JP4912612B2 - 音響計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロホンアレイを用いた音響計測装置に関するものである。

マイクロホンアレイを用いた音響計測装置としては、マイクロホンアレイの指向方向を変化させながら音圧を計測することにより、空間的な音圧分布を計測する音響計測装置が知られている（たとえば特許文献１）。
また、このようなマイクロホンアレイを用いた音響計測装置としては、マイクロホンアレイを用いて測定した空間的な音圧分布を画像化する音響計測装置（たとえば特許文献２）や、マイクロホンアレイを用いて測定した空間的な音圧分布より音源方向を推定する音響計測装置（たとえば特許文献３）などが知られている。
特開平05-091588号公報 特開平06-113387号公報 特開2004-012151号公報

たとえば、マイクロホンアレイを用いて測定した空間的な音圧分布を求める場合、サイドビーム（サイドロープ）に起因する虚像音源の発生が問題となる。
そこで、本発明は、マイクロホンアレイを用いた音響計測装置において、計測結果に反映される虚像音源成分を抑制することを課題とする。

前記課題達成のために、本発明は、複数のマイクロホンを、各格子が正三角形の二次元三角格子を形成する各格子点に各々配置して形成したマイクロホンアレイと、前記マイクロホンアレイで収音した音信号より空間的な音圧レベルの分布を表す音圧レベル分布を算出する音圧レベル分布算出手段とを備えた音響計測装置を提供する。

このような音響計測装置によれば、マイクロホンアレイにおいて、隣接する各マイクロホンとの間の距離を単一とすることができる。ここで、このようにすることにより、隣接するマイクロホンにおける音の観測時間差に大きく依存して定まるマイクロホンアレイのサイドビーム（サイドロープ）の形状は単純で制限的なものとなる。したがって、音圧レベル分布算出手段の音圧分布算出の各種パラメータなどを、容易に、音圧分布の評価を行う空間である評価対象空間内の音源の虚像が、評価対象空間外に観測されるように、測定対象とする周波数領域に対して設定することができる。そして、このようにすることにより、評価対象空間内に、虚像が観測されることを排して、適正な音圧レベル分布の評価を行うことができるようになる。

以上のように、本発明によれば、マイクロホンアレイを用いた音響計測装置において計測結果に反映される虚像音源成分を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る音響計測装置の構成を示す。
図示するように、音響計測装置は、カメラ１、複数のマイクロホン１１を備えたマイクロホンアレイ２、レーザビームポインタ３、マルチチャネルＦＥＴ４、音圧分布解析部５、音圧分布出力部６、ＧＵＩ制御部７、表示装置８、入力装置９とを有している。
ただし、音圧分布解析部５、音圧分布出力部６、ＧＵＩ制御部７などとしては、たとえば、CPUやメモリや外部記憶装置や表示装置８や入力装置９などを備えた汎用コンピュータを用いるようにしてもよい。この場合には、汎用コンピュータにおいて所定のプログラムを実行することにより以上各部がプロセスとして汎用コンピュータ上に形成される。

次に、図２ａに示すように、マイクロホンアレイ２は、フレーム１０に、複数のマイクロホン１１を固定したものであり、カメラ１とレーザビームポインタ３も、このマイクロホンアレイ２のフレーム１０に固定されている。
ここで、図２ｂに、マイクロホンアレイ２におけるマイクロホン１１の配置を示す。
図示するように、本実施形態では、５３個のマイクロホン１１を、できるだけ隣接するマイクロホン１１との間の距離が全て同じとなるように配置している。すなわち、各格子が正三角形の二次元三角格子を形成する各格子点にマイクロホン１１を配置している。
ここで、このように各マイクロホン１１を配置することにより、同心円状にマイクロホン１１を配置したり、碁盤の目状にマイクロホン１１を配置したりする場合とは異なり、隣接するマイクロホン１１との間の距離が単一となる。
さて、図１に戻りマルチチャネルＦＥＴ４は、マイクロホンアレイ２の各マイクロホン毎に、マイクロホン１１が出力する音信号に対してＦＥＴ処理を施しマイクロホン１１が収音した音の周波数帯域毎の音圧レベルを算出する。そして、音圧分布解析部５は、マルチチャネルＦＥＴ４が算出した各マイクの周波数帯域毎の音圧レベルより、ビームフォーマー法などにより計測角度範囲内の各方向の音圧レベル分布を周波数帯域毎に算出する。

ここで、前述したように、本実施形態に係るマイクロホンアレイ２では、隣接するマイクロホン１１との間の距離が単一となっている。そして、このために、隣接するマイクロホン１１における音の観測時間差に大きく依存して定まるマイクロホンアレイ２のサイドビーム（サイドロープ）の形状は単純で制限的なものとなる。したがって、ビームフォーマー法などの音圧分布計測アルゴリズムの各種パラメータなどを、容易に、計測範囲内の音源の虚像の観測方向が計測範囲外となるように、測定対象とする周波数領域に対して設定することができる。そして、このようにすることにより、音圧レベル分布を評価する計測範囲内に、虚像が生じるのを排して、適正な計測範囲内の音圧レベル分布の評価を行うことができるようになる。

次に、図１において、ＧＵＩ制御部７は、表示装置８と入力装置９を用いたＧＵＩをユーザに提供し、音圧分布出力部６は、ユーザ操作に応じて、ＧＵＩ制御部７を介して表示装置８に音圧分布画像を表示する。すなわち、音圧分布レベル出力部は、ユーザ操作に応じて、ユーザから指定された周波数帯域について音圧レベル分布を示す音圧レベル分布画像を、ＧＵＩ制御部７を介して表示装置８に表示したり、音圧レベル分布画像をカメラ１が撮影した撮影画像上に予め定めておいた方向と画素座標の対応に従って重畳表示した重畳表示画像を、ＧＵＩ制御部７を介して表示装置８に表示する。

さて、図２ｃは、このようなマイクロホンアレイ２における音響計測のようすを示したものである。
図示した例で、風洞中に配置した自動車の前方側部の破線２１０で示した範囲が計測範囲となるように自動車から所定距離の位置にマイクロホンアレイ２を設置し、計測範囲内の音圧分布（自動車の風切り音の分布）を、カメラ１で計測範囲を撮影しながら、計測するものである。なお、レーザビームポインタ３は、マイクロホンアレイ２の設置時に、自動車をポイントし、マイクロホンアレイ２の中心軸が計測範囲中心を向いた状態で、マイクロホンアレイ２を自動車に正対させるために用いる。

ここで、図３に、このようにして計測した音響分布の計測例を示す。
図示した例は、１６００Ｈｚ（ａ）、２０００Ｈｚ（ｂ）、２５００Ｈｚ（ｃ）、４０００Ｈｚ（ｄ）、６３００Ｈｚ（ｅ）、８０００Ｈｚ（ｆ）の音圧分布を示すものであり。
また、図中で、４０１はカメラ１で撮影された計測範囲の画像を表し、４０２は虚像の音圧を表す。
図示するように、本実施形態によれば、虚像の音圧を、計測対象周波数帯域において、ほぼ、計測範囲の外に位置するようにすることができ、虚像を廃した計測対象範囲内の音圧レベル分布の算出が可能となる。

本発明の実施形態に係る音響計測装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態で用いるマイクロホンアレイとマイクロホンアレイを用いた計測のようすを示す図である。 本発明の実施形態に係る音響計測装置の音圧レベル分布の表示例を示す図である。

符号の説明

１…カメラ、２…マイクロホンアレイ、３…レーザビームポインタ、４…マルチチャネルＦＥＴ、５…音圧分布解析部、６…音圧分布出力部、７…ＧＵＩ制御部、８…表示装置、９…入力装置、１０…フレーム、１１…マイクロホン。

Claims (1)

1. 正三角形の格子を第１軸方向に複数配列した一次元三角格子を、前記第１軸方向と直交する第２軸方向に複数配列した二次元三角格子を形成する各格子点に、複数のマイクロホンを、各々配置して形成したマイクロホンアレイと、
   前記マイクロホンアレイの全てのマイクロホンで同時に収音した音信号より空間的な音圧レベルの二次元分布を表す音圧レベル分布を算出する音圧レベル分布算出手段とを有し、
   前記音圧レベル分布算出手段において音圧レベル分布の算出の対象とする音信号の周波数範囲について、当該音圧レベル分布算出手段において算出した音圧レベル分布を評価する空間である評価対象空間内にある音源の虚像の分布位置が、前記評価対象空間の範囲外となるように、前記音圧レベル分布算出手段は、前記音圧レベル分布の算出を行うことを特徴とする音響計測装置。