(57)【要約】【課題】測定対象物から発せられる音に含まれる、測定対象物の表面の振動によって生成される音成分のみについての、音圧の二次元の分布を画像化する。【解決手段】音圧の二次元分布（ａ）と、測定対象物の表面の振動の二次元分布（ｂ）とから、音圧と振動の相関の二次元分布（ｄ）を算定する。音圧分布を画像化した画像のうちの、所定値未満の相関が検出された領域の描画濃度を最低濃度とした画像を生成し、生成した画像を、カメラ撮影画像（ｃ）に重畳した画像（ｆ）を音圧分布画像として生成して表示する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音の二次元分布を測定する音響計測装置であって、
測定対象物から発生される音の二次元分布を算定する音分布算定手段と、
測定対象物の表面の振動の二次元分布を算定する振動分布算定手段と、
音と振動の相関の二次元分布を算定する相関分布算定手段と、
前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記振動との所定レベル以上の相関が算定された音についてのみの二次元分布を表す画像を生成する音圧分布画像化手段を有することを特徴とする音響計測装置。
【請求項２】
音の二次元分布を測定する音響計測装置であって、
測定対象物から発生される音の二次元分布を算定する音分布算定手段と、
測定対象物の表面の振動の二次元分布を算定する振動分布算定手段と、
音と振動の相関の二次元分布を算定する相関分布算定手段と、
前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記音を前記相関の強さで重み付けした値の二次元分布を表す画像を生成する音圧分布画像化手段を有することを特徴とする音響計測装置。
【請求項３】
音の二次元分布を測定する音響計測装置であって、
測定対象物から発生される音の二次元分布を算定する音分布算定手段と、
測定対象物の表面の振動の二次元分布を算定する振動分布算定手段と、
音と振動の相関の二次元分布を算定する相関分布算定手段と、
前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記振動との所定レベル未満の相関が算定された音についてのみの二次元分布を表す画像を生成する音圧分布画像化手段を有することを特徴とする音響計測装置。
【請求項４】
音の二次元分布を測定する音響計測装置であって、
測定対象物から発生される音の二次元分布を算定する音分布算定手段と、
測定対象物の表面の振動の二次元分布を算定する振動分布算定手段と、
音と振動の相関の二次元分布を算定する相関分布算定手段と、
前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記音を前記相関の弱さで重み付けした値の二次元分布を表す画像を生成する音圧分布画像化手段を有することを特徴とする音響計測装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載の音響計測装置であって、
前記相関の二次元分布を表す画像を生成する相関分布画像化手段を有することを特徴とする音響計測装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５記載の音響計測装置であって、
前記音と振動の相関として、音と振動のコヒーレンスを用いることを特徴とする音響計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音の二次元分布を計測する音響計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音の二次元分布を計測する音響計測装置としては、マイクロホンアレイを用いて測定した音圧の二次元の分布を測定し、音圧の二次元の分布を画像化する音響計測装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
また、レーザを走査して、振動の二次元の分布を計測するレーザドップラ振動計も知られている（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平06-113387号公報
【特許文献２】特開2004-17001号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
内部構造を有する物体から発せられる音には、当該物体の表面の振動によって生成される音の成分と、当該物体の内部で生成され空気振動によって外部に漏れ出た音の成分とが含まれることがある。
また、このような場合、上記技術によって測定した音圧の二次元の分布は、当該物体から発せられる音全体の音圧分布を表すものとなるため、物体の表面の振動によって生成される音の音圧分布と、当該物体の内部で生成され空気振動によって外部に漏れ出た音の音圧分布とを弁別して把握することができない。
【０００５】
そして、この場合には、測定した音圧の二次元の分布からのみでは、上記物体から発生される音の音源となっている箇所を特定できないこととなり、このことが有効な防音/防振対策を実施する上での障害となる場合がある。
そこで、本発明は、物体から発せられる音に、当該物体の表面の振動によって生成される音の成分と、当該物体の内部で生成され空気振動によって外部に漏れ出た音の成分とが含まれる場合に、音の各成分毎の二次元の分布を測定可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題達成のために、本発明は、音の二次元分布を測定する音響計測装置に、測定対象物から発生される音の二次元分布を算定する音分布算定手段と、測定対象物の表面の振動の二次元分布を算定する振動分布算定手段と、音と振動の相関の二次元分布を算定する相関分布算定手段と、音圧分布画像化手段とを備えたものである。
【０００７】
ここで、音圧分布画像化手段は、前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記振動との所定レベル以上の相関が算定された音についてのみの二次元分布を表す画像を生成するものである。
このような音響装置によれば、測定対象物の表面の振動に確実に起因する音のみを抽出して、その二次元分布を算出することができる。
ここで、以上の音圧分布画像化手段は、前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記音を前記相関の強さで重み付けした値の二次元分布を表す画像を生成するものとしてもよい。
このようにすることにより、測定対象物の表面の振動に起因する音成分のみを抽出して、その二次元分布を算出することができる。
または、以上の音圧分布画像化手段は、前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記振動との所定レベル未満の相関が算定された音についてのみの二次元分布を表す画像を生成するものとしてもよい。
このようにすることにより、測定対象物の内部の音源に起因する音のみを抽出して、その二次元分布を算出することができる。
または、以上の音圧分布画像化手段は、前記音の二次元分布と前記相関の二次元分布に基づいて、前記音を前記相関の弱さで重み付けした値の二次元分布を表す画像を生成するものとしてもよい。
このようにすることにより、測定対象物の内部の音源に起因する音成分のみを抽出して、その二次元分布を算出することができる。
なお、以上の音響計測装置には、さらに、前記相関の二次元分布を表す画像を生成する相関分布画像化手段を設けるようにしてもよい。
また、音響計測装置においては、前記音と振動の相関として、音と振動のコヒーレンスを用いることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、物体から発せられる音に、当該物体の表面の振動によって生成される音の成分と、当該物体の内部で生成され空気振動によって外部に漏れ出た音の成分とが含まれる場合に、音の各成分毎の二次元の分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る音響計測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る音響計測装置の測定のようすを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る音響計測装置の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る音響計測装置の構成を示す。
図示するように音響計測装置は、カメラ１、マイクロホンアレイ２、振動計３、音声信号ＦＥＴ４、振動信号ＦＥＴ５、音圧分布算定部６、相関算定部７、音圧分布画像生成部８、表示装置９、制御装置１０、操作部１１とを備えている。
ここで、図２ａに、音圧分布の測定時のカメラ１、マイクロホンアレイ２、振動計３の配置を示す。
測定時のカメラ１、マイクロホンアレイ２、振動計３は、図中に示すようにＸＹＺ座標系を設定するものとして、測定対象物１００をＺ方向に観察する。
すなわち、カメラ１は、測定対象物１００をＺ方向に撮影する。また、マイクロホンアレイ２はＸＹ方向に配列した複数のマイクでＺ方向から到来する音を収音する。また、振動計３は、レーザ走査型のレーザドップラ振動計などの、ＸＹ方向について異なる複数の点における測定対象物１００の表面の振動を計測する振動計である。
【００１１】
さて、図１に戻り、音声信号ＦＥＴ４は、マイクロホンアレイ２の各マイクが収音した音のパワースペクトルを算出する。また、音圧分布算定部６は、各マイクのパワースペクトルより、ビームフォーマー法などにより音圧分布を算定する。
ここで、本実施形態では、図２ｂに示すように、カメラ１で撮影される画像が定義される二次元空間を縦横に複数に分割して得られる複数のブロックを設定しており、音圧分布算定部６は、各ブロック毎に、当該ブロックに写り込む方向から到来する音のパワースペクトルを算定し、これを音圧分布とする。
【００１２】
一方、振動計３は、各ブロック毎に、測定対象物１００の表面上の、当該ブロックに写り込む方向に位置する点の振動を計測するように設定されている。
そして、振動信号ＦＥＴ５は、振動計３が各ブロック毎に計測した振動のパワースペクトルを算出し、これを振動分布とする。
次に、相関算定部７は、各ブロック毎に、各周波数における当該ブロックに分布している音と当該ブロックに分布している振動との相関を算定する。
ここで、この相関としては、たとえば、次式（１）によって示されるコヒーレンスCoh(f)を用いることができる。
【００１３】
【数１】
2013167555.tif 000003
【００１４】
なお、fは周波数、GAA(f)は振動のパワースペクトル、GBB(f)は音のパワースペクトル、GBA(f)は振動と音のクロススペクトルである。
ここで、コヒーレンスCoh(f)は０から１の値をとり、Coh(f)=1のとき、周波数fに関して、音の全てが振動に起因するものであることを表し、Coh(f)=0のとき、周波数fに関して、音の全てが振動に起因しないものであることを表す。また、0＜Coh(f)＜1のとき、周波数fに関して、音が振動に起因するものである程度の割合を表している。
【００１５】
そして、音圧分布画像生成部８は、制御装置１０の制御に従って、操作部１１を介してユーザから音圧分布の表示を指示された周波数帯域の音圧分布を、ユーザが指示した表示モードで表す音圧分布画像を生成して表示装置９に表示する。
ここで、表示モードとしては、たとえば、通常表示モード、内部音マスクモード、表面音相関モード、表面音マスクモード、内部音相関モード、相関値モードなどを設けている。
ここで、音圧分布算定部６が算定した音圧分布から求まる各ブロックの、表示を指示された周波数帯域のパワーまたは当該パワーをデジベル値に変換した値を各ブロックの描画濃度として画像化したものが図３ａに示す画像であるとする。なお、周波数帯域のパワーとしては、パワースペクトルによって示される当該周波数帯域内の各周波数成分のパワーの総和を用いる。
【００１６】
また、振動信号ＦＥＴ５が算定した振動分布から求まる各ブロックの、表示を指示された周波数帯域のパワーを各ブロックの描画濃度に置き換えて画像化したものが図３ｂに示す画像であるとする。
【００１７】
また、カメラ１で撮影された画像が図３ｃに示すものであるものとする。
また、図３ａの音圧分布と図３ｂの振動分布より相関算定部７によって算定された、表示を指示された周波数帯域の各ブロックのコヒーレンスが図３ｄに示すものであるものとする。なお、周波数帯域のコヒーレンスとしては、当該周波数帯域内の各周波数成分のコヒーレンスの平均を用いる。
【００１８】
この場合、音圧分布画像生成部８は、通常表示モードが指示されているときには、図３ａに示す音圧分布を画像化した画像を、図３ｃのカメラ撮影画像に重畳した画像を、図３ｅに示すように音圧分布画像として生成して表示装置９に表示する。
次に、音圧分布画像生成部８は、内部音マスクモードが指示されているときには、図３ａに示す音圧分布を画像化した画像のうちの、コヒーレンスが所定値未満（ここでは、0.8未満）のブロックの描画濃度を最低濃度とした画像を生成し、生成した画像を図３ｃのカメラ撮影画像に重畳した画像を、図３ｆに示すように音圧分布画像として生成して表示装置９に表示する。
【００１９】
次に、音圧分布画像生成部８は、表面音相関モードが指示されているときには、図３ａに示す音圧分布を画像化した画像の各ブロックの描画濃度を、当該ブロックについて図３ｄに示すように算定されたコヒーレンスの強さで重みづけした値を、当該ブロックの描画濃度とした画像を生成し、生成した画像を図３ｃのカメラ撮影画像に重畳した画像を、図３ｇに示すように音圧分布画像として生成して表示装置９に表示する。
【００２０】
ここで、各ブロックの描画濃度のコヒーレンスの強さによる重み付けは、例えば、当該ブロックの描画濃度に当該ブロックのコヒーレンスの値を乗じることにより行う。すなわち、図３ａに示す音圧分布上のi番目のブロックの描画濃度をDi、図３ｄに示すコヒーレンスの分布上のi番目のブロックのコヒーレンスをCiとして、i番目のブロックの重み付け後の描画濃度をWDiとして、WDi=Di×Ciとする。
次に、音圧分布画像生成部８は、表面音マスクモードが指示されているときには、図３ａに示す音圧分布を画像化した画像のうちの、コヒーレンスが所定値超（ここでは、0.2超）のブロックの描画濃度を最低濃度とした画像を生成し、生成した画像を図３ｃのカメラ撮影画像に重畳した画像を、図３ｈに示すように音圧分布画像として生成して表示装置９に表示する。
【００２１】
次に、音圧分布画像生成部８は、内部音相関モードが指示されているときには、図３ａに示す音圧分布を画像化した画像の各ブロックの描画濃度を、当該ブロックについて図３ｄに示すように算定されたコヒーレンスの弱さで重みづけした値を、当該ブロックの描画濃度とする画像を生成し、生成した画像を図３ｃのカメラ撮影画像に重畳した画像を、図３iに示すように音圧分布画像として生成して表示装置９に表示する。ここで、各ブロックの描画濃度のコヒーレンスの弱さによる重み付けは、例えば、描画濃度にコヒーレンスを１から減じた値を乗じることにより行う。すなわち、図３ａに示す音圧分布上のi番目のブロックの描画濃度をDi、図３ｄに示すコヒーレンスの分布上のi番目のブロックのコヒーレンスをCiとして、i番目のブロックの重み付け後の描画濃度をWDiとして、WDi=Di×（１-Ci）とする。
【００２２】
そして、音圧分布画像生成部８は、相関値モードが指示されているときには、図３ｄに示した各部ロックのコヒーレンスに応じた描画濃度を各ブロックの描画濃度とした画像を生成し、生成した画像を図３ｃのカメラ撮影画像に重畳した画像を、図３ｊに示すように音圧分布画像として生成して表示装置９に表示する。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、本実施形態は、マイクロホンアレイ２に代えて、指向方向を可変なマイクロホンを用いるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１…カメラ、２…マイクロホンアレイ、３…振動計、４…音声信号ＦＥＴ、５…振動信号ＦＥＴ、６…音圧分布算定部、７…相関算定部、８…音圧分布画像生成部、９…表示装置、１０…制御装置、１１…操作部。
【図１】
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【図２】
2013167555.tif 000005
【図３】
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