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1-P-6
パラボラ反射板を用いたアクティブマイクロフォンによる方向推定
高島遼一，滝口哲也，有木康雄 (神戸大)
アクティブマイクロフォン
研究の背景・目的
これまでに様々な音源方向推定の手法が提案されている
•マイクロフォンアレーを用いて各観測信号間の位相差から
方向を推定(CSP法，MUSIC法, etc..)
•従来の手法は複数のマイクロフォンが必要である
⇒マイクロフォン一つで音源方向推定を行えないか？
Diameter: 12cm
Microphone
Rotation
manually
Parabolic reflector
単一マイクロフォンによる音源方向推定
30-chanel arrays
反射板とマイクロフォンが一緒に回転して信号処理を行うこと
により音源方向を探索する
32-chanel arrays
90 deg
パラボラ反射板
120 deg
Focal point
Focal point
s1:直接波
s2:反射波
i
M

X i ( ; m )
焦点における観測信号
x (t )  s (t )  A  s (t   )
X (  )  S ( )  A  e
2
 j 2 
2
2
X ( )  S ( )  1  A  e
 j 2 
60cm
以上の実験を
音源距離を変えながら行う
90cm
 S ( )  H ( )
反射板の有無による比較
30cm
60cm
90cm
50
Power [dB]
30
Power [dB]
マイクの角度を
0°から180°まで10°ずつ
手動で回転させながら
各方向での平均パワーを測定
2
60
40
音源方向 : 90°
入力信号 : ホワイトノイズ
(約5秒)
2
音波が放物面の正面方向から到来している場合，焦点では
入力信号のパワーが関数H(ω)によって増幅されて観測される
角度毎の平均パワーの推移
実験条件
s(t) :直接波
s(t-τ) :反射波
A :反射率
 S ( )
パワースペクトル
評価実験
speaker
a: 音速
τ = 2d / a
反射波の直接波に対する時間遅れは反射した場所に関わらず
τ = 2d / a (一定)である
つまり反射波どうしに位相差は生じない
i：反射板の方向
30cm
QP + PO = QP + PH = 2d
Directrix
m 1  1
mic. with reflector
s1とs2の焦点までの
距離差:
Parabolic surface 時間差:
1. 放物面型反射板の焦点位置にマイクロフォンを装着
2. マイクロフォンと反射板が回転しながら各方向毎のパ
ワーを測定
3. パワーが最大となった角度を正面方向として推定する
  log
s2
s1
O
Focal point
-d
正面方向の推定法
iˆ  arg max
P Q
H
パラボラ(放物面)の正面から到来した音波は全て焦点に向
かって反射される
正面以外の方向から到来した音波が反射によって焦点へ向
かうことはない
1
180 deg
焦点における観測信号
2d
M
150 deg
20
10
40
0
30
-10
20
0
30
60
90
120
Direction [degree]
150
180
反射板の形状による比較
with parabolic
reflection
without parabolic
reflection
0
30
60
90 120 150
Direction [degree]
180
角度毎のパワースペクトルの推移
65
Parabolic reflector
今後の課題:
短い信号(音声など)の方向推定
最適な反射板の形状について検証
Directional mic.
Square reflector
55
50
Power [dB]
Power [dB]
60
45
30
90
Direction [degree]
150
Angle of mic.
[degree]
Square reflector
Frequency [Hz]
x 10
4