音場可視化システム
【課題】音響空間内に放射される音の伝播状態を手軽に可視化することができるようにする。
【解決手段】発光部と、マイクロホンと、ストローブ信号に同期させて前記マイクロホンの出力信号の瞬時値をサンプルホールドし、サンプルホールドされた瞬時値に応じた輝度で発光部を発光させる発光制御部とを各々が有する複数の音／光変換器をマトリクス状に配列して音／光変換器アレイを構成する。この音／光変換器アレイを音響空間内に配置すするとともに、各音／光変換器を制御装置に接続し、上記複数の音／光変による可視化の対象となる音の発音に同期させてストローブ信号を生成して出力する処理を当該制御装置に実行させる。
【解決手段】発光部と、マイクロホンと、ストローブ信号に同期させて前記マイクロホンの出力信号の瞬時値をサンプルホールドし、サンプルホールドされた瞬時値に応じた輝度で発光部を発光させる発光制御部とを各々が有する複数の音／光変換器をマトリクス状に配列して音／光変換器アレイを構成する。この音／光変換器アレイを音響空間内に配置すするとともに、各音／光変換器を制御装置に接続し、上記複数の音／光変による可視化の対象となる音の発音に同期させてストローブ信号を生成して出力する処理を当該制御装置に実行させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場を可視化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より音場を可視化する技術が種々提案されている（例えば、非特許文献１および２参照）。非特許文献１には、１つのマイクロホンを音響空間内で上下、左右に移動させて複数の場所の各々における音圧をシーケンシャルに計測し、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体をその音圧に応じた輝度で発光させることで音場を可視化することが記載されている。一方、非特許文献２には、可視化対象の音が放射される音響空間内に複数のマイクロホンを配置して音圧を計測させ、その計測結果をコンピュータ装置で集計し、その音響空間における音圧分布をグラフ化して表示装置に表示させることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】西田公至、丸山 朗、“発光ダイオードを用いた音場の可視化測定法”、日本機械学会論文集（Ｃ編）５１巻４６１号（１９８５年）
【非特許文献２】水野恵一郎、“騒音の可視化”、騒音制御：Vol.22,No.1(1999)pp20-23
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
音場を可視化する技術は、例えば鉄道車両の社内や航空機の機内の騒音分布を把握し騒音対策を行う際に重要な役割を果たす。しかしながら、音場を可視化する技術の有効性が期待される用途は、鉄道車両の車内や航空機の機内へ伝わる騒音の解析や低減への利用に限られるものではない。近年では、より心地よい受聴音の制御への音場可視化技術の有効性が期待されている。例えば、ホームシアターなどに代表される高性能な家庭用オーディオ機器の普及に伴い、それらオーディオ機器の配置やゲイン等の調整に音場の可視化技術を利用したいといったニーズが高まっており、音の可視化技術によればそのようなニーズに応えることができると期待される。何故ならば、リビングなどの音響空間内に放射される音の音圧分布やその移り変わり（すなわち、音波の伝播状態）を可視することができれば、その伝播状態を視覚を通じて確認しつつ、所望の伝播状態が得られるようにオーディオ機器の配置位置やゲイン等を適宜調整することが可能になり、オーディオに関する専門知識を持たないエンドユーザであっても、オーディオ機器の配置位置等の最適化を手軽に行えるようになると期待されるからである。また、会議室や楽器練習室などの音響空間においてフラッターエコーやブーミングと呼ばれるような音響障害を低減するような用途への適用も期待されている。さらに、楽器やスピーカ等の発音体の製品テスト（例えば、楽器がその設計通りに音を奏でているか否かのテスト）や設計補助、または商品の音響性能をエンドユーザに伝える為の手段としての音場の可視化技術の有効性も期待されている。
【０００５】
しかし、非特許文献１に開示された技術では、１つのマイクロホンを音響空間内を移動させてシーケンシャルに音圧の計測を行うため、同一時刻における複数の場所の音圧を同時に可視化することはできない（つまり、音響空間内の音圧分布を可視化することはできない）。一方、非特許文献２に開示された技術では、音響空間における音の瞬時的な伝播状態を可視化することができるものの、各マイクロホンにより計測される音圧の集計およびグラフ化を行うコンピュータ装置が必要になり、大掛かりなシステムとなってしまう。このため、家庭で手軽に利用することができない、といった問題がある。また、非特許文献２に開示された技術のように、複数のマイクロホン（或いは、複数のマイクロホンにより構成されるマイクロホンアレイ）を用いて音場の可視化する技術には、システム全体が複雑になるといった問題に加えて、マイクロホンの設置による音場への影響（マイクロホンアレイの本体が与える影響やマイクロホンアレイと信号処理装置との間の配線が与える影響）が大きいといった問題、各マイクロホンの配置位置を表す位置情報を別の方法で取得する必要があるといった問題、一度決めたチャネル数の拡張が難しいといった問題、さらには、マイクロホンで収録した結果を別の表示装置に表示させる必要があるため、位置情報の同時性とリアルタイム性を失い直感的に音場を可視化できないといった問題もある。
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、音響空間に放射される音の伝播状態を手軽に可視化することを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、マイクロホンと、発光部と、ストローブ信号に同期させて前記マイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、当該瞬時値に応じた輝度で前記発光部を発光させる発光制御部と、を含む音／光変換器を複数有するとともに、前記複数の音／光変換器による可視化の対象となる音の発音に同期させて前記ストローブ信号を生成して出力する制御装置を有することを特徴とする音場可視化システムを提供する。
【０００７】
可視化対象の音が放射される音響空間内の互いに異なる位置に上記複数の音／光変換器を設置しておけば、可視化対象の音の発音に同期させて上記制御装置から出力されるストローブ信号に同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、その瞬時値に応じた輝度で発光部を発光させる処理が各音／光変換器によって実行される。このため、上記ストローブ信号として矩形波信号を用い、前記複数の音／光変換器の各々に含まれる発行制御部には、ストローブ信号の立上がり、または立下りに同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得させるとともに、前記制御装置には、前記ストローブ信号の立上げ周期を利用者の操作に応じて、または時間の経過とともに変化させるようにすれば、上記音響空間内における可視化対象の音の音圧分布およびその時間変化を視覚を通じて利用者に把握させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の音場可視化システム１Ａの構成例を示す図である。
【図２】音／光変換器１０（ｋ）の構成例を示す図である。
【図３】音場可視化システム１Ａに含まれる制御装置２０の動作を説明するための図である。
【図４】同制御装置２０から出力されるストローブ信号ＳＳの出力態様を説明するための図である。
【図５】同制御装置２０から出力されるストローブ信号ＳＳの出力態様を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態の音／光変換器３０（ｋ）を含む音場可視化システム１Ｂの構成例を示す図である。
【図８】同音／光変換器３０（ｋ）の構成例を示す図である。
【図９】同音場可視化システム１Ｂの使用例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の音／光変換器４０を含む音場可視化システム１Ｃの構成例を示す図である。
【図１１】同音／光変換器４０の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の音／光変換器５０の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態の音／光変換器６０の構成例を示す図である。
【図１４】同音／光変換器６０の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の第７実施形態の音／光変換器７０の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（Ａ：第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態の音場可視化システム１Ａの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、音場可視化システム１Ａは、音／光変換器アレイ１００、制御装置２０、および音源３を含んでいる。音場可視化システム１Ａを構成する音／光変換器アレイ１００、制御装置２０、および音源３は、例えばホームシアターが設置されるリビングルームなどの音響空間に設置される。この音場可視化システム１Ａでは、制御装置２０による制御の下で音源３に音波を放射させ、当該音波の特定の波面の伝搬状態が音／光変換器アレイ１００によって可視化される。
【００１０】
音／光変換器アレイ１００は、音／光変換器１０（ｋ：ｋ＝１〜Ｎ，Ｎは２以上の整数）をマトリクス状に配列して構成される。音／光変換器アレイ１００を構成する各音／光変換器１０（ｋ）には、制御装置２０からストローブ信号ＳＳ（本実施形態では、矩形波信号）が供給される。音／光変換器１０（ｋ）の各々は、ストローブ信号ＳＳの立上がりに同期させてその配置位置におけるその時点の音圧の瞬時値を計測し、次にストローブ信号ＳＳが立上がるまで、当該瞬時値に応じた輝度の光を放射する処理を実行する。なお、本実施形態では、ストローブ信号ＳＳの立上がりに同期させて音圧の計測等を行わせる場合について説明するが、ストローブ信号ＳＳの立下がりに同期させてそれらの処理を実行させるようにしても勿論良く、ストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）以外の任意のタイミングに同期させて音圧を計測するようにしても良い。例えば、ストローブ信号ＳＳとして矩形波信号を用いる場合には、予め定めた波形パターン（例えば、０１０１など）が現れたこと契機として音圧の計測を行う、といった具合である。また、本実施形態では、ストローブ信号ＳＳとして矩形波信号を用いるが、三角波信号や正弦波信号をストローブ信号ＳＳとして用いても勿論良い。
【００１１】
図２は、音／光変換器１０（ｋ）の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、音／光変換器１０（ｋ）は、マイクロホン１１０、発光制御部１２０、および発光部１３０を有している。図２では詳細な図示は省略したが、音／光変換器１０（ｋ）は、図２に示す各構成要素を一辺が１ｃｍ程の基板に集積されて構成されている（他の実施形態の音／光変換器についても同様）。マイクロホン１１０は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical
Systems）マイクロホンや小型ＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）であり、収音した音の波形を表す音信号を出力する。発光制御部１２０は、図２に示すように、サンプルホールド回路１２２と電圧電流変換回路１２４を含んでいる。これらサンプルホールド回路１２２および電圧電流変換回路１２４としては周知の構成のものを用いるようにすれば良い。サンプルホールド回路１２２は、ストローブ信号ＳＳの立上がりを契機として、マイクロホン１１０から出力される音信号のサンプリングを行い、サンプリングされた瞬時値（電圧）を次にストローブ信号ＳＳが立上がるまで保持するとともに、その電圧を電圧電流変換回路１２４に印加する。なお、ストローブ信号ＳＳの立下がりに同期させて音圧の計測を行う態様の場合には、ストローブ信号ＳＳの立下がりを契機として、マイクロホン１１０から出力される音信号をサンプリングし、次にストローブ信号ＳＳが立下がるまでそのサンプリング結果を保持する処理をサンプルホールド回路１２２に実行させるようにすれば良い。音信号のサンプリングをストローブ信号ＳＳの立上がりを契機として行うのか、それともストローブ信号ＳＳの立下りを契機として行うのかについては音／光変換器アレイ１００の工場出荷時点等で予め定めておけば良い。
【００１２】
電圧電流変換回路１２４は、サンプルホールド回路１２２から印加される電圧に比例した電流値の電流を発生させ、発光部１３０に与える。発光部１３０は、例えば可視光ＬＥＤであり、電圧電流変換回路１２４から与えられる電流の大きさに応じた輝度の可視光を放射する。音場可視化システム１Ａの利用者は、音／光変換器アレイ１００における各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度の分布やその時間変化を目視することによって、音源３から放射された音波の特定の波面の伝播状態を視覚を通じて把握することができるのである。
【００１３】
制御装置２０は、信号線などによって音／光変換器１０（ｋ）の各々と音源３に接続されており、音／光変換器１０（ｋ）および音源３の作動制御を行う装置である。制御装置２０は、図示せぬ操作部に対して作動開始を指示する旨の操作が成されると、音源３を駆動するための駆動信号ＭＳを出力し、さらに、駆動信号ＭＳの出力に同期させてストローブ信号ＳＳを出力する（立上げる）。なお、本実施形態では、ストローブ信号ＳＳを立上げることで各音／光変換器１０（ｋ）に音圧の瞬時値のサンプリングを指示する場合について説明するが、ストローブ信号ＳＳを立下げることで各音／光変換器１０（ｋ）に音圧の瞬時値のサンプリングを指示するようにしても勿論良い。
【００１４】
駆動信号ＭＳに応じてどのような音を音源３に放音させるのかについては種々の態様が考えられる。例えば、定常的な音を可視化対象とする場合には、図３（ａ）に示すような正弦波により音波形が表される音を音源３に放音させ続けるようにすれば良い。また、バースト的な音を可視化対象とする場合には、図３（ｂ）に示すように、制御装置２０には駆動信号ＭＳを一定周期（図３（ｂ）では、図３（ａ）に示す正弦波信号と同一の周期Ｔｆを有する場合について例示されているが、当該正弦波信号の周期とは異なる周期であっても勿論良い）毎に出力させる一方、音源３には駆動信号ＭＳが与えられたことを契機として時間長Ｔｓ（Ｔｓ＜Ｔｆ）に亘って音を放射させ、時間Ｔｓが経過した以降は後続の駆動信号ＭＳが与えられるまで放音を停止させるようにすれば良い。なお、図３（ｂ）に示すようにバースト的な音を順次放音させる態様においては、可視化対象の音が放射される音響空間における残響によって先に放射した音の波面が誤って可視化されることを避けるため、有音区間Ｔｓにおいて音源３から出力された音波のエネルギーが時間長Ｔｆ−Ｔｓの無音区間内に充分に減衰するように有音区間の時間長Ｔｓおよび駆動信号ＭＳの出力周期（図３（ｂ）に示す例では、Ｔｆ）を定めておく必要がある。また、バースト的な音に換えてパルス的な音を用いるようにしても良い。
【００１５】
本実施形態の特徴は、駆動信号ＭＳの出力に同期させて制御装置２０にストローブ信号ＳＳを出力させるようにした点にある。ここで、ストローブ信号ＳＳの出力態様およびストローブ信号ＳＳの出力と駆動信号ＭＳの出力との同期のさせ方については種々の態様が考えられる。具体的には、図４（ａ）に示すように、駆動信号ＭＳの出力に同期させて一回だけストローブ信号ＳＳを立上げる態様と、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、複数回に亘ってストローブ信号ＳＳを立上げる態様とが考えられる。
【００１６】
図４（ａ）には、音源３に定常的な音（音波形が周期Ｔｆの正弦波で表される音）を放射させる駆動信号ＭＳの出力を開始した時点から時間Ｔｄが経過したときに一回だけストローブ信号ＳＳを立上げる場合について例示されている。このような態様によれば、各音／光変換器１０（ｋ）では、駆動信号ＭＳの出力から時間Ｔｄが経過した時点の音圧の瞬時値がサンプリングされ、そのサンプリング結果に応じた輝度で発光部１３０を発光させる。これにより、可視化対象の音波についての放音開始から時間Ｔｄだけ経過した時点の瞬間的な音圧分布を各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度の分布により表す映像（スチル画のような映像）が観測者の眼に映るのである。
【００１７】
図４（ｂ）および図４（ｃ）には、音源３に定常的な音を放射させる場合において、ストローブ信号ＳＳを複数回立上げる場合について例示されている。より詳細に説明すると、図４（ｂ）には、ストローブ信号ＳＳを一定周期（図４（ｂ）では、可視化対象の音の周期と同一の周期）で立上げる場合について例示されており、図４（ｃ）には、ストローブ信号ＳＳを立上げる時間間隔を徐々に長くする場合について例示されている。図４（ｂ）に示すように、ストローブ信号ＳＳとして可視化対象の音の周期と同一周期の信号を用いると、ストローブ信号ＳＳが立上がる毎に上述したスチル画のような映像が得られることになる。これに対して、ストローブ信号ＳＳの周期と可視化対象の音の周期とが一致していない場合には、音速で伝播する波面の伝搬状態を肉眼で観察可能なフレームレートに落として可視化することができる。例えば、可視化対象の音波の周波数ｆｏｂｓ（＝１／Ｔｆ）が５００Ｈｚである場合には、ストローブ信号ＳＳとして周波数ｆｓｔｒ（＝１／Ｔｓｓ）＝４９９Ｈｚの信号を用いることにより、各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０をｆｏｂｓ−ｆｓｔｒ＝１Ｈｚの周波数で明滅させることができ、各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の明滅の様子を肉眼で把握することが可能になる。この場合、音速Ｖ＝３４０ｍ／ｓとすると、見かけの音速Ｖ´＝Ｖ×（ｆｏｂｓ−ｆｓｔｒ）／ｆｏｂｓ＝６８ｃｍ／ｓとなり、時間軸を５００倍に伸張したように観測される。つまり、可視化対象の音の周波数ｆｏｂｓとストローブ信号ＳＳの周波数ｆｓｔｒとの差分を適宜調整することによって、可視化対象の音波の伝搬状態を時間軸を適宜伸張して観測することが可能になるのである。
【００１８】
図４（ｃ）に示すように、ストローブ信号ＳＳを立上げる時間間隔を一定としない態様においては、互いに隣あうサンプリングタイミングにおいて位相がずれた状態で音圧の瞬時値のサンプリングが行われ、各サンプリングタイミングにおける発光部１３０の発光輝度は当該位相のずれに応じて異なったものとなる。例えば、図４（ｃ）に示すようにストローブ信号ＳＳの立上げ間隔を一定量ΔＴずつ長くする（換言すれば、Ｔｄ（１）→Ｔｄ（２）＝Ｔｄ（１）＋ΔＴ→Ｔｄ（３）＝Ｔｄ（２）＋ΔＴ・・・といった具合に遅延時間Ｔｄを一定量ΔＴずつ長くする）態様では、観測者の眼にはフレーム毎に各音／光変換器１０（ｋ）の発光輝度が変化する動画のように映り、音源３から音響空間内に放射された音波の伝播状態を速度ΔＴのスローモーションのように表すことができる。このように、ストローブ信号ＳＳの立上げ間隔Ｔｓｓ（ｋ）（或いは遅延時間Ｔｄ（ｋ）：ｋは自然数）を適宜調整することによっても、可視化対象の音波の伝搬状態を時間軸を適宜伸張して観測することが可能になるのである。
【００１９】
図５は、可視化対象の音がバースト的な音（図３（ｂ）参照）である場合のストローブ信号ＳＳの出力態様を説明するための図である。より詳細に説明すると、図５（ａ）には、図４（ｂ）に示す場合と同様に、駆動信号ＭＳの出力開始から時間Ｔｄだけ経過した時点から一定周期（駆動信号ＭＳの出力周期Ｔｆと同一の周期）でストローブ信号ＳＳを立上げる場合について例示されている。図５（ａ）に示す態様においては、図４（ｂ）に示す場合と同様に、常に同じ位相において音圧の瞬時値がサンプリングされ、各サンプリングタイミングにおける音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度は同じになる。つまり、図５（ａ）に示す態様においては、バースト的な音波の特定の波面の音圧分布を表すスチル画がストローブ信号ＳＳの立上がりタイミング毎に得られるのである。なお、ストローブ信号ＳＳを一回だけ立上げる場合には、可視化対象の音波の特定の波面の当該立上げタイミングにおける音圧分布を表すスチル画が得られることは前掲図４（ａ）の場合と同様である。
【００２０】
図５（ｂ）には、図４（ｃ）における場合と同様に、ストローブ信号ＳＳの立上げ周期を一定としない場合（図５（ｂ）に示す態様では、一定量ΔＴずつ長くする場合）について例示されている。図５（ｂ）に示す態様においては、図４（ｃ）に示す態様と同様に、互いに隣あうサンプリングタイミングにおいて時間ΔＴに応じた分だけ位相がずれた状態で音の瞬時値のサンプリングが行われる。このため、例えば、駆動信号ＭＳの出力周期Ｔｆを一般的な動画のフレームレートと同じ１／３０としておけば、観測者の眼には１秒あたり３０コマのフレーム毎に各音／光変換器１０（ｋ）の発光輝度が変化する動画のように映り、音源３から音響空間内に放射されるバースト的な音波の特定の波面の伝搬状態（当該波面が波紋のように広がりつつ通り過ぎる様子）を上記観測者に視覚的に把握させることができるのである。なお、１秒あたりのコマ（フレーム）数が３０よりも多くても良いことは言うまでもない。
【００２１】
また、Ｔｄ（１）＝ＬＬ／Ｖと定めておき、制御装置２０に設けられた操作子に対する操作によって、Ｔｄ（ｋ）（ｋ＝２以上の自然数）が所定の時間区間Ｔｒ（駆動信号ＭＳの出力開始から時間Ｔｄが経過した時点を始点とし、駆動信号ＭＳの出力開始から有音区間Ｔｓの終端を終点とする時間区間）内に収まるように観測者に適宜調整させるようにすれば、音源３から距離ＬＬだけ離れた位置に到達した瞬間付近の波面の伝播状態を進ませたり遅らせたりして観測させることができる。また、図５（ｃ）に示すように、駆動信号ＭＳに応じてバースト的な音波を出力する際の位相を手動または自動で変化させるようにしても同様の効果が得られる。図５（ｃ）に示すように、駆動信号ＭＳに応じてバースト的な音波を出力する際の位相を変動させる態様においては、サンプルホールド回路１２２の時間分解能の細かさに限界がある場合であっても、制御装置２０側で上記位相を細かく制御することができるのであれば、より細かい時間分解能でバースト的な音波の波面の伝搬状態を可視化することが可能になる、といった効果が得られる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、可視化対象の音が定常的な音であるのか、それとも、バースト的な音であるのかによらず、音響空間内に設置される音／光変換器１０（ｋ）の各々の発光部１３０の発光輝度の空間分布（或いは、当該空間分布の時間変化）によって当該可視化対象の音の伝播状態を観測者に視覚的に把握させることが可能になるのである。
【００２３】
また、本実施形態の音場可視化システム１Ａには、各音／光変換器１０（ｋ）によって計測される音圧を集計するコンピュータ装置は含まれておらず、ストローブ信号ＳＳの立上げ間隔（または、遅延時間Ｔｄ（ｋ））を適宜調整することによって可視化対象の音波の伝搬状態を時間軸を適宜伸張して観測することができるため、高速度カメラ等も不要である。このため、家庭等における個人ユースにも適し、リビングなどに配置されるオーディオ機器等からそのリビング内に放音される音の特定の波面の伝播状態を手軽に可視化することが可能になり、それらオーディオ機器の配置位置やゲイン、スピーカバランスの調整に活用することができると期待される。
【００２４】
さらに、本実施形態では、駆動信号ＭＳの出力に同期させてストローブ信号ＳＳを制御装置２０に出力させるため、駆動信号ＭＳに応じて音源３が放射する音の波面を精度良くサンプリングすることが可能になり、当該音波の伝播状態の再現精度も向上するといった効果が得られる。また、駆動信号ＭＳ（すなわち、可視化対象の音の放音開始を音源３に指示するための信号）とストローブ信号ＳＳとの対応も明確であるため、各音／光変換器１０（ｋ）に位相差を判別する機構（例えばＰＬＬ）やトリガー発生器を組み込んでおく必要もない。
【００２５】
（Ｂ：第２実施形態）
上述した第１実施形態では、複数の音／光変換器１０（ｋ）をマトリクス状に配列して音／光変換器アレイ１００を構成したが、音場可視化システム１Ａに含まれる複数の音光変換器１０（ｋ）の各々を音響空間内の互いに異なる位置に配置して音源３から放射される音波の伝播状態を可視化しても良い。ここで、各音／光変換器１０（ｋ）の配置の仕方には種々の態様が考えられる。以下、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ音／光変換器１０（ｋ）の具体的な配置態様について説明する。
【００２６】
図６（ａ）〜（ｃ）は、音場可視化システム１Ａが配置された音響空間２をその天井方向から見た俯瞰図である。図６（ａ）には、音源３と音／光変換器１０（ｋ）の各々とを同一平面（例えば、音響空間２の床面）上で一直線に並べる態様（以下、一次元的な配置態様）が例示されており、図６（ｂ）および（ｃ）には、音源３と音／光変換器１０（ｋ）の各々とを同一平面上には並べるものの、全ての音／光変換器１０（ｋ）が一直線上には並ばないように配置する態様（以下、二次元的な配置態様）が例示されている。また、音／光変換器１０（ｋ）を三次元的に配置する（例えば、音響空間２が立方体状であれば、その音響空間２の床および天井の各々の４隅の合計８箇所に配置する等）態様であっても良い。要は、可視化を所望する音の音源の方向、音響空間２の形状や大きさに応じて一次元的、二次元的および三次元的な配置態様のうちから適切なものを選択して音／光変換器１０（ｋ）を配置すれば良い。
【００２７】
音源３および各音／光変換器１０（ｋ）の配置を終えると、音場可視化システム１Ａの利用者は音源３および各音／光変換器１０（ｋ）を通信線等により制御装置２０に接続し、制御装置２０に対して駆動信号ＭＳの出力を指示する操作を行う。制御装置２０は、利用者によって与えられた指示に応じて駆動信号ＭＳの出力を開始するとともに、駆動信号ＭＳの出力に同期させて（例えば、図４（ｂ）または図５（ａ）の出力態様等により）ストローブ信号ＳＳの出力を開始する。すると、各音／光変換器１０（ｋ）は、ストローブ信号ＳＳの立上がりに同期させて各々の配置位置における音圧をサンプリングし、その音圧に応じた輝度で発光部１３０を発光させる。例えば、図６（ａ）に示すように、音源３からの距離が音／光変換器１０（１）→音／光変換器１０（２）→音／光変換器１０（３）の順に遠ざかるように音／光変換器１０（ｋ）を一次元的に配置すると、音／光変換器１０（１）、１０（２）および１０（３）の各々の発光部１３０は、ストローブ信号ＳＳの最初の立上がりの時点で音源３からの距離に応じて異なる輝度で発光し、その後、ストローブ信号ＳＳが立上がる毎に各々の発光輝度が順次変化して行く。音場可視化システム１Ａの利用者は、図６（ａ）に示すように配置された各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度の時間変化を観測することによって、音源３から音響空間２へ放射される音波の伝播状態を視覚を通じて直感的に把握することができるのである。
【００２８】
（Ｃ：第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態の音／光変換器３０（ｋ）を含む音場可視化システム１Ｂの構成例を示す図である。この音場可視化システム１Ｂは、まず、音／光変換器１０（ｋ）に換えて音／光変換器３０（ｋ）を有している点が異なる。また、図７を参照すれば明らかように、音／光変換器３０（１）は制御装置２０からストローブ信号ＳＳを受け取り、音／光変換器３０（ｋ：ｋ＝２〜Ｎ）は音／光変換器３０（ｋ−１）からストローブ信号ＳＳを受け取るように、制御装置２０および音／光変換器３０（ｋ）が所謂デイジーチェーン方式で接続されている点が音場可視化システム１Ａと異なる。以下、第２実施形態との相違点である音／光変換器３０（ｋ）を中心に説明する。
【００２９】
図８（ａ）は、音／光変換器３０（ｋ）の構成例を示す図である。図８（ａ）と図２を対比すれば明らかように、音／光変換器３０（ｋ）は、ストローブ信号転送制御部１４０を有する点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。図８（ａ）に示すように、ストローブ信号転送制御部１４０は、外部から与えられるストローブ信号ＳＳを発光制御部１２０に与えるとともに、遅延手段１４２を介して後段装置（本実施形態では、他の音／光変換器３０（ｋ））に転送する。遅延手段１４２は、例えば複数段のシフトレジスタからなり、与えられたストローブ信号ＳＳをそのシフトレジスタの段数に応じた分だけ遅延させて出力する。
【００３０】
図８（ａ）には、外部から受け取ったストローブ信号ＳＳを一台の後段装置へ転送する構成が例示されているが、複数台の後段装置に転送することも可能である。例えば、２台の後段装置へストローブ信号ＳＳを転送する場合には、図８（ｂ）に示すように、ストローブ信号転送制御部１４０に２つの遅延手段（１４２ａおよび１４２ｂ）を設け、外部から音／光変換器３０（ｋ）に与えられるストローブ信号ＳＳを３つに分流し、その一つを発光制御部１２０に与えるとともに、他の２つを各々遅延手段１４２ａおよび１４２ｂを介して各々異なる後段装置に転送する処理をストローブ信号転送制御部１４０に実行させるようにすれば良い。
【００３１】
例えば、音／光変換器３０（ｋ）を図９（ａ）に示すように一次元的に、或いは図９（ｂ）に示すようにマトリクス状に配置する必要がある場合には、図８（ａ）に示す構成の音／光変換器３０（ｋ）で音場可視化システム１Ｂを構成することが好ましく、図９（ｃ）に示すように音／光変換器３０（ｋ）を三角形状に配置する必要がある場合には、図８（ｂ）に示す構成の音／光変換器で音場可視化システム１Ｂを構成することが好ましいと考えられる。音／光変換器間の信号線の配線および遅延時間の計算が容易になると考えられるからである。
【００３２】
次いで、本実施形態の音場可視化システム１Ｂの使用例について説明する。
前述したように、本実施形態の音場可視化システム１Ｂに含まれる音／光変換器３０（ｋ）は、制御装置２０の発生させたストローブ信号ＳＳをデイジーチェーン方式で転送する点、および、その転送の際に遅延手段１４２によって遅延を付与する点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。この構成の相違によって、本実施形態によれば第２実施形態とは異なる効果が得られる。
【００３３】
例えば、図９（ａ）に示すように、音源３からの距離が次第に遠くなるように音／光変換器３０（１）、３０（２）および３０（３）を一次元的に配置し、音／光変換器３０（１）の遅延手段１４２による遅延時間Ｄ１を音／光変換器３０（１）と音／光変換器３０（２）の間隔Ｌ１に応じた値（当該間隔Ｌ１を音速Ｖで除算して得られる値）とし、音／光変換器３０（２）の遅延手段１４２による遅延時間Ｄ２を音／光変換器３０（２）と音／光変換器３０（３）の間隔Ｌ２に応じた値にすると、音源３から放射される音波の１つの波面の伝播状態を可視化することができる。また、音／光変換器３０（ｋ）を二次元的に配置する態様においては、所謂遅延制御方式のマイクロホンアレイにおける指向性制御と同様に、各音／光変換器３０（ｋ）の遅延手段１４２の遅延時間を調整することで特定の方向から到来する音の伝播状態を可視化するといった指向性制御を行うことが可能になる。このような指向性制御を行う態様によれば、音響空間２内に複数の音源３を設置してそれら音源３の駆動制御を制御装置２０に行わせ、音響空間２内において予め定められたサービスエリアに向けて各音源３に音を放射させる場合において、そのサービスエリア内に各音／光変換器３０（ｋ）を設置して複数の音源３の各々を１つずつ駆動するようにすれば、各音源３から上記サービスエリアに向けて放射される音の伝播状態を音源３毎に可視化することが可能になる。
【００３４】
以上本発明の第３実施形態について説明したが、遅延手段１４２は必ずしも必須ではなく、省略しても勿論良い。遅延手段１４２を省略したとしても第２実施形態の音場可視化システムと同一の効果が得られることには変わりはないからである。
【００３５】
（Ｄ：第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態の音／光変換器４０を含む音場可視化システム１Ｃの構成例を示す図である。図１０と図７を比較すれば明らかなように、音場可視化システム１Ｃは、音／光変換器３０（１）に換えて音／光変換器４０を設けた点と、この音／光変換器４０が制御装置２０に接続されていない点が音場可視化システム１Ｂと異なる。以下、第３実施形態との相違点である音／光変換器４０を中心に説明する。
【００３６】
図１１は、音／光変換器４０の構成例を示す図である。図１１に示すように、音／光変換器４０は、矩形波信号発生回路である信号発生部１５０を有し、この信号発生部１５０が発生させる矩形波信号をストローブ信号ＳＳとして発光制御部１２０に与える点が音／光変換器３０（ｋ）と異なる。より詳細に説明すると、音／光変換器４０では、マイクロホン１１０により収音される音の音圧（或いは特定の周波数成分の音圧）が所定の閾値を超えたことを契機として信号発生部１５０にストローブ信号ＳＳを発生させ、これにより、可視化対象の音の発音に同期させてストローブ信号ＳＳを発生させることを実現している。なお、マイクロホン１１０の出力信号から所定ピッチの信号成分を抽出するピッチ抽出処理を信号発生部１５０に実行させ、このピッチ抽出処理により得られる信号をストローブ信号ＳＳとして用いるようにしても良い。このような信号発生部１５０を有するため、図１０に示す音場可視化システムでは、音／光変換器４０は制御装置２０に接続されていないのである。このように本実施形態によっても、可視化対象の音（駆動信号ＭＳに応じて音源３から放射される音）の瞬時値をサンプルホールドしその瞬時値に応じて発光部１３０を発行させる処理を音／光変換器４０および音／光変換器３０（ｋ）に実行させるストローブ信号ＳＳを、可視化対象の音の発音に同期させて生成することが可能になるのである。
【００３７】
（Ｅ：第５実施形態）
図１２は、本発明の第５実施形態の音／光変換器５０の構成例を示す図である。
図１２と図２とを対比すれば明らかように、音／光変換器５０は、マイクロホン１１０と発光制御部１２０の間に介挿されたフィルタ処理部１６０を有する点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。このフィルタ処理部１６０は、例えばバンドパスフィルタであり、マイクロホン１１０から出力される音信号のうち、予め定められた周波数範囲（以下、通過域）の信号成分のみを通過させる。このため、音／光変換器５０の発光部１３０は、マイクロホン１１０により収音された音のうち、上記通過域に属する信号成分の音圧に応じた輝度で発光するのである。したがって、図１の音場可視化システム１Ａの音／光変換器１０（ｋ）を音／光変換器５０に置き換えて音場の可視化を行えば、特定の周波数成分（すなわち、上記通過域に属する成分）の音の伝播状態のみを可視化することができる。
【００３８】
このように、音響空間に放射される音のうち、特定の周波数成分の伝播状態のみを可視化することには以下のような利点がある。例えば、楽曲を構成する複数のパートのうちでその楽曲のセールスポイントとなるパート（例えば、ギターソロやソプラノソロなど）をその周波数帯域で特定し、そのパートの音の伝播状態のみを可視化するようにすれば、そのパートの音が音響空間の全体に亘って偏りなく伝播しているか否かを視覚を通じて直感的に把握することが可能になる。一般に、楽曲のセールスポイントとなっているパートは、音響空間のどの場所においても同様に聴き取れることが好ましいのであるから、その伝播状態に偏りがある場合にはその偏りを是正するようにオーディオ機器の配置位置等を調整する必要がある。本実施形態によれば、楽曲のセールスポイントとなっているパートの音の伝播状態を可視化して偏りの有無を直感的に把握させ、トライアンドエラー方式で最適な配置位置等を探し出すことが容易になる、といった利点がある。また、可聴帯域（具体的には、２０Ｈｚから２０ｋＨｚまでの周波数帯域）よりも低い周波数帯域の音（所謂低周波音）を可視化することで、低周波音の伝播状況（どのような方向から伝播してくるのか等）を把握することが可能になる。低周波音に長期間に亘って曝され続けると頭痛や眩暈などの健康被害を生じさせる虞があるが、その音源の特定が難しいことが知られている。本実施形態の音／光変換器５０を用いて低周波音の伝播状態を可視化すれば、その伝播方向を辿ることによってその音源を容易に特定することができると期待される。
【００３９】
以上本実施形態では、図２に示す音／光変換器１０（ｋ）のマイクロホン１１０と発光制御部１２０の間にフィルタ処理部１６０を介挿して音／光変換器５０を構成したが、図８（ａ）に示す音／光変換器３０（ｋ）或いは図８（ｂ）に示す音／光変換器のマイクロホン１１０と発光制御部１２０の間にフィルタ処理部１６０を介挿しても良く、また、図１１に示す音／光変換器４０のマイクロホン１１０と発光制御部１２０の間にフィルタ処理部１６０を介挿しても良い。
【００４０】
（Ｆ：第６実施形態）
図１３は、本発明の第６実施形態の音／光変換器６０の構成例を示す図である。
この音／光変換器６０は、マイクロホン１１０と、フィルタ処理部１７０と、３つの発光制御部（１２０ａ、１２０ｂおよび１２０ｃ）と、各々異なる色の光を発する３つの発光体（１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃ）を含む発光部１３０と、を有している。例えば、発光体１３０ａは赤色の光を発するＬＥＤであり、発光体１３０ｂは緑色の光を発するＬＥＤ、発光体１３０ｃは青色の光を発するＬＥＤである、といった具合である。
【００４１】
音／光変換器６０においては、マイクロホン１１０から出力される音信号はフィルタ処理部１７０に与えられる。図１３に示すように、フィルタ処理部１７０は、バンドパスフィルタ１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃを有しており、マイクロホン１１０からフィルタ処理部１７０に与えられる音信号はこれら３つのバンドパスフィルタの各々に与えられる。図１３に示すようにバンドパスフィルタ１７４ａは発光制御部１２０ａに、バンドパスフィルタ１７４ｂは発光制御部１２０ｂに、バンドパスフィルタ１７４ｃは発光制御部１２０ｃに各々接続されている。
【００４２】
バンドパスフィルタ１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃは互いに重なり合わない通過域を有している。具体的には、バンドパスフィルタ１７４ａは可聴帯域のうちの高域側（例えば、４ｋＨｚから２０ｋＨｚの周波数帯域）を通過域としており、バンドパスフィルタ１７４ｃは同低域側（２０Ｈｚから１ｋＨｚの周波数帯域）を通過域としており、バンドパスフィルタ１７４ｂはそれらの間の周波数帯域（以下、中域）を通過域としている。このため、バンドパスフィルタ１７４ａは、高域の信号成分のみを通過させて発光制御部１２０ａに与える。同様に、バンドパスフィルタ１７４ｂは中域の信号成分のみを通過させて発光制御部１２０ｂに与え、バンドパスフィルタ１７４ｃは低域の信号成分のみを通過させて発光制御部１２０ｃに与える。つまり、バンドパスフィルタ１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃは、マイクロホン１１０の出力信号を帯域分割する帯域分割フィルタの役割を果たすのである。
【００４３】
図１３に示すように、発光制御部１２０ａには発光体１３０ａが、発光制御部１２０ｂには発光体１３０ｂが、発光制御部１２０ｃには発光体１３０ｃが、各々接続されている。発光制御部１２０ａ、１２０ｂおよび１２０ｃの各々は、音／光変換器１０（ｋ）の発光制御部１２０（図２参照）と同一の構成を有しており、各々の接続先の発光体の発光制御を行う。例えば、発光制御部１２０ａは、バンドパスフィルタ１７４ａから与えられる音信号をストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）に同期させてサンプリングし、サンプリングした瞬時値に応じた輝度で発光体１３０ａを発光させる。同様に、発光制御部１２０ｂはバンドパスフィルタ１７４ｂから与えられる音信号をストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）に同期させてサンプリングし、サンプリングした瞬時値に応じた輝度で発光体１３０ｂを発光させ、発光制御部１２０ｃはバンドパスフィルタ１７４ｃから与えられる音信号をストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）に同期させてサンプリングし、サンプリングした瞬時値に応じた輝度で発光体１３０ｃを発光させる。
【００４４】
前述したように、バンドパスフィルタ１７４ａは高域の信号成分のみを、バンドパスフィルタ１７４ｂは中域の信号成分のみを、バンドパスフィルタ１７４ｃは低域の信号成分のみを、各々通過させる。このため、音／光変換器６０の発光体１３０ａはマイクロホン１１０により収音された音の高域成分の音圧に応じた輝度で発光し、発光体１３０ｂは同中域成分の音圧に応じた輝度で発光し、発光体１３０ｃは同低域成分の音圧に応じた輝度で発光することになる。したがって、マイクロホン１１０により収音される音が所謂ホワイトノイズ（すなわち、低域から高域までの各信号成分を均等に含んだ音）である場合には、音／光変換器６０の発光体１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃの各々は略同じ輝度で赤色、緑色および青色の光を発光し、それらの合成光は白色光として観測される。これに対して、マイクロホン１１０により収音される音が高域側の信号成分が強いものである場合には上記合成光は赤味がかった色の光として観測され、逆に、低域の信号成分が強いものである場合には青味がかった色の光として観測される。このため、音／光変換器６０を用いて音場可視化システムを構成し（具体的には、図１の音／光変換器１０（ｋ）を全て音／光変換器６０に置き換えて音場可視化システムを構成する等）、可視化対象の音としてホワイトノイズを音源３に出力させる駆動信号ＭＳを制御装置２０から音源３に与え、音源３から放射される音（すなわち、ホワイトノイズ）の伝播状態を上記音場可視化システムを用いて可視化すれば、各周波数成分が均等に音響空間内を伝播しているか否かを把握することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、音響空間に放射される音の伝播状態、およびその音の各周波数成分が均等に伝播しているか否かを手軽に可視化することが可能になる。なお、本実施形態では、発光部１３０を互いに発光色の異なる３つの発光体で構成したが、互いに発光色の異なる２または４つ以上の発光体で発光部１３０を構成しても勿論良い。また、本実施形態では、発光体１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃの各々が発する光の合成光が白色光であるか否かを基準に、各周波数成分が音響空間内を均等に伝播しているか否かを判断した。しかし、高域（或いは低域）の音の均等な伝播が他の周波数成分よりも優先される場合には、上記合成光が白色光よりも赤味（青味）の強い色であるか否かを基準に、高域（或いは低域）の音が音響空間内を均等に伝播しているか否かを判断するようにしても勿論良い。
【００４６】
なお、上述した第６実施形態では、音響空間に放射される音の伝播状態をその帯域成分毎に可視化した。しかし、上記音響空間における各帯域成分の音圧分布のみの把握で十分な場合には、図１４に示すようにフィルタ処理部１７０と発光部１３０の間に電圧電流変換回路１２４ａ、１２４ｂおよび１２４ｃを介挿して（換言すれば、発光制御部１２０ａ、１２０ｂおよび１２０ｃの各々からサンプルホールド回路１２２を省略して）音／光変換器を構成しても勿論良い。また、図１３或いは図１４に示す音光変換器にストローブ信号転送制御部１４０を設けても良く、さらに信号発生部１５０を設けても良い。
【００４７】
（Ｇ：第７実施形態）
図１５は、本発明の第７実施形態の音／光変換器７０の構成例を示す図である。
図１５と図１とを対比すれば明らかなように、音／光変換器７０は、記憶部１８０を有している点と、発光制御部１２０に換えて発光制御部２２０を設けた点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。記憶部１８０は、例えばＲＡＭ（Random Access memory）などの揮発性メモリであっても良く、フラッシュメモリなどデータの書き換えが可能な不揮発性メモリであっても良い。発光制御部２２０は、サンプルホールド回路１２２および電圧電流変換回路１２４の他にデータ書き込み／読み出し制御部１２６を有している点が発光制御部１２０と異なる。このデータ書き込み／読み出し制御部１２６は、データの書き込み開始を指示する外部信号が与えられたことを契機としてサンプルホールド回路１２２によりホールドされた瞬時値を示すデータを記憶部１８０に順次書き込む処理を開始し、データの読み出し開始を指示する外部信号が与えられたこと（若しくは、記憶部１８０に格納されているデータが一定量に達したことまたはストローブ信号ＳＳの入力が一定時間に亘って途絶えたこと）を契機として、それらデータをストローブ信号ＳＳの周期と同じ周期でその書き込み順に順次読み出し、そのデータの示す瞬時値に応じた電圧を電圧電流変換回路１２４に印加する処理を実行する。
【００４８】
このような構成としたため、本実施形態の音／光変換器７０によれば、例えば、音源３から定常的な音（図３（ａ）に示すように周期Ｔｆの正弦波により音波形が表される音）を放射させる場合には、周期Ｔｓｓ（≠Ｔｆ）のストローブ信号ＳＳを用いることによって、任意の時点（すなわち、データの書き込み開始を指示する外部信号を与えた時点）からの当該音の伝搬状態を事後的に再現することが可能になる。例えば、音源３から放射される音の周波数が５００Ｈｚである場合には、ストローブ信号ＳＳとして周波数４９９Ｈｚのものを用いるようにすれば良い。また、図４（ａ）或いは図５（ｂ）に示すように、立上がり間隔が徐々に長くなるストローブ信号ＳＳを用いるようにしても同様の効果が得られる。
【００４９】
また、データの書き込み開始を指示する外部信号が与えられたことを契機としてサンプルホールド回路１２２に高時間分解能でのサンプリングを行わせ、そのサンプリング結果を記憶部１８０に書き込む処理をデータ書き込み／読み出し制御部１２６に行わせるとともに、データの読み出し開始を指示する外部信号が与えられたこと（若しくは、記憶部１８０に格納されているデータが一定量に達したこと）を契機として、書き込み時の周期よりも長い周期（例えば、書き込み時の周期の１０００倍の時間長の周期）でそれらデータをその書き込み順に順次読み出し、各データの示す瞬時値に応じた電圧を電圧電流変換回路１２４に印加する処理をデータ書き込み／読み出し制御部１２６に実行させるようにしても良い。このような態様によれば、音源３から音響空間に放射される音についての任意の時点からの伝播状態をより詳細に記録し、その記録内容をスロー再生することが可能になる。ただし、サンプルホールド回路１２２に高時間分解能でのサンプリングを行わせる際に、標本化定理を満たすようにサンプリング周期を十分短くすることが望ましいことは言うまでもない。なお、データの書き込み開始（読み出し開始）を指示する外部信号の役割をストローブ信号ＳＳに担わせても良い。
【００５０】
（Ｈ：変形）
以上本発明の第１から第７実施形態を説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上述した実施形態では、音響空間内の各々異なる位置に配置される音／光変換器の発光部がどの程度の輝度で発光するのかを目視することでその音響空間における音波の伝播状態を利用者に把握させた。しかし、上記各発光部の発光の様子を一般的なビデオカメラ等により撮像して記録するようにしても勿論良い。その際、現場では観測できなくても記録されたもので観測されればいいようなアプリケーション（用途、方法）では赤外線ＬＥＤ等の非可視光のＬＥＤの使用も考えられる。
【００５１】
（２）上述した実施形態では、制御装置２０と音／光変換器との間のストローブ信号ＳＳの伝送を有線通信で行ったが、無線通信で行っても良い。また、各光／音変換器にＧＰＳ受信部を設け、このＧＰＳ受信部により受信した絶対時間情報に基づいてストローブ信号を各音／光変換器に発生させるようにしても良い。また、デイジーチェーン方式でストローブ信号ＳＳを伝送する態様にあっては、発光部１３０の発する光をストローブ信号ＳＳとして用いることも考えられる。また、音／光変換器５０にストローブ信号転送制御部１４０を設ける態様においては、フィルタ処理部１６０の通過域を示すデータを付与してストローブ信号ＳＳを後段装置に転送し、後段装置では、ストローブ信号ＳＳに付与されているデータにしたがってフィルタ処理部１６０の通過域を設定するようにしても良い。このような態様によれば、音場可視化システムに含まれる全ての音／光変換器に対して逐一通過域の設定を行う必要がなくなり、その設定作業の手間を省くことができる。
【００５２】
（３）上述した実施形態では、音源３から放射される直接音の可視化を行う場合について説明したが、音響空間２の壁や天井による反射音を可視化対象としても良い。このような間接音の可視化を行う際には、音場可視化システム１Ｃが好適である。具体的には、音／光変換器４０の信号発生部１５０に以下の処理を行わせるのである。すなわち、マイクロホン１１０により収音される音の音圧が上昇から下降に転じるローカルピークを検出し、２つめ（或いは、２つめ以降）のローカルピークが検出されたことを契機としてストローブ信号ＳＳを出力させる処理を信号発生部１５０に実行させるのである。ここで、２つめ（或いは、２つめ以降）のローカルピークの検出を契機としてストローブ信号ＳＳを信号発生部１５０に発生させるようにしたのは、１つ目のローカルピークは直接音に対応しており、２つめ以降のローカルピークが一次反射音等の間接音に対応していると考えられるからである。
【００５３】
（４）上述した各実施形態ではＬＥＤなどの発光素子を発光体として用いて発光部１３０を構成したが、電球（或いは電球に色セロハンを貼り付けたもの）やネオン管を上記発光体として用いても勿論良い。ただし、反応速度や消費電力という観点からはＬＥＤなどの発光素子を用いることが好ましいことは言うまでもない。
【００５４】
（５）上述した各実施形態では、サンプルホールド回路１２２から出力される電圧値を電圧電流変換回路１２４によってその電圧値に比例した電流値の電流に変換して発光部１３０に与えた。これにより、マイクロホン１１０により収音される音の音圧と発光部１３０の発光輝度の線形性が担保されるのであるが、このような線形性を必要としない場合には、電圧電流変換回路１２４を省略しても勿論良い。また、電圧電流変換回路１２４に換えてＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路を用いるとより好ましい。なお、ＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路としては周知の構成のものを用いることが考えられる。また、電圧電流変換回路１２４に換えてＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路を用いる態様においては、ＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路の前段にＡ／Ｄ変換器を設けておくことが好ましい。また、上述した実施形態では、サンプルホールド回路１２２を用いてマイクロホン１１０の出力信号の瞬時値をサンプルホールドしたが、サンプルホールド回路１２２を省略し、ストローブ信号ＳＳに同期させてマイクロホン１１０の出力信号の瞬時値を取得し、その取得結果に応じた輝度で発光部１３０を発光させても良く、また、マイクロホン１１０の出力信号を電圧電流変換回路１２４に常に印加するようにしても良い。また、マイクロホン１１０の出力信号の信号強度が所定の閾値を上回ったことを契機として、マイクロホン１１０の出力信号を電圧電流変換回路１２４に印加して発光部１３０を発光させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…音場可視化システム、２…音響空間、３…音源、１０（ｋ），３０（ｋ），４０，５０、６０，７０…音／光変換器、２０…制御装置、１００…音／光変換器アレイ、１１０…マイクロホン、１２０，２２０…発光制御部、１２２…サンプルホールド回路、１２４…電圧電流変換回路、１２６…データ書き込み／読み出し制御部、１３０…発光部，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…発光体、１４０…ストローブ信号転送制御部、１４２…遅延手段、１５０…信号発生部、１６０，１７０…フィルタ処理部、１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ…バンドパスフィルタ、１８０…記憶部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場を可視化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より音場を可視化する技術が種々提案されている（例えば、非特許文献１および２参照）。非特許文献１には、１つのマイクロホンを音響空間内で上下、左右に移動させて複数の場所の各々における音圧をシーケンシャルに計測し、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光体をその音圧に応じた輝度で発光させることで音場を可視化することが記載されている。一方、非特許文献２には、可視化対象の音が放射される音響空間内に複数のマイクロホンを配置して音圧を計測させ、その計測結果をコンピュータ装置で集計し、その音響空間における音圧分布をグラフ化して表示装置に表示させることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】西田公至、丸山 朗、“発光ダイオードを用いた音場の可視化測定法”、日本機械学会論文集（Ｃ編）５１巻４６１号（１９８５年）
【非特許文献２】水野恵一郎、“騒音の可視化”、騒音制御：Vol.22,No.1(1999)pp20-23
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
音場を可視化する技術は、例えば鉄道車両の社内や航空機の機内の騒音分布を把握し騒音対策を行う際に重要な役割を果たす。しかしながら、音場を可視化する技術の有効性が期待される用途は、鉄道車両の車内や航空機の機内へ伝わる騒音の解析や低減への利用に限られるものではない。近年では、より心地よい受聴音の制御への音場可視化技術の有効性が期待されている。例えば、ホームシアターなどに代表される高性能な家庭用オーディオ機器の普及に伴い、それらオーディオ機器の配置やゲイン等の調整に音場の可視化技術を利用したいといったニーズが高まっており、音の可視化技術によればそのようなニーズに応えることができると期待される。何故ならば、リビングなどの音響空間内に放射される音の音圧分布やその移り変わり（すなわち、音波の伝播状態）を可視することができれば、その伝播状態を視覚を通じて確認しつつ、所望の伝播状態が得られるようにオーディオ機器の配置位置やゲイン等を適宜調整することが可能になり、オーディオに関する専門知識を持たないエンドユーザであっても、オーディオ機器の配置位置等の最適化を手軽に行えるようになると期待されるからである。また、会議室や楽器練習室などの音響空間においてフラッターエコーやブーミングと呼ばれるような音響障害を低減するような用途への適用も期待されている。さらに、楽器やスピーカ等の発音体の製品テスト（例えば、楽器がその設計通りに音を奏でているか否かのテスト）や設計補助、または商品の音響性能をエンドユーザに伝える為の手段としての音場の可視化技術の有効性も期待されている。
【０００５】
しかし、非特許文献１に開示された技術では、１つのマイクロホンを音響空間内を移動させてシーケンシャルに音圧の計測を行うため、同一時刻における複数の場所の音圧を同時に可視化することはできない（つまり、音響空間内の音圧分布を可視化することはできない）。一方、非特許文献２に開示された技術では、音響空間における音の瞬時的な伝播状態を可視化することができるものの、各マイクロホンにより計測される音圧の集計およびグラフ化を行うコンピュータ装置が必要になり、大掛かりなシステムとなってしまう。このため、家庭で手軽に利用することができない、といった問題がある。また、非特許文献２に開示された技術のように、複数のマイクロホン（或いは、複数のマイクロホンにより構成されるマイクロホンアレイ）を用いて音場の可視化する技術には、システム全体が複雑になるといった問題に加えて、マイクロホンの設置による音場への影響（マイクロホンアレイの本体が与える影響やマイクロホンアレイと信号処理装置との間の配線が与える影響）が大きいといった問題、各マイクロホンの配置位置を表す位置情報を別の方法で取得する必要があるといった問題、一度決めたチャネル数の拡張が難しいといった問題、さらには、マイクロホンで収録した結果を別の表示装置に表示させる必要があるため、位置情報の同時性とリアルタイム性を失い直感的に音場を可視化できないといった問題もある。
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、音響空間に放射される音の伝播状態を手軽に可視化することを可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、マイクロホンと、発光部と、ストローブ信号に同期させて前記マイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、当該瞬時値に応じた輝度で前記発光部を発光させる発光制御部と、を含む音／光変換器を複数有するとともに、前記複数の音／光変換器による可視化の対象となる音の発音に同期させて前記ストローブ信号を生成して出力する制御装置を有することを特徴とする音場可視化システムを提供する。
【０００７】
可視化対象の音が放射される音響空間内の互いに異なる位置に上記複数の音／光変換器を設置しておけば、可視化対象の音の発音に同期させて上記制御装置から出力されるストローブ信号に同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、その瞬時値に応じた輝度で発光部を発光させる処理が各音／光変換器によって実行される。このため、上記ストローブ信号として矩形波信号を用い、前記複数の音／光変換器の各々に含まれる発行制御部には、ストローブ信号の立上がり、または立下りに同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得させるとともに、前記制御装置には、前記ストローブ信号の立上げ周期を利用者の操作に応じて、または時間の経過とともに変化させるようにすれば、上記音響空間内における可視化対象の音の音圧分布およびその時間変化を視覚を通じて利用者に把握させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態の音場可視化システム１Ａの構成例を示す図である。
【図２】音／光変換器１０（ｋ）の構成例を示す図である。
【図３】音場可視化システム１Ａに含まれる制御装置２０の動作を説明するための図である。
【図４】同制御装置２０から出力されるストローブ信号ＳＳの出力態様を説明するための図である。
【図５】同制御装置２０から出力されるストローブ信号ＳＳの出力態様を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態の音／光変換器３０（ｋ）を含む音場可視化システム１Ｂの構成例を示す図である。
【図８】同音／光変換器３０（ｋ）の構成例を示す図である。
【図９】同音場可視化システム１Ｂの使用例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第４実施形態の音／光変換器４０を含む音場可視化システム１Ｃの構成例を示す図である。
【図１１】同音／光変換器４０の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態の音／光変換器５０の構成例を示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態の音／光変換器６０の構成例を示す図である。
【図１４】同音／光変換器６０の変形例を示す図である。
【図１５】本発明の第７実施形態の音／光変換器７０の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（Ａ：第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態の音場可視化システム１Ａの構成例を示すブロック図である。図１に示すように、音場可視化システム１Ａは、音／光変換器アレイ１００、制御装置２０、および音源３を含んでいる。音場可視化システム１Ａを構成する音／光変換器アレイ１００、制御装置２０、および音源３は、例えばホームシアターが設置されるリビングルームなどの音響空間に設置される。この音場可視化システム１Ａでは、制御装置２０による制御の下で音源３に音波を放射させ、当該音波の特定の波面の伝搬状態が音／光変換器アレイ１００によって可視化される。
【００１０】
音／光変換器アレイ１００は、音／光変換器１０（ｋ：ｋ＝１〜Ｎ，Ｎは２以上の整数）をマトリクス状に配列して構成される。音／光変換器アレイ１００を構成する各音／光変換器１０（ｋ）には、制御装置２０からストローブ信号ＳＳ（本実施形態では、矩形波信号）が供給される。音／光変換器１０（ｋ）の各々は、ストローブ信号ＳＳの立上がりに同期させてその配置位置におけるその時点の音圧の瞬時値を計測し、次にストローブ信号ＳＳが立上がるまで、当該瞬時値に応じた輝度の光を放射する処理を実行する。なお、本実施形態では、ストローブ信号ＳＳの立上がりに同期させて音圧の計測等を行わせる場合について説明するが、ストローブ信号ＳＳの立下がりに同期させてそれらの処理を実行させるようにしても勿論良く、ストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）以外の任意のタイミングに同期させて音圧を計測するようにしても良い。例えば、ストローブ信号ＳＳとして矩形波信号を用いる場合には、予め定めた波形パターン（例えば、０１０１など）が現れたこと契機として音圧の計測を行う、といった具合である。また、本実施形態では、ストローブ信号ＳＳとして矩形波信号を用いるが、三角波信号や正弦波信号をストローブ信号ＳＳとして用いても勿論良い。
【００１１】
図２は、音／光変換器１０（ｋ）の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、音／光変換器１０（ｋ）は、マイクロホン１１０、発光制御部１２０、および発光部１３０を有している。図２では詳細な図示は省略したが、音／光変換器１０（ｋ）は、図２に示す各構成要素を一辺が１ｃｍ程の基板に集積されて構成されている（他の実施形態の音／光変換器についても同様）。マイクロホン１１０は、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical
Systems）マイクロホンや小型ＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）であり、収音した音の波形を表す音信号を出力する。発光制御部１２０は、図２に示すように、サンプルホールド回路１２２と電圧電流変換回路１２４を含んでいる。これらサンプルホールド回路１２２および電圧電流変換回路１２４としては周知の構成のものを用いるようにすれば良い。サンプルホールド回路１２２は、ストローブ信号ＳＳの立上がりを契機として、マイクロホン１１０から出力される音信号のサンプリングを行い、サンプリングされた瞬時値（電圧）を次にストローブ信号ＳＳが立上がるまで保持するとともに、その電圧を電圧電流変換回路１２４に印加する。なお、ストローブ信号ＳＳの立下がりに同期させて音圧の計測を行う態様の場合には、ストローブ信号ＳＳの立下がりを契機として、マイクロホン１１０から出力される音信号をサンプリングし、次にストローブ信号ＳＳが立下がるまでそのサンプリング結果を保持する処理をサンプルホールド回路１２２に実行させるようにすれば良い。音信号のサンプリングをストローブ信号ＳＳの立上がりを契機として行うのか、それともストローブ信号ＳＳの立下りを契機として行うのかについては音／光変換器アレイ１００の工場出荷時点等で予め定めておけば良い。
【００１２】
電圧電流変換回路１２４は、サンプルホールド回路１２２から印加される電圧に比例した電流値の電流を発生させ、発光部１３０に与える。発光部１３０は、例えば可視光ＬＥＤであり、電圧電流変換回路１２４から与えられる電流の大きさに応じた輝度の可視光を放射する。音場可視化システム１Ａの利用者は、音／光変換器アレイ１００における各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度の分布やその時間変化を目視することによって、音源３から放射された音波の特定の波面の伝播状態を視覚を通じて把握することができるのである。
【００１３】
制御装置２０は、信号線などによって音／光変換器１０（ｋ）の各々と音源３に接続されており、音／光変換器１０（ｋ）および音源３の作動制御を行う装置である。制御装置２０は、図示せぬ操作部に対して作動開始を指示する旨の操作が成されると、音源３を駆動するための駆動信号ＭＳを出力し、さらに、駆動信号ＭＳの出力に同期させてストローブ信号ＳＳを出力する（立上げる）。なお、本実施形態では、ストローブ信号ＳＳを立上げることで各音／光変換器１０（ｋ）に音圧の瞬時値のサンプリングを指示する場合について説明するが、ストローブ信号ＳＳを立下げることで各音／光変換器１０（ｋ）に音圧の瞬時値のサンプリングを指示するようにしても勿論良い。
【００１４】
駆動信号ＭＳに応じてどのような音を音源３に放音させるのかについては種々の態様が考えられる。例えば、定常的な音を可視化対象とする場合には、図３（ａ）に示すような正弦波により音波形が表される音を音源３に放音させ続けるようにすれば良い。また、バースト的な音を可視化対象とする場合には、図３（ｂ）に示すように、制御装置２０には駆動信号ＭＳを一定周期（図３（ｂ）では、図３（ａ）に示す正弦波信号と同一の周期Ｔｆを有する場合について例示されているが、当該正弦波信号の周期とは異なる周期であっても勿論良い）毎に出力させる一方、音源３には駆動信号ＭＳが与えられたことを契機として時間長Ｔｓ（Ｔｓ＜Ｔｆ）に亘って音を放射させ、時間Ｔｓが経過した以降は後続の駆動信号ＭＳが与えられるまで放音を停止させるようにすれば良い。なお、図３（ｂ）に示すようにバースト的な音を順次放音させる態様においては、可視化対象の音が放射される音響空間における残響によって先に放射した音の波面が誤って可視化されることを避けるため、有音区間Ｔｓにおいて音源３から出力された音波のエネルギーが時間長Ｔｆ−Ｔｓの無音区間内に充分に減衰するように有音区間の時間長Ｔｓおよび駆動信号ＭＳの出力周期（図３（ｂ）に示す例では、Ｔｆ）を定めておく必要がある。また、バースト的な音に換えてパルス的な音を用いるようにしても良い。
【００１５】
本実施形態の特徴は、駆動信号ＭＳの出力に同期させて制御装置２０にストローブ信号ＳＳを出力させるようにした点にある。ここで、ストローブ信号ＳＳの出力態様およびストローブ信号ＳＳの出力と駆動信号ＭＳの出力との同期のさせ方については種々の態様が考えられる。具体的には、図４（ａ）に示すように、駆動信号ＭＳの出力に同期させて一回だけストローブ信号ＳＳを立上げる態様と、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、複数回に亘ってストローブ信号ＳＳを立上げる態様とが考えられる。
【００１６】
図４（ａ）には、音源３に定常的な音（音波形が周期Ｔｆの正弦波で表される音）を放射させる駆動信号ＭＳの出力を開始した時点から時間Ｔｄが経過したときに一回だけストローブ信号ＳＳを立上げる場合について例示されている。このような態様によれば、各音／光変換器１０（ｋ）では、駆動信号ＭＳの出力から時間Ｔｄが経過した時点の音圧の瞬時値がサンプリングされ、そのサンプリング結果に応じた輝度で発光部１３０を発光させる。これにより、可視化対象の音波についての放音開始から時間Ｔｄだけ経過した時点の瞬間的な音圧分布を各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度の分布により表す映像（スチル画のような映像）が観測者の眼に映るのである。
【００１７】
図４（ｂ）および図４（ｃ）には、音源３に定常的な音を放射させる場合において、ストローブ信号ＳＳを複数回立上げる場合について例示されている。より詳細に説明すると、図４（ｂ）には、ストローブ信号ＳＳを一定周期（図４（ｂ）では、可視化対象の音の周期と同一の周期）で立上げる場合について例示されており、図４（ｃ）には、ストローブ信号ＳＳを立上げる時間間隔を徐々に長くする場合について例示されている。図４（ｂ）に示すように、ストローブ信号ＳＳとして可視化対象の音の周期と同一周期の信号を用いると、ストローブ信号ＳＳが立上がる毎に上述したスチル画のような映像が得られることになる。これに対して、ストローブ信号ＳＳの周期と可視化対象の音の周期とが一致していない場合には、音速で伝播する波面の伝搬状態を肉眼で観察可能なフレームレートに落として可視化することができる。例えば、可視化対象の音波の周波数ｆｏｂｓ（＝１／Ｔｆ）が５００Ｈｚである場合には、ストローブ信号ＳＳとして周波数ｆｓｔｒ（＝１／Ｔｓｓ）＝４９９Ｈｚの信号を用いることにより、各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０をｆｏｂｓ−ｆｓｔｒ＝１Ｈｚの周波数で明滅させることができ、各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の明滅の様子を肉眼で把握することが可能になる。この場合、音速Ｖ＝３４０ｍ／ｓとすると、見かけの音速Ｖ´＝Ｖ×（ｆｏｂｓ−ｆｓｔｒ）／ｆｏｂｓ＝６８ｃｍ／ｓとなり、時間軸を５００倍に伸張したように観測される。つまり、可視化対象の音の周波数ｆｏｂｓとストローブ信号ＳＳの周波数ｆｓｔｒとの差分を適宜調整することによって、可視化対象の音波の伝搬状態を時間軸を適宜伸張して観測することが可能になるのである。
【００１８】
図４（ｃ）に示すように、ストローブ信号ＳＳを立上げる時間間隔を一定としない態様においては、互いに隣あうサンプリングタイミングにおいて位相がずれた状態で音圧の瞬時値のサンプリングが行われ、各サンプリングタイミングにおける発光部１３０の発光輝度は当該位相のずれに応じて異なったものとなる。例えば、図４（ｃ）に示すようにストローブ信号ＳＳの立上げ間隔を一定量ΔＴずつ長くする（換言すれば、Ｔｄ（１）→Ｔｄ（２）＝Ｔｄ（１）＋ΔＴ→Ｔｄ（３）＝Ｔｄ（２）＋ΔＴ・・・といった具合に遅延時間Ｔｄを一定量ΔＴずつ長くする）態様では、観測者の眼にはフレーム毎に各音／光変換器１０（ｋ）の発光輝度が変化する動画のように映り、音源３から音響空間内に放射された音波の伝播状態を速度ΔＴのスローモーションのように表すことができる。このように、ストローブ信号ＳＳの立上げ間隔Ｔｓｓ（ｋ）（或いは遅延時間Ｔｄ（ｋ）：ｋは自然数）を適宜調整することによっても、可視化対象の音波の伝搬状態を時間軸を適宜伸張して観測することが可能になるのである。
【００１９】
図５は、可視化対象の音がバースト的な音（図３（ｂ）参照）である場合のストローブ信号ＳＳの出力態様を説明するための図である。より詳細に説明すると、図５（ａ）には、図４（ｂ）に示す場合と同様に、駆動信号ＭＳの出力開始から時間Ｔｄだけ経過した時点から一定周期（駆動信号ＭＳの出力周期Ｔｆと同一の周期）でストローブ信号ＳＳを立上げる場合について例示されている。図５（ａ）に示す態様においては、図４（ｂ）に示す場合と同様に、常に同じ位相において音圧の瞬時値がサンプリングされ、各サンプリングタイミングにおける音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度は同じになる。つまり、図５（ａ）に示す態様においては、バースト的な音波の特定の波面の音圧分布を表すスチル画がストローブ信号ＳＳの立上がりタイミング毎に得られるのである。なお、ストローブ信号ＳＳを一回だけ立上げる場合には、可視化対象の音波の特定の波面の当該立上げタイミングにおける音圧分布を表すスチル画が得られることは前掲図４（ａ）の場合と同様である。
【００２０】
図５（ｂ）には、図４（ｃ）における場合と同様に、ストローブ信号ＳＳの立上げ周期を一定としない場合（図５（ｂ）に示す態様では、一定量ΔＴずつ長くする場合）について例示されている。図５（ｂ）に示す態様においては、図４（ｃ）に示す態様と同様に、互いに隣あうサンプリングタイミングにおいて時間ΔＴに応じた分だけ位相がずれた状態で音の瞬時値のサンプリングが行われる。このため、例えば、駆動信号ＭＳの出力周期Ｔｆを一般的な動画のフレームレートと同じ１／３０としておけば、観測者の眼には１秒あたり３０コマのフレーム毎に各音／光変換器１０（ｋ）の発光輝度が変化する動画のように映り、音源３から音響空間内に放射されるバースト的な音波の特定の波面の伝搬状態（当該波面が波紋のように広がりつつ通り過ぎる様子）を上記観測者に視覚的に把握させることができるのである。なお、１秒あたりのコマ（フレーム）数が３０よりも多くても良いことは言うまでもない。
【００２１】
また、Ｔｄ（１）＝ＬＬ／Ｖと定めておき、制御装置２０に設けられた操作子に対する操作によって、Ｔｄ（ｋ）（ｋ＝２以上の自然数）が所定の時間区間Ｔｒ（駆動信号ＭＳの出力開始から時間Ｔｄが経過した時点を始点とし、駆動信号ＭＳの出力開始から有音区間Ｔｓの終端を終点とする時間区間）内に収まるように観測者に適宜調整させるようにすれば、音源３から距離ＬＬだけ離れた位置に到達した瞬間付近の波面の伝播状態を進ませたり遅らせたりして観測させることができる。また、図５（ｃ）に示すように、駆動信号ＭＳに応じてバースト的な音波を出力する際の位相を手動または自動で変化させるようにしても同様の効果が得られる。図５（ｃ）に示すように、駆動信号ＭＳに応じてバースト的な音波を出力する際の位相を変動させる態様においては、サンプルホールド回路１２２の時間分解能の細かさに限界がある場合であっても、制御装置２０側で上記位相を細かく制御することができるのであれば、より細かい時間分解能でバースト的な音波の波面の伝搬状態を可視化することが可能になる、といった効果が得られる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、可視化対象の音が定常的な音であるのか、それとも、バースト的な音であるのかによらず、音響空間内に設置される音／光変換器１０（ｋ）の各々の発光部１３０の発光輝度の空間分布（或いは、当該空間分布の時間変化）によって当該可視化対象の音の伝播状態を観測者に視覚的に把握させることが可能になるのである。
【００２３】
また、本実施形態の音場可視化システム１Ａには、各音／光変換器１０（ｋ）によって計測される音圧を集計するコンピュータ装置は含まれておらず、ストローブ信号ＳＳの立上げ間隔（または、遅延時間Ｔｄ（ｋ））を適宜調整することによって可視化対象の音波の伝搬状態を時間軸を適宜伸張して観測することができるため、高速度カメラ等も不要である。このため、家庭等における個人ユースにも適し、リビングなどに配置されるオーディオ機器等からそのリビング内に放音される音の特定の波面の伝播状態を手軽に可視化することが可能になり、それらオーディオ機器の配置位置やゲイン、スピーカバランスの調整に活用することができると期待される。
【００２４】
さらに、本実施形態では、駆動信号ＭＳの出力に同期させてストローブ信号ＳＳを制御装置２０に出力させるため、駆動信号ＭＳに応じて音源３が放射する音の波面を精度良くサンプリングすることが可能になり、当該音波の伝播状態の再現精度も向上するといった効果が得られる。また、駆動信号ＭＳ（すなわち、可視化対象の音の放音開始を音源３に指示するための信号）とストローブ信号ＳＳとの対応も明確であるため、各音／光変換器１０（ｋ）に位相差を判別する機構（例えばＰＬＬ）やトリガー発生器を組み込んでおく必要もない。
【００２５】
（Ｂ：第２実施形態）
上述した第１実施形態では、複数の音／光変換器１０（ｋ）をマトリクス状に配列して音／光変換器アレイ１００を構成したが、音場可視化システム１Ａに含まれる複数の音光変換器１０（ｋ）の各々を音響空間内の互いに異なる位置に配置して音源３から放射される音波の伝播状態を可視化しても良い。ここで、各音／光変換器１０（ｋ）の配置の仕方には種々の態様が考えられる。以下、図６（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ音／光変換器１０（ｋ）の具体的な配置態様について説明する。
【００２６】
図６（ａ）〜（ｃ）は、音場可視化システム１Ａが配置された音響空間２をその天井方向から見た俯瞰図である。図６（ａ）には、音源３と音／光変換器１０（ｋ）の各々とを同一平面（例えば、音響空間２の床面）上で一直線に並べる態様（以下、一次元的な配置態様）が例示されており、図６（ｂ）および（ｃ）には、音源３と音／光変換器１０（ｋ）の各々とを同一平面上には並べるものの、全ての音／光変換器１０（ｋ）が一直線上には並ばないように配置する態様（以下、二次元的な配置態様）が例示されている。また、音／光変換器１０（ｋ）を三次元的に配置する（例えば、音響空間２が立方体状であれば、その音響空間２の床および天井の各々の４隅の合計８箇所に配置する等）態様であっても良い。要は、可視化を所望する音の音源の方向、音響空間２の形状や大きさに応じて一次元的、二次元的および三次元的な配置態様のうちから適切なものを選択して音／光変換器１０（ｋ）を配置すれば良い。
【００２７】
音源３および各音／光変換器１０（ｋ）の配置を終えると、音場可視化システム１Ａの利用者は音源３および各音／光変換器１０（ｋ）を通信線等により制御装置２０に接続し、制御装置２０に対して駆動信号ＭＳの出力を指示する操作を行う。制御装置２０は、利用者によって与えられた指示に応じて駆動信号ＭＳの出力を開始するとともに、駆動信号ＭＳの出力に同期させて（例えば、図４（ｂ）または図５（ａ）の出力態様等により）ストローブ信号ＳＳの出力を開始する。すると、各音／光変換器１０（ｋ）は、ストローブ信号ＳＳの立上がりに同期させて各々の配置位置における音圧をサンプリングし、その音圧に応じた輝度で発光部１３０を発光させる。例えば、図６（ａ）に示すように、音源３からの距離が音／光変換器１０（１）→音／光変換器１０（２）→音／光変換器１０（３）の順に遠ざかるように音／光変換器１０（ｋ）を一次元的に配置すると、音／光変換器１０（１）、１０（２）および１０（３）の各々の発光部１３０は、ストローブ信号ＳＳの最初の立上がりの時点で音源３からの距離に応じて異なる輝度で発光し、その後、ストローブ信号ＳＳが立上がる毎に各々の発光輝度が順次変化して行く。音場可視化システム１Ａの利用者は、図６（ａ）に示すように配置された各音／光変換器１０（ｋ）の発光部１３０の発光輝度の時間変化を観測することによって、音源３から音響空間２へ放射される音波の伝播状態を視覚を通じて直感的に把握することができるのである。
【００２８】
（Ｃ：第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態の音／光変換器３０（ｋ）を含む音場可視化システム１Ｂの構成例を示す図である。この音場可視化システム１Ｂは、まず、音／光変換器１０（ｋ）に換えて音／光変換器３０（ｋ）を有している点が異なる。また、図７を参照すれば明らかように、音／光変換器３０（１）は制御装置２０からストローブ信号ＳＳを受け取り、音／光変換器３０（ｋ：ｋ＝２〜Ｎ）は音／光変換器３０（ｋ−１）からストローブ信号ＳＳを受け取るように、制御装置２０および音／光変換器３０（ｋ）が所謂デイジーチェーン方式で接続されている点が音場可視化システム１Ａと異なる。以下、第２実施形態との相違点である音／光変換器３０（ｋ）を中心に説明する。
【００２９】
図８（ａ）は、音／光変換器３０（ｋ）の構成例を示す図である。図８（ａ）と図２を対比すれば明らかように、音／光変換器３０（ｋ）は、ストローブ信号転送制御部１４０を有する点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。図８（ａ）に示すように、ストローブ信号転送制御部１４０は、外部から与えられるストローブ信号ＳＳを発光制御部１２０に与えるとともに、遅延手段１４２を介して後段装置（本実施形態では、他の音／光変換器３０（ｋ））に転送する。遅延手段１４２は、例えば複数段のシフトレジスタからなり、与えられたストローブ信号ＳＳをそのシフトレジスタの段数に応じた分だけ遅延させて出力する。
【００３０】
図８（ａ）には、外部から受け取ったストローブ信号ＳＳを一台の後段装置へ転送する構成が例示されているが、複数台の後段装置に転送することも可能である。例えば、２台の後段装置へストローブ信号ＳＳを転送する場合には、図８（ｂ）に示すように、ストローブ信号転送制御部１４０に２つの遅延手段（１４２ａおよび１４２ｂ）を設け、外部から音／光変換器３０（ｋ）に与えられるストローブ信号ＳＳを３つに分流し、その一つを発光制御部１２０に与えるとともに、他の２つを各々遅延手段１４２ａおよび１４２ｂを介して各々異なる後段装置に転送する処理をストローブ信号転送制御部１４０に実行させるようにすれば良い。
【００３１】
例えば、音／光変換器３０（ｋ）を図９（ａ）に示すように一次元的に、或いは図９（ｂ）に示すようにマトリクス状に配置する必要がある場合には、図８（ａ）に示す構成の音／光変換器３０（ｋ）で音場可視化システム１Ｂを構成することが好ましく、図９（ｃ）に示すように音／光変換器３０（ｋ）を三角形状に配置する必要がある場合には、図８（ｂ）に示す構成の音／光変換器で音場可視化システム１Ｂを構成することが好ましいと考えられる。音／光変換器間の信号線の配線および遅延時間の計算が容易になると考えられるからである。
【００３２】
次いで、本実施形態の音場可視化システム１Ｂの使用例について説明する。
前述したように、本実施形態の音場可視化システム１Ｂに含まれる音／光変換器３０（ｋ）は、制御装置２０の発生させたストローブ信号ＳＳをデイジーチェーン方式で転送する点、および、その転送の際に遅延手段１４２によって遅延を付与する点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。この構成の相違によって、本実施形態によれば第２実施形態とは異なる効果が得られる。
【００３３】
例えば、図９（ａ）に示すように、音源３からの距離が次第に遠くなるように音／光変換器３０（１）、３０（２）および３０（３）を一次元的に配置し、音／光変換器３０（１）の遅延手段１４２による遅延時間Ｄ１を音／光変換器３０（１）と音／光変換器３０（２）の間隔Ｌ１に応じた値（当該間隔Ｌ１を音速Ｖで除算して得られる値）とし、音／光変換器３０（２）の遅延手段１４２による遅延時間Ｄ２を音／光変換器３０（２）と音／光変換器３０（３）の間隔Ｌ２に応じた値にすると、音源３から放射される音波の１つの波面の伝播状態を可視化することができる。また、音／光変換器３０（ｋ）を二次元的に配置する態様においては、所謂遅延制御方式のマイクロホンアレイにおける指向性制御と同様に、各音／光変換器３０（ｋ）の遅延手段１４２の遅延時間を調整することで特定の方向から到来する音の伝播状態を可視化するといった指向性制御を行うことが可能になる。このような指向性制御を行う態様によれば、音響空間２内に複数の音源３を設置してそれら音源３の駆動制御を制御装置２０に行わせ、音響空間２内において予め定められたサービスエリアに向けて各音源３に音を放射させる場合において、そのサービスエリア内に各音／光変換器３０（ｋ）を設置して複数の音源３の各々を１つずつ駆動するようにすれば、各音源３から上記サービスエリアに向けて放射される音の伝播状態を音源３毎に可視化することが可能になる。
【００３４】
以上本発明の第３実施形態について説明したが、遅延手段１４２は必ずしも必須ではなく、省略しても勿論良い。遅延手段１４２を省略したとしても第２実施形態の音場可視化システムと同一の効果が得られることには変わりはないからである。
【００３５】
（Ｄ：第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態の音／光変換器４０を含む音場可視化システム１Ｃの構成例を示す図である。図１０と図７を比較すれば明らかなように、音場可視化システム１Ｃは、音／光変換器３０（１）に換えて音／光変換器４０を設けた点と、この音／光変換器４０が制御装置２０に接続されていない点が音場可視化システム１Ｂと異なる。以下、第３実施形態との相違点である音／光変換器４０を中心に説明する。
【００３６】
図１１は、音／光変換器４０の構成例を示す図である。図１１に示すように、音／光変換器４０は、矩形波信号発生回路である信号発生部１５０を有し、この信号発生部１５０が発生させる矩形波信号をストローブ信号ＳＳとして発光制御部１２０に与える点が音／光変換器３０（ｋ）と異なる。より詳細に説明すると、音／光変換器４０では、マイクロホン１１０により収音される音の音圧（或いは特定の周波数成分の音圧）が所定の閾値を超えたことを契機として信号発生部１５０にストローブ信号ＳＳを発生させ、これにより、可視化対象の音の発音に同期させてストローブ信号ＳＳを発生させることを実現している。なお、マイクロホン１１０の出力信号から所定ピッチの信号成分を抽出するピッチ抽出処理を信号発生部１５０に実行させ、このピッチ抽出処理により得られる信号をストローブ信号ＳＳとして用いるようにしても良い。このような信号発生部１５０を有するため、図１０に示す音場可視化システムでは、音／光変換器４０は制御装置２０に接続されていないのである。このように本実施形態によっても、可視化対象の音（駆動信号ＭＳに応じて音源３から放射される音）の瞬時値をサンプルホールドしその瞬時値に応じて発光部１３０を発行させる処理を音／光変換器４０および音／光変換器３０（ｋ）に実行させるストローブ信号ＳＳを、可視化対象の音の発音に同期させて生成することが可能になるのである。
【００３７】
（Ｅ：第５実施形態）
図１２は、本発明の第５実施形態の音／光変換器５０の構成例を示す図である。
図１２と図２とを対比すれば明らかように、音／光変換器５０は、マイクロホン１１０と発光制御部１２０の間に介挿されたフィルタ処理部１６０を有する点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。このフィルタ処理部１６０は、例えばバンドパスフィルタであり、マイクロホン１１０から出力される音信号のうち、予め定められた周波数範囲（以下、通過域）の信号成分のみを通過させる。このため、音／光変換器５０の発光部１３０は、マイクロホン１１０により収音された音のうち、上記通過域に属する信号成分の音圧に応じた輝度で発光するのである。したがって、図１の音場可視化システム１Ａの音／光変換器１０（ｋ）を音／光変換器５０に置き換えて音場の可視化を行えば、特定の周波数成分（すなわち、上記通過域に属する成分）の音の伝播状態のみを可視化することができる。
【００３８】
このように、音響空間に放射される音のうち、特定の周波数成分の伝播状態のみを可視化することには以下のような利点がある。例えば、楽曲を構成する複数のパートのうちでその楽曲のセールスポイントとなるパート（例えば、ギターソロやソプラノソロなど）をその周波数帯域で特定し、そのパートの音の伝播状態のみを可視化するようにすれば、そのパートの音が音響空間の全体に亘って偏りなく伝播しているか否かを視覚を通じて直感的に把握することが可能になる。一般に、楽曲のセールスポイントとなっているパートは、音響空間のどの場所においても同様に聴き取れることが好ましいのであるから、その伝播状態に偏りがある場合にはその偏りを是正するようにオーディオ機器の配置位置等を調整する必要がある。本実施形態によれば、楽曲のセールスポイントとなっているパートの音の伝播状態を可視化して偏りの有無を直感的に把握させ、トライアンドエラー方式で最適な配置位置等を探し出すことが容易になる、といった利点がある。また、可聴帯域（具体的には、２０Ｈｚから２０ｋＨｚまでの周波数帯域）よりも低い周波数帯域の音（所謂低周波音）を可視化することで、低周波音の伝播状況（どのような方向から伝播してくるのか等）を把握することが可能になる。低周波音に長期間に亘って曝され続けると頭痛や眩暈などの健康被害を生じさせる虞があるが、その音源の特定が難しいことが知られている。本実施形態の音／光変換器５０を用いて低周波音の伝播状態を可視化すれば、その伝播方向を辿ることによってその音源を容易に特定することができると期待される。
【００３９】
以上本実施形態では、図２に示す音／光変換器１０（ｋ）のマイクロホン１１０と発光制御部１２０の間にフィルタ処理部１６０を介挿して音／光変換器５０を構成したが、図８（ａ）に示す音／光変換器３０（ｋ）或いは図８（ｂ）に示す音／光変換器のマイクロホン１１０と発光制御部１２０の間にフィルタ処理部１６０を介挿しても良く、また、図１１に示す音／光変換器４０のマイクロホン１１０と発光制御部１２０の間にフィルタ処理部１６０を介挿しても良い。
【００４０】
（Ｆ：第６実施形態）
図１３は、本発明の第６実施形態の音／光変換器６０の構成例を示す図である。
この音／光変換器６０は、マイクロホン１１０と、フィルタ処理部１７０と、３つの発光制御部（１２０ａ、１２０ｂおよび１２０ｃ）と、各々異なる色の光を発する３つの発光体（１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃ）を含む発光部１３０と、を有している。例えば、発光体１３０ａは赤色の光を発するＬＥＤであり、発光体１３０ｂは緑色の光を発するＬＥＤ、発光体１３０ｃは青色の光を発するＬＥＤである、といった具合である。
【００４１】
音／光変換器６０においては、マイクロホン１１０から出力される音信号はフィルタ処理部１７０に与えられる。図１３に示すように、フィルタ処理部１７０は、バンドパスフィルタ１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃを有しており、マイクロホン１１０からフィルタ処理部１７０に与えられる音信号はこれら３つのバンドパスフィルタの各々に与えられる。図１３に示すようにバンドパスフィルタ１７４ａは発光制御部１２０ａに、バンドパスフィルタ１７４ｂは発光制御部１２０ｂに、バンドパスフィルタ１７４ｃは発光制御部１２０ｃに各々接続されている。
【００４２】
バンドパスフィルタ１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃは互いに重なり合わない通過域を有している。具体的には、バンドパスフィルタ１７４ａは可聴帯域のうちの高域側（例えば、４ｋＨｚから２０ｋＨｚの周波数帯域）を通過域としており、バンドパスフィルタ１７４ｃは同低域側（２０Ｈｚから１ｋＨｚの周波数帯域）を通過域としており、バンドパスフィルタ１７４ｂはそれらの間の周波数帯域（以下、中域）を通過域としている。このため、バンドパスフィルタ１７４ａは、高域の信号成分のみを通過させて発光制御部１２０ａに与える。同様に、バンドパスフィルタ１７４ｂは中域の信号成分のみを通過させて発光制御部１２０ｂに与え、バンドパスフィルタ１７４ｃは低域の信号成分のみを通過させて発光制御部１２０ｃに与える。つまり、バンドパスフィルタ１７４ａ、１７４ｂおよび１７４ｃは、マイクロホン１１０の出力信号を帯域分割する帯域分割フィルタの役割を果たすのである。
【００４３】
図１３に示すように、発光制御部１２０ａには発光体１３０ａが、発光制御部１２０ｂには発光体１３０ｂが、発光制御部１２０ｃには発光体１３０ｃが、各々接続されている。発光制御部１２０ａ、１２０ｂおよび１２０ｃの各々は、音／光変換器１０（ｋ）の発光制御部１２０（図２参照）と同一の構成を有しており、各々の接続先の発光体の発光制御を行う。例えば、発光制御部１２０ａは、バンドパスフィルタ１７４ａから与えられる音信号をストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）に同期させてサンプリングし、サンプリングした瞬時値に応じた輝度で発光体１３０ａを発光させる。同様に、発光制御部１２０ｂはバンドパスフィルタ１７４ｂから与えられる音信号をストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）に同期させてサンプリングし、サンプリングした瞬時値に応じた輝度で発光体１３０ｂを発光させ、発光制御部１２０ｃはバンドパスフィルタ１７４ｃから与えられる音信号をストローブ信号ＳＳの立上がり（或いは立下り）に同期させてサンプリングし、サンプリングした瞬時値に応じた輝度で発光体１３０ｃを発光させる。
【００４４】
前述したように、バンドパスフィルタ１７４ａは高域の信号成分のみを、バンドパスフィルタ１７４ｂは中域の信号成分のみを、バンドパスフィルタ１７４ｃは低域の信号成分のみを、各々通過させる。このため、音／光変換器６０の発光体１３０ａはマイクロホン１１０により収音された音の高域成分の音圧に応じた輝度で発光し、発光体１３０ｂは同中域成分の音圧に応じた輝度で発光し、発光体１３０ｃは同低域成分の音圧に応じた輝度で発光することになる。したがって、マイクロホン１１０により収音される音が所謂ホワイトノイズ（すなわち、低域から高域までの各信号成分を均等に含んだ音）である場合には、音／光変換器６０の発光体１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃの各々は略同じ輝度で赤色、緑色および青色の光を発光し、それらの合成光は白色光として観測される。これに対して、マイクロホン１１０により収音される音が高域側の信号成分が強いものである場合には上記合成光は赤味がかった色の光として観測され、逆に、低域の信号成分が強いものである場合には青味がかった色の光として観測される。このため、音／光変換器６０を用いて音場可視化システムを構成し（具体的には、図１の音／光変換器１０（ｋ）を全て音／光変換器６０に置き換えて音場可視化システムを構成する等）、可視化対象の音としてホワイトノイズを音源３に出力させる駆動信号ＭＳを制御装置２０から音源３に与え、音源３から放射される音（すなわち、ホワイトノイズ）の伝播状態を上記音場可視化システムを用いて可視化すれば、各周波数成分が均等に音響空間内を伝播しているか否かを把握することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、音響空間に放射される音の伝播状態、およびその音の各周波数成分が均等に伝播しているか否かを手軽に可視化することが可能になる。なお、本実施形態では、発光部１３０を互いに発光色の異なる３つの発光体で構成したが、互いに発光色の異なる２または４つ以上の発光体で発光部１３０を構成しても勿論良い。また、本実施形態では、発光体１３０ａ、１３０ｂおよび１３０ｃの各々が発する光の合成光が白色光であるか否かを基準に、各周波数成分が音響空間内を均等に伝播しているか否かを判断した。しかし、高域（或いは低域）の音の均等な伝播が他の周波数成分よりも優先される場合には、上記合成光が白色光よりも赤味（青味）の強い色であるか否かを基準に、高域（或いは低域）の音が音響空間内を均等に伝播しているか否かを判断するようにしても勿論良い。
【００４６】
なお、上述した第６実施形態では、音響空間に放射される音の伝播状態をその帯域成分毎に可視化した。しかし、上記音響空間における各帯域成分の音圧分布のみの把握で十分な場合には、図１４に示すようにフィルタ処理部１７０と発光部１３０の間に電圧電流変換回路１２４ａ、１２４ｂおよび１２４ｃを介挿して（換言すれば、発光制御部１２０ａ、１２０ｂおよび１２０ｃの各々からサンプルホールド回路１２２を省略して）音／光変換器を構成しても勿論良い。また、図１３或いは図１４に示す音光変換器にストローブ信号転送制御部１４０を設けても良く、さらに信号発生部１５０を設けても良い。
【００４７】
（Ｇ：第７実施形態）
図１５は、本発明の第７実施形態の音／光変換器７０の構成例を示す図である。
図１５と図１とを対比すれば明らかなように、音／光変換器７０は、記憶部１８０を有している点と、発光制御部１２０に換えて発光制御部２２０を設けた点が音／光変換器１０（ｋ）と異なる。記憶部１８０は、例えばＲＡＭ（Random Access memory）などの揮発性メモリであっても良く、フラッシュメモリなどデータの書き換えが可能な不揮発性メモリであっても良い。発光制御部２２０は、サンプルホールド回路１２２および電圧電流変換回路１２４の他にデータ書き込み／読み出し制御部１２６を有している点が発光制御部１２０と異なる。このデータ書き込み／読み出し制御部１２６は、データの書き込み開始を指示する外部信号が与えられたことを契機としてサンプルホールド回路１２２によりホールドされた瞬時値を示すデータを記憶部１８０に順次書き込む処理を開始し、データの読み出し開始を指示する外部信号が与えられたこと（若しくは、記憶部１８０に格納されているデータが一定量に達したことまたはストローブ信号ＳＳの入力が一定時間に亘って途絶えたこと）を契機として、それらデータをストローブ信号ＳＳの周期と同じ周期でその書き込み順に順次読み出し、そのデータの示す瞬時値に応じた電圧を電圧電流変換回路１２４に印加する処理を実行する。
【００４８】
このような構成としたため、本実施形態の音／光変換器７０によれば、例えば、音源３から定常的な音（図３（ａ）に示すように周期Ｔｆの正弦波により音波形が表される音）を放射させる場合には、周期Ｔｓｓ（≠Ｔｆ）のストローブ信号ＳＳを用いることによって、任意の時点（すなわち、データの書き込み開始を指示する外部信号を与えた時点）からの当該音の伝搬状態を事後的に再現することが可能になる。例えば、音源３から放射される音の周波数が５００Ｈｚである場合には、ストローブ信号ＳＳとして周波数４９９Ｈｚのものを用いるようにすれば良い。また、図４（ａ）或いは図５（ｂ）に示すように、立上がり間隔が徐々に長くなるストローブ信号ＳＳを用いるようにしても同様の効果が得られる。
【００４９】
また、データの書き込み開始を指示する外部信号が与えられたことを契機としてサンプルホールド回路１２２に高時間分解能でのサンプリングを行わせ、そのサンプリング結果を記憶部１８０に書き込む処理をデータ書き込み／読み出し制御部１２６に行わせるとともに、データの読み出し開始を指示する外部信号が与えられたこと（若しくは、記憶部１８０に格納されているデータが一定量に達したこと）を契機として、書き込み時の周期よりも長い周期（例えば、書き込み時の周期の１０００倍の時間長の周期）でそれらデータをその書き込み順に順次読み出し、各データの示す瞬時値に応じた電圧を電圧電流変換回路１２４に印加する処理をデータ書き込み／読み出し制御部１２６に実行させるようにしても良い。このような態様によれば、音源３から音響空間に放射される音についての任意の時点からの伝播状態をより詳細に記録し、その記録内容をスロー再生することが可能になる。ただし、サンプルホールド回路１２２に高時間分解能でのサンプリングを行わせる際に、標本化定理を満たすようにサンプリング周期を十分短くすることが望ましいことは言うまでもない。なお、データの書き込み開始（読み出し開始）を指示する外部信号の役割をストローブ信号ＳＳに担わせても良い。
【００５０】
（Ｈ：変形）
以上本発明の第１から第７実施形態を説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上述した実施形態では、音響空間内の各々異なる位置に配置される音／光変換器の発光部がどの程度の輝度で発光するのかを目視することでその音響空間における音波の伝播状態を利用者に把握させた。しかし、上記各発光部の発光の様子を一般的なビデオカメラ等により撮像して記録するようにしても勿論良い。その際、現場では観測できなくても記録されたもので観測されればいいようなアプリケーション（用途、方法）では赤外線ＬＥＤ等の非可視光のＬＥＤの使用も考えられる。
【００５１】
（２）上述した実施形態では、制御装置２０と音／光変換器との間のストローブ信号ＳＳの伝送を有線通信で行ったが、無線通信で行っても良い。また、各光／音変換器にＧＰＳ受信部を設け、このＧＰＳ受信部により受信した絶対時間情報に基づいてストローブ信号を各音／光変換器に発生させるようにしても良い。また、デイジーチェーン方式でストローブ信号ＳＳを伝送する態様にあっては、発光部１３０の発する光をストローブ信号ＳＳとして用いることも考えられる。また、音／光変換器５０にストローブ信号転送制御部１４０を設ける態様においては、フィルタ処理部１６０の通過域を示すデータを付与してストローブ信号ＳＳを後段装置に転送し、後段装置では、ストローブ信号ＳＳに付与されているデータにしたがってフィルタ処理部１６０の通過域を設定するようにしても良い。このような態様によれば、音場可視化システムに含まれる全ての音／光変換器に対して逐一通過域の設定を行う必要がなくなり、その設定作業の手間を省くことができる。
【００５２】
（３）上述した実施形態では、音源３から放射される直接音の可視化を行う場合について説明したが、音響空間２の壁や天井による反射音を可視化対象としても良い。このような間接音の可視化を行う際には、音場可視化システム１Ｃが好適である。具体的には、音／光変換器４０の信号発生部１５０に以下の処理を行わせるのである。すなわち、マイクロホン１１０により収音される音の音圧が上昇から下降に転じるローカルピークを検出し、２つめ（或いは、２つめ以降）のローカルピークが検出されたことを契機としてストローブ信号ＳＳを出力させる処理を信号発生部１５０に実行させるのである。ここで、２つめ（或いは、２つめ以降）のローカルピークの検出を契機としてストローブ信号ＳＳを信号発生部１５０に発生させるようにしたのは、１つ目のローカルピークは直接音に対応しており、２つめ以降のローカルピークが一次反射音等の間接音に対応していると考えられるからである。
【００５３】
（４）上述した各実施形態ではＬＥＤなどの発光素子を発光体として用いて発光部１３０を構成したが、電球（或いは電球に色セロハンを貼り付けたもの）やネオン管を上記発光体として用いても勿論良い。ただし、反応速度や消費電力という観点からはＬＥＤなどの発光素子を用いることが好ましいことは言うまでもない。
【００５４】
（５）上述した各実施形態では、サンプルホールド回路１２２から出力される電圧値を電圧電流変換回路１２４によってその電圧値に比例した電流値の電流に変換して発光部１３０に与えた。これにより、マイクロホン１１０により収音される音の音圧と発光部１３０の発光輝度の線形性が担保されるのであるが、このような線形性を必要としない場合には、電圧電流変換回路１２４を省略しても勿論良い。また、電圧電流変換回路１２４に換えてＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路を用いるとより好ましい。なお、ＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路としては周知の構成のものを用いることが考えられる。また、電圧電流変換回路１２４に換えてＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路を用いる態様においては、ＰＷＭ変調回路やＰＤＭ変調回路の前段にＡ／Ｄ変換器を設けておくことが好ましい。また、上述した実施形態では、サンプルホールド回路１２２を用いてマイクロホン１１０の出力信号の瞬時値をサンプルホールドしたが、サンプルホールド回路１２２を省略し、ストローブ信号ＳＳに同期させてマイクロホン１１０の出力信号の瞬時値を取得し、その取得結果に応じた輝度で発光部１３０を発光させても良く、また、マイクロホン１１０の出力信号を電圧電流変換回路１２４に常に印加するようにしても良い。また、マイクロホン１１０の出力信号の信号強度が所定の閾値を上回ったことを契機として、マイクロホン１１０の出力信号を電圧電流変換回路１２４に印加して発光部１３０を発光させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…音場可視化システム、２…音響空間、３…音源、１０（ｋ），３０（ｋ），４０，５０、６０，７０…音／光変換器、２０…制御装置、１００…音／光変換器アレイ、１１０…マイクロホン、１２０，２２０…発光制御部、１２２…サンプルホールド回路、１２４…電圧電流変換回路、１２６…データ書き込み／読み出し制御部、１３０…発光部，１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ…発光体、１４０…ストローブ信号転送制御部、１４２…遅延手段、１５０…信号発生部、１６０，１７０…フィルタ処理部、１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃ…バンドパスフィルタ、１８０…記憶部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホンと、発光部と、ストローブ信号に同期させて前記マイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、当該瞬時値に応じた輝度で前記発光部を発光させる発光制御部と、を含む音／光変換器を複数有するとともに、
前記複数の音／光変換器による可視化の対象となる音の発音に同期させて前記ストローブ信号を生成して出力する制御装置を有する
ことを特徴とする音場可視化システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記複数の音／光変換器による可視化の対象となる音の音源を駆動するための駆動信号を出力するとともに、前記駆動信号の出力に同期させて前記ストローブ信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の音場可視化システム。
【請求項３】
前記ストローブ信号は矩形波信号であるとともに、前記複数の音／光変換器の各々に含まれる発光制御部は、前記ストローブ信号の立上がり、または立下りに同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、前記制御装置は、前記ストローブ信号の立上げ周期、または立下げ周期を時間の経過とともに変化させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の音場可視化システム。
【請求項４】
前記ストローブ信号は矩形波信号であるとともに、前記複数の音／光変換器の各々に含まれる発光制御部は、前記ストローブ信号の立上がり、または立下りに同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、前記制御装置は、前記ストローブ信号の立上げ周期、または立下げ周期を利用者の操作に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の音場可視化システム。
【請求項５】
前記複数の音／光変換器の各々は記憶部を有し、
前記複数の音／光変換器の各々の発光制御部は、前記マイクロホンの出力信号の瞬時値を示すデータを前記記憶部に順次書き込む第１の処理と、前記記憶部に記憶されているデータを、前記ストローブ信号に同期させて、または前記第１の処理における書き込み周期よりも長い周期で、順次読み出し、そのデータの示す瞬時値に応じた輝度で前記発光部を発光させる第２の処理と、を実行することを特徴とする請求項１から４の何れか１に記載の音場可視化システム。
【請求項１】
マイクロホンと、発光部と、ストローブ信号に同期させて前記マイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、当該瞬時値に応じた輝度で前記発光部を発光させる発光制御部と、を含む音／光変換器を複数有するとともに、
前記複数の音／光変換器による可視化の対象となる音の発音に同期させて前記ストローブ信号を生成して出力する制御装置を有する
ことを特徴とする音場可視化システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記複数の音／光変換器による可視化の対象となる音の音源を駆動するための駆動信号を出力するとともに、前記駆動信号の出力に同期させて前記ストローブ信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の音場可視化システム。
【請求項３】
前記ストローブ信号は矩形波信号であるとともに、前記複数の音／光変換器の各々に含まれる発光制御部は、前記ストローブ信号の立上がり、または立下りに同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、前記制御装置は、前記ストローブ信号の立上げ周期、または立下げ周期を時間の経過とともに変化させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の音場可視化システム。
【請求項４】
前記ストローブ信号は矩形波信号であるとともに、前記複数の音／光変換器の各々に含まれる発光制御部は、前記ストローブ信号の立上がり、または立下りに同期させてマイクロホンの出力信号の瞬時値を取得し、前記制御装置は、前記ストローブ信号の立上げ周期、または立下げ周期を利用者の操作に応じて変化させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の音場可視化システム。
【請求項５】
前記複数の音／光変換器の各々は記憶部を有し、
前記複数の音／光変換器の各々の発光制御部は、前記マイクロホンの出力信号の瞬時値を示すデータを前記記憶部に順次書き込む第１の処理と、前記記憶部に記憶されているデータを、前記ストローブ信号に同期させて、または前記第１の処理における書き込み周期よりも長い周期で、順次読み出し、そのデータの示す瞬時値に応じた輝度で前記発光部を発光させる第２の処理と、を実行することを特徴とする請求項１から４の何れか１に記載の音場可視化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−９３３９９（Ｐ２０１２−９３３９９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３８０３２（Ｐ２０１０−２３８０３２）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
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