JPS62133895A

JPS62133895A - 音源方向検出装置

Info

Publication number: JPS62133895A
Application number: JP27373185A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Matsumoto; 正治松本; Kimiharu Watanabe; 渡辺　公治
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-12-05
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1987-06-17
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPH0722434B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野近年、人間の機能を有するロボットなどの開発。

利用がさかんになってきた。本発明は、このようなロボ
ットなど人間の代シに作業を行なう機器又は、監視用ビ
デオカメラなどに用いられる音源方向検出装置に関する
ものである。

従来の技術第４図に従来例の音源方向検出装置のブロック図を示し
、以下、この図面を参照しながら、従来例について説明
を行なう。

１２は収音を行なうｎ個のマイクロホンを半円周上に等
間隔に並べた収音器、１３は音源の方向を求める方向検
出回路である。収音器１２のｎ個のマイクロホンにより
収音される音の音圧は、それぞれ音源方向によって差が
生じる。つまり、音源に一番近い位置にあるマイクロホ
ンによって収音されたものが一番音圧が大きいというこ
とになる。この原理により、収音器１２のｎ個のマイク
ロホンによって収音されたそれぞれの信号を方向検出回
路１３に入力し、ここで信号の大きさを比較し、量大と
なった信号が収音されたマイクの位置を検出し、このマ
イクロホンの位置から、音源の方向を求める。以上のよ
うに構成することにより音源の方向を求めることができ
る。

発明が解決しようとする問題点しかしながら第５図で示した従来例では、方向の弁別能
を上げるためには、半円周上に設けるマイクロホンが非
常に多く必要になり、コストアップ、構成規模が大きく
なるという欠点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、低コストで構成規模が小
さく、方向弁別能が高い音源方向検出装置を提供するも
のである。

問題点を解決するだめの手段上記目的を達するために、本発明は、ある間隔で２点間
に固定された収音を行なう第１．第２のマイクロホンと
、第１．第２のマイクロホンに加えられたそれぞれの信
号を入力とする第１．第２の遅延手段と、第１．第２の
遅延手段のそれぞれの出力信号を入力とする第１．第２
の帯域通過手段と、第１．第２の帯域通過手段のそれぞ
れの出力信号を入力とする第１．第２のパルス発生手段
と、第１　、第２のパルス発生手段の２つの出力信号を
入力とする第３のパルス発生手段と、第３のパルス発生
手段の出力信号を入力とする計測手段と、計測手段の出
力信号を入力とし、第２の遅延手段の遅延時間を制御し
、第１．第２のマイクロホンに加えられる信号間の位相
差を検出し、この値から音源の方向を換算する位相差検
出手段によって構成される。

作用本発明は上記した構成によシ、第１．第２のマイクロホ
ンによって収音された信号は、第１．第２の遅延手段に
よっである時間だけ時間遅延される。そして、それぞれ
の遅延手段の出力信号は、第１．第２の帯域通過手段に
入力され、ある周波数帯域のみの信号が抽出され、それ
ぞれ、第１゜第２のパルス発生手段に入力される。この
第１゜第２のパルス発生手段において、入力された信号
があるレベルに達したとき、正又は負のパルス信号を出
力することにより、第１．第２のマイクロホンで収音さ
れたそれぞれの信号の位相が検出される。そして、この
第１．第２のパルス発生手段の２つの出力信号は、第３
のパルス発生手段に入力され、ここで、２つの信号の比
較が行なわれ、それらが同時に存在するときのみ、正又
は負のパルス信号が出力される。ここで、２つの入力信
号間に、位相差があった場合、パルスが同時に存在する
ことはないことから、パルス信号は出力されず、位相が
全く等しい場合のみパルスが出力されることとなる。し
たがって、第３のパルス発生手段により、入力信号間の
位相差の有無が検出できる０また、第３のパルス発生手段の出力信号は、計測手段に
入力され、これによシ、第３のパルス発生手段の出力信
号の量を計測し、その量を位相差検出手段に入力する。

位相差検出手段は、第２の遅延手段における信号の遅延
時間をある幅で変化させ、そのとき、計測手段の出力信
号の量が最大となる第２の遅延手段の遅延時間を検出し
、その値と、第１の遅延手段の遅延時間（この値はある
値に固定されている。）との差を求める。

これにより、第１と第２のマイクロホンで収音された信
号間の位相差が求められる。

つまり、計測手段からの出力信号が最大となった時点で
、第１．第２の遅延手段により時間遅延された信号間の
位相差が零となることから、第１と第２の遅延手段に設
定される遅延時間の差が、第１．第２のマイクロホンに
加えられた信号間の位相差として求められることとなる
。

この位相差から音源の方向を換算することにより、マイ
クロホンに対し正面側の音源方向を求めることができる
。

実施例以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。第１図は、本発明の一実施例における、音源
方向検出装置のブロック図を示すものである。

第１図において、１，２はある間隔Ｘをもって２点間に
固定された、収音を行なうマイクロホン、３．４は信号
の時間遅延を行なう遅延回路、６゜６は、ある周波数帯
域の信号のみを通過させる狭帯域バンドパスフィルタ、
７．８は入力信号があるレベル以上になったとき、パル
ス信号を発生するパルス発生回路、９は２つの信号を入
力とし、その２つの信号が同時に存在するときのみ、パ
ルス信号を発生するムＮＩ）回路、１ｏは入力されたパ
ルス信号の個数をカウントし、その値を出力するパルス
カウント回路、１１は遅延回路４における信号の遅延時
間をある幅で変化させ、そのとき、パルスカウント回路
１ｏの出力値が最大となる、遅延回路４の遅延時間を検
出し、この遅延時間から、マイクロホン１．２に加えら
れた信号の音源方向を換算する位相差検出回路である。

以上のように構成された本実施例について以下その動作
を説明する。

まず、マイクロホン１，２に加えられた信号は、遅延回
路３．４に入力され、ある時間だけ、それぞれ時間遅延
される。ただし、遅延回路３における信号の遅延時間は
、通常、遅延回路の最大遅延時間幅のＡに固定されてお
り、遅延回路４における遅延時間は、位相差検出回路１
１により制御されている。

それぞれの遅延回路の出力信号は、狭帯域バンドパスフ
ィルタ５．６に入力され、ある周波数帯域のみの信号が
抽出される０狭帯域バンドパスフィルタ５，６の出力信
号は、それぞれパルス発生回路７，８に入力され、その
入力信号があるレベルを越えたとき、ある幅をもったパ
ルスが出力され、これにより、マイクロホン１，２に加
えられたそれぞれの信号の位相が検出される。パルス発
生回路７，８の２つの出力信号は、ムＮＤ回路９に入力
され、ここで入力された２つの信号が同時に存在すると
きのみ、入力信号と同じパルスが出力される。これによ
り、マイクロホン１，２に加えられた信号間の位相差が
零のときのみ、パルスが出力されることとなり、２つの
信号の位相差の有無が検出できることとなる。

ＡＮＤ回路９の出力信号は、パルスカウント回路１０に
入力され、入力信号であるパルスの数をカウントし、そ
の値が、位相差検出回路１１に入力される。

位相差検出回路１１は、まず、遅延回路４における信号
の遅延時間をある幅で変化させ、遅延回路４に入力され
る信号を連続させて遅延させる。

まだ、遅延回路４における信号の遅延時間を変化させる
毎に、入力されるパルスカウント回路１０の出力値を読
み、その値の最大値及びその最大値が得られたときの遅
延回路４の遅延時間を検出する。そして、検出された遅
延時間と、遅延回路３に設定されている遅延時間との差
を求める。これによシ、マイクロホン１，２に加えられ
る信号間の位相差が求められる。この位相差から音源方
向の角度を換算することにより、音源方向を検出するこ
とができる。

位相差から音源の方向を換算する方法を第３図を用いて
説明する。

第３図において、マイクロホン１，２は、Ｘという幅を
もって固定されているとし、また音源は十分遠くにある
ものとする。マイクロホン２に収音された信号と同位相
の波面は、マイクロホン２とＡ点を結んだ面となる。し
たがって、マイクロホン１と２には、音源からの距離差
ｙが生じる。

この距離差ｙは音源方向を図のように０とすると１、！
／　＝　ｘｓｉｎθ　　（−一くθ〈−）・・団・・・
・（１）となる。

また、音速をマとすると、マイクロホン１，２に収音さ
れる同位相の信号の時間差ｙ′は、ｙ’＝　−ｇｚｎθ
　　　　　　　　・川・・・・・・・川・（２）となる
。

したがって、位相差検出手段により求められた位相差を
人とすると、Ａ　＝　−５Ｌｎｏ　　　　　　　　・・・・旧用山・
−（３）となるので、音源方向Ｏは１．−１ＡＶ θ＝　ｓ工ｎ　　−・・・・・・・・・・・・・・・（
４）で求めることができる。

ただし、収音される信号間の位相？８１５：１波長以上
ずれた場合には、方向検出ができないため、以下のよう
にマイクロホン１，２間の距離Ｘには制限がある。

ただし、ｆは、第１．第２の帯域通過手段の通過周波数
とする。また、λは、その信号の波長である。

第２図は、第１図に示した本発明の音源方向検出装置の
一実施例における位相差検出回路１１の動作のアルゴリ
ズムをフローチャートで示している０第２図において、ｔｌは、ｉ時点における遅延回路４に
設定される遅延時間、ｔＭＸＮは、遅延回路４の遅延時
間の初期値、ｍｔｉは、遅延回路４の遅延時間がｔｌに
おけるパルスカウント回路１ｏの出力値、ｆｌｌＭＡ：
ｔは、上記ｍｌにおける最大値、ｔは、ｍＭＡＸが得ら
れた時点の遅延回路４の遅延時間、Δｔば、遅延回路４
に設定される遅延時間の増加量、ｔＭＡＸは、遅延回路
４の遅延時間の最大値、では、遅延回路３に設定される
遅延時間、ムは、遅延回路３の遅延時間Ｔと、パルスカ
ウント回路１ｏからの出力値が最大となったときの遅延
回路４の遅延時間との差、θは、音源の方向、マは音速
、Ｉはマイクロホン１，２間の距離である。

まず、位相差検出回路１１は、遅延時間ｔｌをｔＭＩＮ
としくステップ２１）、遅延回路４に設定する（ステッ
プ２２）。そして、その時点におけるパルスカウント回
路１ｏにおいてカウントされたパルスの数ｍｔｉを読み
（ステップ２３）、ｍＭＡＸと比較する（ステップ２４
）。（ただし、ｍＭＡＸの初期値は零としておく。）こ
のとき、ｍｔｉがｍＭＡＸより大きければ、ｍＭＡＸに
ｍｔｉが設定され、ｔに、その時点の遅延回路４の遅延
時間が設定される（ステップ２５）。また、Ｉｎｔｉが
ｍＭＡＸよシ大きくない・ときは、上記の処理は行なわ
ない。

次に、ステップ２６で遅延時間ｔｉが、Δｔだけ増加さ
れ、ステップ２７でその値がｔＭＡＸと比較され、ｔｌ
が、ｔＭＡ＋！より大きくないときは、再び、ステップ
２２に戻りｔｌを遅延回路４に設定し、ステップ２２以
下の処理をくり返す。

ｔｌとｔＭＡＸが比較された結果、ｔｌがｔＭＡＸより
大きくなったときは、遅延回路３の遅延時間Ｔと、パル
スカウント回路１ｏの出力値が最大となった時点の遅延
回路４の遅延時間ｔとの差ムを求め（ステップ２８）、
これから、音源の方向θを換算する（ステップ２９）。

この後、再びスタート時にもどり、ステップ２１以下の
処理をくり返す。

この処理をくり返すことにより、マイクロホン１゜２に
加えられる信号間の位相差及びこの位相差から音源の方
向を求めることができる。

以上のように、本実施例によれば、遅延回路４の遅延時
間をある幅で連続的に変化させ、パルスカウント回路１
ｏの出力値が最大となる、遅延回路４の遅延時間を検出
し、その遅延時間と、遅延回路３に設定されている遅延
時間との差を求め、この値から音源の方向を換算するこ
とにより、マイクロホン１，２に対して正面側に位置す
る音源の方向を容易に求めることができる。

発明の効果本発明は、ある間隔をもった２点間に固定された、収音
を行なう第１．第２のマイクロホンと、第１．第２のマ
イクロホンに加えられた信号をそれぞれ時間遅延させる
第１．第２の遅延手段と、第１．第２の遅延手段のそれ
ぞれの出力信号のある周波数帯域の信号のみを通過させ
る第１．第２の帯域通過手段と、第１．第２の遅延手段
のそれぞれの出力信号を入力とし、その信号があるレベ
ルを越えた場合、正又は負のパルス信号を出力する第１
．第２のパルス発生手段と、第１．第２のパルス発生手
段の２つの出力信号を入力とし、２つの信号が同時に存
在するときのみ、正又は負のパルス信号を出力する第３
のパルス発生手段と、第３のパルス発生手段の出力信号
の量を計測する計測手段と、上記第２の遅延手段におけ
る信号の遅延時間をある幅で変化させ、上記計測手段か
らの出力信号により、第１．第２のマイクロホンに加え
られた信号間の位相差を検出し、この位相差から音源の
方向を換算する位相差検出手段を設けることにより、第
１．第２のマイクロホンに対し、正面側に位置する音源
の方向を容易に精度よく検出できる構成が簡単な音源方
向検出装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における音源方向検出装置の
ブロック図、第２図は同本実施例における位相差検出回
路の動作アルゴリズムを示すフローチャート、第３図は
入力信号間の位相差から音源の方向を換算する原理を示
すマイクロホンの配置状態を示す構成図、第４図は従来
例のブロック図である。１．２・・・・・・マイクロホン、３，４・・・・・・
遅延回路、５．６・・・・・・狭帯域バンドパスフィル
タ、７，８・・・・・・パルス発生回路、９・・・・・
・ムＮＤ回路、１ｏ・・・・・・パルスカウント回路、
１１・・・・・・位相差検出回路。第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

ある間隔をもった２点間に固定された第１、第２のマイ
クロホンと、第１、第２のマイクロホンに加えられた信
号を時間遅延させる第１、第２の遅延手段と、第１、第
２の遅延手段の出力信号をそれぞれ入力とし、ある周波
数帯域の信号のみを通過させる第１、第２の帯域通過手
段と、第１、第２の帯域通過手段の出力信号が、あるレ
ベルを越えていた場合に、正又は負のパルス信号を出力
する第１、第２のパルス発生手段と、第１、第２のパル
ス発生手段の２つの出力信号が同時に存在するときのみ
、正又は負のパルス信号を出力する第３のパルス発生手
段と、第３のパルス発生手段の出力信号を入力とし、そ
の信号の量を計測し、その値を出力する計測手段と、上
記第２の遅延手段の遅延時間をある幅をもって常に変化
させる機能及び、上記計測手段からの出力信号により、
第１、第２のマイクロホンに加えられた信号の位相差を
検出し、その位相差から、第１、第２のマイクロホンに
加えられた信号の音源方向を換算する機能を有する位相
差検出手段とを具備してなる音源方向検出装置。