聲音拾取設備和聲音拾取方法

2023-05-03 01:06:06

專利名稱：聲音拾取設備和聲音拾取方法
技術領域：
本發明涉及聲音拾取設備和聲音拾取方法。
技術背景近年來，使用多通道聲音系統記錄的聲音信號通過家庭中的多個揚聲器 電影院中現在通常使用多通道聲音系統再現聲音信號。因此，準備用於多通道再現的產品和廣播技術現在商業地從多個領域引入。儘管5.1通道環繞系 統是目前最普遍的環繞系統，但是準備用於6.1通道環繞系統、7.1通道環繞 系統等的產品也投入商業生產，以便提高環繞效果。首先，將參考圖18描述使用5.1通道環繞系統執行聲音拾取處理的示例。 5.1通道環繞系統作為多通道環繞系統廣泛地可用。術語"5.1通道"指示包 括前方(方向才莫式1)、左前方(方向4莫式2)、右前方(方向才莫式3)、左後 方(方向模式4 )和右後方(方向模式5 )的5個通道、以及包括全方向(方 向模式6)的0.1通道。參照拍攝者和/或觀眾確定上述方向。方向模式1到6的每個具有在每個方向上的幅度(聲音拾取水平(level ))。 因此，在下文中上述定向的方向按照該順序被稱為前(RFT)矢量、左前(FL) 矢量、右前(FR)矢量、左後(RL)矢量、右後(RR)矢量、以及低頻(LF) 標量。這裡，提供了 LF標量以獲得在大約100 Hz或更低頻率產生的低音的 厚重感。因為定向模式6的波長長，所以定向模式6幾乎無方向並僅能夠通 過其幅度測量。因此，定向模式6被有意當作標量。圖19中顯示了提供來再現從上述各方向獲取的聲音信號的示例環繞聲 音再現設備。即，通過使用已知的能夠環繞的系統拍攝的視頻信號和聲音信 號被同時再現，由此能夠獲得環繞聲場。在上述環繞聲場中執行的聲音拾取 處理和/或聲源產生處理，能夠根據產生目的和/或製造者的技術秘訣 (know-how)以各種方式執行。然而，已經引入國際電信聯盟(ITU) -R標 準作為5.1通道聲場再現標準，使得再現揚聲器以下述方式安排。即，最好
中心(RFT)方向被確定為0°、左前(FL)方向被確定為30。、右前(FR)方 向被確定為30°、左後(RL)方向被確定為從100°到120°、以及右後(RR)方 向被確定為從100。到120。。隨後，對於上述再現聲場，上述聲音拾取處理和/ 或聲源產生處理被經常執行。曰本未審查專利申請公開No. 2000-299842提出了 一種攝像機，其配置為 使用多個麥克風拾取從聲場空間中的指定方向傳輸的聲音信號，並使用多通 道聲音系統記錄和再現該聲音信號。尤其是近年來，數字通用盤(DVD)使 能的設備已經變得廣泛的可用，並且在5.1通道環繞聲場等中再現聲音信號 變得比以前更容易。因此，日本未審查專利申請公開No. 2000-299842中公開 的攝像機的市場份額增長，其中提供攝像機以允許用戶通過使用多通道聲音 系統記錄和/或再現聲音信號。然而，用戶享受的多數通常的環繞聲場與視頻(如電影) 一起產生。因 此，在日本未審查專利申請公開No. 2006-25034中公開的創作處理通常由生 產者執行，以便根據視頻有意插入有效的聲音。因此，習慣於上述環繞聲音 的用戶不會對僅記錄和/或再現從聲場方向簡單獲得的多通道信號的攝像機 吃驚。發明內容然而，在日本未審查專利申請公開No. 2000-299842、以及日本未審查專 利申請公開No. 2006-25034中公開的技術具有下述問題。1. 因為每個通道的聲音拾取方向在所有時間固定，所以從聲音拾取方向 拾取的聲音信號不是經常滿足視頻拍攝時的聲場條件。例如，在被攝體是在 拍攝者前面的兒童、並且該兒童產生的語音(voice)是主要聲源的情況下的 聲場條件，與至少兩個聲源分布在寬的區域的情況(如主題公園的情況)下 的聲場條件不同。在這種情況下，最好優化每個聲音拾取方向。2. 由於基於例如使用攝像機等拾取聲音的方向和/或通道的數量確定的記 錄條件、與基於例如在再現時安排多個揚聲器設備的位置決定的再現條件之 間的不同，出現聲場不一致。3. 為普通放映的電影和/或DVD軟體再現的環繞聲效果，根據產生的視頻 經受有效的創作編輯。即，為電影和/或DVD軟體再現的大部分聲音不在視 頻拍攝地點獲取。因此，在許多情況下，習慣於上述環繞聲音效果的用戶，
將不會滿足於通過再現使用多個揚聲器、通過多通道聲音系統記錄的聲音信 號而簡單獲得的聲音效果。因此，根據本發明的實施例，當在聲音拾取操作中產生多通道信號用於獲得上述環繞聲音效果時，聲音拾取處理被執行大於在對應於從1度到360度的圓周方向上的再現通道數量的次數，並且根據視頻拍攝時的聲場狀態和 圖像，根據意願編輯拾取的聲音上的數據。隨後，能夠獲得有效的環繞聲場。根據本發明的實施例的一種聲音拾取設備包括輸入單元，其配置為輸 入多個聲音信號；聲音方向性(directivity)產生單元，其配置為從聲音信號 產生圓周方向上多個聲音定向的信號；掃描單元，其配置為以定向性方向的 順序掃描並輸出聲音定向信號；以及矢量合成單元，其配置為選擇至少一個 從掃描單元傳輸的特定放方向信號併合成特定方向，其中從矢量合成單元輸 出的至少一個信號被處理為多個聲音輸出通道。根據本發明的另一實施例的聲音拾取設備包括輸入單元，其配置輸入 與拍攝的視頻信號有關的多個聲音信號；聲音方向性產生單元，其配置為從 各聲音信號產生所有的圓周方向上多個聲音定向信號；掃描單元，其配置為 以定向性方向的順序掃描和輸出聲音定向信號；以及矢量合成單元，其配置 為選擇至少一個從掃描單元傳輸的特定定向信號併合成特定方向，其中從矢 量合成單元輸出的至少 一個信號被處理成為多個聲音輸出通道。根據本發明的另一實施例的聲音拾取設備包括再現單元，其配置為再 現多個聲音定向信號；掃描單元，其配置為以定向性方向順序掃描和輸出聲 音定向信號；以及矢量合成單元，其配置為選擇至少一個從掃描單元傳輸的 特定定向信號併合成特定方向，其中從矢量合成單元輸出的至少一個信號被 處理成為多個聲音輸出通道。根據本發明的實施例，當在聲音拾取操作中產生多通道信號以獲得上述 環繞聲音效果時，聲音拾取處理被執行大於在對應於從1度到360度的圓周 方向上的再現通道數量的次數，並且根據拍攝時間的聲場狀態和圖像，按照 預期編輯拾取的聲音上的數據。隨後，能夠獲得有效的環繞聲場。本發明的實施例能夠應用於聲音信號與視頻數據一起由攝像機等拾取並 記錄的情況。本發明的實施例不僅能夠在聲音拾取操作和/或聲音記錄操作中執行，還 能夠在其中從記錄和再現設備中再現聲音數據的操作中執行。在該情況中，
聲音數據能夠以對於再現條件最合適的方式再現。即，例如聲音數據能夠根 據揚聲器安排方向再現。


圖1顯示根據本發明實施例的聲音拾取設備的配置；圖2A圖示根據本發明實施例的聲音定向特性；圖2B圖示根據本發明實施例的另一聲音定向特性；圖2C圖示根據本發明實施例的另一聲音定向特性；圖2D圖示根據本發明實施例的另一聲音定向特性；圖2E圖示根據本發明的實施例的另一聲音定向特性；圖3A顯示根據本發明實施例的麥克風安排的示例；圖3B顯示根據本發明實施例的麥克風安排的另 一示例；圖3C顯示根據本發明的實施例的麥克風安排的另一示例；圖4A顯示示例方向性產生設備；圖4B是描述圖4A中所示的方向性產生設備的圖；圖4C是描述圖4A中所示的方向性產生設備的另一圖；圖5是描述本發明實施例的圖；圖6A顯示另一示例方向性產生設備；圖6B是描述圖6A中所示方向性產生設備的圖；圖6C是描述圖6A中所示方向性產生設備的另一圖；圖7顯示示例定向流信號；圖8是描述本發明實施例的圖；圖9是描述本發明實施例的圖；圖IO顯示示例設備的配置，該設備配置為執行方向性產生處理和上採樣 (up-sampling)處理；圖11顯示示例矢量合成部分的配置；圖12是描述本發明實施例的圖；圖13A和圖13B是描述本發明實施例的圖；圖14顯示另一示例矢量合成部分的配置；圖15是描述本發明實施例的圖；圖16顯示另一示例矢量合成部分的配置； 圖17是描述本發明實施例的圖；圖18顯示圖示示例環繞聲音拾取處理的圖；圖19是顯示示例環繞聲音再現系統的圖。
具體實施方式
在下文中，將參考附圖描述根據本發明實施例的聲音拾取設備和聲音拾 取方法。為了描述圖1中所示的上述聲音拾取設備，在圖2A、 2B、 2C、 2D以及 2E中顯示和圖示了在各種類型的麥克風單元中產生的極性(polar)模式。極 性模式是每個麥克風單元在所有圓周方向上的靈敏度水平，根據極性坐標顯 示方法顯示了靈敏度水平。在圖2A、 2B、 2C、 2D和2E的每個中，攝像機 的拍攝方向被確定為0°,徑向上的靈敏度水平被相對地確定，並且中心點被 確定為零靈敏度點。圖2A顯示在所有方向上具有相同水平的靈4丈度特性的非定向性(全方 向)。圖2B顯示經常使用以便在單個方向上提供方向性的一階(first order) (單個)方向性。在該情況下，方向性被提供在0。方向上。圖2C顯示具有比一階方向性的方向選擇特性大的方向選擇特性的二階方向性。圖2D和2E中的每個顯示在預定方向和其相反方向具有最大靈每文度的雙 向性(bidirectivity)，並且顯示了在卯。方向上的零靈敏度。圖2D中顯示的雙 向性垂直於圖2E中顯示的雙向性。此外，"+"特性與"-"特性相反，並且 "+"特性的信號相位和"-"特性的信號相位相互移動180。。然後，通過使 用單個麥克風單元和/或組合小量麥克風單元，能夠產生上述方向特性。這裡，將參考圖3描述麥克風的示例安排。在該情況下，上述麥克風的 每個能夠被內部地和/或外部地增加到包括攝像機、數字相機等的小設備，使 得實現麥克風安排。在圖3A、 3B和3C中，非定向麥克風由符號O指示，雙 向麥克風由符號。指示，其中雙向麥克風具有在經度方向上的方向性，並且 單向麥克風由符號A指示，其中單向麥克風具有在銳角方向上的方向性。上 述麥克風安裝在攝像機等的上表面上。在圖3A、 3B和3C中，上述麥克風從 上方觀察。首先，圖3A顯示非定向麥克風1以及雙向麥克風1和2。圖4A圖示使 用非定向麥克風1和雙向麥克風1和2的示例方向性產生設備1。對應於圖 2A中所示的非定向性的非定向信號從輸入端IO輸入，其中非定向性信號由 非定向性麥克風1產生，對應於圖2D中所示的雙向性的雙向-1信號從輸入 端11輸入，其中雙向-1信號由雙向麥克風1產生，並且對應於圖2E中所示 的雙向性的雙向-2信號從輸入端12輸入，其中雙向-2信號由雙向麥克風2 產生。然後，雙向-1信號經由水平可變部分14輸入到加法平均合成部分16, 雙向-2信號與雙向-l信號的情況相同，經由水平可變部分15輸入到加法平均 合成部分16，並且雙向-l信號和雙向-2信號都經過加法平均處理。在那時， 雙向-1信號和雙向-2信號中的每個在每個水平可變部分14和15乘以從輸入 端13傳輸的旋轉係數，其中旋轉係數將在後面描述。隨後，合成的雙向信號 的方向軸能夠在對應於從1度到360度的任意方向上旋轉。圖5顯示產生的旋轉係數的示例。這裡，水平軸顯示旋轉角度伊並且垂 直軸顯示係數值。圖5中所示的實線指示正弦(Sin)係數Ks,雙向-1信號 在水平可變部分14中乘以該係數，並且圖5中所示的虛線指示餘弦(Cos) 係數Kc ，雙向-2信號在水平可變部分15中乘以該係數。當旋轉角度伊是0°時， 係數是Ks = 0以及Kc = 1 ，使得只有雙向-2信號輸入到加法平均合成部分16。 當旋轉角度^是45°時，水平比率是Ks = 0.7對Kc = 0.7,使得雙向-1信號和 雙向-2信號在加法平均合成部分16中相互相加並輸出，如圖4B中所示的雙 向模式A。此外，當旋轉角度是卯°時，只有雙向-l信號輸入到加法平均合成 部分16。此外，當旋轉角度^是從卯。到1S0。時，餘弦係數Kc變成負係數，雙向-2 信號乘以該負係數。隨後，雙向-2信號被合成並且其正/負極性反轉。當旋轉 角度^是從180°到270°時，正弦係數Ks和餘弦係數Kc變成負係數，雙向-1 信號和雙向-2信號乘以該負係數。隨後，雙向-1信號和雙向-2信號被合成並 且其正/負極性反轉。當旋轉角度^是從270°到0°時，正弦係數Ks變成變成負 係數，雙向-1信號乘以該負係數。隨後，雙向-1信號被合成並且其正/負極性 反轉。隨後，當圖5中所示的旋轉係數被連續和重複地傳輸時，雙向模式連續 地旋轉。此外，例如當從輸入端IO輸入的雙向信號和非定向信號在加法平均 合成部分16中經受加法平均處理時，獲得了下面的結果。即，根據圖4B中 所示的雙向模式A,由虛線指示的相位相反部分被抵消，由實線指示的相位
相同部分保留，並且產生了圖4C中所示的單向模式。隨後，與雙向模式的旋轉同步的單向信號從輸出端17輸出。在那時產生的方向性的運算表達式顯示為等式(1 )。在等式(l)中，l表示圖2A中所示的無方向性的特性，S/W表示圖2D 中所示的雙向性1的特性，以及Co^表示圖2E中所示的雙向性2的特性。如圖3B中所示的情況，即使使用非定向麥克風l、 2、 3和4,方向性也 能夠改變。即，當通過從非定向麥克風3減去非定向麥克風1調整頻率幅度 特性時，產生了雙向-l信號。當通過從非定向麥克風4減去非定向麥克風2 調整頻率幅度特性時，產生了雙向-2信號。此外，當單獨使用非定向麥克風 1到4的任一和/或至少兩個非定向麥克風1到4相互相加時，產生了非定向 信號。因此，如圖4中的情況，方向性能夠連續地改變。圖6A圖示示例方向性產生設備2，其使用單向麥克風1和2、以及圖3C 中所示的雙向麥克風l。首先，對應於圖6B中所示的一階定向模式F的一階 定向F信號從輸入端20輸入， 一階定向F信號由單向麥克風1產生。然後對 應於圖6B中所示的一階定向模式R的一階定向R信號從輸入端21輸入，一 階定向R信號由單向麥克風2產生。這裡， 一階定向模式F具有與圖2B中所示的一階(單個)方向性的特性相同的特性，而一階定向模式R是具有面向1S0。方向的主軸的一階定向模式。此外，圖2D中所示的雙向-1信號從輸入端22輸入，雙向-l信號由雙向麥克風1產生。然後，輸入信號輸入到水平可變部分24、 25和26，並且由於從輸入端23輸入的上述旋轉係數Kc和Ks，水平可變部分24到26被控制到預定水平。此外，來自水平可變部分24到26的輸出在加法和平均合成部分27中被合成，並從輸出端28輸出。在那時產生的方向性的運算表達顯示為等式(2)。((l + Ic).(l + Ow60/2 + (l-尺c)-(1-Co,/2 + i:",/2 (2)在等式(2)中，(1 + 。,/2表示圖6B中所示的一階定向特性F，(1-c°^)/2 表示圖6B中所示的一階定向特性R,並且&^表示圖6B所示的雙向-1特性。即，當旋轉角度^是0°時，係數是Ks-O對Kc: 1,使得只有一階定向F 信號從水平可變部分24中輸出並從輸出端28輸出。當旋轉角度^是45°時， 水平比率是Ks = 0.7對Kc = 0.7,使得各信號由加法平均合成部分27相加， 並且在45°方向上產生單向性，如圖6C中的實線所示。相似地，當旋轉角度是卯°時，從一階定向F信號和一階定向R信號產生非定向信號。此外，當對 產生的非定向信號和雙向信號執行加法和平均處理時，在卯°方向上產生單向性。此外，當旋轉角度伊是從90°到180°時，通過作為負係數的餘弦係數Kc執行合成，當旋轉角度^是從1S0。到"0。時，通過作為負係數的正弦係數Ks和餘弦係數Kc執行合成，並且當旋轉角度^是從270°到0°時，通過作為負係數的正弦係數Ks執行合成。附帶地，當旋轉角度^是135°時，在135。方向上產生單向性，如圖6C中的實線所示。因此，用旋轉角度^合成的單向信號從輸出端28輸出。這裡，在等式(2)中，(1 + 。^)/2表示單向麥克風1信號，以 及(1-C。W)/1表示單向麥克風2信號。此外，根據上述實施例使用了單向性，如圖4A、 4B、 4C、 6A、 6B、和6C中所示。然而，方向性能夠根據圖2C中所示的二階方向性改變。上述方向性的示例運算表達式示出為等式(3):formula see original document page 14 ( 3 )在等式(3)中，1表示圖2A中所示的非定向性的特性，S/W表示圖2D 中所示的雙向性1的特性，以及Co^表示圖2E中所示的雙向性2的特性。在該情況下，由於方向性的角度能夠變窄，在稍後將描述的方向性掃描 處理期間每個定向信號的選擇性增加。此外，由於圖3A到3C的每個中所示的麥克風安排是示例，所以麥克風 安排能夠改變而不脫離上述實施例的範圍，只要各麥克風相對靠近。從所有圓周方向傳輸的多個定向信號可以逐個方向處理，各定向信號以 上述方式產生。然而，在該情況下，由於要處理的通道的數量增加，該處理 趨於變大和複雜。因此，根據本發明的實施例，定向信號中的每個被處理為 單個通道和/或少量通道的流信號。這裡，將參考圖7中所示的矩陣表描述定向流信號。首先，在水平軸上 顯示的D—1、 D—2、 D_3、 D—4、 D_5、 D—6、 D—7、 D—8、 D—9、 D—a、 D一b、 以及D—c表示用打分割圓周獲得的定向通道。此外，沿著圖7中所示的矩陣 表的垂直軸所示的Ts—0、 Ts—1、 Ts—2、 Ts—3、 Ts—4、 Ts—5、 Ts_6等的每個， 是示例音頻採樣段(period )(1/Fs)。然後，當任意選擇採樣段Ts—0時，聲音 信號以升序採樣。即，D—1方向、D—2方向、D—3方向等顯示為SigOl、 Sig02、 Sig03、 Sig04、 Sig05、 Sig06、 Sig07、 Sig08、 Sig09、 SigOa、 SigOb、和SigOc。 此外，當選擇了下一採樣段Ts—1時，聲音信號顯示為Sigll、 Sigl2、 Sigl3、 Sigl4、 Sigl5、 Sigl6、 Sigl7、 Sigl8、 Sigl9、 Sigla、 Siglb、和Siglc。此外，從上述方向傳輸的採樣信號以Z字形方式掃描，當選擇上述採樣 段時獲得釆樣梧號，由此產生單聲音流信號，如虛線指示的流信號A所示。 聲音信號包括時基(time base)和具有方向的矢量分量的水平。上述配置由 圖8中所示的提取的矢量數量顯示。即，以上述方式產生的定向模式能夠被 認為是在方向性中心方向上具有最大強度的矢量數量集合。如圖7中所示， 當矢量數量集合在其主軸方向上被掃描時，對應於聲音拾取水平的矢量數量 能夠參考每個主軸方向獲得。例如，如圖8中所示，上述矢量數量能夠在每 個音頻採樣段獲得。根據上述實施例，但不限於上述掃描方法，各定向分量可以分成2組並 且以Z字形方式掃描，使得產生兩個流信號，如同由實線指示的流信號B和 C的情況。此外，各定向分量可以分成至少3組。通常，當通過對音頻釆樣頻率Fs執行掃描在1到m方向上產生定向信 號時，必需的流信號的採樣段顯示為1/ (m'Fs),如圖9中所示。接下來，將描述根據上述實施例的聲音拾取設備，該聲音拾取設備在圖 l中示出。例如，麥克風30、 31、 32和33是圖3B中所示的非定向麥克風1 到4。從麥克風30到33傳輸的輸出信號經由放大器(AMP) 34、 35、 36和 37,輸入到圖4A、 4B、 4C、 6A、 6B、和6C中所示的聲音方向性產生部分 40,並且由於從係數產生部分39傳輸的旋轉係數，產生了一組定向的方向上 的信號。然後，通過掃描處理產生定向流信號，該掃描處理在圖7中示出並 由掃描處理部分41執行，並且該定向流信號輸入到矢量合成部分42。此外，根據從時序產生部分38傳輸的上述採樣段信息，係數產生部分 39、聲音方向性產生部分40、掃描處理部分41以及矢量合成部分42相互同 步執行預定的處理，並且矢量合成部分42對定向流信號執行稍後將描述的處 理。隨後，矢量方向上的數據，即，圖18中所示的FRT矢量、FL矢量、FR 矢量、RL矢量、RR矢量以及LF標量上的數據，輸入到在下一級中提供的 編碼器處理部分43,作為FRT信號、FL信號、FR信號、RL信號、RR信號 以及LF信號。FL信號、FR信號、RL信號、RR信號以及LF信號經過符合 已知環繞系統的編碼處理，並由記錄和再現部分44 (如-見頻盤)記錄，作為
記錄流信號。根據圖1中所示的配置，從麥克風傳輸的音頻信號和視頻信號可以同時 記錄。然而，因為視頻信號記錄並不直接涉及上述實施例的要點，所以將不 顯示和描述視頻信號記錄。圖10顯示了聲音方向性產生部分40的補充信息。根據上述實施例，執行上採樣處理以便在單個音頻採樣段在多個方向上產生定向信號。執行上採樣處理以增加採樣速率。例如，上釆樣處理可以在模擬到數字轉換器(ADC) (未顯示)中執行。然而，上述信號被上釆樣到例如頻率(m*Fs)。首先，在音頻採樣頻率Fs採樣的麥克風-l信號、麥克風-2信號、麥克風 3-信號以及麥克風-4信號，由上採樣部分50再次採樣到必須的採樣頻率 (m*Fs)。那時，產生了不必要的寬帶分量並由在下一級中提供的內插濾波 器51移除，由此麥克風-l信號、麥克風-2信號、麥克風-3信號以及麥克風-4 信號被上採樣，並且通過包括圖4A中所示的方向性產生設備1、圖6A中所 示的方向性產生設備2等的方向性產生處理部分52，產生了多個方向上的定 向信號。此外，圖11圖示圖1中所示的矢量合成部分42。定向方向提取處理部 分60根據與分開輸入的採樣頻率(m*Fs)同步的時序信號，從自前級中的 掃描處理部分41傳輸的定向流信號中，提取在後級中執行矢量合成處理必需 的定向信號。然後，提取的定向信號輸入到方向性特定水平檢測部分61和矢 量合成處理部分62，使得在預定的方向上產生矢量。這裡，圖12、 13A和13B的每個圖示了圖11中所示的矢量合成處理部 分62。根據上述實施例，能夠在所有圓周方向上獲得多個定向信號。因此， 根據聲音拾取環境、產生被拾取的聲音的被攝體、以及再現條件等，優化聲 音拾取方向和聲音拾取水平變為可能。上述技術與現有技術的不同在於能夠 優化聲音拾取方向和聲音拾取水平而不固定聲音拾取方向。首先，圖11中所示的定向方向提取處理部分60，能夠根據要求從多個 定向方向中提取任何單個方向。然而，根據上述實施例，矢量在來自多個定 向方向的預定方向上,皮合成。之前，如圖18中所示，聲音已經在固定方向上 拾取。在圖12中，然而，矢量合成在塗黑的(blacked out)範圍內、並在上 述FRT方向、FL方向、FR方向、RL方向以及RR方向的每個上執行。從定 向方向提取處理部分60中提取的多個定向信號的每個的水平，由方向性特定 水平檢測部分61檢測。矢量合成處理部分62例如基於對應於兩個方向的定 向信號A和B,合成如圖13A中所示的目標矢量(由實線顯示)，並基於對 應於3個方向的定向信號A、 B和C，合成如圖13B中所示的另一目標矢量 (由實線顯示)。此外，上述目標矢量表示例如在環繞再現期間使用的各通道的方向，並 且示例性地提供了圖12中所示的提取方向和/或範圍。例如，從相對大的範 圍中提取了FRT信號，以便清楚地拾取包括小孩等的目標被攝體的語音。此 外，為了增加主題公園等的真實性，由FL方向和FR方向形成的角度被做的 更寬，使得每個方向上的提取範圍增加。此外，在圖11中，下採樣(down-sampling)部分64通過將採樣速率乘 以l/m，下採樣產生的目標矢量信號，這是上採樣處理的反轉，使得再次獲 得原始的採樣頻率Fs。那時，抽取濾波器63移除了不必要的偽分量。接下來，將參考圖14描述與圖11中所示的矢量合成部分42不同的第二 示例矢量合成部分。圖14中與圖11中相同的部分用相同的標號指示，並且 將不再提供其詳細描述。即使不必對圖11中所示的矢量合成部分42執行根 據上述實施例的掃描處理，也對例如圖14中所示的第二示例矢量合成部分執 行掃描處理。如圖11的情況，輸入的定向流信號由定向方向提取處理部分60、方向 性特定水平檢測部分61、以及矢量可變/合成處理部分72處理。這裡，上述 部分60、 61和72具有與圖11中所示部分的功能相同的功能。然而，定向流 信號輸入到掃描信號水平檢測部分73,這與圖11中所述的情況不同。這裡， 當以上述方式在旋轉方向上掃描的定向流信號、與如以過去的方式從對每個 通道固定的方向拾取的多通道聲音信號比較時，定向流信號的信息量比多通 道聲音信號的信息量大，因為定向流信號包括掃描方向水平分量。然後，連續地估計上述流信號的水平值，由此能夠獲得如下前所未有的 效果。
1. 圖8中所示的、對應於所有圓周方向的水平能夠被檢測和顯示。
2. 通過計算微分值(梯度)能夠獲得關於水平改變率、水平最大方向、 水平最小方向等的信息，並且根據梯度和聲源方向的改變能夠掌握聲源的移動。
3. 基於積分值(全部功率)和上述微分值能夠估計周圍的聲場環境。例
如，變得可以估計全部功率相對大並且水平最大方向隨機地存在於主題公 園中，全部功率小並且水平最小方向隨機地存在於相對安靜的環境中等。這裡，將參考圖15描述上述掃描信號水平檢測部分73以及波形分析處 理部分74。水平軸指示離散的時基，並且根據上述實施例的掃描信號按逐個 方向順序輸入。垂直軸指示通過水平檢測獲得的絕對值水平( )。因此，掃 描信號水平檢測部分73連續地;險測掃描信號水平，例如如圖15中顯示的虛 線所示。然後，在後級中提供的波形分析處理單元74中，水平值輸出到水平顯示 單元，使得對應於所有圓周方向的水平被顯示，如同上述第一條。此外，當 水平值S (n)和S (n+l )被檢測時，在任何給定時間，如等式(4)所示計在任何給定時間，上述AS接近由虛線所示的連續水平曲線的切線的梯 度，並且對應於在上述第二條中描述的微分值。因此，通過連續的評估AS能 夠確定AS的值。即，當AS的值如所示的由+ 40 —-變化時，確定達到A5的 最大值。當AS的值如所示的由-~>0 — +變化時，確定達到AS的最小值。因此，立即確定對應於最大水平的最大值的方向和相反方向(即對應於最小水平的 最小值的方向)成為可能。此外，當對應於所有圓周方向的水平的值被相加 並且其積分值大時，能夠確定環境的聲音水平相對高，而當積分值小時，能 夠確定環境安靜。不同於AS值的評估值可以是最大值的波峰和最小值的波谷的大小和陡 度、在預定時間段內波峰和波谷的出現頻率等。此外，關於最大值的波峰和 最小值的波谷的大小和陡度、在預定時間段內波峰和波谷的出現頻率的信息， 從波形分析處理部分74輸出到水平顯示單元，以便檢測和顯示各水平，如上 述第一條中所述。在接收上述信息時，波形分析處理部分74輸出關於可變係數的數據，該 可變係數由在後級中提供的矢量可變/合成處理部分72使用，以便執行矢量 可變處理。然後，執行例如下述矢量可變處理。l.圖8中所示的所有圓周方向的圖形顯示圖像中顯示的中心聲音拾取位 置(拍攝者位置)，能夠任意移動(panpod功能)，並且水平平衡來回以及從 一側到另一側地調整。隨後，聲音拾取處理和拍攝能夠用最優的水平平衡執 行。2. 當最大水平方向經常出現在拍攝方向上並且總體聲音水平相對高時，能夠確定拍攝者前面的被攝體產生聲音。因此，拾取FRT信號、FL信號和 FR信號的水平增加，以便使得聲音更加強。3. 當最大水平方向不出現在固定方向上時，即當最大水平方向隨機存在 時，能夠確定對分布在包括風景(landscape )、主題公園等的寬廣區域中的被 攝體執行拍攝。因此，考慮到傳播和連接的自然感覺增加了矢量合成區域， 使得聲音在所有方向上均勻地拾取。用戶可以通過在拍攝時選擇模式任意地執行上述處理。然而，從波形分 析處理部分74傳輸的可變係數數據可以根據需要自動地產生，使得矢量可變 /合成處理部分72被控制。此外，上述實施例不僅能夠用於上述環繞輸出，還能用於已知的立體聲 -2通道輸出，如圖16中顯示的第三示例矢量合成部分中所示。圖16中顯示 的與圖11和14中顯示的那些相同的部分被指定相同的標號，並且將不提供 其詳細描述。即，如圖14的情況，定向方向提取處理部分60從傳輸的定向流信號中， 提取對應於所有圓周方向的信號，並且方向性特定水平檢測部分61檢測每個 定向信號的絕對值水平。此外，在下行混合處理部分82中，根據需要合成例 如包括在圖17中所示的左通道側矢量合成範圍(塗黑的)、以及右通道側矢 量合成範圍(塗黑的)中的多個定向信號，如同圖13A和13B中所示的示例 矢量合成的情形一樣合成。那時，包括在合成範圍中的所有信號可以被合成， 使得各矢量被恆定地合成並輸出。然而，圖14中所示的掃描信號水平檢測部 分73和波形分析處理部分74可以評估定向流信號，並且後面的處理過程可 以基於評估結果執行，使得上述矢量合成的水平能夠被改變。1 .對應於最大水平方向的信號在所有時間輸出而不固定這樣的方向，在 該方向上矢量在左通道側矢量合成範圍和右通道側矢量合成範圍的每個內合 成，或者增加對應於最大水平方向的信號的水平，使得各矢量被合成。2.如果總體(general)聲音功率低，則增加矢量合成範圍使得聲音拾取範 圍增加。相反，當聲音功率高時，降低矢量合成範圍使得聲音拾取水平被均 衡。隨後，如果聲音功率高和/或最大水平方向能夠清楚地識別，則只強調聲
音。如果聲音功率低和/或最大水平方向不存在，則能夠在寬範圍上執行矢量 合成。因此，聲音清晰度和真實感都能夠獲得。此外，上述實施例不僅可以在聲音拾取操作和/或記錄操作中執行，還可 以在上述定向流信號和時序信號被記錄到記錄和再現設備上、並被再現的操 作中執行。根據上述實施例，當在聲音拾取操作中為上述環繞輸出產生多通道信號時，將聲音拾取處理執行比在對應於從1度到360度的所有圓周方向上的再 現通道的數量大的次數，並且根據拍攝時的聲場狀態和圖像，根據意願編輯 關於拾取的聲音的數據。隨後，能夠獲得有效的環繞聲場。根據上述實施例，減少數量的麥克風能夠緊密地安排。因此，麥克風能 夠安裝在小的設備上。根據上述實施例，由於給定的旋轉係數，從被安排和固定的麥克風輸出 的信號連續地產生對應於所有圓周方向的定向信號變得容易。根據上述實施例，在旋轉方向上沿著整個圓周重複地執行掃描。隨後， 如同雷達檢測器所做的，獲得關於聲音的環境成為可能，並且聲音拾取條件 能夠根據關於環境的數據被最優化。根據上述實施例，在預定範圍上、在用於環繞系統的各再現通道的方向 上重複地執行掃描，並且基於關於掃描結果的信息合成矢量。因此，在聲音 拾取操作中的聲場和在再現時的聲場之間的不一致，變得沒有按照以往的方 式、從固定方向拾取聲音時出現的不一致顯著。根據上述實施例，從多個方向獲得的聲音拾取信號被合成為需要的聲音 通道方向上的矢量，以基於聲音拾取方向和聲音拾取水平實現環繞再現系統。 即，在上述實施例中所用的聲音拾取方法，與從單個方向拾取聲音的已知現場(spot)聲音拾取方法不同。因此根據上述實施例的聲音拾取系統幾乎不受在數據再現時安排揚聲器的方式影響。根據上述實施例，基於通過在所有圓周方向上執行的掃描處理獲得的水 平改變信息，根據環境的改變能夠優化矢量合成的細節。關於環境中的上述改變的細節可以是聲源(如人)位於拍攝者前面，聲源分布在寬的區域內 如主題公園的情況，由拍攝者產生的聲音(敘述聲)來自後面等。根據上述實施例，計算通過在所有圓周方向上執行掃描處理獲得的水平 改變的微分值(梯度和變化率)、以及積分值(面積和功率)，使得能夠確定 聲源存在的方向、聲源的移動以及聲音功率。根據上述實施例，方向性被合成為基於微分值和積分值確定的聲源方向 上的矢量。隨後，由聲源產生的聲音能夠被清楚地拾取。上述實施例能夠用於聲音信號被拾取、並與攝像機等捕獲的視頻數據一 起記錄的情況。上述實施例不僅能夠在聲音拾取操作中和/或聲音記錄時執行，還能夠在 從記錄和再現設備(沒有顯示)中再現聲音數據時使用。在該情況下，聲音 數據能夠對於再現條件以最合適的方式再現。即，聲音數據能夠根據揚聲器 安排方向再現。本領域的技術人員應該理解的是，依賴於設計要求和其他因素，可以出 現各種修改、組合、子組合和替換，只要它們在權利要求及其等效的範圍內。 相關申請的交叉引用本發明包括涉及2006年8月21日向日本專利局提交的日本專利申請JP 2006-224526的主題，在此通過引用併入其全部內容。
權利要求
1、一種聲音拾取設備，包括輸入裝置，其配置為輸入多個聲音信號；聲音方向性產生裝置，其配置為從所述聲音信號產生所有圓周方向上的多個聲音定向信號；掃描裝置，其配置為以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及矢量合成裝置，其配置為選擇從所述掃描裝置傳輸的至少一個指定方向信號，併合成指定方向，其中從所述矢量合成裝置輸出的至少一個信號被處理成為多個聲音輸出通道。
2、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述輸入裝置包括 在預定方向上具有雙向方向性的第一雙向麥克風； 在垂直於預定方向的方向上具有另一雙向方向性的第二雙向麥克風；以及不具有方向性的非定向麥克風。
3、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述輸入裝置包括4個不具有方向性的非定向麥克風，所述非定向麥克風提供在四邊形的各頂點上，其 中在相互相對的兩個頂點之間建立連結的直線，垂直於在另兩個頂點之間建 立連結的直線。
4、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述輸入裝置包括 在預定方向上具有方向性的第一定向麥克風； 在與所述預定方向相反的方向上具有另一方向性的第二定向麥克風；以及在垂直於所述預定方向的方向上具有雙向方向性的雙向麥克風。
5、 如權利要求l所述的聲音拾取設備，其中所述聲音方向性產生裝置包括加法和合成單元，其配置為相加併合成從第一雙向麥克風、第二雙向麥 克風以及非定向麥克風傳輸的輸出信號，輸出信號從根據權利要求2的所述 輸入裝置傳輸；以及加法和合成單元水平調整裝置，其配置為根據聲音方向性產生方向調整 和輸出所述加法和合成單元的水平。
6、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述聲音方向性產生裝置包括加法裝置，其配置為通過相加4個非定向麥克風的輸出信號中的至少兩個任意輸出信號產生非定向信號，所述輸出信號從根據權利要求3的所述輸 入裝置傳輸；減法裝置，其配置為通過在4個非定向麥克風的輸出信號中的相互相對的輸出信號之間執行減法，產生兩個雙向信號；加法和合成單元，其配置為相加併合成非定向信號和雙向信號；以及 加法和合成單元水平調整裝置，其配置為根據聲音方向性產生方向調整並輸出加法和合成單元的水平。
7、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中聲音方向性產生裝置包括 加法和合成單元，其配置為相加併合成第一和第二定向麥克風、以及雙向麥克風的輸出信號，所述輸出信號從根據權利要求4的輸入裝置傳輸；以 及加法和合成單元水平調整裝置，其配置為根據聲音方向性產生方向調整 並輸出加法和合成單元的水平。
8、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述掃描裝置通過在預定的 旋轉方向上連續地旋轉執行掃描。
9、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述掃描裝置對於每個聲音 輸出通道在預定方向範圍上連續地執行掃描。
10、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中所述矢量合成裝置包括方 向性方向水平檢測裝置，其配置為檢測每個方向性方向的水平值，並為每個 聲音輸出通道，在每個聲音輸出通道的目標方向上，基於從方向性方向水平 檢測裝置傳輸的水平信息和方向性中心方向，在預定方向範圍上合成矢量。
11、 如權利要求1所述的聲音拾取設備，其中矢量合成裝置包括 方向性方向水平檢測裝置，其配置為檢測對應於每個方向性方向的水平值；掃描方向水平檢測裝置，其配置為連續地檢測對應於掃描方向的水平值； 分析裝置，其配置為分析關於水平變化的數據，所述水平變化數據從掃 描方向水平檢測裝置傳輸；以及參數可變裝置，其被提供來在矢量合成時間期間改變參數，其中所述矢量合成裝置為每個聲音輸出通道，在每個聲音輸出通道的目標方向上，基於從方向性方向水平檢測裝置傳輸的水平信息和方向性中心方向，在使用參數可變裝置改變參數時合成矢量。
12、 如權利要求11所述的聲音拾取設備，其中所述分析裝置分析時間到 水平函數的微分值和/或積分值。
13、 如權利要求11所述的聲音拾取設備，其中所述參數可變裝置改變作為參數的矢量提取方向範圍和/或每個矢量水平。
14、 一種聲音拾取設備，包括輸入裝置，其配置為輸入多個與拍攝的視頻信號有關的聲音信號； 聲音方向性產生裝置，其配置為從所述聲音信號產生所有圓周方向上的 多個聲音定向信號；掃描裝置，其配置為以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及矢量合成裝置，其配置為選擇從所述掃描裝置傳輸的至少一個指定方向 信號，併合成指定方向，其中從所述矢量合成裝置輸出的至少 一個信號被處理成為多個聲音輸出 通道。
15、 一種聲音拾取設備，包括 再現裝置，其配置為再現多個聲音定向信號； 掃描裝置，其配置為以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及矢量合成裝置，其配置為選擇從所述掃描裝置傳輸的至少一個指定方向 信號，併合成指定方向，其中從所述矢量合成裝置輸出的至少一個信號被處理成為多個聲音輸出 通道。
16、 一種聲音拾取方法，包括以下步驟輸入多個聲音信號；從所述聲音信號產生所有圓周方向上的多個聲音定向信號； 以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及 選擇通過所述掃描步驟獲得的至少一個指定方向信號，併合成多個指定 方向作為各矢量，其中通過所述矢量合成步驟獲得的至少一個輸出信號被處理成為多個聲 音輸出通道。
17、 一種聲音拾取方法，包括以下步驟 輸入多個與拍攝的視頻信號有關的聲音信號；從所述聲音信號產生所有圓周方向上的多個聲音定向信號； 以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及 選擇通過所述掃描步驟獲得的至少一個指定方向信號，併合成指定方向 作為矢量，其中通過所述矢量合成步驟獲得的至少一個輸出信號被處理成為多個聲 音輸出通道。
18、 一種聲音拾取方法，包括以下步驟 再現多個聲音定向信號；以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及 選擇通過掃描步驟獲得的至少一個指定方向信號，併合成指定方向作為 各矢量，其中通過所述矢量合成步驟獲得的至少一個信號被處理成為多個聲音輸出通道。
19、 一種聲音拾取設備，包括 輸入單元，其配置為輸入多個聲音信號；聲音方向性產生單元，其配置為從所述聲音信號產生所有圓周方向上的 多個聲音定向信號；掃描單元，其配置為以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及矢量合成單元，其配置為選擇從所述掃描單元傳輸的至少一個指定方向 定向信號，併合成指定方向，其中從所述矢量合成單元輸出的至少 一個輸出信號被處理成為多個聲音 輸出通道。
20、 一種聲音拾取設備，包括輸入單元，其配置為輸入多個與拍攝的視頻信號有關的聲音信號； 聲音方向性產生單元，其配置為從所述聲音信號中產生所有圓周方向上的多個聲音定向信號；掃描單元，其配置為以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及矢量合成單元，其配置為選擇從所述掃描單元傳輸的至少一個指定方向 信號，併合成指定方向，其中所述矢量合成單元輸出的.至少一個信號被處理為多個聲音輸出通道。
21、 一種聲音拾取設備，包括再現單元，其配置為再現多個聲音定向信號；掃描單元，其配置為以方向性方向順序掃描並輸出聲音定向信號；以及 矢量合成單元，其配置為選擇從所述掃描單元傳輸的至少一個指定方向信號，併合成指定方向，其中從所述矢量合成單元輸出的至少一個信號被處理成為多個聲音輸出通道。
全文摘要
一種聲音拾取設備，包括輸入單元，其配置為輸入多個聲音信號；聲音方向性產生單元，其配置為從所述聲音信號產生所有圓周方向上的多個聲音定向信號；掃描單元，其配置為以方向性方向的順序掃描並輸出所述聲音定向信號；以及矢量合成單元，其配置為選擇從所述掃描單元傳輸的至少一個指定方向定向信號，併合成指定方向。從所述矢量合成單元輸出的至少一個信號被處理成為多個聲音輸出通道。
文檔編號H04N5/225GK101163204SQ20071019299
公開日2008年4月16日 申請日期2007年8月21日 優先權日2006年8月21日
發明者小澤一彥 申請人:索尼株式會社