JP2009253525A - Microphone signal processing device and method - Google Patents
Microphone signal processing device and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009253525A JP2009253525A JP2008097179A JP2008097179A JP2009253525A JP 2009253525 A JP2009253525 A JP 2009253525A JP 2008097179 A JP2008097179 A JP 2008097179A JP 2008097179 A JP2008097179 A JP 2008097179A JP 2009253525 A JP2009253525 A JP 2009253525A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microphone
- time
- microphone array
- channel
- signal processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、情報通信機器と信号処理技術に係り、広い周波数領域において優れた空間感度特性を持つマイクロホンアレイを実現するマイクロホン信号処理装置及び処理方法に関する。 The present invention relates to an information communication device and a signal processing technique, and relates to a microphone signal processing apparatus and a processing method for realizing a microphone array having excellent spatial sensitivity characteristics in a wide frequency range.
空間内に、複数のマイクロホンを配置し、各チャネルの信号の遅延時間を制御することによって特定の方向乃至は位置から到来する信号を選択的に再合成するマイクロホンアレイは、騒音抑制や音源分離の手法として利用されている（特許文献１、２）。また、音源探索にも利用が期待される（特許文献３、４）。 A microphone array that selectively re-synthesizes signals arriving from a specific direction or position by arranging a plurality of microphones in the space and controlling the delay time of the signal of each channel is used for noise suppression and sound source separation. It is used as a technique (Patent Documents 1 and 2). Also, it is expected to be used for sound source search (Patent Documents 3 and 4).
従来のマイクロホンアレイには、特定の周波数付近の信号に対しては有効でも他の周波数帯域では効果が小さい、あるいは効果にむらが生じるという欠点がある。広い周波数範囲において、安定した効果が得られれば、さらに広い分野への応用が期待できる。 The conventional microphone array has a drawback that it is effective for signals near a specific frequency, but the effect is small in other frequency bands, or the effect is uneven. If stable effects can be obtained in a wide frequency range, application to a wider field can be expected.
従来から利用されているマイクロホンアレイの原理について、図１、図２、図３を用いて説明する。図１は、同じ周波数の音波２つを合成する場合に、相対的な位相が合成波の振幅に影響を及ぼすことを示す図である。図中A，B，C，Dは、周波数の同じ波形であり、最大振幅はそれぞれ１である。AとBは位相も同じ（位相差０）だが、AとCには2π / 3、AとDにはπの位相差がある。位相差が０のAとBを合成した（加算した）波形A＋Bの最大振幅は２となるが、位相差λが０でない場合、すなわち、
0 < λ < 2π
のとき、合成波の最大振幅は０以上２未満である。特にA＋Dに示すように位相差がπのとき、合成波の振幅は０となる。
このように同一の信号を複数加算する場合、位相差が無ければ加算による増幅効果が最大となる。マイクロホンアレイは、音波のこのような性質を利用することによって任意の方向乃至は位置に最大の感度を持たす技術である。
The principle of a microphone array that has been conventionally used will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. FIG. 1 is a diagram showing that the relative phase affects the amplitude of a synthesized wave when two acoustic waves having the same frequency are synthesized. In the figure, A, B, C, and D are waveforms having the same frequency, and the maximum amplitude is 1. A and B have the same phase (zero phase difference), but A and C have a phase difference of 2π / 3, and A and D have a phase difference of π. The maximum amplitude of the waveform A + B obtained by combining (adding) A and B having a phase difference of 0 is 2, but the phase difference λ is not 0, that is,
0 <λ <2π
In this case, the maximum amplitude of the combined wave is 0 or more and less than 2. In particular, as shown in A + D, when the phase difference is π, the amplitude of the synthesized wave is zero.
When a plurality of the same signals are added in this way, the amplification effect by the addition is maximized if there is no phase difference. The microphone array is a technology that has the maximum sensitivity in an arbitrary direction or position by utilizing such a property of sound waves.
図２は、２つのマイクロホンから構成されるマイクロホンアレイの動作原理を説明するためのものである。２つのマイクロホンの間隔をｒ（m）とし、マイクロホンを結ぶ線分をマイクロホンアレイの軸とすると、軸に対して角度αの方向から到来する信号がそれぞれのマイクロホンに達するまでの経路には、図に示すとおりｒ cosαの距離差が生じる。この距離差によって発生する時間差は、距離差ｒ cosαを音速c（m／s）で割ったものとなる。
つまりα方向から到来する信号は、マイクロホン１に到達してからｒ cosα／c（s）遅れてマイクロホン２に到達することになる（左図）。そこでこの時間差を補正するため、チャネル１の経路にｒ cosα／c（s）の遅延を挿入したのが右図である。このとき、両チャネルの出力におけるα方向から到来する音の時間差dαは、
dα＝（ｒ cosα／c）−（ｒ cosα／c）＝０（s）
である。時間差が０（s）なので、α方向から到来する信号はチャネル間で位相が揃うことになり、チャネル１とチャネル２の出力を合成すると、図１のA＋Bのように効率よく増幅される。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of a microphone array composed of two microphones. Assuming that the interval between two microphones is r (m), and the line segment connecting the microphones is the axis of the microphone array, the path from the direction of the angle α with respect to the axis to the respective microphones is shown in FIG. A distance difference of r cosα occurs as shown in FIG. The time difference generated by this distance difference is the distance difference r cosα divided by the sound velocity c (m / s).
That is, the signal arriving from the α direction arrives at the microphone 2 after r cos α / c (s) after reaching the microphone 1 (left figure). Therefore, in order to correct this time difference, a delay of r cos α / c (s) is inserted into the channel 1 path as shown in the right figure. At this time, the time difference d α of the sound coming from the α direction at the outputs of both channels is
d α = (r cos α / c) − (r cos α / c) = 0 (s)
It is. Since the time difference is 0 (s), the signals coming from the α direction have the same phase between the channels, and when the outputs of the channels 1 and 2 are combined, they are efficiently amplified as shown in A + B of FIG.
図３は、異なる方向から到来する音について、マイクロホンアレイの効果を説明するためのものである。左図は図２の右図と同じものである。この図において、チャネル１の経路にｒ cosα／c（s）の遅延が挿入されているため、α方向から到来する信号の位相はチャネル間で揃っている（位相差０）。このとき、β方向から到来する音に関するチャネル間時間差をdβとすると、dβは、音源から両マイクロホンまでの距離差ｒ cosβによって物理的に生じる時間差ｒ cosβ／c（s）とチャネル１に挿入された遅延ｒ cosα／c（s）の差、すなわち、
dβ＝ ｒ cos（α−β）／c（s）
となる。この時間差によってβ方向から到来する音にはチャネル間位相差が生じる。このため両チャネルの出力を合成しても図１のA＋Bのようには効率よく増幅されない。結果的にα方向から到来する音が相対的に強調されることになり、指向性が生じる。なお、マイクロホンアレイを用いて音を強調しようとする方向をターゲットと呼ぶこととする。チャネル１に挿入する遅延時間を変えることによって任意の方向をターゲットとすることが可能である。実際の多チャネルマイクロホンアレイではすべてのチャネルに独立に遅延時間を設定している。
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the microphone array for sound coming from different directions. The left figure is the same as the right figure in FIG. In this figure, since the delay of r cos α / c (s) is inserted in the channel 1 path, the phases of the signals coming from the α direction are uniform between the channels (phase difference 0). At this time, if the inter-channel time difference regarding the sound coming from the β direction is d β , d β is the time difference r cosβ / c (s) physically generated by the distance difference r cosβ from the sound source to both microphones and the channel 1 The difference of the inserted delay r cosα / c (s), ie
d β = r cos (α−β) / c (s)
It becomes. Due to this time difference, an inter-channel phase difference occurs in the sound coming from the β direction. Therefore, even if the outputs of both channels are combined, they are not efficiently amplified as in A + B of FIG. As a result, sound coming from the α direction is relatively emphasized, and directivity occurs. A direction in which sound is emphasized using a microphone array is called a target. It is possible to target any direction by changing the delay time inserted into the channel 1. In an actual multi-channel microphone array, delay times are set independently for all channels.
上述の方法により、β方向から到来する音は、α方向から到来する音にくらべて相対的に抑制される。これはβ方向から到来する音のチャネル間時間差によって生じる位相差が０でないためである。しかし、β方向から到来する音が周期的な信号で、その周期がdβのn分の１（ｎは整数）となる場合、チャネル間時間差によって生じる位相差は２nπとなる。２π（360°）の整数倍の位相差は位相差０と等価なので、β方向から到来する音もα方向の音と同様に強調されることになる。すなわち、ターゲット方向以外にも強調される方向が生じる。
また逆にチャネル間の時間差が（２n＋１）πの位相差を生じる場合、チャネル間で逆位相となり、両チャネルの出力を合成すると図１のA＋Dのように振幅が０になる。
このように従来のマイクロホンアレイの空間特性には、ターゲット方向以外にも感度に山や谷が複数生じる場合がある。
Conversely, when the time difference between the channels produces a phase difference of (2n + 1) π, the phases are reversed between the channels, and when the outputs of both channels are combined, the amplitude becomes 0 as shown in A + D of FIG.
As described above, the spatial characteristics of the conventional microphone array may include a plurality of peaks and valleys in sensitivity other than the target direction.
図４及び図５を用いて従来のマイクロホンアレイの感度特性の問題点について説明する。図４はマイクロホン２つからなるマイクロホンアレイにおける様々な周波数の信号の感度特性を示すものである。マイクロホンアレイは、中央上図に示すようにマイク１、マイク２を34 cm間隔で配置したもので、図中の矢印方向（０°方向）をターゲットとする場合に、100 Hz、200 Hz、400 Hzの信号に対する感度特性を求めた結果が左下図、同じく800 Hz、１kHz、1.6 kHzの信号に対する感度特性を求めた結果が右下図である。ターゲット方向の感度を０dBとすると、180°方向において、100 Hzでは約２dB、200 Hzでは約10 dB感度が下がっていることがわかる。信号の周波数が400 Hzになると、115°付近と255°付近に感度の谷が生じている。さらに高い周波数においては、複数の感度の山や谷が生じており、方向によって感度が急激に変化することがわかる。この例では、200 Hz周辺の帯域では優れた指向性が実現されているが、他の帯域、特に高域では安定した効果が期待できない。 The problem of the sensitivity characteristic of the conventional microphone array will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows sensitivity characteristics of signals of various frequencies in a microphone array composed of two microphones. The microphone array has microphones 1 and 2 arranged at 34 cm intervals as shown in the upper center figure. When targeting the arrow direction (0 ° direction) in the figure, 100 Hz, 200 Hz, 400 The result of obtaining the sensitivity characteristic for the Hz signal is the lower left figure, and the result of obtaining the sensitivity characteristic for the 800 Hz, 1 kHz, 1.6 kHz signal is the lower right figure. Assuming that the sensitivity in the target direction is 0 dB, it can be seen that in the 180 ° direction, the sensitivity decreases by about 2 dB at 100 Hz and by about 10 dB at 200 Hz. When the frequency of the signal reaches 400 Hz, there are sensitivity valleys around 115 ° and 255 °. It can be seen that at higher frequencies, a plurality of peaks and valleys of sensitivity are generated, and the sensitivity changes rapidly depending on the direction. In this example, excellent directivity is realized in the band around 200 Hz, but a stable effect cannot be expected in other bands, particularly in the high band.
図５は17個のマイクロホンを用いたマイクロホンアレイの感度特性を求めた結果である。左図に示すように17個のマイクロホンを１列に配置し、矢印方向（０°方向）からの音を強調するように設定した。このとき、100 Hz、400 Hz及び１kHzの信号に対する感度特性を示したのが右図である。１kHzの場合、０°方向以外にも、90°、180°、270°の方向で感度が最大（０dB）となっている。このように従来のマイクロホンアレイでは、ターゲット方向以外の方向では信号の周波数によって感度が大きく変動し、特に周期の短い高周波領域において、感度の変化が激しく、安定した指向性が得にくいという問題がある。 FIG. 5 shows the result of obtaining the sensitivity characteristics of a microphone array using 17 microphones. As shown in the left figure, 17 microphones were arranged in a row, and the settings were made so as to emphasize the sound from the arrow direction (0 ° direction). The right figure shows the sensitivity characteristics for signals of 100 Hz, 400 Hz, and 1 kHz. In the case of 1 kHz, the sensitivity is maximum (0 dB) in the directions of 90 °, 180 °, and 270 ° in addition to the 0 ° direction. As described above, the conventional microphone array has a problem that the sensitivity varies greatly depending on the signal frequency in directions other than the target direction, and the sensitivity changes drastically particularly in a high frequency region with a short period, and it is difficult to obtain a stable directivity. .
従来のマイクロホンアレイは特定の方向、例えばα方向をターゲットとするとき、他の方向、例えばβ方向の音にはチャネル間時間差が生じる。この時間差はマイクロホンアレイの特性を変化させない限り一定なので特定の周波数において、チャネル間時間差が信号周期の整数倍になってしまう。
本発明ではこの不都合を回避するため、マイクロホンの位置を時間とともに変化させることにより、ターゲット方向の感度は高く保った状態で他の方向の感度を変動させることを目的としている。
When a conventional microphone array is targeted for a specific direction, for example, the α direction, a time difference between channels occurs in sound in another direction, for example, the β direction. Since this time difference is constant as long as the characteristics of the microphone array are not changed, the time difference between channels becomes an integral multiple of the signal period at a specific frequency.
In order to avoid this inconvenience, an object of the present invention is to vary the sensitivity in the other direction while keeping the sensitivity in the target direction high by changing the position of the microphone with time.
本発明のマイクロホン信号処理装置は、空間内に配置された複数のマイクロホンと増幅器からなるマイクロホンアレイ部と、前記マイクロホンアレイ部から入力されるマルチチャネルのアナログ電気信号をデジタル信号に変換するデータ変換部と、目的とする方向に合わせてチャネルごとの遅延時間を制御する信号処理部と、前記マイクロホン乃至は前記マイクロホンアレイ部を移動させるための動力部を持ち、前記マイクロホン乃至は前記マイクロホンアレイ部の位置が時間とともに変化する。
また、動力部は、前記マイクロホン乃至は前記マイクロホンアレイ部を一定角速度で回転運動させ、この回転運動の回転角度情報に基づいて各チャネルの遅延時間を制御する。この一定角速度の回転運動により、T（s）で一回転させた場合の任意の時刻tにおける角度θｔを、θt = （2π×t）／Tとし、かつ音速をc（m／s）、ターゲット方向角度をαとして、各チャネルには基準となるチャネルに対して、ｒ cos（θt −α）／c（s）の時変の遅延を挿入する。
A microphone signal processing apparatus according to the present invention includes a microphone array unit including a plurality of microphones and amplifiers arranged in a space, and a data conversion unit that converts a multi-channel analog electric signal input from the microphone array unit into a digital signal. And a signal processing unit for controlling a delay time for each channel in accordance with a target direction, and a power unit for moving the microphone or the microphone array unit, and the position of the microphone or the microphone array unit. Changes over time.
The power unit rotates the microphone or the microphone array unit at a constant angular velocity, and controls the delay time of each channel based on the rotation angle information of the rotation. With this rotational motion at a constant angular velocity, the angle θ t at an arbitrary time t when rotating once at T (s) is θ t = (2π × t) / T, and the sound velocity is c (m / s) The target direction angle is α, and a time-varying delay of r cos (θ t −α) / c (s) is inserted into each channel for the reference channel.
また、本発明のマイクロホン信号処理方法は、時間とともに位置が変動するマイクロホン乃至はマイクロホンアレイに対し、目的とする方向乃至は位置から到来する信号のチャネル間時間差が常に０になるよう、チャネルごとの遅延時間を変化させることにより、当該方向の感度を一定に保つ。このとき、当該方向以外から到来する音のチャネル間時間差は、時間とともに変動するため、感度も時変となり、これを長時間平均することにより、感度の山や谷が平均化され、変動の少ない滑らかな感度特性が実現される。 In addition, the microphone signal processing method of the present invention provides a microphone or microphone array whose position varies with time so that the time difference between channels of signals arriving from a target direction or position is always zero. By changing the delay time, the sensitivity in the direction is kept constant. At this time, since the time difference between channels of sound coming from other than the direction fluctuates with time, the sensitivity also varies with time. By averaging this for a long time, the peaks and troughs of the sensitivity are averaged, and there is little variation. Smooth sensitivity characteristics are realized.
本発明によれば、ターゲット方向の感度は高く保った状態で他の方向の感度を変動させることにより、ターゲット方向以外のすべての方向でチャネル間時間差が時変となり、感度特性に定常的な山、谷が発生することを防ぐことができる。マイクロホンアレイの感度に複数の山、谷が生じにくくなるため、広い周波数範囲において安定した効果（指向性）を実現することが可能になる。 According to the present invention, by varying the sensitivity in the other direction while keeping the sensitivity in the target direction high, the time difference between the channels in all directions other than the target direction becomes time-varying, and the sensitivity characteristics are not constant. , Can prevent the valleys from occurring. Since it becomes difficult for a plurality of peaks and valleys to occur in the sensitivity of the microphone array, a stable effect (directivity) can be realized in a wide frequency range.
以下、例示に基づき本発明を説明する。ここでは、時間とともにマイクロホンアレイが回転する例について述べる。回転するマイクロホンアレイを回転式マイクロホンアレイと呼ぶものとし、従来のマイクロホンアレイを固定式マイクロホンアレイとする。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples. Here, an example in which the microphone array rotates with time will be described. The rotating microphone array is called a rotating microphone array, and the conventional microphone array is a fixed microphone array.
図６は、２個のマイクロホンからなる回転式マイクロホンアレイにα方向から音が到来する状態を示すものである。このマイクロホンアレイは、マイクロホン１を中心としてマイクロホン２が反時計回りに回転しているものとする。左図は、時刻０における状態を示し、右図は時間Δt（s）後の状態を示す。時刻０において、α方向から到来する音が両マイクロホンに達する時間差は、ｒ cos（θ0−α）であり、時刻Δtでは、これがｒ cos（θt−α）となる。
α方向をターゲットとするには、α方向からの音に関して、チャネル間時間差を常に０にする必要がある。したがって、チャネル１に挿入される遅延を時間とともに変化させなくてはならない。回転式マイクロホンアレイの角速度ωが一定で、T（s）で一回転するとすれば、任意の時刻tにおける角度θｔは、
θt = （2π×t）／T
である。よってチャネル１に、ｒ cos（θt −α）／c（s）の時変の遅延を挿入すれば、常にα方向の音に対してチャネル間時間差を０にすることが可能である。このときα方向の感度は高く保たれる。
FIG. 6 shows a state in which sound arrives from the α direction on a rotary microphone array composed of two microphones. In this microphone array, it is assumed that the microphone 2 rotates counterclockwise around the microphone 1. The left figure shows the state at time 0, and the right figure shows the state after time Δt (s). The time difference at which sound coming from the α direction reaches both microphones at time 0 is r cos (θ 0 −α), and at time Δt, this is r cos (θ t −α).
In order to target the α direction, it is necessary to always set the time difference between channels to 0 with respect to the sound from the α direction. Therefore, the delay inserted into channel 1 must change with time. Assuming that the angular velocity ω of the rotary microphone array is constant and makes one rotation at T (s), the angle θ t at an arbitrary time t is
θ t = (2π × t) / T
It is. Therefore, if a time-varying delay of r cos (θ t −α) / c (s) is inserted into channel 1, the time difference between channels can always be zero for sound in the α direction. At this time, the sensitivity in the α direction is kept high.
図７は、同じ回転式マイクロホンアレイにβ方向から音が到来している状態を示すものである。α方向をターゲットとするため、チャネル１にｒ cos（θt −α）／c（s）の遅延が加えられている。両チャネルの出力におけるβ方向の音の時間差dβは、音源から両マイクロホンまでの距離差による時間差ｒ cos（θt −β）／c（s）とチャネル１に加えられた遅延ｒ cos（θt −α）／c（s）の差、すなわち、
dβ= ｒ｛cos（θt −α）−cos（θt −β）｝／c
となる。この値は、α＝βの場合には常に０だが、それ以外の場合には時間とともに変動する時変値となる。このため、α≠βなら、両チャネルの出力を合成して得られる増幅量も時変であり、瞬間的には極大値や極小値になることがあっても、時間Tで平均するとターゲット方向の信号よりも小さくなる。このようにしてターゲット以外の方向に感度の山や谷が生じにくくすることができる。
FIG. 7 shows a state in which sound has arrived from the β direction on the same rotary microphone array. In order to target the α direction, a delay of r cos (θ t −α) / c (s) is added to the channel 1. The time difference d β of the sound in the β direction at the outputs of both channels is the time difference r cos (θ t −β) / c (s) due to the difference in distance from the sound source to both microphones and the delay r cos (θ t− α) / c (s) difference, ie
d β = r {cos (θ t -α) -cos (θ t -β)} / c
It becomes. This value is always 0 when α = β, but is a time-varying value that varies with time in other cases. For this reason, if α ≠ β, the amount of amplification obtained by combining the outputs of both channels is also time-varying, and even if it instantaneously becomes a maximum or minimum value, the target direction is averaged over time T It becomes smaller than the signal. In this way, it is possible to make it difficult to generate peaks and valleys of sensitivity in directions other than the target.
図８は、回転式マイクロホンアレイの感度特性例を示すものである。左図に示すように17個のマイクロホンを34 cm間隔で一列に並べたマイクロホンアレイを、中央のマイクロホンを中心にして反時計回りに回転させ、図の矢印方向（０°方向）をターゲットにした場合に得られる感度特性を右図に示す。隣り合うマイクロホン間の距離は34 cmなので、マイクロホンアレイの半径rは34×8＝272 cmであり、x番目のチャネルに挿入される遅延量は、(34×ｘ−272)×cos(θt −α)／cだが、ターゲット方向（α）は０°なので、(34×ｘ−272)×cos(θt)／cとなる。 FIG. 8 shows an example of sensitivity characteristics of the rotary microphone array. As shown in the left figure, a microphone array in which 17 microphones are arranged in a line at 34 cm intervals is rotated counterclockwise around the central microphone, and the arrow direction (0 ° direction) in the figure is targeted. The right figure shows the sensitivity characteristics obtained in this case. Since the distance between adjacent microphones is 34 cm, the radius r of the microphone array is 34 × 8 = 272 cm, and the amount of delay inserted into the x-th channel is (34 × x−272) × cos (θ t -Α) / c, but since the target direction (α) is 0 °, (34 × x−272) × cos (θ t ) / c.
100 Hz、400 Hzの感度特性はスムーズな楕円形となっており、ターゲット方向（０°方向）の感度を０dBとすると、反対方向（180°方向）の感度は、100 Hzで約-10 dB、400 Hzでは、約-16 dBとなっている。１kHzでは60°方向、300°方向に感度の山があるが、固定式マイクロホンアレイの感度特性（図５）とくらべると変動が小さくなっていることがわかる。 The sensitivity characteristics of 100 Hz and 400 Hz are smooth ellipses. If the sensitivity in the target direction (0 ° direction) is 0 dB, the sensitivity in the opposite direction (180 ° direction) is approximately -10 dB at 100 Hz. At 400 Hz, it is about -16 dB. At 1kHz, there are peaks of sensitivity in the 60 ° and 300 ° directions, but the fluctuation is smaller compared to the sensitivity characteristics of the fixed microphone array (Fig. 5).
図９は回転式マイクロホンアレイのマイクロホン配置例である。回転式マイクロホンアレイでは、ターゲット方向の感度は常に最大に保たれ、ターゲット以外の方向の感度特性は時間とともに変化し、一定時間の平均値を求めると前記のとおり山、谷の少ない安定した感度特性を得ることができる。図６及び図７に示すマイクロホンアレイの場合、マイクロホンアレイを一回転させることによって感度特性の平均が得られる。しかし、マイクロホンの配置次第では必ずしも一回転させる必要はない。マイクロホンを図９の左図のように配置すれば90°の回転で効果が得られ、右図の配置なら60°回転させればよい。 FIG. 9 shows an example of microphone arrangement in a rotary microphone array. In the rotating microphone array, the sensitivity in the target direction is always kept at the maximum, the sensitivity characteristics in the direction other than the target change with time, and the average value over a certain period of time determines the stable sensitivity characteristics with few peaks and valleys as described above. Can be obtained. In the case of the microphone array shown in FIGS. 6 and 7, the average sensitivity characteristic can be obtained by rotating the microphone array once. However, it is not always necessary to make one rotation depending on the arrangement of the microphones. If the microphone is arranged as shown in the left diagram of FIG. 9, the effect can be obtained by rotating it by 90 °, and if it is arranged as shown in the right diagram, it can be rotated by 60 °.
図１０は、本発明の構成を例示する図である。複数のマイクロホンと増幅器からなるマイクロホンアレイ部１にて収録され、かつ増幅されたアナログ信号は、データ変換部２にてデジタル信号に変換され、信号処理部３へと送られる。信号処理部３では、任意のターゲット方向から到来する音のチャネル間時間差が常時０になるよう、回転角度情報に基づいて各チャネルの遅延時間を制御し、すべて、あるいは一部のチャネルの信号が合成される。マイクロホンアレイ部１、あるいはマイクロホンアレイ部１内の各マイクロホンの位置を変化させるための動力がモータ等を用いる動力部４から供給される。 FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the present invention. An analog signal recorded and amplified by the microphone array unit 1 including a plurality of microphones and amplifiers is converted into a digital signal by the data conversion unit 2 and sent to the signal processing unit 3. The signal processing unit 3 controls the delay time of each channel based on the rotation angle information so that the time difference between channels of sound coming from an arbitrary target direction is always 0, and signals of all or some channels are transmitted. Synthesized. Power for changing the position of each microphone in the microphone array unit 1 or the microphone array unit 1 is supplied from a power unit 4 using a motor or the like.
上記の説明では、１つの例として回転式マイクロホンアレイを提案しているが、マイクロホンアレイあるいはマイクロホンの位置が時間とともに変動することが重要であり、回転運動に限定されるものではない。マイクロホンが直線的に移動するものや振り子運動するものなど多様な実施形態が可能である。 In the above description, a rotary microphone array is proposed as an example. However, it is important that the position of the microphone array or the microphone fluctuates with time, and the present invention is not limited to the rotational motion. Various embodiments are possible, such as a microphone moving linearly or a pendulum moving.
以上、本発明の基本的な実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜の変更が可能なものである。 Although the basic embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Appropriate changes can be made without departing from the scope of the present invention.
１ マイクロホンアレイ部
２ データ変換部
３ 信号処理部
４ 動力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microphone array part 2 Data conversion part 3 Signal processing part 4 Power part
Claims (6)
前記マイクロホンアレイ部から入力されるマルチチャネルのアナログ電気信号をデジタル信号に変換するデータ変換部と、
目的とするターゲット方向に合わせてチャネルごとの遅延時間を制御する信号処理部と、
前記マイクロホン乃至は前記マイクロホンアレイ部を移動させるための動力部を備え、
前記マイクロホン乃至は前記マイクロホンアレイ部の位置が時間とともに変化することを特徴とするマイクロホン信号処理装置。 A microphone array unit composed of a plurality of microphones arranged in the space;
A data conversion unit that converts a multi-channel analog electrical signal input from the microphone array unit into a digital signal;
A signal processor that controls the delay time for each channel in accordance with the target direction of interest;
A power unit for moving the microphone or the microphone array unit;
A microphone signal processing apparatus, wherein a position of the microphone or the microphone array section changes with time.
該回転運動の回転角度情報に基づいて各チャネルの遅延時間を制御する請求項１に記載のマイクロホン信号処理装置。 The power section rotates the microphone or the microphone array section at a constant angular velocity,
The microphone signal processing apparatus according to claim 1, wherein a delay time of each channel is controlled based on rotation angle information of the rotary motion.
各チャネルには基準となるチャネルに対して、ｒ cos（θt −α）／c（s）の時変の遅延を挿入する請求項２に記載のマイクロホン信号処理装置。 The angle θ t at an arbitrary time t when rotating once at T (s) by the rotational motion of the constant angular velocity is θ t = (2π × t) / T, and the sound velocity is c (m / s) The target direction angle is α,
The microphone signal processing apparatus according to claim 2, wherein a time-varying delay of r cos (θ t -α) / c (s) is inserted into each channel with respect to a reference channel.
当該ターゲット方向以外から到来する音の時間とともに変動するチャネル間時間差を所定時間平均することにより、変動の少ない感度特性が実現されることを特徴とするマイクロホン信号処理方法。 Change the delay time for each channel so as to reduce the time difference between channels of signals coming from the target direction or position of interest for the microphone or microphone array part whose position varies with time,
A microphone signal processing method characterized in that a sensitivity characteristic with little fluctuation is realized by averaging a time difference between channels that fluctuates with a time of sound coming from other than the target direction for a predetermined time.
該回転運動の回転角度情報に基づいて各チャネルの遅延時間を制御する請求項４に記載のマイクロホン信号処理方法。 Rotating the microphone or the microphone array unit at a constant angular velocity,
The microphone signal processing method according to claim 4, wherein a delay time of each channel is controlled based on rotation angle information of the rotary motion.
各チャネルには基準となるチャネルに対して、ｒ cos（θt −α）／c（s）の時変の遅延を挿入する請求項５に記載のマイクロホン信号処理方法。 The angle θ t at an arbitrary time t when rotating once at T (s) by the rotational motion of the constant angular velocity is θ t = (2π × t) / T, and the sound velocity is c (m / s) The target direction angle is α,
6. The microphone signal processing method according to claim 5, wherein a time-varying delay of r cos (θ t −α) / c (s) is inserted into each channel with respect to a reference channel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008097179A JP2009253525A (en) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Microphone signal processing device and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008097179A JP2009253525A (en) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Microphone signal processing device and method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009253525A true JP2009253525A (en) | 2009-10-29 |
Family
ID=41313797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008097179A Pending JP2009253525A (en) | 2008-04-03 | 2008-04-03 | Microphone signal processing device and method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009253525A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190043011A (en) * | 2017-10-17 | 2019-04-25 | 한국전자통신연구원 | Method of generating acoustic signals using microphone |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060720A (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | Sound collection system |
| JP2007318373A (en) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Kobe Steel Ltd | Voice input unit, and audio source separation unit |
-
2008
- 2008-04-03 JP JP2008097179A patent/JP2009253525A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060720A (en) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | Sound collection system |
| JP2007318373A (en) * | 2006-05-25 | 2007-12-06 | Kobe Steel Ltd | Voice input unit, and audio source separation unit |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190043011A (en) * | 2017-10-17 | 2019-04-25 | 한국전자통신연구원 | Method of generating acoustic signals using microphone |
| KR102395403B1 (en) * | 2017-10-17 | 2022-05-10 | 한국전자통신연구원 | Method of generating acoustic signals using microphone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8265310B2 (en) | Multi-element directional acoustic arrays | |
| CN108702566B (en) | Cylindrical microphone array for efficient recording of 3D sound fields | |
| Teutsch et al. | First-and second-order adaptive differential microphone arrays | |
| JP2006237952A (en) | Microphone system | |
| Poletti et al. | Design of a prototype variable directivity loudspeaker for improved surround sound reproduction in rooms | |
| JP2017028557A (en) | Microphone device | |
| JP2009253525A (en) | Microphone signal processing device and method | |
| US20100080085A1 (en) | Forced acoustic dipole and forced acoustic multipole array using the same | |
| US9521482B2 (en) | Sound receiving device | |
| JP2014165901A (en) | Sound field sound collection and reproduction device, method, and program | |
| JP2011179896A (en) | Beam combining device, beam combining method, and cylindrical array receiving system | |
| Mabande et al. | Towards superdirective beamforming with loudspeaker arrays | |
| JPWO2019167671A1 (en) | Microphone arrays, recorders and methods, and programs | |
| JP5701142B2 (en) | Microphone | |
| JP4483105B2 (en) | Microphone device | |
| JP2006304128A (en) | Directional speaker arrangement | |
| US20100124342A1 (en) | Forced acoustic dipole and forced acoustic multipole array using the same | |
| JP2019164310A (en) | Blade noise reduction system, flight body and noise reduction system | |
| JP5151985B2 (en) | Speaker array and microphone array | |
| Meyer et al. | Handling spatial aliasing in spherical array applications | |
| KR20200041916A (en) | Speaker device, method of processing input signal from speaker device, and audio system | |
| JP2007135199A (en) | Speaker array and microphone array | |
| KR101152229B1 (en) | The forced acoustic dipole and forced acoustic multipole array using the same | |
| JP2011519211A (en) | Direct the sound field of the actuator | |
| JP2014165549A (en) | Unidirectional microphone unit, wave receiving array, unidirectional speaker unit, and speaker array |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20101021 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20120207 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20120605 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |