JPH07168587A - Sound environment simulation device and sound environment analysis method - Google Patents
Sound environment simulation device and sound environment analysis methodInfo
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- JPH07168587A JPH07168587A JP5255938A JP25593893A JPH07168587A JP H07168587 A JPH07168587 A JP H07168587A JP 5255938 A JP5255938 A JP 5255938A JP 25593893 A JP25593893 A JP 25593893A JP H07168587 A JPH07168587 A JP H07168587A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 室内の音響特性のシミュレーション結果に基
づき、実際に則した臨場感ある音場再生を実現し、効率
的な音響設計、提案型営業を推進できるようにする。
【構成】 音環境疑似体験装置1は、音環境解析部1と
音場再生部2と出力部3とを備える。音環境解析部1
は、解析空間をいくつかの面に分割し、それら各分割面
の反射率と形態係数とを用いて反射音計算を行い、所定
音源から放射された音量が所定の受音点に到達する到達
音量時系列情報を算出する。音場再生部2において、イ
ンパルス応答計算部は、到達音量時系列情報をインパル
ス応答データに変換する。再生音生成部は、連動された
バーチャルリアリティ装置から入力される体験者の位置
情報に基づいて、ドライソースにインパルス応答を畳み
込むことによって再生音を生成してヘッドフォンに音声
を出力する。
(57) [Summary] [Purpose] To realize a realistic sound field reproduction based on the simulation results of the acoustic characteristics of the room, and to promote efficient acoustic design and proposal-based sales. [Structure] The sound environment simulation experience device 1 includes a sound environment analysis unit 1, a sound field reproduction unit 2, and an output unit 3. Sound environment analysis unit 1
Divides the analysis space into several planes, calculates the reflected sound using the reflectance and form factor of each divided plane, and reaches when the volume radiated from a predetermined sound source reaches a predetermined sound receiving point. Calculate volume time series information. In the sound field reproduction unit 2, the impulse response calculation unit converts the reached volume time series information into impulse response data. The reproduced sound generation unit generates a reproduced sound by convolving the impulse response with the dry source based on the position information of the experience person input from the linked virtual reality device, and outputs the sound to the headphones.
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、リスニングルームやコ
ンサートホール等の室内音響設計を行う際、コンピュー
タシミュレーションによって音響性能を予測し、体験に
よって確認することが可能な音環境疑似体験装置に関す
る。さらに、本発明は、空間の音響特性を解析するため
の室内音響解析方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound environment simulation experience device capable of predicting acoustic performance by computer simulation and confirming it by experience when designing a room acoustic such as a listening room or a concert hall. Furthermore, the present invention relates to a room acoustic analysis method for analyzing acoustic characteristics of a space.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、AV(オーディオ・ビジュアル)
関連機器の高機能・高性能化が著しく進展したことによ
って、良質の音楽や映像を一般家庭において広く楽しむ
ことが可能となってきている。特に、”ホームシアタ
ー”と呼ばれるように、家庭内でも映画館やコンサート
ホールと同様な臨場感あふれるムービーフィルムや音楽
を鑑賞することが流行しつつある。このために、一般の
家庭において、十分な音響設計や遮音設計を施した部屋
の設置が望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, AV (audio / visual)
Due to the remarkable progress in high functionality and high performance of related devices, it has become possible to widely enjoy high quality music and images in general households. In particular, it is becoming more and more popular to watch movie films and music that are as realistic as movie theaters and concert halls at home, as is called the "home theater." Therefore, in a general home, it is desired to install a room with sufficient acoustic design and sound insulation design.
【0003】しかしながら、実際の住宅環境を考慮する
と、専用のリスニングルームを設けることは困難であ
り、例えばリビングルームとリスニングルームとを兼用
させることが現実的である。そこで、今後は、種々の家
具や電子機器が配置されるリビングルームの居住性や美
観も考慮し、リビングルーム等を十分な音響設計、遮音
設計を施した空間として実現する要求が高まる傾向にあ
る。However, considering the actual housing environment, it is difficult to provide a dedicated listening room. For example, it is realistic to use the living room and the listening room together. Therefore, in the future, there is an increasing demand for realizing a living room as a space with sufficient acoustic design and sound insulation design in consideration of livability and aesthetics of a living room where various furniture and electronic devices are arranged. .
【0004】従来、音響設計は、設計対象の室の音響特
性データを求め、これに基づいて室の仕様を評価するこ
とが行われている。そして、音響特性データの算出方法
として、実験的手法や解析的手法が用いられていた。実
験的手法としては、例えば、実際の部屋のモデルを作成
し、このモデル室内においてインパルス応答データを直
接実測して音響特性を求める方法がある。しかし、この
手法は、作業工数や費用の観点から一般家庭用に普及さ
せることは困難である。Conventionally, in acoustic design, acoustic characteristic data of a room to be designed is obtained, and the specification of the room is evaluated based on the acoustic characteristic data. Then, as a method of calculating the acoustic characteristic data, an experimental method or an analytical method has been used. As an experimental method, for example, there is a method of creating a model of an actual room and directly measuring impulse response data in the model room to obtain acoustic characteristics. However, it is difficult to disseminate this method to general households from the viewpoint of work man-hours and costs.
【0005】また、解析的手法としては、コンピュータ
シュミレーションによる音響特性を求める方法がある。
この方法は、多様な条件に応じた出力が得られること、
精密な解析が可能なこと、出力結果の加工が容易なこ
と、及び設計作業へのフィードバックが容易なこと等か
ら、近年、急速に実用化されている。室内音場解析の3
次元コンピュータシミュレーションは、音の波動性を考
慮した数値解析法と、波動性を無視した幾何音響理論に
基づく解法とに大別される。As an analytical method, there is a method of obtaining acoustic characteristics by computer simulation.
This method can obtain output according to various conditions,
It has been rapidly put into practical use in recent years because of its capability of precise analysis, easy processing of output results, and easy feedback to design work. Room sound field analysis 3
The two-dimensional computer simulation is roughly divided into a numerical analysis method that considers the wave nature of sound and a solution method based on the geometrical acoustic theory that ignores the wave nature.
【0006】数値解析法の代表的な方法は、有限要素法
(FEM)あるいは境界要素法(BEM)である。FE
MやBEMは、定常音場の支配方程式であるヘルムホル
ツ方程式を解くことにより、音響固有モードや音圧分布
を計算する手法である。この方法は、音の波動性を考慮
していることによって回折現象や干渉現象を解析するこ
とができるが、エコータイムパターン計算等の非定常計
算が困難であるという問題を有している。特に、高周波
の音を対象とする解析においては、計算に必要な格子数
が莫大となり、コンピュータのメモリが不足し、同時に
計算時間がかかり過ぎるため、実用上解析は不可能であ
った。A typical numerical analysis method is a finite element method (FEM) or a boundary element method (BEM). FE
M and BEM are methods of calculating the acoustic eigenmode and sound pressure distribution by solving the Helmholtz equation, which is the governing equation of the stationary sound field. This method can analyze the diffraction phenomenon and the interference phenomenon by considering the wave nature of the sound, but has a problem that unsteady calculation such as echo time pattern calculation is difficult. In particular, in the analysis of high-frequency sounds, the number of grids required for calculation becomes enormous, the memory of the computer is insufficient, and at the same time, it takes too much calculation time, so that the analysis is practically impossible.
【0007】一方、音線法や虚像法等の幾何音響的手法
は、壁面において音線が幾何的反射することを前提に計
算を行うものである。この方法は、数値解析法に比べて
メモリの制約による問題は生じないが、音の波長より短
い寸法の室内では、幾何的反射が正確に行われないた
め、計算精度が悪くなる。したがって、家庭用リスニン
グルームのような小空間における低周波数音の解析は困
難であった。また、音線の追跡計算が長時間に及ぶと、
計算量が膨大となることから、室内音響特性の重要な要
素である残響時間は、SabineやEyringの式
等を用いて近似されている。このために、機器や凹凸が
存在する複雑な空間を計算対象とした場合には、計算に
誤差が生じるという問題を有していた。On the other hand, the geometrical acoustic methods such as the sound ray method and the virtual image method are calculated on the assumption that the sound ray is geometrically reflected on the wall surface. This method does not cause a problem due to the memory limitation as compared with the numerical analysis method, but in a room having a size shorter than the wavelength of sound, the geometrical reflection is not accurately performed, so that the calculation accuracy is deteriorated. Therefore, it is difficult to analyze low frequency sounds in a small space such as a home listening room. Also, if the ray tracing calculation takes a long time,
Since the amount of calculation becomes enormous, the reverberation time, which is an important element of the room acoustic characteristics, is approximated using the Sabine or Eyring equations. For this reason, there is a problem that an error occurs in the calculation when a device or a complicated space where unevenness is present is targeted for calculation.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】さらに、最近では、音
響特性データに基づいて音場を再現し、人に試聴させる
ことによって室内の音環境を疑似体験させることを意図
した音環境疑似体験装置と称されるものが実現されてい
る。広義の疑似体験装置として、例えば、実際のモデル
空間を設置し、その内部に配置したスピーカから音を出
力して体験者に試聴させるシステムがある。しかし、こ
のようなシステムは、家庭用としては不適当である。Furthermore, recently, a sound environment simulation experience device intended to simulate a sound environment in a room by reproducing a sound field based on acoustic characteristic data and making a person listen to the sound field is provided. What is called is realized. As a pseudo experience device in a broad sense, there is, for example, a system in which an actual model space is installed, and a speaker arranged inside the device outputs sound to allow an experience person to listen to it. However, such a system is not suitable for home use.
【0009】他の疑似体験装置がUSP4,731,84
8に示されている。この装置は、入力したオーディオ信
号に残響効果を加味して出力信号を生成し、ヘッドフォ
ンに再生出力するものである。この装置においては、遅
延回路を用いてオーディオ信号から分流した信号を反射
音の時間遅れを加味した残響信号として生成し、入力信
号とこの残響信号とを合成して信号を出力する。しかし
ながら、この装置は、高次の反射音を考慮していないた
めに、実際の音と比較して、違和感を感じることがあ
る。また、仮想音源や体験者の位置等の情報は、指示デ
ータとして操作者が入力する必要があり、再生動作の即
時性に欠けるとともに、対象空間に形状的制約があると
いう問題があった。Another pseudo experience device is USP 4,731,84
8 is shown. This device generates an output signal by adding a reverberation effect to an input audio signal and reproduces and outputs it to a headphone. In this device, a signal branched from an audio signal is generated as a reverberation signal in which a time delay of a reflected sound is added using a delay circuit, and an input signal and this reverberation signal are combined to output a signal. However, since this device does not consider the high-order reflected sound, it may feel strange compared with the actual sound. Further, information such as the virtual sound source and the position of the experience person needs to be input by the operator as instruction data, and there is a problem that the immediacy of the reproducing operation is lacking and the target space has a geometrical constraint.
【0010】従って、本発明の目的は、実際の部屋やモ
デルを使用することなく、任意の空間内での音環境を再
現することが可能な音環境疑似体験装置を提供すること
である。また、本発明の他の目的は、体験者が移動した
り、頭の向きを変えたりした場合の音響特性の変化を考
慮した再生音の生成が可能な音環境疑似体験装置を提供
することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a sound environment simulation experience device capable of reproducing a sound environment in an arbitrary space without using an actual room or model. Another object of the present invention is to provide a sound environment simulating experience device capable of generating a reproduced sound in consideration of a change in acoustic characteristics when a user moves or changes a head direction. is there.
【0011】さらに、本発明の他の目的は、高次回反射
音の影響を考慮した室内音響特性の算出が可能な音環境
解析方法を提供することである。Another object of the present invention is to provide a sound environment analysis method capable of calculating a room acoustic characteristic in consideration of the influence of a high-order reflected sound.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る音
環境疑似体験装置は、解析対象の空間に関する条件を用
いて幾何音響学的手法によって前記解析対象空間のエコ
ータイムパターンを算出するエコータイムパターン算出
手段と、エコータイムパターン算出手段によって算出さ
れたエコータイムパターンを用いて各周波数帯域毎の応
答を算出し、応答を合成することによってインパルス応
答を算出するインパルス応答算出手段と、無響音の音源
データにインパルス応答算出手段によって算出されたイ
ンパルス応答を畳み込んで再生音データを生成する再生
音生成手段と、再生音生成手段によって生成された再生
音データを音声に変換して出力する出力手段とを備えて
いる。According to another aspect of the present invention, there is provided an acoustic environment simulating experience device for calculating an echo time pattern of a space to be analyzed by a geometric acoustic method using a condition relating to a space to be analyzed. A time pattern calculating means, an impulse response calculating means for calculating a response for each frequency band using the echo time pattern calculated by the echo time pattern calculating means, and calculating an impulse response by combining the responses; Reproduced sound generating means for generating reproduced sound data by convolving the sound source data of the sound with the impulse response calculated by the impulse response calculating means, and the reproduced sound data generated by the reproduced sound generating means are converted into voice and output. And output means.
【0013】請求項2の発明に係る音環境疑似体験装置
は、請求項1の発明に対し、エコータイムパターン算出
手段が、さらに、解析対象空間の形状、壁面の物性デー
タ等の解析条件データを受け取り、壁面を所定の区画に
区分することによって分割解析面を設定するとともに、
音源及び受音点を解析対象空間内の任意の位置に設定す
る解析データ設定手段と、解析対象空間内の任意の位置
に設定した音源から放射される放射音の受音点への到達
音の音量の時系列データを算出する時系列データ算出手
段と、時系列データ算出手段が算出した到達音の音量の
時系列データに対して所定の補間操作を施してエコータ
イムパターンに変換するデータ変換手段とを備えてい
る。In the sound environment simulation experience apparatus according to the invention of claim 2, in addition to the invention of claim 1, the echo time pattern calculation means further includes analysis condition data such as the shape of the space to be analyzed and the physical property data of the wall surface. Receive and set the division analysis surface by dividing the wall surface into predetermined sections,
Analysis data setting means for setting the sound source and the sound receiving point at an arbitrary position in the analysis target space, and the arrival sound of the radiated sound emitted from the sound source set at the arbitrary position in the analysis target space to the sound receiving point. Time-series data calculation means for calculating time-series data of volume, and data conversion means for performing a predetermined interpolation operation on the time-series data of volume of arrival sound calculated by the time-series data calculation means to convert into an echo time pattern It has and.
【0014】請求項3の発明に係る音環境疑似体験装置
は、請求項2の発明に対し、音場再生手段が、さらに、
無響音の音源データを入力するためのドライソース入力
手段と、頭部伝達関数データを格納する頭部伝達関数格
納手段と、ドライソース入力手段から入力された音源デ
ータにインパルス応答算出手段によって算出されたイン
パルス応答と、頭部伝達関数格納手段から読み出した頭
部伝達関数とを畳み込むことによって再生音データを生
成する再生音生成手段とを備えている。In the sound environment simulation experience device according to the invention of claim 3, in addition to the invention of claim 2, the sound field reproducing means further comprises:
Dry source input means for inputting anechoic sound source data, head related transfer function storage means for storing head related transfer function data, and impulse response calculation means for sound source data input from the dry source input means And a reproduced sound generation means for generating reproduced sound data by convolving the impulse response thus generated and the head related transfer function read from the head related transfer function storage means.
【0015】請求項4の発明に係る音環境疑似体験装置
は、請求項3の発明に対し、音場再生手段が、さらに、
解析対象空間内における体験者の頭部の位置又は頭部の
向きの内の少なくとも一方の情報を検出する位置情報検
出手段を備えており、再生音生成手段は、位置情報検出
手段が検出した位置情報に該当するインパルス応答と頭
部伝達関数とを抽出して音源データに畳み込む。In the sound environment simulation experience device according to the invention of claim 4, in addition to the invention of claim 3, the sound field reproducing means further comprises:
A position information detecting means for detecting information of at least one of the position of the head of the experience person and the direction of the head in the analysis target space is provided, and the reproduced sound generating means has the position detected by the position information detecting means. The impulse response and the head related transfer function corresponding to the information are extracted and convoluted with the sound source data.
【0016】請求項5の発明に係る音環境疑似体験装置
は、請求項1の発明に対し、さらに、頭部伝達関数を格
納する頭部伝達関数格納手段と、インパルス応答算出手
段によって求められたインパルス応答と頭部伝達関数格
納手段から読み出した頭部伝達関数とを畳み込むことに
よって頭部の方向毎に合成応答を算出する合成応答生成
手段と、無響音の音源データに合成応答生成手段によっ
て算出された合成応答を畳み込むことによって再生音デ
ータを生成する前記再生音生成手段とを備えている。In addition to the invention of claim 1, the sound environment simulation experience device according to the invention of claim 5 is further obtained by a head related transfer function storing means for storing a head related transfer function and an impulse response calculating means. The impulse response and the head related transfer function read from the head related transfer function storing means are convoluted to calculate a combined response for each head direction, and a combined response generating means for anechoic sound source data. And the reproduced sound generating means for generating reproduced sound data by convolving the calculated combined response.
【0017】請求項6の発明に係る音環境疑似体験装置
は、無響音の音源データにインパルス応答データを畳み
込むことによって再生音データを生成する音場再生手段
と、音場再生手段によって生成された再生音データを音
声に変換して出力する出力手段とを備えている。請求項
7の発明に係る音環境疑似体験装置は、請求項6の発明
に対し、音場再生手段が、さらに、無響音の音源データ
を入力するためのドライソース入力手段と、頭部伝達関
数データを格納する頭部伝達関数格納手段と、解析対象
空間内における体験者の頭部の位置又は頭部の向きの内
の少なくとも一方の情報を検出する位置情報検出手段
と、位置情報検出手段が検出した位置情報に該当するイ
ンパルス応答と頭部伝達関数とを抽出して音源データに
畳み込むことによって再生音データを生成する再生音生
成手段とを備えている。According to the sixth aspect of the sound environment simulating device, the sound field reproducing means for generating reproduced sound data by convoluting the impulse response data into the anechoic sound source data, and the sound field reproducing means. And output means for converting the reproduced sound data into sound and outputting the sound. In the sound environment simulation experience device according to the invention of claim 7, in addition to the invention of claim 6, the sound field reproducing means further comprises dry source input means for inputting anechoic sound source data, and head transmission. Head-related transfer function storing means for storing function data, position information detecting means for detecting information on at least one of the position of the head and the orientation of the head of the experiencer in the analysis target space, and position information detecting means And a reproduced sound generating means for generating reproduced sound data by extracting an impulse response and a head related transfer function corresponding to the position information detected by the sound source data and convolving the convolution with the sound source data.
【0018】請求項8の発明に係る音環境解析装置は、
解析対象の解析空間の形状、大きさ等の室情報を入力す
る室情報入力手段と、音源の位置、音圧等の音源情報を
入力する音源情報入力手段と、受音点の数、位置等の受
音点情報を入力する受音点情報入力手段と、解析空間を
構成する面を解析すべき所定面数に分割する解析面分割
手段と、解析空間に配置された音源から反射される音線
が解析空間の所定受音点に直接あるいは分割面に反射し
つつ到達する音量をその到達時間毎に所定の時間間隔を
持ってグループ化を行うことにより、受音点における到
達音量の時系列情報を求める時系列情報算出手段と、所
定の受音点でのグループ化した到達音量を、その時間間
隔内に到達する音線数を持って各グループ毎に平均化す
ることにより音場再生を可能とする音場再生用データに
変換する音場再生用データ変換手段とを備えている。A sound environment analyzing apparatus according to the invention of claim 8 is
Room information input means for inputting room information such as shape and size of analysis space to be analyzed, sound source information input means for inputting sound source information such as sound source position and sound pressure, number of sound receiving points, position, etc. Sound receiving point information inputting means for inputting sound receiving point information, analysis plane dividing means for dividing a surface forming an analysis space into a predetermined number of surfaces to be analyzed, and sound reflected from a sound source arranged in the analysis space. The time series of the reached sound volume at the sound receiving point by grouping the sound volume at which the line arrives at the predetermined sound receiving point in the analysis space directly or while reflecting on the dividing surface with a predetermined time interval for each arrival time. Sound field reproduction is performed by averaging, for each group, the time-series information calculation means for obtaining information, and the reached sound volume grouped at a predetermined sound receiving point with the number of sound rays reaching within the time interval. Sound field reproduction that converts into data for possible sound field reproduction And a data conversion unit.
【0019】請求項9の発明に係る音環境解析装置は、
解析対象の解析空間の形状、大きさ等の室情報を入力す
る室情報入力手段と、音源の位置、音圧等の音源情報を
入力する音源情報入力手段と、受音点の数、位置等の受
音点情報を入力する受音点情報入力手段と、解析空間を
構成する面を解析すべき所定面数に分割する解析面分割
手段と、解析空間に配置された音源から反射される音線
が解析空間の所定受音点に直接あるいは分割面に反射し
つつ到達する音量をその到達時間毎に所定の時間間隔を
持ってグループ化を行うことにより、受音点における到
達音量の時系列情報を求める時系列情報算出手段と、所
定の受音点でのグループ化した到達音量を、その時間間
隔内に到達する音線数を持って各グループ毎に平均化す
ることにより音場再生を可能とする音場再生用データに
変換する音場再生用データ変換手段と、平均化した各グ
ループの音量を時間軸に対して補間を行う音場再生用デ
ータ補間手段とを備えている。A sound environment analyzing apparatus according to the invention of claim 9 is
Room information input means for inputting room information such as shape and size of analysis space to be analyzed, sound source information input means for inputting sound source information such as sound source position and sound pressure, number of sound receiving points, position, etc. Sound receiving point information inputting means for inputting sound receiving point information, analysis plane dividing means for dividing a surface forming an analysis space into a predetermined number of surfaces to be analyzed, and sound reflected from a sound source arranged in the analysis space. The time series of the reached sound volume at the sound receiving point by grouping the sound volume at which the line arrives at the predetermined sound receiving point in the analysis space directly or while reflecting on the dividing surface with a predetermined time interval for each arrival time. Sound field reproduction is performed by averaging, for each group, the time-series information calculation means for obtaining information, and the reached sound volume grouped at a predetermined sound receiving point with the number of sound rays reaching within the time interval. Sound field reproduction that converts into data for possible sound field reproduction A data conversion unit, and a sound field reproduction data interpolation means for performing interpolation of the volume of each group were averaged with respect to the time axis.
【0020】請求項10の発明に係る音環境解析方法
は、解析対象の解析空間を構成する面をいくつかの面に
分割し、解析空間内の所定の音源より音線を放射し、分
割された各面に到達する音量を計算し、所定の音源から
放射された音がその面に至るまでの時間を求め、更にそ
の入射された音量に基づき、その面における反射音量を
計算し、さらに、この反射音量を新音源として、同様の
計算をすることによって、所定の受音点に到達する音の
時系列情報を求める音環境解析方法において、各分割面
における反射音量を計算する際、分割面による反射が所
定回数を超えた後は、入射してくる音を、所定の時間間
隔で累積し、その後その累積された音を一度に反射させ
ることとする。A sound environment analysis method according to a tenth aspect of the present invention divides a surface constituting an analysis space to be analyzed into several surfaces, radiates a sound ray from a predetermined sound source in the analysis space, and divides the surface. The volume that reaches each surface is calculated, the time until the sound radiated from a predetermined sound source reaches that surface is calculated, and the reflected volume on that surface is calculated based on the incident volume. In the sound environment analysis method that obtains time-series information of the sound reaching the predetermined sound receiving point by performing the same calculation using this reflected sound volume as a new sound source, when calculating the reflected sound volume at each divided surface, After the number of reflections due to is exceeded a predetermined number of times, incident sounds are accumulated at a predetermined time interval, and then the accumulated sounds are reflected at once.
【0021】請求項11の発明に係る音環境解析方法
は、請求項10の発明に対し、分割面における反射音量
が、所定の限界値以下になれば、その面からの反射をさ
せないことを特徴とする。請求項12の発明に係る音環
境解析方法は、請求項10または請求項11の発明に対
し、所定の時間間隔が、解析空間の残響時間の予測値に
基づき算出された所定の設定時間の前と後で異なってお
り、後の時間間隔は前の時間間隔より長いことを特徴と
する。The sound environment analysis method according to the invention of claim 11 is characterized in that, in contrast to the invention of claim 10, when the reflected sound volume on the divided surface is below a predetermined limit value, the sound is not reflected from the surface. And The sound environment analysis method according to the invention of claim 12 is different from the invention of claim 10 or 11 in that the predetermined time interval is before a predetermined set time calculated based on the predicted value of the reverberation time of the analysis space. And later is different, and the later time interval is characterized by being longer than the previous time interval.
【0022】請求項13の発明に係る音環境解析方法
は、請求項11または請求項12の発明に対し、全ての
反射音量が限界値以下になった際、各分割面の残存する
音エネルギーの一部又は全部を加算し、受音点における
音の時系列情報に足し込み、受音点に至る到達時間の遅
いものから早いものへ順に時系列情報を積分することを
特徴とする。The sound environment analysis method according to the invention of claim 13 is the same as that of claim 11 or claim 12, when all the reflected sound volumes are below the limit value, It is characterized in that some or all of them are added and added to the time-series information of the sound at the sound receiving point, and the time-series information is integrated in order from the earliest arrival time to the sound receiving point to the earliest arrival time.
【0023】請求項14の発明に係る音環境解析方法
は、解析対象空間の形状、壁面の物性データ等の解析条
件と、壁面を所定の区画に区分された分割解析面と、音
源と受音点とを設定する条件設定ステップと、音源から
放射された放射音が解析対象空間内の任意の位置に設定
された受音点に到達する到達音の音量の時系列データ
を、到達音が受音点に入射する方向毎に、および音源の
周波数帯域毎に算出する時系列データ算出ステップと、
到達音の音量の時系列データに所定の補間操作を施して
エコータイムパターンを算出するエコータイムパターン
算出ステップとを備えている。According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a sound environment analysis method, which includes analysis conditions such as a shape of a space to be analyzed, physical property data of a wall surface, a divided analysis surface in which the wall surface is divided into predetermined sections, a sound source and a sound receiving unit. The arrival sound receives the time-series data of the arrival sound volume at which the sound emitted from the sound source reaches the sound receiving point set at an arbitrary position in the analysis space. A time-series data calculation step of calculating for each direction incident on the sound point and for each frequency band of the sound source,
An echo time pattern calculation step of calculating an echo time pattern by performing a predetermined interpolation operation on the time series data of the volume of the arrival sound.
【0024】請求項15の発明に係る音環境解析方法
は、請求項14の発明に対し、時系列データ算出ステッ
プが、音源から放射される音線が直接受音点に到達する
直接音の音量データ算出ステップと、音源から放射され
る音線が分割解析面で反射する回数が所定回数以下の反
射音が他の分割解析面及び受音点に到達する低次反射音
の音量データ算出ステップと、音源から放射される音線
が分割解析面で反射する回数が所定回数以上の反射音が
受音点に到達する高次反射音の音量データを算出するス
テップと、受音点の音量データを所定の時間間隔毎にグ
ループ化して時系列データを算出するステップとを備え
ている。The sound environment analysis method according to the invention of claim 15 is the sound environment analysis method according to claim 14, wherein the time-series data calculation step is the volume of the direct sound in which the sound ray emitted from the sound source directly reaches the sound receiving point. A data calculation step, and a sound volume data calculation step for a lower-order reflected sound in which a sound ray radiated from a sound source is reflected by a divided analysis surface at a predetermined number of times or less and a reflected sound reaches other divided analysis surfaces and a sound receiving point. , The step of calculating the volume data of the higher-order reflected sound in which the reflected sound of which the number of times the sound ray radiated from the sound source is reflected by the divided analysis surface reaches the sound receiving point is a predetermined number or more, Calculating time series data by grouping at predetermined time intervals.
【0025】請求項16の発明に係る音環境解析方法
は、請求項15の発明に対し、高次反射音の音量データ
算出ステップが、低次反射音の音量データ算出ステップ
によって算出された分割解析面における音量データを所
定の時間間隔毎に積算して新たな音源を設定し、この音
源から放射される新たな放射音が到達する分割解析面へ
の到達音量を算出する処理を繰り返し行うことを特徴と
する。In the sound environment analysis method according to the sixteenth aspect of the present invention, in addition to the fifteenth aspect of the invention, the division analysis is performed in which the volume data calculation step for the high-order reflected sound is calculated in the volume data calculation step for the low-order reflected sound. It is possible to repeat the process of integrating the volume data on the surface at predetermined time intervals, setting a new sound source, and calculating the volume reached to the divided analysis surface where the new radiated sound emitted from this sound source arrives. Characterize.
【0026】請求項17の発明に係る音環境解析方法
は、解析対象空間内の任意の位置に設定した受音点にお
いて、各周波数帯域毎のエコータイムパターンを幾何音
響学的手法を用いて算出するステップと、エコータイム
パターンに各周波数帯域毎のバンドパスフィルタを畳み
込むことによって各周波数帯域毎の応答を算出して合成
することによってインパルス応答を算出するステップ
と、体験者の位置情報を検出するステップと、音源のド
ライソースを受け取り、ドライソースに対して、検出さ
れた位置情報に対応するインパルス応答及び頭部伝達関
数を畳み込むことによって再生音データを生成するステ
ップと、再生音データを音声に変換して出力するステッ
プとを備えている。In the sound environment analysis method according to the seventeenth aspect of the present invention, the echo time pattern for each frequency band is calculated using the geometrical acoustic method at the sound receiving point set at an arbitrary position in the analysis target space. And the step of calculating the impulse response by calculating and synthesizing the response for each frequency band by convoluting the bandpass filter for each frequency band in the echo time pattern, and detecting the position information of the experience person. And a step of receiving the dry source of the sound source and convolving the dry source with impulse response and head related transfer function corresponding to the detected position information, and generating the reproduced sound data into voice. And a step of converting and outputting.
【0027】請求項18の発明に係る音環境解析方法
は、請求項17の発明に対し、位置情報を検出するステ
ップが、位置情報として、体験者の移動位置と頭部の向
きの情報を検出することを特徴とする。請求項19の発
明に係る音環境解析方法は、請求項17の発明に対し、
位置情報を検出するステップが、位置情報として、体験
者の頭部の向きを検出することを特徴とする。In the sound environment analyzing method according to the eighteenth aspect of the present invention, the step of detecting position information in the seventeenth aspect of the invention detects the moving position and the head direction of the experiencer as the position information. It is characterized by doing. The sound environment analysis method according to the invention of claim 19 is the same as the invention of claim 17,
The step of detecting the position information is characterized by detecting the orientation of the head of the experiencer as the position information.
【0028】[0028]
【作用】請求項1の発明において、エコータイムパター
ン算出手段は、解析対象の空間に関する条件を用いて幾
何音響学的手法を用いて解析対象空間のエコータイムパ
ターンを算出する。インパルス応答算出手段は、この算
出されたエコータイムパターンを用いて各周波数帯域毎
の応答を算出し、さらに応答を合成することによってイ
ンパルス応答を算出する。再生音生成手段は、無響音の
音源データに算出されたインパルス応答を畳み込んで再
生音データを生成する。生成された再生音データは音声
に変換されて出力手段から音声出力される。According to the first aspect of the invention, the echo time pattern calculating means calculates the echo time pattern of the analysis target space by using the geometrical acoustic method using the condition relating to the analysis target space. The impulse response calculation means calculates the response for each frequency band using the calculated echo time pattern, and further calculates the impulse response by combining the responses. The reproduced sound generation unit convolves the calculated impulse response with the anechoic sound source data to generate reproduced sound data. The generated reproduction sound data is converted into voice and output as voice from the output means.
【0029】また、請求項2の発明において、エコータ
イムパターン算出手段の解析データ設定手段は、解析対
象空間の形状、壁面の物性データ等の解析条件データを
受け取り、壁面を所定の区画に区分することによって分
割解析面を設定するとともに、音源及び受音点を解析対
象空間内の任意の位置に設定する。時系列データ算出手
段は、解析対象空間内の任意の位置に設定した音源から
放射される放射音の受音点への到達音の音量の時系列デ
ータを算出する。そして、データ変換手段が、到達音の
音量の時系列データに対して所定の補間操作を施してエ
コータイムパターンに変換する。Further, in the invention of claim 2, the analysis data setting means of the echo time pattern calculation means receives the analysis condition data such as the shape of the space to be analyzed and the physical property data of the wall surface, and divides the wall surface into predetermined sections. Thus, the divided analysis plane is set, and the sound source and the sound receiving point are set at arbitrary positions in the analysis target space. The time-series data calculation means calculates time-series data of the volume of the sound reaching the sound receiving point of the radiated sound emitted from the sound source set at an arbitrary position in the analysis target space. Then, the data conversion means performs a predetermined interpolation operation on the time-series data of the volume of the arrival sound to convert it into an echo time pattern.
【0030】請求項3の発明の音場再生手段において、
ドライソース入力手段は、無響音の音源データを入力す
る。すると、再生音生成手段は、入力された音源データ
にインパルス応答と、頭部伝達関数格納手段から読み出
した頭部伝達関数とを畳み込むことによって再生音デー
タを生成する。請求項4の発明の音場再生手段におい
て、位置情報検出手段は、解析対象空間内における体験
者の頭部の位置又は頭部の向きの内の少なくとも一方の
情報を検出する。そして、再生音生成手段は、位置情報
検出手段が検出した位置情報に該当するインパルス応答
と頭部伝達関数とを抽出して音源データに畳み込む。In the sound field reproducing means of the invention of claim 3,
The dry source input means inputs anechoic sound source data. Then, the reproduced sound generation unit generates reproduced sound data by convolving the input sound source data with the impulse response and the head related transfer function read from the head related transfer function storage unit. In the sound field reproducing means of the invention of claim 4, the position information detecting means detects at least one of the position of the head and the direction of the head of the experiencer in the analysis target space. Then, the reproduced sound generating means extracts the impulse response and the head related transfer function corresponding to the position information detected by the position information detecting means, and convolves them into the sound source data.
【0031】請求項5の発明において、合成応答生成手
段は、インパルス応答算出手段によって求められたイン
パルス応答と頭部伝達関数格納手段から読み出した頭部
伝達関数とを畳み込むことによって頭部の方向毎に合成
応答を算出する。そして、再生音生成手段は、無響音の
音源データに合成応答を畳み込むことによって再生音デ
ータを生成する。In the fifth aspect of the present invention, the combined response generation means convolves the impulse response obtained by the impulse response calculation means and the head related transfer function read from the head related transfer function storage means for each head direction. Calculate the composite response. Then, the reproduced sound generation means generates reproduced sound data by convolving the synthetic response with the anechoic sound source data.
【0032】請求項6の発明において、音場再生手段
は、無響音の音源データにインパルス応答データを畳み
込むことによって再生音データを生成する。この音場再
生手段によって生成された再生音データは音声に変換さ
れ出力手段から出力される。請求項7の発明の音場再生
手段において、ドライソース入力手段は、無響音の音源
データを入力する。位置情報検出手段は、解析対象空間
内における体験者の頭部の位置又は頭部の向きの内の少
なくとも一方の情報を検出する。再生音生成手段は、検
出された位置情報に該当するインパルス応答と頭部伝達
関数とを抽出して音源データに畳み込むことによって再
生音データを生成する。In the sixth aspect of the invention, the sound field reproducing means generates reproduced sound data by convoluting the impulse response data with the anechoic sound source data. The reproduced sound data generated by the sound field reproducing means is converted into voice and output from the output means. In the sound field reproducing means of the invention of claim 7, the dry source input means inputs anechoic sound source data. The position information detecting means detects information on at least one of the position of the head and the orientation of the head of the experiencer in the analysis target space. The reproduced sound generating means generates reproduced sound data by extracting the impulse response and the head related transfer function corresponding to the detected position information and convolving the convoluted sound source data.
【0033】請求項8の発明において、室情報入力手段
は、解析対象の解析空間の形状、大きさ等の室情報を入
力する。音源情報入力手段は、音源の位置、音圧等の音
源情報を入力する。受音点情報入力手段は、受音点の
数、位置等の受音点情報を入力する。解析面分割面手段
は、解析空間を構成する面を解析すべき所定面数に分割
する。時系列情報算出手段は、解析空間に配置された音
源から反射される音線が解析空間の所定受音点に直接あ
るいは分割面に反射しつつ到達する音量をその到達時間
毎に所定の時間間隔を持ってグループ化を行うことによ
り、受音点における到達音量の時系列情報を求める。そ
して、音場再生用データ変換手段は、所定の受音点での
グループ化した到達音量を、その時間間隔内に到達する
音線数を持って各グループ毎に平均化することにより音
場再生を可能とする音場再生用データに変換する。In the invention of claim 8, the room information input means inputs room information such as the shape and size of the analysis space to be analyzed. The sound source information input means inputs sound source information such as a sound source position and sound pressure. The sound receiving point information input means inputs sound receiving point information such as the number and position of sound receiving points. The analysis surface dividing surface means divides the surfaces forming the analysis space into a predetermined number of surfaces to be analyzed. The time-series information calculating means determines the volume at which the sound ray reflected from the sound source arranged in the analysis space reaches the predetermined sound receiving point in the analysis space directly or while reflecting on the dividing surface at a predetermined time interval for each arrival time. By performing the grouping with, the time series information of the reached volume at the sound receiving point is obtained. Then, the sound field reproduction data converting means averages the grouped reached sound volumes at a predetermined sound receiving point for each group with the number of sound rays reaching within the time interval to reproduce the sound field. Is converted to data for sound field reproduction that enables
【0034】請求項9の発明において、室情報入力手段
は、解析対象の解析空間の形状、大きさ等の室情報を入
力する。音源情報入力手段は、音源の位置、音圧等の音
源情報を入力する。受音点情報入力手段は、受音点の
数、位置等の受音点情報を入力する。解析面分割手段
は、解析空間を構成する面を解析すべき所定面数に分割
する。時系列情報算出手段は、解析空間に配置された音
源から反射される音線が解析空間の所定受音点に直接あ
るいは分割面に反射しつつ到達する音量をその到達時間
毎に所定の時間間隔を持ってグループ化を行うことによ
り、受音点における到達音量の時系列情報を求める。音
場再生用データ変換手段は、所定の受音点でのグループ
化した到達音量を、その時間間隔内に到達する音線数を
持って各グループ毎に平均化することにより音場再生を
可能とする音場再生用データに変換する。音場再生用デ
ータ補間手段は、平均化した各グループの音量を時間軸
に対して補間を行う。In the ninth aspect of the present invention, the room information input means inputs room information such as the shape and size of the analysis space to be analyzed. The sound source information input means inputs sound source information such as a sound source position and sound pressure. The sound receiving point information input means inputs sound receiving point information such as the number and position of sound receiving points. The analysis surface dividing means divides the surfaces forming the analysis space into a predetermined number of surfaces to be analyzed. The time-series information calculating means determines the volume at which the sound ray reflected from the sound source arranged in the analysis space reaches the predetermined sound receiving point in the analysis space directly or while reflecting on the dividing surface at a predetermined time interval for each arrival time. By performing the grouping with, the time series information of the reached volume at the sound receiving point is obtained. The sound field reproduction data conversion means can reproduce the sound field by averaging the reached sound volume grouped at a predetermined sound receiving point for each group with the number of sound rays reaching within the time interval. And convert it to sound field playback data. The sound field reproduction data interpolation means interpolates the averaged volume of each group with respect to the time axis.
【0035】請求項10の発明においては、解析対象の
解析空間を構成する面をいくつかの面に分割し、解析空
間内の所定の音源より音線を放射し、分割された各面に
到達する音量を計算し、所定の音源から放射された音が
その面に至るまでの時間を求め、更にその入射された音
量に基づき、その面における反射音量を計算し、さら
に、この反射音量を新音源として、同様の計算をするこ
とによって、所定の受音点に到達する音の時系列情報を
求める音環境解析方法において、各分割面における反射
音量を計算する際、分割面による反射が所定回数を超え
た後は、入射してくる音を、所定の時間間隔で累積し、
その後その累積された音を一度に反射させることとす
る。According to the tenth aspect of the present invention, the surface forming the analysis space to be analyzed is divided into several surfaces, and a sound ray is emitted from a predetermined sound source in the analysis space to reach each of the divided surfaces. The volume of the sound emitted from a given sound source is calculated, the time until the sound radiated from a predetermined sound source reaches the surface is calculated, and the reflected sound volume on that surface is calculated based on the incident sound volume. As a sound source, in the sound environment analysis method that obtains time-series information of the sound reaching a predetermined sound receiving point by performing the same calculation, when calculating the reflected sound volume on each divided surface, the reflection by the divided surface is performed a predetermined number of times. After exceeding, the incident sound is accumulated at a predetermined time interval,
After that, the accumulated sounds are reflected at once.
【0036】請求項11の発明において、分割面におけ
る反射音量が、所定の限界値以下になれば、その面から
の反射は行われないものと仮定する。請求項12の発明
においては、所定の時間間隔は、解析空間の残響時間の
予測値に基づき算出された所定の設定時間の前と後で異
なっており、後の時間間隔は前の時間間隔より長い。In the eleventh aspect of the present invention, it is assumed that when the reflected sound volume on the divided surface becomes equal to or less than a predetermined limit value, the reflection from that surface is not performed. In the invention of claim 12, the predetermined time interval is different before and after the predetermined set time calculated based on the predicted value of the reverberation time of the analysis space, and the subsequent time interval is greater than the previous time interval. long.
【0037】請求項13の発明においては、全ての反射
音量が限界値以下になった際、各分割面の残存する音エ
ネルギーの一部又は全部を加算し、受音点における音の
時系列情報に足し込み、受音点に至る到達時間の遅いも
のから早いものへ順に時系列情報を積分する。請求項1
4の発明において、まず、解析対象空間の形状、壁面の
物性データ等の解析条件と、壁面を所定の区画に区分さ
れた分割解析面と、音源と受音点とを設定する。次に、
音源から放射された放射音が解析対象空間内の任意の位
置に設定された受音点に到達する到達音の音量の時系列
データを、到達音が受音点に入射する方向毎に、および
音源の周波数帯域毎に算出する。さらに、到達音の音量
の時系列データに所定の補間操作を施してエコータイム
パターンを算出する。In the thirteenth aspect of the present invention, when all the reflected sound volumes are equal to or less than the limit value, a part or all of the sound energy remaining on each divided surface is added, and the time series information of the sound at the sound receiving point is added. The time series information is integrated in order from the earliest arrival time to the sound receiving point to the earliest arrival time. Claim 1
In the invention of 4, the analysis conditions such as the shape of the space to be analyzed, the physical property data of the wall surface, etc., the divided analysis surface dividing the wall surface into predetermined sections, the sound source and the sound receiving point are set. next,
The time-series data of the volume of the arrival sound at which the emission sound emitted from the sound source reaches the sound receiving point set at an arbitrary position in the analysis space, for each direction in which the arrival sound enters the sound receiving point, and It is calculated for each frequency band of the sound source. Furthermore, the echo time pattern is calculated by performing a predetermined interpolation operation on the time series data of the volume of the arrival sound.
【0038】請求項15の発明において、時系列データ
算出ステップは、まず、音源から放射される音線が直接
受音点に到達する直接音の音量データを算出する。次
に、音源から放射される音線が分割解析面で反射する回
数が所定回数以下の反射音が他の分割解析面及び受音点
に到達する低次反射音の音量データを算出する。さら
に、音源から放射される音線が分割解析面で反射する回
数が所定回数以上の反射音が受音点に到達する高次反射
音の音量データを算出する。さらに、受音点の音量デー
タを所定の時間間隔毎にグループ化して時系列データを
算出する。In the fifteenth aspect of the invention, the time-series data calculating step first calculates volume data of a direct sound in which the sound ray emitted from the sound source directly reaches the sound receiving point. Next, the volume data of the low-order reflected sound in which the reflected sound whose number of times the sound ray radiated from the sound source is reflected on the divided analysis surface reaches the predetermined number of times or less reaches the other divided analysis surface and the sound receiving point is calculated. Furthermore, the volume data of the higher-order reflected sound in which the reflected sound whose sound ray radiated from the sound source is reflected by the divided analysis surface a predetermined number of times or more reaches the sound receiving point is calculated. Further, the sound volume data at the sound receiving point is grouped at predetermined time intervals to calculate time series data.
【0039】請求項16の発明において、高次反射音の
音量データ算出ステップは、低次反射音の音量データ算
出によって算出された分割解析面における音量データを
所定の時間間隔毎に積算して新たな音源を設定し、この
音源から放射される新たな放射音が到達する分割解析面
への到達音量を算出する処理を繰り返し行う。請求項1
7の発明においては、まず、解析対象空間内の任意の位
置に設定した受音点において、各周波数帯域毎のエコー
タイムパターンを幾何音響学的手法を用いて算出する。
次に、エコータイムパターンに各周波数帯域毎のバンド
パスフィルタを畳み込むことによって各周波数帯域毎の
応答を算出して合成することによってインパルス応答を
算出する。さらに、体験者の位置情報を検出する。さら
に、音源のドライソースを受け取り、ドライソースに対
して、検出された位置情報に対応するインパルス応答及
び頭部伝達関数を畳み込むことによって再生音データを
生成する。そして、再生音データを音声に変換して出力
する。In the sixteenth aspect of the invention, in the volume data calculation step for the high-order reflected sound, the volume data on the divided analysis plane calculated by the volume data calculation for the low-order reflected sound are integrated at predetermined time intervals and newly added. A sound source is set, and a process of calculating the arrival sound volume to the divided analysis plane to which a new radiated sound radiated from this sound source arrives is repeatedly performed. Claim 1
In the seventh aspect of the invention, first, at the sound receiving point set at an arbitrary position in the analysis target space, the echo time pattern for each frequency band is calculated using the geometric acoustic method.
Next, the impulse response is calculated by convoluting the bandpass filter for each frequency band in the echo time pattern and calculating and synthesizing the response for each frequency band. Further, the position information of the experience person is detected. Further, it receives a dry source of the sound source and convolves the impulse response and the head related transfer function corresponding to the detected position information with the dry source to generate reproduced sound data. Then, the reproduced sound data is converted into voice and output.
【0040】請求項18の発明においては、位置情報と
して、体験者の移動位置と頭部の向きの情報を検出す
る。請求項19の発明においては、位置情報として、体
験者の頭部の向きを検出する。According to the eighteenth aspect of the invention, as the position information, information on the moving position of the experiencer and the orientation of the head is detected. In the nineteenth aspect of the invention, the orientation of the head of the experiencer is detected as the position information.
【0041】[0041]
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて詳
細に説明する。図1は、本発明の第1実施例による音環
境解析方法の処理を示すフローチャートである。図1に
おいて、Aの工程は、初期反射音解析工程であり、Bの
工程は、高次反射音解析工程である。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing the processing of the sound environment analysis method according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the process A is an initial reflected sound analysis process, and the process B is a higher-order reflected sound analysis process.
【0042】まず、Aの工程について説明する。図1を
参照して、最初に入力しておいた解析対象となる空間を
構成する壁等の個体表面を、図2に示すように、いくつ
かのパッチ(面)4に分割し(図1のステップS1
1)、それぞれの面4に番号をつける(図2では、例え
ば、i面、j面、k面)。次に、図2において、音源S
1から放射された音が各分割面4に到達する形態係数
(例えば、i面に対する形態係数Fsi)、各面4から受
音点以外の各面4に到達する形態係数(例えば、i面か
らj面に対する形態係数はFij)、各面4から受音点R
2に到達する形態係数(例えば、j面から受音点R2に
到達する形態係数はFjR)を計算する(図1のステップ
S12)。First, the step A will be described. Referring to FIG. 1, a solid surface such as a wall that firstly inputs a space to be analyzed is divided into several patches (planes) 4 as shown in FIG. Step S1
1), a number is given to each surface 4 (in FIG. 2, for example, i surface, j surface, k surface). Next, in FIG. 2, the sound source S
The sound factor radiated from 1 arrives at each divided surface 4 (for example, the view coefficient Fsi for the i-plane), and the view coefficient at which each sound reaches each surface 4 other than the sound receiving point (for example, from the i-plane) The view factor for the j-th surface is Fij), and the sound receiving point R from each surface 4
A form factor reaching 2 (for example, a form factor reaching the sound receiving point R2 from the j-th surface is FjR) is calculated (step S12 in FIG. 1).
【0043】これらの形態係数の計算方法は、温熱環境
や光環境における輻射計算に用いられる放射熱線追跡法
に基づいている。まず、音源S1より音線を所定の本数
放射し、分割された各面4の中から、各音線の到達する
面4を探索し(例えばi面)、その面4に到達する音量
を計算し、音源S1からその面4に到達する音の割合
(形態係数Fsi)を求める。この計算を繰り返し、音源
S1から全分割面4に対する形態係数を求める。次に、
音源以外の各分割面4(例えばi面)の到達音量を音源
として、上述のようにしてi面以外の他の分割面4(例
えばj面)に到達する音量を計算し、新たに音源とした
i面からj面への形態係数Fijを求める。この計算を全
分割面4にわたって繰り返し、面間の形態係数を全て求
める。最後に、各分割面4から(例えばk面)受音点R
2に対する形態係数FkRを同様にして求め、この計算を
全分割面4にわたって繰り返すことにより、エコータイ
ムパターンの計算に必要な全ての形態係数を得る。The method of calculating these form factors is based on the radiant heat ray tracing method used for radiation calculation in a thermal environment or a light environment. First, a predetermined number of sound rays are radiated from the sound source S1, and a surface 4 to which each sound ray reaches is searched from among the divided surfaces 4 (for example, i surface), and the volume reaching the surface 4 is calculated. Then, the ratio of the sound reaching the surface 4 from the sound source S1 (form factor Fsi) is obtained. By repeating this calculation, the view factor for all the divided surfaces 4 is obtained from the sound source S1. next,
Using the arrival sound volume of each divided surface 4 (for example, i surface) other than the sound source as a sound source, the sound volume reaching the other divided surface 4 other than the i surface (for example, j surface) is calculated as described above, and a new sound source is obtained. The form factor Fij from the i-plane to the j-plane is obtained. This calculation is repeated for all the divided surfaces 4 to obtain all the view factors between the surfaces. Finally, the sound receiving point R from each divided surface 4 (for example, k surface)
Similarly, the view factor FkR for 2 is obtained, and this calculation is repeated over all the division planes 4 to obtain all view factors necessary for the calculation of the echo time pattern.
【0044】次に、エコータイムパターンの計算を行う
工程に入る。まず、音源S1からどの分割面4にも当た
ることなく、直接受音点R2に到達する直接音の音量を
求める(図1のステップS13)。これは、音源〜受音
点間距離(図2ではr)の逆2乗則に基づいて計算する
ものである。同時に、音源〜受音点間距離を音速で割る
ことにより、その到達時間を求める。Next, the step of calculating the echo time pattern is started. First, the volume of the direct sound that reaches the sound receiving point R2 directly from the sound source S1 without hitting any divided surface 4 is obtained (step S13 in FIG. 1). This is calculated based on the inverse square law of the distance between the sound source and the sound receiving point (r in FIG. 2). At the same time, the arrival time is obtained by dividing the distance between the sound source and the sound receiving point by the speed of sound.
【0045】続いて、音源S1から放射された音がいく
つかの分割面を経て受音点R2に至る反射音の音量及び
到達時間を計算する(図1のステップS14)。これら
の反射音は、前工程ステップS12で求めた各形態係数
の演算によって求められる。すなわち、ここでは、まず
音源S1から一つの分割面4を経て受音点R2に到達す
る1次反射音の計算を行う。例えば、図2において、音
源S1からi面4を経て受音点R2に至る音の場合、形
態係数はFsi×FiRとなり、この形態係数とi面4の吸
音率αiとを音源S1から放射される全音量にかけるこ
とにより、受音点R2に到達する音量P1が求められ
る。また、直接音と同様、音源〜i面間、i面〜受音点
間の距離を求め、これらを足し合わせたものを音速で割
ることにより、1次反射音の到達時間を計算する。これ
らのことを全ての分割面4に対して繰り返した後、更
に、音源S1から二つの分割面4を経て受音点R2に到
達する2次反射音についての計算を、1次反射音と同様
の方法で計算する。例えば、図2において、音源S1か
らi面4、j面4を経て受音点R2に到達する音の場
合、形態係数は、Fsi×Fij×FjRとなり、これとi面
4、j面4それぞれの吸音率αi、αjとを音源S1か
ら放射される全音量にかけることにより、受音点R2に
到達する音量P2が求められる。また、到達時間は、音
源〜i面間、i面〜j面間、j面〜受音点間の距離を足
し合わせ、音速で割ることによって求められる。k面4
も経由する3次反射音の音量P3及び到達時間も同様に
して計算する。Subsequently, the volume and arrival time of the reflected sound of the sound radiated from the sound source S1 reaching the sound receiving point R2 through some divided surfaces are calculated (step S14 in FIG. 1). These reflected sounds are obtained by calculating each form factor obtained in the previous step S12. That is, here, first, the primary reflected sound that reaches the sound receiving point R2 from the sound source S1 through one divided surface 4 is calculated. For example, in FIG. 2, in the case of a sound from the sound source S1 via the i-side 4 to the sound receiving point R2, the form factor is Fsi × FiR, and this form factor and the sound absorption coefficient αi of the i-side 4 are radiated from the sound source S1. The volume P1 that reaches the sound receiving point R2 is obtained by applying the entire volume. Similarly to the direct sound, the arrival time of the primary reflected sound is calculated by obtaining the distances between the sound source and the i-plane, and the distances between the i-plane and the sound receiving point, and dividing the sum of these by the sound speed. After repeating these processes for all the divided surfaces 4, the calculation of the secondary reflected sound that reaches the sound receiving point R2 from the sound source S1 via the two divided surfaces 4 is performed in the same manner as the primary reflected sound. Calculate by the method. For example, in FIG. 2, in the case of a sound that reaches the sound receiving point R2 from the sound source S1 via the i-side 4 and the j-side 4, the view factor is Fsi × Fij × FjR, and this and the i-side 4 and the j-side 4 respectively. By multiplying the sound absorption coefficients αi and αj of the sound volume to the total sound volume emitted from the sound source S1, the sound volume P2 reaching the sound receiving point R2 is obtained. The arrival time is obtained by adding up the distances between the sound source and the i surface, between the i surface and the j surface, and between the j surface and the sound receiving point, and dividing by the speed of sound. k-plane 4
Similarly, the volume P3 and the arrival time of the third-order reflected sound passing through are also calculated.
【0046】図3は、Bの高次反射音解析工程を表す模
式図である。図3に示すように、Aの工程で低次反射音
解析を行った後(図1のステップS11〜S14)、各
分割面に到達している音エネルギーを、分割面に到達し
た時間に対応させ、その到達時間毎に予め設定した時間
△t間隔でm個のグループに分け、同じグループに分け
られた音エネルギーはそれらを足し合わせる。ここで△
tを小さくするほど、高精度な計算ができる。その後、
△t毎にまとめた音エネルギーを次回の反射における新
たな音源として、あるグループの音エネルギーをそのグ
ループに対応する時刻にn個の全てのパッチから射出
し、低次反射音計算と同様に計算を進め、所定の受音点
に到達する音、及び次の分割面に到達する音エネルギー
の授受を計算する(図1のステップS15)。FIG. 3 is a schematic diagram showing the high-order reflected sound analysis step of B. As shown in FIG. 3, after the low-order reflected sound analysis is performed in the step A (steps S11 to S14 in FIG. 1), the sound energy reaching each split surface corresponds to the time when the split surface is reached. Then, each arrival time is divided into m groups at a preset time Δt interval, and the sound energies divided into the same group are added together. Where △
The smaller t is, the more accurate calculation can be performed. afterwards,
The sound energy collected for each Δt is used as a new sound source in the next reflection, and the sound energy of a certain group is emitted from all n patches at the time corresponding to the group and calculated in the same manner as the low-order reflected sound calculation. , The sound reaching the predetermined sound receiving point and the sound energy reaching the next division surface are calculated (step S15 in FIG. 1).
【0047】上記の処理をm個全てのグループについて
行い、全ての分割面に到達する音量が予め設定された規
定値以下になり次第、計算を終了する(図1のステップ
S16)。この手法により、従来は音線が壁面で反射す
る毎に反射音線が幾何級数的に激増していたのが、反射
を繰り返しても反射音線はn(全分割数)×m(全グル
ープ数)で一定であり、よって高次反射音まで応答計算
が可能となる。The above process is performed for all m groups, and the calculation is terminated as soon as the volume reaching all the divided surfaces becomes equal to or lower than a preset specified value (step S16 in FIG. 1). With this method, conventionally, the reflected sound ray increased exponentially every time the sound ray was reflected on the wall surface, but the reflected sound ray is n (total number of divisions) × m (all groups) even if reflection is repeated. The number is constant, so that it is possible to calculate the response up to higher-order reflected sounds.
【0048】図4は、本発明にかかる第2実施例の音環
境解析方法の処理を示すフローチャートである。図4に
おいて、まず解析空間の容積、表面積及び壁面平均吸音
率から、Eyringの予測式を用いて残響時間を計算
し、計算精度を高めるため、予め設定した時間を前述の
計算された残響時間に足した時間を新たに設定時間とす
る(図4のステップS21)。工程Aは、初期反射音計
算工程であり(図4のステップS22〜S25)、また
工程Bは、前述の設定時間に至るまで、上述の第1実施
例と同様の処理を行うものであり(図4のステップS2
6)、工程Cは、計算時間が設定時間を超えた後(図4
のステップS27)に行われるB工程移行の高次反射音
解析工程である。A工程及びB工程は、本発明にかかる
第1実施例と同様の処理工程なので、動作についての説
明を省略する。FIG. 4 is a flow chart showing the processing of the sound environment analysis method of the second embodiment according to the present invention. In FIG. 4, first, the reverberation time is calculated from the volume of the analysis space, the surface area, and the wall average sound absorption coefficient using the Eyring's prediction formula, and the preset time is set to the calculated reverberation time in order to improve the calculation accuracy. The added time is newly set as the set time (step S21 in FIG. 4). The process A is an initial reflected sound calculation process (steps S22 to S25 in FIG. 4), and the process B is the same process as that of the first embodiment until the set time described above is reached ( Step S2 in FIG.
6), the process C is performed after the calculation time exceeds the set time (see FIG.
It is a high-order reflected sound analysis step of step B transition to step S27). Since the steps A and B are the same process steps as the first embodiment according to the present invention, the description of the operation will be omitted.
【0049】次に、Cの工程では、Bの工程で使用し
た、音エネルギーのグルーピング時間△tよりも長い時
間間隔△t′を用いてB工程と同様の計算を行う(図4
のステップS28)。その後、全ての分割面に到達する
音量が予め設定した規定値以下になり次第、計算を終了
する(図4のステップS29)。この手法では、設定時
間を区切りに、受音点に到達する音の時系列情報の傾き
に大きく影響するB工程では、解析時間間隔△tを可能
な限り小さくして計算を行うことによって計算精度を高
め、更に時系列情報の傾きにはさほど影響しないが、時
系列情報の絶対値を得るのに欠かせないC工程では、△
tよりも大きい△t′を用いて処理を進めることによっ
て、優れた計算精度を保持しつつ、計算速度を向上で
き、また△tでは計算機のメモリの関係上不可能であっ
た更に高次反射音までの計算が可能となる。Next, in the step C, the same calculation as in the step B is performed by using the time interval Δt ′ that is longer than the sound energy grouping time Δt used in the step B (FIG. 4).
Step S28). After that, the calculation is finished as soon as the volume reaching all the divided surfaces becomes equal to or lower than the preset specified value (step S29 in FIG. 4). In this method, the accuracy of calculation is improved by making the analysis time interval Δt as small as possible in the process B, which greatly affects the slope of the time-series information of the sound reaching the sound receiving point, with the set time as a delimiter. And the slope of the time series information is not so affected, but in the C process which is indispensable for obtaining the absolute value of the time series information,
By advancing the processing using Δt ′ which is larger than t, it is possible to improve the calculation speed while maintaining excellent calculation accuracy, and in Δt, higher-order reflection which was impossible due to the memory of the computer. It is possible to calculate up to the sound.
【0050】図5は、本発明にかかる第3実施例におい
て(処理の流れを示すフローチャートは省略する)、本
発明の第1又は第2実施例で求めた、所定の受音点にお
ける音の時系列情報に、各分割面の残存音エネルギーを
足し込む様子を示したものである。図5において、本発
明の第1又は第2の手法によって、音エネルギーが所定
の受音点に到達する時間ta〜t bまでの応答計算を行
い、受音点におけ る時系列情報を求める(図5におけ
る細線)。次に、tb以降、各分割面に残っ ている音エ
ネルギーを到達時間に関係なく足し合わせる(図5にお
ける斜線で囲んだ部分)。その後、その合計した音エネ
ルギーをta〜tbまでの時系列情報 に足し込み(図5
における太線)、受音点におけるエコータイムパターン
を得る。最終的にエコータイムパターンをtbからtaに
向かって積分することにより 、残響特性を求めること
ができる。この手法により従来はEryingの予測式
等を用いて計算していた残響時間に比べ、非常に高精度
な残響時間が得られる。FIG. 5 shows the sound at a predetermined sound receiving point obtained in the first or second embodiment of the present invention in the third embodiment of the present invention (the flowchart showing the flow of processing is omitted). It shows how to add the residual sound energy of each divided surface to the time series information. In FIG. 5, by the first or second method of the present invention, response calculation is performed from time ta to time tb at which sound energy reaches a predetermined sound receiving point, and time series information at the sound receiving point is obtained ( (Thin line in FIG. 5). Next, after tb, the sound energy remaining on each divided surface is added regardless of the arrival time (the portion surrounded by the diagonal lines in FIG. 5). After that, the total sound energy is added to the time series information from ta to tb (Fig. 5).
, And the echo time pattern at the sound receiving point is obtained. Finally, the reverberation characteristic can be obtained by integrating the echo time pattern from tb to ta. With this method, reverberation time with extremely high accuracy can be obtained as compared with the reverberation time conventionally calculated using Erying's prediction formula or the like.
【0051】図6は、本発明にかかる実施例において、
計算に用いた空間モデルの模式図である。図に示すよう
に、5.4m×3.6m×2.25m の12畳程度の直方
体の部屋(解析空間)30に無指向性の音源1、及び受
音点R2が設置されている。部屋30の各壁面には、窓
や扉の他に、吸音材、反射材が貼ってあり、それぞれの
部材の部屋全体に占める面積の割合と吸音率とから、平
均吸音率は約0.26となる。この平均吸音率と容積及
び表面積とから、Eryingの式を用いて残響時間を
計算すると、約280msecとなる。残響時間の実測
値は約340msecであり、予測値は実測値に比べて
約18%の誤差を有する。このモデルを約400の面に
分割し、設定時間までの時間間隔△tを0.1 mse
c、その後の時間間隔△t′を5msecとし、それら
の区切りの時間をEryingの式で求めた値の30%
増しの360msecとして応答計算を行った。FIG. 6 shows an embodiment according to the present invention.
It is a schematic diagram of the space model used for calculation. As shown in the figure, an omnidirectional sound source 1 and a sound receiving point R2 are installed in a cuboid room (analysis space) 30 of about 5.4 m × 3.6 m × 2.25 m and having a size of 12 tatami mats. In addition to windows and doors, a sound absorbing material and a reflecting material are attached to each wall surface of the room 30, and the average sound absorbing rate is about 0.26 from the ratio of the area occupied by each member in the entire room and the sound absorbing rate. Becomes When the reverberation time is calculated from the average sound absorption coefficient and the volume and surface area using the Erying equation, it is about 280 msec. The measured reverberation time is about 340 msec, and the predicted value has an error of about 18% compared to the measured value. This model is divided into about 400 planes, and the time interval Δt until the set time is 0.1 mse.
c, the subsequent time interval Δt ′ is set to 5 msec, and the time between these divisions is 30% of the value obtained by the Erying equation.
The response was calculated with an additional 360 msec.
【0052】その結果、100次反射、500msec
まで応答計算が可能であり、この計算によって得られた
エコータイムパターンより、図7に示すような残響特性
を得た。音源から受音点に直接到達する直接音のエネル
ギーに比べ、−60dB減衰するまでの時間、すなわち
残響時間は、図7より約310msecとなり、実測値
との誤差は約9%と非常に精度のよい値が得られた。As a result, 100th reflection, 500 msec
It is possible to calculate the response up to, and the reverberation characteristic as shown in FIG. 7 was obtained from the echo time pattern obtained by this calculation. Compared with the energy of the direct sound that directly reaches the sound receiving point from the sound source, the time until it is attenuated by -60 dB, that is, the reverberation time is about 310 msec from FIG. 7, and the error from the actual measurement value is about 9%, which is very accurate. Good value was obtained.
【0053】以上のように、従来の手法では不可能とさ
れていた高次反射音までの応答計算が可能となり、長時
間にわたって所定の受音点におけるエコータイムパター
ンが計算できる。又、高次反射音解析の後、残存エネル
ギーをエコータイムパターンに足し込み、これを積分す
ることによって、高精度な残響特性が得られる。更に、
Eyringの式等から求めた予測値を解析時間間隔幅
の制御に利用することにより、優れた計算精度を保持し
つつ、計算の高速化が図れる。その結果、高精度な残響
時間予測が可能となる。従って、低音域を含めた広範囲
の音域にわたって、高性能な音響特性が要求されるリス
ニングルーム等の設計に大いに役立つ。As described above, it is possible to calculate the response up to the higher-order reflected sound, which is impossible with the conventional method, and it is possible to calculate the echo time pattern at a predetermined sound receiving point for a long time. Further, after the high-order reflected sound analysis, the residual energy is added to the echo time pattern and integrated, whereby a highly accurate reverberation characteristic can be obtained. Furthermore,
By using the predicted value obtained from the Eyring's equation or the like for controlling the analysis time interval width, it is possible to speed up the calculation while maintaining excellent calculation accuracy. As a result, highly accurate reverberation time prediction is possible. Therefore, it is very useful for designing a listening room or the like that requires high-performance acoustic characteristics over a wide range of sounds including the low range.
【0054】なお、上記実施例では、入射してくる音
を、所定の時間間隔で累積し、その後累積された音を一
度に反射させるまでの反射の回数、すなわち、低次反射
音の計算を3次まで行うようにしたが、これに限らず、
解析速度が確保できれば0回、1回、又は2回等であっ
てもよく、また、計算能力の許す範囲であれば、4回な
どであってもよい。In the above embodiment, the incident sound is accumulated at a predetermined time interval, and the number of reflections until the accumulated sound is reflected at one time, that is, the low-order reflected sound is calculated. I tried to perform up to the third order, but not limited to this,
The number of times may be 0, 1, or 2 as long as the analysis speed can be secured, and may be 4 or the like as long as the calculation capability allows.
【0055】また、上記実施例では、最終的な反射音計
算の打ち切りの判断となる規定値に音のエネルギーを用
いたが、これに限らず、例えば、計算回数、計算時間な
どを規定値として用いてもよい。また、上記実施例で
は、具体例における解析空間の面の分割数を約400と
したが、分割数はこれに限定されるものではなく、解析
空間の大きさ、その他の条件等により変更してもよいこ
とは言うまでもない。Further, in the above embodiment, the sound energy is used as the prescribed value which is the final judgment for the termination of the calculation of the reflected sound. You may use. Further, in the above embodiment, the number of divisions of the surface of the analysis space in the specific example is about 400, but the number of divisions is not limited to this, and may be changed according to the size of the analysis space, other conditions, and the like. It goes without saying that it is good.
【0056】また、上記実施例では、解析処理をコンピ
ュータを用いてソフトウェア的に実現したが、これに代
えて、同様の機能を有するハードウェアを用いて行うよ
うにしても勿論よい。次に、本発明の第4実施例につい
て説明する。本発明の第4実施例による音環境疑似体験
装置は、現実の部屋等をモデル化した仮想空間を用いて
音響特性を算出し、その音響特性を用いて現実的な立体
感のある音を再生して出力する装置である。そして、体
験者は、この音環境疑似体験装置によって再生された音
を聞くことによって、現実の室内で音を聞く状態を疑似
体験することができる。Further, in the above embodiment, the analysis process is realized by software using a computer, but instead of this, hardware having the same function may be used. Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The simulated sound environment experience device according to the fourth exemplary embodiment of the present invention calculates acoustic characteristics using a virtual space that models a real room or the like, and reproduces realistic three-dimensional sound using the acoustic characteristics. It is a device for outputting. Then, the experiencer can experience the state of listening to the sound in the actual room by listening to the sound reproduced by the sound environment simulation experience device.
【0057】図8に示すように、音環境疑似体験装置
は、音環境解析部1と、音場再生部2と、出力部3とか
ら構成される。音環境解析部1は、対象空間の音響特性
をシミュレーションによって解析してエコータイムパタ
ーンを算出する。音場再生部2は、エコータイムパター
ンを用いてインパルス応答データを算出し、体験したい
音の無残響音をインパルス応答データを用いてリアルタ
イムに連続音信号に再生する。As shown in FIG. 8, the sound environment simulation experience device comprises a sound environment analysis unit 1, a sound field reproduction unit 2, and an output unit 3. The sound environment analysis unit 1 analyzes the acoustic characteristics of the target space by simulation and calculates an echo time pattern. The sound field reproducing unit 2 calculates impulse response data using the echo time pattern, and reproduces the non-reverberant sound of the sound to be experienced into a continuous sound signal in real time using the impulse response data.
【0058】出力部3は、ヘッドホンあるいはVR(Vi
rtual Reality)装置を有し、音場再生部2によって生
成された連続音信号を音に変換して出力する。上記した
構成を有する音環境疑似体験装置の概略動作について以
下に説明する。本装置は、人が室内で立ったり、座った
り、歩いたり、あるいは顔の向きを変えたりした場合の
音の聞こえ方の変化を再生することができる。そして、
具体的には、音環境解析部1において、室内の各位置、
各方向および音源の各周波数に対するエコータイムパタ
ーンを求める。そして、音場再生部2において、エコー
タイムパターンを用いてインパルス応答を算出する。さ
らに、インパルス応答を用いてソース音を加工して立体
感のある再生音信号を生成し、出力部3に出力する。The output unit 3 uses headphones or VR (Vi
rtual Reality) device, which converts the continuous sound signal generated by the sound field reproducing unit 2 into a sound and outputs the sound. The general operation of the sound environment simulation experience device having the above configuration will be described below. The device can reproduce changes in how the sound is heard when a person stands, sits, walks, or turns his face indoors. And
Specifically, in the sound environment analysis unit 1, each position in the room,
The echo time pattern for each direction and each frequency of the sound source is obtained. Then, the sound field reproducing unit 2 calculates the impulse response using the echo time pattern. Further, the source sound is processed using the impulse response to generate a reproduced sound signal having a stereoscopic effect, and the reproduced sound signal is output to the output unit 3.
【0059】以下、各部毎にその構成と動作を順次説明
する。まず、音環境解析部1の詳細な構成が図9に示さ
れる。音環境解析部1は、室情報入力部11と、音源情
報入力部12と、受音点情報入力部13と、解析面分割
部14と、エコータイムパターン計算部15と、メモリ
18とを備え、さらにエコータイムパターン計算部15
は、時系列情報算出部16と、データ変換部17とを備
えている。The structure and operation of each unit will be described below. First, the detailed configuration of the sound environment analysis unit 1 is shown in FIG. The sound environment analysis unit 1 includes a room information input unit 11, a sound source information input unit 12, a sound receiving point information input unit 13, an analysis plane division unit 14, an echo time pattern calculation unit 15, and a memory 18. , And the echo time pattern calculator 15
Includes a time-series information calculation unit 16 and a data conversion unit 17.
【0060】音環境解析部1の動作について図9〜図1
5を参照して説明する。この音環境解析部1は、(1)
解析空間内の任意の位置毎に、(2)解析空間内に設定
された受音点に対して入射する音の入射方向毎に、
(3)予め定めた複数の周波数帯域を有する音源毎にエ
コータイムパターンを算出する。Operation of the sound environment analysis unit 1 FIGS. 9 to 1
This will be described with reference to FIG. This sound environment analysis unit 1 is (1)
For each arbitrary position in the analysis space, (2) For each incident direction of the sound incident on the sound receiving point set in the analysis space,
(3) An echo time pattern is calculated for each sound source having a plurality of predetermined frequency bands.
【0061】まず最初に、室情報入力部11から、解析
対象となる空間の形、大きさ、壁の吸音率等の室内モデ
ル情報を入力する(ステップS100)。次に、受音点
入力部13から、室内の受音点(人の頭部)の位置情報
を入力する(ステップS110)。さらに、受音点入力
部13から受音点への音の入射方向を入力する(ステッ
プS120)。First, the room information input unit 11 inputs room model information such as the shape, size, and sound absorption coefficient of the space to be analyzed (step S100). Next, the position information of the sound receiving point (human head) in the room is input from the sound receiving point input unit 13 (step S110). Furthermore, the incident direction of the sound to the sound receiving point is input from the sound receiving point input unit 13 (step S120).
【0062】さらに、音源情報入力部12から、音源の
周波数、音量等の音源情報を入力する(ステップS13
0)。さらに、解析面分割部14は、解析対象空間を構
成する壁等の固体表面をいくつかの面に分割し、それぞ
れの分割面に参照番号を付加する。分割面は、その一辺
の長さが、音源から発生する音の波長より短い矩形領域
に設定される。また、室情報入力部11から入力された
壁の吸音率を用いて各分割面毎に吸音率を設定する。受
音点は、人の頭の形状を近似した、例えば12面体に設
定される(ステップS140)。Further, sound source information such as the frequency and volume of the sound source is input from the sound source information input section 12 (step S13).
0). Further, the analysis surface dividing unit 14 divides a solid surface such as a wall forming the analysis target space into several surfaces, and adds reference numbers to the respective divided surfaces. The divided surface is set in a rectangular area whose one side is shorter than the wavelength of the sound generated from the sound source. In addition, the sound absorption coefficient of each wall is set using the sound absorption coefficient of the wall input from the room information input unit 11. The sound receiving point is set to, for example, a dodecahedron that approximates the shape of the human head (step S140).
【0063】上記の処理によって設定された解析空間モ
デルの一例が図12に示されている。ある解析処理例に
おいては、分割面は一つの壁面を約400に分割して設
定される。また、音源の周波数を500Hzとした場
合、分割面の短辺の長さは45cmに設定される。そし
て、分割面iには吸音率αi、分割面jには吸音率αj
が付加される。An example of the analysis space model set by the above processing is shown in FIG. In a certain analysis processing example, the division plane is set by dividing one wall surface into about 400 pieces. Further, when the frequency of the sound source is 500 Hz, the length of the short side of the dividing surface is set to 45 cm. The sound absorption coefficient αi is assigned to the dividing surface i, and the sound absorption coefficient αj is assigned to the dividing surface j.
Is added.
【0064】また、壁材の吸音率データは、一般的にオ
クターブバンド毎に求められている場合が多い。したが
って、音源の周波数は、例えば1/8オクターブバンド
毎に設定して入力される。解析空間モデルが設定される
と、エコータイムパターンの算出処理が開始される(ス
テップS200)。In addition, the sound absorption coefficient data of the wall material is generally obtained for each octave band in many cases. Therefore, the frequency of the sound source is set and input for each 1/8 octave band, for example. When the analysis space model is set, the calculation process of the echo time pattern is started (step S200).
【0065】先ず、時系列情報算出部16は、各分割面
毎に形態係数を算出する(ステップS210)。形態係
数は、音源と音源から放射された音が直接到達する各分
割面との組合せ、一つの分割面とその分割面から反射し
た音が到達する他の分割面との組合せ、分割面と分割面
から反射した音が到達する受音点との組合せについて求
められる。 これらの形態係数の計算方法は、例えば温
熱環境における輻射計算や、照明計算等に用いられる、
放射熱線追跡法に基づいている。 (1)音源Sと分割面iとの組合せに対する形態係数F
SC まず、音源Sから全方位に向かって均等に放射する複
数、例えば10万本の音線を想定する。そして、各音線
が放射された方向に沿って、各音線が到達する分割面を
探索する。図12に示す解析空間モデル10において
は、音線SRskは、分割面kに到達し、音線SRsi1、
SRsi2は、分割面iに到達する。First, the time-series information calculation unit 16 calculates a form factor for each divided surface (step S210). The view factor is a combination of a sound source and each split surface on which the sound emitted from the sound source directly arrives, a combination of one split surface and another split surface on which the sound reflected from the split surface arrives, the split surface and the split surface. It is calculated for the combination with the sound receiving point where the sound reflected from the surface reaches. These form factor calculation methods are used for radiation calculation in a thermal environment, lighting calculation, etc.,
It is based on the radiant heat ray tracing method. (1) Form factor F for the combination of the sound source S and the division plane i
SC First, suppose a plurality of sound rays, for example, 100,000 sound rays that are uniformly radiated from the sound source S in all directions. Then, a division plane reached by each sound ray is searched for along the direction in which each sound ray is emitted. In the analysis space model 10 shown in FIG. 12, the sound ray SRsk reaches the dividing plane k, and the sound ray SRsi1,
SRsi2 reaches the division plane i.
【0066】次に、音源から分割面に到達した到達音の
音量P1 を算出し、音源の音量Psに対する音量P1 の
割合P1 /Psを算出する。この音量比が音源Sの分割
面に対する形態係数FSCとして求められる。この計算を
全ての分割面に対して行い、音源Sから全分割面に対す
る形態係数を求める。 (2)各分割面間の形態係数FCC 音源から分割面に到達した音を新たな音源として、上記
(1)と同様の方法を用いて他の分割面に到達する音の
到達音量を算出し、両分割面間の形態係数FCCを求め
る。 (3)分割面と受音点Rとの組合せに対する形態係数F
CR さらに、各分割面から受音点に対する形態係数FCRを同
様にして求める。Next, the volume P1 of the arrival sound reaching the division plane from the sound source is calculated, and the ratio P1 / Ps of the volume P1 to the volume Ps of the sound source is calculated. This volume ratio is obtained as the form factor FSC for the divided surface of the sound source S. This calculation is performed for all the divided planes, and the form factor for all the divided planes is obtained from the sound source S. (2) Form factor FCC between each division plane Using the sound reaching the division plane from the sound source as a new sound source, the arrival volume of the sound reaching another division plane is calculated using the same method as in (1) above. , Find the view factor Fcc between the two divided surfaces. (3) Form factor F for the combination of the divided surface and the sound receiving point R
CR Further, the form factor FCR for each sound receiving point is similarly obtained from each divided surface.
【0067】これらの計算により、受音点における到達
音量時系列情報の計算に必要な全ての形態係数が得られ
る。形態係数が求められると、音源から受音点に到達す
る音の音量の時系列データを計算する。音源から放射さ
れる音は、直接受音点に到達する直接音と、分割面で反
射した後、受音点に到達する反射音に区別される。By these calculations, all form factors necessary for calculating the reached volume time series information at the sound receiving point can be obtained. When the form factor is obtained, time-series data of the volume of the sound reaching the sound receiving point from the sound source is calculated. The sound emitted from the sound source is classified into a direct sound that directly reaches the sound receiving point and a reflected sound that reaches the sound receiving point after being reflected by the dividing surface.
【0068】まず最初に、直接音の到達音量を求める。
解析空間モデル10においては、音線SRSRに沿って放
射される音が直接音に該当する。受音点Rにおける音量
Prは、音源Sと受音点Rとの距離を用いて逆2乗則に
基づいて求められる。同時に、到達時間TRは、音源S
と受音点Rの間の距離を音速で割ることにより求められ
る(ステップS220)。First, the reached sound volume of the direct sound is obtained.
In the analysis space model 10, the sound emitted along the sound ray SRSR corresponds to the direct sound. The volume Pr at the sound receiving point R is obtained based on the inverse square law using the distance between the sound source S and the sound receiving point R. At the same time, the arrival time TR depends on the sound source S
It is obtained by dividing the distance between the sound receiving point R and the sound receiving point R (step S220).
【0069】続いて、反射音の音量を計算する(ステッ
プS230)。各音線毎の反射音の音量計算は、反射回
数が1回増える毎に、計算すべき反射音の線数が分割面
数倍になり、幾何級数的に増加するため、計算の実行が
計算結果を格納するメモリ容量の制約によって制限され
る。従って、ここでは、低次回の反射音と高次回の反射
音とを区別し、各々異なった方法で音量計算を行う。な
お、解析空間モデル10においては、反射回数が3回以
下を低次回、4回以上を高次回と規定する。Then, the volume of the reflected sound is calculated (step S230). In the calculation of the volume of the reflected sound for each sound ray, the number of reflected sound rays to be calculated is multiplied by the number of division planes each time the number of reflections increases, and the calculation increases as the number of geometrical increases increases. Limited by memory capacity for storing results. Therefore, here, the reflected sound of the low order and the reflected sound of the high order are distinguished from each other, and the volume is calculated by different methods. In the analysis space model 10, the number of reflections of 3 times or less is defined as a low next time, and the number of reflections of 4 times or more is defined as a high next time.
【0070】まず、音源Sから放射された音が3面以下
の分割面で反射して受音点Rに到達した時の到達音量を
計算する。これらの到達音量は、前ステップS210に
おいて求めた各形態係数を用いて算出される。 (1次反射音)解析空間モデル10において、音源Sか
ら分割面kを経て受音点Rにいたる1次反射音(SRs
k、SRkr)の計算には、音源Sと分割面kとの間の形
態係数FsC1 と分割面kと受音点Rとの間の形態係数F
C1R、および分割面kに付与された反射率αkが使用さ
れる。そして、受音点Rにおける音量PR2は、下式で求
められる。First, the sound volume reached when the sound radiated from the sound source S reaches the sound receiving point R after being reflected by the three or less divided surfaces is calculated. These reached volumes are calculated using the respective form factors obtained in the previous step S210. (Primary reflected sound) In the analysis space model 10, the primary reflected sound (SRs) from the sound source S to the sound receiving point R via the divided surface k.
k, SRkr) is calculated by using the form factor FsC1 between the sound source S and the dividing surface k and the form factor F between the dividing surface k and the sound receiving point R.
C1R and the reflectance αk given to the dividing surface k are used. Then, the volume PR2 at the sound receiving point R is obtained by the following equation.
【0071】 PR2 = FsC1 × FC1R × (1−αk) × Ps また、直接音と同様、音源Sと分割面k間、分割面k面
と受音点R間の距離を求め、これらの距離の和を音速で
割ることにより、1次反射音の到達時間T2 を計算す
る。上記の計算を全ての1次反射音に対して行う。 (2次反射音)解析空間モデル10において、音源Sか
ら二つの分割面i、jを経て受音点Rに到達する2次反
射音の受音点Rにおける音量Pr2は、音源Sと分割面i
との間の形態係数Fscと分割面iと分割面jとの間の形
態係数FCC2 と分割面jと受音点Rとの間の形態係数F
C2R および、分割面i、kに付与された反射率αi 、α
k を用いて、下式で求められる。PR2 = FsC1 × FC1R × (1-αk) × Ps Further, similar to the direct sound, the distances between the sound source S and the dividing surface k, and between the dividing surface k surface and the sound receiving point R are obtained, and these distances are calculated. The arrival time T2 of the primary reflected sound is calculated by dividing the sum by the speed of sound. The above calculation is performed for all primary reflected sounds. (Secondary reflected sound) In the analysis space model 10, the volume Pr2 at the sound receiving point R of the second reflected sound that reaches the sound receiving point R from the sound source S via the two divided surfaces i and j is as follows. i
And Fc between the division plane i and j, and the form factor F between the division plane j and the sound receiving point R.
C2R and the reflectances αi, α given to the division planes i, k
It is calculated by the following equation using k.
【0072】 Pr2 = Fsc×FCC2×FC2R×(1−αi)×(1ーαk)×Ps また、2次反射音の到達時間T3 は、音源Sと分割面i
間、分割面iと分割面j間、分割面jと受音点R間の距
離を足し合わせ、音速で割ることによって求められる。 (3次反射音)さらに、3次反射音に対しても、上記の
方法と同様の方法を用いて受音点の音量と到達時間を求
める。Pr2 = Fsc × FCC2 × FC2R × (1-αi) × (1−αk) × Ps Further, the arrival time T3 of the secondary reflected sound is determined by the sound source S and the division plane i.
, The division plane i and the division plane j, and the division plane j and the sound receiving point R are added together and divided by the sound velocity. (Third Reflected Sound) Furthermore, for the third reflected sound, the volume and arrival time of the sound receiving point are obtained using the same method as the above method.
【0073】次に、4次反射音以降の反射音計算につい
ては、高次回反射音計算方法を適用する。以下、図13
を参照して説明する。 (高次回反射音計算)まず、前回の3次反射音計算が終
わった時点で、各分割面、例えば分割面nでは、図14
(a)に示すような到達音の時系列データが算出されて
いる。そこで、到達音量の時系列データを所定の時間間
隔Δtでグループ化する。一例として、このΔtを0.
1ミリ秒に規定する。Next, for the reflected sound calculation after the fourth-order reflected sound, the high-order reflected sound calculation method is applied. Below, FIG.
Will be described with reference to. (High-Next Reflected Sound Calculation) First, at the time point when the previous third-order reflected sound calculation is completed, in FIG.
Time series data of the arrival sound as shown in (a) is calculated. Therefore, the time series data of the reached sound volume is grouped at a predetermined time interval Δt. As an example, this Δt is set to 0.
Specified in 1 millisecond.
【0074】次に、グループ化した音量をΔt毎に足し
合わせ、図14(b)に示すような加算音量時系列デー
タを作成する。そして、次回の反射計算に対して、この
加算音量時系列データを有する分割面を新たな音源と設
定する。この新たな音源は、実際にはΔt間に到達する
n本の音線を1本の音線で置き換えている。そして、置
き換えた音線は、n本の音線の音量の総和に等しい音量
を有している。Next, the grouped volume levels are summed up for each Δt to generate added volume time series data as shown in FIG. 14 (b). Then, for the next reflection calculation, the division plane having this added volume time series data is set as a new sound source. In this new sound source, the n sound rays that actually reach during Δt are replaced by one sound ray. The replaced sound ray has a volume equal to the sum of the sound volumes of the n sound rays.
【0075】さらに、各分割面から他の分割面及び受音
点に放射される音線を設定し、低次回反射の場合と同様
の方法を用いて、他の分割面及び受音点の到達音量及び
到達時間を計算する。このような計算は、全ての分割面
が保持する音量が規定値、例えば、音源からの全放射音
量Psの1/10000以下になるまで繰り返し行われ
る(ステップS250)。Furthermore, the sound rays radiated from each divided surface to the other divided surface and the sound receiving point are set, and the arrival of the other divided surface and the sound receiving point is performed by the same method as in the case of the low-order reflection. Calculate volume and arrival time. Such a calculation is repeated until the volume held by all the divided surfaces becomes a specified value, for example, 1/10000 or less of the total emission volume Ps from the sound source (step S250).
【0076】この間、受音点Rにおいては、音源Sから
直接あるいは複数の分割面を経て多量の音が到達する。
この状態が図15(a)に模式的に示されている。到達
した音線は、分割面における高次回反射音計算と同様
に、所定の時間間隔(例えば高次回反射音計算で用いた
Δt)を用いてグループ化される。そして、各グループ
時間Δt内に複数の音線が到達する場合、これらの数を
カウントし、さらに複数の音線の有する音量を足し合わ
せる(ステップS260)。In the meantime, at the sound receiving point R, a large amount of sound arrives from the sound source S directly or through a plurality of divided surfaces.
This state is schematically shown in FIG. The sound rays that have arrived are grouped using a predetermined time interval (for example, Δt used in the high-order reflected sound calculation) in the same manner as in the high-order reflected sound calculation on the divided surface. Then, when a plurality of sound rays arrives within each group time Δt, these numbers are counted and the sound volumes of the plurality of sound rays are added (step S260).
【0077】ステップS250において、各分割面にお
ける残存音量が所定値以下になった場合、各分割面に残
存する音量を全て加算し、上記のステップで求められた
受音点における音量の時系列情報に加算する(ステップ
S260)。以上の処理によって、図15(b)に示さ
れるような受音点における到達音量の時系列データが算
出される。In step S250, when the remaining volume of each divided surface becomes equal to or less than the predetermined value, all the remaining volume of each divided surface is added, and the time series information of the volume at the sound receiving point obtained in the above step is added. To (step S260). Through the above process, time series data of the reached sound volume at the sound receiving point as shown in FIG. 15B is calculated.
【0078】次に、データ変換部17は、到達音量平均
化処理及びデータ補間処理を行って、グループ化された
音量の時系列データからエコータイムパターンを生成す
る。まず、データ変換部17は、図15(b)に示すグ
ループ化された音量データを平均化して図15(c)に
示す平均化音量データを算出する。平均化は、グループ
化された受音点到達音量をその時間内に到達した音線の
数で割ることにより行われる。例えば、図15(b)に
おける第3のグループの時間内(Δt=0.1ミリ秒で
あるから、第3のグループとは、0.2〜0.3ミリ秒
の間となる)に受音点に到達した全音量をPm、この時
間内に到達した音線数をN(=3)とすると、変換前の
音量Pmを有する1本の音線データSRrを到達した音
線数Nで割ることによって、Pm/Nの音量を有する平
均音線データSRaが算出される。(ステップS27
0)。Next, the data conversion unit 17 performs the reached sound volume averaging processing and the data interpolation processing to generate an echo time pattern from the time series data of the sound volume grouped. First, the data conversion unit 17 averages the grouped volume data shown in FIG. 15B to calculate the averaged volume data shown in FIG. 15C. The averaging is performed by dividing the sound volume reached by the sound receiving points that are grouped by the number of sound rays that have reached within the time. For example, it is received within the time of the third group in FIG. 15B (since Δt = 0.1 msec, the third group is between 0.2 and 0.3 msec). Letting Pm be the total volume reaching the sound point, and N (= 3) the number of sound rays that have reached this time, one sound ray data SRr having the volume Pm before conversion is the number of sound rays N that has reached. By dividing, the average sound ray data SRa having the volume of Pm / N is calculated. (Step S27
0).
【0079】次に、データ変換部17は、到達音量の補
間処理を行う。補間方法の一つの例は、図15(c)に
示すように、まず、あるグループ時間間隔の中間点に上
記のステップで求められた平均音線データを仮定する。
そして、この平均音線データの先端を直線で結んで直線
近似する。そして、この近似曲線を用いて各時間間隔内
に到達したN本の音線データを求める。この補間操作に
よって、図15(c)に示されるような直線近似された
エコータイムパタンが作成される(ステップS28
0)。なお、この補間は、直線補間に限定されるもので
はない。例えば、曲線近似を用いて補間してもよく、ま
た、グループ化された各音線の到達時間を考慮した重み
付けを行って補間処理を行ってもよい。Next, the data conversion section 17 performs interpolation processing of the reached sound volume. As one example of the interpolation method, as shown in FIG. 15C, first, the average sound ray data obtained in the above step is assumed at the midpoint of a certain group time interval.
Then, the ends of this average sound ray data are connected by a straight line to perform a linear approximation. Then, using this approximation curve, N sound ray data that have arrived within each time interval are obtained. By this interpolation operation, a linearly approximated echo time pattern as shown in FIG. 15C is created (step S28).
0). Note that this interpolation is not limited to linear interpolation. For example, the interpolation may be performed using curve approximation, or the interpolation processing may be performed by performing weighting considering the arrival time of each sound ray grouped.
【0080】なお、グループ化に用いる時間間隔Δt
は、CD等の音響機器のサンプリング周波数に対応した
値を使用するのが最も適している。具体的には、CDの
場合には44.1KHzに対応して、Δt=22.7マ
イクロ秒とする。以上の処理によって算出されたエコー
タイムパターンは、メモリ18に格納される。The time interval Δt used for grouping is
Is most suitable to use a value corresponding to the sampling frequency of an audio device such as a CD. Specifically, in the case of a CD, Δt = 22.7 microseconds corresponding to 44.1 KHz. The echo time pattern calculated by the above processing is stored in the memory 18.
【0081】次に、音場再生部2及び出力部3の構成に
ついて説明する。図16に示されるように、音場再生部
2は、音環境解析部1によって求められたエコータイム
パターンをメモリ18から読み込み、インパルス応答を
計算するインパルス応答計算部21と、出力部3を構成
するVR装置の位置情報検出部31が検出する体験者の
室内での位置情報を読み込む位置情報入力部22と、予
め求められた頭部伝達関数を格納する頭部伝達関数格納
部23と、試聴する音のドライソース(無響室で録音さ
れた音)を入力するためのドライソース入力部24と、
ドライソースデータに対してインパルス応答データ及び
頭部伝達関数データをDSP(DigitalSignal Processo
r)による畳み込み演算を施して連続音の再生信号を生
成する再生音生成部25とを備えている。Next, the configurations of the sound field reproducing section 2 and the output section 3 will be described. As shown in FIG. 16, the sound field reproducing unit 2 includes an impulse response calculation unit 21 that reads the echo time pattern obtained by the sound environment analysis unit 1 from the memory 18 and calculates an impulse response, and an output unit 3. The position information input unit 22 that reads the position information of the experience person in the room detected by the position information detection unit 31 of the VR device, the head-related transfer function storage unit 23 that stores the head-related transfer function obtained in advance, and the audition A dry source input section 24 for inputting a dry source (sound recorded in an anechoic chamber) of
Impulse response data and HRTF data for dry source data are converted to DSP (Digital Signal Processo).
r) and a reproduction sound generation unit 25 that generates a reproduction signal of continuous sound by performing a convolution operation.
【0082】インパルス応答計算部21は、さらに図1
7に示されるように、室内の各位置毎、各入射方向毎、
各帯域毎のエコータイムパターンデータを読み込むエコ
ータイムパターンの入力部41と、各帯域毎にバンドパ
スフィルタの畳み込み演算を行う畳み込み演算部42
と、各帯域の応答を合成することによってインパルス応
答を算出するインパルス応答算出部43と、各位置・入
射方向毎のインパルス応答を出力するインパルス応答出
力部44と、インパルス応答データを格納するメモリ4
5とを備えている。The impulse response calculation unit 21 is further provided in FIG.
7, each position in the room, each incident direction,
An echo time pattern input unit 41 for reading echo time pattern data for each band and a convolution operation unit 42 for performing a convolution operation of a bandpass filter for each band.
An impulse response calculation unit 43 that calculates an impulse response by combining responses of respective bands, an impulse response output unit 44 that outputs an impulse response for each position / incident direction, and a memory 4 that stores impulse response data.
5 and.
【0083】また、出力部3は、再生音生成部25から
出力された連続音の再生信号に基づいて体験者の耳に再
生音を出力する、例えばヘッドフォン等の音声出力装置
32を備える。位置情報検出部31は、例えばVPL
Research Inc. およびPOLHEMUS
Inc.のRB2システム(Reality Buil
t for 2::商品名)のEyePhoneシステ
ムを用いて実現される。EyePhoneは、体験者の
頭頂部に取り付けたセンサーを用いて頭の位置、向きを
測定し、測定した位置情報をリアルタイムに音場再生部
2側へ出力する。The output unit 3 is also provided with an audio output device 32 such as a headphone that outputs the reproduced sound to the ears of the experience person based on the reproduced signal of the continuous sound output from the reproduced sound generating unit 25. The position information detection unit 31 is, for example, VPL.
Research Inc. and POLHEMUS
Inc. RB2 system (Reality Build
t for 2 :: tradename) EyePhone system. The EyePhone measures the position and orientation of the head using a sensor attached to the top of the user's head, and outputs the measured position information to the sound field reproducing unit 2 side in real time.
【0084】次に、音場再生部2及び出力部3の動作に
ついて説明する。まず、インパルス応答計算部21は、
エコータイムパターン計算部15で算出されたエコータ
イムパターンを用いてインパルス応答を算出する。この
インパルス応答データは、室内の各位置、頭部の向き
(音の入射方向)毎に算出される。図18を参照して、
まず、メモリ18からエコータイムパターンデータを順
次読み込む(ステップS300)。エコータイムパター
ンは、前述したように、室内の音響物性データに規制さ
れ、例えば1/8オクターブバンド毎に出力されるとす
る。また、エコータイムパターンは、室内の各位置毎、
各入射方向毎、各帯域毎に読み込まれる。Next, the operations of the sound field reproducing section 2 and the output section 3 will be described. First, the impulse response calculation unit 21
The impulse response is calculated using the echo time pattern calculated by the echo time pattern calculation unit 15. The impulse response data is calculated for each position in the room and for the head direction (sound incident direction). Referring to FIG.
First, the echo time pattern data is sequentially read from the memory 18 (step S300). As described above, the echo time pattern is regulated by the acoustic physical property data in the room and is output for each 1/8 octave band, for example. Also, the echo time pattern is for each position in the room,
It is read for each incident direction and each band.
【0085】次に、各帯域毎のエコータイムパターンに
バンドパスフィルタを畳み込むことによって各周波数帯
域毎の応答を算出する。さらに、各帯域毎に求められた
応答を加算する。この演算によって、室内の各位置、入
射方向毎のインパルス応答データが算出される(ステッ
プS320)。算出されたインパルス応答データは、例
えばメモリ45に格納される。Next, the response for each frequency band is calculated by convolving the bandpass filter with the echo time pattern for each band. Furthermore, the responses obtained for each band are added. By this calculation, impulse response data for each position in the room and for each incident direction is calculated (step S320). The calculated impulse response data is stored in the memory 45, for example.
【0086】インパルス応答データが求められると、今
度は音場の再生処理に移行する。図19を参照して、音
場再生部2は、VR装置の位置情報検出部31が検出す
る室内の位置及び頭部の方向情報を位置情報入力部22
からリアルタイムに読み込む(ステップS400)。イ
ンパルス応答入力部41は、位置情報入力部42から読
み込まれた位置情報(室内位置、入射方向)に該当する
インパルス応答データをインパルス応答計算部3(メモ
リ45)から読み込む(ステップS410)。When the impulse response data is obtained, the process for reproducing the sound field is started. With reference to FIG. 19, the sound field reproducing unit 2 outputs the position information in the room and the head direction information detected by the position information detecting unit 31 of the VR device to the position information input unit 22.
Is read in real time from (step S400). The impulse response input unit 41 reads, from the impulse response calculation unit 3 (memory 45), impulse response data corresponding to the position information (room position, incident direction) read from the position information input unit 42 (step S410).
【0087】さらに、所定の位置における人間の頭部方
向に対して、その頭部伝達関数データを頭部伝達関数格
納部43から読み込む(ステップS420)。ここで、
頭部伝達関数は、周囲から頭部に向かって入射する音
が、人間の頭部の形状及び耳の位置等の条件によって変
化する状態を表すもので、予め算出され、頭部伝達関数
格納部43に格納されている。Further, the head related transfer function data is read from the head related transfer function storage section 43 for the head direction of the human at a predetermined position (step S420). here,
The head-related transfer function represents a state in which the sound incident from the surroundings toward the head changes depending on conditions such as the shape of the human head and the position of the ear, and is calculated in advance and stored in the head-related transfer function storage unit. It is stored in 43.
【0088】再生音生成部45は、再生したい音楽等の
ドライソースをドライソース入力部24から受け取り、
位置情報入力部22から与えられる体験者の位置や頭の
向き等の情報を用いて、これらの情報に該当するインパ
ルス応答データと頭部伝達関数データとを直列にDSP
を用いて畳み込み演算する(ステップS430)。この
演算によって、連続音信号が生成される。The reproduced sound generator 45 receives a dry source such as music to be reproduced from the dry source input unit 24,
Using the information such as the position of the experiencer and the orientation of the head provided from the position information input unit 22, the impulse response data and the head related transfer function data corresponding to these pieces of information are serially connected to the DSP.
Is used to perform a convolution operation (step S430). A continuous sound signal is generated by this calculation.
【0089】生成された信号は、リアルタイムに音声出
力装置52に出力される(ステップS440)。以上の
動作によって、体験者は、音声出力装置52により、あ
たかも実際の室内にいるような立体音響を聞くことがで
きる。さらに、第5実施例による音環境疑似体験装置の
構成が図20に示される。第5実施例による音環境疑似
体験装置は、音環境解析部1にエコータイムパターン計
算部15及びインパルス応答計算部21を含んでいる。
そして、解析対象空間のインパルス応答データは、例え
ば、あらかじめ専用のコンピューティング・サーバを使
用して室内の各位置毎に算出され、メモリに格納され
る。The generated signal is output to the audio output device 52 in real time (step S440). Through the above operation, the experience person can hear the stereophonic sound as if he / she were actually in the room by using the sound output device 52. Further, the configuration of the sound environment simulation experience device according to the fifth embodiment is shown in FIG. In the sound environment simulation experience device according to the fifth embodiment, the sound environment analysis unit 1 includes an echo time pattern calculation unit 15 and an impulse response calculation unit 21.
Then, the impulse response data of the analysis target space is calculated in advance for each position in the room using a dedicated computing server and stored in the memory.
【0090】また、音場再生部2は、リアルタイムに与
えられる体験者の位置情報に基づいて、該当するインパ
ルス応答データ及び頭部伝達関数をメモリから読み出
し、ドライソースから立体音響データをリアルタイムに
再生する。さらに、第6実施例による音環境疑似体験装
置の構成が図21に示される。この装置における合成応
答データ算出部26は、頭部の方向毎に、つまり首振り
方向に対応する頭部伝達関数と、音が頭部側へ入射する
入射方向に対応するインパルス応答データとを畳み込
み、音の入射方法毎にインパルス応答データと頭部伝達
関数が合成された合成応答データを予め算出する。Also, the sound field reproducing section 2 reads the corresponding impulse response data and head related transfer function from the memory based on the position information of the experiencer given in real time, and reproduces the stereophonic data from the dry source in real time. To do. Further, the configuration of the sound environment simulation experience device according to the sixth embodiment is shown in FIG. The combined response data calculation unit 26 in this device convolves the head related transfer function corresponding to each head direction, that is, the head swing direction, and the impulse response data corresponding to the incident direction in which sound enters the head side. , The combined response data in which the impulse response data and the head related transfer function are combined is calculated in advance for each sound incident method.
【0091】そして、再生音生成部24は、頭部の方向
毎の合成応答データをDSP上にてリアルタイムでドラ
イソースに畳み込む。このように構成すると、室内にお
ける各位置毎・入射方向毎のインパルス応答データと頭
部伝達関数データを直列にDSPにより畳み込み演算す
る場合と比較して、取り扱う頭部の方向の数に逆比例し
て、使用するDSPの数を減少させることができる。Then, the reproduced sound generator 24 folds the combined response data for each head direction into a dry source in real time on the DSP. With this configuration, the impulse response data and the head related transfer function data for each position and incident direction in the room are inversely proportional to the number of head directions to be handled, as compared with the case where the convolution calculation is performed by the DSP in series. Thus, the number of DSPs used can be reduced.
【0092】また、上記の実施例については、さらに以
下の様な種々の変形例が適用できる。第4、第5及び第
6実施例による音環境疑似体験装置は、体験者が立った
り座ったり、歩き回ったり、あるいは顔の向きを変えた
場合の音の変化を再現するように構成されている。しか
し、これらの状態の内の少なくとも一つの状態を再現で
きるように構成してもよい。例えば、 (1)体験者が移動しない場合 インパルス応答データは、室内の1点に固定された受音
点についてのみ算出すればよい。また、体験者の位置情
報を検出するための位置情報検出部31及び位置情報入
力部22は不要となる。Further, the following various modifications can be applied to the above embodiment. The simulated sound environment experience devices according to the fourth, fifth, and sixth embodiments are configured to reproduce changes in sound when an experienceer stands, sits, walks around, or changes the direction of the face. . However, it may be configured so that at least one of these states can be reproduced. For example, (1) When the experienced person does not move The impulse response data may be calculated only for the sound receiving point fixed at one point in the room. Further, the position information detection unit 31 and the position information input unit 22 for detecting the position information of the experience person are unnecessary.
【0093】(2)体験者が座ったまま、あるいは立っ
たまま顔の向きのみを変える場合 インパルス応答データは、室内の1点に固定された受音
点についてのみ算出すればよい、また、位置情報検出部
31は、顔の回転角情報のみを検出すればよい。 (3)体験者が立ったまま移動する場合 ウォークスルーする人間の耳の高さが特定できるので、
室内各位置でのデータは、基本的に2次元データとして
求めることができる。(2) When the experienced person changes only the face orientation while sitting or standing The impulse response data may be calculated only for the sound receiving point fixed at one point in the room, and the position The information detection unit 31 only needs to detect the rotation angle information of the face. (3) When an experienced person moves while standing Since the ear height of a human walking through can be specified,
The data at each position in the room can be basically obtained as two-dimensional data.
【0094】また、本発明に関して、音源は複数個存在
していても動作可能であり、その音源が移動しても原理
的には受音点への入射方向毎のインパルス応答データが
追加されるのみである。さらに、上記の実施例による装
置は、室内空間を対象としているが、開放空間に対して
もコンピュータシミュレーションによるエコータイムパ
ターンの計算が可能である。従って、そのようなエコー
タイムパターンの計算手法を使用することによって、本
発明の音環境疑似体験装置を開放空間に適用することも
可能である。Further, regarding the present invention, it is possible to operate even if there are a plurality of sound sources, and in principle, impulse response data for each incident direction to the sound receiving point is added even if the sound sources move. Only. Further, although the apparatus according to the above-described embodiment is targeted for the indoor space, it is possible to calculate the echo time pattern by computer simulation even in the open space. Therefore, it is possible to apply the sound environment simulation experience device of the present invention to an open space by using such an echo time pattern calculation method.
【0095】このように、本発明は、対象とする空間に
おける音の多次回反射の計算が可能であり、算出される
音量の時系列情報から残響時間の予測を高精度に行うこ
とができる。さらに、任意の位置、及び人の首方向に対
して、エコータイムパターンの算出からインパルス応答
データへの変換まで行うことができる。これにより、V
R装置を用いたリアルな音場再生が可能となった。As described above, according to the present invention, it is possible to calculate the multiple reflections of the sound in the target space, and it is possible to accurately predict the reverberation time from the time series information of the calculated volume. Further, the calculation of the echo time pattern to the conversion to the impulse response data can be performed for any position and the neck direction of the person. This gives V
It became possible to reproduce a realistic sound field using the R device.
【0096】この結果、本発明の音環境疑似体験装置を
用いた設計の効率化、あるいは提案型営業の支援を効果
的に行うことができる。As a result, the efficiency of design using the sound environment simulation experience device of the present invention or the support of the proposal-type sales can be effectively performed.
【0097】[0097]
【発明の効果】請求項1乃至請求項7の発明に係る音環
境疑似体験装置は、室内の任意の位置における受音点へ
の入射方向毎のインパルス応答を、各入射方向毎の頭部
伝達関数とともに、音源のドライソースに対し、室内の
位置情報および受音点での頭部方向情報に基づいて畳み
込むことにより、室内の任意の位置における任意の方向
に対する音場再生を行い、室内ウォークスルーおよび首
振り動作に同期した再生音場を得るので、室内ウォーク
スルーおよび室内の任意の位置で頭部を振ったときの、
実際により則した臨場感溢れる立体音場の線型の効率化
と、これを提案しての営業をリアルな疑似体験をもって
推進することができる。According to the sound environment simulation experience device according to the present invention, the impulse response for each incident direction to the sound receiving point at any position in the room is transmitted to the head for each incident direction. Along with the function, by convolving the dry source of the sound source based on the position information in the room and the head direction information at the sound receiving point, sound field reproduction in any direction at any position in the room is performed, and indoor walkthrough And a playback sound field synchronized with the swinging motion is obtained, so when the head is shaken at the indoor walkthrough and at any position in the room,
It is possible to promote the linear efficiency of a stereoscopic sound field that is more realistic and more realistic, and to propose a business with a realistic simulated experience.
【0098】また、請求項8乃至請求項19の発明にお
いては、各分割面における反射音量を計算する際、分割
面による反射が所定回数を超えた後は、入射してくる音
を、所定の時間間隔で累積し、その後その累積された音
を一度に反射させることとしたので、高次反射音までの
計算が可能となり、音環境の解析精度を向上することが
できる。Further, in the inventions of claims 8 to 19, when the reflected sound volume at each divided surface is calculated, after the reflection by the divided surface exceeds a predetermined number, the incident sound is given a predetermined value. Since the sound is accumulated at time intervals and then the accumulated sound is reflected at once, it is possible to calculate up to higher-order reflected sounds and improve the accuracy of sound environment analysis.
【図1】本発明の第1実施例による音環境解析方法の処
理の流れを示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing a processing flow of a sound environment analysis method according to a first embodiment of the present invention.
【図2】音源から放射された音線が受音点に至るまでを
表した反射音線図である。FIG. 2 is a reflected sound ray diagram showing a sound ray radiated from a sound source to reach a sound receiving point.
【図3】本発明の第1実施例における高次反射音計算を
示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing high-order reflected sound calculation in the first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2実施例による音環境解析方法の処
理の流れを示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of a sound environment analysis method according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第3実施例の分割面の残存音エネルギ
ーを時系列情報に付加する処理を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a process of adding remaining sound energy of a division surface to time series information according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1乃至第3実施例による音環境の計
算に用いた解析空間モデルの模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an analytical space model used for calculation of a sound environment according to the first to third embodiments of the present invention.
【図7】本発明の実施例における残響特性の計算結果を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing calculation results of reverberation characteristics in the example of the present invention.
【図8】本発明の第4実施例による音環境疑似体験装置
の概略の全体構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a schematic overall configuration of a sound environment simulation experience device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第1実施例の音環境解析部の構成を示
すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a sound environment analysis unit according to the first embodiment of the present invention.
【図10】図9に示す音環境解析部の動作を示すフロー
チャートである。10 is a flowchart showing an operation of the sound environment analysis unit shown in FIG.
【図11】図10のフローチャートにおけるエコータイ
ムパターンの算出動作を示すサブフローチャートであ
る。11 is a sub-flowchart showing an operation of calculating an echo time pattern in the flowchart of FIG.
【図12】エコータイムパタン計算部15において使用
される解析空間モデルの一例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of an analysis space model used in the echo time pattern calculation unit 15.
【図13】エコータイムパターン計算部15において使
用される解析空間モデルの一例を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of an analysis space model used in the echo time pattern calculation unit 15.
【図14】解析空間モデルの分割面における到達音量の
時系列データの一例を示す時系列データ図であり、
(a)は、実際の到達音量を示し、(b)は、グループ
化された到達音量を示している。FIG. 14 is a time-series data diagram showing an example of time-series data of the reached sound volume on the division surface of the analysis space model,
(A) shows the actual reached volume, and (b) shows the grouped reached volume.
【図15】解析空間モデル内の受音点における到達音量
の時系列データを概念的に示した時系列データ図であ
り、(a)は、実際の到達音量を示し、(b)は、グル
ープ化された到達音量を示し、(c)は、補間された到
達音量の時系列データ(エコータイムパターン)を示し
ている。FIG. 15 is a time-series data diagram conceptually showing time-series data of arrival sound volume at a sound receiving point in an analysis space model, where (a) shows actual arrival sound volume, and (b) shows a group. 11C shows the converted arrival sound volume, and (c) shows time-series data (echo time pattern) of the interpolated arrival sound volume.
【図16】図8に示す音環境疑似体験装置の音場再生部
2と出力部3の詳細な構成を示すブロック図である。16 is a block diagram showing a detailed configuration of a sound field reproducing unit 2 and an output unit 3 of the sound environment simulation experience device shown in FIG.
【図17】図16に示す音場再生部2のインパルス応答
計算部21の詳細な構成を示すブロック図である。17 is a block diagram showing a detailed configuration of an impulse response calculation unit 21 of the sound field reproduction unit 2 shown in FIG.
【図18】図17に示すインパルス応答計算部21の動
作を示すフローチャートである。18 is a flowchart showing the operation of the impulse response calculation unit 21 shown in FIG.
【図19】図16に示す音場再生部2の動作を示すフロ
ーチャートである。19 is a flowchart showing an operation of the sound field reproducing unit 2 shown in FIG.
【図20】本発明の第5実施例による音環境疑似体験装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 20 is a block diagram showing the structure of a sound environment simulation experience device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第6実施例による音環境疑似体験装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 21 is a block diagram showing the structure of a sound environment simulation experience device according to a sixth embodiment of the present invention.
1 音環境解析部 2 音場再生部 3 出力部 11 室情報入力部 12 音源情報入力部 13 受音点情報入力部 14 解析面分割部 15 エコータイムパターン計算部 16 時系列情報算出部 17 データ変換部 21 インパルス応答計算部 22 位置情報入力部 23 頭部伝達関数格納部 24 ドライソース入力部 25 再生音生成部 31 位置情報検出部 32 音声出力装置 41 エコータイムパターン入力部 42 畳み込み演算部 43 インパルス応答算出部 44 インパルス応答出力部 1 sound environment analysis unit 2 sound field reproduction unit 3 output unit 11 room information input unit 12 sound source information input unit 13 sound receiving point information input unit 14 analysis surface division unit 15 echo time pattern calculation unit 16 time series information calculation unit 17 data conversion Part 21 Impulse response calculation part 22 Position information input part 23 Head related transfer function storage part 24 Dry source input part 25 Playback sound generation part 31 Position information detection part 32 Voice output device 41 Echo time pattern input part 42 Convolution operation part 43 Impulse response Calculation unit 44 Impulse response output unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hisashi Kodama 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (19)
何音響学的手法によって前記解析対象空間のエコータイ
ムパターンを算出するエコータイムパターン算出手段
と、 前記エコータイムパターン算出手段によって算出された
前記エコータイムパターンを用いて各周波数帯域毎の応
答を算出し、前記応答を合成することによってインパル
ス応答を算出するインパルス応答算出手段と、 無響音の音源データに前記インパルス応答算出手段によ
って算出された前記インパルス応答を畳み込んで再生音
データを生成する再生音生成手段と、 前記再生音生成手段によって生成された前記再生音デー
タを音声に変換して出力する出力手段とを備えたことを
特徴とする、音環境疑似体験装置。1. An echo time pattern calculation means for calculating an echo time pattern of the analysis target space by a geometric acoustic method using a condition relating to the analysis target space, and the echo calculated by the echo time pattern calculation means. A response for each frequency band is calculated using a time pattern, and an impulse response calculation means for calculating an impulse response by combining the responses, and an impulse response calculation means for anechoic sound source data are calculated by the impulse response calculation means. It is characterized by further comprising: reproduced sound generating means for convolving the impulse response to generate reproduced sound data; and output means for converting the reproduced sound data generated by the reproduced sound generating means into voice and outputting the sound. , Sound environment simulation experience device.
さらに、 前記解析対象空間の形状、壁面の物性データ等の解析条
件データを受け取り、壁面を所定の区画に区分すること
によって分割解析面を設定するとともに、音源及び受音
点を前記解析対象空間内の任意の位置に設定する解析デ
ータ設定手段と、 前記解析対象空間内の任意の位置に設定した音源から放
射される放射音の受音点への到達音の音量の時系列デー
タを算出する時系列データ算出手段と、 前記時系列データ算出手段が算出した到達音の音量の時
系列データに対して所定の補間操作を施してエコータイ
ムパターンに変換するデータ変換手段とを備えたことを
特徴とする、請求項1記載の音環境疑似体験装置。2. The echo time pattern calculation means,
Further, the analysis condition data such as the shape of the analysis target space and the physical property data of the wall surface is received, and the divided analysis surface is set by dividing the wall surface into predetermined sections and the sound source and the sound receiving point are set in the analysis target space. And an analysis data setting means to be set at an arbitrary position, and when calculating time-series data of the volume of a sound reaching a sound receiving point of a radiated sound emitted from a sound source set at an arbitrary position in the analysis target space. And a data conversion unit for performing a predetermined interpolation operation on the time-series data of the arrival sound volume calculated by the time-series data calculation unit to convert the time-series data into an echo time pattern. The sound environment simulation experience device according to claim 1.
手段と、 頭部伝達関数データを格納する頭部伝達関数格納手段
と、 前記ドライソース入力手段から入力された前記音源デー
タに前記インパルス応答算出手段によって算出された前
記インパルス応答と、前記頭部伝達関数格納手段から読
み出した前記頭部伝達関数とを畳み込むことによって再
生音データを生成する再生音生成手段とを備えたことを
特徴とする、請求項2記載の音環境疑似体験装置。3. The sound field reproducing means further includes dry source input means for inputting sound source data of anechoic sound, head related transfer function storing means for storing head related transfer function data, and the dry source. Reproduction sound data is generated by convolving the sound source data input from the input means with the impulse response calculated by the impulse response calculation means and the head related transfer function read from the head related transfer function storage means. The simulated sound experience device according to claim 2, further comprising a reproduced sound generating unit.
部の向きの内の少なくとも一方の情報を検出する位置情
報検出手段を備えており、 前記再生音生成手段は、前記位置情報検出手段が検出し
た位置情報に該当する前記インパルス応答と前記頭部伝
達関数とを抽出して前記音源データに畳み込むことを特
徴とする、請求項3記載の音環境疑似体験装置。4. The sound field reproducing means further comprises position information detecting means for detecting information of at least one of the position of the head and the direction of the head of the experiencer in the analysis target space. 4. The reproduced sound generating means extracts the impulse response and the head related transfer function corresponding to the position information detected by the position information detecting means and convolves the extracted sound source data with the sound source data. Sound environment simulation experience device.
ルス応答と前記頭部伝達関数格納手段から読み出した頭
部伝達関数とを畳み込むことによって頭部の方向毎に合
成応答を算出する合成応答生成手段と、 無響音の音源データに前記合成応答生成手段によって算
出された前記合成応答を畳み込むことによって再生音デ
ータを生成する前記再生音生成手段とを備えたことを特
徴とする、請求項1記載の音環境疑似体験装置。5. The simulated acoustic environment device further comprises head-related transfer function storage means for storing a head-related transfer function, impulse response obtained by the impulse response calculation means, and head-related transfer function storage means. A synthetic response generating means for calculating a synthetic response for each head direction by convolving the read head related transfer function; and convolving the synthetic response calculated by the synthetic response generating means with anechoic sound source data. The simulated sound experience device according to claim 1, further comprising: the reproduced sound generating means for generating reproduced sound data by the method.
ータを畳み込むことによって再生音データを生成する音
場再生手段と、 前記音場再生手段によって生成された前記再生音データ
を音声に変換して出力する出力手段とを備えたことを特
徴とする、音環境疑似体験装置。6. A sound field reproducing means for generating reproduced sound data by convoluting impulse response data with anechoic sound source data, and converting the reproduced sound data generated by the sound field reproducing means into voice. A simulated sound environment experience device, comprising: an output unit for outputting.
手段と、 頭部伝達関数データを格納する頭部伝達関数格納手段
と、 前記解析対象空間内における体験者の頭部の位置又は頭
部の向きの内の少なくとも一方の情報を検出する位置情
報検出手段と、 前記位置情報検出手段が検出した位置情報に該当するイ
ンパルス応答と頭部伝達関数とを抽出して前記音源デー
タに畳み込むことによって再生音データを生成する再生
音生成手段とを備えたことを特徴とする、請求項6記載
の音環境疑似体験装置。7. The sound field reproducing means further includes a dry source input means for inputting anechoic sound source data, a head related transfer function storing means for storing head related transfer function data, and the analysis target. Position information detecting means for detecting at least one of the position of the head and the orientation of the head of the experiencer in space, and an impulse response and head transmission corresponding to the position information detected by the position information detecting means. 7. The simulated sound experience device according to claim 6, further comprising: reproduced sound generating means for generating reproduced sound data by extracting a function and convoluting the sound source data with the sound source data.
室情報を入力する室情報入力手段と、 音源の位置、音圧等の音源情報を入力する音源情報入力
手段と、 受音点の数、位置等の受音点情報を入力する受音点情報
入力手段と、 解析空間を構成する面を解析すべき所定面数に分割する
解析面分割手段と、 前記解析空間に配置された前記音源から反射される音線
が前記解析空間の前記所定受音点に直接あるいは前記分
割面に反射しつつ到達する音量をその到達時間毎に所定
の時間間隔を持ってグループ化を行うことにより、前記
受音点における到達音量の時系列情報を求める時系列情
報算出手段と、 前記所定の受音点でのグループ化した到達音量を、その
時間間隔内に到達する音線数を持って各グループ毎に平
均化することにより音場再生を可能とする音場再生用デ
ータに変換する音場再生用データ変換手段とを備えたこ
とを特徴とする、音環境解析装置。8. Room information input means for inputting room information such as shape and size of an analysis space to be analyzed, sound source information input means for inputting sound source information such as sound source position and sound pressure, and sound receiving point Sound receiving point information input means for inputting sound receiving point information such as the number and position of data, analysis plane dividing means for dividing the planes constituting the analysis space into a predetermined number of planes to be analyzed, and By grouping the sound volume reflected by the sound source to reach the predetermined sound receiving point of the analysis space directly or while reflecting on the divided surface with a predetermined time interval for each arrival time. A time-series information calculating means for obtaining time-series information of the reached sound volume at the sound receiving point, and grouped reached sound volume at the predetermined sound receiving point, each having a number of sound lines reaching within the time interval. Sound field reproduction by averaging for each group Characterized in that a sound field reproduction data converting means for converting the sound field reproduction data to ability, sound environment analysis device.
室情報を入力する室情報入力手段と、 音源の位置、音圧等の音源情報を入力する音源情報入力
手段と、 受音点の数、位置等の受音点情報を入力する受音点情報
入力手段と、 解析空間を構成する面を解析すべき所定面数に分割する
解析面分割手段と、 前記解析空間に配置された前記音源から反射される音線
が前記解析空間の前記所定受音点に直接あるいは前記分
割面に反射しつつ到達する音量をその到達時間毎に所定
の時間間隔を持ってグループ化を行うことにより、前記
受音点における到達音量の時系列情報を求める時系列情
報算出手段と、 前記所定の受音点でのグループ化した到達音量を、その
時間間隔内に到達する音線数を持って各グループ毎に平
均化することにより音場再生を可能とする音場再生用デ
ータに変換する音場再生用データ変換手段と、 前記平均化した各グループの音量を時間軸に対して補間
を行う音場再生用データ補間手段とを備えたことを特徴
とする、音環境解析装置。9. Room information input means for inputting room information such as shape and size of an analysis space to be analyzed, sound source information input means for inputting sound source information such as position of sound source, sound pressure, and sound receiving point Sound receiving point information input means for inputting sound receiving point information such as the number and position of data, analysis plane dividing means for dividing the planes constituting the analysis space into a predetermined number of planes to be analyzed, and By grouping the sound volume reflected by the sound source to reach the predetermined sound receiving point of the analysis space directly or while reflecting on the divided surface with a predetermined time interval for each arrival time. A time-series information calculating means for obtaining time-series information of the reached sound volume at the sound receiving point, and grouped reached sound volume at the predetermined sound receiving point, each having a number of sound lines reaching within the time interval. Sound field reproduction by averaging for each group Sound field reproduction data conversion means for converting the sound field reproduction data to a function, and sound field reproduction data interpolation means for interpolating the averaged volume of each group with respect to the time axis. A characteristic sound environment analysis device.
くつかの面に分割し、前記解析空間内の所定の音源より
音線を放射し、分割された各面に到達する音量を計算
し、前記所定の音源から放射された音がその面に至るま
での時間を求め、更にその入射された音量に基づき、そ
の面における反射音量を計算し、さらに、この反射音量
を新音源として、同様の計算をすることによって、所定
の受音点に到達する音の時系列情報を求める音環境解析
方法において、 前記各分割面における反射音量を計算する際、前記分割
面による反射が所定回数を超えた後は、入射してくる音
を、所定の時間間隔で累積し、その後その累積された音
を一度に反射させることとすることを特徴とする音環境
解析方法。10. A surface constituting an analysis space to be analyzed is divided into several surfaces, a sound ray is radiated from a predetermined sound source in the analysis space, and the volume reaching each divided surface is calculated. , The time until the sound radiated from the predetermined sound source reaches the surface is obtained, and the reflected sound volume on the surface is calculated based on the incident sound volume. Further, this reflected sound volume is used as a new sound source, In the sound environment analysis method for obtaining the time series information of the sound reaching the predetermined sound receiving point by calculating, when calculating the reflected sound volume on each of the divided surfaces, the reflection by the divided surface exceeds a predetermined number of times. After that, the sound environment analysis method is characterized in that incident sounds are accumulated at a predetermined time interval, and then the accumulated sounds are reflected at once.
界値以下になれば、その面からの反射をさせないことを
特徴とする請求項10記載の音環境解析方法。11. The sound environment analysis method according to claim 10, wherein when the reflected sound volume on the divided surface becomes equal to or less than a predetermined limit value, the reflected sound is not reflected from the surface.
響時間の予測値に基づき算出された所定の設定時間の前
と後で異なっており、後の時間間隔は前の時間間隔より
長いことを特徴とする請求項10、又は11記載の音環
境解析方法。12. The predetermined time interval is different before and after the predetermined set time calculated based on the predicted value of the reverberation time of the analysis space, and the subsequent time interval is longer than the previous time interval. The sound environment analysis method according to claim 10 or 11, characterized in that.
った際、前記各分割面の残存する音エネルギーの一部又
は全部を加算し、前記受音点における音の時系列情報に
足し込み、前記受音点に至る到達時間の遅いものから早
いものへ順に前記時系列情報を積分することを特徴とす
る請求項11、又は12記載の音環境解析方法。13. When all the reflected sound volumes are equal to or lower than the limit value, a part or all of the sound energy remaining on each of the divided surfaces is added and added to the time series information of the sound at the sound receiving point. 13. The sound environment analysis method according to claim 11 or 12, wherein the time series information is integrated in order from the earliest arrival time to the sound receiving point to the earliest arrival time.
タ等の解析条件と、壁面を所定の区画に区分された分割
解析面と、音源と受音点とを設定する条件設定ステップ
と、 前記音源から放射された放射音が前記解析対象空間内の
任意の位置に設定された前記受音点に到達する到達音の
音量の時系列データを、前記到達音が前記受音点に入射
する方向毎に、および前記音源の周波数帯域毎に算出す
る時系列データ算出ステップと、 前記到達音の音量の時系列データに所定の補間操作を施
してエコータイムパターンを算出するエコータイムパタ
ーン算出ステップとを備えたことを特徴とする、音環境
解析方法。14. An analysis condition such as a shape of a space to be analyzed, physical property data of a wall surface, a divided analysis surface in which the wall surface is divided into predetermined sections, a condition setting step for setting a sound source and a sound receiving point, Radiation sound emitted from a sound source is time-series data of the volume of arrival sound reaching the sound receiving point set at an arbitrary position in the analysis target space, and the arrival sound is incident on the sound receiving point. A time series data calculation step for each time and for each frequency band of the sound source, and an echo time pattern calculation step for calculating an echo time pattern by performing a predetermined interpolation operation on the time series data of the volume of the reaching sound. A method for analyzing a sound environment, which comprises:
接音の音量データ算出ステップと、 前記音源から放射される音線が前記分割解析面で反射す
る回数が所定回数以下の反射音が前記他の分割解析面及
び前記受音点に到達する低次反射音の音量データ算出ス
テップと、 前記音源から放射される音線が前記分割解析面で反射す
る回数が所定回数以上の反射音が前記受音点に到達する
高次反射音の音量データを算出するステップと、 前記受音点の音量データを所定の時間間隔毎にグループ
化して時系列データを算出するステップとを備えたこと
を特徴とする、請求項14記載の音環境解析方法。15. The time-series data calculation step includes a step of calculating volume data of a direct sound in which a sound ray emitted from the sound source directly reaches a sound receiving point, and a sound ray emitted from the sound source is subjected to the division analysis. A volume data calculation step of a lower-order reflected sound in which a reflected sound whose number of times of reflection on a surface is equal to or less than a predetermined number reaches the other divided analysis surface and the sound receiving point; A step of calculating volume data of higher-order reflected sound in which a reflected sound having a number of times of reflection on a surface reaches a predetermined number or more, and the sound volume of the sound receiving point is grouped at predetermined time intervals. 15. The sound environment analysis method according to claim 14, further comprising a step of calculating time series data.
ップは、前記低次反射音の音量データ算出ステップによ
って算出された前記分割解析面における音量データを所
定の時間間隔毎に積算して新たな音源を設定し、この音
源から放射される新たな放射音が到達する分割解析面へ
の到達音量を算出する処理を繰り返し行うことを特徴と
する、請求項15記載の音環境解析方法。16. The volume data calculating step for the high-order reflected sound calculates a new volume by integrating the volume data on the divided analysis plane calculated in the volume data calculating step for the low-order reflected sound at predetermined time intervals. 16. The sound environment analysis method according to claim 15, wherein a sound source is set, and a process of calculating an arrival sound volume to a divided analysis plane to which a new radiated sound emitted from the sound source reaches is repeatedly performed.
た受音点において、各周波数帯域毎のエコータイムパタ
ーンを幾何音響学的手法を用いて算出するステップと、 前記エコータイムパターンに各周波数帯域毎のバンドパ
スフィルタを畳み込むことによって各周波数帯域毎の応
答を算出して合成することによってインパルス応答を算
出するステップと、 体験者の位置情報を検出するステップと、 音源のドライソースを受け取り、前記ドライソースに対
して、検出された前記位置情報に対応する前記インパル
ス応答及び頭部伝達関数を畳み込むことによって再生音
データを生成するステップと、 再生音データを音声に変換して出力するステップとを備
えたことを特徴とする、音環境解析方法。17. A step of calculating an echo time pattern for each frequency band using a geometric acoustic method at a sound receiving point set at an arbitrary position in the analysis target space, and each frequency in the echo time pattern. Calculating a response for each frequency band by convolving a band pass filter for each band and synthesizing an impulse response; detecting the position information of the experience person; receiving the dry source of the sound source; Generating reproduced sound data by convolving the dry source with the impulse response and the head related transfer function corresponding to the detected position information; and converting the reproduced sound data into voice and outputting the sound. A sound environment analysis method comprising:
前記位置情報として、体験者の移動位置と頭部の向きの
情報を検出することを特徴とする、請求項17記載の音
環境解析方法。18. The step of detecting the position information comprises:
18. The sound environment analysis method according to claim 17, wherein information on the moving position of the experience person and the orientation of the head is detected as the position information.
前記位置情報として、体験者の頭部の向きを検出するこ
とを特徴とする、請求項17記載の音環境解析方法。19. The step of detecting the position information comprises:
The sound environment analysis method according to claim 17, wherein the orientation of the head of the experiencer is detected as the position information.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25593893A JP3152818B2 (en) | 1992-10-13 | 1993-10-13 | Sound environment simulation experience device and sound environment analysis method |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-274248 | 1992-10-13 | ||
| JP27424892 | 1992-10-13 | ||
| JP483693 | 1993-01-14 | ||
| JP22110193 | 1993-09-06 | ||
| JP5-4836 | 1993-09-06 | ||
| JP5-221101 | 1993-09-06 | ||
| JP25593893A JP3152818B2 (en) | 1992-10-13 | 1993-10-13 | Sound environment simulation experience device and sound environment analysis method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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