音源方向推定装置及びプログラム
【課題】 ハードウェア規模が小さく、かつ推定精度が高い音源方向推定装置を提供する。
【解決手段】 音を採取する複数のマイクを備える。また、ある位置に音源があった場合に、各マイク位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持しておく。そして、各マイクが採取した音信号に対し、そのマイクについて保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置（未知である）の音信号を推定する。そして、異なるマイクについて、推定された音源位置での音信号が一致する（音信号の相関が高い）ものを探索し、未知音源の少なくとも方向の情報を得る。
【解決手段】 音を採取する複数のマイクを備える。また、ある位置に音源があった場合に、各マイク位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持しておく。そして、各マイクが採取した音信号に対し、そのマイクについて保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置（未知である）の音信号を推定する。そして、異なるマイクについて、推定された音源位置での音信号が一致する（音信号の相関が高い）ものを探索し、未知音源の少なくとも方向の情報を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音源方向推定装置及びプログラムに関し、例えば、頭部等の身体部位に対する音源の向きを推定する場合に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
人間は、左右の耳で聴く音の違いから、音源の方向、距離を認知する。左右の耳で聴く音の違いは、音源から左右の耳までの距離の違い、すなわち、音が空間を伝播する際に与えられる特性（周波数特性、位相特性、音量など）の違いに起因する。ある音源からの信号に対して、この特性の違いを意図的に付加することにより、任意の方向、距離に認識させることができる。音源が耳まで到達する際に付加される特性を表すものとして、ＨＲＴＦ（頭部伝達関数）と呼ばれるものが良く知られている。予め音源から耳までのＨＲＴＦを測定し、これを音源信号に付加することにより、音源から音が聴こえるように認識させることができる。更に、頭部の動きを検知して、頭部が右に回転した場合には音源位置を左に移動させたり、頭部が左に回転した場合には音源位置を右に移動させたりすることにより、恰も一定の場所に音源があるかのように認識させることができる。
【０００３】
音源に対する頭部の向きや動きを検知する方法として、ＧＰＳ（全地球測位システム）を用いる手法（特許文献１参照）、加速度センサを用いる手法（特許文献２参照）、地磁気センサを用いる手法（特許文献３参照）などが従来から存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６７７３７
【特許文献２】特開２００３−１３９５３６
【特許文献３】特開２００３−１６７０３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１〜特許文献３に記載の方法は、いずれも専用のハードウェアが必要であり、装置規模やコストが増大してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ハードウェア規模が小さく、かつ推定精度が高い音源方向推定装置及びプログラムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明の音源方向推定装置は、（１）音を採取する複数の音採取手段と、（２）ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、（３）上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、（４）異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、（５）生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の本発明の音源方向推定プログラムは、複数の音採取手段が採取した音信号が与えられるコンピュータを、（１）ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、（２）上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、（３）異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、（４）生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハードウェア規模が小さく、かつ推定精度が高い音源方向推定装置及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における推定原理を説明するために、一対のマイクの取付けの様子を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態における推定原理を説明するために、音源と空間伝達関数の経路との関係を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態の音源方向推定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態における音場関数ｃ（ｍ）の一例を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態における推定原理の説明図である。
【図６】第２の実施形態の音源方向推定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第１の実施形態に係る音源方向推定装置の用途例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による音源方向推定装置及びプログラムを、頭部から見た音源の相対的な方向の推定に適用した第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００１２】
（Ａ−１）第１の実施形態における推定原理
まず、第１の実施形態の音源方向推定装置が適用している、頭部から見た音源の向きの推定原理を説明する。なお、音源は、音声や音響を発音するものだけでなく、雑音を発音するものであっても良い。
【００１３】
今、図１に示すように、左右の耳の位置にマイクロフォン（以下、マイクと呼ぶ）１０１Ｒ及び１０１Ｌが設けられ、右耳用マイク１０１Ｒで採取された信号をｙｒ（ｎ）、左耳用マイク１０１Ｌで採取された信号をｙｌ（ｎ）とする。また、図２に示すように、正面（０度）にある音源の信号をｘ０（ｎ）、正面にある音源から右耳までの空間伝達関数（頭部伝達関数）をＨ０Ｒ（ｚ）、正面にある音源から左耳までの空間伝達関数をＨ０Ｌ（ｚ）のように定義する。
【００１４】
このとき、（１）式及び（２）式に示すような関係が成り立つ。但し、（１）式及び（２）式において、ＹＲ（ｚ）はｙｒ（ｎ）をｚ変換したものであり、ＹＬ（ｚ）はｙｌ（ｎ）をｚ変換したものである。なお、各パラメータにおける数字「０」は角度０（正面）に対応しており、以下のように、この数字部分に他の角度を表す数字を含むパラメータも存在する。
【００１５】
ＹＲ（ｚ）＝Ｈ０Ｒ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（１）
ＹＬ（ｚ）＝Ｈ０Ｌ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（２）
（１）式及び（２）式はそれぞれ、（３）式及び（４）式に示すように変形することができる。
【００１６】
ｘ０（ｚ）＝Ｈ０Ｒ（ｚ）−１・ＹＲ（ｚ） …（３）
ｘ０（ｚ）＝Ｈ０Ｌ（ｚ）−１・ＹＬ（ｚ） …（４）
ここで、上付きの−１は空間伝達関数のインバース（逆特性）を表し、（５）式及び（６）式の関係が成り立つ。
【００１７】
Ｈ０Ｒ（ｚ）・Ｈ０Ｒ（ｚ）−１＝１ …（５）
Ｈ０Ｌ（ｚ）・Ｈ０Ｌ（ｚ）−１＝１ …（６）
（３）式及び（４）式からは、音源の向き（角度）が分かれば、採取した信号に対して、その角度に応じた空間伝達関数の逆特性を施すことにより、音源での信号（以下、音源信号と呼ぶ）が推定でき、しかも、右採取信号から推定した音源信号と左採取信号から推定した音源信号は一致することが分かる。２つの音源信号が一致することは、相関から見れば、非常に高い相関を示していることになる。
【００１８】
一方、音源との角度と異なる空間伝達関数の逆特性を適用した場合には、右採取信号から推定した音源信号と左採取信号から推定した音源信号とは一致しない（すなわち、低い相関を示す）。例えば、音源が正面（０度）にある場合において、角度が４５度の空間伝達関数の逆特性を適用した場合には、右採取信号から推定した音源信号と左採取信号から推定した音源信号とは一致しない。（７）式〜（９）式は、このような場合を示している。（７）式〜（９）式において、Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１は正面から左４５度にある音源から右耳までの空間伝達関数の逆特性、Ｈ４５Ｌ（ｚ）−１は正面から左４５度にある音源から左耳までの空間伝達関数の逆特性、ｘ４５Ｒ（ｚ）は右採取音声から角度４５度として推定した音源信号、ｘ４５Ｌ（ｚ）は左採取音声から角度４５度として推定した音源信号である。Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１・Ｈ０Ｒ（ｚ）やＨ４５Ｌ（ｚ）−１・Ｈ０Ｌ（ｚ）は１にはならない。
【００１９】
ｘ４５Ｒ（ｚ）＝Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１・ＹＲ（ｚ）
＝Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１・Ｈ０Ｒ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（７）
ｘ４５Ｌ（ｚ）＝Ｈ４５Ｌ（ｚ）−１・ＹＬ（ｚ）
＝Ｈ４５Ｌ（ｚ）−１・Ｈ０Ｌ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（８）
ｘ４５Ｒ（ｚ）≠ｘ４５Ｌ（ｚ） …（９）
今、音源との角度が不明な状態で採取された右採取信号、左採取信号があったとする。これらの信号に対して、全ての角度（０度〜３５９度）の推定音源信号を得、右推定音源信号と左推定音源信号の相関をｃ（ｍ）で表す（但し、ｍ＝０〜３５９）。このｃ（ｍ）を音場関数と定義すると、実際の音源との角度（角度＝Ｍ度）近傍の角度に対応する音場関数（ｃ（Ｍ）、及びｃ（Ｍ）の近傍）の値は大きくなり、それ以外のものは値が小さくなる特性を示す。すなわち、音場関数の値が大きくなる角度が実際の音源との角度であり、音場関数から実際の音源との角度を推定することができる。
【００２０】
（Ａ−２）第１の実施形態の構成
図３は、上述した原理に従っている第１の実施形態の音源方向推定装置の機能的構成を示すブロック図である。
【００２１】
第１の実施形態の音源方向推定装置１００は、右耳用マイク１０１Ｒ、左耳用マイク１０１Ｌ、右耳用音源推定回路１０２Ｒ、左耳用音源推定回路１０２Ｌ、音場生成回路１０３及び音源方向推定回路１０４を有する。ここで、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌ以外の部分は、ＣＰＵやＤＳＰ（コンピュータに搭載されたものを含む）と、そのＣＰＵやＤＳＰが実行する音源方向推定プログラムとによって実現することができる。
【００２２】
右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌはそれぞれ、上述したように、音源からの信号を採取（捕捉）するものである。
【００２３】
右耳用音源推定回路１０２Ｒは、右耳用マイク１０１Ｒが採取した信号ｙｒ（ｎ）と、内部記憶している右耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性とから、（３）式に示すような演算を実行し、全ての角度に対する右耳推定音源信号ｘ０ｒ（ｎ）〜ｘ３５９ｒ（ｎ）を得るものである。
【００２４】
左耳用音源推定回路１０２Ｌは、左耳用マイク１０１Ｌが採取した信号ｙｌ（ｎ）と、内部記憶している左耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性とから、（４）式に示すような演算を実行し、全ての角度に対する左耳推定音源信号ｘ０ｌ（ｎ）〜ｘ３５９ｌ（ｎ）を得るものである。
【００２５】
音場生成回路１０３は、右耳推定音源信号ｘｍｒ（ｎ）と左耳音源推定信号ｘｍｌ（ｎ）とから、上述した音場関数ｃ（ｍ）を生成するものである。
【００２６】
音源方向推定回路１０４は、音場関数ｃ（ｍ）の値に基づき、音源の方向を推定するものである。１つの音源を推定対象としている場合であれば、音源方向推定回路１０４は、例えば、音場関数ｃ（ｍ）の値が最も大きくなる角度θを取り出し、それを音源の方向と推定する。複数の音源を推定対象としている場合であれば、音源方向推定回路１０４は、例えば、図４に示すような音場関数ｃ（ｍ）の曲線上で極大値（但し、所定閾値以上であることを要する）を与える角度を全て取り出し、それぞれを異なる音源の方向と推定する。（Ａ−３）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係る音源方向推定装置１００の動作を説明する。
【００２７】
音源からの信号（音声又は音響）は、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌによってそれぞれ、採取（捕捉）される。
【００２８】
右耳用マイク１０１Ｒによる採取信号ｙｒ（ｎ）は、右耳用音源推定回路１０２Ｒによって、右耳用音源推定回路１０２Ｒが内部記憶している右耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性が乗算され、全ての角度に対する右耳推定音源信号ｘ０ｒ（ｎ）〜ｘ３５９ｒ（ｎ）が得られる。また、左耳用マイク１０１Ｌによる採取信号ｙｌ（ｎ）は、左耳用音源推定回路１０２Ｌによって、左耳用音源推定回路１０２Ｌが内部記憶している左耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性が乗算され、全ての角度に対する左耳推定音源信号ｘ０ｌ（ｎ）〜ｘ３５９ｌ（ｎ）が得られる。
【００２９】
その後、音場生成回路１０３によって、右耳推定音源信号ｘｍｒ（ｎ）と左耳音源推定信号ｘｍｌ（ｎ）とから、音場関数ｃ（ｍ）が生成される。
【００３０】
音場関数ｃ（ｍ）の最大値若しくは極大値が、音源方向推定回路１０４によって検出され、最大値若しくは極大値に係る角度が、音源の方向を表すものとして推定される。
【００３１】
（Ａ−４）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、左右のマイクが採取した音声信号若しくは音響信号のみを用いた演算処理により音源方向を推定するため、必ずしも、専用若しくは複雑なハードウェアを必要とせず、装置規模、コストが小さくても、高精度の推定を可能とすることができる。
【００３２】
（Ａ−５）第１の実施形態の変形実施形態
第１の実施形態は、音源と、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌとの距離が概ね一定であることを前提としている。
【００３３】
音源と、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌとの距離が不明の場合には、以下のようにすれば良い。すなわち、左右の耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性として、複数の距離（例えば、５０ｃｍずつ異なる）のものを用意しておき、各距離毎に、音源の方向の推定動作を行う。この推定動作で最大値や極大値が検出された場合、所定の閾値を超えていて始めて、その距離のその方向に音源が存在すると推定する。
【００３４】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による音源方向推定装置及びプログラムを、頭部方位（頭部の向き）の推定に適用した第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００３５】
（Ｂ−１）第２の実施形態における推定原理
まず、第２の実施形態の音源方向推定装置が適用している、頭部方位（頭部の向き）の推定原理を説明する。なお、第２の実施形態の場合、音源が固定若しくはほぼ固定されているものである。このような固定は短時間の間であっても良い。
【００３６】
図５は、第２の実施形態における推定原理を説明するための図面である。時刻ｎにおいて、音源位置が正面（角度０）であった場合の音場関数ｃｎ（ｍ）はｃｎ（０）近傍の値が大きくなるような特性を示す。音場関数ｃｎ（ｍ）の表記における「ｎ」は時刻ｎを表している。時刻ｎ＋１において頭部が時刻ｎより右に４５度だけ回転したとする。このとき、その音場関数ｃｎ＋１（ｍ）は、ｃｎ＋１（４５）近傍の値が大きくなるような特性を示す。
【００３７】
ここで、時刻ｎの音場関数ｃｎ（ｍ）と時刻ｎ＋１の音場関数ｃｎ（ｍ）との間には、（１０）式に示すような関係が成立する。
【００３８】
ｃｎ＋１（０）＝ｃｎ（３１５）
:
ｃｎ＋１（４４）＝ｃｎ（３５９）
ｃｎ＋１（４５）＝ｃｎ（０）
:
ｃｎ＋１（３５９）＝ｃｎ（３１４） …（１０）
つまり、時刻ｎ＋１の音場関数ｃｎ＋１（ｍ）は、時刻ｎの音場関数ｃｎ（ｍ）を左に４５度だけ回転させたように見える。このことから、音場関数の時間変化を観測すれば、頭部はそれと逆方向に動いていると推定できることが分かる。
【００３９】
（Ｂ−２）第２の実施形態の構成及び動作
図６は、上述した原理に従っている第２の実施形態の音源方向推定装置の機能的構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図３との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００４０】
図６において、第２の実施形態の音源方向推定装置１００Ａは、第１の実施形態における音源方向推定回路１０４に代えて、頭部方位推定回路１０５を設けたものである。
【００４１】
頭部方位推定回路１０５は、前時刻ｎ−１の音場関数ｃｎ−１（ｍ）を記憶しており、新たな時刻ｎの音場関数ｃｎ（ｍ）が音場生成回路１０３から与えられたときには、上述した（１０）式に示すような関係が成立する角度のずれＤを求め、この角度Ｄを、前時刻ｎ−１からの頭部の方位変化として推定するものである。
【００４２】
（１０）式に示すような関係が成立する角度ずれＤの探索は、例えば、以下のように実行すれば良い。音場関数ｃｎ−１（ｍ）及びｃｎ（ｍ）のそれぞれについて、複数の極大値（最大値を含む）を複数求めると共に、前後の極大値間の角度差を求める。前後の極大値間の角度差を参照しつつ、一方の音場関数ｃｎ−１（ｍ）における各極大値と他方の音場関数ｃｎ（ｍ）の各極大値とを対応付ける。対応付けた極大値間の角度のずれの平均を求めると共に、極大値以外の角度でも、この角度ずれで対応できることを確認し、（１０）式に示すような関係が成立する角度ずれＤを得る。
【００４３】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、左右のマイクが採取した音声信号若しくは音響信号のみを用いた演算処理により音場関数を求めると共にその時間変化を観測して頭部の方位変化が推定できるため、必ずしも、専用若しくは複雑なハードウェアを必要とせず、装置規模、コストが小さくても、高精度の推定を可能とすることができる。
【００４４】
（Ｂ−４）第２の実施形態の変形実施形態
上記第２の実施形態では、音源が固定で頭部が回動する場合を示したが、逆に、頭部方位が固定で、頭部を中心として音源が回動する場合の回動角を推定する場合にも、第２の実施形態の技術思想を適用することができる。
【００４５】
（Ｃ）他の実施形態
上記でも、変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００４６】
上記では、一対（２つ）のマイクが左右の耳の近傍に位置するものを示したが、マイクの位置はこれに限定されるものではない。例えば、左右の肩にマイクを取り付け、胸部に係る方向や方位を推定するようにしても良い。
【００４７】
上記では、一対（２つ）のマイクを利用し、２つのマイクと音源位置とを含む平面上で所望する方向や方位を捉えるものを示したが、３つ以上のマイクを利用して所望する方向や方位を捉えるようにしても良い。例えば、３つのマイクを三角形の頂点位置に配置し、第１及び第２のマイクの採取信号から、第１及び第２のマイクと音源位置とを含む第１の平面上で所望する方向や方位を捉え、第２及び第３のマイクの採取信号から、第２及び第３のマイクと音源位置とを含む第２の平面上で所望する方向や方位を捉え、第３及び第１のマイクの採取信号から、第３及び第１のマイクと音源位置とを含む第３の平面上で所望する方向や方位を捉え、得られた３種類の方向や方位を整理して、最終的に３次元上の方向や方位を推定するようにしても良い。
【００４８】
上記各実施形態では、音源方向推定装置の用途に言及しなかったが、本発明の用途は限定されるものではない。
【００４９】
図７は、第１の実施形態に係る音源方向推定装置１００の用途の一例を示すブロック図である。
【００５０】
図７において、符号２００Ｒ及び２００Ｌが付与された部材は、ヘッドフォンの右耳用及び左耳用のイヤーパッドを表しており、その内部は、右耳用のイヤーパッド２００Ｒについて詳細に示すように、スピーカ２０１Ｒ、２０１Ｌ、マイク２０２Ｒ、２０２Ｌ、ミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌ、増幅・減衰回路２０４Ｒ、２０４Ｌを含んでいる。携帯電話回路２１０は通話中か否かを表す状態信号Ｖを増幅・減衰回路２０４Ｒ及び２０４Ｌに与えると共に、通話中の受話音声信号を立体音響回路２１１に与える。立体音響回路２１１は、受話音声信号に対して、頭部伝達関数を適用して、左右の耳に対して正面の所定距離にある仮想音源位置からの左右の耳用の受話音声信号ｓｒ及びｓｌを形成して、対応するミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌに与える。各マイク２０２Ｒ、２０２Ｌが採取した採取信号は、音源方向推定装置１００に与えられる。音源方向推定装置１００は、音源の方向を上述したように推定すると共に、（３）式及び（４）式に示すような演算によってその音源信号も得る。
【００５１】
通話中でない場合には、各増幅・減衰回路２０４Ｒ、２０４Ｌは、対応するマイク２０２Ｒ、２０２Ｌが採取した信号をそのまま若しくは多少増幅して、ミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌ経由で対応するスピーカ２０１Ｒ、２０１Ｌに与えて発音出力させる。従って、ヘッドフォンの装着状態においても、周囲音をユーザは聴取することができる。
【００５２】
通話中の場合には、各増幅・減衰回路２０４Ｒ、２０４Ｌは、音源方向推定装置１００から与えられた周囲音音源の方向とその音源位置での音源信号とに基づき、左右の耳に対する正面から、所定角度範囲内にある周囲音音源からの音源信号を大きく減衰させ、若しくは、除去し、所定角度範囲を超えた方向の周囲音音源からの音源信号はさほど減衰させずに、ミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌ経由で対応するスピーカ２０１Ｒ、２０１Ｌに与えて発音出力させる。従って、受話音声信号の仮想音源に近い位置を音源位置とする周囲音は通話中には聴取されず、受話音声信号の仮想音源と音源方向が大きく異なる周囲音は通話中にも聴取される。
【符号の説明】
【００５３】
１００、１００Ａ…音源方向推定装置、１０１Ｒ…右耳用マイク、１０１Ｌ…左耳用マイク、１０２Ｒ…右耳用音源推定回路、１０２Ｌ…左耳用音源推定回路、１０３…音場生成回路、１０４…音源方向推定回路、１０５…頭部方位推定回路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は音源方向推定装置及びプログラムに関し、例えば、頭部等の身体部位に対する音源の向きを推定する場合に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
人間は、左右の耳で聴く音の違いから、音源の方向、距離を認知する。左右の耳で聴く音の違いは、音源から左右の耳までの距離の違い、すなわち、音が空間を伝播する際に与えられる特性（周波数特性、位相特性、音量など）の違いに起因する。ある音源からの信号に対して、この特性の違いを意図的に付加することにより、任意の方向、距離に認識させることができる。音源が耳まで到達する際に付加される特性を表すものとして、ＨＲＴＦ（頭部伝達関数）と呼ばれるものが良く知られている。予め音源から耳までのＨＲＴＦを測定し、これを音源信号に付加することにより、音源から音が聴こえるように認識させることができる。更に、頭部の動きを検知して、頭部が右に回転した場合には音源位置を左に移動させたり、頭部が左に回転した場合には音源位置を右に移動させたりすることにより、恰も一定の場所に音源があるかのように認識させることができる。
【０００３】
音源に対する頭部の向きや動きを検知する方法として、ＧＰＳ（全地球測位システム）を用いる手法（特許文献１参照）、加速度センサを用いる手法（特許文献２参照）、地磁気センサを用いる手法（特許文献３参照）などが従来から存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６７７３７
【特許文献２】特開２００３−１３９５３６
【特許文献３】特開２００３−１６７０３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１〜特許文献３に記載の方法は、いずれも専用のハードウェアが必要であり、装置規模やコストが増大してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ハードウェア規模が小さく、かつ推定精度が高い音源方向推定装置及びプログラムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明の音源方向推定装置は、（１）音を採取する複数の音採取手段と、（２）ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、（３）上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、（４）異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、（５）生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の本発明の音源方向推定プログラムは、複数の音採取手段が採取した音信号が与えられるコンピュータを、（１）ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、（２）上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、（３）異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、（４）生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハードウェア規模が小さく、かつ推定精度が高い音源方向推定装置及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における推定原理を説明するために、一対のマイクの取付けの様子を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態における推定原理を説明するために、音源と空間伝達関数の経路との関係を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態の音源方向推定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態における音場関数ｃ（ｍ）の一例を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態における推定原理の説明図である。
【図６】第２の実施形態の音源方向推定装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第１の実施形態に係る音源方向推定装置の用途例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による音源方向推定装置及びプログラムを、頭部から見た音源の相対的な方向の推定に適用した第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００１２】
（Ａ−１）第１の実施形態における推定原理
まず、第１の実施形態の音源方向推定装置が適用している、頭部から見た音源の向きの推定原理を説明する。なお、音源は、音声や音響を発音するものだけでなく、雑音を発音するものであっても良い。
【００１３】
今、図１に示すように、左右の耳の位置にマイクロフォン（以下、マイクと呼ぶ）１０１Ｒ及び１０１Ｌが設けられ、右耳用マイク１０１Ｒで採取された信号をｙｒ（ｎ）、左耳用マイク１０１Ｌで採取された信号をｙｌ（ｎ）とする。また、図２に示すように、正面（０度）にある音源の信号をｘ０（ｎ）、正面にある音源から右耳までの空間伝達関数（頭部伝達関数）をＨ０Ｒ（ｚ）、正面にある音源から左耳までの空間伝達関数をＨ０Ｌ（ｚ）のように定義する。
【００１４】
このとき、（１）式及び（２）式に示すような関係が成り立つ。但し、（１）式及び（２）式において、ＹＲ（ｚ）はｙｒ（ｎ）をｚ変換したものであり、ＹＬ（ｚ）はｙｌ（ｎ）をｚ変換したものである。なお、各パラメータにおける数字「０」は角度０（正面）に対応しており、以下のように、この数字部分に他の角度を表す数字を含むパラメータも存在する。
【００１５】
ＹＲ（ｚ）＝Ｈ０Ｒ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（１）
ＹＬ（ｚ）＝Ｈ０Ｌ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（２）
（１）式及び（２）式はそれぞれ、（３）式及び（４）式に示すように変形することができる。
【００１６】
ｘ０（ｚ）＝Ｈ０Ｒ（ｚ）−１・ＹＲ（ｚ） …（３）
ｘ０（ｚ）＝Ｈ０Ｌ（ｚ）−１・ＹＬ（ｚ） …（４）
ここで、上付きの−１は空間伝達関数のインバース（逆特性）を表し、（５）式及び（６）式の関係が成り立つ。
【００１７】
Ｈ０Ｒ（ｚ）・Ｈ０Ｒ（ｚ）−１＝１ …（５）
Ｈ０Ｌ（ｚ）・Ｈ０Ｌ（ｚ）−１＝１ …（６）
（３）式及び（４）式からは、音源の向き（角度）が分かれば、採取した信号に対して、その角度に応じた空間伝達関数の逆特性を施すことにより、音源での信号（以下、音源信号と呼ぶ）が推定でき、しかも、右採取信号から推定した音源信号と左採取信号から推定した音源信号は一致することが分かる。２つの音源信号が一致することは、相関から見れば、非常に高い相関を示していることになる。
【００１８】
一方、音源との角度と異なる空間伝達関数の逆特性を適用した場合には、右採取信号から推定した音源信号と左採取信号から推定した音源信号とは一致しない（すなわち、低い相関を示す）。例えば、音源が正面（０度）にある場合において、角度が４５度の空間伝達関数の逆特性を適用した場合には、右採取信号から推定した音源信号と左採取信号から推定した音源信号とは一致しない。（７）式〜（９）式は、このような場合を示している。（７）式〜（９）式において、Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１は正面から左４５度にある音源から右耳までの空間伝達関数の逆特性、Ｈ４５Ｌ（ｚ）−１は正面から左４５度にある音源から左耳までの空間伝達関数の逆特性、ｘ４５Ｒ（ｚ）は右採取音声から角度４５度として推定した音源信号、ｘ４５Ｌ（ｚ）は左採取音声から角度４５度として推定した音源信号である。Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１・Ｈ０Ｒ（ｚ）やＨ４５Ｌ（ｚ）−１・Ｈ０Ｌ（ｚ）は１にはならない。
【００１９】
ｘ４５Ｒ（ｚ）＝Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１・ＹＲ（ｚ）
＝Ｈ４５Ｒ（ｚ）−１・Ｈ０Ｒ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（７）
ｘ４５Ｌ（ｚ）＝Ｈ４５Ｌ（ｚ）−１・ＹＬ（ｚ）
＝Ｈ４５Ｌ（ｚ）−１・Ｈ０Ｌ（ｚ）・ｘ０（ｚ） …（８）
ｘ４５Ｒ（ｚ）≠ｘ４５Ｌ（ｚ） …（９）
今、音源との角度が不明な状態で採取された右採取信号、左採取信号があったとする。これらの信号に対して、全ての角度（０度〜３５９度）の推定音源信号を得、右推定音源信号と左推定音源信号の相関をｃ（ｍ）で表す（但し、ｍ＝０〜３５９）。このｃ（ｍ）を音場関数と定義すると、実際の音源との角度（角度＝Ｍ度）近傍の角度に対応する音場関数（ｃ（Ｍ）、及びｃ（Ｍ）の近傍）の値は大きくなり、それ以外のものは値が小さくなる特性を示す。すなわち、音場関数の値が大きくなる角度が実際の音源との角度であり、音場関数から実際の音源との角度を推定することができる。
【００２０】
（Ａ−２）第１の実施形態の構成
図３は、上述した原理に従っている第１の実施形態の音源方向推定装置の機能的構成を示すブロック図である。
【００２１】
第１の実施形態の音源方向推定装置１００は、右耳用マイク１０１Ｒ、左耳用マイク１０１Ｌ、右耳用音源推定回路１０２Ｒ、左耳用音源推定回路１０２Ｌ、音場生成回路１０３及び音源方向推定回路１０４を有する。ここで、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌ以外の部分は、ＣＰＵやＤＳＰ（コンピュータに搭載されたものを含む）と、そのＣＰＵやＤＳＰが実行する音源方向推定プログラムとによって実現することができる。
【００２２】
右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌはそれぞれ、上述したように、音源からの信号を採取（捕捉）するものである。
【００２３】
右耳用音源推定回路１０２Ｒは、右耳用マイク１０１Ｒが採取した信号ｙｒ（ｎ）と、内部記憶している右耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性とから、（３）式に示すような演算を実行し、全ての角度に対する右耳推定音源信号ｘ０ｒ（ｎ）〜ｘ３５９ｒ（ｎ）を得るものである。
【００２４】
左耳用音源推定回路１０２Ｌは、左耳用マイク１０１Ｌが採取した信号ｙｌ（ｎ）と、内部記憶している左耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性とから、（４）式に示すような演算を実行し、全ての角度に対する左耳推定音源信号ｘ０ｌ（ｎ）〜ｘ３５９ｌ（ｎ）を得るものである。
【００２５】
音場生成回路１０３は、右耳推定音源信号ｘｍｒ（ｎ）と左耳音源推定信号ｘｍｌ（ｎ）とから、上述した音場関数ｃ（ｍ）を生成するものである。
【００２６】
音源方向推定回路１０４は、音場関数ｃ（ｍ）の値に基づき、音源の方向を推定するものである。１つの音源を推定対象としている場合であれば、音源方向推定回路１０４は、例えば、音場関数ｃ（ｍ）の値が最も大きくなる角度θを取り出し、それを音源の方向と推定する。複数の音源を推定対象としている場合であれば、音源方向推定回路１０４は、例えば、図４に示すような音場関数ｃ（ｍ）の曲線上で極大値（但し、所定閾値以上であることを要する）を与える角度を全て取り出し、それぞれを異なる音源の方向と推定する。（Ａ−３）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態に係る音源方向推定装置１００の動作を説明する。
【００２７】
音源からの信号（音声又は音響）は、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌによってそれぞれ、採取（捕捉）される。
【００２８】
右耳用マイク１０１Ｒによる採取信号ｙｒ（ｎ）は、右耳用音源推定回路１０２Ｒによって、右耳用音源推定回路１０２Ｒが内部記憶している右耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性が乗算され、全ての角度に対する右耳推定音源信号ｘ０ｒ（ｎ）〜ｘ３５９ｒ（ｎ）が得られる。また、左耳用マイク１０１Ｌによる採取信号ｙｌ（ｎ）は、左耳用音源推定回路１０２Ｌによって、左耳用音源推定回路１０２Ｌが内部記憶している左耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性が乗算され、全ての角度に対する左耳推定音源信号ｘ０ｌ（ｎ）〜ｘ３５９ｌ（ｎ）が得られる。
【００２９】
その後、音場生成回路１０３によって、右耳推定音源信号ｘｍｒ（ｎ）と左耳音源推定信号ｘｍｌ（ｎ）とから、音場関数ｃ（ｍ）が生成される。
【００３０】
音場関数ｃ（ｍ）の最大値若しくは極大値が、音源方向推定回路１０４によって検出され、最大値若しくは極大値に係る角度が、音源の方向を表すものとして推定される。
【００３１】
（Ａ−４）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、左右のマイクが採取した音声信号若しくは音響信号のみを用いた演算処理により音源方向を推定するため、必ずしも、専用若しくは複雑なハードウェアを必要とせず、装置規模、コストが小さくても、高精度の推定を可能とすることができる。
【００３２】
（Ａ−５）第１の実施形態の変形実施形態
第１の実施形態は、音源と、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌとの距離が概ね一定であることを前提としている。
【００３３】
音源と、右耳用マイク１０１Ｒ及び左耳用マイク１０１Ｌとの距離が不明の場合には、以下のようにすれば良い。すなわち、左右の耳用の各角度の空間伝達関数の逆特性として、複数の距離（例えば、５０ｃｍずつ異なる）のものを用意しておき、各距離毎に、音源の方向の推定動作を行う。この推定動作で最大値や極大値が検出された場合、所定の閾値を超えていて始めて、その距離のその方向に音源が存在すると推定する。
【００３４】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による音源方向推定装置及びプログラムを、頭部方位（頭部の向き）の推定に適用した第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００３５】
（Ｂ−１）第２の実施形態における推定原理
まず、第２の実施形態の音源方向推定装置が適用している、頭部方位（頭部の向き）の推定原理を説明する。なお、第２の実施形態の場合、音源が固定若しくはほぼ固定されているものである。このような固定は短時間の間であっても良い。
【００３６】
図５は、第２の実施形態における推定原理を説明するための図面である。時刻ｎにおいて、音源位置が正面（角度０）であった場合の音場関数ｃｎ（ｍ）はｃｎ（０）近傍の値が大きくなるような特性を示す。音場関数ｃｎ（ｍ）の表記における「ｎ」は時刻ｎを表している。時刻ｎ＋１において頭部が時刻ｎより右に４５度だけ回転したとする。このとき、その音場関数ｃｎ＋１（ｍ）は、ｃｎ＋１（４５）近傍の値が大きくなるような特性を示す。
【００３７】
ここで、時刻ｎの音場関数ｃｎ（ｍ）と時刻ｎ＋１の音場関数ｃｎ（ｍ）との間には、（１０）式に示すような関係が成立する。
【００３８】
ｃｎ＋１（０）＝ｃｎ（３１５）
:
ｃｎ＋１（４４）＝ｃｎ（３５９）
ｃｎ＋１（４５）＝ｃｎ（０）
:
ｃｎ＋１（３５９）＝ｃｎ（３１４） …（１０）
つまり、時刻ｎ＋１の音場関数ｃｎ＋１（ｍ）は、時刻ｎの音場関数ｃｎ（ｍ）を左に４５度だけ回転させたように見える。このことから、音場関数の時間変化を観測すれば、頭部はそれと逆方向に動いていると推定できることが分かる。
【００３９】
（Ｂ−２）第２の実施形態の構成及び動作
図６は、上述した原理に従っている第２の実施形態の音源方向推定装置の機能的構成を示すブロック図であり、第１の実施形態に係る図３との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。
【００４０】
図６において、第２の実施形態の音源方向推定装置１００Ａは、第１の実施形態における音源方向推定回路１０４に代えて、頭部方位推定回路１０５を設けたものである。
【００４１】
頭部方位推定回路１０５は、前時刻ｎ−１の音場関数ｃｎ−１（ｍ）を記憶しており、新たな時刻ｎの音場関数ｃｎ（ｍ）が音場生成回路１０３から与えられたときには、上述した（１０）式に示すような関係が成立する角度のずれＤを求め、この角度Ｄを、前時刻ｎ−１からの頭部の方位変化として推定するものである。
【００４２】
（１０）式に示すような関係が成立する角度ずれＤの探索は、例えば、以下のように実行すれば良い。音場関数ｃｎ−１（ｍ）及びｃｎ（ｍ）のそれぞれについて、複数の極大値（最大値を含む）を複数求めると共に、前後の極大値間の角度差を求める。前後の極大値間の角度差を参照しつつ、一方の音場関数ｃｎ−１（ｍ）における各極大値と他方の音場関数ｃｎ（ｍ）の各極大値とを対応付ける。対応付けた極大値間の角度のずれの平均を求めると共に、極大値以外の角度でも、この角度ずれで対応できることを確認し、（１０）式に示すような関係が成立する角度ずれＤを得る。
【００４３】
（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、左右のマイクが採取した音声信号若しくは音響信号のみを用いた演算処理により音場関数を求めると共にその時間変化を観測して頭部の方位変化が推定できるため、必ずしも、専用若しくは複雑なハードウェアを必要とせず、装置規模、コストが小さくても、高精度の推定を可能とすることができる。
【００４４】
（Ｂ−４）第２の実施形態の変形実施形態
上記第２の実施形態では、音源が固定で頭部が回動する場合を示したが、逆に、頭部方位が固定で、頭部を中心として音源が回動する場合の回動角を推定する場合にも、第２の実施形態の技術思想を適用することができる。
【００４５】
（Ｃ）他の実施形態
上記でも、変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【００４６】
上記では、一対（２つ）のマイクが左右の耳の近傍に位置するものを示したが、マイクの位置はこれに限定されるものではない。例えば、左右の肩にマイクを取り付け、胸部に係る方向や方位を推定するようにしても良い。
【００４７】
上記では、一対（２つ）のマイクを利用し、２つのマイクと音源位置とを含む平面上で所望する方向や方位を捉えるものを示したが、３つ以上のマイクを利用して所望する方向や方位を捉えるようにしても良い。例えば、３つのマイクを三角形の頂点位置に配置し、第１及び第２のマイクの採取信号から、第１及び第２のマイクと音源位置とを含む第１の平面上で所望する方向や方位を捉え、第２及び第３のマイクの採取信号から、第２及び第３のマイクと音源位置とを含む第２の平面上で所望する方向や方位を捉え、第３及び第１のマイクの採取信号から、第３及び第１のマイクと音源位置とを含む第３の平面上で所望する方向や方位を捉え、得られた３種類の方向や方位を整理して、最終的に３次元上の方向や方位を推定するようにしても良い。
【００４８】
上記各実施形態では、音源方向推定装置の用途に言及しなかったが、本発明の用途は限定されるものではない。
【００４９】
図７は、第１の実施形態に係る音源方向推定装置１００の用途の一例を示すブロック図である。
【００５０】
図７において、符号２００Ｒ及び２００Ｌが付与された部材は、ヘッドフォンの右耳用及び左耳用のイヤーパッドを表しており、その内部は、右耳用のイヤーパッド２００Ｒについて詳細に示すように、スピーカ２０１Ｒ、２０１Ｌ、マイク２０２Ｒ、２０２Ｌ、ミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌ、増幅・減衰回路２０４Ｒ、２０４Ｌを含んでいる。携帯電話回路２１０は通話中か否かを表す状態信号Ｖを増幅・減衰回路２０４Ｒ及び２０４Ｌに与えると共に、通話中の受話音声信号を立体音響回路２１１に与える。立体音響回路２１１は、受話音声信号に対して、頭部伝達関数を適用して、左右の耳に対して正面の所定距離にある仮想音源位置からの左右の耳用の受話音声信号ｓｒ及びｓｌを形成して、対応するミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌに与える。各マイク２０２Ｒ、２０２Ｌが採取した採取信号は、音源方向推定装置１００に与えられる。音源方向推定装置１００は、音源の方向を上述したように推定すると共に、（３）式及び（４）式に示すような演算によってその音源信号も得る。
【００５１】
通話中でない場合には、各増幅・減衰回路２０４Ｒ、２０４Ｌは、対応するマイク２０２Ｒ、２０２Ｌが採取した信号をそのまま若しくは多少増幅して、ミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌ経由で対応するスピーカ２０１Ｒ、２０１Ｌに与えて発音出力させる。従って、ヘッドフォンの装着状態においても、周囲音をユーザは聴取することができる。
【００５２】
通話中の場合には、各増幅・減衰回路２０４Ｒ、２０４Ｌは、音源方向推定装置１００から与えられた周囲音音源の方向とその音源位置での音源信号とに基づき、左右の耳に対する正面から、所定角度範囲内にある周囲音音源からの音源信号を大きく減衰させ、若しくは、除去し、所定角度範囲を超えた方向の周囲音音源からの音源信号はさほど減衰させずに、ミキシング回路２０３Ｒ、２０３Ｌ経由で対応するスピーカ２０１Ｒ、２０１Ｌに与えて発音出力させる。従って、受話音声信号の仮想音源に近い位置を音源位置とする周囲音は通話中には聴取されず、受話音声信号の仮想音源と音源方向が大きく異なる周囲音は通話中にも聴取される。
【符号の説明】
【００５３】
１００、１００Ａ…音源方向推定装置、１０１Ｒ…右耳用マイク、１０１Ｌ…左耳用マイク、１０２Ｒ…右耳用音源推定回路、１０２Ｌ…左耳用音源推定回路、１０３…音場生成回路、１０４…音源方向推定回路、１０５…頭部方位推定回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音を採取する複数の音採取手段と、
ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、
上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、
異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、
生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段と
を備えることを特徴とする音源方向推定装置。
【請求項２】
上記方向情報取得手段は、生成された判定用関数において一致性が大きい位置を探索することにより、複数の上記音採取手段の配置を基準とした、未知音源の方向を取得することを特徴とする請求項１に記載の音源方向推定装置。
【請求項３】
上記方向情報取得手段は、生成された判定用関数の時間変化に基づき、採取した音信号の音源に対する、複数の上記音採取手段を取り付けた取付体の向きの変化を取得することを特徴とする請求項１に記載の音源方向推定装置。
【請求項４】
複数の音採取手段が採取した音信号が与えられるコンピュータを、
ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、
上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、
異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、
生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段と
して機能させることを特徴とする音源方向推定プログラム。
【請求項１】
音を採取する複数の音採取手段と、
ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、
上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、
異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、
生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段と
を備えることを特徴とする音源方向推定装置。
【請求項２】
上記方向情報取得手段は、生成された判定用関数において一致性が大きい位置を探索することにより、複数の上記音採取手段の配置を基準とした、未知音源の方向を取得することを特徴とする請求項１に記載の音源方向推定装置。
【請求項３】
上記方向情報取得手段は、生成された判定用関数の時間変化に基づき、採取した音信号の音源に対する、複数の上記音採取手段を取り付けた取付体の向きの変化を取得することを特徴とする請求項１に記載の音源方向推定装置。
【請求項４】
複数の音採取手段が採取した音信号が与えられるコンピュータを、
ある位置に音源があった場合に、上記各音採取手段の位置にその音源からの音が伝達する際の空間伝達関数の逆特性を、異なる複数の位置について予め保持している逆特性保持手段と、
上記各音採取手段が採取した音信号に対し、その音採取手段について保持されている、複数の位置の空間伝達関数の逆特性を適用して、採取した音信号の音源位置での音信号を推定する音源位置音信号推定手段と、
異なる採取音信号を利用して推定された複数の、音源位置での音信号の一致性を各位置毎に表す判定用関数を得る判定用関数生成手段と、
生成された判定用関数に基づき、複数の上記音採取手段と、採取された音に係る音源とを結ぶ方向の情報を得る方向情報取得手段と
して機能させることを特徴とする音源方向推定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−７５３２６（Ｐ２０１１−７５３２６Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２５２４９（Ｐ２００９−２２５２４９）
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２９日（２００９．９．２９）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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