JP6415975B2

JP6415975B2 - 音源方向推定装置

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Publication number: JP6415975B2
Application number: JP2014266997A
Authority: JP
Inventors: 大脇　雅直; 雅直大脇; 財満　健史; 健史財満
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2014-12-29
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-12-29
Also published as: JP2016127430A

Description

本発明は、複数のマイクロフォンで採取した音の情報から音源の方向を推定する装置に関するもので、特に、複数のマイクロフォンを平面上に配置した構成の音源方向推定装置に関する。

従来、図５に示すように、４個のマイクロフォンＭ５１〜Ｍ５４を、互いに直交する２直線上にそれぞれ所定の間隔で配置し、仰角推定用のマイクロフォンＭ５５をマイクロフォンＭ５１〜Ｍ５４の作る正方形を底面とする四角錐の頂点の位置に配置して成る音採取手段５０により、音源から伝播する音の音圧信号を検出し、対となる２つのマイクロフォン（Ｍｉ, Ｍｊ）間の位相差に相当する到達時間差Ｄ_ijから音源の方向である水平角θと仰角φとを推定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２３８９８５号公報

前記従来の方法では、音源方向と到来した音の大きさを周波数毎に計測できるので、音源の情報を確実に把握することができるが、室内などの狭い空間では壁などからの反射音の影響が大きいので、直接音と反射音とを区別するための演算処理が必要であった。
そこで、複数のマイクロフォンを平面板に設置して、マイクロフォンに入力する音圧信号をカメラの撮影方向である前方の１８０°のみに限定すれば、後方あるいは側方の壁などからの反射音の影響を大幅に低減できるので、音源方向の推定精度を大幅に向上させることができる。

ところで、音源方向の推定においては、マイクロフォン間隔を広くすれば、相対的に計測時の誤差は小さくなるので、音源方向の推定精度が向上することが期待される。そこで、低い周波数を発する音源の方向を推定する場合には、マイクロフォン間隔を広げている。
しかしながら、単純にマイクロフォン間隔を広げると、測定できる周波数の上限が下がってしまうため、高い周波数を有する音源の方向を精度よく計測することが困難であるといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、測定できる周波数の上限を下げることなく、音源の方向を精度よく推定できる音源方向推定装置を提供することを目的とする。

本発明は、音源から伝播される音の音圧信号を採取する音採取手段と、前記音採取手段で採取された音圧信号から音源の方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置であって、前記音採取手段が、平面板と、前記平面板に設置されて前記平面板を含む平面の一方の側である前方から伝播される音の音圧信号のみを採取する、互いに一直線上にない、第１〜第４のマイクロフォンと、前記第１〜第４のマイクロフォンの位置を頂点とする四角形（厳密には、凸四角形）の対角線の交点に配置される第５のマイクロフォンとを備え、前記音源方向推定手段が、前記５つのマイクロフォンから選択される、互いに一直線上にない、２つのマイクロフォン対のそれぞれについて、前記２つのマイクロフォン対のうちの一方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、他方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォンの位置座標と音速とから前記音源の方向を推定することを特徴とする。
これにより、５つのマイクロフォンＭ１〜Ｍ５から、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_L（Ｌ_S＜Ｌ_M＜Ｌ_L）を有する、互いに一直線上にない３つのマイクロフォン対を構成することができる。したがって、低い周波数の音を発生する音源方向については、マイクロフォン間隔の長い（Ｌ＝Ｌ_L）２組のマイクロフォン対のデータを用いて推定し、高い周波数の音を発生する音源方向については、マイクロフォン間隔の短い（Ｌ＝Ｌ_S）２組のマイクロフォン対のデータを用いて推定すれば、測定できる周波数の上限を下げることなく、音源の方向を精度よく推定することができる。

また、本発明は、前記四角形が、２つの対角線が直交している四角形であり、かつ、一方の対角線を構成するマイクロフォン対を第１のマイクロフォン対とし、他方の対角線を構成するマイクロフォン対を第２のマイクロフォン対としたとき、前記第２のマイクロフォン対は、前記第１のマイクロフォン対を前記第５のマイクロフォンを中心に＋９０°もしくは−９０°は回転させた位置に配置されていることを特徴とする。
これにより、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_L（Ｌ_S＜Ｌ_M＜Ｌ_L）を有する３つのマイクロフォン対の全てが、互いに直交する直線上に配置されたマイクロフォン対となるので、音源方向の推定計算を容易に行うことができる。
また、前記四角形を正方形としたので、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_L（Ｌ_S＜Ｌ_M＜Ｌ_L）を有する３つのマイクロフォン対に加えて、同じ軸方向で２つのマイクロフォン対を得ることができる。したがって、これらのマイクロフォン対で推定した音源方向の平均化などを行えば、音源方向の推定精度を更に向上させることができる。

また、本発明は、音源から伝播される音の音圧信号を採取する音採取手段と、前記音採取手段で採取された音圧信号から音源の方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置であって、前記音採取手段が、平面板と、前記平面板に設置されて前記平面板を含む平面の一方の側である前方から伝播される音の音圧信号のみを採取する、正方形の各頂点に配置される第１〜第４のマイクロフォンを備え、前記音採取手段が、前記４つのマイクロフォンから選択される、互いに一直線上にない、２つのマイクロフォン対のそれぞれについて、前記２つのマイクロフォン対の内の一方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、他方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォンの位置座標と音速とから前記音源の方向を推定することを特徴とする。
このように、マイクロフォンが４個の場合にも、４個のマイクロフォンを正方形の各頂点に配置すれば、４個のマイクロフォンＭ１〜Ｍ４から、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_a，Ｌ_b（Ｌ_b＝Ｌ_a/√２）を有する、互いに一直線上にない２つのマイクロフォン対を構成することができるので、測定できる周波数の上限を下げることなく、音源の方向を精度よく推定することができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本実施の形態１に係る音源方向推定装置の構成を示す図である。音採取ユニットの構成とマイクロフォンの配置例とを示す図である。本実施の形態２に係るマイクロフォンの配置例を示す図である。本実施の形態３に係るマイクロフォンの他の配置例を示す図である。従来のマイクロフォンの配置例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る音源方向推定装置１の構成を示す図で、音源方向推定装置１は、音採取ユニット１０と、音データ入出力手段２１と、記憶手段２２と、音圧信号抽出手段２３と、音源方向推定手段２４を備える。
記憶手段２２〜音源方向推定手段２４までの各手段は、例えば、パーソナルコンピュータのソフトウェアとメモリーとにより構成される。
音採取ユニット１０は、５個のマイクロフォンＭ１〜Ｍ５を備えた音採取手段１１と、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５が装着される正方形板状の平面板１２と、平面板１２を支持する支持部材１３と、支持部材１３が設置される基台１４と、基台１４上に設置される温度センサー１５とを備える。
ここで、同図の左右方向を横方向、上下方向を縦方向とする。
本例では、図２（ａ）に示すように、第１のマイクロフォンＭ１と第３のマイクロフォンＭ３とを縦方向に所定の間隔Ｌ_Lだけ離れた位置に配置し、第２のマイクロフォンＭ２と第４のマイクロフォンＭ４とを横方向に上記と同じ所定の間隔Ｌ_Lだけ離れた位置に配置するとともに、第５のマイクロフォンＭ５を、第１のマイクロフォンＭ１と第３のマイクロフォンＭ３とを結ぶ線分と、第２のマイクロフォンＭ２と第４のマイクロフォンＭ４とを結ぶ線分との交点（ここでは、第１のマイクロフォンＭ１と第３のマイクロフォンＭ３との間を１：３に内分する内分点）に配置した。
マイクロフォンＭ１〜Ｍ５は、図２（ｂ）に示すように、振動膜面が平面板１２の一方の面（以下、前面１２ａという）とほぼ同じ位置になるように平面板１２に装着される。
ここで、平面板１２の他方の面を後面１２ｂ、図２（ｂ）図の矢印で示す、平面板１２の後面１２ｂから前面１２ａに向かう方向を前方向とすると、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５は、平面板１２の前方から伝播される音の音圧信号を検出する。

以下、第５のマイクロフォンＭ５の位置を原点（０，０，０）とし、平面板１２の横方向をｘ軸方向、縦方向をｙ軸方向、平面板１２に垂直な方向をｚ軸方向とする（図２（ａ）参照）。また、水平角θは、ｙ軸上をθ＝０としｙ軸から時計回りに計測し、仰角φはｘｙ平面上をφ＝０として計測する。
本例では、第１のマイクロフォンＭ１の位置の座標を（０，Ｌ_S，０）、マイクロフォンＭ２の位置の座標を（Ｌ_M，０，０）、マイクロフォンＭ３の位置の座標を（０，−Ｌ_M，０）、マイクロフォンＭ４の位置の座標を（−Ｌ_S，０，０）とした。
なお、Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_Lの関係は、Ｌ_L＝Ｌ_S＋Ｌ_Mで、かつ、Ｌ_S＜Ｌ_M＜Ｌ_Lである。
ここで、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）を第１のマイクロフォン対とし、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を第２のマイクロフォン対とすると、本例のマイクロフォンＭ１〜Ｍ５の配置は、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の作る四角形が、２つの対角線が直交している四角形であり、かつ、第２のマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）は、第１のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）を、第５のマイクロフォンを中心にして、反時計回りに９０°回転させた位置に配置されていることになる。

このように、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５を、図２（ａ）に示すように配置することで、５つのマイクロフォンＭ１〜Ｍ５から、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_L（Ｌ_S＜Ｌ_M＜Ｌ_L）を有する、互いに一直線上にない３つのマイクロフォン対を構成することができる。
すなわち、第１及び第２のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ４）が、最も長いマイクロフォン間隔Ｌ_Lを有するマイクロフォン対で、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５），（Ｍ５，Ｍ４）が、最も短いマイクロフォン間隔Ｌ_Sを有するマイクロフォン対（以下、第５及び第６のマイクロフォン対という）である。また、マイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ５）が、中間のマイクロフォン間隔Ｌ_Mを有するマイクロフォン対（以下、第３及び第４のマイクロフォン対という）である。

音データ入出力手段２１は、増幅器２１ａと、Ａ／Ｄ変換器２１ｂとを備える。
増幅器２１ａは、ローパスフィルタを備え、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５で採取した音の音圧信号から高周波ノイズ成分を除去するとともに、各音圧信号を増幅してＡ／Ｄ変換器２１ｂに出力する。
Ａ／Ｄ変換器２１ｂは、音圧信号をＡ／Ｄ変換するとともに、Ａ／Ｄ変換された音圧信号を音圧波形データとして記憶手段２２に送る。
記憶手段２２は、音圧波形データをマイクロフォンＭ１〜Ｍ５毎に保存する。
音圧信号抽出手段２３は、低域用抽出部２３ａと中域用抽出部２３ｂと高域用抽出部２３ｃとを備え、記憶手段２２に保存されたマイクロフォンＭ１〜Ｍ５の音圧信号から、各マイクロフォン対の音圧信号を抽出する。
すなわち、音源方向である水平角θと仰角φとは、周波数毎に算出されるので、算出する全ての周波数について、第１〜第５のマイクロフォン対の到達時間差を求める必要はない。
つまり、低域用抽出部２３ａでは、最も長いマイクロフォン間隔Ｌ_Lを有するマイクロフォン対を構成するマイクロフォンＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の音圧信号を音圧波形データを抽出して、音源方向推定手段２４に送る。また、中域用抽出部２３ｂでは、中間のマイクロフォン間隔Ｌ_Mを有するマイクロフォン対を構成するマイクロフォンＭ２，Ｍ３，Ｍ５の音圧信号を音圧波形データを抽出して、音源方向推定手段２４に送り、高域用抽出部２３ｃでは、最も短いマイクロフォン間隔Ｌ_Sを有するマイクロフォン対を構成するマイクロフォンＭ１，Ｍ４，Ｍ５の音圧信号を音圧波形データを抽出して、音源方向推定手段２４に送る。

音源方向推定手段２４では、音圧信号抽出手段２３で抽出された音圧波形データをＦＦＴにて周波数解析し、対となる２つのマイクロフォン（Ｍｉ, Ｍｊ）間の位相差に相当する到達時間差Ｄ_ijを周波数毎に求め、求められた到達時間差Ｄ_ijと、温度センサー１５により計測された温度を用いて算出した音速ｃとから音源の方向を周波数毎に算出する。
具体的には、低周波領域（例えば、Ｌ_L＝１００ｍｍ、ｃ＝３４０ｍ／ｓとしたときには、周波数が１７００Ｈｚ以下の領域）の音の水平角θ及び仰角φは、低域用抽出部２３ａにより抽出された第１のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）を構成するマイクロフォンＭ１，Ｍ３間の到達時間差Ｄ₁₃と、第２のマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を構成するマイクロフォンＭ２，Ｍ４間の到達時間差Ｄ₂₄と、音速ｃ、及び、マイクロフォン間隔Ｌ_Lとを用いて、以下の式［数１］により算出される。

ここで、到達時間差Ｄ_ijは、対となる２つのマイクロフォンＭｉ及びマイクロフォンＭｊに入力される信号のクロススペクトルＰ_ij（ｆ）を求め、更に、対象とする周波数ｆの位相角情報Ψ（rad）を用いて、以下の式［数２］により算出される。

また、中間周波領域（例えば、Ｌ_M＝７５ｍｍとしたときには、１７００Ｈｚ〜２２６６Ｈｚ）の音の水平角θ及び仰角φは、中域用抽出部２３ｂにより抽出された第３のマイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３）を構成するマイクロフォンＭ５，Ｍ３間の到達時間差Ｄ₅₃と、第４のマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ５）を構成するマイクロフォンＭ２，Ｍ５間の到達時間差Ｄ₂₅と、音速ｃ、及び、マイクロフォン間隔Ｌ_Mとを用いて、以下の式［数３］により算出される。

同様に、高周波領域（例えば、Ｌ_S＝２５ｍｍとしたときには、２２６６Ｈｚ〜６８００Ｈｚ）の音の水平角θ及び仰角φは、高域用抽出部２３ｃにより抽出された第５のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５）を構成するマイクロフォンＭ１，Ｍ５間の到達時間差Ｄ₁₅と、第６のマイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ４）を構成するマイクロフォンＭ５，Ｍ４間の到達時間差Ｄ₅₄と、音速ｃ、及び、マイクロフォン間隔Ｌ_Sとを用いて、以下の式［数４］により算出される。

このように、本実施の形態１では、平面板１２に、互いに一直線上にない、第１〜第４のマイクロフォンＭ１〜Ｍ４を配置するとともに、第１〜第４のマイクロフォンＭ１〜Ｍ４の位置を頂点とする四角形の対角線の交点に第５のマイクロフォンＭ５を配置し、これら５つのマイクロフォンＭ１〜Ｍ５から選択される、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_L（Ｌ_S＜Ｌ_M＜Ｌ_L）を有する、互いに一直線上にない、２つのマイクロフォン対のそれぞれについて、２つのマイクロフォン対のうちの一方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、他方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５の位置座標と音速ｃとから前記音源の方向を推定するようにしたので、低い周波数の音を発生する音源方向については、マイクロフォン間隔の長い（Ｌ＝Ｌ_L）マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ４）のデータを用いて推定し、高い周波数の音を発生する音源方向については、マイクロフォン間隔の短い（Ｌ＝Ｌ_S）マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５），（Ｍ５，Ｍ４）のデータを用いて推定し、中間の周波数の音を発生する音源方向については、中間のマイクロフォン間隔（Ｌ＝Ｌ_M）を有するマイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ５）のデータを用いて推定すれば、測定できる周波数の上限を下げることなく、音源の方向を精度よく推定することができる。

実施の形態２．
前記実施の形態１では、第１のマイクロフォンＭ１と第３のマイクロフォンＭ３との間隔をＬ_L＝１００ｍｍとし、第５のマイクロフォンＭ５を、第１のマイクロフォンＭ１と第３のマイクロフォンＭ３との間を１：３に内分する内分点に配置したが、マイクロフォン間隔Ｌ_L及び第５のマイクロフォンＭ５の位置は、計測する周波数範囲により適宜決定すればよい。
図３は、第５のマイクロフォンＭ５を、第１のマイクロフォンＭ１と第３のマイクロフォンＭ３との中点に配置した例を示す図で、この場合、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の作る四角形は正方形となり、第５のマイクロフォンＭ５は正方形の中心に位置する。
この場合も、最も長いマイクロフォン間隔Ｌ_Lを有するマイクロフォン対は、前記実施の形態１と同じく、第１及び第２のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ４）である。
一方、最も短いマイクロフォン間隔（Ｌ＝Ｌ_L／２）を有するマイクロフォン対は、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５），（Ｍ５，Ｍ４）の他に、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５），（Ｍ２，Ｍ５）と、マイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３），（Ｍ５，Ｍ４）と、マイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ５）とがある。
また、中間のマイクロフォン間隔（Ｌ＝Ｌ_L／√２）を有するマイクロフォン対は、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ４），（Ｍ２，Ｍ１）と、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ４），（Ｍ３，Ｍ４）と、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ１）と、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ３），（Ｍ３，Ｍ４）とがある。

この場合も、音源方向推定手段２４では、音圧信号抽出手段２３で抽出された音圧波形データをＦＦＴにて周波数解析し、対となる２つのマイクロフォン（Ｍｉ, Ｍｊ）間の位相差に相当する到達時間差Ｄ_ijを周波数毎に求め、求められた到達時間差Ｄ_ijと、温度センサー１５により計測された温度を用いて算出した音速ｃとから音源の方向を周波数毎に算出する。
低周波領域（例えば、Ｌ_L＝５０ｍｍ、ｃ＝３４０ｍ／ｓとしたときには、周波数が３４００Ｈｚ以下の領域）の音の水平角θ及び仰角φは、前記実施の形態１と同様に、式［数５］により算出する。

また、中間周波数領域（Ｌ_L＝５０ｍｍとしたときには、３４００Ｈｚ〜４８０８Ｈｚ）の音の水平角θ及び仰角φは、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ４），（Ｍ２，Ｍ１）、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ４），（Ｍ３，Ｍ４）と、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ１）、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ３），（Ｍ３，Ｍ４）を、マイクロフォン対（Ｍａ，Ｍｂ），（Ｍｃ，Ｍｄ）としたとき、マイクロフォン対（Ｍａ，Ｍｂ）を構成するマイクロフォンＭａ，Ｍｂ間の到達時間差Ｄ_abと、マイクロフォン対（Ｍｃ，Ｍｄ）を構成するマイクロフォンＭｃ，Ｍｄ間の到達時間差Ｄ_cdと、音速ｃ、及び、マイクロフォン間隔Ｌ_Lとを用いて、以下の式［数６］により算出する。

同様に、高周波領域（例えば、Ｌ_L＝５０ｍｍとしたときには、４８０８Ｈｚ〜６８００Ｈｚ）の音の水平角θ及び仰角φは、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５），（Ｍ５，Ｍ４）の他に、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ５），（Ｍ２，Ｍ５）と、マイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３），（Ｍ５，Ｍ４）と、マイクロフォン対（Ｍ５，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ５）とを、マイクロフォン対（Ｍｐ，Ｍｑ），（Ｍｒ，Ｍｓ）としたとき、マイクロフォン対（Ｍｐ，Ｍｑ）を構成するマイクロフォンＭｐ，Ｍｑ間の到達時間差Ｄ_pqと、マイクロフォン対（Ｍｒ，Ｍｓ）を構成するマイクロフォンＭｒ，Ｍｓ間の到達時間差Ｄ_rsと、音速ｃ、及び、マイクロフォン間隔Ｌ_Lとを用いて、以下の式［数７］により算出する。

上記のように、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４の作る四角形を正方形とし、第５のマイクロフォンＭ５を正方形の中心に位置させた構成とすれば、中間周波領域の音の水平角θ及び仰角φと、高周波領域の音の水平角θ及び仰角φとを、それぞれ、４つずつ求めることができる。したがって、水平角θ及び仰角φととを、平均化処理すれば、中間周波領域及び高周波領域の音の水平角θと仰角φとの推定精度を大幅に向上させることができる。
このように、正方形の頂点と中心とに、それぞれマイクロフォンＭ１〜Ｍ５を配置すれば、測定できる周波数の上限を下げることなく、音源の方向を一層精度よく推定することができる。

なお、前記実施の形態１，２では、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を、対角線が直交する四角形の頂点に配置したが、対角線が直交していない四角形であってもよい。但し、この場合には、水平角θ及び仰角φの計算が複雑になるので、マイクロフォンＭ１〜Ｍ４を、対角線が直交する四角形の頂点に配置することが好ましい。

実施の形態３．
前記実施の形態１，２では、５つマイクロフォンＭ１〜Ｍ５を用いて、異なるマイクロフォン間隔Ｌ_S，Ｌ_M，Ｌ_Lを有する、互いに一直線上にない３つのマイクロフォン対を構成したが、図４に示すように、一辺がＬ_mの正方形の頂点に配置された４つマイクロフォンＭ１〜Ｍ４を用いても、異なるマイクロフォン間隔（Ｌ₁＝√２Ｌ_m，Ｌ₂＝Ｌ_m）を有する、互いに一直線上にない２つのマイクロフォン対を構成することができる。
マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ４）が、長い方のマイクロフォン間隔Ｌ₁を有するマイクロフォン対で、マイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ４），（Ｍ２，Ｍ１）とマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ４），（Ｍ３，Ｍ４）と、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ３），（Ｍ２，Ｍ１）、マイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ３），（Ｍ３，Ｍ４）とが、短い方のマイクロフォン間隔Ｌ₂を有するマイクロフォン対である。
マイクロフォンＭ１〜Ｍ４に入力される音の音圧信号から、水平角θ及び仰角φとを算出する方法は、上述した、正方形とその中心にマイクロフォンＭ１〜Ｍ５を配置した構成の場合と同じであるので、その説明を省略する。
同様に、ｎ個（ｎは４以上の偶数）のマイクロフォンＭ１〜Ｍｎを、ｎ多角形の各頂点にそれぞれ配置すれば、互いに異なるマイクロフォン間隔を有する、互いに一直線上にない３つ以上ののマイクロフォン対を構成することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

１音源方向推定装置、１０音採取ユニット、１１音採取手段、１２平面板、
１２ａ平面板の前面、１２ｂ平面板の後面、１３支持部材、１４基台、
１５温度センサー、２１音データ入出力手段、２１ａ増幅器、
２１ｂＡ／Ｄ変換器、２２記憶手段、２３音圧信号抽出手段、
２３ａ低域用抽出部、２３ｂ中域用抽出部、２３ｃ高域用抽出部、
２４音源方向推定手段、Ｍ１〜Ｍ５マイクロフォン。

Claims

音源から伝播される音の音圧信号を採取する音採取手段と、前記音採取手段で採取された音圧信号から音源の方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置であって、
前記音採取手段は、
平面板と、前記平面板に設置されて前記平面板を含む平面の一方の側である前方から伝播される音の音圧信号のみを採取する、互いに一直線上にない、第１〜第４のマイクロフォンと、前記第１〜第４のマイクロフォンの位置を頂点とする四角形の対角線の交点に配置される第５のマイクロフォンとを備え、
前記音源方向推定手段は、
前記５つのマイクロフォンから選択される、互いに一直線上にない、２つのマイクロフォン対のそれぞれについて、
前記２つのマイクロフォン対のうちの一方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、他方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォンの位置座標と音速とから前記音源の方向を推定することを特徴とする音源方向推定装置。
前記四角形が、２つの対角線が直交している四角形であり、かつ、
一方の対角線を構成するマイクロフォン対を第１のマイクロフォン対とし、他方の対角線を構成するマイクロフォン対を第２のマイクロフォン対としたとき、
前記第２のマイクロフォン対は、前記第１のマイクロフォン対を前記第５のマイクロフォンを中心に＋９０°もしくは−９０°は回転させた位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音源方向推定装置。
前記四角形が正方形であることを特徴とする請求項２に記載の音源方向推定装置。
音源から伝播される音の音圧信号を採取する音採取手段と、前記音採取手段で採取された音圧信号から音源の方向を推定する音源方向推定手段とを備えた音源方向推定装置であって、
前記音採取手段は、
平面板と、前記平面板に設置されて前記平面板を含む平面の一方の側である前方から伝播される音の音圧信号のみを採取する、正方形の各頂点に配置される第１〜第４のマイクロフォンを備え、
前記音採取手段は、
前記４つのマイクロフォンから選択される、互いに一直線上にない、２つのマイクロフォン対のそれぞれについて、
前記２つのマイクロフォン対の内の一方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、他方のマイクロフォン対を構成する各マイクロフォンに入力する音圧信号の到達時間差と、前記マイクロフォンの位置座標と音速とから前記音源の方向を推定することを特徴とする音源方向推定装置。