室内音響評価のための3次元数値音場シミュレーションシステムの構築

室内声学评价3D数值声场模拟系统的构建

• 批准号: 15760436
• 负责人: 坂本 慎一
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760436/
• 关键词: 室内音場評価; 波動数値解析; 3次元音場シミュレーション; 多チャンネル再生システム; 差分スキーム; 音場再生

音響設計をより綿密に行うための波動数値解析の利用法として,従来の物理量(インパルス応答および残響時間などの各種聴感物理量)による評価だけでなく,音場再生による聴感評価まで含めたシステムを構築することを目指し,波動数値解析に基づく音場再生システムの構築と適用性の検討を目的とした研究を行った。まず数値解析手法に関する基礎的検討として,本研究に主に用いた手法である時間領域有限差分(FDTD)法に関する原理的検討を行った。3次元数値解析では,3次元的な空間離散化に伴う計算機メモリの増大が計算を困難にしている大きな原因である。そこで計算を高精度化し,必要な離散化数をなるべく減らすことを目的として,●音源の初期条件,●差分に用いるスキームの2点に着目して,原理的考察および数値実験による検討を行った。その結果,初期条件としては不要な高周波成分を十分なレベルまでカットできるガウス波形が有望であることを示し,スキームについては高次差分の適用により位相誤差を抑えられることを示した。高次差分については,従来のレギュラーグリッドに加えてスタガードグリッドにおける差分係数の導出方法を示し,それによる位相誤差を理論的に導出した。検討した解析手法を用いて,ホール設計における応用を行った。実際に建設されるホールの設計図面より音波の伝搬過程等を計算し,設計資料として利用した(ただし,適用したホールは研究終了段階で建設中のため検証は行われていない)。さらに,室内音響に対する応用として,仮想的な矩形ホールを想定し,側壁拡散体の形状の違いによる聴感印象の差異を3次元6チャンネル音場シミュレーションによって検討した。この検討に関しては,以前に行った2次元断面モデルに対する検討結果との比較を行うために平面をそれと同一とした。実験結果より,3次元音場においては平面内の伝搬とともに断面方向の伝搬等が生ずる複雑な音場となるため,2次元音場における傾向と似た傾向が得られるものの,その感度は鈍くなることや,断面形状の複雑さによって結果が変動する可能性があること等が分かった。

Sound design, continuous operation, ratio analysis, evaluation of physical quantities (including residual time and various sensory physical quantities), evaluation of sensory parameters in sound field regeneration, including construction of sound field regeneration, and study of applicability of sound field regeneration. This paper mainly discusses the basic theory of numerical analysis by using the finite difference time domain (FDTD) method. 3-D numerical value analysis, 3-D spatial discretization, computer simulation and calculation difficulties The calculation is highly accurate, and it is necessary to discretize the number of points. The initial conditions of the sound source are discussed. The principle of the calculation is discussed. As a result, the initial conditions are not high frequency components, but high order differences, phase errors, etc. High order differential coefficients are derived theoretically from phase errors. The analysis method is used in the design process. The design process of the construction project is calculated, and the design data is utilized. In addition, the indoor sound field is used to determine the desired rectangular shape, and the difference in the shape of the sidewall dispersion is 3-dimensional. The results of this discussion are similar to those of the previous discussion. The result is that the three-dimensional sound field has a tendency to move in the plane and a tendency to move in the direction of the plane. The sensitivity of the two-dimensional sound field has a tendency to move in the plane.

项目成果

Shinichi Sakamoto, Hideki Tachibana: "Numerical analysis on noise attenuation performance of embankment"Proceedings of inter-noise 2003. (CD-ROM). Paper No.N918 (2003)

坂本真一、立花英树：“路堤噪声衰减性能的数值分析”，inter-noise 2003年论文集。（CD-ROM）。

FDTD法における多点差分スキームの安定性解析

FDTD方法中多点差分格式的稳定性分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本音響学会秋季研究発表会講演論文集
• 作者: 坂本慎一;山本航介;橘秀樹
• 通讯作者: 橘秀樹

Room shape and sound diffusion design in room acoustics

房间声学中的房间形状和声音扩散设计

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of 18th International Congress on Acoustics III
• 作者: Hideki Tachibana;Shinichi Sakamoto;Takatoshi Yokota
• 通讯作者: Takatoshi Yokota

Takatoshi Yokota, Shinichi Sakamoto, Hideki Tachibana: "Sound field simulation method by combining finite difference time domain calculation and multi-channel reproduction technique"Acoustical Science and Technology. 25,1. 15-23 (2004)

Takatoshi Yokota、Shinichi Sakamoto、Hideki Tachibana：“结合有限差分时域计算和多通道再现技术的声场模拟方法”声学科学与技术。

Numerical sound field analysis in halls using the finite difference time domain method

使用时域有限差分法对大厅进行数值声场分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings of International Symposium on Room Acoustics : Design and Science 2004 (In CD-ROM)
• 作者: Shinichi Sakamoto;Takatoshi Yokota;Hideki Tachibana
• 通讯作者: Hideki Tachibana