JP2008271157A - 音声強調装置及び制御プログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】 雑音に取り囲まれた環境内でも、目的音声の強調を行うことが可能な音声強調装置及び制御プログラムを提供する。
【解決手段】 ビデオカメラ2は音源となる対象物を含む画像を撮影する。マイクロホンアレイ3は複数のマイクロホン素子を有し、当該対象物が発する音声を入力する。操作部113は操作者が指示する位置を入力する。表示部15はビデオカメラ2で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して操作部113のマウスカーソル18によって入力された位置を表示する。制御部11はマウスカーソル18によって示された画像上の位置をマイクロホンアレイ3に対する方向に変換し、当該変換された方向にマイクロホンアレイ3の超指向性を設定する。
【選択図】 図1
【解決手段】 ビデオカメラ2は音源となる対象物を含む画像を撮影する。マイクロホンアレイ3は複数のマイクロホン素子を有し、当該対象物が発する音声を入力する。操作部113は操作者が指示する位置を入力する。表示部15はビデオカメラ2で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して操作部113のマウスカーソル18によって入力された位置を表示する。制御部11はマウスカーソル18によって示された画像上の位置をマイクロホンアレイ3に対する方向に変換し、当該変換された方向にマイクロホンアレイ3の超指向性を設定する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、撮影装置及び音声入力装置を利用する音声強調装置及び制御プログラムに関する。
従来より、1つのキーワードの音声認識によって確実に、目的音到来方向にマイクロホンアレイの指向性を設定する指向性設定装置が知られている(例えば、特許文献1)。この指向性設定装置では、音源の定位は人の発話音声に基づいて実行されている。
特開2004−109361号公報
しかしながら、機械が発する音のように周囲の雑音との区別が難しい音を強調する場合には、上記指向性設定装置のように、音声信号のみから音源を定位する方法は必ずしも有効ではなかった。このため、工場で稼働する機械の異音を強調して採取する場合には、従来のマイクロホンアレイ制御における音源定位を前提とした超指向性の形成は機能しない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、雑音に取り囲まれた環境内でも、目的音声の強調を行うことが可能な音声強調装置及び制御プログラムを提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1の音声強調装置は、音源となる対象物を含む画像を撮影する撮影手段と、複数の集音素子を有し、当該対象物が発する音声を入力する音声入力手段と、操作者が指示する位置を入力する位置入力手段と、前記撮影手段で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して前記位置入力手段によって入力された位置を表示する画像表示手段と、前記位置入力手段によって示された画像上の位置を前記音声入力手段に対する方向に変換する変換手段と、前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定する設定手段とを備えることを特徴とする。
請求項2の音声強調装置は、請求項1に記載の音声強調装置において、前記設定手段は、一の集音素子の音声に対する他の集音素子の各々の音声の遅延量を算出し、当該他の集音素子の各々の音声に当該算出された遅延量を付加し、当該遅延量が付加された他の集音素子の各々の音声から前記一の集音素子の音声を減算して、雑音を抽出且つ除去することにより、前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定することを特徴とする。
請求項3の音声強調装置は、請求項1又は2記載の音声強調装置において、前記撮影手段及び前記音声入力手段は、通信網を介して前記音声強調装置に接続されることを特徴とする。
請求項4の音声強調装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の音声強調装置において、前記設定された音声入力手段の超指向性に対応する音声を出力する音声出力手段を備えることを特徴とする。
請求項5の音声強調装置は、請求項1又は2に記載の音声強調装置において、前記撮影手段で撮影された画像及び前記音声入力手段で入力された音声を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された画像及び音声の再生を指示する再生指示手段とを備え、前記再生指示手段により前記記憶された画像及び前記記憶された音声の再生が指示された場合には、前記画像表示手段は、前記記憶された画像を表示し同時に当該画像に重畳して前記位置入力手段によって入力された位置を表示し、前記設定手段は、前記記憶された音声に対して前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定することを特徴とする。
請求項6の音声強調装置は、請求項5に記載の音声強調装置において、前記設定された音声入力手段の超指向性に対応する音声を出力する音声出力手段を備えることを特徴とする。
請求項7の制御プログラムは、音源となる対象物を含む画像を撮影する撮影手段、及び複数の集音素子を有し、当該対象物が発する音声を入力する音声入力手段に接続されるコンピュータを、操作者が指示する位置を入力する位置入力手段、前記撮影手段で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して前記位置入力手段によって入力された位置を表示する画像表示手段、前記位置入力手段によって示された画像上の位置を前記音声入力手段に対する方向に変換する変換手段、及び前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定する設定手段として機能させることを特徴とする。
請求項1、7の発明によれば、雑音に取り囲まれた環境内でも、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行うことができる。
請求項2の発明によれば、音声入力手段の超指向性を精度良く設定することができる。
請求項3の発明によれば、通信網を介して入力された音声についても、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行うことができる。
請求項4の発明によれば、操作者が指示する位置に対応する目的音声を強調して出力することができる。
請求項5の発明によれば、記憶手段に記憶された音声のうち、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行うことができる。
請求項6の発明によれば、記憶手段に記憶された音声のうち、操作者が指示する位置に対応する目的音声を強調して出力することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る音声強調装置の構成を示す図である。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る音声強調装置の構成を示す図である。
本発明の実施の形態に係る音声強調装置は、パーソナルコンピュータ(PC)1、対象物9を撮影するビデオカメラ2(撮影手段)、対象物9が発する音声を取得するマイクロホンアレイ3(音声出力手段)、及び音声を出力するスピーカ4(音声出力手段)を備えている。また、PC1は、音声を再生する再生部10(音声出力手段)と、装置全体を制御する制御部11(変換手段、設定手段)と、ビデオカメラ2からの映像及びマイクロホンアレイ3からの音声を受信すると共にマイクロホンアレイ3の超指向性を制御する制御コマンドをマイクロホンアレイ3に送信する送受信部12と、マウスやキーボードなどで構成される操作部13(位置入力手段、再生指示手段)と、制御プログラム、データ及び情報等を記憶する記憶部14(記憶手段)と、表示領域17及びユーザインターフェース(UI)16を表示する表示部15(画像表示手段)とを備えている。マイクロホンアレイ3は複数のマイクロホン素子を含む。
制御部11は、再生部10、送受信部12、操作部13、記憶部14、及び表示部15に接続されており、さらに送受信部12を介してビデオカメラ2及びマイクロホンアレイ3に接続されている。尚、PC1は、表示部15を備える一体型のパーソナルコンピュータで構成してもよい。
表示領域17には、ビデオカメラ2で撮影された撮影画像が表示される。また、表示領域17には、操作部13からの操作指示に従って動作するマウスカーソル18が表示されている。マウスカーソル18で位置が指定されると、後述するように、制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該指定された位置に設定する制御コマンドをマイクロホンアレイ3に対して送信する。
図2は、PC1のハードウエア構成を示すブロック図である。
PC1は、装置全体を制御するCPU21、制御プログラムを備えるROM22、ワーキングエリアとして機能するRAM23、各種の情報やプログラムを備えるハードディスクドライブ(HDD)24、マウス及びキーボード25、他のコンピュータと接続するためのネットワークインタフェース26、液晶モニタ又はCRTで構成されるディスプレイ27、及びビデオカメラ2及びマイクロホンアレイ3と接続するためのUSB(universal serial bus)インタフェース28を備えている。CPU21はシステムバス29を介してROM22、RAM23、ハードディスクドライブ(HDD)24、マウス及びキーボード25、ネットワークインタフェース26、ディスプレイ27及びUSBインタフェース28に接続されている。
制御部11は、制御プログラムに従って各種の処理を実行するCPU21に相当する。送受信部12は、ネットワークインタフェース26及びUSBインタフェース28に相当する。操作部13は、マウス及びキーボード25に相当し、記憶部14は、ハードディスクドライブ(HDD)24に相当する。表示部305は、ディスプレイ27に相当する。
図3は、図1のPC1で実行される処理を示すフローチャートである。
まず、制御部11は、送受信部12を介してビデオカメラ2から撮影画像を受信し、当該撮影画像を表示部15の表示領域17に表示させる(ステップS1)。このとき、表示領域17には、マウスカーソル18も撮影画像上に重ねて表示される。
次いで、制御部11は、送受信部12を介してマイクロホンアレイ3から音声を受信する(ステップS2)。
次に、制御部11は、マウスカーソル18で位置が指定されたか否かを判別する(ステップS3)。具体的には、制御部11は、操作部13からダブルクリック等の位置指定コマンドを入力したか否かを判別する。
ステップS3の判別の結果、NOの場合には、本処理を終了する。一方、YESの場合には、制御部11は、マウスカーソル18で指定された位置がマイクロホンアレイ3にとってどういう向きであるかを計算する、即ち、指定された位置に対するマイクロホンアレイ3の方向を計算する(ステップS4)。より具体的には、制御部11は、マウスカーソル18で指定された位置をマイクロホンアレイ3の方向に変換する計算を実行する。
制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該計算された方向に設定するためのマイクロホン素子毎の音声の遅延量を計算する(ステップS5)。
制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該計算された方向に設定するための制御コマンド及び当該遅延量を、送受信部12を介してマイクロホンアレイ3に送信する(ステップS6)。これにより、制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を上記指定された位置に設定する。
制御部11は、例えば、2つのマイクロホン素子A、Bがある場合に、マイクロホン素子Aの音声に対するマイクロホン素子Bの音声の遅延量を設定する。そして、制御部11は、当該設定された遅延量をマイクロホン素子Bで取得された音声に付加して、マイクロホン素子A、Bの音声を同位相化する。マイクロホン素子Bの音声からマイクロホン素子Aの音声を減算することで、いわゆる雑音となる音声を抽出し、除去して、所望の音声(即ち指定された位置に対応する音声)を取得することができる。
制御部11は、マイクロホンアレイ3及び送受信部12を介して、対象物9から、指定された位置に対応する強調された音声を採取し、記憶部14に記憶して(ステップS7)、本処理を終了する。尚、記憶部14に記憶された音声は、制御部11により適宜読み出されて、再生部10及びスピーカ4を介して出力される。これにより、操作者が指示する位置に対応する目的音声を強調して出力することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラ2が音源となる対象物を含む画像を撮影し、マイクロホンアレイ3が複数のマイクロホン素子を有し、当該対象物が発する音声を入力し、操作部113が操作者が指示する位置を入力し、表示部15がビデオカメラ2で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して操作部113のマウスカーソル18によって入力された位置を表示し、制御部11がマウスカーソル18によって示された画像上の位置をマイクロホンアレイ3に対する方向に変換し、当該変換された方向にマイクロホンアレイ3の超指向性を設定するので、雑音に取り囲まれた環境内でも、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行うことができる。
制御部11は、一のマイクロホン素子の音声に対する他のマイクロホン素子の各々の音声の遅延量を算出し、当該他のマイクロホン素子の各々の音声に当該算出された遅延量を付加し、当該遅延量が付加された他のマイクロホン素子の各々の音声から前記一のマイクロホン素子の音声を減算して、雑音を抽出且つ除去することにより、上記変換された方向にマイクロホンアレイ3の超指向性を設定するので、マイクロホンアレイ3の超指向性を精度良く設定することができる。
(第2の実施の形態)
本実施の形態は、ビデオカメラ2及びマイクロホンアレイ3が他のPCに接続され、ビデオカメラ2からの撮影画像及びマイクロホンアレイ3からの音声をネットワークを介して受信する点で、第1の実施の形態と異なる。
本実施の形態は、ビデオカメラ2及びマイクロホンアレイ3が他のPCに接続され、ビデオカメラ2からの撮影画像及びマイクロホンアレイ3からの音声をネットワークを介して受信する点で、第1の実施の形態と異なる。
図4は、第2の実施の形態に係る音声強調装置の構成を示す図である。
同図に示すように、PC1はネットワーク6(通信網)を介してPC5に接続されている。また、PC5には、ビデオカメラ2及びマイクロホンアレイ3が接続されている。ビデオカメラ2の撮影画像及びマイクロホンアレイ3の音声はPC5及びネットワーク6を介してPC1に送信される。
図5は、PC1で実行される処理を示すフローチャートである。尚、図3の処理と同一の処理については、同一のステップ番号を付す。
まず、制御部11は、PC5、ネットワーク6及び送受信部12を介してビデオカメラ2から撮影画像を受信し、当該撮影画像を表示部15の表示領域17に表示させる(ステップS11)。このとき、表示領域17には、マウスカーソル18も撮影画像上に重ねて表示される。
次いで、制御部11は、PC5、ネットワーク6及び送受信部12を介してマイクロホンアレイ3から音声を受信する(ステップS12)。
次に、制御部11は、マウスカーソル18で位置が指定されたか否かを判別する(ステップS3)。具体的には、制御部11は、操作部13からダブルクリック等の位置指定コマンドを入力したか否かを判別する。
ステップS3の判別の結果、NOの場合には、本処理を終了する。一方、YESの場合には、制御部11は、マウスカーソル18で指定された位置がマイクロホンアレイ3にとってどういう向きであるかを計算する、即ち、指定された位置に対するマイクロホンアレイ3の方向を計算する(ステップS4)。より具体的には、制御部11は、マウスカーソル18で指定された位置をマイクロホンアレイ3の方向に変換する計算を実行する。
制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該計算された方向に設定するためのマイクロホン素子毎の音声の遅延量を計算する(ステップS5)。
制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該計算された方向に設定するための制御コマンド及び当該遅延量を、PC5、ネットワーク6及び送受信部12を介してマイクロホンアレイ3に送信する(ステップS13)。これにより、制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を上記指定された位置に設定する。
制御部11は、例えば、2つのマイクロホン素子A、Bがある場合に、マイクロホン素子Aの音声に対するマイクロホン素子Bの音声の遅延量を設定する。そして、制御部11は、当該設定された遅延量をマイクロホン素子Bで取得された音声に付加して、マイクロホン素子A、Bの音声を同位相化する。マイクロホン素子Bの音声からマイクロホン素子Aの音声を減算することで、いわゆる雑音となる音声を抽出し、除去して、所望の音声(即ち指定された位置に対応する音声)を取得することができる。
制御部11は、マイクロホンアレイ3、PC5、ネットワーク6及び及び送受信部12を介して、対象物9から、指定された位置に対応する強調された音声を採取し、再生部10及びスピーカ4を介して出力して(ステップS14)、本処理を終了する。尚、ステップS16で強調された音声を記憶部14に記憶するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ビデオカメラ2及びマイクロホンアレイ3がネットワーク6を介してPC1に接続されるので、ネットワークを介してリアルタイムで入力された音声についても、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行うことができる。
また、制御部11は、マイクロホンアレイ3、PC5、ネットワーク6及び及び送受信部12を介して、対象物9から、指定された位置に対応する強調された音声を採取し、再生部10及びスピーカ4を介して出力するので、操作者が指示する位置に対応する目的音声を強調して出力することができる。
(第3の実施の形態)
本実施の形態は、記憶部14に記憶された音声の中から、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行う点で、第1の実施の形態と異なる。
本実施の形態は、記憶部14に記憶された音声の中から、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行う点で、第1の実施の形態と異なる。
本実施の形態における音声強調装置の構成は、上記図1の音声強調装置の構成と同一であるので、その説明は省略する。
図6は、PC1で実行される処理を示すフローチャートである。尚、図3の処理と同一の処理については、同一のステップ番号を付す。
まず、制御部11は、送受信部12を介してビデオカメラ2から撮影画像を受信すると共に送受信部12を介してマイクロホンアレイ3から音声を受信し、当該撮影画像及び当該音声を関連づけて記憶部14に記憶する(ステップS21)。この際、操作者は、撮影画像及び音声に、ファイル名などを付ける。
制御部11は、操作部13を介して、記憶部14に記憶された撮影画像及び音声の再生指示が入力されたか否かを判別する(ステップS22)。
ステップS22でNOの場合には、本処理を終了する。一方、ステップS22でYESの場合には、制御部11は、再生指示に対応する撮影画像を記憶部14から読み出し、当該撮影画像を表示部15の表示領域17に表示させる(ステップS23)。このとき、表示領域17には、マウスカーソル18も撮影画像上に重ねて表示される。
次いで、制御部11は、再生指示に対応する音声を再生部10及びスピーカ4を介して出力する(ステップS24)。
次に、制御部11は、マウスカーソル18で位置が指定されたか否かを判別する(ステップS3)。具体的には、制御部11は、操作部13からダブルクリック等の位置指定コマンドを入力したか否かを判別する。
ステップS3の判別の結果、NOの場合には、本処理を終了する。一方、YESの場合には、制御部11は、マウスカーソル18で指定された位置がマイクロホンアレイ3にとってどういう向きであるかを計算する、即ち、指定された位置に対するマイクロホンアレイ3の方向を計算する(ステップS4)。より具体的には、制御部11は、マウスカーソル18で指定された位置をマイクロホンアレイ3の方向に変換する計算を実行する。
制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該計算された方向に設定するためのマイクロホン素子毎の音声の遅延量を計算する(ステップS5)。
制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を当該計算された方向に設定するための制御コマンド及び当該遅延量を、再生中の音声に適用する(ステップS25)。これにより、制御部11は、マイクロホンアレイ3の超指向性を上記指定された位置に設定する。
制御部11は、例えば、2つのマイクロホン素子A、Bがある場合に、マイクロホン素子Aの音声に対するマイクロホン素子Bの音声の遅延量を設定する。そして、制御部11は、当該設定された遅延量をマイクロホン素子Bで取得された音声に付加して、マイクロホン素子A、Bの音声を同位相化する。マイクロホン素子Bの音声からマイクロホン素子Aの音声を減算することで、いわゆる雑音となる音声を抽出し、除去して、所望の音声(即ち指定された位置に対応する音声)を取得することができる。
制御部11は、対象物9から、指定された位置に対応する強調された音声を採取し、再生部10及びスピーカ4を介して出力して(ステップS26)、本処理を終了する。尚、ステップS16で強調された音声を記憶部14に記憶するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、記憶部14がビデオカメラ2で撮影された画像及びマイクロホンアレイ3で入力された音声を記憶し、操作部13が記憶部14に記憶された画像及び音声の再生指示を入力し、記憶された画像及び記憶された音声の再生が指示された場合には、表示部15は、記憶された画像を表示し同時に当該画像に重畳して操作部13のマウスカーソル18によって入力された位置を表示し、制御部11は、記憶された音声に対して変換(計算)された方向にマイクロホンアレイ3の超指向性を設定するので、記憶部14に記憶された音声のうち、操作者が指示する位置に対応する目的音声の強調を行うことができる。
また、スピーカ4及び再生部10は、設定されたマイクロホンアレイ3の超指向性に対応する音声を出力するので、記憶部14に記憶された音声のうち、操作者が指示する位置に対応する目的音声を強調して出力することができる。
PC1の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムが記録されている記録媒体を、PC1に供給し、PC1のCPUが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、CD−ROM、DVD、又はSDカードなどがある。
また、PC1のCPUが、PC1の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムを実行することによっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
1 PC
2 ビデオカメラ(撮影手段)
3 マイクロホンアレイ(音声入力手段)
4 スピーカ(音声出力手段)
9 対象物
10 再生部(音声出力手段)
11 制御部(変換手段、設定手段)
12 送受信部
13 操作部(位置入力手段、再生指示手段)
14 記憶部(記憶手段)
15 表示部(画像表示手段)
2 ビデオカメラ(撮影手段)
3 マイクロホンアレイ(音声入力手段)
4 スピーカ(音声出力手段)
9 対象物
10 再生部(音声出力手段)
11 制御部(変換手段、設定手段)
12 送受信部
13 操作部(位置入力手段、再生指示手段)
14 記憶部(記憶手段)
15 表示部(画像表示手段)
Claims (7)
- 音源となる対象物を含む画像を撮影する撮影手段と、
複数の集音素子を有し、当該対象物が発する音声を入力する音声入力手段と、
操作者が指示する位置を入力する位置入力手段と、
前記撮影手段で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して前記位置入力手段によって入力された位置を表示する画像表示手段と、
前記位置入力手段によって示された画像上の位置を前記音声入力手段に対する方向に変換する変換手段と、
前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定する設定手段と
を備えることを特徴とする音声強調装置。 - 前記設定手段は、一の集音素子の音声に対する他の集音素子の各々の音声の遅延量を算出し、当該他の集音素子の各々の音声に当該算出された遅延量を付加し、当該遅延量が付加された他の集音素子の各々の音声から前記一の集音素子の音声を減算して、雑音を抽出且つ除去することにより、前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定することを特徴とする請求項1に記載の音声強調装置。
- 前記撮影手段及び前記音声入力手段は、通信網を介して前記音声強調装置に接続されることを特徴とする請求項1又は2記載の音声強調装置。
- 前記設定された音声入力手段の超指向性に対応する音声を出力する音声出力手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の音声強調装置。
- 前記撮影手段で撮影された画像及び前記音声入力手段で入力された音声を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された画像及び音声の再生を指示する再生指示手段とを備え、
前記再生指示手段により前記記憶された画像及び前記記憶された音声の再生が指示された場合には、前記画像表示手段は、前記記憶された画像を表示し同時に当該画像に重畳して前記位置入力手段によって入力された位置を表示し、前記設定手段は、前記記憶された音声に対して前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の音声強調装置。 - 前記設定された音声入力手段の超指向性に対応する音声を出力する音声出力手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の音声強調装置。
- 音源となる対象物を含む画像を撮影する撮影手段、及び複数の集音素子を有し、当該対象物が発する音声を入力する音声入力手段に接続されるコンピュータを、
操作者が指示する位置を入力する位置入力手段、
前記撮影手段で撮影された画像を表示し同時に当該画像に重畳して前記位置入力手段によって入力された位置を表示する画像表示手段、
前記位置入力手段によって示された画像上の位置を前記音声入力手段に対する方向に変換する変換手段、及び
前記変換された方向に前記音声入力手段の超指向性を設定する設定手段と
して機能させることを特徴とする制御プログラム。
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