(57)【要約】【課題】精度の良いインパルス応答の測定方法を提供する。【解決手段】スピーカーを所定位置にて所定方向に配置するスピーカー配置ステップと、マイクロフォンを所定位置に配置するマイクロフォン配置ステップと、配置されたスピーカーから試験音を出力する試験音出力ステップと、試験音出力ステップにて出力された試験音を配置されたマイクロフォンにて記録する記録ステップと、スピーカーの所定方向を他の所定方向に変更するスピーカー方向変更ステップと、からなり、試験音出力ステップからスピーカー方向変更ステップまでを必要な回数繰り返すことでマイクロフォン配置位置でのインパルス応答を測定するインパルス応答測定方法を提供する。【選択図】図１
2017090589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカーを所定位置にて所定方向に配置するスピーカー配置ステップと、
マイクロフォンを所定位置に配置するマイクロフォン配置ステップと、
配置されたスピーカーから試験音を出力する試験音出力ステップと、
試験音出力ステップにて出力された試験音を配置されたマイクロフォンにて記録する記録ステップと、
スピーカーの所定方向を他の所定方向に変更するスピーカー方向変更ステップと、
からなり、
試験音出力ステップからスピーカー方向変更ステップまでを必要な回数繰り返すことでマイクロフォン配置位置でのインパルス応答を測定するインパルス応答測定方法。
【請求項２】
スピーカー方向変更ステップは、地面とスピーカー中心軸とがなす角度であるピッチ角を変更するピッチ角変更サブステップを含む請求項１に記載のインパルス応答測定方法。
【請求項３】
スピーカー方向変更ステップは、方向変更後のスピーカーと方向変更前のスピーカーとが点対称の位置を保てる点を中心として回転して方向を変更する点対称サブステップを含む請求項１又は２に記載のインパルス応答測定方法。
【請求項４】
配置されたスピーカーを出力帯域特性が異なる他のスピーカーに変更して配置しなおすスピーカー変更ステップをさらに有する請求項１から３のいずれか一に記載のインパルス応答測定方法。
【請求項５】
配置されるスピーカーは単一である請求項１から４のいずれか一に記載のインパルス応答測定方法。
【請求項６】
取得した音源に、請求項１から５のいずれか一に記載のインパルス応答測定方法にて測定されたインパルス応答を付加して残響付音源とする残響付音源の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の残響付音源の製造方法にて製造された残響付音源を記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インパルス応答を測定するためのインパルス応答測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパルス応答とは、非常に短い時間幅を持つインパルスを出力した際に検出される応答のことであり、例えば室内の残響特性を測定するためにインパルス応答が測定される。全指向性のスピーカーから非常に短い時間幅の音を出力すると、音は室内の壁面や床面により反射されながらマイクロフォンにより検出されることとなり、マイクロフォンにより検出された信号は、室内の残響特性を反映している。ここで全指向性のスピーカーとするのは、例えばスピーカーが方向によって音圧が異なる指向性を有していると、特定の方向の反射音のみが強調されてしまい、室内すべての反射面からの反射音を均一にとらえることができないためである。室内のインパルス応答がわかっていると、室内の残響特性を再現することができ、例えばコンサートホールのインパルス応答がわかっていれば、オリジナルの音をそのコンサートホールの残響特性に合わせてスピーカーで再現できるため、自宅の部屋にいたとしてもコンサートホールにいるかのような臨場感のある音を聴くことが可能となる。
【０００３】
従来のインパルス応答の測定方法として、全指向性のスピーカーから音を出力して測定を行っていた。全指向性のスピーカーとして、十二個のスピーカーを十二面体の各面に配置した十二面体スピーカーがよく用いられていたが、一つ一つのスピーカーの大きさが小さくなってしまうという問題点があった。スピーカーの大きさが小さいと、低音域の音を十分に出力することが困難となってしまい、低音域のインパルス応答を測定できないという問題点があった。また、複数のスピーカーの個々の位置が異なることから、例えば単一であるべき直接音のインパルス波形が時間的に複数に分離して観測されてしまうという問題点があった。
【０００４】
特許文献１には、全指向性のスピーカーに加えて、低音域の音を出力するための低域スピーカーもあわせて使用して、インパルス応答を測定する技術が開示されている。かかる構成とすると、従来のインパルス応答の測定方法の課題である、低音域のインパルス応答が十分に測定できないという事態を解消することができる。また、特許文献２には、所定角度ずつ回転させて、スピーカーから刺激音を発生させるとともにインパルス応答を測定する技術が開示されている。かかる構成とすると、指向性を有するスピーカーであっても全指向性のスピーカーを使用した場合と同様にインパルス応答を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５３３１５５３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０９６４３号公報
【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、特許文献１に記載の技術は、インパルス応答の測定に用いる音の出力機器として全指向性のスピーカーを使用していた。特許文献１には、全指向性スピーカーの具体的な構成についての記載が見られないが、全指向性スピーカーとして十二面体スピーカーを使用する場合、十二面体スピーカーを構成する各スピーカーユニットの位置は分散している。すると、マイクロフォンにより検出される波形は各スピーカーユニットから出力される音の重ね合わせであり、検出される波形は一つのインパルス波形とはならず、複数に分離したインパルス波形となってしまう。従って、インパルス応答の測定精度が低下してしまうという問題点があった。
【０００７】
次に、特許文献２に記載の技術は、スピーカーの回転方向が床面に対して水平方向に限定されており、鉛直方向への回転については特に言及されていない。すると、従来技術や特許文献１に記載のように、全方向に対して音が出力された場合のインパルス応答を測定することができないから、インパルス応答の測定精度を十分に得られないという問題点があった。
【０００８】
従って、本発明は、精度の良いインパルス応答の測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明のインパルス応答測定方法は、スピーカーを所定位置にて所定方向に配置するスピーカー配置ステップと、マイクロフォンを所定位置に配置するマイクロフォン配置ステップと、配置されたスピーカーから試験音を出力する試験音出力ステップと、試験音出力ステップにて出力された試験音を配置されたマイクロフォンにて記録する記録ステップと、スピーカーの所定方向を他の所定方向に変更するスピーカー方向変更ステップと、からなり、試験音出力ステップからスピーカー方向変更ステップまでを必要な回数繰り返すことでマイクロフォン配置位置でのインパルス応答を測定することを主な特徴とする。
【００１０】
本発明のインパルス応答測定方法において、スピーカーは指向性を有しており、インパルス応答を測定するために、スピーカーの所定方向、すなわちスピーカーの指向性の方向を変更しながらインパルス応答を測定するものである。すると、従来技術や特許文献１に記載のように、全指向性のスピーカーを使用する必要がなく、従って低音域のインパルス応答を測定できないという問題点や、インパルス応答の測定精度が低下してしまうという問題点を解消することができ、インパルス応答の測定精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のインパルス応答測定方法は、簡易な方法で精度よくインパルス応答を測定することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施形態について図面と共に説明する。なお、本発明は実施形態の記載に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。
【００１３】
図１は、インパルス応答測定方法の処理の流れの一例を示す図である。本発明のインパルス応答測定方法は、主にスピーカー配置ステップ（Ｓ１）と、マイクロフォン配置ステップ（Ｓ２）と、試験音出力ステップ（Ｓ３）と、記録ステップ（Ｓ４）と、スピーカー方向変更ステップ（Ｓ５）と、から構成され試験音出力ステップからスピーカー方向変更ステップまでを必要な回数繰り返すことでマイクロフォン配置位置でのインパルス応答を測定する。なお、スピーカー配置ステップとマイクロフォン配置ステップは、その順序が逆に行われても良い。また、スピーカー方向変更ステップの後に、スピーカー変更ステップ（Ｓ６）が行われても良い。
【００１４】
図２は、本発明のインパルス応答測定方法を使用したインパルス応答の測定の概要を示す。例えば室内１のインパルス応答を測定する場合に、室内のある位置にスピーカー２を配置し、別の位置にマイクロフォン３を配置する。インパルス応答を測定する際には、スピーカーから試験音を出力し、マイクロフォンにて音が記録される。スピーカーから出力された試験音は、壁面や家具と反射することにより、様々な方向からマイクロフォンへと記録されることとなる。なお、スピーカーから出力される試験音や、マイクロフォンにて記録される音は、パソコン４に記録・出力されても良い。
【００１５】
（スピーカー配置ステップ）
スピーカー配置ステップ（Ｓ１）にて、スピーカーを所定位置にて所定方向に配置する。本発明において使用するスピーカーは、上述したように指向性を有するスピーカーである。「所定位置」は任意に設定することが可能であるが、後に測定されたインパルス応答を使用して音に残響を付加する際に、所定位置にて音が出力されたような残響が付加されることとなる。例えば、コンサート会場にて演奏者が演奏を行う場所を所定位置としてスピーカーを配置する構成とすると、後に測定されたインパルス応答を用いて音に残響を付加する場合に、コンサート会場にて演奏者が実際に演奏を行っているような臨場感を付加することができる。なお、「所定方向」とはスピーカーの指向性の方向のことを示している。また、配置されるスピーカーは単一であることが好ましい。
【００１６】
（マイクロフォン配置ステップ）
マイクロフォン配置ステップ（Ｓ２）にて、マイクロフォンを所定位置に配置する。本発明のインパルス応答測定方法において、マイクロフォンは無指向性であることが好ましい。なぜなら、スピーカーから出力される音は壁面や家具に反射することによりあらゆる方向からマイクロフォンへと入力されるため、マイクロフォンが指向性を有していると、一部の方向から入力される音を取りこぼしてしまうからである。なお、マイクロフォン配置ステップにおける「所定位置」とは、後に測定されたインパルス応答を使用して音に残響を付加する際に、所定位置にて音を聴取しているような残響が付加されることとなる。例えば、コンサート会場にてインパルス応答を測定する場合に、マイクロフォンの配置位置を会場の客席の位置とすると、後に測定されたインパルス応答を用いて音に残響を付加する場合に、客席の位置で実際に演奏を聴取しているような臨場感を付加することができる。
【００１７】
なお、本発明のインパルス応答測定方法に使用するマイクロフォンとして、ダミーヘッドマイクロフォンなどを使用することも好適である。ダミーヘッドマイクロフォンとは、いわゆる人体の頭の形状に合わせたマイクロフォンのことであり、ダミーヘッドマイクロフォンを用いて実際に測定されるインパルス応答を用いて音に残響を付加すると、人が実際に演奏を聴取しているような臨場感を付加することができる。
【００１８】
（試験音出力ステップ）
試験音出力ステップ（Ｓ３）にて、配置されたスピーカーから試験音を出力する。出力される試験音としては、インパルス応答を測定するものであるから、時間幅の短いインパルス信号であっても良いが、インパルス応答測定法に使用されるＴＳＰ信号などを使用しても良い。ＴＳＰ信号とは、インパルスを時間軸上で引き伸ばした信号（時間伸長パルス）であり、インパルス信号を使用してインパルス応答を測定する場合と比較して、高いＳ／Ｎ比が得られる。
【００１９】
（記録ステップ）
記録ステップ（Ｓ４）にて、出力された試験音を配置されたマイクロフォンにて記録する。記録された試験音から後述するインパルス応答が取得される。
【００２０】
（スピーカー方向変更ステップ）
スピーカー方向変更ステップ（Ｓ５）にて、スピーカーの所定方向を他の所定方向に変更する。「スピーカーの所定方向を変更」とは、すなわちスピーカーの指向性の方向を変更することを示している。スピーカーの所定方向を変更する方法については特に限定するものではなく、人がスピーカーを持ち上げるなどしてスピーカーの方向を変更しても良いし、機械的にスピーカーの方向を変更可能とするよう構成しても良い。
【００２１】
図３に、スピーカー方向変更ステップの概要を示す。図３（ａ）に示すように、全指向性スピーカー２ａを使用すると、スピーカーを中心に全方向に対して音が出力される（出力される音の方向５）。すると、全指向性スピーカーから試験音を一度だけ出力することにより、全方向に試験音を出力した場合のインパルス応答を測定することができる。一方、図３（ｂ）に示すように、本発明のインパルス応答測定方法に用いるスピーカー２は指向性を有しており、スピーカーから出力される音は一定の方向に限定される。すると、スピーカーから試験音を出力した場合に、全方向に試験音を出力した場合のインパルス応答を測定することはできないが、スピーカー方向変更ステップにおいてスピーカーの指向性の方向を変更することにより、全方向に試験音を出力した場合のインパルス応答を測定するというのが、本発明の特徴である。
【００２２】
（ピッチ角変更サブステップ）
従って、スピーカー方向変更ステップは、地面とスピーカー中心軸とがなす角度であるピッチ角を変更するピッチ角変更サブステップ（Ｓ５−１）を含んでいても良く、スピーカー方向変更ステップにより、スピーカーから出力される音がスピーカーを中心に全方向に出力されるようにして、それぞれの方向でインパルス応答を測定する。
【００２３】
なお、スピーカーから出力される音を全方向に出力するとは、出力される音が全ての方向に出力されることを示しており、全方向に対して均等にスピーカーから出力される音が出力されるように、スピーカーの方向を変更することが好ましい。従って、例えばスピーカーの方向を変更する場合に、スピーカーの指向性の中心方向を、スピーカーを中心とした仮想正多面体６（図３に示す例では正十二面体）の各面の中心７の方向に向けて、インパルス応答を測定するように構成しても良い。かかる構成とすると、全方向に対して均等にスピーカーから出力される音が出力されるように構成することができる。なお、多面体としては正十二面体ではなく、正六面体を用いることも好適である。ただし、必ずしも全ての方向に音が出力される必要はなく、目的によってはマイクロフォンに対して特定の２方向（例えばスピーカーからマイクロフォンに向かう方向に対して左右の２方向）に対してスピーカーから音を出力する構成として、室内の横方向からの反射音を強調して収音しても良い。また、さらに特定の楽器の指向性と近似するようにスピーカーの向きを構成することも可能である。この場合、その特定の楽器の指向性を模擬するようにインパルス応答を計測することが可能となり、あたかもその音源位置で実際にその楽器を演奏しているのと等しい残響を付加することができ、よりリアルで臨場感のある音作りが可能となる。
【００２４】
（点対称サブステップ）
ここで、スピーカー方向変更ステップは、方向変更後のスピーカーと方向変更前のスピーカーとが点対称の位置を保てる点を中心として回転して方向を変更する点対称サブステップ（Ｓ５−２）を含んでいることが好ましい。すなわち、スピーカー方向変更ステップにおいてスピーカーの方向を変更する際に、スピーカーがどの方向を向いている場合も、別の方向を向いているスピーカーと点対称の位置を保てる点が存在するように、スピーカーの方向を変更することが好ましい。例えば、方向変更後のスピーカーと方向変更前のスピーカーとが点対称の関係にない場合、スピーカーの方向の変更前後で、スピーカーから出力される音の出力位置がずれることとなる。すると、スピーカーの各方向ごとのインパルス応答を重ねあわせて室内のインパルス応答を測定する場合に、マイクロフォンにより測定される波形が複数に分離してしまうこととなり、精度の良いインパルス応答を測定することができない。
【００２５】
「方向変更後のスピーカーと方向変更前のスピーカーとが点対称の位置を保てる点」として、特に限定するものではないが、例えば音響中心の点を採用しても良い。「音響中心」とは、スピーカーから放射される音が球面波であるとして、その中心点のことを示している。図４（ａ）に示すように、室内１に配置されたスピーカー２から放射される音が球面波７であると仮定して、球面波の音響中心８を中心にスピーカーの方向を変更する構成とすると、スピーカーの方向を変更した場合にも、スピーカーから出力される音の音響中心がずれることがないため、スピーカーの各方向ごとのインパルス応答を重ねあわせて室内のインパルス応答を測定したとしても、波形が複数に分離することなく、精度の良いインパルス応答を測定することができる。しかしながら、図４（ｂ）に示すように、「方向変更後のスピーカーと方向変更前のスピーカーとが点対称の位置を保てる点」として、音響中心ではなく任意に設定した点９であっても、任意に設定した点を仮想的な音響中心とすることも可能である。
【００２６】
（スピーカー変更ステップ）
なお、本発明のインパルス応答測定方法は、配置されたスピーカーを出力帯域特性が異なる他のスピーカーに変更して配置しなおすスピーカー変更ステップをさらに有していても良い。「出力帯域特性」とは、スピーカーが出力することができる周波数のことを示している。例えば一度に全ての出力帯域のインパルス応答を測定しようとすると、高音域の出力に優れたスピーカーを用いた場合には低音域のインパルス応答の精度が減少し、低音域の出力に優れたスピーカーを用いた場合には高音域のインパルス応答の精度が減少してしまうという問題点が生じる。従って、スピーカー変更ステップにおいてそれぞれの出力帯域の出力に優れたスピーカーを用いてインパルス応答を測定することにより、インパルス応答の測定精度を向上させることができる。
【００２７】
なお、スピーカー変更ステップにおいてスピーカーを変更する場合に、変更前と変更後においてスピーカーを配置する所定位置は同一とすることが好ましい。例えば、変更前と変更後とでスピーカーの所定位置が異なっていると、それぞれのスピーカーを用いて測定されるインパルス応答が時間的にずれることとなり、インパルス応答の測定精度を落としてしまう要因になる。スピーカーは出力帯域特性ごとにそのサイズが異なる場合もあるが、その場合にはスピーカーの音の出力の中心点が、変更前と変更後とで同一となるようにすることが好ましい。
【００２８】
（インパルス応答の取得）
上述したインパルス応答測定方法により測定された、スピーカーの各方向ごとのインパルス応答は、例えばパソコンに記録され、方向ごとに測定されたインパルス応答を重ね合わせることにより、室内のインパルス応答を取得することができる。なお、重ね合わせを行う際に、スピーカーの所定方向の角度に応じて測定されたインパルス応答に重み付けを行いながら重ね合わせを行っても良い。その場合には、測定時のスピーカーの方向と、かかる方向にて測定されたインパルス応答とが関連付けてパソコンに保持されることが好ましい。
【００２９】
（残響付音源の製造方法）
上述したインパルス応答測定方法により測定されたインパルス応答を、残響が付加されていない音源に付加することにより、残響付音源とすることができる。例えば、デジタルコンテンツにより制作される音源には通常残響が付加されていないが、測定されたインパルス応答を音源に付加することにより、臨場感のある音源とすることができる。なお、音源に残響を付加する方法として、例えば一般的に使用されているように、測定されたインパルス応答と、残響が付加されていない音源とを畳み込むことにより行われても良い。畳み込みの方法としては、フーリエ変換などを用いることが出来る。
【実施例１】
【００３０】
本実施例において、本発明のインパルス応答測定方法を用いて行った室内のインパルス応答測定方法の結果を示す。本実施例において、マイクとスピーカーの距離は１．０メートルとした。また、スピーカーの音響中心を固定するために、下げ振り子をスピーカーのホーン面の正面に設置し、スピーカーを回転させる際に参考にした。なお、本発明のインパルス応答測定方法との比較例として、十二面体スピーカーを用いた測定も行い、測定されたインパルス応答について比較を行った。
【００３１】
図５（ａ）に示すのは、本発明のインパルス応答測定方法に基づいて、スピーカーを各方向に向けた際にマイクにて測定されたインパルス応答の測定結果である。本測定において、スピーカーの方向として、スピーカーに対してマイクの方向を前とした時に、左（スピーカーの方向を水平方向に９０度左に回転）、後（スピーカーの方向を水平方向に１８０度回転）、右（スピーカーの方向を水平方向に９０度右に回転）、上（スピーカーの方向を鉛直方向に９０度上に回転）の５つの方向を使用して、インパルス応答の測定を行った。なお、グラフの横軸は時間を、縦軸は検出された波形の振幅を示している。
【００３２】
図５（ｂ）の上の図に示すのは、図５（ａ）に示す各方向にて測定されたインパルス応答の波形を足し合わせることにより得られたインパルス応答であり、下の図に示すのは、従来技術である十二面体スピーカーを用いて測定したインパルス応答である。十二面体スピーカーを用いてインパルス応答を測定した場合、十二面体スピーカーを構成する各スピーカーユニットから出力される音源は、それぞれが時間的にずれてマイクロフォンに到達するため、マイクロフォンにより測定される波形がインパルス状にならず、複数に分離してしまっている。一方、本発明のインパルス応答測定方法を用いてインパルス応答を測定した場合、スピーカーは単一であるから、スピーカーユニットから出力される音源が時間的にずれてマイクロフォンに到達することがなく、マイクロフォンにより測定される波形が一つのインパルス状の波形となっている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】インパルス応答測定方法の処理の流れの一例を示す図
【図２】インパルス応答の測定の概要を示す図
【図３】スピーカー方向変更ステップの概要を示す図
【図４】点対称サブステップの例を示す図
【図５】測定されたインパルス応答について示す図
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ１：スピーカー配置ステップ
Ｓ２：マイクロフォン配置ステップ
Ｓ３：試験音出力ステップ
Ｓ４：記録ステップ
Ｓ５：スピーカー方向変更ステップ
Ｓ６：スピーカー変更ステップ
Ｓ５−１：ピッチ角変更サブステップ
Ｓ５−２：点対称サブステップ
【図１】
2017090589.tif 000003
【図２】
2017090589.tif 000004
【図３】
2017090589.tif 000005
【図４】
2017090589.tif 000006
【図５】
2017090589.tif 000007