JP2009130767A

JP2009130767A - 信号処理装置

Info

Publication number: JP2009130767A
Application number: JP2007305410A
Authority: JP
Inventors: Shunei Ishimoto; 俊英石本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2009-06-11

Abstract

【課題】従来の構成では、合焦の情報を用いて指向性マイクの指向特性を変化させることにより音声にフォーカシング（ズーム）をするように構成されているが、この構成では、ビデオカメラまでの映像の到達する時間と、音声の到達する時間の間に時差が生じる為、映像と音声とが同期しないという課題を持つ。
【解決手段】画像のズーム及び音声のズームの制御を行うズーム制御部５と、ズーム制御部５によるズーム制御信号を元に音声のズームを行う音声ズーム処理部２と、ズーム制御部５による画像のズームに応じてフォーカスの制御を行うフォーカス処理部６と、フォーカス処理部６によるフォーカス制御の結果から被写体までの距離を算出し、被写体までの距離に応じて音声信号を遅延させる音声信号遅延部３とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラやボイスレコーダなどに内蔵される信号処理装置に関する。

近年、指向特性を制御可能なマイクを用い、カメラの被写体への合焦に同期して、指向性マイクの指向特性を変化させ、被写体に対してフォーカシング（ズーム）をするようなマイクロホン装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

以下、従来のマイクロホン装置について、図面を参照しながら説明する。

図７のブロック図に示すように、カメラと被写体Ａとの距離、すなわちフォーカス距離は、フォーカス距離測定用センサー４１の出力に基づいてフォーカス距離検出部４２で検出される。

音声はマイクロフォンアレー４３で収音され、マイクロフォンアレー４３から出力される音声信号が、音声信号フォーカス処理部４４でフォーカシング信号処理（ズーム処理）される。

また、検出されたフォーカス距離に基づいて映像信号フォーカス処理部４５がフォーカス制御信号を出力してレンズの焦点距離が被写体Ａの位置になるようにズームモーターを制御し、レンズを介して映像信号を得るようにしている。この映像信号は必要に応じて映像信号フォーカス処理部４５で電子ズーム処理を受けた後、映像信号フォーカス処理部４５より記録媒体に出力される。

ズームモーターにはその偏位量を検出する為のエンコーダ４６が付設され、このエンコーダ４６の出力に基づいてズーム倍率検出部４７でズーム倍率が検出され、このズーム倍率に基づいてゲインコントロール信号検出部４８がゲインコントロール信号を演算し、音声信号フォーカス処理部４４でフォーカス処理された音声信号がその演算結果に基づいてＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール）回路４９で自動ゲイン制御される。

このビデオカメラの録音装置によれば、ズーム倍率に対応してＡＧＣ回路４９で自動ゲイン制御をし、遠くにある被写体の音声レベルを高くして、映像から受ける被写体への距離感と音声から受ける被写体への距離感との間のギャップを小さくでき、画像と音声レベルとの違和感を解消でき、一層臨場感に富んだ録音が出来る。
特開平５−３０８５５３号公報

しかしながら、上記従来の構成では、合焦の情報を用いて指向性マイクの指向特性を変化させることにより、音声にフォーカシング（ズーム）をするように構成されているが、この構成では、ビデオカメラまでの映像の到達する時間と、音声の到達する時間の間に時差が生じる為、映像と音声とが同期しないという課題を持つ。

上記課題を解決する為に、本発明の信号処理装置は、被写体を撮影する撮像部と、音声の集音を行うマイクロホンと、前記被写体までの距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部で算出した距離に基づき、前記撮像部が出力する映像信号、又は前記マイクロホンが出力する音声信号を、遅延させる信号遅延部と、を備える。

被写体までの距離を算出し、その距離に応じて、信号処理装置内に実装された信号遅延部においてデータの遅延量の調整をすることにより、映像と音声とを同期させることが可能であるという利点を持つ。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による信号処理装置の実施形態を説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態によるビデオカメラ１００の外観を示す。ビデオカメラ１００は、映像および音声をデータ化して映像情報および音声情報として記録媒体１０に記録することが可能である。

映像および音声は、ビデオカメラ１００に設けられた撮像光学系（図示せず）およびマイクロホンユニット１によって取得される。

図２は本実施形態によるビデオカメラ１００の構成を示すブロック図である。

ビデオカメラ１００は、マイクロホンユニット１と、音声ズーム処理部２と、音声信号遅延部３と、撮像部４と、ズーム制御部５と、フォーカス処理部６と、操作部７とを備えている。

以下、各構成要素を説明する。

マイクロホンユニット１は、音声を取得する。モノラル、ステレオ、マルチチャンネル対応のいずれのマイクロホンであってもよい。

音声ズーム処理部２は、ズーム制御部５からのズーム制御信号に対応して、マイクロホンユニット１からの音声信号を、ズーム操作に応じた音声レベルに制御する。

音声信号遅延部３は、フォーカス処理部６が算出した被写体までの距離に応じて音声信号を遅延させた後、音声信号処理部（図示せず）に音声信号を出力する。

撮像部４は、被写体を撮影し、映像信号を出力する。

操作部７は、撮影者がズーム等の各種操作を行う際に用いられる。

ズーム制御部５は、撮影者が操作部７を用いて行ったズーム操作に対応して、ズーム制御信号を音声ズーム処理部２、撮像部４、及びフォーカス処理部６に出力する。

フォーカス処理部６は、ズーム制御部５からのズーム制御信号を受けて、映像のズームに応じたフォーカス制御信号を撮像部４に出力し、撮像部４からの映像信号を、映像信号処理部（図示せず）に出力する。

以上の構成要素からなるビデオカメラ１００について、その動作を説明する。

ビデオカメラ１００で、映像・音声を記録する際、映像は撮像部４で撮像された映像信号が、また音声についてはマイクロホンユニット１で取得された音声信号が、それぞれビデオカメラ１００の信号処理部に入力される。

ビデオカメラ１００の内部処理において、音声信号処理に要する処理時間が無視できるのに対して、映像信号処理の要する処理時間は、撮像部４、フォーカス処理部６、及びその後段の映像信号処理部における映像信号処理により、映像信号に、約４５ｍｓ程度の遅延が生じる。

なお、遅延量の４５ｍｓは、ビデオカメラ１００の内部処理速度に依存するものであり、この値に限るものではない。

この遅延分をキャンセルし、映像と音声とのズレを無くす為、音声信号遅延部３では音声信号を映像信号と同じ、約４５ｍｓ程度遅延させることにより、映像信号と音声信号とを同期させている。

ここで、撮影者から遠方に有る被写体の撮影を行う際、撮影者はビデオカメラ１００のズーム機能を用いることにより、被写体を拡大して記録することが可能であるが、その際、撮影者の操作部７を用いた操作により、ズーム制御部５から拡大する倍率が、撮像部４、音声ズーム処理部２、およびフォーカス処理部６に入力される。

撮像部４でズーム処理をされた映像信号は、フォーカス処理部６に入力され、フォーカス処理部６は、検出されたフォーカス距離に基づいてフォーカス制御信号を出力し、撮像部４の焦点距離が被写体の位置になるように制御し、撮像部４を介して映像信号を得て、後段の映像信号処理部へ出力される。

フォーカス処理部６はフォーカス処理を実行する際、撮像部４から被写体までの距離を同時に算出する。

一方、音声信号については、音声ズーム処理部２にてマイクロホンユニット１から入力された音声の音声レベルを高くし、音声信号遅延部３へと入力される。

但し、映像信号と音声信号との速度には大きな速度差がある為、被写体までの距離が離れるほど、撮影しているビデオカメラ１００に到達する映像信号と音声信号とは時間差が生じる為、記録されたものは映像と音声にズレが生じることになる。

一般に空気中の音声信号の速度は、温度をｔとした場合、（数式１）で表すことができ、通常、約３４０ｍ／ｓであることが知られている。

音速［ｍ／ｓ］＝３３１．５＋０．６１×ｔ（数式１）
一方、映像信号の速度は、２９９７９２４５８［ｍ／ｓ］であり、通常のビデオカメラ１００での撮影距離を考えると、ほぼ時間差を考える必要はない為、音声信号の遅延時間分が映像信号と音声信号との遅延時間と考えることが出来る。

従って、例えば約１０ｍ先の被写体を撮影しようとした場合、音速を３４０ｍ／ｓとすると、ビデオカメラまでの到達時間に、約２９ｍｓの時間遅れが生じることになる。

この関係を図３に示す。図３で示すように、被写体までの距離に応じて音声の遅延時間が変化する為、この遅延量に合わせて、音声信号遅延処理部３における音声遅延量を操作することが必要となる。

図４は、音声信号遅延部３における、フォーカス処理部６で算出した被写体までの距離に基づき、音声の遅延量を算出する制御の一例を示す。

例えば、被写体までの距離が１０ｍである場合、前記の通り音声の遅延時間は約２９ｍｓとなるため、音声信号遅延部３においては、元来映像信号処理により発生する遅延時間（約４５ｍｓ）から、音声の遅延時間分（約２９ｍｓ）を引いた、約１６ｍｓ分だけ音声を遅延させることにより、映像信号と音声信号とのズレを一致させることが可能となり、映像信号と音声信号のズレを一致させた信号を記録することにより、再生時にも映像信号と音声信号とにズレのない信号を再生できる。

（実施形態２）
図５は、他の実施形態におけるビデオカメラ１００の構成を示すブロック図である。図５において、実施形態１と同じ構成要素については同じ番号を付与し、説明は省略する。

信号遅延部８は、フォーカス処理部６が算出した被写体までの距離に応じて、映像信号、もしくは音声信号を遅延させた後、映像信号処理部（図示せず）、および音声信号処理部（図示せず）に映像信号、及び音声信号を出力する。

ビデオカメラ１００について、実施形態１との差異を中心に、その動作を説明する。

図６は、信号遅延部８における、フォーカス処理部６で算出した被写体までの距離に基づき、遅延制御の一例を示す。

図６において、被写体までの距離がＴｍ以下の場合、距離による音声信号の遅延量より、ビデオカメラ１００の内部の映像信号処理の遅延量の方が大きく、その差分について、信号遅延部８は、入力された音声信号を遅延させ、音声信号処理部に出力する。一方、映像信号については、遅延させることなく、映像信号処理部に出力する。

被写体までの距離がＴｍを超える場合、距離による音声信号の遅延量が、ビデオカメラ１００の内部の映像信号処理の遅延量より大きくなるため、その差分について、信号遅延部８は、入力された映像信号を遅延させ、映像信号処理部に出力する。一方、音声信号については、遅延させることなく、音声信号処理部に出力する。

以上のように、信号遅延部８は、被写体までの距離に応じて、映像信号または音声信号を遅延させることにより、映像信号と音声信号とのズレを一致させることが可能となり、映像信号と音声信号のズレを一致させた信号を記録することにより、再生時にも映像信号と音声信号とにズレのない信号を再生できる。

本発明の信号処理装置は、ビデオカメラ等の音声信号収音装置として有用である。

本発明の一実施形態によるビデオカメラの外観を示す図本発明の一実施形態における信号処理装置のブロック図本発明の一実施形態における被写体までの距離と音声信号の遅延量との関係を示すイメージ図本発明の一実施形態における被写体までの距離と音声信号遅延部に於ける音声信号遅延量を示すイメージ図本発明の他の実施形態における信号処理装置のブロック図本発明の他の実施形態における被写体までの距離と信号遅延部に於ける信号遅延量を示すイメージ図従来の音声信号処理装置のブロック図

符号の説明

１マイクロホンユニット
２音声ズーム処理部
３音声信号遅延部
４撮像部
５ズーム制御部
６フォーカス処理部
７操作部
１０記録媒体
１００ビデオカメラ

Claims

被写体を撮影する撮像部と、
音声の集音を行うマイクロホンと、
前記被写体までの距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部で算出した距離に基づき、前記撮像部が出力する映像信号、又は前記マイクロホンが出力する音声信号を、遅延させる信号遅延部と、
を備えた信号処理装置。
前記距離算出部で算出した距離に基づき、前記マイクロホンが集音する前記被写体からの音声を強調する音声ズーム処理部を備え、
前記信号遅延部は、前記撮像部が出力する映像信号、又は前記音声ズーム処理部が出力する音声信号を、遅延させる請求項１記載の信号処理装置。
被写体のズームを行うズーム制御部と、
前記ズーム制御部による前記被写体のズームに対応したフォーカス制御を行うフォーカス制御部とを備え、
前記距離算出部は、前記フォーカス制御部によるフォーカス制御の結果から、前記被写体までの距離を算出する請求項１又は２記載の信号処理装置。