JP6223776B2 - ワイヤレスマイクシステム - Google Patents

Description

本発明は、ジャイロスコープセンサなどの角度情報を検出する検出装置を備えたワイヤレスマイクシステム及びマイクロホンに関する。

放送局、学校、駅構内、劇場等において、ワイヤレスマイクシステムが使用されている。ワイヤレスマイクロホンは拡声手段として使用され、その使用者はワイヤレスマイクロホンを通じて、聴取者に自身の音声を聴かせる。

ワイヤレスマイクには、収音するマイクヘッド部に指向性、近接効果特性が存在する。従って、マイクロホンと音源間の角度及び距離によって、得られる周波数特性が異なる。すなわち、図４に示すように、マイクロホンと音源間の角度が大きくなるにつれて感度が低下する傾向にあり、また図５に示すように、音源とマイクロホンが近づくにつれて低周波数領域で感度が強調される傾向にある。そのため、使用者は、所望の特性を得ようと思えば、これらの特性を意識して音声を入力させる必要がある。

特開２００１− ９１２６７号公報

しかし、使用者の口とマイクロホンとの距離、角度等は常に一定とはならない場合がある。例えば、使用者が無意識的にマイクロホンを傾けてしまい、マイクロホンと口元の距離が徐々に離れる等の場合が挙げられる。このような場合、マイクロホンの性能を十分に活かし切れないばかりか、音声の品質が一定にならず、聴取者が聞き取りにくくなってしまう。

現状、上記のような場合は音声調整装置（ミキサー）等で音声の補正等を行うことで対応することはできるが、これはミキサーのオペレーターにとって負担となっていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、指向性特性、近接効果特性に対応した音声補正処理が可能で音声性能が向上し、より聞き取りやすい音声を実現できるワイヤレスマイクシステム及びマイクロホンを提供することにある。

本発明のワイヤレスマイクシステムは、マイクロホンに入力された音声を電波で送受信するワイヤレスマイクシステムであって、次の構成を備えることを特徴とする。
（１）前記マイクロホンの角度情報を検出する角度検出部。
（２）前記角度検出部による検出結果に基づいて、前記音声に対する音声信号の補正処理を行う音声処理部。
（３）前記音声信号の音量を検出する音量検出部。
（４）予め検出した前記音量検出部と前記角度検出部の検出結果と対応させた補正度合いが格納されたパラメータ格納部。
（５）前記音声処理部は、前記音量検出部と前記角度検出部による検出結果に基づいて、前記音声信号の補正処理を行い、前記音量検出部と前記角度検出部の検出結果に対応した前記補正度合いに基づいて前記音声信号の補正処理を行う。

本発明によれば、指向性特性、近接効果特性に対応した音声補正処理が可能で音声性能が向上し、より聞き取りやすい音声を実現できるワイヤレスマイクシステム及びマイクロホンを得ることができる。

第１の実施形態に係るワイヤレスマイクシステムの全体構成を示す図である。 （ａ）はマイクロホンが傾く前の状態を示す図、（ｂ）はマイクロホンが傾いた状態を示す図である。 第１の実施形態に係るワイヤレスマイクシステムの動作を示すフローチャートである。 マイクと音源間の角度による周波数特性の違い（指向性特性）の一例を示す図である。 マイクと音源の距離による周波数特性の違い（近接効果特性）の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態のワイヤレスマイクシステムについて説明する。

［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
図１は、本実施形態に係るワイヤレスマイクシステムの全体構成を示す図である。本ワイヤレスマイクシステムは、例えば、放送局、学校、駅構内、劇場等で使用され、マイクロホンに入力される音量と、マイクロホンの姿勢及び姿勢変化を検出し、これらの検出結果に基づいて、音量及び音質等の音声パラメータの変更補正処理を行うものである。このような本ワイヤレスマイクシステムは、音声入力に応じた電波を送信するワイヤレスマイク１０と、その電波を受信する受信装置２０とを備える。

（ワイヤレスマイク１０）
ワイヤレスマイク１０は、変換部１１、音量検出部１２、及び角度検出部１３を有する。変換部１１、音量検出部１２及び角度検出部１３は、ワイヤレスマイク１０に内蔵されている。

変換部１１は、音源から発せられワイヤレスマイク１０に入力された音波を受信して、音波の強弱及び周波数に対応した電気信号である音声信号に変換する。変換部１１は、図１に示すように、音量検出部１２及び後述する受信装置２０の音声処理部２３と接続されており、変換した音声信号を音量検出部１２及び音声処理部２３に対して出力する。

音量検出部１２は、入力される音声信号の電圧に基づいて、その音量を検出する。音量検出部１２は、検出した音量を検出結果として受信装置２０の比較判定部２１に出力する。なお、音量の検出は所定時間間隔で継続して行う。この時間間隔は適宜変更可能である。また、本実施形態では、音量検出部１２は、入力される音声信号の電圧で音量を検出しているため、周波数成分の変化までは検知しない。

角度検出部１３は、例えば、ジャイロスコープセンサなどの角度情報の検出装置を備え、使用状態におけるワイヤレスマイク１０の角度及びその変化を検出する。角度情報には、使用状態におけるワイヤレスマイク１０の角度、並びにその変化、及び角速度の少なくとも何れかを含めることができる。本実施形態では、角度検出部１３は、ワイヤレスマイク１０が基準角度に対して、どの程度傾いた状態で現在使用されているかを示す角度、使用者がワイヤレスマイク１０を移動させた場合、現在の使用角度から、どの方向に、どれだけ傾いた角度に変化したかを示す角度変化、この角度変化がどのくらいの速度で行われたかを示す角速度を検出する。

ここで、ワイヤレスマイク１０の角度とは、ワイヤレスマイク１０上に設定した中心軸と、その中心軸上の１点（例えば、ワイヤレスマイク１０の重心や、ワイヤレスマイク１０のマイクヘッド部の中心部）と音源とを結ぶ線分とがなす角度をいう。基準角度とは、例えば、図２（ａ）に示すように、ワイヤレスマイク１０の中心軸上に音源がある場合の角度、すなわちワイヤレスマイク１０の角度が０度である場合をいう。このような状態におけるワイヤレスマイク１０の姿勢を基準姿勢という。図２（ｂ）は、基準角度からワイヤレスマイク１０が傾いた状態を示す。

この角度検出部１３は、音量検出部１２と同様に、所定時間間隔で継続して角度、角度変化、角速度を検出し、その検出結果を受信装置２０の比較判定部２１に出力する。この時間間隔は適宜変更可能である。

（受信装置２０）
受信装置２０は、比較判定部２１と、比較判定部２１に接続されたパラメータ格納部２２と、比較判定部２１の出力側に接続された音声処理部２３とを有する。比較判定部２１は、音量比較判定部２１ａと角度比較判定部２１ｂとを備え、ワイヤレスマイク１０から受信した検出結果と、パラメータ格納部２２から取得した各種閾値とを比較し、音声信号に対する補正処理の要否を判定する。判定結果は、音声パラメータの変更度合いを示す音声補正処理信号として音声処理部２３に出力する。

音量比較判定部２１ａは、図示しない記憶部を有し、音量検出部１２から受信した検出結果をこの記憶部に順次記憶する。音量比較判定部２１ａは、受信した音量と、この直前に受信し記憶部に記憶された音量との差分を算出し、この音量変化の大きさと、予め設定された音量変化の大きさの閾値とを比較する。また、音量比較判定部２１ａは、算出した音量変化量により、音量変化の方向を判定する。音量変化の方向としては、音量が大きくなる方向及び小さくなる方向とがある。

例えば、音源から発せられる音量が一定である場合、図２（ａ）に示すような基準となる姿勢から図２（ｂ）に示すような傾いた姿勢にワイヤレスマイク１０が移動したときには、ワイヤレスマイク１０と音源との距離が離れるので、それに伴い音量が徐々に小さくなる。音量比較判定部２１ａは、この音量の変化を検出して、音量が小さくなる方向にワイヤレスマイク１０が移動していると判定し、逆の関係のときには音量が大きくなる方向に移動していると判定する。

角度比較判定部２１ｂは、角度検出部１３が検出した角度変化量と、予め設定された角度変化量の閾値とを比較する。角度変化量が閾値を超える場合は、音声信号の補正処理を必要とする可能性があると判定し、角度変化量が閾値を超えない場合は、その必要性が無いと判定する。

角度比較判定部２１ｂは、角度検出部１３が検出した角度変化から、その変化の方向を判定する。角度変化の方向としては、図２（ａ）に示すような基準となる姿勢から図２（ｂ）に示すような傾いた姿勢に変化する方向、すなわち基準姿勢から離れる方向と、その逆の基準姿勢に近づく方向とがある。

角度比較判定部２１ｂは、角度検出部１３で検出された角速度に基づいて、ワイヤレスマイク１０の姿勢の変化が使用者による意図的なものであるか否かを判定する。すなわち、角度比較判定部２１ｂは、角度検出部１３が検出した角速度と、予め設定した角速度の閾値とを比較する。検出した角速度がその閾値よりも大きい場合は、ワイヤレスマイク１０の使用者が意図的に姿勢を変化させたと判定し、角速度が閾値よりも小さい場合は、ワイヤレスマイク１０の使用者が意図せずワイヤレスマイク１０の姿勢が変化したと判定し、音声信号の補正処理を必要とする可能性があると判定する。

比較判定部２１は、音量比較判定部２１ａ及び角度比較判定部２１ｂにより求めた情報に基づいて、音量の変化方向と角度の変化方向とが一致するか否かを判定する。音量と角度の変化方向が一致する場合は、音声信号の補正処理を必要とする可能性があると判定し、一致しない場合は、その必要性がないと判定する。

音量の変化方向と角度の変化方向とが一致するとは、音量が小さくなりかつ姿勢が傾いてマイクロホンが音源から遠ざかる場合と、音量が大きくなりかつ基準姿勢に近づいてマイクロホンが音源に近づく場合とをいう。音量の変化方向と角度の変化方向とが一致しないとは、音量が小さくなりかつ姿勢が正しくなる場合と、音量が大きくなりかつ姿勢が傾く場合とをいう。

以上のように、比較判定部２１は、音量変化量、角度変化量、角速度、及び音量と角度の変化方向の一致性を音声信号の補正処理の要否の判断材料とし、その判断材料の全てにおいて補正処理の必要性があると判定する場合に、音声信号の補正処理が必要と判定する。何れかの判断材料において補正処理の必要性がない場合には、補正処理不要と判定する。

パラメータ格納部２２には、音量変化量、角度変化量、角速度の閾値が予め格納されている。比較判定部２１は、検出結果の比較対象となる各種閾値をこのパラメータ格納部２２から取得する。パラメータ格納部２２には、これらの各閾値について、使用者のワイヤレスマイク１０の動きに応じてそれぞれ複数格納しておいても良い。これにより、使用者の動きのパターンに応じて的確な補正処理の要否の判定を行うことができる。

また、パラメータ格納部２２には、音量検出部１２及び角度検出部１３の検出結果と、音声補正処理とを対応させて、音声パラメータ（音量、周波数特性など）の変更度合いが予め格納されている。すなわち、ワイヤレスマイク１０は固有の指向特性や近接効果特性を有しているため、予め音量や角度の変化に応じた音声パラメータの変更度合いを設計時に事前に決めておく。例えば、縦軸を音量変化量、横軸を角度変化量とする変更度合いのテーブルを予め作成し、格納しておく。どの程度補正するかについては適宜設定することができる。また、指向特性や近接効果特性はワイヤレスマイク１０毎に異なるので、複数のワイヤレスマイク１０について適宜設定することができる。

このように、音量変化量や角度変化量、角速度と、音声パラメータの変更度合いとが紐付けられて格納されている。このため、比較判定部２１が音声信号の補正処理が必要であると判定した場合、検出結果に応じた音声パラメータの変更度合いを決定することができる。比較判定部２１は、パラメータ格納部２２から検出結果に応じた音声パラメータの変更度合いの情報を取得して、この情報を有する音声補正処理信号を音声処理部２３に出力する。音声補正処理信号とは、音声処理部２３の制御信号である。

音声処理部２３は、音量変更部２３ａと音質変更部２３ｂとを備え、比較判定部２１からの音声補正処理信号に基づいて、ワイヤレスマイク１０から受信した音声信号に対し、リアルタイムに音声のパラメータを変更する処理を行う。音声処理部２３は、例えば、増幅器等を用いたアナログ音声処理回路、若しくはデジタルプロセッサで構成することができる。

すなわち、音量変更部２３ａは、比較判定部２１からの音声補正処理信号に基づいて、入力された音声信号に対し音量を変更する。音質変更部２３ｂは、イコライザーであり、比較判定部２１からの音声補正処理信号に基づいて、入力された音声信号に対し音質（周波数特性）を変更する。音声処理部２３は、音量及び音質を変更した音声信号を本ワイヤレスマイクシステムの外部へ出力する。

［１−２．動作］
本ワイヤレスマイクシステムにおいて音声補正処理が行われる状況としては、一例を挙げると、マイクロホンの使用者が意図しない状況でマイクロホンと使用者の口元との距離が徐々に離れてしまうような場面を想定している。図２（ａ）の姿勢から図２（ｂ）の姿勢に変化する状況である。このような状況においては、マイクロホンの姿勢変化の速度はゆっくりである。反対に、意図的にマイクロホンを音源である口元から離した場合、姿勢の変化速度は速くなる。

以下、図３を参照しながら、本実施形態のワイヤレスマイクシステムの動作を説明する。図３は、本ワイヤレスマイクシステムの動作の一例を示すフローチャートである。なお、図３のフローチャートの動作の順序は例示であり、本発明は必ずしもこの順序に限定されるものではない。

図３に示すように、まず、ワイヤレスマイク１０が起動すると（ステップＳ０１）、音量検出部１２及び角度検出部１３により、ワイヤレスマイク１０へ入力される音量、及びワイヤレスマイク１０の角度、角度変化、及び角速度を検出する（ステップＳ０２）。これらの検出結果は、比較判定部２１へ出力される（ステップＳ０３）。以降、ワイヤレスマイク１０が停止するまで、上記の検出とその検出結果の出力が行われる。

ここで、比較判定部２１が音声信号の補正処理の要否を判定する。すなわち、まず、比較判定部２１は角度比較判定部２１ｂ、音量比較判定部２１ａにおける比較で必要な閾値をパラメータ格納部２２から取得する（ステップＳ０４）。

次に、角度比較判定部２１ｂは、角度変化量と角度変化量の閾値とを比較し、この角度変化量が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ０５）。角度変化量が閾値を超えた場合（ステップＳ０５のＹｅｓ）、角度比較判定部２１ｂは、角速度と角速度の閾値とを比較し、この角速度が閾値以内か否かを判定する（ステップＳ０６）。角速度が閾値以内である場合（ステップＳ０６のＹｅｓ）、比較判定部２１は、音量の変化方向と角度の変化方向とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ０７）。

変化方向が一致する場合（ステップＳ０７のＹｅｓ）、音量検出部１２から入力された音量と、記憶部に記憶された直前に入力された音量との差分を算出して音量変化量を求める（ステップＳ０８）。音量比較判定部２１ａは、求めた音量変化量の大きさと、音量変化の大きさの閾値とを比較し、音量変化が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ０９）。

音量変化が閾値を超えた場合（ステップＳ０９のＹｅｓ）、比較判定部２１は音声補正処理が必要と判定し、検出結果に応じた音声補正パラメータをパラメータ格納部２２から取得し（ステップＳ１０）、このパラメータに基づいた音声補正処理信号を音声処理部２３に出力する（ステップＳ１１）。音声処理部２３はこの音声補正処理信号に基づいて音声信号の補正処理を実行する（ステップＳ１２）。

一方、角度変化量が閾値を超えない場合（ステップＳ０５のＮｏ）、角速度が閾値超である場合（ステップＳ０６のＮｏ）、変化方向が一致しない場合（ステップＳ０７のＮｏ）、及び音量変化が閾値を超えない場合（ステップＳ０９のＮｏ）は、音声補正処理が不要と判定し、音声補正処理信号の出力も音声補正処理も実行せず、ステップＳ０５に戻る。

以上のように、本実施形態では、音声補正処理の要否判定のために、ステップＳ０５〜Ｓ０７、Ｓ０９のように多段階の判定を経ることにより、判定精度が向上する。すなわち、角度変化量が所定の閾値を超えない場合はそもそも補正処理の必要がない。角度変化量が所定の閾値を超える場合は、補正処理が必要である可能性があるが、その角度変化が、使用者の意図が反映されたものか否かが不明である。そこで、本実施形態では、通常、ワイヤレスマイク１０の姿勢を意図して変化させるときには素早く変化させると考えられる点に着目し、角速度を監視する。これにより、姿勢の変化が使用者の意図したものか否かを判定することができる。角度と音量の変化方向の一致性を監視することにより、周波数特性が大きく変化したが否かを判定し、補正処理の必要性の指標とするものである。また、音量変化の監視により、補正処理の要否判定精度を向上させることができる。

［１−３．効果］
（１）本実施形態のワイヤレスマイクシステムは、ワイヤレスマイク１０に入力された音声を電波で送受信するワイヤレスマイクシステムであって、ワイヤレスマイク１０の角度及び角速度を検出する角度検出部１３と、角度検出部１３による検出結果に基づいて、音声信号の補正処理を行う音声処理部２３と、を備えた。これにより、ワイヤレスマイク１０の姿勢変化に応じて周波数特性の補正処理を行うので、音声性能が向上し、より聞き取りやすい音声を実現することができる。

（２）音声信号の音量を検出する音量検出部１２を更に備え、音声処理部２３は、音量検出部１２と角度検出部１３による検出結果に基づいて、音声信号の補正処理を行うようにした。これにより、ワイヤレスマイク１０の姿勢変化に応じた周波数特性だけでなく、音量についても補正処理を行うので、音声の品質が向上し、より聞き取りやすい音声を実現することができる。

（３）予め検出した音量検出部１２と角度検出部１３の検出結果と対応させた補正度合いが格納されたパラメータ格納部２２を更に備えるようにし、音声処理部２３は、音量検出部１２と角度検出部１３の検出結果に対応した補正度合いに基づいて音声信号の補正処理を行うようにした。これにより、使用者に応じて補正の効き具合を調整することができる。また、検出結果に基づいて自動的に補正処理を行うので、オペレーターがミキサーにより音声の補正処理を行う負担を無くすことができる。

（４）音量検出部１２と角度検出部１３の検出結果と、予め設定された比較基準である各種閾値とを比較し、音声信号の補正処理の要否を判定する比較判定部２１を更に備えるようにした。これにより、補正処理が必要な場合にのみに絞って音声信号の補正処理を行うので、不必要な処理を防止できる。

（５）比較判定部２１は、角度検出部１３が検出した角度の変化量に基づいて、音声信号の補正処理の要否を判定するようにした。すなわち、検出した角度変化量が所定の閾値を超えている場合は、音声信号の補正処理を必要とする可能性があると判定し、検出した角度が所定の閾値を超えない場合は、そもそも補正処理の必要性がないので補正処理不要と判定するようにした。これにより、不必要な処理を防止できる。

（６）比較判定部２１は、角度検出部１３が検出した角速度に基づいて音声信号の補正処理の要否を判定するようにした。すなわち、角度検出部１３が検出した角速度と、所定の閾値との比較に基づいて判定するようにした。これにより、ワイヤレスマイク１０の姿勢の変化が使用者による意図なのか、無意識によるもので意図しないものなのかを判定することができる。意図しない姿勢変化の場合、指向特性、近接効果特性により、収音される音量や周波数特性が意図せず変化してしまうが、その変化を補正することができる。また、角度変化量と角速度との２つの観点から判定することにより、補正処理の要否判定の精度を向上させることができる。

（７）比較判定部２１は、角度と音量の変化方向の一致性に基づいて、音声信号の補正処理の要否を判定するようにした。これにより、その変化方向が一致する場合、すなわち周波数特性が大きく変化する場合に補正処理の必要があると判定できるので、補正処理の要否判定の精度を向上させることができる。

［２．他の実施形態］
（１）第１の実施形態では、音声処理部２３を受信装置２０に設ける構成としたが、マイクロホンに内蔵する構成にしても良い。例えばこの場合、音声処理部は、マイクロホンの内部回路として構成することができる。

（２）第１の実施形態では、検出結果に応じて音声パラメータの補正度合いを変更するようにしたため、検出結果が異なれば補正度合いも異なるものになるようにしたが、例えば、角度変化量が所定の閾値超になった場合や、角速度が所定の閾値以内である場合など、補正処理が必要な場合は、一律に所定角度の姿勢と同じ周波数特性となるように周波数特性を補正するようにしても良い。所定角度の姿勢には、特に限定されないが、例えば、角度０°の基準姿勢を挙げることができる。このようにすることにより、一定の品質の音声を実現することができる。

（３）角度変化量が閾値を超えた場合、所定の角度分基準姿勢に近付けた角度における周波数特性に補正するようにしても良い。

（４）第１の実施形態では、比較判定部２１は、音量変化量、角度変化量、角速度、及び音量と角度の変化方向の一致性について音声信号の補正処理の要否の判断基準とし、その判断基準の全てが補正処理の必要性があると判定する場合に音声信号の補正処理が必要と判定するようにしたが、これらの判断基準から少なくとも一種以上の判断基準を選択し、その選択した判断基準の全てが補正処理の必要性があると判定する場合に音声信号の補正処理を判定するようにしても良い。

（５）第１の実施形態では、音量検出部１２により音量を検出し、音量比較判定部２１ａにより音量変化を監視するようにしたが、これら音量検出部１２及び音量比較判定部２１ａの構成がない場合も本発明の範囲内である。

１０ ワイヤレスマイク
１１ 変換部
１２ 音量検出部
１３ 角度検出部
２０ 受信装置
２１ 比較判定部
２１ａ 音量比較判定部
２１ｂ 角度比較判定部
２２ パラメータ格納部
２３ 音声処理部
２３ａ 音量変更部
２３ｂ 音質変更部

Claims (6)

1. マイクロホンに入力された音声を電波で送受信するワイヤレスマイクシステムであって、
   前記マイクロホンの角度情報を検出する角度検出部と、
   前記角度検出部による検出結果に基づいて、前記音声に対する音声信号の補正処理を行う音声処理部と、
   前記音声信号の音量を検出する音量検出部と、
   予め検出した前記音量検出部と前記角度検出部の検出結果と対応させた補正度合いが格納されたパラメータ格納部と、を備え、
   前記音声処理部は、
   前記音量検出部と前記角度検出部による検出結果に基づいて、前記音声信号の補正処理を行い、
   前記音量検出部と前記角度検出部の検出結果に対応した前記補正度合いに基づいて前記音声信号の補正処理を行うことを特徴とするワイヤレスマイクシステム。
2. マイクロホンに入力された音声を電波で送受信するワイヤレスマイクシステムであって、
   前記マイクロホンの角度情報を検出する角度検出部と、
   前記角度検出部による検出結果に基づいて、前記音声に対する音声信号の補正処理を行う音声処理部と、
   前記音声信号の音量を検出する音量検出部と、
   前記音量検出部と前記角度検出部の検出結果と、予め設定された比較基準とを比較し、前記音声信号の補正処理の要否を判定する比較判定部と、を備え、
   前記音声処理部は、前記音量検出部と前記角度検出部による検出結果に基づいて、前記音声信号の補正処理を行うことを特徴とするワイヤレスマイクシステム。
3. 前記音量検出部と前記角度検出部の検出結果と、予め設定された比較基準とを比較し、前記音声信号の補正処理の要否を判定する比較判定部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスマイクシステム。
4. 前記角度情報は、前記マイクロホンの角度の変化量を含み、
   前記比較判定部は、前記角度の変化量に基づいて、前記音声信号の補正処理の要否を判定することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のワイヤレスマイクシステム。
5. 前記角度情報は、前記マイクロホンの角速度を含み、
   前記比較判定部は、前記角速度に基づいて、前記音声信号の補正処理の要否を判定することを特徴とする請求項２〜請求項４の何れかに記載のワイヤレスマイクシステム。
6. 前記比較判定部は、角度と音量の変化方向の一致性に基づいて、前記音声信号の補正処理の要否を判定することを特徴とする請求項２〜請求項５の何れかに記載のワイヤレスマイクシステム。