音響設計支援装置および音響設計支援プログラム
【課題】アレイスピーカの設置方向を最適化する音響設計支援装置、プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】 アレイスピーカ１６Ａのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの角度を所定の角度パターンに設定する段階と、スピーカが向いている方向と、受音面の交点である軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの位置を計算する段階（Ａ）と、この軸点での周波数特性を最適化するイコライザを決定する段階（Ｂ）と、このイコライザをアレイスピーカのユニットそれぞれについて設定して、受音面全体の各点での周波数ゲインの標準偏差を計算する段階と、前述の角度パターンすべてについて、これらの計算を繰り返し行い、標準偏差が最小のものを探索する段階をコンピュータにより実行する。
【解決手段】 アレイスピーカ１６Ａのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの角度を所定の角度パターンに設定する段階と、スピーカが向いている方向と、受音面の交点である軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの位置を計算する段階（Ａ）と、この軸点での周波数特性を最適化するイコライザを決定する段階（Ｂ）と、このイコライザをアレイスピーカのユニットそれぞれについて設定して、受音面全体の各点での周波数ゲインの標準偏差を計算する段階と、前述の角度パターンすべてについて、これらの計算を繰り返し行い、標準偏差が最小のものを探索する段階をコンピュータにより実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
音響設備の音響設計を支援する装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音楽ホールや、会議場等の集会施設における音響設備の設計に関しては、種々の設計支援装置やプログラムが提案されている（特許文献１〜４参照。）。このような装置やプログラムでは、音響設備を現場に搬入する前に、選択した音響システムの特性に基づいて、予め音響ホール等に設置するスピーカの音を受ける座席等が存在する面（以下、単に「スピーカの受音面」または「受音面」という。）における音響特性を表示器に表示して、音響システムの選択や、さらには現場の音響調整に反映できることが望ましい。
【０００３】
そこで、特許文献１では、スピーカの周囲の位置のインパルス応答を予めデータ化しておいて、そのデータを基に、受音面の音像定位パラメータを自動算出する装置が開示されている。この文献では、インパルス応答をＦＦＴ化したテンプレートを用意している。
【０００４】
また、特許文献２では、ＧＵＩにより機器選択、設計作業を自動化する音響システム設計支援装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では所望の音像定位パラメータを得るための音像定位パラメータの自動算出装置に関する記載がある。
【０００６】
さらに、特許文献４では、現場において音響信号をスピーカから出力して、音響信号と、マイクにより収音された収音信号の差分特性データを利用して、短時間に自動的に音響周波数特性を調整する音響調整装置が開示されている。
【０００７】
また、スピーカ等の音響設備の手配の段階において、３次元的でなく平面的なラインアレイに限って、音楽ホール等の断面形状を入力することで、受音面の受音エリアに対する、必要スピーカ個数、向き、レベルバランス、ＥＱ、ディレイを算出する設計支援プログラムが実用化されている。
【特許文献１】特開２００２−３６６１６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１３８号公報
【特許文献３】特開平０９−１４９５００号公報
【特許文献４】特開２００５−４９６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、音響ホール等に設置するスピーカは、一般的に、複数の指向性を持ったスピーカユニットを組み合わせたアレイスピーカを配置することが多い。このような具体的なスピーカの形態があるにもかかわらず、上記文献では、受音面の音圧レベルの周波数特性および音圧レベルの分布を均質化するために、アレイスピーカの設置方向、そのスピーカユニット間の角度をどのように最適化するかについての具体的な提案や、記載は開示されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、アレイスピーカの設置方向を最適化する音響設計支援装置、プログラム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】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１１】
（ａ）本発明は、
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援装置であって、
前記各スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターン設定するパターン設定手段と、
前記設定した各設置角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算処理、前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理、決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧レベルばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出手段と、
音圧レベルばらつき具合算出手段で求めたばらつき具合が最も小さい設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記受音面上の各点間の音圧レベルのばらつき度合いを算出しその度合いが最小である角度パターンを選出している。したがって、受音面全体の音圧レベルの均質化を図ることができる。本発明によれば、このばらつき度合いの算出をいきなり行なうのではなくて、予めスピーカの音声が放射される方向の中心線（即ち軸線）の先にある軸点の音圧レベルの周波数特性を最適化するイコライザパラメータを求めているので、より効果的に、より短時間で、受音面全体の音圧レベル、およびその周波数特性の均質化を図ることができる。一方、従来では、手動で条件設定し、パラメータを変動させて、シミュレーションを繰り返すことが多かったが、このような場当たり的な試行錯誤によれば、本発明のような最適値に到達するのは、気の遠くなる時間を費やしても困難であると考えられる。
【００１３】
なお、前記音圧レベルの算出は、例えば、受音面上の点の特定周波数（後述（ｄ）、（ｅ）の構成のようなパラメトリックイコライザの各チャンネルの周波数と同じでなくても良い。）ごとのゲインのデータを２乗したものを、この特定周波数ごとに足し算または重みつき足し算した値で代用できる。また、ばらつき度合いの算出は、例えば、この音圧レベルを代用した値を受音面上の各点において計算して集積し、この集積したデータの分散、または標準偏差を取ることで算出できる。後述（ｂ）も同様である。
【００１４】
（ｂ）本発明は、
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援プログラムであって、コンピュータに、以下のステップを実行させることを特徴とする。
（１）前記スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターンを設定するパターン設定ステップと、
前記設定した各パターンについて、
（２−１）前記設定した各設定角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算ステップ、
（２−２）前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように、各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理ステップ、
（２−３）決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧ばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出ステップと、
（３）前記音圧レベルばらつき具合算出ステップで求めたばらつき具合が最も小さいパターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択ステップ。
【００１５】
本発明のプログラムを実行させることにより（ａ）と同様の効果を奏する。
【００１６】
（ｃ）本発明は、
（ａ）の構成のパターン設定手段、音圧レベルばらつき具合算出手段、および、パターン選択手段をループ状に繰り返し実行する音響設計支援装置であって、
前記パターン設定手段は、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定する手段、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定する手段を含み、
前記パターン選択手段は、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択する手段、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の装置によれば、はじめに粗い角度刻みでパターンを設定し、更に細かい前記再設定する設置角度パターンの設定角度の範囲を小さくしていくから、能率よく短時間で最適な設定角度パターンを探索できる。一方、本発明によらず、はじめから小さい角度ステップで計算すれば、組み合わせのパターンが膨大になり、計算コストの次数の面から計算できない場合が生じうる。
【００１８】
（ｄ）本発明は、
（ｂ）の構成のパターン設定ステップ、音圧レベルばらつき具合算出ステップ、および、パターン選択ステップをループ状に繰り返し実行する音響設計支援プログラムであって、
前記パターン設定ステップは、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定するステップ、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定するステップを含み、
前記パターン選択ステップは、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択するステップ、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するステップを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明のプログラムを実行させることにより（ｃ）と同様の効果を奏する。
【００２０】
（ｅ）本発明は、
前記イコライザパラメータ計算処理は、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の装置によれば、イコライザレベルを組み合わせたパラメータをパターン化して、自動的に、これらのパターンを探索して、軸点間のばらつきが少なくなる組み合わせを探索するから、（ａ）で設定した角度パターンの条件下で、最適なイコライザを容易に求めることができる。また、本発明の構成は、場当たり的に、パターンを探索するのではなく、イコライザの各チャンネルの周波数ごとに、パラメータをパターン化して、その周波数におけるゲインの軸点間のばらつき具合が最小となるように選択しているから、より短時間で、最適値を求めることができる。
【００２２】
なお、前記「ばらつき具合」は、例えば、前記軸点それぞれでの周波数特性から、このゲインのデータを集積し（なお、当該集積すべきデータ数は前記スピーカユニットの数となる。）、そのデータの分散の絶対値、または、標準偏差とすることができる。この計算は、後述（ｆ）も同様である。
【００２３】
（ｆ）本発明は、
前記イコライザパラメータ計算処理ステップは、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出することを特徴とする。
【００２４】
本発明のプログラムを実行させることにより（ｅ）と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明によれば、受音面全体の音圧レベルおよびその周波数特性の均質化を図ることができる。このばらつき度合いの算出をいきなり行なうのではなくて、予めスピーカの音声が放射される方向（軸線）の先にある軸点の周波数特性を最適化するイコライザパラメータを求めているので、より効果的に、より短時間で、受音面全体の音圧レベルおよびその周波数特性の均質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１を用いて、本実施形態の音響設計支援装置の内部構成について説明する。図１は、本実施形態の音響設計支援装置の内部構成、および集会施設基本形状データのデータ構造を表す図である。音響設計支援装置１は、ホールや会議場等の集会施設において、スピーカなどの音響設備の選択や設定を支援するものであり、音声を出力した場合の音場をシミュレーションして、その表示出力などを行なうものである。図１（Ａ）に示すように、音響設計支援装置１は、汎用のコンピュータなど、および、これにインストールまたは固定メモリに記憶したプログラムで構成され、以下の要素を備えている。即ち、操作部１０２と、ＣＰＵ１０３と、外部記憶装置１０４と、メモリ１０５と音声出力装置１０６とを備えており、本実施形態の音響設計支援装置の外部の表示器１０１に、シミュレーション結果を出力する。以下それぞれの構成について説明する。
【００２７】
図１の表示器１０１は、汎用の液晶ディスプレーで構成され、各種の設定条件の入力において設定条件の入力を補助するための画面(後述図３〜図５参照。)を示したり、シミュレーションの結果を示したりする。なお、前述のとおり、この表示器１０１は、本実施形態を実施するには必須ではあるが、本実施形態の装置１の外部となる。
図１の操作部１０２は、各種の設定条件の入力、音場のシミュレーションの指示入力、スピーカ配置の最適化の指示入力、およびシミュレーション結果の表示形式の選択を受付ける。
図１のＣＰＵ１０３は、後述の外部記憶装置１０４に格納したプログラム１０を実行するものであり、操作部１０２の指示を受けて、音響設計支援装置１の他のハードウェア資源と協働してこのプログラムを実行する。
図１の外部記憶装置１０４は、例えばハードディスクなどで構成され、プログラム１０と、スピーカの周囲のインパルス応答などをＦＦＴ化したＳＰデータ１０７と、このスピーカに適するイコライザのデータであるイコライザデータ１０８と、スピーカ選択テーブル１０９（後述図６参照。）と、集会施設基本形状データ１１０を格納している（詳細は後述する。）。
また、図１のメモリ１０５は、外部記憶装置１０４に格納したデータを読み出したデータを一時的に記憶して、ＣＰＵ１０３とデータを交換する。
図１の音声出力装置１０６は、音響設計支援装置１のシミュレーションの結果として、受音面の所定の位置での音場を、図示しないヘッドホンやスピーカ等を通して音声で確認する場合に用いる。音声出力装置１０６は、図示しないＤＳＰと、Ｄ／Ａ変換器とを備えており、外部記憶装置１０４に格納されている図示しない音源のデータに、前述のＳＰデータ１０７を周波数領域で畳み込んで、Ｄ／Ａ変換器を通して、このヘッドホンから出力を行なう。
【００２８】
ここで、図１のＳＰデータ１０７Ａ、１０７Ｂについて説明する。図１のＳＰデータ１０７は、予め複素関数を用いてＦＦＴ化して外部記憶装置１０４に格納している。計算時には、計算に必要な、所定の点に対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂのみを取り出して、メモリ１０５に置く。これにより、受音点での応答を算出する際には、伝達時間の遅延については周波数領域で各周波数について、遅延時間に対応する位相遅れとして計算できる。また、ゲイン、イコライザに関しても周波数領域の演算のみで計算するから、後述する図２のシミュレーションデータ計算ＳＴ２にかかる時間を短縮できる。複数のスピーカの応答の合成に関しても同様に、周波数領域で計算できる。したがって、音響パラメータは、前記計算による周波数応答から算出でき、時間応答の長さを考慮する必要がないため、ＦＦＴ変換する時間領域のデータの長さを考慮する必要がないこととなる。一方、従来では、逆ＦＦＴ変換して、スピーカユニット間の時間領域を揃えていたので、ディレイを加味した場合には、時間軸上でのデータ数が大きくなり、その増加分についても、時間がかかるＦＦＴ変換をさらに行なう必要があるという無駄が生じていた。
なお、後述図２のＳＴ３においてヘッドホンでの音場確認の際にはディレイの大きさによってＦＦＴの長さを変える必要がある。
【００２９】
次に、補正フィルタ１０７Ｃ、１０７Ｄについて説明する。図１に示すように、メモリ１０５内の、対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂには、この符号１０７Ｃ、１０７Ｄのデータをシミュレーション途中に生成し、格納するデータが含まれる。即ち、インパルス応答のデータの他に、音源と受音点間の距離に起因する、位相遅れのフィルタデータと、距離減衰補正のためのフィルタをそれぞれフーリエ変換した、フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃと、フーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄを作成する。これらのデータはシミュレーション途中に、後述図９で示すような格子点を設定すると自動的に、フーリエ変換して、これらのデータ１０７Ｃ、１０７Ｄを作成する。
【００３０】
次に、イコライザデータ１０８について、簡潔に説明する（詳細は図７、図８で説明する。）。イコライザデータ１０８は、前記スピーカの周波数領域の特性を調整するためのイコライザ用フィルタをフーリエ変換したものであり、後述の図２のシミュレーションや最適化（ＳＴ１５参照。）の過程でメモリ１０５内にデータが作成される。具体的には、図３以降で示すようなＧＵＩ（設定方法自体は不図示。）によるパラメトリックイコライザ等の各周波数ごとのゲイン調整レベルが、スピーカユニットごとにユーザの設定により条件設定できる（図２のＳＴ１３に相当。）。また、後述の図２のＳＴ１７において、詳しくは後述の図７（Ｃ）、図８で示すような最適化により、スピーカユニットごとに自動的にイコライザのパラメータが設定できる。この設定したイコライザは、図２のＳＴ１３の条件設定の過程で、一旦インパルス応答のデータに変換して、その後このデータはＦＦＴ変換され、周波数領域のデータとして格納される。
【００３１】
次に、スピーカ選択テーブル１０９について簡潔に説明する（後述図６の説明で詳述する）。スピーカ選択テーブル１０９は、後述図３、図４で条件設定した場合に、自動的に具体的なスピーカの候補を選択するのに用いる。その判断をするためのデータを格納している。
【００３２】
次に、集会施設基本形状データ１１０のデータ構造について、図１（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ｂ）に示すように、集会施設基本形状データ１１０のデータは、集会施設名称と、その形状の座標データと、画像ビットマップの組み合わせを複数個、外部記憶装置１０４または、メモリ１０５に記憶している（画像ビットマップの例については、図３の形状選択１１Ｄを参照。）。なお、この座標データには、集会施設の空間の形状を設定する後述図４の設定項目も含まれている。
【００３３】
なお、本実施形態の装置では、断りなき限り、以後において「スピーカ」は、説明の容易のため、アレイスピーカを示すものとする。ただし、本発明は、必ずしもアレイスピーカに限らない。
【００３４】
次に、図２を用いて、本実施形態の音響設計支援装置１の全体のフローの概略を予め簡単に説明する。図２は、本実施形態の装置の動作の全体のフロー図を示している。このフローは、大きく分けて、ＳＴ１〜ＳＴ３の段階を有している。
ＳＴ１では、シミュレーションの条件を設定する条件設定を行なう。
ＳＴ２では、この条件設定に基づきシミュレーション結果を表示するための特性を表したデータであるパラメータデータを計算する。この計算においては、以下のデータを用いる。
即ち、前述のとおり、音響設計に使用する各種スピーカについて、その方向ごとのインパルス応答の実測値データがそれぞれ予めフーリエ変換されたスピーカの特性データである全方向別ＳＰデータ１０７Ａを予め格納している。
そして、前述のとおり、スピーカの周波数領域の特性を調整するためのイコライザ用フィルタをフーリエ変換したイコライザデータ１０８（メモリ１０５内）がユニットごとに
シミュレーションの過程で、ユーザが設定、または自動計算される。
また、フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃ、
およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄと、
がシミュレーションの過程で、図９に示すような格子点設定時に作成される。
これらから分かるように、１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄのデータは、すべてＦＦＴ変換された周波数領域のデータとして持っている。特に位相補正フィルタ１０７Ｃ、距離減衰補正フィルタ１０７Ｄを周波数領域で持っているので、スピーカが複数であっても、位相をそろえるため逆ＦＦＴ変換して時間軸上で加算する必要がなく、すべて周波数領域で計算するので、高速で音響パラメータを算出できる。
ＳＴ３では、この音響支援装置のシミュレーション結果を、図１の表示器１０１に出力する。
条件設定ＳＴ１では、このシミュレーションに必要な、さまざまな条件を設定する。ＳＴ１１からＳＴ１４までの条件を設定する。以下、説明する。
ＳＴ１１では、スピーカが置かれる空間、例えば集会施設等の形状の情報（以下、単に「空間の形状」という。）を設定する。具体的には、空間の概略形状を選択すると共に、形状の詳細を数値入力する（後述の図３、図４の説明で詳述する。）。
ＳＴ１２ではスピーカの選択を行い、それを空間のどこに配置するかを設定する。
ＳＴ１３では、その設置されたそれぞれのスピーカの設置条件を設定する。例えばアレイスピーカのユニット間の角度などである。
ＳＴ１４ではこのユニット間の干渉の条件を考慮するのか否か、受音面の格子点（後述、図９参照。）をどれだけ細かく取るかなどのシミュレーションの条件を設定する。
【００３５】
図２のＳＴ１に示す条件をすべて設定すれば、ＳＴ２、ＳＴ３により、シミュレーション結果が表示器１０１に表示される。しかしながら、通常、このようなシミュレーションを行なう目的は、図２に示すＳＴ１の条件を最適化して、スピーカの設定設置条件の最適設計をすることにあるのであって、シミュレーション結果を表示器１０１に表示することが目的でない。したがって、音響の設計者は、図２に示すＳＴ１〜ＳＴ３のような手続きを繰り返して、最適化することになるが、このような作業は、相当手間がかかる。そこで、本実施形態の音響設計支援装置１では、ＳＴ１５において、ＳＴ１で設定した空間の形状の情報を受けて、スピーカの角度およびスピーカの設定の自動最適化や支援を行っている。
【００３６】
この自動最適化に関する図２のＳＴ１５は、ＳＴ１６とＳＴ１７の段階を有している。ＳＴ１６では、スピーカの使用できるスピーカの選択肢の候補を表示器１０１に示すと共に、操作部１０２によりスピーカが選択された場合には、ＳＴ１で設定した空間に配置された様子を表示器１０１に示す。
ＳＴ１７では、設置されたアレイスピーカの角度（水平方向、垂直方向）およびユニット間の角度の最適な角度の組み合わせパターンを自動的に算出する。ここで、アレイスピーカの角度とは、スピーカ全体の指向軸の代表値となるもので、基準とする任意のユニットの指向軸の水平方向、垂直方向の角度のことであり、ユニット間の角度とは、隣接するユニット間の開き角度のことである。
【００３７】
以下、図２のＳＴ１の条件設定の各段階であるＳＴ１１〜ＳＴ１７について、図３以降の図を示して、具体的に説明する。なお、以下の図面の符号は、理解の容易のため、図２で示したステップ番号と略対応している。
【００３８】
まず、図２の空間形状設定ＳＴ１１について、図３、図４を用いて説明する。図３は、スピーカが配置される空間の概略形状を設定するためのＧＵＩ（graphical user interface）の一例を示す図である。この図３に示すように、空間形状設定画面１１Ａを図１の表示器１０１に示して、スピーカが設置される空間の形状の概略を設定できるようにする。図３に示すように、形状選択１１Ｃでは、空間の概略形状の種類を選択でき、扇型または箱型の形状のいずれかを選択できるようにする。ここで、例えば、形状選択１１Ｃとして、操作部１０２の図示しないマウス等で「扇形」にチェックマークを入れて選択した場合には、形状選択１１Ｄの画面表示には、扇形をした音響施設等の形状例が、図３に示すように、複数表示すようにする。また、前述のマウス等で、形状選択１１Ｄの中から一つの形状を選択することができるようにする。
【００３９】
図３の形状選択１１Ｄに示すような扇形のうちから１つを選択した場合には、空間形状設定画面１１Ａは、図４に示す空間形状設定画面１１Ｂに切り替わり、前述の６つの空間形状の一つが空間形状表示１１Ｅの欄に空間の形状１１Ｆが線図で示される。図４は、スピーカが配置される空間の概略形状を設定するための形状パラメータを入力するＧＵＩの一例を示す図である。この形状選択１１Ｄは、図１の外部記憶装置１０４で格納した集会施設基本形状データ１１０から読み出して表示器１０１に出力する。
【００４０】
図４に示す空間形状設定画面１１Ｂでは、形状設定入力１１Ｇにおいて、スピーカが設置される空間の形状を、数値で入力することができるようになっており、壇上の幅や音響施設の高さや奥行き、各階の高さやスロープの傾きなどのパラメータを数値入力により設定することができる。このような設定を行なった場合に、形状のパラメータの数値を修正したときは、線図で示された空間の形状１１Ｆがこの数値の変更に合わせて変化するようにする。そして、このような空間形状設定画面により、スピーカが置かれる形状を設定できる。この形状設定入力１１Ｇでは、図１の外部記憶装置１０４で格納した集会施設基本形状データ１１０から読み出して必要なデータを記載する。例えば、扇形なら、その扇形の角度が必要であり、１階のみならず、２階、３階があるならその形状データを記載する欄が必要かを集会施設基本形状データ１１０から読み出して記載する。
【００４１】
図４の決定ボタン１１Ｈを押した場合には、図５に示すスピーカの選択＆配置設定画面１２に切り替わる。図５は、図１のＳＴ１２、ＳＴ１６に対応しており、このようなスピーカの選択＆配置設定を行なうためのＧＵＩの一例を表す図である。スピーカの選択＆配置設定画面１２では、用途選択表示１２Ａと、空間形状表示１１Ｅと、形状データ１２Ｂと、スピーカの設置位置１２Ｃとが表示される。
【００４２】
図５に示すような空間形状表示１１Ｅの欄には、図３、図４で設定した空間の形状に基づいて、略実際の空間の形状の比率で形状を示すようにする。
図５に示すような用途選択表示１２Ａでは、音響施設等の使用目的を選択できるようにし、「音楽」、「スピーチ」にチェックマークを入れて、そのいずれか、またはその両方を選択できるようにする。ここで、「音楽」を選択した場合には、例えば、音圧レベルの周波数特性等の音質に関する音響性能を重視した音響設計であり、「スピーチ」を選択した場合には、例えば、音声の明瞭度に関する音響性能を重視した設計であるため、音響設計の目的の違いによりそれぞれ最適な設計内容とすることができる。
図５に示すようなスピーカの設置位置１２Ｃでは、スピーカを設置する概略の設置位置を選択できるようにする。例えば、図５のスピーカの設置位置１２Ｃのように舞台の中央側の「センタ」、舞台の下手側の「レフト」、舞台の上手側の「ライト」を選択できるようにする。
図５に示すような用途選択表示１２Ａ、スピーカの設置位置１２Ｃの設定項目それぞれを、音響の設計者が前述のマウス等でチェックマークを入れて選択した場合には、本実施形態の装置では、最適なスピーカの候補を具体的に提示するようになっている。この選択は、図２のＳＴ１６に対応しており、音響設計支援装置１により自動的に行なわれる。
このスピーカの最適なスピーカの候補の選択は、図１のスピーカ選択テーブル１０９から、最適な候補を選択するようにする。この図１のスピーカ選択テーブル１０９のデータ構造は、図６のようなデータテーブルとなっている。図６は、スピーカ選択テーブル１０９のデータ構造を表す図である。スピーカ選択テーブル１０９は、図３、図４で設定した空間の形状の情報に基づいて適切なスピーカを選択するのに適したデータ構造となっており、スピーカタイプ名称１０９Ａ、面積規模１０９Ｂ、用途１０９Ｃ、設置場所１０９Ｄ、縦横比率１０９Ｅを備えている。例えば、形状データ１２Ｂに示す面積（受音面の面積）は４５０ｍ２であり、スピーカの設置位置１２Ｃで「センタ」にチェックしているから、図スピーカ選択テーブル１０９で選択できるのは、図５の最適なスピーカの候補１６に示すように、スピーカＤ、スピーカＪとなる。
【００４３】
このように、本実施形態の装置では、いろいろな設計条件の変化に対応して自動的に最適なスピーカの候補１６を示すことができる。従来は、スピーカの選択及び手配は、カタログを参照等する必要があり、手間のかかる作業であったが、本実施形態の装置によれば、設計者は、このような候補の中からスピーカを選択するだけでよく、音響設計を効率的に行なうことができる。特に、繰り返し条件を設定し直す場合には効果的である。
【００４４】
次に、同じく図５を用いて、アレイスピーカが配置された状態を表すＧＵＩについて説明する。図５の最適なスピーカの候補１の中から、スピーカを選択した場合には、図５の空間形状表示１１Ｅには、選択したアレイスピーカ１６Ａが空間の形状１１Ｆの縮尺で示される。これにより、空間にどのようにアレイスピーカ１６Ａが配置されるかを視覚的に確認できる。このアレイスピーカ１６Ａの表示も、図２のＳＴ１６の段階に相当し、この表示により、図２のＳＴ１６の段階は終了し、ＳＴ１２に戻る。
【００４５】
また、図５に示すアレイスピーカ１６Ａの表示がされた場合には、空間形状表示１１Ｅには、表示されたアレイスピーカ１６Ａの守備範囲を選択できるようにする。例えば、図５の守備範囲の設定１６Ｅは、空間の一階部分の受音面の半分を設定した場合を表示している。その他、空間全体、１階部分全体、２、３階部分全体のいずれかをマウス等によるＧＵＩにより操作部１０２から選択入力できるようにする。この選択入力は、図２のＳＴ１２に相当しており、その後、図２のＳＴ１７のステップにおいて、音響設計支援装置１のＣＰＵ１０３は、アレイスピーカの角度およびユニット間の角度の条件設定を行なう。
【００４６】
次に、図７〜図１０を用いて、図２で示したＳＴ１７について説明する。図７はアレイスピーカの角度およびユニット間の角度の条件設定を自動的に計算する方法の概念図である。従来では、アレイスピーカのユニットの設置角度を最適設計するのは、図２に示すようなシミュレーションを繰り返す必要があり、設計者の試行錯誤に頼らざるを得ないところが多かったが、本実施形態の装置ではこのような設定条件を自動的に計算するようにする。
【００４７】
図２のＳＴ１７の計算は、図７に示すように（Ａ）〜（Ｅ）までの５段階に分かれている。まず、この計算の目的は、図５の最適なスピーカの候補１６の中から選択したアレイスピーカ１６Ａについて、アレイスピーカの角度、およびスピーカ選択テーブル１０９のユニット間の角度１０９Ｆの角度について、それぞれの最適値を求めることであり、その最適値は、一言で述べると「受音面エリア内の音圧レベルの均質化、最適化」を達成するためのものである。そして、この最適値の指標として最終的に考慮するのは、受音面全体の音圧レベルに偏りがないことであり、具体的には、図７の（Ｄ）に示すように、受音面全域に設定した格子点の音圧レベルの標準偏差が最小であることである。
【００４８】
しかしながら、図７（Ｄ）に示すような標準偏差を試行錯誤でいきなり算出するのは、受音面は広いだけでなく、受音面に届く音声が必ずしもユニット１つではないことから、計算効率の面で容易でない。そこで、本実施形態の装置では、まず、図７の（Ｂ）、（Ｃ）の段階に示すように、スピーカが向いている方向であるスピーカの軸線１７Ｅ、１７Ｆ、１７Ｇ（以下、単に「軸線」という。）と受音面との交点である軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（以下、単に「軸点」という。）における音圧レベルの周波数特性の最適化を行なう。以下、さらに詳細に図７の（Ａ）〜（Ｅ）の段階について説明する。
【００４９】
図７（Ａ）に示すように、ユニット間の角度の設定は、図６に示すスピーカ選択テーブル１０９のユニット間の角度１０９Ｆから所定の角度を設定する。この角度は、アレイスピーカそれぞれに固有のものであり、実際の設置時には、アレイスピーカ１６Ａのジグでユニット間の角度を設定するものである。このユニット間角度をθｉｎｔとする。また、設置されるアレイスピーカの角度は、水平方向、垂直方向について設定する必要があり、この角度の組を（θ、φ）とする。ここで、水平方向の角度θは、−１８０度＜θ≦１８０度であり、垂直方向の角度φは、−９０度≦φ≦９０度である。アレイスピーカを構成する各スピーカユニットの設置角度は、これらの角度（θｉｎｔ、θ、φ）で決定される。具体的に述べると、本実施形態の装置では、アレイスピーカユニットは３つ使用するから、θｉｎｔは、ユニット１６Ｂ、ユニット１６Ｃ間の相対角度θｉｎｔ１と、ユニット１６Ｃ、ユニット１６Ｄ間の相対角度θｉｎｔ２とを設定する必要がある。
【００５０】
また、この図７（Ａ）に示すユニットの角度の設定は、後述する図７（Ｅ）に示すように、角度を変えながら、前述した指標が最小となるアレイスピーカの角度（θ、φ）と、ユニット間の角度θｉｎｔ（ｉ＝１〜２）を探索する。ユニット間の角度θｉｎｔ（ｉ＝１〜２）については、スピーカ選択テーブル１０９の中で、ピッチが決められる。後述の図１０に示すように、設置するアレイスピーカの角度の設定１７Ｈについては、計算時間短縮のために、はじめは、この角度のピッチを大きくとって変化させる。
ここで、設定角度（θｉｎｔ、θ、φ）のパターン数について例を挙げて説明する。たとえば、この刻み幅は、３０度と設定することができる。図７（Ａ）に示すように、図６に示す最適なスピーカの候補１６からスピーカタイプ名称１０９ＡとしてスピーカＤを選択した場合には、アレイスピーカの角度を−１８０度＜θ≦１８０度、−９０度≦φ≦９０度の範囲で、３０度毎に変化させる。更に各アレイスピーカユニットについてユニット間角度を３０度から６０度の範囲で、２．５度毎に変動させることができる。即ち、θとして１８０度、φとして９０度を、またθｉｎｔとして６０度を選択して、図７（Ａ）のように（θｉｎｔ、θ、φ）の設定１７Ａを行なう。この場合、θは、−１８０度から１８０度の範囲で３０度ごとなので１２通り、φは、−９０度から９０度の範囲で３０度毎なので７通りある。また、θｉｎｔは図６に示すように、スピーカタイプＤは、前記の当初の設定可能範囲幅が３０度（３０度から６０度）で、刻み幅は２．５度刻みなので１３通り（（６０−３０）／２．５＋１＝１３）となる。かつ、θｉｎｔは、θｉｎｔ１とθｉｎｔ２について２回掛け合わせることになる。したがって、合計は１２×７×（１３×１３）＝１０９２通りとなる。なお、通常各スピーカは、対称に組み合わせるので、θｉｎｔ１＝θｉｎｔ２として計算することができ、上記合計は１２×７×１３＝１０９２通りとなる。
【００５１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、軸点の位置の計算を行なう。前述のように、スピーカが向いている方向であるスピーカの軸線１７Ｅ、１７Ｆ、１７Ｇと、受音面との交点である軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（以下、単に「軸点」という。）の位置を、前述の（θｉ、φｉ）と図４のようにして設定した空間の形状１１Ｆとから算出する。
【００５２】
次に、図７（Ｃ）に示すように、図７（Ｂ）で求めた軸点での音圧レベルの周波数特性を最適化する。この図７（Ｃ）の具体的な説明は図８の説明で詳述するが、ここでは、簡潔にその概略を説明する。図７（Ｃ）における最適化は、前述のとおり、図７（Ｄ）の指標の計算を効率よくするためのものであり、一言で述べると、この処理は、「軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ相互間の音圧レベル及びその周波数特性を均質化するイコライザ特性を求める」ものである。一般にアレイスピーカ１６Ａの各ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、ブロードな指向特性を有しているため、例えば、軸点１７Ｂにはユニット１６Ｄからの音声も到達し、またユニット１６Ｂの音声は軸点１７Dにも到達するので、軸点１７Ｂの音量が小さいような場合、単にユニット１６Ｂの音圧レベルを上げる操作のみを行なうと他の軸点１７Ｃ、１７Ｄの音量も上がってしまい、かえってバランスが崩れる場合がある。そこで、本実施形態の装置では、各ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのいろいろなイコライザを組み合わせたパターンを用意する。そして、それぞれのパターンに従い、前述した図１のＳＰデータ１０７（スピーカから見た全角度のインパルス応答をＦＦＴ化したデータ）を用いて、図７（Ａ）で設定した角度で設置したアレイスピーカ１６Ａのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄから伝達され、軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄで受ける音声の周波数特性を算出し、最適パターンを選択する。以下、フローの各段階の概略を説明する。
【００５３】
まず、図７（Ｃ）のＳ１７１において、予め基準周波数帯域ｆｉ（ｆｉは離散値（ｉ＝１〜Ｎ））を設定する。基準周波数帯域ｆｉは、例えば、パラメトリックイコライザのチャンネルに合わせて６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、８ｋＨｚのいずれかに設定することができる。
図７（Ｃ）のＳ１７２において、基準周波数帯域のゲインを調整するイコライザのパターン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）ｆＨｚをユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄそれぞれについて設定する。
図７（Ｃ）のＳ１７３において、このパターンについて、前述の軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄにおける音圧レベルの周波数特性を計算して、各基準周波数帯域での軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄのばらつきが大きくなるパターンを選出する。具体的には、軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ間の分散を各基準周波数帯域ごとに計算し、さらに、この値の絶対値の平方根をとり、各基準周波数帯域ごとの標準偏差を計算する。なお、この標準偏差は、特定の周波数のゲインのばらつき度合いを示すものであり、この値が小さいほうがばらつき具合が小さいことになる。したがって、標準偏差が小さいパターンほど、適切なパターンとなる。
【００５４】
そして、各周波数ごとに独立に最適なパターン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）ｆｉＨｚを選択する。
これらの段階により、Ｓ１７４で、ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのイコライザを決定する。
【００５５】
この決定したイコライザのパラメータは、上述の通り、パラメータを決定する段階では周波数ごとにパターンを選択したが、決定したイコライザのパラメータは、これをパラメトリックイコライザに設定するために、周波数ごとでなく、ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄごとに、データを外部記憶装置１０４等に保存する。
【００５６】
なお、この図７（Ｃ）に示す段階においては、図示していないが、ＳＰデータ１０７に基づいて、音圧レベルの最適化も行なう。
また、図７（Ｃ）のようにして算出したイコライザのパラメータは、ＦＦＴ化して図１の外部記憶装置１０４にイコライザデータ１０８として保存する。このようにすれば、図２に示したシミュレーションパラメータ計算Ｓ２で、周波数領域の畳み込み演算のみで、このシミュレーションパラメータを計算でき、迅速に計算結果を出力できる。前述のとおり、音響設計支援装置においては、何度も条件を変更して、繰り返しシミュレーションを行なって最適設計を行なうが多く、このような装置に対し、イコライザのパラメータをＦＦＴ化することが効果的である。
【００５７】
図７（Ｄ）においては、受音面エリア内の音圧レベルの標準偏差を、図７（Ｃ）でもとめたユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのイコライザパラメータに基づいて算出し、受音面エリア内の音圧レベル及びその周波数特性を算出する。そのため、Ｓ１７５〜Ｓ１７７の段階を行なう。以下、各段階について説明する。
【００５８】
図７（Ｄ）のＳ１７５において、受音面エリア内を、例えば、図９に示すような格子点１7Ｊを設定する。そして、この格子点１7Ｊは、この受音面エリア内全体の位置の代表として利用する。この格子点１7Ｊを設定すると、フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃ、およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄと、を計算して外部記憶装置１０４に格納する。
【００５９】
図７（Ｄ）のＳ１７６において、この格子点１7Ｊそれぞれでの音圧レベルを図１のＳＰデータ１０７等（１０７Ｂ〜Ｄ）のスピーカユニットの畳み込み演算により計算する。
即ち、スピーカユニットごとに
（フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃと、およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄのデータと、
ＦＦＴ変換したイコライザデータ１０８と、
対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂ）これらすべて畳み込んで周波数領域で計算する。
ここで、前述のとおり、対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂは、スピーカから見た角度別のインパルス応答のデータを予めＦＦＴ化して、周波数特性のパラメータとして格納したものである全方向のＳＰデータ１０７Ａから読み込んだものであり、符号１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０８は、シミュレーション過程で、手動または自動的に設定したものである。
したがって、ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄから伝達され、格子点１７Ｊそれぞれの位置で受ける音声の音圧レベル、周波数特性を算出できる。この音圧レベルの算出は、本実施形態の装置では、基準周波数を定め、前述の周波数特性から算出される、この基準周波数におけるゲインの２乗を当該基準周波数ごとにすべて足し算する値を用いることで代用する。この基準周波数のゲインは、図７（Ｃ）でもとめたユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのイコライザパラメータと、上記補正したＳＰデータ１０７をユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄごとに周波数領域で畳み込み演算し、これらのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの出力を重ね合わせることにより行なう。そして、格子点１７Ｊそれぞれの位置での周波数特性を、基準周波数ごとのデータを２乗して、足し算、または重み付きで足し算したデータを、前述のとおり音圧レベルを表す値として蓄積する。この基準周波数帯域は、前述した図７(Ｃ)の基準周波数帯域と必ずしも同じにする必要はないが、例えば、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、８ｋＨｚのいずれかに設定することができる。
【００６０】
図７（Ｄ）のＳ１７７において、Ｓ１７６で求めた格子点１７Ｊそれぞれの位置での音圧レベルのデータについて、分散σ２を求める。この分散σ２の平方根を計算して、受音面全体の標準偏差σを算出する。なお、この標準偏差は、特定の周波数のゲインのばらつき度合いを示すものであり、この値が小さいほうが、受音面全域の各点のばらつき具合が小さいことになり、より好ましい値となる。
【００６１】
図７（Ｅ）において、アレイスピーカ１６Ａ（図５参照。）のユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの水平角度、垂直角度（θｉ、φｉ）を設定しなおして、（Ａ）〜（Ｄ）を繰り返し行なう。これにより、図７（Ｄ）の手順のようにして求めた標準偏差が最小となる角度設定のパターンを選出する。その場合において、角度の探索は、計算時間を短縮するため、前述のとおり、はじめは、設置するアレイスピーカの角度ピッチを大きく設定し、その後、この角度ピッチを小さく設定して行なう。その具体的なフローは、後述の図１０で説明する。
【００６２】
以上、図７を用いて説明したとおり、アレイスピーカ１６Ａの最適なアレイスピーカの角度およびユニット間の角度の算出は、図７（Ａ）のように角度パターンを設定し、図７（Ｄ）のように受音面エリア内の音圧レベルの標準偏差（即ち、音圧のばらつき具合を表す指標）を計算して、その最小値を探索するものであるが、計算効率を良くするため、その前提として、図７（Ｃ）に示すように、まず、軸点１７Ｂ、１７Ｃ，１７Ｄの周波数特性を最適化するイコライザ特性を求めている。
【００６３】
次に、図７（Ｃ）に示した段階を、図８を用いてさらに具体的に説明する。図８は、図７（Ｃ）に示す軸点での周波数特性の最適化を表すフロー図と、その最適化に用いるイコライザの設定例を表す図である。
図８（Ａ）のＳ１７１において、３つのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの周波数ゲインの指標として基準周波数帯域ｆｉを８帯域(６３〜８ｋＨｚ)に順次設定する。基準周波数帯域は、パラメトリックイコライザの各チャンネルの中心周波数であり、例えば、図８（Ｂ）に示すように、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、８ｋＨｚのいずれかに設定する。
図８（Ａ）のＳ１７２において、図７（Ｃ）で説明したゲイン設定のパターン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）ｆＨｚは、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を１ｄＢ刻みで０ｄＢ〜−１０ｄＢとする。したがって基本周波数１つ（例えば６３Ｈｚ）につき、１１３通りのパターンを設定するから、全体として８×１１３通りのパターンを設定する。また、パターンそれぞれについて、ユニットごとにイコライザのデータをまとめて、ＦＦＴ変換したデータとしてイコライザデータ１０８として保存する。
図８（Ａ）のＳ１７３において、各パターンで軸点でのゲイン計算を行い、その中から最適パターンの選択を行なう。この段階は、さらにＳ１７３１〜Ｓ１７３３に分けることができる。
図８（Ａ）のＳ１７３１において、軸点でのゲイン計算は、図７（Ｂ）で示したように、アレイスピーカ１６Ａから伝達され、軸点１７Ｂ，１７Ｃ、１７Ｄそれぞれで受ける音声の周波数特性を図１のＳＰデータ内の１０７Ａ〜Ｄに基づいて算出し、基準周波数帯域ｆｉごとにその周波数ゲインのデータを蓄積する。
この計算は、スピーカユニットごとに
（フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃと、およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄのデータと、
ＦＦＴ変換したイコライザデータ１０８と、
対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂ）これらすべて畳み込んで周波数領域で計算する。
なお、このデータ数は、ユニット数３つとなるから、本実施形態の装置では、集積するデータ数は合計すると、３つ×８帯域＝２４個である。
Ｓ１７３２において、基準周波数帯域ｆｉごとに、この３点の周波数ゲインのデータについて標準偏差を求める。
Ｓ１７３３において、Ｓ１７２で設定したパターン１１３通りすべてについて、Ｓ１７３１〜Ｓ１７３２の段階を繰り返し計算して、Ｓ１７３２の標準偏差の標準偏差が最小となるものを求める。
以上、図８（Ａ）のＳ１７３１〜Ｓ１７３３の段階により、基準周波数帯域ごとに、軸点１７Ｂ，１７Ｃ、１７Ｄ間の音圧レベルの標準偏差が最小となるイコライザゲイン（図８（Ｂ）に示す点に相当。）を求めることができる。これらを上述の８つの基準周波数帯域すべて繰り返して、図８（Ａ）のＳ１７４において、イコライザゲインのパターンを決定できる。このパターンは、前述の図７（Ｃ）の説明のとおり、ユニットごとにまとめ直して、外部記憶装置１０４に保存する。そして図８（Ａ）のフローは終了する。
【００６４】
次に、図７(Ａ)、(Ｅ)で示したアレイスピーカの角度およびユニット間の角度を設定して探索し、最適な角度を決定する方法について、図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、このような角度の最適化を行なうための具体なフローの一例を表す図である。
図１０のＳ２１において、図７（Ａ）で設定した角度を、水平方向、垂直方向とも３０度ごとに設定したアレイスピーカの角度パターン（θ、φ）を設定し、次にそれぞれのアレイスピーカの角度についてユニット間の角度θｉｎｔを設定する（図７（Ａ）の説明参照。）。このときユニット間の角度の選出では、前述のように、アレイスピーカ１６Ａには図６のようなそれぞれ予め設定できる固有の角度の範囲とピッチがあり、その範囲から選択してパターンを用意する。ここで、θは、−１８０度＜θ≦１８０度、φは、−９０度≦φ≦９０度の範囲で、３０度毎に設定する。
そして、Ｓ２２において、格子点（例えば図９の１７Ｊ参照。）間の音圧レベル（図７（Ｄ）で説明した、基準周波数ごとのゲインの２乗和で代用する。以下同じ。）の標準偏差が小さいもののベスト５となる角度パターン（θ、φ）を選出する。その選出に当たっては、ユニット間角度θｉｎｔを複数設定して、その中から最適なθｉｎｔを選出する必要があり、Ｓ２７のサブルーチンをパターンごとに実行する。
【００６５】
ここで、図１０のＳ２７のサブルーチンについて説明する。Ｓ２７は、ユニット間の角度決定フローである。Ｓ２２において選出したアレイスピーカの角度パターン（θ、φ）について、さらに、Ｓ２７１では、ユニット間角度θｉｎｔを複数設定する。この角度は、図７（Ａ）で説明したとおりである。
Ｓ２７２において、Ｓ２２、Ｓ２７１で設定した角度（θｉｎｔ、θ、φ）について、
それぞれ、Ｓ２８のエリア内標準偏差計算フローを実行する。ここでは、（θ、φ）は固定であり、θｉｎｔのみ変動させて、それぞれ、Ｓ２８の段階を実行する。
このＳ２８の各段階Ｓ２８１〜Ｓ２８３はそれぞれ図７(Ｂ)〜（Ｄ）の段階に相当している。そこで、前述した説明を代用してここでは説明を省略する。
Ｓ２７３において、Ｓ２７２で計算した中から標準偏差が最小値となるユニット間角度θｉｎｔを選択する。その後、Ｓ２７のサブルーチンは一旦終了するが、（θ、φ）の組を変えて、更にＳ２７のフローは繰り返し行なわれることになる。
そして、Ｓ２３では、（θ、φ）の組を変えて、Ｓ２７のサブルーチンで計算した最小値のうち、最も小さいベスト５を選出する。
【００６６】
図１０のＳ２３では、Ｓ２２で選出した５つの角度パターン（θ、φ）のそれぞれの前後１５度の組み合わせを設定する。例えば、選出したベスト５の角度パターンのうちの１つのパターンの最適値が（θ、φ）について（３０度、４５度）であったとすると、θについて１５度、３０度、４５度についてパターンを新たに設定すると共に、φについて３０度、４５度、６０度についてパターンを新たに設定する（３２通り）。同様に、前記選出したベスト５について、それぞれの（θ、φ）のパターンを考えると、（５×３２）通りあり、このように設定した各（θ、φ）それぞれに対して前述で説明したＳ２７のサブルーチンで、ユニット間の角度θｉｎｔを設定してθｉｎｔの最適化を行なう。
そして、図１０のＳ２４において、新たに設定したパターンについて、Ｓ２２と同様に、パターン探索を行い、候補を５つ選択する。
図１０のＳ２５では、Ｓ２３〜Ｓ２４と同様であるが、角度を１５度ピッチでなく、５度として、設定する。例えば、選出したベスト５の角度パターンのうちの１パターンの最適値が、θについて４５度であったとすると、４０度、４５度、５０度についてパターンを新たに設定する。
図１０のＳ２６では、Ｓ２５で設定した角度について、Ｓ２２、Ｓ２４と同様、それぞれＳ２７のサブルーチンを用いて、（θｉｎｔ、θ、φ）を決定する。このＳ２６では、Ｓ２２、２４と異なり、ベスト５でなく最適値を１つ選択して、θｉｎｔ、θ、φ）を最終的に決定する。
【００６７】
以上で説明した図１０の説明のとおり、角度の範囲をはじめは粗く、次第に狭めて探索することにより、探索時間を節約できる。また、このような探索により、計算コストの次数の面から、計算上不可能となることを防ぐことができる。
【００６８】
次に、図１１を用いて、図３、図４で説明したＧＵＩによる空間の形状入力の動作に関するフローを示して説明する。図１１は、この空間の形状入力のフローの一例を表す図である。このフローは図２の段階の空間形状設定Ｓ１１に対応している。
図１１のＳ１１１において、図３で示した形状選択１１Ｃにより、扇型であるか箱型であるかの選択がなされたか否か判断する。扇型であればＳ１１１の判断はＹとなり、図１１のＳ１１２において、図３に示すような形状選択１１Ｄにおいて、扇型の形状例を複数表示する。
扇型でなければＳ１１１の判断はＮとなり、Ｓ１１３に進み、図３に示すような形状選択１１Ｄと同様、箱型の形状例を複数表示する。
図１１のＳ１１４において、Ｓ１１２の扇型の形状選択１１Ｄ、またはＳ１１３の箱型の形状選択の中から形状の選択がなされたか否か判断する。選択がない場合にはＮとなり待機する。選択がない場合には、表示器１０１の画面を切り替えて、次のＳ１１５に進む。
図１１のＳ１１５において、空間の形状を特定するための数値の入力がなされたか否か判断する。この数値がすべて入力されなければＮとなり、入力されるまで待機する。
図１１のＳ１１６において、空間の形状を特定するための数値の入力（Ｓ１１５）からその空間の平面的な面積規模と形状の平面的な縦と横の比率を計算する。
図１１のＳ１１７において、図３の決定ボタンが押されたか否か判断する。当該決定ボタンが押された場合には、フローは終了するが、押されない限り、Ｓ１１５に戻って、数値入力した数値の変更を受け付ける。
以上、図１１のようなフローの段階により、ＣＡＤデータを入力することなく、本実施形態の音響設計支援装置のみで、容易に空間の形状を設定できる。また、上述のＳ１１１において、音響施設の典型的な形状は、おのずと決まっているから、本実施形態の装置では、ＣＡＤデータを入力するまでもなく、空間の形状を特定できる。
【００６９】
次に、図１２を用いて、図５の説明で示したような最適なスピーカの候補１６を選出するフローについて説明する。図１２は、このようなフローの一例を示している。
Ｓ１６１、Ｓ１６２では、図５で示したような用途選択表示１２Ａ、スピーカの設置位置１２Ｃが選択されたかどうか判断し、選択されない場合はＳ１６１、Ｓ１６２の判断はＮとなり待機する。Ｓ１６１、Ｓ１６２のいずれもが選択された場合は、Ｓ１６３へ進む。
図１２のＳ１６３では、図１の外部記憶装置１０４またはメモリ１０５から、図６で示したようなスピーカ選択テーブル１０９を参照する。そのとき、Ｓ１６１、Ｓ１６２で入力したデータと、図６のような用途１０９Ｃ、設置場所１０９Ｄと比較して条件を満たすか判断する。また、図１１のフローの段階のＳ１１６で計算した面積規模、縦横比率と図６のような面積規模１０９Ｂと縦横比率１０９Ｅのデータとを比較して条件を満たすか判断する。
Ｓ１６４において、スピーカ選択テーブル１０９の条件を満たすものを選択し、図５に示すように、最適なスピーカの候補１６を表示器１０１に表示出力する。
以上、図１２の説明のとおり、図１１で説明したような空間の形状について設定したデータと、スピーカ選択テーブル１０９とを比較参照して、最適なスピーカの候補を選択できる。
【００７０】
このようにして、図３〜図１２で設定した条件設定および自動最適化／支援によって、従来、試行錯誤により最適化していた条件設定をほぼ自動化することができる。そして、その最適化の結果に基づいて、図２のシミュレーションパラメータ計算ＳＴ２を行い、結果の出力ＳＴ３により、最適化の結果を音圧分布表示や、ヘッドホンによる音場確認が可能となる。
【００７１】
なお、図１〜図１２で説明した数値、ユニット数、図３の扇形または四角の形状、図４〜６のＧＵＩ等は、説明容易のために例示した実施形態の一例であって、本願発明の語句を拘束するものではない。また、これらの図で示したフローは実施形態の一例である。特に、条件設定、パターン設定は、説明の容易のため、繰り返すフローの一部となっていることとしたが、一度設定すると、繰り返しルーチンの中では何度も設定する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態の音響設計支援装置の内部構成および、集会施設基本形状データのデータ構造を表す図を示す。
【図２】本実施形態の音響設計支援装置の動作の全体のフロー図の概略を示す。
【図３】スピーカが配置される空間の概略形状を設定するためのＧＵＩの一例を表す図を示す。
【図４】スピーカが配置される空間の概略形状を設定するための形状パラメータを入力するＧＵＩの一例を表す図を示す。
【図５】スピーカの選択＆配置の表示を行なうためのＧＵＩの一例を表す図を示す。
【図６】スピーカ選択テーブルのデータ構造を表す図を示す。
【図７】アレイスピーカのユニット間の角度条件設定を自動的に計算する方法の概念図を示す。
【図８】図７（Ｃ）に示す軸点での周波数特性の最適化を表すフロー図と、その最適化に用いるイコライザの設定例を表す図を示す。
【図９】受音面エリア内を格子点で区切った一例を示す。
【図１０】図７（Ｅ）に示す角度の最適化を行なうための具体的なフローの一例を示す。
【図１１】図３、図４で説明したＧＵＩによる空間の形状入力のフローの一例を示す。
【図１２】図５で説明した最適なスピーカの候補を選出するフローの一例を示す。
【符号の説明】
【００７３】
１−音響設計支援装置
１０−プログラム
１０１−表示器
１０２−操作部
１０３−ＣＰＵ
１０４−外部記憶装置
１０５−メモリ
１０６−音声出力装置
１０７Ａ−全方向のＳＰデータ
１０７Ｂ−対応する方向のＳＰデータ
１０７Ｃ−フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ
１０７Ｄ−フーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ
１０８−イコライザデータ
１０９−スピーカ選択テーブル
１０９Ａ−スピーカタイプ名称
１０９Ｂ−面積規模
１０９Ｃ−用途
１０９Ｄ−設置場所
１０９Ｅ−縦横比率
１０９Ｆ−ユニット間の角度
１１０−集会施設基本形状データ
１１Ａ−空間形状設定画面
１１Ｂ−空間形状設定画面
１１Ｃ−形状選択
１１Ｄ−形状選択
１１Ｅ−空間形状表示
１１Ｆ−空間の形状
１１Ｇ−形状設定入力
１１Ｈ−決定ボタン
１２−スピーカの選択＆配置設定画面
１２Ａ−用途選択表示
１２Ｂ−形状データ
１２Ｃ−スピーカの設置位置
１６−最適なスピーカの候補
１６Ａ−アレイスピーカ
１６Ｂ−ユニット
１６Ｃ−ユニット
１６Ｄ−ユニット
１６Ｅ−守備範囲の設定
１７Ａ−θｉ、φｉの設定
１７Ｂ−軸点
１７Ｃ−軸点
１７Ｄ−軸点
１７Ｅ−軸線
１７Ｆ−軸線
１７Ｇ−軸線
１７Ｈ−アレイスピーカの角度の設定
１７Ｊ−格子点
【技術分野】
【０００１】
音響設備の音響設計を支援する装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、音楽ホールや、会議場等の集会施設における音響設備の設計に関しては、種々の設計支援装置やプログラムが提案されている（特許文献１〜４参照。）。このような装置やプログラムでは、音響設備を現場に搬入する前に、選択した音響システムの特性に基づいて、予め音響ホール等に設置するスピーカの音を受ける座席等が存在する面（以下、単に「スピーカの受音面」または「受音面」という。）における音響特性を表示器に表示して、音響システムの選択や、さらには現場の音響調整に反映できることが望ましい。
【０００３】
そこで、特許文献１では、スピーカの周囲の位置のインパルス応答を予めデータ化しておいて、そのデータを基に、受音面の音像定位パラメータを自動算出する装置が開示されている。この文献では、インパルス応答をＦＦＴ化したテンプレートを用意している。
【０００４】
また、特許文献２では、ＧＵＩにより機器選択、設計作業を自動化する音響システム設計支援装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では所望の音像定位パラメータを得るための音像定位パラメータの自動算出装置に関する記載がある。
【０００６】
さらに、特許文献４では、現場において音響信号をスピーカから出力して、音響信号と、マイクにより収音された収音信号の差分特性データを利用して、短時間に自動的に音響周波数特性を調整する音響調整装置が開示されている。
【０００７】
また、スピーカ等の音響設備の手配の段階において、３次元的でなく平面的なラインアレイに限って、音楽ホール等の断面形状を入力することで、受音面の受音エリアに対する、必要スピーカ個数、向き、レベルバランス、ＥＱ、ディレイを算出する設計支援プログラムが実用化されている。
【特許文献１】特開２００２−３６６１６２号公報
【特許文献２】特開２００３−１６１３８号公報
【特許文献３】特開平０９−１４９５００号公報
【特許文献４】特開２００５−４９６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、音響ホール等に設置するスピーカは、一般的に、複数の指向性を持ったスピーカユニットを組み合わせたアレイスピーカを配置することが多い。このような具体的なスピーカの形態があるにもかかわらず、上記文献では、受音面の音圧レベルの周波数特性および音圧レベルの分布を均質化するために、アレイスピーカの設置方向、そのスピーカユニット間の角度をどのように最適化するかについての具体的な提案や、記載は開示されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題に鑑み、アレイスピーカの設置方向を最適化する音響設計支援装置、プログラム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】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１１】
（ａ）本発明は、
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援装置であって、
前記各スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターン設定するパターン設定手段と、
前記設定した各設置角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算処理、前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理、決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧レベルばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出手段と、
音圧レベルばらつき具合算出手段で求めたばらつき具合が最も小さい設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記受音面上の各点間の音圧レベルのばらつき度合いを算出しその度合いが最小である角度パターンを選出している。したがって、受音面全体の音圧レベルの均質化を図ることができる。本発明によれば、このばらつき度合いの算出をいきなり行なうのではなくて、予めスピーカの音声が放射される方向の中心線（即ち軸線）の先にある軸点の音圧レベルの周波数特性を最適化するイコライザパラメータを求めているので、より効果的に、より短時間で、受音面全体の音圧レベル、およびその周波数特性の均質化を図ることができる。一方、従来では、手動で条件設定し、パラメータを変動させて、シミュレーションを繰り返すことが多かったが、このような場当たり的な試行錯誤によれば、本発明のような最適値に到達するのは、気の遠くなる時間を費やしても困難であると考えられる。
【００１３】
なお、前記音圧レベルの算出は、例えば、受音面上の点の特定周波数（後述（ｄ）、（ｅ）の構成のようなパラメトリックイコライザの各チャンネルの周波数と同じでなくても良い。）ごとのゲインのデータを２乗したものを、この特定周波数ごとに足し算または重みつき足し算した値で代用できる。また、ばらつき度合いの算出は、例えば、この音圧レベルを代用した値を受音面上の各点において計算して集積し、この集積したデータの分散、または標準偏差を取ることで算出できる。後述（ｂ）も同様である。
【００１４】
（ｂ）本発明は、
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援プログラムであって、コンピュータに、以下のステップを実行させることを特徴とする。
（１）前記スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターンを設定するパターン設定ステップと、
前記設定した各パターンについて、
（２−１）前記設定した各設定角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算ステップ、
（２−２）前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように、各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理ステップ、
（２−３）決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧ばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出ステップと、
（３）前記音圧レベルばらつき具合算出ステップで求めたばらつき具合が最も小さいパターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択ステップ。
【００１５】
本発明のプログラムを実行させることにより（ａ）と同様の効果を奏する。
【００１６】
（ｃ）本発明は、
（ａ）の構成のパターン設定手段、音圧レベルばらつき具合算出手段、および、パターン選択手段をループ状に繰り返し実行する音響設計支援装置であって、
前記パターン設定手段は、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定する手段、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定する手段を含み、
前記パターン選択手段は、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択する手段、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明の装置によれば、はじめに粗い角度刻みでパターンを設定し、更に細かい前記再設定する設置角度パターンの設定角度の範囲を小さくしていくから、能率よく短時間で最適な設定角度パターンを探索できる。一方、本発明によらず、はじめから小さい角度ステップで計算すれば、組み合わせのパターンが膨大になり、計算コストの次数の面から計算できない場合が生じうる。
【００１８】
（ｄ）本発明は、
（ｂ）の構成のパターン設定ステップ、音圧レベルばらつき具合算出ステップ、および、パターン選択ステップをループ状に繰り返し実行する音響設計支援プログラムであって、
前記パターン設定ステップは、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定するステップ、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定するステップを含み、
前記パターン選択ステップは、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択するステップ、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するステップを含むことを特徴とする。
【００１９】
本発明のプログラムを実行させることにより（ｃ）と同様の効果を奏する。
【００２０】
（ｅ）本発明は、
前記イコライザパラメータ計算処理は、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の装置によれば、イコライザレベルを組み合わせたパラメータをパターン化して、自動的に、これらのパターンを探索して、軸点間のばらつきが少なくなる組み合わせを探索するから、（ａ）で設定した角度パターンの条件下で、最適なイコライザを容易に求めることができる。また、本発明の構成は、場当たり的に、パターンを探索するのではなく、イコライザの各チャンネルの周波数ごとに、パラメータをパターン化して、その周波数におけるゲインの軸点間のばらつき具合が最小となるように選択しているから、より短時間で、最適値を求めることができる。
【００２２】
なお、前記「ばらつき具合」は、例えば、前記軸点それぞれでの周波数特性から、このゲインのデータを集積し（なお、当該集積すべきデータ数は前記スピーカユニットの数となる。）、そのデータの分散の絶対値、または、標準偏差とすることができる。この計算は、後述（ｆ）も同様である。
【００２３】
（ｆ）本発明は、
前記イコライザパラメータ計算処理ステップは、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出することを特徴とする。
【００２４】
本発明のプログラムを実行させることにより（ｅ）と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００２５】
本願発明によれば、受音面全体の音圧レベルおよびその周波数特性の均質化を図ることができる。このばらつき度合いの算出をいきなり行なうのではなくて、予めスピーカの音声が放射される方向（軸線）の先にある軸点の周波数特性を最適化するイコライザパラメータを求めているので、より効果的に、より短時間で、受音面全体の音圧レベルおよびその周波数特性の均質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１を用いて、本実施形態の音響設計支援装置の内部構成について説明する。図１は、本実施形態の音響設計支援装置の内部構成、および集会施設基本形状データのデータ構造を表す図である。音響設計支援装置１は、ホールや会議場等の集会施設において、スピーカなどの音響設備の選択や設定を支援するものであり、音声を出力した場合の音場をシミュレーションして、その表示出力などを行なうものである。図１（Ａ）に示すように、音響設計支援装置１は、汎用のコンピュータなど、および、これにインストールまたは固定メモリに記憶したプログラムで構成され、以下の要素を備えている。即ち、操作部１０２と、ＣＰＵ１０３と、外部記憶装置１０４と、メモリ１０５と音声出力装置１０６とを備えており、本実施形態の音響設計支援装置の外部の表示器１０１に、シミュレーション結果を出力する。以下それぞれの構成について説明する。
【００２７】
図１の表示器１０１は、汎用の液晶ディスプレーで構成され、各種の設定条件の入力において設定条件の入力を補助するための画面(後述図３〜図５参照。)を示したり、シミュレーションの結果を示したりする。なお、前述のとおり、この表示器１０１は、本実施形態を実施するには必須ではあるが、本実施形態の装置１の外部となる。
図１の操作部１０２は、各種の設定条件の入力、音場のシミュレーションの指示入力、スピーカ配置の最適化の指示入力、およびシミュレーション結果の表示形式の選択を受付ける。
図１のＣＰＵ１０３は、後述の外部記憶装置１０４に格納したプログラム１０を実行するものであり、操作部１０２の指示を受けて、音響設計支援装置１の他のハードウェア資源と協働してこのプログラムを実行する。
図１の外部記憶装置１０４は、例えばハードディスクなどで構成され、プログラム１０と、スピーカの周囲のインパルス応答などをＦＦＴ化したＳＰデータ１０７と、このスピーカに適するイコライザのデータであるイコライザデータ１０８と、スピーカ選択テーブル１０９（後述図６参照。）と、集会施設基本形状データ１１０を格納している（詳細は後述する。）。
また、図１のメモリ１０５は、外部記憶装置１０４に格納したデータを読み出したデータを一時的に記憶して、ＣＰＵ１０３とデータを交換する。
図１の音声出力装置１０６は、音響設計支援装置１のシミュレーションの結果として、受音面の所定の位置での音場を、図示しないヘッドホンやスピーカ等を通して音声で確認する場合に用いる。音声出力装置１０６は、図示しないＤＳＰと、Ｄ／Ａ変換器とを備えており、外部記憶装置１０４に格納されている図示しない音源のデータに、前述のＳＰデータ１０７を周波数領域で畳み込んで、Ｄ／Ａ変換器を通して、このヘッドホンから出力を行なう。
【００２８】
ここで、図１のＳＰデータ１０７Ａ、１０７Ｂについて説明する。図１のＳＰデータ１０７は、予め複素関数を用いてＦＦＴ化して外部記憶装置１０４に格納している。計算時には、計算に必要な、所定の点に対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂのみを取り出して、メモリ１０５に置く。これにより、受音点での応答を算出する際には、伝達時間の遅延については周波数領域で各周波数について、遅延時間に対応する位相遅れとして計算できる。また、ゲイン、イコライザに関しても周波数領域の演算のみで計算するから、後述する図２のシミュレーションデータ計算ＳＴ２にかかる時間を短縮できる。複数のスピーカの応答の合成に関しても同様に、周波数領域で計算できる。したがって、音響パラメータは、前記計算による周波数応答から算出でき、時間応答の長さを考慮する必要がないため、ＦＦＴ変換する時間領域のデータの長さを考慮する必要がないこととなる。一方、従来では、逆ＦＦＴ変換して、スピーカユニット間の時間領域を揃えていたので、ディレイを加味した場合には、時間軸上でのデータ数が大きくなり、その増加分についても、時間がかかるＦＦＴ変換をさらに行なう必要があるという無駄が生じていた。
なお、後述図２のＳＴ３においてヘッドホンでの音場確認の際にはディレイの大きさによってＦＦＴの長さを変える必要がある。
【００２９】
次に、補正フィルタ１０７Ｃ、１０７Ｄについて説明する。図１に示すように、メモリ１０５内の、対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂには、この符号１０７Ｃ、１０７Ｄのデータをシミュレーション途中に生成し、格納するデータが含まれる。即ち、インパルス応答のデータの他に、音源と受音点間の距離に起因する、位相遅れのフィルタデータと、距離減衰補正のためのフィルタをそれぞれフーリエ変換した、フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃと、フーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄを作成する。これらのデータはシミュレーション途中に、後述図９で示すような格子点を設定すると自動的に、フーリエ変換して、これらのデータ１０７Ｃ、１０７Ｄを作成する。
【００３０】
次に、イコライザデータ１０８について、簡潔に説明する（詳細は図７、図８で説明する。）。イコライザデータ１０８は、前記スピーカの周波数領域の特性を調整するためのイコライザ用フィルタをフーリエ変換したものであり、後述の図２のシミュレーションや最適化（ＳＴ１５参照。）の過程でメモリ１０５内にデータが作成される。具体的には、図３以降で示すようなＧＵＩ（設定方法自体は不図示。）によるパラメトリックイコライザ等の各周波数ごとのゲイン調整レベルが、スピーカユニットごとにユーザの設定により条件設定できる（図２のＳＴ１３に相当。）。また、後述の図２のＳＴ１７において、詳しくは後述の図７（Ｃ）、図８で示すような最適化により、スピーカユニットごとに自動的にイコライザのパラメータが設定できる。この設定したイコライザは、図２のＳＴ１３の条件設定の過程で、一旦インパルス応答のデータに変換して、その後このデータはＦＦＴ変換され、周波数領域のデータとして格納される。
【００３１】
次に、スピーカ選択テーブル１０９について簡潔に説明する（後述図６の説明で詳述する）。スピーカ選択テーブル１０９は、後述図３、図４で条件設定した場合に、自動的に具体的なスピーカの候補を選択するのに用いる。その判断をするためのデータを格納している。
【００３２】
次に、集会施設基本形状データ１１０のデータ構造について、図１（Ｂ）を参照して説明する。図１（Ｂ）に示すように、集会施設基本形状データ１１０のデータは、集会施設名称と、その形状の座標データと、画像ビットマップの組み合わせを複数個、外部記憶装置１０４または、メモリ１０５に記憶している（画像ビットマップの例については、図３の形状選択１１Ｄを参照。）。なお、この座標データには、集会施設の空間の形状を設定する後述図４の設定項目も含まれている。
【００３３】
なお、本実施形態の装置では、断りなき限り、以後において「スピーカ」は、説明の容易のため、アレイスピーカを示すものとする。ただし、本発明は、必ずしもアレイスピーカに限らない。
【００３４】
次に、図２を用いて、本実施形態の音響設計支援装置１の全体のフローの概略を予め簡単に説明する。図２は、本実施形態の装置の動作の全体のフロー図を示している。このフローは、大きく分けて、ＳＴ１〜ＳＴ３の段階を有している。
ＳＴ１では、シミュレーションの条件を設定する条件設定を行なう。
ＳＴ２では、この条件設定に基づきシミュレーション結果を表示するための特性を表したデータであるパラメータデータを計算する。この計算においては、以下のデータを用いる。
即ち、前述のとおり、音響設計に使用する各種スピーカについて、その方向ごとのインパルス応答の実測値データがそれぞれ予めフーリエ変換されたスピーカの特性データである全方向別ＳＰデータ１０７Ａを予め格納している。
そして、前述のとおり、スピーカの周波数領域の特性を調整するためのイコライザ用フィルタをフーリエ変換したイコライザデータ１０８（メモリ１０５内）がユニットごとに
シミュレーションの過程で、ユーザが設定、または自動計算される。
また、フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃ、
およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄと、
がシミュレーションの過程で、図９に示すような格子点設定時に作成される。
これらから分かるように、１０７Ａ、１０７Ｂ、１０７Ｃ、１０７Ｄのデータは、すべてＦＦＴ変換された周波数領域のデータとして持っている。特に位相補正フィルタ１０７Ｃ、距離減衰補正フィルタ１０７Ｄを周波数領域で持っているので、スピーカが複数であっても、位相をそろえるため逆ＦＦＴ変換して時間軸上で加算する必要がなく、すべて周波数領域で計算するので、高速で音響パラメータを算出できる。
ＳＴ３では、この音響支援装置のシミュレーション結果を、図１の表示器１０１に出力する。
条件設定ＳＴ１では、このシミュレーションに必要な、さまざまな条件を設定する。ＳＴ１１からＳＴ１４までの条件を設定する。以下、説明する。
ＳＴ１１では、スピーカが置かれる空間、例えば集会施設等の形状の情報（以下、単に「空間の形状」という。）を設定する。具体的には、空間の概略形状を選択すると共に、形状の詳細を数値入力する（後述の図３、図４の説明で詳述する。）。
ＳＴ１２ではスピーカの選択を行い、それを空間のどこに配置するかを設定する。
ＳＴ１３では、その設置されたそれぞれのスピーカの設置条件を設定する。例えばアレイスピーカのユニット間の角度などである。
ＳＴ１４ではこのユニット間の干渉の条件を考慮するのか否か、受音面の格子点（後述、図９参照。）をどれだけ細かく取るかなどのシミュレーションの条件を設定する。
【００３５】
図２のＳＴ１に示す条件をすべて設定すれば、ＳＴ２、ＳＴ３により、シミュレーション結果が表示器１０１に表示される。しかしながら、通常、このようなシミュレーションを行なう目的は、図２に示すＳＴ１の条件を最適化して、スピーカの設定設置条件の最適設計をすることにあるのであって、シミュレーション結果を表示器１０１に表示することが目的でない。したがって、音響の設計者は、図２に示すＳＴ１〜ＳＴ３のような手続きを繰り返して、最適化することになるが、このような作業は、相当手間がかかる。そこで、本実施形態の音響設計支援装置１では、ＳＴ１５において、ＳＴ１で設定した空間の形状の情報を受けて、スピーカの角度およびスピーカの設定の自動最適化や支援を行っている。
【００３６】
この自動最適化に関する図２のＳＴ１５は、ＳＴ１６とＳＴ１７の段階を有している。ＳＴ１６では、スピーカの使用できるスピーカの選択肢の候補を表示器１０１に示すと共に、操作部１０２によりスピーカが選択された場合には、ＳＴ１で設定した空間に配置された様子を表示器１０１に示す。
ＳＴ１７では、設置されたアレイスピーカの角度（水平方向、垂直方向）およびユニット間の角度の最適な角度の組み合わせパターンを自動的に算出する。ここで、アレイスピーカの角度とは、スピーカ全体の指向軸の代表値となるもので、基準とする任意のユニットの指向軸の水平方向、垂直方向の角度のことであり、ユニット間の角度とは、隣接するユニット間の開き角度のことである。
【００３７】
以下、図２のＳＴ１の条件設定の各段階であるＳＴ１１〜ＳＴ１７について、図３以降の図を示して、具体的に説明する。なお、以下の図面の符号は、理解の容易のため、図２で示したステップ番号と略対応している。
【００３８】
まず、図２の空間形状設定ＳＴ１１について、図３、図４を用いて説明する。図３は、スピーカが配置される空間の概略形状を設定するためのＧＵＩ（graphical user interface）の一例を示す図である。この図３に示すように、空間形状設定画面１１Ａを図１の表示器１０１に示して、スピーカが設置される空間の形状の概略を設定できるようにする。図３に示すように、形状選択１１Ｃでは、空間の概略形状の種類を選択でき、扇型または箱型の形状のいずれかを選択できるようにする。ここで、例えば、形状選択１１Ｃとして、操作部１０２の図示しないマウス等で「扇形」にチェックマークを入れて選択した場合には、形状選択１１Ｄの画面表示には、扇形をした音響施設等の形状例が、図３に示すように、複数表示すようにする。また、前述のマウス等で、形状選択１１Ｄの中から一つの形状を選択することができるようにする。
【００３９】
図３の形状選択１１Ｄに示すような扇形のうちから１つを選択した場合には、空間形状設定画面１１Ａは、図４に示す空間形状設定画面１１Ｂに切り替わり、前述の６つの空間形状の一つが空間形状表示１１Ｅの欄に空間の形状１１Ｆが線図で示される。図４は、スピーカが配置される空間の概略形状を設定するための形状パラメータを入力するＧＵＩの一例を示す図である。この形状選択１１Ｄは、図１の外部記憶装置１０４で格納した集会施設基本形状データ１１０から読み出して表示器１０１に出力する。
【００４０】
図４に示す空間形状設定画面１１Ｂでは、形状設定入力１１Ｇにおいて、スピーカが設置される空間の形状を、数値で入力することができるようになっており、壇上の幅や音響施設の高さや奥行き、各階の高さやスロープの傾きなどのパラメータを数値入力により設定することができる。このような設定を行なった場合に、形状のパラメータの数値を修正したときは、線図で示された空間の形状１１Ｆがこの数値の変更に合わせて変化するようにする。そして、このような空間形状設定画面により、スピーカが置かれる形状を設定できる。この形状設定入力１１Ｇでは、図１の外部記憶装置１０４で格納した集会施設基本形状データ１１０から読み出して必要なデータを記載する。例えば、扇形なら、その扇形の角度が必要であり、１階のみならず、２階、３階があるならその形状データを記載する欄が必要かを集会施設基本形状データ１１０から読み出して記載する。
【００４１】
図４の決定ボタン１１Ｈを押した場合には、図５に示すスピーカの選択＆配置設定画面１２に切り替わる。図５は、図１のＳＴ１２、ＳＴ１６に対応しており、このようなスピーカの選択＆配置設定を行なうためのＧＵＩの一例を表す図である。スピーカの選択＆配置設定画面１２では、用途選択表示１２Ａと、空間形状表示１１Ｅと、形状データ１２Ｂと、スピーカの設置位置１２Ｃとが表示される。
【００４２】
図５に示すような空間形状表示１１Ｅの欄には、図３、図４で設定した空間の形状に基づいて、略実際の空間の形状の比率で形状を示すようにする。
図５に示すような用途選択表示１２Ａでは、音響施設等の使用目的を選択できるようにし、「音楽」、「スピーチ」にチェックマークを入れて、そのいずれか、またはその両方を選択できるようにする。ここで、「音楽」を選択した場合には、例えば、音圧レベルの周波数特性等の音質に関する音響性能を重視した音響設計であり、「スピーチ」を選択した場合には、例えば、音声の明瞭度に関する音響性能を重視した設計であるため、音響設計の目的の違いによりそれぞれ最適な設計内容とすることができる。
図５に示すようなスピーカの設置位置１２Ｃでは、スピーカを設置する概略の設置位置を選択できるようにする。例えば、図５のスピーカの設置位置１２Ｃのように舞台の中央側の「センタ」、舞台の下手側の「レフト」、舞台の上手側の「ライト」を選択できるようにする。
図５に示すような用途選択表示１２Ａ、スピーカの設置位置１２Ｃの設定項目それぞれを、音響の設計者が前述のマウス等でチェックマークを入れて選択した場合には、本実施形態の装置では、最適なスピーカの候補を具体的に提示するようになっている。この選択は、図２のＳＴ１６に対応しており、音響設計支援装置１により自動的に行なわれる。
このスピーカの最適なスピーカの候補の選択は、図１のスピーカ選択テーブル１０９から、最適な候補を選択するようにする。この図１のスピーカ選択テーブル１０９のデータ構造は、図６のようなデータテーブルとなっている。図６は、スピーカ選択テーブル１０９のデータ構造を表す図である。スピーカ選択テーブル１０９は、図３、図４で設定した空間の形状の情報に基づいて適切なスピーカを選択するのに適したデータ構造となっており、スピーカタイプ名称１０９Ａ、面積規模１０９Ｂ、用途１０９Ｃ、設置場所１０９Ｄ、縦横比率１０９Ｅを備えている。例えば、形状データ１２Ｂに示す面積（受音面の面積）は４５０ｍ２であり、スピーカの設置位置１２Ｃで「センタ」にチェックしているから、図スピーカ選択テーブル１０９で選択できるのは、図５の最適なスピーカの候補１６に示すように、スピーカＤ、スピーカＪとなる。
【００４３】
このように、本実施形態の装置では、いろいろな設計条件の変化に対応して自動的に最適なスピーカの候補１６を示すことができる。従来は、スピーカの選択及び手配は、カタログを参照等する必要があり、手間のかかる作業であったが、本実施形態の装置によれば、設計者は、このような候補の中からスピーカを選択するだけでよく、音響設計を効率的に行なうことができる。特に、繰り返し条件を設定し直す場合には効果的である。
【００４４】
次に、同じく図５を用いて、アレイスピーカが配置された状態を表すＧＵＩについて説明する。図５の最適なスピーカの候補１の中から、スピーカを選択した場合には、図５の空間形状表示１１Ｅには、選択したアレイスピーカ１６Ａが空間の形状１１Ｆの縮尺で示される。これにより、空間にどのようにアレイスピーカ１６Ａが配置されるかを視覚的に確認できる。このアレイスピーカ１６Ａの表示も、図２のＳＴ１６の段階に相当し、この表示により、図２のＳＴ１６の段階は終了し、ＳＴ１２に戻る。
【００４５】
また、図５に示すアレイスピーカ１６Ａの表示がされた場合には、空間形状表示１１Ｅには、表示されたアレイスピーカ１６Ａの守備範囲を選択できるようにする。例えば、図５の守備範囲の設定１６Ｅは、空間の一階部分の受音面の半分を設定した場合を表示している。その他、空間全体、１階部分全体、２、３階部分全体のいずれかをマウス等によるＧＵＩにより操作部１０２から選択入力できるようにする。この選択入力は、図２のＳＴ１２に相当しており、その後、図２のＳＴ１７のステップにおいて、音響設計支援装置１のＣＰＵ１０３は、アレイスピーカの角度およびユニット間の角度の条件設定を行なう。
【００４６】
次に、図７〜図１０を用いて、図２で示したＳＴ１７について説明する。図７はアレイスピーカの角度およびユニット間の角度の条件設定を自動的に計算する方法の概念図である。従来では、アレイスピーカのユニットの設置角度を最適設計するのは、図２に示すようなシミュレーションを繰り返す必要があり、設計者の試行錯誤に頼らざるを得ないところが多かったが、本実施形態の装置ではこのような設定条件を自動的に計算するようにする。
【００４７】
図２のＳＴ１７の計算は、図７に示すように（Ａ）〜（Ｅ）までの５段階に分かれている。まず、この計算の目的は、図５の最適なスピーカの候補１６の中から選択したアレイスピーカ１６Ａについて、アレイスピーカの角度、およびスピーカ選択テーブル１０９のユニット間の角度１０９Ｆの角度について、それぞれの最適値を求めることであり、その最適値は、一言で述べると「受音面エリア内の音圧レベルの均質化、最適化」を達成するためのものである。そして、この最適値の指標として最終的に考慮するのは、受音面全体の音圧レベルに偏りがないことであり、具体的には、図７の（Ｄ）に示すように、受音面全域に設定した格子点の音圧レベルの標準偏差が最小であることである。
【００４８】
しかしながら、図７（Ｄ）に示すような標準偏差を試行錯誤でいきなり算出するのは、受音面は広いだけでなく、受音面に届く音声が必ずしもユニット１つではないことから、計算効率の面で容易でない。そこで、本実施形態の装置では、まず、図７の（Ｂ）、（Ｃ）の段階に示すように、スピーカが向いている方向であるスピーカの軸線１７Ｅ、１７Ｆ、１７Ｇ（以下、単に「軸線」という。）と受音面との交点である軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（以下、単に「軸点」という。）における音圧レベルの周波数特性の最適化を行なう。以下、さらに詳細に図７の（Ａ）〜（Ｅ）の段階について説明する。
【００４９】
図７（Ａ）に示すように、ユニット間の角度の設定は、図６に示すスピーカ選択テーブル１０９のユニット間の角度１０９Ｆから所定の角度を設定する。この角度は、アレイスピーカそれぞれに固有のものであり、実際の設置時には、アレイスピーカ１６Ａのジグでユニット間の角度を設定するものである。このユニット間角度をθｉｎｔとする。また、設置されるアレイスピーカの角度は、水平方向、垂直方向について設定する必要があり、この角度の組を（θ、φ）とする。ここで、水平方向の角度θは、−１８０度＜θ≦１８０度であり、垂直方向の角度φは、−９０度≦φ≦９０度である。アレイスピーカを構成する各スピーカユニットの設置角度は、これらの角度（θｉｎｔ、θ、φ）で決定される。具体的に述べると、本実施形態の装置では、アレイスピーカユニットは３つ使用するから、θｉｎｔは、ユニット１６Ｂ、ユニット１６Ｃ間の相対角度θｉｎｔ１と、ユニット１６Ｃ、ユニット１６Ｄ間の相対角度θｉｎｔ２とを設定する必要がある。
【００５０】
また、この図７（Ａ）に示すユニットの角度の設定は、後述する図７（Ｅ）に示すように、角度を変えながら、前述した指標が最小となるアレイスピーカの角度（θ、φ）と、ユニット間の角度θｉｎｔ（ｉ＝１〜２）を探索する。ユニット間の角度θｉｎｔ（ｉ＝１〜２）については、スピーカ選択テーブル１０９の中で、ピッチが決められる。後述の図１０に示すように、設置するアレイスピーカの角度の設定１７Ｈについては、計算時間短縮のために、はじめは、この角度のピッチを大きくとって変化させる。
ここで、設定角度（θｉｎｔ、θ、φ）のパターン数について例を挙げて説明する。たとえば、この刻み幅は、３０度と設定することができる。図７（Ａ）に示すように、図６に示す最適なスピーカの候補１６からスピーカタイプ名称１０９ＡとしてスピーカＤを選択した場合には、アレイスピーカの角度を−１８０度＜θ≦１８０度、−９０度≦φ≦９０度の範囲で、３０度毎に変化させる。更に各アレイスピーカユニットについてユニット間角度を３０度から６０度の範囲で、２．５度毎に変動させることができる。即ち、θとして１８０度、φとして９０度を、またθｉｎｔとして６０度を選択して、図７（Ａ）のように（θｉｎｔ、θ、φ）の設定１７Ａを行なう。この場合、θは、−１８０度から１８０度の範囲で３０度ごとなので１２通り、φは、−９０度から９０度の範囲で３０度毎なので７通りある。また、θｉｎｔは図６に示すように、スピーカタイプＤは、前記の当初の設定可能範囲幅が３０度（３０度から６０度）で、刻み幅は２．５度刻みなので１３通り（（６０−３０）／２．５＋１＝１３）となる。かつ、θｉｎｔは、θｉｎｔ１とθｉｎｔ２について２回掛け合わせることになる。したがって、合計は１２×７×（１３×１３）＝１０９２通りとなる。なお、通常各スピーカは、対称に組み合わせるので、θｉｎｔ１＝θｉｎｔ２として計算することができ、上記合計は１２×７×１３＝１０９２通りとなる。
【００５１】
次に、図７（Ｂ）に示すように、軸点の位置の計算を行なう。前述のように、スピーカが向いている方向であるスピーカの軸線１７Ｅ、１７Ｆ、１７Ｇと、受音面との交点である軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ（以下、単に「軸点」という。）の位置を、前述の（θｉ、φｉ）と図４のようにして設定した空間の形状１１Ｆとから算出する。
【００５２】
次に、図７（Ｃ）に示すように、図７（Ｂ）で求めた軸点での音圧レベルの周波数特性を最適化する。この図７（Ｃ）の具体的な説明は図８の説明で詳述するが、ここでは、簡潔にその概略を説明する。図７（Ｃ）における最適化は、前述のとおり、図７（Ｄ）の指標の計算を効率よくするためのものであり、一言で述べると、この処理は、「軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ相互間の音圧レベル及びその周波数特性を均質化するイコライザ特性を求める」ものである。一般にアレイスピーカ１６Ａの各ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、ブロードな指向特性を有しているため、例えば、軸点１７Ｂにはユニット１６Ｄからの音声も到達し、またユニット１６Ｂの音声は軸点１７Dにも到達するので、軸点１７Ｂの音量が小さいような場合、単にユニット１６Ｂの音圧レベルを上げる操作のみを行なうと他の軸点１７Ｃ、１７Ｄの音量も上がってしまい、かえってバランスが崩れる場合がある。そこで、本実施形態の装置では、各ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのいろいろなイコライザを組み合わせたパターンを用意する。そして、それぞれのパターンに従い、前述した図１のＳＰデータ１０７（スピーカから見た全角度のインパルス応答をＦＦＴ化したデータ）を用いて、図７（Ａ）で設定した角度で設置したアレイスピーカ１６Ａのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄから伝達され、軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄで受ける音声の周波数特性を算出し、最適パターンを選択する。以下、フローの各段階の概略を説明する。
【００５３】
まず、図７（Ｃ）のＳ１７１において、予め基準周波数帯域ｆｉ（ｆｉは離散値（ｉ＝１〜Ｎ））を設定する。基準周波数帯域ｆｉは、例えば、パラメトリックイコライザのチャンネルに合わせて６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、８ｋＨｚのいずれかに設定することができる。
図７（Ｃ）のＳ１７２において、基準周波数帯域のゲインを調整するイコライザのパターン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）ｆＨｚをユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄそれぞれについて設定する。
図７（Ｃ）のＳ１７３において、このパターンについて、前述の軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄにおける音圧レベルの周波数特性を計算して、各基準周波数帯域での軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄのばらつきが大きくなるパターンを選出する。具体的には、軸点１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ間の分散を各基準周波数帯域ごとに計算し、さらに、この値の絶対値の平方根をとり、各基準周波数帯域ごとの標準偏差を計算する。なお、この標準偏差は、特定の周波数のゲインのばらつき度合いを示すものであり、この値が小さいほうがばらつき具合が小さいことになる。したがって、標準偏差が小さいパターンほど、適切なパターンとなる。
【００５４】
そして、各周波数ごとに独立に最適なパターン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）ｆｉＨｚを選択する。
これらの段階により、Ｓ１７４で、ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのイコライザを決定する。
【００５５】
この決定したイコライザのパラメータは、上述の通り、パラメータを決定する段階では周波数ごとにパターンを選択したが、決定したイコライザのパラメータは、これをパラメトリックイコライザに設定するために、周波数ごとでなく、ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄごとに、データを外部記憶装置１０４等に保存する。
【００５６】
なお、この図７（Ｃ）に示す段階においては、図示していないが、ＳＰデータ１０７に基づいて、音圧レベルの最適化も行なう。
また、図７（Ｃ）のようにして算出したイコライザのパラメータは、ＦＦＴ化して図１の外部記憶装置１０４にイコライザデータ１０８として保存する。このようにすれば、図２に示したシミュレーションパラメータ計算Ｓ２で、周波数領域の畳み込み演算のみで、このシミュレーションパラメータを計算でき、迅速に計算結果を出力できる。前述のとおり、音響設計支援装置においては、何度も条件を変更して、繰り返しシミュレーションを行なって最適設計を行なうが多く、このような装置に対し、イコライザのパラメータをＦＦＴ化することが効果的である。
【００５７】
図７（Ｄ）においては、受音面エリア内の音圧レベルの標準偏差を、図７（Ｃ）でもとめたユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのイコライザパラメータに基づいて算出し、受音面エリア内の音圧レベル及びその周波数特性を算出する。そのため、Ｓ１７５〜Ｓ１７７の段階を行なう。以下、各段階について説明する。
【００５８】
図７（Ｄ）のＳ１７５において、受音面エリア内を、例えば、図９に示すような格子点１7Ｊを設定する。そして、この格子点１7Ｊは、この受音面エリア内全体の位置の代表として利用する。この格子点１7Ｊを設定すると、フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃ、およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄと、を計算して外部記憶装置１０４に格納する。
【００５９】
図７（Ｄ）のＳ１７６において、この格子点１7Ｊそれぞれでの音圧レベルを図１のＳＰデータ１０７等（１０７Ｂ〜Ｄ）のスピーカユニットの畳み込み演算により計算する。
即ち、スピーカユニットごとに
（フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃと、およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄのデータと、
ＦＦＴ変換したイコライザデータ１０８と、
対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂ）これらすべて畳み込んで周波数領域で計算する。
ここで、前述のとおり、対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂは、スピーカから見た角度別のインパルス応答のデータを予めＦＦＴ化して、周波数特性のパラメータとして格納したものである全方向のＳＰデータ１０７Ａから読み込んだものであり、符号１０７Ｃ、１０７Ｄ、１０８は、シミュレーション過程で、手動または自動的に設定したものである。
したがって、ユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄから伝達され、格子点１７Ｊそれぞれの位置で受ける音声の音圧レベル、周波数特性を算出できる。この音圧レベルの算出は、本実施形態の装置では、基準周波数を定め、前述の周波数特性から算出される、この基準周波数におけるゲインの２乗を当該基準周波数ごとにすべて足し算する値を用いることで代用する。この基準周波数のゲインは、図７（Ｃ）でもとめたユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのイコライザパラメータと、上記補正したＳＰデータ１０７をユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄごとに周波数領域で畳み込み演算し、これらのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの出力を重ね合わせることにより行なう。そして、格子点１７Ｊそれぞれの位置での周波数特性を、基準周波数ごとのデータを２乗して、足し算、または重み付きで足し算したデータを、前述のとおり音圧レベルを表す値として蓄積する。この基準周波数帯域は、前述した図７(Ｃ)の基準周波数帯域と必ずしも同じにする必要はないが、例えば、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、８ｋＨｚのいずれかに設定することができる。
【００６０】
図７（Ｄ）のＳ１７７において、Ｓ１７６で求めた格子点１７Ｊそれぞれの位置での音圧レベルのデータについて、分散σ２を求める。この分散σ２の平方根を計算して、受音面全体の標準偏差σを算出する。なお、この標準偏差は、特定の周波数のゲインのばらつき度合いを示すものであり、この値が小さいほうが、受音面全域の各点のばらつき具合が小さいことになり、より好ましい値となる。
【００６１】
図７（Ｅ）において、アレイスピーカ１６Ａ（図５参照。）のユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの水平角度、垂直角度（θｉ、φｉ）を設定しなおして、（Ａ）〜（Ｄ）を繰り返し行なう。これにより、図７（Ｄ）の手順のようにして求めた標準偏差が最小となる角度設定のパターンを選出する。その場合において、角度の探索は、計算時間を短縮するため、前述のとおり、はじめは、設置するアレイスピーカの角度ピッチを大きく設定し、その後、この角度ピッチを小さく設定して行なう。その具体的なフローは、後述の図１０で説明する。
【００６２】
以上、図７を用いて説明したとおり、アレイスピーカ１６Ａの最適なアレイスピーカの角度およびユニット間の角度の算出は、図７（Ａ）のように角度パターンを設定し、図７（Ｄ）のように受音面エリア内の音圧レベルの標準偏差（即ち、音圧のばらつき具合を表す指標）を計算して、その最小値を探索するものであるが、計算効率を良くするため、その前提として、図７（Ｃ）に示すように、まず、軸点１７Ｂ、１７Ｃ，１７Ｄの周波数特性を最適化するイコライザ特性を求めている。
【００６３】
次に、図７（Ｃ）に示した段階を、図８を用いてさらに具体的に説明する。図８は、図７（Ｃ）に示す軸点での周波数特性の最適化を表すフロー図と、その最適化に用いるイコライザの設定例を表す図である。
図８（Ａ）のＳ１７１において、３つのユニット１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの周波数ゲインの指標として基準周波数帯域ｆｉを８帯域(６３〜８ｋＨｚ)に順次設定する。基準周波数帯域は、パラメトリックイコライザの各チャンネルの中心周波数であり、例えば、図８（Ｂ）に示すように、６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、８ｋＨｚのいずれかに設定する。
図８（Ａ）のＳ１７２において、図７（Ｃ）で説明したゲイン設定のパターン（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３）ｆＨｚは、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を１ｄＢ刻みで０ｄＢ〜−１０ｄＢとする。したがって基本周波数１つ（例えば６３Ｈｚ）につき、１１３通りのパターンを設定するから、全体として８×１１３通りのパターンを設定する。また、パターンそれぞれについて、ユニットごとにイコライザのデータをまとめて、ＦＦＴ変換したデータとしてイコライザデータ１０８として保存する。
図８（Ａ）のＳ１７３において、各パターンで軸点でのゲイン計算を行い、その中から最適パターンの選択を行なう。この段階は、さらにＳ１７３１〜Ｓ１７３３に分けることができる。
図８（Ａ）のＳ１７３１において、軸点でのゲイン計算は、図７（Ｂ）で示したように、アレイスピーカ１６Ａから伝達され、軸点１７Ｂ，１７Ｃ、１７Ｄそれぞれで受ける音声の周波数特性を図１のＳＰデータ内の１０７Ａ〜Ｄに基づいて算出し、基準周波数帯域ｆｉごとにその周波数ゲインのデータを蓄積する。
この計算は、スピーカユニットごとに
（フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ１０７Ｃと、およびフーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ１０７Ｄのデータと、
ＦＦＴ変換したイコライザデータ１０８と、
対応する方向のＳＰデータ１０７Ｂ）これらすべて畳み込んで周波数領域で計算する。
なお、このデータ数は、ユニット数３つとなるから、本実施形態の装置では、集積するデータ数は合計すると、３つ×８帯域＝２４個である。
Ｓ１７３２において、基準周波数帯域ｆｉごとに、この３点の周波数ゲインのデータについて標準偏差を求める。
Ｓ１７３３において、Ｓ１７２で設定したパターン１１３通りすべてについて、Ｓ１７３１〜Ｓ１７３２の段階を繰り返し計算して、Ｓ１７３２の標準偏差の標準偏差が最小となるものを求める。
以上、図８（Ａ）のＳ１７３１〜Ｓ１７３３の段階により、基準周波数帯域ごとに、軸点１７Ｂ，１７Ｃ、１７Ｄ間の音圧レベルの標準偏差が最小となるイコライザゲイン（図８（Ｂ）に示す点に相当。）を求めることができる。これらを上述の８つの基準周波数帯域すべて繰り返して、図８（Ａ）のＳ１７４において、イコライザゲインのパターンを決定できる。このパターンは、前述の図７（Ｃ）の説明のとおり、ユニットごとにまとめ直して、外部記憶装置１０４に保存する。そして図８（Ａ）のフローは終了する。
【００６４】
次に、図７(Ａ)、(Ｅ)で示したアレイスピーカの角度およびユニット間の角度を設定して探索し、最適な角度を決定する方法について、図１０を用いて具体的に説明する。図１０は、このような角度の最適化を行なうための具体なフローの一例を表す図である。
図１０のＳ２１において、図７（Ａ）で設定した角度を、水平方向、垂直方向とも３０度ごとに設定したアレイスピーカの角度パターン（θ、φ）を設定し、次にそれぞれのアレイスピーカの角度についてユニット間の角度θｉｎｔを設定する（図７（Ａ）の説明参照。）。このときユニット間の角度の選出では、前述のように、アレイスピーカ１６Ａには図６のようなそれぞれ予め設定できる固有の角度の範囲とピッチがあり、その範囲から選択してパターンを用意する。ここで、θは、−１８０度＜θ≦１８０度、φは、−９０度≦φ≦９０度の範囲で、３０度毎に設定する。
そして、Ｓ２２において、格子点（例えば図９の１７Ｊ参照。）間の音圧レベル（図７（Ｄ）で説明した、基準周波数ごとのゲインの２乗和で代用する。以下同じ。）の標準偏差が小さいもののベスト５となる角度パターン（θ、φ）を選出する。その選出に当たっては、ユニット間角度θｉｎｔを複数設定して、その中から最適なθｉｎｔを選出する必要があり、Ｓ２７のサブルーチンをパターンごとに実行する。
【００６５】
ここで、図１０のＳ２７のサブルーチンについて説明する。Ｓ２７は、ユニット間の角度決定フローである。Ｓ２２において選出したアレイスピーカの角度パターン（θ、φ）について、さらに、Ｓ２７１では、ユニット間角度θｉｎｔを複数設定する。この角度は、図７（Ａ）で説明したとおりである。
Ｓ２７２において、Ｓ２２、Ｓ２７１で設定した角度（θｉｎｔ、θ、φ）について、
それぞれ、Ｓ２８のエリア内標準偏差計算フローを実行する。ここでは、（θ、φ）は固定であり、θｉｎｔのみ変動させて、それぞれ、Ｓ２８の段階を実行する。
このＳ２８の各段階Ｓ２８１〜Ｓ２８３はそれぞれ図７(Ｂ)〜（Ｄ）の段階に相当している。そこで、前述した説明を代用してここでは説明を省略する。
Ｓ２７３において、Ｓ２７２で計算した中から標準偏差が最小値となるユニット間角度θｉｎｔを選択する。その後、Ｓ２７のサブルーチンは一旦終了するが、（θ、φ）の組を変えて、更にＳ２７のフローは繰り返し行なわれることになる。
そして、Ｓ２３では、（θ、φ）の組を変えて、Ｓ２７のサブルーチンで計算した最小値のうち、最も小さいベスト５を選出する。
【００６６】
図１０のＳ２３では、Ｓ２２で選出した５つの角度パターン（θ、φ）のそれぞれの前後１５度の組み合わせを設定する。例えば、選出したベスト５の角度パターンのうちの１つのパターンの最適値が（θ、φ）について（３０度、４５度）であったとすると、θについて１５度、３０度、４５度についてパターンを新たに設定すると共に、φについて３０度、４５度、６０度についてパターンを新たに設定する（３２通り）。同様に、前記選出したベスト５について、それぞれの（θ、φ）のパターンを考えると、（５×３２）通りあり、このように設定した各（θ、φ）それぞれに対して前述で説明したＳ２７のサブルーチンで、ユニット間の角度θｉｎｔを設定してθｉｎｔの最適化を行なう。
そして、図１０のＳ２４において、新たに設定したパターンについて、Ｓ２２と同様に、パターン探索を行い、候補を５つ選択する。
図１０のＳ２５では、Ｓ２３〜Ｓ２４と同様であるが、角度を１５度ピッチでなく、５度として、設定する。例えば、選出したベスト５の角度パターンのうちの１パターンの最適値が、θについて４５度であったとすると、４０度、４５度、５０度についてパターンを新たに設定する。
図１０のＳ２６では、Ｓ２５で設定した角度について、Ｓ２２、Ｓ２４と同様、それぞれＳ２７のサブルーチンを用いて、（θｉｎｔ、θ、φ）を決定する。このＳ２６では、Ｓ２２、２４と異なり、ベスト５でなく最適値を１つ選択して、θｉｎｔ、θ、φ）を最終的に決定する。
【００６７】
以上で説明した図１０の説明のとおり、角度の範囲をはじめは粗く、次第に狭めて探索することにより、探索時間を節約できる。また、このような探索により、計算コストの次数の面から、計算上不可能となることを防ぐことができる。
【００６８】
次に、図１１を用いて、図３、図４で説明したＧＵＩによる空間の形状入力の動作に関するフローを示して説明する。図１１は、この空間の形状入力のフローの一例を表す図である。このフローは図２の段階の空間形状設定Ｓ１１に対応している。
図１１のＳ１１１において、図３で示した形状選択１１Ｃにより、扇型であるか箱型であるかの選択がなされたか否か判断する。扇型であればＳ１１１の判断はＹとなり、図１１のＳ１１２において、図３に示すような形状選択１１Ｄにおいて、扇型の形状例を複数表示する。
扇型でなければＳ１１１の判断はＮとなり、Ｓ１１３に進み、図３に示すような形状選択１１Ｄと同様、箱型の形状例を複数表示する。
図１１のＳ１１４において、Ｓ１１２の扇型の形状選択１１Ｄ、またはＳ１１３の箱型の形状選択の中から形状の選択がなされたか否か判断する。選択がない場合にはＮとなり待機する。選択がない場合には、表示器１０１の画面を切り替えて、次のＳ１１５に進む。
図１１のＳ１１５において、空間の形状を特定するための数値の入力がなされたか否か判断する。この数値がすべて入力されなければＮとなり、入力されるまで待機する。
図１１のＳ１１６において、空間の形状を特定するための数値の入力（Ｓ１１５）からその空間の平面的な面積規模と形状の平面的な縦と横の比率を計算する。
図１１のＳ１１７において、図３の決定ボタンが押されたか否か判断する。当該決定ボタンが押された場合には、フローは終了するが、押されない限り、Ｓ１１５に戻って、数値入力した数値の変更を受け付ける。
以上、図１１のようなフローの段階により、ＣＡＤデータを入力することなく、本実施形態の音響設計支援装置のみで、容易に空間の形状を設定できる。また、上述のＳ１１１において、音響施設の典型的な形状は、おのずと決まっているから、本実施形態の装置では、ＣＡＤデータを入力するまでもなく、空間の形状を特定できる。
【００６９】
次に、図１２を用いて、図５の説明で示したような最適なスピーカの候補１６を選出するフローについて説明する。図１２は、このようなフローの一例を示している。
Ｓ１６１、Ｓ１６２では、図５で示したような用途選択表示１２Ａ、スピーカの設置位置１２Ｃが選択されたかどうか判断し、選択されない場合はＳ１６１、Ｓ１６２の判断はＮとなり待機する。Ｓ１６１、Ｓ１６２のいずれもが選択された場合は、Ｓ１６３へ進む。
図１２のＳ１６３では、図１の外部記憶装置１０４またはメモリ１０５から、図６で示したようなスピーカ選択テーブル１０９を参照する。そのとき、Ｓ１６１、Ｓ１６２で入力したデータと、図６のような用途１０９Ｃ、設置場所１０９Ｄと比較して条件を満たすか判断する。また、図１１のフローの段階のＳ１１６で計算した面積規模、縦横比率と図６のような面積規模１０９Ｂと縦横比率１０９Ｅのデータとを比較して条件を満たすか判断する。
Ｓ１６４において、スピーカ選択テーブル１０９の条件を満たすものを選択し、図５に示すように、最適なスピーカの候補１６を表示器１０１に表示出力する。
以上、図１２の説明のとおり、図１１で説明したような空間の形状について設定したデータと、スピーカ選択テーブル１０９とを比較参照して、最適なスピーカの候補を選択できる。
【００７０】
このようにして、図３〜図１２で設定した条件設定および自動最適化／支援によって、従来、試行錯誤により最適化していた条件設定をほぼ自動化することができる。そして、その最適化の結果に基づいて、図２のシミュレーションパラメータ計算ＳＴ２を行い、結果の出力ＳＴ３により、最適化の結果を音圧分布表示や、ヘッドホンによる音場確認が可能となる。
【００７１】
なお、図１〜図１２で説明した数値、ユニット数、図３の扇形または四角の形状、図４〜６のＧＵＩ等は、説明容易のために例示した実施形態の一例であって、本願発明の語句を拘束するものではない。また、これらの図で示したフローは実施形態の一例である。特に、条件設定、パターン設定は、説明の容易のため、繰り返すフローの一部となっていることとしたが、一度設定すると、繰り返しルーチンの中では何度も設定する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態の音響設計支援装置の内部構成および、集会施設基本形状データのデータ構造を表す図を示す。
【図２】本実施形態の音響設計支援装置の動作の全体のフロー図の概略を示す。
【図３】スピーカが配置される空間の概略形状を設定するためのＧＵＩの一例を表す図を示す。
【図４】スピーカが配置される空間の概略形状を設定するための形状パラメータを入力するＧＵＩの一例を表す図を示す。
【図５】スピーカの選択＆配置の表示を行なうためのＧＵＩの一例を表す図を示す。
【図６】スピーカ選択テーブルのデータ構造を表す図を示す。
【図７】アレイスピーカのユニット間の角度条件設定を自動的に計算する方法の概念図を示す。
【図８】図７（Ｃ）に示す軸点での周波数特性の最適化を表すフロー図と、その最適化に用いるイコライザの設定例を表す図を示す。
【図９】受音面エリア内を格子点で区切った一例を示す。
【図１０】図７（Ｅ）に示す角度の最適化を行なうための具体的なフローの一例を示す。
【図１１】図３、図４で説明したＧＵＩによる空間の形状入力のフローの一例を示す。
【図１２】図５で説明した最適なスピーカの候補を選出するフローの一例を示す。
【符号の説明】
【００７３】
１−音響設計支援装置
１０−プログラム
１０１−表示器
１０２−操作部
１０３−ＣＰＵ
１０４−外部記憶装置
１０５−メモリ
１０６−音声出力装置
１０７Ａ−全方向のＳＰデータ
１０７Ｂ−対応する方向のＳＰデータ
１０７Ｃ−フーリエ変換済み時間遅れの位相補正フィルタ
１０７Ｄ−フーリエ変換済み距離減衰補正フィルタ
１０８−イコライザデータ
１０９−スピーカ選択テーブル
１０９Ａ−スピーカタイプ名称
１０９Ｂ−面積規模
１０９Ｃ−用途
１０９Ｄ−設置場所
１０９Ｅ−縦横比率
１０９Ｆ−ユニット間の角度
１１０−集会施設基本形状データ
１１Ａ−空間形状設定画面
１１Ｂ−空間形状設定画面
１１Ｃ−形状選択
１１Ｄ−形状選択
１１Ｅ−空間形状表示
１１Ｆ−空間の形状
１１Ｇ−形状設定入力
１１Ｈ−決定ボタン
１２−スピーカの選択＆配置設定画面
１２Ａ−用途選択表示
１２Ｂ−形状データ
１２Ｃ−スピーカの設置位置
１６−最適なスピーカの候補
１６Ａ−アレイスピーカ
１６Ｂ−ユニット
１６Ｃ−ユニット
１６Ｄ−ユニット
１６Ｅ−守備範囲の設定
１７Ａ−θｉ、φｉの設定
１７Ｂ−軸点
１７Ｃ−軸点
１７Ｄ−軸点
１７Ｅ−軸線
１７Ｆ−軸線
１７Ｇ−軸線
１７Ｈ−アレイスピーカの角度の設定
１７Ｊ−格子点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援装置であって、
前記各スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターン設定するパターン設定手段と、
前記設定した各設置角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算処理、前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理、決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧レベルばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出手段と、
音圧レベルばらつき具合算出手段で求めたばらつき具合が最も小さい設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択手段と、
を備えた音響設計支援装置。
【請求項２】
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援プログラムであって、コンピュータに、以下のステップを実行させることを特徴とする音響支援プログラム。
（１）前記スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターンを設定するパターン設定ステップと、
前記設定した各パターンについて、
（２−１）前記設定した各設定角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算ステップ、
（２−２）前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように、各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理ステップ、
（２−３）決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧ばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出ステップと、
（３）前記音圧レベルばらつき具合算出ステップで求めたばらつき具合が最も小さいパターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択ステップ。
【請求項３】
請求項１のパターン設定手段、音圧レベルばらつき具合算出手段、および、パターン選択手段をループ状に繰り返し実行する音響設計支援装置であって、
前記パターン設定手段は、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定する手段、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定する手段を含み、
前記パターン選択手段は、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択する手段、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択する手段を含む音響設計支援装置。
【請求項４】
請求項２のパターン設定ステップ、音圧レベルばらつき具合算出ステップ、および、パターン選択ステップをループ状に繰り返し実行する音響設計支援プログラムであって、
前記パターン設定ステップは、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定するステップ、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定するステップを含み、
前記パターン選択ステップは、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択するステップ、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するステップを含む音響設計支援プログラム。
【請求項５】
前記イコライザパラメータ計算処理は、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出する請求項１、３のいずれかに記載の音響設計支援装置。
【請求項６】
前記イコライザパラメータ計算処理ステップは、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出する請求項２、４のいずれかに記載の音響設計支援プログラム。
【請求項１】
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援装置であって、
前記各スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターン設定するパターン設定手段と、
前記設定した各設置角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算処理、前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理、決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧レベルばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出手段と、
音圧レベルばらつき具合算出手段で求めたばらつき具合が最も小さい設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択手段と、
を備えた音響設計支援装置。
【請求項２】
アレイスピーカを構成する複数のスピーカユニットのそれぞれの設置角度の最適値を計算する音響設計支援プログラムであって、コンピュータに、以下のステップを実行させることを特徴とする音響支援プログラム。
（１）前記スピーカユニットの設置角度の組み合わせを設置角度パターンとして複数パターンを設定するパターン設定ステップと、
前記設定した各パターンについて、
（２−１）前記設定した各設定角度パターンについて、各スピーカユニットの所定の設置角度におけるスピーカユニットの軸線と受音面との交点である軸点の位置を計算する軸点位置計算ステップ、
（２−２）前記軸点での音圧レベルの周波数特性について前記軸点間のばらつき具合が最小となるように、各スピーカユニットのイコライザパラメータを決定するイコライザパラメータ計算処理ステップ、
（２−３）決定したイコライザパラメータと各スピーカの周波数特性に基づき、受音面に予め設定した複数の点における音圧レベルのばらつき具合を求める音圧ばらつき具合算出処理を行う音圧レベルばらつき具合算出ステップと、
（３）前記音圧レベルばらつき具合算出ステップで求めたばらつき具合が最も小さいパターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するパターン選択ステップ。
【請求項３】
請求項１のパターン設定手段、音圧レベルばらつき具合算出手段、および、パターン選択手段をループ状に繰り返し実行する音響設計支援装置であって、
前記パターン設定手段は、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定する手段、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定する手段を含み、
前記パターン選択手段は、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択する手段、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択する手段を含む音響設計支援装置。
【請求項４】
請求項２のパターン設定ステップ、音圧レベルばらつき具合算出ステップ、および、パターン選択ステップをループ状に繰り返し実行する音響設計支援プログラムであって、
前記パターン設定ステップは、初回のループで粗い角度刻みで複数の設置角度パターンを設定するステップ、および、前回のループで設定した設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さい１または複数の設置角度パターンの近傍で更に細かい角度刻みで複数の設置角度パターンを再設定するステップを含み、
前記パターン選択ステップは、前記パターン設定手段が設定した複数の設置角度パターンのうち、音圧レベルのばらつき具合の小さいものを１または複数選択するステップ、および、最終ループで、前記細かい角度刻みの複数の設置角度パターンを、各スピーカユニットの設置角度の最適パターンであるとして選択するステップを含む音響設計支援プログラム。
【請求項５】
前記イコライザパラメータ計算処理は、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出する請求項１、３のいずれかに記載の音響設計支援装置。
【請求項６】
前記イコライザパラメータ計算処理ステップは、
各スピーカユニットに供給する音声信号の周波数特性を制御するイコライザの各チャンネルの周波数ごとに、当該チャンネルの周波数における各スピーカユニットのゲイン設定レベルを組み合わせたパターンを設定し、
当該パターンの中から、前記設定したパターンについての前記チャンネルの周波数における前記スピーカユニットそれぞれの前記軸点でのゲインについて、前記軸点間のばらつき具合が最小となるパターンを、前記各チャンネルの周波数ごとに独立に選出することにより、各スピーカユニットごとのイコライザパラメータを算出する請求項２、４のいずれかに記載の音響設計支援プログラム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２５３８０（Ｐ２００７−２５３８０Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０８９８８（Ｐ２００５−２０８９８８）
【出願日】平成１７年７月１９日（２００５．７．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１９日（２００５．７．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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