JP5530951B2 - インパルス応答測定装置 - Google Patents

Description

この発明は、マイクロホンアレーで収音することにより得られる音信号を用いてインパルス応答を測定する技術に関する。

Ｍ系列信号を用いて、空間の２点間のインパルス応答を測定する技術が非特許文献１に記載されている。また、ＴＳＰ信号を用いて、空間の２点間のインパルス応答を測定する技術が非特許文献２に記載されている。

金田豊，「M系列を用いたインパルス応答測定における誤差の実験的検討」，日本音響学会誌52巻10号，1990，pp.752-759 Yoiti Suzuki, 外３名, "An optimum computer-generated pulse signal suitable for the measurement of very long impulse responses", 1995, Acoustical Society of America

ある位置から広がる音の空間全体の伝達特性を測定するために、その位置から空間の各位置までのインパルス応答を測定することが考えられる。例えば、その位置から、空間を格子で分割したときの各格子点の位置までのインパルス応答を測定することが考えられる。

インパルス応答は温度や湿度等の影響を受けるために、複数の位置における収音及びインパルス応答の測定はできる限り短時間で行う必要がある。しかし、短時間で複数の位置におけるインパルス応答を測定する技術は知られていない。

この発明の課題は、短時間で複数の位置におけるインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明の１つの態様であるインパルス応答測定装置は、直線上に配置された複数のマイクロホンで構成されるマイクロホンアレーと、所定の第一方向に上記マイクロホンアレーを移動可能な第一移動部と、上記マイクロホンアレーで収音することにより得られた音信号を用いてインパルス応答を測定するインパルス応答測定部と、を含み、第一方向は、直線の延伸方向に対して垂直な方向であり、延伸方向に対して垂直な方向であって第一方向とは異なる方向を第二方向として、マイクロホンアレーは第二方向回りに回転可能である。

第一移動部を用いてマイクロホンアレーを移動させることができるため、短時間で複数の位置におけるインパルス応答を測定することができる。

インパルス応答測定装置の例の機能ブロック図。 収音装置の例の正面図。 収音装置の例の左側面図。 収音装置の例の平面図。 実験の状況を説明するための図。 実験結果を表わす図。

以下、図面を参照してこの発明の一実施形態を説明する。

インパルス応答測定装置は、図１に示すように、収音装置１及びインパルス応答測定部２を備える。まず、図２から４を用いて収音装置１について説明する。

略四角形状の台１ａの上に、第一移動部１ｂが設けられている。第一移動部１ｂは、いわゆる単軸ロボットであり、マイクロホンアレー１０を保持するマイク保持部１ｃを所定の第一方向に移動させることが可能である。

この例では、台１ａの長手方向に沿ってレール１ｅが設けられており、第一移動部１ｂはこのレール１ｅ上を移動する。これにより、第一移動部１ｂに取り付けられたマイク保持部１ｃは台１ａの長手方向に移動する。

マイク保持部１ｃは、第一移動部１ｂの前方（図Ｇ１の紙面に対して左方向）に、所定の第二方向にスライド可能に取り付けられている。この例では、第二方向は、図Ｇ１の紙面に対して上下方向である。

マイク保持部１ｃは、金属の棒で構成される。金属の棒で構成された枠の上部にマイクロホンアレー１０が取り付けられている。マイクロホンアレー１０は、直線上に配置された複数のマイクロホン１−１，１−２，…，１−Ｎで構成される。マイクロホン１−１，１−２，１−Ｎで収音された音信号は、ケーブル１ｆを介して、図１のインパルス応答測定部２０に送信される。Ｎは２以上の整数であり、例えば７２である。

空間のサンプリング定理に基づき、エイリアシングの影響がないように、マイクロホンアレー１０を構成するマイクロホン１−１，１−２，…，１−Ｎの間隔を定めることが望ましい。例えば、約１０ｋＨｚまでの周波数の音についてインパルス応答を測定しようとする場合には、マイクロホンアレー１０を構成するマイクロホン１−１，１−２，…，１−Ｎの間隔を１．５ｃｍとすればよい。

なお、マイク保持部１ｃのマイクロホンアレー１０を保持する枠は、マイク保持部１ｃに回動自在に取り付けられており、図４に二点鎖線で例示するように必要に応じてマイクロホンアレー１０の角度を変えることができる。

図２から４に示すように、マイク保持部１ｃを金属の棒で構成することにより、音場を乱すことがないようにすることができる。また、ケーブル１ｆを、マイクロホンアレー１０に近い位置で束ねないことにより、音場を乱すことがないようにすることができる。

マイク保持部１ｃの後方（図Ｇ１の紙面に対して右方向）には、マイクロホンアレー１０を含むマイク保持部１ｃを予め定められた第二方向に移動させる第二移動部１ｄが設けられている。第二移動部１ｄは、第一アーム部１ｄ１、第二アーム部１ｄ２、結合部１ｄ３及び昇降ハンドル１ｄ４を備える。第一アーム部１ｄ１は、マイク保持部１ｃの上端に回動自在に支持されている。第二アーム部１ｄ２は、第一移動部１ｂの下部に回動自在に支持されている。結合部１ｄ３は、第一アーム部１ｄ１及び第二アーム部１ｄ２を互いに回動自在に結合している。昇降ハンドル１ｄ４は、結合部１ｄ３に螺合されてから、第一移動部１ｂに回動自在に支持される。

昇降ハンドル１ｄ４を回転させると、第一移動部１ｂの昇降ハンドル１ｄ４を支持する位置と結合部１ｄ３との距離とが変わる。この距離に応じて、図１に例示するように、マイク保持部１ｃは第二方向に移動する。

台１ａの後方に取り付けられた、台１ａを移動するための移送用ハンドル１ｇは、台１ａから取り外し可能である。これにより、インパルス応答の測定時に、移送用ハンドル１ｇを取り外すことができ、音場の乱れを防ぐことができる。

この例では、第一方向は、後述するマイクロホンアレー１０を構成するマイクロホン１−１，１−２，…，１−Ｎが配置される直線の延伸方向に対して垂直の方向である。また、第二方向は、第一方向及びマイクロホンアレー１０を構成するマイクロホン１−１，１−２，…，１−Ｎが配置される直線の延伸方向のそれぞれに対して垂直な方向である。しかし、第一方向及び第二方向はこの例で示された方向以外の方向であってもよい。

インパルス応答測定部２は、マイクロホンアレー１０で収音することにより得られた音信号を用いてインパルス応答を測定する。インパルス応答の測定には、どのような手法を用いてもよい。

マイクロホンアレー１０が収音する音が、例えばインパルス応答測定部２が出力したＴＳＰ信号に基づいて音源ｓから発せられた音である場合には、マイクロホンアレー１０で収音することにより得られた音信号に対していわゆるＴＳＰ逆フィルタを畳み込むことによって、インパルス応答を測定することができる。ＴＳＰ逆フィルタの畳み込みには、Circular convolutionを使った手法と、Linear convolutionを使った手法がある。ＴＳＰ信号を用いたインパルス応答の測定の詳細については、例えば参考文献１を参照のこと。

［参考文献１］［online］，［平成２３年２月９日検索］，インターネット＜URL: http://tosa.mri.co.jp/sounddb/tsp/index.htm＞
第一移動部１ｂ及び第二移動部１ｄを用いてマイクロホンアレーを移動させることができるため、短時間で複数の位置におけるインパルス応答を測定することができる。

また、複数位置での測定結果を並べることによって統合し、測定空間の３次元的な波面を測定することもできる。

［実験結果］
７．５ｍ×４．４ｍの部屋において、音源であるスピーカーＳが発生させた音に基づいて、スピーカーＳから１．５ｍ離れた１．６ｍ×３．２ｍの測定領域のインパルス応答を実施形態のインパルス応答測定装置により測定した。測定されたインパルス応答に基づいてある瞬間の測定領域の音圧分布を可視化した結果を図６に示す。

スピーカーＳからほぼ球面波に近い形で音波が伝播している様子がわかる。換言すれば、インパルス応答が正しく計測されていることがわかる。

［変形例等］
第二移動部はなくてもよい。

この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１ 収音装置
１０ マイクロホンアレー
１ａ 台
１ｂ 第一移動部
１ｃ マイク保持部
１ｄ 第二移動部
１ｄ１ 第一アーム部
１ｄ２ 第二アーム部
１ｄ３ 結合部
１ｄ４ 昇降ハンドル
１ｅ レール
１ｆ ケーブル
１ｇ 移送用ハンドル
２ インパルス応答測定部

Claims (3)

1. 直線上に配置された複数のマイクロホンで構成されるマイクロホンアレーと、
   所定の第一方向に上記マイクロホンアレーを移動可能な第一移動部と、
   上記マイクロホンアレーで収音することにより得られた音信号を用いてインパルス応答を測定するインパルス応答測定部と、
   を含み、
   上記第一方向は、上記直線の延伸方向に対して垂直な方向であり、
   上記延伸方向に対して垂直な方向であって上記第一方向とは異なる方向を第二方向として、上記マイクロホンアレーは上記第二方向回りに回転可能である、
   インパルス応答測定装置。
2. 請求項１のインパルス応答測定装置において、
   上記第二方向に上記マイクロホンアレーを移動可能な第二移動部を更に含む、
   インパルス応答測定装置。
3. 請求項２のインパルス応答測定装置において、
   上記第二方向は、上記延伸方向及び上記第一方向のそれぞれに対して垂直な方向であることを特徴とする、
   インパルス応答測定装置。