JP2003337164A - Method and apparatus for detecting sound coming direction, method and apparatus for monitoring space by sound, and method and apparatus for detecting a plurality of objects by sound - Google Patents

Method and apparatus for detecting sound coming direction, method and apparatus for monitoring space by sound, and method and apparatus for detecting a plurality of objects by sound

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JP2003337164A
JP2003337164A JP2003058037A JP2003058037A JP2003337164A JP 2003337164 A JP2003337164 A JP 2003337164A JP 2003058037 A JP2003058037 A JP 2003058037A JP 2003058037 A JP2003058037 A JP 2003058037A JP 2003337164 A JP2003337164 A JP 2003337164A
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JP
Japan
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sound
phase difference
frequency
sound source
difference spectrum
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Application number
JP2003058037A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Shimoyama
竜一 霜山
Ken Yamazaki
憲 山崎
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Nihon University
Original Assignee
Nihon University
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detecting apparatus of a plurality of object positions by a sound for reliably specifying the directions of a plurality of sound sources without depending on the distance between the sound source and a microphone in an actual environment having reflection. <P>SOLUTION: The detecting apparatus 41 for a plurality of object positions by sound comprises: two microphones 1a and 1b arranged at a specific interval; an acoustic measuring instrument 17 for obtaining a phase difference spectrum due to the acoustic signal of two channels obtained by preamplifiers 15a, 15b; and an arithmetic processing unit 19 for calculating the directions of all sound sources that can be estimated from the phase difference spectrum obtained by the acoustic measuring instrument 17, for obtaining frequency characteristics in the direction of the estimation of the sound source, and for extracting straight line components in parallel with a frequency axis from the frequency characteristics in the direction of the estination of the sound source. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、所定間隔に配置さ
れた二つのマイクにより得られた２チャンネルの音響信
号を基に音の到来方向を特定する音到来方向検出方法及
びその装置に関するものである。また、本発明は、所定
間隔に配置された二つのマイクにより得られた２チャン
ネルの音響信号を基に空間を監視する監視方法及びその
装置に関するものである。さらに、本発明は、所定間隔
に配置された二つのマイクにより得られた２チャンネル
の音響信号から音による複数物体の位置を検出する方法
及びその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound arrival direction detecting method and apparatus for specifying a sound arrival direction based on 2-channel acoustic signals obtained by two microphones arranged at a predetermined interval. is there. The present invention also relates to a monitoring method and apparatus for monitoring space based on 2-channel acoustic signals obtained by two microphones arranged at a predetermined interval. Furthermore, the present invention relates to a method and an apparatus for detecting the positions of a plurality of objects by sound from two-channel acoustic signals obtained by two microphones arranged at a predetermined interval.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の音到来方向検出方法及びその装置
としては、音圧の時間遅れを利用する方法や、音圧の位
相差を利用する方法や、音圧の振幅比スペクトルを利用
する方法などが提案されている。2. Description of the Related Art As a conventional sound arrival direction detecting method and apparatus, a method using a time delay of sound pressure, a method using a phase difference of sound pressure, and a method using an amplitude ratio spectrum of sound pressure are used. Have been proposed.

【非特許文献１】 大熊正明、他２名、「音源定位に関
する聴覚情報処理メカニズムの工学的研究」、日本機械
学会第７３期通常総会後援会講演論文集（IV）、１９９
６−４．２〜４．４[Non-patent document 1] Masaaki Okuma and 2 others, "Engineering research on auditory information processing mechanism for sound source localization", Proc. Of the 73rd Ordinary General Assembly of Japan Society of Mechanical Engineers (IV), 199
6-4.2 to 4.4

【特許文献１】 特開平７−１９２１８３号公報の明細
書及び図面 以下では、音圧の振幅比スペクトルを利用する従来の方
法について説明することにする。[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-192183 and the following drawings will describe a conventional method using an amplitude ratio spectrum of sound pressure.

【０００３】従来の音到来方向検出方法及びその装置と
しては、例えば、所定の間隔に保たれた二つのマイクを
備えたダミーヘッドによりバイノーラル録音された２チ
ャンネルのホワイトノイズの各周波数毎の音圧レベルの
差を各方向毎に予め計算してデータベースとしておき、
測定時には、所定の間隔に配置した二つのマイクにより
得た２チャンネルの音響信号の各周波数毎の音圧レベル
の差を取り、この各周波数毎の音圧レベルの差と前記デ
ータベースとを比較することにより音源の方向を特定す
るというものであった（大熊正明、他２名、「音源定位
に関する聴覚情報処理メカニズムの工学的研究」、日本
機械学会第７３期通常総会後援会講演論文集（IV）、１
９９６−４．２〜４．４）。As a conventional sound arrival direction detecting method and apparatus, for example, the sound pressure of each frequency of two channels of white noise binaurally recorded by a dummy head provided with two microphones kept at a predetermined interval. Calculate the level difference for each direction in advance and make a database,
At the time of measurement, the difference in sound pressure level for each frequency of the acoustic signals of two channels obtained by two microphones arranged at a predetermined interval is calculated, and the difference in sound pressure level for each frequency is compared with the database. This was to specify the direction of the sound source (Masaaki Okuma, 2 others, "Engineering research on auditory information processing mechanism for sound source localization", Proc. Of the 73rd Ordinary General Assembly of the Japan Society of Mechanical Engineers (IV ) 1
996-4.2-4.4).

【０００４】図３２は、上記従来の音到来方向検出方法
による音圧レベルと音圧レベルの差を示す特性図であっ
て、図３２（ａ）は二つのマイクの内の一方のマイクか
ら得られる音響信号の音圧レベルを示し、図３２（ｂ）
は二つのマイクの内の一方のマイクから得られる音響信
号の音圧レベルを示し、図３２（ｃ）は二つのマイクか
ら得られた音響信号の音圧レベルの差を示している。ま
た、図３２（ａ）（ｂ）は、横軸に周波数〔Hz〕を、縦
軸に音圧レベル［ｄＢ／２０μＰａ］をそれぞれとった
ものである。図３２（ｃ）は横軸に周波数〔Hz〕を、縦
軸に音圧レベル差［ｄＢ／２０μＰａ］をそれぞれとっ
たものである。FIG. 32 is a characteristic diagram showing the difference between the sound pressure level and the sound pressure level by the above-described conventional sound arrival direction detecting method. FIG. 32 (a) is obtained from one of the two microphones. FIG. 32 (b) shows the sound pressure level of the generated acoustic signal.
Shows the sound pressure level of the acoustic signal obtained from one of the two microphones, and FIG. 32 (c) shows the difference in the sound pressure level of the acoustic signal obtained from the two microphones. 32A and 32B, the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents sound pressure level [dB / 20 μPa]. FIG. 32C shows the frequency [Hz] on the horizontal axis and the sound pressure level difference [dB / 20 μPa] on the vertical axis.

【０００５】図３２（ａ）〜図３２（ｃ）は、マイクと
音源とを３［ｍ］においたときの音圧レベルと音圧レベ
ル差のスペクトルである。この図３２（ｃ）からもわか
るように、０〜６［ｋHz］の周波数帯域で音圧レベルの
差はほぼ測定限界を下まわることになる。この従来の音
到来方向検出方法及びその装置によれば、所定の距離内
にある音源については音源の位置を特定することができ
る。32A to 32C are spectra of the sound pressure level and the sound pressure level difference when the microphone and the sound source are placed at 3 [m]. As can be seen from FIG. 32 (c), the difference in sound pressure level in the frequency band of 0 to 6 [kHz] is almost below the measurement limit. According to this conventional sound arrival direction detecting method and apparatus, the position of the sound source can be specified for the sound source within a predetermined distance.

【０００６】一方、音による監視装置の一例としては、
所定の間隔に配置した二つのマイクにより得た二つの音
響信号の各周波数毎の位相差スペクトラムを求め、この
位相差スペクトラムが所定の基準値幅内に入っていると
きの周波数領域における前記音響信号の電力スペクトラ
ムを監視用信号として出力させ、この監視用信号により
被検査対象物が発生する非定常的な雑音を監視するよう
にしたものである（特開平７−１９２１８３号公報）。
この従来の音による監視方法によれば、被検査対象物の
予め発生する位置が分かっている非定常的な雑音を監視
することができる。On the other hand, as an example of the sound monitoring device,
Obtain the phase difference spectrum for each frequency of the two acoustic signals obtained by the two microphones arranged at a predetermined interval, of the acoustic signal in the frequency domain when this phase difference spectrum is within the predetermined reference value width The power spectrum is output as a monitoring signal, and the non-stationary noise generated by the object to be inspected is monitored by this monitoring signal (JP-A-7-192183).
According to this conventional sound monitoring method, it is possible to monitor unsteady noise in which the position of the object to be inspected is known in advance.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の音到来方向検出方法及びその装置によれば、所
定の距離内にある音源については音源の位置を特定する
ことができるものの、図３２（ｃ）で分かるように、所
定の距離を超えた位置にある音源については音圧レベル
差が小さくなって音源の位置を特定できなくなるという
問題や、予め空間内の伝達特性を各方向毎に計測してお
きデータベース化する必要があるという問題があった。
また、上述した音による監視装置によれば、もともと被
検査対象物の予め想定された特定の部位から発生する非
定常的な雑音を監視することが目的であり、発生する部
位の分からない雑音の監視はできない、また、音源とマ
イクとの間の空間を監視することができないという問題
があった。However, according to the above-described conventional sound arrival direction detecting method and apparatus, the position of the sound source can be specified for the sound source within a predetermined distance. As can be seen in c), for sound sources located beyond a certain distance, the sound pressure level difference becomes so small that the position of the sound source cannot be specified, and the transfer characteristics in space are measured in advance for each direction. There was a problem that it was necessary to make a database.
Further, according to the above-described sound monitoring apparatus, the purpose is to monitor the non-stationary noise generated from a specific portion of the object to be inspected, which is originally assumed in advance, and the noise of which the portion is not known is generated. There is a problem that it cannot be monitored, and the space between the sound source and the microphone cannot be monitored.

【０００８】本発明の第１の目的は、上述した問題を解
決し、予め空間内の伝達特性を計測する必要がなく、反
響のある実環境で音源とマイクとの距離に依存せずに確
実に音源の方向を特定できる、二つのマイクを用いた音
到来方向検出方法及びその装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、上述した問題を解決し、二つの
マイクで得た２チャンネルの音響信号を基に監視空間を
監視する音による空間監視方法及びその装置を提供する
ことにある。本発明の第３の目的は、上述した問題を解
決し、複数の音源の方向を、予め空間内の伝達特性を計
測する必要がなく、反響のある実環境で音源とマイクと
の距離に依存せずに確実に特定できる音による複数物体
位置検出方法及びその装置を提供することにある。The first object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to eliminate the need to measure the transfer characteristics in space in advance, and to ensure the reliability without depending on the distance between the sound source and the microphone in a real environment with reverberation. Another object of the present invention is to provide a sound arrival direction detecting method and device using two microphones, which can specify the direction of a sound source.
A second object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a space monitoring method by sound and a device thereof for monitoring a monitoring space based on two-channel acoustic signals obtained by two microphones. A third object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to determine the directions of a plurality of sound sources by the distance between the sound source and the microphone in a reverberant real environment without the need to measure transfer characteristics in space in advance. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting the positions of a plurality of objects based on sounds that can be reliably identified without doing so.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１記載の発明に係る音到来方向検出方法
は、所定間隔に配置された二つのマイクにより得られた
２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向を特定する
音到来方向検出方法において、前記２チャンネルの音響
信号における位相差スペクトルを求めるステップと、前
記ステップで算出した位相差スペクトルの全てまたは一
部を原点を通る周波数に関する一次関数で近似し、当該
一次関数の傾きから音源の方向を算出するステップとを
備えたことを特徴とするものである。上記第１の目的を
達成するため、請求項２記載の発明に係る音到来方向検
出装置は、所定間隔に配置された二つのマイクにより得
られた２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向を特
定する音到来方向検出装置において、前記２チャンネル
の音響信号をそれぞれ周波数分析して位相差スペクトル
データを得る音響計測装置と、前記音響計測装置で得た
位相差スペクトルデータの全てまたは一部を用いて原点
を通る周波数に関する一次の近似関数を求め当該近似関
数の傾きを基に音源の方向を算出する演算処理装置とを
備えたことを特徴とするものである。In order to achieve the first object, a sound arrival direction detecting method according to the invention of claim 1 is a method for detecting two channels of two channels obtained by two microphones arranged at a predetermined interval. In a sound arrival direction detecting method for identifying a sound arrival direction based on an acoustic signal, a step of obtaining a phase difference spectrum in the acoustic signals of the two channels, and a step of calculating all or a part of the phase difference spectrum calculated in the step as an origin. And a step of approximating with a linear function relating to the passing frequency and calculating the direction of the sound source from the slope of the linear function. In order to achieve the first object, the sound arrival direction detecting device according to the invention of claim 2 is based on two-channel sound signals obtained by two microphones arranged at a predetermined interval, and the sound arrival direction is detected. In the sound arrival direction detecting device for identifying the sound arrival direction detecting device, an acoustic measuring device for frequency-analyzing the acoustic signals of the two channels to obtain phase difference spectrum data, and all or a part of the phase difference spectrum data obtained by the acoustic measuring device. And an arithmetic processing unit for calculating the direction of the sound source based on the slope of the approximate function by using the linear approximation function with respect to the frequency passing through the origin.

【００１０】上記第２の目的を達成するため、請求項３
記載の発明に係る音による空間監視方法は、所定の監視
空間内に一つまたは複数の音源から音を供給し、かつ前
記監視空間内における音源から離れた位置に所定間隔で
配置された二つのマイクにより２チャンネルの音響信号
を得て、これを基に前記監視空間内の物体の有無、物体
の位置の変化あるいは侵入者等を検出できる音による空
間監視方法であって、前記２チャンネルの音響信号にお
ける位相差スペクトルを求める第１のステップと、前記
ステップで算出した位相差スペクトルの時間的変化を基
に空間内を監視する第２のステップとを備えたことを特
徴とするものである。上記第２の目的を達成するため、
請求項４記載の発明に係る音による空間監視方法は、所
定の監視空間内に一つまたは複数の音源から音を供給
し、かつ前記空間内の所定の位置に所定間隔で配置され
た二つのマイクにより得られた２チャンネルの音響信号
を基に前記監視空間内に侵入者などないかどうか監視す
る音による空間監視装置であって、前記２チャンネルの
音響信号をそれぞれ周波数分析して位相差スペクトルデ
ータを得る第１の手段と、前記手段で得た位相差スペク
トルデータの時間的変化に基づいて空間内の変化を検出
する第２の手段とからなる警報装置を備えたことを特徴
とするものである。上記第３の目的を達成するために、
請求項５記載の発明に係る音による複数物***置検出方
法は、所定間隔に配置された二つのマイクにより得られ
た２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向を特定す
る音到来方向検出方法において、前記２チャンネルの音
響信号における位相差スペクトルから推定可能な全ての
音源方向の計算を行い、音源推定方向の周波数特性を求
めるステップと、前記ステップで求めた音源推定方向の
周波数特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出するス
テップとを備えたことを特徴とするものである。上記第
３の目的を達成するために、請求項６記載の発明に係る
音による複数物***置検出装置は、所定間隔に配置され
た二つのマイクにより得られた２チャンネルの音響信号
を基に音の到来方向を特定する検出装置において、前記
２チャンネルの音響信号による位相差スペクトルを求め
る比較手段と、前記比較手段で求めた位相差スペクトル
から推定可能な全ての音源方向の計算を行い、音源推定
方向の周波数特性を求め、その求めた音源推定方向の周
波数特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出する演算
処理手段とを備えたことを特徴とするものである。In order to achieve the second object, claim 3
The sound-based space monitoring method according to the invention described above supplies sound from one or a plurality of sound sources in a predetermined monitoring space, and two sound sources arranged in a predetermined space at positions separated from the sound source in the monitoring space. A spatial monitoring method using a sound that can obtain the presence or absence of an object in the surveillance space, a change in the position of the object, an intruder, etc., based on a 2-channel acoustic signal obtained by a microphone. It is characterized by comprising a first step of obtaining a phase difference spectrum in a signal and a second step of monitoring the inside of space based on the temporal change of the phase difference spectrum calculated in the step. In order to achieve the above second purpose,
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sound space monitoring method, wherein sound is supplied from one or a plurality of sound sources into a predetermined monitoring space and two sound sources are arranged at predetermined positions in the space at predetermined intervals. A spatial monitoring device using sound for monitoring whether there is an intruder in the monitoring space based on the two-channel acoustic signals obtained by a microphone, wherein the two-channel acoustic signals are subjected to frequency analysis to obtain a phase difference spectrum. An alarm device comprising a first means for obtaining data and a second means for detecting a change in space based on a temporal change of the phase difference spectrum data obtained by the means. Is. In order to achieve the third object,
A sound multiple object position detection method according to claim 5 is a sound arrival direction detection method for identifying a sound arrival direction based on two-channel acoustic signals obtained by two microphones arranged at predetermined intervals. In the above, a step of calculating all sound source directions that can be estimated from the phase difference spectra in the acoustic signals of the two channels to obtain frequency characteristics in the sound source estimated direction, and a frequency axis from the frequency characteristics in the sound source estimated direction obtained in the step And a step of extracting a linear component parallel to. In order to achieve the third object, the multiple-sound object position detection device according to the invention of claim 6 is based on a two-channel acoustic signal obtained by two microphones arranged at a predetermined interval. In the detection device for identifying the arrival direction of the sound source, the comparison means for obtaining the phase difference spectrum by the acoustic signals of the two channels and the calculation of all sound source directions that can be estimated from the phase difference spectrum obtained by the comparison means are performed to estimate the sound source. And a calculation processing means for calculating a frequency characteristic in the direction and extracting a linear component parallel to the frequency axis from the calculated frequency characteristic in the estimated sound source direction.

【００１１】[0011]

【発明の実施の形態及び実施例】以下、本発明の実施の
形態及び実施例について図面を参照して説明する。 ［本第１の発明の基礎となる事項］本第１の発明は、音
圧の位相差スペクトルを利用するものであり、音圧の位
相差スペクトルの周波数−位相差平面における傾きが音
源方向に依存することを利用するもので、スペクトルの
傾きから算出された行路差から音源方向を特定するもの
である。本第１の発明は、請求項１ないし請求項４が相
当する。図１ないし図３は、本第１の発明の基礎となる
事項を説明するための図である。ここに、図１は本第１
の発明の基礎となる事項を説明するためのマイク・音源
の配置関係を示す図である。図２は上述した位置関係に
配置したマイクより得られた音響信号の位相差の周波数
特性を示す特性図であって、横軸に周波数ｆを、縦軸に
位相差Δφをそれぞれとったものである。図３は、マイ
クと音源との位置に基づく角度による位相差の周波数特
性の理論値を示す特性図であって、横軸に周波数〔Hz〕
を、縦軸に位相差Δφ［度］をそれぞれとったものであ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments and examples of the present invention will be described below with reference to the drawings. [Matters underlying the first invention] The first invention utilizes a sound pressure phase difference spectrum, and the inclination of the frequency-phase difference plane of the sound pressure phase difference spectrum in the sound source direction. The dependence is utilized, and the sound source direction is specified from the path difference calculated from the slope of the spectrum. The first invention corresponds to claims 1 to 4. 1 to 3 are views for explaining matters that are the basis of the present first invention. Here, Figure 1 is the first
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between microphones and sound sources for explaining matters that are the basis of the invention of FIG. FIG. 2 is a characteristic diagram showing the frequency characteristics of the phase difference of the acoustic signals obtained from the microphones arranged in the above-described positional relationship, in which the horizontal axis represents the frequency f and the vertical axis represents the phase difference Δφ. is there. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the theoretical value of the frequency characteristic of the phase difference due to the angle based on the position of the microphone and the sound source, and the horizontal axis shows the frequency [Hz].
And the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree].

【００１２】図１において、二つのマイク１ａ，１ｂは
ｘ軸上で距離Ｓを隔てて配置されており、前記マイク１
ａの設置点をＡ点とし、前記マイク１ｂの設置点をＢ点
とする。また、前記マイク１ａから前記マイク１ｂ側の
距離Ｓ／２の地点あるいは前記マイク１ｂから前記マイ
ク１ａ側の距離Ｓ／２の地点を中間点Ｃとする。この中
間点Ｃ上で、ｘ軸に直角にｙ軸を設ける。前記中間点Ｃ
から音源（スピーカ）３までの線分と前記ｙ軸とがなす
角度をθとする。In FIG. 1, two microphones 1a and 1b are arranged at a distance S on the x-axis.
The installation point of a is set to A point, and the installation point of the microphone 1b is set to B point. Further, a point at a distance S / 2 from the microphone 1a to the microphone 1b side or a point at a distance S / 2 from the microphone 1b to the microphone 1a side is defined as an intermediate point C. On this intermediate point C, the y-axis is provided at right angles to the x-axis. The intermediate point C
The angle formed by the line segment from the sound source (speaker) 3 to the y-axis is θ.

【００１３】また、前記ｘ軸から音源３までのｙ軸に平
行な長さをＤとし、前記ｙ軸から音源３までのｘ軸に平
行な長さをΔｘとする。前記音源３が置かれている点を
Ｅ点とする。さらに、前記音源３のある地点を中心にし
てマイク１ｂまでの長さを半径とする円を描き、その円
と前記音源３からマイク１ａまでの線分との交点をＦと
する。この交点Ｆとマイク１ａまでの距離を行路差Δｄ
とする。The length from the x-axis to the sound source 3 parallel to the y-axis is D, and the length from the y-axis to the sound source 3 parallel to the x-axis is Δx. The point where the sound source 3 is placed is point E. Further, a circle having a radius up to the microphone 1b around a certain point of the sound source 3 is drawn, and an intersection point of the circle and a line segment from the sound source 3 to the microphone 1a is F. The distance between the intersection F and the microphone 1a is calculated as the road difference Δd.
And

【００１４】また、二個のマイク１ａ，マイク１ｂから
得られる音響信号の位相差をΔφとすると、Δφは次の
数式１に示すようになる。If the phase difference between the acoustic signals obtained from the two microphones 1a and 1b is Δφ, Δφ is given by the following mathematical formula 1.

【数式１】 ただし、ｃは音速、ｆは周波数である。[Formula 1] However, c is the speed of sound and f is the frequency.

【００１５】前記数式１の両辺を周波数ｆで微分する
と、Differentiating both sides of the equation 1 by the frequency f,

【数式２】 を得る。この数式２の左辺は行路差Δｄ、つまり音の方
向に依存し、行路差Δｄの等しい音では一定値をとる。[Formula 2] To get The left side of Equation 2 depends on the path difference Δd, that is, the direction of sound, and takes a constant value for sounds having the same path difference Δd.

【００１６】ここで、特定の方向から到来する音では位
相差の周波数特性は、図２に示すように周波数に関する
一次関数になる。数式２からわかるように、その傾きα
は、行路差Δｄと音速ｃ（一定）によって決まることを
示している。音の到来方向に応じて一次関数の傾きα
は、数式２で与えられるように変化するはずである。Here, in the sound coming from a specific direction, the frequency characteristic of the phase difference becomes a linear function with respect to the frequency as shown in FIG. As can be seen from Equation 2, the slope α
Indicates that it is determined by the path difference Δd and the sound velocity c (constant). The slope α of the linear function depending on the direction of sound arrival
Should change as given in Equation 2.

【００１７】この傾きの変化を角度θに応じて示したも
のが図３である。図３では、θ＝−４０［度］、θ＝−
２０［度］、θ＝−１０［度］における傾きαを示して
いる。ここで、描画上の都合で位相差は、＋１８０
［度］が−１８０［度］に一致する点を考慮して書いて
いる。FIG. 3 shows the change of the inclination according to the angle θ. In FIG. 3, θ = −40 [degrees], θ = −
The inclination α at 20 degrees and θ = −10 degrees is shown. Here, the phase difference is +180 for convenience of drawing.
It is written in consideration of the fact that [degree] matches -180 [degree].

【００１８】音の周波数がゼロでは位相差もゼロとなる
から、一次関数は必ず周波数ゼロで位相差がゼロの点
（原点）を通ることになる。図３に示すように、角度θ
が大きくなるほど、傾きαが大きくなる様子がわかる。
音源３の方向と、前記一次関数の傾きαが一対一で対応
するならば、計測された位相差Δφの周波数特性から近
似的な一次関数を見い出し、傾きαを求めれば、音源３
の方向が判定できるはずである。Since the phase difference is zero when the frequency of the sound is zero, the linear function always passes through the point (origin) where the frequency is zero and the phase difference is zero. As shown in FIG. 3, the angle θ
It can be seen that the larger the value of, the larger the inclination α.
If the direction of the sound source 3 and the slope α of the linear function have a one-to-one correspondence, an approximate linear function is found from the frequency characteristics of the measured phase difference Δφ, and if the slope α is obtained, the sound source 3
You should be able to determine the direction of.

【００１９】ここで、さらに上記数式２を変形すると、
行路差Δｄは、Here, if the above equation 2 is further modified,
The path difference Δd is

【数式３】 となる。この数式３により行路差Δｄを求めることがで
きる。そして、上述した数式３により求めた行路差Δｄ
が求まると、音源３の方向を幾何学的に求めることがで
きる。[Formula 3] Becomes The path difference Δd can be obtained by the mathematical expression 3. Then, the road difference Δd obtained by the above-mentioned formula 3
When is obtained, the direction of the sound source 3 can be obtained geometrically.

【００２０】図１において、線分ＡＥの長さは、In FIG. 1, the length of the line segment AE is

【数式４】 となる。同様に、線分ＢＥの長さは、[Formula 4] Becomes Similarly, the length of the line segment BE is

【数式５】 となる。すると、行路差Δｄは、[Formula 5] Becomes Then, the path difference Δd is

【数式６】 で与えられる。[Formula 6] Given in.

【００２１】行路差Δｄ、距離Ｄ、距離Ｓが分かってい
れば、距離Δｘは求められる。具体的には、Δｘをマイ
ナスからプラスまで少しづつ変えながら、次の数式７の
エラーｅｒｒｏｒを計算し、If the path difference Δd, the distance D and the distance S are known, the distance Δx can be obtained. Specifically, while gradually changing Δx from minus to plus, the error error of the following formula 7 is calculated,

【数式７】 最もエラーｅｒｒｏｒが小さくなるΔｘを求める。音源
３の方向（角度θ）は、数式７で得られたΔｘを使用
し、次の数式で算出できる。[Formula 7] The Δx with the smallest error error is calculated. The direction (angle θ) of the sound source 3 can be calculated by the following formula using Δx obtained by the formula 7.

【数式８】 [Formula 8]

【００２２】実際に、反響のある空間内で位相差スペク
トルを測定すると、図２あるいは図３に示すような直線
的な分布にはならない。そこで、次の数式９に示すよう
に、測定された位相差スペクトルを用いて任意の方向か
ら到来する音の周波数ｆi における位相差Δφi につい
て、周波数ｆL 〜ｆH において、次の残差εを最小にす
るαの値を求め、この傾きαに対する方向θを求める。Actually, when the phase difference spectrum is measured in a reverberant space, the linear distribution as shown in FIG. 2 or 3 is not obtained. Therefore, as shown in the following Expression 9, for the phase difference Δφ i at the frequency f i of the sound arriving from an arbitrary direction using the measured phase difference spectrum, at the frequencies f L to f H , the following residual error The value of α that minimizes ε is obtained, and the direction θ with respect to this inclination α is obtained.

【００２３】[0023]

【数式９】 ここで、ｎは周波数の評価点数、αは一次関数の傾きに
相当する比例定数である。比例定数αは、数式２の左辺
に対応しており、αの探索は空間内を操作して音源方向
を求めることと等価である。すなわち、周波数と空間の
両領域を検索して、線形関係にある位相差スペクトルを
選択することによって音の方向を求めている。[Formula 9] Here, n is the frequency evaluation score, and α is a proportional constant corresponding to the slope of the linear function. The proportionality constant α corresponds to the left side of Expression 2, and the search for α is equivalent to operating in space to find the sound source direction. That is, the direction of sound is obtained by searching both the frequency and space regions and selecting the phase difference spectrum having a linear relationship.

【００２４】上記数式９は、周波数ゼロで位相差ゼロの
原点を通る一次関数を仮定し、傾きを−９０［度］から
＋９０［度］まで０．０１［度］刻みで変えながら、位
相差Δφの実測値と仮定した一次関数上の位相差とのｎ
個の周波数における差の二乗和をとり、最も二乗和の値
が小さくなるような傾きαを数値的に求める手法であ
る。[Mathematical formula-see original document] The above equation 9 assumes a linear function that passes through the origin of zero phase difference at zero frequency, and changes the slope from -90 [degree] to +90 [degree] in 0.01 [degree] increments while changing the phase difference. N between the measured value of Δφ and the phase difference on the assumed linear function
This is a method of numerically obtaining the slope α that minimizes the value of the sum of squares by taking the sum of squares of the differences at the respective frequencies.

【００２５】さらに具体的に図４ないし図６を参照して
説明する。図４ないし図６は、位相差の周波数特性を示
す特性図であり、横軸に周波数ｆ〔Hz〕を、縦軸に位相
差Δφをそれぞれ示している。A more specific description will be given with reference to FIGS. 4 to 6 are characteristic diagrams showing frequency characteristics of the phase difference, in which the horizontal axis represents the frequency f [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ.

【００２６】例えば、図４において、４つの位相差値が
計測された場合、点Ｐを通り、位相差値Δφ1 ，Δφ
2 ，Δφ3 ，Δφ4 の全体の中心を貫くような一次関数
を求めるものとする。一次関数の求め方にはいろいろな
方法があるが、ここでは数値的に求めることにする。例
えば、図５に示すように、傾きαを持った周波数に関す
る一次関数（Δφ＝αｆ）を仮定し、評価周波数（例え
ば１〔ｋHz〕，２〔ｋHz〕，３〔ｋHz〕，４〔ｋHz〕）
において位相差値の差をとり（図５参照）、その二乗の
総和εを考える（この場合、評価周波数点ｎ＝４とな
る）。For example, in FIG. 4, when four phase difference values are measured, the phase difference values Δφ 1 and Δφ pass through the point P.
A linear function that penetrates the entire center of 2 , Δφ 3 , and Δφ 4 is obtained. There are various methods for obtaining the linear function, but here we will obtain it numerically. For example, as shown in FIG. 5, assuming a linear function (Δφ = αf) related to a frequency having a slope α, evaluation frequencies (for example, 1 [kHz], 2 [kHz], 3 [kHz], 4 [kHz] )
At (2), the difference between the phase difference values is calculated (see FIG. 5), and the sum ε of the squares thereof is considered (in this case, the evaluation frequency point n = 4).

【００２７】すると、その二乗の総和εは、Then, the sum ε of the squares is

【数式１０】 となる。そして、図６に示すように、傾きαを少しずつ
変えながら、数式１０の総和εを計算し、最も総和εの
値が小さくなるような傾きαを求める。図６のように、
得られた一次関数ｔは、位相差値Δφ1 ，Δφ2 ，Δφ
3 ，Δφ4 の全体の中心を貫く。[Formula 10] Becomes Then, as shown in FIG. 6, while changing the gradient α little by little, the total sum ε of Expression 10 is calculated, and the gradient α that minimizes the value of the total sum ε is obtained. As shown in Figure 6,
The obtained linear function t is the phase difference value Δφ 1 , Δφ 2 , Δφ
Penetrate the center of 3 and Δφ 4 .

【００２８】実際には、０〜６〔ｋHz〕までのｎ＝３０
００点の周波数における位相差データを用いて近似的な
一次関数の傾きを求めている。ただし、この明細書で
は、近似的な一次関数を求めるために、数式９に示すよ
うな評価関数を仮定したが、他の関数を用いることもで
きる。また、計測された位相差スペクトルを用いて、例
えばパターン認識などの手法で近似的な一次関数を推定
するようにしてもよい。Actually, n = 30 from 0 to 6 [kHz]
The slope of the approximate linear function is obtained using the phase difference data at the frequency of 00 points. However, in this specification, in order to obtain an approximate linear function, the evaluation function shown in Expression 9 is assumed, but other functions can be used. In addition, an approximate linear function may be estimated using a method such as pattern recognition using the measured phase difference spectrum.

【００２９】［本第１の発明の第１の実施の形態及び第
１の実施例］図７ないし図８は本第１の発明の第１の実
施の形態に係る音到来方向検出方法及び音到来方向検出
装置を説明するための図である。ここに、図７は、本第
１の発明の第１の実施の形態に係る音到来方向検出方法
を実現する音到来方向検出装置を説明するための平断面
図である。図８は、本第１の発明の第１の実施の形態に
係る音到来方向検出方法を実現する音到来方向検出装置
を説明するための側断面図である。[First Embodiment and First Example of the First Invention] FIGS. 7 to 8 are diagrams illustrating a sound arrival direction detecting method and a sound according to the first embodiment of the first invention. It is a figure for explaining an arrival direction detecting device. FIG. 7 is a plan sectional view for explaining the sound arrival direction detecting device for realizing the sound arrival direction detecting method according to the first embodiment of the first invention. FIG. 8 is a side sectional view for explaining a sound arrival direction detecting device that realizes the sound arrival direction detecting method according to the first embodiment of the first invention.

【００３０】これらの図において、マイク１ａ及びマイ
ク１ｂとスピーカドライバからなる音源３とは、縦横高
さ１１００［mm3 ］の内容積からなる無音室５に配置さ
れている。無音室５は、隔壁７で所定の容積の空間を形
成し、さらにその隔壁７の内側に一定の厚さの吸音材９
が配置されることにより構成されている。なお、吸音材
９で囲繞された空間が縦横高さ１１００［mm3 ］の空間
となる。また、無音室５の当該空間内の床から三脚１１
の上に所定の距離Ｓ（＝２０［cm］）を隔ててマイク１
ａとマイク１ｂが設けられている。In these figures, the microphones 1a and 1b and the sound source 3 composed of a speaker driver are arranged in a silent chamber 5 having an internal volume of 1100 [mm 3 ] in height and width. In the silent chamber 5, a partition wall 7 forms a space having a predetermined volume, and the sound absorbing material 9 having a constant thickness is provided inside the partition wall 7.
Are arranged. The space surrounded by the sound absorbing material 9 is a space having a vertical and horizontal height of 1100 [mm 3 ]. In addition, from the floor in the silent room 5 to the tripod 11
Microphone 1 with a predetermined distance S (= 20 [cm]) above
a and a microphone 1b are provided.

【００３１】さらに、無音室５の当該空間の床から台１
３の上に音源３が配置されている。この音源３は、スピ
ーカドライバーにテーパー管を介して銅管（長さ１２
［cm］、内径８［mm] ）を接続し、開口部が比較的小さ
くなるように構成したものである。また、音源３は、マ
イク１ａ，１ｂからの距離Ｄ（４８［cm］）だけ離れた
位置に設置し、ｙ軸を基準とする音源の方向を求められ
るようにした。Further, from the floor of the space of the silent room 5 to the stand 1
The sound source 3 is arranged above the sound source 3. This sound source 3 is a copper tube (length 12
[Cm] and inner diameter 8 [mm]) are connected to each other so that the opening is relatively small. Further, the sound source 3 is installed at a position separated by a distance D (48 [cm]) from the microphones 1a and 1b so that the direction of the sound source with respect to the y axis can be obtained.

【００３２】また、マイク１ａ及びマイク１ｂの出力に
はプリアンプ１５ａ，１５ｂが設けられており、マイク
１ａ及びマイク１ｂで得た音響信号をプリアンプ１５
ａ，１５ｂでそれぞれ増幅して音響計測装置１７に入力
されるようにしてある。前記音響計測装置１７は、前記
二つのマイク１ａ，１ｂからの各音響信号をそれぞれ周
波数分析して位相差スペクトルデータを得るものであ
る。具体的には、前記音響計測装置１７は、入力された
音響信号を同時に計測し、計測された２チャンネルの音
響信号を高速フーリエ（ＦＦＴ）解析し、ＦＦＴ解析し
た結果（二つの音響信号の音圧振幅スペクトルと、位相
差スペクトル）をテキストファイルに出力する装置であ
る。Preamplifiers 15a and 15b are provided at the outputs of the microphones 1a and 1b, and the acoustic signals obtained by the microphones 1a and 1b are preamplified by the preamplifier 15.
A and 15b are amplified and input to the acoustic measuring device 17, respectively. The acoustic measurement device 17 obtains phase difference spectrum data by frequency-analyzing each acoustic signal from the two microphones 1a and 1b. Specifically, the acoustic measurement device 17 simultaneously measures the input acoustic signals, performs fast Fourier (FFT) analysis of the measured two-channel acoustic signals, and performs an FFT analysis result (sounds of two acoustic signals). This device outputs the pressure amplitude spectrum and the phase difference spectrum) to a text file.

【００３３】この音響計測装置１７から出力された音響
信号の音圧振幅スペクトルと位相差スペクトルは、パー
ソナルコンピュータからなる演算処理装置１９に入力さ
れるようにしてある。前記パーソナルコンピュータから
なる演算処理装置１９は、前記音響計測装置１７で算出
した位相差スペクトルデータの全てまたは一部を用い
て、原点を通る周波数に関する一次の近似関数を求め当
該近似関数の傾きから音源の方向を算出する装置であ
る。The sound pressure amplitude spectrum and the phase difference spectrum of the acoustic signal output from the acoustic measuring device 17 are input to the arithmetic processing device 19 including a personal computer. The arithmetic processing unit 19 including the personal computer obtains a first-order approximation function regarding the frequency passing through the origin by using all or part of the phase difference spectrum data calculated by the acoustic measurement device 17, and calculates the sound source from the slope of the approximation function. Is a device for calculating the direction of.

【００３４】具体的には、この演算処理装置１９は、前
記音響計測装置１７からの評価周波数に対する位相差ス
ペクトルデータを用い、上述した数式９を使用して一次
関数の傾きαを算出するようになっている。また、前記
演算処理装置１９は、その算出した傾きαを数式３に適
用して行路差Δｄを算出するようになっている。さら
に、前記演算処理装置１９は、前記算出された行路差Δ
ｄから数式４〜数式８を用いて音源３の方向を幾何学的
に算出するようになっている。Specifically, the arithmetic processing unit 19 uses the phase difference spectrum data with respect to the evaluation frequency from the acoustic measuring unit 17 to calculate the slope α of the linear function by using the above equation (9). Has become. Further, the arithmetic processing unit 19 is adapted to calculate the road difference Δd by applying the calculated inclination α to Expression 3. Further, the arithmetic processing unit 19 causes the calculated road difference Δ.
From d, the direction of the sound source 3 is geometrically calculated using Equations 4 to 8.

【００３５】すなわち、上記マイク１ａ，１ｂと、プリ
アンプ１５ａ，１５ｂと、音響計測装置１７と、演算処
理装置１９とにより本第１の発明の第１の実施の形態に
係る音到来方向検出装置２１が構成されている。このよ
うな音到来方向検出装置２１により音到来方向検出方法
が実現されることを以下に図７及び図８を基に図９以降
の図を参照して説明する。図９ないし図１４は、本第１
の発明の実施の第１の実施の形態に係る音到来方向検出
装置で得られた位相差の周波数特性を示す特性図であっ
て、横軸に周波数ｆ〔Hz〕を、縦軸に位相差Δφ［度］
をそれぞれとったものである。That is, the sound arrival direction detecting device 21 according to the first embodiment of the first invention is composed of the microphones 1a and 1b, the preamplifiers 15a and 15b, the acoustic measuring device 17, and the arithmetic processing device 19. Is configured. The realization of the sound arrival direction detection method by the sound arrival direction detection device 21 will be described below with reference to FIGS. 9 to 14 show the first
Is a characteristic diagram showing frequency characteristics of the phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the present invention, in which the horizontal axis represents frequency f [Hz] and the vertical axis represents phase difference. Δφ [degree]
Are taken respectively.

【００３６】図１において、前記音源３からホワイトノ
イズ又は音声からなる音を発し、かつ、前記音源３の設
置位置を変えて角度θを特定の値に保持し、音到来方向
検出装置（マイク１ａ、マイク１ｂ、プリアンプ１５
ａ，１５ｂ、音響計測装置１７及び演算処理装置１９）
を使用して位相の周波数特性を測定する。この測定で
は、音響計測装置１７で測定された非定常音響信号を、
１フレームを５００ｍｓとして７５％の重複を設けて一
定時間毎に１０回ＦＦＴ解析した後のデータを平均し
て、音圧の振幅と位相差のスペクトルを求めた。In FIG. 1, the sound source 3 emits a sound consisting of white noise or voice, and the installation position of the sound source 3 is changed to hold the angle θ at a specific value, and a sound arrival direction detecting device (microphone 1a) is provided. , Microphone 1b, preamplifier 15
a, 15b, acoustic measuring device 17, and arithmetic processing device 19)
To measure the frequency characteristics of the phase. In this measurement, the unsteady acoustic signal measured by the acoustic measuring device 17 is
One frame was set to 500 ms, 75% overlap was provided, and data after FFT analysis was performed 10 times at regular intervals were averaged to obtain spectra of sound pressure amplitude and phase difference.

【００３７】ここで、音源３からホワイトノイズを供給
し、かつ音源３の真の方向、すなわちｙ軸に対しての角
度θ＝０［度］としたときの位相差の周波数特性を音響
計測装置１７及び演算処理装置１９により実測した。こ
の実測した結果は、図９に示すような位相差の周波数特
性となった。また、音源３からホワイトノイズを供給
し、かつ音源３の真の方向、すなわちｙ軸に対しての角
度θ＝＋１１．７７［度］としたときの位相差の周波数
特性を音響計測装置１７及び演算処理装置１９により実
測した。この実測した結果は、図１０に示すような位相
差の周波数特性となった。Here, the frequency characteristic of the phase difference when the white noise is supplied from the sound source 3 and the true direction of the sound source 3, that is, the angle θ = 0 degree with respect to the y-axis, is taken as an acoustic measuring device. 17 and the arithmetic processing unit 19 were actually measured. The result of the actual measurement has the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG. Further, the frequency characteristic of the phase difference when the white noise is supplied from the sound source 3 and the true direction of the sound source 3, that is, the angle θ = + 11.77 [degrees] with respect to the y-axis, is measured by the acoustic measuring device 17 and It was measured by the arithmetic processing unit 19. The result of the actual measurement has the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG.

【００３８】さらに、音源３からホワイトノイズを供給
し、かつ音源３の真の方向、すなわちｙ軸に対しての角
度θ＝＋２２．６［度］としたときの位相差の周波数特
性を音響計測装置１７及び演算処理装置１９により実測
した。この実測した結果は、図１１に示すような位相差
の周波数特性となった。一方、音源３から音声を供給
し、かつ音源３の真の方向、すなわちｙ軸に対しての角
度θ＝０［度］としたときの位相差の周波数特性を音響
計測装置１７及び演算処理装置１９により実測した。こ
の実測した結果は、図１２に示すような位相差の周波数
特性となった。Further, the white noise is supplied from the sound source 3, and the frequency characteristic of the phase difference when the true direction of the sound source 3, that is, the angle θ = + 22.6 [degrees] with respect to the y axis is acoustically measured. The measurement was performed by the device 17 and the arithmetic processing device 19. The result of the actual measurement has the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG. On the other hand, the frequency characteristic of the phase difference when the sound is supplied from the sound source 3 and the true direction of the sound source 3, that is, the angle θ with respect to the y axis is 0 degrees, the acoustic measurement device 17 and the arithmetic processing device are shown. It was measured by 19. The result of the actual measurement has the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG.

【００３９】また、音源３から音声を供給し、かつ音源
３の真の方向、すなわちｙ軸に対しての角度θ＝＋１
１．７７［度］としたときの位相差の周波数特性を音響
計測装置１７及び演算処理装置１９により実測した。こ
の実測した結果は、図１３に示すような位相差の周波数
特性となった。Further, the sound is supplied from the sound source 3, and the true direction of the sound source 3, that is, the angle θ = + 1 with respect to the y-axis.
The frequency characteristic of the phase difference when 1.77 [degrees] was measured by the acoustic measuring device 17 and the arithmetic processing device 19. The actually measured result has the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG.

【００４０】さらに、音源３から音声を供給し、かつ音
源３の真の方向、すなわちｙ軸に対しての角度θ＝＋２
２．６［度］としたときの位相差の周波数特性を音響計
測装置１７及び演算処理装置１９により実測した。この
実測した結果は、図１４に示すような位相差の周波数特
性となった。これらの図からわかるように位相差の周波
数特性は、一次関数とはならないが、音源３の方向に応
じてある一定のパターンで傾きをもっていることがわか
る。また、音源３の音の種類にはほとんど依存していな
い。Furthermore, a sound is supplied from the sound source 3, and the true direction of the sound source 3, that is, the angle θ with respect to the y axis θ = + 2.
The frequency characteristic of the phase difference when measured at 2.6 [degrees] was actually measured by the acoustic measurement device 17 and the arithmetic processing device 19. The result of the actual measurement has the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG. As can be seen from these figures, the frequency characteristic of the phase difference does not become a linear function, but it can be seen that it has an inclination in a certain pattern depending on the direction of the sound source 3. Further, it hardly depends on the type of sound of the sound source 3.

【００４１】次に、音源３をｙ軸に対しての角度θ＝−
２２．６［度］に設置して実測した結果について図１５
ないし図１７を参照して説明する。ここに、図１５は、
本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到来方向検出
装置によって実測したホワイトノイズと音声の各音圧振
幅スペクトルを示す特性図であって、横軸に周波数〔H
z〕を、縦軸に音圧レベル［ｄＢ／２０μＰａ］をとっ
たものである。図１６は、本第１の発明の第１の実施の
形態に係る音到来方向検出装置によって実測したホワイ
トノイズの場合の位相差スペクトルの実測値と推定され
たスペクトル（実線）の比較を示す特性図であって、横
軸に周波数〔Hz〕を、縦軸に位相差Δφ［度］をとった
ものである。Next, the angle of the sound source 3 with respect to the y-axis θ = −
Fig. 15 shows the result of actual measurement after installation at 22.6 degrees.
It will be described with reference to FIGS. Here, FIG.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing white noise and sound pressure amplitude spectra of voice measured by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.
z], and the sound pressure level [dB / 20 μPa] is plotted on the vertical axis. FIG. 16 is a characteristic showing a comparison between the actually measured value of the phase difference spectrum and the estimated spectrum (solid line) in the case of white noise actually measured by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first invention. In the figure, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree].

【００４２】図１７は、本第１の発明の第１の実施の形
態に係る音到来方向検出装置によって実測した音声の場
合の位相差スペクトルの実測値と推定されたスペクトル
（実線）の比較を示す特性図であって、横軸に周波数
〔Hz〕を、縦軸に位相差Δφ［度］をとったものであ
る。まず、音源３をｙ軸に対して角度θ＝−２２．６
［度］（Δｘ＝２０［cm］）に設置し、音源３からホワ
イトノイズ及び音声を無音室５内に供給し、音響計測装
置１７及び演算処理装置１９でそれぞれ音圧振幅スペク
トルを測定した。この測定の結果、図１５に示すような
周波数に対する音圧振幅の分布が得られた。FIG. 17 shows a comparison between the actually measured value of the phase difference spectrum and the estimated spectrum (solid line) in the case of voice actually measured by the sound arrival direction detecting apparatus according to the first embodiment of the first invention. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the frequency [Hz] on the horizontal axis and the phase difference Δφ [degree] on the vertical axis. First, the angle of the sound source 3 with respect to the y axis is θ = −22.6.
It was installed at [degree] (Δx = 20 [cm]), white noise and sound were supplied from the sound source 3 into the silent room 5, and the sound pressure amplitude spectrum was measured by the acoustic measuring device 17 and the arithmetic processing device 19, respectively. As a result of this measurement, a sound pressure amplitude distribution with respect to frequency as shown in FIG. 15 was obtained.

【００４３】また、この音圧振幅スペクトルの実測にお
ける状態でホワイトノイズの場合における位相差スペク
トルの実測値を図１６に示す。この音圧振幅スペクトル
の実測における状態で音声の場合における位相差スペク
トルの実測値を図１７に示す。０〜６［ｋHz］の周波数
範囲で数式１０のεを最小化する傾きαを求め、その傾
きαに対応する位相差スペクトルを推定スペクトルとし
て実線で図１６及び図１７に併せて記入している。FIG. 16 shows the actual measurement value of the phase difference spectrum in the case of white noise in the actual measurement of the sound pressure amplitude spectrum. FIG. 17 shows the actual measurement value of the phase difference spectrum in the case of voice in the actual measurement of the sound pressure amplitude spectrum. A slope α that minimizes ε in Expression 10 is obtained in the frequency range of 0 to 6 [kHz], and a phase difference spectrum corresponding to the slope α is also shown as an estimated spectrum in a solid line in FIGS. 16 and 17. .

【００４４】図１５と図１６、図１７を比較してわかる
ように、ホワイトノイズと音声とでは振幅スペクトルが
異なるにもかかわらず、位相差スペクトルは１［ｋHz］
以上で一致している。また、音圧振幅が０［ｄＢ／２０
μＰａ］を下回る周波数帯（１［ｋHz］以下）では音声
の位相差のばらつきが比較的に大きい。音圧の位相差が
音圧振幅に依存しにくいことがわかる。このことは、非
常に微小な音の方向も検出することができることを意味
している。As can be seen by comparing FIG. 15, FIG. 16 and FIG. 17, the phase difference spectrum is 1 [kHz] although the amplitude spectrum is different between white noise and voice.
The above is consistent. In addition, the sound pressure amplitude is 0 [dB / 20
In the frequency band lower than μPa] (1 [kHz] or less), the variation in the phase difference of voice is relatively large. It can be seen that the phase difference of sound pressure does not easily depend on the sound pressure amplitude. This means that it is possible to detect the direction of a very small sound.

【００４５】また、実測した位相差スペクトルが一次関
数とはならず多少リップルが乗る原因は、反射音の影響
である可能性が高いと考えられる。実測した位相差スペ
クトルから推定された音源方向は、音の種類にかかわら
ず、−２０．６［度］（誤差＋２．０［度］）である。
次に、音源３の位置を変化させた場合に推定された方向
と実際（真）の方向の対比について図１８を参照して説
明する。図１８は、本第１の発明の第１の実施の形態に
係る音到来方向検出装置で算出した音源の方向と実際の
音源の方向とを示す特性図であって、横軸に信号の方向
［度］を、縦軸に当該装置で推定した方向［度］をそれ
ぞれとったものである。Further, it is considered that the reason why the actually measured phase difference spectrum is not a linear function and a little ripple is added is the influence of reflected sound. The sound source direction estimated from the actually measured phase difference spectrum is −20.6 [degrees] (error +2.0 [degrees]) regardless of the type of sound.
Next, a comparison between a direction estimated when the position of the sound source 3 is changed and an actual (true) direction will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a characteristic diagram showing the direction of the sound source calculated by the sound direction-of-arrival detection apparatus according to the first embodiment of the first aspect of the present invention and the actual direction of the sound source. [Degrees] and the direction [degrees] estimated by the device are plotted on the vertical axis.

【００４６】それぞれ真の方向に音源３をおき、当該音
源３からホワイトノイズなどを無音室５内に放出し、マ
イク１ａ及びマイク１ｂで２チャンネルの音響信号を音
響計測装置１７に入れ計測し、これらで計測された結果
を基に演算処理装置１９で音源３の方向を推定した結果
を図１８に記入した。その結果、±４０［度］の範囲内
で音源方向は、±２［度］以下の精度で求められること
がわかる。The sound source 3 is placed in the true direction, white noise or the like is emitted from the sound source 3 into the silent room 5, and the two-channel acoustic signals are input to the acoustic measuring device 17 by the microphone 1a and the microphone 1b, and measured. The results of estimating the direction of the sound source 3 by the arithmetic processing unit 19 based on the results measured by these are shown in FIG. As a result, it can be seen that the sound source direction is obtained with an accuracy of ± 2 [degrees] or less within the range of ± 40 [degrees].

【００４７】次に、図１９は、本第１の発明の第１の実
施の形態に係る音到来方向検出装置により反響のある室
内における音源とマイクとの距離を変えた場合の位相差
スペクトルの比較を示す図であって、横軸に周波数〔H
z〕を、縦軸に位相差Δφ［度］をそれぞれとったもの
である。Next, FIG. 19 shows the phase difference spectrum when the distance between the sound source and the microphone in the room with reverberation is changed by the sound arrival direction detecting apparatus according to the first embodiment of the first invention. FIG. 3 is a diagram showing comparison, where the horizontal axis shows frequency [H
z], and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree].

【００４８】まず、室内の中央部に、所定の間隔Ｓに保
った２個のマイク１ａ，１ｂと音源３とを配置し、それ
らの距離を例えば１［ｍ］、３［ｍ］というように変え
て、音到来方向検出装置により位相差の周波数特性を実
測した。その実測の結果は、図１９（ａ）及び図１９
（ｂ）に示すとおりである。図１９（ａ）及び図１９
（ｂ）には、位相差の周波数特性の理論値を併せて示し
ている。図１９（ａ）及び図１９（ｂ）からわかるよう
に、距離にかかわらず、位相差にはかなりばらつきが見
られるが、理論上の一次関数周辺に位相差値の集中して
いる部分が見られる。このような結果からパターン認識
の技術を用いれば、このような位相差の分布から近似的
な一次関数を求めることが容易である。First, two microphones 1a and 1b and a sound source 3 kept at a predetermined interval S are arranged in the center of the room, and the distances between them are, for example, 1 [m] and 3 [m]. Instead, the frequency characteristic of the phase difference was measured by the sound arrival direction detecting device. The results of the actual measurement are shown in FIG.
It is as shown in (b). 19 (a) and 19
The theoretical value of the frequency characteristic of the phase difference is also shown in (b). As can be seen from FIGS. 19 (a) and 19 (b), there is a considerable variation in the phase difference regardless of the distance, but there is a portion where the phase difference values are concentrated around the theoretical linear function. To be From such a result, if a pattern recognition technique is used, it is easy to obtain an approximate linear function from such a phase difference distribution.

【００４９】以上説明したように本第１の発明の第１の
実施の形態によれば、マイク１ａ及びマイク１ｂからの
２チャンネルの音響信号における位相差スペクトルを求
め、その位相差スペクトルの全てまたは一部を原点を通
る周波数に関する一次関数で近似し当該一次関数の傾き
から音源の方向を算出するようにしたので、音圧レベル
が小さくても確実に音の到来方向を検出できる。As described above, according to the first embodiment of the first aspect of the present invention, the phase difference spectra in the two-channel acoustic signals from the microphones 1a and 1b are obtained, and all of the phase difference spectra or Since the direction of the sound source is calculated by approximating a part of it with a linear function relating to the frequency passing through the origin, it is possible to reliably detect the arrival direction of the sound even if the sound pressure level is small.

【００５０】［本第１の発明の第１の実施の形態及び第
１の実施例の変形例］次に、本第１の発明の第１の実施
の形態の変形例を説明する。この変形例は、上記音響計
測装置１７に次の機能を付加したものである。すなわ
ち、音響計測装置１７でＦＦＴ解析で得られた位相差ス
ペクトルから、近接した周波数間で位相差値の近いもの
以外を取り除く機能を音響計測装置１７に付加する。こ
の機能が必要となる理由について説明する。室内の中央
部にマイク１ａ，マイク１ｂを所定の間隔Ｓ（２０cm）
を保って配置し、また、マイク１ａ，１ｂから距離Ｄ
（３m ）だけ話して音源３を設置する。[Modifications of First Embodiment and First Example of the First Invention] Next, modifications of the first embodiment of the first invention will be described. In this modified example, the following functions are added to the acoustic measurement device 17. That is, the function of removing, from the phase difference spectrum obtained by the FFT analysis by the acoustic measuring device 17, components other than those having close phase difference values between adjacent frequencies is added to the acoustic measuring device 17. The reason why this function is necessary will be described. Microphone 1a and microphone 1b in the center of the room with a predetermined spacing S (20 cm)
The microphones 1a and 1b at a distance D.
Speak only (3m) and install sound source 3.

【００５１】また、ｙ軸から−５．７［度］傾けてマイ
ク１ａ，１ｂから距離３ｍだけ離した地点に音源３を置
いた状態の場合と、ｙ軸上にマイク１ａ，１ｂから距離
３ｍだけ離した地点に音源３を置いた状態の場合と、ｙ
軸から＋５．７［度］傾けてマイク１ａ，１ｂから距離
３ｍだけ離した地点に音源３を置いた状態の場合とで、
音源３からホワイトノイズを発生させる。また、マイク
１ａ，１ｂから得られた２チャンネルの音響信号を音響
計測装置１７に与える。音響計測装置１７では、２チャ
ンネルの音響信号の位相差のスペクトルを得ることがで
きる（図２０参照）。Also, when the sound source 3 is placed at a point 3 m away from the microphones 1a and 1b with a tilt of -5.7 [degrees] from the y-axis, and when the distance 3m from the microphones 1a and 1b on the y-axis. When the sound source 3 is placed at a point separated by
In the case where the sound source 3 is placed at a point 3 m away from the microphones 1a and 1b by tilting +5.7 [degree] from the axis,
White noise is generated from the sound source 3. In addition, the two-channel acoustic signals obtained from the microphones 1 a and 1 b are given to the acoustic measuring device 17. The acoustic measuring device 17 can obtain the spectrum of the phase difference between the acoustic signals of two channels (see FIG. 20).

【００５２】ここで、図２０は本第１の発明の第１の実
施の形態の変形例の音響計測装置で測定した位相差の周
波数特性を示す特性図であって、図２０（ａ）は音源方
向が−５．７［度］の特性図、図２０（ｂ）は音源方向
が０［度］の特性図、図２０（ｃ）は音源方向が＋５．
７［度］の特性図である。これらの図において、横軸は
周波数〔Hz〕を、縦軸は位相差Δφ［度］をそれぞれと
ったものである。位相差値は、いずれの図も特定の傾き
をもつ直線で近似できそうであるが、＋２００〜−２０
０［度］まで広く分布しており、これらの位相差スペク
トルを用いて、演算処理装置１９での処理を行なうと、
うまく方向が推定できない恐れがある。Here, FIG. 20 is a characteristic diagram showing the frequency characteristic of the phase difference measured by the acoustic measuring device of the modification of the first embodiment of the first invention, and FIG. 20 (a) is A characteristic diagram in which the sound source direction is -5.7 [degrees], a characteristic diagram in which the sound source direction is 0 [degrees] in Fig. 20 (b), and a sound source direction of +5.
It is a characteristic diagram of 7 [degree]. In these figures, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree]. The phase difference value can be approximated by a straight line having a specific slope in any of the figures, but +200 to -20
It is widely distributed up to 0 [degree], and when the processing in the arithmetic processing unit 19 is performed using these phase difference spectra,
The direction may not be estimated well.

【００５３】そこで、この変形例では、得られた位相差
値をフィルタリングすることによって近接するデータの
みを取り出すようにしている。図２１は、このフィルタ
リングを説明するための図であって、図２１（ａ）は音
源方向＋５．７［度］の場合のフィルタリングの例を示
す特性図、図２１（ｂ）は音源方向０［度］の場合のフ
ィルタリングの例を示す特性図、図２１（ｃ）は音源方
向＋５．７［度］の場合のフィルタリングの例を示す特
性図である。なお、これらの図において、横軸は周波数
〔Hz〕を、縦軸は位相差Δφ［度］をそれぞれとったも
のである。Therefore, in this modification, only the adjacent data is taken out by filtering the obtained phase difference value. 21A and 21B are views for explaining this filtering. FIG. 21A is a characteristic diagram showing an example of filtering in the case of the sound source direction +5.7 [degrees], and FIG. FIG. 21C is a characteristic diagram showing an example of filtering in the case of [degrees], and FIG. 21C is a characteristic diagram showing an example of filtering in the case of the sound source direction +5.7 [degrees]. In these figures, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree].

【００５４】第１のステップでは、位相差の周波数特性
を表す図において、縦軸（位相差）のスパンをｍ分割
し、横軸（周波数）のスパンをｎ分割する。第２のステ
ップでは、ｍ×ｎ分割された１区画の中に含まれる位相
差データの数を算出する。In the first step, in the figure showing the frequency characteristic of the phase difference, the vertical axis (phase difference) span is divided into m parts, and the horizontal axis (frequency) span is divided into n parts. In the second step, the number of phase difference data included in one section divided by m × n is calculated.

【００５５】第３のステップでは、各区画の中で最も多
いデータ数Ｎを求める。第４のステップでは、最多数デ
ータ数Ｎに係数Ｃを掛けた数（Ｎ×Ｃ）未満のデータし
か含まない区画では、そこに含まれるデータを評価対象
から外す（逆に、数（Ｎ×Ｃ）以上のデータが含まれる
区画は評価対象とする）。第５のステップでは、評価対
象となる位相差データをファイル出力する。このような
機能を音響計測装置１７に付与することにより、上述し
た図２０（ａ）、図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）に示す
データは、図２１（ａ）、図２１（ｂ）及び図２１
（ｃ）に示すデータとなる。In the third step, the maximum number N of data in each section is obtained. In the fourth step, in a partition that includes less than the number (N × C) of data obtained by multiplying the maximum number of data N by a coefficient C, the data included therein is excluded from the evaluation target (conversely, the number (N × C) C) Sections containing the above data are to be evaluated). In the fifth step, the phase difference data to be evaluated is output as a file. By adding such a function to the acoustic measuring device 17, the data shown in FIGS. 20 (a), 20 (b) and 20 (c) described above can be converted into the data shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b). And FIG.
The data is shown in (c).

【００５６】図２２は、本第１の発明の第１の実施の形
態の変形例を適用した室内を示す図である。図２２にお
いて、所定の間隔Ｓだけ離して設けたマイク１ａ及びマ
イク１ｂは、室内２３の隅に設置した。また、スピーカ
からなる音源３も室内２３の図示上側隅に設置した。ま
た、室内２３には、図２２に示すように、机２７ａ，２
７ｂが配置されている。また、室内２３の中央部天井に
エアコンの吹き出し口があり、マイク１ａの前方右手に
ドア２３ａがある。また、マイク１ａ，１ｂはプリアン
プ１５ａ，１５ｂを介して音響計測装置１７に接続され
ている。音響計測装置１７の出力は、演算処理装置１９
に接続されている。FIG. 22 is a diagram showing a room to which a modification of the first embodiment of the first invention is applied. In FIG. 22, the microphone 1a and the microphone 1b, which are provided apart from each other by a predetermined distance S, are installed in the corner of the room 23. The sound source 3 including a speaker was also installed in the upper corner of the room 23 in the figure. In the room 23, as shown in FIG.
7b is arranged. Further, there is an air conditioner outlet on the ceiling of the center of the room 23, and a door 23a is located on the front right hand side of the microphone 1a. The microphones 1a and 1b are connected to the acoustic measuring device 17 via the preamplifiers 15a and 15b. The output of the acoustic measurement device 17 is the processing device 19
It is connected to the.

【００５７】このように状態において、音源３からホワ
イトノイズを発生させた後、音到来方向検出装置２１に
より測定した。その測定によって、図２３に示すような
位相差の周波数特性を得ることができる。ここで、図２
３は、音到来方向検出装置２１で測定した位相差の周波
数特性を示す特性図であって、図２３（ａ）が音響計測
装置１７でＦＦＴ変換した後の位相差の周波数特性図で
あり、図２３（ｂ）は音響計測装置１７でフィルタリン
グした後の位相差の周波数特性図である。これらの図に
おいて、横軸は周波数〔Hz〕を、縦軸は位相差Δφ
［度］をそれぞれとったものである。In this state, after the white noise was generated from the sound source 3, the sound arrival direction detecting device 21 measured. By the measurement, the frequency characteristic of the phase difference as shown in FIG. 23 can be obtained. Here, FIG.
3 is a characteristic diagram showing the frequency characteristic of the phase difference measured by the sound arrival direction detecting device 21, and FIG. 23 (a) is a frequency characteristic diagram of the phase difference after the FFT conversion by the acoustic measuring device 17, FIG. 23B is a frequency characteristic diagram of the phase difference after being filtered by the acoustic measuring device 17. In these figures, the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents phase difference Δφ.
[Degree] is taken respectively.

【００５８】このように音響計測装置１７において、係
数Ｃ＝０．４に設定してフィルタリングすることによ
り、スペクトルデータの密集している箇所のみが抽出さ
れて、音源方向の推定が容易になる。As described above, in the acoustic measuring device 17, by setting the coefficient C = 0.4 and performing filtering, only a portion where the spectrum data is dense is extracted, and the sound source direction can be easily estimated.

【００５９】［本第１の発明の第２の実施の形態及び第
２の実施例］図２４ないし図３０は、本第１の発明の第
２の実施の形態に係る音による空間監視装置を説明する
ため図である。ここで、図２４は、本第１の発明の第２
の実施の形態に係る音による空間監視装置を適用した部
屋の例を示す図である。この図２４において、第２の実
施の形態に係る音による空間監視装置３１は、大別する
と、室内（監視空間）３３に設置されたマイク１ａ及び
マイク１ｂと、プリアンプ１５ａ及びプリアンプ１５ｂ
と、音の位相差の周波数特性の時間的変化を使って空間
内の状態を検出し得る警報装置３５と、前記プリアンプ
１５ａ及びプリアンプ１５ｂと警報装置３５とを接続す
るケーブル３７とからなる。[Second Embodiment and Second Example of the First Invention] FIGS. 24 to 30 show a space monitoring apparatus based on sound according to a second embodiment of the first invention. It is a figure for explaining. Here, FIG. 24 shows the second aspect of the first invention.
It is a figure which shows the example of the room to which the space monitoring apparatus by the sound which concerns on embodiment of this is applied. In FIG. 24, the sound spatial monitoring device 31 according to the second embodiment is roughly classified into a microphone 1a and a microphone 1b installed in a room (monitoring space) 33, a preamplifier 15a and a preamplifier 15b.
And an alarm device 35 capable of detecting a state in space by using a temporal change in frequency characteristics of the phase difference of sounds, and a cable 37 connecting the preamplifier 15a and the preamplifier 15b to the alarm device 35.

【００６０】さらに説明すると、上述した音による空間
監視装置３１は、所定の室内（監視空間）３３に一つま
たは複数の音源３から音を供給し、かつ前記室内（監視
空間）３３の所定の位置に所定間隔Ｓで配置された二つ
のマイク１ａ，１ｂにより得られた２チャンネルの音響
信号を基に前記監視空間内に侵入者などないかどうか監
視するものである。また、この音による空間監視装置３
１は、前記２チャンネルの音響信号をそれぞれ周波数分
析して位相差スペクトルデータを得る第１の手段と、前
記手段で得た位相差スペクトルデータの時間的変化に基
づいて空間内の変化を検出する第２の手段とからなる警
報装置３５を備えたものである。To further explain, the above-described sound-based space monitoring device 31 supplies sounds from one or a plurality of sound sources 3 to a predetermined room (monitoring space) 33, and a predetermined space in the room (monitoring space) 33. Based on the two-channel acoustic signals obtained by the two microphones 1a and 1b arranged at predetermined positions S, it is monitored whether there is an intruder in the monitoring space. In addition, the space monitoring device 3 based on this sound
A first means for frequency-analyzing the acoustic signals of the two channels to obtain phase difference spectrum data, and a change in space based on a temporal change of the phase difference spectrum data obtained by the means. An alarm device 35 including the second means is provided.

【００６１】ここで、前記警報装置３５の第１の手段
は、第１の実施の形態で使用した音響計測装置１７を用
いる。また、前記警報装置３５の第２の手段は、第１の
実施の形態で使用した演算処理装置１９を用いる。ま
た、前記演算処理装置１９は、音の位相差の周波数特性
の時間的変化により警報を出せる機能を追加したもので
ある。また、所定の間隔Ｓだけ離して設けたマイク１ａ
及びマイク１ｂは、図２４に示すように、室内３３の隅
に設置した。また、スピーカからなる音源３も室内３３
の図示上側隅に設置した。また、室内３３には、図２４
に示すように、机３９ａ，３９ｂが配置されている。ま
た、室内３３の中央部天井にエアコンの吹き出し口があ
り、マイク１ａの前方右手にドア３３ａがある。Here, as the first means of the alarm device 35, the acoustic measuring device 17 used in the first embodiment is used. As the second means of the alarm device 35, the arithmetic processing unit 19 used in the first embodiment is used. Further, the arithmetic processing unit 19 has an additional function of issuing an alarm based on a temporal change in frequency characteristics of the phase difference between sounds. In addition, the microphone 1a provided at a predetermined interval S apart
The microphone 1b was installed in a corner of the room 33, as shown in FIG. In addition, the sound source 3 including a speaker is also installed in the room 33.
Was installed in the upper corner of the figure. In addition, in the room 33, as shown in FIG.
As shown in, desks 39a and 39b are arranged. Further, there is an outlet for an air conditioner in the central ceiling of the room 33, and there is a door 33a on the front right hand side of the microphone 1a.

【００６２】上述した音による空間監視装置３１が構築
できる理由を以下に図２４ないし図３０を参照して説明
する。図２５は、本第１の発明の第２の実施の形態に係
る音による空間監視装置によりドアーを開いておき室内
を測定する場合の状態を示す平面図である。図２６は、
本第１の発明の第２の実施の形態に係る音による空間監
視装置により人がドアー近くにたち室内を測定する場合
の状態を示す平面図である。図２７は、本第１の発明の
第２の実施の形態に係る音による空間監視装置により人
が音源近くにたち室内を測定する場合の状態を示す平面
図である。The reason why the above-described sound-based space monitoring device 31 can be constructed will be described below with reference to FIGS. 24 to 30. FIG. 25 is a plan view showing a state in which the door is opened and the room is measured by the sound-based space monitoring device according to the second embodiment of the first invention. FIG. 26 shows
FIG. 9 is a plan view showing a state in which a person measures the interior of a room by a sound-based space monitoring device according to a second embodiment of the first invention. FIG. 27 is a plan view showing a state in which a person measures a room near a sound source by the sound spatial monitoring device according to the second embodiment of the first invention.

【００６３】また、この場合、前記警報装置３５は、第
１の実施の形態と同様に音の位相差の周波数特性のみを
測定し、警報を出さない状態にしてあるものとする。ま
ず、室内３３は図２４の状態になっていて、スピーカか
らは音を放射しない状態で音による空間監視装置３１に
より音の位相差を測定する。その測定結果は、図２８
（ａ）及び図２８（ｂ）に示すような特性図を得ること
ができた。Further, in this case, it is assumed that the alarm device 35 measures only the frequency characteristic of the phase difference of the sound and does not issue the alarm, as in the first embodiment. First, the room 33 is in the state shown in FIG. 24, and the phase difference of the sound is measured by the space monitoring device 31 based on the sound in a state where the sound is not emitted from the speaker. The measurement result is shown in FIG.
The characteristic diagrams as shown in FIGS. 28A and 28B could be obtained.

【００６４】ここで、図２８は、本第１の発明の第２の
実施の形態に係る音による空間監視装置により測定した
音の位相差の周波数特性を示す図であって、図２８
（ａ）はエアコンが切ってある状態の特性図であり、図
２８（ｂ）はエアコンを動作させた状態の特性図であ
る。これらの図において、横軸は周波数〔Hz〕を、縦軸
は位相差Δφ［度］をそれぞれとったものである。これ
らの図から分かるとおり、エアコンを動作させると、空
気の吹き出し口から音が発生するため、図２８（ａ）に
示す位相差のスペクトルと、図２８（ｂ）に示す位相差
のスペクトルとでは変化が見られる。Here, FIG. 28 is a diagram showing frequency characteristics of the phase difference of the sound measured by the spatial monitoring apparatus for the sound according to the second embodiment of the first invention.
FIG. 28A is a characteristic diagram when the air conditioner is off, and FIG. 28B is a characteristic diagram when the air conditioner is in operation. In these figures, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree]. As can be seen from these figures, when the air conditioner is operated, sound is generated from the air outlet, so that the phase difference spectrum shown in FIG. 28A and the phase difference spectrum shown in FIG. Change is seen.

【００６５】次に、図２４に示すようにドアーを閉めて
エアコンを動作させない状態で音源３から音声を出力さ
せる。この状態において、音による空間監視装置３１に
より音を測定すると、図２９（ａ）に示す特性図が得ら
れる。また、図２５に示すようにエアコンを動作させ
ず、音源３から音を出さない状態でドアー３３ａを開け
る。この状態において、音による空間監視装置３１によ
り音を測定すると、図２９（ｂ）に示す特性が得られ
る。Next, as shown in FIG. 24, sound is output from the sound source 3 with the door closed and the air conditioner not operating. When the sound is monitored by the sound spatial monitoring device 31 in this state, the characteristic diagram shown in FIG. 29A is obtained. Further, as shown in FIG. 25, the air conditioner is not operated, and the door 33a is opened in a state where the sound source 3 does not emit any sound. In this state, when the sound is monitored by the sound spatial monitoring device 31, the characteristics shown in FIG. 29B are obtained.

【００６６】ここで、図２９は、本第１の発明の第２の
実施の形態に係る音による空間監視装置により計測した
位相差の周波数特性図であって、図２９（ａ）がドアー
を閉じて音源３から音声を出した状態の特性図、図２９
（ｂ）がドアーを開けるが音源３から音声を出さない状
態の特性図である。これらの図において、横軸は周波数
〔Hz〕を、縦軸は位相差Δφ［度］をそれぞれとったも
のである。これらの図は、ドアを閉じ、エアコンを動作
させない状態の図２８（ａ）と比較して位相差のスペク
トルに明らかな違いがでることが分かる。また、図２８
（ｂ）では、約２［ｋHz］以下の周波数で位相差の符号
が正となり、位相差スペクトルは、ほぼ直線的に分布し
ていることがわかる。Here, FIG. 29 is a frequency characteristic diagram of the phase difference measured by the sound spatial monitoring apparatus according to the second embodiment of the first invention, and FIG. 29 (a) shows the door. FIG. 29 is a characteristic diagram when the sound source 3 is closed and sound is emitted.
FIG. 7B is a characteristic diagram of a state in which the door is opened but no sound is emitted from the sound source 3. In these figures, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree]. It can be seen that in these figures, there is a clear difference in the spectrum of the phase difference as compared with FIG. 28 (a) in the state where the door is closed and the air conditioner is not operated. In addition, FIG.
In (b), the sign of the phase difference becomes positive at frequencies below about 2 [kHz], and it can be seen that the phase difference spectrum is distributed almost linearly.

【００６７】次に、図２６に示すように人がドアー３３
ａの前に立ち、エアコンを動作させず、音源３からホワ
イトノイズを出した状態で音による空間監視装置３１で
室内３３を測定する。その測定結果は、図３０（ａ）に
示すような特性図が得られる。さらに、図２７に示すよ
うに人が音源３の前に立ち、エアコンを動作させず、音
源３からホワイトノイズを出した状態で音による空間監
視装置３１で室内３３を測定する。その測定結果は、図
３０（ｂ）に示すような特性図が得られる。Next, as shown in FIG. 26, the person 33
Standing in front of a, the room 33 is measured by the spatial monitoring device 31 based on sound with the air conditioner not operating and white noise being emitted from the sound source 3. As a result of the measurement, a characteristic diagram as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 27, a person stands in front of the sound source 3, does not operate the air conditioner, and measures the interior 33 with the sound spatial monitoring device 31 with the white noise emitted from the sound source 3. As a result of the measurement, a characteristic diagram as shown in FIG. 30 (b) is obtained.

【００６８】ここで、図３０は、本第１の発明の第２の
実施の形態に係る音による空間監視装置により計測した
位相差の周波数特性図であって、図３０（ａ）が人がド
アーの前に立った状態のときの特性図で、図３０（ｂ）
が人が音源の前に立った状態の特性図である。これらの
図において、横軸は周波数〔Hz〕を、縦軸は位相差Δφ
［度］をそれぞれとったものである。図２６及び図２７
に示す状態であっても、人は音を立てず静止した状態に
ある。図３０（ａ）に示す位相差の周波数特性と、図３
０（ｂ）に示す位相差の周波数特性を比べると分かるよ
うに、位相差のスペクトルパターンに若干の違いが見ら
れる。Here, FIG. 30 is a frequency characteristic diagram of the phase difference measured by the sound spatial monitoring apparatus according to the second embodiment of the first invention, and FIG. Fig. 30 (b) is a characteristic diagram when standing in front of the door.
FIG. 6 is a characteristic diagram of a state in which a person stands in front of a sound source. In these figures, the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents phase difference Δφ.
[Degree] is taken respectively. 26 and 27
Even in the state shown in, the person is still without making a noise. The frequency characteristic of the phase difference shown in FIG.
As can be seen by comparing the frequency characteristics of the phase difference shown in 0 (b), a slight difference can be seen in the spectrum pattern of the phase difference.

【００６９】すなわち、上述したように位相差のスペク
トルパターンは、２個のマイク１ａ，１ｂの周囲の音の
状況に応じて変化することが分かる。そこで、本第１の
発明の第２の実施の形態では、上述した位相差のスペク
トルパターンの時間的な変化を常時観測する機能を警報
装置３５に持たせることにより、２個のマイク１ａ，１
ｂの周囲の音の状況の変化を検出させることができる。
すなわち、前記警報装置３５は、一定時間毎に位相差の
周波数特性における位相差のスペクトルパターンを取り
込んでいるので、例えば、現に取り込んだ位相差のスペ
クトルパターンと、それ以前に取り込んだ位相差のスペ
クトルパターンとの差をとるなどし、その差が一定以上
変化していたときに監視空間内に変化があったと判断す
るようにしている。That is, as described above, it can be understood that the spectrum pattern of the phase difference changes according to the situation of the sound around the two microphones 1a and 1b. Therefore, in the second embodiment of the first aspect of the present invention, the alarm device 35 is provided with the function of constantly observing the temporal change of the spectrum pattern of the phase difference described above.
It is possible to detect a change in the situation of the sound around b.
That is, since the alarm device 35 captures the spectrum pattern of the phase difference in the frequency characteristic of the phase difference at regular time intervals, for example, the spectrum pattern of the phase difference actually captured and the spectrum of the phase difference captured before that. The difference with the pattern is taken, and when the difference has changed by a certain amount or more, it is determined that there is a change in the monitoring space.

【００７０】このように本第１の発明の第２の実施の形
態による音による空間監視方法は、２チャンネルの音響
信号における位相差スペクトルを求め、求めた位相差ス
ペクトルの周波数特性の時間的変化を基に空間内を監視
している。以上説明したように本第１の発明の第２の実
施の形態によれば、２チャンネルの音響信号における位
相差スペクトルを求め、その求めた位相差スペクトルの
時間的変化を基に空間内を監視するので、確実に監視空
間を監視することができる。As described above, the spatial sound monitoring method according to the second embodiment of the first aspect of the present invention obtains the phase difference spectrum in the acoustic signals of two channels, and changes the frequency characteristic of the obtained phase difference spectrum with time. The space is monitored based on. As described above, according to the second embodiment of the first aspect of the present invention, the phase difference spectrum in the acoustic signal of two channels is obtained, and the space is monitored based on the temporal change of the obtained phase difference spectrum. Therefore, it is possible to reliably monitor the monitoring space.

【００７１】［第２の実施の形態の他の例］図３１は、
第２の実施の形態の他の例に係る音による空間監視装置
に適用する位相差のスペクトルパターンの変化を検出す
る方法を説明するための図であって、図３１（ａ）は上
記図２４の室内においてエアコンを動作させず全く音を
出さない状態で音による空間監視装置で測定したときの
位相差パターン図、図３１（ｂ）は上記図２３の室内に
おいてエアコンのみを動作させた状態で音による空間監
視装置で測定したときの位相差パターン図、図３１
（ｃ）は上記図２４の室内においてエアコンを動作させ
ず、ドアーを半開きにした状態で音による空間監視装置
で測定したのときの位相差パターン図、図３１（ｄ）は
上記図２４の室内でエアコン動作させず音源からホワイ
トノイズを出した状態で音による空間監視装置で測定し
たときの位相差パターン図である。これらの図におい
て、横軸は周波数〔Hz〕を、縦軸は位相差Δφ［度］を
それぞれとったものである。[Another Example of Second Embodiment] FIG.
FIG. 31 (a) is a diagram for explaining a method of detecting a change in a spectrum pattern of a phase difference applied to a space monitoring device by sound according to another example of the second embodiment, and FIG. Fig. 31 (b) shows a phase difference pattern when measured with a sound spatial monitoring device in a state where the air conditioner is not operated in the room of Fig. 31 (b) and only the air conditioner is operated in the room of Fig. 23. FIG. 31 is a phase difference pattern diagram when measured by a sound spatial monitoring device.
FIG. 31C is a phase difference pattern diagram when the air conditioner is not operated in the room of FIG. 24 and the door is half opened, and the sound is monitored by the spatial monitoring device. FIG. 31D is the room of FIG. FIG. 5 is a phase difference pattern diagram when a sound spatial monitoring device measures a white noise emitted from a sound source without operating the air conditioner. In these figures, the horizontal axis represents the frequency [Hz] and the vertical axis represents the phase difference Δφ [degree].

【００７２】これらの図に示す位相差パターンは、係数
Ｃ＝０．４でフィルタリングしたものである。これらの
図において、位相差の周波数特性の縦軸（位相差）を２
０に分割し、かつ、横軸（周波数）を８０に分割する。
また、黒く塗り潰してある区画が評価対象となる区画で
ある。第１のステップでは、黒い１区画を“１”とし、
黒くない１区画を“０”とし、縦と横のマスに沿って黒
い区画数の総和を計算する。第２のステップでは、基準
となるある時点の位相差パターンを決めておき“１”→
“０”、“０”→“１”に変化する区画の総和を計算す
る。The phase difference patterns shown in these figures are obtained by filtering with the coefficient C = 0.4. In these figures, the vertical axis of the frequency characteristic of the phase difference (phase difference) is 2
Divide into 0 and divide the horizontal axis (frequency) into 80.
In addition, the section painted in black is the section to be evaluated. In the first step, set one black section to "1",
One block that is not black is set to "0", and the total number of black blocks is calculated along the vertical and horizontal cells. In the second step, a phase difference pattern at a certain point serving as a reference is determined and “1” →
The sum of the sections changing from "0", "0" to "1" is calculated.

【００７３】第３のステップでは、前の時点で測定して
おいた総和と、現時点の総和との差が基準値を越えたと
きに警報信号を出す。基準値は、例えばＲ１＝２０、Ｒ
２＝３０、Ｒ３＝５０というように、いくつかの検出レ
ベルを設定するようにしておけばよい。このような機能
を警報装置３５に持たせることにより、音による空間監
視装置３１及びその方法によれば、確実に監視空間の変
化を検出することができる。また、次のように応用でき
る。 （１）音による防犯装置への応用 検出する対象空間の一方の壁面にいくつかのスピーカを
配置し、検出する対象空間の他方の壁面に一対のマイク
を配置し、それらのスピーカから放射される音を一対の
マイクで検出し、音による複数物***置検出装置４１で
音の方向を検出しておき、当該対象空間に障害物（侵入
者）が入ることによって検出方向が異なることにより、
対象空間の監視ができる。この音による防犯装置は、企
業や銀行などのセキュリティ対策の一つとして採用でき
る。 （２）留守番ロボットとしての応用 異常な音を検出し、音の種類を分析し、一定の条件に達
したときに、人の声などで警告音を発して侵入者を撃退
する。一定の条件に達したときに、外部へ連絡可能にす
ることも可能であり、また、インターネットを用いて音
やカメラの映像を遠方から確認することができる。In the third step, an alarm signal is issued when the difference between the total sum measured at the previous time and the current total exceeds the reference value. The reference value is, for example, R1 = 20, R
It suffices to set several detection levels such as 2 = 30 and R3 = 50. By providing the alarm device 35 with such a function, the sound-based space monitoring device 31 and the method thereof can reliably detect a change in the monitoring space. Moreover, it can be applied as follows. (1) Application to crime prevention device by sound Several speakers are arranged on one wall surface of the target space to be detected, a pair of microphones are arranged on the other wall surface of the target space to be detected, and the sound is emitted from those speakers. The sound is detected by the pair of microphones, the direction of the sound is detected by the plural object position detection device 41 based on the sound, and the detection direction is different due to the obstacle (intruder) entering the target space.
The target space can be monitored. This sound-based security device can be adopted as one of security measures for companies and banks. (2) Application as an answering machine An abnormal sound is detected, the kind of sound is analyzed, and when a certain condition is reached, a warning sound is emitted by a human voice or the like to repel an intruder. When a certain condition is reached, it is possible to make it possible to contact the outside, and it is also possible to check the sound and the image of the camera from a distance using the Internet.

【００７４】［本第２の発明の基礎となる事項］本第２
の発明は、第１の発明と同様に音圧の位相差スペクトル
を利用するものであり、前記２チャンネルの音響信号に
おける位相差スペクトルから推定可能な全ての音源方向
の計算を行い、音源推定方向の周波数特性を求め、その
求めた音源推定方向の周波数特性から周波数軸に平行な
直線成分を抽出することにより、音源方向と特定する。
本第２の発明では、複数の音源の方向を特定することが
できる。本第２の発明は、請求項５及び請求項６が該当
する。[Matters that form the basis of this second invention] This second
The invention uses the phase difference spectrum of the sound pressure as in the first invention, and calculates all sound source directions that can be estimated from the phase difference spectra in the acoustic signals of the two channels to calculate the sound source estimated direction. Of the sound source direction, and the straight line component parallel to the frequency axis is extracted from the obtained frequency characteristic of the sound source estimation direction to identify the sound source direction.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to specify the directions of a plurality of sound sources. The second invention corresponds to claims 5 and 6.

【００７５】図３３ないし図３５は、本第２の発明の基
礎となる事項を説明するための図である。ここに、図３
３は本第２の発明の基礎となる事項を説明するためのマ
イク・音源の配置関係を示す図である。図３４は、本第
２の発明において、位相差による音源方向の特定により
異なる方向も推定されてしまうことを説明するための図
である。図３５は、本第２の発明において、音源推定方
向の周波数特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出す
る方法の一例を説明するための図であり、図３５（ａ）
がＸ−Ｙ（周波数−推定方向）平面を、図３５（ｂ）が
ｍ−ｃ（直線の傾き−切片）平面を、それぞれ示してい
る。図３５（ａ）において、横軸にＸ（周波数）を、縦
軸にＹ（推定方向）をそれぞれとったものである。ま
た、点線は〔Ｘ1，Ｙ1〕を通る直線Ｙ＝ｍＸ＋ｃを示し
ている。ただし、ｍは直線の傾き、ｃは切片である。図
３５（ｂ）は横軸にｍ（直線の傾き）を、縦軸にｃ（切
片）をそれぞれとったものである。FIG. 33 to FIG. 35 are views for explaining the matters that are the basis of the present second invention. Here, FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between microphones and sound sources for explaining matters that are the basis of the second invention. FIG. 34 is a diagram for explaining that in the present second invention, different directions are also estimated by specifying the sound source direction based on the phase difference. FIG. 35 is a diagram for explaining an example of a method of extracting a straight line component parallel to the frequency axis from the frequency characteristic in the sound source estimation direction in the second aspect of the present invention, and FIG.
Shows the XY (frequency-estimation direction) plane, and FIG. 35 (b) shows the mc (line inclination-intercept) plane. In FIG. 35A, the horizontal axis represents X (frequency) and the vertical axis represents Y (estimation direction). The dotted line shows a straight line Y = mX + c passing through [X 1 , Y 1 ]. Here, m is the slope of the straight line and c is the intercept. In FIG. 35B, the horizontal axis represents m (slope of straight line) and the vertical axis represents c (intercept).

【００７６】図３３において、二つのマイク１ａ，１ｂ
はｘ軸上で距離Ｓを隔てて配置されており、前記マイク
１ａの設置点をＡ点とし、前記マイク１ｂの設置点をＢ
点とする。また、前記マイク１ａから前記マイク１ｂ側
の距離Ｓ／２の地点あるいは前記マイク１ｂから前記マ
イク１ａ側の距離Ｓ／２の地点を中間点Ｃとする。この
中間点Ｃ上で、ｘ軸に直角にｙ軸を設ける。前記中間点
Ｃから音源（スピーカ）３までの線分と前記ｙ軸とがな
す角度をθとする。In FIG. 33, two microphones 1a and 1b are provided.
Are arranged at a distance S on the x-axis, the installation point of the microphone 1a is point A, and the installation point of the microphone 1b is B.
It is a point. Further, a point at a distance S / 2 from the microphone 1a to the microphone 1b side or a point at a distance S / 2 from the microphone 1b to the microphone 1a side is defined as an intermediate point C. On this intermediate point C, the y-axis is provided at right angles to the x-axis. The angle between the line segment from the intermediate point C to the sound source (speaker) 3 and the y-axis is θ.

【００７７】また、前記ｘ軸から音源３までのｙ軸に平
行な長さをＤとし、前記ｙ軸から音源３までのｘ軸に平
行な長さをΔｘとする。前記音源３が置かれている点を
Ｅ点とする。さらに、前記音源３のある地点を中心にし
てマイク１ｂまでの長さを半径とする円を描き、その円
と前記音源３からマイク１ａまでの線分との交点をＦと
する。この交点Ｆとマイク１ａまでの距離を行路差Δｄ
とする。The length from the x-axis to the sound source 3 parallel to the y-axis is D, and the length from the y-axis to the sound source 3 parallel to the x-axis is Δx. The point where the sound source 3 is placed is point E. Further, a circle having a radius up to the microphone 1b around a certain point of the sound source 3 is drawn, and an intersection point of the circle and a line segment from the sound source 3 to the microphone 1a is F. The distance between the intersection F and the microphone 1a is calculated as the road difference Δd.
And

【００７８】また、二個のマイク１ａ，マイク１ｂから
得られる音響信号の位相差をΔφとすると、Δφは次の
上記数式１に示すようになる。一般的には、位相差Δφ
は、次のような性質をもつことが知られている（位相差
の多義性）。When the phase difference between the acoustic signals obtained from the two microphones 1a and 1b is Δφ, Δφ is given by the following mathematical formula 1. Generally, the phase difference Δφ
Is known to have the following properties (ambiguity of phase difference).

【数１１】 ただし、ｎは整数である。[Equation 11] However, n is an integer.

【００７９】数式１１を数式１に代入し、変形すれば、Substituting equation 11 into equation 1 and transforming it,

【数１２】 を得る。[Equation 12] To get

【００８０】行路差Δｄが既知であるときに、音源方向
θを求める方法は、第２の発明で既に説明しているの
で、第２の発明では簡単に説明するが、線分ＡＥは上記
数式４で、線分ＢＥは上記数式５で与えられる。行路差
Δｄは、上記数式６で求められる。であるから、行路差
Δｄと、距離Ｄと、距離Ｓがわかっていれば、距離△ｘ
は数値的に求められる。ただし、音源とマイク（１ａ，
１ｂ）までの距離Ｄがマイク（１ａ，１ｂ）の間の距離
Ｓに比べて充分に大きければ、得られる音源方向はほと
んど距離Ｄに依存しない。The method for obtaining the sound source direction θ when the path difference Δd is known has already been described in the second invention, and will be briefly described in the second invention. 4 the line segment BE is given by equation 5 above. The path difference Δd is obtained by the above mathematical expression 6. Therefore, if the path difference Δd, the distance D, and the distance S are known, the distance Δx
Is calculated numerically. However, sound source and microphone (1a,
If the distance D to 1b) is sufficiently larger than the distance S between the microphones (1a, 1b), the obtained sound source direction hardly depends on the distance D.

【００８１】具体的には、距離△ｘをマイナスからプラ
スの値まで少しずつ変えながら上記数式７を用いてエラ
ーｅｒｒｏｒを計算し、最もエラーｅｒｒｏｒが小さく
なる距離△ｘを求める。音源方向θ〔度〕は、上記数式
７で得られた距離△ｘを用いて、数式８を使用して計算
できる。Specifically, while the distance Δx is gradually changed from a minus value to a plus value, the error error is calculated by using the above-mentioned formula 7, and the distance Δx with which the error error becomes the smallest is obtained. The sound source direction θ [degree] can be calculated by using Expression 8 using the distance Δx obtained by Expression 7 above.

【００８２】次に、同一の位相差から複数の音源方向が
推定可能となってしまう不都合について，図３４を参照
しながら説明する。まず、数式１１において、ｎ＝０と
すると位相差Δφが求められ、この位相差Δφに対して
音源方向θが得られる。音源はＥ点にあるものと推定さ
れる。ところが、数式１１において、ｎ＝＋１とすると
位相差（Δφ＋３６０）が求められ、この位相差（Δφ
＋３６０）に対して別の方向θ’が推定されてしまう。
このときには、音源はＥ’点にあるものとされる。した
がって、ｎ＝０，±１，±２，…に対して音源方向θも
多数推定されてしまう。このことは、複数の方向から真
の方向を分離できなければ、位相差の多義性によって音
源定位が曖昧になることを意味している。Next, the inconvenience that a plurality of sound source directions can be estimated from the same phase difference will be described with reference to FIG. First, in Expression 11, when n = 0, the phase difference Δφ is obtained, and the sound source direction θ is obtained for this phase difference Δφ. The sound source is estimated to be at point E. However, in Equation 11, when n = + 1, the phase difference (Δφ + 360) is obtained, and this phase difference (Δφ
+360), another direction θ'is estimated.
At this time, the sound source is assumed to be at point E '. Therefore, many sound source directions θ are estimated for n = 0, ± 1, ± 2, .... This means that if the true direction cannot be separated from the plurality of directions, the sound source localization becomes ambiguous due to the ambiguity of the phase difference.

【００８３】そこで、本第２の発明では、まず、計測さ
れた位相差から推定可能な全ての音源方向を計算して音
源推定方向の周波数特性を求め、ついで、求められた音
源推定方向の周波数特性から周波数軸に平行な直線成分
を抽出し、この直線成分により音源の方向を推定するよ
うにしている。Therefore, in the second aspect of the invention, first, all sound source directions that can be estimated from the measured phase difference are calculated to obtain frequency characteristics in the sound source estimated direction, and then the frequency in the obtained sound source estimated direction is calculated. A straight line component parallel to the frequency axis is extracted from the characteristic, and the direction of the sound source is estimated by this straight line component.

【００８４】まず、計測された位相差Δφから推定可能
な全ての音源方向を計算する。数式１２において、任意
の周波数ｆで計測された位相差Δφについて、整数ｎ
（ｎ＝０，±ｌ，±２，…）に対する推定可能な全ての
行路差Δｄn を算出し、それら行路差Δｄn に対応する
音源方向θn を数式５〜８から計算する。この計算を計
測された全ての位相差について行い、音源推定方向の周
波数特性（図３５（ａ）が相当）を求める。First, all sound source directions that can be estimated from the measured phase difference Δφ are calculated. In Expression 12, for the phase difference Δφ measured at an arbitrary frequency f, an integer n
(N = 0, ± l, ± 2, ...) is calculated all the path difference [Delta] d n possible estimate for the sound source direction theta n their corresponding path difference [Delta] d n is calculated from Equation 5-8. This calculation is performed for all the measured phase differences, and the frequency characteristic in the sound source estimation direction (corresponding to FIG. 35A) is obtained.

【００８５】ついで、上述のようにして求めた音源推定
方向の周波数特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出
し、この直線成分により音源の方向を推定する。画像か
ら特定パターンを抽出するためには、様々な方法がある
が、ここでは、ハフ変換を用いた一例により特定パター
ンを抽出している。ここに、図３５（ａ）において、横
軸のＸ軸を周波数とし、縦軸のＹ軸を音源推定方向と
し、このＸ−Ｙ平面にＩ個の２次元データ（Ｘｉ，Ｙ
ｉ）（ｉ＝１，２，…，Ｉ）があるとする。ここで、デ
ータＸｉは周波数値、データＹｉは音源推定方向に対応
させている。これらデータに対して次に示す数式１３の
変換を施すと、Then, a straight line component parallel to the frequency axis is extracted from the frequency characteristic of the sound source estimation direction obtained as described above, and the direction of the sound source is estimated by this straight line component. There are various methods for extracting the specific pattern from the image, but here, the specific pattern is extracted by an example using the Hough transform. In FIG. 35 (a), the X axis on the horizontal axis is the frequency, and the Y axis on the vertical axis is the sound source estimation direction, and I two-dimensional data (Xi, Y) is set on the XY plane.
i) (i = 1, 2, ..., I). Here, the data Xi corresponds to the frequency value, and the data Yi corresponds to the sound source estimation direction. When the conversion of the following formula 13 is applied to these data,

【数１３】 を得ることができる。なお、図３５（ａ）においては、
Ｉ＝２の場合を示している。[Equation 13] Can be obtained. In addition, in FIG.
The case where I = 2 is shown.

【００８６】周波数軸に平行な成分を求めるために、数
式１３で変換された全ての数式に対して、それぞれ傾き
をｍ＝０とし、音源推定方向ｃ〔度〕の累積度数を求め
る。この音源推定方向ｃ〔度〕上で、累積度数が比較的
大きなものが、求める音源方向であるとみなす。なお、
図３５（ｂ）においては、ｃ＝Ｙ１＝Ｙ２で、累積度数
が２であるものとしている。In order to obtain the components parallel to the frequency axis, the gradient is set to m = 0 for all the mathematical expressions converted by the mathematical expression 13, and the cumulative frequency in the sound source estimation direction c [degree] is calculated. On this sound source estimation direction c [degree], the one with a relatively large cumulative frequency is considered to be the desired sound source direction. In addition,
In FIG. 35B, c = Y1 = Y2 and the cumulative frequency is 2.

【００８７】〔本第２の発明の第１の実施の形態及び第
１の実施例〕図３６は、本第２の発明の第１の実施の形
態に係る音による複数物***置検出装置を示すブロック
図である。なお、本第２の発明においても、前記第１の
発明と同一構成要素には同一の符号を付して説明する。
この図３６において、マイク１ａはプリアンプ１５ａの
入力端子に接続されている。マイク１ｂはプリアンプ１
５ｂの入力端子に接続されている。プリアンプ１５ａの
出力端子は、ＤＦＴ（ハニング窓）解析などの音声波形
処理が可能な音声波形処理手段２５ａの入力端子に接続
されている。プリアンプ１５ｂの出力端子は、ＤＦＴ
（ハニング窓）解析などの音声波形処理が可能な音声波
形処理手段２５ｂの入力端子に接続されている。音声波
形処理手段２５ａの出力端子と、音声波形処理手段２５
ｂの出力端子は、比較手段２７に接続されている。比較
手段２７は、音声波形処理手段２５ａ及び音声波形処理
手段２５ｂからの音響信号から位相差スペクトル（位相
差Δφ）を求めることができ、その求めた位相差スペク
トル（位相差Δφ）を演算処理装置１９に供給できるよ
うになっている。ここで、音声波形処理手段２５ａと音
声波形処理手段２５ｂと比較手段２７とで音響計測装置
１７を構成している。前記演算処理装置１９は、前記音
響計測装置１７の比較手段で求めた位相差スペクトルか
ら推定可能な全ての音源方向の計算を行い、音源推定方
向の周波数特性を求め、その求めた音源推定方向の周波
数特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出することが
できる。なお、音響計測装置１７と、演算処理装置１９
により、音による複数物***置検出装置４１が構成され
ている。[First Embodiment and First Example of Present Second Invention] FIG. 36 shows a sound multiple object position detecting device according to a first embodiment of the present second invention. It is a block diagram. In the second invention, the same components as those in the first invention will be described with the same reference numerals.
In FIG. 36, the microphone 1a is connected to the input terminal of the preamplifier 15a. Microphone 1b is preamplifier 1
It is connected to the input terminal of 5b. The output terminal of the preamplifier 15a is connected to the input terminal of the audio waveform processing means 25a capable of audio waveform processing such as DFT (Hanning window) analysis. The output terminal of the preamplifier 15b is a DFT
(Hanning window) It is connected to an input terminal of a voice waveform processing means 25b capable of performing voice waveform processing such as analysis. The output terminal of the voice waveform processing means 25a and the voice waveform processing means 25
The output terminal of b is connected to the comparison means 27. The comparing means 27 can obtain the phase difference spectrum (phase difference Δφ) from the acoustic signals from the voice waveform processing means 25a and the voice waveform processing means 25b, and the obtained phase difference spectrum (phase difference Δφ) is the arithmetic processing unit. 19 can be supplied. Here, the audio waveform processing means 25a, the audio waveform processing means 25b, and the comparison means 27 constitute the acoustic measurement device 17. The arithmetic processing device 19 calculates all sound source directions that can be estimated from the phase difference spectrum obtained by the comparison means of the acoustic measuring device 17, obtains the frequency characteristic of the sound source estimated direction, and obtains the obtained sound source estimated direction. A linear component parallel to the frequency axis can be extracted from the frequency characteristic. The acoustic measurement device 17 and the arithmetic processing device 19
Thus, the plural object position detection device 41 based on sound is configured.

【００８８】このように構成された音による複数物***
置検出装置４１の動作について説明する。マイク１ａ及
びマイク１ｂからの音響信号は、音響計測装置１７にお
いて、位相差Δφとして求められる。この位相差Δφ
は、演算処理装置１９に供給される。前記演算処理装置
１９では、まず、計測された位相差Δφから推定可能な
全ての音源方向を計算する。具体的には、演算処理装置
１９では、数式１３を用いて、任意の周波数ｆで計測さ
れた位相差Δφについて、整数ｎ（ｎ＝０，±ｌ，±
２，…）に対する推定可能な全ての行路差Δｄn を算出
し、それら行路差Δｄnに対応する音源方向θn を計算
する。この計算を計測された全ての位相差について行
い、音源推定方向の周波数特性を求めると、図３５
（ａ）に示す音源推定方向（Ｙ）の周波数（Ｘ）に関す
る特性を得ることができる。The operation of the plural object position detecting device 41 based on the sound thus configured will be described. The acoustic signals from the microphones 1a and 1b are obtained as a phase difference Δφ by the acoustic measurement device 17. This phase difference Δφ
Is supplied to the arithmetic processing unit 19. The arithmetic processing unit 19 first calculates all sound source directions that can be estimated from the measured phase difference Δφ. Specifically, in the arithmetic processing unit 19, using Expression 13, for the phase difference Δφ measured at an arbitrary frequency f, an integer n (n = 0, ± l, ±
2, ...) is calculated all the path difference [Delta] d n possible estimate for to calculate the sound source direction theta n their corresponding path difference [Delta] d n. When this calculation is performed for all the measured phase differences to obtain the frequency characteristics in the sound source estimation direction, FIG.
The characteristic relating to the frequency (X) in the sound source estimation direction (Y) shown in (a) can be obtained.

【００８９】前記演算処理装置１９では、上述のように
して求めた音源推定方向（Ｙ）の周波数（Ｘ）に関する
特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出し、この直線
成分により音源の方向を推定する。本第２の発明では、
具体的には、ハフ変換を用い特定パターンを抽出してい
る。すなわち、前記処理段階で求めた図３５（ａ）に示
すＸ−Ｙ平面において、Ｉ個の２次元データ（Ｘｉ，Ｙ
ｉ）（ｉ＝１，２，…，Ｉ）があるときに、前記演算処
理装置１９は、データＸｉと、データＹｉに対して数式
１３の変換を施し、数式１３で変換された全ての数式に
対して、それぞれ傾きｍ＝０とし（周波数軸に平行な成
分を求めるため）、この縦軸ｃ上における累積度数を算
出する。この縦軸ｃは、音源推定方向に相当する。演算
処理装置１９は、縦軸ｃ上において、累積度数の比較的
大きな値を示した方向を、求める音源方向として決定す
る。The arithmetic processing unit 19 extracts a straight line component parallel to the frequency axis from the characteristic relating to the frequency (X) of the sound source estimation direction (Y) obtained as described above, and the direction of the sound source is determined by this straight line component. presume. In the second invention,
Specifically, the Hough transform is used to extract the specific pattern. That is, on the XY plane shown in FIG. 35 (a) obtained in the processing step, I two-dimensional data (Xi, Y
i) (i = 1, 2, ..., I), the arithmetic processing unit 19 transforms the data Xi and the data Yi by the equation 13, and all the equations transformed by the equation 13 On the other hand, the inclination is set to m = 0 (to obtain the component parallel to the frequency axis), and the cumulative frequency on the vertical axis c is calculated. The vertical axis c corresponds to the sound source estimation direction. The arithmetic processing unit 19 determines the direction in which the cumulative frequency is relatively large on the vertical axis c as the sound source direction to be obtained.

【００９０】図３７は、本第２の発明の第１の実施の形
態に係る音による複数物***置検出方法を実現する音に
よる複数物***置検出装置を説明するための平断面図で
ある。図３８は、本第２の発明の第１の実施の形態に係
る音による複数物***置検出方法を実現する音による複
数物***置検出装置を説明するための側断面図である。
図３９は、本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出方法を実現する音による複数物体
位置検出装置における音源とマイクの配置関係を説明す
るための図である。FIG. 37 is a plan sectional view for explaining a sound multiple object position detecting apparatus for realizing the sound multiple object position detecting method according to the first embodiment of the second invention. FIG. 38 is a side sectional view for describing a sound multiple object position detecting device for realizing the sound multiple object position detecting method according to the first embodiment of the second invention.
FIG. 39 is a diagram for explaining a positional relationship between a sound source and a microphone in a sound multiple object position detecting apparatus for realizing a sound multiple object position detecting method according to the first embodiment of the second invention. .

【００９１】これらの図において、マイク１ａ及びマイ
ク１ｂと、スピーカからなる音源３ａ，３ｂとは、縦横
高さ１１００［mm3 ］の内容積からなる無音室５に配置
されている。無音室５は、隔壁７で所定の容積の空間を
形成し、さらにその隔壁７の内側に一定の厚さの吸音材
９が配置されることにより構成されている。なお、吸音
材９で囲繞された空間が縦横高さ１１００［mm3 ］の空
間となる。また、無音室５の当該空間内の床から三脚１
１の上に所定の距離Ｓ（＝２０［cm］）を隔ててマイク
１ａとマイク１ｂが設けられている。In these figures, the microphones 1a and 1b and the sound sources 3a and 3b composed of speakers are arranged in the silent chamber 5 having an internal volume of 1100 [mm 3 ] in height and width. The silent chamber 5 is configured by forming a space having a predetermined volume with the partition wall 7, and further disposing a sound absorbing material 9 having a constant thickness inside the partition wall 7. The space surrounded by the sound absorbing material 9 is a space having a vertical and horizontal height of 1100 [mm 3 ]. In addition, from the floor in the silent room 5 to the tripod 1
1, a microphone 1a and a microphone 1b are provided at a predetermined distance S (= 20 [cm]).

【００９２】さらに、無音室５の当該空間の床から台１
３の上に音源３ａ，３ｂが配置されている。また、音源
３ａ，３ｂは、マイク１ａ，１ｂからの距離Ｄ（６８
［cm］）だけ離れた位置に設置し、ｙ軸を基準とする音
源の方向を求められるようにした。また、音源３ａは高
域用スピーカであって、ｙ軸から３０［cm］の位置に配
置され、真の方向θは−２３．８〔度〕である。音源３
ｂは低域用スピーカであって、ｙ軸から４０［cm］の位
置に配置され、真の方向θは＋３０．５〔度〕である。Further, from the floor of the space in the silent room 5 to the stand 1
Sound sources 3a and 3b are arranged on the upper side of the sound source 3. In addition, the sound sources 3a and 3b are separated from the microphones 1a and 1b by a distance D (68
[Cm]) apart from each other so that the direction of the sound source with respect to the y-axis can be obtained. Further, the sound source 3a is a high frequency speaker, is arranged at a position of 30 [cm] from the y-axis, and the true direction θ is −23.8 [degrees]. Sound source 3
Reference numeral b is a low-frequency speaker, which is arranged at a position of 40 [cm] from the y-axis, and the true direction θ is +30.5 [degrees].

【００９３】また、プリアンプ１５ａ及びプリアンプ１
５ｂの出力は音響計測装置１７に入力されるようにして
ある。前記音響計測装置１７は、前記二つのマイク１
ａ，１ｂからの各音響信号を、１フレーム５００〔ｍ
Ｓ〕、オーバーラップ７５％で連続的に１０回ＤＦＴ解
析（ハニング窓）した後のデータを平均化して、音圧の
振幅と位相差のスペクトルを算出し、その算出結果（位
相差スペクトルなど）をテキストファイルに出力する装
置である。Also, the preamplifier 15a and the preamplifier 1
The output of 5b is input to the acoustic measuring device 17. The acoustic measurement device 17 includes the two microphones 1
Each acoustic signal from a and 1b is recorded in one frame 500 [m
S], the data after 10 consecutive DFT analyzes (Hanning window) with an overlap of 75% are averaged to calculate the sound pressure amplitude and phase difference spectrum, and the calculation result (phase difference spectrum, etc.) Is a device for outputting to a text file.

【００９４】この音響計測装置１７から出力された音響
信号の位相差スペクトル（位相差Δφ）は、パーソナル
コンピュータからなる演算処理装置１９に入力されるよ
うにしてある。前記パーソナルコンピュータからなる演
算処理装置１９は、計測された位相差Δφから推定可能
な全ての音源方向を計算する。具体的には、演算処理装
置１９では、数式１２を用いて、任意の周波数ｆで計測
された位相差Δφについて、整数ｎ（ｎ＝０，±ｌ，±
２，…）に対する推定可能な全ての行路差Δｄn を算出
し、それら行路差Δｄn に対応する音源方向θn を計算
する。この計算を計測された全ての位相差について行
い、音源推定方向の周波数特性を求めると、図３５
（ａ）に示す音源推定方向（Ｙ）の周波数（Ｘ）に関す
る特性を得ることができる。The phase difference spectrum (phase difference Δφ) of the acoustic signal output from the acoustic measuring device 17 is input to the arithmetic processing device 19 including a personal computer. The arithmetic processing unit 19 including the personal computer calculates all sound source directions that can be estimated from the measured phase difference Δφ. Specifically, in the arithmetic processing unit 19, using Expression 12, for the phase difference Δφ measured at an arbitrary frequency f, an integer n (n = 0, ± l, ±
2, ...) is calculated all the path difference [Delta] d n possible estimate for to calculate the sound source direction theta n their corresponding path difference [Delta] d n. When this calculation is performed for all the measured phase differences to obtain the frequency characteristics in the sound source estimation direction, FIG.
The characteristic relating to the frequency (X) in the sound source estimation direction (Y) shown in (a) can be obtained.

【００９５】前記演算処理装置１９は、前記処理段階で
求めた図３５（ａ）に示すＸ−Ｙ平面において、Ｉ個の
２次元データ（Ｘｉ，Ｙｉ）（ｉ＝１，２，…，Ｉ）が
あるときに、データＸｉと、データＹｉに対して数式１
３の変換を施し、数式１３で変換された全ての数式に対
して、それぞれ傾きｍ＝０とし（周波数軸に平行な成分
を求めるため）、図３５（ｂ）の縦軸ｃ上における累積
度数を算出するようになっている。The arithmetic processing unit 19 calculates I two-dimensional data (Xi, Yi) (i = 1, 2, ..., I) on the XY plane shown in FIG. ) Is present, Equation 1 is applied to the data Xi and the data Yi.
The conversion of 3 is performed, and with respect to all the mathematical expressions converted by the mathematical expression 13, the gradient is set to m = 0 (to obtain the component parallel to the frequency axis), and the cumulative frequency on the vertical axis c of FIG. Is calculated.

【００９６】このような構成による音による複数物***
置検出装置の作用を図３７ないし図３９を基に、図４０
ないし図４３を参照して説明する。ここに、図４０は、
本第２の発明の第１の実施の形態に係る音による複数物
***置検出装置において、マイクから得られた音圧スペ
クトルを示す特性図であって、図４０（ａ）は高域用ス
ピーカのみ駆動した場合の特性図、図４０（ｂ）は低域
用スピーカのみ駆動した場合の特性図、図４０（ｃ）は
高域用スピーカ及び低域用スピーカを同時に駆動した場
合の特性図である。この図４０（ａ），（ｂ），（ｃ）
において、横軸には周波数〔Hz〕を、縦軸には音圧レベ
ル〔ｄＢＡ〕をとったものである。Based on FIGS. 37 to 39, the operation of the sound multiple object position detecting apparatus having the above-described structure will be described with reference to FIG.
It will be described with reference to FIGS. Here, FIG.
FIG. 40A is a characteristic diagram showing a sound pressure spectrum obtained from a microphone in the sound multiple object position detection device according to the first embodiment of the second invention, and FIG. FIG. 40 (b) is a characteristic diagram when only the low frequency speaker is driven, and FIG. 40 (c) is a characteristic diagram when the high frequency speaker and the low frequency speaker are simultaneously driven. . This FIG. 40 (a), (b), (c)
In the graph, the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents sound pressure level [dBA].

【００９７】高域用スピーカ３ａのみをホワイトノイズ
で駆動すると、図４０（ａ）に示すように、５〔ｋHz〕
位をピークに、５〔ｋHz〕の両側になだらかな斜面をも
つ山のような特性を呈している。低域用スピーカ３ｂの
みをホワイトノイズで駆動すると、図４０（ｂ）に示す
ように、低域でピークに、高域に向って急激に減衰し、
１０〔ｋHz〕でほぼ音圧レベルが０以下になるような特
性を呈している。高域スピーカ３ａ及び低域スピーカ３
ｂをホワイトノイズで同時に駆動すると、図４０（ｃ）
に示すように、低域から高域に向ってなだらかな斜面を
もって減衰する特性を呈することになる。When only the high frequency speaker 3a is driven by white noise, as shown in FIG. 40 (a), it becomes 5 [kHz].
It has a peak-like position and a mountain-like characteristic with gentle slopes on both sides of 5 [kHz]. When only the low frequency speaker 3b is driven with white noise, as shown in FIG. 40 (b), it peaks in the low frequency range and is rapidly attenuated toward the high frequency range.
The characteristic is such that the sound pressure level becomes substantially 0 or less at 10 [kHz]. High frequency speaker 3a and low frequency speaker 3
When b is simultaneously driven with white noise, FIG. 40 (c)
As shown in, the characteristic is that it attenuates with a gentle slope from the low range to the high range.

【００９８】このような音圧レベルを呈する音響信号を
音響計測装置１７に入力すると、図４１に示すような位
相差スペクトルを得ることができる。ここに、図４１
は、図４０に対応する位相差スペクトルを示す特性図で
あって、図４１（ａ）は高域用スピーカのみ駆動した場
合の位相差スペクトル特性図、図４１（ｂ）は低域用ス
ピーカのみ駆動した場合の位相差スペクトル特性図、図
４１（ｃ）は高域用スピーカ及び低域用スピーカを同時
に駆動した場合の位相差スペクトル特性図である。この
図４１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、横軸には周波
数〔Hz〕を、縦軸には位相差〔度〕をとったものであ
る。When an acoustic signal exhibiting such a sound pressure level is input to the acoustic measuring device 17, a phase difference spectrum as shown in FIG. 41 can be obtained. Here, FIG.
41A is a characteristic diagram showing a phase difference spectrum corresponding to FIG. 40, FIG. 41A is a phase difference spectrum characteristic diagram when only a high frequency speaker is driven, and FIG. 41B is a low frequency speaker only. FIG. 41C is a phase difference spectrum characteristic diagram when driven, and FIG. 41C is a phase difference spectrum characteristic diagram when a high frequency speaker and a low frequency speaker are simultaneously driven. 41 (a), (b) and (c), the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents phase difference [degree].

【００９９】高域用スピーカ３ａのみをホワイトノイズ
で駆動した場合には、図４１（ａ）に示すように、周波
数全般に対して複数の右下がりの斜め線が現れる特性を
呈している。低域用スピーカ３ｂのみをホワイトノイズ
で駆動した場合には、図４１（ｂ）に示すように、約１
５〔ｋHz〕以下で複数の左下がり斜め線が現れる特定を
呈している。高域スピーカ３ａ及び低域スピーカ３ｂを
ホワイトノイズで同時に駆動した場合には、図４１
（ｃ）に示すように、約４〔ｋHz〕以下の周波数で低域
用スピーカ３ｂの位相差スペクトルにほぼ一致するが、
４〔ｋHz〕以上では高域用スピーカ３ａによる位相差ス
ペクトルに近い特性となる。When only the high frequency speaker 3a is driven with white noise, a plurality of downwardly sloping diagonal lines appear with respect to all frequencies, as shown in FIG. 41 (a). When only the low frequency speaker 3b is driven with white noise, as shown in FIG.
It is specified that a plurality of diagonal lines descending to the left appear below 5 [kHz]. When the high-frequency speaker 3a and the low-frequency speaker 3b are simultaneously driven by white noise, FIG.
As shown in (c), at a frequency of about 4 [kHz] or less, the phase difference spectrum of the low-frequency speaker 3b substantially matches,
Above 4 [kHz], the characteristics are close to the phase difference spectrum of the high frequency speaker 3a.

【０１００】このような位相差スペクトル（位相差Δ
φ）は、演算処理装置１９に入力される。演算処理装置
１９では、計測された位相差スペクトル（位相差Δφ）
から推定可能な全ての音源方向を計算する。この演算処
理装置１９において、位相差スペクトル（位相差Δφ）
から計算された推定可能な全ての音源方向の特性を図４
２に示す。図４２は、本第２の発明の第１の実施の形態
に係る音による複数物***置検出装置において、位相差
Δφから計算された推定可能な全ての音源方向を、±９
０〔度〕の範囲で示した特性図であって、図４２（ａ）
は高域用スピーカのみ駆動した場合の音源推定方向の周
波数特性図、図４２（ｂ）は低域用スピーカのみ駆動し
た場合の音源推定方向の周波数特性図、図４２（ｃ）は
高域用スピーカ及び低域用スピーカを同時に駆動した場
合の音源推定方向の周波数特性図である。この図４２
（ａ），（ｂ），（ｃ）において、横軸には周波数〔H
z〕を、縦軸には±９０〔度〕の範囲で音源推定方向
を、それぞれとったものである。Such a phase difference spectrum (phase difference Δ
φ) is input to the arithmetic processing unit 19. In the arithmetic processing unit 19, the measured phase difference spectrum (phase difference Δφ)
Calculate all sound source directions that can be estimated from In this arithmetic processing unit 19, the phase difference spectrum (phase difference Δφ)
Fig. 4 shows the characteristics of all sound source directions that can be estimated from
2 shows. FIG. 42 shows ± 9 for all presumable sound source directions calculated from the phase difference Δφ in the sound multiple object position detecting apparatus according to the first embodiment of the second invention.
FIG. 42 (a) is a characteristic diagram shown in a range of 0 [degrees].
Is a frequency characteristic diagram of the sound source estimation direction when only the high frequency speaker is driven, FIG. 42 (b) is a frequency characteristic diagram of the sound source estimation direction when only the low frequency speaker is driven, and FIG. 42 (c) is a high frequency region FIG. 7 is a frequency characteristic diagram in a sound source estimation direction when a speaker and a low frequency speaker are simultaneously driven. This FIG.
In (a), (b), and (c), the horizontal axis indicates frequency [H
z] is the sound source estimation direction in the range of ± 90 degrees on the vertical axis.

【０１０１】図４２において、得られた音源推定方向の
周波数特性には、真の音源方向と、仮想の音源方向に相
当する部分のみデータが蜜に集まり、黒い線状のイメー
ジが形成されている。図４２（ａ）は、高域用スピーカ
３ａによる音源推定方向の周波数特性で、音源方向が約
マイナス２０〔度〕でデータの密な部分が直線状をな
し、周波数軸（横軸）に平行になっている。形成された
何本かの曲線の周波数軸（横軸）に対する傾きの符号
は、マイナス２０〔度〕より増える方向では負、マイナ
ス２０〔度〕より減る方向では正となっている。図４２
（ｂ）は、低域用スピーカ３ｂによる音源推定方向の周
波数特性で、音源方向が約プラス３０〔度〕の位置で周
波数軸（横軸）に平行なデータの蜜な部分がみられる。
図４２（ｃ）は、高域用スピーカ３ａ及び低域用スピー
カ３ｂを同時駆動した場合の音源推定方向の周波数特性
で、４〔ｋHz〕以下では約プラス３０〔度〕方向、約８
〔ｋHz〕以上では、約マイナス２０〔度〕方向に周波数
軸（横軸）に平行に連なったデータの密な部分がみられ
る。In FIG. 42, in the obtained frequency characteristic of the sound source estimation direction, data is gathered only in a portion corresponding to the true sound source direction and the virtual sound source direction, and a black linear image is formed. . FIG. 42 (a) shows frequency characteristics in the sound source estimation direction by the high frequency speaker 3a. The sound source direction is approximately minus 20 [degrees], and the data dense portion is linear and parallel to the frequency axis (horizontal axis). It has become. The signs of the inclinations of some of the formed curves with respect to the frequency axis (horizontal axis) are negative in the direction of increasing from minus 20 [degrees] and positive in the direction of decreasing from minus 20 [degrees]. FIG. 42
(B) is the frequency characteristic of the sound source estimation direction by the low-frequency speaker 3b, and a part of the data parallel to the frequency axis (horizontal axis) is seen at the position where the sound source direction is about plus 30 [degrees].
FIG. 42 (c) shows frequency characteristics in the sound source estimation direction when the high frequency speaker 3a and the low frequency speaker 3b are simultaneously driven, and is approximately plus 30 [degree] direction and approximately 8 [frequency] at 4 [kHz] or less.
Above [kHz], there is a dense portion of data that is parallel to the frequency axis (horizontal axis) in the direction of approximately minus 20 [degrees].

【０１０２】このような推定音源方向の周波数特性に対
して、演算処理装置１９では、数式１３に示すハフ変換
を施し、かつ、それら変換された数式のｍをゼロにし
て、各点累積度数を計算すると、図４３に示す特性が得
られる。ここで、図４３は、本第２の発明の第１の実施
の形態に係る音による複数物***置検出装置において、
音源推定方向の度数分布を示す特性図で、図４３（ａ）
は高域用スピーカのみ駆動した場合の音源推定方向の度
数分布の特性図、図４３（ｂ）は低域用スピーカのみ駆
動した場合の音源推定方向の度数分布の特性図、図４３
（ｃ）は高域用スピーカ及び低域用スピーカを同時に駆
動した場合の音源推定方向のの度数分布の特性図であ
る。この図４３（ａ），（ｂ），（ｃ）において、横軸
には周波数〔Hz〕を、縦軸には度数〔個〕を、それぞれ
とったものである。With respect to such frequency characteristics in the estimated sound source direction, the arithmetic processing unit 19 performs the Hough transform shown in Expression 13 and sets m in the converted Expression to zero to calculate the cumulative frequency at each point. By calculation, the characteristic shown in FIG. 43 is obtained. Here, FIG. 43 shows a plurality of sound object position detecting devices according to the first embodiment of the second invention.
FIG. 43 (a) is a characteristic diagram showing the frequency distribution in the sound source estimation direction.
43 is a characteristic diagram of the frequency distribution in the sound source estimation direction when only the high frequency speaker is driven, and FIG. 43B is a characteristic diagram of the frequency distribution in the sound source estimation direction when only the low frequency speaker is driven.
(C) is a characteristic diagram of a frequency distribution in a sound source estimation direction when a high frequency speaker and a low frequency speaker are driven at the same time. 43 (a), (b), and (c), the horizontal axis represents frequency [Hz] and the vertical axis represents frequency [piece].

【０１０３】図４３（ａ）は、高域用スピーカ３ａによ
る音源推定方向の度数分布の特性で、マイナス２３．２
〔度〕の部分が約５５〔個〕程度で最大の値を示してい
るので、このマイナス２３．２〔度〕を求める音源方向
とみなす。真の方向はマイナス２３．８〔度〕であるの
で、概ね音源方向を特定できたことになる。図４３
（ｂ）は、低域用スピーカ３ｂによる音源推定方向の度
数分布の特性で、プラス２８．５〔度〕の部分が約５５
〔個〕程度で最大の値を示しているので、このプラス２
８．５〔度〕を求める音源方向とみなす。真の方向はプ
ラス３０．５〔度〕であるので、若干誤差は大きいもの
の、概ね音源方向を特定できたことになる。図４３
（ｃ）は、高域用スピーカ３ａ及び低域用スピーカ３ｂ
を同時駆動した場合の音源推定方向の度数分布の特性
で、マイナス２３．０〔度〕が約５０〔個〕のピーク
が、プラス２５．３〔度〕が約４０〔個〕のピークがみ
られる。両ピークの示す方向は、両スピーカ３ａ，３ｂ
の方向を意味しており、真の方向とは５〔度〕程度の差
となった。本第２の発明の第１の実施の形態では、２つ
の音源３ａ，３ｂの方向推定について説明したが、２個
以上の音源が存在する場合でも、計測時間内で各音源の
周波数成分が異なってさえいれば、各周波数帯域で最も
レベルの大きな静止した音源の方向が推定可能である。
また、音源の放射レベルが近い場合には、合成音像の方
向が推定可能である。FIG. 43 (a) shows the frequency distribution characteristic in the sound source estimation direction by the high frequency speaker 3a, which is minus 23.2.
Since the [degree] part shows the maximum value at about 55 [pieces], this minus 23.2 [degree] is regarded as the sound source direction to be obtained. Since the true direction is minus 23.8 [degrees], it means that the sound source direction can be almost specified. Figure 43
(B) is a frequency distribution characteristic of the sound source estimation direction by the low-frequency speaker 3b, and the plus 28.5 [degree] portion is about 55.
Since the maximum value is about [pieces], this plus 2
It is considered that the sound source direction is 8.5 [degrees]. Since the true direction is plus 30.5 [degrees], there is a slight error, but it means that the sound source direction can be almost specified. Figure 43
(C) is a high-frequency speaker 3a and a low-frequency speaker 3b
In the characteristics of the frequency distribution in the sound source estimation direction when driving simultaneously, a peak of about 50 [pieces] for minus 23.0 [degrees] and a peak of about 40 pieces for plus 25.3 [degrees] To be Both peaks indicate the directions of both speakers 3a and 3b.
It means the direction of, and the difference from the true direction is about 5 degrees. In the first embodiment of the second invention, the direction estimation of the two sound sources 3a and 3b has been described. However, even when there are two or more sound sources, the frequency components of the sound sources are different within the measurement time. If so, the direction of the stationary sound source having the highest level in each frequency band can be estimated.
Further, when the radiation levels of the sound sources are close, the direction of the synthetic sound image can be estimated.

【０１０４】以上説明したように本第２の発明では、二
つ以上の音源の方向推定が確実に行えることになる。ま
た、本第２の発明では、可聴範囲の比較的広帯域な成分
をもつ音について、音源の個数がわからない場合でも、
それらの音源の方向と周波数成分を同時に検出すること
が可能になる。As described above, according to the second aspect of the present invention, it is possible to reliably estimate the directions of two or more sound sources. Further, in the second aspect of the present invention, even if the number of sound sources is unknown for a sound having a relatively wide-band component in the audible range,
It becomes possible to detect the directions and frequency components of those sound sources at the same time.

【０１０５】本第２の発明は、可聴範囲の比較的広帯域
な成分をもつ音について、音源の個数がわからない場合
でも、それらの音源の方向と周波数成分を同時に検出す
ることが可能であるため、次のように応用できる。 （１）インテリジェント音響装置としての応用 音源の方向と周波数成分を同時に検出することが可能で
あるため、いくつかの音源の方向を検出して自動または
手動で方向を選択し選択した方向から到来する音を増
巾、その他方向から到来する音などを抑圧する音響装置
への応用ができる。特別な処理装置が開発できれば、イ
ンテリジェント補聴器としての応用もできる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to simultaneously detect the directions and frequency components of sound sources having a relatively wide range of audible range even if the number of sound sources is unknown. It can be applied as follows. (1) Application as an intelligent sound device Since it is possible to detect the direction and frequency components of a sound source at the same time, the direction of several sound sources can be detected, and the direction can be selected automatically or manually to come from the selected direction. It can be applied to an acoustic device that amplifies sound and suppresses sound coming from other directions. If a special processing device can be developed, it can be applied as an intelligent hearing aid.

【０１０６】[0106]

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
に係る音到来方向検出方法によれば、２チャンネルの音
響信号における位相差スペクトルを求める、求めた位相
差スペクトルの全てまたは一部を原点を通る周波数に関
する一次関数で近似し当該一次関数の傾きから音源の方
向を算出するので、反響のある実環境において、音圧レ
ベルの差をとって音の到来方向を特定する従来装置では
その到来方向を特定できないような小さな音であっても
確実に音の到来方向を特定できる。請求項２記載の発明
に係る音到来方向検出装置によれば、２チャンネルの音
響信号を音響計測装置でそれぞれ周波数分析して位相差
スペクトルデータを得て、その得た位相差スペクトルデ
ータの全てまたは一部を用いて原点を通る、周波数に関
する一次の近似関数を求め当該近似関数の傾きを基に演
算処理装置により音源の方向を算出するので、反響のあ
る実環境において、音圧レベルの差をとって音の到来方
向を特定する従来装置ではその到来方向を特定できない
ような小さな音であっても確実に音の到来方向を特定で
きる音到来方向検出装置を提供することができる。請求
項３記載の発明に係る音による空間監視方法によれば、
２チャンネルの音響信号における位相差スペクトルを求
め、求めた位相差のスペクトルの時間的変化を基に空間
内を監視するので、反響のある実環境においても空間内
の音の変化を確実に検出することができる。As described above, according to the sound arrival direction detecting method according to the invention of claim 1, the phase difference spectrum in the acoustic signals of two channels is calculated, and all or a part of the calculated phase difference spectrum is acquired. Since the direction of the sound source is calculated by approximating with a linear function related to the frequency passing through the origin and the slope of the linear function is calculated, in the actual environment with reverberation, the conventional apparatus that determines the arrival direction of sound by taking the difference in sound pressure level Even for a small sound whose arrival direction cannot be identified, the arrival direction of the sound can be identified with certainty. According to the sound arrival direction detecting device of the second aspect of the present invention, the acoustic signal of two channels is frequency-analyzed by the acoustic measuring device to obtain the phase difference spectrum data, and all the obtained phase difference spectrum data or A first-order approximation function related to frequency, which passes through the origin using a part of it, is calculated, and the direction of the sound source is calculated by the arithmetic processing unit based on the slope of the approximation function. Therefore, it is possible to provide a sound arrival direction detection device that can reliably specify the arrival direction of a sound even if the sound is a small sound that cannot be specified by the conventional device that specifies the arrival direction of the sound. According to the space monitoring method by sound according to the invention of claim 3,
Since the phase difference spectrum of the two-channel acoustic signal is obtained and the space is monitored based on the temporal change of the obtained phase difference spectrum, the change of the sound in the space can be surely detected even in a reverberant real environment. be able to.

【０１０７】請求項４記載の発明に係る音による空間監
視装置によれば、２チャンネルの音響信号をそれぞれ周
波数分析して位相差スペクトルデータを得て、その得た
位相差スペクトルデータの時間的変化に基づいて空間内
の変化を検出するので、反響のある実環境においても空
間内の音の変化を確実に検出する装置を提供することが
できる。請求項５記載の発明に係る音による複数物***
置検出方法によれば、２チャンネルの音響信号における
位相差スペクトルから推定可能な全ての音源方向の計算
を行い、音源推定方向の周波数特性を求め、その求めた
音源推定方向の周波数特性から周波数軸に平行な直線成
分を抽出するので、二つ以上の音源の方向推定が確実に
行えることになり、また、可聴範囲の比較的広帯域な成
分をもつ音について、音源の個数がわからない場合で
も、それらの音源の方向と周波数成分を同時に検出する
ことが可能になる。請求項６記載の発明に係る音による
複数物***置検出装置によれば、２チャンネルの音響信
号による位相差スペクトルを求める比較手段と、前記比
較手段で求めた位相差スペクトルから推定可能な全ての
音源方向の計算を行い、音源推定方向の周波数特性を求
め、その求めた音源推定方向の周波数特性から周波数軸
に平行な直線成分を抽出する演算処理手段とからなるの
で、二つ以上の音源の方向推定が確実に行えることにな
り、また、可聴範囲の比較的広帯域な成分をもつ音につ
いて、音源の個数がわからない場合でも、それらの音源
の方向と周波数成分を同時に検出することが可能な、音
による複数物***置検出装置を提供できる。According to the sound spatial monitoring apparatus of the fourth aspect of the present invention, the frequency difference of each of the two channel acoustic signals is analyzed to obtain phase difference spectrum data, and the obtained phase difference spectrum data changes with time. Since the change in the space is detected based on the above, it is possible to provide a device that reliably detects the change in the sound in the space even in a reverberant real environment. According to the sound multiple object position detection method of the fifth aspect of the present invention, all sound source directions that can be estimated from the phase difference spectra in the two-channel acoustic signals are calculated, and the frequency characteristics of the sound source estimated direction are obtained. Since a straight line component parallel to the frequency axis is extracted from the obtained frequency characteristics of the sound source estimation direction, it is possible to reliably estimate the direction of two or more sound sources, and also to have a component in a relatively wide band in the audible range. For sounds, even if the number of sound sources is unknown, it is possible to detect the directions and frequency components of those sound sources at the same time. According to the sound multiple object position detecting apparatus of the sixth aspect of the present invention, comparing means for obtaining a phase difference spectrum by two-channel acoustic signals, and all sound sources that can be estimated from the phase difference spectrum obtained by the comparing means. Direction is calculated, the frequency characteristic of the sound source estimation direction is obtained, and the arithmetic processing means for extracting the linear component parallel to the frequency axis from the obtained frequency characteristic of the sound source estimation direction is used. As a result, it is possible to reliably estimate the sound and to detect the direction and frequency components of the sound sources at the same time even if the number of sound sources is unknown for the sound having a relatively wide range of audible range. It is possible to provide a plural object position detecting device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本第１の発明の基礎となる事項を説明するため
のマイク・音源の配置関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a positional relationship between microphones and sound sources for explaining matters that are a basis of the first invention.

【図２】本第１の発明の基礎となる事項において、所定
の位置関係に配置したマイクより得られた音響信号の位
相差の周波数特性を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference of an acoustic signal obtained from a microphone arranged in a predetermined positional relationship in a matter that is a basis of the first invention.

【図３】本第１の発明の基礎となる事項において、マイ
クと音源との位置に基づく角度による位相差の周波数特
性の理論値を示す特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a theoretical value of a frequency characteristic of a phase difference depending on an angle based on a position between a microphone and a sound source in a matter that is a basis of the first invention.

【図４】本第１の発明の基礎となる事項において、位相
差の周波数特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference in a matter that is a basis of the first invention.

【図５】本第１の発明の基礎となる事項において、位相
差の周波数特性を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference in a matter that is a basis of the first invention.

【図６】本第１の発明の基礎となる事項において、位相
差の周波数特性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference in an item which is a basis of the first invention.

【図７】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到来
方向検出方法を実現する音到来方向検出装置を説明する
ための平断面図である。FIG. 7 is a plan cross-sectional view for explaining a sound arrival direction detection device that realizes the sound arrival direction detection method according to the first embodiment of the first invention.

【図８】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到来
方向検出方法を実現する音到来方向検出装置を説明する
ための側断面図である。FIG. 8 is a side sectional view for explaining a sound arrival direction detection device that realizes the sound arrival direction detection method according to the first embodiment of the first invention.

【図９】図９ないし図１４は、本第１の発明の実施の第
１の実施の形態に係る音到来方向検出装置で得られた位
相差の周波数特性を示す特性図である。9 to 14 are characteristic diagrams showing frequency characteristics of a phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.

【図１０】本第１の発明の実施の第１の実施の形態に係
る音到来方向検出装置で得られた位相差の周波数特性を
示す特性図である。FIG. 10 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.

【図１１】本第１の発明の実施の第１の実施の形態に係
る音到来方向検出装置で得られた位相差の周波数特性を
示す特性図である。FIG. 11 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.

【図１２】本第１の発明の実施の第１の実施の形態に係
る音到来方向検出装置で得られた位相差の周波数特性を
示す特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.

【図１３】本第１の発明の実施の第１の実施の形態に係
る音到来方向検出装置で得られた位相差の周波数特性を
示す特性図である。FIG. 13 is a characteristic diagram showing a frequency characteristic of a phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.

【図１４】本第１の発明の実施の第１の実施の形態に係
る音到来方向検出装置で得られた位相差の周波数特性を
示す特性図である。FIG. 14 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a phase difference obtained by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention.

【図１５】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到
来方向検出装置によって実測した音圧振幅の周波数特性
を示す特性図である。FIG. 15 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of sound pressure amplitude measured by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first invention.

【図１６】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到
来方向検出装置によって実測したホワイトノイズの場合
の位相差スペクトルの実測値と推定されたスペクトルの
比較を示す特性図である。FIG. 16 is a characteristic diagram showing a comparison between an actually measured value of a phase difference spectrum and an estimated spectrum in the case of white noise actually measured by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first aspect of the present invention. .

【図１７】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到
来方向検出装置によって実測した音声の場合の位相差ス
ペクトルの実測値と推定されたスペクトルの比較を示す
特性図である。FIG. 17 is a characteristic diagram showing a comparison between an actually measured value of a phase difference spectrum and an estimated spectrum in the case of voice actually measured by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first invention.

【図１８】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到
来方向検出装置で推定した音源の方向と実際の音源の方
向とを示す特性図である。FIG. 18 is a characteristic diagram showing a sound source direction estimated by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first invention and an actual sound source direction.

【図１９】本第１の発明の第１の実施の形態に係る音到
来方向検出装置により室内における音源とマイクとの距
離を変えた場合の位相差スペクトルの実測値と理論値の
比較を示す図である。FIG. 19 shows a comparison between the measured value and the theoretical value of the phase difference spectrum when the distance between the sound source and the microphone in the room is changed by the sound arrival direction detecting device according to the first embodiment of the first invention. It is a figure.

【図２０】本第１の発明の第１の実施の形態の変形例の
音響計測装置で測定した位相差の周波数特性を示す特性
図である。FIG. 20 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of phase difference measured by the acoustic measurement device of the modification of the first embodiment of the first invention.

【図２１】本第１の発明の第１の実施の形態の変形例の
音響計測装置で図２１は、このフィルタリングを説明す
るための図である。FIG. 21 shows an acoustic measurement device of a modification of the first embodiment of the first invention, and FIG. 21 is a diagram for explaining this filtering.

【図２２】本第１の発明の第１の実施の形態の変形例を
適用した室内を示す図である。FIG. 22 is a view showing the interior of a room to which a modification of the first embodiment of the first invention is applied.

【図２３】本第１の発明の第１の実施の形態の変形例に
おける音到来方向検出装置で測定した位相差の周波数特
性を示す特性図である。FIG. 23 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of phase difference measured by the sound arrival direction detecting device in the modification of the first embodiment of the first invention.

【図２４】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置を適用した室内の例を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing an example of a room to which the sound-based spatial monitoring device according to the second embodiment of the first invention is applied.

【図２５】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置によりドアーを開いておき室内を測定
する場合の状態を示す平面図である。FIG. 25 is a plan view showing a state in which a door is opened and a room is measured by the sound space monitoring device according to the second embodiment of the first invention.

【図２６】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置により人がドアー近くにたち室内を測
定する場合の状態を示す平面図である。FIG. 26 is a plan view showing a state in which a person measures the interior of a room by the sound-based space monitoring device according to the second embodiment of the first invention.

【図２７】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置により人が音源近くにたち室内を測定
する場合の状態を示す平面図である。FIG. 27 is a plan view showing a state in which a person measures a room near a sound source by the sound spatial monitoring device according to the second embodiment of the first aspect of the present invention.

【図２８】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置により測定した音の位相差の周波数特
性を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing frequency characteristics of a sound phase difference measured by the sound spatial monitoring apparatus according to the second embodiment of the first invention.

【図２９】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置により計測した位相差の周波数特性図
である。FIG. 29 is a frequency characteristic diagram of the phase difference measured by the sound spatial monitoring device according to the second embodiment of the first invention.

【図３０】本第１の発明の第２の実施の形態に係る音に
よる空間監視装置により計測した位相差の周波数特性図
である。FIG. 30 is a frequency characteristic diagram of a phase difference measured by a sound spatial monitoring device according to a second embodiment of the first invention.

【図３１】本第１の発明の第２の実施の形態の他の例に
係る音による空間監視装置に適用する位相差のスペクト
ルパターンの変化を検出する方法を説明するための図で
ある。FIG. 31 is a diagram for explaining a method for detecting a change in a spectrum pattern of a phase difference, which is applied to a spatial monitoring device based on sound according to another example of the second embodiment of the first invention.

【図３２】上記従来の音到来方向検出方法による音圧レ
ベルと音圧レベルの差の周波数特性を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing frequency characteristics of a sound pressure level and a difference between the sound pressure levels according to the conventional sound arrival direction detecting method.

【図３３】本第２の発明の基礎となる事項を説明するた
めのマイク・音源の配置関係を示す図である。[Fig. 33] Fig. 33 is a diagram showing a positional relationship between microphones and sound sources for explaining matters that are the basis of the present second invention.

【図３４】本第２の発明において、位相差による音源方
向の特定により異なる方向も推定されてしまうことを説
明するための図である。FIG. 34 is a diagram for explaining that different directions are also estimated by specifying the sound source direction based on the phase difference in the second invention.

【図３５】本第２の発明において、音源推定方向の周波
数特性から周波数軸に平行な直線成分を抽出する方法の
一例を説明するための図である。FIG. 35 is a diagram for explaining an example of a method of extracting a straight line component parallel to the frequency axis from the frequency characteristic in the sound source estimation direction in the second invention.

【図３６】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出装置を示すブロック図である。FIG. 36 is a block diagram showing a sound multiple object position detection device according to the first embodiment of the second invention.

【図３７】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出方法を実現する音による複数物体
位置検出装置を説明するための平断面図である。FIG. 37 is a horizontal cross-sectional view for explaining a sound multiple object position detecting apparatus for realizing the sound multiple object position detecting method according to the first embodiment of the second invention.

【図３８】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出方法を実現する音による複数物体
位置検出装置を説明するための側断面図である。FIG. 38 is a side sectional view for explaining a sound multiple object position detecting device which realizes the sound multiple object position detecting method according to the first embodiment of the second invention;

【図３９】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出方法を実現する音による複数物体
位置検出装置における音源とマイクの配置関係を説明す
るための図である。[Fig. 39] Fig. 39 is a diagram for describing the positional relationship between the sound source and the microphone in the sound-based multiple object position detection apparatus that realizes the sound-based multiple object position detection method according to the first embodiment of the second invention. .

【図４０】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出装置において、マイクから得られ
た音圧スペクトルを示す特性図である。FIG. 40 is a characteristic diagram showing a sound pressure spectrum obtained from a microphone in the sound multiple object position detection apparatus according to the first embodiment of the second invention.

【図４１】図４０に対応する位相差スペクトルを示す特
性図である。41 is a characteristic diagram showing a phase difference spectrum corresponding to FIG. 40. FIG.

【図４２】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出装置において、位相差Δφから計
算された推定可能な全ての音源方向を、±９０〔度〕の
範囲で示した特定図である。FIG. 42 is a range of ± 90 [degrees] for all presumable sound source directions calculated from the phase difference Δφ in the sound multiple object position detection apparatus according to the first embodiment of the second invention. It is the specific diagram shown by.

【図４３】本第２の発明の第１の実施の形態に係る音に
よる複数物***置検出装置において、音源推定方向の度
数分布を示す特性図である。FIG. 43 is a characteristic diagram showing a frequency distribution in a sound source estimation direction in the sound multiple object position detection device according to the first embodiment of the second invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ａ，１ｂ マイク ３，３ａ，３ｂ 音源 ５ 無音室 ７ 隔壁 ９ 吸音材 １１ 三脚 １３ 台 １５ａ，１５ｂプリアンプ １７ 音響計測装置 １９ 演算処理装置 ２１ 音到来方向検出装置 ２３，３３ 室内 ２５ａ，２５ｂ 音声波形処理手段 ２７ 比較手段 ３１ 音による空間監視装置 ３５ 警報装置 ３７ ケーブル ４１ 音による複数物***置検出装置 1a, 1b microphone 3,3a, 3b sound source 5 silent room 7 partition 9 Sound absorbing material 11 tripod 13 units 15a, 15b preamplifier 17 Acoustic measurement device 19 arithmetic processing unit 21 Sound Arrival Direction Detection Device 23,33 indoor 25a, 25b Speech waveform processing means 27 Comparison means 31 Sound monitoring device 35 Alarm device 37 cable 41 Sound multiple object position detection device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G064 AA05 AB01 AB15 AB21 BA03 BD02 CC17 5D020 BB00 5J083 AA05 AB15 AC04 AC29 AD02 AD17 AE08 AF01 BE17 BE44 CA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2G064 AA05 AB01 AB15 AB21 BA03                       BD02 CC17                 5D020 BB00                 5J083 AA05 AB15 AC04 AC29 AD02                       AD17 AE08 AF01 BE17 BE44                       CA07

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 所定間隔に配置された二つのマイクによ
り得られた２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向
を特定する音到来方向検出方法において、 前記２チャンネルの音響信号における位相差スペクトル
を求めるステップと、 前記ステップで算出した位相差スペクトルの全てまたは
一部を原点を通る周波数に関する一次関数で近似し当該
一次関数の傾きから音源の方向を算出するステップとを
備えたことを特徴とする音到来方向検出方法。1. A sound arrival direction detecting method for identifying a sound arrival direction based on two-channel sound signals obtained by two microphones arranged at predetermined intervals, wherein a phase difference spectrum in the two-channel sound signals. And a step of calculating the direction of the sound source from the slope of the linear function by approximating all or part of the phase difference spectrum calculated in the step with a linear function related to the frequency passing through the origin. Sound arrival direction detection method. 【請求項２】 所定間隔に配置された二つのマイクによ
り得られた２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向
を特定する音到来方向検出装置において、 前記２チャンネルの音響信号をそれぞれ周波数分析して
位相差スペクトルデータを得る音響計測装置と、 前記音響計測装置で得た位相差スペクトルデータの全て
または一部を用いて原点を通る周波数に関する一次の近
似関数を求め当該近似関数の傾きを基に音源の方向を算
出する演算処理装置とを備えたことを特徴とする音到来
方向検出装置。2. A sound arrival direction detecting device for identifying a sound arrival direction based on two-channel sound signals obtained by two microphones arranged at predetermined intervals, wherein each of the two-channel sound signals is subjected to frequency analysis. And an acoustic measurement device for obtaining phase difference spectrum data, and using all or part of the phase difference spectrum data obtained by the acoustic measurement device to obtain a first-order approximation function for the frequency passing through the origin, and based on the slope of the approximation function. A sound arrival direction detecting device comprising: an arithmetic processing device for calculating the direction of a sound source. 【請求項３】 所定の監視空間内に一つまたは複数の音
源から音を供給し、かつ前記監視空間内における音源か
ら離れた位置に所定間隔で配置された二つのマイクによ
り２チャンネルの音響信号を得て、これを基に前記監視
空間内の物体の有無、物体の位置の変化あるいは侵入者
等を検出できる音による空間監視方法であって、 前記２チャンネルの音響信号における位相差スペクトル
を求める第１のステップと、 前記ステップで算出した位相差スペクトルの時間的変化
を基に空間内を監視する第２のステップと、 を備えたことを特徴とする音による空間監視方法。3. A two-channel acoustic signal is supplied from one or a plurality of sound sources in a predetermined monitoring space, and two microphones arranged at a predetermined distance from the sound sources in the monitoring space. A spatial monitoring method by sound that can detect the presence or absence of an object in the monitoring space, a change in the position of the object, an intruder, etc., based on this, and obtain a phase difference spectrum in the acoustic signals of the two channels. A sound spatial monitoring method comprising: a first step; and a second step of monitoring the inside of the space based on the temporal change of the phase difference spectrum calculated in the step. 【請求項４】 所定の監視空間内に一つまたは複数の音
源から音を供給し、かつ前記空間内の所定の位置に所定
間隔で配置された二つのマイクにより得られた２チャン
ネルの音響信号を基に前記監視空間内に侵入者などない
かどうか監視する音による空間監視装置であって、 前記２チャンネルの音響信号における位相差スペクトル
データを得る第１の手段と、前記手段で得た位相差スペ
クトルデータの時間的変化に基づいて空間内の変化を検
出する第２の手段とからなる警報装置を備えたことを特
徴とする音による空間監視装置。4. A two-channel acoustic signal obtained by supplying sound from one or a plurality of sound sources in a predetermined monitoring space and obtained by two microphones arranged at predetermined positions in the space at predetermined intervals. A space monitoring device based on a sound for monitoring whether there is an intruder in the monitoring space based on the first means for obtaining phase difference spectrum data in the acoustic signals of the two channels, and a position obtained by the means. A space monitoring device based on sound, comprising an alarm device comprising a second means for detecting a change in space based on a time change of phase difference spectrum data. 【請求項５】 所定間隔に配置された二つのマイクによ
り得られた２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向
を特定する音到来方向検出方法において、 前記２チャンネルの音響信号における位相差スペクトル
から推定可能な全ての音源方向の計算を行い、音源推定
方向の周波数特性を求めるステップと、 前記ステップで求めた音源推定方向の周波数特性から周
波数軸に平行な直線成分を抽出するステップとを備えた
ことを特徴とする音による複数物***置検出方法。5. A sound arrival direction detecting method for specifying a sound arrival direction based on two-channel sound signals obtained by two microphones arranged at a predetermined interval, wherein a phase difference spectrum in the two-channel sound signals. From the frequency characteristics in the sound source estimation direction, and a step of extracting a linear component parallel to the frequency axis from the frequency characteristics in the sound source estimation direction obtained in the step. A method for detecting the positions of multiple objects using sound. 【請求項６】 所定間隔に配置された二つのマイクによ
り得られた２チャンネルの音響信号を基に音の到来方向
を特定する検出装置において、 前記２チャンネルの音響信号による位相差スペクトルを
求める比較手段と、 前記比較手段で求めた位相差スペクトルから推定可能な
全ての音源方向の計算を行い、音源推定方向の周波数特
性を求め、その求めた音源推定方向の周波数特性から周
波数軸に平行な直線成分を抽出する演算処理手段とを備
えたことを特徴とする音による複数物***置検出装置。6. A detection device for identifying a sound arrival direction based on two-channel acoustic signals obtained by two microphones arranged at a predetermined interval, the comparison for obtaining a phase difference spectrum by the two-channel acoustic signals. Means, and calculates all sound source directions that can be estimated from the phase difference spectrum obtained by the comparison means, obtain the frequency characteristics of the sound source estimation direction, the straight line parallel to the frequency axis from the obtained frequency characteristics of the sound source estimation direction A plural object position detection device based on sound, comprising: arithmetic processing means for extracting a component.
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