信号处理系统和信号处理方法

信号处理系统和信号处理方法
【专利摘要】一种不要求预先存储多个程序的信号处理系统以及一种用于信号处理系统的信号处理方法。CPU（12）从非易失性存储器（14）读取预定声音信号处理程序，经由通信I/F（11）将该程序发送至每个麦克风单元。从主机装置（1）发送的声音信号处理程序经由通信I/F（21A）被临时存储在易失性存储器（23A）中。声音信号处理部（24A）执行对应于临时存储的声音信号处理程序的处理，将与由麦克风（25A）拾取的声音相关的数字声音信号发送至主机装置（1）。在到麦克风单元（2A）的电源被切断的情况下，临时存储在易失性存储器（23A）中的声音信号处理程序被擦除。在每次启动时，麦克风单元从主机装置（1）确定地接收用于操作的声音信号处理程序，并执行操作。
【专利说明】信号处理系统和信号处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括麦克风单元和连接至麦克风单元的主机装置的信号处理系统。
【背景技术】
[0002]以往，在电话会议系统中，提出了一种设备，其中，存储多个程序，使得可以根据通信目的地选择回声消除程序。
[0003]例如，在根据JP-A-2004-242207的设备中，根据通信目的地改变其抽头长度。
[0004]此外，在根据JP-A-10-276415的电话会议设备中，通过改变在其主体上提供的DIP开关的设定，读取对于每次使用都不同的程序。
[0005]然而，在根据JP-A-2004-242207和JP-A-10-276415的设备中，多个程序必须根据预期使用的模式被预先存储。如果添加新功能，则程序重写是必须的，特别是在终端的数量增加的情况下，这会引起问题的发生。

【发明内容】

[0006]从而，本发明旨在提供不要求多个程序被预先存储的信号处理系统。
[0007]为了实现以上目标，根据本发明，提供根据本发明的信号处理系统，包括:
[0008]多个麦克风单元，被配置成串联连接，每个麦克风单元都具有用于拾取声音的麦克风、临时存储器、以及用于处理由麦克风拾取的声音的处理部；
[0009]主机装置，被配置成连接至多个麦克风单元之一，该主机装置具有存储用于多个麦克风单元的声音信号处理程序的非易失性存储器，并且该主机装置将从非易失性存储器读取的声音信号处理程序发送至每个麦克风单元；并且
[0010]每个麦克风单兀将声音信号处理程序临时存储在临时存储器中，
[0011 ] 其中，处理部执行对应于临时存储在临时存储器中的声音信号处理程序的处理，并且将处理后的声音发送至主机装置。
[0012]如上所述，在该信号处理系统中，没有操作程序被预先存储在终端(麦克风单元)中，而每个麦克风单元都从主机装置接收程序，并且临时存储程序，然后执行操作。因此，不必须将大量程序预先存储在麦克风单元中。而且，在添加新功能的情况下，不必须重写每个麦克风单元的程序。可以通过仅在主机装置侧修改存储在非易失性存储器中的程序，来实现新功能。
[0013]在连接多个麦克风单元的情况下，可以在所有麦克风单元中执行相同程序，但是也可以在每个麦克风单元中执行各自程序。
[0014]例如，在主机装置中提供扬声器的情况下，可以使用以下模式，其中:在最接近主机装置设置的麦克风单元中执行回声消除器程序，并且在离主机装置最远设置的麦克风单元中执行噪声消除器程序。在根据本发明的信号处理系统中，即使麦克风单元的连接位置改变，也能发送适用于每个连接位置的程序。例如，在最接近主机装置设置的麦克风单元中确定地执行回声消除器程序。因此，不要求用户意识到哪个麦克风单元应该连接至哪个位置。
[0015]而且，主机装置可以根据将被连接的麦克风单元的数量，修改将被发送的程序。在将被连接的麦克风单元的数量是一个的情况下，麦克风单元的增益被设置为高，并且在将被连接的麦克风单元的数量是多个的情况下，各个麦克风单元的增益被设置为相对较低。
[0016]另一方面，在每个麦克风单元都具有多个麦克风的情况下，还可以使用执行用于使多个麦克风用作麦克风阵列的程序的模式。
[0017]另外，可以使用以下模式，其中:主机装置通过将声音信号处理程序划分为固定单位位数据(constant unit bit data)并且按照被各个麦克风单元接收的顺序布置单位位数据，来产生串行数据，并且将串行数据发送至各个麦克风单元；每个麦克风单元都从串行数据中提取将由麦克风单元接收的单位位数据，并且接收并临时存储所提取的单位位数据；以及处理部执行与通过组合单位位数据获得的声音信号处理程序相对应的处理。通过该模式，即使由于麦克风单元的数量增加，使得将被发送的程序的数量增加，麦克风单元之间的信号线的数量也不增加。
[0018]而且，还可以使用以下模式，其中:每个麦克风单元都将处理后的声音划分为固定单位位数据，并且将单位位数据发送至被连接为较高阶单元的麦克风单元，并且各个麦克风单元协作以产生将被发送的串行数据，并且将串行数据发送至主机装置。通过该模式，即使因为麦克风单元的数量增加，使得通道的数量增加，麦克风单元之间的信号线的数量也不增加。
[0019]而且，还可以使用以下模式，其中:麦克风单元包括具有不同声音拾取方向的多个麦克风和一个声级检测器，主机装置具有扬声器，扬声器朝向每个麦克风单兀发射测试声波，并且每个麦克风单元都判断被输入到多个麦克风中的每个的测试声波的声级，将用作判断的结果的声级数据划分为固定单位位数据，并且将单位位数据发送至被连接为较高阶单元的麦克风单元，由此各个麦克风单元协作以产生用于声级判断的串行数据。通过该模式，主机装置可以掌握在从扬声器到每个麦克风单元的麦克风的范围内的回声的声级。
[0020]还有，还可以使用以下模式，其中:声音信号处理程序包括用于实现回声消除器的回声消除器程序，其滤波器系数被更新，回声消除器程序具有用于确定滤波器系数的数量的滤波器系数设定部，并且主机装置基于从每个麦克风单元接收到的声级数据，改变每个麦克风单元的滤波器系数的数量，为每个麦克风单元确定用于改变滤波器系数的数量的改变参数，通过将改变参数划分为固定单位位数据并且通过按照被各个麦克风单元接收的顺序布置单位位数据，产生串行数据，并且将用于改变参数的串行数据发送至各个麦克风单
J Li o
[0021]在该情况下，可以在最接近主机装置设置并且具有高回声声级的麦克风单元中增加滤波器系数的数量(抽头的数量)，并且可以使得在远离主机装置设置并且具有低回声声级的麦克风单元中减少抽头的数量。
[0022]而且，还可以使用以下模式，其中:声音信号处理程序是回声消除器程序或用于去除噪声分量的噪声消除器程序，并且主机装置根据声级数据，将回声消除器程序或噪声消除器程序确定为将被发送至每个麦克风单元的程序。
[0023]在该情况下，可以在最接近主机装置设置并且具有高回声声级的麦克风单元中执行回声消除器，并且在远离主机装置设置并且具有低回声声级的麦克风单元中执行噪声消除器。
[0024][本发明的有益效果]
[0025]通过本发明，不要求多个程序被预先存储，并且在添加新功能的情况下，不必须重写终端的程序。
【专利附图】

【附图说明】
[0026]图1是示出根据本发明的信号处理系统的连接模式的视图。
[0027]图2A是示出主机装置的结构的框图，以及图2B是示出麦克风单元的结构的框图。
[0028]图3A是示出回声消除器的结构的视图，以及图3B是示出噪声消除器的结构的视图。
[0029]图4是示出回声抑制器的结构的视图。
[0030]图5A是示出根据本发明的信号处理系统的另一种连接模式的视图，图5B是示出主机装置的外部透视图，以及图5C是示出麦克风单元的外部透视图。
[0031]图6A是示出信号连接的示例性框图，以及图6B是示出麦克风单元的结构的示例性框图。
[0032]图7是示出用于执行串行数据和并行数据之间的转换的信号处理单元的结构的示例性框图。
[0033]图8A是示出串行数据和并行数据之间的转换的示意图，以及图SB是示出麦克风单元的信号流的视图。
[0034]图9是示出在将信号从各个麦克风单元发送至主机装置的情况下的信号流的视图。
[0035]图10是示出在将各个声音处理程序从主机装置发送至各个麦克风单元的情况下的信号流的视图。
[0036]图11是示出信号处理系统的操作的流程图。
[0037]图12是示出根据应用示例的信号处理系统的结构的框图。
[0038]图13是示出根据应用示例的外接单元的外部透视图。
[0039]图14是示出根据应用示例的外接单元的结构的框图。
[0040]图15是示出声音信号处理部的结构的框图。
[0041]图16是示出外接单元数据的数据格式的示例的视图。
[0042]图17是示出根据应用示例的主机装置的结构的框图。
[0043]图18是用于外接单元的声源追踪处理的流程图。
[0044]图19是用于主机装置的声源追踪处理的流程图。
[0045]图20是示出在发出测试声波以作出声级判断的情况下的操作的流程图。
[0046]图21是示出在指定外接单元之一的回声消除器的情况下的操作的流程图。
[0047]图22是在主机装置中配置回声抑制器的情况下的框图。
[0048]图23A和图23B是示出主机装置和外接单元的布置的修改示例的视图。
【具体实施方式】
[0049]图1是示出根据本发明的信号处理系统的连接模式的视图。该信号处理系统包括主机装置I和分别连接至主机装置I的多个(在本示例中是五个)麦克风单元2A至2E。
[0050]麦克风单元2A至2E分别被设置在例如具有大空间的会议室内。主机装置I从各个麦克风单元接收声音信号，并且执行各种处理。例如，主机装置I将各个麦克风单元的声音信号单独发送至经由网络连接的另一个主机装置。
[0051]图2A是示出主机装置I的结构的框图，以及图2B是示出麦克风单元2A的结构的框图。由于所有各个麦克风单元都具有相同的硬件结构，所以麦克风单元2A在图2B中作为代表被示出，并且描述其结构和功能。然而，在本实施例中，A/D转换的结构被省略，并且除非另外指出，假设各信号是数字信号，以此给出以下说明。
[0052]如图2A中所示，主机装置I具有通信接口(I/F) 11、CPU12、RAM13、非易失性存储器14和扬声器102。
[0053]CPU12从非易失性存储器14读取应用程序并且将它们临时存储在RAM13中，从而执行各操作。例如，如上所述，CPU12从各个麦克风单元接收声音信号，并且将各个信号单独发送至经由网络连接的另一个主机装置。
[0054]非易失性存储器14包括闪存、硬盘驱动器(HDD)等。在非易失性存储器14中，存储声音处理程序(在本实施例中，此后称为声音信号处理程序)。声音信号处理程序是用于操作各个麦克风单元的程序。例如，多种程序可以被包括在程序中，诸如，用于实现回声消除器功能的程序、用于实现噪声消除器功能的程序、以及用于实现增益控制的程序。
[0055]CPU12从非易失性存储器14读取预定声音信号处理程序，并且经由通信I/F11，将该程序发送至每个麦克风单元。声音信号处理程序可以被嵌入在应用程序中。
[0056]麦克风单元2A具有通信I/F21A、DSP22A和麦克风(此后有时称为麦克风)25A。
[0057]DSP22A具有易失性存储器23A和声音信号处理部24A。虽然在本示例中示出易失性存储器23A被嵌入在DSP22A中的模式，但是可以独立于DSP22A提供易失性存储器23A。声音信号处理部24A用作根据本发明的处理部，并且具有将由麦克风25A拾取的声音输出为数字声音信号的功能。
[0058]从主机装置I发送的声音信号处理程序经由通信I/F21A，被临时存储在易失性存储器23A中。声音信号处理部24A执行对应于被临时存储在易失性存储器23A中的声音信号处理程序的处理，并且将与由麦克风25A拾取的声音相关的数字声音信号发送至主机装置I。例如，在从主机装置I发送回声消除器程序的情况下，声音信号处理部24A从由麦克风25A拾取的声音中去除回声分量，并且将处理后的信号发送至主机装置I。在每个麦克风单元中执行回声消除器程序的该方法优选地在用于电话会议的应用程序在主机装置I中执行的情况下合适。
[0059]在到麦克风单元2A的电源被切断的情况下，擦除临时存储在易失性存储器23A中的声音信号处理程序。在每次启动时，麦克风单元都从主机装置I确定地接收用于操作的声音信号处理程序，然后执行操作。在麦克风单元2A是经由通信I/F21A接收供电的类型(总线电源驱动)的情况下，麦克风单元2A从主机装置I接收用于操作的程序，并且仅当连接至主机装置I时执行操作。
[0060]如上所述，在主机装置I中执行用于电话会议的应用程序的情况下，执行用于回声消除的声音信号处理程序。此外，在执行用于记录的应用程序的情况下，执行用于噪声消除的声音信号处理程序。另一方面，还可以使用以下模式，其中:在执行用于声音放大的应用程序以使得从主机装置I的扬声器102输出由每个麦克风单元拾取的声音的情况下，执行用于声反馈消除的声音信号处理程序。在在主机装置I中执行用于记录的应用程序的情况下，不需要扬声器102。
[0061]将参考图3A描述回声消除器。图3A是示出在声音信号处理部24A执行回声消除器程序的情况下的结构的框图。如图3A中所示，声音信号处理部24A包括滤波器系数设定部241、自适应滤波器242和加法部243。
[0062]滤波器系数设定部241估计声传输系统(从主机装置I的扬声器102到每个麦克风单元的麦克风的声音传播路线)的传递函数，并且使用所估计的传递函数，设置自适应滤波器242的滤波器系数。
[0063]自适应滤波器242包括数字滤波器，诸如，FIR滤波器。从主机装置1，自适应滤波器242接收将被输入到主机装置I的扬声器102的辐射声音信号FE，并且使用在滤波器系数设定部241中设置的滤波器系数执行滤波，由此生成伪衰退声音信号。自适应滤波器242将所生成的伪衰退声音信号输出到加法部243。
[0064]加法部243输出通过从麦克风25A的声音拾取信号NEl中减去从自适应滤波器242输入的伪衰退声音信号获得的声音拾取信号NE1’。
[0065]基于辐射声音FE和从加法部243输出的声音拾取信号NE1’，滤波器系数设定部241使用诸如LMS算法之类的自适应算法，更新滤波器系数。然后，滤波器系数设定部241将更新后的滤波器系数设置到自适应滤波器242。
[0066]接下来，将参考图3B描述噪声消除器。图3B是示出在处理部执行噪声消除器程序的情况下的声音 信号处理部24A的结构的框图。如图3B中所示，声音信号处理部24A包括FFT处理部245、噪声去除部246、估计部247和IFFT处理部248。
[0067]用于执行傅里叶变换的FFT处理部245将声音拾取信号NE’ T转换为频谱NE’ N。噪声去除部246去除包含在频谱NE’N中的噪声分量N’N。通过估计部247，基于频谱NE’N，估计噪声分量N’ N。
[0068]估计部247执行用于估计包含在从FFT处理部245输入的频谱NE’ N中的噪声分量N’ N的处理。估计部247在声音信号NE’ N的特定采样定时，顺序地获取频谱(此后被称为声谱)S(NE’N)，并且临时存储该频谱。基于多次获得和存储的声谱S(NE’N)，估计部247在噪声分量N’ N的特定采样定时，估计频谱(此后称为噪声谱)S (N’ N)。然后，估计部247将所估计的噪声谱S(N’ N)输出到噪声去除部246。
[0069]例如，假设特定采样定时T处的噪声谱是S(N’ N(T)),相同采样定时T处的声谱是S(NE’N(T))，并且在前采样定时T-1处的噪声谱是S(N’N(T-1))。而且，α和β是遗忘常数；例如，α=0.9，并且β=0.1。噪声谱S(N’ N(T))可以由以下表达式I表示。
[0070]S (N，N (T)) = a S (N，N (T-1)) + β S (N，N (T))…表达式 I
[0071]可以通过基于声谱估计噪声谱S(N’ N(T)),来估计噪声分量，诸如，背景噪声。假设估计部247仅在由麦克风25Α拾取的声音拾取信号的声级低(无声)的情况下，执行噪声谱估计处理。
[0072]噪声去除部246从由FFT处理部245输入的频谱NE’ N中去除噪声分量N’ N,并且将噪声去除之后获得的频谱CO’ N输出到IFFT处理部248。更具体地，噪声去除部246计算声音信号S (NE’N)和从估计部247输入的噪声谱S (N’N)的信号声级的比率。在所计算的信号声级的比率等于阈值或更大的情况下，噪声去除部246线性地输出声谱S(NE’N)。另外，在所计算的信号声级的比率小于阈值的情况下，噪声去除部246非线性地输出声谱S(NE， N)。
[0073]用于执行反傅里叶变换的IFFT处理部248在时间轴上反变换去除噪声分量N’ N之后的频谱CO’ N，并且输出所生成的声音信号CO’ T0
[0074]而且，声音信号处理程序可以实现用于如图4中所示的这样的回声抑制器的程序。使用该回声抑制器，来去除在图3A中所示的回声消除器的后续阶段不能由该回声消除器去除的回声分量。回声抑制器包括FFT处理部121、回声去除部122、FFT处理部123、进步度(progress degree)计算部124、回声生成部125、FFT处理部126和IFFT处理部127,如图4中所示。
[0075]FFT处理部121被用于将从回声消除器输出的声音拾取信号NE1’转换为频谱。该频谱被输出到回声去除部122和进步度计算部124。回声去除部122去除包含在输入频谱中的残留回声分量(不能通过回声消除器去除的回声分量)。通过回声生成部125生成残留
回声分量。
[0076]回声生成部125基于从FFT处理部126输入的伪衰退声音信号的频谱,生成残留回声分量。通过将过去估计的残留回声分量添加至乘以预定系数的输入伪衰退声音信号的频谱，来获得残留回声分量。该预定系数由进步度计算部124设置。进步度计算部124获得从FFT处理部123输入的声音拾取信号NEl (在在前阶段由回声消除器去除回声分量之前的声音拾取信号)和从FFT处理部121输入的声音拾取信号NE1’(在在前阶段由回声消除器去除回声分量之后的声音拾取信号)的功率比(ERLE:回声往返损耗增强)。进步度计算部124基于功率比输出预定系数。例如，在自适应滤波器242的学习根本不被执行的情况下，上述预定系数被设置为I ;在自适应滤波器242的学习已进行的情况下，预定系数被设置为0 ;当自适应滤波器242的学习进一步继续时，使得预定系数更小，并且使得残留回声分量更小。然后，回声去除部122去除通过回声生成部125计算的残留回声分量。IFFT处理部127在时间轴上反变换去除回声分量之后的频谱，并且输出所获得的声音信号。
[0077]回声消除器程序、噪声消除器程序和回声抑制器程序可以由主机装置I执行。具体地，在每个麦克风单元执行回声消除器程序的同时，主机装置执行回声抑制器程序。
[0078]在根据本实施例的信号处理系统中，可以根据将连接的麦克风单元的数量，修改将被执行的声音信号处理程序。例如，在将被连接的麦克风单兀的数量为一个的情况下，麦克风单元的增益被设置为高，并且在将被连接的麦克风单元的数量为多个的情况下，各个麦克风单元的增益被设置为相对低。
[0079]另一方面，在每个麦克风单元具有多个麦克风的情况下，还可以使用执行用于使多个麦克风用作麦克风阵列的程序的模式。在该情况下，可以根据麦克风单元连接到主机装置I的顺序(位置)，为每个麦克风单元设置不同参数(增益、延迟量等)。
[0080]以此方式，根据本实施例的麦克风单元可以根据主机装置I的利用，实现多种功能。甚至在实现这些多种功能的情况下，不必须将程序预先存储在麦克风单元2A中，由此没有非易失性存储器是必须的(或可以使其容量小)。
[0081]虽然易失性存储器23A RAM在本实施例中被看作临时存储器的示例，但是存储器不限于易失性存储器，假设在到麦克风单元2A的电源被切断的情况下，存储器的内容被擦除，还可以使用非易失性存储器，诸如，闪存。在该情况下，例如在到麦克风单元2A的电源被切断的情况下或者在执行电缆替换的情况下，DSP22A擦除闪存的内容。然而，在该情况下，当到麦克风单元2A的电源被切断直到DSP22A擦除闪存的内容为止时，提供电容器等，以临时保持电源。
[0082]而且，在添加假定在产品出售时不被使用的新功能的情况下，不必须重写每个麦克风单元的程序。可以通过仅修改存储在主机装置I的非易失性存储器14中的声音信号处理程序，来实现新功能。
[0083]而且，由于所有麦克风单元2A至2E都具有相同硬件，不要求用户意识到哪个麦克风单元应该连接至哪个位置。
[0084]例如，在最接近主机装置I的麦克风单元(例如，麦克风单元2A)中执行回声消除器程序并且在离主机装置I最远的麦克风单元(例如，麦克风单元2E)中执行噪声消除器程序的情况下，如果麦克风单元2A和麦克风单元2E的连接被交换，在最接近主机装置I的麦克风单元2E中确定地执行回声消除器程序，并且在离主机装置I最远的麦克风单元2A中执行噪声消除器程序。
[0085]如图1中所示，可以使用各个麦克风单元直接连接至主机装置I的星形连接模式。然而，如图5A中所示，还可以使用麦克风单元串联连接并且它们中的一个(麦克风单元2A)连接至主机装置I的级联连接模式。
[0086]在图5A中所示的示例中，主机装置I经由电缆331连接至麦克风单元2A。麦克风单元2A经由电缆341连接至麦克风单元2B。麦克风单元2B经由电缆351连接至麦克风单元2C。麦克风单元2C经由电缆361连接至麦克风单元2D。麦克风单元2D经由电缆371连接至麦克风单元2E。
[0087]图5B是示出主机装置I的外部透视图，以及图5C是示出麦克风单元2A的外部透视图。在图5C中，麦克风单元2A作为代表被示出和在以下描述。然而，所有麦克风单元都具有相同外观和结构。如图5B中所不,主机装置I具有长方体外壳101A,在外壳IOlA的侧面(正面)上提供扬声器102，并且在外壳IOlA的侧面(背面)上提供通信I/F11。麦克风单元2A具有长方体外壳201A，在外壳201A的侧面上提供麦克风25A，并且在外壳201A的正面上提供第一输入/输出端子33A和第二输入/输出端子34A。图5C示出在背面、右侧面和左侧面上提供麦克风25A，由此具有三个声音拾取方向的示例。然而，声音拾取方向不限于在本示例中使用的那些。例如，可以使用在平面图中以120度间隔布置三个麦克风25A并且在周向执行声音拾取的模式。电缆331连接至第一输入/输出端子33A，由此麦克风单元2A经由电缆331连接至主机装置I的通信I/F11。而且，电缆341连接至第二输入/输出端子34A，由此麦克风单元2A经由电缆341连接至麦克风单元2B的第一输入/输出端子33B。外壳IOlA和外壳201A的形状不限于长方体形状。例如,主机装置I的外壳101可以具有椭圆柱形，并且外壳201A可以具有圆柱形。
[0088]虽然根据本实施例的信号处理系统在外观上具有图5A中所示的级联连接模式，但是该系统可以在电学上实现星形连接模式。这将在以下描述。
[0089]图6A是示出信号连接的示例性框图。麦克风单元具有相同硬件结构。首先，以下通过参考图6B描述作为代表的麦克风单元2A的结构和功能。
[0090]除了图2A中所示的DSP22A之外，麦克风单元2A具有FPGA31A、第一输入/输出端子33A和第二输入/输出端子34A。
[0091]FPGA31A实现如图6B中所示的物理电路。换句话说，FPGA31A被用于将第一输入/输出端子33A的第一通道物理上连接至DSP22A。
[0092]而且，FPGA31A用于将除了第一输入/输出端子33A的第一通道之外的子通道之一物理上连接至邻近第二输入/输出端子34A的通道并且对应于该子通道的另一个通道。例如，第一输入/输出端子33A的第二通道连接至第二输入/输出端子34A的第一通道，第一输入/输出端子33A的第三通道连接至第二输入/输出端子34A的第二通道，第一输入/输出端子33A的第四通道连接至第二输入/输出端子34A的第三通道，以及第一输入/输出端子33A的第五通道连接至第二输入/输出端子34A的第四通道。第二输入/输出端子34A的第五通道不连接至任何位置。
[0093]通过这种物理电路，主机装置I的第一通道的信号(ch.1)被输入到麦克风单元2A的DSP22A。另外，如图6A中所示，将主机装置I的第二通道的信号(ch.2)从麦克风单元2A的第一输入/输出端子33A的第二通道输入到麦克风单兀2B的第一输入/输出端子33B的第一通道，然后输入到麦克风单元2B的DSP22B。
[0094]将第三通道的信号(ch.3)经由麦克风单元2B的第一输入/输出端子33B的第二通道，从第一输入/输出端子33A的第三通道输入到麦克风单兀2C的第一输入/输出端子33C的第一通道，然后输入到麦克风单元2C的DSP22C。
[0095]因为结构的简单性，经由麦克风单元2B的第一输入/输出端子33B的第三通道和麦克风单兀2C的第一输入/输出端子33C的第二通道,将第四通道的声音信号(ch.4)从第一输入/输出端子33A的第四通道输入到麦克风单兀2D的第一输入/输出端子33D的第一通道，然后输入到麦克风单元2D的DSP22D。经由麦克风单元2B的第一输入/输出端子33B的第四通道、麦克风单元2C的第一输入/输出端子33C的第三通道和麦克风单元2D的第一输入/输出端子33D的第二通道,将第五通道的声音信号(ch.5)从第一输入/输出端子33A的第五通道输入到麦克风单兀2E的第一输入/输出端子33E的第一通道,然后输入到麦克风单元2E的DSP22E。
[0096]通过该结构，虽然在外观上，连接是级联连接，但是可以将各个声音信号处理程序从主机装置I发送至各个麦克风单元。在该情况下，经由电缆串联连接的麦克风单元可以根据期望被连接和断开连接，并且不必须对连接的顺序给予任何考虑。例如，在将回声消除器程序发送至最接近主机装置I的麦克风单元2A并且将噪声消除器程序发送至离主机装置I最远的麦克风单元2E的情况下，如果麦克风单元2A和麦克风单元2E的连接位置被交换，以下将描述将发送至各个麦克风单元的程序。在该情况下，麦克风单元2E的第一输A /输出端子33E经由电缆331连接至主机装置I的通信I/F11，并且第二输入/输出端子34E经由电缆341连接至麦克风单元2B的第一输入/输出端子33B。麦克风单元2A的第一输入/输出端子33A经由电缆371连接至麦克风单元2D的第二输入/输出端子34D。结果，回声消除器程序被发送至麦克风单元2E，并且噪声消除器程序被发送至麦克风单元2A。即使如上所述交换连接的顺序，也在最接近主机装置I的麦克风单元中执行回声消除器程序，并且在离主机装置I最远的麦克风单元中执行噪声消除器程序。
[0097]在识别出各个麦克风单元的连接顺序的情况下并且基于连接顺序和电缆的长度，主机装置I可以将回声消除器程序发送至离主机装置特定距离范围内的麦克风单元，并且可以将噪声消除器程序发送至位于特定距离之外的麦克风单元。关于电缆的长度，例如，在使用专用电缆的情况下，可以将关于电缆的长度的信息预先存储在主机装置中。而且，可以通过为每条电缆设置识别信息，通过存储识别信息和关于电缆的长度的信息并且通过经由正被使用的每条电缆接收识别信息，知晓正被使用的每条电缆的长度。
[0098]当主机装置I发送回声消除器程序时，优选对于接近主机装置的回声消除器，滤波器系数的数量(抽头的数量)应该被增加，以处理具有长反射的回声，并且对于远离主机装置的回声消除器，滤波器系数的数量(抽头的数量)应该被减少。
[0099]而且，甚至在生成不能通过回声抑制器去除的回声分量的情况下，可以实现用于通过将非线性处理程序(例如，上述回声抑制器程序)而不是回声消除器程序发送至离主机装置特定距离范围内的麦克风单元来去除回声分量的模式。而且，虽然在本实施例中描述了麦克风单元选择噪声消除器或回声消除器，但是可以将噪声消除器和回声消除器程序二者发送至接近主机装置I的麦克风单元，并且仅将噪声消除器程序发送至远离主机装置I的麦克风单元。
[0100]通过图6A和图6B中所示的结构，还在将声音信号从各个麦克风单元发送至主机装置I的情况下，可以从各个麦克风单元单独输出各个通道的声音信号。
[0101]另外，在本示例中，描述了使用FPGA实现物理电路的示例。然而，在不限于FPGA的情况下，可以使用任何器件，只要器件可以实现上述物理电路。例如，可以预先制备专用1C，或者可以预先进行布线。而且，在不限于物理电路的情况下，可以通过软件实现能够实现类似于FPGA31A的电路的模式。
[0102]接下来，图7是示出用于执行串行数据和并行数据之间的转换的麦克风单元的结构的示例性框图。在图7中，麦克风单元2A作为代表被示出并被描述。然而，所有麦克风单元都具有相同结构和功能。
[0103]在本示例中，麦克风单元2A具有FPGA51A，而不是图6A和图6B中所示的FPGA31A。
[0104]FPGA51A具有对应于上述FPGA31的物理电路501A、用于执行串行数据和并行数据之间的转换的第一转换部502A和第二转换部503A。
[0105]在本不例中，多个通道的声音信号通过第一输入/输出端子33A和第二输入/输出端子34A被输入和输出为串行数据。DSP22A将第一通道的声音信号作为并行数据输出到物理电路501A。
[0106]物理电路501A将从DSP22A输出的第一通道的并行数据输出到第一转换部502A。而且，物理电路501A将从第二转换部503A输出的第二通道的并行数据(对应于DSP22B的输出信号)、第三通道的并行数据(对应于DSP22C的输出信号)、第四通道的并行数据(对应于DSP22D的输出信号)和第五通道的并行数据(对应于DSP22E的输出信号)输出到第一转换部502A。
[0107]图8A是示出串行数据和并行数据之间的转换的示意图。并行数据包括用于同步的位时钟(BCK)、字时钟(WCK)和各个通道(五个通道)的信号SDOO至SD04，如图8A的上部中所示。
[0108]串行数据包括同步信号和数据部分。数据部分包含字时钟、各个通道(五个通道)的信号SDOO至SD04和错误校正码CRC。
[0109]将图8A的上部中所示的这样的并行数据从物理电路501A输入到第一转换部502A。第一转换部502A将并行数据转换为如图8A的下部中所示的这样的串行数据。串行数据被输出到第一输入/输出端子33A并且输入到主机装置I。主机装置I基于输入的串行数据，处理各个通道的声音信号。
[0110]另一方面，将如图8A的下部中所示的这样的串行数据从麦克风单元2B的第一转换部502B输入到第二转换部503A。第二转换部503A将串行数据转换为如图8A的上部中所示的并行数据，并且将并行数据输出到物理电路501A。
[0111]而且，如图8B中所示，通过物理电路501A，将从第二转换部503A输出的信号SDOO作为信号SDOl输出到第一转换部502A，并且将从第二转换部503A输出的信号SDOl作为信号SD02输出到第一转换部502A，将从第二转换部503A输出的信号SD02作为信号SD03输出到第一转换部502A，并且将从第二转换部503A输出的信号SD03作为信号SD04输出到第一转换部502A。
[0112]因此，如在图6A中所示的示例的情况下，将从DSP22A输出的第一通道的声音信号(ch.1)作为第一通道的声音信号输入到主机装置I中，将从DSP22B输出的第二通道的声音信号(ch.2)作为第二通道的声音信号输入到主机装置I中，将从DSP22C输出的第三通道的声音信号(ch.3)作为第三通道的声音信号输入到主机装置I中，将从DSP22D输出的第四通道的声音信号(ch.4)作为第四通道的声音信号输入到主机装置I中，并且将从麦克风单元2E的DSP22E输出的第五通道的声音信号(ch.5)作为第五通道的声音信号输入到主机装置I中。
[0113]以下参考图9描述上述信号流。首先，麦克风单元2E的DSP22E使用声音信号处理部24A处理由其麦克风25E拾取的声音，并且将通过将处理后的声音划分为单位位数据获得的信号(信号SD04)输出到物理电路501E。物理电路501E将信号SD04作为第一通道的并行数据输出到第一转换部502E。第一转换部502E将并行数据转换为串行数据。如图9的最下面部分中所示，串行数据包含按照从字时钟、引导单位位数据(图中的信号SD04)、位数据0 (由图中的连字号指示)和错误校正码CRC的顺序开始的数据。将这种串行数据从第一输入/输出端子33E输出并且输入到麦克风单兀2D。
[0114]麦克风单元2D的第二转换部503D将输入的串行数据转换为并行数据，并且将并行数据输出到物理电路501D。然后，到第一转换部502D，物理电路501D输出包含在并行数据中的信号SD04作为第二通道信号，并且还输出从DSP22D输入的信号SD03作为第一通道信号。如从以上图9中的第三列中所示，第一转换部502D将并行数据转换为串行数据，其中，信号SD03作为引导单位位数据被插入字时钟之后，并且信号SD04被用作第二单位位数据。而且，第一转换部502D新生成错误校正码用于该情况(在信号SD03是引导数据并且信号SD04是第二数据的情况下)，将该码附着到串行数据，并且输出串行数据。
[0115]将这种串行数据从第一输入/输出端子33D输出并且输入到麦克风单元2C。还在麦克风单元2C中执行类似于上述处理的处理。结果，麦克风单元2C输出串行数据，其中，信号SD02作为引导单位位数据被插入字时钟之后，信号SD03用作第二单位位数据，信号SD04用作第三单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。串行数据被输入到麦克风单元2B。也在麦克风单元2B中执行类似于上述处理的处理。结果，麦克风单元2B输出串行数据，其中，信号SDOl作为引导单位位数据被插入字时钟之后，信号SD02用作第二单位位数据，信号SD03用作第三单位位数据，信号SD04用作第四单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。串行数据被输入到麦克风单元2A。也在麦克风单元2A中执行类似于上述处理的处理。结果，麦克风单元2A输出串行数据，其中，信号SDOO作为引导单位位数据被插入字时钟之后，信号SDOl用作第二单位位数据，信号SD02用作第三单位位数据，信号SD03用作第四单位位数据，信号SD04用作第五单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。将串行数据输入到主机装置I。
[0116]以此方式,如在图6A中所不的不例的情况下,从DSP22A输出的第一通道的声音信号(ch.1)作为第一通道的声音信号被输入到主机装置1，从DSP22B输出的第二通道的声音信号(ch.2)作为第二通道的声音信号被输入到主机装置1，从DSP22C输出的第三通道的声音信号(ch.3)作为第三通道的声音信号被输入到主机装置1，从DSP22D输出的第四通道的声音信号(ch.4)作为第四通道的声音信号被输入到主机装置1，并且从麦克风单元2E的DSP22E输出的第五通道的声音信号(ch.5)作为第五通道的声音信号被输入到主机装置I。换句话说，每个麦克风单元都将由每个DSP处理的声音信号划分为固定单位位数据，并且将数据发送至作为较高阶单元连接在上游侧的麦克风单元，由此各个麦克风单元协作以产生将被发送的串行数据。
[0117]接下来，图10是示出在将各个声音处理程序从主机装置I发送至各个麦克风单元的情况下的信号流的视图。在该情况下，执行信号流与图9中所示的相反的处理。
[0118]首先，主机装置I通过将将从非易失性存储器14发送至每个麦克风单元的声音信号处理程序划分为固定单位位数据，通过按照被各个麦克风单元接收的顺序读取和布置单位位数据，来产生串行数据。在串行数据中，信号SDOO用作字时钟之后的引导单位位数据，信号SDOl用作第二单位位数据，信号SD02用作第三单位位数据，信号SD03用作第四单位位数据，信号SD04用作第五单位位数据，并且附着错误校正码CRC。首先将串行数据输入到麦克风单元2A。在麦克风单元2A中，从串行数据中提取用作引导单位位数据的信号SD00，并且将所提取的单位位数据输入到DSP22A并且临时存储在易失性存储器23A中。
[0119]接下来，麦克风单元2A输出串行数据，其中，信号SDOl用作字时钟之后的引导单位位数据，信号SD02用作第二单位位数据，信号SD03用作第三单位位数据，信号SD04用作第四单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。第五单位位数据是O (图中的连字号
将串行数据输入到麦克风单元2B。在麦克风单元2B中，将用作引导单位位数据的信号SODl输入到DSP22B。然后，麦克风单元2B输出串行数据，其中，信号SD02用作字时钟之后的引导单位位数据，信号SD03用作第二单位位数据，信号SD04用作第三单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。将串行数据输入到麦克风单元2C。在麦克风单元2C中，将用作引导单位位数据的信号SD02输入到DSP22C。然后，麦克风单元2C输出串行数据，其中，信号SD03用作字时钟之后的引导单位位数据，信号SD04用作第二单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。将串行数据输入到麦克风单元2D。在麦克风单元2D中，将用作引导单位位数据的信号SD03输入到DSP22D。然后，麦克风单元2D输出串行数据，其中，信号SD04用作字时钟之后的引导单位位数据，并且附着新错误校正码CRC。最后，将串行数据输入到麦克风单元2E，并且将用作引导单位位数据的信号SD04输入到DSP22E。
[0120]以此方式，将引导单位位数据(信号SDOO)确定地发送至连接到主机装置I的麦克风单元，将第二单位位数据(信号SDOl)确定地发送至第二连接的麦克风单元，将第三单位位数据(信号SD02)确定地发送至第三连接的麦克风单元，将第四单位位数据(信号SD03)确定地发送至第四连接的麦克风单元，并且将第五单位位数据(信号SD04)确定地发送至第五连接的麦克风单元。
[0121]接下来，每个麦克风单元都执行与通过组合单位位数据获得的声音信号处理程序相对应的处理。而且在该情况下，经由电缆串联连接的麦克风单元可以按照期望被连接和断开连接，并且不必须对连接的顺序给予任何考虑。例如，在将回声消除器程序发送至最接近主机装置I的麦克风单元2A并且将噪声消除器程序发送至离主机装置I最远的麦克风单元2E的情况下，如果麦克风单元2A和麦克风单元2E的连接位置被交换，则将回声消除器程序发送至麦克风单元2E，并且将噪声消除器程序发送至麦克风单元2A。即使连接的顺序如上所述被交换，在最接近主机装置I的麦克风单元中执行回声消除器程序，并且在离主机装置I最远的麦克风单元中执行噪声消除器程序。
[0122]接下来，将参考图11中所示的流程图，描述启动时的主机装置I和各个麦克风单元的操作。当麦克风单元连接至主机装置I时并且当主机装置I的CPU12检测到麦克风单元的启动状态时(在Sll)，CPU12从非易失性存储器14读取预定声音信号处理程序(在S12)，并且经由通信I/F11将该程序发送至各个麦克风单元(在S13)。此时，主机装置I的CPU12通过将声音处理程序划分为固定单位位数据并且通过按照被上述各个麦克风单元接收的顺序布置单位位数据，来产生串行数据，并且将串行数据发送至各麦克风单元。
[0123]每个麦克风单元都接收从主机装置I发送的声音信号处理程序(在S21)并且临时存储该程序(在S22)。此时，每个麦克风单元都从串行数据中提取将由该麦克风单元接收的单位位数据，并且接收并临时存储所提取的单位位数据。每个麦克风单元都组合临时存储的单位位数据，并且执行与组合的声音信号处理程序相对应的处理(在S23)。然后，每个麦克风单元发送关于所拾取的声音的数字声音信号(在S24)。此时，将通过每个麦克风单元的声音信号处理部处理的数字声音信号划分为固定单位位数据，并且发送至连接为较高阶单元的麦克风单元，并且各个麦克风单元协作以产生将被发送的串行数据，然后将将被发送的串行数据发送至主机装置。
[0124]虽然例如，在本示例中，以最小位单位执行到串行数据的转换，但是转换不限于最小位单位的转换，而是还可以执行针对每个字的转换。
[0125]而且，如果存在未连接的麦克风单元，甚至在存在没有信号的通道的情况下(在数据位是0的情况下)，通道的位数据不被删除而是包含在串行数据中并且被发送。例如，在麦克风单元的数量是4的情况下，信号SD04的位数据确定地变为0，但是信号SD04不被删除而是作为具有位数据0的信号被发送。因此，不必须对关于哪个单元应该对应于哪个通道的连接关系给予任何考虑。另外，例如关于哪个数据应该被发送到哪个单元或者哪个数据应该从哪个单元被接收的地址信息不是必须的。即使连接的顺序被交换，也可以从各个麦克风单元输出合适的通道信号。
[0126]通过在单元之间发送串行数据的该结构，即使通道的数量增加，单元之间的信号线也不增加。虽然用于检测麦克风单元的启动状态的检测器可以通过检测电缆的连接，来检测启动状态，但是检测器可以检测在通电时连接的麦克风单元。而且，在使用期间添加新麦克风单元的情况下，检测器检测其电缆的连接，并且可以检测其启动状态。在该情况下，可以擦除所连接的麦克风单元的程序，并且将声音信号处理程序再次从主机装置发送至所有麦克风单元。[0127]图12是示出根据应用示例的信号处理系统的结构的视图。根据应用示例的信号处理系统具有串联连接的外接单元IOA至IOE和连接至外接单元IOA的主机装置I。图13是示出外接单元IOA的外部透视图。图14是示出外接单元IOA的结构的框图。在该应用示例中，主机装置I经由电缆331连接至外接单元10A。外接单元IOA经由电缆341连接外接单元10B。外接单元IOB经由电缆351连接至外接单元10C。外接单元IOC经由电缆361连接至外接单元10D。外接单元IOD经由电缆371连接至外接单元10E。外接单元IOA至IOE具有相同结构。因此，在以下外接单元的结构的说明中，外接单元IOA被看作代表并且被描述。所有外接单元的硬件结构都相同。
[0128]外接单元IOA具有与上述麦克风单元2A的结构和功能相同的结构和功能。然而，外接单元IOA具有多个麦克风MICa至MICm，而不是麦克风25A。另外，在本示例中，如图15中所示，DSP22A的声音信号处理部24A具有放大器Ila至11m、系数确定部120、合成部130和 AGCI40。
[0129]所需要的麦克风的数量可以是两个或以上，并且可以根据单个外接单元的声音拾取规格被适当地设置。从而，放大器的数量可以仅与麦克风的数量相同。例如，如果在周向使用小数量的麦克风拾取声音，则仅三个麦克风就足够。
[0130]麦克风MICa至MICm具有不同的声音拾取方向。换句话说，麦克风MICa至MICm具有预定的声音拾取方向性，并且通过使用特定方向作为主要声音拾取方向来拾取声音，由此生成声音拾取信号Sma至Smm。更具体地,例如,麦克风MICa通过使用第一特定方向作为主要声音拾取方向来拾取声音，由此生成声音拾取信号Sma。类似地，麦克风MICb通过使用第二特定方向作为主要声音拾取方向来拾取声音，由此生成声音拾取信号Smb。
[0131]麦克风MICa至MICm被安装在外接单元IOA中，以使声音拾取方向性不同。换句话说，麦克风MICa至MICm被安装在外接单元IOA中，以使主要声音拾取方向不同。
[0132]从麦克风MICa至MICm输出的声音拾取信号Sma至Smm分别被输入到放大器Ila至11m。例如,从麦克风MICa输出的声音拾取信号Sma被输入到放大器Ila,并且从麦克风MICb输出的声音拾取信号Smb被输入到放大器lib。从麦克风MICm输出的声音拾取信号Smm被输入到放大器11m。而且,声音拾取信号Sma至Smm被输入到系数确定部120。此时，声音拾取信号Sma至Smm (模拟信号)被转换为数字信号，然后被输入到放大器Ila至11m。
[0133]系数确定部120检测声音拾取信号Sma至Smm的信号功率，比较声音拾取信号Sma至Smm的信号功率，并且检测具有最高功率的声音拾取信号。系数确定部120将用于被检测到具有最高功率的声音拾取信号的增益系数设置为“I”。系数确定部120将用于除了被检测到具有最高功率的声音拾取信号之外的声音拾取信号的增益系数设置为“O”。
[0134]系数确定部120将所确定的增益系数输出到放大器Ila至11m。更具体地，系数确定部120将增益系数“I”输出到被检测到具有最高功率的声音拾取信号被输入到的放大器，并且将增益系数“O”输出到其他放大器。
[0135]系数确定部120检测被检测到具有最高功率的声音拾取信号的信号声级，并且生成声级信息IFolOA。系数确定部120将声级信息IFolOA输出到FPGA51A。
[0136]放大器Ila至Ilm是其增益可以被调整的放大器。放大器Ila至Ilm利用由系数确定部120给出的增益系数，来放大声音拾取信号Sma至Smm，并且分别生成放大后声音拾取信号Smga至Smgm。更具体地，例如，放大器I Ia利用来自系数确定部120的增益系数，来放大声音拾取信号Sma,并且输出放大后声音拾取信号Smga。放大器Ilb利用来自系数确定部120的增益系数，来放大声音拾取信号Smb，并且输出放大后声音拾取信号Smgb。放大器Ilm利用来自系数确定部120的增益系数,来放大声音拾取信号Smm,并且输出放大后声音拾取信号Smgm。
[0137]由于增益系数在此如上所述为“I”或“0”，被给予增益系数“I”的放大器输出声音拾取信号，同时保持其信号声级。在该情况下，放大后声音拾取信号与声音拾取信号相同。
[0138]另一方面，被给予增益系数“0”的放大器将声音拾取信号的信号声级抑制到“O”。在该情况下，放大后声音拾取信号具有信号声级“O”。
[0139]放大后声音拾取信号Smga至Smgm被输入到合成部130。合成部130是加法器,并且将放大后声音拾取信号Smga至Smgm相加，由此生成外接单元声音信号SmlOA。
[0140]在放大后声音拾取信号Smga至Smgm中，仅对应于在用作放大后声音拾取信号Smga至Smgm的起源的声音拾取信号Sma至S_中具有最高功率的声音拾取信号的放大后声音拾取信号具有对应于声音拾取信号的信号声级，而其他放大后声音拾取信号具有信号声级“O”。
[0141]因此，通过将放大后声音拾取信号Smga至Smgm相加获得的外接单元声音信号SmlOA与被检测到具有最高功率的声音拾取信号相同。
[0142]通过上述处理，具有最高功率的声音拾取信号可以被检测到并且被输出为外接单元声音信号SmlOA。该处理可以以预定时间间隔被顺序地执行。因此，如果具有最高功率的声音拾取信号改变，换句话说，如果具有最高功率的声音拾取信号的声源移动，则用作外接单兀声音信号SmlOA的声音拾取信号根据该改变和移动而改变。结果，可以基于每个麦克风的声音拾取信号追踪声源，并且输出其中来自声源的声音已经被最有效地拾取的外接单兀声音信号SmlOA。
[0143]AGC140 (所谓的自动增益控制放大器)利用预定增益放大外接单元声音信号SmlOA，并且将放大后的信号输出到FPGA51A。根据通信规范适当地设置将在AGC140中设置的增益。更具体地，例如，通过预先估计传输损耗并且补偿传输损耗，来设置将在AGC140中设置的增益。
[0144]通过执行该外接单元声音信号SmlOA的增益控制，可以将外接单元声音信号SmlOA从外接单元IOA准确和安全地发送至主机装置I。结果，主机装置I可以准确和安全地接收外接单元声音信号SmlOA，并且可以解调该信号。
[0145]接下来，由AGC处理的外接单元声音信号SmlOA和声级信息IFolOA被输入到FPGA51A。
[0146]FPGA51A基于由AGC处理的外接单元声音信号SmlOA和声级信息IFolOA生成外接单元数据D10A，并且将该信号和信息发送至主机装置I。此时，声级信息IFolOA是与分配给相同外接单元数据的外接单元声音信号SmlOA同步的数据。
[0147]图16是示出将从每个外接单元发送到主机装置的外接单元数据的数据格式的示例的视图。外接单元数据DlOA包括可以识别用作发送器的外接单元的头部DH、外接单元声音信号SmlOA和声级信息IFolOA，预定数量的位被分配给它们中的每个。例如，如图16中所示，在头部DH之后，分配具有预定数量的位的外接单元声音信号SmlOA，并且在外接单元声音信号SmlOA的位串之后，分配具有预定数量的位的声级信息IFolOA。[0148]如在上述外接单元IOA的情况下，其他外接单元IOB至IOE分别生成包含外接单元声音信号SmlOB至SmlOE和声级信息IFolOB至IFolOE的外接单元数据DlOB至D10E，然后输出该数据。外接单元数据DlOB至DlOE中的每个都被划分为固定单位位数据，并且被发送至连接为较高阶单元的麦克风单元，并且各个麦克风单元协作以产生串行数据。
[0149]图17是示出在主机装置I的CPU12执行预定声音信号处理程序时实现的多种结构的框图。
[0150]主机装置I的CPU12具有多个放大器21a至21e、系数确定部220和合成部230。
[0151]来自外接单元IOA至IOE的外接单元数据DlOA至DlOE被输入到通信I/F11。通信I/F11解调外接单元数据DlOA至D10E，并且获得外接单元声音信号SmlOA至SmlOE和声级信息 IFolOA 至 IFoIOE。
[0152]通信I/F11将外接单元声音信号SmlOA至SmlOE分别输出到放大器21a至21e。更具体地，通信I/F11将外接单元声音信号SmlOA输出到放大器21a，并且将外接单元声音信号SmlOB输出到放大器21b。类似地，通信I/F11将外接单元声音信号SmlOE输出到放大器 21e。
[0153]通信I/F11将声级信息IFolO至IFolOE输出到系数确定部220。
[0154]系数确定部220比较声级信息IFolOA至IFolOE，并且检测最高声级信息。
[0155]系数确定部220将用于与被检测到具有最高声级的声级信息相对应的外接单元声音信号的增益系数设置为“I”。系数确定部220将用于除了与被检测到具有最高声级的声级信息相对应的外接单元声音信号之外的声音拾取信号的增益系数设置为“O”。
[0156]系数确定部220将所确定的增益系数输出到放大器21a至21e。更具体地，系数确定部220将增益系数“I”输出到与检测到具有最高声级的声级信息相对应的外接单元声音信号被输入到的放大器，并且将增益系数“O”输出到其他放大器。
[0157]放大器21a至21e是其增益可以被调整的放大器。放大器21a至21e利用由系数确定部220给出的增益系数，来放大外接单元声音信号SmlOA至SmlOE，并且分别生成放大后声音信号SmglOA至SmglOE。
[0158]更具体地，例如，放大器21a利用来自系数确定部220的增益系数来放大外接单元声音信号SmlOA,并且输出放大后声音信号SmglOA。放大器21b利用来自系数确定部220的增益系数，来放大外接单兀声音信号SmlOB,并且输出放大后声音信号SmglOB。放大器21e利用来自系数确定部220的增益系数，来放大外接单元声音信号SmlOE，并且输出放大后声音信号SmglOE。
[0159]由于增益系数在此如上所述为“I”或“0”，被给予增益系数“I”的放大器输出外接
单元声音信号，同时保持其信号声级。在该情况下，放大后声音信号与外接单元声音信号相同。
[0160]另一方面，被给予增益系数“O”的放大器将外接单元声音信号的信号声级抑制到“O”。在该情况下，放大后声音信号具有信号声级“O”。
[0161]放大后声音信号SmglOA至SmglOE被输入到合成部230。合成部230是加法器,并且将放大后声音信号SmglOA至SmglOE相加，由此生成追踪声音信号。
[0162]在放大后声音信号SmglOA至SmglOE中，仅与在用作放大后声音信号SmglOA至SmglOE的起源的外接单元声音信号SmlOA至SmlOE中具有最高声级的声音信号相对应的放大后声音信号具有对应于外接单兀声音信号的信号声级，而其他放大后声音信号具有信号声级“O”。
[0163]因此，通过将放大后声音信号SmglOA至SmglOE相加获得的追踪声音信号与被检测到具有最高功率水平的外接单元声音信号相同。
[0164]通过上述处理，具有最高声级的外接单元声音信号可以被检测到并且被输出为追踪声音信号。该处理以预定时间间隔被顺序地执行。因此，如果具有最高声级的外接单元声音信号改变，换句话说，如果具有最高功率的外接单元声音信号的声源移动，则用作追踪声音信号的外接单元声音信号根据该改变和移动而改变。结果，可以基于每个外接单元的外接单元声音信号追踪声源，并且输出其中来自声源的声音已被最有效地拾取的追踪声音信号。
[0165]通过上述结构和处理，通过外接单元IOA至10E，使用麦克风中的声音拾取信号，执行第一阶段声源追踪，并且使用主机装置I中的各个外接单元IOA至IOE的外接单元声音信号，执行第二阶段声源追踪。结果，可以实现使用多个外接单元IOA至IOE的多个麦克风MICa至MICm的声源追踪。因此，通过适当地设置外接单元IOA和IOE的数量和布置图案，可以可靠地执行声源追踪，而不受声音拾取范围的大小和诸如扬声器的声源的位置的影响。因此，可以以高质量拾取来自声源的声音，而不管声源的位置如何。
[0166]而且，不管安装在外接单元中的麦克风的数量如何，由外接单元IOA至IOE中的每个发送的声音信号的数量都是一个。因此，与所有麦克风的声音拾取信号均被发送至主机装置的情况相比，可以减少通信数据的量。例如，在安装在每个外接单元中的麦克风的数量都是m的情况下，与所有声音拾取信号都被发送至主机装置的情况相比，从每个外接单元发送至主机装置的声音数据的数量是1/m。
[0167]通过根据本实施例的上述结构和处理，在保持与在所有声音拾取信号均被发送至主机装置的情况下一样的声源追踪准确度的同时，可以减少系统的通信负载。结果，可以执行更实时的声源追踪。
[0168]图18是用于根据本发明的实施例的外接单元的声源追踪处理的流程图。虽然以下描述由单个外接单元执行的处理流，但是多个外接单元执行相同流处理。另外，由于以上描述了处理的详细内容，在以下说明中省略详细说明。
[0169]外接单元使用每个麦克风拾取声音，并且生成声音拾取信号(在S101)。外接单元检测每个麦克风的声音拾取信号的声级(在S102)。外接单元检测具有最高功率的声音拾取信号，并且生成具有最高功率的声音拾取信号的声级信息(在S103)。
[0170]外接单元确定用于每个声音拾取信号的增益系数(在S104)。更具体地，外接单元将具有最高功率的声音拾取信号的增益设置为“1”，并且将其他声音拾取信号的增益设置为 “O，，。
[0171]外接单元利用所确定的增益系数放大每个声音拾取信号(在S105)。外接单元合成放大后声音拾取信号，并且生成外接单元声音信号(在S106)。
[0172]外接单元对外接单元声音信号进行AGC-处理(在S107)，生成包含AGC-处理后的外接单元声音信号和声级信息的外接单元数据，并且将该信号和信息输出到主机装置(在S108)。
[0173]图19是用于根据本发明的实施例的主机装置的声源追踪处理的流程图。而且，由于以上描述了处理的详细内容，在以下说明中省略详细说明。
[0174]主机装置I从每个外接单元接收外接单元数据，并且获得外接单元声音信号和声级信息(在S201)。主机装置I比较来自各个外接单元的声级信息，并且检测具有最高声级的外接单元声音信号(在S202)。
[0175]主机装置I确定用于每个外接单元声音信号的增益系数(在S203)。更具体地，主机装置I将具有最高声级的外接单元声音信号的增益设置为“1”，并且将其他外接单元声音信号的增益设置为“O”。
[0176]主机装置I通过所确定的增益系数，放大每个外接单元声音信号(在S204)。主机装置I合成放大后外接单元声音信号，并且生成追踪声音信号(在S205)。
[0177]在上述说明中，在具有最闻功率的声首拾取/[目号的切换定时，将具有最闻功率的先前声音拾取信号的增益系数从“ I”设置为“0”，并且将具有最高功率的新声音拾取信号的增益系数从“O”切换至“I”。然而，这些增益系数可以以更详细的步进方式改变。例如，具有最高功率的先前声音拾取信号的增益系数从“ I”逐步降低到“0”，并且具有最高功率的新声音拾取信号的增益系数从“O”逐步增加到“I”。换句话说，交叉衰落(cross-fade)处理可以被执行用于从具有最高功率的先前声音拾取信号切换至具有最高功率的新声音拾取信号。此时，将这些增益系数的总和设置为“I”。
[0178]另外，这种交叉衰落处理可以不仅应用至每个外接单元中执行的声音拾取信号的合成，还应用至在主机装置I中执行的外接单元声音信号的合成。
[0179]而且，在上述说明中，虽然描述了 AGC被提供用于外接单元IOA至IOE中的每个的示例，但是AGC可以被提供用于主机装置I。在该情况下，主机装置I的通信I/F11可以仅被用于执行AGC的功能。
[0180]如图20的流程图中所示，主机装置I可以从扬声器102朝向每个外接单元发射测试声波，以允许每个外接单元判断测试声波的声级。
[0181]首先，当主机装置I检测外接单元的启动状态时(在S51)，主机装置I从非易失性存储器14读取声级判断程序(在S52)，并且经由通信I/F11将该程序发送至各个外接单元(在S53)。此时，主机装置I的CPU12通过将声级判断程序划分为固定单位位数据并且通过按照被各个外接单元接收的顺序布置单位位数据，来产生串行数据，并且将串行数据发送至外接单元。
[0182]每个外接单元都接收从主机装置I发送的声级判断程序(在S71)。声级判断程序被临时存储在易失性存储器23A中(在S72)。此时，每个外接单元都从串行数据中提取将由该外接单元接收的单位位数据，接收并且临时存储所提取的单位位数据。然后，每个外接单元都组合临时存储的单位位数据，并且执行组合的声级判断程序(在S73)。结果，声音信号处理部24实现图15中所示的结构。然而，声级判断程序仅被用于声级判断，而不要求其生成并且发送外接单元声音信号SmlOA。因此，包括放大器Ila至11m、系数确定部120、合成部130和AGC140的结构不是必须的。
[0183]接下来，在从声级判断程序的发送开始经过了预定时间之后，主机装置I发射测试声波(在S54)。每个外接单元的系数确定部220都用作声级检测器，并且判断被输入到多个麦克风MICa至MICm中的每个的测试声波的声级(在S74)。系数确定部220将用作判断的结果的声级信息(声级数据)发送至主机装置I (在S75)。可以发送多个麦克风MICa至MICm中的每个的声级数据，或者可以仅发送在每个外接单元中指示最高声级的声级数据。声级数据被划分为固定单位位数据，并且被发送至连接为较高阶单元的外接单元，由此各个外接单元协作以产生用于声级判断的串行数据。
[0184]接下来，主机装置I从每个外接单元接收声级数据(在S55 )。基于所接收的声级数据，主机装置I选择将被发送至各个外接单元的声音信号处理程序，并且从非易失性存储器14读取这些程序(在S56)。例如，主机装置I判断出具有高测试声波声级的外接单元具有高回声声级，从而选择回声消除器程序。而且，主机装置I判断出具有低测试声波声级的外接单元具有低回声声级，从而选择噪声消除器程序。然后，主机装置I读取该声音信号处理程序并且将该声音信号处理程序发送至各个外接单元(S57)。由于随后处理与图11的流程图中所示的相同，省略其说明。
[0185]主机装置I可以基于所接收的声级数据，改变回声消除器程序中的每个外接单元的滤波器系数的数量，并且确定用于改变每个外接单元的滤波器系数的数量的改变参数。例如，在具有高测试声波声级的外接单元中增加抽头的数量，而在具有低测试声波声级的外接单元中减少抽头的数量。在该情况下，主机装置I通过将改变参数划分为固定单位位数据，并且通过按照被各个外接单元接收的顺序布置单位位数据，来产生串行数据，并且将串行数据发送至各个外接单元。
[0186]而且，可以采用其中每个外接单元的多个麦克风MICa至MICm中的每个都具有回声消除器的模式。在该情况下，每个外接单元的系数确定部220都发送多个麦克风MICa至MICm中的每个的声级数据。
[0187]而且，每个外接单元中的麦克风的识别信息都可以包含在上述声级信息IFolOA至 IFolOE 中。
[0188]在该情况下，如图21中所示，当外接单元检测出具有最高功率的声音拾取信号并且生成具有最高功率的声音拾取信号的声级信息时(在S801)，外接单元发送包含检测到最高功率的麦克风的识别信息的声级信息(在S802)。
[0189]然后，主机装置I从各个外接单元接收声级信息(在S901)。在选择具有最高声级的声级信息时，基于包含在所选声级信息中的麦克风的识别信息，指定麦克风，由此指定正被使用的回声消除器(在S902)。主机装置I向使用指定回声消除器的外接单元请求发送关于回声消除器的各信号(在S903)。
[0190]接下来，一旦接收到发送请求(在S803)，外接单元将包括来自指定回声消除器的伪衰退声音信号、声音拾取信号NEl (在先前阶段通过回声消除器去除回声分量之前的声音拾取信号)和声音拾取信号NE1’(在先前阶段通过回声消除器去除回声分量之后的声音拾取信号)的各信号发送至主机装置I (在S804)。
[0191]主机装置I接收各信号(在S904)并且将所接收的各信号输入到回声抑制器(在S905)。结果，在回声抑制器的回声生成部125中设置对应于特定回声消除器的学习进步度的系数，由此可以生成合适的残留回声分量。
[0192]如图22中所示，可以使用在声音信号处理部24A侧提供进步度计算部124的模式。在该情况下，在图21的S903，主机装置I向使用指定回声消除器的外接单元，请求发送根据学习进步度改变的系数。在S804，外接单元读取由进步度计算部124计算的系数，并且将该系数发送至主机装置I。回声生成部125根据所接收的系数和伪衰退声音信号，生成残留回声分量。
[0193]图23A和图23B是示出关于主机装置和外接单元的布置的修改示例的视图。虽然图23A中示出的连接模式与图12中所示的相同,但是在本示例中,外接单元IOC离主机装置I最远设置，并且外接单元IOE最接近主机装置I设置。换句话说，将外接单元IOC连接至外接单元IOD的电缆361弯曲，使得外接单元IOD和IOE更接近主机装置I设置。
[0194]另一方面，在图23B中所示的示例中，外接单元IOC经由电缆331连接至主机装置
I。在该情况下，在外接单元IOC处，从主机装置I发送的数据被分支并且被发送至外接单元IOB和外接单元10D。另外，外接单元IOC将从外接单元IOB发送的数据和从外接单元IOD发送的数据一起发送至主机装置I。甚至在该情况下，主机装置还连接至串联连接的多个外接单元中的一个。
[0195]虽然针对特定优选实施例来示出和描述本发明，但是可以基于本发明的教导作出多种改变和修改，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。明显地，这样的改变和修改在由所附权利要求限定的本发明的精神、范围和目的内。
[0196]本申请基于在2012年11月12日提交的日本专利申请N0.2012_248158、2012年11月13日提交的日本专利申请N0.2012-249607和在2012年11月13日提交的日本专利申请N0.2012-249609，其内容通过引用结合于此。
【权利要求】
1.一种信号处理系统,包括: 多个麦克风单元，被配置成串联连接，每个所述麦克风单元都具有用于拾取声音的麦克风、临时存储器、以及用于处理由所述麦克风拾取的声音的处理部； 主机装置，被配置成连接至所述多个麦克风单元之一，所述主机装置具有存储用于所述多个麦克风单元的声音信号处理程序的非易失性存储器，并且所述主机装置将从所述非易失性存储器读取的所述声音信号处理程序发送至每个麦克风单元，并且 每个麦克风单元将所述声音信号处理程序临时存储在所述临时存储器中， 其中，所述处理部执行对应于临时存储在所述临时存储器中的所述声音信号处理程序的处理，并且将处理后的声音发送至所述主机装置。
2.根据权利要求1所述的信号处理系统，其中，所述主机装置通过将所述声音信号处理程序划分为固定单位位数据并且按照分别被各麦克风单元接收的顺序布置所述单位位数据，来产生串行数据，并且将所述串行数据发送至每个麦克风单元； 其中，每个麦克风单元从所述串行数据提取将被该麦克风单元接收的单位位数据，并且接收并临时存储所提取的单位位数据；以及 其中，所述处理部执行与通过组合所述单位位数据获得的所述声音信号处理程序对应的处理。
3.根据权利要求1或2所述的信号处理系统，其中，每个麦克风单元将处理后的声音划分为固定单位位数据，并且将所述单位位数据发送至被连接为较高阶单元的麦克风单元，并且所述多个麦克风单元分别协作以产生将被发送的串行数据，并且将所述串行数据发送至所述主机装置。
4.根据权利要求1或2所述的信号处理系统，每个麦克风单元都包括具有不同声音拾取方向的多个麦克风和一个声级检测器； 其中，所述主机装置具有扬声器； 其中，所述扬声器朝向每个麦克风单元发射测试声波；以及 其中，每个麦克风单元都判断被输入到每个麦克风的所述测试声波的声级，将用作所述判断的结果的所述声级数据划分为固定单位位数据，并且将所述单位位数据发送至连接为所述较高阶单元的麦克风单元，由此所述多个麦克风单元分别协作以产生用于声级判断的串行数据。
5.根据权利要求1或2所述的信号处理系统，其中，所述声音信号处理程序由用于实现回声消除器的回声消除器程序形成，其滤波器系数被更新，所述回声消除器程序具有用于确定所述滤波器系数的数量的滤波器系数设定部；以及 其中，所述主机装置基于从每个麦克风单元接收的所述声级数据，来改变每个麦克风单元的所述滤波器系数的数量，为每个麦克风单元确定用于改变所述滤波器系数的数量的改变参数，通过将所述改变参数划分为固定单位位数据并且通过按照被所述多个麦克风单元分别接收的顺序来排列所述单位位数据，来产生串行数据，并且将用于所述改变参数的所述串行数据分别发送至所述多个麦克风单元。
6.根据权利要求5所述的信号处理系统，其中，所述声音信号处理程序是所述回声消除器程序或用于去除噪声分量的噪 声消除器程序；以及 其中，所述主机装置基于所述声级数据，将所述回声消除器程序或所述噪声消除器程序确定为将被发送至每个麦克风单元的程序。
7.一种用于信号处理系统的信号处理方法，所述信号处理系统具有串联连接的多个麦克风单元和连接到所述多个麦克风单元之一的一个主机装置，每个麦克风单元都具有用于拾取声音的麦克风、临时存储器、以及用于处理由所述麦克风拾取的声音的处理部，并且所述主机装置具有存储用于所述多个麦克风单元的声音信号处理程序的非易失性存储器，所述信号处理方法包括: 当检测到所述主机装置的启动状态时，通过所述主机装置从所述非易失性存储器读取所述声音信号处理程序，并且将所述声音信号处理程序发送至每个麦克风单元； 将所述声音信号处理程序临时存储在每个麦克风单元的所述临时存储器中；以及执行与被临时存储在所述临时存储器中的所述声音信号处理程序相对应的处理，并且将处理后的声音从每个麦 克风单元发送至所述主机装置。
【文档编号】H04R3/02GK103813239SQ201310560237
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】田中良 申请人:雅马哈株式会社