JP3197203B2 - Directional sound collector and sound source locator - Google Patents
Directional sound collector and sound source locatorInfo
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Stereophonic Arrangements (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば低騒音風洞
などの低騒音機器における音源探査に適用される指向性
集音装置およびこれを用いた音源探査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a directional sound collecting device applied to a sound source search in low noise equipment such as a low noise wind tunnel, and a sound source searching device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、例えば低騒音風洞などの低騒
音機器における音源探査では、複数のマイクロホンを一
列に配列したアレイマイクロホンを用い、その出力信号
を処理することによって指向性を持たせた指向性集音装
置が用いられる。2. Description of the Related Art Conventionally, in sound source search in low-noise equipment such as a low-noise wind tunnel, for example, an array microphone in which a plurality of microphones are arranged in a line is used, and a directivity is provided by processing an output signal thereof. A sex sound collector is used.
【0003】従来の指向性集音装置は、例えば図6に示
されるように構成されている。すなわち、複数のマイク
ロホン61が等間隔で一列に配列されたアレイマイクロ
ホン62によって音源の音波が受信され、各マイクロホ
ン61から受信音波に応じた出力信号が出力される。こ
れらの複数の出力信号は、複数の重み係数回路63で重
み係数Wi(i=1〜n)により重み付けされた後、加
算器64で波形合成される。波形合成された出力信号
は、増幅回路65で増幅された後、バンドパスフィルタ
66によって予め設定された周波数帯域のみが取り出さ
れ、さらに増幅回路67で増幅されて、出力端子68か
ら出力される。なお、図6には同様の指向性集音装置を
複数個設置する場合における増幅回路65,バンドパス
フィルタ66,増幅回路65,出力端子68も示されて
いる。[0003] A conventional directional sound collecting device is configured, for example, as shown in FIG. That is, sound waves of a sound source are received by an array microphone 62 in which a plurality of microphones 61 are arranged in a line at equal intervals, and an output signal corresponding to the received sound waves is output from each microphone 61. The plurality of output signals are weighted by a plurality of weighting coefficient circuits 63 by weighting factors Wi (i = 1 to n), and then waveform-synthesized by an adder 64. After the output signal having the synthesized waveform is amplified by the amplifier circuit 65, only the frequency band set in advance by the band-pass filter 66 is extracted, further amplified by the amplifier circuit 67, and output from the output terminal 68. FIG. 6 also shows an amplifier circuit 65, a band-pass filter 66, an amplifier circuit 65, and an output terminal 68 when a plurality of similar directional sound collection devices are installed.
【0004】ここで、重み係数Wiは、指向性の副極大
(サイドローブ)を小さくするために、一般に1以下の
可変定数に設定される。例えば重み係数Wiを1とした
場合、従来の指向性集音装置の指向性は次式によって表
される。Here, the weight coefficient Wi is generally set to a variable constant of 1 or less in order to reduce the sub-local maximum (side lobe) of directivity. For example, when the weight coefficient Wi is set to 1, the directivity of the conventional directional sound collecting device is expressed by the following equation.
【0005】[0005]
【数1】 ただし、DFは指向係数、nはマイクロホン個数、dは
マイクロホン間隔、θはアレイマイクロホンのアレイ方
向と音波の入射方向とのなす角度、k(=2πf/c)
は音波の波数、fは音波の周波数、cは音速とする。(Equation 1) Here, DF is the directivity coefficient, n is the number of microphones, d is the microphone interval, θ is the angle between the array direction of the array microphone and the incident direction of the sound wave, k (= 2πf / c)
Is the wave number of the sound wave, f is the frequency of the sound wave, and c is the speed of sound.
【0006】このような従来の指向性集音装置の指向性
利得は、例えば図7に示されるようになる。図7におい
て、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θを表して
いる。(a)は、マイクロホン間隔d×波数k=1、す
なわちマイクロホン間隔d×周波数fを一定にした場合
で、マイクロホン個数nの増加に伴って指向性が鋭くな
っている。(b)は、マイクロホン個数nと周波数fと
を一定にし、マイクロホン間隔dを変化させた場合で、
マイクロホン間隔dの増加に伴って指向性が鋭くなって
いる。このような指向性の主極大(メインローブ)に関
する特性は、一般に重み係数Wi≠1とした場合におい
ても維持される。[0006] Uninaru by directional gain of the conventional directional sound collecting apparatus, Ru shown in Figure 7, for example. In FIG. 7, the vertical axis represents directivity gain, and the central axis represents angle θ. (A) shows a case where the microphone interval d × wave number k = 1, that is, the microphone interval d × frequency f is constant, and the directivity becomes sharper as the number n of microphones increases. (B) shows the case where the number n of microphones and the frequency f are kept constant and the microphone interval d is changed.
The directivity becomes sharper as the microphone interval d increases. Such characteristics relating to the main local maximum (main lobe) of the directivity are generally maintained even when the weight coefficient WiW1.
【0007】このように、従来の指向性集音装置では、
マイクロホン間隔d×マイクロホン個数n、すなわちア
レイマイクロホンのアレイ長が大きくなるほど指向性が
鋭くなる特性がある。As described above, in the conventional directional sound collecting device,
The directivity becomes sharper as the microphone interval d × the number n of microphones, that is, the array length of the array microphones becomes longer.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
指向性集音装置では、その指向性がマイクロホンアレイ
のマイクロホン間隔およびマイクロホン個数等により変
化し、一定の周波数でより鋭い指向性を得るためにはア
レイマイクロホンのアレイ長を大きくする必要があっ
た。また、マイクロホン間隔と波長との比が指向性に影
響を与えるので、波長が長く低周波数の音波に対して
は、よりアレイ長の大きいアレイマイクロホンを必要と
する。しかし、アレイ長を大きくすると指向性集音装置
が大型化し、操作性が低下するという問題があった。As described above, in the conventional directional sound collecting device, the directivity changes depending on the microphone interval of the microphone array, the number of microphones, and the like, and a sharper directivity is obtained at a constant frequency. Required that the array length of the array microphone be increased. Further, since the ratio between the microphone interval and the wavelength affects the directivity, an array microphone having a longer array length is required for a low-frequency sound wave having a long wavelength. However, when the array length is increased, there is a problem that the directional sound collecting device becomes large and operability is reduced.
【0009】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、アレイ長の小さいアレイマイクロホンを用いて鋭い
指向性が得られる指向性集音装置およびこれを用いた音
源探査装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a directional sound collecting device capable of obtaining sharp directivity using an array microphone having a small array length, and a sound source searching device using the same. Aim.
【0010】上記課題を解決するため本発明に係る指向
性集音装置は、それぞれ複数のマイクロホンを一列に配
列して構成され、かつ互いに交差して設置された第1お
よび第2のアレイマイクロホンと、これら第1および第
2のアレイマイクロホンからそれぞれ出力される複数の
出力信号を所定の重み係数により重み付けして波形合成
する第1および第2の合成手段と、これら第1および第
2の合成手段の出力信号を掛け合わせる掛け算手段とを
備え、第1および第2のアレイマイクロホンからそれぞ
れ出力される複数の出力信号について、それぞれA/D
変換器によりディジタル信号に変換した後、ディジタル
信号処理装置により重み付けおよび波形合成を行うこと
を特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a directional sound collecting apparatus according to the present invention comprises a plurality of microphones arranged in a line and a first and a second array microphones which are installed to cross each other. First and second synthesizing means for weighting a plurality of output signals respectively output from the first and second array microphones with a predetermined weighting coefficient to synthesize a waveform, and first and second synthesizing means. Multiplying means for multiplying the output signals of the first and second array microphones.
A / D for a plurality of output signals
After converting to a digital signal by the converter,
It is characterized in that weighting and waveform synthesis are performed by a signal processing device .
【0011】この場合、第1および第2のアレイマイク
ロホンからそれぞれ出力される複数の出力信号につい
て、それぞれA/D変換器によりディジタル信号に変換
した後、ディジタル信号処理装置により重み付けおよび
波形合成を行うようにしてもよい。In this case, after a plurality of output signals respectively output from the first and second array microphones are converted into digital signals by an A / D converter, weighting and waveform synthesis are performed by a digital signal processing device. You may do so.
【0012】[0012]
【0013】このように本発明においては、まず第1お
よび第2のアレイマイクロホンから出力される複数の出
力信号がそれぞれ重み付けされて波形合成される。これ
ら波形合成された二つの出力信号に対応するそれぞれの
指向性パターンは、互いに反対方向に、第1および第2
のアレイマイクロホンの交差角度分シフトする。従っ
て、これらの出力信号を掛け合わせることにより、各々
の指向性パターンの主極大が互いにオーバラップする領
域が発生するため、この掛け合わせた出力信号で見た指
向性集音装置の最終的な指向性パターンは、このオーバ
ーラップ領域において主極大が鋭くなり、指向性が強め
られる。As described above, according to the present invention, first, a plurality of output signals output from the first and second array microphones are weighted and synthesized. The respective directivity patterns corresponding to the two output signals obtained by synthesizing the waveforms are first and second directions in opposite directions.
Is shifted by the crossing angle of the array microphone. Therefore, by multiplying these output signals, a region where the main local maximums of the directivity patterns overlap with each other occurs, so that the final directivity of the directional sound collection device viewed from the multiplied output signals is obtained. In the character pattern, the main maximum is sharpened in the overlap region, and the directivity is enhanced.
【0014】従って、従来と同じアレイ長のアレイマイ
クロホンを用いれば、より鋭い指向性を得ることが可能
となり、また、従来よりもアレイ長の小さいアレイマイ
クロホンを用いた場合でも従来と同等の指向性を得るこ
とができる。さらに、第1および第2のアレイマイクロ
ホンの交差角度を適当に変えることにより、各々に対応
した指向性パターンが互いにオーバーラップする領域が
変化するため、任意の指向性パターンを得ることができ
る。Therefore, if an array microphone having the same array length as the conventional one is used, a sharper directivity can be obtained, and even if an array microphone having an array length smaller than the conventional one is used, the directivity equivalent to the conventional one can be obtained. Can be obtained. Furthermore, by appropriately changing the crossing angle of the first and second array microphones, an area where the corresponding directivity patterns overlap each other changes, so that an arbitrary directivity pattern can be obtained.
【0015】また、本発明に係る音源探査装置において
は、第1および第2のアレイマイクロホンが回転台によ
って回転することで、指向性パターンの主極大の方向が
回転台の回転角度に応じて変化する。従って、指向性集
音装置の出力信号が最も大きくなるときの回転台の回転
角度の情報から音源の方向を判定することができる。In the sound source locating apparatus according to the present invention, the direction of the main maximum of the directivity pattern changes according to the rotation angle of the turntable by rotating the first and second array microphones by the turntable. I do. Therefore, the direction of the sound source can be determined from the information on the rotation angle of the turntable when the output signal of the directional sound collection device is maximized.
【0016】[0016]
(第1の実施形態)図1は、本発明の第1の実施形態に
係る指向性集音装置の構成を示すブロック図である。こ
の指向性集音装置は、大きく分けてマイクロホン部、フ
ィルタ部、および増幅部からなる。(First Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a directional sound collecting device according to a first embodiment of the present invention. This directional sound collection device is roughly divided into a microphone unit, a filter unit, and an amplification unit.
【0017】マイクロホン部は、二組のアレイマイクロ
ホン1および2を有し、アレイマイクロホン1と2とが
互いに角度(以下、交差角)2φで交差するように構成
されている。アレイマイクロホン1は複数のマイクロホ
ン3を間隔dで直線状に配列して構成され、アレイマイ
クロホン2も同様にアレイマイクロホン1におけるマイ
クロホン3と同数のマイクロホン4を間隔dで直線状に
配列して構成されている。複数のマイクロホン3,4
は、それぞれ音波を受信して電気信号に変換して出力す
る。The microphone section has two sets of array microphones 1 and 2, and the array microphones 1 and 2 are configured to intersect each other at an angle (hereinafter referred to as an intersection angle) 2φ. The array microphone 1 is configured by linearly arranging a plurality of microphones 3 at intervals d, and the array microphone 2 is also configured by arranging the same number of microphones 4 as the microphones 3 in the array microphone 1 linearly at intervals d. ing. Multiple microphones 3, 4
Receives the sound waves, converts them into electric signals, and outputs the electric signals.
【0018】フィルタ部は、複数の重み係数回路5,
6、加算器7,8、掛け算器9、増幅回路10、および
バンドパスフィルタ11を有している。フィルタ部にお
いて、複数のマイクロホン3,4から出力される出力信
号は、複数の重み係数回路5,6で予め設定されている
重み係数Wi(i=1,2,…,n)により重み付けさ
れ、加算器7,8でそれぞれ別々に波形合成された後、
掛け算器9で互いに掛け合わされる。さらに、掛け合わ
せによって得られる出力信号は増幅回路10で適当に増
幅された後、バンドパスフィルタ11によって予め設定
された周波数帯域のみが出力される。なお、複数の重み
係数回路5,6における重み係数Wiは、加算器7,8
の出力で見たアレイマイクロホン1,2の各々の指向性
の副極大(サイドローブ)を小さくするために、通常1
以下の値に設定される。The filter section includes a plurality of weight coefficient circuits 5,
6, an adder 7, 8, a multiplier 9, an amplifier circuit 10, and a band-pass filter 11. In the filter unit, output signals output from the plurality of microphones 3 and 4 are weighted by weighting factors Wi (i = 1, 2,..., N) preset by the plurality of weighting factor circuits 5 and 6, After the waveforms are separately synthesized by the adders 7 and 8, respectively,
The multiplier 9 multiplies each other. Further, after the output signal obtained by the multiplication is appropriately amplified by the amplifier circuit 10, only the frequency band set in advance by the band-pass filter 11 is output. The weighting factors Wi in the plurality of weighting factor circuits 5 and 6 are added to adders 7 and 8.
In order to reduce the sub-local maximum (side lobe) of each of the array microphones 1 and 2 viewed from the output of
It is set to the following value.
【0019】増幅部は、増幅回路12および出力端子1
3を有し、増幅回路12においてバンドパスフィルタ1
1の出力信号を適当に増幅して、出力端子13から出力
する。出力端子13には、例えば表示装置、記録装置な
どが接続される。なお、図1には、同様の指向性集音装
置を複数設置する場合における増幅回路10,バンドパ
スフィルタ11,増幅回路12,出力端子13も示され
ている。The amplifying section includes an amplifying circuit 12 and an output terminal 1
3 and the band-pass filter 1
1 is appropriately amplified and output from the output terminal 13. A display device, a recording device, or the like is connected to the output terminal 13, for example. FIG. 1 also shows an amplifier circuit 10, a bandpass filter 11, an amplifier circuit 12, and an output terminal 13 when a plurality of similar directional sound collection devices are installed.
【0020】以下、本実施形態の動作について説明す
る。今、図示されていない音源から音波が発信され、ア
レイマイクロホン1と2との交差角2φの二等分線14
に対して角度θで入射したことを考える。ここで、加算
器7,8の出力で見たアレイマイクロホン1,2の各々
の指向性は、例えば重み係数Wi=1とした場合、次式
によって表される。Hereinafter, the operation of this embodiment will be described. Now, a sound wave is emitted from a sound source (not shown), and a bisector 14 having an intersection angle of 2φ between the array microphones 1 and 2.
It is assumed that light is incident at an angle θ with respect to. Here, the directivity of each of the array microphones 1 and 2 viewed from the outputs of the adders 7 and 8 is expressed by the following equation, for example, when the weight coefficient Wi = 1.
【0021】[0021]
【数2】 ただし、DFは指向係数、nはアレイマイクロホン1,
2のマイクロホン個数、dはマイクロホン間隔、k(=
2πf/c)は音波の波数、fは音波の周波数、cは音
速とする。(Equation 2) Where DF is the directivity coefficient, n is the array microphone 1,
2, the number of microphones, d is the microphone interval, and k (=
2πf / c) is the wave number of the sound wave, f is the frequency of the sound wave, and c is the speed of sound.
【0022】この場合、加算器7,8の出力で見たアレ
イマイクロホン1,2のそれぞれの指向性利得は、例え
ば図2に示されるようになる。図2は、交差角2φ=2
4°(φ=12°)、波数k×マイクロホン間隔d=
1、およびマイクロホン個数n=16とした場合であ
り、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θを表して
いる。図2において、実線は加算器7の出力で見たアレ
イマイクロホン1の指向性利得を表し、点線は加算器8
の出力で見たアレイマイクロホン2の指向性利得を表し
ている。図2に示されるように、各々の指向性パターン
は、互いに反対方向に角度φ分シフトし、それぞれの指
向性パターンの主極大が互いにオーバラップする領域A
が発生している。[0022] In this case, by each of the directional gain of A L'<br/> Lee microphones 1 and 2 as seen at the output of the adder 7 and 8, Ru shown in FIG. 2, for example Uninaru. FIG. 2 shows the intersection angle 2φ = 2
4 ° (φ = 12 °), wave number k × microphone interval d =
1, and Ri Oh <br/> in the case a microphone number n = 16, the vertical axis represents the directional gain, the central axis represents the angle theta. 2, the solid line represents the directional gain of the array microphone 1 as viewed from the output of the adder 7, and the dotted line represents the adder 8
5 shows the directional gain of the array microphone 2 viewed from the output of FIG. As shown in FIG. 2, each directivity pattern is shifted in the opposite direction by an angle φ, and the area A where the main maximum of each directivity pattern overlaps with each other.
Has occurred.
【0023】上述したように、これら加算器7,8の出
力信号は、掛け算器9において互いに掛け合わされる。
従って、この掛け算器9の出力でみた指向性集音装置と
しての最終的な指向性パターンは、この領域Aに対応し
て主極大が鋭くなり、指向性が強められる。As described above, the output signals of the adders 7 and 8 are multiplied by each other in the multiplier 9.
Therefore, the final directivity pattern as the directivity sound collecting device viewed from the output of the multiplier 9 has a sharp main maximum corresponding to the region A, and the directivity is enhanced.
【0024】このように二つのアレイマイクロホンを交
差して設け、それぞれの出力信号について所定の処理を
行った後、互いに掛け合わせることによって、最終的に
得られる指向性パターンは、各々のアレイマイクロホン
に対応する指向性パターンのうち互いにオーバーラップ
する領域に対応して主極大が鋭くなり、指向性が強めら
れる。従って、従来のようにアレイマイクロホンを一つ
だけ用いる場合に比べて、より鋭い指向性を得ることが
可能になる。また、二つのアレイマイクロホンの交差角
を適当に変えることにより、各々のアレイマイクロホン
に対応する指向性パターンが互いにオーバーラップする
領域も変化し、最終的に任意の指向性パターンを得るこ
とが可能になる。As described above, two array microphones are provided so as to cross each other, and after predetermined processing is performed on each output signal and then multiplied by each other, a directivity pattern finally obtained is given to each array microphone. The main local maximum is sharpened corresponding to the areas of the corresponding directivity patterns that overlap each other, and the directivity is enhanced. Therefore, sharper directivity can be obtained as compared with the case where only one array microphone is used as in the related art. Also, by appropriately changing the crossing angle of the two array microphones, the area where the directivity patterns corresponding to each array microphone overlap with each other also changes, and it is possible to finally obtain an arbitrary directivity pattern. Become.
【0025】図3は、本実施形態および従来の指向性集
音装置の各々の指向性利得を比較するためのものであ
り、縦軸は指向性利得を表し、中心軸は角度θを表して
いる。点線は本実施形態においてマイクロホン個数n=
16、φ=12°とした場合を表し、実線は従来の指向
性集音装置においてマイクロホン個数n=32とした場
合を表し、それぞれ波数k×マイクロホン間隔d=1と
して測定を行ったものである。ただし、上述したように
本実施形態における角度θとは、図1中の二等分線14
と音波の入射方向とのなす角度であり、従来の指向性集
音装置における角度θとは、アレイ方向と音波の入射方
向とのなす角度である。FIG. 3 is for comparing each of the directional gain of the present embodiment and the conventional directional sound collector, the vertical axis represents the directional gain, the central axis represents the angle θ I have. The dotted line indicates the number of microphones n =
16, φ = 12 °, the solid line represents the case where the number of microphones is n = 32 in the conventional directional sound collecting device, and the measurement is performed with the wave number k × microphone interval d = 1. . However, as described above, the angle θ in the present embodiment refers to the bisector 14 in FIG.
The angle θ in the conventional directional sound collecting device is the angle between the array direction and the incident direction of the sound wave.
【0026】図3に示される通り、本実施形態は、従来
の指向性集音装置の半分の数のマイクロホンによって、
従来とほぼ同じ指向性が得られている。すなわち、この
例では本実施形態は従来の半分のアレイ長のアレイマイ
クロホンで、従来とほぼ同じ指向性を得ていることが分
かる。As shown in FIG. 3, this embodiment uses half the number of microphones of the conventional directional sound collecting device.
Almost the same directivity as the conventional one is obtained. That is, in this example, it can be seen that in the present embodiment, an array microphone having an array length half that of the related art can obtain almost the same directivity as the related art.
【0027】このように本実施形態においては、従来の
指向性集音装置のアレイマイクロホンよりアレイ長の小
さいアレイマイクロホンを用いた場合でも、従来と同等
の指向性を得ることが可能であり、また、従来と同じア
レイ長のアレイマイクロホンを用いれば、従来よりも鋭
い指向性を得ることが可能になる。As described above, in this embodiment, even when an array microphone having an array length smaller than that of the conventional directional sound collecting device is used, it is possible to obtain the same directivity as the conventional one. If an array microphone having the same array length as that of the related art is used, it is possible to obtain sharper directivity than before.
【0028】(第2の実施形態)図4は、本発明の第2
の実施形態に係る指向性集音装置の構成を示すブロック
図である。本実施形態においては、図1と相対応する部
分に同一符号を付して、第1の実施形態との相違点を中
心に述べる。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
It is a block diagram showing the composition of the directional sound collection device concerning an embodiment. In the present embodiment, portions corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and differences from the first embodiment will be mainly described.
【0029】本実施形態は、アレイマイクロホン1,2
の出力信号をディジタル信号に変換して処理を行うもの
であり、A/D(アナログ/ディジタル)変換器21お
よび22、ディジタル信号処理装置(DSP)23およ
び24、D/A(ディジタル/アナログ)変換器25を
さらに備えている。ここで、DSP23,24は、図1
における重み係数回路5,6、加算器7,8、およびバ
ンドパスフィルタ10に相当するものであり、A/D変
換器21,22から出力される複数の出力信号につい
て、それぞれ所定の重み係数により重み付けして波形合
成し、予め設定されている周波数帯域のみを掛け算器9
に出力する。このとき、図1における増幅回路10およ
び増幅回路12の両方もしくは片方に相当する増幅処理
を、前述した処理の途中に行うようにしてもよい。In this embodiment, the array microphones 1 and 2
(A / D) converters 21 and 22, digital signal processors (DSP) 23 and 24, D / A (digital / analog) A converter 25 is further provided. Here, the DSPs 23 and 24 correspond to FIG.
And a plurality of output signals output from the A / D converters 21 and 22 by a predetermined weighting factor. Weighting is performed to synthesize a waveform, and only a preset frequency band is multiplied by a multiplier 9.
Output to At this time, the amplification processing corresponding to both or one of the amplification circuits 10 and 12 in FIG. 1 may be performed in the middle of the above-described processing.
【0030】本実施形態おいては、アレイマイクロホン
1,2から出力される複数の出力信号は、まずA/D変
換器21,22でそれぞれディジタル信号に変換され、
次にDSP23,24でそれぞれ所定の重み係数により
重み付けされてから波形合成され、所定の周波数帯域の
みが取り出される。この後、この二つの出力信号は掛け
算器5で互いに掛け合わされ、D/A変換器25でアナ
ログ信号に変換されて、出力端子13から出力される。
なお、D/A変換器25を設置せずに掛け合わせによっ
て得られた出力信号をディジタル信号のまま出力するよ
うにしてもよい。In this embodiment, a plurality of output signals output from the array microphones 1 and 2 are first converted into digital signals by A / D converters 21 and 22, respectively.
Next, each of the DSPs 23 and 24 is weighted by a predetermined weighting coefficient and then subjected to waveform synthesis to extract only a predetermined frequency band. Thereafter, the two output signals are multiplied by each other by a multiplier 5, converted into an analog signal by a D / A converter 25, and output from an output terminal 13.
The output signal obtained by the multiplication without the D / A converter 25 may be output as a digital signal.
【0031】(第3の実施形態) 図5は、本発明の第3の実施形態に係る音源探査装置の
構成を示すブロック図である。この音源探査装置は、X
型アレイマイクロホン31(以下、本発明による指向性
集音装置のアレイマイクロフォンをX型アレイマイクロ
フォンと呼ぶ)、ディジタル信号処理装置32、回転台
33、コントローラ34、パーソナルコンピュータ3
5、およびモニタ36を備えている。(Third Embodiment) FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a sound source searching device according to a third embodiment of the present invention. This sound source locator has X
Type array microphone 31 (hereinafter referred to as the directivity according to the present invention)
The array microphone of the sound collector is replaced with an X-type array microphone.
) , A digital signal processor 32, a turntable 33, a controller 34, and a personal computer 3.
5 and a monitor 36.
【0032】ここで、X型アレイマイクロホン31は、
図1で示したアレイマイクロホン1および2を有し、受
信した音波に応じて二系統の複数の出力信号を生成して
ディジタル信号処理装置32に出力する。またX型アレ
イマイクロホン31は、回転台33上に設置されてお
り、回転台33が駆動することで回転し、例えば図1に
おける二等分線14と音波の入射方向とのなす角度θを
変化させる。ディジタル信号処理装置32は、図2で示
したA/D変換器21,22、DSP23,24を有し
ている。Here, the X-type array microphone 31 is
It has the array microphones 1 and 2 shown in FIG. 1, generates a plurality of output signals of two systems according to received sound waves, and outputs them to the digital signal processing device 32. The X-type array microphone 31 is installed on a turntable 33, and rotates when the turntable 33 is driven, and changes an angle θ between the bisector 14 in FIG. Let it. The digital signal processing device 32 has the A / D converters 21 and 22 and the DSPs 23 and 24 shown in FIG.
【0033】この音源探査装置においては、X型アレイ
マイクロホン31から出力される二系統の複数の出力信
号は、ディジタル信号処理装置32において、A/D変
換装置21,22でディジタル信号に変換され、DSP
23,24で前述したような出力信号の重み付け、波形
合成、および周波数帯域の選別等の処理を行った後、掛
け算器9で互いに掛け合わされてパーソナルコンピュー
タ35に出力される。In this sound source searching apparatus, a plurality of output signals of two systems output from the X-type array microphone 31 are converted into digital signals by A / D converters 21 and 22 in a digital signal processor 32. DSP
After performing processes such as weighting of output signals, waveform synthesis, and frequency band selection in 23 and 24, the signals are multiplied by a multiplier 9 and output to the personal computer 35.
【0034】一方、パーソナルコンピュータ35は、X
型アレイマイクロホン31の回転角度を制御するための
指令信号を生成してコントローラ34に出力する。この
とき例えばパーソナルコンピュータ35は、ディジタル
信号処理装置32の出力信号が最も大きくなるように回
転台33の回転角度を制御してもよい。On the other hand, the personal computer 35
A command signal for controlling the rotation angle of the array microphone 31 is generated and output to the controller 34. At this time, for example, the personal computer 35 may control the rotation angle of the turntable 33 so that the output signal of the digital signal processing device 32 is maximized.
【0035】コントローラ34はこの指令信号に応じた
駆動信号を回転台3に出力し、回転台33はこの駆動信
号によって駆動してX型アレイマイクロホン31を回転
させると共に、このときの回転角度をコントローラ34
を介してパーソナルコンピュータ35に出力する。The controller 34 outputs a drive signal corresponding to the command signal to the turntable 3. The turntable 33 is driven by the drive signal to rotate the X-type array microphone 31, and determines the rotation angle at this time. 34
Is output to the personal computer 35 via.
【0036】パーソナルコンピュータ35には、ディジ
タル信号処理装置32の出力信号とコントローラから出
力される回転角度の情報とが入力される。ここで、X型
アレイマイクロホン31が回転することで、出力信号に
対応した指向性の主極大の方向は回転台33の回転方向
に応じて変化する。パーソナルコンピュータ35は、音
源解析ソフトウェアを用いて出力信号および回転角度の
情報を解析し、例えば出力信号が最も大きくなるときの
回転角度の情報から方向等を算出して、この結果をモニ
タ36に表示する。The output signal of the digital signal processor 32 and the information on the rotation angle output from the controller are input to the personal computer 35. Here, when the X-type array microphone 31 rotates, the direction of the main local maximum of the directivity corresponding to the output signal changes according to the rotation direction of the turntable 33. The personal computer 35 analyzes the output signal and the information on the rotation angle using the sound source analysis software, and calculates the direction and the like from the information on the rotation angle when the output signal becomes maximum, and displays the result on the monitor 36. I do.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、アレ
イ長の小さいアレイマイクロホンを用いて鋭い指向性が
得られる指向性集音装置およびこれを用いた音源探査装
置が提供される。As described above, according to the present invention, there is provided a directional sound collecting device capable of obtaining sharp directivity using an array microphone having a small array length, and a sound source searching device using the same.
【図1】本発明の第1の実施形態に係る指向性集音装置
の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a directional sound collection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施形態の指向性利得を示す図 [Figure 2] shows to view a directional gain of the embodiment
【図3】同実施形態と従来の指向性集音装置の指向性利
得を示す図 [Figure 3] shows to view a directional gain of the embodiment and the conventional directional sound collector
【図4】本発明の第2の実施形態に係る指向性集音装置
の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a directional sound collecting device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3の実施形態に係る音源探査装置の
構成を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a sound source detection device according to a third embodiment of the present invention.
【図6】従来の指向性集音装置の構成を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a conventional directional sound collecting device.
【図7】従来の指向性集音装置の指向性利得を示すブロ
ック図FIG. 7 is a block diagram showing a directional gain of a conventional directional sound collecting device.
1,2…アレイマイクロホン 3,4…マイクロホン 5,6…重み係数回路 7,8…加算器 9…掛け算器 10…増幅回路 11…バンドパスフィルタ 12…増幅回路 13…出力端子 14…二等分線 21,22…A/D変換器 23,24…ディジタル信号処理装置 25…D/A変換器 31…X型アレイマイクロホン 32…ディジタル信号処理装置 33…回転台 34…コントローラ 35…パーソナルコンピュータ 36…モニタ 61…マイクロホン 62…アレイマイクロホン 63…重み係数回路 64…加算器 65…増幅回路 66…バンドパスフィルタ 67…増幅回路 68…出力端子 1, 2, array microphone 3, 4, microphone 5, 6, weight coefficient circuit 7, 8, adder 9, multiplier 10, amplifier circuit 11, bandpass filter 12, amplifier circuit 13, output terminal 14, bisecting Lines 21, 22 A / D converters 23, 24 Digital signal processing device 25 D / A converter 31 X-type array microphone 32 Digital signal processing device 33 Turntable 34 Controller 35 Personal computer 36 Monitor 61 ... Microphone 62 ... Array microphone 63 ... Weight coefficient circuit 64 ... Adder 65 ... Amplification circuit 66 ... Band pass filter 67 ... Amplification circuit 68 ... Output terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04R 3/00 320 G01H 3/00 G01S 3/809 H04R 1/40 320 H04R 5/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H04R 3/00 320 G01H 3/00 G01S 3/809 H04R 1/40 320 H04R 5/027
Claims (3)
して構成され、かつ互いに交差して設置された第1およ
び第2のアレイマイクロホンと、 前記第1および第2のアレイマイクロホンからそれぞれ
出力される複数の出力信号を所定の重み係数により重み
付けして波形合成する第1および第2の合成手段と、 前記第1および第2の合成手段の出力信号を掛け合わせ
る掛け算手段とを備え、 前記第1および第2の合成手段は、前記第1および第2
のアレイマイクロホンからそれぞれ出力される複数の出
力信号をA/D変換器によりディジタル信号に変換した
後、ディジタル信号処理装置により前記重み付けおよび
前記波形合成を行う ことを特徴とする指向性集音装置。1. A first and a second array microphones, each of which has a plurality of microphones arranged in a line, and which are installed so as to cross each other, and output from the first and the second array microphones, respectively. comprising first and second combining means for waveform synthesis a plurality of output signals weighted by predetermined weighting coefficients and multiplying means for multiplying an output signal of said first and second combining means, said first And the second combining means includes the first and second combining means.
Output from each array microphone
Force signal was converted to digital signal by A / D converter
Thereafter, the weighting and the weighting are performed by a digital signal processing device.
A directional sound collector that performs the waveform synthesis .
して構成され、かつ互いに交差して設置された第1およ
び第2のアレイマイクロホンと、 前記第1および第2のアレイマイクロホンからそれぞれ
出力される複数の出力信号を所定の重み係数により重み
付けして波形合成する第1および第2の合成手段と、 前記第1および第2の合成手段の出力信号を掛け合わせ
る掛け算手段と、 前記第1および第2のアレイマイクロホンを回転させる
回転台と、 前記回転台の回転角度を制御する制御手段と、 前記掛け算手段の出力信号および前記回転台の回転角度
の情報に基づいて、音源の方向を判定する判定手段とを
備えたことを特徴とする音源探査装置。2. A first and a second array microphones, each of which has a plurality of microphones arranged in a line, and which are installed crossing each other, and output from the first and the second array microphones, respectively. First and second combining means for weighting a plurality of output signals by a predetermined weighting coefficient to synthesize a waveform; multiplying means for multiplying output signals of the first and second combining means; A turntable for rotating the array microphone of No. 2; control means for controlling the rotation angle of the turntable; and determination for determining the direction of the sound source based on an output signal of the multiplication means and information on the rotation angle of the turntable. Means for locating a sound source.
1および第2のアレイマイクロホンからそれぞれ出力さ
れる複数の出力信号をA/D変換器によりディジタル信
号に変換した後、ディジタル信号処理装置により前記重
み付けおよび前記波形合成を行うことを特徴とする請求
項2記載の音源探査装置。3. The method according to claim 1, wherein the first and second synthesizing means include:
Output from the first and second array microphones respectively.
A / D converter converts a plurality of output signals
After the conversion, the digital signal processor
And performing the waveform synthesis.
Item 2. A sound source detection device according to Item 2 .
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