JP2008249702A - Acoustic measurement device and method - Google Patents

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Toshiki Hairi
敏樹 羽入
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic measurement device and method capable of accurately and easily measuring directional information of sound represented by acoustic intensity. <P>SOLUTION: The acoustic measurement device includes a sound receiving section 11 for receiving sound using an unidirectional microphone pair arranged so that the directivity is inverted by 180 degrees, an arithmetic processing section 12 for performing arithmetic processing of directional information of the sound including the arrival direction of the sound using the output difference of the unidirectional microphone pair, and an output section 13 for outputting directional information of the sound. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、音響インテンシティに代表される音の方向情報を測定する音響測定装置及び音響測定方法に関する。   The present invention relates to an acoustic measurement apparatus and an acoustic measurement method for measuring sound direction information represented by acoustic intensity, for example.

音響インテンシティとは、単位時間あたりの音のエネルギの流れを表す量であり、大きさと向きを持つベクトル量である。この音響インテンシティは、例えば、騒音の音源を探査する騒音特定、監視カメラシステム等に応用される。   The sound intensity is a quantity that represents a flow of sound energy per unit time, and is a vector quantity having a magnitude and a direction. This sound intensity is applied to, for example, noise identification for searching for a noise source, a monitoring camera system, and the like.

従来、音響インテンシティの測定には、2つのマイクロホンを非常に近い間隔で組み合わせた、インテンシティマイクロホンと呼ばれる特殊なマイクロホンが使用されていた。そして、このインテンシティマイクロホンと、2チャンネルタイプのFFTアナライザ又は1/Nオクターブ分析器とを用いることで、音響インテンシティを測定していた。   Conventionally, a special microphone called an intensity microphone in which two microphones are combined at very close intervals has been used for measuring sound intensity. And the sound intensity was measured by using this intensity microphone and a 2-channel type FFT analyzer or a 1 / N octave analyzer.

また、本件発明者は、反対向きに配されたマイクロホンのレベル差のデータベースを用いて音源方向及び音源レベルを求めることを提案した(例えば、特許文献1参照。)。   Further, the present inventor has proposed to obtain the sound source direction and the sound source level using a database of difference in level of microphones arranged in opposite directions (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第06/054599号パンフレットInternational Publication No. 06/054599 pamphlet

従来のインテンシティの測定方法は、主に無指向性の音圧型マイクを2本組み合わせて行っていたため、マイクの感度差、位相差に敏感であり、これらを厳密に管理しなければならず、また、周波数によってマイク間隔も変えなければならなかった。また、予め記憶されたデータベースを用いて音響インテンシティを求めた場合、音響インテンシティの精度に満足できないことがあった。   Conventional intensity measurement methods are mainly performed by combining two omnidirectional sound pressure type microphones, so they are sensitive to the sensitivity difference and phase difference of the microphones, and these must be strictly managed. In addition, the microphone interval had to be changed according to the frequency. In addition, when the sound intensity is obtained using a database stored in advance, the accuracy of the sound intensity may not be satisfied.

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、高精度かつ簡単に音響インテンシティに代表される音の方向情報を測定することができる音響測定装置及び音響測定方法を提供することを目標とする。   The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and provides an acoustic measurement device and an acoustic measurement method capable of measuring sound direction information typified by acoustic intensity with high accuracy and ease. The goal is to provide.

上述した目的を達成するために、本発明に係る音響測定装置は、所定軸上に180度反対向きに位置する単一指向性マイクの出力差分を算出する出力差分算出手段と、上記出力差分に基づいて上記所定軸の方向成分を算出する軸方向成分算出手段とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, an acoustic measurement apparatus according to the present invention includes an output difference calculation unit that calculates an output difference of a unidirectional microphone positioned 180 degrees opposite on a predetermined axis, and the output difference. And an axial direction component calculating means for calculating a direction component of the predetermined axis based on the axis.

また、本発明に係る音響測定方法は、所定軸上に180度反対向きに位置する単一指向性マイクの出力差分を算出する出力差分算出工程と、上記出力差分に基づいて上記所定軸の方向成分を算出する軸方向成分算出工程とを有することを特徴としている。   The acoustic measurement method according to the present invention includes an output difference calculating step of calculating an output difference of a unidirectional microphone positioned 180 degrees opposite on a predetermined axis, and the direction of the predetermined axis based on the output difference. And an axial direction component calculating step for calculating the component.

また、本発明に係る音響測定装置は、直交座標の各軸上に指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイク対を用いて受音する受音手段と、上記単一指向性マイク対から得られた出力差分を算出する出力差分算出手段と、上記出力差分に基づいて各軸の方向情報の直交基底成分を算出する方向情報直交基底成分算出手段と、上記各軸の方向情報直交基底成分に基づいて音の到来方向を含む音の方向情報を算出する音方向情報算出手段とを備えることを特徴としている。   In addition, the acoustic measurement apparatus according to the present invention includes a sound receiving means for receiving sound using a unidirectional microphone pair in which directivity is arranged in the opposite direction by 180 degrees on each axis of orthogonal coordinates, and the unidirectional Output difference calculating means for calculating the output difference obtained from the pair of directional microphones, direction information orthogonal basis component calculating means for calculating the orthogonal basis component of the direction information of each axis based on the output difference, and the direction of each axis Sound direction information calculating means for calculating sound direction information including the direction of arrival of the sound based on the information orthogonal basis component.

また、本発明に係る音響測定方法は、直交座標の各軸上に指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイク対を用いて受音する受音工程と、上記単一指向性マイク対から得られた出力差分を算出する出力差分算出工程と、上記出力差分に基づいて各軸の方向情報の直交基底成分を算出する方向情報直交基底成分算出工程と、上記各軸の方向情報直交基底成分に基づいて音の到来方向を含む音の方向情報を算出する音方向情報算出工程とを有することを特徴としている。   Further, the acoustic measurement method according to the present invention includes a sound receiving process for receiving sound using a unidirectional microphone pair in which directivity is arranged in opposite directions by 180 degrees on each axis of orthogonal coordinates, and the unidirectional An output difference calculation step for calculating an output difference obtained from the pair of directional microphones, a direction information orthogonal basis component calculation step for calculating an orthogonal basis component of direction information of each axis based on the output difference, and a direction of each axis A sound direction information calculating step of calculating sound direction information including the direction of arrival of the sound based on the information orthogonal basis component.

また、本発明に係る音響測定装置は、指向性マイクを回転させて受音する受音手段と、上記指向性マイクの二乗音圧を算出する二乗音圧算出手段と、上記二乗音圧をフーリエ級数展開し、一次のフーリエ係数を算出する演算手段と、上記一次のフーリエ係数に基づいて音の到来方向を含む音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出手段とを備えることを特徴としている。   The acoustic measurement apparatus according to the present invention includes a sound receiving unit that receives sound by rotating a directional microphone, a squared sound pressure calculating unit that calculates a squared sound pressure of the directional microphone, and a Fourier sound pressure that is a Fourier transform of the squared sound pressure. The present invention is characterized by comprising arithmetic means for performing series expansion and calculating a primary Fourier coefficient, and acoustic intensity calculating means for calculating an acoustic intensity including a sound arrival direction based on the primary Fourier coefficient.

本発明によれば、直交座標の各軸上に反対向きに配置された単一指向性マイク対から得られた出力差分を用いて音の到来方向を含む音の方向情報を測定するため、高精度かつ簡単に音響インテンシティを測定することができる。   According to the present invention, in order to measure the sound direction information including the sound arrival direction using the output difference obtained from the pair of unidirectional microphones arranged in opposite directions on each axis of the orthogonal coordinates, Sound intensity can be measured accurately and easily.

まず、本発明に係る音の方向情報のフーリエ級数展開に基づく音響インテンシティの測定原理について説明する。なお、本明細書において、音の方向情報とは、スピーカやマイクの指向特性、音場の方向別反射音エネルギなど、方向をパラメータとした音に関する物理量を指すものである。   First, the principle of measurement of sound intensity based on Fourier series expansion of sound direction information according to the present invention will be described. In this specification, sound direction information refers to a physical quantity related to sound whose direction is a parameter, such as directivity characteristics of speakers and microphones, and reflected sound energy by direction of the sound field.

図1は、音の方向情報を説明するための概念図である。方向情報は、方向別の時間波形x(θ,t)、あるいは方向別の複素振幅X(θ,ω)などで表現できる。ここでは簡単のため、時間、角周波数のパラメータを省略した関数f(θ)を方向情報として考え、2次元を例に挙げて説明する。   FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining sound direction information. The direction information can be expressed by a time waveform x (θ, t) for each direction or a complex amplitude X (θ, ω) for each direction. Here, for the sake of simplicity, a function f (θ) in which parameters of time and angular frequency are omitted will be considered as direction information, and two-dimensional will be described as an example.

2次元方向情報f(θ)は、基本周期Tが2πなので、方向(角度)θをパラメータとした(1)式のフーリエ級数展開で表される。また、フーリエ係数は、それぞれ(2)式〜(4)式のように表される。   Since the basic period T is 2π, the two-dimensional direction information f (θ) is represented by the Fourier series expansion of the equation (1) using the direction (angle) θ as a parameter. Further, the Fourier coefficients are expressed as in the equations (2) to (4), respectively.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

ここで、nは1周あたりの振動数を表すので、方向情報の周波数と考えることができる。従って、方向情報の周波数特性により、従来と異なる視点の評価が可能である。例えば、マイクやスピーカが鋭指向性なら高い方向周波数成分を多く含むので、指向性の鋭さの指標として応用できる。逆に無指向性は方向情報の直流成分なので、全エネルギに対する直流成分の比率によって、スピーカやマイクの無指向性の程度や、音場の等方性を評価することができる。   Here, since n represents the number of vibrations per round, it can be considered as the frequency of the direction information. Therefore, it is possible to evaluate a viewpoint different from the conventional one based on the frequency characteristics of the direction information. For example, if a microphone or speaker has a sharp directivity, it contains a lot of high direction frequency components, so that it can be applied as an index of directivity sharpness. Conversely, since omnidirectionality is a direct current component of direction information, the degree of omnidirectionality of the speaker and microphone and the isotropy of the sound field can be evaluated by the ratio of the direct current component to the total energy.

また、図1に示すように、ある受音点において、音場の方向情報f(θ)を指向特性m(θ)のマイクでφ方向に向けて受音すると、得られるマイク出力rφは、(5)式のように表される。   Further, as shown in FIG. 1, when sound direction information f (θ) is received in the φ direction by a microphone having directivity characteristics m (θ) at a certain sound receiving point, the microphone output rφ obtained is It is expressed as equation (5).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

そして、マイクを順次回転させてφをパラメータとして全方向の方向情報r(φ)を受音した場合は(6)式のようになる。   When the microphones are sequentially rotated and the direction information r (φ) in all directions is received using φ as a parameter, the equation (6) is obtained.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

これは、音場の方向情報f(φ)とマイクの指向特性を逆回転させたものm(−φ)との方向軸上での巡回畳み込みとなる。   This is a cyclic convolution on the direction axis between the direction information f (φ) of the sound field and m (−φ) obtained by reversely rotating the directional characteristic of the microphone.

本件発明者は、これらの原理を用いた音響インテンシティの測定方法を提案する。   The present inventor proposes a method for measuring sound intensity using these principles.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図2は、第1の実施の形態に係る音響測定装置の構成を示すブロック図である。この音響測定装置10は、直交座標の各軸上に指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイクペアを用いて受音する受音部11と、単一指向性マイクペアの出力差分を用いて音の到来方向を含む音の方向情報の演算処理を行う演算処理部12と、音の方向情報を出力する出力部13とを備えている。
(First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the acoustic measurement device according to the first embodiment. The acoustic measurement apparatus 10 includes a sound receiving unit 11 that receives sound using a unidirectional microphone pair in which directivity is arranged in the opposite direction by 180 degrees on each axis of orthogonal coordinates, and an output difference between the unidirectional microphone pair. Is provided with an arithmetic processing unit 12 that performs arithmetic processing of sound direction information including the direction of sound arrival, and an output unit 13 that outputs sound direction information.

受音部11は、所定の指向特性Dを有し、音源から到来してくる信号を受音するマイクロホンを複数備えている。これらのマイクロホンは、基準となる直交座標の軸上、例えばx軸、y軸、z軸上に指向性を180度反対向きのペアで配置されている。   The sound receiving unit 11 has a plurality of microphones that have a predetermined directivity characteristic D and receive a signal coming from a sound source. These microphones are arranged in pairs with opposite directivities of 180 degrees on the axis of the orthogonal coordinate serving as a reference, for example, on the x axis, the y axis, and the z axis.

図3は、受音部11の構成の一例を示す模式図である。この受音部11は、指向特性Dが0度方向((基準)前方方向)に向けて配置されるマイクロホン21Aと、マイクロホン21Aに対して指向特性Dが90度方向(右方向)に向けて配置されるマイクロホン21Bと、マイクロホン21Aに対して指向特性Dが180度方向(後方方向)に向けて配置されるマイクロホン21Cと、マイクロホン21Aに対して指向特性Dが270度方向(左方向)に向けて配置されるマイクロホン21Dと、マイクロホン21A乃至マイクロホン21Dに対して指向特性Dが垂直方向に向けて配置されるマイクロホン21E(上方垂直方向)と、マイクロホン21Eに対して指向特性Dが180度方向(下方垂直方向)に向けて配置されるマイクロホン21Fとからなる。なお、受音部11は、マイクロホン21A乃至マイクロホン21Dの4つで構成されていても良い。また、マイクロホンの配置において、音響中心が問題となるが、全てのマイクロホンをほぼ同一点に設置し、音響中心を揃えても良いし、任意の一点から全てのマイクロホンの音響中心までの距離が等しくなるように配置されていても良い。   FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the sound receiving unit 11. The sound receiving unit 11 has a microphone 21A in which the directivity characteristic D is directed toward the 0 degree direction ((reference) forward direction), and the directivity characteristic D is directed toward the 90 degree direction (right direction) with respect to the microphone 21A. The microphone 21B that is disposed, the microphone 21C that is disposed with the directivity characteristic D 180 degrees (rearward) with respect to the microphone 21A, and the directivity D that is 270 degrees with respect to the microphone 21A (leftward). The microphone 21D arranged in the direction, the microphone 21E (upper vertical direction) in which the directivity characteristic D is oriented in the vertical direction with respect to the microphones 21A to 21D, and the directivity characteristic D in the 180-degree direction with respect to the microphone 21E. It consists of a microphone 21F arranged in the (downward vertical direction). Note that the sound receiving unit 11 may include four microphones 21A to 21D. Also, in the microphone arrangement, the acoustic center becomes a problem, but all microphones may be installed at substantially the same point, and the acoustic centers may be aligned, or the distance from any one point to the acoustic center of all microphones is equal. You may arrange | position so that it may become.

また、マイクロホン21A乃至マイクロホン21Fが有する指向特性Dは、単一指向性であれば良く、カーディオイド、スーパーカーディオイド、ハイパーカーディオイド、ウルトラカーディオイドのいずれであっても良い。   In addition, the directivity characteristic D of the microphones 21A to 21F may be unidirectional, and may be any of cardioid, super cardioid, hyper cardioid, and ultra cardioid.

演算処理部12は、後述するように、受音部11における反対向きの単一指向性マイクペアの出力差分を用いて方向情報の直交基底成分を算出し、方向情報の一次のフーリエ係数を求めることにより、音の到来方向を含む音の方向情報を算出する。   As will be described later, the arithmetic processing unit 12 calculates an orthogonal basis component of the direction information using the output difference of the unidirectional microphone pair in the opposite direction in the sound receiving unit 11 and obtains a primary Fourier coefficient of the direction information. Thus, the sound direction information including the sound arrival direction is calculated.

出力部13は、演算処理部12で演算処理された位相角、振幅、二乗音圧の差分等の音の方向情報を、例えば表示モニタ等に出力する。   The output unit 13 outputs sound direction information such as a difference in phase angle, amplitude, and squared sound pressure calculated by the calculation processing unit 12 to, for example, a display monitor.

このような音響測定装置10によれば、高精度かつ簡単に音響インテンシティに代表される音の方向情報を測定することができる。   According to such an acoustic measurement device 10, it is possible to measure the direction information of the sound represented by acoustic intensity with high accuracy and ease.

続いて、演算処理部12における具体的な演算処理について詳細に説明する。ここでは、単一指向性マイクを用いて直交基底を構成することにより、音場の方向情報を直交成分に分解し、音源方向を推定する。   Subsequently, specific arithmetic processing in the arithmetic processing unit 12 will be described in detail. Here, by forming an orthogonal base using a unidirectional microphone, the direction information of the sound field is decomposed into orthogonal components, and the sound source direction is estimated.

インテンシティは、(7)式に示すように音圧pと粒子速度uの積で定義される。現在主流のインテンシティ測定手法は、ほぼすべてこの定義式に基づいているが、本実施形態では、粒子速度を用いない(8)式の定義を基にする。   Intensity is defined by the product of sound pressure p and particle velocity u as shown in equation (7). Although the current mainstream intensity measurement method is almost entirely based on this definition formula, this embodiment is based on the definition of formula (8) that does not use particle velocity.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

(8)式において、左辺のインテンシティがベクトルであるにもかかわらず、右辺はスカラー量である。そこで、右辺をベクトル化するために次のように考える。まずは一次元(x軸)音場で考える。x軸のプラスとマイナス向きに音波が伝搬しているとする。干渉音場における瞬時音圧と粒子速度の関係は、次式のように表せる。   In equation (8), the right side is a scalar quantity even though the intensity on the left side is a vector. Therefore, the following is considered in order to vectorize the right side. First, consider a one-dimensional (x-axis) sound field. It is assumed that sound waves propagate in the positive and negative directions of the x axis. The relationship between instantaneous sound pressure and particle velocity in the interference sound field can be expressed by the following equation.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

ただし、肩付きの記号はx方向についてプラス方向又はマイナス方向に伝搬する成分を表す。これらを(7)式に代入すると(12)式が得られる。   However, the symbol with a shoulder represents a component propagating in the plus direction or the minus direction with respect to the x direction. Substituting these into equation (7) yields equation (12).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

音圧そのものはスカラー量であるが、この(12)式は、伝搬方向別の瞬時二乗音圧がわかれば、粒子速度を測定しなくてもベクトル量のインテンシティ測定が可能であることを表している。平均(アクティブ)音響インテンシティは、(12)式の瞬時二乗音圧を平均二乗音圧に置き換えればよい。また、(12)式は、1次元のインテンシティであるが、これを3次元に拡張するには、x,y,z軸に関してインテンシティの直交基底成分を(12)式で求めればよい。   The sound pressure itself is a scalar quantity, but this equation (12) indicates that if the instantaneous squared sound pressure for each propagation direction is known, the intensity of the vector quantity can be measured without measuring the particle velocity. ing. The average (active) sound intensity may be obtained by replacing the instantaneous square sound pressure of the equation (12) with the mean square sound pressure. Further, equation (12) is a one-dimensional intensity, but in order to expand this to three dimensions, an orthogonal basis component of the intensity with respect to the x, y, and z axes may be obtained by equation (12).

次に、音響インテンシティの算出方法について説明する。   Next, a method for calculating the sound intensity will be described.

カーディオイドやハイパーカーディオイドは、無指向性と双指向性の合成なので、指向特性m(θ)は、音圧振幅の次元で(13)式のように表せる。   Since cardioids and hypercardioids are a combination of omnidirectionality and bidirectionality, the directivity characteristic m (θ) can be expressed as in equation (13) in the dimension of the sound pressure amplitude.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

ただし、A+B=1で、カーディオイドはA=0.5、スーパーカーディオイドはA=0.37、ハイパーカーディオイドはA=0.25である。   However, A + B = 1, the cardioid is A = 0.5, the super cardioid is A = 0.37, and the hyper cardioid is A = 0.25.

図4に示すように、例えば、基準直交座標軸上の0度と180度に向けた2本のマイクの感度差は、音圧の次元で(14)式となり、cos関数となる。   As shown in FIG. 4, for example, the sensitivity difference between two microphones directed to 0 degrees and 180 degrees on the reference orthogonal coordinate axis is expressed by the equation (14) in the dimension of sound pressure, which is a cos function.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

また、図5に示すように、90度と270度に向けたマイクペアの感度差は、(15)式となり、sin関数となる。   Further, as shown in FIG. 5, the sensitivity difference between the microphone pair at 90 degrees and 270 degrees is expressed by equation (15), which is a sin function.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

なお、図4及び図5に示すようなカーディオイドの場合、(14)式、(15)式は、それぞれcosθ、sinθとなる。   In the case of a cardioid as shown in FIGS. 4 and 5, the equations (14) and (15) are cos θ and sin θ, respectively.

また、二乗音圧の次元において0度と180度に向けたマイクペアの感度差は、(16)式となり、やはりcos関数となる。   Further, the sensitivity difference of the microphone pair toward 0 degree and 180 degrees in the square sound pressure dimension is expressed by the equation (16), which is also a cos function.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

同様に90度と270度に向けたマイクペアの感度差は、(17)式のようにsin関数となる。   Similarly, the sensitivity difference of the microphone pair toward 90 degrees and 270 degrees is a sin function as shown in equation (17).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

図6は、0度と180度に向けたカーディオイドマイクペアにおける二乗音圧の感度差を示すグラフである。すなわち、カーディオイドの場合の(16)式をグラフ化したものである。   FIG. 6 is a graph showing a difference in squared sound pressure sensitivity between cardioid microphone pairs at 0 degrees and 180 degrees. That is, the equation (16) in the case of cardioid is graphed.

図6からも分かるように、cosとsinとは直交関係にあるので、2組の反対向きのマイク感度差を算出することは、方向情報を直交成分に分解することに相当する。以上の関係を利用すると、反対向きの単一指向性マイクの出力差分を用いて、以下のように上記(3)、(4)式の方向情報f(θ)の一次のフーリエ係数を直接算出することができる。   As can be seen from FIG. 6, since cos and sin are orthogonal to each other, calculating two pairs of opposite microphone sensitivity differences is equivalent to decomposing direction information into orthogonal components. Using the above relationship, the first-order Fourier coefficient of the direction information f (θ) in the above formulas (3) and (4) is directly calculated using the output difference of the unidirectional microphone in the opposite direction as follows. can do.

上記(14)式を(18)式のように変形し、上記(3)式にn=1を代入すると、(19)式が得られる。   When the equation (14) is transformed into the equation (18) and n = 1 is substituted into the equation (3), the equation (19) is obtained.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

また、これに(5)式を適用すると、(20)式となる。   Further, when the formula (5) is applied to this, the formula (20) is obtained.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

また、bに関しても同様にして求めることができる。 Further, b 1 can be obtained in the same manner.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

さらに(16)式、(17)式から、反対向きマイクの二乗音圧の差分は、上記と同様の考え方を用いて、(22)式、(23)式のように直交成分に分解できる。   Further, from the equations (16) and (17), the difference between the square sound pressures of the microphones facing in the opposite direction can be decomposed into orthogonal components as in the equations (22) and (23) using the same concept as described above.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

この反対向きの2本の単一指向性マイクによる二乗音圧の差分a、bは、それぞれx軸、y軸の方向情報直交基底成分であるから、位相角φは、(24)式で算出される。 Since the difference a 1 and b 1 of the squared sound pressures by the two unidirectional microphones in the opposite directions are the direction information orthogonal basis components of the x-axis and the y-axis, respectively, the phase angle φ is expressed by equation (24). Is calculated by

Figure 2008249702
Figure 2008249702

この位相角φは、自由空間において音源が1つの場合、音の到来方向と一致する。すなわち、この位相角φを音の到来角θとする。   This phase angle φ coincides with the direction of arrival of sound when there is one sound source in free space. That is, this phase angle φ is set as the sound arrival angle θ.

また、二乗音圧の振幅Dは、(25)式で算出される。   The amplitude D of the squared sound pressure is calculated by equation (25).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

また、2次元音響インテンシティの大きさIxyは(26)式で算出される。 Further, the magnitude I xy of the two-dimensional sound intensity is calculated by the equation (26).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

また、3次元に拡張する場合は、上下方向にもう一対のマイク対を加え、その感度差を算出すればよい。   In addition, when expanding in three dimensions, another pair of microphones may be added in the vertical direction and the difference in sensitivity may be calculated.

このように方向情報を直交基底に分解することは、ベクトルの各成分を求めることに相当する。すなわち、上記(22)式によれば、x軸±向きの2本の単一指向性マイクによる二乗音圧の差分は、そのままx軸の方向情報直交基底成分となる。そして、この二乗音圧差分を(12)式に代入すれば、3次元インテンシティのx成分が求められる。また、y軸,z軸の方向情報直交基底成分についても同様の手順で求めることができる。   Decomposing the direction information into orthogonal bases in this way corresponds to obtaining each component of the vector. That is, according to the above equation (22), the difference between the squared sound pressures of the two unidirectional microphones in the x axis ± direction becomes the x-axis direction information orthogonal basis component as it is. Then, by substituting this square sound pressure difference into the equation (12), the x component of the three-dimensional intensity can be obtained. Also, the direction information orthogonal basis components of the y-axis and z-axis can be obtained in the same procedure.

次に、第1実施の形態の音響測定において音源方向の検出精度について検証した。   Next, the detection accuracy of the sound source direction was verified in the acoustic measurement of the first embodiment.

図7は、音源方向の推定実験を模式的に示す図である。マイクロホンシステムには、図3に示すような合計6本の単一指向性マイクロホンを3次元直交座標の±方向に向けて設置したものを用いた。水平角0度方向、マイクロホンから2mの距離にスピーカを設置した。そして、マイクロホンを水平方向に11.25度ずつ回転させ、合計32方向において6ch分のマイクロホンのインパルス応答を測定した。各chのインパルス応答から周波数ごとのエネルギを求め、上述した二乗音圧の差分を用いて音源方向を解析した。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a sound source direction estimation experiment. As the microphone system, a total of six unidirectional microphones as shown in FIG. 3 were installed facing the ± direction of the three-dimensional orthogonal coordinates. A speaker was installed at a horizontal angle of 0 degrees and at a distance of 2 m from the microphone. Then, the microphone was rotated 11.25 degrees in the horizontal direction, and the impulse response of the microphone for 6 channels was measured in a total of 32 directions. The energy for each frequency was obtained from the impulse response of each channel, and the sound source direction was analyzed using the above-mentioned difference in squared sound pressure.

図8〜10は、それぞれ周波数125Hz、1kHz、8kHzにおける推定結果を示すグラフである。また、図11は、周波数に対する推定誤差の最大値及び平均値を示すグラフである。   8 to 10 are graphs showing estimation results at frequencies of 125 Hz, 1 kHz, and 8 kHz, respectively. FIG. 11 is a graph showing the maximum value and the average value of the estimation error with respect to the frequency.

これらの結果より、高音域8kHzまで平均誤差5度以内で推定できることが分かった。特に4kHz以下の帯域においては、平均誤差1.5度以内の精度で検出できることが分かった。なお、8kHzにおいて平均誤差が大きくなるのは、スピーカとマイクとの間に存在するマイクジグの影響と考えられる。   From these results, it was found that an average error up to 8 kHz can be estimated within 5 degrees. In particular, in the band of 4 kHz or less, it was found that detection can be performed with an accuracy within an average error of 1.5 degrees. In addition, it is thought that the average error becomes large at 8 kHz due to the influence of the microphone jig existing between the speaker and the microphone.

以上、第1の実施の形態に係る音響測定装置によれば、方向情報を直交基底に分解して音響インテンシティを測定するので、マイクの間隔を変えずに広帯域の測定をすることができる。また、マイクの位相を揃える必要がない。また、マイクの間隔を厳密に揃えなくても良い。すなわち、高精度かつ簡単に音響インテンシティを測定することができる。   As described above, according to the acoustic measurement device according to the first embodiment, the direction information is decomposed into orthogonal bases and the acoustic intensity is measured, so that it is possible to perform a broadband measurement without changing the microphone interval. Also, it is not necessary to align the microphone phases. In addition, the microphone intervals do not have to be strictly aligned. That is, the sound intensity can be measured with high accuracy and ease.

(第2の実施の形態)
次に、本発明を適用させた第2の実施の形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment to which the present invention is applied will be described.

上記第1の実施の形態では、直交座標の各軸上で反対向きに設置させた指向性マイク対を用いることとしたが、第2の実施の形態の具体例として示す音響測定装置は、1つのマイクロホンを回転させて音場を測定し、得られた方向情報をフーリエ級数展開して1次成分を解析するものである。   In the first embodiment, the directional microphone pair installed in opposite directions on each axis of the orthogonal coordinates is used. However, the acoustic measurement device shown as a specific example of the second embodiment is 1 The sound field is measured by rotating two microphones, and the primary component is analyzed by Fourier series expansion of the obtained direction information.

図12は、第2の実施の形態に係る音響測定装置の構成を示すブロック図である。この音響測定装置30は、指向性マイクを回転させて受音する受音部31と、受音部31で得られた方向情報をフーリエ変換し、音響インテンシティの演算処理を行う演算処理部32と、音響インテンシティを出力する出力部33とを備えている。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration of an acoustic measurement device according to the second embodiment. The acoustic measurement device 30 includes a sound receiving unit 31 that receives sound by rotating a directional microphone, and a calculation processing unit 32 that performs Fourier transform on the direction information obtained by the sound receiving unit 31 and performs sound intensity calculation processing. And an output unit 33 for outputting sound intensity.

受音部31は、所定の指向特性Dを有し、音源から到来してくる信号を受音するマイクロホンを回転し、方向情報を測定する。この実施形態では、方向情報の1Hzが含まれるマイクロホンであれば何でも良い。ここで方向情報の1Hzとは、角度2πを一周期とした変動を意味する。   The sound receiving unit 31 has a predetermined directivity characteristic D, rotates a microphone that receives a signal coming from a sound source, and measures direction information. In this embodiment, any microphone may be used as long as the direction information includes 1 Hz. Here, 1 Hz of the direction information means a fluctuation with an angle 2π as one cycle.

図13は、受音部31の構成の一例を示す模式図である。この受音部31は、マイクロホン41を水平方向に回転駆動する水平方向回転駆動部42と、マイクロホン41を垂直方向に回転駆動する垂直方向回転駆動部43と、水平方向回転駆動部42及び垂直方向回転駆動部43を制御する制御部44とを備えて構成される。   FIG. 13 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the sound receiving unit 31. The sound receiving unit 31 includes a horizontal rotation driving unit 42 that rotates the microphone 41 in the horizontal direction, a vertical rotation driving unit 43 that rotates the microphone 41 in the vertical direction, a horizontal rotation driving unit 42, and a vertical direction. And a control unit 44 that controls the rotation driving unit 43.

水平方向回転駆動部42は、制御部44の制御に応じてマイクロホン41を水平方向に任意の角度で回転駆動する。   The horizontal rotation drive unit 42 rotates the microphone 41 at an arbitrary angle in the horizontal direction under the control of the control unit 44.

垂直方向回転駆動部43は、制御部44の制御に応じてマイクロホン41を垂直方向に任意の角度で回転駆動する。   The vertical rotation drive unit 43 drives the microphone 41 to rotate at an arbitrary angle in the vertical direction under the control of the control unit 44.

このような構成によれば、マイクロホン41を3次元的に駆動することが可能となり、図3に示す構成例のように、6つのマイクロホンで構成した場合と同様の効果を得ることもできる。   According to such a configuration, the microphone 41 can be driven three-dimensionally, and it is possible to obtain the same effect as in the case where the microphone 41 is configured as in the configuration example shown in FIG.

また、受音部31は、図14に示すように、マイクロホン41がターンテーブル51上に配置されている構成であっても良い。ターンテーブル51は、駆動部52により制御され、回転駆動する。   Further, the sound receiving unit 31 may have a configuration in which a microphone 41 is disposed on a turntable 51 as shown in FIG. The turntable 51 is controlled by the drive unit 52 and is driven to rotate.

また、ターンテーブル51によりマイクロホン41を回転させる際に、音響中心が問題となるが、図15に示すようにマイクロホン41の音響中心をターンテーブル51の回転軸Aと一致させて、回転駆動しても良く、図16に示すようにマイクロホン41の音響中心をターンテーブル51の回転軸Aから一定距離保ちながら、回転駆動しても良い。   Further, when the microphone 41 is rotated by the turntable 51, the acoustic center becomes a problem. However, the acoustic center of the microphone 41 is aligned with the rotation axis A of the turntable 51 as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 16, the microphone 41 may be rotationally driven while keeping the acoustic center of the microphone 41 at a constant distance from the rotation axis A of the turntable 51.

演算処理部32は、後述するように、受音部31で受音した二乗音圧波形の一次のフーリエ係数を求めることにより、音の到来方向を示す位相角を算出する。また、方向情報のスペクトルを解析し、マイク指向特性の評価指数を演算処理することができる。例えば、0次成分と1次以上の成分との比により、無指向性の程度を解析することができる。   As will be described later, the arithmetic processing unit 32 calculates a first-order Fourier coefficient of the squared sound pressure waveform received by the sound receiving unit 31 to calculate a phase angle indicating the sound arrival direction. In addition, the spectrum of the direction information can be analyzed, and the evaluation index of the microphone directivity can be calculated. For example, the degree of omnidirectionality can be analyzed by the ratio of the zeroth-order component and the first-order or higher-order component.

出力部33は、演算処理部32で演算処理された位相角、振幅、二乗音圧、マイク指向特性の評価指数等を、例えば表示モニタ等に出力する。   The output unit 33 outputs the phase angle, the amplitude, the squared sound pressure, the microphone directivity evaluation index, and the like calculated by the calculation processing unit 32 to a display monitor, for example.

このような音響測定装置30によれば、高精度かつ簡単に音響インテンシティを測定することができる。   According to such an acoustic measurement device 30, it is possible to measure acoustic intensity with high accuracy and ease.

続いて、演算処理部32における具体的な演算処理について詳細に説明する。ここでは、回転させて得られた二乗音圧波形の一次のフーリエ係数を求めることにより、音源方向を推定する。   Next, specific arithmetic processing in the arithmetic processing unit 32 will be described in detail. Here, the sound source direction is estimated by obtaining the first-order Fourier coefficient of the squared sound pressure waveform obtained by the rotation.

インテンシティは、音波の進行方向に垂直な単位面を単位時間に通過するエネルギである。図17に示すように、角度θで単位面に音波が入射するとき、単位面を通過する音響エネルギSは、面の単位法線ベクトルnと音響インテンシティIとの内積となる。   Intensity is energy that passes through a unit plane perpendicular to the traveling direction of sound waves per unit time. As shown in FIG. 17, when sound waves are incident on the unit surface at an angle θ, the acoustic energy S passing through the unit surface is the inner product of the unit normal vector n and the sound intensity I of the surface.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

これは、単位面を回転した場合、単位面を通過する音響エネルギが周期1で振動することを示している。したがって、インテンシティとは、音場の方向情報の1次成分(方向周波数:1Hz)に他ならない。つまり、任意の指向性マイク(ただし、方向周波数1Hzを含む必要があるので双指向性マイクは不可)を回転させて音場を測定し、得られた方向情報(二乗音圧波形)のフーリエ級数展開の一次のフーリエ係数を調べれば、音響インテンシティを知ることができる。なお、この回転マイクによる方法も上記(12)式を基にしているので、マイクを回転しながら二乗音圧を測定する必要がある。   This indicates that when the unit surface is rotated, the acoustic energy passing through the unit surface vibrates with a period of 1. Therefore, the intensity is nothing but the primary component (direction frequency: 1 Hz) of the direction information of the sound field. In other words, the sound field is measured by rotating an arbitrary directional microphone (however, it is necessary to include a direction frequency of 1 Hz, so a bidirectional microphone cannot be used), and the Fourier series of the obtained direction information (square sound pressure waveform) is measured. By examining the first-order Fourier coefficients of the expansion, the sound intensity can be known. Since the method using the rotating microphone is also based on the above equation (12), it is necessary to measure the square sound pressure while rotating the microphone.

すなわち、演算処理部32は、指向性マイクから得られた音圧を二乗する二乗手段と、二乗音圧波形をフーリエ級数展開し、一次のフーリエ係数を算出する演算手段と、一次のフーリエ係数に基づいて音の到来方向を含む音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出手段とを備えている。ここで、一次のフーリエ係数とは、(3)式の係数aと(4)式の係数bの組のことである。このaとbを(24)式に代入すれば到来角度が算出でき、(26)式に代入すれば二乗音圧が算出でき、(27)式に代入すれば音響インテンシティの大きさが算出できる。 That is, the arithmetic processing unit 32 squares the sound pressure obtained from the directional microphone, the arithmetic means for expanding the square sound pressure waveform by Fourier series expansion and calculating the first order Fourier coefficient, and the first order Fourier coefficient. Sound intensity calculating means for calculating the sound intensity including the direction of arrival of the sound based on the sound intensity. Here, the primary Fourier coefficient is a set of the coefficient a 1 in the expression (3) and the coefficient b 1 in the expression (4). The a 1 and b 1 (24) angle of arrival Substituting can be calculated in the expression (26) substituting can square sound pressure calculated if the equation, the magnitude of sound intensity by substituting in (27) Can be calculated.

また、二乗音圧波形のフーリエ級数展開の代わりに、高速フーリエ変換(FFT)を用いることができる。FFTを用いた場合、一次のフーリエ係数の実部は、(3)式の係数aに相当し、一次のフーリエ係数の虚部は、(4)式の係数bに相当する。 Further, instead of the Fourier series expansion of the squared sound pressure waveform, a fast Fourier transform (FFT) can be used. When FFT is used, the real part of the first order Fourier coefficient corresponds to the coefficient a 1 in the expression (3), and the imaginary part of the first order Fourier coefficient corresponds to the coefficient b 1 in the expression (4).

このように1本のマイクロホンを回転させ、得られた二乗音圧波形をフーリエ級数展開することにより、容易に音響インテンシティを解析することができる。   The sound intensity can be easily analyzed by rotating one microphone in this way and expanding the obtained squared sound pressure waveform in a Fourier series.

次に、第2の実施の形態に係る回転マイクによる測定手法をコンピュータシミュレーションにより検証した。ホワイトノイズを240度方向から提示し、さらに全方向から無相関の暗騒音が到来してSNが−3dBになるよう条件を設定した。そして、これを一本のハイパーカーディオイドマイクを一回転させながら収音した。   Next, the measurement method using the rotating microphone according to the second embodiment was verified by computer simulation. White noise was presented from the 240 degree direction, and further, a condition was set so that uncorrelated background noise came from all directions and SN was -3 dB. And this was picked up by rotating one hyper cardioid microphone.

図18及び図19は、それぞれ収音した時系列データ及びその二乗波形を示す。二乗波形の一次のフーリエ係数の位相角は247度となり、ほぼ音源方向と一致した。暗騒音は直流成分として分離されるので、このようにSNが悪い条件でも方向性のある音を抽出できた。   18 and 19 show the time series data collected and the square waveform thereof, respectively. The phase angle of the first-order Fourier coefficient of the square waveform was 247 degrees, which almost coincided with the sound source direction. Since background noise is separated as a direct current component, sound having directionality can be extracted even under such a poor SN condition.

以上、第2の実施の形態に係る音響測定装置によれば、1本のマイクロホンを用い、フーリエ級数展開に基づいて音響インテンシティを算出するので、マイクロホンの指向特性を問わず、方向情報の1Hzが含まれるマイクロホンであれば何でも使用することができる。また、1つのマイクを回転するので複数のマイク間の感度差や位相差などの不一致は起こらない。さらに、鋭指向性マイクを用いれば、1次以上の周波数の情報を得ることもできる。   As described above, according to the acoustic measurement device according to the second embodiment, the sound intensity is calculated based on the Fourier series expansion using one microphone, so that the direction information of 1 Hz is obtained regardless of the directivity characteristics of the microphone. Any microphone that includes can be used. In addition, since one microphone is rotated, inconsistencies such as sensitivity differences and phase differences between a plurality of microphones do not occur. Furthermore, if an acute directional microphone is used, information on the first and higher frequencies can be obtained.

(第3の実施の形態)
上述した180度反対向きの単一指向性マイク対による音響インテンシティ計測法(C-C方式)によれば、従来主流であった無指向性の音圧型マイクを2本組み合わせる方式(P-P方式)のようにマイクの感度差、位相差、マイク間隔等を厳密に管理する必要がない。これは、前者が指向性情報を用いるのに対し、マイク位置の違いを情報として用いることに起因する。ここでは、単一指向性マイク対としてカーディオイドマイク対を用い、単一指向性マイク対の有効性をさらに詳細に説明する。
(Third embodiment)
According to the sound intensity measurement method (CC method) using a unidirectional microphone pair of 180 degrees opposite to each other as described above, a method of combining two omnidirectional sound pressure type microphones (PP method), which has been the mainstream in the past, is used. In addition, it is not necessary to strictly manage microphone sensitivity difference, phase difference, microphone interval, and the like. This is because the former uses directivity information, but uses the difference in microphone position as information. Here, the cardioid microphone pair is used as the unidirectional microphone pair, and the effectiveness of the unidirectional microphone pair will be described in more detail.

[インテンシティ測定原理]
まず、図20に示すように単一平面波P(t)がr方向に対して角度θで到来する音場を想定する。その時、音波進行方向の粒子速度u(t)は、(28)式となる。
[Intensity measurement principle]
First, as shown in FIG. 20, a sound field in which a single plane wave P (t) arrives at an angle θ with respect to the r direction is assumed. At that time, the particle velocity u (t) in the sound wave traveling direction is expressed by equation (28).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

そして、r方向の粒子速度u(t)は、(29)式となる。 Then, the particle velocity u r (t) in the r direction is expressed by equation (29).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

したがって、インテンシティのr方向成分は、次式で表わされる。   Therefore, the r-direction component of the intensity is expressed by the following equation.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

次に、この音場をカーディオイドマイク対で測定する。一対のカーディオイドマイク(Mic.1,Mic.2)で測定されるそれぞれの応答P(t),P(t)は次のようになる。 Next, this sound field is measured with a cardioid microphone pair. The responses P 1 (t) and P 2 (t) measured by the pair of cardioid microphones (Mic.1, Mic.2) are as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

両者を加算すると、次式のように無指向性応答となる。   When both are added, an omnidirectional response is obtained as in the following equation.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

また、両者の差分は、(34)式となる。   Also, the difference between the two is given by equation (34).

Figure 2008249702
Figure 2008249702

ここで、(34)式と(29)式とを比べると、粒子速度u(t)は次式のように一対のカーディオイドマイク(Mic.1,Mic.2)の応答の差分から求められることがわかる。   Here, comparing the equation (34) with the equation (29), the particle velocity u (t) can be obtained from the difference between the responses of the pair of cardioid microphones (Mic.1, Mic.2) as in the following equation. I understand.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

よって、瞬時インテンシティは以下のようになる。   Therefore, the instantaneous intensity is as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

(36)式は、次のように書くこともできる。   Equation (36) can also be written as follows:

Figure 2008249702
Figure 2008249702

すなわち、上記(12)式と同様になる。   That is, it becomes the same as the above equation (12).

次に、図21に示すような干渉音場で成り立つか否かを確認する。観測点での音圧P(t)、粒子速度u(t)は次式となる。   Next, it is confirmed whether or not the interference sound field as shown in FIG. The sound pressure P (t) and particle velocity u (t) at the observation point are as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

よって瞬時インテンシティは以下の様になる。   Therefore, the instantaneous intensity is as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

次に、この音場のインテンシティをカーディオイドマイク対(Mic.1,Mic.2)で測定する。各マイクで測定される応答P(t),P(t)はそれぞれ次のようになる。 Next, the intensity of this sound field is measured with a cardioid microphone pair (Mic.1, Mic.2). Responses P 1 (t) and P 2 (t) measured by each microphone are as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

ここでP(t),P(t)の加算と差分は次の様になる。 Here, the addition and difference of P 1 (t) and P 2 (t) are as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

これら(43)式、(44)式を(35)式及び(36)式に代入して粒子速度及び瞬時インテンシティを求めると、(39)式、(40)式の理論式と一致する。また、(37)式に(41)式、(42)式を代入しても(40)式の理論式と一致する。すなわち、C-C方式は干渉音場でも成立することが分かる。   Substituting these equations (43) and (44) into equations (35) and (36) to obtain the particle velocity and instantaneous intensity agree with the theoretical equations of equations (39) and (40). Further, even if the formulas (41) and (42) are substituted into the formula (37), they agree with the theoretical formula of the formula (40). That is, it can be seen that the C-C method is established even in an interference sound field.

また、C-C方式の平均インテンシティは、P-P方式と同様、瞬時インテンシティを平均することで得られる。   Further, the average intensity of the C-C method can be obtained by averaging the instantaneous intensity in the same manner as the P-P method.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

このようにC-C方式によれば、様々な平均化方法を考えることができるため、P-P方式よりも高い自由度を得ることができる。   As described above, according to the C-C method, various averaging methods can be considered, so that a higher degree of freedom than that of the P-P method can be obtained.

[マイク間隔及び位相不一致]
次に、マイク間隔及び位相特性の不一致の影響について説明する。まず図1の音場を、位相特性が一致していないカーディオイドマイク対(Mic.1,Mic.2)を用い、(45)式、(46)式に基づいて解析する場合を考える。
[Microphone spacing and phase mismatch]
Next, the influence of the mismatch between the microphone intervals and the phase characteristics will be described. First, let us consider a case where the sound field of FIG. 1 is analyzed based on equations (45) and (46) using cardioid microphone pairs (Mic.1, Mic.2) whose phase characteristics do not match.

到来音のr方向の成分による{P1(t)-P2(t)}及び{P1(t)+P2(t)}は、Mic.1とMic.2の位相差によって振幅に影響せず、必ず同じだけ位相がずれるため相対的な位相関係も保たれる。一方、r方向と直交する成分による{P1(t)-P2(t)}及び{P1(t)+P2(t)}は、Mic.1とMic.2の位相特性がどれだけ異なっても必ず直交関係となる。したがって、{P1(t)-P2(t)}×{P1(t)+P2(t)}の中のr方向と直交する成分の平均値は常にゼロになる。よって、(45)式、(46)式を計算するとき、マイクの位相不一致の影響は自動的にキャンセルされる。 {P1 (t) -P 2 (t)} and {P 1 (t) + P 2 (t)} due to the r-direction component of the incoming sound affect the amplitude due to the phase difference between Mic.1 and Mic.2. The relative phase relationship is maintained because the phase is always shifted by the same amount. On the other hand, {P 1 (t) -P 2 (t)} and {P 1 (t) + P 2 (t)}, which are components orthogonal to the r direction, show which phase characteristics of Mic.1 and Mic.2 Even if they are different, they are always orthogonal. Therefore, the average value of the components orthogonal to the r direction in {P 1 (t) −P 2 (t)} × {P 1 (t) + P 2 (t)} is always zero. Therefore, when calculating the expressions (45) and (46), the influence of the microphone phase mismatch is automatically canceled.

続いて、(47)式に基づいて解析する場合を考える。この式は平均インテンシティを得るのにP1(t)とP2(t)を二乗平均した後に差を計算すればよいことを示している。二乗平均値はマイクの位相特性には無関係である。また、(47)式は、測定音場が定常的であるならば、一つのマイクの向きを変えて順次測定して後処理でインテンシティを計算することができるということも意味している。この場合、P1(t)とP2(t)を完全に同位置で測定することも可能である。 Next, consider the case of analysis based on equation (47). This equation shows that the difference can be calculated after square averaging P 1 (t) and P 2 (t) to obtain the average intensity. The mean square value is independent of the phase characteristics of the microphone. In addition, the equation (47) also means that if the measurement sound field is stationary, the intensity can be calculated by post-processing by sequentially changing the direction of one microphone and performing post-processing. In this case, it is also possible to measure P 1 (t) and P 2 (t) completely at the same position.

以上のように、C-C方式では、平均インテンシティを求めるときにマイクの位相特性の不一致を自動的にキャンセルするような作用が働くため、平均インテンシティを求める場合には位相特性の不一致の影響を一切受けない。したがって、マイクロホンの位相特性の校正は必要ない。なお、瞬時インテンシティを求める場合には、C-C方式もP-P方式と同様に2本のマイクロホンの位相特性を一致させる必要がある。   As described above, in the CC method, when calculating the average intensity, the action of automatically canceling the mismatch of the phase characteristics of the microphones works. Therefore, when calculating the average intensity, the influence of the mismatch of the phase characteristics is affected. I do n’t accept anything. Therefore, calibration of the phase characteristics of the microphone is not necessary. Note that when obtaining the instantaneous intensity, it is necessary for the C-C method to match the phase characteristics of the two microphones as in the P-P method.

また、C-C方式は原理的には音の波長の影響を受けず、周波数依存がない。したがって、P-P方式のように計測対象の周波数帯域によってマイクプローブの間隔を変える必要なく広帯域の方向情報を得ることができる。しかし、実際には複数のマイクを同位置に設置することはできないので、マイク間隔は誤差要因となる。   In addition, the C-C method is not affected by the wavelength of sound in principle and has no frequency dependence. Therefore, wideband direction information can be obtained without the need to change the interval between the microphone probes according to the frequency band of the measurement object as in the P-P method. However, since a plurality of microphones cannot be installed at the same position in practice, the microphone interval is an error factor.

[シミュレート結果]
第1の実施の形態で説明したように、C-C方式のマイク対を直交座標軸上に設置すれば、各座標軸方向の独立成分が求められる。2次元の4chプローブ及び3次元の6chプローブを用いる場合、複数のカーディオイドマイクの応答を加算して無指向性応答P(t)を求める際に、(33)式のように同軸上の2マイクの合成ではなく、全マイクの応答を加算することも考えられる。その場合、例えば2次元4chプローブの場合のインテンシティは以下のようになる。
[Simulation result]
As described in the first embodiment, if a CC-type microphone pair is installed on an orthogonal coordinate axis, an independent component in each coordinate axis direction is obtained. When using a two-dimensional 4ch probe and a three-dimensional 6ch probe, when adding the responses of a plurality of cardioid microphones to obtain an omnidirectional response P (t), two microphones on the same axis as in equation (33) It is also possible to add the responses of all microphones instead of combining In this case, for example, the intensity in the case of a two-dimensional 4ch probe is as follows.

Figure 2008249702
Figure 2008249702

(45)式と(48)式は本質的には同じであるが、マイクの位相不一致やマイク間隔による影響の出方が異なる可能性がある。そこで、上述したアルゴリズムによるマイク間隔、位相不一致が及ぼす影響の違いをシミュレーションによって検討した。ここでは、単一の平面波(100Hzの正弦波)が到来するシンプルな2次元音場を想定した。図22に示すように、音波の到来角を0度〜350度の10度ステップに変化させ、音の到来方向及びインテンシティの絶対値をC-C方式のマイク対を直交させた4chプローブで解析した。   Although the expressions (45) and (48) are essentially the same, there is a possibility that the influence of the phase mismatch of the microphones and the influence of the microphone interval is different. Therefore, the effect of the microphone interval and phase mismatch due to the above-described algorithm was examined by simulation. Here, a simple two-dimensional sound field in which a single plane wave (100 Hz sine wave) arrives was assumed. As shown in FIG. 22, the sound wave arrival angle was changed in 10 degree steps from 0 degrees to 350 degrees, and the sound arrival direction and intensity were analyzed with a 4ch probe in which CC microphone pairs were orthogonalized. .

まず、各カーディオイドマイクで受音した波形をシミュレートし、その4ch分の波形を基に解析した。その際、マイクの位相、マイク間隔△dを変化させて影響を調べた。検討した平均インテンシティの計算アルゴリズムは、(45)式、(46)式、(47)式及び(48)式である。   First, the waveform received by each cardioid microphone was simulated and analyzed based on the waveform for 4 channels. At that time, the influence was examined by changing the phase of the microphone and the microphone interval Δd. The calculated average intensity calculation algorithms are (45), (46), (47), and (48).

図23及び図24はそれぞれ1chの位相を+π/2ずらした場合の到来方向及びインテンシティの絶対値を示すグラフである。また、図25及び図26は、それぞれマイク間隔を解析対象音の半波長λ/2にした場合の到来方向及びインテンシティの絶対値を示すグラフである。なお、図中のインテンシティの絶対値は音圧の振幅を1で正規化し、ρcで割る前の値である。   23 and 24 are graphs showing the arrival direction and the absolute value of the intensity when the phase of 1ch is shifted by + π / 2, respectively. 25 and 26 are graphs showing the arrival direction and the absolute value of the intensity when the microphone interval is set to the half wavelength λ / 2 of the analysis target sound, respectively. In addition, the absolute value of the intensity in the figure is a value before the amplitude of the sound pressure is normalized by 1 and divided by ρc.

これらの結果を見ると、(45)式、(46)式、(47)式によるシミュレート結果は、到来方向、インテンシティ絶対値ともに、位相不一致及びマイク間隔に影響されないことが確認された。しかし(48)式に基づく解析はそれらに影響を受け、到来方向、インテンシティ絶対値ともに誤差を生じていることがわかる。つまり、多チャンネルプローブで無指向性応答を求める時は、粒子速度を求めたマイク対と同じマイク対だけを用いて計算した方が良いことが分かった。   Looking at these results, it was confirmed that the simulation results by the equations (45), (46), and (47) are not affected by the phase mismatch and the microphone interval in both the arrival direction and the intensity absolute value. However, the analysis based on the equation (48) is affected by them, and it can be seen that there are errors in both the arrival direction and the intensity absolute value. In other words, it was found that when determining the omnidirectional response with a multichannel probe, it is better to calculate using only the same microphone pair as the particle pair whose particle velocity was obtained.

すなわち、所定軸上に180度反対向きに位置する単一指向性マイクの出力差分を用いれば、所定軸の方向成分を精度良く測定することができる。   That is, if the output difference of the unidirectional microphone positioned 180 degrees opposite on the predetermined axis is used, the direction component of the predetermined axis can be measured with high accuracy.

次に、r方向の軸上に単一指向性マイク対を設置し、r方向成分のインテンシティ測定装置について説明する。ここで、インテンシティとは、瞬時インテンシティ及び平均インテンシティを指す。   Next, a unidirectional microphone pair installed on the r-direction axis and an r-direction component intensity measuring apparatus will be described. Here, the intensity refers to the instantaneous intensity and the average intensity.

図27は、第1のインテンシティ測定装置の構成を示すブロック図である。この第1のインテンシティ測定装置は、カーディオイドマイク1とカーディオイドマイク2とがr方向の軸上に180度反対向きに配置されたマイク対61と、カーディオイドマイク1の出力p(t)から所定周波数帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタ62と、カーディオイドマイク2の出力p(t)から所定周波数帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタ63と、バンドパスフィルタ62,63からの所定周波数の信号を加算する加算器64と、バンドパスフィルタ62,63からの所定周波数の信号の差分を得る差分器65と、加算器64と差分器65との出力を乗算する乗算器66と、乗算器66の出力を平均する平均化回路67とを備えている。 FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of the first intensity measurement device. This first intensity measuring device is configured to obtain a predetermined value from a pair of microphones 61 in which a cardioid microphone 1 and a cardioid microphone 2 are arranged 180 degrees opposite to each other on an r-direction axis, and an output p 1 (t) of the cardioid microphone 1. A band-pass filter 62 that extracts a signal in the frequency band, a band-pass filter 63 that extracts a signal in a predetermined frequency band from the output p 2 (t) of the cardioid microphone 2, and a signal of a predetermined frequency from the band-pass filters 62 and 63 are added. , An adder 64 that obtains a difference between signals of a predetermined frequency from the bandpass filters 62 and 63, a multiplier 66 that multiplies the outputs of the adder 64 and the differencer 65, and an output of the multiplier 66 And an averaging circuit 67.

この第1のインテンシティ測定装置によれば、(45)式のように音圧差分に基づくr方向の平均インテンシティを得ることができる。ここで、加算器64からの出力により、スカラー量である無指向性応答p(t)を得ることができる。また、減算器65からの出力により、r方向の粒子速度u(t)を得ることができる。また、乗算器66からの出力により、r方向の瞬時インテンシティI(t)を得ることができる。 According to the first intensity measuring apparatus, the average intensity in the r direction based on the sound pressure difference can be obtained as shown in Equation (45). Here, the omnidirectional response p (t), which is a scalar quantity, can be obtained from the output from the adder 64. Further, the particle velocity u r (t) in the r direction can be obtained from the output from the subtractor 65. Further, the instantaneous intensity I r (t) in the r direction can be obtained from the output from the multiplier 66.

また、図28は、第2のインテンシティ測定装置の構成を示すブロック図である。この第2のインテンシティ測定装置は、カーディオイドマイク1とカーディオイドマイク2とがr方向の軸上に180度反対向きに配置されたマイク対61と、カーディオイドマイク1の出力p(t)から所定周波数帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタ62と、カーディオイドマイク2の出力p(t)から所定周波数帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタ63と、バンドパスフィルタ62からの所定周波数の信号を二乗する二乗回路71と、バンドパスフィルタ63からの所定周波数の信号を二乗する二乗回路72と、二乗回路71,72からの二乗応答P (t),P (t)のの差分を得る差分器73と、差分器73からの出力を平均する平均化回路74とを備えている。 FIG. 28 is a block diagram showing the configuration of the second intensity measuring device. This second intensity measuring device is configured to obtain a predetermined value based on a microphone pair 61 in which the cardioid microphone 1 and the cardioid microphone 2 are disposed on the r-direction axis in opposite directions by 180 degrees, and the output p 1 (t) of the cardioid microphone 1. A band-pass filter 62 that extracts a signal in the frequency band, a band-pass filter 63 that extracts a signal in a predetermined frequency band from the output p 2 (t) of the cardioid microphone 2, and a square that squares a signal in a predetermined frequency from the band-pass filter 62 A circuit 71, a square circuit 72 that squares a signal of a predetermined frequency from the band-pass filter 63, and a difference for obtaining a difference between the square responses P 2 1 (t) and P 2 2 (t) from the square circuits 71 and 72 And an averaging circuit 74 for averaging the outputs from the differentiator 73.

この第2のインテンシティ測定装置によれば、(46)式のように二乗音圧差分に基づくr方向の平均インテンシティを得ることができる。ここで、差分器73からの出力により、r方向の瞬時インテンシティI(t)を得ることができる。 According to the second intensity measuring device, the average intensity in the r direction based on the squared sound pressure difference can be obtained as shown in Equation (46). Here, the instantaneous intensity I r (t) in the r direction can be obtained from the output from the differentiator 73.

また、図29は、第3のインテンシティ測定装置の構成を示すブロック図である。この第3のインテンシティ測定装置は、カーディオイドマイク1とカーディオイドマイク2とがr方向の軸上に180度反対向きに配置されたマイク対61と、カーディオイドマイク1の出力p(t)から所定周波数帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタ62と、カーディオイドマイク2の出力p(t)から所定周波数帯域の信号を取り出すバンドパスフィルタ63と、バンドパスフィルタ62からの所定周波数の信号を二乗する二乗回路71と、バンドパスフィルタ63からの所定周波数の信号を二乗する二乗回路72と、二乗回路71からの二乗応答P (t)を平均する平均化回路81と、二乗回路72からの二乗応答P (t)を平均する平均化回路82と、平均化回路81,82の出力の差分を得る差分器83とを備えている。 FIG. 29 is a block diagram showing the configuration of the third intensity measuring device. The third intensity measuring device is configured to obtain a predetermined value from a microphone pair 61 in which a cardioid microphone 1 and a cardioid microphone 2 are arranged on the r-direction axis in opposite directions by 180 degrees, and an output p 1 (t) of the cardioid microphone 1. A band-pass filter 62 that extracts a signal in the frequency band, a band-pass filter 63 that extracts a signal in a predetermined frequency band from the output p 2 (t) of the cardioid microphone 2, and a square that squares a signal in a predetermined frequency from the band-pass filter 62 A circuit 71, a square circuit 72 that squares a signal of a predetermined frequency from the bandpass filter 63, an averaging circuit 81 that averages the square response P 2 1 (t) from the square circuit 71, and a square from the square circuit 72 An averaging circuit 82 that averages the response P 2 2 (t), and a differentiator 83 that obtains a difference between the outputs of the averaging circuits 81 and 82. And.

この第3のインテンシティ測定装置によれば、(47)式のように平均二乗音圧差分に基づくr方向の平均インテンシティを得ることができる。   According to the third intensity measuring apparatus, the average intensity in the r direction based on the mean square sound pressure difference can be obtained as shown in the equation (47).

以上説明したように、所定軸上に180度反対向きに位置する単一指向性マイクの出力差分を用いれば、所定軸の方向情報を精度良く得ることができる。   As described above, the direction information of the predetermined axis can be obtained with high accuracy by using the output difference of the unidirectional microphone positioned 180 degrees opposite to the predetermined axis.

例えば、単一指向性マイク対を用いた場合、単一指向性マイク対の出力差分に基づいてインテンシティを算出することができる。この場合、平均インテンシティは(45)式のように音圧差分により算出しても良く、(46)式のように二乗音圧差分により算出しても良い。特に、音圧差分を用いれば、粒子速度、無指向性応答を求めることができる。   For example, when a unidirectional microphone pair is used, the intensity can be calculated based on the output difference of the unidirectional microphone pair. In this case, the average intensity may be calculated from the sound pressure difference as shown in equation (45), or may be calculated as the squared sound pressure difference as shown in equation (46). In particular, if the sound pressure difference is used, particle velocity and omnidirectional response can be obtained.

また、単一指向性マイクを回転させた場合、所定軸上に位置するマイクの出力差分に基づいて平均インテンシティを算出することができる。この場合、平均インテンシティは(47)式のように平均二乗音圧差分により算出すれば良い。この単一指向性マイクを回転させた場合、同位置で測定、すなわちマイク間隔をゼロにして測定することができる。   Further, when the unidirectional microphone is rotated, the average intensity can be calculated based on the output difference of the microphone located on the predetermined axis. In this case, the average intensity may be calculated from the mean square sound pressure difference as shown in equation (47). When this unidirectional microphone is rotated, measurement can be performed at the same position, that is, with a microphone interval of zero.

また、直交座標の各軸の方向成分を算出すれば、音の到来方向を含む音の方向情報を算出することができる。例えば、2組の単一指向性マイク対を直交させ、各単一指向性マイク対の出力差分に基づいて各軸の方向成分を算出すれば、2次元の音の方向情報を算出することができる。また、単一指向性マイクを回転させ、直交座標軸上の0°位置及び180°位置の出力差分と、90°位置及び270°位置の出力差分とに基づいて各軸の方向成分を算出すれば、2次元の音の方向情報を算出することができる。   In addition, if the direction component of each axis of the orthogonal coordinates is calculated, the sound direction information including the sound arrival direction can be calculated. For example, if two sets of unidirectional microphone pairs are orthogonalized and the direction component of each axis is calculated based on the output difference of each unidirectional microphone pair, the direction information of the two-dimensional sound can be calculated. it can. In addition, if the unidirectional microphone is rotated, the direction component of each axis is calculated based on the output difference between the 0 ° position and the 180 ° position on the orthogonal coordinate axis and the output difference between the 90 ° position and the 270 ° position. Two-dimensional sound direction information can be calculated.

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   Although the best mode for carrying out the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

音の方向情報を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating sound direction information. 第1の実施の形態に係る音響測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the acoustic measuring device which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る受音部の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the sound receiving part which concerns on 1st Embodiment. 0度と180度に向けたマイクペアの感度差を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the sensitivity difference of the microphone pair toward 0 degree | times and 180 degree | times. 90度と270度に向けたマイクペアの感度差を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the sensitivity difference of the microphone pair toward 90 degree | times and 270 degree | times. 0度と180度に向けたカーディオイドマイクペアにおける二乗音圧の感度差を示すグラフである。It is a graph which shows the sensitivity difference of the square sound pressure in the cardioid microphone pair toward 0 degree | times and 180 degree | times. 音源方向の推定実験を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the estimation experiment of a sound source direction. 周波数125Hzにおける推定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result in frequency 125Hz. 周波数1kHzにおける推定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result in frequency 1kHz. 周波数8kHzにおける推定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result in frequency 8kHz. 周波数に対する推定誤差の最大値及び平均値を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum value and average value of the estimation error with respect to a frequency. 第2の実施の形態に係る音響測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the acoustic measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る受音部の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the sound receiving part which concerns on 2nd Embodiment. ターンテーブル上にマイクロホンを配置する構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example which arrange | positions a microphone on a turntable. ターンテーブルにおける音響中心の位置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the position of the acoustic center in a turntable. ターンテーブルにおける音響中心の位置の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the position of the acoustic center in a turntable. インテンシティを説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating intensity. 第2の実施の形態に係る音響測定装置における時系列データ示すグラフである。It is a graph which shows the time series data in the acoustic measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る音響測定装置における二乗波形を示すグラフである。It is a graph which shows the square waveform in the acoustic measuring device which concerns on 2nd Embodiment. 単一平面波音場例を示す図である。It is a figure which shows the example of a single plane wave sound field. 干渉音場例を示す図である。It is a figure which shows the example of an interference sound field. 2次元音場に配置した4chプローブを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 4ch probe arrange | positioned in a two-dimensional sound field. 1chの位相を+π/2ずらした場合の到来方向を示すグラフである。It is a graph which shows the arrival direction when the phase of 1ch is shifted + π / 2. 1chの位相を+π/2ずらした場合のインテンシティの絶対値を示すグラフである。It is a graph which shows the absolute value of intensity at the time of shifting + pi / 2 phase of 1ch. マイク間隔を解析対象音の半波長λ/2にした場合の到来方向を示すグラフである。It is a graph which shows the arrival direction at the time of making microphone interval into the half wavelength (lambda) / 2 of the sound for analysis. マイク間隔を解析対象音の半波長λ/2にした場合のインテンシティの絶対値を示すグラフである。It is a graph which shows the absolute value of an intensity | strength when a microphone space | interval is made into the half wavelength (lambda) / 2 of an analysis object sound. 第1のインテンシティ測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a 1st intensity measurement apparatus. 第2のインテンシティ測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a 2nd intensity measurement apparatus. 第3のインテンシティ測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a 3rd intensity measurement apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10 音響測定装置、11 受音部、12 演算処理部、13 出力部、30 音響測定装置、31 受音部、32 演算処理部、33 出力部、41 マイクロホン、42 水平方向回転駆動部、43 垂直方向回転駆動部、44 制御部、51 ターンテーブル、52 駆動部、61 マイク対、62 バンドパスフィルタ、63 バンドパスフィルタ、64 加算器、65 差分器、66 乗算器、67 平均化回路、71 二乗回路、72 二乗回路、73 差分器、74 平均化回路、81 平均化回路、82 平均化回路、83 差分器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Acoustic measuring device, 11 Sound receiving part, 12 Computation processing part, 13 Output part, 30 Acoustic measuring device, 31 Sound receiving part, 32 Computation processing part, 33 Output part, 41 Microphone, 42 Horizontal direction rotation drive part, 43 Vertical Direction rotation drive unit, 44 control unit, 51 turntable, 52 drive unit, 61 microphone pair, 62 band pass filter, 63 band pass filter, 64 adder, 65 differentiator, 66 multiplier, 67 averaging circuit, 71 square Circuit, 72 square circuit, 73 differentiator, 74 averaging circuit, 81 averaging circuit, 82 averaging circuit, 83 differentiator

Claims (16)

所定軸上に180度反対向きに位置する単一指向性マイクの出力差分を算出する出力差分算出手段と、
上記出力差分に基づいて上記所定軸の方向成分を算出する軸方向成分算出手段と
を備えることを特徴とする音響測定装置。
An output difference calculating means for calculating an output difference of a unidirectional microphone located 180 degrees opposite on a predetermined axis;
An acoustic measurement apparatus comprising: an axial direction component calculation unit that calculates a direction component of the predetermined axis based on the output difference.
上記所定軸上に指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイク対を用いて受音する受音手段を備え、
上記軸方向成分算出手段は、上記単一指向性マイク対の出力差分に基づいて上記所定軸の方向成分を算出することを特徴とする請求項1記載の音響測定装置。
Sound receiving means for receiving sound using a unidirectional microphone pair in which directivity is arranged 180 degrees opposite to the predetermined axis;
2. The acoustic measurement apparatus according to claim 1, wherein the axial direction component calculation means calculates the direction component of the predetermined axis based on an output difference of the unidirectional microphone pair.
上記軸方向成分算出手段は、上記単一指向性マイク対の音圧差分及び音圧加算に基づいて、粒子速度、無指向性応答及びインテンシティを算出することを特徴とする請求項2記載の音響測定装置。   The axial direction component calculation means calculates particle velocity, omnidirectional response, and intensity based on the sound pressure difference and the sound pressure addition of the unidirectional microphone pair. Acoustic measuring device. 上記軸方向成分算出手段は、上記単一指向性マイク対の二乗音圧差分に基づいてインテンシティを算出することを特徴とする請求項2記載の音響測定装置。   The acoustic measurement apparatus according to claim 2, wherein the axial direction component calculation means calculates an intensity based on a squared sound pressure difference of the unidirectional microphone pair. 上記軸方向成分算出手段は、上記単一指向性マイク対の平均二乗音圧差分に基づいて平均インテンシティを算出することを特徴とする請求項2記載の音響測定装置。   The acoustic measurement apparatus according to claim 2, wherein the axial direction component calculation means calculates an average intensity based on an average square sound pressure difference of the unidirectional microphone pair. 単一指向性マイクを回転させて受音する受音手段を備え、
上記軸方向成分算出手段は、上記所定軸上に位置する単一指向性マイクの出力差分に基づいて上記所定軸の方向成分を算出することを特徴とする請求項1記載の音響測定装置。
A sound receiving means for receiving sound by rotating a unidirectional microphone is provided.
2. The acoustic measurement apparatus according to claim 1, wherein the axial direction component calculating means calculates the direction component of the predetermined axis based on an output difference of a unidirectional microphone located on the predetermined axis.
上記軸方向成分算出手段は、上記所定軸上に位置する単一指向性マイクの平均二乗音圧差分に基づいて平均インテンシティを算出することを特徴とする請求項6記載の音響測定装置。   The acoustic measurement apparatus according to claim 6, wherein the axial direction component calculation means calculates an average intensity based on a mean square sound pressure difference of the unidirectional microphone located on the predetermined axis. 直交座標の各軸の方向成分に基づいて音の到来方向を含む音の方向情報を算出する音方向情報算出手段を備え、
上記軸方向成分算出手段は、上記直交座標の各軸の方向成分を算出することを特徴とする請求項1記載の音響測定装置。
Sound direction information calculation means for calculating sound direction information including the direction of arrival of sound based on the direction component of each axis of orthogonal coordinates,
2. The acoustic measurement apparatus according to claim 1, wherein the axial direction component calculation means calculates a direction component of each axis of the orthogonal coordinates.
上記直交座標は、2次元又は3次元であることを特徴とする請求項8記載の音響測定装置。   The acoustic measurement apparatus according to claim 8, wherein the orthogonal coordinates are two-dimensional or three-dimensional. 所定軸上に180度反対向きに位置する単一指向性マイクの出力差分を算出する出力差分算出工程と、
上記出力差分に基づいて上記所定軸の方向成分を算出する軸方向成分算出工程と
を有することを特徴とする音響測定方法。
An output difference calculating step of calculating an output difference of a unidirectional microphone located 180 degrees opposite on a predetermined axis;
And an axial direction component calculating step of calculating a direction component of the predetermined axis based on the output difference.
直交座標の各軸上に指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイク対を用いて受音する受音手段と、
上記単一指向性マイク対から得られた出力差分を算出する出力差分算出手段と、
上記出力差分に基づいて各軸の方向情報の直交基底成分を算出する方向情報直交基底成分算出手段と、
上記各軸の方向情報直交基底成分に基づいて音の到来方向を含む音の方向情報を算出する音方向情報算出手段と
を備えることを特徴とする音響測定装置。
Sound receiving means for receiving sound using a unidirectional microphone pair in which directivity is arranged 180 degrees opposite to each other on the axes of orthogonal coordinates;
An output difference calculating means for calculating an output difference obtained from the unidirectional microphone pair;
Direction information orthogonal basis component calculating means for calculating an orthogonal basis component of direction information of each axis based on the output difference;
An acoustic measurement device comprising: sound direction information calculating means for calculating sound direction information including a direction of sound arrival based on the direction information orthogonal basis component of each axis.
上記方向情報直交基底成分算出手段は、上記単一指向性マイク対の感度差の関係を用いて角度をパラメータとしたフーリエ級数展開の一次のフーリエ係数を算出することを特徴とする請求項11記載の音響測定装置。   12. The direction information orthogonal basis component calculation means calculates a first-order Fourier coefficient of Fourier series expansion using an angle as a parameter using a sensitivity difference relationship of the unidirectional microphone pair. Acoustic measurement device. 上記出力差分算出手段は、二乗音圧の出力差分を算出し、
上記方向情報直交基底成分算出手段は、上記二乗音圧の出力差分に基づいて各軸の方向情報の直交基底成分を算出し、
上記音方向情報算出手段は、上記各軸の方向情報直交基底成分に基づいて音の到来方向を含む音響インテンシティを算出することを特徴とする請求項11記載の音響測定装置。
The output difference calculation means calculates an output difference of the square sound pressure,
The direction information orthogonal basis component calculation means calculates an orthogonal basis component of the direction information of each axis based on the output difference of the square sound pressure,
12. The acoustic measurement apparatus according to claim 11, wherein the sound direction information calculation means calculates an acoustic intensity including a sound arrival direction based on the direction information orthogonal basis component of each axis.
上記単一指向性マイクの指向特性は、カーディオイド、スーパーカーディオイド、ハイパーカーディオイド、ウルトラカーディオイドから選択される1種であることを特徴とする請求項11記載の音響測定装置。   12. The acoustic measurement apparatus according to claim 11, wherein the directional characteristic of the unidirectional microphone is one selected from a cardioid, a super cardioid, a hyper cardioid, and an ultra cardioid. 直交座標の各軸上に指向性を180度反対向きに配置された単一指向性マイク対を用いて受音する受音工程と、
上記単一指向性マイク対から得られた出力差分を算出する出力差分算出工程と、
上記出力差分に基づいて各軸の方向情報の直交基底成分を算出する方向情報直交基底成分算出工程と、
上記各軸の方向情報直交基底成分に基づいて音の到来方向を含む音の方向情報を算出する音方向情報算出工程と
を有することを特徴とする音響測定方法。
A sound receiving process for receiving sound using a unidirectional microphone pair in which directivity is arranged 180 degrees opposite to each other on the axes of orthogonal coordinates;
An output difference calculating step of calculating an output difference obtained from the unidirectional microphone pair;
A direction information orthogonal basis component calculating step for calculating an orthogonal basis component of the direction information of each axis based on the output difference;
A sound direction information calculating step of calculating sound direction information including a sound arrival direction based on the direction information orthogonal basis component of each axis.
指向性マイクを回転させて受音する受音手段と、
上記指向性マイクの二乗音圧を算出する二乗音圧算出手段と、
上記二乗音圧をフーリエ級数展開し、一次のフーリエ係数を算出する演算手段と、
上記一次のフーリエ係数に基づいて音の到来方向を含む音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出手段と
を備えることを特徴とする音響測定装置。
Sound receiving means for receiving sound by rotating a directional microphone;
A square sound pressure calculating means for calculating the square sound pressure of the directional microphone;
An arithmetic means for expanding the squared sound pressure by Fourier series and calculating a first-order Fourier coefficient;
And an acoustic intensity calculating means for calculating an acoustic intensity including a direction of arrival of the sound based on the first order Fourier coefficient.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035506A (en) * 2009-07-30 2011-02-17 Nittobo Acoustic Engineering Co Ltd Acoustic measurement method and system
JP2012150237A (en) * 2011-01-18 2012-08-09 Sony Corp Sound signal processing apparatus, sound signal processing method, and program
JP2014044081A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Ohbayashi Corp Noise monitoring system
US8798955B2 (en) 2008-06-20 2014-08-05 Nihon University Acoustic energy measurement device, and acoustic performance evaluation device and acoustic information measurement device using the same
US9121752B2 (en) 2008-03-07 2015-09-01 Nihon University Acoustic measurement device
WO2018155231A1 (en) 2017-02-21 2018-08-30 オンフューチャー株式会社 Sound source detecting method and detecting device
JP2020034389A (en) * 2018-08-29 2020-03-05 学校法人日本大学 Acoustic information measuring device, acoustic information measuring method, and program
CN113418593A (en) * 2021-06-07 2021-09-21 广州广电计量检测股份有限公司 Calibrating device for volume sound source
CN113418593B (en) * 2021-06-07 2024-06-04 广电计量检测集团股份有限公司 Volume sound source calibration device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102452952B1 (en) * 2017-12-06 2022-10-12 삼성전자주식회사 Directional sound sensor and electronic apparatus including the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003039365A (en) * 2001-03-28 2003-02-13 Honda Motor Co Ltd Computer system recognizing gesture, walking robot, and method
JP2003062777A (en) * 2001-08-22 2003-03-05 Honda Motor Co Ltd Autonomous acting robot
JP2003207328A (en) * 2002-01-15 2003-07-25 Ippei Torigoe Surface area measuring method and device
JP2005198249A (en) * 2003-12-10 2005-07-21 Sony Corp Method of detecting arrangement relation for speaker device in acoustic system, the acoustic system, server device, and speaker device
WO2006054599A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Nihon University Sound source direction judging device and method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961721A (en) * 1982-10-01 1984-04-09 Bridgestone Corp Method and apparatus for searching sound source
JPH0236318A (en) * 1988-07-26 1990-02-06 Ichikawa:Kk Acoustic intensity device
JP4087763B2 (en) * 2003-08-21 2008-05-21 スター精密株式会社 Sound intensity measuring device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003039365A (en) * 2001-03-28 2003-02-13 Honda Motor Co Ltd Computer system recognizing gesture, walking robot, and method
JP2003062777A (en) * 2001-08-22 2003-03-05 Honda Motor Co Ltd Autonomous acting robot
JP2003207328A (en) * 2002-01-15 2003-07-25 Ippei Torigoe Surface area measuring method and device
JP2005198249A (en) * 2003-12-10 2005-07-21 Sony Corp Method of detecting arrangement relation for speaker device in acoustic system, the acoustic system, server device, and speaker device
WO2006054599A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-26 Nihon University Sound source direction judging device and method

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CSNJ201110016521; 羽入 敏樹  Toshiki HANYU,藤門 祐介 Yusuke FUJIKADO,星 和磨 Kazuma HOSHI,関口 克明 Katsuaki: '"複数の指向性マイクロホンの方向別感度差を利用した音源探査 Estimation of sound source direction usi' 日本音響学会  2006年  春季研究発表会講演論文集CD-ROM  [CD-ROM] 2006年春季,3-9-3, 20060316, p.781-782, 社団法人日本音響学会 *
JPN6012023658; 稲毛 大輔 Daisuke INAGE,星 和磨 Kazuma HOSHI,羽入 敏樹 Toshiki HANYU,関口 克明 Katsuaki S: '"複数のカーディオイドマイクを組み合わせた複数音源および移動音源の方向検出方法 A method for estimat' 日本建築学会大会学術講演梗概集 2006,D-1, 200609, p.37-38, 社団法人日本建築学会 *
JPN6012023659; 藤門 祐介 Yusuke FUJIKADO,星 和磨 Kazuma HOSHI,羽入 敏樹 Toshiki HANYU,関口 克明 Katsuaki: '"複数の指向性マイクロ ホンの方向別感度差を利用した音源方向推定に関する基礎的検討 A basic  study' 日本建築学会大会学術講演梗概集 2005,D-1, 200509, p.171-172, 社団法人日本建築学会 *
JPN6013005787; 羽入 敏樹  Toshiki HANYU,藤門 祐介 Yusuke FUJIKADO,星 和磨 Kazuma HOSHI,関口 克明 Katsuaki: '"複数の指向性マイクロホンの方向別感度差を利用した音源探査 Estimation of sound source direction usi' 日本音響学会  2006年  春季研究発表会講演論文集CD-ROM  [CD-ROM] 2006年春季,3-9-3, 20060316, p.781-782, 社団法人日本音響学会 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9121752B2 (en) 2008-03-07 2015-09-01 Nihon University Acoustic measurement device
US8798955B2 (en) 2008-06-20 2014-08-05 Nihon University Acoustic energy measurement device, and acoustic performance evaluation device and acoustic information measurement device using the same
JP2011035506A (en) * 2009-07-30 2011-02-17 Nittobo Acoustic Engineering Co Ltd Acoustic measurement method and system
JP2012150237A (en) * 2011-01-18 2012-08-09 Sony Corp Sound signal processing apparatus, sound signal processing method, and program
US9361907B2 (en) 2011-01-18 2016-06-07 Sony Corporation Sound signal processing apparatus, sound signal processing method, and program
JP2014044081A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Ohbayashi Corp Noise monitoring system
WO2018155231A1 (en) 2017-02-21 2018-08-30 オンフューチャー株式会社 Sound source detecting method and detecting device
JP2018136170A (en) * 2017-02-21 2018-08-30 オンフューチャー株式会社 Detection method of sound source and detection device thereof
JP2020034389A (en) * 2018-08-29 2020-03-05 学校法人日本大学 Acoustic information measuring device, acoustic information measuring method, and program
JP7136445B2 (en) 2018-08-29 2022-09-13 学校法人日本大学 Acoustic information measuring device, acoustic information measuring method, and program
CN113418593A (en) * 2021-06-07 2021-09-21 广州广电计量检测股份有限公司 Calibrating device for volume sound source
CN113418593B (en) * 2021-06-07 2024-06-04 广电计量检测集团股份有限公司 Volume sound source calibration device

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