WO2018155231A1 - 音源の検出方法及びその検出装置 - Google Patents

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雅考 中原
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Definitions

  • the present invention relates to a sound source detection method and a detection apparatus thereof, and more particularly, to a sound source detection method and a detection apparatus using a sound intensity measurement result.
  • the method 1 has an advantage that the measurement accuracy is improved because the measurement result of the sound intensity is used.
  • the above methods 2 and 3 have an advantage that they are easy to understand because useful sound source information, that is, a so-called imaginary sound source (circles shown in FIGS. 16 and 17) that gives reflection is extracted. From this, for example, if the method of extracting reflected sound (imaginary sound source) as in methods 2 and 3 can be applied to the result of measuring the sound intensity of method 1, accurate and useful sound source information It seems possible to analyze this.
  • the basic idea regarding the extraction of the imaginary sound source in the methods 2 and 3 is to determine the existence of the sound source and estimate its coordinates using the information on the peak of the sound pressure waveform measured by the microphone.
  • the measured sound pressure waveforms have different timing and amplitude. Therefore, by detecting the peak in each sound pressure waveform obtained by the microphones P1 to P3, the existence of the sound source is determined, and the coordinates of the sound source are estimated from the combination of the peak level and the time difference in each sound pressure waveform.
  • the coordinates of the sound source are estimated from the combination of the peak level and the time difference in each sound pressure waveform.
  • the present inventor has applied a new method of “peak detection”, which can be said to be a sound source extraction method in the above methods 2 and 3, to a sound source analysis method using the sound intensity measurement result in the above method 1.
  • Method 4 was devised and the usefulness of method 4 was examined.
  • the devised method of extracting sound source information sound source position
  • the method 4 for detecting sound source information from the sound intensity using the “peak detection” has the following processing steps of “acoustic intensity measurement”, “sound source extraction” and “sound source coordinate estimation” in this order.
  • the configuration of performing in is adopted.
  • the size and distance of the sound source are calculated from the peaks extracted in (4). ⁇ Estimation of sound source coordinates> (6) The peaks at I x , I y , and I z corresponding to the peaks extracted in (4) are extracted every time window width ⁇ t [seconds]. (7) The coordinates of the sound source are estimated from the signed size of the peak in the above I x , I y , and I z and the distance of the sound source calculated in (5).
  • FIG. 19 shows an example of the concept of the detection method 4 and the result in each step.
  • symbol P represents a sound receiving point
  • symbol S 1 represents a real sound source representing an actual sound source
  • symbols S 2 to S 7 represent imaginary sound sources representing reflected sound. Details of the above (1) to (5) will be described in an embodiment described later.
  • the coordinates of the sound source in (7) above are represented by the signed magnitudes ⁇
  • ) from the origin O is as far as the distance given by the peak of the total value I all calculated in (5) above. Presumed.
  • FIG. 20 An example of a result when this detection method 4 is tried is shown in FIG.
  • some residual waveforms are confirmed in the sound intensity I x , I z . Therefore, in the detection method 4 using this “peak detection”, the peaks of those residual waveforms are erroneously recognized as coordinates in the x direction and the z direction.
  • the detected (estimated) position of the sound source S 1 is the position of the actual sound sources S 1 regular should be on the y-axis (open circles) It will be estimated in the place which shifted
  • the detection deviation of the sound source position in the detection method 4 is a result of a contradiction caused by applying the peak detection method developed for the sound pressure waveform in the methods 2 and 3 as it is to the sound intensity waveform.
  • the present invention provides a sound source detection method and a detection apparatus for the sound source that can accurately detect the position of the sound source using the measurement result of the sound intensity.
  • a first extraction step of the sound source for calculating The peak width of the total value obtained in the first measurement step is estimated, and a signed average value of the magnitude within the peak width at the acoustic intensity I x , I y , I z corresponding to the peak width is calculated.
  • the arrival time of the acoustic particle velocity that becomes the space movement velocity below the threshold value from the total value of the acoustic particle velocities obtained by cutting out the sound source intensity component or dividing the acoustic intensity of the total value by the sound pressure is extracted from the sound intensity of the total value, and the intensity and arrival time average value of the sound source intensity component included as the cut out piece is calculated to calculate the size and distance of the sound source.
  • a second extraction step of the sound source to be performed The second extraction acoustic Intensity I x included in the same time width as the piece of cut-out sound source Intensity component in step, I y, excised I z, acoustic Intensity I x thereof cut out, I y, I z Is calculated, and the coordinates of the sound source are estimated from the signed average values of the sound intensity I x , I y , I z and the distance of the sound source obtained in the second extraction step.
  • a second estimation step of sound source coordinates to be performed Is provided.
  • a first sound source extraction means for calculating The peak width of the total value obtained by the first measuring means is estimated, and a signed average value of the magnitude within the peak width at the acoustic intensity I x , I y , I z corresponding to the peak width is calculated.
  • the arrival time of the acoustic particle velocity that becomes the space movement velocity below the threshold value from the total value of the acoustic particle velocities obtained by cutting out the sound source intensity component or dividing the acoustic intensity of the total value by the sound pressure is extracted from the sound intensity of the total value, and the intensity and arrival time average value of the sound source intensity component included as the cut out piece is calculated to calculate the size and distance of the sound source.
  • the sound intensity measurement results are compared to the detection method and detection apparatus that do not include the first extraction step (means) and the first estimation step (means). Can be used to accurately detect the position of the sound source.
  • the sound intensity is higher than that of the detection method and detection apparatus that do not include the second extraction step (means) and the second estimation step (means).
  • the position including the presence of the sound source can be detected more accurately.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of a sound source detection device according to the first embodiment.
  • 3 is a flowchart showing processing steps of a sound source detection method according to Embodiment 1. It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained in one process of the concepts, such as the detection method of FIG. 2, and the detection method. It is explanatory drawing which shows the installation relationship of the microphone which measures acoustic intensity. It is explanatory drawing which shows an example of the structure of the sound field in the detection method of FIG. 2, etc., and an example of the result by the detection method.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of a sound source detection device according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing processing steps of a sound source detection method according to Embodiment 2. It is explanatory drawing which shows the concept and property of a sound source intensity component and a floating intensity component. It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained in one process of the concept of the detection method of FIG. 7, etc. and its detection method. It is explanatory drawing which shows an example of a structure of the sound field in the detection method of FIG. 7, etc., and an example of the result by the detection method. It is explanatory drawing which shows an example of the result by the structural example of the detection method in the detection method of FIG. It is explanatory drawing which shows the conditions of the comparative test regarding an advantage (e1), and its result.
  • e1 an advantage
  • FIG. 1 It is explanatory drawing which shows the conditions of the comparative test regarding an advantage (e2), and its result. It is explanatory drawing which shows the result of a reference comparative test. It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained by the concept of the conventional sound analysis method 1, and the method 1.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained by the conventional sound analysis method 2. It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained by the conventional sound analysis method 3. It is explanatory drawing which shows a part of sound source extraction principle of the sound analysis methods 2 and 3.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows an example of the result obtained in the concept of the method 4 of detecting the sound source information from sound intensity using peak detection, and its one process.
  • FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating a configuration example of a sound field in the detection method 4 of FIG. 19 and an example of a result of the detection method 4; It is explanatory drawing which shows an example in case sound source information cannot be obtained from the peak information of the waveform of an acoustic intensity. It is explanatory drawing which shows an example when there exists a possibility that extraction of a sound source may not be correct in the detection method of FIG.
  • FIG. 1 shows an outline of the sound source detection apparatus
  • FIG. 2 shows an outline (step) of the sound source detection method.
  • the sound source detection apparatus 1A is an apparatus that can perform the sound source detection method according to the first embodiment.
  • This detection method uses the average value within a predetermined peak width instead of the peak size in the sound intensity waveform as compared with the method 4 of detecting sound source information from the sound intensity using the above-described “peak detection”.
  • the feature is that the sound source position is estimated after processing to extract the sound source. From this point of view, this detection method can be referred to as a method of detecting sound source information from sound intensity using “improved peak detection”.
  • the detection apparatus 1 ⁇ / b> A mainly includes a sound intensity measurement unit 2, a first sound source extraction unit 3 ⁇ / b> A, and a first sound source position estimation unit 4 ⁇ / b> A.
  • the detection apparatus 1A may be provided with display means (including storage means) 5 such as a liquid crystal panel for displaying information such as results in the means 2, 3A, and 4A as necessary.
  • display means including storage means 5 such as a liquid crystal panel for displaying information such as results in the means 2, 3A, and 4A as necessary.
  • the sound intensity measurement means 2 the sound source first extraction means 3A, and the sound source position first estimation means 4A in the detection apparatus 1A
  • a program or a necessary program for mainly processing each step of the detection method It can be configured by software consisting of data.
  • the sending device 1A is manufactured by constructing the software program and data so as to be stored and loaded in a device such as a personal computer. This also applies to the detection apparatus 1B according to Embodiment 2 described later.
  • Step 10 the process of the measurement unit 21 and the process of the calculation unit 22 may be expressed as Step 10 (hereinafter, such a phrase is simply referred to as “S10”). .) And step 11 (S11) are performed in this order, and the two processing steps shown in steps 10 and 11 are combined to form a sound intensity measurement step.
  • the measurement unit 21 is a part that performs processing for calculating sound intensity I x , I y , and I z by inputting information necessary for measurement of sound intensity from a measurement device that measures sound source information in a sound field.
  • a measurement device as shown in FIG. 1, for example, a measurement device mainly composed of a microphone 6, an acoustic particle velocity sensor 7, a data acquisition device 8, and the like is applied.
  • the sound intensity is measured using only the microphone 6, as shown in the left part of FIG. 3, the sound source to be estimated (a plurality of sound sources such as the real sound source S 1 and the imaginary sound source S 2 ).
  • the sound pressure is measured by the microphone 6 in a sound field (such as a closed space such as a room).
  • the data acquisition device 8 is a device configured by a microphone amplifier, a storage device, and the like that amplifies and accumulates (stores) information on a sound source acquired by the microphone 6 and the acoustic particle velocity sensor 7.
  • the type and number of ones corresponding to the sound intensity measurement method are used.
  • the PP method using an omnidirectional microphone four or six microphones are used, and in the case of the CC method using a unidirectional microphone, six microphones are used.
  • the measurement unit 21 can use any of the above types of microphones 6 alone or in combination of the microphone 6 and the acoustic particle velocity sensor 7 when measuring the sound intensity.
  • the PP method using four omnidirectional microphones is applied for the measurement, four small omnidirectional microphones 6a, 6b, 6c, 6d are arranged in the axial direction as illustrated in FIG.
  • the microphone 6a is located at the origin, the microphone 6b is placed on the x axis, the microphone 6c is placed on the y axis, and the microphone 6d is placed on the z axis.
  • the interval k at this time is set within a range of 10 mm to 30 mm, for example.
  • the measurement is performed as follows.
  • the omnidirectional microphones 6a, 6b, 6c, 6d having the above-described configuration are installed in the sound field to be measured.
  • the position of the origin O of the three orthogonal axes microphone 6a is set to the sound field during measurement
  • the distance k is set to 15 mm, for example. Then, by reproducing the measurement signal from the real sound source S 1 in the sound field, omnidirectional microphones 6a disposed above state, 6b, 6c, sound pressure waveform or a sound pressure obtained by recording the measurement signal by 6d The impulse response calculated from the waveform is stored in the data acquisition device 8.
  • the sound field as shown in the left portion of FIG. 5, the sound absorbing the walls, the ceiling surface and the floor surface so that only the actual sound sources S 1 very small reflected sound is detected as a sound source
  • a room (closed space) laid with wood is used as a sound source. This room has a size of 4m, 3.3m, and 4m in the x, y, and z directions.
  • the origin (O) of the three orthogonal axes was set to a height of 1.1 m from the position of the approximate center of the floor surface of the closed space.
  • the measuring unit 21, the acoustic Intensity I x according to the following procedure, I y, I z is obtained.
  • the sound pressure of the sound information, the omnidirectional microphones four used when applying the P-P method, the four microphones 6a, 6b, 6c, p a sound pressure of the measured time t by 6d When (t), p b (t), pc (t), and p d (t), the average sound pressures p x (t) and p y at time t in the x, y, and z directions shown below Calculated as (t) and p z (t).
  • the horizontal axis t shown in FIG. 3 and the like indicates the elapsed time after reproducing the measurement signal at the time of measurement, and the vertical direction (vertical axis) orthogonal to the horizontal axis t indicates the amplitude of the waveform.
  • the waveform shown in the right part of FIG. 3 is an example of the waveform of the sound intensity obtained when measured in the concert hall.
  • the first extraction means 3 ⁇ / b> A includes an extraction unit 31 that extracts, for each time window width, a peak in the acoustic intensity waveform of the total value I all obtained by the measurement means 2 (process), and the extraction thereof. It has the calculation part 32 which calculates the magnitude
  • the extraction unit 31 performs processing for extracting the peak for each time window width ⁇ t as shown in FIG. It is.
  • the time window width ⁇ t corresponds to the length of time when a certain data string is cut out from a continuous long time axis waveform and a peak is found from the data string. As a result, one peak is extracted for each interval of the time window width ⁇ t.
  • the time window width ⁇ t is a value inversely proportional to the analysis bandwidth ⁇ f (Hz) ( ⁇ t ⁇ f ⁇ 1 ).
  • the time window width ⁇ t is 1.3 [ms]
  • the analysis bandwidth ⁇ f is 2000 [Hz].
  • the time window width ⁇ t becomes 3.5 [ms], which is a long value.
  • the symbols S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ,... are added to each peak extracted at intervals of the time window width ⁇ t (portions indicated by “ ⁇ ” in the figure). However, this symbol indicates a peak for a plurality of sound sources S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ,... In the sound field to be estimated.
  • the calculation part 32 is a part which performs the process which calculates the magnitude
  • the size of the sound source means the intensity of the real sound source S 1 and the reflected sound (imaginary sound source S 2 , S 3 ,...), That is, the sound coming from the real sound source S 1 and the imaginary sound sources S 2 , S 3 ,.
  • the sound source distance represents the distance from the real sound source S 1 and the imaginary sound sources S 2 , S 3 ,.
  • the distance of the sound source is a value representing the arrival time of the actual sound source and the reflected sound when divided by the speed of sound. Then, the size and distance of the sound source are calculated as follows.
  • the size of the sound source is calculated as the size of the total value I all at each peak position (value on the vertical axis in FIG. 3) ([W / m 2 ]).
  • the sound source distance is calculated as a value ([m]) obtained by multiplying the time [s] (value on the horizontal axis in FIG. 3) of each peak position by the sound velocity [m / s].
  • the first estimation unit 4A for the sound source position corresponds to the peak width of the first measurement unit 3A and the estimation unit 41 for estimating the peak width of the total value I all obtained in the measurement process.
  • acoustic Intensity I x, I y a calculating unit 42 for calculating an average value of the magnitude of the signed in peak width at I z, acoustic Intensity I x, I y, the sign of the peak width at I z
  • an estimation unit 43 for estimating the coordinates of the sound source from the average value of the attached size and the distance of the sound source obtained in the first extraction means 3A and the process.
  • steps 14 to 16 S14 to S16.
  • the three processing steps shown in steps 14 to 16 are combined as a first sound source position estimation step.
  • Estimation section 41 is a part for performing processing for estimating the peak width of the sum I all acoustic Intensity.
  • the peak width is estimated as a peak width between the start point and the end point of a waveform portion that rises before and after each peak extracted at intervals of the time window width ⁇ t in the total sound intensity waveform.
  • two locations before and after the change amount (slope, etc.) of the waveform becomes gentle again when moving back and forth on the time axis from each peak at intervals of the time window width ⁇ t.
  • a waveform portion sandwiched between two times before and after the time can be obtained as a peak width.
  • the part sandwiched between two broken lines is the peak for each peak for each interval of the time window width ⁇ t. Each is required as a width.
  • the calculation unit 42 is a part that performs a process of calculating a signed average value of the size within each peak width in the sound intensity I x , I y , I z corresponding to each peak width estimated by the estimation unit 41. is there.
  • the respective peak widths in the sound intensity I x , I y , I z corresponding to the respective peak widths are shown in the lower part of the right part of FIG. 3, as shown in each of the sound intensity I x , I y , I z .
  • the acoustic Intensity I x in each peak width, I y the mean value of the magnitude of the signed of I z ( ⁇
  • ) for example,
  • the peak width start time is t 1
  • the end time is t 2
  • I x , I y , and I z at time t are I x (t), I y (t), and I z (t), respectively.
  • it is calculated based on the following formulas.
  • the estimation unit 43 calculates a sound source from the average value with a sign within the peak width in the sound intensity I x , I y , I z obtained by the calculation unit 42 and the distance between the first extraction unit 3A and the sound source obtained in the process. This is the part that performs the process of estimating the coordinates.
  • the coordinates of the sound source are, for example, signed average values ( ⁇
  • the point farther away from the distance given by the peak of the total value I all at this time is, for example, the distance given by the peak of the total value I all calculated in the first extraction step of the sound source is L [m], and I x , I y , I z , if the orientation is (+2, ⁇ 3, +4), the distance from the origin O in the direction of the coordinates (+2, ⁇ 3, +4) from the origin O of the three orthogonal axes (Length) This means a position separated by an amount corresponding to L [m].
  • the calculation processing of the calculation unit 42 such that a portion of the results are shown in the right-hand portion of FIG.
  • the sound source detection method (detection apparatus 1A) according to the first embodiment, that is, the so-called “improved peak detection” is used to determine the sound source from the sound intensity.
  • the method of detecting information the following can be understood. That is, in this detection method, although residual waveforms due to measurement errors exist in the sound intensity I x , I z in the x direction and the z direction (center portion in FIG. 5), the sound is detected using the above-described “peak detection”.
  • the acoustic intensities I x and I z in the x direction and the z direction are both residuals. It can be seen that the waveform can be recognized as almost zero value (coordinates) without being controlled by a specific value in the waveform.
  • the position (black circle) of the sound source S 1 detected (estimated) at this time is the normality of the sound source S 1 that should be on the y-axis as shown as a partial result in the right part of FIG. It is estimated that the position is almost coincident with the position (white circle). That is, according to this detection method, the case of detecting methods 4 compared to (see FIG. 20), the position of the sound source S 1 is being estimated on accurately y-axis, improving the estimation accuracy of the sound source coordinate You can see that Therefore, the detection method and the detection apparatus 1A can accurately detect the position of the sound source.
  • FIG. 6 and 7 show an outline of a sound source detection method and a detection apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 6 shows the outline of the sound source detection apparatus
  • FIG. 7 shows the outline (step) of the sound source detection method.
  • the sound source detection device 1B according to the second embodiment is a device that can perform the sound source detection method according to the second embodiment.
  • This detection method is different from the method 4 and the detection method according to Embodiment 1 in which the sound source information is detected from the sound intensity using the “peak detection” described above, without using peak detection at all for the reason described later. It is characterized in that the sound source position is estimated after extracting the sound source by paying attention to the spatial movement speed of the sound intensity or the sound particle velocity. From this point of view, this detection method can be referred to as a method of detecting sound source information from sound intensity using “speed detection”.
  • the detection apparatus 1B mainly includes a sound intensity measuring means 2, a sound source second extracting means 3B, and a sound source position second estimating means 4B. Further, as in the case of the detection apparatus 1A according to the first embodiment, the detection apparatus 1B is a display unit such as a liquid crystal panel for displaying information such as the results in the respective units 2, 3B, and 4B as necessary. 5 (including storage means) may be provided.
  • the idea is that the detection method and the detection apparatus 1A according to the first embodiment described above, for example, the measurement result of the sound source itself with respect to the measurement result in which the waveform of the sound intensity changes drastically or vice versa. It is in discovering that there is a possibility that the existence cannot be recognized correctly. There is a possibility that this may not be recognized.
  • the sound intensity is determined in the first sound source extraction step (first extraction means 3A) for determining the presence of the sound source. This is considered to be due to the fact that the method of detecting the peak of the waveform (improved peak detection) is adopted.
  • the present inventor as a sound source extraction method that does not use a method for detecting a peak, pays attention to the sound intensity or the spatial movement speed of the acoustic particle velocity and the sound source.
  • the extraction method is effective, and finally completed the method of detecting the position of the sound source from the sound intensity by using “velocity detection” and its detection device.
  • this detection method and its detection apparatus 1B are realized on the assumption of the following assumptions. That is, it is assumed that the following two types of components exist in the sound intensity. 1. Indicates a sound source. Hereinafter, this is referred to as a “sound source intensity component”. 2. Wandering between sound sources. Hereinafter, this is referred to as a “floating intensity component”. Further, it is assumed that the two types of intensity components have the following properties. 3. The sound source intensity component has a slow space movement speed. 4). The floating intensity component has a high space movement speed. FIG. 8 shows the assumed contents in a diagram for reference.
  • the detection method and the detection apparatus 1B are configured to extract a sound source by velocity detection from the sound intensity waveform based on the above assumption.
  • description of this detection method and its detection apparatus 1B will be continued.
  • the measurement unit 21 and the calculation unit 22 have the same configuration as the measurement unit 21 and the calculation unit 22 in the detection apparatus 1A according to Embodiment 1.
  • the processing of the measurement unit 21 and the processing of the calculation unit 22 are performed in this order as step 20 and step 21, and 2 shown by steps 20 and 21. Two processing steps are combined to measure the sound intensity.
  • the acoustic intensity measurement process is the same as the acoustic intensity measurement process in the detection method according to the first embodiment.
  • the concept of measurement by the measurement unit 21 is illustrated in the left part of FIG.
  • the results of the sound intensity I x , I y , I z and the total value I all obtained by the measurement unit 21 and the calculation unit 22 in the measurement unit 2 are the same as in the case of the first embodiment (FIG. 3).
  • the display unit 5 can display the waveform as shown in the right part of FIG.
  • the waveform shown in the right part of FIG. 9 is an example of the waveform of the sound intensity obtained when measured in the concert hall.
  • the acoustic particle velocities U x and U y which are one of the sound information necessary for obtaining the sound intensity.
  • the second extracting means 3B is a space for distinguishing the acoustic intensity of the total value I all obtained in the measuring means 2 and its measuring step into the assumed sound source intensity component and the floating intensity component.
  • a calculation unit 37 that calculates the average value of arrival times and sets the size and distance of the sound source. .
  • the sound source detection method as shown in FIG.
  • steps 22 to 24 S22 to S24.
  • the three processing steps shown in steps 22 to 24 are combined into a second sound source extraction step.
  • Setting unit 35 is a part for performing processing for setting an appropriate threshold value Vs in order to cut out particular sound source Intensity component from the acoustic Intensity of total I all.
  • a threshold value Vs varies depending on the measurement environment (the size of a sound field such as a room, the distance of a sound source, etc.) and analysis conditions, but is generally a value proportional to the sound arrival time t [seconds]. It becomes. Further, the threshold value Vs can be obtained by the following formula given by a function of arrival time t [seconds], for example.
  • Vs (t ⁇ 1000 + 10) 1.5 ⁇ 40 [m / sec]
  • “1000” indicates the conversion of the arrival time t from the unit [second] to [millisecond]
  • “1.5” indicates a dimension proportional to the arrival time t
  • “40” indicates the arrival time t.
  • the ratio when converting to the threshold value Vs of the space movement speed is shown.
  • Cutout portion 36 is a part for performing processing for cutting out sound source Intensity component consisting acoustic Intensity of sum I all below the threshold Vs.
  • the sound source intensity component is cut out as follows. First, the sum I all acoustic Intensity or acoustic Intensity or arrival time of the acoustic particle velocity consist sum U all of the acoustic particle velocity below the spatial moving velocity threshold Vs, i.e. the arrival time of the sound source Intensity component extraction To do.
  • the movement distance from the coordinate of a certain time in the total value I all of the sound intensity to the coordinate of the next time, or the total value U all of the acoustic particle velocity is calculated. For example, when measurement is performed under the condition where the sampling frequency is 48,000 [Hz], the minimum time interval from one time to the next time is 1 / 48,000 [second]. Subsequently, the travel distance is divided by the travel time to calculate the spatial travel speed of the sound intensity or the sound particle speed. If the space moving speed obtained by the calculation is equal to or less than the small value threshold Vs, the time at that time is "t s".
  • the calculation of the spatial movement velocity of the acoustic intensity or the acoustic particle velocity is continued in the same manner. If the space moving speed obtained by this continued was calculated becomes larger than the threshold Vs, the time at that time is "t e". Time from the time t s at this time until the time t e is the arrival time of the sound source Intensity component to be extracted above. Finally, cut the sum I all acoustic Intensity included in arrival time until the time t e from the extracted the time t s.
  • the cut out total value I all group is referred to as “a piece of acoustic intensity of the total value I all ”.
  • a piece of the sound intensity of the total value I all at this time is composed of sound source intensity components and represents a certain sound source.
  • the result of the sound source intensity component cut out by the cutout unit 36 is illustrated in the upper part on the right side of FIG.
  • the waveform portion sandwiched between two broken lines (the range indicated by the solid double-directional arrow: time width) of the sound intensity waveform of the total value I all corresponds to the extracted sound source intensity component.
  • a space in which the waveform portion between the sound source intensity components (the range indicated by the broken double arrow: time width) in the sound intensity waveform of the total value I all is larger than the threshold value Vs. It corresponds to the floating intensity component that becomes the moving speed.
  • one piece of the acoustic intensity of the cut out I all (the waveform portion indicated by one solid double-directional arrow in FIG. 9, in other words, the portion of the sound source intensity component) represents one sound source. It is done.
  • a value obtained by calculating the average value of the magnitude and time for each piece (sound source intensity component) of the cut out sound intensity is indicated by a white circle “ ⁇ ”. These white circles are extracted sound sources S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ,.
  • the calculation unit 37 is a part that performs a process of calculating the intensity of the sound source intensity component and the average value of the arrival times included as a piece of the sound intensity of the total value I all cut out by the cutout unit 36.
  • the strength refers to the amplitude (value on the vertical axis in the figure) of the waveform portion of the sound source intensity component as shown in FIG.
  • the arrival time refers to a time required for arrival at a sound receiving point from a sound source having information on a sound source intensity component as shown in FIG. 9 (value on the horizontal axis in the figure). The calculation at this time is performed as shown below.
  • the cut-out start time of the total value I all of acoustic intensity is t 1
  • the cut-out end time is t 2
  • the total value I all at time t is expressed as I all (t)
  • the average value of strength I all — ave and the average arrival time t ave are calculated based on the following equations, respectively.
  • the calculation unit 37 finally calculates the intensity of the sound source intensity component and the average value of the arrival times calculated in this way for each sound source (S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ,). Size and distance.
  • the sound source size and distance here have the same concept as the sound source size and distance calculated in the first sound source extraction means 31 and the extraction process in the first embodiment.
  • the size (average value of intensity) of each sound source (S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ,...) Is indicated by a white circle of “ ⁇ ”.
  • the second sound source position estimation unit 4 ⁇ / b > B has acoustic intensity I x , included in the same time width as the second extraction unit 3 ⁇ / b > B and one piece of the sound source intensity component cut out in the extraction process.
  • the processing of the cutout unit 45, the processing of the calculation unit 46, and the processing of the estimation unit 47 are performed in this order as steps 25 to 27 (S25 to S27). The three processing steps shown in steps 25 to 27 are combined into a second sound source position estimation step.
  • the cut-out unit 45 is a part that performs a process of cutting out the sound intensity I x , I y , I z included in the same time width as the piece of the cut-out sound intensity component.
  • the same time width as one piece of the sound source intensity component at this time is a time width of a portion (range indicated by a solid double-pointed arrow) sandwiched between two broken lines shown in the right portion of FIG.
  • the sound intensity I x , I y , I z is extracted by extracting the information of the waveform portion sandwiched between the time widths of the I x , I y , I z acoustic intensity waveforms. Will do.
  • the calculation unit 46 is a part that performs a process of calculating an average value of the signed magnitudes of the sound intensity I x , I y , I z cut out by the cut-out unit 45.
  • the average value at this time is calculated as shown below.
  • the cut-out start time of the total value I all of sound intensity is t 1
  • the cut-out end time is t 2
  • the values of I x , I y , and I z at time t are I x (t), I y ( t), I z (t)
  • the average values of the signed sizes of I x , I y , I z at time t ( ⁇
  • ) is calculated based on the following mathematical expressions.
  • the estimation unit 47 calculates the coordinates of the sound source from the average value of the magnitudes of the sound intensity I x , I y , I z obtained by the calculation unit 46 and the distance of the sound source obtained by the second extraction means 3B and the extraction process. This is the part that performs the estimation process.
  • + x 1 , + y 1 , and + z 1 are obtained as average values with signs of I x , I y , and I z in the x, y, and z directions corresponding to the sound source S 1 , respectively.
  • the sound source information is obtained from the sound intensity using the sound source detection method according to the second embodiment (the detection device 1 ⁇ / b> B), that is, another name “speed detection”.
  • the detection method the following can be understood. That is, in this detection method, compared with the detection result (FIG. 5) in the sound source detection method and the like according to the first embodiment, although a slight error occurs in the position estimation in the x direction, the x direction and z It can be seen that the magnitude values (average values) of the waveform portions corresponding to the sound intensity of the sound intensity I x and I z in the direction can be recognized as almost zero values (coordinates).
  • the position (black circle) of the sound source S 1 detected (estimated) at this time is the normal position of the sound source S 1 that should be on the y-axis as shown as a partial result in the right part of FIG. It will be estimated at a place that almost matches (white circle).
  • this is also the detection method, as in the case of detection methods, such as the sound source according to the first embodiment, the position of the sound source S 1 is seen to have been estimated on the accuracy y-axis. Therefore, the position of the sound source can be accurately detected by this detection method and the detection apparatus 1B.
  • the sound source intensity is calculated from the sound intensity of the total value I all by comparing the spatial moving speed of the total value U all of the acoustic particle velocities U all and the threshold value Vs in the second sound source extraction means 3B or the second extraction step.
  • FIG. 11 shows an example of the result when the sound source coordinates are estimated in the second estimation means 4B of the sound source coordinates or the second estimation step after the components are cut out. The measurement at this time is performed under the same conditions as those for measuring the sound intensity.
  • the sound source detection method and the detection apparatus 1B according to Embodiment 2 accurately detect the position of the sound source even when the spatial movement speed of the acoustic particle velocity as well as the spatial movement speed of the acoustic intensity is used. It becomes possible.
  • the sound source detection method (the detection apparatus 1B) according to the second embodiment is the sound source detection method according to the first embodiment (part 1), as is apparent from the results shown in FIG. 5, FIG. 10, and FIG. It can be said that this is a useful technique (or means) for accurately detecting the position of the sound source together with the detection apparatus 1A).
  • the detection method according to the second embodiment does not refer to the amplitude information of the sound intensity waveform, it further has the following advantages (e1) and (e2): It is considered that the method (or means) is in principle better compatible with the sound intensity waveform than the sound source detection method (the detection device 1A) according to Embodiment 1 that refers to the amplitude information.
  • the detection method according to the second embodiment uses the measurement result of the sound intensity as compared with the detection method according to the first embodiment (the detection device 1A). The position of the sound source can be detected more accurately.
  • the sound source detection method (the detection apparatus 1B) according to Embodiment 2 refers to velocity information instead of amplitude information of the sound intensity waveform, for example, the position of the sound receiving point P (origin) Even in a sound field where a sound source exists in the vicinity and the waveform intensity of the sound intensity of the sound source is almost zero or has a distorted amplitude characteristic including many measurement errors, the sound source Can be estimated.
  • the sound source detection method (the detection apparatus 1B) according to Embodiment 2 refers to velocity information instead of amplitude information of the sound intensity waveform, the disturbance measured in a sound field in a noisy environment It is possible to estimate the position of the sound source even from the sound intensity having the amplitude characteristic.
  • the tested sound field is a living room with dimensions of 2.7m, 4.5m, and 2.5m in the x, y, and z directions. It is a closed space where reflected sound is generated.
  • the microphone 6 omnidirectional microphones 6a to 6d having the structure shown in the description relating to the measurement of the sound intensity in the first embodiment is installed at a substantially central position of the closed space, and the left side of FIG.
  • the orthogonal three-axis directions (x, y, z) were set with the position of one microphone (6a: FIG. 4) corresponding to the origin as the sound receiving point (P).
  • the position of one microphone (6a: FIG. 4) corresponding to the origin as the sound receiving point (P).
  • Speaker of the sound source S 1 the center portion of the speaker front (white circles indicated by ⁇ ) is installed so as to present in the vicinity.
  • the impulse response is calculated from the sound pressure waveform obtained by reproducing the frequency sweep sound (sweep sine wave) from the speaker of the sound source S 1 and recording it with the microphone 6 (omnidirectional microphones 6a to 6d). I decided to do it.
  • This point should theoretically be zero, but in actual measurement, as shown in the center part of FIG. 12, it is any case of [A], [B] and [C].
  • a waveform having a slight peak is obtained.
  • the peak value is obtained for the sound intensity waveform of the total value I all used for confirming the presence of the sound source.
  • the detection method 4 using “peak detection” and the detection method according to the first embodiment using “improved peak detection” recognize the coordinates of the sound source. You can see that it is made.
  • the waveform of the sound intensity I x having a slight negative peak should theoretically be obtained.
  • [A] and [B] In both cases [C] and [C], a result is obtained in which the waveform becomes a distorted waveform including many measurement errors that are not limited to the negative side but also swing to the positive side.
  • the normal coordinate position of the sound source S 1 in the x direction is correctly a negative value, whereas the coordinate position in the x direction is correct.
  • the detection method according to the first embodiment using “improved peak detection” [B] the error component is relaxed compared to the average processing of the size within the peak width. The estimation result has not yet been reached until the position is recognized as a negative value.
  • the estimation result is recognized as a negative value for the coordinate position in the x direction. This is because only the first waveform portion (sound source intensity portion) that is moving slowly from the sound intensity waveform of the total value I all is cut out as sound source information, so that the sound intensity I in the x direction is extracted. This is considered to be a result of cutting out only the negative component that is the correct component in the waveform of x .
  • FIG. 13 shows test contents and results when the position of the sound source is estimated in a sound field in a noisy environment.
  • the sound field subjected to the test is a living room (closed space) under the same conditions as the sound field in the comparative test related to the advantage (e1).
  • the microphone 6 omnidirectional microphones 6a to 6d
  • the microphone 6 having the configuration shown in the description relating to the measurement of the sound intensity in the first embodiment is installed at a substantially central position of the closed space, and the left end of FIG.
  • the orthogonal three-axis directions (x, y, z) were set with the position of one microphone (6a: FIG. 4) corresponding to the origin as the sound receiving point (P).
  • a speaker that is a real sound source was used as the sound source S 0 to be estimated.
  • the speaker of the sound source S 0 has a central portion in front of the speaker in the sound field having an azimuth angle of 45 ° from the sound receiving point (an angle formed in a clockwise direction with the front + y direction being 0 °) and an elevation angle of 17.0. It was installed at a position 1.58 m away, which is 6 °.
  • the same frequency sweep sound (sweep sine wave) as that in the comparative test related to the advantage (e1) was reproduced from this speaker.
  • a speaker different from the sound source S 0 was used as the noise source S n .
  • Speakers of this noise source S n is a front central portion of the speaker, the azimuth angle of 0 ° from the neighborhood receiving point (front + y direction), and placed at a distance 1.5m elevation angle is 0 °.
  • pink noise noise whose power is inversely proportional to frequency was reproduced from this speaker as wide-area noise.
  • the test sound that is reproduced from each of the speakers of the speaker and the noise source S n of the actual sound source S 0 in the sound field recorded with a microphone 6 (omni-directional microphones 6a ⁇ 6d), obtained in the recording This was done by calculating the impulse response from the sound pressure waveform.
  • the analysis for detecting the sound source position at this time was performed in the frequency range of 100 Hz to 4 kHz.
  • the sound field at this time has an SN ratio of approximately 0 [dB] when measuring the reproduction sound of the real sound source S 0 and the reproduction sound of the noise source Sn , and the reproduction sound of the real sound source S 0 is audible (auditory).
  • the estimated coordinates of the sound source are different from each other in each detection method, as shown in the lower part on the right side except the left end in FIG. That is, in the case of the detection method 4 using “peak detection” [A] and the case of the detection method according to Embodiment 1 using “improved peak detection” [B], the estimated coordinates of the sound source S 1 are used. position is in the results deviated from a normal position of the real sound source S 0 which is the estimated target. On the other hand, in the case of the detection method according to the second embodiment using the “speed detection” [C], the estimated coordinate position of the sound source S 1 substantially coincides with the normal position of the real sound source S 0. It has become. Therefore, it can be seen that the detection method according to the second embodiment using “speed detection” can estimate the position of the actual sound source S 0 with the highest accuracy.
  • the detection method according to the second embodiment using “speed detection” correctly detects the presence of the sound source S 0 even in a sound field of a noisy environment and then detects the sound source S 0. It is clear that it is possible to correctly estimate the position of.
  • the superiority or inferiority of the estimation result of the sound source position may be switched depending on the position condition of the sound source.
  • the detection method according to the second embodiment using “speed detection” the position of the sound source can be estimated with stable accuracy regardless of the noise of the sound field, the measurement environment, or the position condition of the sound source. Is possible.
  • FIG. 14 shows a detection method 4 using “peak detection” and a detection method according to the first embodiment using “peak detection” and “detection of the reflected sound in the concert hall, that is, the imaginary sound source”.
  • the result of the comparison test when the position of the sound source is estimated by the detection method according to the second embodiment using “speed detection” is shown.
  • the frequency sweep sound (sweep sine wave) is reproduced from the omnidirectional speaker (actual sound source) installed on the stage of the concert hall, and the impulse response from the actual sound source to the sound receiving point installed in the audience seat is obtained. Measured, and the sound intensity in the triaxial direction was calculated by the PP method. Then, the position of the sound source (imaginary sound source) was estimated by each of the detection methods using the measurement result of the sound intensity (the result shown in the left end portion of FIG. 14) in the same manner. The estimated positions of the plurality of sound sources are shown together with the inside and outside of the circle in the xy plane of the right side portion excluding the left end in FIG.
  • the above three sound source detection methods can obtain distribution results having significantly different aspects as the distribution of the imaginary sound sources. This means that even if the concert hall is the same, if the detection method of the sound source is changed, the concert hall is evaluated as a space having a different sound.
  • the positions of the most imaginary sound sources can be estimated. From the above, it can be seen that it is important to select and apply a highly accurate sound source detection method when performing spatial acoustic analysis. From this point of view, it can be said that the most accurate sound source position can be detected by the detection method according to the second embodiment using “speed detection” among the above three detection methods.
  • an example of the PP method is shown as a method for measuring the sound intensity.
  • the following method may be applied as the measurement method.
  • another PP method of measuring using an omnidirectional microphone may be applied. That is, a method of measuring by placing four omnidirectional microphones at the apex of a regular tetrahedron and its equipment (Ono Sokki Co., Ltd .: MI-331) and a microphone pair consisting of two opposing microphones on three orthogonal axes This is a method of measuring by using a total of six omnidirectional microphones and its equipment (RION: SI-33I, G.R.A.S, 50VI-1, etc.). Further, the CC method in which measurement is performed using a unidirectional microphone may be applied (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-249702, etc.).
  • the sound pressure is calculated from the sum of the outputs of two opposing microphones, the acoustic particle velocity is calculated from the difference between the outputs, and then the calculated sound pressure and sound are calculated.
  • the sound intensity is obtained by multiplication with the particle velocity.
  • the sound intensity can be obtained by multiplying the sound pressure obtained from a PU sensor (Microflow Technologies Corporation: USP) combining a microphone and an acoustic particle velocity sensor with the acoustic particle velocity.
  • PU sensor Microflow Technologies Corporation: USP
  • the sound intensity can be obtained by using the sound particle velocity approximately calculated from the sound pressure obtained by the microphone.

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Abstract

音響インテンシティーの測定結果を利用して音源の位置を的確に検出することができる音源の検出方法及びその検出装置を提供する。　検出方法は、音場において受音点Ｐで直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚの軸方向）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出した後、その合計値の音響インテンシティー波形におけるピークの大きさではなく所定のピーク幅内の平均値で処理して音源を抽出したうえで音源の位置の推定を行うか、又は、その合計値の音響インテンシティー又は音響粒子速度の空間移動速度に着目して音源を抽出したうえで音源の位置の推定を行う。

Description

音源の検出方法及びその検出装置
　この発明は、音源の検出方法及びその検出装置に係り、詳しくは音響インテンシティーの測定結果を利用する音源の検出方法及びその検出装置に関するものである。
　三次元空間における音の振る舞いを測定する手法としては、以下に例示する方法が知られている。
　例えば、直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚの軸方向）に対する音響インテンシティーを測定し、その測定結果を利用することにより、どの方向からどのタイミングでどのような音が到来しているかというようにコンサートホールの反射音などを解析する方法１がある（下記非特許文献１、図１５参照）。
　一方、音響インテンシティーではなく音圧を測定することにより、コンサートホールの反射音などを解析する方法２（下記非特許文献２、図１６参照）と方法３（下記非特許文献３、図１７参照）もある。
　上記方法１は、音響インテンシティーの測定結果を利用しているため測定精度が高くなるという長所がある。また、上記方法２，３は、有用な音源情報、すなわち反射を与えている音源いわゆる虚音源（図１６や図１７に示す〇印）が抽出されるため解りやすいという長所がある。
　このことから、例えば、上記方法１の音響インテンシティーを測定した結果に対して、上記方法２，３のような反射音（虚音源）を抽出する手法が適用できれば、精度の良い有用な音源情報の解析が可能になりそうである。
　ちなみに、上記方法２，３における虚音源の抽出に関する基本的な考え方は、マイクロホンで測定される音圧波形のピークの情報を用いて音源の存在確定とその座標推定を行うものである。
　具体的には、図１８に例示するように、ｘ－ｙ平面空間（ｚ＝０）の異なる位置にある２つの音源Ｓ1，Ｓ2について、測定点（原点）Ｏの近傍の異なる位置に設置した３つのマイクロホンＰ1～Ｐ3により測定した場合、その測定される音圧波形は、そのタイミングと振幅が互いに異なる。このため、マイクロホンＰ1～Ｐ3で得られる各音圧波形におけるピークを検知することにより、音源の存在を確定し、また、その各音圧波形におけるピークのレベルと時間差の組み合わせから音源の座標を推定するようにしている。
　そこで、本発明者は、上記方法２，３における音源の抽出手法ともいえる「ピーク検知」の手法を、上記方法１における音響インテンシティーの測定結果を利用した音源の解析方法に応用するという新たな方法４を案出し、その方法４の有用性を調べた。ここでは、その案出した音源情報（音源の位置）を抽出する方法について、「ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法４と称することにする。
　この「ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法４は、以下に示す「音響インテンシティーの測定」、「音源の抽出」及び「音源座標の推定」という処理工程をこの順番で行うという構成を採用している。
＜音響インテンシティーの測定＞
（１）　受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ（単位：Ｗ／ｍ２）を測定する。
（２）　音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する（√（）は括弧内の値の平方根を示す。以下同様。）。
＜音源の抽出＞
（３）　上記合計値の音響インテンシティーの波形におけるピークが音源を表していると仮定する。
（４）　上記合計値のピークを時間窓幅Δｔ［秒］ごとに抽出する。
（５）　（４）で抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する。
＜音源座標の推定＞
（６）　（４）で抽出されたピークに対応する上記Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピークを時間窓幅Δｔ［秒］ごとに抽出する。
（７）　上記Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピークの符号付の大きさと（５）で算出した音源の距離とから音源の座標を推定する。
　図１９に、この検出方法４の概念と各工程における結果の一例を示す。図１９中における符号Ｐは受音点、符号Ｓ１は実際の音源を表している実音源、符号Ｓ２～Ｓ７は反射音を表している虚音源をそれぞれ示す。
　また、上記（１）～（５）の詳細については、後述する実施の形態において説明する。
　上記（７）における音源の座標は、Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚから抽出されたピークの符号付の大きさ±｜Ｉｐｘ｜，±｜Ｉｐｙ｜，±｜Ｉｐｚ｜にて表される原点Ｏからの方位（±｜Ｉｐｘ｜，±｜Ｉｐｙ｜，±｜Ｉｐｚ｜）に対して、上記（５）で算出した合計値Ｉａｌｌのピークが与える距離ほど離れた地点として推定される。
　この検出方法４を試行したときの結果の一例を図２０に示す。
　この結果の一例では、推定対象としている実音源Ｓ１を、図２０に示されるようにｙ軸上（ｘ＝０，ｚ＝０となる位置）に配置した設定としている。このため、このときのｘ方向とｚ方向における音響インテンシティーＩｘ，Ｉｚは、本来Ｉｘ＝０、Ｉｚ＝０になるはずである。
　ところが、測定の結果では、音響インテンシティーＩｘ，Ｉｚに多少の残差波形が確認されている。
　したがって、この「ピーク検知」を用いた検出方法４では、それらの残差波形のピークをｘ方向及びｚ方向の座標として誤って認識することになる。この結果、最終的には、図２０に示されるように、検出（推定）した音源Ｓ１の位置（黒丸）が、ｙ軸上にあるはずの実音源Ｓ１の正規の位置（白丸）からずれた場所に推定されてしまうことになる。このような結果は、音源位置の推定精度としては低い結果であると言わざるを得ない。
　この検出方法４における音源位置の検出ずれは、上記方法２，３において音圧波形に対して開発されたピーク検知の手法を音響インテンシティーの波形に対してそのまま流用したことによる矛盾から生じた結果であると考えることができる。
　つまり、音響インテンシティーは、一般にどの方向からどの程度の大きさの音が到来しているかを表す物理量である。このため、例えば、２つの音源Ｓ１，Ｓ２が、図２１に示されるようなｘ－ｙ平面空間（ｚ＝０）の各位置（特に音源Ｓ２はｙ軸上の位置）にそれぞれ配置されている場合、音源Ｓ２から原点Ｏに到来する音のｘ方向の音響インテンシティーＩｘはＩｘ＝０となり、ピーク情報が存在しないことになる。このように音響インテンシティーの波形のピーク情報から音源の位置を検出しようとしても、音源の座標を得ることができない場合がある。
　したがって、音響インテンシティーを対象とした解析においては、その波形のピーク情報から音源情報（位置）を得られない音源の位置が存在することがわかる。
R.W.Guy and A.Abdou, "A measurement system and method to investigate the directional characteristics of sound fields in enclosures," Noise Control Engineering Journal, 41, 8-18 (1994). Y. Yamasaki and T. Itou, "Measurement of spatial information in sound field by closely located four point microphone method,'' Journal of the Acoustical Society of Japan. (E), 10, 101-110 (1989). K.Sekiguchi, S.Kimura and T.Hanyu, "Analysis of sound field on spatial information using a four-channel microphone system based on regular tetrahedron peak method,'' Applied Acoustics, 37,305-323 (1992).
　この発明は、音響インテンシティーの測定結果を利用して音源の位置を的確に検出することができる音源の検出方法及びその検出装置を提供するものである。
　この発明（Ａ１）の音源の検出方法は、
　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定工程と、
　前記測定工程で得た合計値の音響インテンシティーの波形におけるピークが音源を表していると仮定して、そのピークを時間窓幅ごとに抽出し、その抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する音源の第１抽出工程と、
　前記第１測定工程で得た合計値のピーク幅を推定して、そのピーク幅に対応する前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の大きさの符号付の平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の平均値と前記第１抽出工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第１推定工程と、
を備えるものである。
　また、この発明（Ａ２）の音源の検出方法は、
　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定工程と、
　前記測定工程で得た合計値の音響インテンシティーを音源インテンシティー成分と浮遊インテンシティー成分に区別する空間移動速度の閾値を設定し、前記合計値の音響インテンシティーから前記閾値以下の空間移動速度になる音源インテンシティー成分を切り出すか、又は、前記合計値の音響インテンシティーを音圧で除して得られる音響粒子速度の合計値から前記閾値以下の空間移動速度になる当該音響粒子速度の到来時間と対応する音源インテンシティー成分を前記合計値の音響インテンシティーから切り出し、その切り出された一片として含まれる音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を算出して音源の大きさ及び距離とする音源の第２抽出工程と、
　前記第２抽出工程で切り出された音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅に含まれる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを切り出し、その切り出した音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の平均値と前記第２抽出工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第２推定工程と、
を備えるものである。
　一方、この発明（Ｂ１）の音源の検出装置は、
　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定手段と、
　前記測定手段で得た合計値の音響インテンシティー波形におけるピークが音源を表していると仮定して、そのピークを時間窓幅ごとに抽出し、その抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する音源の第１抽出手段と、
　前記第１測定手段で得た合計値のピーク幅を推定して、そのピーク幅に対応する前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の大きさの符号付の平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の平均値と前記第１抽出手段で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第１推定手段と、
を備えるものである。
　また、この発明（Ｂ２）の音源の検出装置は、
　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定手段と、
　前記測定工程で得た合計値の音響インテンシティーを音源インテンシティー成分と浮遊インテンシティー成分に区別する空間移動速度の閾値を設定し、前記合計値の音響インテンシティーから前記閾値以下の空間移動速度になる音源インテンシティー成分を切り出すか、又は、前記合計値の音響インテンシティーを音圧で除して得られる音響粒子速度の合計値から前記閾値以下の空間移動速度になる当該音響粒子速度の到来時間と対応する音源インテンシティー成分を前記合計値の音響インテンシティーから切り出し、その切り出された一片として含まれる音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を算出して音源の大きさ及び距離とする音源の第２抽出手段と、
　前記第２抽出手段で切り出された音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅に含まれる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを切り出し、その切り出した音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の平均値と前記第２抽出手段で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第２推定手段と、
を備えるものである。
　上記発明Ａ１及びＢ１の音源の検出方法及び検出装置によれば、第１抽出工程（手段）と第１推定工程（手段）を備えない検出方法や検出装置に比べて、音響インテンシティーの測定結果を利用して音源の位置を的確に検出することができる。
　また、上記発明Ａ２及びＢ２の音源の検出方法及び検出装置によれば、第２抽出工程（手段）と第２推定工程（手段）を備えない検出方法や検出装置に比べて、音響インテンシティーの測定結果を利用して音源の存在も含めてその位置をより的確に検出することができる。
実施の形態１に係る音源の検出装置の概要を示す説明図である。 実施の形態１に係る音源の検出方法の処理工程を示すフローチャートである。 図２の検出方法等の概念とその検出方法の一過程で得られる結果の一例を示す説明図である。 音響インテンシティーを測定するマイクロホンの設置関係を示す説明図である。 図２の検出方法等における音場の構成例とその検出方法による結果の一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る音源の検出装置の概要を示す説明図である。 実施の形態２に係る音源の検出方法の処理工程を示すフローチャートである。 音源インテンシティー成分と浮遊インテンシティー成分の概念及び性質を示す説明図である。 図７の検出方法等の概念とその検出方法の一過程で得られる結果の一例を示す説明図である。 図７の検出方法等における音場の構成例とその検出方法による結果の一例を示す説明図である。 図７の検出方法等における音場の構成例とその検出方法（音響粒子速度の空間移動速度を採用した場合）による結果の一例を示す説明図である。 長所（ｅ１）に関する比較試験の条件とその結果を示す説明図である。 長所（ｅ２）に関する比較試験の条件とその結果を示す説明図である。 参考の比較試験の結果を示す説明図である。 従来の音解析方法１の概念とその方法１で得られる結果の一例を示す説明図である。 従来の音解析方法２で得られる結果の一例を示す説明図である。 従来の音解析方法３で得られる結果の一例を示す説明図である。 音解析方法２、３の音源抽出原理の一部を示す説明図である。 ピーク検知を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法４の概念とその一過程で得られる結果の一例を示す説明図である。 図１９の検出方法４における音場の構成例とその検出方法４による結果の一例を示す説明図である。 音響インテンシティーの波形のピーク情報から音源情報を得られない場合の一例を示す説明図である。 図２の検出方法において音源の抽出が正しくできないおそれのある場合の一例を示す説明図である。
　以下、この発明を実施するための形態（以下、単に「実施の形態」という）について添付の図面を参照しながら説明する。
［実施の形態１］
　図１及び図２は、実施の形態１に係る音源の検出方法及びその検出装置の概要を示すものである。図１はその音源の検出装置の概要を示し、図２はその音源の検出方法の概要（工程）を示している。
　実施の形態１に係る音源の検出装置１Ａは、実施の形態１に係る音源の検出方法を実施することができる装置である。この検出方法は、前述した「ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法４に対して、音響インテンシティーの波形におけるピークの大きさではなく所定のピーク幅内の平均値で処理して音源を抽出したうえで音源位置の推定を行うよう改良した点に特徴がある。この観点からすると、この検出方法は、言わば「改良型ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法と称することができる。
　そして、検出装置１Ａは、図１に示されるように、音響インテンシティーの測定手段２、音源の第１抽出手段３Ａ、及び音源位置の第１推定手段４Ａを主に備えている。また、検出装置１Ａは、必要に応じて、各手段２，３Ａ，４Ａにおける結果などの情報を表示するための液晶パネル等の表示手段（記憶手段も含む）５を備えることもある。
　この検出装置１Ａにおける音響インテンシティーの測定手段２、音源の第１抽出手段３Ａ、及び音源位置の第１推定手段４Ａについては、例えば、主として検出方法の各工程を処理するためのプログラムや必要なデータからなるソフトウェアによって構成することができる。また、そのソフトウェアのプログラムやデータをパーソナルコンピュータ等の機器に格納・搭載して作動させるよう構築することにより送出装置１Ａが製作される。この点は、後述する実施の形態２に係る検出装置１Ｂについても同様である。
（音響インテンシティーの測定手段及び測定工程）
　音響インテンシティーの測定手段２は、図１に示されるように、音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定する測定部２１と、その音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する算出部２２を有している。
　また、音源の検出方法では、図２に示されるように、この測定部２１の処理と算出部２２の処理とをステップ１０（以下、このような語句を単に「Ｓ１０」として表記することもある。）とステップ１１（Ｓ１１）としてこの順で行い、このステップ１０、１１で示す２つの処理工程を併せて音響インテンシティーの測定工程としている。
　測定部２１は、音場における音源の情報を計測する測定機器から音響インテンシティーの測定に必要な情報を入力して音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを算出する処理を行う部分である。測定機器としては、図１に示されるように、例えば、マイクロホン６、音響粒子速度センサー７、データ取得機器８等で主に構成される測定機器が適用される。
　このうち、マイクロホン６のみを用いて音響インテンシティーを測定する場合は、図３の左側部分に示されるように、推定対象となる音源（実音源Ｓ１、虚音源Ｓ２などの複数の音源）が存在する音場（室内等の閉鎖空間など）においてマイクロホン６により音圧を測定する。次いで、マイクロホン６で測定された音圧の波形情報から、その測定時に設定される受音点Ｐで直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚの方向）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを入手するために必要な音情報（音圧と音響粒子速度）を得る。
　また、マイクロホン６と音響粒子速度センサー７を用いて音響インテンシティーを測定する場合は、上記音情報の１つである音響粒子速度をマイクロホンの出力波形から算出するのではなく音響粒子速度センサー７により直接測定して得る。この場合、音響粒子速度センサー７は、上記３軸方向の軸上にそれぞれ設置する。
　データ取得機器８は、マイクロホン６や音響粒子速度センサー７により取得した音源の情報を増幅して蓄積（記憶）する、マイクアンプ、記憶装置等で構成される機器である。
　マイクロホン６としては、音響インテンシティーの測定法に応じた種類や数のものが使用される。例えば、全指向性マイクロホンを使用するＰ－Ｐ法の場合にはそのマイクロホンを４つ又は６つ使用し、単一指向性マイクロホンを使用するＣ－Ｃ法の場合にはそのマイクロホンを６つ使用する。
　測定部２１では、音響インテンシティーの測定に際して、上記いずれかの種類のマイクロホン６を単独で使用するか、又は、マイクロホン６と音響粒子速度センサー７とを組み合わせて使用することができる。例えば、その測定に際して全指向性マイクロホンを４つ用いるＰ－Ｐ法を適用する場合は、４つの小型の全指向性マイク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを、図４に例示するように、軸方向の原点（Ｏ）とする位置とその原点から所定の距離（間隔）ｋずつ離れた直交３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）上の３つの位置とに配分して配置されるよう、図示しない治具により支持した構成にしたうえで使用する。図４に示す例では、マイク６ａを原点の位置、マイク６ｂをｘ軸上、マイク６ｃをｙ軸上、マイク６ｄをｚ軸上に配置している。また、このときの間隔ｋは、例えば、１０ｍｍ～３０ｍｍの範囲内で設定される。
　測定は、例えば全指向性マイクロホンを４つ用いるＰ－Ｐ法を適用する場合、以下のように行われる。
　はじめに、上記構成の全指向性マイク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを測定対象の音場に設置する。この際、マイク６ａが測定時に音場に設定される直交３軸の原点Ｏの位置に、マイク６ｃが実音源Ｓ１と向き合う正面の方向になるｙ軸上の距離ｋの位置（ｘ＝０，ｙ＝ｋ，ｚ＝０）に、マイク６ｂが音源Ｓ１に対して水平右側の方向になるｘ軸上の距離ｋの位置（ｘ＝ｋ，ｙ＝０，ｚ＝０）に、マイク６ｄが鉛直上方の方向になるｚ軸上の距離ｋの位置（ｘ＝０，ｙ＝０，ｚ＝ｋ）に、それぞれ配置された状態で設置される。距離ｋについては、例えば１５ｍｍに設定した。
　次いで、音場における実音源Ｓ１から測定信号を再生して、上記状態で設置された全指向性マイク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにより測定信号を録音して得られる音圧波形又はその音圧波形から算出されたインパルス応答をデータ取得機器８に保存する。
　実施の形態１では、音場として、図５の左側の部分に示されるように、反射音が非常に小さく実音源Ｓ１のみが音源として検知されるように壁面、天井面及び床面に吸音材を敷設した部屋（閉鎖空間）を採用している。この部屋は、ｘ，ｙ，ｚ方向の各寸法が４ｍ，３．３ｍ，４ｍである大きさのものである。
　実音源Ｓ１としては、スピーカーを使用した。また、そのスピーカーは、直交３軸におけるｙ軸上の２ｍの位置（ｘ＝０、ｙ＝２ｍ、ｚ＝０の座標位置）に、スピーカーの正面部分が原点Ｏに向く状態で設置した。直交３軸の原点（Ｏ）は、閉鎖空間の床面のほぼ中心の位置から１．１ｍの高さに設定した。
　そして、測定部２１では、次の手順により音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚが得られる。
　まず、音情報の音圧については、上記全指向性マイクロホンを４つ用いるＰ－Ｐ法を適用した場合、その４つのマイク６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにより測定した時刻ｔの音圧をｐａ(t)，ｐｂ(t)，ｐｃ(t)，ｐｄ(t) としたとき、以下に示すｘ，ｙ，ｚ方向の時刻ｔにおける音圧の平均ｐｘ(t) ，ｐｙ(t) ，ｐｚ(t)として算出される。
　　ｐｘ(t)=（ｐａ(t)＋ｐｂ(t)）／２
　　ｐｙ(t)=（ｐａ(t)＋ｐｃ(t)）／２
　　ｐｚ(t)=（ｐａ(t)＋ｐｄ(t)）／２
　次に、音情報の音響粒子速度については、以下の数式で表されるｘ，ｙ，ｚ方向の時刻ｔにおける音響音響粒子速度Ｕｘ(t)，Ｕｙ(t)，Ｕｚ(t)として算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　最後に、音響インテンシティーは「音響インテンシティー＝音圧×音響粒子速度」として表されることから、上記音圧及び音響粒子速度の測定結果を用いて、以下の数式で表されるｘ，ｙ，ｚ方向の時刻ｔにおける音響インテンシティーＩｘ(t)，Ｉｙ(t)，Ｉｚ(t)として求められる。
　　Ｉｘ(t)＝ｐｘ(t)×ｕｘ(t)，Ｉｙ(t)＝ｐｙ(t)×ｕｙ(t)，Ｉｚ(t)＝ｐｚ(t)×ｕｚ(t)
　算出部２２は、測定部２１で得た音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚのデータを用いてそれらの合計値であるＩａｌｌを下記の数式により算出する処理を行う部分である。この合計値Ｉａｌｌの単位も「Ｗ／ｍ２」である。
　　　Ｉａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）
　この測定手段２における測定部２１及び算出部２２で得られる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚと合計値Ｉａｌｌの結果については、例えば、表示手段５において、図３に右側の部分に示されるような波形として表示することができる。図３等に示される横軸ｔは測定時の測定信号を再生してからの経過時間を示し、その横軸ｔと直交する上下方向（縦軸）は波形の振幅を示す。また、図３の右側部分に示す波形は、コンサートホールで測定したときに得られた音響インテンシティーの波形の一例である。
（音源の第１抽出手段及び第１抽出工程）
　第１抽出手段３Ａは、図１に示されるように、測定手段２（工程）で得た合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティー波形におけるピークを時間窓幅ごとに抽出する抽出部３１と、その抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する算出部３２を有している。
　また、音源の検出方法では、図２に示されるように、この抽出部３１の処理と算出部３２の処理とをステップ１２、１３（Ｓ１２、Ｓ１３）としてこの順で行い、このステップ１２、１３で示す２つの処理工程を併せて音源の第１抽出工程としている。
　抽出部３１は、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティー波形におけるピークが音源を表していると仮定したうえで、図３に示すように、そのピークを時間窓幅Δｔごとに抽出する処理を行う部分である。
　時間窓幅Δｔは、連続した長い時間軸の波形から或る一定のデータ列を切り取り、そのデータ列の中からピークを見つける際の切り取るときの時間の長さに相当するものある。これにより、ピークは、時間窓幅Δｔの間隔ごとに１つずつ抽出されることになる。
　また、時間窓幅Δｔは、解析帯域幅Δｆ（Ｈｚ）に反比例する値である（Δｔ∝Δｆ－１）。例えば、解析帯域幅Δｆが４０００[Ｈｚ]（１００[Ｈｚ]～４１００[Ｈｚ]）のときは時間窓幅Δｔが１．３[ｍｓ]となるのに対し、解析帯域幅Δｆが２０００[Ｈｚ]（１００[Ｈｚ]～２１００[Ｈｚ]）と狭くなるときはその時間窓幅Δｔが３．５[ｍｓ]となり、長い値になる。
　図３では、時間窓幅Δｔの間隔ごとに抽出した各ピーク（図中に「・」で示している部分）にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・の記号をそれぞれ付しているが、この記号は推定対象の音場における複数の音源Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・に対するピークであることを示している。
　算出部３２は、その抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する処理を行う部分である。
　ここで、音源の大きさとは、実音源Ｓ１や反射音（虚音源Ｓ２，Ｓ３，…）の強さ、すなわち実音源Ｓ１や虚音源Ｓ２，Ｓ３，…から到来する音の音量を表すものである。また、音源の距離は、実音源Ｓ１や虚音源Ｓ２，Ｓ３，…から受音点Ｐまでの距離を表すものである。この音源の距離は、音速で除すれば実音源や反射音の到来時間を表す値となる。
　そして、音源の大きさ及び距離は次のようにして算出される。
　音源の大きさについては、各ピーク位置における合計値Ｉａｌｌの大きさ（図３の縦軸の値）（［Ｗ/ｍ２］）として算出する。また、音源の距離については、各ピーク位置の時間［ｓ］（図３の横軸の値）に音速［ｍ/ｓ］を乗じた値（［ｍ］）として算出する。
（音源位置の第１推定手段及び第１推定工程）
　音源位置の第１推定手段４Ａは、図１に示されるように、第１測定手段３Ａ及びその測定工程で得た合計値Ｉａｌｌのピーク幅を推定する推定部４１と、そのピーク幅に対応する音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の大きさの平均値を算出する算出部４２と、音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の大きさの平均値と第１抽出手段３Ａ及び工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する推定部４３とを有している。
　また、音源の検出方法では、図２に示されるように、この推定部４１の処理と算出部４２の処理と推定部４３の処理とをステップ１４～１６（Ｓ１４～Ｓ１６）としてこの順で行い、このステップ１４～１６で示す３つの処理工程を併せて音源位置の第１推定工程としている。
　推定部４１は、音響インテンシティーの合計値Ｉａｌｌのピーク幅を推定する処理を行う部分である。
　このピーク幅の推定は、例えば、合計値の音響インテンシティー波形において、時間窓幅Δｔの間隔ごとに抽出される各ピークの前後で盛り上がる波形部分の始点と終点の間をピーク幅として推定する。具体的には、上記音響インテンシティー波形において、時間窓幅Δｔの間隔ごとの各ピークから時間軸上を前後に移動させたときに波形の変化量（傾きなど）が再度緩やかになる前後２箇所の時刻を解析し、その前後２箇所の時刻で挟まれる波形部分をピーク幅として得ることができる。
　この推定部４１の推定処理により、図３の右側部分の上部や図５の中央部に示されるように、２本の破線で挟まれる部分が、時間窓幅Δｔの間隔ごとの各ピークに対するピーク幅としてそれぞれ求められる。
　算出部４２は、推定部４１で推定した各ピーク幅に対応する音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおける各ピーク幅内の大きさの符号付の平均値を算出する処理を行う部分である。
　各ピーク幅に対応する音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおける各ピーク幅は、図３の右側部分の下部側に示されるように、音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの各波形のうち合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの波形で推定された２本の破線で挟まれる部分と同じ範囲（時刻間）で挟まれる波形部分になる。
　また、各ピーク幅内の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値（±｜Ｉｘ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｙ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｚ＿ａｖｅ｜）は、例えば、ピーク幅の開始時間をｔ１、その終了時間をｔ２とし、時刻ｔのときのＩｘ，Ｉｙ，ＩｚをそれぞれＩｘ（ｔ），Ｉｙ（ｔ），Ｉｚ（ｔ）と表記すると、以下の数式に基づいてそれぞれ算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　この算出部４２の算出処理により、図３の右側部分の下部側に示されるように、Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの各音響インテンシティー波形の各ピーク幅における符号付の平均値（図中に「○」で示される部分）がそれぞれ求められる。
　推定部４３は、算出部４２で得た音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の平均値と第１抽出手段３Ａ及びその工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する処理を行う部分である。
　音源の座標は、例えば、あるピークに対応するピーク幅内のｘ，y，ｚ方向の音響インテンシティー波形の符号付の平均値（±｜Ｉｘ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｙ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｚ＿ａｖｅ｜）にて表される原点からの方位（±｜Ｉｘ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｙ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｚ＿ａｖｅ｜）に対して、第１推定工程で算出した合計値Ｉａｌｌのピークが与える距離ほど離れた地点として推定される。このときの合計値Ｉａｌｌのピークが与える距離ほど離れた地点とは、例えば、音源の第１抽出工程等で算出した合計値Ｉａｌｌのピークが与える距離がＬ［ｍ］であり、Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚから算出された方位が（＋２，－３，＋４）であるとした場合、直交３軸の原点Ｏから座標（＋２，－３，＋４）の方向に、原点Ｏから距離（長さ）Ｌ［ｍ］に相当する分だけ離れた位置を意味する。
　この算出部４２の算出処理により、図５の右側部分に一部の結果が示されるように、推定対象の実音源Ｓ１について推定した座標（図中の黒丸）は、実音源Ｓ１の正規の位置（白丸）であるｙ軸上の２ｍの位置（ｘ＝０、ｚ＝０）とほぼ一致していることがわかる。
（音源位置の検出結果）
　図５の右側部分に示されている一部の結果から、実施の形態１に係る音源の検出方法（その検出装置１Ａ）、すなわち別称の「改良型ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法によれば、次のことがわかる。
　すなわち、この検出方法では、ｘ方向及びｚ方向の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｚに測定誤差による残差波形が存在するものの（図５の中央部分）、前述した「ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法４とは異なり、ピーク幅の大きさの平均値を適用しているため、ｘ方向及びｚ方向の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｚがいずれも、その残差波形における特定の値に支配されることがなく、ほぼゼロの値（座標）として認識できていることがわかる。
　この結果、このときに検出（推定）した音源Ｓ１の位置（黒丸）は、図５の右側部分に一部の結果として示されているとおり、ｙ軸上にあるはずの音源Ｓ１の正規の位置（白丸）とほぼ一致した場所に推定されるようになる。つまり、この検出方法によれば、上記検出する方法４の場合（図２０参照）に比べて、音源Ｓ１の位置が精度よくｙ軸上に推定されており、音源の座標の推定精度が改善されていることがわかる。
　したがって、この検出方法及びその検出装置１Ａでは、音源の位置を的確に検出することができる。
［実施の形態２］
　図６及び図７は、実施の形態２に係る音源の検出方法及びその検出装置の概要を示すものである。図６はその音源の検出装置の概要を示し、図７はその音源の検出方法の概要（工程）を示している。
　実施の形態２に係る音源の検出装置１Ｂは、実施の形態２に係る音源の検出方法を実施することができる装置である。この検出方法は、前述した「ピーク検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法４や実施の形態１に係る検出方法とは異なり、後述する理由からピーク検知をまったく用いることなく、音響インテンシティー又は音響粒子速度の空間移動速度に着目して音源を抽出したうえで音源位置の推定を行うよう工夫した点に特徴がある。この観点からすると、この検出方法は、言わば「速度検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法と称することができる。
　そして、検出装置１Ｂは、図６に示されるように、音響インテンシティーの測定手段２、音源の第２抽出手段３Ｂ、及び音源位置の第２推定手段４Ｂを主に備えている。また、検出装置１Ｂは、実施の形態１に係る検出装置１Ａの場合と同様に、必要に応じて、各手段２，３Ｂ，４Ｂにおける結果などの情報を表示するための液晶パネル等の表示手段（記憶手段も含む）５を備えることもある。
　ここで、実施の形態２に係る音源の検出方法及びその検出装置１Ｂが完成するに至るまでの背景について、以下に説明する。
　まず着想のきっかけは、前述した実施の形態１に係る検出方法及びその検出装置１Ａでは、例えば、音響インテンシティーの波形が激しく変化する測定結果や逆にほとんど変化しない測定結果に対して音源自体の存在を正しく認識できない可能性があることを発見したことにある。
　この認識できない可能性がある理由は、実施の形態１に係る検出方法及びその検出装置１Ａでは音源の存在を判別するための音源の第１抽出工程（第１抽出手段３Ａ）において音響インテンシティーの波形のピークを検知する手法（改良型ピーク検知）を採用している点に影響しているものと考えられる。
　具体的には、例えば、図２２に例示するように、直交３軸方向における原点（Ｏ）上の音源Ｓ０やその原点近傍の音源Ｓ１などが存在すると、原理上、その音響インテンシティー波形の振幅及びその変化がゼロもしくは極小になる（同図の左側下部及び右側下部に例示する結果を参照。）。また、その音源Ｓ０、音源Ｓ１に対する実際の測定を行った場合には、その音響インテンシティーの波形が多くの誤差を含む暴れた波形になることが多い。つまり、原点やその近傍の位置に存在する音源Ｓ０、Ｓ１については、その音響インテンシティー波形のピークそのものを正確に抽出することが難しくなる。
　したがって、このような原点やその近傍の位置にある音源（Ｓ０，Ｓ１）に対しては、前述した「改良型ピーク検知」の検出方法を用いても、その音源の抽出が正しくできない可能性がある。
　そこで、本発明者は、このような実状に鑑みて鋭意研究した結果、ピークを検知する手法を用いない音源の抽出方法として、音響インテンシティー又は音響粒子速度の空間移動速度に着目して音源を抽出する手法が有効であることを見い出し、最終的に「速度検知」を用いて音響インテンシティーから音源の位置を検出する方法及びその検出装置を完成させるに至った。
　そして、この検出方法及びその検出装置１Ｂは、以下の仮定を前提にすることで成立している。
　すなわち、音響インテンシティーには、次の２種類の成分が存在すると仮定する。
１．音源を示しているもの。以下、これを「音源インテンシティー成分」と呼ぶこととする。
２．音源間をさまよっているもの。以下、これを「浮遊インテンシティー成分」と呼ぶこととする。
　また、上記２種類のインテンシティー成分は、次の性質を有すると仮定する。
３．音源インテンシティー成分は、空間移動速度が遅い。
４．浮遊インテンシティー成分は、空間移動速度が速い。
　図８は、この仮定した内容を参考までに図案化して示している。
　したがって、この検出方法及びその検出装置１Ｂにおいては、以上の仮定のもとに、音響インテンシティーの波形から速度検知により音源を抽出するように構成している。
　以下、この検出方法及びその検出装置１Ｂの説明を続ける。
（音響インテンシティーの測定手段及び測定工程）
　音響インテンシティーの測定手段２は、図６に示されるように、音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定する測定部２１と、その音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する算出部２２を有している。
　この測定部２１と算出部２２は、実施の形態１に係る検出装置１Ａにおける測定部２１及び算出部２２と同じ構成からなるものである。
　また、音源位置の検出方法では、図７に示されるように、この測定部２１の処理と算出部２２の処理とをステップ２０とステップ２１としてこの順で行い、このステップ２０、２１で示す２つの処理工程を併せて音響インテンシティーの測定工程としている。
　この音響インテンシティーの測定工程についても、実施の形態１に係る検出方法における音響インテンシティーの測定工程と同じ構成になっている。
　この測定部２１による測定の概念を図９の左側の部分に例示する。
　また、この測定手段２における測定部２１及び算出部２２で得られる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚと合計値Ｉａｌｌの結果については、実施の形態１の場合（図３）と同様に、例えば、表示手段５において、図９の右側の部分に示されるような波形として表示することができる。また、図９の右側部分に示す波形は、コンサートホールで測定したときに得られた音響インテンシティーの波形の一例である。
　さらに、この測定手段２及び測定工程では、実施の形態１の測定手段及び測定工程に関して説明したとおり、音響インテンシティーを得るために必要な音情報の１つである音響粒子速度Ｕｘ，Ｕｙ，Ｕｚ［ｍ／ｓ］が得られるため、その合計値であるＵａｌｌ＝√（Ｕｘ ２＋Ｕｙ ２＋Ｕｚ ２）［ｍ／ｓ］も同時に算出することができる。
（音源の第２抽出手段及び第２抽出工程）
　第２抽出手段３Ｂは、図６に示されるように、測定手段２及びその測定工程で得た合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーを前記仮定の音源インテンシティー成分と浮遊インテンシティー成分に区別する空間移動速度の閾値Ｖｓを設定する設定部３５と、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーから閾値Ｖｓ以下の空間移動速度になる音源インテンシティー成分を切り出すか、又は、合計値Ｕａｌｌの音響粒子速度から閾値Ｖｓ以下の空間移動速度になる当該音響粒子速度の到来時間と対応する音源インテンシティー成分を合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーから切り出し、その切り出された一片として含まれる音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を算出して音源の大きさ及び距離とする算出部３７とを有している。
　また、音源の検出方法では、図７に示されるように、この設定部３５の処理と切り出し部３６の処理と算出部３７の処理とをステップ２２～２４（Ｓ２２～Ｓ２４）としてこの順で行い、このステップ２２～２４で示す３つの処理工程を併せて音源の第２抽出工程としている。
　設定部３５は、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーから特に音源インテンシティー成分を切り出すために適切な閾値Ｖｓを設定する処理を行う部分である。
　このような閾値Ｖｓは、厳密には測定環境（部屋等の音場の大きさ、音源の距離など）や解析条件によって変化するが、一般的に音の到来時間ｔ［秒］に比例した値となる。
　また、この閾値Ｖｓについては、例えば到来時間ｔ［秒］の関数で与えられる以下の数式で求めることができる。
　　　Ｖｓ＝（ｔ×１０００＋１０）１．５×４０　［ｍ／秒］
　上記式中の「１０００」は　到来時間ｔの単位［秒］から［ミリ秒］への変換を示し、「１．５」は到来時間ｔに比例する次元を示し、「４０」は到来時間ｔを空間移動速度の閾値Ｖｓに変換する際の比率を示す。
　実施の形態２では、受音点Ｐ（原点Ｏ）から実音源Ｓ１までの距離を２［ｍ］にしているため、実音源Ｓ１からの音の到来時間ｔは、ｔ＝２／３４４＝０．００５８１４［秒］となる。「３４４」は、気温２０℃のときの音速［ｍ／ｓ］を示す。
　したがって、このときの閾値Ｖｓは、上記数式からＶｓ＝（０．００５８１４×１０００＋１０）１．５×４０＝２，５１６［ｍ／秒］となる。
　切り出し部３６は、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーから閾値Ｖｓ以下になる音源インテンシティー成分を切り出す処理を行う部分である。
　この音源インテンシティー成分の切り出しは、以下のように行われる。
　はじめに、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティー又は音響粒子速度の合計値Ｕａｌｌから閾値Ｖｓ以下の空間移動速度になる音響インテンシティー又は音響粒子速度の到来時間、すなわち音源インテンシティー成分の到来時間を抽出する。
　この音源インテンシティー成分の到来時間の抽出に際しては、まず、音響インテンシティーの合計値Ｉａｌｌにおける或る時刻の座標から次の時刻の座標への移動距離、又は音響粒子速度の合計値Ｕａｌｌにおける或る時刻の座標から次の時刻の座標への移動距離を算出する。例えば、サンプリング周波数が４８，０００[Ｈｚ]の条件で測定を実施した場合、ある時刻から次の時刻への最小の時間間隔は１／４８，０００[秒]となる。
　続いて、上記移動距離を移動時間で除して音響インテンシティー又は音響粒子速度の空間移動速度を算出する。この算出で得られる空間移動速度が閾値Ｖｓ以下の小さい値になった場合、そのときの時刻を「ｔｓ」とする。また、上記音響インテンシティー又は音響粒子速度の空間移動速度の算出を同様に続ける。この続けた算出で得られる空間移動速度が閾値Ｖｓよりも大きい値になった場合、そのときの時刻を「ｔｅ」とする。このときの時刻ｔｓから時刻ｔｅまでの時間が上記抽出すべき音源インテンシティー成分の到来時間になる。
　最後に、この抽出された上記時刻ｔｓから上記時刻ｔｅまでの到来時間に含まれる音響インテンシティーの合計値Ｉａｌｌを切り出す。
　ここで、この切り出された合計値Ｉａｌｌ群を「合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの一片」と呼ぶこととする。また、このときの合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの一片は、全て音源インテンシティー成分で構成されており、或る一つの音源を表していることになる。
　この切り出し部３６で切り出した音源インテンシティー成分の結果について、図９の右側の上部に例示する。
　図９においては、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの波形のうち２本の破線で挟まれる波形部分（実線の両方向矢印で示す範囲：時間幅）が、切り出された音源インテンシティー成分に該当する。またこの場合、図９においては、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの波形のうち音源インテンシティー成分どうし間における波形部分（破線の両方向矢印で示す範囲：時間幅）が、閾値Ｖｓよりも大きい空間移動速度になる浮遊インテンシティー成分に該当することになる。
　そして、この切り出したＩａｌｌの音響インテンシティーの一片（図９における１つの実線両方向矢印で示される波形部分、換言すれば音源インテンシティー成分の部分）が、１つの音源を表しているものと考えられる。
　図９においては、切り出された音響インテンシティーの一片（音源インテンシティー成分）のそれぞれに対して大きさ及び時間の平均値を算出した値を「〇」の白丸で示している。そして、これらの白丸が、抽出した音源Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・となる。
　算出部３７は、切り出し部３６で切り出した合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの一片として含まれる音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を算出する処理を行う部分である。
　ここで、上記強さとは、図９に示されるように音源インテンシティー成分の波形部分の振幅（図中の縦軸の値）をいう。また、上記到来時間とは、図９に示されるように音源インテンシティー成分の情報がある音源から受音点に到来するまでの所要時間（図中の横軸の値）をいう。
　このときの算出は、以下に示すように行われる。
　すなわち、音響インテンシティーの合計値Ｉａｌｌの切り出し開始時間をｔ１，その切り出し終了時間をｔ２、時刻ｔのときの合計値ＩａｌｌをＩａｌｌ（ｔ）と表記すると、強さの平均値Ｉａｌｌ＿ａｖｅと到来時間の平均値ｔａｖｅは、次の数式に基づいてそれぞれ算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　算出部３７では、このようにして算出された音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を、最終的に各音源（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・）の大きさ及び距離とする。ここでいう音源の大きさ及び距離とは、実施の形態１における音源の第１抽出手段３１及びその抽出工程で算出されるときの音源の大きさ及び距離と同じ概念のものである。
　図９には、各音源（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，・・・）の大きさ（強度の平均値）を「○」の白丸で示している。
（音源位置の第２推定手段及び第２推定工程）
　音源位置の第２推定手段４Ｂは、図６に示されるように、第２抽出手段３Ｂ及びその抽出工程で切り出された音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅に含まれる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを切り出す切り出し部４５と、その切り出した音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの大きさの平均値を算出する算出部４６と、音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの大きさの平均値と第２抽出手段３Ｂ及びその抽出工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する推定部４７とを有している。
　また、音源の検出方法では、図７に示されるように、この切り出し部４５の処理と算出部４６の処理と推定部４７の処理とをステップ２５～２７（Ｓ２５～Ｓ２７）としてこの順で行い、このステップ２５～２７で示す３つの処理工程を併せて音源位置の第２推定工程としている。
　切り出し部４５は、切り出された音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅に含まれる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを切り出す処理を行う部分である。このときの音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅は、図９の右側部分に示される各２本の破線で挟まれる部分（実線の両方向矢印で示す範囲）の時刻幅となる。また、このときの音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの切り出しは、Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚの各音響インテンシティーの波形のうち上記各時間幅に挟まれる波形部分の情報を抽出することになる。
　算出部４６は、上記切り出し部４５で切り出した音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値を算出する処理を行う部分である。
　このときの大きさの平均値は、以下に示すように算出される。
　すなわち、音響インテンシティーの合計値Ｉａｌｌの切り出し開始時間をｔ１、切り出し終了時間をｔ２、時刻ｔのときのＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの値をＩｘ(t)，Ｉｙ(t)，Ｉｚ(t)と表記すると、時刻ｔのときのＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値（±｜Ｉｘ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｙ＿ａｖｅ｜，±｜Ｉｚ＿ａｖｅ｜）は、次の数式に基づいてそれぞれ算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 　この算出部４６の算出処理により、図９の右側部分の下部に示されるように、上記時間幅におけるＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの各音響インテンシティー（各音源インテンシティー）の大きさの平均値（図中に「○」の白丸で示される部分）がそれぞれ求められる。図９においてＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの各音響インテンシティーの波形に付記された＋ｘ１、＋ｙ１、＋ｚ１は、音源Ｓ１に対応するＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の平均値として、それぞれ＋符号の値が得られたことを示す。
　推定部４７は、算出部４６で得た音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの大きさの平均値と第２抽出手段３Ｂ及びその抽出工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する処理を行う部分である。
　音源の座標の推定は、例えば、音源Ｓ１に対応するｘ，ｙ，ｚ方向のＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の平均値として、それぞれ＋ｘ１、＋ｙ１、＋ｚ１が得られている場合、原点からの方位（＋ｘ１，＋ｙ１，＋ｚ１）に対して、算出部３７で算出した音源Ｓ１の到来時間の平均ｔａｖｅに音速を乗した値、すなわち音源距離ほど離れた地点として推定される。
　この算出部４７の算出処理により、図１０の右側部分に一部の結果が示されるように、推定対象の実音源Ｓ１の推定した座標（図中の黒丸）は、実音源Ｓ１の正規の位置（白丸）であるｙ軸上の２ｍの位置（ｘ＝０、ｚ＝０）とほぼ一致していることがわかる。
（音源位置の検出結果１）
　図１０の右側部分に示されている一部の結果から、実施の形態２に係る音源の検出方法（その検出装置１Ｂ）、すなわち別称の「速度検知」を用いて音響インテンシティーから音源情報を検出する方法によれば、次のことがわかる。
　すなわち、この検出方法では、実施の形態１に係る音源の検出方法等における検出結果（図５）と比較すると、ｘ方向における位置の推定に若干の誤差が発生しているものの、ｘ方向及びｚ方向の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｚの音源インテンシティーに該当する波形部分の大きさの値（平均値）がいずれもほぼゼロの値（座標）として認識できていることがわかる。
　この結果、このときに検出（推定）した音源Ｓ１の位置（黒丸）は、図１０の右側部分に一部の結果として示されるとおり、ｙ軸上にあるはずの音源Ｓ１の正規の位置（白丸）とほぼ一致した場所に推定されるようになる。つまり、この検出方法によっても、実施の形態１に係る音源の検出方法等の場合と同様に、音源Ｓ１の位置が精度よくｙ軸上に推定されていることがわかる。
　したがって、この検出方法及びその検出装置１Ｂによっても、音源の位置を的確に検出することができる。
（音源位置の検出結果２）
　また参考までに、音源の第２抽出手段３Ｂ又はその第２抽出工程において音響粒子速度の合計値Ｕａｌｌの空間移動速度と閾値Ｖｓとの比較により合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーから音源インテンシティー成分を切り出した後、音源座標の第２推定手段４Ｂ又はその第２推定工程において音源の座標を推定した場合の結果の一例を、図１１に示す。このときの測定は、上記音響インテンシティーの測定時と同じ条件で行っている。
　このように音響粒子速度の合計値Ｕａｌｌを参照して合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーから音源インテンシティー成分を切り出した後に音源位置の検出を行った場合でも、図１１の右側部分に示される一部の結果から明らかなように、ｙ軸上にあるはずの音源Ｓ１の正規の位置（白丸）とほぼ一致した場所に推定されており、これにより音源Ｓ１の位置が精度よくｙ軸上に推定されていることがわかる。
　したがって、実施の形態２に係る音源の検出方法及びその検出装置１Ｂは、音響インテンシティーの空間移動速度だけでなく音響粒子速度の空間移動速度を利用した場合でも、音源の位置を的確に検出することが可能になる。
　そして、実施の形態２に係る音源の検出方法（その検出装置１Ｂ）は、図５や図１０及び図１１に示す結果からも明らかなように、実施の形態１に係る音源の検出方法（その検出装置１Ａ）とともに、音源の位置を的確に検出するための有用な手法（又は手段）であるといえる。
　その一方で、実施の形態２に係る検出方法（その検出装置１Ｂ）は、音響インテンシティー波形の振幅情報を参照しないことから、以下の長所（ｅ１）、（ｅ２）を更に有しており、その振幅情報を参照する実施の形態１に係る音源の検出方法（その検出装置１Ａ）よりも、音響インテンシティー波形に対して原理的に相性の良い手法（又は手段）であると考えられる。
　この点を考慮すると、実施の形態２に係る検出方法（その検出装置１Ｂ）は、実施の形態１に係る検出方法（その検出装置１Ａ）に比べて、音響インテンシティーの測定結果を利用して音源の位置をより的確に検出できることになる。
　（ｅ１）　実施の形態２に係る音源の検出方法（その検出装置１Ｂ）は、音響インテンシティーの波形の振幅情報ではなく速度情報を参照するため、例えば、受音点Ｐ（原点）の位置やその近傍の位置に音源が存在し、その音源の音響インテンシティーの波形振幅がほぼゼロの値や、もしくは多くの測定誤差を含む乱れた振幅特性となるような音場に対しても、その音源の位置を推定することが可能である。
　（ｅ２）　実施の形態２に係る音源の検出方法（その検出装置１Ｂ）は、音響インテンシティーの波形の振幅情報ではなく速度情報を参照するため、雑音の多い環境の音場において測定された乱れた振幅特性を有する音響インテンシティーからでも、その音源の位置を推定することが可能である。
＜長所（ｅ１）に関する比較試験＞
　図１２は、受音点（原点）の近傍位置（ｘ, ｙ, ｚ＝－１５［mm］，０，０）に設置された実音源Ｓ１の位置の推定を実施したときの試験内容及びその結果を示す。
　試験を行った音場は、ｘ，ｙ，ｚ方向の各寸法が２．７ｍ，４．５ｍ，２．５ｍである大きさからなる居間であって、一般的な部屋としての音の響きや反射音が生じる閉鎖空間である。
　そして、この閉鎖空間のほぼ中央の位置に、実施の形態１における音響インテンシティーの測定に関する説明のなかで示した構成のマイクロホン６（全指向性マイク６ａ～６ｄ）を設置し、図１２の左側部分に示すように、原点に対応させる１つのマイク（６ａ：図４）の位置を受音点（Ｐ）として直交３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）を設定した。
　また、推定対象の音源Ｓ１として、スピーカーを使用した。この音源Ｓ１のスピーカーは、そのスピーカー正面の中心部（○で示す白丸）が上記近傍位置に存在するよう設置した。試験は、音源Ｓ１のスピーカーから周波数掃引音（スイープ正弦波）を再生し、それをマイクロホン６（全指向性マイク６ａ～６ｄ）にて録音して得られた音圧波形よりインパルス応答を算出することで行うこととした。
　試験は、この条件のもとで、前述した「ピーク検知」を用いた検出方法４と「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法と「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法を、比較するためにそれぞれ実施した。
　この比較試験の結果を図１２の中央部及び右側部分に示す。
　図１２中の［Ａ］が「ピーク検知」を用いた検出方法４の結果、［Ｂ］が「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法の結果、［Ｃ］が「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法の結果を示している。この［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］については、これ以後の比較試験の結果においても同様である。
　はじめに、ｙ＝０，ｚ＝０の位置からの音源情報を表す音響インテンシティーＩｙ, Ｉｚに関して確認する。この点については、理論上はゼロの値になるはずであるところ、実際の測定では図１２の中央部に示されるように［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］のいずれの場合であっても僅かなピークを有する波形となる結果が得られている。
　これにより、いずれの場合でも音源の存在を確認するために利用する合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの波形に対してピーク値が得られていることになるため、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法だけではなく、「ピーク検知」を用いた検出方法４や「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法であっても、その音源の座標を認識できていることがわかる。
　これは、音源Ｓ１のスピーカーがある程度の大きさを有するものであるため、ｙ＝０、ｚ＝０のピンポイントからだけではなく、そのピンポイントの周囲からも音が供給されていることになり、この結果、音源の位置をｙ＝０、ｚ＝０とは少しずれた場所として認識しているものと考えられる。
　しかし、この音源Ｓ１のスピーカーを極小の音源にした場合は、音響インテンシティーＩｙ, Ｉｚ の測定結果がいずれもゼロの値に近づくことになるため、波形のピーク情報を得ることができず、上記「ピーク検知」や「改良型ピーク検知」を用いた検出方法では、その極小の音源の位置を推定することが難しくなると考えられる。
　次に、ｘ＝－１５[mm]というｘ＝０の近傍位置からの音源情報を表す音響インテンシティーＩｘに関して確認する。この点については、理論上は若干の負のピークを有する音響インテンシティーＩｘの波形になるはずであるところ、実際の測定では図１２の中央部に示されるように［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］のいずれの場合であっても、波形が負の側にとどまらず正の側にも振れる測定誤差を多く含む乱れた波形となる結果が得られている。
　以上のことから、最終的な音源Ｓ１の位置の推定結果は、図１２の右側に示されるような結果として得られた。
　まず、「ピーク検知」を用いた検出方法４の場合［Ａ］には、音源Ｓ１のｘ方向における正規の座標位置が正しくは負側の値になることに対して、ｘ方向の座標位置について誤差成分である正の値として誤認識した推定結果になっている。これは、音響インテンシティーＩｘの測定波形において最も大きいピークが正の側に現れていることから、その正の側にあるピークを音源の座標情報として検知している結果であると考えられる。
　また、「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法の場合［Ｂ］には、ピーク幅内の大きさの平均処理より誤差成分が緩和されているが、ｘ方向の座標位置について負の値として認識するまでには至っていない推定結果になっている。これは、音響インテンシティーＩｘの波形のピーク幅内にある負側の正しい成分が平均処理により正側の誤差成分により相殺されてしまい、ｘ方向の座標位置について負の方向まで引き戻すことができていない結果であると考えられる。
　これに対して、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検出方法の場合［Ｃ］には、ｘ方向の座標位置について負側の値として認識されている推定結果になっている。これは、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの波形のうちからゆっくりと移動している最初の波形部分（音源インテンシティーの部分）のみを音源情報として切り出しているため、ｘ方向の音響インテンシティーＩｘ の波形における正しい成分である負の成分だけを切り出すことができている結果であると考えられる。
　以上総合すると、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検出方法のみが、受音点の近傍位置に音源Ｓ１があるような音場であっても、その音源Ｓ１の存在を正しく検出したうえでその音源Ｓ１の位置について正しく推定することが可能であることが明らかである。
＜長所（ｅ２）に関する比較試験＞
　図１３は、雑音の多い環境の音場で音源の位置の推定を実施したときの試験内容及びその結果を示す。
　試験を行った音場は、上記長所（ｅ１）に関する比較試験のときの音場と同じ条件の居間（閉鎖空間）である。そして、この閉鎖空間のほぼ中央の位置に、実施の形態１における音響インテンシティーの測定に関する説明のなかで示した構成のマイクロホン６（全指向性マイク６ａ～６ｄ）を設置し、図１３の左端部分に示すように、原点に対応させる１つのマイクロホン（６ａ：図４）の位置を受音点（Ｐ）として直交３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）を設定した。
　また、試験では、推定対象の音源Ｓ０として実音源となるスピーカーを使用した。この音源Ｓ０のスピーカーは、上記音場においてスピーカー正面の中心部が、受音点からの方位角が４５°（正面＋ｙ方向を０°として時計回りの方向になす角度）、仰角が１７．６°となる１．５８ｍ離れた位置に設置した。試験では、このスピーカーから上記長所（ｅ１）に関する比較試験のときと同じ周波数掃引音（スイープ正弦波）を再生した。
　さらに、試験では、雑音源Ｓｎとして音源Ｓ０とは異なるスピーカーを使用した。この雑音源Ｓｎのスピーカーは、そのスピーカーの正面中心部が、受音点近傍から方位角が０°（正面＋ｙ方向）、仰角が０°となる１．５ｍ離れた位置に設置した。試験では、このスピーカーから、広域雑音としてのピンクノイズ（パワーが周波数に反比例する雑音）を再生した。
　そして、試験は、上記音場において実音源Ｓ０のスピーカーと雑音源Ｓｎのスピーカーとからそれぞれ再生された音をマイクロホン６（全指向性マイク６ａ～６ｄ）で録音し、その録音で得られる音圧波形からインパルス応答を算出することで行った。そして、このときの音源位置の検出における解析は、周波数が１００Ｈｚ～４ｋＨｚの範囲で行った。
　ちなみに、このときの音場は、実音源Ｓ０の再生音と雑音源Ｓｎの再生音の測定時におけるＳＮ比がほぼ０［ｄＢ］となり、実音源Ｓ０の再生音が聴覚（聴感）で確認できないほど大きな雑音が存在している環境であった（図１３の左端部分の中程に示す周波数特性を参照）。
　また、試験は、比較するためにこの条件のもとで、前述した「ピーク検知」を用いた検出方法４と「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法と「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法とによりそれぞれ実施した。
　この比較試験の結果を図１３の左端部分よりも右側の部分に示す。
　はじめに、上記いずれの検出方法の場合（［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］）においても、３軸方向の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚがピークの判別が困難なほど振幅特性が大きく乱れた波形になる結果になっている。
　しかし、合計値Ｉａｌｌの音響インテンシティーの波形で雑音による振幅の乱れが多少軽減されていることから、上記いずれの検出方法の場合（［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］）においても、音源の存在自体は認識できている。ただし、推定された音源の座標に関しては、図１３の左端を除く右側の下部に示されるように、それぞれの検出方法で互いに異なる結果になっている。
　つまり、「ピーク検知」を用いた検出方法４の場合［Ａ］と「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法の場合［Ｂ］には、推定した音源Ｓ１の座標位置が推定対象である実音源Ｓ０の正規の位置からずれた結果になっている。これに対して、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法の場合［Ｃ］には、推定した音源Ｓ１の座標位置が実音源Ｓ０の正規の位置とほぼ一致した結果になっている。
　したがって、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法が、最も高い精度で実音源Ｓ０の位置を推定できることがわかる。
　以上のことから、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検出方法は、雑音の多い環境の音場であっても、その音源Ｓ０の存在を正しく検出したうえでその音源Ｓ０の位置について正しく推定することが可能であることが明らかである。
　ちなみに、図１３に示す比較試験１の結果においては、「ピーク検知」を用いた検出方法４の場合［Ａ］の方が、「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法の場合［Ｂ］よりも精度の高い推定がされている。
　これは、幅特性が大きく乱れた音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの測定波形に対しては、ピーク幅内における大きさの平均化の手法を用いる「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法では、真の音源情報が雑音情報で相殺されてしまうためであると考えられる。
　このため、音響インテンシティー波形の振幅情報を利用する「ピーク検知」を用いた検出方法４や「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法では、音場の雑音や測定環境や音源の位置条件の違いによって、音源位置の推定結果の優劣が入れ替わることもある。
　これに対して、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検出方法では、音場の雑音や測定環境や音源の位置条件の違いに左右されず、安定した精度で音源位置の推定が可能である。
＜参考の比較試験＞
　図１４は、コンサートホールにおける反射音、すなわち虚音源の分布について、参考までに「ピーク検知」を用いた検出方法４と「改良型ピーク検知」を用いた実施の形態１に係る検出方法と「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法とで音源の位置を推定したときの比較試験の結果を示す。
　この試験では、コンサートホールのステージに設置した全指向性スピーカー（実音源）から周波数掃引音（スイープ正弦波）をスピーカーから再生し、実音源から観客席に設置した受音点へのインパルス応答を測定し、上記Ｐ－Ｐ法により３軸方向の音響インテンシティーを算出した。そして、その音響インテンシティーの測定結果（図１４の左端部分に示す結果）を同様に利用して上記各検出方法により音源（虚音源）の位置をそれぞれ推定した。この推定された複数の音源の位置を、図１４の左端を除く右側部分のｘ－ｙ平面における円形の内外に併せて示している。
　この図１４に示す結果から、上記３つの音源の検出方法では、虚音源の分布として様相が大幅に異なる分布結果が得られることがわかる。このことは、同じコンサートホールであるにもかかわらず、音源の検出方法が変わると、そのコンサートホールを異なる響きを有する空間として評価してしまうことになる。このうち「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法の場合［Ｃ］には、最も多くの虚音源の位置を推定することができている。
　以上のことから、空間音響の分析を行う際には、精度の高い音源の検出手法を選択して適用することが重要であることがわかる。また、このような観点からすると、上記３つの検出方法のなかでは、「速度検知」を用いた実施の形態２に係る検知方法の場合が最も精度の高い音源位置の検出ができるといえる。
［他の実施の形態］
　実施の形態１等では、音響インテンシティーの測定方法としてＰ－Ｐ法の一例を示したが、その測定方法としては、他にも例えば、以下に示す方法を適用してもよい。
　例えば、全指向性マイクロホンを使用して測定する別のＰ－Ｐ法を適用してもよい。すなわち、４つの全指向性マイクロホンを正四面体の頂点に配置して測定する方法及びその機器（小野測器社：MI-331）や、２つの対向するマイクロホンからなるマイクロホンペアを直交３軸に配置して計６つの全指向性マイクホンを使用して測定する方法及びその機器（ＲＩＯＮ社：SI-33I、Ｇ.Ｒ.Ａ.Ｓ社 50VI-1など）である。
　また、単一指向性マイクを使用して測定するＣ－Ｃ法を適応してもよい（特開２００８－２４９７０２号公報など）。このＣ－Ｃ法を適用する場合は、２つの対向するマイクロホンの出力の和にて音圧を算出し、それらの出力の差分にて音響粒子速度を算出した後、その算出した音圧と音響粒子速度との乗算により音響インテンシティーを得る。
　さらに、粒子速度を直接測定することで音響インテンシティーを得る手法もある。この手法を適用する場合は、マイクホンと音響粒子速度センサーを組み合わせたＰＵセンサー（Microflown Technologies社：USP）から得られる音圧と音響粒子速度を乗算することにより音響インテンシティーを得ることができる。なお、Ｐ－Ｐ法やＣ－Ｃ法では、マイクロホンで得られた音圧から近似的に算出される音響粒子速度を用いて音響インテンシティーを得ることができる。
１Ａ，１Ｂ…音源の検出装置
２　…音響インテンシティーの測定手段
３Ａ…音源の第１抽出手段
３Ｂ…音源の第２抽出手段
４Ａ…音源座標の第１推定手段
４Ｂ…音源座標の第２推定手段
Ｉｘ，Ｉｙ，Ｉｚ…直交する３軸方向の音響インテンシティー
Ｉａｌｌ…音響インテンシティーの合計値
Ｕｘ，Ｕｙ，Ｕｚ…直交する３軸方向の音響粒子速度
Ｕａｌｌ…音響粒子速度の合計値

Claims (4)

  1. 　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定工程と（√（）は括弧内の値の平方根を示す。以下同様。）、
    　前記測定工程で得た合計値の音響インテンシティー波形におけるピークが音源を表していると仮定して、そのピークを時間窓幅ごとに抽出し、その抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する音源の第１抽出工程と、
    　前記第１測定工程で得た合計値のピーク幅を推定して、そのピーク幅に対応する前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の大きさの符号付の平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の平均値と前記第１抽出工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第１推定工程と、
    を備える音源の検出方法。
  2. 　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定工程と、
    　前記測定工程で得た合計値の音響インテンシティーを音源インテンシティー成分と浮遊インテンシティー成分に区別する空間移動速度の閾値を設定し、前記合計値の音響インテンシティーから前記閾値以下の空間移動速度になる音源インテンシティー成分を切り出すか、又は、前記合計値の音響インテンシティーを音圧で除して得られる音響粒子速度の合計値から前記閾値以下の空間移動速度になる当該音響粒子速度の到来時間と対応する音源インテンシティー成分を前記合計値の音響インテンシティーから切り出し、その切り出された一片として含まれる音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を算出して音源の大きさ及び距離とする音源の第２抽出工程と、
    　前記第２抽出工程で切り出された音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅に含まれる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを切り出し、その切り出した音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の平均値と前記第２抽出工程で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第２推定工程と、
    を備える音源の検出方法。
  3. 　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定手段と、
    　前記測定手段で得た合計値の音響インテンシティー波形におけるピークが音源を表していると仮定して、そのピークを時間窓幅ごとに抽出し、その抽出されたピークから音源の大きさ及び距離を算出する音源の第１抽出手段と、
    　前記第１測定手段で得た合計値のピーク幅を推定して、そのピーク幅に対応する前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の大きさの符号付の平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚにおけるピーク幅内の符号付の平均値と前記第１抽出手段で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第１推定手段と、
    を備える音源の検出装置。
  4. 　音場において受音点で直交する３軸方向（ｘ，ｙ，ｚ）の音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚ［Ｗ／ｍ２］を測定し、それらの合計値であるＩａｌｌ＝√（Ｉｘ ２＋Ｉｙ ２＋Ｉｚ ２）を算出する音響インテンシティーの測定手段と、
    　前記測定工程で得た合計値の音響インテンシティーを音源インテンシティー成分と浮遊インテンシティー成分に区別する空間移動速度の閾値を設定し、前記合計値の音響インテンシティーから前記閾値以下の空間移動速度になる音源インテンシティー成分を切り出すか、又は、前記合計値の音響インテンシティーを音圧で除して得られる音響粒子速度の合計値から前記閾値以下の空間移動速度になる当該音響粒子速度の到来時間と対応する音源インテンシティー成分を前記合計値の音響インテンシティーから切り出し、その切り出された一片として含まれる音源インテンシティー成分の強さ及び到来時間の平均値を算出して音源の大きさ及び距離とする音源の第２抽出手段と、
    　前記第２抽出手段で切り出された音源インテンシティー成分の一片と同じ時間幅に含まれる音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚを切り出し、その切り出した音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の大きさの平均値を算出し、前記音響インテンシティーＩｘ，Ｉｙ，Ｉｚの符号付の平均値と前記第２抽出手段で得た音源の距離とから音源の座標を推定する音源座標の第２推定手段と、
    を備える音源の検出装置。
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