JP2846162B2 - 音場シミュレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音場シミュレータ、特に
設計段階にある音場の音環境を、設計データを基にして
シミュレートし、試聴者に模擬体験させることのできる
音場シミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コンサートホール、スタジ
オ、試聴室などの各音場を設計する初期段階において
は、音場を構成する部屋形状の基本的な性質を把握する
ために、音線法や虚像法などの幾何音響解析を行うこと
が多い。

【０００３】しかし、空間の広がり感、音の方向性、残
響感といった音響イメージを、幾何学的音響解析による
数値データから正確に把握することは容易ではない。

【０００４】このため従来より設計段階で、完成時のコ
ンサートホールの音響効果を聴覚的に体験できる音場シ
ミュレータの提案が行われている。このような提案とし
ては、例えば特開平３−３８６９５号公報、特開平１−
２３９６７４号公報、特開平３−１５８９６号公報、特
開昭６１−２６２０００号公報、特開昭６０−１４０３
９５号公報などがある。

【０００５】このような音場シミュレータは、いずれも
コンサートホールなどの音場内において、音源からの音
が受音点でどのように聞こえるかを設計データを基にし
てシミュレートし、可聴室内に模擬音場を作り出すよう
になっている。

【０００６】したがって、試聴者は、設計された音場内
における音環境を前記可聴室内において実際に体験し、
設計された音場が試聴者の音響イメージと一致するか否
かの評価を行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の音響シ
ミュレータは、次のような問題があった。

【０００８】すなわち、コンサートホールなどの発注者
は、設計された音場の音環境を、他のコンサートホール
などの音場の音環境と比較することにより、設計段階の
音場を客観的に評価することができる。

【０００９】特に、発注したコンサートホールの音環境
を、発注者のイメージに近いコンサートホール、例えば
サントリーホールやＮＨＫホールなどの音環境と聞き比
べることができれば、設計段階のコンサートホールの音
場を適格に評価でき、設計変更などの効果的な資料とす
ることができる。

【００１０】特に、このような聴覚的な評価は、複数の
音場の音環境を時間をあけずに連続して聞き比べなけれ
ば客観的で正確な評価を行うことは難しいが、従来の音
場シミュレータでは、このような連続的な比較評価を行
うことは全くできないという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、その目的は、試聴者が可聴室内で
複数の音場を比較体験することのできる音場シミュレー
タを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、音場内の所定音源からの音が所定受音点
でどのように聞こえるかを、音場の設計データを基にし
てシミュレートし可聴室内に模擬音場を形成する音場シ
ミュレータにおいて、既設の音場のシミュレーションデ
ータと設計段階の音場のシミュレーションデータをイン
パルスレスポンスデータとして記憶する音場メモリと、
前記可聴室内で試聴者が任意の音場を選択操作するよう
形成された音場選択手段と、前記音場選択手段により選
択された音場のシミュレーションデータを前記音場メモ
リから読みだし、実際に入力される音声信号と前記読み
出されたシミュレーションデータとに基づき、可聴室内
に模擬音場を形成する音場形成手段と、を含み、前記音
場選択手段の操作により試聴者が前記可聴室内で前記既
設の音場と設計段階の音場を比較体験できることを特徴
とする。

【００１３】

【作用】このように、本発明の音場シミュレータでは、
音場メモリ内に複数の音場のシミュレーションデータを
記憶しておき、可聴室内で試聴者が任意の音場を選択す
るよう形成されている。

【００１４】したがって、試聴者は、可聴室内で複数の
音場を比較体験することができ、特に現在設計段階の音
場の音環境と、既に存在する他のコンサートホールなど
の音場と連続して聞き比べることにより、設計段階の音
場を客観的にかつ正確に比較評価し、効果的な設計変更
用の資料として活用することができる。

【００１５】

【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。

【００１６】図１には、本発明に係る音響シミュレータ
の好適な一例が示されている。実施例の音響シミュレー
タは、コンサートホールなどの所定の音場を設計する音
響設計用ＣＡＤシステム１０と、設計された音場のデー
タから、可聴室１００内に模擬音場を作り出す演算処理
システム４０とを含む。

【００１７】図２には、前記音響設計用ＣＡＤシステム
１０により設計されたコンサートホールなどの音場の一
例が示されている。

【００１８】実施例の音響設計用ＣＡＤシステム１０は
このような音場の設計を行うと共に、この音場内におい
て、音源１２からの音が所定の受音点１４でどのように
聞こえるかを、音場の設計データを基にして演算し、演
算したシミュレーションデータを演算処理システム４０
のメモリ４２内に書き込み記憶する。

【００１９】このときメモリ４２内に書き込まれるシミ
ュレーションデータは、音場内において音源１２からイ
ンパルス音波が出力されるとき、受音点１４に受音され
るインパルスレスポンスとして算出することができる。
このインパルスレスポンスは、音源１２から受音点１４
へ直接到達する直接音と、次に天井，壁面などの反射面
から反射されて到来する初期反射音群と、残響音群とを
含む（前記反射音の密度は時間の経過と共に高くなり、
やがて個々に分離不能な反射音群、いわゆる残響音とな
る）。このとき見られる各インパルスレスポンスは、音
場内における音の吸収，反射などの各種効果を総合的に
表す。

【００２０】実施例の音響設計用ＣＡＤシステム１０
は、受音点１４に置けるこのようなインパルスレスポン
スを、受音点を中心とした半球面を方向別に１２分割
し、各方向毎に演算し、メモリ４２内に書き込み記憶し
ている。

【００２１】また、この音場をシミュレートする可聴室
１００は、そのフロア中央に試聴者が着座する試聴席１
１０が設置されている。そして、この試聴席１１０の前
方には、直接音用スピーカ１２０Ｒ，１２０Ｌが配置さ
れ、さらにこの試聴席１１０を中心とした半球面上に
は、前記音場の１２分割領域と対応するよう１２個の反
射音用スピーカ１２２−１，１２２−２…１２２−１２
が配置されている。なお、実施例では水平方向を８分
割、天井方向を４分割するよう前記各スピーカ１２２−
１，１２２−２…１２２−１２が配置されている。

【００２２】そして、試聴席１１０の前方に設置された
モニター１１２上には、音響設計用ＣＡＤシステム１０
により演算設計された図２に示す音場の設計画像が、Ａ
Ｖシステム３０により画像表示されるようになってい
る。

【００２３】そして、前記演算処理システム４０は、メ
モリ４２に記憶された音場１２のシミュレーションデー
タに基づき、ドライソース２０からの音を信号処理し、
アンプ４４を介し一対の直接音用スピーカ１２０Ｒ，１
２０Ｌから直接音を出力し、１２個の反射音用スピーカ
１２２−１，１２２−２…１２２−１２から各方向別の
インパルスレスポンスに対応した反対音を出力させる。
これにより、可聴室１００内には、図２に示す音場の音
源１２からの音を、受音点１４で聞いたときと同様の模
擬音場が創生されることになり、試聴者は設計段階の音
環境を実際に体験することができる。

【００２４】なお、このような模擬音場の創生に用いる
音源としては、無響音室で収録したドライソース２０を
用いることが好ましいが、実施例の音場シミュレータで
は、可聴室１００内に設置された集音マイク１２４で集
音した音声（その場での肉声や、生演奏）からも、これ
をドライソースとして同様にして模擬音場を創生するよ
うになっている。

【００２５】図３には、実施例の音響シミュレータの詳
細な回路図が示されている。

【００２６】本実施例において、前記メモリ４２は、第
１のメモリ領域４２ａと、第２のメモリ領域４２ｂとを
含む。

【００２７】前記第１のメモリ領域４２ａには、図２に
示す音場内においてスピーカを使用しないモノ音源の場
合のシミュレーションデータと、スピーカを使用するマ
ルチ音源の場合のシミュレーションデータとが記憶され
ている。

【００２８】前記モノ音源の場合のシミュレーションデ
ータは、音響設計用ＣＡＤシステム１０を用い、音源１
２をステージ中央に位置させ、この音源１２が無指向性
の音源であると仮定した場合に、計算により得られるシ
ミュレーションデータである。

【００２９】また、マルチ音源の場合のシミュレーショ
ンデータは、図２に示す音場内において使用するスピー
カ設定位置を音源とした場合のデータである。左右２チ
ャンネルのスピーカを使用する場合には、各スピーカ設
定位置をそれぞれ音源として作成したシミュレーション
データを用いる。この場合、スピーカの指向性、周波数
特性を考慮し、シミュレーションデータを作成する必要
がある。

【００３０】図４には、音場内にモノ音源を設立した場
合のシミュレーションデータの一例が示されている。同
図（ａ）は全インパルス応答の波形であり、同図（ｂ）
は、直接音のインパルス波形２００であり、同図（ｃ）
は、１２分割された各方向からの初期反射音のインパル
ス波形２１０、残響音のインパルス波形２２０である。
これら各初期反射音２１０のインパルス波形は、演算処
理システム４０による演算の負担を軽減するために、音
源１２からの音波パルス出力時から５００ｍｓの間のイ
ンパルス応答として記憶されている。そして、５００ｍ
ｓ以降の残響音は、図中点線で示すように同一パターン
のインパルス応答２２０として求められ、各チャンネル
毎に設定されている。なお、この残響音のインパルス応
答は、必要に応じ、初期反射音のインパルス応答と一定
時間重ね合うようにして形成してもよい。

【００３１】また、前記第２のメモリ領域４２ｂ内に
は、設計中の音場以外の、複数の音場のシミュレーショ
ンデータを記憶する。

【００３２】実施例では、図６〜図８に示す、著名な４
つのホールなど音場の設計データを基にして、各ホール
のシミュレーショデータを、モノ音源の場合とマルチ音
源の場合のそれぞれについてシミュレート演算し、記憶
している。なお、図６はバルコニータイプのホール、図
７はワインヤードタイプのホール、図８は試聴室の各音
場の斜視図である。

【００３３】また、実施例のドライソース２０は、ＣＤ
プレーヤー２０ａ，ＤＡＴプレーヤー２０ｂ，カセット
プレーヤー２０ｃ，ディスクプレーヤー２０ｄ，ビデオ
デッキ２０ｅを含み、各出力は切替器２２へ入力される
ようになっている。また、この切替器２２には、可聴室
１００内に設置されたマイク１２４の出力が、アンプ１
２６を介して入力されるようになっている。そして、切
替器２２は、これら各入力を、図示しない中央制御装置
の制御により任意に選択し、選択された入力信号に含ま
れる音声信号を演算処理システム４０へ入力すると共
に、その映像信号をＡＶシステム３０へ入力するように
形成されている。

【００３４】実施例の演算処理システム４０は、デジタ
ル信号処理器６０と、このデジタル信号処理器用のＤＳ
Ｐコントローラー５０とを含む。そして、ＤＳＰコント
ローラー５０は、可聴室１００内に設置された操作盤１
３０からの入力信号により、メモリ４２から任意のシミ
ュレーションデータを読出し、その読出したシミュレー
ションデータに基づき、デジタル信号処理器６０を制御
するよう構成されている。

【００３５】すなわち、前記操作盤１３０は、試聴席１
１０に座った試聴者が簡単に操作できるように形成され
ており、具体的には任意の音場を選択する第１の操作部
１３２と、選択された音場のモノ音源またはマルチ音源
のいずれかを選択する第２の操作部１３４とを含む。し
たがって、例えば第１の操作部１３２で、第１のメモリ
領域４２ａに記憶された設計段階の音場を指定し、第２
の操作部１３４でモノ音源を選択すると、ＤＳＰコント
ローラー５０は、メモリ４２の第１のメモリ領域４２ａ
から、現在設計段階のコンサートホールの音場の、モノ
音源に対応するシミュレーションデータを読み出すこと
になる。そして、ＤＳＰコントローラー５０は、このよ
うにして読出したシミュレーションデータに基づき、デ
ジタル信号処理器６０を演算制御する。

【００３６】デジタル信号処理器６０は、切替器２２を
介して入力される音声信号と、ＤＳＰコントローラー５
０から入力される制御信号とに基づき、直接音と、１２
チャンネル分の初期反射音群および残響音群を合成再生
し、これらをデジタルアンプ４４を介し、対応する直接
音用スピーカ１２０Ｒ，１２０Ｌ、間接音用の１２チャ
ンネル分のスピーカ群１２２−１，１２２−２…１２２
−１２へ向け出力する。

【００３７】これにより、図１に示す可聴室１００内に
は、図２に示す音場をシミュレートした模擬音場が創生
され、試聴室１１０に座った試聴者は、図２に示す音場
内において、モノ音源１２の音を受音点１４においてど
のように聞けるかの音環境を実体験することができる。

【００３８】また、このとき操作盤１３２で選択された
音場のイメージデータは、ホール室形データメモリ３２
から読出され、切替器３４を介してモニタ１１２上に画
像表示される。すなわち、前記データメモリ３２には、
メモリ４２内に記憶された各音場の三次元イメージデー
タがそれぞれ記憶されており、操作盤１３０によって選
択された音場に対応するイメージデータがその都度メモ
リ３２から読出され、切替器３４を介し、モニタ１１２
上に表示されるようになっている。

【００３９】なお、ドライソース２０として用いられる
ディスクプレーヤー２０ｄやビデオデッキ２０ｅから
は、音声信号と共に映像信号も出力されるが、このよう
な映像信号をディスプレイ１１２上に表示したい場合に
は、図示しない中央制御装置からの指令により切替器３
４に、切替器２２からの入力を選択させるように制御す
ればよい。

【００４０】図５には、実施例において用いられる前記
デジタル信号処理器６０およびデジタルアンプ４４の詳
細な構成が示されている。

【００４１】前記デジタル信号処理器６０は、切替器２
２を介して入力される音声信号をＡＤ変換器６２を介し
て第１および第２の初期遅延生成部６４，６８へ入力し
ている。前記ＡＤ変換器６２は、切替器２２を介して入
力される音声信号が、デジタル信号である場合にはこれ
をそのまま出力し、入力される音声信号がアナログ信号
である場合にはこれをデジタル変換した後、出力するよ
うに形成されている。

【００４２】前記第１の初期遅延生成部６４は、メモリ
４２から読出される図４（Ｂ）のインパルス応答に基づ
き、直接音の到達時間分だけ音声信号に遅延処理を施
し、これを直接音制御部６６Ｒ，６６Ｌと、１２チャン
ネル分の反射音生成部６６−１，６６−２…６６−１２
へ向け出力する。

【００４３】直接音生成部６６Ｒ，６６Ｌは、入力され
る音声信号と、図４（ｂ）に示すインパルス応答とを畳
み込み演算し、直接音を生成する。そして、このように
して得られた直接音を、ＤＡアンプ４４Ｒ，４４Ｌを介
し、スピーカ１２０Ｒ，１２０Ｌへ向け出力し、可聴室
１００内に直接音を発生させる。

【００４４】また、１２チャンネル分の反射音生成部６
６−１，６６−２…６６−１２は、第１の初期遅延生成
部６４から入力されるドライソースの音信号に、メモリ
４２から読出された図４（ｃ）に示す各チャンネルの初
期反射音用インパルス応答を畳み込み演算し、各方向か
ら聞こえる１２チャンネル分の初期反射音を生成する。
そして、このようにして生成された１２チャンネル分の
初期反射音は、ＤＡアンプ４４−１，４４−２…４４−
１２を介し、対応する１２チャンネル分の反射音用スピ
ーカ１２２−１，１２２−２…１２２−１２を介して可
聴室１００へ向け出力される。

【００４５】また、前記第２の初期遅延生成部６８は、
入力されるドライソースの音信号に所定の遅延処理を施
し、１２チャンネル分の残響音生成部７０−１，７０−
２…７０−１２へ向け出力する。

【００４６】各チャンネルの残響音生成部７０−１７０
−２…７０−１２は、第１の初期遅延生成部６４から入
力されるドライソースの音信号に、メモリ４２から読出
された図４（ｃ）に示す残響音用のインパルス応答を畳
み込み演算し、１２チャンネル分の残響音を生成し、こ
れを各チャンネルの反射音生成部６６−１，６６−２…
６６−１２、デジタルアンプ４４−１，４４−２…４４
−１２を介し、対応する間接音用のスピーカ１２２−
１，１２２−２…１２２−１２から可聴室１００へ向け
出力する。

【００４７】本実施例は以上の構成から成り、次にその
作用を説明する。

【００４８】まず、図２に示すコンサートホールの発注
者が、本実施例の音場シミュレータを用いてコンサート
ホールの音場を体験する場合を想定する。

【００４９】この場合には、発注者は試聴者となって、
可聴室１００の試聴席１１０に座り、操作盤１３０の第
１の操作部１３２を操作し、第１のメモリ領域４２ａ内
に記憶されている設計段階の音場（図２に該当）を選択
する。次に、第２の操作部１３４を操作し、音源１２と
してスピーカなどを用いないモノ音源を選択する。

【００５０】これにより、ＤＳＰコントローラー５０
は、メモリ４２の第１のメモリ領域４２ａから、設計段
階にある音場内においてスピーカを使用しないモノ音源
１２を用いた場合のシミュレーショデータを読出し、デ
ジタル信号処理器６０を制御する。

【００５１】これにより、デジタル信号処理器６０は、
ドライソース２０から入力される音信号から、直接音を
演算し、直接音用スピーカ１２０Ｒ，１２０Ｌから出力
すると共に、入力される音信号から１２チャンネル分の
初期反射音および残響音を演算し、対応する反射音用ス
ピーカ１２２−１，１２２−２…１２２−１２から出力
させる。

【００５２】このようにして、可聴室１００内には、設
計段階のコンサートホールの模擬音場が形成されるた
め、試聴席１１０に座った試聴者は、図２に示す音場の
モノ音源１２からの音が受音点１４でどのように聞こえ
るかを模擬体験することができる。

【００５３】また、試聴者が図２に示す設計段階の音場
内において、スピーカを用いないモノ音源と、スピーカ
等を用いたマルチ音源とを聞き比べ、両者を比較検証し
たい場合には、第２の操作部１３４を操作し、マルチ音
源を選択すればよい。

【００５４】これにより、ＤＳＰコントローラー５０
は、メモリ４２内の第１のメモリ領域４２ａ内に記憶さ
れた設計段階の音場の、マルチ音源用のシミュレーショ
ンデータを読出し、デジタル信号処理器６０を同様に制
御する。

【００５５】これにより、可聴室１００内には、図２に
示す音場のスピーカ設置位置に、それぞれ所定の指向
性，周波数特性を持った複数のスピーカを設置した場合
に、受音点１４でどのように音が聞こえるかの模擬音場
が創生され、試聴者は、モノ音源とマルチ音源が存在す
る場合の音場を比較体験することができる。

【００５６】また、図２に示す設計段階にあるコンサー
トホールと、図６〜８に示す他のコンサートホールとを
聞き比べて評価したい場合には、試聴者は、手元の第１
の操作部１３２を操作し、任意の音場、例えば図６に示
すコンサートホールの音場を選択すればよい。これによ
り、ＤＳＰコントローラー５０はメモリ４２の第２のメ
モリ領域４２ｂから選択された図６に示す音場のシミュ
レーションデータを読出し、デジタル信号処理器６０を
制御する。

【００５７】これにより、可聴室１００内には、第１の
操作部１３２の操作とほぼ同時に、選択された図６に示
すコンサートホールの模擬音場が創生され、試聴者は、
図２に示す設計段階のコンサートホールと、図６に示す
コンサートホールとを比較体験し、両者を聞き比べて比
較評価することができる。

【００５８】特に、実施例の音場シミュレータでは、可
聴室１００内にいる視聴者が手元の操作盤１３０を操作
するのみで、図２に示す設計段階のコンサートホールの
音場と、図６〜８に示す既に存在する４つのコンサート
ホールなどの音場との切替を瞬時に行い、各音場を時間
をおかずに連続的に比較体験し評価できるため、この比
較評価結果を、設計に効果的にフィードバックすること
ができる。

【００５９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音場内の所定音源からの音が受音点でどのように聞こえ
るかをシミュレートし、可聴室内に模擬音場を形成する
音場シミュレータにおいて、既設の音場のシミュレーシ
ョンデータと設計段階の音場のシミュレーションデータ
をインパルスレスポンスデータとして記憶する音場メモ
リと、前記可聴室内で試聴者が任意の音場を選択操作す
るように形成された音場選択手段とを設けることによ
り、前記音場選択手段の操作により試聴者が前記可聴室
内で既設の音場と設計段階の音場を瞬時にかつ、連続し
て比較体験することかでき、音場の評価を客観的にかつ
正確に行うことができる。特に、本発明によれば、設計
段階のコンサートホールなどの音場を、すでに出来上が
った他のコンサートホールの音場と、時間を置かずに瞬
時に聞き比べることができるため、その評価をより客観
的に行うことができ、設計のフィードバックの効果的な
資料として活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音場シミュレータの実施例の説明図で
ある。

【図２】図１に示す設計用ＣＡＤシステムで設計された
設計段階の音場の全体斜視図である。

【図３】図１に示す音場シミュレータの詳細な回路図で
ある。

【図４】図３のメモリに記憶される直接音、反射音、残
響音のインパルスレスポンスの波形図である。

【図５】図３に示すデジタル信号処理器およびデジタル
アンプの詳細な構成を示すブロック回路図である。

【図６】バルコニータイプのホールの音場の全体斜視図
である。

【図７】ワインヤードタイプのホールの音場の全体斜視
図である。

【図８】試聴室の音場の全体斜視図である。

【符号の説明】

２０ ドライソース ４０ 演算処理システム ４２ メモリ ６０ デジタル信号処理器 ６４ 第１の初期遅延生成部 ６８ 第２の初期遅延生成部 ６６Ｒ，６６Ｌ 直接音制御部 ６６−１，６６−２…６６−１２ 反射音制御部 ７０ 残響音制御部 １００ 可聴室 １２０Ｒ，１２０Ｌ 直接音用スピーカ １２２−１，１２２−２，…１２２−１２ 反射音用ス
ピーカ １３０ 操作盤
ＴＤ００５１０１

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音場内の所定音源からの音が所定受音点
   でどのように聞こえるかを、音場の設計データを基にし
   てシミュレートし可聴室内に模擬音場を形成する音場シ
   ミュレータにおいて、既設の音場のシミュレーションデータと設計段階 の音場
   のシミュレーションデータをインパルスレスポンスデー
   タとして記憶する音場メモリと、 前記可聴室内で試聴者が任意の音場を選択操作するよう
   形成された音場選択手段と、 前記音場選択手段により選択された音場のシミュレーシ
   ョンデータを前記音場メモリから読みだし、実際に入力
   される音声信号と前記読み出されたシミュレーションデ
   ータとに基づき、可聴室内に模擬音場を形成する音場形
   成手段と、 を含み、前記音場選択手段の操作により試聴者が前記可
   聴室内で前記既設の音場と設計段階の音場を比較体験で
   きることを特徴とする音場シミュレータ。