JPH06113387A - 音源観測用音像可視化装置 - Google Patents

音源観測用音像可視化装置

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JPH06113387A
JPH06113387A JP4256353A JP25635392A JPH06113387A JP H06113387 A JPH06113387 A JP H06113387A JP 4256353 A JP4256353 A JP 4256353A JP 25635392 A JP25635392 A JP 25635392A JP H06113387 A JPH06113387 A JP H06113387A
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JP
Japan
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sound
sound source
parabolic reflector
observation
microphone array
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Application number
JP4256353A
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English (en)
Inventor
Yutaka Nakamura
豊 中村
Atsushi Saida
淳 齋田
Kenji Tomita
健司 富田
Taro Takizawa
太朗 滝沢
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Railway Technical Research Institute
Original Assignee
Railway Technical Research Institute
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で、しかも確実に音源を観測し、
音像を可視化することができるとともに、観測対象物の
保守にも役立てることができる音源観測用音像可視化装
置を提供する。 【構成】 音源を有する観測対象物と、この観測対象物
と対向するパラボラ反射器1と、このパラボラ反射器1
の焦平面上に配置されるマイクロホンアレイ2と、この
マイクロホンアレイ2の出力信号に基づいてパラボラ反
射器1の前方にある音圧の空間的分布を連続的に2次元
画像に変換する表示装置とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音源等の音圧の空間的
分布を、連続的に2次元画像に変換する音源観測用音像
可視化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、音圧分布を測定するのに、マイ
クロホンを対象面内で移動させることにより走査する方
法が用いられてきた。この方法を用いる場合には、大き
な装置が必要であり、また、マイクロホンで走査するた
め、リアルタイムで計測することができない、などの欠
点があった。
【0003】この他にも、指向性の高いマイクロホンを
一列に並べたり、×字型に並べたりする方法を用いるこ
ともある。また、パラボラ面を有するステレオマイクロ
ホン装置としては、特開昭52−33720号公報や特
開昭52−38213号公報に開示され、パラボラ面を
有する医用集音マイクロフォンが、特開昭53−892
91号公報として開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の方法では、データ処理部分が大がかりになり、
また、観測する範囲が非常に限定されたものになる。ま
た、広範囲にわたって観測するためには、多数機器を設
置しなければならない等の問題があった。また、パラボ
ラ面を有するマイクロホン装置の場合は、収音又は集音
を行うために用いられるに過ぎない。
【0005】本発明は、上記問題点を解決するために、
簡単な構成で、しかも確実に音源を観測し、音像を可視
化することができるとともに、観測対象物の保守にも役
立てることができる音源観測用音像可視化装置を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、音源観測用音像可視化装置において、音
源を有する観測対象物と、該観測対象物と対向するパラ
ボラ反射器と、該パラボラ反射器の焦平面上に配置され
るマイクロホンアレイと、該マイクロホンアレイの出力
信号に基づいて前記パラボラ反射器の前方にある音圧の
空間的分布を連続的に2次元画像に変換する表示装置と
を設けるようにしたものである。
【0007】また、音源を有する観測対象物と、該観測
対象物と対向するパラボラ反射器と、該パラボラ反射器
の焦平面上に配置されるマイクロホンアレイと、該マイ
クロホンアレイの出力信号に基づいて前記パラボラ反射
器の前方にある音圧の空間的分布を連続的に2次元画像
に変換する表示装置と、該表示装置による表示データを
記憶する記憶装置と、その表示データを基準データと比
較し、異同を判定する装置とを設けるようにしたもので
ある。
【0008】
【作用】本発明によれば、空間的に分布している観測対
象物とその周辺の音を、パラボラ反射器によって、焦平
面に2次元配列した小さなマイクロホンアレイで集め
る。この場合は、観測対象物が無限遠にあると考えられ
るが、マイクロホンアレイの設置位置を、パラボラ反射
器の面に対して前後に移動させることにより、特定の観
測対象物までの距離に対する結像面に、マイクロホンア
レイを設置することが可能となり、観測対象物に対する
音圧の空間的分布を測定することができる。
【0009】その結果、観測対象物とその周辺の音圧分
布が、2次元配列されたマイクロホンアレイにより略直
接的に2次元音圧分布に変換される。この2次元音圧分
布をLEDを用いたインジケータや、CRTディスプレ
イ等を用いることにより、容易に観測対象物とその周辺
の音圧の、空間的な分布状況を可視化できる。また、鉄
道車両を観測対象物として、その音源の経時変化を監視
することにより、保守に役立てることができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す音
源観測用音像可視化装置の概略側面図、図2はその音源
観測用音像可視化装置の概略正面図、図3はその音源観
測用音像可視化装置のマイクロホンアレイの概略平面
図、図4はその音源観測用音像可視化装置の表示部の概
略平面図である。
【0011】図1及び図2に示すように、パラボラ反射
器1はスタンド4に取り付けられており、マイクロホン
アレイ2は、マイクロホンスタンド3を介してこのパラ
ボラ反射器1の焦平面上に配置される。ここで、パラボ
ラ反射器1のスタンド4への取り付け部に調整部材(首
振り機構)5を設け、この調整部材5により、パラボラ
反射器1の仰角、俯角を調整することができ、パラボラ
反射器1が観測対象物の音源に正面が向くようにセット
することができる。つまり、この調整部材5により、パ
ラボラ反射器1は首を振ることができ、パラボラ反射器
1を観測する観測対象物の向きに合わせることにより、
任意の観測対象物に対する音圧の空間的分布を観測する
ことができる。
【0012】また、マイクロホンアレイ2を支持するマ
イクロホンスタンド3に調整部材6を設け、この調整部
材6により、マイクロホンアレイ2の位置を調整して、
音圧の分布を確実に検知できるようにセットすることが
できる。すなわち、調整部材6を調節することにより、
マイクロホンアレイ2を、観測対象物が無限遠にある場
合には焦平面に、特定の観測対象物までの距離がわかっ
ている場合には、その距離に対する結像面に合わせるこ
とができる。
【0013】マイクロホンアレイ2には、図3に示すよ
うに、マイクロホン15が2次元のマトリックス状に設
置されている。ただし、これは、観測する対象物によっ
ては1次元の直線的配置にしてもよい。更に、マイクロ
ホンアレイ2の出力信号は、図2に示すように、音像表
示装置10へと入力される。つまり、マイクロホンアレ
イ2の出力信号は、インターフェース11を介して、図
4に示すように、表示部としてのLEDアレイ20(C
RTディスプレイでもよい)へ送られる。
【0014】そこで、マイクロホンアレイ2の出力信号
は、インターフェース11を介してそれと略対応したL
EDアレイ20のLED25を駆動し、マイクロホンア
レイ2に対応する表示部20の光の強弱によって、音源
の強度の空間的分布を検知することができる。ここで、
LEDの配列は、図4に示すように、2次元的配置でな
くとも、図5に示すように、LEDアレイ30は、LE
D31を横方向へ直線的に配置したり、または、図6に
示すように、LEDアレイ40はLED41を縦方向へ
直線的に配置するようにしてもよい。
【0015】なお、このような直線的表示を行う場合に
は、マイクロホンアレイをマトリックス状に配置せず、
地表面に対して水平方向又は垂直方向に、直線状に配置
することをもって足りることは言うまでもない。図7は
本発明の他の実施例を示す鉄道車両の音源の観測を行う
音源観測用音像可視化装置の全体構成図である。
【0016】この実施例では、鉄道車両が観測対象物で
あり、鉄道車両56には支柱58に架けられる饋電線5
7から給電され、軌道上を走行する。この鉄道車両56
の走行時の騒音の音圧の分布を、前記した音源観測用音
像可視化装置、つまり、スタンド54に取り付けられた
パラボラ反射器51と、このパラボラ反射器51にマイ
クロホンスタンド53により支持され、パラボラ反射器
51の焦平面上に配置されるマイクロホンアレイ52に
より、鉄道車両56の走行時の騒音の音圧の分布を検知
する。
【0017】検知された音圧の分布データはインタフェ
ース61を介して、中央処理装置(CPU)62に統括
制御されて、観測装置60に読み込まれ、記憶装置65
に記憶されるとともに、表示部63により表示すること
ができる。また、音圧の分布データは、クロック発生器
64からのクロックに同期して、鉄道車両の通過時毎
に、記憶装置65に記憶することができる。
【0018】また、記憶装置65には予め基準となる音
圧の分布データが記憶されており、更新された鉄道車両
の音圧の分布データとその基準となる音圧の分布データ
が、比較部66において比較されて、その異同を判定す
ることができる。鉄道車両の通過時毎に、記憶される音
圧の分布データは記憶装置65に順次記憶させておき、
音圧の分布データの経時変化を監視することもできる。
【0019】以下、この鉄道車両の音源の観測を行う音
源観測用音像可視化装置の動作を図7及び図8を参照し
ながら説明する。まず、マイクロホンアレイ52によ
り、鉄道車両56の通過時の鉄道車両56の音圧分布の
検知を行う(ステップ)。次に、マイクロホンアレイ
52によって検知された音圧分布のデータを、観測装置
60に取り込み、音圧分布のデータを記憶する(ステッ
プ)。この記憶と共に、その音圧の空間的分布をLE
DアレイやCRTディスプレイに表示することができる
(ステップ)。
【0020】次いで、鉄道車両56の基準データ、つま
り、記憶装置65に予め記憶されている正常の走行時の
音圧の分布データを読み出して、今、記憶された音圧分
布のデータと比較して、その異同を判定する(ステップ
)。この場合、予め基準値と一定の許容値(閾値)を
設定しておき、検知された音圧の分布データがその許容
値をオーバーする場合には、異常と判断してアラームを
発生させる(ステップ)。
【0021】正常ダイヤでは鉄道車両の所定位置の通過
時間は略定まっており、時間対応で鉄道車両を特定する
ことができる。ダイヤが乱れた場合を考慮すると、鉄道
車両56が走行した際の、騒音の音圧の分布と、同時に
ビデオ等で鉄道車両の番号を撮影した画像を合わせて記
録することにより、容易に、鉄道車両56の特定と、騒
音の音源の分布を知ることができる。
【0022】このように構成することにより、鉄道車両
の異常音源、例えば、駆動モータの異常音、駆動モータ
の取り付け状態の異常音、レールの設置の異常音などを
観測し、監視することができる。また、本発明を用い
て、橋梁周辺の風速分布を観測することもできる。この
場合は、橋梁全体を見込むようにパラボラ反射器を向
け、橋梁の各部材から発生した風切音の強弱分布を把握
することにより、容易に風速の分布を知ることができ
る。
【0023】図9は本発明の更なる他の実施例を示す会
議場における音源観測用音像可視化装置の全体構成図で
ある。この実施例では、会議場80において、講演者が
講演台82で講演を行い、これに対して、発言者83が
質問をするような場合、前記した音源観測用音像可視化
装置70を講演台82の隅の方に設置する。つまり、パ
ラボラ反射器71はスタンド74に取り付けられてお
り、マイクロホンアレイ72は、マイクロホンスタンド
73を介してこのパラボラ反射器71の焦平面上に配置
される。図示しないが、マイクロホンアレイ72の出力
を表示装置で表示する。
【0024】このように、会議場に対応したパラボラ反
射器とマイクロホンアレイとをセットして、その会議場
における音源を把握するように構成することにより、例
えば、客席81における音源としての発言者83の位置
を容易に、しかも的確に知ることができる。なお、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の
範囲から排除するものではない。
【0025】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、音圧の分布を、1地点のみで観測することによ
り、正確にかつリアルタイムに観測することができる。
また、鉄道車両を観測対象物として、その音源の経時変
化を監視することにより、保守に役立てることができ
る。
【0026】更に、装置自体も構造が非常に簡便であ
り、移動することができるので、観測をするのに人手も
かからず、更に、装置の製作にもあまりコストがかから
ず、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す音源観測用音像可視化装
置の概略側面図である。
【図2】本発明の実施例を示す音源観測用音像可視化装
置の概略正面図である。
【図3】本発明の実施例を示す音源観測用音像可視化装
置のマイクロホンアレイの概略平面図である。
【図4】本発明の実施例を示す音源観測用音像可視化装
置の表示部の概略平面図である。
【図5】本発明の実施例を示す音源観測用音像可視化装
置の表示部の第1の変形例の概略平面図である。
【図6】本発明の実施例を示す音源観測用音像可視化装
置の表示部の第2の変形例の概略平面図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す鉄道車両の音源の観
測を行う音源観測用音像可視化装置の全体構成図であ
る。
【図8】本発明の他の実施例を示す鉄道車両の音源の観
測を行う音源観測用音像可視化装置の動作フローチャー
トである。
【図9】本発明の更なる他の実施例を示す会議場におけ
る音源観測用音像可視化装置の全体構成図である。
【符号の説明】
1,51,71 パラボラ反射器 2,52,72 マイクロホンアレイ 3,53,73 マイクロホンスタンド 4,54,74 スタンド 5,6 調整部材 10 音像表示装置 11,61 インターフェース 15 マイクロホン 20,30,40 LEDアレイ(表示部) 25,31,41 LED 56 鉄道車両 57 饋電線 58 支柱 60 観測装置 62 中央処理装置(CPU) 63 表示部 64 クロック発生器 65 記憶装置 66 比較部 70 音源観測用音像可視化装置 80 会議場 81 客席 82 講演台 83 発言者
フロントページの続き (72)発明者 滝沢 太朗 東京都国分寺市光町二丁目8番地38 財団 法人 鉄道総合技術研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)音源を有する観測対象物と、 (b)該観測対象物と対向するパラボラ反射器と、 (c)該パラボラ反射器の焦平面上に配置されるマイク
    ロホンアレイと、 (d)該マイクロホンアレイの出力信号に基づいて前記
    パラボラ反射器の前方にある音圧の空間的分布を連続的
    に2次元画像に変換する表示装置とを具備する音源観測
    用音像可視化装置。
  2. 【請求項2】 前記マイクロホンアレイを2次元配置す
    ることにより、前記観測対象物とその周辺の音圧の空間
    的分布を連続的に2次元画像に変換することを特徴とす
    る請求項1記載の音源観測用音像可視化装置。
  3. 【請求項3】 前記パラボラ反射器の仰角及び俯角の調
    整部材を具備する請求項1記載の音源観測用音像可視化
    装置。
  4. 【請求項4】 前記マイクロホンアレイを支持するマイ
    クロホンスタンドに該マイクロホンアレイの位置の調整
    部材を具備する請求項1記載の音源観測用音像可視化装
    置。
  5. 【請求項5】(a)音源を有する観測対象物と、 (b)該観測対象物と対向するパラボラ反射器と、 (c)該パラボラ反射器の焦平面上に配置されるマイク
    ロホンアレイと、 (d)該マイクロホンアレイの出力信号に基づいて前記
    パラボラ反射器の前方にある音圧の空間的分布を連続的
    に2次元画像に変換する表示装置と、 (e)該表示装置による表示データを記憶する記憶装置
    と、 (f)該表示データを基準データと比較し、異同を判定
    する装置とを具備することを特徴とする音源観測用音像
    可視化装置。
  6. 【請求項6】(a)音源を有する鉄道車両と、 (b)該鉄道車両と対向するパラボラ反射器と、 (c)該パラボラ反射器の焦平面上に配置されるマイク
    ロホンアレイと、 (d)該マイクロホンアレイの出力信号に基づいて前記
    パラボラ反射器の前方にある音圧の空間的分布を連続的
    に2次元画像に変換する表示装置と、 (e)該表示装置による表示データを記憶する記憶装置
    と、 (f)該表示データを基準データと比較し、異同を判定
    する装置とを具備することを特徴とする音源観測用音像
    可視化装置。
JP4256353A 1992-09-25 1992-09-25 音源観測用音像可視化装置 Pending JPH06113387A (ja)

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