(57)【要約】      （修正有）【課題】音環境評価を行うため、３Ｄマイクロフォンにより得られる音の到来方向を容易かつ効果的に可視化する収音データ表示システムを提供する。【解決手段】収音データ表示システム１００は、３Ｄマイクロフォン１０１によって所定期間収音した収音データを解析する、インテンシティ算出手段１０３、単位角強度算出手段１０４、インテンシティ分布図作成手段１１１を備える。インテンシティ分布図作成手段１１１は、単位角強度の到来点の極座標を、球面に設定された緯度及び経度からなる座標系に変換するとともに、単位角強度のインテンシティを緯度及び経度からなる座標系に分布した「インテンシティ分布図」を作成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する収音データ表示システムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出手段と、
前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に前記瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出手段と、
前記基準球面に前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成手段と、
を備えたことを特徴とする収音データ表示システム。
【請求項２】
３Ｄマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する収音データ表示システムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出手段と、
前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に前記瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出手段と、
前記分割領域を、前記基準球面に設定された緯度及び経度からなる直交座標系に変換するとともに、該直交座標系に前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成手段と、
を備えたことを特徴とする収音データ表示システム。
【請求項３】
３Ｄマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用して解析結果を表示する収音データ表示システムであって、
前記基準球面は、受音点を中心に所定半径で設定される球面であり、
前記収音データから、収音時刻ごとの瞬時のインテンシティを算出するインテンシティ算出手段と、
前記基準球面を複数に分割して得られる分割領域に前記瞬時のインテンシティを割り当てるとともに、該瞬時のインテンシティの音の強さを該分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める単位角強度算出手段と、
前記基準球面に緯度及び経度を設定するとともに、単位経度幅ごとの前記単位角強度である「到来角別強度」を算出する到来角別強度算出手段と、
前記基準球面を切断する基準断面に、前記到来角別強度を方位ごとに分布した「インテンシティ分布図」を作成するインテンシティ分布図作成手段と、
を備えたことを特徴とする収音データ表示システム。
【請求項４】
前記到来角別強度算出手段は、指定された緯度範囲内における前記瞬時のインテンシティに基づいて前記到来角別強度を算出する、
ことを特徴とする請求項３記載の収音データ表示システム。
【請求項５】
前記インテンシティ、及び該インテンシティの音の強さの時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいて該インテンシティの音源種別を推定する音源種別推定手段を、さらに備え、
前記音源種別情報には、音源種別、音の到来方向、音の強さ、及び音の時間変化が含まれ、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記音源種別推定手段で音源種別が推定された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【請求項６】
前記インテンシティ、及び該インテンシティの到来方向の時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいて該インテンシティの音源種別を推定する音源種別推定手段を、さらに備え、
前記音源種別情報には、音源種別、音の到来方向、音の強さ、及び到来方向の時間変化が含まれ、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記音源種別推定手段で音源種別が推定された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【請求項７】
特定の到来方向範囲にある前記瞬時のインテンシティであって、音の強さがあらかじめ定めた強度閾値を上回る該瞬時のインテンシティを検出する特定音検出手段を、さらに備え、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記特定音検出手段面で検出された前記瞬時のインテンシティに基づく前記単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【請求項８】
前記特定音検出手段は、さらに特定の周波数範囲にある前記瞬時のインテンシティを検出する、
ことを特徴とする請求項７記載の収音データ表示システム。
【請求項９】
所定期間収音した前記収音データから得られる２以上の前記瞬時のインテンシティのうち、特定の到来方向範囲にあり、且つ音の強度があらかじめ定めた強度閾値を上回る該瞬時のインテンシティを抽出するインテンシティ抽出手段を、さらに備え、
前記インテンシティ分布図作成手段は、前記インテンシティ抽出手段で抽出された前記瞬時のインテンシティの収音時刻におけるインテンシティ分布図を作成する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【請求項１０】
前記単位角強度算出手段は、所定時間幅における前記瞬時のインテンシティの音の強さである「単位時間強度」を求めるとともに、該単位時間強度に基づいて前記単位角強度を求める、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【請求項１１】
周波数条件を設定する周波数条件設定手段を、さらに備え、
前記インテンシティ算出手段は、前記周波数条件に応じて抽出された前記収音データに基づいて前記瞬時のインテンシティを算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【請求項１２】
複数の収音時刻における前記インテンシティ分布図を、収音時刻の順で連続表示する時系列表示手段を、
さらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の収音データ表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、音環境評価に関する技術であり、より具体的には、音環境を評価するため、複数チャンネルを有するマイクロフォンで収音したデータを解析し、その結果を効果的に可視化することができる収音データ表示システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の音環境評価は、騒音レベルメーターによる測定結果を用いて行うのが主流であった。この騒音レベルメーターは１本の無指向性マイクロフォンを備えたものであり、その環境に存在する音圧レベルを測定することはできるものの、その音の音源方向（到来方向）やその音の音源種別（工事による騒音、自動車走行による音、家電製品の音など）を測定することはできない。したがって騒音対策を実施しようとする場合、騒音レベルメーターによる測定結果のみでは、騒音対策を実施すべき場所や騒音対策の程度を適切に計画することができなかった。
【０００３】
ところで、近年、音場を立体的に再現する音響技術が注目されている。オーディオエンジニアによって開発されたアンビソニックスもそのひとつであり、例えば聴取者の頭の回転に応じて音場を適宜変化させることができ、さらに映像と組み合わせることで臨場感のあるコンテンツを提供することも可能である。そのため、これまでにも種々の分野においてアンビソニックスを利用した技術が提案されており、例えば特許文献１では、アンビソニックスの技術を利用し、車内にいる複数の者それぞれに対応する音場を再現する手法について提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２００３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、アンビソニックスにおける収音は、方向が既知である複数の個別マイクロフォンを有する３Ｄマイクロフォン（アンビソニックマイクロフォンとも呼ばれる）が利用される。例えば、中心から前方左上向きの個別マイクロフォンと、前方右下向きの個別マイクロフォン、後方左下向きの個別マイクロフォン、後方右上向きの個別マイクロフォンの４つの個別マイクロフォン（つまり、正四面体の内側から各壁面に向けて配置された４つの個別マイクロフォン）によって３Ｄマイクロフォンを構成することができる。
【０００６】
３Ｄマイクロフォンによって収音された記録（収音データ）を解析すれば、その音の到来方向を求めることができる。つまり、従来の音環境評価で常用されていた騒音レベルメーターでは測定できなかった音の到来方向を、３Ｄマイクロフォンによれば測定できるわけである。そこで、音環境評価を行うために３Ｄマイクロフォンによる収音データを利用することが考えられる。
【０００７】
ところが、３Ｄマイクロフォンを用いた音環境評価はこれまで知られていない。また、３Ｄマイクロフォンによる収音データを解析すれば音の到来方向を得ることができるが、音の到来方向を可視化した例はあるものの、従来手法は高価なシステムを用いるうえに直感的に音の到来方向を把握できるものではなかった。そこで、音環境評価を行うに当たって容易かつ効果的に可視化する手法の開発が望まれていた。
【０００８】
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち音環境評価を行うため、３Ｄマイクロフォンにより得られる音の到来方向を容易かつ効果的に可視化することができる収音データ表示システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、受音点を中心とする基準球面を設定するとともに、この基準球面を利用してインテンシティを表現したインテンシティ分布図を作成する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。
【００１０】
本願発明の収音データ表示システムは、３Ｄマイクロフォンによって所定期間収音した収音データを解析するとともに、基準球面を利用してこの解析結果を表示するシステムであり、インテンシティ算出手段と単位角強度算出手段インテンシティ分布図作成手段を備えたものである。なお、ここでいう「基準球面」とは受音点を中心に所定半径で設定される球面である。インテンシティ算出手段は、収音データから収音時刻ごとの「瞬時のインテンシティ」を算出する手段であり、単位角強度算出手段は、分割領域（基準球面を複数に分割して得られる小領域）に瞬時のインテンシティを割り当てるとともに瞬時のインテンシティの音の強さをこの分割領域の立体角で除した「単位角強度」を求める手段である。またインテンシティ分布図作成手段は、基準球面に単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する手段である。
【００１１】
本願発明の収音データ表示システムは、分割領域を基準球面に設定された緯度及び経度からなる直交座標系に変換するとともに、この直交座標系に単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成するものとすることもできる。
【００１２】
本願発明の収音データ表示システムは、到来角別強度算出手段をさらに備えたものとすることもできる。到来角別強度算出手段は、基準球面に緯度及び経度を設定するとともに、単位経度幅ごとの単位角強度である「到来角別強度」を算出する手段である。この場合、基準球面を切断する基準断面に、到来角別強度を方位ごとに分布した「インテンシティ分布図」を作成する。また到来角別強度算出手段は、指定された緯度範囲内における瞬時のインテンシティに基づいて到来角別強度を算出する手段とすることもできる。
【００１３】
本願発明の収音データ表示システムは、音源種別推定手段をさらに備えたものとすることもできる。音源種別推定手段は、インテンシティ及びインテンシティの音の強さの時間変化と、あらかじめ記憶された音源種別情報と、に基づいてインテンシティの音源種別を推定する手段である。なお音源種別情報には、音源種別と音の到来方向、音の強さ、音の時間変化が含まれる。この場合のインテンシティ分布図作成手段は、音源種別推定手段で音源種別が推定された瞬時のインテンシティに基づく単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する。音源種別推定手段は、インテンシティの音の強さの時間変化に加えて（あるいは代えて）、インテンシティの到来方向の時間変化に基づいてインテンシティの音源種別を推定する手段とすることもできる。
【００１４】
本願発明の収音データ表示システムは、特定音検出手段をさらに備えたものとすることもできる。特定音検出手段は、特定の到来方向範囲にある瞬時のインテンシティであって、音の強さがあらかじめ定めた強度閾値を上回る瞬時のインテンシティを検出する手段である。この場合のインテンシティ分布図作成手段は、特定音検出手段面で検出された瞬時のインテンシティに基づく単位角強度を分布した「インテンシティ分布図」を作成する。また特定音検出手段は、さらに特定の周波数範囲を条件として所定の瞬時のインテンシティを検出する手段とすることもできる。
【００１５】
本願発明の収音データ表示システムは、インテンシティ抽出手段をさらに備えたものとすることもできる。インテンシティ抽出手段は、所定期間収音した収音データから得られる２以上の瞬時のインテンシティのうち、特定の到来方向範囲にあり、且つ音の強度があらかじめ定めた強度閾値を上回る瞬時のインテンシティを抽出する手段である。この場合のインテンシティ分布図作成手段は、インテンシティ抽出手段で抽出された瞬時のインテンシティの収音時刻におけるインテンシティ分布図を作成する。
【００１６】
本願発明の収音データ表示システムは、所定時間幅における瞬時のインテンシティの音の強さである「単位時間強度」を求めるとともに、単位時間強度に基づいて単位角強度を求めるものとすることもできる。
【００１７】
本願発明の収音データ表示システムは、周波数条件設定手段をさらに備えたものとすることもできる。周波数条件設定手段は、周波数条件を設定する手段である。この場合のインテンシティ算出手段は、周波数条件に応じて抽出された収音データに基づいて瞬時のインテンシティを算出する。
【００１８】
本願発明の収音データ表示システムは、時系列表示手段をさらに備えたものとすることもできる。時系列表示手段は、複数の収音時刻におけるインテンシティ分布図を収音時刻の順で連続表示する手段である。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明の収音データ表示システムには、次のような効果がある。
（１）３Ｄマイクロフォンによる収音データを用いることで音の到来方向を把握することができ、しかもインテンシティ分布図によって音の到来方向と音の強さを直感的に把握することができる。この結果。適切な音環境評価を行うことができ、効果的な騒音対策を計画することができる。
（２）あらかじめ着目すべき到来方向や周波数を定めておけば、強度閾値と比較することによって特定の音（例えば、対策を要する有害な音）を検出することができる。
（３）オフィス内の天井換気やプリンタなどの音の特性（到来方向や音の強さ、これらの時間変化）を事前に把握しておけば、収音データの音源種別を推定することができ、その結果、対策すべき音を効率的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願発明の収音データ表示システムの主な構成を示すブロック図。
【図２】本願発明の収音データ表示システムの主な処理の流れを示すフロー図。
【図３】（ａ）はＡフォーマット形式の収音データを表す数式図、（ｂ）はＢフォーマット形式の収音データを表す数式図。
【図４】瞬時のインテンシティを表すスペクトログラム図。
【図５】Ｂフォーマット形式の収音データに基づいて、インテンシティの「音の強さ」と「音の到来方向」を求める数式図。
【図６】（ａ）は基準球面に任意のベクトルを示すモデル図、（ｂ）は基準球面の赤道面（ｚ＝０）にベクトルを投影した平面図、（ｃ）はベクトルを含む鉛直面（ｚ軸を含む断面）にベクトルを投影した断面図。
【図７】基準球面ＢＦに多数の分割領域ＭＳを設定したモデル図。
【図８】到来点を説明するモデル図。
【図９】直交座標系インテンシティ分布図の一例を示すモデル図。
【図１０】直交座標系インテンシティ分布図を作成するにあたって、所定範囲（方位角θ１〜θ２，仰角φ１〜φ２）におけるインテンシティの音の強さを求める数式図。
【図１１】（a）は極座標系インテンシティ分布図の一例を示すモデル図、（ｂ）は極座標系インテンシティ分布図の作成手順を説明するモデル図。
【図１２】極座標系インテンシティ分布図を作成するにあたって、到来角別の音の強さを求める数式であり、Ｘ−Ｙ平面を赤道面とした場合、Ｘ−Ｚ平面を赤道面とした場合、Ｙ−Ｚ平面を赤道面とした場合それぞれについて示す数式図。
【図１３】音源種別推定手段が音源種別を推定する処理の流れを示すフロー図。
【図１４】特定音検出手段が特定音を検出する処理の流れを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本願発明の収音データ表示システムの実施形態の例を図に基づいて説明する。
【００２２】
１．全体概要
本願発明の収音データ表示システムは、３Ｄマイクロフォンを用いて所定の期間収音した記録（以下、「収音データ」という。）を解析し、収音した位置（以下、「受音点」という。）におけるいわば音の分布図を作成するシステムである。分布図で示すことによって、受音点に対してどの方向からどの程度の大きさの音が到来しているのかを直感的に把握することができ、例えば騒音対策を行う際に効果的な防音施設を配備することができるわけである。
【００２３】
ここで３Ｄマイクロフォンとは、方向が既知である複数の個別マイクロフォンを有する複数チャンネルマイクロフォンであり、例えば、中心から前方左上向きの個別マイクロフォンと、前方右下向きの個別マイクロフォン、後方左下向きの個別マイクロフォン、後方右上向きの個別マイクロフォンの４つの個別マイクロフォン（つまり、正四面体の内側から各壁面に向けて配置された４つの個別マイクロフォン）によって３Ｄマイクロフォンを構成することができる。３Ｄマイクロフォンによって収音された収音データは、個別マイクロフォンごとの情報で構成され、個別マイクロフォンの識別子（どの個別マイクロフォンで収音したものか）と収音した時刻、その音の周波数と音圧といった情報を含んでいる。
【００２４】
図１を参照しながら本願発明の収音データ表示システムの主な構成について説明する。図１は、収音データ表示システム１００の主な構成を示すブロック図である。この図に示すように収音データ表示システム１００は、インテンシティ算出手段１０３と単位角強度算出手段１０４、インテンシティ分布図作成手段１１１を含んで構成され、さらに３Ｄマイクロフォン１０１や収音データ記憶手段１０２、周波数条件設定手段１０５、単位角強度記憶手段１０６、特定音検出手段１０７、着目範囲記憶手段１０８、音源種別推定手段１０９、音特性記憶手段１１０、時系列表示手段１１２、インテンシティ抽出手段１１３、ディスプレイやプリンタといった出力手段を含んで構成することもできる。
【００２５】
収音データ表示システム１００のうちインテンシティ算出手段１０３と単位角強度算出手段１０４、周波数条件設定手段１０５、特定音検出手段１０７、音源種別推定手段１０９、インテンシティ分布図作成手段１１１、時系列表示手段１１２、インテンシティ抽出手段１１３は、専用のものとして製造することもできるし、汎用的なコンピュータ装置を利用することもできる。このコンピュータ装置は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）や、ｉＰａｄ（登録商標）といったタブレット型ＰＣ、スマートフォンを含む携帯端末、あるいはＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などによって構成することができる。コンピュータ装置は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリを具備しており、さらにマウスやキーボード等の入力手段やディスプレイを含むものもある。また、収音データ記憶手段１０２と単位角強度記憶手段１０６、着目範囲記憶手段１０８、音特性記憶手段１１０は、例えばデータベースサーバに構築することができ、ローカルなネットワーク（ＬＡＮ：Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に置くこともできるし、インターネット経由（つまり無線通信や有線通信）で保存するクラウドサーバとすることもできる。
【００２６】
続いて図２を参照しながら本願発明の収音データ表示システム１００の主な処理について説明する。図２は、収音データ表示システム１００の主な処理の流れを示すフロー図であり、中央の列に実施する処理を示し、左列にはその処理に必要な入力情報を、右列にはその処理から生ずる出力情報を示している。
【００２７】
図２に示すように、まずは「瞬時のインテンシティ」を算出する（Ｓｔｅｐ１０）。具体的にはインテンシティ算出手段１０３が、収音データ記憶手段１０２から収音データを読み出すとともに、この収音データに基づいて瞬時のインテンシティを算出する。ここで算出される瞬時のインテンシティは、収音時刻ごとの結果であり、音の到来方向と音の強さからなる。
【００２８】
瞬時のインテンシティが算出されると、音源種別推定手段１０９によって音源種別を推定することもできる（Ｓｔｅｐ２０）。例えば、受音点の周辺に存在する音源（工事による騒音、自動車走行による音、家電製品の音など）の特性（以下、単に「音特性」という。）を事前に把握しておけば、瞬時のインテンシティの中から既知設備に該当するものを抽出し、これにより音源種別を推定することができる。その結果、騒音対策を図る場合は、工事騒音や自動車走行音などを対策すべき音として認定するとともに、オフィス内に設置された天井換気やプリンタなどの音は対策する必要がない音として認定することができる。なおここでいう音特性には、到来方向や音の強さ、到来方向の時間変化、音の強さの時間変化といった情報が含まれる。
【００２９】
さらに、工事騒音や自動車走行音など対策が必要となりそうな音源があらかじめ把握されている場合は、特定音検出手段１０７によって要対策となる音（以下、「特定音」という。）を検出することもできる（Ｓｔｅｐ３０）。これにより騒音対策を図る場合は、あらかじめ注目した工事騒音や自動車走行音などが許容できる音の強さを超えるときにはじめて防音対策を実施すればよく、すなわち効率的な防音対策を図ることができる。
【００３０】
瞬時のインテンシティが算出されると、この瞬時のインテンシティに基づいて単位角強度算出手段１０４が「単位角強度」を算出する（Ｓｔｅｐ４０）。ここで算出される単位角強度は、「基準球面」に設定される「分割領域」に瞬時のインテンシティを割り当て、それぞれ瞬時のインテンシティの音の強さを分割領域の立体角で除した値である。なおここでいう「基準球面」とは、受音点を中心に設定される所定半径（なおこの所定半径の大きさは、適宜設計することができる）の球面であり、「分割領域」とは、基準球面を複数に分割して得られる分割領域（いわゆるメッシュ）である。
【００３１】
単位角強度が算出されると、この単位角強度に基づいてインテンシティ分布図作成手段１１１が「インテンシティ分布図」を作成する（Ｓｔｅｐ５０）。音源種別推定手段１０９が音源種別を推定する場合（Ｓｔｅｐ２０）は、音源種別が推定された音に係る単位角強度に基づいてインテンシティ分布図を作成することもできるし、特定音検出手段１０７が特定音を検出する場合（Ｓｔｅｐ３０）は、検出された音に係る単位角強度に基づいてインテンシティ分布図を作成することもできる。インテンシティ分布図は収音時刻ごとに作成することができ、立体的に球面上に表したインテンシティ分布図（以下、「球面インテンシティ分布図」という。）と、インテンシティの分布を表す図であり、直交座標系の平面に表したインテンシティ分布図（以下、「直交座標系インテンシティ分布図」という。）、極座標系の平面に表したインテンシティ分布図（以下、「曲座標系インテンシティ分布図」という。）の３種類に分類される。
【００３２】
収音時刻ごとのインテンシティ分布図が作成されると、時系列表示手段１１２によってインテンシティ分布図を動画あるいはコマ送りで連続表示することもできる（Ｓｔｅｐ６０）。具体的には、複数の収音時刻で作成されたインテンシティ分布図を、あらかじめ設定した表示時刻ごとに収音時刻の順で連続表示する。この表示時刻は、数秒間隔や数分間隔など比較的短時間おきに設定することもできるし、時間単位や週単位、月単位など比較的長い期間で設定することもできる。
【００３３】
以下、収音データ表示システム１００を構成する主な要素ごとに詳しく説明する。
【００３４】
２．インテンシティ算出手段
既述したとおりインテンシティ算出手段１０３は、収音データ記憶手段１０２から収音データを読み出すとともに、この収音データに基づいて収音時刻ごとのインテンシティ（以下、収音時刻ごとのインテンシティのことを「瞬時のインテンシティ」という。）を算出する手段である。なお、収音データ記憶手段１０２によって記憶される収音データは、３Ｄマイクロフォン１０１によって収音されたものである。通常、３Ｄマイクロフォン１０１によって収音される収音データはＡフォーマットと呼ばれる形式のデータであり、インテンシティ算出手段１０３が処理するに当たってはＡフォーマット形式の収音データをエンコーダによりＢフォーマット形式に変換する。図３は、各形式の収音データを表す数式であり、（ａ）はＡフォーマット形式を、（ｂ）はＢフォーマット形式を示している。ただしこの図は、正四面体の内側から各壁面に向けて配置された４つの個別マイクロフォンで構成された３Ｄマイクロフォン１０１のケースを示している。
【００３５】
Ｂフォーマット形式に変換された収音データをインテンシティ算出手段１０３が処理した結果得られる瞬時のインテンシティは、収音時刻ごとであってしかも周波数ごとの情報であり、音の到来方向と音の強さからなるベクトルである。収音時刻ごと且つ周波数ごとの音の強さを有することから、図４に示すようないわゆるスペクトログラムで瞬時のインテンシティを表すことができる。この図は、時刻を横軸、周波数を縦軸とした座標系に、各収音データの音の強さを色で表している。インテンシティの「音の到来方向」と「音の強さ」は、それぞれ図５に示すようにＢフォーマット形式の収音データによって算出することができる。図５では、Ｂフォーマット形式の収音データに基づいてインテンシティの「音の強さ」を求める数式と、Ｂフォーマット形式の収音データに基づいてインテンシティの「音の到来方向」を求める数式を示している。
【００３６】
ここで、図５の数式に用いた方位角θと仰角φについて、図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は受音点ＳＰを中心とし半径ｒで設定された基準球面ＢＦに任意のベクトルＶＣを示すモデル図であり、図６（ｂ）は基準球面ＢＦの赤道面（Ｚ＝０）にベクトルＶＣを投影した平面図、図６（ｃ）はベクトルＶＣを含む鉛直面（Ｚ軸を含む断面）にベクトルＶＣを投影した断面図である。方位角θは、図６（ｂ）に示すようにあらかじめ定めた基準となる方向（この図ではＸ軸）とベクトルＶＣがなす水平角である。一方の仰角φは、図６（ｃ）に示すようにＸ−Ｙ面（あるいはＺ軸）とベクトルＶＣがなす鉛直角である。
【００３７】
３．単位角強度算出手段
既述したとおり単位角強度算出手段１０４は、瞬時のインテンシティに基づいて単位角強度を算出する手段であり、この単位角強度は瞬時のインテンシティの音の強さを分割領域の立体角で除した値である。以下、「単位角強」を算出する手順について図７を参照しながら詳しく説明する。
【００３８】
図７は、基準球面ＢＦに多数の分割領域ＭＳを設定したモデル図である。なお便宜上、図７では一部を切断した基準球面ＢＦを示している。この図に示す分割領域ＭＳは、Ｘ−Ｙ面（赤道面）と平行する複数の水平線と、両極（Ｚ軸の上下単端）を結ぶ複数の鉛直線によって囲まれる小領域であり、つまり複数の経緯線によって囲まれた領域である。なお分割領域ＭＳは、基準球面ＢＦに複数の小領域が設定されるものであれば、図７に示す態様に限らず種々の分割手法によって設定することができる。
【００３９】
分割領域ＭＳが設定されると、インテンシティ算出手段１０３によって得られた瞬時のインテンシティを分割領域ＭＳに割り当てる。具体的には図７に示すように、瞬時のインテンシティＩＴ（つまり、音源を起点とするベクトル）が基準球面ＢＦを通過する分割領域ＭＳに対して、当該瞬時のインテンシティＩＴを割り当てる。なお図７では便宜上、ひとつの瞬時のインテンシティＩＴのみを示しているが、当然ながら収音時刻の分だけ瞬時のインテンシティＩＴが求められており、これらすべて（あるいは所望の一部）の瞬時のインテンシティＩＴが分割領域ＭＳに割り当てられる。そして、瞬時のインテンシティＩＴの音の強さを当該分割領域の立体角で除すことによって、「単位角強」が算出される。
【００４０】
瞬時のインテンシティを分割領域ＭＳに割り当てるにあたっては、図８に示す「到来点ＡＰ」を求めたうえで割り当てることもできる。図８は、到来点ＡＰを説明するモデル図である。この図に示すように到来点Ａは、瞬時のインテンシティと基準球面ＢＦとの交点である。この図では、受音点ＳＰの前後方向をＸ軸（前方が正）とし、受音点ＳＰの左右方向をＹ軸（左方が正）、受音点ＳＰの上下方向をＺ軸（上方が正）とする３軸の座標系で基準球面ＢＦが設定されていることから、到来点ＡＰの座標は３軸座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で表すことができるが、これに限らず半径と角度（方位角θと仰角φ）による極座標系で表すこともできる。
【００４１】
単位角強度は、瞬時のインテンシティに基づいて求められるものであり、瞬時のインテンシティは収音時刻ごと且つ周波数ごとに求められることから、換言すれば瞬時のインテンシティは収音時刻と周波数といった情報も有しているわけである。単位角強度算出手段１０４によって算出された単位角強度は、これらの情報ととともに単位角強度記憶手段１０６に記憶される（図１）。
【００４２】
単位角強度は、収音時刻ごとに、つまり収音時刻ごとに得られる瞬時のインテンシティに基づいて求めることもできるし、所定の時間幅（以下、「単位時間」という。）内に得られる瞬時のインテンシティに基づいて求めることもできる。この場合、所望の時間帯（開始時間〜終了時間）を指定するか、あるいはあらかじめ一定間隔（例えば、１時間や１日など）を指定することによって単位時間を設定し、その単位時間内に得られる瞬時のインテンシティの音の強さを合成（積分値や総和値）し、この合成された音の強さを分割領域ＭＳで除すことによって単位角強度を算出するとよい。
【００４３】
ところで、インテンシティ分布図は単位角強度に基づいて作成されるわけであるが、場合によっては特定の周波数範囲のみに限定して、あるいは特定の周波数範囲を除いたうえで、インテンシティ分布図を作成したいこともある。この場合、オペレータが周波数条件設定手段１０５を用いて所望の周波数範囲を設定する（図１）。そしてインテンシティ算出手段１０３は、収音データのうち周波数条件設定手段１０５で設定された周波数範囲にある収音データを抽出し、その収音データに基づいて瞬時のインテンシティを作成する。これにより、所望の周波数範囲に該当する単位角強度が求められ、所望の周波数範囲に該当するインテンシティ分布図が作成されるわけである。
【００４４】
４．インテンシティ分布図作成手段
既述したとおりインテンシティ分布図作成手段１１１は、単位角強度に基づいてインテンシティ分布図を作成する手段である。このインテンシティ分布図は、いわばインテンシティの強さの分布を表す図であり、球面インテンシティ分布図と、直交座標系インテンシティ分布図、極座標系インテンシティ分布図の３種類に分類される。そこで、各種のインテンシティ分布図についてそれぞれ詳しく説明する。
【００４５】
（球面インテンシティ分布図）
球面インテンシティ分布図は、基準球面ＢＦ上に設定された分割領域ＭＳに対して単位角強度を付与してえられる分布図であり、いわば単位角強度の分布を立体的に表現した分布図である。なお単位角強度は、その強度（値の大小）に応じて、色相と彩度、明度の３属性からなる色モデル（例えばＲＧＢやＣＭＹＫ）で表すことができ、そのほかグレースケールなどの濃淡で表すこともできるし、あるいは色モデルと濃淡を組み合わせて表すこともできる。
【００４６】
（直交座標系インテンシティ分布図）
図９は、直交座標系インテンシティ分布図の一例を示すモデル図である。直交座標系インテンシティ分布図は、直交座標系の平面に単位角強度を表した分布図であり、具体的には、分割領域ＭＳを直交座標系（基準球面ＢＦに設定された緯度及び経度からなる座標系）に変換するとともに、座標変換した分割領域ＭＳに対して単位角強度を付与してえられる分布図である。なお図９では、方位角θを横軸、仰角φを縦軸とした直交座標系に、単位角強度を色で表しているが、この場合も、球面インテンシティ分布図と同様、単位角強度を色モデルや濃淡、あるいはこれらの組み合わせで表すことができる。
【００４７】
また、直交座標系インテンシティ分布図に示す単位角強度は、点として（つまり分割領域ＭＳごとに）表すこともできるし、任意範囲の単位角強度で表すこともできる。図１０は、所定範囲（方位角θ１〜θ２，仰角φ１〜φ２）におけるインテンシティの音の強さ（ここではレベル）を求める数式である。この図に示す数式を用いて任意範囲のインテンシティの音の強さを求め、さらに当該範囲に該当する立体角で除すことによって単位角強度を求め、この単位角強度を用いて直交座標系インテンシティ分布図を作成するわけである。
【００４８】
（極座標系インテンシティ分布図）
図１１（ａ）は、極座標系インテンシティ分布図の一例を示すモデル図である。この図に示すように極座標系インテンシティ分布図は、半径と中心角からなる極座標系の平面に単位角強度の分布を表した分布図である。以下、図１１を参照しながら極座標系インテンシティ分布図を作成する手順について詳しく説明する。
【００４９】
単位角強度算出手段１０４によって単位角強度が算出され、すなわち分割領域ＭＳごとに単位角強度が得られると、到来角別強度算出手段が「到来角別強度」を算出する。この到来角別強度は、例えば図７に示す鉛直線（つまり経度線）によって囲まれる範囲内にある分割領域ＭＳ、換言すれば所定の方位間隔Δθ（以下、「単位経度幅」という。）にある分割領域ＭＳの単位角強度を合成（積分値や総和値）した値である。このとき、図７に示す水平線（つまり緯度線）によって囲まれる所望の仰角間隔Δφ（以下、「緯度範囲」という。）を指定し、単位経度幅であって緯度範囲内にある割領域ＭＳの単位角強度を合成して到来角別強度を求めることもできる。
【００５０】
到来角別強度算出手段によって算出された到来角別強度を、図１１（ｂ）に示すレーダーチャートに分布することによって極座標系インテンシティ分布図が作成される。具体的には、到来角別強度が有する方位情報（方位と単位経度幅）に応じてその到来角別強度をレーダーチャートに配置し、その強度（値の大小）に応じて半径方向に伸びる領域を設定するとともに当該領域に色等を塗布することによって極座標系インテンシティ分布図を作成するわけである。この場合も、球面インテンシティ分布図や直交座標系インテンシティ分布図と同様、単位角強度を色モデルや濃淡、あるいはこれらの組み合わせで表すことができる。
【００５１】
なお、到来角別強度を求める際の単位経度幅（あるいは単位経度幅に直交する緯度範囲）は、基準球面ＢＦに設定する緯度と経度の向きを変更することによって適宜変更することができる。例えば図６や図８に示すＸ−Ｙ−Ｚ座標系が固定されている場合、Ｚ−Ｙ面を赤道面としＸ軸方向を緯度方向としたうえで到来角別強度を求めることもできるし、Ｚ−Ｘ面を赤道面としＹ軸方向を緯度方向としたうえで到来角別強度を求めることもできるし、あるいはＸ−Ｙ−Ｚに対して傾斜した赤道面を設定したうえで到来角別強度を求めることもできる。図１２では、Ｘ−Ｙ平面を赤道面とした場合、Ｘ−Ｚ平面を赤道面とした場合、Ｙ−Ｚ平面を赤道面とした場合、それぞれの場合で到来角別の音の強さを求める数式を示しており、この音の強さを立体角で除すことによって到来角別強度を求めることができる。
【００５２】
５．音源種別推定手段
既述したとおり音源種別推定手段１０９は、瞬時のインテンシティに基づいて音源種別（工事による騒音、自動車走行による音、家電製品の音など）を推定する手段である。図１３は、音源種別推定手段１０９が音源種別を推定する処理の流れを示すフロー図である。この図に示すように瞬時のインテンシティが算出されると、音源種別推定手段１０９はこの瞬時のインテンシティの音特性（到来方向、音の強さ、到来方向や音の強さの時間変化）と既知設備の音特性とを照合する。より詳しくは、図１に示すように音源種別推定手段１０９が音特性記憶手段１１０から既知設備の音特性を読み出し、インテンシティ算出手段１０３によって算出された瞬時のインテンシティの音特性と照らし合わせる。このとき、音特性のうち瞬時のインテンシティの到来方向、音の強さ、及び音の強さの時間変化に基づいて既知設備の音特性と照らし合わせることもできるし、音特性のうち瞬時のインテンシティの到来方向、音の強さ、及び到来方向の時間変化に基づいて既知設備の音特性と照らし合わせることもできるし、音特性のうち瞬時のインテンシティの到来方向、音の強さ、到来方向の時間変化、及び音の強さの時間変化に基づいて既知設備の音特性と照らし合わせることもできる。そして、瞬時のインテンシティの音特性と既知設備の音特性が近似していれば（あるいは同一であれば）、その瞬時のインテンシティは当該既知設備を音源とするものと認定して音源種別を推定し、瞬時のインテンシティの音特性と既知設備の音特性が相違していれば、その瞬時のインテンシティは未知の音源であると認定する。
【００５３】
例えば、オフィス内に設置された天井換気は、受音点ＳＰを基準とした方向（方位角と仰角）が既知であり、その音に強さや周波数も既知とすることができ、さらに音の強さの時間変化（いわば周期的な変化）も既知とすることができる。そしてこの天井換気の音特性と同一又は近似する音特性の瞬時のインテンシティが検出されれば、その瞬時のインテンシティは天井換気を音源とすると認定するわけである。もちろん天井換気に限らず、多種の既知設備の音特性を音特性記憶手段１１０に記憶させておき、種々の音源種別を音源種別推定手段１０９に推定させることもできる。
【００５４】
音源種別推定手段１０９によって音源種別が推定されると、音源種別が推定された瞬時のインテンシティのみのインテンシティ分布図を作成することもできるし、あるいは瞬時のインテンシティに係る分割領域ＭＳを他とは異なる色や濃淡で表したインテンシティ分布図を作成することもできる。
【００５５】
６．特定音検出手段
既述したとおり特定音検出手段１０７は、瞬時のインテンシティに基づいて特定音を検出する手段である。この場合、特定音を検出するための着目範囲と強度閾値が着目範囲記憶手段１０８（図１）によって記憶される。なお着目範囲とは、特定音を検出するためにあらかじめ設定した「設定到来方向範囲」を含む範囲であって、さらに「設定周波数範囲」を含んだ範囲とすることもできる。
【００５６】
図１４は、特定音検出手段１０７が特定音を検出する処理の流れを示すフロー図である。この図に示すように瞬時のインテンシティが算出されると、その瞬時のインテンシティが設定到来方向範囲にあるか否かを判断する。具体的には、特定音検出手段１０７が着目範囲記憶手段１０８から着目範囲を読み出し、着目範囲のうちの設定到来方向範囲と瞬時のインテンシティの到来方向（あるいは到来点ＡＰ）を照らし合わせる。そして到来方向が設定到来方向範囲内にあるとき（Ｙｅｓ）は次の処理に進み、到来方向が設定到来方向範囲内にないとき（Ｎｏ）は特定音でないと認定する。ただし、着目範囲に設定周波数範囲が含まれない場合、到来方向が設定到来方向範囲内にあるとき（Ｙｅｓ）は、そのまま強度閾値と照らし合わせるステップに進む。
【００５７】
到来方向が設定到来方向範囲内にあると判定されると、次は着目範囲のうちの設定周波数範囲と瞬時のインテンシティの周波数を照らし合わせる。そして瞬時のインテンシティの周波数が設定周波数範囲内であるとき（Ｙｅｓ）は次の処理に進み、瞬時のインテンシティの周波数が設定周波数範囲外であるとき（Ｎｏ）は特定音でないと認定する。
【００５８】
瞬時のインテンシティの周波数が設定周波数範囲内であると判定されると、次は強度閾値と瞬時のインテンシティの音の強さ（あるいは単位角強度）を照らし合わせる。そして瞬時のインテンシティの音の強さが強度閾値を上回るとき（Ｙｅｓ）は特定音として認定し、瞬時のインテンシティの音の強さが強度閾値を下回るとき（Ｎｏ）は特定音でないと認定する。
【００５９】
７．インテンシティ抽出手段
収音データのうちすべての収音時刻でインテンシティ分布図を作成すると、作成する計算コストがかかるうえ、確認する手間も増大する。これにより騒音対策を講じようとするときなどは、問題を発見するまでに多くの時間を要することも考えられる。そこであらかじめ注目すべき音のみを抽出したうえでインテンシティ分布図を作成すると好適である。
【００６０】
インテンシティ抽出手段１１３は、一定期間収音した収音データから得られる２以上の瞬時のインテンシティのうち、着目すべき瞬時のインテンシティを抽出する手段である。具体的には、あらかじめ特定の到来方向範囲（以下、「抽出用到来方向範囲」という。）と強度閾値（以下、「抽出用強度閾値」という。）を定めておき、瞬時のインテンシティの到来方向が抽出用到来方向範囲内にあって、しかもその音の強さが抽出用強度閾値を上回ると、その瞬時のインテンシティを抽出する。そして、インテンシティ抽出手段１１３によって抽出された瞬時のインテンシティの収音時刻を選出し、ここで選出された収音時刻に係る収音データの瞬時のインテンシティによってインテンシティ分布図を作成する。なお、選出された収音時刻に係るすべての瞬時のインテンシティ（インテンシティ抽出手段１１３によって抽出されないものも含む）を対象としてインテンシティ分布図を作成することもできるし、選出された収音時刻に係る瞬時のインテンシティのうちインテンシティ抽出手段１１３によって抽出されたものを対象としてインテンシティ分布図を作成することもできる。
【００６１】
８．その他の実施例
ここまで、音の強さを分割領域ＭＳの立体角で除した「単位角強度」を用いて「インテンシティ分布図」を作成する例について説明したが、本願発明の収音データ表示システム１００は、音の強さを立体角で除すことなくそのまま「単位角強度」としたうえで、この「単位角強度」を該当する分割領域ＭＳに付与することによって「インテンシティ分布図」を作成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本願発明の収音データ表示システムは、住宅や学校、病院など騒音を受ける側の施設のほか、イベント会場や工事現場など騒音を与える側の施設にも有効に利用することができる。本願発明が、有効な騒音対策に寄与し、良好な音環境を提供し、ひいては快適な住環境を提供することを考えれば、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。
【符号の説明】
【００６３】
１００  収音データ表示システム
１０１  （収音データ表示システムの）３Ｄマイクロフォン
１０２  （収音データ表示システムの）収音データ記憶手段
１０３  （収音データ表示システムの）インテンシティ算出手段
１０４  （収音データ表示システムの）単位角強度算出手段
１０５  （収音データ表示システムの）周波数条件設定手段
１０６  （収音データ表示システムの）単位角強度記憶手段
１０７  （収音データ表示システムの）特定音検出手段
１０８  （収音データ表示システムの）着目範囲記憶手段
１０９  （収音データ表示システムの）音源種別推定手段
１１０  （収音データ表示システムの）音特性記憶手段
１１１  （収音データ表示システムの）インテンシティ分布図作成手段
１１２  （収音データ表示システムの）時系列表示手段
１１３  （収音データ表示システムの）インテンシティ抽出手段
ＡＰ    到来点
ＢＦ    基準球面
ＳＰ    受音点
ＭＳ    分割領域
ＩＴ    瞬時のインテンシティ
【図１】
2020034657.tif 000003
【図２】
2020034657.tif 000004
【図３】
2020034657.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020034657.tif 000008
【図７】
2020034657.tif 000009
【図８】
2020034657.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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