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JP2523959B2 - Direction information extraction device - Google Patents

Direction information extraction device

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Publication number
JP2523959B2
JP2523959B2 JP2212533A JP21253390A JP2523959B2 JP 2523959 B2 JP2523959 B2 JP 2523959B2 JP 2212533 A JP2212533 A JP 2212533A JP 21253390 A JP21253390 A JP 21253390A JP 2523959 B2 JP2523959 B2 JP 2523959B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microphone
direction information
global
information extraction
microphones
Prior art date
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JP2212533A
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Japanese (ja)
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JPH0494296A (en
Inventor
松巳 竹内
敏樹 羽入
克明 関口
英一郎 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は空間の物理的音場を任意方向に分割し、抽出
するための方向情報抽出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direction information extraction device for dividing and extracting a physical sound field in space into arbitrary directions.

従来の技術 従来、この種の方向情報抽出装置は日本音響学会誌1
1、719−725(1988)に記載されているように49本の無
指向性マイクロフォン,増幅器,ローパスフィルタ,A/D
変換器,位相接合器等を備えており、合成の位相中心を
全マイクロフォンの幾何学的中心に設置されたマイクロ
フォン位置におき、通路長差だけの遅延を持たせること
で、方向別情報の抽出ができるように構成されている。
Conventional Technology Conventionally, this type of direction information extraction device has been published by the Acoustical Society of Japan 1
1, 719-725 (1988), 49 omnidirectional microphones, amplifier, low-pass filter, A / D
Equipped with a converter and a phase splicer, the synthetic phase center is placed at the microphone position installed at the geometric center of all microphones, and a delay of the path length difference is added to extract direction-specific information. It is configured to be able to.

第3図は従来の方向情報抽出装置の構成を示してい
る。第3図において、1は同心円状マイクロフォンでそ
の出力は増幅器2で増幅されアンチエリアシングフィル
タ3により帯域制限され、AD変換器4によりデジタルデ
ータとなる。ここである方向より平面波が到来した場合
の各マイクロフォン位置とマイク治具中心との通路長差
を遅延量として、位相整合器5により補正した後、V・
W・X・Y・Zの円周上に配置された各データを加算器
6で加算する。次にデジタルフィルタ7により各加算デ
ータ毎に帯域制限した後、最終的に加算器8により合成
し、ある方向に対する情報を抽出する。このように、上
記従来の方向情報抽出装置でも、水平面内においては方
向情報を抽出することができる。
FIG. 3 shows the configuration of a conventional direction information extraction device. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a concentric microphone, the output of which is amplified by the amplifier 2, band-limited by the anti-aliasing filter 3, and converted into digital data by the AD converter 4. After the phase matching unit 5 corrects the path length difference between each microphone position and the center of the microphone jig when a plane wave arrives from a certain direction as a delay amount, V.
The adders 6 add the respective data arranged on the circumference of W, X, Y, and Z. Next, the digital filter 7 limits the band for each addition data, and finally, the adder 8 combines them to extract information for a certain direction. As described above, even the above-described conventional direction information extraction device can extract direction information in the horizontal plane.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の同心円状配列マイクロフォ
ンによる方向情報抽出装置では、水平面内に入射する平
面波以外の波面を捉えることができないという問題があ
った。
SUMMARY OF THE INVENTION However, the conventional direction information extraction device using the concentric circular array microphones has a problem in that it cannot capture a wavefront other than a plane wave incident on a horizontal plane.

本発明はこのような従来の問題を解決するものであ
り、三次元空間において任意の方向からの反射音を分離
できる優れた方向情報抽出装置を提供することを目的と
するものである。
The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an excellent directional information extraction device capable of separating a reflected sound from an arbitrary direction in a three-dimensional space.

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、複数のマイクロ
ホンを任意に取り付けたアームの端部を水平、垂直駆動
することにより球面上の集音をおこなうグローバルマイ
クロホンと、このグローバルマイクロホンの水平、垂直
駆動をランダムとする乱数発生手段と、前記グローバル
マイクロホンで集音されたデータのマイクロホン間の距
離差及び時間差を補正する補正手段と、この補正手段の
結果より方向情報を抽出する方向情報抽出手段とを備え
るようにしたものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides a global microphone that collects sound on a spherical surface by horizontally and vertically driving an end of an arm to which a plurality of microphones are arbitrarily attached, Random number generating means for randomly driving the global microphone horizontally and vertically, correcting means for correcting distance difference and time difference between microphones of data collected by the global microphone, and direction information extracted from the result of the correcting means. And a direction information extracting means for performing the operation.

作用 したがって、本発明によれば、4チャンネルのマイク
ロフォンを三次元空間で移動させ、インパルスレスポン
スを収録することによって、所望方向の情報を抽出する
ことができ、音楽ホール等の評価および音場制御用デー
タベース等の利用ができるという効果を有する。
Effect Therefore, according to the present invention, by moving a 4-channel microphone in a three-dimensional space and recording an impulse response, information in a desired direction can be extracted, which is used for evaluation of a music hall and sound field control. It has an effect that a database or the like can be used.

実施例 第1図は本発明の一実施例の構成を示すものである。
第1図において、11はグローバルマイクロフォンであ
り、最大長2mのアームに等比間隔に複数本、たとえば4
本のマイクロフォンが設置されており、増幅器12により
各入力は増幅され、ローパスフィルタで構成されたアン
チエリアシングフィルタ13により帯域制限され、パーソ
ナルコンピュータ16により制御された同一クロックによ
りAD変換器14でデジタル化した後、さらにデジタルフィ
ルタ15で帯域制限を行う。各チャンネルのデータは、光
ディスクメモリ17に保存される。次にパーソナルコンピ
ュータ16からの制御により、水平移動用ドライバ18,垂
直移動用ドライバ19が各パルスモータを動作させ、グロ
ーバルマイクロフォン11を次の測定ポイントに移動させ
て上記と同様の測定を行う。最終的に各測定点でのデー
タを光ディスクメモリ17に保存した後、抽出した方向に
対する各測定点の距離差、すなわち時間遅れを補正回路
20補正し、各チャンネル毎に加算回路21で加算を行い4
チャンネルのデータとする。各チャンネルデータはチャ
ンネル別にデジタルフィルタで帯域制限した後、再合成
し、方向情報を抽出する。このように、上記実施例によ
れば、グローバルマイクロホン11を球面上に集音するよ
うに、水平移動用ドライバ18と垂直移動用ドライバ19の
駆動を乱数を発生させてランダムに移動させるので、全
方向で均等な指向特性が得られるものであり、特に垂直
方向平面波を抽出できる利点を有すると共に、位相補正
し同期加算を行うことにより、SN比の高い方向情報を抽
出できる利点も有する。
Embodiment FIG. 1 shows the structure of an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a global microphone, which has a maximum length of 2 m and a plurality of arms, for example, 4 at equal intervals.
A microphone is installed, each input is amplified by an amplifier 12, band-limited by an anti-aliasing filter 13 composed of a low-pass filter, and digitally by an AD converter 14 by the same clock controlled by a personal computer 16. After conversion, the band is further limited by the digital filter 15. The data of each channel is stored in the optical disc memory 17. Then, under the control of the personal computer 16, the horizontal movement driver 18 and the vertical movement driver 19 operate the respective pulse motors to move the global microphone 11 to the next measurement point and perform the same measurement as above. Finally, the data at each measurement point is stored in the optical disk memory 17, and then the distance difference between each measurement point with respect to the extracted direction, that is, the time delay is corrected.
20 corrections are performed and addition is performed by the addition circuit 21 for each channel.
Use as channel data. Each channel data is subjected to band limitation by a digital filter for each channel and then recombined to extract direction information. As described above, according to the above-described embodiment, since the driving of the horizontal movement driver 18 and the vertical movement driver 19 are randomly generated and randomly moved so as to collect the global microphone 11 on the spherical surface, The directional characteristic is uniform in each direction, and in particular, it has an advantage that a vertical plane wave can be extracted and also has an advantage that direction information having a high SN ratio can be extracted by performing phase correction and synchronous addition.

第2図はグローバルマイクロフォン11の移動機構を示
す。28は水平回転機構で水平回転テーブル22が回転軸に
より連結されている。23はポールで取付けベース24によ
り水平回転テーブル22に取付けられている。ポール23の
他端にはグローバルマイクロフォン11が垂直回転機構25
を介して取付けられている。グローバルマイクロフォン
11は最大長2mのマイクブーム26に等比間隔で4本のマイ
クロフォン27が設置されて構成されている。
FIG. 2 shows a moving mechanism of the global microphone 11. Reference numeral 28 denotes a horizontal rotation mechanism, to which the horizontal rotary table 22 is connected by a rotary shaft. A pole 23 is attached to the horizontal rotary table 22 by a mounting base 24. At the other end of the pole 23, the global microphone 11 is vertically rotated 25.
Is installed through. Global microphone
The reference numeral 11 is composed of a microphone boom 26 having a maximum length of 2 m and four microphones 27 installed at equal intervals.

第1図で説明して水平移動用ドライバ18により水平移
動用パルスモータを動作させると、水平回転テーブル22
が水平面内で回転するので、グローバルマイクロフォン
11は水平面内を走査する。一方垂直移動用ドライバ19に
より垂直移動用パルスモータを動作させると、垂直回転
機構25によりグローバルマイクロフォン11が垂直面内を
走査する。このように水平,垂直両方向の走査によりグ
ローバルマイクロホン11は、球面上を自在に走査するこ
とができる。したがって、球面上にマイクロホンを設定
すれば、単位時間に音波が通過するマイクロホンの数は
一定となり、時間シフト量に偏りが無く、指向合成の際
の時間シフト量の均等性と、指向特性の3次元における
等方性が両立できるので、音楽ホール等の音場空間にお
ける評価および音場制御用データベース等の作成に利用
できる。
As described with reference to FIG. 1, when the horizontal movement pulse motor is operated by the horizontal movement driver 18, the horizontal rotary table 22
Rotates in the horizontal plane, so the global microphone
11 scans in the horizontal plane. On the other hand, when the vertical movement driver 19 operates the vertical movement pulse motor, the vertical rotation mechanism 25 causes the global microphone 11 to scan in the vertical plane. Thus, the global microphone 11 can freely scan the spherical surface by scanning in both the horizontal and vertical directions. Therefore, if microphones are set on a spherical surface, the number of microphones through which sound waves pass in a unit time becomes constant, there is no bias in the amount of time shift, and the uniformity of the amount of time shift during directional synthesis and the directional characteristics 3 Since it is possible to achieve both isotropicity in dimensions, it can be used for evaluation in a sound field space such as a music hall and creation of a sound field control database.

発明の効果 本発明は、複数のマイクロホンを任意に取り付けたア
ームの端部を水平、垂直駆動することにより球面上の集
音をおこなうグローバルマイクロホンによって、集音す
ることで単位時間に音波が通過するマイクロホンの数が
一定となり、時間シフト量に偏りが無く、指向性合成の
際の時間シフトの均等性と、指向性特性の3次元におけ
る等方性が両立できるものである。また、グローバルマ
イクロホンの水平、垂直駆動をランダムとすることによ
り、全方向で均等な指向性特性が得られるという効果を
有する。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention uses a global microphone that collects sound on a spherical surface by horizontally and vertically driving the ends of an arm to which a plurality of microphones are arbitrarily attached, so that sound waves pass in a unit time by collecting sound. The number of microphones is constant, there is no bias in the amount of time shift, and the uniformity of the time shift during directivity synthesis and the three-dimensional isotropicity of the directivity characteristics can both be achieved. Further, by randomly driving the global microphone horizontally and vertically, it is possible to obtain uniform directivity characteristics in all directions.

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

第1図は本発明の一実施例における方向情報抽出装置の
概略ブロック図、第2図は同装置のグローバルマイクロ
フォン概略図、第3図は従来の方向情報抽出装置の概略
ブロック図である。 11……グローバルマイクロフォン、12……増幅器、13…
…アンチエリアシングフィルタ、14……AD変換器、15…
…デジタルフィルタ、16……パーソナルコンピュータ、
17……光ディスクメモリ、18……水平移動用ドライバ、
19……垂直移動用ドライバ、20……補正回路、21……加
算回路。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a direction information extracting device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of a global microphone of the same device, and FIG. 3 is a schematic block diagram of a conventional direction information extracting device. 11 ... Global microphone, 12 ... Amplifier, 13 ...
… Anti-aliasing filter, 14… AD converter, 15…
… Digital filter, 16… Personal computer,
17: Optical disk memory, 18: Horizontal movement driver,
19 ... Vertical movement driver, 20 ... Correction circuit, 21 ... Addition circuit.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数のマイクロホンを任意に取り付けたア
ームの端部を水平、垂直駆動することにより球面上の集
音をおこなうグローバルマイクロホンと、このグローバ
ルマイクロホンの水平、垂直駆動をランダムとする乱数
発生手段と、前記グローバルマイクロホンで集音された
データのマイクロホン間の距離差及び時間差を補正する
補正手段と、この補正手段の結果より方向情報を抽出す
る方向情報抽出手段とを備える方向情報抽出装置。
1. A global microphone that collects sound on a spherical surface by horizontally and vertically driving an end of an arm to which a plurality of microphones are arbitrarily attached, and a random number generator that randomly drives horizontally and vertically the global microphone. A direction information extraction device comprising: means, a correction means for correcting a distance difference and a time difference between microphones of data collected by the global microphone, and a direction information extraction means for extracting direction information from a result of the correction means.
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