CN113329314A - 声源可视化装置和声源可视化程序 - Google Patents

Abstract

本发明提供声源可视化装置和声源可视化程序，将测量到的声压等信息更易懂地提示给用户，减轻数据分析的麻烦。一个方式的声源可视化装置具有：声压取得部，其取得二维扩展的空间的各部位在各时刻的声压；以及时间变化显示部，其用曲线图来显示上述空间的各部位的声压中的对于预先决定的频率在各时刻为最大值的第1声压的声压和部位各自的时间变化。

Description

声源可视化装置和声源可视化程序

技术领域

本发明涉及声源可视化装置和声源可视化程序。

背景技术

以往，存在对于通过麦克风阵列等测量到的声音，将声压图或声音分析的结果提示给用户的声源可视化的系统。

例如，在专利文献1中记载了将声压分布与被测定物的图像重合的技术。

另外，在专利文献2中记载了根据表示粒子速度的矢量的大小对3D模型数据进行变形显示的技术。

专利文献1：国际公开第2019/189417号

专利文献2：国际公开第2019/189424号

但是，在专利文献1和专利文献2的技术中，根据声压图或声学分析的结果来确定声源或推测噪声产生原因这样的进行数据分析的作业是交给用户的。因此，用户需要详细地确认声压图等的数据，数据的分析作业需要大量时间。

发明内容

因此，本发明的目的在于，将测量到的声压等信息更易懂地提示给用户，减轻数据分析的麻烦。

一个方式的本发明的声源可视化装置具有：声压取得部，其取得二维扩展的空间的各部位在各时刻的声压；以及时间变化显示部，其用曲线图来显示上述空间的各部位的声压中的对于预先决定的频率在各时刻为最大值的第1声压的声压和部位各自的时间变化。

一个方式的本发明的声源可视化程序组入于信息处理装置中而使该信息处理装置作为上述声源可视化装置发挥功能。

根据本发明，能够减轻数据分析的麻烦。

附图说明

图1是示意性地示出包含有本实施方式的声源可视化装置的声学测量系统的结构的图。

图2是示出声学测量可视化装置中的处理动作的流程图。

图3是示出由显示部显示的可视化画面的图。

图4是示出功率谱表的例子的图。

图5是示出高位的功率值的选择例的图。

图6是示出频率表的一例的图。

图7是示出声压信息表的例子的图。

图8是示出第2显示方式中的声压信息时序图的图。

图9是示出第1声压和第2声压的计算过程的流程图。

图10是示出所取得的声压数据所表示的声压分布的例子的图。

图11是示出二值化的例子的图。

图12是示出标记的例子的图。

标号说明

100：声学测量系统；110：麦克风阵列；111：麦克风；120：声学测量可视化装置；121：测量部；122：声压图计算部；123：信息表生成部；124：存储部；125：显示部；200：可视化画面；210：声压信息时序图；220：声压图；240：功率谱；310：功率谱表；320：频率表；330：声压信息表。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的声源可视化装置和声源可视化程序的实施方式进行详细说明。但是，为了避免以下的说明变得不必要地冗长，并使本领域技术人员容易理解，有时省略过于详细的说明。例如，有时省略已经普遍了解的事项的详细说明和对实质上相同的结构的重复说明。另外，有时在后面的图的说明中适当地参照先前已说明的图所记载的要素。

图1是示意性地示出包含有本实施方式的声源可视化装置的声学测量系统的结构的图。

声学测量系统100具有：麦克风阵列110，其是多个麦克风111排列为例如6×6或8×8这样的二维排列而成的；以及声学测量可视化装置120，其是通过计算机来实现的。声学测量可视化装置120具有显示器和键盘等计算机中的一般硬件，但省略图示。

声学测量可视化装置120具有测量部121、声压图计算部122、信息表生成部123、存储部124以及显示部125。

测量部121借助麦克风阵列110来对测定对象物发出的声音进行测量，并输出表示由各麦克风111测量到的声音的测定数据。作为测定数据，在每个频率并且每个测量时刻取得由各麦克风111测量到的声压的数据。

声压图计算部122根据从测量部121输出的测定数据来计算表示每个频率的声压的声压数据和在视觉上表示声压分布的声压图图像。作为声压数据，计算以比麦克风阵列110中的麦克风111的配置间隔窄的分辨率来表示声压分布的数据。使用声压数据所表示的声压分布来生成声压图图像。

信息表生成部123根据从测量部121输出的测定数据和从声压图计算部122取得的声压数据来生成各种信息表。

声压图计算部122和信息表生成部123合并起来相当于本发明所述的声压取得部的一例，如在后面详细叙述的那样，该声压图计算部122和信息表生成部123取得二维扩展的测定空间的各部位(例如各麦克风位置)在各时刻(即各测定时刻)的声压作为测定数据。

存储部124通过计算机的存储装置来实现，在存储部124中存储有声压图图像和信息表。

显示部125根据存储于存储部124中的声压图图像和信息表而将后述的可视化画面显示在计算机的显示器上。显示部125相当于本发明所述的时间变化显示部的一例，如在后面详细叙述的那样，该显示部125用曲线图来显示测定空间的各部位的声压中的对于预先决定的频率在各时刻为最大值的第1声压的声压和部位各自的时间变化。另外，显示部125也相当于本发明所述的声压图显示部的一例，如在后面详细叙述的那样，与时间变化的曲线图中的时刻对应地例如在显示器上显示声压图，该声压图在表示上述测定空间的二维平面上以能够在视觉上识别声压的大小的形式示出该测定空间中的该时刻的声压。

声学测量可视化装置120是通过将声学测量可视化程序组入到计算机中来实现的。声学测量可视化装置120的要素中的声压图计算部122、信息表生成部123以及显示部125合并起来相当于本发明的声学可视化装置的一个实施方式。另外，声学测量可视化程序中的实现声压图计算部122、信息表生成部123以及显示部125的部分相当于本发明的声学可视化程序的一个实施方式，该部分组入到作为一种信息处理装置的计算机中，使该信息处理装置作为声源可视化装置而发挥功能。根据声学可视化程序，能够通过信息处理装置而容易地实现上述声源可视化装置。

图2是示出声学测量可视化装置中的处理动作的流程图，图3是示出由显示部125显示的可视化画面的图。

在可视化画面200中显示有声压信息时序图210、功率谱240以及两个声压图220。当基于麦克风阵列110的声音的测量完成时，通过声学测量可视化装置120来显示可视化画面200。

以下，对声学测量可视化装置120中的处理动作进行详细说明。

当针对测定对象物的声音的测定开始时，在每个测定时刻从声学测量可视化装置120的测量部121输出测定数据，并将测定数据存储于计算机的存储装置中(步骤S101)。当声音的测定结束时(步骤S102)，信息表生成部123根据所记录的测定数据而生成功率谱表(步骤S103)。

图4是示出功率谱表的例子的图。

在功率谱表310中，与麦克风阵列110中的各麦克风111的位置311对应起来保存有表示各频率312下的声音的功率的数值(以下，将该数值称为功率值313)。这里的功率值313表示从测定开始时至结束时的功率的峰值。另外，关于麦克风111的位置311，例如像“1-A”那样，通过用数值来表示麦克风阵列110的二维排列中的纵轴方向、用字母来表示横轴方向的坐标形式进行表示。以下，也将麦克风111的位置称为麦克风位置。

信息表生成部123将生成的功率谱表310存储于存储部124中。另外，信息表生成部123按照以下过程从存储于功率谱表310中的功率值313中选择高位的功率值(步骤S104)。

图5是示出高位的功率值的选择例的图。

信息表生成部123在与一个麦克风111的位置对应的功率谱表310的1行的各功率值313中选择前两位的功率值313a。信息表生成部123对功率谱表310的各行(即针对各麦克风位置311)执行该选择。在功率谱表310中带阴影的功率值是该选择出的功率值313a。

然后，信息表生成部123选择在选出的功率值313a中为最大的功率值313b以及在频率312与该最大的功率值313b的频率不同的功率值313a中为最大的功率值313c。将这些功率值称为最大功率值313b和准最大功率值313c。信息表生成部123也将与最大功率值313b和准最大功率值313c分别对应的麦克风111的位置311和频率312存储于存储部124中。也存在该麦克风111的位置311在最大功率值313b和准最大功率值313c处相同的情况。

信息表生成部123针对最大功率值313b和准最大功率值313c各自的频率312而生成频率表(步骤S105)。

图6是示出频率表的一例的图。

预先对频率表320的各行赋予了表示各行的ID 324。

信息表生成部123将最大功率值313b和准最大功率值313c各自的频率321从功率谱表310复制到频率表320中。另外，信息表生成部123也将最大功率值313b和准最大功率值313c各自的麦克风位置322从功率谱表310复制到频率表320中。

信息表生成部123针对频率表320的各行保存有表示声压信息表的声压表ID323。

另外，在这里所示的例子中，信息表生成部123针对最大功率值313b和准最大功率值313c各自的频率312来生成频率表320，但也可以针对功率谱表310所记载的各频率312来生成频率表320。另外，即使在针对最大功率值313b和准最大功率值313c各自的频率312生成了频率表320的情况下，如后所述，有时也会追加其他的频率312的行。

另外，信息表生成部123将声压表ID 323保存于频率表320的各行中，但与实际的声压信息表对应的是一部分行的声压表ID 323。在默认情况下，仅保存于与最大功率值313b和准最大功率值313c各自的频率312对应的2行中的声压表ID 323与实际的声压信息表对应。

信息表生成部123针对保存于频率表320中的声压表ID 323的一部分来生成声压信息表(步骤S106～S108)。

图7是示出声压信息表的例子的图。

在图7中，作为一例，示出了两段结构的声压信息表330，声压信息表330的各段与各声压表ID 331(323)对应。

在声压信息表330的生成中，根据来自信息表生成部123的指示，由声压图计算部122针对各测定时刻332生成声压图图像(步骤S106)。所生成的声压图图像存储于存储部124中，在声压信息表330中与测定时刻332对应起来保存有表示所存储的声压图图像的文件的文件路径333(步骤S107)。

显示部125能够将所存储的声压图图像显示于可视化画面200的声压图220。在声压图220中具有频率显示栏221、图显示栏222以及时间操作件224，在频率显示栏221中显示对显示部125指定的频率。

在图显示栏222中，声压图图像显示在示出有测定对象物的形状223的背景上。作为一例，声压图图像通过显示颜色的浓度而在视觉上表示声压的大小。本发明所述的声压图也可以通过显示颜色的色相或等高线来表示声压的大小。即，声压图是指在表示二维扩展的测定空间的二维平面上以能够在视觉上识别声压的大小的形式来表示该测定空间中的声压的图。在本实施方式中，例如麦克风阵列110的范围为测定空间。

每当声压图计算部122生成声压图图像时，信息表生成部123通过后述的方法来计算测定空间的各部位的声压中的、在该声压图图像所表示的声音的测定时刻为最大值的第1声压的位置334和声压值335、以及第二大的第2声压的位置336和声压值337。作为声压的位置334、336，能够使用上述麦克风位置311。信息表生成部123将计算出的声压的位置334、336和声压值335、337保存于声压信息表330中(步骤S107)。

即，声压信息表330是与每个时刻(即每个测定时刻332)对应起来保存有第1声压的声压和部位以及声压图的表的一例，存储有声压信息表330的存储部124相当于本发明所述的表存储部的一例。通过以表的形式存储声压、部位以及声压图，能够容易地取得显示时所需的信息，因此显示变得容易。

信息表生成部123对与各声压表ID 323对应的各频率321和各测定时刻332重复进行上述步骤S106和步骤S107的处理(步骤S108)。当对全部的频率321和全部的测定时刻332完成处理时，信息表生成部123将声压信息表330存储于存储部124中。

当声压信息表330的生成完成时，为了显示声压图图像，信息表生成部123将与各声压表ID 323对应的各频率321指定给显示部125作为显示对象的频率。另外，信息表生成部123将与保存于声压信息表330中的第1声压的声压值335中的最大的声压值335对应的测定时刻332指定给显示部125作为显示对象的测定时刻。显示部125根据声压信息表330而获得与所指定的频率321和测定时刻332对应的声压图图像，将获得的声压图图像显示于声压图220的图显示栏222中(步骤S109)。

用户能够通过输入操作来变更显示于声压图220的频率显示栏221中的频率。在声压信息表330的声压表ID 323中的任意声压表ID 323都不与变更后的频率对应的情况下，信息表生成部123重复进行上述步骤S106～步骤S108的过程，将与变更后的频率对应的段追加到信息表生成部123中。

声压图220的时间操作件224是供用户进行操作以变更显示对象的测定时刻332的操作件。当通过操作时间操作件224而变更了测定时刻332时，显示部125根据声压信息表330来获得变更后的测定时刻332的声压图图像，将获得的声压图图像显示于图显示栏222中。

显示部125根据声压信息表330，也显示表示第1声压的位置334和声压值335的时间变化的声压信息时序图210(步骤S110)。在声压信息时序图210中具有位置变化显示栏211、声压变化显示栏212以及频率显示栏213，位置变化显示栏211和声压变化显示栏212的横轴表示测定时刻。

在频率显示栏213中显示有与各声压表ID 323对应的各频率321。

在位置变化显示栏211中显示有各测定时刻下的第1声压的位置334。

在声压变化显示栏212中显示有表示各测定时刻下的第1声压的声压值335的曲线。

即，在声压信息时序图210中，在时间上追踪显示有第1声压的位置334和声压值335，因此用户能够容易地识别声压值的变化和位置变化，减轻了噪声源等的分析作业的麻烦。另外，在声压信息时序图210中，并列地用曲线图来显示第1声压相对于预先决定的互不相同的多个频率各自的时间变化，因此用户能够容易地识别各频率下的第1声压的特征。

在声压信息时序图210中也显示有与各频率321对应的各光标214，各光标214的位置表示与显示于声压图220中的声压图图像相当的测定时刻332。

即，显示部125相当于本发明所述的声压图显示部的一例，与声压信息时序图210中的时刻(即测定时刻)对应起来针对所指定的多个频率分别显示该时刻的声压图图像。通过将声压信息时序图210的时刻和声压图220的声压图图像对应起来，用户能够更容易地识别第1声压的位置等。

显示部125能够根据存储于存储部124中的功率谱表310来显示功率谱240(步骤S111)。在功率谱240中具有曲线图显示栏241和麦克风位置显示栏242，在麦克风位置显示栏242中以上述的坐标形式显示有指定给显示部125的麦克风位置(例如，“6-D”或“3-E”)。

信息表生成部123针对与各声压表ID 323对应的各频率321，计算与第1声压的声压值335中的最大的声压值335对应的位置334，并将计算出的各位置334作为显示功率谱240用的麦克风位置而指定给显示部125。

当麦克风位置311被指定时，显示部125将表示保存于与该麦克风位置311相当的功率谱表310的行中的各功率值313的折线图显示于曲线图显示栏241中。曲线图的横轴表示频率，纵轴表示声压(即功率)。

用户能够通过对麦克风位置显示栏242进行输入操作而向显示部125指定麦克风位置。显示部125根据通过输入操作所指定的麦克风位置和功率谱表310来变更功率谱240的显示。

另外，在通过对声压图220的时间操作件224进行操作而变更了测定时刻332的情况下，显示部125根据声压信息表330来获得与变更后的测定时刻332对应的第1声压的位置334，将获得的位置334(即麦克风位置)的功率谱显示于功率谱240的曲线图显示栏241中。即，声压图220的显示与功率谱240的显示联动。

另外，各光标214和功率谱240的曲线例如通过同一颜色的显示等而对应起来。伴随着声压图220中的测定时刻332的变更，声压信息时序图210中的光标214的显示位置也发生变更。因此，在声压信息时序图210、声压图220以及功率谱240中，显示相互联动。

即，显示部125相当于本发明所述的频谱显示部的一例，显示声压信息时序图210中的时刻(即测定时刻)和在该时刻的第1声压的部位的功率谱。通过将声压信息时序图210中的时刻与功率谱对应起来，用户也能够容易地识别第1声压的频谱变化等。

在可视化画面200中设置有初始化按钮250，在初始化按钮250被按下的情况下，显示部125使声压信息时序图210、声压图220以及功率谱240的显示恢复到步骤S109～步骤S111中的默认显示。

作为可视化画面200的显示方式，除了图3所示的显示方式以外，显示部125还具有显示上述的第1声压和第2声压的第2显示方式。用户能够通过规定的操作对显示部125进行指示，由此选择第2显示方式。在第2显示方式中，在可视化画面200上也显示有声压信息时序图210、功率谱240以及两个声压图220。但是，在声压信息时序图210中显示有第1声压和第2声压的时间变化。

图8是示出第2显示方式中的声压信息时序图210的图。

在第2显示方式中的声压信息时序图210中具有第1位置变化显示栏215、第2位置变化显示栏216、第1声压变化显示栏217、第2声压变化显示栏218以及频率显示栏213。

在频率显示栏213中显示有最大功率值313b的频率321，显示部125根据声压信息表330的多段中的与最大功率值313b的频率321对应的段的数据而进行显示。

在第1位置变化显示栏215中显示有各测定时刻下的第1声压的位置334，在第2声压变化显示栏217中显示有各测定时刻下的第2声压的位置336。

在第1声压变化显示栏217中显示有表示各测定时刻下的第1声压的声压值335的曲线，在第2声压变化显示栏218中显示有表示各测定时刻下的第2声压的声压值337的曲线。

即，在第2显示方式中，也将测定空间的各部位的声压中的在各时刻第二大的第2声压的声压和部位各自的时间变化，与第1声压的时间变化并列地用曲线图来显示。通过也与第1声压一同显示第2声压的时间变化，用户能够容易地识别噪声源的更换等。

在第2显示方式中的声压信息时序图210中显示有与第1声压和第2声压分别对应的光标214。

在第2显示方式的情况下也是，声压信息时序图210、两个声压图220以及功率谱240的显示联动。即，在两个声压图220中显示有在声压信息时序图210中显示的各光标214所表示的测定时刻的声压图图像。在功率谱240中显示有各光标214所表示的第1声压和第2声压各自的位置的功率谱。

即，与在声压信息时序图210中显示的第1声压的时间变化中的时刻对应起来显示有该时刻的第1声压的部位的功率谱，并且也与在声压信息时序图210中显示的第2声压的时间变化的时刻对应起来显示有该时刻的第2声压的部位的功率谱。通过功率谱与时间变化的曲线图对应起来，用户也能够容易地识别第1声压和第2声压的频谱变化等。

以下，对第1声压和第2声压的计算方法进行说明。

图9是示出第1声压和第2声压的计算过程的流程图。

如上所述，在每个测定时刻计算第1声压和第2声压。图9的流程图表示某个测定时刻下的第1声压和第2声压的计算过程。

在图9所示的计算过程中，首先，由声音信息表生成部123从声压图计算部122取得表示该测定时刻下的声压分布的声压数据(步骤S201)。

图10是示出所取得的声压数据所表示的声压分布的例子的图。

在图10中，在表示麦克风阵列110中的各麦克风111的位置的坐标341上，通过颜色的浓淡来表示声压分布340。在步骤S201中取得的声压数据与声压图图像同样地以比麦克风阵列110中的麦克风111的坐标341窄的分辨率来表示声压分布340。

声音信息表生成部123根据所取得的声压数据所表示的声压分布340，按照例如声压分布340中的最大声压的半值等这样的规则来计算二值化的阈值(步骤S202)。然后，在步骤S203中，声音信息表生成部123根据计算出的阈值而对坐标341上的各分区进行二值化。

图11是示出二值化的例子的图。

在麦克风111的坐标341上的各分区中，包含有超过阈值的声压值的分区342的值通过二值化而成为“1”，不包含超过阈值的声压值的分区343的值通过二值化而成为“0”。然后，声音信息表生成部123对二值化后的各分区进行标记(步骤S204)。在标记中，将彼此相连的值“1”的分区的集合汇总为一个区域。

图12是示出标记的例子的图。

在图12的例子中，作为通过标记将分区汇总而得到的区域344，示出了两个区域。具体而言，示出了汇总有8个分区的区域344和汇总有2个分区的区域344。另外，作为区域344，也可以是仅为一个分区的区域。

声音信息表生成部123确认通过标记进行汇总而得到的区域的数量(步骤S205)，在存在多个区域的情况下(步骤S205；两个以上)，声音信息表生成部123在区域彼此之间对区域内最大的声压值进行比较。然后，声音信息表生成部123从最大的声压值较大的区域中选择两个区域，将各区域内最大的声压值设为第1声压和第2声压(步骤S206)。在步骤S206中选出的第1声压和第2声压可以认为是声源互不相同的两个部位的声音，成为对噪声分析等有用的信息。

在通过标记进行汇总而得到的区域仅有一个的情况下(步骤S205；一个)，声音信息表生成部123确认该一个区域是否覆盖麦克风111的坐标341上的所有分区(步骤S207)。在区域未覆盖所有分区的情况下，认为声源仅有一个，声音信息表生成部123将在该区域内声压大的前两位的分区设为第1声压和第2声压(步骤S208)。

在区域覆盖所有分区的情况下(步骤S207；所有分区)，认为是没有发现明显的声源的状态，声音信息表生成部123将前两位的声压设为第1声压和第2声压，并将声压的位置设为“0”(步骤S209)。

通过按照图9所示的处理过程求取第1声压和第2声压，能够得到对噪声分析等有用的信息，因此通过用户参照求出的第1声压和第2声压而减轻了数据分析的麻烦。

上述的实施方式应被认为在所有方面都是例示，而非限制性的。本发明的范围不是由上述实施方式而是由权利要求书来表示的，旨在包含与权利要求书均等的含义和范围内的所有变更。

Claims (9)

1.一种声源可视化装置，其中，

该声源可视化装置具有：

声压取得部，其取得二维扩展的空间的各部位在各时刻的声压；以及

时间变化显示部，其用曲线图来显示所述空间的各部位的声压中的对于预先决定的频率在各时刻为最大值的第1声压的声压和部位各自的时间变化。

2.根据权利要求1所述的声源可视化装置，其中，

所述声源可视化装置还具有声压图显示部，该声压图显示部与所述曲线图中的时刻对应起来显示声压图，该声压图在表示所述空间的二维平面上以能够在视觉上识别声压的大小的形式示出该空间中的该时刻的声压。

3.根据权利要求1或2所述的声源可视化装置，其中，

所述时间变化显示部并列地用曲线图来显示所述第1声压相对于预先决定的互不相同的多个频率各自的时间变化。

4.根据权利要求3所述的声源可视化装置，其中，

所述声源可视化装置还具有声压图显示部，该声压图显示部与所述曲线图中的时刻对应起来针对所述多个频率分别显示所述空间中的该时刻的所述声压图。

5.根据权利要求2或4所述的声源可视化装置，其中，

所述声源可视化装置还具有表存储部，该表存储部存储有将所述第1声压的声压和部位与所述声压图在每个时刻对应起来进行保存的表。

6.根据权利要求1、2或4所述的声源可视化装置，其中，

所述声源可视化装置还具有频谱显示部，该频谱显示部与所述曲线图中的时刻对应起来显示该时刻的第1声压的部位的功率谱。

7.根据权利要求1或2所述的声源可视化装置，其中，

所述时间变化显示部也将所述空间的各部位的声压中的在各时刻第二大的第2声压的声压和部位各自的时间变化，与所述第1声压的时间变化并列地用曲线图来显示。

8.根据权利要求7所述的声源可视化装置，其中，

所述声源可视化装置还具有频谱显示部，该频谱显示部与所述曲线图所显示的所述第1声压的时间变化中的时刻对应起来显示该时刻的所述第1声压的部位的功率谱，并且也与所述曲线图所显示的所述第2声压的时间变化中的时刻对应起来显示该时刻的所述第2声压的部位的功率谱。

9.一种声源可视化程序，其组入于信息处理装置中而使该信息处理装置作为权利要求1至8中的任意一项所述的声源可视化装置发挥功能。

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