JP7387530B2 - 音響パワーレベルの推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、音響パワーレベルの推定方法に関する。

閉空間における音源の音響パワーレベルを推定する方法として、例えば特許文献１のように、音響パワーレベルが既知である基準音源を用いた方法が知られている。特許文献１に記載の方法では、推定対象音源が設置される閉空間内に複数のセンサを設置し、それらのセンサで計測した音圧レベルの平均値である第１の平均音圧レベルに補正値を加えることにより音響パワーレベルを算出している。

補正値は、上記閉空間内に設定した複数の測定点に基準音源を順次設置し、各測定点で基準音源を作動させた場合に各センサが計測した音圧レベルに基づいて算出されている。具体的には、基準音源について各センサが計測した音圧レベルの平均値である第２の平均音圧レベルを測定点ごとに算出する。そして、それら第２の平均音圧レベルの最大値と最小値との中間値を算出し、その中間値と基準音源の音響パワーレベルとの差が補正値に設定されている。

特開２００２－３６５１２７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、閉空間が狭い場合に、その狭い閉空間への基準音源の設置とセンサによる計測とを繰り返し行う必要があるため、補正値を算出する工数が膨大なものとなる。また、各測定点に基準音源を設置することが困難である場合には、その閉空間から推定対象音源を取り出す必要がある。こうした問題は、狭い閉空間に限らず、無響空間や半無響空間以外の閉空間に推定対象音源が設置されている場合に共通する。

本発明は、推定対象音源の音響パワーレベルを推定する際の補正値を容易に算出することのできる音響パワーレベルの推定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する音響パワーレベルの推定方法は、推定対象音源の周囲に設置された複数の電気音響変換器で前記推定対象音源の音圧レベルを測定し、前記測定した音圧レベルに基づいて前記推定対象音源の音響パワーレベルを推定する。この推定方法は、前記複数の電気音響変換器の設置位置を決定する位置決め工程と、音響パワーレベルが既知である基準音源を音源として半無響空間に前記推定対象音源の測定環境を再現する再現工程と、前記再現された測定環境において前記複数の電気音響変換器が測定した前記基準音源の音圧レベルを取得する取得工程と、前記取得した音圧レベルに基づいて、前記推定対象音源の音響パワーレベルを推定する際の補正値を算出する算出工程と、を備える。

上記構成によれば、再現された推定対象音源の測定環境において電気音響変換器が測定した基準音源の音圧レベルに基づいて、推定対象音源の音響パワーレベルを推定する際の補正値が算出される。これにより、基準音源の設置回数を少なくできるため、補正値を算出する工数を少なくすることができる。また、閉空間から推定対象音源を取り出す必要もない。その結果、推定対象音源の音響パワーレベルを推定する際の補正値を容易に算出することができる。

上記構成の音響パワーレベルの推定方法において、前記推定対象音源の音響パワーレベルは、前記推定対象音源の形状に基づいて分割した複数の推定面要素ごとの部分音響パワーレベルの平均値により推定される値である。前記複数の推定面要素の各々には、前記複数の電気音響変換器のうち、少なくとも１つが対応付けられている。前記部分音響パワーレベルは、前記対応付けられた電気音響変換器が測定した音圧レベルの平均値である平均音圧レベルを補正した値である。前記取得工程では、前記推定面要素ごとに、前記対応付けられた電気音響変換器が測定した前記基準音源の音圧レベルを取得する。前記算出工程では、前記推定面要素ごとに、前記取得工程で取得した音圧レベルの平均値と前記基準音源の音響パワーレベルとの差を、前記平均音圧レベルを補正する補正値として算出する。

上記構成によれば、部分音響パワーレベルの推定に必要な面積情報を取得できるので、算出する部分音響パワーレベルの精度を向上させることができる。
上記構成の音響パワーレベルの推定方法において、前記測定した音圧レベルは、前記電気音響変換器の測定値を補正した値である。また、この推定方法は、前記推定対象音源の測定環境で前記複数の電気音響変換器の各々が測定する前記基準音源の音圧レベルを取得する基準音源取得工程をさらに備える。前記算出工程では、前記複数の電気音響変換器ごとに、前記基準音源取得工程で取得した音圧レベルと前記再現取得工程で取得した音圧レベルとの差を、前記測定値を補正する補正値として算出する。

上記構成によれば、閉空間における推定対象音源の反射波や回折、透過の影響を補正値によって排除することができる。その結果、部分音響パワーレベルの精度、ひいては推定対象音源の音響パワーレベルの精度を向上することができる。

上記構成の音響パワーレベルの推定方法は、前記複数の電気音響変換器が測定する音圧レベルの周波数を複数の周波数帯域に区分けする区分工程と、前記複数の周波数帯域の各々について、前記音響パワーレベルを算出する際の補正方法を選択する選択工程と、をさらに備えていてもよい。

発明者らは、周波数帯域によって適正な補正方法が異なることを見出した。上記構成によれば、推定した音響パワーレベルと実際の音響パワーレベルとの誤差を小さくすることができる。

推定対象音源の設置状態を模式的に示す図。 音響パワーレベルを推定する推定システムの概略構成を示す図。 第１実施形態における音響パワーレベルの推定方法を示すフローチャート。 第１実施形態において基準音源取得工程を模式的に示す図。 第１実施形態において、（ａ）半無響空間に基準音源を設置した状態を模式的に示す図、（ｂ）マイクロホンによる測定環境を再現した状態を模式的に示す図。 第１実施形態において音響パワーレベルの比較結果の一例を示すグラフ。 第２実施形態において音響パワーレベルの比較結果の一例を示すグラフ。 第３実施形態において音響パワーレベルの比較結果の一例を示すグラフ。 変形例において音響パワーレベルの推定方法の一部を示すフローチャート。 変形例において音響パワーレベルの比較結果の一例を示すグラフ。

（第１実施形態）
図１～図６を参照して、音響パワーレベルの推定方法の第１実施形態について説明する。

図１に示すように、音響パワーレベルの推定方法においては、推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗ（［ｄＢ］）を推定する。推定対象音源１０は、閉空間１２に設置されており、音響パワーレベルＬｗが未知の音源である。

推定対象音源１０は、その形状に基づいて複数の推定面要素Ｚｉ（ｉは自然数。）に分割される。具体的には、推定対象音源１０は、その形状に基づいて多面体に簡略化され、その多面体を構成する各面が推定面要素Ｚｉに設定される。例えば、推定対象音源１０の簡略化した多面体が直方体であれば、その直方体を構成する各面が推定面要素Ｚｉに設定される。推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗは、それら推定面要素Ｚｉごとの部分音響パワーレベルＬｗｉ（［ｄＢ］）を平均することにより求められる。「ｉ」は、推定面要素Ｚｉを特定する際に用いられる記号である。例えば、部分音響パワーレベルＬｗ１は、推定面要素Ｚ１の部分音響パワーレベルを示している。

閉空間１２には、複数のマイクロホンＭが設置される。マイクロホンＭは、電気音響変換器である。複数の推定面要素Ｚｉの各々には、複数のマイクロホンＭのうちの少なくとも１つが対応付けられている。推定面要素Ｚｉに対応付けられた第ｊ番目（ｊは自然数）のマイクロホンＭをマイクロホンＭｉｊと表記する。また、マイクロホンＭｉｊの測定値を測定値Ｌｍｉｊと表記する。部分音響パワーレベルＬｗｉは、対応付けられたマイクロホンＭｉｊの測定値Ｌｍｉｊに基づいて算出される。推定面要素の総数はＮ、推定面要素ごとのマイクロホンの総数はＸｉである。なお、図１では、推定面要素Ｚ１に対応付けられた４つのマイクロホンＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ１４のみを示している。

閉空間１２の一例は、自動車のエンジンルームであり、推定対象音源１０の一例はエンジンルームに設置されたエンジンである。図１では閉空間１２および推定対象音源１０を簡略化して示しているが、実際のエンジンルームにはエンジン付近にボンネットや補機類などの障害物が設置されている。こうした場合、マイクロホンＭｉｊは、エンジンおよび障害物との位置関係を考慮したうえでエンジン周辺の狭い空間に設置される。

図２を参照して、推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗを推定する推定システム２０について説明する。
推定システム２０は、マイクロホンＭｉｊ、入力部２１、および、推定装置２５によって構成される。

各マイクロホンＭｉｊは、各々の測定値Ｌｍｉｊを推定装置２５に入力する。
入力部２１は、例えばキーボードやマウスなどであり、オペレーターによって操作されることで推定装置２５に各種情報が入力可能に構成されている。また入力部２１は、推定装置２５が実行する処理を指示可能に構成されている。入力部２１は、マイクロホンＭｉｊと推定面要素Ｚｉとの対応付け関係を示す対応付け情報、後述する基準音源３４の音響パワーレベルＬｗを示す基準音源情報、推定装置２５における測定値Ｌｍｉｊの取り扱いを切り替えるモード情報、などが入力可能に構成されている。モード情報は、再現環境モード、基準音源モード、測定モードのいずれかである。

推定装置２５は、マイクロホンＭｉｊおよび入力部２１からの各種情報、入力部２１からの指示、および、メモリーに記憶したプログラムや各種のデータに基づいて各種の処理を実行する。推定装置２５は、ＡＳＩＣ等の１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリーを含み、メモリーは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリーすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

推定装置２５は、各種機能部として、取得部２６、第１補正値算出部２７、第２補正値算出部２８、推定部２９、および、記憶部３０を有している。
取得部２６は、各種情報を取得し、その取得した各種情報を示すデータを記憶部３０の所定領域に格納する。

第１補正値算出部２７は、推定面要素Ｚｉの部分音響パワーレベルＬｗｉを算出する際の補正値である補正値（第１補正値）Ａｉ（［ｄＢ］）を推定面要素Ｚｉごとに算出する。

第２補正値算出部２８は、マイクロホンＭｉｊの測定値Ｌｍｉｊを補正する補正値（第２補正値）Ｂｉｊ（［ｄＢ］）をマイクロホンＭｉｊごとに算出する。
推定部２９は、各推定面要素Ｚｉの部分音響パワーレベルＬｗｉを算出し、その算出した部分音響パワーレベルＬｗｉに基づいて推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗを推定する。

図２～図５を参照して、上述した推定システム２０を用いた音響パワーレベルＬｗの推定方法の一例について説明する。
図３に示すように、まず、面要素設定工程が行われる（ステップＳ１０１）。面要素設定工程においては、推定対象音源１０の形状に基づき、その推定対象音源１０に対して複数の推定面要素Ｚｉが設定される。

次に、位置決め工程が行われる（ステップＳ１０２）。位置決め工程においては、閉空間１２における各マイクロホンＭの設置位置が決定され、閉空間１２に設置される。各マイクロホンＭの設置位置は、推定対象音源１０の各推定面要素Ｚｉとの位置関係や推定対象音源１０周りの障害物との位置関係などを考慮して決定される。各マイクロホンＭの設置位置は、例えば、閉空間１２内の基準点を原点とする３次元の座標系にて示すことができる。基準点は、例えば、推定対象音源１０における特定位置（例えば中心位置）や特定のマイクロホンＭの位置などである。

また、位置決め工程では、マイクロホンＭと推定面要素Ｚｉとの対応付けも行われる。対応付けにおいては、各マイクロホンＭが複数の推定面要素Ｚｉのいずれかに対応付けられるとともに、各推定面要素Ｚｉに少なくとも１つのマイクロホンＭが対応付けられる。こうして推定面要素Ｚｉに対応付けられた第ｊ番目のマイクロホンＭは、マイクロホンＭｉｊとして表記される。マイクロホンＭｉｊと推定面要素Ｚｉとの対応付けは、対応付け情報として入力部２１を通じて推定装置２５に入力される。その対応付け情報は、取得部２６によって取得され、対応付けデータ３１として記憶部３０の所定領域に格納される。

次に、測定工程（ステップＳ１０３）が行われる。測定工程においては、推定対象音源１０の音圧レベルが各マイクロホンＭｉｊで測定される。具体的には、入力部２１を通じて測定モードを示すモード情報が推定装置２５に入力される。その後、推定対象音源１０を作動させ、入力部２１を通じて推定装置２５に測定開始を指示する。測定モードにおいて、取得部２６は、各マイクロホンＭｉｊの測定値Ｌｍｉｊを取得し、その取得した各マイクロホンＭｉｊの測定値Ｌｍｉｊに基づく推定用測定データ４３を記憶部３０の所定領域に格納する。以下では、推定用測定データ４３を構成する測定値Ｌｍｉｊを推定用測定値Ｌｒｉｊという。

なお、推定用測定値Ｌｒｉｊは、閉空間１２に全てのマイクロホンＭｉｊを設置してから測定工程を行うことで、全ての推定面要素Ｚｉについて同時期に測定される構成であってもよい。また、推定用測定値Ｌｒｉｊは、面要素設定工程、位置決め工程、測定工程を繰り返すことで、推定面要素Ｚｉごとに測定される構成であってもよい。

全ての推定面要素Ｚｉについて推定用測定値Ｌｒｉｊが測定されると（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、基準音源取得工程（ステップＳ１０５）が行われる。
基準音源取得工程の開始時、各推定面要素Ｚｉに対応付けられたマイクロホンＭｉｊは、閉空間１２に設置された状態にある。基準音源取得工程においては、推定面要素Ｚｉごとに、対応付けられたマイクロホンＭｉｊが測定する基準音源３４の音圧レベルを取得する。基準音源３４は、例えば、既知音響パワーレベルＬｗＫを有する点音源である。基準音源３４の既知音響パワーレベルＬｗＫを示す基準音源情報は、入力部２１を通じて推定装置２５に入力される。推定装置２５に入力された基準音源情報は、取得部２６によって取得され、基準音源データ３５として記憶部３０の所定領域に格納される。

図４を参照して、基準音源取得工程について推定面要素Ｚ１を例に具体的に説明する。
図４に示すように、推定面要素Ｚ１に対応付けられたマイクロホンＭ１ｊで基準音源３４の音圧レベルを取得するときには、推定面要素Ｚ１の重心位置などに基準音源３４を設置する。

次に、入力部２１を通じて、基準音源モードを示すモード情報と、推定面要素Ｚ１を示す情報とを推定装置２５に入力する。その後、基準音源３４を作動させ、入力部２１を通じて推定装置２５に測定開始を指示する。このときの基準音源モードにおいて、取得部２６は、推定面要素Ｚ１に対応付けられたマイクロホンＭ１ｊの測定値Ｌｍ１ｊを取得し、その取得したマイクロホンＭ１ｊの測定値Ｌｍ１ｊを示すデータを記憶部３０の所定領域に格納する。

基準音源取得工程では、上述した基準音源３４の音圧レベルの測定を推定面要素Ｚ１，Ｚ２，…，Ｚｉの各々に対して行う。そして、全ての推定面要素Ｚｉについての測定が終了したとき（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、記憶部３０には、基準音源取得工程で取得した測定値Ｌｍｉｊで構成される基準音源測定データ４１が格納されている。基準音源測定データ４１は、補正値Ｂｉｊを算出する際に用いられる測定データである。以下では、基準音源測定データ４１を構成する測定値Ｌｍｉｊを基準音源測定値Ｌｔｉｊという。

次に、推定面要素Ｚｉごとに、再現工程（ステップＳ１０７）と再現取得工程（ステップＳ１０８）とが行われる。
図５を参照して、再現工程（ステップＳ１０７）と再現取得工程（ステップＳ１０８）とについて、推定面要素Ｚ１を例に具体的に説明する。

再現工程においては、床面を有する半無響空間に、基準音源３４を測定対象として、推定面要素Ｚ１に対応付けられたマイクロホンＭ１ｊによる推定対象音源１０の測定環境が再現される。

具体的には、まず、図５（ａ）に示すように、半無響空間３３の床面３２に基準音源３４を設置し、その基準音源３４を基準とした床面３２の一部を推定面要素Ｚ１と仮定する。基準音源３４と推定面要素Ｚ１との位置関係は、基準音源取得工程（ステップＳ１０５）における基準音源３４と推定面要素Ｚ１との位置関係を表現するものである。

次に、図５（ｂ）に示すように、基準音源取得工程における基準音源３４とマイクロホンＭ１ｊとの位置関係に基づいて、基準音源３４を基準にマイクロホンＭ１ｊを配置する。これにより、推定面要素Ｚ１について、マイクロホンＭ１ｊによる推定対象音源１０の測定環境が半無響空間３３に再現される。

再現取得工程（ステップＳ１０８）においては、再現工程（ステップＳ１０７）で再現された測定環境でマイクロホンＭ１ｊが測定する基準音源３４の音圧レベルを取得する。
具体的には、入力部２１を通じて、再現環境モードを示すモード情報と、推定面要素Ｚ１を示す情報とが推定装置２５に入力される。その後、基準音源３４を作動させ、入力部２１を通じて推定装置２５に測定開始を指示する。このときの再現環境モードにおいて、取得部２６は、推定面要素Ｚ１に対応付けられたマイクロホンＭ１ｊの測定値Ｌｍ１ｊを取得し、その取得したマイクロホンＭ１ｊの測定値Ｌｍ１ｊを示すデータを記憶部３０の所定領域に格納する。

再現工程（ステップＳ１０７）と再現取得工程（ステップＳ１０８）は、推定面要素Ｚ１，Ｚ２，…，Ｚｉの各々に対して行われる。全ての推定面要素Ｚｉについての測定が終了したとき（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、記憶部３０には、再現取得工程で取得した測定値Ｌｍｉｊで構成される再現環境測定データ３６が格納されている。以下では、再現環境測定データ３６を構成する測定値Ｌｍｉｊを再現環境測定値Ｌｃｉｊという。再現環境測定データ３６は、補正値Ａｉおよび補正値Ｂｉｊを算出する際に用いられる測定データである。

次に、第１算出工程（ステップＳ１１０）が行われる。第１算出工程においては、部分音響パワーレベルＬｗｉを算出する際の補正値である補正値Ａｉが推定面要素Ｚｉごとに算出される。補正値Ａｉは、各推定面要素Ｚｉの部分音響パワーレベルＬｗｉの推定に必要な面積情報を示す補正値である。

具体的には、入力部２１を通じて補正値Ａｉの算出指示が推定装置２５に入力される。補正値Ａｉの算出指示が入力されると、第１補正値算出部２７は、算出対象となる推定面要素Ｚｉに対応付けられたマイクロホンＭｉｊの再現環境測定値Ｌｃｉｊを再現環境測定データ３６から抽出する。そして、第１補正値算出部２７は、式（１）に示すように、その抽出した再現環境測定値Ｌｃｉｊの平均値を基準音源３４の既知音響パワーレベルＬｗＫから減算することにより補正値Ａｉを算出する。なお、Ｓｉは算出対象となる推定面要素Ｚｉに対応付けられたマイクロホンＭｉｊの配置部分の面積である。

第１補正値算出部２７は、補正値Ａｉを推定面要素Ｚｉごとに算出し、その算出した補正値Ａｉと推定面要素Ｚｉとを対応付けた第１補正データ３７を記憶部３０の所定領域に格納する。

次に、第２算出工程（ステップＳ１１１）が行われる。第２算出工程においては、マイクロホンＭｉｊの測定値Ｌｍｉｊを補正する補正値ＢｉｊがマイクロホンＭｉｊごとに算出される。補正値Ｂｉｊは、測定値Ｌｍｉｊから閉空間における対象音源の反射波や回折、透過の影響を排除する補正値である。

具体的には、入力部２１を通じて補正値Ｂｉｊの算出指示が推定装置２５に入力される。補正値Ｂｉｊの算出指示が入力されると、第２補正値算出部２８は、算出対象となるマイクロホンＭｉｊについて、再現環境測定データ３６から再現環境測定値Ｌｃｉｊ、基準音源測定データ４１から基準音源測定値Ｌｔｉｊを抽出する。そして、第２補正値算出部２８は、式（２）に示すように、その抽出した基準音源測定値Ｌｔｉｊから再現環境測定値Ｌｃｉｊを減算することにより補正値Ｂｉｊを算出する。

第２補正値算出部２８は、補正値ＢｉｊをマイクロホンＭｉｊごとに算出し、その算出した補正値ＢｉｊとマイクロホンＭｉｊとを対応付けた第２補正データ４２を記憶部３０の所定領域に格納する。

次に、推定工程（ステップＳ１１２）が行われる。推定工程においては、推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗが推定される。
具体的には、入力部２１を通じて推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗの推定指示が推定装置２５に入力される。推定指示が入力されると、推定部２９は、推定用測定データ４３と第２補正データ４２とに基づいて、各マイクロホンＭｉｊについて、式（３）に示すように、推定用測定値Ｌｒｉｊから補正値Ｂｉｊを減算した値を、マイクロホンＭｉｊが測定した音圧レベルである推定用音圧レベルＬｉｊとして算出する。そして、推定部２９は、式（４）に示すように、推定面要素Ｚｉごとに、対応付けられたマイクロホンＭｉｊの推定用音圧レベルＬｉｊの平均値を算出する。推定部２９は、式（５）に示すように、その算出した平均値に対して補正値Ａｉを加算することにより推定面要素Ｚｉごとに部分音響パワーレベルＬｗｉを算出する。推定部２９は、推定面要素Ｚｉごとに算出された部分音響パワーレベルＬｗｉの平均値を推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗとして推定する。

図６は、上述した推定方法によって推定された推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗについて行った比較実験結果の一例である。この推定対象音源１０は、自動車のエンジンルームに設置されたエンジンである。

図６に示すように、推定された音響パワーレベルＬｗは、補正値Ａｉおよび補正値Ｂｉｊによる補正を行わない場合に比べて音響パワーレベルＬｗの真値に対する誤差が小さくなることが確認された。すなわち、上述した推定方法によれば、エンジンルームに設置されたエンジンのような狭い閉空間１２に設置された推定対象音源１０であっても、推定対象音源１０を閉空間１２から取り出すことなく、その音響パワーレベルＬｗを精度よく推定できることが確認された。

第１実施形態の作用及び効果について説明する。
（１－１）上述した音響パワーレベルＬｗの推定方法においては、マイクロホンＭｉｊによる推定対象音源１０の測定環境が、基準音源３４を測定対象とした半無響空間３３に再現される。そして、基準音源３４の既知音響パワーレベルＬｗＫと、その再現された測定環境における各マイクロホンＭｉｊの再現環境測定値Ｌｃｉｊとに基づいて、推定面要素Ｚｉごとの補正値Ａｉが算出される。

また、マイクロホンＭｉｊによる推定対象音源１０の測定環境が、基準音源３４を測定対象として再現される。そして、上述した再現環境測定値Ｌｃｉｊと、その再現された測定環境における各マイクロホンＭｉｊの基準音源測定値Ｌｔｉｊとに基づいて、補正値Ｂｉｊが算出される。

そして、これら補正値Ａｉ、補正値Ｂｉｊ、および、推定用測定値Ｌｒｉｊに基づいて、各推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗが推定される。
この構成によれば、基準音源３４の設置回数を少なくできるため、推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗを推定する際の補正値をより少ない工数で算出できる。その結果、該補正値を容易に算出できる。

（１－２）上記構成によれば、推定対象音源１０が狭い閉空間１２に配設されている場合であっても、その閉空間１２から推定対象音源１０を取り出して推定対象音源１０の音圧レベルを測定する必要がない。そのため、推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗを簡易な方法のもとで推定できる。

（１－３）上記構成によれば、部分音響パワーレベルＬｗｉの推定に必要な各推定面要素Ｚｉの面積情報として補正値Ａｉを取得できるため、各推定面要素Ｚｉの部分音響パワーレベルＬｗｉの精度、ひいては推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗの精度が向上できる。

（１－４）上記構成によれば、推定用音圧レベルＬｉｊは、閉空間１２における推定対象音源１０の反射波や回折、透過の影響を補正値Ｂｉｊによって推定用測定値Ｌｒｉｊから排除した値とすることができる。その結果、部分音響パワーレベルＬｗｉの精度、ひいては推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗの精度が向上できる。

（第２実施形態）
図７を参照して、音響パワーレベルの推定方法の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の音響パワーレベルの推定方法は、第１実施形態の音響パワーレベルの推定方法と補正値Ａｉの算出方法が異なる。そのため、第２実施形態においては、補正値Ａｉ´の算出方法について詳細に説明する。

第２実施形態の第１算出工程（ステップＳ１１０）においては、面要素設定工程（ステップＳ１０１）で設定された各推定面要素Ｚｉの実際の面積Ｓｉが算出されるとともに、その面積Ｓｉに基づいて補正値Ａｉ´が算出される。

具体的には、入力部２１を通じて、推定対象音源１０の形状に基づいて分割された推定面要素Ｚｉの形状を示す面要素情報が推定装置２５に入力される。面要素情報は、各推定面要素Ｚｉについて、例えば、各頂点の座標を示す情報であってもよいし、各辺の長さや各内角の大きさを示す情報であってもよい。

面要素情報が入力されると、取得部２６は、その入力された面要素情報を取得する。第１補正値算出部２７は、取得部２６が取得した面要素情報に基づいて推定面要素Ｚｉの面積Ｓｉを算出し、その算出した面積Ｓｉを式（６）に代入して得られる値を推定面要素Ｚｉの補正値Ａｉ´として算出する。

図７は、こうして算出された補正値Ａｉ´と前述の補正値Ｂｉｊとを用いて推定した推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗについて行った比較実験結果の一例である。推定対象音源１０は、第１実施形態と同様、エンジンルームに設置されたエンジンである。

図７に示すように、推定された音響パワーレベルＬｗは、補正値Ａｉ´および補正値Ｂｉｊによる補正を行わない場合に比べて音響パワーレベルＬｗの真値に対する誤差が小さくなることが確認された。特に、この推定方法においては、特定周波数Ｆ１（本比較実験では１０００Ｈｚ）よりも低い周波数において誤差が小さいことが確認された。

第２実施形態の効果について説明する。
（２－１）上記構成であっても、第１実施形態の（１－１）～（１－４）に記載した効果に準ずる効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図８を参照して、音響パワーレベルの推定方法の第３実施形態について説明する。第３実施形態の音響パワーレベルの推定方法は、第１実施形態の音響パワーレベルの推定方法と基準音源測定値Ｌｔｉｊを用いて算出される補正値が異なる。そのため、第３実施形態については、その補正値の算出方法について詳細に説明する。

第３実施形態の第２算出工程（ステップＳ１１１）においては、基準音源取得工程（ステップＳ１０６）で取得された基準音源測定値Ｌｔｉｊに基づいて、第２補正値算出部２８によって推定面要素Ｚｉごとに補正値（第３補正値）Ｃｉが算出される。

具体的には、入力部２１を通じて、推定対象音源１０の形状に基づいて分割された推定面要素Ｚｉの形状を示す面要素情報が推定装置２５に入力される。面要素情報は、各推定面要素Ｚｉについて、例えば、各頂点の座標を示す情報であってもよいし、各辺の長さや各内角の大きさを示す情報であってもよい。

面要素情報が入力されると、取得部２６は、その入力された面要素情報を取得する。第２補正値算出部２８は、推定面要素Ｚｉごとに、式（７）に示すように補正値Ｃｉを算出する。具体的には、第２補正値算出部２８は、まず、式（７）における右辺第１項および第２項のように、基準音源測定値Ｌｔｉｊに基づく部分音響パワーレベルを算出する。Ｓｉは、取得部２６が取得した面要素情報に基づいて算出される推定面要素Ｚｉの面積である。そして第２補正値算出部２８は、その部分音響パワーレベルから再現環境測定値Ｌｃｉｊに基づく部分音響パワーレベルを減算することにより、すなわち、その部分音響パワーレベルから既知音響パワーレベルＬｗＫを減算することにより補正値Ｃｉを算出する。

推定工程（ステップＳ１１２）において、推定部２９は、式（８）に示すように、推定面要素Ｚｉごとに、推定用測定値Ｌｒｉｊの平均値（右辺第１項）に推定面要素の面積に関する値（右辺第２項）を加算した値から補正値Ｃｉを減算することで部分音響パワーレベルＬｗｉを算出する。そして、推定部２９は、式（９）に従って、推定面要素Ｚｉごとに算出された部分音響パワーレベルＬｗｉの平均値を推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗとして推定する。

図８は、こうして算出された推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗについて行った比較実験結果の一例である。図８に示すように、推定された音響パワーレベルＬｗは、補正値Ｃｉによる補正を行わない場合に比べて音響パワーレベルＬｗの真値に対する誤差が小さくなることが確認された。特に、この推定方法においては、特定周波数Ｆ１（本比較実験では１０００Ｈｚ）付近よりも高い周波数において誤差が小さいことが確認された。

第３実施形態の効果について説明する。
（３－１）上記構成であっても、第１実施形態の（１－１）～（１－３）に記載した効果に準ずる効果を得ることができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・各種測定データ３６，４１，４３を得るための測定は、マイクロホンＭｉｊの設置位置の決定後であれば、どのような順番で行われてもよい。また、各種補正値についても、その補正値の算出で必要な測定データが得られたあとに算出されればよく、どのような順番で算出されてもよい。

・推定装置２５は、各種補正値の少なくとも１つを算出し、その算出した補正値を用いて音響パワーレベルＬｗを推定する構成であってもよい。
・上述したように、本発明者らは、第２実施形態の推定方法においては特定周波数Ｆ１よりも低い周波数において真値に対する誤差が小さく、かつ、第３実施形態の推定方法においては特定周波数Ｆ１よりも高い周波数において真値に対する誤差が小さいことを見出した。すなわち、周波数帯域によって適正な補正方法が異なることを見出した。また、本発明者らは、特定周波数Ｆ１について、推定対象音源１０の形状によって異なる値であり、基準音源３４を用いて予め行った実験やシミュレーションの結果に基づいて、推定対象音源１０の形状ごとに設定することが可能であることを見出した。このことから、推定対象音源１０の音響パワーレベルＬｗは、推定対象音源１０の形状に基づき、周波数帯域ごとに異なる補正方法で推定されてもよい。

上述した推定方法においては、図９に示すように、面要素設定工程（ステップＳ１０１）に先立って、周波数帯域を区分する区分工程（ステップＳ１００－１）が行われる。また、面要素設定工程（ステップＳ１０１）と補正値を算出する算出工程（例えばステップＳ１１０）との間に、周波数帯域ごとの補正方法を選択する選択工程（ステップＳ１００－２）が行われる。

区分工程（ステップＳ１０１－１）では、まず、基準音源３４を仮想的な多面体に見立て、その多面体を構成する各面を推定面要素ＺｉとしてマイクロホンＭｉｊを設置する。次に、そのマイクロホンＭｉｊを用いて半無響空間や閉空間で基準音源３４の音圧レベルを測定し、各種の補正方法を用いて音響パワーレベルＬｗを算出する。次に、算出した音響パワーレベルＬｗと基準音源３４の既知音響パワーレベルＬｗＫとを比較し、各種の補正方法に適した周波数帯域を特定する。

基準音源３４を様々な形状の多面体に見立てて周波数帯域の特定を行うことで、推定対象音源１０の形状に対して、各種補正方法とその補正方法に適正な周波数帯域とを関連付けることができる。そして、その関連付けた情報である適正情報は、推定装置２５の記憶部３０に予め記憶される。なお、こうした適正情報は、ある程度のサンプルがとれたあと、多面体の形状を入力、補正方法およびその補正方法に適正な周波数帯域を出力とする機械学習によって構築されたモデルで構成されていてもよい。

選択工程（ステップＳ１００－２）においては、入力部２１を通じて、推定対象音源１０の形状を示す形状情報が推定装置２５に入力される。推定部２９は、その形状情報と記憶部３０に記憶している適正情報とに基づいて、適正な補正方法、すなわち補正値算出部による適正な補正値の算出方法を周波数帯域ごとに選択する。

この構成によれば、例えば、図１０に示すように、特定周波数Ｆ１よりも低い周波数においては第２実施形態の推定方法を用い、特定周波数Ｆ１よりも高い周波数においては第３実施形態の推定方法を用いて音響パワーレベルＬｗを算出できる。これにより、音響パワーレベルＬｗの推定値と音響パワーレベルＬｗの真値との誤差をさらに小さくできる。なお、特定周波数Ｆ１における音響パワーレベルＬｗは、第２実施形態の推定方法を用いて算出された値、第３実施形態の推定方法を用いて算出された値、これらの値の中間値のいずれであってもよい。

・再現工程（ステップＳ１０７）および再現取得工程（ステップＳ１０８）は、コンピュータによるシミュレーションによって行われてもよい。この場合、再現工程では、位置決め工程において決定された設置位置の座標に基づいてマイクロホンＭによる測定環境が再現される。また、再現取得工程は、例えば境界要素法や有限要素法などによる数値シミュレーションによって、各マイクロホンＭが測定する基準音源の音圧レベルを推定する。この数値シミュレーションは推定面要素Ｚｉごとに行われるため、コンピュータに対して多大な演算負荷がかかることもない。

Ｍ…マイクロホン、１０…推定対象音源、１２…閉空間、２０…推定システム、２１…入力部、２５…推定装置、２６…取得部、２７…第１補正値算出部、２８…第２補正値算出部、２９…推定部、３０…記憶部、３１…対応付けデータ、３２…床面、３３…半無響空間、３４…基準音源、３５…基準音源データ、３６…再現環境測定データ、３７…第１補正データ、４１…基準音源測定データ、４２…第２補正データ、４３…推定用測定データ。

Claims (4)

1. 推定対象音源の周囲に設置された複数の電気音響変換器で前記推定対象音源の音圧レベルを測定し、前記測定した音圧レベルに基づいて前記推定対象音源の音響パワーレベルを推定する音響パワーレベルの推定方法であって、
   前記複数の電気音響変換器の設置位置を決定する位置決め工程と、
   音響パワーレベルが既知である基準音源を音源として半無響空間に前記推定対象音源の測定環境を再現する再現工程と、
   前記再現された測定環境において前記複数の電気音響変換器が測定した前記基準音源の音圧レベルを取得する再現取得工程と、
   前記取得した音圧レベルに基づいて、前記推定対象音源の音響パワーレベルを推定する際の補正値を算出する算出工程と、
   を備える音響パワーレベルの推定方法。
2. 前記推定対象音源の音響パワーレベルは、前記推定対象音源の形状に基づいて分割した複数の推定面要素ごとの部分音響パワーレベルの平均値により推定される値であり、
   前記複数の推定面要素の各々には、前記複数の電気音響変換器のうちの少なくとも１つが対応付けられており、
   前記部分音響パワーレベルは、前記対応付けられた電気音響変換器が測定した音圧レベルの平均値である平均音圧レベルを補正した値であり、
   前記再現取得工程では、前記推定面要素ごとに、前記対応付けられた電気音響変換器が測定した前記基準音源の音圧レベルを取得し、
   前記算出工程では、前記推定面要素ごとに、前記再現取得工程で取得した音圧レベルの平均値と前記基準音源の音響パワーレベルとの差を、前記平均音圧レベルを補正する補正値として算出する
   請求項１に記載の音響パワーレベルの推定方法。
3. 前記測定した音圧レベルは、前記電気音響変換器の測定値を補正した値であり、
   前記推定対象音源の測定環境で前記複数の電気音響変換器の各々が測定する前記基準音源の音圧レベルを取得する基準音源取得工程をさらに備え、
   前記算出工程では、前記複数の電気音響変換器ごとに、前記基準音源取得工程で取得した音圧レベルと前記再現取得工程で取得した音圧レベルとの差を、前記測定値を補正する補正値として算出する
   請求項１または２に記載の音響パワーレベルの推定方法。
4. 前記複数の電気音響変換器が測定する音圧レベルの周波数を複数の周波数帯域に区分けする区分工程と、
   前記複数の周波数帯域の各々について、前記音響パワーレベルを算出する際の補正方法を選択する選択工程と、をさらに備える
   請求項１～３のいずれか一項に記載の音響パワーレベルの推定方法。