JPH0894731A - 音源方向検出方法及び装置 - Google Patents
音源方向検出方法及び装置Info
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- JPH0894731A JPH0894731A JP23284094A JP23284094A JPH0894731A JP H0894731 A JPH0894731 A JP H0894731A JP 23284094 A JP23284094 A JP 23284094A JP 23284094 A JP23284094 A JP 23284094A JP H0894731 A JPH0894731 A JP H0894731A
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- sound source
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- microphone
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】音源又はマイクロホンの近辺に壁面などのよう
な音を反射する物体がある場合であっても、正確に音源
方向を比較的簡単な構成で検出することを目的とする。 【構成】互いに近接して配置された指向性を有する少な
くとも２つのマイクロホンを用いて音源の方向を検出す
る方法であって、各マイクロホンに入力される音の立ち
上がりを検出し、音の立ち上がりが検出されてから音源
の反射音がマイクロホンに到達するまでの間に各マイク
ロホンに入力される音の大きさを計測し、計測された音
のそれぞれの大きさＳＳＤＲ，ＳＳＤＬに基づいて、音
源の方向を求める。
な音を反射する物体がある場合であっても、正確に音源
方向を比較的簡単な構成で検出することを目的とする。 【構成】互いに近接して配置された指向性を有する少な
くとも２つのマイクロホンを用いて音源の方向を検出す
る方法であって、各マイクロホンに入力される音の立ち
上がりを検出し、音の立ち上がりが検出されてから音源
の反射音がマイクロホンに到達するまでの間に各マイク
ロホンに入力される音の大きさを計測し、計測された音
のそれぞれの大きさＳＳＤＲ，ＳＳＤＬに基づいて、音
源の方向を求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のマイクロホンに
入力される音量を比較して音源の方向を探知する音源方
向検出方法及び装置に関し、例えば、コンピュータが話
者の位置などを認識するために利用される。
入力される音量を比較して音源の方向を探知する音源方
向検出方法及び装置に関し、例えば、コンピュータが話
者の位置などを認識するために利用される。
【０００２】近年において、人間の振る舞いに反応する
コンピュータシステムの実用化が進められている。その
ようなシステムでは、人間とコンピュータとのコミュニ
ケーションのために、人間と同様な知覚機能を備える必
要がある。聴覚技術はそのために重要な技術であり、一
層の実用性の向上が望まれている。
コンピュータシステムの実用化が進められている。その
ようなシステムでは、人間とコンピュータとのコミュニ
ケーションのために、人間と同様な知覚機能を備える必
要がある。聴覚技術はそのために重要な技術であり、一
層の実用性の向上が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】従来より、音源方向を検出する方法とし
て、単一指向性を有する２つのマイクロホンを互いに近
接して配置し、且つそれらの軸線を左右に６０度程度開
いて配置しておき、これら２つのマイクロホンに入力さ
れている音の大きさから音源の方向を計算する方法が知
られている（特開平５−１６１０５６号）。
て、単一指向性を有する２つのマイクロホンを互いに近
接して配置し、且つそれらの軸線を左右に６０度程度開
いて配置しておき、これら２つのマイクロホンに入力さ
れている音の大きさから音源の方向を計算する方法が知
られている（特開平５−１６１０５６号）。
【０００４】２つのマイクロホンから出力される電気信
号は、連続的に又は任意のタイミングで、音源方向を演
算するための演算器に入力され、演算器からは連続的に
又は所定のタイミングで音源方向を示す信号又はデータ
が出力される。
号は、連続的に又は任意のタイミングで、音源方向を演
算するための演算器に入力され、演算器からは連続的に
又は所定のタイミングで音源方向を示す信号又はデータ
が出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の方法では、音源からの音がマイクロホンに直接入力さ
れる場合は問題ないが、音源又はマイクロホンの近辺に
壁面などのような音を反射する物体がある場合には、マ
イクロホンには直接音と反射音との両方が入力されるた
め、それらをベクトル合成した方向が検出されることと
なり、正確な音源方向を検出することができない。
の方法では、音源からの音がマイクロホンに直接入力さ
れる場合は問題ないが、音源又はマイクロホンの近辺に
壁面などのような音を反射する物体がある場合には、マ
イクロホンには直接音と反射音との両方が入力されるた
め、それらをベクトル合成した方向が検出されることと
なり、正確な音源方向を検出することができない。
【０００６】そこで、反射音の影響をなくすために、２
つのマイクロホンを所定の距離だけ離して配置し、２つ
のマイクロホンからの出力信号に対し、ピークホールド
処理及び対数化処理を行って相互相関関数を求め、複数
の信号の時間差から音源方向を演算する方法が提案され
ている（特開平５−８７９０３号）。
つのマイクロホンを所定の距離だけ離して配置し、２つ
のマイクロホンからの出力信号に対し、ピークホールド
処理及び対数化処理を行って相互相関関数を求め、複数
の信号の時間差から音源方向を演算する方法が提案され
ている（特開平５−８７９０３号）。
【０００７】しかしこの方法では、対数化処理によって
反射音が直接音よりも大きい場合に対処しているが、音
源のパワーが小さい場合には対数化処理によって反射音
の影響を小さくすることができない。例えば、直接音の
パワーが２に対して反射音のパワーが４のときには、直
接音が３ｄｂ、反射音が６ｄｂであるので、対数化処理
を行っても２倍であり、反射音の影響を軽減することが
できない。また、回路構成が複雑であるのでコストがか
かるという問題もある。
反射音が直接音よりも大きい場合に対処しているが、音
源のパワーが小さい場合には対数化処理によって反射音
の影響を小さくすることができない。例えば、直接音の
パワーが２に対して反射音のパワーが４のときには、直
接音が３ｄｂ、反射音が６ｄｂであるので、対数化処理
を行っても２倍であり、反射音の影響を軽減することが
できない。また、回路構成が複雑であるのでコストがか
かるという問題もある。
【０００８】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、音源又はマイクロホンの近辺に壁面などのような
音を反射する物体がある場合であっても、正確に音源方
向を比較的簡単な構成で検出することを目的とする。
ので、音源又はマイクロホンの近辺に壁面などのような
音を反射する物体がある場合であっても、正確に音源方
向を比較的簡単な構成で検出することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る方
法は、互いに近接して配置された指向性を有する少なく
とも２つのマイクロホンを用いて音源の方向を検出する
方法であって、前記各マイクロホンに入力される音の立
ち上がりを検出し、前記音の立ち上がりが検出されてか
ら前記音源の反射音が前記マイクロホンに到達するまで
の間に前記各マイクロホンに入力される音の大きさを計
測し、計測された音のそれぞれの大きさに基づいて、前
記音源の方向を求める方法である。
法は、互いに近接して配置された指向性を有する少なく
とも２つのマイクロホンを用いて音源の方向を検出する
方法であって、前記各マイクロホンに入力される音の立
ち上がりを検出し、前記音の立ち上がりが検出されてか
ら前記音源の反射音が前記マイクロホンに到達するまで
の間に前記各マイクロホンに入力される音の大きさを計
測し、計測された音のそれぞれの大きさに基づいて、前
記音源の方向を求める方法である。
【００１０】請求項２の発明に係る方法は、前記音の大
きさの計測を、前記マイクロホンに前記音源の直接音が
到達してから反射音が到達するまでの時間よりも短い周
期で周期的に行う方法である。
きさの計測を、前記マイクロホンに前記音源の直接音が
到達してから反射音が到達するまでの時間よりも短い周
期で周期的に行う方法である。
【００１１】請求項３の発明に係る装置は、音源からの
音を電気信号に変換するために互いに近接して配置され
た、指向性を有する少なくとも２つのマイクロホンと、
前記各マイクロホンから出力される前記電気信号の大き
さを、前記マイクロホンに前記音源の直接音が到達して
から反射音が到達するまでの時間よりも短い周期でサン
プリングしてサンプリング信号を出力するサンプリング
手段と、前記サンプリング信号の大きさがしきい値以下
からしきい値以上に変化したときに立上りを検出する立
上り検出手段と、前記立上りが検出されたときに、前記
サンプリング信号の大きさに基づいて前記音源の方向を
求める手段と、を有して構成される。
音を電気信号に変換するために互いに近接して配置され
た、指向性を有する少なくとも２つのマイクロホンと、
前記各マイクロホンから出力される前記電気信号の大き
さを、前記マイクロホンに前記音源の直接音が到達して
から反射音が到達するまでの時間よりも短い周期でサン
プリングしてサンプリング信号を出力するサンプリング
手段と、前記サンプリング信号の大きさがしきい値以下
からしきい値以上に変化したときに立上りを検出する立
上り検出手段と、前記立上りが検出されたときに、前記
サンプリング信号の大きさに基づいて前記音源の方向を
求める手段と、を有して構成される。
【００１２】請求項４の発明に係る装置は、請求項３の
発明に係る装置に対し、前記立上りが検出されたとき
に、その後に得られる複数のサンプリング信号のうちの
最大の大きさのサンプリング信号をそれぞれ検出する手
段と、前記最大の大きさの各サンプリング信号に基づい
て前記音源の方向を求める手段とが、追加され又は変更
されて構成される。
発明に係る装置に対し、前記立上りが検出されたとき
に、その後に得られる複数のサンプリング信号のうちの
最大の大きさのサンプリング信号をそれぞれ検出する手
段と、前記最大の大きさの各サンプリング信号に基づい
て前記音源の方向を求める手段とが、追加され又は変更
されて構成される。
【００１３】請求項５の発明に係る装置では、前記立上
り検出手段は、前記２つのマイクロホンから出力される
電気信号に基づく２つの前記サンプリング信号のうちの
いずれかのサンプリング信号の大きさが、しきい値以下
からしきい値以上に変化したときに立上りを検出するも
のである。
り検出手段は、前記２つのマイクロホンから出力される
電気信号に基づく２つの前記サンプリング信号のうちの
いずれかのサンプリング信号の大きさが、しきい値以下
からしきい値以上に変化したときに立上りを検出するも
のである。
【００１４】請求項６の発明に係る装置では、前記立上
り検出手段は、前記２つのマイクロホンから出力される
電気信号に基づく２つの前記サンプリング信号の大きさ
の和が、しきい値以下からしきい値以上に変化したとき
に立上りを検出するものである。
り検出手段は、前記２つのマイクロホンから出力される
電気信号に基づく２つの前記サンプリング信号の大きさ
の和が、しきい値以下からしきい値以上に変化したとき
に立上りを検出するものである。
【００１５】請求項７の発明に係る装置は、音源からの
音を電気信号に変換するために互いに近接して配置され
た、指向性を有する少なくとも２つのマイクロホンと、
前記各マイクロホンから出力される前記電気信号を増幅
する増幅回路と、前記各増幅回路の出力信号から振幅を
検出する振幅検出回路と、前記各振幅検出回路の出力信
号の大きさを、前記マイクロホンに前記音源の直接音が
到達してから反射音が到達するまでの時間よりも短い周
期でディジタルデータに変換するＡＤ変換器と、前記デ
ィジタルデータがしきい値以下からしきい値以上に変化
したときに立上りを検出する立上り検出手段と、前記立
上りが検出されたときに、前記ディジタルデータに基づ
いて前記音源の方向を求める手段と、を有して構成され
る。
音を電気信号に変換するために互いに近接して配置され
た、指向性を有する少なくとも２つのマイクロホンと、
前記各マイクロホンから出力される前記電気信号を増幅
する増幅回路と、前記各増幅回路の出力信号から振幅を
検出する振幅検出回路と、前記各振幅検出回路の出力信
号の大きさを、前記マイクロホンに前記音源の直接音が
到達してから反射音が到達するまでの時間よりも短い周
期でディジタルデータに変換するＡＤ変換器と、前記デ
ィジタルデータがしきい値以下からしきい値以上に変化
したときに立上りを検出する立上り検出手段と、前記立
上りが検出されたときに、前記ディジタルデータに基づ
いて前記音源の方向を求める手段と、を有して構成され
る。
【００１６】請求項８の発明に係る装置では、前記増幅
回路として、各マイクロホンに対して、増幅率の互いに
異なる複数系統の増幅回路が設けられており、前記電気
信号の大きさに応じて、前記複数系統の増幅回路が切り
換えて用いられるように構成される。
回路として、各マイクロホンに対して、増幅率の互いに
異なる複数系統の増幅回路が設けられており、前記電気
信号の大きさに応じて、前記複数系統の増幅回路が切り
換えて用いられるように構成される。
【００１７】
【作用】音源からマイクロホンに入力される反射音は、
直接音よりも長い距離を伝播するので、その距離差に比
例した時間だけ遅く入力される。音の伝播速度は約３４
４ｍ／ｓ（２０℃）と遅いので、例えば反射音の伝播距
離が１ｍ長い場合には、１÷３４４×１０００＝２．９
（ｍｓｅｃ）となり、反射音は直接音より２．９ｍｓｅ
ｃ遅れる。
直接音よりも長い距離を伝播するので、その距離差に比
例した時間だけ遅く入力される。音の伝播速度は約３４
４ｍ／ｓ（２０℃）と遅いので、例えば反射音の伝播距
離が１ｍ長い場合には、１÷３４４×１０００＝２．９
（ｍｓｅｃ）となり、反射音は直接音より２．９ｍｓｅ
ｃ遅れる。
【００１８】したがって、この場合には、直接音が到達
してから２．９ｍｓｅｃ以内に音源方向を検出すれば、
反射音の影響をなくして正確な音源方向の検出が可能と
なる。
してから２．９ｍｓｅｃ以内に音源方向を検出すれば、
反射音の影響をなくして正確な音源方向の検出が可能と
なる。
【００１９】請求項１乃至請求項８の発明においては、
立上り検出手段によって音源からの直接音の立上りを検
出し、その直後の音の大きさ、つまり音の立ち上がりが
検出されてから音源の反射音がマイクロホンに到達する
までの間に各マイクロホンに入力される音の大きさを計
測し、これに基づいて音源の方向が求められる。
立上り検出手段によって音源からの直接音の立上りを検
出し、その直後の音の大きさ、つまり音の立ち上がりが
検出されてから音源の反射音がマイクロホンに到達する
までの間に各マイクロホンに入力される音の大きさを計
測し、これに基づいて音源の方向が求められる。
【００２０】これを、本発明の原理を説明するための図
１及び図２を参照して説明する。図１において、右のマ
イクロホンＭＲに入力される音ＳＤＲは、左のマイクロ
ホンＭＬに入力される音ＳＤＬよりも大きい。右のマイ
クロホンＭＲに入力される音ＳＤＲがしきい値ＤＳＨを
越えたときに立上りが検出され、その直後であるｔｓ時
間の後に、両方の音ＳＤＲ，ＳＤＬの大きさがサンプリ
ングされ、サンプリング値ＳＳＤＲ，ＳＳＤＬに基づい
て音源の方向が求められる。
１及び図２を参照して説明する。図１において、右のマ
イクロホンＭＲに入力される音ＳＤＲは、左のマイクロ
ホンＭＬに入力される音ＳＤＬよりも大きい。右のマイ
クロホンＭＲに入力される音ＳＤＲがしきい値ＤＳＨを
越えたときに立上りが検出され、その直後であるｔｓ時
間の後に、両方の音ＳＤＲ，ＳＤＬの大きさがサンプリ
ングされ、サンプリング値ＳＳＤＲ，ＳＳＤＬに基づい
て音源の方向が求められる。
【００２１】図２において、一定の短い周期ｔｐで、両
方の音ＳＤＲ，ＳＤＬがサンプリングされる。サンプリ
ング値がしきい値ＤＳＨを越えたときに立上りが検出さ
れ、そのときのサンプリング値ＳＳＤＲ，ＳＳＤＬ、又
はその後の適当なサンプリング値などに基づいて、音源
の方向が求められる。
方の音ＳＤＲ，ＳＤＬがサンプリングされる。サンプリ
ング値がしきい値ＤＳＨを越えたときに立上りが検出さ
れ、そのときのサンプリング値ＳＳＤＲ，ＳＳＤＬ、又
はその後の適当なサンプリング値などに基づいて、音源
の方向が求められる。
【００２２】
【実施例】図３は本発明に係る音源方向検出装置１の回
路を示すブロック図である。音源方向検出装置１は、２
つのマイクロホンＭＲ，ＭＬ、各マイクロホンＭＲ，Ｍ
Ｌに対してそれぞれ設けられたハイゲインのサンプリン
グ回路ＳＲＨ，ＳＬＨ及びローゲインのサンプリング回
路ＳＲＬ，ＳＬＬ、タイマー回路１４、及び演算回路１
５などから構成される。
路を示すブロック図である。音源方向検出装置１は、２
つのマイクロホンＭＲ，ＭＬ、各マイクロホンＭＲ，Ｍ
Ｌに対してそれぞれ設けられたハイゲインのサンプリン
グ回路ＳＲＨ，ＳＬＨ及びローゲインのサンプリング回
路ＳＲＬ，ＳＬＬ、タイマー回路１４、及び演算回路１
５などから構成される。
【００２３】マイクロホンＭＲ，ＭＬは、それぞれ単一
指向性を有したコンデンサマイクロホンであり、互いに
極近接した位置に、それぞれ中心線ＣＬから右方又は左
方へ６０度傾いた方向に向けられて配置されている。
指向性を有したコンデンサマイクロホンであり、互いに
極近接した位置に、それぞれ中心線ＣＬから右方又は左
方へ６０度傾いた方向に向けられて配置されている。
【００２４】サンプリング回路ＳＲＨ，ＳＲＬ，ＳＬ
Ｈ，ＳＬＬは、増幅回路１１（増幅回路１１ＲＨ，１１
ＲＬ，１１ＬＨ，１１ＬＬ）、振幅検出回路１２（振幅
検出回路１２ＲＨ，１２ＲＬ，１２ＬＨ，１２ＬＬ）、
及びＡＤ変換器１３（ＡＤ変換器１３ＲＨ，１３ＲＬ，
１３ＬＨ，１３ＬＬ）からなっている。
Ｈ，ＳＬＬは、増幅回路１１（増幅回路１１ＲＨ，１１
ＲＬ，１１ＬＨ，１１ＬＬ）、振幅検出回路１２（振幅
検出回路１２ＲＨ，１２ＲＬ，１２ＬＨ，１２ＬＬ）、
及びＡＤ変換器１３（ＡＤ変換器１３ＲＨ，１３ＲＬ，
１３ＬＨ，１３ＬＬ）からなっている。
【００２５】増幅回路１１は、マイクロホンＭＲ，ＭＬ
から出力される電気信号Ｓ１Ｒ，Ｓ１Ｌを増幅して出力
信号Ｓ２（出力信号Ｓ２ＲＨ，Ｓ２ＲＬ，Ｓ２ＬＨ，Ｓ
２ＬＬ）を出力する。ハイゲインの増幅回路１１ＲＨ，
１１ＬＨの増幅率ＡＨは、ローゲインの増幅回路１１Ｒ
Ｌ，１１ＬＬの増幅率ＡＬのＫ倍である。
から出力される電気信号Ｓ１Ｒ，Ｓ１Ｌを増幅して出力
信号Ｓ２（出力信号Ｓ２ＲＨ，Ｓ２ＲＬ，Ｓ２ＬＨ，Ｓ
２ＬＬ）を出力する。ハイゲインの増幅回路１１ＲＨ，
１１ＬＨの増幅率ＡＨは、ローゲインの増幅回路１１Ｒ
Ｌ，１１ＬＬの増幅率ＡＬのＫ倍である。
【００２６】振幅検出回路１２は、ダイオードなどを用
いて構成され、増幅回路１１の出力信号Ｓ２から、それ
らの振幅に比例した信号である振幅信号Ｓ３（振幅信号
Ｓ３ＲＨ，Ｓ３ＲＬ，Ｓ３ＬＨ，Ｓ３ＬＬ）を検出して
出力する。
いて構成され、増幅回路１１の出力信号Ｓ２から、それ
らの振幅に比例した信号である振幅信号Ｓ３（振幅信号
Ｓ３ＲＨ，Ｓ３ＲＬ，Ｓ３ＬＨ，Ｓ３ＬＬ）を検出して
出力する。
【００２７】ＡＤ変換器１３は、タイマー回路１４から
のタイミング信号ＳＴが入力される毎に、振幅検出回路
１２の振幅信号Ｓ３をディジタルデータＳ４（ディジタ
ルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＲＬ，Ｓ４ＬＨ，Ｓ４ＬＬ）に
変換する。
のタイミング信号ＳＴが入力される毎に、振幅検出回路
１２の振幅信号Ｓ３をディジタルデータＳ４（ディジタ
ルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＲＬ，Ｓ４ＬＨ，Ｓ４ＬＬ）に
変換する。
【００２８】タイマー回路１４は、マイクロホンに音源
の直接音が到達してから反射音が到達するまでの時間よ
りも短い周期、例えば１ｍｓｅｃの周期のタイミング信
号ＳＴを出力する。
の直接音が到達してから反射音が到達するまでの時間よ
りも短い周期、例えば１ｍｓｅｃの周期のタイミング信
号ＳＴを出力する。
【００２９】演算回路１５は、ＡＤ変換器１３から入力
されるディジタルデータＳ４に基づいて、マイクロホン
ＭＲ，ＭＬに入力される音の立上りを検出し、且つ立上
りを検出したときに、音源の方向ＲＤを演算によって求
める。なお、演算回路１５は、常時はハイゲインのサン
プリング回路ＳＲＨ，ＳＬＨからのディジタルデータＳ
４ＲＨ，Ｓ４ＬＨに基づいて上述の検出及び演算を行う
が、ディジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＬＨが飽和状態と
なったときには、ローゲインのサンプリング回路ＳＲ
Ｌ，ＳＬＬからのディジタルデータＳ４ＲＬ，Ｓ４ＬＬ
に基づくように切り換えられる。
されるディジタルデータＳ４に基づいて、マイクロホン
ＭＲ，ＭＬに入力される音の立上りを検出し、且つ立上
りを検出したときに、音源の方向ＲＤを演算によって求
める。なお、演算回路１５は、常時はハイゲインのサン
プリング回路ＳＲＨ，ＳＬＨからのディジタルデータＳ
４ＲＨ，Ｓ４ＬＨに基づいて上述の検出及び演算を行う
が、ディジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＬＨが飽和状態と
なったときには、ローゲインのサンプリング回路ＳＲ
Ｌ，ＳＬＬからのディジタルデータＳ４ＲＬ，Ｓ４ＬＬ
に基づくように切り換えられる。
【００３０】演算回路１５において、立上りは次のよう
にして検出される。つまり、いずれかのディジタルデー
タＳ４が、しきい値ＤＳＨ以下からしきい値ＤＳＨ以上
に変化したときに、立上りが検出される。しきい値ＤＳ
Ｈの値は、室内の空調機や扇風機の騒音及び室外からの
騒音のような雑音をカットし、検出したい音源、例えば
人の声や人の靴音などからの音を検出できるように設定
する。
にして検出される。つまり、いずれかのディジタルデー
タＳ４が、しきい値ＤＳＨ以下からしきい値ＤＳＨ以上
に変化したときに、立上りが検出される。しきい値ＤＳ
Ｈの値は、室内の空調機や扇風機の騒音及び室外からの
騒音のような雑音をカットし、検出したい音源、例えば
人の声や人の靴音などからの音を検出できるように設定
する。
【００３１】また、音源の方向ＲＤは次の（１）式又は
（２）式により求められる。 ＲＤ＝〔（Ｓ４ＲＨ−Ｓ４ＬＨ）／（Ｓ４ＲＨ＋Ｓ４ＬＨ）〕 ×５０００Ｈ ……（１） ＲＤ＝〔（Ｓ４ＲＬ−Ｓ４ＬＬ）／（Ｓ４ＲＬ＋Ｓ４ＬＬ）〕 ×５０００Ｈ ……（２） なお、方向ＲＤは、音源の実際の方向を間接的に示すパ
ラメータであり、変数ＲＤから実際の方向を求めるため
に、例えば図示しない換算表が用いられる。この目的に
用いられる換算表によると、例えば、方向ＲＤの値が、
−５０００Ｈ〜−２５００Ｈ、−２５００Ｈ〜−８００
Ｈ、−８００Ｈ〜＋８００Ｈ、＋８００Ｈ〜＋２５００
Ｈ、＋２５００Ｈ〜＋５０００Ｈのそれぞれの範囲に対
応して、中心線ＣＬに対して左６０度、左３０度、０
度、右３０度、右６０度として音源の方向が求められ
る。
（２）式により求められる。 ＲＤ＝〔（Ｓ４ＲＨ−Ｓ４ＬＨ）／（Ｓ４ＲＨ＋Ｓ４ＬＨ）〕 ×５０００Ｈ ……（１） ＲＤ＝〔（Ｓ４ＲＬ−Ｓ４ＬＬ）／（Ｓ４ＲＬ＋Ｓ４ＬＬ）〕 ×５０００Ｈ ……（２） なお、方向ＲＤは、音源の実際の方向を間接的に示すパ
ラメータであり、変数ＲＤから実際の方向を求めるため
に、例えば図示しない換算表が用いられる。この目的に
用いられる換算表によると、例えば、方向ＲＤの値が、
−５０００Ｈ〜−２５００Ｈ、−２５００Ｈ〜−８００
Ｈ、−８００Ｈ〜＋８００Ｈ、＋８００Ｈ〜＋２５００
Ｈ、＋２５００Ｈ〜＋５０００Ｈのそれぞれの範囲に対
応して、中心線ＣＬに対して左６０度、左３０度、０
度、右３０度、右６０度として音源の方向が求められ
る。
【００３２】また、そのときの音量ＶＡつまり音の大き
さが、次の（３）式又は（４）式により求められる。 ＶＡ＝（Ｓ４ＲＨ＋Ｓ４ＬＨ）／Ｋ ……（３） ＶＡ＝（Ｓ４ＲＬ＋Ｓ４ＬＬ） ……（４） なお、定数Ｋは、ハイゲインの増幅回路１１ＲＨ，１１
ＬＨの増幅率ＡＨとローゲインの増幅回路１１ＲＬ，１
１ＬＬの増幅率ＡＬとの比の値ＡＨ／ＡＬである。
さが、次の（３）式又は（４）式により求められる。 ＶＡ＝（Ｓ４ＲＨ＋Ｓ４ＬＨ）／Ｋ ……（３） ＶＡ＝（Ｓ４ＲＬ＋Ｓ４ＬＬ） ……（４） なお、定数Ｋは、ハイゲインの増幅回路１１ＲＨ，１１
ＬＨの増幅率ＡＨとローゲインの増幅回路１１ＲＬ，１
１ＬＬの増幅率ＡＬとの比の値ＡＨ／ＡＬである。
【００３３】求められた方向ＲＤ及び音量ＶＡは、それ
ぞれ、演算回路１５に設けられた図示しない方向メモリ
及び音量メモリに格納される。タイマー回路１４及び演
算回路１５は、論理回路などを組み合わせることによ
り、又は適切にプログラムされたマイクロコンピュータ
などにより実現することができる。
ぞれ、演算回路１５に設けられた図示しない方向メモリ
及び音量メモリに格納される。タイマー回路１４及び演
算回路１５は、論理回路などを組み合わせることによ
り、又は適切にプログラムされたマイクロコンピュータ
などにより実現することができる。
【００３４】次に、音源方向検出装置１の動作をフロー
チャートを参照して説明する。図４は音源方向検出装置
１の基本的な動作を示すフローチャートである。所定時
間例えば１ｍｓｅｃが経過すると（＃１１でイエス）、
演算回路１５はディジタルデータＳ４を取り込む（＃１
２）。取り込んだディジタルデータＳ４が、しきい値Ｄ
ＳＨ以上であるか否かを判断する（＃１３）。しきい値
ＤＳＨ以上である場合に（＃１３でイエス）、前回がし
きい値ＤＳＨ以下であったか否かを判断し（＃１４）、
それがイエスであった場合に方向ＲＤを演算する（＃１
５）。その後、音量ＶＡを演算し（＃１６）、方向ＲＤ
及び音量ＶＡをホスト装置などに出力する（＃１７）。
しきい値ＤＳＨ以上とならない場合には（＃１３でノ
ー）、以前に求めた方向ＲＤを出力する（＃１７）。
チャートを参照して説明する。図４は音源方向検出装置
１の基本的な動作を示すフローチャートである。所定時
間例えば１ｍｓｅｃが経過すると（＃１１でイエス）、
演算回路１５はディジタルデータＳ４を取り込む（＃１
２）。取り込んだディジタルデータＳ４が、しきい値Ｄ
ＳＨ以上であるか否かを判断する（＃１３）。しきい値
ＤＳＨ以上である場合に（＃１３でイエス）、前回がし
きい値ＤＳＨ以下であったか否かを判断し（＃１４）、
それがイエスであった場合に方向ＲＤを演算する（＃１
５）。その後、音量ＶＡを演算し（＃１６）、方向ＲＤ
及び音量ＶＡをホスト装置などに出力する（＃１７）。
しきい値ＤＳＨ以上とならない場合には（＃１３でノ
ー）、以前に求めた方向ＲＤを出力する（＃１７）。
【００３５】ホスト装置では、例えばディスプレイ装置
の画面に表示しているキャラクターを、音源方向に向か
わせるように移動させる。例えば、右方向から音を検出
した場合にはキャラクターを右へ移動させ、左方向から
音を検出した場合にはキャラクターを左へ移動させる。
の画面に表示しているキャラクターを、音源方向に向か
わせるように移動させる。例えば、右方向から音を検出
した場合にはキャラクターを右へ移動させ、左方向から
音を検出した場合にはキャラクターを左へ移動させる。
【００３６】図５は音源方向検出装置１の動作の他の例
を示すフローチャート、図６は図５の検出処理ルーチン
を示すフローチャートである。これらのフローチャート
に示す動作では、図５のメインルーチンから図６のサブ
ルーチンを１０回コールし、音がしきい値ＤＳＨを越え
た直後における音源の方向及び音量の最大値の検出を行
う。また、これらのフローチャートに示す動作では、左
右のディジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＬＨの和がしきい
値ＤＳＨ以下からしきい値ＤＳＨ以上に変化したとき
に、立上りが検出される。ここで用いられる検出メモ
リ、カウンタメモリ、方向検出メモリ、音量レベルメモ
リ、最大音量メモリなどは、演算回路１５内に設けられ
ている。
を示すフローチャート、図６は図５の検出処理ルーチン
を示すフローチャートである。これらのフローチャート
に示す動作では、図５のメインルーチンから図６のサブ
ルーチンを１０回コールし、音がしきい値ＤＳＨを越え
た直後における音源の方向及び音量の最大値の検出を行
う。また、これらのフローチャートに示す動作では、左
右のディジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＬＨの和がしきい
値ＤＳＨ以下からしきい値ＤＳＨ以上に変化したとき
に、立上りが検出される。ここで用いられる検出メモ
リ、カウンタメモリ、方向検出メモリ、音量レベルメモ
リ、最大音量メモリなどは、演算回路１５内に設けられ
ている。
【００３７】図５において、最大音量メモリに「０」を
格納し、カウンタメモリに「１０」を格納する（＃２
１）。検出処理ルーチンを実行する（＃２２）。検出処
理ルーチンを実行した結果、検出メモリの内容が「０」
であれば（＃２３でイエス）、音を検出していないので
音量レベルメモリに「０」を格納する（＃３３）。
格納し、カウンタメモリに「１０」を格納する（＃２
１）。検出処理ルーチンを実行する（＃２２）。検出処
理ルーチンを実行した結果、検出メモリの内容が「０」
であれば（＃２３でイエス）、音を検出していないので
音量レベルメモリに「０」を格納する（＃３３）。
【００３８】検出メモリの内容が「０」でなければ（＃
２３でノー）、音の立上りかどうかをテストするため、
前回の音量ＶＡを格納した音量レベルメモリの内容であ
る「音量レベル」が「０」であるか否かをチェックする
（＃２４）。「０」であれば、今回のサンプリングが音
の立上りであるので、方向メモリに格納されている方向
ＲＤの値を方向検出メモリに格納する（＃２５）。
２３でノー）、音の立上りかどうかをテストするため、
前回の音量ＶＡを格納した音量レベルメモリの内容であ
る「音量レベル」が「０」であるか否かをチェックする
（＃２４）。「０」であれば、今回のサンプリングが音
の立上りであるので、方向メモリに格納されている方向
ＲＤの値を方向検出メモリに格納する（＃２５）。
【００３９】次に、音量メモリに格納されている音量Ｖ
Ａの値を音量レベルメモリに格納し（＃２６）、音量メ
モリの内容が最大音量メモリの内容よりも大きいか否か
をテストする（＃２７）。ステップ＃２７でイエスであ
れば、音量メモリの内容を最大音量メモリに格納する
（＃２８）。
Ａの値を音量レベルメモリに格納し（＃２６）、音量メ
モリの内容が最大音量メモリの内容よりも大きいか否か
をテストする（＃２７）。ステップ＃２７でイエスであ
れば、音量メモリの内容を最大音量メモリに格納する
（＃２８）。
【００４０】カウンタメモリの内容を１つデクリメント
し（＃２９）、カウンタメモリの内容が「０」になるま
で、ステップ＃２２以降を繰り返す。カウンタメモリの
内容が「０」になると（＃３０でイエス）、最大音量メ
モリの内容が「０」でないかどうかテストし（＃３
１）、「０」でなければ、最大音量メモリの内容及び方
向検出メモリの内容をホスト装置などへ出力する（＃３
２）。
し（＃２９）、カウンタメモリの内容が「０」になるま
で、ステップ＃２２以降を繰り返す。カウンタメモリの
内容が「０」になると（＃３０でイエス）、最大音量メ
モリの内容が「０」でないかどうかテストし（＃３
１）、「０」でなければ、最大音量メモリの内容及び方
向検出メモリの内容をホスト装置などへ出力する（＃３
２）。
【００４１】図６において、ハイゲインのサンプリング
回路ＳＲＨ，ＳＬＨのディジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４
ＬＨの和を求め、これがしきい値ＤＳＨ（例えば１００
Ｈ）以上であるか否かをテストする（＃４１）。
回路ＳＲＨ，ＳＬＨのディジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４
ＬＨの和を求め、これがしきい値ＤＳＨ（例えば１００
Ｈ）以上であるか否かをテストする（＃４１）。
【００４２】和がしきい値ＤＳＨ以上でなければ（＃４
１でノー）、検出メモリに「０」を格納する（＃４
７）。しきい値ＤＳＨ以上であれば（＃４１でイエ
ス）、ハイゲインのサンプリング回路ＳＲＨ，ＳＬＨが
飽和していないか否かを判断する（＃４２）。
１でノー）、検出メモリに「０」を格納する（＃４
７）。しきい値ＤＳＨ以上であれば（＃４１でイエ
ス）、ハイゲインのサンプリング回路ＳＲＨ，ＳＬＨが
飽和していないか否かを判断する（＃４２）。
【００４３】飽和していない場合には、ハイゲインのデ
ィジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＬＨに基づいて方向ＲＤ
及び音量ＶＡを求め、それぞれ方向メモリ及び音量メモ
リに格納し（＃４３）、検出メモリに「１」を格納する
（＃４４）。
ィジタルデータＳ４ＲＨ，Ｓ４ＬＨに基づいて方向ＲＤ
及び音量ＶＡを求め、それぞれ方向メモリ及び音量メモ
リに格納し（＃４３）、検出メモリに「１」を格納する
（＃４４）。
【００４４】飽和している場合には、ローゲインのディ
ジタルデータＳ４ＲＬ，Ｓ４ＬＬに基づいて方向ＲＤ及
び音量ＶＡを求め、それぞれ方向メモリ及び音量メモリ
に格納し（＃４５）、検出メモリに「２」を格納する
（＃４６）。
ジタルデータＳ４ＲＬ，Ｓ４ＬＬに基づいて方向ＲＤ及
び音量ＶＡを求め、それぞれ方向メモリ及び音量メモリ
に格納し（＃４５）、検出メモリに「２」を格納する
（＃４６）。
【００４５】上述の実施例によると、音源又はマイクロ
ホンＭＲ，ＭＬの近辺に壁面などのような音を反射する
物体がある場合であっても、反射音の影響を受けること
なく正確に音源方向を検出することができる。音源方向
検出装置１の構成及び動作は比較的簡単であり、低コス
トで実現することができる。また、ハイゲインのサンプ
リング回路ＳＲＨ，ＳＬＨとローゲインのサンプリング
回路ＳＲＬ，ＳＬＬとを設け、これらを切り換えて用い
たので、検出のダイナミックレンジを大きくとることが
できる。
ホンＭＲ，ＭＬの近辺に壁面などのような音を反射する
物体がある場合であっても、反射音の影響を受けること
なく正確に音源方向を検出することができる。音源方向
検出装置１の構成及び動作は比較的簡単であり、低コス
トで実現することができる。また、ハイゲインのサンプ
リング回路ＳＲＨ，ＳＬＨとローゲインのサンプリング
回路ＳＲＬ，ＳＬＬとを設け、これらを切り換えて用い
たので、検出のダイナミックレンジを大きくとることが
できる。
【００４６】上述の実施例においては２つのマイクロホ
ンＭＲ，ＭＬを用いたが、３つ以上のマイクロホンを用
いてもよい。その場合に、そのうちの２つのマイクロホ
ンのみを切り換えて用いるようにしてもよい。タイミン
グ信号ＳＴの周期を１ｍｓｅｃとしたが、周囲の環境に
応じて、例えば２５０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの範囲内
の周期としてもよい。ＡＤ変換器１３を４つ用いたが、
これを例えば１つ又は２つとし、アナログスイッチによ
って切り換えて使用してもよい。サンプリング回路、タ
イマー回路１４、演算回路１５、又は音源方向検出装置
１の各部又は全体の構成、処理内容又は順序、動作タイ
ミングなどは、本発明の主旨に沿って適宜変更すること
ができる。
ンＭＲ，ＭＬを用いたが、３つ以上のマイクロホンを用
いてもよい。その場合に、そのうちの２つのマイクロホ
ンのみを切り換えて用いるようにしてもよい。タイミン
グ信号ＳＴの周期を１ｍｓｅｃとしたが、周囲の環境に
応じて、例えば２５０μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃの範囲内
の周期としてもよい。ＡＤ変換器１３を４つ用いたが、
これを例えば１つ又は２つとし、アナログスイッチによ
って切り換えて使用してもよい。サンプリング回路、タ
イマー回路１４、演算回路１５、又は音源方向検出装置
１の各部又は全体の構成、処理内容又は順序、動作タイ
ミングなどは、本発明の主旨に沿って適宜変更すること
ができる。
【００４７】
【発明の効果】請求項１乃至請求項８の発明によると、
音源又はマイクロホンの近辺に壁面のような音を反射す
る物体がある場合であっても、正確に音源方向を比較的
簡単な構成で検出することができる。
音源又はマイクロホンの近辺に壁面のような音を反射す
る物体がある場合であっても、正確に音源方向を比較的
簡単な構成で検出することができる。
【００４８】請求項８の発明によると、検出のダイナミ
ックレンジを大きくとることができる。
ックレンジを大きくとることができる。
【図１】本発明の原理を説明するための図である。
【図２】本発明の原理を説明するための図である。
【図３】本発明に係る音源方向検出装置の回路を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】音源方向検出装置の基本的な動作を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図５】音源方向検出装置の動作の他の例を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図６】図５の検出処理ルーチンを示すフローチャート
である。
である。
１ 音源方向検出装置 １１ 増幅回路 １２ 振幅検出回路 １３ ＡＤ変換器（サンプリング手段） １５ 演算回路（立上り検出手段、音源の方向を求める
手段） ＭＲ，ＭＬ マイクロホン ＤＳＨ しきい値
手段） ＭＲ，ＭＬ マイクロホン ＤＳＨ しきい値
Claims (8)
- 【請求項１】互いに近接して配置された指向性を有する
少なくとも２つのマイクロホンを用いて音源の方向を検
出する方法であって、 前記各マイクロホンに入力される音の立ち上がりを検出
し、 前記音の立ち上がりが検出されてから前記音源の反射音
が前記マイクロホンに到達するまでの間に前記各マイク
ロホンに入力される音の大きさを計測し、 計測された音のそれぞれの大きさに基づいて、前記音源
の方向を求めることを特徴とする音源方向検出方法。 - 【請求項２】前記音の大きさの計測を、前記マイクロホ
ンに前記音源の直接音が到達してから反射音が到達する
までの時間よりも短い周期で周期的に行う、 請求項１記載の音源方向検出方法。 - 【請求項３】音源からの音を電気信号に変換するために
互いに近接して配置された、指向性を有する少なくとも
２つのマイクロホンと、 前記各マイクロホンから出力される前記電気信号の大き
さを、前記マイクロホンに前記音源の直接音が到達して
から反射音が到達するまでの時間よりも短い周期でサン
プリングしてサンプリング信号を出力するサンプリング
手段と、 前記サンプリング信号の大きさがしきい値以下からしき
い値以上に変化したときに立上りを検出する立上り検出
手段と、 前記立上りが検出されたときに、前記サンプリング信号
の大きさに基づいて前記音源の方向を求める手段と、 を有してなることを特徴とする音源方向検出装置。 - 【請求項４】音源からの音を電気信号に変換するために
互いに近接して配置された、指向性を有する少なくとも
２つのマイクロホンと、 前記各マイクロホンから出力される前記電気信号の大き
さを、前記マイクロホンに前記音源の直接音が到達して
から反射音が到達するまでの時間よりも充分に短い周期
でサンプリングしてサンプリング信号を出力するサンプ
リング手段と、 前記サンプリング信号の大きさがしきい値以下からしき
い値以上に変化したときに立上りを検出する立上り検出
手段と、 前記立上りが検出されたときに、その後に得られる複数
のサンプリング信号のうちの最大の大きさのサンプリン
グ信号をそれぞれ検出する手段と、 前記最大の大きさの各サンプリング信号に基づいて前記
音源の方向を求める手段と、 を有してなることを特徴とする音源方向検出装置。 - 【請求項５】前記立上り検出手段は、前記２つのマイク
ロホンから出力される電気信号に基づく２つの前記サン
プリング信号のうちのいずれかのサンプリング信号の大
きさが、しきい値以下からしきい値以上に変化したとき
に立上りを検出するものである、 請求項３又は請求項４記載の音源方向検出装置。 - 【請求項６】前記立上り検出手段は、前記２つのマイク
ロホンから出力される電気信号に基づく２つの前記サン
プリング信号の大きさの和が、しきい値以下からしきい
値以上に変化したときに立上りを検出するものである、 請求項３又は請求項４記載の音源方向検出装置。 - 【請求項７】音源からの音を電気信号に変換するために
互いに近接して配置された、指向性を有する少なくとも
２つのマイクロホンと、 前記各マイクロホンから出力される前記電気信号を増幅
する増幅回路と、 前記各増幅回路の出力信号から振幅を検出する振幅検出
回路と、 前記各振幅検出回路の出力信号の大きさを、前記マイク
ロホンに前記音源の直接音が到達してから反射音が到達
するまでの時間よりも短い周期でディジタルデータに変
換するＡＤ変換器と、 前記ディジタルデータがしきい値以下からしきい値以上
に変化したときに立上りを検出する立上り検出手段と、 前記立上りが検出されたときに、前記ディジタルデータ
に基づいて前記音源の方向を求める手段と、 を有してなることを特徴とする音源方向検出装置。 - 【請求項８】前記増幅回路として、各マイクロホンに対
して、増幅率の互いに異なる複数系統の増幅回路が設け
られており、 前記電気信号の大きさに応じて、前記複数系統の増幅回
路が切り換えて用いられるように構成されてなる、 請求項７記載の音源方向検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23284094A JPH0894731A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 音源方向検出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23284094A JPH0894731A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 音源方向検出方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0894731A true JPH0894731A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16945628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23284094A Withdrawn JPH0894731A (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 音源方向検出方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0894731A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014035226A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Jvc Kenwood Corp | 音源方向検出装置、音源方向検出方法、音源方向検出プログラム |
| US9147347B2 (en) | 2011-01-18 | 2015-09-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Vehicle direction identification device, vehicle direction identification method and program therefor |
| KR20190108236A (ko) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 한국과학기술원 | 반사 인지를 통한 음원 위치 추적 방법 및 시스템 |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP23284094A patent/JPH0894731A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9147347B2 (en) | 2011-01-18 | 2015-09-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Vehicle direction identification device, vehicle direction identification method and program therefor |
| JP2014035226A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Jvc Kenwood Corp | 音源方向検出装置、音源方向検出方法、音源方向検出プログラム |
| KR20190108236A (ko) * | 2018-03-14 | 2019-09-24 | 한국과학기술원 | 반사 인지를 통한 음원 위치 추적 방법 및 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |