JP6063890B2 - Conversion device - Google Patents

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本発明は、波を信号、または、信号を波に変換する変換技術に関する。なお、ここでいう波とは、音波や電磁波等を含むものである。音波は、周波数が20〜20kHz程度である。また、電磁波は、光波や電波等を含み、光波は、波長が400〜750nm(周波数は750THz〜400THz)程度の電磁波であり、電波は、周波数が3THz程度以下の電磁波である。また、ここでいう信号とは、情報を伝達するために記号化、符号化したものであって、その媒体としては、電気、音、光、電波等が考えられる。   The present invention relates to a conversion technique for converting a wave into a signal or a signal into a wave. Here, the wave includes a sound wave, an electromagnetic wave and the like. The sound wave has a frequency of about 20 to 20 kHz. The electromagnetic wave includes a light wave, a radio wave, and the like. The light wave is an electromagnetic wave having a wavelength of about 400 to 750 nm (frequency is 750 THz to 400 THz), and the radio wave is an electromagnetic wave having a frequency of about 3 THz or less. Further, the signal here is a signal encoded and encoded for transmitting information, and the medium may be electricity, sound, light, radio wave, or the like.

非特許文献1、2及び3が、変換技術の従来技術として知られている。   Non-patent documents 1, 2, and 3 are known as conventional techniques of conversion technology.

非特許文献1では、パラボラ反射板の高SNゾーン位置にセンサを設置したアレイを用いて、干渉雑音の除去を実現している。なお、雑音除去性能はアレイを構成するパラボラ装置の台数に依存する。   In Non-Patent Document 1, interference noise is removed using an array in which sensors are installed at high SN zone positions of a parabolic reflector. The noise removal performance depends on the number of parabolic devices constituting the array.

非特許文献2及び3では、反射構造体により擬似的な拡散音場を生成し、その中にマイクロホンアレイを設置して、拡散センシングを実現している。   In Non-Patent Documents 2 and 3, a pseudo diffuse sound field is generated by a reflecting structure, and a microphone array is installed therein to realize diffuse sensing.

「2013年5月07日 アルマ望遠鏡日本製パラボラアンテナ16台の山頂施設設置が完了」、[online]、ALMA NAOJ、[平成26年2月26日検索]、インターネット<http://alma.mtk.nao.ac.jp/j/news/pressrelease/201305077095.html>“May 07, 2013 Alma Telescope 16 Japanese parabolic antennas have been installed at the summit,” [online], ALMA NAOJ, [Search February 26, 2014], Internet <http: //alma.mtk .nao.ac.jp / j / news / pressrelease / 201305077095.html> K. Niwa, S. Sakauchi, K. Furuya, M. Okamoto, and Y. Haneda, "Diffused sensing for sharp directivity microphone array", ICASSP 2012, 2012, pp. 225 - 228K. Niwa, S. Sakauchi, K. Furuya, M. Okamoto, and Y. Haneda, "Diffused sensing for sharp directivity microphone array", ICASSP 2012, 2012, pp. 225-228 K. Niwa, Y. Hioka, K. Furuya, and Y. Haneda, "Telescopic microphone array using reflector for segregating target source from noises in same direction", ICASSP 2012, 2012, pp. 5457-5460K. Niwa, Y. Hioka, K. Furuya, and Y. Haneda, "Telescopic microphone array using reflector for segregating target source from noises in same direction", ICASSP 2012, 2012, pp. 5457-5460

しかしながら、非特許文献1では、1つの方向に対して最適化されたアレイではあるが, 様々な方向から到来する情報を同時に解析することができない。他の方向から到来する情報を解析する場合には、パラボラ装置の向きを変更する必要がある。   However, although Non-Patent Document 1 is an array optimized for one direction, information coming from various directions cannot be analyzed simultaneously. When analyzing information coming from other directions, it is necessary to change the direction of the parabolic device.

非特許文献2及び3では、拡散音場にアレイを設置することで、チャネル間相関を低減させ、様々な方向から到来する音を同時に、高空間分解能で解析できる。しかし、拡散音場にアレイを設置するため、インパルス応答長が長くなる。インパルス応答長が長くなると、フィルタ長が自ずと長くなる傾向があり、処理遅延が大きくなったり、フィルタの不安点性が増すといった問題が生じる。また、設計自体も複雑なものとなり、フィルタリング時の計算量が大きくなる。   In Non-Patent Documents 2 and 3, by installing an array in a diffuse sound field, the correlation between channels can be reduced, and sounds coming from various directions can be analyzed simultaneously with high spatial resolution. However, since the array is installed in the diffuse sound field, the impulse response length becomes long. When the impulse response length is long, the filter length tends to be long, and there arises a problem that the processing delay increases and the anxiety of the filter increases. In addition, the design itself is complicated, and the amount of calculation at the time of filtering increases.

本発明は、様々な方向から到来する波を同時に、高空間分解能で解析でき、かつ、波源と観測点の間のインパルス応答長が短くなるような変換装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a conversion device that can simultaneously analyze waves arriving from various directions with high spatial resolution and shorten the impulse response length between the wave source and the observation point.

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、変換装置は、高SNゾーンを形成する高SNゾーン形成器と、Mを2以上の整数、m=1,2,…,Mとし、高SNゾーン付近の、それぞれ異なる位置に配置された、音波を電気信号に、または、電気信号を音波に変換可能なM個の第m変換部と、nを1,2,…,Mの何れかとし、m≠nとし、ある第m変換部の電気信号と、他の第n変換部の電気信号とに基づき、空間上の少なくとも複数の位置または方向から発せられた音波を第m変換部において変換した電気信号と第n変換部において変換した電気信号、または、空間上の少なくとも複数の位置または方向へ発する音波に第m変換部において変換する前の電気信号と第n変換部において変換する前の電気信号、の特性を異ならせるフィルタリング部と、を含み、高SNゾーン形成器は、(i)窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状であり、または、(ii)音のフルネルレンズであり、高SNゾーン付近とは、(i)高SNゾーン形成器が窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状である場合、凹型の縁が成す平面Hと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をHIとし、高SNゾーンFと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をFIとし、(1)HI≧FIのとき、凹型の底から所定の方向に2HIまでが高SNゾーン付近であり、(2)HI<FIのとき、凹型の底から所定の方向に2FIまでが高SNゾーン付近であり、(ii)高SNゾーン形成器が音のフルネルレンズの場合、音のフルネルレンズが配置される面Jから音のフルネルレンズの焦点Fまでの距離をJFとし、音のフルネルレンズの内側であって、面Jから所定方向に2JFまでが高SNゾーン付近である。
上記の課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、変換装置は、高SNゾーンを形成する高SNゾーン形成器と、Mを2以上の整数、m=1,2,…,Mとし、高SNゾーン付近の、それぞれ異なる位置に配置された、光波若しくは電波を電気信号に、または、電気信号を光波若しくは電波に変換可能なM個の第m変換部と、nを1,2,…,Mの何れかとし、m≠nとし、ある第m変換部の電気信号と、他の第n変換部の電気信号とに基づき、空間上の少なくとも複数の位置または方向から発せられた光波若しくは電波を第m変換部において変換した電気信号と第n変換部において変換した電気信号、または、空間上の少なくとも複数の位置または方向へ発する光波若しくは電波に第m変換部において変換する前の電気信号と第n変換部において変換する前の電気信号、の特性を異ならせるフィルタリング部と、を含み、高SNゾーン形成器は、(i)窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状であり、または、(iii)光波を用いる場合にはレンズであり、または、(iv)電波を用いる場合には電波レンズであり、高SNゾーン付近とは、(i)高SNゾーン形成器が窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状である場合、凹型の縁が成す平面Hと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をHIとし、高SNゾーンFと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をFIとし、(1)HI≧FIのとき、凹型の底から所定の方向に2HIまでが高SNゾーン付近であり、(2)HI<FIのとき、凹型の底から所定の方向に2FIまでが高SNゾーン付近であり、(iii),(iv)高SNゾーン形成器がレンズまたは電波レンズの場合、電波レンズが配置される面Jからレンズまたは電波レンズの焦点Fまでの距離をJFとし、高SNゾーン形成器はレンズまたは電波レンズの内側であって、面Jから所定方向に2JFまでが高SNゾーン付近である。
In order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a conversion device includes a high SN zone forming unit that forms a high SN zone, M is an integer of 2 or more, m = 1, 2,. M, M m-th conversion units arranged in different positions in the vicinity of the high SN zone and capable of converting sound waves into electric signals or electric signals into sound waves, and n being 1, 2,. M, m ≠ n, and based on the electrical signal of a certain m-th conversion unit and the electrical signal of another n-th conversion unit, sound waves emitted from at least a plurality of positions or directions in space are The electric signal converted in the m conversion unit and the electric signal converted in the nth conversion unit, or the electric signal and nth conversion unit before being converted in the mth conversion unit into sound waves emitted in at least a plurality of positions or directions in space A filtering unit that varies the characteristics of the electrical signal before conversion in The SN zone former is (i) a concave shape with a depression, and the shape of the concave edge is not facing inward, or (ii) a sound fullnel lens, and the vicinity of the high SN zone is (i ) When the high SN zone former is a concave shape with a depression, and the shape of the concave edge is not facing inward, the plane H formed by the concave edge and the plane I passing through the concave bottom formed by the high SN zone former The distance between the high SN zone F and the plane I passing through the concave bottom formed by the high SN zone former is FI, and (1) When HI ≧ FI, 2HI in the specified direction from the concave bottom Up to near the high SN zone, (2) When HI <FI, from the concave bottom to 2FI in the predetermined direction is near the high SN zone, and (ii) The high SN zone former is a full-lens lens of sound In this case, the distance from the surface J on which the sound full-nel lens is arranged to the focal point F of the sound full-lens lens is JF, and the inside of the sound full-lens lens is the surface J. In a predetermined direction until 2JF is in the vicinity of high SN zone.
In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a conversion device includes a high SN zone forming device that forms a high SN zone, M is an integer of 2 or more, m = 1, 2,. , M, M m-th conversion units arranged in different positions in the vicinity of the high SN zone and capable of converting light waves or radio waves into electrical signals or converting electrical signals into light waves or radio waves, and n as 1 , 2,..., M, m ≠ n, and based on the electrical signal of a certain m-th conversion unit and the electrical signal of another n-th conversion unit, emit from at least a plurality of positions or directions in space. The m-th conversion unit converts the received light wave or radio wave into an electric signal converted in the m-th conversion unit and an electric signal converted in the n-th conversion unit, or light waves or radio waves emitted in at least a plurality of positions or directions in space. Previous electrical signal and electrical signal before being converted in the nth converter The high SN zone former is (i) a concave shape with a depression and a concave edge is not directed inward, or (iii) uses a light wave. In the case, it is a lens, or (iv) it is a radio wave lens when using radio waves, and in the vicinity of the high SN zone, (i) the concave shape that the high SN zone former is recessed, and the concave edge is inside If the shape is not suitable for, the distance between the plane H formed by the concave edge and the plane I passing through the concave bottom formed by the high SN zone former is HI, and the high SN zone F and the high SN zone former are formed. When the distance from the plane I passing through the concave bottom is FI, (1) When HI ≥ FI, 2HI in the specified direction from the concave bottom is near the high SN zone, and (2) When HI <FI, From the bottom of the concave shape to 2FI in the specified direction is near the high SN zone, and (iii), (iv) the high SN zone former is a lens or radio lens, The distance from the surface J where the lens is placed to the focal point F of the lens or radio lens is JF, and the high SN zone former is inside the lens or radio lens, and from the plane J to 2 JF in the specified direction is the high SN zone It is near.

本発明によれば、(1)様々な方向から到来する波を同時に解析可能であり、(2)(i)インパルス応答が短い、(ii)送受信エネルギーが高い、(iii)チャネル間相関が低いという3条件を満たす信号の送受信を可能とする効果を奏する。   According to the present invention, (1) waves coming from various directions can be analyzed simultaneously, (2) (i) impulse response is short, (ii) transmission / reception energy is high, and (iii) interchannel correlation is low. There is an effect that enables transmission and reception of signals that satisfy the above three conditions.

収音装置の条件を説明するための図。The figure for demonstrating the conditions of a sound-collecting apparatus. パラボラアンテナとアンテナ素子と配置例を示す図。The figure which shows the parabolic antenna, an antenna element, and an example of arrangement | positioning. 所定の方向とは異なる方向から電波が来る場合のSN比が高いエリアを説明するための図。The figure for demonstrating the area where SN ratio is high when an electromagnetic wave comes from the direction different from a predetermined direction. 第一実施形態に係る収音装置の機能構成を示す図。The figure which shows the function structure of the sound collection device which concerns on 1st embodiment. 第一実施形態に係る収音装置の処理フローの例を示す図。The figure which shows the example of the processing flow of the sound collection device which concerns on 1st embodiment. 高SNゾーン形成器に対するマイクロホンの配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the microphone with respect to a high SN zone former. 高SNゾーン形成器に対するマイクロホンの配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the microphone with respect to a high SN zone former. 「高SNゾーン付近」の範囲を説明するための図。The figure for demonstrating the range of "near high SN zone." 「高SNゾーン付近」の範囲を説明するための図。The figure for demonstrating the range of "near high SN zone." 高SNゾーン形成面と相似形状の面の付近を説明するための図。The figure for demonstrating the vicinity of a surface similar to a high SN zone formation surface. 伝達特性を測定する方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method to measure a transfer characteristic. レンズを用いた場合の「高SNゾーン付近」の範囲を説明するための図。The figure for demonstrating the range of the "near high SN zone" at the time of using a lens. 第二実施形態に係る再生装置の機能構成を示す図。The figure which shows the function structure of the reproducing | regenerating apparatus which concerns on 2nd embodiment. 第二実施形態に係る再生装置の処理フローの例を示す図。The figure which shows the example of the processing flow of the reproducing | regenerating apparatus which concerns on 2nd embodiment. 第三実施形態における高SNゾーン形成器に対するマイクロホンの位置関係を説明するための図。The figure for demonstrating the positional relationship of the microphone with respect to the high SN zone former in 3rd embodiment. 第三実施形態に係る収音装置の機能構成を示す図。The figure which shows the function structure of the sound collection device which concerns on 3rd embodiment. 高SNゾーン形成器に対するマイクロホンの配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the microphone with respect to a high SN zone former. 高SNゾーン形成器に対するマイクロホンの配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the microphone with respect to a high SN zone former.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同じ機能を持つ構成部や同じ処理を行うステップには同一の符号を記し、重複説明を省略する。以下の説明において、テキスト中で使用する記号「」等は、本来直前の文字の真上に記載されるべきものであるが、テキスト記法の制限により、当該文字の直後に記載する。式中においてはこれらの記号は本来の位置に記述している。また、ベクトルや行列の各要素単位で行われる処理は、特に断りが無い限り、そのベクトルやその行列の全ての要素に対して適用されるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In the drawings used for the following description, constituent parts having the same function and steps for performing the same process are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In the following description, the symbol “ ” or the like used in the text should be described immediately above the immediately preceding character, but is described immediately after the character due to restrictions on text notation. In the formula, these symbols are written in their original positions. Further, the processing performed for each element of a vector or matrix is applied to all elements of the vector or matrix unless otherwise specified.

<第一実施形態>
本実施形態では、波を信号に変換する変換技術に本発明を適用する例を説明する。波を信号に変換する変換技術の例として、以下の技術が挙げられる。(1)音波を電気信号に変換する技術や、(2)電磁波を電気信号に変換する技術がある。ただし、これに限るものではなく、(3)音波を光信号に変換する技術等であってもよい。(1)を実現するデバイスとしてはマイクロホンがある。(2)を実現するデバイスとしては受信アンテナがある。また、(3)を直接実現できるハードウェアがあればそれを用いてもよい。
<First embodiment>
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a conversion technique for converting a wave into a signal will be described. Examples of conversion techniques for converting waves into signals include the following techniques. There are (1) technology for converting sound waves into electrical signals, and (2) technology for converting electromagnetic waves into electrical signals. However, the present invention is not limited to this, and (3) a technique for converting a sound wave into an optical signal may be used. There is a microphone as a device that realizes (1). There is a receiving antenna as a device that realizes (2). Further, if there is hardware that can directly realize (3), it may be used.

特に、本実施形態では、波として音波を用い、複数の変換部として音波を電気信号に変換する複数のマイクロホン(マイクロホンアレイ)を用いる場合について説明する。   In particular, in the present embodiment, a case will be described in which sound waves are used as waves and a plurality of microphones (microphone arrays) that convert sound waves into electrical signals are used as a plurality of conversion units.

まず、非特許文献2で説明されているこれまでの拡散センシングに基づく収音処理について説明する。   First, sound collection processing based on conventional diffusion sensing described in Non-Patent Document 2 will be described.

[観測信号のモデル化]
M(≧2)本のマイクロホンを用いて一つのターゲット音とK(≧1)個の雑音を受音する状況を考える。多くの雑音が存在する中で任意の位置にあるターゲット音を強調する指向制御を目的にする。目的は、K個の雑音源を抑圧し、ターゲット音を強調することで達成される。m(m=1,2,…,M)番目のマイクロホンとターゲット音、k(k=1,2,…,K)番目の雑音との間のインパルス応答をそれぞれam(i)、bk,m(i)とする。ただし、インパルス応答長をLとし、i=0,1,…,L-1とする。なお、インパルス応答長Lは、装置の規模や構造、設置された部屋の状況によって定まる残響時間により、実験的に定めればよい。ターゲット音、k番目の雑音の音源信号をそれぞれs(t)、nk(t)とするとき、m番目のマイクロホンで観測した観測信号xm(t)は、次式でモデル化される。
[Modeling of the observed signal]
Consider a situation where one target sound and K (≧ 1) noises are received using M (≧ 2) microphones. It aims at the directivity control which emphasizes the target sound in arbitrary positions in the presence of many noises. The objective is achieved by suppressing K noise sources and enhancing the target sound. The impulse responses between the m (m = 1,2, ..., M) th microphone and the target sound and the k (k = 1,2, ..., K) th noise are a m (i) and b k , respectively. , m (i). However, the impulse response length is L, and i = 0, 1,..., L−1. The impulse response length L may be determined experimentally based on the reverberation time determined by the scale and structure of the apparatus and the situation of the installed room. When the target sound and the k-th noise source signal are s (t) and n k (t), the observed signal x m (t) observed by the m-th microphone is modeled by the following equation.

Figure 0006063890

ここで、tは時間のインデックスを表わす。
Figure 0006063890

Here, t represents a time index.

xm(t)を短時間フーリエ変換することで、式(1)の畳み込み混合は、次式のような周波数領域における瞬時混合として近似される。 By performing a short-time Fourier transform on x m (t), the convolutional mixture of Equation (1) is approximated as an instantaneous mixture in the frequency domain as shown in the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

ここで、ω、τはそれぞれ周波数、フレームのインデックスを表わす。また、Xm(ω,τ)、S(ω,τ)、Nk(ω,τ)は、それぞれ観測信号xm(t)、ターゲット音の音源信号s(t)、k番目の雑音の音源信号nk(t)の時間周波数表現を表わす。am(ω)、bk,m(ω)は、それぞれターゲット音、k番目の雑音とm番目のマイクロホンとの間の周波数特性を表し、以後これらを伝達特性と呼ぶ。式(2)を行列形式で表記すると、次式のようになる。 Here, ω and τ represent frequency and frame indexes, respectively. X m (ω, τ), S (ω, τ) and N k (ω, τ) are the observed signal x m (t), the target sound source signal s (t), and the kth noise, respectively. It represents a time-frequency representation of the sound source signal n k (t). a m (ω) and b k, m (ω) represent the frequency characteristics between the target sound, the k-th noise and the m-th microphone, and these are hereinafter referred to as transfer characteristics. When Expression (2) is expressed in matrix form, the following expression is obtained.

Figure 0006063890

であり、Tは転置を表わす。
Figure 0006063890

And T represents transposition.

[ビームフォーミング]
ビームフォーミング後の出力信号y(t)は、次式のように観測信号xm(t)と、ターゲット音を強調するように設計されたフィルタwm(t)とを畳み込むことで得られる。
[Beam forming]
The output signal y (t) after beam forming is obtained by convolving an observation signal x m (t) with a filter w m (t) designed to emphasize the target sound as in the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

ここで、Jはフィルタ長を表わし、インパルス応答長Lと同程度とすればよい。y(t)の時間周波数表現であるY(ω,τ)は、次式で近似的に求められる。 Here, J represents the filter length and may be approximately the same as the impulse response length L. Y (ω, τ), which is a time frequency representation of y (t), is approximately obtained by the following equation.

Figure 0006063890

ここで、Hは共役転置を表し、Wm(ω)の複素共役がwm(j)の周波数応答に対応する。
Figure 0006063890

Where H represents the conjugate transpose, and the complex conjugate of W m (ω) corresponds to the frequency response of w m (j).

Figure 0006063890
Figure 0006063890

出力信号Y(ω,τ)に含まれる雑音成分をYN(ω,τ)と書くとき、次式のパワーpN(ω)は雑音成分のパワーとして定義される。 When the noise component included in the output signal Y (ω, τ) is written as Y N (ω, τ), the power p N (ω) in the following equation is defined as the power of the noise component.

Figure 0006063890

ここで、ETは時間的な期待値演算を表わす。音源信号が互いに無相関であると仮定すると、パワーpN(ω)は伝達特性b k(ω)とフィルタW(ω)だけで計算できる。
Figure 0006063890

Here, E T represents a temporal expected value calculation. Assuming that the sound source signals are uncorrelated with each other, the power p N (ω) can be calculated only by the transfer characteristic b k (ω) and the filter W (ω).

Figure 0006063890
Figure 0006063890

アレイ信号処理の分野では、pN(ω)を最小化するために、様々なフィルタ設計法が説明されてきた。代表例として、遅延和法と最尤法を説明する(参考文献1参照)。
[参考文献1]浅野太,「音のアレイ信号処理-音源の低位・追跡と分離」,コロナ社,2011年
遅延和法において、フィルタW DSは、次式により、ターゲット音の直接音を強調するように設計される。
In the field of array signal processing, various filter design methods have been described to minimize p N (ω). As a representative example, the delay sum method and the maximum likelihood method will be described (see Reference 1).
[Reference 1] Taita Asano, “Sound Array Signal Processing-Low Level Tracking and Separation of Sound Sources”, Corona, 2011 In the delay sum method, filter W DS Designed to emphasize.

Figure 0006063890

は、ターゲット音の直接音のアレイ・マニフォールド・ベクトルを表わす。要素hm(ω)は、ターゲット音からm番目のマイクロホンまでの直接音の経路の伝達特性を表し、ターゲット音とm番目のマイクロホン間の距離をdm、音速をc、虚数単位をjとすると、例えば次式により計算できる。
Figure 0006063890

Represents the array manifold vector of the direct sound of the target sound. The element h m (ω) represents the transfer characteristic of the direct sound path from the target sound to the m-th microphone, where d m is the distance between the target sound and the m-th microphone, c is the speed of sound, and j is the imaginary unit. Then, for example, it can be calculated by the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

また、最尤法において、フィルタW MLは、次式により、ターゲット音の直接音を強調し、パワーpN(ω)を最小化するように設計される。 In the maximum likelihood method, the filter W ML is designed to enhance the direct sound of the target sound and minimize the power p N (ω) by the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

ここで、R(ω)は雑音の空間相関行列を表わす。例えば、音源信号間が無相関であると仮定すると、雑音の空間相関行列R(ω)は次式のように、伝達特性b k(ω)のみを用いて計算される。 Here, R (ω) represents a spatial correlation matrix of noise. For example, assuming that the sound source signals are uncorrelated, the noise spatial correlation matrix R (ω) is calculated using only the transfer characteristic b k (ω) as shown in the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

参考文献1に載っているような古典的なアレイ信号処理において、マイクロホン間の間隔をどのようにアレンジするのかといったことが考えられてきた。しかし、特定の周波数を除いてマイクロホン間の相関が高くなることが多かった。代表的な問題として知られているのは以下の二つである。一つ目は波長の長い低周波帯域では、伝達特性間の相関が高くなりやすいので、狭指向制御しづらいことである。二つ目は波長の短い高周波帯域では、波長の半波長以下の間隔でマイクロホンを並べない限り、特定のターゲット音以外の音を強調してしまう空間エリアジングが生じることである。以上の2点から、広帯域に渡ってパワーpN(ω)を小さくすることは困難とされてきた。 In classical array signal processing as described in Reference 1, it has been considered how to arrange the intervals between microphones. However, the correlation between microphones is often high except for specific frequencies. The following two are known as typical problems. The first is that in a low frequency band with a long wavelength, the correlation between transfer characteristics tends to be high, so that narrow directivity control is difficult. Second, in a high-frequency band with a short wavelength, spatial aliasing that emphasizes sounds other than a specific target sound occurs unless microphones are arranged at intervals of half a wavelength or less. From the above two points, it has been difficult to reduce the power p N (ω) over a wide band.

[拡散センシング]
非特許文献2では、広帯域に渡ってパワーpN(ω)を小さくするために、伝達特性の性質がどういう性質であるべきかが検討され、拡散センシングとして纏められている。
[Diffusion sensing]
In Non-Patent Document 2, in order to reduce the power p N (ω) over a wide band, the nature of the transfer characteristic should be examined and summarized as diffusion sensing.

拡散センシングでは、アレイ構造を工夫することにより、次式で表すように伝達特性そのものが互いに無相関化するように物理的に変える。   In diffuse sensing, by devising the array structure, the transfer characteristics themselves are physically changed so as to be uncorrelated with each other as expressed by the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

ここで、伝達特性の性質そのものを変えるためのあらゆる物理的手段を用いることができ、例えばマイクロホンの近傍に反射構造体を設置することで、伝達特性そのものが変化する。非特許文献2で提案されている方式は、多数回反射を繰り返し、等方位的に反射音が到来する音場(疑似拡散音場)を生成し、その中にマイクロホンアレイを設置する方式である。例えば、マイクロホンアレイを包囲するような形状の反射構造体を作り、一面だけ開けておけば、反射構造体内に到来した音が自ずと反射を繰り返し、疑似的な拡散音場を生成することになる。 Here, any physical means for changing the nature of the transfer characteristic itself can be used. For example, by installing a reflective structure near the microphone, the transfer characteristic itself changes. The method proposed in Non-Patent Document 2 is a method of generating a sound field (pseudo-diffused sound field) in which reflected sound arrives isotropically, repeating a number of reflections, and installing a microphone array therein. . For example, if a reflection structure having a shape surrounding the microphone array is made and only one surface is opened, the sound arriving in the reflection structure is automatically reflected and a pseudo diffuse sound field is generated.

何故、拡散音場にマイクロホンアレイを設置すると、伝達特性間が無相関化されるのかを簡単に説明する。伝達特性間の相関をγ(ω)とすると、拡散音場における相関γ(ω)は次式により計算されることが知られている。   The reason why the transmission characteristics are uncorrelated when a microphone array is installed in the diffuse sound field will be briefly described. It is known that the correlation γ (ω) in the diffuse sound field is calculated by the following equation, where γ (ω) is the correlation between the transfer characteristics.

Figure 0006063890
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ここで、ES,pはそれぞれ空間的な期待値演算、マイクロホン間の位置ベクトルを表わす。マイクロホン間の距離||p||が十分に広いとすると、拡散音場における伝達特性間の相関γ(ω)の期待値は0に漸近する。 Here, E S , p represents a spatial expected value calculation and a position vector between microphones, respectively. If the distance || p || between the microphones is sufficiently wide, the expected value of the correlation γ (ω) between the transfer characteristics in the diffuse sound field gradually approaches zero.

Figure 0006063890
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だから、従来技術において反射構造体により疑似的な拡散音場を物理的に生成し、その中にマイクロホンアレイを設置してきた(非特許文献2、3参照)。 Therefore, in the prior art, a pseudo diffuse sound field is physically generated by a reflective structure, and a microphone array is installed therein (see Non-Patent Documents 2 and 3).

また、パワーpN(ω)を小さくするために、事前のシミュレーションや測定により用意した伝達特性を用いたフィルタ設計方式を検討してきた。簡単に言えば、ターゲット音のみを強調するようにしてきたが、拡散センシングに基づく制御では、伝達特性そのものを強調するように設計される。 In addition, in order to reduce the power p N (ω), filter design methods using transfer characteristics prepared by prior simulation and measurement have been studied. Simply put, only the target sound has been emphasized, but the control based on diffuse sensing is designed to emphasize the transfer characteristic itself.

遅延和法をベースとする場合、次式のように、アレイ・マニフォールド・ベクトルh(ω)をターゲット音の伝達特性a(ω)に置き換えることで、フィルタW DS1(ω)を設計できる。 When the delay sum method is used as a base, the filter W DS1 (ω) is designed by replacing the array manifold vector h (ω) with the target sound transfer characteristic a (ω) as shown in the following equation. it can.

Figure 0006063890

この場合、a(ω)をシミュレーションや実測により事前に用意する必要がある。
Figure 0006063890

In this case, a (ω) needs to be prepared in advance by simulation or actual measurement.

また、最尤法をベースとする場合、次式によりフィルタW DS2(ω)を設計できる。 Further, when the maximum likelihood method is used as a base, the filter W DS2 (ω) can be designed by the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

この場合も同様に、a(ω)やR(ω)をシミュレーションや実測により事前に用意する必要がある。先に挙げたような手段を用いて、疑似的な拡散音場を生成し、音を収音する場合、伝達特性が自ずと無相関化されていることが期待されるので、パワーpN(ω)を広帯域に渡って小さくすることができた。 In this case as well, it is necessary to prepare a (ω) and R (ω) in advance by simulation or actual measurement. When a pseudo diffuse sound field is generated using the means described above and the sound is picked up, it is expected that the transfer characteristic is naturally uncorrelated, so the power p N (ω ) Could be reduced over a wide band.

<第一実施形態のポイント>
非特許文献2及び3のズームアップマイクでは、反射構造体により多数回、音波を反射し、等方位的に反射音が到来する音場(疑似拡散音場)を生成し、その内部にアレイを設置するため、インパルス応答長が長くなり、それに応じてフィルタ長が長くなってしまい、処理遅延の発生、フィルタの不安定性が増大する。
<Points of first embodiment>
In the zoom-up microphones of Non-Patent Documents 2 and 3, the sound structure is reflected many times by the reflecting structure to generate a sound field (pseudo-diffused sound field) where the reflected sound arrives isotropically, and an array is placed inside the sound field. Because of the installation, the impulse response length becomes longer, the filter length becomes longer accordingly, the occurrence of processing delay and the instability of the filter increase.

本実施形態では、非特許文献2及び3のズームアップマイクにおけるチャネル間相関を低減する考えを継承し、さらに、インパルス応答長が短い状態を維持しつつ、受音時のSN比を高める。このような構成により、様々な方向から到来する情報を安定的に同時に、高空間分解能で解析することが可能である。   In this embodiment, the idea of reducing the correlation between channels in the zoom-up microphones of Non-Patent Documents 2 and 3 is inherited, and the SN ratio at the time of sound reception is increased while maintaining a short impulse response length. With such a configuration, information coming from various directions can be analyzed stably and simultaneously with high spatial resolution.

本実施形態では、受音時のSN比を高めるために、高SNゾーン形成器を用いて高SNゾーンを形成し、高SNゾーン付近に複数のマイクロホンを配置する。このとき、チャネル間相関を低減するために、各マイクロホンを高SNゾーン付近の異なる位置(箇所)に配置する。なお、高SNゾーンとは、高SNゾーン形成器によって特にSN比が高められる範囲であり、例えば、高SNゾーン形成器がパラボラ反射板の場合には、そのパラボラ反射板の形成する焦点である。高SNゾーン付近とは、高SNゾーン形成器が存在する場合に、高SNゾーン形成器が存在しない場合に比べて、SN比が高まる範囲を意味する。よって、当然、高SNゾーンを含むが、高SNゾーンほどではないが、SN比が高まるような範囲を含む。   In this embodiment, in order to increase the SN ratio at the time of sound reception, a high SN zone is formed using a high SN zone forming device, and a plurality of microphones are arranged in the vicinity of the high SN zone. At this time, in order to reduce the correlation between channels, each microphone is arranged at a different position (location) near the high SN zone. The high SN zone is a range in which the SN ratio is particularly increased by the high SN zone former. For example, when the high SN zone former is a parabolic reflector, it is a focal point formed by the parabolic reflector. . The vicinity of the high SN zone means a range in which the SN ratio is increased when the high SN zone former is present, as compared with the case where the high SN zone former is not present. Therefore, naturally, the high SN zone is included, but it is not as high as the high SN zone, but includes a range where the SN ratio is increased.

図1を用いて本実施形態で定義する収音装置の条件を説明する。   The conditions of the sound collection device defined in this embodiment will be described with reference to FIG.

[必須条件]
(1)高SNゾーンを形成する高SNゾーン形成器を含むこと
1つ以上の高SNゾーン形成器190を含む。高SNゾーン形成器190は、音波に対して高SNゾーンFを形成する。例えば、高SNゾーン形成器190として剛体からなる凹型構造物を用いる。凹型構造物の一つとして、パラボラ反射板が考えられる。なお、高SNゾーン形成器190の必要最低数は1個である。
[Prerequisite]
(1) Including a high SN zone former that forms a high SN zone
One or more high SN zone formers 190 are included. The high SN zone forming unit 190 forms a high SN zone F with respect to the sound wave. For example, a concave structure made of a rigid body is used as the high SN zone former 190. A parabolic reflector can be considered as one of the concave structures. Note that the minimum required number of high SN zone forming units 190 is one.

(2)高SNゾーン付近FEの、それぞれ異なる位置に配置された、複数のマイクロホンを含むこと
M個のマイクロホン211−mを含む。ただし、Mは2以上の整数であり、m=1,2,…,Mである。マイクロホン211−mは高SNゾーン付近FEに配置され、マイクロホン211−mとマイクロホン211−m’とは異なる位置に配置される。ただし、m'は1,2,…,Mの何れかであり、m≠m'である。なお、マイクロホン211−mの必要最低数は2個である。
(2) Including multiple microphones arranged at different positions on the FE near the high SN zone.
It includes M microphones 211-m. However, M is an integer of 2 or more, and m = 1, 2,. The microphone 211-m is disposed in the vicinity of the high SN zone FE, and the microphone 211-m and the microphone 211-m ′ are disposed at different positions. However, m ′ is any one of 1, 2,..., M, and m ≠ m ′. Note that the minimum number of microphones 211-m is two.

(3)フィルタリング部を含むこと
M個のマイクロホンに対し、それぞれ独立なフィルタ処理できるようなフィルタリング部160を有していること。さらに、フィルタリング部160は、直接波だけでなく、反射波を含む伝達特性そのものを制御するような信号処理を行う。
(3) Including a filtering unit
A filtering unit 160 that can perform independent filtering on M microphones. Further, the filtering unit 160 performs signal processing for controlling not only the direct wave but also the transfer characteristic itself including the reflected wave.

<第一実施形態の概要>
通常、放物曲面をした反射器を持つパラボラアンテナ90は、1つの方向(例えば正面方向)から電波が来ることを想定し、焦点Fにアンテナ素子91を配置する(図2参照)。このような構成とすることで、電波を点ではなく面で受信することができ、SN比を高めることができる。
<Outline of First Embodiment>
Normally, the parabolic antenna 90 having a parabolic curved reflector is assumed to receive radio waves from one direction (for example, the front direction), and an antenna element 91 is disposed at the focal point F (see FIG. 2). By adopting such a configuration, radio waves can be received not on the point but on the surface, and the SN ratio can be increased.

他の方向から電波が来る場合には、焦点付近においてSN比が高いエリアQが発生する(図3参照)。なお、このような性質はパラボラアンテナに限らず、凹型の反射部を備え、音波の焦点を形成する場合にも同様の性質が現れる。本実施形態では、焦点等の高SNゾーンの付近におけるこのような性質を利用し、焦点等の高SNゾーンの付近に複数のマイクロホンを配置し、SN比を高める。   When radio waves come from other directions, an area Q having a high SN ratio is generated near the focal point (see FIG. 3). Such a property is not limited to the parabolic antenna, and the same property appears when a concave reflection part is provided to form the focal point of a sound wave. In the present embodiment, using such a property in the vicinity of the high SN zone such as the focal point, a plurality of microphones are arranged in the vicinity of the high SN zone such as the focal point to increase the SN ratio.

また、マイクロホン211−mとマイクロホン211−m’とを異なる位置に配置することで、チャネル間相関を低減する。なお、焦点に複数のマイクロホンを配置した場合は、SN比は高いものの、チャネル間相関が非常に高くなるため、様々な方向から到来する電波を受信することができず、1つの方向から来る電波だけを高精度に受信することができる構成となる。   Further, the microphone 211-m and the microphone 211-m ′ are arranged at different positions, thereby reducing the correlation between channels. When a plurality of microphones are arranged at the focal point, although the SN ratio is high, the inter-channel correlation becomes very high, so that radio waves coming from various directions cannot be received, and radio waves coming from one direction are received. It becomes the structure which can receive only with high precision.

なお、SN比を高めることは、空間相関行列Rの対角成分を大きな値にすることを意味する。ただし、マイクロホン211−mで収音された観測信号をXmとすると、空間相関行列Rのmm’成分はRmm’=E[XmXm’ H]である。ここではm=1,2,…,M、m'=1,2,…,Mであり、m=m'のとき、空間相関行列Rの対角成分となり、対角成分であるRmm=E[XmXm H]はマイクロホン211−mの受音エネルギー(パワー)を表す。E[・]は期待値演算を表している。一方、チャネル間相関を低減することは、空間相関行列Rの非対角成分を小さな値にすることを意味する。この二つの条件を同時に満たすことは、空間相関行列Rの行列式det(R)を最大化することに対応する。。 Note that increasing the SN ratio means increasing the diagonal component of the spatial correlation matrix R. However, if the observation signal collected by the microphone 211-m is X m , the mm ′ component of the spatial correlation matrix R is R mm ′ = E [X m X m ′ H ]. Here, m = 1,2, ..., M, m '= 1,2, ..., M, and when m = m', the diagonal component of the spatial correlation matrix R becomes R mm = E [X m X m H] represents the received sound energy of the microphone 211-m (power). E [•] represents an expected value calculation. On the other hand, reducing the inter-channel correlation means that the non-diagonal component of the spatial correlation matrix R is set to a small value. Satisfying these two conditions simultaneously corresponds to maximizing the determinant det (R) of the spatial correlation matrix R. .

本実施形態では、行列式det(R)を最大化するように、複数のマイクロホンを高SNゾーン付近の、異なる位置に配置する。さらに、本実施形態では、インパルス応答長を短くするために、言い換えると、フィルタリング部において用いるフィルタ長を短くするために、高SNゾーン形成器190の形状を、音波の反射回数が1〜2回程度となるように形成する。また、時間的な観点から言えば、高SNゾーン形成器190の形状を、直接音と主要な反射波とのマイクロホンへの到達時間の差が50ms以内となるように形成する。例えば、パラボラ形状とする。   In the present embodiment, a plurality of microphones are arranged at different positions near the high SN zone so as to maximize the determinant det (R). Further, in the present embodiment, in order to shorten the impulse response length, in other words, in order to shorten the filter length used in the filtering unit, the shape of the high SN zone former 190 is changed to the number of times of reflection of sound waves. It forms so that it may become. In terms of time, the shape of the high SN zone former 190 is formed so that the difference in arrival time between the direct sound and the main reflected wave at the microphone is within 50 ms. For example, it is a parabolic shape.

<第一実施形態に係る収音装置10>
[収音装置10の信号処理]
第一実施形態に係る収音装置10の機能構成および処理フローを図4と図5に示す。この第一実施形態の収音装置10は、M個のマイクロホン211−m、AD変換部120、周波数領域変換部130、フィルタリング部160、時間領域変換部170、フィルタ計算部150、伝達特性記憶部140、高SNゾーン形成器190を含む。m=1,2,…,Mであり、M≧2である。
<Sound Pickup Device 10 according to First Embodiment>
[Signal processing of sound collection device 10]
The functional configuration and processing flow of the sound collection device 10 according to the first embodiment are shown in FIGS. 4 and 5. The sound collection device 10 according to the first embodiment includes M microphones 211-m, an AD conversion unit 120, a frequency domain conversion unit 130, a filtering unit 160, a time domain conversion unit 170, a filter calculation unit 150, and a transfer characteristic storage unit. 140, including a high SN zone former 190. m = 1, 2,..., M, and M ≧ 2.

<高SNゾーン形成器190>
高SNゾーン形成器190は、所定の方向の波に対して高SNゾーンを形成する。高SNゾーン形成器190は高SNゾーンを形成するための高SNゾーン形成面を有する。高SNゾーン形成面は音波を反射可能な形状、材質、大きさであり、音波を反射することで高SNゾーンを形成する。この実施形態では、高SNゾーン形成器190は、パラボラ形状の剛体であり、パラボラ形状の内面が高SNゾーン形成面に相当する。よって、パラボラ形状の成す焦点がSNゾーンに相当し、焦点付近がSNゾーン付近に相当する。パラボラ形状の縁が成す円形の直径が、扱う波長幅の中で最大の波長幅の半波長程度以上であることが望ましい。そこで、音波の波長で扱う波長幅は0.01〜1mであるため、パラボラ形状の縁が成す円形の直径が0.5m程度以上であることが望ましい。高SNゾーン形成器190の材質は、音波を反射しやすいもの(言い換えると、反射係数の高い材質)が望ましく、硬い素材が良い。そこで、本実施形態では、硬くて面積のあるパラボラ形状の剛体を高SNゾーン形成器190として用いた。
<High SN zone forming device 190>
The high SN zone forming unit 190 forms a high SN zone for waves in a predetermined direction. The high SN zone forming unit 190 has a high SN zone forming surface for forming a high SN zone. The high SN zone forming surface has a shape, material and size capable of reflecting sound waves, and forms a high SN zone by reflecting sound waves. In this embodiment, the high SN zone former 190 is a parabolic rigid body, and the parabolic inner surface corresponds to the high SN zone forming surface. Therefore, the focal point formed by the parabolic shape corresponds to the SN zone, and the vicinity of the focal point corresponds to the vicinity of the SN zone. It is desirable that the diameter of the circle formed by the parabola-shaped edge is not less than about half the maximum wavelength width among the wavelength widths to be handled. Accordingly, since the wavelength width handled by the wavelength of the sound wave is 0.01 to 1 m, it is desirable that the diameter of the circle formed by the parabolic edge is about 0.5 m or more. The material of the high SN zone forming device 190 is preferably a material that easily reflects sound waves (in other words, a material having a high reflection coefficient), and is preferably a hard material. Therefore, in this embodiment, a hard parabolic rigid body having an area is used as the high SN zone forming device 190.

<マイクロホン211−m>
M個のマイクロホン211−mを用いて収音し(s1)、アナログ信号(収音信号)をAD変換部120に出力する。なお、マイクロホン211−mとマイクロホン211−m’とは、高SNゾーン形成器190が形成する高SNゾーン付近の、異なる位置に配置される。ここでは、m’は1,2,…,Mの何れかであり、m≠m’である。
<Microphone 211-m>
Sound is collected using M microphones 211-m (s <b> 1), and an analog signal (sound collection signal) is output to the AD converter 120. The microphone 211-m and the microphone 211-m ′ are arranged at different positions near the high SN zone formed by the high SN zone forming unit 190. Here, m ′ is any one of 1, 2,..., M, and m ≠ m ′.

<高SNゾーン形成器190に対するマイクロホン211−mの位置>
空間相関行列Rの行列式det(R)が最大化されるようにM個のマイクロホンを配置すればよい。SN比を高めるためにM個のマイクロホンを高SNゾーン付近に配置する。また、チャネル間相関が低くなるように、M個のマイクロホンを異なる位置に配置する。言い換えるとM個のマイクロホンで電気信号に変換される音波の間の相関が低くなるように、M個のマイクロホンを配置すればよい。全体として、相関が低くなるように、M個のマイクロホンを配置することが望ましいが、少なくとも、1つの相関が低くなるように、M個のマイクロホン211−mを配置すれば効果を得ることができる。別の言い方をすると、M個のマイクロホンの中の、何れか2つのマイクロホンで変換される音波間の相関の組合せは、MC2個考えられるが、その相関の組合せMC2個のうち、少なくとも1つの相関が低くなるようにM個のマイクロホン211−mを配置すればよい。
<Position of microphone 211-m with respect to high SN zone former 190>
M microphones may be arranged so that the determinant det (R) of the spatial correlation matrix R is maximized. In order to increase the SN ratio, M microphones are placed near the high SN zone. In addition, M microphones are arranged at different positions so that the correlation between channels is low. In other words, M microphones may be arranged so that the correlation between sound waves converted into electrical signals by M microphones is low. Although it is desirable to arrange M microphones so that the correlation is low as a whole, it is possible to obtain an effect by arranging M microphones 211-m so that at least one correlation is low. . In other words, in the M microphones, combinations of correlation between the sound waves is converted by any two microphones is considered two M C, among the combinations M C 2 of the correlation, M microphones 211-m may be arranged so that at least one correlation is low.

図6及び図7は、それぞれ高SNゾーン形成器190に対するマイクロホン211−mの配置例を示す。   6 and 7 show examples of arrangement of the microphones 211-m with respect to the high SN zone former 190, respectively.

この実施形態では、マイクロホン211−mは、高SNゾーン形成器190に到来する波を遮りにくい形状の支持部191で支持されている。   In this embodiment, the microphone 211-m is supported by a support portion 191 having a shape that does not easily block waves arriving at the high SN zone former 190.

図6では、支持部191は、高SNゾーン形成器190が形成する高SNゾーン付近に位置する面を含む構造物であって、その面にはマイクロホン211−mを保持するための空孔が複数形成される。例えば、M'(M'>M)個の空孔が形成されており、各マイクロホン211−mをM'個の空孔の何れかに埋め込む。この実施形態では、支持部191は、網状部材191Aと支持部材191Bとを含む。支持部材191Bは、パラボラ形状の高SNゾーン形成器190の底を頭頂点とする正四角錐の、頭頂点から伸びる各辺を形成する棒状の構造物である。正四角錐の底面と同一平面状に網状の網状部材191Aを備える。支持部材191Bは、高SNゾーン形成器190と網状部材191Aとを結合し、高SNゾーン形成器190に対して網状部材191Aを固定する。網状部材191Aは、高SNゾーン形成器190が形成する高SNゾーン付近に位置する面を含む構造物である。さらに、網状部材191Aにはマイクロホン211−mを保持するための空孔が複数形成されている。言い換えると、網状の網状部材191Aの網の目の何れかにM個のマイクロホン211−mを埋め込むことができる。   In FIG. 6, the support portion 191 is a structure including a surface located in the vicinity of the high SN zone formed by the high SN zone forming device 190, and a hole for holding the microphone 211-m is formed on the surface. A plurality are formed. For example, M ′ (M ′> M) holes are formed, and each microphone 211-m is embedded in one of the M ′ holes. In this embodiment, the support portion 191 includes a mesh member 191A and a support member 191B. The support member 191B is a rod-like structure that forms each side extending from the top of a regular pyramid with the bottom of the parabolic high SN zone former 190 as the top. A net-like net-like member 191A is provided on the same plane as the bottom surface of the regular quadrangular pyramid. The support member 191B couples the high SN zone former 190 and the mesh member 191A, and fixes the mesh member 191A to the high SN zone former 190. The net-like member 191A is a structure including a surface located in the vicinity of the high SN zone formed by the high SN zone forming device 190. Further, a plurality of holes for holding the microphone 211-m are formed in the mesh member 191A. In other words, M microphones 211-m can be embedded in any of the meshes of the mesh-like mesh member 191A.

図7では、支持部191は、高SNゾーン形成器190とマイクロホン211−mとを結合する棒状の構造物である。   In FIG. 7, the support portion 191 is a rod-shaped structure that couples the high SN zone former 190 and the microphone 211-m.

支持部191の形状は、上述のものに限られず、高SNゾーン形成器190に到来する波を遮りにくい形状であって、マイクロホン211−mを支持できる形状であればどのようなものであってもよい。   The shape of the support portion 191 is not limited to the above-described shape, and is any shape as long as it is difficult to block the waves arriving at the high SN zone former 190 and can support the microphone 211-m. Also good.

「高SNゾーン付近」について、説明する。高SNゾーンとは、前述の通り、高SNゾーン形成器190が所定の方向の波に対して形成する高SNゾーン(例えば焦点)を意味する。例えば、高SNゾーン形成器190は、高SNゾーンを形成するように、窪んだ凹型である。所定の方向に対して垂直な方向において、「高SNゾーン付近」の範囲とは、凹型の縁の内側を意味する(図8及び図9参照)。凹型の縁と高SNゾーンとの位置関係により、所定の方向における「高SNゾーン付近」の範囲が異なる。凹型の縁が成す平面Hと高SNゾーン形成器190の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をHIとし、高SNゾーンFと高SNゾーン形成器190の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をFIとすると、
(1)HI≧FIのとき、凹型の底から所定の方向に2HIまでが、所定の方向における「高SNゾーン付近」の範囲である(図8参照)。
“Near high SN zone” will be described. As described above, the high SN zone means a high SN zone (for example, a focal point) formed by the high SN zone former 190 with respect to a wave in a predetermined direction. For example, the high SN zone former 190 is concave and concave so as to form a high SN zone. In the direction perpendicular to the predetermined direction, the range “near the high SN zone” means the inside of the concave edge (see FIGS. 8 and 9). Depending on the positional relationship between the concave edge and the high SN zone, the range of “near the high SN zone” in a predetermined direction differs. The distance between the plane H formed by the concave edge and the plane I passing through the bottom of the concave formed by the high SN zone former 190 is HI, and the plane I passing through the concave bottom formed by the high SN zone F and the high SN zone former 190 If the distance between and is FI,
(1) When HI ≧ FI, the range from the concave bottom to 2HI in the predetermined direction is the “near high SN zone” in the predetermined direction (see FIG. 8).

(2)HI<FIのとき、凹型の底から所定の方向に2FIまでが、所定の方向における「高SNゾーン付近」の範囲である(図9参照)。   (2) When HI <FI, the range from the concave bottom to 2FI in the predetermined direction is the “near high SN zone” in the predetermined direction (see FIG. 9).

ただし、高SNゾーンを形成するように、窪んだ凹型であっても、必ずしも、その縁の成す面が平面になるとは限らず、また、高SNゾーン(例えば焦点)も厳密な点ではなく、ある程度の範囲を持つことから、「高SNゾーン付近」とは、高SNゾーン形成器190がない場合に比べ、ある場合に、SN比が高くなる範囲を意味している。   However, even if it is a concave concave shape so as to form a high SN zone, the surface formed by the edge is not necessarily flat, and the high SN zone (for example, the focal point) is not a strict point, Since it has a certain range, “near the high SN zone” means a range where the SN ratio is higher in some cases than in the case where there is no high SN zone former 190.

高SNゾーン付近において、特に、高SNゾーン形成面Jと相似形状の面J'の付近J'Eにおいて、SN比が高くなるので(図10)、付近J'Eの異なる位置にM個のマイクロホン211−mを配置することで、より適切に空間相関行列Rの行列式det(R)の最大化を図ることができる。なお、相似形状の面J'の付近J'Eとは、高SNゾーン形成面Jと類似形状の面上といってもよいし、高SNゾーン形成面と類似形状の面の付近といってもよい。要は、SN比が高い高SNゾーン付近において、特に、SN比が高くなると考えられる範囲の異なる位置にM個のマイクロホン211−mを配置すればよい。   In the vicinity of the high SN zone, particularly in the vicinity J′E of the surface J ′ similar to the high SN zone forming surface J (S10), the SN ratio becomes high (FIG. 10). By arranging the microphone 211-m, the determinant det (R) of the spatial correlation matrix R can be more appropriately maximized. The vicinity J'E near the surface J 'having a similar shape may be said to be on the surface having a similar shape to the high SN zone forming surface J, or to the vicinity of the surface having a similar shape to the high SN zone forming surface. Also good. In short, in the vicinity of the high SN zone where the SN ratio is high, in particular, M microphones 211-m may be arranged at different positions in a range where the SN ratio is considered to be high.

<AD変換部120>
AD変換部120が、M個のマイクロホン211−mで収音されたM個のアナログ信号をディジタル信号x(t)=[x1(t),…,xM(t)]Tへ変換し、(s2)、周波数領域変換部130に出力する。tは離散時間のインデックスを表す。
<AD converter 120>
AD converter 120 converts M analog signals picked up by M microphones 211-m into digital signal x (t) = [x 1 (t),..., X M (t)] T (S2) and output to the frequency domain transform unit 130. t represents a discrete time index.

<周波数領域変換部130>
周波数領域変換部130は、まず、AD変換部120が出力したディジタル信号x(t)=[x1(t),…,xM(t)]Tを入力とし、チャネルごとにNサンプルをバッファに貯めてフレーム単位のディジタル信号x(τ)=[x 1(τ),…,x M(τ)]Tを生成する。τはフレーム番号のインデックスである。x m(τ)=[xm((τ-1)N+1),…,xm(τN)](1≦m≦M)である。Nはサンプリング周波数にもよるが、48kHzサンプリングの場合には2048点あたりが妥当である。次に、周波数領域変換部130は、各フレームのディジタル信号x(τ)を周波数領域の信号X(ω,τ)=[X1(ω,τ),…,XM(ω,τ)]Tに変換し(s3)、出力する。ωは離散周波数のインデックスである。時間領域信号を周波数領域信号に変換する方法の一つに高速離散フーリエ変換があるが、これに限定されず、周波数領域信号に変換する他の方法を用いてもよい。周波数領域信号X(ω,τ)は、各周波数ω、フレームτごとに出力される。
<Frequency domain converter 130>
First, the frequency domain conversion unit 130 receives the digital signal x (t) = [x 1 (t),..., X M (t)] T output from the AD conversion unit 120 and outputs N samples for each channel. The digital signal x (τ) = [x 1 (τ),..., X M (τ)] T is stored in the buffer. τ is an index of the frame number. x m (τ) = [x m ((τ−1) N + 1),..., x m (τN)] (1 ≦ m ≦ M). N depends on the sampling frequency, but in the case of 48 kHz sampling, around 2048 points is reasonable. Next, the frequency domain transform unit 130 converts the digital signal x (τ) of each frame into the frequency domain signal X (ω, τ) = [X 1 (ω, τ),..., X M (ω, τ )] Convert to T (s3) and output. ω is an index of discrete frequency. One method for converting a time domain signal to a frequency domain signal is a fast discrete Fourier transform, but the present invention is not limited to this, and other methods for converting to a frequency domain signal may be used. The frequency domain signal X (ω, τ) is output for each frequency ω and frame τ.

<伝達特性記憶部140>
伝達特性記憶部140は、予め収音装置10を使って測定された伝達特性A(ω)=[a(ω),b 1(ω),…,b K(ω)]を記憶しておく。a(ω)=[a1(ω),…,aM(ω)]Tを、ターゲット音とM本のマイクロホンとの間の周波数ωでの伝達特性、換言すれば、a(ω)=[a1(ω),…,aM(ω)]Tは、マイクロホンアレイに含まれる各マイクロホンへのターゲット音の周波数ωでの伝達特性とする。k=1,2,…,Kであり、Kは雑音の個数であり、bk (ω)=[bk1(ω),…,bkM(ω)]Tを、雑音kとM本のマイクロホンとの間の周波数ωでの伝達特性、換言すれば、bk (ω)=[bk1(ω),…,bkM(ω)]Tは、マイクロホンアレイに含まれる各マイクロホンへの雑音kの周波数ωでの伝達特性とする。なお、伝達特性A(ω)は、事前測定によらず、理論式やシミュレーションにより事前に用意してもよい。
<Transfer characteristic storage unit 140>
The transfer characteristic storage unit 140 stores the transfer characteristic A (ω) = [a (ω), b 1 (ω),..., B K (ω)] measured using the sound collecting device 10 in advance. Remember. a (ω) = [a 1 (ω), ..., a M (ω)] T is the transfer characteristic at the frequency ω between the target sound and M microphones, in other words, a (ω ) = [A 1 (ω),..., A M (ω)] T is a transfer characteristic at the frequency ω of the target sound to each microphone included in the microphone array. k = 1,2, ..., K, where K is the number of noises, b k (ω) = [b k1 (ω), ..., b kM (ω)] T , noise k and M Transfer characteristic at the frequency ω with the other microphones, in other words, b k (ω) = [b k1 (ω),..., B kM (ω)] T to each microphone included in the microphone array The transfer characteristic at the frequency ω of the noise k of Note that the transfer characteristic A (ω) may be prepared in advance by a theoretical formula or simulation, not by prior measurement.

例えば、図11に示すように、レール94上のスピーカアレイ95を左右に移動させ、各位置における伝達特性を測定する。さらに、レール94を前後に移動させて、各位置における伝達特性を測定してもよい。なお、図11において、複数の高SNゾーン形成器190を用いているが、1つの高SNゾーン形成器190のみを用いてもよい。利用状況と同じ状況(同じ個数の、同じ配置の、同じ高SNゾーン形成器190と、M個の同じ配置の、同じマイクロホン211−m)で、伝達特性を事前に測定すればよい。このときに、空間相関行列Rの行列式det(R)が最大化されるように、1つの高SNゾーン形成器190に対してM個のマイクロホン211−mを配置すればよい。   For example, as shown in FIG. 11, the speaker array 95 on the rail 94 is moved left and right, and the transfer characteristics at each position are measured. Further, the transfer characteristic at each position may be measured by moving the rail 94 back and forth. In FIG. 11, a plurality of high SN zone formers 190 are used, but only one high SN zone former 190 may be used. The transfer characteristics may be measured in advance in the same situation as the usage situation (the same number, the same arrangement, the same high SN zone former 190, and the same M, the same microphone 211-m). At this time, M microphones 211-m may be arranged for one high SN zone former 190 so that the determinant det (R) of the spatial correlation matrix R is maximized.

<フィルタ計算部150>
フィルタ計算部150は、伝達特性記憶部140から伝達特性A(ω)を取り出し、フィルタW(ω)を計算し、フィルタリング部160に出力する。例えば、特定の位置または方向からの音響信号を抑圧する信号処理に用いるフィルタW(ω)を計算する。
<Filter calculation unit 150>
The filter calculation unit 150 extracts the transfer characteristic A (ω) from the transfer characteristic storage unit 140, calculates the filter W (ω), and outputs it to the filtering unit 160. For example, a filter W (ω) used for signal processing for suppressing an acoustic signal from a specific position or direction is calculated.

本実施形態のビームフォーミング技術の要点は、高SNゾーン付近に複数のマイクロホンを配置してSN比を高め、複数のマイクロホンを高SNゾーン付近の異なる位置に配置することで広帯域に渡って伝達特性を無相関化させることである。そのため、フィルタの設計コンセプト自体に影響を与えないので、従来技術と同様の方法により、フィルタW(ω)を設計することができる。例えば、参考文献2に記載されている<1>SN比最大化規準によるフィルタ設計法、<2>パワーインバージョン(Power Inversion)に基づくフィルタ設計法、<3>一つ以上の死角(雑音のゲインが抑圧される方向)を拘束条件に持つ最小分散無歪応答法によるフィルタ設計法、<4>遅延合成(Delay-and-Sum Beam Forming)法によるフィルタ設計法、<5>最尤法によるフィルタ設計法、<6>AMNOR(Adaptive Microphone-array for noise reduction)法等によって、フィルタW(ω)を設計することができる。
[参考文献2]国際公開第WO2012/086834号パンフレット
例えば、遅延和法をベースとする場合、式(16)により、フィルタW DS1(ω)を計算する。
The main point of the beam forming technology of this embodiment is that a plurality of microphones are arranged near the high SN zone to increase the SN ratio, and a plurality of microphones are arranged at different positions near the high SN zone to transfer characteristics over a wide band. Is to be decorrelated. Therefore, since the filter design concept itself is not affected, the filter W (ω) can be designed by the same method as in the prior art. For example, the filter design method based on the <1> signal-to-noise ratio maximization criterion described in Reference 2, <2> the filter design method based on Power Inversion, <3> one or more blind spots (noise (4) Filter design method based on the minimum variance distortionless response method with the constraint that the gain is suppressed), <4> Filter design method based on the delay-and-sum beam forming method, and <5> Maximum likelihood method. The filter W (ω) can be designed by a filter design method, <6> AMNOR (Adaptive Microphone-array for Noise Reduction) method, or the like.
[Reference Document 2] International Publication No. WO2012 / 086834 For example, when the delay sum method is used as a base, the filter W DS1 (ω) is calculated by the equation (16).

Figure 0006063890
Figure 0006063890

また例えば、最尤法をベースとする場合、式(17)により、フィルタW DS2(ω)を計算する。 Further, for example, when the maximum likelihood method is used as a base, the filter W DS2 (ω) is calculated by Expression (17).

Figure 0006063890
Figure 0006063890

また例えば、一つ以上の死角を拘束条件に持つ最小分散無歪応答法によるフィルタ設計法の場合、次式により、フィルタW DS3(ω)を計算する。 Further, for example, in the case of a filter design method based on the minimum variance distortionless response method having one or more blind spots as constraints, the filter W DS3 (ω) is calculated by the following equation.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

ただし、fS(ω),fk(ω)はそれぞれターゲット音、雑音k(k=1,2,…,K)に関する周波数ωでの通過特性を表す。例えば、式(18)において、伝達特性a(ω)が方向θに依存する伝達特性a(ω,θ)として事前に用意できる場合には、伝達特性a(ω,θ)を用いて、フィルタW(ω,θ)を計算し、フィルタリング部160において、特定の方向θsの信号処理が行える。また、伝達特性a(ω)が方向θ、距離Dに依存する伝達特性a(ω,θ,D)として事前に用意できる場合には、伝達特性a(ω,θ,D)を用いて、フィルタW(ω,θ,D)を計算し、フィルタリング部160において、特定の位置(特定の方向θsと距離DHにより特定される位置)の信号処理が行える。 Here, f S (ω) and f k (ω) represent the pass characteristics at the frequency ω with respect to the target sound and noise k (k = 1, 2,..., K), respectively. For example, in equation (18), if transfer characteristic a (ω) can be prepared in advance as transfer characteristic a (ω, θ) depending on direction θ, transfer characteristic a (ω, θ) is used. Thus, the filter W (ω, θ) is calculated, and the filtering unit 160 can perform signal processing in a specific direction θ s . If transfer characteristic a (ω) can be prepared in advance as transfer characteristic a (ω, θ, D) depending on direction θ and distance D, transfer characteristic a (ω, θ, D) The filter W (ω, θ, D) is calculated, and the filtering unit 160 can perform signal processing at a specific position (a position specified by a specific direction θ s and a distance D H ).

<フィルタリング部160>
フィルタリング部160は、予めフィルタ計算部150からフィルタW(ω)を受け取っておき、周波数領域信号X(ω,τ)を受け取り、フレームτごとに、各周波数ω∈Ωについて、周波数領域信号X(ω,τ)=[X1(ω,τ),…,XM(ω,τ)]Tに、フィルタW(ω)を適用して(式(5)参照、s4)、出力信号Y(ω,τ)を出力する。
<Filtering unit 160>
The filtering unit 160 receives the filter W (ω) from the filter calculation unit 150 in advance, receives the frequency domain signal X (ω, τ), and for each frequency ωεΩ for each frame τ, the frequency domain signal X (ω, τ) = [X 1 (ω, τ), ..., X M (ω, τ)] Applying filter W (ω) to T (see equation (5), s4), output The signal Y (ω, τ) is output.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

例えば、フィルタリング部160はマイクロホン211−mによる収音信号とマイクロホン211−m’による収音信号とに基づき、空間上の少なくとも複数の位置または方向から発せられた音響信号の収音特性を異ならせるものであればよい。「収音特性を異ならせる」とは、例えば、特定の位置で発せられた音響信号を局所収音して他の位置で発せられた音響信号を極力収音しないようにしたり、逆に特定の位置で発せられた音響信号を抑圧(消音)して他の位置で発せられた音響信号のみを収音したりすることを意味する。 For example, the filtering unit 160 varies the sound collection characteristics of the acoustic signals emitted from at least a plurality of positions or directions in the space based on the sound collection signal from the microphone 211-m and the sound collection signal from the microphone 211-m ′. Anything is acceptable. “Different sound collection characteristics” means, for example, locally collecting an acoustic signal emitted at a specific position so as not to collect an acoustic signal emitted at another position as much as possible, It means that the sound signal emitted at the position is suppressed (silenced) and only the sound signal emitted at another position is collected.

<時間領域変換部170>
時間領域変換部170は、第τフレームの各周波数ω∈Ωの出力信号Y(ω,τ)を時間領域に変換して(s5)、第τフレームのフレーム単位時間領域信号y(τ)を得て、さらに、得られたフレーム単位時間領域信号y(τ)をフレーム番号のインデックスの順番に連結して時間領域信号y(t)を出力する。周波数領域信号を時間領域信号に変換する方法は、s3の処理で用いた変換方法に対応する逆変換であり、例えば高速離散逆フーリエ変換である。
<Time domain conversion unit 170>
The time domain conversion unit 170 converts the output signal Y (ω, τ) of each frequency ω∈Ω of the τ-th frame into the time domain (s5), and converts the frame unit time domain signal y (τ) of the τ-th frame. Then, the obtained frame unit time domain signal y (τ) is connected in the order of the index of the frame number to output the time domain signal y (t). The method of converting the frequency domain signal to the time domain signal is an inverse transform corresponding to the transform method used in the process of s3, for example, a fast discrete inverse Fourier transform.

<効果>
このような構成により、非特許文献1や2のズームアップマイクにおけるチャネル間相関を低減する考えを継承し、さらに、インパルス応答長を短くし、受音時のSN比を高めることができる。そのため、様々な方向から到来する波(さらには、波により示される情報)を安定的に、同時に、高空間分解能で解析することが可能になる。例えば、事前に用意した伝達特性を使ってフィルタを使って適切な信号処理をすることで、広帯域に渡って任意の指向制御が可能になる。なお、本実施形態では、予めフィルタW(ω)を計算しているが、収音装置10の計算処理能力などに応じて、音源位置、マイクロホンの配置が定まってからフィルタ計算部150が周波数ごとのフィルタW(ω)を計算する構成としてもよい。
<Effect>
With such a configuration, the idea of reducing the correlation between channels in the zoom-up microphones of Non-Patent Documents 1 and 2 can be inherited, the impulse response length can be shortened, and the SN ratio during sound reception can be increased. Therefore, it is possible to analyze waves arriving from various directions (and information indicated by the waves) stably and simultaneously with high spatial resolution. For example, by performing appropriate signal processing using a filter using a transfer characteristic prepared in advance, arbitrary directivity control can be performed over a wide band. In the present embodiment, the filter W (ω) is calculated in advance. However, the filter calculation unit 150 determines the frequency after the sound source position and the microphone arrangement are determined according to the calculation processing capability of the sound collection device 10 and the like. The filter W (ω) for each may be calculated.

<変形例>
本実施形態では、波として、音波を用いているが、電波や光波を用いてもよいし、他の帯域の電磁波を用いてもよい。その場合、マイクロホンに代えて、受信アンテナや受光素子等を用いることができる。要は、同種の波を信号に変換可能な複数の変換部であればよい。言い換えると、M個の変換部において変換される波が同じ種類の波であればよい。なお、変換部のことを、波を受信できるという意味から受信部と呼んでもよい。また、波源(音源)から伝わる波を入力とするという意味で波源入力部と呼んでもよい。
<Modification>
In this embodiment, a sound wave is used as a wave, but a radio wave or a light wave may be used, or an electromagnetic wave in another band may be used. In that case, a receiving antenna, a light receiving element, or the like can be used instead of the microphone. In short, it may be a plurality of conversion units capable of converting the same type of wave into a signal. In other words, the waves converted in the M conversion units may be the same type of waves. Note that the conversion unit may be called a reception unit in the sense that waves can be received. Moreover, you may call a wave source input part in the meaning that the wave transmitted from a wave source (sound source) is input.

高SNゾーン形成器190は、壁や床、天井、鉄板、剛球(剛体(例えば鉄などの金属製や樹脂製)でできた球)により実現してもよい。要は、所定の方向の波に対して高SNゾーンを形成するものであればどのようなものであってもよい。ただし、残響時間が長くなりすぎないように、高SNゾーン付近における音波の反射回数が1〜2回程度であることが望ましい。そのため、高SNゾーン形成器190は必ずしもパラボラ形状である必要はないが、前述の通り、窪みもつ凹型(例えば碗状)であり、反射した音が集中するような形状が望ましい。さらに、残響時間が長くなりすぎないように、凹型の縁(端部)が内側に向いていない(外側を向いている)ことが望ましい。例えば、高SNゾーン形成器190が球の一部からなる場合は、半球以下とする。   The high SN zone forming device 190 may be realized by a wall, a floor, a ceiling, an iron plate, or a hard sphere (a sphere made of a rigid body (for example, a metal such as iron or a resin). In short, it may be anything as long as it forms a high SN zone for waves in a predetermined direction. However, it is desirable that the number of reflections of sound waves in the vicinity of the high SN zone is about 1 to 2 so that the reverberation time does not become too long. For this reason, the high SN zone forming device 190 does not necessarily have a parabolic shape, but as described above, it is preferably a concave shape having a depression (for example, a bowl shape) and a shape in which reflected sounds are concentrated. Furthermore, it is desirable that the concave edge (end) does not face inward (facing outward) so that the reverberation time does not become too long. For example, when the high SN zone forming device 190 is formed of a part of a sphere, the hemisphere or less is set.

例えば、波として、電波を用いる場合、高SNゾーン形成器190は、所定の方向の電波に対して高SNゾーンを形成すればよい。電波の波長で扱う波長幅は0.01〜1mである(参考文献3参照)。
[参考文献3]「周波数帯ごとの主な用途と電波の特徴」、[online]、総務省、[平成26年2月28日検索]、インターネット<http://www.tele.soumu.go.jp/j/adm/freq/search/myuse/summary/>
ただし、電波の場合、特定の波長を利用することが多いため、その特定の波長に合わせて、扱う波長幅の中で最大の波長幅の半波長程度以上であることが望ましい。高SNゾーン形成器190の材質は、電波を反射しやすいものが望ましい。そこで、固くて面積のある剛体を高SNゾーン形成器190として用いればよい。また、例えば、鉄筋やビル等により高SNゾーン形成器190を実現してもよい。
For example, when a radio wave is used as a wave, the high SN zone forming unit 190 may form a high SN zone for a radio wave in a predetermined direction. The wavelength range handled by the wavelength of radio waves is 0.01 to 1 m (see Reference 3).
[Reference 3] “Major uses and characteristics of radio waves by frequency band”, [online], Ministry of Internal Affairs and Communications, [Search February 28, 2014], Internet <http: //www.tele.soumu.go .jp / j / adm / freq / search / myuse / summary />
However, in the case of radio waves, since a specific wavelength is often used, it is desirable that the wavelength is about half or more of the maximum wavelength width among the wavelength widths to be handled according to the specific wavelength. The material of the high SN zone forming device 190 is preferably one that easily reflects radio waves. Therefore, a rigid body having a large area may be used as the high SN zone former 190. Further, for example, the high SN zone forming device 190 may be realized by a reinforcing bar or a building.

本実施形態では、パラボラ形状の剛体を高SNゾーン形成器190としているが、高SNゾーン形成器190は、音波を反射可能なものでなくともよい。要は、高SNゾーンを形成し、高SNゾーン付近に、高SNゾーン形成器が存在する場合に、高SNゾーン形成器が存在しない場合に比べて、SN比の高まるエリアを形成しさえすればよい。よって、反射以外の方法で、高SNゾーンを形成してもよい。例えば、音のフレネルレンズ(参考文献4参照)等を高SNゾーン形成器190として用いてもよい。
[参考文献4]「音のフレネルレンズ」、[online]、名古屋市科学館、[平成26年2月28日検索]、インターネット<http://www.ncsm.city.nagoya.jp/cgi-bin/visit/exhibition_guide/exhibit.cgi?id=S406&key=%E3%81%B5&keyword=%E3%83%95%E3%83%AC%E3%83%8D%E3%83%AB%E3%83%AC%E3%83%B3%E3%82%BA>
この場合、音のフレネルレンズの焦点が高SNゾーンに相当し、焦点付近が高SNゾーン付近に相当し、音のフレネルレンズが配置される面が、高SNゾーンを形成するための高SNゾーン形成面に相当する。なお、音のフレネルレンズの場合、音波で扱う波長幅が広いので、装置規模が大きくなりがちである。なお、波として、電磁波を用いる場合には、それぞれ波長に対応するレンズを用いればよい。例えば、波として光波を用いる場合には通常のレンズを、波として電波を用いる場合には電波レンズを用いればよい。
In this embodiment, the parabolic rigid body is used as the high SN zone former 190, but the high SN zone former 190 may not be capable of reflecting sound waves. In short, a high SN zone is formed, and even if there is a high SN zone former near the high SN zone, an area with an increased SN ratio can be formed as compared to the case where no high SN zone former is present. That's fine. Therefore, the high SN zone may be formed by a method other than reflection. For example, a sound Fresnel lens (see Reference 4) or the like may be used as the high SN zone former 190.
[Reference 4] "Sound Fresnel Lens", [online], Nagoya City Science Museum, [Search February 28, 2014], Internet <http://www.ncsm.city.nagoya.jp/cgi- bin / visit / exhibition_guide / exhibit.cgi? id = S406 & key =% E3% 81% B5 & keyword =% E3% 83% 95% E3% 83% AC% E3% 83% 8D% E3% 83% AB% E3% 83% AC% E3% 83% B3% E3% 82% BA>
In this case, the focal point of the sound Fresnel lens corresponds to the high SN zone, the vicinity of the focal point corresponds to the vicinity of the high SN zone, and the surface on which the sound Fresnel lens is arranged is the high SN zone for forming the high SN zone. It corresponds to the forming surface. In the case of a sound Fresnel lens, since the wavelength range handled by sound waves is wide, the device scale tends to be large. When electromagnetic waves are used as the waves, lenses corresponding to the wavelengths may be used. For example, a normal lens may be used when a light wave is used as a wave, and a radio lens may be used when a radio wave is used as a wave.

なお、レンズを用いた場合の「高SNゾーン付近」とは、所定の方向に対して垂直な方向において、「高SNゾーン付近」の範囲とは、レンズの内側を意味する。また、高SNゾーン形成面Jから高SNゾーンFまでの距離をJFとすると、高SNゾーン形成面Jから所定方向に2JFまでが、所定の方向における「高SNゾーン付近」の範囲である(図12参照)。   Note that “in the vicinity of the high SN zone” in the case where the lens is used, the range “in the vicinity of the high SN zone” in the direction perpendicular to the predetermined direction means the inside of the lens. Also, assuming that the distance from the high SN zone forming surface J to the high SN zone F is JF, the range from the high SN zone forming surface J to 2JF in the predetermined direction is the range of “near the high SN zone” in the predetermined direction ( (See FIG. 12).

ただし、この場合も、波を反射可能な凹型の高SNゾーン形成器を用いた場合と同様に、「高SNゾーン付近」とは、厳密に定義できるわけではなく、高SNゾーン形成器190がない場合に比べ、ある場合に、SN比が高くなる範囲を意味している。   However, in this case as well, as in the case of using a concave high SN zone former capable of reflecting a wave, “near the high SN zone” cannot be strictly defined. This means a range where the SN ratio is higher in some cases than in the case where there is no.

本実施形態では、変換部の指向性について言及していないが、様々な指向性を持つ電気音響変換器を混ぜて使用することで、伝達特性間の相関を小さくし、無相関化を図ってもよい。例えば、変換部の指向性に限定はないが、変換部としてマイクロホンを用いる場合、無指向性、単一指向性、双指向性、ハイパーカーディオイドといった様々な指向性を持つマイクロホンを混ぜて使用する。仮に、同じ位置に指向性の異なる電気音響変換器を配置した場合、同じ制御点との間の伝達特性は異なるものとなる。例えば、同じ位置に無指向性のマイクロホンと単一指向性のマイクロホンとを配置した場合、制御点と無指向性のマイクロホンとの間の伝達特性と、制御点と単一指向性のマイクロホンとの間の伝達特性とは、異なるものとなる。よって、この条件により、指向性の違いによる伝達特性の変化を利用して、さらに、伝達特性間の相関を小さくし、無相関化を図る。言い換えると、複数のマイクロホンのうちの少なくとも1つのマイクロホンの指向特性と、他の1つのマイクロホンの指向特性とが異なるものとすることで、無相関化を図る。   In this embodiment, the directivity of the conversion unit is not mentioned, but by using a mixture of electroacoustic transducers having various directivities, the correlation between the transfer characteristics is reduced, and the correlation is made non-correlated. Also good. For example, the directivity of the conversion unit is not limited, but when a microphone is used as the conversion unit, microphones having various directivities such as omnidirectionality, unidirectionality, bidirectionality, and hypercardioid are mixed and used. If electroacoustic transducers with different directivities are arranged at the same position, the transfer characteristics between the same control points will be different. For example, when an omnidirectional microphone and a unidirectional microphone are arranged at the same position, the transfer characteristics between the control point and the omnidirectional microphone, and the control point and the unidirectional microphone The transfer characteristics between them are different. Therefore, by using this condition, a change in the transfer characteristics due to the difference in directivity is used to further reduce the correlation between the transfer characteristics, thereby achieving non-correlation. In other words, non-correlation is achieved by making the directional characteristic of at least one microphone of the plurality of microphones different from the directional characteristic of one other microphone.

<第二実施形態>
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Second embodiment>
A description will be given centering on differences from the first embodiment.

本実施形態では、信号を波に変換する変換技術に本発明を適用する例を説明する。信号を波に変換する変換技術の例として、以下の技術が挙げられる。(i)電気信号を音波に変換する技術や、(ii)電気信号を電磁波に変換する技術がある。ただし、これに限るものではなく、(iii)光信号を音波に変換する技術等であってもよい。(i)を実現するデバイスとしてはスピーカがある。(ii)を実現するデバイスとしては送信アンテナがある。また、(iii)を直接実現できるハードウェアがあればそれを用いてもよい。   In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a conversion technique for converting a signal into a wave will be described. Examples of conversion techniques for converting signals into waves include the following techniques. There are (i) a technique for converting electrical signals into sound waves, and (ii) a technique for converting electrical signals into electromagnetic waves. However, the present invention is not limited to this, and (iii) a technique for converting an optical signal into a sound wave may be used. There is a speaker as a device for realizing (i). A device that implements (ii) is a transmission antenna. Further, if there is hardware that can directly realize (iii), it may be used.

特に、本実施形態では、波として音波を用い、複数の変換部として、複数のマイクロホンからなるマイクロホンアレイに代えて、電気信号を音波に変換する複数のスピーカ(スピーカアレイ)を用いる場合について説明する。   In particular, in the present embodiment, a case will be described in which sound waves are used as waves, and a plurality of speakers (speaker arrays) that convert electric signals into sound waves are used as a plurality of conversion units instead of a microphone array including a plurality of microphones. .

なお、本実施形態は、拡散センシングを基にして、伝達特性を物理的に変調する再生装置に係るものである。   Note that this embodiment relates to a reproducing apparatus that physically modulates transfer characteristics based on diffusion sensing.

[再生装置30の信号処理]
M(≧2)個のスピーカを用いて制御点Dで強調されるような指向制御を行うことを考える。
[Signal processing of playback device 30]
Consider performing directional control that is emphasized at control point D using M (≧ 2) speakers.

第二実施形態に係る再生装置30の機能構成および処理フローを図13と図14に示す。この第二実施形態の再生装置30は、M個のスピーカ311−m、周波数領域変換部300、フィルタリング部330、時間領域変換部340、フィルタ計算部320、伝達特性記憶部310、高SNゾーン形成器390を含む。m=1,2,…,Mであり、M≧2である。   FIG. 13 and FIG. 14 show the functional configuration and processing flow of the playback apparatus 30 according to the second embodiment. The reproduction apparatus 30 of the second embodiment includes M speakers 311-m, a frequency domain conversion unit 300, a filtering unit 330, a time domain conversion unit 340, a filter calculation unit 320, a transfer characteristic storage unit 310, and a high SN zone formation. A container 390. m = 1, 2,..., M, and M ≧ 2.

信号源200が音源信号s(t)を出力する。この実施形態では、信号源200からの音源信号s(t)はディジタル信号であるとする。ただし、音源信号としてアナログ信号を用いる場合には、アナログ信号をディジタル信号s(t)へAD変換するAD変換部を設ければよい。   The signal source 200 outputs a sound source signal s (t). In this embodiment, it is assumed that the sound source signal s (t) from the signal source 200 is a digital signal. However, when an analog signal is used as the sound source signal, an AD conversion unit that performs AD conversion of the analog signal into the digital signal s (t) may be provided.

<周波数領域変換部300>
まず、周波数領域変換部300は、ディジタル信号s(t)を受け取り、Nサンプルをバッファに貯めてフレーム単位のディジタル信号s(τ)を出力する。次に、周波数領域変換部300は、各フレームのディジタル信号s(τ)を周波数領域の信号S(ω,τ)に変換して(s31)出力する。
<Frequency domain conversion unit 300>
First, the frequency domain transform unit 300 receives a digital signal s (t), stores N samples in a buffer, and outputs a digital signal s (τ) in units of frames. Next, the frequency domain transform unit 300 converts the digital signal s (τ) of each frame into a frequency domain signal S (ω, τ) (s31) and outputs it.

<伝達特性記憶部310及びフィルタ計算部320>
伝達特性記憶部310及びフィルタ計算部320の機能構成は、第一実施形態と同様である。例えば、フィルタ計算部320は、伝達特性記憶部310から伝達特性A(ω)を取り出し、参考文献5記載の方法により、フィルタW(ω)を計算し、フィルタリング部330に出力する。例えば、特定の位置または方向への音響信号を抑圧する信号処理に用いるフィルタW(ω)を計算する。
[参考文献5]羽田陽一、片岡章俊、「自由空間伝達関数を用いた多点制御に基づく小型スピーカアレーの実空間性能」、日本音響学会研究発表会講演論文集、2008、pp.631-632
<Transfer Characteristic Storage Unit 310 and Filter Calculation Unit 320>
The functional configurations of the transfer characteristic storage unit 310 and the filter calculation unit 320 are the same as in the first embodiment. For example, the filter calculation unit 320 extracts the transfer characteristic A (ω) from the transfer characteristic storage unit 310, calculates the filter W (ω) by the method described in Reference 5, and outputs it to the filtering unit 330. For example, a filter W (ω) used for signal processing for suppressing an acoustic signal in a specific position or direction is calculated.
[Reference 5] Yoichi Haneda, Akitoshi Kataoka, “Real-space performance of small speaker array based on multipoint control using free space transfer function”, Proc. Of the Acoustical Society of Japan, 2008, pp.631-632

<フィルタリング部330>
フィルタリング部330は、予めフィルタ計算部320からフィルタW(ω)を受け取っておき、周波数領域信号S(ω,τ)を受け取り、フレームτごとに、各周波数ω∈Ωについて、周波数領域信号S(ω,τ)に、フィルタW(ω)を適用して(次式参照、s32)、出力信号Z(ω,τ)=[Z1(ω,τ),…,ZM(ω,τ)]を出力する。
<Filtering unit 330>
The filtering unit 330 receives the filter W (ω) from the filter calculation unit 320 in advance, receives the frequency domain signal S (ω, τ), and for each frequency ωεΩ for each frame τ, the frequency domain signal S ( (ω, τ) is applied with the filter W (ω) (see the following equation, s32), and the output signal Z (ω, τ) = [Z 1 (ω, τ),..., Z M (ω, τ)] is output.

Figure 0006063890
Figure 0006063890

例えば、フィルタリング部330は、空間上の少なくとも複数の位置へ、M個のスピーカ311−mから発する音響信号の再生特性を異ならせるものであればよい。「再生特性を異ならせる」とは、例えば、特定の位置で音響信号を局所再生して他の位置で音響信号を極力再生しないようにしたり、逆に特定の位置で音響信号を再生しないようにして他の位置でのみ音響信号を再生したりすることを意味する。 For example, the filtering unit 330 only needs to change the reproduction characteristics of the acoustic signals emitted from the M speakers 311-m to at least a plurality of positions in the space. “Different playback characteristics” means, for example, that an acoustic signal is locally reproduced at a specific position so that the acoustic signal is not reproduced at other positions as much as possible, and conversely, an acoustic signal is not reproduced at a specific position. This means that the sound signal is reproduced only at other positions.

<時間領域変換部340>
時間領域変換部340は、第τフレームの各周波数ω∈Ωの再生信号Z(ω,τ)=[Z1(ω,τ),…,ZM(ω,τ)]を時間領域に変換して(s33)、第τフレームのフレーム単位時間領域信号z(τ)=[z1(τ),…,zM(τ)]を得て、さらに、得られたフレーム単位時間領域信号z(τ)=[z1(τ),…,zM(τ)]をフレーム番号のインデックスの順番に連結して、時間領域信号z(t)=[z1(t),…,zM(t)]を出力する。周波数領域信号を時間領域信号に変換する方法は、s31の処理で用いた変換方法に対応する逆変換であり、例えば高速離散逆フーリエ変換である。
<Time domain conversion unit 340>
The time domain transform unit 340 uses the reproduction signal Z (ω, τ) = [Z 1 (ω, τ),..., Z M (ω, τ)] of each frequency ω∈Ω of the τ-th frame in the time domain. (S33) to obtain a frame unit time domain signal z (τ) = [z 1 (τ),..., Z M (τ)] of the τ-th frame, and the obtained frame unit time domain The signal z (τ) = [z 1 (τ),..., Z M (τ)] is connected in the order of the frame number index, and the time domain signal z (t) = [z 1 (t), …, Z M (t)] is output. The method of converting the frequency domain signal into the time domain signal is an inverse transform corresponding to the transform method used in the process of s31, for example, a fast discrete inverse Fourier transform.

<スピーカ311−m及び高SNゾーン形成器390>
Mチャネルの時間領域信号z1(t),…,zM(t)はそれぞれ、スピーカアレイを構成するM個のスピーカ311のうち、チャネルに対応するスピーカで再生される(s34)。
<Speaker 311-m and high SN zone forming device 390>
The time domain signals z 1 (t),..., Z M (t) of the M channel are reproduced by the speakers corresponding to the channel among the M speakers 311 constituting the speaker array (s34).

高SNゾーン形成器390は、第一実施形態の高SNゾーン形成器190と同様の構成である。なお、高SNゾーン形成器390に対するM個のスピーカの位置関係は、第一実施形態の高SNゾーン形成器190及びM個のマイクロホン211−mを、高SNゾーン形成器390及びM個のスピーカ311−mにそれぞれ置き換えればよい。つまり、空間相関行列Rの行列式det(R)が最大化されるようにM個のスピーカを配置すればよい。SN比を高めるためにM個のスピーカを高SNゾーン(焦点)付近に配置する。また、チャネル間相関が低くなるように、M個のスピーカを異なる位置に配置する。言い換えるとM個のスピーカで電気信号に変換される音波の間の相関が低くなるように、M個のスピーカを配置すればよい。   The high SN zone former 390 has the same configuration as the high SN zone former 190 of the first embodiment. The positional relationship of the M speakers with respect to the high SN zone former 390 is the same as that of the high SN zone former 190 and M microphones 211-m in the first embodiment. Each may be replaced with 311-m. That is, M speakers may be arranged so that the determinant det (R) of the spatial correlation matrix R is maximized. In order to increase the S / N ratio, M speakers are arranged near the high SN zone (focal point). In addition, M speakers are arranged at different positions so that the correlation between channels is low. In other words, the M speakers may be arranged so that the correlation between sound waves converted into electrical signals by the M speakers is low.

<効果>
このような構成により、チャネル間相関を低減し、さらに、インパルス応答長及びフィルタ長を短くすることができ、様々な方向に音波を安定的に、同時に、高空間分解能で再生することが可能になる。例えば、事前に用意した伝達特性を使ってフィルタを使って適切な信号処理をすることで、広帯域に渡って任意の指向制御が可能になる。なお、本実施形態では、予めフィルタW(ω)を計算しているが、再生装置30の計算処理能力などに応じて、再生位置、マイクロホンの配置が定まってからフィルタ計算部350が周波数ごとのフィルタW(ω)を計算する構成としてもよい。
<Effect>
With such a configuration, the correlation between channels can be reduced, the impulse response length and the filter length can be shortened, and sound waves can be reproduced stably and simultaneously in various directions with high spatial resolution. Become. For example, by performing appropriate signal processing using a filter using a transfer characteristic prepared in advance, arbitrary directivity control can be performed over a wide band. In the present embodiment, the filter W (ω) is calculated in advance. However, the filter calculation unit 350 determines the frequency for each frequency after the reproduction position and the microphone arrangement are determined according to the calculation processing capability of the reproduction device 30 and the like. The filter W (ω) may be calculated.

<変形例>
第一実施形態同様、波として、音波を用いているが、電波や光波を用いてもよいし、他の帯域の電磁波を用いてもよい。その場合、スピーカに代えて、送信アンテナや発光素子等を用いることができる。要は、信号を同種の波に変換可能な複数の変換部であればよい。なお、変換部のことを、波を送信できるという意味から送信部と呼んでもよい。なお、第一実施形態の変形例で説明した受信部と送信部とを合わせて送受信部と呼んでもよい。また、変換部は、波源となり、波を出力するという意味で波源出力部と呼んでもよい。なお、第一実施形態の変形例で説明した波源入力部と合わせて波源入出力部と呼んでもよい。
<Modification>
As in the first embodiment, sound waves are used as waves, but radio waves and light waves may be used, and electromagnetic waves in other bands may be used. In that case, a transmitting antenna, a light emitting element, or the like can be used instead of the speaker. In short, it may be a plurality of conversion units capable of converting a signal into the same kind of wave. Note that the conversion unit may be called a transmission unit in the sense that a wave can be transmitted. Note that the reception unit and the transmission unit described in the modification of the first embodiment may be collectively referred to as a transmission / reception unit. Further, the conversion unit may be called a wave source output unit in the sense that it becomes a wave source and outputs a wave. In addition, you may call a wave source input / output part together with the wave source input part demonstrated in the modification of 1st embodiment.

なお、マイクロホンをスピーカに置き換えることで、第一実施形態と同様の変形が可能である。   Note that the same modification as in the first embodiment is possible by replacing the microphone with a speaker.

<第三実施形態>
第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Third embodiment>
A description will be given centering on differences from the first embodiment.

<第三実施形態のポイント>
第一実施形態と同様、本実施形態においても、非特許文献2及び3のズームアップマイクにおけるチャネル間相関を低減する考えを継承し、さらに、インパルス応答長を短くしつつ、受音時のSN比を高める。
<Points of third embodiment>
Similar to the first embodiment, the present embodiment also inherits the idea of reducing the correlation between channels in the zoom-up microphones of Non-Patent Documents 2 and 3, and further reduces the SN response at the time of sound reception while shortening the impulse response length. Increase the ratio.

第一実施形態では、1つの高SNゾーン形成器190に対して、M個のマイクロホン211−mを設ける構成としている。一方、本実施形態では、N個の高SNゾーン形成器190−nを含み、各高SNゾーン形成器190−nに対してMn個のマイクロホン211−mを設ける。なお、Nを2以上の整数、n=1,2,…,Nとし、Mnをnに対応する(nに応じて変化する)1以上の整数、mn=1,…,Mnとする。そして、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mの内の少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン以外の位置に配置することで、行列式det(R)の最大化を図る。 In the first embodiment, M microphones 211-m are provided for one high SN zone former 190. On the other hand, in the present embodiment, N high SN zone formers 190-n are included, and M n microphones 211- mn are provided for each high SN zone former 190-n. N is an integer of 2 or more, n = 1, 2,..., N, M n is an integer of 1 or more corresponding to n (varies according to n), m n = 1 ,. To do. Then, the (Σ n = 1 N M n ) number of microphones 211-m n high SN zone former 190-n corresponding to at least one of the microphones 211-m n to the microphone 211-m n of the form The determinant det (R) is maximized by arranging it at a position other than the high SN zone.

本実施形態では、受音時のSN比を高めるために、N個の高SNゾーン形成器を用いてそれぞれ高SNゾーンを形成し、各高SNゾーン付近に複数のマイクロホンを配置する。このとき、チャネル間相関を低減するために、少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する第n高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン以外の位置に配置する。 In the present embodiment, in order to increase the SN ratio at the time of sound reception, a high SN zone is formed using N high SN zone formers, and a plurality of microphones are arranged in the vicinity of each high SN zone. At this time, in order to reduce the inter-channel correlation, the position other than the high SN zone n-th high SN zone former 190-n corresponding to at least one of the microphones 211-m n to the microphone 211-m n form To place.

[必須条件]
(1)それぞれ高SNゾーンを形成するN個の高SNゾーン形成器を含むこと
N個の高SNゾーン形成器190−nを含む。各高SNゾーン形成器190−nは第一実施形態の高SNゾーン形成器190と同様の構成である。
[Prerequisite]
(1) Including N high SN zone formers, each forming a high SN zone
N high SN zone formers 190-n are included. Each high SN zone former 190-n has the same configuration as the high SN zone former 190 of the first embodiment.

(2)各高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン付近FEに配置されるMn個のマイクロホンを含むこと。さらに、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mの内の少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン以外の位置に配置すること。なお、各高SNゾーン形成器190−nに対して少なくとも1つのマイクロホン211−mを配置させるため、マイクロホン211−mの必要最低数はN個である。 (2) It includes M n microphones arranged in the FE near the high SN zone formed by each high SN zone former 190-n. Furthermore, (Σ n = 1 N M n) number of microphones 211-m n high SN zone former 190-n corresponding to at least one of the microphones 211-m n to the microphone 211-m n of the formation Place it in a location other than the high SN zone. In addition, since at least one microphone 211- mn is arranged for each high SN zone former 190-n, the necessary minimum number of microphones 211- mn is N.

(3)フィルタリング部を含むこと
n=1 NMn)個のマイクロホンに対し、それぞれ独立なフィルタ処理できるようなフィルタリング部160を有していること。入力の信号数が異なるだけで、処理内容は、第一実施形態のフィルタリング部160と同様である。
<第三実施形態の概要>
本実施形態では、第一実施形態において説明した高SNゾーン付近における性質を利用し、各高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン付近FEにMn個のマイクロホンを配置し、SN比を高める。
(3) Including a filtering unit
A filtering unit 160 that can perform independent filter processing on (Σ n = 1 N M n ) microphones. The processing content is the same as that of the filtering unit 160 of the first embodiment, except that the number of input signals is different.
<Outline of third embodiment>
In the present embodiment, utilizing the property in the vicinity of the high SN zone described in the first embodiment, M n microphones are arranged in the FE near the high SN zone formed by each high SN zone forming unit 190-n, and SN Increase the ratio.

また、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mの内の少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン以外の位置に配置することで、チャネル間相関を低減する。 Further, (Σ n = 1 N M n) number of microphones 211-m n high SN zone former 190-n corresponding to at least one of the microphones 211-m n to the microphone 211-m n of the formation By arranging in a position other than the high SN zone, the correlation between channels is reduced.

特に、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Aの位置関係と、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Bの位置関係とが異なるように、配置することで、チャネル間相関をより低減することができる。ただし、N個の高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mの全ての位置関係が同じであっても、図15のように高SNゾーンF以外の位置にマイクロホン211−mが配置されていればよい。パラボラ形状等からなる高SNゾーン形成器190−nは、高SNゾーンに音波が集まるような形状をしているため、高SNゾーン以外の位置にマイクロホン211−mを配置すれば、非特許文献1のように全てのマイクロホンを高SNゾーンに配置した場合に比べ、マイクロホン211−mn_Aで収音する音波とマイクロホン211−mn_Bで収音する音波との間の相関が低くなるため、このような構成であっても、行列式det(R)の最大化を図ることができる。 In particular, by the positional relationship between the microphones 211-m n_A to high SN zone former 190-n A, the positional relationship between the microphones 211-m N_B to high SN zone former 190-n B are different manner, placing Therefore, the correlation between channels can be further reduced. However, even in all the positional relationship of the microphones 211-m n is the same for the N high SN zone former 190-n, the microphone 211-m n to the position other than the high SN zone F shown in FIG. 15 It only has to be arranged. The high SN zone forming device 190-n having a parabolic shape or the like has a shape such that sound waves are collected in the high SN zone. Therefore, if the microphone 211- mn is arranged at a position other than the high SN zone, it is not patented. compared with the case of placing all of the microphones as Document 1 to a high SN zone, the correlation between the sound waves picked up by sound waves and a microphone 211-m N_B be collected by the microphone 211-m n_A is lowered, Even with such a configuration, the determinant det (R) can be maximized.

<第三実施形態に係る収音装置50>
[収音装置50の信号処理]
第三実施形態に係る収音装置50の機能構成を図16に示す。なお、処理フローは第一実施形態に係る収音装置10と同様である。この第三実施形態の収音装置50は、AD変換部120、周波数領域変換部130、フィルタリング部160、時間領域変換部170、フィルタ計算部150、伝達特性記憶部140、N個の高SNゾーン形成器190−n、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mを含む。
<Sound Pickup Device 50 according to Third Embodiment>
[Signal processing of sound collection device 50]
FIG. 16 shows a functional configuration of the sound collection device 50 according to the third embodiment. The processing flow is the same as that of the sound collection device 10 according to the first embodiment. The sound collection device 50 according to the third embodiment includes an AD conversion unit 120, a frequency domain conversion unit 130, a filtering unit 160, a time domain conversion unit 170, a filter calculation unit 150, a transfer characteristic storage unit 140, and N high SN zones. The former 190-n includes (Σ n = 1 N M n ) microphones 211- mn .

なお、AD変換部120、周波数領域変換部130、フィルタリング部160、時間領域変換部170、フィルタ計算部150、伝達特性記憶部140の構成は第一実施形態と同様である。   The configurations of the AD conversion unit 120, the frequency domain conversion unit 130, the filtering unit 160, the time domain conversion unit 170, the filter calculation unit 150, and the transfer characteristic storage unit 140 are the same as those in the first embodiment.

ただし、M個のマイクロホン211−mではなく、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mで収音し、で収音された(Σn=1 NMn)個のアナログ信号、または、そのアナログ信号に対応する値を用いて各処理を行う。 However, rather than the M microphones 211-m, (Σ n = 1 N M n) number of picked up by the microphone 211-m n, in picked up (Σ n = 1 N M n ) pieces of analog Each processing is performed using a signal or a value corresponding to the analog signal.

<高SNゾーン形成器190−n及びマイクロホン211−m
N個の高SNゾーン形成器190−nは、第一実施形態の高SNゾーン形成器190と同様の構成である。
<High SN zone former 190-n and microphone 211- mn >
The N high SN zone formers 190-n have the same configuration as the high SN zone former 190 of the first embodiment.

n=1 NMn)個のマイクロホン211−mは、第一実施形態のマイクロホン211−mと同様の構成である。 The (Σ n = 1 N M n ) microphones 211- mn have the same configuration as the microphone 211-m of the first embodiment.

1つの高SNゾーン形成器190−nに対して、Mn個のマイクロホン211−mが設けられる。 M n microphones 211- mn are provided for one high SN zone former 190-n.

<高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mの位置>
空間相関行列Rの行列式det(R)が最大化されるように、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mを配置すればよい。前述したように、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mの内の少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン(例えば、焦点)以外の位置に配置することで、チャネル間相関を低減し、行列式det(R)の最大化を図る。特に、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Aの位置関係と、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn=Bの位置関係とが異なるように、配置することで、チャネル間相関をより低減することができる。ただし、下付添え字n_A及びn_Bはそれぞれn及びnを表し、n及びnをそれぞれ1,2,…,Nの中の特定の値とし、n≠nとする。
<Microphone position 211-m n to high SN zone former 190-n>
n = 1 N M n ) microphones 211- mn may be arranged so that the determinant det (R) of the spatial correlation matrix R is maximized. As described above, (Σ n = 1 N M n) number of microphones 211-m of n of at least one microphone 211-m n a high SN zone former corresponding to the microphone 211-m n 190- By arranging in a position other than the high SN zone (for example, the focal point) formed by n, the correlation between channels is reduced and the determinant det (R) is maximized. In particular, the microphone 211- mn_A relative to the high SN zone former 190-n A and the microphone 211- mn = B relative to the high SN zone former 190-n B are arranged differently. Thus, the correlation between channels can be further reduced. However, subscript n_A and n_B represent respectively n A and n B, the n A and n B respectively 1,2, ..., the specific values in the N, and n An B.

別の言い方をすると、複数のマイクロホンで電気信号に変換される音波の間の相関が低くなるように、複数のマイクロホンを配置すればよい。全体として、相関が低くなるように、複数のマイクロホンを配置することが望ましいが、少なくとも、1つの相関が低くなるように、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mを配置すれば効果を得ることができる。別の言い方をすると、(Σn=1 NMn)個のマイクロホンの中の、何れか2つのマイクロホンで変換される音波間の相関の組合せは、PC2個考えられるが(ただしP=Σn=1 NMn)、その相関の組合せPC2個のうち、少なくとも1つの相関が低くなるように(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mを配置すればよい。 In other words, a plurality of microphones may be arranged so that the correlation between sound waves converted into electric signals by the plurality of microphones is low. Although it is desirable to arrange a plurality of microphones so that the correlation is low as a whole, at least (Σ n = 1 N M n ) microphones 211- mn are arranged so that one correlation is low. If it does, an effect can be acquired. In other words, (Σ n = 1 N M n) pieces of in the microphone, the combination of the correlation between the sound waves is converted by any two microphones is considered two P C (provided that P = Σ n = 1 n M n) , among the combinations P C 2 pieces of the correlation, may be arranged such that at least one correlation is low (Σ n = 1 n M n ) number of microphones 211-m n .

図17及び図18は、それぞれ高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mの配置例を示す。 17 and 18 show an example of the arrangement of the microphones 211-m n respectively for a high SN zone former 190-n.

この実施形態では、マイクロホン211−mは、高SNゾーン形成器190−nに到来する波を遮りにくい形状の支持部191−nで支持されている。支持部191−nは第一実施形態の支持部191と同様の構成である。 In this embodiment, the microphone 211- mn is supported by a support portion 191-n having a shape that does not easily block waves arriving at the high SN zone former 190-n. The support part 191-n has the same configuration as the support part 191 of the first embodiment.

図17では、支持部191−nは、高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン付近に位置する面を含む構造物であって、その面にはマイクロホン211−mを保持するための空孔が複数形成される。 In Figure 17, the support portion 191-n is a structure comprising a surface located in the vicinity of the high SN zone high SN zone former 190-n are formed, on the surface to hold the microphone 211-m n Thus, a plurality of holes are formed.

図18では、支持部191−nは、高SNゾーン形成器190−nとマイクロホン211−mとを結合する棒状の構造物である。図18はN=3、M1=3,M2=3,M3=1の場合の例を示す。 In Figure 18, the support portion 191-n is the structure of the rod-like coupling the high SN zone former 190-n and the microphone 211-m n. FIG. 18 shows an example when N = 3, M 1 = 3, M 2 = 3, and M 3 = 1.

何れの例においても、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mの内の少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する高SNゾーン形成器190−nが形成する高SNゾーン(例えば焦点)以外の位置に配置している。また、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Aの位置関係と、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Bの位置関係とが異なるように配置されている。このような構成により、位置関係が異なるため、マイクロホン211−mn_Aで収音する音波とマイクロホン211−mn_Bで収音する音波との間の相関が低くなる。なお、前述の通り、マイクロホン211−mは、対応する高SNゾーン形成器190−nの高SNゾーン付近に配置されるため、SN比は高くなる。よって、このような構成により、行列式det(R)の最大化が図られる。 In either embodiment, high SN zone former corresponding to (Σ n = 1 N M n ) number of microphones 211-m the microphone 211-m n at least one microphone 211-m n of the n 190 It is arranged at a position other than the high SN zone (for example, the focal point) formed by -n. Further, the positional relationship between the microphones 211-m n_A, the positional relationship between the microphones 211-m N_B to high SN zone former 190-n B are arranged differently to high SN zone former 190-n A. With such a configuration, the positional relationship is different, the correlation between the sound waves picked up by sound waves and a microphone 211-m N_B be collected by the microphone 211-m n_A decreases. As described above, since the microphone 211- mn is arranged in the vicinity of the high SN zone of the corresponding high SN zone former 190-n, the SN ratio becomes high. Therefore, such a configuration maximizes the determinant det (R).

<効果>
このような構成により、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態のポイントは、(Σn=1 NMn)個のマイクロホン211−mの内の少なくとも1個のマイクロホン211−mをそのマイクロホン211−mに対応する第n高SNゾーン形成器が形成する高SNゾーン以外の位置に配置することであり、さらには、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Aの位置関係と、高SNゾーン形成器190−nに対するマイクロホン211−mn_Bの位置関係とが異なるように、マイクロホン211−mn_Aとマイクロホン211−mn_Bとが配置されていることであり、このポイントを含めば、第一実施形態や第二実施形態と組み合わせてもよい。例えば、図17や図18は、第一実施形態との組合せであり、例えば、図18では、高SNゾーン形成器190−1及び190−2がそれぞれ形成する高SNゾーンの付近の異なる位置に、それぞれマイクロホン211−1〜211−3、マイクロホン211−1〜211−3を配置している。さらに、マイクロホン211−1〜211−3、マイクロホン211−1〜211−3、マイクロホン211−1は、それぞれ対応する高SNゾーン形成器190−1、190−2及び190−3が形成する高SNゾーン以外の位置に配置されている。また、高SNゾーン形成器190−1に対するマイクロホン211−1〜211−3の位置関係と、高SNゾーン形成器190−2に対するマイクロホン211−1〜211−3の位置関係と、高SNゾーン形成器190−3に対するマイクロホン211−1の位置関係とが異なるように配置されている。また第一実施形態や第二実施形態と同様の変形が適用できる。
<Effect>
With such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Incidentally, the point of the present embodiment, (Σ n = 1 N M n) number of microphones 211-m n at least one microphone 211-m n of the n-th height corresponding to the microphone 211-m n In other words , the position of the microphone 211- mn_A relative to the high SN zone former 190-n A and the high SN zone former 190- n so that the positional relationship between the microphones 211-m N_B differ for B, and the microphone 211-m n_A microphone 211-m N_B is located, if including this point, the first embodiment and the You may combine with two embodiment. For example, FIG. 17 and FIG. 18 are combinations with the first embodiment. For example, in FIG. 18, at different positions in the vicinity of the high SN zone formed by the high SN zone formers 190-1 and 190-2, respectively. each microphone 211-1 1 ~211-3 1 are disposed a microphone 211-1 2 ~211-3 2. Further, the microphone 211-1 1 ~211-3 1, microphone 211-1 2 ~211-3 2, microphone 211-1 3, the corresponding high SN zone formatter 190-1 and 190-2 and 190-3 It is arranged at a position other than the high SN zone formed. Further, the positional relationship between the microphones 211-1 1 ~211-3 1 to high SN zone former 190-1, the positional relationship between the microphones 211-1 2 ~211-3 2 for high SN zone former 190-2, the positional relationship between the microphone 211-1 3 are arranged differently to high SN zone former 190-3. Moreover, the same modification as 1st embodiment and 2nd embodiment is applicable.

<その他の変形例>
本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。例えば、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
<Other variations>
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications. For example, the various processes described above are not only executed in time series according to the description, but may also be executed in parallel or individually as required by the processing capability of the apparatus that executes the processes. In addition, it can change suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

<プログラム及び記録媒体>
また、上記の実施形態及び変形例で説明した各装置における各種の処理機能をコンピュータによって実現してもよい。その場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記各装置における各種の処理機能がコンピュータ上で実現される。
<Program and recording medium>
In addition, various processing functions in each device described in the above embodiments and modifications may be realized by a computer. In that case, the processing contents of the functions that each device should have are described by a program. Then, by executing this program on a computer, various processing functions in each of the above devices are realized on the computer.

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。   The program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable recording medium. As the computer-readable recording medium, for example, any recording medium such as a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, and a semiconductor memory may be used.

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD−ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させてもよい。   The program is distributed by selling, transferring, or lending a portable recording medium such as a DVD or CD-ROM in which the program is recorded. Further, the program may be distributed by storing the program in a storage device of the server computer and transferring the program from the server computer to another computer via a network.

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶部に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶部に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実施形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、プログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの(コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等)を含むものとする。   A computer that executes such a program first stores, for example, a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server computer in its storage unit. When executing the process, this computer reads the program stored in its own storage unit and executes the process according to the read program. As another embodiment of this program, a computer may read a program directly from a portable recording medium and execute processing according to the program. Further, each time a program is transferred from the server computer to the computer, processing according to the received program may be executed sequentially. Also, the program is not transferred from the server computer to the computer, and the above-described processing is executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service that realizes the processing function only by the execution instruction and result acquisition. It is good. Note that the program includes information provided for processing by the electronic computer and equivalent to the program (data that is not a direct command to the computer but has a property that defines the processing of the computer).

また、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、各装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。   In addition, although each device is configured by executing a predetermined program on a computer, at least a part of these processing contents may be realized by hardware.

Claims (11)

高SNゾーンを形成する高SNゾーン形成器と、
Mを2以上の整数、m=1,2,…,Mとし、前記高SNゾーン付近の、それぞれ異なる位置に配置された、音波を電気信号に、または、電気信号を音波に変換可能なM個の第m変換部と、
nを1,2,…,Mの何れかとし、m≠nとし、ある第m変換部の電気信号と、他の第n変換部の電気信号とに基づき、空間上の少なくとも複数の位置または方向から発せられた音波を第m変換部において変換した電気信号と第n変換部において変換した電気信号、または、空間上の少なくとも複数の位置または方向へ発する音波に第m変換部において変換する前の電気信号と第n変換部において変換する前の電気信号、の特性を異ならせるフィルタリング部と、を含み
高SNゾーン形成器は、(i)窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状であり、または、(ii)音のフルネルレンズであり、
前記高SNゾーン付近とは、(i)高SNゾーン形成器が窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状である場合、凹型の縁が成す平面Hと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をHIとし、高SNゾーンFと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をFIとし、(1)HI≧FIのとき、凹型の底から所定の方向に2HIまでが前記高SNゾーン付近であり、(2)HI<FIのとき、凹型の底から所定の方向に2FIまでが前記高SNゾーン付近であり、(ii)高SNゾーン形成器が音のフルネルレンズの場合、音のフルネルレンズが配置される面Jから音のフルネルレンズの焦点Fまでの距離をJFとし、音のフルネルレンズの内側であって、面Jから所定方向に2JFまでが前記高SNゾーン付近である、
変換装置。
A high SN zone forming device for forming a high SN zone;
M an integer of 2 or more, m = 1, 2, ..., and M, in the vicinity of the high SN zone, disposed at different positions, the sound waves into electrical signals, or capable of converting electrical signals into sound waves M M-th conversion units;
n is any one of 1, 2,..., M, m ≠ n, and at least a plurality of positions in space based on the electrical signal of a certain m-th conversion unit and the electrical signal of another n-th conversion unit or Before the sound wave emitted from the direction is converted by the m-th conversion unit into an electric signal converted by the m-th conversion unit and an electric signal converted by the n-th conversion unit, or a sound wave emitted from at least a plurality of positions or directions in space. And a filtering unit that makes the characteristics of the electrical signal different from that of the electrical signal before being converted in the nth conversion unit ,
The high SN zone former is (i) a concave shape with a depression and a shape where the edge of the concave shape does not face inward, or (ii) a full-lens of sound.
In the vicinity of the high SN zone, (i) when the high SN zone forming device has a concave shape with a depression, and the concave edge is in a shape not facing inward, the plane H formed by the concave edge and the high SN zone forming device HI is the distance from the plane I passing through the concave bottom formed by HI, and FI is the distance between the high SN zone F and the plane I passing through the concave bottom formed by the high SN zone former. (1) When HI ≧ FI From the concave bottom to 2HI in the predetermined direction is near the high SN zone. (2) When HI <FI, the concave bottom to 2FI in the predetermined direction is near the high SN zone. ) When the high SN zone former is a sound fullnel lens, the distance from the surface J where the sound fullnel lens is placed to the focal point F of the sound fullnel lens is JF, and inside the sound fullnel lens From the surface J to 2JF in a predetermined direction is near the high SN zone,
Conversion device.
高SNゾーンを形成する高SNゾーン形成器と、
Mを2以上の整数、m=1,2,…,Mとし、前記高SNゾーン付近の、それぞれ異なる位置に配置された、光波若しくは電波を電気信号に、または、電気信号を光波若しくは電波に変換可能なM個の第m変換部と、
nを1,2,…,Mの何れかとし、m≠nとし、ある第m変換部の電気信号と、他の第n変換部の電気信号とに基づき、空間上の少なくとも複数の位置または方向から発せられた光波若しくは電波を第m変換部において変換した電気信号と第n変換部において変換した電気信号、または、空間上の少なくとも複数の位置または方向へ発する光波若しくは電波に第m変換部において変換する前の電気信号と第n変換部において変換する前の電気信号、の特性を異ならせるフィルタリング部と、を含み、
高SNゾーン形成器は、(i)窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状であり、または、(iii)光波を用いる場合にはレンズであり、または、(iv)電波を用いる場合には電波レンズであり、
前記高SNゾーン付近とは、(i)高SNゾーン形成器が窪みもつ凹型であり、凹型の縁が内側に向いていない形状である場合、凹型の縁が成す平面Hと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をHIとし、高SNゾーンFと高SNゾーン形成器の成す凹型の底を通る平面Iとの距離をFIとし、(1)HI≧FIのとき、凹型の底から所定の方向に2HIまでが前記高SNゾーン付近であり、(2)HI<FIのとき、凹型の底から所定の方向に2FIまでが前記高SNゾーン付近であり、(iii),(iv)高SNゾーン形成器がレンズまたは電波レンズの場合、電波レンズが配置される面Jからレンズまたは電波レンズの焦点Fまでの距離をJFとし、高SNゾーン形成器はレンズまたは電波レンズの内側であって、面Jから所定方向に2JFまでが前記高SNゾーン付近である、
変換装置。
A high SN zone forming device for forming a high SN zone;
M is an integer of 2 or more, m = 1, 2,..., M, and light waves or radio waves arranged at different positions near the high SN zone are converted into electrical signals, or electrical signals are converted into light waves or radio waves . M number of m conversion units that can be converted;
n is any one of 1, 2,..., M, m ≠ n, and at least a plurality of positions in space based on the electrical signal of a certain m-th conversion unit and the electrical signal of another n-th conversion unit or An m-th conversion unit into an electric signal obtained by converting a light wave or radio wave emitted from a direction in the m-th conversion unit and an electric signal converted in the n-th conversion unit, or a light wave or radio wave emitted in at least a plurality of positions or directions in space A filtering unit for differentiating the characteristics of the electric signal before conversion in the electric signal before conversion in the n-th conversion unit,
The high SN zone former is (i) a concave shape with a depression and a shape where the edge of the concave shape does not face inward, or (iii) a lens when using light waves, or (iv) radio waves If you use a radio lens,
In the vicinity of the high SN zone, (i) when the high SN zone forming device has a concave shape with a depression, and the concave edge is in a shape not facing inward, the plane H formed by the concave edge and the high SN zone forming device HI is the distance from the plane I passing through the concave bottom formed by HI, and FI is the distance between the high SN zone F and the plane I passing through the concave bottom formed by the high SN zone former. (1) When HI ≧ FI From the concave bottom to 2HI in the predetermined direction is near the high SN zone. (2) When HI <FI, the concave bottom to the predetermined direction 2FI is near the high SN zone. ), (iv) When the high SN zone former is a lens or radio lens, the distance from the surface J where the radio lens is placed to the focal point F of the lens or radio lens is JF. Inside the lens, from the surface J to 2JF in a predetermined direction is near the high SN zone,
Conversion device.
請求項1または請求項2の変換装置であって、
前記M個の第m変換部において変換される波、または、変換された波の間での相関が低くなるように、前記M個の第m変換部が配置されている、
変換装置。
A conversion device according to claim 1 or claim 2 , wherein
The M number of m conversion units are arranged so that the waves converted in the M number of m conversion units or the correlation between the converted waves are low.
Conversion device.
請求項1から請求項3の何れかの変換装置であって、
前記高SNゾーン形成器は、前記高SNゾーンを形成するための高SNゾーン形成面を有する、
変換装置。
The conversion device according to any one of claims 1 to 3 ,
The high SN zone forming device has a high SN zone forming surface for forming the high SN zone.
Conversion device.
請求項の変換装置であって、
前記高SNゾーン形成面は、
前記M個の第m変換部で変換される、または、変換された波を反射可能である、
変換装置。
The conversion device according to claim 4 ,
The high SN zone forming surface is
Converted by the M number of m-th converters, or the reflected waves can be reflected;
Conversion device.
請求項4または請求項5の変換装置であって、
前記M個の第m変換部は、
前記高SNゾーン形成面と類似形状の面の付近に配置されている、
変換装置。
A conversion device according to claim 4 or claim 5 , wherein
The M m-th conversion units are:
Arranged in the vicinity of a surface having a similar shape to the high SN zone forming surface,
Conversion device.
請求項1から請求項の何れかの変換装置であって、
前記M個の第m変換部は、
前記高SNゾーン形成器に到来する波を遮りにくい形状の支持部で支持されている、
変換装置。
The conversion device according to any one of claims 1 to 6 ,
The M m-th conversion units are:
It is supported by a support portion having a shape that does not easily block waves arriving at the high SN zone former.
Conversion device.
請求項の変換装置であって、
M'はM以上の整数とし、前記支持部は、
前記高SNゾーン形成器が形成する高SNゾーン付近に位置する面を含む構造物であって、当該面には前記M個の第m変換部をそれぞれ保持するためのM'個の空孔が形成される、
変換装置。
The conversion device according to claim 7 , comprising:
M ′ is an integer greater than or equal to M, and the support is
A structure including a surface located in the vicinity of the high SN zone formed by the high SN zone forming device, wherein M ′ holes for holding the M number of m-th conversion parts are provided on the surface. It is formed,
Conversion device.
請求項の変換装置であって、
前記支持部は、
前記高SNゾーン形成器と前記M個の第m変換部とを結合する棒状の構造物である、
変換装置。
The conversion device according to claim 7 , comprising:
The support part is
A rod-shaped structure that couples the high SN zone former and the M m-th converters;
Conversion device.
請求項1から請求項の何れかの変換装置であって、
前記高SNゾーン形成器は、パラボラ形状である、
変換装置。
The conversion device according to any one of claims 1 to 9 ,
The high SN zone former is a parabolic shape,
Conversion device.
請求項1から請求項1の何れかの変換装置であって、
前記M個の第m変換部のうちの少なくとも1つの第m'変換手段の指向特性と、他の1つの第m”変換手段の指向特性とが異なる、
変換装置。
Be any converter according to claim 1 0 of claims 1,
The directivity characteristic of at least one m′-th conversion means among the M number of m-th conversion units is different from the directivity characteristic of the other m-th “conversion means”.
Conversion device.
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