JPH1164090A - 音源検出装置 - Google Patents
音源検出装置Info
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- JPH1164090A JPH1164090A JP22412997A JP22412997A JPH1164090A JP H1164090 A JPH1164090 A JP H1164090A JP 22412997 A JP22412997 A JP 22412997A JP 22412997 A JP22412997 A JP 22412997A JP H1164090 A JPH1164090 A JP H1164090A
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 音源の方向だけでなく、音源までの距離も検
出でき、また、検出した音源が真の音源であるか（直接
音であるか）反射体による鏡像の音源であるか（反射音
であるか）を判別できる音源検出装置を提供する。 【解決手段】 アレイ状に配設した複数の受信素子１に
て受信した時系列的な音信号を、ＣＰＵ６にて演算処理
して、音源の方向及び音源までの距離を検出する。各受
信素子１における音受信の遅延時間を考慮しながら、複
数の受信素子１の受信信号を加算することを、方向角を
変化させながら行い、その加算値が最大となる方向角を
音源の方向として検出する。ある受信素子１から音源ま
での距離をパラメータとし、その距離に応じた各受信素
子における音受信の遅延時間を考慮しながら、複数の受
信素子の受信信号を加算し、その加算値が最大となる場
合の距離を、音源までの距離として検出する。また、検
出した音源までの距離とＲＡＭ７に記憶した反射体まで
の距離との比較結果に応じて、直接音か反射音かを判別
する。
出でき、また、検出した音源が真の音源であるか（直接
音であるか）反射体による鏡像の音源であるか（反射音
であるか）を判別できる音源検出装置を提供する。 【解決手段】 アレイ状に配設した複数の受信素子１に
て受信した時系列的な音信号を、ＣＰＵ６にて演算処理
して、音源の方向及び音源までの距離を検出する。各受
信素子１における音受信の遅延時間を考慮しながら、複
数の受信素子１の受信信号を加算することを、方向角を
変化させながら行い、その加算値が最大となる方向角を
音源の方向として検出する。ある受信素子１から音源ま
での距離をパラメータとし、その距離に応じた各受信素
子における音受信の遅延時間を考慮しながら、複数の受
信素子の受信信号を加算し、その加算値が最大となる場
合の距離を、音源までの距離として検出する。また、検
出した音源までの距離とＲＡＭ７に記憶した反射体まで
の距離との比較結果に応じて、直接音か反射音かを判別
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ状に配した
複数の音受信素子を利用して、音源の位置を検出する音
源検出装置に関する。
複数の音受信素子を利用して、音源の位置を検出する音
源検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アレイ状に配設した複数の受信素子にて
音源からの音を受信し、その受信結果に基づいて音源の
方向を検出する方法が知られている。アレイ状に配設し
た複数の受信素子で時系列的に受信した音信号をメモリ
に保持しておき、各受信素子の位置に応じた距離の差分
だけ音源からの音波の到着が遅れることを考慮して、そ
の差分に見合った時間的遅延を各受信素子に施した後、
それらの複数の受信素子の受信信号を加算することによ
り、特定方向の音信号のみを強めることができるという
手法を、上記検出方法は利用している。以下、この検出
方法の概念について説明する。
音源からの音を受信し、その受信結果に基づいて音源の
方向を検出する方法が知られている。アレイ状に配設し
た複数の受信素子で時系列的に受信した音信号をメモリ
に保持しておき、各受信素子の位置に応じた距離の差分
だけ音源からの音波の到着が遅れることを考慮して、そ
の差分に見合った時間的遅延を各受信素子に施した後、
それらの複数の受信素子の受信信号を加算することによ
り、特定方向の音信号のみを強めることができるという
手法を、上記検出方法は利用している。以下、この検出
方法の概念について説明する。
【０００３】図９は、この従来の検出方法の説明図であ
る。複数の受信素子１が等ピッチ（素子間隔ｄ）でアレ
イ状に配設されている。複数の受信素子１の配設方向に
垂直な方向からθだけずれた方向から音が伝搬してくる
と考える。
る。複数の受信素子１が等ピッチ（素子間隔ｄ）でアレ
イ状に配設されている。複数の受信素子１の配設方向に
垂直な方向からθだけずれた方向から音が伝搬してくる
と考える。
【０００４】そこで例えば、点Ａ，点Ｂに配設されてい
る隣合った２個の受信素子１Ａ，１Ｂに着目した場合、
角度θ方向から伝搬してきた音波は、線分ＢＣで同位相
となっている。従って、点Ｂの受信素子１Ｂが音を受信
した時刻から、距離差ＡＣ（＝ｄｓｉｎθ）を音が伝わ
る時間（ｄｓｉｎθ／ｃ、但しｃ：音速）だけ遅延し
て、点Ａの受信素子１Ａが音を受信する。受信素子１
Ａ，１Ｂで受信した時系列の信号をそれぞれメモリに保
持し、点Ａの受信素子１Ａが受信したタイミングで、受
信素子１Ｂでの時系列信号から上述の遅延時間分（ｄｓ
ｉｎθ／ｃ）だけ過去の信号を取り出す。そして、現在
の受信素子１Ａの受信信号と受信素子１Ｂの遅延時間分
だけ過去にさかのぼった信号とを加算することにより、
角度θ方向からの音を強めることができる。
る隣合った２個の受信素子１Ａ，１Ｂに着目した場合、
角度θ方向から伝搬してきた音波は、線分ＢＣで同位相
となっている。従って、点Ｂの受信素子１Ｂが音を受信
した時刻から、距離差ＡＣ（＝ｄｓｉｎθ）を音が伝わ
る時間（ｄｓｉｎθ／ｃ、但しｃ：音速）だけ遅延し
て、点Ａの受信素子１Ａが音を受信する。受信素子１
Ａ，１Ｂで受信した時系列の信号をそれぞれメモリに保
持し、点Ａの受信素子１Ａが受信したタイミングで、受
信素子１Ｂでの時系列信号から上述の遅延時間分（ｄｓ
ｉｎθ／ｃ）だけ過去の信号を取り出す。そして、現在
の受信素子１Ａの受信信号と受信素子１Ｂの遅延時間分
だけ過去にさかのぼった信号とを加算することにより、
角度θ方向からの音を強めることができる。
【０００５】以上のような２個の受信素子間の概念を、
アレイ状に配設したすべての受信素子に当てはめるよう
にすれば、複数の受信素子にて、特定の方向から来る音
を強めることができる。
アレイ状に配設したすべての受信素子に当てはめるよう
にすれば、複数の受信素子にて、特定の方向から来る音
を強めることができる。
【０００６】そして、各受信素子１における遅延時間を
考慮しながらこれらの複数の受信素子１の受信信号を加
算することを、方向角θを変化させながら行う。このよ
うに種々の方向角に応じて音の強度を測定すれば、その
強度が最大となる方向角が音源の方向であると決定でき
る。
考慮しながらこれらの複数の受信素子１の受信信号を加
算することを、方向角θを変化させながら行う。このよ
うに種々の方向角に応じて音の強度を測定すれば、その
強度が最大となる方向角が音源の方向であると決定でき
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例にあっ
ては音源の方向を特定することは可能であるが、音源ま
での距離は検出できないという問題がある。
ては音源の方向を特定することは可能であるが、音源ま
での距離は検出できないという問題がある。
【０００８】ところで、音源の位置を複数の受信素子の
受信信号から検出する装置にあっては、音を反射する反
射体の存在を無視することはできない。図１０は、音源
の位置検出に及ぼす反射体の影響を説明するための図で
ある。図１０に示すように、音源の近傍に反射体１１が
存在している場合、アレイ状に配設された各受信素子１
は、音源１０から直接到来してくる音と、音源１０から
一旦反射体１１で反射されて到来してくる音との両方を
受信する。この結果、音源１０からの直接音に基づいて
音源１０の真の方向角を検出すると同時に、反射体１１
からの反射音に基づいて、反射体１１により架空に生成
された音源１０の鏡像１２の方向角も検出することにな
るので、同一の音源による反射であるか、別の音源であ
るかの判別を行えないという課題がある。
受信信号から検出する装置にあっては、音を反射する反
射体の存在を無視することはできない。図１０は、音源
の位置検出に及ぼす反射体の影響を説明するための図で
ある。図１０に示すように、音源の近傍に反射体１１が
存在している場合、アレイ状に配設された各受信素子１
は、音源１０から直接到来してくる音と、音源１０から
一旦反射体１１で反射されて到来してくる音との両方を
受信する。この結果、音源１０からの直接音に基づいて
音源１０の真の方向角を検出すると同時に、反射体１１
からの反射音に基づいて、反射体１１により架空に生成
された音源１０の鏡像１２の方向角も検出することにな
るので、同一の音源による反射であるか、別の音源であ
るかの判別を行えないという課題がある。
【０００９】従って、音源から直接に受信する音源方向
と、鏡像関係にある音源から反射体を介して受信する音
源方向とを区別することが重要である。従来例にあって
は、音源までの距離を検出できないので、このような音
源方向の区別は行えないという問題がある。よって、従
来例では、反射音の場合に、鏡像位置に真の音源がある
かのように音源方向を誤って検出してしまう可能性があ
る。
と、鏡像関係にある音源から反射体を介して受信する音
源方向とを区別することが重要である。従来例にあって
は、音源までの距離を検出できないので、このような音
源方向の区別は行えないという問題がある。よって、従
来例では、反射音の場合に、鏡像位置に真の音源がある
かのように音源方向を誤って検出してしまう可能性があ
る。
【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、音源の方向だけでなく、音源までの距離も検出
することができる音源検出装置を提供することを目的と
する。
であり、音源の方向だけでなく、音源までの距離も検出
することができる音源検出装置を提供することを目的と
する。
【００１１】本発明の他の目的は、検出した音源までの
距離に基づいて、検出した音源方向が音源から直接に受
信する音源方向であるかまたは鏡像関係にある音源から
反射体を介して受信する音源方向であるか、つまり、そ
の音源が真の音源であるかまたは鏡像による架空音源で
あるかを判別することができる音源検出装置を提供する
ことにある。
距離に基づいて、検出した音源方向が音源から直接に受
信する音源方向であるかまたは鏡像関係にある音源から
反射体を介して受信する音源方向であるか、つまり、そ
の音源が真の音源であるかまたは鏡像による架空音源で
あるかを判別することができる音源検出装置を提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】第１発明に係る音源検出
装置は、音源からの音を受信して該音源の位置を検出す
る装置において、音源からの音を受信するアレイ状に配
設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子の時系
列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の配設方
向に対する音源の方向を検出する手段と、前記複数の受
信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信
素子の中の任意の１個の受信素子から音源までの距離を
検出する手段とを備えることを特徴とする。
装置は、音源からの音を受信して該音源の位置を検出す
る装置において、音源からの音を受信するアレイ状に配
設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子の時系
列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の配設方
向に対する音源の方向を検出する手段と、前記複数の受
信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信
素子の中の任意の１個の受信素子から音源までの距離を
検出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】第１発明では、まず、従来例と同様に、ア
レイ状に配した各受信素子における遅延時間を考慮しな
がらこれらの複数の受信素子の受信信号を加算すること
を、方向角を変化させながら行い、その加算結果が最大
となる方向角を音源の方向として検出する。次に、ある
受信素子からの、検出したその方向における仮想音源ま
での距離をパラメータとし、その距離に応じた各受信素
子における遅延時間を考慮しながら、複数の受信素子の
受信信号を加算する。そして、その加算結果が最大とな
る場合の距離を、音源までの距離として検出する。
レイ状に配した各受信素子における遅延時間を考慮しな
がらこれらの複数の受信素子の受信信号を加算すること
を、方向角を変化させながら行い、その加算結果が最大
となる方向角を音源の方向として検出する。次に、ある
受信素子からの、検出したその方向における仮想音源ま
での距離をパラメータとし、その距離に応じた各受信素
子における遅延時間を考慮しながら、複数の受信素子の
受信信号を加算する。そして、その加算結果が最大とな
る場合の距離を、音源までの距離として検出する。
【００１４】第２発明に係る音源検出装置は、音源から
の音を受信して該音源の位置を検出する装置において、
音源からの音を受信するアレイ状に配設された複数の受
信素子と、前記複数の受信素子の時系列の受信結果に基
づいて、前記複数の受信素子の配設方向に対する音源の
方向を求める手段と、前記複数の受信素子の時系列の受
信結果に基づいて、前記複数の受信素子の中の任意の１
個の受信素子から音源までの距離を求める手段と、音を
反射する反射体の位置情報を記憶する手段とを備え、求
めた方向と求めた距離と記憶しておいた反射体の位置情
報とに応じて音源の位置を検出するように構成したこと
を特徴とする。
の音を受信して該音源の位置を検出する装置において、
音源からの音を受信するアレイ状に配設された複数の受
信素子と、前記複数の受信素子の時系列の受信結果に基
づいて、前記複数の受信素子の配設方向に対する音源の
方向を求める手段と、前記複数の受信素子の時系列の受
信結果に基づいて、前記複数の受信素子の中の任意の１
個の受信素子から音源までの距離を求める手段と、音を
反射する反射体の位置情報を記憶する手段とを備え、求
めた方向と求めた距離と記憶しておいた反射体の位置情
報とに応じて音源の位置を検出するように構成したこと
を特徴とする。
【００１５】第２発明では、第１発明のように検出した
音源までの距離を、記憶している反射体の位置情報に照
合して、音源が真の音源であるかまたは鏡像による架空
音源であるか、言い換えると、直接音であるかまたは反
射音であるかを判別する。具体的には、検出した音源ま
での距離と反射体までの距離とを比較し、その比較結果
に基づき、前者が後者より短い場合には直接音、前者が
後者より長い場合には反射音と判別する。
音源までの距離を、記憶している反射体の位置情報に照
合して、音源が真の音源であるかまたは鏡像による架空
音源であるか、言い換えると、直接音であるかまたは反
射音であるかを判別する。具体的には、検出した音源ま
での距離と反射体までの距離とを比較し、その比較結果
に基づき、前者が後者より短い場合には直接音、前者が
後者より長い場合には反射音と判別する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の音源検出装置のハードウェアの構成を示す図である。
音源検出装置は、アレイ状に配設された、音を受信する
複数の受信素子１と、各受信素子１に対応して設けられ
た、受信素子１の時系列的なアナログの受信信号を保持
する複数のメモリ２と、各メモリ２から読み出したアナ
ログの受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器３と、入力ディジタル信号を処理するディジタル信号
処理装置４と、検出結果等を表示するモニタ５とを備え
る。ディジタル信号処理装置４は、音源の方向角及び距
離の検出処理を行うＣＰＵ６と、反射体の位置情報を記
憶するＲＡＭ７とを有する。
示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の音源検出装置のハードウェアの構成を示す図である。
音源検出装置は、アレイ状に配設された、音を受信する
複数の受信素子１と、各受信素子１に対応して設けられ
た、受信素子１の時系列的なアナログの受信信号を保持
する複数のメモリ２と、各メモリ２から読み出したアナ
ログの受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器３と、入力ディジタル信号を処理するディジタル信号
処理装置４と、検出結果等を表示するモニタ５とを備え
る。ディジタル信号処理装置４は、音源の方向角及び距
離の検出処理を行うＣＰＵ６と、反射体の位置情報を記
憶するＲＡＭ７とを有する。
【００１７】各受信素子１は、音を受信しその受信信号
を時系列的に対応するメモリ２へ送り、各メモリ２はそ
れを保持する。そして、必要に応じた特定のタイミング
での受信信号がメモリ２から読み出されてＡ／Ｄ変換器
３に入力される。Ａ／Ｄ変換器３は、各メモリ２からの
アナログの受信信号をディジタル信号に変換して、ディ
ジタル信号処理装置４へ出力する。ＣＰＵ６は、入力さ
れるディジタルの受信信号に基づいて、音源の方向角を
検出すると共に、音源までの距離を検出する。また、Ｃ
ＰＵ６は、検出した音源までの距離とＲＡＭ７に記憶さ
れている反射体の位置情報とに基づいて、直接音である
か反射音であるかの判別を行う。モニタ５は、ＣＰＵ６
で得られた検出結果及び判別結果を表示する。なお、Ｒ
ＡＭ７の記憶内容は書き換え可能であり、音場の環境が
変わって反射体の位置が変化した場合には、反射体の位
置情報を示すその記憶内容を書き換えることができるよ
うになっている。
を時系列的に対応するメモリ２へ送り、各メモリ２はそ
れを保持する。そして、必要に応じた特定のタイミング
での受信信号がメモリ２から読み出されてＡ／Ｄ変換器
３に入力される。Ａ／Ｄ変換器３は、各メモリ２からの
アナログの受信信号をディジタル信号に変換して、ディ
ジタル信号処理装置４へ出力する。ＣＰＵ６は、入力さ
れるディジタルの受信信号に基づいて、音源の方向角を
検出すると共に、音源までの距離を検出する。また、Ｃ
ＰＵ６は、検出した音源までの距離とＲＡＭ７に記憶さ
れている反射体の位置情報とに基づいて、直接音である
か反射音であるかの判別を行う。モニタ５は、ＣＰＵ６
で得られた検出結果及び判別結果を表示する。なお、Ｒ
ＡＭ７の記憶内容は書き換え可能であり、音場の環境が
変わって反射体の位置が変化した場合には、反射体の位
置情報を示すその記憶内容を書き換えることができるよ
うになっている。
【００１８】次に、動作について説明する。図２はその
処理手順を示すフローチャートである。
処理手順を示すフローチャートである。
【００１９】まず、音源の方向角を検出する（ステップ
Ｓ１）。図３はこの検出原理を説明するための図であ
る。ｎ個（図３に示す例ではｎ＝９）の受信素子１が間
隔ｄの等ピッチでアレイ状に配設されている。直接音，
反射音に関わらず、各受信素子１で得られた音の時系列
的な受信信号を各メモリ２に保持する。光源の方向角を
ある角度θとした場合に、例えば中央に位置する受信素
子１を基準にした遅延時間を考慮して、各受信素子１で
の受信信号の加算を行う。つまり、各受信素子１の位置
に対応した遅延時間におけるディジタルの受信信号がＡ
／Ｄ変換器３からＣＰＵ６へ送られて、それらの加算処
理がなされる。そのときの加算信号Ｐ（θ）は下記
（１）式で表される。
Ｓ１）。図３はこの検出原理を説明するための図であ
る。ｎ個（図３に示す例ではｎ＝９）の受信素子１が間
隔ｄの等ピッチでアレイ状に配設されている。直接音，
反射音に関わらず、各受信素子１で得られた音の時系列
的な受信信号を各メモリ２に保持する。光源の方向角を
ある角度θとした場合に、例えば中央に位置する受信素
子１を基準にした遅延時間を考慮して、各受信素子１で
の受信信号の加算を行う。つまり、各受信素子１の位置
に対応した遅延時間におけるディジタルの受信信号がＡ
／Ｄ変換器３からＣＰＵ６へ送られて、それらの加算処
理がなされる。そのときの加算信号Ｐ（θ）は下記
（１）式で表される。
【００２０】
【数１】
【００２１】ｔ：中央の受信素子における基準となる受
信時刻 ｔk ：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子における遅延時
間 ｘk （ｔ−ｔk ）：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子に
おける時刻ｔ−ｔk での受信信号 ｃ：音速 θ：音源の方向角 ｄ：受信素子のピッチ Ｎk ：ｋ番目の受信素子に割り当てられた整数（中央の
受信素子は０であり、そこから右側の受信素子は順次
１，２，…となり、左側の受信素子はに順次−１，−
２，…となる）
信時刻 ｔk ：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子における遅延時
間 ｘk （ｔ−ｔk ）：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子に
おける時刻ｔ−ｔk での受信信号 ｃ：音速 θ：音源の方向角 ｄ：受信素子のピッチ Ｎk ：ｋ番目の受信素子に割り当てられた整数（中央の
受信素子は０であり、そこから右側の受信素子は順次
１，２，…となり、左側の受信素子はに順次−１，−
２，…となる）
【００２２】上記のような加算信号Ｐ（θ）を、−９０
°≦θ≦９０°の範囲内でθを変化させながら求める。
そして、加算信号Ｐ（θ）が最大値を示す場合のθの大
きさを、音源の方向角として検出する。図４は、θを変
化させた場合の加算信号Ｐ（θ）の変化の一例を示すグ
ラフであり、Ｐ（θ）が最大を示すθの値（図３ではθ
＝θmax ）を音源の方向角とする。
°≦θ≦９０°の範囲内でθを変化させながら求める。
そして、加算信号Ｐ（θ）が最大値を示す場合のθの大
きさを、音源の方向角として検出する。図４は、θを変
化させた場合の加算信号Ｐ（θ）の変化の一例を示すグ
ラフであり、Ｐ（θ）が最大を示すθの値（図３ではθ
＝θmax ）を音源の方向角とする。
【００２３】次に、音源までの距離を検出する（ステッ
プＳ２）。Ｓ１で検出した音源の方向角を用いて、音源
の方向を固定し、距離を変化させながら、遅延時間を考
慮して、各受信素子１での受信信号の加算を行い、その
加算結果から距離を検出する。具体的には、以下のよう
な手法を採用する。
プＳ２）。Ｓ１で検出した音源の方向角を用いて、音源
の方向を固定し、距離を変化させながら、遅延時間を考
慮して、各受信素子１での受信信号の加算を行い、その
加算結果から距離を検出する。具体的には、以下のよう
な手法を採用する。
【００２４】図５はこの検出原理を説明するための図で
ある。検出した方向角の向きで中央の受光素子１から仮
想音源までの距離をｆとした場合に、仮想音源からの音
発生時刻を基準にした各受光素子１における遅延時間を
考慮して、各受信素子１での受信信号の加算を行う。つ
まり、各受信素子１の位置に対応した遅延時間における
ディジタルの受信信号がＡ／Ｄ変換器３からＣＰＵ６へ
送られて、それらの加算処理がなされる。そのときの加
算信号Ｐ（ｆ）は下記（２）式で表される。
ある。検出した方向角の向きで中央の受光素子１から仮
想音源までの距離をｆとした場合に、仮想音源からの音
発生時刻を基準にした各受光素子１における遅延時間を
考慮して、各受信素子１での受信信号の加算を行う。つ
まり、各受信素子１の位置に対応した遅延時間における
ディジタルの受信信号がＡ／Ｄ変換器３からＣＰＵ６へ
送られて、それらの加算処理がなされる。そのときの加
算信号Ｐ（ｆ）は下記（２）式で表される。
【００２５】
【数２】
【００２６】ｆ：中央の受光素子から仮想音源までの距
離 ｔ：基準となる音発生時刻 ｔk ：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子における遅延時
間 ｘk （ｔ−ｔk ）：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子に
おける時刻ｔ−ｔk での受信信号 ｃ：音速 θ：ステップＳ１で検出した音源の方向角 ｄ：受信素子のピッチ Ｎk ：ｋ番目の受信素子に割り当てられた整数（（１）
式に同じ）
離 ｔ：基準となる音発生時刻 ｔk ：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子における遅延時
間 ｘk （ｔ−ｔk ）：ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の受信素子に
おける時刻ｔ−ｔk での受信信号 ｃ：音速 θ：ステップＳ１で検出した音源の方向角 ｄ：受信素子のピッチ Ｎk ：ｋ番目の受信素子に割り当てられた整数（（１）
式に同じ）
【００２７】ここで、遅延時間ｔk が上記の式で表され
る理由を、図６を用いて説明する。中央より左側にある
ｉ番目の受信素子１（Ｎi ＜０）と中央の受信素子１と
の間隔は−Ｎi ｄであり、中央の受信素子１から仮想音
源までの距離がｆであるので、このｉ番目の受信素子１
と仮想音源との距離Ｓi は、余弦定理によって以下のよ
うに求められる。 Ｓi 2 ＝ｆ2 ＋（−Ｎi ｄ）2 −２ｆ・（−Ｎi ｄ）・ｃｏｓ（９０°＋θ） ＝ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ よって、 Ｓi ＝｛ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ｝1/2 同様に、中央より右側にあるｊ番目の受信素子１（Ｎj
＞０）と中央の受信素子１との間隔はＮj ｄであり、中
央の受信素子１から仮想音源までの距離がｆであるの
で、このｊ番目の受信素子１と仮想音源との距離Ｓ
j は、余弦定理によって以下のように求められる。 Ｓj 2 ＝ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆ・（Ｎi ｄ）・ｃｏｓ（９０°−θ） ＝ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ よって、 Ｓi ＝｛ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ｝1/2 そして、得られた距離を音速ｃで割ることにより、上記
の式で表される遅延時間ｔk を求めることができる。
る理由を、図６を用いて説明する。中央より左側にある
ｉ番目の受信素子１（Ｎi ＜０）と中央の受信素子１と
の間隔は−Ｎi ｄであり、中央の受信素子１から仮想音
源までの距離がｆであるので、このｉ番目の受信素子１
と仮想音源との距離Ｓi は、余弦定理によって以下のよ
うに求められる。 Ｓi 2 ＝ｆ2 ＋（−Ｎi ｄ）2 −２ｆ・（−Ｎi ｄ）・ｃｏｓ（９０°＋θ） ＝ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ よって、 Ｓi ＝｛ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ｝1/2 同様に、中央より右側にあるｊ番目の受信素子１（Ｎj
＞０）と中央の受信素子１との間隔はＮj ｄであり、中
央の受信素子１から仮想音源までの距離がｆであるの
で、このｊ番目の受信素子１と仮想音源との距離Ｓ
j は、余弦定理によって以下のように求められる。 Ｓj 2 ＝ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆ・（Ｎi ｄ）・ｃｏｓ（９０°−θ） ＝ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ よって、 Ｓi ＝｛ｆ2 ＋（Ｎi ｄ）2 −２ｆＮi ｄｓｉｎθ｝1/2 そして、得られた距離を音速ｃで割ることにより、上記
の式で表される遅延時間ｔk を求めることができる。
【００２８】上記のような加算信号Ｐ（ｆ）を、ｆを０
から増加させながら求める。そして、加算信号Ｐ（ｆ）
が最大値を示す場合のｆの大きさを、音源までの距離と
して検出する。
から増加させながら求める。そして、加算信号Ｐ（ｆ）
が最大値を示す場合のｆの大きさを、音源までの距離と
して検出する。
【００２９】図７は、距離ｆを変化させた場合の加算信
号Ｐ（ｆ）の変化の一例を示すグラフである。また、図
８は仮想音源の移動（距離ｆの変化）を示す模式図であ
る。ｆ＝ｆ１である場合（図８（ａ））には、仮想音源
の位置が実際の音源位置の手前であって、そのときの加
算信号Ｐ（ｆ）はピークに達していない。ｆ＝ｆ２であ
る場合（図８（ｂ））には、仮想音源の位置と実際の音
源の位置とが一致し、そのときの加算信号Ｐ（ｆ）は最
大値を呈する。ｆ＝ｆ３である場合（図８（ｃ））に
は、仮想音源の位置が実際の音源位置の後方であって、
そのときの加算信号Ｐ（ｆ）はピークから下がってい
る。従って、Ｐ（ｆ）が最大を示すｆの値（図３ではｆ
＝ｆ２）を音源までの距離とする。
号Ｐ（ｆ）の変化の一例を示すグラフである。また、図
８は仮想音源の移動（距離ｆの変化）を示す模式図であ
る。ｆ＝ｆ１である場合（図８（ａ））には、仮想音源
の位置が実際の音源位置の手前であって、そのときの加
算信号Ｐ（ｆ）はピークに達していない。ｆ＝ｆ２であ
る場合（図８（ｂ））には、仮想音源の位置と実際の音
源の位置とが一致し、そのときの加算信号Ｐ（ｆ）は最
大値を呈する。ｆ＝ｆ３である場合（図８（ｃ））に
は、仮想音源の位置が実際の音源位置の後方であって、
そのときの加算信号Ｐ（ｆ）はピークから下がってい
る。従って、Ｐ（ｆ）が最大を示すｆの値（図３ではｆ
＝ｆ２）を音源までの距離とする。
【００３０】このようにして検出した音源までの距離を
用いて、それが真の音源であるかまたは鏡像による架空
の音源であるか、つまり、直接音であるかまたは反射音
であるかを判別する。検出した距離が、予めＲＡＭ７に
格納した反射体までの距離より短いか否かを判断する
（ステップＳ３）。短い場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、反
射体までの領域内に音源が存在することになるので、そ
れは実際の真の音源であって、直接音であると判定する
（ステップＳ４）。一方、検出した距離が反射体までの
距離より長い場合には（Ｓ３：ＮＯ）、反射体を越える
領域に音源が存在することになるので、それは鏡像によ
る架空の音源であって、反射音であると判定する（ステ
ップＳ５）。
用いて、それが真の音源であるかまたは鏡像による架空
の音源であるか、つまり、直接音であるかまたは反射音
であるかを判別する。検出した距離が、予めＲＡＭ７に
格納した反射体までの距離より短いか否かを判断する
（ステップＳ３）。短い場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、反
射体までの領域内に音源が存在することになるので、そ
れは実際の真の音源であって、直接音であると判定する
（ステップＳ４）。一方、検出した距離が反射体までの
距離より長い場合には（Ｓ３：ＮＯ）、反射体を越える
領域に音源が存在することになるので、それは鏡像によ
る架空の音源であって、反射音であると判定する（ステ
ップＳ５）。
【００３１】以上のように、音源の方向角だけでなく音
源までの距離も検出でき、また、直接音か反射音かの判
別も行える。また、ＲＡＭ７に記憶する反射体の位置情
報は任意の書き換え，更新が可能であるので、種々の音
場環境において、直接音であるかまたは反射音であるか
を常に正確に判別できる。よって、本発明は、今後発展
が期待される音声入力装置，音声認識装置等の音声デバ
イスへの適応が可能である。
源までの距離も検出でき、また、直接音か反射音かの判
別も行える。また、ＲＡＭ７に記憶する反射体の位置情
報は任意の書き換え，更新が可能であるので、種々の音
場環境において、直接音であるかまたは反射音であるか
を常に正確に判別できる。よって、本発明は、今後発展
が期待される音声入力装置，音声認識装置等の音声デバ
イスへの適応が可能である。
【００３２】なお、上述した実施の形態では、最初に音
源の方向角を検出し、次に音源までの距離を検出した
が、これとは順序を逆にして、まず音源までの距離を検
出し、次に音源の方向角を検出するようにすることも可
能である。このような場合には、まず、ある受信素子を
基準として音源までの距離（ｆ）を変化させながら加算
信号が最大となる距離を検出し、次いで、その検出した
距離を一定として方向角（θ）を変化させながら加算信
号が最大となる方向角を検出する。
源の方向角を検出し、次に音源までの距離を検出した
が、これとは順序を逆にして、まず音源までの距離を検
出し、次に音源の方向角を検出するようにすることも可
能である。このような場合には、まず、ある受信素子を
基準として音源までの距離（ｆ）を変化させながら加算
信号が最大となる距離を検出し、次いで、その検出した
距離を一定として方向角（θ）を変化させながら加算信
号が最大となる方向角を検出する。
【００３３】また、上述した実施の形態では、アレイ状
に配設した複数の受信素子の中で中央に位置する受信素
子を基準にする場合を例にして説明したが、アレイ状に
配設したこれらの受信素子の中の他の任意の受信素子を
基準にしても、本発明を同様に行えることは勿論であ
る。また、図面では９個の受信素子を使用する場合を示
したが、これは例示であって、何個の受信素子を用いて
も良いことは言うまでもない。
に配設した複数の受信素子の中で中央に位置する受信素
子を基準にする場合を例にして説明したが、アレイ状に
配設したこれらの受信素子の中の他の任意の受信素子を
基準にしても、本発明を同様に行えることは勿論であ
る。また、図面では９個の受信素子を使用する場合を示
したが、これは例示であって、何個の受信素子を用いて
も良いことは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の音源検出
装置では、音源の方向に加えて音源までの距離も検出で
きるので、音源のより正確な位置を検出できる。
装置では、音源の方向に加えて音源までの距離も検出で
きるので、音源のより正確な位置を検出できる。
【００３５】また、検出した音源が、実際の音源である
か、または、反射体の鏡像による架空音源であるかを、
検出した距離と反射体の位置情報とに基づいて、判別で
きるので、音源の正しい認識が可能となる。
か、または、反射体の鏡像による架空音源であるかを、
検出した距離と反射体の位置情報とに基づいて、判別で
きるので、音源の正しい認識が可能となる。
【図１】本発明の音源検出装置のハードウェアの構成図
である。
である。
【図２】本発明の音源検出装置の処理手順を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図３】音源の方向角の検出原理を説明するための図で
ある。
ある。
【図４】方向角θと加算信号Ｐ（θ）との関係を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図５】音源までの距離の検出原理を説明するための図
である。
である。
【図６】遅延時間の算出を説明するための図である。
【図７】距離ｆと加算信号Ｐ（ｆ）との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図８】距離ｆの変化と音源との関係を示す模式図であ
る。
る。
【図９】従来の音源の方向角の検出方法を説明するため
の図である。
の図である。
【図１０】従来例の問題点を説明するための図である。
１ 受信素子 ２ メモリ ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ ディジタル信号処理装置 ５ モニタ ６ ＣＰＵ ７ ＲＡＭ
Claims (2)
- 【請求項１】 音源からの音を受信して該音源の位置を
検出する装置において、音源からの音を受信するアレイ
状に配設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子
の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の
配設方向に対する音源の方向を検出する手段と、前記複
数の受信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数
の受信素子の中の任意の１個の受信素子から音源までの
距離を検出する手段とを備えることを特徴とする音源検
出装置。 - 【請求項２】 音源からの音を受信して該音源の位置を
検出する装置において、音源からの音を受信するアレイ
状に配設された複数の受信素子と、前記複数の受信素子
の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の受信素子の
配設方向に対する音源の方向を求める手段と、前記複数
の受信素子の時系列の受信結果に基づいて、前記複数の
受信素子の中の任意の１個の受信素子から音源までの距
離を求める手段と、音を反射する反射体の位置情報を記
憶する手段とを備え、求めた方向と求めた距離と記憶し
ておいた反射体の位置情報とに応じて音源の位置を検出
するように構成したことを特徴とする音源検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22412997A JPH1164090A (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 音源検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22412997A JPH1164090A (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 音源検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1164090A true JPH1164090A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16809004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22412997A Withdrawn JPH1164090A (ja) | 1997-08-20 | 1997-08-20 | 音源検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1164090A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003514412A (ja) * | 1999-11-05 | 2003-04-15 | ウェーブメーカーズ・インコーポレーテッド | 音源が一対のマイクロフォンから近いか遠いかを判断する方法 |
| JP2007057527A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-03-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 障害物検知システム |
| US9147347B2 (en) | 2011-01-18 | 2015-09-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Vehicle direction identification device, vehicle direction identification method and program therefor |
| CN112858999A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-28 | 清华大学 | 一种多音源定位方法、装置、电子设备及存储介质 |
-
1997
- 1997-08-20 JP JP22412997A patent/JPH1164090A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003514412A (ja) * | 1999-11-05 | 2003-04-15 | ウェーブメーカーズ・インコーポレーテッド | 音源が一対のマイクロフォンから近いか遠いかを判断する方法 |
| JP2007057527A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-03-08 | Aisin Seiki Co Ltd | 障害物検知システム |
| US9147347B2 (en) | 2011-01-18 | 2015-09-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Vehicle direction identification device, vehicle direction identification method and program therefor |
| CN112858999A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-28 | 清华大学 | 一种多音源定位方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN112858999B (zh) * | 2020-12-25 | 2023-04-07 | 清华大学 | 一种多音源定位方法、装置、电子设备及存储介质 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |