JPH1183982A - 音源方向検知装置 - Google Patents
音源方向検知装置Info
- Publication number
- JPH1183982A JPH1183982A JP25418797A JP25418797A JPH1183982A JP H1183982 A JPH1183982 A JP H1183982A JP 25418797 A JP25418797 A JP 25418797A JP 25418797 A JP25418797 A JP 25418797A JP H1183982 A JPH1183982 A JP H1183982A
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- Japan
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- angle
- sound
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＳＮ比が悪い場合でも、音波の種類の如何を問
わず、音の到来方向を的確に知ることのできる音源方向
検知装置を提供する。 【解決手段】少なくとも３個のマイクロホン１０〜１２
と、これらのマイクロホンのうち選択された２個のマイ
クロホンの出力をそれぞれの入力とする複数個の相関器
３０〜３２と、これら複数個の相関器に掃引角度の関数
である時間差を与えて相関係数を得る手段（２０〜２
２，５０，３０〜３２）と、この手段により得られた複
数の相関係数を加算し、極座標上の前記掃引角度位置に
プロットして表示する表示手段（４０，６０）とを備え
る。
わず、音の到来方向を的確に知ることのできる音源方向
検知装置を提供する。 【解決手段】少なくとも３個のマイクロホン１０〜１２
と、これらのマイクロホンのうち選択された２個のマイ
クロホンの出力をそれぞれの入力とする複数個の相関器
３０〜３２と、これら複数個の相関器に掃引角度の関数
である時間差を与えて相関係数を得る手段（２０〜２
２，５０，３０〜３２）と、この手段により得られた複
数の相関係数を加算し、極座標上の前記掃引角度位置に
プロットして表示する表示手段（４０，６０）とを備え
る。
Description
【０００１】本発明は、音源方向検知装置に関し、特
に、音波の到来方向を知り、その方向に対して何らかの
働きかけを行なう自動監視カメラ、サービスロボット、
ダイバー用ナビゲータ等に適用される音源方向検知装置
に関する。
に、音波の到来方向を知り、その方向に対して何らかの
働きかけを行なう自動監視カメラ、サービスロボット、
ダイバー用ナビゲータ等に適用される音源方向検知装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の音源方向検知装置の一例
が特公平３−７０７９３号公報（音方向検出方式）に開
示されている。この公報に示されている音源方向検知装
置は、同一平面内の三角形の頂点に３個のマイクロホン
Ａ，Ｂ，Ｃを設置し、これら各マイクロホンＡ，Ｂ，Ｃ
の出力信号をＳＮ比向上手段を介して基準電圧と比較
し、その比較出力によりフリップフロップを動作させ、
得られた到達時間差に基づいて左右判別パルスを生成す
るものである。
が特公平３−７０７９３号公報（音方向検出方式）に開
示されている。この公報に示されている音源方向検知装
置は、同一平面内の三角形の頂点に３個のマイクロホン
Ａ，Ｂ，Ｃを設置し、これら各マイクロホンＡ，Ｂ，Ｃ
の出力信号をＳＮ比向上手段を介して基準電圧と比較
し、その比較出力によりフリップフロップを動作させ、
得られた到達時間差に基づいて左右判別パルスを生成す
るものである。
【０００３】すなわち、各マイクロホンＡ，Ｂ，Ｃの信
号の立ち上がりの瞬間のパルスを利用してフリップフロ
ップを動作させ、得られた時間差を音波の到来時間差と
して捉え、左右どちらから来た音かを判定している。
尚、ノイズの影響を少なくするために、バンドパスフィ
ルタを介在させ、発音源の音スペクトルの特徴部分のみ
を取り出すことにより、ＳＮ比の改善を図る点について
の記載もある。
号の立ち上がりの瞬間のパルスを利用してフリップフロ
ップを動作させ、得られた時間差を音波の到来時間差と
して捉え、左右どちらから来た音かを判定している。
尚、ノイズの影響を少なくするために、バンドパスフィ
ルタを介在させ、発音源の音スペクトルの特徴部分のみ
を取り出すことにより、ＳＮ比の改善を図る点について
の記載もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術には次
のような問題がある。 １．信号の立ち上がりだけを利用しているので連続音響
の検出はできない。 ２．パルス性雑音にも弱い。 ３．左右判別しかできない。
のような問題がある。 １．信号の立ち上がりだけを利用しているので連続音響
の検出はできない。 ２．パルス性雑音にも弱い。 ３．左右判別しかできない。
【０００５】上記従来例では、Ａ，Ｂ，Ｃの３個のマイ
クロホンからの信号の立ち上がりを利用して相互の相関
関数を計算し、Ａ，Ｂの時間差を求めたのち、Ａ，Ｃの
時間差を求めると言ったように、二つの時間差の値から
方向を求めているが、ＳＮ比が悪い場合、特に二つの音
が異なる方向から連続して聞えるような場合には、方向
がわかず、表示が安定しない、という欠点があった。
クロホンからの信号の立ち上がりを利用して相互の相関
関数を計算し、Ａ，Ｂの時間差を求めたのち、Ａ，Ｃの
時間差を求めると言ったように、二つの時間差の値から
方向を求めているが、ＳＮ比が悪い場合、特に二つの音
が異なる方向から連続して聞えるような場合には、方向
がわかず、表示が安定しない、という欠点があった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、目標とする音以
外の雑音が多くＳＮ比が非常に悪い場合においても、ま
た音波の種類の如何を問わず、音の到来方向を的確に知
ることのできる音源方向検知装置を提供するにある。
外の雑音が多くＳＮ比が非常に悪い場合においても、ま
た音波の種類の如何を問わず、音の到来方向を的確に知
ることのできる音源方向検知装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明による音源方向検知装置は、次のような特
徴的な構成を備えている。 （１）少なくとも３個のマイクロホンと、これらのマイ
クロホンのうち選択された２個のマイクロホンの出力を
それぞれの入力とする複数個の相関器と、これら複数個
の相関器に掃引角度の関数である時間差を与えて相関係
数を得る手段と、この手段により得られた複数の相関係
数を加算し、極座標上の前記掃引角度位置にプロットし
て表示する表示手段とを備える。
めに、本発明による音源方向検知装置は、次のような特
徴的な構成を備えている。 （１）少なくとも３個のマイクロホンと、これらのマイ
クロホンのうち選択された２個のマイクロホンの出力を
それぞれの入力とする複数個の相関器と、これら複数個
の相関器に掃引角度の関数である時間差を与えて相関係
数を得る手段と、この手段により得られた複数の相関係
数を加算し、極座標上の前記掃引角度位置にプロットし
て表示する表示手段とを備える。
【０００８】（２）上記（１）に記載の装置であって、
３個のマイクロホンが、同一平面内の正三角形の各頂点
にそれぞれ配置されている。
３個のマイクロホンが、同一平面内の正三角形の各頂点
にそれぞれ配置されている。
【０００９】（３）上記（１）に記載の装置であって、
相関係数の最大値を持つ角度を検出する最大値角検出回
路を有し、検出された最大角度の表示を行なう。
相関係数の最大値を持つ角度を検出する最大値角検出回
路を有し、検出された最大角度の表示を行なう。
【００１０】（４）上記（１）に記載の装置であって、
相関係数を得る手段は、角度生成器と、この角度生成器
からの出力に時間差を与えて前記相関器に所定時間差を
有する信号をそれぞれ供給する複数の時間差生成器とか
ら成る。
相関係数を得る手段は、角度生成器と、この角度生成器
からの出力に時間差を与えて前記相関器に所定時間差を
有する信号をそれぞれ供給する複数の時間差生成器とか
ら成る。
【００１１】（５）上記（４）に記載の装置であって、
複数の時間差生成器は、それぞれ遅延時間の異なるディ
レイ回路を備える。
複数の時間差生成器は、それぞれ遅延時間の異なるディ
レイ回路を備える。
【００１２】本発明においては、音の立ち上がり信号を
利用するのではなく、信号に遅延時間を与えて重畳積分
を行ない、相互相関係数を得、得られた相互相関係数を
音の到来推定方向角度に応じた遅延時間に相当する分だ
け加算し、その加算値を角度を０から３６０度に掃引し
て極座標上に表示する。または、その最大値を与える角
度を表示するものである。かくしてＳＮ比が非常に悪い
場合でも、また音波が連続音響であったりパルス性のも
のであっても、音の到来方向を的確に知ることが可能で
ある。
利用するのではなく、信号に遅延時間を与えて重畳積分
を行ない、相互相関係数を得、得られた相互相関係数を
音の到来推定方向角度に応じた遅延時間に相当する分だ
け加算し、その加算値を角度を０から３６０度に掃引し
て極座標上に表示する。または、その最大値を与える角
度を表示するものである。かくしてＳＮ比が非常に悪い
場合でも、また音波が連続音響であったりパルス性のも
のであっても、音の到来方向を的確に知ることが可能で
ある。
【００１３】
（第１実施形態）図１は本発明の第１実施形態に係る音
源方向検知装置の構成を示すブロック図であり、図２は
同実施形態におけるマイクロホンの配置図である。図１
に示す三つのマイクロホン１０（マイクＡ），１１（マ
イクＢ），１２（マイクＣ）は、図２に示す如く同一平
面上に１２０度の間隔をもって均等に配置されている。
これらのマイクロホン１０（マイクＡ），１１（マイク
Ｂ），１２（マイクＣ）の出力は、三つの相関器３０
（ＡＢ），３１（ＢＣ），３２（ＣＡ）に導かれる。
源方向検知装置の構成を示すブロック図であり、図２は
同実施形態におけるマイクロホンの配置図である。図１
に示す三つのマイクロホン１０（マイクＡ），１１（マ
イクＢ），１２（マイクＣ）は、図２に示す如く同一平
面上に１２０度の間隔をもって均等に配置されている。
これらのマイクロホン１０（マイクＡ），１１（マイク
Ｂ），１２（マイクＣ）の出力は、三つの相関器３０
（ＡＢ），３１（ＢＣ），３２（ＣＡ）に導かれる。
【００１４】マイクロホン１０の信号、マイクロホン１
１の信号、マイクロホン１２の信号を以下それぞれＡ，
Ｂ，Ｃと略称する）。ＡとＢとの相関は相関器３０（Ａ
Ｂ）でとられ、ＢとＣとの相関は相関器３１（ＢＣ）で
とられ、ＣとＡとの相関は相関器３２（ＣＡ）でとられ
る。
１の信号、マイクロホン１２の信号を以下それぞれＡ，
Ｂ，Ｃと略称する）。ＡとＢとの相関は相関器３０（Ａ
Ｂ）でとられ、ＢとＣとの相関は相関器３１（ＢＣ）で
とられ、ＣとＡとの相関は相関器３２（ＣＡ）でとられ
る。
【００１５】相関器３０〜３２の時間差は、角度生成器
５０によって０から３６０度の角度θを出力し、これに
時間差生成器２０〜２２で下記のような時間差を与えて
所定の時間差信号を生成する。 ＡとＢの時間差ｓ＝Ｔcos （θ＋３０） ＢとＣの時間差ｔ＝Ｔcos （θ＋９０） ＣとＡの時間差ｕ＝Ｔcos （θ−３０） ここで、Ｔは、マイクロホンが構成する三角形の辺の長
さを音が伝搬するための所要時間である。
５０によって０から３６０度の角度θを出力し、これに
時間差生成器２０〜２２で下記のような時間差を与えて
所定の時間差信号を生成する。 ＡとＢの時間差ｓ＝Ｔcos （θ＋３０） ＢとＣの時間差ｔ＝Ｔcos （θ＋９０） ＣとＡの時間差ｕ＝Ｔcos （θ−３０） ここで、Ｔは、マイクロホンが構成する三角形の辺の長
さを音が伝搬するための所要時間である。
【００１６】各相関器３０〜３２からは、角度θの時の
相関がそれぞれ出力されるので、三つの出力を加算器４
０で加える。もし、この角度が音響到来方向と合致する
と、相関出力は最大となる。従って相関出力を角度θに
従い極座標上にプロットすると図２，図３に示す如く最
大の半径を取る方向が音響到来方向となる。
相関がそれぞれ出力されるので、三つの出力を加算器４
０で加える。もし、この角度が音響到来方向と合致する
と、相関出力は最大となる。従って相関出力を角度θに
従い極座標上にプロットすると図２，図３に示す如く最
大の半径を取る方向が音響到来方向となる。
【００１７】もし、音響が水平面に対して垂直な方向か
ら来たとすると、この音響は三つのマイクロホン１０〜
１２で同時に受信され、角度θによらないものとなる。
このため無相関となる。このような場合には、極座標表
示器６０による極座標表示では最大値が見つからない。
また互いに相関のない音が２方向から来た場合には極大
値が２カ所に現れることになる。
ら来たとすると、この音響は三つのマイクロホン１０〜
１２で同時に受信され、角度θによらないものとなる。
このため無相関となる。このような場合には、極座標表
示器６０による極座標表示では最大値が見つからない。
また互いに相関のない音が２方向から来た場合には極大
値が２カ所に現れることになる。
【００１８】従って、目標以外の雑音が混じっていたと
しても、本来の音の到来方向は継続して検知することが
できる。また相互相関係数は、例えば数１０ミリ秒位の
幅で計算されるため、たとえパルス性の雑音があって
も、それらは平均化され最終的にはあまり影響されな
い。なお使用する信号はバースト信号である必要はな
く、白色雑音のような連続音でもかまわない。さらに、
関数ｆ（θ）は音の到来方向θoにおいて極大となる
が、音が１種類でなかった場合でも、その方向にピーク
が出るだけで、複数の音源があることが表示されるの
で、かえって好都合であると言える。
しても、本来の音の到来方向は継続して検知することが
できる。また相互相関係数は、例えば数１０ミリ秒位の
幅で計算されるため、たとえパルス性の雑音があって
も、それらは平均化され最終的にはあまり影響されな
い。なお使用する信号はバースト信号である必要はな
く、白色雑音のような連続音でもかまわない。さらに、
関数ｆ（θ）は音の到来方向θoにおいて極大となる
が、音が１種類でなかった場合でも、その方向にピーク
が出るだけで、複数の音源があることが表示されるの
で、かえって好都合であると言える。
【００１９】また、ＳＮ比が悪い場合でも、それなりに
表示がなされ、方向を示す矢印が不安定になるようなこ
とはないため十分に使用に耐える。これは音源方向検知
装置が方向を決定することなく、アナログ的に全方向の
情報を示すことにし、ピークを探すのはユーザの目にま
かせたことによる効果である。ＳＮ比が悪い場合の他
に、例えば真上から到来する音の場合でも、全方向のｆ
（θ）が大きくなることによって、それと分かるという
利点がある。
表示がなされ、方向を示す矢印が不安定になるようなこ
とはないため十分に使用に耐える。これは音源方向検知
装置が方向を決定することなく、アナログ的に全方向の
情報を示すことにし、ピークを探すのはユーザの目にま
かせたことによる効果である。ＳＮ比が悪い場合の他
に、例えば真上から到来する音の場合でも、全方向のｆ
（θ）が大きくなることによって、それと分かるという
利点がある。
【００２０】図３は音波到来の方向を示す表示例であ
る。この例では右上方向での相関が高いことから右上の
方向から音波が来ていることを示している。
る。この例では右上方向での相関が高いことから右上の
方向から音波が来ていることを示している。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相関係数が最大となる時間差から、音響到来方向を検知
するようにしたので、目標とする音以外の雑音が多くＳ
Ｎ比が非常に悪い場合においても、また到来する音響が
連続音であっても又パルス性を含む雑音があってもほと
んど影響されずに済み、音波の種類の如何を問わず音の
到来方向を的確に知ることのできる音源方向検知装置を
提供できる。
相関係数が最大となる時間差から、音響到来方向を検知
するようにしたので、目標とする音以外の雑音が多くＳ
Ｎ比が非常に悪い場合においても、また到来する音響が
連続音であっても又パルス性を含む雑音があってもほと
んど影響されずに済み、音波の種類の如何を問わず音の
到来方向を的確に知ることのできる音源方向検知装置を
提供できる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る音源方向検知装置
の構成ブロック図である。
の構成ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る音源方向検知装置
のマイクロホン配置図である。
のマイクロホン配置図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る音源方向検知装置
の音波到来方向の表示例を示す図である。
の音波到来方向の表示例を示す図である。
１０、１１、１２ マイクロホン ２０、２１、２２ 時間差生成器 ３０、３１、３２ 相関器 ４０ 加算器 ５０ 角度生成器 ６０ 極座標表示器
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも３個のマイクロホンと、これら
のマイクロホンのうち選択された２個のマイクロホンの
出力をそれぞれの入力とする複数個の相関器と、これら
複数個の相関器に掃引角度の関数である時間差を与えて
相関係数を得る手段と、この手段により得られた複数の
相関係数を加算し、極座標上の前記掃引角度位置にプロ
ットして表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
音源方向検知装置。 - 【請求項２】３個のマイクロホンが、同一平面内の正三
角形の各頂点にそれぞれ配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の音源方向検知装置。 - 【請求項３】相関係数の最大値を持つ角度を検出する最
大値角検出回路を有し、検出された最大角度の表示を行
なうようにしたことを特徴とする請求項１に記載の音源
方向検知装置。 - 【請求項４】相関係数を得る手段は、角度生成器と、こ
の角度生成器からの出力に時間差を与えて前記相関器に
所定時間差を有する信号をそれぞれ供給する複数の時間
差生成器とから成ることを特徴とする請求項１に記載の
音源方向検知装置。 - 【請求項５】複数の時間差生成器は、それぞれ遅延時間
の異なるディレイ回路を備えてたものであることを特徴
とする請求項４に記載の音源方向検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25418797A JPH1183982A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 音源方向検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25418797A JPH1183982A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 音源方向検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1183982A true JPH1183982A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=17261455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25418797A Pending JPH1183982A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 音源方向検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1183982A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005349155A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sds:Kk | 音源方向検知伝達装置 |
| KR101046683B1 (ko) | 2009-07-24 | 2011-07-05 | 한국과학기술원 | 음원의 크기를 추정하는 장치 및 방법 |
| US8369550B2 (en) | 2009-11-30 | 2013-02-05 | Korea Institute Of Science And Technology | Artificial ear and method for detecting the direction of a sound source using the same |
| 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 |
| CN105005027A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-10-28 | 张亚光 | 一种区域范围内目标对象的定位系统 |
| JP2019123055A (ja) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 株式会社ユピテル | 装置 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP25418797A patent/JPH1183982A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005349155A (ja) * | 2004-06-09 | 2005-12-22 | Sds:Kk | 音源方向検知伝達装置 |
| JP4543408B2 (ja) * | 2004-06-09 | 2010-09-15 | 有限会社エスディーエス | 音源方向検知伝達装置 |
| KR101046683B1 (ko) | 2009-07-24 | 2011-07-05 | 한국과학기술원 | 음원의 크기를 추정하는 장치 및 방법 |
| US8369550B2 (en) | 2009-11-30 | 2013-02-05 | Korea Institute Of Science And Technology | Artificial ear and method for detecting the direction of a sound source using the same |
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| CN105005027A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-10-28 | 张亚光 | 一种区域范围内目标对象的定位系统 |
| JP2019123055A (ja) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 株式会社ユピテル | 装置 |
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