JP2010236939A - Method and apparatus for estimating sound source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のマイクロフォンで採取した音の情報から音源を推定する方法とその装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for estimating a sound source from sound information collected by a plurality of microphones.
従来、音の到来方向を推定する方法としては、多数のマイクロフォンを等間隔に配置したマイクロフォンアレーを構築し、基準となるマイクロフォンに対する各マイクロフォンの位相差から音波の到来方向である音源方向を推定する、いわゆる音響学的手法が考案されている(例えば、非特許文献1参照)。
一方、計測点に配置された複数のマイクロフォンの出力信号の位相差からではなく、複数のマイクロフォンから互いに交わる直線状に配置された複数のマイクロフォン対を構成し、対となる2つのマイクロフォン間の位相差に相当する到達時間差と、他の対となる2つのマイクロフォン間の到達時間差との比から音源方向を推定する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
Conventionally, as a method of estimating the direction of sound arrival, a microphone array in which a large number of microphones are arranged at equal intervals is constructed, and the sound source direction that is the direction of sound wave arrival is estimated from the phase difference of each microphone relative to the reference microphone. So-called acoustic techniques have been devised (for example, see Non-Patent Document 1).
On the other hand, not a phase difference between output signals of a plurality of microphones arranged at a measurement point, but a plurality of microphone pairs arranged in a straight line intersecting each other from the plurality of microphones, and the position between the two microphones constituting the pair There has been proposed a method of estimating a sound source direction from a ratio between an arrival time difference corresponding to a phase difference and an arrival time difference between two paired two microphones (see, for example,
具体的には、図6に示すように、4個のマイクロフォンM1〜M4を、互いに直交する2直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された2組のマイクロフォン対(M1,M3)及びマイクロフォン対(M2,M4)を構成するように配置し、前記マイクロフォン対(M1,M3)を構成するマイクロフォンM1,M3に入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォン対(M2,M4)を構成するマイクロフォンM2,M4に入力する音圧信号の到達時間差との比から、計測点と音源の位置との水平角θを推定するとともに、第5のマイクロフォンM5を前記マイクロフォンM1〜M4の作る平面上にない位置に配置して、更に4組のマイクロフォン対(M5, M1),(M5, M2),(M5, M3),(M5, M4)を構成し、各マイクロフォン対を構成するマイクロフォン間の到達時間差から、計測点と音源の位置との成す仰角φを推定する。 Specifically, as shown in FIG. 6, two microphone pairs (M1, M3) and microphone pairs (four microphones M1 to M4) are arranged at predetermined intervals on two straight lines orthogonal to each other. M2, M4) are arranged so as to constitute the microphone pair (M1, M3) and the microphones constituting the microphone pair (M2, M4) and the arrival time difference of the sound pressure signals input to the microphones M1, M3 The horizontal angle θ between the measurement point and the position of the sound source is estimated from the ratio with the arrival time difference between the sound pressure signals input to M2 and M4, and the fifth microphone M5 is not on the plane formed by the microphones M1 to M4. Further, four microphone pairs (M5, M1), (M5, M2), (M5, M3), (M5, M4) are configured and arranged in the positions. The elevation angle φ formed by the measurement point and the position of the sound source is estimated from the arrival time difference between the microphones constituting the phone pair.
これにより、マイクロフォンアレーを用いて音源方向を推定する場合に比較して、少ないマイクロフォン数で音源方向を正確に推定することができる。
また、このとき、CCDカメラ等の映像採取手段を設けて推定された音源方向の映像を撮影した後、この映像のデータと音源方向のデータとを合成して、映像中に推定した音源方向と音圧レベルとを図形で表示するようにすれば、音源を視覚的に把握することができる。
Thereby, compared with the case where the sound source direction is estimated using the microphone array, the sound source direction can be accurately estimated with a small number of microphones.
Also, at this time, after taking a video of the estimated sound source direction by providing a video sampling means such as a CCD camera, the data of this video and the data of the sound source direction are combined to obtain the estimated sound source direction in the video. If the sound pressure level is displayed as a graphic, the sound source can be grasped visually.
しかしながら、前記従来の方法では、撮影された映像のデータと音源方向のデータとを合成した画像データを作成し、この画像データをディスプレイ上に表示して音源を推定するようにしているため、推定に時間がかかるだけでなく、カメラなどの撮影手段や画像処理装置が必要なことから、装置が複雑で大型化してしまうといった問題点があった。
また、計測点が適切でない場合には、再度計測点を変更して再測定する必要があるため、作業効率が悪かった。
However, in the conventional method, image data obtained by combining captured video data and sound source direction data is created, and this image data is displayed on the display to estimate the sound source. In addition to taking a long time, there is a problem in that the apparatus is complicated and upsized because an imaging means such as a camera and an image processing apparatus are necessary.
In addition, when the measurement point is not appropriate, it is necessary to change the measurement point again and perform measurement again, so that the work efficiency is poor.
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、画像処理装置を用いることなく、観測された音の発生源を容易に推定できる方法とその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus that can easily estimate the source of observed sound without using an image processing apparatus.
本発明者らは鋭意検討の結果、各マイクロフォンで採取した音の情報から推定した音源方向を透明ディスプレイ上の図形として表示すれば、透明ディスプレイを覗いたときに、前記図形と重なって見える対象が音の発生源である可能性が高いことに着目し、カメラとディスプレイとに代えて、透明ディスプレイを用いることにより、簡単な構成で、かつ、迅速に音の発生源を推定できることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、本願発明は、複数のマイクロフォンで採取した音源からの音の情報から音源を推定する方法であって、各マイクロフォン間の音圧信号の位相差から計測点と音源とのなす水平角と仰角とを推定するとともに、この推定された水平角と仰角とを透明ディスプレイ上に音源方向を示す図形として表示して音源を推定することを特徴とする。このようにして音源を推定すれば、画像処理装置を用いることなく、音源を容易に推定することができる。
As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have displayed the sound source direction estimated from the sound information collected by each microphone as a graphic on the transparent display. Focusing on the high possibility of being a sound source, it was found that a sound source can be quickly estimated with a simple configuration by using a transparent display instead of a camera and a display. It has been reached.
That is, the present invention is a method for estimating a sound source from sound information from a sound source collected by a plurality of microphones, and a horizontal angle and an elevation angle formed by a measurement point and the sound source from a phase difference of sound pressure signals between the microphones. And the estimated horizontal angle and elevation angle are displayed as a graphic indicating the direction of the sound source on a transparent display to estimate the sound source. If the sound source is estimated in this way, the sound source can be easily estimated without using an image processing apparatus.
また、本願発明は、音源方向を示す図形の大きさを各マイクロフォンで採取した音圧信号の大きさに応じた大きさとし、音の大きさからも音源を推定できるようにしたので、音源の推定精度が向上する。
また、本願発明は、距離センサーで透明ディスプレイ上の図形と重なって見える対象物と透明ディスプレイとの距離を計測し、この計測された距離と前記水平角と仰角とを用いて音源位置を推定することにより、音源位置の座標を精度よく算出することができるので、音源を確実に特定できる。
In the present invention, the size of the graphic indicating the direction of the sound source is set to a size corresponding to the size of the sound pressure signal collected by each microphone, and the sound source can be estimated from the sound size. Accuracy is improved.
In the present invention, the distance sensor measures the distance between the object that appears to overlap the figure on the transparent display and the transparent display, and estimates the sound source position using the measured distance, the horizontal angle, and the elevation angle. Thus, since the coordinates of the sound source position can be calculated with high accuracy, the sound source can be reliably identified.
また、本願発明の音源推定装置は、音源から伝搬する音の音圧レベルを測定する複数のマイクロフォンを有する音採取部と前記音採取部と一体に設けられた透明ディスプレイから成る表示部とを備えた音採取・表示手段と、各マイクロフォン間の音圧信号の位相差から計測点と音源とのなす水平角θと仰角φとを推定する音源方向推定手段と、推定された水平角と仰角とを前記透明ディスプレイ上の座標に変換する座標変換手段とを備え、前記透明ディスプレイ上に、前記変換された座標を音源方向を示す図形として表示するようにしたので、簡単な構成で音源を迅速に推定できる音源推定装置を得ることができる。
また、この音源推定装置に、前記透明ディスプレイ上の図形と重なって見える対象物と音採取・表示手段との距離を計測する距離センサーと、距離センサーで計測した距離rと水平角θと仰角φとを用いて、前記対象物の3次元座標を算出して音源位置を推定する音源位置推定手段とを設けることにより、音源位置の座標を精度よく算出することができる。
The sound source estimation apparatus of the present invention includes a sound collection unit having a plurality of microphones for measuring the sound pressure level of sound propagating from the sound source, and a display unit comprising a transparent display provided integrally with the sound collection unit. Sound collection / display means, sound source direction estimation means for estimating the horizontal angle θ and elevation angle φ between the measurement point and the sound source from the phase difference of the sound pressure signal between each microphone, and the estimated horizontal angle and elevation angle Is converted to coordinates on the transparent display, and the converted coordinates are displayed on the transparent display as a graphic showing the direction of the sound source. A sound source estimation apparatus that can be estimated can be obtained.
In addition, the sound source estimation device includes a distance sensor that measures the distance between the object that appears to overlap the figure on the transparent display and the sound collection / display unit, the distance r measured by the distance sensor, the horizontal angle θ, and the elevation angle φ. The sound source position coordinates can be calculated with high accuracy by providing sound source position estimating means for calculating the three-dimensional coordinates of the object and estimating the sound source position.
また、音採取・表示手段の音採取部を、互いに交差する2つの直線上にそれぞれ配置された、2個のマイクロフォンが所定の間隔だけ離れて配置された2組のマイクロフォン対と、前記2組のマイクロフォン対の作る平面上にない第5のマイクロフォンとから構成し、音源方向推定手段により、予め設定した複数の周波数のそれぞれについて、2組のマイクロフォン対を構成するマイクロフォン間の位相差の比もしくは到達時間差の比をそれぞれ求めて、この位相差の比もしくは到達時間差の比から水平角θを推定するとともに、2組のマイクロフォン対を構成するマイクロフォン間の位相差もしくは到達時間差と、第5のマイクロフォンと2組のマイクロフォン対を構成する4個のマイクロフォンのそれぞれとで構成される4組のマイクロフォン対を構成するマイクロフォン間の位相差もしくは到達時間差とを用いて仰角φを推定するようにしたので、音源方向(θ,φ)を、少ないマイクロフォン数で、効率よくかつ正確に推定することができる。 In addition, the sound collection unit of the sound collection / display means includes two microphone pairs in which two microphones are arranged on two straight lines intersecting each other and separated by a predetermined distance, and the two sets The fifth microphone that is not on the plane formed by the pair of microphones, and the ratio of the phase difference between the microphones constituting the two pairs of microphones for each of a plurality of preset frequencies by the sound source direction estimating means or Respective arrival time difference ratios are obtained, the horizontal angle θ is estimated from the phase difference ratio or arrival time difference ratio, and the phase difference or arrival time difference between the microphones constituting the two microphone pairs, and the fifth microphone And four sets of microphones composed of each of the four microphones constituting the two pairs of microphones Since the elevation angle φ is estimated using the phase difference or arrival time difference between the microphones constituting the phone pair, the sound source direction (θ, φ) can be estimated efficiently and accurately with a small number of microphones. Can do.
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。 The summary of the invention does not enumerate all necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail through embodiments. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、音源位置推定装置1の構成を示す機能ブロック図である。
音源位置推定装置1は、音採取・表示装置10と演算装置20とを備える。
音採取・表示装置10は、複数のマイクロフォンM1〜M5を有する音採取ユニット11と、透明ディスプレイ12と、距離センサー13とを一体化したものである。
音採取ユニット11を構成する5本のマイクロフォンM1〜M5は、マイクロフォン固定部14にそれぞれ固定される。また、透明ディスプレイ12は枠体15に固定され、距離センサー13はセンサー取付台16に取付けられる。
なお、演算装置20は、音採取・表示装置10と図示しないケーブルによって接続されている。
透明ディスプレイ12は非表示状態において透明なディスプレイで、例えば、透過率の高い薄膜から成るエレクトロルミネッセンス素子(EL素子)と透明電極とをガラス基板で挟んだELディスプレイや、液晶表示素子と偏光板とを組み合わせた単色ディスプレイなどの公知の透明ディスプレイを用いることができる。
また、距離センサー13としては、レーザー変位計などの光学式センサーや超音波センサーなどの公知のセンサーを用いることができる。
FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the sound source
The sound source
The sound collection /
The five microphones M <b> 1 to M <b> 5 constituting the
The
The
As the
ここで、図1に示すように、透明ディスプレイ12の中心を原点とし、x軸方向を左右方向、y軸方向を上下方向、透明ディスプレイ12の表示面に垂直な方向であるz軸方向を前後方向とする。本例では、マイクロフォン固定部14を、枠体15の上面15aの中央に取付けるとともに、センサー取付台16を枠体15の右側面15bの上側に取付けて、測定者が、前記枠体15の両側面15b,15cを把持しながら音の発生源から伝播する音の情報を採取することができるようにしている。
As shown in FIG. 1, the center of the
マイクロフォンM1〜M5の配置は、図5に示したものと同様で、4個のマイクロフォンM1〜M4を、互いに直交する2直線上にそれぞれ所定の間隔で配置された2組のマイクロフォン対(M1,M3)及びマイクロフォン対(M2,M4)を構成するように配置するとともに、第5のマイクロフォンM5を前記マイクロフォンM1〜M4の作る平面上にない位置、詳細には、マイクロフォンM1〜M4の作る正方形を底面とする四角錐の頂点の位置に配置する。これにより、更に4組のマイクロフォン対(M5, M1)〜(M5, M4)が構成される。 The arrangement of the microphones M1 to M5 is the same as that shown in FIG. 5, and two microphone pairs (M1, M1) are arranged with four microphones M1 to M4 arranged at predetermined intervals on two straight lines orthogonal to each other. M5) and the microphone pair (M2, M4) are arranged so that the fifth microphone M5 is not on the plane formed by the microphones M1 to M4. Specifically, a square formed by the microphones M1 to M4 is formed. It arranges at the position of the apex of the quadrangular pyramid as the bottom. Thereby, four pairs of microphones (M5, M1) to (M5, M4) are further configured.
本例では、音採取・表示装置10の向きを、前記直交する2直線の交点を通り前記2直線とほぼ45°をなす方向に設定している。すなわち、図1のz軸方向が前後方向となる。以下、図1の白い矢印で示す+z方向(前側)を音の採取方向とする。
また、透明ディスプレイ12の+z側の面12mを表面、−z側の面12nを裏面とする。測定者は透明ディスプレイ12の裏面12n側から、音の採取方向を覗いて音源を推定する。
In this example, the direction of the sound collection /
Further, the
演算装置20は、増幅器21と、A/D変換器22と、記憶手段23と、音源方向推定手段24と、座標変換手段25と、表示図形作成手段26と、距離算出手段27とを備える。
増幅器21はローパスフィルタを備え、マイクロフォンM1〜M5で採取した各音の音圧信号から高周波ノイズ成分を除去するとともに、各音圧信号をそれぞれ増幅してA/D変換器22に出力する。A/D変換器22は、各音圧信号をA/D変換した音圧波形データを作成し、これを、記憶手段23に出力する。
記憶手段23は、透明ディスプレイ12の中心位置を原点としたときの、マイクロフォンM1〜M5の中心位置Omの座標データ(xm,ym,zm)、距離センサー13の位置Orの座標データ(xr,yr,zr)、及び、後述する仮想焦点位置データと、前記音圧波形データとを記憶する。なお、仮想焦点位置は、図2(a),(b)に示すように、透明ディスプレイ12の中心位置をOとしたときの、透明ディスプレイ12を裏面12n側から覗いたときの測定者の眼の位置O’の座標である。透明ディスプレイ12の中心位置と測定者の眼の位置との距離をDとすると、O’は(xm,ym,zm−D)となる。
The
The amplifier 21 includes a low-pass filter, removes high-frequency noise components from the sound pressure signals of the sounds collected by the microphones M1 to M5, amplifies the sound pressure signals, and outputs them to the A / D converter 22. The A / D converter 22 creates sound pressure waveform data obtained by A / D converting each sound pressure signal, and outputs the sound pressure waveform data to the storage means 23.
Storage means 23, when the origin of the center position of the
音源方向推定手段24は、記憶手段23から音圧波形データを取出し、この取出された音圧波形データから各マイクロフォンM1〜M5間の位相差を求め、この求められた位相差から音源方向である水平角θと仰角φとを推定し、座標変換手段25に出力する。
なお、水平角θと仰角φとは、所定の周波数帯域毎に推定する。また、音源方向の推定の詳細については、後述する。
座標変換手段25では、図2(a),(b)に示すように、記憶手段23に記憶されたマイクロフォンM1〜M5の中心位置Omの座標データと仮想焦点位置O’の座標データとを用いて、音源方向推定手段24で推定された計測点と音源とのなす水平角θと仰角φとを透明ディスプレイ12上の座標データ(θ’,φ’)に変換する。透明ディスプレイ12のx軸がθ’を表し、y軸がφ’を表す。なお、一般のディスプレイでは、図1の左上が座標の原点となるが、本例では、説明を簡単にするため、透明ディスプレイ12の中心位置を座標の原点Oとしている。
The sound source direction estimating means 24 takes out the sound pressure waveform data from the storage means 23, obtains the phase difference between the microphones M1 to M5 from the extracted sound pressure waveform data, and determines the sound source direction from the obtained phase difference. The horizontal angle θ and the elevation angle φ are estimated and output to the coordinate conversion means 25.
The horizontal angle θ and the elevation angle φ are estimated for each predetermined frequency band. Details of the estimation of the sound source direction will be described later.
In the coordinate conversion means 25, as shown in FIGS. 2A and 2B, the coordinate data of the center position O m and the coordinate data of the virtual focal position O ′ of the microphones M1 to M5 stored in the storage means 23 are used. The horizontal angle θ and the elevation angle φ between the measurement point estimated by the sound source direction estimating means 24 and the sound source are converted into coordinate data (θ ′, φ ′) on the
表示図形作成手段26は、音源方向のデータを変換した座標データ(θ’,φ’)上に音源方向を示す図形を作成する。図3はその一例を示す図で、本例では、音源方向を示す図形を網目模様の丸印Rとした。丸の中心は、前記座標データ(θ’,φ’)を表す点であり、半径は、各マイクロフォンM1〜M5で採取した音圧信号の大きさである。なお、予め設定した周波数帯域の音源方向を表示する場合や、周波数帯域毎の音源方向を表示する場合には、周波数帯域により丸印Rの色をそれぞれ設定すればよい。
これにより、図3に示すように、測定者は透明ディスプレイ12を裏面12n側から覗くことにより、音源を推定することができる。つまり、測定者は透明ディスプレイ12を裏面12n側から覗いたときに、網目模様の丸印Rと重なって見える対象物50を音源であると推定する。
距離センサー13は、測定者が透明ディスプレイ12を裏面12n側から覗いたときに網目模様の丸印Rと重なって見える対象物50と音採取・表示装置10との距離(実際には、対象物50と距離センサー13の配設された位置との距離)rを計測する。
距離算出手段27は、音源方向推定手段24で推定された水平角θ及び仰角φと、距離センサー13で計測した距離rとを用いて、前記対象物50の3次元座標を算出する。
The display graphic creating
Thereby, as shown in FIG. 3, the measurer can estimate the sound source by looking into the
The
The
なお、水平角θ及び仰角φの計算方法は以下の通りである。
各マイクロフォン対(Mi, Mj)のマイクロフォンMiとマイクロフォンMjとの間の到達時間差をDijとすると、音の入射方向である水平角θと仰角φとは以下の式(1),(2)で表わせるので、各マイクロフォンM1〜M5の出力信号をFFTを用いて周波数分析し、対象となる周波数fにおける各マイクロフォンMi,Mj間の到達時間差Dijを算出することにより、前記水平角θ及び仰角φを求めることができる。
When the arrival time difference between the microphone Mi and the microphone Mj of each microphone pair (Mi, Mj) is D ij , the horizontal angle θ and the elevation angle φ, which are the sound incident directions, are expressed by the following equations (1) and (2). Therefore, by analyzing the frequency of the output signals of the microphones M1 to M5 using an FFT and calculating the arrival time difference D ij between the microphones M i and M j at the target frequency f, the horizontal angle is calculated. θ and elevation angle φ can be obtained.
なお、前記到達時間差Dijは、2つのマイクロフォン対(Mi,Mj)に入力される信号のクロススペクトルPij(f)を求め、更に、対象とする前記周波数fの位相角情報Ψ(rad)を用いて、以下の式(3)を用いて算出される。
次に、本発明による音源推定方法について説明する。
まず、音採取・表示装置10と演算装置20とを図示しないケーブルで接続した後、音採取・表示装置10を音の発生源と思われる方向に向け、マイクロフォンM1〜M5にて音の情報を採取する。
この音の情報は演算装置20に入力され、増幅器21で増幅された後、A/D変換器22によりA/D変換され、音圧波形データとして記憶手段23に保存される。
そして、音源方向推定手段24において、記憶手段23から音圧波形データを取出し、この取出された音圧波形データから各マイクロフォンM1〜M5間の位相差を求め、この求められた位相差から音源方向である水平角θと仰角φとを推定する。
この推定された水平角θと仰角φとは、座標変換手段25で、透明ディスプレイ12上の座標データ(θ’,φ’)に変換され、透明ディスプレイ12には、中心が座標データ(θ’,φ’)を表す点であり、半径が各マイクロフォンで採取した音圧信号の大きさである網目模様の丸印Rが描画される。
測定者は、透明ディスプレイ12を裏面12n側から覗き、図3に示すような、網目模様の丸印Rと重なって見える対象物(ここでは、スピーカー装置)50を音源であると推定する。
Next, a sound source estimation method according to the present invention will be described.
First, after connecting the sound collection /
The sound information is input to the
The sound source direction estimating means 24 extracts the sound pressure waveform data from the storage means 23, obtains the phase difference between the microphones M1 to M5 from the extracted sound pressure waveform data, and determines the sound source direction from the obtained phase difference. The horizontal angle θ and the elevation angle φ are estimated.
The estimated horizontal angle θ and elevation angle φ are converted into coordinate data (θ ′, φ ′) on the
The measurer looks into the
音源と推定される対象物50の位置座標を求める場合には、図4(a),(b)に示すように、音採取・表示装置10を対象物50の方向に回転させ、距離センサー13にて、距離センサー13と対象物50との距離r’を計測する。
次に、前記距離r’を、予め記憶手段23に記憶しておいた、透明ディスプレイ12の中心位置を原点としたときの、マイクロフォンM1〜M5の中心位置の座標データOmと距離センサー13の座標データOrとを用いて、マイクロフォンM1〜M5の中心位置と対象物50との距離rに変換する。
その後、前記距離rと、音源方向推定手段24で推定された水平角θ及び仰角φとを用いて、対象物50の3次元座標を算出する。なお、この場合の3次元座標の原点は、計測点である音採取・表示装置10の中心点の座標である。
これにより、対象物50だけでなく、対象物50の3次元座標についても求めることができる。
When obtaining the position coordinates of the
Next, the distance r ′ is stored in the
Thereafter, the three-dimensional coordinates of the
As a result, not only the
このように、本実施の形態では、複数のマイクロフォンM1〜M5と透明ディスプレイ12とを一体化した音採取・表示装置10を用い、前記マイクロフォンM1〜M5で採取した音の情報から推定した音源方向と音の大きさとを、前記透明ディスプレイ12上に、網目模様の丸印Rが描画し、測定者が、透明ディスプレイ12を裏面12n側から覗くことにより、網目模様の丸印Rと重なって見える対象物50を音源であると推定するようにしたので、撮影手段及び画像処理装置を用いることなく、観測された音の発生源を容易に推定することができるだけでなく、画像処理を行う必要がないので、迅速に音の発生源を推定することができる。
また、音採取・表示装置10に距離センサー13を設けて、距離センサー13と対象物50との距離r’を計測した後、この距離r’をマイクロフォンM1〜M5の中心位置と対象物50との距離rに変換し、この距離rと、音源方向推定手段24で推定された水平角θ及び仰角φとを用いて、対象物50の3次元座標を算出するようにしたので、対象物50の3次元座標についても求めることができる。
Thus, in this embodiment, the sound source direction estimated from the sound information collected by the microphones M1 to M5 using the sound collection /
In addition, after the
なお、前記実施の形態では、マイクロフォンM1〜M5を透明ディスプレイ12の枠体15の上面15aに設置したが、これに限るものではなく、右側面15bもしくは左側面15cに設置してもよい。また、距離センサー13は、必ずしも、音採取ユニット11及び透明ディスプレイ12と一体化する必要はなく、音源とする対象物50が推定された後に、距離センサー13を用いて計測点と対象物50との距離を計測してもよい。
また、前記例では、推定された水平角θ及び仰角φを座標変換して透明ディスプレイ12上の音源の座標(θ’,φ’)を求めたが、音源とする対象物50が遠い場合には、推定された水平角θ及び仰角φをそのまま音源の座標としてもよい。
また、演算装置20をマイコンで構成し、音採取ユニット11及び透明ディスプレイ12と一体化してもよい。
In the embodiment, the microphones M1 to M5 are installed on the
In the above example, the coordinate (θ ′, φ ′) of the sound source on the
Further, the
また、距離センサー13も本発明の必須要件ではない。すなわち、音源が何かを推定すれば良く、音源位置の座標までは必要ない場合には、音源位置推定装置1から距離センサー13及び距離算出手段27を除けばよい。これにより、音採取・表示装置10も演算装置20も簡素化できるので、更に簡単な構成で、音源の推定を行うことができる音源推定装置を得ることができる。
上記のような音源推定装置に用いられる音採取・表示装置としては、図5に示すような、円板状の透明ディスプレイ12Rを備えた音採取・表示装置10Rが適している。
このとき、円板状の透明ディスプレイ12Rを保持する環状の枠体15Rの上部にマイクロフォンM1〜M5を配置するとともに、下部に把持棒17を設けるようにすれば、持ち運びにも便利である。
なお、音源位置推定装置1の音採取・表示装置10に代えて、前記音採取・表示装置10Rに距離センサー13を取付けたものを用いてもよい。
Further, the
As a sound collection / display device used in the sound source estimation device as described above, a sound collection /
At this time, if the microphones M1 to M5 are arranged on the upper portion of the annular frame 15R that holds the disc-shaped transparent display 12R, and the
Instead of the sound collection /
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the embodiment. It is apparent from the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
以上説明したように、本発明によれば、画像処理装置を用いることなく、観測された音の発生源を容易に推定できるので、音源推定作業を効率よく行うことができる。
また、撮影装置や画像処理装置が不要なので、小形で安価な音源推定装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the source of observed sound can be easily estimated without using an image processing apparatus, so that sound source estimation work can be performed efficiently.
In addition, since a photographing device and an image processing device are unnecessary, a small and inexpensive sound source estimation device can be provided.
1 音源位置推定装置、10 音採取・表示装置、11 音採取ユニット、
12 透明ディスプレイ、12m 透明ディスプレイの表面、
12n 透明ディスプレイの裏面、13 距離センサー、14 マイクロフォン固定部、
15 枠体、15a 枠体の上面、15b,15c 枠体の側面、
16 センサー取付台、M1〜M5 マイクロフォン、
20 演算装置、21 増幅器、22 A/D変換器、23 記憶手段、
24 音源方向推定手段、25 座標変換手段、26 表示図形作成手段、
27 距離算出手段、50 対象物。
1 sound source position estimation device, 10 sound sampling / display device, 11 sound sampling unit,
12 transparent display, 12m surface of transparent display,
12n back of transparent display, 13 distance sensor, 14 microphone fixing part,
15 Frame, 15a Upper surface of the frame, 15b, 15c Side surface of the frame,
16 Sensor mounting base, M1-M5 microphone,
20 arithmetic units, 21 amplifiers, 22 A / D converters, 23 storage means,
24 sound source direction estimation means, 25 coordinate conversion means, 26 display figure creation means,
27 Distance calculation means, 50 object.
Claims (6)
前記各マイクロフォン間の音圧信号の位相差から計測点と音源とのなす水平角と仰角とを推定する音源方向推定手段と、
前記推定された水平角と仰角とを前記透明ディスプレイ上の座標に変換する座標変換手段とを備え、
前記透明ディスプレイ上には、前記変換された座標が音源方向を示す図形として表示されることを特徴とする音源推定装置。 A sound collection / display means comprising a sound collection unit having a plurality of microphones for measuring the sound pressure level of sound propagating from a sound source, and a display unit comprising a transparent display provided integrally with the sound collection unit;
Sound source direction estimating means for estimating a horizontal angle and an elevation angle between a measurement point and a sound source from a phase difference of a sound pressure signal between the microphones;
Coordinate conversion means for converting the estimated horizontal angle and elevation angle into coordinates on the transparent display;
The sound source estimation apparatus, wherein the converted coordinates are displayed as a graphic indicating a sound source direction on the transparent display.
前記距離センサーで計測した距離と前記水平角と仰角とを用いて、前記対象物の3次元座標を算出して音源位置を推定する音源位置推定手段とを備えたことを特徴とする請求項4に記載の音源推定装置。 A distance sensor that measures the distance between the object that appears to overlap the figure on the transparent display and the sound collection and display means;
5. A sound source position estimating unit that calculates a three-dimensional coordinate of the object using a distance measured by the distance sensor, the horizontal angle, and an elevation angle to estimate a sound source position. The sound source estimation apparatus according to 1.
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