JP3678016B2

JP3678016B2 - 音源探索方法

Info

Publication number: JP3678016B2
Application number: JP24748498A
Authority: JP
Inventors: 光雄中野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: JP2000075014A

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は音源探索方法に関し、特に車両のエンジン等における騒音発生源の位置及び大きさを探索するための方法に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
従来より音源を探索する方法としては種々提案されているが、その内の一つとして、音源方向に対して前後に２本の走査マイクを６〜５０mm程度の固定間隔を置いて音源の近接音場に設け且つ両走査マイクを平行移動させて行く間のマイク出力を得ることにより、その音源の音響インテンシティを求める方法（『音響インテンシティ方法』）がある。
【０００２】
この方法では、各走査マイク計測点での計測結果が互いに独立しているので相関関係がなく、従って音源の指向がマイクの延長線方向と平行でない時には正しい探索ができないという問題がある。
【０００３】
一方、上記の音響インテンシティ法より以前から『音響ホログラフィ法』による音源探索方法が研究されており、音源から一定距離だけ離れた計測面内を走査する１本のマイクと、もう一つ適当な位置に固定されている参照（基準）マイクとの２本のマイク出力信号の音圧強度及び位相を求めて音源を探索しようとするものである。
【０００４】
図８は、このような音源探索方法の従来例（本出願人による特願平７−２０２９８８号に開示）を示したもので、この従来例では、計測面Ｋにはマイクが多点配置されており、４０個の走査マイクＭ₁₁〜Ｍ₅₈がマトリクス状に配列されている。
【０００５】
これらの走査マイクＭ₁₁〜Ｍ₅₈は音源Ｓからの音圧を受けたとき、その出力信号をそれぞれ増幅器Ａ₁₁〜Ａ₅₈に出力して増幅した後、さらに各増幅器Ａ₁₁〜Ａ₅₈に対応して設けられたＡ／ＤコンバータＣ₁₁〜Ｃ₅₈においてアナログ信号からディジタル信号に変換される。
【０００６】
Ａ／ＤコンバータＣ₁₁〜Ｃ₅₈の各出力信号はパソコン又はワークステーション等で構成されるホログラフィ演算部ＨＣに送られて所定の音響ホログラフィ演算が行われる。
【０００７】
そして、ホログラフィ演算部ＨＣでの演算結果は、ＣＲＴまたはプロッター等の表示器Ｄに送られて、その音源分布図を表示することとなる。
【０００８】
図９は別の音源探索方法の従来例（同じく本出願人による特願平７−２０２９８８号に開示）を示したもので、図１３に示した実施例のように多点配置された走査マイクを用いる代わりに、計測面Ｋには一つの走査マイクＭ１と、固定の参照マイクＭ２とが用いられ、走査マイクＭ１は音源Ｓに対して計測面Ｋ上をマイクロホントラバース装置ＴＶＳにより水平移動される様に支持棒Ｂ１及びＢ２に取り付けられている。
【０００９】
なお、この支持棒Ｂ１は支持棒Ｂ２上を移動出来るようになっているため、結局、走査マイクＭ１はそれぞれ計測面Ｋ上を水平及び垂直方向において走査されることとなる。
【００１０】
走査マイクＭ１及び参照マイクＭ２の各音圧出力はそれぞれ増幅器Ａ１，Ａ２で増幅された後、Ａ／ＤコンバータＣ１，Ｃ２でそれぞれディジタル信号に変換された後、パソコン又はワークステーション等のコンピュータＰＣにおけるホログラフィ演算部ＨＣで所定の音響ホログラフィ演算を行ってＣＲＴまたはプロッター等の表示器Ｄにその音源分布図を表示することとなる。
【００１１】
この場合、マイクロホントラバース装置ＴＶＳを制御するコントローラＣＮＴはやはりコンピュータＰＣ内に設けた制御ソフト部ＣＳによって制御されるようになっており、このコントローラＣＮＴにより制御されるマイクロホントラバース装置ＴＶＳの移動速度は、マイクＭ１の出力をサンプリングする速度と予め調整されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような音源探索方法において、マイクロホンの移動或いは多点配置によって構成される計測面上の任意の座標点と実際の音源再生面上の対応する座標点を対応付けることは音源探索の精度を確保する上で重要である。
【００１３】
しかしながら、従来においては長い棒や糸或いは伸縮可能な物差しなどを用いて人間が手動で測定していたが、音源とマイクロホンとの距離が長くなると精度も不足し、複数人による作業が必要であり時間が長くかかってしまうという問題があった。
【００１４】
したがって本発明は、音源に対する計測面に配置された複数のマイク又は該計測面を走査するマイクにより各計測点で計測した音圧データを、音源面を再生面として再生することにより音源の位置を探索する音源探索方法において、音源面と再生面との座標系を簡単に対応付けできるようにすることを課題とする。
【００２１】
さらに本発明では、該音源の対象物上に予め決めた２つの目印に該計測面に設けたレーザ発光器からのレーザ光を当てて各目印の座標を読み取って該再生面の音源分布図に表示するとともに該対象物の画像を該再生面の音源分布図上に合成表示し、さらに該対象物画像の目印と該音源分布図上の目印とを一致させる。
【００２２】
すなわち本発明においては、上記音源の対象物上に予め２つの目印を決めておく。そして、計測面に設けたレーザ発光器からのレーザ光を各目印に当ててその座標を読み取った後、再生面の音源分布図に表示する。
【００２３】
一方、音源の対象物は例えばカメラなどにより撮影した画像を再生面の音源分布図上に表示する。この時、上記の２つの目印を読み取った座標点も同時に表示される。
そして、対象物画像にも目印が同時に表示されているので、この目印と音源分布図上の目印とを一致させる。
【００２４】
このようにすることにより、この場合にも同様に再生面の音源分布図上に音源対象物の画像を併せて表示することになり、音源が対象物のどこに存在するかを容易に確認できることとなる。
【００２５】
〔２〕なお、該レーザ発光器を、該マイクと同一架台に取り付けてもよい。
〔３〕また、該対象物画像の目印と該音源分布図上の目印とを、画面上で拡大及び回転させることにより一致させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る音源探索方法を実施する際に使用される装置構成例を示しており、図９に示した従来例と異なる点は、走査マイクＭ１と同一の架台にレーザ発光器ＬＳを設け、コントローラＣＮＴによってトラバース装置ＴＶＳを移動させる時の座標データを表示器（ＣＲＴ又はプロッター）Ｄに与える点が異なっている。なお、走査マイクＭ１とレーザ発光器ＬＳとは必ずしも同一架台上に在る必要はなく両者が計測面Ｋ上に存在すればよい。
【００２７】
また、音源対象物Ｓに対しては目印となるマークＰ１及びＰ２を予め付けておく。なお、これらの目印マークＰ１及びＰ２は互いに離れた位置に選定することが好ましい。また、音源対象物Ｓ自体が形状や色によって特定の点を表すことができれば、その点を選定し目印を付加する必要はない。
【００２８】
図２には、音源対象物Ｓに対して２つの目印マークＰ１及びＰ２を設定した図が示されており、この図は図１に示した計測面Ｋを窓として見た時のエンジンＥＮＧの側面図において目印マークＰ１をヘッドカバーＨＣとシリンダーブロックＣＢとの接続点に設定し、目印マークＰ２をシリンダーブロックＣＢとオイルパンＯＰとの右側の接続点に設定した例が示されている。
【００２９】
なお、このように計測面ＫからエンジンＥＮＧを見た時、レーザ発光器ＬＳからもレーザビームＬＭは直進するので、人間の目で見た時とは異なり、遠近感は生ずることなく、エンジンＥＮＧの側面座標系は計測面Ｋから離れた距離に無関係である。
【００３０】
なお、図１及び２においては目印マークＰ１とＰ２の２点を設けたが、計測面と音源対象物Ｓの座標の対応付けのためには目印マークは１つでもよい。
上記のように、目印マークＰ１及びＰ２を音源対象物Ｓに設定した後、音源対象物Ｓの座標軸と計測面Ｋの座標軸とを並行に設定し、計測面Ｋが音源対象物Ｓの中心線と平行になるように設定する。
【００３１】
次に、走査マイクＭ１と同一位置に固定されたレーザ発光器ＬＳを指示棒Ｂ１，Ｂ２を介してトラバース装置ＴＶＳによって移動させる。この場合、手動で移動させる方法と、制御部ＣＳからコントローラＣＮＴを介して自動的に移動させる方法とがある。
【００３２】
そして、トラバース装置ＴＶＳの移動により、レーザ発光器ＬＳのレーザ光ＬＭが例えば目印マークＰ１に当たるように位置に来た時、レーザ発光器ＬＳの位置、すなわち、走査マイクＭ１の位置を、コントローラＣＮＴに表示される（Ｘ，Ｙ）座標から読み取ってコンピュータＰＣのキーボード（図示せず）からデータ入力する。なお、この（Ｘ，Ｙ）座標のデータはコントローラＣＮＴから表示器Ｄに自動的に与えてもよい。
【００３３】
次に、２つ目の目印マークＰ２に対しても同様にレーザ光ＬＭが当たるように移動させ、その時の位置をコントローラＣＮＴに表示させ、この座標値を読み取る。なお、音源対象物Ｓ上の目印マークＰ１，Ｐ２と、計測面Ｋ上のレーザ光ＬＭの位置が一致しているか否かは人間の目視によるので、レーザ光ＬＭは赤色などの可視光が好ましい。したがって、半導体レーザなどの軽量小型で低出力の発光器などを用いればよい。
【００３４】
このようにしてコントローラＣＮＴによって目印マークＰ１とＰ２の座標が読み取られたので、この座標位置を表示器Ｄに表示させる。なお、コントローラＣＮＴから表示器Ｄに目印マークＰ１，Ｐ２の（Ｘ，Ｙ）座標を自動的に与える場合には、表示器Ｄの画面に目印マークＰ１及びＰ２の点が自動的に表示されることになる。
【００３５】
一方、走査マイクＭ１及び参照マイクＭ２を用いて図９の従来例と同様にして求めた再生面上のホログラフィ音源分布図は図３に示すような等高線図になっており、通常はこのようなホログラフィ音源分布図のみが表示される。
【００３６】
しかしながら、本発明においては目印マークＰ１とＰ２のホログラフィ音源分布図に合成して示すと、すなわち、図２と図３を合成して示すと図４に示すように目印マークＰ１とＰ２が計測面Ｋ上に表示されることとなる。
【００３７】
上記の実施例では図２の画像と図３の画像とを合成したものであるが、実際には図４に示すようにエンジンＥＮＧの形状画像は表示されず、エンジンＥＮＧに設けた目印マークＰ１及びＰ２とホログラフィ音源分布図とを表示するだけであるのでエンジンＥＮＧの形状は分かり難いところがある。
【００３８】
そこで、この目印マークを例えばエンジンＥＮＧの直線端部に個々に設けるように設定すれば、図４に示したようなエンジンＥＮＧそのものの画像ではないが、図示したようなほぼ一致した直線的なエンジン画像がホログラフィ音源分布図と合成されることとなり、よりエンジンＥＮＧの音源分布がより分かりやすく表示されることとなる。
【００３９】
さらに本発明では上記とは異なった実施例によって音源の座標軸と計測面の座標軸とを対応付けることが可能である。
これを、図５〜図７を参照して以下に説明する。
まず、図６に示すような音源対象Ｓの画像Ｉｓを例えばデジタルカメラなどで撮影しこの画像データをコンピュータＰＣに取り込む（図５のステップＳ１）。
【００４０】
図６に示す音源対象物Ｓの場合にはその座標が音源対象物Ｓ上にあるので、図示のようにその（ｘ，ｙ）座標はコンピュータＰＣに接続された表示器Ｄの表示画面の座標、すなわち計測面Ｋの（Ｘ，Ｙ）座標とは異なっている。したがって音源対象物Ｓに設定した目印マークＰ１，Ｐ２も（ｘ，ｙ）座標上に存在する。
【００４１】
この後、コンピュータＰＣはホログラフィ計測座標系を設定する（同Ｓ２）。これは、図３に示したようなホログラフィ音源分布図を得るためにコンピュータＰＣがホログラフィ演算部ＨＣによりホログラフィ演算を行うための座標系を設定するステップである。
【００４２】
この後、音源対象物Ｓが図６に示すようにホログラフィ再生面である計測面Ｋの（Ｘ，Ｙ）座標上に適切に表示されるように音源対象物Ｓの画像を適当に移動させて仮決めしておく（同Ｓ３）。
次に、上記の実施例と同様にして音源対象物Ｓに設けた目印マークＰ１，Ｐ２にレーザ発光器ＬＳからのレーザ光ＬＭを当て、その時の座標点を計測面Ｋ上に表示させる（同Ｓ４）。このときの座標はレーザ発光器ＬＳによる計測面Ｋの座標上にあるので目印マークＰ１，Ｐ２とは異なる点Ｐ１’，Ｐ２’となる。
【００４３】
これにより、図７（１）に示すように、取り込んだ音源対象物Ｓの画像Ｉｓに対して再生計測面上の座標点Ｐ１’，Ｐ２’が同時に合成表示されることになる。
この後、音源対象物Ｓ上の目印マークＰ１の画像が再生面上の座標点Ｐ１’の座標に一致するように対象物画像Ｉｓを全体移動させる（ステップＳ５）。この結果、同図（２）に示すように点Ｐ１とＰ１’とが一致した合成画像が得られる。
【００４４】
この後、同図（２）に示す状態、すなわち点Ｐ１とＰ１’が一致した状態を保ちながら音源対象物Ｓの目印マークＰ２が計測面Ｋ上の座標点Ｐ２’に一致するように対象物画像Ｉｓを拡大及び回転させる（ステップＳ６）。なお、この拡大・回転技術は現在のソフトウェア技術では周知である。
【００４５】
この結果、同図（３）に示すように、点Ｐ１とＰ１’が一致し且つ点Ｐ２とＰ２’が一致した合成画像が得られる。
この後、上記の実施例と同様にコンピュータＰＣはホログラフィ演算部ＨＣ及び制御部ＣＳ等を駆動することにより走査マイクＭ１及び参照マイクＭ２からの音圧データに基づきホログラフィ音源分布図（図３参照）を表示する（同Ｓ７）。
【００４６】
このようにして、図４と同様に合成した最終結果が得られる。そしてこの実施例の場合には例えばエンジンの外形は縮尺だけが異なった相似形の画像においてその音源分布が容易に可視できることになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る音源探索方法によれば、音源の対象物上の目印に対し計測面上に設けたレーザ発光器からのレーザ光を当てて該目印の座標を読み取り、該目印の座標点を再生面の音源分布図に合成表示させるか、或いは該音源対象物の画像を該音源分布図上に合成表示するとともに該対象物画像の目印と音源分布上の目印とを一致させるように構成したので、短時間で正確な音源面と計測面との対応付けを、一人作業でも行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音源探索方法の一実施例（マイク移動方式）を示した図である。
【図２】音源対象物としてのエンジンの外観と該エンジンに設定した目印マークを計測面と同じ（Ｘ，Ｙ）座標で示したブロック図である。
【図３】計測面上のホログラフィ音源分布を示した図である。
【図４】音源対象物とホログラフィ音源分布図とを合成した最終画像を示した図である。
【図５】本発明に係る音源探索方法において音源対象物の画像を用いて座標系の対応付けを行った実施例のフローチャート図である。
【図６】音源対象物の画像例を示した図である。
【図７】本発明に係る音源探索方法において座標位置を補正する過程を示したグラフ図である。
【図８】従来の音源探索方法に用いられる多点マイク方式の一実施例を示した図である。
【図９】従来の音源探索方法の一実施例であるマイク移動方式を示した図である。
【符号の説明】
ＬＳレーザ発光器
ＬＭレーザ光
Ｐ１，Ｐ２目印マーク
Ｍ１走査マイク
Ｍ₁₁〜Ｍ₅₈ マイク
Ｍ２参照マイク
Ｓ音源
Ｋ計測面
ＴＶＳマイクロホントラバース装置
ＨＣホログラフィ演算部
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

音源に対する計測面に配置された複数のマイク又は該計測面を走査するマイクにより各計測点で計測した音圧データを、音源面を再生面として再生することにより音源の位置を探索する音源探索方法において、
該音源の対象物に予め決めた２つの目印に該計測面に設けたレーザ発光器からのレーザ光を当てて各目印の座標を読み取り該再生面の音源分布図に表示するとともに該対象物の画像を該再生面の音源分布図上に合成表示し、さらに該対象物画像の目印と該音源分布図上の目印とを一致させることを特徴とした音源探索方法。
請求項１において、
該レーザ発光器を、該マイクと同一架台に取り付けることを特徴とした音源探索方法。
請求項１又は２において、
該対象物画像の目印と該音源分布図上の目印とを、画面上で拡大及び回転させることにより一致させることを特徴とした音源探索方法。