研究内容人を支えるデジタルヒューマン

大規模壁面スピーカアレイ音焦点形成



スピーカアレイの目的
      
スピーカアレイの原理
原理: スピーカまでの距離差から、遅延時間、減衰率、などを求め焦点で音が大きくなるように各チャンネルの信号を同位相かする。



  
シミュレーションによる焦点形成
1 様々な周波数での焦点の形成(合成による方法)


sin500Hzの時


sin1000Hzの時


sin1500Hzの時


sin2000Hzの時
周波数が低い時
周波数が高い時

音が弱めあわない
空間的折り返現象(繰り返し波の場合)
スポットを作るのに最適な周波数が存在する。
このスピーカの配置だと1000〜1500Hzが最適。


2 周波数1000Hzの波を使い鳴らし方を変えてみる(空間分離の方法)



図2-1


図2-1
@ 1番の1000Hzの図と比較すると、音がスポット上にできている。
A 焦点(黒×)以外のところ(前後)で、まだ音が聞こえてしまう


3 上パネルと横パネルの音圧比の変化による挙動



図3.1 横パネル:上パネル=1:0



図3.2 横パネル:上パネル=1:1



図3.3 横パネル:上パネル=1:10



図3.4 横パネル:上パネル=0:1
ビーム状   焦点以外で音が聞こえる 焦点と焦点の間で音が聞こえる

・上パネルだけから出したほうが個人個人の身長に影響されずに焦点で音を聞かせることができる。
・上と横パネルの比をどのように変えても、焦点以外で音が聞こえる。
・上パネルだけの方が、焦点で音が収束されている


4 パネルを全て上にあげてみる





・焦点の数が1個でも、各パネルから距離があると綺麗なスポットは作れない
・焦点が四つの時をみれば明らかだが、パネルの中心に焦点があると綺麗なスポットを作る
・焦点の数が多すぎると音が干渉しあい上手くスポットを作ることができない。

シミュレーションと実測値の比較
シミュレーションがどの程度精度が良いか確かめる



実測値


シミュレーション

@ 音圧の最大値と最小値の差が両方15dB差
A 実測値の方が広い範囲で音が聞こえる
B 焦点での音の強さは同じくらい
音の吸収、反射をシミュレーションは考えてシミュレーションを作る
or
吸音材などを用い壁からの反射の影響を少なくして測定する

今後の課題
  1. 今回シミュレーションした焦点位置(パネルの中心)で実測値を計測する
  2. 吸音材などを用いて反射の影響を少なくする
  3. 音の反射や吸収などを考えたシミュレーションのプログラムを作り実測値と比較する
  4. 焦点の数を、何個まで増やせるかをシュミレーションで出したので実際に測定して確かめる
  5. 人の声などを周波数分析して、低すぎる周波数や高い周波数をカットして焦点を作ってみる
  6. 超音波スピーカなど指向性の強いスピーカを使ってみる
  7. 部屋の伝達関数を調べてみる
  8. 音を出すのでなく、音を消すほうもやってみる