JP2006311104A - Microphone system - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、目標音源の方向からの音を選択的に収音する音響ズーム機能を備えたマイクロホンシステムに関するものである。 The present invention relates to a microphone system having an acoustic zoom function for selectively collecting sound from the direction of a target sound source.
自動車や機械等の異常音解析あるいは騒音対策等を行う際には、特定の音源を目標音源とした上で、この目標音源の方向を特定する必要があり、そのための音源探査手段を用いる必要がある。 When performing abnormal sound analysis or noise countermeasures for automobiles, machines, etc., it is necessary to specify the direction of the target sound source after using a specific sound source as the target sound source. is there.
従来、このような音源探査手段として、例えば「特許文献1」や「特許文献2」に記載されているように、複数のマイクロホンからなるマイクロホンプローブを用いて音響インテンシティを測定することにより、目標音源の方向を特定するように構成された音源探査装置が知られている。
Conventionally, as such a sound source exploration means, for example, as described in “
一方、従来より、目標音源の方向からの音を選択的に収音するための音響ズーム機能を備えたズームマイクロホンが知られている。 On the other hand, zoom microphones having an acoustic zoom function for selectively collecting sound from the direction of a target sound source have been known.
例えば「特許文献3」には、所定間隔をおいて配置された1対のマイクロホンの各々からの出力信号を、その一方のマイクロホンからの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算することにより、特定の方向からの音を選択的に収音するように構成されたズームマイクロホンが記載されている。
For example, in “
上記従来の音源探査装置を用いることにより、目標音源の方向を特定するとともに目標音源の周波数成分を数値的に解析することは可能となるが、目標音源から実際にどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することはできず、このため異常音解析等を木目細かく行うことができない、という問題がある。 Although it is possible to specify the direction of the target sound source and numerically analyze the frequency component of the target sound source by using the conventional sound source exploration device, what kind of sound is actually generated from the target sound source? Therefore, there is a problem that abnormal sound analysis or the like cannot be performed in detail.
これを実現する方法として、上記音源探査装置にズームマイクロホンを付設して、目標音源の方向からの音を選択的に収音する方法が考えられるが、このようにした場合には、装置構成が複雑となり可搬性も悪くなってしまい、また選択的収音の精度や作業効率を十分に高めることができない、という問題がある。 As a method for realizing this, there can be considered a method of selectively collecting sound from the direction of the target sound source by attaching a zoom microphone to the sound source exploration device. There is a problem that it becomes complicated and portability deteriorates, and accuracy of selective sound collection and work efficiency cannot be sufficiently increased.
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、目標音源の方向を特定するとともに目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができるマイクロホンシステムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and with a simple configuration, specifies the direction of the target sound source and confirms what sound is generated from the target sound source by hearing. An object of the present invention is to provide a microphone system that can
本願発明は、音源探査用のマイクロホンプローブを利用して目標音源の方向からの音を選択的に収音する構成とすることにより、上記目的達成を図るようにしたものである。 The present invention achieves the above-mentioned object by using a microphone probe for sound source search to selectively collect sound from the direction of the target sound source.
すなわち、本願発明に係るマイクロホンシステムは、
複数のマイクロホンが所定配置で設けられてなるマイクロホンプローブと、
このマイクロホンプローブを構成する各マイクロホンにおいて測定された音圧データから目標音源の方向を特定する音源探査手段と、
この音源探査手段により特定された目標音源の方向からの音を、上記マイクロホンプローブを用いて選択的に収音する音響ズーム手段と、を備えてなることを特徴とするものである。
That is, the microphone system according to the present invention is
A microphone probe in which a plurality of microphones are provided in a predetermined arrangement;
Sound source exploration means for specifying the direction of the target sound source from the sound pressure data measured in each microphone constituting the microphone probe;
And an acoustic zoom unit that selectively collects sound from the direction of the target sound source specified by the sound source search unit using the microphone probe.
上記「複数のマイクロホン」の個数および配置は、これら各マイクロホンにおいて測定された音圧データから目標音源の方向を特定することおよび目標音源の方向からの音を選択的に収音することが可能なものであれば、その具体的な個数および配置は特に限定されるものではない。 The number and arrangement of the “plurality of microphones” can identify the direction of the target sound source from the sound pressure data measured at each of these microphones, and can selectively collect the sound from the direction of the target sound source. If it is a thing, the specific number and arrangement | positioning will not be specifically limited.
上記各「マイクロホン」の種類、形状、大きさ等の具体的構成は、特に限定されるものではない。 The specific configuration of each “microphone” such as the type, shape, and size is not particularly limited.
上記「音源探査手段」は、マイクロホンプローブを構成する各マイクロホンにおいて測定された音圧データから目標音源の方向を特定するように構成されたものであれば、その特定を行うための具体的構成は特に限定されるものではない。 If the “sound source searching means” is configured to specify the direction of the target sound source from the sound pressure data measured in each microphone constituting the microphone probe, the specific configuration for performing the specification is as follows. It is not particularly limited.
上記「音響ズーム手段」は、音源探査手段により特定された目標音源の方向からの音を、マイクロホンプローブを用いて選択的に収音するように構成されたものであれば、その選択的収音を行うための具体的構成は特に限定されるものではない。 If the “acoustic zoom means” is configured to selectively pick up sound from the direction of the target sound source specified by the sound source search means using a microphone probe, the selective sound pickup is performed. A specific configuration for performing the above is not particularly limited.
上記構成に示すように、本願発明に係るマイクロホンシステムは、複数のマイクロホンが所定配置で設けられてなるマイクロホンプローブと、このマイクロホンプローブを構成する各マイクロホンにおいて測定された音圧データから目標音源の方向を特定する音源探査手段と、この音源探査手段により特定された目標音源の方向からの音を、マイクロホンプローブを用いて選択的に収音する音響ズーム手段とを備えた構成となっているので、次のような作用効果を得ることができる。 As shown in the above configuration, the microphone system according to the present invention includes a microphone probe in which a plurality of microphones are provided in a predetermined arrangement, and a direction of a target sound source from sound pressure data measured in each microphone constituting the microphone probe. The sound source exploring means for identifying the sound source and the acoustic zoom means for selectively collecting the sound from the direction of the target sound source identified by the sound source exploring means using a microphone probe, The following effects can be obtained.
すなわち、音響インテンシティは「単位時間あたりに単位面積を通過するエネルギーの流れ」であり、大きさと方向に関する情報を有しているので、本願発明のように、マイクロホンプローブを構成する各マイクロホンにおいて測定された音圧データから、音源探査手段において音響インテンシティを演算することにより、目標音源の方向を特定することができる。そして、この音源探査手段により特定された目標音源の方向からの音を、音響ズーム手段によりマイクロホンプローブを用いて選択的に収音することにより、目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができる。しかもこれを、ズームマイクロホンの付設を必要とすることなく実現することができるので、装置構成を簡素化して可搬性を高めることができるとともに選択的収音の精度や作業効率を十分に高めることができる。 That is, the sound intensity is “the energy flow that passes through the unit area per unit time” and has information on the size and direction, so that it is measured at each microphone constituting the microphone probe as in the present invention. The direction of the target sound source can be specified by calculating the sound intensity from the sound pressure data obtained by the sound source search means. And what kind of sound is generated from the target sound source by selectively collecting the sound from the direction of the target sound source specified by the sound source exploration means using the microphone probe by the acoustic zoom means? Can be confirmed by hearing. In addition, this can be realized without the need for an additional zoom microphone, so that the device configuration can be simplified and the portability can be improved, and the accuracy and work efficiency of selective sound collection can be sufficiently increased. it can.
このように本願発明によれば、簡易な構成で、目標音源の方向を特定するとともに目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができる。 As described above, according to the present invention, the direction of the target sound source can be specified with a simple configuration, and what kind of sound is generated from the target sound source can be confirmed by hearing.
上記構成において、マイクロホンプローブを構成する複数のマイクロホンとして、所定の基準軸線と直交する平面内において該基準軸線に関して対称な位置に配置された第1および第2のマイクロホンと、上記平面内における上記第1および第2のマイクロホンを結ぶ直線と直交する直線上において上記基準軸線に関して対称な位置に配置された第3および第4のマイクロホンとを備えた構成とすれば、十字状に配置されたこれら2組のマイクロホンにより、その交点を測定点として、音響インテンシティおよび音源の方向の上記平面に沿った二次元成分を算出することができる。 In the above configuration, as the plurality of microphones constituting the microphone probe, the first and second microphones disposed at positions symmetrical with respect to the reference axis in a plane orthogonal to the predetermined reference axis, and the first microphone in the plane. If the configuration includes the third and fourth microphones arranged symmetrically with respect to the reference axis on a straight line orthogonal to the straight line connecting the first and second microphones, these two arranged in a cross shape. With the set of microphones, a two-dimensional component along the plane of the sound intensity and the direction of the sound source can be calculated with the intersection as a measurement point.
すなわち、目標音源が平面内に存在するものと見做すことができる場合(例えば、大きな会議用テーブルを囲む出席者や野外のグラウンドでの競技プレーヤ等が目標音源である場合)には、目標音源を三次元的に特定する必要はなく二次元的に特定すれば足りるので、このように十字状に配置された2組のマイクロホンを備えたマイクロホンプローブを用いることにより、極めて簡易な構成で、目標音源の方向を特定するとともに目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができる。 In other words, if the target sound source can be considered to be in the plane (for example, if the target sound source is an attendee surrounding a large conference table or a competition player in an outdoor ground). Since it is not necessary to specify the sound source three-dimensionally and it is sufficient to specify it two-dimensionally, by using a microphone probe provided with two sets of microphones arranged in a cross like this, with a very simple configuration, The direction of the target sound source can be specified, and what kind of sound is generated from the target sound source can be confirmed by hearing.
その際、上記「第1および第2のマイクロホン」の間隔と上記「第3および第4のマイクロホン」の間隔とは、同一の値に設定してもよいし異なる値に設定してもよい。また、これら「第1および第2のマイクロホン」の間隔および「第3および第4のマイクロホン」の間隔の具体的な値は特に限定されるものではない。 In this case, the interval between the “first and second microphones” and the interval between the “third and fourth microphones” may be set to the same value or different values. The specific values of the interval between the “first and second microphones” and the interval between the “third and fourth microphones” are not particularly limited.
そして、このようにした場合において、音響ズーム手段として、第1および第2のマイクロホンからの出力信号を、目標音源の方向の情報に基づいて一方のマイクロホンからの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算することにより、上記目標音源の方向からの音を強調する構成とすれば、簡易な回路構成で、目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができる。 In such a case, the acoustic zoom means is a state in which the output signals from the first and second microphones are delayed by a predetermined time based on the information on the direction of the target sound source. If the configuration is such that the sound from the direction of the target sound source is emphasized, it is possible to visually confirm what sound is generated from the target sound source with a simple circuit configuration.
その際、この音響ズーム手段として、第3および第4のマイクロホンからの出力信号を、目標音源の方向の情報に基づいて一方のマイクロホンからの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算することにより、目標音源の方向からの音を強調する構成とすれば、目標音源の方向からの音を2重に強調することができ、その選択的収音をより効果的に行うことができる。 At this time, as the acoustic zoom means, the output signals from the third and fourth microphones are added in a state where the output signal from one microphone is delayed for a predetermined time based on the information on the direction of the target sound source. If the configuration is such that the sound from the direction of the target sound source is emphasized, the sound from the direction of the target sound source can be emphasized twice, and the selective sound collection can be performed more effectively.
さらに、この場合において、マイクロホンプローブとして、上記基準軸線上において上記平面に関して対称な位置に配置された第5および第6のマイクロホンを備えた構成とすれば、これら第5および第6のマイクロホンの各々において測定された音圧データと、第1〜第4のマイクロホンの各々において測定された音圧データとから、目標音源の方向を三次元的に特定することができ、これにより、目標音源の方向からの音のみをピンポイント的に抽出して強調することができるので、目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で一層明瞭に確認することができる。
Further, in this case, if the microphone probe is configured to include the fifth and sixth microphones arranged at positions symmetrical with respect to the plane on the reference axis, each of the fifth and sixth microphones is provided. The direction of the target sound source can be identified three-dimensionally from the sound pressure data measured in
このようにマイクロホンプローブとして第5および第6のマイクロホンを備えた構成とした場合において、音響ズーム手段として、第5および第6のマイクロホンからの出力信号を、目標音源の方向の情報に基づいて一方のマイクロホンからの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算して、目標音源の方向からの音を強調する構成とすれば、目標音源の方向からの音を3重に強調することができ、その選択的収音をより一層精度良く行うことができる。 In the case where the fifth and sixth microphones are provided as the microphone probes as described above, the output signals from the fifth and sixth microphones are used as acoustic zoom means based on the information on the direction of the target sound source. If the output from the microphone is added in a state delayed for a predetermined time, and the sound from the direction of the target sound source is emphasized, the sound from the direction of the target sound source can be triple-enhanced, The selective sound collection can be performed with higher accuracy.
ところで、本願発明に係るマイクロホンシステムにおいては、そのマイクロホンプローブを固定した状態で用いることももちろん可能であるが、目標音源の方向の情報に基づいて、マイクロホンプローブを動かして基準軸線の向きを目標音源の方向と一致させるようにすることも可能である。このようにした場合には、十字状に配置された2組のマイクロホン(すなわち第1〜第4のマイクロホン)を目標音源の方向と直交する平面内に配置することができるので(また第5および第6のマイクロホンを備えている場合には、これらを目標音源の方向に一致させて配置することができるので)、音響ズーム手段による目標音源の方向からの音の選択的収音を、より簡易な演算で精度良く行うことができる。そしてこれにより、災害時の救助活動等を、本願発明に係るマイクロホンシステムを用いて効率良く行うことができる。 By the way, in the microphone system according to the present invention, it is of course possible to use the microphone probe in a fixed state. However, based on the information on the direction of the target sound source, the microphone probe is moved to change the direction of the reference axis to the target sound source. It is also possible to match with the direction of. In this case, the two sets of microphones (that is, the first to fourth microphones) arranged in a cross shape can be arranged in a plane orthogonal to the direction of the target sound source (and the fifth and fourth microphones). If a sixth microphone is provided, these can be arranged so as to coincide with the direction of the target sound source), so that it is easier to selectively collect sound from the direction of the target sound source by the acoustic zoom means. Can be performed with high accuracy. As a result, it is possible to efficiently perform a rescue operation in a disaster using the microphone system according to the present invention.
その際、測定者がマイクロホンプローブを動かしてその基準軸線の向きを目標音源の方向と一致させるようにしてもよいし、マイクロホンシステムとして、マイクロホンプローブを回動させる回動調整手段を備えた構成とし、この回動調整手段によりマイクロホンプローブを動かしてその基準軸線の向きを目標音源の方向と一致させるようにしてもよい。 At that time, the measurer may move the microphone probe so that the direction of the reference axis coincides with the direction of the target sound source, or the microphone system includes a rotation adjusting means for rotating the microphone probe. The microphone probe may be moved by the rotation adjusting means so that the direction of the reference axis coincides with the direction of the target sound source.
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本願発明の一実施形態に係るマイクロホンシステムを示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a microphone system according to an embodiment of the present invention.
同図に示すように、本実施形態に係るマイクロホンシステム10は、マイクロホンプローブ12と、プローブサポート14と、増幅器16と、演算処理装置18とを備えてなり、マイクロホンプローブ12の測定点Oにおける音響インテンシティを測定することにより目標音源の方向を特定するとともに、この目標音源の方向からの音をマイクロホンプローブ12を用いて選択的に収音するようになっている。
As shown in the figure, the
図2は、マイクロホンプローブ12を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the
同図にも示すように、このマイクロホンプローブ12は、6個の無指向性のマイクロホンM1〜M6が、測定点Oを原点とするx軸、y軸、z軸の各軸線上に2個ずつ配置されてなっている。その際、これら各マイクロホンM1〜M6として、小型の(例えば直径3〜6mm程度の)エレクトレットコンデンサマイクロホンが用いられている。
As shown in the figure, the
マイクロホンM1、M2は、マイクロホンプローブ12の基準軸線を構成するx軸上において測定点Oに関して対称な位置に向かい合わせで配置されており、マイクロホンM3、M4は、y軸上において測定点Oに関して対称な位置に向かい合わせで配置されており、マイクロホンM5、M6は、z軸上において測定点Oに関して対称な位置に向かい合わせで配置されている。
The microphones M1 and M2 are arranged opposite to each other at a symmetric position with respect to the measurement point O on the x axis constituting the reference axis of the
これら6個のマイクロホンM1〜M6は、すべて測定点Oから等距離の位置(例えば原点Oから15mm程度離れた位置)に配置されている。また、これら6個のマイクロホンM1〜M6は、x軸、y軸、z軸の各軸線方向に延びるようにして立体十字状に形成された軸状支持部材20の3対の軸部の先端部に各々連結固定されている。その際、この軸状支持部材20における各軸部の先端部と各マイクロホンM1〜M6との間には、複数の音孔20aが周方向に等間隔をおいて形成されるようになっている。
These six microphones M1 to M6 are all arranged at a position equidistant from the measurement point O (for example, a position about 15 mm away from the origin O). In addition, the six microphones M1 to M6 have tip portions of three pairs of shaft portions of the shaft-shaped
マイクロホンプローブ12は、x軸上に配置された1対のマイクロホンM1、M2のうち一方のマイクロホンM2からx軸に沿って測定点Oから離れる方向(以下、この方向を「後方」とする)へ延びるプローブ支持軸22が固定されている。このプローブ支持軸22は、軸状支持部材20の各軸部よりもやや小径の軸状部材として構成されており、その周面にはx軸方向に延びる6本の溝部22aが形成されている。そして、これら各溝部22aには、各マイクロホンM1〜M6から延びるコード24が収納されるようになっている。マイクロホンプローブ12は、このプローブ支持軸22において、プローブサポート14の固定用スリーブ14Aに挿入固定されるようになっている。
The
図1に示すように、プローブサポート14は、上記固定用スリーブ14Aと、これを支持する本体部14Bと、この本体部14Bから下方へ延びる三脚14Cとからなり、その三脚14Cにより床面や地面等に設置された状態で用いられるようになっている。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態に係るマイクロホンシステム10においては、6個のマイクロホンM1〜M6で測定された音圧データを、増幅器16で各々増幅した後、演算処理装置18に入力するようになっている。なお、これら増幅器16および演算処理装置18は、プローブサポート14の本体部14Bに搭載されるようになっている。
In the
演算処理装置18では、入力データをそのAD変換器18AにおいてAD変換した後、その演算処理部18Bにおいて所定のアルゴリズムに基づいてデータ解析を行うことにより、測定点Oにおける音響インテンシティを演算し、その演算結果から目標音源の方向およびその放射音響パワーを算出するようになっている。
In the
すなわち、演算処理部18Bにおいては、y−z平面上に位置する2組のマイクロホンM3、M4およびM5、M6で測定された音圧データに基づく音響インテンシティの演算結果より、目標音源の方向および測定点Oでの音響インテンシティのy−z平面に沿った二次元成分を算出するとともに、x軸上に位置する1組のマイクロホンM1、M2で測定された音圧データに基づく音響インテンシティの演算結果により、目標音源の方向および測定点Oでの音響インテンシティのx軸に沿った成分を算出し、これらにより目標音源の方向および測定点Oでの音響インテンシティを三次元的に算出するようになっている。
That is, in the
図4は、800Hzの音の発生源を目標音源として音源探査を行ったときの音響インテンシティを示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing the sound intensity when sound source search is performed using an 800 Hz sound source as a target sound source.
同図上段のグラフは、マイクロホンM1、M2で測定された音圧データ(図中CH1、CH2で示す波形データ)から演算された音響インテンシティのx軸成分を示しており、同図中段のグラフは、マイクロホンM3、M4で測定された音圧データ(図中CH3、CH4で示す波形データ)から演算された音響インテンシティのy軸成分を示しており、同図下段のグラフは、マイクロホンM5、M6で測定された音圧データ(図中CH5、CH6で示す波形データ)から演算された音響インテンシティのz軸成分を示している。 The upper graph in the figure shows the x-axis component of the sound intensity calculated from the sound pressure data (waveform data indicated by CH1 and CH2 in the figure) measured by the microphones M1 and M2, and the upper graph in the figure. Indicates the y-axis component of the sound intensity calculated from the sound pressure data measured by the microphones M3 and M4 (waveform data indicated by CH3 and CH4 in the figure), and the lower graph in the figure shows the microphone M5, The z-axis component of the sound intensity calculated from the sound pressure data measured by M6 (waveform data indicated by CH5 and CH6 in the figure) is shown.
これら3つのグラフから明らかなように、800Hz付近における音響インテンシティのx軸成分およびz軸成分は正の値となっているのに対してy軸成分は負の値となっており、また、その絶対値はいずれも略同じ値となっている。これらの値から、目標音源が、測定点Oに対してx軸方向およびz軸方向に関しては正の方向、y軸方向に関しては負の方向にあり、かつ、各軸からの略同じ角度だけ傾斜した方向にあることがわかる。そしてこれにより、測定点Oに対して前方斜め約45°方向に目標音源があるものと特定されることとなる。 As is apparent from these three graphs, the x-axis component and the z-axis component of the sound intensity around 800 Hz are positive values, whereas the y-axis component is a negative value. The absolute values are almost the same. From these values, the target sound source is in the positive direction with respect to the measurement point O in the x-axis direction and the z-axis direction, in the negative direction with respect to the y-axis direction, and inclined at substantially the same angle from each axis. You can see that it is in the direction. As a result, it is specified that the target sound source exists in the direction of about 45 ° obliquely forward with respect to the measurement point O.
演算処理装置18では、さらに、このようにして特定された目標音源の方向からの音を、マイクロホンプローブ12を用いて選択的に収音するようになっていいる。そして、この演算処理装置18では、選択的に収音した目標音源の方向からの音を、図示しないスピーカやヘッドホンへ出力するようになっている。その際、選択的に収音した目標音源の方向からの音を、図示しない録音手段に録音するように構成してもよい。
In the
図3は、この選択的収音を行うための具体的構成を、x−z平面内にある目標音源からの音を1組のマイクロホンM5、M6で収音する場合を例にとって説明する図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration for performing this selective sound collection, taking as an example a case where sound from a target sound source in the xz plane is collected by a pair of microphones M5 and M6. is there.
同図に示すように、演算処理装置18の演算処理部18Bでは、1組のマイクロホンM5、M6からの出力信号のうち、一方のマイクロホンM5からの出力信号X5(t)については遅延器32において所定時間τ遅延させた後に加算器34に入力させる一方、他方のマイクロホンM6からの出力信号X6(t)については直接加算器34に入力させ、この加算器34において両出力信号X5(t)、X6(t)を加算するようになっている。
As shown in the figure, in the
ここで、同図に示すように、目標音源がx軸方向前方に対してマイクロホンM5寄りに角度θだけ傾斜した方向にある場合において、この目標音源の方向からの音波(平面波)を収音する場合を考える。同図において、太い矢印は音波の進行方向を表わしており、これらと直交する複数の破線は波面を表わしている。 Here, as shown in the figure, when the target sound source is in the direction inclined by the angle θ toward the microphone M5 with respect to the front in the x-axis direction, the sound wave (plane wave) from the direction of the target sound source is collected. Think about the case. In the figure, a thick arrow represents the traveling direction of a sound wave, and a plurality of broken lines orthogonal to these represent a wavefront.
このとき、音波は、まずマイクロホンM5に到達し、その後、さらに図示の距離ξだけ進んでマイクロホンM6に到達する。その結果、マイクロホンM6からの出力信号X6(t)は、マイクロホンM5からの出力信号X5(t)と比較して、音波が距離ξを進む時間τの分だけ遅れた信号となる。この時間差τは、τ=ξ/c(c:音速)で表わされ、また、マイクロホンM5、M6相互間の間隔をdとすると、距離ξは、ξ=d・sinθで表わされる。したがって、時間差τは、τ=d・sinθ/cとなり、音波の入射方向θに依存する値となる。 At this time, the sound wave first reaches the microphone M5, and then proceeds further by the distance ξ shown in the figure and reaches the microphone M6. As a result, the output signal X6 (t) from the microphone M6 becomes a signal delayed by the time τ in which the sound wave travels the distance ξ, as compared with the output signal X5 (t) from the microphone M5. This time difference τ is expressed by τ = ξ / c (c: sound velocity), and the distance ξ is expressed by ξ = d · sin θ, where d is the distance between the microphones M5 and M6. Therefore, the time difference τ is τ = d · sin θ / c, which is a value depending on the incident direction θ of the sound wave.
そこで、この時間差τを遅延器32における遅延時間として設定しておくようにすれば、遅延後の出力信号X5(t)は出力信号X6(t)と時間軸上で同相化される。一方、目標音源の方向以外の方向から到来する音波は、上記時間差τとは異なる時間差で各マイクロホンM5、M6で収音されるので、これらが同相化されることはない。そして、同相化された両出力信号X5(t)、X6(t)は加算器34において加算され、これにより目標音源の方向からの音が強調されることとなる。
Therefore, if the time difference τ is set as the delay time in the
目標音源がx−z平面から外れた位置にある場合においても、目標音源の方向がx軸となす角度をx−z平面に投影した成分として角度θを用い、上記遅延加算処理を行うようにすれば、目標音源の方向からの音を強調することができる。 Even when the target sound source is at a position deviating from the xz plane, the angle θ is used as a component obtained by projecting the angle between the direction of the target sound source and the x axis on the xz plane, and the delay addition process is performed. Then, the sound from the direction of the target sound source can be emphasized.
演算処理部18Bにおいては、上記遅延加算処理を、他の2組のマイクロホンM1、M2およびM3、M4についても同様にして行うようになっている。そしてこれにより、目標音源の方向からの音を3重に強調し、目標音源の方向からの音の選択的収音をより一層効果的に行うようになっている。
In the
以上詳述したように、本実施形態に係るマイクロホンシステム10は、6個のマイクロホンM1〜M6が所定配置で設けられてなるマイクロホンプローブ12と、このマイクロホンプローブ12を構成する各マイクロホンM1〜M6において測定された音圧データから目標音源の方向を特定するとともに、この目標音源の方向からの音を、マイクロホンプローブ12を用いて選択的に収音する演算処理装置18とを備えた構成となっているので、ズームマイクロホンの付設を必要とすることなく、目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができる。そしてこれにより、装置構成を簡素化して可搬性を高めることができるとともに選択的収音の精度や作業効率を十分に高めることができる。
As described above in detail, the
しかも、本実施形態に係るマイクロホンシステム10は、そのマイクロホンプローブ12を構成する複数のマイクロホンとして、x軸上における測定点Oに関して対称な位置に配置されたマイクロホンM1、M2と、y軸上における測定点Oに関して対称な位置に配置されたマイクロホンM3、M4と、z軸上における測定点Oに関して対称な位置に配置されたマイクロホンM5、M6とを備えた構成となっているので、立体十字状に配置された3組のマイクロホンM1〜M6により、測定点Oにおける音響インテンシティおよび音源の方向を三次元的に算出することができる。
In addition, the
そして、本実施形態に係るマイクロホンシステム10は、その演算処理装置18において、マイクロホンM1、M2からの出力信号を、目標音源の方向の情報に基づいて一方のマイクロホンM1(またはM2)からの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算することにより、目標音源の方向からの音を強調し、また、マイクロホンM3、M4からの出力信号を、目標音源の方向の情報に基づいて一方のマイクロホンM3(またはM4)からの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算することにより、目標音源の方向からの音を強調し、さらに、マイクロホンM5、M6からの出力信号を、目標音源の方向の情報に基づいて一方のマイクロホンM5(またはM6)からの出力信号を所定時間遅延させた状態で加算することにより、目標音源の方向からの音を強調する構成となっているので、簡易な回路構成により、目標音源の方向からの音を3重に強調することができ、その選択的収音を極めて効果的に行うことができる。
Then, in the
しかも、その際、三次元的に特定された目標音源の方向からの音のみをピンポイント的に抽出して強調することができるので、この目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で極めて明瞭に確認することができる。 Moreover, at that time, only the sound from the direction of the target sound source specified three-dimensionally can be pinpointed and emphasized, so what kind of sound is generated from this target sound source. It can be confirmed very clearly by hearing.
なお、上記実施形態においては、マイクロホンプローブ12を床面等に設置した状態で用いる場合について説明したが、このマイクロホンプローブ12を測定者が携帯して用いるようにすることも可能である。このようにマイクロホンプローブ12を携帯して用いる場合には、そのプローブサポート14の三脚14Cの代わりに手で握るためのグリップ部等が設けられた構成とすれば、マイクロホンプローブ12の操作性を高めることができる。
In the above-described embodiment, the case where the
また、このようにマイクロホンプローブ12を携帯して用いる場合において、その基準軸線であるx軸の向きを、目標音源の方向と一致させるようにすることも可能である。
Further, when the
例えば、目標音源がx軸上に存在していない場合において、図4に示すような音響インテンシティのグラフを参照しながら、マイクロホンプローブ12を動かしてそのx軸の向きを目標音源の方向へ向けるようにすることが可能である。この場合には、同図中段のグラフおよび同図下段のグラフにおいて、800Hz付近の音響インテンシティがゼロになるようにマイクロホンプローブ12を動かすようにすれば、x軸の向きを目標音源の方向と一致させることができる。
For example, when the target sound source does not exist on the x-axis, the
その際、このマイクロホンシステム10で収音した目標音源の方向からの音をスピーカやヘッドホンでモニターすることにより、x軸の向きを目標音源の方向へ向ける操作を、聴覚を利用して容易に行うことが可能となる。
At that time, the sound from the direction of the target sound source picked up by the
図5は、このようにして基準軸線であるx軸の向きを目標音源の方向と一致させたときの音響インテンシティを示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the sound intensity when the direction of the x-axis, which is the reference axis, is matched with the direction of the target sound source in this way.
x軸の向きが目標音源の方向と一致した状態では、同図上段のグラフに示すように、マイクロホンM1、M2で測定された音圧データから演算された音響インテンシティのx軸成分は、800Hzにおいて正の値となっているが、同図中段および下段のグラフに示すように、マイクロホンM3、M4で測定された音圧データから演算された音響インテンシティのy軸成分およびマイクロホンM5、M6で測定された音圧データから演算された音響インテンシティのz軸成分は、800Hzでの値がゼロになっている。 In a state where the direction of the x-axis coincides with the direction of the target sound source, as shown in the graph in the upper part of the figure, the x-axis component of the sound intensity calculated from the sound pressure data measured by the microphones M1 and M2 is 800 Hz. , The y-axis component of the sound intensity calculated from the sound pressure data measured by the microphones M3 and M4 and the microphones M5 and M6 as shown in the middle and lower graphs of FIG. The z-axis component of the sound intensity calculated from the measured sound pressure data has a value at 800 Hz of zero.
このようにしてx軸の向きを目標音源の方向と一致させることにより、十字状に配置された2組のマイクロホンM3、M4およびM5、M6を目標音源の方向と直交する平面内に配置するとともに、残り1組のマイクロホンM1、M2を目標音源の方向に一致させて配置することができるので、演算処理部18Bにおける遅延加算処理を簡易かつ精度良く行うことができ、これにより目標音源の方向からの音の選択的収音を、より簡易な演算で精度良く行うことができる。そしてこれにより、災害時の救助活動等を、マイクロホンシステム10を用いて効率良く行うことができる。
By making the direction of the x axis coincide with the direction of the target sound source in this way, the two sets of microphones M3, M4 and M5, M6 arranged in a cross shape are arranged in a plane orthogonal to the direction of the target sound source. Since the remaining pair of microphones M1 and M2 can be arranged so as to coincide with the direction of the target sound source, the delay addition process in the
なお、このようにマイクロホンプローブ12のx軸の向きを目標音源の方向と一致させる操作を、測定者が手動で行うようにする代わりに、図6に示すマイクロホンシステム110のように、アクチュエータ36を用いてマイクロホンプローブ12を回動させることにより自動的に行うようにすることも可能である。
Instead of having the measurer manually perform the operation of making the direction of the x-axis of the
すなわち、同図に示すマイクロホンシステム110においては、プローブサポート14の固定用スリーブ14Aの本体部14Bへの支持がアクチュエータ36を介して行われており、このアクチュエータ36を駆動制御することによりマイクロホンプローブ12のx軸の向きを目標音源の方向と一致させるようになっている。その際の駆動制御信号は、音響インテンシティの各軸成分の値に応じて、演算処理装置18から駆動回路38を介してアクチュエータ36に入力されるようになっている。
In other words, in the
なお、上記実施形態においては、800Hzの音の発生源を目標音源として音源探査を行う場合を例にとって説明したが、これ以外の周波数の音の発生源を目標音源とする場合にも、上記実施形態の場合と同様にして音源探査を行うことが可能である。 In the above-described embodiment, the case where sound source search is performed using a sound source of 800 Hz as a target sound source has been described as an example. However, the above implementation is also performed when a sound source of a frequency other than this is used as a target sound source. It is possible to search for a sound source in the same manner as in the case of the form.
また、上記実施形態においては、3組のマイクロホンM1〜M6が、測定点Oから等距離の位置に配置されているものとして説明したが、各組毎に測定点Oからの距離を異なった値に設定することも可能である。 In the above-described embodiment, the three microphones M1 to M6 are described as being arranged at equidistant positions from the measurement point O. However, the distance from the measurement point O is different for each group. It is also possible to set to.
さらに、上記実施形態においては、3組のマイクロホンM1〜M6が立体十字状に配置されているものとして説明したが、マイクロホンシステムの使用目的によっては、3組のマイクロホンM1〜M6のうち2組のマイクロホンが十字状に配置された構成とすることも可能である。 Furthermore, in the above embodiment, the description has been given assuming that the three sets of microphones M1 to M6 are arranged in a three-dimensional cross shape. However, depending on the purpose of use of the microphone system, two sets of the three sets of microphones M1 to M6 may be used. A configuration in which the microphones are arranged in a cross shape is also possible.
例えば、大きな会議用テーブルを囲む出席者や野外のグラウンドでの競技プレーヤ等が目標音源である場合のように、目標音源が平面内に存在するものと見做すことができる場合には、目標音源を三次元的に特定する必要はなく二次元的に特定すれば足りるので、このように十字状に配置された2組のマイクロホンを備えたマイクロホンプローブを用いることにより、極めて簡易な構成で、目標音源の方向を特定するとともに目標音源からどのような音が発生しているのかを聴覚で確認することができる。 For example, if the target sound source can be considered to be in the plane, such as an attendee who surrounds a large conference table or a competition player in an outdoor ground, etc. Since it is not necessary to specify the sound source three-dimensionally and it is sufficient to specify it two-dimensionally, by using a microphone probe provided with two sets of microphones arranged in a cross like this, with a very simple configuration, The direction of the target sound source can be specified, and what kind of sound is generated from the target sound source can be confirmed by hearing.
10、110 マイクロホンシステム
12 マイクロホンプローブ
14 プローブサポート
14A 固定用スリーブ
14B 本体部
14C 三脚
16 増幅器
18 演算処理装置
18A AD変換器
18B 演算処理部
20 軸状支持部材
20a 音孔
22 プローブ支持軸
22a 溝部
24 コード
32 遅延器
34 加算器
36 アクチュエータ
38 駆動回路
M1 マイクロホン(第5のマイクロホン)
M2 マイクロホン(第6のマイクロホン)
M3 マイクロホン(第1のマイクロホン)
M4 マイクロホン(第2のマイクロホン)
M5 マイクロホン(第3のマイクロホン)
M6 マイクロホン(第4のマイクロホン)
O 測定点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110
M2 microphone (sixth microphone)
M3 microphone (first microphone)
M4 microphone (second microphone)
M5 microphone (third microphone)
M6 microphone (fourth microphone)
O Measuring point
Claims (7)
このマイクロホンプローブを構成する各マイクロホンにおいて測定された音圧データから目標音源の方向を特定する音源探査手段と、
この音源探査手段により特定された目標音源の方向からの音を、上記マイクロホンプローブを用いて選択的に収音する音響ズーム手段と、を備えてなることを特徴とするマイクロホンシステム。 A microphone probe in which a plurality of microphones are provided in a predetermined arrangement;
Sound source exploration means for specifying the direction of the target sound source from the sound pressure data measured in each microphone constituting the microphone probe;
A microphone system comprising: an acoustic zoom unit that selectively collects sound from the direction of the target sound source specified by the sound source search unit using the microphone probe.
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