光学的音響計測による音源近接空間のセンシングと音源の記述

本研究課題では，偏光高速度カメラを組み込んだ干渉計を用いた光学的音響計測手法を適用し音源に近接した空間の音場の計測法を確立し，その振る舞いをミクロに計測可能にする．それを基に音源を音響現象として記述することにより音源と音場を統一的に扱う手法を確立することを目指している．本年度は、昨年度の成果をさらに発展させ，音源の記述，音源と音場を統一的に扱う手法の確立をめざし，実験によって様々な音源に対して有効であることを明らかにするため，以下のことを実施した．それら成果を学会，論文等で発表した．(1)発音体の記述：キルヒホッフの積分公式を利用することにより，構築したシステムで計測した音圧分布から音源を囲む空間，閉曲面上の音圧と粒子速度を求め，それを利用して音響現象として音源を記述する手法を検討した．また，小型模型を用いた模型実験を行い，模型内音場全体を計測する手法，評価する手法を検討し，その有効性を確認した．(2)空力音の記述：気流内部に設置した角柱やエッジなどから発生する空力音に対して，流れと音の同時可視化計測とそれぞれの成分への分離手法を検討した．音の成分は波動方程式を満たすことや伝搬速度が一定であることに着目し，空間スペクトル領域でのフィルタリング処理や最適化処理などによる分離手法を確立した．(3)スパース最適化信号処理を用いた仮想音源推定：音源の記述である音響現象を生じさせる仮想点音源の集合をスパース最適化信号処理により求める手法を検討した．測定結果，数値計算結果を比較し，提案手法の妥当性，有効性を明らかにした．

本研究課題では，偏光高速度カメラを組み込んだ干渉計を用いた光学的音響計測手法を適用し音源に近接した空間の音場の計測法を確立し，その振る舞いをミクロに計測可能にする．それを基に音源を音響現象として記述することにより音源と音場を統一的に扱う手法を確立することを目指している．本年度は、昨年度の成果をさらに発展させ，音源の記述，音源と音場を統一的に扱う手法の確立をめざし，実験によって様々な音源に対して有効であることを明らかにするため，以下のことを実施した．それら成果を学会，論文等で発表した．(1)発音体の記述：キルヒホッフの積分公式を利用することにより，構築したシステムで計測した音圧分布から音源を囲む空間，閉曲面上の音圧と粒子速度を求め，それを利用して音響現象として音源を記述する手法を検討した．また，小型模型を用いた模型実験を行い，模型内音場全体を計測する手法，評価する手法を検討し，その有効性を確認した．(2)空力音の記述：気流内部に設置した角柱やエッジなどから発生する空力音に対して，流れと音の同時可視化計測とそれぞれの成分への分離手法を検討した．音の成分は波動方程式を満たすことや伝搬速度が一定であることに着目し，空間スペクトル領域でのフィルタリング処理や最適化処理などによる分離手法を確立した．(3)スパース最適化信号処理を用いた仮想音源推定：音源の記述である音響現象を生じさせる仮想点音源の集合をスパース最適化信号処理により求める手法を検討した．測定結果，数値計算結果を比較し，提案手法の妥当性，有効性を明らかにした．