(57)【要約】【課題】装置の内部における解析結果を装置の外部における解析結果に連係させることができる。【解決手段】音響解析プログラムは、コンピュータに、装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析し、該解析した結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換し、前記変換する処理によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する処理を実行させる。【選択図】図１
2012093907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに、
装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析し、
該解析した結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換し、
前記変換する処理によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する
処理を実行させることを特徴とする音響解析プログラム。
【請求項２】
前記コンピュータに、
前記変換する処理によって装置を包含する面の各メッシュを通る放射音が変換された音エネルギ相当の点音源を、仮想音源として各メッシュに設定する
処理を実行させることを特徴とする請求項１に記載の音響解析プログラム。
【請求項３】
前記コンピュータに、
前記メッシュをさらに分割し、該分割後のメッシュに対応する点音源を、仮想音源として分割された各メッシュに設定する
処理を実行させることを特徴とする請求項２に記載の音響解析プログラム。
【請求項４】
コンピュータが、
装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析し、
該解析した結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換し、
前記変換する処理によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する
ことを特徴とする音響解析方法。
【請求項５】
装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析する装置内部解析部と、
前記装置内部解析部によって解析された結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換する音エネルギ変換部と、
前記音エネルギ変換部によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する仮想音源設定部と
を有することを特徴とする音響解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響解析プログラム、音響解析方法および音響解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置の内部から発生する騒音は、装置の外部での観測で評価される。近年、装置の静音設計のために、装置の内部の騒音発生源から装置の外部への音の伝播の様子を精度良く且つ短時間で騒音解析できるシミュレーションが要求されている。
【０００３】
従来から知られている音の伝播をシミュレーションする方法には、統計的エネルギ解析手法（Statistical  Energy  Analysis；ＳＥＡ法）、流体力学を用いた流体騒音の解析手法や音線法などの幾何音響理論的手法がある。これらの各手法では、精度良く且つ短時間で騒音解析できるのは、装置の内部および装置の外部のいずれか一方に限られる。そこで、精度良く且つ短時間で騒音解析するために、装置の内部および装置の外部を異なる手法で騒音解析することも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６８８０５号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７４０２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.jstage.jst.go.jp/article/seisankenkyu/52/1/3/_pdf/-char/ja/
【非特許文献２】室形状の周波数別自動生成を組み込んだ音線法による音響シミュレーション、日本建築学会環境系論文集73(625)、267-275、2008-03-30
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、精度良く且つ短時間で騒音などの音を解析するために、装置の内部および装置の外部の音の伝播を異なる手法で解析し、双方の解析結果を連係させる方法は知られていない。
【０００７】
１つの側面では、装置の内部および装置の外部の音の伝播を異なる手法で解析する場合に、装置の内部における解析結果を装置の外部における解析結果に連係させることができる音響解析プログラム、音響解析方法および音響解析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】
【０００８】
第１の案では、音響解析プログラムは、コンピュータに、装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析し、該解析した結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換し、前記変換する処理によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する処理を実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
装置内部および装置外部の音の伝播を異なる手法で解析する場合に、装置内部における解析結果を装置外部における解析結果に連係させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１に係る騒音解析装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図２は、解析対象装置と観測点との関係を説明する図である。
【図３】図３は、連成用メッシュ音響パワー算出の具体例について説明する図である。
【図４】図４は、点音源設定の具体例について説明する図である。
【図５】図５は、実施例１に係る音響解析処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、解析用モデル（ＳＥＡ法）の具体例を説明する図である。
【図７】図７は、解析用モデル（境界要素法）の具体例を説明する図である。
【図８】図８は、解析条件データベース（ＳＥＡ法）の概念を説明する図である。
【図９】図９は、配列である場合の音響特性の具体例を説明する図である。
【図１０】図１０は、解析用モデル作成画面の具体例を説明する図である。
【図１１】図１１は、解析条件設定画面の具体例を説明する図である。
【図１２】図１２は、解析実行画面の具体例を説明する図である。
【図１３】図１３は、解析結果評価画面の具体例を説明する図（数値を表した表、折れ線グラフ）である。
【図１４】図１４は、解析結果評価画面にコンター図を表示した場合の具体例を説明する図である。
【図１５】図１５は、解析結果評価画面に２次元のカラーマップを表示した場合の具体例を説明する図である。
【図１６】図１６は、音響解析プログラムを実行するコンピュータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願の開示する音響解析プログラム、音響解析方法および音響解析装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例では、音のうち騒音の発生源が内蔵された解析対象装置の、内部および外部の音の伝播を解析する騒音解析装置に適用した場合を示す。しかし、本実施例によりこの発明が限定されるものではなく、解析対象装置の内部および外部の音の伝播を解析する音響解析装置全般に広く適用可能である。
【実施例】
【００１２】
図１は、実施例１に係る騒音解析装置の構成を示す機能ブロック図である。図１に示すように、騒音解析装置１は、制御部１０、記憶部２０、入力インタフェース部３０および出力インタフェース部４０を有する。制御部１０は、解析用モデル作成部１１、装置内部音響解析部１２、音響解析連成部１３、装置外部音響解析部１４および評価部１５を有する。なお、制御部１０は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路またはＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路である。
【００１３】
記憶部２０は、設計データベース２１、解析用モデルデータベース２２および解析条件データベース２３を有する。設計データベース２１は、解析用モデルを作成するためのＣＡＤ（Computer  Aided  Design）モデルを記憶する。例えば、ＣＡＤモデルには、解析用モデルの設計図となる解析対象装置の３次元モデルデータや解析対象装置に含まれる部品の材料の属性が含まれる。
【００１４】
解析用モデルデータベース２２は、解析用モデルを記憶する。例えば、解析用モデルには、解析対象装置の３次元モデルを包含するメッシュに関する情報が含まれる。解析条件データベース２３は、解析条件を記憶する。例えば、解析条件には、解析用モデルの各要素（メッシュなど）のモデル属性、材料特性、音響特性、境界条件、解析する周波数などの計算条件および音の伝播を観測する位置を示す観測点が含まれる。なお、記憶部２０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（flash memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置である。
【００１５】
入力インタフェース部３０は、ユーザが操作データを入力するための装置であり、例えば、キーボード、マウスまたはタッチパネル型ディスプレイ等を含む。出力インタフェース部４０は、評価部１５によって評価された結果を出力する装置であり、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、タッチパネル型ディスプレイ等を含む。
【００１６】
解析用モデル作成部１１は、騒音解析を含む音響解析処理を実行する前準備として、設計データベース２１、解析用モデルデータベース２２および解析条件データベース２３を記憶部２０に作成する。具体的には、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータに基づいて、解析対象装置の３次元モデルデータを設計データベース２１に格納する。
【００１７】
また、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータおよび設計データベース２１に記憶された３次元モデルデータに基づいて、解析対象装置の内部の音の伝播を解析する解析手法に対応した解析用モデルを作成する。そして、解析用モデル作成部１１は、作成した解析用モデルを解析用モデルデータベース２２に格納する。
【００１８】
また、解析用モデル作成部１１は、解析用モデルを用いて、解析対象装置を包含するメッシュを作成する。そして、解析用モデル作成部１１は、作成したメッシュに関する情報を解析用モデルデータベース２２に格納する。ここで、解析対象装置を包含するメッシュとは、該装置内部の解析手法により解析された結果を該装置外部の解析手法に連係させ、装置内外の解析手法を連成させる際に用いられるメッシュを指し、以降、「解析連成用メッシュ」というものとする。なお、連成とは、別々の解析空間においてそれぞれ異なる解析手法で解析されるそれぞれの解析結果が全体的に関与し合うことを意味する。例えば、解析対象装置内部の解析手法がＳＥＡ（Statistical  Energy  Analysis）法であり、解析対象装置外部の解析手法が幾何音響的手法であるとする。この場合には、「解析連成用メッシュ」は、ＳＥＡ法により解析された放射音を幾何音響的手法に連係させ、解析対象装置内外の解析手法を連成させる際に用いられるものとなる。また、「解析連成用メッシュ」とは別に解析対象装置の内部を解析した際に用いられる、解析対象装置を包含するメッシュがある。このメッシュは、「内部音響解析用メッシュ」というものとし、あらかじめ解析用モデルデータベース２２に記憶される。「解析連成用メッシュ」と「内部音響解析用メッシュ」とは同じ場合もあるし、異なる場合もある。
【００１９】
また、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータに基づいて、音の伝播を観測する観測点を含む解析条件を解析条件データベース２３に格納する。ここで、解析対象装置と音の伝播を観測する観測点との関係を、図２を参照して説明する。図２は、解析対象装置と観測点との関係を説明する図である。図２に示すように、解析対象装置Ｄは、騒音の発生源であるファンＦを内蔵している。解析用モデル作成部１１は、３次元モデルの解析対象装置Ｄが配置された位置との関係で、ファンＦから発生した騒音の伝播を観測する位置（観測点Ｐ）を解析対象装置Ｄの外部に設定し、解析条件データベース２３に格納する。観測点Ｐは、入力インタフェース部３０によってユーザから入力される。
【００２０】
図１に戻って、装置内部音響解析部１２は、解析対象装置の内部で発生する音の、該装置内部の解析空間における伝播を、所定の解析手法を用いて解析する。具体的には、装置内部音響解析部１２は、解析用モデルデータベース２２に記憶された解析用モデルに基づいて、解析対象装置の内部での音の伝播について、例えばＳＥＡ法を用いて解析する。そして、装置内部音響解析部１２は、解析対象装置の外部への放射音を算出する。このとき、装置内部音響解析部１２は、内部音響解析用メッシュのメッシュ毎に通過する放射音を算出する。
【００２１】
なお、装置内部音響解析部１２によって算出される放射音の単位は、解析手法によって異なる。例えば、放射音の単位は、音響パワー（ワット：Ｗ）、音響パワーレベル（デシベル：ｄＢ）、音圧（パスカル：Ｐａ）または音圧レベル（デシベル：ｄＢ）などで表される。
【００２２】
音響解析連成部１３は、解析対象装置の内部における解析手法を用いて解析された結果を示す放射音を音響エネルギに変換し、変換した音響エネルギに基づいて、解析対象装置の外部における解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する。すなわち、音響解析連成部１３は、解析対象装置内外の解析手法を連成させることとなる。この解析対象装置の外部の解析空間における解析手法は、解析対象装置の内部の解析空間における解析手法と異なるものであり、解析対象装置の外部の解析に適合した解析手法となる。さらに、音響解析連成部１３は、音響パワー変換部１３１、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２および点音源設定部１３３を有する。
【００２３】
音響パワー変換部１３１は、装置内部音響解析部１２によって所定の解析手法を用いて解析された放射音、すなわち解析対象装置の内部から外部に放射された放射音を、音響エネルギを基に音響パワー（Ｗ）に変換する。ここで、音響パワーとは、ある指定された面を１秒間に通過する音響エネルギとして定義され、指定された面と垂直方向の体積速度と瞬時音圧との同相成分の積を時間平均した値となる。すなわち、音響パワー変換部１３１は、様々な解析手法毎に異なる単位で算出される放射音を、音響エネルギを基礎として、音響パワーで統一するのである。
【００２４】
具体的には、音響パワー変換部１３１は、装置内部音響解析部１２によって所定の解析手法を用いて算出された、内部音響解析用メッシュを通過する放射音を、音響パワーに変換する。すなわち、音響パワー変換部１３１は、様々な解析手法によって異なる単位で算出された放射音を、放射音の単位ごとに音響パワーに変換する。
【００２５】
例えば、音響パワー変換部１３１は、放射音の単位が音響パワーレベルである場合には、該音響パワーレベルを音響パワーに変換する。ここで、音響パワーレベルＬｗ（単位：ｄＢ）は、音響パワーＰ（単位：Ｗ）との関係で以下の式（１）のように表される。
Ｌｗ＝１０ｌｏｇ１０Ｐ／Ｐ０・・・式（１）
なお、Ｐ０は、基準の音響パワー（単位：Ｗ）を表し、10-12（Ｗ）である。
【００２６】
式（１）から音響パワーＰは、以下の式（２）のように表される。
【００２７】
【数１】
2012093907.tif 000003
【００２８】
つまり、音響パワー変換部１３１は、式（２）により音響パワーレベルＬｗを音響パワーにＰ変換する。
【００２９】
また、音響パワー変換部１３１は、放射音の単位が音圧レベルである場合には、該音圧レベルを音響パワーに変換する。ここで、音圧レベルＬｐ（単位：ｄＢ）は、音響パワーレベルＬｗ（単位：ｄＢ）との関係で以下の式（３）のように表される。
Ｌｗ＝Ｌｐ＋１０ｌｏｇ１０４π・・・式（３）
さらに、式（３）から求められる音響パワーレベルＬｗを式（２）に代入するようにすれば、音響パワー変換部１３１は、音圧レベルＬｐを音響パワーＰに変換できる。
【００３０】
また、音響パワー変換部１３１は、放射音の単位が音圧である場合には、該音圧を音響パワーに変換する。ここで、音圧ｐ（単位：Ｐａ）は、音圧レベルＬｐ（単位：ｄＢ）との関係で以下の式（４）のように表される。
【００３１】
【数２】
2012093907.tif 000004
【００３２】
なお、ｐ０は、基準の音圧の実効値（単位：Ｐａ）を表し、20×10-6（単位：Ｐａ）＝20（単位：μＰａ）である。さらに、式（４）から求められる音響レベルＬｐを式（３）に代入して音響パワーレベルＬｗを求め、求められた音響パワーレベルＬｗを式（２）に代入するようにすれば、音響パワー変換部１３１は、音圧ｐを音響パワーＰに変換できる。
【００３３】
図１に戻って、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、音響パワー変換部１３１によって変換された音響パワー（音響エネルギ）に基づいて、解析対象装置の外部の解析空間における解析手法の入力となる、複数の音響パワーを算出する。具体的には、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、内部音響解析用メッシュを通過する放射音毎に変換された音響パワーを用いて、解析連成用メッシュのメッシュ毎の音響パワーを算出する。
【００３４】
ここで、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２による連成用メッシュ音響パワー算出の具体例について、図３を参照して説明する。図３は、連成用メッシュ音響パワー算出の具体例について説明する図である。図３（Ａ）は、連成用メッシュ音響パワー算出の概念を説明する図であり、図３（Ｂ）は、内部音響解析用メッシュおよび解析連成用メッシュの関係から解析連成用メッシュに対する音響パワーを算出する方法を説明する図である。
【００３５】
図３（Ａ）に示すように、解析対象装置を包含する解析連成用メッシュＭの各メッシュを通る音響パワー（音響エネルギ）が連成用メッシュ音響パワー算出部１３２によって算出される。ここでは、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、例えば解析連成用メッシュＭのメッシュＭ１について、メッシュＭ１を通る音響パワーａ１〜ａ３を合計し、合計して得られた値を、メッシュＭ１の音響パワーとする。
【００３６】
図３（Ｂ）（ａ）に示すように、内部音響解析用メッシュおよび解析連成用メッシュの各メッシュが一致している場合、解析連成用メッシュの各メッシュに関わる音響パワーは、内部音響解析用メッシュの同じ部分のメッシュを通る音響パワーと一致する。ここでは、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、解析連成用メッシュの１個のメッシュを通る音響パワーを、このメッシュと同じ位置にある内部音響解析用メッシュを通る音響パワーを合計した値とする。
【００３７】
図３（Ｂ）（ｂ）に示すように、解析連成用メッシュの１個のメッシュが内部音響解析用メッシュの複数のメッシュを含む場合、解析連成用メッシュの１個のメッシュに関わる音響パワーＰは、内部音響解析用メッシュの複数のメッシュを通る音響パワーの和となる。すなわち、解析連成用メッシュの１個のメッシュを通る音響パワーＰは、以下の式（５）のように表される。
【００３８】
【数３】
2012093907.tif 000005
【００３９】
なお、ｎは、解析連成用メッシュの１個のメッシュに含まれる内部音響解析用メッシュの複数のメッシュの数であり、Ｐｉはこれら内部音響解析用メッシュの複数のメッシュのうちｉ番目のメッシュの音響パワー（単位：Ｗ）である。ここでは、解析連成用メッシュのメッシュＭ２の音響パワーを、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、（Ｐ０＋Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）と算出する。
【００４０】
図３（Ｂ）（ｃ）に示すように、解析連成用メッシュの１個のメッシュが内部音響解析用メッシュの１個のメッシュの一部の場合、解析連成用メッシュの１個のメッシュに関わる音響パワーＰは、以下の式（６）のように表される。
【００４１】
【数４】
2012093907.tif 000006
【００４２】
なお、Ｐａは、内部音響解析用メッシュの１個のメッシュの音響パワーである。また、Ｓａは、当該メッシュの面積であり、ｓは、当該メッシュの一部となる解析連成用メッシュの面積である。
【００４３】
図３（Ｂ）（ｄ）に示すように、解析連成用メッシュの１個のメッシュが内部音響解析用メッシュの一部を含み複数の内部音響解析メッシュにまたがっている場合、解析連成用メッシュの１個のメッシュに関わる音響パワーＰは、以下の式（７）のように表される。
【００４４】
【数５】
2012093907.tif 000007
【００４５】
なお、ｎは、解析連成用メッシュの１個のメッシュに関わる内部音響解析用メッシュの複数のメッシュの数であり、Ｐｉは内部音響解析用メッシュの複数のメッシュのうちｉ番目のメッシュの音響パワー（単位：Ｗ）である。また、ｓｉは、内部音響解析用メッシュの複数のメッシュのうちｉ番目のメッシュと重複する解析連成用メッシュの面積である。ここでは、解析連成用メッシュのメッシュＭ３の音響パワーを、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、（Ｐ０＋Ｐ１ｓ１／Ｓ１＋Ｐ２ｓ２／Ｓ２＋Ｐ３ｓ３／Ｓ３）と算出する。
【００４６】
図１に戻って、点音源設定部１３３は、解析連成用メッシュのメッシュ毎の音響パワーを点音源として設定する。すなわち、解析連成用メッシュのメッシュ毎に設定される点音源が、解析対象装置の内部の解析空間から外部の解析空間へのインタフェースである仮想音源となる。具体的には、点音源設定部１３３は、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２によって解析連成用メッシュのメッシュ毎に算出された各音響パワーを点音源として各メッシュの重心位置に設定する。
【００４７】
また、点音源設定部１３３は、解析連成用メッシュの１個のメッシュに複数個の点音源を設定する場合には、当該メッシュを分割し、分割前後のメッシュの面積比を基に分配された各音響パワーを、分割された各メッシュの重心位置に点音源として設定する。なお、解析連成用メッシュの１個のメッシュに複数個の点音源を設定する場合は、例えば入力インタフェース部３０を介したユーザの指示によるものとする。
【００４８】
ここで、点音源設定部１３３による点音源設定の具体例について、図４を参照して説明する。図４は、点音源設定の具体例について説明する図である。図４（Ａ）は、点音源設定の概念を説明する図であり、図４（Ｂ）は、メッシュを分割した場合の点音源の設定を説明する図である。
【００４９】
図４（Ａ）に示すように、解析連成用メッシュＭのメッシュ毎の音響パワー（音響エネルギ）が点音源設定部１３３によって各メッシュの重心位置に設定されている。点音源設定部１３３は、例えば解析連成用メッシュＭのメッシュＭ４について、メッシュＭ４の重心位置に、メッシュＭ４を通る音響パワーを点音源ｂ１として設定する。
【００５０】
図４（Ｂ）（ａ）は、解析連成用メッシュの１個のメッシュを分割しない場合の例である。この場合には、点音源設定部１３３は、当該メッシュの重心位置に、当該メッシュに関わる音響パワーを点音源として設定する。ここでは、点音源設定部１３３は、メッシュＭ５の重心位置に、当該メッシュＭ５に関わる音響パワーＰを点音源として設定する。
【００５１】
図４（Ｂ）（ｂ）は、解析連成用メッシュの１個のメッシュを４分割する場合の例である。この場合には、点音源設定部１３３は、解析連成用メッシュの１個のメッシュを４分割し、分割したメッシュそれぞれの重心位置に、分割前のメッシュに関する音響パワーの１／４の音響パワーを点音源として設定する。ここでは、点音源設定部１３３は、メッシュＭ６〜Ｍ９のそれぞれの重心位置に、分割前のメッシュに関する音響パワーＰの１／４の音響パワーＰ／４をそれぞれ点音源として設定する。
【００５２】
図４（Ｂ）（ｃ）は、解析連成用メッシュの１個のメッシュを任意の数だけ任意の面積に分割する場合の例である。この場合には、点音源設定部１３３は、解析連成用メッシュの１個のメッシュをユーザの指示に基づいて任意の数だけ任意の面積に分割する。そして、点音源設定部１３３は、分割前のメッシュに関する音響パワーを、分割前後のメッシュの面積比を基に分配し、分配した音響パワーを分割後のメッシュそれぞれの重心位置に、点音源として設定する。ここでは、点音源設定部１３３が、面積ｓのメッシュを、面積ｓ１のメッシュＭ１０と面積ｓ２のメッシュＭ１１と面積ｓ３のメッシュＭ１２とに分割する場合である。この場合には、点音源設定部１３３は、以下の式（８）で表される音響パワーＰｉ（ｉ＝１〜３）をそれぞれのメッシュＭ１０〜１２の重心位置に点音源として設定する。
Ｐｉ＝Ｐｓｉ／ｓ・・・式（８）
なお、Ｐは分割前の解析連成用メッシュの１個のメッシュの音響パワーであり、ｓは当該メッシュの面積であり、ｓｉは分割されたｉ番目のメッシュの面積である。
【００５３】
図１に戻って、装置外部音響解析部１４は、点音源設定部１３３によって解析連成用メッシュに設定された点音源の集合を入力として、解析対象装置の外部の解析空間における音の伝播を、当該装置の内部の解析手法と異なる解析手法を用いて解析する。具体的には、装置外部音響解析部１４は、解析用モデルデータベース２２に記憶された解析用モデルに基づいて、解析対象装置の外部での音の伝播について、例えば幾何音響的手法を用いて解析する。そして、装置外部音響解析部１４は、解析条件データベース２３に記憶された、解析対象装置の外部の観測点への放射音を算出する。
【００５４】
評価部１５は、解析対象装置の内部および外部の音響解析結果を取得し、取得した音響解析結果を編集し、出力インタフェース部４０に出力する。例えば、評価部１５は、音響解析結果に基づいて、折れ線グラフ、観測点毎の数値を示した表、コンター図や２次元または３次元のカラーマップに編集し、例えばＣＲＴに表示する。
【００５５】
［実施例に係る音響解析処理の手順］
次に、実施例に係る音響解析処理の手順を、図５を参照して説明する。図５は、音響解析処理の手順を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータに基づいて解析用モデルの形状などの３次元モデルデータを作成し、設計データベース２１に格納する。例えば、３次元モデルデータには、解析対象装置の３次元モデルデータが含まれる。そして、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータおよび設計データベース２１に記憶された３次元モデルデータに基づいて、解析手法に対応した解析用モデルを作成する（ステップＳ１１）。
【００５７】
そして、解析用モデル作成部１１は、作成した解析用モデルを用いて、解析対象装置を包含する解析用連成用メッシュを作成する（ステップＳ１２）。そして、解析用モデル作成部１１は、作成した解析用連成用メッシュを解析用モデルデータベース２２に格納する。なお、解析用連成用メッシュとは別に解析対象装置の内部を解析した結果として用いられる内部音響解析用メッシュが、あらかじめ解析用モデルデータベース２２に記憶されている。
【００５８】
さらに、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータに基づいて、解析条件を設定し（ステップＳ１３）、設定した解析情報を解析条件データベース２３に格納する。例えば、解析条件には、音の伝播を観測する観測点が含まれる。
【００５９】
続いて、装置内部音響解析部１２は、解析用モデルデータベース２２に記憶された解析用モデルに基づいて、解析対象装置の内部で発生した音の伝播について所定の解析手法を用いて解析する。そして、装置内部音響解析部１２は、解析対象装置の外部への放射音を算出する（ステップＳ１４）。このとき、装置内部音響解析部１２は、内部音響解析用メッシュのメッシュ毎に通過する放射音を算出する。なお、所定の解析手法には、例えばＳＥＡ法がある。
【００６０】
その後、音響パワー変換部１３１は、装置内部音響解析部１２にて算出された内部音響解析用メッシュのメッシュ毎に通過する放射音を、音響エネルギを基に音響パワーに変換する（ステップＳ１５）。すなわち、音響パワー変換部１３１は、解析手法によって異なる単位で算出される放射音を、音響エネルギを基礎として、音響パワーで統一する。
【００６１】
そして、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２は、内部音響解析用メッシュのメッシュ毎の音響パワーを用いて、解析連成用メッシュのメッシュ毎に通過する放射音の音響パワーを算出する（ステップＳ１６）。
【００６２】
続いて、点音源設定部１３３は、解析連成用メッシュのメッシュ毎に通過する放射音の音響パワー（音響エネルギ）相当の点音源を設定する（ステップＳ１７）。すなわち、設定される点音源が、解析対象装置の内部の解析空間から外部の解析空間へのインタフェースである仮想音源となる。具体的には、点音源設定部１３３は、連成用メッシュ音響パワー算出部１３２によって算出された、解析連成用メッシュのメッシュ毎の音響パワーを点音源として各メッシュの重心位置に設定する。そして、点音源設定部１３３は、解析連成用メッシュの１個のメッシュに複数個の点音源を設定する場合には、当該メッシュを分割し、分割前後のメッシュの面積比を基に分配された各音響パワーを、分割された各メッシュの重心位置に点音源として設定する。
【００６３】
その後、装置外部音響解析部１４は、解析連成用メッシュに設定された点音源の集合を入力として、解析対象装置の外部の音の伝播を、当該装置の内部の解析手法と異なる解析手法を用いて音響解析する（ステップＳ１８）。なお、解析対象装置の外部の解析手法には、例えば幾何音響的手法がある。
【００６４】
そして、評価部１５は、解析対象装置の内部および外部の音響解析結果を例えばＣＲＴに表示する（ステップＳ１９）。
【００６５】
次に、解析対象装置の内部の解析手法をＳＥＡ法とした場合の解析用モデルの具体例について、図６を参照して説明する。図６は、解析用モデル（ＳＥＡ法）の具体例を説明する図である。図６に示すように、解析対象装置が、ＳＥＡ法で用いられる解析用モデルで表されている。この解析用モデルに関するデータが、解析用モデルデータベース２２に記憶されている。
【００６６】
また、解析対象装置の内部の解析手法を境界要素法（Boundary  element  method：ＢＥＭ法）とした場合の解析用モデルの具体例について、図７を参照して説明する。図７は、解析用モデル（境界要素法）の具体例を説明する図である。図７に示すように、解析対象装置が、境界要素法で用いられる解析用モデルで表されている。この解析用モデルに関するデータが、解析用モデルデータベース２２に記憶されている。
【００６７】
次に、解析対象装置の内部の解析手法をＳＥＡ法とした場合の解析条件データベース２３の概念について、図８を参照して説明する。図８は、解析条件データベース（ＳＥＡ法）の概念を説明する図である。図８に示すように、解析条件データベース２３は、モデル属性２３１、材料特性２３２および音響特性２３３を、解析用モデルＡの各要素（メッシュなど）に対応付けて記憶する。ここでは、解析用モデルＡの要素Ａ１に対応付けて記憶したものとして説明する。
【００６８】
モデル属性２３１は、要素Ａ１について、表面の面積、板の厚さを示す板厚、材料、内部損失率および穴面積を対応付けて記憶する。材料特性２３２は、空気、鉄などの材料の物理的な特性を表し、モデル属性２３１に記憶された材料に対応付けて、当該材料の特性を記憶する。ここでは、モデル属性２３１に記憶された材料が鉄であるので、材料特性２３２は、鉄の物理的な特性に対応する密度、ヤング率およびポアソン比を記憶する。なお、材料特性２３２は、密度、ヤング率、ポアソン比に限られず、例えば、粘性率、プラントル数、比熱比、損失率、剛性率、粘性特性長、熱的特性長、流れ抵抗、多孔度または迷路度を記憶する。
【００６９】
また、音響特性２３３は、解析用モデルの要素毎にどれくらい音を発するか、どれくらい音を吸収するか、またはどれくらい音を伝達するかを表し、モデル属性２３１に記憶された内部損失率の種類に対応する音響特性を記憶する。ここでは、モデル属性２３１に記憶された内部損失率の種類が「Ｔｙｐｅ．１」であるので、音響特性２３３は、「Ｔｙｐｅ．１」に対応する音響特性である、周波数ｆから音響特性ａを算出する周波数特性を持つ数式「ａ（ｆ）＝０．１＋０．２ｆ」を記憶する。なお、音響特性２３３は、周波数特性を持つ数式に限らず、１つの数値であっても良いし、配列であっても良い。
【００７０】
そこで、配列である場合の音響特性２３３の具体例を、図９を参照して説明する。図９は、配列である場合の音響特性の具体例を説明する図である。図９に示すように、音響特性２３３は、周波数２３３ａと音響特性２３３ｂとを対応付けて記憶する。例えば、音響特性２３３は、周波数の値が１００Ｈｚである場合には、音響特性の値として０．００１を記憶し、周波数２３３ａの値が２００Ｈｚである場合には、音響特性２３３ｂの値として０．６を記憶する。
【００７１】
次に、解析用モデル作成部１１によって解析用モデルが作成される際に用いられる解析用モデル作成画面の具体例を、図１０を参照して説明する。図１０は、解析用モデル作成画面の具体例を説明する図である。図１０に示すように、解析用モデル作成画面Ｄ１には
ＳＥＡ法で用いられる解析用モデルが表示されている。解析用モデル作成画面Ｄ１において、ユーザがマウスなどを用いて、解析手法に対応する解析用モデルを設定することができるようになっている。
【００７２】
次に、解析用モデル作成部１１によって解析条件が設定される際に用いられる解析条件設定画面の具体例を、図１１を参照して説明する。図１１は、解析条件設定画面の具体例を説明する図である。図１１に示すように、解析条件設定画面Ｄ２には、材料について、材料の名前に対応付けられた材料特性（密度、ヤング率、ポアソン比）が表示されている。解析条件設定画面Ｄ２を用いて、ユーザがマウスなどを用いて、材料を設定することができる。さらに、解析条件設定画面Ｄ２を用いて、ユーザがマウスなどを用いて、音源パワー、吸音率などの解析パラメータを設定することができる。また、解析条件設定画面Ｄ２を用いて、図示しないが、ユーザが音の伝播を観測する観測点を設定することができる。
【００７３】
次に、音響解析処理を実行させる際に用いられる解析実行画面の具体例を、図１２を参照して説明する。図１２は、解析実行画面の具体例を説明する図である。図１２に示すように、解析実行画面Ｄ３には、解析用モデルで表される解析対象装置ｄ１および音の伝播を観測する複数の観測点ｐ１〜ｐ４が表示されている。例えば、観測点ｐ１が解析対象装置ｄ１の前方向（Ｆｒｏｎｔ）、観測点ｐ２が解析対象装置ｄ１の右方向（Ｒｉｇｈｔ）、観測点ｐ３が解析対象装置ｄ１の左方向（Ｌｅｆｔ）、観測点ｐ４が解析対象装置ｄ１の後方向（Ｒｅａｒ）であるとして設定されている。解析実行画面Ｄ３を用いて、ユーザがマウスなどを用いて、画面上部にあるツールバーから「解析実行」のコマンドを選択することができる。そして、ユーザから「解析実行」のコマンドを受け付けることによって、解析実行画面Ｄ３は、音響解析処理を実行させることができる。
【００７４】
次に、音響解析処理が実行された結果、評価部１５によって表示される解析結果評価画面の具体例を、図１３を参照して説明する。図１３は、解析結果評価画面の具体例を説明する図である。図１３に示すように、解析結果評価画面Ｄ４には、周波数と複数の観測点における音圧レベルとの関係を表した表ｇ１および周波数と音圧レベルとの関係を表した折れ線グラフｇ２が表示されている。表ｇ１には、周波数の値に対応付けて解析対象装置の前方向（Ｆｒｏｎｔ）、右方向（Ｒｉｇｈｔ）、左方向（Ｌｅｆｔ）および後方向（Ｒｅａｒ）の各観測点で観測された音圧レベルの値が表示されている。また、折れ線グラフｇ２は、Ｘ軸を周波数（単位：Ｈｚ）、Ｙ軸を音圧レベル（単位：ｄＢ）とし、表ｇ１によって表された各データを表示している。なお、解析結果評価画面Ｄ４には、表ｇ１および折れ線グラフｇ２に限定されず、等高線図（コンター図）やカラーマップが表示されても良い。
【００７５】
図１４は、解析結果評価画面にコンター図を表示した場合の具体例を説明する図である。図１４に示すように、解析結果評価画面Ｄ４に、コンター図ｇ３が表示されている。コンター図ｇ３には、解析用モデルで表された解析対象装置ｄ２の外部において同じ音圧レベル（単位：ｄＢ）となる領域が表示される。
【００７６】
図１５は、解析結果評価画面に２次元のカラーマップを表示した場合の具体例を説明する図である。図１５に示すように、解析結果評価画面Ｄ４に、２次元のカラーマップｇ４が表示されている。２次元のカラーマップｇ４には、解析用モデルで表された解析対象装置ｄ３の外部において、音圧レベルによって色が区別される。なお、解析結果評価画面Ｄ４には、２次元のカラーマップに限定されず、３次元のカラーマップが表示されるようにしても良い。
【００７７】
［実施例の効果］
上記実施例によれば、騒音解析装置１では、装置内部音響解析部１２が、解析対象装置の内部で発生する音の、該装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析する。そして、音響パワー変換部１３１が、装置内部音響解析部１２によって解析された、解析対象装置の内部から外部に放射された放射音を音響パワー（音響エネルギ）に変換する。そして、点音源設定部１３３が、音響パワー変換部１３１によって放射音が変換された音響パワー（音響エネルギ）に基づいて、第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する。かかる構成によれば、騒音解析装置１は、第１の解析手法によって単位が異なることとなる放射音を、単位が共通となる音響パワー（音響エネルギ）に変換することとしたので、第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源の単位を共通化することができる。このため、騒音解析装置１は、第１の解析手法および第２の解析手法がそれぞれどのような手法であっても、第１の解析手法における解析結果を第２の解析手法に連係させることができる。この結果、騒音解析装置１は、精度の良い音響解析を実行することができる。さらに、騒音解析装置１は、第１の解析手法および第２の解析手法の組み合わせにより、精度良く且つ短時間で騒音などの音を解析することを可能とする。
【００７８】
また、上記実施例によれば、騒音解析装置１では、点音源設定部１３３が、解析対象装置を包含する解析連成用メッシュの各メッシュを通る放射音に対応する音響パワー（音響エネルギ）相当の点音源を、仮想音源として各メッシュに設定する。かかる構成によれば、騒音解析装置１は、解析連成用メッシュの各メッシュに音響パワー（音響エネルギ）相当の点音源を設定することとしたので、設定した点音源を第１の解析手法から第２の解析手法へ正確に伝達することができる。
【００７９】
また、上記実施例によれば、騒音解析装置１では、点音源設定部１３３が、解析連成用メッシュ内のメッシュをさらに分割し、該分割後のメッシュに対応する点音源を、仮想音源として分割された各メッシュに設定する。かかる構成によれば、騒音解析装置１は、第２の解析手法の入力となる点音源を、解析連成用メッシュ内のメッシュにさらに細かく設定することとなるので、騒音を含む音響解析の精度を向上させることができる。また、騒音解析装置１は、第２の解析手法の入力となる点音源を、解析連成用メッシュ内のメッシュにさらに細かく設定することとなるので、例えばユーザの経験に基づいた柔軟性のある音響解析を実行することができる。
【００８０】
また、上記実施例によれば、騒音解析装置１では、評価部１５が、装置内部音響解析部１２によって音響解析された結果および装置外部音響解析部１４によって音響解析された結果を表およびグラフに編集し出力する。かかる構成によれば、騒音解析装置１は、音響解析の結果を表およびグラフに編集し出力することとしたので、ユーザに視覚的に表すことができる。
【００８１】
［その他］
なお、上記実施例では、装置内部音響解析部１２は、解析対象装置の内部での音の伝播について、例えばＳＥＡ法を用いて解析するものとして説明した。しかし、装置内部音響解析部１２は、解析対象装置の内部での音の伝播について、ＳＥＡ法に代えて境界要素法（ＢＥＭ法）や有限要素法（Finite  Element  Method：ＦＥＭ法）などを用いて解析しても良い。また、装置内部音響解析部１２による解析は、低周波数である約２０ヘルツ（Ｈｚ）から高周波数である約１０キロヘルツ（ｋＨｚ）までの音の伝播について実行され、且つ周波数の値毎に実行される。そこで、装置内部音響解析部１２は、例えば、周波数の値が１ｋＨｚ未満の場合には低周波数向きのＢＥＭ法を用い、周波数が１ｋＨｚ以上の場合には高周波数向きのＳＥＡ法を用いて解析するようにしても良い。これにより、騒音解析装置１は、周波数の値毎に各周波数向きの解析手法を用いることができるので、さらに精度の良い音響解析を実行することができる。
【００８２】
また、装置外部音響解析部１４は、解析対象装置の外部での音の伝播について、例えば幾何音響的手法を用いて解析するものとして説明した。しかし、装置外部音響解析部１４は、解析対象装置の外部での音の伝播について、幾何音響的手法に代えて別の解析手法を用いて解析しても良い。
【００８３】
また、上記実施例では、解析用連成用メッシュとは別に解析対象装置の内部を解析した結果として用いられる内部音響解析用メッシュが、あらかじめ解析用モデルデータベース２２に記憶されているものとして説明した。しかし、これに限定されるものではなく、解析用モデル作成部１１が、内部音響解析用メッシュを作成し、解析用モデルデータベース２２に格納するようにしても良い。この場合、解析用モデル作成部１１は、入力インタフェース部３０によって入力されたデータおよび設計データベース２１に記憶された３次元モデルデータに基づいて、内部音響解析用メッシュを作成し、解析用モデルデータベース２２に格納するようにすれば良い。
【００８４】
また、騒音解析装置１は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーションなどの情報処理装置に、上記した制御部１０、記憶部２０、入力インタフェース部３０および出力インタフェース部４０の各機能を搭載することによって実現することができる。
【００８５】
また、図示した各装置の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的態様は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、音響パワー変換部１３１と連成用メッシュ音響パワー算出部１３２とを１つの部として統合しても良い。一方、点音源設定部１３３を、解析連成用メッシュの各メッシュに点音源を設定する第１の点音源設定部と、メッシュを分割した際に分割した各メッシュに点音源を設定する第２の点音源設定部とに分散しても良い。また、記憶部２０を騒音解析装置１の外部装置としてネットワーク経由で接続するようにしても良い。また、入力インタフェース部３０、出力インタフェース部４０を別の装置がそれぞれ有し、ネットワーク接続されて協働することで、上述した騒音解析装置１の機能を実現するようにしても良い。
【００８６】
［プログラム］
また、上記実施例で説明した各種の処理は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。そこで、以下では、図１６を用いて、図１に示した騒音解析装置１の制御部１０と同様の機能を有する音響解析プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。
【００８７】
図１６は、音響解析プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図１６に示すように、コンピュータ１０００は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）１０１０と、キャッシュ１０２０と、ＨＤＤ１０３０と、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０４０およびバス１０５０とを有する。ＲＡＭ１０１０、キャッシュ１０２０、ＨＤＤ１０３０およびＣＰＵ１０４０は、バス１０５０によって接続されている。
【００８８】
そして、ＨＤＤ１０３０には、図１に示した制御部１０と同様の機能を有する音響解析プログラム１０３１が記憶される。また、ＨＤＤ１０３０には、図１に示した設計データベース２１、解析用モデルデータベース２２および解析条件データベース２３に対応する音響解析関連情報１０３２が記憶される。
【００８９】
そして、ＣＰＵ１０４０が音響解析プログラム１０３１をＨＤＤ１０３０から読み出してＲＡＭ１０１０に展開することにより、音響解析プログラム１０３１は、音響解析プロセス１０１１として機能するようになる。そして、音響解析プロセス１０１１は、音響解析関連情報１０３２から読み出した情報などを適宜ＲＡＭ１０１０上の自身に割り当てられた領域に展開し、この展開したデータなどに基づいて各種データ処理を実行する。
【００９０】
なお、上述した音響解析プログラム１０３１については、必ずしもＲＯＭやＨＤＤ１０３０に記憶させなくても良い。例えば、コンピュータ１０００に挿入されるフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯディスク、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの「可搬用の物理媒体」に音響解析プログラム１０３１を記憶させても良い。または、コンピュータ１０００の内外に備えられるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの「固定用の物理媒体」に音響解析プログラム１０３１を記憶させても良い。または、公衆回線、インターネット、ＬＡＮ、ＷＡＮなどを介してコンピュータ１０００に接続される「他のコンピュータ（またはサーバ）」に音響解析プログラム１０３１を記憶させても良い。そして、コンピュータ１０００は、上述したフレキシブルディスクなどからプログラムを読み出して実行するようにしても良い。
【００９１】
以上の実施例に係る実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００９２】
（付記１）コンピュータに、
装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析し、
該解析した結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換し、
前記変換する処理によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する
処理を実行させることを特徴とする音響解析プログラム。
【００９３】
（付記２）前記コンピュータに、
前記変換する処理によって装置を包含する面の各メッシュを通る放射音が変換された音エネルギ相当の点音源を、仮想音源として各メッシュに設定する
処理を実行させることを特徴とする付記１に記載の音響解析プログラム。
【００９４】
（付記３）前記コンピュータに、
前記メッシュをさらに分割し、該分割後のメッシュに対応する点音源を、仮想音源として分割された各メッシュに設定する
処理を実行させることを特徴とする付記２に記載の音響解析プログラム。
【００９５】
（付記４）前記第１の解析手法によって解析された結果および前記第２の解析手法によって解析された結果を、表およびグラフに編集し出力する
処理を実行させることを特徴とする付記１から付記３のいずれか１つに記載の音響解析プログラム。
【００９６】
（付記５）コンピュータが、
装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析し、
該解析した結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換し、
前記変換する処理によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する
ことを特徴とする音響解析方法。
【００９７】
（付記６）装置内部で発生する音の、前記装置内部の解析空間における伝播を、第１の解析手法を用いて解析する装置内部解析部と、
前記装置内部解析部によって解析された結果を示す放射音であって前記装置内部から前記装置外部に放射された放射音を音エネルギに変換する音エネルギ変換部と、
前記音エネルギ変換部によって前記放射音が変換された音エネルギに基づいて、前記第１の解析手法と異なる第２の解析手法の入力となる複数の仮想音源を設定する仮想音源設定部と
を有することを特徴とする音響解析装置。
【符号の説明】
【００９８】
１  騒音解析装置
１０  制御部
１１  解析用モデル作成部
１２  装置内部音響解析部
１３  音響解析連成部
１３１  音響パワー変換部
１３２  連成用メッシュ音響パワー算出部
１３３  点音源設定部
１４  装置外部音響解析部
１５  評価部
２０  記憶部
２１  設計データベース
２２  解析用モデルデータベース
２３  解析条件データベース
３０  入力インタフェース部
４０  出力インタフェース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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【図１５】
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【図１６】
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