JPH0135289B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は伝送系の過渡特性測定装置に関する
ものである。

一般に、音響的な見地から特定の音響室の種々
の特性を知るために目的に応じた特性測定を行な
う必要がしばしば生じる。例えば、１つのホール
にて講演を行う場合であるとか、楽団による音楽
演奏を行う場合に、スピーチあるいは音楽につい
ての音響効果という点が重要になつてくる。この
場合に、１つの信号源からの信号に対する減衰特
性であるとか、あるいは残響時間というような事
項が明確に把握されていれば、催し物が行われる
会場の構造であるとか音響学的な特性から高い音
響的効果を狙うことができる訳である。

種々の音響特性のうち、例えば、残響時間特性
などを含む過渡特性または減衰特性を測定する方
法は、従来いくつか考えられていた。

１つの方法として、例えば、定常態のバンドノ
イズを断とした時の受音点の減衰曲線を測定する
方法がある。かかる測定された残響時間値につい
ての減衰曲線の変動の影響を最小化するのは、残
響測定を何回も繰返し、その平均をとる必要があ
る。しかしながら、この方法は能率的でないばか
りでなく、減衰の真の特性を明らかにできない。

ところで、過渡特性を測定する方法として、
Ｍ、Ｒ、Schroederのいわゆるインパルスレスポ
ンス二乗積分法が知られている。その原理は、定
常状態から音源バンドノイズを断とした場合の受
音点の過渡特性例えば残響減衰曲線の∞回の平均
に相当する本質的な過渡応答特性＜S²（ｔ）＞を、
音源・受音点間のインパルスレスポンスｒ（ｘ）
から求めんとするもので、それによると過渡特性
のある時点ｔにおける音圧レベルＳ（ｔ）は、下
記のように表わされる。

＜S²（ｔ）＞＝N∫^∞ _tr²（ｘ）dx ………(1) 但しＮ：音源バンドノイズのパワー、ｒ（ｘ）：
インパルスレスポンス したがつて、積分区分〔ｔ、＋∞〕で、インパ
ルスレスポンスｒ（ｘ）を二乗し積分すればｔ時
点における音圧レベルＳ（ｔ）の二乗の無限回の
集合平均が求められるというものである。上記原
理により実際にある室（チヤンバー）の過渡特性
例えば残響曲線を得る方法は、大きく次の２通り
に分けられる。その(1)はいわゆるダブルインパル
ス法と称されるものであり、その(2)はいわゆる逆
方向積分法と称されるものである。

(1)のダブルインパルス方式の原理は、前記(1)の
原理式を下記のように展開して行なう。

＜S²（ｔ）＞＝N∫^∞ _tr²（ｘ）dx ＝N∫^∞ ₀r²（ｘ）dx−N∫^t ₀r²（ｘ）dx……(2) ここで積分区間〔０、＋∞〕についてのインパ
ルスレスポンスｒ（ｘ）の二乗積分を先に求めて
おき、これより時々刻々と変化する積分区間
〔０、ｔ〕のインパルスレスポンスｒ（ｘ）の二乗
積分を順次減算していくことにより過渡特性＜S²
（ｔ）＞が求められる。

第１図は、この原理にしたがつて残響特性の測
定を行なう従来技術による装置の構成を示す。

この図において、対象となる測定室１内でイン
パルス源２（例えばペーパピストル）からの１回
目のインパルスをマイクロフオン３で収音し、そ
の出力を二乗回路４へ送り二乗した後、スイツチ
SMを介して積分回路６へ送り、ここで信号を積
分して表示装置７で表示する。２回目のインパル
スを発生する際には、スイツチSWを切替えて反
転回路５へ接続して反転させたのち積分回路６を
介してその出力を表示するようにすれば、前者か
ら後者を減じていく過程として過渡特性例えば残
響曲線が得られる。

しかしながら、このダブルインパルス方式で
は、音源として２個の同じパルスを精度よく発生
させること、つまり２回目のインパルスを１回目
のものと全く同じように再現することは、技術的
に不可能に近い。したがつて、発生するインパル
スの形が異つてしまうことによつて測定誤差も大
きくなつてしまう欠点がある。

また、(2)の逆方向積分方式の原理は、(1)の原理
式を、 ＜S²（ｔ）＞＝N∫^∞ _tr²（ｘ）dx ＝N∫^-t _-∞r²（−ｘ）dx ………(3) のように逆方向に積分して求める方法をとるもの
である。すなわち、積分区間〔ｔ、∞〕を〔−
∞、−ｔ〕に変換して過渡特性＜S²（ｔ）＞を求め
る。

この方法を実現するための従来技術による装置
の構成を第２図に示す。

この図において、まず、収音したマイクロフオ
ンからのインパルスレスポンスｒ（ｘ）を一旦テ
ープレコーダ４′に録音した後、このテープレコ
ーダ４′を逆転して前記インパルスレスポンスを
逆転再生し、その出力を二乗回路５′、積分回路
６′を介して表示装置７′へ供給するようにしてい
る。しかし、この方法では、収音したインパルス
レスポンスを一度テープレコーダに録音するた
め、実時間（リアルタイム）処理ができないとい
う欠点がある。したがつて即時性に欠ける。

この発明は上記の見地から残響測定を繰返えさ
ずに、１つのインパルス例えばトーンバースト波
により、実時間（リアルタイム）で精度の高い過
渡特性例えば残響特性の測定が行える方法および
装置を提供するものである。すなわち、この発明
による装置は、次の各構成要件を具備することを
特徴としている。

(a) インパルスレスポンスｒ（ｘ）を解析して伝
送系の過渡特性を測定する装置において、 (b) 音源からの前記インパルスレスポンスｒ（ｘ）
を二乗する装置と、 (c) 該装置からの二乗出力r²（ｘ）を、相異なる
所定の積分区間〔０、ti（ｉ＝１、２、…ｎ）〕
でそれぞれ積分∫^ti ₀r²（ｘ）dxする積分装置と、 (d) 多数の記憶セルからなり、かつ、これら記憶
セルに出力タツプを有してなり、前記積分装置
の積分値が入力されてこれを前記記憶セルに順
次記憶していくアナログシフトレジスタと、 (e) このアナログシフトレジスタの各出力タツプ
にそれぞれ接続されたゲートと、 (f) 前記ゲートを介して前記アナログシフトレジ
スタの出力を前記記憶動作とは独立して順次読
出指示する読出シフトレジスタと、 (g) この読出シフトレジスタによつて、前記アナ
ログシフトレジスタから読出した積分値∫^ti ₀r²
（ｘ）dxを積分値∫^tn ₀r²（ｘ）dxから減算する演
算装置と、 (h) 前記演算装置の出力を表示あるいは記録する
装置。

以下、この発明の実施例を詳細に説明する。

第３図は、インパルスレスポンスｒ（ｘ）を解
析して伝送系の残響特性を例えば点列として＜S²
（ti）＞＝N∫^∞ _tir²（ｘ）で表示装置上に表示するよ
う
にした、この発明による実施例の装置を説明する
構成を示す。

第３図において、室（チヤンバー）１１内には
インパルス源１２とマイクロフオン１３とが設置
されており、マイクロフオン１３の出力はヘツド
アンプ器４を介して二乗回路１５で二乗されたの
ち積分回路１６に入れられる。この積分回路１６
の出力側は記憶装置としてのアナログシフトレジ
スタ１７の入力に接続されると共に演算増幅器２
０の非反転入力端子に接続されている。このアナ
ログシフトレジスタはBBD装置（Bucket−
Brigade charge Transfer Device…バケツト編
成電荷転送装置）となつており、このBBD装置
の記憶セルM₁，M₂，…，M_o+2からなる記憶セ
ル群に一旦記憶されたデータをクロツクと共に読
出シフトレジスタ１９によつて順次読出してい
る。上記記憶セル群にはダミー用の記憶セルを適
宜数設けておくのが好ましい。これは定常状態か
ら信号を急に切断した状態を擬似的に表示して積
分区間〔−ｔ、０〕を見やすくするためのもので
ある。したがつて必ずしも必要というものではな
い。この実施例ではM₁，M₂，M₃の３個設けて
ある。その外の記憶セルM₄，M₅，M₆…M_o+2に
は、積分回路１６で積分したt₁，t₂，t₃…tn_-1ま
での各々の積分値が記憶されるようになつてい
る。これらの記憶セルから読出されたデータは演
算増幅器２０の反転入力端子に接続されており、
この演算増幅器２０で各記憶セルM₄〜M_o+2に蓄
積された各時点の積分値が積分終了時点の積分値
∫^tn ₀r²（ｘ）dxから順次減算されるようになつてい
る。演算増幅器２０からの出力は対数圧縮回路２
１を介して表示装置２２へ送られる。なお、実際
の装置としては表示装置用のレベル軸増幅回路、
掃引波形発生回路、あるいは時間軸増幅器などが
必要に応じ設けられるが、これらの回路および装
置はこの発明の要旨に直接関係がないので省略す
る。このようにして、この実施例においては音源
からのインパルスレスポンスｒ（ｘ）が二乗され
た後に予め設定された多数の積分区間〔ti（ｉ＝
１、２…ｎ）、＋∞〕で積分した結果をアナログシ
フトレジスタを介して多数の記憶セルに一時記憶
しておいて、次いでそれらのデータを読出して演
算増幅器２０で積分終了時点の積分値から減算す
ることによつて伝送系の過渡特性を算出し、全体
の残響特性を表示するようにしている。

次にこの装置の動作について説明する。チヤン
バー１１内でペーパーピストルその他の音源１２
から発生されたインパルスはマイクロフオン１３
で収音される。この収音された信号は電気信号に
変換され、ヘツドアンプ１４を介して二乗回路１
５に与えられる。この二乗回路１５はマイクロフ
オン１３で収音されたインパルスレスポンスｒ
（ｘ）を二乗してその出力を次の積分回路１６に
送出す。この積分回路１６は特定積分区間で上記
インパルスレスポンスの二乗値r²（ｘ）を積分す
る。すなわち、積分回路１６では の計算を行なつている。この積分結果の各々はア
ナログシフトレジスタ１７に送られ、次の処理の
ため該レジスタ１７に記憶される。第４図に、こ
の発明による装置の各部の信号の波形を示す。同
図中、(a)の波形はヘツドアンプ１４の出力を示
し、(b)の曲線は複数の積分回路からなる積分回路
１６を介して積分された出力Ａ（ti）＝∫^ti(i=1,2,3…
ⁿ⁾ ₀
を示している。この出力Ａ（ti）はシフトレジス
タ１７に順次入れられ記憶セルM₄，M₅，…
M_o+2に順次記憶される。すなわち、記憶セルM₄
は積分区間〔０、t₁〕、記憶セルM₅には区間
〔０、t₂〕が、記憶セルM₆には〔０、t₃〕、記憶セ
ルM₇には〔０、t₄〕…、記憶セルM₁には〔０、
t_1-3〕…というように積分回路１６中の個々の積
分回路の出力に対応する積分値が記憶されてゆ
く。但しここで、記憶セルM₁，M₂，M₃はダミ
ー用のもので、それぞれ０が記憶され、信号を定
常状態から急に遮断した状態を明確に表示して０
位置の確認が容易になるようにするためのもので
あり、必要に応じて省略することもできる。ここ
でアナログシフトレジスタ１７と称しているもの
は、例えば既に周知のBBD装置で構成すればよ
い。この装置は任意のセツトのタツプは適当なビ
ツトパターンを内部の静的シフトレジスタとして
の読出しシフトレジスタ１９に負荷することによ
つて選択される。選択されたタツプはすべて出力
装置へ和算される。この場合アナログシフトレジ
スタ１７のシフトクロツクと、読出しクロツクと
は各々独立して設定することができるから、表示
用出力を高速で得ることが自在であり、処理のリ
アルタイム化がより一層実現し易くなつている。
このようにして、各記憶セルM₄，M₅，…M_o+2
に記憶されたデータは読出しシフトレジスタ１９
により読出され、次いで演算増幅器２０の反転入
力端子に与えられた積分回路１６から該増幅器２
０の非反転入力端子に与えられた信号と共に処理
される。すなわち、この演算増幅器２０は減算装
置として働き、積分終了時点における積分値∫^tn ₀r²
（ｘ）からBBD装置に蓄積された各積分時点の積
分値∫^ti ₀r²（ｘ）を減算している。つまり、音圧レ
ベルＳ（ｔ）の二乗である過渡応答特性＜S²（ｔ）
＞は演算増幅器２０でほぼ下記のような式にした
がつて ＜S²（ｔ）＞≒∫^tn ₀r²（ｘ）dx −∫^ti ₀r²（ｘ）dx それぞれの出力が得られる。

第４図の曲線ｃにその状態を示す。このように
して得られた演算増幅器２０からの出力は、対数
圧縮回路２１を介して10log＜S²（ｔ）＞となり、
最終的な表示装置２２へ与えられる。第４図ｄの
曲線は３点のダミー部分をもつ過渡特性の表示装
置２２上での表示を示す。

以上述べたように、この発明においては、アナ
ログシフトレジスタ（例えばBBD装置）を利用
することによつて上記アナログシフトレジスタに
所定積分区間でそれぞれ積分した値を順次蓄積
し、次いで積分終了時点の積分値から前記蓄積さ
れた値を順次減算することによつて伝送系の過渡
特性＜S²（ｔ）＞＝∫^∞ _tr²（ｘ）dxの算出が容易に行
えるように構成している。したがつて、この発明
においては実時間（リアルタイム）で精度の高い
過渡特性が表示できる。また、この発明によれ
ば、アナログ回路のみで装置を構成することがで
き、従つて構成が簡単になる効果がある。さら
に、アナログシフトレジスタ内のデータを何度で
も再利用することができる効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術によるダブルインパルス方式
を説明する図とその波形を示し、第２図は先行技
術による逆方向積分方式を説明する図とその波形
を示し、第３図はこの発明による伝送系の過渡特
性を測定し表示する装置の一実施例を示し、第４
図は第３図の実施例の装置の各部の信号波形を示
す。 １１……室（チヤンバー）、１２……インパル
ス源、１３……マイクロフオン、１４……ヘツド
アンプ、１５……二乗回路、、１６……積分回路、
１７……アナログシフトレジスタ、１９……読出
しシフトレジスタ、２０……演算増幅器、２１…
…対数圧縮回路、２２……表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) インパルスレスポンスｒ（ｘ）を解析し
   て伝送系の過渡特性を測定する装置において、 (b) 音源からの前記インパルスレスポンスｒ（ｘ）
   を二乗する装置と、 (c) 該装置からの二乗出力r²（ｘ）を、相異なる
   所定の積分区間〔０、ti（ｉ＝１、２、…ｎ）〕
   でそれぞれ積分∫^ti ₀r²（ｘ）dxする積分装置と、 (d) 多数の記憶セルからなり、かつ、これら記憶
   セルに出力タツプを有してなり、前記積分装置
   の積分値が入力されてこれを前記記憶セルに順
   次記憶していくアナログシフトレジスタと、 (e) このアナログシフトレジスタの各出力タツプ
   にそれぞれ接続されたゲートと、 (f) 前記ゲートを介して前記アナログシフトレジ
   スタの出力を前記記憶動作とは独立して順次読
   出指示する読出シフトレジスタと、 (g) この読出シフトレジスタによつて、前記アナ
   ログシフトレジスタから読出した積分値∫^ti ₀r²
   （ｘ）dxを積分値∫^tn ₀r²（ｘ）dxから減算する演
   算装置と、 (h) 前記演算装置の出力を表示あるいは記録する
   装置と、 を具備することを特徴とする伝送系の過渡特性測
   定装置。