JP4247168B2 - Sound field characteristic measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、音場特性測定システムに関する。 The present invention relates to a sound field characteristic measurement system.
ホール、スタジアム等の測定空間の音場特性を把握することは、音楽演奏時だけでなく、明瞭な場内放送を実現する上でも重要であり、TSP(Time Stretched Pulse)音を使用した音場特性の測定装置が既に実用化されている。 Understanding the sound field characteristics of measurement spaces such as halls and stadiums is important not only for music performance, but also for clear in-field broadcasting. Sound field characteristics using TSP (Time Stretched Pulse) sound This measuring device has already been put into practical use.
TSP音を使用して音場特性を測定するためには、音響空間を隔てて配置された発音装置、受音装置の双方に測定開始時点を認識させる必要があるが、大きい測定空間の音場特性を測定する場合には発音装置、受音装置間を接続するケーブルの敷設に多大の労力を要していた。 In order to measure the sound field characteristics using the TSP sound, it is necessary to make both the sounding device and the sound receiving device arranged apart from the acoustic space recognize the measurement start point. When measuring the characteristics, a great deal of labor was required for laying the cable connecting the sound producing device and the sound receiving device.
ケーブル敷設の労力を軽減するために、本出願人は、すでに発音装置と受音装置とを無線接続した音場伝達特性データ記録システムを提案している(例えば、特許文献1参照)。 In order to reduce the labor of cable laying, the present applicant has already proposed a sound field transfer characteristic data recording system in which a sounding device and a sound receiving device are wirelessly connected (see, for example, Patent Document 1).
上記提案に係るシステムにあっては、発音装置である測定音信号生成装置の信号生成手段によって生成された測定開始時点を表すトリガ信号を、無線送信手段を介して伝送することにより、ケーブル敷設の労力を取り除いている。 In the system according to the above proposal, the trigger signal indicating the measurement start time generated by the signal generation unit of the measurement sound signal generation device that is a sound generation device is transmitted via the wireless transmission unit, so that the cable is laid. Eliminates labor.
このトリガ信号を無線受信手段によって受信することにより、受音装置である吸音装置側でも測定開始時点を正確に認識できることとなる。 By receiving this trigger signal by the wireless receiving means, the sound absorbing device side that is the sound receiving device can also accurately recognize the measurement start time.
しかしながら、1回のTSP音の発音によって音場特性を決定すると、その音場特性は測定時の条件により大きく影響を受けることとなる。測定時条件の影響を排除するには、発音装置からTSP音を複数回発音し、受音装置で受音される受音TSP音に基づいて、複数の音場特性を算出し、その相加平均値を測定空間の音場特性を決定することが望ましい。 However, if the sound field characteristic is determined by the sound of one TSP sound, the sound field characteristic is greatly affected by the measurement conditions. In order to eliminate the influence of the measurement conditions, the TSP sound is generated multiple times from the sound generator, and a plurality of sound field characteristics are calculated based on the received TSP sound received by the sound receiver, It is desirable to determine the mean value of the sound field characteristics of the measurement space.
相加平均値を算出する際には、複数のTSP音の時間軸を合わせて同期加算する必要があるが、発音装置および受音装置はそれぞれ別個のクロックで作動するので、同期加算の精度が悪化することとなる。 When calculating the arithmetic mean value, it is necessary to synchronize and add the time axes of a plurality of TSP sounds. However, since the sounding device and the sound receiving device operate with separate clocks, the accuracy of the synchronous addition is improved. It will get worse.
例えば、時刻T1に測定開始信号を発音してからT2経過後に時間長T3の測定TSP音を時間T2ごとに5個発音して、音場特性を測定する場合を想定する。 For example, a case is assumed in which sound field characteristics are measured by sounding five measurement TSP sounds of time length T3 every time T2 after sounding a measurement start signal at time T1 and after time T2.
発音装置から発音された測定TSP音は測定空間の伝播時間T0経過後に受音装置に到達し、時刻T1からT2+T0時間経過後に5個の測定TSP音がT2時間おきに受音されることとなる。 The measured TSP sound generated from the sound generation device reaches the sound receiving device after the propagation time T0 of the measurement space has elapsed, and five measured TSP sounds are received every T2 hours after the time T2 + T0 has elapsed from time T1. .
そして、発音装置から発音された測定TSP音と受音装置で受音された対応する受音TSP音とを逆畳み込み積分処理することにより、5個の測定空間の音場特性が算出される。 Then, the sound field characteristics of the five measurement spaces are calculated by performing a deconvolution integration process on the measured TSP sound generated from the sound generating device and the corresponding received TSP sound received by the sound receiving device.
このとき、発音装置と受音装置のクロックが完全に同期していれば、5個の音場特性の時間軸は一致し、相加平均化することにより、音場特性から測定時の影響を排除することができる。
しかしながら、従来の音場伝達特性データ記録システムにあっては、上述したように発音装置と受音装置とを完全に同期させることはできないので、5個の音場特性の時間軸にずれが発生し、同期加算の際の計算精度を悪化させることとなる。 However, in the conventional sound field transfer characteristic data recording system, since the sound generator and the sound receiver cannot be completely synchronized as described above, a deviation occurs in the time axis of the five sound field characteristics. As a result, the calculation accuracy at the time of synchronous addition is deteriorated.
受音装置のクロックが発音装置のクロックのT2時間ごとにΔT遅延する場合には、図15に示すように、最初の測定TSP音と受音TSP音の時間間隔をT0とすると、その後の測定TSP音と受音TSP音の時間間隔はΔTずつ増加する。 When the sound receiving device clock is delayed by ΔT every T2 time of the sound generating device clock, if the time interval between the first measured TSP sound and the received TSP sound is T0, as shown in FIG. The time interval between the TSP sound and the received TSP sound increases by ΔT.
従って、時間間隔がずれたままであれば、5個のインパルス応答の相加平均値の精度は悪化することが判る。 Therefore, it can be seen that the accuracy of the arithmetic mean value of the five impulse responses deteriorates if the time interval remains shifted.
さらに、音場測定に使用される無線送信手段および無線受信手段の信号伝送帯域は300〜3000ヘルツ程度に制限されていることに起因して、無線伝送されるTSP音には群遅延が発生するので、測定開始時点を正確に決定することができず、測定精度はさらに悪化する。 Further, the signal transmission band of the wireless transmission means and the wireless reception means used for sound field measurement is limited to about 300 to 3000 hertz, so that a group delay occurs in the wirelessly transmitted TSP sound. Therefore, the measurement start time cannot be accurately determined, and the measurement accuracy is further deteriorated.
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、音場特性を正確に測定することのできる音場特性測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a sound field characteristic measuring system capable of accurately measuring a sound field characteristic.
本発明の音場特性測定システムは、音場特性計測の対象となる測定空間にTSP音を発音する発音装置と、前記発音装置から前記測定空間を隔てて配置され、前記TSP音を受音する受音装置と、前記発音装置が発音したTSP音と前記受音装置で受音されたTSP音とに基づいて前記測定空間の音場特性を算出する音場特性算出装置とを備え、前記発音装置が、測定開始TSP音および複数の測定TSP音を生成するTSP音生成手段と、少なくとも前記測定開始TSP音を無線送信する無線送信手段と、前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を前記測定空間に発音する発音手段と、前記TSP音生成手段、前記無線送信手段および前記発音手段の動作を制御する発音制御手段とを含み、前記受音装置が、前記無線送信手段から送信された前記測定開始TSP音を受信する無線受信手段と、前記測定空間を伝播する前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を受音する受音手段と、前記無線受信手段で受信された前記測定開始TSP音ならびに前記受音手段で受音された前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を記録する記録手段と、前記無線受信手段、前記受音手段および前記記録手段の動作を制御する受音制御手段とを含み、前記音場特性算出装置が、前記受音TSP信号と前記測定TSP音とに基づいて前記測定空間の音場特性を算出する特性値算出手段を含む構成を有している。 The sound field characteristic measurement system of the present invention is arranged to generate a TSP sound in a measurement space that is a target of sound field characteristic measurement, and to be separated from the sound generation apparatus by the measurement space and receive the TSP sound. A sound receiving device; and a sound field characteristic calculating device that calculates a sound field characteristic of the measurement space based on a TSP sound generated by the sound generating device and a TSP sound received by the sound receiving device. The apparatus includes a TSP sound generating unit that generates a measurement start TSP sound and a plurality of measurement TSP sounds, a wireless transmission unit that wirelessly transmits at least the measurement start TSP sound, and the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound. Sound generation means for sounding in space; sound generation control means for controlling operations of the TSP sound generation means, the wireless transmission means, and the sound generation means; and the sound receiving device transmits the sound from the wireless transmission means. Wireless reception means for receiving the measured measurement start TSP sound, sound reception means for receiving the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound that propagate through the measurement space, and the measurement received by the wireless reception means Recording means for recording the start TSP sound, the measurement start TSP sound received by the sound receiving means and the measurement TSP sound, and the sound receiving means for controlling the operation of the wireless reception means, the sound receiving means, and the recording means The sound field characteristic calculating device includes a characteristic value calculating means for calculating a sound field characteristic of the measurement space based on the received TSP signal and the measured TSP sound. .
この構成により、広大な空間の音場特性を、ケーブルを敷設することなく測定されることとなる。 With this configuration, the sound field characteristics of a vast space can be measured without laying cables.
本発明の音場特性測定システムは、前記音場特性算出装置が、前記発音装置が発音したTSP音と前記受音装置が受音した受音TSP音との時間軸を揃える補正を実行する時間軸補正手段を備える構成を有している。 In the sound field characteristic measurement system according to the present invention, the sound field characteristic calculation device performs a time for correcting the time axes of the TSP sound produced by the sound producing device and the received TSP sound received by the sound receiving device. It has the structure provided with an axis correction means.
この構成により、複数の音場特性を正確に同期加算した後に、音場特性が算出されることとなる。 With this configuration, the sound field characteristics are calculated after accurately synchronizing and adding a plurality of sound field characteristics.
本発明の音場特性測定システムは、前記音場特性算出装置が、前記発音装置が発音したTSP音と前記受音装置が受音した受音TSP音との間の群遅延を補正する群遅延補正手段を備える構成を有している。 In the sound field characteristic measuring system of the present invention, the sound field characteristic calculating device corrects a group delay between a TSP sound produced by the sound producing device and a received TSP sound received by the sound receiving device. It has a configuration including correction means.
この構成により、測定開始時刻を群遅延補正した後に音場特性が算出されることとなる。 With this configuration, the sound field characteristic is calculated after correcting the measurement start time for the group delay.
本発明の音場特性測定システムは、前記音場特性算出装置が、前記発音装置が発音したTSP音と前記受音装置が受音した受音TSP音との時間軸を揃える補正を実行する時間軸補正手段と、前記発音装置が発音したTSP音と前記受音装置が受音した受音TSP音との間の群遅延を補正する群遅延補正手段とを備える構成を有している。 In the sound field characteristic measurement system according to the present invention, the sound field characteristic calculation device performs a time for correcting the time axes of the TSP sound produced by the sound producing device and the received TSP sound received by the sound receiving device. There is provided a configuration comprising axis correction means and group delay correction means for correcting the group delay between the TSP sound produced by the sound producing device and the received TSP sound received by the sound receiving device.
この構成により、測定開始時刻を群遅延補正し、複数の音場特性を正確に同期加算した後に、音場特性が算出されることとなる。 With this configuration, the measurement start time is corrected for the group delay, and the sound field characteristics are calculated after the plurality of sound field characteristics are accurately added synchronously.
本発明の音場特性測定システムは、前記音場特性算出装置が、時間軸補正後の受音TSP音と前記発音装置が発音した測定TSP音の逆時間応答とを畳み込み積分する畳み込み積分手段と、前記畳み込み積分手段による複数の畳み込み積分値の相加平均値を前記測定空間の音場特性として算出する音場特性算出手段とを備える構成を有している。 In the sound field characteristic measuring system of the present invention, the sound field characteristic calculating device includes convolution integrating means for convolving and integrating the received TSP sound after time axis correction and the inverse time response of the measured TSP sound generated by the sound generating device. And a sound field characteristic calculation means for calculating an arithmetic mean value of a plurality of convolution integral values by the convolution integral means as a sound field characteristic of the measurement space.
この構成により、空間の音場特性が時間領域で算出されることとなる。 With this configuration, the sound field characteristics of the space are calculated in the time domain.
本発明の音場特性測定システムは、前記音場特性算出装置が、測定TSP音をフーリエ変換する測定TSP音フーリエ変換手段と、前記時間軸補正後の受音TSP音をフーリエ変換する受音TSP音フーリエ変換手段と、前記測定TSP音フーリエ変換値と前記受音TSP音フーリエ変換値とに基づいて前記測定空間の周波数特性を算出する周波数特性算出手段と、前記周波数特性を逆フーリエ変換して前記測定空間の音場特性を算出する音場特性算出手段とを備える構成を有している。 In the sound field characteristic measurement system of the present invention, the sound field characteristic calculation device includes a measurement TSP sound Fourier transform unit that Fourier-transforms the measurement TSP sound, and a sound reception TSP that Fourier-transforms the received TSP sound after time axis correction. A sound Fourier transform means, a frequency characteristic calculation means for calculating a frequency characteristic of the measurement space based on the measured TSP sound Fourier transform value and the received TSP sound Fourier transform value, and an inverse Fourier transform of the frequency characteristic. And a sound field characteristic calculating means for calculating the sound field characteristic of the measurement space.
この構成により、空間の音場特性が周波数領域で算出されることとなる。 With this configuration, the sound field characteristic of the space is calculated in the frequency domain.
本発明の音場特性測定システムは、前記発音装置が、前記受音装置に測定開始合図を送信する第1の測定制御手段を含む構成を有している。 In the sound field characteristic measurement system according to the present invention, the sounding device includes a first measurement control unit that transmits a measurement start signal to the sound receiving device.
この構成により、発音装置から受音装置に測定開始合図を送ることができることとなる。 With this configuration, a measurement start signal can be sent from the sound producing device to the sound receiving device.
本発明の音場特性測定システムは、前記受音装置が、前記発音装置に準備完了合図を送信する第2の測定制御手段を含む構成を有している。 In the sound field characteristic measuring system of the present invention, the sound receiving device includes a second measurement control means for transmitting a preparation completion signal to the sounding device.
この構成により、受音装置から発音装置に準備完了合図を送ることができることとなる。 With this configuration, a preparation completion signal can be sent from the sound receiving device to the sound producing device.
本発明の音場特性測定方法は、音場特性計測の対象となる測定空間に測定開始タイム・ストレッチド・パルス音(TSP音)および複数の測定TSP音を生成するTSP音生成ステップと、少なくとも前記測定開始TSP音を無線送信する無線送信ステップと、前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を前記測定空間に発音する発音ステップと、無線送信された前記測定開始TSP音を受信する無線受信ステップと、前記測定空間を伝播した前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を受音する受音ステップと、前記無線受信ステップで受信された前記測定開始TSP音ならびに前記受音ステップで受音された前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を記録する記録ステップと、前記発音ステップで発音されたTSP音と前記受音ステップで受音された受音TSP音との間の群遅延を補正する群遅延補正ステップと、前記発音ステップで発音されたTSP音と前記受音ステップで受音された受音TSP音との時間軸を揃える補正を実行する時間軸補正ステップと、前記発音ステップで発音されたTSP音と、前記受音ステップで受音され、前記群遅延補正ステップで群遅延補正され、前記時間軸補正ステップで時間軸補正されたTSP音とに基づいて前記測定空間の音場特性を算出する音場特性算出ステップとを含む。 The sound field characteristic measurement method of the present invention includes a TSP sound generation step for generating a measurement start time stretched pulse sound (TSP sound) and a plurality of measurement TSP sounds in a measurement space to be subjected to sound field characteristic measurement, and at least A wireless transmission step of wirelessly transmitting the measurement start TSP sound, a sound generation step of generating the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound in the measurement space, and a wireless reception step of receiving the measurement start TSP sound transmitted wirelessly A sound receiving step for receiving the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound propagated through the measurement space, and the measurement start TSP sound received in the wireless reception step and the sound receiving step. A recording step for recording the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound; a TSP sound generated in the sound generation step; A group delay correcting step for correcting a group delay between the received TSP sound received in the receiving step, a TSP sound generated in the sound generation step, and a received TSP sound received in the sound receiving step. A time axis correction step for correcting the time axis to be aligned, a TSP sound generated in the sound generation step, a sound received in the sound reception step, a group delay correction in the group delay correction step, and the time axis A sound field characteristic calculating step of calculating a sound field characteristic of the measurement space based on the TSP sound whose time axis is corrected in the correcting step.
この構成により、群遅延および時間軸補正した後に音場特性を算出できることとなる。 With this configuration, the sound field characteristics can be calculated after correcting the group delay and time axis.
本発明は、発音装置に無線送信手段を、受音装置に無線受信手段をそれぞれ備えることにより、ケーブルを敷設することなく空間の音場特性を正確に測定できるという効果を有する音場特性測定システムを提供することができる。 The present invention provides a sound field characteristic measuring system having an effect that a sound field characteristic of a space can be accurately measured without laying a cable by providing a radio transmitting means in a sound generating device and a wireless receiving means in a sound receiving device. Can be provided.
以下、本発明の音場特性測定システムについて、図面を用いて説明する。 The sound field characteristic measuring system of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1の実施の形態の音場特性測定システムを図1に示す。 FIG. 1 shows a sound field characteristic measuring system according to a first embodiment of the present invention.
即ち、本発明の第1の実施の形態の音場特性測定システム1は、音場特性計測の対象となる測定空間にTSP音を発音する発音装置2と、発音装置2と測定空間を隔てて配置され、TSP音を受音する受音装置3と、発音装置2で発音されたTSP音と受音装置3で受音されたTSP音とに基づいて測定空間の音場特性を算出する音場特性算出装置4とを備える。
That is, the sound field
発音装置2は、測定開始TSP音および複数の測定TSP音を生成するTSP音生成手段21と、少なくとも測定開始TSP音を無線送信する無線送信手段22と、測定開始TSP音および測定TSP音を測定空間に発音する発音手段23と、TSP音生成手段21、無線送信手段22および発音手段23の動作を制御する発音制御手段24とを含む。
The
受音装置3は、無線送信手段22から送信された測定開始TSP音を受信する無線受信手段31と、測定空間を伝播する測定開始TSP音および測定TSP音を受音する受音手段32と、無線受信手段31で受信された測定開始TSP音ならびに受音手段32で受音された測定開始TSP音および測定TSP音を記録する記録手段33と、無線受信手段31、受音手段32および記録手段33の動作を制御する受音制御手段34とを含む。
The
音場特性算出装置4は、受音TSP信号と測定TSP音とに基づいて測定空間の音場特性を算出する。
The sound field
以下に、図2を参照して、発音装置2のハードウエア構成を説明する。
Hereinafter, the hardware configuration of the
TSP音生成手段21は、TSPデータを記録する波形メモリ211と、波形メモリ211からTSPデータを読み出す波形読み出し部212と、波形読み出し部212が出力するTSPデータをアナログ信号であるTSP音に変換するD/A変換部213とで構成される。
The TSP sound generation means 21 converts a
図3はTSP音の波形図であって、時間経過に伴い周波数が対数的に増加する正弦波である。なお、暗騒音のパワーは周波数が低くなるほど高くなるので、測定時のSN比を改善するためには、TSP音のパワーも周波数が低くなるほど高くすることが望ましい。 FIG. 3 is a waveform diagram of the TSP sound, which is a sine wave whose frequency increases logarithmically with time. Since the power of background noise increases as the frequency decreases, it is desirable to increase the power of TSP sound as the frequency decreases in order to improve the SN ratio during measurement.
波形メモリ211は、各記録領域に、その記録領域の番地に対応するTSPデータを記録した構成を有している。波形読み出し部212は、波形メモリ211の番地を指定して、波形メモリ211に記録されているTSPデータを読み出すが、波形メモリ211の番地を走査する速度を変更することによりTSP音の時間長を変更できることとなる。
The
なお、波形メモリ211が必要とするパラメータ(サンプリング周波数、開始周波数、終了周波数、サンプリング数)および波形読み出し部212が必要とするパラメータ(走査速度)は、発音制御手段24から設定可能な構成となっている。 The parameters required by the waveform memory 211 (sampling frequency, start frequency, end frequency, number of samples) and the parameters required by the waveform reading unit 212 (scanning speed) can be set from the sound generation control means 24. ing.
D/A変換部213は、波形読み出し部212から出力されるTSPデータをアナログ信号であるTSP音に変換するためのものである。
The D /
発音手段23は、発音増幅部231とスピーカ232とを含み、D/A変換部213が出力するアナログTSP音を電力増幅した後に、ホール、スタジアム等の音場特性を測定する測定空間に放出するように構成されている。
The sound generation means 23 includes a sound
無線送信手段22は、送信部221とアンテナ222とを含み、送信部221はD/A変換部213から出力されるTSP音のうち少なくとも測定開始TSP音を搬送波に重畳し、送信アンテナ222は測定開始TSP音が重畳された搬送波を測定対象空間に放射するように構成されている。
The
次に、図4を参照して、受音装置3のハードウエア構成を説明する。
Next, the hardware configuration of the
無線受信手段31は、受信アンテナ311と受信部312とを含み、受信アンテナ311は測定空間に放射された測定開始TSP音が重畳された搬送波を受信し、受信部312は測定開始TSP音を復調するように構成されている。
The radio reception means 31 includes a
受音手段32はマイクロフォン321と受音増幅部322とを含み、マイクロフォン321はスピーカ232から放射され、測定空間を伝播してきた測定TSP音を受音し、受音増幅部322はマイクロフォン321で受音された測定TSP音を増幅するように構成されている。
The sound receiving means 32 includes a
記録手段33は、例えばディジタル・オーディオ・テープ(DAT)であり、TSP音をディジタル化するA/D変換部331と、ディジタルTSP音を記録する記録部332とを含む。
The recording means 33 is, for example, a digital audio tape (DAT), and includes an A /
なお、受音制御手段34は、無線受信手段31、受音手段32、および記録手段33の動作を制御するように構成されている。
The sound
次に、図5を参照して、音場特性算出装置4の構成を説明する。
Next, the configuration of the sound field
音場特性算出装置4は、パーソナルコンピュータ(PC)を適用したシステムであり、PCは、処理を実行するCPU401と、処理プログラム、処理結果等を記録するメモリ402と、TSP音生成手段21および記録手段33が接続されるTSP音インターフェイス403と、音場特性を出力する出力装置404が接続される出力装置インターフェイス405と、ディスプレイ、キーボード、およびマウスで構成される周辺機器406が接続される周辺機器インターフェイス407と、それぞれを共通に結合するバス408とを含む。
The sound field
以下に、第1の実施の形態の音場特性測定システムの動作を説明する。 The operation of the sound field characteristic measurement system according to the first embodiment will be described below.
図6は、第1の実施の形態の音場特性測定システムによる音場特性の測定手順を示すフローチャートであって、最初に、発音制御手段24を使用してTSP音のパラメータを設定する(ステップS61)。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for measuring sound field characteristics by the sound field characteristic measuring system according to the first embodiment. First, the parameters of the TSP sound are set using the sound generation control means 24 (steps). S61).
図7は、第1の実施の形態の音場特性測定システムで使用するTSP音の模式図であって、TSP音は、1個の測定開始TSP音と、M個の測定TSP音と、1個の測定終了TSP音とを含む。 FIG. 7 is a schematic diagram of the TSP sound used in the sound field characteristic measurement system of the first embodiment. The TSP sound includes one measurement start TSP sound, M measurement TSP sounds, and 1 Pieces of measurement end TSP sounds.
図7から理解できるように、測定開始TSP音および測定終了TSP音の継続時間T1と、測定TSP音の発音間隔T2と、測定TSP音の継続時間T3とをパラメータとして設定する必要があるが、音場特性測定対象の空間容量、残響特性等に応じて適切な値を設定することができる。 As can be understood from FIG. 7, it is necessary to set as parameters the duration T1 of the measurement start TSP sound and the measurement end TSP sound, the sound generation interval T2 of the measurement TSP sound, and the duration T3 of the measurement TSP sound. Appropriate values can be set according to the space capacity, reverberation characteristics, etc. of the sound field characteristic measurement target.
なお、測定開始TSP音および測定終了TSP音の継続時間T1は、測定TSP音の継続時間T3より短くてもよい。 Note that the duration T1 of the measurement start TSP sound and the measurement end TSP sound may be shorter than the duration T3 of the measurement TSP sound.
次に、受音装置3の記録手段33であるDATを起動し録音可能な状態とする(ステップS62)。
Next, DAT which is the recording means 33 of the
この状態で、発音装置2は、測定開始TSP音および測定終了TSP音を無線送信手段22から無線送信するとともに、測定開始TSP音、M個の測定TSP音および測定終了TSP音を発音手段23から発音し、受音装置3は測定開始TSP音および測定終了TSP音を受信アンテナ311で受信するとともに、測定開始TSP音、M個の測定TSP音および測定終了TSP音をマイクロフォン321で受音する(ステップS63)。
In this state, the
図8は、発音装置2が出力する発音TSP音、ならびに受音装置3が受音TSP音および受音装置3が受信する受信TSP音の模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram of the sounding TSP sound output by the sounding
即ち、図8に示すように、記録部332であるDATには、無線送信された測定開始TSP音および測定終了TSP音と、測定対象である測定空間を伝播した測定開始TSP音、M個の測定TSP音および測定終了TSP音とが録音されることとなる。
That is, as shown in FIG. 8, the DAT, which is the
測定終了TSP音の発音が終了すると、DATを停止する(ステップS64)。 When the sound of the measurement end TSP sound is finished, the DAT is stopped (step S64).
そして、音場特性算出装置4を用いて音場特性を算出する(ステップS65)が、詳細は以下で説明する。 Then, the sound field characteristic is calculated using the sound field characteristic calculation device 4 (step S65), details of which will be described below.
図9は、音場特性算出装置4が特性値算出手段41として実行する音場特性算出ルーチンのフローチャートであって、測定開始TSP音を無線伝送することにより発生する群遅延時間を補正して測定開始TSP音が発音された発音時刻を決定する(ステップS91)。なお、ステップS91の処理が、群遅延補正手段43の動作に相当する。
FIG. 9 is a flowchart of a sound field characteristic calculation routine executed by the sound field
なお、群遅延時間の設定方法は後述する。 A method for setting the group delay time will be described later.
次に、測定TSP音の順番を示すパラメータmを“1”に初期化する(ステップS92)。 Next, the parameter m indicating the order of the measured TSP sound is initialized to “1” (step S92).
次に、発音装置2から出力された第m番目の測定TSP音と受音装置3で受音された第m番目の測定TSP音とに基づいて音場特性の測定対象空間の第m番目のインパルス応答を算出する(ステップS93)。インパスル応答は、時間領域で算出することも、周波数領域で算出することも可能である。
Next, based on the mth measurement TSP sound output from the
即ち、時間領域で算出する場合には、発音装置2から出力された第m番目の測定TSP音の逆時間信号と受音装置3で受音された第m番目の測定TSP音を逆畳み込み積分してインパルス応答を算出することができる。
In other words, when calculating in the time domain, the inverse time signal of the mth measurement TSP sound output from the
これに対して、周波数領域で算出する場合には、発音装置2から出力された第m番目の測定TSP音と受音装置3で受音された第m番目の測定TSP音とをそれぞれフーリエ変換し、フーリエ変換後の受音装置3で受音された第m番目の測定TSP音を発音装置2から出力された第m番目の測定TSP音で除算して測定空間の周波数特性を算出し、この周波数特性を逆フーリエ変換することによりインパルス応答を算出することができる。
On the other hand, when calculating in the frequency domain, the mth measurement TSP sound output from the
次に、パラメータmが“M”であるか否かを判定することにより、すべての測定TSP音について処理が終了したか否かを判定する(ステップS94)。 Next, by determining whether or not the parameter m is “M”, it is determined whether or not the processing has been completed for all the measured TSP sounds (step S94).
すべての測定TSP音について処理が終了していないと判定したときは、パラメータmをインクリメントして(ステップS94)、ステップS93の処理に戻る。 If it is determined that the process has not been completed for all the measured TSP sounds, the parameter m is incremented (step S94), and the process returns to step S93.
すべての測定TSP音について処理が終了したと判定したときは、M個のインパルス応答に対して平均化処理を行って(ステップS95)、このルーチンを終了する。 When it is determined that the process has been completed for all the measured TSP sounds, an averaging process is performed on the M impulse responses (step S95), and this routine is terminated.
図10は平均化処理の詳細フローチャートであって、最初に、m番目のインパルス応答の始点を{T1+T2+(m−1)(T3+T4)}シフトして、M個のインパルス応答の始点を一致させる(ステップS961)。 FIG. 10 is a detailed flowchart of the averaging process. First, the start point of the mth impulse response is shifted by {T1 + T2 + (m−1) (T3 + T4)} to match the start points of the M impulse responses ( Step S961).
次に、1番目のインパルス応答の始点からインパルス応答が立ち上がるまでのクロック数をC1として計数する(ステップS962)。 Next, the number of clocks from the start point of the first impulse response until the impulse response rises is counted as C1 (step S962).
さらに、M番目のインパルス応答の基準位置からインパルス応答が立ち上がるまでのクロック数をCMとして計数する(ステップS963)。 Further, the number of clocks until the impulse response rises from the reference position of the Mth impulse response is counted as CM (step S963).
そして、m番目のインパルス応答の立ち上がり時刻を{C1+(m−1)(CM−C1)/(M−1)}シフトして、インパルス応答の立ち上がり時刻を一致させる(ステップS964)。 Then, the rise time of the m-th impulse response is shifted {C1 + (m−1) (CM−C1) / (M−1)} to match the rise times of the impulse responses (step S964).
最後に、M個のインパルス応答の加算平均値を算出して、測定空間の音場特性とする(ステップS965)。なお、平均化処理のステップS961からステップS964までの処理が時間軸補正手段42の動作に相当する。
Finally, an average value of M impulse responses is calculated to obtain a sound field characteristic of the measurement space (step S965). The averaging process from step S961 to step S964 corresponds to the operation of the time
上記の時間領域における補正では、インパルス応答の立ち上がり時刻のシフト量は必ずしも整数とはならないので、厳密に立ち上がり時刻を一致させることはできない。 In the correction in the above time domain, the shift amount of the rise time of the impulse response is not necessarily an integer, and therefore the rise times cannot be strictly matched.
例えば、M=4、(CM−C1)=16である場合は、2番目のインパルス応答の立ち上がり時刻は、C1+16/3となって、整数とはならず小数点以下の部分は誤差となる。 For example, when M = 4 and (CM−C1) = 16, the rise time of the second impulse response is C1 + 16/3, which is not an integer but an error after the decimal point.
インパルス応答を周波数領域で算出した場合には、測定空間の伝達関数を逆フーリエ変換する前に立ち上がり時刻を補正することにより、より正確に音場特性を求めることができる。 When the impulse response is calculated in the frequency domain, the sound field characteristics can be obtained more accurately by correcting the rise time before the inverse Fourier transform of the transfer function of the measurement space.
即ち、m番目の測定TSP音と対応する受音TSP音に基づいて算出された測定空間の伝達関数の位相を2πfs{C1+(m−1)(CM−C1)/(M−1)}補正した後に逆フーリエ変換すれば、M個のインパルス応答の立ち上がり時刻は一致することとなる。ただし、fsはサンプリング周波数である。 That is, the phase of the transfer function of the measurement space calculated based on the mth measured TSP sound and the corresponding received TSP sound is corrected by 2πfs {C1 + (m−1) (CM−C1) / (M−1)}. Then, if the inverse Fourier transform is performed, the rise times of the M impulse responses coincide. However, fs is a sampling frequency.
上記のM=4、(CM−C1)=16である場合は、2番目の測定TSP音に対する位相を2πfs{C1+16/3}補正すればよいので、時間領域での処理のような誤差は生じない。 When M = 4 and (CM−C1) = 16, the phase of the second measured TSP sound may be corrected by 2πfs {C1 + 16/3}, so that an error such as processing in the time domain occurs. Absent.
以下に、測定開始TSP音の発音時刻の決定方法を説明する。 Hereinafter, a method for determining the sounding time of the measurement start TSP sound will be described.
無線送信手段22と無線受信手段31との伝送帯域に制限がない場合は、測定開始TSP音の発音時刻は、TSP音生成手段21で生成された測定開始TSP音と無線受信手段31で受信された受信測定開始TSP音、および受音手段32で受音された受音測定開始TSP音との相互相関関数値を算出し、測定開始TSP音と受信測定開始TSP音との相関関数値が最大となる時刻として決定することができる。
When the transmission band between the
しかし、前述したように、TSP音生成手段21で生成された測定開始TSP音と実際の受信測定開始TSP音との間には群遅延が存在する。そこで、相関関数関数値が最大となる時刻を群遅延時間だけ早める群遅延補正を実行する。 However, as described above, there is a group delay between the measurement start TSP sound generated by the TSP sound generation means 21 and the actual reception measurement start TSP sound. Therefore, group delay correction is performed in which the time at which the correlation function function value is maximized is advanced by the group delay time.
なお、群遅延時間は予め測定しておくことが可能である。 The group delay time can be measured in advance.
図11は、群遅延時間測定時のブロック線図であって、発音手段23に代えて有線送信手段27を、受音手段32に代えて有線受信手段37を、音場特性算出装置4に代えて群遅延時間測定装置5を使用する点を除いて、第1の実施の形態と同一であるので、構成の詳細な説明は省略する。
FIG. 11 is a block diagram at the time of group delay time measurement, in which the wired
図12は群遅延時間設定ルーチンのフローチャートであって、まず、TSP音生成手段21から測定開始TSP音を発生する(ステップS121)。 FIG. 12 is a flowchart of the group delay time setting routine. First, a measurement start TSP sound is generated from the TSP sound generation means 21 (step S121).
測定開始TSP音を有線送信手段27および無線送信手段22を介して、有線受信手段37および無線受信手段31で受信し、記録手段33に有線受信TSP音および無線受信TSP音として記録する(ステップS122)。 The measurement start TSP sound is received by the wired reception means 37 and the wireless reception means 31 via the wired transmission means 27 and the wireless transmission means 22, and recorded as a wired reception TSP sound and a wireless reception TSP sound in the recording means 33 (step S122). ).
そして、TSP音生成手段21で生成された測定開始TSP音、有線受信TSP音および無線受信TSP音に基づいて群遅延時間測定装置5により以下の処理を行う。
Then, based on the measurement start TSP sound, the wired reception TSP sound, and the wireless reception TSP sound generated by the TSP sound generation means 21, the following processing is performed by the group delay
まず、測定開始TSP音と有線受信TSP音の相互相関値を算出し(ステップS123)、
これが最大となる時間TWを探索する(ステップS124)。
First, a cross-correlation value between the measurement start TSP sound and the wired reception TSP sound is calculated (step S123),
The time T W at which this is the maximum is searched (step S124).
次に、測定開始TSP音と無線受信TSP音の相互相関値を算出し(ステップS125)、
これが最大となる時間TLを探索する(ステップS126)。
Next, a cross-correlation value between the measurement start TSP sound and the wireless reception TSP sound is calculated (step S125),
The time T L at which this is the maximum is searched (step S126).
最後に、(TW−TL)を群遅延時間に設定する(ステップS127)。 Finally, (T W −T L ) is set as the group delay time (step S127).
以上のように、本発明の第1の実施の形態の音場特性測定システムによれば、発音装置と受音装置とが独立のクロックで動作する場合にも測定空間の音場特性を正確に算出することが可能となる。 As described above, according to the sound field characteristic measuring system of the first embodiment of the present invention, the sound field characteristic of the measurement space can be accurately determined even when the sounding device and the sound receiving device operate with independent clocks. It is possible to calculate.
第1の実施の形態にあっては、測定の開始および終了に短時間のTSP音を使用しているが、このTSP音が受音装置側で確実に録音されなければ、正確な音場特性を算出することはできない。 In the first embodiment, a short TSP sound is used at the start and end of measurement. However, if this TSP sound is not reliably recorded on the sound receiving device side, an accurate sound field characteristic is obtained. Cannot be calculated.
第2の実施の形態においては、図13に示すように、発音装置2はTSP音(測定開始TSP音および終了TSP音を含む)の出力を開始する旨の測定開始合図を受音装置3に送る第1の測定制御手段25を含む。
In the second embodiment, as shown in FIG. 13, the
なお、第1の測定制御手段25は、無線送信手段22を介してビープ音を送信するものであってもよく、発光素子を備え、受音装置3側に光で合図を送るものであってもよい。
Note that the first measurement control means 25 may transmit a beep sound via the wireless transmission means 22, and includes a light emitting element and sends a signal to the
上記の第2の実施の形態によれば、発音装置2側が主体で音場特性の測定を制御することが可能となる。
According to the second embodiment, the
第3の実施の形態にあっては、図14に示すように、受音装置3は測定準備が完了した旨の準備完了合図を発音装置に送る第2の測定制御手段35を含む。
In the third embodiment, as shown in FIG. 14, the
第2の測定制御手段35に発光素子を搭載し、光により準備完了合図を送信することができる。 A light emitting element is mounted on the second measurement control means 35, and a preparation completion signal can be transmitted by light.
また、準備完了信号として、ビープ音、あるいは、受音制御手段34から発音制御手段24への遠隔ログインコマンドを使用することも可能である。 Further, a beep sound or a remote login command from the sound reception control means 34 to the sound generation control means 24 can be used as the preparation completion signal.
この場合、受音装置3から発音装置2への無線送信を可能とするために、発音装置2は無線送信手段22に代えて第1の無線送受信手段26を、受音装置3は無線受信手段31に代えて第2の無線送受信手段36を備えることが必要である。
In this case, in order to enable wireless transmission from the
上記の第3の実施の形態によれば、受音装置3側が主体で音場特性の測定を制御することが可能となる。
According to the third embodiment, the
以上のように、本発明に係る音場特性測定システムは、広大な空間の音場特性を正確に測定することができるという効果を有し、音場の測定装置等として有効である。 As described above, the sound field characteristic measurement system according to the present invention has an effect of being able to accurately measure the sound field characteristic of a vast space, and is effective as a sound field measurement device or the like.
1 音場特性測定システム
2 発音装置
3 受音装置
4 音場特性算出装置
10 測定空間
21 TSP音生成手段
22 無線送信手段
23 発音手段
24 発音制御手段
25 第1の測定制御手段
31 無線受信手段
32 受音手段
33 記録手段
34 受音制御手段
35 第2の測定制御手段
41 特性値算出手段
42 時間軸補正手段
43 群遅延補正手段
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記発音装置が、測定開始TSP音および複数の測定TSP音を生成するTSP音生成手段と、少なくとも前記測定開始TSP音を無線送信する無線送信手段と、前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を前記測定空間に発音する発音手段と、前記TSP音生成手段、前記無線送信手段および前記発音手段の動作を制御する発音制御手段とを含み、
前記受音装置が、前記無線送信手段から送信された前記測定開始TSP音を受信する無線受信手段と、前記測定空間を伝播した前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を受音する受音手段と、前記無線受信手段で受信された前記測定開始TSP音ならびに前記受音手段で受音された前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を記録する記録手段と、前記無線受信手段、前記受音手段および前記記録手段の動作を制御する受音制御手段とを含み、
前記音場特性算出装置が、前記受音TSP信号と前記測定TSP音とに基づいて前記測定空間の音場特性を算出する特性値算出手段を含むことを特徴とする音場特性測定システム。 A sound generation device that generates time-stretched pulse sound (TSP sound) in a measurement space that is a target of sound field characteristic measurement, and a TSP that is disposed across the measurement space from the sound generation device and propagates through the measurement space A sound receiving device that receives sound; a sound field characteristic calculating device that calculates sound field characteristics of the measurement space based on a TSP sound generated by the sound generating device and a TSP sound received by the sound receiving device; With
The sounding device generates TSP sound generation means for generating a measurement start TSP sound and a plurality of measurement TSP sounds, wireless transmission means for wirelessly transmitting at least the measurement start TSP sound, and the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound. A sounding means for sounding in the measurement space; and a sounding control means for controlling operations of the TSP sound generating means, the wireless transmission means and the sounding means
The sound receiving device receives the measurement start TSP sound transmitted from the wireless transmission means, and the sound receiving means receives the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound propagated through the measurement space. Recording means for recording the measurement start TSP sound received by the wireless reception means, the measurement start TSP sound received by the sound reception means and the measurement TSP sound, the wireless reception means, and the sound reception And sound receiving control means for controlling the operation of the recording means,
The sound field characteristic measuring system, wherein the sound field characteristic calculating device includes characteristic value calculating means for calculating a sound field characteristic of the measurement space based on the received TSP signal and the measured TSP sound.
前記畳み込み積分手段による複数の畳み込み積分値の相加平均値を前記測定空間の音場特性として算出する音場特性算出手段とを備えることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の音場特性測定システム。 The sound field characteristic calculating device includes convolution integration means for convolving and integrating the received TSP sound and the inverse time response of the measured TSP sound generated by the sound generation device;
5. A sound field characteristic calculating unit that calculates an arithmetic mean value of a plurality of convolution integrated values by the convolution integrating unit as a sound field characteristic of the measurement space. The sound field characteristic measurement system according to item 1.
受音TSP音をフーリエ変換する受音TSP音フーリエ変換手段と、
前記測定TSP音フーリエ変換値と前記受音TSP音フーリエ変換値とに基づいて前記測定空間の周波数特性を算出する周波数特性算出手段と、
前記周波数特性を逆フーリエ変換して前記測定空間の音場特性を算出する音場特性算出手段とを備えることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の音場特性測定システム。 The sound field characteristic calculation device includes a measurement TSP sound Fourier transform means for Fourier transforming the measurement TSP sound;
A received TSP sound Fourier transform means for Fourier transforming the received TSP sound;
A frequency characteristic calculating means for calculating a frequency characteristic of the measurement space based on the measured TSP sound Fourier transform value and the received TSP sound Fourier transform value;
The sound field according to any one of claims 1 to 4, further comprising: sound field characteristic calculation means for calculating the sound field characteristic of the measurement space by performing inverse Fourier transform on the frequency characteristic. Characteristic measurement system.
少なくとも前記測定開始TSP音を無線送信する無線送信ステップと、
前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を前記測定空間に発音する発音ステップと、
無線送信された前記測定開始TSP音を受信する無線受信ステップと、
前記測定空間を伝播した前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を受音する受音ステップと、
前記無線受信ステップで受信された前記測定開始TSP音ならびに前記受音ステップで受音された前記測定開始TSP音および前記測定TSP音を記録する記録ステップと、
前記発音ステップで発音されたTSP音と前記受音ステップで受音された受音TSP音との間の群遅延を補正する群遅延補正ステップと、
前記発音ステップで発音されたTSP音と前記受音ステップで受音された受音TSP音との時間軸を揃える補正を実行する時間軸補正ステップと、
前記発音ステップで発音されたTSP音と、前記受音ステップで受音され、前記群遅延補正ステップで群遅延補正され、前記時間軸補正ステップで時間軸補正されたTSP音とに基づいて前記測定空間の音場特性を算出する音場特性算出ステップとを含むことを特徴とする音場特性測定方法。 A TSP sound generation step for generating a measurement start time stretched pulse sound (TSP sound) and a plurality of measurement TSP sounds in a measurement space to be subjected to sound field characteristic measurement;
A wireless transmission step of wirelessly transmitting at least the measurement start TSP sound;
A sounding step of generating the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound in the measurement space;
A wireless reception step of receiving the measurement start TSP sound transmitted wirelessly;
A sound receiving step for receiving the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound propagated through the measurement space;
A recording step of recording the measurement start TSP sound received in the wireless reception step and the measurement start TSP sound and the measurement TSP sound received in the sound reception step;
A group delay correction step for correcting a group delay between the TSP sound generated in the sound generation step and the received TSP sound received in the sound reception step;
A time axis correction step of executing correction for aligning the time axes of the TSP sound generated in the sound generation step and the received TSP sound received in the sound reception step;
The measurement based on the TSP sound generated in the sound generation step, the TSP sound received in the sound reception step, group delay corrected in the group delay correction step, and time axis corrected in the time axis correction step. A sound field characteristic measuring method comprising: a sound field characteristic calculating step of calculating a sound field characteristic of the space.
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