信號處理系統和信號處理方法

2023-04-22 22:40:41

信號處理系統和信號處理方法
【專利摘要】一種不要求預先存儲多個程序的信號處理系統以及一種用於信號處理系統的信號處理方法。CPU（12）從非易失性存儲器（14）讀取預定聲音信號處理程序，經由通信I/F（11）將該程序發送至每個麥克風單元。從主機裝置（1）發送的聲音信號處理程序經由通信I/F（21A）被臨時存儲在易失性存儲器（23A）中。聲音信號處理部（24A）執行對應於臨時存儲的聲音信號處理程序的處理，將與由麥克風（25A）拾取的聲音相關的數字聲音信號發送至主機裝置（1）。在到麥克風單元（2A）的電源被切斷的情況下，臨時存儲在易失性存儲器（23A）中的聲音信號處理程序被擦除。在每次啟動時，麥克風單元從主機裝置（1）確定地接收用於操作的聲音信號處理程序，並執行操作。
【專利說明】信號處理系統和信號處理方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及包括麥克風單元和連接至麥克風單元的主機裝置的信號處理系統。
【背景技術】
[0002]以往，在電話會議系統中，提出了一種設備，其中，存儲多個程序，使得可以根據通信目的地選擇回聲消除程序。
[0003]例如，在根據JP-A-2004-242207的設備中，根據通信目的地改變其抽頭長度。
[0004]此外，在根據JP-A-10-276415的電話會議設備中，通過改變在其主體上提供的DIP開關的設定，讀取對於每次使用都不同的程序。
[0005]然而，在根據JP-A-2004-242207和JP-A-10-276415的設備中，多個程序必須根據預期使用的模式被預先存儲。如果添加新功能，則程序重寫是必須的，特別是在終端的數量增加的情況下，這會引起問題的發生。

【發明內容】

[0006]從而，本發明旨在提供不要求多個程序被預先存儲的信號處理系統。
[0007]為了實現以上目標，根據本發明，提供根據本發明的信號處理系統，包括:
[0008]多個麥克風單元，被配置成串聯連接，每個麥克風單元都具有用於拾取聲音的麥克風、臨時存儲器、以及用於處理由麥克風拾取的聲音的處理部；
[0009]主機裝置，被配置成連接至多個麥克風單元之一，該主機裝置具有存儲用於多個麥克風單元的聲音信號處理程序的非易失性存儲器，並且該主機裝置將從非易失性存儲器讀取的聲音信號處理程序發送至每個麥克風單元；並且
[0010]每個麥克風單兀將聲音信號處理程序臨時存儲在臨時存儲器中，
[0011 ] 其中，處理部執行對應於臨時存儲在臨時存儲器中的聲音信號處理程序的處理，並且將處理後的聲音發送至主機裝置。
[0012]如上所述，在該信號處理系統中，沒有操作程序被預先存儲在終端(麥克風單元)中，而每個麥克風單元都從主機裝置接收程序，並且臨時存儲程序，然後執行操作。因此，不必須將大量程序預先存儲在麥克風單元中。而且，在添加新功能的情況下，不必須重寫每個麥克風單元的程序。可以通過僅在主機裝置側修改存儲在非易失性存儲器中的程序，來實現新功能。
[0013]在連接多個麥克風單元的情況下，可以在所有麥克風單元中執行相同程序，但是也可以在每個麥克風單元中執行各自程序。
[0014]例如，在主機裝置中提供揚聲器的情況下，可以使用以下模式，其中:在最接近主機裝置設置的麥克風單元中執行回聲消除器程序，並且在離主機裝置最遠設置的麥克風單元中執行噪聲消除器程序。在根據本發明的信號處理系統中，即使麥克風單元的連接位置改變，也能發送適用於每個連接位置的程序。例如，在最接近主機裝置設置的麥克風單元中確定地執行回聲消除器程序。因此，不要求用戶意識到哪個麥克風單元應該連接至哪個位置。
[0015]而且，主機裝置可以根據將被連接的麥克風單元的數量，修改將被發送的程序。在將被連接的麥克風單元的數量是一個的情況下，麥克風單元的增益被設置為高，並且在將被連接的麥克風單元的數量是多個的情況下，各個麥克風單元的增益被設置為相對較低。
[0016]另一方面，在每個麥克風單元都具有多個麥克風的情況下，還可以使用執行用於使多個麥克風用作麥克風陣列的程序的模式。
[0017]另外，可以使用以下模式，其中:主機裝置通過將聲音信號處理程序劃分為固定單位位數據(constant unit bit data)並且按照被各個麥克風單元接收的順序布置單位位數據，來產生串行數據，並且將串行數據發送至各個麥克風單元；每個麥克風單元都從串行數據中提取將由麥克風單元接收的單位位數據，並且接收並臨時存儲所提取的單位位數據；以及處理部執行與通過組合單位位數據獲得的聲音信號處理程序相對應的處理。通過該模式，即使由於麥克風單元的數量增加，使得將被發送的程序的數量增加，麥克風單元之間的信號線的數量也不增加。
[0018]而且，還可以使用以下模式，其中:每個麥克風單元都將處理後的聲音劃分為固定單位位數據，並且將單位位數據發送至被連接為較高階單元的麥克風單元，並且各個麥克風單元協作以產生將被發送的串行數據，並且將串行數據發送至主機裝置。通過該模式，即使因為麥克風單元的數量增加，使得通道的數量增加，麥克風單元之間的信號線的數量也不增加。
[0019]而且，還可以使用以下模式，其中:麥克風單元包括具有不同聲音拾取方向的多個麥克風和一個聲級檢測器，主機裝置具有揚聲器，揚聲器朝向每個麥克風單兀發射測試聲波，並且每個麥克風單元都判斷被輸入到多個麥克風中的每個的測試聲波的聲級，將用作判斷的結果的聲級數據劃分為固定單位位數據，並且將單位位數據發送至被連接為較高階單元的麥克風單元，由此各個麥克風單元協作以產生用於聲級判斷的串行數據。通過該模式，主機裝置可以掌握在從揚聲器到每個麥克風單元的麥克風的範圍內的回聲的聲級。
[0020]還有，還可以使用以下模式，其中:聲音信號處理程序包括用於實現回聲消除器的回聲消除器程序，其濾波器係數被更新，回聲消除器程序具有用於確定濾波器係數的數量的濾波器係數設定部，並且主機裝置基於從每個麥克風單元接收到的聲級數據，改變每個麥克風單元的濾波器係數的數量，為每個麥克風單元確定用於改變濾波器係數的數量的改變參數，通過將改變參數劃分為固定單位位數據並且通過按照被各個麥克風單元接收的順序布置單位位數據，產生串行數據，並且將用於改變參數的串行數據發送至各個麥克風單
J Li o
[0021]在該情況下，可以在最接近主機裝置設置並且具有高回聲聲級的麥克風單元中增加濾波器係數的數量(抽頭的數量)，並且可以使得在遠離主機裝置設置並且具有低回聲聲級的麥克風單元中減少抽頭的數量。
[0022]而且，還可以使用以下模式，其中:聲音信號處理程序是回聲消除器程序或用於去除噪聲分量的噪聲消除器程序，並且主機裝置根據聲級數據，將回聲消除器程序或噪聲消除器程序確定為將被發送至每個麥克風單元的程序。
[0023]在該情況下，可以在最接近主機裝置設置並且具有高回聲聲級的麥克風單元中執行回聲消除器，並且在遠離主機裝置設置並且具有低回聲聲級的麥克風單元中執行噪聲消除器。
[0024][本發明的有益效果]
[0025]通過本發明，不要求多個程序被預先存儲，並且在添加新功能的情況下，不必須重寫終端的程序。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是示出根據本發明的信號處理系統的連接模式的視圖。
[0027]圖2A是示出主機裝置的結構的框圖，以及圖2B是示出麥克風單元的結構的框圖。
[0028]圖3A是示出回聲消除器的結構的視圖，以及圖3B是示出噪聲消除器的結構的視圖。
[0029]圖4是示出回聲抑制器的結構的視圖。
[0030]圖5A是示出根據本發明的信號處理系統的另一種連接模式的視圖，圖5B是示出主機裝置的外部透視圖，以及圖5C是示出麥克風單元的外部透視圖。
[0031]圖6A是示出信號連接的示例性框圖，以及圖6B是示出麥克風單元的結構的示例性框圖。
[0032]圖7是示出用於執行串行數據和並行數據之間的轉換的信號處理單元的結構的示例性框圖。
[0033]圖8A是示出串行數據和並行數據之間的轉換的示意圖，以及圖SB是示出麥克風單元的信號流的視圖。
[0034]圖9是示出在將信號從各個麥克風單元發送至主機裝置的情況下的信號流的視圖。
[0035]圖10是示出在將各個聲音處理程序從主機裝置發送至各個麥克風單元的情況下的信號流的視圖。
[0036]圖11是示出信號處理系統的操作的流程圖。
[0037]圖12是示出根據應用示例的信號處理系統的結構的框圖。
[0038]圖13是示出根據應用示例的外接單元的外部透視圖。
[0039]圖14是示出根據應用示例的外接單元的結構的框圖。
[0040]圖15是示出聲音信號處理部的結構的框圖。
[0041]圖16是示出外接單元數據的數據格式的示例的視圖。
[0042]圖17是示出根據應用示例的主機裝置的結構的框圖。
[0043]圖18是用於外接單元的聲源追蹤處理的流程圖。
[0044]圖19是用於主機裝置的聲源追蹤處理的流程圖。
[0045]圖20是示出在發出測試聲波以作出聲級判斷的情況下的操作的流程圖。
[0046]圖21是示出在指定外接單元之一的回聲消除器的情況下的操作的流程圖。
[0047]圖22是在主機裝置中配置回聲抑制器的情況下的框圖。
[0048]圖23A和圖23B是示出主機裝置和外接單元的布置的修改示例的視圖。
【具體實施方式】
[0049]圖1是示出根據本發明的信號處理系統的連接模式的視圖。該信號處理系統包括主機裝置I和分別連接至主機裝置I的多個(在本示例中是五個)麥克風單元2A至2E。
[0050]麥克風單元2A至2E分別被設置在例如具有大空間的會議室內。主機裝置I從各個麥克風單元接收聲音信號，並且執行各種處理。例如，主機裝置I將各個麥克風單元的聲音信號單獨發送至經由網絡連接的另一個主機裝置。
[0051]圖2A是示出主機裝置I的結構的框圖，以及圖2B是示出麥克風單元2A的結構的框圖。由於所有各個麥克風單元都具有相同的硬體結構，所以麥克風單元2A在圖2B中作為代表被示出，並且描述其結構和功能。然而，在本實施例中，A/D轉換的結構被省略，並且除非另外指出，假設各信號是數位訊號，以此給出以下說明。
[0052]如圖2A中所示，主機裝置I具有通信接口(I/F) 11、CPU12、RAM13、非易失性存儲器14和揚聲器102。
[0053]CPU12從非易失性存儲器14讀取應用程式並且將它們臨時存儲在RAM13中，從而執行各操作。例如，如上所述，CPU12從各個麥克風單元接收聲音信號，並且將各個信號單獨發送至經由網絡連接的另一個主機裝置。
[0054]非易失性存儲器14包括快閃記憶體、硬碟驅動器(HDD)等。在非易失性存儲器14中，存儲聲音處理程序(在本實施例中，此後稱為聲音信號處理程序)。聲音信號處理程序是用於操作各個麥克風單元的程序。例如，多種程序可以被包括在程序中，諸如，用於實現回聲消除器功能的程序、用於實現噪聲消除器功能的程序、以及用於實現增益控制的程序。
[0055]CPU12從非易失性存儲器14讀取預定聲音信號處理程序，並且經由通信I/F11，將該程序發送至每個麥克風單元。聲音信號處理程序可以被嵌入在應用程式中。
[0056]麥克風單元2A具有通信I/F21A、DSP22A和麥克風(此後有時稱為麥克風)25A。
[0057]DSP22A具有易失性存儲器23A和聲音信號處理部24A。雖然在本示例中示出易失性存儲器23A被嵌入在DSP22A中的模式，但是可以獨立於DSP22A提供易失性存儲器23A。聲音信號處理部24A用作根據本發明的處理部，並且具有將由麥克風25A拾取的聲音輸出為數字聲音信號的功能。
[0058]從主機裝置I發送的聲音信號處理程序經由通信I/F21A，被臨時存儲在易失性存儲器23A中。聲音信號處理部24A執行對應於被臨時存儲在易失性存儲器23A中的聲音信號處理程序的處理，並且將與由麥克風25A拾取的聲音相關的數字聲音信號發送至主機裝置I。例如，在從主機裝置I發送回聲消除器程序的情況下，聲音信號處理部24A從由麥克風25A拾取的聲音中去除回聲分量，並且將處理後的信號發送至主機裝置I。在每個麥克風單元中執行回聲消除器程序的該方法優選地在用於電話會議的應用程式在主機裝置I中執行的情況下合適。
[0059]在到麥克風單元2A的電源被切斷的情況下，擦除臨時存儲在易失性存儲器23A中的聲音信號處理程序。在每次啟動時，麥克風單元都從主機裝置I確定地接收用於操作的聲音信號處理程序，然後執行操作。在麥克風單元2A是經由通信I/F21A接收供電的類型(總線電源驅動)的情況下，麥克風單元2A從主機裝置I接收用於操作的程序，並且僅當連接至主機裝置I時執行操作。
[0060]如上所述，在主機裝置I中執行用於電話會議的應用程式的情況下，執行用於回聲消除的聲音信號處理程序。此外，在執行用於記錄的應用程式的情況下，執行用於噪聲消除的聲音信號處理程序。另一方面，還可以使用以下模式，其中:在執行用於聲音放大的應用程式以使得從主機裝置I的揚聲器102輸出由每個麥克風單元拾取的聲音的情況下，執行用於聲反饋消除的聲音信號處理程序。在在主機裝置I中執行用於記錄的應用程式的情況下，不需要揚聲器102。
[0061]將參考圖3A描述回聲消除器。圖3A是示出在聲音信號處理部24A執行回聲消除器程序的情況下的結構的框圖。如圖3A中所示，聲音信號處理部24A包括濾波器係數設定部241、自適應濾波器242和加法部243。
[0062]濾波器係數設定部241估計聲傳輸系統(從主機裝置I的揚聲器102到每個麥克風單元的麥克風的聲音傳播路線)的傳遞函數，並且使用所估計的傳遞函數，設置自適應濾波器242的濾波器係數。
[0063]自適應濾波器242包括數字濾波器，諸如，FIR濾波器。從主機裝置1，自適應濾波器242接收將被輸入到主機裝置I的揚聲器102的輻射聲音信號FE，並且使用在濾波器係數設定部241中設置的濾波器係數執行濾波，由此生成偽衰退聲音信號。自適應濾波器242將所生成的偽衰退聲音信號輸出到加法部243。
[0064]加法部243輸出通過從麥克風25A的聲音拾取信號NEl中減去從自適應濾波器242輸入的偽衰退聲音信號獲得的聲音拾取信號NE1』。
[0065]基於輻射聲音FE和從加法部243輸出的聲音拾取信號NE1』，濾波器係數設定部241使用諸如LMS算法之類的自適應算法，更新濾波器係數。然後，濾波器係數設定部241將更新後的濾波器係數設置到自適應濾波器242。
[0066]接下來，將參考圖3B描述噪聲消除器。圖3B是示出在處理部執行噪聲消除器程序的情況下的聲音 信號處理部24A的結構的框圖。如圖3B中所示，聲音信號處理部24A包括FFT處理部245、噪聲去除部246、估計部247和IFFT處理部248。
[0067]用於執行傅立葉變換的FFT處理部245將聲音拾取信號NE』 T轉換為頻譜NE』 N。噪聲去除部246去除包含在頻譜NE』N中的噪聲分量N』N。通過估計部247，基於頻譜NE』N，估計噪聲分量N』 N。
[0068]估計部247執行用於估計包含在從FFT處理部245輸入的頻譜NE』 N中的噪聲分量N』 N的處理。估計部247在聲音信號NE』 N的特定採樣定時，順序地獲取頻譜(此後被稱為聲譜)S(NE』N)，並且臨時存儲該頻譜。基於多次獲得和存儲的聲譜S(NE』N)，估計部247在噪聲分量N』 N的特定採樣定時，估計頻譜(此後稱為噪聲譜)S (N』 N)。然後，估計部247將所估計的噪聲譜S(N』 N)輸出到噪聲去除部246。
[0069]例如，假設特定採樣定時T處的噪聲譜是S(N』 N(T)),相同採樣定時T處的聲譜是S(NE』N(T))，並且在前採樣定時T-1處的噪聲譜是S(N』N(T-1))。而且，α和β是遺忘常數；例如，α=0.9，並且β=0.1。噪聲譜S(N』 N(T))可以由以下表達式I表示。
[0070]S (N，N (T)) = a S (N，N (T-1)) + β S (N，N (T))…表達式 I
[0071]可以通過基於聲譜估計噪聲譜S(N』 N(T)),來估計噪聲分量，諸如，背景噪聲。假設估計部247僅在由麥克風25Α拾取的聲音拾取信號的聲級低(無聲)的情況下，執行噪聲譜估計處理。
[0072]噪聲去除部246從由FFT處理部245輸入的頻譜NE』 N中去除噪聲分量N』 N,並且將噪聲去除之後獲得的頻譜CO』 N輸出到IFFT處理部248。更具體地，噪聲去除部246計算聲音信號S (NE』N)和從估計部247輸入的噪聲譜S (N』N)的信號聲級的比率。在所計算的信號聲級的比率等於閾值或更大的情況下，噪聲去除部246線性地輸出聲譜S(NE』N)。另外，在所計算的信號聲級的比率小於閾值的情況下，噪聲去除部246非線性地輸出聲譜S(NE， N)。
[0073]用於執行反傅立葉變換的IFFT處理部248在時間軸上反變換去除噪聲分量N』 N之後的頻譜CO』 N，並且輸出所生成的聲音信號CO』 T0
[0074]而且，聲音信號處理程序可以實現用於如圖4中所示的這樣的回聲抑制器的程序。使用該回聲抑制器，來去除在圖3A中所示的回聲消除器的後續階段不能由該回聲消除器去除的回聲分量。回聲抑制器包括FFT處理部121、回聲去除部122、FFT處理部123、進步度(progress degree)計算部124、回聲生成部125、FFT處理部126和IFFT處理部127,如圖4中所示。
[0075]FFT處理部121被用於將從回聲消除器輸出的聲音拾取信號NE1』轉換為頻譜。該頻譜被輸出到回聲去除部122和進步度計算部124。回聲去除部122去除包含在輸入頻譜中的殘留回聲分量(不能通過回聲消除器去除的回聲分量)。通過回聲生成部125生成殘留
回聲分量。
[0076]回聲生成部125基於從FFT處理部126輸入的偽衰退聲音信號的頻譜,生成殘留回聲分量。通過將過去估計的殘留回聲分量添加至乘以預定係數的輸入偽衰退聲音信號的頻譜，來獲得殘留回聲分量。該預定係數由進步度計算部124設置。進步度計算部124獲得從FFT處理部123輸入的聲音拾取信號NEl (在在前階段由回聲消除器去除回聲分量之前的聲音拾取信號)和從FFT處理部121輸入的聲音拾取信號NE1』(在在前階段由回聲消除器去除回聲分量之後的聲音拾取信號)的功率比(ERLE:回聲往返損耗增強)。進步度計算部124基於功率比輸出預定係數。例如，在自適應濾波器242的學習根本不被執行的情況下，上述預定係數被設置為I ;在自適應濾波器242的學習已進行的情況下，預定係數被設置為0 ;當自適應濾波器242的學習進一步繼續時，使得預定係數更小，並且使得殘留回聲分量更小。然後，回聲去除部122去除通過回聲生成部125計算的殘留回聲分量。IFFT處理部127在時間軸上反變換去除回聲分量之後的頻譜，並且輸出所獲得的聲音信號。
[0077]回聲消除器程序、噪聲消除器程序和回聲抑制器程序可以由主機裝置I執行。具體地，在每個麥克風單元執行回聲消除器程序的同時，主機裝置執行回聲抑制器程序。
[0078]在根據本實施例的信號處理系統中，可以根據將連接的麥克風單元的數量，修改將被執行的聲音信號處理程序。例如，在將被連接的麥克風單兀的數量為一個的情況下，麥克風單元的增益被設置為高，並且在將被連接的麥克風單元的數量為多個的情況下，各個麥克風單元的增益被設置為相對低。
[0079]另一方面，在每個麥克風單元具有多個麥克風的情況下，還可以使用執行用於使多個麥克風用作麥克風陣列的程序的模式。在該情況下，可以根據麥克風單元連接到主機裝置I的順序(位置)，為每個麥克風單元設置不同參數(增益、延遲量等)。
[0080]以此方式，根據本實施例的麥克風單元可以根據主機裝置I的利用，實現多種功能。甚至在實現這些多種功能的情況下，不必須將程序預先存儲在麥克風單元2A中，由此沒有非易失性存儲器是必須的(或可以使其容量小)。
[0081]雖然易失性存儲器23A RAM在本實施例中被看作臨時存儲器的示例，但是存儲器不限於易失性存儲器，假設在到麥克風單元2A的電源被切斷的情況下，存儲器的內容被擦除，還可以使用非易失性存儲器，諸如，快閃記憶體。在該情況下，例如在到麥克風單元2A的電源被切斷的情況下或者在執行電纜替換的情況下，DSP22A擦除快閃記憶體的內容。然而，在該情況下，當到麥克風單元2A的電源被切斷直到DSP22A擦除快閃記憶體的內容為止時，提供電容器等，以臨時保持電源。
[0082]而且，在添加假定在產品出售時不被使用的新功能的情況下，不必須重寫每個麥克風單元的程序。可以通過僅修改存儲在主機裝置I的非易失性存儲器14中的聲音信號處理程序，來實現新功能。
[0083]而且，由於所有麥克風單元2A至2E都具有相同硬體，不要求用戶意識到哪個麥克風單元應該連接至哪個位置。
[0084]例如，在最接近主機裝置I的麥克風單元(例如，麥克風單元2A)中執行回聲消除器程序並且在離主機裝置I最遠的麥克風單元(例如，麥克風單元2E)中執行噪聲消除器程序的情況下，如果麥克風單元2A和麥克風單元2E的連接被交換，在最接近主機裝置I的麥克風單元2E中確定地執行回聲消除器程序，並且在離主機裝置I最遠的麥克風單元2A中執行噪聲消除器程序。
[0085]如圖1中所示，可以使用各個麥克風單元直接連接至主機裝置I的星形連接模式。然而，如圖5A中所示，還可以使用麥克風單元串聯連接並且它們中的一個(麥克風單元2A)連接至主機裝置I的級聯連接模式。
[0086]在圖5A中所示的示例中，主機裝置I經由電纜331連接至麥克風單元2A。麥克風單元2A經由電纜341連接至麥克風單元2B。麥克風單元2B經由電纜351連接至麥克風單元2C。麥克風單元2C經由電纜361連接至麥克風單元2D。麥克風單元2D經由電纜371連接至麥克風單元2E。
[0087]圖5B是示出主機裝置I的外部透視圖，以及圖5C是示出麥克風單元2A的外部透視圖。在圖5C中，麥克風單元2A作為代表被示出和在以下描述。然而，所有麥克風單元都具有相同外觀和結構。如圖5B中所不,主機裝置I具有長方體外殼101A,在外殼IOlA的側面(正面)上提供揚聲器102，並且在外殼IOlA的側面(背面)上提供通信I/F11。麥克風單元2A具有長方體外殼201A，在外殼201A的側面上提供麥克風25A，並且在外殼201A的正面上提供第一輸入/輸出端子33A和第二輸入/輸出端子34A。圖5C示出在背面、右側面和左側面上提供麥克風25A，由此具有三個聲音拾取方向的示例。然而，聲音拾取方向不限於在本示例中使用的那些。例如，可以使用在平面圖中以120度間隔布置三個麥克風25A並且在周向執行聲音拾取的模式。電纜331連接至第一輸入/輸出端子33A，由此麥克風單元2A經由電纜331連接至主機裝置I的通信I/F11。而且，電纜341連接至第二輸入/輸出端子34A，由此麥克風單元2A經由電纜341連接至麥克風單元2B的第一輸入/輸出端子33B。外殼IOlA和外殼201A的形狀不限於長方體形狀。例如,主機裝置I的外殼101可以具有橢圓柱形，並且外殼201A可以具有圓柱形。
[0088]雖然根據本實施例的信號處理系統在外觀上具有圖5A中所示的級聯連接模式，但是該系統可以在電學上實現星形連接模式。這將在以下描述。
[0089]圖6A是示出信號連接的示例性框圖。麥克風單元具有相同硬體結構。首先，以下通過參考圖6B描述作為代表的麥克風單元2A的結構和功能。
[0090]除了圖2A中所示的DSP22A之外，麥克風單元2A具有FPGA31A、第一輸入/輸出端子33A和第二輸入/輸出端子34A。
[0091]FPGA31A實現如圖6B中所示的物理電路。換句話說，FPGA31A被用於將第一輸入/輸出端子33A的第一通道物理上連接至DSP22A。
[0092]而且，FPGA31A用於將除了第一輸入/輸出端子33A的第一通道之外的子通道之一物理上連接至鄰近第二輸入/輸出端子34A的通道並且對應於該子通道的另一個通道。例如，第一輸入/輸出端子33A的第二通道連接至第二輸入/輸出端子34A的第一通道，第一輸入/輸出端子33A的第三通道連接至第二輸入/輸出端子34A的第二通道，第一輸入/輸出端子33A的第四通道連接至第二輸入/輸出端子34A的第三通道，以及第一輸入/輸出端子33A的第五通道連接至第二輸入/輸出端子34A的第四通道。第二輸入/輸出端子34A的第五通道不連接至任何位置。
[0093]通過這種物理電路，主機裝置I的第一通道的信號(ch.1)被輸入到麥克風單元2A的DSP22A。另外，如圖6A中所示，將主機裝置I的第二通道的信號(ch.2)從麥克風單元2A的第一輸入/輸出端子33A的第二通道輸入到麥克風單兀2B的第一輸入/輸出端子33B的第一通道，然後輸入到麥克風單元2B的DSP22B。
[0094]將第三通道的信號(ch.3)經由麥克風單元2B的第一輸入/輸出端子33B的第二通道，從第一輸入/輸出端子33A的第三通道輸入到麥克風單兀2C的第一輸入/輸出端子33C的第一通道，然後輸入到麥克風單元2C的DSP22C。
[0095]因為結構的簡單性，經由麥克風單元2B的第一輸入/輸出端子33B的第三通道和麥克風單兀2C的第一輸入/輸出端子33C的第二通道,將第四通道的聲音信號(ch.4)從第一輸入/輸出端子33A的第四通道輸入到麥克風單兀2D的第一輸入/輸出端子33D的第一通道，然後輸入到麥克風單元2D的DSP22D。經由麥克風單元2B的第一輸入/輸出端子33B的第四通道、麥克風單元2C的第一輸入/輸出端子33C的第三通道和麥克風單元2D的第一輸入/輸出端子33D的第二通道,將第五通道的聲音信號(ch.5)從第一輸入/輸出端子33A的第五通道輸入到麥克風單兀2E的第一輸入/輸出端子33E的第一通道,然後輸入到麥克風單元2E的DSP22E。
[0096]通過該結構，雖然在外觀上，連接是級聯連接，但是可以將各個聲音信號處理程序從主機裝置I發送至各個麥克風單元。在該情況下，經由電纜串聯連接的麥克風單元可以根據期望被連接和斷開連接，並且不必須對連接的順序給予任何考慮。例如，在將回聲消除器程序發送至最接近主機裝置I的麥克風單元2A並且將噪聲消除器程序發送至離主機裝置I最遠的麥克風單元2E的情況下，如果麥克風單元2A和麥克風單元2E的連接位置被交換，以下將描述將發送至各個麥克風單元的程序。在該情況下，麥克風單元2E的第一輸A /輸出端子33E經由電纜331連接至主機裝置I的通信I/F11，並且第二輸入/輸出端子34E經由電纜341連接至麥克風單元2B的第一輸入/輸出端子33B。麥克風單元2A的第一輸入/輸出端子33A經由電纜371連接至麥克風單元2D的第二輸入/輸出端子34D。結果，回聲消除器程序被發送至麥克風單元2E，並且噪聲消除器程序被發送至麥克風單元2A。即使如上所述交換連接的順序，也在最接近主機裝置I的麥克風單元中執行回聲消除器程序，並且在離主機裝置I最遠的麥克風單元中執行噪聲消除器程序。
[0097]在識別出各個麥克風單元的連接順序的情況下並且基於連接順序和電纜的長度，主機裝置I可以將回聲消除器程序發送至離主機裝置特定距離範圍內的麥克風單元，並且可以將噪聲消除器程序發送至位於特定距離之外的麥克風單元。關於電纜的長度，例如，在使用專用電纜的情況下，可以將關於電纜的長度的信息預先存儲在主機裝置中。而且，可以通過為每條電纜設置識別信息，通過存儲識別信息和關於電纜的長度的信息並且通過經由正被使用的每條電纜接收識別信息，知曉正被使用的每條電纜的長度。
[0098]當主機裝置I發送回聲消除器程序時，優選對於接近主機裝置的回聲消除器，濾波器係數的數量(抽頭的數量)應該被增加，以處理具有長反射的回聲，並且對於遠離主機裝置的回聲消除器，濾波器係數的數量(抽頭的數量)應該被減少。
[0099]而且，甚至在生成不能通過回聲抑制器去除的回聲分量的情況下，可以實現用於通過將非線性處理程序(例如，上述回聲抑制器程序)而不是回聲消除器程序發送至離主機裝置特定距離範圍內的麥克風單元來去除回聲分量的模式。而且，雖然在本實施例中描述了麥克風單元選擇噪聲消除器或回聲消除器，但是可以將噪聲消除器和回聲消除器程序二者發送至接近主機裝置I的麥克風單元，並且僅將噪聲消除器程序發送至遠離主機裝置I的麥克風單元。
[0100]通過圖6A和圖6B中所示的結構，還在將聲音信號從各個麥克風單元發送至主機裝置I的情況下，可以從各個麥克風單元單獨輸出各個通道的聲音信號。
[0101]另外，在本示例中，描述了使用FPGA實現物理電路的示例。然而，在不限於FPGA的情況下，可以使用任何器件，只要器件可以實現上述物理電路。例如，可以預先製備專用1C，或者可以預先進行布線。而且，在不限於物理電路的情況下，可以通過軟體實現能夠實現類似於FPGA31A的電路的模式。
[0102]接下來，圖7是示出用於執行串行數據和並行數據之間的轉換的麥克風單元的結構的示例性框圖。在圖7中，麥克風單元2A作為代表被示出並被描述。然而，所有麥克風單元都具有相同結構和功能。
[0103]在本示例中，麥克風單元2A具有FPGA51A，而不是圖6A和圖6B中所示的FPGA31A。
[0104]FPGA51A具有對應於上述FPGA31的物理電路501A、用於執行串行數據和並行數據之間的轉換的第一轉換部502A和第二轉換部503A。
[0105]在本不例中，多個通道的聲音信號通過第一輸入/輸出端子33A和第二輸入/輸出端子34A被輸入和輸出為串行數據。DSP22A將第一通道的聲音信號作為並行數據輸出到物理電路501A。
[0106]物理電路501A將從DSP22A輸出的第一通道的並行數據輸出到第一轉換部502A。而且，物理電路501A將從第二轉換部503A輸出的第二通道的並行數據(對應於DSP22B的輸出信號)、第三通道的並行數據(對應於DSP22C的輸出信號)、第四通道的並行數據(對應於DSP22D的輸出信號)和第五通道的並行數據(對應於DSP22E的輸出信號)輸出到第一轉換部502A。
[0107]圖8A是示出串行數據和並行數據之間的轉換的示意圖。並行數據包括用於同步的位時鐘(BCK)、字時鐘(WCK)和各個通道(五個通道)的信號SDOO至SD04，如圖8A的上部中所示。
[0108]串行數據包括同步信號和數據部分。數據部分包含字時鐘、各個通道(五個通道)的信號SDOO至SD04和錯誤校正碼CRC。
[0109]將圖8A的上部中所示的這樣的並行數據從物理電路501A輸入到第一轉換部502A。第一轉換部502A將並行數據轉換為如圖8A的下部中所示的這樣的串行數據。串行數據被輸出到第一輸入/輸出端子33A並且輸入到主機裝置I。主機裝置I基於輸入的串行數據，處理各個通道的聲音信號。
[0110]另一方面，將如圖8A的下部中所示的這樣的串行數據從麥克風單元2B的第一轉換部502B輸入到第二轉換部503A。第二轉換部503A將串行數據轉換為如圖8A的上部中所示的並行數據，並且將並行數據輸出到物理電路501A。
[0111]而且，如圖8B中所示，通過物理電路501A，將從第二轉換部503A輸出的信號SDOO作為信號SDOl輸出到第一轉換部502A，並且將從第二轉換部503A輸出的信號SDOl作為信號SD02輸出到第一轉換部502A，將從第二轉換部503A輸出的信號SD02作為信號SD03輸出到第一轉換部502A，並且將從第二轉換部503A輸出的信號SD03作為信號SD04輸出到第一轉換部502A。
[0112]因此，如在圖6A中所示的示例的情況下，將從DSP22A輸出的第一通道的聲音信號(ch.1)作為第一通道的聲音信號輸入到主機裝置I中，將從DSP22B輸出的第二通道的聲音信號(ch.2)作為第二通道的聲音信號輸入到主機裝置I中，將從DSP22C輸出的第三通道的聲音信號(ch.3)作為第三通道的聲音信號輸入到主機裝置I中，將從DSP22D輸出的第四通道的聲音信號(ch.4)作為第四通道的聲音信號輸入到主機裝置I中，並且將從麥克風單元2E的DSP22E輸出的第五通道的聲音信號(ch.5)作為第五通道的聲音信號輸入到主機裝置I中。
[0113]以下參考圖9描述上述信號流。首先，麥克風單元2E的DSP22E使用聲音信號處理部24A處理由其麥克風25E拾取的聲音，並且將通過將處理後的聲音劃分為單位位數據獲得的信號(信號SD04)輸出到物理電路501E。物理電路501E將信號SD04作為第一通道的並行數據輸出到第一轉換部502E。第一轉換部502E將並行數據轉換為串行數據。如圖9的最下面部分中所示，串行數據包含按照從字時鐘、引導單位位數據(圖中的信號SD04)、位數據0 (由圖中的連字號指示)和錯誤校正碼CRC的順序開始的數據。將這種串行數據從第一輸入/輸出端子33E輸出並且輸入到麥克風單兀2D。
[0114]麥克風單元2D的第二轉換部503D將輸入的串行數據轉換為並行數據，並且將並行數據輸出到物理電路501D。然後，到第一轉換部502D，物理電路501D輸出包含在並行數據中的信號SD04作為第二通道信號，並且還輸出從DSP22D輸入的信號SD03作為第一通道信號。如從以上圖9中的第三列中所示，第一轉換部502D將並行數據轉換為串行數據，其中，信號SD03作為引導單位位數據被插入字時鐘之後，並且信號SD04被用作第二單位位數據。而且，第一轉換部502D新生成錯誤校正碼用於該情況(在信號SD03是引導數據並且信號SD04是第二數據的情況下)，將該碼附著到串行數據，並且輸出串行數據。
[0115]將這種串行數據從第一輸入/輸出端子33D輸出並且輸入到麥克風單元2C。還在麥克風單元2C中執行類似於上述處理的處理。結果，麥克風單元2C輸出串行數據，其中，信號SD02作為引導單位位數據被插入字時鐘之後，信號SD03用作第二單位位數據，信號SD04用作第三單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。串行數據被輸入到麥克風單元2B。也在麥克風單元2B中執行類似於上述處理的處理。結果，麥克風單元2B輸出串行數據，其中，信號SDOl作為引導單位位數據被插入字時鐘之後，信號SD02用作第二單位位數據，信號SD03用作第三單位位數據，信號SD04用作第四單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。串行數據被輸入到麥克風單元2A。也在麥克風單元2A中執行類似於上述處理的處理。結果，麥克風單元2A輸出串行數據，其中，信號SDOO作為引導單位位數據被插入字時鐘之後，信號SDOl用作第二單位位數據，信號SD02用作第三單位位數據，信號SD03用作第四單位位數據，信號SD04用作第五單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。將串行數據輸入到主機裝置I。
[0116]以此方式,如在圖6A中所不的不例的情況下,從DSP22A輸出的第一通道的聲音信號(ch.1)作為第一通道的聲音信號被輸入到主機裝置1，從DSP22B輸出的第二通道的聲音信號(ch.2)作為第二通道的聲音信號被輸入到主機裝置1，從DSP22C輸出的第三通道的聲音信號(ch.3)作為第三通道的聲音信號被輸入到主機裝置1，從DSP22D輸出的第四通道的聲音信號(ch.4)作為第四通道的聲音信號被輸入到主機裝置1，並且從麥克風單元2E的DSP22E輸出的第五通道的聲音信號(ch.5)作為第五通道的聲音信號被輸入到主機裝置I。換句話說，每個麥克風單元都將由每個DSP處理的聲音信號劃分為固定單位位數據，並且將數據發送至作為較高階單元連接在上遊側的麥克風單元，由此各個麥克風單元協作以產生將被發送的串行數據。
[0117]接下來，圖10是示出在將各個聲音處理程序從主機裝置I發送至各個麥克風單元的情況下的信號流的視圖。在該情況下，執行信號流與圖9中所示的相反的處理。
[0118]首先，主機裝置I通過將將從非易失性存儲器14發送至每個麥克風單元的聲音信號處理程序劃分為固定單位位數據，通過按照被各個麥克風單元接收的順序讀取和布置單位位數據，來產生串行數據。在串行數據中，信號SDOO用作字時鐘之後的引導單位位數據，信號SDOl用作第二單位位數據，信號SD02用作第三單位位數據，信號SD03用作第四單位位數據，信號SD04用作第五單位位數據，並且附著錯誤校正碼CRC。首先將串行數據輸入到麥克風單元2A。在麥克風單元2A中，從串行數據中提取用作引導單位位數據的信號SD00，並且將所提取的單位位數據輸入到DSP22A並且臨時存儲在易失性存儲器23A中。
[0119]接下來，麥克風單元2A輸出串行數據，其中，信號SDOl用作字時鐘之後的引導單位位數據，信號SD02用作第二單位位數據，信號SD03用作第三單位位數據，信號SD04用作第四單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。第五單位位數據是O (圖中的連字號
將串行數據輸入到麥克風單元2B。在麥克風單元2B中，將用作引導單位位數據的信號SODl輸入到DSP22B。然後，麥克風單元2B輸出串行數據，其中，信號SD02用作字時鐘之後的引導單位位數據，信號SD03用作第二單位位數據，信號SD04用作第三單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。將串行數據輸入到麥克風單元2C。在麥克風單元2C中，將用作引導單位位數據的信號SD02輸入到DSP22C。然後，麥克風單元2C輸出串行數據，其中，信號SD03用作字時鐘之後的引導單位位數據，信號SD04用作第二單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。將串行數據輸入到麥克風單元2D。在麥克風單元2D中，將用作引導單位位數據的信號SD03輸入到DSP22D。然後，麥克風單元2D輸出串行數據，其中，信號SD04用作字時鐘之後的引導單位位數據，並且附著新錯誤校正碼CRC。最後，將串行數據輸入到麥克風單元2E，並且將用作引導單位位數據的信號SD04輸入到DSP22E。
[0120]以此方式，將引導單位位數據(信號SDOO)確定地發送至連接到主機裝置I的麥克風單元，將第二單位位數據(信號SDOl)確定地發送至第二連接的麥克風單元，將第三單位位數據(信號SD02)確定地發送至第三連接的麥克風單元，將第四單位位數據(信號SD03)確定地發送至第四連接的麥克風單元，並且將第五單位位數據(信號SD04)確定地發送至第五連接的麥克風單元。
[0121]接下來，每個麥克風單元都執行與通過組合單位位數據獲得的聲音信號處理程序相對應的處理。而且在該情況下，經由電纜串聯連接的麥克風單元可以按照期望被連接和斷開連接，並且不必須對連接的順序給予任何考慮。例如，在將回聲消除器程序發送至最接近主機裝置I的麥克風單元2A並且將噪聲消除器程序發送至離主機裝置I最遠的麥克風單元2E的情況下，如果麥克風單元2A和麥克風單元2E的連接位置被交換，則將回聲消除器程序發送至麥克風單元2E，並且將噪聲消除器程序發送至麥克風單元2A。即使連接的順序如上所述被交換，在最接近主機裝置I的麥克風單元中執行回聲消除器程序，並且在離主機裝置I最遠的麥克風單元中執行噪聲消除器程序。
[0122]接下來，將參考圖11中所示的流程圖，描述啟動時的主機裝置I和各個麥克風單元的操作。當麥克風單元連接至主機裝置I時並且當主機裝置I的CPU12檢測到麥克風單元的啟動狀態時(在Sll)，CPU12從非易失性存儲器14讀取預定聲音信號處理程序(在S12)，並且經由通信I/F11將該程序發送至各個麥克風單元(在S13)。此時，主機裝置I的CPU12通過將聲音處理程序劃分為固定單位位數據並且通過按照被上述各個麥克風單元接收的順序布置單位位數據，來產生串行數據，並且將串行數據發送至各麥克風單元。
[0123]每個麥克風單元都接收從主機裝置I發送的聲音信號處理程序(在S21)並且臨時存儲該程序(在S22)。此時，每個麥克風單元都從串行數據中提取將由該麥克風單元接收的單位位數據，並且接收並臨時存儲所提取的單位位數據。每個麥克風單元都組合臨時存儲的單位位數據，並且執行與組合的聲音信號處理程序相對應的處理(在S23)。然後，每個麥克風單元發送關於所拾取的聲音的數字聲音信號(在S24)。此時，將通過每個麥克風單元的聲音信號處理部處理的數字聲音信號劃分為固定單位位數據，並且發送至連接為較高階單元的麥克風單元，並且各個麥克風單元協作以產生將被發送的串行數據，然後將將被發送的串行數據發送至主機裝置。
[0124]雖然例如，在本示例中，以最小位單位執行到串行數據的轉換，但是轉換不限於最小位單位的轉換，而是還可以執行針對每個字的轉換。
[0125]而且，如果存在未連接的麥克風單元，甚至在存在沒有信號的通道的情況下(在數據位是0的情況下)，通道的位數據不被刪除而是包含在串行數據中並且被發送。例如，在麥克風單元的數量是4的情況下，信號SD04的位數據確定地變為0，但是信號SD04不被刪除而是作為具有位數據0的信號被發送。因此，不必須對關於哪個單元應該對應於哪個通道的連接關係給予任何考慮。另外，例如關於哪個數據應該被發送到哪個單元或者哪個數據應該從哪個單元被接收的地址信息不是必須的。即使連接的順序被交換，也可以從各個麥克風單元輸出合適的通道信號。
[0126]通過在單元之間發送串行數據的該結構，即使通道的數量增加，單元之間的信號線也不增加。雖然用於檢測麥克風單元的啟動狀態的檢測器可以通過檢測電纜的連接，來檢測啟動狀態，但是檢測器可以檢測在通電時連接的麥克風單元。而且，在使用期間添加新麥克風單元的情況下，檢測器檢測其電纜的連接，並且可以檢測其啟動狀態。在該情況下，可以擦除所連接的麥克風單元的程序，並且將聲音信號處理程序再次從主機裝置發送至所有麥克風單元。[0127]圖12是示出根據應用示例的信號處理系統的結構的視圖。根據應用示例的信號處理系統具有串聯連接的外接單元IOA至IOE和連接至外接單元IOA的主機裝置I。圖13是示出外接單元IOA的外部透視圖。圖14是示出外接單元IOA的結構的框圖。在該應用示例中，主機裝置I經由電纜331連接至外接單元10A。外接單元IOA經由電纜341連接外接單元10B。外接單元IOB經由電纜351連接至外接單元10C。外接單元IOC經由電纜361連接至外接單元10D。外接單元IOD經由電纜371連接至外接單元10E。外接單元IOA至IOE具有相同結構。因此，在以下外接單元的結構的說明中，外接單元IOA被看作代表並且被描述。所有外接單元的硬體結構都相同。
[0128]外接單元IOA具有與上述麥克風單元2A的結構和功能相同的結構和功能。然而，外接單元IOA具有多個麥克風MICa至MICm，而不是麥克風25A。另外，在本示例中，如圖15中所示，DSP22A的聲音信號處理部24A具有放大器Ila至11m、係數確定部120、合成部130和 AGCI40。
[0129]所需要的麥克風的數量可以是兩個或以上，並且可以根據單個外接單元的聲音拾取規格被適當地設置。從而，放大器的數量可以僅與麥克風的數量相同。例如，如果在周向使用小數量的麥克風拾取聲音，則僅三個麥克風就足夠。
[0130]麥克風MICa至MICm具有不同的聲音拾取方向。換句話說，麥克風MICa至MICm具有預定的聲音拾取方向性，並且通過使用特定方向作為主要聲音拾取方向來拾取聲音，由此生成聲音拾取信號Sma至Smm。更具體地,例如,麥克風MICa通過使用第一特定方向作為主要聲音拾取方向來拾取聲音，由此生成聲音拾取信號Sma。類似地，麥克風MICb通過使用第二特定方向作為主要聲音拾取方向來拾取聲音，由此生成聲音拾取信號Smb。
[0131]麥克風MICa至MICm被安裝在外接單元IOA中，以使聲音拾取方向性不同。換句話說，麥克風MICa至MICm被安裝在外接單元IOA中，以使主要聲音拾取方向不同。
[0132]從麥克風MICa至MICm輸出的聲音拾取信號Sma至Smm分別被輸入到放大器Ila至11m。例如,從麥克風MICa輸出的聲音拾取信號Sma被輸入到放大器Ila,並且從麥克風MICb輸出的聲音拾取信號Smb被輸入到放大器lib。從麥克風MICm輸出的聲音拾取信號Smm被輸入到放大器11m。而且,聲音拾取信號Sma至Smm被輸入到係數確定部120。此時，聲音拾取信號Sma至Smm (模擬信號)被轉換為數位訊號，然後被輸入到放大器Ila至11m。
[0133]係數確定部120檢測聲音拾取信號Sma至Smm的信號功率，比較聲音拾取信號Sma至Smm的信號功率，並且檢測具有最高功率的聲音拾取信號。係數確定部120將用於被檢測到具有最高功率的聲音拾取信號的增益係數設置為「I」。係數確定部120將用於除了被檢測到具有最高功率的聲音拾取信號之外的聲音拾取信號的增益係數設置為「O」。
[0134]係數確定部120將所確定的增益係數輸出到放大器Ila至11m。更具體地，係數確定部120將增益係數「I」輸出到被檢測到具有最高功率的聲音拾取信號被輸入到的放大器，並且將增益係數「O」輸出到其他放大器。
[0135]係數確定部120檢測被檢測到具有最高功率的聲音拾取信號的信號聲級，並且生成聲級信息IFolOA。係數確定部120將聲級信息IFolOA輸出到FPGA51A。
[0136]放大器Ila至Ilm是其增益可以被調整的放大器。放大器Ila至Ilm利用由係數確定部120給出的增益係數，來放大聲音拾取信號Sma至Smm，並且分別生成放大後聲音拾取信號Smga至Smgm。更具體地，例如，放大器I Ia利用來自係數確定部120的增益係數，來放大聲音拾取信號Sma,並且輸出放大後聲音拾取信號Smga。放大器Ilb利用來自係數確定部120的增益係數，來放大聲音拾取信號Smb，並且輸出放大後聲音拾取信號Smgb。放大器Ilm利用來自係數確定部120的增益係數,來放大聲音拾取信號Smm,並且輸出放大後聲音拾取信號Smgm。
[0137]由於增益係數在此如上所述為「I」或「0」，被給予增益係數「I」的放大器輸出聲音拾取信號，同時保持其信號聲級。在該情況下，放大後聲音拾取信號與聲音拾取信號相同。
[0138]另一方面，被給予增益係數「0」的放大器將聲音拾取信號的信號聲級抑制到「O」。在該情況下，放大後聲音拾取信號具有信號聲級「O」。
[0139]放大後聲音拾取信號Smga至Smgm被輸入到合成部130。合成部130是加法器,並且將放大後聲音拾取信號Smga至Smgm相加，由此生成外接單元聲音信號SmlOA。
[0140]在放大後聲音拾取信號Smga至Smgm中，僅對應於在用作放大後聲音拾取信號Smga至Smgm的起源的聲音拾取信號Sma至S_中具有最高功率的聲音拾取信號的放大後聲音拾取信號具有對應於聲音拾取信號的信號聲級，而其他放大後聲音拾取信號具有信號聲級「O」。
[0141]因此，通過將放大後聲音拾取信號Smga至Smgm相加獲得的外接單元聲音信號SmlOA與被檢測到具有最高功率的聲音拾取信號相同。
[0142]通過上述處理，具有最高功率的聲音拾取信號可以被檢測到並且被輸出為外接單元聲音信號SmlOA。該處理可以以預定時間間隔被順序地執行。因此，如果具有最高功率的聲音拾取信號改變，換句話說，如果具有最高功率的聲音拾取信號的聲源移動，則用作外接單兀聲音信號SmlOA的聲音拾取信號根據該改變和移動而改變。結果，可以基於每個麥克風的聲音拾取信號追蹤聲源，並且輸出其中來自聲源的聲音已經被最有效地拾取的外接單兀聲音信號SmlOA。
[0143]AGC140 (所謂的自動增益控制放大器)利用預定增益放大外接單元聲音信號SmlOA，並且將放大後的信號輸出到FPGA51A。根據通信規範適當地設置將在AGC140中設置的增益。更具體地，例如，通過預先估計傳輸損耗並且補償傳輸損耗，來設置將在AGC140中設置的增益。
[0144]通過執行該外接單元聲音信號SmlOA的增益控制，可以將外接單元聲音信號SmlOA從外接單元IOA準確和安全地發送至主機裝置I。結果，主機裝置I可以準確和安全地接收外接單元聲音信號SmlOA，並且可以解調該信號。
[0145]接下來，由AGC處理的外接單元聲音信號SmlOA和聲級信息IFolOA被輸入到FPGA51A。
[0146]FPGA51A基於由AGC處理的外接單元聲音信號SmlOA和聲級信息IFolOA生成外接單元數據D10A，並且將該信號和信息發送至主機裝置I。此時，聲級信息IFolOA是與分配給相同外接單元數據的外接單元聲音信號SmlOA同步的數據。
[0147]圖16是示出將從每個外接單元發送到主機裝置的外接單元數據的數據格式的示例的視圖。外接單元數據DlOA包括可以識別用作發送器的外接單元的頭部DH、外接單元聲音信號SmlOA和聲級信息IFolOA，預定數量的位被分配給它們中的每個。例如，如圖16中所示，在頭部DH之後，分配具有預定數量的位的外接單元聲音信號SmlOA，並且在外接單元聲音信號SmlOA的位串之後，分配具有預定數量的位的聲級信息IFolOA。[0148]如在上述外接單元IOA的情況下，其他外接單元IOB至IOE分別生成包含外接單元聲音信號SmlOB至SmlOE和聲級信息IFolOB至IFolOE的外接單元數據DlOB至D10E，然後輸出該數據。外接單元數據DlOB至DlOE中的每個都被劃分為固定單位位數據，並且被發送至連接為較高階單元的麥克風單元，並且各個麥克風單元協作以產生串行數據。
[0149]圖17是示出在主機裝置I的CPU12執行預定聲音信號處理程序時實現的多種結構的框圖。
[0150]主機裝置I的CPU12具有多個放大器21a至21e、係數確定部220和合成部230。
[0151]來自外接單元IOA至IOE的外接單元數據DlOA至DlOE被輸入到通信I/F11。通信I/F11解調外接單元數據DlOA至D10E，並且獲得外接單元聲音信號SmlOA至SmlOE和聲級信息 IFolOA 至 IFoIOE。
[0152]通信I/F11將外接單元聲音信號SmlOA至SmlOE分別輸出到放大器21a至21e。更具體地，通信I/F11將外接單元聲音信號SmlOA輸出到放大器21a，並且將外接單元聲音信號SmlOB輸出到放大器21b。類似地，通信I/F11將外接單元聲音信號SmlOE輸出到放大器 21e。
[0153]通信I/F11將聲級信息IFolO至IFolOE輸出到係數確定部220。
[0154]係數確定部220比較聲級信息IFolOA至IFolOE，並且檢測最高聲級信息。
[0155]係數確定部220將用於與被檢測到具有最高聲級的聲級信息相對應的外接單元聲音信號的增益係數設置為「I」。係數確定部220將用於除了與被檢測到具有最高聲級的聲級信息相對應的外接單元聲音信號之外的聲音拾取信號的增益係數設置為「O」。
[0156]係數確定部220將所確定的增益係數輸出到放大器21a至21e。更具體地，係數確定部220將增益係數「I」輸出到與檢測到具有最高聲級的聲級信息相對應的外接單元聲音信號被輸入到的放大器，並且將增益係數「O」輸出到其他放大器。
[0157]放大器21a至21e是其增益可以被調整的放大器。放大器21a至21e利用由係數確定部220給出的增益係數，來放大外接單元聲音信號SmlOA至SmlOE，並且分別生成放大後聲音信號SmglOA至SmglOE。
[0158]更具體地，例如，放大器21a利用來自係數確定部220的增益係數來放大外接單元聲音信號SmlOA,並且輸出放大後聲音信號SmglOA。放大器21b利用來自係數確定部220的增益係數，來放大外接單兀聲音信號SmlOB,並且輸出放大後聲音信號SmglOB。放大器21e利用來自係數確定部220的增益係數，來放大外接單元聲音信號SmlOE，並且輸出放大後聲音信號SmglOE。
[0159]由於增益係數在此如上所述為「I」或「0」，被給予增益係數「I」的放大器輸出外接
單元聲音信號，同時保持其信號聲級。在該情況下，放大後聲音信號與外接單元聲音信號相同。
[0160]另一方面，被給予增益係數「O」的放大器將外接單元聲音信號的信號聲級抑制到「O」。在該情況下，放大後聲音信號具有信號聲級「O」。
[0161]放大後聲音信號SmglOA至SmglOE被輸入到合成部230。合成部230是加法器,並且將放大後聲音信號SmglOA至SmglOE相加，由此生成追蹤聲音信號。
[0162]在放大後聲音信號SmglOA至SmglOE中，僅與在用作放大後聲音信號SmglOA至SmglOE的起源的外接單元聲音信號SmlOA至SmlOE中具有最高聲級的聲音信號相對應的放大後聲音信號具有對應於外接單兀聲音信號的信號聲級，而其他放大後聲音信號具有信號聲級「O」。
[0163]因此，通過將放大後聲音信號SmglOA至SmglOE相加獲得的追蹤聲音信號與被檢測到具有最高功率水平的外接單元聲音信號相同。
[0164]通過上述處理，具有最高聲級的外接單元聲音信號可以被檢測到並且被輸出為追蹤聲音信號。該處理以預定時間間隔被順序地執行。因此，如果具有最高聲級的外接單元聲音信號改變，換句話說，如果具有最高功率的外接單元聲音信號的聲源移動，則用作追蹤聲音信號的外接單元聲音信號根據該改變和移動而改變。結果，可以基於每個外接單元的外接單元聲音信號追蹤聲源，並且輸出其中來自聲源的聲音已被最有效地拾取的追蹤聲音信號。
[0165]通過上述結構和處理，通過外接單元IOA至10E，使用麥克風中的聲音拾取信號，執行第一階段聲源追蹤，並且使用主機裝置I中的各個外接單元IOA至IOE的外接單元聲音信號，執行第二階段聲源追蹤。結果，可以實現使用多個外接單元IOA至IOE的多個麥克風MICa至MICm的聲源追蹤。因此，通過適當地設置外接單元IOA和IOE的數量和布置圖案，可以可靠地執行聲源追蹤，而不受聲音拾取範圍的大小和諸如揚聲器的聲源的位置的影響。因此，可以以高質量拾取來自聲源的聲音，而不管聲源的位置如何。
[0166]而且，不管安裝在外接單元中的麥克風的數量如何，由外接單元IOA至IOE中的每個發送的聲音信號的數量都是一個。因此，與所有麥克風的聲音拾取信號均被發送至主機裝置的情況相比，可以減少通信數據的量。例如，在安裝在每個外接單元中的麥克風的數量都是m的情況下，與所有聲音拾取信號都被發送至主機裝置的情況相比，從每個外接單元發送至主機裝置的聲音數據的數量是1/m。
[0167]通過根據本實施例的上述結構和處理，在保持與在所有聲音拾取信號均被發送至主機裝置的情況下一樣的聲源追蹤準確度的同時，可以減少系統的通信負載。結果，可以執行更實時的聲源追蹤。
[0168]圖18是用於根據本發明的實施例的外接單元的聲源追蹤處理的流程圖。雖然以下描述由單個外接單元執行的處理流，但是多個外接單元執行相同流處理。另外，由於以上描述了處理的詳細內容，在以下說明中省略詳細說明。
[0169]外接單元使用每個麥克風拾取聲音，並且生成聲音拾取信號(在S101)。外接單元檢測每個麥克風的聲音拾取信號的聲級(在S102)。外接單元檢測具有最高功率的聲音拾取信號，並且生成具有最高功率的聲音拾取信號的聲級信息(在S103)。
[0170]外接單元確定用於每個聲音拾取信號的增益係數(在S104)。更具體地，外接單元將具有最高功率的聲音拾取信號的增益設置為「1」，並且將其他聲音拾取信號的增益設置為 「O，，。
[0171]外接單元利用所確定的增益係數放大每個聲音拾取信號(在S105)。外接單元合成放大後聲音拾取信號，並且生成外接單元聲音信號(在S106)。
[0172]外接單元對外接單元聲音信號進行AGC-處理(在S107)，生成包含AGC-處理後的外接單元聲音信號和聲級信息的外接單元數據，並且將該信號和信息輸出到主機裝置(在S108)。
[0173]圖19是用於根據本發明的實施例的主機裝置的聲源追蹤處理的流程圖。而且，由於以上描述了處理的詳細內容，在以下說明中省略詳細說明。
[0174]主機裝置I從每個外接單元接收外接單元數據，並且獲得外接單元聲音信號和聲級信息(在S201)。主機裝置I比較來自各個外接單元的聲級信息，並且檢測具有最高聲級的外接單元聲音信號(在S202)。
[0175]主機裝置I確定用於每個外接單元聲音信號的增益係數(在S203)。更具體地，主機裝置I將具有最高聲級的外接單元聲音信號的增益設置為「1」，並且將其他外接單元聲音信號的增益設置為「O」。
[0176]主機裝置I通過所確定的增益係數，放大每個外接單元聲音信號(在S204)。主機裝置I合成放大後外接單元聲音信號，並且生成追蹤聲音信號(在S205)。
[0177]在上述說明中，在具有最聞功率的聲首拾取/[目號的切換定時，將具有最聞功率的先前聲音拾取信號的增益係數從「 I」設置為「0」，並且將具有最高功率的新聲音拾取信號的增益係數從「O」切換至「I」。然而，這些增益係數可以以更詳細的步進方式改變。例如，具有最高功率的先前聲音拾取信號的增益係數從「 I」逐步降低到「0」，並且具有最高功率的新聲音拾取信號的增益係數從「O」逐步增加到「I」。換句話說，交叉衰落(cross-fade)處理可以被執行用於從具有最高功率的先前聲音拾取信號切換至具有最高功率的新聲音拾取信號。此時，將這些增益係數的總和設置為「I」。
[0178]另外，這種交叉衰落處理可以不僅應用至每個外接單元中執行的聲音拾取信號的合成，還應用至在主機裝置I中執行的外接單元聲音信號的合成。
[0179]而且，在上述說明中，雖然描述了 AGC被提供用於外接單元IOA至IOE中的每個的示例，但是AGC可以被提供用於主機裝置I。在該情況下，主機裝置I的通信I/F11可以僅被用於執行AGC的功能。
[0180]如圖20的流程圖中所示，主機裝置I可以從揚聲器102朝向每個外接單元發射測試聲波，以允許每個外接單元判斷測試聲波的聲級。
[0181]首先，當主機裝置I檢測外接單元的啟動狀態時(在S51)，主機裝置I從非易失性存儲器14讀取聲級判斷程序(在S52)，並且經由通信I/F11將該程序發送至各個外接單元(在S53)。此時，主機裝置I的CPU12通過將聲級判斷程序劃分為固定單位位數據並且通過按照被各個外接單元接收的順序布置單位位數據，來產生串行數據，並且將串行數據發送至外接單元。
[0182]每個外接單元都接收從主機裝置I發送的聲級判斷程序(在S71)。聲級判斷程序被臨時存儲在易失性存儲器23A中(在S72)。此時，每個外接單元都從串行數據中提取將由該外接單元接收的單位位數據，接收並且臨時存儲所提取的單位位數據。然後，每個外接單元都組合臨時存儲的單位位數據，並且執行組合的聲級判斷程序(在S73)。結果，聲音信號處理部24實現圖15中所示的結構。然而，聲級判斷程序僅被用於聲級判斷，而不要求其生成並且發送外接單元聲音信號SmlOA。因此，包括放大器Ila至11m、係數確定部120、合成部130和AGC140的結構不是必須的。
[0183]接下來，在從聲級判斷程序的發送開始經過了預定時間之後，主機裝置I發射測試聲波(在S54)。每個外接單元的係數確定部220都用作聲級檢測器，並且判斷被輸入到多個麥克風MICa至MICm中的每個的測試聲波的聲級(在S74)。係數確定部220將用作判斷的結果的聲級信息(聲級數據)發送至主機裝置I (在S75)。可以發送多個麥克風MICa至MICm中的每個的聲級數據，或者可以僅發送在每個外接單元中指示最高聲級的聲級數據。聲級數據被劃分為固定單位位數據，並且被發送至連接為較高階單元的外接單元，由此各個外接單元協作以產生用於聲級判斷的串行數據。
[0184]接下來，主機裝置I從每個外接單元接收聲級數據(在S55 )。基於所接收的聲級數據，主機裝置I選擇將被發送至各個外接單元的聲音信號處理程序，並且從非易失性存儲器14讀取這些程序(在S56)。例如，主機裝置I判斷出具有高測試聲波聲級的外接單元具有高回聲聲級，從而選擇回聲消除器程序。而且，主機裝置I判斷出具有低測試聲波聲級的外接單元具有低回聲聲級，從而選擇噪聲消除器程序。然後，主機裝置I讀取該聲音信號處理程序並且將該聲音信號處理程序發送至各個外接單元(S57)。由於隨後處理與圖11的流程圖中所示的相同，省略其說明。
[0185]主機裝置I可以基於所接收的聲級數據，改變回聲消除器程序中的每個外接單元的濾波器係數的數量，並且確定用於改變每個外接單元的濾波器係數的數量的改變參數。例如，在具有高測試聲波聲級的外接單元中增加抽頭的數量，而在具有低測試聲波聲級的外接單元中減少抽頭的數量。在該情況下，主機裝置I通過將改變參數劃分為固定單位位數據，並且通過按照被各個外接單元接收的順序布置單位位數據，來產生串行數據，並且將串行數據發送至各個外接單元。
[0186]而且，可以採用其中每個外接單元的多個麥克風MICa至MICm中的每個都具有回聲消除器的模式。在該情況下，每個外接單元的係數確定部220都發送多個麥克風MICa至MICm中的每個的聲級數據。
[0187]而且，每個外接單元中的麥克風的識別信息都可以包含在上述聲級信息IFolOA至 IFolOE 中。
[0188]在該情況下，如圖21中所示，當外接單元檢測出具有最高功率的聲音拾取信號並且生成具有最高功率的聲音拾取信號的聲級信息時(在S801)，外接單元發送包含檢測到最高功率的麥克風的識別信息的聲級信息(在S802)。
[0189]然後，主機裝置I從各個外接單元接收聲級信息(在S901)。在選擇具有最高聲級的聲級信息時，基於包含在所選聲級信息中的麥克風的識別信息，指定麥克風，由此指定正被使用的回聲消除器(在S902)。主機裝置I向使用指定回聲消除器的外接單元請求發送關於回聲消除器的各信號(在S903)。
[0190]接下來，一旦接收到發送請求(在S803)，外接單元將包括來自指定回聲消除器的偽衰退聲音信號、聲音拾取信號NEl (在先前階段通過回聲消除器去除回聲分量之前的聲音拾取信號)和聲音拾取信號NE1』(在先前階段通過回聲消除器去除回聲分量之後的聲音拾取信號)的各信號發送至主機裝置I (在S804)。
[0191]主機裝置I接收各信號(在S904)並且將所接收的各信號輸入到回聲抑制器(在S905)。結果，在回聲抑制器的回聲生成部125中設置對應於特定回聲消除器的學習進步度的係數，由此可以生成合適的殘留回聲分量。
[0192]如圖22中所示，可以使用在聲音信號處理部24A側提供進步度計算部124的模式。在該情況下，在圖21的S903，主機裝置I向使用指定回聲消除器的外接單元，請求發送根據學習進步度改變的係數。在S804，外接單元讀取由進步度計算部124計算的係數，並且將該係數發送至主機裝置I。回聲生成部125根據所接收的係數和偽衰退聲音信號，生成殘留回聲分量。
[0193]圖23A和圖23B是示出關於主機裝置和外接單元的布置的修改示例的視圖。雖然圖23A中示出的連接模式與圖12中所示的相同,但是在本示例中,外接單元IOC離主機裝置I最遠設置，並且外接單元IOE最接近主機裝置I設置。換句話說，將外接單元IOC連接至外接單元IOD的電纜361彎曲，使得外接單元IOD和IOE更接近主機裝置I設置。
[0194]另一方面，在圖23B中所示的示例中，外接單元IOC經由電纜331連接至主機裝置
I。在該情況下，在外接單元IOC處，從主機裝置I發送的數據被分支並且被發送至外接單元IOB和外接單元10D。另外，外接單元IOC將從外接單元IOB發送的數據和從外接單元IOD發送的數據一起發送至主機裝置I。甚至在該情況下，主機裝置還連接至串聯連接的多個外接單元中的一個。
[0195]雖然針對特定優選實施例來示出和描述本發明，但是可以基於本發明的教導作出多種改變和修改，這對於本領域技術人員來說是顯而易見的。明顯地，這樣的改變和修改在由所附權利要求限定的本發明的精神、範圍和目的內。
[0196]本申請基於在2012年11月12日提交的日本專利申請N0.2012_248158、2012年11月13日提交的日本專利申請N0.2012-249607和在2012年11月13日提交的日本專利申請N0.2012-249609，其內容通過引用結合於此。
【權利要求】
1.一種信號處理系統,包括: 多個麥克風單元，被配置成串聯連接，每個所述麥克風單元都具有用於拾取聲音的麥克風、臨時存儲器、以及用於處理由所述麥克風拾取的聲音的處理部； 主機裝置，被配置成連接至所述多個麥克風單元之一，所述主機裝置具有存儲用於所述多個麥克風單元的聲音信號處理程序的非易失性存儲器，並且所述主機裝置將從所述非易失性存儲器讀取的所述聲音信號處理程序發送至每個麥克風單元，並且 每個麥克風單元將所述聲音信號處理程序臨時存儲在所述臨時存儲器中， 其中，所述處理部執行對應於臨時存儲在所述臨時存儲器中的所述聲音信號處理程序的處理，並且將處理後的聲音發送至所述主機裝置。
2.根據權利要求1所述的信號處理系統，其中，所述主機裝置通過將所述聲音信號處理程序劃分為固定單位位數據並且按照分別被各麥克風單元接收的順序布置所述單位位數據，來產生串行數據，並且將所述串行數據發送至每個麥克風單元； 其中，每個麥克風單元從所述串行數據提取將被該麥克風單元接收的單位位數據，並且接收並臨時存儲所提取的單位位數據；以及 其中，所述處理部執行與通過組合所述單位位數據獲得的所述聲音信號處理程序對應的處理。
3.根據權利要求1或2所述的信號處理系統，其中，每個麥克風單元將處理後的聲音劃分為固定單位位數據，並且將所述單位位數據發送至被連接為較高階單元的麥克風單元，並且所述多個麥克風單元分別協作以產生將被發送的串行數據，並且將所述串行數據發送至所述主機裝置。
4.根據權利要求1或2所述的信號處理系統，每個麥克風單元都包括具有不同聲音拾取方向的多個麥克風和一個聲級檢測器； 其中，所述主機裝置具有揚聲器； 其中，所述揚聲器朝向每個麥克風單元發射測試聲波；以及 其中，每個麥克風單元都判斷被輸入到每個麥克風的所述測試聲波的聲級，將用作所述判斷的結果的所述聲級數據劃分為固定單位位數據，並且將所述單位位數據發送至連接為所述較高階單元的麥克風單元，由此所述多個麥克風單元分別協作以產生用於聲級判斷的串行數據。
5.根據權利要求1或2所述的信號處理系統，其中，所述聲音信號處理程序由用於實現回聲消除器的回聲消除器程序形成，其濾波器係數被更新，所述回聲消除器程序具有用於確定所述濾波器係數的數量的濾波器係數設定部；以及 其中，所述主機裝置基於從每個麥克風單元接收的所述聲級數據，來改變每個麥克風單元的所述濾波器係數的數量，為每個麥克風單元確定用於改變所述濾波器係數的數量的改變參數，通過將所述改變參數劃分為固定單位位數據並且通過按照被所述多個麥克風單元分別接收的順序來排列所述單位位數據，來產生串行數據，並且將用於所述改變參數的所述串行數據分別發送至所述多個麥克風單元。
6.根據權利要求5所述的信號處理系統，其中，所述聲音信號處理程序是所述回聲消除器程序或用於去除噪聲分量的噪 聲消除器程序；以及 其中，所述主機裝置基於所述聲級數據，將所述回聲消除器程序或所述噪聲消除器程序確定為將被發送至每個麥克風單元的程序。
7.一種用於信號處理系統的信號處理方法，所述信號處理系統具有串聯連接的多個麥克風單元和連接到所述多個麥克風單元之一的一個主機裝置，每個麥克風單元都具有用於拾取聲音的麥克風、臨時存儲器、以及用於處理由所述麥克風拾取的聲音的處理部，並且所述主機裝置具有存儲用於所述多個麥克風單元的聲音信號處理程序的非易失性存儲器，所述信號處理方法包括: 當檢測到所述主機裝置的啟動狀態時，通過所述主機裝置從所述非易失性存儲器讀取所述聲音信號處理程序，並且將所述聲音信號處理程序發送至每個麥克風單元； 將所述聲音信號處理程序臨時存儲在每個麥克風單元的所述臨時存儲器中；以及執行與被臨時存儲在所述臨時存儲器中的所述聲音信號處理程序相對應的處理，並且將處理後的聲音從每個麥 克風單元發送至所述主機裝置。
【文檔編號】H04R3/02GK103813239SQ201310560237
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2012年11月12日
【發明者】田中良 申請人:山葉株式會社