JP7136445B2 - 音響情報測定装置、音響情報測定方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、音響情報測定装置、音響情報測定方法、及びプログラムに関する。

音の粒子速度、音響インテンシティの測定方法は、無指向性の音圧型マイクを２本組み合わせる方法が主流であった。無指向性マイクではなくカーディオイドマイクを２本組み合わせることによって、音響インテンシティに代表される音の方向情報を測定する音響測定装置が知られている（特許文献１）。

特開２０１４－９５７２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の音響測定装置では、２本のカーディオイドマイクの感度や指向特性が異なる場合に測定結果に誤差が生じていた。２本のカーディオイドマイクの感度や指向特性が異なる場合に、カーディオイドマイクを校正することができなかったため、粒子速度、音響インテンシティなどの音響情報の測定の精度を高められなかった。また、特許文献１に記載の音響測定装置では、カーディオイドマイクの指向特性が、低音域ではカーディオイド指向性になっておらず測定結果の誤差が大きかった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、音響情報の測定の精度を高めることができる音響情報測定装置、音響情報測定方法、及びプログラムを提供する。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、所定の指向特性を有し、到来してくる音を収音する収音部を複数備え、前記収音部により当該収音部の前記指向特性に応じて前記音が収音されることに伴って前記収音部毎に生成される信号と、前記音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と前記音の音圧を表す第２項とにより前記信号が表された場合の前記第１項の係数と前記第２項の係数との組によって前記収音部毎に表される収音特性とに基づいて、前記音についての情報である音響情報を算出する音響情報算出部とを備える音響情報測定装置である。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記指向特性は、前記複数の収音部相互に向き毎の感度差が所定の範囲内である。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記収音部は、第１の収音部と、第２の収音部とを含み、第１の収音部と、第２の収音部とは互いに対向して配置される。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記収音部は、第１の収音部と、第２の収音部と、第３の収音部と、第４の収音部とを含み、正四面体の各頂点に基づいて示される４つの測定位置に、前記第１の収音部と、前記第２の収音部と、前記第３の収音部と、前記第４の収音部とが配置される。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記収音部は、第１の収音部と、第２の収音部と、第３の収音部と、第４の収音部と、第５の収音部と、第６の収音部とを含み、正八面体の各頂点に基づいて示される６つの測定位置に、前記第１の収音部と、前記第２の収音部と、前記第３の収音部と、前記第４の収音部と、前記第５の収音部と、前記第６の収音部とが配置される。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記収音部は、前記収音部毎に大きさが同じである方向ベクトルによって示される方向をもち、前記複数の前記方向ベクトルの合成ベクトルの大きさを所定の値以下にして前記方向に向けられそれぞれ配置される。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記方向ベクトルの成分毎の二乗和の前記成分間の差はそれぞれ所定の値以下である。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記信号と、前記収音部毎の前記収音特性とに基づいて、前記粒子速度を算出する粒子速度算出部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記粒子速度算出部は、前記複数の前記信号と、前記収音部毎に表される前記収音特性と、前記複数の前記方向ベクトルとに基づいて前記粒子速度を算出する。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記粒子速度算出部は、前記方向ベクトルによって示される前記方向に向けられ配置される前記収音部の前記信号に当該収音部の前記収音特性に基づく因子と当該方向ベクトルとを乗じて前記複数の前記収音部毎に得られるベクトルの和に基づいて、前記粒子速度を算出する。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記複数の前記信号と、前記収音部毎に表される前記収音特性とに基づいて、前記音圧を算出する音圧算出部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記粒子速度算出部により算出された前記粒子速度と、前記音圧算出部により算出された前記音圧との積に基づいて、前記音の音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記音響インテンシティ算出部により算出された前記音響インテンシティに基づいて前記音が到来する向きを判定する向き判定部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記粒子速度算出部により算出された前記粒子速度と、前記音圧算出部により算出された前記音圧との比に基づいて、前記音の音響インピーダンスを算出する音響インピーダンス算出部をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記収音特性は、前記複数の前記収音部のうちの１つを校正対象収音部にして、第１の向きに前記校正対象収音部が配置された場合に、前記校正対象収音部によって収音された基準音に応じて生成される信号である第１信号と、前記第１の向きと対向する第２の向きに前記校正対象収音部が配置された場合に、前記校正対象収音部によって収音された前記基準音に応じて生成される信号である第２信号との和と、前記第１信号と前記第２信号との差とに基づいて、前記校正対象収音部の前記収音特性として算出される、または、前記収音特性は、前記第１の向きと前記第２の向きとにそれぞれ配置される２つの前記収音部のうち、前記校正対象収音部の指向特性と、前記校正対象収音部以外の前記収音部の指向特性との間の向き毎の感度差が所定の範囲内にされ、前記校正対象収音部以外の前記収音部の前記信号である校正補助信号と前記校正対象収音部の前記信号との和と、前記校正補助信号と前記校正対象収音部の前記信号との差とに基づいて、前記校正対象収音部の前記収音特性として算出される。

また、本発明の一態様は、上記の音響情報測定装置において、前記収音特性は、前記校正対象収音部の前記収音特性の周波数特性に基づいて算出される。

また、本発明の一態様は、所定の指向特性を有し、到来してくる音を収音する収音部を複数備える音響情報測定装置の音響情報測定方法であって、前記収音部により当該収音部の前記指向特性に応じて前記音が収音されることに伴って前記収音部毎に生成される信号を取得する信号取得手順と、前記音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と前記音の音圧を表す第２項とにより前記信号が表された場合の前記第１項の係数と前記第２項の係数との組によって前記収音部毎に表される収音特性を取得する収音特性取得手順と、前記信号取得手順において取得された前記信号と、前記収音特性取得手順において取得された前記収音特性とに基づいて、前記音についての情報である音響情報を算出する音響情報算出手順とを有する音響情報測定方法である。

また、本発明の一態様は、所定の指向特性を有し、到来してくる音を収音する収音部を複数備える音響情報測定装置のコンピュータに、前記収音部により当該収音部の前記指向特性に応じて前記音が収音されることに伴って前記収音部毎に生成される信号を取得する信号取得ステップと、前記音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と前記音の音圧を表す第２項とにより前記信号が表された場合の前記第１項の係数と前記第２項の係数との組によって前記収音部毎に表される収音特性を取得する収音特性取得ステップと、前記信号取得ステップにおいて取得された前記信号と、前記収音特性取得ステップにおいて取得された前記収音特性とに基づいて、前記音についての情報である音響情報を算出する音響情報算出ステップとを実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、音響情報の測定の精度を高めることができる。

本発明の第１の実施形態に係る音響情報測定装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る第１の収音部と、第２の収音部との配置の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る遠距離音場におけるＣ－Ｃ法の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る２本のカーディオイドマイクの方向別の感度差の第１例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る２本のカーディオイドマイクの方向別の感度差の第２例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る音響情報算出処理の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る各種の音響情報の算出処理の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る音響情報測定装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る収音部に対する校正処理の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る方向ベクトルに基づく収音部の配置の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る方向ベクトルに基づく２つの収音部の配置の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る音響情報測定装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る複数のカーディオイドマイクの校正方法の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る音響情報測定装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る複数の収音部の配置の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る音響情報算出処理の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る各種の音響情報の算出処理の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態の変形例に係る複数の収音部の配置の一例を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係る音響情報測定装置１の構成の一例を示す図である。音響情報測定装置１は、到来してくる音ＳＤを収音し、当該音ＳＤについての情報である音響情報ＳＩを算出する。ここで音響情報ＳＩは、粒子速度、音圧、音響インテンシティ、音が到来する向き、及び音響インピーダンスを含む。
音響情報測定装置１は、複数の収音部２と、処理部３とを備える。

複数の収音部２は、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とを含む。複数の収音部２は、所定の指向特性を有し、到来してくる音ＳＤを収音する。第１の収音部２１は、指向特性Ｃ１を有し、音ＳＤを収音する。第２の収音部２２は、指向特性Ｃ２を有し、音ＳＤを収音する。複数の収音部２は、一例として、複数のカーディオイドマイクである。

本実施形態では一例として、複数の収音部２について複数の所定の指向特性は、複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内である。例えば、指向特性Ｃ１と、指向特性Ｃ２とは向き毎の感度差が同じである。なお、複数の所定の指向特性は、複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内でなくてもよい。

ここで図２を参照し、第１の収音部２１と、第２の収音部２２との配置について説明する。
図２は、本実施形態に係る第１の収音部２１と、第２の収音部２２との配置の一例を示す図である。矢印Ａ２１は第１の収音部２１の向きを示す。矢印Ａ２２は第２の収音部２２の向きを示す。ここで収音部の向きとは、一例として、当該収音部の有する指向特性が最大の感度を示す向きである。

第１の収音部２１と、第２の収音部２２とは互いに対向して配置される。第１の収音部２１と、第２の収音部２２とが互いに対向するとは、一例として、矢印Ａ２１と矢印Ａ２２とが互いに外側を向いて１８０度反対向きとなることである。
複数の収音部２は、互いの距離が近くなるように配置されることが好ましい。複数の収音部２は、一例として、ある位置からの距離が所定の範囲となるように設置されて音響中心が揃えられる。なお、複数の収音部２は、任意の一点から複数の収音部２の音響中心までの距離が互いに等しくなるように配置されてもよい。

なお、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とは、矢印Ａ２１と矢印Ａ２２とが互いに内側を向いて１８０度反対向きとなるように、互いに対向して配置されてもよい。また、矢印Ａ２１と矢印Ａ２２とは、所望の測定精度に応じて、１８０度反対向きから所定の角度だけずれた向きを向いていてもよい。

図１に戻って音響情報測定装置１の構成の説明を続ける。
複数の収音部２は、収音部の指向特性に応じて当該収音部が収音した音が収音されることに伴って収音部毎に信号を生成する。例えば、第１の収音部２１は、第１の収音部２１の指向特性Ｃ１に応じて音を収音することに伴って信号Ｍ１を生成する。第２の収音部２２は、第２の収音部２２の指向特性Ｃ２に応じて音を収音することに伴って信号Ｍ２を生成する。

処理部３は、音響情報算出部３１と、記憶部３２とを備える。
音響情報算出部３１は、一般化されたＣ－Ｃ法に基づいて音響情報ＳＩを算出する。ここで、一般化される前の従来のＣ－Ｃ法について説明する。

Ｃ－Ｃ法では、２本以上の複数のカーディオイドマイクが用いられる。例えば、２本のカーディオイドマイクが用いられる場合、当該２本のカーディオイドマイクは、図２に示した第１の収音部２１及び第２の収音部２２のように、１８０度反対向きに向けられて配置される。Ｃ－Ｃ法は、例えば、ホールやスタジオの音響解析、航空機の騒音の監視、工事の騒音の監視などに用いられる。

音響情報算出部３１の内部構成を説明する前に図３を参照し、Ｃ－Ｃ法について説明する。
図３は、本実施形態に係る遠距離音場におけるＣ－Ｃ法の一例を示す図である。図３では、２本のカーディオイドマイクが１８０度反対向きに対向して配置される場合の２本のカーディオイドマイクの指向特性が示されている。以下では、２本のカーディオイドマイクを、単にマイクＭＣ１及びマイクＭＣ２ということがある。マイクＭＣ１は指向特性Ｃ１を有する。マイクＭＣ２は指向特性Ｃ２を有する。
マイクＭＣ１とマイクＭＣ２とは、それぞれ第１の収音部２１と第２の収音部２２とに対応する。

Ｘ軸に対して角度θで到来する平面波Ｐを考える。図３では、平面波Ｐが到来する向きは矢印Ａ１によって示されている。平面波Ｐの音圧は音圧ｐ（ｔ）とする。平面波Ｐの粒子速度ｕ（ｔ）は、理論値として式（１）によって表される。

ここで媒質密度ρは空気の媒質密度を示し、音速ｃは到来する音の音速を示す。なお、音響インピーダンスは、媒質密度ρと音速ｃとの積によって表される。
Ｘ軸方向の粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）は、理論値として式（２）によって表される。

Ｘ軸方向の音響インテンシティＩ_ｘ（ｔ）は、理論値として式（３）によって表される。

ここでカーディオイドマイクの指向特性が式（４）によって表されるとする。

カーディオイドマイクによって生成される信号の波形は、式（５）によって表される。

ここでカーディオイドマイクによって生成される信号の波形とは、カーディオイドマイクの収音する音に対する応答である。マイクＭＣ１によって生成される信号Ｍ１の波形、及びマイクＭＣ２によって生成される信号Ｍ２の波形は、それぞれ式（６）及び式（７）によって表される。

式（６）及び式（７）から、式（８）のように無指向性応答が得られる。ここで無指向性応答とは、音圧ｐ（ｔ）である。

一方、式（６）及び式（７）から、式（９）のようにマイクＭＣ１とマイクＭＣ２との応答の差分が得られる。

式（２）及び式（９）からＸ軸方向の粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）は、式（１０）のように得られる。

式（１０）から音響インテンシティＩ_ｘ（ｔ）は、式（１１）のように得られる。

音響インテンシティＩ_ｘ（ｔ）は、式（１２）によっても得られる。

ここで図４及び図５を参照し、２本のカーディオイドマイクの方向別の感度差について説明する。

図４は、本実施形態に係る２本のカーディオイドマイクの方向別の感度差の第１例を示す図である。Ｙ軸に対して角度φ１で到来する平面波を考える。当該平面波の進行方向は、矢印Ａ２により示される。指向特性Ｃ１は、矢印Ａ２により示される方向から到来する平面波に対して感度Ｐ１を示す。指向特性Ｃ２は、矢印Ａ２により示される方向から到来する平面波に対して感度Ｐ２を示す。感度差Ｄ１は、感度Ｐ１と感度Ｐ２との差分である。

図５は、本実施形態に係る２本のカーディオイドマイクの方向別の感度差の第２例を示す図である。Ｙ軸に対して角度φ２で到来する平面波を考える。当該平面波の進行方向は、矢印Ａ３により示される。指向特性Ｃ１は、矢印Ａ３により示される方向から到来する平面波に対して感度Ｐ３を示す。指向特性Ｃ２は、矢印Ａ３により示される方向から到来する平面波に対して感度Ｐ４を示す。感度差Ｄ２は、感度Ｐ３と感度Ｐ４との差分である。

図４の感度差Ｄ１と、図５の感度差Ｄ２とを比較すると、２本のカーディオイドマイクでは、平面波が到来する方向によって感度差が異なる。Ｃ－Ｃ法では、到来する音の方向を推定するために、２本のカーディオイドマイクの方向別の感度差を利用する。したがって、Ｃ－Ｃ法の角度分解能は、原理的には測定対象である音波の波長に依存しない。

Ｃ－Ｃ法では、物理的にマイクＭＣ１とマイクＭＣ２とを同じ位置に置くことができないことが誤差要因となり得る。Ｃ－Ｃ法では、なるべくマイクＭＣ１とマイクＭＣ２とを近づけて配置することが精度向上の基本である。

Ｃ－Ｃ法では、精度を確保するためのマイク間隔の上限は、測定対象である音波に含まれる上限周波数に依存する。一方、Ｃ－Ｃ法では、マイク間隔の下限はない。つまり、Ｃ－Ｃ法では、マイク間隔は近づけるほど測定精度は上がる。マイク間隔の下限は、マイク同士を物理的に近づけることによる遮蔽効果が主な誤差要因となると考えられる。マイク間隔の上限は、測定対象である音波に含まれる周波数の上限によって決まり、当該上限以下の周波数であれば周波数ごとにマイク間隔を変える必要はない。

ここで時間平均インテンシティについて説明する。時間平均インテンシティは、Ｃ－Ｃ法において測定される音響情報の一例である。時間平均インテンシティは、各時間の音響インテンシティである瞬間インテンシティを時間平均することにより算出される。時間平均インテンシティは、アクティブインテンシティともいう。Ｃ－Ｃ法では、様々な時間平均の方法がある。

式（１３）は、瞬時インテンシティの平均として算出される時間平均インテンシティの一例を示す。

式（１４）は、瞬時二乗応答の差分の平均として算出される時間平均インテンシティの一例を示す。

式（１５）は、二乗平均の差分として算出される時間平均インテンシティの一例を示す。

ここで式（１５）によれば、Ｃ－Ｃ法では、音場が定常的である場合、一本のマイクの向きを変えて２回測定を行うことによって時間平均インテンシティを算出できる。ある時間幅で音場が定常とみなせる場合、この原理を用いることができる。
以下では、瞬時インテンシティを音響インテンシティＩ（ｔ）と表し、時間平均インテンシティを音響インテンシティＩと表し区別する。Ｘ軸方向の瞬時インテンシティは、音響インテンシティＩ_Ｘ（ｔ）と表し、Ｘ軸方向の時間平均インテンシティは、音響インテンシティＩ_ｘと表す。Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様である。

上述の説明においては、遠距離音場におけるＣ－Ｃ法について説明したが、Ｃ－Ｃ法は近距離音場や干渉音場においても音圧と粒子速度とを算出することができ、近距離音場や干渉音場にも適用可能である。

次に一般化されたＣ－Ｃ法について説明する。
Ｃ－Ｃ法を一般化すると、カーディオイドマイクによって、音圧ｐ（ｔ）とマイクを向けた方向の粒子速度ｕ（ｔ）が係数αと係数βとの比率で混合された応答を測定することに帰結される。当該応答は式（１６）によって表される。

ここで式（１６）において項β・｛ｕ（ｔ）ρｃ｝は、音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項Ｔ１である。ここで第１項Ｔ１は、粒子速度成分ｕ（ｔ）に積ρｃが乗じられた項である。式（１６）において項α・ｐ（ｔ）は、音の音圧を表す第２項Ｔ２である。係数αと係数βとの組をマイクの収音特性という。収音特性は、マイクに固有であり、マイクの指向特性に応じて決まる。

カーディオイドは係数αと係数βとが０．５の場合に相当する。係数αと係数βとが予めわかっていれば、測定に用いられるマイクの指向特性は、カーディオイドである必要はない。言い換えると、係数αと係数βとが０．５のカーディオイドであると仮定して音響情報を算出すると、カーディオイドであるとの仮定からのずれが誤差を生じる。音響情報の算出において誤差を生じさせないためには、使用するマイクの係数αと係数βとを予め知っておく必要がある。マイク間の感度補正をする場合、正面感度で補正するだけでは不十分であり、係数αと係数βとの補正をする必要がある。

図２及び図３と同様に、ｘ軸上に１８０度反対向きに設置したマイクＭＣ１とマイクＭＣ２とによる応答を考える。なお、マイクＭＣ１はｘ軸＋方向、マイクＭＣ２はｘ軸－方向に向けるものとする。マイクＭＣ１の収音特性ＡＣ１を、係数α_１及び係数β_１とする。マイクＭＣ２の収音特性ＡＣ２を、係数α_２及び係数β_２とする。マイクＭＣ１とマイクＭＣ２との応答は、式（１７）及び式（１８）のように表せる。

式（１７）と式（１８）とを加算すると、式（１９）が得られる。

式（１７）と式（１８）との差分をとると、式（２０）が得られる。

単純な加算と差分によって、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を抽出できるのは、係数α_１と係数α_２とが等しくかつ係数β_１と係数β_２とが等しい場合あり、係数α_１と係数α_２とが等しくないときまたは係数β_１と係数β_２とが等しくないときには、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を単純な加算と差分によっては抽出することができない。

そこで、式（１７）と式（１８）とを連立させて、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）の項を消去して音圧ｐ（ｔ）だけを抽出すると式（２１）を経て式（２２）を得る。

同様に、音圧ｐ（ｔ）の項を消去して粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）だけを抽出すると式（２３）を経て式（２４）を得る。

図１に戻って音響情報算出部３１の構成の説明を続ける。
音響情報算出部３１は、第１の収音部２１によって生成される信号Ｍ１と、第２の収音部２２によって生成される信号Ｍ２と、第１の収音部２１の収音特性ＡＣ１と、第２の収音部２２の収音特性ＡＣ２とに基づいて、音響情報ＳＩを算出する。
音響情報算出部３１は、音圧算出部３１１と、粒子速度算出部３１２と、音響インテンシティ算出部３１３と、向き判定部３１４と、音響インピーダンス算出部３１５とを備える。

音圧算出部３１１は、複数の信号（信号Ｍ１及び信号Ｍ２）と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２）とに基づいて、音圧ｐ（ｔ）を算出する。
粒子速度算出部３１２は、複数の信号（信号Ｍ１及び信号Ｍ２）と、収音部毎の収音特性（収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２）とに基づいて、粒子速度ｕ（ｔ）を算出する。

音響インテンシティ算出部３１３は、粒子速度算出部３１２により算出された粒子速度ｕ（ｔ）と、音圧算出部３１１により算出された音圧ｐ（ｔ）との積に基づいて、音ＳＤの音響インテンシティＩを算出する。ここで音響インテンシティ算出部３１３は、上述した式（１３）、（１４）、及び（１５）のいずれを用いて音響インテンシティＩを算出してもよい。

向き判定部３１４は、音響インテンシティ算出部３１３により算出された音響インテンシティＩに基づいて音が到来する向きを判定する。
音響インピーダンス算出部３１５は、粒子速度算出部３１２により算出された粒子速度ｕ（ｔ）と、音圧算出部３１１により算出された音圧ｐ（ｔ）との比に基づいて、音の音響インピーダンスＺを算出する。

記憶部３２には、第１収音特性情報３２１と、第２収音特性情報３２２とが予め記憶される。第１収音特性情報３２１は、収音特性ＡＣ１を示す情報である。第２収音特性情報３２２は、収音特性ＡＣ２を示す情報である。
本実施形態では、収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２は予め算出されて記憶部３２に記憶される場合について説明する。収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２が算出される方法は、第２実施形態において説明する。

出力部４は、音響情報算出部３１によって算出された音響情報ＳＩを出力する。出力部４は、例えば外部の表示装置に音響情報ＳＩを出力し、当該表示装置に音響情報ＳＩを表示させる。

次に、図６及び図７を参照し、音響情報測定装置１が音響情報ＳＩを算出する処理について説明する。
図６は、本実施形態に係る音響情報算出処理の一例を示す図である。

ステップＳ１００：第１の収音部２１及び第２の収音部２２は、到来してくる音ＳＤを収音する。ここで第１の収音部２１は、指向特性Ｃ１に応じて音ＳＤを収音する。第１の収音部２１は、指向特性Ｃ１に応じて音ＳＤを収音することに伴って信号Ｍ１を生成する。第１の収音部２１は、生成した信号Ｍ１を音響情報算出部３１に供給する。第２の収音部２２は、指向特性Ｃ２に応じて音ＳＤを収音する。第２の収音部２２は、指向特性Ｃ２に応じて音ＳＤを収音することに伴って信号Ｍ２を生成する。第２の収音部２２は、生成した信号Ｍ２を音響情報算出部３１に供給する。

ステップＳ１１０：音響情報算出部３１は、第１の収音部２１により生成された信号Ｍ１、及び第２の収音部２２により生成された信号Ｍ２を取得する。
ステップＳ１２０：音響情報算出部３１は、記憶部３２に記憶される収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２を取得する。

ステップＳ１３０：音響情報算出部３１は、ステップＳ１１０において取得した信号Ｍ１及び信号Ｍ２と、ステップＳ１２０において取得した収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２とに基づいて音響情報ＳＩを算出する。

ここで信号Ｍ１及び信号Ｍ２は、収音部の指向特性に応じて当該収音部により音が収音されることに伴って収音部毎に生成される。収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２とは、音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と音の音圧を表す第２項とにより信号が表された場合の第１項の係数と第２項の係数との組によって収音部毎に表される。

したがって、音響情報算出部３１は、収音部により当該収音部の指向特性に応じて音ＳＤが収音されることに伴って収音部毎に生成される信号と、音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と音の音圧を表す第２項とにより信号が表された場合の第１項の係数と第２項の係数との組によって収音部毎に表される収音特性とに基づいて、音ＳＤについての情報である音響情報ＳＩを算出する。

図７を参照し、音響情報算出部３１が、音圧ｐ（ｔ）、粒子速度ｕ（ｔ）、音響インテンシティＩ、音が到来する向き、及び音響インピーダンスＺを、音響情報ＳＩとして算出する各処理について説明する。

図７は、本実施形態に係る各種の音響情報の算出処理の一例を示す図である。ステップＳ２００～Ｓ２４０は、図６のステップＳ１３０として実行される。

ステップＳ２００：音圧算出部３１１は、信号Ｍ１及び信号Ｍ２と、収音特性ＡＣ１（係数α_１及び係数β_１）及び収音特性ＡＣ２（係数α_２及び係数β_２）とに基づいて、上述した式（２２）を用いて音圧ｐ（ｔ）を算出する。
ここで式（２２）によれば、音圧ｐ（ｔ）は、信号Ｍ１と信号Ｍ２との和に基づいて算出される。ここで当該和とは、収音特性ＡＣ１（係数α_１及び係数β_１）及び収音特性ＡＣ２（係数α_２及び係数β_２）に基づいて補正された和である。

ステップＳ２１０：粒子速度算出部３１２は、信号Ｍ１及び信号Ｍ２と、収音特性ＡＣ１（係数α_１及び係数β_１）及び収音特性ＡＣ２（係数α_２及び係数β_２）とに基づいて、上述した式（２４）を用いて粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）を算出する。
ここで式（２４）によれば、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）は、信号Ｍ１と信号Ｍ２との差に基づいて算出される。ここで当該差とは、収音特性ＡＣ１（係数α_１及び係数β_１）及び収音特性ＡＣ２（係数α_２及び係数β_２）に基づいて補正された差である。

粒子速度算出部３１２は、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）に加えて、Ｙ軸方向の粒子速度成分ｕ_ｙ（ｔ）、及びＺ軸方向の粒子速度成分ｕ_ｚ（ｔ）を粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）と同様に算出し、粒子速度ｕ（ｔ）を算出する。

ステップＳ２２０：音響インテンシティ算出部３１３は、粒子速度算出部３１２により算出された粒子速度ｕ（ｔ）と、音圧算出部３１１により算出された音圧ｐ（ｔ）との積に基づいて、音ＳＤの音響インテンシティＩを算出する。ここで音響インテンシティ算出部３１３は、式（２５）に基づいて音響インテンシティＩ_ｘ（ｔ）を算出する。

ここで式（２５）において、音圧p（t）は式（２２）により表され、粒子速度成分ｕ_ｚ（ｔ）は式（２４）により表される。
音響インテンシティ算出部３１３は、式（２６）に基づいて音響インテンシティＩ_ｘを算出する。

ここで式（２６）における音響インテンシティＩ_ｘは、式（１３）と同様に瞬時インテンシティの平均であってもよいし、式（１４）と同様に瞬時二乗応答の差分の平均であってもよいし、式（１５）と同様に二乗平均の差分であってもよい。つまり、音響インテンシティ算出部３１３は、瞬時インテンシティの平均として音響インテンシティＩ_ｘを算出してもよいし、瞬時二乗応答の差分の平均として音響インテンシティＩ_ｘを算出してもよいし、及び二乗平均の差分として音響インテンシティＩ_ｘを算出してもよい。
音響インテンシティ算出部３１３は、音響インテンシティＩ_ｘと同様に、音響インテンシティＩ_ｙ及び音響インテンシティＩ_ｚを算出する。
音響インテンシティ算出部３１３は、算出した音響インテンシティＩ_ｘと、音響インテンシティＩ_ｙと、音響インテンシティＩ_ｚとの組を音響インテンシティＩとする。

ステップＳ２３０：向き判定部３１４は、音響インテンシティ算出部３１３により算出された音響インテンシティＩに基づいて音が到来する向きを判定する。ここで向き判定部３１４は、音響インテンシティＩ_ｘと、音響インテンシティＩ_ｙと、音響インテンシティＩ_ｚとの組により示される向きと反対の向きを、音が到来する向きであると判定する。

ステップＳ２４０：音響インピーダンス算出部３１５は、粒子速度算出部３１２により算出された粒子速度ｕ（ｔ）と、音圧算出部３１１により算出された音圧ｐ（ｔ）との比に基づいて、音の音響インピーダンスＺを算出する。

以上に説明したように、本実施形態に係る音響情報測定装置１は、複数の収音部２と、音響情報算出部３１とを備える。
収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）は、所定の指向特性を有し、到来してくる音ＳＤを収音する。
音響情報算出部３１は、収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）により当該収音部の指向特性（この一例において、指向特性Ｃ１または指向特性Ｃ２）に応じて音ＳＤが収音されることに伴って収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）毎に生成される信号（この一例において、信号Ｍ１または信号Ｍ２）と、音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分（この一例において、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）、粒子速度成分ｕ_ｙ（ｔ）、粒子速度成分ｕ_ｚ（ｔ））を表す第１項Ｔ１と音の音圧を表す第２項Ｔ２とにより信号（この一例において、信号Ｍ１または信号Ｍ２）が表された場合の第１項Ｔ１の係数（この一例において、係数α）と第２項Ｔ２の係数（この一例において、係数β）との組によって収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）毎に表される収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）とに基づいて、音ＳＤについての情報である音響情報ＳＩを算出する。

この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）に基づいて音響情報ＳＩを算出できるため、音響情報ＳＩの測定の精度を高めることができる。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、複数の指向特性（この一例において、指向特性Ｃ１及び指向特性Ｃ２）は、複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内である。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、複数の指向特性が複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内でない場合に比べて、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）の算出の精度を高めることができるため、複数の指向特性が複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内でない場合に比べて音響情報ＳＩの測定の精度を高めることができる。

ここで、上述したように式（１９）及び式（２０）によれば、式（１７）及び式（１８）を単純な加算と差分によって解くことができるのは、係数α_１と係数α_２とが等しくかつ係数β_１と係数β_２とが等しい場合である。係数α_１と係数α_２とが等しくない場合や、係数β_１と係数β_２とが等しくない場合には、係数α_１と係数α_２との差、及び係数β_１と係数β_２との差は、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を算出する際の誤差となる。複数の指向特性が複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内である場合には、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を算出する際の誤差を、複数の指向特性が複数の収音部２相互に向き毎の感度差が所定の範囲内でない場合に比べて小さくできる。
なお、式（１９）及び式（２０）を公知の数値計算手法に基づいて解くことにより、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）が算出されてもよい。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、複数の収音部２は、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とを含み、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とは互いに対向して配置される。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とは互いに対向していない場合に比べて粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）の算出の精度を高めることができるため、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とは互いに対向していない場合に比べて音響情報ＳＩの測定の精度を高めることができる。

ここで式（１７）と式（１８）とを比較すると、係数α_１及び係数α_２と、係数β_１及び係数β_２とが異なる点以外に、粒子速度成分を表す第１項Ｔ１（ｕ_ｘ（ｔ）ρｃ）の符号が異なる。式（１７）と式（１８）との差異が、係数α_１及び係数α_２と、係数β_１及び係数β_２とが異なる点以外に、第１項Ｔ１の符号が異なる点のみであるのは、第１の収音部２１と、第２の収音部２２とが互いに対向しているためである。

第１の収音部２１と、第２の収音部２２とが１８０度反対向きに配置されていない場合には、第１の収音部２１の向きと、第２の収音部２２の向きとの間の角度の１８０度からのずれは、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を算出する際の誤差となる。第１の収音部２１の向きと、第２の収音部２２の向きとの間の角度の１８０度からのずれを所定の範囲内にして第１の収音部２１と第２の収音部２２とを対向させれば、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を算出する際の誤差を、第１の収音部２１の向きと、第２の収音部２２の向きとの間の角度の１８０度からのずれが所定の範囲内でない場合に比べて小さくできる。
なお、式（１９）及び式（２０）を公知の数値計算手法に基づいて解くことにより、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）が算出されてもよい。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１は、粒子速度算出部３１２をさらに備える。粒子速度算出部３１２は、複数の信号（この一例において、信号Ｍ１及び信号Ｍ２）と、収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）毎の収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）とに基づいて、粒子速度ｕ（ｔ）を算出する。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）に基づいて粒子速度ｕ（ｔ）を算出できるため、粒子速度ｕ（ｔ）の測定の精度を高めることができる。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１は、音圧算出部３１１をさらに備える。音圧算出部３１１は、複数の信号（この一例において、信号Ｍ１及び信号Ｍ２）と、収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）毎に表される収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）とに基づいて、音圧ｐ（ｔ）を算出する。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）に基づいて音圧ｐ（ｔ）を算出できるため、音圧ｐ（ｔ）の測定の精度を高めることができる。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１は、音響インテンシティ算出部３１３をさらに備える。音響インテンシティ算出部３１３は、粒子速度算出部３１２により算出された粒子速度ｕ（ｔ）と、音圧算出部３１１により算出された音圧ｐ（ｔ）との積に基づいて、音ＳＤの音響インテンシティ（この一例において、音響インテンシティＩ、または音響インテンシティＩ（ｔ））を算出する。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）に基づいて音響インテンシティ（この一例において、音響インテンシティＩ、または音響インテンシティＩ（ｔ））を算出できるため、音響インテンシティ（この一例において、音響インテンシティＩ、または音響インテンシティＩ（ｔ））の測定の精度を高めることができる。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１は、向き判定部３１４をさらに備える。向き判定部３１４は、音響インテンシティ算出部３１３により算出された音響インテンシティ（この一例において、音響インテンシティＩ、または音響インテンシティＩ（ｔ））に基づいて音ＳＤが到来する向きを判定する。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）に基づいて音ＳＤが到来する向きを判定できるため、当該向きの判定の精度を高めることができる。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１は、音響インピーダンス算出部３１５をさらに備える。音響インピーダンス算出部３１５は、粒子速度算出部３１２により算出された粒子速度ｕ（ｔ）と、音圧算出部３１１により算出された音圧ｐ（ｔ）との比に基づいて、音ＳＤの音響インピーダンスＺを算出する。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１では、収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１または収音特性ＡＣ２）に基づいて音響インピーダンスＺを算出できるため、音響インピーダンスＺの測定の精度を高めることができる。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。
上記第１の実施形態では、音響情報測定装置１の記憶部３２に収音特性ＡＣを示す収音特性情報が予め記憶されている場合について説明をした。本実施形態では、収音特性ＡＣが算出される場合について説明をする。
本実施形態に係る音響情報測定装置を音響情報測定装置１ａという。

図８は、本実施形態に係る音響情報測定装置１ａの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る音響情報測定装置１ａ（図８）と第１の実施形態に係る音響情報測定装置１（図１）とを比較すると、処理部３ａが収音特性算出部３３ａを備えている点が異なる。ここで、他の構成要素（複数の収音部２、音響情報算出部３１、記憶部３２、及び出力部４）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

収音特性算出部３３ａは、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣを算出する。ここで校正対象収音部ＣＴとは、収音特性ＡＣの校正の対象となる収音部である。収音特性算出部３３ａは、複数の収音部２のうちの１つを校正対象収音部ＣＴにして、当該校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣを算出する。

収音特性算出部３３ａは、Ｃ－Ｃ法の校正方法であるＣ－Ｃ法校正方法に基づいて、カーディオイドマイクである校正対象収音部ＣＴを校正する。ここでカーディオイドマイクである校正対象収音部ＣＴを校正するとは、当該校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣを算出することである。上述したように、カーディオイドマイクの収音特性ＡＣは、係数α及び係数βがともに０．５の場合に相当する。係数αと係数βとの組である収音特性ＡＣを算出することは、校正対象収音部ＣＴの係数αと係数βとを０．５から補正することに対応する。
ここで１次元の場合のＣ－Ｃ法校正方法について説明する。

Ｃ－Ｃ法校正方法では、単一平面波である基準音ＳＤ０がｘ軸の＋方向から到来するようにする。基準音ＳＤ０では、校正の基準となる音であり、音圧、及び粒子速度が予めわかっている。基準音ＳＤ０の校正対象収音部ＣＴの位置における音圧を基準音圧ｐ_０（ｔ）、当該位置における粒子速度を基準粒子速度ｕ_０（ｔ）とする。基準音ＳＤ０は、単一平面波なので基準音圧ｐ_０（ｔ）は基準粒子速度ｕ_０（ｔ）に音響インピーダンスであるρｃを乗じた値となる（ｐ_０（ｔ）＝ρｃ・ｕ_０（ｔ））。
なお、基準音ＳＤ０は、基準音圧ｐ_０（ｔ）と基準粒子速度ｕ_０（ｔ）とが既知の音場であれば単一平面波でなくてもよい。

校正対象収音部ＣＴをｘ軸上の同一点においてｘ軸の＋方向と－方向とに向きを変えて２回に分けて基準音ＳＤ０を測定したマイク応答をそれぞれ信号Ｍ^＋（ｔ）、及び信号Ｍ^－（ｔ）とする。
係数αは式（２７）によって算出される。

係数βは式（２８）によって算出される。

Ｃ－Ｃ法校正方法では、第１の収音部２１と第２の収音部２２とをそれぞれ校正対象収音部ＣＴとして、式（２７）及び式（２８）により係数α及び係数βが算出される。算出された係数α及び係数βを、それぞれ第１の収音部２１の収音特性ＡＣ１である係数α１及び係数β１、第２の収音部２２の収音特性ＡＣ２である係数α２及び係数β２とする。

上述した式（２７）及び式（２８）は振幅のみの校正である。位相を含めて校正する場合は以下のようにする。

式（２９）～（３２）のように、基準音圧ｐ_０（ｔ）のフーリエ変換を周波数領域基準音圧Ｐ０（ω）、基準粒子速度ｕ_０（ｔ）のフーリエ変換を周波数領域基準粒子速度Ｕ０（ω）、｛Ｍ^＋（ｔ）＋Ｍ^－（ｔ）｝のフーリエ変換を周波数領域加算時間応答Ｍ^Ｐ（ω）、｛Ｍ^＋（ｔ）－Ｍ^－（ｔ）｝のフーリエ変換を周波数領域差分時間応答Ｍ^ｍ（ω）とする。

周波数領域では、係数α及び係数βは、それぞれ角速度ωをパラメータとした複素関数となり、式（３３）及び式（３４）によって表される。

係数α及び係数βは、それぞれ式（３３）によって表される周波数領域係数α（ω）、及び式（３４）によって表される周波数領域係数β（ω）を逆フーリエ変換することによって算出される。
つまり、収音特性ＡＣ（係数α及び係数β）は、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣの周波数特性に基づいて算出される。

周波数領域係数α（ω）、及び周波数領域係数β（ω）を用いて、周波数領域基準音圧Ｐ０（ω）、及び周波数領域基準粒子速度Ｕ０（ω）は式（３５）及び式（３６）によって算出される。

ここで周波数領域音圧Ｐ（ω）、周波数領域粒子速度成分Ｕ_ｘ（ω）、周波数領域信号Ｍ_１（ω）、及び周波数領域信号Ｍ_２（ω）は、式（３７）～（４０）に示すようにそれぞれ、音圧Ｐ（ｔ）、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）、信号Ｍ１（ｔ）、及び信号Ｍ２（ｔ）のフーリエ変換である。

式（３５）及び式（３６）によれば、時間応答である信号Ｍ_１（ｔ）、及び信号Ｍ_２（ｔ）をフーリエ変換して、周波数領域において周波数領域音圧Ｐ（ω）及び周波数領域粒子速度成分Ｕ_ｘ（ω）を求めることができる。
式（３５）によって表される周波数領域音圧Ｐ（ω）、及び式（３６）によって表される周波数領域粒子速度成分Ｕ_ｘ（ω）に、逆フーリエ変換を施せば時間応答として音圧ｐ（ｔ）と粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）が得られる。

図９を参照し、収音特性算出部３３ａが校正対象収音部ＣＴを校正する処理について説明する。
図９は、本実施形態に係る収音部に対する校正処理の一例を示す図である。図９に示す校正処理は、図６の音響情報算出処理が行われる前に予め行われる。

ステップＳ３００（第１の収音過程）：校正対象収音部ＣＴは、ｘ軸上のある点においてｘ軸の＋方向に向けられて配置され、到来してくる基準音ＳＤ０を収音する。
ステップＳ３１０：収音特性算出部３３ａは、校正対象収音部ＣＴにより生成された第１信号である信号Ｍ^＋（ｔ）を取得する。

ステップＳ３２０（第２の収音過程）：校正対象収音部ＣＴは、ｘ軸上のステップＳ３００（第１の収音過程）と同一の点においてｘ軸の－方向に向けられて配置され、到来してくる基準音ＳＤ０を収音する。
ステップＳ３３０：収音特性算出部３３ａは、校正対象収音部ＣＴにより生成された第２信号である信号Ｍ^－（ｔ）を取得する。

ステップＳ３４０：収音特性算出部３３ａは、式（２７）に基づいて、信号Ｍ^＋（ｔ）と信号Ｍ^－（ｔ）との和に基づいて係数αを算出する。
ステップＳ３５０：収音特性算出部３３ａは、式（２８）に示したように信号Ｍ^＋（ｔ）と信号Ｍ^－（ｔ）との差に基づいて係数βを算出する。

ここで信号Ｍ^＋（ｔ）は、複数の収音部２のうちの１つを校正対象収音部ＣＴにして、第１の向きであるｘ軸の＋方向に校正対象収音部ＣＴが配置された場合に、校正対象収音部ＣＴによって収音された基準音ＳＤ０に応じて生成される第１信号である。信号Ｍ^－（ｔ）は、第１の向きと対向する第２の向きであるｘ軸の－方向に校正対象収音部ＣＴが配置された場合に、校正対象収音部ＣＴによって収音された基準音ＳＤ０に応じて生成される第２信号である。
したがって、収音特性ＡＣ（係数α及び係数β）は、複数の収音部２のうちの１つを校正対象収音部ＣＴにして、第１の向きに校正対象収音部ＣＴが配置された場合に、校正対象収音部ＣＴによって収音された基準音ＳＤ０に応じて生成される信号である第１信号と、第１の向きと対向する第２の向きに校正対象収音部ＣＴが配置された場合に、校正対象収音部ＣＴによって収音された基準音ＳＤ０に応じて生成される信号である第２信号との和と、第１信号と第２信号との差とに基づいて、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣとして算出される。

ステップＳ３６０：収音特性算出部３３ａは、ステップＳ３４０において算出した係数αと、ステップＳ３５０において算出した係数βとの組を収音特性ＡＣとして出力する。ここで収音特性算出部３３ａは、一例として、記憶部３２に算出した収音特性ＡＣを記憶させることにより、収音特性ＡＣを出力する。なお、収音特性算出部３３ａは、算出した収音特性ＡＣを音響情報算出部３１に出力してもよい。
収音特性算出部３３ａは、校正処理を終了する。

なお、本実施形態では、校正対象収音部ＣＴがｘ軸上の同一点においてｘ軸の＋方向と－方向とに向きを変えて２回に分けて基準音ＳＤ０を測定したマイク応答をそれぞれ信号Ｍ^＋（ｔ）、及び信号Ｍ^－（ｔ）とされる場合について説明したが、これに限らない。

複数の収音部２のうちの例えば、第１の収音部２１が校正対象収音部ＣＴとしてｘ軸の＋方向に配置され、複数の収音部２のうちの例えば、第２の収音部２２がｘ軸の－方向に配置されて、基準音ＳＤ０を測定したマイク応答をそれぞれ信号Ｍ^＋（ｔ）、及び信号Ｍ^－（ｔ）としてもよい。ここで第１の収音部２１の指向特性Ｃ１と、第２の収音部２２の指向特性Ｃ２との間の向き毎の感度差は所定の範囲内にされる。校正対象収音部ＣＴ以外の収音部である第２の収音部２２が基準音ＳＤ０を測定したマイク応答である信号Ｍ^－（ｔ）を、校正補助信号という。

つまり、収音特性ＡＣ（係数α及び係数β）は、第１の向きと第２の向きとにそれぞれ配置される２つの収音部のうち、校正対象収音部ＣＴの指向特性ＣＡと、校正対象収音部ＣＴ以外の収音部の指向特性ＣＡとの間の向き毎の感度差が所定の範囲内にされ、校正対象収音部ＣＴ以外の収音部の信号である校正補助信号と校正対象収音部ＣＴの信号との和と、校正補助信号と校正対象収音部ＣＴの信号との差とに基づいて、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣとして算出される。

また、本実施形態では、収音特性算出部３３ａは、処理部３ａに備えられる場合について説明したが、これに限らない。収音特性算出部３３ａは、音響情報測定装置１ａとは独立した外部の装置である収音特性算出装置として備えられてもよい。収音特性算出部３３ａが音響情報測定装置１ａとは独立した収音特性算出装置として備えられる場合、音響情報測定装置１ａの構成は、第１実施形態の音響情報測定装置１の構成と同一となる。

以上に説明したように、本実施形態に係る音響情報測定装置１ａでは、収音特性ＡＣは、複数の収音部２のうちの１つを校正対象収音部ＣＴにして、第１の向きに校正対象収音部ＣＴが配置された場合に、校正対象収音部ＣＴによって収音された基準音ＳＤ０に応じて生成される信号である第１信号（この一例において、信号Ｍ^＋（ｔ））と、第１の向きと対向する第２の向きに校正対象収音部ＣＴが配置された場合に、校正対象収音部ＣＴによって収音された基準音ＳＤ０に応じて生成される信号である第２信号（この一例において、信号Ｍ^－（ｔ））との和と、第１信号（この一例において、信号Ｍ^＋（ｔ））と第２信号（この一例において、信号Ｍ^－（ｔ））との差とに基づいて、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣとして算出される、または、収音特性ＡＣは、第１の向きと第２の向きとにそれぞれ配置される２つの収音部（この一例において、第１の収音部２１及び第２の収音部２２）のうち、校正対象収音部ＣＴ（この一例において、第１の収音部２１）の指向特性ＣＡ１と、校正対象収音部ＣＴ以外の収音部（この一例において、第２の収音部２２）の指向特性ＣＡ２との間の向き毎の感度差が所定の範囲内にされ、校正対象収音部ＣＴ以外の収音部（この一例において、第２の収音部２２）の信号である校正補助信号と校正対象収音部ＣＴ（この一例において、第１の収音部２１）の信号との和と、校正補助信号と校正対象収音部ＣＴの信号との差とに基づいて、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣとして算出される。

この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ａでは、Ｃ－Ｃ法校正方法に基づいて１つの校正対象収音部ＣＴの向きを変えることにより校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣを算出できるため、複数の収音部２を容易に校正できる。
また、本実施形態に係る音響情報測定装置１ａでは、Ｃ－Ｃ法校正方法に基づいて、校正対象収音部ＣＴの指向特性との間の向き毎の感度差が所定の範囲内である収音部を用いて、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣを算出できるため、複数の収音部２を容易に校正できる。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１ａでは、収音特性ＡＣは、校正対象収音部ＣＴの収音特性ＡＣの周波数特性に基づいて算出される。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ａでは、位相を含めて複数の収音部２を校正することができるため、位相を含めずに例えば振幅のみを校正する場合に比べて複数の収音部２の校正の精度を向上できる。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。
上記第１の実施形態では、第１の収音部と第２の収音部とが対向して配置される場合について説明した。本実施形態では、第１の収音部と第２の収音部とが方向ベクトルによって示される方向に向けられそれぞれ配置される場合について説明する。第１の収音部と第２の収音部とが方向ベクトルによって示される方向に向けられそれぞれ配置されることにより、Ｃ－Ｃ法はベクトル合成法によって一般化される。
本実施形態に係る音響情報測定装置を音響情報測定装置１ｂという。

図１０及び図１１を参照し、Ｃ－Ｃ法のベクトル合成法による一般化について説明する。
図１０は、本実施形態に係る方向ベクトルに基づく収音部の配置の一例を示す図である。図１０では、矢印Ａ４によって示される方向から、音が到来している。当該音は、位置Ｐ０において、音圧ｐ（ｔ）、及び粒子速度ベクトルｕ（ｔ）により示される粒子速度をもつ。

Ｃ－Ｃ法をベクトル合成法により一般化すると、カーディオイドマイクによって、音圧ｐ（ｔ）とカーディオイドマイクを向けた方向の粒子速度ベクトルｕ（ｔ）が係数αｉとβｉとの比率で混合された応答を測定することに帰結される。カーディオイドマイクによる応答Ｍ_ｉ（ｔ）は式（４１）のように表される。

ここで、方向ベクトルｍ_ｉは、ｉ番目のカーディオイドマイクの向きを示し、式（４２）を満たすとする。

方向ベクトルｍ_ｉと矢印Ａ４とは、角度θ_１をなす。

図１１は、本実施形態に係る方向ベクトルに基づく２つの収音部の配置の一例を示す図である。ここで、１８０度反対向きの２本のカーディオイドマイクの向きをそれぞれ示す方向ベクトルを、方向ベクトルｍ_１、方向ベクトルｍ_２とする。方向ベクトルｍ_１と方向ベクトルｍ_２とは、定義から式（４３）を満たす。

つまり、方向ベクトルｍ_１と方向ベクトルｍ_２との合成ベクトルは、ゼロベクトルである。
１番目のカーディオイドマイクの応答Ｍ_１（ｔ）、及び２番目のカーディオイドマイクの応答Ｍ_２（ｔ）は、それぞれ式（４４）及び式（４５）によって表される。

式（４４）及び式（４５）を連立させることによって、音圧ｐ（ｔ）と粒子速度ベクトルｕ（ｔ）とが算出される。

ここで音圧ｐ（ｔ）の算出方法について説明する。式（４４）及び式（４５）を連立させて、粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を消去して音圧ｐ（ｔ）を算出する。
式（４４）及び式（４５）より、式（４６）が得られる。

式（４３）より、式（４６）から式（４７）が得られる。

よって、式（４８）のように音圧ｐ（ｔ）が算出される。

次に、粒子速度ベクトルｕ（ｔ）の算出方法について説明する。式（４４）及び式（４５）を連立させて、音圧ｐ（ｔ）を消去して粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を算出する。
式（４４）及び式（４５）より、式（４９）が得られる。

式（４３）より、式（４９）から式（５０）が得られる。

よって、式（５１）のように粒子速度ベクトルｕ（ｔ）が算出される。

図１２は、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｂの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る音響情報測定装置１ｂ（図１２）と第１の実施形態に係る音響情報測定装置１（図１）とを比較すると、処理部３ｂが音響情報算出部３１ｂと、記憶部３２ｂとを備えている点が異なる。ここで、他の構成要素（複数の収音部２、及び出力部４）が持つ機能は第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第３の実施形態では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

第１の収音部２１は、方向ベクトルｍ_１が示す向きに向けられ配置される。第２の収音部２２は、方向ベクトルｍ_２が示す向きに向けられ配置される。ここで方向ベクトルｍ_１と方向ベクトルｍ_２との合成ベクトルはゼロベクトルである。
つまり、複数の収音部２は、収音部毎に大きさが同じである方向ベクトルによって示される方向をもち、複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさを所定の値以下にして方向ベクトルによって示される方向に向けられそれぞれ配置される。

処理部３ｂは、音響情報算出部３１ｂと、記憶部３２ｂとを備える。
音響情報算出部３１ｂは、音圧算出部３１１ｂと、粒子速度算出部３１２ｂと、音響インテンシティ算出部３１３と、向き判定部３１４と、音響インピーダンス算出部３１５とを備える。ここで音響インテンシティ算出部３１３と、向き判定部３１４と、音響インピーダンス算出部３１５とが持つ機能は第１の実施形態と同じである。

音圧算出部３１１ｂは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）及び応答Ｍ_２（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２）とに基づいて、音圧ｐ（ｔ）を算出する。ここで音圧算出部３１１ｂは、上述した式（４８）に基づいて音圧ｐ（ｔ）を算出する。

粒子速度算出部３１２ｂは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）及び応答Ｍ_２（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２）と、方向ベクトル情報３２３ｂとに基づいて、粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を算出する。ここで、方向ベクトル情報３２３ｂとは、方向ベクトルｍ_１と方向ベクトルｍ_２とを示す情報である。またここで、粒子速度算出部３１２ｂは、上述した式（５１）に基づいて粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を算出する。
つまり、粒子速度算出部３１２ｂは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）及び応答Ｍ_２（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２）と、複数の方向ベクトル（方向ベクトルｍ_１及び方向ベクトルｍ_２）とに基づいて粒子速度（粒子速度ベクトルｕ（ｔ））を算出する。

記憶部３２ｂには、方向ベクトル情報３２３ｂと、第１収音特性情報３２１と、第２収音特性情報３２２とが予め記憶される。

以上に説明したように、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｂでは、複数の収音部２は、収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）毎に大きさが同じである方向ベクトル（この一例において、方向ベクトルｍ_１または方向ベクトルｍ_２）によって示される方向をもち、複数の方向ベクトル（この一例において、方向ベクトルｍ_１及び方向ベクトルｍ_２）の合成ベクトルの大きさを所定の値以下（この一例において、ゼロベクトル）にして方向ベクトル（この一例において、方向ベクトルｍ_１または方向ベクトルｍ_２）によって示される方向に向けられそれぞれ配置される。

この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｂでは、複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさが所定の値以下でない場合に比べて、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）の算出の精度を高めることができるため、複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさが所定の値以下でない場合に比べて音響情報ＳＩの測定の精度を高めることができる。

ここで式（４６）から式（４７）が導出される過程や、式（４９）から式（５０）が導出される過程によれば、式（４３）のように複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさがゼロベクトルである場合に、式（４７）や式（５０）が単純に導出される。複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさがゼロベクトルでない場合には、複数の方向ベクトルと合成ベクトルのゼロベクトルとの差は、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を算出する際の誤差となる。複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさが所定の値以下である場合には、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）を算出する際の誤差を、複数の方向ベクトルの合成ベクトルの大きさが所定の値以下でない場合に比べて小さくできる。
なお、式（４４）及び式（４５）を公知の数値計算手法に基づいて解くことにより、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）が算出されてもよい。

また、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｂは、粒子速度算出部３１２ｂを備える。粒子速度算出部３１２ｂは、複数の信号（この一例において、応答Ｍ_１（ｔ）及び応答Ｍ_２（ｔ））と、収音部（この一例において、第１の収音部２１または第２の収音部２２）毎に表される収音特性（この一例において、収音特性ＡＣ１及び収音特性ＡＣ２）と、複数の方向ベクトル（この一例において、方向ベクトルｍ_１及び方向ベクトルｍ_２）とに基づいて粒子速度（この一例において、粒子速度ベクトルｕ（ｔ））を算出する。

この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｂでは、複数の方向ベクトルに基づいて粒子速度ｕ（ｔ）を算出できるため、複数の方向ベクトルに基づかない場合に比べて粒子速度ｕ（ｔ）の測定の精度を高めることができる。

（第４の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第４の実施形態について詳しく説明する。
上記第３の実施形態では、第１の収音部と第２の収音部とが方向ベクトルによって示される方向に向けられそれぞれ配置される場合について説明した。本実施形態では、６つの収音部が方向ベクトルによって示される方向に向けられそれぞれ配置される場合について説明する。
本実施形態に係る音響情報測定装置を音響情報測定装置１ｃという。

第３の実施形態においてベクトル合成法によって一般化されたＣ－Ｃ法が２本以上のカーディオイドマイクに適用される場合について説明する。
まず、数ｎの本数のカーディオイドマイクの場合の、音圧と粒子速度の算出方法について説明する。つまり、ｎチャンネルの測定システムの場合について説明する。
カーディオイドマイクによる応答Ｍ_ｉ（ｔ）は、式（５２）によって表される。

音圧ｐ（ｔ）は、式（５３）によって表される。

粒子速度ベクトルｕ（ｔ）は、式（５４）によって表される。

ここで方向ベクトルｍ_ｉは、式（５５）及び式（５６）を満たす。

ここで方向ベクトルｍ_ｉのｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向の成分を成分ｘ_ｉ、成分ｙ_ｉ、及び成分ｚ_ｉとする。成分ｘ_ｉ、成分ｙ_ｉ、及び成分ｚ_ｉは式（５７）を満たす。

つまり、方向ベクトルｍ_ｉの成分毎の二乗和の当該成分間の差はゼロである。なお、方向ベクトルｍ_ｉの成分毎の二乗和の当該成分間の差は、所定の値だけゼロからずれていてもよい。つまり、複数の方向ベクトルの成分毎の二乗和の当該成分間の差はそれぞれ所定の値以下である。

次に、数ｎの本数のカーディオイドマイクの場合の、周波数領域における音圧と粒子速度の算出方法について説明する。
カーディオイドマイクによる周波数領域応答Ｍ_ｉ（ω）は、式（５８）によって表される。

周波数領域音圧ｐ（ω）は、式（５９）によって表される。

周波数領域粒子速度ベクトルＵ（ω）は、式（６０）によって表される。

ここで周波数領域係数α_ｉ（ω）、及び周波数領域係数β_ｉ（ω）は複素数である。

次に、数ｎの本数のカーディオイドマイクの場合のカーディオイドマイクの校正方法について説明する。

図１３は、本実施形態に係る複数のカーディオイドマイクの校正方法の一例を示す図である。複数のカーディオイドマイクの校正方法は、第２の実施形態において説明した対向して配置される２本のカーディオイドマイクの校正方法と、校正対象である１本のカーディオイドマイクを１８０度反対向きに２回測定する点において同様である。
以下、校正対象である１本のカーディオイドマイクを、校正対象マイクという。

ｘ方向において同一の校正対象マイクを１８０度反対向きに２回測定する。１８０度反対向きのベクトルを、方向ベクトルｍ_ｉ１、ｍ_ｉ２とする。このとき、既知の音圧である基準音圧ｐ_０（ｔ）と粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）が音圧と粒子速度成分とが既知の音場を用意する。当該音場の音圧を基準音圧ｐ_０（ｔ）とし、当該音場のｘ方向の粒子速度成分を基準粒子速度成分ｕ_０ｘ（ｔ）とする。基準粒子速度成分ｕ_０ｘ（ｔ）は、基準粒子速度ｕ_０（ｔ）のｘ方向成分である。
図１３においては、既知の音場は、スピーカＳＰ１から出力される音によって生成される。スピーカＳＰ１から出力される音は、矢印Ａ５によって示される向きから校正対象マイクに到来する。

既知の音場として、例えば、校正対象マイクからスピーカＳＰ１を十分離し、受音点において単一平面波音場を仮定できる音場が考えられる。単一平面波の場合、基準音圧ｐ_０（ｔ）は、式（６１）によって表される。

あるいは既知の音場として、音響管など一次元音場となる条件を用いてもよい。

校正対象マイクを、１８０度反対の向きそれぞれに向けた場合の応答Ｍｉ１（ｔ）、応答Ｍｉ２（ｔ）は、式（６２）及び式（６３）によって表される。

式（６２）及び式（６３）を連立させることによって、係数α_ｉ及び係数β_ｉを算出する。
式（６２）と式（６３）との加算は、式（６４）によって表される。

式（６４）から、係数α_ｉが式（６５）のように算出される。

ここで、完全に同一点において測定し、校正対象マイクの位相差がない場合には、式（６６）のように、校正対象マイクが１８０度反対の向きそれぞれに向けた場合の応答Ｍｉ１（ｔ）、応答Ｍｉ２（ｔ）のそれぞれの実効値が用いられてもよい。

次に、式（６２）から式（６３）を減じると、式（６７）が得られる。

式（６７）から、係数β_ｉが式（６８）のように算出される。

ここで、完全に同一点において測定し、校正対象マイクの位相差がない場合には、式（６９）のように、校正対象マイクが１８０度反対の向きそれぞれに向けた場合の応答Ｍｉ１（ｔ）、応答Ｍｉ２（ｔ）のそれぞれの実効値が用いられてもよい。

既知の音場として、単一平面波を用いる場合には、式（６１）となるから、係数β_ｉは、式（７０）及び式（７１）のようにしても算出することができる。

次に、周波数領域における複数のカーディオイドマイクの校正方法について説明する。
周波数領域において音圧と粒子速度を算出する場合の周波数領域係数αｉ（ω）と周波数領域係数βｉ（ω）とは、上述した式（５９）及び式（６０）から、式（７２）及び式（７３）のように算出される。

既知の音場として、単一平面波を用いる場合には、式（６１）となるから、周波数領域係数β_ｉは、式（７４）のようにしても算出することができる。

図１４は、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃ（図１４）と第３の実施形態に係る音響情報測定装置１ｂ（図１２）とを比較すると、複数の収音部２ｃと、処理部３ｃが音響情報算出部３１ｃと、記憶部３２ｃとを備えている点が異なる。ここで、他の構成要素（収音特性算出部３３ａ、及び出力部４）が持つ機能は第３の実施形態と同じである。第３の実施形態と同じ機能の説明は省略し、第４の実施形態では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

複数の収音部２ｃは、第１の収音部２１ｃと、第２の収音部２２ｃと、第３の収音部２３ｃと、第４の収音部２４ｃと、第５の収音部２５ｃと、第６の収音部２６ｃとを含む。つまり、音響情報測定装置１ｃは、６チャンネルの測定システムである。

ここで図１５を参照し、複数の収音部２ｃの配置について説明する。
図１５は、本実施形態に係る複数の収音部２ｃの配置の一例を示す図である。図１５に示す例では、正八面体の各頂点に基づいて示される６つの測定位置に、第１の収音部２１ｃと、第２の収音部２２ｃと、第３の収音部２３ｃと、第４の収音部２４ｃと、第５の収音部２５ｃと、第６の収音部２６ｃとが配置される。

第１の収音部２１ｃ、第２の収音部２２ｃ、第３の収音部２３ｃ、第４の収音部２４ｃ、第５の収音部２５ｃ、及び第６の収音部２６ｃは、それぞれ矢印Ａ２１ｃ、矢印Ａ２２ｃ、矢印Ａ２３ｃ、矢印Ａ２４ｃ、矢印Ａ２５ｃ、及び矢印Ａ２６ｃの向きに配置される。ここで矢印Ａ２１ｃと、矢印Ａ２２とは１８０度反対向きである。矢印Ａ２３ｃ、矢印Ａ２４ｃとは１８０度反対向きである。矢印Ａ２５ｃ、及び矢印Ａ２６ｃとは１８０度反対向きである。
つまり、第１の収音部２１ｃと、第２の収音部２２ｃとが対向して配置され、第３の収音部２３ｃと、第４の収音部２４ｃとが対向して配置され、第５の収音部２５ｃと、第６の収音部２６ｃとが対向して配置される。

ここで矢印Ａ２１ｃ、矢印Ａ２２ｃ、矢印Ａ２３ｃ、矢印Ａ２４ｃ、矢印Ａ２５ｃ、及び矢印Ａ２６ｃの向きは、方向ベクトルｍ_１、方向ベクトルｍ_２、方向ベクトルｍ_３、方向ベクトルｍ_４、方向ベクトルｍ_５、及び方向ベクトルｍ_６がそれぞれ示す向きである。方向ベクトルｍ_１、方向ベクトルｍ_２、方向ベクトルｍ_３、方向ベクトルｍ_４、方向ベクトルｍ_５、及び方向ベクトルｍ_６は、正八面体の中心から各頂点への向きをそれぞれ示す。

なお、図１５に示す例では、第１の収音部２１ｃと第２の収音部２２ｃとは、矢印Ａ２１ｃと矢印Ａ２２ｃとが互いに正八面体の中心から外側を向いて１８０度反対向きとなって対向しており、第３の収音部２３ｃと第４の収音部２４ｃとは、矢印Ａ２３ｃと矢印Ａ２４ｃとが互いに正八面体の中心から外側を向いて１８０度反対向きとなって対向しており、第５の収音部２５ｃと第６の収音部２６ｃとは、矢印Ａ２５ｃと矢印Ａ２６ｃとが互いに正八面体の中心から外側を向いて１８０度反対向きとなって対向しているが、これに限らない。
第１の収音部２１ｃと第２の収音部２２ｃとは、矢印Ａ２１ｃと矢印Ａ２２ｃとが互いに正八面体の中心へ内側を向いて１８０度反対向きとなって対向し、第３の収音部２３ｃと第４の収音部２４ｃとは、矢印Ａ２３ｃと矢印Ａ２４ｃとが互いに正八面体の中心へ内側を向いて１８０度反対向きとなって対向し、第５の収音部２５ｃと第６の収音部２６ｃとは、矢印Ａ２５ｃと矢印Ａ２６ｃとが互いに正八面体の中心へ内側を向いて１８０度反対向きとなって対向してもよい。
また、なお、複数の収音部２ｃのそれぞれは、正六面体の各面を構成する正方形の中心に基づいて示される６つの測定位置に配置されてもよい。

図１４に戻って、音響情報測定装置１ｃの構成の説明を続ける。
処理部３ｃは、音響情報算出部３１ｃと、記憶部３２ｃと、収音特性算出部３３ｃとを備える。
音響情報算出部３１ｃは、音圧算出部３１１ｃと、粒子速度算出部３１２ｃと、音響インテンシティ算出部３１３と、向き判定部３１４と、音響インピーダンス算出部３１５とを備える。ここで音響インテンシティ算出部３１３と、向き判定部３１４と、音響インピーダンス算出部３１５とが持つ機能は第１の実施形態と同じである。

音圧算出部３１１ｃは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）～応答Ｍ_６（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１～収音特性ＡＣ６）とに基づいて、音圧ｐ（ｔ）を算出する。ここで音圧算出部３１１ｃは、上述した式（５３）に基づいて音圧ｐ（ｔ）を算出する。

粒子速度算出部３１２ｃは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）～応答Ｍ_６（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１～収音特性ＡＣ６）と、方向ベクトル情報３２７ｃとに基づいて、粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を算出する。ここで、方向ベクトル情報３２７ｃとは、方向ベクトルｍ_ｉを示す情報である。またここで、粒子速度算出部３１２ｃは、上述した式（５４）に基づいて粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を算出する。

つまり、粒子速度算出部３１２ｃは、方向ベクトルｍ_ｉによって示される方向に向けられ配置される収音部の信号（応答Ｍ_ｉ（ｔ））に当該収音部の収音特性ＡＣｉに基づく因子と当該方向ベクトルｍ_ｉとを乗じて複数の収音部２ｃ毎に得られるベクトルの和に基づいて、粒子速度（粒子速度ベクトルｕ（ｔ））を算出する。

記憶部３２ｃには、方向ベクトル情報３２７ｃと、第１収音特性情報３２１ｃと、第２収音特性情報３２２ｃと、第３収音特性情報３２３ｃと、第４収音特性情報３２４ｃと、第５収音特性情報３２５ｃと、第６収音特性情報３２６ｃとが予め記憶される。方向ベクトル情報３２７ｃは、方向ベクトルｍ_１～方向ベクトルｍ_６を示す情報である。

収音特性算出部３３ｃは、上述した複数のカーディオイドマイクの校正方法に基づいて、カーディオイドマイクである校正対象収音部ＣＴを校正する。

次に、図１６及び図１７を参照し、音響情報測定装置１ｃが音響情報ＳＩを算出する処理について説明する。
図１６は、本実施形態に係る音響情報算出処理の一例を示す図である。なお、ステップＳ４００、ステップＳ４１０、ステップＳ４２０、及びステップＳ４３０の各処理は、図６におけるステップＳ１００、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０、及びステップＳ１３０の各処理と、複数の収音部２ｃに含まれる収音部の数が２から６に増えた点以外は同様であるため、説明を省略する。

図１７は、本実施形態に係る各種の音響情報の算出処理の一例を示す図である。ステップＳ５００～Ｓ５４０は、図１６のステップＳ４３０として実行される。なお、ステップＳ５２０、ステップＳ５３０、及びステップＳ５４０の各処理は、図６におけるステップＳ２２０、ステップＳ２３０、及びステップＳ２４０の各処理と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ５００：音圧算出部３１１ｃは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）～応答Ｍ_６（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１～収音特性ＡＣ６）とに基づいて、上述した式（５３）を用いて音圧ｐ（ｔ）を算出する。

ステップＳ５１０：粒子速度算出部３１２ｃは、複数の信号（応答Ｍ_１（ｔ）～応答Ｍ_６（ｔ））と、収音部毎に表される収音特性（収音特性ＡＣ１～収音特性ＡＣ６）と、方向ベクトル情報３２７ｃとに基づいて、上述した式（５４）を用いて粒子速度ベクトルｕ（ｔ）を算出する。

なお、本実施形態では、６つの収音部が正八面体の各頂点に基づいて示される６つの測定位置に配置される場合について説明したが、これに限らない。複数の収音部２ｃに含まれる収音部の数は、２つ以上であればいずれの数でもよい。

ここで図１８を参照し、本実施形態の変形例として、複数の収音部に含まれる収音部の数が４つである場合について説明する。本変形例に係る音響情報測定装置を音響情報測定装置１ｄといい、本変形例に係る複数の収音部を複数の収音部２ｄという。
図１８は、本実施形態の変形例に係る複数の収音部２ｄの配置の一例を示す図である。複数の収音部２ｄは、第１の収音部２１ｄと、第２の収音部２２ｄと、第３の収音部２３ｄと、第４の収音部２４ｄとを含む。図１７に示す例では、正四面体の各頂点に基づいて示される４つの測定位置に第１の収音部２１ｄと、第２の収音部２２ｄと、第３の収音部２３ｄと、第４の収音部２４ｄとが配置される。

第１の収音部２１ｄ、第２の収音部２２ｄ、第３の収音部２３ｄ、及び第４の収音部２４ｄは、それぞれ矢印Ａ２１ｄ、矢印Ａ２２ｄ、矢印Ａ２３ｄ、及び矢印Ａ２４ｄの向きに配置される。ここで矢印Ａ２１ｄ、矢印Ａ２２ｄ、矢印Ａ２３ｄ、及び矢印Ａ２４ｄは、正四面体の重心から各頂点へ向かう向きをそれぞれ示す。つまり、第１の収音部２１ｄ、第２の収音部２２ｄ、第３の収音部２３ｄ、及び第４の収音部２４ｄは、それぞれ正四面体の重心から各頂点へ向かう向きに外側を向いて配置される。

なお、矢印Ａ２１ｄ、矢印Ａ２２ｄ、矢印Ａ２３ｄ、及び矢印Ａ２４ｄは、正四面体の各頂点から重心へ向かう向きであってもよい。つまり、第１の収音部２１ｄ、第２の収音部２２ｄ、第３の収音部２３ｄ、及び第４の収音部２４ｄは、それぞれ正四面体の各頂点から重心へ向かう向きに内側を向いて配置されてもよい。

本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃでは、複数の収音部２ｃは、第１の収音部２１ｃと、第２の収音部２２ｃと、第３の収音部２３ｃと、第４の収音部２４ｃと、第５の収音部２５ｃと、第６の収音部２６ｃとを含み、正八面体の各頂点に基づいて示される６つの測定位置に、第１の収音部２１ｃと、第２の収音部２２ｃと、第３の収音部２３ｃと、第４の収音部２４ｃと、第５の収音部２５ｃと、第６の収音部２６ｃとが配置される。

この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃでは、複数の収音部のうちの１つの収音部が故障した場合であっても、故障した収音部と、当該収音部と対向する収音部を除いた４つの収音部により音響情報の測定ができるため、複数の収音部の数が６つ未満の場合に比べて測定装置に冗長性を持たせることができる。
ここで音響情報測定装置１ｃは、６つの収音部により３次元空間における音響情報の測定ができる。音響情報測定装置１ｃでは、複数の収音部のうちの１つの収音部が故障した場合であっても、故障した収音部と、当該故障した収音部と対向する収音部との２つ収音部を除く、４つの収音部によって２次元平面における音響情報の測定ができる。

なお、音響情報測定装置は、複数の収音部として、例えば、１０つの収音部を備えてもよい。当該音響情報測定装置は、１０つの収音部のうち１つの収音部が故障した場合であっても、残りの９つの収音部によって３次元空間における音響情報の測定ができる。

本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃでは、複数の方向ベクトル（この一例において、方向ベクトルｍ_１～方向ベクトルｍ_６）の成分毎の二乗和の成分間の差はそれぞれ所定の値以下である。
この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃでは、複数の方向ベクトルの成分毎の二乗和の成分間の差はそれぞれ所定の値以下でない場合に比べて、粒子速度成分ｕ_ｘ（ｔ）や音圧ｐ（ｔ）の算出の精度を高めることができるため、複数の方向ベクトルの成分毎の二乗和の成分間の差はそれぞれ所定の値以下でない場合に比べて音響情報ＳＩの測定の精度を高めることができる。

本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃでは、粒子速度算出部３１２ｃは、方向ベクトルｍ_ｉによって示される方向に向けられ配置される収音部の信号（応答Ｍ_ｉ（ｔ））に当該収音部の収音特性ＡＣｉに基づく因子と当該方向ベクトルｍ_ｉとを乗じて複数の収音部２ｃ毎に得られるベクトルの和に基づいて、粒子速度（粒子速度ベクトルｕ（ｔ））を算出する。

この構成により、本実施形態に係る音響情報測定装置１ｃでは、収音部の信号に当該収音部の収音特性ＡＣｉに基づく因子と当該方向ベクトルｍ_ｉとを乗じて複数の収音部２ｃ毎に得られるベクトルの和に基づいて、粒子速度（粒子速度ベクトルｕ（ｔ））を算出できるため、収音部の信号に当該収音部の収音特性ＡＣｉに基づく因子と当該方向ベクトルｍ_ｉとを乗じて複数の収音部２ｃ毎に得られるベクトルの和に基づかない場合に比べて、粒子速度（粒子速度ベクトルｕ（ｔ））の測定の精度を高めることができる。

本実施形態の変形例に係る音響情報測定装置１ｄでは、複数の収音部２ｄは、第１の収音部２１ｄと、第２の収音部２２ｄと、第３の収音部２３ｄと、第４の収音部２４ｄとを含み、正四面体の各頂点に基づいて示される４つの測定位置に第１の収音部２１ｄと、第２の収音部２２ｄと、第３の収音部２３ｄと、第４の収音部２４ｄとが配置される。
この構成により、本実施形態の変形例に係る音響情報測定装置１ｄでは、４つの収音部により３次元空間における音響情報の測定ができるため、３次元空間における測定に用いられる収音部の数を５つ以上の場合に比べて少なくできる。

なお、上述した実施形態においては、複数の収音部によって生成される信号は、周波数領域の信号として生成されてもよい。当該信号が周波数領域の信号として生成される場合、上述した音響情報を算出するための各演算は、周波数領域の量に基づいて行われる。

なお、上述した実施形態における音響情報測定装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの一部、例えば、音響情報算出部３１、３１ｂ、３１ｃ、及び収音特性算出部３３ａ、３３ｃをコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、音響情報測定装置１、１ａ、１ｂ、１ｃに内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における音響情報測定装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。音響情報測定装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ…音響情報測定装置、２、２ｃ…複数の収音部、２１…第１の収音部、２２…第２の収音部、２３…第３の収音部、２４…第４の収音部、２５…第５の収音部、２６…第６の収音部、ＣＴ…校正対象収音部、３、３ａ、３ｂ…処理部、３１、３１ｂ、３１ｃ…音響情報算出部、３１１、３１１ｂ…音圧算出部、３１２、３１２ｂ…粒子速度算出部、３１３…音響インテンシティ算出部、３１４…向き判定部、３１５…音響インピーダンス算出部、３２、３２ｂ、３２ｃ…記憶部、３２１…第１収音特性情報、３２２…第２収音特性情報、ＡＣ、ＡＣ１、ＡＣ２…収音特性、α、β…係数、３２３ｂ、３２７ｃ…方向ベクトル情報、３３ａ、３３ｃ…収音特性算出部、４…出力部、ｃｄ…カーディオイドマイク、ＭＣ１、ＭＣ２…マイク、ＳＰ１…スピーカ、ＳＩ…音響情報、Ｉ…音響インテンシティ、Ｚ…音響インピーダンス、Ｍ１、Ｍ２…信号

Claims (18)

1. 所定の指向特性を有し、到来してくる音を収音する収音部を複数備え、
   前記収音部により当該収音部の前記指向特性に応じて前記音が収音されることに伴って前記収音部毎に生成される信号と、前記音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と前記音の音圧を表す第２項とにより前記信号が表された場合の前記第１項の係数と前記第２項の係数との組によって前記収音部毎に表される収音特性とに基づいて、前記音についての情報である音響情報を算出する音響情報算出部と
   を備える音響情報測定装置。
2. 前記複数の前記指向特性は、前記複数の収音部相互に向き毎の感度差が所定の範囲内である
   請求項１に記載の音響情報測定装置。
3. 前記複数の前記収音部は、第１の収音部と、第２の収音部とを含み、
   第１の収音部と、第２の収音部とは互いに対向して配置される
   請求項１または請求項２に記載の音響情報測定装置。
4. 前記複数の前記収音部は、第１の収音部と、第２の収音部と、第３の収音部と、第４の収音部とを含み、
   正四面体の各頂点に基づいて示される４つの測定位置に、前記第１の収音部と、前記第２の収音部と、前記第３の収音部と、前記第４の収音部とが配置される
   請求項１または請求項２に記載の音響情報測定装置。
5. 前記複数の前記収音部は、第１の収音部と、第２の収音部と、第３の収音部と、第４の収音部と、第５の収音部と、第６の収音部とを含み、
   正八面体の各頂点に基づいて示される６つの測定位置に、前記第１の収音部と、前記第２の収音部と、前記第３の収音部と、前記第４の収音部と、前記第５の収音部と、前記第６の収音部とが配置される
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音響情報測定装置。
6. 前記複数の前記収音部は、前記収音部毎に大きさが同じである方向ベクトルによって示される方向をもち、前記複数の前記方向ベクトルの合成ベクトルの大きさを所定の値以下にして前記方向に向けられそれぞれ配置される
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の音響情報測定装置。
7. 前記複数の前記方向ベクトルの成分毎の二乗和の前記成分間の差はそれぞれ所定の値以下である
   請求項６に記載の音響情報測定装置。
8. 前記複数の前記信号と、前記収音部毎の前記収音特性とに基づいて、前記粒子速度を算出する粒子速度算出部
   をさらに備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の音響情報測定装置。
9. 前記粒子速度算出部は、前記複数の前記信号と、前記収音部毎に表される前記収音特性と、前記複数の前記方向ベクトルとに基づいて前記粒子速度を算出する
   請求項６に従属する請求項８、または請求項７に従属する請求項８に記載の音響情報測定装置。
10. 前記粒子速度算出部は、前記方向ベクトルによって示される前記方向に向けられ配置される前記収音部の前記信号に当該収音部の前記収音特性に基づく因子と当該方向ベクトルとを乗じて前記複数の前記収音部毎に得られるベクトルの和に基づいて、前記粒子速度を算出する
    請求項９に記載の音響情報測定装置。
11. 前記複数の前記信号と、前記収音部毎に表される前記収音特性とに基づいて、前記音圧を算出する音圧算出部
    をさらに備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の音響情報測定装置。
12. 前記粒子速度算出部により算出された前記粒子速度と、前記音圧算出部により算出された前記音圧との積に基づいて、前記音の音響インテンシティを算出する音響インテンシティ算出部
    をさらに備える請求項８から請求項１０のいずれか一項に従属する請求項１１に記載の音響情報測定装置。
13. 前記音響インテンシティ算出部により算出された前記音響インテンシティに基づいて前記音が到来する向きを判定する向き判定部
    をさらに備える請求項１２に記載の音響情報測定装置。
14. 前記粒子速度算出部により算出された前記粒子速度と、前記音圧算出部により算出された前記音圧との比に基づいて、前記音の音響インピーダンスを算出する音響インピーダンス算出部
    をさらに備える請求項８から請求項１０のいずれか一項に従属する請求項１１、または請求項１２、または請求項１３のいずれか一項に記載の音響情報測定装置。
15. 前記収音特性は、前記複数の前記収音部のうちの１つを校正対象収音部にして、第１の向きに前記校正対象収音部が配置された場合に、前記校正対象収音部によって収音された基準音に応じて生成される信号である第１信号と、前記第１の向きと対向する第２の向きに前記校正対象収音部が配置された場合に、前記校正対象収音部によって収音された前記基準音に応じて生成される信号である第２信号との和と、前記第１信号と前記第２信号との差とに基づいて、前記校正対象収音部の前記収音特性として算出される、
    または、
    前記収音特性は、前記第１の向きと前記第２の向きとにそれぞれ配置される２つの前記収音部のうち、前記校正対象収音部の指向特性と、前記校正対象収音部以外の前記収音部の指向特性との間の向き毎の感度差が所定の範囲内にされ、前記校正対象収音部以外の前記収音部の前記信号である校正補助信号と前記校正対象収音部の前記信号との和と、前記校正補助信号と前記校正対象収音部の前記信号との差とに基づいて、前記校正対象収音部の前記収音特性として算出される
    請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の音響情報測定装置。
16. 前記収音特性は、前記校正対象収音部の前記収音特性の周波数特性に基づいて算出される
    請求項１５に記載の音響情報測定装置。
17. 所定の指向特性を有し、到来してくる音を収音する収音部を複数備える音響情報測定装置の音響情報測定方法であって、
    前記収音部により当該収音部の前記指向特性に応じて前記音が収音されることに伴って前記収音部毎に生成される信号を取得する信号取得手順と、
    前記音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と前記音の音圧を表す第２項とにより前記信号が表された場合の前記第１項の係数と前記第２項の係数との組によって前記収音部毎に表される収音特性を取得する収音特性取得手順と、
    前記信号取得手順において取得された前記信号と、前記収音特性取得手順において取得された前記収音特性とに基づいて、前記音についての情報である音響情報を算出する音響情報算出手順と
    を有する音響情報測定方法。
18. 所定の指向特性を有し、到来してくる音を収音する収音部を複数備える音響情報測定装置のコンピュータに、
    前記収音部により当該収音部の前記指向特性に応じて前記音が収音されることに伴って前記収音部毎に生成される信号を取得する信号取得ステップと、
    前記音を伝える媒質の粒子速度の特定の向きの成分である粒子速度成分を表す第１項と前記音の音圧を表す第２項とにより前記信号が表された場合の前記第１項の係数と前記第２項の係数との組によって前記収音部毎に表される収音特性を取得する収音特性取得ステップと、
    前記信号取得ステップにおいて取得された前記信号と、前記収音特性取得ステップにおいて取得された前記収音特性とに基づいて、前記音についての情報である音響情報を算出する音響情報算出ステップと
    を実行させるためのプログラム。

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