JPS60173423A - 音場解析法 - Google Patents
音場解析法Info
- Publication number
- JPS60173423A JPS60173423A JP3054084A JP3054084A JPS60173423A JP S60173423 A JPS60173423 A JP S60173423A JP 3054084 A JP3054084 A JP 3054084A JP 3054084 A JP3054084 A JP 3054084A JP S60173423 A JPS60173423 A JP S60173423A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wall surface
- sound source
- virtual
- wall
- sound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H7/00—Measuring reverberation time ; room acoustic measurements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、劇場やホール等の建築音響設計あるいは自動
風８内における音響、設計ておいて、設計の効率化、高
精度化をねらいとして、音響特性について施行前に評価
することのできるデータを短時間かつ高精度に提供する
ことのできる音場解析法に関するものである。
風８内における音響、設計ておいて、設計の効率化、高
精度化をねらいとして、音響特性について施行前に評価
することのできるデータを短時間かつ高精度に提供する
ことのできる音場解析法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
近年、室内音響設計の分野においてコンピュータシミュ
レーションが行なわれつつある。特に劇場やホール等の
大空間を対象とする場合の解析法としては、コンピュー
タの記憶答量等の制約や実用性の面から幾何音響学的な
手法である虚像法が採用される場合が多い。
レーションが行なわれつつある。特に劇場やホール等の
大空間を対象とする場合の解析法としては、コンピュー
タの記憶答量等の制約や実用性の面から幾何音響学的な
手法である虚像法が採用される場合が多い。
以下に従来の虚像法について説明する。
第１図は従来の虚像法を二次元形状の室内に適用した場
合を示すものであり、多数存在する二次反射音のうちの
１本を示している。図中、１〜１６は室を構成する壁面
であり、それぞれ適切な吸音率や形状データが与えられ
ている。２６はこれらの壁面１〜１６に四重れた室内音
響空間を示す。１７は室内に置かれた音源を示しており
、１８は受聴点である。そしてこの受聴点１８における
音響特性を得るために、直接音や各壁面からの一次反射
音、多次反射音をめる。第１図は代表例と（〜て音源１
了から壁面８、壁面子を経て受聴点１８へ達する二次反
射音について示したものであり、１９は音源１４の壁面
８に対する虚音源、２０は壁面８上の中間反射点、２１
は虚音源１９の壁面７に対する虚音源、２２は壁面７上
の中間反射点を示す。２３〜２５はそれぞれ音源１７か
ら受聴点１８への音線経路を示す。
合を示すものであり、多数存在する二次反射音のうちの
１本を示している。図中、１〜１６は室を構成する壁面
であり、それぞれ適切な吸音率や形状データが与えられ
ている。２６はこれらの壁面１〜１６に四重れた室内音
響空間を示す。１７は室内に置かれた音源を示しており
、１８は受聴点である。そしてこの受聴点１８における
音響特性を得るために、直接音や各壁面からの一次反射
音、多次反射音をめる。第１図は代表例と（〜て音源１
了から壁面８、壁面子を経て受聴点１８へ達する二次反
射音について示したものであり、１９は音源１４の壁面
８に対する虚音源、２０は壁面８上の中間反射点、２１
は虚音源１９の壁面７に対する虚音源、２２は壁面７上
の中間反射点を示す。２３〜２５はそれぞれ音源１７か
ら受聴点１８への音線経路を示す。
以−ヒのように構成された従来の虚像法について以下そ
の二次反射音を例として解析手順を説明する。
の二次反射音を例として解析手順を説明する。
処理１；壕ず音源１７の壁面８に対する虚音源１９およ
び虚音源１９の壁面７に対する虚音源２１をつくる。こ
の時に要する計算時間をαとする。。
び虚音源１９の壁面７に対する虚音源２１をつくる。こ
の時に要する計算時間をαとする。。
処理２：音線経路２３がすでに１っているどして、次に
壁面７ Ｊ二の中間反射点２２から虚音源１９へ向かう
線分２４が壁面８に対し交点２０をもつかどうかを判定
する。この時に要する計算時間をβとする。
壁面７ Ｊ二の中間反射点２２から虚音源１９へ向かう
線分２４が壁面８に対し交点２０をもつかどうかを判定
する。この時に要する計算時間をβとする。
処理３：線分２４が他の壁面と交わるかどうかを判定し
、交わらなければ音線経路２４は存在すると考えて次の
音線経路２５に関する判定へ移る。
、交わらなければ音線経路２４は存在すると考えて次の
音線経路２５に関する判定へ移る。
もし交われば音源１７から壁面８および壁面７を経て受
聴点１８へ達する二次反射音は存在しないとする。この
時の計算時間は、室を構成する壁面数をｎ、他の壁面と
交わる確率をＰとするとＰ（ｎ−１）βとなる。
聴点１８へ達する二次反射音は存在しないとする。この
時の計算時間は、室を構成する壁面数をｎ、他の壁面と
交わる確率をＰとするとＰ（ｎ−１）βとなる。
したがって、一枚の壁面８に関する処理に要する計算時
間は、α；ｏ５β、ｎ〉１とすると、α＋β十Ｐ （ｎ
−１）β−β（１，５＋ ｎＰ ） −・（１）となる
。一般に氾次反射音に関する解析において壁面に関する
処理を行なう回数は２次反射についてのすべての壁面の
順列を考える必要から、ｎ（ｎ−１） となり、これに
必要な計算時間は、β（１，ｓ＋ｎＰ）ｎ（ｎ−１）”
’子β（１，６＋ｎＰ ）ｒ１′！−・（２）となる
。
間は、α；ｏ５β、ｎ〉１とすると、α＋β十Ｐ （ｎ
−１）β−β（１，５＋ ｎＰ ） −・（１）となる
。一般に氾次反射音に関する解析において壁面に関する
処理を行なう回数は２次反射についてのすべての壁面の
順列を考える必要から、ｎ（ｎ−１） となり、これに
必要な計算時間は、β（１，ｓ＋ｎＰ）ｎ（ｎ−１）”
’子β（１，６＋ｎＰ ）ｒ１′！−・（２）となる
。
しかしながら、上記のような解析手順では音響空間を構
成する壁面数ｎおよび反射回数２の増加とともに壁面に
関する処理回数は指数関数的に増大し、計算時間は膨大
となってし１う。そのため劇場やホール、自動車室内な
ど複雑な形状を有する音響空間については、解析の際形
状を大胆に単純化しかつ反射回数も極力小さくおさえる
などの制約が必要となり、音響特性評価を高精度かつ迅
速に行なうことが困難であるという問題点を有していた
。
成する壁面数ｎおよび反射回数２の増加とともに壁面に
関する処理回数は指数関数的に増大し、計算時間は膨大
となってし１う。そのため劇場やホール、自動車室内な
ど複雑な形状を有する音響空間については、解析の際形
状を大胆に単純化しかつ反射回数も極力小さくおさえる
などの制約が必要となり、音響特性評価を高精度かつ迅
速に行なうことが困難であるという問題点を有していた
。
発明の目的
本発明は上記従来の問題点を解消するもので、壁面に関
する処理回数を減らすことにより計算時間の大幅な短縮
をはかり、複雑な形状を有する音響空間に対しても迅速
かつ高精度な音響特性評価の可能な音場解析法を提供す
ることを目的とする。
する処理回数を減らすことにより計算時間の大幅な短縮
をはかり、複雑な形状を有する音響空間に対しても迅速
かつ高精度な音響特性評価の可能な音場解析法を提供す
ることを目的とする。
発明の構成
本発明は音源から受聴点に到達する直接音１反射音の軌
跡を各壁面に対する虚音源を設けることによりめて該受
聴点での音響特性を得る虚像法において、音線経路上の
ある壁面Ｗ内の反射点から次の壁面上の反射点をめる際
に、該壁面Ｗに対応する虚音源と該壁面Ｗの各頂点とを
結んで得られる立体角内に存在する各壁面のうち、該壁
面Ｗに関して該虚音源と反対側の空間に存在するものの
みを次の反射点が存在する壁面の候補であると考えて、
２次反射についてのすべての壁面の順列を網羅すること
を避けることにより、壁面に関する処理回数を飛躍的に
小さくして計算時間の大幅な減少を実現できるものであ
る。
跡を各壁面に対する虚音源を設けることによりめて該受
聴点での音響特性を得る虚像法において、音線経路上の
ある壁面Ｗ内の反射点から次の壁面上の反射点をめる際
に、該壁面Ｗに対応する虚音源と該壁面Ｗの各頂点とを
結んで得られる立体角内に存在する各壁面のうち、該壁
面Ｗに関して該虚音源と反対側の空間に存在するものの
みを次の反射点が存在する壁面の候補であると考えて、
２次反射についてのすべての壁面の順列を網羅すること
を避けることにより、壁面に関する処理回数を飛躍的に
小さくして計算時間の大幅な減少を実現できるものであ
る。
実施例の説明
第２図は先に第１図として示した二次元形状の室内にお
いて、代表例とし２て音源１Ｔから壁面８゜壁面７を経
て受聴点１８へ到達する二次反射音を解析する際に本発
明を適用した例を示すものである。第２図において、２
７．２８はそれぞれ壁面８の頂点、２９は壁面８に対応
する虚音源１９と壁面８の頂点２７および２８とを結ん
で得られる頂角（三次元形状の室内の場合には立体角）
である。
いて、代表例とし２て音源１Ｔから壁面８゜壁面７を経
て受聴点１８へ到達する二次反射音を解析する際に本発
明を適用した例を示すものである。第２図において、２
７．２８はそれぞれ壁面８の頂点、２９は壁面８に対応
する虚音源１９と壁面８の頂点２７および２８とを結ん
で得られる頂角（三次元形状の室内の場合には立体角）
である。
以下、本発明を適用した場合の解析手順について説明す
る。
る。
捷ず、音源１７の壁面８に対する虚音源１９をめる。次
に虚音源１９と壁面８の頂角２７゜２８をそれぞれ結ぶ
ことにより頂角（三次元形状の室内の場合は立体角！２
９をつくる。次にこの頂角２９内に含捷れかつ壁面８に
対して虚音源１９と反対側の空間に存在する壁面を選び
出す。
に虚音源１９と壁面８の頂角２７゜２８をそれぞれ結ぶ
ことにより頂角（三次元形状の室内の場合は立体角！２
９をつくる。次にこの頂角２９内に含捷れかつ壁面８に
対して虚音源１９と反対側の空間に存在する壁面を選び
出す。
第２図においては壁面６，７がこれに相当し、音源１Ｙ
から〜１ず壁面８で反射される多次反射音が次に反射す
る可能性のある壁面は壁面６，７の２つ以外に存在しな
い。とぐに音源から発した音がまず壁面８で反射される
二次反射音については、音源１γ→壁面８→壁面６→受
聴点１８および音源１γ→壁面８→壁面７→受聴点１８
の２通りについてのみその存否を判定すればよいことに
なる。
から〜１ず壁面８で反射される多次反射音が次に反射す
る可能性のある壁面は壁面６，７の２つ以外に存在しな
い。とぐに音源から発した音がまず壁面８で反射される
二次反射音については、音源１γ→壁面８→壁面６→受
聴点１８および音源１γ→壁面８→壁面７→受聴点１８
の２通りについてのみその存否を判定すればよいことに
なる。
いまひとつの虚音源について次に反射する可能性のある
壁面を選び出すための計算時間をγ、またこの時選び出
された壁面数が全体の壁面数ｎの１００を係（ｔ＜１）
に減少すると考えると、一般にＵ次反射音を解析する際
に処理すべき壁面数氾−１ ばｎ （ｔｎ ） となり、壁面を選び出すために要す
る総計算時間はｎ（ｔｎ） γとなる。また選ばれた壁
面それぞれについて交点をめる等の処理に要する計算時
間は（１）式を参考にしてβ（１，５＋ ｔｎＰ ）と
なるため、本発明を適用した場合の全体としての計算時
間は、 ρ−１ρ ｎ−＋ ＩＩ β（１，６＋ｔｎＰ）ｔ ｎ＋７ｔ、 ｎ−＝・（３）
となる。（３）式を従来の解析法による計算時間を示す
（２）式と比較すると、γを含む第２項による手間以上
に処理壁面数の減少を表わすｔによる計算時間短縮の効
果が大きく、とくに壁面数ｎ１反射次数Ｑが大きくなる
とその効果は絶大となる。
壁面を選び出すための計算時間をγ、またこの時選び出
された壁面数が全体の壁面数ｎの１００を係（ｔ＜１）
に減少すると考えると、一般にＵ次反射音を解析する際
に処理すべき壁面数氾−１ ばｎ （ｔｎ ） となり、壁面を選び出すために要す
る総計算時間はｎ（ｔｎ） γとなる。また選ばれた壁
面それぞれについて交点をめる等の処理に要する計算時
間は（１）式を参考にしてβ（１，５＋ ｔｎＰ ）と
なるため、本発明を適用した場合の全体としての計算時
間は、 ρ−１ρ ｎ−＋ ＩＩ β（１，６＋ｔｎＰ）ｔ ｎ＋７ｔ、 ｎ−＝・（３）
となる。（３）式を従来の解析法による計算時間を示す
（２）式と比較すると、γを含む第２項による手間以上
に処理壁面数の減少を表わすｔによる計算時間短縮の効
果が大きく、とくに壁面数ｎ１反射次数Ｑが大きくなる
とその効果は絶大となる。
第３図は本発明を壁面数２００のホールに適用して３次
反射音について解析を行ったものである。
反射音について解析を行ったものである。
スーパーミニコンクラスの計算機を用いると従来約８時
間かかっていた計算時間が４分５３秒に短縮する。
間かかっていた計算時間が４分５３秒に短縮する。
以上のように本実施例によれば、ある壁面Ｗ上の反射点
から次の反射点をめる際に、該壁面Ｗに対応する虚音源
と該壁面Ｗの各頂点とを結んで得られる頂角（立体角）
内に存在する各壁面のうち、該壁面Ｗに関して該虚音源
と反対側の空間に存在するもののみを次の反射点が存在
する壁面の候補であるとして交点算出等の処理の対象と
し、高次反射音について多数の壁面の組合せを網羅する
ことを避けることにより、壁面に関する処理回数を飛躍
的に小さくして計算時間の大幅な短縮を実現することが
できる。
から次の反射点をめる際に、該壁面Ｗに対応する虚音源
と該壁面Ｗの各頂点とを結んで得られる頂角（立体角）
内に存在する各壁面のうち、該壁面Ｗに関して該虚音源
と反対側の空間に存在するもののみを次の反射点が存在
する壁面の候補であるとして交点算出等の処理の対象と
し、高次反射音について多数の壁面の組合せを網羅する
ことを避けることにより、壁面に関する処理回数を飛躍
的に小さくして計算時間の大幅な短縮を実現することが
できる。
発明の効果
本発明は有限個の壁面で構成された音響空間内において
音源から受聴点へ到達する音の軌跡を各壁面に対する虚
音源を設けることによりめて受聴点での音響特性を解析
する虚像法において、音の軌跡すなわち音線経路上のあ
る壁面Ｗ内の反射点から次の反射点をめる際に、該壁面
Ｗに対応する虚音源と該壁面Ｗの各頂点とを結んで得ら
れる立体角内に存在する各壁面のうち、該壁面ＷＫ関し
て該虚音源Ｓと反対側の空間に存在する壁面のみを次の
反射点が存在する壁面の候補として処理の対称とし、反
射壁面の多くの組合せを網羅することを避けることによ
り、処理壁面数の大幅な削減が行え、計算時間、計算コ
ストを飛躍的に短縮することができ、従来困難であった
複雑な形状を有する室内の虚像法による高次反射音解析
を短時間に行えるという効果を得ることができる（憂れ
た音場解析を実現できるものである。
音源から受聴点へ到達する音の軌跡を各壁面に対する虚
音源を設けることによりめて受聴点での音響特性を解析
する虚像法において、音の軌跡すなわち音線経路上のあ
る壁面Ｗ内の反射点から次の反射点をめる際に、該壁面
Ｗに対応する虚音源と該壁面Ｗの各頂点とを結んで得ら
れる立体角内に存在する各壁面のうち、該壁面ＷＫ関し
て該虚音源Ｓと反対側の空間に存在する壁面のみを次の
反射点が存在する壁面の候補として処理の対称とし、反
射壁面の多くの組合せを網羅することを避けることによ
り、処理壁面数の大幅な削減が行え、計算時間、計算コ
ストを飛躍的に短縮することができ、従来困難であった
複雑な形状を有する室内の虚像法による高次反射音解析
を短時間に行えるという効果を得ることができる（憂れ
た音場解析を実現できるものである。
第１図は従来の虚像法の解析手順を示す図、第２図は本
発明を第１図に示すモデルに適用した場合の解析手順を
示す図、第３図は本発明をホールに適用して３次反射音
を解析した例を示す図である。 １〜１６・・・・・・壁面、１了・・音源、１８・・・
・受聴点、１９ ・音源１７の壁面８に関する虚音源、
２ｏ・・・・・壁面８上の反射点、２１ ・ 虚音源１
９の壁面７に関する虚音源、２２ ・壁面γ上の反射点
、２３〜２６ ・・音線経路、２６・・・音響空間。
発明を第１図に示すモデルに適用した場合の解析手順を
示す図、第３図は本発明をホールに適用して３次反射音
を解析した例を示す図である。 １〜１６・・・・・・壁面、１了・・音源、１８・・・
・受聴点、１９ ・音源１７の壁面８に関する虚音源、
２ｏ・・・・・壁面８上の反射点、２１ ・ 虚音源１
９の壁面７に関する虚音源、２２ ・壁面γ上の反射点
、２３〜２６ ・・音線経路、２６・・・音響空間。
Claims (1)
- 有限な音響空間を有限個の壁面で多面体として構成し、
該音響空間内にｉいて音源から任意に指定された受聴点
へ到達する音の軌跡を各壁面に対する虚音源を設けるこ
とによりめ、該受聴点での音響特性を解析する虚像法に
おける上記音の軌跡すなわち音線経路上のある壁面Ｗ内
の反射点から次の反射点をめる際に、該壁面Ｗに対応す
る虚音源と該壁面Ｗの各頂点とを結んで得られる立体角
内に存在する各壁面のうち、該壁面ｗＶ−関して該虚音
源と反対側の空間に存在する壁面のみを次の反射点が存
在する壁面の候補として演算処理の対象とすることを特
徴とする音場解析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054084A JPS60173423A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 音場解析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3054084A JPS60173423A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 音場解析法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60173423A true JPS60173423A (ja) | 1985-09-06 |
Family
ID=12306623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3054084A Pending JPS60173423A (ja) | 1984-02-20 | 1984-02-20 | 音場解析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60173423A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0735796A2 (en) * | 1995-03-30 | 1996-10-02 | Kabushiki Kaisha Timeware | Method and apparatus for reproducing three-dimensional virtual space sound |
| SG99852A1 (en) * | 1996-03-04 | 2003-11-27 | Timeware Kk | Method and apparatus for simulating a sound in virtual space to have a listener enjoy artificial experience of the sound |
| CN102589676A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-07-18 | 中山大学 | 一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法 |
-
1984
- 1984-02-20 JP JP3054084A patent/JPS60173423A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0735796A2 (en) * | 1995-03-30 | 1996-10-02 | Kabushiki Kaisha Timeware | Method and apparatus for reproducing three-dimensional virtual space sound |
| EP0735796A3 (en) * | 1995-03-30 | 2000-03-15 | Kabushiki Kaisha Timeware | Method and apparatus for reproducing three-dimensional virtual space sound |
| SG99852A1 (en) * | 1996-03-04 | 2003-11-27 | Timeware Kk | Method and apparatus for simulating a sound in virtual space to have a listener enjoy artificial experience of the sound |
| CN102589676A (zh) * | 2011-12-21 | 2012-07-18 | 中山大学 | 一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法 |
| CN102589676B (zh) * | 2011-12-21 | 2015-08-12 | 中山大学 | 一种基于室内空间剖分的声线追踪方法 |
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