JPH04256814A - 音場シミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、虚像法を用いて、室内
の任意の点の音場をシミュレーションする音場シミュレ
ーション装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】室内の任意の位置の音場（エコータイム
パターン、反射経路、反射音の入力方向等）を求めるた
め、音を光と同様の性質を持つと仮定し、反射面で入射
角と反射角が等しくなるような方式で、音源から受聴位
置までの音の反射経路を計算する虚像法と呼ばれる音場
シミュレーション方法が用いられている。

【０００３】（図８）は従来の音場シミュレーションを
行うホールの音源と受聴点の関係を示す図である。

【０００４】（図８）において、７は音場シミュレーシ
ョンを行うためのホール、８は音源、９は受聴点であり
、矢印は音源の指向性の方向を示す。

【０００５】（図７）は従来の音場シミュレーション装
置の構成を示す図である。３は反射音の計算を行う反射
音計算手段、２はスピーカの指向性を記憶するスピーカ
指向性メモリー、６は計算結果を出力する出力手段であ
る。

【０００６】以上のように設定された従来の音場シミュ
レーション装置を（図８）、（図７）に従って説明する
。

【０００７】まず、（図８）に示す受聴点９から音源８
までの直接音を反射音計算手段３により計算する。その
直接音の音圧レベルは、音源８と受聴点９との距離に比
例した減衰をする。次に、音が１回反射した場合を計算
する。反射すると音は反射した面の材質に応じた吸音率
分だけエネルギーを減衰する。また、前記直接音の計算
の場合と同様、距離に比例した分だけ減衰する。このよ
うな計算を指定した反射回数だけ反射音計算手段３によ
り計算を行い、その計算結果を表示する出力手段６では
音源８から受音点９までの反射経路と、受音点９でのエ
コータイムパターン等を求めることが可能である。

【０００８】また、使用する音源８（スピーカ）の指向
特性をスピーカ指向性メモリー２に記憶し、計算に使用
することが可能である。受音点９に届いた音線が、音源
８のどの方向から出力された音線かを判断し、予め記憶
されたスピーカ指向性メモリー２からその音線の音圧レ
ベルを選び出して計算する。これにより、実際に使用す
るスピーカを用いてのシミュレーションが可能となり、
より正確な結果を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、音源の指向性のみを考慮しているだけ
であるため、受音点９でマイク録音等を行おうとした場
合、マイクの指向性が考慮されていないため、無指向性
以外のマイクを用いた場合の受音点の音響特性をより正
確にシミュレーションできないという欠点があった。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、受音点のマイ
クの指向性を入力することを可能にし、マイクの指向特
性から受音位置に入る音線の方向にあった音圧レベルを
選択し計算することにより、どのような指向性のマイク
もしくはスピーカを用いた場合でもシミュレーション可
能な音場シミュレーション装置の提供を目的とするもの
である。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の音場シミュレーション装置は、受音位置のマイ
クの指向性を記憶するマイク指向性メモリーと、音源の
指向性を記憶するスピーカ指向性メモリーと、音源と受
音位置の間の反射経路を計算する反射音計算手段と、反
射音計算手段により求められた反射音の指向性をマイク
指向性メモリおよびスピーカ指向性メモリから選択する
指向性選択手段と、この指向性選択手段により選択され
た指向性データを用いて重み付けを行う指向性演算手段
とを備え、指向性演算手段の演算で求められた反射音に
マイクの指向性およびスピーカの指向性の重み付けを行
うことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明はこの構成によって、反射音計算手段で
計算された受音位置に入射する反射音に、受音位置のマ
イクの指向性の重み付けを行うことにより、より実際の
使用状況にあった音場シミュレーションを行うことが可
能である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１４】（図１）は本発明の第１の実施例における
、音場シミュレーション装置の構成を示す図である。

【００１５】（図１）において、１は予め測定してある
、マイクの指向性を記憶するマイク指向性メモリー、２
はスピーカの指向性を記憶するスピーカ指向性メモリー
、３は虚像法により音源から受音点までの反射経路を計
算する反射音計算手段、４は反射音計算手段３により求
められた反射音に対し、マイク指向性メモリー１および
スピーカ指向性メモリー２から指向性を選択する指向性
選択手段、５は、この選択された指向性データを用いて
重み付けを行う指向性演算手段、６は計算結果を出力す
る出力手段である。

【００１６】（図２）は音場シミュレーションを行うス
ピーカ（音源）やマイク（受聴点）の配置を示す図であ
る。（図２）において、７は音場シミュレーションを行
うホール、８は音源、９は受音点であり、矢印はそれぞ
れの指向性の方向を示す。

【００１７】まず、シミュレーションに使用するマイク
の指向性を測定する。（図３）はマイクの指向性を示す
図である。（図３）より明らかなように、マイクの指向
性は軸対称となっているため、マイクに対し水平面上の
指向性を測定しておけばよい。この指向性をシミュレー
ションに必要な周波数分だけ測定し、マイク指向性メモ
リー１に記憶しておく。同様に、スピーカの指向性はス
ピーカ指向性メモリー２に記憶しておく。

【００１８】次に、（図２）のホール７内の任意の位置
に音源８を置いた場合の受音点９に設置されたマイクに
入力される反射音を求める場合を考える。

【００１９】従来例で説明したように、音源８から受音
点９に入射する反射音経路を、音を光と同じ性質を持っ
たものとして計算する虚像法を用いて反射音計算手段３
により求める。次に、指向性選択手段４により、計算で
求められた受音点９に入る反射音の入射する角度を計算
し、求められた角度に対応する指向性データを、マイク
指向性メモリー１に記憶されたマイクの指向性から選択
する。選択した指向性データを指向性演算手段５で受音
点９に入射した反射音と掛け合わせる。この操作を受音
点９に入ったすべての反射音に対して行う。また、受音
点９に入る反射音が音源８のどの方向から発射された音
線かを求め、スピーカ指向性メモリー２から選択する。 この選択した指向性データを前記方法と同様に指向性演
算手段５で畳み込み演算を行う。以上の計算結果からイ
ンパルス応答や、反射音構造を出力手段６により出力す
る。

【００２０】このことにより受音点において、実際のマ
イクやスピーカを用いた場合の指向性が考慮されたこと
になり、より精度の良いインパルス応答や３次元的な反
射音構造データを得ることが可能となる。

【００２１】（図４）は、本方法によりシミュレーショ
ンした結果と従来の結果を比較した図を示す。（図４（
ａ））は無指向性の音源と無指向性マイクを用いた場合
の周波数４００Ｈｚにおけるインパルス応答、（図４（
ｂ））は無指向性の音源と指向性マイクを用いた場合の
周波数４００Ｈｚにおけるインパルス応答である。

【００２２】（図５）は本発明の第２の実施例の音場シ
ミュレーション装置の構成を示す図である。（図５）に
おいて、１０は電気系のインパルス応答を記憶しておく
インパルス応答メモリー、１１は反射音計算手段３より
求められたインパルス応答とインパルス応答メモリー１
０のインパルス応答を畳み込む畳み込み演算手段、１２
は得られたインパルス応答をＦＦＴするフーリエ変換手
段である。また、第１の実施例と同一の構成要件は同一
の符号を付している。

【００２３】以上のように構成された音場シミュレーシ
ョン装置について、以下その動作を説明する。

【００２４】まず、シミュレーションに使用するマイク
，スピーカ，アンプ等の再生系のインパルス応答を求め
ておく必要がある。本実施例においては、実際に使用す
る再生系のインパルス応答を測定した。

【００２５】次に、実際に音場シミュレーションを行う
場所の反射音演算を第１の実施例に示した方法で行い、
受音点９のインパルス応答を求める。求められた受音点
９のインパルス応答に、すでにインパルス応答メモリー
１０に記憶されている再生系のインパルス応答を畳み込
み演算手段１１により畳み込む。この結果、実際に前記
再生系をシミュレーション対象のホールで使用した場合
のインパルス応答が求められる。

【００２６】前記インパルス応答をフーリエ変換手段１
２により、ＦＦＴ処理して周波数特性に変換する。ここ
で、ハウリングはその系の伝達関数Ｇ（ω）、アンプの
ゲインをｑとすると、ｑ・Ｇ（ω）が１を越える場合に
起きることから、周波数特性の結果からハウリングしや
すい周波数とハウリングマージンを求めることが可能で
ある。（図６）にシミュレーション結果の周波数特性を
示す。上記シミュレーションを何回か繰り返すことによ
り、ハウリングマージンの大きいスピーカとマイクの位
置や、その指向性を求めることができる。

【００２７】以上のように、収音再生系のインパルス応
答を音場シミュレーションにより求められたインパルス
応答と畳み込み、フーリエ変換することにより、ハウリ
ング周波数をシミュレーションすることが可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、予めマイクの指
向特性を記憶し、虚像法を用いてシミュレーションした
ホール等の反射音構造に、マイクの指向性を重み付けす
ることにより、実際に使用するマイクを使用し収音した
場合のインパルス応答を求めることが可能となり、より
精度のよい音場シミュレーションを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における音場シミュレー
ション装置の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例における音源，受聴点の
配置図である。

【図３】本発明の実施例に適用するマイクの指向性を示
す図である。

【図４】シミュレーション結果の比較を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施例における音場シミュレー
ション装置の構成図である。

【図６】本発明の第２の実施例におけるシミュレーショ
ン計算結果の周波数特性を示す図である。

【図７】従来の音場シミュレーション装置の構成図であ
る。

【図８】従来の音場シミュレーション装置における音源
，受聴点の配置図である。

【符号の説明】

１　　マイク指向性メモリー ２　　スピーカ指向性メモリー ３　　反射音計算手段 ４　　指向性選択手段 ５　　指向性演算手段 １０　　インパルス応答メモリー １１　　畳み込み演算手段 １２　　フーリエ変換手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　マイクの指向性を記憶するマイク指向
   性メモリーと、スピーカの指向性を記憶するスピーカ指
   向性メモリーと、音源から受音点までの反射経路を計算
   する反射音計算手段と、前記反射音計算手段により求め
   られた反射音の指向性を前記マイク指向性メモリーおよ
   びスピーカ指向性メモリから選択する指向性選択手段と
   、前記指向性選択手段により選択された指向性データを
   用いて重みづけを行う指向性演算手段とを備え、前記指
   向性演算手段の演算で求められた反射音にマイクの指向
   性およびスピーカの指向性の重み付けを行うことを特徴
   とした音場シミュレーション装置。
2. 【請求項２】　　マイク、スピーカ等の収音再生系のイ
   ンパルス応答を記憶しておくインパルス応答メモリーと
   、反射音を求める反射音演算手段より求められたインパ
   ルス応答と前記インパルス応答メモリーのインパルス応
   答とを畳み込む畳み込み演算手段と、前記畳み込み演算
   手段より得られたインパルス応答をフーリエ変換するフ
   ーリエ変換手段とを備え、前記フーリエ変換手段によっ
   て得られた周波数特性より収音再生系のハウリング周波
   数を推定することを特徴とした音場シミュレーション装
   置。