KR101483513B1 - Apparatus for sound source localizatioin and method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음원위치추적장치 및 음원위치추적방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치는, 인가되는 음파를 감지하여 각각 아날로그음향신호를 생성하는 복수개의 마이크로폰(microphone)과, 아날로그음향신호가 가지는 파형의 크기변화에 대응하는 디지털음향신호를 생성하고, 디지털음향신호를 이용하여 각각의 마이크로폰으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산하는 음향처리부를 포함하며, 음향처리부는, 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 디지털음향신호를 생성할 수 있다. The present invention relates to a sound source position tracking apparatus and a sound source position tracking method, and more particularly, a sound source position tracking apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plurality of microphones for sensing an applied sound wave to generate analog sound signals, And a sound processing unit for generating a digital sound signal corresponding to a change in size of a waveform of the analog sound signal and calculating a time delay of a sound wave applied to each microphone using the digital sound signal, It is possible to generate a digital sound signal by sampling the sound signal to generate sampling data, and to compare sizes between adjacent sampling data.
Description
본 발명은 음원위치추적장치 및 음원위치추적방법에 관한 것으로서, 특히 음파의 외형을 나타내는 디지털음향신호를 이용하여 신속하게 음원위치를 추적할 수 있는 음원위치추적장치 및 음원위치추적방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a sound source position tracking device and a sound source position tracking method, and more particularly, to a sound source position tracking device and a sound source position tracking method capable of quickly tracking a sound source position using a digital sound signal representing the appearance of a sound wave.
종래의 음원위치추적장치는, 입력되는 아날로그음향신호를 최소 바이트(byte) 이상의 너비를 가지는 디지털 데이터로 변환한 후, 상기 디지털 데이터를 이용하여 음원위치추적을 수행하였다. 예를들어, 음원위치추적장치의 아날로그-디지털 변환기(AD)의 출력이 12bit라면, 음원으로부터 음파가 발생한 이후, 음원위치추적장치의 마이크로폰에 입력되는 아날로그음향신호는 상기 아날로그-디지털 변환기(AD)를 거쳐 12bit의 디지털 데이터로 변환되어 상기 디지털 데이터를 기반으로 음원 추적을 위한 후단의 처리가 수행되었다. The conventional sound source location tracking apparatus converts the input analog sound signal into digital data having a width of at least a byte and performs sound source location tracking using the digital data. For example, when the output of the analog-to-digital converter AD of the sound source location tracking device is 12 bits, the analog sound signal input to the microphone of the sound source location tracking device after the sound wave is generated from the sound source, And converted to 12-bit digital data, and the subsequent processing for tracking the sound source based on the digital data is performed.
이상적인 경우에는 음원위치추적을 위한 계산량은 문제가 되지 않으나, 실제로는 음파가 전파되는 환경 특성 등에 의하여, 마이크로폰으로 입력되는 음파에는 노이즈 및 반향에 의한 잡음 등이 포함될 수 있다. 이 경우, 이를 보정하기 위한 여러가지 추가적인 알고리즘이 포함되게 되며, 이러한 추가적인 알고리즘의 적용은 상대적으로 오랜 신호 처리 시간을 필요로 하게 된다. 따라서, 입력되는 아날로그음향신호에 대한 실시간 처리가 어렵게 되며, 이를 극복하기 위하여 보다 고급의 하드웨어의 사양을 요구하게 되어, 전체 시스템의 비용이 증가하게 되는 결과를 초래하게 된다.
In an ideal case, the amount of calculation for sound source position tracking is not a problem, but in actuality, sound waves input to a microphone may include noise due to echo and noise due to environmental characteristics such as propagation of sound waves. In this case, various additional algorithms for correcting this will be included, and the application of this additional algorithm will require a relatively long signal processing time. Therefore, real-time processing of the input analog acoustic signal becomes difficult, and in order to overcome this, demands for more advanced hardware specifications are required, resulting in an increase in the cost of the entire system.
본 발명은, 음파의 외형을 나타내는 디지털음향신호를 이용하여 신속하게 음원위치를 추적할 수 있는 음원위치추적장치 및 음원위치추적방법을 제공하고자 한다.
The present invention provides a sound source position tracking device and a sound source position tracking method that can quickly track a sound source position using a digital sound signal representing the external shape of a sound wave.
본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치는, 인가되는 음파를 감지하여 각각 아날로그음향신호를 생성하는 복수개의 마이크로폰(microphone); 및 상기 아날로그음향신호가 가지는 파형의 크기변화에 대응하는 디지털음향신호를 생성하고, 상기 디지털음향신호를 이용하여 상기 각각의 마이크로폰으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산하는 음향처리부를 포함하며, 상기 음향처리부는, 상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for tracking a sound source, comprising: a plurality of microphones for sensing an applied sound wave and generating an analog sound signal, respectively; And an acoustic processor for generating a digital acoustic signal corresponding to a change in magnitude of a waveform of the analog acoustic signal and calculating a time delay of a sound wave applied to each of the microphones using the digital acoustic signal, The processing unit may generate the digital sound signal by sampling the analog sound signal to generate sampling data, and comparing sizes between adjacent sampling data.
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여기서 상기 음향처리부는, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 크면 1을 출력하고, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 작거나 같으면 0을 출력하여 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 이때, 상기 i는 2이상의 자연수일 수 있다. If the i-th sampled data is greater than or equal to the (i-1) th sampled data, the acoustical processor outputs 1. If the i-th sampled data is less than or equal to the So as to generate the digital sound signal. At this time, i may be a natural number of 2 or more.
여기서 상기 디지털음향신호는, 1비트(bit)로 표현되는 이진 수열일 수 있다. Here, the digital sound signal may be a binary sequence represented by one bit.
여기서 상기 음향처리부는, Here,
ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2 이상의 자연수를 이용하여, 상기의 0과 1로 이루어진 1비트의 디지털음향신호를 생성할 수 있다. y m is a digital sound signal, x m is sampling data, and i is a natural number of 2 or more, thereby generating a 1-bit digital sound signal composed of 0 and 1.
여기서 상기 음향처리부는, GCC(Generalized Cross-Correlation)를 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호 사이의 상호상관값(cross-correlation)을 계산하고, 상기 상호상관값을 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산할 수 있다. Here, the sound processor calculates a cross-correlation between each digital sound signal using GCC (Generalized Cross-Correlation), and calculates a cross-correlation value between the digital sound signals using the cross- The corresponding time delay can be calculated.
여기서 상기 음향처리부는,Here,
는 시간지연, 는 디지털음향신호의 상호상관값, ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2 이상의 자연수, N은 샘플링 데이터의 개수를 이용하여, 상기 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산할 수 있다. Time delay, Ym is a digital acoustic signal, xm is sampling data, i is a natural number of 2 or more, and N is the number of sampling data, the time delay corresponding to the digital acoustic signal can be calculated have.
여기서 상기 음향처리부는, 상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1(i는 2이상의 자연수)번째 입력되는 샘플링 데이터보다 크면 1을 출력하며, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 작거나 같으면 0을 출력하여, 상기 각각의 아날로그음향신호에 대응하는 1비트(bit)의 디지털음향신호를 생성하는 음향신호입력기; 및 상기 각각의 디지털음향신호에 GCC(Generalized Cross-Correlation)를 적용하여 상기 디지털음향신호 사이의 상호상관값(cross-correlation)을 계산하고, 상기 상호상관값을 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산하는 신호처리기를 포함하여 구성될 수 있다.
Wherein the sound processing unit samples the analog sound signal to generate sampling data, and outputs 1 if the sampling data to be input i is larger than i-1 (i is 2 or more natural number) input sampling data, An audio signal input unit for outputting 0 when the input sampling data is smaller than or equal to (i-1) th input sampling data, and generating a 1-bit digital audio signal corresponding to each of the analog audio signals; And applying a generalized cross-correlation (GCC) to each of the digital acoustic signals to calculate a cross-correlation between the digital acoustic signals, and using the cross- And a signal processor for calculating a corresponding time delay.
본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적방법에 의하면, 음파가 인가되면, 복수개의 마이크로폰이 인가되는 음파를 각각 감지하여 아날로그음향신호를 생성하는 음파감지단계; 음향처리부가 상기 아날로그음향신호의 파형에 대응하는 디지털음향신호를 생성하는 파형추출단계; 상기 디지털음향신호를 이용하여, 상기 마이크로폰으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산하는 시간지연계산단계; 및 상기 시간지연을 이용하여, 음원의 위치를 판별하는 위치판별단계를 포함하며, 상기 파형추출단계는, 상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a sound source position tracking method, comprising: a sound wave sensing step of sensing an acoustic wave applied to a plurality of microphones when an acoustic wave is applied to generate an analog acoustic signal; A waveform extracting step of the acoustic processing unit generating a digital acoustic signal corresponding to the waveform of the analog acoustic signal; Calculating a time delay of a sound wave applied to the microphone using the digital sound signal; And a position determining step of determining a position of a sound source using the time delay, wherein the waveform extracting step comprises sampling the analog sound signal to generate sampling data, and comparing sizes of adjacent sampling data And generating the digital acoustic signal.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
In addition, the means for solving the above-mentioned problems are not all enumerating the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.
본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치 및 음원위치추적방법에 의하면, 음원위치추적을 위한 데이터의 크기 및 처리속도를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 데이터의 크기 및 처리속도가 줄어들기 때문에, 복잡한 알고리즘의 구현비용을 줄일 수 있으며, 그 처리 속도를 보다 향상시킬 수 있다.
According to the sound source location tracking device and the sound source location tracking method according to an embodiment of the present invention, data size and processing speed for sound source location tracking can be drastically reduced. In addition, since the data size and processing speed are reduced, the implementation cost of a complicated algorithm can be reduced, and the processing speed can be further improved.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치를 나타내는 블록도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 디지털음향신호의 생성을 설명하기 위한 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치의 성능을 테스트하기 위한 실험조건을 나타내는 개략도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 의한 음원 성능을 테스트하기 위한 마이크로폰 및 음원의 기하학적 위치를 나타내는 개략도 및 표이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치에서 측정한 샘플수에 따른 시간지연과 종래의 음원위치추적장치에서 측정한 시간지연을 비교한 비교표이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치의 신호대잡음비에 따른 시간지연과 종래의 음원위치추적장치에서의 신호대잡음비에 따른 시간지연을 비교한 비교표이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치의 각각의 음원위치에 따르는 시간지연과 종래의 음원위치추적장치에서 측정한 시간지연을 비교한 비교표이다.
도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for tracking a sound source according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram for explaining generation of a digital acoustic signal according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating experimental conditions for testing the performance of a sound source location tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram and a table showing geometrical positions of a microphone and a sound source for testing a sound source performance according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a comparison chart comparing a time delay according to the number of samples measured by the sound source location tracking device according to an embodiment of the present invention and a time delay measured with a conventional sound source location tracking device.
FIG. 6 is a comparison chart comparing time delays according to the signal-to-noise ratio of the sound source location tracking apparatus according to an embodiment of the present invention and time delays according to the signal-to-noise ratio in the conventional sound source location tracking apparatus.
FIG. 7 is a comparison chart comparing a time delay between each sound source position and a time delay measured by a conventional sound source position tracking apparatus in the sound source position tracking apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a sound source position tracking method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치를 나타내는 블록도이다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for tracking a sound source according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치는, 복수개의 마이크로폰(10) 및 음향처리부(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the sound source location tracking apparatus according to an embodiment of the present invention may include a plurality of
이하, 도1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치를 설명한다.
Hereinafter, a sound source position tracking apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
마이크로폰(10)은, 인가되는 음파를 감지하여 아날로그음향신호를 생성할 수 있다. 상기 마이크로폰(10)은, 음원(s)에서 발생한 음파가 일으키는 공기의 진동을 감지할 수 있으며, 상기 공기의 진동에 대응하는 전기적 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 음파가 변환된 전기적 신호를 아날로그음향신호라 한다. The
도1에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로폰(10)는 제1 마이크로폰(11), 제2 마이크로폰(12) 등을 포함하여 복수개 구비될 수 있다. 이와 같이, 복수개의 마이크로폰(11, 12, ... , 1n)을 포함하는 경우에는, 상기 음원(s)의 위치에 따라 상기 음파가 각각의 마이크로폰(11, 12)에 도달하는 시간이 상이할 수 있다. 즉, 각각의 마이크로폰(11, 12)이 상기 음파에 대응하는 아날로그음향신호를 생성하기 시작하는 시간이 달라지기 때문에, 상기 아날로그음향신호 사이에 시간지연이 발생할 수 있다. 특히, 마이크로폰(11, 12)이 상기 음원(s)으로부터 멀리 떨어진 곳에 위치할수록 상기 시간지연은 더 크게 발생할 수 있다. As shown in FIG. 1, the
여기서, 상기 시간지연은 상기 음원(s)과의 거리에 비례하여 발생하는 것이므로, 상기 각각의 마이크로폰(10)에서 생성하는 아날로그음향신호들 사이의 시간지연을 이용하여 상기 음원(s)을 위치를 판별하는 것이 가능하다. 예를들어, 음파의 속도는 약 340m/s이므로, 상기 시간지연을 이용하면 상기 음원에서부터 각각의 마이크로폰(11, 12, 13) 사이의 거리를 파악할 수 있으며, 상기 복수개의 마이크로폰(11, 12, 13) 사이의 간격은 미리 알고 있는 값으로 볼 수 있다. 따라서, 삼각함수 등을 활용하여 상기 음원의 위치를 파악할 수 있다. Since the time delay occurs in proportion to the distance to the sound source s, the time delay between the analog sound signals generated by the
구체적으로, 상기 마이크포폰(10)은 상기 음파를 감지하여 상기 아날로그음향신호를 생성한 후, 상기 아날로그음향신호를 음향처리부(20)로 전송할 수 있으며, 상기 음향처리부(20)에서 상기 시간지연을 계산하도록 할 수 있다.
Specifically, the
음향처리부(20)는, 상기 아날로그음향신호가 가지는 파형의 크기변화에 대응하는 디지털음향신호를 생성하고, 상기 디지털음향신호를 이용하여 상기 마이크로폰(10)으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산할 수 있다. 여기서, 음향처리부(20)는 상기 아날로그음향신호를 샘플링(sampling)하여 샘플링 데이터를 생성할 수 있으며, 특히 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. The
종래에는, 예를들어 1초에 100회 샘플링을 수행하여 상기 아날로그음향신호의 크기에 대응하는 값을 12bit의 디지털 데이터로 변환한 후, 상기 변환된 디지털 데이터를 이용하여 시간지연을 계산하였다. 이와 같이, 초당 샘플링 횟수가 증가하고 디지털 데이터의 bit가 많아질수록 상기 디지털 데이터는 상기 아날로그음향신호와 근접하게 되지만, 반대로 생성되는 디지털 데이터의 양이 많아지게 되고 상기 디지털 데이터를 이용하여 음파의 시간지연을 계산하는데 소요되는 시간이 증가하게 된다. 특히, 음파가 전파되는 환경 특성(반향이나 반사특성 등)에 의하여 영향을 받게 되는 경우에는 이를 보정하기 위한 추가적인 알고리즘 등을 적용하게 되는데, 상기 알고리즘의 적용에 따른 계산 등을 수행하게 되면, 상대적으로 오랜 신호처리시간이 소요될 수 있으며, 그에 따라 실시간 처리가 어려워질 수 있다. 또한, 실시간 처리를 수행할 수 있도록 하기 위해서는, 하드웨어(hardware)의 사양이 보다 높아지게 되므로 전체 음원위치추적장치를 구성하기 위하여 필요한 비용이 상승하는 결과를 초래할 수 있다. Conventionally, for example, sampling was performed 100 times per second to convert a value corresponding to the size of the analog sound signal into 12-bit digital data, and then the time delay was calculated using the converted digital data. As the number of sampling per second increases and the number of bits of the digital data increases, the digital data becomes closer to the analog sound signal. In contrast, the amount of digital data generated increases and the time of the sound wave The time required to calculate the delay increases. In particular, when the sound wave is influenced by environmental characteristics (echoes, reflection characteristics, etc.) in which the sound waves propagate, an additional algorithm or the like for correcting the noise is applied. When the calculation according to the application of the algorithm is performed, A long signal processing time may be required, and real-time processing may become difficult. In addition, in order to perform real-time processing, hardware specifications become higher, which may result in an increase in the cost required to construct the entire sound source location tracking device.
반면에, 본 발명의 일 실시예에 의한 음향처리부(20)에 의하면, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 1bit의 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 이와 같이 1bit의 디지털음향신호를 이용하게 되면, 종래의 12bit를 이용하는 경우와 비교할 때, 상기 음파의 시간지연을 계산하기 위한 계산량을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 신속한 결과도출을 수행할 수 있다. On the other hand, according to the
상기 음향처리부(20)를 이용한 상기 음파의 시간지연 계산과 관련하여, 상기 아날로그음향신호에서 나타나는 신호의 외형은 상기 지연시간 계산에 필수적인 요소에 해당한다. 상기 음원(s)에서 음파가 발생하면, 동일한 형태의 음파가 제1 마이크로폰(11) 및 제2 마이크로폰(12)에 각각 일정한 시간지연을 가지고 입력된다. 따라서, 각각의 마이크로폰(11, 12)이 생성하는 각각의 아날로그음향신호에서 나타내는 신호의 외형이 얼마의 시간지연을 가지면서 동일한 형태로 반복되어 나타나는 가를 확인하면 상기 음파의 시간지연을 구할 수 있다. 따라서, 상기 음파의 시간지연을 계산하기 위해서는 상기 아날로그음향신호가 가지는 각각의 크기값이 아니라, 상기 아날로그음향신호가 가지는 신호의 외형의 변화가 중요한 요소이다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 의한 음향처리부(20)와 같이, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성하면, 상기 시간지연 계산에 불필요한 아날로그음향신호의 크기를 제외하고, 상기 아날로그음향신호의 외형에 대한 정보를 얻을 수 있다. Regarding the calculation of the time delay of the sound wave using the
구체적으로, 상기 음향처리부(20)는 i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 크면 1을 출력하고 이외에는 0을 출력하는 방식으로 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 이때, i는 2 이상의 자연수이다. 즉, 상기 아날로그음향신호가 증가하는지 또는 감소하는지를 상기 디지털음향신호로 나타낼 수 있으며, 이를 통하여 상기 아날로그음향신호의 신호 외형에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이 경우, 상기 디지털음향신호는 0 또는 1로 표현되는 1bit의 이진 수열로 나타날 수 있다. Specifically, the
도2(a)는 종래의 방식에 따라 아날로그음향신호를 샘플링한 후, 대응하는 디지털 데이터를 구하는 것을 나타내는 도면이고, 도2(b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 아날로그음향신호를 샘플링한 후, 상기 아날로그음향신호가 증가하는지 또는 감소하는지를 나타내는 디지털음향신호로 표현하는 것을 나타내는 도면이다. 도2(a)와 같이, 각각의 샘플링된 샘플링 데이터 자체를 12bit의 디지털 데이터로 표현하게 되면, 이후 시간지연 계산시 처리해야할 데이터의 양이 증가하게 되며, 실제 시간지연을 계산하기 위하여 필요한 정보 이상의 정보가 다수 포함되게 된다. FIG. 2 (a) is a view showing sampling of an analog acoustic signal according to a conventional method and then obtaining corresponding digital data. FIG. 2 (b) And then expressed as a digital acoustic signal indicating whether the analog acoustic signal is increasing or decreasing. As shown in FIG. 2 (a), when each sampled sampling data itself is represented by 12-bit digital data, the amount of data to be processed in the calculation of the time delay thereafter increases, Information will be included in many.
반면에, 도2(b)와 같이, 아날로그음향신호가 증가하는지 또는 감소하는지에 대한 정보를 0과 1로 나타내는 디지털음향신호로 표시하면, 단지 1bit의 이진수열로 나타나므로, 계산량을 획기적으로 줄일 수 있으며 계산시간을 최소화할 수 있다.
On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), if the information about whether the analog sound signal increases or decreases is expressed as a digital sound signal represented by 0 and 1, it is represented by a binary string of only 1 bit. And the computation time can be minimized.
구체적으로, 상기 음향처리부(20)는, Specifically, the
ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2이상의 자연수를 이용하여, 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. x1은 제1 마이크로폰(11)에서 입력받은 아날로그음향신호에 대한 샘플링 데이터를 의미하고, x2는 제2 마이크로폰(12)에서 입력받은 아날로그음향신호에 대한 샘플링 데이터를 의미한다.
y m is a digital sound signal, x m is sampling data, and i is a natural number of 2 or more. x 1 denotes sampling data for the analog sound signal received from the
이후, 상기 음향처리부(20)는, 상기 디지털음향신호에 대하여 시간지연을 구하기 위한 한 방법인 GCC(Generalized Cross-Correlation)를 적용할 수 있으며, 상기 GCC에 의하여 상기 각각의 디지털음향신호 사이의 상호상관값을 구할 수 있다. 상기 GCC는 임의의 두 신호를 입력받아 두 신호 사이의 정합성을 판별하기 위한 기법으로서, 음원위치추적과 관련하여 시간지연을 추정하는 방법으로 널리 활용되는 기법 중의 하나이다. 종래에는 상기 아날로그음향신호를 12bit의 디지털 데이터로 변환한 후 상기 GCC를 적용하였으나, 여기서는 상기 1bit의 디지털음향신호에 대하여 상기 GCC를 적용하여 상기 각각의 마이크로폰(11, 12)에 대응하는 시간지연을 계산할 수 있다.
Thereafter, the
구체적으로, 상기 음향처리부(20)는Specifically, the
는 시간지연, 는 디지털음향신호의 상호상관값, ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2 이상의 자연수, N은 샘플링 데이터의 개수를 이용하여 상기 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산할 수 있다. 특히, 여기서는 1bit의 디지털음향신호를 활용하므로, 종래와 달리 XNOR를 활용하여 상기 GCC를 수행할 수 있다. 상기 XNOR는 비트(bit)간의 연산을 다루는 논리연산자 중에 하나로서, 서로의 비트가 같으면 1을 출력하고 다르면 0을 출력하는, 배타적 부정 논리합(exclusive NOR)를 의미한다. Time delay, Ym is a digital acoustic signal, xm is sampling data, i is a natural number of 2 or more, and N is the number of sampling data, to calculate a time delay corresponding to the digital acoustic signal . In particular, since the 1-bit digital sound signal is used here, the GCC can be performed using XNOR unlike the conventional case. The XNOR is one of logical operators for dealing with operations between bits, and means an exclusive NOR that outputs 1 if the bits are equal to each other, and
종래에는 12bit의 디지털 데이터를 활용하는 경우에는, 상기 GCC를 적용하기 위하여, 12bit의 디지털 데이터 간의 곱 등을 수행하였으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 음향처리부(20)에 의하면 1bit의 간단한 XNOR 연산으로 대신 할 수 있으므로, 연산이 간단하고 신속하게 처리될 수 있다.
In the past, when 12-bit digital data is used, multiplication of 12-bit digital data is performed to apply the GCC. However, according to the
여기서, 상기 음향처리부(20)는 하나의 물리적 소자, 예를들어 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 등으로 구현할 수 있으며, 복수개의 물리적 소자를 이용하여 구현하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 음향처리부(20)는 음향신호입력기 및 신호처리기와 같은 개별적인 물리적 소자를 이용하여 구현할 수 있다. Here, the
상기 음향신호입력기는 상기 아날로그음향신호를 입력받아 1비트의 상기 디지털음향신호를 생성하는 것으로서, 전용의 IC(Integrated Circuit)나 연산증폭기(Operational Amplifier) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 신호처리기는 전용의 IC나 컨트롤러(controller) 등으로 구현될 수 있으며, 상기 디지털음향신호의 정합성을 판단하여 각각의 마이크로폰(10)으로 입력되는 음파의 시간지연을 계산할 수 있다. The sound signal input device receives the analog sound signal and generates the 1-bit digital sound signal. The sound signal input device may be implemented by a dedicated IC (Integrated Circuit) or an operational amplifier. The signal processor may be implemented by a dedicated IC, a controller, etc., and the time delay of a sound wave input to each
구체적으로, 상기 음향신호입력기는 상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성할 수 있으며, i번째 입력되는 샘플링 데이터와 i-1(i는 2이상의 자연수)번째 입력되는 샘플링데이터를 비교하여 상기 아날로그음향신호에 대응하는 1bit의 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 예를들어, 상기 i번째 샘플링 데이터가 i-1번째 샘플링데이터보다 크면 1을 출력하고, 이외에는 0을 출력하는 방식으로 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 이후, 상기 음향신호입력기는 상기 신호처리기로 상기 디지털음향신호를 전송할 수 있다. Specifically, the acoustic signal input unit may sample the analog acoustic signal to generate sampling data. The acoustic signal input unit compares i-th sampled data with i-1 (i is a natural number of 2 or more) A 1-bit digital sound signal corresponding to the sound signal can be generated. For example, if the i-th sampling data is larger than the (i-1) -th sampling data, the digital sound signal may be generated by outputting 1 while otherwise outputting 0. Thereafter, the acoustic signal input device may transmit the digital acoustic signal to the signal processor.
상기 디지털음향신호를 전송받은 신호처리기는, 상기 디지털음향신호에 대하여 GCC(Generalized Cross-Correlation)을 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호 사이의 상호상관값(Cross-Correlation)을 계산한 후, 상기 디지털음향신호 사이의 상호상관값을 이용하여 상기 디지털음향신호 사이의 시간지연을 계산할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호처리기는 상기 수학식2를 이용하여 상기 시간지연을 계산할 수 있다.
The signal processor receiving the digital sound signal calculates a cross-correlation between the digital sound signals by using GCC (Generalized Cross-Correlation) for the digital sound signal, The time delay between the digital acoustic signals can be calculated using the cross-correlation value between the acoustic signals. Specifically, the signal processor may calculate the time delay using Equation (2).
이후, 상기 계산된 시간지연을 이용하여 상기 음원의 위치를 계산하는 것이 가능하다. 상기 시간지연을 이용하여 음원의 위치를 계산하는 내용에 대하여는 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
Thereafter, it is possible to calculate the position of the sound source using the calculated time delay. The details of calculating the position of the sound source using the time delay will not be described in detail here.
본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치의 성능을 테스트하기 위하여, 도3에 도시된 바와 같은 실험실 내부에, 마이크로폰 및 음원을 구비하여 실험을 진행할 수 있다. 이때, 도4(a)와 같은 기하학적 구조를 가지도록 상기 마이크로폰(MIC1, MIC2, MIC3) 및 음원(S1 내지 S18)이 구비될 수 있다. 여기서, 상기 마이크로폰(MIC1, MIC2, MIC3) 및 음원(S1 내지 S18)의 구체적인 위치는 도4(b)와 같이, 원점(Origin)에 대한 좌표로 나타낼 수도 있다. In order to test the performance of the sound source location tracking apparatus according to an embodiment of the present invention, the experiment can be performed by providing a microphone and a sound source in a laboratory as shown in FIG. At this time, the microphones MIC1, MIC2, and MIC3 and the sound sources S1 to S18 may have a geometric structure as shown in FIG. 4A. The concrete positions of the microphones MIC1, MIC2, and MIC3 and the sound sources S1 to S18 may be represented by coordinates with respect to the origin as shown in FIG. 4B.
도5는 음원이 S5의 위치에서 존재할 때에 시간지연을 측정한 것으로서, 종래의 음원위치추적장치에서 측정한 시간지연과 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치에서 측정한 시간지연을 샘플수(NS: Number of Samples)에 따라 비교한 표이다. 여기서, 비교대상으로 활용된 종래의 음원위치추적장치는 각각 PC(Polarity Coincidence Algorithm), AMDF(Average Magnitude Difference Function), GCC(time-domain Generalized Cross-Correlation)를 이용하여 시간지연을 계산한 것이다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치는 GCC-BC(Generalized Cross-Correlation - Binary Compared acoustic code)에 해당한다. 상기 도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치는 종래의 12bit를 1bit로 줄였음에도 불구하고, 계산된 시간지연은 종래의 방식과 비교할 때 차이가 거의 발생하지 않음을 확인할 수 있다.5 is a time delay measurement when the sound source exists at the position of S5. The time delay measured by the conventional sound source position tracking device and the time delay measured by the sound source position tracking device according to an embodiment of the present invention are shown as sample numbers (NS: Number of Samples). Here, the conventional sound source location tracking apparatuses calculate time delays using PC (Polarity Coincidence Algorithm), AMDF (Average Magnitude Difference Function), and GCC (time-domain generalized cross-correlation). Here, the sound source location tracking device according to an embodiment of the present invention corresponds to GCC-BC (Generalized Cross-Correlation-Binary Compared Acoustic Code). Referring to FIG. 5, although the apparatus for tracking a sound source according to an embodiment of the present invention reduces the conventional 12 bits to 1 bit, the calculated time lag is not substantially different from the conventional method .
또한, 도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적장치의 성능을, 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)에 따라 종래의 음원위치추적장치와 비교한 비교표로서, 신호대잡음비에 있어서도 오히려 본 발명(GCC-BC)이 더 유리함을 확인할 수 있다. 6 is a comparison chart comparing the performance of a sound source position tracking apparatus according to an embodiment of the present invention with a conventional sound source position tracking apparatus according to a signal to noise ratio (SNR), and also shows a signal- It can be confirmed that the present invention (GCC-BC) is more advantageous.
마지막으로, 도7은 각각의 음원 위치에 따른 시간지연을 계산한 비교표로서, 음원의 위치변화에도 불구하고, 종래의 12bit를 활용한 경우와 비교할 때, 계산된 시간지연값에 차이가 없음을 확인할 수 있다.
Finally, FIG. 7 is a comparison table in which the time delay according to each sound source position is calculated, and it is confirmed that there is no difference in the calculated time delay value when compared with the case of using the conventional 12-bit .
도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적방법을 나타내는 순서도이다. 8 is a flowchart illustrating a sound source position tracking method according to an embodiment of the present invention.
도8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적방법은, 음파감지단계(S110), 파형추출단계(S120), 시간지연계산단계(S130) 및 위치판별단계(S140)를 포함할 수 있다. 8, the sound source position tracking method according to an embodiment of the present invention includes a sound wave sensing step S110, a waveform extracting step S120, a time delay calculating step S130, and a position determining step S140 can do.
이하, 도8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 음원위치추적방법을 설명한다.
Hereinafter, a sound source position tracking method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
음파감지단계(S110)는, 음파가 인가되면, 복수개의 마이크로폰이 인가되는 음파를 각각 감지하여 아날로그음향신호를 생성할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 아날로그음향신호는 상기 음파의 진동에 대응하는 전기적 신호로 표현될 수 있으며, 상기 아날로그음향신호는 상기 음파가 발생하는 음원과 상기 마이크로폰 사이의 거리에 따른 시간지연을 포함할 수 있다.
In the sound wave sensing step (S110), when a sound wave is applied, the sound wave sensing step S110 may generate an analog sound signal by sensing a sound wave applied to the plurality of microphones. As discussed above, the analog acoustic signal may be represented by an electrical signal corresponding to the vibration of the sound wave, and the analog acoustic signal may include a time delay depending on the distance between the sound source from which the sound wave is generated and the microphone have.
파형추출단계(S120)는, 음향처리부가 상기 아날로그음향신호의 파형에 대응하는 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 상기 아날로그음향신호 사이의 시간지연을 파악하면, 상기 음파를 발생시키는 음원의 위치를 판별할 수 있다. 상기 파형추출단계(S120)에서는 상기 아날로그음향신호 사이의 시간지연을 용이하게 계산하기 위하여, 먼저 상기 아날로그음향신호를 디지털음향신호로 변환할 수 있다. 구체적으로, 상기 파형추출단계(S120)는, 상기 아날로그음향신호를 샘플링(sampling)하여 샘플링 데이터를 생성할 수 있으며, 특히 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 특히, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 크면 1을 출력하고 이외에는 0을 출력하는 방식으로 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. 이때, i는 2 이상의 자연수이다. 즉, 상기 아날로그음향신호가 증가하는지 또는 감소하는지를 상기 디지털음향신호로 나타낼 수 있으며, 이를 통하여 상기 아날로그음향신호의 신호 외형에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이 경우, 상기 디지털음향신호는 0 또는 1로 표현되는 1bit의 이진 수열로 나타날 수 있다. In the waveform extraction step (S120), the sound processing unit may generate a digital sound signal corresponding to the waveform of the analog sound signal. When the time delay between the analog acoustic signals is grasped, the position of the sound source generating the sound waves can be determined. In the waveform extraction step (S120), the analog sound signal may be firstly converted into a digital sound signal in order to easily calculate the time delay between the analog sound signals. Specifically, the waveform extracting step (S120) may generate sampling data by sampling the analog acoustic signals. In particular, the waveform extracting step (S120) may generate the digital acoustic signals by comparing sizes between adjacent sampling data have. In particular, if the i-th input sampling data is larger than the (i-1) -th input sampling data, the digital sound signal may be generated by outputting 1 and outputting 0 otherwise. At this time, i is a natural number of 2 or more. That is, whether the analog acoustic signal is increased or decreased can be represented by the digital acoustic signal, thereby obtaining information on the external appearance of the analog acoustic signal. In this case, the digital acoustic signal may be represented by a 1-bit binary sequence expressed by 0 or 1.
구체적으로는, Specifically,
ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2이상의 자연수를 이용하여, 상기 디지털음향신호를 생성할 수 있다. x1은 제1 마이크로폰에서 입력받은 아날로그음향신호에 대한 샘플링 데이터를 의미하고, x2는 제2 마이크로폰에서 입력받은 아날로그음향신호에 대한 샘플링 데이터를 의미한다.
y m is a digital sound signal, x m is sampling data, and i is a natural number of 2 or more. x 1 denotes sampling data for an analog sound signal input from the first microphone, and x 2 denotes sampling data for an analog sound signal input from the second microphone.
시간지연계산단계(S130)는, 상기 디지털음향신호를 이용하여 상기 마이크로폰으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산할 수 있다. 상기 시간지연을 계산하기 위하여, 상기 1bit의 디지털음향신호에 대하여 GCC를 적용할 수 있으며, The time delay calculation step (S130) may calculate the time delay of the sound wave applied to the microphone using the digital sound signal. In order to calculate the time delay, GCC may be applied to the 1-bit digital sound signal,
구체적으로, Specifically,
는 시간지연, 는 디지털음향신호의 상호상관값, ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2 이상의 자연수, N은 샘플링 데이터의 개수를 이용하여 상기 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산할 수 있다. 특히, 여기서는 1bit의 디지털음향신호를 활용하므로, 종래와 달리 XNOR를 활용하여 상기 GCC를 수행할 수 있다. 상기 XNOR는 비트(bit)간의 연산을 다루는 논리연산자 중에 하나로서, 서로의 비트가 같으면 1을 출력하고 다르면 0을 출력하는, 배타적 부정 논리합(exclusive NOR)를 의미한다.
Time delay, Ym is a digital acoustic signal, xm is sampling data, i is a natural number of 2 or more, and N is the number of sampling data, to calculate a time delay corresponding to the digital acoustic signal . In particular, since the 1-bit digital sound signal is used here, the GCC can be performed using XNOR unlike the conventional case. The XNOR is one of logical operators for dealing with operations between bits, and means an exclusive NOR that outputs 1 if the bits are equal to each other, and
위치판별단계(140)는, 상기 시간지연을 이용하여, 상기 음원의 위치를 판별할 수 있다. 앞서 살핀 바와 같이, 상기 시간지연을 계산하면, 음원의 위치에 대한 정보를 얻을 수 있으므로, 상기 시간지연을 이용하여 상기 음원의 위치를 판별하는 것이 가능하다. 상기 시간지연을 이용하여 음원의 위치를 계산하는 구체적인 내용에 대하여는 자세한 설명을 생략한다.
The location determination step 140 may determine the location of the sound source using the time delay. As described above, since the information on the position of the sound source can be obtained by calculating the time delay, it is possible to determine the position of the sound source using the time delay. The details of calculating the position of the sound source using the time delay will not be described in detail.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 마이크로폰 20: 음향처리부
S: 음원
S110: 음파감지단계 S120: 파형추출단계
S130: 시간지연계산단계 S140: 위치판별단계10: microphone 20: sound processor
S: Sound source
S110: Sound wave detection step S120: Waveform extraction step
S130: Time delay calculation step S140: Position determination step
Claims (8)
상기 아날로그음향신호가 가지는 파형의 크기변화에 대응하는 디지털음향신호를 생성하고, 상기 디지털음향신호를 이용하여 상기 각각의 마이크로폰으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산하는 음향처리부를 포함하며,
상기 음향처리부는, 상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성하는 음원위치추적장치.
A plurality of microphones for sensing an applied sound wave and generating analog sound signals, respectively; And
And a sound processing unit for generating a digital sound signal corresponding to a change in size of a waveform of the analog sound signal and calculating a time delay of a sound wave applied to each of the microphones using the digital sound signal,
Wherein the acoustic processing unit generates the digital acoustic signal by sampling the analog acoustic signal to generate sampling data and comparing sizes of adjacent sampling data.
i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 크면 1을 출력하고, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 작거나 같으면 0을 출력하여 상기 디지털음향신호를 생성하며, 상기 i는 2이상의 자연수인 음원위치추적장치.
The sound processing apparatus according to claim 1, wherein the sound processing unit
1 if the i-th sampled data is larger than the (i-1) th sampled data, and outputs 0 if the i-th sampled data is less than or equal to the (i-1) And i is a natural number of 2 or more.
ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2이상의 자연수를 이용하여, 0과 1로 이루어진 1비트(bit)의 상기 디지털음향신호를 생성하는 음원위치추적장치.
The sound processing apparatus according to claim 1, wherein the sound processing unit
y m is a digital acoustic signal, x m is sampling data, and i is a natural number of 2 or more to generate the digital acoustic signal of 1 bit consisting of 0 and 1.
GCC(Generalized Cross-Correlation)를 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호 사이의 상호상관값(cross-correlation)을 계산하고, 상기 상호상관값을 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산하는 음원위치추적장치.
The sound processing apparatus according to claim 1, wherein the sound processing unit
Calculating a cross-correlation between each of the digital acoustic signals using GCC (Generalized Cross-Correlation), and calculating a time delay corresponding to each of the digital acoustic signals using the cross-correlation value A sound source position tracking device.
는 시간지연, 는 디지털음향신호의 상호상관값, ym은 디지털음향신호, xm은 샘플링 데이터, i는 2 이상의 자연수, N은 샘플링 데이터의 개수를 이용하여, 상기 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산하는 음원위치추적장치.
6. The sound processing apparatus according to claim 5,
Time delay, Ym is a digital acoustic signal, xm is sampling data, i is a natural number of 2 or more, N is the number of sampling data, and calculates the time delay corresponding to the digital acoustic signal Sound source location tracking device.
상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1(i는 2이상의 자연수)번째 입력되는 샘플링 데이터보다 크면 1을 출력하며, i번째 입력되는 샘플링 데이터가 i-1번째 입력되는 샘플링 데이터보다 작거나 같으면 0을 출력하여, 상기 각각의 아날로그음향신호에 대응하는 1비트(bit)의 디지털음향신호를 생성하는 음향 신호 입력기; 및
상기 각각의 디지털음향신호에 GCC(Generalized Cross-Correlation)를 적용하여 상기 디지털음향신호 사이의 상호상관값(cross-correlation)을 계산하고, 상기 상호상관값을 이용하여 상기 각각의 디지털음향신호에 대응하는 시간지연을 계산하는 신호처리기를 포함하는 음원위치추적장치.
The sound processing apparatus according to claim 1, wherein the sound processing unit
And outputs 1 if the i-th input sampling data is greater than i-1 (i is a natural number equal to or greater than 2) input sampling data, and the i-th input sampling data is i An acoustic signal input unit for outputting 0 when the sampling data is smaller than or equal to -1th sampling data to generate a 1-bit digital acoustic signal corresponding to each of the analog acoustic signals; And
Calculating a cross-correlation between the digital acoustic signals by applying GCC (Generalized Cross-Correlation) to each of the digital acoustic signals, and using the cross-correlation values to correspond to the respective digital acoustic signals And a signal processor for calculating a time delay of the sound source.
음향처리부가 상기 아날로그음향신호의 파형에 대응하는 디지털음향신호를 생성하는 파형추출단계;
상기 디지털음향신호를 이용하여, 상기 마이크로폰으로 인가되는 음파의 시간지연을 계산하는 시간지연계산단계; 및
상기 시간지연을 이용하여, 음원의 위치를 판별하는 위치판별단계를 포함하며,
상기 파형추출단계는, 상기 아날로그음향신호를 샘플링하여 샘플링 데이터를 생성하고, 서로 인접하는 샘플링 데이터 사이의 크기를 비교하여 상기 디지털음향신호를 생성하는 단계를 포함하는 음원위치추적방법.A sound wave sensing step of sensing, when a sound wave is applied, sound waves to which a plurality of microphones are applied, respectively, to generate an analog sound signal;
A waveform extracting step of the acoustic processing unit generating a digital acoustic signal corresponding to the waveform of the analog acoustic signal;
Calculating a time delay of a sound wave applied to the microphone using the digital sound signal; And
And a position determining step of determining a position of the sound source using the time delay,
Wherein the waveform extracting step includes sampling the analog acoustic signal to generate sampling data, and comparing sizes of adjacent sampling data to generate the digital acoustic signal.
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Families Citing this family (3)
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001343448A (en) | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | System for measuring location of generation of impulse sound |
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JP2008286710A (en) | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Ono Sokki Co Ltd | Sound source search method, sound source search device, and sound source search program |
KR20100086616A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-02 | 엘지전자 주식회사 | Device for locating speech source |
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2013
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001343448A (en) | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | System for measuring location of generation of impulse sound |
JP2007192817A (en) | 2006-01-06 | 2007-08-02 | Agilent Technol Inc | Acoustic search and intensification |
JP2008286710A (en) | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Ono Sokki Co Ltd | Sound source search method, sound source search device, and sound source search program |
KR20100086616A (en) * | 2009-01-23 | 2010-08-02 | 엘지전자 주식회사 | Device for locating speech source |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10299034B2 (en) | 2015-07-10 | 2019-05-21 | Samsung Electronics Co., Ltd | Electronic device and input/output method thereof |
KR20230144428A (en) | 2022-04-07 | 2023-10-16 | 주식회사 동부코리아통신 | CCTV for the position of a sound source tracking algorism |
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