JPS6096100A - スピ−カの出力エネルギ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスピーカの出力エネルギ測定方法に関する。

（従来技術） スピーカの従来の出力エネルギ測定はスピーカのまわり
の全空間または前方にのみ着目して行なわれていた。

このためスピーカに対する各方向の出力エネルギに関す
る情報は全く得られず、スピーカから発生する音の印象
に関する情報を充分には得ることができない欠点があっ
た。

（発明の目的） 本発明は上記にかんがみなされたもので、上記の欠点を
解消してスピーカから発生する音の印象に関する情報を
得ることができるとともに、スピーカ設置位置などの検
討をすることもできる情報を得ることができるスピーカ
の出力エネルギ測定方法を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明は無響室内にスピーカとスピーカの中心から所定
距離隔てた位置にマイクロホンとを、スピーカを中心と
した円周上にわたって相対的に移動可能に設け、スピー
カを中心とした円周上にマイクロホンを相対的に移動せ
しめ、リスニングエリアに対するスピーカの出力エネル
ギ、１次反射エリアに対するスピーカの出力エネルギお
よび後方エリアに対するスピーカの出力エネルギを、ス
ピーカからの音を受けたマイクロホン出力中の可聴周波
帯域内容周波数成分に対して測定することを特徴とする
。

本明細書において、リスニングエリアとはスピーカをス
テレオ配置にして聴取者がスピーカからの音を聴くとき
に聴取者の耳の位置を含む所定面積のエリアをいい、１
次反射エリアとはりスニングルームとしている部屋にお
いて前記スピーカを前記ステレオ配置にして聴取者がス
ピーカからの音を聴くときにスピーカからの放射された
音がそのスピーカに近い側の壁等の反射体で１回反射し
て聴取者の耳に達するようなエリア・であってかつりス
ニングエリアと同一面積に設定したエリアをいい、後方
エリアとは前記リスニングルームとしている部屋におい
てスピーカを前記ステレオ配置にして聴取者がスピーカ
からの音を聴くときにスピーカの後方に放射された音が
後壁等の反射体により反射してスピーカ前方に廻り込ん
で来て聴取者の耳に達するようなエリアであってかつり
スニングエリアと同一面積に設定したエリアをいう。

以下、本発明を実施例により説明する。

第１図（ａ）および第１図（ｂ）は本発明方法を適用し
た一実施例のブロック図である。

無響室１内に設けたターンテーブル２上にスピーカ３が
着脱自在に固着してあり、ターンテーブル２はターンテ
ーブル駆動モータ４により回転駆動され、ターンテーブ
ル２の回動角度はターンテーブル駆動モータ４のロータ
軸に連結したロータリエンコーダ５によシ検出するよう
に構成しである。スピーカ２にはホワイトノイズを発生
する発振器６の出力を増幅する電力増幅器７の出力が供
給しである。

またさらに無響室１内にはロータリーマイクスタンド８
が設置してあシ、ロータリーマイクスタンド８のマイク
アーム９の先端にはマイクロホン１０が、その先端がス
ピーカ３に対向して装着しである。またマイクロホン１
０はマイクアーム９を駆動することによシマイクアーム
９を介して第１図において上下方向（垂直方向）に回動
するように構成しである。マイクロホン１０の垂直方向
の回動角度はマイクアーム駆動モータ１１のロータ軸に
連結したロータリエンコーダ１２により検出するように
構成しである。

一方、１５はシステム制御手段であり、システム制御手
段１５からはシステム起動時、発振器６に制御信号を供
給する。引き続いて出力を回転位置制御手段１６に供給
し、この出力を受けた回転位置制御手段１６はターンテ
ーブル回転位置データを記憶させたターンテーブル回転
位置データ記憶手段１７に読み出し信号および読み出し
アドレスを出力する。ターンテーブル回動位置データ記
憶手段１７から読み出された位置データはターンテーブ
ル回動位置設定手段１８に供給する。一方、ターンテー
ブル回動位置設定手段１８には回転位置制御手段１６か
らのタイミング信号が供給されてターンテーブル回動位
置設定手段１８にて位置データをラッチして出力する。

また一方、ロータリエンコーダ５の出力はターンテーブ
ル゛回動位置変換手段１９に供給して位置データに変換
し、この変換された位置データは比較手段２０に供給し
て比較手段２０においてターンテーブル回動位置設定手
段１８から出力されている位置データと比較し、その差
によシ駆動回路２１を介してテーブル駆動モータ４を駆
動し、ターンテーブル２をターンテーブル回動位置設定
手段１８から出力されている位置データに対応した位置
にまで駆動させる。比較手段２０においてターンテーブ
ル回動位置設定手段１８から出力されている位置データ
にターンテーブル回動位置変換手段１９の出力が一致し
たときの比較手段２０からの一致出力は回転位置制御手
段１６に供給する。

一方、マイクアーム９の駆動系も上記したターンテーブ
ル２の駆動系と同様にマイクロホン１０の垂直方向の回
動角度に対応したデータを記憶させたマイクアーム位置
データ記憶手段２７、マイクアーム位置設定手段２８、
マイクアーム位置変換手段２９、比較手段３０および駆
動回路３１を備えている。

マイクロホン１０の出力はマイク増幅器４０に供給して
増幅し、マイク増幅器４０の出力は高速フーリエ変換ア
ナライザ４１に供給してあり、高速フーリエ変換アナラ
イザ４１で変換された周波数関数の可聴周波数範囲内に
おける各周波数に対するパワースペクトル情報をデータ
記憶手段４２に供給して所定アドレスに記憶させる。デ
ータ記憶手段４２に記憶させたデータ中の各エリアのデ
ータは演算手段４３に供給して平均値演算をするととも
に演算した平均値からエネルギーを演算させる。この演
算式については後記する。

演算手段４３の演算結果データは表示手段４４に供給す
るとともにブロック制御手段４５を介してプロッタ４６
に供給し、表示手段４４によってエネルギを表示させる
とともに、プロッタ４６゛によって記録させる。

なおシステム制御手段１５は測定開始信号により前記し
た如く発振器６に制御信号を供給するとともに、引き続
いて測定開始出力を回転制御手段１６に供給し、以降所
定のタイミングで回転制御手段１６にタイミングパルス
を、高速フーリエ変操アナライザ４１に変換開始信号を
、データ記憶手段４２に読み出し信号および読み出しア
ドレスを、演算手段４３に演算開始信号を、表示手段４
４およびプロッタ制御手段４５に周波数データをそれぞ
れ供給する。なお回転制御手段１６による回転制御動作
の実行時間、高速フーリエ変換アナライザ４１の変換時
間、プロッタ４６のプロット時間はそれぞれ異なるため
ハンドシェイク方式によシ信号の授受を行なひ１．第１
図（ｂ）においてノーンドシエイクのための入出力線は
楕円内に対で記して示しである。

（発明の作用） 以上の如く構成した本発明を適用した一実施例において
、たとえば第２図に示す如くステレオ配置された右側の
スピーカについていえば、スピーカ３の基準軸Ｘを含む
水平面においてスピーカ３のバッフル面を中心とする半
径ｒ（ｍ）の球のＡ部分（水平方向に０８７０°、垂直
方向に一１０°〜＋１０°の範囲）がリスニングエリア
であシ、同じくＢ部分（水平方向に４０°〜６０°垂直
方向に−１０゜〜＋１０°の範囲）が１次反射エリアで
あり、同じくＣ部分（水平方向に１６０°〜１８０°、
垂直方向に一１０°〜＋１０°の範囲）が後方エリアで
あるとする。

なお、ステレオ配置された左側スピーカについてはりス
ニ／グエリアＡは水平方向にＯ〜２００、垂直方向に一
１０°〜＋１０°の範囲、１次反射工１ノアＢは水平方
向に一４０°〜−６０°、垂直方向に一１０°〜＋１０
°の範囲、後方エリアＣは水平方向に−１６０゜〜−１
８０°、垂直方向に１０°〜＋１０°の範囲となる。

以後、右側のスピーカについて説明する。

リスニングエリアＡに対して第２図に示したＡＩＯツＡ
２０　＋　Ａ３０　ｒ　Ａ１１ツＡ２１すＡ３１　＋　
Ａ１２　＋　Ａ２２およびＡ３２の９点の測定を行ない
、１次反射工１ノアＢに対しては第２図に示したＢ１０
．Ｂ２０．Ｂ３０゜Ｂ１、＋　Ｂ２１　ｒ　Ｂ３□ｐ　
Ｂ１２　ｒ　Ｂ’２２およびＢ３２の９点の測定を行な
い、後方エリアＣに対しては第２図に示したＣ１０．Ｃ
２０，Ｃ３０＃Ｃ１１，Ｃ２１りＣ３１ｒ　Ｃ１２ｒＣ
２２およびＣ３２の９点の測定を行なうものとする。

そこでターンテーブル回動位置データ記憶手段１７には
ターンテーブル２が２０°、１０°　００−４０°、−
５０°、６０°、−１６０°、−１７０°、−１８０°
回動したときのターンテーブル回動位置変換手段１９の
出力データＤ２０　Ｈｙ　Ｄｌ　０　Ｈｙ　ＤＯＨ，Ｂ
４０Ｈ＋Ｄ５０Ｈ＋Ｄ６０Ｈ＋Ｄ１６０Ｈ＋Ｊ）１７０
Ｈ，Ｄ　１８０Ｈが記憶しである。また、マイクアーム
位置データ記憶手段２７にはマイクロホン１０の中心軸
が基準軸Ｘを含む平面上にありかつスピーカ３のノくツ
フル面から距離ｒの位置にマイクロホン１０の先端が位
置するようにマイクアームモータ１１で設定したときの
マイクアーム位置変換手段２９の出力データＩ）ｏｖ　
＋マイクロホン１０の１：１和Ｂ軸が基準軸Ｘを含む平
面に対し仰角１０°の位置にありかつスピーカ３のバッ
フル面から距離ｒの位置にマイクロホン１０の先端が位
置するようにマイクアームモータで設定したときのマイ
クアーム位置変換手段２９の出力データＤｉ　ＯＶおよ
び同様仰角−１０°に位置させたときのマイクアーム位
置変換手段２９の出力データＤ−１０Ｖが記憶しである
。

エネルギー測定の開始を指示するとシステム制得手段１
５から発振器６の制御信号が出力され、発振器６は発振
させられ、発振器６からホワイトノイズが出力される。

ホワイトノイズは電力増幅器６で増幅され、スピーカ３
に供給されて、スピーカ３は音を発する。

一方、システム制御手段１５はついで回転位置制御手段
１６に測定開始信号が出力され、回転位置制御手段１６
はターンテーブル回動位置データ記憶手段１７に読み出
し信号およびデータＤ２０Ｈが記憶されているアドレス
を出力し、ついでアクセス時間経過時ターンテーブル回
動位置設定手段１８にラッチパルスを出力する。そこで
ターンテーブル回動位置データ記憶手段１７からデータ
Ｄ２０Ｈが出力され、ターンテーブル回動位置設定手段
１８にラッチされ、比較手段２０に供給される。したが
って比較手段２０の出力により駆動回路２１を介してタ
ーンテーブルモータ４のロータは回転し、ターンテーブ
ル２は回動し、同時にこの回動位置はロータリエンコー
ダ５を介して検出される。ロータリエンコーダ５の出力
はターンテーブル回動位置変換手段１９に供給され、変
換された出力は比較手段２ｏにおいてデータＤ２０Ｋ　
と比較され、ターンテーブル回動位置変換手段１９の出
力がデータＤ２０Ｈに一致したとき比較手段２０から一
致出力が発生しこの一致出方は回転位置制御手段１６に
供給される。この一致出方が発生したときはターンテー
ブル２が２００回動した状態になっておシ、この状態で
ターンテーブル２の回動は止む。−またターンテーブル
２が２０度回動したときにおける比較手段２ｏがらの一
致出方を受けた回転位置制御手段はマイクアーム位置デ
ータ記憶手段２７に読み出し信号およびデータＤＩ　Ｏ
Ｖが記憶されているアドレスを出力し、ついでアクセス
時間経過時マイクアーム位置設定手段２８にラッチパル
スを出力する。そこでマイクアーム位置データ記憶手段
２７がらデータＤＩ　ＯＶが出力され、マイクアーム位
置設定手段２８にラッチされ、比較手段３ｏに供給され
る。したがって比較手段３０の出力にょシ駆動回路３１
を介してマイクアームモータ１１のロータは回転し、マ
イクアーム９を介してマイクロホン１０は移動される。

マイクアームモータ１１のローフ回動位置はロータリエ
ンコーダ１２を介して検出される。ロータリエンコーダ
１２の出力はマイクアーム位置変換手段２９に供給され
、変換された出力は比較手段３０においてデータＤＩ　
ＯＶ　と比較され、マイクアーム位置変換手段２９の出
力がデータＤｉ　ＯＶに一致したとき比較手段３０から
一致出力が発生しこの一致出力は回転位置制御手段１６
に供給される。

比較手段２０からの一致出力が発生した状態においては
マイクロホン１０は仰角＋１００傾いた状態になってお
り、マイクロホン１０の先端は第２図おいてＡ３１に位
置し、スピーカ３は基準軸Ｘを含む平面上で＋２０°回
動した状態にある。このためスピーカ３を基準としたと
きマイクロホン１０により第２図のＡｌ１点における測
定を行なうことになる。比較手段２０の一致出力および
比較手段３０の一致出力を受けた回動位置制御手段１６
はシステム制御手段１５に出力を供給する。この出力を
受けたシステム制御手段１５は高速フーリエ変換アナラ
イザ４１に変換開始出方を供給し、高速フーリエ変換ア
ナライザ４１はマイク増幅器４０で増幅されたマイクロ
ホン１ｏの出力を正フーリエ変換する。一方、システム
制御手段１５はデータ記憶手段４２に書き込み信号およ
びアドレスを出力し、高速フーリエ変換アナライザ４１
の出力中の可聴周波数範囲内の所定周波数間隔毎のパワ
ースペクトルのデータはデータ記憶手段４２に記憶され
る。

データ記憶手段４２の記憶指示を終了したシステム制御
手段１５は再び回転位置制御手段１６に出力を供給し、
この出力を受けた回転位置制御手段１６はマイクアーム
位置データ記憶手段２７にデータＩ）ｏｖを読み出させ
しめる。マイクアーム位置データ記憶手段２７がらデー
タＤｏｖが読み出されたことによりマイクアーム９を介
してマイクロホン１０の先端は第２図においＡ３０の位
置にまで駆動される。Ａ３０の位置にまでマイクロボン
１゜の先端が移動させられた状態ではマイクロホン１０
によシ第２図のＡ’ＩＯ点における測定を行なうことに
なる。

マイクロホン１０の先端が第２図のＡ３０の位置にまで
移動したとき、上記と同様に作用して、高速フーリエ変
換アナライザ４１の出カバワースベクトルのデータはデ
ータ記憶手段４２に記憶される。

以下同様について゛マイクロホン１０の先端が第２図の
Ａ３２の位置にまで移動させられ、第２図のＡ１２点に
対する測定が行なわれる。また、つづいてターンテーブ
ル２が１０°の位置にまで駆動させられ、マイクロホン
１０の先端は順次第２図のＡ３１・Ａ３０　、　Ａ３２
の位置にまで順次駆動されて、第２図のＡ２］　＋　Ａ
２０１　Ａ２２点に対する測定が行なわれる。さらに引
き続いてターンテーブル２が０°の位置にまで移動させ
られ、同様に第２図のＡ３］・Ａ３０、Ａ３２点に対す
る測定が行なわれる。この状態においてデータ記憶手段
４２にはりスニングエリアの９点（Ａｌｔ＋Ａ１ｏ夕Ａ
１２ｔＡ２１ＴＡ２０ＩＡ２２．Ａ３１＋　Ａ３　Ｑ　
＋　Ａ３２　）の測定データが記憶された状態になって
いる。

システム制御手段１５は上記につづいて同一周波数に対
するデータ記憶手段４２の記憶データを読み出させる。

このデータは演算手段４３に供給され演算手段４３にお
いて同一周波数に対するデータの平均値を演算し、演算
した平均値データにもとづいてＬω＝Ｌｐ＋１０１’ｏ
ｇｌｏ（４πｒ　／ｓｏ）の演算が行なわれる。ここで
Ｌωはエネルギ（ｄＢ）　であり、Ｌｐは平均音圧レベ
ル（ｄ１３　）’であり、ＳｏはエリアＡ、Ｂ、Ｃの面
積（Ｉｎ）である。またデータ記憶手段４２に記憶され
ているパワースペクトルは各周波数に対する音圧レベル
であり、各エリアのエネルギ値はそのエリアに放射され
たエネルギが全空間に放射されているものとして計算し
ている。

演算手段４３の出力は表示手段４４およびプロッタ制御
手段４５を介してプロッタ４６に供給され、システム制
御手段１５から演算結果に対する周波数の情報が供給さ
れて、表示手段４４にはエネルギ値が表示されるととも
に、プロッタ４６により記録される。第３図のＤｌはり
スニングエリアＡに対するエネルギ特性を記録した１例
を示している。

上記の如くリスニングエリアＡに対するエネルギの測定
終了に引き続いて、システム制御手段１５は回転位置制
御手段１６に出力を供給する。

回転位置制御手段１６はこの出力を受けてターンテーブ
ル２を一４０°、−５０°、−６０°の位置に順次制御
され、それぞれのターンテーブル２の位置においてマイ
クロホン１０の先端位置が１０°、０゜−１０°と順次
制御されて、第２図のＢ’１１　ｒ　Ｂ１０　＋Ｂ１２
＋Ｂ２１　＋Ｂ２０＋”２’２＋Ｂ３１　＋Ｂ３０＋Ｂ
３２の９点に対する測定を行なってその平均値から１次
反射エリアＢに対するエネルギの演算、表示、記録が行
なわれる。第３図のＤ２は１次反射エリアＢに対するエ
ネルギ特性を記録した１例を示している。

１次反射エリアＢに対する測定の終了に続いて、ターン
テーブル２は一１６０°、−１７０°、　−１８０゜の
位置に順次制御され、それぞれのターンテーブル２の位
置においてマイクロホン１０の先端位置が１０°、０°
、−１０°　と順次制御されて、第２図の、Ｃ１】ＴＣ
１０ＩＣ１２ＴＣ２１ＴＣ２０ＩＣ２２，Ｃ３１，Ｃ３
゜、Ｃ３２の９点に対する測定を行なって後方エリアＣ
に対するエネルギの演算２表示、記録が行なわれる。第
３図のＤ３　は後方エリアＢに対するエネルギ特性を記
録した１例を示している。

なお以上は右側のスピーカについて説明したが左側のス
ピーカについても同様である。

ｋお以上説明した本発明の一実施例において、発振器６
でホワイトノイズを発生させた場合を例示したが、正弦
波を発生させるようにした場合はエネルギ特性のみなら
ず、歪のエネルギ特性をも測定することができる。

また、高速フーリエ変換アナライザに代ってディストー
ションアナライザを用いてもよい。

また以上は各エリアに対し９点の測定を行なう場合を示
したがこの点数は９点に限る必要もない。

また測定の順序についても上記実施例に限定されるもの
ではなく、マイクロホン１０の先端位置を固定してター
ンテーブル２を順次回動し、第２図において”　Ｔ　Ａ
２”　ｒ　Ａ３１　”、Ｃ１１＋　Ｃ２１ｒ　Ｃ３１ｒ
　Ａ１０、Ａ２０　°”　２０　＋　Ｃ３０ｒ　Ａ１２
　ｒ　Ａ２２　＋　””２２　ｒ　０３２の如くであっ
てもよい。

（発明の効果） 以上説明した如く本発明によれば、従来のエネルギ測定
、音圧レベル測定ではむずかしかったスピーカの音の印
象に関する情報が裂ることができる。また後方エリア第
１次反射エリアのエネルギを知ることができてスピーカ
の設定方法などを検討することができる。またスピーカ
を正弦波で駆ｎｌ）することにより歪のエネルギを知る
ことができ、音場の質に関しての情報を得ることができ
る。

以上のようにして得られた各エリアのエネルギ特性（第
３図Ｄ１．Ｄ２．Ｄ３）を適当な周波数範囲においてそ
のレベルを比較することにより音の定位のしかたや音像
の出来力、低音の出方等が定量的に判断できる。このこ
とはスピーカから放出される音のエネルギをそれぞれ意
味を持つ３つのエリアに対して測定することによって始
めて得られるものであるが、さらにエリアの数を増して
さらに細かい情報を得ることも可、能であろう。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａ）および第１図（ｂ）は本発明を適用した一
実施例の構成を示すプ戸ツク図。 第２図は本発明を適用した一実施例の作用の説明に供す
る説明図。 第３図は本発明を適用した一実施例により測定した各エ
リアのエネルギ特性図。 １・・無響室、２・・ターンテーブル、３　スピーカ、
４および１１・・・モータ、５および１２・ロータリエ
ンコーダ、６・発振器、８・・ロータリマイクスタンド
、９　・マイクアーム、１０・・・マイクロホン、１５
　システム制御手段、１６・回転位置制御手段、１７．
２７および４２・記憶手段、１８および２８・・・位置
設定手段、１９および２９位置変換手段、２０および３
０　・比較手段、４１・・高速７−リエ変換アナライザ
、４３　演算手段、４６・・・プロッタ。 特許出願人　トリオ株式会社 代理人弁理土砂　子　信　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無響室内にスピーカとスピーカの中心から所定距離隔て
   た位置にマイクロホンとを、スピーカを中心とした円周
   上にわたって相対的に移動可能に設け、スピーカを中心
   としてマイクロホンを相対的に移動せしめ、リスニング
   エリアに対するスピーカの出力エネルギ、１次反射エリ
   アに対するスピーカの出力エネルギおよび後方エリアに
   対するスピーカの出力エネルギを、スピーカからの音を
   受けたマイクロホン出力中の可聴周波帯域同各周波数成
   分に対して測定することを特徴とするスピーカの出力エ
   ネルギ測定方法。