KR101090182B1 - Dynamic detector of sound direction and method thereof - Google Patents

Dynamic detector of sound direction and method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101090182B1
KR101090182B1 KR1020090110680A KR20090110680A KR101090182B1 KR 101090182 B1 KR101090182 B1 KR 101090182B1 KR 1020090110680 A KR1020090110680 A KR 1020090110680A KR 20090110680 A KR20090110680 A KR 20090110680A KR 101090182 B1 KR101090182 B1 KR 101090182B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sound
sound source
digital signals
amplitude
microphones
Prior art date
Application number
KR1020090110680A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110054138A (en
Inventor
정연모
김태완
김동훈
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020090110680A priority Critical patent/KR101090182B1/en
Publication of KR20110054138A publication Critical patent/KR20110054138A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101090182B1 publication Critical patent/KR101090182B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/005—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for combining the signals of two or more microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/02—Details casings, cabinets or mounting therein for transducers covered by H04R1/02 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/025—Transducer mountings or cabinet supports enabling variable orientation of transducer of cabinet
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/40—Details of arrangements for obtaining desired directional characteristic by combining a number of identical transducers covered by H04R1/40 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/401—2D or 3D arrays of transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/40—Details of arrangements for obtaining desired directional characteristic by combining a number of identical transducers covered by H04R1/40 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/403—Linear arrays of transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R2430/21—Direction finding using differential microphone array [DMA]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 음향수신부를 통해 입력된 음향 신호를 역추적 함으로써 음원 방향을 보다 신속하고 정확하게 탐지할 수 있는 음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic detection apparatus and method of the sound source direction that can detect the sound source direction more quickly and accurately by trace back the sound signal input through the sound receiver.

본 발명의 음원 방향의 동적 탐지 장치는, 서로 이격된 제1 및 제2마이크로폰을 포함하는 음향수신부와, 상기 제1 및 제2마이크로폰에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하는 코덱과, 상기 코덱에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭을 비교하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 비교값에 따라 상기 음향수신부를 회전시키는 구동부를 포함한다.Dynamic detection device of the sound source direction of the present invention, the sound receiver including a first microphone and a second microphone spaced apart from each other, and a codec for converting the sound input from the first and second microphone to the first and second digital signal And a controller configured to compare phases and amplitudes of the first and second digital signals converted by the codec, and a driver to rotate the acoustic receiver according to the comparison value output from the controller.

또한, 본 발명의 음원 방향의 동적 탐지 방법은, 음향수신부의 제1 및 제2마이크로폰을 통해 음향이 입력되는 단계와, 상기 제1 및 제2마이크로폰에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 제1 및 제2디지털 신호로 위상과 진폭을 비교하는 단계와, 상기 제1 및 제2디지털 신호 중 위상과 진폭이 큰 쪽으로 상기 음향수신부를 수평 회전시키는 단계를 포함한다.In addition, the dynamic detection method of the sound source direction of the present invention, the step of inputting the sound through the first and second microphone of the sound receiving unit, and the sound input from the first and second microphone to the first and second digital signal And converting a phase into a first and second digital signal, and rotating the sound receiver toward a larger phase and amplitude among the first and second digital signals. .

음원, 방향, 동적, 탐지, 위상, 진폭 Sound source, direction, dynamic, detection, phase, amplitude

Description

음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법{DYNAMIC DETECTOR OF SOUND DIRECTION AND METHOD THEREOF}DYNAMIC DETECTOR OF SOUND DIRECTION AND METHOD THEREOF

본 발명은 음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 음향수신부를 통해 입력된 음향 신호를 역추적 함으로써 음원 방향을 보다 신속하고 정확하게 탐지할 수 있는 음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a dynamic detection apparatus and method of the sound source direction, and more particularly to a dynamic detection apparatus and method of the sound source direction that can detect the sound source direction more quickly and accurately by trace back the sound signal input through the sound receiver. It is about.

음원의 방향 탐지 기술은 음원의 공간상에 배치된 센서에서 발생하는 음성신호의 시간 지연을 이용하여 음원의 방향을 찾는 것을 말한다. 이 기술은 두 귀를 이용한 자동 음성인식시스템에 적용되어, 잡음 속에서 특정 방향의 음원에 주의 집중하거나, 여러 개의 음원이 섞여 있을 때 방향 정보를 이용하여 각각의 음원을 분리하는 데 사용된다. 또한, 이 음원의 방향 탐지 기술은 적응적 빔포밍(adaptive beam forming)기술과 방향성 필터링(directional filtering)기술에 적용되어, 능동적 방향성 잡음을 제거하기 위해 사용된다.The direction detection technology of a sound source refers to finding a direction of a sound source by using a time delay of a voice signal generated by a sensor disposed in a space of the sound source. This technique is applied to the automatic speech recognition system using two ears, which is used to focus attention on a sound source in a specific direction in noise or to separate each sound source by using direction information when several sound sources are mixed. In addition, the direction detection technique of this sound source is applied to adaptive beam forming technique and directional filtering technique, and used to remove active directional noise.

종래의 음원의 방향 탐지 기술은 대부분 2개의 센서에 연결된 필터뱅크 신호를 시간 지연기에 적용하여, 모든 시간 지연에 대한 교차상관(cross-correlation) 값을 구하고, 최고치의 교차상관값을 가지는 시간지연을 찾는다.Conventional direction detection technology of the sound source is applied to the time delay of the filter bank signal connected to the two sensors to find the cross-correlation value for all the time delay, the time delay having the highest cross-correlation value Find.

하지만, 이 종래의 방법은 모든 시간 지연에 대해 음성신호를 교차상관하는 데 많은 계산이 필요하기 때문에 구현시 어려움이 따른다. 또한, 음원의 정확한 시간 지연을 찾기 위해서는 긴 시간 윈도우가 유리하지만 국지적인 음원의 방향을 탐지하기 위해서는 짧은 시간 윈도우가 유리한데, 이 종래의 방법은 교차상관값을 계산하기 위해 고정된 크기의 시간 윈도우를 사용하기 때문에 윈도우의 크기를 결정하는 데 어려움이 있다. 따라서 일반적으로 교차상관에 기초한 음원의 방향 탐지 기술은 잡음이 섞였을 때 정확도가 떨어지고, 여러 개의 음원이 존재할 경우에는 음원간의 간섭이 심한 문제점이 발생한다.However, this conventional method is difficult to implement because many calculations are required to cross-correlate the speech signal for all time delays. In addition, a long time window is advantageous for finding the correct time delay of a sound source, but a short time window is advantageous for detecting the direction of a local sound source. This conventional method has a fixed time window for calculating a cross-correlation value. Because of this, it is difficult to determine the size of the window. Therefore, in general, the direction detection technique of the sound source based on cross-correlation decreases the accuracy when the noise is mixed, and when there are a plurality of sound sources, the interference between the sound sources is severe.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 음향수신부를 통해 입력된 음향 신호를 역추적 함으로써 음원 방향을 보다 신속하고 정확하게 탐지할 수 있는 음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a dynamic detection apparatus and a method for detecting a sound source direction more quickly and accurately by tracing back a sound signal input through an acoustic receiver. .

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 음원 방향의 동적 탐지 장치는, 서로 이격된 제1 및 제2마이크로폰을 포함하는 음향수신부와, 상기 제1 및 제2마이크로폰에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하는 코덱과, 상기 코덱에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭을 비교하는 제어부와, 상기 제어부에서 출력된 비교값에 따라 상기 음향수신부를 회전시키는 구동부를 포함한 다.In order to achieve the above object, the dynamic detection apparatus of the sound source direction according to the present invention includes a sound receiver including first and second microphones spaced apart from each other, and first and second sound inputs from the first and second microphones. A codec for converting into a second digital signal, a control unit for comparing phases and amplitudes of the first and second digital signals converted by the codec, and a driving unit for rotating the sound receiver according to the comparison value output from the control unit. All.

또한, 본 발명에 의한 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 음원 방향의 동적 탐지 방법은, 음향수신부의 제1 및 제2마이크로폰을 통해 음향이 입력되는 단계와, 상기 제1 및 제2마이크로폰에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하는 단계와, 상기 제1 및 제2디지털 신호로 위상과 진폭을 비교하는 단계와, 상기 제1 및 제2디지털 신호 중 위상과 진폭이 큰 쪽으로 상기 음향수신부를 수평 회전시키는 단계를 포함한다.In addition, the dynamic detection method of the sound source direction using the dynamic detection device of the sound source direction according to the present invention, the step of inputting sound through the first and second microphones of the sound receiving unit, and the input from the first and second microphone Converting the sound into first and second digital signals, comparing phase and amplitude with the first and second digital signals, and increasing the phase and amplitude of the first and second digital signals Horizontally rotating the receiver.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법은 마이크로폰을 통해 입력된 음향 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이를 비교하여 위상과 진폭이 큰 쪽으로 음향수신부를 회전시켜, 음향 신호를 역추적 함으로써 음원 방향을 보다 신속하고 정확하게 탐지한다.The dynamic detection apparatus and method of the sound source direction according to the present invention configured as described above converts the sound signal input through the microphone into a digital signal, and compares it by rotating the sound receiver to a large phase and amplitude, the sound signal Backtracking detects sound source direction more quickly and accurately.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이하, 본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어, 그리고 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였다.With reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; In the following description of embodiments according to the present invention, and in adding reference numerals to the components of each drawing, the same reference numerals are added to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a perspective view illustrating a dynamic detection device in the sound source direction according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing a dynamic detection device in the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치는, 음향수신부(10)와, 음향수신부(10)가 회전 가능하게 설치되는 본체(20)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, a dynamic detection apparatus in a sound source direction according to an embodiment of the present invention includes an acoustic receiver 10 and a main body 20 in which the acoustic receiver 10 is rotatably installed. do.

음향수신부(10)는 음원에서 발생한 음향이 입력되는 부분이다. 이 음향수신부(10)는, 수평방향으로 연장된 지지부재(12)와, 지지부재(12)의 양단에 각각 설치되는 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)을 포함한다. 지지부재(12)의 양단에 설치된 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)은 수평방향으로 이격되어 동일한 높이를 가지며, 같은 방향을 지향하도록 평행하게 설치된다.The sound receiver 10 is a part where sound generated from a sound source is input. The sound receiver 10 includes a support member 12 extending in the horizontal direction and first and second microphones 14a and 14b provided at both ends of the support member 12, respectively. The first and second microphones 14a and 14b provided at both ends of the support member 12 are equally spaced apart in the horizontal direction and are installed in parallel to face the same direction.

음향수신부(10)는 회전축(16)을 통해 본체(20)에 회전 가능하게 결합된다. 이 회전축(16)은 수평부재(16a)와 수직부재(16b)로 이루어진 ㄱ자 형상으로 형성되고, 수평부재(16a)의 선단에 음향수신부(10)가 결합되고, 수직부재(16b)의 하단이 본체(20)에 회전 가능하게 결합된다.The sound receiver 10 is rotatably coupled to the main body 20 through the rotation shaft 16. The rotating shaft 16 is formed in an L-shape consisting of a horizontal member 16a and a vertical member 16b, the acoustic receiver 10 is coupled to the front end of the horizontal member 16a, and the lower end of the vertical member 16b is It is rotatably coupled to the body 20.

회전축(16)이 결합되는 본체(20)는 도 2에 도시된 코덱(22), 제어부(24), 구동부(26)를 포함하여 구성된다. 이 중, 코덱(22)은 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하고, 제어부(24)는 코덱(22)에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호를 비교하며, 구동부(26)는 제어부(24)에서 인가된 명령에 따라 음향수신부(10)를 회전시킨다.The main body 20 to which the rotating shaft 16 is coupled includes a codec 22, a controller 24, and a driver 26 illustrated in FIG. 2. Among these, the codec 22 converts sound input from the first and second microphones 14a and 14b into first and second digital signals, and the controller 24 converts the first and second signals converted from the codec 22. Comparing the second digital signal, the driver 26 rotates the sound receiver 10 according to a command applied from the controller 24.

이때, 제어부(24)는 코덱(22)에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호를 비교함에 있어서, 해당 디지털 신호의 위상과 진폭을 비교한다. 일반적으로, 음원(S)과의 이격거리가 동일한 지점에서 입력된 음향은 그 위상과 진폭이 서로 동일하다(도 4 참 조). 따라서 제어부(24)는 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)을 통해 입력된 음향의 디지털 신호가 서로 동일한지 판단하고, 서로 다를 경우 그 차이를 연산하여 각도로 출력하여 구동부(26)를 작동시킨다. 일례로, 제1디지털 신호의 위상과 진폭이 크면 제1마이크로폰(14a) 측으로 회전시키고, 제2디지털 신호의 위상과 진폭이 크면 제2마이크로폰(14b) 측으로 회전시킨다. 따라서 회전축(16)의 수평부재(16a)가 가리키는 방향이 음원 방향이다.In this case, the controller 24 compares the phase and amplitude of the digital signal in comparing the first and second digital signals converted by the codec 22. In general, the sound input at the same distance from the sound source S is the same in phase and amplitude (see Fig. 4). Therefore, the controller 24 determines whether the digital signals of the sound input through the first and second microphones 14a and 14b are the same, and if they are different, calculates the difference and outputs the difference at an angle to operate the driving unit 26. Let's do it. For example, if the phase and amplitude of the first digital signal are large, the motor rotates toward the first microphone 14a. If the phase and amplitude of the second digital signal is large, the motor rotates to the second microphone 14b. Therefore, the direction indicated by the horizontal member 16a of the rotating shaft 16 is the sound source direction.

한편, 음향수신부(10)를 회전시키는 구동부(26)는 제어부(24)에서 연산 및 출력된 각도 정보에 따라 음향수신부(10)를 정확하게 회전시킬 수 있도록 회전각도 제어가 가능한 서보모터 또는 스탭핑모터인 것이 바람직하다.On the other hand, the drive unit 26 for rotating the sound receiving unit 10 is a servo motor or stepping motor capable of controlling the rotation angle to accurately rotate the sound receiving unit 10 according to the angle information calculated and output from the control unit 24 Is preferably.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 탐지 방법을 도시한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 과정을 도시하는 개략도이다.3 is a flowchart illustrating a detection method using a dynamic detection apparatus in the sound source direction according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a dynamic detection process in the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 음원(S)에서 발생한 음향은 음원(S)을 중심으로 구 형태로 퍼져 나간다. 따라서 음원(S)과의 이격거리가 동일한 지점에서 탐지된 음향의 위상과 진폭은 서로 동일하다. 즉, 음원(S)과 일정 거리 이격된 본 실시예의 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)을 통해 입력된 음향의 위상과 진폭이 동일할 경우 음향수신부(10)가 향하는 방향(회전축(16)의 수평부재(16a)가 가리키는 방향)이 음원 방향이 된다.As shown in FIG. 4, the sound generated from the sound source S spreads out in a spherical shape around the sound source S. FIG. Therefore, the phase and amplitude of the sound detected at the same distance from the sound source S are the same. That is, when the phase and amplitude of the sound input through the first and second microphones 14a and 14b of the present embodiment, which are spaced from the sound source S by a predetermined distance, are the same, the direction in which the sound receiving unit 10 faces (rotation axis 16 ), The direction indicated by the horizontal member 16a becomes the sound source direction.

이러한 원리를 바탕으로 한 본 발명의 음원 방향의 동적 탐지 방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 살펴보도록 한다.The dynamic detection method of the sound source direction of the present invention based on this principle will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

음원(S)에서 발생된 음향은 음향수신부(10)의 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)을 통해 입력된다(S10). 이렇게 입력된 음향은 코덱(22)으로 전달되어 디지털 신호로 변환되는데, 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)을 통해 입력된 음향이 서로 섞이지 않도록 구분하여 제1디지털 신호와 제2디지털 신호로 각각 변환한다(S20).The sound generated from the sound source S is input through the first and second microphones 14a and 14b of the sound receiver 10 (S10). The sound inputted as described above is transferred to the codec 22 and converted into a digital signal. The sound inputted through the first and second microphones 14a and 14b is divided into a first digital signal and a second digital signal so as not to be mixed with each other. Each is converted (S20).

코덱(22)에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호는 제어부(24)로 입력된다. 제어부(24)는 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭을 비교하고(S30), 서로 다를 경우 그 차이를 연산하여 각도로 출력한다. 또한, 출력된 각도에 따라 구동부(26)를 작동시켜 음향수신부(10)를 수평 회전시킨다.The first and second digital signals converted by the codec 22 are input to the controller 24. The controller 24 compares the phases and amplitudes of the first and second digital signals (S30), and calculates the difference and outputs the angles when they differ from each other. In addition, the driving unit 26 is operated according to the output angle to rotate the sound receiving unit 10 horizontally.

예를 들어, 제1디지털 신호의 위상과 진폭이 크면(S32), 그 차이에 해당하는 각도만큼 음향수신부(10)를 제1마이크로폰(14a) 측으로 회전시킨다.(S34). 반면, 제2디지털 신호의 위상과 진폭이 크면, 음향수신부(10)를 제2마이크로폰(14b) 측으로 회전시킨다(S36).For example, when the phase and amplitude of the first digital signal are large (S32), the sound receiver 10 is rotated toward the first microphone 14a by an angle corresponding to the difference (S34). On the other hand, if the phase and amplitude of the second digital signal is large, the sound receiver 10 is rotated toward the second microphone 14b (S36).

한편, 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭이 동일하면(S30), 상술한 원리에 의해 제1 및 제2마이크로폰(14a,14b)과 음원(S) 사이의 이격거리가 동일함을 의미한다. 즉, 음향수신부(10)가 음원(S)을 향하고 있음을 의미한다. 이럴 경우에는 제어부(24)가 구동부(26)를 작동시키지 않는다.On the other hand, if the phase and amplitude of the first and second digital signals are the same (S30), it means that the separation distance between the first and second microphones 14a and 14b and the sound source S is the same according to the above-described principle. do. That is, it means that the sound receiving unit 10 faces the sound source (S). In this case, the control unit 24 does not operate the drive unit 26.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치 및 방법은 마이크로폰(14a,14b)을 통해 입력된 음향 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이를 비교하여 위상과 진폭이 큰 쪽으로 음향수신부(10)를 회전시켜, 음향 신호를 역추적 함으로써 음원 방향을 보다 신속하고 정확하게 탐지한다. 또한, 구조가 간단하고, 제작이 용이하며, 제작비용도 저렴하여 매우 효율적이다.As described above, the apparatus and method for detecting the sound source in the sound source direction according to the present embodiment converts the sound signals input through the microphones 14a and 14b into digital signals, and compares the sound signals to a larger phase and amplitude. 10), the sound signal direction is detected more quickly and accurately by backtracking the sound signal. In addition, the structure is simple, the production is easy, and the production cost is also low and very efficient.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.5 is a perspective view illustrating a dynamic detection device in the sound source direction according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a schematic diagram showing a dynamic detection device in the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치는, 음향수신부(10)와, 음향수신부(10)가 회전 가능하게 설치되는 본체(20)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 5, the dynamic detection apparatus in the sound source direction according to the embodiment of the present invention includes a sound receiver 10 and a main body 20 in which the sound receiver 10 is rotatably installed. do.

음향수신부(10)는 음원에서 발생한 음향이 입력되는 부분이다. 이 음향수신부(10)는, 수평 및 수직방향으로 각각 연장된 +자 형상의 지지부재(12)와, 지지부재(12)의 각 선단에 설치되는 제1 내지 제4마이크로폰(14a,14b,14c,14d)을 포함한다.The sound receiver 10 is a part where sound generated from a sound source is input. The sound receiver 10 includes a + -shaped support member 12 extending in the horizontal and vertical directions, respectively, and first to fourth microphones 14a, 14b, and 14c provided at each end of the support member 12. , 14d).

음향수신부(10)는 회전축(16)을 통해 본체(20)에 회전 가능하게 결합된다. 이 회전축(16)은, 음향수신부(10)와 제2구동부(26b)를 연결하는 수평부재(16a) 및 제2구동부(26b)와 본체(20), 좀 더 상세하게는 본체(20) 내부의 제1구동부(도 6의 26a)를 연결하는 수직부재(16b)로 이루어진다. 이때, 제1구동부(26a)는 음향수신부(10)를 수평방향으로 회전시키고, 제2구동부(26b)는 음향수신부(10)를 수직방향으로 회전시킨다.The sound receiver 10 is rotatably coupled to the main body 20 through the rotation shaft 16. The rotating shaft 16 includes a horizontal member 16a and a second driving unit 26b and a main body 20 which connect the sound receiving unit 10 and the second driving unit 26b, more specifically, inside the main body 20. It consists of a vertical member (16b) for connecting the first driving portion (26a of FIG. 6). In this case, the first driving unit 26a rotates the sound receiving unit 10 in the horizontal direction, and the second driving unit 26b rotates the sound receiving unit 10 in the vertical direction.

회전축(16)이 결합되는 본체(20)는 내부에 코덱(22), 제어부(24), 구동부(26)가 설치된다. 이 중, 코덱(22)은 제1 내지 제4마이크로폰(14a,14b,14c,14d) 에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하고, 제어부(24)는 코덱(22)에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호, 그리고 제3 및 제4디지털 신호를 각각 비교하며, 구동부(26)는 제어부(24)에서 인가된 명령에 따라 음향수신부(10)를 수평 또는/및 수직방향으로 회전시킨다. 즉, 제1구동부(26a)를 이용하여 음향수신부(10)를 수평방향으로 회전시키고, 제2구동부(26b)를 이용하여 음향수신부(10)를 수직방향으뢰 회전시킨다.The main body 20 to which the rotating shaft 16 is coupled is provided with a codec 22, a controller 24, and a driver 26. Among these, the codec 22 converts the sound input from the first to fourth microphones 14a, 14b, 14c, and 14d into first and second digital signals, and the controller 24 converts the sound from the codec 22. The first and second digital signals and the third and fourth digital signals, respectively, and the driver 26 controls the sound receiver 10 in a horizontal or / and vertical direction according to a command applied from the controller 24. Rotate That is, the sound receiving unit 10 is rotated in the horizontal direction using the first driving unit 26a, and the sound receiving unit 10 is rotated in the vertical direction using the second driving unit 26b.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 탐지 방법을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a detection method using a dynamic detection device in the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 음원(S)에서 발생된 음향은 음향수신부(10)의 제1 내지 제4마이크로폰(14a,14b,14c,14d)을 통해 입력된다(S10). 이렇게 입력된 음향은 코덱(22)으로 전달되어 디지털 신호로 변환되는데, 제1 내지 제4마이크로폰(14a,14b,14c,14d)을 통해 입력된 음향이 서로 섞이지 않도록 구분하여 제1디지털 신호 내지 제4디지털 신호로 각각 변환한다(S20).Referring to FIG. 7, the sound generated from the sound source S is input through the first to fourth microphones 14a, 14b, 14c, and 14d of the sound receiver 10 (S10). The sound inputted as described above is transferred to the codec 22 and converted into a digital signal, and the first digital signal to the first is divided so that the sound input through the first to fourth microphones 14a, 14b, 14c, and 14d is not mixed with each other. Each of the four digital signals is converted (S20).

코덱(22)에서 변환된 제1 내지 제4디지털 신호는 제어부(24)로 입력된다. 제어부(24)는 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭을 비교하고(S30), 서로 다를 경우 그 차이를 연산하여 각도로 출력하며, 출력된 각도에 따라 제1구동부(26a)를 작동시켜 음향수신부(10)를 수평 회전시킨다.The first to fourth digital signals converted by the codec 22 are input to the controller 24. The controller 24 compares the phase and amplitude of the first and second digital signals (S30), calculates the difference when they are different, and outputs the angle, and operates the first driver 26a according to the output angle. Rotate the sound receiver 10 horizontally.

또한, 제3 및 제4디지털 신호의 위상과 진폭을 비교하고(S40), 서로 다를 경우 그 차이를 연산하여 각도로 출력하며, 출력된 각도에 따라 구동부(26b)를 작동시켜 음향수신부(10)를 수직 회전시킨다.In addition, the phase and amplitude of the third and fourth digital signals are compared (S40), and if they are different from each other, the difference is calculated and outputted as an angle. Rotate vertically.

예를 들어, 제1디지털 신호의 위상과 진폭이 크면(S32) 그 차이에 해당하는 각도만큼 음향수신부(10)를 제1마이크로폰(14a) 측으로 회전시키고(S34), 제2디지털 신호의 위상과 진폭이 크면 음향수신부(10)를 제2마이크로폰(14b) 측으로 회전시킨다(S36).For example, when the phase and amplitude of the first digital signal are large (S32), the sound receiver 10 is rotated toward the first microphone 14a by an angle corresponding to the difference (S34), and the phase and amplitude of the second digital signal are If the amplitude is large, the sound receiving unit 10 is rotated to the second microphone 14b side (S36).

또한, 제3디지털 신호의 위상과 진폭이 크면(S42) 그 차이에 해당하는 각도만큼 음향수신부(10)를 제3마이크로폰(14a) 측으로 회전시키고(S44), 제4디지털 신호의 위상과 진폭이 크면 음향수신부(10)를 제4마이크로폰(14d) 측으로 회전시킨다(S46).In addition, when the phase and amplitude of the third digital signal are large (S42), the sound receiver 10 is rotated toward the third microphone 14a by an angle corresponding to the difference (S44), and the phase and amplitude of the fourth digital signal are increased. If large, the sound receiving unit 10 is rotated to the fourth microphone 14d side (S46).

한편, 제1 내지 제4디지털 신호의 위상과 진폭이 동일하면(S30,S40), 상술한 원리에 의해 제1 내지 제2마이크로폰(14a,14b,14c,14d)과 음원(S) 사이의 이격거리가 동일함을 의미한다. 즉, 음향수신부(10)가 음원(S)을 향하고 있음을 의미한다. 이럴 경우에는 제어부(24)가 구동부(26)를 작동시키지 않는다.On the other hand, if the phase and amplitude of the first to fourth digital signals are the same (S30, S40), the separation between the first to second microphones 14a, 14b, 14c, 14d and the sound source S according to the above-described principle. It means that the distance is the same. That is, it means that the sound receiving unit 10 faces the sound source (S). In this case, the control unit 24 does not operate the drive unit 26.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been described through the preferred embodiments, the above-described embodiments are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes may be made without departing from the technical idea of the present invention. Those of ordinary skill will understand. Therefore, the protection scope of the present invention should be interpreted not by the specific embodiments, but by the matters described in the claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a dynamic detection device of the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 개략적으로 도시한 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing a dynamic detection device of the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 탐지 방법을 도시한 순서도.3 is a flow chart illustrating a detection method using a dynamic detection device in the direction of the sound source according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 과정을 도시하는 개략도.Figure 4 is a schematic diagram showing a dynamic detection process of the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 도시한 사시도.5 is a perspective view showing a dynamic detection device of the sound source direction according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 개략적으로 도시한 구성도.Figure 6 is a schematic diagram showing a dynamic detection device of the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 탐지 방법을 도시한 순서도.7 is a flowchart illustrating a detection method using a dynamic detection device in the sound source direction according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 음향수신부 12: 지지부재10: acoustic receiver 12: support member

14a, 14b: 제1 및 제2마이크로폰 16: 회전축14a, 14b: first and second microphones 16: rotating shaft

20: 본체 22: 코덱20: main body 22: codec

24: 제어부 26: 구동부24: control unit 26: drive unit

Claims (6)

삭제delete 서로 이격된 제1 및 제2마이크로폰을 포함하는 음향수신부;An acoustic receiver including first and second microphones spaced apart from each other; 상기 제1 및 제2마이크로폰에서 수신된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하는 코덱;A codec for converting sound received from the first and second microphones into first and second digital signals; 상기 코덱에서 변환된 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭을 비교하는 제어부; 및A controller for comparing phase and amplitude of the first and second digital signals converted by the codec; And 상기 제어부에서 출력된 비교값에 따라 상기 음향수신부를 회전시키는 구동부를 포함하고,It includes a driving unit for rotating the sound receiving unit in accordance with the comparison value output from the control unit, 상기 제1 및 제2마이크로폰은 수평방향으로 이격되며, 상기 음향수신부는 수평방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 음원 방향의 동적 탐지 장치.The first and second microphones are spaced apart in the horizontal direction, the sound receiving unit is a dynamic detection device of the sound source direction, characterized in that rotated in the horizontal direction. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 음향수신부는 상하로 이격된 제3 및 제4마이크로폰을 포함하는 음원 방향의 동적 탐지 장치.The sound receiving unit is a dynamic detection device of the sound source direction comprising a third and fourth microphone spaced up and down. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 구동부는, 상기 음향수신부를 수평방향으로 회전시키는 제1구동부와, 상기 음향수신부를 수직방향으로 회전시키는 제2구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음원 방향의 동적 탐지 장치.The driving unit includes a first driving unit for rotating the sound receiving unit in a horizontal direction, and a second driving unit for rotating the sound receiving unit in a vertical direction. 청구항 2에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 탐지 방법에 있어서,In the detection method using the dynamic detection device in the sound source direction according to claim 2, 음향수신부의 제1 및 제2마이크로폰을 통해 음향이 입력되는 단계;Inputting sound through the first and second microphones of the sound receiver; 상기 제1 및 제2마이크로폰에서 입력된 음향을 제1 및 제2디지털 신호로 변환하는 단계;Converting the sound input from the first and second microphones into first and second digital signals; 상기 제1 및 제2디지털 신호로 위상과 진폭을 비교하는 단계; 및Comparing phase and amplitude with the first and second digital signals; And 상기 제1 및 제2디지털 신호 중 위상과 진폭이 큰 쪽으로 상기 음향수신부를 수평 회전시키는 단계를 포함하는 음원 방향의 동적 탐지 방법.And horizontally rotating the sound receiver toward the larger phase and amplitude of the first and second digital signals. 청구항 4에 따른 음원 방향의 동적 탐지 장치를 이용한 탐지 방법에 있어서,In the detection method using the dynamic detection device in the sound source direction according to claim 4, 음향수신부의 제1 내지 제4마이크로폰을 통해 음향이 입력되는 단계;Inputting sound through the first to fourth microphones of the sound receiving unit; 상기 제1 내지 제4마이크로폰에서 입력된 음향을 제1 내지 제4디지털 신호로 변환하는 단계;Converting the sound input from the first to fourth microphones into first to fourth digital signals; 상기 제1 및 제2디지털 신호의 위상과 진폭, 그리고 상기 제3 및 제4디지털 신호의 위상과 진폭을 각각 비교하는 단계;Comparing phases and amplitudes of the first and second digital signals and phases and amplitudes of the third and fourth digital signals, respectively; 상기 제1 및 제2디지털 신호 중 위상과 진폭이 큰 쪽으로 상기 음향수신부를 수평 회전시키는 단계;Horizontally rotating the sound receiver toward a larger phase and amplitude of the first and second digital signals; 상기 제3 및 제4디지털 신호 중 위상과 진폭이 큰 쪽으로 상기 음향수신부를 수직 회전시키는 단계를 포함하는 음원 방향의 동적 탐지 방법.And vertically rotating the sound receiver toward the larger phase and amplitude of the third and fourth digital signals.
KR1020090110680A 2009-11-17 2009-11-17 Dynamic detector of sound direction and method thereof KR101090182B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090110680A KR101090182B1 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Dynamic detector of sound direction and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090110680A KR101090182B1 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Dynamic detector of sound direction and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110054138A KR20110054138A (en) 2011-05-25
KR101090182B1 true KR101090182B1 (en) 2011-12-06

Family

ID=44363387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090110680A KR101090182B1 (en) 2009-11-17 2009-11-17 Dynamic detector of sound direction and method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101090182B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102198939B1 (en) * 2019-12-17 2021-01-05 (주)비에스소프트 Microphone device
CN114630232B (en) * 2022-03-19 2023-10-17 国网上海市电力公司超高压分公司 Speech dialogue device based on artificial intelligence and dialogue system thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000224685A (en) 1999-02-03 2000-08-11 Aiwa Co Ltd Microphone unit
KR100499124B1 (en) 2002-03-27 2005-07-04 삼성전자주식회사 Orthogonal circular microphone array system and method for detecting 3 dimensional direction of sound source using thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000224685A (en) 1999-02-03 2000-08-11 Aiwa Co Ltd Microphone unit
KR100499124B1 (en) 2002-03-27 2005-07-04 삼성전자주식회사 Orthogonal circular microphone array system and method for detecting 3 dimensional direction of sound source using thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110054138A (en) 2011-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9958950B2 (en) Detector
US9716944B2 (en) Adjustable audio beamforming
US9076450B1 (en) Directed audio for speech recognition
KR101491354B1 (en) Apparatus and Method for Recognize of Voice
JP6608466B2 (en) Robot voice search rotation system and method
JP4812302B2 (en) Sound source direction estimation system, sound source direction estimation method, and sound source direction estimation program
US8576664B2 (en) Moving object detection system
JP2011254188A5 (en)
EP3661178B1 (en) Method for playing sound and multi-screen terminal
RU2013136569A (en) ROBOT AND METHOD OF REMOVING NOISE FOR ROBOT
US20090315984A1 (en) Voice responsive camera system
JP5831963B1 (en) Sound source direction tracking system
JP2007264455A (en) Onboard electronic appliance, sound field optimizing and correcting method for in-vehicle space, and sound field optimization and correction system for in-vehicle space
KR101090182B1 (en) Dynamic detector of sound direction and method thereof
JP6164592B2 (en) Signal control device
WO2018086056A1 (en) Combined sound system for automatically capturing positioning of human face
JP2006332736A (en) Microphone array apparatus
JP2006058395A (en) Sound signal input/output device
JP2019103009A (en) Directivity control device, sound collection system, directivity control method, and directivity control program
JPWO2018101459A1 (en) Content reproduction device, sound collection device, and content reproduction system
JP4757786B2 (en) Sound source direction estimating apparatus, sound source direction estimating method, and robot apparatus
KR20170015759A (en) Sound detecting system based phase-error filter using a dual microphone and its method
KR20110041258A (en) Apparatus for ssound filtering
da Silva et al. A runtime reconfigurable FPGA-based microphone array for sound source localization
JP2021536692A (en) Human machine voice dialogue device and its operation method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151104

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee