JP5032960B2 - Acoustic input device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、予め決められた目的領域に存在する音源からの音を強調して出力する音響入力装置に関するものである。 The present invention relates to an acoustic input device that emphasizes and outputs sound from a sound source that exists in a predetermined target area.
音源からの音を集音する音響入力装置としては、例えばインターホンシステムのドアホン子器などに設けられ、このドアホン子器の前に存在する特定の話者(音源)の音声(音)を集音するものがある。このようなドアホン子器などに設けられた音響入力装置では、話者の音声のみを集音し、話者の音声以外の音(例えば壁面からの反射音や周囲の騒音など)を集音しないために、話者が存在する方向(目的方向)を予め予想し、予想した目的方向に指向性を向けておく必要がある。 As an acoustic input device that collects sound from a sound source, for example, it is provided in a door phone sub unit of an interphone system, and the sound (sound) of a specific speaker (sound source) existing in front of the door phone sub unit is collected. There is something to do. In the acoustic input device provided in such a door phone sub unit, only the voice of the speaker is collected, and the sound other than the voice of the speaker (for example, reflected sound from the wall surface or ambient noise) is not collected. Therefore, it is necessary to predict in advance the direction in which the speaker exists (target direction) and to direct the directivity to the predicted target direction.
目的方向に存在する音源からの音を集音する従来の音響入力装置としては、指向性の鋭い単一の超指向性マイクロホンを用いて集音するものがある。指向性マイクロホンは、ある程度小さい指向角度の集音領域に存在する音源からの音を集音することができる。 As a conventional acoustic input device that collects sound from a sound source that exists in a target direction, there is one that collects sound using a single super-directional microphone having a sharp directivity. The directional microphone can collect sound from a sound source that exists in a sound collection region with a somewhat small directivity angle.
また、音源からの音を集音する従来の音響入力装置の他の例として、特許文献1には、圧力型マイクロホンである無指向性マイクロホンと、速度型マイクロホンである双指向性マイクロホンと、無指向性マイクロホンの波形信号に対して双指向性マイクロホンの波形信号の位相が進んでいるのか又は遅れているのかを判定する位相比較器とを備える音源方向判定装置が開示されている。
As another example of a conventional acoustic input device that collects sound from a sound source,
特許文献1の音源方向判定装置では、双指向性マイクロホン(速度型マイクロホン)の波形信号は、2つのマイクロホン(無指向性マイクロホン及び双指向性マイクロホン)の正面側に音源が存在する場合、無指向性マイクロホン(圧力型マイクロホン)の波形信号より90度位相が進み、2つのマイクロホンの背面側に音源が存在する場合、無指向性マイクロホンの波形信号より90度位相が遅れる。位相比較器は、双指向性マイクロホンの波形信号の位相が無指向性マイクロホンの波形信号より進んでいると判断した場合、音源が正面側に存在すると判断する一方、無指向性マイクロホンの波形信号より遅いと判断した場合、音源が背面側に存在すると判断する。
In the sound source direction determination apparatus of
上記より、特許文献1の音源方向判定装置によれば、音源が2つのマイクロホンの正面側に存在するのか背面側に存在するのかを判定することができる。
しかしながら、従来の音響入力装置には、目的方向に存在する音源からの音を強調して集音することができるものの、音源と他の騒音源がともに同じ目的方向に存在する場合、音源からの音と騒音源による騒音とを分離することができないという問題があった。 However, although conventional sound input devices can collect sound by enhancing the sound from the sound source existing in the target direction, if both the sound source and other noise sources exist in the same target direction, There was a problem that it was not possible to separate the sound from the noise from the noise source.
上記問題を解決する従来の手段として、ノイズ除去などの信号処理を行うことが考えられるが、このような信号処理では、演算量が過多となってしまうという新たな問題が発生してしまう。 As a conventional means for solving the above problem, it is conceivable to perform signal processing such as noise removal. However, such signal processing causes a new problem that the amount of calculation becomes excessive.
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる音響入力装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an acoustic input device capable of enhancing and outputting sound from a sound source existing in a target area.
請求項1の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか1つとの位相差を、前記音源が前記目的領域に存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源位置判定部は、一方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第1の範囲に含まれる第1条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第2の範囲に含まれる第2条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第3の範囲に含まれる第3条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第4の範囲に含まれる第4条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、前記第1〜4条件の何れか1つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定することを特徴とする。
The invention according to
請求項2の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記受信した各観測信号の離散値を所定時間間隔で抽出するとともに、前記基準観測信号をさらに受信し、当該基準観測信号の離散値を前記所定時間間隔で抽出し、前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールごとに観測信号の離散値x1〜x4及び前記基準観測信号の離散値x0を用いて数4で表わされる相関関数Rij(i,j=0,1,2,3,4)を求め、一方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数R00に対する相互相関関数R01の相対比が予め設定された第1の範囲に含まれる第1条件、前記自己相関関数R00に対する相互相関関数R02の相対比が予め設定された第2の範囲に含まれる第2条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数R00に対する相互相関関数R03の相対比が予め設定された第3の範囲に含まれる第3条件、前記自己相関関数R00に対する相互相関関数R04の相対比が予め設定される第4の範囲に含まれる第4条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、前記第1〜4条件の何れか1つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定することを特徴とする。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記音源位置判定部は、前記第1〜4条件のうち何れか3つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち3つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、前記第1〜4条件のうち何れか2つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち2つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、前記第1〜4条件のうち何れか1つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち1つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定し、前記第1〜4条件の何れの条件も満たさないとき、4つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定することを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the first or second aspect of the invention, when the sound source position determination unit satisfies any three conditions of the first to fourth conditions, the sound source region of the four directional microphones When it is determined that the sound source is present in a portion where three sound collection areas overlap and two conditions of the first to fourth conditions are satisfied, two sound collections of the sound collection areas of the four directional microphones When it is determined that the sound source is present in the overlapping area, and any one of the first to fourth conditions is satisfied, only one sound collection area is selected from the sound collection areas of the four directional microphones. It is determined that the sound source is present, and when none of the first to fourth conditions is satisfied, it is determined that the sound source is present in a region other than the sound collection region of the four directional microphones. .
請求項4の発明は、請求項3の発明において、前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち3つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい第3の増幅率で増幅して出力し、前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち2つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第3の増幅率より小さい第4の増幅率で増幅して出力し、前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち1つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第4の増幅率より小さい第5の増幅率で増幅して出力し、前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第5の増幅率より小さい第6の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the output calculation unit includes the sound source in a portion where three sound collection regions of the four directional microphones are overlapped by the sound source position determination unit. If it is determined, the synthesized signal is amplified with a third amplification factor smaller than the first amplification factor and output, and the sound source position determination unit collects two of the sound collection regions of the four directional microphones. When it is determined that the sound source is present in a portion where sound regions overlap, the synthesized signal is amplified and output with a fourth amplification factor smaller than the third amplification factor, and four directivities are output by the sound source position determination unit. When it is determined that the sound source exists in only one sound collection region of the microphone sound collection regions, the synthesized signal is amplified and output with a fifth amplification factor smaller than the fourth amplification factor, Sound source When the position determination unit determines that the sound source is present in a region other than the sound collection region of the four directional microphones, the synthesized signal is amplified with a sixth amplification factor smaller than the fifth amplification factor. It is characterized by outputting.
請求項5の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく受波信号を生成する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部と、前記一対のマイクロホンモジュールのそれぞれで生成された受波信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、2つの前記受波信号の位相差が、前記音源が前記目的領域に存在する場合の2つの受波信号の位相差分だけ補正された後の2つの当該受波信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記音源位置判定部は、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定したときに当該音源が当該目的領域の近傍に存在するか否かを判定し、前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域の近傍に存在すると判定された場合、前記目的位置から離れていくにつれて前記第1の増幅率から単調減少する連続変化特性の増幅率で前記合成信号を増幅して出力することを特徴とする。 The invention of claim 5 has a pair of sound generation regions each having a sound collection region with a predetermined directivity angle and receiving a sound wave from a sound source existing in the sound collection region and generating a reception signal based on the received sound wave. Each of the pair of microphone modules has a microphone module, and the pair of microphone modules is installed so that the respective sound collection areas cross each other, and the sound collection unit whose target area is the area where the sound collection areas overlap each other A sound source position determination unit that determines whether or not the sound source exists in the target area using the generated received signal, and the sound source position determination unit that determines that the sound source exists in the target area; A first amplification is performed on the combined signal of the two received signals after the phase difference between the two received signals is corrected by the phase difference between the two received signals when the sound source is present in the target region. rate On the other hand, when the sound source position determination unit determines that the sound source does not exist in the target area, the output is amplified and output with an amplification factor smaller than the first amplification factor. The sound source position determination unit determines whether or not the sound source exists in the vicinity of the target region when the sound source is determined not to exist in the target region, and the output calculation unit When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the vicinity of the target region, the gain of the continuous change characteristic monotonously decreases from the first gain as the distance from the target position increases. The synthesized signal is amplified and output.
請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項の発明において、前記各マイクロホンモジュールの集音領域が変動可能であることを特徴とする。 A sixth aspect of the invention is characterized in that, in the invention of any one of the first to fifth aspects, the sound collection area of each of the microphone modules is variable.
請求項7の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項の発明において、前記集音部を同一直線上に複数個並べて備えることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項8の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項の発明において、前記集音部を複数個ずつ平行に並べて備えることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
請求項9の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項の発明において、前記集音部を複数個、二次元的に配列して備えることを特徴とする。
The invention of claim 9 is the invention of any one of
請求項10の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか1つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第1〜4の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源位置判定部は、前記第1〜4の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きく、各マイクロホンモジュールにおいて2つの観測パワー値の相対比が所定の第1の設定値以上である場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記2つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の第2の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する2つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のうち少なくとも一方に前記音源が存在すると判定することを特徴とする。
The invention of
請求項11の発明は、請求項10の発明において、前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記他の領域のうち各指向性マイクロホンの集音領域の少なくとも何れかと前記目的領域とに前記音源が存在すると判定された場合、前記他の領域において前記集音領域に前記音源が存在しない指向性マイクロホンの観測信号を前記第1の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect , the output calculation unit is configured to add the sound source position determination unit to at least one of the sound collection regions of each directional microphone and the target region among the other regions. When it is determined that a sound source is present, an observation signal of a directional microphone in which the sound source does not exist in the sound collection region in the other region is amplified by the first amplification factor and output.
請求項12の発明は、請求項11の発明において、前記第1〜4の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のどちらか一方とに存在すると判定した場合、前記一対の観測パワー値の相対比が前記第1の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい第2の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。
The invention of
請求項13の発明は、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有する一対のマイクロホンモジュールを有し、各集音領域が交差するように当該一対のマイクロホンモジュールが設置され、当該一対のマイクロホンモジュールの各集音領域が重なる領域を目的領域とする集音部を備え、前記各マイクロホンモジュールは、一対の指向性マイクロホンを有し、当該一対の指向性マイクロホンは、それぞれが所定の指向角度の集音領域を有し当該集音領域に存在する前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく観測信号を生成し、当該一対の指向性マイクロホンの各集音領域の一部同士が前記目的領域を含んで重なるように近接して設置される音響入力装置であって、前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか1つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号の位相差分だけ補正し、前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第1〜4の観測パワーとし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、前記音源位置判定部は、前記第1〜4の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きい場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記2つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する2つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のそれぞれに前記音源が存在すると判定することを特徴とする。 The invention of claim 13 has a pair of microphone modules each having a sound collection area of a predetermined directivity angle, the pair of microphone modules are installed so that the sound collection areas intersect, and the pair of microphone modules Each of the microphone modules has a pair of directional microphones, each of the microphone modules having a predetermined directional angle. Receiving sound waves from the sound source that have a sound region and exist in the sound collection region, generate an observation signal based on the received sound waves, and a part of each sound collection region of the pair of directional microphones wherein an acoustic input device close to being placed so as to overlap include object area, or the sound source is placed at an intermediate position of the microphone module of the one pair And a non-directional microphone to generate the to reception of the sound wave reference observation signal based on sound waves the reception, for each of the microphone module receives the observation signals from each of the pair of directional microphones, and the received After the phase difference between the two observation signals is corrected by the phase difference correction unit that corrects the phase difference between the two observation signals when the sound source exists in a predetermined target direction, and after the phase difference correction unit corrects the phase difference A sound source position determination unit that determines whether or not the sound source exists in the target region using each of the observation signals, and when the sound source position determination unit determines that the sound source exists in the target region, The synthesized signal of each observation signal after the phase difference of the observation signal is corrected by the phase difference is amplified with a first amplification factor and output, while the sound source position determination unit If but determined not to exist in the target area, and an output calculation unit for outputting the combined signal is amplified by the first amplification factor is smaller than the amplification factor, the phase difference correcting unit, the reference further receives the observation signal, a reference observation signal and those 該観 measuring signal when either one of the phase difference between the reference observation signal the received and the received observation signals, sound source to the destination direction is present phase Only the difference is corrected, and the power value of the observation signal for each of the microphone modules after being corrected by the phase difference correction unit is set as the first to fourth observation powers, and after the correction by the phase difference correction unit, the power value of the reference observation signal and a reference observation power value, the sound source position determination unit, in a case before Symbol both is greater than a predetermined threshold value of the first to fourth observation power value, the two at each microphone module When the cross-correlation function of the observation signal satisfies a condition that is equal to or greater than a predetermined set value obtained from the auto-correlation function of each observation signal, the sound source is in each of the target region and other regions other than the target region. while determining the present, when does not satisfy the condition, determines that the sound source is not present in the target area, it is determined that the sound source for each of the microphone module is present in each of the object region and the other region If, before when the relative ratio of at least one of the observed power values of the two observation power values for Kimoto quasi observed power value is included in a predetermined range, each of the sound collection region of the directional microphone of the one pair It is determined that the sound source exists.
請求項14の発明は、請求項13の発明において、前記第1〜4の指向性マイクロホンの指向軸を傾ける駆動手段を備え、前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域の何れにも存在すると判定した場合、前記他の領域の2つの音源が前記目的領域から各マイクロホンモジュールの前記2つの指向性マイクロホンの指向角の最大値の2分の1以上離れているときにおいて、前記2つの観測パワー値の相対比が所定の設定値未満である条件を満たすまで前記前記駆動手段を制御し、前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい第2の増幅率で増幅して出力することを特徴とする。
The invention of claim 14 is the invention of claim 13 , further comprising driving means for inclining a directional axis of the first to fourth directional microphones, wherein the sound source position determination unit is configured such that in each microphone module, the sound source includes the sound source. and the target region, if it is determined that also exists in any of the sound collecting area of the directional microphone of the one pair of the other areas, the two sound sources each microphone module from the target area of the
請求項1の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項1の発明によれば、4本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、2つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項1の発明によれば、無指向性マイクロホンを一対のマイクロホンモジュールの中央位置に設置し、無指向性マイクロホンからの基準観測パワー値に対する各観測パワー値を用いることによって、音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。
According to the first aspect of the present invention, a pair of microphone modules are installed so that their sound collection areas intersect, a specific target area including not only the direction but also the distance is set, and the sound source exists in the target area. In this case, the sound from the sound source existing in the target area can be emphasized and output by amplifying and outputting with a larger amplification factor than when the sound source does not exist in the target area.
According to the first aspect of the present invention, since the target area is set using four directional microphones, the distance between the two directional microphones can be reduced in each microphone module. It can be made smaller than a microphone or a microphone array, and it is not necessary to extremely narrow the directivity angle of the microphone.
Furthermore, according to the invention of
請求項2の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項2の発明によれば、4本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、2つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項2の発明によれば、基準観測信号の自己相関関数や基準観測信号と各観測信号との相互相関関数を用いることによって、無相関ノイズの影響を低減して高S/N比にすることができ、音源が目的領域に存在するか否かの判定精度を高めることができる。
According to the invention of
According to the second aspect of the present invention, since the target area is set using four directional microphones, the distance between the two directional microphones can be reduced in each microphone module. It can be made smaller than a microphone or a microphone array, and it is not necessary to extremely narrow the directivity angle of the microphone.
Furthermore, according to the invention of
請求項3の発明によれば、音源が目的領域には存在しない場合であっても、目的領域からどの程度離れた位置に存在するのかを判定することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、音源が目的領域には存在しない場合において、複数の指向性マイクロホンの集音領域が重なる数が多いほど、大きな増幅率を与えることができ、出力信号の大きさを変化させることができる。 According to the invention of claim 4 , when the sound source does not exist in the target area, the larger the number of overlapping sound collecting areas of the plurality of directional microphones, the larger the amplification factor can be given, and the magnitude of the output signal. Can be changed.
請求項5の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項5の発明によれば、合成信号を増幅するための増幅率が音源の存在位置によって不連続になることを防止することができ、その結果、出力信号(出力信号のパワー値)を常に連続値とすることができる。
According to the invention of claim 5, a pair of microphone modules are installed so that the respective sound collection areas intersect with each other, a specific target area including not only the direction but also the distance is set, and the sound source exists in the target area. In this case, the sound from the sound source existing in the target area can be emphasized and output by amplifying and outputting with a larger amplification factor than when the sound source does not exist in the target area.
Further, according to the invention of claim 5, it is possible to gain for amplifying the composite signal is prevented from becoming discontinuous by the location of the sound source, (power value of the output signal) as a result, the output signal Can always be a continuous value.
請求項6の発明によれば、マイクロホンモジュールの集音領域を変えながら、例えば隣接する領域から時間的に連続して集音することによって、目的領域の縦横比を大きくして目的領域の拡大を図ることができる。 According to the invention of claim 6 , while changing the sound collection area of the microphone module, for example, by continuously collecting sound from adjacent areas in time, the aspect ratio of the target area is increased and the target area is expanded. Can be planned.
請求項7の発明によれば、集音部を同一直線上に複数個並べることによって、目的領域の縦横比を大きくして目的領域を拡大することができる。 According to the invention of claim 7 , by arranging a plurality of sound collecting portions on the same straight line, it is possible to enlarge the target area by increasing the aspect ratio of the target area.
請求項8の発明によれば、複数の集音部を平行に並べることによって、目的領域の縦横比を大きくするだけでなく、集音部に垂直な方向に対しても目的領域を拡大することができる。 According to the invention of claim 8 , by arranging a plurality of sound collecting portions in parallel, not only the aspect ratio of the target region is increased, but also the target region is enlarged in the direction perpendicular to the sound collecting portion. Can do.
請求項9の発明によれば、例えば集音部の各マイクロホンモジュール間を直径とした円上にマイクロホンモジュールが並ぶように備えることによって、集音部の正面領域だけでなく、側面領域からも集音を行うことができる。 According to the ninth aspect of the present invention, for example, by providing the microphone modules so as to be arranged in a circle having a diameter between the microphone modules of the sound collecting unit, the sound collecting unit collects not only from the front region but also from the side region. Can make sound.
請求項10の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項10の発明によれば、4本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、2つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項10の発明によれば、第1〜4の指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に1つの音源が存在し、第1〜4の指向性マイクロホンの何れかの集音領域内に他の音源が存在することを判定することができる。
According to the invention of
According to the invention of
Further, according to the invention of
請求項11の発明によれば、目的領域の音源からの信号を増幅して出力することができる。
According to the invention of
請求項12の発明によれば、目的領域の音源からの信号を増幅して出力することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to amplify and output a signal from the sound source in the target area.
請求項13の発明によれば、一対のマイクロホンモジュールをそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
また、請求項13の発明によれば、4本の指向性マイクロホンを用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュールにおいて、2つの指向性マイクロホンの間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
さらに、請求項13の発明によれば、第1〜4の指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に1つの音源が存在し、第1〜4の指向性マイクロホンの何れかの集音領域内に他の音源が存在することを判定することができる。
According to the invention of claim 13, a pair of microphone modules are installed so that the respective sound collection areas intersect, a specific target area including not only the direction but also the distance is set, and the sound source exists in the target area. In this case, the sound from the sound source existing in the target area can be emphasized and output by amplifying and outputting with a larger amplification factor than when the sound source does not exist in the target area.
According to the invention of claim 13, by setting the target area using four directional microphones, the distance between the two directional microphones can be reduced in each microphone module. It can be made smaller than a microphone or a microphone array, and it is not necessary to extremely narrow the directivity angle of the microphone.
Furthermore, according to according to the invention of claim 13, one of the sound source in the region where the sound collecting areas of the first to fourth directional microphone overlap exists, either collected in the area of the first to fourth directional microphone It can be determined that there is another sound source.
請求項14の発明によれば、目的領域の音源からの信号を強調して出力することができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, it is possible to emphasize and output a signal from the sound source in the target area.
(実施形態1)
まず、実施形態1の音響入力装置の構成について図1,2を用いて説明する。この音響入力装置は、図1に示すように、音源(図示せず)からの音を集音する集音部1と、集音部1で集音した音に基づく後述の観測信号(受波信号)xa(t),xb(t)を用いて出力信号y(k,m)を算出する信号処理部2とを備えている。
(Embodiment 1)
First, the structure of the acoustic input device of
集音部1は、それぞれが所定の指向角度α1,α2(図2参照)の集音領域を有する一対(以下「1対」と表記する)のマイクロホンモジュール(第1のマイクロホンモジュール10及び第2のマイクロホンモジュール11)を備えている。第1のマイクロホンモジュール10と第2のマイクロホンモジュール11は、例えば超指向性マイクロホンやマイクロホンアレー、ビームフォーマなど指向性が非常に鋭いものであり、図2に示すように、各集音領域が交差するように設置され、各集音領域の中心軸A1,A2の交差点を目的位置Bとし、各集音領域が重なる領域を目的領域Cとする。
The
上記のように設置された各マイクロホンモジュール10,11は、図1に示すように、それぞれが集音領域に存在する音源(図示せず)からの音波を受波し、受波した音波に基づく電気信号である観測信号xa(t),xb(t)を生成する。第1の観測信号xa(t)は第1のマイクロホンモジュール10から信号処理部2に、第2の観測信号xb(t)は第2のマイクロホンモジュール11から信号処理部2に出力される。
As shown in FIG. 1, each of the
なお、本実施形態の第1のマイクロホンモジュール10と第2のマイクロホンモジュール11は感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号xa(t),xb(t)とすればよい。具体的には、第1のマイクロホンモジュール10の感度係数をma、第2のマイクロホンモジュール11の感度係数をmb(ma≠mb)とし、(第1のマイクロホンモジュール10が受波した音波に基づく観測信号×ma)を、信号処理部2に送信される第1の観測信号xa(t)とし、(第2のマイクロホンモジュール11が受波した音波に基づく観測信号×mb)を、信号処理部2に送信される第2の観測信号xb(t)とすればよい。このとき、感度係数ma,mbは、後述のPxa,Pxbを用いて、ma:mb=√(Pxb):√(Pxa)を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。
Although the
図1に示す信号処理部2は、第1,2の観測信号xa(t),xb(t)を受信して第1の観測信号の離散値xa(k,m)と第2の観測信号の離散値xb(k,m)の位相差を補正する位相差補正部20と、第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb(k,m)に基づく第1,2の観測パワー値Pxa(k),Pxb(k)を用いて音源が目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部21と、音源位置判定部21の判定結果に応じて出力信号y(k,m)を出力する出力演算部22とを備えている。
The
位相差補正部20は、第1のマイクロホンモジュール10から第1の観測信号xa(t)を受信し、受信した第1の観測信号xa(t)をフレーム長Lのフレームに分割し、各フレームごとに第1の観測信号の離散値xa(k,m)を所定時間間隔Δtで抽出する。同様に、第2のマイクロホンモジュール11から第2の観測信号xb(t)を受信し、この第2の観測信号xb(t)をフレーム長Lのフレームに分割し、各フレームごとに第2の観測信号の離散値xb(k,m)を所定時間間隔Δtで抽出する。なお、第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb(k,m)とは、k番目のフレームにおけるm番目の離散値をいう。
The phase
第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb(k,m)を抽出した位相差補正部20は、抽出した第1の観測信号の離散値xa(k,m)と第2の観測信号の離散値xb(k,m)の位相差を、目的領域に音源が存在する場合の第1の観測信号xa(t)と第2の観測信号xb(t)の位相差分だけ補正する。
The phase
例えば、目的領域の中で各集音領域の中心軸の交差点である目的位置が第1のマイクロホンモジュール10及び第2のマイクロホンモジュール11の中心軸から角度φだけ傾いた方向である場合、目的位置に音源が存在する場合の第1の観測信号xa(t)と第2の観測信号xb(t)には位相差2dsinφ(2d:第1のマイクロホンモジュール10と第2のマイクロホンモジュール11の距離)が発生する。音速cとすると、時間τ=2dsinφ/cだけ時間ずれが発生する。したがって、第2の観測信号の離散値xb(k,m)を時間τだけ遅延させて、新たな第2の観測信号の離散値xb’(k,m)=xb(k,m−τ/Δt)とすることにより、第1の観測信号の離散値xa(k,m)と第2の観測信号の離散値xb(k,m)の位相差を補正することができる。
For example, when the target position that is the intersection of the central axes of the sound collection areas in the target area is a direction inclined by an angle φ from the central axes of the
なお、本実施形態では、図2に示すように、目的位置が第1のマイクロホンモジュール10及び第2のマイクロホンモジュール11の中心軸Dの方向であることから、目的位置に音源が存在する場合の第1の観測信号xa(t)と第2の観測信号xb(t)には位相差が発生しないため、xb’(k,m)=xa(k,m)である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the target position is the direction of the central axis D of the
位相差補正部20で補正された第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb’(k,m)は音源位置判定部21に出力される。
The discrete values xa (k, m) and xb ′ (k, m) of the first and second observation signals corrected by the phase
図1に示す音源位置判定部21は、数5のように第1の観測信号の離散値xa(k,m)の二乗和の所定時間(フレーム長)における平均値を各フレームごとに算出して第1の観測パワー値Pxa(k)とするとともに、第2の観測信号の離散値xb’(k,m)の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第2の観測パワー値Pxb(k)とする。なお、数5において、i=a,bである。
The sound source
第1,2の観測パワー値Pxa(k),Pxb(k)を算出した音源位置判定部21は、第1,2の観測パワー値Pxa(k),Pxb(k)を用いて、音源が目的領域に存在するか否かを判定する。具体的には、音源位置判定部21は、第1,2の観測パワー値Pxa(k),Pxb(k)の何れもが所定の閾値Pthより大きいという条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。一方、上記条件を満たさない場合、音源位置判定部21は、音源が目的領域には存在しないと判定する。
The sound source
出力演算部22は、第1のマイクロホンモジュール10から第1の観測信号xa(t)を、第2のマイクロホンモジュール11から第2の観測信号xb(t)を受信し、ディジタルシグナルプロセッサ(以下「DSP」という。)を用いて、第1,2の観測信号xa(t),xb(t)から第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb(k,m)を求め、第2の観測信号の離散値xb(k,m)を時間τだけ遅延させて、新たな第2の観測信号の離散値xb’(k,m)=xb(k,m−τ/Δt)とし、第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb’(k,m)の和(xa(k,m)+xb’(k,m))を求める。なお、本実施形態では、遅延が生じないので、xb’(k,m)=xb(k,m)となる。
The
上記出力演算部22は、音源位置判定部21によって音源が目的領域に存在すると判定された場合、第1の観測信号の離散値xa(k,m)と第2の観測信号の離散値xb’(k,m)の合成信号(xa(k,m)+xb’(k,m))を第1の増幅率G1で増幅し、デジタル出力信号の出力信号y(k,m)として出力する。一方、音源位置判定部21によって音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力演算部22は、合成信号(xa(k,m)+xb’(k,m))を第1の増幅率G1より小さい第2の増幅率G2で増幅し、出力信号y(k,m)として出力する。
When the sound source
次に、本実施形態の音響入力装置の動作について説明する。まず、集音部1の第1,2のマイクロホンモジュール10,11が音源からの音波を受波すると、第1,2の観測信号xa(t),xb(t)が集音部1から信号処理部2に送信される。信号処理部2では、位相差補正部20が、第1,2の観測信号の離散値xa(k,m),xb(k,m)を抽出する。その後、位相差補正部20は、第2の観測信号の離散値xb(k,m)に対して、目的領域(例えば各集音領域の中心軸の交差点である目的位置)に音源が存在する場合の位相差だけシフトし、それを第2の観測信号の離散値xb’(k,m)とする。
Next, the operation of the acoustic input device of this embodiment will be described. First, when the first and
音源位置判定部21は、第1,2の観測パワー値Pxa(k),Pxb(k)を各フレームごとに算出する。その後、音源位置判定部21は、第1,2の観測パワー値Pxa(k),Pxb(k)の何れもが閾値Pthより大きいという条件を満たすか否かを検討する。上記条件を満たさない場合、音源が目的領域には存在しないと判定される。一方、上記条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。
The sound source
出力演算部22は、音源が目的領域に存在すると判定された場合、出力信号y(k,m)としてG1(xa(k,m)+xb’(k,m))を出力し、音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力信号y(k,m)としてG2(xa(k,m)+xb’(k,m))(G2<G1)を出力する。
When it is determined that the sound source exists in the target area, the
上記より、従来の超指向性マイクロホンによる集音や音源分離手法では特定の目的方向からの音を強調することしかできなかったが、本実施形態の音響入力装置では、特定の方向及び特定の距離にある目的領域を限定することによって、この目的領域に存在する音源からの音を強調することができる。これにより、目的領域以外の領域からの騒音などを抑圧することができ、音源からの音を高S/N比で集音することができる。 From the above, the sound collection and sound source separation method using the conventional super-directional microphone can only emphasize the sound from a specific target direction, but the sound input device of the present embodiment has a specific direction and a specific distance. By limiting the target area in (1), the sound from the sound source existing in the target area can be emphasized. Thereby, noise from an area other than the target area can be suppressed, and sound from the sound source can be collected with a high S / N ratio.
以上、本実施形態によれば、1対のマイクロホンモジュール(第1のマイクロホンモジュール10及び第2のマイクロホンモジュール11)をそれぞれの集音領域が交差するように設置して、方向だけでなく距離も含めた特定の目的領域を設定し、音源が目的領域に存在する場合に音源が目的領域には存在しない場合に比べて大きな増幅率で増幅して出力することによって、目的領域に存在する音源からの音を強調して出力することができる。
As described above, according to the present embodiment, a pair of microphone modules (the
なお、実施形態1の変形例として、図1に示す出力演算部22は、デジタル信号の出力信号y(k,m)を出力するのではなく、第1の観測信号xa(t)と、第2の観測信号xb(t)を時間τだけ遅延させた新たな第2の観測信号xb’(t)=xb(t−τ)との和(xa(t)+xb’(t))を増幅して出力してもよい。つまり、出力演算部22は、音源が目的領域に存在すると判定された場合、出力信号y(t)=G1(xa(t)+xb’(t))を出力し、音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力信号y(t)=G2(xa(t)+xb’(t))(G2<G1)を出力する。
As a modification of the first embodiment, the
(実施形態2)
実施形態1の音響入力装置では、各マイクロホンモジュール10,11がそれぞれ超指向性マイクロホンなどであるが、このような場合、集音部1から離れた位置に目的領域Cを設定するためには、各マイクロホンモジュール10,11の指向角度を極端に絞るか、マイクロホンモジュール10,11の間隔を広げる必要があった。
(Embodiment 2)
In the acoustic input device according to the first embodiment, each of the
そこで、集音部1から離れた位置に目的領域Cを容易に設定可能なものとして、実施形態2の音響入力装置について説明する。本実施形態の音響入力装置は、図3に示すように、各マイクロホンモジュール10a,11aとして、それぞれが所定の指向角度α1〜α4の集音領域を有する1対の指向性マイクロホン30〜33を備える点で、実施形態1の音響入力装置(図1参照)と相違している。なお、実施形態1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
Therefore, the acoustic input device according to the second embodiment will be described assuming that the target area C can be easily set at a position away from the
図4(b)に示すように、第1の指向性マイクロホン30及び第2の指向性マイクロホン31が第1のマイクロホンモジュール10aとして互いに近接して設置され、第3の指向性マイクロホン32及び第4の指向性マイクロホン33が第2のマイクロホンモジュール11aとして互いに近接して設置されている。
As shown in FIG. 4B, the first
上記のように設置された第1〜4の指向性マイクロホン30〜33は、図3に示すように、それぞれが音源からの音波を受波し、受波した音波に基づく観測信号x1(t)〜x4(t)を生成する。第1の観測信号x1(t)は第1の指向性マイクロホン30から信号処理部2aに、第2の観測信号x2(t)は第2の指向性マイクロホン31から信号処理部2aに、第3の観測信号x3(t)は第3の指向性マイクロホン32から信号処理部2aに、第4の観測信号x4(t)は第4の指向性マイクロホン33から信号処理部2aに出力される。
As shown in FIG. 3, each of the first to fourth
ところで、上記第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の特性は、図5に示すように、指向性の中心軸A1から角度φの位置における後述の第1〜4の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)は、0°≦|φ|<φ1では高くほぼ一定であり、φ1≦|φ|<φ2では角度φが大きくなるにつれて急速に低下し、φ2<|φ|では低くほぼ一定である。各集音領域が重なる領域の角度θは、0°<θ<min(α3,α4)となる。
By the way, the characteristics of the first to fourth
なお、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33は全て感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号x1(t)〜x4(t)とすればよい。具体的には、第1の指向性マイクロホン30の感度係数をm1、第2の指向性マイクロホン31の感度係数をm2(m1≠m2)とする場合、(第1の指向性マイクロホン30が受波した音波に基づく観測信号×m1)を、信号処理部2aに送信される第1の観測信号x1(t)とし、(第2の指向性マイクロホン31が受波した音波に基づく観測信号×m2)を、信号処理部2aに送信される第2の観測信号x2(t)とすればよい。第3の指向性マイクロホン32及び第3の指向性マイクロホン33も同様である。このとき、感度係数m1,m2は、後述のPx1,Px2を用いて、m1:m2=√(Px2):√(Px1)を満たすように設定され、感度係数m3,m4は、後述のPx3,Px4を用いて、m3:m4=√(Px4):√(Px3)を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。
The first to fourth
本実施形態の位相差補正部20aは、第1のマイクロホンモジュール10aにおいて第1,2の指向性マイクロホン30,31から第1,2の観測信号x1(t),x2(t)を受信し、各観測信号x1(t),x2(t)をフレーム長Lのフレームに分割し、各フレームごとに第1,2の観測信号の離散値x1(k,m),x2(k,m)を所定時間間隔Δtで抽出する。同様に、第2のマイクロホンモジュール11aにおいて第3,4の指向性マイクロホン32,33から第3,4の観測信号x3(t),x4(t)を受信し、各観測信号x3(t),x4(t)をフレーム長Lのフレームに分割し、各フレームごとに第3,4の観測信号の離散値x3(k,m),x4(k,m)を所定時間間隔Δtで抽出する。なお、各観測信号の離散値xi(k,m)(i=1,2,3,4)とは、k番目のフレームにおけるm番目の離散値をいう。
The phase
第1〜4の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)を抽出した位相差補正部20aは、上記抽出した第1の観測信号の離散値x1(k,m)と第2の観測信号の離散値x2(k,m)の位相差を、音源が予め決められた目的方向に存在する場合の第1の観測信号x1(t)と第2の観測信号x2(t)の位相差分だけ補正する。同様に、位相差補正部20aは、上記抽出した第1の観測信号の離散値x1(k,m)と第3の観測信号の離散値x3(k,m)の位相差を、予め決められた目的方向に音源が存在する場合の第1の観測信号x1(t)と第3の観測信号x3(t)の位相差分だけ補正し、上記抽出した第1の観測信号の離散値x1(k,m)と第4の観測信号の離散値x4(k,m)の位相差を、予め決められた目的方向に音源が存在する場合の第1の観測信号x1(t)と第4の観測信号x4(t)の位相差分だけ補正する。
The phase
例えば、目的方向が第1の指向性マイクロホン30及び第2の指向性マイクロホン31の中心軸A1から角度φだけ傾いた方向である場合、目的方向に音源が存在するとき、第1のマイクロホン10と第2のマイクロホン11は近接して設置されているので、音源からの音波はほぼ平行に入射する。したがって、第1の観測信号x1(t)と第2の観測信号x2(t)には位相差2dsinφ(2d:第1の指向性マイクロホン30と第2の指向性マイクロホン31の距離)が発生する。音速cとすると、時間τ=2dsinφ/cだけ時間ずれが発生する。上記より、第2の観測信号の離散値x2(k,m)を時間τだけ遅延させて、新たな第2の観測信号の離散値x2’(k,m)=x2(k,m−τ/Δt)とすることにより、第1の観測信号の離散値x1(k,m)と第2の観測信号の離散値x2(k,m)の位相差を補正することができる。第3の指向性マイクロホン32及び第4の指向性マイクロホン33の場合も、上記第1の指向性マイクロホン30及び第2の指向性マイクロホン31の場合と同様である。
For example, when the target direction is a direction inclined by an angle φ from the central axis A1 of the first
なお、本実施形態では、図4(b)に示すように、目的方向が第1の指向性マイクロホン30及び第2の指向性マイクロホン31の中心軸Eの方向にある場合、目的方向に音源S1が存在する場合の第1の観測信号x1(t)と第2の観測信号x2(t)には位相差が発生しないため、x2’(k,m)=x2(k,m)である。第3の指向性マイクロホン32及び第4の指向性マイクロホン33の場合も同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4B, when the target direction is in the direction of the central axis E of the first
位相差補正部20aで補正された第1〜4の観測信号の離散値x1(k,m),x2’(k,m),x3(k,m),x4’(k,m)は音源位置判定部21aに出力される。
The discrete values x1 (k, m), x2 '(k, m), x3 (k, m), and x4' (k, m) of the first to fourth observation signals corrected by the phase
図3に示す音源位置判定部21aは、数6のように第1の観測信号の離散値x1(k,m)の二乗和の所定時間(フレーム長L)における平均値を各フレームごとに算出して第1の観測パワー値Px1(k)とし、第2の観測信号の離散値x2’(k,m)の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第2の観測パワー値Px2(k)とするとともに、第3の観測信号の離散値x3(k,m)の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第3の観測パワー値Px3(k)とし、第4の観測信号の離散値x4’(k,m)の二乗和の所定時間における平均値を各フレームごとに算出して第4の観測パワー値Px4(k)とする。なお、数6において、i=1,2,3,4である。
The sound source
第1〜4の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)を算出した音源位置判定部21aは、第1〜4の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)を用いて、音源が目的領域に存在するか否かを判定する。
The sound source
ここで、図4に示すように、第1の指向性マイクロホン30の集音領域と第2の指向性マイクロホン31の集音領域が重なる領域では、第1の観測パワー値Px1(k)と第2の観測パワー値Px2(k)の相対比が小さく、上記以外の領域では、第1の観測パワー値Px1(k)と第2の観測パワー値Px2(k)の相対比が大きくなる。第3の指向性マイクロホン32及び第4の指向性マイクロホン33の場合も同様である。
Here, as shown in FIG. 4, in the region where the sound collection region of the first
したがって、図3に示す音源位置判定部21aは、第1〜4の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)の全てが所定の閾値Pthより大きく、第1のマイクロホンモジュール10aにおいて第2の観測パワー値Px2(k)に対する第1の観測パワー値Px1(k)の相対比|10log10(Px1(k)/Px2(k))|(dB)が0以上所定の設定値ε(dB)未満(0≦|10log10(Px1(k)/Px2(k))|<ε)である条件(第1条件)を満たす場合、第1の指向性マイクロホン30の集音領域と第2の指向性マイクロホン31の集音領域が重なる領域に音源が存在すると判定し、第2のマイクロホンモジュール11aにおいて第4の観測パワー値Px4(k)に対する第3の観測パワー値Px3(k)の相対比|10log10(Px3(k)/Px4(k))|(dB)が0以上所定の設定値ε(dB)未満(0≦|10log10(Px3(k)/Px4(k))|<ε)である条件(第2条件)を満たす場合、第3の指向性マイクロホン32の集音領域と第4の指向性マイクロホン33の集音領域が重なる領域に音源が存在すると判定する。そして、音源位置判定部21aは、第1,2条件の両方を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する一方、第1,2条件の何れか1つでも満たさない場合、音源が目的領域には存在しないと判定する。
Therefore, the sound source
出力演算部22aは、第1,2のマイクロホンモジュール10a,11aの第1〜4の指向性マイクロホン30〜33から第1〜4の観測信号x1(t)〜x4(t)を受信し、DSPを用いて、第1〜4の観測信号x1(t)〜x4(t)から第1〜4の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)を求め、第2,4の観測信号の離散値x2(k,m),x4(k,m)を時間τだけ遅延させて、新たな第2,4の観測信号の離散値x2’(k,m)=x2(k,m−τ/Δt),x4’(k,m)=x4(k,m−τ/Δt)とし、第1〜4の観測信号の離散値x1(k,m),x2’(k,m),x3(k,m),x4’(k,m)の和(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を求める。なお、本実施形態では、遅延が生じないので、x2’(k,m)=x2(k,m),x4’(k,m)=x4(k,m)となる。
The
上記出力演算部22aは、音源位置判定部21aによって音源が目的領域に存在すると判定された場合、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を第1の増幅率G1で増幅し、出力信号y(k,m)として出力する。一方、音源位置判定部21aによって音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力演算部22aは、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を第1の増幅率G1より小さい第2の増幅率G2で増幅し、出力信号y(k,m)として出力する。
When the sound source
以上、本実施形態によれば、4本の指向性マイクロホン30〜33を用いて目的領域を設定することによって、各マイクロホンモジュール10a,11aにおいて、第1の指向性マイクロホン30と第2の指向性マイクロホン31の間隔、第3の指向性マイクロホン32と第4の指向性マイクロホン33の間隔を狭めることができるので、超指向性マイクやマイクロホンアレイより小型化することができ、また、マイクロホンの指向角度を極端に絞る必要がなくなる。
As described above, according to the present embodiment, by setting the target area using the four
さらに、各観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)を用いて音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。 Furthermore, it is possible to accurately determine whether or not a sound source exists in the target area using each of the observed power values Px1 (k) to Px4 (k).
なお、実施形態2の第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の指向角度αは、さまざまな指向角度を有するものであってもよい。具体的には、図4に示すものに限定されるものではなく、図6に示すようなもの(指向角度が90°のもの)や図7に示すようなもの(指向角度180°のもの)でもよい。以下の実施形態においても同様である。
The directivity angle α of the first to fourth
また、実施形態2の変形例として、図3に示す出力演算部22aは、デジタル信号の出力信号y(k,m)を出力するのではなく、第1,3の観測信号x1(t),x3(t)と、第2,4の観測信号x2(t),x4(t)を時間τだけ遅延させた新たな第2,4の観測信号x2’(t)=x2(t−τ),x4’(t)=x4(t−τ)との和(x1(t)+x2’(t)+x3(t)+x4’(t))を増幅して出力してもよい。つまり、出力演算部22aは、音源が目的領域に存在すると判定された場合、出力信号y(t)=G1(x1(t)+x2’(t)+x3(t)+x4’(t))を出力し、音源が目的領域には存在しないと判定された場合、出力信号y(t)=G2(x1(t)+x2’(t)+x3(t)+x4’(t))(G2<G1)を出力する。
As a modification of the second embodiment, the
(実施形態3)
実施形態3の音響入力装置は、図3に示す音源位置判定部21aが、第1,2の観測信号の離散値x1(k,m),x2’(k,m)の相互相関関数R12(数7)及び第3,4の観測信号の離散値x3(k,m),x4’(k,m)の相互相関関数R34(数7)を各フレームごとに算出する点で、実施形態2の音響入力装置と相違している。数7の相関関数Rijは、i=jの場合に自己相関関数となり、i≠jの場合に相互相関関数となる。なお、実施形態2と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 3)
In the acoustic input device according to the third embodiment, the sound source
相互相関関数R12,R34は、図8に示すように、第1の指向性マイクロホン30と第2の指向性マイクロホン31の集音領域が重なるエリア(−θ/2<φ<θ/2)、及び第3の指向性マイクロホン32と第4の指向性マイクロホン33の集音領域が重なるエリア(−θ/2<φ<θ/2)では大きな値をとり、上記以外の領域では小さな値となる。したがって、音源位置判定部21aは、相互相関関数R12>閾値Rthである条件(第1条件)を満たす場合、第1の指向性マイクロホン30と第2の指向性マイクロホン31の集音領域が重なるエリアに音源が存在すると判定し、相互相関関数R34>閾値Rthである条件(第2条件)を満たす場合、第3の指向性マイクロホン32と第4の指向性マイクロホン33の集音領域が重なるエリアに音源が存在すると判定する。そして、音源位置判定部21aは、第1,2条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する一方、第1,2条件の何れか1つでも満たさない場合、音源が目的領域には存在しないと判定する。
As shown in FIG. 8, the cross-correlation functions R 12 and R 34 are areas (−θ / 2 <φ <θ / 2) where the sound collection areas of the first
上記閾値Rthの決定には、第1の観測信号の離散値x1(k,m)の自己相関関数R11、第2の観測信号の離散値x2(k,m)の自己相関関数R22、第3の観測信号の離散値x3(k,m)の自己相関関数R33、第4の観測信号の離散値x4(k,m)の自己相関関数R44を用いる。自己相関関数R11,R22、R33,R44は音源の存在する方向に関係なく大きな値となるので、Rth=ζRii(i=1,2)、0<ζ<1として決定する。 For the determination of the threshold value Rth, the autocorrelation function R 11 of the discrete value x1 (k, m) of the first observation signal, the autocorrelation function R 22 of the discrete value x2 (k, m) of the second observation signal, discrete values of the third observation signal x3 (k, m) of the autocorrelation function R 33, discrete values x4 (k, m) of the fourth observation signal using an autocorrelation function R 44 in. Since the autocorrelation functions R 11 , R 22 , R 33 , and R 44 are large values regardless of the direction in which the sound source exists, Rth = ζR ii (i = 1, 2) and 0 <ζ <1 are determined.
以上、本実施形態によれば、第1の観測信号の離散値x1(k,m)と第2の観測信号の離散値x2’(k,m)の相互相関関数R12、第3の観測信号の離散値x3(k,m)と第4の観測信号の離散値x4’(k,m)の相互相関関数R34を評価することにより、音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。 As described above, according to the present embodiment, the cross-correlation function R 12 between the discrete value x1 (k, m) of the first observation signal and the discrete value x2 ′ (k, m) of the second observation signal, the third observation. discrete value x3 (k, m) of the signal discrete value x4 '(k, m) of the fourth observation signal by evaluating the cross-correlation function R 34 of accuracy whether the sound source is present in the target area Can be judged well.
(実施形態4)
実施形態4の音響入力装置は、図9に示すように、集音部1bに、第1のマイクロホンモジュール10a(第1,2の指向性マイクロホン30,31)と第2のマイクロホンモジュール11a(第3,4の指向性マイクロホン32,33)の中間位置に設置され音源からの音波を受波し上記受波した音波に基づく電気信号である基準観測信号を生成する無指向性マイクロホン12を備える点で、実施形態2の音響入力装置(図3参照)と相違している。なお、実施形態2と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 9, the acoustic input device of the fourth embodiment includes a
なお、本実施形態の無指向性マイクロホン12は、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33と感度が等しいものを用いているが、感度が異なるものであっても、受波した音波に基づく観測信号を感度係数で補正したものを新たな観測信号x0(t)とすればよい。具体的には、無指向性マイクロホン12の感度係数をm0とする場合、(無指向性マイクロホン12が受波した音波に基づく観測信号×m0)を、信号処理部2bに送信される基準観測信号x0(t)とすればよい。このとき、感度係数m0は、後述のPx0を用いて、m0:m1=√(Px1):√(Px0)を満たすように設定される。以下の説明においても同様である。
The
第1の指向性マイクロホン30と第2の指向性マイクロホン31は、図9に示すように、各集音領域の一部同士が目的領域を含んで重なるように近接して設置される。同様に、第3の指向性マイクロホン32と第4の指向性マイクロホン33も、各集音領域の一部同士が目的領域を含んで重なるように近接して設置される。
As shown in FIG. 9, the first
本実施形態の信号処理部2bでは、図10に示すように、位相差補正部20bが、無指向性マイクロホン12から基準観測信号x0(t)を受信し、受信した基準観測信号x0(t)の離散値x0(k,m)を所定時間間隔Δtで抽出し、抽出した基準観測信号の離散値x0(k,m)を、目的領域の中で各集音領域の中心軸の交差点である目的位置に音源が存在する場合の基準観測信号x0(t)と第1の観測信号x1(t)の位相差分だけシフトする。
In the
また、音源位置判定部21bは、位相差補正部20bでシフトされた基準観測信号の離散値x0(k,m)の二乗和の所定時間(フレーム長L)における平均値を算出して基準観測パワー値Px0(k)とする。この基準観測パワー値Px0(k)は、無指向性マイクロホン12から音源までの距離が一定であれば、音源がどの方向に存在する場合でも一定となる。
Further, the sound source
基準観測パワー値Px0(k)を算出した音源位置判定部21bは、第1のマイクロホンモジュール10aにおいて基準観測パワー値Px0(k)に対する第1の観測パワー値Px1(k)の相対比(Px1(k)/Px0(k))が予め設定された第1の範囲に含まれる第1条件、基準観測パワー値Px0(k)に対する第2の観測パワー値Px2(k)の相対比(Px2(k)/Px0(k))が予め設定された第2の範囲に含まれる第2条件、第2のマイクロホンモジュール11aにおいて基準観測パワー値Px0(k)に対する第3の観測パワー値Px3(k)の相対比(Px3(k)/Px0(k))が予め設定された第3の範囲に含まれる第3条件、基準観測パワー値Px0(k)に対する第4の観測パワー値Px4(k)の相対比(Px4(k)/Px0(k))が予め設定された第4の範囲に含まれる第4条件の全ての条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。一方、第1〜4条件の何れか1つでも満たさない場合、音源位置判定部21bは、音源が目的領域には存在しないと判定する。
The sound source
ここで、本実施形態の第1の範囲は、初期設定される閾値δより大きく1以下の範囲(δ<Px1(k)/Px0(k)≦1)である。本実施形態の第2の範囲も、初期設定される閾値δより大きく1以下の範囲(δ<Px2(k)/Px0(k)≦1)である。本実施形態の第3の範囲も、初期設定される閾値δより大きく1以下の範囲(δ<Px3(k)/Px0(k)≦1)である。本実施形態の第4の範囲も、初期設定される閾値δより大きく1以下の範囲(δ<Px4(k)/Px0(k)≦1)である。 Here, the first range of the present embodiment is a range greater than the initially set threshold value δ and 1 or less (δ <Px1 (k) / Px0 (k) ≦ 1). The second range of the present embodiment is also a range greater than the initially set threshold value δ and 1 or less (δ <Px2 (k) / Px0 (k) ≦ 1). The third range of the present embodiment is also a range greater than the initially set threshold value δ and equal to or less than 1 (δ <Px3 (k) / Px0 (k) ≦ 1). The fourth range of the present embodiment is also a range greater than the initially set threshold value δ and 1 or less (δ <Px4 (k) / Px0 (k) ≦ 1).
以上、本実施形態によれば、無指向性マイクロホン12を1対のマイクロホンモジュール10a,11aの中央位置に設置し、無指向性マイクロホン12の基準観測パワー値Px0(k)に対する各観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)を用いることによって、音源が目的領域に存在するか否かを精度よく判定することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(実施形態5)
実施形態5の音響入力装置は、図10に示す音源位置判定部21bが、第1〜4の観測信号x1(k,m)〜x4(k,m)及び基準観測信号x0(k,m)を用いて、数8で表わされる相関関数Rij(i,j=0,1,2,3,4)を求め、この相関関数Rijを用いて、音源が目的領域に存在するか否かを判定する点で、実施形態4の音響入力装置と相違している。なお、実施形態4と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 5)
In the acoustic input device according to the fifth embodiment, the sound source
数8の相関関数Rijは、i=jの場合に自己相関関数となり、i≠jの場合に相互相関関数となる。 The correlation function R ij in Equation 8 is an autocorrelation function when i = j, and a cross-correlation function when i ≠ j.
本実施形態の音源位置判定部21bは、実施形態4とは異なり、基準観測信号x0(k,m)の自己相関関数R00に対する基準観測信号x0(k,m)と第1の観測信号x1(k,m)の相互相関関数R01の相対比(R01/R00)が予め設定された第1の範囲に含まれる第1条件、上記自己相関関数R00に対する基準観測信号x0(k,m)と第2の観測信号x2(k,m)の相互相関関数R02の相対比(R02/R00)が予め設定された第2の範囲に含まれる第2条件、上記自己相関関数R00に対する基準観測信号x0(k,m)と第3の観測信号x3(k,m)の相互相関関数R03の相対比(R03/R00)が予め設定された第3の範囲に含まれる第3条件、上記自己相関関数R00に対する基準観測信号x0(k,m)と第4の観測パワー値Px4(k)の相互相関関数R04の相対比(R04/R00)が予め設定された第4の範囲に含まれる第4条件の全ての条件を満たす場合、音源が目的領域に存在すると判定する。一方、第1〜4条件の何れか1つでも満たさない場合、音源位置判定部21bは、音源が目的領域には存在しないと判定する。
The sound source
ここで、本実施形態の第1の範囲は、初期設定される閾値ξより大きく1以下の範囲(ξ<R01/R00≦1)である。本実施形態の第2の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく1以下の範囲(ξ<R02/R00≦1)である。本実施形態の第3の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく1以下の範囲(ξ<R03/R00≦1)である。本実施形態の第4の範囲も、初期設定される閾値ξより大きく1以下の範囲(ξ<R04/R00≦1)である。 Here, the first range of the present embodiment is a range greater than the initially set threshold value ξ and 1 or less (ξ <R 01 / R 00 ≦ 1). The second range of the present embodiment is also a range greater than the initially set threshold value ξ and 1 or less (ξ <R 02 / R 00 ≦ 1). The third range of the present embodiment is also a range greater than the initially set threshold value ξ and 1 or less (ξ <R 03 / R 00 ≦ 1). The fourth range of the present embodiment is also a range greater than the initially set threshold value ξ and 1 or less (ξ <R 04 / R 00 ≦ 1).
以上、本実施形態によれば、基準観測信号x0(k,m)の自己相関関数R00や基準観測信号x0(k,m)と第1〜4の観測信号x1(k,m)〜x4(k,m)の相互相関関数R01〜R04を用いることによって、無相関ノイズの影響を低減して高S/N比にすることができ、音源が目的領域に存在するか否かの判定精度を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, the autocorrelation function R 00 of the reference observation signal x0 (k, m), the reference observation signal x0 (k, m), and the first to fourth observation signals x1 (k, m) to x4. By using the cross-correlation functions R 01 to R 04 of (k, m), the influence of uncorrelated noise can be reduced and a high S / N ratio can be obtained, and whether or not the sound source exists in the target region is determined. The determination accuracy can be increased.
(実施形態6)
実施形態6の音響入力装置は、図10に示す音源位置判定部21bが、第1〜4条件のうち何れか3つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち3つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定し、第1〜4条件のうち何れか2つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち2つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定し、第1〜4条件のうち何れか1つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち1つの集音領域のみの領域に音源が存在すると判定し、第1〜4条件の何れの条件も満たさないとき、4つの指向性マイクロホン30〜33の何れの集音領域でない領域に音源が存在すると判定する点で、実施形態4の音響入力装置と相違している。なお、実施形態4と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 6)
In the sound input device of the sixth embodiment, when the sound source
本実施形態の出力演算部22bは、音源位置判定部21bによって4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち3つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定された場合、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を第1の増幅率G1より小さい第3の増幅率G3で増幅して出力し、音源位置判定部21bによって4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち2つの集音領域が重なる部分に音源が存在すると判定された場合、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を第3の増幅率G3より小さい第4の増幅率G4で増幅して出力し、音源位置判定部21bによって4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち1つの集音領域のみの領域に音源が存在すると判定された場合、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を第4の増幅率G4より小さい第5の増幅率G5で増幅して出力し、音源位置判定部21bによって4つの指向性マイクロホン30〜33の何れの集音領域でない領域に音源が存在すると判定された場合、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を第5の増幅率G5より小さい第6の増幅率G6で増幅して出力する。
When the sound source
以上、本実施形態によれば、音源が目的領域には存在しない場合であっても、目的領域からどの程度離れた位置に存在するのかを判定することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine how far the sound source is located from the target area even when the sound source does not exist in the target area.
また、音源が目的領域には存在しない場合において、複数の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる数が多いほど、大きな増幅率を与えることができ、出力信号y(k,m)の大きさを段階的に変化させることができる。
When the sound source does not exist in the target area, the larger the number of overlapping sound collection areas of the plurality of
なお、実施形態5の音響入力装置に対しても、実施形態6と同様に、第1〜4条件のうち条件を満たす数に応じて判定を行い、増幅率を変更させることができる。 Note that, similarly to the sixth embodiment, the sound input device according to the fifth embodiment can be determined according to the number that satisfies the condition among the first to fourth conditions, and the amplification factor can be changed.
(実施形態7)
実施形態2の音響入力装置では、音源の存在する位置に対して、出力信号y(k,m)(出力信号のパワー値Py(k))が不連続となってしまう。
(Embodiment 7)
In the acoustic input device of the second embodiment, the output signal y (k, m) (power value Py (k) of the output signal) is discontinuous with respect to the position where the sound source exists.
そこで、実施形態7の音響入力装置は、図3に示す音源位置判定部21aが、音源が目的領域には存在しないと判定したときに、音源が目的領域の近傍に存在するか否かを判定する点、出力演算部22aが、音源位置判定部21aによって音源が目的領域の近傍に存在すると判定された場合、第1の増幅率G1と第2の増幅率G2の間を単調減少する連続変化特性の増幅率で合成信号を増幅して出力する点で、実施形態2の音響入力装置と相違している。なお、実施形態2と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
Therefore, in the sound input device according to the seventh embodiment, when the sound source
図11に示すように、増幅率Gは、第1〜4の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)の全てが所定の閾値Pthより大きく、相対比|10log10(Px1(k)/Px2(k))|が0以上閾値ε未満(0≦|10log10(Px1(k)/Px2(k))|<ε)且つ相対比|10log10(Px3(k)/Px4(k))|が0以上閾値ε未満(0≦|10log10(Px3(k)/Px4(k))|<ε)である場合、実施形態2と同様、第1の増幅率G1となる。 As shown in FIG. 11, the amplification factor G is such that all of the first to fourth observed power values Px1 (k) to Px4 (k) are larger than a predetermined threshold value Pth, and the relative ratio | 10log 10 (Px1 (k) / Px2 (k)) | is 0 or more and less than the threshold value ε (0 ≦ | 10log 10 (Px1 (k) / Px2 (k)) | <ε) and relative ratio | 10log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) When | is 0 or more and less than the threshold ε (0 ≦ | 10 log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) | <ε), the first amplification factor G1 is obtained as in the second embodiment.
一方、相対比|10log10(Px1(k)/Px2(k))|又は相対比|10log10(Px3(k)/Px4(k))|が閾値ε以上の場合において、まず、相対比|10log10(Px1(k)/Px2(k))|又は相対比|10log10(Px3(k)/Px4(k))|が閾値ε以上閾値ε1(ε1>ε)未満(ε≦|10log10(Px1(k)/Px2(k))|<ε1又はε≦|10log10(Px3(k)/Px4(k))|<ε1)のとき、音源が目的領域の近傍に存在すると判定され、増幅率Gは単調減少関数fにしたがって変動する。続いて、相対比|10log10(Px1(k)/Px2(k))|又は相対比|10log10(Px3(k)/Px4(k))|が閾値ε1以上(ε1≦|10log10(Px1(k)/Px2(k))|又はε1≦|10log10(Px3(k)/Px4(k))|)のとき、音源が目的領域とは離れた位置に存在すると判定され、増幅率Gは第2の増幅率G2となる。 On the other hand, when the relative ratio | 10log 10 (Px1 (k) / Px2 (k)) | or the relative ratio | 10log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) | 10 log 10 (Px1 (k) / Px2 (k)) | or relative ratio | 10log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) | is greater than or equal to threshold ε and less than threshold ε1 (ε1> ε) (ε ≦ | 10 log 10 When (Px1 (k) / Px2 (k)) | <ε1 or ε ≦ | 10log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) | <ε1), it is determined that the sound source exists in the vicinity of the target region, The amplification factor G varies according to the monotone decreasing function f. Subsequently, the relative ratio | 10log 10 (Px1 (k) / Px2 (k)) | or the relative ratio | 10log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) | is equal to or greater than the threshold ε1 (ε1 ≦ | 10log 10 (Px1 (K) / Px2 (k)) | or ε1 ≦ | 10log 10 (Px3 (k) / Px4 (k)) |), it is determined that the sound source exists at a position away from the target region, and the amplification factor G Becomes the second amplification factor G2.
以上、本実施形態によれば、合成信号(x1(k,m)+x2’(k,m)+x3(k,m)+x4’(k,m))を増幅するための増幅率Gが音源の存在位置によって不連続になることを防止することができ、その結果、出力信号y(k,m)(出力信号のパワー値Py(k))を常に連続値とすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the amplification factor G for amplifying the composite signal (x1 (k, m) + x2 ′ (k, m) + x3 (k, m) + x4 ′ (k, m)) is the sound source. It is possible to prevent discontinuity depending on the location, and as a result, the output signal y (k, m) (power value Py (k) of the output signal) can always be a continuous value.
なお、図12に示すように、実施形態4,5の音響入力装置において、第1〜4条件の全てを満たさないが、第1〜4条件のうち3つの条件を満たす場合に、音源が目的領域に近づく位置に存在するほど、増幅率Gを大きくしていくこともできる。 As shown in FIG. 12, in the sound input devices of Embodiments 4 and 5, the sound source is used when all of the first to fourth conditions are not satisfied but three conditions of the first to fourth conditions are satisfied. The amplification factor G can be increased as the position is closer to the region.
また、実施形態4,5の音響入力装置では、音源の存在する位置に対して、出力信号y(k,m)(出力信号のパワー値Py(k))が不連続となってしまう。 In the acoustic input devices of Embodiments 4 and 5, the output signal y (k, m) (power value Py (k) of the output signal) is discontinuous with respect to the position where the sound source exists.
そこで、図3に示す音源位置判定部21aが、音源が目的領域の近傍に存在するか否かを判定し、音源が目的領域の近傍に存在すると判定した場合、出力演算部22aが、第1の増幅率G1と第2の増幅率G2の間を単調増加する連続変化特性の増幅率で合成信号を増幅して出力する。
Therefore, when the sound source
ここで、基準観測パワー値Px0(k)と観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)の比が、δ1<Pxi(k)/Px0(k)<δ、δ<Pxj(k)/Px0(k)≦1、δ<Pxk(k)/Px0(k)≦1、δ<Pxl(k)/Px0(k)≦1(i,j,k,lは1,2,3,4のいずれか)である場合、3つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分と4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図13に示すように、増幅率GはPxi(k)/Px0(k)を変数とする単調増加関数gにしたがって変動する。
Here, the ratio of the reference observed power value Px0 (k) and the observed power values Px1 (k) to Px4 (k) is δ1 <Pxi (k) / Px0 (k) <δ, δ <Pxj (k) / Px0. (K) ≦ 1, δ <Pxk (k) / Px0 (k) ≦ 1, δ <Pxl (k) / Px0 (k) ≦ 1 (i, j, k, l are 1, 2, 3, 4 13), it is determined that there is a sound source in the vicinity of the portion where the sound collection areas of the three
続いて、基準観測パワー値Px0(k)と観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)の比が、δ1<Pxi(k)/Px0(k)<δ、δ1<Pxj(k)/Px0(k)<δ、δ<Pxk(k)/Px0(k)≦1、δ<Pxl(k)/Px0(k)≦1(i,j,k,lは1,2,3,4のいずれか)である場合、2つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分と4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図13に示すように、増幅率GはPxi(k)/Px0(k)又はPxj(k)/Px0(k)の小さいほうを変数とする単調増加関数gにしたがって変動する。
Subsequently, the ratio between the reference observation power value Px0 (k) and the observation power values Px1 (k) to Px4 (k) is δ1 <Pxi (k) / Px0 (k) <δ, δ1 <Pxj (k) / Px0. (K) <δ, δ <Pxk (k) / Px0 (k) ≦ 1, δ <Pxl (k) / Px0 (k) ≦ 1 (i, j, k, l are 1, 2, 3, 4 13), it is determined that there is a sound source in the vicinity of the portion where the sound collection areas of the two
さらに、図14に示すように、実施形態6の音響入力装置において、指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる数が変化する場合に、増幅率Gを連続的に変化させるようにしてもよい。
Furthermore, as illustrated in FIG. 14, in the sound input device according to the sixth embodiment, when the number of overlapping sound collection regions of the
なお、実施形態3の音響入力装置については、増幅率Gは、図15に示すように、相互相関関数R12及び相互相関関数R34が閾値Rthより大きい場合、実施形態3と同様、第1の増幅率G1となる。 As for the acoustic input device of the third embodiment, the amplification factor G is the same as that of the third embodiment when the cross-correlation function R 12 and the cross-correlation function R 34 are larger than the threshold value Rth as shown in FIG. Gain G1.
一方、相互相関関数R12又は相互相関関数R34が閾値Rth以下である場合に、相互相関関数R12が閾値Rth1より大きく閾値Rth以下(Rth1<R12≦Rth)のとき、又は相互相関関数R34が閾値Rth1より大きく閾値Rth以下(Rth1<R34≦Rth)のとき、音源が目的領域の近傍に存在すると判定され、増幅率Gは単調増加関数eにしたがって変動する。 On the other hand, if the cross-correlation function R 12 or the cross-correlation function R 34 is equal to or smaller than the threshold Rth, when the cross-correlation function R 12 is from greater threshold Rth than the threshold value Rth1 of (Rth1 <R 12 ≦ Rth), or cross-correlation function when R 34 is from greater threshold Rth than the threshold value Rth1 of (Rth1 <R 34 ≦ Rth), the sound source is determined to be present in the vicinity of the target area, the amplification factor G varies according monotonically increasing function e.
また、実施形態5の音響入力装置については、基準観測信号x0の自己相関関数R00に対する相互相関関数R01〜R04の相対比が、ξ1<R0i/R00≦ξ、ξ<R0j/R00≦1、ξ<R0k/R00≦1、ξ<R0l/R00≦1(i,j,k,l:1,2,3,4のいずれか)である場合、3つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分と4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図16に示すように、増幅率GはR0i/R00を変数とする単調増加関数hにしたがって変動する。
In the acoustic input device of the fifth embodiment, the relative ratio of the cross-correlation functions R 01 to R 04 with respect to the autocorrelation function R 00 of the reference observation signal x 0 is ξ1 <R 0i / R 00 ≦ ξ, ξ <R 0j / R 00 ≦ 1, ξ <R 0k / R 00 ≦ 1, ξ <R 0l / R 00 ≦ 1 (i, j, k, l: 1, 2, 3, 4) 3 It is determined that there is a sound source in the vicinity of the portion where the sound collection regions of the four
続いて、基準観測信号x0の自己相関関数R00に対する相互相関関数R01〜R04の相対比が、ξ1<R0i/R00≦ξ、ξ1<R0j/R00≦ξ、ξ<R0k/R00≦1、ξ<R0l/R00≦1(i,j,k,l:1,2,3,4のいずれか)である場合、2つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分と4つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なる部分の近傍に音源が存在すると判定し、図16に示すように、増幅率GはR0i/R00又はR0j/R00の小さいほうを変数とする単調増加関数hにしたがって変動する。
Subsequently, the relative ratio of the cross-correlation functions R 01 to R 04 with respect to the autocorrelation function R 00 of the reference observation signal x 0 is
(実施形態8)
実施形態4の音響入力装置では、図9に示す2つのマイクロホンモジュール10(第1,2の指向性マイクロホン30,31),11(第3,4の指向性マイクロホン32,33)の間隔を狭めるほど、また目的領域Cまでの距離が遠くなるほど、目的領域Cの縦の長さaに比べて横の長さbが短くなり、つまり目的領域Cの縦横比b/aが小さくなる。
(Embodiment 8)
In the acoustic input device of the fourth embodiment, the interval between the two microphone modules 10 (first and second
そこで、実施形態8の音響入力装置では、各マイクロホンモジュールの集音領域を変動可能としている。なお、実施形態4と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。 Therefore, in the acoustic input device according to the eighth embodiment, the sound collection area of each microphone module can be changed. In addition, about the component similar to Embodiment 4, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
各指向性マイクロホン30a〜33aは、図18に示すように、n個の無指向性マイクロホン4i1〜4in(i=0,1,2,3)を並べた構成とする。このような構成では、任意の方向から到来する音の観測信号の位相を合わせるフィルタ51〜5nを用いて、指向性マイクロホン30a〜33aの指向性の向きを変えることができる。なお、機械的に各指向性マイクロホン30a〜33aの向きを変えることもできる。
As shown in FIG. 18, each of the
以上、本実施形態によれば、図17に示すように、第1〜4の指向性マイクロホン30a〜33aの指向性の向きを変更することによって、集音部1bの真正面だけでなく任意の方向にも目的領域を設定することができる。その結果、マイクロホンモジュールの集音領域を変えながら、例えば隣接する領域から時間的に連続して集音することによって、目的領域Cの縦横比b/aを大きくして目的領域Cの拡大を図ることができる。
As described above, according to the present embodiment, as shown in FIG. 17, by changing the directivity direction of the first to fourth
(実施形態9)
実施形態9の音響入力装置は、図19に示すように、集音部1bを同一直線上に複数個並べて備える点で、実施形態4の音響入力装置と相違している。なお、実施形態4と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 9)
As shown in FIG. 19, the acoustic input device of the ninth embodiment is different from the acoustic input device of the fourth embodiment in that a plurality of
本実施形態の音響入力装置では、目的領域Cが隣接するように並べ、隣接する複数の目的領域Cから同時に集音することによって、複数個の目的領域Cを合わせた領域からの集音と同等の効果を奏する。 In the acoustic input device according to the present embodiment, the target areas C are arranged so as to be adjacent to each other, and the sound is simultaneously collected from the plurality of adjacent target areas C, thereby being equivalent to the sound collection from the area where the plurality of target areas C are combined. The effect of.
以上、本実施形態によれば、集音部1bを同一直線上に複数個並べることによって、目的領域Cの縦横比b/aを大きくして目的領域Cを拡大することができる。
As described above, according to the present embodiment, the target area C can be enlarged by increasing the aspect ratio b / a of the target area C by arranging a plurality of the
(実施形態10)
実施形態10の音響入力装置は、図19に示す複数個の集音部1b・・・を、図20に示すように複数個ずつ平行に並べて備える点で、実施形態4の音響入力装置と相違している。なお、実施形態4と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 10)
The acoustic input device of the tenth embodiment is different from the acoustic input device of the fourth embodiment in that a plurality of
本実施形態の音響入力装置は、目的領域Cの縦横比b/aを大きくするだけでなく、集音部1bに垂直な方向に対しても、目的領域Cを拡大するために、図19に示す構成を持つ複数個の集音部1b・・・を、図20に示すように平行に並べる。この際、目的領域Cが隣接するように並べ、隣り合ういくつかの目的領域Cから同時に集音することによって、複数個の目的領域Cを合わせた領域からの集音と同等の効果を奏する。
The acoustic input device of this embodiment not only increases the aspect ratio b / a of the target area C, but also expands the target area C in the direction perpendicular to the
以上、本実施形態によれば、複数個の集音部1b・・・を平行に並べることによって、目的領域Cの縦横比b/aを大きくするだけでなく、集音部1bに垂直な方向に対しても目的領域Cを拡大することができる。
As described above, according to the present embodiment, by arranging a plurality of
(実施形態11)
実施形態11の音響入力装置は、集音部1bを、二次元的に配列して備える点で、実施形態4の音響入力装置と相違している。なお、実施形態4と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 11)
The acoustic input device according to the eleventh embodiment is different from the acoustic input device according to the fourth embodiment in that the
集音部1bの正面領域からだけでなく、側面領域からも集音を行うことを考える。このとき、図21に示すように、集音部1bの幅を直径とした同心円上にマイクロホンモジュールが並ぶように、複数の集音部1bを設置すると、側面領域からも集音を行うことができる。
Consider collecting sound not only from the front area of the
以上、本実施形態によれば、例えば集音部1bの各マイクロホンモジュール間を直径とした円上にマイクロホンモジュールが並ぶように備えることによって、集音部1bの正面領域だけでなく、側面領域からも集音を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, for example, by providing the microphone modules so as to be arranged on a circle having a diameter between the microphone modules of the
なお、指向性マイクロホン30a〜33aの向きを変えて隣接した目的領域Cを設定し、時間的に連続して集音することによる目的領域Cの拡大、及び隣接する目的領域Cから同時に集音することによる目的領域Cの拡大を行うことができる。
In addition, the direction of the
また、実施形態8〜11の変形例として、集音部1bに代えて実施形態2の集音部1aを用いたものであってもよい。このような構成にしても、実施形態8〜11と同様の効果を奏する。
As a modification of the eighth to eleventh embodiments, the
(実施形態12)
実施形態1〜11では、音源が1つの場合について説明してきたが、実施形態12では、音源が2つの場合について説明する。ここで、複数の音源が存在する組み合わせとしては、(1)目的音源のみ存在する場合、(2)目的音源と1つの騒音源が存在する場合、(3)目的音源と2つの騒音源が存在する場合、(4)目的音源も騒音源も存在しない場合、(5)目的音源は存在せず、1つの騒音源のみ存在する場合、(6)目的音源が存在せず、2つの騒音源が存在する場合がある。その中で、2つの音源の組み合わせは、(2)と(6)の場合である。具体的には、図22(a)に示すように第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに目的音源Sが存在し、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの指向性マイクロホンの集音領域が重なる領域に騒音源N1が存在する場合について説明する。
In the first to eleventh embodiments, the case of one sound source has been described. In the twelfth embodiment, the case of two sound sources will be described. Here, as a combination of a plurality of sound sources, (1) only a target sound source exists, (2) a target sound source and one noise source exist, and (3) a target sound source and two noise sources exist. (4) No target sound source and no noise source, (5) No target sound source and only one noise source, (6) No target sound source and two noise sources May exist. Among them, the combination of the two sound sources is the case of (2) and (6). Specifically, as shown in FIG. 22A, the target sound source S exists in an area where the sound collection areas of the first to fourth
図22(a)に示すような場合、実施形態1の音源位置判定条件のうち、Pxi(k)>Pth(i=1,2,3,4)(第1条件)は満たすが、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域にのみ騒音源N1が存在するため、|10log10(Px1(k)/Px2(k)|<ε(第2条件)及び|10log10(Px3(k)/Px4(k)|<ε(第3条件)を満たさない。
In the case shown in FIG. 22A, among the sound source position determination conditions of the first embodiment, Pxi (k)> Pth (i = 1, 2, 3, 4) (first condition) is satisfied, but the first Since the noise source N1 exists only in any one or two of the
上記のように第1条件を満たすが第2,3条件を満たさない場合、さらに実施形態3の音源位置判定条件R12>Rth(第4条件)及びR34>Rth(第5条件)を用いる。目的音源Sに基づく信号は、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の第1〜4の観測信号x1(t)〜x4(t)の全てに含まれるため、第4,5条件を満たす。したがって、音源位置判定部21aは、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに目的音源Sが存在すると判定することができる。
When the first condition is satisfied but the second and third conditions are not satisfied as described above, the sound source position determination conditions R 12 > Rth (fourth condition) and R 34 > Rth (fifth condition) of the third embodiment are further used. . Since the signal based on the target sound source S is included in all of the first to fourth observation signals x1 (t) to x4 (t) of the first to fourth
続いて、音源位置判定部21aは、騒音源N1が第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れの指向性マイクロホンの集音領域が重なるエリアに存在するかを判定する必要がある。そこで、図22(a)に示すように、2つのマイクロホンモジュールの間に無指向性マイクロホン12を配置する。無指向性マイクロホン12は無指向であるので、目的音源Sと騒音源N1の両方に基づく信号を基準観測信号x0(t)に含む。したがって、音源位置判定部21aは、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)のうち、δ<Pxi(k)/Px0(k)≦1(i=1,2,3,4)(第6条件)を満たす第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域に騒音源N1が存在すると判定する。
Subsequently, the sound source
目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源N1が第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域のうち何れか1つ又は2つの集音領域が重なるエリアに存在すると判定された場合、出力演算部22b、目的音源Sに基づく信号のみを含む第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れかの観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)を増幅率G1で増幅し、出力信号y(k,m)=G1×xi(k,m)(i=1,2,3,4)を出力する。
The target sound source S exists in an area where the sound collection areas of the first to fourth
一方、目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに存在しないと判定された場合、出力演算部22bは、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)の合成信号(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を増幅率G2(G1>G2)で増幅し、出力信号y(k,m)=G2(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を出力する。
On the other hand, when it is determined that the target sound source S does not exist in the area where the sound collection areas of the first to fourth
以上、本実施形態によれば、目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源N1が第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域が重なるエリアに存在する場合も、目的音源Sに基づく信号のみを増幅して出力することができる。
As described above, according to the present embodiment, the target sound source S exists in an area where the sound collection areas of the first to fourth
なお、実施形態12の変形例として、以下のようにして出力信号y(k,m)を出力することもできる。音源位置判定部21aは、目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源N1が第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域が重なるエリアにのみ存在すると判定した場合、図22(b)に示すように第2,3条件を満たすまで、騒音源N1が集音領域に含まれている1つ又は2つの指向性マイクロホン30〜33の指向軸を傾けた後に、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)の合成信号(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を増幅率G1で増幅し、出力信号y(k,m)=G1(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を出力する。なお、目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアには存在しない場合については、実施形態12と同様である。
As a modification of the twelfth embodiment, the output signal y (k, m) can be output as follows. In the sound source
(実施形態13)
実施形態12では、音源が2つの場合について説明したが、実施形態13では、音源が3つの場合について説明する。3つの音源の組み合わせは、(3)目的音源と2つの騒音源が存在する場合のみであるが、音源が2つの場合((2),(6))と切り分ける必要がある。具体的には、図23(a)に示すように第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに目的音源Sが存在し、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域が重なるエリアに騒音源N1が存在し、騒音源N1が集音領域に含まれる指向性マイクロホン30〜33とは別の1つ又は2つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに騒音源N2が存在する場合について説明する。
(Embodiment 13)
In the twelfth embodiment, the case of two sound sources has been described. In the thirteenth embodiment, the case of three sound sources will be described. The combination of the three sound sources is (3) only when the target sound source and the two noise sources exist, but it is necessary to distinguish between the two sound sources ((2) and (6)). Specifically, as shown in FIG. 23A, the target sound source S exists in an area where the sound collection areas of the first to fourth
図23(a)に示すような場合、実施形態1の音源位置判定条件のうち、Pxi(k)>Pth(i=1,2,3,4)(第1条件)は満たすが、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域にのみ騒音源N1が存在し、騒音源N1が存在しない第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域にのみ騒音源N2が存在するため、|10log10(Px1(k)/Px2(k)|<ε(第2条件)及び|10log10(Px3(k)/Px4(k)|<ε(第3条件)を必ず満たすとは限らない。
In the case shown in FIG. 23A, among the sound source position determination conditions of the first embodiment, Pxi (k)> Pth (i = 1, 2, 3, 4) (first condition) is satisfied, but the first The noise source N1 exists only in one or two of the four
上記のように第1の条件を満たすが第2,3の条件を満たさない場合、さらに実施形態3の音源位置判定条件R12>Rth(第4条件)及びR34>Rth(第5条件)を用いる。目的音源Sに基づく信号は、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の第1〜4の観測信号x1(t)〜x4(t)の全てに含まれるため、第4,5条件を満たす。したがって、音源位置判定部21aは、目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに存在すると判定することができる。
When the first condition is satisfied but the second and third conditions are not satisfied as described above, the sound source position determination conditions R 12 > Rth (fourth condition) and R 34 > Rth (fifth condition) of the third embodiment are further satisfied. Is used. Since the signal based on the target sound source S is included in all of the first to fourth observation signals x1 (t) to x4 (t) of the first to fourth
続いて、音源位置判定部21aは、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れの指向性マイクロホンの集音領域が重なるエリアに騒音源N1,N2が存在するかを判定する必要がある。そこで、図23(a)に示すように、2つのマイクロホンモジュールの間に無指向性マイクロホン12を配置する。無指向性マイクロホン12は無指向であるので、目的音源Sと騒音源N1,N2に基づく信号を基準観測信号x0(t)に含む。したがって、音源位置判定部21aは、騒音源N1,N2が第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域外に存在する場合の無指向性マイクロホン12と第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の観測パワー値の比δ2を閾値として、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の観測パワー値Px1(k)〜Px4(k)のうち、δ2<Pxi(k)/Px0(k)≦δ(i=1,2,3,4)(第6条件)を満たす1つ又は2つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに騒音源N1,N2が存在すると判定する。
Subsequently, the sound source
目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源N1が第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域が重なるエリアに存在し、騒音源N1が集音領域に含まれる指向性マイクロホンとは別の1つ又は2つの指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに騒音源N2が存在すると判定された場合、図23(a)に示すように、騒音源N1が第1,2の指向性マイクロホン30,31の集音領域が重なるエリアの中心軸からMax(α1/2,α2/2)以上離れており、かつ騒音源N2が第3,4の指向性マイクロホン32,33の集音領域が重なるエリアの中心軸からMax(α3/2,α4/2)以上離れている場合、図23(b)に示すように第1,2の指向性マイクロホン30,31の指向軸を第2条件を満たすまで傾け、第3,4の指向性マイクロホン32,33の指向軸を第3条件を満たすまで傾けることにより、目的音源Sに基づく信号のみを第1〜4の指向性マイクロホン30〜33において集音することができる。このとき、出力演算部22bは、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)の合成信号(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を増幅率G1で増幅し、出力信号y(k,m)=G1(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を出力する。
The target sound source S exists in an area where the sound collection areas of the first to fourth
一方、目的音源Sが第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアには存在しない場合、出力演算部22bは、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の第1〜4の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)の合成信号(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を増幅率G2(G1>G2)で増幅し、出力信号y(k,m)=G2(x1(k,m)+x2(k,m))を出力する。
On the other hand, when the target sound source S does not exist in the area where the sound collection areas of the first to fourth
以上、本実施形態によれば、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の集音領域が重なるエリアに目的音源Sが存在し、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの集音領域が重なるエリアに異なる騒音源N1,N2が存在する場合も、目的音源Sに基づく信号を強調して出力することができる。
As described above, according to the present embodiment, the target sound source S exists in the area where the sound collection areas of the first to fourth
なお、図24(a)に示すように、騒音源N1と騒音源N2の少なくとも一方が、第1,2の指向性マイクロホン30,31の集合領域が重なるエリアの中心軸からMax(α1/2,α2/2)以上離れていない、又は第3,4の指向性マイクロホン32,33の集合領域が重なるエリアの中心軸からMax(α3/2,α4/2)以上離れていない場合、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の指向軸を傾けても目的音源Sに基づく信号のみを集音することができない。しかしながら、目的音源Sに基づく信号は第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の第1〜4の観測信号x1(t)〜x4(t)の全てに含まれ、騒音源N1に基づく信号は第1〜4の指向性マイクロホン30〜33のうち何れか1つ又は2つの指向性マイクロホンの観測信号x1(t)〜x4(t)のみに、騒音源N2に基づく信号は騒音源N1に基づく信号が含まれる指向性マイクロホンとは別の1つ又は2つの指向性マイクロホン30〜33の観測信号x1(t)〜x4(t)のみに含まれるため、第1〜4の指向性マイクロホン30〜33の第1〜4の観測信号の離散値x1(k,m)〜x4(k,m)の合成信号(x1(k,m)+x2(k,m)+x3(k,m)+x4(k,m))を増幅率G1で増幅して出力することにより、無指向性マイクロホン12のみで集音する場合よりも目的音源Sに基づく信号を強調することができる。
As shown in FIG. 24 (a), at least one of the noise source N1 and the noise source N2 is Max (α1 / 2) from the central axis of the area where the first and second
なお、実施形態12,13の音響入力装置は、図25に示すような判定動作を行うことによって、(1)目的音源のみ存在する場合、(2)目的音源と1つの騒音源が存在する場合、(3)目的音源と2つの騒音源が存在する場合、(4)目的音源も騒音源も存在しない場合、(5)目的音源は存在せず、1つの騒音源のみ存在する場合、(6)目的音源が存在せず、2つの騒音源が存在する場合を切り分けて判定することができる。 Note that the acoustic input devices of the twelfth and thirteenth embodiments perform (1) only the target sound source and (2) the target sound source and one noise source by performing the determination operation as shown in FIG. (3) When there is a target sound source and two noise sources, (4) When there is neither a target sound source nor a noise source, (5) When there is no target sound source and there is only one noise source, (6 ) The case where there is no target sound source and there are two noise sources can be determined separately.
1 集音部
10 第1のマイクロホンモジュール
11 第2のマイクロホンモジュール
2 信号処理部
20 位相差補正部
21 音源位置判定部
22 出力演算部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と前記受信した観測信号の何れか1つとの位相差を、前記音源が前記目的領域に存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、
前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
前記音源位置判定部は、
一方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第1の範囲に含まれる第1条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第2の範囲に含まれる第2条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて前記基準観測パワー値に対する一方の観測パワー値の相対比が予め設定された第3の範囲に含まれる第3条件、前記基準観測パワー値に対する他方の観測パワー値の相対比が予め設定された第4の範囲に含まれる第4条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、
前記第1〜4条件の何れか1つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定する
ことを特徴とする音響入力装置。 Each having a microphone module a pair that have a pickup area having a predetermined directivity angle, the microphone module of the one pair such that each sound collecting area intersect is installed, the collector of the pair of microphones module A sound collection unit having a target region as a region where the sound regions overlap ; each microphone module has a pair of directional microphones, and each of the pair of directional microphones has a sound collection region having a predetermined directivity angle; And receiving a sound wave from the sound source existing in the sound collection area, generating an observation signal based on the received sound wave, and a part of each sound collection area of the pair of directional microphones is the target area A sound input device installed in close proximity so as to overlap ,
An omnidirectional microphone installed at an intermediate position between the pair of microphone modules to receive a sound wave from the sound source and generate a reference observation signal based on the received sound wave;
For each of the microphone modules, the observation signal is received from each of the pair of directional microphones, and the phase difference between the two received observation signals is expressed as 2 when the sound source exists in a predetermined target direction. A phase difference correction unit that corrects only the phase difference of two observation signals;
A sound source position determination unit that determines whether or not the sound source exists in the target region using each observation signal after being corrected by the phase difference correction unit ;
When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the target region, a synthesized signal of the observation signals after the phase difference of the observation signals is corrected by the phase difference is a first amplification factor. in one that amplifies and outputs, if the sound source by the sound source position determination unit determines not present in the target area, and outputs the combined signal is amplified by the first amplification factor is smaller than the amplification factor An output calculation unit ,
The phase difference correction unit further receives the reference observation signal, and calculates a phase difference between the received reference observation signal and any one of the received observation signals as a reference when the sound source exists in the target region. Correct only the phase difference between the observed signal and the observed signal,
The power value of the observation signal for each microphone module after correction by the phase difference correction unit is used as an observation power value, and the power value of the reference observation signal after correction by the phase difference correction unit is used as a reference observation. Power value,
The sound source position determination unit
A first condition in which a relative ratio of one observation power value to the reference observation power value in one microphone module is included in a preset first range, and a relative ratio of the other observation power value to the reference observation power value is A second condition included in a preset second range; a third condition in which a relative ratio of one observation power value to the reference observation power value in the other microphone module is included in a preset third range; When the relative ratio of the other observation power value to the reference observation power value satisfies all the conditions of the fourth condition included in the preset fourth range, the sound source is determined to exist in the target area,
An acoustic input device that determines that the sound source does not exist in the target area when any one of the first to fourth conditions is not satisfied .
前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記受信した各観測信号の離散値を所定時間間隔で抽出するとともに、前記基準観測信号をさらに受信し、当該基準観測信号の離散値を前記所定時間間隔で抽出し、
前記音源位置判定部は、
各マイクロホンモジュールごとに観測信号の離散値x1〜x4及び前記基準観測信号の離散値x0を用いて数2で表わされる相関関数R ij (i,j=0,1,2,3,4)を求め、
一方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数R 00 に対する相互相関関数R 01 の相対比が予め設定された第1の範囲に含まれる第1条件、前記自己相関関数R 00 に対する相互相関関数R 02 の相対比が予め設定された第2の範囲に含まれる第2条件、他方のマイクロホンモジュールにおいて自己相関関数R 00 に対する相互相関関数R 03 の相対比が予め設定された第3の範囲に含まれる第3条件、前記自己相関関数R 00 に対する相互相関関数R 04 の相対比が予め設定される第4の範囲に含まれる第4条件の全ての条件を満たす場合、前記音源が前記目的領域に存在すると判定する一方、
前記第1〜4条件の何れか1つの条件でも満たさない場合、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定する
ことを特徴とする音響入力装置。
An omnidirectional microphone installed at an intermediate position between the pair of microphone modules to receive a sound wave from the sound source and generate a reference observation signal based on the received sound wave;
Before each Kemah Lee black phone module receives the observation signals from the respective directional microphone of the one pair, the phase difference between two of said observation signal the received exists in the target direction in which the sound source is predetermined A phase difference correction unit that corrects only the phase difference between the two observation signals in the case ,
A sound source position determination unit that determines whether previous SL sound with each observation signal after being corrected is present in the target area in the previous SL phase difference correcting unit,
When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the target region, a synthesized signal of the observation signals after the phase difference of the observation signals is corrected by the phase difference is a first amplification factor. On the other hand, when the sound source position determination unit determines that the sound source does not exist in the target area, the composite signal is amplified and output with an amplification factor smaller than the first amplification factor. An output calculation unit,
The phase difference correction unit extracts a discrete value of each received observation signal at a predetermined time interval, further receives the reference observation signal, and extracts a discrete value of the reference observation signal at the predetermined time interval,
The sound source position determination unit
For each microphone module, a correlation function R ij (i, j = 0, 1, 2, 3, 4) represented by Equation 2 using the discrete values x1 to x4 of the observation signal and the discrete value x0 of the reference observation signal is obtained. Seeking
In one microphone module, a first condition in which a relative ratio of the cross-correlation function R 01 to the auto-correlation function R 00 is included in a preset first range, a relative ratio of the cross-correlation function R 02 to the auto-correlation function R 00 Is a second condition that is included in a preset second range, and the third condition is that the relative ratio of the cross-correlation function R 03 to the autocorrelation function R 00 in the other microphone module is included in a preset third range. When the relative ratio of the cross-correlation function R 04 to the auto-correlation function R 00 satisfies all of the fourth conditions included in the preset fourth range, it is determined that the sound source exists in the target area. on the other hand,
If not satisfied in any one condition of the first to fourth conditions, characteristics and be Ruoto sound input device that determines that the sound source is not present in the target area.
前記第1〜4条件のうち何れか3つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち3つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、
前記第1〜4条件のうち何れか2つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち2つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定し、
前記第1〜4条件のうち何れか1つの条件を満たすとき、4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち1つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定し、
前記第1〜4条件の何れの条件も満たさないとき、4つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の音響入力装置。 The sound source position determination unit
When any three conditions of the first to fourth conditions are satisfied, it is determined that the sound source exists in a portion where three sound collection areas of the sound collection areas of the four directional microphones overlap.
When any two conditions of the first to fourth conditions are satisfied, it is determined that the sound source exists in a portion where two sound collection areas overlap among the sound collection areas of the four directional microphones,
When any one of the first to fourth conditions is satisfied, it is determined that the sound source is present only in one sound collection region among the sound collection regions of the four directional microphones,
Wherein when not satisfied any of the conditions of the first to fourth conditions, four acoustic claim 1 or 2, wherein the sound source in the region not in any sound collection region of directional microphones is characterized by determining that there Input device.
前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち3つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい第3の増幅率で増幅して出力し、
前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち2つの集音領域が重なる部分に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第3の増幅率より小さい第4の増幅率で増幅して出力し、
前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの集音領域のうち1つの集音領域のみの領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第4の増幅率より小さい第5の増幅率で増幅して出力し、
前記音源位置判定部によって4つの指向性マイクロホンの何れの集音領域ではない領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記合成信号を前記第5の増幅率より小さい第6の増幅率で増幅して出力する
ことを特徴とする請求項3記載の音響入力装置。 The output calculation unit is
When it is determined by the sound source position determination unit that the sound source exists in a portion where three sound collection areas of the four sound collecting areas of the directional microphone overlap, a third signal smaller than the first amplification factor is used as the synthesized signal. Amplified with an amplification factor of
When it is determined by the sound source position determination unit that the sound source is present in a portion where two sound collection areas of the four directional microphone sound collection areas overlap, the synthesized signal is converted to a fourth smaller than the third amplification factor. Amplified with an amplification factor of
When the sound source position determination unit determines that the sound source exists in only one sound collection region of the four sound collection regions of the directional microphone, the synthesized signal is set to a fifth smaller than the fourth amplification factor. Amplified with an amplification factor of
When the sound source position determination unit determines that the sound source exists in a region other than the sound collection region of the four directional microphones, the synthesized signal is amplified with a sixth amplification factor smaller than the fifth amplification factor. acoustic input device according to claim 3, characterized in that to the output.
前記一対のマイクロホンモジュールのそれぞれで生成された受波信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、2つの前記受波信号の位相差が、前記音源が前記目的領域に存在する場合の2つの受波信号の位相差分だけ補正された後の2つの当該受波信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記音源位置判定部は、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定したときに当該音源が当該目的領域の近傍に存在するか否かを判定し、
前記出力演算部は、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域の近傍に存在すると判定された場合、前記目的位置から離れていくにつれて前記第1の増幅率から単調減少する連続変化特性の増幅率で前記合成信号を増幅して出力する
ことを特徴とする音響入力装置。 Each of which has a pair of microphone modules each having a sound collection region having a predetermined directivity angle and receiving a sound wave from a sound source existing in the sound collection region and generating a reception signal based on the received sound wave; The pair of microphone modules is installed so that the sound collection areas intersect, and a sound collection unit whose target area is an area where the sound collection areas overlap each other,
A sound source position determination unit that determines whether or not the sound source is present in the target region using received signals generated by each of the pair of microphone modules;
When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the target area, the phase difference between the two received signals is the phase difference between the two received signals when the sound source is present in the target area. When the composite signal of the two received signals after being corrected only is amplified with the first amplification factor and output, while the sound source position determination unit determines that the sound source does not exist in the target region An output operation unit for amplifying the synthesized signal with an amplification factor smaller than the first amplification factor and outputting the amplified signal,
The sound source position determination unit determines whether or not the sound source exists in the vicinity of the target region when it is determined that the sound source does not exist in the target region,
When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the vicinity of the target area, the output calculation unit has a continuously changing characteristic that monotonously decreases from the first gain as the distance from the target position increases. features and to Ruoto sound input device to output an amplification factor and amplifies the combined signal.
前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか1つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号との位相差分だけ補正し、
前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第1〜4の観測パワー値とし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
前記音源位置判定部は、
前記第1〜4の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きく、各マイクロホンモジュールにおいて2つの観測パワー値の相対比が所定の第1の設定値以上である場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記2つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の第2の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、
各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する2つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のうち少なくとも一方に前記音源が存在すると判定する
ことを特徴とする音響入力装置。 Each of the microphone modules has a pair of microphone modules each having a sound collection area with a predetermined directivity angle, and the pair of microphone modules are installed so that the sound collection areas intersect, and the sound collection areas of the pair of microphone modules overlap. The microphone module has a pair of directional microphones, and each of the pair of directional microphones has a sound collection region with a predetermined directivity angle. A sound wave from the sound source existing in the sound region is received and an observation signal based on the received sound wave is generated, and a part of each sound collection region of the pair of directional microphones overlaps with the target region. A sound input device installed in close proximity,
An omnidirectional microphone installed at an intermediate position between the pair of microphone modules to receive a sound wave from the sound source and generate a reference observation signal based on the received sound wave;
For each of the microphone modules, the observation signal is received from each of the pair of directional microphones, and the phase difference between the two received observation signals is expressed as 2 when the sound source exists in a predetermined target direction. A phase difference correction unit that corrects only the phase difference of two observation signals;
A sound source position determination unit that determines whether or not the sound source exists in the target region using each observation signal after being corrected by the phase difference correction unit;
When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the target region, a synthesized signal of the observation signals after the phase difference of the observation signals is corrected by the phase difference is a first amplification factor. On the other hand, when the sound source position determination unit determines that the sound source does not exist in the target area, the composite signal is amplified and output with an amplification factor smaller than the first amplification factor. An output calculation unit,
The phase difference correction unit further receives the reference observation signal, and uses the phase difference between the received reference observation signal and any one of the received observation signals as a reference observation when a sound source exists in the target direction. Correct only the phase difference between the signal and the observed signal,
The power value of the observation signal for each microphone module after being corrected by the phase difference correction unit is set as the first to fourth observation power values, and the reference observation signal after being corrected by the phase difference correction unit Use the power value as the reference observation power value,
The sound source position determination unit
When any of the first to fourth observation power values is greater than a predetermined threshold and the relative ratio of the two observation power values is equal to or greater than a predetermined first set value in each microphone module, the microphone module in each microphone module When the cross-correlation function of two observation signals satisfies a condition that is equal to or greater than a predetermined second set value obtained from the autocorrelation function of each observation signal, the sound source is in the target region and other than the target region. While determining that each of the areas exists, when the condition is not satisfied, it is determined that the sound source does not exist in the target area,
When it is determined that the sound source exists in each of the target area and the other area for each microphone module, a relative ratio of at least one of the two observed power values to the reference observed power value is set in advance. when included in a range that is, characteristics and be Ruoto sound input device that determines that the sound source to at least one is present among the sound collecting areas of the pair of directional microphones.
前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のどちらか一方とに存在すると判定した場合、前記一対の観測パワー値の相対比が前記第1の設定値未満である条件を満たすまで前記駆動手段を制御し、
前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい第2の増幅率で増幅して出力する
ことを特徴とする請求項11記載の音響入力装置。 Drive means for tilting the directional axis of the first to fourth directional microphones;
When the sound source position determination unit determines in each microphone module that the sound source exists in one of the target region and the sound collection region of the pair of directional microphones among the other regions, Controlling the driving means until a relative ratio of a pair of observed power values satisfies a condition that the relative ratio is less than the first set value;
When the sound source position determination unit determines that the sound source exists in the sound collection region of the pair of directional microphones after driving the driving unit, the output calculation unit is configured to observe the pair of observations after driving the driving unit. When the synthesized signal is amplified by the first amplification factor and output, and the sound source position determining unit determines that the sound source does not exist in the target area, the synthesized signal is amplified by the first amplification. The sound input device according to claim 11 , wherein the sound input device amplifies and outputs at a second amplification factor smaller than the rate .
前記一対のマイクロホンモジュールの中間位置に設置され前記音源からの音波を受波し当該受波した音波に基づく基準観測信号を生成する無指向性マイクロホンと、
前記マイクロホンモジュールごとに、前記一対の指向性マイクロホンのそれぞれから前記観測信号を受信し、当該受信した2つの前記観測信号の位相差を、前記音源が予め決められた目的方向に存在する場合の2つの観測信号の位相差分だけ補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部で補正された後の各観測信号を用いて前記音源が前記目的領域に存在するか否かを判定する音源位置判定部と、
前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域に存在すると判定された場合、前記各観測信号の位相差が前記位相差分だけ補正された後の当該各観測信号の合成信号を第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい増幅率で増幅して出力する出力演算部とを備え、
前記位相差補正部は、前記基準観測信号をさらに受信し、当該受信した基準観測信号と当該受信した観測信号の何れか1つとの位相差を、前記目的方向に音源が存在する場合の基準観測信号と当該観測信号の位相差分だけ補正し、
前記位相差補正部で補正された後の前記各マイクロホンモジュールごとの前記観測信号のパワー値を第1〜4の観測パワーとし、前記位相差補正部で補正された後の前記基準観測信号のパワー値を基準観測パワー値とし、
前記音源位置判定部は、
前記第1〜4の観測パワー値の何れもが所定の閾値より大きい場合において、各マイクロホンモジュールにおける前記2つの観測信号の相互相関関数が、前記各観測信号の自己相関関数より求められる所定の設定値以上である条件を満たすとき、前記音源が前記目的領域及び当該目的領域以外の他の領域のそれぞれに存在すると判定する一方、前記条件を満たさないとき、前記音源が前記目的領域には存在しないと判定し、
各マイクロホンモジュールごとに前記音源が前記目的領域及び前記他の領域のそれぞれに存在すると判定した場合、前記基準観測パワー値に対する2つの観測パワー値のうち少なくとも一方の観測パワー値の相対比が予め設定された範囲に含まれるとき、前記一対の指向性マイクロホンの集音領域のそれぞれに前記音源が存在すると判定する
ことを特徴とする音響入力装置。 Each of the microphone modules has a pair of microphone modules each having a sound collection area with a predetermined directivity angle, and the pair of microphone modules are installed so that the sound collection areas intersect, and the sound collection areas of the pair of microphone modules overlap. The microphone module has a pair of directional microphones, and each of the pair of directional microphones has a sound collection region with a predetermined directivity angle. A sound wave from the sound source existing in the sound region is received and an observation signal based on the received sound wave is generated, and a part of each sound collection region of the pair of directional microphones overlaps with the target region. A sound input device installed in close proximity,
An omnidirectional microphone installed at an intermediate position between the pair of microphone modules to receive a sound wave from the sound source and generate a reference observation signal based on the received sound wave;
For each of the microphone modules, the observation signal is received from each of the pair of directional microphones, and the phase difference between the two received observation signals is expressed as 2 when the sound source exists in a predetermined target direction. A phase difference correction unit that corrects only the phase difference of two observation signals;
A sound source position determination unit that determines whether or not the sound source exists in the target region using each observation signal after being corrected by the phase difference correction unit;
When the sound source position determination unit determines that the sound source is present in the target region, a synthesized signal of the observation signals after the phase difference of the observation signals is corrected by the phase difference is a first amplification factor. On the other hand, when the sound source position determination unit determines that the sound source does not exist in the target area, the composite signal is amplified and output with an amplification factor smaller than the first amplification factor. An output calculation unit,
The phase difference correction unit further receives the reference observation signal, and uses the phase difference between the received reference observation signal and any one of the received observation signals as a reference observation when a sound source exists in the target direction. Correct only the phase difference between the signal and the observed signal,
The power value of the observation signal for each of the microphone modules after being corrected by the phase difference correction unit is defined as first to fourth observation powers, and the power of the reference observation signal after being corrected by the phase difference correction unit Let the value be the reference observation power value,
The sound source position determination unit
When all of the first to fourth observation power values are larger than a predetermined threshold, a predetermined setting in which the cross-correlation function of the two observation signals in each microphone module is obtained from the autocorrelation function of each observation signal When the condition that is greater than or equal to the value is satisfied, it is determined that the sound source exists in each of the target region and other regions other than the target region, and when the condition is not satisfied, the sound source does not exist in the target region. And
When it is determined that the sound source exists in each of the target area and the other area for each microphone module, a relative ratio of at least one of the two observed power values to the reference observed power value is set in advance. when included in a range that is, characteristics and be Ruoto sound input device that determines that the sound source is present in each of the sound collection region of the pair of directional microphones.
前記音源位置判定部は、各マイクロホンモジュールにおいて、前記音源が、前記目的領域と、前記他の領域のうち前記一対の指向性マイクロホンの集音領域の何れにも存在すると判定した場合、前記他の領域の2つの音源が前記目的領域から各マイクロホンモジュールの前記2つの指向性マイクロホンの指向角の最大値の2分の1以上離れているときにおいて、前記2つの観測パワー値の相対比が所定の設定値未満である条件を満たすまで前記前記駆動手段を制御し、
前記出力演算部は、前記駆動手段の駆動後に前記音源位置判定部によって前記一対の指向性マイクロホンの集音領域に前記音源が存在すると判定された場合、前記駆動手段の駆動後における前記一対の観測信号の合成信号を前記第1の増幅率で増幅して出力する一方、前記音源位置判定部によって前記音源が前記目的領域には存在しないと判定された場合、前記合成信号を前記第1の増幅率より小さい第2の増幅率で増幅して出力する
ことを特徴とする請求項13記載の音響入力装置。 Drive means for tilting the directional axis of the first to fourth directional microphones;
When the sound source position determination unit determines in each microphone module that the sound source exists in both the target area and the sound collection area of the pair of directional microphones among the other areas, When the two sound sources in the region are separated from the target region by more than half of the maximum value of the directivity angle of the two directional microphones of each microphone module, the relative ratio of the two observed power values is a predetermined value. Controlling the driving means until a condition that is less than a set value is satisfied,
When the sound source position determination unit determines that the sound source exists in the sound collection region of the pair of directional microphones after driving the driving unit, the output calculation unit is configured to observe the pair of observations after driving the driving unit. When the synthesized signal is amplified by the first amplification factor and output, and the sound source position determining unit determines that the sound source does not exist in the target area, the synthesized signal is amplified by the first amplification. 14. The sound input device according to claim 13 , wherein the sound input device amplifies and outputs at a second gain smaller than the rate .
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