(57)【要約】【課題】従来よりも短い時間で、高いＳ／Ｎ比のインパルス応答を測定する。【解決手段】本発明に係るインパルス応答測定システムは、スピーカと再生制御部とを備える再生装置と、マイクロホンとインパルス応答算出部とを備える測定装置とを有し、前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生し、前記マイクロホンは、前記測定信号の一部の時間に、前記測定空間の残響特性に基づく時間を加味して前記応答を録音し、前記インパルス応答算出部は、前記応答と、前記測定信号の逆信号とから、前記インパルス応答を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間とともに周波数が増加又は減少の一方向に変化する測定信号を再生するスピーカと、前記測定信号の再生を制御する再生制御部とを備える再生装置と、前記測定信号の応答を録音するマイクロホンと、前記応答から測定空間のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部とを備える測定装置と、を有するインパルス応答測定システムにおいて、
前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生し、
前記マイクロホンは、前記測定信号の一部の時間に、前記測定空間の残響特性に基づく時間を加味して前記応答を録音し、
前記インパルス応答算出部は、前記応答と、前記測定信号の逆信号とから、前記インパルス応答を算出する、インパルス応答測定システム。
【請求項２】
前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域に至るまでの前記第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの前記第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生する、請求項１に記載のインパルス応答測定システム。
【請求項３】
前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの前記第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの前記第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生する、請求項１に記載のインパルス応答測定システム。
【請求項４】
時間とともに周波数が増加又は減少の一方向に変化する測定信号を再生するスピーカと、前記測定信号の再生を制御する再生制御部とを備える再生装置と、前記測定信号の応答を録音するマイクロホンと、前記応答から測定空間のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部とを備える測定装置と、を有するインパルス応答測定システムにおけるインパルス応答測定方法であって、
前記再生制御部が、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生するステップと、
前記マイクロホンが、前記測定信号の一部の時間に、前記測定空間の残響特性に基づく時間を加味して前記応答を録音するステップと、
前記インパルス応答算出部が、前記応答と、前記測定信号の逆信号とから、前記インパルス応答を算出するステップと、を有するインパルス応答測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インパルス応答の測定システム及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
室内音響の分野では、室の様々な音響物理指標を算出するため、インパルス応答を測定することが多い（例えば非特許文献１）。原理的には、系に直接インパルスを入力した時の出力を測定すればよいが、インパルス自体のエネルギーが小さいため（音量が大きなインパルスを発生させることが難しいため）、高いＳ／Ｎ比の確保が難しい。そこで、インパルスを時間軸上に引き延ばした信号を測定信号として用いるSwept-Sine法が広く使用されている（例えば非特許文献２）。
【０００３】
Swept-Sine法によるインパルス応答の測定では、測定信号の長さを増長させることによって、より高いＳ／Ｎ比を確保することができる。例えば、線形で時不変なシステムの場合、測定信号の長さを２倍にすれば＋３ｄＢのＳ／Ｎ比の改善効果となる。特に、十分な遮音設計がされていない空間では、インパルス応答を測定する際に、できる限り長い測定信号を放射して、高いＳ／Ｎ比を確保することが重要である。
【０００４】
図４、図５を用いて従来のインパルス応答測定手法を示す。例えば、図４に示す測定空間において、図５に示す長さＴ１の測定信号Ａ（ＴＳＰ（Time Stretched Pulse）信号）をスピーカから再生する。ここで、高いＳ／Ｎ比を確保するために、Ｔ１を十分長く設定する。そして、同じ長さＴ１の応答Ｂをマイクロホンで録音し、応答Ｂに測定信号Ａの逆信号を畳み込むことによって、インパルス応答を算出する。この場合、測定時間はＴ１かかる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】佐藤史明「室内音響インパルス応答の測定技術」日本音響学会誌58巻10号(2002), pp.669-676
【非特許文献２】佐藤史明「Swept-Sine法に基づく音響伝搬測定」日本音響学会誌63巻6号(2007), pp.322-327
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の方法では、Ｓ／Ｎ比を確保するために信号長を長くすればするほど、測定に要する時間が長くなってしまう。特に、限られた時間内で多数のインパルス応答を測定する場合は、信号長を十分に長くすることができず、高いＳ／Ｎ比を確保できない場合がある。また、測定中に一度でも突発的な騒音などの外乱が発生すると、長い信号を使った測定を、最初からやり直さなければならないという問題があった。
【０００７】
したがって、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、Ｓ／Ｎ比を損なうことなく、従来よりも短い時間でインパルス応答を測定することが可能なインパルス応答測定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】
【０００８】
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係るインパルス応答測定システムは、時間とともに周波数が増加又は減少の一方向に変化する測定信号を再生するスピーカと、前記測定信号の再生を制御する再生制御部とを備える再生装置と、前記測定信号の応答を録音するマイクロホンと、前記応答から測定空間のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部とを備える測定装置と、を有するインパルス応答測定システムにおいて、前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生し、前記マイクロホンは、前記測定信号の一部の時間に、前記測定空間の残響特性に基づく時間を加味して前記応答を録音し、前記インパルス応答算出部は、前記応答と、前記測定信号の逆信号とから、前記インパルス応答を算出する。
【０００９】
また、前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域に至るまでの前記第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの前記第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生する、ことが好ましい。
【００１０】
また、前記再生制御部は、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの前記第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの前記第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生する、ことが好ましい。
【００１１】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係るインパルス応答測定方法は、時間とともに周波数が増加又は減少の一方向に変化する測定信号を再生するスピーカと、前記測定信号の再生を制御する再生制御部とを備える再生装置と、前記測定信号の応答を録音するマイクロホンと、前記応答から測定空間のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部とを備える測定装置と、を有するインパルス応答測定システムにおけるインパルス応答測定方法であって、前記再生制御部が、前記測定信号の先頭から前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域に至るまでの第１の時間と、前記測定信号の周波数が前記スピーカの再生周波数帯域又は前記マイクロホンの録音周波数帯域を超えてから前記測定信号の終了までの第２の時間とを除いて、前記測定信号の一部を前記スピーカから再生するステップと、前記マイクロホンが、前記測定信号の一部の時間に、前記測定空間の残響特性に基づく時間を加味して前記応答を録音するステップと、前記インパルス応答算出部が、前記応答と、前記測定信号の逆信号とから、前記インパルス応答を算出するステップと、を有するインパルス応答測定方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るインパルス応答測定システム及びインパルス応答測定方法によれば、Ｓ／Ｎ比を損なうことなく、従来よりも短い時間でインパルス応答を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るインパルス応答測定システムの構成を示す図である。
【図２】本発明にかかるインパルス応答算出の流れを示す図である。
【図３】測定信号からスピーカの再生周波数帯域の信号を切り出す例を示す図である。
【図４】インパルス応答の測定空間の一例を示す図である。
【図５】従来の測定信号を用いたインパルス応答の測定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るインパルス応答測定システムの構成を示す図である。インパルス応答測定システムは、インパルス応答測定用の測定信号を再生する再生装置１０と、測定信号を録音して測定空間のインパルス応答を算出する測定装置２０とを有する。
【００１６】
再生装置１０は、時間とともに周波数が増加又は減少の一方向に変化する測定信号を再生するスピーカＳＰと、測定信号の再生を制御する再生制御部１１と、測定信号を記憶する測定信号記憶部１２とを備える。本実施形態における測定信号は、例えば、時間とともに周波数が増加するインパルスを時間軸上に引き伸ばした（正弦波の周波数をスイープさせた）ＴＳＰ信号であるが、これに限定されない。
【００１７】
測定装置２０は、再生装置１０からの測定信号の応答を録音するマイクロホンＭＣと、録音した応答から測定空間のインパルス応答を算出するインパルス応答算出部２１と、算出したインパルス応答及びインパルス応答の算出に用いる測定信号の逆信号を記憶する記憶部２２とを備える。
【００１８】
図２は、本発明に係るインパルス応答の算出の流れを示す図である。まず、再生装置１０において、再生制御部１１は、測定信号記憶部１２から長さＴ１の測定信号Ａを読み出す（図２（ａ））。ここで、再生制御部１１は、測定信号Ａの最初から時間Ｔｆ、最後から時間Ｔｂの区間を除き、図２（ｂ）に示すように、再生装置１０のスピーカＳＰの再生周波数帯域又は測定装置２０のマイクロホンＭＣの録音周波数帯域を含む長さＴ２の測定信号ａを切り出し、測定信号ａをスピーカＳＰから再生する。時間Ｔｆ、時間Ｔｂについては後述する。
【００１９】
測定装置２０において、マイクロホンＭＣは、測定信号ａの長さ（時間）Ｔ２に、測定空間の残響特性より定まる時間α（α≧測定空間のインパルス応答長−１）を加味した長さＴ２＋αの応答ｂ’を録音する（図２（ｃ））。なお、時間αは、予め各測定空間で計測した値を用いたり、測定空間の形状や大きさに基づく所定の値を用いたりすることができる。インパルス応答算出部２１は、応答ｂ’と測定信号Ａの長さをあわせるため、応答ｂ’の前の時間Ｔｆ分、応答ｂ’の後ろの時間Ｔｂ−α分を０でパディングし、元の測定信号Ａと同じ長さＴ１の応答Ｂ’を作成する（図２（ｄ））。インパルス応答算出部２１は、応答Ｂ’に測定信号Ａの逆信号Ａ’を畳み込むことによりインパルス応答を算出することができる。
【００２０】
図３は、再生制御部１１が測定信号Ａから切り出す測定信号ａと、スピーカＳＰの再生周波数帯域の関係を示す図である。再生制御部１１は、測定信号Ａの先頭から測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域（下限）に至るまでの時間Ｔｆと、測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域（上限）を超えてから測定信号Ａの終了までの時間Ｔｂとを除いて、測定信号Ａの一部である長さＴ２の測定信号ａを切り出す。なお、測定信号ａの周波数帯域を、スピーカＳＰの再生周波数帯域よりも僅かに広げることで、スピーカＳＰの再生周波数帯域を網羅し、かつ、元の測定信号Ａの長さＴ１よりも短い時間で測定を行うことができる。
【００２１】
図３と同様の処理により、再生制御部１１は、測定装置２０のマイクロホンＭＣの録音周波数帯域に基づいて、測定信号Ａから測定信号ａを切り出すことが可能である。この場合、再生制御部１１は、測定信号Ａの先頭から測定信号Ａの周波数がマイクロホンＭＣの録音周波数帯域（下限）に至るまでの時間Ｔｆと、測定信号Ａの周波数がマイクロホンＭＣの録音周波数帯域（上限）を超えてから測定信号Ａの終了までの時間Ｔｂとを除いて、測定信号Ａの一部である長さＴ２の測定信号ａを切り出す。なお、測定信号ａの周波数帯域を、マイクロホンＭＣの録音周波数帯域よりも僅かに広げることで、マイクロホンＭＣの録音周波数帯域を網羅し、かつ、元の測定信号Ａの長さＴ１よりも短い時間で測定を行うことができる。
【００２２】
また、再生制御部１１は、再生装置１０のスピーカＳＰの再生周波数帯域と、測定装置２０のマイクロホンＭＣの録音周波数帯域がいずれも含まれるように、測定信号Ａから測定信号ａを切り出すことができる。この場合、再生制御部１１は、測定信号Ａの先頭から測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域の下限の低い方に至るまでの時間Ｔｆと、測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域の上限の高い方を超えてから測定信号Ａの終了までの時間Ｔｂとを除いて、測定信号Ａの一部である長さＴ２の測定信号ａを切り出す。なお、測定信号ａの周波数帯域を、スピーカＳＰの再生周波数帯域及びマイクロホンＭＣの録音周波数帯域よりも僅かに広げることで、スピーカＳＰの再生周波数帯域及びマイクロホンＭＣの録音周波数帯域を網羅し、かつ、元の測定信号Ａの長さＴ１よりも短い時間で測定を行うことができる。
【００２３】
このように、本実施形態によれば、再生制御部１１は、測定信号Ａの先頭から測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域に至るまでの第１の時間Ｔｆと、測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域を超えてから測定信号Ａの終了までの第２の時間Ｔｂとを除いて、測定信号Ａの一部である測定信号ａをスピーカＳＰから再生し、マイクロホンＭＣは、測定信号ａの時間に、測定空間の残響特性に基づく時間αを加味して応答ｂ’を録音し、インパルス応答算出部２１は、応答ｂ’と、測定信号Ａの逆信号とから、測定空間のインパルス応答を算出する。このように、元の測定信号Ａから、測定に使用するスピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域を含む、比較的短い部分のみを切り出して再生することで、Ｓ／Ｎ比を損なうことなく従来よりも短い時間でインパルス応答を測定及び算出することができる。また、マイクロホンＭＣは、切り出された測定信号ａの時間だけでなく、測定空間の残響特性に基づく時間αを加味して応答ｂ’を録音するため、従来よりも短い時間かつ測定空間の特性に合ったインパルス応答を求めることが可能になる。
【００２４】
また、再生制御部１１は、スピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域のいずれか一方に基づき、測定信号Ａの一部である測定信号ａをスピーカＳＰから再生することができる。これにより、スピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域を網羅し、かつ、元の測定信号Ａの長さＴ１よりも短い時間でインパルス応答の測定を行うことができる。
【００２５】
また、再生制御部１１は、スピーカＳＰの再生周波数帯域及びマイクロホンＭＣの録音周波数帯域の双方を含むように、測定信号Ａの一部である測定信号ａをスピーカＳＰから再生することができる。これにより、スピーカＳＰの再生周波数帯域及びマイクロホンＭＣの録音周波数帯域を網羅し、かつ、元の測定信号Ａの長さＴ１よりも短い時間でインパルス応答の測定を行うことができる。
【００２６】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００２７】
なお、上記実施形態では、測定信号として時間とともに周波数が増加するＴＳＰ信号を想定した記載としているが、測定信号として時間とともに周波数が減少する信号を用いることも可能である。この場合、再生制御部１１は、測定信号Ａの先頭から測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域の上限に至るまでの時間Ｔｆと、測定信号Ａの周波数がスピーカＳＰの再生周波数帯域又はマイクロホンＭＣの録音周波数帯域の下限を超えてから測定信号Ａの終了までの時間Ｔｂとを除いて、測定信号Ａの一部である長さＴ２の測定信号ａを切り出すことができる。
【００２８】
さらに、本発明には、Logarithmic TSP 信号（正弦波の周波数を対数軸上で等速スイープさせた信号）など、周波数が時間と共に増加又は減少の一方向に連続的に変化し、かつ、録音した応答と測定信号の逆信号との畳み込みでインパルス応答が算出できる測定信号であれば、任意の測定信号を適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、従来よりも短い時間で、高いＳ／Ｎ比のインパルス応答を測定することができるという有用性がある。
【符号の説明】
【００３０】
１０  再生装置
１１  再生制御部
１２  測定信号記憶部
ＳＰ  スピーカ
２０  測定装置
２１  インパルス応答算出部
２２  記憶部
ＭＣ  マイクロホン
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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