JPH09205697A - 指向性集音装置および音源探査装置 - Google Patents
指向性集音装置および音源探査装置Info
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- JPH09205697A JPH09205697A JP1319496A JP1319496A JPH09205697A JP H09205697 A JPH09205697 A JP H09205697A JP 1319496 A JP1319496 A JP 1319496A JP 1319496 A JP1319496 A JP 1319496A JP H09205697 A JPH09205697 A JP H09205697A
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- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】アレイ長の少ないアレイマイクロホンを用いて
鋭い指向性が得られる指向性集音装置およびこれを用い
た音源探査装置を提供する。 【解決手段】それぞれ複数のマイクロホン３，４を一列
に配列して構成され、かつ互いに交差して設置されたア
レイマイクロホン１，２と、これらアレイマイクロホン
１，２からそれぞれ出力される複数の出力信号を所定の
重み係数Ｗｉにより重み付けする重み係数回路５，６
と、重み付けされた複数の出力信号を波形合成する加算
器７，８と、これら加算器７，８の出力信号を掛け合わ
せる掛け算器９とを備えている。
鋭い指向性が得られる指向性集音装置およびこれを用い
た音源探査装置を提供する。 【解決手段】それぞれ複数のマイクロホン３，４を一列
に配列して構成され、かつ互いに交差して設置されたア
レイマイクロホン１，２と、これらアレイマイクロホン
１，２からそれぞれ出力される複数の出力信号を所定の
重み係数Ｗｉにより重み付けする重み係数回路５，６
と、重み付けされた複数の出力信号を波形合成する加算
器７，８と、これら加算器７，８の出力信号を掛け合わ
せる掛け算器９とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば低騒音風洞
などの低騒音機器における音源探査に適用される指向性
集音装置およびこれを用いた音源探査装置に関する。
などの低騒音機器における音源探査に適用される指向性
集音装置およびこれを用いた音源探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば低騒音風洞などの低騒
音機器における音源探査では、複数のマイクロホンを一
列に配列したアレイマイクロホンを用い、その出力信号
を処理することによって指向性を持たせた指向性集音装
置が用いられる。
音機器における音源探査では、複数のマイクロホンを一
列に配列したアレイマイクロホンを用い、その出力信号
を処理することによって指向性を持たせた指向性集音装
置が用いられる。
【０００３】従来の指向性集音装置は、例えば図６に示
されるように構成されている。すなわち、複数のマイク
ロホン６１が等間隔で一列に配列されたアレイマイクロ
ホン６２によって音源の音波が受信され、各マイクロホ
ン６１から受信音波に応じた出力信号が出力される。こ
れらの複数の出力信号は、複数の重み係数回路６３で重
み係数Ｗｉ（ｉ＝１〜ｎ）により重み付けされた後、加
算器６４で波形合成される。波形合成された出力信号
は、増幅回路６５で増幅された後、バンドパスフィルタ
６６によって予め設定された周波数帯域のみが取り出さ
れ、さらに増幅回路６７で増幅されて、出力端子６８か
ら出力される。なお、図６には同様の指向性集音装置を
複数個設置する場合における増幅回路６５，バンドパス
フィルタ６６，増幅回路６５，出力端子６８も示されて
いる。
されるように構成されている。すなわち、複数のマイク
ロホン６１が等間隔で一列に配列されたアレイマイクロ
ホン６２によって音源の音波が受信され、各マイクロホ
ン６１から受信音波に応じた出力信号が出力される。こ
れらの複数の出力信号は、複数の重み係数回路６３で重
み係数Ｗｉ（ｉ＝１〜ｎ）により重み付けされた後、加
算器６４で波形合成される。波形合成された出力信号
は、増幅回路６５で増幅された後、バンドパスフィルタ
６６によって予め設定された周波数帯域のみが取り出さ
れ、さらに増幅回路６７で増幅されて、出力端子６８か
ら出力される。なお、図６には同様の指向性集音装置を
複数個設置する場合における増幅回路６５，バンドパス
フィルタ６６，増幅回路６５，出力端子６８も示されて
いる。
【０００４】ここで、重み係数Ｗｉは、指向性の副極大
（サイドローブ）を小さくするために、一般に１以下の
可変定数に設定される。例えば重み係数Ｗｉを１とした
場合、従来の指向性集音装置の指向性は次式によって表
される。
（サイドローブ）を小さくするために、一般に１以下の
可変定数に設定される。例えば重み係数Ｗｉを１とした
場合、従来の指向性集音装置の指向性は次式によって表
される。
【０００５】
【数１】 ただし、ＤＦは指向係数、ｎはマイクロホン個数、ｄは
マイクロホン間隔、θはアレイマイクロホンのアレイ方
向と音波の入射方向とのなす角度、ｋ（＝２πｆ／ｃ）
は音波の波数、ｆは音波の周波数、ｃは音速とする。
マイクロホン間隔、θはアレイマイクロホンのアレイ方
向と音波の入射方向とのなす角度、ｋ（＝２πｆ／ｃ）
は音波の波数、ｆは音波の周波数、ｃは音速とする。
【０００６】このような従来の指向性集音装置の指向性
利得は、例えば図７に示される実測図のようになる。図
７において、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θ
を表している。（ａ）は、マイクロホン間隔ｄ×波数ｋ
＝１、すなわちマイクロホン間隔ｄ×周波数ｆを一定に
した場合で、マイクロホン個数ｎの増加に伴って指向性
が鋭くなっている。（ｂ）は、マイクロホン個数ｎと周
波数ｆとを一定にし、マイクロホン間隔ｄを変化させた
場合で、マイクロホン間隔ｄの増加に伴って指向性が鋭
くなっている。このような指向性の主極大（メインロー
ブ）に関する特性は、一般に重み係数Ｗｉ≠１とした場
合においても維持される。
利得は、例えば図７に示される実測図のようになる。図
７において、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θ
を表している。（ａ）は、マイクロホン間隔ｄ×波数ｋ
＝１、すなわちマイクロホン間隔ｄ×周波数ｆを一定に
した場合で、マイクロホン個数ｎの増加に伴って指向性
が鋭くなっている。（ｂ）は、マイクロホン個数ｎと周
波数ｆとを一定にし、マイクロホン間隔ｄを変化させた
場合で、マイクロホン間隔ｄの増加に伴って指向性が鋭
くなっている。このような指向性の主極大（メインロー
ブ）に関する特性は、一般に重み係数Ｗｉ≠１とした場
合においても維持される。
【０００７】このように、従来の指向性集音装置では、
マイクロホン間隔ｄ×マイクロホン個数ｎ、すなわちア
レイマイクロホンのアレイ長が大きくなるほど指向性が
鋭くなる特性がある。
マイクロホン間隔ｄ×マイクロホン個数ｎ、すなわちア
レイマイクロホンのアレイ長が大きくなるほど指向性が
鋭くなる特性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
指向性集音装置では、その指向性がマイクロホンアレイ
のマイクロホン間隔およびマイクロホン個数等により変
化し、一定の周波数でより鋭い指向性を得るためにはア
レイマイクロホンのアレイ長を大きくする必要があっ
た。また、マイクロホン間隔と波長との比が指向性に影
響を与えるので、波長が長く低周波数の音波に対して
は、よりアレイ長の大きいアレイマイクロホンを必要と
する。しかし、アレイ長を大きくすると指向性集音装置
が大型化し、操作性が低下するという問題があった。
指向性集音装置では、その指向性がマイクロホンアレイ
のマイクロホン間隔およびマイクロホン個数等により変
化し、一定の周波数でより鋭い指向性を得るためにはア
レイマイクロホンのアレイ長を大きくする必要があっ
た。また、マイクロホン間隔と波長との比が指向性に影
響を与えるので、波長が長く低周波数の音波に対して
は、よりアレイ長の大きいアレイマイクロホンを必要と
する。しかし、アレイ長を大きくすると指向性集音装置
が大型化し、操作性が低下するという問題があった。
【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、アレイ長の小さいアレイマイクロホンを用いて鋭い
指向性が得られる指向性集音装置およびこれを用いた音
源探査装置を提供することを目的とする。
で、アレイ長の小さいアレイマイクロホンを用いて鋭い
指向性が得られる指向性集音装置およびこれを用いた音
源探査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明に係る指向性集音装置は、それぞれ複数のマイク
ロホンを一列に配列して構成され、かつ互いに交差して
設置された第１および第２のアレイマイクロホンと、こ
れら第１および第２のアレイマイクロホンからそれぞれ
出力される複数の出力信号を所定の重み係数により重み
付けして波形合成する第１および第２の合成手段と、こ
れら第１および第２の合成手段の出力信号を掛け合わせ
る掛け算手段とを備えたことを特徴としている。
本発明に係る指向性集音装置は、それぞれ複数のマイク
ロホンを一列に配列して構成され、かつ互いに交差して
設置された第１および第２のアレイマイクロホンと、こ
れら第１および第２のアレイマイクロホンからそれぞれ
出力される複数の出力信号を所定の重み係数により重み
付けして波形合成する第１および第２の合成手段と、こ
れら第１および第２の合成手段の出力信号を掛け合わせ
る掛け算手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】この場合、第１および第２のアレイマイク
ロホンからそれぞれ出力される複数の出力信号につい
て、それぞれＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換
した後、ディジタル信号処理装置により重み付けおよび
波形合成を行うようにしてもよい。
ロホンからそれぞれ出力される複数の出力信号につい
て、それぞれＡ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換
した後、ディジタル信号処理装置により重み付けおよび
波形合成を行うようにしてもよい。
【００１２】また、本発明に係る音源探査装置は、この
指向性集音装置に加えて第１および第２のアレイマイク
ロホンを回転させる回転台と、この回転台の回転角度を
制御する制御手段と、この回転台の回転角度の情報と前
述した掛け算手段の出力信号とに基づいて、音源の方向
を判定する判定手段とをさらに備えたことを特徴とす
る。
指向性集音装置に加えて第１および第２のアレイマイク
ロホンを回転させる回転台と、この回転台の回転角度を
制御する制御手段と、この回転台の回転角度の情報と前
述した掛け算手段の出力信号とに基づいて、音源の方向
を判定する判定手段とをさらに備えたことを特徴とす
る。
【００１３】このように本発明においては、まず第１お
よび第２のアレイマイクロホンから出力される複数の出
力信号がそれぞれ重み付けされて波形合成される。これ
ら波形合成された二つの出力信号に対応するそれぞれの
指向性パターンは、互いに反対方向に、第１および第２
のアレイマイクロホンの交差角度分シフトする。従っ
て、これらの出力信号を掛け合わせることにより、各々
の指向性パターンの主極大が互いにオーバラップする領
域が発生するため、この掛け合わせた出力信号で見た指
向性集音装置の最終的な指向性パターンは、このオーバ
ーラップ領域において主極大が鋭くなり、指向性が強め
られる。
よび第２のアレイマイクロホンから出力される複数の出
力信号がそれぞれ重み付けされて波形合成される。これ
ら波形合成された二つの出力信号に対応するそれぞれの
指向性パターンは、互いに反対方向に、第１および第２
のアレイマイクロホンの交差角度分シフトする。従っ
て、これらの出力信号を掛け合わせることにより、各々
の指向性パターンの主極大が互いにオーバラップする領
域が発生するため、この掛け合わせた出力信号で見た指
向性集音装置の最終的な指向性パターンは、このオーバ
ーラップ領域において主極大が鋭くなり、指向性が強め
られる。
【００１４】従って、従来と同じアレイ長のアレイマイ
クロホンを用いれば、より鋭い指向性を得ることが可能
となり、また、従来よりもアレイ長の小さいアレイマイ
クロホンを用いた場合でも従来と同等の指向性を得るこ
とができる。さらに、第１および第２のアレイマイクロ
ホンの交差角度を適当に変えることにより、各々に対応
した指向性パターンが互いにオーバーラップする領域が
変化するため、任意の指向性パターンを得ることができ
る。
クロホンを用いれば、より鋭い指向性を得ることが可能
となり、また、従来よりもアレイ長の小さいアレイマイ
クロホンを用いた場合でも従来と同等の指向性を得るこ
とができる。さらに、第１および第２のアレイマイクロ
ホンの交差角度を適当に変えることにより、各々に対応
した指向性パターンが互いにオーバーラップする領域が
変化するため、任意の指向性パターンを得ることができ
る。
【００１５】また、本発明に係る音源探査装置において
は、第１および第２のアレイマイクロホンが回転台によ
って回転することで、指向性パターンの主極大の方向が
回転台の回転角度に応じて変化する。従って、指向性集
音装置の出力信号が最も大きくなるときの回転台の回転
角度の情報から音源の方向を判定することができる。
は、第１および第２のアレイマイクロホンが回転台によ
って回転することで、指向性パターンの主極大の方向が
回転台の回転角度に応じて変化する。従って、指向性集
音装置の出力信号が最も大きくなるときの回転台の回転
角度の情報から音源の方向を判定することができる。
【００１６】
（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る指向性集音装置の構成を示すブロック図である。こ
の指向性集音装置は、大きく分けてマイクロホン部、フ
ィルタ部、および増幅部からなる。
係る指向性集音装置の構成を示すブロック図である。こ
の指向性集音装置は、大きく分けてマイクロホン部、フ
ィルタ部、および増幅部からなる。
【００１７】マイクロホン部は、二組のアレイマイクロ
ホン１および２を有し、アレイマイクロホン１と２とが
互いに角度（以下、交差角）２φで交差するように構成
されている。アレイマイクロホン１は複数のマイクロホ
ン３を間隔ｄで直線状に配列して構成され、アレイマイ
クロホン２も同様にアレイマイクロホン１におけるマイ
クロホン３と同数のマイクロホン４を間隔ｄで直線状に
配列して構成されている。複数のマイクロホン３，４
は、それぞれ音波を受信して電気信号に変換して出力す
る。
ホン１および２を有し、アレイマイクロホン１と２とが
互いに角度（以下、交差角）２φで交差するように構成
されている。アレイマイクロホン１は複数のマイクロホ
ン３を間隔ｄで直線状に配列して構成され、アレイマイ
クロホン２も同様にアレイマイクロホン１におけるマイ
クロホン３と同数のマイクロホン４を間隔ｄで直線状に
配列して構成されている。複数のマイクロホン３，４
は、それぞれ音波を受信して電気信号に変換して出力す
る。
【００１８】フィルタ部は、複数の重み係数回路５，
６、加算器７，８、掛け算器９、増幅回路１０、および
バンドパスフィルタ１１を有している。フィルタ部にお
いて、複数のマイクロホン３，４から出力される出力信
号は、複数の重み係数回路５，６で予め設定されている
重み係数Ｗｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）により重み付けさ
れ、加算器７，８でそれぞれ別々に波形合成された後、
掛け算器９で互いに掛け合わされる。さらに、掛け合わ
せによって得られる出力信号は増幅回路１０で適当に増
幅された後、バンドパスフィルタ１１によって予め設定
された周波数帯域のみが出力される。なお、複数の重み
係数回路５，６における重み係数Ｗｉは、加算器７，８
の出力で見たアレイマイクロホン１，２の各々の指向性
の副極大（サイドローブ）を小さくするために、通常１
以下の値に設定される。
６、加算器７，８、掛け算器９、増幅回路１０、および
バンドパスフィルタ１１を有している。フィルタ部にお
いて、複数のマイクロホン３，４から出力される出力信
号は、複数の重み係数回路５，６で予め設定されている
重み係数Ｗｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）により重み付けさ
れ、加算器７，８でそれぞれ別々に波形合成された後、
掛け算器９で互いに掛け合わされる。さらに、掛け合わ
せによって得られる出力信号は増幅回路１０で適当に増
幅された後、バンドパスフィルタ１１によって予め設定
された周波数帯域のみが出力される。なお、複数の重み
係数回路５，６における重み係数Ｗｉは、加算器７，８
の出力で見たアレイマイクロホン１，２の各々の指向性
の副極大（サイドローブ）を小さくするために、通常１
以下の値に設定される。
【００１９】増幅部は、増幅回路１２および出力端子１
３を有し、増幅回路１２においてバンドパスフィルタ１
１の出力信号を適当に増幅して、出力端子１３から出力
する。出力端子１３には、例えば表示装置、記録装置な
どが接続される。なお、図１には、同様の指向性集音装
置を複数設置する場合における増幅回路１０，バンドパ
スフィルタ１１，増幅回路１２，出力端子１３も示され
ている。
３を有し、増幅回路１２においてバンドパスフィルタ１
１の出力信号を適当に増幅して、出力端子１３から出力
する。出力端子１３には、例えば表示装置、記録装置な
どが接続される。なお、図１には、同様の指向性集音装
置を複数設置する場合における増幅回路１０，バンドパ
スフィルタ１１，増幅回路１２，出力端子１３も示され
ている。
【００２０】以下、本実施形態の動作について説明す
る。今、図示されていない音源から音波が発信され、ア
レイマイクロホン１と２との交差角２φの二等分線１４
に対して角度θで入射したことを考える。ここで、加算
器７，８の出力で見たアレイマイクロホン１，２の各々
の指向性は、例えば重み係数Ｗｉ＝１とした場合、次式
によって表される。
る。今、図示されていない音源から音波が発信され、ア
レイマイクロホン１と２との交差角２φの二等分線１４
に対して角度θで入射したことを考える。ここで、加算
器７，８の出力で見たアレイマイクロホン１，２の各々
の指向性は、例えば重み係数Ｗｉ＝１とした場合、次式
によって表される。
【００２１】
【数２】 ただし、ＤＦは指向係数、ｎはアレイマイクロホン１，
２のマイクロホン個数、ｄはマイクロホン間隔、ｋ（＝
２πｆ／ｃ）は音波の波数、ｆは音波の周波数、ｃは音
速とする。
２のマイクロホン個数、ｄはマイクロホン間隔、ｋ（＝
２πｆ／ｃ）は音波の波数、ｆは音波の周波数、ｃは音
速とする。
【００２２】この場合、加算器７，８の出力で見たアア
レイマイクロホン１，２のそれぞれの指向性利得は、例
えば図２に示される実測図のようになる。図２は、交差
角２φ＝２４°（φ＝１２°）、波数ｋ×マイクロホン
間隔ｄ＝１、およびマイクロホン個数ｎ＝１６とした場
合の実測図であり、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は
角度θを表している。図２において、実線は加算器７の
出力で見たアレイマイクロホン１の指向性利得を表し、
点線は加算器８の出力で見たアレイマイクロホン２の指
向性利得を表している。図２に示されるように、各々の
指向性パターンは、互いに反対方向に角度φ分シフト
し、それぞれの指向性パターンの主極大が互いにオーバ
ラップする領域Ａが発生している。
レイマイクロホン１，２のそれぞれの指向性利得は、例
えば図２に示される実測図のようになる。図２は、交差
角２φ＝２４°（φ＝１２°）、波数ｋ×マイクロホン
間隔ｄ＝１、およびマイクロホン個数ｎ＝１６とした場
合の実測図であり、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は
角度θを表している。図２において、実線は加算器７の
出力で見たアレイマイクロホン１の指向性利得を表し、
点線は加算器８の出力で見たアレイマイクロホン２の指
向性利得を表している。図２に示されるように、各々の
指向性パターンは、互いに反対方向に角度φ分シフト
し、それぞれの指向性パターンの主極大が互いにオーバ
ラップする領域Ａが発生している。
【００２３】上述したように、これら加算器７，８の出
力信号は、掛け算器９において互いに掛け合わされる。
従って、この掛け算器９の出力でみた指向性集音装置と
しての最終的な指向性パターンは、この領域Ａに対応し
て主極大が鋭くなり、指向性が強められる。
力信号は、掛け算器９において互いに掛け合わされる。
従って、この掛け算器９の出力でみた指向性集音装置と
しての最終的な指向性パターンは、この領域Ａに対応し
て主極大が鋭くなり、指向性が強められる。
【００２４】このように二つのアレイマイクロホンを交
差して設け、それぞれの出力信号について所定の処理を
行った後、互いに掛け合わせることによって、最終的に
得られる指向性パターンは、各々のアレイマイクロホン
に対応する指向性パターンのうち互いにオーバーラップ
する領域に対応して主極大が鋭くなり、指向性が強めら
れる。従って、従来のようにアレイマイクロホンを一つ
だけ用いる場合に比べて、より鋭い指向性を得ることが
可能になる。また、二つのアレイマイクロホンの交差角
を適当に変えることにより、各々のアレイマイクロホン
に対応する指向性パターンが互いにオーバーラップする
領域も変化し、最終的に任意の指向性パターンを得るこ
とが可能になる。
差して設け、それぞれの出力信号について所定の処理を
行った後、互いに掛け合わせることによって、最終的に
得られる指向性パターンは、各々のアレイマイクロホン
に対応する指向性パターンのうち互いにオーバーラップ
する領域に対応して主極大が鋭くなり、指向性が強めら
れる。従って、従来のようにアレイマイクロホンを一つ
だけ用いる場合に比べて、より鋭い指向性を得ることが
可能になる。また、二つのアレイマイクロホンの交差角
を適当に変えることにより、各々のアレイマイクロホン
に対応する指向性パターンが互いにオーバーラップする
領域も変化し、最終的に任意の指向性パターンを得るこ
とが可能になる。
【００２５】図３は、本実施形態および従来の指向性集
音装置の各々の指向性利得を比較するための実測図であ
り、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θを表して
いる。点線は本実施形態においてマイクロホン個数ｎ＝
１６、φ＝１２°とした場合を表し、実線は従来の指向
性集音装置においてマイクロホン個数ｎ＝３２とした場
合を表し、それぞれ波数ｋ×マイクロホン間隔ｄ＝１と
して測定を行ったものである。ただし、上述したように
本実施形態における角度θとは、図１中の二等分線１４
と音波の入射方向とのなす角度であり、従来の指向性集
音装置における角度θとは、アレイ方向と音波の入射方
向とのなす角度である。
音装置の各々の指向性利得を比較するための実測図であ
り、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θを表して
いる。点線は本実施形態においてマイクロホン個数ｎ＝
１６、φ＝１２°とした場合を表し、実線は従来の指向
性集音装置においてマイクロホン個数ｎ＝３２とした場
合を表し、それぞれ波数ｋ×マイクロホン間隔ｄ＝１と
して測定を行ったものである。ただし、上述したように
本実施形態における角度θとは、図１中の二等分線１４
と音波の入射方向とのなす角度であり、従来の指向性集
音装置における角度θとは、アレイ方向と音波の入射方
向とのなす角度である。
【００２６】図３に示される通り、本実施形態は、従来
の指向性集音装置の半分の数のマイクロホンによって、
従来とほぼ同じ指向性が得られている。すなわち、この
例では本実施形態は従来の半分のアレイ長のアレイマイ
クロホンで、従来とほぼ同じ指向性を得ていることが分
かる。
の指向性集音装置の半分の数のマイクロホンによって、
従来とほぼ同じ指向性が得られている。すなわち、この
例では本実施形態は従来の半分のアレイ長のアレイマイ
クロホンで、従来とほぼ同じ指向性を得ていることが分
かる。
【００２７】このように本実施形態においては、従来の
指向性集音装置のアレイマイクロホンよりアレイ長の小
さいアレイマイクロホンを用いた場合でも、従来と同等
の指向性を得ることが可能であり、また、従来と同じア
レイ長のアレイマイクロホンを用いれば、従来よりも鋭
い指向性を得ることが可能になる。
指向性集音装置のアレイマイクロホンよりアレイ長の小
さいアレイマイクロホンを用いた場合でも、従来と同等
の指向性を得ることが可能であり、また、従来と同じア
レイ長のアレイマイクロホンを用いれば、従来よりも鋭
い指向性を得ることが可能になる。
【００２８】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に係る指向性集音装置の構成を示すブロック
図である。本実施形態においては、図１と相対応する部
分に同一符号を付して、第１の実施形態との相違点を中
心に述べる。
の実施形態に係る指向性集音装置の構成を示すブロック
図である。本実施形態においては、図１と相対応する部
分に同一符号を付して、第１の実施形態との相違点を中
心に述べる。
【００２９】本実施形態は、アレイマイクロホン１，２
の出力信号をディジタル信号に変換して処理を行うもの
であり、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器２１お
よび２２、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）２３およ
び２４、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器２５を
さらに備えている。ここで、ＤＳＰ２３，２４は、図１
における重み係数回路５，６、加算器７，８、およびバ
ンドパスフィルタ１０に相当するものであり、Ａ／Ｄ変
換器２１，２２から出力される複数の出力信号につい
て、それぞれ所定の重み係数により重み付けして波形合
成し、予め設定されている周波数帯域のみを掛け算器９
に出力する。このとき、図１における増幅回路１０およ
び増幅回路１２の両方もしくは片方に相当する増幅処理
を、前述した処理の途中に行うようにしてもよい。
の出力信号をディジタル信号に変換して処理を行うもの
であり、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器２１お
よび２２、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）２３およ
び２４、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換器２５を
さらに備えている。ここで、ＤＳＰ２３，２４は、図１
における重み係数回路５，６、加算器７，８、およびバ
ンドパスフィルタ１０に相当するものであり、Ａ／Ｄ変
換器２１，２２から出力される複数の出力信号につい
て、それぞれ所定の重み係数により重み付けして波形合
成し、予め設定されている周波数帯域のみを掛け算器９
に出力する。このとき、図１における増幅回路１０およ
び増幅回路１２の両方もしくは片方に相当する増幅処理
を、前述した処理の途中に行うようにしてもよい。
【００３０】本実施形態おいては、アレイマイクロホン
１，２から出力される複数の出力信号は、まずＡ／Ｄ変
換器２１，２２でそれぞれディジタル信号に変換され、
次にＤＳＰ２３，２４でそれぞれ所定の重み係数により
重み付けされてから波形合成され、所定の周波数帯域の
みが取り出される。この後、この二つの出力信号は掛け
算器５で互いに掛け合わされ、Ｄ／Ａ変換器２５でアナ
ログ信号に変換されて、出力端子１３から出力される。
なお、Ｄ／Ａ変換器２５を設置せずに掛け合わせによっ
て得られた出力信号をディジタル信号のまま出力するよ
うにしてもよい。
１，２から出力される複数の出力信号は、まずＡ／Ｄ変
換器２１，２２でそれぞれディジタル信号に変換され、
次にＤＳＰ２３，２４でそれぞれ所定の重み係数により
重み付けされてから波形合成され、所定の周波数帯域の
みが取り出される。この後、この二つの出力信号は掛け
算器５で互いに掛け合わされ、Ｄ／Ａ変換器２５でアナ
ログ信号に変換されて、出力端子１３から出力される。
なお、Ｄ／Ａ変換器２５を設置せずに掛け合わせによっ
て得られた出力信号をディジタル信号のまま出力するよ
うにしてもよい。
【００３１】（第３の実施形態）図５は、本発明の第３
の実施形態に係る音源探査装置の構成を示すブロック図
である。この音源探査装置は、Ｘ型アレイマイクロホン
３１、ディジタル信号処理装置３２、回転台３３、コン
トローラ３４、パーソナルコンピュータ３５、およびモ
ニタ３６を備えている。
の実施形態に係る音源探査装置の構成を示すブロック図
である。この音源探査装置は、Ｘ型アレイマイクロホン
３１、ディジタル信号処理装置３２、回転台３３、コン
トローラ３４、パーソナルコンピュータ３５、およびモ
ニタ３６を備えている。
【００３２】ここで、Ｘ型アレイマイクロホン３１は、
図１で示したアレイマイクロホン１および２を有し、受
信した音波に応じて二系統の複数の出力信号を生成して
ディジタル信号処理装置３２に出力する。またＸ型アレ
イマイクロホン３１は、回転台３３上に設置されてお
り、回転台３３が駆動することで回転し、例えば図１に
おける二等分線１４と音波の入射方向とのなす角度θを
変化させる。ディジタル信号処理装置３２は、図２で示
したＡ／Ｄ変換器２１，２２、ＤＳＰ２３，２４を有し
ている。
図１で示したアレイマイクロホン１および２を有し、受
信した音波に応じて二系統の複数の出力信号を生成して
ディジタル信号処理装置３２に出力する。またＸ型アレ
イマイクロホン３１は、回転台３３上に設置されてお
り、回転台３３が駆動することで回転し、例えば図１に
おける二等分線１４と音波の入射方向とのなす角度θを
変化させる。ディジタル信号処理装置３２は、図２で示
したＡ／Ｄ変換器２１，２２、ＤＳＰ２３，２４を有し
ている。
【００３３】この音源探査装置においては、Ｘ型アレイ
マイクロホン３１から出力される二系統の複数の出力信
号は、ディジタル信号処理装置３２において、Ａ／Ｄ変
換装置２１，２２でディジタル信号に変換され、ＤＳＰ
２３，２４で前述したような出力信号の重み付け、波形
合成、および周波数帯域の選別等の処理を行った後、掛
け算器９で互いに掛け合わされてパーソナルコンピュー
タ３５に出力される。
マイクロホン３１から出力される二系統の複数の出力信
号は、ディジタル信号処理装置３２において、Ａ／Ｄ変
換装置２１，２２でディジタル信号に変換され、ＤＳＰ
２３，２４で前述したような出力信号の重み付け、波形
合成、および周波数帯域の選別等の処理を行った後、掛
け算器９で互いに掛け合わされてパーソナルコンピュー
タ３５に出力される。
【００３４】一方、パーソナルコンピュータ３５は、Ｘ
型アレイマイクロホン３１の回転角度を制御するための
指令信号を生成してコントローラ３４に出力する。この
とき例えばパーソナルコンピュータ３５は、ディジタル
信号処理装置３２の出力信号が最も大きくなるように回
転台３３の回転角度を制御してもよい。
型アレイマイクロホン３１の回転角度を制御するための
指令信号を生成してコントローラ３４に出力する。この
とき例えばパーソナルコンピュータ３５は、ディジタル
信号処理装置３２の出力信号が最も大きくなるように回
転台３３の回転角度を制御してもよい。
【００３５】コントローラ３４はこの指令信号に応じた
駆動信号を回転台３に出力し、回転台３３はこの駆動信
号によって駆動してＸ型アレイマイクロホン３１を回転
させると共に、このときの回転角度をコントローラ３４
を介してパーソナルコンピュータ３５に出力する。
駆動信号を回転台３に出力し、回転台３３はこの駆動信
号によって駆動してＸ型アレイマイクロホン３１を回転
させると共に、このときの回転角度をコントローラ３４
を介してパーソナルコンピュータ３５に出力する。
【００３６】パーソナルコンピュータ３５には、ディジ
タル信号処理装置３２の出力信号とコントローラから出
力される回転角度の情報とが入力される。ここで、Ｘ型
アレイマイクロホン３１が回転することで、出力信号に
対応した指向性の主極大の方向は回転台３３の回転方向
に応じて変化する。パーソナルコンピュータ３５は、音
源解析ソフトウェアを用いて出力信号および回転角度の
情報を解析し、例えば出力信号が最も大きくなるときの
回転角度の情報から方向等を算出して、この結果をモニ
タ３６に表示する。
タル信号処理装置３２の出力信号とコントローラから出
力される回転角度の情報とが入力される。ここで、Ｘ型
アレイマイクロホン３１が回転することで、出力信号に
対応した指向性の主極大の方向は回転台３３の回転方向
に応じて変化する。パーソナルコンピュータ３５は、音
源解析ソフトウェアを用いて出力信号および回転角度の
情報を解析し、例えば出力信号が最も大きくなるときの
回転角度の情報から方向等を算出して、この結果をモニ
タ３６に表示する。
【００３７】
【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、アレ
イ長の小さいアレイマイクロホンを用いて鋭い指向性が
得られる指向性集音装置およびこれを用いた音源探査装
置が提供される。
イ長の小さいアレイマイクロホンを用いて鋭い指向性が
得られる指向性集音装置およびこれを用いた音源探査装
置が提供される。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る指向性集音装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図２】同実施形態の指向性利得を示す実測図
【図３】同実施形態と従来の指向性集音装置の指向性利
得を示す実測図
得を示す実測図
【図４】本発明の第２の実施形態に係る指向性集音装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図５】本発明の第３の実施形態に係る音源探査装置の
構成を示すブロック図
構成を示すブロック図
【図６】従来の指向性集音装置の構成を示すブロック図
【図７】従来の指向性集音装置の指向性利得を示すブロ
ック図
ック図
１，２…アレイマイクロホン ３，４…マイクロホン ５，６…重み係数回路 ７，８…加算器 ９…掛け算器 １０…増幅回路 １１…バンドパスフィルタ １２…増幅回路 １３…出力端子 １４…二等分線 ２１，２２…Ａ／Ｄ変換器 ２３，２４…ディジタル信号処理装置 ２５…Ｄ／Ａ変換器 ３１…Ｘ型アレイマイクロホン ３２…ディジタル信号処理装置 ３３…回転台 ３４…コントローラ ３５…パーソナルコンピュータ ３６…モニタ ６１…マイクロホン ６２…アレイマイクロホン ６３…重み係数回路 ６４…加算器 ６５…増幅回路 ６６…バンドパスフィルタ ６７…増幅回路 ６８…出力端子
Claims (3)
- 【請求項１】それぞれ複数のマイクロホンを一列に配列
して構成され、かつ互いに交差して設置された第１およ
び第２のアレイマイクロホンと、 前記第１および第２のアレイマイクロホンからそれぞれ
出力される複数の出力信号を所定の重み係数により重み
付けして波形合成する第１および第２の合成手段と、 前記第１および第２の合成手段の出力信号を掛け合わせ
る掛け算手段とを備えたことを特徴とする指向性集音装
置。 - 【請求項２】前記第１および第２の合成手段は、前記第
１および第２のアレイマイクロホンからそれぞれ出力さ
れる複数の出力信号をＡ／Ｄ変換器によりディジタル信
号に変換した後、ディジタル信号処理装置により前記重
み付けおよび前記波形合成を行うことを特徴とする請求
項１に記載の指向性集音装置。 - 【請求項３】それぞれ複数のマイクロホンを一列に配列
して構成され、かつ互いに交差して設置された第１およ
び第２のアレイマイクロホンと、 前記第１および第２のアレイマイクロホンからそれぞれ
出力される複数の出力信号を所定の重み係数により重み
付けして波形合成する第１および第２の合成手段と、 前記第１および第２の合成手段の出力信号を掛け合わせ
る掛け算手段と、 前記第１および第２のアレイマイクロホンを回転させる
回転台と、 前記回転台の回転角度を制御する制御手段と、 前記掛け算手段の出力信号および前記回転台の回転角度
の情報に基づいて、音源の方向を判定する判定手段とを
備えたことを特徴とする音源探査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1319496A JP3197203B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 指向性集音装置および音源探査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1319496A JP3197203B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 指向性集音装置および音源探査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09205697A true JPH09205697A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3197203B2 JP3197203B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=11826359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1319496A Expired - Fee Related JP3197203B2 (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | 指向性集音装置および音源探査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3197203B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251751A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 音響センサアレイ、音響診断装置及び音響診断方法 |
| JP2005253071A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Microsoft Corp | マイクロフォン・アレイを使用するビーム・フォーミングのシステムおよび方法 |
| JP2012181016A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Toyota Motor Corp | 音源検出装置及び接近車両検出装置 |
| JP2015535972A (ja) * | 2012-09-10 | 2015-12-17 | ハーマン インターナショナル インダストリーズ インコーポレイテッド | 音響／視覚キューを用いる車両安全システム |
| JP2019169854A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 沖電気工業株式会社 | 収音装置、プログラム及び方法 |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP1319496A patent/JP3197203B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251751A (ja) * | 2003-02-20 | 2004-09-09 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 音響センサアレイ、音響診断装置及び音響診断方法 |
| JP2005253071A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Microsoft Corp | マイクロフォン・アレイを使用するビーム・フォーミングのシステムおよび方法 |
| JP4690072B2 (ja) * | 2004-03-02 | 2011-06-01 | マイクロソフト コーポレーション | マイクロフォン・アレイを使用するビーム・フォーミングのシステムおよび方法 |
| JP2012181016A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Toyota Motor Corp | 音源検出装置及び接近車両検出装置 |
| JP2015535972A (ja) * | 2012-09-10 | 2015-12-17 | ハーマン インターナショナル インダストリーズ インコーポレイテッド | 音響／視覚キューを用いる車両安全システム |
| JP2019169854A (ja) * | 2018-03-23 | 2019-10-03 | 沖電気工業株式会社 | 収音装置、プログラム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3197203B2 (ja) | 2001-08-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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