JP3298297B2 - Voice direction sensor - Google Patents
Voice direction sensorInfo
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- JP3298297B2 JP3298297B2 JP7880894A JP7880894A JP3298297B2 JP 3298297 B2 JP3298297 B2 JP 3298297B2 JP 7880894 A JP7880894 A JP 7880894A JP 7880894 A JP7880894 A JP 7880894A JP 3298297 B2 JP3298297 B2 JP 3298297B2
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- sound
- audio signal
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- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、収音される音声信号の
到来する方向を計測する音声方向センサに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound direction sensor for measuring the direction of arrival of a sound signal to be picked up.
【0002】[0002]
【従来の技術】いわゆるステレオ音響装置において、任
意の間隔を設けて配置された例えば2個のマイクロフォ
ンユニットで収音された音声信号を、それぞれスピーカ
から発声させることによって、収音された音声信号の音
場が再現されることが知られている。2. Description of the Related Art In a so-called stereophonic apparatus, sound signals picked up by, for example, two microphone units arranged at an arbitrary interval are uttered from speakers, respectively. It is known that a sound field is reproduced.
【0003】従ってこのような任意の間隔を設けて配置
された例えば2個のマイクロフォンユニットで収音され
た音声信号には、収音された音声信号の到来する方向に
関する情報も含まれているものと考えられる。しかしな
がら従来、このような収音された音声信号を用いて、そ
の到来する方向を計測する手段は従来は知られていなか
った。[0003] Therefore, a sound signal picked up by, for example, two microphone units arranged at an arbitrary interval as described above also includes information on the arrival direction of the picked-up sound signal. it is conceivable that. However, conventionally, means for measuring the direction of arrival using such collected sound signals has not been known.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来、収音された音声信号を用いて、その到来す
る方向を計測する手段は知られていなかったというもの
である。The problem to be solved is that there has hitherto not been known any means for measuring the direction of arrival using collected sound signals.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明による第1の手段
は、互いに所定の間隔を設けて配置された複数の無指向
性のマイクロフォンユニット1A、1Bと、これらのマ
イクロフォンユニットで収音された信号中の任意のスペ
クトラムの音声信号を抽出する抽出手段(バンドパスフ
ィルタ3A、3B)と、上記複数のマイクロフォンユニ
ットの一で収音された音声信号を単位遅延時間ずつ順次
遅延させた信号と、他で収音された音声信号とを比較し
て、これらが一致する上記単位遅延時間ずつ順次遅延さ
せた時間の合計を求めて、各上記音声信号の間の時間差
を測定する測定手段(遅延素子41 〜4k 、演算器50
〜5k 、検出回路70 〜7k )と、この測定された時間
差を演算して上記任意のスペクトラムの音声信号の到来
する方向を計測する演算手段(演算部9)とを有してな
る音声方向センサである。A first means according to the present invention comprises a plurality of omnidirectional microphone units 1A and 1B arranged at a predetermined interval from each other, and sound collected by these microphone units. extracting means (bandpass filter 3A, 3B) for extracting an arbitrary spectrum of the audio signal in the signal, said plurality of microphones Uni
The audio signal picked up by one of the
Compare the delayed signal with the audio signal collected by another
The delay time is sequentially delayed by the unit delay time
Seeking Total time allowed, the measuring means (delay element 4 1 to 4 k for measuring a time difference between each said audio signal, the calculator 5 0
To 5 k, the detection circuit 7 0 to 7-k), comprising a calculating means (calculating unit 9) for measuring the direction of arrival of the arbitrary spectrum of the audio signal by calculating the measured time difference It is a voice direction sensor.
【0006】[0006]
【0007】本発明による第2の手段は、第1の手段記
載の音声方向センサにおいて、上記所定の間隔を音波が
伝播する時間の半分に相当する時間だけ遅延させる遅延
手段をさらに備え、上記他のマイクロフォンユニットで
収音された音声信号を、この遅延手段を介して、上記一
のマイクロフォンユニットで収音された音声信号を単位
遅延時間ずつ順次遅延させた信号と比較するようにした
音声方向センサである。A second means according to the present invention, in the sound direction sensor according to the first means, further comprises a delay means for delaying the predetermined interval by a time corresponding to a half of a propagation time of a sound wave. An audio direction sensor which compares an audio signal picked up by the microphone unit with a signal obtained by sequentially delaying the audio signal picked up by the one microphone unit by a unit delay time via the delay means. It is.
【0008】本発明による第3の手段は、第1の手段記
載の音声方向センサにおいて、上記抽出手段の入出力端
の信号を比較する比較手段をさらに備え、この比較手段
からの比較結果に基づいて、上記測定手段が制御される
ようにした音声方向センサである。A third means according to the present invention, in the voice direction sensor according to the first means, further comprises comparing means for comparing signals at the input / output terminals of said extracting means, based on a comparison result from said comparing means. And a voice direction sensor in which the measuring means is controlled.
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【0011】[0011]
【作用】これによれば、互いに所定の間隔を設けて配置
された複数の無指向性のマイクロフォンユニットで収音
された信号中の任意のスペクトラムの音声信号を抽出
し、この抽出された音声信号が各マイクロフォンユニッ
トで収音される時間差を測定し、この測定された時間差
を演算することにより、簡単な構成で任意のスペクトラ
ムの音声信号の到来する方向を計測することができる。According to this, an audio signal of an arbitrary spectrum is extracted from a signal picked up by a plurality of omnidirectional microphone units arranged at a predetermined interval from each other, and the extracted audio signal is extracted. Measures the time difference collected by each microphone unit and calculates the measured time difference, so that the direction in which the audio signal of an arbitrary spectrum arrives can be measured with a simple configuration.
【0012】またこの計測された任意のスペクトラムの
音声信号の到来する方向に向かって、任意のマイクロフ
ォンユニットの指向性や、任意の撮影装置の撮影方向を
制御することができる。Further, it is possible to control the directivity of an arbitrary microphone unit and the imaging direction of an arbitrary imaging device toward the direction in which the measured audio signal of an arbitrary spectrum comes.
【0013】[0013]
【実施例】図1は、例えば2個のマイクロフォンユニッ
トを用いて、本発明による音声方向センサを実施する場
合の構成を示す。FIG. 1 shows a configuration in which a voice direction sensor according to the present invention is implemented using, for example, two microphone units.
【0014】この図1において、1A、1Bは無指向性
のマイクロフォンユニットである。これらのマイクロフ
ォンユニット1A、1Bで収音された音声信号が、それ
ぞれアンプ2A、2Bを通じてバンドパスフィルタ(B
PF)3A、3Bに供給される。ここでこのバンドパス
フィルタ3A、3Bは注目される音声信号を抽出するた
めのものであって、マイクロフォンユニット1A、1B
で収音された信号中の注目される音声信号に相当する任
意のスペクトラムが抽出される。なお例えば人の声の周
波数に注目したい場合には、大略500〜3000Hz
の通過帯域を持つバンドパスフィルタが適当である。In FIG. 1, reference numerals 1A and 1B denote omnidirectional microphone units. The audio signals collected by these microphone units 1A and 1B are passed through amplifiers 2A and 2B, respectively, to a band-pass filter (B
PF) 3A and 3B. Here, the band-pass filters 3A and 3B are for extracting an audio signal of interest, and the microphone units 1A and 1B
An arbitrary spectrum corresponding to the noticed audio signal in the signal picked up in step (1) is extracted. If you want to pay attention to the frequency of a human voice, for example, roughly 500-3000 Hz
Is suitable.
【0015】これらのバンドパスフィルタ3A、3Bの
一方のフィルタ3Aを通過した信号が、それぞれ単位遅
延時間(τ)を有するk個の遅延素子41 、42 ・・・
4kに供給される。なお遅延素子41 、42 ・・・4k
の数(k個)は、合計の遅延時間(kτ)が、マイクロ
フォンユニット1A、1Bの間隔を音声信号が進行する
にかかる時間分となるようにする。これらの遅延素子4
1 、41 ・・・4k のそれぞれ入出力端の信号が、それ
ぞれk+1個の演算器(Σ)50 、51 、52・・・5
k に供給される。The signals passing through one of the bandpass filters 3A, 3B are k delay elements 4 1 , 4 2 ... Each having a unit delay time (τ).
4k . The delay elements 4 1 , 4 2 ... 4 k
The number (k) is such that the total delay time (kτ) is the time required for the audio signal to travel through the interval between the microphone units 1A and 1B. These delay elements 4
The signals at the input / output terminals of 1 , 4, 1 ... 4 k are respectively k + 1 arithmetic units (Σ) 5 0 , 5 1 , 5 2.
supplied to k .
【0016】またバンドパスフィルタ3A、3Bの他方
のフィルタ3Bを通過した信号が、遅延素子41 、42
・・・4k の中央の位置に相当する遅延時間(τk/
2)の遅延手段6を通じて演算器50 、51 、52 ・・
・5k に供給される。そしてこれらの演算器50 、
51 、52 ・・・5k で、遅延素子41 、42 ・・・4
k のそれぞれ入出力端の信号から遅延手段6の出力信号
が減算され、これらの減算信号がそれぞれ検出回路(D
ET)70 、71 、72 ・・・7k に供給される。The signal passed through the other one of the band-pass filters 3A and 3B is applied to the delay elements 4 1 and 4 2.
... Delay time corresponding to the center position of 4 k (τk /
Calculator 5 through the delay unit 6 of 2) 0, 5 1, 5 2 ...
・ Supplied to 5 k . And these arithmetic units 5 0 ,
With 5 1 , 5 2 ... 5 k , delay elements 4 1 , 4 2.
k , the output signal of the delay means 6 is subtracted from the signal at each input / output end, and these subtracted signals are respectively detected by the detection circuits (D
ET) 7 0 , 7 1 , 7 2 ... 7 k .
【0017】従って上述の演算器50 、51 、52 ・・
・5k では、遅延素子41 、4 2 ・・・4k のそれぞれ
入出力端の信号と、遅延手段6の出力信号との差が演算
される。そしてこの差の出力信号は、後述するように各
入力信号の遅延時間が等しい演算器50 、51 、52 ・
・・5k の出力信号のレベルが低下され、遅延時間の差
が大きくなるに従って演算器50 、51 、52 ・・・5
k からの出力信号のレベルが大きくされる。[0017] Thus the above calculator 5 0, 5 1, 5 2 ...
At 5 k , the difference between the signal at the input / output terminal of each of the delay elements 4 1 , 4 2 ... 4 k and the output signal of the delay means 6 is calculated. The output signal of this difference calculator 5 0 delay time of each input signal is equal as described later, 5 1, 5 2 -
..Calculators 5 0 , 5 1 , 5 2 ... 5 as the level of the output signal of 5 k decreases and the difference in delay time increases
The level of the output signal from k is increased.
【0018】さらにバンドパスフィルタ3Bの入出力端
の信号が検出回路(DET)8に供給される。ここでこ
の検出回路8は、マイクロフォンユニット1A、1Bで
収音された音声信号が注目される音声信号であるか否か
を判断するもので、バンドパスフィルタ3Bの入出力端
の信号のレベル、S/N、信号の継続時間、注目される
信号とその他の信号との比較の結果等を基に判断が行わ
れる。Further, a signal at the input / output terminal of the bandpass filter 3B is supplied to a detection circuit (DET) 8. Here, the detection circuit 8 determines whether or not the audio signals picked up by the microphone units 1A and 1B are the audio signals to be noticed. The determination is made based on the S / N, the duration of the signal, the result of comparison between the signal of interest and other signals, and the like.
【0019】そしてこの検出回路8の出力信号が検出回
路70 、71 、72 ・・・7k に供給され、マイクロフ
ォンユニット1A、1Bで収音された音声信号が注目さ
れる音声信号であるときに、検出回路8の出力信号に従
って演算器50 、51 、52・・・5k の出力信号の検
出が行われる。これによってこの検出回路70 、71、
72 ・・・7k では、マイクロフォンユニット1A、1
Bで収音された音声信号の時間差(t)が測定される。The output signal of the detection circuit 8 is supplied to detection circuits 7 0 , 7 1 , 7 2 ... 7 k , and the audio signals collected by the microphone units 1 A and 1 B are the audio signals of interest. in some case, the detection of the arithmetic unit 5 0, 5 1, 5 2 ··· 5 k of the output signal according to the output signal of the detection circuit 8 is performed. As a result, the detection circuits 7 0 , 7 1 ,
In 7 2 ... 7 k , the microphone units 1A, 1
The time difference (t) of the audio signal collected at B is measured.
【0020】すなわち、例えばマイクロフォンユニット
1A、1Bで収音された音声信号の時間差(t)が0の
ときには、中間の位置の遅延素子4k/2 の出力端の信号
と遅延時間(τk/2)の遅延手段6の出力信号とが等
しい信号となる。これによって演算器5k/2 から取り出
される差の出力信号のレベルが、他の演算器50 、
5 1 、52 ・・・5k から取り出される差の出力信号に
比べて低下される。That is, for example, a microphone unit
The time difference (t) between the audio signals collected in 1A and 1B is 0
Sometimes, the delay element 4 in the middle positionk / 2Output terminal signal
And the output signal of the delay means 6 having a delay time (τk / 2)
It becomes a new signal. Thereby, the arithmetic unit 5k / 2Take out from
The level of the output signal of the difference is0,
5 1, 5Two... 5kFrom the difference output signal
It is reduced in comparison.
【0021】またマイクロフォンユニット1A、1Bで
収音された音声信号に時間差(t)が生じているときに
は、この時間差(t)と、中間の位置の遅延素子4k/2
を中心として前後に離れる遅延素子41 、4 2 ・・・4
k の数(±m)×単位遅延時間(τ)の合計が、遅延手
段6の遅延時間(τk/2)と等しくなる演算器5
(k/2)+-mから取り出される差の出力信号のレベルが、他
の演算器50 、51 、52・・・5k から取り出される
差の出力信号に比べて低下される。When a time difference (t) occurs in the audio signals picked up by the microphone units 1A and 1B, the time difference (t) and the delay element 4 k / 2 at an intermediate position
4 1 , 4 2.
The arithmetic unit 5 in which the sum of the number of k (± m) × the unit delay time (τ) is equal to the delay time (τk / 2) of the delay means 6
(k / 2) + - level difference between the output signal taken out from m is lower than the output signal of the difference is taken out from the other arithmetic unit 5 0, 5 1, 5 2 ··· 5 k.
【0022】そしてこの構成において、中間の位置の遅
延素子4k/2 の出力端の信号の遅延時間は、遅延手段6
の遅延時間(τk/2)と等しいものであり、従って上
述の中間の位置の遅延素子4k/2 を中心として前後に離
れる遅延素子41 、42 ・・・4k の数(±m)×単位
遅延時間(τ)が、マイクロフォンユニット1A、1B
で収音された音声信号の時間差(t)に等しいものとな
っている。In this configuration, the delay time of the signal at the output terminal of the delay element 4 k / 2 at the intermediate position is determined by the delay means 6.
Of the delay elements 4 1 , 4 2 ... 4 k which are separated from each other back and forth around the delay element 4 k / 2 at the intermediate position described above (± m). ) × unit delay time (τ) is the microphone units 1A and 1B
Is equal to the time difference (t) of the audio signal picked up by.
【0023】そこで検出回路70 、71 、72 ・・・7
k での検出は、例えば演算器50 、51 、52 ・・・5
k の出力信号のレベルが所定値以下のときに“1”、そ
うでないときに“0”の信号が取り出される。この検出
回路70 、71 、72 ・・・7k の出力信号がそれぞれ
演算部9に供給され、演算結果が出力端子10に取り出
される。[0023] Therefore, detection circuit 7 0, 7 1, 7 2 ... 7
Detection of k is, for example, the calculator 5 0, 5 1, 5 2, ... 5
A signal of "1" is taken out when the level of the output signal of k is below a predetermined value, and a signal of "0" is taken out otherwise. The output signals of the detection circuits 7 0 , 7 1 , 7 2 ... 7 k are supplied to the operation section 9, and the operation results are taken out to the output terminal 10.
【0024】従ってこの演算部9では、まず最初に
“1”が検出されている検出回路70 、71 、72 ・・
・7k が判別され、その位置からマイクロフォンユニッ
ト1A、1Bで収音された音声信号の時間差(t=±m
τ)が測定される。次にこの時間差(t)と、音速(A
〔m/sec〕)を乗じて遅れの距離d d=At ・・・(1) が求められる。Therefore, in the calculating section 9, the detecting circuits 7 0 , 7 1 , 7 2 ,.
7k is discriminated, and the time difference (t = ± m) between sound signals picked up by the microphone units 1A and 1B from that position is determined.
τ) is measured. Next, the time difference (t) and the sound speed (A
[ M / sec]) to obtain the delay distance dd = At (1).
【0025】さらにこの遅れの距離dと、マイクロフォ
ンユニット1A、1Bの間隔の距離lとから、 θ=sin-1(d/l) ・・・(2) が求められ、この演算結果(θ)が出力端子10に取り
出される。Further, from the delay distance d and the distance l between the microphone units 1A and 1B, θ = sin -1 (d / l) (2) is obtained, and the calculation result (θ) Is taken out to the output terminal 10.
【0026】すなわち図2において、音源(図示せず)
までの距離がマイクロフォンユニット1A、1Bの間隔
の距離l(数cmと予測される)に比して充分に長い場
合には、各々のマイクロフォンユニット1A、1Bに入
射される音声信号の到来する方向は図示のようにほぼ平
行となる。そこでマイクロフォンユニット1A、1Bを
結ぶ線をX軸、これに直角に交わる線をY軸とし、この
Y軸に対して音声の入射される角度(方向)をθとす
る。That is, in FIG. 2, a sound source (not shown)
If the distance to the microphone units 1A and 1B is sufficiently longer than the distance l (predicted to be several centimeters) between the microphone units 1A and 1B, the arrival direction of the audio signal incident on each of the microphone units 1A and 1B Are substantially parallel as shown. Therefore, a line connecting the microphone units 1A and 1B is defined as an X-axis, a line perpendicular to the X-axis is defined as a Y-axis, and an angle (direction) at which a sound is incident on the Y-axis is defined as θ.
【0027】この場合に、マイクロフォンユニット1
A、1Bで収音された音声信号の時間差(t)に音速
(A〔m/s〕)を乗じた遅れの距離dは図中に示すよ
うに表される。そしてこの遅れの距離dと、マイクロフ
ォンユニット1A、1Bの間隔の距離lとから、上述の
(2)式でθを求めることによって、マイクロフォンユ
ニット1A、1Bの正面(Y軸)に対する注目される音
声信号の到来する方向θが求められる。In this case, the microphone unit 1
The delay distance d obtained by multiplying the time difference (t) between the audio signals collected by A and 1B by the sound speed (A [ m / s]) is expressed as shown in the figure. From the delay distance d and the distance l between the microphone units 1A and 1B, θ is obtained by the above-described equation (2), so that the sound of interest with respect to the front (Y axis) of the microphone units 1A and 1B is obtained. The direction θ at which the signal arrives is determined.
【0028】こうして上述の装置によれば、互いに所定
の間隔を設けて配置された複数の無指向性のマイクロフ
ォンユニット1A、1Bで収音された信号中の任意のス
ペクトラムの音声信号を抽出(バンドパスフィルタ3
A、3B)し、この抽出された音声信号が各マイクロフ
ォンユニットで収音される時間差を測定(遅延素子41
〜4k 、演算器50 〜5k 、検出回路70 〜7k )し、
この測定された時間差を演算(演算部9)することによ
り、簡単な構成で任意のスペクトラムの音声信号の到来
する方向θを計測することができるものである。Thus, according to the above-described apparatus, an audio signal of an arbitrary spectrum is extracted from the signals collected by the plurality of omnidirectional microphone units 1A and 1B arranged at a predetermined interval from each other (band). Pass filter 3
A, 3B), and the time difference at which the extracted audio signal is picked up by each microphone unit is measured (delay element 4 1).
To 4 k, computing unit 5 0 to 5 k, the detection circuit 7 0 to 7-k), and
By calculating the measured time difference (calculating unit 9), the direction θ at which the audio signal of an arbitrary spectrum comes can be measured with a simple configuration.
【0029】なお上述の装置において、音声信号の到来
する方向θの計測精度の理論値は、次の(3)式で表さ
れる。 θmin =sin-1(Anτ/l) ・・・(3) 但し、n=1、2・・・k この式(3)から明らかなように、計測精度を上げたい
ときには、マイクロフォンユニット1A、1Bの間隔の
距離lを大きくするか、遅延素子41 、42 ・・・4k
の単位遅延時間(τ)を短くすれば良い。In the above-described apparatus, the theoretical value of the measurement accuracy of the direction θ in which the audio signal arrives is expressed by the following equation (3). θ min = sin −1 (Anτ / l) (3) where n = 1, 2,... k As is apparent from the equation (3), when it is desired to increase the measurement accuracy, the microphone unit 1A, Increase the distance l of the interval of 1B, or set the delay elements 4 1 , 4 2 ... 4 k
May be shortened.
【0030】また、式(3)から明らかなように、音声
信号の到来する方向θが0度に近い時は計測精度が良
く、90度に近づくに従って計測精度は落ちることにな
る。なお、例えばマイクロフォンユニット1A、1Bの
間隔の距離lを10cm、遅延素子41 、42 ・・・4
k の単位遅延時間(τ)を21μsec(48kHzサ
ンプリング)とした場合に、遅延素子41 、42 ・・・
4k の数(k個)は14個となり、0度付近では約4
度、90度付近では約15度の計測精度で音声信号の到
来する方向θを検出することができる。As is apparent from equation (3), when the direction θ at which the sound signal arrives is close to 0 degrees, the measurement accuracy is good, and as the direction approaches 90 degrees, the measurement accuracy decreases. For example, the distance l between the microphone units 1A and 1B is 10 cm, and the delay elements 4 1 , 4 2.
When the unit delay time (τ) of k is set to 21 μsec (48 kHz sampling), the delay elements 4 1 , 4 2.
The number of 4 k (k) is 14 and about 0 degree is about 4
And around 90 degrees, the direction θ at which the audio signal arrives can be detected with a measurement accuracy of about 15 degrees.
【0031】さらに上述のように2個のマイクロフォン
ユニット1A、1Bを用いて音声方向センサを実施した
場合には、その音声信号の到来する方向θを計測できる
範囲は、マイクロフォンユニット1A、1Bの前方の1
80度の平面だけとなる。この場合に、マイクロフォン
ユニット1A、1Bの後方(図2の下方)から音声信号
が到来した場合には、上述の構成では前方と後方の区別
はできない。Further, when the voice direction sensor is implemented using the two microphone units 1A and 1B as described above, the range in which the direction θ at which the voice signal arrives can be measured in front of the microphone units 1A and 1B. Of 1
There is only a plane of 80 degrees. In this case, when an audio signal arrives from the rear of the microphone units 1A and 1B (the lower part in FIG. 2), the front and rear cannot be distinguished by the above-described configuration.
【0032】ただしこの場合に、上述の装置で、例えば
マイクロフォンユニット1A、1Bを図2のX軸、Y軸
の原点(マイクロフォンユニット1B)を中心に旋回さ
せ、その際の演算結果(図1の端子10の出力)の推移
を調べることにより、前方と後方の区別を行うことがで
きる。すなわち例えばマイクロフォンユニット1Aが後
方に動く方向に旋回した場合にθが大きな値になるよう
に出力が推移したときには、音声信号は後方から到来し
たと判断される。In this case, however, the above-described device causes the microphone units 1A and 1B, for example, to turn about the X-axis and Y-axis origins (microphone unit 1B) in FIG. By examining the transition of the output (terminal 10), it is possible to distinguish between front and rear. That is, for example, when the microphone unit 1 </ b> A turns backward and moves so that θ becomes a large value, it is determined that the audio signal has come from behind.
【0033】あるいは、3個のマイクロフォンユニット
1a、1b、1cを用いて、その一つを要として、他の
2つをその相互を結ぶ線が互いに直角に交わるように配
置することによって、これらのマイクロフォンユニット
1a、1b、1cの含まれる2次元平面の全ての方向に
対して音声信号の到来する方向θを計測することができ
る。なおこの場合に、要となる例えばマイクロフォンユ
ニット1aと、他のマイクロフォンユニット1b、1c
との間隔を等しくすることによって、上述した音声信号
の到来する方向θの計測精度を等しくすることができ
る。Alternatively, by using three microphone units 1a, 1b, and 1c, one of them is required, and the other two are arranged so that the lines connecting them intersect at right angles to each other. It is possible to measure the direction θ at which the audio signal arrives in all directions on the two-dimensional plane including the microphone units 1a, 1b, and 1c. In this case, the necessary microphone unit 1a and the other microphone units 1b and 1c
By equalizing the intervals between the two, it is possible to make the measurement accuracy of the above-described direction θ at which the audio signal arrives equal.
【0034】さらに4個のマイクロフォンユニット1
a、1b、1c、1dを用いて、例えば図3に示すよう
に、これらのマイクロフォンユニット1a、1b、1
c、1dを3次元に直交するように配置することによっ
て、3次元空間の全ての方向に対して音声信号の到来す
る方向θを計測することができる。なおこの場合も、要
となる例えばマイクロフォンユニット1aと、他のマイ
クロフォンユニット1b、1c、1dとの間隔を等しく
することによって、上述した音声信号の到来する方向θ
の計測精度を等しくすることができる。Further four microphone units 1
a, 1b, 1c, and 1d, for example, as shown in FIG.
By arranging c and 1d so as to be orthogonal to three dimensions, it is possible to measure the direction θ at which the audio signal arrives in all directions in the three-dimensional space. In this case as well, by equalizing the interval between the necessary microphone unit 1a and the other microphone units 1b, 1c and 1d, for example, the above-described direction in which the sound signal arrives θ
Measurement accuracy can be made equal.
【0035】なお上述の装置で、3〜4個のマイクロフ
ォンユニット1a、1b、1c(1d)を用いる場合に
は、例えば要となるマイクロフォンユニット1aを上述
の図1のマイクロフォンユニット1A、1Bの一方と
し、後のマイクロフォンユニット1b、1c(1d)を
マイクロフォンユニット1A、1Bの他方として、上述
の図1の回路をそれぞれ2〜3組設けて処理を行う。た
だし、演算部9は1つとし、全ての演算結果を勘案し
て、音声信号の到来する方向の各成分θx θy (θ z )
を求めるようにすることができる。In the apparatus described above, three to four micro-
When using the remote units 1a, 1b, 1c (1d)
Describes, for example, the essential microphone unit 1a
And one of the microphone units 1A and 1B of FIG.
And the subsequent microphone units 1b, 1c (1d)
As the other of the microphone units 1A and 1B,
1 is provided for each of the two or three sets of circuits shown in FIG. Was
However, the operation unit 9 is one, and all operation results are taken into consideration.
And each component θ in the direction in which the audio signal arrivesxθy(Θ z)
Can be asked.
【0036】また上述の装置において、例えば音声信号
をそれぞれディジタル化して収音を行う場合には、マイ
クロフォンユニット1A、1B(1a、1b、1c、1
d)の後段にそれぞれA/D変換器を設け、上述の各処
理をディジタル化することによって、これらの処理がさ
らに容易に行われるようにすることができる。In the above-mentioned apparatus, for example, when sound signals are digitized to collect sound, the microphone units 1A, 1B (1a, 1b, 1c, 1
d) An A / D converter is provided at each subsequent stage, and the above-described processes are digitized, so that these processes can be performed more easily.
【0037】さらに上述の装置において、計測された音
声信号の到来する方向θは、例えば以下のようにして利
用される。Further, in the above-described apparatus, the arrival direction θ of the measured audio signal is used, for example, as follows.
【0038】例えば上述の計測された音声信号の到来す
る方向θに向かって、任意のマイクロフォンユニットの
指向性を制御することができる。For example, the directivity of an arbitrary microphone unit can be controlled in the direction θ in which the measured audio signal arrives.
【0039】すなわち音声信号の到来する方向θの計測
する際には、上述のマイクロフォンユニット1A、1B
(1a、1b、1c、1d)は全て無指向性とされる
が、音声信号の到来する方向θの計測が完了した後は、
この内の任意の2つ以上のマイクロフォンユニットを演
算処理等することにより単一指向性とし、その指向性を
電気的、あるいは機械的な手段を用いて、計測された音
声信号の到来する方向θに制御することができる。なお
指向性の制御されるマイクロフォンユニットは、上述の
マイクロフォンユニット1A、1B(1a、1b、1
c、1d)とは別に設けられてもよい。That is, when measuring the arrival direction θ of the audio signal, the microphone units 1A, 1B
(1a, 1b, 1c, 1d) are all omnidirectional, but after the measurement of the incoming direction θ of the audio signal is completed,
Arbitrary two or more of these microphone units are subjected to arithmetic processing or the like to have a single directivity, and the directivity is determined by an electrical or mechanical means using a direction θ in which the measured audio signal arrives. Can be controlled. The microphone units whose directivity is controlled include the above-described microphone units 1A and 1B (1a, 1b, 1).
c, 1d) may be provided separately.
【0040】また、例えば上述の計測された音声信号の
到来する方向θに向かって、任意の撮影装置の撮影方向
を制御することができる。Further, for example, the photographing direction of an arbitrary photographing device can be controlled in the direction θ in which the measured audio signal arrives.
【0041】すなわち図4において、100は任意の撮
影装置としての例えば民生用のVTR一体型ビデオカメ
ラ、いわゆる8ミリビデオカメラである。また200は
このようなビデオカメラ100のアクセサリーとして実
施されている遠隔操作装置である。そしてこの遠隔操作
装置200では、その上部の雲台201に設置されたビ
デオカメラ100を、遠隔操作により水平方向に旋回
(パン)及び垂直方向に旋回(ティルト)させることが
できるようになっている。That is, in FIG. 4, reference numeral 100 denotes a consumer-use VTR-integrated video camera, for example, a so-called 8-mm video camera as an arbitrary photographing device. Reference numeral 200 denotes a remote control device implemented as an accessory of the video camera 100. In the remote control device 200, the video camera 100 installed on the camera platform 201 above the remote control device 200 can be turned (panned) horizontally and turned (tilted) vertically by remote control. .
【0042】そこでこのようなシステムにおいて、図示
のように遠隔操作装置200の雲台201にビデオカメ
ラ100が設置されると共に、例えばこのビデオカメラ
100の後部に、垂直方向に所定の間隔を設けてマイク
ロフォンユニット101、102が設けられる。Therefore, in such a system, the video camera 100 is installed on the camera platform 201 of the remote control device 200 as shown in the figure, and a predetermined interval is provided in the vertical direction at the rear of the video camera 100, for example. Microphone units 101 and 102 are provided.
【0043】そしてこれらのマイクロフォンユニット1
01、102と、例えばビデオカメラ100に設けられ
るステレオマイクロフォン103、104について、こ
れらで収音された音声信号が演算装置300に供給さ
れ、上述の注目される音声信号の到来する方向θの計測
が行われる。Then, these microphone units 1
With respect to the stereo microphones 01 and 102 and the stereo microphones 103 and 104 provided in, for example, the video camera 100, the audio signals collected by the microphones are supplied to the arithmetic unit 300, and the measurement of the arrival direction θ of the noted audio signal is performed. Done.
【0044】さらにこの演算装置300で任意の遠隔操
作信号が形成され、この遠隔操作信号がケーブル301
を通じて遠隔操作装置200に供給されて、ビデオカメ
ラ100の撮影方向が計測された音声信号の到来する方
向θに向くように制御が行われる。Further, an arbitrary remote control signal is formed by the arithmetic unit 300, and the remote control signal is transmitted to the cable 301.
Is supplied to the remote control device 200 through the controller, and the control is performed so that the shooting direction of the video camera 100 is directed to the direction θ at which the measured audio signal arrives.
【0045】このようにして上述の装置によれば、計測
された任意のスペクトラムの音声信号の到来する方向θ
に向かって、任意のマイクロフォンユニットの指向性
や、任意の撮影装置(ビデオカメラ100)の撮影方向
を制御することができるものである。Thus, according to the above-described apparatus, the arrival direction θ of the measured audio signal of an arbitrary spectrum is obtained.
, The directivity of an arbitrary microphone unit and the imaging direction of an arbitrary imaging device (video camera 100) can be controlled.
【0046】なお、上述のバンドパスフィルタ3A、3
Bでの注目される音声信号の抽出、及び検出回路8での
注目される音声信号の判断は、上述の任意の通過帯域を
持つバンドパスフィルタによる抽出だけでなく、例えば
注目される人の声を分析した特定のスペクトラム等を抽
出、判断するようにしてもよい。また、注目される音声
信号は、人の声以外の任意の音声信号を抽出、判断する
ようにしてもよい。The above-described bandpass filters 3A, 3A
The extraction of the audio signal of interest in B and the determination of the audio signal of interest in the detection circuit 8 are performed not only by the above-described extraction using the band-pass filter having an arbitrary passband, but also by May be extracted and determined. Further, as the audio signal to be noticed, an arbitrary audio signal other than a human voice may be extracted and determined.
【0047】[0047]
【発明の効果】この発明によれば、互いに所定の間隔を
設けて配置された複数の無指向性のマイクロフォンユニ
ットで収音された信号中の任意のスペクトラムの音声信
号を抽出し、この抽出された音声信号が各マイクロフォ
ンユニットで収音される時間差を測定し、この測定され
た時間差を演算することにより、簡単な構成で任意のス
ペクトラムの音声信号の到来する方向を計測することが
できるようになった。According to the present invention, an audio signal of an arbitrary spectrum is extracted from a signal picked up by a plurality of omnidirectional microphone units arranged at a predetermined interval from each other, and the extracted audio signal is extracted. By measuring the time difference between the sound signals picked up by each microphone unit and calculating the measured time difference, it is possible to measure the direction in which the sound signal of an arbitrary spectrum arrives with a simple configuration. became.
【0048】またこの計測された任意のスペクトラムの
音声信号の到来する方向に向かって、任意のマイクロフ
ォンユニットの指向性や、任意の撮影装置の撮影方向を
制御することができるようになった。Further, it is possible to control the directivity of an arbitrary microphone unit and the imaging direction of an arbitrary imaging device toward the direction in which the measured audio signal of an arbitrary spectrum arrives.
【図1】本発明による音声方向センサの一例の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of an example of a voice direction sensor according to the present invention.
【図2】その説明のための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining this.
【図3】他の例の説明のための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining another example.
【図4】本発明を応用した装置の一例の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of an example of an apparatus to which the present invention is applied.
1A、1B 無指向性のマイクロフォンユニット 2A、2B アンプ 3A、3B バンドパスフィルタ(BPF) 41 、42 ・・・4k 単位遅延時間(τ)の遅延素子 50 、51 、52 ・・・5k 演算器(Σ) 6 遅延手段 70 、71 、72 ・・・7k 、8 検出回路(DET) 9 演算部 10 出力端子1A, 1B omnidirectional microphone units 2A, 2B amplifier 3A, a delay element 5 0 3B bandpass filter (BPF) 4 1, 4 2 ··· 4 k unit delay time (τ), 5 1, 5 2 · · · 5 k calculator (sigma) 6 delaying means 7 0, 7 1, 7 2 ··· 7 k, 8 detector (DET) 9 arithmetic unit 10 output terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−262576(JP,A) 特開 平4−198887(JP,A) 特開 平3−42590(JP,A) 特開 平5−323013(JP,A) 特開 平1−263585(JP,A) 特開 昭60−33072(JP,A) 特開 昭62−182682(JP,A) 特開 昭63−124984(JP,A) 特開 平3−195986(JP,A) 特開 昭64−73272(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 3/80 - 3/86 G01S 5/18 - 5/30 G01S 7/52 - 7/64 G01S 15/00 - 15/96 H04R 1/40 320 H04R 3/00 320 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-262576 (JP, A) JP-A-4-198887 (JP, A) JP-A-3-42590 (JP, A) JP-A-5-205 323013 (JP, A) JP-A-1-263585 (JP, A) JP-A-60-33072 (JP, A) JP-A-62-182682 (JP, A) JP-A-63-124984 (JP, A) JP-A-3-195986 (JP, A) JP-A-64-73272 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 3/80-3/86 G01S 5/18 -5/30 G01S 7/52-7/64 G01S 15/00-15/96 H04R 1/40 320 H04R 3/00 320
Claims (3)
数の無指向性のマイクロフォンユニットと、 これらのマイクロフォンユニットで収音された信号中の
任意のスペクトラムの音声信号を抽出する抽出手段と、上記複数のマイクロフォンユニットの一で収音された音
声信号を単位遅延時間ずつ順次遅延させた信号と、他で
収音された音声信号とを比較して、これらが一致する上
記単位遅延時間ずつ順次遅延させた時間の合計を求め
て、 各上記音声信号の間の時間差を測定する測定手段
と、 この測定された時間差を演算して上記任意のスペクトラ
ムの音声信号の到来する方向を計測する演算手段とを有
してなる音声方向センサ。1. A plurality of omnidirectional microphone units arranged at a predetermined interval from each other, an extracting means for extracting an audio signal of an arbitrary spectrum in a signal collected by these microphone units, Sound collected by one of the microphone units
A signal obtained by sequentially delaying the voice signal by the unit delay time,
Compare the collected audio signal with
Calculate the sum of the times delayed sequentially by the unit delay time
A sound direction comprising: a measuring means for measuring a time difference between the sound signals; and a calculating means for calculating the measured time difference to measure the arrival direction of the sound signal of the arbitrary spectrum. Sensor.
て、 上記所定の間隔を音波が伝播する時間の半分に相当する
時間だけ遅延させる遅延手段をさらに備え、 上記他のマイクロフォンユニットで収音された音声信号
を、この遅延手段を介して、上記一のマイクロフォンユ
ニットで収音された音声信号を単位遅延時間ずつ順次遅
延させた信号と比較するようにした音声方向センサ。2. The sound direction sensor according to claim 1 , further comprising delay means for delaying the predetermined interval by a time corresponding to a half of a propagation time of a sound wave, wherein the sound is picked up by the other microphone unit. An audio direction sensor configured to compare the audio signal with a signal obtained by sequentially delaying the audio signal collected by the one microphone unit by a unit delay time via the delay unit.
て、 上記抽出手段の入出力端の信号を比較する比較手段をさ
らに備え、 この比較手段からの比較結果に基づいて、上記測定手段
が制御されるようにした音声方向センサ。3. The voice direction sensor according to claim 1, further comprising comparison means for comparing signals at input and output terminals of said extraction means, wherein said measurement means is controlled based on a comparison result from said comparison means. Voice direction sensor.
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---|---|---|---|
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- 1994-04-18 JP JP7880894A patent/JP3298297B2/en not_active Expired - Fee Related
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