撮像装置
【課題】 ４つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、例えばマルチチャンネルのサラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすく、装置全体の大型化を防止する。
【解決手段】 第１の集音素子を装置の前方に配置し、第２の集音素子を装置の後方に配置し、第３の集音素子を第１の集音素子と第２の集音素子を結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置し、第４の集音素子を第１の集音素子と第２の集音素子とを結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角であり且つ第１の集音素子と第２の集音素子と第３の集音素子とを頂点とする三角形の内側に配置する。
【解決手段】 第１の集音素子を装置の前方に配置し、第２の集音素子を装置の後方に配置し、第３の集音素子を第１の集音素子と第２の集音素子を結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置し、第４の集音素子を第１の集音素子と第２の集音素子とを結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角であり且つ第１の集音素子と第２の集音素子と第３の集音素子とを頂点とする三角形の内側に配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に音声信号を処理することが可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声信号を処理する撮像装置としてビデオカメラ等が知られている。ビデオカメラでは、被写体の音声を集音素子（マイクロフォン）によって集音し、映像と共に記録する。
【０００３】
これらビデオカメラのなかには、３つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、２チャンネルのステレオ音声信号を生成するものがある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２２４６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、音声技術や音声再生機器の発達により、ＤＶＤ等においても、ステレオ音声ではなく、５．１チャンネル等のマルチチャンネルの音声を視聴することができるようになってきた。
【０００５】
本発明は、４つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、例えばマルチチャンネルのサラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすい撮像装置を提供することを目的とする。さらに、上述の４つの無指向性集音素子の配置される面積を小さくすることで装置全体の大型化を防止することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この様な課題を解決するために、本発明の撮像装置は、前方の被写体の光学像を撮像する撮像手段を有する撮像装置であって、周囲の音声を集音する集音手段と、前記集音手段により得られた音声信号に基づいて、複数のチャンネルの音声信号を生成する生成手段とを有し、前記集音手段は第１の集音素子と、前記第１の集音素子を通過する撮像手段の光軸と略平行な直線上であって前記第１の集音素子よりも後方に配置された第２の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置された第３の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角であり且つ前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第３の集音素子とを頂点とする三角形の内側に配置された第４の集音素子とからなり、前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第１のチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とから第２のチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第３のチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とから第４のチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とから第５のチャンネルの音声信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、４つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、例えばマルチチャンネルのサラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすくなる。また、上述の４つの無指向性集音素子の配置される面積を小さくすることで装置全体の大型化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
４つの集音素子から入力されている音声信号に基づいてマルチチャンネルの音声信号を生成することができるビデオカメラについて説明する。
【００１０】
図１は、本実施例のビデオカメラの斜視図である。
【００１１】
図１において、１００は本実施例のビデオカメラである。１０１は、被写体の光学像を取り込む撮影レンズである。１０２は、周囲の音声を集音する集音素子が４つ内蔵されたマイクユニットである。集音素子の配置については後述する。１０３は、撮影中は撮影レンズ１０１によって取り込まれた被写体の光学像を後述の映像処理部２０６で処理した映像を表示し、再生中は、後述の映像再生処理部２１１で処理した映像を表示しする他、メニュー画面等を表示する表示部である。
【００１２】
本実施例では、図１に示すようにビデオカメラ１００の前方を撮影レンズ１０１の配置されている方向としている。
【００１３】
図２は、図１のビデオカメラのブロック図である。
【００１４】
図２において、２０１はビデオカメラの各種機能に応じて、各ブロックを制御する制御部である。２０２は、外部からの指示をビデオカメラに入力するための操作部である。２０３は、制御部２０１からの制御信号や、操作部２０２からの指示信号等が行き来する制御信号バスである。２０４は、各ブロック間の画像データおよび音声データが行き来する画像／音声データバスである。
【００１５】
２０５は、撮影レンズ１０１からの、光量を制御する絞り、光学像を電気信号に変換する撮像素子等からなる撮像部である。２０６は、撮像部２０５から得た映像信号を適正な信号レベルにし、デジタルデータに変換し、１フレーム分ずつ記録する等の映像記録方式に必要な処理を行う映像処理部である。
【００１６】
２０７は、マイクユニット１０２により、得られた音声信号を適正なレベルまで増幅し、音声信号をデジタルデータに変換するする処理を行う音声処理部である。音声処理部では、マイクユニット１０２の４つの集音素子から得られた音声信号を例えば、５．１チャンネルの音声データに変換する等の処理を行う。音声処理部２０７については後述する。
【００１７】
２０８は、表示部１０３の表示を制御するための表示制御部である。表示制御部２０８は、制御部２０１からの指示に応じて、各種モードに応じた情報を表示部１０３に表示させる。
【００１８】
２０９は、映像処理部２０６から得られた映像データ、音声処理部２０７から得られた音声データ、その他のデータを必要に応じて関連づけて記録するための記録媒体としてのハードディスク（以後、ＨＤＤ）である。２１０は、ＨＤＤ２０９にアクセスし、上記の映像データ、音声データ、その他のデータ等を読み書きするためのアクセス部である。
【００１９】
２１１は、アクセス部２１０によって読み出されたＨＤＤ２０９の映像データを映像記録方式に従って処理し、所定の形態に変換する映像再生処理部である。２１２は、映像再生処理部２１１で再生された映像信号を外部に出力するための映像出力端子である。
【００２０】
２１３は、アクセス部２１０によって読み出されたＨＤＤ２０９の音声データを映像記録方式に従って再生する音声再生処理部である。２１４は、音声再生処理部２１３で再生された音声信号を外部に出力するための音声出力端子である。
【００２１】
２１５は、ＰＣ等の外部機器と通信を行ったり、ＨＤＤ２０９に記録された映像データ、音声データ等を外部機器とやり取したりするためのＵＳＢ端子である。２１６は、ＵＳＢ端子２１５と接続された外部機器とのデータのやり取りを制御するＵＳＢコントローラである。
【００２２】
２１７は、制御信号を外部機器に送信するための送信端子である。
【００２３】
まず、本実施例のビデオカメラの基本的な撮影動作について説明する。
【００２４】
操作部２０２の電源スイッチが操作されたことに応じて、ビデオカメラは撮影待機状態になる。この状態で、ユーザが操作部２０２の撮影ボタンを操作することにより、ビデオカメラに動画撮影開始の指示がなされる。この動画撮影開始の指示に応じて、制御部２０１は、撮像部２０５、映像処理部２０６等に撮影開始の指示信号を送信する。
【００２５】
撮影が開始すると、撮像部２０５は撮影レンズ１０１により取り込まれた被写体の光学像の光量を、絞りにより制御し、撮像素子により電気信号に変換する。そして、変換された電気信号は、映像処理部２０６で、適正なレベルに調整され、デジタルデータに変換る。そしてデジタルデータに変換された映像信号は、映像処理部１０６の画素数調整回路等によって適切な画素数に調整され、所定の映像記録方式で圧縮符号化され、映像データとなる。
【００２６】
また、音声処理部２０７は、マイクユニット１０２の４つの集音素子により集音された４つの音声信号を適正なレベルまで増幅する。そして、これら４つの音声信号を、デジタルデータに変換し、例えば、５．１チャンネルの音声データに変換する等の音声記録方式に必要な処理が施され音声データとなる。
【００２７】
そして、制御部２０１は、上述の映像データと上述の音声データとを合成しデータストリームを形成し、アクセス部２１０に出力する。アクセス部２１０は、制御部２０１の指示に基づき、ＵＤＦ、ＦＡＴ等のファイルシステム管理のもとに、映像データと音声データのデータストリームを一つの動画ファイルとしてＨＤＤ２０９に書込みはじめる。ファイルシステムとは、ファイルの管理を行うための管理情報とファイルデータからなる構造体系を意味する。このファイルシステムを共通化することによって、異なった記憶媒体あるいは記録再生機器でも記録再生できる。
【００２８】
データストリームは、必要に応じて表示制御部２０８を通して、表示部１０３に表示されることもある。
【００２９】
そして、ユーザが操作部２０２の撮影ボタンを再度操作することにより、ビデオカメラに動画撮影終了の指示がなされたことに応じて、制御部２０１は、撮像部２０５、映像処理部２０６等に撮影終了の指示信号を送信する。
【００３０】
動画撮影終了の指示信号を受信したことに応じて、撮像部２０５、映像処理部２０６は、撮影動作を終了する。アクセス部２１０は、制御部２０１の指示のもと、撮影開始から撮影終了までに記録された一連の映像データと音声データとを一つのファイルとしＨＤＤ２０９に書込み、記録動作を終了する。制御部２０１は、ビデオカメラを撮影待機状態に遷移させる。
【００３１】
次に、本実施例のビデオカメラの通常の再生動作について説明する。
【００３２】
制御部２０１は、操作部２０２の選択スイッチによって再生モードが指定されたことに応じて、ＨＤＤ２０９から映像データや静止画データを読み出すよう、アクセス部２１０を制御する。そして、読み出された映像データや静止画データのサムネイルを並べたサムネイル画面や、映像データや静止画データのファイル名を表示部１０３に表示するよう、表示制御部２０８を制御する。また、最後に撮影した映像データや静止画データ等を表示部１０３に表示するよう、表示制御部２０８を制御してもよい。
【００３３】
そして、サムネイル画面が表示された状態で、ユーザが操作部２０２を操作して、映像データや静止画データを再生する指示をすると、制御部２０１は、各画像データを再生するよう各ブロックを制御する。
【００３４】
映像データを再生する際は、制御部２０１は、操作部２０２からの指示に応じて、ＨＤＤ２０９から読み出したコンテンツデータを制御部２０１で音声データと映像データとを分離する。そして映像データは、映像再生処理部２１１で、復号されている情報量が伸張され、表示制御部２０８によって表示部１０３で映像として表示される。このとき、映像端子２１２からも映像信号を出力するように構成されているので、映像端子２１２を通して接続された映像表示可能な装置が映像を表示することができる。音声データは、音声再生処理部２１３に送信され、復号された情報量が伸張されて、５．１チャンネルのサラウンド音声データまたサラウンド音声信号に変換され、音声端子２１４から出力される。これにより、音声端子２１４に接続された音声出力可能な装置から、音声が出力されることになる。
【００３５】
ここで、本実施例のマイクユニット１０２と音声処理部２０７の構成について図３を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図３において、図１のビデオカメラ１００の上面から見たときのマイクユニット１０２を示している。音声処理部２０７では、５．１チャンネルのサラウンド音声を生成している。ここでは、低域波成分の音声に対応するサブチャンネルの音声信号の生成については説明を省略する。
【００３７】
まず、マイクユニット１０２について説明する。３０１から３０４は、集音素子である。それぞれの集音素子は、略無指向性の集音特性を有している。
【００３８】
集音素子３０１は、マイクユニット１０２内でビデオカメラ１００の撮像方向の前方に配置されている。集音素子３０２は、マイクユニット内でビデオカメラ１００の撮像方向の後方に配置されている。そして、集音素子３０２は、集音素子３０１を通過する撮像レンズ１０１の光軸と略平行な直線上であって集音素子３０１よりも後方に配置されている。そして、集音素子３０１と集音素子３０２の距離はＬとする。距離Ｌは、例えば、１４ｍｍ程度である。
【００３９】
集音素子３０３は、集音素子３０１と集音素子３０２とを頂点とし集音素子３０１と集音素子３０２と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置されている。そして、本実施例では、集音素子３０３は、集音素子３０１と集音素子３０２を結んだ線よりも右寄りに配置されている。集音素子３０４は、集音素子３０１と集音素子３０２とを頂点とし集音素子３０１と集音素子３０２と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置されている。そして、集音素子３０１、集音素子３０２、集音素子３０３を頂点とする三角形の内側に配置されている。
【００４０】
本実施例では、集音素子３０３を頂点とする二等辺三角形における、集音素子３０１と集音素子３０２の頂点の角度をθ１とし、例えば、略６０度から８０度を形成するように配置されている。また、集音素子３０４を頂点とする二等辺三角形における集音素子と集音素子３０２の頂点の角度をθ２とし、例えば略３０度を形成するように配置されている。
【００４１】
また、本実施例では、集音素子３０１、集音素子３０２、集音素子３０３からなる面は、ビデオカメラ１００の底面と略平行になるよう配置されている。また、集音素子３０１、集音素子３０２、集音素子３０４からなる面は、ビデオカメラ１００の底面と略平行になるよう配置されている。
【００４２】
次に、音声処理部２０７について説明する。３０５は、各集音素子により集音された音声信号を適正なレベルに調整するオートゲインコントローラ（以後、ＡＧＣ）である。３０６は、ＡＧＣ３０５で適正なレベルに調整された音声信号をアナログデータからデジタルデータに変換するＡＤ変換部（以後Ａ／Ｄ）である。３０７は、入力された音声データを遅延させる遅延部である。３０８は、遅延されていない音声データから遅延部３０７により遅延された音声データを減算する減算器である。３０９は、高域周波数成分を減衰するためのイコライザ（以降、ＥＱ）である。
【００４３】
ここで、音声処理部２０７において、４つの略無指向性の集音素子により得られた音声信号から、５チャンネルのサラウンド音声データを生成する手順について説明する。
【００４４】
フロントセンターチャンネル（ＦＣ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０２により得られた音声信号とから生成される。フロントレフトチャンネル（ＦＬ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成される。フロントライトチャンネル（ＦＲ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成される。サラウンドレフトチャンネル（ＳＬ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成される。サラウンドライトチャンネル（ＳＲ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成される。
【００４５】
フロントセンターチャンネル（ＦＣ）を例にとって、５チャンネルのサラウンド音声データの個別のチャンネルの音声データを生成する方法について説明する。
【００４６】
上述したように、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０２により得られた音声信号とから生成される。具体的には、集音素子３０２により得られた音声信号をある位相φ１だけ遅延させた音声データと、集音素子３０１から得られた音声データとから生成される。以下に具体的な算出方法を説明する。
【００４７】
集音素子３０１により得られた音声信号は、ＡＧＣ３０５により適正なレベルの音声に調整され、Ａ／Ｄ３０６により第１の音声データに変換される。集音素子３０２により得られた音声信号は、ＡＧＣ３０５により適正なレベルの音声に調整され、Ａ／Ｄ３０６により第２の音声データに変換され、遅延部３０７により遅延される。そして、第１の音声データから第２の音声データを減算器３０９で減算して、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声を生成するように構成されている。
【００４８】
ここで、ビデオカメラに対して、ある音源Ａから正弦波ｓｉｎωｔの音声の入力に着目する。この音声は、右方を０度としたときにある角度Ｘから入力されているものとし、音源Ａの位置は、集音素子３０１と集音素子３０２との間の距離Ｌに対して十分に遠い距離からの入力であるとする。音源の位置がビデオカメラに対して前方であったとすると、集音素子３０１に入力され、その後、集音素子３０２に入力されることになる。音源Ａから各マイクまでの距離の差を一般式で示すと、以下の式（１）のようになる。
（距離の差）＝Ｌ×ｓｉｎＸ＝Ｌ・ｓｉｎＸ ・・・（１）
音速をｃとすると、ｓｉｎωｔの音声の波長は、以下の式（２）で求められる。
（音声の波長）＝ｃ÷（ω／２π）＝２π・ｃ／ω ・・・（２）
集音素子３０１に入力された音声が集音素子３０２に入力されるまでの時間をｓｉｎωｔの音声の位相の差φｘで示すと以下の式（３）で示される。
φｘ＝Ｌ・ｓｉｎＸ÷（２π・ｃ／ω）×２π
＝（Ｌ・ω・ｓｉｎＸ）／ｃ ・・・（３）
この音源により出力された正弦波ｓｉｎωｔの音声は、集音素子３０１により音声信号ａに変換される。音声信号ａは、以下に示す式（４）で示される。
ａ＝ｓｉｎωｔ ・・・（４）
この音源により出力された正弦波ｓｉｎωｔの音声は、集音素子３０１より遅れて、集音素子３０２により音声信号ｂに変換される。音声信号ｂは、以下に示す式（５）で示される。
ｂ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ） ・・・（５）
また、遅延部３０７では、集音素子３０２により得られた音声信号をある位相φ１だけ遅延させている。従って、遅延部３０７により遅延された音声データｂ´は、以下に示す式（６）で示される。
ｂ´＝ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ＋φ１） ・・・（６）
式（４）と式（６）とから、減算器３０８から出力される音声データは、以下に示す式（７）で示される。
ａ−ｂ´＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ＋φ１） ・・・（７）
ここで、Ｘが２７０度の時について着目する。この時、集音素子３０１に入力された音声が集音素子３０２に入力されるまでの時間をｓｉｎωｔの音声の位相の差φｂで示すと以下に示す式（８）で示される。
φｂ＝−（Ｌ・ω）／ｃ ・・・（８）
Ｘが２７０度の時、式（７）は、以下の式（９）ように示される。
ａ−ｂ´＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｂ＋φ１） ・・・（９）
ここで、本説明では、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声を生成したいので、後方からの音声に対しては、感度を下げる必要がある。つまり、音源が後方（Ｘが２７０度）である場合に、式（９）の出力が０になるようにするのである。従って式（９）は、以下の式（１０）ように書換えることができる。
０＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｂ＋φ１） ・・・（１０）
上述の式（１０）を成立させるためには、φ１＝−φｂとなるように設定すればよい。したがって、φ１は以下の式（１１）で示される
φ１＝（Ｌ・ω）／ｃ ・・・（１１）
式（７）と式（１１）とから、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声を示す一般式は、以下の式（１２）で示される。
（ＦＣ）＝ａ−ｂ´＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ＋φ１）
＝ｓｉｎωｔ
−ｓｉｎ（ωｔ＋Ｌ・ω・（ｓｉｎＸ＋１）／ｃ） ・・・（１２）
また、ＥＱ３０９においては、高周波成分を必要に応じて減衰させて、指向性の良い音声データを出力する。以上のようにしてフロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声が得られるのである。
【００４９】
上述の説明では、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）を例にとって、５チャンネルの音声データを生成する方法について説明したが、この他のチャンネルについても同様にして求めることができる。この方式で算出した５チャンネルの音声のポーラパターンを図４に示す。
【００５０】
図４（ａ）は、集音素子３０１と集音素子３０２とから算出したフロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声のポーラパターンである。図４（ｂ）は、集音素子３０１と集音素子３０４とから算出したフロントレフトチャンネル（ＦＬ）の音声のポーラパターンである。図４（ｃ）は、集音素子３０４と集音素子３０２とから算出したフロントライトチャンネル（ＦＲ）の音声のポーラパターンである。図４（ｄ）は、集音素子３０２と集音素子３０３とから算出したサラウンドレフトチャンネル（ＳＬ）の音声のポーラパターンである。図４（ｅ）は、集音素子３０３と集音素子３０１とから算出したサラウンドライトチャンネル（ＳＲ）の音声のポーラパターンである。
【００５１】
以上のようにして、図３に示すマイクの配置で、５チャンネルの音声データを生成することができる。
【００５２】
このような、４つの略無指向性集音素子の配置にすることにより、サラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすく、４つの無指向性集音素子の配置される面積を小さくすることができる。したがって、装置全体の大型化を防止することができる。
【００５３】
また、図４（ｂ）（ｃ）に示される角度θ２は、図３の角度θ２と対応しており、図（ｄ）（ｅ）に示される角度θ１は、図３の角度θ１と対応している。つまり、集音素子の配置を変更することで、算出結果として得られる音声の指向性を変更することができる。
【００５４】
また、本実施例では、フロントレフトチャンネル（ＦＬ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されてもよい。また、フロントライトチャンネル（ＦＲ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、の集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されてもよい。また、サラウンドレフトチャンネル（ＳＬ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されてもよい。また、サラウンドライトチャンネル（ＳＲ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されてもよい。
【００５５】
本実施例では、マイクユニット１０２において、集音素子３０３及び集音素子３０４は、集音素子３０１と集音素子３０２を結んだ線よりも右寄りに配置されていたが、左寄りに配置されても良い。
【００５６】
また、本実施例では、５チャンネルのマルチチャンネル音声データを生成することについて説明したが、低周波成分の音声に対応するサブチャンネルの音声データを同時に生成しても良い。その際、少なくとも１チャンネルのサブチャンネルの音声データを生成しても良いし、複数のサブチャンネルの音声信号を生成しても良い。さらに、５チャンネルの音声データの高周波成分の音声に対応するチャンネルの音声データを同時に生成しても良い。
【００５７】
また、本実施例では、５チャンネルの音声データを生成したが、さらに、リアセンターチャンネル、レフトチャンネル、ライトチャンネルの音声データを生成するようにしてもよい。さらに、フロントレフトチャンネルとレフトチャンネルの間のチャンネル、フロントライトチャンネルとライトチャンネルの間のチャンネルの音声データを生成するようにしても良い。さらに、リアチャンネルとサラウンドレフトチャンネルの間のチャンネル、リアチャンネルとサラウンドライトチャンネルの間のチャンネルの音声データを生成するようにしても良い。これは、上述した算出方式により算出することができる。これを利用することにより、１２チャンネルの音声データを生成することができる。
【００５８】
本実施例では、遅延部３０７での位相遅延をφ１＝（Ｌ・ω）／ｃとしている。従って、音声の周波数に応じて遅延角が変化するようになっている。すなわち、遅延部３０７のかわりに例えば３ｋＨｚにカットオフ周波数を設定したローパスフィルタ等で代用してもよい。ローパスフィルタを適用した場合、人の可聴領域の中心周波数付近である例えば１ｋＨｚ付近での位相遅延が、上述したφ１（ω＝１０００・２π）なるようなローパスフィルタであればよい。また、高周波に向かうに従って位相遅延が増大するような周波数−位相特性を有するローパスフィルタでもよい。
【００５９】
（他の実施例）
本発明は、実施例では、音声を集音する機能を有する装置として、ビデオカメラについて説明したが、これ以外の装置でもよい。
【００６０】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても、達成されることは言うまでもない。このとき、供給されたシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）は、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。
【００６１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６２】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００６３】
また、上述のプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（基本システムやオペレーティングシステム）などが処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６４】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれ、前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。このとき、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明を適用したビデオカメラの斜視図である。
【図２】本発明を適用したビデオカメラのブロック図である。
【図３】本実施例のビデオカメラのマイクユニットと音声処理部の詳細を説明するための図である。
【図４】本実施例のビデオカメラにより生成された５チャンネルの音声のポーラパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ ビデオカメラ
１０１ 撮影レンズ
１０２ マイクユニット
１０３ 表示部
２０１ 制御部
２０２ 操作部
２０３ 制御信号バス
２０４ 画像／音声データバス
２０５ 撮像部
２０６ 映像処理部
２０７ 音声処理部
２０８ 表示制御部
２０９ ＨＤＤ
２１０ アクセス部
２１１ 映像再生処理部
２１２ 映像出力端子
２１３ 音声再生処理部
２１４ 音声出力端子
２１５ ＵＳＢ端子
２１６ ＵＳＢコントローラ
２１７ 送信端子
３０１ 集音素子
３０２ 集音素子
３０３ 集音素子
３０４ 集音素子
３０５ ＡＧＣ
３０６ Ａ／Ｄ
３０７ 遅延部
３０８ 減算器
３０９ ＥＱ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に音声信号を処理することが可能な撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音声信号を処理する撮像装置としてビデオカメラ等が知られている。ビデオカメラでは、被写体の音声を集音素子（マイクロフォン）によって集音し、映像と共に記録する。
【０００３】
これらビデオカメラのなかには、３つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、２チャンネルのステレオ音声信号を生成するものがある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２２４６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、音声技術や音声再生機器の発達により、ＤＶＤ等においても、ステレオ音声ではなく、５．１チャンネル等のマルチチャンネルの音声を視聴することができるようになってきた。
【０００５】
本発明は、４つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、例えばマルチチャンネルのサラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすい撮像装置を提供することを目的とする。さらに、上述の４つの無指向性集音素子の配置される面積を小さくすることで装置全体の大型化を防止することができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この様な課題を解決するために、本発明の撮像装置は、前方の被写体の光学像を撮像する撮像手段を有する撮像装置であって、周囲の音声を集音する集音手段と、前記集音手段により得られた音声信号に基づいて、複数のチャンネルの音声信号を生成する生成手段とを有し、前記集音手段は第１の集音素子と、前記第１の集音素子を通過する撮像手段の光軸と略平行な直線上であって前記第１の集音素子よりも後方に配置された第２の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置された第３の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角であり且つ前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第３の集音素子とを頂点とする三角形の内側に配置された第４の集音素子とからなり、前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第１のチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とから第２のチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第３のチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とから第４のチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とから第５のチャンネルの音声信号を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、４つの無指向性集音素子により集音された音声信号を用いて、例えばマルチチャンネルのサラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすくなる。また、上述の４つの無指向性集音素子の配置される面積を小さくすることで装置全体の大型化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
４つの集音素子から入力されている音声信号に基づいてマルチチャンネルの音声信号を生成することができるビデオカメラについて説明する。
【００１０】
図１は、本実施例のビデオカメラの斜視図である。
【００１１】
図１において、１００は本実施例のビデオカメラである。１０１は、被写体の光学像を取り込む撮影レンズである。１０２は、周囲の音声を集音する集音素子が４つ内蔵されたマイクユニットである。集音素子の配置については後述する。１０３は、撮影中は撮影レンズ１０１によって取り込まれた被写体の光学像を後述の映像処理部２０６で処理した映像を表示し、再生中は、後述の映像再生処理部２１１で処理した映像を表示しする他、メニュー画面等を表示する表示部である。
【００１２】
本実施例では、図１に示すようにビデオカメラ１００の前方を撮影レンズ１０１の配置されている方向としている。
【００１３】
図２は、図１のビデオカメラのブロック図である。
【００１４】
図２において、２０１はビデオカメラの各種機能に応じて、各ブロックを制御する制御部である。２０２は、外部からの指示をビデオカメラに入力するための操作部である。２０３は、制御部２０１からの制御信号や、操作部２０２からの指示信号等が行き来する制御信号バスである。２０４は、各ブロック間の画像データおよび音声データが行き来する画像／音声データバスである。
【００１５】
２０５は、撮影レンズ１０１からの、光量を制御する絞り、光学像を電気信号に変換する撮像素子等からなる撮像部である。２０６は、撮像部２０５から得た映像信号を適正な信号レベルにし、デジタルデータに変換し、１フレーム分ずつ記録する等の映像記録方式に必要な処理を行う映像処理部である。
【００１６】
２０７は、マイクユニット１０２により、得られた音声信号を適正なレベルまで増幅し、音声信号をデジタルデータに変換するする処理を行う音声処理部である。音声処理部では、マイクユニット１０２の４つの集音素子から得られた音声信号を例えば、５．１チャンネルの音声データに変換する等の処理を行う。音声処理部２０７については後述する。
【００１７】
２０８は、表示部１０３の表示を制御するための表示制御部である。表示制御部２０８は、制御部２０１からの指示に応じて、各種モードに応じた情報を表示部１０３に表示させる。
【００１８】
２０９は、映像処理部２０６から得られた映像データ、音声処理部２０７から得られた音声データ、その他のデータを必要に応じて関連づけて記録するための記録媒体としてのハードディスク（以後、ＨＤＤ）である。２１０は、ＨＤＤ２０９にアクセスし、上記の映像データ、音声データ、その他のデータ等を読み書きするためのアクセス部である。
【００１９】
２１１は、アクセス部２１０によって読み出されたＨＤＤ２０９の映像データを映像記録方式に従って処理し、所定の形態に変換する映像再生処理部である。２１２は、映像再生処理部２１１で再生された映像信号を外部に出力するための映像出力端子である。
【００２０】
２１３は、アクセス部２１０によって読み出されたＨＤＤ２０９の音声データを映像記録方式に従って再生する音声再生処理部である。２１４は、音声再生処理部２１３で再生された音声信号を外部に出力するための音声出力端子である。
【００２１】
２１５は、ＰＣ等の外部機器と通信を行ったり、ＨＤＤ２０９に記録された映像データ、音声データ等を外部機器とやり取したりするためのＵＳＢ端子である。２１６は、ＵＳＢ端子２１５と接続された外部機器とのデータのやり取りを制御するＵＳＢコントローラである。
【００２２】
２１７は、制御信号を外部機器に送信するための送信端子である。
【００２３】
まず、本実施例のビデオカメラの基本的な撮影動作について説明する。
【００２４】
操作部２０２の電源スイッチが操作されたことに応じて、ビデオカメラは撮影待機状態になる。この状態で、ユーザが操作部２０２の撮影ボタンを操作することにより、ビデオカメラに動画撮影開始の指示がなされる。この動画撮影開始の指示に応じて、制御部２０１は、撮像部２０５、映像処理部２０６等に撮影開始の指示信号を送信する。
【００２５】
撮影が開始すると、撮像部２０５は撮影レンズ１０１により取り込まれた被写体の光学像の光量を、絞りにより制御し、撮像素子により電気信号に変換する。そして、変換された電気信号は、映像処理部２０６で、適正なレベルに調整され、デジタルデータに変換る。そしてデジタルデータに変換された映像信号は、映像処理部１０６の画素数調整回路等によって適切な画素数に調整され、所定の映像記録方式で圧縮符号化され、映像データとなる。
【００２６】
また、音声処理部２０７は、マイクユニット１０２の４つの集音素子により集音された４つの音声信号を適正なレベルまで増幅する。そして、これら４つの音声信号を、デジタルデータに変換し、例えば、５．１チャンネルの音声データに変換する等の音声記録方式に必要な処理が施され音声データとなる。
【００２７】
そして、制御部２０１は、上述の映像データと上述の音声データとを合成しデータストリームを形成し、アクセス部２１０に出力する。アクセス部２１０は、制御部２０１の指示に基づき、ＵＤＦ、ＦＡＴ等のファイルシステム管理のもとに、映像データと音声データのデータストリームを一つの動画ファイルとしてＨＤＤ２０９に書込みはじめる。ファイルシステムとは、ファイルの管理を行うための管理情報とファイルデータからなる構造体系を意味する。このファイルシステムを共通化することによって、異なった記憶媒体あるいは記録再生機器でも記録再生できる。
【００２８】
データストリームは、必要に応じて表示制御部２０８を通して、表示部１０３に表示されることもある。
【００２９】
そして、ユーザが操作部２０２の撮影ボタンを再度操作することにより、ビデオカメラに動画撮影終了の指示がなされたことに応じて、制御部２０１は、撮像部２０５、映像処理部２０６等に撮影終了の指示信号を送信する。
【００３０】
動画撮影終了の指示信号を受信したことに応じて、撮像部２０５、映像処理部２０６は、撮影動作を終了する。アクセス部２１０は、制御部２０１の指示のもと、撮影開始から撮影終了までに記録された一連の映像データと音声データとを一つのファイルとしＨＤＤ２０９に書込み、記録動作を終了する。制御部２０１は、ビデオカメラを撮影待機状態に遷移させる。
【００３１】
次に、本実施例のビデオカメラの通常の再生動作について説明する。
【００３２】
制御部２０１は、操作部２０２の選択スイッチによって再生モードが指定されたことに応じて、ＨＤＤ２０９から映像データや静止画データを読み出すよう、アクセス部２１０を制御する。そして、読み出された映像データや静止画データのサムネイルを並べたサムネイル画面や、映像データや静止画データのファイル名を表示部１０３に表示するよう、表示制御部２０８を制御する。また、最後に撮影した映像データや静止画データ等を表示部１０３に表示するよう、表示制御部２０８を制御してもよい。
【００３３】
そして、サムネイル画面が表示された状態で、ユーザが操作部２０２を操作して、映像データや静止画データを再生する指示をすると、制御部２０１は、各画像データを再生するよう各ブロックを制御する。
【００３４】
映像データを再生する際は、制御部２０１は、操作部２０２からの指示に応じて、ＨＤＤ２０９から読み出したコンテンツデータを制御部２０１で音声データと映像データとを分離する。そして映像データは、映像再生処理部２１１で、復号されている情報量が伸張され、表示制御部２０８によって表示部１０３で映像として表示される。このとき、映像端子２１２からも映像信号を出力するように構成されているので、映像端子２１２を通して接続された映像表示可能な装置が映像を表示することができる。音声データは、音声再生処理部２１３に送信され、復号された情報量が伸張されて、５．１チャンネルのサラウンド音声データまたサラウンド音声信号に変換され、音声端子２１４から出力される。これにより、音声端子２１４に接続された音声出力可能な装置から、音声が出力されることになる。
【００３５】
ここで、本実施例のマイクユニット１０２と音声処理部２０７の構成について図３を用いて詳細に説明する。
【００３６】
図３において、図１のビデオカメラ１００の上面から見たときのマイクユニット１０２を示している。音声処理部２０７では、５．１チャンネルのサラウンド音声を生成している。ここでは、低域波成分の音声に対応するサブチャンネルの音声信号の生成については説明を省略する。
【００３７】
まず、マイクユニット１０２について説明する。３０１から３０４は、集音素子である。それぞれの集音素子は、略無指向性の集音特性を有している。
【００３８】
集音素子３０１は、マイクユニット１０２内でビデオカメラ１００の撮像方向の前方に配置されている。集音素子３０２は、マイクユニット内でビデオカメラ１００の撮像方向の後方に配置されている。そして、集音素子３０２は、集音素子３０１を通過する撮像レンズ１０１の光軸と略平行な直線上であって集音素子３０１よりも後方に配置されている。そして、集音素子３０１と集音素子３０２の距離はＬとする。距離Ｌは、例えば、１４ｍｍ程度である。
【００３９】
集音素子３０３は、集音素子３０１と集音素子３０２とを頂点とし集音素子３０１と集音素子３０２と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置されている。そして、本実施例では、集音素子３０３は、集音素子３０１と集音素子３０２を結んだ線よりも右寄りに配置されている。集音素子３０４は、集音素子３０１と集音素子３０２とを頂点とし集音素子３０１と集音素子３０２と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置されている。そして、集音素子３０１、集音素子３０２、集音素子３０３を頂点とする三角形の内側に配置されている。
【００４０】
本実施例では、集音素子３０３を頂点とする二等辺三角形における、集音素子３０１と集音素子３０２の頂点の角度をθ１とし、例えば、略６０度から８０度を形成するように配置されている。また、集音素子３０４を頂点とする二等辺三角形における集音素子と集音素子３０２の頂点の角度をθ２とし、例えば略３０度を形成するように配置されている。
【００４１】
また、本実施例では、集音素子３０１、集音素子３０２、集音素子３０３からなる面は、ビデオカメラ１００の底面と略平行になるよう配置されている。また、集音素子３０１、集音素子３０２、集音素子３０４からなる面は、ビデオカメラ１００の底面と略平行になるよう配置されている。
【００４２】
次に、音声処理部２０７について説明する。３０５は、各集音素子により集音された音声信号を適正なレベルに調整するオートゲインコントローラ（以後、ＡＧＣ）である。３０６は、ＡＧＣ３０５で適正なレベルに調整された音声信号をアナログデータからデジタルデータに変換するＡＤ変換部（以後Ａ／Ｄ）である。３０７は、入力された音声データを遅延させる遅延部である。３０８は、遅延されていない音声データから遅延部３０７により遅延された音声データを減算する減算器である。３０９は、高域周波数成分を減衰するためのイコライザ（以降、ＥＱ）である。
【００４３】
ここで、音声処理部２０７において、４つの略無指向性の集音素子により得られた音声信号から、５チャンネルのサラウンド音声データを生成する手順について説明する。
【００４４】
フロントセンターチャンネル（ＦＣ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０２により得られた音声信号とから生成される。フロントレフトチャンネル（ＦＬ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成される。フロントライトチャンネル（ＦＲ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成される。サラウンドレフトチャンネル（ＳＬ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成される。サラウンドライトチャンネル（ＳＲ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成される。
【００４５】
フロントセンターチャンネル（ＦＣ）を例にとって、５チャンネルのサラウンド音声データの個別のチャンネルの音声データを生成する方法について説明する。
【００４６】
上述したように、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０２により得られた音声信号とから生成される。具体的には、集音素子３０２により得られた音声信号をある位相φ１だけ遅延させた音声データと、集音素子３０１から得られた音声データとから生成される。以下に具体的な算出方法を説明する。
【００４７】
集音素子３０１により得られた音声信号は、ＡＧＣ３０５により適正なレベルの音声に調整され、Ａ／Ｄ３０６により第１の音声データに変換される。集音素子３０２により得られた音声信号は、ＡＧＣ３０５により適正なレベルの音声に調整され、Ａ／Ｄ３０６により第２の音声データに変換され、遅延部３０７により遅延される。そして、第１の音声データから第２の音声データを減算器３０９で減算して、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声を生成するように構成されている。
【００４８】
ここで、ビデオカメラに対して、ある音源Ａから正弦波ｓｉｎωｔの音声の入力に着目する。この音声は、右方を０度としたときにある角度Ｘから入力されているものとし、音源Ａの位置は、集音素子３０１と集音素子３０２との間の距離Ｌに対して十分に遠い距離からの入力であるとする。音源の位置がビデオカメラに対して前方であったとすると、集音素子３０１に入力され、その後、集音素子３０２に入力されることになる。音源Ａから各マイクまでの距離の差を一般式で示すと、以下の式（１）のようになる。
（距離の差）＝Ｌ×ｓｉｎＸ＝Ｌ・ｓｉｎＸ ・・・（１）
音速をｃとすると、ｓｉｎωｔの音声の波長は、以下の式（２）で求められる。
（音声の波長）＝ｃ÷（ω／２π）＝２π・ｃ／ω ・・・（２）
集音素子３０１に入力された音声が集音素子３０２に入力されるまでの時間をｓｉｎωｔの音声の位相の差φｘで示すと以下の式（３）で示される。
φｘ＝Ｌ・ｓｉｎＸ÷（２π・ｃ／ω）×２π
＝（Ｌ・ω・ｓｉｎＸ）／ｃ ・・・（３）
この音源により出力された正弦波ｓｉｎωｔの音声は、集音素子３０１により音声信号ａに変換される。音声信号ａは、以下に示す式（４）で示される。
ａ＝ｓｉｎωｔ ・・・（４）
この音源により出力された正弦波ｓｉｎωｔの音声は、集音素子３０１より遅れて、集音素子３０２により音声信号ｂに変換される。音声信号ｂは、以下に示す式（５）で示される。
ｂ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ） ・・・（５）
また、遅延部３０７では、集音素子３０２により得られた音声信号をある位相φ１だけ遅延させている。従って、遅延部３０７により遅延された音声データｂ´は、以下に示す式（６）で示される。
ｂ´＝ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ＋φ１） ・・・（６）
式（４）と式（６）とから、減算器３０８から出力される音声データは、以下に示す式（７）で示される。
ａ−ｂ´＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ＋φ１） ・・・（７）
ここで、Ｘが２７０度の時について着目する。この時、集音素子３０１に入力された音声が集音素子３０２に入力されるまでの時間をｓｉｎωｔの音声の位相の差φｂで示すと以下に示す式（８）で示される。
φｂ＝−（Ｌ・ω）／ｃ ・・・（８）
Ｘが２７０度の時、式（７）は、以下の式（９）ように示される。
ａ−ｂ´＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｂ＋φ１） ・・・（９）
ここで、本説明では、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声を生成したいので、後方からの音声に対しては、感度を下げる必要がある。つまり、音源が後方（Ｘが２７０度）である場合に、式（９）の出力が０になるようにするのである。従って式（９）は、以下の式（１０）ように書換えることができる。
０＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｂ＋φ１） ・・・（１０）
上述の式（１０）を成立させるためには、φ１＝−φｂとなるように設定すればよい。したがって、φ１は以下の式（１１）で示される
φ１＝（Ｌ・ω）／ｃ ・・・（１１）
式（７）と式（１１）とから、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声を示す一般式は、以下の式（１２）で示される。
（ＦＣ）＝ａ−ｂ´＝ｓｉｎωｔ−ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ＋φ１）
＝ｓｉｎωｔ
−ｓｉｎ（ωｔ＋Ｌ・ω・（ｓｉｎＸ＋１）／ｃ） ・・・（１２）
また、ＥＱ３０９においては、高周波成分を必要に応じて減衰させて、指向性の良い音声データを出力する。以上のようにしてフロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声が得られるのである。
【００４９】
上述の説明では、フロントセンターチャンネル（ＦＣ）を例にとって、５チャンネルの音声データを生成する方法について説明したが、この他のチャンネルについても同様にして求めることができる。この方式で算出した５チャンネルの音声のポーラパターンを図４に示す。
【００５０】
図４（ａ）は、集音素子３０１と集音素子３０２とから算出したフロントセンターチャンネル（ＦＣ）の音声のポーラパターンである。図４（ｂ）は、集音素子３０１と集音素子３０４とから算出したフロントレフトチャンネル（ＦＬ）の音声のポーラパターンである。図４（ｃ）は、集音素子３０４と集音素子３０２とから算出したフロントライトチャンネル（ＦＲ）の音声のポーラパターンである。図４（ｄ）は、集音素子３０２と集音素子３０３とから算出したサラウンドレフトチャンネル（ＳＬ）の音声のポーラパターンである。図４（ｅ）は、集音素子３０３と集音素子３０１とから算出したサラウンドライトチャンネル（ＳＲ）の音声のポーラパターンである。
【００５１】
以上のようにして、図３に示すマイクの配置で、５チャンネルの音声データを生成することができる。
【００５２】
このような、４つの略無指向性集音素子の配置にすることにより、サラウンド音声信号を生成する際に、サラウンド音声信号生成の為の演算がしやすく、４つの無指向性集音素子の配置される面積を小さくすることができる。したがって、装置全体の大型化を防止することができる。
【００５３】
また、図４（ｂ）（ｃ）に示される角度θ２は、図３の角度θ２と対応しており、図（ｄ）（ｅ）に示される角度θ１は、図３の角度θ１と対応している。つまり、集音素子の配置を変更することで、算出結果として得られる音声の指向性を変更することができる。
【００５４】
また、本実施例では、フロントレフトチャンネル（ＦＬ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されてもよい。また、フロントライトチャンネル（ＦＲ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、の集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されてもよい。また、サラウンドレフトチャンネル（ＳＬ）は、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、集音素子３０２により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されてもよい。また、サラウンドライトチャンネル（ＳＲ）は、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０３により得られた音声信号とから生成されていた。しかし、集音素子３０１により得られた音声信号と、集音素子３０４により得られた音声信号とから生成されてもよい。
【００５５】
本実施例では、マイクユニット１０２において、集音素子３０３及び集音素子３０４は、集音素子３０１と集音素子３０２を結んだ線よりも右寄りに配置されていたが、左寄りに配置されても良い。
【００５６】
また、本実施例では、５チャンネルのマルチチャンネル音声データを生成することについて説明したが、低周波成分の音声に対応するサブチャンネルの音声データを同時に生成しても良い。その際、少なくとも１チャンネルのサブチャンネルの音声データを生成しても良いし、複数のサブチャンネルの音声信号を生成しても良い。さらに、５チャンネルの音声データの高周波成分の音声に対応するチャンネルの音声データを同時に生成しても良い。
【００５７】
また、本実施例では、５チャンネルの音声データを生成したが、さらに、リアセンターチャンネル、レフトチャンネル、ライトチャンネルの音声データを生成するようにしてもよい。さらに、フロントレフトチャンネルとレフトチャンネルの間のチャンネル、フロントライトチャンネルとライトチャンネルの間のチャンネルの音声データを生成するようにしても良い。さらに、リアチャンネルとサラウンドレフトチャンネルの間のチャンネル、リアチャンネルとサラウンドライトチャンネルの間のチャンネルの音声データを生成するようにしても良い。これは、上述した算出方式により算出することができる。これを利用することにより、１２チャンネルの音声データを生成することができる。
【００５８】
本実施例では、遅延部３０７での位相遅延をφ１＝（Ｌ・ω）／ｃとしている。従って、音声の周波数に応じて遅延角が変化するようになっている。すなわち、遅延部３０７のかわりに例えば３ｋＨｚにカットオフ周波数を設定したローパスフィルタ等で代用してもよい。ローパスフィルタを適用した場合、人の可聴領域の中心周波数付近である例えば１ｋＨｚ付近での位相遅延が、上述したφ１（ω＝１０００・２π）なるようなローパスフィルタであればよい。また、高周波に向かうに従って位相遅延が増大するような周波数−位相特性を有するローパスフィルタでもよい。
【００５９】
（他の実施例）
本発明は、実施例では、音声を集音する機能を有する装置として、ビデオカメラについて説明したが、これ以外の装置でもよい。
【００６０】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても、達成されることは言うまでもない。このとき、供給されたシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）は、記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。
【００６１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００６２】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００６３】
また、上述のプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（基本システムやオペレーティングシステム）などが処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００６４】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれ、前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。このとき、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行う。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明を適用したビデオカメラの斜視図である。
【図２】本発明を適用したビデオカメラのブロック図である。
【図３】本実施例のビデオカメラのマイクユニットと音声処理部の詳細を説明するための図である。
【図４】本実施例のビデオカメラにより生成された５チャンネルの音声のポーラパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ ビデオカメラ
１０１ 撮影レンズ
１０２ マイクユニット
１０３ 表示部
２０１ 制御部
２０２ 操作部
２０３ 制御信号バス
２０４ 画像／音声データバス
２０５ 撮像部
２０６ 映像処理部
２０７ 音声処理部
２０８ 表示制御部
２０９ ＨＤＤ
２１０ アクセス部
２１１ 映像再生処理部
２１２ 映像出力端子
２１３ 音声再生処理部
２１４ 音声出力端子
２１５ ＵＳＢ端子
２１６ ＵＳＢコントローラ
２１７ 送信端子
３０１ 集音素子
３０２ 集音素子
３０３ 集音素子
３０４ 集音素子
３０５ ＡＧＣ
３０６ Ａ／Ｄ
３０７ 遅延部
３０８ 減算器
３０９ ＥＱ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方の被写体の光学像を撮像する撮像手段を有する撮像装置であって、
周囲の音声を集音する集音手段と、
前記集音手段により得られた音声信号に基づいて、複数のチャンネルの音声信号を生成する生成手段とを有し、
前記集音手段は第１の集音素子と、前記第１の集音素子を通過する撮像手段の光軸と略平行な直線上であって前記第１の集音素子よりも後方に配置された第２の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置された第３の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角であり且つ前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第３の集音素子とを頂点とする三角形の内側に配置された第４の集音素子とからなり、
前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第１のチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とから第２のチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第３のチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とから第４のチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とから第５のチャンネルの音声信号を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の集音素子、前記第２の集音素子、前記第３の集音素子、前記第４の集音素子は、それぞれ略無指向性の集音特性を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記集音手段は、前記撮像装置の上面に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第３の集音素子とを頂点とする三角形の前記第１の集音素子の配置されている頂点の角度が略３０度であって、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第４の集音素子とを頂点とする三角形の前記第１の集音素子の配置されている頂点の角度が略６０度から８０度の間であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからフロントセンターチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とからフロントレフトチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからフロントライトチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドレフトチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドライトの音声信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項６】
前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからフロントセンターチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドライトチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドレフトチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とからフロントライトチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とからフロントレフトチャンネルの音声信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の集音素子、前記第２の集音素子、前記第３の集音素子とからなされる面は、前記撮像装置の底面に平行であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１の集音素子、前記第２の集音素子、前記第４の集音素子とからなされる面は、前記撮像装置の底面に平行であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項１】
前方の被写体の光学像を撮像する撮像手段を有する撮像装置であって、
周囲の音声を集音する集音手段と、
前記集音手段により得られた音声信号に基づいて、複数のチャンネルの音声信号を生成する生成手段とを有し、
前記集音手段は第１の集音素子と、前記第１の集音素子を通過する撮像手段の光軸と略平行な直線上であって前記第１の集音素子よりも後方に配置された第２の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角に配置された第３の集音素子と、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを頂点とし前記第１の集音素子と前記第２の集音素子とを結んだ線分を底辺とする略二等辺三角形の頂角であり且つ前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第３の集音素子とを頂点とする三角形の内側に配置された第４の集音素子とからなり、
前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第１のチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とから第２のチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とから第３のチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とから第４のチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とから第５のチャンネルの音声信号を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の集音素子、前記第２の集音素子、前記第３の集音素子、前記第４の集音素子は、それぞれ略無指向性の集音特性を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記集音手段は、前記撮像装置の上面に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第３の集音素子とを頂点とする三角形の前記第１の集音素子の配置されている頂点の角度が略３０度であって、前記第１の集音素子と前記第２の集音素子と前記第４の集音素子とを頂点とする三角形の前記第１の集音素子の配置されている頂点の角度が略６０度から８０度の間であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の撮像装置。
【請求項５】
前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからフロントセンターチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とからフロントレフトチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからフロントライトチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドレフトチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドライトの音声信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項６】
前記生成手段は、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからフロントセンターチャンネルの音声信号を生成し、前記第１の集音素子により得られた音声信号と前記第４の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドライトチャンネルの音声信号を生成し、前記第４の集音素子により得られた音声信号と前記第２の集音素子により得られた音声信号とからサラウンドレフトチャンネルの音声信号を生成し、前記第２の集音素子により得られた音声信号と前記第３の集音素子により得られた音声信号とからフロントライトチャンネルの音声信号を生成し、前記第３の集音素子により得られた音声信号と前記第１の集音素子により得られた音声信号とからフロントレフトチャンネルの音声信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の集音素子、前記第２の集音素子、前記第３の集音素子とからなされる面は、前記撮像装置の底面に平行であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１の集音素子、前記第２の集音素子、前記第４の集音素子とからなされる面は、前記撮像装置の底面に平行であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１４７５３３（Ｐ２００９−１４７５３３Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２０９５７（Ｐ２００７−３２０９５７）
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１２日（２００７．１２．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]