JPH112563A - ３次元スピーカ指向特性予測方法 - Google Patents
３次元スピーカ指向特性予測方法Info
- Publication number
- JPH112563A JPH112563A JP9154171A JP15417197A JPH112563A JP H112563 A JPH112563 A JP H112563A JP 9154171 A JP9154171 A JP 9154171A JP 15417197 A JP15417197 A JP 15417197A JP H112563 A JPH112563 A JP H112563A
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- JP
- Japan
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- data
- speaker
- directional pattern
- dimensional
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 音響設計に必要となるスピーカの３次元指向
特性データを測定することなく、水平・垂直方向の指向
特性データから、位相干渉を考慮した３次元指向特性デ
ータ予測を行い、音響設計に活かすことを目的とする。 【解決手段】 水平方向・垂直方向の指向特性データを
読み込み、スプライン補間によりデータ間を補間するこ
とで３次元指向特性データの作成を行う。そのデータを
用いて、スピーカの位置、および解析周波数を考慮する
ことで位相干渉を加味することができ、２ウェイあるい
はクラスターとしての３次元指向特性を作成することが
可能となる。これにより、カタログ上のデータのみで、
コンピュータによる音響設計が可能となる。
特性データを測定することなく、水平・垂直方向の指向
特性データから、位相干渉を考慮した３次元指向特性デ
ータ予測を行い、音響設計に活かすことを目的とする。 【解決手段】 水平方向・垂直方向の指向特性データを
読み込み、スプライン補間によりデータ間を補間するこ
とで３次元指向特性データの作成を行う。そのデータを
用いて、スピーカの位置、および解析周波数を考慮する
ことで位相干渉を加味することができ、２ウェイあるい
はクラスターとしての３次元指向特性を作成することが
可能となる。これにより、カタログ上のデータのみで、
コンピュータによる音響設計が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホール等の音場の
設計を行う際に利用するコンピュータシミュレーション
システムの音源となる３次元スピーカ指向特性予測方法
に関するものである。
設計を行う際に利用するコンピュータシミュレーション
システムの音源となる３次元スピーカ指向特性予測方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コンピュータシミュレーションを
用いた電気音響システムを考慮する音場設計が盛んに行
われている。スピーカの３次元指向特性データを用いる
ことで、スピーカのカバーエリアの検討を行うことによ
るスピーカ配置の検討、音圧分布、明瞭度等な様々な音
場の特性を予測することが可能となっており、この技術
が主流になっている。
用いた電気音響システムを考慮する音場設計が盛んに行
われている。スピーカの３次元指向特性データを用いる
ことで、スピーカのカバーエリアの検討を行うことによ
るスピーカ配置の検討、音圧分布、明瞭度等な様々な音
場の特性を予測することが可能となっており、この技術
が主流になっている。
【０００３】従来、スピーカの３次元指向特性データ
は、予測を行うことで詳細なデータを得ている。その測
定手法の一例を以下に示す。測定するスピーカを図３に
示すようにＸ軸方向をスピーカの軸方向と仮定し、回転
テーブルの上に固定する。回転テーブルは、Ｘ−Ｙ平面
上を回転するもので、回転速度を単位時間に任意の角度
（０．４秒で１．８度）になるようにコンピュータ制御
を行う。このシステムを用い、まず図３のβ＝０度にお
けるα方向０〜１８０度まで１０１方向のデータ（Ｚ軸
回転）を、回転テーブルから６ｍ離れた地点にマイクロ
ホンを固定して順次コンピュータ上に取得する。次にＸ
軸回転を行い、β＝５度に合わせて同様にデータの取得
を行う。この作業をβ＝３５５度まで繰り返すことで、
スピーカの全方向の指向特性データの測定を行うことが
できる。
は、予測を行うことで詳細なデータを得ている。その測
定手法の一例を以下に示す。測定するスピーカを図３に
示すようにＸ軸方向をスピーカの軸方向と仮定し、回転
テーブルの上に固定する。回転テーブルは、Ｘ−Ｙ平面
上を回転するもので、回転速度を単位時間に任意の角度
（０．４秒で１．８度）になるようにコンピュータ制御
を行う。このシステムを用い、まず図３のβ＝０度にお
けるα方向０〜１８０度まで１０１方向のデータ（Ｚ軸
回転）を、回転テーブルから６ｍ離れた地点にマイクロ
ホンを固定して順次コンピュータ上に取得する。次にＸ
軸回転を行い、β＝５度に合わせて同様にデータの取得
を行う。この作業をβ＝３５５度まで繰り返すことで、
スピーカの全方向の指向特性データの測定を行うことが
できる。
【０００４】一方、２ウェイスピーカ等に対しては、シ
ステムとして測定したデータを基に音場シミュレーショ
ン用のデータを使用し、音場の予測を行っていた。ま
た、スピーカがクラスターとして組んである場合は、受
音点ポイントにおいて単なるエネルギ合成で音場シミュ
レーションを行っていた。
ステムとして測定したデータを基に音場シミュレーショ
ン用のデータを使用し、音場の予測を行っていた。ま
た、スピーカがクラスターとして組んである場合は、受
音点ポイントにおいて単なるエネルギ合成で音場シミュ
レーションを行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】音響設計を行う際、ス
ピーカの指向特性は、音場を左右する重要な要素であ
り、従来では、測定を行う以外に他の方法で入手する手
段がなかった。すなわち、３次元指向特性データが存在
しないスピーカによってホールの音響設計を行う際に
は、上記に示した方法で測定を行ってから音場予測を行
うことが通常であった。この方法は、精度の高い３次元
指向特性データが必要である場合は、最もよい方法であ
ると考えられるが、測定困難な大型のスピーカの場合、
スピーカデータを測定するのに多大な時間がかかる。ま
た、使用するスピーカを入手すること自体が、困難なと
きがあるなど様々な問題点が存在する。
ピーカの指向特性は、音場を左右する重要な要素であ
り、従来では、測定を行う以外に他の方法で入手する手
段がなかった。すなわち、３次元指向特性データが存在
しないスピーカによってホールの音響設計を行う際に
は、上記に示した方法で測定を行ってから音場予測を行
うことが通常であった。この方法は、精度の高い３次元
指向特性データが必要である場合は、最もよい方法であ
ると考えられるが、測定困難な大型のスピーカの場合、
スピーカデータを測定するのに多大な時間がかかる。ま
た、使用するスピーカを入手すること自体が、困難なと
きがあるなど様々な問題点が存在する。
【０００６】一方、例えばウーハとホーンからなる２ウ
ェイシステムにおいて、各ユニットに対し入力する電力
が異なる場合、２ウェイシステムとしての指向特性は異
なるのが通常である。またクラスターを組んで使用する
場合、スピーカ間あるいはアライメントタイムなどの影
響で位相干渉などが起こり、単体で測定したスピーカの
データとは異なったデータとなり、精度の高い音場予測
が困難であった。
ェイシステムにおいて、各ユニットに対し入力する電力
が異なる場合、２ウェイシステムとしての指向特性は異
なるのが通常である。またクラスターを組んで使用する
場合、スピーカ間あるいはアライメントタイムなどの影
響で位相干渉などが起こり、単体で測定したスピーカの
データとは異なったデータとなり、精度の高い音場予測
が困難であった。
【０００７】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、データの存在しないスピーカに対して、位相干渉を
考慮した精度の高い指向特性の予測を行うことのできる
３次元スピーカ指特性予測方法を提供することを目的と
している。
で、データの存在しないスピーカに対して、位相干渉を
考慮した精度の高い指向特性の予測を行うことのできる
３次元スピーカ指特性予測方法を提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、カタログ等に通常記載されている水平・
垂直方向の指向特性データを利用し、存在しないデータ
部分をスプライン補間することで、スピーカユニット単
体の指向特性を予測できるようにしたものである。
成するために、カタログ等に通常記載されている水平・
垂直方向の指向特性データを利用し、存在しないデータ
部分をスプライン補間することで、スピーカユニット単
体の指向特性を予測できるようにしたものである。
【０００９】さらに、作成したデータあるいは測定した
データを基に、各ユニットで構成される２ウェイスピー
カの指向特性、または２つあるいは多数のスピーカでク
ラスターを組んだ時に生じるスピーカ間位相差によるク
ラスターとしての指向特性を、ある点を中心とした球上
の多数点において時系列上で各スピーカからの音圧応答
を算出し、その情報を基に高速フーリエ変換を行い、そ
のパワースペクトルから各帯域毎の平均音圧レベルを算
出することで、位相干渉を考慮した指向特性を予測する
ようにしたものである。
データを基に、各ユニットで構成される２ウェイスピー
カの指向特性、または２つあるいは多数のスピーカでク
ラスターを組んだ時に生じるスピーカ間位相差によるク
ラスターとしての指向特性を、ある点を中心とした球上
の多数点において時系列上で各スピーカからの音圧応答
を算出し、その情報を基に高速フーリエ変換を行い、そ
のパワースペクトルから各帯域毎の平均音圧レベルを算
出することで、位相干渉を考慮した指向特性を予測する
ようにしたものである。
【００１０】これにより、カタログベースのスピーカ等
データから様々なスピーカの３次元指向特性を得ること
ができ、測定データがない場合においても、音場のシミ
ュレーションが行うことができる。
データから様々なスピーカの３次元指向特性を得ること
ができ、測定データがない場合においても、音場のシミ
ュレーションが行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、水平・垂直方向の指向特性データを利用し、存在し
ないデータ部分をスプライン補間することで、スピーカ
ユニット単体の指向特性を予測する３次元スピーカ指向
特性予測方法であり、測定を行うことなくカタログデー
タを拾うことより、そのデータを基にスプライン補間を
かけ、３次元の指向特性データを作成できるという作用
を有する。
は、水平・垂直方向の指向特性データを利用し、存在し
ないデータ部分をスプライン補間することで、スピーカ
ユニット単体の指向特性を予測する３次元スピーカ指向
特性予測方法であり、測定を行うことなくカタログデー
タを拾うことより、そのデータを基にスプライン補間を
かけ、３次元の指向特性データを作成できるという作用
を有する。
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、作成し
たデータあるいは測定したデータを基に、各ユニットで
構成される２ウェイスピーカの指向特性、または２つあ
るいは多数のスピーカでクラスターを組んだ時に生じる
スピーカ間位相差によるクラスターとしての指向特性
を、ある点を中心とした球上の多数点において時系列上
で各スピーカからの音圧応答を算出し、その情報を基に
高速フーリエ変換を行い、そのパワースペクトルから各
帯域毎の平均音圧レベルを算出することで、位相干渉を
考慮した指向特性を予測する３次元スピーカ指向特性予
測方法であり、予測したデータや測定して得られたデー
タを基に、クラスターあるいは２ウェイスピーカなど複
数のユニットで構成された位相干渉を伴うスピーカに関
して、高速フーリエ変換演算を用いることで、位相干渉
を考慮した３次元指向特性データを構築できるという作
用を有する。
たデータあるいは測定したデータを基に、各ユニットで
構成される２ウェイスピーカの指向特性、または２つあ
るいは多数のスピーカでクラスターを組んだ時に生じる
スピーカ間位相差によるクラスターとしての指向特性
を、ある点を中心とした球上の多数点において時系列上
で各スピーカからの音圧応答を算出し、その情報を基に
高速フーリエ変換を行い、そのパワースペクトルから各
帯域毎の平均音圧レベルを算出することで、位相干渉を
考慮した指向特性を予測する３次元スピーカ指向特性予
測方法であり、予測したデータや測定して得られたデー
タを基に、クラスターあるいは２ウェイスピーカなど複
数のユニットで構成された位相干渉を伴うスピーカに関
して、高速フーリエ変換演算を用いることで、位相干渉
を考慮した３次元指向特性データを構築できるという作
用を有する。
【００１３】以下、本発明の実施の形態について、図面
を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態にお
ける３次元指向特性データを作成するまでのフロー図を
示している。なお、図３に示すβ＝０、９０、１８０、
２７０におけるα＝０〜１８０までのデータが、測定デ
ータとしてあるいはカタログデータとして存在するもの
と仮定する。図１において、まずステップ１で水平・垂
直方向の指向特性データを読み込む。次にステップ２で
可聴範囲における１／３ｏｃｔ．毎の指向特性データを
算出するため帯域ループを回す。そこでステップ３で、
データが存在するか否かの確認を行い、もしデータが存
在しない場合は、ステップ４でダミーデータを作成し
（１０ｄＢ無指向性データ）、次の帯域へループを回
す。データが存在する場合は、ステップ５へ進み、図３
のα＝５〜１７５度まで（５度おき）のループを行う。
そこで各αに対し、ステップ６で図３のβ＝０、９０、
１８０、２７０度の音圧レベルデータからスプライン補
間を用いることで、β＝５度おきのデータを作成する。
具体的には、水平（β＝０度、１８０度）と垂直（β＝
９０度、２７０度）の計４点の音圧データを用い、βを
５度おきに変化させた時（β＝０〜９０度の時は１８０
分割で計１９点）の音圧レベルを（数１）の閉じた曲線
を前提にしたスプライン補間を用いて、分割したデータ
の数だけデータを作成する。
を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の第１の実施の形態にお
ける３次元指向特性データを作成するまでのフロー図を
示している。なお、図３に示すβ＝０、９０、１８０、
２７０におけるα＝０〜１８０までのデータが、測定デ
ータとしてあるいはカタログデータとして存在するもの
と仮定する。図１において、まずステップ１で水平・垂
直方向の指向特性データを読み込む。次にステップ２で
可聴範囲における１／３ｏｃｔ．毎の指向特性データを
算出するため帯域ループを回す。そこでステップ３で、
データが存在するか否かの確認を行い、もしデータが存
在しない場合は、ステップ４でダミーデータを作成し
（１０ｄＢ無指向性データ）、次の帯域へループを回
す。データが存在する場合は、ステップ５へ進み、図３
のα＝５〜１７５度まで（５度おき）のループを行う。
そこで各αに対し、ステップ６で図３のβ＝０、９０、
１８０、２７０度の音圧レベルデータからスプライン補
間を用いることで、β＝５度おきのデータを作成する。
具体的には、水平（β＝０度、１８０度）と垂直（β＝
９０度、２７０度）の計４点の音圧データを用い、βを
５度おきに変化させた時（β＝０〜９０度の時は１８０
分割で計１９点）の音圧レベルを（数１）の閉じた曲線
を前提にしたスプライン補間を用いて、分割したデータ
の数だけデータを作成する。
【００１４】
【数１】
【００１５】以上の操作をα＝１７５まで行い、各帯域
におけるスピーカ単体ユニット＋スピーカボックスにお
ける３次元指向特性データの作成を行うことが可能とな
る（ステップ７）。
におけるスピーカ単体ユニット＋スピーカボックスにお
ける３次元指向特性データの作成を行うことが可能とな
る（ステップ７）。
【００１６】（実施の形態２）図２は本発明の第２の実
施の形態における位相干渉を考慮した２ウェイスピーカ
等の複数のユニットからなるスピーカあるいはクラスタ
ーとしての３次元指向特性を作成するためのフロー図で
ある。
施の形態における位相干渉を考慮した２ウェイスピーカ
等の複数のユニットからなるスピーカあるいはクラスタ
ーとしての３次元指向特性を作成するためのフロー図で
ある。
【００１７】実施の形態１により予測したデータ、ある
いは過去に測定したデータ等を使用し、図２のフロー図
より様々なスピーカの組み合わせによるクラスターとし
ての指向特性を予測することが可能となる。まず、ステ
ップ１１でクラスターの中心点を原点とするクラスター
座標系における各スピーカの正確な位置座標をインプッ
トする。次にステップ１２で正確な振り角をインプット
し、ステップ１３で入力ワッテージ比率（どれか一つの
スピーカは１Ｗとする）をインプットする。各パラメー
タを設定後、ステップ１４において、クラスターの中心
点からｒｍ（何ｍでもよい）離れた点（クラスターの中
心点と測定した点とが同様な位置関係にある球面上の
点）において、球面状に受音点を設定する。その受音点
１点毎に位相干渉を考慮した音圧レベルを算出してゆ
く。算出手法は、ステップ１５で、各スピーカから受音
点に到達した際の音圧レベルと到達時間を算出し、音圧
時系列応答を作成する。そこで作成したデータをもと
に、ステップ１６で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算を
行い、ステップ１７でパワースペクトルを算出する。こ
のパワースペクトルから、ステップ１８で各帯域におけ
る帯域フィルターをかけ、ステップ１９でそのデータか
ら音圧レベルの平均値を算出する。この作業を、球面上
のすべての点で行い、最後にステップ２０で１ｍ１Ｗ換
算を行い、指向特性のデータの作成を終了する（ステッ
プ２１）。
いは過去に測定したデータ等を使用し、図２のフロー図
より様々なスピーカの組み合わせによるクラスターとし
ての指向特性を予測することが可能となる。まず、ステ
ップ１１でクラスターの中心点を原点とするクラスター
座標系における各スピーカの正確な位置座標をインプッ
トする。次にステップ１２で正確な振り角をインプット
し、ステップ１３で入力ワッテージ比率（どれか一つの
スピーカは１Ｗとする）をインプットする。各パラメー
タを設定後、ステップ１４において、クラスターの中心
点からｒｍ（何ｍでもよい）離れた点（クラスターの中
心点と測定した点とが同様な位置関係にある球面上の
点）において、球面状に受音点を設定する。その受音点
１点毎に位相干渉を考慮した音圧レベルを算出してゆ
く。算出手法は、ステップ１５で、各スピーカから受音
点に到達した際の音圧レベルと到達時間を算出し、音圧
時系列応答を作成する。そこで作成したデータをもと
に、ステップ１６で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算を
行い、ステップ１７でパワースペクトルを算出する。こ
のパワースペクトルから、ステップ１８で各帯域におけ
る帯域フィルターをかけ、ステップ１９でそのデータか
ら音圧レベルの平均値を算出する。この作業を、球面上
のすべての点で行い、最後にステップ２０で１ｍ１Ｗ換
算を行い、指向特性のデータの作成を終了する（ステッ
プ２１）。
【００１８】このように、本実施の形態２によれば、水
平・垂直方向の指向特性データから様々なパターンにお
ける３次元スピーカ指向特性を予測作成することが可能
となる。
平・垂直方向の指向特性データから様々なパターンにお
ける３次元スピーカ指向特性を予測作成することが可能
となる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、上記実施の形態から明らかな
ように、音場シミュレーションを行う際に必要とされる
指向特性データが、一般的に普及されているカタログ等
から水平・垂直方向の指向特性を読み取ることにより、
３次元指向特性データの作成を行うことが可能となる。
これにより、測定データがない場合においても、精度の
高い音場シミュレーションが可能になる。
ように、音場シミュレーションを行う際に必要とされる
指向特性データが、一般的に普及されているカタログ等
から水平・垂直方向の指向特性を読み取ることにより、
３次元指向特性データの作成を行うことが可能となる。
これにより、測定データがない場合においても、精度の
高い音場シミュレーションが可能になる。
【図１】１ユニットにおる３次元指向特性と作成するた
めのフロー図
めのフロー図
【図２】２ウェイ、クラスターとしての３次元指向特性
と作成するためのフロー図
と作成するためのフロー図
【図３】スピーカ３次元指向特性測定方法の模式図
α 水平方向回転（Ｚ軸回転） β 垂直不幸回転（Ｘ軸回転）
Claims (2)
- 【請求項１】 水平・垂直方向の指向特性データを利用
し、存在しないデータ部分をスプライン補間すること
で、スピーカユニット単体の指向特性を予測する３次元
スピーカ指向特性予測方法。 - 【請求項２】 作成したデータあるいは測定したデータ
を基に、各ユニットで構成される２ウェイスピーカの指
向特性、または２つあるいは多数のスピーカでクラスタ
ーを組んだ時に生じるスピーカ間位相差によるクラスタ
ーとしての指向特性を、ある点を中心とした球上の多数
点において時系列上で各スピーカからの音圧応答を算出
し、その情報を基に高速フーリエ変換を行い、そのパワ
ースペクトルから各帯域毎の平均音圧レベルを算出する
ことで、位相干渉を考慮した指向特性を予測する３次元
スピーカ指向特性予測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15417197A JP3681511B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | ３次元スピーカ指向特性予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15417197A JP3681511B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | ３次元スピーカ指向特性予測方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH112563A true JPH112563A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3681511B2 JP3681511B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=15578394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15417197A Expired - Fee Related JP3681511B2 (ja) | 1997-06-11 | 1997-06-11 | ３次元スピーカ指向特性予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681511B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012034312A (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 放射指向特性推定方法とその装置とプログラム |
-
1997
- 1997-06-11 JP JP15417197A patent/JP3681511B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012034312A (ja) * | 2010-08-03 | 2012-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 放射指向特性推定方法とその装置とプログラム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3681511B2 (ja) | 2005-08-10 |
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