JPH1164090A - Sound source detector - Google Patents

Sound source detector

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Publication number
JPH1164090A
JPH1164090A JP22412997A JP22412997A JPH1164090A JP H1164090 A JPH1164090 A JP H1164090A JP 22412997 A JP22412997 A JP 22412997A JP 22412997 A JP22412997 A JP 22412997A JP H1164090 A JPH1164090 A JP H1164090A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound source
sound
distance
receiving elements
detected
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22412997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanobu Ueda
昌伸 上田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH1164090A publication Critical patent/JPH1164090A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sound source detector which can discriminate the distance to a sound source, as well as the direction to the sound source and whether or not a detected sound source is a true sound source (direct sounds) or a mirror-image sound source produced by a reflecting body (reflected sounds). SOLUTION: A sound source detector detects the direction and distance to a sound source by arithmetically processing time-sequential sound signals received by means of a plurality of receiving elements 1, arranged in an array-like state by means of a CPU 6. The detecting device adds the received signals of the receiving elements 1 to each other by changing the direction angle by taking the time lags among the sound reception of the receiving elements 1 into consideration and detects the direction angle for which the added value becomes the maximum as the direction to the sound source. In addition, the detecting device adds the received signals of the receiving elements 1 to each other by using the distance to the sound source from a certain receiving element 1 as a parameter by taking the time lags among the sound reception of the receiving elements 1 into consideration and detects the distance at which the added value becomes the maximum as the distance to the sound source. Moreover, the detecting device detects whether detected sounds are direct sounds or reflected sounds in accordance with the compared results between the detected distance to the sound source and the distance to a reflecting body stored in a RAM 7.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ状に配した
複数の音受信素子を利用して、音源の位置を検出する音
源検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound source detecting device for detecting the position of a sound source by using a plurality of sound receiving elements arranged in an array.

【0002】[0002]

【従来の技術】アレイ状に配設した複数の受信素子にて
音源からの音を受信し、その受信結果に基づいて音源の
方向を検出する方法が知られている。アレイ状に配設し
た複数の受信素子で時系列的に受信した音信号をメモリ
に保持しておき、各受信素子の位置に応じた距離の差分
だけ音源からの音波の到着が遅れることを考慮して、そ
の差分に見合った時間的遅延を各受信素子に施した後、
それらの複数の受信素子の受信信号を加算することによ
り、特定方向の音信号のみを強めることができるという
手法を、上記検出方法は利用している。以下、この検出
方法の概念について説明する。
2. Description of the Related Art A method is known in which a plurality of receiving elements arranged in an array receive sound from a sound source and the direction of the sound source is detected based on the result of the reception. The sound signals received in time series by a plurality of receiving elements arranged in an array are stored in memory, and the delay in the arrival of sound waves from the sound source is considered by the difference in distance according to the position of each receiving element. Then, after applying a time delay corresponding to the difference to each receiving element,
The above-described detection method utilizes a technique in which only the sound signal in a specific direction can be strengthened by adding the reception signals of the plurality of reception elements. Hereinafter, the concept of this detection method will be described.

【0003】図9は、この従来の検出方法の説明図であ
る。複数の受信素子1が等ピッチ(素子間隔d)でアレ
イ状に配設されている。複数の受信素子1の配設方向に
垂直な方向からθだけずれた方向から音が伝搬してくる
と考える。
FIG. 9 is an explanatory diagram of this conventional detection method. A plurality of receiving elements 1 are arranged in an array at an equal pitch (element spacing d). It is assumed that sound propagates from a direction shifted by θ from a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of receiving elements 1.

【0004】そこで例えば、点A,点Bに配設されてい
る隣合った2個の受信素子1A,1Bに着目した場合、
角度θ方向から伝搬してきた音波は、線分BCで同位相
となっている。従って、点Bの受信素子1Bが音を受信
した時刻から、距離差AC(=dsinθ)を音が伝わ
る時間(dsinθ/c、但しc:音速)だけ遅延し
て、点Aの受信素子1Aが音を受信する。受信素子1
A,1Bで受信した時系列の信号をそれぞれメモリに保
持し、点Aの受信素子1Aが受信したタイミングで、受
信素子1Bでの時系列信号から上述の遅延時間分(ds
inθ/c)だけ過去の信号を取り出す。そして、現在
の受信素子1Aの受信信号と受信素子1Bの遅延時間分
だけ過去にさかのぼった信号とを加算することにより、
角度θ方向からの音を強めることができる。
For example, when attention is paid to two adjacent receiving elements 1A and 1B disposed at points A and B,
The sound waves propagating from the angle θ direction have the same phase in the line segment BC. Accordingly, from the time when the receiving element 1B at the point B receives the sound, the distance difference AC (= d sin θ) is delayed by the time for transmitting the sound (d sin θ / c, where c: sound speed), and the receiving element 1A at the point A Receive the sound. Receiver element 1
A and 1B hold the time-series signals received in the memories, respectively, and at the timing when the receiving element 1A at the point A receives the signals, the time-series signals from the receiving element 1B are delayed by the delay time (ds)
The signal in the past is extracted by in θ / c). Then, by adding the current received signal of the receiving element 1A and the signal that has been traced back by the delay time of the receiving element 1B,
Sound from the angle θ direction can be strengthened.

【0005】以上のような2個の受信素子間の概念を、
アレイ状に配設したすべての受信素子に当てはめるよう
にすれば、複数の受信素子にて、特定の方向から来る音
を強めることができる。
The concept between the two receiving elements as described above is
If the method is applied to all the receiving elements arranged in an array, sound coming from a specific direction can be enhanced by a plurality of receiving elements.

【0006】そして、各受信素子1における遅延時間を
考慮しながらこれらの複数の受信素子1の受信信号を加
算することを、方向角θを変化させながら行う。このよ
うに種々の方向角に応じて音の強度を測定すれば、その
強度が最大となる方向角が音源の方向であると決定でき
る。
The addition of the reception signals of the plurality of reception elements 1 is performed while changing the direction angle θ while considering the delay time of each reception element 1. By measuring the sound intensity according to various direction angles in this way, it is possible to determine that the direction angle at which the intensity is maximum is the direction of the sound source.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例にあっ
ては音源の方向を特定することは可能であるが、音源ま
での距離は検出できないという問題がある。
In the above-mentioned conventional example, it is possible to specify the direction of the sound source, but there is a problem that the distance to the sound source cannot be detected.

【0008】ところで、音源の位置を複数の受信素子の
受信信号から検出する装置にあっては、音を反射する反
射体の存在を無視することはできない。図10は、音源
の位置検出に及ぼす反射体の影響を説明するための図で
ある。図10に示すように、音源の近傍に反射体11が
存在している場合、アレイ状に配設された各受信素子1
は、音源10から直接到来してくる音と、音源10から
一旦反射体11で反射されて到来してくる音との両方を
受信する。この結果、音源10からの直接音に基づいて
音源10の真の方向角を検出すると同時に、反射体11
からの反射音に基づいて、反射体11により架空に生成
された音源10の鏡像12の方向角も検出することにな
るので、同一の音源による反射であるか、別の音源であ
るかの判別を行えないという課題がある。
By the way, in an apparatus for detecting the position of a sound source from received signals of a plurality of receiving elements, the presence of a reflector that reflects sound cannot be ignored. FIG. 10 is a diagram for explaining the influence of the reflector on the position detection of the sound source. As shown in FIG. 10, when the reflector 11 is present near the sound source, each of the receiving elements 1 arranged in an array
Receives both the sound coming directly from the sound source 10 and the sound coming from the sound source 10 once reflected by the reflector 11. As a result, the true direction angle of the sound source 10 is detected based on the direct sound from the sound source 10 and the reflector 11
The direction angle of the mirror image 12 of the sound source 10 imaginarily generated by the reflector 11 is also detected on the basis of the reflected sound from, so that it is determined whether the reflection is the same sound source or another sound source. There is a problem that can not be performed.

【0009】従って、音源から直接に受信する音源方向
と、鏡像関係にある音源から反射体を介して受信する音
源方向とを区別することが重要である。従来例にあって
は、音源までの距離を検出できないので、このような音
源方向の区別は行えないという問題がある。よって、従
来例では、反射音の場合に、鏡像位置に真の音源がある
かのように音源方向を誤って検出してしまう可能性があ
る。
Therefore, it is important to distinguish between the direction of a sound source directly received from a sound source and the direction of a sound source received from a mirrored sound source via a reflector. In the conventional example, since the distance to the sound source cannot be detected, there is a problem that such distinction of the sound source direction cannot be performed. Therefore, in the conventional example, in the case of the reflected sound, there is a possibility that the direction of the sound source is erroneously detected as if there is a true sound source at the mirror image position.

【0010】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、音源の方向だけでなく、音源までの距離も検出
することができる音源検出装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a sound source detection device capable of detecting not only the direction of a sound source but also the distance to the sound source.

【0011】本発明の他の目的は、検出した音源までの
距離に基づいて、検出した音源方向が音源から直接に受
信する音源方向であるかまたは鏡像関係にある音源から
反射体を介して受信する音源方向であるか、つまり、そ
の音源が真の音源であるかまたは鏡像による架空音源で
あるかを判別することができる音源検出装置を提供する
ことにある。
Another object of the present invention is to provide a method for receiving a sound source through a reflector from a sound source that is directly received from the sound source or a mirror image-related sound source based on a distance to the detected sound source. It is an object of the present invention to provide a sound source detection device capable of determining whether a sound source direction is a true sound source or an imaginary sound source based on a mirror image.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】第1発明に係る音源検出
装置は、音源からの音を受信して該音源の位置を検出す
る装置において、音源からの音を受信するアレイ状に配
設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子の時系
列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の配設方
向に対する音源の方向を検出する手段と、前記複数の受
信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信
素子の中の任意の1個の受信素子から音源までの距離を
検出する手段とを備えることを特徴とする。
A sound source detecting device according to a first aspect of the present invention is a device for receiving a sound from a sound source and detecting a position of the sound source, the device being arranged in an array for receiving a sound from the sound source. A plurality of receiving elements, a means for detecting a direction of a sound source with respect to an arrangement direction of the plurality of receiving elements based on a time-series reception result of the plurality of receiving elements, and a time series of the plurality of receiving elements. Means for detecting a distance from any one of the plurality of receiving elements to a sound source based on a reception result.

【0013】第1発明では、まず、従来例と同様に、ア
レイ状に配した各受信素子における遅延時間を考慮しな
がらこれらの複数の受信素子の受信信号を加算すること
を、方向角を変化させながら行い、その加算結果が最大
となる方向角を音源の方向として検出する。次に、ある
受信素子からの、検出したその方向における仮想音源ま
での距離をパラメータとし、その距離に応じた各受信素
子における遅延時間を考慮しながら、複数の受信素子の
受信信号を加算する。そして、その加算結果が最大とな
る場合の距離を、音源までの距離として検出する。
In the first invention, as in the prior art, first, adding the reception signals of the plurality of reception elements while considering the delay time of each reception element arranged in an array, the direction angle is changed. The direction angle at which the result of addition is maximum is detected as the direction of the sound source. Next, the distances from a certain receiving element to the virtual sound source in the detected direction are used as parameters, and the received signals of the plurality of receiving elements are added while considering the delay time of each receiving element according to the distance. Then, the distance when the addition result becomes maximum is detected as the distance to the sound source.

【0014】第2発明に係る音源検出装置は、音源から
の音を受信して該音源の位置を検出する装置において、
音源からの音を受信するアレイ状に配設された複数の受
信素子と、前記複数の受信素子の時系列の受信結果に基
づいて、前記複数の受信素子の配設方向に対する音源の
方向を求める手段と、前記複数の受信素子の時系列の受
信結果に基づいて、前記複数の受信素子の中の任意の1
個の受信素子から音源までの距離を求める手段と、音を
反射する反射体の位置情報を記憶する手段とを備え、求
めた方向と求めた距離と記憶しておいた反射体の位置情
報とに応じて音源の位置を検出するように構成したこと
を特徴とする。
A sound source detecting device according to a second aspect of the present invention is a device for receiving a sound from a sound source and detecting a position of the sound source.
A plurality of receiving elements arranged in an array for receiving a sound from a sound source, and a direction of the sound source with respect to an arrangement direction of the plurality of receiving elements is determined based on a time-series reception result of the plurality of receiving elements. Means, an arbitrary one of the plurality of receiving elements based on a time-series reception result of the plurality of receiving elements.
Means for calculating the distance from the number of receiving elements to the sound source, and means for storing the position information of the reflector that reflects the sound, the obtained direction and the obtained distance and the stored positional information of the reflector In which the position of the sound source is detected in accordance with

【0015】第2発明では、第1発明のように検出した
音源までの距離を、記憶している反射体の位置情報に照
合して、音源が真の音源であるかまたは鏡像による架空
音源であるか、言い換えると、直接音であるかまたは反
射音であるかを判別する。具体的には、検出した音源ま
での距離と反射体までの距離とを比較し、その比較結果
に基づき、前者が後者より短い場合には直接音、前者が
後者より長い場合には反射音と判別する。
In the second invention, the distance to the sound source detected as in the first invention is compared with the stored positional information of the reflector, and the sound source is either a true sound source or an imaginary sound source based on a mirror image. It is determined whether the sound is a direct sound or a reflected sound. Specifically, the distance to the detected sound source and the distance to the reflector are compared, and based on the comparison result, if the former is shorter than the latter, the direct sound is used, and if the former is longer than the latter, the reflected sound is used. Determine.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明
の音源検出装置のハードウェアの構成を示す図である。
音源検出装置は、アレイ状に配設された、音を受信する
複数の受信素子1と、各受信素子1に対応して設けられ
た、受信素子1の時系列的なアナログの受信信号を保持
する複数のメモリ2と、各メモリ2から読み出したアナ
ログの受信信号をディジタル信号に変換するA/D変換
器3と、入力ディジタル信号を処理するディジタル信号
処理装置4と、検出結果等を表示するモニタ5とを備え
る。ディジタル信号処理装置4は、音源の方向角及び距
離の検出処理を行うCPU6と、反射体の位置情報を記
憶するRAM7とを有する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a sound source detection device according to the present invention.
The sound source detection device holds a plurality of receiving elements 1 arranged in an array for receiving sound and a time-series analog reception signal of the receiving elements 1 provided for each of the receiving elements 1. A plurality of memories 2, an A / D converter 3 for converting an analog reception signal read from each memory 2 into a digital signal, a digital signal processing device 4 for processing an input digital signal, and displaying detection results and the like. A monitor 5 is provided. The digital signal processing device 4 has a CPU 6 for detecting a direction angle and a distance of a sound source, and a RAM 7 for storing position information of a reflector.

【0017】各受信素子1は、音を受信しその受信信号
を時系列的に対応するメモリ2へ送り、各メモリ2はそ
れを保持する。そして、必要に応じた特定のタイミング
での受信信号がメモリ2から読み出されてA/D変換器
3に入力される。A/D変換器3は、各メモリ2からの
アナログの受信信号をディジタル信号に変換して、ディ
ジタル信号処理装置4へ出力する。CPU6は、入力さ
れるディジタルの受信信号に基づいて、音源の方向角を
検出すると共に、音源までの距離を検出する。また、C
PU6は、検出した音源までの距離とRAM7に記憶さ
れている反射体の位置情報とに基づいて、直接音である
か反射音であるかの判別を行う。モニタ5は、CPU6
で得られた検出結果及び判別結果を表示する。なお、R
AM7の記憶内容は書き換え可能であり、音場の環境が
変わって反射体の位置が変化した場合には、反射体の位
置情報を示すその記憶内容を書き換えることができるよ
うになっている。
Each receiving element 1 receives a sound and sends the received signal to a corresponding memory 2 in time series, and each memory 2 holds it. Then, a reception signal at a specific timing as needed is read from the memory 2 and input to the A / D converter 3. The A / D converter 3 converts an analog reception signal from each memory 2 into a digital signal and outputs the digital signal to the digital signal processing device 4. The CPU 6 detects the direction angle of the sound source and the distance to the sound source based on the input digital reception signal. Also, C
The PU 6 determines whether the sound is a direct sound or a reflected sound based on the detected distance to the sound source and the position information of the reflector stored in the RAM 7. The monitor 5 has a CPU 6
The detection result and the discrimination result obtained in are displayed. Note that R
The storage contents of the AM 7 are rewritable, and when the environment of the sound field changes and the position of the reflector changes, the storage contents indicating the position information of the reflector can be rewritten.

【0018】次に、動作について説明する。図2はその
処理手順を示すフローチャートである。
Next, the operation will be described. FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure.

【0019】まず、音源の方向角を検出する(ステップ
S1)。図3はこの検出原理を説明するための図であ
る。n個(図3に示す例ではn=9)の受信素子1が間
隔dの等ピッチでアレイ状に配設されている。直接音,
反射音に関わらず、各受信素子1で得られた音の時系列
的な受信信号を各メモリ2に保持する。光源の方向角を
ある角度θとした場合に、例えば中央に位置する受信素
子1を基準にした遅延時間を考慮して、各受信素子1で
の受信信号の加算を行う。つまり、各受信素子1の位置
に対応した遅延時間におけるディジタルの受信信号がA
/D変換器3からCPU6へ送られて、それらの加算処
理がなされる。そのときの加算信号P(θ)は下記
(1)式で表される。
First, the direction angle of the sound source is detected (step S1). FIG. 3 is a diagram for explaining this detection principle. N (n = 9 in the example shown in FIG. 3) receiving elements 1 are arranged in an array at an equal pitch of a distance d. Direct sound,
Regardless of the reflected sound, a time-series received signal of the sound obtained by each receiving element 1 is stored in each memory 2. When the direction angle of the light source is a certain angle θ, for example, the reception signals at the respective receiving elements 1 are added in consideration of the delay time with respect to the receiving element 1 located at the center. That is, the digital received signal at the delay time corresponding to the position of each receiving element 1 is A
The data is sent from the / D converter 3 to the CPU 6 and subjected to addition processing. The addition signal P (θ) at that time is expressed by the following equation (1).

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】t:中央の受信素子における基準となる受
信時刻 tk :k番目(1≦k≦n)の受信素子における遅延時
間 xk (t−tk ):k番目(1≦k≦n)の受信素子に
おける時刻t−tk での受信信号 c:音速 θ:音源の方向角 d:受信素子のピッチ Nk :k番目の受信素子に割り当てられた整数(中央の
受信素子は0であり、そこから右側の受信素子は順次
1,2,…となり、左側の受信素子はに順次−1,−
2,…となる)
T: reception time serving as a reference at the central receiving element t k : delay time at the k-th (1 ≦ k ≦ n) receiving element x k (t−t k ): k-th (1 ≦ k ≦ n) received signal c at time t-t k at the receiving device): sound speed theta: direction angles of the sound source d: pitch N k receiving elements: k-th are assigned to the receiving element integral (center of the receiving element is 0 , And the receiving elements on the right side are sequentially 1, 2, ..., and the receiving elements on the left side are sequentially -1,-.
2, ...)

【0022】上記のような加算信号P(θ)を、−90
°≦θ≦90°の範囲内でθを変化させながら求める。
そして、加算信号P(θ)が最大値を示す場合のθの大
きさを、音源の方向角として検出する。図4は、θを変
化させた場合の加算信号P(θ)の変化の一例を示すグ
ラフであり、P(θ)が最大を示すθの値(図3ではθ
=θmax )を音源の方向角とする。
The addition signal P (θ) as described above is changed to -90
It is determined while changing θ within the range of ° ≦ θ ≦ 90 °.
Then, the magnitude of θ when the addition signal P (θ) indicates the maximum value is detected as the direction angle of the sound source. FIG. 4 is a graph showing an example of a change in the addition signal P (θ) when θ is changed. FIG. 4 shows a value of θ at which P (θ) indicates the maximum (θ in FIG.
= Θ max ) as the direction angle of the sound source.

【0023】次に、音源までの距離を検出する(ステッ
プS2)。S1で検出した音源の方向角を用いて、音源
の方向を固定し、距離を変化させながら、遅延時間を考
慮して、各受信素子1での受信信号の加算を行い、その
加算結果から距離を検出する。具体的には、以下のよう
な手法を採用する。
Next, the distance to the sound source is detected (step S2). Using the direction angle of the sound source detected in S1, the direction of the sound source is fixed, and while changing the distance, the signals received by each receiving element 1 are added in consideration of the delay time, and the distance is calculated from the addition result. Is detected. Specifically, the following method is adopted.

【0024】図5はこの検出原理を説明するための図で
ある。検出した方向角の向きで中央の受光素子1から仮
想音源までの距離をfとした場合に、仮想音源からの音
発生時刻を基準にした各受光素子1における遅延時間を
考慮して、各受信素子1での受信信号の加算を行う。つ
まり、各受信素子1の位置に対応した遅延時間における
ディジタルの受信信号がA/D変換器3からCPU6へ
送られて、それらの加算処理がなされる。そのときの加
算信号P(f)は下記(2)式で表される。
FIG. 5 is a diagram for explaining this detection principle. When the distance from the central light receiving element 1 to the virtual sound source in the direction of the detected direction angle is f, each reception time is considered in consideration of the delay time in each light receiving element 1 based on the sound generation time from the virtual sound source. The addition of the received signal at the element 1 is performed. That is, a digital reception signal at a delay time corresponding to the position of each reception element 1 is sent from the A / D converter 3 to the CPU 6, and the addition processing is performed. The addition signal P (f) at that time is expressed by the following equation (2).

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】f:中央の受光素子から仮想音源までの距
離 t:基準となる音発生時刻 tk :k番目(1≦k≦n)の受信素子における遅延時
間 xk (t−tk ):k番目(1≦k≦n)の受信素子に
おける時刻t−tk での受信信号 c:音速 θ:ステップS1で検出した音源の方向角 d:受信素子のピッチ Nk :k番目の受信素子に割り当てられた整数((1)
式に同じ)
F: distance from the central light receiving element to the virtual sound source t: reference sound generation time t k : delay time in the k-th (1 ≦ k ≦ n) receiving element x k (t−t k ): Received signal at time t-tk at k -th (1 ≦ k ≦ n) receiving element c: Sound velocity θ: Direction angle of sound source detected in step S1 d: Pitch of receiving element N k : k-th receiving element Integer assigned to ((1)
Same as the formula)

【0027】ここで、遅延時間tk が上記の式で表され
る理由を、図6を用いて説明する。中央より左側にある
i番目の受信素子1(Ni <0)と中央の受信素子1と
の間隔は−Ni dであり、中央の受信素子1から仮想音
源までの距離がfであるので、このi番目の受信素子1
と仮想音源との距離Si は、余弦定理によって以下のよ
うに求められる。 Si 2 =f2 +(−Ni d)2 −2f・(−Ni d)・cos(90°+θ) =f2 +(Ni d)2 −2fNi dsinθ よって、 Si ={f2 +(Ni d)2 −2fNi dsinθ}1/2 同様に、中央より右側にあるj番目の受信素子1(Nj
>0)と中央の受信素子1との間隔はNj dであり、中
央の受信素子1から仮想音源までの距離がfであるの
で、このj番目の受信素子1と仮想音源との距離S
j は、余弦定理によって以下のように求められる。 Sj 2 =f2 +(Ni d)2 −2f・(Ni d)・cos(90°−θ) =f2 +(Ni d)2 −2fNi dsinθ よって、 Si ={f2 +(Ni d)2 −2fNi dsinθ}1/2 そして、得られた距離を音速cで割ることにより、上記
の式で表される遅延時間tk を求めることができる。
Here, the reason why the delay time t k is represented by the above equation will be described with reference to FIG. Distance i-th receiving element 1 in the center on the left side and (N i <0) and the center of the receiving element 1 is -N i d, the distance from the center of the receiving element 1 to the virtual sound source is f , The i-th receiving element 1
The distance S i between the virtual sound source and the virtual sound source is obtained by the cosine theorem as follows. S i 2 = f 2 + (− N i d) 2 −2f · (−N i d) · cos (90 ° + θ) = f 2 + (N i d) 2 −2fN i d sin θ Therefore, S i = { f 2 + (N i d) 2 -2fN i dsin θ} 1/2 Similarly, the j-th receiving element 1 (N j
> 0) and the center receiving element 1 is N j d, and the distance from the center receiving element 1 to the virtual sound source is f, so the distance S between the j-th receiving element 1 and the virtual sound source is f.
j is obtained by the cosine theorem as follows. S j 2 = f 2 + ( N i d) 2 -2f · (N i d) · cos (90 ° -θ) = f 2 + (N i d) 2 -2fN i dsinθ Thus, S i = {f 2 + (N i d) 2 -2fN i dsinθ} 1/2 Then, by dividing the resulting distance at the speed of sound c, it is possible to obtain the delay time t k represented by the above formula.

【0028】上記のような加算信号P(f)を、fを0
から増加させながら求める。そして、加算信号P(f)
が最大値を示す場合のfの大きさを、音源までの距離と
して検出する。
The addition signal P (f) as described above is expressed as follows.
Ask while increasing from. Then, the addition signal P (f)
Is detected as the distance to the sound source in the case where indicates the maximum value.

【0029】図7は、距離fを変化させた場合の加算信
号P(f)の変化の一例を示すグラフである。また、図
8は仮想音源の移動(距離fの変化)を示す模式図であ
る。f=f1である場合(図8(a))には、仮想音源
の位置が実際の音源位置の手前であって、そのときの加
算信号P(f)はピークに達していない。f=f2であ
る場合(図8(b))には、仮想音源の位置と実際の音
源の位置とが一致し、そのときの加算信号P(f)は最
大値を呈する。f=f3である場合(図8(c))に
は、仮想音源の位置が実際の音源位置の後方であって、
そのときの加算信号P(f)はピークから下がってい
る。従って、P(f)が最大を示すfの値(図3ではf
=f2)を音源までの距離とする。
FIG. 7 is a graph showing an example of a change in the addition signal P (f) when the distance f is changed. FIG. 8 is a schematic diagram showing the movement (change in distance f) of the virtual sound source. When f = f1 (FIG. 8A), the position of the virtual sound source is before the actual sound source position, and the sum signal P (f) at that time has not reached the peak. When f = f2 (FIG. 8B), the position of the virtual sound source matches the position of the actual sound source, and the sum signal P (f) at that time exhibits the maximum value. When f = f3 (FIG. 8C), the position of the virtual sound source is behind the actual sound source position, and
The sum signal P (f) at that time has fallen from the peak. Therefore, the value of f at which P (f) indicates the maximum (f (f) in FIG. 3)
= F2) is the distance to the sound source.

【0030】このようにして検出した音源までの距離を
用いて、それが真の音源であるかまたは鏡像による架空
の音源であるか、つまり、直接音であるかまたは反射音
であるかを判別する。検出した距離が、予めRAM7に
格納した反射体までの距離より短いか否かを判断する
(ステップS3)。短い場合には(S3:YES)、反
射体までの領域内に音源が存在することになるので、そ
れは実際の真の音源であって、直接音であると判定する
(ステップS4)。一方、検出した距離が反射体までの
距離より長い場合には(S3:NO)、反射体を越える
領域に音源が存在することになるので、それは鏡像によ
る架空の音源であって、反射音であると判定する(ステ
ップS5)。
Using the distance to the sound source detected in this way, it is determined whether the sound source is a true sound source or an imaginary sound source by a mirror image, that is, whether it is a direct sound or a reflected sound. I do. It is determined whether or not the detected distance is shorter than the distance to the reflector previously stored in the RAM 7 (step S3). If it is short (S3: YES), the sound source is present in the area up to the reflector, so it is determined that it is an actual true sound source and a direct sound (step S4). On the other hand, if the detected distance is longer than the distance to the reflector (S3: NO), the sound source is present in a region beyond the reflector, and is a fictitious sound source by a mirror image, and is a reflected sound. It is determined that there is (Step S5).

【0031】以上のように、音源の方向角だけでなく音
源までの距離も検出でき、また、直接音か反射音かの判
別も行える。また、RAM7に記憶する反射体の位置情
報は任意の書き換え,更新が可能であるので、種々の音
場環境において、直接音であるかまたは反射音であるか
を常に正確に判別できる。よって、本発明は、今後発展
が期待される音声入力装置,音声認識装置等の音声デバ
イスへの適応が可能である。
As described above, not only the direction angle of the sound source but also the distance to the sound source can be detected, and it can be determined whether the sound is a direct sound or a reflected sound. Further, since the position information of the reflector stored in the RAM 7 can be arbitrarily rewritten or updated, it is always possible to accurately determine whether the sound is a direct sound or a reflected sound in various sound field environments. Therefore, the present invention can be applied to voice devices such as voice input devices and voice recognition devices that are expected to develop in the future.

【0032】なお、上述した実施の形態では、最初に音
源の方向角を検出し、次に音源までの距離を検出した
が、これとは順序を逆にして、まず音源までの距離を検
出し、次に音源の方向角を検出するようにすることも可
能である。このような場合には、まず、ある受信素子を
基準として音源までの距離(f)を変化させながら加算
信号が最大となる距離を検出し、次いで、その検出した
距離を一定として方向角(θ)を変化させながら加算信
号が最大となる方向角を検出する。
In the above-described embodiment, the direction angle of the sound source is detected first, and then the distance to the sound source is detected. However, the order is reversed, and the distance to the sound source is detected first. Then, it is also possible to detect the direction angle of the sound source. In such a case, first, while changing the distance (f) to the sound source with reference to a certain receiving element, the distance at which the addition signal becomes maximum is detected, and then the direction angle (θ ) Is detected while detecting the direction angle at which the addition signal becomes maximum.

【0033】また、上述した実施の形態では、アレイ状
に配設した複数の受信素子の中で中央に位置する受信素
子を基準にする場合を例にして説明したが、アレイ状に
配設したこれらの受信素子の中の他の任意の受信素子を
基準にしても、本発明を同様に行えることは勿論であ
る。また、図面では9個の受信素子を使用する場合を示
したが、これは例示であって、何個の受信素子を用いて
も良いことは言うまでもない。
Further, in the above-described embodiment, a case has been described as an example in which a receiving element located at the center among a plurality of receiving elements arranged in an array is used as a reference, but the receiving elements are arranged in an array. Of course, the present invention can be similarly performed with reference to any other receiving element among these receiving elements. Further, although a case where nine receiving elements are used is shown in the drawings, this is merely an example, and it goes without saying that any number of receiving elements may be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の音源検出
装置では、音源の方向に加えて音源までの距離も検出で
きるので、音源のより正確な位置を検出できる。
As described in detail above, the sound source detecting device of the present invention can detect not only the direction of the sound source but also the distance to the sound source, so that a more accurate position of the sound source can be detected.

【0035】また、検出した音源が、実際の音源である
か、または、反射体の鏡像による架空音源であるかを、
検出した距離と反射体の位置情報とに基づいて、判別で
きるので、音源の正しい認識が可能となる。
Whether the detected sound source is an actual sound source or an imaginary sound source by a mirror image of a reflector is determined.
Since the discrimination can be made based on the detected distance and the position information of the reflector, the sound source can be correctly recognized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の音源検出装置のハードウェアの構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram of hardware of a sound source detection device of the present invention.

【図2】本発明の音源検出装置の処理手順を示すフロー
チャートである。
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of the sound source detection device of the present invention.

【図3】音源の方向角の検出原理を説明するための図で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a principle of detecting a direction angle of a sound source.

【図4】方向角θと加算信号P(θ)との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a direction angle θ and an addition signal P (θ).

【図5】音源までの距離の検出原理を説明するための図
である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a principle of detecting a distance to a sound source.

【図6】遅延時間の算出を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining calculation of a delay time.

【図7】距離fと加算信号P(f)との関係を示すグラ
フである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a distance f and an addition signal P (f).

【図8】距離fの変化と音源との関係を示す模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a relationship between a change in a distance f and a sound source.

【図9】従来の音源の方向角の検出方法を説明するため
の図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a conventional method for detecting a direction angle of a sound source.

【図10】従来例の問題点を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a problem of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 受信素子 2 メモリ 3 A/D変換器 4 ディジタル信号処理装置 5 モニタ 6 CPU 7 RAM DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Receiving element 2 Memory 3 A / D converter 4 Digital signal processor 5 Monitor 6 CPU 7 RAM

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音源からの音を受信して該音源の位置を
検出する装置において、音源からの音を受信するアレイ
状に配設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子
の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の
配設方向に対する音源の方向を検出する手段と、前記複
数の受信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数
の受信素子の中の任意の1個の受信素子から音源までの
距離を検出する手段とを備えることを特徴とする音源検
出装置。
An apparatus for receiving a sound from a sound source and detecting the position of the sound source, comprising: a plurality of receiving elements arranged in an array for receiving a sound from the sound source; Means for detecting the direction of the sound source with respect to the arrangement direction of the plurality of receiving elements based on the reception result of the series, and based on the reception results of the time series of the plurality of receiving elements, Means for detecting the distance from any one of the receiving elements to the sound source.
【請求項2】 音源からの音を受信して該音源の位置を
検出する装置において、音源からの音を受信するアレイ
状に配設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子
の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の
配設方向に対する音源の方向を求める手段と、前記複数
の受信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の
受信素子の中の任意の1個の受信素子から音源までの距
離を求める手段と、音を反射する反射体の位置情報を記
憶する手段とを備え、求めた方向と求めた距離と記憶し
ておいた反射体の位置情報とに応じて音源の位置を検出
するように構成したことを特徴とする音源検出装置。
2. An apparatus for receiving a sound from a sound source and detecting a position of the sound source, comprising: a plurality of receiving elements arranged in an array for receiving a sound from the sound source; Means for determining the direction of the sound source with respect to the arrangement direction of the plurality of receiving elements based on the reception result of the series, and any of the plurality of receiving elements based on the reception results of the time series of the plurality of receiving elements. Means for calculating the distance from one receiving element to the sound source, and means for storing the position information of the reflector that reflects the sound. The obtained direction, the obtained distance and the position of the stored reflector are provided. A sound source detection device configured to detect a position of a sound source according to information.
JP22412997A 1997-08-20 1997-08-20 Sound source detector Withdrawn JPH1164090A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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