空間連続な室内インパルス応答を用いた音場の可視化

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本研究は少数マイクロホンを用いた初期室内インパルス応答の推定によって，任意の空間解像度での音場の可視化手法の確立を目的とする。特に高精度な音場の可視化には音源の指向性を考慮して室内インパルス応答をモデル化する必要があるため，音源の放射モデルを事前に構築することで，モデル化における推定精度の改善を試みる。令和4年度は天井と床面を除く2.5次元条件下で，シミュレーション実験を中心に検討した。音源放射は，音伝搬の物理モデルの一つである等価音源の線形和によって事前にモデル化した。その結果，従来手法では高周波数において，マイクロホン近傍と比べて，音源付近で推定精度が大きく低下する傾向があったが，音源の放射モデルを導入した提案手法では，特に音源付近での推定精度であるSNRの向上が確認でき，一定の有効性が確認できた。また，音源位置および向きの計測誤差は室内インパルス応答の推定精度に大きな影響を及ぼす。そこで，事前に構築した音源の放射モデルを直接音を表す基底として多数音源の周囲に配置し，各点で放射方向を回転させた基底も準備することで，位置および向き誤差に適応可能な音場モデルの検討を行った。結果として，位置と向きの計測誤差に対して提案手法の音場推定は頑健であることが分かった。さらに，任意の空間解像度で音場を可視化するため，提案モデルを用いて36点の測定点から約9万点の初期室内インパルス応答の推定を行い，波面として音場の可視化を検討した。この際，反射音は，虚像周囲に配置したスパースな等価音源の線形和によってモデル化することで，反射音別で音場を可視化することが可能である。可視化実験から，音源および壁面から反射する音波を十分に可視化可能であることが分かった。また，従来手法では，推定誤差によって音源付近に大きなエイリアシングが発生していたが，提案手法によって顕著にノイズが抑制されることが分かった。