JP7057309B2 - 音響特性測定システムおよび音響特性測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、音響特性測定システムおよび音響特性測定方法に関し、特に、音響に関する特性を測定する音響特性測定システムおよび音響特性測定方法に用いて好適なものである。

従来、車室や、試聴室、無響室等の空間や、空間を構成する要素（例えば、車室の内側を形成するドア）について、音響的な観点で様々な設計が行われている。例えば、車室について、スピーカから出力される音を搭乗者が快適に聴取できるようにスピーカの位置や向きが設計されたり、試聴室において聴取者が快適に聴取できるように壁面の材質を選定したりすることが行われている。

空間や空間を構成する要素の音響的な設計は、基本的には、作業者の経験や直感に基づいて行われるか、目的を達成するための試行と修正とが現場で繰り返し行われることによって行われていた。例えば、車室におけるスピーカの位置、向きを設計する場合、作業者の経験に基づいて、スピーカから出力される音を反射する面の音響的な特性が予想されて、作業者の判断で設計がなされるか、スピーカの位置、向きの調整、および、調整後の位置、向きにおける音質の評価が繰り返し行われた上で、評価に基づいて設計がなされていた。

なお、特許文献１には、既に空間内に配置されているスピーカが出力する音を可搬型装置（スマートフォン等）により複数箇所で入力し、複数箇所で入力した音を分析して、デジタル信号プロセッサがスピーカから音を出力するときに使用する調整値（最適等化パラメータ）を算出し、この調整値を用いて音の出力が行われるようにしたシステムが記載されている。

特表２０１５－５１３８３２号公報

従来のように空間や空間を構成する要素の音響的な設計が、作業者の経験や直感に基づいて行われる場合、基本的には経験やスキルを有する作業者のみが行うことができ、その点で改善の余地がある。また、目的を達成するための試行と修正とが現場で繰り返し行われることによって行われる場合、同じ作業を何度も行う必要があるため、作業負担が大きかった。

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、空間や空間を構成する要素の音響的な設計に関し、経験やスキルを有さない作業者を支援できるようにし、更に作業負担を低減することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、測定装置に設けられたスピーカから測定対象に向かって出力音が出力される音出力動作が行われた際に、測定装置に設けられた第１マイクにより収音された反射音を分析し、測定対象の音響的な特性を測定し、測定対象が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における測定対象の位置と、測定部により測定された測定対象の音響的な特性とを関連付けるようにしている。更に本発明は、測定対象の音響的な特性が定量的な値として表現されるものであり、測定対象の音響的な特性を表す画像として、測定対象の音響的な特性の大きさ、および、測定対象の面の法線方向を矢印によって表す画像を表示するようにしている。また本発明は、測定装置には、第１マイクから、第１マイクの指向方向に沿って離間した位置に第２マイクが設けられており、音出力動作が行われたときに、第１マイクにより反射音が収音されたタイミングと第２マイクにより反射音が収音されたタイミングとの差分を検出し、検出した差分が第１マイクと第２マイクとの離間距離を反射音が進むのに必要な時間に相当するか否かを判定することによって、第１マイクの指向方向と、測定対象の反射面の音響的な法線の方向との一致性を検出し、一致性が検出されているときに測定した測定対象の音響的な特性を、仮想３次元空間における測定対象の位置と関連付けるようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、仮想３次元空間における測定対象の位置と、その測定対象を対象として実際に測定された測定対象の音響的な特性とが関連付けられる。このため、測定対象ごとに、その３次元的な配置位置を示す情報とその測定対象の音響的な特性を示す情報とを関連付けて作業者に対して提供することが可能となる。これにより、経験やスキルを有さない作業者も、関連付けられた情報の提供を受けることによって、測定対象ごとの３次元的な配置位置とその測定対象の音響的な特性とを認識できる。つまり、本発明によれば、測定対象ごとの３次元的な配置位置とその測定対象の音響的な特性を、経験やスキルに依存しない体系的な知識として作業者に伝達可能となり、これにより、空間や空間を構成する要素の音響的な設計について、経験やスキルを有さない作業者を支援できる。また、関連付けられた情報によれば、測定対象ごとに、３次元的な配置位置と音響的な特性とが分かるため、現場で行われていた不必要な試行を特定し、削減することが可能となり、作業者の作業負担が低減する。

車室の一例を示す図である。 携帯端末の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る音響特性測定システムの機能構成例を示すブロック図である。 現実空間で携帯端末が移動する様子および仮想３次元空間で携帯オブジェクトが移動する様子を示す図である。 一致性検出部の処理の説明に利用する図である。 測定対象修正部の処理の説明に利用する図である。 マッピング画面の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る携帯端末および制御装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る携帯端末および制御装置の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係る音響特性測定システム１は、作業者（ユーザ）により把持可能な程度に小型の携帯端末２（特許請求の範囲の「測定装置」に相当）を利用して、測定対象３の音響的な特性（具体的な内容については後述）を測定する機能を少なくとも有している。本実施形態では、空間は、自動車の車室４であるものとする。図１は、本実施形態において測定対象３の音響的な特性を測定する対象となる車室４の一例を示す図である。

本実施形態において、測定対象３とは、車室４内で露出したまとまった領域であって、略平らな面からなり、領域の全域が同じ材質の素材で構成された部位を指す。「車室４内で露出した、まとまった領域」というのは、車室４内で音が発生したときに、音を反射する領域であることを意味する。「略平らな面」というのは、領域の各部の法線方向が基本的に一致することを意味する。ただし、「略平らな面」は、完全な平面である必要はなく、ある程度の歪み、凹凸が許容される。「領域の全域が同じ材質の素材で構成された部位」というのは、領域の全域において音響的な特性が同じであることを意味する。図１の車室４において、センターコンソール５の上面に形成された領域ＡＲ１、ダッシュボード６の中央部に設置されたタッチパネル７の表面に形成された領域ＡＲ２、および、ダッシュボード６の上側の面に形成された領域ＡＲ３はそれぞれ、測定対象３となり得る部位である。

図２は、本実施形態において、測定対象３の特性の測定に用いられる携帯端末２の一例を単純化して模式的に示す図である。図２において（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は背面図である。本実施形態に係る携帯端末２は、いわゆるスマートフォンであり、平板状の筐体９を有し、筐体９の正面９ａの広い領域にタッチスクリーン１０が設けられている。ただし、携帯端末２はスマートフォンである必要はなく、作業者が把持可能であり、下記で説明する構造的特徴を有し、下記で説明する処理を実行可能であればよい。例えば、電話機能を有さないタブレット端末を携帯端末２として機能させてもよい。以下、携帯端末２を正面視したときに長手方向に沿う方向（図２（Ｃ）、（Ｄ）の矢印Ｙ１が示す方向）を「携帯軸方向」とし、携帯軸方向において下に向かう向き（図２（Ｃ）、（Ｄ）の矢印Ｙ２が示す向き）を「携帯軸方向下向き」とする。

図２（Ｂ）に示すように、携帯端末２の筐体９の底面９ｂの中央部にはＵＳＢポート１１が設けられ、このＵＳＢポート１１の左側および右側には、１つのマイクとして機能する一対の第１マイク１２が設けられている。この第１マイク１２は、筐体９との関係で、一対の第１マイク１２の中央部の位置（図２（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）において符号Ｐ１で示す位置）に設けられ、この位置に入射する音を収音するマイクとみなすことができる。以下の説明では、「第１マイク１２の位置」という場合、図２（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）の位置Ｐ１を意味する。第１マイク１２は指向性マイクであり、その指向方向は、携帯軸方向と一致している。

図２（Ｂ）に示すように、携帯端末２の底面９ｂにおいて、右側に設けられた第１マイク１２よりも右側にはスピーカ１３が設けられている。スピーカ１３は、第１マイク１２と共通する面の非常に近い位置に設けられており、スピーカ１３の位置と第１マイク１２の位置とは同じとみなすことができる。

図２（Ａ）、（Ｄ）に示すように、筐体９の正面９ａおよび背面９ｃにおいてタッチスクリーン１０の上端よりも上方には、１つのマイクとして機能する一対の第２マイク１４が設けられている。この第２マイク１４は、筐体９との関係で、一対のマイクの中央部の位置（図２（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）において符号Ｐ２で示す位置）に設けられ、この位置に入射する音を収音するマイクとみなすことができる。以下の説明では、「第２マイク１４の位置」という場合、図２（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）の位置Ｐ２を意味する。図２（Ｃ）では、第１マイク１２の位置Ｐ１と第２マイク１４の位置Ｐ２とを結ぶ線を二点鎖線で表している。図２（Ｃ）に示すように、第１マイク１２の位置Ｐ１と第２マイク１４の位置Ｐ２とを結ぶ線の方向は、携帯軸方向と一致する。つまり、第２マイク１４は、第１マイク１２から、携帯軸方向（＝第１マイク１２の指向方向）に沿って離間した位置に設けられている。

図２（Ｄ）に示すように、携帯端末２の背面９ｃにおいて、第２マイク１４の下方には、ステレオカメラ１５が設けられている。また、携帯端末２は、状態検出センサ群１６（図３）を有する。状態検出センサ群１６は、携帯端末２の筐体９の前後、左右、上下の３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の加速度を検出する加速度センサと、Ｘ、Ｙ及びＺの各軸周りの角速度を検出する３軸ジャイロセンサとを含んで構成されている。

図３は、本実施形態に係る音響特性測定システム１を構成する携帯端末２および制御装置１７の機能構成例を示すブロック図である。制御装置１７は、ノート型のコンピュータであり、携帯端末２と共に車室４に持ち込まれて使用される。ただし、制御装置１７は、ノート型のコンピュータに限られず、車室４に持ち込むことが可能であり、かつ、後述する各種処理を実行可能であればよい。図３に示すように、制御装置１７は、マウスやキーボード等の作業者の入力を受け付ける入力装置１８と、液晶パネルや有機ＥＬパネル等の表示パネル１９とを有している。車室４内での作業中、作業者は、随時、入力装置１８に入力を行うことができ、また、表示パネル１９に表示された画面を確認することができる。

図３に示すように、本実施形態に係る携帯端末２は、機能構成として、通信部２０、出力音処理部２１、入力音処理部２２、位置監視部２３、測定部２４、一致性検出部２５、一致性通知部２６および現実空間離間距離検出部２７を備えている。また、本実施形態に係る制御装置１７は、機能構成として、通信部３０、制御装置制御部３１、マッピング部３２、仮想空間離間距離検出部３３、マッピング表示部３４および測定対象修正部３５を備えている。

上記各機能ブロック２０～２７、３０～３５は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック２０～２７、３０～３５は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。

図３に示すように、制御装置１７は、記憶手段として、制御装置記憶部３６を備えている。制御装置記憶部３６は、特性データベース３７および空間３次元情報データ３８を記憶している。特性データベース３７については後述する。空間３次元情報データ３８は、空間３次元情報と初期位置関連情報とを含んでいる。

空間３次元情報データ３８の空間３次元情報は、車室４内で露出した物体の表面を３次元座標系の点の集合として表した情報である。従って、空間３次元情報データ３８の空間３次元情報に基づいて、車室４内の物体の表面が３次元的に表現された仮想３次元空間を表示することが可能である。

空間３次元情報は、例えば、以下の方法で事前に生成される。すなわち、携帯端末２に専用のアプリケーションが事前にインストールされる。この専用のアプリケーションは、ステレオカメラ１５によって手順に従った適切な方法で空間の撮影が行われた場合に、撮影結果に基づいてその空間の３次元情報が記録された空間３次元情報を生成する機能を有する。空間３次元情報の生成は、撮影範囲に存在する物体の表面までの距離の測距が適宜行われつつ実行される。作業者は、事前に携帯端末２に専用のアプリケーションをインストールした上で、専用のアプリケーションを起動した状態で携帯端末２のステレオカメラ１５により手順に従った適切な方法で車室４内の現実空間を撮影することによって空間３次元情報を生成させる。

なお、空間３次元情報を生成する方法は、例示した方法に限られない。携帯端末２以外の端末が専用のアプリケーションの機能を利用して、空間３次元情報を生成する構成でもよい。また、３Ｄプリンタが使用する３Ｄデータを作成するための専用の機材により車室４内の撮影や空間３次元情報の生成等が行われてもよい。また、空間３次元情報の内容も、例示したものに限らず、例えば、２次元データを多層化したものであってもよい。

また、空間３次元情報データ３８の初期位置関連情報は、車室４の仮想３次元空間において、初期位置に初期姿勢で載置された携帯端末２の状態を示す情報である。初期位置関連情報の詳細な内容については、初期位置および初期姿勢と共に後述する。

携帯端末２の通信部２０と、制御装置１７の通信部３０とは、所定の無線通信規格に従って相互に無線通信する。以下では、携帯端末２と制御装置１７との間で通信が行われる場合には、通信部２０と通信部３０との間で無線通信リンクが確立され、各装置間で通信可能な状態が構築されるものとする。

以下、携帯端末２および制御装置１７の動作について、作業者の作業と共に説明する。

まず、作業者によりターゲティングが行われる。ターゲティングに際し、作業者は、制御装置１７の入力装置１８に対して所定の操作を行って、ターゲット設定モードへの移行を指示する。当該指示に応じて、制御装置１７の制御装置制御部３１は、制御装置記憶部３６に記憶された空間３次元情報データ３８を取得する。制御装置制御部３１は、取得した空間３次元情報データ３８に基づいて、車室４の仮想３次元空間を表す３次元画像（以下、単に「車室４の３次元画像」という）を表示パネル１９に表示する。表示パネル１９には、車室４の３次元画像が、ワイヤフレームモデル、サーフェスモデル等の表現方法により、アングルの変更や、拡大、縮小、回転、移動等が可能な状態で表示される。

作業者は、表示パネル１９に表示された車室４の３次元画像を参照し、アングルの変更や、拡大／縮小等を行いつつ、車室４の３次元画像から、所定の手段により測定対象３とする領域を指定する。表示パネル１９に図１に準じた３次元画像が表示されているものとして、所定の手段の具体例を説明すると、所定の手段は、例えば、カーソルによって領域ＡＲ２の外縁をなぞるという手段であり、また、カーソルによって領域ＡＲ２の外縁を構成する複数の点（例えば、四隅）をポインティングするという手段であり、また、提供されるインターフェースを利用して領域ＡＲ２の外縁を構成する複数の点の座標を指定するという手段である。以上が作業者により行われるターゲティングである。

作業者により測定対象３とする領域が指定されると、制御装置制御部３１は、仮想３次元空間における測定対象３の領域を示す情報（以下、「仮想測定対象領域情報」という）を生成する。仮想測定対象領域情報は、物体の露出した表面である測定対象３の領域を仮想３次元空間の点の集合として表した情報である。仮想測定対象領域情報が示す仮想３次元空間における測定対象３の領域は、特許請求の範囲の「測定対象が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における測定対象の位置」に相当する。制御装置制御部３１は、生成した仮想測定対象領域情報を、ワークエリアとして機能する制御装置バッファＢＦ１に記憶する。

更に、制御装置制御部３１は、制御装置記憶部３６に記憶された空間３次元情報データ３８および制御装置バッファＢＦ１に記憶された仮想測定対象領域情報に基づいて、仮想３次元空間において測定対象３に対応する領域（以下、「仮想測定対象領域４０」とする）を明示した状態で、車室４の３次元画像を表示パネル１９に表示する。仮想測定対象領域４０は、例えば、対応する領域が枠で囲まれたり、特定の色で塗りつぶされたりされることによって明示される。作業者は、以下で説明する測定用作業を行っている間、表示パネル１９の画面を確認することにより、随時、仮想３次元空間における仮想測定対象領域４０の位置を確認できる。

ターゲティングの後、作業者は、携帯端末２を用いた測定用作業を開始する。測定用作業において、まず作業者は、携帯端末２の「測定対象３の音響的な特性の測定に関する所定のアプリケーション」（以下、「測定アプリ」という）を起動する。更に作業者は、携帯端末２を初期位置Ｑ１（図４）に載置する。その際、作業者は、携帯端末２の姿勢が初期姿勢となるようにして携帯端末２を載置する。初期位置Ｑ１とは、携帯端末２が後述する測定モードへ移行する前に、携帯端末２が載置されるべき位置として予め定められた位置のことである。また、初期姿勢とは、初期位置Ｑ１に携帯端末２が載置される際に、携帯端末２がとるべき姿勢として予め定められた姿勢のことである。初期位置Ｑ１および初期姿勢は、その初期位置Ｑ１にその初期姿勢で携帯端末２が安定して静止できるとの観点で予め定められている。

上述したように、空間３次元情報データ３８には、初期位置関連情報が含まれている。この初期位置関連情報は、仮想３次元空間において初期位置Ｑ１に初期姿勢で載置された携帯端末２の状態を示す情報である。具体的には、本実施形態に係る初期位置関連情報は、初期位置Ｑ１に初期姿勢で載置された携帯端末２の状態について、第１マイク１２の仮想３次元空間における位置、および、第２マイク１４の仮想３次元空間における位置をそれぞれ、３次元座標系の座標によって表した情報である。

携帯端末２を初期位置Ｑ１に載置した後、作業者は、携帯端末２のタッチスクリーン１０に対して所定の操作を行って測定モードへの移行を指示し、動作モードを測定モードへ移行させる。測定モードへの移行に応じて、携帯端末２の位置監視部２３は、測定モードへ移行したことを示す情報を、制御装置１７の制御装置制御部３１に通知する。その後、位置監視部２３は、状態検出センサ群１６から検出値を所定周期で入力し、初期位置Ｑ１に対する携帯端末２の相対的な位置および姿勢を検出する。位置監視部２３は、初期位置Ｑ１に対する携帯端末２の相対的な位置および姿勢を検出する度に、この相対的な位置および姿勢を示す情報（以下、「相対位置情報」という）を制御装置１７の制御装置制御部３１に送信する。

その後、作業者は、携帯端末２を把持し、測定対象３の近傍で、携帯端末２の底面９ｂが測定対象３に対向した状態となるように携帯端末２を移動する。その際、作業者は、測定対象３の面と携帯端末２の携帯軸方向とが主観的にできるだけ直交した状態となるようにする。図４（Ａ）は、車室４の現実空間において、携帯端末２が移動する様子を模式的に示す図である。図４（Ａ）の切断面は、図１の車室４を、タッチパネル７およびセンターコンソール５の左右方向の中央で切断した面である。図４（Ａ）は携帯端末２が移動する様子を説明することを主目的とする図であり、図面の簡易化、単純化のため、図１と図４（Ａ）とでは厳密には形状が一致していない。

図４（Ａ）の例では、センターコンソール５上の位置Ｑ１が初期位置であり、携帯端末２の背面９ｃが載置面と対向し、携帯軸方向下向きと図中の左向き（水平面において車両の前方に向かう向き）とが一致するような姿勢が初期姿勢である。また、図４（Ａ）の例では、車室４のタッチパネル７に形成された領域ＡＲ２（図１も併せて参照）が測定対象３となっている。この場合、作業者は、初期位置Ｑ１に載置された携帯端末２を移動させて、図４（Ａ）の状態Ｊ１のような状態とする。

上述したように、測定モードへ移行した場合、位置監視部２３は、測定モードへ移行したことを示す情報を制御装置１７の制御装置制御部３１に送信し、その後、初期位置Ｑ１に対する携帯端末２の相対的な位置および姿勢を示す相対位置情報を所定周期で制御装置制御部３１に送信する。制御装置制御部３１は、測定モードへ移行したことを示す情報を受信すると、表示パネル１９に表示した３次元画像について、３次元画像における初期位置Ｑ１に相当する位置に、携帯端末２の仮想オブジェクトである携帯オブジェクト４１（図４（Ｂ）参照）を表示する。その後、制御装置制御部３１は、所定周期で受信する相対位置情報に基づいて、３次元画像内における携帯オブジェクト４１の状態を変化させる。

図４（Ｂ）は、制御装置１７の表示パネル１９に表示された車室４の３次元画像において、携帯オブジェクト４１が移動する様子を模式的に示す図である。図４（Ｂ）では、説明の便宜および図４（Ａ）と比較することを考慮して、車室４の仮想３次元空間を、図４（Ａ）の切断面の外縁をなぞった線によって表現している。ただし、実際には、仮想３次元空間は、作業者により指定されたアングルでワイヤフレームモデル等の所定の表現方法によって立体的に表現される。図４（Ｂ）では、測定対象３の領域（本例では、タッチパネル７に形成された領域ＡＲ２）に対応する仮想測定対象領域４０を、斜線が描画された枠によって表現している。

図４（Ｂ）に示すように、本実施形態では、携帯オブジェクト４１は、第１マイク１２の位置を示す球状の第１ポイント画像４３と、第２マイク１４の位置を示す球状の第２ポイント画像４４と、第１ポイント画像４３および第２ポイント画像４４を結ぶ棒画像４５とにより構成される。第１ポイント画像４３は、一対の第１マイク１２の中央部に対応する位置Ｐ１（図２（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）参照）を示す画像であり、第２ポイント画像４４は、一対の第２マイク１４の中央部に対応する位置Ｐ２（図２（Ａ）、（Ｃ）、（Ｄ）参照）を示す画像である。

図４（Ｂ）に示すように、制御装置制御部３１は、測定モードへ移行したことを示す情報を受信した場合、初期位置Ｑ１に対応する位置Ｑ１’に、初期姿勢を反映した状態で携帯オブジェクト４１を表示する。その後、制御装置制御部３１は、相対位置情報を受信する度に、受信した相対位置情報に基づいて、仮想３次元空間における携帯オブジェクト４１の位置および姿勢を示す端末３次元位置情報を算出し、制御装置バッファＢＦ１に記憶する。制御装置制御部３１は、既に制御装置バッファＢＦ１に端末３次元位置情報が記憶されている場合には、新たに算出した端末３次元位置情報により、既存の端末３次元位置情報を上書き更新する。制御装置制御部３１は、所定周期で受信する相対位置情報に基づいて更新される端末３次元位置情報に基づいて、３次元画像における携帯オブジェクト４１の位置および姿勢を変化させる。この結果、３次元画像における携帯オブジェクト４１の位置および姿勢は、現実空間における携帯端末２の位置および姿勢をリアルタイムで反映した状態となる。例えば、現実空間において携帯端末２が図４（Ａ）の状態Ｊ１となった場合、３次元画像において携帯オブジェクト４１は図４（Ｂ）の状態Ｊ２となる。

更に、図４（Ｂ）に示すように、制御装置制御部３１は、携帯オブジェクト４１の第１ポイント画像４３から携帯軸方向下向きに向かって伸びた破線画像４６を表示する。また、制御装置制御部３１は、破線画像４６と仮想測定対象領域４０とが交わる場合には、その接点に目印となる目印画像４７を表示する。上述したように、作業者は、制御装置１７の表示パネル１９を視認ししつつ作業を行うことができる。このため、作業者は、車室４の現実空間を目視することのほか、表示パネル１９に表示された３次元画像の携帯オブジェクト４１や、破線画像４６、目印画像４７、仮想測定対象領域４０等を参照して、測定対象３に対して携帯軸方向が直交した状態かどうかを確認できる。

携帯端末２を測定対象３に対応する位置に移動させた後、作業者は、タッチスクリーン１０に対して所定の操作を行って、音出力動作の開始を指示する。ただし、音出力動作の開始の指示は、携帯端末２が測定対象３に対応する位置に移動する前であればいつでもよい。

携帯端末２の出力音処理部２１は、音出力動作の開始が指示されると、所定周波数で所定振幅の一定長の出力音をスピーカ１３から出力する、という音出力動作を、間隔をあけて定期的に繰り返し実行する。出力音は、測定対象３において反射し、その反射音が第１マイク１２および第２マイク１４に収音されることになる。

携帯端末２の入力音処理部２２は、音出力動作が行われる度に、以下の処理を実行する。すなわち、入力音処理部２２は、出力音処理部２１がスピーカ１３に出力音を出力させた後、第１マイク１２が最初に反射音の成分を収音したか否かを監視する。なお、音出力動作に基づいて第１マイク１２に入射する音には、測定対象３に反射した反射音だけでなく、スピーカ１３から直接、入射する音が含まれる。スピーカ１３から第１マイク１２に直接、入射する音の成分は、出力音が出力されたタイミングとほぼ同じタイミングで第１マイク１２に入射するため、入力音処理部２２は、音が収音されたタイミングにより、スピーカ１３から第１マイク１２に直接、入射する音を分析対象から排除する。

入力音処理部２２は、第１マイク１２が最初に反射音の成分を収音したことを検出した場合、スピーカ１３から出力音が出力されたタイミング（以下、「出力タイミング」という）から、第１マイク１２が最初に反射音の成分を収音したときのタイミング（以下、「第１タイミング」という）までの経過時間を検出する。以下、この経過時間を「第１タイミング時間」という。例えば、出力音処理部２１および入力音処理部２２に共通する所定周波数のクロック信号が入力され、出力音処理部２１は、出力タイミングのクロックと第１タイミングのクロックとの間のクロック数を第１タイミング時間とする。入力音処理部２２は、検出した第１タイミング時間を示す第１タイミング情報を、ワークエリアとして機能する携帯端末バッファＢＦ２に記憶する。入力音処理部２２は、既に携帯端末バッファＢＦ２に第１タイミング情報が記憶されている場合には、既存の第１タイミング情報を新たに生成した第１タイミング情報により上書き更新する。

更に、入力音処理部２２は、第１マイク１２が最初に反射音の成分を収音したことを検出した場合、その後継続して収音される反射音の成分を分析し、反射音の音声波形を示す音声波形情報を生成し、生成した音声波形情報を携帯端末バッファＢＦ２に記憶する。入力音処理部２２は、既に携帯端末バッファＢＦ２に音声波形情報が記憶されている場合には、既存の音声波形情報を新たに生成した音声波形情報により上書き更新する。

また、入力音処理部２２は、出力音処理部２１がスピーカ１３に出力音を出力させた後、第２マイク１４が最初に反射音の成分を収音したか否かを監視する。なお、音出力動作に基づいて第２マイク１４に入射する音には、測定対象３に反射した反射音だけでなく、スピーカ１３から直接、入射する音が含まれる。スピーカ１３から第２マイク１４に直接、入射する音の成分は、出力タイミングから、「スピーカ１３の位置から第２マイク１４の位置までの距離」を音が進む時間だけ経過したタイミングで第２マイク１４に入射するため、入力音処理部２２は、音が収音されたタイミングにより、スピーカ１３から第２マイク１４に直接、入射する音を分析対象から排除する。

入力音処理部２２は、第２マイク１４が最初に反射音の成分を収音したことを検出した場合、出力タイミングから、第２マイク１４が最初に反射音の成分を収音したときのタイミング（以下、「第２タイミング」という）までの経過時間を検出する。以下、この経過時間を「第２タイミング時間」という。入力音処理部２２は、検出した第２タイミング時間を示す第２タイミング情報を、ワークエリアとして機能する携帯端末バッファＢＦ２に記憶する。入力音処理部２２は、既に携帯端末バッファＢＦ２に第２タイミング情報が記憶されている場合には、既存の第２タイミング情報を新たに生成した第２タイミング情報により上書き更新する。

携帯端末２の一致性検出部２５は、音出力動作が行われる度に、その音出力動作に係る第１タイミング情報および第２タイミング情報を携帯端末バッファＢＦ２から取得する。一致性検出部２５は、取得した第１タイミング情報および第２タイミング情報に基づいて、第１マイク１２の指向方向（＝携帯端末２の携帯軸方向）と、測定対象３の反射面の音響的な法線の方向（以下、「音響的法線方向」という。詳細は後述）とが一致性を有するか否かを判定する。以下、一致性検出部２５の処理について詳述する。

図５は、一致性検出部２５の処理の説明に利用する図である。図５では、説明の便宜のため異なる状態の携帯端末２を実線により一部重ねて表示しており、符号Ａは第１マイク１２の位置（＝スピーカ１３の位置）を、符号Ｂ、Ｂ´はそれぞれ第２マイク１４の位置を示している。図５を参照し、測定対象３との関係で、携帯端末２の状態が状態Ｊ３であるものとする。状態Ｊ３は、第１マイク１２の指向方向と、音響的法線方向とが一致している状態である。この場合、携帯端末２のスピーカ１３から出力された出力音は、基本的には、スピーカ１３を波源として同心円状に広がるように進む。スピーカ１３が出力音を出力した後、測定対象３の反射面に反射して最も早く第１マイク１２に収音される反射音の成分は、基本的には反射面に対して垂直に入射し、垂直に反射した音の反射音であり、図５で単純化して表すと往路Ｋ１と復路Ｋ２を通って第１マイク１２に収音される。本実施形態では、この復路Ｋ２の向き（つまり、出力音の出力後、第１マイク１２に最も早く収音される反射音の成分が進む向き）に対応する方向が、音響的法線方向に相当する。

図５に示すように、音響的法線方向と、第１マイク１２の指向方向とが一致している状態Ｊ３の場合には、第１マイク１２に最初に収音された反射音の成分は、第１マイク１２に収音された後、第１マイク１２と第２マイク１４との離間距離Ｄを音響的法線方向に進み、第２マイク１４に収音される。従って、状態Ｊ１の場合、第１タイミングと第２タイミングとの差分は、離間距離Ｄを反射音が進むのに必要な時間となる。

一方、図５において、状態Ｊ４は、携帯端末２が、状態Ｊ３と比して第１マイク１２を中心として、角度θだけ音響的法線方向に対して傾いており、音響的法線方向と、第１マイク１２の指向方向とが一致していない状態である。この場合、第１タイミングと第２タイミングとの差分は、状態Ｊ３のときの差分よりも小さくなる。理由は以下である。すなわち、出力音が出力された後、第１マイク１２に収音されるまでに要する時間は、状態Ｊ３と状態Ｊ４とで同じである。一方、測定対象３の反射面に対して往路Ｋ１を通って入射した出力音の成分は、復路Ｋ３を通って第２マイク１４に収音される。この復路Ｋ３を通って伝わる反射音が、最も早く第２マイク１４に収音されることになる。この復路Ｋ３の距離は、状態Ｊ３において第２マイク１４に最初に収音される反射音の成分が通る経路の距離（復路Ｋ２の距離＋離間距離Ｄ）よりも小さい。従って、第２タイミングは、状態Ｊ４の方が状態Ｊ３よりも早い。

以上を踏まえ、一致性検出部２５は、取得した第１タイミング情報および第２タイミング情報に基づいて、第１タイミングと第２タイミングとの差分を検出する。一致性検出部２５は、検出した差分が、第１マイク１２と第２マイク１４との離間距離Ｄを反射音が進むのに必要な時間に相当するか否かを判定することによって、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向との一致性を検出する。より具体的には、一致性検出部２５は、当該差分と当該時間との差が一定範囲内である場合には、当該差分が当該時間に相当するとして、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有すると判定する。一方、一致性検出部２５は、当該差分と当該時間との差が一定範囲内ではない場合には、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有さないと判定する。

なお、離間距離Ｄは、事前に登録される。また、「離間距離Ｄを反射音が進むのに必要な時間」を求めるために必要な反射音の速度は、車室４の平均的な温度を考慮した速度が予め登録されるか、または、温度センサが設けられている場合には、温度をパラメータとする計算式により算出される。一致性検出部２５は、出力音処理部２１により音出力動作が実行され、音出力動作に応じて第１タイミング情報および第２タイミング情報が携帯端末バッファＢＦ２に新たに記憶される度に上記判定を行う。一致性検出部２５は、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有すると判定した場合、そのことを示す一致性検出情報を携帯端末２の出力音処理部２１、一致性通知部２６、測定部２４および現実空間離間距離検出部２７に出力すると共に、制御装置１７の仮想空間離間距離検出部３３に送信する。

携帯端末２の出力音処理部２１は、一致性検出部２５から一致性検出情報を入力した場合、音出力動作を停止する。後に明らかとなるように、一致性検出部２５により第１マイク１２の指向方向と、音響的法線方向とが一致性を有すると判定された場合、測定対象３の音響的な特性の測定が行われると共に、当該特性に関するマッピングが行われる。

携帯端末２の一致性通知部２６は、一致性検出部２５から一致性検出情報を入力した場合、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有する状態であることを作業者に通知する。詳述すると、一致性通知部２６は、一致性検出情報を入力した場合、スピーカ１３から所定態様の通知音を出力する。このように、本実施形態では、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有する状態とならない限り通知音が出力されない。これを踏まえ、作業者は、通知音が出力されるまで、把持している携帯端末２の姿勢を微調整し、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有する状態となるよう試みる。

一方、作業者は、スピーカ１３から通知音が出力された場合、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有したことを認識する。後に明らかとなるように、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有した状態となったときに測定対象３の音響的な特性の測定が行われ、当該特性に関するマッピングが完了する。従って、作業者は、通知音が出力された場合、測定用作業を終了する。なお、一致性通知部２６の通知方法は、本実施形態で例示する方法に限られない。例えば、携帯端末２の振動や、タッチスクリーン１０への表示により通知するようにしてもよい。

携帯端末２の測定部２４は、一致性検出部２５から一致性検出情報を入力した場合、携帯端末２に設けられた第１マイク１２により収音された反射音に基づいて、測定対象３の音響的な特性を測定する。詳述すると、測定部２４は、一致性検出部２５から一致性検出情報を入力した場合、携帯端末バッファＢＦ２から音声波形情報を取得する。この音声波形情報は、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有する状態のときに第１マイク１２により収音された反射音に基づく情報である。

測定部２４は、取得した音声波形情報を分析し、反射音の振幅を検出する。更に、測定部２４は、出力音の振幅を検出する。なお、出力音の振幅は固定値であり、出力音の振幅を示す情報が事前に登録されている。測定部２４は、この情報に基づいて、出力音の振幅を検出する。次いで、測定部２４は、出力音の振幅に対する反射音の振幅の比を求めることによって、反射率を測定する。つまり、本実施形態では、測定部２４は、反射率を測定対象３の音響的な特性として測定する。なお、事前に第１マイク１２の音の収音に関する特性、および、スピーカ１３の音の出力に関する特性が調査されており、測定部２４は、第１マイク１２の特性およびスピーカ１３の特性を反映して反射率を測定する。測定部２４は、測定した反射率を示す情報を、制御装置１７のマッピング部３２に送信する。

以上のように、測定部２４による反射率の測定には、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有する状態のときに第１マイク１２により収音された反射音に基づく音声波形情報が用いられる。ここで、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とを一致させることにより、第１マイク１２によって高い感度で収音された反射音を用いて反射率を測定することができる。また、第１マイク１２に収音される反射音は、理想的には測定対象３に対して略垂直に入射した後、略垂直に反射した、最も短い経路を通る音である。従って、反射面に対して傾いて入射される場合と比較して、反射の際に測定対象３による吸音以外の事象により反射音が影響を受けるのを抑制でき、また、音が長い経路を通る場合と比較して、反射音がノイズの影響を受けるのを抑制できる。以上の理由により、本実施形態では、高い精度で反射率を測定できる。

制御装置１７のマッピング部３２は、測定部２４から反射率を示す情報を受信した場合、測定対象３の位置と、測定部２４により測定された測定対象３の音響的な特性とを関連付ける。詳述すると、マッピング部３２は、測定部２４から反射率を示す情報を受信した場合、制御装置記憶部３６に記憶された特性データベース３７に１件のレコードを新たに生成する。特性データベース３７の１件のレコードは、項目として仮想測定対象領域＜項目＞および測定対象音響特性＜項目＞を有する。マッピング部３２は、制御装置バッファＢＦ１から仮想測定対象領域情報を取得し、生成したレコードの仮想測定対象領域＜項目＞に格納する。更に、マッピング部３２は、生成したレコードの測定対象音響特性＜項目＞に、携帯端末２の測定部２４から受信した反射率を示す情報を格納する。これにより、特性データベース３７において、作業者により指定された測定対象３の位置と、測定部２４により測定された測定対象３の音響的な特性（本実施形態では、反射率）とが関連付けられた状態となる。

携帯端末２の現実空間離間距離検出部２７は、一致性検出部２５から一致性検出情報を入力した場合に、以下の処理を実行する。すなわち、現実空間離間距離検出部２７は、携帯端末バッファＢＦ２に記憶されている第１タイミング情報を取得する。ここで取得された第１タイミング情報は、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有している状態のときにスピーカ１３から出力音が出力されてから第１マイク１２により反射音が収音されるまでに要した時間を示す情報である。上述したように、第１マイク１２とスピーカ１３との位置は同一視でき、また、図５を用いて説明したように、上記状態のときの音の成分は、往路Ｋ１および復路Ｋ２を進む。このため、基本的には、第１タイミング情報が示す第１タイミング時間に音速を乗じて、それを「１／２」することにより、現実空間における第１マイク１２と測定対象３との音響的法線方向における離間距離（以下、「第１離間距離」という）を算出可能である。これを踏まえ、現実空間離間距離検出部２７は、上記計算方法により、第１離間距離を算出（検出）する。現実空間離間距離検出部２７は、算出した第１離間距離を示す情報を、制御装置１７の測定対象修正部３５に送信する。

制御装置１７の仮想空間離間距離検出部３３は、一致性検出部２５から一致性検出情報を受信した場合に、以下の処理を実行する。すなわち、仮想空間離間距離検出部３３は、制御装置バッファＢＦ１に記憶された端末３次元位置情報を取得する。次いで、仮想空間離間距離検出部３３は、取得した端末３次元位置情報と、制御装置記憶部３６に記憶された空間３次元情報データ３８とに基づいて、仮想３次元空間において、携帯オブジェクト４１の仮想的な第１マイク１２の位置から、仮想測定対象領域４０に伸ばした垂線の長さ（以下、「第２離間距離」という）を算出（検出）する。この第２離間距離は、特許請求の範囲の「仮想３次元空間における第１マイクと測定対象との法線に沿った距離」に相当する。第２離間距離は、現実空間における距離に換算された値とされる。仮想空間離間距離検出部３３は、第２離間距離を示す情報を、測定対象修正部３５に出力する。

制御装置１７の測定対象修正部３５は、携帯端末２の現実空間離間距離検出部２７から第１離間距離を示す情報を受信し、仮想空間離間距離検出部３３から第２離間距離を示す情報を入力する。測定対象修正部３５は、第１離間距離を示す情報および第２離間距離を示す情報に基づいて、以下の処理を実行する。

ここで、第１離間距離は、現実空間における第１マイク１２から測定対象３までの音響的法線方向に伸ばした線の距離であり、第２離間距離は、仮想空間における仮想的な第１マイク１２から仮想測定対象領域４０までの垂線の距離である。従って、空間３次元情報データ３８において、仮想測定対象領域４０に相当する領域（以下、単に「仮想測定対象領域４０」という）が、現実空間における測定対象３の領域の状態に従って正しく定義されている場合には、第１離間距離と第２離間距離とはほぼ一致すると想定される。

一方で、仮想測定対象領域４０が、現実空間における測定対象３と異なる態様で定義されている場合には、第１離間距離と第２離間距離とが相違すると想定される。より具体的には、第１離間距離に比して第２離間距離が短い場合、仮想測定対象領域４０が、現実空間における測定対象３の領域よりも突出した状態となっているものと想定され、また、第１離間距離に比して第２離間距離が長い場合、仮想測定対象領域４０が、現実空間における測定対象３の領域よりも凹んだ状態となっているものと想定される。

以上を踏まえ、測定対象修正部３５は、第１離間距離と第２離間距離とを比較し、その差が一定範囲内に収まっている場合には、何もしない。一方、第１離間距離と第２離間距離との差が一定範囲内に収まっていない場合（第１離間距離と第２離間距離とが相違する場合）、測定対象修正部３５は、空間３次元情報データ３８を修正し、仮想３次元空間における仮想的な第１マイク１２から仮想測定対象領域４０までの垂線の距離が、第１離間距離に近づくようにする。以下、測定対象修正部３５の処理について単純化した一例を挙げて説明する。

図６は、測定対象修正部３５の処理の説明に用いる図であり、図６（Ａ）は、３次元画像において仮想測定対象領域４０が形成された部位を断面図として携帯オブジェクト４１と共に示す図である。図６（Ａ）において、仮想測定対象領域４０に凸部５０が形成されているが、これは、空間３次元情報データ３８を生成するときのノイズ等により誤って形成された部位であり、現実空間においては、凸部５０に相当する部位はなく、仮想測定対象領域４０に対応する測定対象３の領域は平らであるものとする。上述したように、音出力動作は、現実空間では、携帯端末２の底面９ｂが測定対象３に対向するような姿勢とされた状態で行われる。

今、現実空間において第１マイク１２から測定対象３までの垂線の距離が、「１５０ｍｍ」であるとする。この場合、現実空間離間距離検出部２７により第１タイミングに基づいて算出される第１離間距離は、「１５０ｍｍ」に近い値となる（以下では便宜的に「１５０ｍｍ」であるものとする）。一方、仮想空間離間距離検出部３３により算出された第２離間距離が「７７ｍｍ」であったとする。第１離間距離と第２離間距離との差は、凸部５０の存在に起因するものであり、この場合、凸部５０の奥行きは「７３ｍｍ」であるものと想定される。この場合、測定対象修正部３５は、仮想測定対象領域４０が、現実空間では第１離間距離と第２離間距離との差の「７３ｍｍ」分、奥にあると判断し、この差がなくなるように空間３次元情報データにおける仮想測定対象領域４０（の定義）を修正する。

図６（Ｂ）は、修正後の仮想測定対象領域４０を示す図である。図６（Ｂ）に示すように、本例では測定対象修正部３５は、凸部５０がなくなるような修正をし、仮想測定対象領域４０が平らになるように修正する。ここで、上述のとおり、測定対象３は、ほぼ平らな面である。これを踏まえ、本例では、測定対象修正部３５は、仮想測定対象領域４０において、平らな面から突出した凸部５０の部分を特定し、この凸部５０の部分が周辺の平らな面と一体化するように、仮想測定対象領域４０を修正している。

以上、測定対象修正部３５の処理の簡単な一例を説明した。上記例では、仮想測定対象領域４０に突出した部分がある場合を説明したが、凹んだ部分がある場合も同様の処理が行われて仮想測定対象領域４０が修正される。

このように、本実施形態では、測定対象３の音響的な特性の測定の作業が行われている間に、測定対象修正部３５の機能により、空間３次元情報データ３８の修正が行われる。このため、作業者は、空間３次元情報データ３８の修正を行うために、特別な作業を行う必要がなく、また、作業者により特別な作業を伴うことなく自動で空間３次元情報データ３８の精度が向上する。更に、空間３次元情報データ３８の生成が携帯端末２によって行われる場合には、作業者は、１つの携帯端末２で、空間３次元情報データ３８の生成、空間３次元情報データ３８に基づく表示を利用した音響特性の測定、および、空間３次元情報データ３８の修正が可能となる。このため、作業者の利便性が高い。

制御装置１７のマッピング表示部３４は、作業者（測定用作業を行った者でなくてもよい）によるマッピング画面５１（図７）の表示の指示に応じて、仮想３次元空間を３次元画像として表示すると共に、マッピング部３２により行われた関連付けに基づいて、３次元画像内の１つ以上の測定対象３の画像と関連付けて、測定対象の音響的な特性を表す画像を表示する。以下、マッピング表示部３４の処理について詳述する。以下のマッピング表示部３４の処理では、車室４の複数の測定対象３について、マッピング部３２によるマッピング（複数の測定対象３についての特性データベース３７へのレコードの生成）が完了しているものとする。

作業者は、例えば、車室４における車内スピーカの位置、向きを設計する場合に、制御装置１７の入力装置１８に所定の入力を行って、マッピング画面５１の表示を指示する。マッピング画面５１の表示の指示があったことを検出すると、マッピング表示部３４は、制御装置記憶部３６から空間３次元情報データ３８を取得し、車室４の３次元画像を表示パネルに表示する。

更に、マッピング表示部３４は、制御装置記憶部３６に記憶された特性データベース３７を参照し、当該データベースに基づいて、測定対象３ごとに、仮想３次元空間における位置と、音の反射率とを認識する。そして、マッピング表示部３４は、３次元画像内の測定対象３の画像と関連付けて、音の反射率を表す特性表現画像５２（特許請求の範囲の「測定対象の音響的な特性を表す画像」に相当）を表示する。

図７は、マッピング画面５１の一例を示す図である。本実施形態では、マッピング表示部３４は、特性表現画像５２を、仮想測定対象領域４０から伸びる１つ以上の矢印の画像の集合とする。その際、マッピング表示部３４は、測定対象３のそれぞれについて、測定対象３の全域に分散して、向き、長さが同じ矢印の画像を配置する。また、マッピング表示部３４は、一の測定対象３の矢印の画像の向きを、その領域の面の法線方向に沿った向きとする。また、マッピング表示部３４は、一の測定対象３の矢印の画像の長さを、当一の測定対象３の音の反射率に応じた長さ（３次元空間における３次元的な長さ）とする。より具体的には、反射率（０≦反射率≦１とする）が「１」のときの矢印の長さＬが予め定められており、マッピング表示部３４は、一の測定対象３の矢印の画像の長さを、長さＬに対して、当該一の測定対象３の反射率を乗じた値とする。つまり、音の反射率は定量的な値として表現されるものであり、マッピング表示部３４は、特性表現画像５２として、反射率の大きさ、および、測定対象３の面の法線方向を矢印によって表す画像を表示する。

例えば、図７における測定対象３の１つである領域ＡＲ２に着目すると、領域ＡＲ２に係る特性表現画像５２は、この領域の全域に分散して配置された６本の矢印の画像により構成されている。６本の矢印の画像のそれぞれは、同じ長さで同じ方向に伸びている。また、６本の矢印の画像は、領域ＡＲ２の面の法線方向に伸びており、その長さは、反射率に対応した長さとされている。作業者は、マッピング画面５１を参照することにより、車室４内の各測定対象３の音の反射率がどのような状態であるかを、現実世界の車室４とリンクするリアルさをもって認識することができる。また、作業者は、車室４内における音の反射率を、なんとなくではなく、各測定対象３の位置を的確に認識しつつ、各測定対象３の法線方向および反射率との比較を通して明確に把握できる。

以上詳しく説明したように、本実施形態に係る音響特性測定システム１は、携帯端末２に設けられたスピーカ１３から測定対象３に向かって出力音が出力される音出力動作が行われた際に、携帯端末２に設けられた第１マイク１２により収音された反射音を分析し、測定対象３の音の反射率を測定し、測定対象３が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における測定対象３の位置と、測定部２４により測定された測定対象３の音の反射率とを関連付けるようにしている。

この構成によれば、仮想３次元空間における測定対象３の位置と、その測定対象３を対象として実際に測定された測定対象３の音の反射率とが関連付けられる。このため、本実施形態におけるマッピング画面５１の提供のように、測定対象３ごとに、その３次元的な配置位置を示す情報とその測定対象３の反射率を示す情報とを関連付けて作業者に対して提供することが可能となる。これにより、経験やスキルを有さない作業者も、関連付けられた情報の提供を受けることによって、測定対象３ごとの３次元的な配置位置とその測定対象３の音響的な特性とを認識できる。つまり、上記構成によれば、測定対象３ごとの３次元的な配置位置とその測定対象３の音響的な特性を、経験やスキルに依存しない体系的な知識として作業者に伝達可能となり、これにより、車室４に関する音響的な設計について、経験やスキルを有さない作業者を支援できる。

また、車室４内における車内スピーカの位置、向きを設計する際に、従来、車内スピーカの位置、向きの調整、および、調整後の位置、向きにおける音質の評価が繰り返し行われた上で、評価に基づいて設計がなされることがあった。そして、作業者に提供される関連付けられた情報によれば、作業者は、測定対象３ごとに、３次元的な配置位置とその音響的な特性とが分かるため、現場で行われていた不必要な試行を特定し、削減することが可能となり、作業者の作業負担が低減する。

次に、携帯端末２および制御装置１７の動作例、特に出力音処理部２１により音出力動作が行われたときの各装置の動作例について図８、９のフローチャートを用いて説明する。図８に示すように、携帯端末２の出力音処理部２１は、所定周波数で所定振幅の一定長の出力音をスピーカ１３から出力する、という音出力動作を実行する（ステップＳＡ１）。携帯端末２の入力音処理部２２は、第１マイク１２が最初に反射音の成分を収音したか否かを監視する（ステップＳＡ２）。

第１マイク１２が最初に反射音の成分を収音したことを検出した場合（ステップＳＡ２：ＹＥＳ）、入力音処理部２２は、第１タイミング時間を検出する（ステップＳＡ３）。入力音処理部２２は、検出した第１タイミング時間を示す第１タイミング情報を携帯端末バッファＢＦ２に記憶する（ステップＳＡ４）。更に、入力音処理部２２は、反射音の成分を分析し、反射音の音声波形を示す音声波形情報を生成し、携帯端末バッファＢＦ２に記憶する（ステップＳＡ５）。

また、入力音処理部２２は、第２マイク１４が最初に反射音の成分を収音したか否かを監視する（ステップＳＡ６）。第２マイク１４が最初に反射音の成分を収音したことを検出した場合（ステップＳＡ６：ＹＥＳ）、入力音処理部２２は、出力タイミングから、第２タイミング時間を検出する（ステップＳＡ７）。入力音処理部２２は、検出した第２タイミング時間を示す第２タイミング情報を携帯端末バッファＢＦ２に記憶する（ステップＳＡ８）

携帯端末２の一致性検出部２５は、係る第１タイミング情報および第２タイミング情報を携帯端末バッファＢＦ２から取得する（ステップＳＡ９）。一致性検出部２５は、取得した第１タイミング情報および第２タイミング情報に基づいて、第１マイク１２の指向方向と、音響的法線方向とが一致性を有するか否かを判定する（ステップＳＡ１０）。一致性検出部２５は、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致性を有すると判定した場合（ステップＳＡ１０：ＹＥＳ）、そのことを示す一致性検出情報を携帯端末２の出力音処理部２１、一致性通知部２６、測定部２４および現実空間離間距離検出部２７に出力すると共に、制御装置１７の仮想空間離間距離検出部３３に送信する（ステップＳＡ１１）。一方、一致性を有さないと判定した場合（ステップＳＡ１０：ＮＯ）、一致性検出部２５は、一致性検出情報の出力、送信を行わない。この場合、図８、図９のフローチャートは終了する。

図９のフローチャートに示すように、携帯端末２の出力音処理部２１は、一致性検出情報を入力し、音出力動作を停止する（ステップＳＡ１２）。また、携帯端末２の一致性通知部２６は、一致性検出情報を入力し、スピーカ１３から所定態様の通知音を出力して、第１マイク１２の指向方向と音響的法線方向とが一致したことを通知する（ステップＳＡ１３）。携帯端末２の測定部２４は、一致性検出情報を入力し、携帯端末バッファＢＦ２から音声波形情報を取得する（ステップＳＡ１４）。

測定部２４は、取得した音声波形情報を分析し、反射音の振幅を検出し、出力音の振幅に対する反射音の振幅の比を求めることによって、反射率を測定する（ステップＳＡ１５）。測定部２４は、測定した反射率を示す情報を、制御装置１７のマッピング部３２に送信する（ステップＳＡ１６）。

制御装置１７のマッピング部３２は、測定部２４から反射率を示す情報を受信し、測定対象３の位置と、測定部２４により測定された測定対象３の音響的な特性とを関連付ける（ステップＳＡ１７）。具体的には、マッピング部３２は、特性データベース３７に、制御装置バッファＢＦ１に記憶されている仮想測定対象領域情報と受信した反射率を示す情報とが対応付けられたレコードを生成する。

携帯端末２の現実空間離間距離検出部２７は、一致性検出情報を入力し、第１タイミング情報を取得する（ステップＳＡ１８）。次いで、現実空間離間距離検出部２７は、第１タイミング情報に基づいて、第１離間距離を算出（検出）する（ステップＳＡ１９）。現実空間離間距離検出部２７は、算出した第１離間距離を示す情報を、制御装置１７の測定対象修正部３５に送信する（ステップＳＡ２０）。

制御装置１７の仮想空間離間距離検出部３３は、一致性検出情報を入力し、端末３次元位置情報を取得する（ステップＳＡ２１）。次いで、仮想空間離間距離検出部３３は、取得した端末３次元位置情報と、制御装置記憶部３６に記憶された空間３次元情報データ３８とに基づいて、第２離間距離を算出（検出）する（ステップＳＡ２２）。仮想空間離間距離検出部３３は、第２離間距離を示す情報を、測定対象修正部３５に出力する（ステップＳＡ２３）。

制御装置１７の測定対象修正部３５は、携帯端末２の現実空間離間距離検出部２７から第１離間距離を示す情報を受信し、仮想空間離間距離検出部３３から第２離間距離を示す情報を入力する（ステップＳＡ２４）。測定対象修正部３５は、第１離間距離と第２離間距離との差が一定範囲内に収まっていない場合、測定対象修正部３５は、空間３次元情報データ３８を修正し、仮想３次元空間における仮想的な第１マイク１２から仮想測定対象領域４０までの垂線の距離が、第１離間距離に近づくようにする（ステップＳＡ２５）。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、測定部２４により測定される測定対象３の音響的な特性は、測定対象３の音の反射率であった。しかし、測定対象３の音響的な特性は、測定対象３の音の反射率に限られない。一例として、「出力音の振幅」に対する「出力音の振幅と反射音との差」として算出される表面吸音率を測定対象３の音響的な特性としてもよい。表面吸音率は定量的な値であるため、マッピング画面５１において反射率と同様、測定対象３の画像から法線方向に伸びる矢印であって、その長さが表面吸音率に対応する長さ（ただし、反射率と逆に表面吸音率が高いほど短くするようにしてもよい。また、矢印を逆向きにしてもよい）の矢印の画像によって表現することが可能である。このほか、測定対象３の音響的な特性は、測定対象３が音を反射するときに周波数や音圧その他の音響的な要素に影響を与える場合において、その影響の度合いを表す性質とすることができる。

また、携帯オブジェクト４１の態様は、上記実施形態で例示したものに限られない。例えば、携帯端末２を模した立体的な形状の仮想オブジェクトであってもよい。

また、マッピング画面５１の表示態様は、上記実施形態で例示したものに限られない。一例として、特性表現画像５２に含まれる矢印の画像について、反射率の大きさにおいて太さを変化させたり、色を変化させたり、形状を変化させたり（一例として、棒の部分を破線によって表し、破線の間隔を反射率の大きさによって変化させる）するようにしてもよい。また、異なる複数の「測定対象３の音響的な特性」を測定する場合において、１つの測定対象３の画像に、複数の特性に係る特性表現画像５２を表示する構成でもよい。この場合、例えば、特性ごとに特性表現画像５２の色を変えればよい。

また、上記実施形態では、制御装置１７がマッピング画面５１を表示する場合を例にして実施形態を説明した。しかしながら、マッピング画面５１を表示する装置は、制御装置１７（つまり、特性の測定に供される装置）に限られず、他の装置（例えば、設計が行われる部屋の端末）であってもよい。この場合、当該他の装置が、音響特性測定システム１の一部を構成する。

また、上記実施形態では、制御装置１７の制御装置制御部３１は、携帯端末２の初期位置からの相対的な変化に基づいて、仮想３次元空間における携帯端末２の仮想的な位置を検出した。この点に関し、制御装置制御部３１が、専用のシステムによって携帯端末２をトラッキングし、仮想３次元空間における携帯端末２の仮想的な位置を検出する構成でもよい。一例として、携帯端末２に複数の受光センサが設けられたトラッカを設けると共に、車室４の所定の位置に、赤外線レーザを規則に従って所定の態様で照射する複数のトラッキングセンサを設ける。そして、トラッカが赤外線レーザの受光状況に基づいて仮想３次元空間における携帯端末２の位置、姿勢を検出し、制御装置制御部３１がトラッカの検出結果を取得する。このような構成でもよい。ただし、本実施携帯では、専用のトラッカやトラッキングセンサを用意することなく、携帯端末２（例えば、スマートフォン）によって簡便に測定を行うことができ、その点で作業者の利便性が高い。

また、上記実施形態では、作業者により測定用作業が行われると、自動で、測定対象修正部３５により空間３次元情報データ３８の修正が行われる構成であった。これについて、作業者の指示があった場合にのみ、測定対象修正部３５により空間３次元情報データ３８の修正が行われる構成でもよい。

また、上記実施形態では、測定対象３の音響的な特性を測定する空間は、車室４であった。しかしながら、当該空間は車室４に限らず、試聴室や、無響室等の音響に関する設計が行われ得る空間であればよい。この他、空間を構成する要素（例えば、ドアアッシーのアウターパネルとインナーパネルとの間の部分）を測定対象３の音響的な特性を測定する対象としてもよい。車室の内側を形成するドアを対象とする場合、例えば、測定対象３ごとに、音響的な特性を把握でき、ドアの形状や素材の選択に有効である。

また、上記実施形態で携帯端末２が有していた機能ブロックを制御装置１７が有するようにしてもよく、上記実施形態で制御装置１７が有していた機能ブロックを携帯端末２が有するようにしてもよい。また、１つの機能ブロックの処理を携帯端末２と制御装置１７とが協働して実行する構成でもよい。

１ 音響特性測定システム
３ 測定対象
１２ 第１マイク
１３ スピーカ
１４ 第２マイク
１７ 制御装置
２ 携帯端末（測定装置）
２４ 測定部
２５ 一致性検出部
２６ 一致性通知部
２７ 現実空間離間距離検出部
３２ マッピング部
３３ 仮想空間離間距離検出部
３４ マッピング表示部
３５ 測定対象修正部

Claims (9)

1. 測定装置に設けられたスピーカから測定対象に向かって出力音が出力される音出力動作が行われた際に、前記測定装置に設けられた第１マイクにより収音された反射音を分析し、前記測定対象の音響的な特性を測定する測定部と、
   前記測定対象が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における前記測定対象の位置と、前記測定部により測定された前記測定対象の音響的な特性とを関連付けるマッピング部と、
   前記仮想３次元空間を３次元画像として表示すると共に、前記マッピング部により行われた関連付けに基づいて、前記３次元画像内の前記測定対象の画像と関連付けて、前記測定対象の音響的な特性を表す画像を表示するマッピング表示部とを備え、
   前記測定対象の音響的な特性が定量的な値として表現されるものであり、
   前記マッピング表示部は、前記測定対象の音響的な特性を表す画像として、前記測定対象の音響的な特性の大きさ、および、前記測定対象の面の法線方向を矢印によって表す画像を表示する
   ことを特徴とする音響特性測定システム。
2. 前記測定部は、前記出力音の振幅および前記反射音の振幅を検出し、前記出力音の振幅と前記反射音の振幅とに基づいて前記測定対象の表面吸音率または音の反射率を前記測定対象の音響的な特性として測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音響特性測定システム。
3. 前記測定装置は、カメラを有し、
   前記マッピング表示部は、空間３次元情報データに基づいて前記３次元画像を表示し、
   前記空間３次元情報データは、前記測定装置の前記カメラの撮影結果に基づいて生成されたデータである
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の音響特性測定システム。
4. 測定装置に設けられたスピーカから測定対象に向かって出力音が出力される音出力動作が行われた際に、前記測定装置に設けられた第１マイクにより収音された反射音を分析し、前記測定対象の音響的な特性を測定する測定部と、
   前記測定対象が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における前記測定対象の位置と、前記測定部により測定された前記測定対象の音響的な特性とを関連付けるマッピング部とを備え、
   前記測定装置には、前記第１マイクから、前記第１マイクの指向方向に沿って離間した位置に第２マイクが設けられ、
   前記音出力動作が行われたときに、前記第１マイクにより前記反射音が収音されたタイミングと前記第２マイクにより前記反射音が収音されたタイミングとの差分を検出し、検出した差分が前記第１マイクと前記第２マイクとの離間距離を前記反射音が進むのに必要な時間に相当するか否かを判定することによって、前記第１マイクの指向方向と、前記測定対象の反射面の音響的な法線の方向との一致性を検出する一致性検出部を更に備え、
   前記マッピング部は、前記一致性検出部により一致性が検出されているときに前記測定部により測定された前記測定対象の音響的な特性を、前記仮想３次元空間における前記測定対象の位置と関連付ける
   ことを特徴とする音響特性測定システム。
5. 前記測定装置は、ユーザにより把持可能な程度に小型の端末であり、
   前記音出力動作は、前記測定装置が前記ユーザにより把持された状態で行われ、
   前記一致性検出部により一致性が検出された場合に、そのことを前記ユーザに通知する一致性検出通知部を更に備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の音響特性測定システム。
6. 前記一致性検出部により一致性が検出されている状態のときに、前記スピーカから前記出力音が出力されたタイミングと、前記第１マイクにより前記反射音が収音されたタイミングとの差分を検出し、検出した差分に基づいて前記現実空間における前記第１マイクと前記測定対象との前記法線に沿った第１離間距離を検出する現実空間離間距離検出部と、
   前記一致性検出部により一致性が検出されている状態のときに、前記仮想３次元空間における前記第１マイクと前記測定対象との前記法線に沿った第２離間距離を検出する仮想空間離間距離検出部と、
   前記第１離間距離と前記第２離間距離とが相違する場合、前記仮想３次元空間における前記測定対象の状態を修正し、前記仮想３次元空間における前記第１マイクと状態を修正した後の前記測定対象との前記法線に沿った離間距離が、前記第１離間距離に近づくようにする測定対象修正部と、
   を更に備えることを特徴とする請求項４または５に記載の音響特性測定システム。
7. 前記測定部は、前記出力音の振幅および前記反射音の振幅を検出し、前記出力音の振幅と前記反射音の振幅とに基づいて前記測定対象の表面吸音率または音の反射率を前記測定対象の音響的な特性として測定する
   ことを特徴とする請求項４から６の何れか１項に記載の音響特性測定システム。
8. 音響特性測定システムの測定部が、測定装置に設けられたスピーカから測定対象に向かって出力音が出力される音出力動作が行われた際に、前記測定装置に設けられた第１マイクにより収音された反射音を分析し、前記測定対象の音響的な特性を測定するステップと、
   前記音響特性測定システムのマッピング部が、前記測定対象が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における前記測定対象の位置と、前記測定部により測定された、定量的な値として表現される前記測定対象の音響的な特性とを関連付けるステップと、
   前記音響特性測定システムのマッピング表示部が、前記測定対象の音響的な特性を表す画像として、前記測定対象の音響的な特性の大きさ、および、前記測定対象の面の法線方向を矢印によって表す画像を表示するステップとを含む
   ことを特徴とする音響特性測定方法。
9. 音響特性測定システムの測定部が、第１マイクと前記第１マイクの指向方向に沿って離間した場所に位置する第２マイクとが設けられた測定装置に設けられたスピーカから測定対象に向かって出力音が出力される音出力動作が行われた際に、前記第１マイクにより収音された反射音を分析し、前記測定対象の音響的な特性を測定する第１ステップと、
   前記音響特性測定システムのマッピング部が、前記測定対象が配置された現実空間に対応する仮想３次元空間における前記測定対象の位置と、前記測定部により測定された前記測定対象の音響的な特性とを関連付ける第２ステップとを含み、
   前記第１ステップにおいて前記音出力動作が行われたときに、前記音響特性測定システムの一致性検出部が、前記第１マイクにより前記反射音が収音されたタイミングと前記第２マイクにより前記反射音が収音されたタイミングとの差分を検出し、検出した差分が前記第１マイクと前記第２マイクとの離間距離を前記反射音が進むのに必要な時間に相当するか否かを判定することによって、前記第１マイクの指向方向と、前記測定対象の反射面の音響的な法線の方向との一致性を検出し、
   前記第２ステップにおいて前記マッピング部は、前記一致性検出部により一致性が検出されているときに前記測定部により測定された前記測定対象の音響的な特性を、前記仮想３次元空間における前記測定対象の位置と関連付ける
   ことを特徴とする音響特性測定方法。
   

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