JP2005265480A - Field measurement system, wave source exploration method, and wave source exploration program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被検場内の被検量の分布を測定する場の測定システム、被検波の複素振幅分布に基づきその被検波の波源を特定する波源探査方法、及びその波源探査方法に用いられるコンピュータに実行させるべき波源探査プログラムに関する。 The present invention relates to a field measurement system for measuring a distribution of a test amount in a test field, a wave source search method for specifying a wave source of the test wave based on a complex amplitude distribution of the test wave, and a computer used for the wave source search method It relates to a wave source exploration program to be executed.
快適な生活環境のため、OA機器や家電機器などへの静粛性の要求が高まりつつある。これらの機器は、出荷前に、音場測定(音圧分布測定)される。その複素音圧の分布を測定し、かつその測定結果にフェーズシフト法(ビームフォーマ、ビームフォーミング)や音響ホログラフィなどの音源探査の技術を適用すれば、音源となっている部品や部材を特定することもできる。 Due to the comfortable living environment, there is an increasing demand for quietness in OA equipment and home appliances. These devices are subjected to sound field measurement (sound pressure distribution measurement) before shipment. If the distribution of the complex sound pressure is measured and the sound source exploration technology such as phase shift method (beamformer, beamforming) or acoustic holography is applied to the measurement result, the component or member that is the sound source is specified. You can also
従来の音場測定システムは、マイクロホンをアレイ状に並べたり、精密ステージを用いてマイクロホンで被検音場内を走査したりすることで、各位置の音圧を検出していた。
本発明者等は、この音場測定システムに対し「自由センサシステム」を導入することを提案した(非特許文献1など)。
この音場測定システムでは、マイクロホンを測定者が手に持って任意に走査することができる。その代わり、システム側では、被検音場をカメラでビデオ撮影し、カメラの撮影データなどからマイクロホンの位置座標をコンピュータで自動認識し、さらにその位置座標をマイクロホンの出力と対応付ける処理をして音圧分布を求める。
A conventional sound field measurement system detects sound pressure at each position by arranging microphones in an array or scanning a sound field with a microphone using a precision stage.
The inventors of the present invention have proposed to introduce a “free sensor system” to this sound field measurement system (Non-patent
In this sound field measurement system, the measurement person can hold the microphone in his hand and scan it arbitrarily. Instead, the system takes a video of the sound field to be detected with a camera, automatically recognizes the microphone's position coordinates from the camera's shooting data, etc., and associates the position coordinates with the output of the microphone. Obtain the pressure distribution.
因みに、この自由走査センサシステムでは、カメラの前面に超音波送波器、マイクロホンの前面にLEDマーカがそれぞれ設けられている。
超音波送波器から送波される超音波パルスを利用してマイクロホンの光軸方向の座標の認識精度を高め、また、LEDマーカによってマイクロホンを標識して、マイクロホンの光軸に垂直な方向の座標の認識精度を高めている。
Using the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic transmitter, the recognition accuracy of the coordinate in the optical axis direction of the microphone is improved, and the microphone is labeled with the LED marker so that the direction of the microphone is perpendicular to the optical axis of the microphone. Coordinate recognition accuracy is improved.
しかし、この音場測定システムでは、マイクロホンの座標を自動認識するためにコンピュータの演算負荷が大きく、測定時間が長大化する傾向にある。
また、音源探査の手法は公知であるものの、自由走査センサシステムによって得られる測定データはランダムな座標の音圧のデータからなるので、そのまま音源探査の手法を適用しても音源をうまく特定できない。
However, in this sound field measurement system, since the microphone coordinates are automatically recognized, the computational load on the computer is large, and the measurement time tends to be long.
In addition, although the sound source search method is known, the measurement data obtained by the free scanning sensor system is composed of sound pressure data of random coordinates, so that even if the sound source search method is applied as it is, the sound source cannot be identified well.
そこで本発明は、自由走査センサシステムを採用しながらも被検量の分布の算出に拘わる演算量を抑えることのできる場の測定システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、自由走査センサシステムを採用しながらも音源探査を確実に行うことのできる波源探査方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明の波源探査方法をコンピュータに実行させるための波源探査プログラムを提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a field measurement system that can suppress the amount of calculation involved in calculating the distribution of the test amount while adopting the free scanning sensor system.
It is another object of the present invention to provide a wave source search method capable of reliably performing sound source search while employing a free scanning sensor system.
It is another object of the present invention to provide a wave source search program for causing a computer to execute the wave source search method of the present invention.
請求項1に記載の場の測定システムは、被検場内を任意に移動することが可能であり、被検量を検出する主センサと、前記被検場を撮影可能な位置に固定され、前記主センサの光軸と垂直な面内の座標を検出するためのビデオカメラと、前記ビデオカメラに固定され、前記被検場に向けて前記主センサの光軸方向の座標検出用の測定波を送波する送波器とを備えた場の測定システムにおいて、前記送波器の波源は、前記ビデオカメラの光軸上にあることを特徴とする。
The field measurement system according to
請求項2に記載の場の測定システムは、請求項1に記載の場の測定システムにおいて、前記送波器は、前記座標検出用の音波を生成する振動子を備え、前記振動子は、前記ビデオカメラの光軸に中心軸を一致させた筒状の振動子であることを特徴とする。
請求項3に記載の場の測定システムは、請求項2に記載の場の測定システムにおいて、前記主センサは、前記被検量として音圧を検出するマイクロホンであり、前記座標検出用の音波を受波して前記主センサの光軸方向の座標を検出するセンサを兼ねることを特徴とする。
The field measurement system according to
The field measurement system according to claim 3 is the field measurement system according to
請求項4に記載の場の測定システムは、被検場内を任意に移動することが可能であり、被検量を検出する主センサと、前記被検場を撮影可能な位置に固定され、前記主センサの光軸と垂直な面内における座標を検出するためのビデオカメラと、前記ビデオカメラに対する標識用に前記主センサに固定された発光部とを備えた場の測定システムにおいて、前記発光部の配置パターンは、前記主センサのセンサ部に関し対称な配置パターンであることを特徴とする。 The field measurement system according to claim 4 is capable of arbitrarily moving within the test field, is fixed to a main sensor that detects the test amount, and a position where the test field can be photographed, In a field measurement system, comprising: a video camera for detecting coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the sensor; and a light emitting unit fixed to the main sensor for marking the video camera. The arrangement pattern is characterized in that the arrangement pattern is symmetric with respect to the sensor portion of the main sensor.
請求項5に記載の場の測定システムは、被検場内を任意に移動することが可能であり、被検量として音圧を検出するマイクロホンと、前記被検場を撮影可能な位置に固定され、前記マイクロホンの光軸と垂直な面内における座標を検出するためのビデオカメラと、前記ビデオカメラに固定され、前記被検場に向けて前記マイクロホンの光軸方向の座標検出用の音波を送波する送波器とを備えた場の測定システムにおいて、前記マイクロホンは、前記座標検出用の音波を受波して前記光軸方向の座標を検出するセンサを兼ねており、前記マイクロホンと前記ビデオカメラとの間には、前記座標検出用の音波の送波タイミングと受波タイミングとを関連づけたシングアラウンド法が適用されていることを特徴とする。 The field measurement system according to claim 5 is capable of arbitrarily moving in the test field, and is fixed to a microphone that detects sound pressure as a test quantity and a position where the test field can be imaged. A video camera for detecting coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the microphone, and a sound wave for coordinate detection in the direction of the optical axis of the microphone, which is fixed to the video camera and is directed to the test field In the field measurement system including the transmitter, the microphone also serves as a sensor that receives the sound wave for coordinate detection and detects the coordinate in the optical axis direction, and the microphone and the video camera. A sing-around method in which the transmission timing and the reception timing of the sound wave for coordinate detection are associated with each other is applied.
請求項6に記載の音源探査方法は、被検場内を任意に移動することが可能であり、前記被検場内の所定位置を基準とした被検波の複素振幅を検出する主センサと、前記被検場内における前記主センサの位置座標を検出する検出手段とを備えた場の測定システムに適用される波源探査方法であって、前記検出された複素振幅のデータを、それと同じタイミングで検出された前記位置座標に対応付ける手順と、前記位置座標に対応付けられたデータを、前記被検場内に規則的に並ぶ各座標のデータになるよう補間及び/又は間引き処理する手順と、前記処理されたデータに基づき前記被検場内の波源探査をする手順とを有することを特徴とす。 The sound source exploration method according to claim 6 is capable of arbitrarily moving in the test field, and includes a main sensor that detects a complex amplitude of a test wave with reference to a predetermined position in the test field, and the test target. A wave source search method applied to a field measurement system including a detection means for detecting a position coordinate of the main sensor in a detection field, wherein the detected complex amplitude data is detected at the same timing. A procedure for associating with the position coordinates, a procedure for interpolating and / or thinning out the data associated with the position coordinates so as to become data of each coordinate regularly arranged in the test site, and the processed data And a procedure for exploring a wave source in the test field based on the above.
請求項7に記載の音源探査プログラムは、被検場内を任意に移動することが可能であり、前記被検場内の所定位置を基準とした被検波の複素振幅を検出する主センサと、前記被検場内における前記主センサの位置座標を検出する検出手段とを備えた場の測定システムに適用されるコンピュータ用の音源探査プログラムであって、前記検出された複素振幅のデータを、それと同じタイミングで検出された前記位置座標に対応付ける手順と、前記位置座標に対応付けられたデータを、前記被検場内に規則的に並ぶ各座標のデータになるよう補間及び/又は間引き処理する手順と、前記処理されたデータに基づき前記被検場内の波源探査をする手順とを有することを特徴とする。 The sound source exploration program according to claim 7 is capable of arbitrarily moving within the test field, and includes a main sensor that detects a complex amplitude of a test wave with reference to a predetermined position in the test field, A sound source exploration program for a computer applied to a field measurement system comprising detection means for detecting a position coordinate of the main sensor in the inspection field, wherein the detected complex amplitude data is transmitted at the same timing as the program. A procedure for associating with the detected position coordinates, a procedure for interpolating and / or thinning out the data associated with the position coordinates so as to become data of each coordinate regularly arranged in the test field, and the processing And a procedure for exploring a wave source in the test site based on the obtained data.
本発明によれば、自由走査センサシステムを採用しながらも分布の算出に必要な演算量を抑えることのできる場の測定システムが実現する。
また、本発明によれば、自由走査センサシステムを採用しながらも音源探査を確実に行うことのできる波源探査方法が実現する。
また、本発明によれば、本発明の波源探査方法をコンピュータに実行させるための波源探査プログラムが実現する。
According to the present invention, a field measurement system capable of suppressing the amount of calculation required for calculating a distribution while employing a free scanning sensor system is realized.
In addition, according to the present invention, a wave source search method capable of reliably performing sound source search while employing a free scanning sensor system is realized.
According to the present invention, a wave source search program for causing a computer to execute the wave source search method of the present invention is realized.
[第1実施形態]
図1、図2、図3、図4を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
本実施形態は、自由走査センサシステムが採用された音場測定システムの実施形態である。
本システムは、図1に示すように、音源11の周囲の音場測定(音圧分布測定)をするものである。音源11から発せられる所定の波長範囲の音波(以下、可聴音波とする。)が被検音波となる。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
The present embodiment is an embodiment of a sound field measurement system in which a free scanning sensor system is employed.
As shown in FIG. 1, this system measures the sound field around the sound source 11 (measures the sound pressure distribution). A sound wave in a predetermined wavelength range emitted from the sound source 11 (hereinafter referred to as an audible sound wave) is a test sound wave.
先ず、本システムの全体構成を説明する。
本システムには、図1に示すように、主マイクロホン12、ビデオカメラ13、参照マイクロホン14、コンピュータ16などが備えられる。
主マイクロホン12は、測定者によって支持可能なサイズ及び重量をしており、測定者によって被検音場内を例えば図1中の矢印のように自由に走査される。
First, the overall configuration of this system will be described.
As shown in FIG. 1, the system includes a
The
このとき、主マイクロホン12は、被検音波を所定のサンプリング周期で繰り返し受波し、その複素音圧Pを示す信号(音圧信号)を繰り返し出力する。なお、複素音圧Pの値は、被検音波の振幅A,位相φの値によって表されるので、以下、複素音圧を「P(A,φ)」と表す。
ビデオカメラ13は、主マイクロホン12を含む被検音場の全体を捉えられる位置に固定され、被検音場の画像を示す信号(画像信号)を連続的に出力する。ビデオカメラ13には、例えば、CCDカメラが用いられる。
At this time, the
The
参照マイクロホン14は、被検音場内の所定位置に固定され、その所定位置における被検音波を主マイクロホン12と同じタイミングで繰り返し受波し、その位相(基準位相)φ0を示す信号(基準位相信号)を出力する。
ビデオカメラ13のレンズ鏡筒13bの近傍には、被検音波の波長範囲から外れた波長の音波(以下、超音波とする。)を繰り返し送波する送波器13cが設けられている。送波器13cとしては、例えば、共振周波数40kHzの空中超音波トランスデューサが用いられる。
In the vicinity of the
送波器13cから送波される超音波は、主マイクロホン12によって被検音波と共に受波される。主マイクロホン12は、その受波されたタイミングで、ビデオカメラ13を基準とした光軸AX方向の主マイクロホン12の座標Zを示す信号(距離信号)を出力する。
主マイクロホン12の受音部12aの近傍には、LEDマーカ12bが設けられている。LEDマーカ12bとしては、例えば、超高輝度LEDが用いられる。LEDマーカ12bは、主マイクロホン12を標識する役割をする。
The ultrasonic wave transmitted from the
An
次に、コンピュータ16における処理を説明する。
コンピュータ16は、主マイクロホン12からの音圧信号、距離信号、参照マイクロホン14からの基準位相信号、及びビデオカメラ13からの画像信号を逐次取り込む。
音圧信号から複素音圧P(A,φ)が認識され、基準位相信号から基準位相φ0が認識される。
Next, processing in the
The
The complex sound pressure P (A, φ) is recognized from the sound pressure signal, and the reference phase φ 0 is recognized from the reference phase signal.
なお、複素音圧P(A,φ)の位相φは、それと同じタイミングで検出された基準位相φ0からの差分値Δφに変換される。以下、差分値Δφで表された複素音圧を、P(A,Δφ)と表す。
また、距離信号から、主マイクロホン12の光軸AX方向の座標Zが認識される。
また、画像信号から、画像上の主マイクロホン12の座標(X’,Y’)が認識される(但し、座標原点:画像中心)。
The phase φ of the complex sound pressure P (A, φ) is converted into a difference value Δφ from the reference phase φ 0 detected at the same timing. Hereinafter, the complex sound pressure represented by the difference value Δφ is represented as P (A, Δφ).
Further, the coordinate Z in the optical axis AX direction of the
Further, the coordinates (X ′, Y ′) of the
なお、このとき、コンピュータ16は、LEDマーカ12bの画像上の座標を認識し(但し、座標原点:画像中心)、その座標を、LEDマーカ12bと主マイクロホン12の受音部12aとの位置関係に基づき、主マイクロホン12の座標(X’,Y’)に変換する(但し、座標原点:画像中心)。
また、座標(X’,Y’)及び上述した座標Zから、主マイクロホン12の位置座標(X,Y,Z)が認識される。
At this time, the
Further, the position coordinate (X, Y, Z) of the
なお、このとき、コンピュータ16は、座標(X’,Y’)を座標Zに応じて補正し、主マイクロホン12の光軸AXに垂直な面内の座標(X,Y)を求める。この座標(X,Y)と座標Zとの組み合わせ(X,Y,Z)が、主マイクロホン12の位置座標(X,Y,Z)である。
さらに、コンピュータ16は、逐次認識された各複素音圧P(A,Δφ)と、逐次認識された各位置座標(X,Y,Z)とのうち、互いに同じタイミングで検出されたもの同士を対応付けて記憶する。
At this time, the
Further, the
以下、或る位置座標(X,Y,Z)に対応付けられた或る複素音圧P(A,Δφ)のデータを「Pi」で表す(但し、i:座標)。各データP1,P2,P3・・・は、被検音場内の複素音圧の分布を示す。
なお、コンピュータ16は、画面16a上にビデオ撮影した画像を表示すると共に、その画像上に主マイクロホン12の軌跡を曲線で描画する。なお、軌跡は、逐次認識される主マイクロホン12の座標(X,Y)から求まる。
Hereinafter, data of a certain complex sound pressure P (A, Δφ) associated with a certain position coordinate (X, Y, Z) is represented by “P i ” (where i is a coordinate). Each data P 1 , P 2 , P 3 ... Indicates a distribution of complex sound pressures in the sound field to be examined.
The
これによって測定者は、主マイクロホン12をどのように走査したのかを視覚的に確認することができる。
また、コンピュータ16は、その画面16a上に被検音波の振幅Aを一緒に表示することもできる。例えば、振幅Aの大きさを曲線の色によって表示する。
これによって測定者は、画面上のどの辺りで強い音がしているのかを視覚的に確認することができる。
As a result, the measurer can visually confirm how the
The
As a result, the measurer can visually confirm on the screen where the sound is strong.
このようなコンピュータ16には、例えば、クロック周波数2.2GHz,A/Dコンバータのサンプリング周波数100kS/sのノート型コンピュータが用いられる。このコンピュータ16は、例えば、距離0.5mにおいて光軸AXに垂直な0.4m以内の領域の画像の画像信号から、主マイクロホン12の座標(X’,Y’)を毎秒5回、3.7mmの誤差で逐次自動認識することができる。
As such a
次に、ビデオカメラ13の送波器13cを詳しく説明する。
送波器13cは、図2に示すように、筒状の圧電振動子13c−1と、スカート状の反射板13c−2からなる。
圧電振動子13c−1の内径は、ビデオカメラ13の鏡筒13bの外径よりも若干大きい。圧電振動子13c−1は、その中心線を光軸AXに一致させた姿勢で鏡筒13bを覆うようにしてビデオカメラ13のカメラ本体13aに固定される。
Next, the
As shown in FIG. 2, the
The inner diameter of the
反射板13c−2の内径は、圧電振動子13c−1の外形よりも若干大きい。反射板13c−2は、その中心線を光軸AXに一致させた姿勢で、圧電振動子13c−1を覆うようにしてビデオカメラ13のカメラ本体13aに固定される。なお、反射板13c−2の方向は、広がり部がビデオカメラ13の前方(物体側)、窄まり部がビデオカメラ13の後方(像側)に向く方向である。
The inner diameter of the reflecting
このような送波器13cにおいては、圧電振動子13c−1が駆動されると、図3に示すように、圧電振動子13c−1は、その径を伸縮させる方向に振動し、超音波を発生させる。超音波は、圧電振動子13c−1の外側面からその法線方向に進行する。その超音波は、反射板13c−2の内壁にて反射され、その後、光軸AXと略平行にビデオカメラ13の前方に進行する。つまり、この送波器13cの波源Oは、ビデオカメラ13の後方の光軸AX上に存在し、超音波は、そこから発生したかのごとく進行する。
In such a
次に、主マイクロホン12のLEDマーカ12bを詳しく説明する。
LEDマーカ12bは、図4に示すように、3つ設けられる。
3つのLEDマーカ12bは、主マイクロホン12の受音部12aを取り囲み、かつ受音部12aに関し対称な位置関係で配置される。3つのLEDマーカ12bの配置面では、それらの平均位置が、受音部12aの中心位置に一致している。
Next, the
As shown in FIG. 4, three
The three
なお、3つのLEDマーカ12bは、受音部12aに入射する被検音波を遮ることのないよう、受音部12aと同一面、又は受音部12aの後方側の面に配置される。3つのLEDマーカ12bは、アームなどを介して受音部12aに対し固定されている。
次に、本システムの効果を説明する。
本システムにおいては、送波器13cの超音波の波源Oが光軸AX上に存在しているので(図3参照)、座標Zの原点も光軸AX上となる。また、ビデオカメラ13の画像中心は、光軸AXに相当するので、座標(X’,Y’)の原点も光軸AX上となる。
The three
Next, the effect of this system will be described.
In this system, since the ultrasonic wave source O of the
したがって、本システムのコンピュータ16は、位置座標(X,Y,Z)を認識する際に、座標Zと座標(X’,Y’)との原点合わせをする必要が無い。よって、コンピュータ16の演算負荷が抑えられる。
また、本システムにおいては、3つのLEDマーカ12bの配置パターンが、主マイクロホン12の受音部12aに関し対称な配置パターンとなっている(図4参照)。
Therefore, when the
In the present system, the arrangement pattern of the three
したがって、コンピュータ16が3つのLEDマーカ12bの座標を主マイクロホン12の座標(X’,Y’)に変換するための演算は、3つの座標の座標平均のみとなる。よって、コンピュータ16の演算負荷が抑えられる。
[第2実施形態]
図5を参照して本発明の第2実施形態を説明する。
Therefore, the calculation for the
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本実施形態は、自由走査センサシステムが採用された音場測定システムの実施形態である。ここでは、第1実施形態の音場測定システムとの相違点についてのみ説明する。
相違点は、ビデオカメラ13と主マイクロホン12との間に、超音波の送波タイミングと受波タイミングとを関連づけたシングアラウンド法が適用された点にある。
先ず、シングアラウンド法が適用されたビデオカメラ13と主マイクロホン12との回路構成を説明する。
The present embodiment is an embodiment of a sound field measurement system in which a free scanning sensor system is employed. Here, only differences from the sound field measurement system of the first embodiment will be described.
The difference is that a sing-around method in which the transmission timing and reception timing of the ultrasonic wave are associated is applied between the
First, the circuit configuration of the
図5に示すように、主マイクロホン12には、トリガ回路12d、周波数カウンタ12eなどが備えられる。トリガ回路12dは、超音波の信号と被検音波の信号とを分離するフィルタ12cの後段に配置される。トリガ回路12dには、超音波の信号が入力される。トリガ回路12dが発するトリガ信号は、LEDマーカ12b及び周波数カウンタに入力される。
As shown in FIG. 5, the
一方、ビデオカメラ13には、LEDマーカ12bの発光タイミングを検知する受光部13dが備えられる。受光部13dの検知信号は、圧電振動子13c−1を駆動する駆動回路13eに対するトリガ信号として入力される。
次に、シングアラウンド法が適用されたビデオカメラ13と主マイクロホン12との動作を説明する。
On the other hand, the
Next, operations of the
駆動回路13eが圧電振動子13c−1を駆動すると、超音波パルスが1回発生する。超音波パルスは、主マイクロホン12の受音部12aにて受波される。受波された超音波パルスは、フィルタ12cにおいて被検音波(ここでは、可聴音波)と分離され、トリガ回路12dに入力される。
トリガ回路12dは、その入力のタイミングでトリガ信号を発生し、LEDマーカ12bを1回発光させる。
When the
The
LEDマーカ12bによる発光光は、ビデオカメラ13の受光部13dにて検出され、受光部13dの検出信号はトリガ信号として駆動回路13eに与えられる。そのタイミングで駆動回路13eは圧電振動子13c−1を駆動する。それに応じて、圧電振動子13c−1から2回目の超音波パルスが発生する。
このような動作が、カメラ13と主マイクロホン12との間で繰り返される。
The light emitted by the
Such an operation is repeated between the
このような動作が繰り返されれば、超音波パルスが発生した後、その超音波パルスが受波されるまでの時間をおいてから、次の超音波パルスが発生することになる。この、超音波パルスの発生周期は、ビデオカメラ13と主マイクロホン12との距離を示す。
この距離を信号化するために、主マイクロホン12の周波数カウンタ12eは、トリガ回路12dからトリガ信号が発生される周波数をカウントする。このカウント値が、距離信号としてコンピュータ16に出力される。
If such an operation is repeated, after the ultrasonic pulse is generated, a time until the ultrasonic pulse is received is given, and then the next ultrasonic pulse is generated. The generation period of this ultrasonic pulse indicates the distance between the
In order to convert this distance into a signal, the
次に、本システムの効果を説明する。
本システムにおいては、シングアラウンド法が適用されたので、主マイクロホン12からは、ビデオカメラ13と主マイクロホン12との距離を直接的に示す距離信号(ここではトリガ信号の発生周波数)が出力される。
したがって、コンピュータ16が距離信号から座標Zを認識する際に行う単位の変換は、極めて簡単である。例えば、距離信号の単位が周波数fだったとすると、変換式は、1/fとなる。よって、コンピュータ16の演算負荷が抑えられる。
Next, the effect of this system will be described.
In this system, since the sing-around method is applied, the
Therefore, the unit conversion performed when the
なお、この変換を、主マイクロホン12内の回路にて行うこととすれば、コンピュータ16の演算負荷は、さらに抑えられる。
[第3実施形態]
図6を参照して本発明の第3実施形態を説明する。
本実施形態は、自由走査センサシステムが採用された音場測定システムに適用される音源探査方法の実施形態である。
If this conversion is performed by a circuit in the
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is an embodiment of a sound source search method applied to a sound field measurement system employing a free scanning sensor system.
なお、本音源探査方法は、第1実施形態のシステムに適用され、かつ、コンピュータ16において実行されるものである。
コンピュータ16には、予め「音源探査プログラム」がインストールされる。コンピュータ16は、そのプログラムに従って以下の手順を実行する。
コンピュータ16は、第1実施形態のシステムにて測定されたデータP1,P2,P3・・・を記憶している。
The sound source search method is applied to the system of the first embodiment and is executed by the
A “sound source search program” is installed in the
The
第1実施形態のシステムにおいて主マイクロホン12は自由に走査されたので、各データP1,P2,P3,・・・の座標1,2,3,・・・は、図6(a)の左側に示したように、各方向にランダムに並んでいる。走査の速度が一定とは限らないので、隣接座標の間隔もそれぞれ異なる。
これらのデータP1,P2,P3,・・・から音源を特定するために、フェーズシフト法を適用する。但し、本音源探査方法では、その適用前に次の処理をする。
Since the
In order to specify a sound source from these data P 1 , P 2 , P 3 ,..., A phase shift method is applied. However, in this sound source search method, the following processing is performed before the application.
先ず、所定平面S1の近傍にランダムに並ぶ座標1,2,3,・・・のデータP1,P2,P3,・・・を、図6(a)に示すように、平面S1上に規則的(グリッド状)に並ぶ座標1’,2’,3’,・・・のデータP1’,P2’,P3’,・・・に変換(投影)する。
データP1’は、データP1,P2,P3,・・・のうち、座標1’を中心とする所定領域内に存在する座標のデータ(図6(a)では座標1のデータP1,座標2のデータP2など)に基づく補間処理にて求められる。
First, data P 1 , P 2 , P 3 ,... Of
Data P 1 ′ is data of coordinates existing in a predetermined area centered on coordinate 1 ′ among data P 1 , P 2 , P 3 ,... (Data P of coordinate 1 in FIG. 6A). 1, obtained by interpolation processing based on such data P 2) of the
データP2’は、データP1,P2,P3,・・・のうち、座標2’を中心とする所定領域内に存在する座標のデータ(図6(a)では、座標2のデータP2など)に基づく補間処理にて求められる。
同様に、データP3’,P4’,・・・も、データP1,P2,P3,・・・の何れかのデータに基づく補間処理にて求められる。
Data P 2 ′ is data of coordinates existing in a predetermined area centered on coordinate 2 ′ among data P 1 , P 2 , P 3 ,... (In FIG. 6A, data of coordinate 2). P2 etc.) is obtained by interpolation processing.
Similarly, the data P 3 ′, P 4 ′,... Are also obtained by interpolation processing based on any of the data P 1 , P 2 , P 3 ,.
なお、所定領域内に必要以上の数のデータが存在するときなどには、不要なデータは間引き処理される。
コンピュータ16は、以上のようにして求められたデータP1’,P2’,P3’,・・・にフェーズシフト法を適用する。
すなわち、コンピュータ16は、データP1’,P2’,P3’,・・・を、それぞれシフト量δ1,δ2,δ3・・・だけフェーズシフトさせ、図6(b)に示すように平面S1から傾斜した平面S1’上に規則的に並ぶ座標1”,2”,3”,・・・のデータP1”,P2”,P3”,・・・に変換(投影)する。
Note that when there is more data than necessary in the predetermined area, unnecessary data is thinned out.
The
That is, the
さらに、平面S1’の傾斜方向や位置を変化させて同様の変換(投影)を行い、そのときのデータP1’,P2’,P3’,・・・の変化を参照する。その変化に基づき音源11の位置を特定する。
次に、本音源探査方法の効果を説明する。
本音源探査方法によれば、ランダムに並ぶ座標1,2,3,・・・のデータP1,P2,P3,・・・を規則的に並ぶ座標1”,2”,3”,・・・のデータP1”,P2”,P3”,・・・するので、公知のフェーズシフト法を確実に適用し、音源11の位置を確実に特定することができる。
Further, the same transformation (projection) is performed by changing the inclination direction and position of the plane S1 ′, and the change of the data P 1 ′, P 2 ′, P 3 ′,. Based on the change, the position of the
Next, the effect of this sound source search method will be described.
According to this sound source exploration method, the
[その他]
なお、第3実施形態では、データP1,P2,P3,・・・に対し補間及び間引き処理を施した後にフェーズシフトさせたが、データP1,P2,P3,・・・に対しフェーズシフトと補間及び間引き処理を同時に施してもよい。その場合、フェーズシフト量δ1,δ2,δ3・・・がそれぞれ異なる補正量で補正されることになる。
[Others]
In the third embodiment, the data P 1 , P 2 , P 3 ,... Is subjected to interpolation and thinning processing and then phase-shifted, but the data P 1 , P 2 , P 3 ,. However, phase shift, interpolation, and thinning may be performed simultaneously. In this case, the phase shift amounts δ 1 , δ 2 , δ 3 ... Are corrected with different correction amounts.
また、第3実施形態では、フェーズシフト法が適用されたが、フェーズシフト法に代えて音響ホログラフィを適用してもよい。
また、第1実施形態では、重心位置のXY座標が受音部12aの位置のXY座標に一致した3つのLEDマーカ12bが用いられたが、重心位置のXY座標が受音部12aの位置のXY座標に一致した4つ以上のLEDマーカ12bを用いてもよい。但し、3つにすることがLEDマーカ12bの数を必要最小限に抑えられるため、望ましい。
In the third embodiment, the phase shift method is applied, but acoustic holography may be applied instead of the phase shift method.
In the first embodiment, the three
また、第1実施形態又は第2実施形態では、主マイクロホン12に単一の受音部12aしか備えなかったが、2〜3個の複数の受音部12aを備えて、「受音部群」を自由走査することとしてもよい。この場合、音源11の音響インテンシティの分布を次のとおり測定すること、さらには音源11の全音響放射パワーを求めることができる。
測定者は、音源11を囲むように受音部群を走査する。このときに受音部群から繰り返し出力される音圧信号は、音圧Pだけでなく粒子速度vをも表す。
In the first embodiment or the second embodiment, the
The measurer scans the sound receiving unit group so as to surround the
コンピュータ16は、音圧P及び粒子速度vの分布を、第1実施形態の音圧Pの分布を求めたのと同様にして求める。そして、P・vの時間積分値の分布を、音響インテンシティの分布として求める。さらに、コンピュータ16は、その音響インテンシティを面積分し、音源11の全音響放射パワーを求める。
また、第1実施形態又は第2実施形態では、主センサとしてマイクロホンを用いる音場測定について説明したが、音場以外の場の測定にも同様に本発明は適用可能である。例えば、臭いセンサを用いた臭いの場の測定にも適用できる。
The
In the first embodiment or the second embodiment, the sound field measurement using the microphone as the main sensor has been described. However, the present invention is also applicable to the measurement of a field other than the sound field. For example, the present invention can be applied to measurement of odor fields using odor sensors.
また、第3実施形態では、音源探査方法を説明したが、音源以外の波源の探査方法にも同様に本発明は適用可能である。例えば、光源の探査方法にも適用できる。 In the third embodiment, the sound source search method has been described. However, the present invention is also applicable to a search method for wave sources other than the sound source. For example, the present invention can be applied to a light source search method.
11 音源
12 主マイクロホン
12a 受音部
12b LEDマーカ
12c フィルタ
12d トリガ回路
12e 周波数カウンタ
13 ビデオカメラ
13a カメラ本体
13b 鏡筒
13c 送波器
13c−1 圧電振動子
13c−2 反射板
13e 駆動回路
13d 受光部
14 参照マイクロホン
16 コンピュータ
16a 画面
AX 光軸
O 波源
11
Claims (7)
前記被検場を撮影可能な位置に固定され、前記主センサの光軸と垂直な面内の座標を検出するためのビデオカメラと、
前記ビデオカメラに固定され、前記被検場に向けて前記主センサの光軸方向の座標検出用の測定波を送波する送波器と
を備えた場の測定システムにおいて、
前記送波器の波源は、
前記ビデオカメラの光軸上にある
ことを特徴とする場の測定システム。 A main sensor that can move arbitrarily in the test area and detects the test amount;
A video camera that is fixed at a position where the subject field can be photographed and detects coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the main sensor;
A field measurement system comprising: a transmitter that is fixed to the video camera and transmits a measurement wave for detecting coordinates in the optical axis direction of the main sensor toward the test field;
The wave source of the transmitter is
A field measurement system characterized by being on the optical axis of the video camera.
前記送波器は、
前記座標検出用の音波を生成する振動子を備え、
前記振動子は、
前記ビデオカメラの光軸に中心軸を一致させた筒状の振動子である
ことを特徴とする場の測定システム。 The field measurement system according to claim 1,
The transmitter is
A vibrator that generates a sound wave for coordinate detection;
The vibrator is
A field measurement system comprising a cylindrical vibrator having a central axis aligned with an optical axis of the video camera.
前記主センサは、
前記被検量として音圧を検出するマイクロホンであり、前記座標検出用の音波を受波して前記主センサの光軸方向の座標を検出するセンサを兼ねる
ことを特徴とする場の測定システム。 The field measurement system according to claim 2,
The main sensor is
A field measurement system, wherein the field detection system is a microphone that detects sound pressure as the amount to be measured, and also serves as a sensor that receives the sound waves for coordinate detection and detects coordinates in the optical axis direction of the main sensor.
前記被検場を撮影可能な位置に固定され、前記主センサの光軸と垂直な面内における座標を検出するためのビデオカメラと、
前記ビデオカメラに対する標識用に前記主センサに固定された発光部と
を備えた場の測定システムにおいて、
前記発光部の配置パターンは、
前記主センサのセンサ部に関し対称な配置パターンである
ことを特徴とする場の測定システム。 A main sensor that can move arbitrarily in the test area and detects the test amount;
A video camera that is fixed at a position where the test field can be photographed and detects coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the main sensor;
A field measurement system comprising: a light emitting portion fixed to the main sensor for signing to the video camera;
The arrangement pattern of the light emitting parts is as follows:
The field measurement system, characterized in that the arrangement pattern is symmetric with respect to the sensor portion of the main sensor.
前記被検場を撮影可能な位置に固定され、前記マイクロホンの光軸と垂直な面内における座標を検出するためのビデオカメラと、
前記ビデオカメラに固定され、前記被検場に向けて前記マイクロホンの光軸方向の座標検出用の音波を送波する送波器と
を備えた場の測定システムにおいて、
前記マイクロホンは、
前記座標検出用の音波を受波して前記光軸方向の座標を検出するセンサを兼ねており、
前記マイクロホンと前記ビデオカメラとの間には、
前記座標検出用の音波の送波タイミングと受波タイミングとを関連づけたシングアラウンド法が適用されている
ことを特徴とする場の測定システム。 A microphone that can arbitrarily move in the test area and detects the sound pressure as the test quantity;
A video camera that is fixed at a position where the subject field can be photographed and detects coordinates in a plane perpendicular to the optical axis of the microphone;
A field measurement system comprising: a transmitter fixed to the video camera and transmitting a sound wave for detecting coordinates in the optical axis direction of the microphone toward the test field;
The microphone is
It also serves as a sensor that receives the sound waves for coordinate detection and detects coordinates in the optical axis direction,
Between the microphone and the video camera,
A field measurement system, wherein a sing-around method in which a transmission timing and a reception timing of a sound wave for coordinate detection are associated is applied.
前記被検場内における前記主センサの位置座標を検出する検出手段と
を備えた場の測定システムに適用される波源探査方法であって、
前記検出された複素振幅のデータを、それと同じタイミングで検出された前記位置座標に対応付ける手順と、
前記位置座標に対応付けられたデータを、前記被検場内に規則的に並ぶ各座標のデータになるよう補間及び/又は間引き処理する手順と、
前記処理されたデータに基づき前記被検場内の波源探査をする手順と
を有することを特徴とする波源探査方法。 A main sensor capable of arbitrarily moving in the test field, and detecting a complex amplitude of the test wave with reference to a predetermined position in the test field,
A wave source exploration method applied to a field measurement system comprising: a detecting means for detecting a position coordinate of the main sensor in the test field,
Associating the detected complex amplitude data with the position coordinates detected at the same timing;
A procedure for interpolating and / or thinning out the data associated with the position coordinates so as to become data of each coordinate regularly arranged in the test field;
And a procedure for searching for a wave source in the test site based on the processed data.
前記被検場内における前記主センサの位置座標を検出する検出手段と
を備えた場の測定システムに適用されるコンピュータ用の音源探査プログラムであって、
前記検出された複素振幅のデータを、それと同じタイミングで検出された前記位置座標に対応付ける手順と、
前記位置座標に対応付けられたデータを、前記被検場内に規則的に並ぶ各座標のデータになるよう補間及び/又は間引き処理する手順と、
前記処理されたデータに基づき前記被検場内の波源探査をする手順と
を有することを特徴とする波源探査プログラム。 A main sensor capable of arbitrarily moving in the test field, and detecting a complex amplitude of the test wave with reference to a predetermined position in the test field,
A sound source exploration program for a computer applied to a field measurement system comprising: a detecting means for detecting a position coordinate of the main sensor in the test field,
Associating the detected complex amplitude data with the position coordinates detected at the same timing;
A procedure for interpolating and / or thinning out the data associated with the position coordinates so as to become data of each coordinate regularly arranged in the test field;
And a procedure for searching for a wave source in the test site based on the processed data.
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