KR20020066475A - An Incident Angle Decision System for Sound Source and Method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 음원의 입사각 결정시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 직각 좌표계의 각 좌표축에 따라 설치된 각 축마이크에서 검출된 음향의 세기를 비교하여 음원의 입사각을 결정하고 음향센서 어레이의 지향성 패턴을 상기 입사각으로 회전시켜 음원의 방향을 탐지하는 음원의 입사각 결정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system for determining the angle of incidence of a sound source, and more particularly, to determine the angle of incidence of a sound source by comparing the intensities of sounds detected in each axis microphone installed along each coordinate axis of a rectangular coordinate system, and to describe the directional pattern of the acoustic sensor array. The present invention relates to a system for determining the angle of incidence of a sound source which rotates at an angle of incidence and detects the direction of the sound source.
특정 음원을 추적하는 시스템은 많은 응용분야에 사용된다. 일 예를 들어, 바닷속에서 이동하는 잠수함의 위치나, 원격지에서 발생되는 폭발음의 음원위치를 측정하거나 집단 속에서 말하는 사람을 정확히 찾아내어 주문을 받는 등 시끄러운장소에서 이용자의 목소리를 정확히 인식하는 장치에 사용할 수 있다.A system for tracking a particular sound source is used in many applications. For example, a device that accurately recognizes a user's voice in a noisy place, such as measuring the position of a submarine moving in the sea, the location of a sound source of an explosive sound generated from a remote location, or accurately finding a person speaking in a group. Can be used for
음원을 추적하기 위해서는 입사되는 음향신호의 입사각을 결정해야 하는데, 그 결정방법으로서는 2개이상의 마이크들에 입력되는 신호의 시간차를 계산하여 입사각을 계산하는 어레이(array)법이 있다.In order to track a sound source, an angle of incidence of an incident sound signal must be determined, and the determination method includes an array method of calculating an angle of incidence by calculating a time difference between signals input to two or more microphones.
이 어레이(array)방법은 여러 개의 음향센서(마이크)들을 일렬로 배치하거나 원형으로 배치하여 음향신호의 방향을 결정한다. 이때 사용되는 센서들은 특정 음원의 방향을 탐지하기 위하여 다수의 마이크들로 구성된 센서 어레이를 사용한다.In this array method, a plurality of acoustic sensors (microphones) are arranged in a line or in a circular manner to determine the direction of an acoustic signal. The sensors used at this time use a sensor array consisting of a plurality of microphones to detect the direction of a particular sound source.
도1에 다수의 마이크들로 구성된 센서 어레이와 그 지향성 패턴이 도시된다. 센서 어레이(11)는 다수의 어레이 마이크(12, 12, ...)들이 센서 어레이 축 X에 설치되어 구성되며, 그 탐지구역(13, 14)은 상기 센서 어레이 축 X에 수직하게 그 중심에서 상하로 뻗어 있게 된다.1 shows a sensor array consisting of a plurality of microphones and a directional pattern thereof. The sensor array 11 consists of a plurality of array microphones 12, 12, ... installed on the sensor array axis X, the detection zones 13, 14 of which are located at the center thereof perpendicular to the sensor array axis X. It extends up and down.
따라서, 음원 S1의 경우에는 지향성 패턴의 내부(빗금친 부분)에 있으므로, 감지가 되지만, 음원 S2는 지향성 패턴의 내부에 있지 않으므로 감지할 수 없다.Therefore, in the case of the sound source S 1 , since it is inside the directional pattern (hatched), it is sensed, but the sound source S 2 is not inside the directional pattern and thus cannot be detected.
종래에는 음원 S2를 센서 어레이(11)의 지향성 패턴에 포함되게 하기 위해 도2에 도시된 바와 같이, 3개의 센서 어레이(11, 11, 11)를 서로 120°가 되게 배열하였다. 이와 같이 3개의 센서 어레이를 사용하게 되므로, 비용도 많이 소요되고, 각 센서 어레이에서 입력되는 데이터를 처리하기 위해 계산량이 많아져서 계산시간도 많이 소요되었다.Conventionally, in order to include the sound source S 2 in the directional pattern of the sensor array 11, as shown in Figure 2, the three sensor arrays (11, 11, 11) are arranged to be 120 ° to each other. Since the three sensor arrays are used as described above, a lot of costs are required, and a large amount of calculation is required to process data input from each sensor array, and thus a lot of calculation time is required.
음향센서를 일렬로 배치하여 사용하는 경우에는 정밀도에 따라 보통 8개이상 몇 백개의 센서들을 사용하는데 각각의 센서로 입력되는 신호들을 디지털화하여야 하며, 디지털화된 신호를 FFT(Fast Fourier Transform)한 후, 2센서간의 시간차를 획득하기 위해서는 크로스 코릴레이션(cross-correlation)을 한 다음, IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)를 하여야 시간차가 구해진다.In case of arranging acoustic sensors in a line, it is usually used more than 8 or several hundred sensors depending on the precision. The signals input to each sensor should be digitized, and after the digitized signal is FFT (Fast Fourier Transform), In order to obtain the time difference between the two sensors, cross-correlation and IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) are required to obtain the time difference.
이러한 과정들은 각 단계마다 엄청나게 많은 계산량을 필요로 하며, 현재의 최신의 컴퓨터로도 수초이상이 소요된다.These steps require an enormous amount of computation in each step and can take several seconds on even modern computers.
또한, 이러한 체계에서 정밀도를 높이기 위해서는 더 많은 센서들을 사용하여야 하기 때문에 높은 비용과 계산을 위한 노력이 필요하며, 많은 채널의 센서를 디지털화하기 위해서도 많은 채널의 디지털변환기를 사용하여야 하는데 높은 속도 및 정밀성의 요구를 만족하는 디지털변환기는 상당히 고가이다.In addition, in order to increase precision in this system, more sensors are required, which requires high cost and effort for calculation, and in order to digitize many channels of sensors, many channels of digital converters must be used. Digital converters that meet the requirements are quite expensive.
음향센서를 원형으로 배치하여 사용하는 경우, 음향신호의 입사각을 측정하기 위해서는 평면의 경우 360°모든 방향으로 센서를 배치하여야 하며, 3차원의 모든 방향에 대하여 입사각을 측정하기 위해서는 센서를 구형으로 배치하여 사용하여야 하는데, 평면상으로 배치를 하는 경우와, 구형으로 배치를 하는 경우 모두 많은 량의 센서와 센서의 숫자와 동일한 량의 디지털변환기를 필요로 한다. 이러한 시스템도 또한 대규모의 센서체계가 필요하며, 고비용이 소요된다.When the acoustic sensor is arranged in a circular shape, in order to measure the angle of incidence of the acoustic signal, the sensor must be disposed in all directions of 360 ° in the plane, and the sensor is arranged in a sphere in order to measure the angle of incidence in all directions in three dimensions. In case of planar arrangement and spherical arrangement, both a large amount of sensors and a digital converter equal to the number of sensors are required. Such systems also require large sensor systems and are expensive.
또한, 이와 같이 어레이를 이용한 탐지방법은 입사각의 결정 뿐 아니라 정해진 빔 포밍내의 탐지범위에 대해서만 탐지가 가능하기 때문에 빔 포밍 범위를 벗어난 지역에 대해서는 탐지자체가 이루어지지 않게 되며, 또 하나의 어레이로 2차원의 경우에도 360°전 범위에 대한 탐지가 되지 않으므로 최소한 3개의 어레이를 120°간격으로 설치하여 탐지를 하고 있다.In addition, the detection method using the array can detect not only the angle of incidence but also the detection range within the predetermined beam forming, so that the detection itself is not made in the area outside the beam forming range. In the case of dimensions, detection of the entire 360 ° range is not possible, so at least three arrays are installed at 120 ° intervals for detection.
이러한 탐지방법은 정밀성이 높은 반면에, 계산이 복잡하고, 시간도 많이 걸리며, 시스템이 복잡하다는 문제점을 갖고 있다.While such a detection method has high precision, it has a problem that the calculation is complicated, time consuming, and the system is complicated.
이와 다른 방법으로 근접한 2개의 마이크들에 입력되는 음파의 압력차를 이용하여 입사각을 계산하는 인텐시티(intensity)법이 있지만, 이 방법은 그 시스템의 구조가 어레이법보다는 간단하지만, 매우 근접한 2개의 센서에 대한 변화의 방향성을 결정하기 때문에 근거리 음원에 대해서만 적용이 가능하며, 저주파 음원과 원거리 음원에 대해서는 2개의 센서에 거의 동시에 동일한 압력이 도달하기 때문에 정밀도가 떨어져 사용이 어렵다는 문제점을 갖고 있다.Alternatively, there is an intensity method that calculates the angle of incidence using the pressure difference of the sound waves input to two adjacent microphones. However, this method is simpler than the array method. It is possible to apply only to a near sound source because it determines the direction of the change of. The low pressure sound source and the far sound source have a problem that it is difficult to use due to the lack of precision because the same pressure reaches almost the same at the two sensors.
이러한 종래의 시스템들은 다량의 복잡한 계산을 위하여 고성능의 컴퓨터 등을 이용하기 때문에 비용이 많이 들고, 컴퓨터를 이용함에 있어서도 시간이 많이 걸려 빠른 반응을 필요로 하는 시스템에 대해서는 적용하기 어려운 문제점이 있었다.These conventional systems are expensive because they use a high-performance computer for a large amount of complex calculations, and there is a problem that it is difficult to apply to a system requiring a fast response because it takes a long time to use a computer.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 창안한 것으로서, 그 목적은 간단한 구조를 가지며 장치들이 소형이어서 설치공간이 작고, 그 설치가 용이하며 경제적인 음원의 입사각 결정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a system and method for determining the angle of incidence of a sound source, which has a simple structure and is small in size and thus easy to install, and economical.
본 발명의 다른 목적은 사전에 작성된 데이터베이스에 의해 계산량을 줄여 고성능 컴퓨터가 필요없이 개인용 컴퓨터를 사용하더라도 빠르게 음원의 입사각을 결정하여 음원의 방향을 탐지하는 음원의 입사각 결정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a system and method for determining the angle of incidence of a sound source that detects the direction of the sound source by quickly determining the angle of incidence of the sound source even when using a personal computer without requiring a high performance computer by reducing the amount of calculation by a previously prepared database. .
또한 본 발명의 또다른 목적은 음원의 입사각을 결정하고 센서어레이의 지향성 패턴을 상기 입사각으로 회전시켜 감지함으로써 센서 어레이의 탐지 범위를 확대하는 음원의 입사각 결정 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an incident angle determination system and method for determining the incident angle of a sound source and expanding the detection range of the sensor array by sensing the directional pattern of the sensor array by rotating the incident pattern.
도1은 다수의 마이크들로 구성된 센서 어레이와 그 지향성 패턴을 나타내는 평면도,1 is a plan view showing a sensor array composed of a plurality of microphones and a directional pattern thereof;
도2는 센서 어레이의 입사각 결정 범위를 확장하기 위한 종래의 방법에 따른 도면,2 is a diagram of a conventional method for extending the incident angle determination range of a sensor array;
도3은 본 발명에 따라 2개의 단일 지향성 마이크들에 입사되는 음원의 입사각을 측정하는 원리를 설명하는 설명도,3 is an explanatory diagram illustrating a principle of measuring an incident angle of a sound source incident on two unidirectional microphones according to the present invention;
도4는 a/b 또는 b/a에 따른 입사각을 나타내는 지향성 데이터베이스의 일 실시예,4 is an embodiment of a directional database representing an angle of incidence according to a / b or b / a,
도5는 본 발명에 의한 2차원에서 음원의 입사각을 결정하는 시스템의 구성을 나타내는 블록도,5 is a block diagram showing the configuration of a system for determining an incidence angle of a sound source in two dimensions according to the present invention;
도6은 3개의 단일 지향성 마이크들을 이용하여 3차원에서 음원의 입사각을 측정하는 원리를 설명하는 설명도,6 is an explanatory diagram illustrating a principle of measuring an incident angle of a sound source in three dimensions using three unidirectional microphones;
도7은 본 발명에 의해 1상한에 있는 음원에 대해 XY, YZ, ZX 평면에 투영된음원과 X, Y, Z 축이 이루는 각 θ1, θ2, θ3들을 표시한 설명도,FIG. 7 is an explanatory diagram showing angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 formed by the sound sources projected on the XY, YZ, and ZX planes and the X, Y, and Z axes with respect to the sound source at the upper limit according to the present invention; FIG.
도8은 본 발명에 의한 입사각 결정 시스템을 3차원에 적용할 때 마이크들이 설치되는 상태도,8 is a state diagram in which microphones are installed when the incident angle determination system according to the present invention is applied to three dimensions;
도9는 본 발명에 의해 3차원에서 음원의 입사각 결정 시스템의 구성을 나타내는 블록도,9 is a block diagram showing the configuration of an incident angle determination system of a sound source in three dimensions according to the present invention;
도10은 X축에 설치된 센서 어레이의 빔 포밍을 θ1만큼 회전시킨 상태도,10 is a diagram illustrating a state in which the beam forming of the sensor array installed on the X axis is rotated by θ 1 ;
도11은 본 발명에 의한 음원의 입사각 결정 방법을 나타내는 플로우 차트이다.Fig. 11 is a flowchart showing a method of determining an incident angle of a sound source according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11:센서 어레이 12:어레이 마이크11: sensor array 12: array microphone
13:빔 포밍에 의한 탐지구역 14:빔 포밍에 의한 반대쪽 탐지구역13: detection zone by beamforming 14: opposite detection zone by beamforming
21:X축 마이크 21':X축 마이크의 지향패턴21: X-axis microphone 21 ': Directional pattern of the X-axis microphone
22:-X축 마이크 23:Y축 마이크22: -X-axis microphone 23: Y-axis microphone
23':Y축 마이크의 지향패턴 24:-Y축 마이크23 ': Direction pattern of Y-axis microphone 24: -Y-axis microphone
25:Z축 마이크 25':Z축 마이크의 지향패턴25: Z-axis microphone 25 ': Directional pattern of Z-axis microphone
26:-Z축 마이크 27:X축 A/D변환기26:-Z-axis microphone 27: X-axis A / D converter
28:-X축 A/D변환기 29:Y축 A/D변환기28: -X axis A / D converter 29: Y axis A / D converter
30:-Y축 A/D변환기 31:Z축 A/D변환기30: -Y-axis A / D converter 31: Z-axis A / D converter
32:-Z축 A/D변환기 33:X축 주파수 분석수단32: -Z axis A / D converter 33: X axis frequency analysis means
34:-X축 주파수 분석수단 35:Y축 주파수 분석수단34: X axis frequency analysis means 35: Y axis frequency analysis means
36:-Y축 주파수 분석수단 37:Z축 주파수 분석수단36:-Y axis frequency analysis means 37: Z axis frequency analysis means
38:-Z축 주파수 분석수단 39:중앙처리장치38: Z-axis frequency analysis means 39: Central processing unit
40:지향성 데이터베이스 41:빔 포밍 수단40: directional database 41: beam forming means
S:음원의 위치 S1:1번 음원의 위치S: Position of sound source S 1 : Position of sound source 1
S2:2번 음원의 위치 Sxy:음원의 XY평면상의 투영위치S 2 : Position of sound source 2 S xy : Projection position on XY plane of sound source
Syz:음원의 YZ평면상의 투영위치 Szx:음원의 ZX평면상의 투영위치S yz : Projection position on the YZ plane of the sound source S zx : Projection position on the ZX plane of the sound source
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 시스템은 그 지향성 패턴이 X축, -X축, Y축, -Y축, Z축, -Z축을 향하도록 설치되는 마이크들과; 그 중심이 상기 XYZ 좌표계의 원점에 놓이며 X축이나 Y축이나 또는 Z축을 따라 고정되어 설치되는 센서 어레이와; 상기 각 마이크들에서 출력되는 음향신호를 디지털 음향신호로 변환하는 다수의 A/D변환기와; 상기 각 A/D변환기에서 출력되는 디지털신호의 스펙트럼을 각각 분석하는 주파수 분석수단들과; 상기 각 마이크들 중에서 하나의 상한을 이루는 3개의 마이크들에 입력되는 음향 중 특정 주파수 대역에 대해 짝을 이루는 각 마이크의 진폭비에 따라 대응되는 입사각을 사전에 산출하여 저장하는 지향성데이터베이스와; 상기 센서 어레이의 지향성 패턴을 회전시키는 빔 포밍 수단과; 상기 각 주파수 분석수단에서 입력되는 스펙트럼에 의해 음원의 입사각을 결정하고 상기 빔 포밍 수단에 의해 그 입사각만큼 상기 센서 어레이의 지향성 패턴을 회전시키는 중앙처리장치로 구성된다.The system for achieving the object of the present invention as described above is provided with a microphone that is installed so that the directional pattern toward the X axis, -X axis, Y axis, -Y axis, Z axis, -Z axis; A sensor array whose center is located at the origin of the XYZ coordinate system and is fixedly installed along an X axis, a Y axis, or a Z axis; A plurality of A / D converters for converting sound signals output from the microphones into digital sound signals; Frequency analysis means for analyzing the spectrum of the digital signal output from each of the A / D converters; A directional database that calculates and stores a corresponding incident angle according to an amplitude ratio of each microphone paired with respect to a specific frequency band among sounds input to three microphones forming one upper limit among the microphones; Beam forming means for rotating the directional pattern of the sensor array; And a central processing unit configured to determine an incident angle of the sound source based on the spectrum input from the respective frequency analyzing means and rotate the directional pattern of the sensor array by the beam forming means by the incident angle.
본 발명에 의한 음원의 입사각 결정 방법은 XYZ 좌표계의 좌표축에 따라 설치된 마이크들로부터 음향신호를 입력받는 단계와; 상기 입력받은 음향 신호를 A/D 변환한 후, 각 주파수 분석수단으로 주파수 분석하여 특정 주파수의 음향의 세기를 분석하는 단계와; 상기 마이크들로부터 음향신호 중 가장 큰 세기로 검출하는 3개의 마이크들로 이루어진 상한을 결정하고 그 상한을 이루는 3개의 축에 설치된 3개의 마이크들이 감지한 특정 주파수 음향의 세기의 비를 산출하는 단계와; 지향성 데이터베이스에서 상기 산출한 비에 대응되는 입사각을 결정하는 단계와; 빔 포밍 수단을 제어하여 센서 어레이의 지향성 패턴을 상기 결정된 입사각에 의해 회전시켜 상기 음원을 그 지향성 패턴에 포함시키는 단계로 구성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of determining an incident angle of a sound source, comprising: receiving an audio signal from microphones installed along a coordinate axis of an XYZ coordinate system; A / D conversion of the received sound signal, and frequency analysis by each frequency analysis means to analyze the intensity of the sound of a specific frequency; Determining an upper limit consisting of three microphones that detect the greatest intensity of the acoustic signals from the microphones, and calculating a ratio of the intensity of a specific frequency sound detected by three microphones installed on three axes forming the upper limit; ; Determining an incident angle corresponding to the calculated ratio in the directivity database; Controlling the beam forming means to rotate the directional pattern of the sensor array by the determined angle of incidence to include the sound source in the directional pattern.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 도면을 참고로 하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the drawings.
도1에서 알 수 있는 바와 같이 센서 어레이(11)의 지향성 패턴, 즉 탐지구역 (13, 14)을 점선과 같이 센서 어레이 축 X와 θ가 되도록 회전시키거나 센서 어레이 축 X를 각 90°- θ만큼 시계방향으로 회전하면 음원 S2가 탐지구역(14)의 범위 내에 포함되므로 감지가 가능하게 된다. 그러나 이 작업을 위해서는 음원 S2가 센서어레이(11)와 θ의 각도를 이루고 있다는 것을 감지할 수 있는 장치가 필요하다.As can be seen in Fig. 1, the directional pattern of the sensor array 11, i.e., the detection zones 13 and 14, is rotated to be the sensor array axes X and θ as shown by the dotted lines, or the sensor array axis X is rotated 90 degrees-θ. When rotated clockwise as much as the sound source S 2 is included in the range of the detection zone 14 can be detected. However, for this operation, a device capable of detecting that the sound source S 2 forms an angle between the sensor array 11 and θ is required.
도3에 본 발명에 따라 2개의 단일 지향성 마이크에 입사되는 음원의 입사각을 결정하는 원리를 설명하는 설명도가 도시된다.3 is an explanatory diagram illustrating the principle of determining the angle of incidence of a sound source incident on two unidirectional microphones in accordance with the present invention.
원점에서 X축과 Y축 방향으로 단일 지향성을 갖는 마이크(21, 23)들을 설치하고, XY 좌표계의 1상한의 임의의 위치에 있는 음원 S의 입사각 θ를 결정한다. 음원 S에서 방사된 음향은 전 방향으로 동일한 세기로 퍼져나간다.Microphones 21 and 23 having a single directivity are provided in the X-axis and Y-axis directions at the origin, and the incident angle θ of the sound source S at any one upper limit of the XY coordinate system is determined. The sound emitted from sound source S spreads in the same direction in all directions.
X축 마이크(21)에 대해서는 그 지향성 패턴(21')의 특성에 따라 b의 세기로 입사하고, Y축 마이크(23)에 대해서는 그 지향성 패턴(23')의 특성상 a의 세기로 입사하게 된다. 이렇게 X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)와 음원 S가 이루는 각도에 따라 입사하는 음향의 세기는 달라진다.The X-axis microphone 21 is incident at an intensity of b depending on the characteristics of the directional pattern 21 ', and the Y-axis microphone 23 is incident at an intensity of a due to the characteristic of the directional pattern 23'. . The intensity of the incident sound varies depending on the angle formed by the X-axis microphone 21, the Y-axis microphone 23, and the sound source S.
따라서, X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)에 입사되는 음향의 세기의 비를 구하여 입사각을 결정할 수 있다.Therefore, the angle of incidence can be determined by obtaining the ratio of the intensity of the sound incident on the X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23.
도4에 a/b 또는 b/a에 따른 입사각을 나타내는 지향성 데이터베이스의 일 실시예가 도시된다.4 an embodiment of a directional database representing an angle of incidence according to a / b or b / a is shown.
Y축 마이크(23)에서 검출한 특정 주파수 대역의 음향의 세기 a에 대한 X축 마이크(21)에서 검출한 특정 주파수 대역의 음향의 세기 b의 비가 30, 25, 22, ... 일 때, 입사각 θ는 1°, 2°, 3°, ...가 된다.When the ratio of the intensity b of the sound of the specific frequency band detected by the X-axis microphone 21 to the intensity a of the sound of the specific frequency band detected by the Y-axis microphone 23 is 30, 25, 22, ... Incident angle (theta) becomes 1 degrees, 2 degrees, 3 degrees, ...
마찬가지로 X축 마이크(21)에서 검출한 특정 주파수 대역의 음향의 세기 b에대한 Y축 마이크(23)에서 검출한 특정 주파수 대역의 음향의 세기 a의 비가 1/32, 1.1/27, 1.2/25, ... 일 때 입사각 θ는 1°, 2°, 3°, ...가 된다.Similarly, the ratio of the intensity b of the sound of the specific frequency band detected by the Y-axis microphone 23 to the intensity b of the sound of the specific frequency band detected by the X-axis microphone 21 is 1/32, 1.1 / 27, 1.2 / 25. When ..., the incident angle θ becomes 1 °, 2 °, 3 °, ...
이렇게 결정된 입사각은 센서 어레이의 지향성 패턴을 회전시켜 음원을 추적하는데 사용된다.The incident angle thus determined is used to track the sound source by rotating the directional pattern of the sensor array.
도5에 본 발명에 의한 2차원에서 음원의 입사각을 결정하는 시스템의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.5 is a block diagram showing the configuration of a system for determining the incidence angle of a sound source in two dimensions according to the present invention.
X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)는 서로 직각으로 설치되며, XY 좌표계의 1상한에 위치하는 음원의 방향을 검출하게 된다. X축 A/D변환기(27)와 Y축 A/D변환기(29)는 X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)에서 검출한 음향신호를 디지털신호로 변환하여 출력한다.The X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23 are installed at right angles to each other and detect the direction of the sound source located at one upper limit of the XY coordinate system. The X-axis A / D converter 27 and the Y-axis A / D converter 29 convert the acoustic signals detected by the X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23 into digital signals and output them.
X축 주파수 분석수단(33)과 Y축 주파수 분석수단(35)은 예를 들면, 스펙트럼 분석기일 수 있으며, 각각 X축 A/D변환기(27)와 Y축 A/D변환기(29)에서 출력되는 디지털 음향신호의 주파수를 분석하여 출력한다.The X-axis frequency analysis means 33 and the Y-axis frequency analysis means 35 may be, for example, spectrum analyzers, and are output from the X-axis A / D converter 27 and the Y-axis A / D converter 29, respectively. Analyze and output the frequency of the digital sound signal.
지향성 데이터베이스(40)는 상기 X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)에서 검출한 음향의 세기의 비에 따라 음원의 입사각을 사전에 실험 등에 의하여 결정하여 저장한다.The directional database 40 determines and stores the incident angle of the sound source in advance according to the ratio of the intensity of the sound detected by the X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23 by experiment or the like.
중앙처리장치(39)는 상기 X축 주파수 분석수단(33)과 Y축 주파수 분석수단 (35)에서 출력되는 주파수 분석값을 입력받아 원하는 주파수 대역의 세기의 비를 산출하고, 지향성 데이터베이스(40)에서 그 비에 대응하는 입사각을 결정한다.The central processing unit 39 receives the frequency analysis values output from the X-axis frequency analyzing means 33 and the Y-axis frequency analyzing means 35, calculates a ratio of the intensity of the desired frequency band, and directivity database 40. Determine the angle of incidence corresponding to that ratio in.
음향의 특성상 고주파의 음향은 산란, 반사등에 의해 그 세기가 약해져 먼 거리를 진행하는 중에 감쇠되어 소멸하지만, 100Hz이하의 저주파수의 음향은 먼 거리를 진행하여 마이크에 도달하게 된다.Due to the nature of sound, high-frequency sound is weakened by scattering and reflection, and then attenuated and extinguished during a long distance. However, a low-frequency sound of less than 100 Hz reaches a microphone through a long distance.
따라서, 저주파수 음향 중에 특정 주파수 대역(예를 들면, 음원의 특성을 나타내는 주파수 대역 등)의 음향에 대해 각 마이크에서 감지한 세기를 측정하기 위해 먼저 디지털신호로 변환된 음향신호를 주파수 분석수단(33, 35)에 의해 스펙트럼을 분석한다.Therefore, in order to measure the intensity detected by each microphone with respect to the sound of a specific frequency band (for example, a frequency band indicating the characteristics of the sound source) among the low frequency sounds, the sound signal converted into a digital signal is first analyzed by the frequency analysis means 33 , 35) to analyze the spectrum.
음원 S에서 방사된 음향이 X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)에 입사되면 A/D변환기(27, 29)에 의해 디지털신호로 변환된 후, 스펙트럼 분석장치와 같은 주파수 분석수단(33, 35)으로 스펙트럼을 분석하여 원하는 주파수 대역의 음향이 X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)에서 어떤 세기로 입사되었는지 산출한다.When the sound emitted from the sound source S is incident on the X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23, it is converted into a digital signal by the A / D converters 27 and 29, and then frequency analysis means such as a spectrum analyzer ( 33 and 35, the spectrum is analyzed to calculate the intensity at which the sound of the desired frequency band is incident on the X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23.
여기서 주파수 분석수단을 제거하고 특정 대역의 주파수를 통과시키는 대역통과 필터를 A/D변환기의 전단에 설치하여 사용할 수도 있다.In this case, the bandpass filter for removing the frequency analysis means and passing the frequency of a specific band may be installed at the front end of the A / D converter.
이 경우 X축 마이크(21)와 Y축 마이크(23)에 입사된 신호 중에서 특정 대역의 주파수만이 대역 통과 필터를 통과하고, 그 특정 주파수 대역의 신호는 A/D변환기(27, 29)에 의해 디지털신호로 변환된 후, 중앙처리장치(39)에 입력되어 처리된다.In this case, of the signals incident on the X-axis microphone 21 and the Y-axis microphone 23, only the frequency of the specific band passes through the band pass filter, and the signal of the specific frequency band is transmitted to the A / D converters 27 and 29. The digital signal is converted into a digital signal and input to the central processing unit 39 for processing.
이렇게 원하는 주파수 대역의 스펙트럼을 얻은 다음, 음원 S의 특성을 나타내는 주파수 대역의 음향에 대해 각 마이크에서 감지한 진폭을 비교하게 된다. 즉, X축 마이크(21)에서는 b의 진폭을 갖는 음향을 감지하게 되고, Y축 마이크(23)에서는 a의 진폭을 갖는 음향을 감지하게 되면, 중앙처리장치(39)는 주파수 분석수단 (33, 35)에서 출력되는 특정 주파수 대역(예를 들면, 음원의 특징을 나타내는 주파수 대역 등)의 진폭으로 각 마이크의 진폭의 비 a/b 또는 b/a를 산출한다.After the spectrum of the desired frequency band is obtained, the amplitudes detected by the microphones are compared with respect to the sound of the frequency band representing the characteristics of the sound source S. That is, when the X-axis microphone 21 detects a sound having an amplitude of b, and the Y-axis microphone 23 detects a sound having an amplitude of a, the central processing unit 39 performs frequency analysis means 33. , The ratio a / b or b / a of the amplitude of each microphone is calculated from the amplitude of a specific frequency band (for example, a frequency band indicating a characteristic of a sound source) output from 35).
이 진폭의 비에 대응하는 입사각이 사전에 실험을 통하여 산출되고, 그 데이터를 데이터베이스화하여 지향성 데이터베이스(40)에 저장하고 있으며, 중앙처리장치(39)는 상기 산출된 각 마이크의 진폭의 비에 대응하는 입사각을 지향성 데이터베이스(40)에서 검출한다.Incident angles corresponding to the ratios of the amplitudes are calculated in advance through experiments, and the data are made into a database and stored in the directivity database 40, and the central processing unit 39 is applied to the ratios of the calculated amplitudes of the microphones. The corresponding angle of incidence is detected in the directivity database 40.
이렇게 결정된 음원의 입사각은 빔 포밍 수단(41)에 입력되어 센서 어레이 (11)의 지향성 패턴을 회전시켜 음원 S2가 그 내부에 포함되도록 한다.The incident angle of the sound source thus determined is input to the beam forming means 41 to rotate the directional pattern of the sensor array 11 so that the sound source S 2 is included therein.
이상은 2차원에서 음원을 탐지하는 것에 대해 설명한 것이고, 다음에 3차원에서 음원을 탐지하는 것에 대해 설명한다. 3차원에서 음원의 방향을 결정하기 위해서는 하나의 상한에 대해 3개의 마이크들이 필요하며 8상한에 대해서는 6개의 마이크들이 필요하다.The above has described the detection of sound sources in two dimensions, and the following describes the detection of sound sources in three dimensions. To determine the direction of the sound source in three dimensions, three microphones are required for one upper limit and six microphones for the eight upper limit.
도6에 3개의 단일 지향성 마이크들을 이용하여 3차원에서 음원의 입사각을 측정하는 원리를 설명하는 설명도가 도시된다.6 is an explanatory diagram illustrating the principle of measuring the angle of incidence of a sound source in three dimensions using three unidirectional microphones.
본 발명에 의해 3차원에서 음원의 입사각을 측정하기 위해서는 마이크가 X축, -X축, Y축, -Y축, Z축, -Z축에 각각 하나씩 6개의 마이크들이 사용된다. 설명의 편의상 8상한 중에서 X축, Y축, Z축으로 이루어진 공간에 음원이 존재할 때 음원의 방향을 결정하는 방법에 대해 설명하고, 그것을 8상한에 대해 확장 적용한다.According to the present invention, in order to measure the angle of incidence of a sound source in three dimensions, six microphones are used, one for each of the X-axis, -X-axis, Y-axis, -Y-axis, Z-axis, and -Z-axis. For convenience of explanation, a method of determining the direction of a sound source when a sound source exists in a space consisting of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis among the eight upper limits will be described.
도시된 바와 같이, X축에 단일 지향성 X축 마이크(21)가 설치되고, Y축에 Y축 마이크(23)가 설치되며, Z축에 Z축 마이크(25)가 설치된다. X축 마이크(21), Y축 마이크(23), Z축 마이크(25)는 각각의 지향 특성에 따라 지향 패턴(21', 23', 25')들을 갖는다.As shown, the unidirectional X-axis microphone 21 is installed on the X-axis, the Y-axis microphone 23 is installed on the Y-axis, and the Z-axis microphone 25 is installed on the Z-axis. The X-axis microphone 21, the Y-axis microphone 23, and the Z-axis microphone 25 have directing patterns 21 ', 23' and 25 'according to their respective directing characteristics.
음원 S에서 방사된 음향은 X축 마이크(21)에 대해 b의 세기로 검출되고, Y축 마이크(23)에 대해 a의 세기로, Z축 마이크(25)에 대해 c의 세기로 검출된다.The sound emitted from the sound source S is detected at an intensity of b for the X-axis microphone 21, at an intensity of a for the Y-axis microphone 23, and at an intensity of c for the Z-axis microphone 25.
따라서, X축과 XY평면에 투영된 음원 SXY가 이루는 각 θ1은 a/b 또는 b/a를 산출하여 그 값에 해당하는 입사각을 XY평면상에서 사전에 실험에 의해 검출하여 데이터베이스로 저장하고 거기에서 검출하게 된다.Therefore, the angle θ 1 formed by the sound source S XY projected on the X axis and the XY plane calculates a / b or b / a, and the incident angle corresponding to the value is detected by experiment in advance on the XY plane and stored in a database. It will be detected there.
Y축과 YZ평면에 투영된 음원 SYZ가 이루는 각 θ2는 a/c 또는 c/a를 산출하여 그 값에 해당하는 입사각을 YZ평면상에서 상기와 같이 사전에 만들어 놓은 데이터베이스에서 검출하게 되고, X축과 ZX평면에 투영된 음원 SZX가 이루는 각 θ3은 c/b 또는 b/c를 산출하여 그 값에 해당하는 입사각을 ZX평면상에서 검출하여 만들어 놓은 데이터베이스에서 검출하게 된다.The angle θ 2 formed between the Y axis and the sound source S YZ projected on the YZ plane calculates a / c or c / a, and detects an incident angle corresponding to the value in a database previously made on the YZ plane as described above. The angle θ 3 formed between the X axis and the sound source S ZX projected on the ZX plane calculates c / b or b / c and detects an incident angle corresponding to the value on the ZX plane.
도7에 본 발명에 의해 1상한에 있는 음원에 대해 XY, YZ, ZX 평면에 투영된 음원과 X, Y, Z 축이 이루는 각 θ1, θ2, θ3들을 표시한다.Fig. 7 shows angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 formed between the sound sources projected on the XY, YZ, and ZX planes and the X, Y, and Z axes with respect to the sound source at the upper limit according to the present invention.
도8에 본 발명에 의한 입사각 결정 시스템을 3차원에 적용할 때 마이크들이 설치되는 상태도가 도시된다.8 is a state diagram in which microphones are installed when the incident angle determination system according to the present invention is applied in three dimensions.
마이크는 X축, -X축, Y축, -Y축, Z축, -Z축에 각각 하나씩 6개의 마이크(21∼26)들이 설치된다.The microphone is provided with six microphones 21 to 26, one each on the X-axis, -X-axis, Y-axis, -Y-axis, Z-axis, and -Z-axis.
3차원의 8상한에 존재하는 음원을 검출하기 위해서는 X축에 설치된 마이크(21)와 Y축, -Y축, Z축, -Z축에 설치된 마이크 사이에 입사되는 음향의 크기 비에 대한 데이터베이스 4개, -X축에 설치된 마이크(22)와 Y축, -Y축, Z축, -Z축에 설치된 마이크 사이에 입사되는 음향의 크기 비에 대한 데이터베이스 4개, Y축에 설치된 마이크(23)와 Z축, -Z축에 설치된 마이크 사이에 입사되는 음향의 크기 비에 대한 데이터베이스 2개, -Y축에 설치된 마이크(24)와 Z축, -Z축에 설치된 마이크 사이에 입사되는 음향의 크기 비에 대한 데이터베이스 2개, 총 12개의 데이터베이스들이 필요하다.In order to detect the sound source existing in the eight-dimensional upper limit of the database, the database of the magnitude ratio of sound incident between the microphone 21 installed on the X-axis and the microphone installed on the Y-axis, -Y-axis, Z-axis, and -Z-axis 4 , Four databases for the ratio of sound incident between the microphones 22 installed on the -X axis and the microphones installed on the Y, -Y, Z, and -Z axes, and the microphones 23 on the Y axis. And two databases for the ratio of sound incident between the microphones installed on the Z-axis and -Z axis, and the magnitude of the sound incident between the microphones 24 installed on the -Y axis and the microphones installed on the Z-axis and -Z axis. Two databases for rain, a total of 12 databases are required.
도9에 본 발명에 의해 3차원에서 음원의 입사각 결정 시스템의 구성을 나타내는 블록도가 도시된다.Fig. 9 is a block diagram showing the configuration of the incident angle determination system of the sound source in three dimensions by the present invention.
그 지향성 패턴이 X축, -X축, Y축, -Y축, Z축, -Z축을 향하도록 설치되는 축 마이크(21∼26)들과; 그 중심이 상기 XYZ 좌표계의 원점에 놓이며 X축이나 Y축이나 또는 Z축을 따라 고정되어 설치되는 센서 어레이(11)와; 상기 각 마이크(21∼26)들에서 출력되는 음향신호를 디지털 음향신호로 변환하는 다수의 A/D변환기(27∼32)와; 상기 각 A/D변환기(27∼32)에서 출력되는 디지털신호의 스펙트럼을 각각 분석하는 주파수 분석수단들(33∼38)과; 상기 각 마이크(21∼26)들 중에서 하나의 상한을 이루는 3개의 마이크들에 입력되는 음향 중 음원의 특성을 나타내는 주파수에 대해 짝을 이루는 각 마이크의 진폭비에 따라 대응되는 입사각을 사전에 산출하여 저장하는 지향성 데이터베이스(40)와; 상기 센서 어레이(11)의 지향성 패턴을 회전시키는 빔 포밍 수단(41)과; 상기 각 주파수 분석수단(33∼38)에서 입력되는 스펙트럼에 의해 음원의 입사각을 결정하고 상기 빔 포밍 수단(41)에 의해 그 입사각 만큼 상기 센서 어레이(11)의 지향성 패턴을 회전시키는 중앙처리장치(39)로 구성된다.Axis microphones 21 to 26 provided so that the directional pattern is directed toward the X axis, -X axis, Y axis, -Y axis, Z axis, and -Z axis; A sensor array 11 whose center is located at the origin of the XYZ coordinate system and is fixedly installed along an X axis, a Y axis, or a Z axis; A plurality of A / D converters 27 to 32 for converting the sound signals output from the microphones 21 to 26 into digital sound signals; Frequency analyzing means (33 to 38) for analyzing the spectrum of the digital signal output from each of the A / D converters 27 to 32; Among the microphones 21 to 26, the incident angle is calculated and stored according to the amplitude ratio of each microphone paired with respect to the frequency representing the characteristics of the sound source among the sounds input to the three microphones forming the upper limit. A directivity database 40; Beam forming means (41) for rotating the directional pattern of the sensor array (11); A central processing unit for determining the incidence angle of the sound source based on the spectra input from the frequency analyzing means 33 to 38 and rotating the directional pattern of the sensor array 11 by the incidence angle by the beam forming means 41 ( 39).
X축 마이크(21) 내지 -Z축 마이크(26)는 도8에 도시된 바와 같이 서로 직각으로 XYZ 좌표계의 각 좌표축을 따라 설치되어 각 상한에 위치하는 음원의 방향을 검출하게 된다.As shown in FIG. 8, the X-axis microphones 21 to -Z-axis microphones 26 are installed along each coordinate axis of the XYZ coordinate system at right angles to each other to detect the direction of the sound source located at each upper limit.
상기 X축 마이크(21) 내지 -Z축 마이크(26)에 대응되는 A/D변환기(27∼32)들은 각 마이크(21∼26)들에서 입력되는 음향을 디지털신호로 변환한다. 주파수 분석수단(33∼38)들은 각 마이크(21∼26)들에서 입력되는 음향의 주파수를 분석하여 그 스펙트럼을 중앙처리장치(39)로 출력한다. 주파수 분석수단은 예를 들면, 스펙트럼 분석기, 고속 푸리에 변환수단 등일 수 있다.The A / D converters 27 to 32 corresponding to the X-axis microphones 21 to -Z-axis microphones 26 convert the sound input from the microphones 21 to 26 into digital signals. The frequency analyzing means 33 to 38 analyze the frequency of the sound input from each of the microphones 21 to 26 and output the spectrum to the central processing unit 39. The frequency analyzing means can be, for example, a spectrum analyzer, fast Fourier transform means, or the like.
지향성 데이터베이스(40)는 특정 주파수 대역(예를 들면, 음원의 특성을 가장 잘 나타내는 주파수 대역 등)의 음향에 대해 서로 하나의 상한을 이루는 마이크에서 검출한 신호의 세기의 비에 따라 음원의 입사각을 사전에 실험 등에 의하여 결정하여 그 데이터를 저장한다.The directivity database 40 adjusts the angle of incidence of the sound source according to the ratio of the strengths of the signals detected by the microphones forming one upper limit with respect to the sound of a specific frequency band (for example, a frequency band that best represents the characteristics of the sound source). The data are determined beforehand by experiment or the like.
중앙처리장치(39)는 상기 각 주파수 분석수단(33∼38)에서 입력되는 스펙트럼을 분석하여 음원의 특성을 나타내는 주파수 대역의 진폭 중 가장 큰 세기를 갖는 3개의 마이크들을 결정하고, 그 마이크들의 각 짝에 대해 진폭 비를 산출한다.The central processing unit 39 analyzes the spectra input from the respective frequency analyzing means 33 to 38 to determine three microphones having the greatest intensity among the amplitudes of the frequency bands representing the characteristics of the sound source, and each of the microphones. Calculate the amplitude ratio for the pair.
여기서 주파수 분석수단을 제거하고 특정 대역의 주파수를 통과시키는 대역통과 필터를 A/D변환수단의 전단에 설치하여 사용할 수도 있다.In this case, the bandpass filter for removing the frequency analysis means and passing the frequency of a specific band may be installed in front of the A / D conversion means.
상기 산출된 각 짝의 진폭비에 대해 지향성 데이터베이스(40)에서 그 대응되는 3개의 입사각 θ1, θ2, θ3들을 산출하여 센서 어레이(11)의 지향성 패턴을 ZX평면상에서 X축에 대해 θ3만큼 되도록 회전시키고, XY 평면상에서 X축에 대해 θ1만큼 되도록 회전시켜 음원 S가 센서 어레이(11)의 지향성 패턴의 범위 내에 포함되게 한다.The corresponding incidence angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 are calculated in the directivity database 40 for the calculated amplitude ratio of each pair so that the directional pattern of the sensor array 11 is θ 3 with respect to the X axis on the ZX plane. And so as to be θ 1 relative to the X axis on the XY plane so that the sound source S falls within the range of the directional pattern of the sensor array 11.
도10에 센서 어레이의 지향성 패턴을 회전시켜 음원 S가 포함되도록 한 상태도가 도시된다.10 shows a state diagram in which the directional pattern of the sensor array is rotated to include the sound source S. As shown in FIG.
중앙처리장치(39)는 빔 포밍 수단(41)을 구동하여 X축에 설치된 센서 어레이 (11)의 지향성 탐지구역(13)을 ZX 평면상에서 X축에 대해 θ3만큼 되도록 회전시키고, XY 평면상에서 X축에 대해 θ1만큼 되도록 회전시켜 음원 S가 센서 어레이(11)의 탐지구역(13)에 포함되도록 한다.The central processing unit 39 drives the beam forming means 41 to rotate the directional detection zone 13 of the sensor array 11 installed on the X axis so as to be θ 3 relative to the X axis on the ZX plane, and on the XY plane. The sound source S is included in the detection zone 13 of the sensor array 11 by rotating about θ 1 about the X axis.
이렇게 특정 음원을 탐지하기 위하여 센서 어레이와 입사각 결정 시스템을 결합시켜 지향성 패턴의 내부에 있지 않은 음원도 지향성 패턴의 탐지 범위 내에포함시켜 탐지할 수 있다.In order to detect a specific sound source, the sensor array and the incident angle determination system may be combined to detect a sound source that is not inside the directional pattern within the detection range of the directional pattern.
도11에 본 발명에 의한 음원의 방향 탐지 방법을 나타내는 플로우차트가 도시된다.11 is a flowchart showing a direction detection method of a sound source according to the present invention.
XYZ 좌표계의 각 좌표축을 따라 설치된 마이크(21∼26)들로부터 음향신호를 입력받는다(단계 S11). 상기 입력받은 음향 신호를 A/D변환기(27∼32)로 디지털신호로 변환한 후, 각 주파수 분석수단(33∼38)으로 주파수를 분석하여 특정 대역의 주파수(예를 들면, 음원의 특성을 가장 잘 나타내는 주파수 등)의 음향의 세기를 분석한다(단계 S12).Sound signals are received from the microphones 21 to 26 provided along each coordinate axis of the XYZ coordinate system (step S11). The received sound signal is converted into a digital signal by the A / D converters 27 to 32, and then the frequencies are analyzed by the frequency analyzing means 33 to 38 to determine the frequency of a specific band (for example, characteristics of the sound source). The intensity of the sound of the frequency, etc. that is best represented is analyzed (step S12).
상기 마이크(21∼26)들로부터 입력되는 음향신호에 의해 음원이 속하는 상한을 결정하고(상기 특정 주파수 대역의 음향신호 중 가장 큰 세기로 검출되는 3개의 마이크로 이루어진 상한을 결정하고) 그 상한에 설치된 3개의 마이크들이 감지한 상기 특정 주파수 대역의 음향의 세기의 비를 산출한다(단계 S13).The upper limit to which the sound source belongs is determined by the sound signals input from the microphones 21 to 26 (determining an upper limit consisting of three microphones detected with the greatest intensity among the sound signals of the specific frequency band) and installed at the upper limit. The ratio of the intensity of the sound of the specific frequency band detected by the three microphones is calculated (step S13).
지향성 데이터베이스(40)에서 상기 산출한 비에 대응되는 입사각을 결정한다 (단계 S14).The incidence angle corresponding to the calculated ratio is determined in the directivity database 40 (step S14).
이렇게 음원 S의 입사각이 결정되면, 상기 빔 포밍 수단(41)을 제어하여 X축에 설치된 센서 어레이(11)의 지향성 탐지구역(13)을 ZX 평면상에서 X축에 대해 θ3만큼 되도록 회전시키고, XY 평면상에서 X축에 대해 θ1만큼 되도록 회전시켜 음원 S가 센서 어레이(11)의 탐지구역(13)에 포함되도록 한다(단계 S15).When the incident angle of the sound source S is determined in this way, the beam forming means 41 is controlled to rotate the directional detection zone 13 of the sensor array 11 installed on the X axis so as to be θ 3 with respect to the X axis on the ZX plane, The sound source S is included in the detection zone 13 of the sensor array 11 by rotating so as to be θ 1 on the X-axis on the XY plane (step S15).
본 발명에 의한 음원의 입사각 결정 시스템은 입사각 결정 장치와 하나의 센서 어레이를 결합하여 구성하는데 이렇게 하면, 음원의 입사각을 좌표축에 설치된 3개의 마이크에 포착되는 신호의 세기로 결정함으로써 신속하게 음원의 입사각을 결정할 수 있고, 음원의 입사각을 더욱 정밀하게 측정 가능하며, 음원의 입사각이 결정된 후, 센서 어레이의 지향성 패턴을 회전시켜 음원이 지향성 패턴에 포함되도록 하므로, 기존의 하나의 음향센서 어레이를 사용하는 것과 비교할 때 동일한 최대 탐지거리를 유지하면서도 전 방위에 대해 음원의 입사방향을 탐지할 수 있기 때문에 2차원인 경우 하나의 음향센서 어레이가 탐지할 수 있는 탐지범위보다 약 3배 정도의 탐지범위를 증가시킬 수 있으며, 3차원의 경우 약 27배의 탐지 범위로 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.The incident angle determination system of the sound source according to the present invention is configured by combining the incident angle determination device and one sensor array. In this case, the incident angle of the sound source is quickly determined by determining the incident angle of the sound source as the strength of the signal captured by three microphones installed on the coordinate axis. It is possible to determine the incidence angle of the sound source more precisely, and after the incidence angle of the sound source is determined, the directional pattern of the sensor array is rotated so that the sound source is included in the directional pattern. Compared with this method, the direction of incidence of the sound source can be detected in all directions while maintaining the same maximum detection distance. Therefore, in the two-dimensional case, the detection range is increased by about three times that of one acoustic sensor array. 3D can be increased to about 27 times the detection range. There is a point.
본 발명에 의한 음원의 입사각 결정 시스템은 직각 좌표계의 각 좌표축에 지향성 마이크들을 설치하고 각 마이크가 포착하는 음향의 세기의 비를 데이터베이스에 있는 각도별 음향의 세기의 비를 비교 검색하여 빠르고 경제적으로 위치를 모르는 음원의 입사각을 결정할 수 있다.The system for determining the angle of incidence of a sound source according to the present invention installs directional microphones in each coordinate axis of a Cartesian coordinate system and quickly and economically locates the ratio of the intensity of the sound for each angle in the database by comparing the ratio of the intensity of the sound that each microphone captures. You can determine the angle of incidence of sound sources that do not know.
또한, 이와 같이 각 축으로 배치된 입사각 결정 시스템과 센서 어레이를 결합하여 사용하면 빠르고 경제적으로 입사각을 구한 후, 센서 어레이의 빔 포밍을 회전시켜 계산량과 시간을 단축할 수 있고, 동시에 센서 어레이로 전 방향에 걸쳐 있는 음원의 입사각을 정밀하게 탐지하여 그 구조가 간단하면서도 설치도 간편하고 경제적이며 탐지 시간도 획기적으로 줄일 수 있다.In addition, when the incident angle determination system arranged in each axis and the sensor array are used in combination, the angle of incidence can be obtained quickly and economically, and then the beam forming of the sensor array can be rotated to reduce the amount of calculation and the time. By precisely detecting the angle of incidence of sound sources across the direction, the structure is simple, the installation is simple, economical, and the detection time can be drastically reduced.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010006671A KR20020066475A (en) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | An Incident Angle Decision System for Sound Source and Method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020066475A true KR20020066475A (en) | 2002-08-19 |
Family
ID=19705606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010006671A KR20020066475A (en) | 2001-02-12 | 2001-02-12 | An Incident Angle Decision System for Sound Source and Method therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020066475A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US7432198B2 (en) * | 2004-12-17 | 2008-10-07 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of forming interconnection lines therein |
| KR101645135B1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-08-03 | 단국대학교 산학협력단 | Method and system for acoustic sound localization based on microphone array and coordinate transform method |
| KR101893294B1 (en) | 2017-04-06 | 2018-08-29 | 국방과학연구소 | System and method for controlling acoustic reflection based on a single sensor using control filter |
| KR20210099963A (en) * | 2020-02-05 | 2021-08-13 | 국방과학연구소 | Device for active cancellation of acoustic reflection |
-
2001
- 2001-02-12 KR KR1020010006671A patent/KR20020066475A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| US7432198B2 (en) * | 2004-12-17 | 2008-10-07 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | Semiconductor devices and methods of forming interconnection lines therein |
| KR101645135B1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-08-03 | 단국대학교 산학협력단 | Method and system for acoustic sound localization based on microphone array and coordinate transform method |
| KR101893294B1 (en) | 2017-04-06 | 2018-08-29 | 국방과학연구소 | System and method for controlling acoustic reflection based on a single sensor using control filter |
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