(57)【要約】【課題】  対象空間における音の流れを３次元的に精度良く表示する。【解決手段】  取得部７３０が、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する。引き続き、算出部７４０が、取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、対象空間内における音の流れを示す３次元流線を、３次元流線の接線ベクトルの方向が当該３次元流線の各位置における音響インテンシティの３次元ベクトルの方向と一致する滑らかな３次元曲線となるように、設定された開始点からの３次元流線を算出する。こうして算出された３次元流線の情報が、表示処理装置７５０へ送られる。そして、表示処理装置７５０が、対象空間内における音の流れを示す３次元流線を、表示部９２０に表示させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する取得部と；
前記取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、前記対象空間内における音の流れを示す３次元流線を算出する算出部と；
を備えることを特徴とする音響情報処理装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記３次元流線の接線ベクトルの方向が前記３次元流線の各位置における音響インテンシティの３次元ベクトルの方向と一致する滑らかな３次元曲線となるように、設定された開始点からの３次元流線を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の音響情報処理装置。
【請求項３】
前記３次元流線が物体に到達した場合、前記算出部は、到達点を新たな開始点に設定して、新たな３次元流線を算出する、ことを特徴とする請求項２に記載の音響情報処理装置。
【請求項４】
前記算出部は、予め定められた反射条件を満たすときに、前記新たな３次元流線を算出する、ことを特徴とする請求項３に記載の音響情報処理装置。
【請求項５】
前記予め定められた反射条件には、前記到達点における吸音率が、予め設定された吸音率以下であることが含まれる、ことを特徴とする請求項４に記載の音響情報処理装置。
【請求項６】
前記予め定められた反射条件には、前記到達点までの反射回数が、当初の開始点からの反射回数として予め設定された反射回数未満であることが含まれる、ことを特徴とする請求項４又は５に記載の音響情報処理装置。
【請求項７】
前記算出部により算出された３次元流線に基づいて、前記対象空間内における音の流れを表示させる表示制御部を更に備える、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の音響情報処理装置。
【請求項８】
前記表示制御部は、設定された視野領域における音の流れを表示部に表示させる、ことを特徴とする請求項７に記載の音響情報処理装置。
【請求項９】
前記表示制御部は、前記算出された３次元流線に沿って図形を移動させる動画像表示データを生成する、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の音響情報処理装置。
【請求項１０】
取得部と、算出部とを備える音響情報処理装置において使用される音響情報処理方法であって、
前記取得部が、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する取得工程と；
前記算出部が、前記取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、前記対象空間内における音の流れを示す３次元流線を算出する算出工程と；
を備えることを特徴とする音響情報処理方法。
【請求項１１】
音響情報処理装置が有するコンピュータに、請求項１０に記載の音響情報処理方法を実行させる、ことを特徴とする音響情報処理プログラム。
【請求項１２】
音響情報処理装置が有するコンピュータにより読み取り可能に、請求項１１に記載の音響情報処理プログラムが記録されている、ことを特徴とする記録媒体。
【請求項１３】
対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場に基づいて得られた前記対象空間内における音の流れを示す３次元流線の情報を取得する取得部と；
前記３次元流線の情報に基づいて、前記対象空間内における音の流れを表示部に表示させる表示制御部と；
を備えることを特徴とする表示処理装置。
【請求項１４】
前記対象空間は、車両に複数設けられた音情報取得部が存在する空間であり、
前記音響インテンシティの３次元ベクトル場は、前記複数設けられた音情報取得部が取得した車外に発生源を有する車外音に基づいて得られ、
前記３次元ベクトル場の時間変化に基づいて設定された開始点からの３次元流線が算出され、
前記表示制御部は、前記設定された開始点と前記３次元流線とに基づいて、警告表示情報を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項１３に記載の表示処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響情報処理装置、音響情報処理方法、音響情報処理プログラム及び当該音響情報処理プログラムが記録された記録媒体、並びに、表示処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車室内空間等の対象空間における音響状態（音場）の可視化を行う技術が提案されている。こうした提案技術の一つとして、対象空間内の様々な位置の２次元又は３次元の音響インテンシティを算出し、算出された音響インテンシティを表示する技術がある（特許文献１参照；以下、「従来例１」という）。
【０００３】
また、音響状態の可視化までは記載されていないが、音響インテンシティの算出を行って、異常音の発生源を判定する技術も提案されている（特許文献２参照；以下、「従来例２」という）。この従来例２の技術では、設備又は設備群の上方の平面上における異常音周波数に関する音響インテンシティを算出する。そして、平面上における音響インテンシティの水平方向成分の値が「０」となる位置の鉛直下方に異常音の発生源が存在すると判定するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４８０７４８号公報
【特許文献２】特開平５−１１８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
対象空間における音響インテンシティは、例えば有限要素法等により、精度良く算出することができる。このため、音響インテンシティは、対象空間における音響状態を精度良く可視化するために有用な基礎となる物理量である。
【０００６】
ところで、対象空間における音響状態の可視化として重要なものとして、対象空間における音の流れの可視化が挙げられる。そして、対象空間は、一般に、３次元空間である。このため、対象空間における音の流れを３次元的に可視化することが重要となる。
【０００７】
しかしながら、従来例１の技術を用いて、対象空間内の各位置の音響インテンシティを矢印図形により３次元ベクトル表示を行っても、精度良く表示しようとするほど煩雑な図形となってしまう。こうした事情は、従来例２の技術における音響インテンシティの算出平面を複数として、複数の平面の各位置における音響インテンシティを表示するようにした場合も同様である。
【０００８】
このため、対象空間における音の流れを、精度良くかつ把握容易に、３次元的に表示できる技術が望まれている。かかる要請の応えることが、本発明が解決すべき課題の一つとして挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する取得部と；前記取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、前記対象空間内における音の流れを示す３次元流線を算出する算出部と；を備えることを特徴とする音響情報処理装置である。
【００１０】
請求項１０に記載の発明は、取得部と、算出部とを備える音響情報処理装置において使用される音響情報処理方法であって、前記取得部が、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する取得工程と；前記算出部が、前記取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、前記対象空間内における音の流れを示す３次元流線を算出する算出工程と；を備えることを特徴とする音響情報処理方法である。
【００１１】
請求項１１に記載の発明は、音響情報処理装置が有するコンピュータに、請求項１０に記載の音響情報処理方法を実行させる、ことを特徴とする音響情報処理プログラムである。
【００１２】
請求項１２に記載の発明は、音響情報処理装置が有するコンピュータにより読み取り可能に、請求項１１に記載の音響情報処理プログラムが記録されている、ことを特徴とする記録媒体である。
【００１３】
請求項１３に記載の発明は、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場に基づいて得られた前記対象空間内における音の流れを示す３次元流線を取得する取得部と；前記３次元流線に基づいて、前記対象空間内における音の流れを表示部に表示させる表示制御部と；を備えることを特徴とする表示処理装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る音響情報処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係る音響情報処理装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】図２の３次元ベクトル場算出ユニットの構成例を説明するための図である。
【図４】図２の処理制御ユニットによる音響情報処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４の個別３次元流線の算出処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】一実施例における表示例を示す図である。
【図７】変形例（その１）を説明するための図である。
【図８】変形例（その２）を説明するための図である。
【図９】変形例（その３）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を、図１を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
［構成］
図１には、一実施形態に係る音響情報処理装置７００の概略的な構成が示されている。この図１に示されるように、音響情報処理装置７００は、３次元ベクトル場算出部９１０及び表示部９２０と接続されている。
【００１７】
上記の３次元ベクトル場算出部９１０は、３次元ベクトル場を算出する。そして、３次元ベクトル場算出部９１０は、算出された３次元ベクトル場の情報を音響情報処理装置７００へ送るようになっている。
【００１８】
ここで、当該３次元ベクトル場は、解析対象となる音場空間（対象空間）における音響インテンシティの３次元ベクトル場である。なお、本実施形態では、３次元ベクトル場算出部９１０は、対象空間の形状データ（対象空間の設計データ又は計測データ）、対象空間における物体面（聴取者の体表面、車両の場合における座席外表面等を含む）の各位置の吸音率データ、音源データ（スピーカ位置データ等）、及び媒質密度等の音場特定データに基づいて、次の手順で、音響インテンシティの３次元ベクトル場を、有限要素法を用いて算出するようになっている。
【００１９】
３次元ベクトル場算出部９１０は、まず、定常状態の着目周波数領域における対象空間の各位置（ｘ）での速度ポテンシャルφ（ｘ）を算出する。引き続き、３次元ベクトル場算出部９１０は、速度ポテンシャルφ（ｘ）に基づいて、対象空間の各位置での粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）を算出する。そして、３次元ベクトル場算出部９１０は、粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）に基づいて、対象空間の各位置での音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出する。ここで、個々の音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）は、３次元ベクトルとなっている。
【００２０】
上記の表示部９２０は、液晶表示デバイス等の表示デバイスを備えて構成される。表示部９２０は、音響情報処理装置７００から送られた表示画像データを受ける。そして、表示部９２０は、当該表示画像データに対応する画像を表示するようになっている。
【００２１】
次に、上記の音響情報処理装置７００の構成について説明する。この音響情報処理装置７００は、図１に示されるように。記憶部７１０と、入力部７２０と、取得部７３０とを備えている。また、音響情報処理装置７００は、算出部７４０と、表示処理装置７５０とを備えている。
【００２２】
上記の記憶部７１０には、対象空間の形状データ、対象空間における物体面（聴取者の体表面、車両の場合における座席外表面等を含む）の各位置の吸音率データ等の反射情報データが記憶されている。この記憶部７１０には、算出部７４０がアクセス可能となっている。
【００２３】
上記の入力部７２０は、マウス等のポインティングデバイス、キーボード等のストロークデバイスを備えている。この入力部７２０を利用することにより、後述する３次元流線の算出に際してのパラメータを指定できるようになっている。こうしたパラメータには、３次元流線の当初開始点、反射後の３次元流線の算出条件である反射点における基準吸音率及び最大反射回数を含む反射パラメータ、並びに、３次元流線を観察する視野領域を規定する視点及び視線方向を含む視野領域パラメータが含まれる。
【００２４】
入力部７２０への反射パラメータの入力結果は、算出部７４０へ送られる。また、入力部７２０への視野領域パラメータの入力結果は、表示処理装置７５０（より詳しくは、後述する表示制御部７５２）へ送られる。
【００２５】
上記の取得部７３０は、３次元ベクトル場算出部９１０から送られた３次元ベクトル場の情報を受ける。そして、取得部７３０は、当該３次元ベクトル場の情報を算出部７４０へ送る。
【００２６】
上記の算出部７４０は、取得部７３０から送られた３次元ベクトル場の情報を受ける。そして、算出部７４０は、当該３次元ベクトル場の情報に加えて、入力部７２０から送られた３次元流線の算出用の３次元流線の当初開始点及び上述の反射パラメータ、及び、記憶部７１０に記憶されている反射情報データに基づいて、対象空間における音の流れを示す３次元流線を算出する。算出部７４０により算出された３次元流線の情報は、表示処理装置７５０へ送られる。
【００２７】
なお、算出部７４０が実行する３次元流線算出処理については、後述する。
【００２８】
上記の表示処理装置７５０は、取得部７５１を備えている。また、表示処理装置７５０は、表示制御部７５２を備えている。
【００２９】
上記の取得部７５１は、算出部７４０から送られた３次元流線の情報を受ける。そして、取得部７５１は、当該３次元流線の情報を表示制御部７５２へ送る。
【００３０】
上記の表示制御部７５２は、取得部７５１から送られた３次元流線の情報を受ける。引き続き、表示制御部７５２は、当該３次元流線の情報、及び、入力部７２０から送られた視野領域パラメータに基づいて、当該視野領域パラメータにより定義される視野領域内における３次元流線を表示するための表示画像データを生成する。そして、表示制御部７５２は、生成された表示画像データを表示部９２０へ送る。
【００３１】
なお、本実施形態では、表示制御部７５２は、３次元流線上を、音の流れる方向を示す矢印図形が、当該音が流れる方向に移動する動画データを、表示画像データとして生成するようになっている。
【００３２】
［動作］
次に、上記のように構成された音響情報処理装置７００による音響情報処理について、算出部７４０が実行する３次元流線算出処理に主に着目して説明する。
【００３３】
なお、３次元ベクトル場算出部９１０は、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場を、既に算出しているものとする。
【００３４】
音響情報処理装置７００では、音響情報処理に際して、まず、取得部７３０が、３次元ベクトル場算出部９１０から、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する。そして、取得部７３０が、当該３次元ベクトル場の情報を算出部７４０へ送る。
【００３５】
＜算出部７４０による処理＞
取得部７３０から送られた３次元ベクトル場の情報を受けると、算出部７４０は、３次元流線算出処理を開始する。
【００３６】
３次元流線算出処理に際して、算出部７４０は、３次元流線の算出用の３次元流線の当初開始点及び反射パラメータ（基準吸音率及び最大反射回数）が設定されているか否かを判定する。この判定の結果が肯定的であった場合には、算出部７４０は、当初開始点として設定している中の最初の当初開始点から始まる個別３次元流線を延長していく延長処理を開始する。ここで、個別３次元流線の延長は、個別３次元流線の接線ベクトルの方向が当該個別３次元流線の各位置における音響インテンシティの３次元ベクトルの方向と一致する滑らかな３次元曲線となるようして延長していく。
【００３７】
なお、当該判定の結果が否定的であった場合には、利用者により指定された３次元流線の当初開始点及び反射パラメータが入力部７２０から送られてくるのを待つ。そして、入力部７２０から送られた当初開始点及び反射パラメータを受けると、算出部７４０は、３次元流線算出処理を開始する。
【００３８】
個別３次元流線の延長処理を開始後、個別３次元流線の延長処理中に、算出部７４０は、延長中の個別３次元流線が物体面に到達したか否かの物体面到達判定を、記憶部７１０内の対象空間の形状データに基づいて行う。そして、物体面到達判定の結果が肯定的となると、算出部７４０は、当該物体面の到達点において反射されると判断して、当該到達点を新たな開始点とする新たな個別３次元流線を算出するか否かの反射判定を行う。
【００３９】
本実施形態では、算出部７４０は、（ｉ）到達点の吸音率が、予め設定された基準吸音率以下であり、かつ、（ii）当該到達点までの反射回数が、当初開始点からの反射回数として利用者により指定された最大反射回数未満である、ことを反射条件として、反射判定を行う。当該反射判定の結果が否定的であった場合には、算出部７４０は、今回の当初開始点に対応する個別３次元流線の算出処理を終了する。
【００４０】
一方、反射判定の結果が肯定的であった場合には、上述した当初開始点からの延長処理と同様の延長処理を継続する。そして、反射判定の結果が否定的となるか、個別３次元流線が対象空間を越えるかすると、今回の当初開始点に対応する個別３次元流線の算出処理を終了する。
【００４１】
次に、算出部７４０は、設定された当初開始点の全てに対応する個別３次元流線を算出したか否かを判定する。この判定が肯定的となると、算出部７４０は、算出された全ての個別３次元流線の情報を、３次元流線の情報として、表示処理装置７５０へ送る。
【００４２】
＜表示処理装置７５０による処理＞
表示処理装置７５０では、取得部７５１が、算出部７４０から送られた３次元流線の情報を受ける。そして、取得部７５１は、当該３次元流線の情報を表示制御部７５２へ送る。
【００４３】
取得部７５１から送られた３次元流線の情報を受けると、表示制御部７５２は、表示制御処理を開始する。かかる表示制御処理に際して、表示制御部７５２は、まず、視野領域パラメータ（視点位置及び視線方向）が設定されているか否かを判定する。この判定の結果が肯定的であった場合には、表示制御部７５２は、３次元流線の情報に基づいて、視野領域パラメータにより定まる視野領域内における３次元流線を表示するための表示画像データを生成する。そして、表示制御部７５２は、生成された表示画像データを表示部９２０へ送る。
【００４４】
なお、当該判定の結果が否定的であった場合には、利用者により指定された視野領域パラメータが入力部７２０から送られてくるのを待つ。そして、入力部７２０から送られた視野領域パラメータを受けると、表示制御部７５２は、上述した表示制御処理を開始する。
【００４５】
表示画像データを受けると、表示部９２０は、表示画像データに対応する画像を表示する。この結果、対象空間における音の流れを示す３次元流線が、利用者に提示される。
【００４６】
なお、本実施形態では、表示画像データとして、３次元流線に沿って矢印図形を移動させる動画像表示データを採用している。ここで、矢印図形以外の図形を移動させるようにしてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の音響情報処理装置７００では、取得部７３０が、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する。引き続き、算出部７４０が、取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、対象空間内における音の流れを示す３次元流線を算出する。こうして算出された３次元流線の情報が、表示処理装置７５０へ送られる。そして、表示処理装置７５０が、対象空間内における音の流れを示す３次元流線を、表示部９２０に表示させる。
【００４８】
したがって、本実施形態によれば、対象空間における音の流れを、精度良くかつ把握容易に、３次元的に表示できる。
【００４９】
また、本実施形態では、算出部７４０が、３次元流線の接線ベクトルの方向が当該３次元流線の各位置における音響インテンシティの３次元ベクトルの方向と一致する滑らかな３次元曲線となるように、設定された開始点からの３次元流線を算出する。このため、３次元流線を合理的に算出することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、３次元流線が物体に到達した場合、予め定められた反射条件を満たすときに、算出部７４０が、到達点を新たな開始点に設定して、新たな３次元流線を算出する。このため、所望の反射条件を設定しておくことにより、様々な反射条件に応じた対象空間における音の流れを３次元流線により表示することができる。
【００５１】
なお、本実施形態では、（ｉ）３次元流線の到達点の吸音率が、予め設定された基準吸音率以下であり、かつ、（ii）当該到達点までの反射回数が、当初開始点からの反射回数として利用者により指定された最大反射回数未満である、ことを反射条件として採用している。
【００５２】
また、本実施形態では、音響情報処理装置７００が、算出部７４０により算出された３次元流線に基づいて、対象空間内における音の流れを表示させる表示制御部７５２を更に備えている。そして、表示制御部７５２は、設定された視野領域における音の流れを表示部９２０に表示させる。このため、所望の視野領域内における音の流れを３次元流線により表示することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、表示制御部７５２が、算出された３次元流線に沿って矢印図形を移動させる表示データを生成する。このため、対象空間における音の流れを、把握容易な態様で表示することができる。
【００５４】
［実施形態の変形］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５５】
例えば、上記の実施形態では、速度ポテンシャルφ（ｘ）の算出に際して、有限要素法を採用したが、時間領域有限差分法等の他の手法を採用してもよい。
【００５６】
また、上記の実施形態では、（ｉ）３次元流線の到達点の吸音率が、予め設定された基準吸音率以下であり、かつ、（ii）当該到達点までの反射回数が、当初開始点からの反射回数として利用者により指定された最大反射回数未満である、ことを反射条件として採用した。これに対し、（ｉ）のみを反射条件として採用してもよいし、（ii）のみを反射条件として採用してもよい。
【００５７】
また、画像の表示に際しては、仮想現実（ＶＲ：Virtual Reality）の手法を採用してもよいし、混合現実（ＭＲ：Mixed Reality）の手法を採用するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施形態では、対象空間の形状データ、対象空間における物体面の各位置の吸音率データ、音源データ及び媒質密度等の音場特定データに基づいて、定常状態の着目周波数領域における対象空間の各位置での速度ポテンシャルφ（ｘ）、対象空間の各位置での粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）、並びに、対象空間の各位置での音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出するようにした。これに対し、対象空間の予め定められた位置での粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）の測定値に基づいて、対象空間の各位置での音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出するようにしてもよい。
【００５９】
こうした測定値を利用する場合には、対象空間を、例えば、車外に発生源を有する車外音が流れる車両周辺の空間とすることができる。こうした場合には、車外に発生源を有する車外音の粒子速度及び音圧の測定器を格子状に車両に配置し、当該測定器による測定結果を取得して、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場を算出する。
【００６０】
ここで、３次元ベクトル場の時間変化に基づいて、音響インテンシティが大きな位置を開始点とする対象空間内における３次元流線を算出するようにしてもよい。そして、当該開始点における音響インテンシティの大きさが時間的に増加するとともに、３次元流線における音の流れの時間的変化が少ない場合には、３次元流線における音の流れの方向の反対方向側から他車両が近づいている可能性が高いと判断し、警告情報を表示部に表示するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記の実施形態では、３次元ベクトル場算出部及び表示部が音響情報処理装置の外部に配置されるようにしたが、３次元ベクトル場算出部及び表示部の少なくとも一方を、音響情報処理装置が備えるようにしてもよい。
【００６２】
なお、上記の実施形態の音響情報処理装置７００の一部又は全部を、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等を備えた演算部としてのコンピュータを有するコンピュータシステムとして構成し、予め用意されたプログラムを当該コンピュータで実行することにより、音響情報処理装置７００の一部又は全部の機能を果たすようにしてもよい。こうしたプログラムはハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該コンピュータによって記録媒体からロードされて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明の実施例を、図２〜図６を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面においては、上述した実施形態を含めて、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６４】
［構成］
図２には、一実施例に係る音響情報処理装置１００の概略的な構成が示されている。なお、音響情報処理装置１００は、上述した実施形態の音響情報処理装置７００（図１参照）の一態様となっている。
【００６５】
図２に示されるように、音響情報処理装置１００には、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａ及び表示ユニット２２０と接続されている。
【００６６】
上記の３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａは、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場を算出する。そして、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａは、算出された３次元ベクトル場の情報を音響情報処理装置１００へ送るようになっている。すなわち、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａは、上述した実施形態における３次元ベクトル場算出部９１０の機能を果たすようになっている。
【００６７】
なお、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａの構成例については、後述する。
【００６８】
上記の表示ユニット２２０は、液晶表示デバイス等の表示デバイスを備えて構成される。表示ユニット２２０は、音響情報処理装置１００から送られた表示画像データを受ける。そして、表示ユニット２２０は、当該表示画像データに対応する画像を表示するようになっている。すなわち、表示ユニット２２０は、上述した実施形態における表示部９２０の機能を果たすようになっている。
【００６９】
＜音響情報処理装置１００の構成＞
上記の音響情報処理装置１００は、図２に示されるように、処理制御ユニット１１０と、記憶ユニット１２０と、入力ユニット１３０とを備えている。
【００７０】
上記の処理制御ユニット１１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＤＳＰ及び周辺回路（計時機構を含む）を備えて構成されている。処理制御ユニット１１０が様々なプログラムを実行することにより、音響情報処理装置１００としての各種機能が実現されるようになっている。こうした機能の中には、上述した実施形態における取得部７３０、算出部７４０、取得部７５１及び表示制御部７５２の機能が含まれている。
【００７１】
なお、処理制御ユニット１１０が実行するプログラムはハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、当該記録媒体からロードされて実行される。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬型記録媒体に記録された形態で取得されるようにしてもよいし、インターネットなどのネットワークを介した配信の形態で取得されるようにしてもよい。
【００７２】
上記の記憶ユニット１２０は、不揮発性の記憶素子を備えて構成され、音響情報処理装置１００において利用される様々な情報データが記憶される。こうした情報データには、対象空間の形状データ、対象空間における物体面（聴取者の体表面、車両の場合における座席外表面等を含む）の各位置の吸音率データ等の反射情報データが記憶されている。この記憶ユニット１２０には、処理制御ユニット１１０がアクセス可能となっている。
【００７３】
すなわち、記憶ユニット１２０は、上述した実施形態の記憶部７１０としての機能を果たすようになっている。
【００７４】
上記の入力ユニット１３０は、マウス等のポインティングデバイス、キーボード等のストロークデバイスを備えている。入力ユニット１３０は、音響情報処理装置１００の本体部に設けられたキー部等、及び／又はキー部等を備えるリモート入力装置等により構成される。ここで、本体部に設けられたキー部としては、表示ユニット２２０の表示デバイスに設けられたタッチパネルを用いることができる。なお、キー部等を有する構成に代えて、又は併用して音声認識技術を利用して音声にて入力する構成を採用することもできる。
【００７５】
この入力ユニット１３０を利用することにより、３次元流線の算出に際してのパラメータを指定できるようになっている。こうしたパラメータには、３次元流線の当初開始点、反射後の３次元流線を算出条件である反射点における基準吸音率及び最大反射回数を含む反射パラメータ、並びに、３次元流線を観察する視野領域を規定する視点及び視線方向を含む視野領域パラメータが含まれる。入力ユニット１３０への入力結果は、処理制御ユニット１１０へ送られる。
【００７６】
すなわち、入力ユニット１３０は、上述した実施形態における入力部７２０の機能を果たすようになっている。
【００７７】
＜３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａの構成例＞
次いで、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａの構成例を説明する。この構成例において、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａは、図３に示されるように、記憶部２１１Ａと、速度ポテンシャル算出部２１２と、粒子速度算出部２１３とを備えている。また、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａは、音圧算出部２１４と、音響インテンシティ算出部２１５とを備えている。
【００７８】
上記の記憶部２１１Ａには、対象空間の形状データ、音場空間における物体面の各位置の吸音率データ、音源データ、及び媒質密度等の音場特定データが記憶されている。この記憶部２１１Ａには、速度ポテンシャル算出部２１２がアクセス可能となっている。
【００７９】
上記の速度ポテンシャル算出部２１２は、記憶部２１１Ａに記憶されている音場特定データに基づき、対象空間の各位置での定常状態の周波数領域における速度ポテンシャルφ（ｘ）を算出する。こうして算出された速度ポテンシャルφ（ｘ）は、粒子速度算出部２１３及び音圧算出部２１４へ送られる。
【００８０】
なお、本構成例では、速度ポテンシャル算出部２１２は、速度ポテンシャルφ（ｘ）を、有限要素法を使用し、参考文献（日本建築学会編「はじめての音響数値シミュレーションプログラミングガイド」コロナ社、２０１２年１１月３０日発行）に記載の手法により、速度ポテンシャルφ（ｘ）を算出するようになっている。
【００８１】
上記の粒子速度算出部２１３は、速度ポテンシャル算出部２１２から送られた速度ポテンシャルφ（ｘ）を受ける。そして、粒子速度算出部２１３は、対象空間の各位置における粒子速度ｕ（ｘ）を算出する。
【００８２】
なお、粒子速度ｕ（ｘ）の算出に際して、粒子速度算出部２１３は、次の（１）式により、粒子速度ｕ（ｘ）を算出する。
ｕ（ｘ）＝ｇｒａｄ（φ（ｘ））              …（１）
こうして算出された粒子速度ｕ（ｘ）は、音響インテンシティ算出部２１５へ送られる。
【００８３】
上記の音圧算出部２１４は、速度ポテンシャル算出部２１２から送られた速度ポテンシャルφ（ｘ）を受ける。そして、音圧算出部２１４は、対象空間の各位置における音圧ｐ（ｘ）を算出する。こうして算出された音圧ｐ（ｘ）は、音響インテンシティ算出部２１５へ送られる。
【００８４】
上記の音響インテンシティ算出部２１５は、粒子速度算出部２１３から送られた粒子速度ｕ（ｘ）、及び、音圧算出部２１４から送られた音圧ｐ（ｘ）を受ける。そして、音響インテンシティ算出部２１５は、対象空間の各位置における音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出する。こうして算出された音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）は、３次元ベクトル場の情報として、音響情報処理装置１００へ送られる。
【００８５】
「動作」
次に、上記のように構成された音響情報処理装置１００の動作について、処理制御ユニット１１０が実行する音響情報処理に主に着目して説明する。
【００８６】
なお、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａは、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場を、既に算出しているものとする。
【００８７】
＜音響情報処理＞
音響情報処理に際しては、図４に示されるように、まず、ステップＳ１１において、処理制御ユニット１１０が、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａから、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する。
【００８８】
引き続き、ステップＳ１２において、処理制御ユニット１１０が、３次元流線の算出用の３次元流線の当初開始点及び反射パラメータ（基準吸音率及び最大反射回数）が指定されているか否かを判定する。ステップＳ１２における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１２：Ｎ）には、ステップＳ１２の処理が繰り返される。
【００８９】
ステップＳ１２における判定の結果が肯定的であった場合（ステップＳ１２：Ｙ）には、処理はステップＳ１３へ進む。このステップＳ１３では、処理制御ユニット１１０が、今回取得した３次元ベクトル場に対応する３次元流線の算出のための反射パラメータを、今回指定された反射パラメータに設定する。
【００９０】
次に、ステップＳ１４において、処理制御ユニット１１０が、指定された当初開始点の中の一つを、個別３次元流線を算出するための最初の当初開始点に設定する。引き続き、ステップＳ１５において、処理制御ユニット１１０が、設定された当初開始点に対応する個別３次元流線の算出処理を行う。なお、ステップＳ１５における個別３次元流線の算出処理については、後述する。
【００９１】
次いで、ステップＳ１６において、指定された当初開始点の全てに対応する個別３次元流線を算出した否かを判定する。ステップＳ１６における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ１６：Ｎ）には、処理がステップＳ１７へ進む。
【００９２】
ステップＳ１７では、指定された当初開始点の中から、対応する個別３次元流線が算出されていない当初開始点のうちの一つを、個別３次元流線を算出するための次の当初開始点に設定する。そして、処理はステップＳ１５へ戻る。以後、ステップＳ１６における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ１５〜Ｓ１７の処理が繰り返される。
【００９３】
指定された当初開始点の全てに対応する個別３次元流線の算出が終了し、ステップＳ１６における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ１６：Ｙ）と、処理はステップＳ１８へ進む。このステップＳ１８では、上述したステップＳ１１〜Ｓ１７の処理により算出された３次元流線の表示制御処理を実行する。
【００９４】
この表示制御処理に際して、処理制御ユニット１１０が、まず、視野領域パラメータ（視点位置及び視線方向）が設定されているか否かを判定する。この判定の結果が肯定的であった場合には、処理制御ユニット１１０が、３次元流線の情報に基づいて、視野領域パラメータにより定まる視野領域内における３次元流線を表示するための表示画像データを生成する。そして、処理制御ユニット１１０が、生成された表示画像データを表示ユニット２２０へ送る。
【００９５】
なお、当該判定の結果が否定的であった場合には、利用者により指定された視野領域パラメータを入力ユニット１３０から受けると、処理制御ユニット１１０が、上述した表示制御処理を開始する。
【００９６】
表示画像データを受けると、表示ユニット２２０は、表示画像データに対応する画像を表示する。この結果、対象空間に音の流れを示す３次元流線が、利用者に提示される。
【００９７】
なお、本実施例では、表示画像データとして、３次元流線に沿って矢印図形を移動させる動画像表示データを採用している。ここで、矢印図形以外の図形を移動させるようにしてもよい。
【００９８】
＜個別３次元流線の算出処理＞
次に、ステップＳ１５において実行される個別３次元流線の算出処理について説明する。
【００９９】
個別３次元流線の算出処理では、まず、ステップＳ２１において、処理制御ユニット１１０が、設定された当初開始点からの個別３次元流線の延長を行う。かかる個別３次元流線の延長では、処理制御ユニット１１０が、個別３次元流線の接線ベクトルの方向が当該個別３次元流線の各位置における音響インテンシティの３次元ベクトルの方向と一致する滑らかな３次元曲線となるようにして延長していく。
【０１００】
次に、ステップＳ２２において、処理制御ユニット１１０が、個別３次元流線の延長の結果、当該個別３次元流線が対象空間における物体面に到達したかを、記憶ユニット１２０内の対象空間の形状データに基づいて判定する。ステップＳ２２における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２２：Ｎ）には、処理はステップＳ２１へ戻る。そして、ステップＳ２２における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ２１，Ｓ２２の処理が繰り返され、個別３次元流線が延長されていく。
【０１０１】
延長中の個別３次元流線が物体面に到達し、ステップＳ２２における判定の結果が肯定的となると（ステップＳ２２：Ｙ）、処理はステップＳ２３へ進む。このステップＳ２３では、処理制御ユニット１１０が、物体面の到達点において反射されると判断するための反射条件を満たすか否かを、設定されている反射条件（到達点における基準吸音率及び最大反射回数）に基づいて判定する。
【０１０２】
なお、本実施例では、（ｉ）到達点の吸音率が、予め設定された基準吸音率以下であり、かつ、（ii）当該到達点までの反射回数が、当初開始点からの反射回数として利用者により指定された最大反射回数未満である、ことを反射条件として採用している。
【０１０３】
ステップＳ２３における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２３：Ｎ）には、ステップＳ１５の処理が終了する。そして、処理は、上述した図４のステップＳ１６へ進む。
【０１０４】
ステップＳ２３における判定の結果が肯定的であった場合（ステップＳ２３：Ｙ）には、処理はステップＳ２４へ進む。このステップＳ２４では、処理制御ユニット１１０が、到達点を新たな開始点に設定する。
【０１０５】
次いで、ステップＳ２５において、処理制御ユニット１１０が、新たな開始点からの新たな３次元流線の延長を、上述したステップＳ２１と同様して行う。引き続き、ステップＳ２６において、処理制御ユニット１１０が、新たな個別３次元流線の延長の結果、当該新たな個別３次元流線が対象空間における物体面に到達したかを、記憶ユニット１２０内の対象空間の形状データに基づいて判定する。ステップＳ２６における判定の結果が否定的であった場合（ステップＳ２６：Ｎ）には、処理はステップＳ２５へ戻る。そして、ステップＳ２６における判定の結果が肯定的となるまで、ステップＳ２５，Ｓ２６の処理が繰り返され、新たな個別３次元流線が延長されていく。
【０１０６】
ステップＳ２６における判定の結果が肯定的であった場合（ステップＳ２６：Ｙ）には、処理はステップＳ２３へ戻る。そして、ステップＳ２３における判定の結果が否定的となるまで、ステップＳ２３〜Ｓ２６の処理が繰り返される。
【０１０７】
この後、ステップＳ２３における判定の結果が否定的となると（ステップＳ２３：Ｎ）、ステップＳ１５の処理が終了する。そして、処理は、上述した図４のステップＳ１６へ進む。
【０１０８】
なお、図６に、上述したステップＳ１８における表示制御処理により表示ユニット２２０に表示される画像例が示されている。なお、図６に示される画像例は、車室内空間における音の流れの画像例となっている。
【０１０９】
以上説明したように、本実施例の音響情報処理装置１００では、処理制御ユニット１１０が、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場の情報を取得する。引き続き、処理制御ユニット１１０が、取得された３次元ベクトル場の情報に基づいて、対象空間内における音の流れを示す３次元流線を算出する。次に、処理制御ユニット１１０が、算出された３次元流線の情報に基づいて、３次元流線を表示させるための表示画像データを生成し、生成された表示画像データを表示ユニット２２０へ送る。この結果、表示ユニット２２０に、対象空間内における音の流れを示す３次元流線が表示される。
【０１１０】
したがって、本実施例によれば、対象空間における音の流れを、精度良くかつ把握容易に、３次元的に表示できる。
【０１１１】
また、本実施例では、処理制御ユニット１１０が、３次元流線の接線ベクトルの方向が当該３次元流線の各位置における音響インテンシティの３次元ベクトルの方向と一致する滑らかな３次元曲線となるように、設定された開始点からの３次元流線を算出する。このため、３次元流線を合理的に算出することができる。
【０１１２】
また、本実施例では、３次元流線が物体に到達した場合、予め定められた反射条件を満たすときに、処理制御ユニット１１０が、到達点を新たな開始点に設定して、新たな３次元流線を算出する。このため、所望の反射条件を設定しておくことにより、様々な反射条件に応じた対象空間における音の流れを３次元流線により表示することができる。
【０１１３】
なお、本実施例では、（ｉ）３次元流線の到達点の吸音率が、予め設定された基準吸音率以下であり、かつ、（ii）当該到達点までの反射回数が、当初開始点からの反射回数として利用者により指定された最大反射回数未満である、ことを反射条件として採用している。
【０１１４】
また、本実施例では、処理制御ユニット１１０が、設定された視野領域における音の流れを表示ユニット２２０に表示させる。このため、所望の視野領域内における音の流れを３次元流線により表示することができる。
【０１１５】
また、本実施例では、処理制御ユニット１１０が、算出された３次元流線に沿って矢印図形を移動させる動画像表示データを生成する。このため、対象空間における音の流れを、把握容易な態様で表示することができる。
【０１１６】
［実施例の変形］
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【０１１７】
例えば、上記の実施例では、速度ポテンシャルφ（ｘ）の算出に際して、有限要素法を採用したが、時間領域有限差分法等の他の手法を採用してもよい。
【０１１８】
また、上記の実施例では、（ｉ）３次元流線の到達点の吸音率が、予め設定された基準吸音率以下であり、かつ、（ii）当該到達点までの反射回数が、当初開始点からの反射回数として利用者により指定された最大反射回数未満である、ことを反射条件として採用した。これに対し、（ｉ）のみを反射条件として採用してもよいし、（ii）のみを反射条件として採用してもよい。
【０１１９】
また、上記の実施例では、視野領域を一定として、３次元流線の表示を例示した。これに対し、視野領域の変更を可能としてもよい。こうして視野領域の変更を可能とした場合の表示例が図７に示されている。なお、図７の表示例は、対象空間を車室内空間とした場合の例であり、図７（Ａ）、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）で、視点が徐々に車両前方へ移動していった例である。
【０１２０】
また、画像の表示に際しては、仮想現実（ＶＲ）の手法を採用してもよいし、混合現実（ＭＲ）の手法を採用するようにしてもよい。こうした表示を行うことにより、例えば、ヘッドマウントディスプレイを利用して、頭部の位置の変化又は頭部の姿勢の変化に応じて視点又は視線方向が連続的に変化する態様で、対象空間における音の流れを示す３次元流線を表示することができる。このため、対象空間の音響評価を、評価者にとって、簡易かつ合理的に行うことができる。
【０１２１】
また、上記の実施例では、対象空間の形状データ、対象空間における物体面の各位置の吸音率データ、音源データ及び媒質密度等の音場特定データに基づいて、定常状態の着目周波数領域における対象空間の各位置での速度ポテンシャルφ（ｘ）、対象空間の各位置での粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）、並びに、対象空間の各位置での音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出するようにした。これに対し、対象空間の予め定められた位置での粒子速度及び音圧の測定値に基づいて、対象空間の各位置での音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出するようにしてもよい。
【０１２２】
こうした場合には、上述した実施例の３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａに代えて、図８に示す構成の３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ｂを採用することができる。この３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ｂは、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａと比べて、記憶部２１１Ａに代えて記憶部２１１Ｂを備える点、及び、速度ポテンシャル算出部２１２、粒子速度算出部２１３及び音圧算出部２１４に代えて、収集部２１８を備えている点が異なっている。以下、これら相違点に主に着目して説明する。
【０１２３】
上記の記憶部２１１Ｂには、粒子速度・音圧測定部３１０が備える複数のマイクロフォンそれぞれの測定時の配置位置が、複数のマイクロフォンの識別子に関連付けられて、測定位置データとして記憶されている。この記憶部２１１Ｂには、収集部２１８がアクセス可能となっている。
【０１２４】
上記の収集部２１８は、粒子速度・音圧測定部３１０から送られた測定結果を受ける。そして、収集部２１８は、測定結果と、記憶部２１１Ｂに記憶されている測定位置データとに基づいて補間等を行って、粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）を算出する。こうして算出された粒子速度ｕ（ｘ）及び音圧ｐ（ｘ）は、音響インテンシティ算出部２１５へ送られる。
【０１２５】
そして、音響インテンシティ算出部２１５は、３次元ベクトル場算出ユニット２１０Ａの場合と同様にして、音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）を算出する。こうして算出された音響インテンシティＴＩＮ（ｘ）が、３次元ベクトル場の情報として、音響情報処理装置１００へ送られる。
【０１２６】
こうした粒子速度・音圧測定部３１０による測定値を利用する場合には、対象空間を、例えば、車外に発生源を有する車外音が流れる車両周辺の空間とすることができる。こうした場合には、車外に発生源を有する車外音の粒子速度及び音圧の測定する粒子速度・音圧測定部３１０を、図９に示されるように格子状に車両ＣＲに配置し（主に、車体の外側の車体周辺に配置し）、当該粒子速度・音圧測定部３１０による測定結果を取得して、対象空間における音響インテンシティの３次元ベクトル場を算出するようにしてもよい。
【０１２７】
ここで、３次元ベクトル場の時間変化に基づいて、音響インテンシティが大きな位置を開始点とする対象空間内における３次元流線を算出するようにしてもよい。そして、当該開始点における音響インテンシティの大きさが時間的に増加するとともに、３次元流線における音の流れの時間的変化が少ない場合には、３次元流線における音の流れの方向の反対方向側から他車両が近づいている可能性が高いと判断し、警告情報を表示部に表示するようにしてもよい。こうした表示を行うことにより、車外音の情報を視覚的に、かつ分かりやすく利用者に提供することが可能となり、利用者の安全運転に寄与することができる。
【０１２８】
また、上記の実施例では、３次元ベクトル場算出ユニット及び表示ユニットが音響情報処理装置の外部に配置されるようにしたが、３次元ベクトル場算出ユニット及び表示ユニットの少なくとも一方を、音響情報処理装置が備えるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１００  …  音響情報処理装置
１１０  …  処理制御ユニット（取得部、算出部、表示処理装置、表示制御部）
７００  …  音響情報処理装置
７３０  …  取得部
７４０  …  算出部
７５０  …  表示処理装置
７５１  …  取得部
７５２  …  表示制御部
【図１】
2019144010.tif 000003
【図２】
2019144010.tif 000004
【図３】
2019144010.tif 000005
【図４】
2019144010.tif 000006
【図５】
2019144010.tif 000007
【図６】
2019144010.tif 000008
【図７】
2019144010.tif 000009
【図８】
2019144010.tif 000010
【図９】
2019144010.tif 000011