CN102177731A - 音频设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种音频设备，其即使在以多个单指向性麦克风的指向性朝向外壳中心的方式来将麦克风布置在外壳上表面中形成的凹部中的情况下，也不可能降低麦克风的指向性。麦克风(10A至10P)布置在凹部(13)的壁表面的附近。以使得当从外壳上侧看时麦克风(10A至10P)的声音收集方向(麦克风具有强指向性的方向)被设置为朝向外壳(1)的中心的方式来布置这些麦克风。而且，多个单指向性麦克风在与这些麦克风具有各自指向性的方向相反的方向(背面)上是声学开放的。即，当从外壳的侧面看时，每个麦克风都安装为使得麦克风的正面朝向凹部(13)的上表面侧，并且其背面朝向比桶状凹部的壁表面高的方向。

Description

音频设备
技术领域
本发明涉及用于电话会议(音频会议)的音频设备，尤其涉及配备了多个麦克风的音频设备。
背景技术
当人们在会议上相互讨论时，通常在与会者的中间(会议桌之类的中央)放置一个声音记录器或电话会议设备。例如，专利文献1提出了一种电话会议设备，其对设备周围存在的与会者的声音进行收集。在专利文献1所述的设备中，在盘形外壳的上表面上形成一个凹部，从外壳的上侧看去，在该凹部的底表面上布置了多个麦克风。从外壳的上侧看去，这些麦克风被布置成圆形。每个麦克风都具有单指向性，并且从外壳上侧看去，每个麦克风被布置为使得该麦克风的指向性指向中心方向。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2008-60939A
发明内容
技术问题
然而，在专利文献1的设备中，外壳的凹部在每个麦克风的背面(与具有指向性的方向相反的方向)存在壁表面。借助于电平调节和相位调节，单指向性麦克风通过将从其背面到达的声音和从其正面(具有指向性的方向)到达的声音相结合而仅对其正面具有敏感性。因此，如果在其背面存在外壳，则从正面到达的声音正好在背面反射，从而降低了对正面的敏感性。相应地，降低了指向性。
因此，本发明的一个目的是提供一种音频设备，即使在外壳的上表面上所提供的凹部中嵌入了多个单指向性麦克风的情况下，该音频设备也基本不会导致指向性降低，其中每个麦克风都具有指向该设备外壳的中心的指向性。
解决问题的方案
根据本发明的一个方面的音频设备包括：
外壳，其包括由上表面和形成于上表面上的壁表面限定的桶状凹部；多个指向性麦克风，其在凹部内侧的壁表面的附近布置成圆形，从外壳上侧看去，每个麦克风均具有指向凹部的中心方向且指向上表面的指向性，并且与具有多个指向性麦克风中每一个麦克风的指向性的方向相反的方向是声学开放的。即，从外壳的侧面看去，每个麦克风的正面指向凹部的底表面，而每个麦克风的背面均指向比桶状凹部的壁表面高的方向。注意，只要上表面侧是声学开放的，凹部的形状可以是任何形状。
在该方面中，音频设备还可以包括多个扬声器，其布置成比多个指向性麦克风所布置成的圆形半径更大的同心圆，并且被布置为从外壳上侧看去时朝向同心圆的辐射方向。
在该方面中，可以将音频设备配置为通过以网状钢板覆盖凹部的一部分，使得与具有多个指向性麦克风中每一个麦克风的指向性的方向相反的方向成为声学开放的。
本发明的有益效果
根据本发明，即使在将多个单指向性麦克风(每个都具有朝向设备外壳中心的指向性)嵌入到外壳的上表面上所提供的凹部中的情况下，也几乎不会降低指向性。
附图说明
图1示出了电话会议设备的外观。
图2是示出电话会议设备的麦克风和扬声器的布置的示意性示图。
图3是示出电话会议设备的配置的框图。
图4是示出麦克风的布置的放大示图。
具体实施方式
参照附图，将一个配备有麦克风和扬声器的电话会议设备作为关于本发明的音频设备的一个实施例进行了描述。
图1示出了电话会议设备的外观。图2是示出电话会议设备的麦克风和扬声器的布置的示意性示图。图3是示出电话会议设备的配置的框图。
图1中的(A)和图2中的(A)是电话会议设备的平面图，图1中的(B)是其正视图。图1中的(C)是该电话会议设备的后视图。图2中的(B)是沿图2中的(A)所示的线A-A截取的截面图。
在图1中的(A)和图2中的(A)中，将纸张的右侧称为X方向，左侧称为-X方向，上侧称为Y方向，下侧称为-Y方向。在图1中的(B)和图2中的(B)中，将纸张的右侧称为X方向，左侧称为-X方向，上侧称为Z方向，下侧称为-Z方向。在图1中的(C)中，将纸张的右侧称为X方向，左侧称为-X方向，上侧称为-Z方向，下侧称为Z方向。
电话会议设备包括盘形外壳1。外壳1包括盘形下部外壳11和上部外壳12，上部外壳12与下部外壳11啮合以覆盖盘形下部外壳11的上表面。在上部外壳12的上表面上形成凹进为桶状的凹部13。凹部13具有可以嵌入麦克风的深度(壁表面的高度)。从外壳1的上侧看去，凹部13的除了中心附近之外的部分被网状钢板覆盖。在图2中，省略了对网状钢板的指示。当去除该网状钢板时，多个麦克风暴露出来。
在图1中的(A)中，在上部外壳12的正面(-Y方向)布置了包括LCD的显示单元14和包括多个操作按钮的操作单元15。在上部外壳12的背面(Y方向)布置了输入/输出接口16，比如音频端子和USB端子。显示单元14显示诸如电话会议设备的状态之类的各种信息。操作单元15是提供来接受用户操作的接口。
此外，电话会议设备包括多个单指向性麦克风(在该实施例中为16个麦克风10A至10P)，其在凹部13上围绕凹部的中心位置以规则间隔布置成圆形。
麦克风10A至10P布置在凹部13的壁表面的附近。从外壳1的上侧看，各个麦克风10A至10P以外壳11的中心位置为旋转中心以等角间隔(在该实施例中约为22.5°)布置。将每个麦克风布置为使得其声音收集方向(具有高指向性的方向)对应于从外壳1的上侧看去的中心方向。麦克风的数目不限于16个，而是可以根据需要的规格任意设置。
在下部外壳11的倾斜表面上布置了四个扬声器SP1至SP4。从外壳1的上侧看，各个扬声器SP1至SP4以外壳11的中心位置为旋转中心以等角间隔(在该实施例中约为90°)布置。将每个扬声器布置成使得其声音发射方向对应于从外壳1的上侧看去的辐射方向。即，从外壳1的上侧看，相邻扬声器和麦克风(例如扬声器SP1和麦克风10A)的声音发射方向和声音收集方向是彼此相反的方向。从外壳1的上侧看去其声音发射和声音收集方向为相同方向的扬声器和麦克风(比如扬声器SP3和麦克风10A)被布置在彼此相距最远的位置处。因此，从该扬声器反馈至该麦克风的声音变得极小。
接下来，对电话会议设备的声音信号处理进行说明。如图3所示，除了上述配置，电话会议设备还包括控制单元20、AMP(放大器)21A至21P、A/D转换器22A至22P、麦克风信号处理电路23、回声消除器24、扬声器信号处理电路26、四个D/A转换器27和四个放大器28。
由麦克风10A至10P收集的声音被输入到放大器21A至21P。放大器21A至21P分别对麦克风10A至10P收集的声音进行放大，并将放大的声音输出到A/D转换器22A至22P。A/D转换器22A至22P对由放大器21A至21P放大的声音信号进行数字转换，并将数字转换后的声音信号输出到麦克风信号处理电路23。
麦克风信号处理电路23从A/D转换器22A至22P所输出的声音信号之中选择一个具有最高声压电平的信号并将其输出。此时，可以执行用于将从各个麦克风输入的声音添加到由相邻麦克风收集的声音信号中的处理。添加由相邻麦克风收集的信号增强了在麦克风正向上的信号，减弱了在除该正向以外的其它方向上的信号，从而改善了麦克风的指向性。
麦克风信号处理电路23的输出信号被输入到回声消除器24。回声消除器24的输出信号经由输入/输出接口16输出到另一个设备。输入/输出接口16将从另一个设备输入的声音信号输出到回声消除器24。回声消除器24对从扬声器SP1至SP4到达麦克风10A至10P的反馈分量进行估计，并从麦克风信号处理电路23的输出信号中减去该估计的反馈分量。
回声消除器24的输出信号(从其它设备输入的声音信号)被输出到扬声器信号处理电路26。扬声器信号处理电路26将从回声消除器24输入的声音信号分成四路，并将分开的信号输出。此时，可以将各个声音信号移相。各个声音信号的相移避免了导致仅强调低频分量。因此，在该设备周围的与会者可以清楚地听取从最靠近他们的扬声器所发出的声音。
从扬声器信号处理电路26输出的四路声音信号被分别输入四个D/A转换器27，并被转换成各个模拟声音信号。四路模拟声音信号分别由四个放大器28放大，并从各扬声器SP1至SP4发出。
在根据本实施例的电话会议设备中，这里与具有布置在凹部13的上表面上的多个指向性麦克风中每一个麦克风的指向性的方向相反的方向(背面)是声学开放的。由于麦克风10A至10P布置在凹部13的壁表面附近，因此从正面(具有指向性的方向)到达的声音在壁表面上的反射会引起指向性降低。由于这个原因，如图2中的(B)所示，使每个麦克风的正面指向凹部13的底表面的一侧，并且从外壳的侧面看，其背面指向高于桶状凹部的壁表面的方向。尽管如上所述每个麦克风都覆盖有网状钢板，但其仍是声学开放的，这是因为网状钢板几乎没有隔音属性和吸声性。
图4是示出麦克风的布置的放大图。在图4中，尽管以麦克风10A作为这些麦克风的代表来进行了说明，但其它麦克风也具有相同的配置和功能。由于与会者处在电话会议设备的周围，因此从外壳的侧面看，声音从斜上方到达麦克风10A。在该图的示例中，来自X、Z方向的声音A(主要作为噪声)和来自-X、Z方向的声音B(作为与会者发言的声音)到达麦克风10A。
由于麦克风10A是单指向性麦克风，声音A难以被收集到。即，作为将麦克风10A背面处收集的声音信号与麦克风10A正面处收集的反馈声音信号相结合的结果，声音A被消除。另一方面，直接在麦克风10A的正面或者通过凹部13的上表面上的反射来收集声音B。这里，由于麦克风10A的背面是声学开放的，所以声音B难以从背面收集，也不会向正面反射。因此，麦克风10A仅在其正面具有敏感性，且其指向性不会被降低(即确保了单指向性)。
此外，由于麦克风10A相当于放置在非常接近于凹部13的上表面的位置处，因此由于边界效应而进一步提高了对正面的声音收集敏感性。
根据本实施例的电话会议设备被配置为使得相邻扬声器和麦克风(例如扬声器SP1和麦克风10A)的声音发射方向和声音收集方向是彼此相反的方向，并因此，在结构上使得从扬声器到达麦克风的反馈声音极小。另外，由于每个麦克风的单指向性因为这种布置而得到确保，所以反馈声音进一步地变小。
尽管图4示出了其中以大约45度的角度来布置麦克风10A的示例，但布置角度不限于这个角度。只要麦克风10A的背面是声学开放的，就可以以任何角度对其进行布置。
本实施例示出了其中凹部13的一部分被网状钢板覆盖以使麦克风背面声学开放的一个实例，然而本发明不限于此。例如，麦克风的背面可以是物理地、完全地开放，不用提供网状钢板，或者可以在壁表面上与麦克风背面对应的部分中形成一个孔，等等。
在本发明中，扬声器的配置不是关键。即使仅仅使用麦克风记录会议声音，该电话会议设备也可以以高S/N比收集所有方向上的发言声音。

Claims (3)

1.一种音频设备，包括：
外壳，其包括由上表面和在所述上表面上形成的壁表面限定的桶状凹部；
多个指向性麦克风，其在所述凹部内侧的壁表面的附近布置成圆形，从所述外壳的上侧看去，每个麦克风均具有指向所述凹部的中心方向且指向所述上表面的指向性，其中
与具有所述多个指向性麦克风中每一个麦克风的指向性的方向相反的方向是声学开放的。
2.根据权利要求1所述的音频设备，还包括多个扬声器，其布置成比所述多个指向性麦克风所布置成的圆形具有更大半径的同心圆，并且从所述外壳的上侧看去，所述多个扬声器被布置为朝向所述同心圆的辐射方向。
3.根据权利要求1所述的音频设备，其中通过以网状钢板覆盖所述凹部的一部分，使得与具有所述多个指向性麦克风中每一个麦克风的指向性的方向相反的方向是声学开放的。
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