第22回 ロボット聴覚特集 - 奥乃研究室 - 京都大学

3. 焦 点 形 成 のシミュレーションFig. 2 One panel arrangementスピーカアレイシステムにおいて 遅 延 和 法 を 用 いた 場 合 ,スピーカの 間 隔 , 個 数 , 出 力 周 波 数 に 応 じてビームフォーミングの 指 向 特 性 は 変 化 する.そこで, 本 節 では, 実 際 にスピーカアレイを 構 築 する 前に,3 次 元 ビームフォーミングと3 次 元 的 な 局 所 的高 音 圧 領 域 形 成 の 可 能 性 を 調 べる.そして, 最 適 な指 向 特 性 の 高 音 圧 領 域 を 形 成 できる 条 件 を 求 めるために, 様 々な 条 件 でシミュレーションを 行 う.また,焦 点 での 収 束 具 合 , 焦 点 とそれ 以 外 の 点 での 音 圧 差を 比 較 する.なお,シミュレーションでは, 焦 点 での 音 圧 を 基準 (0dB)とし,パネルの 中 心 に 焦 点 を 作 った.また,議 論 を 簡 単 にするため,スピーカは 点 音 源 とみなした.1000[Hz]の 正 弦 波 の 波 長 は 340[mm]なのでスピーカの 外 形 サイズ(66.4×107[mm])より, 波 長 は 十 分 大きく,スピーカの 大 きさによる 音 場 への 影 響 は 無 視できると 仮 定 する.3.1 音 圧 分 布 の 算 出 式スピーカアレイ 付 近 の 点 C の 座 標 を(x, y), 点 C から i 番 目 のスピーカまでの 距 離 をR i , 振 幅 を1, 正弦 波 の 周 波 数 をω, 音 速 をV,i 番 目 のスピーカから 焦点 までの 距 離 をL i とする.この 時 , 点 C での 合 成 波Q c は 次 式 で 表 すことができる.Fig. 3 System outlook2.2 空 間 分 離 出 力 法従 来 のシステムでは,すべてのスピーカからそれぞれの 焦 点 に 信 号 を 出 力 していた.これは 以 下 , 合成 法 と 呼 ぶ.しかし, 今 回 はスピーカを 壁 面 状 に 大規 模 に 並 べるため, 焦 点 とスピーカ 間 の 最 大 距 離 が従 来 よりもはるかに 長 くなる. 遅 延 和 法 においては,焦 点 で 位 相 と 振 幅 をそろえるため, 焦 点 から 遠 い 位置 にあるスピーカは, 焦 点 に 近 いスピーカよりも,距 離 差 に 比 例 した 分 だけ, 大 きな 音 を 出 さなければならない. 結 果 ,その 大 きな 音 が 焦 点 以 外 の 場 所 でも 影 響 を 与 える.以 上 を 踏 まえて, 焦 点 に 対 し, 焦 点 付 近 のスピーカからのみ 信 号 を 出 力 する 方 法 ( 以 下 , 空 間 分 離 法 と呼 ぶ)を 提 案 する. 式 を 用 いた 詳 しい 説 明 は 次 節 で 行う. 以 上 の 二 つの 方 法 について 本 論 文 では,シミュレーションと 実 測 を 行 う.そして,シミュレーションと 実 測 との 比 較 から, 提 案 手 法 を 評 価 する.NLii⎛ ⎛ Lmax+ Ri− Li⎞⎞Q = ∑⎜ ⎜ +⎟⎟c( t)sin ω t(1)i=1 Rii⎝ ⎝ V ⎠⎠3.2 シミュレーション 範 囲Fig.4 Simulation range and coordinatesFig.4 に 構 築 したスピーカアレイのシミュレーション範 囲 をしめす.Z 軸 1500[mm]( 焦 点 の 高 さ)で X 軸 方向 に 2400[mm],Y 軸 方 向 に 1200[mm]の 長 方 形 の 範囲 内 で, 焦 点 位 置 を(600, 600, 1500[mm]), (1800, 600,1500[mm])として,シミュレーションを 行 う(Fig.4 の96