通信設備和電視會議設備的製作方法

2023-05-19 04:36:51

專利名稱：通信設備和電視會議設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及集成的麥克風和揚聲器結構類型的通信設備，該通信設備適於，比如多個會議參與者在兩個會議室中通過發言舉行會議時使用。本發明尤其涉及通信設備、會議設備和成像條件調整方法，其中使用揚聲器的麥克風被正確地選擇，優選地，進一步進行話音鑑別，接著能夠對正確選擇的麥克風的、以及話音鑑別的定位區域(部位或空間)進行成像。
背景技術：
使用電視會議系統可使相距較遠的兩個會議室中的會議參與者能夠舉行會議。電視會議系統通過成像裝置捕捉會議室中的會議參與者的圖像，通過麥克風拾取他們的話音，將成像裝置捕捉的圖像和麥克風拾取的話音通過通信通道通道發送出去，在另一方的會議室的電視接收機的顯示單元上顯示捕捉的圖像，並從揚聲器輸出拾取的話音。
在這樣的電視會議系統中，會碰到這樣的缺點，即在每個會議室中，難於拾取遠離成像裝置和麥克風的發言方的話音。作為用於解決這個問題的手段，有時候為每個會議參與者準備一個麥克風。另外，還遇到這樣的缺點，即電視接收機的揚聲器輸出的話音難於被遠離揚聲器的會議參與者聽到。
公開號為No.2003-87887的日本未審專利申請和公開號為No.2003-87890的日本未審專利申請公開了除了為在相距較遠位置的會議室中的電視會議提供音頻和視頻的常規的電視會議系統之外，由麥克風和揚聲器集成地構成的話音輸入/輸出系統具有這樣的優點，即可以從揚聲器清楚地聽到在另一方會議室中的會議參與者的話音，並且在各自的會議室中存在較小的噪聲影響，或者回波消除器的負載較輕。
在上述出版物公開中的話音輸入/輸出系統用作提供視頻和音頻的電視會議系統的輔助設備。

發明內容
本發明的目的是提供改進的通信設備和會議設備，這些裝置作為使用雙向通信的裝置，在性能、成本、尺寸、對使用環境(周圍環境)兼容性和操作方面作了改進，並提供了成像條件調整方法。
特別地，本發明的目的在於提供一種通信設備、會議設備和成像條件調整方法，其中發言者使用的麥克風被正確選擇，優選地，進一步執行話音鑑別，接著，對正確選擇的和經過話音鑑別的麥克風的定位區域(空間或地區)可以成像。
根據本發明，提供一種通信設備包括多個麥克風；用於在由多個麥克風拾取的多個信號中選擇信號的麥克風信號選擇裝置；和用於響應於與拾取了麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件的成像方向調整裝置。
成像條件信息可包括指示成像裝置的成像方向的信息，並且成像方向調整裝置可響應於指示成像方向的信息控制成像裝置的成像方向。
成像條件信息可包括用於改變成像裝置的焦距的信息，並且成像方向調整裝置可響應於改變成像裝置的焦距的信息，來控制成像裝置的焦距改變。
成像條件信息可包括指示位於成像裝置拍攝圖像的位置的發言者的信息，並且成像方向調整裝置可將指示發言者的信息加到由成像裝置拍攝的圖像上。
通信設備可包括聲波紋鑑別裝置，用於執行聲波紋的鑑別，即鑑別所選麥克風拾取的信號與以前登記的聲波紋是否一致。
成像方向調整裝置可響應與拾取了由麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息，控制成像裝置的成像條件。
當聲波紋鑑別裝置未鑑別所選麥克風拾取的信號時，成像方向調整裝置可將成像裝置的狀態設置為默認狀態。
當設置為默認狀態時，成像方向調整裝置可不改變成像裝置的成像條件。
當設置為默認狀態時，成像方向調整裝置可將成像裝置的成像條件設置為初始成像條件。
成像方向調整裝置可將成像裝置的成像條件設置為給預先登記的主席拍攝圖像的成像條件，作為初始成像條件。
通信設備可包括用於放大由麥克風拾取的信號並具有可變的增益的增益可變型放大裝置，和放大器增益調整裝置。當聲波紋鑑別裝置鑑別所選的麥克風拾取信號時，該放大器增益調整裝置可將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有較大值的第一增益。
當聲波紋鑑別裝置未鑑別所選擇的麥克風拾取信號時，該放大器增益調整裝置可將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有較小值的第二增益。
當檢測到麥克風信號選擇裝置的麥克風選擇中止時，放大器增益調整裝置可將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有平均值或等於其它增益可變型放大裝置的增益的第三增益。
當檢測到麥克風信號選擇裝置的麥克風選擇中止時，放大器增益調整裝置可將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有平均值或等於其它增益可變型放大裝置的增益的第三增益。
優選地，多個麥克風以等角徑向設置。通信設備可包括與多個麥克風等距離設置並接近於多個麥克風的聲音輸出裝置。
麥克風信號選擇裝置可根據麥克風檢測到的信號來檢測聲音源的方向。
根據本發明，還提供一種會議設備，包括多個麥克風；可調整成像條件的成像裝置；用於在多個麥克風拾取的多個信號中選擇信號的麥克風信號選擇裝置；以及用於響應於與拾取了麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件的成像方向調整裝置。
根據本發明，還提供一種調整成像條件的方法，包括在多個麥克風拾取的多個信號中選擇信號的步驟；以及響應於與拾取了選擇步驟選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件的步驟。
該方法可包括聲波紋鑑別步驟，用於執行聲波紋的鑑別，即鑑別所選麥克風拾取的信號與以前登記的聲波紋是否一致。在成像方向調整步驟中，響應於與拾取了麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件。


通過下列結合附圖對優選實施例的描述，本發明的這些和其它的目的和特徵將變得更加清楚，其中圖1A為概略圖，例示出了在其中運用了本發明的整體的麥克風和揚聲器結構類型的通信設備(通信設備)的會議系統；圖1B為狀態圖，其中放置了圖1A的通信設備；以及圖1C為置於桌上的通信設備和會議參與者的布置圖；圖2為本發明的實施例的通信設備的透視圖；圖3為示於圖2的通信設備的內部的橫截面圖；圖4為麥克風電子電路殼體的平面圖，該外殼具有與示於圖2的通信設備分開的上蓋。
圖5為麥克風電子電路殼體的原理電路的連接結構圖，並示出了第一數位訊號處理器和第二數位訊號處理器的連接結構；圖6為示於圖4的麥克風的特性圖；圖7A至7D為示出了具有圖6示出的特性的麥克風的方向性分析結果圖；圖8為本發明的通信設備的變型的局部結構圖；圖9為流程圖，概略地示出了在第一數位訊號處理器中的全部處理內容；圖10為在本發明通信設備中的濾波器處理圖；圖11為圖10的處理結果的頻率特性圖；圖12為本發明帶通濾波器處理過程和電平轉換處理過程的方框圖；圖13為圖12的處理流程圖；圖14為在本發明通信設備中判斷發言開始和結束的處理的圖；圖15為在本發明通信設備中的正常處理過程流程圖；圖16為在本發明通信設備中的正常處理過程流程圖；圖17為方框圖，圖示了在本發明的通信設備中的麥克風切換處理過程。
圖18為方框圖，圖示了在本發明的通信設備中的麥克風切換處理過程的方法；圖19為方框圖，圖示了本發明的第二實施例的通信設備；圖20示出了圖19所示的聲波紋鑑別部分的處理過程圖；圖21至24為流程圖，示出了圖19所示的聲波紋鑑別部分的處理過程；圖25為方框圖，圖示了本發明的第三實施例的會議設備；以及圖26為方框圖，圖示了第三實施例的會議設備的變型。
具體實施例方式
首先，將說明運用本發明整體的麥克風和揚聲器結構類型通信設備(此後稱為「通信設備」)的示例。
圖1A至1C為結構圖，示出了其中運用了本發明的通信設備的示例。
如圖1A所示，通信設備1A和1B設置在距離較遠的兩個會議室901和902中。這些通信設備1A和1B通過電話線920連接。
如圖1B所示，在兩個會議室901和902中，通信設備1A和1B置於桌子911和912上。注意，在圖1B中，為了簡化圖示，只有會議室901中的通信設備1A被圖示出。但是會議室902中的通信設備1B和它是一樣的。通信設備1A和1B的外形的透視圖示於圖2中。
如圖1C中所示，多個(在本實施例中是6個)會議參與者A1至A6位於每個通信設備1A和1B的周圍。注意，在圖1C中，為了簡化圖示，只有圍繞會議室901的通信設備1A的會議參與者被圖示出。然而，圍繞另一會議室902的通信設備1B的會議參與者的布置也是同樣的。
本發明的通信設備能夠經由電話線920通過比如在兩個會議室901和902之間的話音進行通信(問和答)。
通常，經由電話線920的交談在一個發言者和另一個發言者之間進行，即，一對一的，但是在本發明的通信設備中，多個會議參與者A1至A6可以通過使用一條電話線920互相交談。注意，雖然下面將說明細節，為了避免音頻擁塞，在同一時間(同一時段)發言的各方的會議發言者在每一方限制為一個人。
本發明的通信設備只解決了音頻(話音)，因此只經由電話線920傳送音頻。換言之，大量的圖像數據沒有像在電視會議系統中一樣被傳送。另外，本發明的通信設備將會議參與者的語聲壓縮以進行傳輸，因此電話線920的傳輸負載較輕。
第一實施例首先將參照圖2到圖4來說明根據本發明的第一實施例的通信設備的結構。
圖2為根據本發明實施例的通信設備的透視圖。圖3為圖2所示的通信設備的橫截面圖。圖4為示於圖1的通信設備的麥克風電子電路殼體的平面圖，以及沿著圖3的線X-X-Y的平面圖。
如圖2所示，通信設備1具有上蓋11、聲音反射盤12、連接構件13、揚聲器殼體14和操作單元15。
如圖3所示，揚聲器殼體14具有聲音反射表面14a、下表面14b和上部聲音輸出開口14c。一個接收和再現揚聲器16位於在由聲音反射表面14a和下表面14b圍成的空間中，即在內部諧振腔14d中。聲音反射盤12設置在揚聲器殼體14上。揚聲器殼體14和聲音反射盤12由連接構件13連接。
限制構件17穿過連接構件13。限制構件17限制了揚聲器殼體14的下表面14b的限制構件底部固定部分14e和聲音反射盤12的限制構件固定部分12b之間的空間。注意，限制構件17隻穿過揚聲器殼體14的限制構件通道14f。限制構件17穿過限制構件通道14f並且不限制它的原因是，揚聲器殼體14通過揚聲器16的工作而振動，並且其中的振動不被限制在上部聲音輸出開口14c的周圍。
揚聲器另一會議室中的發言方(speaking party)的語音通過接收和再現揚聲器16和上部聲音輸出開口14c並沿著由聲音反射盤12的聲音反射表面12a和揚聲器殼體14的聲音反射表面14a限定的空間彌散到圍繞C-C軸的全部360度的方向。聲音反射盤12的聲音反射表面12a的橫截面表示為圖示的鬆散喇叭型弧形。聲音反射表面12a的橫截面在圍繞C-C軸的360度(全方向)構成圖示的橫截面形狀。相似地，揚聲器外殼14的聲音反射表面14a的橫截面表示為圖示的鬆散凸面形狀。聲音反射表面14a的橫截面在圍繞C-C軸的360度(全方向)構成圖示的橫截面形狀。
從接收和再現揚聲器16輸出的聲音S穿過上聲音輸出開口14c，穿過由聲音反射表面12a和聲音反射表面14a限定並具有喇叭形橫截面的聲音輸出空間，沿著其上放置通信設備1的桌子911的表面、並圍繞軸C-C全部360度方向擴散，並以相等的音量為所有的會議參與者A1至A6聽到。在本實施例中，桌子911的表面是作為聲音傳播裝置的一部分使用的。從接收和再現揚聲器16輸出的聲音S的傳播由箭頭表示。
聲音反射盤12支撐印刷電路板21。印刷電路板21，如在圖4中平面所示，安裝了麥克風電子電路殼體2的麥克風MC1至MC6、發光二極體LED1至6、微處理器23、編解碼器24、第一數位訊號處理器(DSP)25、第二數據信號處理器(DSP)26、A/D轉換塊27、D/A轉換塊28、放大器塊29、以及其它各種類型的電子電路。聲音反射盤12也作為用於支撐麥克風電子電路殼體2的構件。
印刷電路板21配備了阻尼器18，用於吸收來自接收和再現揚聲器16的振動以防止來自接收和再現揚聲器16的振動通過聲音反射盤12被發射出去而進入麥克風MC1至MC6等等、從而變成噪聲。每個阻尼器18由螺絲和減震材料組成，減震材料比如是在螺絲和印刷電路板21之間的吸收振動橡膠。減震材料由螺絲固定到印刷電路板21。即，自接收和再現揚聲器16發射到印刷電路板21的振動被減震材料吸收。結果，麥克風MC1至MC6不受到來自揚聲器16的聲音的影響。
麥克風的布置如圖4所示，在該實施例中六個麥克風MC1至MC6從印刷電路板21的中心軸C以等角60度的間隔徑向地定位(布置)。每個麥克風具有單向性。其特徵將在下面說明。每個麥克風MC1至MC6由第一麥克風支撐構件22a和第二麥克風支撐構件22b支撐，兩個支撐構件都具有柔性或彈性，以便於每個麥克風可以自由地擺動(為了簡化圖示，只示出了麥克風MC1的第一和第二麥克風支撐構件22a和22b)。除了通過使用上面的減震材料的阻尼器18，來防止接收和再現揚聲器16的振動影響量之外，還通過具有柔性或彈性的第一和第二麥克風支撐構件22a和22b，吸收由來自接收和再現揚聲器16的振動引起的印刷電路板21的振動，來防止接收和再現揚聲器16的振動影響，避免了接收和再現揚聲器16的噪聲。
如圖3所示，接收和再現揚聲器16與該盤的中心軸C-C垂直地定向，在該盤中放置了麥克風MC1至MC6(在該實施例中定向(方向)向上)。通過接收和再現揚聲器16與六個麥克風MC1至MC6這樣的布置，接收和再現揚聲器16與六個麥克風MC1至MC6之間的距離變成相等的，並且來自接收和再現揚聲器16的音頻幾乎以相同音量和相同相位到達麥克風MC1至MC6。然而，由於聲音反射盤12的聲音反射表面12a和揚聲器殼體14的聲音反射表面14a的結構，防止了接收和再現揚聲器16的聲音直接輸入到麥克風MC1至MC6。另外，如上所述，通過採用使用了減震材料以及具有柔性或彈性的第一和第二麥克風支撐構件22a和22b的阻尼器18，接收和再現揚聲器16的振動影響被減小。會議參與者A1至A6，如圖1C所示，通常位於通信設備1的360度方向中的幾乎等間隔的位置上，通信設備1設置在以60度間隔布置的麥克風MC1至MC6的附近。
發光二極體作為下文說明的用於通報確定發言方的裝置在(麥克風選擇結果顯示裝置30)的例子，發光二極體LED1至LED6放置在麥克風MC1至MC6的附近。必須提供發光二極體LED1至LED6以便使其在即使附著上蓋11的狀態中也能夠被所有的會議參與者A1至A6看到。因此，上蓋11配備了一個透明窗，以便於可以看到發光二極體LED1至LED6的發光狀態。當然，開口以也可以配備在上蓋11中的發光二極體LED1至LED6的部分，但是出於防止灰塵進入麥克風電子電路殼體2的觀點，透明窗的使用是首選的。
為了執行下列說明的各種類型的信號處理，印刷電路板21配備了第一數位訊號處理器(DSP)25、第二數位訊號處理器(DSP)26、以及各種類型的電子電路27至29安排在放置麥克風MC1至MC6以外的其它空間中。在該實施例中，DSP 25用作信號處理裝置，以和其各種類型的電子電路27至29一起執行比如濾波處理和麥克風選擇處理之類的處理，並且DSP 26用作回音消除器。
圖5概略圖示出了微處理器23、編解碼器24、DSP 25、DSP 26、A/D轉換器塊27、D/A轉換器塊28、放大器塊29和其它各種類型的電子電路的結構。微處理器23執行麥克風電子電路殼體2的全部控制處理。編解碼器24壓縮並編碼音頻以將其發送到另一方的會議室。DSP 25執行下述的各種類型的信號處理，例如，濾波處理和麥克風選擇處理。DSP 26行使回音消除器的功能並具有回音消除發射器261和回音消除接收器262。在圖5中，作為A/D轉換器塊27的例子，示出了四個A/D轉換器271至274；作為D/A轉換器塊28的例子，示出了二個D/A轉換器281和282；作為放大器塊29的例子，示出了二個放大器291和292。另外，在麥克風電子電路殼體2，各種類型的電路，比如電源電路被安裝在印刷電路板21上。
在圖4中，每一對都安排在關於印刷電路板21的中心軸C對稱(或相對)的直線位置中的麥克風對MC1-MC4、MC2-MC5和MC3-MC6輸入雙通道模擬信號到A/D轉換器271到273以將模擬信號轉換成數位訊號。在該實施例中，一個A/D轉換器將兩通道模擬輸入信號轉換成數位訊號。因此，位於跨在中心軸C的直線上的兩個(一對)麥克風(例如，麥克風MC1和MC4)的檢測信號被輸入到一個A/D轉換器並轉換成數位訊號。另外，在該實施例中，為了識別傳到另一方會議室的音頻的發言方，位於一條直線上的兩個麥克風的音頻的差、音頻的幅度等都被涉及到。因此當位於直線上的兩個麥克風的信號被輸入到同一A/D轉換器時，轉換定時幾乎是相同的。因此存在優點，即當找到兩個麥克風的音頻輸出差時，定時誤差較小，信號處理變得容易等。注意，A/D轉換器271至274可以被配置成如同A/D轉換器271至274也配備了可變增益類型放大功能。在A/D轉換器271至273轉換的麥克風MC1至MC6的聲音拾取信號音頻輸入到DSP 25，在DSP 25執行如下所述各種類型的信號處理。作為DSP 25的一個處理結果，選擇麥克風MC1至MC6中的一個的結果被輸出到作為例子的麥克風選擇結果顯示裝置30上的二極體LED1至LED6中相應的發光二極體。
DSP 25的處理結果輸出到執行回音消除處理的DSP 26。DSP 26具有比如回音消除發射器261和回音消除接收器262。DSP 26的處理結果在D/A轉換器281和282被轉換成模擬信號。D/A轉換器281的輸出在編解碼器24根據需要而編碼，經由放大器291輸出到電話線920的線路輸出端(圖1A)，並作為聲音經由布置在另一方會議室中的通信設備1的接收和再現揚聲器16輸出。來自布置在另一方會議室中的通信設備1的音頻，經由電話線920的線路輸入端(圖1A)輸入，在A/D轉換器274被轉換成數位訊號，並輸入至DSP 26，它在此用於回音消除處理。另外，來自布置在另一方會議室中的通信設備1的音頻通過未示出的路由施加到揚聲器16並作為聲音輸出。自D/A轉換器282的輸出作為聲音經由放大器292從通信設備1的接收和再現揚聲器16輸出。即，除了能如上所述從接收和再現揚聲器16聽到另一方會議室中選擇的發言方的音頻外，會議參與者A1至A6，也能經由接收和再現揚聲器16聽到由該會議室中的發言方發出的音頻。
麥克風MC1至MC6圖6示出了麥克風MC1至MC6的方向性的特性圖。在每個具有單向特性的麥克風中，如圖6所示，頻率特徵和電平特徵根據從發言方到麥克風的音頻到達角度而改變。多條曲線表示當聲音拾取信號的頻率為100Hz、150Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、700Hz、1000Hz、1500Hz、2000Hz、3000Hz、4000Hz、5000Hz和7000Hz時的方向性。注意為了簡化圖示，圖6舉例說明了150Hz，、500Hz，、1500Hz，、3000Hz和7000Hz的方向性作為代表性的例子。
圖7A至7D示出了聲音源的位置的頻譜分析結果和麥克風的聲音拾取電平，並且作為分析的例子，表示出了通過將發言者定位於距通信設備1預定的距離(比如1.5米遠的距離)、並將快速傅立葉變換(FFT)應用到由麥克風在恆定的時間間隔中拾取的音頻而獲得的結果。X-軸表示頻率，Y-軸表示信號電平，Z-軸表示時間。當使用具有圖6的方向性的麥克風時，強的方向性呈現在麥克風的前表面。在該實施例中，通過很好地利用這樣的特徵，DSP25執行麥克風選擇處理過程。
當不具有如本發明的具有方向性的麥克風，而使用不具有方向性的麥克風時，所有圍繞麥克風的話音被拾取，因此發言方的音頻S/N與環境噪聲混合，因此好的聲音不能很好地拾取。為了避免這樣，在本發明中，通過由一個定向麥克風拾取聲音，帶有環境噪聲的S/N被增強了。作為獲得麥克風定向的方法，可使用多個不定向麥克風的麥克風陣列。然而以此方法，要求複雜的處理過程來匹配多個信號的時間軸(相位)，因此要佔用較長的時間，響應比較低，並且硬體結構變得複雜。即，對於DSP的信號處理系統也要求複雜的信號處理。本發明通過使用具有示例於圖6中的具有方向性的麥克風來解決這樣的難題。為了組合麥克風陣列信號以將麥克風用作為定向聲音拾取麥克風，這碰到這樣的缺點，即外形受通過頻率特性限制，並且外形變大。本發明也克服了這個缺點。
通信設備的硬體結構的效果具有上述結構的通信設備具有下列優點。
(1)以等角等間隔徑向安置的麥克風MC1至MC6的偶數號的麥克風與接收和再現揚聲器16之間的距離關係是恆定的，並且它們的距離還非常近，因此從接收和再現揚聲器16發出的聲音直接返回的電平絕對大於從接收和再現揚聲器16發出的聲音通過會議室環境並返回到麥克風MC1至MC6的電平，並佔優勢。由此，聲音從接收和再現揚聲器16到達麥克風MC1至MC6的特徵(信號電平(強度)，頻率特徵(f特徵)和相位)總是一樣的。即，在本發明的實施例中的通信設備1具有傳輸功能總是相同的優點。
(2)因此，存在這樣的優點，即當發言方改變而在將麥克風的輸出切換到另一方的會議室時，傳輸功能不會改變，並且無論什麼時間切換麥克風麥克風系統的增益都不用調整。換言之，這裡存在這樣的優點，即一旦通信設備在製造時完成調整，就不必重作調整。
(3)即使當發言方由於同上述相同的原因改變而切換麥克風時，提供單個回音消除器(DSP)26也是足夠的。DSP是比較昂貴的。另外，不必在安裝了各種構件且具有較少空餘空間的印刷電路板21上安置多個DSP。另外，用於在印刷電路板21上安置DSP的空間會比較小。結果，從而印刷電路板21和本發明的通信設備也可以做成小尺寸的。
(4)如上所述，由於在接收和再現揚聲器16與麥克風MC1至MC6之間的傳輸功能是恆定的，這存在這樣的優點，比如，麥克風的±3dB的敏度差的調整可以通信設備的麥克風單元單獨地完成。調整敏度差的細節將在後面說明。
(5)作為在其上安裝通信設備1的桌子，通常做成圓桌或多邊形桌子。用於通過通信設備1中的一個接收和再現揚聲器16，在關於C軸360度全方向上均等地分散(散開)的具有相同質量的聲音的揚聲器系統成為可能。
(6)存在這樣的優點，即從接收和再現揚聲器16輸出的聲音通過邊界效應通過圓桌的桌面傳播，並且高質量的聲音有效地均等地到達會議參與者從而有好的效率，相對側的聲音和相位在會議室的天花板方向被抵消並變小，只有來自於在會議參與者的天花板方向的一點反射聲音，結果傳送給會議參與者清楚的聲音。
(7)從接收和再現揚聲器16輸出的聲音以相同的音量同時到達以等間隔和等角徑向安置的麥克風MC1至MC6，因此聲音是發言方的音頻還是接收的音頻的判斷變得容易了。結果，減少了在麥克風選擇處理中的誤判斷。它的細節將在後面說明。
(8)通過以等間隔和等角徑向安置偶數個麥克風，例如，6個麥克風，以便於將面對的一對麥克風安置在一條直線上，用於檢測聲音源的電平比較，比如，發言方的方向，可以容易地完成。
(9)通過阻尼器18，麥克風支撐構件22等，由於接收和再現揚聲器16的聲音施加到麥克風MC1至MC6的聲音拾取所導致的的振動影響可以減小。
(10)如圖3所示，在結構上，接收和再現揚聲器16的聲音直接傳播到麥克風MC1至MC6的程度較小。因此，在通信設備1中，來自於接收和再現揚聲器16的噪聲影響很小。
變型在參照圖2到圖3說明的通信設備1中，接收和再現揚聲器16安置在較低的部分，麥克風MC1至MC6(以及涉及的電子電路)安置在較高的部分，但也可能如圖8所示地垂直地翻轉接收和再現揚聲器16以及麥克風MC1至MC6(以及涉及的電子電路)位置。即使在這樣的情況下，上述的效果也展現出來。
麥克風的數目不限於6個。任意數目的麥克風，比如4個或8個，可以關於C軸以等間隔等角徑向安置，以便於多對麥克風位於一條直線上(在相同方向)，例如，像麥克風MC1和MC4。比如MC1和MC4兩個麥克風互相面對地安置在一條直線上的原因是為了容易並正確地識別發言方。
信號處理的內容下面，將說明主要由第一數位訊號處理器(DSP)25執行的處理的內容。
圖9為一個概略圖，示出了由DSP 25執行的處理。下面，將給出簡要說明。
(1)環境噪聲的測量作為最初的操作，優選地，測量在其中布置了雙向的通信設備1的環境的噪聲。通信設備1可用於各種環境(會議室)。為了正確地選擇麥克風並提高通信設備1的性能，在本發明中，在初始階段，在其中布置了通信設備1的環境噪聲被測量，以能消除從麥克風拾取的信號的噪聲的影響。當然，在通信設備1在同一會議室中重複使用時，噪聲預先被測量，從而這種處理過程在噪聲沒有改變的狀態下可以省略。注意噪聲在正常狀態下也可以被測量。噪聲測量的細節在後面說明。
(2)主席的選擇例如，當使用通信設備1進行雙向會議時，如果有在會議室中主持進程的主席時是有利的。因此，作為本發明的一方面，在使用通信設備1的初始階段，從通信設備1的操作單元15設定主席。作為設定主席的一種方法，例如位於操作單元15的附近的第一麥克風MC1用作主席的麥克風。當然，主席的麥克風可以是任一個麥克風。注意當重複使用通信設備1的主席相同時，該處理可省略。可選擇地，在主席就座的位置的麥克風也可以預先確定。在此情況下，選擇主席的操作不是每次必需的。當然，主席的選擇不限於初始狀態而可以在任意時間完成。選擇主席的細節將在下面說明。
(3)麥克風的靈敏度差調整作為初始操作，優選地，用於放大麥克風MC1至MC6的信號的放大單元的增益或衰減單元的衰減值被自動地調整，從而耦接在接收和再現揚聲器16與麥克風MC1至MC6之間的原聲變為相等。靈敏度差的調整將在後面說明。
作為常規的處理，執行下列示範的各種類型的處理。
(1)麥克風選擇和切換的處理過程當多個會議參與者同時在一個會議室中發言時，音頻被混合併難於被在另一方的會議室中的會議參與者A1至A6理解。因此，在本發明中，原則上，只允許一個人在某一時段中發言。為此，DSP 25執行識別發言方的處理，接著選擇並切換被允許發言的麥克風。結果，只有來自於所選擇的麥克風的語音經由電話線920發送到另一方會議室的通信設備1，並從揚聲器輸出。當然，如參照圖5所述，在所選擇的發言方的麥克風附近的LED接通。所選發言方的音頻也可以從那個房間的通信設備1的揚聲器聽到，從而它可以被識別為允許的發言方。由於該處理，面對發言者單向麥克風的信號被選擇，因此具有好的S/N的信號能作為傳輸信號發送到另一方。
(2)所選麥克風的顯示通過接通相應的麥克風選擇結果顯示裝置30，比如發光二極體LED1至LED6，發言方的麥克風是否被選擇並且哪個會議參與者的麥克風是允許發言的麥克風，很容易地被全體會議參與者A1至A6識別。
(3)信號處理作為上面的麥克風選擇處理背景技術，或為了正確地執行麥克風選擇處理過程，執行下面示範的各種類型的信號處理。
(a)對麥克風聲音拾取信號的頻帶分離和電平轉換處理(b)對判斷發言開始和結束的處理用作開始判斷觸發器，選擇面對發言方的麥克風的信號(c)對發言方方向的麥克風檢測的處理用於分析麥克風的聲音拾取信號並判斷發言方使用的麥克風(d)對發言方的方向中的麥克風切換定時判斷處理，和面對所檢測的發言方的麥克風信號選擇的切換處理用於對從上面的處理結果中選定的麥克風進行命令切換(e)常規操作時基準(floor)噪聲的測量基準(環境)噪聲測量在接通雙向通信設備的電源之後，緊接著，該處理被分成初始處理和常規處理。注意該處理過程是在下列典型前提下完成的。
(1)條件測量時間和臨時閾值1.測試音聲壓聲壓-40dB(就麥克風信號電平而言)2.噪聲測量單位時間10秒3.常規狀態下的噪聲測量將10秒的測量結果重複10次來計算平均值以找出認作是噪聲電平的平均值。
(2)通過基噪聲和發言開始參考電平之間的差得到有效距離的標準和閾值1.26dB或更多3米或大於3米發言開始的檢測電平閾值基噪聲電平+9dB發言結束的檢測電平閾值基噪聲電平+6dB2.20至26dB不大於3米發言開始的檢測電平閾值基噪聲電平+9dB發言結束的檢測電平閾值基噪聲電平+6dB3.14至20dB不大於1.5米發言開始的檢測電平閾值基噪聲電平+9dB發言結束的檢測電平閾值基噪聲電平+6dB4.9至14dB不大於1米基噪聲電平和發言開始基準電平之間的差÷2+2dB發言結束的檢測電平閾值發言開始閾值-3dB5.9dB或更小略困難(hard)，幾十個釐米發言開始的檢測電平閾值-3dB6.基噪聲電平和發言開始參考電平之間的差÷2發言結束的檢測電平閾值-3dB7.相同或負的不能判定，選擇被禁止(3)常規處理過程的噪聲測量開始閾值是在當接通電源時獲得基噪聲電平+3dB之時開始的。
通過濾波處理的各種類型的頻率分量信號的產生圖10為結構圖，示出了在DSP 25用由麥克風拾取的聲音信號執行的濾波處理作為處理之前的處理。圖10表示了一個麥克風(通道(一個聲音拾取信號))的處理過程。
麥克風的聲音拾取信號在具有比如100Hz截止頻率的模擬低截止濾波器101中進行處理，從中移去了100Hz頻率或更小頻率信號的濾波後的話音信號輸出到A/D轉換器102，在A/D轉換器102轉換成數位訊號的聲音拾取信號在數字高截止(high cut)濾波器103a至103e(通稱為103)中去除了它們的高頻分量，數字高截止濾波器截止頻率為7.5kHz、4kHz、1.5kHz、600Hz、和250Hz(高截止處理)。數字高截止濾波器103a至103e的結果進一步地在減法器104a至104d(通稱為104)中被減去相鄰數字高截止濾波器103a至103e的濾波器信號。在本發明的實施例中，數字高截止濾波器103a至103e和減法器104a至104e實際上由DSP 25DSP 25的處理過程實現。A/D轉換器102可以作為A/D轉換塊27的一部分實現。
圖11為頻率特性圖，表示了參照圖10說明的濾波器處理結果。這樣，具有各種類型的頻率分量的多個信號從具有單向性的麥克風拾取的信號中產生。
帶通濾波器處理過程和麥克風信號電平轉換處理過程作為用來啟動麥克風選擇處理的一個觸發器，判斷發言的開始和結束。用於此的信號是通過示於圖12在DSP 25執行的帶通濾波器處理和電平轉換處理而獲得。圖12隻示出了在麥克風MC1至MC6拾取的六個通道通道(CH)輸入信號的處理中的一個通道通道。對於麥克風的聲音拾取信號通道通道，DSP 25中的帶通濾波器處理和電平轉換處理單元具有帶通濾波器201a至210e(通稱為「帶通濾波器塊201」)和電平轉換器202a至202g(通稱為「電平轉換塊202」)，帶通濾波器具有100-600Hz、200-250Hz、250-600Hz、600-1500Hz、1500-4000Hz、以及4000-7500Hz帶通特性，電平轉換器202a至202g用於轉換原始麥克風聲音拾取信號的電平和帶通處理的聲音拾取信號。
每個電平轉換器單元202a至202g具有信號絕對值處理單元203和峰值保持處理單元204。因此，由波形所示，當作為輸入接收由虛線指示的負信號時，信號絕對值處理單元203將該符號取反，以將該負信號轉換成正信號。峰值保持處理單元204保持信號絕對值處理單元203輸出信號的最大值。注意在該實施例中，保持的最大值隨時間流逝下降一點。當然，也可能改進峰值保持處理單元204以減少下降量並使最大值能長時間地保持。
帶通濾波器將在下面說明。用於通信設備1中的帶通濾波器是比如正好包括麥克風信號輸入級的二階IIR高截止濾波器和低截止濾波器。該實施例利用了這樣的事實，即如果從具有平的頻率特性的信號中減去通過高截止濾波器的信號時，餘量變得基本上等於通過低截止濾波器的信號。為了匹配頻率電平特性，全通帶的帶通濾波器的一個額外的頻帶成為必要的。所需的通頻帶是通過帶通濾波器的頻帶的數目+1濾波器係數以及頻帶數目得到的。此時麥克風信號的每個通道(CH)所需的帶通濾波器的頻帶是帶通濾波器的下列六個頻帶BP特性帶通濾波器BPF1＝[100Hz-250Hz]...................201bBPF2＝[250Hz-600Hz]...................201cBPF3＝[600Hz-1.5kHz]...................201dBPF4＝[1.5kHz-4kHz]...................201eBPF5＝[4kHz-7.5kHz]...................201fBPF6＝[100Hz-600Hz]...................201a在該方法中，在DSP 25中的IIR濾波器的計算程序中僅僅為6CH(通道)×5＝30。將它和常規的帶通濾波器結構相比。，如果如同本發明一樣使用二階IIR濾波器配置帶通濾波器並為六個麥克風信號準備帶通濾波器的六個頻帶，則在常規方法中，6×6×2＝72個電路的的IIR濾波器處理是必需的。該處理過程甚至由最新的極好的DSP進行也需要相當大的程序處理，並對其它的處理產生影響。在本發明的該實施例中，100Hz低截止濾波器處理是由輸入級的模擬濾波器實現的。這裡備有二階(secondary)IIR高截濾波器的5個截止頻率250Hz、600Hz、1.5kHz、4kHz和7.5kHz。其中具有截止頻率7.5kHz的高截止濾波器實際上具有16kHz的採樣頻率，因此是不需要的，但是減去的數目的相位有意旋轉(rotate)，以減少帶通濾波器的輸出電平由於在減去處理步驟中IIR濾波器的相位旋轉而減小的現象。
圖13為圖12所示的結構在DSP 25DSP 25的處理流程圖。
示於圖13的DSP 25DSP 25的濾波器處理中，高通濾波器處理作為第一級處理完成，而執行從高通濾波器處理的第一級的結果減去處理過程作為第二級處理，圖14為信號處理結果的粗略的頻率特性圖。在下列說明中，[1]到[5]表示了在圖11中的處理情況。
第一級[1]對於全帶通濾波器，輸入信號通過7.5kHz高截止濾波器。該濾波器輸出信號通過和模擬低截止濾波器組合而成為[100Hz-7.5kHz]的帶通濾波器輸出。
輸入信號通過4kHz高截止濾波器。該濾波器輸出信號通過和輸入模擬低截止濾波器組合而成為[100Hz-4kHz]的帶通濾波器輸出。
輸入信號通過1.5kHz高截止濾波器。該濾波器輸出信號通過和輸入模擬低截止濾波器組合而成為[100Hz-1.5kHz]的帶通濾波器輸出。
輸入信號通過600kHz高截止濾波器。該濾波器輸出信號通過和輸入模擬低截止濾波器組合而成為[100Hz-600kHz]的帶通濾波器輸出。
輸入信號通過250kHz高截止濾波器。該濾波器輸出信號通過和輸入模擬低截止濾波器組合而成為[100Hz-250kHz]的帶通濾波器輸出。
第二級[1]當帶通濾波器(BPF5＝[4kHz到7.5kHz])執行濾波器輸出處理[1]-[2]([100Hz到7.5kHz]-[100Hz到4kHz])時，獲得上面的信號輸出[4kHz到7.5kHz]。
當帶通濾波器(BPF4＝[1.5kHz到4kHz])執行濾波器輸出處理[2]-[3]([100Hz到4kHz]-[100Hz到1.5kHz])時，獲得上面的信號輸出[1.5kHz到4kHz]。
當帶通濾波器(BPF3＝[60kHz到1.5kHz])執行濾波器輸出處理[3]-[4]([100Hz到1.5kHz]-[100Hz到600Hz])時，獲得上面的信號輸出[600Hz到1.5kHz]。
當帶通濾波器(BPF2＝[250Hz到600Hz])執行濾波器輸出處理[4]-[5]([100Hz到600Hz]-[100Hz到250Hz])時，獲得上面的信號輸出[250Hz到600Hz]。
帶通濾波器(BPF1＝[100Hz到250Hz])定義上文的信號[5]為上文的輸出信號[5]。
帶通濾波器(BPF6＝[100Hz到600Hz])定義上文的信號[5]為上文的輸出信號[5]。
通過在DSP 25DSP 25中的上述的處理獲得所需的帶通濾波器輸出。
麥克風MC1到MC6的輸入聲音拾取信號聲音拾取信號被不斷地更新如表1中的整個頻帶的聲壓聲壓電平和通過帶通濾波器的六個頻帶的聲壓聲壓電平。
表1信號電平的轉換結果

在表1中，例如，L1-1表示當麥克風MC1的聲音拾取信號通過第一帶通濾波器201a時的峰值電平。在判斷發言的開始和結束中，利用麥克風聲音拾取信號通過示於圖12的100Hz到600Hz的帶通濾波器201a並在電平轉換單元202b中轉換為聲壓電平。
常規的帶通濾波器是通過為帶通濾波器的每一級組合高通濾波器和低通濾波器而構成。因此如果基於該實施例中使用的參數來構造帶通濾波器的36個電路，則可能需要72個電路的濾波器處理。與此相反，如上所說明的，本發明的實施例的濾波器結構變得簡單。
判斷發言開始和結束的處理過程基於從聲壓電平檢測單元輸出的值，如圖14所示，當麥克風聲音拾取信號電平上升到基噪聲之上並超過發言開始電平的閾值時，第一數位訊號處理器(DSP1)25判斷發言開始，當電平高於開始電平閾值並此後持續時，判斷發言在進行中，當電平下降到結束髮言的閾值時判斷有基噪聲，並且當電平持續了發言結束判斷時間，比如0.5秒時，判斷發言結束。
發言的開始和結束判斷根據通過100Hz到600Hz帶通濾波器並在示於圖12中的麥克風信號轉換處理單元202b轉換成聲壓電平的聲壓電平數據(麥克風信號電平(1))變得高於示於圖14中的閾值電平的時間，來判斷發言的開始。
在檢測發言開始之後，為了避免伴隨頻繁地切換麥克風的誤操作，DSP25DSP 25被設計成在發言結束判斷時間期間，例如0.5秒時間，不檢測下一個發言的開始。
麥克風選擇DSP 25DSP 25在彼此進行發言的系統中檢測發言方的方向，並基於所謂的「記分卡方法」自動選擇面對發言方的麥克風的信號。圖15圖示了通信設備1的操作類型。圖16為表示通信設備1的常規處理的流程圖。
通信設備1，如圖15中所示，根據來自麥克風MC1到MC6的聲音拾取信號聲音拾取信號執行監視音頻信號的處理，判斷發言開始/結束，判斷發言方向，並選擇麥克風，而且在麥克風選擇結果顯示裝置30上顯示結果，顯示裝置比如為發光二極體LED1到LED6。下面，將參照流程圖16給出在通信設備1中主要使用DSP 25DSP 25的操作的說明。注意麥克風電子電路殼體2的全部的控制由微處理器23來完成，但是將集中描述在DSP 25DSP 25的處理過程。
步驟1監視電平轉換信號參照圖11到圖13，特別是圖12的說明，在麥克風MC1到MC6拾取的信號被轉換為帶通濾波塊201和電平轉換塊202中的7種類型的電平數據，因此DSP 25連續監視麥克風聲音拾取信號的7種類型的信號。基於監視結果，DSP 25DSP 25切換到發言方方向檢測處理1的處理、或發言方方向檢測處理2的處理或者發言開始結束判斷處理。
步驟2發言開始/結束判斷處理過程DSP 25DSP 25通過參照圖13並進一步根據下面將詳細說明的方法判斷發言的開始和結束。當檢測發言開始時，DSP 25DSP 25向步驟4的發言方方向判斷處理通報發言開始的檢測。注意在步驟2的判斷發言開始和結束的處理過程中，當語音電平變得小於發言結束電平時，發言結束判斷時間(比如0.5秒)的計時器被激活。當在發言結束判斷期間語音電平小於發言結束電平時，則判斷發言已經結束。當在發言結束判斷期間，語音電平變得大於發言結束電平時，進入等待處理過程直到它重新變得小於發言結束電平。
步驟3檢測發言方方向的處理過程在DSP 25DSP 25中檢測發言方方向的處理過程通過不斷繼續搜索發言方的方向來完成。此後，數據供給步驟4的判斷發言方方向的處理。
步驟4發言方方向麥克風的切換處理過程當步驟2的處理和步驟3的處理結果為在那時發言方檢測方向與此時選擇的發言方方向不一致時，判斷在DSP 25切換發言方方向的麥克風的處理過程中的定時的處理過程向步驟4切換麥克風信號的處理過程指示選擇新的發言方方向的麥克風。注意，當已經從操作單元15中設置了主席的麥克風，而且主席的麥克風和其它會議參加者同時發言時，則將優先權給予主席的發言。此時，所選麥克風信息在麥克風選擇結果顯示裝置30，例如發光二極體LED1至LED6上顯示出來。
步驟5麥克風聲音拾取信號的傳輸切換麥克風信號的處理過程僅發送通過步驟4的處理、從六個麥克風信號中選擇的麥克風信號，並且作為經過電話線920從通信設備1向其他方通信設備的發送信號，因此將它輸出至如圖5所示的電話線920的線路輸出端。
發言開始電平閾值和發言結束電平閾值的設置處理過程1每個麥克風接通電源之後，馬上測量預定時間的性能，例如，一秒的基噪聲。DSP 25在恆定時間間隔(例如本實施例的10秒間隔)中讀出聲壓電平檢測單元的峰值保持電平值，計算預定時間(例如，一秒)的平均值，並將其定義為基噪聲。DSP 25根據所測量的基噪聲電平，確定發言開始檢測電平的閾值(基噪聲+9dB)，和發言結束檢測電平的閾值(基噪聲+6dB)。即使在此之後，DSP 25也在恆定時間間隔讀出聲壓電平檢測器的峰值保持電平值。在DSP 25判斷發言結束時，它進行基噪聲測量，檢測發言開始，並更新發言結束的檢測電平閾值。
根據本方法，由於在麥克風放置位置的基噪聲電平彼此不同，該閾值的設定可為每個麥克風設置每個閾值，而且可防止由於噪聲源導致對麥克風選擇的錯誤判斷。
處理過程2對於具有環境噪聲(具有較大基噪聲)的房間當基噪聲較大，而且在處理過程1中自動更新閾值電平時，針對發言開始或結束檢測困難時，過程2執行下列對策。根據預測的基噪聲電平，DSP 25確定發言開始和結束的檢測電平的閾值。DSP 25設置發言開始閾值電平高於發言結束閾值電平(例如相差3dB或更高)。通過聲壓電平檢測器，DSP 25以恆定時間間隔讀出峰值保持電平值。
根據本方法，由於閾值對於所有揚聲器是相同的，該閾值能夠設置成通過個人的話音幅度而識別發言開始，這些人背對噪聲源而其他人的話音具有相同音量。
發言開始的判斷處理過程1對應於六個揚聲器的聲壓電平檢測器的輸出電平與發言開始電平的閾值進行比較。當輸出電平超過發言開始電平的閾值時，就判斷發言開始。當對應於所有揚聲器的聲壓電平檢測器的輸出電平都超過發言開始電平的閾值時，DSP 25判斷該信號是來自於接收和再現揚聲器16，從而不判斷此發言已經開始。這是因為接收和再現揚聲器16與所有麥克風MC1至MC6之間的距離相同，來自接收和再現揚聲器16的聲音幾乎等量地到達所有麥克風MC1至MC6。
處理過程2通過如圖4所示以60度等角等間隔徑向排列的六個麥克風，準備了三組麥克風，每個組包括兩個單方向性麥克風(麥克風MC1和MC4、麥克風MC2和MC5、以及麥克風MC3和MC6)，該三組麥克風具有以相反方向移動180度的定向軸，並利用兩個麥克風信號的電平差值。即，執行下列操作(麥克風1信號電平-麥克風4信號電平)的絕對值...[1](麥克風2信號電平-麥克風5信號電平)的絕對值...[2](麥克風3信號電平-麥克風6信號電平)的絕對值...[3]DSP 25將以上絕對值[1]、[2]和[3]與發言開始電平的閾值進行比較，當該絕對值超過發言開始電平的閾值時，就判斷發言開始。在所有絕對值都沒有變得大於發言開始電平的閾值的這種處理過程情況下，不同於處理過程1(因為來自於接收和再現揚聲器16的聲音等量地到達所有麥克風)，從而聲音是否來自於接收和再現揚聲器16，或者音頻是否來自發言方的判斷變得不必要了。
發言方方向的檢測過程對於發言方方向的檢測，利用在圖6中示例的單方向性麥克風的特性。在單方向性特徵麥克風中，如圖6所示例，頻率特性和電平特性根據從發言方到達麥克風的音頻角度而變化。其結果在圖7A至圖7C示出。圖7A至圖7C示出了通過將揚聲器放置到距離通信設備1預定距離，例如，1.5米的距離，對麥克風在恆定時間間隔拾取的音頻進行快速傅立葉變換(FFT)的結果。X軸代表頻率，Y軸代表信號電平，Z軸代表時間。橫向曲線代表帶通濾波器的截止(cut-off)頻率。被這些線夾在中間的頻帶電平成為這樣的數據，該數據通過帶通濾波器的五個頻帶經麥克風信號電平轉換處理，並被轉換為參照圖10至圖13所示的聲壓電平。
接著，將描述根據本發明實施例的作為用於檢測通信設備1中發言方方向的實際處理過程的判斷方法。對於帶通濾波器的每個頻帶的輸出電平，執行適當的加權處理(在1dB滿量程(full span)(1dBFs)步驟中的0dBFs時為0，而在-3dBFs時為3，反之亦然)。處理結果通過該加權步驟來確定。對每個採樣時鐘執行上述加權處理，加入每個麥克風的加權分，為數量恆定的採樣平均該結果，具有小(大)總點數的麥克風信號被判斷為朝向發言方的麥克風。下列表2指示大致結果。
表2，由點數表示信號電平的情況

在表2所示的示例中，第一麥克風MC1具有最小的總點數，因此DSP 25判斷在第一麥克風MC1方向上存在聲音源(存在發言方)。DSP 25以聲音源方向麥克風號的形式保持該結果。如上所述，DSP 25加權每個麥克風的頻帶帶通濾波器的輸出電平，從具有最小(最大)點數的麥克風信號往上序列排列帶通濾波器頻帶的輸出，並判斷具有三個或更多頻帶的第一次序的麥克風信號作為來自面對發言方的麥克風信號。然後，DSP 25準備如下列表3所示的分數卡，指示在第一麥克風MC1的方向上存在聲音源(存在發言方)。
表3.通過帶通濾波器以電平序列排列的信號情況

實際上，由於根據房間的特徵的聲音反射以及駐波(standing wave)的影響，第一麥克風MC1的結果不總是成為所有帶通濾波器輸出之中的頂點(top)，但是如果第一麥克風排列在主要五個頻帶中，就可判斷在第一麥克風MC1方向上存在聲源(存在發言方)。DSP 25以聲源方向的麥克風號形式保持此結果。
以如下所示形式，DSP 25匯總麥克風帶通濾波器的頻帶的輸出電平數據，判斷具有作為來自面對發言方的麥克風的高電平的麥克風信號，並以聲源方向麥克風號的形式保持該結果。
MIC1電平＝L1-1+L1-2+L1-1+L1-4+L1-5MIC2電平＝L2-1+L2-2+L2-1+L2-4+L2-5MIC3電平＝L3-1+L3-2+L3-1+L3-4+L3-5MIC4電平＝L4-1+L4-2+L4-1+L4-4+L4-5MIC5電平＝L5-1+L51-2+L5-1+L5-4+L5-5MIC6電平＝L6-1+L6-2+L6-1+L6-4+L6-5發言方方向麥克風的切換定時的判斷過程當通過圖16步驟2的發言開始判斷結果激活的，並且從步驟3發言方方向的檢測過程結果和過去選擇信息中，檢測新的發言方麥克風時，DSP 25向用於切換步驟5麥克風信號選擇的處理過程，發布切換麥克風信號的命令，向麥克風選擇結果顯示裝置30(發光二極體LED1至6)報告切換了發言方麥克風，從而通知發言方通信設備1已響應其發言。
為消除具有大回聲房間中反射聲音和駐波的影響，DSP 25禁止發布新的麥克風選擇命令，除非在切換麥克風之後超過了發言結束判斷時間(例如0.5秒)。根據圖16步驟1的麥克風信號電平轉換處理結果和本實施例步驟3的發言方方向的檢測處理結果，準備兩個麥克風選擇切換時間。
第一種方法可以清楚判斷發言開始的時間在所選麥克風方向上發言結束，而新的發言出現在另一方向的情況。
在這種情況下，在所有麥克風信號電平(1)和麥克風信號電平(2)成為或低於發言結束閾值電平之後，並且當任何一個麥克風信號電平(1)成為或高於發言開始閾值電平時，在超過了發言結束判斷時間(例如，0.5秒)或過去了更長時間之後DSP 25判定發言開始，根據聲源方向麥克風號的信息，確定面向發言方方向的麥克風為合理的聲音拾取麥克風，並開始步驟5的麥克風信號選擇切換處理過程。
第二種方法在持續發言期間，從其它方向傳來新的高聲發言的情況。
這種情況下，DSP 25在從發言開始(當麥克風信號電平(1)成為或高於閾值電平時)經過或超過發言結束判斷時間(例如0.5秒)之後，開始判斷處理。當它判斷在檢測發言結束之前，來自處理過程3的聲源方向麥克風號已經改變且已穩定，DSP 25就判定在對應於聲音源方向麥克風號的麥克風處存在一個話音高於目前所選的發言方的發言方，確定該聲源方向麥克風作為合理的聲音拾取麥克風，並激活步驟5的麥克風信號選擇切換處理過程。
用於對面向所檢測的發言方麥克風信號的切換選擇處理過程DSP 25通過可選擇的判斷的命令來激活，通過來自圖16步驟4發言方方向麥克風的切換定時判斷處理過程的命令來進行所述判斷。用於切換DSP25的麥克風信號的選擇過程，通過如圖17所示的六個乘法器和一個六輸入加法器來實現。為了選擇麥克風信號，DSP 25產生已連接所選擇麥克風信號的乘法器的通道增益(CH增益)[1]，並產生其它乘法器的CH增益
，其中加法器相加(麥克風信號x[1])的所選擇的信號和(麥克風信號x
的)的處理結果，並在輸出端給出所需的麥克風選擇信號。
當通道增益被切換至如上所述[1]或
時，可能由於切換麥克風信號的電平差值導致產生咯嚓聲。因此，在雙向通信設備1中，如圖23所示，從[1]至
和從
至[1]的CH增益的改變對於切換過渡時間期間(例如，10秒時間)設置成連續的，從而避免了由於麥克風信號的電平差值導致的咯嚓聲。
進一步，通過設置不同於[1]的最大通道增益，例如
，可以調整在DSP25中的以後的回聲消除處理操作。
如上所述，本發明第一實施例的通信設備可有效地應用於諸如無噪聲影響會議的雙向會議中。當然，本發明的通信設備不局限於會議應用，也可被應用於各種其它目的。即，當不需要強調通帶的群延遲特性時，本發明第一實施例的通信設備也適用於通帶的電壓電平測量。因此，例如也可應用於簡單的頻譜分析儀中，應用快速傅立葉變換(FFT)處理過程(類似FFT儀表)的電平儀中，用於證實圖形均衡器的均衡器處理結果的電平檢測處理器中等，用於小汽車立體聲、無線盒式錄音機等的電平儀等等。
本發明第一實施例的通信設備從結構來看具有下列優點(1)具有單向性的多個麥克風與接收和再現揚聲器之間的位置關係是恆定的，並且它們之間的距離很近，因此從接收和再現揚聲器直接返回的聲音輸出電平絕對大於並優於從接收和再現揚聲器通過會議室環境並返回多個麥克風的輸出聲音電平。因此，從接收和再現揚聲器到達多個麥克風(信號電平(強度)、頻率特性和相位)的聲音特徵總是相同的。即本發明的通信設備具有發送功能總是相同的優點。
(2)因此，當切換麥克風時，具有發送功能不改變的優點，從而無論何時切換麥克風，都不必調整麥克風系統的增益。換言之，具有一旦通信設備製造時完成調整，就不必重新調整的優點。
(3)甚至如果麥克風因上述相同原因被切換，由數位訊號處理器(DSP)配置回音消除器的數量可保持為一個。DSP是昂貴的，在由於固定各種元件而具有小空間的印刷板上，用於放置DSP的空間可保持較小。
(4)在接收和再現揚聲器與多個麥克風之間的轉換功能是恆定的，從而具有優點，即麥克風自身的±3dB的靈敏度差值調整可僅由該單元執行。
(5)作為在其上固定通信設備的桌子，通常使用的是由圓形工作檯製成。則作為在全方向上等量分配具有均勻質量的音頻的揚聲器系統可以通過通信設備中的一個接收和再現揚聲器，利用這一點來實現。
(6)從接收和再現揚聲器輸出的聲音通過邊界效應和有效優質音響，有效地經過桌面傳播，等量地到達會議參與者。在會議室中的天花板方向相對側的聲音被同相(in phase)抵消而變成小聲音，從天花板方向向會議參與者會有一點反射聲，結果清晰聲音傳向與會者。
(7)從接收和再現揚聲器輸出的聲音以相同音量同時到達全部多個麥克風，因此，變得容易決判定聲音是發言方的音頻還是接收的音頻。結果，減少了麥克風選擇處理過程的誤判定。
(8)通過以等角度徑向地、等間隔地排列偶數個麥克風，可容易地執行用於檢測方向的電平比較。
(9)通過採用緩衝材料的阻尼器，麥克風支撐構件具有柔性或彈性等，由於經過安裝麥克風於其上的印刷電路板，接收和再現揚聲器發出的聲音振動導致對麥克風聲音拾取信號的影響將會降低。
(10)接收和再現揚聲器的聲音不直接輸入麥克風。因此，在該通信設備中，來自接收和再現揚聲器的噪聲的影響很小。
從信號處理觀點來看，本發明第一實施例的通信設備具有下列優點(a)以在等間隔徑向地排列多個單方向性麥克風，以能夠進行聲源方向的檢測，切換麥克風信號至具有良好S/N而且清晰聲音的拾取聲音，並將其向其他方發送。
(b)能夠從具有良好S/N的周圍發言方拾取聲音，並自動選擇面向發言方的麥克風。
(c)本發明中，作為麥克風選擇處理方法，劃分通過音頻的頻帶，將在所劃分的頻帶的倍數上的電平進行比較由此簡化信號分析。
(d)通過DSP的信號處理實現本發明的麥克風信號切換處理。當切換時，全部多個信號被交叉衰弱，以防止發出「咯嚓」聲。
(e)可向諸如發光二極體的麥克風選擇結果顯示裝置或外部通知麥克風選擇結果。從而，對於電視攝影機，使其較好地用作發言方位置信息也是可能的。
第二實施例將參照圖19至24描述根據本發明的第二實施例的通信設備。
直到現在，電話機、對講機、電視電話機或類似設備用於向遠離聲源的另一人或其他人傳送人們開會發言的內容。這種情況下，經常存在噪聲，諸如周圍人的話音、從電視機傳來的聲音，從而發言者清晰的聲音可能不會傳送到另一人。那麼，有時需要例如將麥克風移動並接近發言人、大聲講話、或稍微降低從電視機傳來的聲音之類煩瑣的工作。
如上所述，第一實施例的通信設備可消除通信設周圍的這些噪聲，而正確區分發言者，然而，需要進一步改善通信設備。
通信設備的第二實施例，作為相對通信設備的第一實施例改善的通信設備，採用通過只清晰選擇預先登記的發言者聲音的聲波紋鑑別，降低可能是噪聲的其它聲音的電平，從而獲得良好通信。
圖19是示出第二實施例的通信設備結構圖。圖19所示的通信設備1A具有與圖5所示的通信設備1相類似的結構，相同的組件具有相同的參考數字。不同之處如下。
第二實施例的通信設備1A中，增益可變型放大器301至306被放置在麥克風MC1至MC6以及A/D轉換器271至273之間，添加了聲波紋鑑別部分32，並添加了放大器增益調節部分34，放大器291的輸出信號提供給線路輸出端和聲波紋鑑別部分32。注意，如第一實施例所述，A/D轉換器271至273可被配置成具有增益調節和放大(增益可變及放大型A/D轉換器)的功能，然後，增益可變型放大器301至306的功能可被包括在A/D轉換器271至273中。在第二實施例中，將描述提供有A/D轉換器271至273和獨立增益可變型放大器301至306的情況。
第二實施例中，進一步添加了第三放大器293，以形成這樣的電路結構，即來自線路輸入的輸入信號或來自放大器293的信號可輸出到聲音記錄輸出端REC OUT。
六個麥克風MC1至MC6具有如圖6所示的方向性(定向特徵)，以等角且等距離徑向放置。
與第一實施例相同，A/D轉換器271至273的每個都是雙通道A/D轉換器，並輸入雙通道的輸入信號。
第一DSP(數位訊號處理器)25執行圖9所列並在第一實施例中所述的各種處理，例如，麥克風選擇和切換的處理。
第二DSP 26執行如第一實施例所述的回音消除處理。
聲波紋鑑別部分32包括聲波紋鑑別處理處理器P，用於執行聲波紋鑑別；字典存儲器M，用於執行聲波紋處理；以及聲波紋登記存儲器M2，用於登記聲波紋。聲波紋登記存儲器M2預先登記發言者的聲波紋，以試圖通過聲波紋登記設備32A進行聲波紋鑑別。在第二實施例中，經過聲波紋鑑別的人是使用通信設備1A的會議參加者(與會者)。將詳細描述聲波紋鑑別部分32的處理過程。
與第一實施例的過程相類似，DSP 21選擇麥克風MC1至MC6中的一個，並輸出麥克風選擇信號S251，向麥克風23指示所選定麥克風號。微處理器23向放大器增益調節部分34輸出麥克風選擇信號S251。
由DSP 25選擇的麥克風拾取信號被提供給DSP 26，DSP 26執行回音消除處理，並向D/A轉換器282和放大器292輸出相同的信號，以輸出來自接收和再現揚聲器16的放大的聲音。結果，使用通信設備1A的會議參與者可通過接收和再現揚聲器16聽到利用所選擇的麥克風的發言者的話音。
從DSP 26向D/A轉換器282輸出的所選話音信號S26，通過放大器291向線路輸出端輸出，也可向參照圖1所示的其它通信設備傳送。而且，從DSP25向D/A轉換器282輸出的所選話音信號S26通過放大器293被輸出至RECOUT端，並可以被記錄下來。進一步，從DSP 26向D/A轉換器282輸出的所選話音信號S26輸出至聲波紋鑑別部分32，聲波紋鑑別部分32對所選話音信號S26執行聲波紋鑑別。將在稍後詳細描述聲波紋鑑別。聲波紋鑑別32對所選話音信號S26執行聲波紋鑑別，並向放大器增益調節部分34輸出鑑別通過信號S32，當所選話音信號S26與聲波紋登記存儲器M2登記的聲波紋一致時，S32為「1」，即，鑑別通過(成功)，或者當鑑別沒有通過(失敗)時，S32為「0」。
麥克風選擇信號S25從DSP 25通過微處理器23輸入至放大器增益調節部分34。這種情況下，來自聲波紋鑑別部分32的鑑別通過信號S32，向放大器增益調節部分34指示已通過(成功)鑑別，然後，對施加了由麥克風選擇信號S251指示的麥克風輸出信號的增益可變型放大器，放大器增益調節部分34提高其增益；或者當增益已經提高到此高電平時，維持該增益；或者設置預定的高電平；否則，降低其它增益可變型放大器的增益，或當增益已經降低到此低電平時，維持該增益，或設置預定低電平。
具體地，放大器增益調節部分34包括微計算機，對於麥克風選擇信號S251指示的所選麥克風輸出信號所對應的增益可變型放大器，該微計算機將增益設置值設置在高電平，並將該增益輸出到那個增益可變型放大器。否則，將其它增益可變型放大器的增益設置值設置在低電平，並將該增益輸出到那些增益可變型放大器。結果，增益可變型放大器301至306的增益被改變成輸入增益設置值。
例如，當第一麥克風僅拾取來自電視機的聲音時，並且該聲音電平高，則DSP 25選擇第一麥克風。結果，DSP 25通過微處理器23向放大器增益調節部分34輸出指示選擇第一麥克風的麥克風選擇信號S251。從電視機輸出並被DSP 25選擇的聲音信號，作為所選的話音信號S26，通過放大器291被輸入至聲波紋鑑別部分32。由於聲波紋登記存儲器M2沒有登記從電視機輸出的聲音，聲波紋鑑別部分32確定該聲音沒有通過鑑別(失敗)的狀態，並向放大器增益調節部分34輸出為「0」的鑑別通過信號S32。放大器增益調節部分34已經輸入了指示選擇第一麥克風MC1的麥克風選擇信號S251，然而，如果輸入的鑑別通過信號S32為「0」，那麼放大器增益調節部分34為增益可變放大器301在低電平設置增益設置值，該增益可變放大器301連接到通過選擇信號S251指示的第一麥克風MC1，並向放大器301輸出該增益設置值，以降低放大器301的增益。結果，第一麥克風拾取的聲音在低電平上減小，並向A/D轉換器271輸出，其後，電視機的聲音被合適地當作禁止選擇(out-of-selection)。
相反，當使用第三麥克風MC3的發言者的聲波紋已經向聲波紋鑑別部分32的聲波紋登記存儲器M2預先登記，並且第三麥克風MC3被DSP 25選擇，通過微處理器23，DSP 25向放大器增益調節部分34輸出指示選擇第三麥克風MC3的麥克風選擇信號S251，由第三麥克風MC3拾取的話音作為所選話音信號S26，被輸入至聲波紋鑑別部分32，並試圖進行聲波紋鑑別。這種情況下，由於使用第三麥克風MC3的發言者的聲波紋被登記在聲波紋登記存儲器M2中，將通過聲波紋鑑別，從而發布為「1」的鑑別通過信號S32。
當放大器增益調節部分34輸入為「1」的鑑別通過信號S32時，放大器增益調節部分34參考此刻指示選擇第三麥克風MC3的麥克風選擇信號S251，將施加有第三麥克風MC3的輸出信號的增益可變型放大器305的增益設置值設置在高電平，並向放大器305輸出該增益設置值，以將放大器305的增益設置在高電平。結果，第三麥克風MC3拾取的聲音信號在增益可變型放大器305中提高其電平，並被輸入至A/D轉換器273，話音信號S26高電平話音輸出從DSP 25輸出，作為所選的話音信號S26。當然，該所選的話音信號S26在D/A轉換器282中被轉換為模擬信號，並且該轉換的模擬信號在放大器292中被放大，放大後的話音被輸出到聲音接收和再現揚聲器16中。放大器291放大的信號通過線路輸出端向另一通信設備傳送，並被輸入到另一通信設備中的聲波紋鑑別部分並可試圖進行聲波紋鑑別。
如果被第一麥克風MC1拾取的電視機的聲音和第三麥克風MC3拾取的話音同時存在，首先，DSP 25選擇具有高於其他聲音電平的聲音，所選聲音作為所選話音信號S26被輸入到聲波紋鑑別部分32中。如果第一麥克風MC1拾取的電視機的聲音高於第三麥克風MC3拾取的話音，DSP 25選擇電視機的聲音，並作為所選話音信號S26從DSP 25輸出。然而，如上所述，這種所選話音信號S26不被聲波紋鑑別部分32所鑑別。連接至第一麥克風MC1的增益可變型放大器301的增益設置在低電平上。此後，在DSP 25的麥克風選擇處理中不選擇第一麥克風MC1拾取的聲音信號，依次地，可在DSP 25中選擇第三麥克風MC3拾取的話音信號。這種由第三麥克風MC3拾取的話音信號作為所選的話音信號S26，從DSP 25輸入到聲波紋鑑別部分32，然後，該所選話音信號S26將可能通過聲波紋鑑別。結果，放大器增益調節部分34將連接到第三麥克風MC3的增益可變型放大器305的增益設置在高電平，第三麥克風MC3拾取的話音音信號電平變高，並且該處理過的清晰話音從聲音接收和再現揚聲器16中輸出，而且通過線路輸出還被輸出給另一通信設備，並可輸入給其中的聲波紋鑑別部分。
通過這種方法，其聲波紋已在聲波紋鑑別部分32中的聲波紋登記存儲器M2登記的發言者所發出的話音將被最終選擇，然後該話音以清晰的話音被輸出到線路輸出端，並接著輸出至另一通信設備的聲波紋鑑別部分32，以及聲音接收和再現揚聲器16。
因此，如圖1所示，通過利用第二實施例的通信設備1A，在彼此遠離的人們之間可容易地實現清晰話音會話。
甚至如果通信設備1A被安裝在諸如電視機嘈雜聲的喧鬧環境下，在第二實施例中的通信設備1A中，不需要發言者移動去接近麥克風，和/或大聲說話或呼喊。
而且，在麥克風使用期間不需要降低電視機的聲音電平，不需要煩瑣的工作。相反，DSP 25降低電視機的這種聲音，而該降低的電視機聲音被傳送給另一通信設備，因此使用另一通信設備的會議參與者可僅聽到發言者的清晰話音，從而獲得良好並流暢的會議效果。在這點上，第二實施例的通信設備1A用作噪聲抑制器，用於抑制(消除)不必要的噪聲。
當然，當其聲波紋沒有在聲波紋鑑別部分32的聲波紋登記存儲器M2中登記的第三方或個人在通信設備1A周圍發言時，這種話音最終不被選擇，而且不會被輸出到另一通信設備。即，第二實施例的通信設備1A忽略了這種沒有登記的聲波紋的聲音。
如圖14所示，當麥克風的輸出信號降低，並且這種狀態持續預定時段時，DSP 25確定麥克風選擇終止。此時，優選地，放大器增益調節部分34將相應於發言終止的麥克風的增益可變型放大器的增益設置值復位為正常增益值。當然，這種終止的選擇包括在麥克風選擇S251中，並通過微處理器23從DSP 25傳送給放大器增益調節部分34。通過復位相應於剛剛終止其使用(選擇)的麥克風的增益可變型放大器的增益設置值，對於所有麥克風MC1至MC6，下次麥克風的選擇條件成為相同的。
以上描述中，作為本發明的增益可變型放大裝置，描述增益可變型放大器301至306，然而，如上所述，增益可變型A/D轉換器271至273可用於替代A/D轉換器271至273。然後，增益可變放大器301至306被增益固定型放大器所替代，而放大器增益調節部分34可調節(設置)增益可變型A/D轉換器271至273的增益。
作為本發明的麥克風優選排列，描述了以等角徑向排列的麥克風MC1至MC6，但是，在第二實施例中，不局限於麥克風MC1至MC6的這種優選排列方式。具體地，如圖4所示，不必要以相對方向排列第一和第四麥克風MC1和MC4成一線。甚至麥克風的排列是不規律的，第二實施例的通信設備1A的DSP 25檢測具有最大電平的話音信號，選擇相應的麥克風，並輸出指示該麥克風的麥克風選擇信號S251。當然，話音鑑別部分32執行上文論述的聲波紋鑑別。將參照圖20至24詳細描述聲波紋鑑別部分32的處理過程。
在第二實施例中，每個會議參與者依次朝向相應麥克風發言，將每個話音輸入到聲波紋鑑別設備32A。聲波紋登記設備32A向聲波紋鑑別部分32輸出伴隨有麥克風號的輸入話音。該示例中，每個會議參與者的話音是指示通信設備1A的操作的短命令，例如2到3秒說「打開文件」、「下一個」等。
聲波紋鑑別部分32中的聲波紋鑑別處理器P將從聲波紋登記設備32A輸入的話音信號轉換為數位訊號，參考記錄在字典存儲器M1的字典，執行話音識別處理，將數位訊號轉換(翻譯)為字符串數據，並將其與麥克風號一起存儲在聲波紋登記存儲器M2中。即，聲波紋鑑別處理器P比較輸入話音信號與相應字典存儲器M1的話音命令的字符串數據，並選擇匹配數據，其中字符串數據相應於預先存儲的輸入話音命令。
圖20A至20D是說明在話音識別處理部分32中執行的控制操作的時序圖。圖20A是麥克風切換信號MC_SEL的時序圖，而且示出例如，當指示#4時，此時選擇第四麥克風MC4。圖20B是麥克風輸出信號的時序圖。麥克風輸出信號是相應於麥克風號的話音信號，該麥克風號由如圖20A所示的麥克風切換信號MC_SEL所指示，該信號在話音鑑別處理器P中被A/D轉換器轉換成數位訊號，而且該數位訊號被輸入。在這種示例中，話音信號是指示諸如「打開文件」「下一個」的麥克風輸出信號的命令的話音信號。圖20C是示出在聲波紋鑑別處理處理器P中通過參考圖20A和20B獲得的信息而執行處理過程的時序圖。該處理過程由每個話音數據的緩衝和緩衝之後的話音識別處理構成。圖20D是如圖20C所示的話音識別處理結果所連續輸出的字符串數據的時序圖。
如圖20A所述，#4是第一選擇的麥克風號，麥克風輸出信號「打開文件」從第四麥克風被輸入到話音識別處理處理器P中。話音識別處理處理器P輸入經A/D轉換器轉換為數位訊號的麥克風輸出信號，開始如圖20C所示的緩衝，在緩衝器中保持相應於麥克風號#4的話音數據。
此後，麥克風號從#4變為#1，然後麥克風切換信號MC_SEL變為「1」。如圖20B所示，麥克風號#1的話音數據是相應於「下一個」的話音數據，然後，聲波紋鑑別處理處理器P終止麥克風號#4的緩衝，重新對麥克風#1開始緩衝，同時，聲波紋鑑別處理處理器P在保持在緩衝器中的麥克風號#4的話音數據基礎上，並行地執行話音識別。
在話音識別處理過程中，麥克風號#4的話音數據被進行話音識別處理，並與存儲在字典存儲器M1的字符串數據的命令組進行比較，如果匹配就被選擇，從而輸出如圖20D所示的「打開文件」的字符串數據。
此後，當麥克風號從#1變為#2時，執行上述處理。
將參照流程圖概括描述上文的控制操作。
圖21是示出聲波紋鑑別處理器P中執行的控制主要流程圖。例如，2kHz的T1定時器啟動，如同22所示，操作轉向T1定時器每50毫秒的中斷處理過程。存在超過預定電平的話音輸入(步驟ST11)，則操作轉向步驟ST12。當然，上述預定電平的閾值可根據應用需要任意設定。由於提供有麥克風切換信號MC_SEL，在步驟ST11，聲波紋鑑別處理處理器P保持電平超過預定電平的話音的麥克風號。因此，在步驟ST12，開始輸入話音數據的採樣，然後採樣的話音數據在相應於麥克風號的緩衝器中保持。如果沒有超過預定電平的輸入話音，在步驟ST12，處理器P不執行任何操作。
圖24是示出當麥克風選擇信號在主要流程的控制中發生改變時的中斷流程圖。即，處在正常控制操作的主要流程中有一個中斷處理流程(操作)出現，DSP 25將選擇的麥克風號被改變，該改變信息包括在麥克風切換信號MC_SEL中並被予以通知。在圖20的示例中，該過程示出了在規律中斷之前，當麥克風號4的話音數據，即麥克風切換信號MC_SEL＝4時的話音數據，被採樣並向麥克風號4的緩衝器緩衝時，麥克風切換信號MC_SEL的內容從「4」改變為「1」。
在圖24的步驟ST40，當聲波紋鑑別處理處理器P執行話音數據的採樣時，聲波紋鑑別處理處理器P沒有再存儲話音數據到緩衝器。這種情況下，處理器P判斷為此時執行的從麥克風號「4」輸入的發言終止，並終止採樣(步驟ST41)被終止採樣的麥克風號「4」的話音數據在聲波紋鑑別處理處理器P中進一步執行話音識別處理(步驟ST42)。在該採樣中，麥克風號「4」的話音數據當作「打開文件」而在聲波紋識別處理器P中被識別，該字符串數據輸出到通信設備1A的外部。
在圖21的步驟ST10中，T1定時器啟動，而T1定時器中斷操作每50毫秒(20kMz)就啟動，如圖22所示。T1定時器中斷操作監視每50毫秒是否就有話音輸入，該話音輸入是否超過預定電平，並執行適當的處理過程。
在步驟ST20中，檢查是否已經執行了話音採樣。如果已執行了話音採樣，則聲波紋鑑別處理處理器P進一步檢查話音輸入是否超過了預定電平(步驟ST21)，當話音輸入超過了預定電平時，停止稍後描述的T2定時器。T2定時器被用於監控沒有發言的狀態，以及當在預定時間沒有發言時，作為下一階段，將操作模式自動轉換到話音識別。當存在發言時，換言之，話音輸入超過了預定電平，就認為發言繼續並且T2定時器在步驟ST22被復位。
在步驟ST20執行話音採樣，但是如果不存在超過預定電平的話音輸入，假定當前發言可能是被終止，則T2定時器被觸發啟動，用於監控沒有發言的持續時間(步驟ST23)。
在步驟ST21，甚至在沒有話音超過預定電平的情況下，由於可能重新開始發言，所以話音採樣將被繼續(步驟ST24)。
在步驟ST20不執行話音採樣，接著，聲波紋鑑別處理處理器P檢查是否有超過預定電平的話音輸入。結果，檢查發言是否開始的狀態，如果有話音輸入超過預定電平，聲波紋鑑別處理處理器P識別發言開始，並開始對相應於新近所選擇的麥克風的緩衝器採樣話音。在步驟ST25，如果不存在超過預定電平的輸入話音，那麼聲波紋鑑別處理處理器P不執行任何動作，等待直到輸入下一個有效發言。
圖22的步驟ST23中，例如2Hz的T2定時器啟動，並過去了預定時間，即聲波紋鑑別處理處理器P執行話音採樣(步驟ST20，但不存在超過預定電平的輸入話音，而預定時間持續這種情況下)，持續話音採樣是無用的，因此，該操作將轉向如圖23所示的定時器T2中斷操作。即，此時執行的話音採樣被終止(步驟ST30)，此操作將轉向話音識別處理(步驟ST31)。在步驟ST32，轉向話音識別處理後。為下一個發言過程復位定時器T2。
根據聲波紋鑑別部分32，甚至如果多個會議參與者同時使用麥克風，並通過重疊狀態下話音向通信設備1A發布命令，DSP 25對每個話音的每個頻帶的聲壓電平進行分析，以指定主要發言者，並選擇其話音信號。因此，如果同時輸入多個話音命令，可避免無用和錯誤的識別處理，而且聲波紋鑑別部分32可穩定執行其對主要發言話音命令的鑑別。
聲波紋鑑別部分32的聲波紋鑑別處理處理器P執行傳送話音命令信號的緩衝、緩衝的話音信號的話音識別過程，將緩衝的話音信號與存儲在字典存儲器M1中的命令字符數據進行比較，選擇匹配字符串數據。
每次選擇時，聲波紋鑑別部分32中的聲波紋鑑別處理處理器P從聲波紋鑑別設備32A接收所選擇的麥克風號。從而，如果所選麥克風號改變，處理器P停止緩衝，並對緩衝的話音信號執行話音識別處理，以及對所改變的麥克風號的話音信號開始緩衝。所以，提高了話音識別的準確性。
第三實施例參照圖25和26，將描述根據本發明第三實施例的會議設備。
第三實施例將描述使用第一和第二實施例的通信設備1和1A並對通信設備添加了成像裝置而構成電視(TV)會議系統的情形。
具有電視攝影機的常規會議系統中，電視攝影機的方向由為電視會議系統的每個發言者或主席(或管理者)所提供的麥克風號所控制。為實現該方法，需要為發言者準備各自麥克風，不可避免導致了昂貴系統。同時不可避免存在這樣煩瑣工作，例如當發言者改變時，通過電視會議系統的主席改變電視攝影機的成像方向，以拍攝發言者的圖像。進一步，當發言者的姓名也隨著其圖像顯示時，通常，麥克風與發言者的姓名相關聯，那麼，如果與會者的座位改變，則必需重新設置這種姓名和麥克風的關係。
已知存在一種用於針對聲音改變電視攝像機方向的簡單系統，然而，這種簡單的系統具有下面的缺點，電視攝像機的方向有時響應於周圍環繞噪聲，例如，響應會議所使用的投影儀風扇的聲音等而朝向不合理的方向，即，電視攝像機可能經常拍下投影儀的圖像。
如第一實施例和第二實施例所述的通信設備具有優點選擇正確；不需要將麥克風定位於接近會議參與者；噪聲和/或不需要的聲音可被消除等。
例如，在第一實施例的通信設備1中，如圖4所示，多個麥克風MC1至MC6排列指向(使朝向)所有方向，第一數位訊號處理器(DSP 25)選擇朝向當前正在發言的發言者的麥克風拾取的話音信號。即，通信設備1選擇正確的發言者或其麥克風。
進一步，向第一實施例的通信設備1添加了聲波紋鑑別部分39的通信設備1A，可靠地選擇正確的發言者或其麥克風。
因此，第三實施例中，介紹了圖25和26所示的會議設備1B和1C，每個會議設備具有添加到如圖19所示通信設備1A的如本發明成像裝置一個實施例的電視攝像機設備40；和如本發明成像方向調節裝置的一個實施例的成像方向調節部分36。
圖25和26是示出了本發明第三實施例的會議設備1B和1C的結構圖。圖26是示出會議設備1C的結構圖，其中的成像方向調節部分36和電視攝像機設備40被添加到如圖19所示通信設備1A中，圖25是示出會議設備1B的結構圖，其中增益可變型放大器301至306和放大器增益調節部分34從如同26所示的會議設備1C中刪除。
第三實施例具有下列三種模式。
(1)第一模式中，如第一實施例所述，由DSP 25進行的麥克風選擇處理不是必徐的，而成像方向調節部分36根據麥克風選擇處理結果控制電視攝像機設備的成像條件。
(2)在優於第一模式的第二模式中，以示於圖25的結構，(構造)，如第一實施例所述，DSP 25執行麥克風選擇處理過程，並進一步如圖19第二實施例所述，在麥克風選擇處理結果與聲波紋鑑別匹配的情況下，通過聲波紋鑑別部分32執行聲波紋鑑別，接著成像方向調節部分36控制電視攝像機設備40的成像條件。
(3)在優於第二模式的第三模式中，以示於圖26的結構，DSP 25如第一實施例所述執行麥克風選擇處理過程，如圖19第二實施例所述，在麥克風選擇處理結果與聲波紋鑑別匹配的情況下，通過聲波紋鑑別部分32執行聲波紋鑑別，然後成像方向調節部分控制電視攝像機設備40的成像條件，並進一步通過放大器增益調節部分34執行增益可變型放大器301至306的增益控制。
參照圖25和26將詳細描述本發明的第三實施例。
成像方向調節部分36包括計算機，其可調節成像方向、變焦條件、以及照明條件等，成像方向調節部分36的計算機的存儲器部分預先設置(存儲)用於拍攝圖像的第一成像信息(例如，第一麥克風的方向和第一區域(範圍)MC1區域)、用於拍攝圖像的第二成像信息(例如，第二麥克風的方向和，第二區域(範圍)MC2區域)等。優選地，這種成像條件信息可包括會議參與者的姓名、工作名(他的職業名)、他的職務頭銜等。
當成像方向調節部分36為電視攝像機設備40給出成像條件時，例如諸如向上或向下、左側或右側、變焦條件(移動攝像機鏡頭的條件)、是否執行了變焦、變焦的程度等之類的成像條件，基於所給的成像條件，電視攝像機設備40能夠拍攝的圖像。電視攝像機設備40拍攝的圖像(視頻)信號在顯示設備(裝置)上顯示，該顯示設備沒有在圖中示出，且位於安裝了通信設備1A的房間內，通過一條沒有示出的信號發送路徑，圖像信號將在安裝了另一通信設備的另一遠程房間內安裝的電視接收機上顯示。
放大器增益調節部分34和成像方向調節部分36通過微處理器23輸入指示所選麥克風號的麥克風選擇信號S251。同時，當所選話音信號S26在聲波紋鑑別部分32進行聲波紋鑑別之後，與預先登記的聲波紋相一致時，放大器增益調節部分34和成像方向調節部分36輸入已被輸出的識別通過信號S32「1」，該所選話音信號S26是由DSP 25選擇並由DSP 26進行回音消除處理和輸出的拾取話音信號。
放大器增益調節部分34設置相應於如第二實施例所述的在第一大值(高電平)上麥克風選擇信號S251指定的麥克風的增益可變型放大器的增益，其結果與第二實施例的結果相同。
成像方向調節部分36讀出預先設置到成像方向調節部分36的成像條件信息，相應於麥克風選擇信號S251所指示的麥克風，並根據(響應於)讀取的成像條件信息，調節電視攝像機設備40的成像條件。例如，當麥克風選擇信號S251指示第一麥克風時，響應於拍攝朝向第一麥克風和區域MC1_AREA的圖像的的第一成像條件信息，成像方向調節部分36控制電視攝像機設備40的方向可向上或向下，也可左側或右側，以拍攝區域MC1_AREA和第一麥克風方向的圖像。如果第一成像條件信息包括有關變焦的信息，成像方向調節部分36對電視攝像機設備40指示變焦操作。
電視攝像機設備40在由成像方向調節部分36指令的條件下拍攝圖像。結果圖像(畫面)經過沒有示出的傳輸通道被發往另一房間安裝的電視接收機，在另一房間裡裝配有另一通信(會議)設備。電視攝像機設備40的結果圖像也可在安裝有電視攝像機設備40和通信(會議)設備的房間中的顯示設備上顯示。
通過這種方法，在遠端房間的電視接收機和/或該側房間中的顯示設備上，通過麥克風發布發言的會議參與者的圖像，由DSP 25來選擇，並可選擇地顯示出來，與會者的話音是以聲波紋鑑別部分32的聲波紋鑑別方式鑑別。
成像方向調節部分36可添加諸如姓名、職業等信息，該信息包括在通過電視攝像機設備40拍攝的圖像信號上的成像條件信息中。
結果，在安裝通信設備1B的房間中的顯示設備上以及遠端房間的電視接收機上，姓名、職業等以添加的形式被顯示在由電視攝像機設備40拍攝的圖像上。
在會議設備1B和1C的初始狀態中，例如，在接通會議設備電源之後的瞬間時刻，成像方向調節部分36指令電視攝像機設備40，從而電視攝像機設備40在主席前方的麥克風位置上拍攝圖像，(例如，主席就座的區域，通常包括第一麥克風位置的區域)，或拍攝所有會議參與者和通信設備1A的圖像。
如果不適當地執行了麥克風的選擇，或者如果不適當地執行了麥克風的選擇，但是聲波紋鑑別沒有通過(失敗)，這些狀態被稱為默認情況(條件或狀態)，成像方向調節部分36執行默認處理。成像方向調節部分36向電視攝像機設備40給出成像條件，作為錯誤處理，從而在主席就座的前方麥克風的位置，或所有會議參與者和通信設備1A的位置都可被拍攝，或者可以維持當前成像的條件。
在默認情況下，放大器增益調節部分34不調節增益可變型放大器301至306的增益。
將具體描述成像方向調節部分36和電視攝像機設備40。在第二實施例中已描述了放大器增益調節部分34的處理過程，因而忽略其描述。
假設，坐在第一麥克風方向並在區域MIC1_AREA的會議參與者A1，面對第一麥克風MC1發言。由第一麥克風MC1拾取的聲音信號通過A/D轉換器271轉換為數位訊號，並被輸入給DSP 25，而DSP 25通過上述方法選擇麥克風MC1。DSP 25向微處理器23輸出指示選擇第一麥克風MC1的麥克風選擇信號S251。麥克風選擇信號S251通過微處理器23被提供給成像方向調節部分36。第一麥克風MC1拾取並由DSP 25選擇的話音信號被輸出至DSP 26，以在那裡執行回音消除，而結果信號作為所選的話音信號S26，通過D/A轉換器282和放大器291被輸入至話音鑑別部分32。聲波紋鑑別部分32鑑別所選話音信號S26與聲波紋鑑別部分32中預先登記在聲波紋存儲器M2中的聲波紋是否匹配。如果會議參與者A1的聲波紋與預先登記在聲波紋鑑別部分32的聲波紋登記存儲器M2中的聲波紋匹配，則聲波紋鑑別部分32發布為「1」的鑑別通過信號S32，該信號向放大器增益調節部分34和成像方向調節部分36指示鑑別通過(成功)。另一方面，如果會議參與者A1的聲波紋沒有登記在聲波紋鑑別部分32的聲波紋登記存儲器M2中，則聲波紋鑑別部分發布為「0」的鑑別通過信號S32，該信號向成像方向調節部分36指示鑑別失敗。
成像方向調節部分36在為「1」的鑑別通過信號S32輸入其中時，根據第一麥克風MC1的第一成像調節信息控制電視攝像機設備40，該信息由麥克風選擇信號S251所指示。結果，電視攝像機設備40拍攝第一麥克風方向和區域MIC1_AREA的圖像，以獲得會議參與者的圖像。響應於會議參與者A1朝向第一麥克風MC1發言期間的第一成像條件信息，成像方向調節部分36使電視攝像機設備40持續拍攝第一麥克風方向和區域MIC1_AREA的圖像。
接著，假設會議參與者A3朝向第三麥克風MC3發言，DSP 25選擇該發言，但是第三會議參與者的聲波紋沒有登記到聲波紋登記存儲器M2中。DSP 25通過微處理器23向成像方向調節部分36發布麥克風選擇信號S25指示選擇第三麥克風MC3。當然，第三麥克風MC3拾取的話音信號被提供給DSP 26，以執行回音消除，回聲消除後的話音信號被提供給聲波紋鑑別部分32。如上所述，第三會議參與者A3的聲波紋沒有登記到聲波紋登記存儲器M2，因此，聲波紋鑑別部分32輸出為「0」的鑑別通過信號S32，該信號向成像方向調節部分36指示鑑別的失敗。一旦接收到為「0」的鑑別通過信號S32，成像方向調節部分36判斷為默認，並執行誤默認處理，例如，根據相同成像條件，通過電視攝像機設備40持續拍攝圖像；根據作為會議設備的初始狀態的用於拍攝主席圖像的成像條件，來拍攝主席圖像等。當然，在這種情況下，會議參與者A3的圖像沒有被電視攝像機設備40所拍攝。
如果多個會議參與者同時發言，DSP 25選擇最高電平聲音，所選話音通過聲波紋鑑別來檢查，成像方向調節部分36在聲波紋鑑別結果基礎上，控制電視攝像機設備40拍攝圖像。
上述操作和處理過程同樣應用於遠端另一會議設備。甚至如果遠端另一會議設備不具有聲波紋鑑別功能等，那麼，通過經傳輸通道接收必要信息，在會議設備1A側可執行這種功能，該側會議設備的成像方向調節部分36可控制在遠端會議室中的電視攝像機設備。
通過第三實施例的會議設備1B和1C，向遠端會議室傳送清晰的話音，會議參與者的聲波紋被鑑別，電視攝像機設備40得到會議參與者聲波紋鑑別的圖片。
第三實施例中，不需要以1∶1相應方式為會議參與者提供麥克風，也不需要通過例如主席的系統管理者控制電視攝像機40的成像條件。
如果會議參與者在會議期間移動其位置，DSP 25通過上述麥克風選擇處理過程選擇有效的麥克風，然後聲波紋鑑別部分32執行正確的聲波紋鑑別，因此，成像方向調節部分36控制電視攝像機設備40結合會議拍攝有效圖像。
系統管理者、或主席在會議期間不進行會議設備方操作。
除顯示會議參與者圖像外，顯示設備和/或電視接收機可自動顯示他的姓名和職業。
參照圖25和26，作為第三實施例的優選示例，對通過DSP 25選擇麥克風、通過聲波紋鑑別部分32進行聲波紋鑑別、以及通過成像方向調節部分36控制電視攝像機設備40的拍攝條件進行描述，然而，主要地，成像方向調節部分36對電視攝像機設備40的成像條件的控制，可通過僅僅使用由DSP 25的麥克風選擇結果來獲得，即，不需要聲波紋鑑別。
在實現第三實施例時，不需要象第一實施例那樣(即以等角徑向排列)排列麥克風。甚至如果麥克風沒有以等角徑向排列，DSP 25可選擇輸出巨大(最大)幅度話音(聲音)的麥克風，並且聲波紋鑑別部分32鑑別所選話音與預先登記的聲波紋的匹配。麥克風選擇和聲波紋鑑別的組合使得能夠自由排列麥克風。這種情況下，電視攝像機設備40可根據成像方向條件部分36所確定的成像條件，拍攝適宜的圖像。
為實現本發明，上述實施例可適當結合，以滿足需要和要求。
本發明工作中，不需要特別設備。只需要使用整體的麥克風和揚聲器結構型通信設備。因此，在配置整體的麥克風和揚聲器結構型通信設備的狀態下，可執行上述調節。
儘管參照基於說明目的選擇的特定實施例已經描述本發明，顯然，可由本領域技術人員做出許多修改而不脫離本發明的基本概念和範圍。
權利要求
1.一種通信設備包括多個麥克風；用於在由多個麥克風拾取的多個信號中選擇信號的麥克風信號選擇裝置；和用於響應於與拾取了麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件的成像方向調整裝置。
2.根據權利要求1的通信設備，其中成像條件信息包括指示成像裝置的成像方向的信息，並且成像方向調整裝置，響應於指示成像方向的信息控制成像裝置的成像方向。
3.根據權利要求2的通信設備，其中成像條件信息包括用於改變成像裝置的焦距的信息，並且成像方向調整裝置響應於改變成像裝置的焦距的信息，來控制成像裝置的焦距改變。
4.根據權利要求2的通信設備，其中成像條件信息包括指示位於成像裝置拍攝圖像的位置的發言者的信息，並且成像方向調整裝置將指示發言者的信息加到由成像裝置拍攝的圖像上。
5.根據權利要求1的通信設備，進一步包括聲波紋鑑別裝置，用於執行聲波紋的鑑別，即鑑別所選麥克風拾取的信號與以前登記的聲波紋是否一致。
6.根據權利要求5的通信設備，其中成像方向調整裝置響應與拾取了由麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息，控制成像裝置的成像條件。
7.根據權利要求6的通信設備，其中，當聲波紋鑑別裝置未鑑別所選麥克風拾取的信號時，成像方向調整裝置將成像裝置的狀態設置為默認狀態。
8.根據權利要求7的通信設備，其中，當設置為默認狀態時，成像方向調整裝置不會改變成像裝置的成像條件。
9.根據權利要求7的通信設備，其中，當設置為默認狀態時，成像方向調整裝置將成像裝置的成像條件設置為初始成像條件。
10.根據權利要求9的通信設備，其中成像方向調整裝置將成像裝置的成像條件設置為給預先登記的主席拍攝圖像的成像條件，作為初始成像條件。
11.根據權利要求5的通信設備，進一步包括用於放大由麥克風拾取的信號並具有可變的增益的增益可變型放大裝置，和放大器增益調整裝置，當聲波紋鑑別裝置鑑別所選的麥克風拾取信號時，該放大器增益調整裝置將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有較大值的第一增益。
12.根據權利要求11的通信設備，其中，當聲波紋鑑別裝置未鑑別所選擇的麥克風拾取信號時，該放大器增益調整裝置將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有較小值的第二增益。
13.根據權利要求11的通信設備，其中，當檢測到麥克風信號選擇裝置的麥克風選擇中止時，放大器增益調整裝置將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有平均值或等於其它增益可變型放大裝置的增益的第三增益。
14.根據權利要求12的通信設備，其中，當檢測到麥克風信號選擇裝置的麥克風選擇中止時，放大器增益調整裝置將與指示所選擇信號的麥克風相對應的增益可變型放大裝置的增益設置到具有平均值或等於其它增益可變型放大裝置的增益的第三增益。
15.根據權利要求1的通信設備，其中多個麥克風以等角徑向設置，通信設備進一步包括與多個麥克風等距離設置並接近於多個麥克風的聲音輸出裝置。
16.根據權利要求1的通信設備，其中麥克風信號選擇裝置根據麥克風檢測到的信號來檢測聲音源的方向。
17.根據權利要求2的通信設備，進一步包括聲波紋鑑別裝置，用於執行聲波紋的鑑別，即鑑別所選麥克風拾取的信號與以前登記的聲波紋是否一致。
18.根據權利要求2的通信設備，其中多個麥克風以等度徑向設置，通信設備進一步包括與多個麥克風等距離設置並接近於多個麥克風的聲音輸出裝置。
19.根據權利要求2的通信設備，其中麥克風信號選擇裝置根據麥克風檢測到的信號來檢測聲音源的方向。
20.根據權利要求17的通信設備，其中多個麥克風以等度徑向設置，通信設備進一步包括與多個麥克風等距離設置並接近於多個麥克風的聲音輸出裝置。
21.根據權利要求17的通信設備，其中麥克風信號選擇裝置根據麥克風檢測到的信號來檢測聲音源的方向。
22.一種會議設備，包括多個麥克風；可調整成像條件的成像裝置；用於在多個麥克風拾取的多個信號中選擇信號的麥克風信號選擇裝置；以及用於響應於與拾取了麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件的成像方向調整裝置。
23.一種調整成像條件的方法，包括在多個麥克風拾取的多個信號中選擇信號的步驟；以及響應於與拾取了選擇步驟選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件的步驟。
24.根據權利要求23的調整成像條件的方法，還包括聲波紋鑑別步驟，用於執行聲波紋的鑑別，即鑑別所選麥克風拾取的信號與以前登記的聲波紋是否一致，其中在成像方向調整步驟中，響應於與拾取了麥克風信號選擇裝置選擇的信號的麥克風相對應的成像條件信息控制成像裝置的成像條件。
全文摘要
提供的通信設備和電視會議設備能自動並正確地為發言者拍攝圖像。聲音分析器正確地選擇發言者。聲波紋鑑別部分鑑別發言者的聲波紋是否被登記。當發言者的選擇和聲波紋的鑑別相一致時，成像方向調整部分基於預先登記的條件驅動電視攝像機。
文檔編號G10L17/00GK1620197SQ20041010232
公開日2005年5月25日 申請日期2004年9月6日 優先權日2003年9月5日
發明者阿部義孝, 藤山英春, 增田彰 申請人:索尼株式會社