(57)【要約】【課題】アクティブノイズコントロールに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能なＡＮＣによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置を提供する。【解決手段】演算器が、算定した制御音及び騒音のデータから、各評価点の位置座標での騒音低減効果値を算出してシミュレーションを行うＡＮＣによる音場のシミュレーション方法であって、演算器は、対象エリア内の複数の評価点における騒音低減効果値を平均した平均値に対する目標平均値の入力と、複数個の演算用位置座標セットの入力を受け付ける第１ステップと、複数個の演算用位置座標セットについて平均値の算出を繰り返す第２ステップと、平均値の中で、充足演算用位置座標セットの制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標を出力する第３ステップを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音低減効果をシミュレーションするための騒音を発する仮想の騒音源の位置座標と該騒音のデータ、制御音を発する仮想の制御用スピーカの位置座標、該騒音源及び該制御用スピーカ双方から伝播される音を受音する仮想の制御用マイクの位置座標、騒音低減効果を評価する対象エリアに設定される複数の評価点の各位置座標の入力を受け付ける演算器が、該制御用マイクの位置座標において音圧低減条件を充足して該騒音の低減が可能な該制御音のデータを算定し、算定した該制御音のデータ及び該騒音のデータから、該各評価点の位置座標における騒音低減効果値を算出し出力してシミュレーションを行うアクティブノイズコントロールによる音場のシミュレーション方法であって、
上記演算器は、
まず、上記対象エリア内の複数の上記各評価点における上記騒音低減効果値を平均した平均値に対する目標平均値の入力と、上記制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と上記制御用マイクのいずれか一つの位置座標の組み合わせからなる演算用位置座標セットの複数個の入力とを受け付ける第１ステップを実行し、
次に、上記演算用位置座標セット個々に対し、上記シミュレーションを実行して、上記対象エリアの複数の上記評価点の各位置座標における上記騒音低減効果値を算定し、算定したこれら騒音低減効果値を該対象エリア内で平均した上記平均値を算出することを、複数個の該演算用位置座標セットそれぞれについて繰り返し、複数の該平均値を算出する第２ステップを実行し、
その後、これら複数の上記平均値の中で、上記目標平均値以上となる該平均値が算出された候補演算用位置座標セットを抽出し、抽出した該候補演算用位置座標セットのうち、予め設定した選定基準に合致する充足演算用位置座標セットを抽出し、抽出された該充足演算用位置座標セットの上記制御用スピーカの位置座標及び上記制御用マイクの位置座標を決定値として出力する第３ステップを実行することを特徴とするアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法。
【請求項２】
前記演算器は、前記対象エリアの位置が、前記評価点の位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、該評価点の位置が、位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、前記目標平均値が他の目標平均値に更新可能であり、前記演算用位置座標セットが他の演算用位置座標セットに更新可能であることを特徴とする請求項１に記載のアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法。
【請求項３】
前記演算器は、複数の前記平均値すべてが前記目標平均値以上でないとき、前記対象エリアの位置の更新、前記評価点の位置の更新、前記目標平均値の更新及び前記演算用位置座標セットの更新のうち、少なくともいずれかの更新を行って、上記第１〜第３ステップを実行することを特徴とする請求項２に記載のアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの項に記載の前記演算器を備えたことを特徴とするアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブノイズコントロールに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能なアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音源からの騒音を低減する技術に関して、特許文献１〜３が知られている。特許文献１の「消音装置」は、放射される音の重なりにより特定の範囲による消音領域を作り出すべく２個の消音スピーカを設け、各消音スピーカに対応して２個のセンサマイクを設け、且つ、アクティブコントローラに、消したい騒音の周波数域を自由に設定する発振器を接続した手段としたものである。
【０００３】
特許文献２の「プラント監視制御システム」は、待ち状態の操作員に偶発事象を伝搬するのに有効な情報伝搬手段である音声出力方式を、受信機を装着することなく個別情報を伝達する手段を提供することを課題とし、音声出力装置は、制御情報（障害、異常伝達）を出力するスピーカと、消音用単一指向性スピーカ、音圧検出用マイクロホン、プラント（異常）情報を取得するセンサ、及びアクティブ音場制御部から構成されている。
【０００４】
特許文献３の「消音システムにおける騒音検出手段の位置決定方法」は、三次元閉空間に配置される騒音発生源から発生する騒音を良好に消音するのに、ＡＮＣ技術を充分に生かせる第２騒音検出手段の位置決定方法を得ることを課題とし、ＡＮＣ技術を地下室等の三次元閉空間で適用するに、騒音発生源から発生する騒音のレベルが高い高音圧レベル周波数を複数求め、その複数の高音圧レベル周波数の音それぞれについて、三次元閉空間内において波動音響解析を実行し、三次元閉空間の音響状態を推定し、定在波の腹部で、三次元閉空間の音圧レベルが、空間内の平均音圧レベルより高い位置を前記第２騒音検出手段を配置する第２位置とするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６０５６６号公報
【特許文献２】特開平１０−２７００３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０７６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、工場内では様々な騒音が存在しているが、生産状況を目視する必要性から、通常の騒音対策である遮音壁等で騒音源を囲うなどの対策ができない場合が多い。このため、遮音壁等を使用せずに作業員がいるエリアの騒音を低減したいという要望がある。騒音対策手法のひとつであるアクティブノイズコントロール（以下、ＡＮＣと記す）は、視界を遮ることなく、ある領域での騒音を低減させることができる。ＡＮＣは、制御用のマイク位置を上記作業者がいる位置として、この制御用のマイク位置において対象音（騒音）を低減させるために、対象音と同振幅・逆位相の音を制御用のスピーカから出力する方法である。
【０００７】
ＡＮＣは、例えば建設重機のエンジン音の対策のように、騒音源の近傍に制御用スピーカを配置する場合には、制御用スピーカ１台及び制御用マイク１台で大きな騒音低減効果が得られる。しかし、図４に示すように、騒音源ａから離れた位置に制御用スピーカｂを配置する場合、作業員ｃがいるエリア等の領域全体の騒音を低減させるためには、多数の制御用スピーカ及び制御用マイクが必要になり、実現が難しい。
【０００８】
このように、実際の現場へのＡＮＣのシステムの設置にあたっては、一台もしくは複数台の制御用スピーカの特性の選択や、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの配設位置の選択を何度も何度も繰り返さなければならず、それによっても十分な騒音低減効果が得られるとは限らず、至難であるという課題があった。
【０００９】
本願出願人は、先に特願２０１８−００６５４２で、騒音源から離れた位置に制御用スピーカを配置する場合において、現場等にシステムを設置する前など、騒音低減効果をシミュレーションによって検証することが可能なアクティブノイズコントロールされる音場のシミュレーション方法及びシミュレーション装置を提案し、上記課題を解決した。
【００１０】
この特許出願で開示したシミュレーション方法及びシミュレーション装置を一つの例として考えても、実際に制御用スピーカや制御用マイクを設置しようとする現場には、例えば工場であれば、柱や壁、天井などが動かし難く構築されていたり、各種機械や装置、配管ライン等の設備が既に設置されており、また工場内に限らなくとも、各種機械や装置等を簡単には動かせない状況がある。
【００１１】
そのような現場へ制御用スピーカや制御用マイクを設置するときに問題となる、これら制御用スピーカ等のレイアウトの制限を念頭において、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能であれば、制御用スピーカ及び制御用マイクを最適にレイアウトすることができ、そのような方策の案出が望まれていた。
【００１２】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、ＡＮＣに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することが可能なアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置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】
【００１３】
本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法は、騒音低減効果をシミュレーションするための騒音を発する仮想の騒音源の位置座標と該騒音のデータ、制御音を発する仮想の制御用スピーカの位置座標、該騒音源及び該制御用スピーカ双方から伝播される音を受音する仮想の制御用マイクの位置座標、騒音低減効果を評価する対象エリアに設定される複数の評価点の各位置座標の入力を受け付ける演算器が、該制御用マイクの位置座標において音圧低減条件を充足して該騒音の低減が可能な該制御音のデータを算定し、算定した該制御音のデータ及び該騒音のデータから、該各評価点の位置座標における騒音低減効果値を算出し出力してシミュレーションを行うアクティブノイズコントロールによる音場のシミュレーション方法であって、上記演算器は、まず、上記対象エリア内の複数の上記各評価点における上記騒音低減効果値を平均した平均値に対する目標平均値の入力と、上記制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と上記制御用マイクのいずれか一つの位置座標の組み合わせからなる演算用位置座標セットの複数個の入力とを受け付ける第１ステップを実行し；次に、上記演算用位置座標セット個々に対し、上記シミュレーションを実行して、上記対象エリアの複数の上記評価点の各位置座標における上記騒音低減効果値を算定し、算定したこれら騒音低減効果値を該対象エリア内で平均した上記平均値を算出することを、複数個の該演算用位置座標セットそれぞれについて繰り返し、複数の該平均値を算出する第２ステップを実行し；その後、これら複数の上記平均値の中で、上記目標平均値以上となる該平均値が算出された候補演算用位置座標セットを抽出し、抽出した該候補演算用位置座標セットのうち、予め設定した選定基準に合致する充足演算用位置座標セットを抽出し、抽出された該充足演算用位置座標セットの上記制御用スピーカの位置座標及び上記制御用マイクの位置座標を決定値として出力する第３ステップを実行することを特徴とする。
【００１４】
前記演算器は、前記対象エリアの位置が、前記評価点の位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、該評価点の位置が、位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、前記目標平均値が他の目標平均値に更新可能であり、前記演算用位置座標セットが他の演算用位置座標セットに更新可能であることを特徴とする。
【００１５】
前記演算器は、複数の前記平均値すべてが前記目標平均値以上でないとき、前記対象エリアの位置の更新、前記評価点の位置の更新、前記目標平均値の更新及び前記演算用位置座標セットの更新のうち、少なくともいずれかの更新を行って、上記第１〜第３ステップを実行することを特徴とする。
【００１６】
本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価装置は、上述した演算器を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置にあっては、ＡＮＣに用いる制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトについて、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法の好適な一実施形態の手順を示すフローチャート図である。
【図２】本発明に係るアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価装置の好適な一実施形態の構成を示す説明図である。
【図３】図１及び図２に示したアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置に適用可能な音場のシミュレーションの一例を説明する説明図である。
【図４】騒音源から離れた位置に配置された制御用スピーカでアクティブノイズコントロールを行う様子を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかるアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
本発明に係るアクティブノイズコントロールによる音場シミュレーションの評価方法及び評価装置は、騒音低減効果をシミュレーションするための騒音を発する仮想の騒音源の位置座標、制御音を発する仮想の制御用スピーカの位置座標、騒音源及び制御用スピーカ双方から伝播される音を受音する仮想の制御用マイクの位置座標及び騒音低減効果を評価する対象エリアに設定される複数の評価点の各位置座標と、騒音データとを用いて実行されるシミュレーション方法及びそのような処理を実行するシミュレーション装置を前提とする。
【００２１】
そして、上記位置座標及び騒音データの入力を受け付ける演算器が、制御用マイクの位置座標において音圧低減条件を充足して騒音の低減が可能な制御音のデータを算定し、算定した制御音のデータ及び騒音のデータから、各評価点の位置座標における騒音低減効果値を算出し出力してシミュレーションを行う。シミュレーションについては、その一例について、後述する。
【００２２】
シミュレーションを行う演算器１には図２に示すように、従来周知の入力装置２及び出力装置３が接続され、入力装置２から入力される入力値に基づいて下記演算を行い、演算結果を出力装置３から出力するようになっている。
【００２３】
本発明では、騒音源の位置座標及び騒音データは固定データとして取り扱い、制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標については、様々な位置座標を設定するようにして、複数個の一次データとして取り扱って、複数個の一次データそれぞれに対して個々にシミュレーションを行い、騒音低減効果との関連において、効率よく、そして最適な制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標（レイアウト）を確定できるようにするものである。
【００２４】
設定した複数個の一次データでは十分な騒音低減効果が得られない場合のために、対象エリアと評価点の位置座標については、異なる位置座標を設定する二次データとし、当該二次データを変更・更新した上で、シミュレーションを行い、それにより効率よく、そして最適な制御用スピーカと制御用マイクのレイアウトを確定できるようにしている。
【００２５】
特に、本発明では、制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標について、制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と制御用マイクのいずれか一つの位置座標を組み合わせることとし、この位置座標の組み合わせを、制御用スピーカ及び制御用マイクに関する演算用位置座標セットとし、この演算用位置座標セットの複数個を演算器１に一挙に入力して、各演算用位置座標セットそれぞれについて、演算器１が個別にシミュレーションを行うようになっている。
【００２６】
図１には、本発明に係るＡＮＣによる音場シミュレーションの評価装置で実行される評価方法の手順が示されている。
【００２７】
まず、第１ステップが実行される。騒音低減効果を評価する対象エリア（背景技術で説明した作業員がいるエリア）と、当該対象エリア内であって、騒音低減効果値を個別に算出するための複数の評価点の位置（位置座標）とを設定する。演算器１は、入力装置２から、これら評価点の位置座標の入力を受け付ける。
【００２８】
さらに、演算器１は、入力装置２から、複数の各評価点における騒音低減効果値を平均した平均値に対して設定される目標平均値の入力を受け付ける。
【００２９】
後述するように、各評価点の騒音低減効果値を平均した平均値が、設定した目標平均値以上であれば、制御用スピーカ及び制御用マイクの設置位置レイアウトは、候補となるレイアウトとして採用され、目標平均値未満であれば、採用されない。
【００３０】
それと共に、現場に照らして、制御用スピーカ及び制御用マイクの設置可能な位置（位置座標）を種々設定し、そして、制御用スピーカ等のこれら設置可能位置に対して、制御用スピーカのいずれか一つの位置座標と制御用マイクのいずれか一つの位置座標の組み合わせからなる演算用位置座標セットを複数個（図１中、ｉ＝１〜Ｎ；Ｎは、演算用位置座標セットの個数）決定する。演算器１は、入力装置２から、これら複数個の演算用位置座標セットの入力を受け付ける。
【００３１】
次に、第２ステップが実行される。演算器１は、演算用位置座標セット個々に対し、個別にシミュレーションを実行する。これにより、演算器１は、演算用位置座標セットにおける対象エリアの複数の評価点の各位置座標における騒音低減効果値を算定する。
【００３２】
さらに演算器１は、演算用位置座標セットに対し、算定した騒音低減効果値を対象エリア内で平均した平均値を算定する。
【００３３】
第２ステップでは、複数個の演算用位置座標セットそれぞれについて、シミュレーションを繰り返し、各演算用位置座標セットそれぞれについて平均値を算出する。従って、第２ステップでは、複数個の演算用位置座標セットそれぞれに対応する複数の平均値が算出される。
【００３４】
次に、第３ステップが実行される。第３ステップでは、演算器１は、まず、各演算用位置座標セットに対して算出された複数の平均値の中で、目標平均値以上となる平均値が算出された演算用位置座標セットを、最終的に決定される制御用スピーカ及び制御用マイクのレイアウトの候補となる候補演算用位置座標セットとして抽出する。
【００３５】
演算器１はさらに、候補演算用位置座標セットのうち、予め設定した選定基準に合致する充足演算用位置座標セットを抽出する。
【００３６】
選定基準としては例えば、（１）平均値が最大、（２）対象エリア内の各評価点における騒音低減効果値の標準偏差が最小、（３）対象エリア内の選択した評価点における騒音低減効果値が最大、等が挙げられる。選定基準は、複数の候補演算用位置座標セットから、いずれか一つを抽出するために採用される。これら選定基準を満たすか否かは、演算器１が、それに格納された演算式によって判断する。
【００３７】
選定基準による評価としては、最も優れたものを選定するだけでなく、各選定基準における順位を求めてもよく、各選定基準に重み付けをして、複数の選定基準で評価するようにしてもよい。
【００３８】
演算器１は、抽出された充足演算用位置座標セットの制御用スピーカ位置座標及び制御用マイクの位置座標を、決定値として、出力装置３から出力する。
【００３９】
このように、設置位置のレイアウトの検討が必要な制御用スピーカ及び制御用マイクについて、複数の演算用位置座標セットでシミュレーションを繰り返すことにより、多数のレイアウトの案を一挙に、騒音低減効果の優劣に基づいて効率良く検討することができ、ＡＮＣによる音場シミュレーションの評価を行うことができる。
【００４０】
特に、設置位置の制限を受ける可能性のある制御用スピーカと制御用マイクの位置座標に着目し、これらの組み合わせで設定した演算用位置座標セットによって演算器１に演算処理を実行させるようにしたので、制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標を個別に扱って演算処理させたり、あるいは、評価点の位置座標などもセットに含めて扱って演算処理させる場合に比べ、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの位置座標、すなわちこれらのレイアウトの適否を適切に評価できる処理を効率良く短時間で演算器１に実行させることができる。
【００４１】
これにより、制御用スピーカ及び制御用マイクを、望ましい騒音低減効果を発揮させつつ、最適なレイアウトで現場に設置することができる。また、演算器１による演算のみで評価を行うことができるので、いつでもどこでも簡単にレイアウトの検討・評価を行うことができる。
【００４２】
演算器１が入力を受け付ける入力値のうち、騒音源の位置座標及び騒音データは、固定データとされる。
【００４３】
他方、対象エリアの位置は、評価点の位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、各評価点の位置は、個々に位置座標を変更することで、他の位置に更新可能であり、目標平均値は他の目標平均値に更新可能であり、演算用位置座標セットは、他の演算用位置座標セットに更新可能であって、更新のたびに、演算器１がこれらデータの入力を受け付けるようになっている。
【００４４】
さらに、第３ステップの実行処理に際し、各シミュレーションで算出される対象エリアの複数の平均値すべてが目標平均値以上でないとき、第１ステップに戻り、対象エリアの位置の更新、評価点の位置の更新、目標平均値の更新及び演算用位置座標セットの更新のうち、少なくともいずれかの更新を行い、演算器１は更新データの入力を受け付けて、再度第１ステップから第３ステップを実行する。
【００４５】
これにより、例えば、候補演算用位置座標セットを抽出できなかった直前の処理結果とは異なる観点による再評価を実行して、制御用スピーカ及び制御用マイクを、望ましい騒音低減効果を発揮させつつ、最適なレイアウトで現場に設置することができる。
【００４６】
《ＡＮＣによる音場のシミュレーションの一例》
本シミュレーションは、開空間の一部の領域を対象としたＡＮＣにおいて、騒音源の近傍ではなく、騒音源から距離を隔てて制御用スピーカを配置する場合に、騒音低減効果を検証できるようにし、当該対象エリアにおいて騒音の卓越する周波数及び伝搬方向を考慮に入れることができることにより、制御用スピーカを効率的に配置し、適切な指向性を選定することを可能として、少ない機材で、効果的に騒音を低減できるようにする。
【００４７】
詳細には、工場など実際の空間にＡＮＣを適用する場合、騒音源の位置や伝搬方向、低減したい騒音の周波数は限定することができる。従って、騒音を低減させるための最適な制御用スピーカの配置及び最適な当該スピーカ放射角度とすることで、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの数を数個または単一としても、対象エリアの騒音を効果的に低減できる。
【００４８】
本シミュレーションは、制御用スピーカの配置やその指向性を考慮した騒音低減効果について、波面合成（波の重ね合わせ）の考え方に基づいた予測方法である。また、騒音による音場を、領域内に均等に配置した複数の評価点で代表させるようにして、制御用スピーカからの制御音による音場との合成によって騒音低減効果の得られる範囲を予測できるようにする。
【００４９】
このシミュレーションの一例では、騒音が対象エリアに一方向から伝搬する場合について、制御用スピーカの配置とその指向性を評価できるようにするものである。
【００５０】
図３には、本シミュレーションの概念を説明する説明図が示されている。シミュレーションは、設定された各種データを用いて、上記演算器１内部で実行され、当該演算器１においてシミュレーション結果が取得される。
【００５１】
シミュレーションを実行する演算器１には、騒音源Ｎについて、二次元平面直交座標系（Ｘ−Ｙ直交座標系）における仮想の騒音源（以下、単に「騒音源」と称する）の位置座標Ｎ（ｘＮ，ｙＮ）と、騒音低減効果をシミュレーションするために当該騒音源Ｎから発せられる騒音のデータが入力装置２から入力される。
【００５２】
騒音源Ｎから伝搬される騒音のデータは、実験的実施に際しては、適宜に選択した音のデータを用いればよく、他方、実際の空間にＡＮＣを適用する場合のシミュレーションに際しては、当該空間で観測され予め取得された音のデータを用いればよい。騒音源Ｎから伝搬される騒音のデータは、対象エリア内であればどの位置で計測されたものであってもよく、また、シミュレーションを行う前に事前に、予め取得しておいて、机上等の演算器１に入力してシミュレーションを実施することが好ましい。騒音の音のデータとしては、例えば、騒音源Ｎの（音の）強さ（体積速度）Ｑ０、波数κ、角周波数ω、周期Ｔ等がある。
【００５３】
演算器１には、制御用スピーカＳについて、二次元平面直交座標系における仮想の制御用スピーカ（以下、単に「制御用スピーカ」と称する）の位置座標Ｓ（ｘＳ，ｙＳ）と、騒音を低減するための制御音のデータが入力される。
【００５４】
本シミュレーションでは特に、制御用スピーカＳは、騒音源Ｎの近傍ではなく、騒音源Ｎから距離を隔てた位置であって、かつ選択可能に設定される位置をシミュレーション位置として、位置付けられる。
【００５５】
制御音のデータは、騒音低減効果を得るために、種々の音のデータを用いることができる。制御音の音のデータとしては、例えば、騒音源Ｎに対する制御用スピーカＳの音源の強さを表す係数α、騒音源Ｎ（からの騒音）に対する制御用スピーカＳ（からの制御音）の位相差φ等がある。
【００５６】
演算器１には、実際のＡＮＣにおいて用いられ、騒音源Ｎ及び制御用スピーカＳ双方から伝搬される音（騒音及び制御音）を受音する制御用マイクＰについて、二次元平面直交座標系における仮想の制御用マイク（以下、単に「制御用マイク」と称する）の位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）が入力される。
【００５７】
制御用マイクＰは、騒音源Ｎから発せられる騒音の指向角及び制御用スピーカＳの指向角双方に納まる領域内であることを条件として、選択可能に設定される位置をシミュレーション位置として、位置付けられる。
【００５８】
さらに、演算器１には、騒音低減効果を評価するために、到達した音圧を示す評価点Ｊの位置が二次元平面直交座標系における位置座標Ｊ（ｘＪ，ｙＪ）として入力され、設定される。評価点Ｊの位置座標Ｊ（ｘＪ，ｙＪ）とは、騒音の制御位置、例えば上述したように、騒音の低減が求められる作業員のいる位置の情報に相当し、二次元平面直交座標系で選択可能に設定される。
【００５９】
本シミュレーションでは、要するに、騒音源Ｎ、制御用スピーカＳ、制御用マイクＰ、並びに評価点Ｊが同一の二次元平面の直交座標系上に配置され、演算器１によって、当該平面を伝搬する音のシミュレーション結果が取得される。
【００６０】
また、本シミュレーションでは、評価点Ｊは、シミュレーションの対象とする領域（以下、単に「対象エリア」と称する）を格子（グリッド）で分けた複数個の正方形のエリアの中心位置に設定され、これにより、演算器１によるシミュレーション結果は、複数個の評価点Ｊについて算出されて、対象エリアにおける音圧の分布の形態で取得され、そしてまたモニターやプリンタ等の出力装置３に出力されるように構成される。
【００６１】
演算器１は、騒音源Ｎから伝搬する音と制御用スピーカＳから伝搬する音を、対象エリア内に等間隔に設けた上記評価点Ｊにおいて重ね合わせることによって、ＡＮＣの効果を予測するシミュレーションを実行する。
【００６２】
演算器１は、入力された騒音源Ｎ、制御用スピーカＳ、制御用マイクＰ、並びに評価点Ｊの位置座標Ｎ（ｘＮ，ｙＮ）、Ｓ（ｘＳ，ｙＳ）、Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）、Ｊ（ｘＪ，ｙＪ）から、図３に示されている各種の数値、具体的には、騒音源Ｎ及び制御用スピーカＳ間の第１線分の長さ（ｒＮＳ）、騒音源Ｎ及び制御用マイクＰ間の第２線分の長さ（ｒＮＰ）、制御用スピーカＳ及び制御用マイクＰ間の第３線分の長さ（ｒＳＰ）、騒音源Ｎ及び評価点Ｊ間の第４線分の長さ（ｒＮＪ）、制御用スピーカＳ及び評価点Ｊ間の第５線分の長さ（ｒＳＪ）、制御用マイクＰ及び評価点Ｊ間の第６線分の長さ（ｒＰＪ）、第２線分と第４線分がなす第１角度（θ１）、第３線分と第５線分がなす第２角度（θ２）、第２線分と第６線分がなす第３角度（θα）、並びに第３線分と第６線分がなす第４角度（θβ）を算出するように構成される。
【００６３】
演算器１でシミュレーションされ予測される効果は、次のようなロジックに従って得られるものである。
【００６４】
（Ａ）制御用マイクの位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）において、騒音源Ｎ及び制御用スピーカＳから伝搬し、当該制御用マイクＰに到来する音の速度ポテンシャルδＮ，δＳが式（１）及び式（２）になると仮定する。
【００６５】
【数１】
2019174536.tif 000003
【００６６】
なお、演算器１に対しては、騒音源Ｎからの騒音は正弦波とすること、上記第１角度θ１及び第２角度θ２が騒音源Ｎの指向角及び制御用スピーカＳの指向角よりも大きい場合には、評価点Ｊにおける騒音源Ｎ及び制御用スピーカＰからの音の振幅は減衰させること、並びに、当該振幅の減衰特性は、騒音源Ｎ及び制御用スピーカＳの指向特性に応じた値（実測値や仕様データ）にすること、の設定がなされる。
【００６７】
（Ｂ）速度ポテンシャルと音圧の関係から、上記式（１）及び（２）を時間ｔで微分し空気密度ρ０を乗ずると、下記式（３）及び（４）で示す、騒音源Ｎ及び制御用スピーカＳの音圧ＰＮ，ＰＳとなる。
【００６８】
【数２】
2019174536.tif 000004
【００６９】
（Ｃ）制御用マイクの位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）において、騒音源Ｎからの騒音と制御用スピーカＳからの制御音の振幅比が１、位相差がπの時、騒音が打ち消されて制御用マイクの位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）での音圧が低減する。このときの制御用マイクの位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）における騒音源Ｎからの伝搬音（騒音）及び制御用スピーカＳからの伝搬音（制御音）それぞれの音圧の条件を求めると、振幅比については、式（１）及び（２）の振幅に関わる部分の比から、
【００７０】
【数３】
2019174536.tif 000005
【００７１】
となり、制御用マイクの位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）における振幅比Ａｒ＝１なので、
【００７２】
【数４】
2019174536.tif 000006
【００７３】
より、騒音源Ｎの音源強さに対する制御用スピーカＳの音源の強さを表す係数αが設定される。
【００７４】
（Ｄ）続いて、位相差φは、式（３）及び（４）の位相から、
【００７５】
【数５】
2019174536.tif 000007
【００７６】
となり、制御用マイクの位置座標Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）における位相差Δφ＝πなので、
【００７７】
【数６】
2019174536.tif 000008
【００７８】
が求められる。
【００７９】
（Ｅ）対象エリアにおけるＡＮＣの効果は、騒音源Ｎと各評価点Ｊとの距離（第４線分の長さ；ｒＮＪ）及び制御用スピーカＳと各評価点Ｊとの距離（第５線分の長さ；ｒＳＪ）で求められるから、式（６）及び（８）それぞれの騒音源Ｎと制御用マイクＰとの距離（第２線分の長さ；ｒＮＰ）及び制御用スピーカＳと制御用マイクＰの距離（第３線分の長さ；ｒＳＰ）それぞれに、これら第４線分ｒＮＪ及び第５線分の長さｒＳＪを数値として代入することで、各評価点Ｊにおける振幅比ＡＪと位相差ΔφＪが、下記式（５）及び（７）により求められる。
【００８０】
【数７】
2019174536.tif 000009
【００８１】
【数８】
2019174536.tif 000010
【００８２】
（Ｆ）騒音源Ｎ及び制御用スピーカＳそれぞれと各評価点Ｊとの距離（ｒＮＪ、ｒＳＪ）は、手順の説明からは外れるが、以下のようにして求めることができる。上述した騒音源Ｎ及び制御用マイクＰ間の第２線分の長さｒＮＰ、制御用スピーカＳ及び制御用マイクＰ間の第３線分の長さｒＳＰに加えて、制御用マイクＰ及び評価点Ｊ間の第６線分の長さｒＰＪと、第２線分と第６線分がなす第３角度（θα）、並びに第３線分と第６線分がなす第４角度（θβ）を用いて、余弦定理から、
【００８３】
【数９】
2019174536.tif 000011
【００８４】
と求められる。
【００８５】
（Ｇ）次に、各評価点ＪにおけるＡＮＣの効果を、下記式（１１）と考えると、
【００８６】
【数１０】
2019174536.tif 000012
【００８７】
当該式（１１）中の「Ｄ」及び「Ｃ」は、評価点の位置座標Ｊ（ｘＪ，ｙＪ）における振幅比Ａｊ及び位相差Δφｊを用いて、下記式（１２）及び式（１３）と表すことができる。
【００８８】
【数１１】
2019174536.tif 000013
【００８９】
なお、「Ｄ」を単位振幅とし、「Ｃ」の振幅を、評価点Ｊにおける振幅比Ａｊで表現することで、騒音源Ｎからの騒音（伝搬音）と制御用スピーカＳからの制御音（伝搬音）の振幅比を表現する。これにより、下記式（１４）が得られる。
【００９０】
【数１２】
2019174536.tif 000014
【００９１】
ここで、式（１４）の第２項の後半は、単位振幅をもつ正弦波の実効値なので、下記式（１５）となる。
【００９２】
【数１３】
2019174536.tif 000015
【００９３】
上記式（１５）によりＡＮＣにより音圧が制御された評価点の位置座標Ｊ（ｘＪ，ｙＪ）での効果（騒音低減効果値）を評価するようにすることで、騒音源Ｎ、制御用スピーカＳ及び制御用マイクＰそれぞれの位置座標Ｎ（ｘＮ，ｙＮ）、Ｓ（ｘＳ，ｙＳ）、Ｐ（ｘＰ，ｙＰ）と対象エリアの位置関係より、評価点ＪにおけるＡＮＣの効果を予測することが可能なシミュレーション結果を取得することができる。
【００９４】
式（１５）で得られる効果Ｅは音圧であって、単位はＰａ（パスカル）である。下記式（１６）を適用することで、ｄＢ単位に換算することができる。
【００９５】
【数１４】
2019174536.tif 000016
【００９６】
式（９）〜式（１５）は、上述したように、二次元空間を仮定してのものである。例えば、天井の高い工場等の場合であれば、騒音源Ｎ、制御用スピーカＳ、制御用マイクＰ及び評価点Ｊを同一高さとして設定することで、二次元空間と仮定してシミュレーションを行うことができる。他方、例えば騒音源Ｎが２階にあり、評価点Ｊが１階であるような場合には、これら２つのポイントを含む斜め向きの縦向き平面の二次元空間を設定することで、同様にシミュレーションを行うことができる。
【００９７】
本シミュレーションにあっては、開空間の一部の領域を対象としたＡＮＣであって、騒音源Ｎから離れた位置に制御用スピーカＳを配置する場合において、現場等にシステムを設置する前など、騒音低減効果をシミュレーションによって検証することができる。
【００９８】
特に、騒音源Ｎの音のデータさえあれば、実際の空間で制御用スピーカＳ及び制御用マイクＰを設置することが可能な位置を入力するだけで、演算器１による演算処理によってシミュレーションを行うことができる。従って、騒音を計測する実際の空間に演算器１を持ち込んでシミュレーションを行うことができるだけでなく、実地でなくとも、机上等にてシミュレーションを行うことができる。
【００９９】
詳細には、演算器１において、制御用スピーカＳや制御用マイクＰの位置座標を適宜に自在に動かしたり、制御用スピーカＳの制御音や指向角などを任意に変更して、評価点ＪにおけるＡＮＣの効果のシミュレーション結果を取得することができ、また、動かしたり変更した結果を簡易かつ迅速に取得して評価することができる。
【０１００】
そして、シミュレーション結果が取得されることによって、実際の現場へのＡＮＣのシステムの設置にあたり、一台もしくは複数台の制御用スピーカの特性の選択や、これら制御用スピーカ及び制御用マイクの配設位置の選択を何度も何度も繰り返すような作業を不要とすることができ、設置場所の実状に適ったＡＮＣのシステムを効率良く設計・設置することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１  演算器
２  入力装置
３  出力装置
ａ  騒音源
ｂ  制御用スピーカ
ｃ  作業員
【図１】
2019174536.tif 000017
【図２】
2019174536.tif 000018
【図３】
2019174536.tif 000019
【図４】
2019174536.tif 000020