。在这种情况下，当利用具有sincot的声音的相位 差Φb来表示直到输入至声音收集器301的声音输入至声音收集器302为止的时间时，通 过以下公式(8)来表示相位差ΦΚ
<formula>formula see original document page 12</formula>当X是270度时，将公式(7)表示为以下公式(9)。
<formula>formula see original document page 12</formula>
在这里的说明中，由于期望生成前中央声道(FC)声音，因此有必要减小对来自后 方的声音的灵敏度。更具体地，在声源位于后方(X是270度)的情况下，使公式(9)的输 出为0。因此，可以将公式(9)重写为以下公式(10)。
<formula>formula see original document page 12</formula>为了使以上公式(10)为真，需要设置该公式，使得ΦΙ因而，通过以下公 式(11)来表示Φ1。
<formula>formula see original document page 12</formula>根据公式(7)和(11)，通过以下公式(12)示出表示前中央声道(FC)声音的通用 公式。
<formula>formula see original document page 12</formula>此外，在EQ 309中，根据需要衰减高频分量，以输出具有良好的定向性的声音数 据。因此，以上述方式，获得了前中央声道(FC)声音。在以上说明中，已经说明了采用前中央声道(FC)作为例子以生成5声道声音数据 的方法。然而，可以以类似的方式获得其它声道。在图4A 4E中示出了根据该方法所计 算出的5声道声音的极性图。在图4A 4E中，由于声源位于离声音收集器301 304充 分远的距离处，因此假定α近似等于β。图4Α示出根据从声音收集器301获得的声音信号和从声音收集器302获得的声 音信号所计算出的前中央声道(FC)声音的极性图。图4Β示出根据从声音收集器301获得 的声音信号和从声音收集器304获得的声音信号所计算出的前左声道(FL)声音的极性图。 图4C示出根据从声音收集器304获得的声音信号和从声音收集器302获得的声音信号所 计算出的前右声道(FR)声音的极性图。图4D示出根据从声音收集器302获得的声音信号 和从声音收集器303获得的声音信号所计算出的环绕左声道(SL)声音的极性图。图4Ε示 出根据从声音收集器303获得的声音信号和从声音收集器301获得的声音信号所计算出的 环绕右声道(SR)声音的极性图。因而，以上述方式，可以通过如图3所示布置声音收集器来生成5声道声音数据。4个大致无定向声音收集器的这种布置可以在生成环绕声信号时，使用于生成环绕声信号的计算变得容易，并减少4个无定向声音收集器的布置的面积。因而，可以防止整 个设备的大小增大。另外，图4B和4C所示的角度θ 2与图3中的角度θ 2相对应，并且图4D和4Ε所 示的角度θ 1与图3中的角度θ 1相对应。换言之，可以通过改变声音收集器的布置来改 变作为计算结果所获得的声音的定向性。
此外，在本实施例中，根据从声音收集器301获得的声音信号和从声音收集器304 获得的声音信号来生成前左声道(FL)。然而，可以根据从声音收集器301获得的声音信号 和从声音收集器303获得的声音信号来生成前左声道(FL)。此外，根据从声音收集器302 获得的声音信号和从声音收集器304获得的声音信号来生成前右声道(FR)。然而，可以根 据从声音收集器302获得的声音信号和从声音收集器303获得的声音信号来生成前右声道 (FR)。此外，根据从声音收集器302获得的声音信号和从声音收集器303获得的声音信号 来生成环绕左声道(SL)。然而，可以根据从声音收集器302获得的声音信号和从声音收集 器304获得的声音信号来生成环绕左声道(SL)。此外，根据从声音收集器301获得的声音 信号和从声音收集器303获得的声音信号来生成环绕右声道(SR)。然而，可以根据从声音 收集器301获得的声音信号和从声音收集器304获得的声音信号来生成环绕右声道(SR)。在本实施例中，在麦克风单元102中，将声音收集器303和声音收集器304布置在 连接声音收集器301和声音收集器302的线的右侧。然而，可以将声音收集器303和声音 收集器304布置在该线的左侧。此外，尽管在本实施例中已经说明了 5声道的多声道声音数据的生成，但可以同 时生成与低频分量的声音相对应的子声道声音数据。在这种情况下，可以生成至少一个子 声道声音数据，或者可以生成多个子声道声音信号。此外，可以同时生成与5声道声音数据 的高频分量的声音相对应的声道声音数据。另外，尽管在本实施例中生成了 5声道声音数据，然而此外还可以生成后中央声 道、左声道和右声道声音数据。此外，还可以生成针对前左声道和左声道之间的声道以及针 对前右声道和右声道之间的声道的声音数据。此外，可以生成针对后声道和环绕左声道之 间的声道以及针对后声道和环绕右声道之间的声道的声音数据。可以根据上述计算方法计 算出这些数据。使用该方法可以生成12声道声音数据。在本实施例中，由公式Φ1 = (Lω )/c来表示延迟单元307中的相位延迟。因此， 延迟角将根据声音的频率而变化。更具体地，例如，代替延迟单元307，可以使用截止频率被 设置为3kHz的低通滤波器等。在应用低通滤波器的情况下，该低通滤波器可以是人类听觉 范围的中心频率附近、例如IkHz附近的相位延迟是上述Φ1(ω = 1000 2 π)的低通滤波 器。可选地，该低通滤波器可以是具有相位延迟朝较高频率增大的频率相位特性的低通滤 波器。此外，在本实施例中，声音收集器302沿着与拍摄透镜101的光轴大致平行且穿过 声音收集器301的线，布置在声音收集器301后方。然而，声音收集器302可以只要位于声 音收集器301后方即可。此外，在本实施例中，声音收集器303位于以声音收集器301和声音收集器302作 为顶点并且以连接声音收集器301和声音收集器302的线作为底边的大致等腰三角形的顶 角处。然而，可以布置声音收集器303，以形成任意三角形，而未必是大致等腰三角形。还需要的是将声音收集器304布置在以声音收集器301、声音收集器302和声音收集器303作为 顶点的三角形内部。更具体地，可以采用如图6所示的声音收集器的布置。如上所述，采用满足该关系的布置作为根据本实施例的声音收集器的布置就足够 了，而未必是像图3所示的布置一样的精确布置。第二实施例现在，将参考图5来详细说明根据第二实施例的麦克风单元102和声音处理单元 207的结构。图5示出从上面观看到的图1中的摄像机100的麦克风单元102。声音处理单元 207生成5. 1声道环绕声。这里，将省略对生成与低频分量的声音相对应的子声道声音信号 的说明。
首先，将说明麦克风单元102。附图标记501 504表示声音收集器。各个声音收 集器具有大致无定向的声音收集特性。声音收集器501沿摄像机100的摄像方向位于麦克风单元102中的前方。声音收 集器502沿摄像机100的摄像方向位于麦克风单元中的后方。此外，声音收集器502沿着 与摄像透镜101的光轴大致平行且穿过声音收集器501的线，布置在声音收集器501后方， 其中，由L来表示声音收集器501和声音收集器502之间的距离。例如，该距离是约20mm。此外，连接声音收集器503和声音收集器504的线与连接声音收集器501和声音 收集器502的线大致平行。此外，由连接声音收集器501和声音收集器502的线与连接声 音收集器501和声音收集器503的线所构成的角度与由连接声音收集器501和声音收集器 502的线与连接声音收集器501和声音收集器504的线所构成的角度大致相等。在本实施例中，在由声音收集器501、声音收集器502和声音收集器503所构成的 三角形中，由θ 1来表示声音收集器501的顶点处的角度，并且该角度是约60度 约80度 的角度。此外，在由声音收集器501、声音收集器502和声音收集器504所构成的三角形中， 由θ 2来表示声音收集器501的顶点处的角度，并且该角度是约30度的角度。因此，在由声 音收集器501、声音收集器502和声音收集器503所构成的三角形中，由θ 2来表示声音收 集器502的顶点处的角度。同样，在由声音收集器501、声音收集器502和声音收集器504 所构成的三角形中，由θ 1来表示声音收集器502的顶点处的角度。Θ1和θ 2各自均小于 90度就足够了。此外，在本实施例中，由声音收集器501、声音收集器502和声音收集器503所构成 的平面与摄像机100的底面大致平行。另外，由声音收集器501、声音收集器502和声音收 集器504所构成的平面与摄像机100的底面大致平行。接着，将说明声音处理单元207。附图标记505表示用于将由各个声音收集器收集 到的声音信号调整至适当电平的自动增益控制器(下文中称为AGC)。附图标记506表示用 于将AGC 505调整至适当电平的声音信号从模拟数据转换成数字数据的AD转换单元(下 文中称为A/D)。附图标记507表示用于延迟所输入的声音数据的延迟单元。附图标记508 表示用于从未延迟的声音数据中减去由延迟单元507延迟后的声音数据的减法器。附图标 记509表示用于衰减高频分量的均衡器(下文中称为EQ)。在具有上述结构的声音处理单元207中，用于根据从4个大致无定向的声音收集器获得的声音信号生成5声道环绕声数据的过程与第一实施例中用于基于来自声音收集器301 304的声音信号生成5声道环绕声数据的过程类似，并且由此这里将省略对该过 程的说明。然而，在第二实施例中，根据从声音收集器501获得的声音信号和从声音收集器 502获得的声音信号来生成前中央声道(FC)。根据从声音收集器501获得的声音信号和从 声音收集器504获得的声音信号来生成前左声道(FL)。根据从声音收集器502获得的声 音信号和从声音收集器503获得的声音信号来生成前右声道(FR)。根据从声音收集器502 获得的声音信号和从声音收集器503获得的声音信号来生成环绕左声道(SL)。根据从声音 收集器501获得的声音信号和从声音收集器503获得的声音信号来生成环绕右声道(SR)。如上所述，图5所示的4个大致无定向的声音收集器的布置可以在生成环绕声信 号时，使用于生成环绕声信号的计算变得容易，并减少4个无定向的声音收集器的布置面 积。因而，可以防止整个设备的大小增大。此外，该布置允许前左声道和前右声道具有比环 绕左声道和环绕右声道的定向性高的定向性。此外，使前左声道和前右声道的定向性大于环绕左声道和环绕右声道的定向性的 配置允许声音收集器之间的最长距离缩小，从而允许利用其间具有最长距离的声音收集器 所计算出的声道(在本实施例中为前中央声道)在高频区域中的定向特性稳定。此外，前 左声道、前右声道、环绕左声道和环绕右声道各自可以具有适当的定向角。更具体地，可以 生成针对具有接近于基于ITU推荐(ITU-R BS. 775-1)所确定的角度的定向角的声道的声
曰O另外，图4B和4C所示的角度θ 2与图3中的角度θ 2相对应，并且图4D和4Ε所 示的角度θ 1与图3中的角度θ 1相对应。换言之，可以通过改变声音收集器的布置来改变 作为计算结果所获得的声音的定向性。角度θ 1和θ 2是基于ITU推荐(ITU-R BS. 775-1) 所确定的角度，并且在本实施例中，θ 1是约50度，并且θ 2是约60度 80度。然而，还 可以基于ITU推荐来改变角度θ 1和θ 2。此外，在本实施例中，根据从声音收集器501获得的声音信号和从声音收集器504 获得的声音信号来生成前左声道(FL)。然而，可以根据从声音收集器501获得的声音信号 和从声音收集器503获得的声音信号来生成前左声道(FL)。此外，根据从声音收集器503 获得的声音信号和从声音收集器502获得的声音信号来生成前右声道(FR)。然而，可以根 据从声音收集器504获得的声音信号和从声音收集器502获得的声音信号来生成前右声道 (FR)。此外，根据从声音收集器502获得的声音信号和从声音收集器504获得的声音信号来 生成环绕左声道(SL)。然而，可以根据从声音收集器502获得的声音信号和从声音收集器 503获得的声音信号来生成环绕左声道(SL)。此外，根据从声音收集器503获得的声音信 号和从声音收集器501获得的声音信号来生成环绕右声道(SR)。然而，可以根据从声音收 集器504获得的声音信号和从声音收集器501获得的声音信号来生成环绕右声道(SR)。该 信号生成允许环绕左声道和环绕右声道具有比前左声道和前右声道的定向性高的定向性。在本实施例中，在麦克风单元102中，将声音收集器503和声音收集器504布置在 连接声音收集器501和声音收集器502的线的右侧。然而，还可将声音收集器503和声音 收集器504布置在该线的左侧。在这种情况下，根据从声音收集器501获得的声音信号和 从声音收集器503获得的声音信号来生成前中央声道(FC)。根据从声音收集器503获得的声音信号和从声音收集器502获得的声音信号来生成前左声道(FL)。根据从声音收集器501获得的声音信号和从声音收集器504获得的声音信号来生成前右声道(FR)。根据 从声音收集器503获得的声音信号和从声音收集器501获得的声音信号来生成环绕左声道 (SL)。根据从声音收集器502获得的声音信号和从声音收集器504获得的声音信号来生成 环绕右声道(SR)。此外，尽管在本实施例中已经说明了 5声道的多声道声音数据的生成，但可以同 时生成与低频分量的声音相对应的子声道声音数据。在这种情况下，可以生成至少一个子 声道声音数据，或者可以生成多个子声道声音信号。此外，可以同时生成与5声道声音数据 的高频分量的声音相对应的声道声音数据。此外，尽管在本实施例中生成了 5声道声音数据，但还可以生成后中央声道声音 数据。此外，可以生成针对前左声道和环绕左声道之间的声道以及针对前右声道和环绕右 声道之间的声道的声音数据。此外，可以生成针对后声道和环绕左声道之间的声道以及针 对后声道和环绕右声道之间的声道的声音数据。可以根据前述计算方法来计算该数据。使 用该方法可以生成10声道声音数据。在本实施例中，由公式Φ1 = (Lω)/c来表示延迟单元507中的相位延迟。因此， 延迟角将根据声音的频率而变化。更具体地，例如，代替延迟单元507，可以使用截止频率被 设置为3kHz的低通滤波器等。在应用低通滤波器的情况下，该低通滤波器可以是人类听觉 范围的中心频率附近、例如IkHz附近的相位延迟是上述Φ1(ω = 1000 2 π)的低通滤波 器。可选地，该低通滤波器可以是具有相位延迟朝较高频率增大的频率相位特性的低通滤 波器。在本实施例中，声音收集器502沿着与拍摄透镜101的光轴大致平行且穿过声音 收集器501的线，布置在声音收集器501后方。然而，声音收集器502可以只要位于声音收 集器501后方即可。此外，在本实施例中，连接声音收集器503和声音收集器504的线与连接声音收集 器501和声音收集器502的线大致平行，并且此外，由连接声音收集器501和声音收集器 502的线与连接声音收集器501和声音收集器503的线所构成的角度与由连接声音收集器 501和声音收集器502的线与连接声音收集器501和声音收集器504的线所构成的角度大 致相等。然而，连接声音收集器503和声音收集器504的线并非必须与连接声音收集器501 和声音收集器502的线平行，因为所需要的是将声音收集器503和504两者一起布置在连 接声音收集器501和声音收集器502的线的左侧或右侧，并且声音收集器503和504沿前 后方向偏移。 更具体地，可以采用如图7所示的声音收集器的布置。如上所述，采用满足该关系的布置作为根据本实施例的麦克风布置就足够了，而 未必是像图5所示的布置一样的精确布置。尽管在实施例中参考作为具有收集声音的功能的设备的摄像机已经说明了本发 明，但可以采用其它设备。此外，无需说明，通过向系统或设备提供已记录有用于实现实施例中前述的功能 的软件的程序代码的存储介质，也实现了本发明的目的。在这种情况下，已应用了程序代码 的系统或设备的计算机(或CPU或MPU)读出并执行该存储介质中所存储的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码自身将实现实施例中前述的功能，并 且程序代码自身和存储有该程序代码的存储介质由此构成了本发明。例如，可以使用以下作为用于提供程序代码的存储介质软盘、硬盘、光盘、磁光 盘、CD-ROM、CD-R、磁带、非易失性存储卡和ROM等。此外，无需说明，本发明还包括以下情况基于上述程序代码的请求，运行在计算 机上的OS(基本系统或操作系统)等部分或全部执行实现实施例中前述的功能的处理。此外，无需说明，本发明还包括以下情况将从存储介质读取的程序代码写入插入 至计算机的扩展板中或者设置在连接至计算机的扩展单元中的存储器中，以实现实施例中 前述的功能。在这种情况下，基于程序代码的请求，设置在扩展板或扩展单元中的CPU等部 分或全部执行实际处理。尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的 典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改以及等同结构 和功能。本申请要求2007年12月12日提交的日本专利申请2007-320957和2007年12月12日提交的日本专利申请2007-320958的优先权，在此通过引用包含其全部内容。
权利要求
一种摄像设备，包括用于拍摄前方的被摄体的光学图像的摄像单元，所述摄像设备包括麦克风单元，用于收集周围的声音；以及生成器，用于基于由所述麦克风单元收集到的声音，生成多声道声音信号，其中，所述麦克风单元包括第一声音收集器、第二声音收集器、第三声音收集器和第四声音收集器，其中，所述第二声音收集器被配置在所述第一声音收集器后方，所述第四声音收集器被配置在以所述第一声音收集器、所述第二声音收集器和所述第三声音收集器作为顶点的三角形内部，以及其中，所述生成器根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第一声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第二声道声音信号，根据由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第三声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第四声道声音信号，并且根据由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第五声道声音信号。
2.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，以所述第一声音收集器、所述第二声 音收集器和所述第三声音收集器作为顶点的三角形是大致等腰三角形。
3.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，以所述第一声音收集器、所述第二声 音收集器和所述第四声音收集器作为顶点的三角形是大致等腰三角形。
4.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，以所述第一声音收集器、所述第二声 音收集器和所述第三声音收集器作为顶点的三角形中所述第一声音收集器所位于的顶点 具有约50度的角度，并且以所述第一声音收集器、所述第二声音收集器和所述第四声音收 集器作为顶点的三角形中所述第一声音收集器所位于的顶点具有约60度 80度的角度。
5.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述第一声音收集器、所述第二声音 收集器、所述第三声音收集器和所述第四声音收集器均具有大致无定向的声音收集特性。
6.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述麦克风单元设置于所述摄像设 备的上表面。
7.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，连接所述第一声音收集器和所述第 二声音收集器的线与所述摄像单元的光轴大致平行。
8.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述生成器根据由所述第一声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 前中央声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第四 声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前左声道声音信号，根据由所述第四声音收集 器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前 右声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三声音 收集器收集到的声音的声音信号来生成环绕左声道声音信号，并且根据由所述第三声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 环绕右声道声音信号。
9.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，所述生成器根据由所述第一声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 前中央声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第四 声音收集器收集到的声音的声音信号来生成环绕右声道声音信号，根据由所述第四声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 环绕左声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三 声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前右声道声音信号，并且根据由所述第三声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成前左声道声音信号。
10.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，由所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器和所述第三声音收集器所形成的平面与所述摄像设备的底面大致平行。
11.根据权利要求1所述的摄像设备，其特征在于，由所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器和所述第四声音收集器所形成的平面与所述摄像设备的底面大致平行。
12.—种摄像设备，包括用于拍摄前方的被摄体的光学图像的摄像单元，所述摄像设备 包括麦克风单元，用于收集周围的声音；以及生成器，用于基于由所述麦克风单元收集到的声音，生成多声道声音信号，其中，所述麦克风单元包括第一声音收集器、第二声音收集器、第三声音收集器和第四 声音收集器，其中，所述第二声音收集器被配置在所述第一声音收集器后方，所述第三声音 收集器和所述第四声音收集器都被配置在连接所述第一声音收集器和所述第二声音收集 器的线的右侧或左侧，所述第三声音收集器和所述第四声音收集器被配置为沿前后方向偏 移，以及其中，所述生成器根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二 声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第一声道声音信号，根据由所述第一声音收集 器收集到的声音的声音信号和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第 二声道声音信号，根据由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音 收集器收集到的声音的声音信号来生成第三声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收 集到的声音的声音信号和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第四声 道声音信号，并且根据由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音 收集器收集到的声音的声音信号来生成第五声道声音信号。
13.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，连接所述第三声音收集器和所述 第四声音收集器的线与连接所述第一声音收集器和所述第二声音收集器的线大致平行，连 接所述第三声音收集器和所述第四声音收集器的线短于连接所述第一声音收集器和所述 第二声音收集器的线，并且由连接所述第一声音收集器和所述第二声音收集器的线与连接 所述第一声音收集器和所述第三声音收集器的线所构成的角度大致等于由连接所述第一 声音收集器和所述第二声音收集器的线与连接所述第二声音收集器和所述第四声音收集 器的线所构成的角度。
14.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，以所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器和所述第四声音收集器作为顶点的三角形中所述第一声音收集器所位于的顶点具有约50度的角度，并且以所述第一声音收集器、所述第二声音收集器和所述第三声音 收集器作为顶点的三角形中所述第一声音收集器所位于的顶点具有约60度 80度的角度。
15.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，以所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器和所述第三声音收集器作为顶点的三角形中所述第一声音收集器所位于的顶 点具有约50度的角度，并且以所述第一声音收集器、所述第二声音收集器和所述第四声音 收集器作为顶点的三角形中所述第一声音收集器所位于的顶点具有约60度 80度的角度。
16.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述生成器根据由所述第一声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成前中央声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第 四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前左声道声音信号，根据由所述第三声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 前右声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第四声 音收集器收集到的声音的声音信号来生成环绕左声道声音信号，并且根据由所述第三声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成环绕右声道声音信号。
17.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述生成器根据由所述第一声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成前中央声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第 三声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前左声道声音信号，根据由所述第四声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 前右声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三声 音收集器收集到的声音的声音信号来生成环绕左声道声音信号，并且根据由所述第四声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成环绕右声道声音信号。
18.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述生成器根据由所述第一声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成前中央声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第 四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前右声道声音信号，根据由所述第三声音收 集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 前左声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第四声 音收集器收集到的声音的声音信号来生成环绕右声道声音信号，并且根据由所述第三声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成环绕左声道声音信号。
19.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述生成器根据由所述第一声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成前中央声道声音信号，根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第 三声音收集器收集到的声音的声音信号来生成前右声道声音信号，根据由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号来生成 前左声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第三声 音收集器收集到的声音的声音信号来生成环绕右声道声音信号，并且根据由所述第四声音 收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号来生 成环绕左声道声音信号。
20.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器、所述第三声音收集器和所述第四声音收集器均具有大致无定向的声音收集特 性。
21.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，所述麦克风单元设置于所述摄像 设备的上表面。
22.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，由所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器和所述第三声音收集器所形成的平面与所述摄像设备的底面大致平行。
23.根据权利要求12所述的摄像设备，其特征在于，由所述第一声音收集器、所述第二 声音收集器和所述第四声音收集器所形成的平面与所述摄像设备的底面大致平行。
24.一种摄像设备，包括用于拍摄前方的被摄体的光学图像的摄像单元，所述摄像设备 包括麦克风单元，用于收集周围的声音；以及生成器，用于基于由所述麦克风单元收集到的声音，生成多声道声音信号，其中，所述麦克风单元包括第一声音收集器、第二声音收集器、第三声音收集器和第四 声音收集器，其中，所述第二声音收集器被配置在所述第一声音收集器后方，以及其中，所述生成器根据由所述第一声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二 声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第一声道声音信号，根据由所述第一声音收集 器收集到的声音的声音信号和由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第 二声道声音信号，根据由所述第四声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第二声音 收集器收集到的声音的声音信号来生成第三声道声音信号，根据由所述第二声音收集器收 集到的声音的声音信号和由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号来生成第四声 道声音信号，并且根据由所述第三声音收集器收集到的声音的声音信号和由所述第一声音 收集器收集到的声音的声音信号来生成第五声道声音信号。
全文摘要
对根据由4个无定向声音收集器收集到的声音的声音信号的使用，例如在生成多声道环绕声信号时，使用于生成环绕声信号的计算变得容易，并且防止了整个设备的大小增大。根据由包括第一声音收集器、布置在该第一声音收集器后方的第二声音收集器、第三声音收集器和第四声音收集器的麦克风单元收集到的声音的声音信号，生成环绕声信号。
文档编号H04R3/00GK101822072SQ200880111418
公开日2010年9月1日 申请日期2008年12月2日 优先权日2007年12月12日
发明者池田信吾, 渡边英行 申请人:佳能株式会社