JP7184272B2 - 収音データ表示システム、及び収音データ表示プログラム - Google Patents
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(1)3Dマイクロフォンによる収音データを用いることで音の到来方向を把握することができ、しかもインテンシティ分布図によって音の到来方向と音の強さを直感的に把握することができる。この結果。適切な音環境評価を行うことができ、効果的な騒音対策を計画することができる。
(2)あらかじめ着目すべき到来方向や周波数を定めておけば、強度閾値と比較することによって特定の音(例えば、対策を要する有害な音)を検出することができる。
(3)オフィス内の天井換気やプリンタなどの音の特性(到来方向や音の強さ、これらの時間変化)を事前に把握しておけば、収音データの音源種別を推定することができ、その結果、対策すべき音を効率的に検出することができる。
本願発明の収音データ表示システムは、3Dマイクロフォンを用いて所定の期間収音した記録(以下、「収音データ」という。)を解析し、収音した位置(以下、「受音点」という。)におけるいわば音の分布図を作成するシステムである。また、収音データ表示プログラムは、3Dマイクロフォンを用いて所定の期間収音した収音データを解析し、受音点におけるいわば音の分布図を作成する処理をコンピュータに実行させるものである。分布図で示すことによって、受音点に対してどの方向からどの程度の大きさの音が到来しているのかを直感的に把握することができ、例えば騒音対策を行う際に効果的な防音施設を配備することができるわけである。
既述したとおりインテンシティ算出手段103は、収音データ記憶手段102から収音データを読み出すとともに、この収音データに基づいて収音時刻ごとのインテンシティ(以下、収音時刻ごとのインテンシティのことを「瞬時のインテンシティ」という。)を算出する手段である。なお、収音データ記憶手段102によって記憶される収音データは、3Dマイクロフォン101によって収音されたものである。通常、3Dマイクロフォン101によって収音される収音データはAフォーマットと呼ばれる形式のデータであり、インテンシティ算出手段103が処理するに当たってはAフォーマット形式の収音データをエンコーダによりBフォーマット形式に変換する。図3は、各形式の収音データを表す数式であり、(a)はAフォーマット形式を、(b)はBフォーマット形式を示している。ただしこの図は、正四面体の内側から各壁面に向けて配置された4つの個別マイクロフォンで構成された3Dマイクロフォン101のケースを示している。
既述したとおり単位角強度算出手段104は、瞬時のインテンシティに基づいて単位角強度を算出する手段であり、この単位角強度は瞬時のインテンシティの音の強さを分割領域の立体角で除した値である。以下、「単位角強度」を算出する手順について図7を参照しながら詳しく説明する。
既述したとおりインテンシティ分布図作成手段111は、単位角強度に基づいてインテンシティ分布図を作成する手段である。このインテンシティ分布図は、いわばインテンシティの強さの分布を表す図であり、球面インテンシティ分布図と、直交座標系インテンシティ分布図、極座標系インテンシティ分布図の3種類に分類される。そこで、各種のインテンシティ分布図についてそれぞれ詳しく説明する。
球面インテンシティ分布図は、基準球面BF上に設定された分割領域MSに対して単位角強度を付与してえられる分布図であり、いわば単位角強度の分布を立体的に表現した分布図である。なお単位角強度は、その強度(値の大小)に応じて、色相と彩度、明度の3属性からなる色モデル(例えばRGBやCMYK)で表すことができ、そのほかグレースケールなどの濃淡で表すこともできるし、あるいは色モデルと濃淡を組み合わせて表すこともできる。
図9は、直交座標系インテンシティ分布図の一例を示すモデル図である。直交座標系インテンシティ分布図は、直交座標系の平面に単位角強度を表した分布図であり、具体的には、分割領域MSを直交座標系(基準球面BFに設定された緯度及び経度からなる座標系)に変換するとともに、座標変換した分割領域MSに対して単位角強度を付与してえられる分布図である。なお図9では、方位角θを横軸、仰角φを縦軸とした直交座標系に、単位角強度を色で表しているが、この場合も、球面インテンシティ分布図と同様、単位角強度を色モデルや濃淡、あるいはこれらの組み合わせで表すことができる。
図11(a)は、極座標系インテンシティ分布図の一例を示すモデル図である。この図に示すように極座標系インテンシティ分布図は、半径と中心角からなる極座標系の平面に単位角強度の分布を表した分布図である。以下、図11を参照しながら極座標系インテンシティ分布図を作成する手順について詳しく説明する。
既述したとおり音源種別推定手段109は、瞬時のインテンシティに基づいて音源種別(工事による騒音、自動車走行による音、家電製品の音など)を推定する手段である。図13は、音源種別推定手段109が音源種別を推定する処理の流れを示すフロー図である。この図に示すように瞬時のインテンシティが算出されると、音源種別推定手段109はこの瞬時のインテンシティの音特性(到来方向、音の強さ、到来方向や音の強さの時間変化)と既知設備の音特性とを照合する。より詳しくは、図1に示すように音源種別推定手段109が音特性記憶手段110から既知設備の音特性を読み出し、インテンシティ算出手段103によって算出された瞬時のインテンシティの音特性と照らし合わせる。このとき、音特性のうち瞬時のインテンシティの到来方向、音の強さ、及び音の強さの時間変化に基づいて既知設備の音特性と照らし合わせることもできるし、音特性のうち瞬時のインテンシティの到来方向、音の強さ、及び到来方向の時間変化に基づいて既知設備の音特性と照らし合わせることもできるし、音特性のうち瞬時のインテンシティの到来方向、音の強さ、到来方向の時間変化、及び音の強さの時間変化に基づいて既知設備の音特性と照らし合わせることもできる。そして、瞬時のインテンシティの音特性と既知設備の音特性が近似していれば(あるいは同一であれば)、その瞬時のインテンシティは当該既知設備を音源とするものと認定して音源種別を推定し、瞬時のインテンシティの音特性と既知設備の音特性が相違していれば、その瞬時のインテンシティは未知の音源であると認定する。
既述したとおり特定音検出手段107は、瞬時のインテンシティに基づいて特定音を検出する手段である。この場合、特定音を検出するための着目範囲と強度閾値が着目範囲記憶手段108(図1)によって記憶される。なお着目範囲とは、特定音を検出するためにあらかじめ設定した「設定到来方向範囲」を含む範囲であって、さらに「設定周波数範囲」を含んだ範囲とすることもできる。
収音データのうちすべての収音時刻でインテンシティ分布図を作成すると、作成する計算コストがかかるうえ、確認する手間も増大する。これにより騒音対策を講じようとするときなどは、問題を発見するまでに多くの時間を要することも考えられる。そこであらかじめ注目すべき音のみを抽出したうえでインテンシティ分布図を作成すると好適である。
ここまで、音の強さを分割領域MSの立体角で除した「単位角強度」を用いて「インテンシティ分布図」を作成する例について説明したが、本願発明の収音データ表示システム100は、音の強さを立体角で除すことなくそのまま「単位角強度」としたうえで、この「単位角強度」を該当する分割領域MSに付与することによって「インテンシティ分布図」を作成することもできる。
101 (収音データ表示システムの)3Dマイクロフォン
102 (収音データ表示システムの)収音データ記憶手段
103 (収音データ表示システムの)インテンシティ算出手段
104 (収音データ表示システムの)単位角強度算出手段
105 (収音データ表示システムの)周波数条件設定手段
106 (収音データ表示システムの)単位角強度記憶手段
107 (収音データ表示システムの)特定音検出手段
108 (収音データ表示システムの)着目範囲記憶手段
109 (収音データ表示システムの)音源種別推定手段
110 (収音データ表示システムの)音特性記憶手段
111 (収音データ表示システムの)インテンシティ分布図作成手段
112 (収音データ表示システムの)時系列表示手段
113 (収音データ表示システムの)インテンシティ抽出手段
AP 到来点
BF 基準球面
SP 受音点
MS 分割領域
IT 瞬時のインテンシティ
Claims (24)
- 3Dマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する収音データ表示システムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出手段と、
前記瞬時のインテンシティの到来方向に基づいて、前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に該瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出手段と、
前記基準球面に前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成手段と、
を備えたことを特徴とする収音データ表示システム。 - 3Dマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する収音データ表示システムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出手段と、
前記瞬時のインテンシティの到来方向に基づいて、前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に該瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出手段と、
前記分割領域を、前記基準球面に設定された緯度及び経度からなる直交座標系に変換するとともに、該直交座標系に前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成手段と、
を備えたことを特徴とする収音データ表示システム。 - 3Dマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する収音データ表示システムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出手段と、
前記瞬時のインテンシティの到来方向に基づいて、前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に該瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出手段と、
前記基準球面に緯度及び経度を設定するとともに、単位経度幅ごとの前記単位角強度である「到来角別強度」を算出する到来角別強度算出手段と、
前記基準球面を切断する基準断面に、前記到来角別強度を方位ごとに分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成手段と、
を備えたことを特徴とする収音データ表示システム。 - 前記到来角別強度算出手段は、指定された緯度範囲内における前記瞬時のインテンシティに基づいて前記到来角別強度を算出する、
ことを特徴とする請求項3記載の収音データ表示システム。 - 前記インテンシティ、及び該インテンシティの音の強さの時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいて該インテンシティの音源種別を推定する音源種別推定手段を、さらに備え、
前記音源種別情報には、音源種別、音の到来方向、音の強さ、及び音の時間変化が含まれ、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記音源種別推定手段で音源種別が推定された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 前記インテンシティ、及び該インテンシティの到来方向の時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいて該インテンシティの音源種別を推定する音源種別推定手段を、さらに備え、
前記音源種別情報には、音源種別、音の到来方向、音の強さ、及び到来方向の時間変化が含まれ、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記音源種別推定手段で音源種別が推定された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 特定の到来方向範囲にある前記瞬時のインテンシティであって、音の強さがあらかじめ定めた強度閾値を上回る該瞬時のインテンシティを検出する特定音検出手段を、さらに備え、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記特定音検出手段で検出された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 前記特定音検出手段は、さらに特定の周波数範囲にある前記瞬時のインテンシティを検出する、
ことを特徴とする請求項7記載の収音データ表示システム。 - 所定期間収音した前記収音データから得られる2以上の前記瞬時のインテンシティのうち、特定の到来方向範囲にあり、且つ音の強度があらかじめ定めた強度閾値を上回る該瞬時のインテンシティを抽出するインテンシティ抽出手段を、さらに備え、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記インテンシティ抽出手段で抽出された前記瞬時のインテンシティの収音時刻におけるインテンシティ分布図を作成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 前記単位角強度算出手段は、所定時間幅における前記瞬時のインテンシティの音の強さである「単位時間強度」を求めるとともに、該単位時間強度に基づいて前記単位角強度を求める、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 周波数条件を設定する周波数条件設定手段を、さらに備え、
前記インテンシティ算出手段は、前記周波数条件に応じて抽出された前記収音データに基づいて前記瞬時のインテンシティを算出する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 複数の収音時刻における前記インテンシティ分布図を、収音時刻の順で連続表示する時系列表示手段を、
さらに備えたことを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の収音データ表示システム。 - 3Dマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する機能を、コンピュータに実行させる収音データ表示プログラムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出処理と、
前記瞬時のインテンシティの到来方向に基づいて、前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に該瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出処理と、
前記基準球面に前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成処理と、を前記コンピュータに実行させる機能を備えた、
ことを特徴とする収音データ表示プログラム。 - 3Dマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する機能を、コンピュータに実行させる収音データ表示プログラムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出処理と、
前記瞬時のインテンシティの到来方向に基づいて、前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に該瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出処理と、
前記分割領域を、前記基準球面に設定された緯度及び経度からなる直交座標系に変換するとともに、該直交座標系に前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成処理と、を前記コンピュータに実行させる機能を備えた、
ことを特徴とする収音データ表示プログラム。 - 3Dマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する機能を、コンピュータに実行させる収音データ表示プログラムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出処理と、
前記瞬時のインテンシティの到来方向に基づいて、前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に該瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出処理と、
前記基準球面に緯度及び経度を設定するとともに、単位経度幅ごとの前記単位角強度である「到来角別強度」を算出する到来角別強度算出処理と、
前記基準球面を切断する基準断面に、前記到来角別強度を方位ごとに分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成処理と、を前記コンピュータに実行させる機能を備えた、
ことを特徴とする収音データ表示プログラム。 - 前記到来角別強度算出処理では、指定された緯度範囲内における前記瞬時のインテンシティに基づいて前記到来角別強度を算出する、
ことを特徴とする請求項15記載の収音データ表示プログラム。 - 前記インテンシティ、及び該インテンシティの音の強さの時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいて該インテンシティの音源種別を推定する音源種別推定処理を、前記コンピュータに実行させる機能をさらに備え、
前記音源種別情報には、音源種別、音の到来方向、音の強さ、及び音の時間変化が含まれ、
前記インテンシティ分布図作成処理では、前記音源種別推定処理で音源種別が推定された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項13乃至請求項16のいずれかに記載の収音データ表示プログラム。 - 前記インテンシティ、及び該インテンシティの到来方向の時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいて該インテンシティの音源種別を推定する音源種別推定処理を、前記コンピュータに実行させる機能をさらに備え、
前記音源種別情報には、音源種別、音の到来方向、音の強さ、及び到来方向の時間変化が含まれ、
前記インテンシティ分布図作成処理では、前記音源種別推定処理で音源種別が推定された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項13乃至請求項16いずれかに記載の収音データ表示プログラム。 - 特定の到来方向範囲にある前記瞬時のインテンシティであって、音の強さがあらかじめ定めた強度閾値を上回る該瞬時のインテンシティを検出する特定音検出処理を、前記コンピュータに実行させる機能をさらに備え、
前記インテンシティ分布図作成処理では、前記特定音検出処理で検出された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項13乃至請求項18のいずれかに記載の収音データ表示プログラム。 - 前記特定音検出処理では、さらに特定の周波数範囲にある前記瞬時のインテンシティを検出する、
ことを特徴とする請求項19記載の収音データ表示プログラム。 - 所定期間収音した前記収音データから得られる2以上の前記瞬時のインテンシティのうち、特定の到来方向範囲にあり、且つ音の強度があらかじめ定めた強度閾値を上回る該瞬時のインテンシティを抽出するインテンシティ抽出処理を、前記コンピュータに実行させる機能をさらに備え、
前記インテンシティ分布図作成処理では、前記インテンシティ抽出処理で抽出された前記瞬時のインテンシティの収音時刻におけるインテンシティ分布図を作成する、
ことを特徴とする請求項13乃至請求項20のいずれかに記載の収音データ表示プログラム。 - 前記単位角強度算出処理では、所定時間幅における前記瞬時のインテンシティの音の強さである「単位時間強度」を求めるとともに、該単位時間強度に基づいて前記単位角強度を求める、
ことを特徴とする請求項13乃至請求項21のいずれかに記載の収音データ表示プログラム。 - 周波数条件を設定する周波数条件設定処理を、前記コンピュータに実行させる機能をさらに備え、
前記インテンシティ算出処理では、前記周波数条件に応じて抽出された前記収音データに基づいて前記瞬時のインテンシティを算出する、
ことを特徴とする請求項13乃至請求項22のいずれかに記載の収音データ表示プログラム。 - 複数の収音時刻における前記インテンシティ分布図を、収音時刻の順で連続表示する時系列表示処理を、前記コンピュータに実行させる機能をさらに備えたことを特徴とする請求項13乃至請求項23のいずれかに記載の収音データ表示プログラム。
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