音場可視化装置
【課題】音圧に代表される音場の特徴を表す物理量の空間的分布を利用者が直感的に把握し易くすることのできる技術を提供する。
【解決手段】マイクロホンＭＣには位置センサ２１が設けられており、この位置センサ２１によってマイクロホンＭＣの位置が検出される。音場可視化装置１の制御部１１は、予め配置された複数の基準位置のなかから、検出されたマイクロホンＭＣの位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を特定し、特定した基準位置に、マイクロホンＭＣが収音した音の音圧に対応する画像を表示する。
【解決手段】マイクロホンＭＣには位置センサ２１が設けられており、この位置センサ２１によってマイクロホンＭＣの位置が検出される。音場可視化装置１の制御部１１は、予め配置された複数の基準位置のなかから、検出されたマイクロホンＭＣの位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を特定し、特定した基準位置に、マイクロホンＭＣが収音した音の音圧に対応する画像を表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音圧に代表される音場の特徴を表す物理量の空間的分布を測定する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、被検場内を任意に移動することが可能なセンサによって被検量を検出するとともに、そのセンサの座標をビデオカメラによって検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６５４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、音場の可視化技術は専門家が利用するものが多いため、従来の装置においては精度に重点が置かれているものが一般的である。一方、可視化技術は専門家でない者が音場を理解するための強力な補助となり得る。そこで、より直感的に、また簡便に音場の可視化を行うことができれば好適である。しかしながら、従来の装置では、専門家でない者が音場を直感的に把握することは困難であった。
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、音圧に代表される音場の特徴を表す物理量の空間的分布を利用者が直感的に把握し易くすることのでき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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、予め定められた空間内で収音し、収音した音を表す音信号を出力する収音手段と、前記収音手段の前記空間内における位置を検出する位置検出手段と、前記収音手段から出力される音信号から音の特徴を表す物理量を検出する物理量検出手段と、前記空間内に予め配置された複数の基準位置のなかから、前記位置検出手段によって検出された位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を特定する基準位置特定手段と、前記物理量検出手段によって検出された物理量に対応する画像を表示手段に表示させる表示制御手段であって、該画像を前記基準位置特定手段によって特定された基準位置に対応する表示位置に表示させる表示制御手段とを具備することを特徴とする音場可視化装置を提供する。
【０００６】
本発明の好ましい態様において、前記物理量検出手段によって検出された物理量と前記基準位置特定手段によって特定された基準位置とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容を参照して、前記複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する物理量に対し予め定められた演算を行う演算手段とを具備し、前記表示制御手段は、前記演算手段の演算結果を表す画像を、該演算結果に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させてもよい。
【０００７】
本発明の更に好ましい態様において、前記収音手段は、収音の指向性を有する収音手段であり、前記位置検出手段は、前記収音手段の位置及び姿勢を検出し、前記表示制御手段は、前記位置検出手段によって検出された姿勢に基づいて、前記収音手段の収音方向を表す画像を前記表示手段に表示させてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音場における物理量の分布を利用者が直感的に把握し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】音場可視化システムの構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】音圧平均値データ記憶領域の記憶内容の一例を示す図である。
【図３】基準位置の配置態様の一例を示す図である。
【図４】音場可視化装置の機能的構成の一例を示す図である。
【図５】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図６】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図７】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図８】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜Ａ：構成＞
図１は、この発明の一実施形態である音場可視化システム１００の構成を示すブロック図である。この音場可視化システム１００は、音場可視化装置１に、スピーカＳＰとマイクロホン装置２とがＩ／Ｆ１６，１７を介して接続されて構成される。音場可視化装置１は、例えばパーソナルコンピュータであり、音場の測定処理や測定結果の表示処理を行う。スピーカＳＰは、供給される音信号に応じて放音する放音手段である。ここでは、スピーカＳＰは、音場を測定するための予め定められたサイン波を放出する。マイクロホン装置２は、マイクロホンＭＣに位置センサ２１が装着されて構成される。マイクロホンＭＣは、予め定められた空間内で収音し、収音した音を表す音信号を出力する収音手段である。なお、マイクロホンＭＣは、収音の指向性を有するものであってもよく、また、指向性を有しないものであってもよい。位置センサ２１は、マイクロホンＭＣの空間内における位置を検出し、検出した位置を示す信号を出力する。利用者は、このマイクロホン装置２を把持して、音場を測定したい空間内を移動することによって空間内の音場の測定を行う。位置センサ２１としては、例えば、音場可視化装置１が超音波パルスを送信する構成とし、この超音波パルスを位置センサ２１が受信することによって位置を検出するようにしてもよい。また、例えば、マイクロホンＭＣにＬＥＤマーカを設ける構成とし、ＣＣＤカメラ等の撮影手段によってマイクロホンに取り付けられたＬＥＤマーカを輝度の最大値検索することによって検出するようにしてもよい。また、画像処理と超音波パルス法を併用してマイクロホンの位置検出を行うようにしてもよい。また、位置の検出の態様はこれに限らず、要は、マイクロホンＭＣの空間内の位置を検出するものであればどのようなものであってもよい。位置センサ２１から出力された検出信号はＩ／Ｆ１７を介して音場可視化装置１に供給される。
【００１１】
次に、音場可視化装置１の構成について図１を参照しつつ説明する。図において、制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、バスを介して音場可視化装置１の各部を制御する。記憶部１２は、制御部１１によって実行されるコンピュータプログラムやその実行時に使用されるデータを記憶するための記憶手段であり、例えばハードディスク装置である。表示部１３は、液晶パネルを備え、制御部１１による制御の下に各種の画像を表示する。操作部１４は、音場可視化装置１の利用者による操作に応じた信号を出力する。音声処理部１５は、マイクロホンＭＣからＩ／Ｆ１６を介して供給される音信号をＡ／Ｄ変換によりデジタルデータに変換する。また、音声処理部１５は、供給されるデジタルデータをＤ／Ａ変換によりアナログ信号に変換してＩ／Ｆ１６を介してスピーカＳＰに供給する。
【００１２】
なお、この実施形態では、マイクロホンＭＣとスピーカＳＰとが音場可視化装置１に接続される場合について説明するが、マイクロホンＭＣとスピーカＳＰとが音場可視化装置１に内蔵される構成であっても良い。また、この実施形態では、マイクロホンＭＣから音声処理部１５へ入力されるオーディオ信号及び音声処理部１５からスピーカＳＰへ出力されるオーディオ信号がアナログオーディオ信号である場合について説明するが、デジタルオーディオデータを入出力するようにしても良い。このような場合には、音声処理部１５にてＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換を行う必要はない。また、この実施形態では、表示部１３と操作部１４が音場可視化装置１に含まれている場合について説明するが、音場可視化装置１に外部入力端子や外部出力端子を設け、外部モニタや外部操作子を接続する構成としても良い。
【００１３】
音場可視化装置１の記憶部１２は、音圧データ記憶領域１２１と、音圧平均値データ記憶領域１２２とを備えている。音圧データ記憶領域１２１には、マイクロホンＭＣで収音された音の音圧と、その音が収音された位置に対応する基準位置とが対応付けて記憶される。ここでは、音圧データ記憶領域１２１には、マイクロホンＭＣで収音された音の音圧を表す音圧データと、その音が収音された位置に対応する基準位置を示すデータとが対応付けて時系列に記憶される。音圧平均値データ記憶領域１２２には、予め配置された複数の基準位置と各基準位置に対応する位置で測定された音圧の平均値（以下「音圧平均値」という）との対応関係が記憶される。図２は、音圧平均値データ記憶領域１２２の記憶内容の一例を示す図である。図２に示す例では、この記憶領域には、「基準位置」と「音圧平均値」との各項目が互いに関連付けられて記憶されている。これらの項目のうち、「基準位置」の項目には、予め配置された複数の基準位置のそれぞれを識別する情報が記憶される。ここで、基準位置の具体的な内容の一例について、図３を参照しつつ説明する。図３は、複数の基準位置Ｐ（ｘｉ，ｙｊ）（ｉ，ｊは整数）の配置態様の一例を示す図である。図３に示す例では、空間を格子状に分割した際の各格子点の位置のそれぞれが基準位置として用いられる。より具体的には、図３に示す例では、図中のｘ軸方向について距離ｄｘの間隔で空間が分割されるとともに、図中のｙ軸方向について距離ｄｙの間隔で空間が分割され、各格子点の位置が基準位置として用いられる。すなわち、図３に示す例では、ｘ軸方向については距離ｄｘの間隔で、かつ、ｙ軸方向については距離ｄｙの間隔で、基準位置が配置されている。
【００１４】
図２の説明に戻る。図２において、「音圧平均値」の項目には、各基準位置に対応する位置で検出された音圧の平均値を示す音圧平均値データが格納される。音場可視化装置１の制御部１１は、後述する音圧平均値算出処理を行って、基準位置毎の音圧平均値を算出し、このテーブルを更新する。
【００１５】
次に、音場可視化装置１の機能的構成について図面を参照しつつ説明する。図４は、音場可視化装置１の機能的構成の一例を示す図である。図において、音圧検出部１１１、位置検出部１１２、基準位置特定部１１３、平均値算出部１１４及び表示制御部１１５は、制御部１１がＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより実現される。なお、図中の矢印はデータの流れを概略的に示すものである。
【００１６】
音圧検出部１１１は、マイクロホンＭＣによって収音された音を表す音信号の音圧レベルを、予め定められた単位時間毎に検出する。ここでは、音圧検出部１１１は、音信号の振幅の二乗平均値を算出する。なお、音圧の算出態様はこれに限らず、他の算出方法を用いて音圧を算出するようにしてもよい。音圧検出部１１１は、算出した音圧レベルを平均値算出部１１４へ供給する。位置検出部１１２は、予め定められた単位時間毎に、位置センサ２１から出力される信号に応じてマイクロホンＭＣの位置を検出する。
【００１７】
基準位置特定部１１３は、予め定められた単位時間毎に、予め配置された複数の基準位置の中から、位置検出部１１２によって検出された位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を１又は複数特定する。ここで、基準位置特定部１１３が行う位置変換処理について、図３を参照しつつ説明する。ここでは、基準位置特定部１１３は、位置検出部１１２によって検出された位置との距離が最短である基準位置を特定する。具体的には、図３において、基準位置特定部１１３は、検出された位置が領域Ａ１内の位置である場合には、基準位置Ｐ（ｘ−１，ｙ２）の位置に変換する。言い換えると、基準位置特定部１１３は、位置検出部１１２によって検出された位置からｘ軸方向における距離が距離ｄｘ／２以内であり、かつｙ軸方向における距離が距離ｄｙ／２以内に位置する基準位置を特定する。基準位置特定部１１３は、特定した基準位置と音圧検出部１１１によって検出された音圧とを対応付けて音圧データ記憶領域１２１に時系列に記憶する。
【００１８】
平均値算出部１１４は、音圧データ記憶領域１２１に記憶された音圧データと基準位置とに基づいて、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する音圧に対し予め定められた演算を行う。ここでは、平均値算出部１１４は、音圧データ記憶領域１２１に記憶された音圧データと基準位置とに基づいて、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する音圧の平均値を算出する。平均値算出部１１４は、算出した基準位置毎の平均値を用いて音圧平均値データ記憶領域１２２の記憶内容を逐次更新する。
【００１９】
表示制御部１１５は、表示部１３を制御して、音圧検出部１１１によって検出された音圧に対応する画像を表示部１３に表示させる。ここでは、表示制御部１１５は、基準位置特定部１１３によって特定された基準位置に対応する表示位置に、音圧検出部１１１によって検出された音圧に対応する画像（以下「音圧画像」という）を表示させる。より具体的には、ここでは、表示制御部１１５は、平均値算出部１１４によって算出された平均値（すなわち音圧平均値データ記憶領域１２２に記憶された平均値）を表す画像を、その平均値に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させる。ここで、表示制御部１１５が行う表示制御処理の具体的な内容の一例について図面を参照しつつ説明する。図５は、表示部１３に表示される画面の一例を示す図である。図５に示す例では、基準位置Ｐ（ｘｉ，ｙｊ）のそれぞれの表示位置に、各基準位置Ｐ（ｘｉ，ｙｊ）に対応する音圧平均値を表す円画像Ｇ１，Ｇ２，…が表示される。図５に示す例では、円画像の大きさによって音圧の大きさが表されている。表示制御部１１５は、各基準位置に対応する音圧平均値が大きいほど円画像の大きさが大きくなるように、各基準位置に対応する表示位置に円画像を表示する。このとき、表示制御部１１５は、複数の基準位置のうち、対応する位置で音圧が検出されていない基準位置については円画像を表示しない。
【００２０】
＜動作＞
次に、本実施形態の動作について説明する。音場可視化装置１の利用者は、音場可視化装置１の操作部１４を用いて音場可視化処理を開始するための操作を行う。操作部１４は、利用者の操作内容に応じた操作信号を出力し、制御部１１は、操作部１４から出力される信号に応じて音場測定処理を開始する。音場測定処理が開示されると、利用者は、マイクロホン装置２を把持し、音場を測定したい空間内を移動する。以下の説明では、説明を容易にするため、利用者がマイクロホン装置２を２次元平面上で移動させる場合の動作について説明する。なお、これに限らず、利用者がマイクロホン装置２を３次元空間内で移動させるようにしてもよい。
【００２１】
利用者がマイクロホン装置２を把持して空間内を移動することによって、マイクロホンＭＣが空間内を移動する。マイクロホンＭＣに装着された位置センサ２１は、マイクロホンＭＣの空間内の位置を検出し、検出した位置を表す信号を音場可視化装置１へ出力する。また、マイクロホンＭＣは、空間内で収音し、収音した音を表す音信号を音場可視化装置１へ出力する。音場可視化装置１の制御部１１は、マイクロホンＭＣから出力される音信号の音圧を、予め定められた単位時間毎に検出する。また、制御部１１は、位置センサ２１から出力される信号に基づいて、マイクロホンＭＣの位置を表す位置情報を生成する。
【００２２】
制御部１１は、予め定められた単位時間（例えば、３０ｍｓｅｃ）毎に、マイクロホンＭＣの位置を検出し、検出した位置に近接する基準位置を特定する。ここでは、制御部１１は、図３に示すように、検出した位置との距離が最も小さい基準位置を特定する。制御部１１は、特定した基準位置と検出された音圧とを対応付けて音圧データ記憶領域１２１に時系列に記憶する。
【００２３】
また、制御部１１は、予め定められた単位時間（例えば、３０ｍｓｅｃ）毎に、音圧データ記憶領域１２１に記憶された対応関係に従って、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する位置で検出された音圧の平均値を算出し、算出結果に応じて音圧平均値データ記憶領域１２２の記憶内容を更新する。この処理が実行されることによって、音圧平均値データ記憶領域１２２に記憶された基準位置毎の音圧平均値は、予め定められた単位時間毎に逐次更新される。
【００２４】
制御部１１は、音圧平均値データ記憶領域１２２を参照して、基準位置毎の音圧平均値を表す画像を表示部１３に表示する。図５に示すように、複数の基準位置のそれぞれについて、その基準位置に対応する音圧平均値を表す円画像が表示される。制御部１１は、音圧検出処理、位置検出処理、基準位置特定処理及び表示制御処理を、予め定められた単位時間毎に繰り返し実行し、表示部１３の表示内容を逐次更新する。すなわち、図５に例示される画面は、所定の単位時間毎に逐次更新される。
【００２５】
ところで、音場の可視化処理を行う際に、検出された音圧をその音圧が検出された全ての位置で表示しようとすると、表示が煩雑になっていまい、利用者が音圧の分布を把握し難い。これに対し本実施形態によれば、複数の基準位置でのみ音圧を表示するから、表示を見易くすることができる。利用者は、表示部１３に表示される画面を視認することによって、自身が測定したい音場における音圧の分布を直感的に把握することができる。このように、本実施形態によれば、より直感的に、また簡便に音場の可視化を行うことができる。また、本実施形態によれば、予めマイクロホンの位置（測定位置）を定めて順次測定していくのではなく、利用者が表示内容を確認しながら任意にマイクの位置をリアルタイムに変更することができる。
【００２６】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
（１）上述の実施形態では、音場可視化装置１の制御部１１が、マイクロホンＭＣから出力される音信号から音圧を検出し、検出した音圧に対応する画像を表示部１３に表示するようにしたが、制御部１１が検出する物理量は音圧に限らず、例えば、粒子速度や、音響インテンシティ、音響インピーダンスなどの量を物理量として検出するようにしてもよい。要は、制御部１１が、マイクロホンＭＣから出力される音信号から音の特徴を表す物理量を検出し、検出した物理量に対応する画像を表示部１３に表示すればよい。
【００２７】
（２）上述の実施形態において、制御部１１が、図５の鎖線Ｒで示すような、マイクロホンＭＣの移動の軌跡を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合は、制御部１１が、検出されたマイクロホンＭＣの位置を記憶部１２の所定の記憶領域に時系列に記憶する構成とし、制御部１１が、記憶部１２を参照して、マイクロホンＭＣの移動の軌跡を音圧画像（円画像）と共に表示部１３に表示するようにすればよい。
【００２８】
（３）上述の実施形態において、位置センサ２１が、マイクロホンＭＣの位置に加えてマイクロホンＭＣの姿勢を検出するようにしてもよい。この場合は、位置センサ２１が、マイクロホンＭＣの位置及び姿勢を検出し、検出結果を示す信号を音場可視化装置１に出力する。音場可視化装置１の制御部１１は、位置センサ２１から出力される信号に応じてマイクロホンＭＣの位置及び姿勢を特定し、各基準位置のそれぞれについて、各基準位置に対応する位置で検出された音圧及び姿勢を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合、例えば、制御部１１が、マイクロホンＭＣの姿勢を表す矢印を表示するようにしてもよい。ここで、マイクロホンＭＣの姿勢とは、例えば、直交座標系ｘ１，ｙ１，ｚ１で定義される姿勢である。この場合、ｚ１軸の正の向きをマイクロホンＭＣの長手方向の向きにとるようにしてもよい。
【００２９】
また、位置センサ２１がマイクロホンＭＣの姿勢を検出する場合において、制御部１１が、検出された姿勢に基づいて、マイクロホンＭＣの収音方向（マイクロホンＭＣの物理的な向き、方向）を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合は、マイクロホンＭＣとして、収音の指向性を有する収音手段を用いる構成とし、制御部１１が、検出された姿勢に基づいてマイクロホンＭＣの収音方向（又はマイクロホンＭＣの収音の指向性の基準となる軸の向き）を特定し、特定した収音方向（又は特定した軸の向き）を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合、指向性を有するマイクロホンＭＣとしては、例えば、複数のマイクロホンで構成されたマイクアレイを用いるようにしてもよい。図６は、この態様において表示部１３に表示される画面の一例を示す図である。図示のように、制御部１１は、複数の基準位置のそれぞれに、各基準位置に対応する音圧に対応する円画像Ｇ１，Ｇ２，…を表示するとともに、各基準位置における収音方向（又は指向性の軸の向き）を表す矢印画像Ｇ１１，Ｇ１２，…を表示する。この場合、制御部１１は、各基準位置において検出された収音方向（又は指向性の軸の向き）が複数方向ある場合には、それらの方向を表すベクトルを合成したものを表示するようにしてもよく、また、複数方向のうちの検出頻度が最も高い方向を表す矢印を表示するようにしてもよい。利用者は、図６に例示する画面を視認することによって、各基準位置における音圧とその収音方向（又は指向性の軸の向き）とを直感的に把握することができる。
【００３０】
また、制御部１１が各基準位置の音圧と収音方向（又は指向性の軸の向き）を表示する場合の他の表示態様の一例として、例えば、図７に示すように、音圧と収音方向（又は指向性の軸の向き）を表すベクトルを表示するようにしてもよい。図７に示す例では、制御部１１は、各基準位置の音圧（音圧の平均値）をその長さで表すとともに、収音方向（又は指向性の軸の向き）を矢印の方向で表すベクトル画像Ｇ２１，Ｇ２２，…を、基準位置毎に表示する。この場合も、上述したように、制御部１１は、各基準位置において検出された収音方向（又は指向性の軸の向き）が複数方向ある場合には、複数のベクトルを合成したものを表示するようにしてもよく、また、複数の方向のうちの検出頻度が最も高い方向を表す矢印を表示するようにしてもよい。利用者は、図７に例示する画面を視認することによって、各基準位置における音圧とその収音方向（又は指向性の軸の向き）とを直感的に把握することができる。
【００３１】
（４）上述の実施形態において、制御部１１が、予め定められた時間内に検出された音圧に対応する画像とそれ以前に検出された音圧に対応する画像との表示態様を異ならせるようにしてもよい。具体的には、例えば、制御部１１が、予め定められた時間内（例えば、２０ｓｅｃ以内）に検出された位置に対応する基準位置についてのみ音圧画像の表示を行い、それ以前（例えば、２０ｓｅｃ以上前）に検出された位置に対応する基準位置については音圧の表示を行わないようにしてもよい。この場合は、マイクロホンＭＣの移動に伴って、或る一定時間内にマイクロホンＭＣが検出された位置に対応する基準位置についてのみ音圧画像が表示され、或る一定時間より前にマイクロホンＭＣが検出された位置に対応する基準位置については音圧画像が表示されない。すなわち、最近の時刻に対応する音圧画像のみが表示され、古い音圧画像が逐次表示から消えていくようになる。このようにすることで、或る一定時間内に検出された位置に対応する基準位置での音圧画像のみが表示されるため、利用者がリアルタイムで測定している音圧を直感的に把握し易い。
【００３２】
また、制御部１１が、音圧が検出されてから経過した時間長に応じて音圧画像の表示態様を異ならせるようにしてもよい。具体的には、例えば、制御部１１が、音圧が検出されてから経過した時間が長いほど音圧画像の表示が薄くなるようにしてもよい。より具体的には、例えば、制御部１１が、複数の基準位置のそれぞれについて、マイクロホンＭＣの位置との距離が予め定められた範囲内である基準位置については上述の実施形態と同様の音圧画像の表示処理を行う一方、それ以外の基準位置については、予め定められた単位時間毎に表示濃度ｑ（初期値は１）に係数ｋ（ｋ＜１）を乗算し、この表示濃度ｑの値に応じた濃度で音圧画像を表示するようにしてもよい。この場合は、音圧が検出されてからの経過時間が長いほど音圧画像の表示が薄くなっていくから、古い検出結果が残像として表示される。このようにすることで、現在のマイクロホンＭＣの位置と測定結果とを関連つけて、利用者がリアルタイムでの測定結果を直感的に把握し易い。要するに、今のマイクロホンＭＣの位置の音圧が最も濃く表示されるので、把持しているマイクロホンＭＣの現在位置と表示内容との関連付けが直感的に理解できる。
【００３３】
（５）上述の実施形態では、制御部１１が、基準位置毎に音圧平均値を算出し、算出した音圧平均値を表す画像を表示するようにしたが、制御部１１が行う基準位置毎の演算の態様はこれに限らず、例えば、制御部１１が、基準位置毎に音圧の二乗平均値を算出するようにしてもよく、また、例えば、制御部１１が、基準位置毎に検出頻度の最も高い音圧（又は音圧範囲）を特定するようにしてもよい。要は、制御部１１が、音圧データ記憶領域１２１の記憶内容を参照して、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する音圧に対し予め定められた演算を行い、演算結果を表す画像を、その演算結果に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させるようにすればよい。
【００３４】
また、上述の実施形態では、制御部１１が、予め定められた単位時間毎に各基準位置の音圧の平均値を算出するという演算を行うようにしたが、平均値を算出する演算を行わないようにしてもよい。この場合は、制御部１１が、音信号の音圧を検出する処理と、マイクロホンＭＣの位置を検出して検出した位置から予め定められた範囲内にある基準位置を特定する処理とを予め定められた単位時間毎に実行し、検出された音圧（検出された音圧そのもの）を表す画像を特定された基準位置に逐次表示させるようにしてもよい。
すなわち、制御部１１は、各基準位置の音圧平均値を表す画像（各基準位置における演算結果を表す画像）を表示するようにしてもよく、また、例えば、検出された音圧そのものを表す画像を表示するようにしてもよく、要は、制御部１１が、マイクロホンによって収音された音の音圧に対応する画像を表示するものであればよい。
【００３５】
（６）上述の実施形態では、説明の便宜上、マイクロホン装置２が２次元平面上を移動する場合の動作について説明したが、これに限らず、マイクロホン装置２が、３次元空間内を移動してもよい。この場合は、上述した図５に例示した画像に代えて、３次元空間とその空間内に配置された基準位置とを表示するとともに、各基準位置における音圧画像や収音方向を表す画像を３次元空間内で立体的に表示するようにすればよい。
【００３６】
（７）上述の実施形態では、音場可視化装置１の制御部１１は、位置センサ２１によって検出されたマイクロホンＭＣの位置との距離が最短である基準位置を特定した。基準位置の特定の態様はこれに限らず、要は、制御部１１が、位置センサ２１によって検出された位置に対して予め定められた範囲内に位置する１又は複数の基準位置を特定すればよい。具体的には、例えば、図３に示す例において、制御部１１が、検出された位置に対するｘ軸方向の距離がｄｘ以内であり、かつ、ｙ軸方向の距離がｄｙ以内である基準位置を特定するようにしてもよい。この場合は、検出される位置に対して複数の基準位置が特定される。
【００３７】
（８）上述の実施形態では、スピーカＳＰから予め定められたサイン波を放出させるようにしたが、スピーカＳＰから放音させる音はこれに限らず、例えば、ホワイトノイズを放音するようにしてもよい。また、上述の実施形態では、スピーカＳＰを用いてテスト用の音波を放出するようにしたが、これに限らず、スピーカＳＰからテスト用の音波を放出しないようにしてもよい。例えば、ＯＡ機器や家電機器などのように自ら音を発する音源を有する場合には、これらの機器から発される異常音を検出するために、音場可視化装置１を用いて音場を表示することによって、スピーカＳＰからテスト用の音波を放出することなく、ＯＡ機器や家電機器において異常音が発生している部品や部材を特定することができる。
【００３８】
（９）上述の実施形態では、制御部１１が、検出された音圧が大きいほど円画像の大きさが大きくなるように、検出された音圧に応じた円画像を表示部１３に表示させるようにした。音圧の表示の態様はこれに限らず、例えば、音圧の大小を色の濃淡や色の違い（色相）で表すようにしてもよい。要は、制御部１１が、検出された音圧を表す画像を表示部１３に表示するようにすればよい。
【００３９】
（１０）上述の実施形態では、複数の基準位置は、空間を格子状に分割した際の各格子点のそれぞれの位置であったが、基準位置の配置の態様はこれに限らず、例えば、空間をハニカム状に分割した際の各空間の中心点を基準位置とするようにしてもよい。要は、複数の基準点は、空間内に予め定められた配置態様で配置されたものであればどのようなものであってもよい。
【００４０】
（１１）上述の実施形態では、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とは、オーディオケーブル等によって接続されていたが、これに限らず、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とが、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などの通信ネットワークで接続されてもよい。
また、上述の実施形態では、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とが別体として構成されていたが、これに限らず、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とが一体として構成されていてもよい。この場合は、利用者は、一体として構成された音場可視化装置を把持しつつ音場の測定処理を行うようにすればよい。
【００４１】
（１２）上述の実施形態では、制御部１１が、予め定められた単位時間（以下「単位時間ｔ１」とする）毎に音圧を検出したが、これに加えて、制御部１１が、予め定められた単位時間Ｔ（Ｔ＞ｔ１）毎に、検出された音圧の代表値を特定し、特定した代表値を用いて音圧画像の表示を行うようにしてもよい。より具体的には、例えば、図８に例示するように、ｘ軸，ｙ軸に加えて、時間軸ｔを用いて音圧画像と移動軌跡を表す画像とを立体的に表示するようにしてもよい。代表値の算出の態様としては、例えば、制御部１１が、予め定められた単位時間Ｔ毎に、検出された音圧の平均値を算出するようにしてもよく、また、例えば、検出された音圧のうちの検出頻度が最も高い値を特定するようにしてもよい。
【００４２】
（１３）上述の実施形態では、音場可視化装置１の制御部１１がＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって、図４に示す各部がソフトウェアとして実現される場合について説明したが、これに限らず、図４に示した音場可視化装置１の各部がハードウェアとして構成されていてもよい。また、上述の実施形態において音場可視化装置１の制御部１１によって実行されるプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータが読取可能な記録媒体に記録した状態で提供し得る。また、インターネットのようなネットワーク経由で音場可視化装置１にダウンロードさせることも可能である。
【００４３】
（１４）上述の実施形態において、制御部１１が、基準位置毎に過去のデータを集計して、平均処理を行うようにしてもよい。具体的には、例えば、利用者がマイクロホンＭＣを左右に振ると、その音圧が表示され、このとき、基準位置毎に、過去のデータを集計（平均）して表示する。このようにすることで、音圧が高いところ（円画像が大きなところ、赤いところなど）が次第に浮き上がって表示されてくる。エンジンやモーターなど変動する騒音源の場合には、音圧の大きな箇所、あるいは特定の周波数の音などを速く探索することが可能となる。
【００４４】
従来の装置においては、基準位置毎に変動騒音がある一定値に収束するまで、ある程度の時間を要した。更に、これを所定点数実行するので、測定に時間を要した。それに対し、この態様によれば、まず概略音圧の大きそうな箇所を手で大きくゆっくり振りながら走査し、当たりがついたら、左右に細かく往復させて振りながら、音圧の高いポイントを探り当てることができる。利用者は、表示を見ながら、マイクロホンを振ることだけに集中すれば良い。このように、この態様によれば、リアルタイムで直感的に探査することが可能である。この場合、制御部１１は、音圧の高いポイントは記憶しておいて、あとから出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…音場可視化装置、２…マイクロホン装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３…表示部、１４…操作部、１５…音声処理部、２１…位置検出部、１００…音場可視化システム、ＳＰ…スピーカ、ＭＣ…マイクロホン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音場可視化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、音圧に代表される音場の特徴を表す物理量の空間的分布を測定する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、被検場内を任意に移動することが可能なセンサによって被検量を検出するとともに、そのセンサの座標をビデオカメラによって検出する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６５４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、音場の可視化技術は専門家が利用するものが多いため、従来の装置においては精度に重点が置かれているものが一般的である。一方、可視化技術は専門家でない者が音場を理解するための強力な補助となり得る。そこで、より直感的に、また簡便に音場の可視化を行うことができれば好適である。しかしながら、従来の装置では、専門家でない者が音場を直感的に把握することは困難であった。
本発明は上述した背景に鑑みてなされたものであり、音圧に代表される音場の特徴を表す物理量の空間的分布を利用者が直感的に把握し易くすることのでき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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、予め定められた空間内で収音し、収音した音を表す音信号を出力する収音手段と、前記収音手段の前記空間内における位置を検出する位置検出手段と、前記収音手段から出力される音信号から音の特徴を表す物理量を検出する物理量検出手段と、前記空間内に予め配置された複数の基準位置のなかから、前記位置検出手段によって検出された位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を特定する基準位置特定手段と、前記物理量検出手段によって検出された物理量に対応する画像を表示手段に表示させる表示制御手段であって、該画像を前記基準位置特定手段によって特定された基準位置に対応する表示位置に表示させる表示制御手段とを具備することを特徴とする音場可視化装置を提供する。
【０００６】
本発明の好ましい態様において、前記物理量検出手段によって検出された物理量と前記基準位置特定手段によって特定された基準位置とを対応付けて記憶する記憶手段と、前記記憶手段の記憶内容を参照して、前記複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する物理量に対し予め定められた演算を行う演算手段とを具備し、前記表示制御手段は、前記演算手段の演算結果を表す画像を、該演算結果に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させてもよい。
【０００７】
本発明の更に好ましい態様において、前記収音手段は、収音の指向性を有する収音手段であり、前記位置検出手段は、前記収音手段の位置及び姿勢を検出し、前記表示制御手段は、前記位置検出手段によって検出された姿勢に基づいて、前記収音手段の収音方向を表す画像を前記表示手段に表示させてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、音場における物理量の分布を利用者が直感的に把握し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】音場可視化システムの構成の一例を概略的に示す図である。
【図２】音圧平均値データ記憶領域の記憶内容の一例を示す図である。
【図３】基準位置の配置態様の一例を示す図である。
【図４】音場可視化装置の機能的構成の一例を示す図である。
【図５】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図６】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図７】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【図８】表示部に表示される画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜Ａ：構成＞
図１は、この発明の一実施形態である音場可視化システム１００の構成を示すブロック図である。この音場可視化システム１００は、音場可視化装置１に、スピーカＳＰとマイクロホン装置２とがＩ／Ｆ１６，１７を介して接続されて構成される。音場可視化装置１は、例えばパーソナルコンピュータであり、音場の測定処理や測定結果の表示処理を行う。スピーカＳＰは、供給される音信号に応じて放音する放音手段である。ここでは、スピーカＳＰは、音場を測定するための予め定められたサイン波を放出する。マイクロホン装置２は、マイクロホンＭＣに位置センサ２１が装着されて構成される。マイクロホンＭＣは、予め定められた空間内で収音し、収音した音を表す音信号を出力する収音手段である。なお、マイクロホンＭＣは、収音の指向性を有するものであってもよく、また、指向性を有しないものであってもよい。位置センサ２１は、マイクロホンＭＣの空間内における位置を検出し、検出した位置を示す信号を出力する。利用者は、このマイクロホン装置２を把持して、音場を測定したい空間内を移動することによって空間内の音場の測定を行う。位置センサ２１としては、例えば、音場可視化装置１が超音波パルスを送信する構成とし、この超音波パルスを位置センサ２１が受信することによって位置を検出するようにしてもよい。また、例えば、マイクロホンＭＣにＬＥＤマーカを設ける構成とし、ＣＣＤカメラ等の撮影手段によってマイクロホンに取り付けられたＬＥＤマーカを輝度の最大値検索することによって検出するようにしてもよい。また、画像処理と超音波パルス法を併用してマイクロホンの位置検出を行うようにしてもよい。また、位置の検出の態様はこれに限らず、要は、マイクロホンＭＣの空間内の位置を検出するものであればどのようなものであってもよい。位置センサ２１から出力された検出信号はＩ／Ｆ１７を介して音場可視化装置１に供給される。
【００１１】
次に、音場可視化装置１の構成について図１を参照しつつ説明する。図において、制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、ＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されているコンピュータプログラムを読み出して実行することにより、バスを介して音場可視化装置１の各部を制御する。記憶部１２は、制御部１１によって実行されるコンピュータプログラムやその実行時に使用されるデータを記憶するための記憶手段であり、例えばハードディスク装置である。表示部１３は、液晶パネルを備え、制御部１１による制御の下に各種の画像を表示する。操作部１４は、音場可視化装置１の利用者による操作に応じた信号を出力する。音声処理部１５は、マイクロホンＭＣからＩ／Ｆ１６を介して供給される音信号をＡ／Ｄ変換によりデジタルデータに変換する。また、音声処理部１５は、供給されるデジタルデータをＤ／Ａ変換によりアナログ信号に変換してＩ／Ｆ１６を介してスピーカＳＰに供給する。
【００１２】
なお、この実施形態では、マイクロホンＭＣとスピーカＳＰとが音場可視化装置１に接続される場合について説明するが、マイクロホンＭＣとスピーカＳＰとが音場可視化装置１に内蔵される構成であっても良い。また、この実施形態では、マイクロホンＭＣから音声処理部１５へ入力されるオーディオ信号及び音声処理部１５からスピーカＳＰへ出力されるオーディオ信号がアナログオーディオ信号である場合について説明するが、デジタルオーディオデータを入出力するようにしても良い。このような場合には、音声処理部１５にてＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換を行う必要はない。また、この実施形態では、表示部１３と操作部１４が音場可視化装置１に含まれている場合について説明するが、音場可視化装置１に外部入力端子や外部出力端子を設け、外部モニタや外部操作子を接続する構成としても良い。
【００１３】
音場可視化装置１の記憶部１２は、音圧データ記憶領域１２１と、音圧平均値データ記憶領域１２２とを備えている。音圧データ記憶領域１２１には、マイクロホンＭＣで収音された音の音圧と、その音が収音された位置に対応する基準位置とが対応付けて記憶される。ここでは、音圧データ記憶領域１２１には、マイクロホンＭＣで収音された音の音圧を表す音圧データと、その音が収音された位置に対応する基準位置を示すデータとが対応付けて時系列に記憶される。音圧平均値データ記憶領域１２２には、予め配置された複数の基準位置と各基準位置に対応する位置で測定された音圧の平均値（以下「音圧平均値」という）との対応関係が記憶される。図２は、音圧平均値データ記憶領域１２２の記憶内容の一例を示す図である。図２に示す例では、この記憶領域には、「基準位置」と「音圧平均値」との各項目が互いに関連付けられて記憶されている。これらの項目のうち、「基準位置」の項目には、予め配置された複数の基準位置のそれぞれを識別する情報が記憶される。ここで、基準位置の具体的な内容の一例について、図３を参照しつつ説明する。図３は、複数の基準位置Ｐ（ｘｉ，ｙｊ）（ｉ，ｊは整数）の配置態様の一例を示す図である。図３に示す例では、空間を格子状に分割した際の各格子点の位置のそれぞれが基準位置として用いられる。より具体的には、図３に示す例では、図中のｘ軸方向について距離ｄｘの間隔で空間が分割されるとともに、図中のｙ軸方向について距離ｄｙの間隔で空間が分割され、各格子点の位置が基準位置として用いられる。すなわち、図３に示す例では、ｘ軸方向については距離ｄｘの間隔で、かつ、ｙ軸方向については距離ｄｙの間隔で、基準位置が配置されている。
【００１４】
図２の説明に戻る。図２において、「音圧平均値」の項目には、各基準位置に対応する位置で検出された音圧の平均値を示す音圧平均値データが格納される。音場可視化装置１の制御部１１は、後述する音圧平均値算出処理を行って、基準位置毎の音圧平均値を算出し、このテーブルを更新する。
【００１５】
次に、音場可視化装置１の機能的構成について図面を参照しつつ説明する。図４は、音場可視化装置１の機能的構成の一例を示す図である。図において、音圧検出部１１１、位置検出部１１２、基準位置特定部１１３、平均値算出部１１４及び表示制御部１１５は、制御部１１がＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行することにより実現される。なお、図中の矢印はデータの流れを概略的に示すものである。
【００１６】
音圧検出部１１１は、マイクロホンＭＣによって収音された音を表す音信号の音圧レベルを、予め定められた単位時間毎に検出する。ここでは、音圧検出部１１１は、音信号の振幅の二乗平均値を算出する。なお、音圧の算出態様はこれに限らず、他の算出方法を用いて音圧を算出するようにしてもよい。音圧検出部１１１は、算出した音圧レベルを平均値算出部１１４へ供給する。位置検出部１１２は、予め定められた単位時間毎に、位置センサ２１から出力される信号に応じてマイクロホンＭＣの位置を検出する。
【００１７】
基準位置特定部１１３は、予め定められた単位時間毎に、予め配置された複数の基準位置の中から、位置検出部１１２によって検出された位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を１又は複数特定する。ここで、基準位置特定部１１３が行う位置変換処理について、図３を参照しつつ説明する。ここでは、基準位置特定部１１３は、位置検出部１１２によって検出された位置との距離が最短である基準位置を特定する。具体的には、図３において、基準位置特定部１１３は、検出された位置が領域Ａ１内の位置である場合には、基準位置Ｐ（ｘ−１，ｙ２）の位置に変換する。言い換えると、基準位置特定部１１３は、位置検出部１１２によって検出された位置からｘ軸方向における距離が距離ｄｘ／２以内であり、かつｙ軸方向における距離が距離ｄｙ／２以内に位置する基準位置を特定する。基準位置特定部１１３は、特定した基準位置と音圧検出部１１１によって検出された音圧とを対応付けて音圧データ記憶領域１２１に時系列に記憶する。
【００１８】
平均値算出部１１４は、音圧データ記憶領域１２１に記憶された音圧データと基準位置とに基づいて、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する音圧に対し予め定められた演算を行う。ここでは、平均値算出部１１４は、音圧データ記憶領域１２１に記憶された音圧データと基準位置とに基づいて、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する音圧の平均値を算出する。平均値算出部１１４は、算出した基準位置毎の平均値を用いて音圧平均値データ記憶領域１２２の記憶内容を逐次更新する。
【００１９】
表示制御部１１５は、表示部１３を制御して、音圧検出部１１１によって検出された音圧に対応する画像を表示部１３に表示させる。ここでは、表示制御部１１５は、基準位置特定部１１３によって特定された基準位置に対応する表示位置に、音圧検出部１１１によって検出された音圧に対応する画像（以下「音圧画像」という）を表示させる。より具体的には、ここでは、表示制御部１１５は、平均値算出部１１４によって算出された平均値（すなわち音圧平均値データ記憶領域１２２に記憶された平均値）を表す画像を、その平均値に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させる。ここで、表示制御部１１５が行う表示制御処理の具体的な内容の一例について図面を参照しつつ説明する。図５は、表示部１３に表示される画面の一例を示す図である。図５に示す例では、基準位置Ｐ（ｘｉ，ｙｊ）のそれぞれの表示位置に、各基準位置Ｐ（ｘｉ，ｙｊ）に対応する音圧平均値を表す円画像Ｇ１，Ｇ２，…が表示される。図５に示す例では、円画像の大きさによって音圧の大きさが表されている。表示制御部１１５は、各基準位置に対応する音圧平均値が大きいほど円画像の大きさが大きくなるように、各基準位置に対応する表示位置に円画像を表示する。このとき、表示制御部１１５は、複数の基準位置のうち、対応する位置で音圧が検出されていない基準位置については円画像を表示しない。
【００２０】
＜動作＞
次に、本実施形態の動作について説明する。音場可視化装置１の利用者は、音場可視化装置１の操作部１４を用いて音場可視化処理を開始するための操作を行う。操作部１４は、利用者の操作内容に応じた操作信号を出力し、制御部１１は、操作部１４から出力される信号に応じて音場測定処理を開始する。音場測定処理が開示されると、利用者は、マイクロホン装置２を把持し、音場を測定したい空間内を移動する。以下の説明では、説明を容易にするため、利用者がマイクロホン装置２を２次元平面上で移動させる場合の動作について説明する。なお、これに限らず、利用者がマイクロホン装置２を３次元空間内で移動させるようにしてもよい。
【００２１】
利用者がマイクロホン装置２を把持して空間内を移動することによって、マイクロホンＭＣが空間内を移動する。マイクロホンＭＣに装着された位置センサ２１は、マイクロホンＭＣの空間内の位置を検出し、検出した位置を表す信号を音場可視化装置１へ出力する。また、マイクロホンＭＣは、空間内で収音し、収音した音を表す音信号を音場可視化装置１へ出力する。音場可視化装置１の制御部１１は、マイクロホンＭＣから出力される音信号の音圧を、予め定められた単位時間毎に検出する。また、制御部１１は、位置センサ２１から出力される信号に基づいて、マイクロホンＭＣの位置を表す位置情報を生成する。
【００２２】
制御部１１は、予め定められた単位時間（例えば、３０ｍｓｅｃ）毎に、マイクロホンＭＣの位置を検出し、検出した位置に近接する基準位置を特定する。ここでは、制御部１１は、図３に示すように、検出した位置との距離が最も小さい基準位置を特定する。制御部１１は、特定した基準位置と検出された音圧とを対応付けて音圧データ記憶領域１２１に時系列に記憶する。
【００２３】
また、制御部１１は、予め定められた単位時間（例えば、３０ｍｓｅｃ）毎に、音圧データ記憶領域１２１に記憶された対応関係に従って、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する位置で検出された音圧の平均値を算出し、算出結果に応じて音圧平均値データ記憶領域１２２の記憶内容を更新する。この処理が実行されることによって、音圧平均値データ記憶領域１２２に記憶された基準位置毎の音圧平均値は、予め定められた単位時間毎に逐次更新される。
【００２４】
制御部１１は、音圧平均値データ記憶領域１２２を参照して、基準位置毎の音圧平均値を表す画像を表示部１３に表示する。図５に示すように、複数の基準位置のそれぞれについて、その基準位置に対応する音圧平均値を表す円画像が表示される。制御部１１は、音圧検出処理、位置検出処理、基準位置特定処理及び表示制御処理を、予め定められた単位時間毎に繰り返し実行し、表示部１３の表示内容を逐次更新する。すなわち、図５に例示される画面は、所定の単位時間毎に逐次更新される。
【００２５】
ところで、音場の可視化処理を行う際に、検出された音圧をその音圧が検出された全ての位置で表示しようとすると、表示が煩雑になっていまい、利用者が音圧の分布を把握し難い。これに対し本実施形態によれば、複数の基準位置でのみ音圧を表示するから、表示を見易くすることができる。利用者は、表示部１３に表示される画面を視認することによって、自身が測定したい音場における音圧の分布を直感的に把握することができる。このように、本実施形態によれば、より直感的に、また簡便に音場の可視化を行うことができる。また、本実施形態によれば、予めマイクロホンの位置（測定位置）を定めて順次測定していくのではなく、利用者が表示内容を確認しながら任意にマイクの位置をリアルタイムに変更することができる。
【００２６】
＜変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。以下にその例を示す。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
（１）上述の実施形態では、音場可視化装置１の制御部１１が、マイクロホンＭＣから出力される音信号から音圧を検出し、検出した音圧に対応する画像を表示部１３に表示するようにしたが、制御部１１が検出する物理量は音圧に限らず、例えば、粒子速度や、音響インテンシティ、音響インピーダンスなどの量を物理量として検出するようにしてもよい。要は、制御部１１が、マイクロホンＭＣから出力される音信号から音の特徴を表す物理量を検出し、検出した物理量に対応する画像を表示部１３に表示すればよい。
【００２７】
（２）上述の実施形態において、制御部１１が、図５の鎖線Ｒで示すような、マイクロホンＭＣの移動の軌跡を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合は、制御部１１が、検出されたマイクロホンＭＣの位置を記憶部１２の所定の記憶領域に時系列に記憶する構成とし、制御部１１が、記憶部１２を参照して、マイクロホンＭＣの移動の軌跡を音圧画像（円画像）と共に表示部１３に表示するようにすればよい。
【００２８】
（３）上述の実施形態において、位置センサ２１が、マイクロホンＭＣの位置に加えてマイクロホンＭＣの姿勢を検出するようにしてもよい。この場合は、位置センサ２１が、マイクロホンＭＣの位置及び姿勢を検出し、検出結果を示す信号を音場可視化装置１に出力する。音場可視化装置１の制御部１１は、位置センサ２１から出力される信号に応じてマイクロホンＭＣの位置及び姿勢を特定し、各基準位置のそれぞれについて、各基準位置に対応する位置で検出された音圧及び姿勢を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合、例えば、制御部１１が、マイクロホンＭＣの姿勢を表す矢印を表示するようにしてもよい。ここで、マイクロホンＭＣの姿勢とは、例えば、直交座標系ｘ１，ｙ１，ｚ１で定義される姿勢である。この場合、ｚ１軸の正の向きをマイクロホンＭＣの長手方向の向きにとるようにしてもよい。
【００２９】
また、位置センサ２１がマイクロホンＭＣの姿勢を検出する場合において、制御部１１が、検出された姿勢に基づいて、マイクロホンＭＣの収音方向（マイクロホンＭＣの物理的な向き、方向）を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合は、マイクロホンＭＣとして、収音の指向性を有する収音手段を用いる構成とし、制御部１１が、検出された姿勢に基づいてマイクロホンＭＣの収音方向（又はマイクロホンＭＣの収音の指向性の基準となる軸の向き）を特定し、特定した収音方向（又は特定した軸の向き）を表す画像を表示部１３に表示するようにしてもよい。この場合、指向性を有するマイクロホンＭＣとしては、例えば、複数のマイクロホンで構成されたマイクアレイを用いるようにしてもよい。図６は、この態様において表示部１３に表示される画面の一例を示す図である。図示のように、制御部１１は、複数の基準位置のそれぞれに、各基準位置に対応する音圧に対応する円画像Ｇ１，Ｇ２，…を表示するとともに、各基準位置における収音方向（又は指向性の軸の向き）を表す矢印画像Ｇ１１，Ｇ１２，…を表示する。この場合、制御部１１は、各基準位置において検出された収音方向（又は指向性の軸の向き）が複数方向ある場合には、それらの方向を表すベクトルを合成したものを表示するようにしてもよく、また、複数方向のうちの検出頻度が最も高い方向を表す矢印を表示するようにしてもよい。利用者は、図６に例示する画面を視認することによって、各基準位置における音圧とその収音方向（又は指向性の軸の向き）とを直感的に把握することができる。
【００３０】
また、制御部１１が各基準位置の音圧と収音方向（又は指向性の軸の向き）を表示する場合の他の表示態様の一例として、例えば、図７に示すように、音圧と収音方向（又は指向性の軸の向き）を表すベクトルを表示するようにしてもよい。図７に示す例では、制御部１１は、各基準位置の音圧（音圧の平均値）をその長さで表すとともに、収音方向（又は指向性の軸の向き）を矢印の方向で表すベクトル画像Ｇ２１，Ｇ２２，…を、基準位置毎に表示する。この場合も、上述したように、制御部１１は、各基準位置において検出された収音方向（又は指向性の軸の向き）が複数方向ある場合には、複数のベクトルを合成したものを表示するようにしてもよく、また、複数の方向のうちの検出頻度が最も高い方向を表す矢印を表示するようにしてもよい。利用者は、図７に例示する画面を視認することによって、各基準位置における音圧とその収音方向（又は指向性の軸の向き）とを直感的に把握することができる。
【００３１】
（４）上述の実施形態において、制御部１１が、予め定められた時間内に検出された音圧に対応する画像とそれ以前に検出された音圧に対応する画像との表示態様を異ならせるようにしてもよい。具体的には、例えば、制御部１１が、予め定められた時間内（例えば、２０ｓｅｃ以内）に検出された位置に対応する基準位置についてのみ音圧画像の表示を行い、それ以前（例えば、２０ｓｅｃ以上前）に検出された位置に対応する基準位置については音圧の表示を行わないようにしてもよい。この場合は、マイクロホンＭＣの移動に伴って、或る一定時間内にマイクロホンＭＣが検出された位置に対応する基準位置についてのみ音圧画像が表示され、或る一定時間より前にマイクロホンＭＣが検出された位置に対応する基準位置については音圧画像が表示されない。すなわち、最近の時刻に対応する音圧画像のみが表示され、古い音圧画像が逐次表示から消えていくようになる。このようにすることで、或る一定時間内に検出された位置に対応する基準位置での音圧画像のみが表示されるため、利用者がリアルタイムで測定している音圧を直感的に把握し易い。
【００３２】
また、制御部１１が、音圧が検出されてから経過した時間長に応じて音圧画像の表示態様を異ならせるようにしてもよい。具体的には、例えば、制御部１１が、音圧が検出されてから経過した時間が長いほど音圧画像の表示が薄くなるようにしてもよい。より具体的には、例えば、制御部１１が、複数の基準位置のそれぞれについて、マイクロホンＭＣの位置との距離が予め定められた範囲内である基準位置については上述の実施形態と同様の音圧画像の表示処理を行う一方、それ以外の基準位置については、予め定められた単位時間毎に表示濃度ｑ（初期値は１）に係数ｋ（ｋ＜１）を乗算し、この表示濃度ｑの値に応じた濃度で音圧画像を表示するようにしてもよい。この場合は、音圧が検出されてからの経過時間が長いほど音圧画像の表示が薄くなっていくから、古い検出結果が残像として表示される。このようにすることで、現在のマイクロホンＭＣの位置と測定結果とを関連つけて、利用者がリアルタイムでの測定結果を直感的に把握し易い。要するに、今のマイクロホンＭＣの位置の音圧が最も濃く表示されるので、把持しているマイクロホンＭＣの現在位置と表示内容との関連付けが直感的に理解できる。
【００３３】
（５）上述の実施形態では、制御部１１が、基準位置毎に音圧平均値を算出し、算出した音圧平均値を表す画像を表示するようにしたが、制御部１１が行う基準位置毎の演算の態様はこれに限らず、例えば、制御部１１が、基準位置毎に音圧の二乗平均値を算出するようにしてもよく、また、例えば、制御部１１が、基準位置毎に検出頻度の最も高い音圧（又は音圧範囲）を特定するようにしてもよい。要は、制御部１１が、音圧データ記憶領域１２１の記憶内容を参照して、複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する音圧に対し予め定められた演算を行い、演算結果を表す画像を、その演算結果に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させるようにすればよい。
【００３４】
また、上述の実施形態では、制御部１１が、予め定められた単位時間毎に各基準位置の音圧の平均値を算出するという演算を行うようにしたが、平均値を算出する演算を行わないようにしてもよい。この場合は、制御部１１が、音信号の音圧を検出する処理と、マイクロホンＭＣの位置を検出して検出した位置から予め定められた範囲内にある基準位置を特定する処理とを予め定められた単位時間毎に実行し、検出された音圧（検出された音圧そのもの）を表す画像を特定された基準位置に逐次表示させるようにしてもよい。
すなわち、制御部１１は、各基準位置の音圧平均値を表す画像（各基準位置における演算結果を表す画像）を表示するようにしてもよく、また、例えば、検出された音圧そのものを表す画像を表示するようにしてもよく、要は、制御部１１が、マイクロホンによって収音された音の音圧に対応する画像を表示するものであればよい。
【００３５】
（６）上述の実施形態では、説明の便宜上、マイクロホン装置２が２次元平面上を移動する場合の動作について説明したが、これに限らず、マイクロホン装置２が、３次元空間内を移動してもよい。この場合は、上述した図５に例示した画像に代えて、３次元空間とその空間内に配置された基準位置とを表示するとともに、各基準位置における音圧画像や収音方向を表す画像を３次元空間内で立体的に表示するようにすればよい。
【００３６】
（７）上述の実施形態では、音場可視化装置１の制御部１１は、位置センサ２１によって検出されたマイクロホンＭＣの位置との距離が最短である基準位置を特定した。基準位置の特定の態様はこれに限らず、要は、制御部１１が、位置センサ２１によって検出された位置に対して予め定められた範囲内に位置する１又は複数の基準位置を特定すればよい。具体的には、例えば、図３に示す例において、制御部１１が、検出された位置に対するｘ軸方向の距離がｄｘ以内であり、かつ、ｙ軸方向の距離がｄｙ以内である基準位置を特定するようにしてもよい。この場合は、検出される位置に対して複数の基準位置が特定される。
【００３７】
（８）上述の実施形態では、スピーカＳＰから予め定められたサイン波を放出させるようにしたが、スピーカＳＰから放音させる音はこれに限らず、例えば、ホワイトノイズを放音するようにしてもよい。また、上述の実施形態では、スピーカＳＰを用いてテスト用の音波を放出するようにしたが、これに限らず、スピーカＳＰからテスト用の音波を放出しないようにしてもよい。例えば、ＯＡ機器や家電機器などのように自ら音を発する音源を有する場合には、これらの機器から発される異常音を検出するために、音場可視化装置１を用いて音場を表示することによって、スピーカＳＰからテスト用の音波を放出することなく、ＯＡ機器や家電機器において異常音が発生している部品や部材を特定することができる。
【００３８】
（９）上述の実施形態では、制御部１１が、検出された音圧が大きいほど円画像の大きさが大きくなるように、検出された音圧に応じた円画像を表示部１３に表示させるようにした。音圧の表示の態様はこれに限らず、例えば、音圧の大小を色の濃淡や色の違い（色相）で表すようにしてもよい。要は、制御部１１が、検出された音圧を表す画像を表示部１３に表示するようにすればよい。
【００３９】
（１０）上述の実施形態では、複数の基準位置は、空間を格子状に分割した際の各格子点のそれぞれの位置であったが、基準位置の配置の態様はこれに限らず、例えば、空間をハニカム状に分割した際の各空間の中心点を基準位置とするようにしてもよい。要は、複数の基準点は、空間内に予め定められた配置態様で配置されたものであればどのようなものであってもよい。
【００４０】
（１１）上述の実施形態では、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とは、オーディオケーブル等によって接続されていたが、これに限らず、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とが、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）などの通信ネットワークで接続されてもよい。
また、上述の実施形態では、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とが別体として構成されていたが、これに限らず、音場可視化装置１とマイクロホン装置２とが一体として構成されていてもよい。この場合は、利用者は、一体として構成された音場可視化装置を把持しつつ音場の測定処理を行うようにすればよい。
【００４１】
（１２）上述の実施形態では、制御部１１が、予め定められた単位時間（以下「単位時間ｔ１」とする）毎に音圧を検出したが、これに加えて、制御部１１が、予め定められた単位時間Ｔ（Ｔ＞ｔ１）毎に、検出された音圧の代表値を特定し、特定した代表値を用いて音圧画像の表示を行うようにしてもよい。より具体的には、例えば、図８に例示するように、ｘ軸，ｙ軸に加えて、時間軸ｔを用いて音圧画像と移動軌跡を表す画像とを立体的に表示するようにしてもよい。代表値の算出の態様としては、例えば、制御部１１が、予め定められた単位時間Ｔ毎に、検出された音圧の平均値を算出するようにしてもよく、また、例えば、検出された音圧のうちの検出頻度が最も高い値を特定するようにしてもよい。
【００４２】
（１３）上述の実施形態では、音場可視化装置１の制御部１１がＲＯＭ又は記憶部１２に記憶されたコンピュータプログラムを実行することによって、図４に示す各部がソフトウェアとして実現される場合について説明したが、これに限らず、図４に示した音場可視化装置１の各部がハードウェアとして構成されていてもよい。また、上述の実施形態において音場可視化装置１の制御部１１によって実行されるプログラムは、磁気記録媒体（磁気テープ、磁気ディスクなど）、光記録媒体（光ディスクなど）、光磁気記録媒体、半導体メモリなどのコンピュータが読取可能な記録媒体に記録した状態で提供し得る。また、インターネットのようなネットワーク経由で音場可視化装置１にダウンロードさせることも可能である。
【００４３】
（１４）上述の実施形態において、制御部１１が、基準位置毎に過去のデータを集計して、平均処理を行うようにしてもよい。具体的には、例えば、利用者がマイクロホンＭＣを左右に振ると、その音圧が表示され、このとき、基準位置毎に、過去のデータを集計（平均）して表示する。このようにすることで、音圧が高いところ（円画像が大きなところ、赤いところなど）が次第に浮き上がって表示されてくる。エンジンやモーターなど変動する騒音源の場合には、音圧の大きな箇所、あるいは特定の周波数の音などを速く探索することが可能となる。
【００４４】
従来の装置においては、基準位置毎に変動騒音がある一定値に収束するまで、ある程度の時間を要した。更に、これを所定点数実行するので、測定に時間を要した。それに対し、この態様によれば、まず概略音圧の大きそうな箇所を手で大きくゆっくり振りながら走査し、当たりがついたら、左右に細かく往復させて振りながら、音圧の高いポイントを探り当てることができる。利用者は、表示を見ながら、マイクロホンを振ることだけに集中すれば良い。このように、この態様によれば、リアルタイムで直感的に探査することが可能である。この場合、制御部１１は、音圧の高いポイントは記憶しておいて、あとから出力するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…音場可視化装置、２…マイクロホン装置、１１…制御部、１２…記憶部、１３…表示部、１４…操作部、１５…音声処理部、２１…位置検出部、１００…音場可視化システム、ＳＰ…スピーカ、ＭＣ…マイクロホン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた空間内で収音し、収音した音を表す音信号を出力する収音手段と、
前記収音手段の前記空間内における位置を検出する位置検出手段と、
前記収音手段から出力される音信号から音の特徴を表す物理量を検出する物理量検出手段と、
前記空間内に予め配置された複数の基準位置のなかから、前記位置検出手段によって検出された位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を特定する基準位置特定手段と、
前記物理量検出手段によって検出された物理量に対応する画像を表示手段に表示させる表示制御手段であって、該画像を前記基準位置特定手段によって特定された基準位置に対応する表示位置に表示させる表示制御手段と
を具備することを特徴とする音場可視化装置。
【請求項２】
前記物理量検出手段によって検出された物理量と前記基準位置特定手段によって特定された基準位置とを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段の記憶内容を参照して、前記複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する物理量に対し予め定められた演算を行う演算手段と
を具備し、
前記表示制御手段は、前記演算手段の演算結果を表す画像を、該演算結果に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させる
ことを特徴とする請求項１に記載の音場可視化装置。
【請求項３】
前記収音手段は、収音の指向性を有する収音手段であり、
前記位置検出手段は、前記収音手段の位置及び姿勢を検出し、
前記表示制御手段は、前記位置検出手段によって検出された姿勢に基づいて、前記収音手段の収音方向を表す画像を前記表示手段に表示させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音場可視化装置。
【請求項１】
予め定められた空間内で収音し、収音した音を表す音信号を出力する収音手段と、
前記収音手段の前記空間内における位置を検出する位置検出手段と、
前記収音手段から出力される音信号から音の特徴を表す物理量を検出する物理量検出手段と、
前記空間内に予め配置された複数の基準位置のなかから、前記位置検出手段によって検出された位置との距離が予め定められた範囲内にある基準位置を特定する基準位置特定手段と、
前記物理量検出手段によって検出された物理量に対応する画像を表示手段に表示させる表示制御手段であって、該画像を前記基準位置特定手段によって特定された基準位置に対応する表示位置に表示させる表示制御手段と
を具備することを特徴とする音場可視化装置。
【請求項２】
前記物理量検出手段によって検出された物理量と前記基準位置特定手段によって特定された基準位置とを対応付けて記憶する記憶手段と、
前記記憶手段の記憶内容を参照して、前記複数の基準位置のそれぞれについて各基準位置に対応する物理量に対し予め定められた演算を行う演算手段と
を具備し、
前記表示制御手段は、前記演算手段の演算結果を表す画像を、該演算結果に対応する基準位置に対応する表示位置に表示させる
ことを特徴とする請求項１に記載の音場可視化装置。
【請求項３】
前記収音手段は、収音の指向性を有する収音手段であり、
前記位置検出手段は、前記収音手段の位置及び姿勢を検出し、
前記表示制御手段は、前記位置検出手段によって検出された姿勢に基づいて、前記収音手段の収音方向を表す画像を前記表示手段に表示させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音場可視化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１０２７７（Ｐ２０１０−２１０２７７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３９０９（Ｐ２００９−５３９０９）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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