JPWO2017086030A1 - 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得する取得部と、前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する推定部と、を備える、情報処理装置。
【選択図】図1
Description
位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得することと、前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定することと、を実行させる、プログラムが提供される。
1.構成
1.1.システム構成
1.2.機能構成
2.技術的特徴
2.1.基本的な原理
2.2.集音部が円運動を行い、音源から到来する音響が平面波とみなせる場合
2.3.音源から音響と集音部の軌道とを一般化した場合
2.4.音源から観測点に近い場合
2.5.音源分離、ビームフォーミングへの応用
3.変形例
3.1.変形例1:複数の集音部を利用する場合の例
3.2.変形例2:他の方向推定技術との組み合わせ
3.3.変形例3:観測点が移動する場合の一例
3.4.変形例4:屋内における適用例
4.ハードウェア構成
5.むすび
<1.1.システム構成>
まず、本開示の一実施形態に係る情報処理システムの概要について説明する。例えば、図1は、本実施形態に係る情報処理システムの概略的なシステム構成の一例を示している。なお、図1に示す例では、水平面上の互いに直交する方向をx方向及びy方向とし、鉛直方向をz方向として説明する。
次いで、図2を参照して、本実施形態に係る情報処理システム1の機能構成の一例について、特に、情報処理装置10の機能構成に着目して説明する。図2は、本実施形態に係る情報処理システム1の機能構成の一例を示したブロック図である。
次に、本実施形態の技術的特徴として、特に、情報処理装置10(特に、解析部101)による音源の方向の推定に係る処理の詳細について説明する。
前述したように、本実施形態に係る情報処理システム1は、集音部を所定の軌道(例えば、2次元または3次元的な軌道)に沿って位置や向きを変化させたときに、音響の集音結果に基づく音響信号がドップラー効果により変化する特性を利用することで、音源の方向(音響の到来方向)を推定する。この音源の方向の推定にあたり、本実施形態に係る情報処理システム1は、以下の点を仮定する。
(1)集音部の移動速度は既知または観測可能である。
(2)方向の推定の対象となる音源から到来する音響は、定常性及びトーン性を仮定することが可能な区間を含む。
(3)集音部から見た音源の移動速度は、少なくとも、当該集音部が所定の軌道に沿って移動する速度と比較して十分に小さい。
(4)集音部から見た音源の速度変化は、少なくとも、当該集音部が所定の軌道に沿って移動する速度と比較して十分にゆるやかである。
まず、図3及び図4を参照して、音源が集音部301から十分に離れており、当該音源から到来する音響が平面波とみなせ、かつ、集音部301が円状の軌道を等速度で移動する場合に着目して、音源の方向を推定する方法の一例について説明する。
次いで、図5及び図6を参照して、音源から音響と集音部の軌道とを一般化した場合、即ち、音源から到来する音響を正弦波に限らず、かつ、集音部301が移動する軌道を円状の軌道に限定しない場合において、音源の方向を推定する方法の一例について説明する。なお、本説明においても、音源が集音部301から十分に離れており、当該音源から到来する音響が平面波とみなせるものとして説明する。
次いで、図7〜図10を参照して、音源の位置が集音部に近い場合、即ち、音源から到来する音響が平面波であるという仮定が成り立たない場合において、音源の方向を推定する方法の一例について説明する。
上述したように、本実施形態に係る情報処理システム1に依れば、周波数ビン毎の音響の到来方向(即ち、音源の方向)を推定することが可能である。そのため、前述したように、例えば、取得された観測信号に対して、所望の方向に応じてゲイン値を乗算することで、所望の方向から到来する音響を強調または抑圧することが可能である。
次いで、本実施形態に係る情報処理システム1の変形例について説明する。
まず、変形例1として、複数の集音部301を利用することで、音源の方向の推定に係る性能(例えば、分解能等)をより向上させることが可能な仕組みの一例について説明する。
次いで、変形例2として、本実施形態に係る情報処理システム1による音源の方向の推定に係る処理を、他の方向推定技術に係る処理と組み合わせることで、音源の方向の推定に係る精度をより向上させるための技術の一例について説明する。
次いで、変形例3として、本実施形態に係る情報処理システム1を、自動車(車両)等の移動体に適用する場合の一例について説明する。例えば、図15は、変形例3に係る情報処理システム1の概要について説明するための説明図である。図15に示す例では、集音ユニット30が移動体50(例えば、自動車、電車、自転車等)に載置されており、移動体50の移動に伴い、集音ユニット30自体も移動する。なお、本説明では、集音部301は、円状の軌道に沿って移動するものとして説明する。また、図15に示す例では、移動体50は、xy平面上を移動するものとする。
次いで、変形例4として、本実施形態に係る情報処理システム1を、屋内に設置された機器に適用した場合の一例を示す。例えば、図17は、変形例4に係る情報処理システム1の概要について説明するための説明図であり、屋内に設定されたシーリングファンに対して情報処理システム1を適用した場合の一例を示している。
次に、図18を参照して、本開示の各実施形態に係る情報処理装置10(即ち、上述した信号処理装置11〜14)のハードウェア構成の一例について説明する。図18は、本開示の各実施形態に係る情報処理装置10のハードウェア構成の一例を示した図である。
以上、説明したように、本実施形態に係る情報処理システム1では、集音部301の位置及び向きのうち少なくともいずれかを所定のパターンで変化させる(例えば、所定の軌道に沿って移動させる)ことで、当該集音部301により少なくとも1以上の音源からの音響を集音する。そして、情報処理装置10は、集音部301により集音された音響に基づく音響信号の周波数が、当該集音部301の位置及び向きの変化に伴うドップラー効果の影響により変化する特性を利用することで、集音された音響の音源の方向を推定する。
(1)
位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が所定のパターンで変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得する取得部と、
前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する推定部と、
を備える、情報処理装置。
(2)
前記集音部の前記位置情報を前記所定のパターンで変化させる駆動部の動作を制御する駆動制御部を備える、前記(1)に記載の情報処理装置。
(3)
前記駆動制御部は、前記集音部の前記位置情報が、略円形状の所定の軌道に沿って変化するように前記駆動部の動作を制御する、前記(2)に記載の情報処理装置。
(4)
前記推定部は、前記集音部により集音される音響のスペクトルの時間方向の変化と当該スペクトルの周波数方向の変化との比と、前記集音部の前記位置情報の変化と、に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(5)
前記1以上の音源それぞれの方向の推定結果に基づき、少なくともいずれかの方向から到来し集音される音響の振幅を制御する、音響制御部を備える、前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(6)
前記取得部は、複数の前記集音部それぞれによる音響の集音結果を取得し、
前記推定部は、複数の前記集音部それぞれの移動に伴う、当該複数の集音部それぞれにより集音される音響の前記周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、
前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(7)
前記集音部は、前記位置情報が所定の移動体に対して相対的に前記所定のパターンで変化するように、当該移動体に支持され、
前記推定部は、前記所定の移動体の位置及び向きのうち少なくともいずれかの変化と、当該所定の移動体に対する前記集音部の相対的な前記位置情報の変化と、に伴う、前記音響の前記周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、
前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(8)
前記所定の移動体は、車両である、前記(7)に記載の情報処理装置。
(9)
前記集音部は、所定の駆動体に対して保持され、当該駆動体が駆動することで、前記位置情報が前記所定のパターンで変化する、前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(10)
前記駆動体は、回転体であり、
前記集音部は、前記回転体が回転することで、前記位置情報が略円形状の所定の軌道に沿って変化する、
前記(9)に記載の情報処理装置。
(11)
前記回転体は、所定の天井面または壁面に設置されるファンの回転翼である、前記(10)に記載の情報処理装置。
(12)
前記音源は、音響を発する他の移動体であり、
前記推定部は、前記他の移動体の方向を、前記集音部により集音される音響の前記周波数変化に基づき推定する、前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(13)
前記推定部は、取得された前記他の移動体の位置の推定結果を、前記集音部により集音される音響の前記周波数変化に基づく当該他の移動体の方向の推定結果に基づき補正する、前記(12)に記載の情報処理装置。
(14)
前記取得部は、撮像部により撮像された画像を取得し、
前記推定部は、取得された前記画像の解析結果と、前記集音部により集音される音響の前記周波数変化と、に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、前記(1)〜(13)のいずれか一項に記載の情報処理装置。
(15)
位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が所定のパターンで変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得することと、
プロセッサが、前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定することと、
を含む、情報処理方法。
(16)
コンピュータに、
位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が所定のパターンで変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得することと、
前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定することと、
を実行させる、プログラム。
10 情報処理装置
101 解析部
103 駆動制御部
105 処理実行部
107 記憶部
30 集音ユニット
301 集音部
303 支持部
305 駆動部
Claims (17)
- 位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得する取得部と、
前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する推定部と、
を備える、情報処理装置。 - 前記集音部は、前記位置情報が所定のパターンで変化する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記集音部の前記位置情報を前記所定のパターンで変化させる駆動部の動作を制御する駆動制御部を備える、請求項2に記載の情報処理装置。
- 前記駆動制御部は、前記集音部の前記位置情報が、略円形状の所定の軌道に沿って変化するように前記駆動部の動作を制御する、請求項3に記載の情報処理装置。
- 前記推定部は、前記集音部により集音される音響のスペクトルの時間方向の変化と当該スペクトルの周波数方向の変化との比と、前記集音部の前記位置情報の変化と、に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記1以上の音源それぞれの方向の推定結果に基づき、少なくともいずれかの方向から到来し集音される音響の振幅を制御する、音響制御部を備える、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記取得部は、複数の前記集音部それぞれによる音響の集音結果を取得し、
前記推定部は、複数の前記集音部それぞれの移動に伴う、当該複数の集音部それぞれにより集音される音響の前記周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記集音部は、前記位置情報が所定の移動体に対して相対的に前記所定のパターンで変化するように、当該移動体に支持され、
前記推定部は、前記所定の移動体の位置及び向きのうち少なくともいずれかの変化と、当該所定の移動体に対する前記集音部の相対的な前記位置情報の変化と、に伴う、前記音響の前記周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、
請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記所定の移動体は、車両である、請求項8に記載の情報処理装置。
- 前記集音部は、所定の駆動体に対して保持され、当該駆動体が駆動することで、前記位置情報が前記所定のパターンで変化する、請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記駆動体は、回転体であり、
前記集音部は、前記回転体が回転することで、前記位置情報が略円形状の所定の軌道に沿って変化する、
請求項10に記載の情報処理装置。 - 前記回転体は、所定の天井面または壁面に設置されるファンの回転翼である、請求項11に記載の情報処理装置。
- 前記音源は、音響を発する他の移動体であり、
前記推定部は、前記他の移動体の方向を、前記集音部により集音される音響の前記周波数変化に基づき推定する、請求項1に記載の情報処理装置。 - 前記推定部は、取得された前記他の移動体の位置の推定結果を、前記集音部により集音される音響の前記周波数変化に基づく当該他の移動体の方向の推定結果に基づき補正する、請求項13に記載の情報処理装置。
- 前記取得部は、撮像部により撮像された画像を取得し、
前記推定部は、取得された前記画像の解析結果と、前記集音部により集音される音響の前記周波数変化と、に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定する、請求項1に記載の情報処理装置。 - 位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得することと、
プロセッサが、前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定することと、
を含む、情報処理方法。 - コンピュータに、
位置及び向きのうち少なくともいずれかを示す位置情報が変化する集音部による、1以上の音源それぞれからの音響の集音結果を取得することと、
前記集音部の前記位置情報の変化に伴う、当該集音部に集音される音響の周波数変化に基づき、前記1以上の音源それぞれの方向を推定することと、
を実行させる、プログラム。
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