CN101268715A - 电话会议装置 - Google Patents

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Abstract

一种电话会议装置包括作为发送器单元和接收器单元的功能。发送器单元对由以麦克风Mi(i＝1至N)所组成的麦克风阵列的拾音信号形成的声音信号以及位置信息进行发送。通过形成指向特定方向的多个拾音束并且选择具有最大音量的拾音束来提供位置信息。在接收器单元中，参数计算单元根据接收到的信号数据设置虚拟声源并且还设置延迟参数。虚拟声源生成信号处理单元根据参数形成发声束并且将其输出至扬声器SPi。

Description

电话会议装置
技术领域
本发明涉及一种电话会议设备，其用于将声音与位置信息一起
进行发送并且对接收到的声音及其声场进行再现。
背景技术
到目前为止，已经提出了用于在发送方接收声音并且在发送方对声音的声场进行再现的电话会议设备(参见专利文献1和2)。
专利文献1公开了以下设备：麦克风拾取说话者的声音，根据从麦克风获取的说话者信息形成说话者位置信息，并且将说话者位置信息和声音信息进行多路复用以便发送。在接收方根据发送的说话者位置信息来对扬声器发声的位置进行切换，并且在接收方对说话者的声音和位置进行再现。
专利文献2公开了一种立体声信息的创造方法等，其用于将利用多个麦克风阵列接收到的声音信息发送出去并且将声音信息输出至数目与麦克风阵列数目相同的扬声器阵列，从而对发送源的声场进行再现。
专利文献1：JP-A-9-261351
专利文献2：JP-A-2-114799
发明内容
本发明所解决的问题
但是，在专利文献1中，对所再现声音的听觉定位方法基于仅仅用扬声器音量平衡的调节，因此这很难实现精确的听觉定位。
在专利文献2中，利用多个麦克风阵列接收的声场信息被原样输出。因此，该方法具有这样的缺点，虽然可以输出自然声，但是由于数目与扬声器阵列数目相同的通道的信号必须被发送至远程地点，所以它消耗了许多传输线资源。
因此，本发明的目的在于，在用于再现发送方目标声场的设备中，通过根据接收到的声源位置信息将声音信号输出至扬声器阵列，来在节省传输线资源的同时精确地再现发送方目标声场。
解决问题的方法
本发明通过以下实现用于解决上述问题的方法：
(1)本发明的特征在于一种设备，包括：
麦克风阵列，其具有被布置成阵列的多个麦克风，其中每个麦克风用于拾音并输出拾音信号；
拾音束形成部分，其用于对从所述麦克风输出的所述拾音信号进行延迟和相加处理从而形成指向多个拾音区域的拾音束；
位置信息检测器，其用于将与所述拾音束中显示了最大音量的拾音声束对应的所述拾音区域检测为位置信息；
发送器，其用于发送所述麦克风的拾音信号输出和所述位置信息；
扬声器阵列，其具有被布置成阵列的多个扬声器；
接收部分，其用于接收外部声音信号和外部位置信息；和
信号处理部分，其用于对接收到的声音信号进行处理从而形成其位置为根据所述接收到的位置信息被确定为虚拟声源位置的发声束，并且将所述信号提供至所述扬声器。
本发明的设备包括这样的功能，一个设备将两个或者更多的电话会议设备通过通信线路和网络进行互连。也就是说，它包括接收单元和发送单元。
在发送单元中，声源位置信息检测器对声源的位置进行检测，并且麦克风拾取了声源的声音信号并将声音转换成电信号。
声源位置信息检测器由麦克风的拾音信号形成指向位置的拾音束，并且由拾音束的最大音量来对拾音束的拾音区域的位置进行检测以作为说话者的位置信息。发送部分将利用麦克风阵列获取的声音信号和位置信息发送出去。
在接收单元中，接收部分从相关设备接收声源的声音信号和声源的位置信息。信号处理部分对接收到的声音信号进行处理从而形成其位置为根据接收到的声源的位置信息被确定为在扬声器单元尾部的虚拟声源位置的发声束，并且将该信号提供至扬声器单元。例如，虚拟声源的坐标可位于以设备的中心为原点而向后的方向为Y轴的坐标轴平面上。
已经描述了两个电话会议设备中的一个，类似的描述同样适合于在相对方的声音信号的拾音和发声以及位置关系。
本发明的配置使得处于实际位置关系的会议参与者交流起来感觉就像他们在与布置在电话会议设备的另一面的相关设备在会议室中的虚拟声源进行交流。由于声源的位置信息是和声源的声音信号一起被接收到的，所以可以避免专利文献2中的消耗了许多传输线资源的缺点。专利文献2中所述的将发送方扬声器数目和接收方扬声器数目限制成相同数目的要求可消除。
发送器所发送的麦克风的拾音信号的输出可以是麦克风的拾音信号；它可以是声源的麦克风声音信号的任何一个或者通过将声源的麦克风声音信号结合起来(例如，简单相加)得到的信号，可以是将来自麦克风的拾音信号进行延迟和相加处理而获取的拾音束的输出，或者可以通过将拾音束结合起来而提供。
(2)本发明的特征在于：
所述位置信息检测器对示出了最大音量的所述拾音束的拾音区域进行检测，并随后形成指向多个被划分的拾音区域的获取拾音束，其中所述多个被划分的拾音区域是由所述拾音区域进一步划分形成的；并且所述位置信息检测器根据与依照所述获取拾音束音量值的降序而选择的多个获取拾音束相对应的被划分的拾音区域来对所述位置信息进行检测。
在这种结构中，位置信息检测器形成指向被划分的拾音区域的获取拾音束并且选择具有大音量的拾音束，从而可以对作为位置信息的更细化区域进行搜索。在这种结构中，拾音区域在用于选择的两个步骤中缩小范围，而不是在选择的一开始就形成到达细化区域的拾音束。因此，要被形成的拾音束的数目可减少，于是用于位置信息检测器的硬件可被简化。
(3)本发明的特征在于：
所述位置信息是被这样检测的：根据所选择的获取拾音束的强度，对与依照所述获取拾音束音量值的降序而选择的获取拾音束相对应的所述被划分的拾音区域进行按比例分配(prorate)，并且所述信号处理部分通过按比例分配来将所选择的获取拾音束的输出结合起来。
在这种结构中，通过根据所选择的获取拾音束的强度对所选择的被划分的拾音区域进行按比例分配来检测位置信息，所以被划分的拾音区域的中间部分可被***，并且可以提供更精确的位置信息。由于信号处理部分根据按比例分配将所选择的获取拾音束的输出结合起来，所以每个拾音束的拾音区域的中间部分可被***。由于***总是由此被平衡地执行，所以如果声源移动，那么拾音束可被平滑地切换。
根据本发明，处于实际位置关系的会议参与者交流起来感觉就像他们在与布置在电话会议设备的另一面的相关设备在会议室中的虚拟声源进行交流。
附图说明
图1A是根据本发明实施例的用于语音通信的电话会议设备的外视图。
图1B是电话会议设备的示意性功能图。
图2A是发送方的框图，其表示了根据本发明实施例的用于语音通信的电话会议设备的内部结构。
图2B是该发送方的接收方的框图，其表示了根据本发明实施例的用于语音通信的电话会议设备的内部结构。
图3A是与参数计算部分32的参数设置方法有关的示意图。
图3B是示出了参数计算部分32的参数设置方法的示意表格。
图4示出了根据本发明实施例的用于语音通信的电话会议设备的检测束形成部分的内部结构。
图5A是确定扬声器位置的示意表示。
图5B是确定扬声器位置的示意表示。
图6示出了特定用户模式以及声场再现示例。
具体实施方式
参见图1对根据本发明实施例的用于语音通信的电话会议设备进行讨论。图1A是根据本发明实施例的用于语音通信的电话会议设备的外视图。图1B是功能图。
首先参见图1A对电话会议设备1的结构进行讨论。例如，如图1A所示，电话会议设备1包括露在外面的由多个扬声器SPi(i＝1至N；N为整数)组成的扬声器阵列以及由多个麦克风Mi(i＝1至N)组成的麦克风阵列，并且它被安置在桌子101上。被放置在远程位置的两个电话会议设备通过通信线路连接并且相互进行语音通信。
组成扬声器阵列的扬声器SPi(i＝1至N)被连接至能够独立地处理声音信号并且能够独立地进行声音输出的声音处理***。组成麦克风阵列的麦克风Mi(i＝1至N)可独立地将声音输出转换成数字数据。随后将对坐标***X、Y、Z进行描述。
接下来，参见图1B对电话会议设备1的功能概要予以讨论。如图1B左边的示图所示，为了发送声音，说话者102A在发送方对着电话会议设备1说话。随后，在发送单元1A中，组成麦克风阵列的麦克风Mi(i＝1至N)拾取声音，根据拾取到的声音对发送方的说话者102A的位置进行检测，并且拾音信号和位置信息被发送出去。通过对每个拾取到的电信号设置延迟并且将这些信号结合起来(也就是，执行延迟相加)而提供的多种模式的拾音束被形成，并且根据各种模式的强度来计算位置信息。例如，如图1A和1B所示，可以用XYZ轴坐标***作为位置信息的坐标***。具体而言，在XYZ轴坐标***中，对于电话会议设备1的声音接收平面，上下方向为Z轴，左右方向为X轴，而与声音接收平面垂直的深度方向为Y轴。也可以采用极坐标作为坐标***，其中用与声音接收平面的中心相距的距离R和角度θ来代替X轴方向和Z轴方向。
如图1B右边示图所示，在电话会议设备1的接收方，接收单元1B根据发送的声音信号和位置信息计算虚拟声源VS的位置，计算对要被输出到每个扬声器SPi的信号的延迟量，将延迟给至在发送单元1A说出的声音，并且将信号输出至扬声器SPi。于是，在发送单元1A说出的声音的声场被精确地再现并且发送方的声场被发送至接收方的聆听者102B。由于很自然地会将虚拟声源VS放置在与接收方的聆听者102B相对而向着接收单元1B说话的位置，所以设置了针对于接收方的聆听者102B的左右方向上的X轴坐标和深度方向上的Y轴坐标以使得在发送单元1A实际得到的值与在接收单元1B中设置虚拟位置的坐标值两者正负相反。当使用上述极坐标时也可应用类似的评论。
在图1A和图1B的描述中，不同的标号被用于示意性地使得发送单元1A和接收单元1B彼此区分开来；但是实际上，实施例的电话会议设备1可以进行双向通信并且接收方的聆听者102B同样可以通过接收单元1B的麦克风阵列将声音发送至发送方的说话者102A。也就是说，每个电话会议设备都完整地包括图1B所示的发送单元1A和接收单元1B。
在实施例中，语音被用作由电话会议设备1所发送的声音的示例，但是实施例的设备1的对象并不限于语音。例如，该声音可以是音乐等。类似的评论可以适用于以下描述。
参见图5A(后面将参考图5A和图5B予以详细描述)对在发送单元1A中执行的对说话者位置的搜索进行简要描述。电话会议设备1中的检测束形成部分(与随后将要描述的图2A所示的检测束形成部分21对应)根据图5A所示的延迟模式来形成指向多个拾音区域111至114的拾音束，拾音区域111至114被假设成在发送方的说话者102A的位置。
根据距离每个麦克风Mi(i＝1至N)的距离差值来调节延迟量差值以便与特定位置相匹配，并且将数字声音信号叠加起来，从而形成拾音束。于是，特定位置的声音相互加强并被输入，而来自特定位置之外的其它位置的声音相互抵消，于是提供了指向特定位置的声音的指向性。
如果拾音区域111至114中的任意区域和发送方的说话者102A的位置匹配，那么从拾音束中获得具有最大音量的拾音束。随后，电话会议设备1中的检测束形成部分同时形成指向拾音区域111至114的四个拾音束并且对音量最大的方向进行搜索。电话会议设备1中的获取束形成部分(其与随后将要描述的图2A所示的获取束形成部分22对应，具有与检测束形成部分类似的电路结构)设置了被划分的区域131至134，其中该区域131至134是由此得到的音量较大的方向(图5A中的区域114)被进一步划分成的。获取束形成部分还形成指向被划分的区域131至134的拾音束。电话会议设备1从指向被划分的区域131至134的拾音束中选择具有大音量的拾音束。进行这种两步搜索，从而可以快速准确地对说话者102A的位置进行搜索。
束形成部分总是处于操作状态或者在束位置计算部分24在预定时间间隔(例如，每0.5秒)在电话会议设备1中进行位置检测时从束位置计算部分24接收到命令的情况下进行操作。
接下来，参见图2A和图2B对电话会议设备1的内部结构进行讨论。图2A和2B是表示了内部结构的框图。
首先参见图2A对发送单元1A的结构进行讨论。发送单元1A包括麦克风Mi和用于对拾取声音进行数字处理的A/D转换器29。它还包括检测束形成部分21，其用于形成指向麦克风前被假设为存在说话者的多个位置的拾音束从而能够估计说话者说话的位置并输出作为控制信号241的位置信息，它还包括BPF 23(带通滤波器)和束位置计算部分24。发送单元1A还包括获取束形成部分22、信号选择部分25和信号相加部分26，所以它能够对在束位置计算部分24中计算出来的位置的近似位置进行更详细的搜索并且形成指向该位置的拾音束。它还包括用于将位置信息27A和拾音束进行多路复用的多路复用部分28。各组件的结构将描述如下：
图2A中的麦克风Mi(i＝1至N)是图1A所示的N个麦克风，其用于将发送方说话者102A的声音转换成声音信号。
可利用用于A/D转换的集成电路实现的A/D转换器29来将通过麦克风Mi获取到的声音信号转换成数字声音信号并将数字声音信号发送至检测束形成部分21和获取束形成部分22。
检测束形成部分21同时形成指向假设存在说话者的区域的拾音束。因此，例如，它包括用于执行延迟处理的环形缓冲器RAM或其等同物，并且它对在每个麦克风Mi中拾取的声音信号的延迟量进行调节。为了执行延迟处理，检测束形成部分21还包括ROM，其中存储了与对环形缓冲器RAM进行读写有关的控制程序和延迟控制数据。检测束形成部分21还包括用于执行程序的计算部分。电话会议设备1具有用于对电话会议设备1的信号处理进行操作的DSP，并且检测束形成部分21的计算部分被构建成DSP的一种功能。随后，如上所述，图2A中的检测束形成部分21假设位于发送单元1A前的说话者的多个位置，对拾音束的拾音区域进行设置，并且形成指向该位置的拾音束。
在下面的描述中，为了将在检测束形成部分21中形成的拾音束与在获取束形成部分22中形成的拾音束区分开来，后一个拾音束被称为获取束。
图2A中的检测束形成部分21形成指向(与图5A中的111至114对应的)拾音区域的拾音束从而在大致范围内进行搜索。
获取束形成部分22包括与检测束形成部分21类似的结构。但是获取束形成部分22根据束位置计算部分24的计算结果在进一步细化的范围内设置被划分的区域(图5A中拾音区域114中的被划分的区域131至134)从而对检测束形成部分21的拾音束进行分析。获取束形成部分22指向被划分的区域131至134的获取束，并且将获取束输出至信号选择部分25。因此，检测束形成部分21和获取束形成部分22形成逐步细化的拾音束和获取束，并且在发送方对说话者102A的位置进行搜索，于是硬件结构被简化，计算速度被提高，并且与一开始就进行细化搜索的情况相比对发送方说话者102A位置变化的反应变快。
图2A中的BPF 23对检测束形成部分21的拾音束MB1至MB4执行滤波器的卷积运算从而将在发送方检测说话者102A所要求的声音带之外的任何其它带剪切掉，并且BPF 23输出拾音束MB’1至MB’4。于是，计算量减少，并且束位置计算部分24进行的搜索的速度提高。虽然BPF 23剪切了这样的带，但是并没有出现问题，这是因为大致的拾音区域111至114是在如上所述的检测束形成部分21中设置的。
束位置计算部分24从输出自BPF 23的拾音束MB’1至MB’4中选择具有最大音量的模式。于是，可以确定发送方说话者102A的位置。束位置计算部分24将所确定的位置信息作为控制信号241输出至获取束形成部分22。具体而言，发送方说话者102A假设所处的位置的模式具有ID代码，并且束位置计算部分24将拾音束音量较大的位置的ID代码输出至获取束形成部分22。
除了在束位置计算部分24计算音量之外，还可对数字时间序列声音数据进行快速傅立叶变换(FFT)，并且对每个特定频率的增益的平方进行相加。束位置计算部分24在例如每0.5秒的预定时间间隔操作。于是，束位置计算部分24可以将说话者102A的移动检测作为控制信号241。
一旦从束位置计算部分24接收到控制信号241，图2A中的获取束形成部分22就形成指向多个(本实施例中为4个)拾音区域的获取束，其中这些拾音区域是与检测束形成部分21所提供的拾音束中具有最大音量的拾音束对应的拾音区域被进一步划分而得到的。
信号选择部分25在获取束形成部分22输出的获取束中选择具有较大音量的两个获取束(与图5A中被划分的拾音区域133和134对应)，把根据获取束的音量而按比例分配所确定的位置判定为声源的位置102A，并且将该位置作为位置信息27A输出至多路复用部分28。
图2A中的信号相加部分26将由信号选择部分25输出的两个获取束根据音量进行按比例分配并将之相加起来，并且将混合数字声音信号27B发送至多路复用部分28。因此，两个或者更多的获取束总是被结合在一起，于是即使说话者移动或者改变也能平滑地移动声音。
图2A中的多路复用部分28将在信号选择部分25中产生的位置信息27A和在信号相加部分26中产生的声音信号27B进行多路复用，并且将得到的信号20发送至接收单元1B。
接下来，参见图2B对接收单元1B的内部结构进行讨论。接收单元1B包括接收部分31、参数计算部分32、虚拟声源生成信号处理部分33、DAC 34i(i＝1至N)和AMP 35i(i＝1至N)，并且接收单元1B与外部扬声器SPi(i＝1至N)连接。各组件的结构将描述如下：
图2B所示的接收部分31从发送单元1A接收与位置信息27A和声音信号27B有关的接收信号30。声音信号27B被发送至虚拟声源生成信号处理部分33，而位置信息27A被发送至参数计算部分32。
参数计算部分32根据位置信息27A设置虚拟声源VS(参见图1B)并且计算从虚拟声源VS的位置到每个扬声器SPi的位置之间的距离36i(i＝1至N)。用距离36i除以声速从而设置延迟量的参数。
现在将对图2B中的虚拟声源生成信号处理部分33、DAC 34i(i＝1至N)和AMP 35i(i＝1至N)进行讨论。
虚拟声源生成信号处理部分33根据在参数计算部分32中设置的参数针对扬声器SPi(i＝1至N)每个输出通道来对接收部分31接收到的声音(即，在发送单元1A的多路复用部分28中生成的声音信号27B)进行信号处理，并且将信号输出至DAC 34i(i＝1至N)。虽然输入到接收部分31的声音信号27B是一个通道，但是针对扬声器SPi的每个输出通道，根据参数计算部分32中的参数(延迟量设置)来对声音信号27B进行了延迟处理。于是，从扬声器SPi可输出以虚拟声源VS作为焦点的发声束，并且可以实现感觉就像虚拟声源就存在于接收单元1B前面那样的听觉定位。
DAC 34i将在虚拟声源生成信号处理部分33中获得的声音数字数据转换成模拟信号，并且输出模拟信号。
AMP 35i(i＝1至N)将DAC 34i(i＝1至N)的输出放大并且将放大后的信号输出至扬声器SPi(i＝1至N)。
现在补充说明发送单元1A的信号选择部分25所进行的搜索细化。例如，信号选择部分25能只有当获取束形成部分22确定说话者已经静止了预定时间的情况下才执行搜索细化，这是因为由于处理能力的原因而使得执行搜索细化没有时间宽限。在这种情况下，声音信号27B的生成处理按照以下的(A)或(B)执行：
(A)如果声源的位置在大致设定的拾音区域111至114中的一个区域内保持了特定的时间，获取束形成部分22就检测到控制信号241在预定时间内是恒定的，并且在束位置计算部分24所选择的拾音区域内形成指向被划分的拾音区域的多个获取束(对应于图5A中的133和134)。
(B)如果声源的位置在大致设定的拾音区域111至114之间移动，那么获取束形成部分22检测到控制信号241的变化，并且形成指向拾音区域111至114的获取束，这些区域被检测束形成部分21设置为多个大致区域。在这种情况下，获取束象上述拾音束一样指向的是大致范围中的拾音区域。
在(A)和(B)任意一种情况中，信号选择部分25从获取束形成部分22形成的获取束中选择具有较大音量的两个获取束，并且将获取束输出至信号相加部分26，信号相加部分26随后根据音量进行按比例分配并且将获取束结合起来。
如果声源大幅度地移动，那么图2A中的信号相加部分26可能会在切换之前弱化声音并且在切换之后强化声音从而平滑地转换声音而不是选择并简单地结合具有较大音量的两个获取束。因此，如果声源大幅度地移动，那么声音能够很自然地连接。在执行平滑转换的同时，拾音区域111至114的***位置以及平滑转换的开始时间和结束时间在发送单元1A和接收单元1B之间传输。虚拟声源VS的位置在平滑转换时间内逐渐移动，并且参数计算部分32根据该移动来设置参数。于是，声像的移动变得自然。
如果声源的位置在大致设定的拾音区域111至114之间移动，那么在获取束形成部分22中设置了与检测束形成部分21相同的大致范围。在这种情况下，由信号选择部分25输出的位置信息27A变得与由束位置计算部分24输出的位置信息的控制信息241相等。因此，由束位置计算部分24提供的控制信息241而非由信号选择部分25输出的位置信息27A被输出至多路复用部分28来作为27C(参见图2A)。
参见图3A和3B对图2B中的参数计算部分32的参数设置方法予以特别说明。图3A是关于该设置方法的概念图。
首先，如图3A所示对虚拟声源VS与接收单元1B的每个扬声器SPi之间的距离36i进行计算。接下来，如图3B所示对参数计算部分32的参数进行设置。例如，将用距离361除以声速V得到的值作为参数SP1。
如上利用图2和3进行的描述，在不通过在发送源处的N个麦克风Mi的声道进行发送的情况下，接收单元1B仅仅根据发送单元1A的声音信号27B和位置信息27A就可以精确地再现扬声器SPi(i＝1至N)的声场。
<发送单元的拾音示例>
与利用图2A描述的检测束形成部分21有关的拾音示例将通过参考图4、图5A和图5B进一步予以详细描述。
由检测束形成部分21形成指向拾音区域111至114的获取束的方法将参见图4予以讨论。图4示出了虚拟计算表格2111至2114，以用于描述将延迟给至X1至XN的输入并添加延迟的方法。为了形成拾音束MB1至MB4，预定延迟被给至X1至XN的输入并且延迟被添加。为了使得拾音束指向拾取区域，与拾音区域111至114相关的延迟模式数据2121至2124被记录在检测束形成部分21的ROM(未示出)中。检测束形成部分21根据延迟模式数据2121至2124在延迟Dji(j＝1至4，i＝1至N)中设置延迟量。麦克风输入结合部分2141至2144针对各个计算表格2111至2114来使信号相加，这些信号是通过使得延迟X1至XN的输入经过Dj1至DjN而提供的，并且将得到的结果作为拾音束MB1至MB4输出。
在上述描述中，计算表格2111至2114与拾音束MB1至MB4一一对应；但是，在实施中，比较方便的是将D11至D41集合在一起并实现为针对环形缓冲器的存储器等等。X1被输入至环形存储器，并且提供了D11至D41的输出抽头。类似地，针对D1i至D4i(i＝2至N)，形成了将一个Xi输入其中的环形缓冲器，并且提供了D1i至DKi的输出抽头。在实施中，优选地，延迟模式数据2121至2124是针对每个输入Xi(i＝1至N)提供的，而不是针对每个拾音束BM1至BM4提供的。
接下来，将参见图5A对声源位置的检测方法予以说明。检测束形成部分21同时形成指向拾音区域111至114的拾音束。束位置计算部分24对拾音束的音量大小进行比较并且检查说话者存在于哪个拾音区域中。
在图5A中，对由麦克风Mi(i＝1至N)拾取的声音信号以适当延迟时间进行延迟并且将它们结合在一起，从而形成指向拾音区域111至114的拾音束。现在将对在每个麦克风中设置延迟时间(即，对每个麦克风所拾取的声音进行延迟的延迟时间)的方法进行讨论。在给出的描述中，聚集在拾音区域111的拾音束被用作示例。如图5A所示，对拾音区域111的中心到麦克风Mi(i＝1至N)之间的距离121i(i＝1至N)进行计算。用该距离除以声速(340m/sec)从而计算声波从拾音区域111传播到各个麦克风的传播时间。计算出来的时间中最长的时间被采用为参考时间，并且参考时间与传播时间之间的差值被用作设置在麦克风中的延迟时间。延迟时间被设置在检测束形成部分21中。
根据据此设置的延迟时间对由麦克风拾取的声音信号进行延迟并且将之结合起来，于是从拾音区域111传播至麦克风的声音可彼此同相位地结合，并且拾音区域111中的声音能以高增益输出。另一方面，从其它区域传播过来的声音以非同相的状态结合并且因此振幅抵消而导致低增益。
虽然描述了聚集在拾音区域111的拾音束，但是类似的描述适用于聚集在拾音区域112、113、和114的拾音束。
接下来，参见图5B对图2A所示的束位置计算部分24的计算方法进行更详细的描述。在下述描述中，假设发送方的说话者存在于图5A所示的位置102A(拾音区域114中被划分的拾音区域133中)。还假设声源产生信号的波形是标号240所示的形状。
首先，检测束形成部分21对拾音区域111至114进行设置并且对发送方说话者102A的位置进行搜索。如果说话者存在于图5A所示的102A，那么指向拾音区域114的拾音束MB’4的音量变为最大。另一方面，指向与拾音区域114远离的拾音区域113、112和111的拾音束的音量如图波形243→波形242→波形241所示的被减小。随后，束位置计算部分24从图2A所示的拾音束MB’1至MB’4中选择与具有最大音量的拾音束对应拾音区域(图5A中的114)。
信号选择部分25与束位置计算部分24一样对输出最大音量的获取束进行选择并且将之输出。但是，信号选择部分25在由获取束形成部分22设置的被划分的拾音区域131至134中选择具有最大音量和第二大音量的两个获取束。获取束变为与图5A所示的被划分的拾音区域133和134对应的束。
根据上述结构，可以形成如图5A所示的指向拾音区域11j的拾音束MBj。图2A中的获取束形成部分22也可以具有类似的结构。
<特定使用模式和声场再现示例>
参见图6对实施例设备的特定使用模式和声场再现示例进行描述。图6表示了特定使用模式。如图1A和图1B所描述的，电话会议设备1包括这样的功能，一个设备使两个或者更多的电话会议设备通过通信线路和网络进行互连，或者更多等同的电话会议设备1通过网络彼此连接。
图6所示的发送单元1A和接收单元1B对位置信息和声音信号一起进行发送和接收，因此，在一个单元的扬声器SPi或麦克风Mi的数目与另一个单元的扬声器SPi或麦克风Mi的数目不同情况下也能对发送方说话者102A的声场进行发送。但是，在下面的叙述中，采用了具有相同结构的电话会议设备1。为了简化说明，在以下描述中，采用了二维坐标平面XY，并且如图6所示，发送单元1A和接收单元1B的中心位置处于坐标原点。
假设发送方说话者102A的X、Y坐标为(X1，-Y1)。在实施例中，从说话者看去发送单元1A以及接收单元1B的右边为X正方向(即，在图6中的发送方，附图平面的左方为X正方向；在图6中的接收方，附图平面的右方为X正方向)。电话会议设备1的发送单元1A对从发送方说话者102A发送过来并被麦克风Mi获取的声音信号进行分析，并且获取发送方说话者102A的位置信息。可以通过先前对在参考图4、5A和5B时描述的麦克风Mi(i＝1至N)的声音信号进行分析来获取位置信息。在以下对图6的描述中，假设的是，根据获取的位置信息得出发送方说话者102A存在于发送方说话者102A的X轴的正轴上。
如图6所示，在接收方的聆听者102B看来，聆听者102B可以就像彼此面对面一样很自然地与发送方说话者102A对话。因此，代替发送方说话者102A的虚拟声源VS的位置的X轴坐标值被设置为原点左边的-X1，而Y坐标的值为深度方向上向后，所以Y轴坐标为Y1。于是，虚拟声源VS的位置坐标被设置为(-X1，Y1)。图2B中的参数计算部分32根据前面参考图3B描述的虚拟声源VS的位置来对延迟量的参数和每个扬声器SPi(i＝1至N)的音量进行计算。如图2B所示，参数被设置在虚拟声源生成信号处理部分33中，并且声音信号通过DAC 34i(i＝1至N)和AMP 35i(i＝1至N)并且从扬声器SPi(i＝1至N)输出为声音。
下面给出对上述实施例的补充说明：
在前面的描述中，为了简化说明而假设发送单元1A执行发送，但是发送单元1A、1B并不是仅仅用于发送或接收的单元。电话会议设备1包括进行双向通信的功能；它利用接收单元1B来获取接收方聆听者102B说出的声音以及接收方聆听者102B的位置信息，并且通过网络将它们发送至发送单元1A。该功能与前面描述过的类似。
在前面的描述中，假设在发送方仅存在一个说话者102A作为一个声源，但是其实可能存在两个或者更多声源。在这种情况下，提供了多个位置信息，并且对每个位置的音量进行检测并将其发送出去。接收单元如前面参见图3B描述那样针对每个说话者进行参数设置并且将据此为每个单元计算出来的扬声器SPi(i＝1至N)的输出加在一起。
在图2A、2B、5A和5B中，同时输出的拾音束、获取束和拾音区域的数目都是4，但是其实它们可以大于或者小于4。同时形成的拾音束和获取束的数目并不是每个都限于等于4。如果拾音束以时分的方式输出而不是同时输出并且对音量进行比较，那么拾音束和获取束的数目可能都是1而不是2或者更大。
假设存在两个或者更多的说话者的情况，那么在进行这样逐步缩小位置时，可提供多个候选者并且可以至少在初始阶段对候选者的大致位置进一步进行搜索，而不将说话者的位置限定为一个。
在前面的描述中，扬声器SPi和麦克风Mi(i＝1至N)的数目同为N，但是它们并不是必须相同。不同于专利文献2中的技术，声源位置信息被用于发送通道中的传输，因此如果数目不同，发送源的声场也能被再现。
在实施例中，由检测束形成部分21和获取束形成部分22在两步中对拾音束和获取束进行设置，并且对发送方说话者102A进行搜索，但是搜索可以通过在三步或者更多步中的缩小范围设置来进行。
还可以仅仅利用束位置计算部分24来检查并输出位置信息27C而无需提供获取束形成部分22。如果对拾音束进行比较，那么束位置计算部分24可以逐一地检测声源102A包含在拾音区域111至114中的哪一个区域内。束位置计算部分24可仅仅查找具有最大音量的获取束，而无需通过按比例分配来查找，并且它还可以对与获取束对应的位置信息27C进行检测。
此外，在前面的描述中，图2A中的发送单元1A将拾音束或者获取束作为声音信号27B发送，但是它可以仅仅发送麦克风M1至MN中任一麦克风的输出。麦克风M1至MN输出的一些或者全部可被加在一起以便发送。此外，如果所用的麦克风M1至MN等输出的拾音信号被加在一起，那么可以采用任何声音信号。即使在这种情况下，接收单元1B还是能够在限制传输线资源消耗的同时，根据位置信息27A或27C来精确地再现目标的声场。但是，为了对指向说话者102A的拾音束或者获取束进行发送，更多地改进了电话会议设备1的噪声抑制性能。

Claims (6)

1.一种电话会议设备，其包括：
麦克风阵列，其具有被布置成阵列的多个麦克风，其中每个麦克风用于拾音并输出拾音信号；
拾音束形成部分，其用于对从所述麦克风输出的所述拾音信号进行延迟和相加处理从而形成指向多个拾音区域的拾音束；
位置信息检测器，其用于检测与所述拾音束中显示了最大音量的拾音束相对应的拾音区域来作为位置信息；
发送器，其用于发送所述麦克风的拾音信号输出和所述位置信息；
扬声器阵列，其具有被布置成阵列的多个扬声器；
接收部分，其用于从外部接收声音信号和位置信息；和
信号处理部分，其用于对接收到的声音信号进行处理从而形成其位置为根据所述接收到的位置信息被确定为虚拟声源位置的发声束，并且将所述信号提供至所述扬声器。
2.如权利要求1所述的电话会议设备，其中所述位置信息检测器对示出了最大音量的所述拾音束的所述拾音区域进行检测并因此形成指向多个被划分的拾音区域的获取拾音束，其中所述多个被划分的拾音区域是所述拾音区域被进一步划分形成的；并且所述位置信息检测器根据与依照所述获取拾音束音量值的降序而选择的多个获取拾音束相对应的被划分的拾音区域来对所述位置信息进行检测。
3.如权利要求2所述的电话会议设备，其中
所述位置信息是被这样检测的：根据所选择的获取拾音束的强度，对与依照所述获取拾音束音量值的降序而选择的获取拾音束相对应的所述被划分的拾音区域进行按比例分配，并且
所述信号处理部分通过按比例分配来将所选择的获取拾音束的输出结合起来。
4.一种电话会议设备，其包括：
麦克风阵列，其具有被布置成阵列的多个麦克风，其中每个麦克风用于拾音并输出拾音信号；
拾音束形成部分，其用于对从所述麦克风输出的所述拾音信号进行延迟和相加处理从而形成指向多个拾音区域的拾音束；
位置信息检测器，其用于检测与所述拾音束中显示了最大音量的拾音束相对应的拾音区域来作为位置信息；和
发送器，其用于发送所述麦克风的拾音信号输出和所述位置信息。
5.如权利要求4所述的电话会议设备，其中所述位置信息检测器对示出了最大音量的所述拾音束的所述拾音区域进行检测并因此形成指向多个被划分的拾音区域的获取拾音束，其中所述多个被划分的拾音区域是由所述拾音区域进一步划分形成的；并且所述位置信息检测器根据与依照所述获取拾音束音量值的降序而选择的多个获取拾音束相对应的被划分的拾音区域来对所述位置信息进行检测。
6.如权利要求5所述的电话会议设备，其中所述位置信息是这样被检测的：根据所选择的获取拾音束的强度，对与依照所述获取拾音束音量值的降序而选择的获取拾音束相对应的所述被划分的拾音区域进行按比例分配。
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