JP2024019949A - Sound environment simulator and sound environment simulation method - Google Patents
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Abstract
【課題】音環境のシミュレーションの精度を確保しつつ、処理負荷を軽減すること。【解決手段】音環境シミュレータは、対象世界における音環境のシミュレーションを行う。反射パスは、音源から出力され反射物体で反射されて観測点に到達する反射音のパスである。音環境シミュレータは、音源と観測点の組み合わせに対して反射パスを形成可能な反射物体をシミュレーション候補として抽出する。音環境シミュレータは、シミュレーション候補の各々について、反射パスの長さが短くなるほど高くなる評価値を算出する。音環境シミュレータは、評価値に基づいて、少なくとも1つのシミュレーション候補を代表反射物体として選択する。音環境シミュレータは、代表反射物体以外の反射物体を用いることなく、代表反射物体により形成される反射パスに沿った音伝搬特性のシミュレーションを行う。【選択図】図4[Problem] To reduce the processing load while ensuring the accuracy of sound environment simulation. A sound environment simulator simulates a sound environment in a target world. A reflection path is a path of reflected sound that is output from a sound source, reflected by a reflecting object, and reaches an observation point. The sound environment simulator extracts reflective objects that can form a reflection path for a combination of a sound source and an observation point as simulation candidates. The sound environment simulator calculates, for each simulation candidate, an evaluation value that increases as the length of the reflection path becomes shorter. The sound environment simulator selects at least one simulation candidate as a representative reflecting object based on the evaluation value. The sound environment simulator simulates sound propagation characteristics along a reflection path formed by a representative reflecting object without using any reflecting objects other than the representative reflecting object. [Selection diagram] Figure 4
Description
本開示は、音環境のシミュレーションに関する。 The present disclosure relates to simulation of sound environments.
特許文献1は、建造物の音場の音響特性を解析するために幾何音響シミュレーションを行う技術を開示している。音波の反射に関与する面の法線ベクトルと所定の複数の基準ベクトルのそれぞれとの内積が算出される。その内積の符号の組み合わせに応じて、反射に関与する面が複数のグループに分類される。音波の反射方向を演算する際、その音波の音線ベクトルと上記複数の基準ベクトルのそれぞれとの内積が算出される。その内積の符号の組み合わせに応じて定まる候補から除外すべき所定のグループに分類されている面は考慮せずに、反射方向が演算される。
音環境のシミュレーションにおいては、観測点で聞こえる音を精度良く再現することが望まれる。そのためには、音源から観測点への直接音だけでなく、物体で反射されて観測点に到達する反射音も考慮することが好ましい。但し、現実世界では音源や観測点の周囲には多数の物体が存在し、多数の反射音が観測点に到達する場合が多い。全ての反射音を考慮してシミュレーションを行うと、処理負荷が膨大になる。これは、計算機資源及びコストの観点から好ましくない。 In sound environment simulation, it is desirable to accurately reproduce the sounds heard at observation points. For this purpose, it is preferable to consider not only the direct sound from the sound source to the observation point, but also the reflected sound that is reflected by objects and reaches the observation point. However, in the real world, there are many objects around the sound source and observation point, and many reflected sounds often reach the observation point. If a simulation takes all reflected sounds into account, the processing load will be enormous. This is undesirable from the viewpoint of computer resources and costs.
本開示の1つの目的は、音環境のシミュレーションの精度を確保しつつ、処理負荷を軽減することができる技術を提供することにある。 One objective of the present disclosure is to provide a technique that can reduce the processing load while ensuring the accuracy of sound environment simulation.
第1の観点は、対象世界における音環境のシミュレーションを行う音環境シミュレータに関連する。
音環境シミュレータは、
1又は複数のプロセッサと、
対象世界における音源と反射物体の位置を少なくとも示す世界構成情報を格納する1又は複数の記憶装置と
を備える。
反射パスは、音源から出力されいずれかの反射物体で反射されて観測点に到達する反射音のパスである。
1又は複数のプロセッサは、
世界構成情報に基づいて、音源と観測点の組み合わせに対して反射パスを形成可能な反射物体をシミュレーション候補として抽出し、
世界構成情報に基づいて、シミュレーション候補の各々について、反射パスの長さが短くなるほど高くなる評価値を算出し、
評価値に基づいて、少なくとも1つのシミュレーション候補を代表反射物体として選択し、
代表反射物体以外の反射物体を用いることなく、代表反射物体により形成される反射パスに沿った音伝搬特性のシミュレーションを行う。
The first aspect relates to a sound environment simulator that simulates the sound environment in the target world.
The sound environment simulator is
one or more processors;
and one or more storage devices storing world configuration information indicating at least the positions of the sound source and the reflecting object in the target world.
A reflection path is a path of reflected sound that is output from a sound source, is reflected by any reflecting object, and reaches an observation point.
The one or more processors are:
Based on the world configuration information, reflective objects that can form a reflection path for the combination of sound source and observation point are extracted as simulation candidates,
Based on the world configuration information, an evaluation value is calculated for each simulation candidate that increases as the length of the reflection path becomes shorter.
selecting at least one simulation candidate as a representative reflecting object based on the evaluation value;
Sound propagation characteristics along a reflection path formed by a representative reflecting object are simulated without using any reflecting object other than the representative reflecting object.
第2の観点は、コンピュータにより対象世界における音環境のシミュレーションを行う音環境シミュレーション方法に関連する。
世界構成情報は、対象世界における音源と反射物体の位置を少なくとも示す。
反射パスは、音源から出力されいずれかの反射物体で反射されて観測点に到達する反射音のパスである。
音環境シミュレーション方法は、
世界構成情報に基づいて、音源と観測点の組み合わせに対して反射パスを形成可能な反射物体をシミュレーション候補として抽出することと、
世界構成情報に基づいて、シミュレーション候補の各々について、反射パスの長さが短くなるほど高くなる評価値を算出することと、
評価値に基づいて、シミュレーション候補のうち少なくとも1つを代表反射物体として選択することと、
代表反射物体以外の反射物体を用いることなく、代表反射物体により形成される反射パスに沿った音伝搬特性のシミュレーションを行うことと
を含む。
The second aspect relates to a sound environment simulation method in which a computer simulates the sound environment in the target world.
The world configuration information indicates at least the positions of the sound source and the reflecting object in the target world.
A reflection path is a path of reflected sound that is output from a sound source, is reflected by any reflecting object, and reaches an observation point.
The sound environment simulation method is
Extracting reflective objects that can form a reflective path for a combination of a sound source and an observation point as simulation candidates based on world configuration information;
Calculating an evaluation value that increases as the length of the reflection path becomes shorter for each simulation candidate based on the world configuration information;
selecting at least one of the simulation candidates as a representative reflecting object based on the evaluation value;
simulating sound propagation characteristics along a reflection path formed by the representative reflecting object without using any reflecting object other than the representative reflecting object.
本開示によれば、評価値に基づいて代表反射物体が選択される。そして、全ての反射物体ではなく、選択された代表反射物体だけがシミュレーションに用いられる。これにより、シミュレーション精度を確保しつつ、処理負荷を軽減することが可能となる。 According to the present disclosure, a representative reflective object is selected based on the evaluation value. Then, instead of all reflective objects, only the selected representative reflective object is used in the simulation. This makes it possible to reduce the processing load while ensuring simulation accuracy.
添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.
1.音環境シミュレーション
図1は、実施の形態に係る音環境シミュレータ100の概要を説明するための概念図である。音環境シミュレータ100は、対象世界1における音環境のシミュレーションを行う。対象世界1としては、街、建物、施設の敷地、等が例示される。
1. Sound Environment Simulation FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an overview of a
対象世界1には様々な音源10が存在する。音源10は、移動物体であってもよいし、静止物体であってもよい。移動する音源10としては、車両、ロボット、飛翔体、等が例示される。車両は、自動運転車両であってもよいし、ドライバが運転する車両であってもよい。ロボットとしては、物流ロボット、清掃ロボット、作業ロボット、等が例示される。ロボットは、人間とコミュケーションを行うために音声メッセージを発してもよい。飛翔体としては、ドローン等が例示される。静止している音源10としては、街頭ビジョン、スピーカ、警報器、等が例示される。尚、音源10は特に限定されない。
音環境シミュレータ100は、例えば、対象世界1内の観測点20において音がどのように聞こえるかをシミュレートする。例えば、観測点20は、人間(リスナ)の位置である。他の例として、観測点20は、音認識を行うロボットの位置である。尚、観測点20は特に限定されない。
The
図2に示されるように、音源10から観測点20へ到達する音は、「直接音Sd(直接波)」と「反射音Sr(反射波)」に分類される。直接音Sdは、反射することなく音源10から観測点20に直接到達する音である。直接パスPdは、直接音Sdのパスである。
As shown in FIG. 2, the sound reaching the
一方、反射音Srは、音源10から出力され、いずれかの反射物体30で反射されて観測点20に到達する音である。反射物体30は、対象世界1内に存在する様々な物体である。反射物体30としては、壁、板、天井、床、地面、構造物、移動物体(例:車両、ロボット)、等が例示される。尚、反射物体30は特に限定されない。反射パスPrは、反射音Srのパスである。つまり、反射パスPrは、音源10から反射物体30へのパスと反射物体30から観測点20へのパスとの組み合わせである。反射パスPrは、音源10と観測点20と反射物体30との間の位置関係に基づいて幾何学的に算出することができる。
On the other hand, the reflected sound Sr is a sound that is output from the
音環境シミュレーションにおいては、観測点20で聞こえる音を精度良く再現することが望まれる。そのために、音環境シミュレータ100は、直接音Sdだけでなく反射音Srも考慮して音環境シミュレーションを行う。つまり、音環境シミュレーションは、反射パスPrに沿った反射音Srの音伝搬特性のシミュレーンを含む。
In sound environment simulation, it is desirable to accurately reproduce the sounds heard at the
音環境シミュレーションにおいて考慮される音源10の数は2以上であってもよい。音源10が指向性を有する場合、音源10から音が出力される方向が音環境シミュレーションにおいて考慮される。
The number of
処理負荷を軽減するため、2回以上の多重反射を考えず、1回しか反射しない「初期反射音(early reflection)」だけを考慮してもよい。初期反射音だけを考慮しても十分なシミュレーション精度が得られる。 In order to reduce the processing load, only "early reflection" that is reflected only once may be considered instead of considering multiple reflections of two or more times. Sufficient simulation accuracy can be obtained even if only the early reflected sound is considered.
音環境シミュレーションの結果、観測点20における音の強度及び音の到来方向が分かる。また、観測点20における直接音Sdから反射音Srまでの遅延が分かる。このような遅延は、空間の拡がりを反映している。よって、遅延特性に基づいて、例えば、観測点20における人間がどのように空間を認知するかを把握することができる。更に、反射物体30の材質に依存するフィルタ効果(material-dependent filter)、すなわち、反射音Srの波形がどのように変化するかを知ることもできる。
As a result of the sound environment simulation, the intensity of the sound at the
このような音環境シミュレーションは、対象世界1の設計に有用である。例えば、対象世界1がスマートシティ等の街である場合、人にとってより快適な街を設計したいというニーズがある。例えば、駅や街中でのアナウンス、ロボットと人間との対話等、人に音声情報を伝達したいシーンが考えられる。そのようなシーンにおいて、周囲の環境のせいで音声情報がうまく人に伝わらない可能性がある。音環境シミュレーションを通して音声伝達の不具合をあらかじめ把握することができれば、それを解決するための対策を立て、設計にフィードバックすることができる。例えば、音声伝達の不具合が解消されるように、街中の構成要素(例:壁)の材質や配置を変更することができる。他の例として、特定周波数の音が吸収されやすいことが分かったら、その特定周波数の音を音源10から出力することを控えることを検討することもできる。
Such a sound environment simulation is useful for designing the
また、音は、人の行動に影響を与える重要なファクターの一つである。よって、音環境シミュレーションは、対象世界1における人の行動のシミュレーションにも有用である。対象世界1における人の行動のシミュレーション結果を、対象世界1の設計にフィードバックすることもできる。
In addition, sound is one of the important factors that influence human behavior. Therefore, the sound environment simulation is also useful for simulating human behavior in the
また、現実世界における情報を収集し、現実世界の状態を仮想世界においてリアルタイムに再現する技術も知られている。このような技術は、デジタルツイン(Digital Twin)とも呼ばれる。このデジタルツインを利用して対象世界1の将来の状態を予測することもできる。このとき、音環境シミュレーションの結果に基づいて人の行動を予測することによって、対象世界1の将来の状態をより高精度に予測することが可能となる。
Also known is a technology that collects information in the real world and reproduces the state of the real world in a virtual world in real time. Such technology is also called digital twin. This digital twin can also be used to predict the future state of
2.音環境シミュレーションの処理負荷の軽減
2-1.概要
上述の通り、音環境シミュレーションにおいては、観測点20で聞こえる音を精度良く再現することが望まれる。そのためには、音源10から観測点20への直接音Sdだけでなく反射音Srも考慮することが好ましい。但し、現実世界では音源10や観測点20の周囲には多数の反射物体30が存在し、多数の反射音Srが観測点20に到達する場合が多い。全ての反射音Srを考慮してシミュレーションを行うと、処理負荷が膨大になる。これは、計算機資源及びコストの観点から好ましくない。
2. Reducing the processing load of sound environment simulation 2-1. Overview As described above, in sound environment simulation, it is desirable to accurately reproduce the sounds heard at the
そこで、本実施の形態によれば、音環境シミュレーションにおいて考慮される反射音Srが少数に限定される。尚、上述の通り、反射音Srは、音源10から出力されいずれかの反射物体30で反射されて観測点20に到達する音であり、反射パスPrは、反射音Srのパスである。よって、反射物体30と反射パスPrと反射音Srは1対1で対応しており、等価であると言える。音環境シミュレーションにおいて考慮する反射音Srを少数に限定することは、音環境シミュレーションにおいて考慮する反射パスPr及び反射物体30を少数に限定することを意味する。
Therefore, according to the present embodiment, the number of reflected sounds Sr considered in the sound environment simulation is limited to a small number. Note that, as described above, the reflected sound Sr is a sound that is output from the
以下、図3及び図4を参照して、本実施の形態に係る反射音Srのシミュレーションの概要を説明する。 Hereinafter, an overview of the simulation of reflected sound Sr according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS. 3 and 4.
音源10や観測点20の周囲には多数の反射物体30が存在するため、音源10と観測点20の一つの組み合わせに対して多数の反射パスPrが形成され得る。音源10と観測点20の組み合わせに対して反射パスPrを形成可能な反射物体30を、以下、「シミュレーション候補」と呼ぶ。音環境シミュレータ100は、暫定的にシミュレーション候補を抽出する。
Since many
続いて、音環境シミュレータ100は、抽出したシミュレーション候補の各々について「評価値Q」を算出する。評価値Qは、観測点20における音強度(音圧)に寄与する度合いを表す。従って、評価値Qは、少なくとも、音源10から観測点20までの反射パスPrの長さに依存する。具体的には、ある反射物体30によって形成される反射パスPrの長さが短くなるほど、その反射物体30の評価値Qは高くなる。逆に、ある反射物体30によって形成される反射パスPrが長くなるほど、その反射物体30の評価値Qは短くなる。尚、評価値Qの様々な例は後述される。
Subsequently, the
音環境シミュレータ100は、評価値Qに基づいて、少なくとも1つのシミュレーション候補を「代表反射物体30-X」として選択する。より詳細には、音環境シミュレータ100は、評価値Qが比較的高いシミュレーション候補を代表反射物体30-Xとして選択する。選択される代表反射物体30-Xの数は1個であってもよい。つまり、音環境シミュレータ100は、評価値Qが比較的高い1つのシミュレーション候補だけを代表反射物体30-Xとして選択してもよい。典型的には、音環境シミュレータ100は、評価値Qが最も高い1つのシミュレーション候補を少なくとも代表反射物体30-Xとして選択する。音環境シミュレータ100は、評価値Qが最も高い1つのシミュレーション候補だけを代表反射物体30-Xとして選択してもよい。
The
「代表反射音Sr-X」は、代表反射物体30-Xにより反射される反射音Srである。「代表反射パスPr-X」は、代表反射物体30-Xにより形成される反射パスPrである。代表反射物体30-Xと代表反射パスPr-Xと代表反射音Sr-Xは1対1で対応しており、等価であると言える。代表反射物体30-Xを選択することは、代表反射音Sr-Xや代表反射パスPr-Xを選択することを意味する。 The “representative reflected sound Sr-X” is the reflected sound Sr reflected by the representative reflecting object 30-X. “Representative reflection path Pr-X” is a reflection path Pr formed by the representative reflection object 30-X. The representative reflection object 30-X, the representative reflection path Pr-X, and the representative reflected sound Sr-X have a one-to-one correspondence and can be said to be equivalent. Selecting the representative reflecting object 30-X means selecting the representative reflected sound Sr-X or the representative reflected path Pr-X.
音環境シミュレータ100は、代表反射パスPr-Xに沿った代表反射音Sr-Xの音伝搬特性のシミュレーションを行う。このとき、音環境シミュレータ100は、選択した代表反射物体30-X(代表反射音Sr-X、代表反射パスPr-X)だけを用い、それ以外を用いない。言い換えれば、代表反射物体30-X(代表反射音Sr-X、代表反射パスPr-X)以外はシミュレーション対象から除外される。音環境シミュレータ100は、代表反射物体30-X以外の反射物体30を用いることなく、代表反射物体30-Xだけを用い、代表反射パスPr-Xに沿った代表反射音Sr-Xの音伝搬特性のシミュレーションを行う。
The
本願発明者は、代表反射物体30-Xだけを用いた音環境シミュレーションによっても実際の音の聞こえ方がかなり正確に再現されることを実験を通して確認した。すなわち、本願発明者は、代表反射物体30-Xだけを用いても音環境シミュレーションの精度が確保されることを確認した。 The inventor of the present application has confirmed through experiments that the way the actual sound is heard can be reproduced fairly accurately even by sound environment simulation using only the representative reflecting object 30-X. That is, the inventor of the present application has confirmed that the accuracy of the sound environment simulation can be ensured even if only the representative reflecting object 30-X is used.
このように、本実施の形態によれば、評価値Qに基づいて代表反射物体30-Xが選択される。そして、全ての反射物体30ではなく、選択された代表反射物体30-Xだけが音環境シミュレーションに用いられる。これにより、音環境シミュレーションの精度を確保しつつ、処理負荷を軽減することが可能となる。その結果、計算機資源及びコストも削減される。代表反射物体30-Xの数が1つの場合、効果は更に高くなる。
In this way, according to the present embodiment, the representative reflective object 30-X is selected based on the evaluation value Q. Then, instead of all the reflecting
2-2.評価値の例
以下、評価値Qの様々な例を説明する。ここでは、簡単のため、2回以上の多重反射を考えず、1回しか反射しない初期反射音(early reflection)だけが考慮される。
2-2. Examples of Evaluation Values Various examples of evaluation values Q will be explained below. Here, for simplicity, multiple reflections of two or more times are not considered, and only early reflections that are reflected only once are considered.
2-2-1.第1の例
図5は、評価値Qの第1の例を説明するための概念図である。評価値Qは、音源10から観測点20までの反射パスPrの長さLpに依存する。つまり、下記式(1)で表されるように、評価値Qは、反射パスPrの長さLpの関数で表される。
2-2-1. First Example FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a first example of the evaluation value Q. The evaluation value Q depends on the length Lp of the reflection path Pr from the
式(1):Q=f(Lp) Formula (1): Q=f(Lp)
より詳細には、反射パスPrの長さLpが短くなるほど、評価値Qは高くなる。図5で示される例では、第1反射物体30-1により形成される第1反射パスPr-1の長さLp-1は、第2反射物体30-2により形成される第2反射パスPr-2の長さLp-2よりも短い。よって、第1反射物体30-1の評価値Qは、第2反射物体30-2の評価値Qよりも高くなる。 More specifically, the shorter the length Lp of the reflection path Pr, the higher the evaluation value Q becomes. In the example shown in FIG. 5, the length Lp-1 of the first reflection path Pr-1 formed by the first reflection object 30-1 is equal to the length Lp-1 of the second reflection path Pr-1 formed by the second reflection object 30-2. -2 is shorter than the length Lp-2. Therefore, the evaluation value Q of the first reflective object 30-1 is higher than the evaluation value Q of the second reflective object 30-2.
2-2-2.第2の例
図6は、評価値Qの第2の例を説明するための概念図である。図6に示される例では、第1反射物体30-1により形成される第1反射パスPr-1の長さLp-1と、第2反射物体30-2により形成される第2反射パスPr-2の長さLp-2は等しい。但し、第1反射パスPr-1に沿った音源10から第1反射物体30-1までの距離Da-1は、第2反射パスPr-2に沿った音源10から第2反射物体30-2までの距離Da-2よりも短い。この場合、第1反射物体30-1の評価値Qは、第2反射物体30-2の評価値Qよりも高く設定されてもよい。何故なら、音源10により近い第1反射物体30-1の方がより多くの音波を観測点20に向けて反射することができるからである。
2-2-2. Second Example FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a second example of the evaluation value Q. In the example shown in FIG. 6, the length Lp-1 of the first reflection path Pr-1 formed by the first reflection object 30-1 and the second reflection path Pr formed by the second reflection object 30-2 are -2 lengths Lp-2 are equal. However, the distance Da-1 from the
一般化すると次の通りである。反射パスPrに沿った音源10から反射物体30(反射点)までの距離を、以下、「第1距離Da」と呼ぶ。評価値Qは、第1距離Daが短くなるほど高くなる。評価値Qは、例えば、下記式(2)により表される。
The generalization is as follows. The distance from the
式(2):Q=f(Lp)+g(Da) Formula (2): Q=f(Lp)+g(Da)
式(2)において、第1項(f(Lp))のウェイトの方が第2項(g(Da))のウェイトよりも大きく設定されてもよい。 In equation (2), the weight of the first term (f(Lp)) may be set larger than the weight of the second term (g(Da)).
第2の例により、シミュレーション精度が更に向上する。 The second example further improves simulation accuracy.
2-2-3.第3の例
対象世界1に存在する反射物体30の材質は一様ではなく様々である。反射物体30の反射率ρは、反射物体30の材質に依存する。第3の例では、評価値Qは、反射物体30の反射率ρに依存する。具体的には、反射物体30の反射率ρが高くなるほど、評価値Qは高くなる。この場合、評価値Qは、下記式(3)あるいは式(4)により表される。
2-2-3. Third Example The materials of the
式(3):Q=f(Lp)+h(ρ)
式(4):Q=f(Lp)×h(ρ)
Formula (3): Q=f(Lp)+h(ρ)
Formula (4): Q=f(Lp)×h(ρ)
第3の例により、シミュレーション精度が更に向上する。 The third example further improves simulation accuracy.
2-2-4.第4の例
上述の第2の例と第3の例の組み合わせも可能である。これにより、シミュレーション精度が更に向上する。
2-2-4. Fourth Example A combination of the second and third examples described above is also possible. This further improves simulation accuracy.
2-3.除外対象の他の例
上述の通り、評価値Qに基づいて、一部の反射物体30は、音環境シミュレーションから除外される。更に他の観点に基づいて、一部の反射物体30が音環境シミュレーションから除外されてもよい。
2-3. Other Examples of Exclusion Targets As described above, some
図7は、音環境シミュレーションからの除外対象の例を説明するための概念図である。一定範囲RNGは、音源10を含む有限の範囲である。例えば、一定範囲RNGは、音源10から一定距離(例:5m)までの範囲である。一定範囲RNG外に存在する反射物体30の寄与度は小さいと考えられる。よって、一定範囲RNG外に存在する反射物体30は、無条件に、音環境シミュレーションから除外されてもよい。
FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining an example of exclusion targets from the sound environment simulation. The fixed range RNG is a finite range that includes the
より詳細には、音環境シミュレータ100は、反射パスPrを形成可能な反射物体30をシミュレーション候補として抽出する際に、一定範囲RNGを探索範囲とする。つまり、音環境シミュレータ100は、一定範囲RNG内に存在する反射物体30の中から、反射パスPrを形成可能な反射物体30をシミュレーション候補として抽出する。言い換えれば、音環境シミュレータ100は、一定範囲RNG外に存在する反射物体30をシミュレーション候補から予め除外する。これにより、音環境シミュレーションの精度を確保しつつ、処理負荷を更に軽減することが可能となる。
More specifically, the
他の例として、サイズが所定値未満である反射物体30の寄与度は小さいと考えられる。よって、サイズが所定値未満である反射物体30は、無条件に、音環境シミュレーションから除外されてもよい。より詳細には、音環境シミュレータ100は、サイズが所定値以上である反射物体30の中から、反射パスPrを形成可能な反射物体30をシミュレーション候補として抽出する。言い換えれば、音環境シミュレータ100は、サイズが所定値未満である反射物体30をシミュレーション候補から予め除外する。これにより、音環境シミュレーションの精度を確保しつつ、処理負荷を更に軽減することが可能となる。
As another example, the contribution of the
2-4.効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、評価値Qに基づいて代表反射物体30-Xが選択される。そして、全ての反射物体30ではなく、選択された代表反射物体30-Xだけが音環境シミュレーションに用いられる。これにより、音環境シミュレーションの精度を確保しつつ、処理負荷を軽減することが可能となる。その結果、計算機資源及びコストも削減される。代表反射物体30-Xの数が1つの場合、効果は更に高くなる。
2-4. Effects As explained above, according to the present embodiment, the representative reflective object 30-X is selected based on the evaluation value Q. Then, instead of all the reflecting
3.音環境シミュレータの具体例
3-1.構成例
図8は、本実施の形態に係る音環境シミュレータ100の構成例を示すブロック図である。音環境シミュレータ100は、1又は複数のプロセッサ110(以下、単に「プロセッサ110」と呼ぶ)、1又は複数の記憶装置120(以下、単に「記憶装置120」と呼ぶ)、及び入出力装置130を含んでいる。
3. Specific example of sound environment simulator 3-1. Configuration Example FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of the
プロセッサ110は、各種情報処理を行う。例えば、プロセッサ110は、CPU(Central Processing Unit)を含んでいる。記憶装置120には、プロセッサ110による処理に必要な各種情報が格納される。記憶装置120としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、等が例示される。
シミュレーションプログラムPROGは、プロセッサ110によって実行されるコンピュータプログラムである。シミュレーションプログラムPROGを実行するプロセッサ110と記憶装置120との協働によって、音環境シミュレータ100の機能が実現される。シミュレーションプログラムPROGは、記憶装置120に格納される。シミュレーションプログラムPROGは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。シミュレーションプログラムPROGは、ネットワーク経由で提供されてもよい。
Simulation program PROG is a computer program executed by
入出力装置130は、ユーザから情報を受け付け、また、ユーザに情報を提供するためのインタフェースである。入出力装置130は、入力装置及び出力装置を含む。入力装置としては、キーボード、マウス、タッチパネル、等が例示される。出力装置としては、ディスプレイ、タッチパネル、スピーカ、等が例示される。更に、入出力装置130は、現実の対象世界1に存在する各種デバイスと通信を行う通信装置を含んでいてもよい。
The input/
3-2.世界構成情報
世界構成情報200は、対象世界1の構成要素の位置を少なくとも示す。対象世界1の構成要素は、少なくとも、音源10と反射物体30を含む。対象世界1の構成要素は、観測点20となり得る物体(例:人間、ロボット)を含んでいてもよい。対象世界1の構成要素は、移動物体であってもよいし、静止物体であってもよい。移動物体としては、車両、ロボット、飛翔体、等が例示される。静止物体としては、壁、板、天井、床、地面、構造物、等が例示される。
3-2. World Configuration Information The
世界構成情報200は、対象世界1の構成要素の反射率ρに相当する情報を含んでいてもよい。特に、世界構成情報200は、反射物体30の反射率ρに相当する情報を含んでいてもよい。反射率ρに相当する情報は、反射率ρそのものであってもよいし、材質であってもよい。
The
世界構成情報200は、対象世界1の構成要素のサイズを示していてもよい。特に、世界構成情報200は、反射物体30のサイズを示していてもよい。
The
音源10が指向性を有する場合、世界構成情報200は、音源10から音が出力される方向(範囲)を示していてもよい。
When the
世界構成情報200は、対象世界1に関するセマンティックモデルを含んでいてもよい。セマンティックモデルは、BIM(Building Information Modeling)やCIM(Construction Information Modeling)といった思想に基づく3Dモデルである。セマンティックモデルは、対象世界1の構成要素(特に静止物体)の属性情報を含んでいる。構成要素の属性情報としては、構成要素の種類、位置、サイズ、材質、色、等が例示される。
The
プロセッサ110は、入出力装置130を介して世界構成情報200を取得する。例えば、世界構成情報200は、ユーザによって作成され、入出力装置130を介して入力される。他の例として、プロセッサ110は、現実の対象世界1に存在する移動物体と通信を行い、その移動物体の実際の位置をリアルタイムに取得してもよい。世界構成情報200は、記憶装置120に格納される。
3-3.処理例
図9は、本実施の形態に係る音環境シミュレーション処理を要約的に示すフローチャートである。
3-3. Processing Example FIG. 9 is a flowchart summarizing the sound environment simulation processing according to the present embodiment.
ステップS100において、プロセッサ110は、世界構成情報200を記憶装置120から読み出す。
In step S100,
ステップS110において、プロセッサ110は、世界構成情報200に基づいて、音源10と観測点20の組み合わせに対して反射パスPrを形成可能な反射物体30をシミュレーション候補として抽出する。観測点20は、ユーザによって指定されてもよい。音源10の数は2以上であってもよい。音源10が指向性を有する場合、音源10から音が出力される方向が考慮される。上記セクション2-3で説明されたように、一部の反射物体30がシミュレーション候補から予め除外されてもよい。
In step S110, the
ステップS120において、プロセッサ110は、世界構成情報200に基づいて、シミュレーション候補の各々について評価値Qを算出する。評価値Qは、上記セクション2-2で説明された通りである。
In step S120, the
ステップS130において、プロセッサ110は、評価値Qに基づいて、少なくとも1つのシミュレーション候補を代表反射物体30-Xとして選択する。プロセッサ110は、評価値Qが比較的高い1つのシミュレーション候補だけを代表反射物体30-Xとして選択してもよい。プロセッサ110は、評価値Qが最も高い1つのシミュレーション候補を少なくとも代表反射物体30-Xとして選択してもよい。プロセッサ110は、評価値Qが最も高い1つのシミュレーション候補だけを代表反射物体30-Xとして選択してもよい。
In step S130, the
ステップS140において、プロセッサ110は、代表反射物体30-X以外の反射物体30を用いることなく、代表反射物体30-Xにより形成される代表反射パスPr-Xに沿った反射音Srの音伝搬特性のシミュレーションを行う。尚、プロセッサ110は、直接パスPdの直接音Sdの音伝搬特性のシミュレーションも行う。
In step S140, the
ステップS150において、プロセッサ110は、音環境シミュレーションの結果を入出力装置130を介して出力する。
In step S150,
音環境シミュレーションにより、観測点20における音の強度及び音の到来方向が分かる。また、観測点20における直接音Sdから反射音Srまでの遅延が分かる。このような遅延は、空間の拡がりを反映している。よって、遅延特性に基づいて、例えば、観測点20における人間がどのように空間を認知するかを把握することができる。更に、反射物体30の材質に依存するフィルタ効果(material-dependent filter)、すなわち、反射音Srの波形がどのように変化するかを知ることもできる。音環境シミュレーションの結果は、対象世界1の設計やシミュレーションに反映される。
Through the sound environment simulation, the intensity of the sound at the
1 対象世界
10 音源
20 観測点
30 反射物体
30-X 代表反射物体
100 音環境シミュレータ
110 プロセッサ
120 記憶装置
130 入出力装置
200 世界構成情報
Pr 反射パス
Pr-X 代表反射パス
Sr 反射音
Sr-X 代表反射音
PROG シミュレーションプログラム
1
Claims (9)
1又は複数のプロセッサと、
前記対象世界における音源と反射物体の位置を少なくとも示す世界構成情報を格納する1又は複数の記憶装置と
を備え、
反射パスは、前記音源から出力されいずれかの反射物体で反射されて観測点に到達する反射音のパスであり、
前記1又は複数のプロセッサは、
前記世界構成情報に基づいて、前記音源と前記観測点の組み合わせに対して前記反射パスを形成可能な前記反射物体をシミュレーション候補として抽出し、
前記世界構成情報に基づいて、前記シミュレーション候補の各々について、前記反射パスの長さが短くなるほど高くなる評価値を算出し、
前記評価値に基づいて、少なくとも1つのシミュレーション候補を代表反射物体として選択し、
前記代表反射物体以外の前記反射物体を用いることなく、前記代表反射物体により形成される前記反射パスに沿った音伝搬特性のシミュレーションを行う
音環境シミュレータ。 A sound environment simulator that simulates a sound environment in a target world,
one or more processors;
one or more storage devices storing world configuration information indicating at least the positions of the sound source and the reflecting object in the target world;
The reflection path is a path of reflected sound that is output from the sound source, is reflected by any reflecting object, and reaches the observation point,
The one or more processors are:
Based on the world configuration information, extracting the reflecting object that can form the reflecting path for the combination of the sound source and the observation point as a simulation candidate;
Based on the world configuration information, for each of the simulation candidates, calculate an evaluation value that increases as the length of the reflection path becomes shorter;
selecting at least one simulation candidate as a representative reflective object based on the evaluation value;
A sound environment simulator that simulates sound propagation characteristics along the reflection path formed by the representative reflection object without using the reflection object other than the representative reflection object.
前記1又は複数のプロセッサは、前記評価値に基づいて、1つのシミュレーション候補だけを前記代表反射物体として選択する
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to claim 1,
The one or more processors select only one simulation candidate as the representative reflecting object based on the evaluation value.
前記1又は複数のプロセッサは、前記評価値が最も高い1つのシミュレーション候補を少なくとも前記代表反射物体として選択する
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to claim 1,
The one or more processors select one simulation candidate with the highest evaluation value as at least the representative reflecting object. The sound environment simulator.
前記1又は複数のプロセッサは、前記評価値が最も高い前記1つのシミュレーション候補だけを前記代表反射物体として選択する
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to claim 3,
The one or more processors select only the one simulation candidate with the highest evaluation value as the representative reflecting object. The sound environment simulator.
第1距離は、前記反射パスに沿った前記音源から前記反射物体までの距離であり、
前記評価値は、前記第1距離が短くなるほど高くなる
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to any one of claims 1 to 4,
a first distance is a distance from the sound source to the reflecting object along the reflection path;
The evaluation value becomes higher as the first distance becomes shorter. Sound environment simulator.
前記世界構成情報は、更に、前記反射物体の反射率に相当する情報を示し、
前記評価値は、前記反射物体の前記反射率が高くなるほど高くなる
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to any one of claims 1 to 4,
The world configuration information further indicates information corresponding to the reflectance of the reflective object,
The evaluation value increases as the reflectance of the reflecting object increases.
前記1又は複数のプロセッサは、前記音源を含む一定範囲外に存在する前記反射物体を前記シミュレーション候補から除外する
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to any one of claims 1 to 4,
A sound environment simulator, wherein the one or more processors exclude the reflecting object that exists outside a certain range including the sound source from the simulation candidates.
前記世界構成情報は、更に、前記反射物体のサイズを示し、
前記1又は複数のプロセッサは、前記サイズが所定値未満である前記反射物体を前記シミュレーション候補から除外する
音環境シミュレータ。 The sound environment simulator according to any one of claims 1 to 4,
The world configuration information further indicates the size of the reflective object,
The one or more processors exclude the reflective object whose size is less than a predetermined value from the simulation candidates.
世界構成情報は、前記対象世界における音源と反射物体の位置を少なくとも示し、
反射パスは、前記音源から出力されいずれかの反射物体で反射されて観測点に到達する反射音のパスであり、
前記音環境シミュレーション方法は、
前記世界構成情報に基づいて、前記音源と前記観測点の組み合わせに対して前記反射パスを形成可能な前記反射物体をシミュレーション候補として抽出することと、
前記世界構成情報に基づいて、前記シミュレーション候補の各々について、前記反射パスの長さが短くなるほど高くなる評価値を算出することと、
前記評価値に基づいて、前記シミュレーション候補のうち少なくとも1つを代表反射物体として選択することと、
前記代表反射物体以外の前記反射物体を用いることなく、前記代表反射物体により形成される前記反射パスに沿った音伝搬特性のシミュレーションを行うことと
を含む
音環境シミュレーション方法。 A sound environment simulation method for simulating a sound environment in a target world using a computer,
The world configuration information at least indicates the positions of the sound source and the reflecting object in the target world,
The reflection path is a path of reflected sound that is output from the sound source, is reflected by any reflecting object, and reaches the observation point,
The sound environment simulation method includes:
Extracting the reflecting object that can form the reflecting path for the combination of the sound source and the observation point as a simulation candidate based on the world configuration information;
Calculating, for each of the simulation candidates, an evaluation value that increases as the length of the reflection path becomes shorter, based on the world configuration information;
selecting at least one of the simulation candidates as a representative reflective object based on the evaluation value;
A sound environment simulation method comprising: simulating sound propagation characteristics along the reflection path formed by the representative reflection object without using the reflection object other than the representative reflection object.
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