JP2017191980A - Sound field information parameter group generation device, method and program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数のマイクを用いて、音場再現のための音空間情報を取得する音場収録の技術に関する。 The present invention relates to a sound field recording technique for acquiring sound space information for sound field reproduction using a plurality of microphones.
従来の音場情報パラメータ群生成装置では、マイクアレイの設置位置と異なる位置の音場情報パラメータ群を取得するため、マイクアレイで取得したマルチチャネル信号に対し,時空間フーリエ変換を施すことにより音場情報パラメータ群を算出し、算出された音場情報パラメータ群に対して加法定理に基づく手法を適用することで音場情報パラメータ群の原点を移動するという構成を取っている(例えば、非特許文献1,2参照。)。 In the conventional sound field information parameter group generation apparatus, in order to acquire a sound field information parameter group at a position different from the installation position of the microphone array, the sound field information parameter group generation apparatus performs sound-space Fourier transform on the multichannel signal acquired by the microphone array. The field information parameter group is calculated, and the origin of the sound field information parameter group is moved by applying a method based on the addition theorem to the calculated sound field information parameter group (for example, non-patent) References 1 and 2).
従来の音場情報パラメータ群生成装置では、一定の精度で音場情報を取得したい場合、推定位置が設置位置から離れるほど、マイクアレイで取得するべき情報量が増え、マイクアレイに必要な素子数及びチャネル数が増える可能性があった。 In the conventional sound field information parameter group generation device, when it is desired to acquire sound field information with a certain accuracy, the amount of information to be acquired by the microphone array increases as the estimated position moves away from the installation position, and the number of elements required for the microphone array In addition, the number of channels may increase.
この発明の目的は、マイクアレイに必要な素子数及びチャネル数を一定にすることができる、又は、生成される音場情報パラメータ群の誤差が小さい音場情報パラメータ群生成装置、方法及びプログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a sound field information parameter group generation apparatus, method, and program capable of making the number of elements and the number of channels necessary for a microphone array constant or generating a small error in the generated sound field information parameter group. Is to provide.
上記の課題を解決するために、音場情報パラメータ群生成装置は、位置が既知である音源から生じた音をマイクアレイで収音することにより得られた信号に基づいて音場情報パラメータ群を算出する音場情報パラメータ群算出部と、音源の位置及びマイクアレイの位置から、音場情報パラメータの原点を移動するための移動作用素を算出する移動作用素算出部と、算出された音場情報パラメータ群及び算出された移動作用素から原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する原点移動部と、を備えている。 In order to solve the above-described problem, the sound field information parameter group generation device generates a sound field information parameter group based on a signal obtained by collecting sounds generated from a sound source whose position is known by a microphone array. A sound field information parameter group calculating unit to calculate, a moving operator calculating unit for calculating a moving operator for moving the origin of the sound field information parameter from the position of the sound source and the position of the microphone array, and the calculated sound field information parameter And an origin moving unit that generates a sound field information parameter group in which the origin is moved from the group and the calculated moving operator.
マイクアレイに必要な素子数及びチャネル数を一定にすることができる、又は、生成される音場情報パラメータ群の誤差が小さくなる。 The number of elements and the number of channels required for the microphone array can be made constant, or the error of the generated sound field information parameter group is reduced.
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。以下の説明において、テキスト中で使用する記号「^」「→」等は、本来直前の文字の真上に記載されるべきものであるが、テキスト記法の制限により、当該文字の直前に記載する。式中においてはこれらの記号は本来の位置に記述している。また、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following explanation, the symbols “^”, “→”, etc. used in the text should be written immediately above the character just before, but are written just before the character due to restrictions on the text notation. . In the formula, these symbols are written in their original positions. Further, the processing performed for each element of a vector or matrix is applied to all elements of the vector or matrix unless otherwise specified.
[発明の概要]
音場情報パラメータ群生成装置及び方法は、ある点で録音した音場のパラメータ群を用いて、録音箇所の周囲の音場ではない音場のパラメータ群を取得するものである。
[Summary of Invention]
The sound field information parameter group generation apparatus and method acquire a sound field parameter group that is not a sound field around a recording location by using a sound field parameter group recorded at a certain point.
そのために、音場情報パラメータ群生成装置及び方法は、実際の空間に存在する音源の位置が既知であるとして、音源位置情報を用いることで原点移動を行う際に必要な移動作用素をマイクアレイの位置と音源位置情報から算出し、仮に算出した音場情報パラメータ群と移動作用素から最終的な音場情報パラメータ群を計算する。 Therefore, the sound field information parameter group generation apparatus and method assume that the position of the sound source existing in the actual space is known, and the moving operator necessary for moving the origin by using the sound source position information is obtained from the microphone array. The final sound field information parameter group is calculated from the calculated sound field information parameter group and the moving operator.
すなわち、音場情報パラメータ群算出部1が、位置が既知である音源から生じた音をマイクアレイで収音することにより得られた信号に基づいて音場情報パラメータ群を算出する(ステップS1)。移動作用素算出部2が、上記音源の位置及び上記マイクアレイの位置から、上記音場情報パラメータの原点を移動するための移動作用素を算出する(ステップS2)。原点移動部3が、上記算出された音場情報パラメータ群及び上記算出された移動作用素から原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する(ステップS3)。
That is, the sound field information parameter group calculation unit 1 calculates a sound field information parameter group based on a signal obtained by collecting sounds generated from a sound source whose position is known by a microphone array (step S1). . The moving
より詳細には、音場情報パラメータ群生成装置及び方法では、マイクアレイの設置位置と異なる位置の音場情報パラメータ群を取得するため、マイクアレイで取得したマルチチャネル信号に対し時空間フーリエ変換を施して音場情報パラメータ群を算出し、算出された音場情報パラメータ群に対して移動作用素を適用することで音場情報パラメータ群の原点を移動する。実際の空間に存在する音源の位置が既知であると仮定して、原点移動を行う際に必要な移動作用素は、無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群(「第一音場情報パラメータ群」とも呼ぶ。)の平面波展開と原点移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場情報パラメータ(「第二音場情報パラメータ群」とも呼ぶ。)と、無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群との比に基づいて算出される。 More specifically, in the sound field information parameter group generation apparatus and method, in order to acquire a sound field information parameter group at a position different from the installation position of the microphone array, a spatio-temporal Fourier transform is performed on the multichannel signal acquired by the microphone array. Then, the sound field information parameter group is calculated, and the origin of the sound field information parameter group is moved by applying a moving operator to the calculated sound field information parameter group. Assuming that the position of the sound source existing in the actual space is known, the moving operator necessary for moving the origin is the sound field information parameter group (“No. 1” generated when the omnidirectional sound source is assumed. A sound field information parameter (also referred to as a “second sound field information parameter group”) expressed based on the plane wave expansion and the phase conversion of the plane wave accompanying the movement of the origin. It is calculated based on a ratio with a sound field information parameter group generated when a sex sound source is assumed.
すなわち、音場情報パラメータ群算出部1は、上記信号に対して時空間フーリエ変換を行うことにより音場情報パラメータ群を算出する(ステップS1)。移動作用素算出部2は、無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場情報パラメータ群と上記無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群との比に基づいて上記移動作用素を算出する(ステップS2)。原点移動部3は、上記算出された音場情報パラメータ群に対して上記算出された移動作用素を適用することにより上記原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する(ステップS3)。
That is, the sound field information parameter group calculation unit 1 calculates a sound field information parameter group by performing space-time Fourier transform on the signal (step S1). The moving
なお、第一音場情報パラメータ群及び第二音場情報パラメータ群を、マイクアレイで録音した信号から算出してもよい。 The first sound field information parameter group and the second sound field information parameter group may be calculated from signals recorded by the microphone array.
[関数]
以下の説明で用いる関数について説明する。
[function]
The functions used in the following description will be described.
・を任意の実数として、n次の第一種ハンケル関数Hn (1)(・)及びn次のベッセル関数Jn(・)は、以下のように定義される。Γ(z)はガンマ関数であり、Yn(z)はノイマン関数である。iは、虚数単位である。 N is the first real Hankel function H n (1) (•) and n-order Bessel function J n (•) are defined as follows. Γ (z) is a gamma function, and Y n (z) is a Neumann function. i is an imaginary unit.
n次の第一種球ハンケル関数h(1) n(・)及びn次の球ベッセル関数jn(・)は、以下のように定義される。なお、n次の第一種球ハンケル関数h(1) n(・)のことを、単にn次の球ハンケル関数hnと略記することもある。 The nth-order first-type sphere Hankel function h (1) n (•) and the nth-order sphere Bessel function j n (•) are defined as follows. Note that the n-th order first-order sphere Hankel function h (1) n (•) may be simply abbreviated as an n-order sphere Hankel function h n .
・を任意の実数として、第二種ハンケル関数Hn (2)(・)は、第一種ベッセル関数Jn(x)#及び第二種ベッセル関数Yn(x)を用いて、以下のように定義される。 Is an arbitrary real number, and the second kind Hankel function H n (2) (・) is expressed as follows using the first kind Bessel function J n (x) # and the second kind Bessel function Y n (x) Is defined as
ルジャンドル陪関数Pm n(・)であり、以下のように定義される。Pn(・)はルジャンドル多項式を表す。 Legendre 陪 function P m n (•), defined as follows: P n (·) represents a Legendre polynomial.
球面調和関数Yn m(・)は、以下のように定義される。 The spherical harmonic function Y n m (·) is defined as follows.
[第一実施形態]
第一実施形態の音場情報パラメータ群生成装置及び方法は、球面マイクアレイで収音することにより得られた信号に基づいて音場情報パラメータ群を生成するものである。
[First embodiment]
The sound field information parameter group generation apparatus and method according to the first embodiment generate a sound field information parameter group based on a signal obtained by collecting sound with a spherical microphone array.
音空間情報は、図3に例示する球座標系で表現されるとする。図3に例示するように、音場の位置→r=(r,θ,φ)は、原点Oからの距離r、方位角θ、仰俯角φにより表される。→rs=(rs,θs,φs)は、音源の位置である。0'は、移動先の原点である。→T1→2は、→T1→2=O'-Oであり、原点の移動ベクトルである。原点Oのことを点(1)、移動先の原点O'のことを点(2)とも呼ぶ。 It is assumed that the sound space information is expressed in the spherical coordinate system illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 3, the position of the sound field → r = (r, θ, φ) is represented by a distance r from the origin O, an azimuth angle θ, and an elevation angle φ. → r s = (r s , θ s , φ s ) is the position of the sound source. 0 ′ is the origin of the movement destination. → T 1 → 2 is → T 1 → 2 = O'-O, which is the movement vector of the origin. The origin O is also referred to as point (1), and the destination origin O ′ is also referred to as point (2).
第一実施形態の音場情報パラメータ群生成装置及び方法は、ある点で録音した音場の球面調和関数展開係数を用いて、録音箇所の周囲の音場ではない音場の球面調和関数展開係数、言い換えれば球面マイクアレイの設置位置と異なる位置の音場の球面調和関数展開係数を取得するものである。第一実施形態では、音場情報パラメータ群は、球面調和関数展開係数である。 The sound field information parameter group generation apparatus and method of the first embodiment uses a spherical harmonic expansion coefficient of a sound field recorded at a certain point, and a spherical harmonic expansion coefficient of a sound field that is not a sound field around the recording location. In other words, the spherical harmonic expansion coefficient of the sound field at a position different from the installation position of the spherical microphone array is acquired. In the first embodiment, the sound field information parameter group is a spherical harmonic expansion coefficient.
音場情報パラメータ群生成装置は、図1に示すように、音場情報パラメータ群算出部1、移動作用素算出部2及び原点移動部3を例えば備えている。音場情報パラメータ群生成方法は、音場情報パラメータ群生成装置の各部が、図2や以下に説明するステップS1からステップS3の処理を例えば実行することにより実現される。
As shown in FIG. 1, the sound field information parameter group generation device includes, for example, a sound field information parameter group calculation unit 1, a movement
<音場情報パラメータ群算出部1>
球面マイクアレイで収音することにより得られた信号は、音場情報パラメータ群算出部1に入力される。
<Sound field information parameter group calculation unit 1>
A signal obtained by collecting sound by the spherical microphone array is input to the sound field information parameter group calculation unit 1.
音場情報パラメータ群算出部1は、入力された信号に対して球面調和関数変換を行うことにより音場情報パラメータ群として球面調和関数展開係数を算出する(ステップS1)。算出された球面調和関数展開係数は、移動作用素算出部2及び原点移動部3に出力される。
The sound field information parameter group calculation unit 1 calculates a spherical harmonic expansion coefficient as a sound field information parameter group by performing spherical harmonic function conversion on the input signal (step S1). The calculated spherical harmonic expansion coefficient is output to the movement
ある点で録音した音場ψs(→r)は、球面調和関数展開係数Bnmを用いて式(1)により表されるとする。 It is assumed that the sound field ψ s ( → r) recorded at a certain point is expressed by equation (1) using the spherical harmonic expansion coefficient B nm .
ここで、Nは所定の0以上の整数であり、kは波数である。 Here, N is a predetermined integer of 0 or more, and k is a wave number.
例えば、球面マイクアレイで取得したマルチチャネル信号Sに対し、参考文献1で使われている式(2)等を用いて音場の球面調和関数展開係数Bnmを算出することができる。 For example, for the multi-channel signal S acquired by the spherical microphone array, the spherical harmonic expansion coefficient B nm of the sound field can be calculated using Equation (2) used in Reference Document 1.
ここで、iは虚数単位であり、aは球面マイクアレイの半径であり、h'nはn次の球ハンケル関数hnの微分であり、p(a,θ,φ,ω)は球面マイクアレイの半径をaとしたときの角周波数ωの波の位置(θ,φ,ω)における音圧であり、Y* n mは球面調和関数Yn mの複素共役である。 Where i is the imaginary unit, a is the radius of the spherical microphone array, h ' n is the derivative of the nth-order spherical Hankel function h n , and p (a, θ, φ, ω) is the spherical microphone The sound pressure at the position (θ, φ, ω) of the wave with the angular frequency ω where the radius of the array is a, Y * n m is the complex conjugate of the spherical harmonic function Y n m .
は、面積分であり、例えば以下の式により定義される。 Is an area and is defined by the following equation, for example.
〔参考文献1〕M.A. Poletti, "Three-dimensional surround sound systems based on spherical harmonics", J. Audio Eng. Soc., vol. 53, no. 11, pp. 1004-1025, 2005. [Reference 1] M.A. Poletti, "Three-dimensional surround sound systems based on spherical harmonics", J. Audio Eng. Soc., Vol. 53, no. 11, pp. 1004-1025, 2005.
<移動作用素算出部2>
移動作用素算出部2は、無指向性音源である点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の球面調和関数展開係数と上記無指向性音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数との比に基づいて上記移動作用素を算出する(ステップS2)。算出された移動作用素は、原点移動部3に出力される。
<Moving
The moving
例えば、移動作用素算出部3は、以下の式(3)により表される点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数An (2)の以下の式(2')により定義される平面波展開Pn(^r・^rs)及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の球面調和関数展開係数An (1)と、上記点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数An (2)との比に基づいて以下の式(4)により定義される上記移動作用素をOnmを算出する。
For example, the moving
ここで、Ψs(→r)は位置→r=(r,θ,φ)における音場であり、^rは→rの単位ベクトルであり、^rsは→rsの単位ベクトルであり、^kは波数ベクトル→kの単位ベクトルであり、j'nはn次の第一種球ベッセル関数の微分であり、T1→2は原点の移動ベクトル→T1→2の大きさであり、^T1→2は→T1→2の単位ベクトルであり、πは円周率である。 Where Ψ s ( → r) is the sound field at position → r = (r, θ, φ), ^ r is the → r unit vector, and ^ r s is the → r s unit vector , ^ K is the wave vector → k unit vector, j ' n is the derivative of the nth-order first-order spherical Bessel function, T 1 → 2 is the size of the origin moving vector → T 1 → 2 Yes, ^ T 1 → 2 is the unit vector of → T 1 → 2 , and π is the circumference.
球面調和関数展開係数An (1)及び球面調和関数展開係数An (2)は、例えば後述する式(20),式(21)により定義することができる。 The spherical harmonic expansion coefficient An (1) and the spherical harmonic expansion coefficient An (2) can be defined by, for example, expressions (20) and (21) described later.
なお、移動作用素算出部3は、球面調和関数展開係数Anm (1)及び球面調和関数展開係数Anm (2)を、複数の球面マイクアレイで録音した信号から算出し、これらの算出された球面調和関数展開係数Anm (1)及び球面調和関数展開係数Anm (2)に基づいて、移動作用素Onm=Anm (2)/Anm (1)を求めてもよい。なお、1つの球面マイクアレイで同じ位置の同じ音源に由来する音場を別々に収録し、時間を同期して用いてもよい。
The moving
<原点移動部3>
原点移動部3は、音場情報パラメータ群1で算出された音場情報パラメータ群に対して、移動作用素算出部2で算出された移動作用素Onmを適用することにより原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する(ステップS3)。
<
上記の構成により、実際の音源が点音源で音源位置が仮定した位置と等しければ,一定の精度で音場情報を取得したい場合、推定位置と設置位置の距離に関わらず、マイクアレイで取得するべき情報量は一定で、マイクアレイに必要な素子数、チャネル数が一定となる。ただし、実際の音源は必ずしも点音源であるとは限らず、仮定した音源位置と実際の音源の位置が異なる場合もある。その場合であっても、実際の音源が点音源に近似できる場合で、音源の位置が仮定した位置に近ければ、音場情報パラメータ群の誤差は少なくて済む。 With the above configuration, if the actual sound source is a point sound source and the sound source position is assumed to be the same, if you want to acquire sound field information with a certain degree of accuracy, use the microphone array regardless of the distance between the estimated position and the installation position. The amount of information to be fixed is constant, and the number of elements and channels required for the microphone array are constant. However, the actual sound source is not necessarily a point sound source, and the assumed sound source position may be different from the actual sound source position. Even in such a case, if the actual sound source can be approximated to a point sound source and the position of the sound source is close to the assumed position, the error of the sound field information parameter group can be reduced.
なお、音場情報パラメータ群は、単一領域音場再現(高次アンビノニックス(例えば、参考文献1から2))や種々の複数領域音場再現(参考文献3から5)等で用いることができる。
Note that the sound field information parameter group is used for single-region sound field reproduction (higher-order ambinonics (for example, References 1 to 2)) and various multi-region sound field reproduction (
〔参考文献2〕E.G. Williams, "Fourier Acoustics: Sound Radiation and Near eld Acoustical Holography", London UK, Academic Press, 1999.
〔参考文献3〕Terence B., "Theory and design of sound eld reproduction in reverberant rooms", J. Acoust. Soc. Am., vol. 117, no. 4, pp. 2100-2111, 2005.
〔参考文献4〕Wu, Y. J., et al., "Spatial Multizone Sound eld Reproduction: Theory and Design", IEEE Trans. Audio, Speech, Lang. Process., vol. 19, no. 6, pp. 1711-1720, 2011.
〔参考文献5〕Zha, M, et al., "3D multizone sound eld reproduction using spherical harmonic analysis", Signal and Information Processing (ChinaSIP), 2015 IEEE China Summit and International Conference on. IEEE, vol. 53, no. 11, pp. 625-629, 2015.
[Reference 2] EG Williams, "Fourier Acoustics: Sound Radiation and Near eld Acoustical Holography", London UK, Academic Press, 1999.
[Reference 3] Terence B., "Theory and design of sound eld reproduction in reverberant rooms", J. Acoust. Soc. Am., Vol. 117, no. 4, pp. 2100-2111, 2005.
[Reference 4] Wu, YJ, et al., "Spatial Multizone Sound eld Reproduction: Theory and Design", IEEE Trans. Audio, Speech, Lang. Process., Vol. 19, no. 6, pp. 1711-1720 , 2011.
[Reference 5] Zha, M, et al., "3D multizone sound eld reproduction using spherical harmonic analysis", Signal and Information Processing (ChinaSIP), 2015 IEEE China Summit and International Conference on.IEEE, vol. 53, no. 11, pp. 625-629, 2015.
なお、従来技術は、音源の位置を既知と仮定せず、音源の位置が不明であることを仮定している。このため、音源の位置や志向特性が、本発明の仮定とずれたことによる効果は、従来技術にはそもそも存在しない。 Note that the prior art does not assume that the position of the sound source is known, but assumes that the position of the sound source is unknown. For this reason, there is no effect in the prior art because the position and orientation characteristics of the sound source deviate from the assumptions of the present invention.
[第二実施形態]
第二実施形態の音場情報パラメータ群生成装置及び方法は、円筒型マイクアレイで収音することにより得られた信号に基づいて音場情報パラメータ群を生成するものである。
[Second Embodiment]
The sound field information parameter group generation apparatus and method according to the second embodiment generate a sound field information parameter group based on a signal obtained by collecting sound with a cylindrical microphone array.
音空間情報は、図4に例示する座標系で表現されるとする。図4に例示するように、音場の位置→r=(r,θ)は、原点Oからの距離r、方位角θにより表される。→rs=(rs,θs)は、音源の位置である。0'は、移動先の原点である。→T1→2は、→T1→2=O'-Oであり、原点の移動ベクトルである。原点Oのことを点(1)、移動先の原点O'のことを点(2)とも呼ぶ。 It is assumed that the sound space information is expressed in the coordinate system illustrated in FIG. As illustrated in FIG. 4, the position of the sound field → r = (r, θ) is represented by a distance r from the origin O and an azimuth angle θ. → r s = (r s , θ s ) is the position of the sound source. 0 ′ is the origin of the movement destination. → T 1 → 2 is → T 1 → 2 = O'-O, which is the movement vector of the origin. The origin O is also referred to as point (1), and the destination origin O ′ is also referred to as point (2).
第二実施形態の音場情報パラメータ群生成装置及び方法は、ある点で録音した音場の円筒調和関数展開係数を用いて、録音箇所の周囲の音場ではない音場の円筒調和関数展開係数、言い換えれば円筒型マイクアレイの設置位置と異なる位置の音場の円筒調和関数展開係数を取得するものである。第二実施形態では、音場情報パラメータ群は、円筒調和関数展開係数である。 The sound field information parameter group generation apparatus and method of the second embodiment uses a cylindrical harmonic function expansion coefficient of a sound field recorded at a certain point, and a cylindrical harmonic function expansion coefficient of a sound field that is not a sound field around the recording location. In other words, the cylindrical harmonic function expansion coefficient of the sound field at a position different from the installation position of the cylindrical microphone array is acquired. In the second embodiment, the sound field information parameter group is a cylindrical harmonic function expansion coefficient.
音場情報パラメータ群生成装置は、図1に示すように、音場情報パラメータ群算出部1、移動作用素算出部2及び原点移動部3を例えば備えている。音場情報パラメータ群生成方法は、音場情報パラメータ群生成装置の各部が、図2や以下に説明するステップS1からステップS3の処理を例えば実行することにより実現される。
As shown in FIG. 1, the sound field information parameter group generation device includes, for example, a sound field information parameter group calculation unit 1, a movement
<音場情報パラメータ群算出部1>
円筒型マイクアレイで収音することにより得られた信号は、音場情報パラメータ群算出部1に入力される。
<Sound field information parameter group calculation unit 1>
A signal obtained by collecting sound by the cylindrical microphone array is input to the sound field information parameter group calculation unit 1.
音場情報パラメータ群算出部1は、入力された信号に対して円筒調和関数変換を行うことにより音場情報パラメータ群として円筒調和関数展開係数を算出する(ステップS1)。算出された円筒調和関数展開係数は、移動作用素算出部2及び原点移動部3に出力される。
The sound field information parameter group calculation unit 1 calculates a cylindrical harmonic function expansion coefficient as a sound field information parameter group by performing cylindrical harmonic function conversion on the input signal (step S1). The calculated cylindrical harmonic function expansion coefficient is output to the moving
ある点で録音した音場ψs(→r)は、円筒調和関数展開係数Bnを用いて式(1)により表されるとする。 It is assumed that the sound field ψ s ( → r) recorded at a certain point is expressed by equation (1) using the cylindrical harmonic function expansion coefficient B n .
ここで、Nは所定の0以上の整数であり、kは波数であり、jは虚数単位である。 Here, N is a predetermined integer greater than or equal to 0, k is a wave number, and j is an imaginary unit.
例えば、円筒型マイクアレイで取得したマルチチャネル信号Sに対し、参考文献6で使われている式(2)等を用いて音場の円筒調和関数展開係数Bnを算出することができる。 For example, the cylindrical harmonic function expansion coefficient B n of the sound field can be calculated for the multi-channel signal S acquired by the cylindrical microphone array using the equation (2) used in Reference Document 6.
ここで、iは虚数単位であり、aを上記円筒型マイクアレイの半径とし、H'n (2)はn次の第二種ハンケル関数Hn (2)の微分であり、p(a,θ,z,ω)は円筒型マイクアレイの半径をaとしたときの角周波数ωの波の位置(a,θ,z,ω)における音圧であり、f(z)はz方向の積分における重み関数である。 Where i is the imaginary unit, a is the radius of the cylindrical microphone array, H ′ n (2) is the derivative of the nth-order second-class Hankel function H n (2) , and p (a, θ, z, ω) is the sound pressure at the position (a, θ, z, ω) of the wave of angular frequency ω, where a is the radius of the cylindrical microphone array, and f (z) is the integral in the z direction. Is a weight function.
は、線積分であり、例えば以下の式により定義される。 Is a line integral and is defined by the following equation, for example.
〔参考文献6〕Shimizu, T., et al., "A multi-zone approach to sound eld reproduction based on spherical harmonic analysis", Acoustical Science and Technology, vol. 36, no. 5, pp. 441-444, 2015. [Reference 6] Shimizu, T., et al., "A multi-zone approach to sound eld reproduction based on spherical harmonic analysis", Acoustical Science and Technology, vol. 36, no. 5, pp. 441-444, 2015.
<移動作用素算出部2>
移動作用素算出部2は、無指向性音源である線音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の円筒調和関数展開係数と上記無指向性音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数との比に基づいて上記移動作用素を算出する(ステップS2)。算出された移動作用素は、原点移動部3に出力される。
<Moving
The moving
例えば、移動作用素算出部3は、以下の式(7)により表される線音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数An (2)の以下の式(6')により定義される平面波展開Dn(^r・^rs)及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の円筒調和関数展開係数An (1)と、上記線音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数An (2)との比に基づいて以下の式(4)により定義される上記移動作用素をOnを算出する。
For example, the moving
ここで、Ψs(→r)は位置→r=(r,θ)における音場であり、^rは→rの単位ベクトルであり、^rsは→rsの単位ベクトルであり、^kは波数ベクトル→kの単位ベクトルであり、J'nはn次のベッセル関数Jnの微分であり、T1→2は原点の移動ベクトル→T1→2の大きさであり、^T1→2は→T1→2の単位ベクトルであり、πは円周率である。 Where Ψ s ( → r) is the sound field at position → r = (r, θ), ^ r is the → r unit vector, ^ r s → r s unit vector, ^ k is the wave vector → unit vector of k, J ' n is the derivative of the nth-order Bessel function J n , T 1 → 2 is the magnitude of the origin moving vector → T 1 → 2 , and ^ T 1 → 2 is a unit vector of → T 1 → 2 and π is a circumference.
円筒調和関数展開係数An (1)及び円筒調和関数展開係数An (2)は、例えば後述する式(37),式(38)により定義することができる。 The cylindrical harmonic function expansion coefficient An (1) and the cylindrical harmonic function expansion coefficient An (2) can be defined by, for example, expressions (37) and (38) described later.
なお、移動作用素算出部3は、円筒調和関数展開係数Anm (1)及び円筒調和関数展開係数Anm (2)を、複数の円筒マイクアレイで録音した信号から算出し、これらの算出された円筒調和関数展開係数Anm (1)及び円筒和関数展開係数Anm (2)に基づいて、移動作用素Onm=Anm (2)/Anm (1)を求めてもよい。なお、1つの円筒マイクアレイで同じ位置の同じ音源に由来する音場を別々に収録し、時間を同期して用いてもよい。
The moving
<原点移動部3>
原点移動部3は、音場情報パラメータ群1で算出された音場情報パラメータ群に対して、移動作用素算出部2で算出された移動作用素Onmを適用することにより原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する(ステップS3)。
<
上記の構成により、実際の音源が点音源で音源位置が仮定した位置と等しければ,一定の精度で音場情報を取得したい場合、推定位置と設置位置の距離に関わらず、マイクアレイで取得するべき情報量は一定で、マイクアレイに必要な素子数、チャネル数が一定となる。ただし、実際の音源は必ずしも点音源であるとは限らず、仮定した音源位置と実際の音源の位置が異なる場合もある。その場合であっても、実際の音源が点音源に近似できる場合で、音源の位置が仮定した位置に近ければ、音場情報パラメータ群の誤差は少なくて済む。 With the above configuration, if the actual sound source is a point sound source and the sound source position is assumed to be the same, if you want to acquire sound field information with a certain degree of accuracy, use the microphone array regardless of the distance between the estimated position and the installation position. The amount of information to be fixed is constant, and the number of elements and channels required for the microphone array are constant. However, the actual sound source is not necessarily a point sound source, and the assumed sound source position may be different from the actual sound source position. Even in such a case, if the actual sound source can be approximated to a point sound source and the position of the sound source is close to the assumed position, the error of the sound field information parameter group can be reduced.
なお、音場情報パラメータ群は、単一領域音場再現(高次アンビノニックス(例えば、参考文献1から2))や種々の複数領域音場再現(参考文献3から5)等で用いることができる。
Note that the sound field information parameter group is used for single-region sound field reproduction (higher-order ambinonics (for example, References 1 to 2)), various multi-region sound field reproduction (
従来技術は、音源の位置を既知と仮定せず、音源の位置が不明であることを仮定している。このため、音源の位置や志向特性が、本発明の仮定とずれたことによる効果は、従来技術にはそもそも存在しない。 The prior art does not assume that the position of the sound source is known, but assumes that the position of the sound source is unknown. For this reason, there is no effect in the prior art because the position and orientation characteristics of the sound source deviate from the assumptions of the present invention.
[式(4)の導出]
以下、点音源に由来する音場の球面調和関数展開係数のための移動作用素が、式(4)のように例えば記述することができる理由について説明する。
[Derivation of Equation (4)]
Hereinafter, the reason why the moving operator for the spherical harmonic expansion coefficient of the sound field derived from the point sound source can be described, for example, as in Equation (4) will be described.
(仮定)
平面波の球面調和関数は、以下のように表される(例えば、参考文献1参照。)。
(Assumption)
A spherical harmonic function of a plane wave is expressed as follows (for example, see Reference 1).
点音源の球面調和関数表現は、以下のように表される(例えば、参考文献1参照。)。 A spherical harmonic function expression of a point sound source is expressed as follows (for example, see Reference 1).
球面調和関数の加法定理は、以下のように表される(例えば、参考文献2参照。)。 The addition theorem of spherical harmonics is expressed as follows (for example, see Reference 2).
ルジャンドル多項式の直交性は、以下のように表される(例えば、参考文献2参照。)。 The orthogonality of the Legendre polynomial is expressed as follows (for example, see Reference 2).
(ルジャンドル多項式による音場表現)
式(9)で、式(11) を導入すると、以下のようになる。
(Sound field representation by Legendre polynomial)
When formula (11) is introduced in formula (9), it becomes as follows.
式(10)で、式(11)を導入すると、以下のようになる。 When Expression (11) is introduced in Expression (10), the following is obtained.
(ルジャンドル多項式の平面波展開)
観測点の座標は、式(13) と式(14) の右辺の中で、球ベッセル関数とルジャンドル多項式の引数として表れる。ルジャンドル多項式に対する平面波展開(あるいは,直交座標系におけるフーリエ変換) は、式(12)と(13)を用いて以下のように計算される。
(Plane wave expansion of Legendre polynomial)
The coordinates of the observation point appear as arguments of the spherical Bessel function and Legendre polynomial in the right side of Equation (13) and Equation (14). The plane wave expansion for the Legendre polynomial (or the Fourier transform in the Cartesian coordinate system) is calculated as follows using equations (12) and (13).
式(15) より、ルジャンドル多項式に対する次の恒等式が得られる。 From equation (15), the following identity for the Legendre polynomial is obtained.
(平面波音場のための移動作用素)
式(9) より、 平面波に対応する音場は、単純な位相補正により移動することができる。
(Movement operator for plane wave sound field)
From Equation (9), the sound field corresponding to the plane wave can be moved by simple phase correction.
(点音源による音場の移動作用素)
式(14) で式(16) を導入することで、以下の式を得る。
(Sound field moving operator by point source)
By introducing the equation (16) into the equation (14), the following equation is obtained.
式(18) における観測点の座標は、平面波音場 The coordinates of the observation point in Equation (18) are plane wave sound fields.
の一部分としてのみ表れる。これらは、式(17) を適用で移動させることができ、次の式を得ることができる。 Appears only as part of These can be moved by applying equation (17), and the following equation can be obtained.
式(19) の球面調和関数展開のn 次の項は、以下のようになる。 The nth-order term of the spherical harmonic expansion of Equation (19) is as follows.
これらの項を式(14) の中の原点における展開に対する項 These terms are terms for the expansion at the origin in (14).
と比較することができる。 Can be compared.
点音源に由来する音場の球面調和関数展開係数に対する観測点(1) と(2) の間の移動作用素は、式(20) と式(21) の比で定義される。 The moving operator between observation points (1) and (2) for the spherical harmonic expansion coefficient of the sound field derived from a point source is defined by the ratio of Eqs. (20) and (21).
式(22) で、式(13) を導入すると、点(1) と(2) の展開係数に関する移動作用素の式は、以下のようになる。 When equation (13) is introduced in equation (22), the equation of the transfer operator related to the expansion coefficients of points (1) and (2) is as follows.
[式(8)の導出]
以下、線音源に由来する音場の円筒調和関数展開係数のための移動作用素が、式(8)のように例えば記述することができる理由について説明する。
[Derivation of Equation (8)]
Hereinafter, the reason why the moving operator for the cylindrical harmonic function expansion coefficient of the sound field derived from the line sound source can be described, for example, as in Expression (8) will be described.
(仮定)
水平伝搬する平面波の円筒調和関数は、以下のように表される(例えば、参考文献2参照。)。
(Assumption)
The cylindrical harmonic function of a plane wave that propagates horizontally is expressed as follows (for example, see Reference 2).
z軸と平行な線音源の円筒調和関数は、以下のように表される(例えば、参考文献2参照。)。 The cylindrical harmonic function of a linear sound source parallel to the z-axis is expressed as follows (for example, see Reference 2).
簡潔に表記するため、部分デルタ関数を以下の様に定義する。 For the sake of brevity, the partial delta function is defined as follows:
クロネッカーデルタの指数形式は、以下のように表される。 The exponent format of the Kronecker Delta is expressed as follows:
(部分デルタ関数による音場表現)
式(26)で、式(28) を導入すると、以下のようになる。
(Sound field representation by partial delta function)
When formula (28) is introduced in formula (26), it becomes as follows.
式(27)で、式(28) を導入すると、以下のようになる。 When equation (28) is introduced in equation (27), it becomes as follows.
(部分デルタ関数の平面波展開)
観測点の座標が式(30) と(31) の右辺にベッセル関数と部分デルタ関数の引数として表れる部分デルタ関数に対する平面波展開(あるいは、直交座標系におけるフーリエ変換) は、式(29) と(30) を用いて計算することができる。
(Plane wave expansion of partial delta function)
The plane wave expansion (or Fourier transform in the Cartesian coordinate system) for the partial delta function in which the coordinates of the observation point appear as arguments of the Bessel function and the partial delta function on the right side of Equations (30) and (31) is given by Equations (29) and ( 30) can be used to calculate.
式(32) から部分デルタ関数に対する次の恒等式が得られる。 From equation (32), the following identity for the partial delta function is obtained.
(平面波音場のための移動作用素(2 次元))
式(26)より、 平面波に相当する音場は基本的な位相補正により移動できる。
(Movement operator for plane wave sound field (2D))
From Equation (26), the sound field corresponding to a plane wave can be moved by basic phase correction.
(垂直線音源による水平面上の音場のための移動作用素)
式(31) に式(33) を代入すると、以下のようになる。
(Moving operator for a sound field on a horizontal plane by a vertical sound source)
Substituting equation (33) into equation (31) yields:
式(35)における観測点の座標は、平面波音場 The coordinates of the observation point in Equation (35) are plane wave sound fields.
の一部分としてのみ表れる。 これらは式(34)により移動させることができ、次の式を得ることができる。 Appears only as part of These can be moved by the equation (34), and the following equation can be obtained.
式(36) の円筒調和関数展開でn 次の項で、 In the nth order term in the cylindrical harmonic expansion of Eq. (36),
これらの項を式(31) の中の原点における展開に対する項 These terms are terms for the expansion at the origin in (31).
と比較することができる。 Can be compared.
垂直方向の線音源に由来する水平面上の音場の円筒調和関数展開係数に対する,観測点(1)と(2)の間の移動作用素は、式(37) と式(38) の間の比率で定義される。 The moving operator between observation points (1) and (2) for the cylindrical harmonic expansion coefficient of the sound field on the horizontal plane derived from the vertical line source is the ratio between Eqs. (37) and (38). Defined by
式(39)で、式(30)を導入すると、点(1)と(2)に対する展開係数に関する移動作用素の式は、以下のようになる。 When equation (30) is introduced in equation (39), the equation of the transfer operator relating to the expansion coefficient for points (1) and (2) is as follows.
[プログラム及び記録媒体]
音場情報パラメータ群生成装置は、コンピュータによって実現することができる。この場合、この装置の各部の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、この装置における各部がコンピュータ上で実現される。
[Program and recording medium]
The sound field information parameter group generation device can be realized by a computer. In this case, the processing content of each part of this apparatus is described by a program. Then, by executing this program on a computer, each unit in this apparatus is realized on the computer.
この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、これらの装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。 The program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable recording medium. In this embodiment, these apparatuses are configured by executing a predetermined program on a computer. However, at least a part of these processing contents may be realized by hardware.
[変形例]
この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
[Modification]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
例えば、第一実施形態及び第二実施形態で挙げた式は一例である。第一実施形態及び第二実施形態において、他の方法により導出された式を用いても、同様の効果を奏する。 For example, the formulas given in the first embodiment and the second embodiment are examples. In the first embodiment and the second embodiment, the same effect can be obtained even if expressions derived by other methods are used.
Claims (9)
上記音源の位置及び上記マイクアレイの位置から、上記音場情報パラメータの原点を移動するための移動作用素を算出する移動作用素算出部と、
上記算出された音場情報パラメータ群及び上記算出された移動作用素から原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する原点移動部と、
を含む音場情報パラメータ群生成装置。 A sound field information parameter group calculation unit that calculates a sound field information parameter group based on a signal obtained by collecting sound generated by a sound source having a known position with a microphone array;
A moving operator calculator for calculating a moving operator for moving the origin of the sound field information parameter from the position of the sound source and the position of the microphone array;
An origin moving unit that generates a sound field information parameter group in which the origin is moved from the calculated sound field information parameter group and the calculated moving operator;
A sound field information parameter group generation device including
上記音場情報パラメータ群算出部は、上記信号に対して時空間フーリエ変換を行うことにより音場情報パラメータ群を算出し、
上記移動作用素算出部は、無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場情報パラメータ群と上記無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群との比に基づいて上記移動作用素を算出し、
上記原点移動部は、上記算出された音場情報パラメータ群に対して上記算出された移動作用素を適用することにより上記原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する、
音場情報パラメータ群生成装置。 In the sound field information parameter group generation device according to claim 1,
The sound field information parameter group calculation unit calculates a sound field information parameter group by performing a spatio-temporal Fourier transform on the signal,
The moving operator calculation unit includes the sound field information parameter group expressed based on the plane wave expansion of the sound field information parameter group generated when the omnidirectional sound source is assumed and the phase conversion of the plane wave accompanying the movement of the origin, Calculate the moving operator based on the ratio to the sound field information parameter group generated when assuming a directional sound source,
The origin moving unit generates a sound field information parameter group in which the origin is moved by applying the calculated moving operator to the calculated sound field information parameter group.
Sound field information parameter group generation device.
上記音場情報パラメータ群算出部は、上記信号に対して球面調和関数変換を行うことにより音場情報パラメータ群として球面調和関数展開係数を算出し、
上記移動作用素算出部は、点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の球面調和関数展開係数と上記点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数との比に基づいて上記移動作用素を算出し、
上記原点移動部は、上記算出された球面調和関数展開係数に対して上記算出された移動作用素を適用することにより上記原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する、
音場情報パラメータ群生成装置。 The sound field information parameter group generation device according to claim 2,
The sound field information parameter group calculation unit calculates a spherical harmonic function expansion coefficient as a sound field information parameter group by performing spherical harmonic function transformation on the signal,
The moving operator calculation unit includes a plane harmonic expansion of a spherical harmonic expansion coefficient generated when a point sound source is assumed and a spherical harmonic expansion coefficient of the sound field expressed based on a phase conversion of the plane wave accompanying the movement of the origin and the above Calculate the moving operator based on the ratio with the spherical harmonic expansion coefficient generated when assuming a point sound source,
The origin moving unit generates a sound field information parameter group in which the origin is moved by applying the calculated moving operator to the calculated spherical harmonic expansion coefficient.
Sound field information parameter group generation device.
上記音場情報パラメータ群算出部は、上記信号に対して円筒調和関数変換を行うことにより音場情報パラメータ群として円筒調和関数展開係数を算出し、
上記移動作用素算出部は、線音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の円筒調和関数展開係数と上記線音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数との比に基づいて上記移動作用素を算出し、
上記原点移動部は、上記算出された円筒調和関数展開係数に対して上記算出された移動作用素を適用することにより上記原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する、
音場情報パラメータ群生成装置。 The sound field information parameter group generation device according to claim 2,
The sound field information parameter group calculation unit calculates a cylindrical harmonic function expansion coefficient as a sound field information parameter group by performing a cylindrical harmonic function transformation on the signal,
The moving operator calculation unit includes a plane harmonic expansion of a cylindrical harmonic function expansion coefficient generated when a linear sound source is assumed, and a cylindrical harmonic function expansion coefficient of a sound field expressed based on a phase conversion of the plane wave accompanying the movement of the origin and the above Calculate the moving operator based on the ratio with the cylindrical harmonic expansion coefficient generated when a line sound source is assumed,
The origin moving unit generates a sound field information parameter group in which the origin is moved by applying the calculated moving operator to the calculated cylindrical harmonic function expansion coefficient.
Sound field information parameter group generation device.
iを虚数単位とし、kを波数とし、上記マイクアレイを球面マイクアレイとし、aを上記球面マイクアレイの半径とし、θを方位角とし、φを行俯角とし、ωを周波数とし、h'nをn次の球ハンケル関数hnの微分とし、pを音圧とし、Y* n mを球面調和関数Yn mの複素共役として、上記音場情報パラメータ群算出部は、上記信号に対して球面調和関数変換を行うことにより音場情報パラメータ群として以下の式(2)により定義される球面調和関数展開係数Bnmを算出し、
Pnをルジャンドル多項式とし、Ψs(→r)を位置→r=(r,θ,φ)における音場とし、^rを→rの単位ベクトルとし、→rs=(rs,θs,φs)を音源の位置とし、^rsを→rsの単位ベクトルとし、jnをn次の球ベッセル関数とし、hn (1)をn次の第一種ハンケル関数とし、^kを波数ベクトル→kの単位ベクトルとし、j'nをn次の第一種球ベッセル関数の微分とし、T1→2を原点の移動ベクトル→T1→2の大きさとし、^T1→2を→T1→2の単位ベクトルとして、上記移動作用素算出部は、以下の式(3)により表される点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数Anm (2)の以下の式(2')により定義される平面波展開Pn(^r・^rs)及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の球面調和関数展開係数Anm (1)と上記点音源を仮定した際に生成される球面調和関数展開係数Anm (2)との比に基づいて以下の式(4)により定義される上記移動作用素をOnmを算出し、
音場情報パラメータ群生成装置。 In the sound field information parameter group generation device according to claim 3,
i is an imaginary unit, k is a wave number, the microphone array is a spherical microphone array, a is a radius of the spherical microphone array, θ is an azimuth angle, φ is a levitating angle, ω is a frequency, and h ′ n Is the derivative of the n-th order spherical Hankel function h n , p is the sound pressure, Y * n m is the complex conjugate of the spherical harmonic function Y n m , and the sound field information parameter group calculation unit The spherical harmonic expansion coefficient B nm defined by the following equation (2) is calculated as a sound field information parameter group by performing spherical harmonic transformation,
The P n and Legendre polynomials, Ψ s (→ r) the position → r = (r, θ, φ) and the sound field in, the unit vector of ^ the r → r, → r s = (r s, θ s , the φ s) and position of the sound source, ^ a r s is a unit vector of → r s, the j n as the n-th order spherical Bessel function, h n a (1) and the n-th order of the first kind Hankel function, ^ Let k be the wave vector → the unit vector of k, j ' n be the derivative of the first-order spherical Bessel function of the nth order, T 1 → 2 be the origin movement vector → T 1 → 2 and ^ T 1 → 2 as a unit vector in → T 1 → 2, the mobile operator calculating unit has the following formula in the spherical harmonic expansion coefficients a nm generated when assuming a point sound source which is represented by (3) (2) Plane wave expansion P n (^ r ・ ^ r s ) defined by the following equation (2 ') and the spherical harmonic expansion coefficient A nm (1 of the sound field expressed based on the phase transformation of the plane wave accompanying the movement of the origin ) and the sphere which is generated when assuming the point source The mobile operator, which is defined by the harmonic expansion coefficients A nm (2) a ratio Based on the following equation (4) to calculate the O nm,
Sound field information parameter group generation device.
i,jを虚数単位とし、kを波数とし、上記マイクアレイを円筒型マイクアレイとし、aを上記円筒型マイクアレイの半径とし、θを方位角とし、φを行俯角とし、ωを周波数とし、H'n (2)をn次の第二種ハンケル関数Hn (2)の微分とし、pを音圧とし、上記音場情報パラメータ群算出部は、上記信号に対して円筒調和関数変換を行うことにより音場情報パラメータ群として以下の式(6)により定義される円筒調和関数展開係数Bnを算出し、
Ψs(→r)を位置→r=(r,θ)における音場とし、^rを→rの単位ベクトルとし、→rs=(rs,θs)を音源の位置とし、^kを波数ベクトル→kの単位ベクトルとし、^rsを→rsの単位ベクトルとし、H'n (1)をn次の第一種ハンケル関数とし、Jnをn次のベッセル関数とし、J'nをJnの微分とし、T1→2を原点の移動ベクトル→T1→2の大きさとし、^T1→2を→T1→2の単位ベクトルとして、上記移動作用素算出部は、以下の式(7)により表される線音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数An (2)の以下の式(6')により定義される平面波展開Dn(^r・^rs)及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場の円筒調和関数展開係数An (1)と上記点音源を仮定した際に生成される円筒調和関数展開係数An (2)との比に基づいて以下の式(8)により定義される上記移動作用素をOnmを算出し、
音場情報パラメータ群生成装置。 In the sound field information parameter group generation device according to claim 4,
where i and j are imaginary units, k is the wave number, the microphone array is a cylindrical microphone array, a is the radius of the cylindrical microphone array, θ is the azimuth angle, φ is the leap angle, and ω is the frequency. , H ′ n (2) is the derivative of the nth-order second-class Hankel function H n (2) , p is the sound pressure, and the sound field information parameter group calculation unit converts the harmonic signal into a cylindrical harmonic function To calculate a cylindrical harmonic function expansion coefficient B n defined by the following equation (6) as a sound field information parameter group,
The sound field in Ψ s (→ r) the position → r = (r, θ) , ^ the r → is a unit vector of r, → r s = (r s, θ s) was used as a location of the sound source, ^ k Is a wave vector → k unit vector, ^ r s → r s unit vector, H ' n (1) is an n-th order Hankel function, J n is an n-order Bessel function, J 'the n and derivative of J n, the size Satoshi of T 1 → 2 origin motion vector → T 1 → 2, the unit vector ^ T 1 → 2 a → T 1 → 2, the mobile operator calculating unit, Plane wave expansion D n (^ r, which is defined by the following equation (6 ') of the cylindrical harmonic function expansion coefficient A n (2) generated when the line sound source represented by the following equation (7) is assumed: ^ r s ) and the cylindrical harmonic function expansion coefficient A n (1) of the sound field expressed based on the phase transformation of the plane wave accompanying the movement of the origin and the cylindrical harmonic function expansion coefficient A generated when the above point sound source is assumed defined by equation (8) below on the basis of the ratio of the n (2) The mobile operator calculates the O nm to,
Sound field information parameter group generation device.
移動作用素算出部が、上記音源の位置及び上記マイクアレイの位置から、上記音場情報パラメータの原点を移動するための移動作用素を算出する移動作用素算出ステップと、
原点移動部が、上記算出された音場情報パラメータ群及び上記算出された移動作用素から原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する原点移動ステップと、
を含む音場情報パラメータ群生成方法。 A sound field information parameter group calculation step in which the sound field information parameter group calculation unit calculates a sound field information parameter group based on a signal obtained by collecting sounds generated from a sound source having a known position by a microphone array. When,
A moving operator calculating unit that calculates a moving operator for moving the origin of the sound field information parameter from the position of the sound source and the position of the microphone array;
An origin moving unit that generates a sound field information parameter group in which the origin is moved from the calculated sound field information parameter group and the calculated moving operator;
Sound field information parameter group generation method including
上記音場情報パラメータ群算出部は、上記信号に対して時空間フーリエ変換を行うことにより音場情報パラメータ群を算出し、
上記移動作用素算出部は、無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群の平面波展開及び原点の移動に伴う平面波の位相変換に基づき表現される音場情報パラメータ群と上記無指向性音源を仮定した際に生成される音場情報パラメータ群との比に基づいて上記移動作用素を算出し、
上記原点移動部は、上記算出された音場情報パラメータ群に対して上記算出された移動作用素を適用することにより上記原点が移動された音場情報パラメータ群を生成する、
音場情報パラメータ群生成方法。 The sound field information parameter group generation method according to claim 7,
The sound field information parameter group calculation unit calculates a sound field information parameter group by performing a spatio-temporal Fourier transform on the signal,
The moving operator calculation unit includes the sound field information parameter group expressed based on the plane wave expansion of the sound field information parameter group generated when the omnidirectional sound source is assumed and the phase conversion of the plane wave accompanying the movement of the origin, Calculate the moving operator based on the ratio to the sound field information parameter group generated when assuming a directional sound source,
The origin moving unit generates a sound field information parameter group in which the origin is moved by applying the calculated moving operator to the calculated sound field information parameter group.
Sound field information parameter group generation method.
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---|---|---|---|
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