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JPH03221819A - 音場特性算出方法 - Google Patents

音場特性算出方法

Info

Publication number
JPH03221819A
JPH03221819A JP1712790A JP1712790A JPH03221819A JP H03221819 A JPH03221819 A JP H03221819A JP 1712790 A JP1712790 A JP 1712790A JP 1712790 A JP1712790 A JP 1712790A JP H03221819 A JPH03221819 A JP H03221819A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
sound field
time
function
listener
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1712790A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Miyata
裕之 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP1712790A priority Critical patent/JPH03221819A/ja
Publication of JPH03221819A publication Critical patent/JPH03221819A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

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】 「産業上の利用分野」 この発明は、例えば音場の明瞭性を評価するために用い
られる音場特性を算出する方法に関する。
「従来の技術」 従来、音場の明瞭性を評価する方法としてさまざまな手
法が提案され、使用されている。これらの手法は適用(
測定、予測、等)するにあたって、それぞれ長所・短所
を持っている。これらの手法には共通点として評価精度
が劣るという欠点があった。以下に、従来使用されてい
る3つの代表的な手法について説明する。
(a)Kleinの手法0ゝ 残響音場での音声明瞭性の損失量を表わす(アーティキ
ュレーション ロスArticulation Los
s:AL)(%)を残響時間(T)、室の体積(V)、
音源(発声者)・受聴者間距離(D)および音源として
用いたスピーカの指向係数(Q)で予測する方法で、以
下の式により表わされる。
V この手法の特徴は、残響音場の全体的・平均的な物理量
のみを用いて容易に当該音場の音声明瞭性を推定できる
ことである。しかし、この手法により残響音場のおおよ
その音声明瞭性は予測可能ではあるがその精度は劣る。
(b ) Lochner  &  Burger法3
2)に代表されるS/Nによる手法 残響音場における音源(発声者)位置から受聴者位置に
至る音響伝達関数を用いる手法の中の1つである。この
手法は、音源(発声者)から受聴者への直接音と直接音
到来後のある時間内(通常50〜Loomsの値)の初
期反射音成分のエネルギーを信号成分(S)とし、それ
以降の残響エネルギー成分を雑音(N@et )と考え
、このS/N、rf値から音声明瞭度を測定する手法で
ある。以下に前記する時間を95m5とした場合のこの
S/N、ff値の一例を示す。
ここで、 (1)は音源(発声者)から受聴者 までのインパルスレスポンス、a (t)は人の聴覚特
性に対応した重み関数(Weighting func
tion)を表わす。この手法は(a)の手法に比べる
と測定および計算に手間がかかるが精度は良い。しかし
精度はまだ十分とは言えない。
(C)強度変調伝達関数(Modulation Tr
ansferFunction  : M T F )
を用いる手法+31 +41 fs)光学系の品質を評
価する手段として用いられている光学的伝達関数(Op
tical Transfer Function、Q
’l’F)+61の考え方を音声明瞭性に関する音場の
評価に適用したもので、MTF、つまりm(F)を下記
(1)式で求め、 i−複素数を示す、 F:周波数、 このm (F)の値からS/N、ffを計算し、さらに
最終的な値5peech Transmission 
Index (S TI)またはRASTI (Rap
id−3TI) ” を導出し、この値により音場の音
声明瞭性を評価する方法である。
この手法は(a)、(b)の手法と比べ少し計算は複雑
となるが比較的精度は良く、この原理を用いた測定器(
RASTI測定器)(7〉 がよく使用されている。
「発明が解決しようとする課題」 m (F)値は時間区間O−■の間でのh”(t)(エ
コーグラム:インパルスレスポンスの2乗値)の周波数
Fのフーリエ成分を表わし、エコーグラムの全時間領域
に対して等しい重み付けがなされている。このことはm
 (F)値が音場の時間平均的な量を表わしていること
を示している。一方、聴覚的な観点から残響音場での音
声明瞭性を考えた場合、直接音および初期反射音領域の
音場の過渡特性が重要となり、時間的に直接音から離れ
た部分の残響成分は明瞭性にはあまり影響しないと考え
られる。このためエコーグラムの形が相当界なる残響音
場に対してこの手法を適用した場合、音声明瞭性の評価
に食い違いが生ずることが予想される。この事柄につい
てはこの発明の「実施例」の項で実験結果により示す。
この発明は、上記(C)の手法において直接音および直
接音到達直後の初期反射音を含む時間領域の音場の過渡
特性が重視されていない欠点があるため、直接音到来後
の残響成分に対して時間的な重み付けを行なうことによ
り直接音および直接音到達直後の初期反射音を含む時間
NMiの過渡特性を重視しようとしたもので以下に詳細
に説明する。
「課題を解決するための手段」 この発明では、直接音および直接音到達直後の初期反射
音を含む時間領域の過渡特性を重視するため、音源位置
から受聴者位置までのインパルスの2乗h2(t)に対
して、時間的な重み付けを行なう関数、つまり時間と共
に減衰する関数(時間窓)W(t)を掛け、これを用い
以下の式(2)に示す強度変調伝達関数m、(F)を求
める。
なお、このm、(F)の値から最終的に計算されるST
IまたはRASTIの導出過程は従来法と同じである。
以下に、この発明による手法の有効性を実施例により説
明する。
残響室を用いた実音場とコンピュータにより作成した合
成音場による明瞭性実験の結果を示す。
「実施例1」 残響時間が2.5秒(500Hz)程度の残響室、およ
び第1図で示されるようにエコーグラムh2(1,)が
指数(Exponential)型、矩形(Recta
ngula)型、三角(Triangular)型、逆
三角(Inverse Trigonal)型となるよ
うなインパルスレスポンスh(t)を持つ合成音場での
音声明瞭試験の結果を各パラメータについて第2図に示
す。なおインパルスレスポンスh(t)は7下”TET
X(LOのM系列)により求めた。実音場については測
定によりインパルスレスポンスを求めた。同図(a)は
横軸が従来法により求めたRASTI、縦軸は音声明瞭
性の損失量を表わすArticulation Los
s (A L)(%)である。同図(b)は横軸が時間
窓W (t)としてexp(−1/τ)、τ−200ξ
す秒を用いたこの発明による手法でもとめたml、I(
F)により計算されたRASTI (Windoiye
d  RASTI)であり、(縦軸は図(a)と同じで
ある。この第2図(a)から、エコーグラムの型が異な
ると同じRASTI値でもArticulation 
Lossの値が異なることがわかる。すなわち音場の音
声明瞭性が異なることがわかる。また、実際の音場であ
る残響室のデータとも異なっていることがわかる。一方
、第2図(b)かられかるように、この発明によるWi
ndowedRASTIでデータを整理すると各種の型
の合成音場の結果や実音場である残響室のデータがほぼ
同一線上に乗ることがわかる。すなわち、エコーグラム
の型の如何にかかわらず同じRASTIを持つ音場は音
声明瞭性が同一となることを示している。
「実施例2」 実施例1の場合と同様に、残響時間が2.5秒(500
Hz)程度の実音場での結果と残響成分として指数型の
エコーグラムを持ち、それに直接音を付加した型の合成
音場(第工図参照:直接音十残響指数型)の音声明瞭性
の結果を第3図(a)。
(b)に示す。参考のため実施例1で示したような直接
音を含まない指数型のを或音場の結果も示す。
但し実施例1の指数型のデータそのものではなく、実験
パラメータ(残響時間)をかえ、再度実験したものであ
る。結果は実施例1と同しであり、実験データの再現性
をうらずけていると考えられる。
第3図(a)は従来法によるRASTI、第3図(b)
はこの発明によるWindowed RA S T I
により整理したものである。実施例1での結果と同様に
この発明によるWindowed RA S T Iで
整理すると実音場の結果と合成音場の結果とが同一線上
に乗ることがわかる。また、第3図(a)において直接
音を含む指数型の合成音場(Direct +Expo
nential型)と、直接音を持たない指数型の合成
音場(Exponential型)との結果を比べると
、直接音を含む指数型の合成音場の場合の方が実音場の
結果に近いことがわかる。このことは従来の技術の項で
、従来のMTF (STI、またはRASTI)による
評価では、エコーグラムの形が大きく異なる音場の評価
をする場合、その音声明瞭性の評価に食い違いが生ずる
ことを述べたが、これをうらずけたものと解釈できる。
すなわち、実音場に近い型を持つ直接音を含む指数型の
合成音場(Direct + Exponential
型)の方が実音場の結果に近い。
以上、実施例1.2によりこの発明の手法、m、(F)
(すなわち、Windowed RA S T I )
により、従来のMTF、m (F)(すなわちRAST
I)よりも精度よく音場における音声明瞭性を評価でき
ることがわかった。
これらの実施例1.2では時間窓W(t)としてexp
(−t/r)、r=200msを用いたが、音源の種類
(本実験では単音節の明瞭度の測定であったが、たとえ
ば単語や会話了解度、等)により、τの値を変えたり、
または他の関数に置き換えることも可能である。また、
本実施例では評価値としてRA S T I (Rap
id−3TI)に着目したが、従来のSr1法に対して
もこの発明のm w (F )を用いることは可能であ
り、適用することにより得られたWindowed S
 T Iは精度良い音場の音声明瞭性の評価値であるこ
とは明らかである。更にこの発明のm’、(F)は明瞭
性の評価のみならず、例えば音場の広がりの評価などに
も利用できる。また重み関数W(t)は周波数に応じて
変更してもよい。
「発明の効果」 以上説明したように、この発明による音場特性の算出法
によれば、例えば明瞭性を評価するために用いて、いろ
いろな種類(型)の音場に対しても精度よく評価できる
。この手法を用いることにより、現存する各種のホール
、劇場、体育館、講演会場、集会場、映画館、等の音場
(電気音響設備も含めた)の音声明瞭性が精度よく評価
できる1 とともに、設計段階におけるこれら建築物に対してコン
ピュータを用いたシミニレ−ジョン(音線法、等のアル
ゴリズムにより音源位置と受聴者位置間のエコーグラム
またはインパルスレスポンスを算出)と本手法を併用す
ることにより音場の音声明瞭性が算出可能であり、建築
および電気音響設備の音響設計に用いることができる。
また非常・緊急用の放送設備の音響設計にも使用可能で
ある。
〔参考文献〕
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T、 Houtgast、’ ”Ra5ti:a  t
ool  for evaluating audit
oria、   Bruel  &Kjaer Tec
hnical Revlvol、  3  (1985
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1.2の音声明瞭度試験の実験条件(実
音場としての残響室での実験、およびコンピュータによ
る合成音場の実験)を示す図、第2図は実音場の結果、
および合成音場のうちエコーグラムh2(t)が指数型
、矩形型、三角型、逆三角型となるようなインパルスレ
スポンスh(t)を持つ音場の音声明瞭度試験の結果を
示し、(a)は従来法によるRASTIで結果を表わし
た図、(b)はこの発明によるWindoied  R
A S T 1(すなわちmw)で表現した図、第3図
は実音場の結果、および合成音場のうちエコーグラムh
2(t)が残響成分として指数型のエコーグラムを持ち
それに直接音を付加した型の合成音場と指数型の残響成
分だけをもつ場合の音声明瞭度試験の結果を示し、(a
)は従来法の結果を示し、(b)はこの発明を用いた結
果を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)残響音場における音源位置から受聴者位置に至る
    音響伝達関数を用いて当該音場の特性を算出する方法で
    あって、 上記音源位置から上記受聴者位置までのインパルスレス
    ポンスの2乗h^2(t)に対して、時間的な重み付け
    を行なう関数W(t)を掛け、これから当該音場の強度
    変調伝達関数m_w(F)を、▲数式、化学式、表等が
    あります▼ Fは周波数、iは複素数を示す、 で導出することを特徴とする音場特性算出方法。
JP1712790A 1990-01-26 1990-01-26 音場特性算出方法 Pending JPH03221819A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009211021A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku 残響時間推定装置及び残響時間推定方法
JP2016045214A (ja) * 2014-08-19 2016-04-04 鹿島建設株式会社 評価値算定方法及び空間特性設計方法

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