JP6217930B2 - 音速補正システム - Google Patents

Description

本発明は、マイクアレイ装置から音源に向かう方向に、音声の指向性を形成する際に用いる音速を補正する音速補正システムに関する。

従来、工場、店舗（例えば小売店、銀行）或いは公共の場（例えば図書館）の所定位置（例えば天井）に設置される監視システムでは、ネットワークを介して複数のカメラ装置（例えばパンチルトカメラ装置又は全方位カメラ装置）を接続することで、監視対象の所定範囲の映像データ（静止画像及び動画像を含む。以下同様）の広画角化が図られている。

映像だけの監視では得られる情報量がどうしても限界があるため、カメラ装置だけでなくマイクアレイ装置も配置することで、カメラ装置が特定の被写体を撮像している方向の音声データを得る監視システムの要請が高い。

また従来、複数のマイク素子を有するマイクアレイ装置により収音された音声の音声データに対して特定の方向に指向性を形成するためのビームフォーミング処理（指向性形成処理）では、指向性形成処理に必要な遅延時間の算出に用いる音速は一定値として扱われた。このため、例えば気温の変化等によって音速が変化した場合には、指向性形成処理において形成される指向性の精度が劣化する。

ここで、音源からの音波の伝搬経路の温度値を用いて、音源から音波が各マイクロホンに到達する時間差を零にするための調整値を算出する先行技術として、例えば特許文献１に示す画像表示装置が知られている。

特許文献１に示す画像表示装置は、音源が発する音波を検出する複数のマイクロホンを有するマイクロホン群と、音波が各マイクロホン群に到達する時間差を基にして音源位置を算出する音源位置算出手段とを備え、各マイクロホンから等距離だけ離れた位置に配置され、且つ、音波として異なる複数の周波数の音波を含むホワイトノイズを発する試験音波発生手段と、音源位置算出手段によって算出した試験音波発生手段の位置を基にして異なる複数の周波数の音波がマイクロホン群に到達する時間差を各周波数毎に算出し、時間差を零にするようにマイクロホン群によって検出した音波の信号の位相を一致させる各周波数毎の調整値を一括して算出する調整値算出手段と、を有する。なお、特許文献１では、音源から発せられた音波の伝搬速度を補正するために使用される周囲温度値は、ユーザによりキーボードから入力された値である。

特開２０１３−９０２８９号公報

しかし特許文献１では、音源からの音波の伝搬速度（以下、「音速」という）の算出に用いられる温度値はユーザによってキーボードを介して入力された値であるため、例えば温度が変化した場合でも、ユーザからキーボードを介して入力されない限り、入力された温度値は一定のままである。このため、正確な音速の算出が困難となり、指向性形成処理において正確な指向性が形成されないという課題がある。

また、特許文献１では、湿度と気圧の変化に基づく音速の変化については記載されていないため、例えば周囲の湿度や気圧が変化した場合には、音速が正確な値（適正値）からずれてしまい、指向性形成処理において正確な指向性が形成されないという課題がある。

本発明は、上述した従来の課題を解決するために、マイクアレイ装置から見て特定の方向の音源から発した音声の収音時における周囲の温度、湿度、気圧を少なくとも取得し、正確な音速を算出することで指向性の形成精度の劣化を抑制する音速補正システムを提供することを目的とする。

本発明は、マイクロホンを有し、音源から発せられた音声を前記マイクロホンにより収音する収音部と、前記収音部の周囲の環境パラメータの測定値を取得するステップと、取得された前記環境パラメータの測定値を用いて、前記収音部から前記音源に向かう指向方向への指向性の形成に用いる前記音声の音速を補正するステップと、をコンピュータである指向性制御装置に実行させるプログラムを格納した記憶媒体と、を備え、前記収音部は、前記収音部を収容する筐体内に、前記マイクロホンを支持するマイク基板と、前記マイク基板の端部に配置され、前記環境パラメータを測定する環境パラメータ測定部と、を更に有する、音速補正システムである。

本発明によれば、マイクアレイ装置から見て特定の方向の音源から発した音声の収音時における周囲の温度、湿度、気圧を少なくとも取得し、正確な音速を算出することで指向性の形成精度の劣化を抑制することができる。

第１の実施形態の指向性制御システムのシステム構成を示すブロック図 （Ａ）〜（Ｅ）全方位マイクアレイ装置の外観図 全方位マイクアレイ装置により収音された音声に対して方向θに指向性を形成する原理の一例の説明図 全方位マイクアレイ装置の内部構成の第１例を示すブロック図 （Ａ）全方位マイクアレイ装置の円盤状マイク筐体にカメラ装置が嵌め込まれた様子を鉛直方向の下側から見た平面図、（Ｂ）（Ａ）のａ−ａ断面の第１例を示す断面図 （Ａ）全方位マイクアレイ装置から送信されるパケットの構造の第１例を示す図、（Ｂ）全方位マイクアレイ装置の動作手順の第１例を説明するフローチャート （Ａ）レコーダ装置のレコーダ記憶領域に格納されるデータの第１例を示す図、（Ｂ）指向性制御装置の動作手順の第１例を説明するフローチャート （Ａ）全方位マイクアレイ装置の内部構成の第２例を示すブロック図、（Ｂ）図５（Ａ）のａ−ａ断面の第２例を示す断面図 （Ａ）全方位マイクアレイ装置から送信されるパケットの構造の第２例を示す図、（Ｂ）全方位マイクアレイ装置の動作手順の第２例を説明するフローチャート （Ａ）指向性制御装置に環境パラメータのデータを設定する初期設定の動作手順の一例を説明するフローチャート、（Ｂ）指向性制御装置の動作手順の第２例を説明するフローチャート、（Ｃ）レコーダ装置のレコーダ記憶領域に格納されるデータの第２例を示す図 （Ａ）全方位マイクアレイ装置の内部構成の第３例を示すブロック図、（Ｂ）全方位マイクアレイ装置から送信されるパケットの構造の第３例を示す図、（Ｃ）全方位マイクアレイ装置の動作手順の第３例を説明するフローチャート （Ａ）ｘ方向風速計及びｙ方向風速計が取り付けられた全方位マイクアレイ装置の円盤状マイク筐体にカメラ装置が嵌め込まれた様子を鉛直方向の下側から見た平面図、（Ｂ）全方位マイクアレイ装置の内部構成の第４例を示すブロック図 （Ａ）全方位マイクアレイ装置から見て（θ，φ）の方向に目的音が発せられ、風がｘ−ｙ平面の＋ｘ方向から吹いている場合の音速の変化に関する説明図、（Ｂ）指向性制御装置の動作手順の第４例を説明するフローチャート （Ａ）全方位マイクアレイ装置の動作手順の第５例を説明するフローチャート、（Ｂ）指向性制御装置の動作手順の第５例を説明するフローチャート 全方位マイクアレイ装置の動作手順の第６例を説明するフローチャート （Ａ）第２の実施形態の指向性制御システムのシステム構成を示すブロック図、（Ｂ）例えば屋外に設置される環境パラメータ測定装置の一例を示す図 （Ａ）指向性制御装置の動作手順の第７例を説明するフローチャート、（Ｂ）（Ａ）に示すレコーダ装置のレコーダ記憶領域に格納されるデータの一例を示す図、（Ｃ）（Ａ）に示す指向性制御装置の記憶領域に格納されるデータの一例を示す図 指向性制御装置に環境パラメータのデータを設定する初期設定の動作手順の他の一例を説明するフローチャート 指向性制御装置の動作手順の第９例を説明するフローチャート 第３の実施形態の指向性制御システムのシステム構成を示すブロック図 （Ａ）指向性制御装置動作手順の第１０例を説明するフローチャート、（Ｂ）図２０に示すレコーダ装置のレコーダ記憶領域に格納されるデータの一例を示す図、（Ｃ）図２０に示す指向性制御装置の記憶領域に格納されるデータの一例を示す図

以下、本発明に係る音速補正装置を含む指向性制御システムの各実施形態について、図面を参照して説明する。各実施形態の指向性制御システムは、例えば工場、公共施設（例えば図書館、イベント会場）、又は店舗（例えば小売店、銀行）に設置される監視システム（有人監視システム及び無人監視システムを含む）として用いられるが、特に限定されない。以下の各実施形態では、各実施形態の指向性制御システムは、例えば店舗に設置されるとして説明する。また、以下の各実施形態において、本発明に係る音速補正装置は、全方位マイクアレイ装置又は指向性制御装置に相当する。

なお、本発明は、指向性制御システムを構成する各装置（例えば後述する指向性制御装置、全方位マイクアレイ装置）、又は指向性制御システムを構成する各装置（例えば後述する指向性制御装置、全方位マイクアレイ装置）が行う各動作（ステップ）を含む方法として表現することも可能である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の指向性制御システム１０のシステム構成を示すブロック図である。図１に示す指向性制御システム１０は、全方位マイクアレイ装置２と、カメラ装置Ｃ１１，…，Ｃ１ｎと、指向性制御装置３と、レコーダ装置４とを含む構成である。全方位マイクアレイ装置２は、指向性制御システム１０が設置される収音領域における音声を収音し、例えば収音領域に存在する音源の一例としての人物（例えば図１３（Ａ）中の人物ＨＭ参照）の発する音声（例えば人物ＨＭの会話音声）を収音する。

全方位マイクアレイ装置２は、例えば後述する収音部収容筐体の一例として、中心に中央凹部１３５が形成された同心円状の皿型の皿状マイク筐体１２５（図５参照）を有し、全方位マイクアレイ装置２の設置位置を中心として３６０°の方向（全方位）からの音声を収音する。本実施形態の全方位マイクアレイ装置２の筐体形状は、皿型の形状を例示して説明するが、皿状の形状に限定されず、例えばドーナツ型形状又はリング型形状（図２参照）でも良い。

全方位マイクアレイ装置２では、中央凹部１３５の周囲であって、更に皿状マイク筐体１２５の円周方向に沿って、複数のマイクロホンユニット２２が同心円状に配置される。収音部の一例としてのマイクロホンユニット２２は、例えば無指向性の高音質小型エレクトレットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ： Electret Condenser Microphone）１１７ａが用いられ、以下の各実施形態においても同様である。

図１に示す指向性制御システム１０において、全方位マイクアレイ装置２と、指向性制御装置３と、レコーダ装置４とは、ネットワークＮＷを介して相互に接続されている。ネットワークＮＷは、有線ネットワーク（例えばイントラネット、インターネット）でも良いし、無線ネットワーク（例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network））でも良く、以下の各実施形態においても同様である。

撮像部の一例としてのカメラ装置Ｃ１１，…，Ｃ１ｎは、例えばイベント会場の天井面に固定して設置される。カメラ装置Ｃ１１，…，Ｃ１ｎは、例えば監視システムにおける監視カメラとしての機能を有し、ネットワークＮＷに接続された監視制御室（不図示）からの遠隔操作によって、ズーム機能（例えばズームイン処理、ズームアウト処理）や光軸移動機能（パン、チルト）を用いて、所定の映像を撮像する。それぞれのカメラ装置の設置位置・方向は指向性制御装置３に登録されており、パン・チルト・ズーム情報は、指向性制御装置３に随時送信されて、画像位置と指向方向の位置関係は常に関連付けが行われている。また、例えばカメラ装置Ｃ１１が全方位カメラの場合は、収音領域の全方位の映像を示す画像データ（即ち、全方位画像データ）、又は全方位画像データに所定の歪み補正処理を施してパノラマ変換して生成した平面画像データを、ネットワークＮＷを介して指向性制御装置３又はレコーダ装置４に送信する。以下、カメラ装置Ｃ１１が全方位カメラである場合を例示して説明する。

カメラ装置Ｃ１１は、ディスプレイ装置３６に表示された画像の中で、ユーザによって任意の位置が指定されると、画像中の指定位置の座標データを指向性制御装置３から受信し、カメラ装置Ｃ１１から、指定位置に対応する実空間上の音声位置（以下、単に「音声位置」と略記する）までの距離、方向（水平角及び垂直角を含む。以下同様。）のデータを算出して指向性制御装置３に送信する。なお、カメラ装置Ｃ１１における距離、方向のデータ算出処理は公知技術であるため、説明は省略する。

全方位マイクアレイ装置２は、ネットワークＮＷに接続され、等間隔毎に配置されたマイク素子２２１，２２２，…，２２ｎと、各マイク素子により収音された音声の音声データに対して所定の信号処理を施す制御部２８１（図４参照）とを少なくとも含む構成である。全方位マイクアレイ装置２の詳細な構成については、例えば図４を参照して後述する。

全方位マイクアレイ装置２は、各々のマイクロホンユニット２２，２３が収音した音声の音声データを、ネットワークＮＷを介して、指向性制御装置３又はレコーダ装置４に送信する。また、全方位マイクアレイ装置２は、音声の収音時における周囲の環境パラメータ（例えば温度、湿度、気圧、風向及び風速のうち少なくとも温度）を検出（測定）し、各環境パラメータの測定値を音声データと同一のパケットＰＫＴ（図６（Ａ）参照）に含めて指向性制御装置３又はレコーダ装置４に送信する。

指向性制御装置３は、全方位マイクアレイ装置２から送信された音声データと環境パラメータの測定値とを用いて、ユーザの操作によって操作部３２から指定された位置（指定位置）に対応する指向方向（後述参照）に指向性を形成する際に用いる音速Ｖｓ（図３参照）を算出（補正）し、算出（補正）後の音速Ｖｓを用いて、指向方向（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）に、音声データの指向性を形成する。これにより、指向性制御装置３は、指向性が形成された指向方向（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）から収音した音声の音量レベルを他の方向から収音した音声の音量レベルよりも相対的に増大できる。なお、指向方向（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）の算出方法は公知技術であるため、本実施形態では詳細な説明は省略する。

図２（Ａ）〜（Ｅ）は、全方位マイクアレイ装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅの外観図である。図２（Ａ）〜（Ｅ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ａ，２Ｂ，２Ｃ．２Ｄ，２Ｅは、外観及び複数のマイクロホンユニットの配置位置が異なるが、全方位マイクアレイ装置自身の機能は同等である。

図２（Ａ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ａは、円盤状の筐体２１を有する。筐体２１には、複数のマイクロホンユニット２２，２３が同心円状に配置されている。具体的には、複数のマイクロホンユニット２２が、筐体２１と同一の中心を有する大きな円形状に沿って同心円状に配置され、複数のマイクロホンユニット２３が、筐体２１と同一の中心を有する小さい円形状に沿って同心円状に配置されている。複数のマイクロホンユニット２２は、互いの間隔が広く、直径が大きく、低い音域に適した特性を有する。一方、複数のマイクロホンユニット２３は、互いの間隔が狭く、直径が小さく、高い音域に適した特性を有する。

図２（Ｂ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ｂは、円盤状の筐体２１を有する。筐体２１には、複数のマイクロホンユニット２２が、水平方向の縦方向と横方向との中心が筐体２１の中心において交わるように一様な間隔毎に直線上に配置されている。全方位マイクアレイ装置２Ｂは、複数のマイクロホンユニット２２が縦横の直線状に配置されているので、音声データの指向性の形成処理の演算量を低減できる。なお、縦方向又は横方向の１列だけに、複数のマイクロホンユニット２２が配置されても良い。

図２（Ｃ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ｃは、図２（Ａ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ａに比べ、直径の小さい円盤状の筐体２１Ｃを有する。筐体２１Ｃには、複数のマイクロホンユニット２２が、円周方向に沿って一様に配置されている。図２（Ｃ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ｃは、各々のマイクロホンユニット２２の間隔が短いので、高い音域に適した特性を有する。

図２（Ｄ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ｄは、筐体中心に所定の直径を有する開口部２１ａが形成されたドーナツ型形状又はリング型の形状の筐体２１Ｄを有する。筐体２１Ｄでは、複数のマイクロホンユニット２２が、筐体２１Ｄの円周方向において、一様な間隔毎に同心円状に配置されている。

図２（Ｅ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ｅは、矩形状の筐体２１Ｅを有する。筐体２１Ｅには、複数のマイクロホンユニット２２が、筐体２１Ｅの外周方向に沿って一様な間隔毎に配置されている。図２（Ｅ）に示す全方位マイクアレイ装置２Ｅでは、筐体２１Ｅが矩形に形成されているので、例えばコーナー等の場所であっても全方位マイクアレイ装置２Ｅの設置を簡易化できる。

指向性制御装置３は、ネットワークＮＷに接続され、例えば監視システム制御室（不図示）に設置される据置型のＰＣ（Personal Computer）でも良いし、ユーザが携帯可能な携帯電話機、タブレット端末、スマートフォン等のデータ通信端末でも良い。

指向性制御装置３は、通信部３１と、操作部３２と、信号処理部３３と、ディスプレイ装置３６と、スピーカ装置３７と、メモリ３８とを少なくとも含む構成である。信号処理部３３は、指向方向算出部３４ａと、音速補正部３４ｂと、出力制御部３４ｃとを少なくとも含む構成である。

通信部３１は、ネットワークＮＷを介して、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴ（例えば図６（Ａ）参照）を受信して信号処理部３３に出力する。

操作部３２は、ユーザの操作の内容を信号処理部３３に通知するためのユーザインターフェース（ＵＩ：User Interface）であり、例えばマウス、キーボード等のポインティングデバイスである。また、操作部３２は、例えばディスプレイ装置３６の画面に対応して配置され、ユーザの指又はスタイラスペンによって操作が可能なタッチパネル又はタッチパッドを用いて構成されても良い。

操作部３２は、ディスプレイ装置３６に表示された画像（即ち、カメラ装置Ｃ１１，…，Ｃ１ｎのうち選択された１つのカメラ装置により撮像された画像。以下同様。）に対し、ユーザの操作によって指定された位置（即ち、スピーカ装置３７から出力される音声の音量レベルの増大又は低減を所望する位置）を示す座標データを取得して信号処理部３３に出力する。

信号処理部３３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成され、指向性制御装置３の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理及びデータの記憶処理を行う。

指向方向算出部３４ａは、ディスプレイ装置３６に表示された画像からユーザの位置の指定操作に応じて、全方位マイクアレイ装置２から指定位置に対応する音声位置（例えば図１３（Ａ）に示す人物ＨＭの位置。以下「音声位置」と定義する。）に向かう指向方向を示す座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）を算出する。指向方向算出部３４ａの具体的な算出方法は、上述したように公知技術であるため、詳細な説明を省略する。

指向方向算出部３４ａは、カメラ装置Ｃ１１の設置位置から、音声位置までの距離、方向のデータを用いて、全方位マイクアレイ装置２の設置位置から音声位置に向かう指向方向座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）を算出する。例えばカメラ装置Ｃ１１の筐体を囲むように全方位マイクアレイ装置２の筐体とカメラ装置Ｃ１１とが一体的に取り付けられている場合には、カメラ装置Ｃ１１から音声位置までの方向（水平角，垂直角）を、全方位マイクアレイ装置２から音声位置までの指向方向座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）として用いることができる。なお、カメラ装置Ｃ１１の筐体と全方位マイクアレイ装置２の筐体とが離れて取り付けられている場合には、指向方向算出部３４ａは、事前に算出されたキャリブレーションパラメータのデータと、カメラ装置Ｃ１１から音声位置までの方向（水平角，垂直角）のデータとを用いて、全方位マイクアレイ装置２から音声位置までの指向方向座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）を算出する。なお、キャリブレーションとは、指向性制御装置３の指向方向算出部３４ａが指向方向を示す座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）を算出するために必要となる所定のキャリブレーションパラメータを算出又は取得する動作であり、公知技術により予め行われているとする。

指向方向を示す座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）のうち、θ_ＭＡｈは全方位マイクアレイ装置２から音声位置に向かう指向方向の水平角を表し、θ_ＭＡｖは全方位マイクアレイ装置２から音声位置に向かう指向方向の垂直角を表す。なお、音声位置は、操作部３２がディスプレイ装置３６に表示された画像においてユーザの指又はスタイラスペンによって指定された指定位置に対応する実際の監視対象又は収音対象となる現場の位置である（図１３（Ａ）参照）。

音速補正部３４ｂは、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴに含まれる環境パラメータデータＰＤＴを用いて、全方位マイクアレイ装置２が音声を収音する時の音声の伝搬速度である音速Ｖｓを算出又は補正する。音速補正部３４ｂにおける音速Ｖｓの算出方法及び補正方法の詳細については後述する。

出力制御部３４ｃは、ディスプレイ装置３６及びスピーカ装置３７の動作を制御し、例えばユーザの操作に応じて、カメラ装置Ｃ１１から送信された画像データをディスプレイ装置３６に表示させ、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴに含まれる音声データをスピーカ装置３７から出力させる。また、指向性形成部の一例としての出力制御部３４ｃは、指向方向算出部３４ａにより算出された座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）が示す指向方向に、全方位マイクアレイ装置２により収音された音声データの指向性を形成するが、全方位マイクアレイ装置２に指向性を形成させても良い。

表示部としてのディスプレイ装置３６は、例えばユーザの操作に応じて、出力制御部３４ｃの制御の下で、例えばカメラ装置Ｃ１１から送信された画像データを画面に表示する。

音声出力部としてのスピーカ装置３７は、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴに含まれる音声データ、又は指向方向算出部３４ａが算出した指向方向（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）に指向性が形成された音声データを出力する。なお、ディスプレイ装置３６及びスピーカ装置３７は、指向性制御装置３とは別々の構成としても良い。

記憶部としてのメモリ３８は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）を用いて構成され、指向性制御装置３の各部の動作時のワークメモリとして機能し、更に、指向性制御装置３の各部の動作時に必要なデータを記憶する。

レコーダ装置４は、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴに含まれる音声データ及び環境パラメータデータＰＤＴと、例えばカメラ装置Ｃ１１から送信された画像データとを対応付けて記憶する。なお、図１に示す指向性制御システム１０には複数のカメラ装置が含まれるため、レコーダ装置４は、各カメラ装置から送信された画像データと、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴに含まれる音声データ及び環境パラメータデータＰＤＴとを対応付けて記憶しても良い。レコーダ装置４に記憶されるデータの種別については、例えば図７（Ａ）を参照して後述する。

図３は、全方位マイクアレイ装置２により収音された音声に対して方向θに指向性を形成する原理の一例の説明図である。図３では、例えば遅延和方式を用いた指向性形成処理の原理について簡単に説明する。音源８０から発した音波は、全方位マイクアレイ装置２のマイクロホンユニット２２，２３に内蔵される各マイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎに対し、ある一定の角度（入射角＝（９０−θ）［度］）で入射する。図３に示す入射角θは、全方位マイクアレイ装置２から音声位置に向かう収音方向の水平角θ_ＭＡｈでも垂直角θ_ＭＡｖでも良い。

音源８０は、例えば全方位マイクアレイ装置２が収音する方向に存在するカメラ装置の被写体（例えば図１３（Ａ）に示す人物ＨＭ）であり、全方位マイクアレイ装置２の筐体２１の面上に対し、所定角度θの方向に存在する。また、各マイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎ間の間隔ｄは一定とする。

音源８０から発した音波は、最初にマイク素子２２１に到達して収音され、次にマイク素子２２２に到達して収音され、同様に次々に収音され、最後にマイク素子２２ｎに到達して収音される。

なお、全方位マイクアレイ装置２の各マイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎの位置から音源８０に向かう方向は、例えば音源８０が人物ＨＭの会話時の音声である場合に、全方位マイクアレイ装置２の各マイク素子から、ユーザがディスプレイ装置３６の画面上に指定した指定位置に対応する音声位置に向かう方向と同じである。

ここで、音波がマイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１）に到達した時刻から最後に収音されたマイク素子２２ｎに到達した時刻までには、到達時間差τ１，τ２，τ３，…，τｎ−１が生じる。このため、各々のマイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎが収音した音声データがそのまま加算された場合には、位相がずれたまま加算されるため、音波の音量レベルが全体的に弱め合う。

なお、τ１は音波がマイク素子２２１に到達した時刻と音波がマイク素子２２ｎに到達した時刻との差分の時間であり、τ２は音波がマイク素子２２２に到達した時刻と音波がマイク素子２２ｎに到達した時刻との差分の時間であり、同様に、τｎ−１は音波がマイク素子２２（ｎ−１）に到達した時刻と音波がマイク素子２２ｎに到達した時刻との差分の時間である。

本実施形態の指向性形成処理では、マイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎ毎に対応して設けられるＡ／Ｄ変換器２４１，２４２，２４３，…，２４（ｎ−１），２４ｎにおいて、アナログの音声信号がデジタルの音声信号に変換される。更に、デジタルの音声信号は、マイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎ毎に対応して設けられる遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎにおいて所定の遅延時間が加算される。各遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎの出力は加算器２６において加算される。

なお、全方位マイクアレイ装置２において指向性形成処理が行われる場合には、遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎは全方位マイクアレイ装置２に設けられ、指向性制御装置３において指向性形成処理が行われる場合には、遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎは指向性制御装置３に設けられる。

更に、図３に示す指向性形成処理では、遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎは、各々のマイク素子２２１，２２２，２２２，…，２２（ｎ−１），２２ｎにおける到達時間差に対応する遅延時間を付与して全ての音波の位相を揃えた後、加算器２６において遅延処理後の音声データが加算される。これにより、全方位マイクアレイ装置２又は指向性制御装置３は、各マイク素子２２１，２２２，２２３,…，２２（ｎ−１）,２２ｎにより収音された音声に対し、角度θの方向に指向性を形成することができる。

例えば図３では、遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎにおいて付与される各遅延時間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄ（ｎ−１），Ｄｎは、それぞれ到達時間差τ１，τ２，τ３，…，τ（ｎ−１）に相当し、数式（１）により示される。

Ｌ１は、マイク素子２２１とマイク素子２２ｎとにおける音波到達距離の差である。Ｌ２は、マイク素子２２２とマイク素子２２ｎとにおける音波到達距離の差である。Ｌ３は、マイク素子２２３とマイク素子２２ｎとにおける音波到達距離の差であり、同様に、Ｌ（ｎ−１）は、マイク素子２２（ｎ−１）とマイク素子２２ｎとにおける音波到達距離の差である。Ｖｓは音波の音速である。この音速Ｖｓは全方位マイクアレイ装置２により算出されても良いし、指向性制御装置３により算出されても良い（後述参照）。Ｌ１,Ｌ２，Ｌ３，…，Ｌ（ｎ−１）は既知の値である。図３では、遅延器２５ｎに設定される遅延時間Ｄｎは０（ゼロ）である。

指向性形成処理では、各マイク素子により収音された音声の音声データに付与される遅延時間Ｄｉ（ｉ＝１〜ｎの整数、ｎは２以上の整数）は、数式（１）に示すように、音速Ｖｓに反比例する。また、後述するように、音速Ｖｓは温度、湿度（水蒸気圧）、気圧、又は必要に応じて風速によって変化するので、高精度な指向性を形成するためには、各マイク素子が音声を収音する時の環境パラメータ（例えば温度、水蒸気圧（湿度）、気圧、風速）を用いて正確な音速Ｖｓに変換（補正）する必要がある。

このように、全方位マイクアレイ装置２又は指向性制御装置３は、遅延器２５１，２５２，２５３，…，２５（ｎ−１），２５ｎにおいて付与される遅延時間Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，…，Ｄｎ−１，Ｄｎを変更することで、マイクロホンユニット２２又はマイクロホンユニット２３に内蔵された各々のマイク素子２２１，２２２，２２３，…，２２（ｎ−１），２２ｎにより収音された音声の音声データの指向性を簡易かつ任意に形成することができる。

図４は、全方位マイクアレイ装置２の内部構成の第１例を示すブロック図である。図４に示す全方位マイクアレイ装置２は、複数のマイク素子２２１，２２２，…，２２ｎと、各マイク素子２２１，２２２，…，２２ｎに対応して設けられたＡ／Ｄ変換器２４１，２４２，…，２４ｎと、制御部２８１と、送信部２９１と、温度検出部ＴＳと、湿度検出部ＨＳと、気圧検出部ＡＳとを含む構成である。

マイク素子２２１，２２２，…，２２ｎは、収音領域における音声を収音する。マイク素子２２１，２２２，…，２２ｎにより収音された音声のアナログの音声信号はＡ／Ｄ変換器２４１，２４２，…，２４ｎにおいてデジタルの音声信号に変換されて制御部２８１に入力される。

制御部２８１は、全方位マイクアレイ装置２の各部の動作を全体的に統括するための制御処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算（計算）処理及びデータの記憶処理を行う。例えば、制御部２８１は、入力されたデジタルの音声信号と、温度検出部ＴＳ，湿度検出部ＨＳ，気圧検出部ＡＳにより検出（測定）された環境パラメータとしての温度、湿度（水蒸気圧）、気圧の測定値を含むデータとを符号化処理して送信部２９１に出力する。送信部２９１は、符号化されたデータからパケットＰＫＴの生成処理、及び指向性制御装置３、レコーダ装置４への送信処理を行う。

送信部２９１は、制御部２８１からの指示に応じて、制御部２８１により符号化されたデータをパケットＰＫＴを生成し、指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信する。図６（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２から送信されるパケットＰＫＴの構造の第１例を示す図である。送信部２９１は、例えばヘッダＨＤの格納領域に符号化された環境パラメータデータＰＤＴを格納し、ペイロードの格納領域に符号化された音声データＶＤを格納したパケットＰＫＴを生成する。なお、ヘッダＨＤの格納領域には、温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ、気圧検出部ＡＳにより測定された測定日時や測定時刻の情報を示すタイムスタンプが含まれても良く、マイク素子固有の認識情報が含まれても良い。以下の各実施形態においても同様である。

環境パラメータ測定部の一例としての温度検出部ＴＳは、例えば公知の温度センサを用いて構成され、全方位マイクアレイ装置２の収音時における周囲の温度を周期的に検出（測定）し、温度の測定値を制御部２８１に出力する。

環境パラメータ測定部の一例としての湿度検出部ＨＳは、例えば公知の湿度センサを用いて構成され、全方位マイクアレイ装置２の収音時における周囲の湿度（例えば水蒸気圧）を周期的に検出（測定）し、湿度の測定値を制御部２８１に出力する。

環境パラメータ測定部の一例としての気圧検出部ＡＳは、例えば公知の気圧センサを用いて構成され、全方位マイクアレイ装置２の収音時における周囲の気圧を周期的に検出（測定）し、気圧の測定値を制御部２８１に出力する。

図５（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２の皿状マイク筐体１２５にカメラ装置Ｃ１１が嵌め込まれた様子を鉛直方向の下側から見た平面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のａ−ａ断面の第１例を示す断面図である。カメラ装置Ｃ１１は、例えば円盤状に形成された円盤状筐体を有する。カメラ装置Ｃ１１は、全方位の入射光を撮像素子に集光するための魚眼レンズ１２１が、円盤状筐体の中央部の窪んだ位置から突出するように設けられている。

本実施形態の指向性制御システム１０では、全方位マイクアレイ装置２は、カメラ装置Ｃ１１の円盤状筐体を中央凹部３５に嵌め入れる同心円状の皿状マイク筐体１２５を有する。皿状マイク筐体１２５の内部には、複数（例えば１６個）のマイクロホンユニット２２が同心円状に配置される。マイクロホンユニット２２は、例えば高音質小型エレクトレットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ：Electret Condenser Microphone）１１７ａが用いられ、以下の各実施形態においても同様である。マイクロホンユニット２２は、ゴムブッシュ１４３が挟み入れられて高音質小型エレクトレットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ）１１７ａが固定される。

全方位マイクアレイ装置２の皿状マイク筐体１２５の上面（例えばマイクロホンユニット２２が取り付けられた面）と、カメラ装置Ｃ１１の円盤状筐体の上面（例えば魚眼レンズ１２１が有る面）とは、段差が無い位置関係（例えば水平面、又は水平面に近い連続的な曲面）になっていて、音の反射など音響特性の劣化になる要因が生じないようになっており、以下の各実施形態においても同様である。

皿状マイク筐体１２５では、カメラ装置Ｃ１１の上部に形成される筐体内スペース１４５に、カメラ装置Ｃ１１の直径以上の長さの直径を有する円形状又は四角形状のマイク基板１３３が配置可能となる。皿状マイク筐体１２５では、コネクタ１５１の近傍に、ＡＤ変換器を配置されても良いし、マイク基板１３３の中央部に配置されても良い。皿状マイク筐体１２５は、マイク基板１３３の面積を大きく確保可能になるので、マイクロホンユニット２２に近接配置が可能となり、マイクケーブル１５５を短くでき、耐ノイズ障害特性（ＥＭＳ）を向上できる。

また、皿状マイク筐体１２５の側面部には、通気孔１２９が設けられ、上述した温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ及び気圧検出部ＡＳを含む温湿度・気圧測定素子１６１は通気孔１２９の付近であって、且つ、皿状マイク筐体１２５の側面部に配置される。言い換えると、温湿度・気圧測定素子１６１は、通気孔１２９の付近であって、マイク基板１３３の端部（即ち、皿状マイク筐体１２５の側面部側）に配置される。一方、皿状マイク筐体１２５の上面（具体的には、高音質小型エレクトレットコンデンサーマイクロホン（ＥＣＭ）１１７ａの取付面側）に通気孔が設けられると、通気孔に一部の音波が入射することになり、収音される音波の音響特性が劣化することになる。従って、通気孔１２９は、皿状マイク筐体１２５の側面部に設けられることが好ましい。

これにより、皿状マイク筐体１２５の内部（筐体内スペース１４５と外部（例えば外気）とで温度、湿度、気圧の測定値が相違しないため、全方位マイクアレイ装置２は、皿状マイク筐体１２５内に配置される電子部品（例えばＣＰＵやＡ／Ｄ変換器）の発熱による影響を抑制することができ、適切な温度、湿度、気圧の測定値を取得することができ、後述するように、全方位マイクアレイ装置２又は指向性制御装置３は、適切な温度、湿度、気圧の測定値を用いて、正確な音速を算出することができる。

図６（Ｂ）は、全方位マイクアレイ装置２の動作手順の第１例を説明するフローチャートである。図６（Ｂ）において、制御部２８１は、各マイク素子２２１，２２２，…，２２ｎにより収音された音声の音声データが各Ａ／Ｄ変換器２４１，２４２，…，２４ｎにおいて変換されたデジタルの音声データを取得する（Ｓ１）。制御部２８１は、温度検出部ＴＳにより検出された全方位マイクアレイ装置２の周囲の温度の測定値を取得する（Ｓ２）。制御部２８１は、ステップＳ２において取得した温度の測定値を示す温度データを送信部２９１に出力して温度データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ３）。

制御部２８１は、湿度検出部ＨＳにより検出された全方位マイクアレイ装置２の周囲の湿度の測定値を取得する（Ｓ４）。制御部２８１は、ステップＳ４において取得した湿度の測定値を示す湿度データを送信部２９１に出力して湿度データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ５）。

制御部２８１は、気圧検出部ＡＳにより検出された全方位マイクアレイ装置２の周囲の気圧の測定値を取得する（Ｓ６）。制御部２８１は、ステップＳ６において取得した気圧の測定値を示す気圧データを送信部２９１に出力して気圧データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ７）。送信部２９１は、制御部２８１から取得した各種データ（具体的には、音声データ、温度データ、湿度データ、気圧データ）を用いて、図６（Ａ）に示すパケットＰＫＴを生成して指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信する（Ｓ８）。

図７（Ａ）は、レコーダ装置４のレコーダ記憶領域に格納されるデータの第１例を示す図である。図７（Ａ）に示すように、レコーダ装置４のレコーダ記憶領域では、１つのレコード毎に、温度データ、湿度データ、気圧データ、音声データ、及びタイムスタンプが対応付けて格納される。タイムスタンプは、温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ、気圧検出部ＡＳにおいてそれぞれ検出（測定）されたタイミングを示す情報である。

（音速Ｖｓの算出の第１例）
図７（Ｂ）は、指向性制御装置３の動作手順の第１例を説明するフローチャートである。図７（Ｂ）では、指向性制御装置３が指向性制御装置３又はレコーダ装置４に記憶された温度データ、湿度データ、気圧データを用いて音速Ｖｓを算出する処理と、算出された音速Ｖｓを用いて遅延時間（図３参照）を付与して指向性を形成する処理とを説明する。

図７（Ｂ）において、通信部３１は、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴ（即ち、音声データ、温度データ、湿度データ、気圧データ）を受信して信号処理部３３に出力する（Ｓ１１）。音速補正部３４ｂは、ステップＳ１１において通信部３１が受信したパケットＰＫＴから温度データ、湿度データ、気圧データをそれぞれ取り出す（Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４）。音速補正部３４ｂは、温度データ、湿度データ、気圧データを用いて、音声データの指向性の形成に必要となる音速Ｖｓを算出する（Ｓ１５）。

ここで、音速補正部３４ｂにおける温度データ、湿度データ、気圧データを用いた音速Ｖｓの算出について具体的に説明する。乾燥空気中の音速Ｖ［ｍ／ｓ］は、温度Ｔ［℃］から数式（２）により示される。なお、数式（２）の近似式は数式（３）により示されることが知られている。

乾燥空気中の音速Ｖと、水蒸気圧Ｐ［Ｐａ］となる水蒸気を含む空気中の音速Ｖｓとの関係は数式（４）により示される。数式（４）において、γ_ｗは、水蒸気の定圧比熱と定積比熱との比率で約１．３３であり、γ_ａは、乾燥空気の定圧比熱と定積比熱との比率で約１．４０であり、Ｈは気圧［Ｐａ］である。

一般的な湿度センサにより測定される湿度は相対湿度ＲＨ（即ち、測定時の温度における飽和水蒸気圧Ｐ_０に対する水蒸気圧Ｐの比率（分圧））であり、相対湿度ＲＨと水蒸気圧Ｐとの関係は数式（５）により示される。数式（５）において水蒸気圧Ｐを算出するためには、飽和水蒸気圧Ｐ_０を知る必要があり、飽和水蒸気圧Ｐ_０は温度Ｔに応じて変化し、数式（６）により示される。数式（６）はＴｅｔｅｎｓの式と呼ばれており、飽和水蒸気圧Ｐ_０を求める数式として、例えばＷａｇｎｅｒの式を用いても良い。

従って、空気中の音速は少なくとも温度によって変化し、更に、空気中の水蒸気圧によっても変化する。水蒸気圧による音速変化の影響は、数式（４）で示すように、気圧によっても変化の影響度合いが変わる。また、後述するように、風によっても音速は変化するため、例えば全方位マイクアレイ装置２が屋外に設置される場合には、より正確な指向性の形成が必要となるため、風の風向及び風速を考慮した上で音速Ｖｓを算出することが好ましい（後述参照）。なお、音速Ｖｓの変化に影響を与える要因は、温度、水蒸気圧（言い換えると湿度）、気圧の順である。気圧（大気圧）は水蒸気圧が０でない場合に限り、音速Ｖｓに影響を与える。

以上から、音速補正部３４ｂは、温度データ、湿度データ、気圧データのうち温度データだけを用いる場合には数式（２）に従って音速Ｖを音速Ｖｓとして算出し、温度データ、湿度データ、気圧データを用いる場合には数式（４）に従って音速Ｖｓを算出する。

なお、ステップＳ１５の後、図７（Ｂ）では示されていないが、指向方向算出部３４ａは、ユーザの操作によって指定された指定位置に対応する音声位置に向かう指向方向を示す座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）を算出して出力制御部３４ｃに出力する。出力制御部３４ｃは、ステップＳ１５において算出された音速Ｖｓと指向方向算出部３４ａから出力された指向方向を示す座標（θ_ＭＡｈ，θ_ＭＡｖ）とを用いて、ステップＳ１１において受信された音声データに対して指向方向に指向性を形成する（Ｓ１６）。

以上により、本実施形態の指向性制御システム１０では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、全方位マイクアレイ装置２から見て特定の指向方向の音源（例えば図１３（Ａ）に示す人物ＨＭ）から発した音声の収音時における周囲の環境パラメータ（例えば温度、湿度、気圧）を取得するので、収音時における周囲の環境パラメータの測定値を用いて正確な音速Ｖｓを算出することができ、更に、全方位マイクアレイ装置２から音源に向かう指向方向への指向性の形成精度の劣化を抑制することができる。

（音速Ｖｓの算出の第２例）
また、本実施形態では、全方位マイクアレイ装置２は少なくとも温度を検出して指向性制御装置３に送信しても良い（図８（Ａ）参照）。更に、全方位マイクアレイ装置２の皿状マイク筐体１２５には通気孔１２９が設けられていたが、通気孔１２９が設けられなくても良い（図８（Ｂ）参照）。

図８（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋの内部構成の第２例を示すブロック図である。図８（Ｂ）は、図５（Ａ）のａ−ａ断面の第２例を示す断面図である。図８（Ａ）の説明では、図４に示す全方位マイクアレイ装置２の各部と同一の構成については同一の符号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。図８（Ａ）では、湿度検出部ＨＳ及び気圧検出部ＡＳが省略されている。言い換えると、図８（Ａ）では、音速Ｖｓの変化に最も影響を与える要因である温度検出部Ｔｓだけ全方位マイクアレイ装置２に設けられている。

図８（Ｂ）では、図５（Ｂ）と比べて、温度検出部ＴＳに相当する温度測定素子１６１ａが皿状マイク筐体１２５の側面部側であって、マイク基板１３３上の端部に配置されている。温度が平衡状態になった場合、皿状マイク筐体１２５の内部温度と外部温度との差分がほぼ一定の温度差になるという性質が知られている。そこで、制御部２８１は、この性質を利用して、温度検出部ＴＳにより検出された温度の測定値に所定量（例えば＋２［℃］）を加算又は減算するように補正してから符号化処理を行う。図５（Ｂ）でも図８（Ｂ）でも同様であるが、温湿度・気圧測定素子１６１や温度測定素子１６１ａは発熱部品（例えばＣＰＵやＡ／Ｄ変換器）が配置（実装）された位置から離れた位置（例えばマイク基板１３３の端部側）に配置されることが好ましい。

一方、温度に比べて音速Ｖｓの変化要因として影響度合いが小さい湿度及び気圧の値は、初期設定値を用いれば良い。例えば指向性制御システム１０の初期設定時に、平均的な湿度及び気圧の値を予め測定しておき、ユーザの操作によって操作部３２から入力された湿度及び気圧の値はメモリ３８に記憶される。音速補正部３４ｂは、音速Ｖｓの算出時に、メモリ３８から湿度及び気圧の初期設定値を用いる。なお、湿度及び気圧の値は初期設定時に限らず、適宜、ユーザの操作によって操作部３２から入力された値に変更されてメモリ３８に記憶されても良い。

図９（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋから送信されるパケットＰＫＴの構造の第２例を示す図である。送信部２９１は、例えばヘッダＨＤの格納領域に符号化された温度データＰＤＴａを格納し、ペイロードの格納領域に符号化された音声データＶＤを格納したパケットＰＫＴａを生成する。

図９（Ｂ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋの動作手順の第２例を説明するフローチャートである。図９（Ｂ）の説明では、図６（Ｂ）の各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。図９（Ｂ）では、図６（Ｂ）に示すステップＳ４からステップＳ７の処理が省略されており、具体的には、送信部２９１は、ステップＳ３の後、制御部２８１から取得した各種データ（具体的には、音声データ、温度データ）を用いて、図９（Ａ）に示すパケットＰＫＴａを生成して指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信する（Ｓ８ａ）。

図１０（Ａ）は、指向性制御装置３に環境パラメータのデータを設定する初期設定の動作手順の一例を説明するフローチャートである。図１０（Ｂ）は、指向性制御装置３の動作手順の第２例を説明するフローチャートである。図１０（Ｃ）は、レコーダ装置４のレコーダ記憶領域に格納されるデータの第２例を示す図である。

図１０（Ａ）において、ユーザの操作によって、操作部３２から湿度データ（例えば予め測定された湿度の初期設定値）が入力された場合（Ｓ２１）、信号処理部３３は、ステップＳ２１において入力された湿度データをメモリ３８に記憶（保存）する（Ｓ２２）。また、ユーザの操作によって、操作部３２から気圧データ（例えば予め測定された気圧の初期設定値）が入力された場合（Ｓ２３）、信号処理部３３は、ステップＳ２３において入力された気圧データをメモリ３８に記憶（保存）する（Ｓ２４）。

図１０（Ｂ）の説明では、図７（Ｂ）の各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。図１０（Ｂ）において、音速補正部３４ｂは、ステップＳ１２の後、メモリ３８から湿度データ及び気圧データ（例えば図１０（Ａ）に示すステップＳ２２，Ｓ２４において保存されたデータ）を読み出し（Ｓ１７）、上述した数式（４）に従って、音声データの指向性の形成に必要となる音速Ｖｓを算出する（Ｓ１５）。ステップＳ１５以降の動作は図７（Ｂ）のステップＳ１６と同一であるため、説明を省略する。

図１０（Ｃ）に示すように、レコーダ装置４のレコーダ記憶領域では、全方位マイクアレイ装置２から送信される環境パラメータの測定値は温度データ及びタイムスタンプであるため、１つのレコード毎に、温度データ、音声データ、及びタイムスタンプが対応付けて格納される。なお、湿度データ及び気圧データは、図１０（Ａ）に示す初期設定の動作手順において入力されずに、音速補正部３４ｂのプログラムコードに予め定数として書き込まれた値が用いられても良い。

以上により、音速Ｖｓの算出の第２例では、皿状マイク筐体１２５の側面部に温度検出部ＴＳに対応する温度測定素子１６１ａだけが配置され、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、皿状マイク筐体１２５内に配置される電子部品（例えばＣＰＵやＡ／Ｄ変換器）の発熱による影響を抑制することができ、また、皿状マイク筐体１２５の内部の温度が平衡状態になった場合では皿状マイク筐体１２５の内部温度と外部温度との差分値がほぼ一定となる性質を利用して、測定された温度データを上述した差分値に応じた所定量（例えば＋２［℃］）を補正することで、正確な音速を算出することができる。

（音速Ｖｓの算出の第３例）
また、本実施形態では、全方位マイクアレイ装置２が音速Ｖｓを算出しても良い（図１１（Ａ）参照）。全方位マイクアレイ装置２は、全方位マイクアレイ装置２自身が算出した音速Ｖｓ、又は算出により得られた音速Ｖｓと所定基準値（例えば３４０［ｍ／ｓ］）との差分値を指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信する（図１１（Ｂ）及び（Ｃ）参照）。

図１１（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋａの内部構成の第３例を示すブロック図である。図１１（Ｂ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋａから送信されるパケットＰＫＴｂの構造の第３例を示す図である。図１１（Ｃ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋａの動作手順の第３例を説明するフローチャートである。図１１（Ａ）の説明では、図４に示す全方位マイクアレイ装置２の各部と同一の構成については同一の符号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。図１１（Ａ）では、図４に示す全方位マイクアレイ装置２に対し、更に音速変換部３０１が追加されている。

音速変換部３０１は、温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ、気圧検出部ＡＳの出力（即ち、温度データ、湿度データ、気圧データ）を用いて、上述した数式（４）〜（６）に従って、音声データの指向性の形成に必要となる音速Ｖｓを算出して制御部２８１に出力する。制御部２８１は、入力されたデジタルの音声信号と、音速変換部３０１から出力された音速Ｖｓのデータとを符号化処理して送信部２９１に出力する。

送信部２９１は、例えばヘッダＨＤの格納領域に符号化された音速データＶｓＤＴを格納し、ペイロードの格納領域に符号化された音声データＶＤを格納したパケットＰＫＴｂを生成する（図１１（Ｂ）参照）。

また、図１１（Ｃ）の説明では、図６（Ｂ）の各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。図１１（Ｃ）において、音速変換部３０１は、ステップＳ１の後、温度検出部ＴＳにより検出された全方位マイクアレイ装置２の周囲の温度の測定値、湿度検出部ＨＳにより検出された全方位マイクアレイ装置２の周囲の湿度の測定値、気圧検出部ＡＳにより検出された全方位マイクアレイ装置２の周囲の気圧の測定値を取得する（Ｓ２ａ，Ｓ４ａ，Ｓ６ａ）。

音速変換部３０１は、ステップＳ２ａ，Ｓ４ａ，Ｓ６ａにおいて取得された温度データ、湿度データ、気圧データを用いて、上述した数式（４）〜（６）に従って、音声データの指向性の形成に必要となる音速Ｖｓを算出して制御部２８１に出力する（Ｓ１５ａ）。制御部２８１は、音速変換部３０１により算出された音速Ｖｓのデータを送信部２９１に出力して音速データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ１８）。送信部２９１は、制御部２８１から取得した各種データ（具体的には、音声データ、音速データ）を用いて、図１１（Ｂ）に示すパケットＰＫＴｂを生成して指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信する（Ｓ８ａ）。

なお、全方位マイクアレイ装置２ｋａは、音速Ｖｓの算出値をパケットＰＫＴｂに含めて指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信しても良いし、音速Ｖｓの算出値と所定基準値との差分値をパケットＰＫＴｂに含めて指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信しても良い。この場合、指向性制御装置３は、所定基準値と差分値とを用いて音速Ｖｓを算出する。

以上により、音速Ｖｓの算出の第３例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての全方位マイクアレイ装置２ｋａは、環境パラメータ（例えば温度、湿度、気圧）の測定値を用いて音速Ｖｓを算出することができ、音速Ｖｓの算出値又は音速Ｖｓの算出値と音速の所定基準値（例えば３４０［ｍ／ｓ］）との差分値を指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信するので、指向性制御装置３は、環境パラメータの測定値を用いて算出される音速Ｖｓの所定基準値との差分値を用いて音速Ｖｓを補正するので、環境パラメータの測定値を用いて算出される音速値と所定基準値との差分値を取得することで音速の補正を簡易に行うことができる。また、全方位マイクアレイ装置２ｋａは、音速Ｖｓの算出値と音速の所定基準値（例えば３４０［ｍ／ｓ］）との差分値を送信する場合には、送信対象のデータ量を軽減することができるので、指向性制御装置３における音速の補正に必要なデータの取得に要する時間を軽減することができる。

（音速Ｖｓの算出の第４例）
また、本実施形態では、上述したように、環境パラメータとしての温度、湿度、気圧以外に、風の風向及び風速を考慮した上で、音速Ｖｓを算出しても良い（図１２（Ａ）及び（Ｂ）参照）。図１２（Ａ）は、ｘ方向風速計３２１ａａ，３２１ａｂ及びｙ方向風速計３２１ｂａ，３２１ｂｂが取り付けられた全方位マイクアレイ装置２ｋｂの皿状マイク筐体１２５にカメラ装置Ｃ１１が嵌め込まれた様子を鉛直方向の下側から見た平面図である。図１２（Ｂ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋｂの内部構成の第４例を示すブロック図である。

図１２（Ａ）の説明では、図５（Ａ）の説明と異なる内容について説明し、同一の内容については説明を省略する。更に、図１２（Ｂ）の説明では、図４の説明と同一の構成には同一の符号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。具体的には、全方位マイクアレイ装置２ｋｂには、図４に示す全方位マイクアレイ装置２に対し、直交する２軸（ｘ方向、ｙ方向）における風の風向及び風速を検出可能な一対のｘ方向風速計３２１ａａ，３２１ａｂと一対のｙ方向風速計３２１ｂａ，３２１ｂｂとが更に設けられている。

一方のｘ方向風速計３２１ａａ（又は３２１ａｂ）は、ｘ方向に対して平行に配置された他方のｘ方向風速計３２１ａｂ（又は３２１ａａ）に対して超音波を送波する。他方のｘ方向風速計３２１ａｂ（又は３２１ａａ）は、一方のｘ方向風速計３２１ａａ（又は３２１ａｂ）から送波された超音波を受波する。

一方のｙ方向風速計３２１ｂａ（又は３２１ｂｂ）は、ｙ方向に対して平行に配置された他方のｙ方向風速計３２１ｂｂ（又は３２１ｂａ）に対して超音波を送波する。他方のｙ方向風速計３２１ｂｂ（又は３２１ｂａ）は、一方のｙ方向風速計３２１ｂａ（又は３２１ｂｂ）から送波された超音波を受波する。

風向風速検出部３１１は、ｘ方向風速計３２１ａａ，３２１ａｂの出力とｙ方向風速計３２１ｂａ，３２１ｂｂの出力とを基にして、全方位マイクアレイ装置２ｋｂの周囲の風の風向及び風速を検出し、風の風向及び風速の測定値を制御部２８１に出力する。なお、風向風速検出部３１１、ｘ方向風速計３２１ａａ，３２１ａｂ及びｙ方向風速計３２１ｂａ，３２１ｂｂにおける風の風向及び風速の測定方法は公知技術であるため、詳細な説明は省略する。

制御部２８１は、温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ、気圧検出部ＡＳ、風向風速検出部３１１の各測定値を取得して送信部２９１に出力し、各測定値をパケットＰＫＴ（図６（Ａ）参照）に付加するように指示する。送信部２９１は、制御部２８１から取得した各種データ（具体的には、音声データ、温度データ、湿度データ、気圧データ、風向及び風速のデータ）を用いて、図６（Ａ）に示すパケットＰＫＴを生成して指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信する。

ここで、風の風向及び風速を用いた音速Ｖｓの補正について、図１３（Ａ）を参照して説明する。図１３（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２ｋｂから見て（θ，φ）の方向に目的音が発せられ、風がｘ−ｙ平面の＋ｘ方向から吹いている場合の音速の変化に関する説明図である。

全方位マイクアレイ装置２ｋｂから見て目的音（例えば人物ＨＭの発する音声「♪♪」）が（θ，φ）の方向（収音方向）に存在し、風がｘ−ｙ平面の＋ｘ方向から吹いている場合には、風速Ｖｗの収音方向ベクトル成分だけ音速Ｖｓが変化する。このため、数式（７）に示すように、温度データ、湿度データ、気圧データを用いて算出される音速Ｖｓ（数式（４）参照）に、風向及び風速Ｖｗに応じた速度が加算又は減算されることになる。数式（７）の右辺の第１項は数式（４）に従って算出される風速Ｖｓである。

図１３（Ｂ）は、指向性制御装置３の動作手順の第４例を説明するフローチャートである。図１３（Ｂ）では、全方位マイクアレイ装置２ｋｂから送信されたパケットＰＫＴに含まれる環境パラメータの測定値である温度データ、湿度データ、気圧データ、風向及び風速のデータを用いて風速Ｖｓを補正して風速Ｖｓ’を算出する処理を説明する。

図１３（Ｂ）では、図７（Ｂ）に示す各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。指向性制御装置３では、音速補正部３４ｂは、ステップＳ１４の後、温度データ、湿度データ、気圧データを用いて、音声データの指向性の形成に必要となる音速Ｖｓを算出する（Ｓ１５ｂ）。更に、音速補正部３４ｂは、全方位マイクアレイ装置２ｋｂから送信されたパケットＰＫＴから風向及び風速のデータを取り出す（Ｓ１９）。ステップＳ１９の後、ユーザの操作により、操作部３２から指向方向（即ち、図１３（Ａ）に示す収音方向（θ，φ））が入力された後（Ｓ２５）、音速補正部３４ｂは、ステップＳ１９において取り出した風向及び風速のデータと、ステップＳ２５において入力された指向方向（θ，φ）とを用いて、数式（７）に従って、風速Ｖｓ’を算出する（Ｓ２６）。ステップＳ２６以降の動作は図７（Ｂ）のステップＳ１６と同一であるため、説明を省略する。

以上により、音速Ｖｓの算出の第４例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、環境パラメータである温度、湿度、気圧の各測定値のデータと全方位マイクアレイ装置２ｋｂの周囲の風の風向及び風速の測定値のデータとを用いて音速Ｖｓを音速Ｖｓ’に補正するので、全方位マイクアレイ装置２ｋｂが風の影響を受け易い場所（例えば屋外、エアコンや換気口付近）に設置された場合でも、環境パラメータの測定値（温度データ、湿度データ、気圧データ）だけでなく、風向及び風速の測定値を考慮した上で、正確に音速を算出することができる。

（音速Ｖｓの算出の第５例）
また、本実施形態では、全方位マイクアレイ装置２は、環境パラメータである温度、湿度、気圧の各測定値のうちそれぞれについて所定量以上の変化が見られた場合に限って、所定量以上の変化が見られた環境パラメータの測定値を指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信しても良い（図１４（Ａ）参照）。図１４（Ａ）は、全方位マイクアレイ装置２の動作手順の第５例を説明するフローチャートである。図１４（Ａ）の説明では、図６（Ｂ）の各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１４（Ｂ）において、全方位マイクアレイ装置２では、制御部２８１は、ステップＳ２において取得した温度データが温度データに応じた所定量（例えば１［℃］）以上の変化があったか否かを判定し（Ｓ３１）、所定量以上の変化があった場合には（Ｓ３１、ＹＥＳ）、ステップＳ２において取得した温度の測定値を示す温度データを送信部２９１に出力して温度データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ３）。一方、所定量以上の変化がなかった場合には（Ｓ３１、ＮＯ）、制御部２８１の処理はステップＳ４に進む。

また、制御部２８１は、ステップＳ４において取得した湿度データが湿度データに応じた所定量（例えば１０［％］）以上の変化があったか否かを判定し（Ｓ３２）、所定量以上の変化があった場合には（Ｓ３２、ＹＥＳ）、ステップＳ４において取得した湿度の測定値を示す湿度データを送信部２９１に出力して湿度データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ５）。一方、所定量以上の変化がなかった場合には（Ｓ３２、ＮＯ）、制御部２８１の処理はステップＳ６に進む。

同様に、制御部２８１は、ステップＳ６において取得した気圧データが気圧データに応じた所定量（例えば０．１［気圧］）以上の変化があったか否かを判定し（Ｓ３３）、所定量以上の変化があった場合には（Ｓ３３、ＹＥＳ）、ステップＳ６において取得した気圧の測定値を示す気圧データを送信部２９１に出力して気圧データをパケットＰＫＴに付加するように指示する（Ｓ７）。一方、所定量以上の変化がなかった場合には（Ｓ３３、ＮＯ）、制御部２８１の処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８の処理の説明は図６（Ｂ）と同一であるため、説明を省略する。

図１４（Ｂ）は、指向性制御装置３の動作手順の第５例を説明するフローチャートである。図１４（Ｂ）の説明では、図７（Ｂ）の各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１４（Ｂ）において、ステップＳ１１の後、音速補正部３４ｂは、ステップＳ１１において通信部３１が受信したパケットＰＫＴに温度データが含まれているか否かを判定し（Ｓ４１）、温度データが含まれていると判定した場合には（Ｓ４１、ＹＥＳ）、温度データを取り出してメモリ３８に保存する（Ｓ１２，Ｓ２７）。一方、温度データが含まれていない場合には（Ｓ４１、ＮＯ）、音速補正部３４ｂは、メモリ３８に保存されていた温度データ（即ち、所定量以上の変化がなかった前回測定時の温度データ）を取得する（Ｓ４２）。

また、音速補正部３４ｂは、ステップＳ１１において通信部３１が受信したパケットＰＫＴに湿度データが含まれているか否かを判定し（Ｓ４３）、湿度データが含まれていると判定した場合には（Ｓ４３、ＹＥＳ）、湿度データを取り出してメモリ３８に保存する（Ｓ１３，Ｓ２２）。一方、湿度データが含まれていない場合には（Ｓ４３、ＮＯ）、音速補正部３４ｂは、メモリ３８に保存されていた湿度データ（即ち、所定量以上の変化がなかった前回測定時の湿度データ）を取得する（Ｓ４４）。

同様に、音速補正部３４ｂは、ステップＳ１１において通信部３１が受信したパケットＰＫＴに気圧データが含まれているか否かを判定し（Ｓ４５）、気圧データが含まれていると判定した場合には（Ｓ４５、ＹＥＳ）、気圧データを取り出してメモリ３８に保存する（Ｓ１４，Ｓ２４）。一方、気圧データが含まれていない場合には（Ｓ４５、ＮＯ）、音速補正部３４ｂは、メモリ３８に保存されていた気圧データ（即ち、所定量以上の変化がなかった前回測定時の気圧データ）を取得する（Ｓ４６）。ステップ２４又はステップＳ４６以降の動作は図７（Ｂ）に示すステップＳ１５以降の動作と同一であるため、説明を省略する。

以上により、音速Ｖｓの算出の第５例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、周期的に測定される環境パラメータである温度、湿度、気圧の各測定値がそれぞれに応じた所定量以上の変化した場合に限り、変更後の環境パラメータの測定値を用いて音速を補正するので、周囲の環境パラメータが頻繁に変化しないような環境下では音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

（音速Ｖｓの算出の第６例）
また、本実施形態では、全方位マイクアレイ装置２は、環境パラメータである温度、湿度、気圧を測定してから一定時間が経過した場合に限って、環境パラメータの測定値である温度データ、湿度データ、気圧データを指向性制御装置３、レコーダ装置４に送信しても良い（図１５参照）。図１５は、全方位マイクアレイ装置２の動作手順の第６例を説明するフローチャートである。図１５の説明では、図６（Ｂ）の各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１５において、制御部２８１は、ステップＳ１において音声データを取得した後、温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ、気圧検出部ＡＳがそれぞれ温度、湿度、気圧を測定してから一定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ５０）。一定時間が経過した場合に限り（Ｓ５０、ＹＥＳ）、全方位マイクアレイ装置２の動作において、ステップＳ２からステップＳ７までの処理（図６（Ｂ）参照）が行われる。一方、一定時間が経過していない場合には（Ｓ５０、ＮＯ）、ステップＳ２からステップＳ７までの処理は省略され、ステップＳ８の処理が行われる。なお、指向性制御装置３の動作は上述した図１４（Ｂ）に示すフローチャートの各動作と同一であるため、説明を省略する。

以上により、音速Ｖｓの算出の第６例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、環境パラメータである温度、湿度、気圧の測定が行われてから一定時間が経過するまでは次の測定が行われないので、周囲の環境パラメータが頻繁に変化しないような環境下では環境パラメータである温度、湿度、気圧の測定回数を少なくしても音速が変化することは少ないので、音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。
なお、動作開始時に環境パラメータ情報が無い場合は、指向性制御装置３は、メモリ３８に予め設定してある、基準音速から指向方向を算出すればよい。

（第２の実施形態）
図１６（Ａ）は、第２の実施形態の指向性制御システム１０Ａのシステム構成を示すブロック図である。図１６（Ａ）に示す指向性制御システム１０Ａは、図１に示す指向性制御システム１に、環境パラメータ測定装置ＥＰＭが更に追加された構成であり、環境パラメータ測定装置ＥＰＭ以外の構成は図１に示す各部の構成と同一であるため、説明を省略する。

図１６（Ｂ）は、例えば屋外に設置される環境パラメータ測定装置ＥＰＭの一例を示す図である。環境パラメータ測定装置ＥＰＭは、筐体ＢＤに通気孔ＷＨが設けられている。また、筐体ＢＤには、風の風向及び風速を測定可能な風向風速計ＷＤＶが接続されている。筐体ＢＤ内には、例えば図４に示す温度検出部ＴＳ、湿度検出部ＨＳ、気圧検出部ＡＳを含む温湿度・気圧測定素子１６１が配置されている（不図示）。従って、本実施形態では、第１の実施形態のように全方位マイクアレイ装置２において温度データ、湿度データ、気圧データを測定する代わりに、別体の環境パラメータ測定装置ＥＰＭによって温度データ、湿度データ、気圧データ、風の風向及び風速のデータを測定する。

（音速Ｖｓの算出の第７例）
図１７（Ａ）は、指向性制御装置３の動作手順の第７例を説明するフローチャートである。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示すレコーダ装置４のレコーダ記憶領域に格納されるデータの一例を示す図である。図１７（Ｃ）は、図１７（Ａ）に示す指向性制御装置の記憶領域に格納されるデータの一例を示す図である。図１７（Ａ）の説明では、図７（Ｂ）に示す各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１７（Ａ）において、通信部３１は、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴに含まれる音声データを受信して信号処理部３３に出力し（Ｓ１１）、更に、同パケットＰＫＴに含まれる温度データ、湿度データ、気圧データ、風の風向及び風速のデータを受信して信号処理部３３に出力する（Ｓ５１）。

音速補正部３４ｂは、ステップＳ１２において取り出した温度データ、ステップＳ１３において取り出した湿度データ、ステップＳ１４において取り出した気圧データを用いて、数式（４）に従って、音速Ｖｓを算出し（Ｓ１５）、算出した音速Ｖｓのデータをメモリ３８に保存する（Ｓ５２）。更に、音速補正部３４ｂは、ステップＳ５１において通信部３１から取得した風の風向及び風速データを取り出してメモリ３８に保存する（Ｓ５３，Ｓ５４）。

ステップＳ１１の後、ユーザの操作により、操作部３２から指向方向（即ち、図１３（Ａ）に示す収音方向（θ，φ））が入力された後（Ｓ２５）、音速補正部３４ｂは、ステップＳ５２においてメモリ３８に保存した音速Ｖｓのデータと、ステップＳ５４においてメモリ３８に保存した風向及び風速のデータとを用いて、数式（７）に従って、音速Ｖｓを音速Ｖｓ’に補正する（Ｓ５５）。ステップＳ５５以降の処理は、図７（Ｂ）に示すステップＳ１６と同一であるため、説明を省略する。

図１７（Ｂ）に示すように、本実施形態のレコーダ装置４のレコーダ記憶領域では、全方位マイクアレイ装置２から送信されるデータはタイムスタンプ及び音声データであるため、１つのレコード毎に、音声データ及びタイムスタンプが対応付けて格納される。

図１７（Ｃ）に示すように、本実施形態の指向性制御装置３のメモリ３８の記憶領域では、全方位マイクアレイ装置２から送信されるデータは環境パラメータの測定値である温度データ、湿度データ、気圧データ、風の風向及び風速のデータ、タイムスタンプである。このため、１つのレコード毎に、温度データ、湿度データ、気圧データ、風の風向及び風速のデータ、及びタイムスタンプが対応付けて格納される。なお、レコーダ装置４と指向性制御装置３に格納されるデータはタイムスタンプにより対応付けられるので、指向性制御装置３がレコーダ装置４に記憶された音声データを取得してスピーカ装置３７から出力する際には、同一のタイムスタンプを有する音声データをレコーダ装置４から取得する。

以上により、本実施形態の指向性制御システム１０Ａでは、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、環境パラメータ測定装置ＥＰＭにより測定された環境パラメータである温度、湿度、気圧、風の風向及び風速の各測定値のデータを用いて音速Ｖｓを音速Ｖｓ’に補正するので、全方位マイクアレイ装置２ｋｂが風の影響を受け易い場所（例えば屋外、エアコンや換気口付近）に設置された場合でも、環境パラメータの測定値（温度データ、湿度データ、気圧データ）だけでなく、風向及び風速の測定値を考慮した上で、正確に音速を算出することができる。

また、全方位マイクアレイ装置２を屋外に設置した場合には、風による影響を受けてしまい、音速が変化するだけではなく、音波の伝搬路が曲がることで音源方向の誤差が生じる、言い換えると、全方位マイクアレイ装置２の各マイク素子に入射する音波の入射角が変化することが考えられる。

そこで、例えばカメラ装置Ｃ１１は、カメラ装置Ｃ１１の撮像により得られた画像を基にして、カメラ装置Ｃ１１から音源までの距離を推定し、カメラ装置Ｃ１１から音源までの距離の推定値と補正後の音速Ｖｓ’とを用いて音波の伝達時間を算出して全方位マイクアレイ装置２に送信する。全方位マイクアレイ装置２は、カメラ装置Ｃ１１から送信された伝達時間を用いて、各マイク素子に入射する入射角を補正しても良い。

（音速Ｖｓの算出の第８例）
なお、第１の実施形態において、例えば全方位マイクアレイ装置２が屋内に設置されたために大きな環境変化が無い、言い換えると、環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データが変化しづらい環境である場合には、環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データの平均値を初期設定時に入力しておき、この入力値を用いて音速を補正しても良い（図１８参照）。

図１８は、指向性制御装置３に環境パラメータのデータを設定する初期設定の動作手順の他の一例を説明するフローチャートである。図１８の説明では、図１０（Ａ）に示す各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１８において、ユーザの操作によって、操作部３２から温度データ（例えば予め測定された温度の初期設定値）が入力された場合（Ｓ６０）、信号処理部３３は、ステップＳ６０において入力された温度データをメモリ３８に記憶（保存）する（Ｓ２７）。音速補正部３４ｂは、ステップＳ２４の後、ステップＳ２７，Ｓ２２，Ｓ２４においてメモリ３８に保存した温度データ、湿度データ、気圧データを用いて、数式（４）に従って、音声データの指向性の形成に必要となる音速Ｖｓを算出する（Ｓ１５）。

以上により、音速Ｖｓの算出の第８例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、周期的に測定される環境パラメータの測定値が環境パラメータの所定の設定値（例えば初期設定値）からの差分が所定値未満である場合には、環境パラメータの測定値ではなく所定の設定値を用いて音速を補正するので、周囲の環境パラメータが頻繁に変化しない環境下（例えば屋内）では音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

（音速Ｖｓの算出の第９例）
また、環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データの初期設定値を初期設定時に予め入力しておき、全方位マイクアレイ装置２の収音時における環境が初期設定時と大きく異なる場合には、音速補正部３４ｂは、ユーザの操作によって、操作部３２から入力された環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データを用いて音速Ｖｓを算出（補正）しても良い（図１９参照）。図１９（Ａ）は、指向性制御装置３の動作手順の第９例を説明するフローチャートである。図１９（Ａ）の説明では、図７（Ｂ）に示す各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図１９（Ａ）において、通信部３１は、全方位マイクアレイ装置２から送信されたパケットＰＫＴ（即ち、音声データ、温度データ、湿度データ、気圧データ及びタイムスタンプ）を受信して信号処理部３３に出力する（Ｓ６１）。なお、ステップＳ６１において通信部３１が受信したパケットＰＫＴには温度データ、湿度データ、気圧データが省略されても良い。

音速補正部３４ｂは、ステップ６１の後、ユーザの操作によって操作部３２から環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データの入力があった場合（Ｓ６２、ＹＥＳ）、温度データ、湿度データ、気圧データの入力値を取得し（Ｓ６３）、数式（４）〜（６）に従って、音速Ｖｓを算出する（Ｓ６４）。

一方、音速補正部３４ｂは、ユーザの操作によって操作部３２から環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データの入力が無かった場合（Ｓ６２、ＮＯ）、メモリ３８において予め記憶されている温度データ、湿度データ、気圧データの所定の設定値（例えば初期設定値）を取得し（Ｓ６５）、数式（４）〜（６）に従って、音速Ｖｓを算出する（Ｓ６６）。ステップＳ６４又はステップＳ６６以降の処理は図７（Ｂ）に示すステップＳ１６と同一であるため、説明を省略する。

以上により、音速Ｖｓの算出の第９例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、環境パラメータの測定値である温度データ、湿度データ、気圧データが操作部３２から入力された場合に限り、温度データ、湿度データ、気圧データの入力値を用いて音速Ｖｓを補正するので、例えば周囲の環境パラメータが頻繁に変化しないような環境下では環境パラメータの測定値がユーザの判断の下で入力されないことがあるので、環境パラメータの周期的な測定値を用いて音速を補正する場合に比べて音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

（第３の実施形態）
図２０は、第３の実施形態の指向性制御システム１０Ｂのシステム構成を示すブロック図である。図２０に示す指向性制御システム１０Ｂは、図１に示す指向性制御システム１に、データベース部の一例としての外部データベースＥＸＤＢが更に追加された構成であり、外部データベースＥＸＤＢ以外の構成は図１に示す各部の構成と同一であるため、説明を省略する。外部データベースＥＸＤＢは、環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データ、風向及び風速のデータを地域毎及びタイムスタンプ（即ち、測定日時や測定時刻）に対応付けて管理及び保存するデータベースである。

（音速Ｖｓの算出の第１０例）
図２１（Ａ）は、指向性制御装置３の動作手順の第１０例を説明するフローチャートである。図２１（Ｂ）は、図２０に示すレコーダ装置４のレコーダ記憶領域に格納されるデータの一例を示す図である。図２１（Ｃ）は、図２０に示す指向性制御装置３の記憶領域に格納されるデータの一例を示す図である。図２１（Ａ）の説明では、図７（Ｂ）に示す各動作と同一の動作には同一のステップ番号を付して説明を簡略化又は省略し、異なる内容について説明する。

図２１（Ａ）において、通信部３１は、全方位マイクアレイ装置２又はレコーダ装置４から送信されたパケットＰＫＴ（即ち、音声データ及びタイムスタンプ）を受信して信号処理部３３に出力する（Ｓ６１）。

音速補正部３４ｂは、ステップＳ６１において通信部３１から取得したタイムスタンプを取り出し（Ｓ７１）、このタイムスタンプに対応する温度データ、湿度データ、気圧データ、風向及び風速のデータを外部データベースＥＸＤＢから取得して読み出す（Ｓ７２）。音速補正部３４ｂは、ステップＳ７２において読み出した温度データ、湿度データ、気圧データを用いて、数式（４）〜（６）に従って、音速Ｖｓを算出する（Ｓ１５）。音速補正部３４ｂは、ステップＳ１５において算出した音速Ｖｓをメモリ３８に保存する（Ｓ５２）。

更に、音速補正部３４ｂは、ステップＳ７２において読み出した風向及び風速のデータを取り出して（Ｓ７３）、風向及び風速のデータをメモリ３８に保存する（Ｓ５４）。音速補正部３４ｂは、数式（７）に従って、ステップＳ５２においてメモリ３８に保存した音速Ｖｓを音速Ｖｓ’に補正する（Ｓ７４）。ステップＳ７４以降の処理は図７（Ｂ）に示すステップＳ１６と同一であるため、説明を省略する。

図２１（Ｂ）に示すように、本実施形態のレコーダ装置４のレコーダ記憶領域では、全方位マイクアレイ装置２から送信されるデータはタイムスタンプ及び音声データであるため、１つのレコード毎に、音声データ及びタイムスタンプが対応付けて格納される。

図２１（Ｃ）に示すように、本実施形態の指向性制御装置３のメモリ３８の記憶領域では、外部データベースＥＸＤＢから取得されたデータを用いてステップＳ１５において算出された音速Ｖｓと、外部データベースＥＸＤＢから取得された風向及び風速のデータ、タイムスタンプである。このため、１つのレコード毎に、音速Ｖｓのデータ、の風向及び風速のデータ、及びタイムスタンプが対応付けて格納される。なお、レコーダ装置４と指向性制御装置３に格納されるデータはタイムスタンプにより対応付けられるので、指向性制御装置３がレコーダ装置４に記憶された音声データを取得してスピーカ装置３７から出力する際には、同一のタイムスタンプを有する音声データをレコーダ装置４から取得する。

以上により、音速Ｖｓの算出の第９例では、本発明に係る音速補正装置の一例としての指向性制御装置３は、環境パラメータである温度データ、湿度データ、気圧データ、風向及び風速のデータの地域毎の測定値を測定日時や測定時刻と対応付けて記憶する外部データベースＥＸＤＢから全方位マイクアレイ装置２の設置位置に対応する環境パラメータの測定値を取得するので、全方位マイクアレイ装置２の収音時における周囲の環境パラメータの測定値を用いて正確な音速を算出することができる。

最後に、本発明に係る音速補正装置の構成、作用、効果について説明する。

本発明の一実施形態は、音源から発せられた音声を収音する収音部の周囲の環境パラメータの測定値を取得する環境パラメータ取得部と、前記環境パラメータ取得部により取得された前記収音部の周囲の環境パラメータの測定値を用いて、前記収音部から前記音源に向かう指向方向への指向性の形成に用いる前記音声の音速を補正する音速補正部と、を備える、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、収音部（例えば全方位マイクアレイ装置）から見て特定の方向の音源から発した音声の収音時における周囲の環境パラメータ（例えば温度、湿度、気圧のうち少なくとも温度）を取得するので、収音時における周囲の環境パラメータの測定値を用いて正確な音速を算出することができ、更に、収音部から音源に向かう指向方向への指向性の形成精度の劣化を抑制することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを測定する環境パラメータ測定部、を更に備え、前記収音部を収容する収音部収容筐体の側面部には、通気孔が設けられ、前記環境パラメータ測定部は、前記収音部収容筐体の前記通気孔付近の側面部に配置される、音速補正装置である。

この構成によれば、収音部収容筐体の側面部に通気孔が設けられ、通気孔付近の側面部に環境パラメータ測定部が配置されるので、収音部収容筐体の内部と外部（外気）とで環境パラメータの測定値が相違せず、音速補正装置は、収音部収容筐体内に配置される電子部品（例えばＣＰＵやＡ／Ｄ変換器）の発熱による影響を抑制することができ、適切な環境パラメータの測定値を用いて、正確な音速に補正することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを測定する環境パラメータ測定部、を更に備え、前記環境パラメータ測定部は、前記収音部を収容する収音部収容筐体の側面部に配置され、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値を所定量補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、収音部収容筐体の側面部に環境パラメータ測定部が配置されるので、音速補正装置は、収音部収容筐体内に配置される電子部品（例えばＣＰＵやＡ／Ｄ変換器）の発熱による影響を抑制することができ、また、収音部収容筐体の内部の温度が平衡状態になった状態では収音部収容筐体の内部温度と外部温度との差分値がほぼ一定となる性質を利用して、測定された環境パラメータ（例えば温度）を上述した差分値に応じた所定量を補正することで、正確な音速に補正することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを測定する環境パラメータ測定部、を更に備え、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値を用いて算出される前記音速の所定基準値を用いて、前記音速を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、環境パラメータの測定値を用いて算出される音速の所定基準値を用いて音速を補正するので、環境パラメータの測定値を用いて算出される音速値と所定基準値との差分値を取得することで音速の補正を簡易に行うことができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを周期的に測定する環境パラメータ測定部、を更に備え、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値が所定量以上変化した場合に、変更後の前記環境パラメータの測定値を用いて、前記音速を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、周期的に測定される環境パラメータの測定値が所定量変化した場合に限り、変更後の環境パラメータの測定値を用いて音速を補正するので、周囲の環境パラメータが頻繁に変化しないような環境下では音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを周期的に測定する環境パラメータ測定部、を更に備え、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部が前記環境パラメータを測定してから所定時間が経過した場合に、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値を用いて、前記音速を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、環境パラメータの測定が行われてから所定時間が経過するまでは次の測定が行われないので、周囲の環境パラメータが頻繁に変化しない環境下では環境パラメータである温度、湿度、気圧の測定回数を少なくしても音速が変化することは少ないので、音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを周期的に測定する環境パラメータ測定部、を更に備え、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部が前記環境パラメータの測定値が前記環境パラメータの所定の設定値からの差分が所定値未満である場合に、前記環境パラメータの設定値を用いて、前記音速を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、周期的に測定される環境パラメータの測定値が環境パラメータの所定の設定値からの差分が所定値未満である場合には、環境パラメータの測定値ではなく所定の設定値を用いて音速を補正するので、周囲の環境パラメータが頻繁に変化しない環境下では音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータの測定値の入力を受け付ける操作部、を更に備え、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部が前記操作部から入力された場合に、前記環境パラメータの入力値を用いて、前記音速を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、環境パラメータの測定値が操作部から入力された場合に限り、環境パラメータの入力値を用いて音速を補正するので、例えば周囲の環境パラメータが頻繁に変化しないような環境下では環境パラメータの測定値がユーザの判断の下で入力されないことがあるので、環境パラメータの周期的な測定値を用いて音速を補正する場合に比べて音速の補正回数を軽減することができ、音速の補正に要する処理負荷を軽減することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータ取得部は、前記環境パラメータの測定値を地域毎に記憶するデータベース部から、前記収音部の設置位置に対応する前記環境パラメータの測定値を取得し、前記音速補正部は、前記データベース部から取得された前記環境パラメータの測定値を用いて、前記音速を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、環境パラメータの地域毎の測定値を記憶するデータベース部から収音部の設置位置に対応する環境パラメータの測定値を取得するので、収音時における周囲の環境パラメータの測定値を用いて正確な音速を算出することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータは、温度、湿度、気圧のうち少なくとも温度を含む、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、環境パラメータとして温度、湿度、気圧のうち少なくとも温度を用いて音速を算出するので、収音時における周囲の環境パラメータ（即ち、温度、湿度、気圧のうち少なくとも温度）の測定値を用いて正確な音速を算出することができる。特に温度、湿度、気圧のうち音速が最も変化の影響を受ける環境パラメータは温度であることが知られているので、音速補正装置は、少なくとも温度の変化分を考慮した上で、正確な音速を算出することができる。

また、本発明の一実施形態は、前記環境パラメータを測定する環境パラメータ測定部と、前記収音部の周囲の風の風向及び風速を測定する風向風速測定部と、を更に備え、前記音速補正部は、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値と前記風向風速測定部により測定された前記風向及び風速の測定値とを用いて、前記音声を補正する、音速補正装置である。

この構成によれば、音速補正装置は、環境パラメータの測定値と収音部の周囲の風の風向及び風速の測定値とを用いて音速を補正するので、収音部が風の影響を受け易い場所（例えば屋外、エアコンや換気口付近）に設置された場合でも、環境パラメータの測定値だけでなく風向及び風速の測定値を考慮した上で、正確に音速を算出することができる。

以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、マイクアレイ装置から見て特定の方向の音源から発した音声の収音時における周囲の温度、湿度、気圧を少なくとも取得し、正確な音速を算出することで指向性の形成精度の劣化を抑制する音速補正装置として有用である。

２、２ｋ、２ｋａ、２ｋｂ 全方位マイクアレイ装置
３ 指向性制御装置
４ レコーダ装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 指向性制御システム
３１ 通信部
３２ 操作部
３３ 信号処理部
３４ａ 指向方向算出部
３４ｂ 音速補正部
３４ｃ 出力制御部
３６ ディスプレイ装置
３７ スピーカ装置
３８ メモリ
１２９ 通気孔
１６１ 温湿度・気圧測定素子
１６１ａ 温度測定素子
２２１、２２２、２２ｎ マイク素子
２４１、２４２、２４ｎ Ａ／Ｄ変換器
２８１ 制御部
２９１ 送信部
３０１ 音速変換部
３１１ 風向風速検出部
３２１ａａ、３２１ａｂ ｘ方向風速計
３２１ｂａ、３２１ｂｂ ｙ方向風速計
ＡＳ 気圧検出部
Ｃ１１、Ｃ１ｎ カメラ装置
ＥＰＭ 環境パラメータ測定装置
ＨＳ 湿度検出部
ＰＤＴａ 環境パラメータデータ
ＴＳ 温度検出部
ＶｓＤＴ 音速データ

Claims (11)

1. マイクロホンを有し、音源から発せられた音声を前記マイクロホンにより収音する収音部と、
   前記収音部の周囲の環境パラメータの測定値を取得するステップと、取得された前記環境パラメータの測定値を用いて、前記収音部から前記音源に向かう指向方向への指向性の形成に用いる前記音声の音速を補正するステップと、をコンピュータである指向性制御装置に実行させるプログラムを格納した記憶媒体と、を備え、
   前記収音部は、前記収音部を収容する筐体内に、
   前記マイクロホンを支持するマイク基板と、
   前記マイク基板の端部に配置され、前記環境パラメータを測定する環境パラメータ測定部と、を更に有する、
   音速補正システム。
2. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記筐体の側面部には、通気孔が設けられ、
   前記環境パラメータ測定部は、前記通気孔付近の側面部に配置される、
   音速補正システム。
3. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値が、所定量補正される、
   音速補正システム。
4. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値を用いて算出される音速値と前記音速の所定基準値とを用いて、前記音速が補正される、
   音速補正システム。
5. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記環境パラメータ測定部は、前記環境パラメータを周期的に測定し、
   前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値が所定量以上変化した場合に、変更後の前記環境パラメータの測定値を用いて、前記音速が補正される、
   音速補正システム。
6. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記環境パラメータ測定部は、前記環境パラメータを周期的に測定し、
   前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータ測定部が前記環境パラメータを測定してから所定時間が経過した場合に、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値を用いて、前記音速が補正される、
   音速補正システム。
7. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記環境パラメータ測定部は、前記環境パラメータを周期的に測定し、
   前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータ測定部が前記環境パラメータの測定値が前記環境パラメータの所定の設定値からの差分が所定値未満である場合に、前記環境パラメータの初期設定値を用いて、前記音速が補正される、
   音速補正システム。
8. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータの測定値が入力された場合に、前記環境パラメータの入力値を用いて、前記音速が補正される、
   音速補正システム。
9. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
   前記測定値を取得するステップでは、前記環境パラメータの測定値を地域毎に記憶するデータベース部から、前記収音部の設置位置に対応する前記環境パラメータの測定値が取得され、
   前記音速を補正するステップでは、前記データベース部から取得された前記環境パラメータの測定値を用いて、前記音速が補正される、
   音速補正システム。
10. 請求項１から９のうちいずれか一項に記載の音速補正システムであって、
    前記環境パラメータは、温度、湿度、気圧のうち少なくとも温度を含む、
    音速補正システム。
11. 請求項１に記載の音速補正システムであって、
    前記収音部の周囲の風の風向及び風速を測定する風向風速測定部と、を更に備え、
    前記音速を補正するステップでは、前記環境パラメータ測定部により測定された前記環境パラメータの測定値と前記風向風速測定部により測定された前記風向及び風速の測定値とを用いて、前記音速が補正される、
    音速補正システム。

Images