特開 2024-66692 室内空間音響特性評価装置、室内空間音響特性評価方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024066692

(43)【公開日】2024-05-16

(54)【発明の名称】室内空間音響特性評価装置、室内空間音響特性評価方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G10K 15/00 20060101AFI20240509BHJP

【ＦＩ】

G10K15/00 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022176274

(22)【出願日】2022-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100131705

【弁理士】

【氏名又は名称】新山 雄一

(72)【発明者】

【氏名】林 裕一郎

(72)【発明者】

【氏名】矢入 幹記

(57)【要約】

【課題】室内空間における音声明瞭度を、音響に関する専門的な技術、知識を必要とすることなく、より高い精度で簡易的に予測することを可能とすること。
【解決手段】
室内空間音響特性評価装置１は、室内空間に関する音声明瞭度を算出するための処理部１１を備え、処理部１１が、ＳＴＩ算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、前記所定の属性情報に基づいて、前記対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間τを算出し、前記残響音の遅れ時間τが組み込まれた音波の伝送系としての前記対象室内空間における仮想インパルス応答に基づいて、前記対象室内空間のＳＴＩを算出して出力する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

室内空間に関する音声明瞭度を算出するための処理部を備え、
前記処理部が、
音声明瞭度算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、
前記所定の属性情報に基づいて、前記対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間を算出し、
前記残響音の遅れ時間が組み込まれた音波の伝送系としての前記対象室内空間におけるインパルス応答を模擬する伝送系モデルに基づいて、前記対象室内空間の音声明瞭度を算出して出力する、
室内空間音響特性評価装置。

【請求項2】

前記残響音の遅れ時間は、前記対象室内空間において音源から伝搬する直接音及び間接音の音圧レベルが同一となる位置までの音源からの距離である臨界距離と、音源から受音点までの距離との差分に基づいて算出される、請求項１に記載の室内空間音響特性評価装置。

【請求項3】

前記伝送系モデルが、音源から伝搬する音波の音圧エネルギーが指数減衰すると仮定したエネルギーモデルである、請求項１に記載の室内空間音響特性評価装置。

【請求項4】

前記伝送系モデルの入力情報である前記対象室内空間の属性情報が、前記対象室内空間の容積、内部の表面積、及び平均吸音率を少なくとも含む、請求項１に記載の室内空間音響特性評価装置。

【請求項5】

前記処理部が、算出された音声明瞭度を、受音点における聴き取りにくさを基準として区分された複数のレベルにレベル分けして出力表示する、請求項１に記載の室内空間音響特性評価装置。

【請求項6】

コンピュータが、
音声明瞭度算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、
前記所定の属性情報に基づいて、前記対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間を算出し、
前記残響音の遅れ時間が組み込まれた音波の伝送系としての前記対象室内空間におけるインパルス応答を模擬する伝送系モデルに基づいて、前記対象室内空間の音声明瞭度を算出して出力する、
室内空間音響特性評価方法。

【請求項7】

コンピュータに、
音声明瞭度算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、
前記所定の属性情報に基づいて、前記対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間を算出し、
前記残響音の遅れ時間が組み込まれた音波の伝送系としての前記対象室内空間におけるインパルス応答を模擬する伝送系モデルに基づいて、前記対象室内空間の音声明瞭度を算出して出力する処理を実行させる、
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、室内空間音響特性評価装置、室内空間音響特性評価方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

建築空間において音声を発した場合の音声の伝送品質を示す音声明瞭度を客観的に評価することができる尺度として、ＳＴＩ（Ｓｐｅｅｃｈ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｄｅｘ）が広く利用されている。ＳＴＩの算出方法は、例えば非特許文献１に記載されている。それによると、ＳＴＩは、音源位置で発せられた音声入力信号（変調周波数Ｆ［Ｈｚ］で１００％振幅変調）を、音声明瞭度を測定したい空間によって構成される伝送系に入力し、受音点における出力信号の変調度を表す変調伝達関数（ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、以下Ｍ（Ｆ）とも表記する）を計測した結果から算出される。伝送系の音源入力信号ｘ（ｔ）、及び受音点での出力信号ｙ（ｔ）は、次式のように表される。

【0003】

【数1】

ここで、Ｉｉバーは「入力信号」、Ｉｏバーは「出力信号」、Ｆは「１００％振幅変調の変調周波数（Ｈｚ）」、τは「伝送系による遅れ時間」を示している。伝送系のインパルス応答ｈ（ｔ）が分かれば出力信号は（３）式のように表され、これを変形していくと、最終的にＭ（Ｆ）は（４）式により計算される。

【0004】

【数2】

【0005】

建築物の設計段階において、室内空間での音声明瞭度を確認するために、ＳＴＩを予測するには、まずＭＴＦの予測が必要であり、そのためにはインパルス応答ｈ（ｔ）の予測が必要となる。インパルス応答を予測するためのシミュレーション技術は、市販されている周知の室内音響シミュレーションソフトウェアとして既に実用化されている。しかし、このような既存の室内音響シミュレーションソフトウェアを用いたＳＴＩの予測には、音響に関する非常に高度な技術と知識が必要であり、建築物の意匠設計者だけで実施することは困難で、音響専門家の協力が必要であるという問題があった。

【0006】

この点、非特許文献１には、対象となる空間のインパルス応答は求めず、音源から空間内を伝搬する音波の音圧レベルが指数減衰すると仮定した伝送系のエネルギーモデルを用いることにより、ＭＴＦ、ＳＴＩを直接予測する簡易予測手法が提案されている。このＳＴＩの簡易予測手法に使用されるパラメータは、空間の容積、表面積、吸音材の平均吸音率といった、意匠設計者が設定可能なものであるため、音響専門家に委託することなく音声明瞭度を評価しながらの設計が可能である。

【0007】

また、特許文献１には、実環境における音声認識実現のため、スペクトル解析を行うことなく人間の聴感特性に対応した最小限のパラメータを利用する簡易な構成の音声認識方法等が、特許文献２には、音響に関する専門的な知識を持っていない設計者であっても、空間の音響に関する検討を行うことができるようにするために、音響評価項目とその評価基準とについて、評価対象空間の室用途に応じて異なる組み合わせを記憶し、評価対象空間の音響シミュレーション計算結果としての音響データを取得し、室用途を指定する室用途の入力を受け付け、入力された室用途に応じた前記音響評価項目と前記評価基準とから計算結果について、当該音響評価項目において定められた評価基準を用いて判定して結果を得る構成が記載されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】日本建築学会編「日本建築学会環境基準 都市・建築空間における音声伝送性能評価規準・同解説」２０１１年１１月、日本建築学会

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、非特許文献１に記載されている簡易予測手法では、インパルス応答に基づく本来のＳＴＩ予測過程で考慮されている「残響音の遅れ時間」が考慮されていない。そのため、この従来の簡易予測手法によるＳＴＩの予測結果は、本来のＳＴＩ予測結果より高めに評価される傾向があり、設計段階においてＳＴＩを指標として用いて音声明瞭度を予測するにあたり、十分な予測精度を確保することが困難であるという問題があった。

【0010】

本発明の目的の一つは、室内空間における音声明瞭度を、音響に関する専門的な技術、知識を必要とすることなく、より高い精度で簡易的に予測することを可能とする室内空間音響特性評価装置、室内空間音響特性評価方法及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一つの態様による室内空間音響特性評価装置は、室内空間に関する音声明瞭度を算出するための処理部を備え、前記処理部が、音声明瞭度算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、前記所定の属性情報に基づいて、前記対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間を算出し、前記残響音の遅れ時間が組み込まれた音波の伝送系としての前記対象室内空間におけるインパルス応答を模擬する伝送系モデルに基づいて、前記対象室内空間の音声明瞭度を算出して出力する。

【0012】

前記残響音の遅れ時間は、前記対象室内空間において音源から伝搬する直接音及び間接音の音圧レベルが同一となる位置までの音源からの距離である臨界距離と、音源から受音点までの距離との差分に基づいて算出することができる。

【0013】

前記伝送系モデルが、音源から伝搬する音波の音圧エネルギーが指数減衰すると仮定したエネルギーモデルであるとすることができる。

【0014】

前記伝送系モデルの入力情報である前記対象室内空間の属性情報が、その対象室内空間の容積、内部の表面積、及び平均吸音率を少なくとも含むとすることができる。

【0015】

前記処理部が、算出された音声明瞭度を、受音点における聴き取りにくさを基準として区分された複数のレベルにレベル分けして出力表示するようにしてもよい。

【0016】

本発明の他の実施形態によれば、コンピュータが、音声明瞭度算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、前記所定の属性情報に基づいて、前記対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間を算出し、前記残響音の遅れ時間が組み込まれた音波の伝送系としての前記室内空間におけるインパルス応答を模擬する伝送系モデルに基づいて、前記対象室内空間の音声明瞭度を算出して出力する室内空間音響特性評価方法が提供される。

【0017】

前記室内空間音響特性評価方法をコンピュータに実行させるプログラムも、本発明に含まれる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、室内空間における音声明瞭度を、音響に関する専門的な技術、知識を必要とすることなく、より高い精度で簡易的に予測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】音声明瞭度の簡易予測手法における音声伝送系モデルを例示する模式図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る室内空間音響特性評価装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る室内空間音響特性評価装置の機能を例示するブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る室内空間音響特性評価装置が実行するデータ処理を例示するフローチャートである。

【図5】音響特性の評価対象とする室内空間を例示する模式図である。

【図6】本実施形態の装置が提供する入出力画面例を示す模式図である。

【図7A】図５に例示した空間について既存の室内音響シミュレーションソフトウェア及び従来の簡易予測手法によって行ったＳＴＩの予測結果を例示する図である。

【図7B】図５に例示した空間について既存の室内音響シミュレーションソフトウェア及び本実施形態の簡易予測手法によって行ったＳＴＩの予測結果を例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明について、その実施形態に即して添付図面を参照しながら説明する。

【0021】

＜本実施形態による音声明瞭度の簡易予測手法＞
まず、本発明の一実施形態による音声明瞭度の簡易予測手法について、前出の非特許文献１に記載されている簡易予測手法と対比して説明する。図１に、前出の非特許文献１に記載されている簡易予測手法による空間の音声伝送系のエネルギーモデルと、本実施形態における簡易予測手法による空間の音声伝送系のエネルギーモデルとを対比させて模式的に示している。

【0022】

図１に示すように、非特許文献１に記載されている従来の簡易予測手法では、音源から受音点に到達する直接音と、音源から室内空間の内表面で反射しながら受音点に到達する残響音とを、以下の数式によって表現している。直接音は、時間ｔのデルタ関数としてモデル化されている。残響音は、発音時であるｔ＝０から指数関数的に減少するようにモデル化されている。

【0023】

・直接音：

【数3】

【0024】

・残響音：

【数4】

【0025】

ここで、Ｑ_１は音源の指向性を示す係数、ｒは音源から受音点までの距離、ｒ_ｃは直接音と間接音が同一の音圧レベルとなる距離として定義される臨界距離、ｔは残響時間である。ＳＴＩを予測するにあたって想定する音声伝送系のエネルギーモデルは、上記の直接音と残響音との和として、（５）式の仮想インパルス応答ｈ（ｔ）で表されている。

【0026】

【数5】

【0027】

臨界距離ｒ_ｃは、（６）式で表される。

【数6】

【0028】

ここで、Ｒは室定数であり、室内空間の吸音性を示す指数である。Ｒは、室内空間の内壁の総面積をＳ、その平均吸音率をαとして、（７）式で表わされる。
Ｒ＝αＳ／（１－α）・・・（７）

【0029】

上記の仮想インパルス応答ｈ（ｔ）を模式的に図示した図１からも明らかであるように、従来のＳＴＩの簡易予測手法には残響音の遅れ時間τが考慮されていない。そのため、本来のインパルス応答を用いた予測手法により算出されるＳＴＩと比較してＳＴＩ値が高めに出る傾向があり、この傾向は音源からの距離が近いほど顕著に表れる。

【0030】

これに対して、本実施形態では、音声伝送系を表現するエネルギーモデルに、残響時間の遅れ時間τを組み込むようにした。遅れ時間τは、音源から受音点までの距離をｒ、臨界距離をｒ_ｃ、空気中の音速をｃ_０として、以下のように表すものとしている。
τ≒（ｒ_ｃ－ｒ）／ｃ_０・・・（８）

【0031】

このとき、本実施形態における仮想インパルス応答ｈ（ｔ）は、（９）式のように表される。

【0032】

【数7】

なお、Ｑ_２は残響音に関する指向性を示す指数であり、他の記号は（５）式と同様である。

【0033】

本実施形態におけるＳＴＩの簡易予測手法では、次に、前記の仮想インパルス応答ｈ（ｔ）を用いて、ＳＴＩの算出に必要なＭＴＦを算出する。すなわち、背景技術において述べた本来のＳＴＩ予測手法における（４）式に、（９）式の仮想インパルス応答ｈ（ｔ）を代入することで、以下のようにＭＴＦを算出することができる。変調周波数Ｆは０．６３～１２．５Ｈｚである。

【0034】

【数8】

【0035】

なお、残響音の遅れ時間τは、ｒ_ｃ＜ｒのとき、すなわち、音源から受音点までの距離ｒが臨界距離ｒ_ｃより大である場合には、τ＝０とする。

【0036】

上記にて求めたＭＴＦ（Ｍ（Ｆ））に基づいて、ＳＴＩを算出する。ＭＴＦからＳＴＩを算出する過程は、例えば非特許文献１の３２～３３ページに記載されている。念のため、その概略を述べると以下のようである。
まず、仮想インパルス応答ｈ（ｔ）から、１２５Ｈｚ～８ｋＨｚの７つの音声周波数帯域と、０．６３Ｈｚ～１２．５Ｈｚの１４の変調周波数からなる９８のマトリクスについてＭＴＦを算出する。

【0037】

低域側に隣接するオクターブバンドからの聴覚マスキングの影響を考慮するために、レベルごとにＡＭＦ（Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｍａｓｋｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）の考慮による補正を行う。次に、算出したＭＴＦを等価ＳＮ比に換算し、－１５ｄＢ～＋１５ｄＢの範囲内で、等価ＳＮ比の明瞭度への貢献度を示すＴＩを０～１の値に換算する。そして、音声周波数帯域ごとの平均ＴＩであるＭＴＩを求め、さらに音声周波数帯域ごとの重みづけ係数、冗長性補正係数を用いて、ＳＴＩを算出する。このようにして算出されるＳＴＩを（１１）式に示している。

【0038】

【数9】

【0039】

以上説明したように、本実施形態におけるＳＴＩの簡易予測手法によれば、仮想インパルス応答ｈ（ｔ）に基づいたＭＴＦ、ＳＴＩの算出に残響音の遅れ時間τが導入される。

【0040】

＜室内空間音響特性評価装置の構成例＞
次に、上記した本実施形態における簡易予測手法によって室内空間についてのＳＴＩを算出するための室内空間音響特性評価装置１の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態における室内空間音響特性評価装置１のハードウェア構成を例示するブロック図である。なお、記載の簡素化のため、室内空間音響特性評価装置１を、以下「評価装置１」と略称する。図２に示すように、本実施形態における評価装置１は、処理部１１と、主記憶部１２と、補助記憶部１３と、入力部１４と、出力部１５と、通信部１６とを備える。

【0041】

評価装置１は、デスクトップ型、ポータブル型等を含む種々の形態の一般的なコンピュータとして実現することができる。あるいは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータに評価装置１の機能を実現するためのプログラムを実装し、ネットワークを介してクライアントコンピュータから利用できるように構成してもよい。評価装置１の主要な機能は、音声明瞭度の評価を実行すべく、所定の入力データに基づいて評価対象となる室内空間に関するＳＴＩを算出して出力することである。

【0042】

図２に例示した評価装置１の各ハードウェア要素について説明する。処理部１１は、評価装置１の動作に必要な各種の演算及び制御等の処理を行うプロセッサによって構成される。処理部１１はプロセッサと言い換えることもできる。処理部１１を構成するプロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等やこれらの組合せである。また、処理部１１は、これらのプロセッサにハードウェアアクセラレーター等を組み合わせたものであってもよい。

【0043】

主記憶部１２は、本実施形態におけるＳＴＩの簡易予測手法を、処理部１１に実行させるためのプログラムを記憶するとともに、各種の処理を行う上で一時的に利用されるワークエリアとしても機能する。主記憶部１２は、例えば、不揮発性メモリであるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や、揮発性メモリであるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等によって構成される。

【0044】

補助記憶部１３は、プログラムの実行に必要なパラメータデータ等を記憶させておく記憶領域を提供する。また、算出されたＳＴＩのデータを格納しておくようにしてもよい。補助記憶部１３にＳＴＩ算出のためのプログラムを記憶させておき、プログラム実行時に主記憶部１２に格納されるようにしてもよい。補助記憶部１３は、半導体メモリ等で構成される。

【0045】

入力部１４は、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等の各種の入力デバイスで構成され、ユーザの操作により入力データを受け付ける。出力部１５は、画像を表示するディスプレイ、出力印字用のプリンタ等の出力デバイスで構成され、画像、テキスト等を出力する。なお、入力部１４、出力部１５は、音声データの入出力を可能とするように、マイクロフォン、スピーカー等を備えて構成することもできる。

【0046】

通信部１６は、評価装置１が、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の各種通信ネットワークを通じて他の外部の情報処理装置との間で行う通信を制御する。通信部１６は、例えば、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）カードやネットワークアダプタ等のネットワーク接続機器、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）等の通信規格に基づく無線通信機器等によって構成される。なお、評価装置１としては、通信部１６を利用しないスタンドアローンの構成としてもよい。

【0047】

＜評価装置１の機能＞
次に、評価装置１の処理部１１が実現する機能について説明する。図３は、本発明の一実施形態における評価装置１の処理部１１によって実現される機能を例示するブロック図である。本実施形態の処理部１１は、入力データ受信部１１１、仮想インパルス応答生成部１１２、ＭＴＦ算出部１１３、ＳＴＩ算出部１１４、算出結果出力部１１５、入力制御部１１６と、出力制御部１１７とを有する。これらの機能部は、例えば、処理部１１によって実行されるプログラムとして実現される。プログラムとしての実現方法はどのような形態であってもよいが、一例としては、適宜のオペレーティングシステム（ＯＳ）上で動作する表計算ソフトウェアに所要の数式を埋め込むことにより簡易に実現することができる。

【0048】

入力データ受信部１１１は、評価装置１において動作するプログラムが使用する入力データを、入力部１４を通じて受信する機能を有する。入力データ受信部１１１が受信したデータは、仮想インパルス応答生成部１１２、ＭＴＦ算出部１１３、及びＳＴＩ算出部１１４に受け渡されて利用される。

【0049】

仮想インパルス応答生成部１１２は、音源の指向性Ｑ１、残響音の指向性Ｑ２、室定数Ｒ、音源から受音点までの距離ｒ、残響時間Ｔ、残響音の遅れ時間τ、空気中の音速ｃ_０を入力として、時間ｔに対する仮想インパルス応答ｈ（ｔ）を算出する。ｈ（ｔ）算出の時間間隔は適宜に決定することができる。

【0050】

ＭＴＦ算出部１１３は、仮想インパルス応答生成部１１２によって生成された仮想インパルス応答ｈ（ｔ）に基づいて、ＭＴＦ（Ｍ（Ｆ））を算出する機能を有する。具体的には、ＭＴＦ算出部１１３は、（１０）式を用いて、０．６３～１２．５Ｈｚの範囲の１４の変調周波数（０．６３、０．８０、１．０、１．２５、１．６、２．０、２．５、３．１５、４．０、５．０、６．３、８．０、１０．０、１２．５Ｈｚ）について、ＭＴＦを算出する。

【0051】

ＳＴＩ算出部１１４は、ＭＴＦ算出部１１３が各変調周波数Ｆについて算出したＭＴＦを用いて、前記した非特許文献１に記載の過程によりＳＴＩを算出する機能を有する。

【0052】

算出結果出力部１１５は、ＳＴＩ算出部１１４によって算出されたＳＴＩを、音源からの距離と対応付けて出力する機能を有する。音源から受音点までの距離に対するＳＴＩの算出値は、数値とともに、グラフィックに表示することもできる。また、算出結果出力部１１５は、ＳＴＩ算出値とともに、計算条件として入力したデータを出力表示することで、ユーザの利便性を高めている。評価装置１の入出力画面例については後述する。

【0053】

入力制御部１１６は、ユーザによる入力部１４の操作を受け付ける処理を実行する。

【0054】

出力制御部１１７は、出力部１５の画面に画像を表示するための処理、あるいは出力部１５としてのプリンタに出力結果を印字出力する処理を実行する。例えば、出力制御部１１７は、算出結果出力部１１５が生成した出力データに基づいて表示用データ等を生成して出力部１５の画面に表示する処理等を実行する。

【0055】

＜評価装置１によるデータ処理＞
次に本実施形態の評価装置１によるＳＴＩ算出処理について説明する。図４に、本実施形態の評価装置１が備える処理部１１によって実行されるデータ処理フローを例示するフローチャートを示している。本実施形態におけるＳＴＩ算出処理は、評価装置１として機能するコンピュータの電源を投入し、処理部１１の機能を実現するプログラムを起動することによって開始される。

【0056】

プログラムが起動されると、まずステップＳ１１において、入力データ受信部１１１が、ユーザが入力部１４を通じて入力したデータを受信して、仮想インパルス応答生成部１１２に受信したデータを転送する。具体的には、入力データ受信部１１１は、音響特性の評価対象となる室内空間の室容積（ｍ^３）、室内の壁面の面積の総和である室表面積（ｍ^２）、音源の指向性を示す係数Ｑ１、残響音の指向性を示す係数Ｑ２、室内空間の内表面に関するオクターブバンド周波数ごとの平均吸音率、及びオクターブバンド周波数ごとの入力信号強度（ｄＢ）を受信して、仮想インパルス応答生成部１１２に転送する。なお、ここで室容積、室表面積は、評価対象の室内空間を、図５に例示するような、幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤを有する直方体として想定してあらかじめ求めておく。あるいは、室内空間を想定した直方体の寸法を入力することによって仮想インパルス応答生成部１１２で計算させるように構成してもよい。また、室内空間の平均吸音率は、オクターブバンド周波数ごとに入力するが、室内空間の内表面を構成する代表的な材質、内装材についてあらかじめ平均吸音率を格納しておき、内表面の材質、内装材の種類を入力部１４から選択することで平均吸音率が設定されるように構成してもよい。音源における入力信号は、オクターブバンド周波数ごとに１００％強度変調された音声信号の音圧レベルを入力する。

【0057】

ステップＳ１２において、仮想インパルス応答生成部１１２が、ステップＳ１１において入力されたデータに基づいて仮想インパルス応答ｈ（ｔ）を生成する。音源の指向性を示す係数Ｑ１、残響音の指向性を示す係数Ｑ２は、室内空間の想定から適宜調整することができるが、例えば推奨値としてＱ１＝２、Ｑ２＝３としておくことにより、良好にＳＴＩの予測が可能であることがわかっている。残響音の遅れ時間τ、臨界距離ｒ_ｃの算出に用いられる室定数Ｒは入力データから算出される。

【0058】

次いでステップＳ１３において、ステップＳ１２で求められた仮想インパルス応答に基づいて、ＭＴＦが算出される。ＭＴＦの算出は、本実施形態のＳＴＩの簡易予測手法について説明した、前出の（１０）式によって実行される。

【0059】

ステップＳ１３で算出されたＭＴＦに基づいて、ステップＳ１４において、ＳＴＩ算出部１１４がＳＴＩを算出する。ＳＴＩの算出は、本実施形態のＳＴＩの簡易予測手法について説明した、前出の（１１）式によって実行される。

【0060】

ステップＳ１５において、算出結果出力部１１５が、ステップＳ１４において算出されたＳＴＩを、出力部１５を通じて出力する。図６に、本実施形態による評価装置１によって得られたＳＴＩ算出結果の入出力画面６０を例示している。この出力画面例は、入力データ受信ステップＳ１１に関して述べたように、入力画面を兼ねている。画面に向かって左上に計算条件を入力する計算条件入力領域６１が設けられ、評価対象の室内空間に関する入力データとして、室容積、室表面積、音源、及び残響音の指向性を示す係数、室内表面の平均吸音率、及び音源での入力信号を入力することができる。なお、計算条件を入力するための入力画面は、出力画面とは別の画面として入力部１４に表示させるようにしてもよい。

【0061】

操作領域６２には、評価装置１にＳＴＩ算出処理実行を指示するための計算実行ボタンと、得られた計算結果をクリアするためのクリアボタンとが設けられている。

【0062】

計算結果出力領域６３には、入力した計算条件のデータを用いて算出されたＳＴＩの算出値が、音源から受音点までの距離に対して出力されるとともに、算出されたＳＴＩ値が、音源から受音点までの距離に対してプロットされたグラフが表示される。これにより、評価装置１のユーザは、算出された数値によって評価対象室内空間のＳＴＩを把握できるだけでなく、グラフィックな表示によって音源からの距離に応じたＳＴＩの変化を、視覚を通じて直感的に把握することができる。

【0063】

図６に例示する入出力画面例では、ＳＴＩ算出値についてさらに、その算出値がＳＴＩを用いて規定される音声明瞭度においていずれのランクに属するかを、あわせて表示している。国際電気標準会議（ＩＥＣ）の制定になる規格、ＩＥＣ６０２６８－１６「Sound system equipment - Part 16: Objective rating of speech intelligibility by speech transmission index」では、上記のランクを次のように規定している。

【0064】

ＳＴＩ 評価 ランク 表示パターン
０．７５～１．０：Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ １ 網掛け
０．６～０．７５：Ｇｏｏｄ ２ 縦縞
０．４５～０．６：Ｆａｉｒ ３ 右上がり斜線
０．３～０．４５：Ｐｏｏｒ ４ 右下がり斜線
０～０．３ ：Ｂａｄ － パターンなし

【0065】

上記のＳＴＩのランクに音声明瞭度（聴き取りにくさの感じ方の程度）を対応付けると、例えば以下のようになる。

【0066】

ＳＴＩ ランク 聴き取りにくさ
０．７５～１．０： １ 感じない
０．６～０．７５： ２ ほとんど感じない
０．４５～０．６： ３ 感じることがある
０．３～０．４５： ４ 感じることがある
０～０．３ ： － 感じる

【0067】

本実施形態の評価装置１では、ＳＴＩ算出値の表において、各算出値が上記評価ランクのいずれに該当するかをセルの表示パターンで示している。このようにすることで、ＳＴＩ算出値の結果を参照すると、ただちに音源からの距離と聴き取りにくさの感じ方の関係を直感的に把握することができる。このようなＳＴＩのランク表示は、ＳＴＩ算出値のグラフにも反映されており、図７の例では、各ランクの下限値をグラフ上に表示するようにしている。これによってＳＴＩのランクの直感的な把握が促進される。なお、評価装置１のユーザの便宜のために、例えば、ＳＴＩの各ランクに相当するサンプル音声が記録された音声ファイルを、入出力画面上から再生することができるように構成しておけば、ユーザはＳＴＩの各ランクについてどのような聴こえ方になるかを感覚的に体験することができるためはなはだ便宜となる。

【0068】

図６のＳＴＩ算出処理フローに戻ると、ステップＳ１５の算出結果出力の後、音響特性評価処理の一連のステップを終了する。なお、入出力画面における入力データ、あるいは出力データは、図６に例示した入出力画面６０の操作領域６２に設けられたクリアボタンを操作することで削除することが可能である。

【0069】

＜評価装置１による音響特性評価結果＞
次に、本実施形態による評価装置１を用いて実施したＳＴＩの算出結果について説明する。図７Ａに、残響音の遅れ時間τを考慮しない従来の簡易予測手法によって算出したＳＴＩと、従来のインパルス応答を用いた手法によって算出したＳＴＩとを比較して示している。また、図７Ｂに、残響音の遅れ時間τを考慮した本実施形態の簡易予測手法によって算出したＳＴＩと、従来のインパルス応答を用いた手法によって算出したＳＴＩとを比較して示している。従来のインパルス応答を用いた手法としては、室内音響シミュレーションソフトウェアの一つである「ＣＡＴＴ－Ａｃｏｕｓｔｉｃ（商標）（以下、「ＣＡＴＴ」と略称する）」を用いた。また、ＳＴＩ算出の対象となる室内空間としては、図５に例示した室内空間モデルにおいて、Ｗ＝約１９ｍ、Ｄ＝約３２ｍ、Ｈ＝約９ｍ、室容積Ｖ＝約３９１０ｍ^３、室表面積Ｓ＝約１８６０ｍ^２とした、例えば体育館のような建築物を想定した。図７Ａ、図７Ｂにおいて、黒プロットを結んだカーブが簡易予測手法で算出されたＳＴＩを、白丸のプロットが、簡易予測手法によらずにインパルス応答に基づいて算出されたＳＴＩを示している。図７Ａを参照すると、簡易予測手法による算出結果は、ＣＡＴＴを用いた算出結果よりも音源から１０ｍまでの範囲で高めの値となっており、その傾向は音源に近いほど顕著となっている。この差異は、例えば音源から受音点までの距離が１ｍの場合のＳＴＩ算出値の乖離として明らかに示されている。一方、図７Ｂを参照すると、本実施形態における遅れ時間τを考慮した簡易予測手法による算出結果は、図７Ａの場合よりもＣＡＴＴを用いた算出結果に近づいており、良好な結果が得られていることがわかる。

【0070】

以上説明したように、本実施形態による室内空間音響特性評価装置１は、評価対象である室内空間に関するＳＴＩを算出するための処理部１１を備え、処理部１１が、ＳＴＩ算出の対象である対象室内空間に関する所定の属性情報を取得し、それに基づいて、対象室内空間における受音点での残響音の遅れ時間τを算出し、音波の伝送系としての前記対象室内空間における、残響音の遅れ時間τが組み込まれた仮想インパルス応答に基づいて、前記対象室内空間の変調伝達関数ＭＴＦ、音声明瞭度の尺度であるＳＴＩを算出して出力する。

【0071】

このようにすれば、音響に関する専門的な技術、知識を要求されることがない、仮想インパルス応答を用いた簡易的なＳＴＩ予測手法においても、残響音の遅れ時間を適切に組み込んでＳＴＩを算出することができるので、より本来のインパルス応答を用いて算出される値に近い、より精度の高いＳＴＩを算出することができる。

【0072】

残響音の遅れ時間τは、前記対象室内空間において音源から伝搬する直接音及び間接音の音圧レベルが同一となる位置までの音源からの距離である臨界距離ｒ_ｃと、音源から受音点までの距離ｒとの差分に基づいて算出されるとしてもよい。

【0073】

このようにすれば、音響に関する専門的な知識を要しない対象室内空間の所定属性情報に基づいて、簡易に、かつ適切に残響音の遅れ時間τを設定することができる。

【0074】

対象室内空間の伝送系モデルが、音源から伝搬する音波の音圧エネルギーが指数減衰すると仮定したエネルギーモデルであるとしてもよい。

【0075】

このようにすれば、音響に関する専門的な技術、知識を要求されることなく、対象室内空間に対して適切な伝送系モデルを設定することができる。

【0076】

前記伝送系モデルの入力情報である前記対象室内空間の属性情報が、その対象室内空間の容積、内部の表面積、及び平均吸音率を少なくとも含むとしてもよい。

【0077】

このようにすれば、建築物の意匠設計者が、音響の専門家の協力を得ることなく簡易にＳＴＩの算出を行うことができる。

【0078】

処理部１１が、算出されたＳＴＩを、受音点における聴き取りにくさを基準として区分された複数のレベルにレベル分けして出力表示するとしてもよい。

【0079】

このようにすれば、算出されたＳＴＩに相当する聴き取りにくさのレベルを直感的に把握することができる。

【0080】

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。換言すると、図３の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が評価装置１に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図３の例に限定されない。また、一つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。本実施形態における機能的構成は、演算処理を実行するプロセッサによって実現され、本実施形態に用いることが可能なプロセッサには、シングルプロセッサ、マルチプロセッサ及びマルチコアプロセッサ等の各種処理装置単体によって構成されるものの他、これら各種処理装置と、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ‐Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の処理回路とが組み合わせられたものを含む。

【0081】

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

【0082】

このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布されるＵＳＢメモリ等のリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、又は光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（ブルーレイディスク）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ－Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されているＲＯＭや、補助記憶部１３に含まれるハードディスク、半導体メモリ等で構成される。

【0083】

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。

【0084】

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、上記実施形態と変形例の各構成を組み合わせることも可能である。更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0085】

１ 室内空間音響特性評価装置
１１ 処理部
１１２ 仮想インパルス応答生成部
１１３ ＭＴＦ算出部
１１４ ＳＴＩ算出部
１１５ 算出結果出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】