CN101390440B - 可穿戴终端、控制可穿戴终端的处理器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是：在使用者总是带在身上而持续进行周围的摄影及收音的可穿戴终端中，即使为了高感度地对目的声音进行收音而使用指向性麦克风，也能够减轻起因于步行等带来的装置自身的摇动的噪音及收音方向的偏差的影响。为此，设置对摇动进行检测的传感器，进行麦克风的指向性控制，以使得当摇动较小时使用指向性麦克风、当摇动较大时使用不易受到噪音的影响的无指向性麦克风。

Description

可穿戴终端、控制可穿戴终端的处理器及方法

技术领域

本发明涉及在可穿戴终端中通过麦克风收音的声音的品质提高。 

背景技术

近年来，使用者总是穿戴在身体上、能够将使用者体验的日常生活作为生活日志持续记录的可穿戴终端逐渐出现。这里，所谓的可穿戴终端，是能够穿用在身体上的小型的终端。为了保存影像或声音，以作为功能而具备摄像部或收音部的装置为对象。可穿戴终端具有即使不进行手或手指的操作这样的明示的操作、也继续上述各功能的特性。此外，是具有在上述终端中具备安装部、能够通过在安装部上设置绳等而挂在颈部上等以身体的规定部位为基准进行支撑、或者能够固定在衣服上的特性的便携型的终端或便携型的摄影收音装置。安装在这样的可穿戴终端上的麦克风能够使收音方向朝向照相机(camera)面向的正面方向而对面对说话的人物的声音等进行收音、或使收音方向朝上而对使用者自身的声音等进行收音。以这样的目的使用的可穿戴终端由于在室外存在噪音的环境下也需要清楚地将声音录音，所以使用单一指向性麦克风等、能够感度良好地捕捉从特定方向到来的音响信号的指向性麦克风。 

专利文献1：(日本)特开平1-39193号公报 

专利文献2：(日本)特开2005-37273号公报 

但是，单一指向性麦克风虽然对于特定的方向感度较高、但对于除此以外的方向感度较低，所以有当穿戴着可穿戴终端的使用者进行步行等时、因摇动而收音方向变化的问题。图1是表示单一指向性麦克风与无指向性麦克风的感度的指向特性的图。无指向性麦克风对于来自哪个方向的声音都以相同的感度收音，相对于此，单一指向性麦克风显示出高感度地对来自正面方向的声音进行收音、抑制来自其他方向的声音的特性。因而，例如在将可穿戴终端从颈部用绳悬挂、设置为使麦克风对正面面对而说话的对方的声音进行收音的情况下，如果因使用者的运动而颈绳扭转、可穿戴终端从正面方向向右旋转90度，则来自本来设想的收音方向即正面方向的声音被抑制，而应抑制的来自右90度方向的声音被以高感度收音。

此外，单一指向性麦克风有对于噪音也承受力较弱的问题。图2是表示单一指向性麦克风与无指向性麦克风的感度的频率特性的图。在图2中，作为单一指向性麦克风，使用以下方式：利用通过离开距离d设置来对由两个无指向性麦克风收音的信号设置相位差、通过将它们两个信号相减而将指向性合成，即声压梯度型的指向性合成方式，将合成前的无指向性麦克风的感度、与合成后的单一指向性麦克风的感度比较。在高频率带中，单一指向性麦克风和无指向性麦克风对于噪音都显示出良好的感度。但是，可知相对于无指向性麦克风的频率依赖性较小，单一指向性麦克风在低频率带中感度显著地下降。特别是，可知随着作为表示单一指向性麦克风的尺寸的参数的d变小，低频率感度恶化。在如可穿戴终端那样携带的装置中，要求使装置尺寸较小，所以通过将麦克风离开设置而克服感度的问题是很困难的。由于随着使用者的运动产生的噪音具有几Hz左右的较低的频率，所以在低频率带中S/N比变小的单一指向性麦克风中，在通过平衡器将低频率带放大而修正感度时，低频率的噪音成分被相对地强调。 

作为进行单一指向性麦克风的噪音对策的现有技术，有专利文献1。在专利文献1中，公开了根据由麦克风收音的音响信号检测风吹到麦克风时产生的风杂音、切换单一指向性麦克风和无指向性麦克风的装置。但是，专利文献1的装置采用适合于在单一指向性麦克风中抑制风杂音的目的的结构，难以检测因装置的摇动产生的突发的噪音而适当地切换两个麦克风的输出信号。 

由于可穿戴终端总是穿戴在身体上，不论使用者的状态如何都继续收音动作，所以总是有随着使用者的运动使可穿戴终端摇动、或与使用者的身体碰撞的危险，在使用单一指向性麦克风的情况下，起因于摇动的噪音的影响及收音方向的偏差会导致收音品质的显著的降低，所以需要进行某种对策。 

发明内容

本发明的目的是提供一种在可穿戴终端那样的在不稳定的环境下总是持续收音动作的装置中、即使装置摇动也能够尽量不使音质降低而收音的装置。 

为了解决上述问题，有关本发明的可穿戴终端的特征在于，具备收音机构、检测本机的摇动的检测机构、和基于由上述检测机构检测到的摇动的大小进行收音机构中的指向性的切换的切换机构。 

根据本发明的可穿戴终端，能够检测装置处于摇动较小的稳定的状态、还是装置处于摇动较大的不稳定的状态，并切换麦克风的指向性，以使得在处于稳定的状态的情况下使麦克风具有指向性、以便能够高感度地对作为目的的声音进行收音，在处于不稳定的状态的情况下利用来自无指向性麦克风的输入、以便不易受摇动影响。 

这里，所谓的摇动，不仅表示可穿戴终端的位置例如前后或上下地连续变化，还表示终端装置向任意的方向变位的矢量。所谓的摇动的大小，是用上述矢量的绝对值表示的标量，摇动的有无，表示上述矢量的绝对值是0或不是0中的一种情况。所谓的向规定的方向的摇动的大小，表示上述矢量的上述规定方向的成分值。 

由于根据摇动的大小来切换麦克风的指向性，所以即使是如可穿戴终端那样总是携带而持续收音的装置，也能够减轻因使用者的行动而引起的摇动的影响，对作为目的的声音清楚地收音。 

例如，即使在颈绳扭转而收音方向偏差那样的摇动的情况下，通过如果摇动较小则用指向性麦克风对本来要收音的声音感度良好地收音、在颈绳扭转90度而收音方向偏差那样的较大的摇动的情况下切换为无指向性麦克风，也能够防止对于本来要收音的声音感度降低。 

此外，即使随着使用者的运动而发生低频率噪音，如果从指向性麦克风切换为无指向性麦克风，则感度的频率依赖性也消失，所以不再需要通过平衡器将低频率带放大，能够防止低频率的噪音成分被相对地强调的状况。 

这里，也可以是，上述收音部包括麦克风；上述切换部基于上述麦克风的基准轴方向的摇动的大小切换上述指向性的方向或上述指向性的有无。 

由于使麦克风沿基准轴的方向较大地变位的摇动最容易产生噪音，所以通过对麦克风的基准轴的方向的摇动进行摇动的大小的判断，能够有效地进行指向性的切换。 

这里，也可以是，上述麦克风具有感知声压的振动板；上述基准轴方向是上述振动板为大致轴对称的情况下的轴方向；上述检测部检测纵摇方向的摇动。 

麦克风的振动板通常呈大致轴对称的形状，当将该对称轴作为基准轴时，将基准轴方向称作纵摇方向。纵摇方向的摇动的作为噪音的影响最大，所以通过将其作为检测对象，能够进行有效的噪音对策。 

这里，也可以是，上述检测机构具备：传感器，输出本机的纵摇方向、滚动方向、横摆方向的各角速度；变换机构，纵摇方向、滚动方向、横摆方向之中，在麦克风的基准轴的方向上，将使麦克风变位的角速度变换为变位量；上述切换机构具备进行变位量与阈值的比较的比较机构；在变位量超过了阈值的情况下切换指向性。 

通过根据角速度检测装置的摇动的大小、将其与阈值比较，能够进行是否使麦克风具有指向性的判断。通过在摇动超过了阈值的情况下进行切换以使用无指向性麦克风，能够减轻起因于摇动的噪音的影响。 

这里，也可以是，上述切换部在上述变位量超过了上述阈值的情况下，将上述收音部的上述指向性切换为无指向性。 

当表示本机的摇动的大小的变位量超过了阈值时，使收音部的指向性为无指向性，所以能够减轻摇动带来的噪音的影响。通过在设计阶段中决定的阈值能够控制对于摇动的耐受性。 

这里，也可以是，上述可穿戴终端还具备照相机；上述切换部在上述变位量不超过上述阈值的情况下，在上述照相机的摄像方向上具有上述指向性。 

如果表示本机的摇动的大小的变位量没有超过阈值，则判断为即使是指向性麦克风，噪音的影响也较小。通过使收音部的指向性与照相机的摄像方向相对应，能够更清晰地对拍摄的对象的声音进行收音。 

这里，也可以是，上述可穿戴终端具备以规定的时间间隔进行拍摄处理的照相机；上述检测机构将由上述照相机拍摄的第1图像与比上述第1 图像在时间上靠前拍摄的第2图像比较，检测是否发生了麦克风的基准轴的方向的摇动。 

在为了与声音同时记录影像而具备照相机的可穿戴终端中，即使不另外设置传感器，也能够基于由照相机拍摄的图像判断摇动的大小。通过解析影像，能够判断是否是麦克风的基准轴的方向的摇动。 

这里，也可以是，上述切换部在基于上述第1图像与上述第2图像判断的本机的向纵摇方向的变位量超过了阈值的情况下，将上述收音部的上述指向性切换为无指向性。 

通过对照相机拍摄的图像进行解析，能够判断本机向哪个方向摇动，所以能够检测出噪音的影响最大的纵摇方向的摇动。在表示纵摇方向的摇动的大小的变位量超过了阈值的情况下，通过将指向性切换为无指向性，能够减轻噪音的影响。 

这里，也可以是，上述切换部在基准轴方向的变位量是具有脉冲性的输出的情况下，将上述收音部的上述指向性切换为无指向性。 

通过检测因可穿戴终端碰到身体等上的冲击而产生的脉冲性的摇动、在此情况下切换为无指向性麦克风，能够减轻突发性的噪音的影响。 

这里，也可以是，上述检测机构具备传感器，该传感器输出本机的纵摇方向、滚动方向、横摆方向的各角速度；上述脉冲输出被分别表现为根据纵摇方向、滚动方向、横摆方向的各角速度计算的变位量的差分值；上述切换机构具备进行差分值与阈值的比较的比较机构；在差分值超过了阈值的情况下切换指向性。 

通过以角速度检测装置的摇动的大小、将表示摇动的变化的大小的差分值看作脉冲性的摇动的大小、在差分值比阈值大的情况下从指向性的麦克风切换为无指向性麦克风，能够减轻突发性的噪音的影响。 

这里，也可以是，上述可穿戴终端具备以规定的时间间隔进行拍摄处理的照相机；上述脉冲输出以由照相机拍摄的图像的模糊的程度表现。 

在由照相机拍摄的图像中有模糊的情况下，看作发生了脉冲性的摇动，通过在此情况下切换为无指向性麦克风，能够减轻突发性的噪音的影响。 

这里，也可以是，上述收音机构包括分别至少一个以上的指向性麦克风和无指向性麦克风；上述切换机构在由上述检测机构检测到摇动的情况 下，将输出信号从由指向性麦克风输入的信号切换为从无指向性麦克风输入的信号。 

可以分别设置指向性麦克风和无指向性麦克风，根据摇动的大小而切换两者。通过当摇动较小时使用能够高感度地对目的声音进行收音的指向性麦克风、当摇动较大时使用对噪音的耐受性较强、不论收音方向如何都具有一定的感度的无指向性麦克风，从而即使在使用者一边移动一边收音那样的情况下，也能够防止音质的下降。 

这里，也可以是，上述收音机构包括至少两个以上的无指向性麦克风；具备合成机构，该合成机构通过合成来自无指向性麦克风的输入信号，从而进行使感度具有指向性的合成；上述切换机构在由上述检测机构检测到摇动的情况下，将输出信号从由上述合成机构合成的信号切换为合成前的信号。 

由于使用多个无指向性麦克风、通过将它们的音响信号合成而产生指向性，所以即使不另外准备指向性麦克风，也能够对于目的声音进行感度良好的收音。通过在摇动较大的情况下使用来自任一个无指向性的麦克风的输入，从而即使在使用者一边移动一边收音那样的情况下，也能够防止音质的下降。 

这里，也可以是，上述比较机构中的变位量与阈值的比较是使用对各摇动方向分别设定的阈值进行的。 

表示摇动的大小的角速度与阈值的比较是使用对各摇动方向设定的阈值而分别独立地进行的，所以对于麦克风的基准轴的方向那样即使是较小的摇动也产生较大的噪音的方向使阈值较小、对于不使麦克风沿基准轴的方向变位不易产生噪音的摇动使阈值较大等，能够进行对于较小的晃动也敏感地反应的指向性切换。 

这里，也可以是，上述切换机构进行的指向性的切换是通过匀滑转换(crossfade)处理进行的。 

在切换指向性时，通过不是瞬间地切换，而是进行使切换前的输出成分逐渐下降、同时使切换后的输出成分逐渐提高的匀滑转换处理，从而能够减轻听觉上的不适感。 

附图说明

图1是单一指向性麦克风及无指向性麦克风的感度的指向特性。 

图2是单一指向性麦克风及无指向性麦克风的感度的频率特性。 

图3是表示可穿戴终端和其使用方式的图。 

图4是表示设置在可穿戴终端中的麦克风的收音方向的图。 

图5是表示本发明的实施方式1的可穿戴终端的结构的框图。 

图6是表示本发明的实施方式1的可穿戴终端的旋转方向的图。 

图7是表示本发明的实施方式1的可穿戴终端的动作的时间图。 

图8是说明本发明的实施方式1的可穿戴终端的指向性切换控制的示意图。 

图9是表示本发明的实施方式1的可穿戴终端的动作的流程图。 

图10是表示本发明的实施方式2的可穿戴终端的结构的框图。 

图11是表示本发明的实施方式2的可穿戴终端的指向性合成部的结构的框图。 

图12是表示本发明的实施方式3的可穿戴终端的结构的框图。 

图13是表示本发明的实施方式3的可穿戴终端的模糊图像检测部的结构的图。 

图14是说明本发明的实施方式3的可穿戴终端的模糊图像检测方法的图。 

图15是表示本发明的实施方式4的可穿戴终端的结构的框图。 

图16是表示本发明的实施方式4的可穿戴终端的脉冲检测部的结构的框图。 

图17是表示本发明的实施方式5的可穿戴终端的结构的框图。 

标号说明 

110：单一指向性麦克风 

120：无指向性麦克风 

121：无指向性麦克风 

200：陀螺仪 

210：AD变换器 

220：时钟 

310：乘法器 

311：乘法器 

320：比较器 

321：比较器 

330：指向性选择部 

340：指向性合成部 

341：延迟器 

342：开关 

343：减法器 

344：平衡器 

350：脉冲检测部 

351：算术运算部 

352：寄存器 

360：延迟部 

361：延迟部 

400：编码部 

410：记录部 

420：分发部 

500：摄像装置 

510：模糊图像检测部 

511：帧存储器 

512：运动矢量计算部 

具体实施方式

[实施方式1] 

在本发明的实施方式1中，对根据由陀螺仪检测到的摇动的大小进行指向性麦克风和无指向性麦克风的切换的可穿戴终端进行说明。 

图3(a)是本发明的实施方式1的可穿戴终端的外观图。可穿戴终端内置有用来取得正面的影像的照相机、用来对声音等进行收音的麦克风、和用来检测可穿戴终端自身的摇动的陀螺仪。可穿戴终端呈卡型的较薄的 形状，麦克风设置为使基准轴朝向照相机的正面方向。该可穿戴终端如图3(b)所示，假设使用者悬挂在颈部使用。指向性麦克风的指向性的方向与麦克风的基准轴的方向并不一定需要一致，如图4所示，既可以朝向作为照相机的拍摄方向的说话对象的方向，也可以以对自己的声音进行收音为目的而设为朝上。 

这里，对于麦克风的基准轴与振动面的关系进行说明。麦克风是检测作为空气的振动的声波、并将其变换为电信号的装置，具有用来感知声压的振动面。该振动面并不限于平面，但通常呈轴对称或接近于轴对称的形状，将该对称轴称作基准轴。(参照IEC60050-801)麦克风呈在基准轴方向上振动面与空气的接触面积变大的构造，在振动面是平面的情况下，基准轴与振动面相互垂直。以下，在振动面不是平面的情况下，也为了方便而将垂直于基准轴的平面称作振动面而进行说明。 

图5是表示本发明的实施方式1的可穿戴终端的结构的框图。本发明的实施方式1的可穿戴终端为以下结构：将由陀螺仪200检测到的角速度经由AD变换器210输入到DSP(数字信号处理器：Digital SignalProcessor)中，判断摇动的大小，切换单一指向性麦克风110和无指向性麦克风120而进行收音。陀螺仪200、AD变换器210、DSP通过时钟220进行同步。收音的声音数据在编码部400中被编码后，为了进行向SD卡等记录媒体的记录、或在LAN内的即时分发等，向记录部410或分发部420传输。 

以下，对各结构要素的详细情况进行说明。 

单一指向性麦克风110及无指向性麦克风120分别是对于来自特定的方向的声音显示出高感度的麦克风、和对于来自哪个方向的声音都以相同的感度收音的麦克风。它们的指向特性是在图1中表示的那样。在麦克风中使用的麦克风元件有电容器(condenser)型及动态(dynamic)型等各种型式，但不论是哪种，起因于摇动的噪音都成为问题。动态型麦克风具有对于某种程度的摇动的耐受性，但在感度的方面比电容器型麦克风差。为了在摇动较小的稳定状态下得到较高的感度而优选地使用电容器型麦克风，在此情况下，本发明的摇动对策变得更加重要。 

陀螺仪200是一般的角速度传感器。参照图6对陀螺仪200检测到的 角速度的旋转方向进行说明。现在，如图3(b)所示，在将设置为使麦克风的振动面成为正面方向的可穿戴终端从颈部悬挂而使用的情况下，如图3 

(a)所示，在正面方向上取X轴，在铅直朝上取Z轴，在垂直于X轴和Z轴的方向上取Y轴。此时，麦克风的振动面平行于YZ平面，基准轴为平行于X轴。可穿戴终端的摇动方向可以考虑分类为滚动(roll)方向、纵摇(pitch)方向、横摆(yaw)方向的3种。 

图6(a)是绕X轴的旋转，将该旋转方向称作滚动方向。滚动方向的摇动是从颈部悬挂的可穿戴终端平行于身体而振动那样的摇动。这样的摇动由于不使麦克风的振动面沿基准轴方向变位，所以不易发生噪音。对于滚动方向的摇动，陀螺仪200输出绕X轴的旋转的角速度。 

图6(b)是绕Y轴的旋转，将该旋转方向称作纵摇方向。纵摇方向的摇动是从颈部悬挂的可穿戴终端接近或远离身体那样的摇动。这样的摇动由于使麦克风的振动面沿基准轴方向较大地变位，所以即使是较小的摇动也成为较大的噪音的原因。进而，由与身体的碰撞也产生较大的噪音，所以对于该方向的摇动的噪音对策变得最重要。对于纵摇方向的摇动，陀螺仪200输出绕Y轴的旋转的角速度。 

图6(c)是绕Z轴的旋转，将该旋转方向称作横摆方向。横摆方向的摇动是从颈部悬挂的可穿戴终端使颈绳扭转而振动那样的摇动。这样的摇动虽然使麦克风的振动面沿基准轴方向变位，但其变位较小，所以不成为很大的噪音的原因。对于横摆方向的摇动，陀螺仪200输出绕Z轴的旋转的角速度。 

以上，根据摇动的方向，噪音的发生容易度不同，所以检测是哪个方向的摇动是重要的。 

另外，在麦克风有多个、它们的基准轴不平行的情况下，既可以选择最希望抑制噪音的麦克风、考虑该麦克风的基准轴方向，也可以将作为多个麦克风整体最容易发生噪音的方向考虑为基准。 

本发明的实施方式1的可穿戴终端是对于最容易发生噪音的纵摇方向的摇动检测角速度而进行指向性的切换控制的结构。陀螺仪200既可以是对滚动方向、纵摇方向、横摆方向的各角速度全部进行检测的3轴陀螺仪，也可以是仅检测纵摇方向的角速度的单轴陀螺仪，但在3轴陀螺仪的情况 下，在DSP中仅利用纵摇方向的角速度。陀螺仪200输出对应于检测到的角速度的电压值，输入到AD变换器210中。 

AD变换器210以陀螺仪200输出的电压值作为输入，变换为数字值，输出到DSP中。AD变换器210由时钟220输出的时钟信号驱动，输出以能够检测摇动的变化的程度的取样帧使电压值平均化的数字值。 

图7利用本发明的实施方式1的可穿戴终端的、表示指向性切换控制的时间图对其说明。图7中的时间轴上的点t1、t2、……表示时钟周期的开始点。陀螺仪200如图7的第1段所示，对与时钟的1个周期相对应的每个帧检测角速度#1、#2、……，输出对应的电压值。AD变换器210将角速度#1到#5的5个帧量的角速度储存，将以5个帧量的时间长度进行平均化的值输出到乘法器310中。 

DSP以AD变换器210输出的数字值为输入，判断摇动的大小是否比阈值大，根据其结果，进行单一指向性麦克风110与无指向性麦克风120的切换。DSP由乘法器310、比较器320、指向性选择部330构成。 

乘法器310对从AD变换器210输入的表示每5帧的角速度的数字值乘以5帧的时间长度，计算在5帧的时间中变化的平均的角度作为变位量。该变位量成为摇动的大小的指标。乘法器310如图7中第2段所示，在陀螺仪200输出的角速度储存了5个帧量的时刻t6时计算变位量#1，输出到比较器320中。 

比较器320将在乘法器310中计算出的变位量与预先决定的阈值比较，输出麦克风切换信号SS1。比较器320在变位量比阈值小的期间中输出SS1＝0，如果变位量变得比阈值大，则输出SS1＝1。例如，在图7中，如果设在时刻t1时摇动小，则变为麦克风切换信号SS1＝0。如图7的第3段所示，在时刻t7时，如果比较器320判断为变位量#1比阈值大，则从时刻t8输出麦克风切换信号SS1＝1。 

指向性选择部330当比较器320输出的麦克风切换信号SS1是SS1＝0时选择单一指向性麦克风110，当SS1＝1时选择无指向性麦克风120。指向性选择部330将来自被选择的麦克风的输入信号原样输出。例如，如图7的第4段所示，到比较器320的麦克风切换信号的变更结束的时刻t8为止，选择单一指向性麦克风110，在时刻t8以后选择无指向性麦克风120。 

如果示意地表示在实际将可穿戴终端穿戴在身体上而使用的情况下发生的摇动与指向性切换的状况，则成为图8那样。在图8(a)中，表示使用者静止的时间带和移动的时间带。在图8(b)中，描绘基于由陀螺仪200检测到的角速度计算的变位量V1的时间变化。在使用者静止的期间中，变位量V1取得比阈值α小的值，相对于此，如果使用者移动，则变位量V1显示出尖峰状的上升。在移动中也有变位量V1成为阈值α以下的瞬间，但显示出在短时间中再变为阈值α以上的可能性较高。在图8(c)中，描绘比较器320输出的麦克风切换信号SS1的时间变化。最初，变位量V1为阈值α以下，所以比较器320输出SS1＝0。在使用者开始移动、最初变位量V1变得比阈值α大的时刻T1，比较器320变更为SS1＝1。在移动中，也有几次变位量V1变得比阈值α小的情况，但如果频繁地切换麦克风的指向性，则会产生听觉上的不适感，所以设置保持时间Thold，即使变位量V1变得比阈值α小，在时间Thold的期间中比较器320持续输出SS1＝1。在紧靠移动结束之前，即使从变位量V1变得比阈值α小的时刻T2开始经过了时间Thold，变位量V1仍是比阈值α小的状态，所以在该时刻比较器320切换为SS1＝0。 

如果用流程图表示上面表示的指向性切换动作，则成为图9那样。首先，在步骤S101中，陀螺仪200检测角速度。将检测到的角速度经由AD变换器210输入到乘法器310中。接着，在步骤S102中，乘法器310根据角速度与取样时间计算变位量V1。在步骤S103中，比较器320将变位量V1与阈值α比较，如果V1＜α则前进到步骤S104，如果V1＞α则前进到步骤S106。在步骤S104中，取得变为V1＜α后的经过时间T。在步骤S105中，如果T＜Thold则向步骤S106移动，如果T＞Thold，则向步骤S107前进。在步骤S106中，比较器320输出麦克风切换信号SS1＝1，在步骤S108中，指向性选择部330选择无指向性麦克风。在步骤S107中，比较器320输出麦克风切换信号SS1＝0，在步骤S109中，指向性选择部330选择单一指向性麦克风。 

以上，本发明的实施方式1的可穿戴终端通过在装置自身的摇动较小时使用单一指向性麦克风110以便能够高感度地对目的的声音进行收音、在装置自身的摇动较大时使用不易受到噪音的影响、感度不依赖于收音方向的无指向性麦克风120，能够进行不易受使用者的动作影响的收音。 

[实施方式2] 

在本发明的实施方式2中，对使用两个无指向性麦克风、对应于由陀螺仪检测到的摇动的大小、进行根据两个无指向性麦克风输出的声音信号来合成指向性的方法的切换的可穿戴终端进行说明。 

在本发明的实施方式2的可穿戴终端中，利用两个无指向性麦克风进行一次声压梯度型的指向性合成，如图4所示，离开距离d设置两个无指向性麦克风。通过调节无指向性麦克风的设置位置和距离d来控制指向性，既可以为了高感度地对说话的对象的声音进行收音而如图4(a)那样使收音方向朝向正面，或者也可以为了高感度地对使用者自身的声音进行收音而如图4(b)那样使收音方向朝向上方。这样，即使在将指向性合成的情况下，也如单一指向性麦克风那样，对于起因于摇动的噪音的承受性较弱，需要对策。 

图10是表示本发明的实施方式2的可穿戴终端的结构的框图。本发明的实施方式2的可穿戴终端是将图5所示的实施方式1的可穿戴终端的单一指向性麦克风110替换为无指向性麦克风121、将指向性选择部330替换为指向性合成部340的结构。 

本发明的实施方式2的可穿戴终端在将由陀螺仪200检测到的角速度用乘法器310变换为变位量V1、通过由比较器320与阈值α比较来切换指向性的方面与实施方式1相同。 

以下，对本发明的实施方式2的可穿戴终端的指向性合成部340进行说明。 

本发明的实施方式2的可穿戴终端的指向性合成部340在比较器320输出的麦克风切换信号SS1为0时，通过使从无指向性麦克风120与无指向性麦克风121输入的信号错开相位而进行减法处理，从而输出合成了指向性的信号。此外，在麦克风切换信号SS1为1时，将从两个无指向性麦克风输入的信号中的任一个信号原样输出。 

图11是表示本发明的实施方式2的可穿戴终端的指向性合成部340的结构的框图。指向性合成部340由延迟器341、开关342、减法器343、平衡器344构成。 

延迟器341使从无指向性麦克风120输入的信号的相位延迟。延迟时间τ利用两个无指向性麦克风的振动面之间的距离d和音速c，定义为τ＝d/c。这里，音速c看作是约340m/s的一定值。 

开关342是根据比较器320输出的麦克风切换信号SS1来切换是否进行指向性的合成的开关。当SS1为0时，为了将指向性合成，将从延迟器341输入的信号原样向减法器343输出。当SS1是1时，不将指向性合成，所以将从延迟器341输入的信号截断。 

减法器343通过将从无指向性麦克风121输入的信号、与对通过开关342而来的信号添加了负号后的信号相加而进行减法处理。在从无指向性麦克风120输入的信号被开关342截断的情况下，减法器343将从无指向性麦克风121输入的信号原样输出。 

平衡器344根据比较器320输出的麦克风切换信号SS1，进行由减法器343进行减法处理后的信号的低频率带的放大。当SS1为0时，进行指向性合成，低频率感度下降，所以进行低频率带的放大。放大的范围及放大的程度等使用预先在设计阶段中设定的值。当SS1为1时，不进行指向性合成，所以不需要进行放大处理，将从减法器343输入的信号原样输出。 

以上，本发明的实施方式2的可穿戴终端当摇动较小时，通过将来自两个无指向性麦克风的信号合成而将指向性合成，提高对于来自收音对象的声音的感度，当摇动较大时，通过使用来自无指向性麦克风的输入的任一个，能够防止对于来自收音对象的声音的感度的降低。 

[实施方式3] 

在本发明的实施方式3中，对通过由照相机拍摄的图像检测摇动的大小、根据摇动的大小进行指向性麦克风与无指向性麦克风的切换的可穿戴终端进行说明。 

图12是表示本发明的实施方式3的可穿戴终端的结构的框图。本发明的实施方式3的可穿戴终端为以下结构，代替图5所示的实施方式1中由可穿戴终端的陀螺仪200检测到的角速度，而使用由摄像装置500拍摄的图像、代替在乘法器310中计算变位量，而在模糊图像检测部510中检测在图像中是否存在模糊。摄像装置500是将影像摄影而作为电信号输出的装置，例如是CCD照相机等。 

本发明的实施方式3的可穿戴终端在基于由摄像装置500以一定的时间间隔持续拍摄的图像由模糊图像检测部510检测到图像的模糊后，在比较器320将定量化的模糊与阈值α比较、根据麦克风切换信号SS1、指向性选择部330切换来自单一指向性麦克风110的输入和来自无指向性麦克风120的输入而输出，以上方面与实施方式1相同。 

以下，对本发明的实施方式3的可穿戴终端的模糊图像检测部510进行说明。 

图13是表示本发明的实施方式3的可穿戴终端的模糊图像检测部510的结构的框图。模糊图像检测部510由帧存储器511和运动矢量计算部512构成。 

帧存储器511存储从摄像装置500输入的图像中的最新的两张。 

运动矢量计算部512通过将存储在帧存储器511中的最新的图像与次新的图像比较，从而检测可穿戴终端自身的摇动，将摇动的大小定量化。根据图像计算摇动的大小的方法例如有在专利文献2中公开的方法。在专利文献2的方法中，将图像分割为网格(mesh)，按照各块(block)进行最新的图像与次新的图像的比较，根据表示块内的影像的运动的运动矢量计算拍摄对象物摇动的大小。如果假设拍摄对象物不运动，则可以看作可穿戴终端自身运动。此外，并不限于该方法，如果能够通过图像处理检测到摇动，则也可以是其他方法。 

例如，在如图14所示从颈部悬挂的可穿戴终端前后摇动的情况下进行说明。如图14(a)所示，可穿戴终端摇动到前方时拍摄的图像成为图14(b)那样。另一方面，如图14(c)所示，可穿戴终端在铅直方向静止时拍摄的图像成为图14(d)那样。如果比较这两个图像，则整体沿上下变动，所以根据此情况，判断可穿戴终端沿纵摇方向摇动。此外，通过解析变动的大小及拍摄对象物的大小的变化，能够推测摇动的大小。 

以上，能够基于由摄像装置500摄像的图像，检测可穿戴终端自身的摇动，根据摇动的大小切换麦克风的指向性。 

在可穿戴终端中，一般具备摄影装置，也与声音的记录同时进行影像的记录。在通过拍摄的影像检测摇动的情况下，不需要为了进行摇动检测而新设置陀螺仪等，所以对于装置的小型是有利的。 

[实施方式4] 

在本发明的实施方式4中，对检测碰撞到身体上等的情况下发生的脉冲性的摇动、根据冲击的大小进行由两个无指向性麦克风输出的声音信号来合成指向性的方法的切换的可穿戴终端进行说明。 

图15是表示本发明的实施方式4的可穿戴终端的结构的框图。本发明的实施方式4的可穿戴终端为以下结构：将脉冲检测部350插入到图2所示的实施方式2的可穿戴终端的乘法器310与比较器320之间，追加了延迟部360与延迟部361。 

本发明的实施方式4的可穿戴终端到将由陀螺仪200检测到的角速度在乘法器310中变换为变位量V1为止、和根据比较器320输出的麦克风切换信号SS1在从两个无指向性麦克风输出的信号之间进行减法处理而合成指向性的方面与实施方式2相同。 

以下，对本发明的实施方式4的可穿戴终端的脉冲检测部350进行说明。 

图16是表示本发明的实施方式4的可穿戴终端的脉冲检测部350的结构的框图。脉冲检测部350由算术运算器351、寄存器352构成。 

算术运算器351对乘法器310输出的变位量V1的差分值进行运算，输出到比较器320中。如果设时刻t时乘法器310输出的变位量为Vt、设在紧前的时刻(t-1)时乘法器310输出的变位量为Vt-1，则在寄存器352中保持有次新的变位量Vt-1。算术运算器351将从乘法器310输入的最新的变位量Vt、和保持在寄存器352中次新的变位量Vt-1的差(Vt-Vt-1)输出到比较器320中。在运算后，将寄存器352更新，以使其保持最新的变位量Vt。 

如在图8中也表示那样，当使用者静止时，变位量V1的变动较小，所以差分值也变小。然而，因为在紧接着使用者开始移动之后，或是移动中变位量V1急剧变化，所以差分值也变大。对于这样的脉冲性的摇动，通过与阈值β比较而进行摇动的大小的判断。 

脉冲检测部350为了检测脉冲性的摇动而取变位量V1的差分，所以比较器320输出的麦克风切换信号SS1与麦克风输出的信号相比发生延迟。为了修正该延迟，对于来自麦克风的输出，插入延迟部360和延迟部361。 它们对麦克风的输出信号延迟一定的延迟时间Timp输出。延迟时间Timp对应于在脉冲判断中需要的时间，预先设定。 

比较器320输出的麦克风切换信号SS1在差分值比阈值β大时为SS1＝1、在差分值比阈值β小时为SS1＝0的方面与实施方式2相同。 

由于脉冲性的摇动与通常的摇动相比容易发生较大的噪音，所以通过宽松地设定对于脉冲性的摇动的判断条件，即使在移动中也能够防止收音品质的降低。 

[实施方式5] 

在本发明的实施方式5中，对利用在各摇动方向上不同的阈值进行判断、根据各方向的摇动的大小进行指向性麦克风与无指向性麦克风的切换的可穿戴终端进行说明。 

图17是表示本发明的实施方式5的可穿戴终端的结构的框图。本发明的实施方式5的可穿戴终端是图5所示的实施方式1的可穿戴终端的乘法器310、比较器320在纵摇方向和滚动方向上分别设置的结构。在将可穿戴终端如图3(b)那样从颈部悬挂使用的情况下，由于有颈绳的长度，所以图6所示的3个方向中纵摇方向的摇动使麦克风的振动面变位的可能性最高，而其次使麦克风的振动面变位的可能性较高的是滚动方向。所以，本发明的实施方式5的可穿戴终端除了纵摇方向以外，与其另外地对于滚动方向的摇动也进行摇动的判断。本发明的实施方式5的可穿戴终端在将由陀螺仪200检测到的角速度在乘法器310及乘法器311中变换为变位量、在比较器320及比较器321中将变位量与阈值比较、根据输出的麦克风切换信号、指向性选择部330选择从单一指向性麦克风110输入的声音信号、或从无指向性麦克风120输入的声音信号的任一个输出，以上方面与实施方式1相同。 

但是，本发明的实施方式5的可穿戴终端的陀螺仪200是能够检测纵摇方向与滚动方向的角速度两者的双轴陀螺仪。此外，纵摇方向的阈值与滚动方向的阈值分别设定。纵摇方向的摇动是在麦克风的基准轴方向上摇动，相对于此，滚动方向的摇动在垂直于麦克风的基准轴的方向上摇动，所以不易成为噪音的原因。此外，纵摇方向的摇动容易发生与身体的碰撞，相对于此，滚动方向的摇动不易发生碰撞，所以在这一点上，滚动方向的 摇动也更不易成为噪音的原因。因而，通过将纵摇方向的阈值设定得比滚动方向的阈值小，从而对于纵摇方向能够进行敏感的噪音对策。 

指向性选择部330在从比较器320输出的麦克风切换信号与从比较器321输出的麦克风切换信号的哪个都是0时，判断为摇动较小，输出来自单一指向性麦克风110的输入信号，在任一个是1时，判断为摇动较大，输出来自无指向性麦克风120的输入信号。 

以上，通过对于摇动容易产生噪音的方向以严格的条件进行判断、对于摇动不易产生噪音的方向以宽松的条件进行判断，通过在尽量继续使用指向性麦克风的感度良好的收音、当摇动较大时切换为无指向性麦克风，能够减轻噪音的影响。 

[其他实施方式] 

以上，改变摇动的检测机构、摇动的大小的判断机构、指向性的控制机构而说明了几个组合，但也可以是通过除此以外的组合构成的可穿戴终端。 

此外，作为摇动的检测手段，说明了通过陀螺仪的角度检测和由照相机拍摄的影像解析，但除此以外，例如也可以利用加速度传感器检测摇动。 

进而，在指向性控制中，当麦克风切换信号SS1切换时，如果瞬间地切换指向性，则产生听觉上的不适感，所以也可以通过匀滑转换处理进行切换。所谓的匀滑转换，是指在从一个指向性向另一个指向性切换时，将前者的音量逐渐降低、将后者的音量逐渐提高。 

此外，指向性麦克风具有的指向性并不限于单一指向性，也可以是二次声压梯度型指向性或超指向性等。 

工业实用性 

有关本发明的可穿戴终端检测装置自身的摇动，当摇动较小时使用指向性麦克风以便能够高感度地对来自目的方向的声音进行收音，当摇动较大时使用无指向性麦克风以便减轻起因于摇动的噪音在收音方向的偏差的影响而能够继续收音，所以即使在使用者总是带在身上而持续记录周围的声音那样的不稳定的环境下，也能够进行高品质的录音。这样的麦克风的指向性控制除了可穿戴终端以外，在摄像机、声音记录器、车载用影像声音记录装置等中也能够使用。 

Claims (17)

1.一种可穿戴终端，其特征在于，具备：

收音部，至少在一个方向上能够形成指向性；

检测部，检测上述可穿戴终端的摇动；以及

切换部，基于检测到的上述摇动的大小切换上述指向性的方向或上述指向性的有无；

上述摇动的大小由根据角速度和取样时间计算的变位量体现。

2.如权利要求1所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述收音部包括麦克风，

上述切换部基于上述麦克风的基准轴方向的摇动的大小切换上述指向性的方向或上述指向性的有无。

3.如权利要求2所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述麦克风具有感知声压的振动板，

上述基准轴方向是上述振动板为大致轴对称的情况下的轴方向，

上述检测部检测纵摇方向的摇动。

4.如权利要求2所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述检测部具备：

传感器，输出本机的纵摇方向、滚动方向、横摆方向的各角速度；以及

变换部，在纵摇方向、滚动方向、横摆方向之中，在上述麦克风的基准轴的方向上，将使上述麦克风变位的角速度变换为变位量，

上述变位量是根据上述角速度和取样时间计算的体现上述麦克风的变位的量；

上述切换部具备：

比较部，进行上述变位量与阈值的比较，

在上述变位量超过了上述阈值的情况下切换指向性。

5.如权利要求4所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述切换部在上述变位量超过了上述阈值的情况下，

将上述收音部的上述指向性切换为无指向性。

6.如权利要求5所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述可穿戴终端还具备照相机，

上述切换部在上述变位量不超过上述阈值的情况下，

将上述收音部的上述指向性切换为上述照相机的摄像方向。

7.如权利要求2所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述可穿戴终端具备以规定的时间间隔进行拍摄处理的照相机，

上述检测部将由上述照相机拍摄的第1图像与比上述第1图像在时间上靠前拍摄的第2图像比较，检测是否发生了上述麦克风的基准轴的方向的摇动。

8.如权利要求7所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述切换部在本机的向纵摇方向的变位量超过了阈值的情况下，将上述收音部的上述指向性切换为无指向性；

上述变位量是根据角速度和取样时间计算的体现上述麦克风的变位的量。

9.如权利要求2至4、7的任一项所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述切换部在上述麦克风的基准轴方向的变位量是具有脉冲性的输出的情况下，将上述收音部的上述指向性切换为无指向性；

上述变位量是根据角速度和取样时间计算的体现上述麦克风的变位的量。

10.如权利要求9所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述检测部具备：传感器，输出本机的纵摇方向、滚动方向、横摆方向的各角速度，

上述具有脉冲性的输出被分别表现为根据本机的纵摇方向、滚动方向、横摆方向的各角速度计算的变位量的差分值，

上述切换部具备：

比较部，进行上述差分值与阈值的比较，

在上述差分值超过了上述阈值的情况下切换指向性。

11.如权利要求9所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述可穿戴终端具备以规定的时间间隔进行拍摄处理的照相机，

上述具有脉冲性的输出以由上述照相机拍摄的图像的模糊的程度表现。

12.如权利要求1或7所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述收音部包括分别至少一个以上的指向性麦克风和无指向性麦克风，

上述切换部在由上述检测部检测到摇动的情况下，将输出信号从由上述指向性麦克风输入的信号切换为从上述无指向性麦克风输入的信号。

13.如权利要求1或7所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述收音部包括至少两个以上的无指向性麦克风，

具备合成部，通过合成来自上述无指向性麦克风的输入信号，从而进行使感度具有指向性的合成，

上述切换部在由上述检测部检测到摇动的情况下，将输出信号从由上述合成部合成的信号切换为合成前的信号。

14.如权利要求4所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述比较部中的上述变位量与上述阈值的比较是使用对各摇动方向分别设定的阈值进行的。

15.如权利要求1所述的可穿戴终端，其特征在于，

上述切换部进行的指向性的切换是通过匀滑转换处理进行的。

16.一种处理器，控制可穿戴终端，其特征在于，

上述处理器包括集成电路，

上述可穿戴终端包括：

收音部，至少在一个方向上能够形成指向性；

检测部，检测上述可穿戴终端的摇动；以及

切换部，基于检测到的上述摇动的大小切换上述指向性的方向或上述指向性的有无；

上述摇动的大小由根据角速度和取样时间计算的变位量体现；

上述处理器利用上述集成电路，根据从上述检测部输入的表示变位量的信号，输出控制上述切换部的信号。

17.一种控制可穿戴终端的方法，其特征在于，

具备：

收音步骤，至少在一个方向上能够形成指向性；

检测步骤，检测上述可穿戴终端的摇动；以及

切换步骤，根据检测到的上述摇动的大小切换上述指向性的方向或上述指向性的有无；

上述摇动的大小由根据角速度和取样时间计算的变位量体现。

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