專利名稱：聲光轉(zhuǎn)換器及聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使聲場(chǎng)可視化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，對(duì)聲場(chǎng)可視化的技術(shù)提出了各種方案(例如參照非專利文獻(xiàn)1及2)。 非專利文獻(xiàn)1記載了 使一個(gè)麥克風(fēng)在音響空間內(nèi)上下、左右移動(dòng)，按時(shí)序分別測(cè)量多個(gè)場(chǎng)所的聲壓，使LED (發(fā)光二極管)等發(fā)光體以與該聲壓對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光，從而使聲場(chǎng)可視化。 而非專利文獻(xiàn)2中記載了 在輻射作為可視化對(duì)象的聲音的音響空間內(nèi)配置多個(gè)麥克風(fēng)， 測(cè)量聲壓，用計(jì)算機(jī)裝置統(tǒng)計(jì)其測(cè)量結(jié)果，使該音響空間中的聲壓分布圖表化并顯示到顯示裝置中。非專利文獻(xiàn)1 西田公至、丸山朗，“発光夕· ^才一 K f用0亡音場(chǎng) 可視化測(cè)定法”(使用了發(fā)光二極管的聲場(chǎng)的可視化測(cè)定法)、日本機(jī)械學(xué)會(huì)論文集(C編)51卷461號(hào) (1985 年)非專利文獻(xiàn)2 水野恵一郎，“騒音^可視化”(噪聲的可視化)、噪聲控制Vol.22， No.1(1999)ρρ20-23使聲場(chǎng)可視化的技術(shù)在掌握例如鐵路車輛車廂內(nèi)、或航空設(shè)備機(jī)艙內(nèi)的噪聲分布并采取噪聲對(duì)策時(shí)，起到重要的作用。但是，使聲場(chǎng)可視化的技術(shù)的可期待有效性的用途， 不限于對(duì)傳遞到鐵路車輛車廂內(nèi)或航空設(shè)備機(jī)艙內(nèi)的噪聲的解析、降低的利用。近年來(lái)，更為舒適地控制收聽(tīng)聲音的聲場(chǎng)可視化技術(shù)的有效性受到期待。例如，隨著以家庭影院為代表的高性能家庭音頻設(shè)備的普及，在這些音頻設(shè)備的配置、增益等的調(diào)整中，想利用聲場(chǎng)的可視化技術(shù)的需求日漸高漲，人們期待通過(guò)聲音的可視化技術(shù)可滿足這一需求。這是因?yàn)椋?如果使輻射到起居室等音響空間內(nèi)的聲音的聲壓分布及其移動(dòng)變化(即聲波的傳播狀態(tài)) 可視，則可通過(guò)視覺(jué)確認(rèn)其傳播狀態(tài)的同時(shí)，適當(dāng)調(diào)整音頻設(shè)備的配置位置、增益等，以獲得所需的傳播狀態(tài)，即使是不具有與音頻相關(guān)的專業(yè)知識(shí)的終端用戶，也可輕松進(jìn)行音頻設(shè)備的配置位置等的優(yōu)化。并且，在會(huì)議室、樂(lè)器練習(xí)室等音響空間內(nèi)，也期待可降低被稱為顫動(dòng)回聲、隆隆作響的音響問(wèn)題。進(jìn)一步，在樂(lè)器、揚(yáng)聲器等發(fā)聲體的產(chǎn)品測(cè)試(例如樂(lè)器是否按其設(shè)計(jì)演奏聲音的測(cè)試)、輔助設(shè)計(jì)、或商品的音響性能方面，也期待作為用于傳遞到終端用戶的手段的聲場(chǎng)可視化技術(shù)的有效性。但是，在非專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的技術(shù)中，使一個(gè)麥克風(fēng)在音響空間內(nèi)移動(dòng)并按時(shí)序進(jìn)行聲壓的測(cè)量，因此對(duì)同一時(shí)刻的多個(gè)場(chǎng)所的聲壓無(wú)法同時(shí)可視化(即，無(wú)法使音響空間內(nèi)的聲壓分布可視化)。而在非專利文獻(xiàn)2公開(kāi)的技術(shù)中，雖然可使音響空間內(nèi)的聲音的瞬時(shí)傳播狀態(tài)可視化，但需要統(tǒng)計(jì)由各麥克風(fēng)測(cè)量的聲壓并進(jìn)行圖表化的計(jì)算機(jī)裝置，變?yōu)榇笮偷南到y(tǒng)。因此，存在無(wú)法在家庭中輕松使用的問(wèn)題。并且，如非專利文獻(xiàn)2公開(kāi)的技術(shù)所示，在使用多個(gè)麥克風(fēng)(或者由多個(gè)麥克風(fēng)構(gòu)成的麥克風(fēng)陣列)進(jìn)行聲場(chǎng)可視化的技術(shù)中，除了系統(tǒng)整體變得復(fù)雜的問(wèn)題外，還存在以下問(wèn)題麥克風(fēng)的設(shè)置對(duì)聲場(chǎng)的影響(麥克風(fēng)陣列本身產(chǎn)生的影響、麥克風(fēng)陣列和信號(hào)處理裝置之間的布線產(chǎn)生的影響)較大的問(wèn)
4題；需要以其他方法取得表示各麥克風(fēng)的配置位置的位置信息的問(wèn)題；一次確定的信道數(shù)難以擴(kuò)展的問(wèn)題；麥克風(fēng)集音的結(jié)果需要顯示到其他顯示裝置，因此失去位置信息的同時(shí)性和實(shí)時(shí)性，無(wú)法直觀地使聲場(chǎng)可視化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于以上問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種可輕松地使輻射到音響空間的聲音的傳播狀態(tài)可視化的技術(shù)。為解決上述課題，本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種聲光轉(zhuǎn)換器，具有麥克風(fēng)；發(fā)光部；以及發(fā)光控制部，與選通信號(hào)同步地取得上述麥克風(fēng)的輸出信號(hào)瞬時(shí)值，并使上述發(fā)光部以與所取得的上述瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。上述聲光轉(zhuǎn)換器可還具有生成并輸出上述選通信號(hào)的信號(hào)發(fā)生部。并且，在配置有上述聲光轉(zhuǎn)換器的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)中，可具有控制裝置，該控制裝置與作為利用上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器進(jìn)行可視化的對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步地生成并輸出上述選通信號(hào)。如在輻射作為可視化對(duì)象的聲音的音響空間內(nèi)的彼此不同的位置上設(shè)置上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器，則由各聲光轉(zhuǎn)換器執(zhí)行以下處理與作為可視化對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步、且與從上述控制裝置輸出的選通信號(hào)同步地取得麥克風(fēng)的輸出信號(hào)的瞬時(shí)值，使發(fā)光部以與該瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。因此，若使用矩形波信號(hào)作為上述選通信號(hào)，使上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器各自包括的發(fā)光控制部與選通信號(hào)的上升沿或下降沿同步地取得麥克風(fēng)的輸出信號(hào)的瞬時(shí)值，并且使上述控制裝置對(duì)應(yīng)使用者的操作隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)同時(shí)改變上述選通信號(hào)的上升周期，則使用者可通過(guò)視覺(jué)掌握上述音響空間內(nèi)的作為可視化對(duì)象的聲音的聲壓分布及其時(shí)間變化。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的構(gòu)成例的框圖。圖2是表示聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的構(gòu)成例的圖。圖3是用于說(shuō)明聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA中含有的控制裝置20的動(dòng)作的圖。圖4是用于說(shuō)明從該控制裝置20輸出的選通信號(hào)SS的輸出方式的圖。圖5是用于說(shuō)明從該控制裝置20輸出的選通信號(hào)SS的輸出方式的圖。圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的圖。圖7是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的包括聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB 的構(gòu)成例的圖。圖8是表示該聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)的構(gòu)成例的圖。圖9是用于說(shuō)明該聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB的使用例的圖。圖10是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的包括聲光轉(zhuǎn)換器40的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IC 的構(gòu)成例的圖。圖11是表示該聲光轉(zhuǎn)換器40的構(gòu)成例的圖。圖12是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器50的構(gòu)成例的圖。圖13是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器60的構(gòu)成例的圖。
圖14是表示該聲光轉(zhuǎn)換器60的變形例的圖。圖15是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器70的構(gòu)成例的圖。
具體實(shí)施例方式以下參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。(A 第一實(shí)施方式)圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的構(gòu)成例的框圖。如圖 1所示，聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA包括聲光轉(zhuǎn)換器陣列100、控制裝置20及聲源3。構(gòu)成聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的聲光轉(zhuǎn)換器陣列100、控制裝置20及聲源3例如設(shè)置在音響空間中，該音響空間是例如設(shè)置了家庭影院的起居室等。在該聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA中，在控制裝置20的控制下，使聲源3輻射聲波，該聲波的特定波面的傳播狀態(tài)通過(guò)聲光轉(zhuǎn)換器陣列100可視化。聲光轉(zhuǎn)換器陣列100將聲光轉(zhuǎn)換器10 (k ;k = 1 N，N是2以上的整數(shù))以矩陣狀排列而構(gòu)成。對(duì)構(gòu)成聲光轉(zhuǎn)換器陣列100的各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)，從控制裝置20提供選通信號(hào)SS (在本實(shí)施方式中是矩形波信號(hào))。各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)分別執(zhí)行以下處理與選通信號(hào)SS的上升沿同步地測(cè)量其配置位置處的該時(shí)刻的聲壓瞬時(shí)值，輻射與該瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度的光，直到選通信號(hào)SS下次上升為止。另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了與選通信號(hào)SS的上升沿同步地進(jìn)行聲壓測(cè)量等的情況，當(dāng)然也可以與選通信號(hào)SS的下降沿同步地執(zhí)行這些處理，也可與選通信號(hào)SS上升沿(或下降沿)以外的任意定時(shí)同步地測(cè)量聲壓。 例如是以下情況使用矩形波信號(hào)作為選通信號(hào)SS時(shí)，以出現(xiàn)預(yù)定的波形圖案(例如0101 等)為契機(jī)而進(jìn)行聲壓的測(cè)量。并且，在本實(shí)施方式中，使用了矩形波信號(hào)作為選通信號(hào) SS,當(dāng)然也可使用三角波信號(hào)、正弦波信號(hào)作為選通信號(hào)SS。圖2是表示聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的構(gòu)成例的框圖。如圖2所示，聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)具有麥克風(fēng)110、發(fā)光控制部120及發(fā)光部130。在圖2中雖省略了詳細(xì)圖示，但聲光轉(zhuǎn)換器 10 (k)是將圖2所示的各構(gòu)成要素集成到一邊為Icm左右的基板上而構(gòu)成的(其他實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器也同樣)。麥克風(fēng)110例如是MEMS (Micro ElectroMechanical Systems 微機(jī)電系統(tǒng))麥克風(fēng)、小型ECM(Electret CondenserMicrophone 駐極體麥克風(fēng))，輸出表示所集音的聲音波形的聲音信號(hào)。如圖2所示，發(fā)光控制部120包括取樣保持電路122和電壓電流轉(zhuǎn)換電路124。作為上述取樣保持電路122及電壓電流轉(zhuǎn)換電路124，使用公知構(gòu)造的電路即可。取樣保持電路122以選通信號(hào)SS的上升沿為契機(jī)而進(jìn)行從麥克風(fēng)110輸出的聲音信號(hào)的取樣，并保持所取樣到的瞬時(shí)值(電壓)直到選通信號(hào)SS下次上升為止， 并且將該電壓施加給電壓電流轉(zhuǎn)換電路124。此外，在與選通信號(hào)SS的下降沿同步地進(jìn)行聲壓測(cè)量的方式中，由取樣保持電路122執(zhí)行以下處理即可以選通信號(hào)SS的下降沿為契機(jī)而對(duì)從麥克風(fēng)110輸出的聲音信號(hào)進(jìn)行取樣，并保持取樣結(jié)果直至選通信號(hào)SS下次下降為止。關(guān)于聲音信號(hào)的取樣是以選通信號(hào)SS的上升沿為契機(jī)而進(jìn)行，還是以選通信號(hào)SS 的下降沿為契機(jī)而進(jìn)行，在聲光轉(zhuǎn)換器陣列100出廠時(shí)等預(yù)先設(shè)定即可。電壓電流轉(zhuǎn)換電路124產(chǎn)生電流值與由取樣保持電路122施加的電壓成正比的電流，并提供給發(fā)光部130。發(fā)光部130例如是可見(jiàn)光LED，輻射亮度與由電壓電流轉(zhuǎn)換電路 1 提供的電流大小對(duì)應(yīng)的可見(jiàn)光。聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的使用者目視聲光轉(zhuǎn)換器陣列100 中的各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的發(fā)光部130的發(fā)光亮度分布、其時(shí)間變化，從而可通過(guò)視覺(jué)掌握從聲源3輻射的聲波的特定波面的傳播狀態(tài)?？刂蒲b置20是如下裝置通過(guò)信號(hào)線等連接到各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)和聲源3 上，并進(jìn)行聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)及聲源3的運(yùn)行控制?？刂蒲b置20在對(duì)未圖示的操作部進(jìn)行指示開(kāi)始運(yùn)行的操作后，輸出用于驅(qū)動(dòng)聲源3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS，進(jìn)一步與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出同步地輸出選通信號(hào)SS (上升)。另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明了通過(guò)使選通信號(hào)SS上升而向各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)指示對(duì)聲壓瞬時(shí)值進(jìn)行取樣的情況，當(dāng)然也可通過(guò)使選通信號(hào)SS下降而向各聲光轉(zhuǎn)換器10(k)指示對(duì)聲壓瞬時(shí)值進(jìn)行取樣。關(guān)于對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS使聲源3輻射出怎樣的聲音，存在各種方式。例如，將穩(wěn)定聲音作為可視化對(duì)象時(shí)，由使聲源3持續(xù)輻射出圖3 (a)所示的聲音波形由正弦波表示的聲音即可。并且，以猝發(fā)聲音作為可視化對(duì)象時(shí)，如圖3(b)所示，使控制裝置20以一定周期 (圖3(b)中示例了具有和圖3(a)所示的正弦波信號(hào)相同的周期Tf的情況，當(dāng)然也可是和該正弦波信號(hào)的周期不同的周期)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS，另一方面，也可使聲源3以被提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS為契機(jī)而在時(shí)間長(zhǎng)度Ts (Ts < Tf)上輻射聲音，經(jīng)過(guò)時(shí)間Ts之后停止輻射聲音，直到提供后續(xù)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS為止。此外，如圖3(b)所示，在依次輻射出猝發(fā)聲音的方式中， 為了避免因輻射作為可視化對(duì)象的聲音的音響空間中的混響而將先輻射的聲音的波面錯(cuò)誤地可視化的情況，需要確定有聲區(qū)間的時(shí)間長(zhǎng)度Ts及驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出周期(圖3(b) 所示的例子中是Tf)，使得在有聲區(qū)間Ts從聲源3輸出的聲波能量在時(shí)間長(zhǎng)度Tf-Ts的無(wú)聲區(qū)間內(nèi)充分衰減。并且，也可使用脈沖聲音來(lái)替代猝發(fā)聲音。本實(shí)施方式的特征是，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出同步地使控制裝置20輸出選通信號(hào) SS0其中，選通信號(hào)SS的輸出方式及使選通信號(hào)SS的輸出與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出同步的同步方法，存在各種方式。具體而言包括如圖4(a)所示，與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出同步地僅使選通信號(hào)SS上升一次的方式；如圖4(b)及圖4(c)所示，使選通信號(hào)SS多次上升的方式。圖4(a)示例了以下情況從開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的時(shí)刻經(jīng)過(guò)了時(shí)間Td時(shí)，僅使選通信號(hào)SS上升一次，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS用于使聲源3輻射穩(wěn)定聲音(聲音波形是以周期 Tf的正弦波表示的聲音)。根據(jù)該方式，在各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)中，對(duì)從輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS 開(kāi)始經(jīng)過(guò)了時(shí)間Td時(shí)的聲壓瞬時(shí)值進(jìn)行取樣，使發(fā)光部130以與該取樣結(jié)果對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。這樣一來(lái)，由各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的發(fā)光部130的發(fā)光亮度分布來(lái)表示從作為可視化對(duì)象的聲波的輻射開(kāi)始經(jīng)過(guò)了時(shí)間Td時(shí)的瞬時(shí)聲壓分布的圖像(靜態(tài)圖像的圖像)映入到觀測(cè)者眼中。圖4(b)及圖4(c)示例了以下情況使聲源3輻射穩(wěn)定聲音時(shí)，使選通信號(hào)SS多次上升。具體而言，圖4(b)中示例了以下情況使選通信號(hào)SS以一定周期(圖4(b)中是與作為可視化對(duì)象的聲音的周期相同的周期)上升；圖4(c)中示例了以下情況逐漸加長(zhǎng)使選通信號(hào)SS上升的時(shí)間間隔。如圖4(b)所示，使用與作為可視化對(duì)象的聲音的周期相同周期的信號(hào)作為選通信號(hào)SS時(shí)，每當(dāng)選通信號(hào)SS上升時(shí)，即可獲得上述靜態(tài)圖像之類的圖像。與之相對(duì)，當(dāng)選通信號(hào)SS的周期和作為可視化對(duì)象的聲音的周期不一致時(shí)，可將以聲速傳播的波面的傳播狀態(tài)下降到肉眼可觀察到的幀速并可視化。例如，可視化對(duì)象的聲波頻率fobs( = 1/Tf)為500Hz時(shí)，作為選通信號(hào)SS使用頻率fstr( = 1/Tss) = 499Hz 的信號(hào)，從而可使各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的發(fā)光部130以fobs-fstr = IHz的頻率閃爍，肉眼可掌握各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的發(fā)光部130的閃爍狀態(tài)。此時(shí)，聲速V = 340m/s時(shí)，視聲速Ψ = VX (fobs-fstr)/fobs = 68cm/s，將時(shí)間軸伸長(zhǎng)至Ij 500倍進(jìn)行觀測(cè)。即，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整作為可視化對(duì)象的聲音頻率fobs和選通信號(hào)SS的頻率fstr的差值，可使時(shí)間軸適當(dāng)伸長(zhǎng)而對(duì)作為可視化對(duì)象的聲波的傳播狀態(tài)進(jìn)行觀測(cè)。如圖4 (C)所示，在使選通信號(hào)SS上升的時(shí)間間隔不恒定的情況下，在彼此相鄰的取樣定時(shí)下以相位偏移的狀態(tài)進(jìn)行聲壓瞬時(shí)值的取樣，各取樣定時(shí)下的發(fā)光部130的發(fā)光亮度對(duì)應(yīng)該相位的偏差而不同。例如如圖4(c)所示，在使選通信號(hào)SS的上升間隔以一定量 Δ T 加長(zhǎng)(換言之，按照 Td(I) -Td (2) =Td(l) + AT-Td(3) =Td(2) + AT……，使延遲時(shí)間Td以一定量ΔΤ加長(zhǎng))的方式中，如同各聲光轉(zhuǎn)換器10(k)的發(fā)光亮度逐幀變化的動(dòng)畫(huà)一樣映入到觀測(cè)者眼中，從聲源3輻射到音響空間內(nèi)的聲波的傳播狀態(tài)可表示為速度Δ T 的慢動(dòng)作。因此，也可通過(guò)適當(dāng)調(diào)整選通信號(hào)SS的上升間隔Tss(k)(或延遲時(shí)間Td(k) :k 是自然數(shù))，使時(shí)間軸適當(dāng)伸長(zhǎng)而觀測(cè)作為可視化對(duì)象的聲波的傳播狀態(tài)。圖5是用于說(shuō)明作為可視化對(duì)象的聲音是猝發(fā)聲音(參照?qǐng)D3(b))時(shí)的選通信號(hào) SS的輸出方式的圖。具體而言，圖5(a)與圖4(b)所示的情況同樣地示例了以下情況從開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS經(jīng)過(guò)了時(shí)間Td，從該經(jīng)過(guò)了時(shí)間Td的時(shí)刻起，以一定周期(與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出周期Tf相同的周期)使選通信號(hào)SS上升。在圖5(a)所示的方式中，和圖 4(b)所示的情況一樣，總是在相同的相位處對(duì)聲壓瞬時(shí)值進(jìn)行取樣，各取樣定時(shí)下的聲光轉(zhuǎn)換器10(k)的發(fā)光部130的發(fā)光亮度變得相同。即，在圖5(a)所示的方式中，表示猝發(fā)聲波的特定波面的聲壓分布的靜態(tài)圖像，可按選通信號(hào)SS的各上升定時(shí)獲得。此外，僅使選通信號(hào)SS上升一次時(shí)，可獲得表示作為可視化對(duì)象的聲波的特定波面的該上升定時(shí)下的聲壓分布的靜態(tài)圖像，這與上述圖4(a)中一樣。圖5(b)和圖4(c)中一樣，示例了以下情況選通信號(hào)SS的上升周期不恒定(圖 5(b)所示的方式中，以一定量ΔΤ加長(zhǎng))。在圖5(b)所示的方式中，和圖4(c)所示的方式一樣，在彼此相鄰的取樣定時(shí)下，以相位偏移了與時(shí)間ΔΤ對(duì)應(yīng)的量的狀態(tài)對(duì)聲音瞬時(shí)值進(jìn)行取樣。因此，例如若使驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出周期Tf和一般動(dòng)畫(huà)的幀速一樣同為1/30， 則觀測(cè)者的眼中如同映入各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的發(fā)光亮度按30幀/秒進(jìn)行變化的動(dòng)畫(huà)一樣，可使上述觀測(cè)者從視覺(jué)上掌握從聲源3輻射到音響空間內(nèi)的猝發(fā)聲波的特定波面的傳播狀態(tài)(該波面像波紋一樣擴(kuò)散并通過(guò)的狀態(tài))。此外，每秒的幀數(shù)顯然可大于30。并且，若預(yù)先規(guī)定Td(I) =LL/V，通過(guò)對(duì)設(shè)置在控制裝置20上的操作件的操作，由觀察者適當(dāng)調(diào)整，以使Td(k) (k = 2以上的自然數(shù))收斂于規(guī)定的時(shí)間區(qū)間Tr (以從開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS起經(jīng)過(guò)了時(shí)間Td的時(shí)刻為起點(diǎn)、從開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS起以有聲區(qū)間Ts 的末端為終點(diǎn)的時(shí)間區(qū)間)內(nèi)，則可使到達(dá)與聲源3分離距離LL的位置的瞬時(shí)附近的波面?zhèn)鞑顟B(tài)加快或減慢而進(jìn)行觀測(cè)。并且如圖5(c)所示，對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS手動(dòng)或自動(dòng)改變輸出猝發(fā)聲波時(shí)的相位，也可獲得同樣的效果。如圖5(c)所示，在對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS改變輸出猝發(fā)聲波時(shí)的相位的方式中，可獲得以下效果在取樣保持電路122的時(shí)間分解能力的細(xì)致度有限的情況下，在控制裝置20 —側(cè)如果可細(xì)致控制上述相位，則可通過(guò)較細(xì)致的時(shí)間分解能力使猝發(fā)聲波的波面的傳播狀態(tài)可視化。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，無(wú)論作為可視化對(duì)象的聲音是穩(wěn)定聲音還是猝發(fā)聲音，通過(guò)設(shè)置在音響空間內(nèi)的聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的各個(gè)發(fā)光部130的發(fā)光亮度的空間分布(或該空間分布的時(shí)間變化)，觀測(cè)者均可從視覺(jué)上掌握該作為可視化對(duì)象的聲音的傳播狀態(tài)。
并且，在本實(shí)施方式的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA中，不包括統(tǒng)計(jì)通過(guò)各聲光轉(zhuǎn)換器 10 (k)測(cè)量的聲壓的計(jì)算機(jī)裝置，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整選通信號(hào)SS的上升間隔(或延遲時(shí)間 Td(k))，可使時(shí)間軸適當(dāng)伸長(zhǎng)而觀測(cè)可視化對(duì)象的聲波的傳播狀態(tài)，因此無(wú)需高速相機(jī)等。 因此，也可適于家庭等中的個(gè)人應(yīng)用，可輕松地使從配置在起居室等中的音頻設(shè)備等輻射到起居室內(nèi)的聲音的特定波面的傳播狀態(tài)可視化，應(yīng)用于上述音頻設(shè)備的配置位置及增益、揚(yáng)聲器平衡的調(diào)整。進(jìn)一步，在本實(shí)施方式中，可獲得以下效果由于與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出同步地將選通信號(hào)SS輸出到控制裝置20，因此可高精度地對(duì)聲源3對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS所輻射的聲音的波面進(jìn)行取樣，該聲波的傳播狀態(tài)的重現(xiàn)精度也提高。并且，驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS(即用于向聲源 3指示開(kāi)始輻射作為可視化對(duì)象的聲音的信號(hào))和選通信號(hào)SS的對(duì)應(yīng)也是明確的，因此無(wú)需在各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)中組裝用于判斷相位差的機(jī)構(gòu)(例如PLL)、觸發(fā)發(fā)生器。(B 第二實(shí)施方式)在上述第一實(shí)施方式中，將多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10(k)以矩陣狀排列而構(gòu)成聲光轉(zhuǎn)換器陣列100，也可將聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA中含有的多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)分別配置在音響空間內(nèi)的彼此不同的位置上，使聲源3輻射的聲波的傳播狀態(tài)可視化。其中，各聲光轉(zhuǎn)換器 10 (k)的配置方法包括各種方式。以下參照?qǐng)D6(a) (c)說(shuō)明聲光轉(zhuǎn)換器10(k)的具體配
置方式。圖6 (a) (c)是從其頂棚方向觀察配置有聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的音響空間2的俯視圖。圖6(a)示例了以下情況將聲源3和各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10(k)在同一平面(例如音響空間2的地板面)上以一條直線排列的方式(以下稱為一維配置方式)，圖6(b)及(c) 示例了以下情況聲源3和各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)在同一平面上排列，但所有聲光轉(zhuǎn)換器 10 (k)并不是以一條直線排列的方式(以下稱為二維配置方式)。并且，也可是將聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)三維配置(例如，如果音響空間2是立方體狀，則分別配置在該音響空間2的地板及頂棚的四個(gè)角部上的共八個(gè)部位上等)的方式。總之，根據(jù)需要可視化的聲音的聲源方向、音響空間2的形狀及大小，從一維、二維及三維配置方式中選擇適當(dāng)?shù)呐渲梅绞絹?lái)配置聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)即可。配置完聲源3及各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)后，聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的使用者通過(guò)通信線等將聲源3及各個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)連接到控制裝置20，進(jìn)行對(duì)控制裝置20指示輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的操作。控制裝置20根據(jù)由使用者提供的指示開(kāi)始輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS，并與驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS的輸出同步(例如通過(guò)圖4(b)或圖5(a)的輸出方式等)地開(kāi)始輸出選通信號(hào) SS0這樣一來(lái)，各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)與選通信號(hào)SS的上升同步地對(duì)各配置位置上的聲壓進(jìn)行取樣，并使發(fā)光部130以與該聲壓對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。例如如圖6 (a)所示，使距聲源3的距離按照聲光轉(zhuǎn)換器10(1)—聲光轉(zhuǎn)換器10( —聲光轉(zhuǎn)換器10 C3)的順序遠(yuǎn)離地一維配置聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)時(shí)，聲光轉(zhuǎn)換器10 (1)、10 (2)及10 (3)的各發(fā)光部130在選通信號(hào)SS 最初上升的時(shí)刻對(duì)應(yīng)距聲源3的距離而以不同的亮度發(fā)光，之后每當(dāng)選通信號(hào)SS上升時(shí)， 各發(fā)光亮度依次變化。聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的使用者通過(guò)觀測(cè)如圖6(a)所示地配置的各聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的發(fā)光部130的發(fā)光亮度的時(shí)間變化，通過(guò)視覺(jué)可直觀地掌握從聲源3輻射到音響空間2的聲波的傳播狀態(tài)。(C 第三實(shí)施方式)
圖7是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的包括聲光轉(zhuǎn)換器30(k)的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB 的構(gòu)成例的圖。首先，該聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB的不同點(diǎn)在于，代替聲光轉(zhuǎn)換器10(k)而具有聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)。并且，參照?qǐng)D7可知，與聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的不同點(diǎn)在于為使聲光轉(zhuǎn)換器30(1)從控制裝置20接受選通信號(hào)SS、聲光轉(zhuǎn)換器30 (k:k = 2 N)從聲光轉(zhuǎn)換器 30(k-l)接受選通信號(hào)SS，控制裝置20及聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)以所謂雛菊鏈方式連接。以下以作為與第二實(shí)施方式的不同點(diǎn)的聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)為中心進(jìn)行說(shuō)明。圖8 (a)是表示聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)的構(gòu)成例的圖。對(duì)比圖8 (a)和圖2可知，聲光轉(zhuǎn)換器30(k)和聲光轉(zhuǎn)換器10(k)的不同點(diǎn)在于，具有選通信號(hào)傳輸控制部140。如圖8(a) 所示，選通信號(hào)傳輸控制部140將由外部提供的選通信號(hào)SS提供給發(fā)光控制部120，并且通過(guò)延遲單元142傳輸?shù)胶蠹?jí)裝置(在本實(shí)施方式中是其他聲光轉(zhuǎn)換器30 (k))。延遲單元 142例如由多級(jí)移位寄存器構(gòu)成，將被提供的選通信號(hào)SS延遲與該移位寄存器級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)的量并輸出。圖8(a)示例了將從外部接受的選通信號(hào)SS傳輸?shù)揭慌_(tái)后級(jí)裝置的構(gòu)成，也可傳輸?shù)蕉嗯_(tái)后級(jí)裝置。例如，向2臺(tái)后級(jí)裝置傳輸選通信號(hào)SS時(shí)，如圖8(b)所示，在選通信號(hào)傳輸控制部140上設(shè)置兩個(gè)延遲單元(14 及142b)，將從外部提供到聲光轉(zhuǎn)換器30 (k) 的選通信號(hào)SS分流為三部分，將其中之一提供到發(fā)光控制部120，并且將其他二部分分別通過(guò)延遲單元14 及142b傳輸?shù)礁鱾€(gè)不同的后級(jí)裝置，該處理由選通信號(hào)傳輸控制部140 執(zhí)行即可。例如，需要使聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)如圖9(a)所示進(jìn)行一維配置、或如圖9 (b)所示以矩陣狀配置時(shí)，優(yōu)選由圖8(a)所示結(jié)構(gòu)的聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)構(gòu)成聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)1B，需要如圖9(c)所示地將聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)以三角形狀配置時(shí)，優(yōu)選由圖8(b)所示結(jié)構(gòu)的聲光轉(zhuǎn)換器構(gòu)成聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)1B。這是因?yàn)?，聲光轉(zhuǎn)換器間的信號(hào)線的布線及延遲時(shí)間的計(jì)
算變得容易。接著說(shuō)明本實(shí)施方式的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB的使用例。如上所述，本實(shí)施方式的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB中含有的聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)和聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的不同點(diǎn)在于以雛菊鏈方式傳輸控制裝置20產(chǎn)生的選通信號(hào)SS ；并且，傳輸時(shí)通過(guò)延遲單元142產(chǎn)生延遲。由于上述結(jié)構(gòu)的不同，根據(jù)本實(shí)施方式可獲得和第二實(shí)施方式不同的效果。例如如圖9(a)所示，距聲源3的距離逐漸變遠(yuǎn)地一維配置聲光轉(zhuǎn)換器30(1)、 30 (2)及30 (3)，使聲光轉(zhuǎn)換器30 (1)的延遲單元142的延遲時(shí)間Dl為與聲光轉(zhuǎn)換器30 (1) 和聲光轉(zhuǎn)換器30( 之間的間隔Ll對(duì)應(yīng)的值(該間隔Ll除以聲速而得到的值)，使聲光轉(zhuǎn)換器30( 的延遲單元142的延遲時(shí)間D2為與聲光轉(zhuǎn)換器30( 和聲光轉(zhuǎn)換器30( 之間的間隔L2對(duì)應(yīng)的值，則可以使從聲源3輻射的聲波的一個(gè)波面的傳播狀態(tài)可視化。并且，在二維配置聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)的方式中，與所謂延遲控制方式的麥克風(fēng)陣列中的指向性控制一樣，通過(guò)調(diào)整各聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)的延遲單元142的延遲時(shí)間，可進(jìn)行下述指向性控制 使從特定方向傳播來(lái)的聲音的傳播狀態(tài)可視化。根據(jù)這種進(jìn)行指向性控制的方式，在音響空間2內(nèi)設(shè)置多個(gè)聲源3，由控制裝置20對(duì)這些聲源3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，在音響空間2內(nèi)使各聲源3向預(yù)定的服務(wù)區(qū)域輻射聲音的情況下，若在該服務(wù)區(qū)域內(nèi)設(shè)置各聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)， 并逐個(gè)地分別驅(qū)動(dòng)多個(gè)聲源3，則按照各聲源3可使從各聲源3向上述服務(wù)區(qū)域輻射的聲音的傳播狀態(tài)可視化。以上說(shuō)明了本發(fā)明的第三實(shí)施方式，但延遲單元142不是必需的，當(dāng)然也可省略。 這是因?yàn)?，即使省略延遲單元142，也可獲得和第二實(shí)施方式的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)一樣的效果，這一點(diǎn)不變。(D:第四實(shí)施方式)圖10是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的包括聲光轉(zhuǎn)換器40的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IC 的構(gòu)成例的圖。比較圖10和圖7可知，聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IC和聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IB的不同點(diǎn)在于代替聲光轉(zhuǎn)換器30(1)而設(shè)置了聲光轉(zhuǎn)換器40 ；該聲光轉(zhuǎn)換器40未連接到控制裝置 20上。以下以作為與第三實(shí)施方式的不同點(diǎn)的聲光轉(zhuǎn)換器40為中心進(jìn)行說(shuō)明。圖11是表示聲光轉(zhuǎn)換器40的構(gòu)成例的圖。如圖11所示，聲光轉(zhuǎn)換器40具有作為矩形波信號(hào)發(fā)生電路的信號(hào)發(fā)生部150，其與聲光轉(zhuǎn)換器30 (k)的不同點(diǎn)在于將該信號(hào)發(fā)生部150產(chǎn)生的矩形波信號(hào)作為選通信號(hào)SS提供給發(fā)光控制部120。具體而言，在聲光轉(zhuǎn)換器40中，以由麥克風(fēng)110集音的聲音的聲壓(或特定頻率成分的聲壓)超過(guò)規(guī)定閾值為契機(jī)而使信號(hào)發(fā)生部150產(chǎn)生選通信號(hào)SS，由此，可以與作為可視化對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步地產(chǎn)生選通信號(hào)SS。此外，也可使信號(hào)發(fā)生部150執(zhí)行從麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)提取規(guī)定間距的信號(hào)成分的間距提取處理，將通過(guò)該間距提取處理而獲得的信號(hào)作為選通信號(hào) SS使用。由于具有這樣的信號(hào)發(fā)生部150，所以在圖10所示的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)中，聲光轉(zhuǎn)換器40未連接到控制裝置20上。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，可與作為可視化對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步地生成選通信號(hào)SS，其中，上述選通信號(hào)SS用于使聲光轉(zhuǎn)換器40及聲光轉(zhuǎn)換器30 (k) 執(zhí)行以下處理對(duì)作為可視化對(duì)象的聲音(對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS從聲源3輻射的聲音)的瞬時(shí)值進(jìn)行取樣，并根據(jù)該瞬時(shí)值使發(fā)光部130發(fā)光。此外，在以上說(shuō)明中示出了以下方式以由麥克風(fēng)110集音的聲音的聲壓超過(guò)規(guī)定閾值為契機(jī)而使信號(hào)發(fā)生部150產(chǎn)生選通信號(hào)SS，但不限于該方式。例如，也可使用溫度、流量、濕度、振動(dòng)(換能器)、聲音、光(紫外線、紅外線等)、電磁波、放射線、重力、磁場(chǎng)等其他物理量，在檢測(cè)到它們時(shí)使信號(hào)發(fā)生部150產(chǎn)生選通信號(hào)SS。(E 第五實(shí)施方式)圖12是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器50的構(gòu)成例的圖。比較圖12和圖2可知，聲光轉(zhuǎn)換器50和聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的不同點(diǎn)在于具有插入到麥克風(fēng)110和發(fā)光控制部120之間的濾波處理部160。該濾波處理部160例如是帶通濾波器，在從麥克風(fēng)110輸出的聲音信號(hào)中，僅有預(yù)定頻率范圍(以下稱為通過(guò)區(qū)域)的信號(hào)成分通過(guò)。因此，聲光轉(zhuǎn)換器50的發(fā)光部130以由麥克風(fēng)10集音的聲音中屬于上述通過(guò)區(qū)域的信號(hào)成分的聲壓所對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。因此，如果將圖1的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)IA的聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)替換為聲光轉(zhuǎn)換器50并進(jìn)行聲場(chǎng)可視化，則可僅使特定頻率成分(即屬于上述通過(guò)區(qū)域的成分)的聲音的傳播狀態(tài)可視化。因此，在輻射到音響空間的聲音中，僅使特定頻率成分的傳播狀態(tài)可視化具有以下優(yōu)點(diǎn)。例如，在構(gòu)成樂(lè)曲的多個(gè)部分中，通過(guò)該頻帶確定作為該樂(lè)曲的賣點(diǎn)的部分(例如吉他獨(dú)奏、女高音獨(dú)唱等)，僅使該部分的聲音的傳播狀態(tài)可視化，則可通過(guò)視覺(jué)直觀地掌握該部分的聲音是否在整個(gè)音響空間無(wú)偏向地傳播。一般情況下，優(yōu)選作為樂(lè)曲賣點(diǎn)的部分在音響空間的任意場(chǎng)所均可同樣收聽(tīng)，因此當(dāng)其傳播狀態(tài)有偏向時(shí)，為了校正該偏向，需
11要調(diào)整音頻設(shè)備的配置位置等。根據(jù)本實(shí)施方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)使作為樂(lè)曲賣點(diǎn)的部分的聲音的傳播狀態(tài)可視化，可直觀掌握有無(wú)偏向，易于通過(guò)嘗試-錯(cuò)誤方式找出最佳的配置位置等。并且，通過(guò)使比可聽(tīng)頻帶(具體是20Hz到20kHz為止的頻帶)低的頻帶的聲音 (所謂低頻聲音)可視化，可掌握低頻聲音的傳播情況(從哪個(gè)方向傳播而來(lái)等)。如果長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)暴露于低頻聲音下，則會(huì)產(chǎn)生頭痛、眩暈等影響健康的情況，但眾所周知該聲源的確定比較困難。如使用本實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器50使低頻聲音的傳播狀態(tài)可視化，則通過(guò)參照其傳播方向，可以容易地確定其聲源。在上述本實(shí)施方式中，在圖2所示的聲光轉(zhuǎn)換器10(k)的麥克風(fēng)110和發(fā)光控制部120之間插入濾波處理部160以構(gòu)成聲光轉(zhuǎn)換器50，也可在圖8(a)所示的聲光轉(zhuǎn)換器 30 (k)或圖8(b)所示的聲光轉(zhuǎn)換器的麥克風(fēng)110和發(fā)光控制部120之間插入濾波處理部 160，并且也可在圖11所示的聲光轉(zhuǎn)換器40的麥克風(fēng)110和發(fā)光控制部120之間插入濾波處理部160。(F 第六實(shí)施方式)圖13是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器60的構(gòu)成例的圖。該聲光轉(zhuǎn)換器60具有麥克風(fēng)110、濾波處理部170、三個(gè)發(fā)光控制部(120a、 120b及120c)以及發(fā)光部130，其中，發(fā)光部130包括分別發(fā)出不同顏色的光的三個(gè)發(fā)光體 (130a、130b及130c)。例如，發(fā)光體130a是發(fā)出紅色光的LED，發(fā)光體130b是發(fā)出綠色光的LED，發(fā)光體130c是發(fā)出藍(lán)色光的LED。在聲光轉(zhuǎn)換器60中，從麥克風(fēng)110輸出的聲音信號(hào)被提供給濾波處理部170。如圖13所示，濾波處理部170具有帶通濾波器174a、174b及174c，從麥克風(fēng)110提供給濾波處理部170的聲音信號(hào)被分別提供給這三個(gè)帶通濾波器。如圖13所示，帶通濾波器17 連接到發(fā)光控制部120a上，帶通濾波器174b連接到發(fā)光控制部120b上，帶通濾波器17 連接到發(fā)光控制部120c上。帶通濾波器17如、174b、17 具有彼此不重疊的通過(guò)區(qū)域。具體而言，帶通濾波器 17 以可聽(tīng)頻帶中的高頻側(cè)(例如4kHz到20kHz的頻帶)為通過(guò)區(qū)域，帶通濾波器17 以該低頻側(cè)(20Hz到IkHz的頻帶)為通過(guò)區(qū)域，帶通濾波器174b以它們之間的頻帶(以下稱中頻)為通過(guò)區(qū)域。因此，帶通濾波器17 僅使高頻信號(hào)成分通過(guò)并提供給發(fā)光控制部120a。同樣，帶通濾波器174b僅使中頻信號(hào)成分通過(guò)并提供給發(fā)光控制部120b，帶通濾波器17 僅使低頻信號(hào)成分通過(guò)并提供給發(fā)光控制部120c。S卩，帶通濾波器174a、174b及 17 起到對(duì)麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)進(jìn)行頻帶分割的頻帶分割濾波器的作用。如圖13所示，發(fā)光控制部120a和發(fā)光體130a連接，發(fā)光控制部120b和發(fā)光體 130b連接，發(fā)光控制部120c和發(fā)光體130c連接。發(fā)光控制部120a、120b及120c分別具有與聲光轉(zhuǎn)換器10(k)的發(fā)光控制部120(參照?qǐng)D2)相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)各個(gè)連接端的發(fā)光體進(jìn)行發(fā)光控制。例如，發(fā)光控制部120a與選通信號(hào)SS的上升沿(或下降沿)同步地對(duì)由帶通濾波器17 提供的聲音信號(hào)進(jìn)行取樣，并使發(fā)光體130a以與所取樣到的瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。同樣，發(fā)光控制部120b與選通信號(hào)SS的上升沿(或下降沿)同步地對(duì)由帶通濾波器174b提供的聲音信號(hào)進(jìn)行取樣，并使發(fā)光體130b以與所取樣到的瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光，發(fā)光控制部120c與選通信號(hào)SS的上升沿(或下降沿)同步地對(duì)由帶通濾波器 174c提供的聲音信號(hào)進(jìn)行取樣，并使發(fā)光體130c以與所取樣到的瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。
如上所述，帶通濾波器17 僅使高頻信號(hào)成分通過(guò)，帶通濾波器174b僅使中頻信號(hào)成分通過(guò)，帶通濾波器17 僅使低頻信號(hào)成分通過(guò)。因此，聲光轉(zhuǎn)換器60的發(fā)光體130a 以與由麥克風(fēng)110集音的聲音的高頻成分聲壓對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光，發(fā)光體130b以與中頻成分聲壓對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光，發(fā)光體130c以與低頻成分的聲壓對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。因此，當(dāng)由麥克風(fēng)110集音的聲音是所謂白噪聲(S卩，均勻地含有從低頻到高頻的各信號(hào)成分的聲音)時(shí)， 聲光轉(zhuǎn)換器60的發(fā)光體130a、130b及130c分別以基本相同的亮度發(fā)出紅色、綠色及藍(lán)色的光，它們的合成光作為白色光被觀測(cè)到。與之相對(duì)，由麥克風(fēng)110集音的聲音是高頻側(cè)的信號(hào)成分較強(qiáng)的聲音時(shí)，上述合成光作為帶紅色的光被觀測(cè)到；相反，當(dāng)是低頻的信號(hào)成分較強(qiáng)的聲音時(shí)，作為帶藍(lán)色的光被觀測(cè)到。因此，使用聲光轉(zhuǎn)換器60構(gòu)成聲場(chǎng)可視化系統(tǒng) (具體而言將圖1的聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)全部替換為聲光轉(zhuǎn)換器60，以構(gòu)成聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)等)，將使聲源3輸出白噪聲以作為可視化對(duì)象的聲音的驅(qū)動(dòng)信號(hào)MS從控制裝置20提供給聲源3，使用上述聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)使從聲源3輻射的聲音(即白噪聲)的傳播狀態(tài)可視化， 則可掌握各頻率成分是否均勻地在音響空間內(nèi)傳播。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式，對(duì)于輻射到音響空間的聲音的傳播狀態(tài)及該聲音的各頻率成分是否均勻傳播，可輕松地可視化。另外，在本實(shí)施方式中，以彼此發(fā)光色不同的三個(gè)發(fā)光體構(gòu)成發(fā)光部130，當(dāng)然也可以以彼此發(fā)光色不同的兩個(gè)或四個(gè)以上發(fā)光體構(gòu)成發(fā)光部130。并且，在本實(shí)施方式中，以發(fā)光體130a、130b及130c各自發(fā)出的光的合成光是否是白色光為基準(zhǔn)，判斷各頻率成分是否在音響空間內(nèi)均勻傳播。但高頻(或低頻)聲音的均勻傳播比其他頻率成分優(yōu)先時(shí)，也可以以上述合成光是否是與白色光相比帶紅色(藍(lán)色)的顏色為基準(zhǔn)，來(lái)判斷高頻(或低頻)聲音是否在音響空間內(nèi)均勻傳播。此外，在上述第六實(shí)施方式中，按照各頻帶成分使輻射到音響空間的聲音的傳播狀態(tài)可視化。但是，僅掌握上述音響空間中的各頻帶成分的聲壓分布即足以時(shí)，如圖14所示，當(dāng)然也可在濾波處理部170和發(fā)光部130之間插入電壓電流轉(zhuǎn)換電路lMa、124b及 IMc (換言之，從發(fā)光控制部120a、120b及120c分別省略取樣保持電路122)，構(gòu)成聲光轉(zhuǎn)換器。并且，在圖13或圖14所示的聲光轉(zhuǎn)換器上也可設(shè)置選通信號(hào)傳輸控制部140，也可進(jìn)一步設(shè)置信號(hào)發(fā)生部150。(G 第七實(shí)施方式)圖15是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器70的構(gòu)成例的圖。比較圖15和圖1可知，聲光轉(zhuǎn)換器70和聲光轉(zhuǎn)換器10 (k)的不同點(diǎn)在于具有存儲(chǔ)部180 ；替代發(fā)光控制部120而設(shè)置發(fā)光控制部220。存儲(chǔ)部180例如可以是RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)等易失性存儲(chǔ)器，也可是閃存等可改寫(xiě)數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器。發(fā)光控制部220 和發(fā)光控制部120的不同點(diǎn)在于除了取樣保持電路122及電壓電流轉(zhuǎn)換電路IM外，還具有數(shù)據(jù)寫(xiě)入/讀出控制部126。該數(shù)據(jù)寫(xiě)入/讀出控制部126以被提供了指示開(kāi)始寫(xiě)入數(shù)據(jù)的外部信號(hào)為契機(jī)，來(lái)開(kāi)始進(jìn)行如下處理將表示由取樣保持電路122保持的瞬時(shí)值的數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入到存儲(chǔ)部180 ；以被提供了指示開(kāi)始讀出數(shù)據(jù)的外部信號(hào)(或存儲(chǔ)部180 中容納的數(shù)據(jù)到達(dá)一定量，或選通信號(hào)SS的輸入在一定時(shí)間中斷)為契機(jī)，來(lái)執(zhí)行如下處理將這些數(shù)據(jù)以與選通信號(hào)SS的周期相同的周期按照寫(xiě)入順序依次讀出，執(zhí)行將與該數(shù)據(jù)所示的瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的電壓施加給電壓電流轉(zhuǎn)換電路124。由于形成這種結(jié)構(gòu)，所以根據(jù)本實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器70，例如從聲源輻射穩(wěn)定聲音(如圖3(a)所示，聲音波形由周期Tf的正弦波表示的聲音)時(shí)，通過(guò)使用周期 Tss ( ^ Tf)的選通信號(hào)SS，之后可重現(xiàn)從任意時(shí)刻(即被提供了指示開(kāi)始寫(xiě)入數(shù)據(jù)的外部信號(hào)的時(shí)刻)開(kāi)始的該聲音的傳播狀態(tài)。例如，從聲源3輻射的聲音的頻率是500Hz時(shí)，作為選通信號(hào)SS使用頻率499Hz的選通信號(hào)SS即可。并且，如圖4(a)或圖5(b)所示，即使使用上升間隔逐漸變長(zhǎng)的選通信號(hào)SS，也可獲得同樣的效果。并且，可以以被提供了指示開(kāi)始寫(xiě)入數(shù)據(jù)的外部信號(hào)為契機(jī)，使數(shù)據(jù)寫(xiě)入/讀出控制部1 執(zhí)行以下處理使取樣保持電路122以高時(shí)間分解能力進(jìn)行取樣，將該取樣結(jié)果寫(xiě)入到存儲(chǔ)部180 ；并且，以被提供了指示開(kāi)始讀出數(shù)據(jù)的外部信號(hào)為契機(jī)(或存儲(chǔ)部180 中容納的數(shù)據(jù)達(dá)到一定量)，使數(shù)據(jù)寫(xiě)入/讀出控制部126執(zhí)行以下處理以比寫(xiě)入時(shí)的周期長(zhǎng)的周期(例如時(shí)間長(zhǎng)度為寫(xiě)入時(shí)的周期的1000倍的周期)將這些數(shù)據(jù)按照其寫(xiě)入順序依次讀出，將與各數(shù)據(jù)所示的瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的電壓施加給電壓電流轉(zhuǎn)換電路124。根據(jù)該方式，可詳細(xì)記錄從聲源3輻射到音響空間的聲音的從任意時(shí)間開(kāi)始的傳播狀態(tài)，并慢速重放記錄內(nèi)容。但當(dāng)使取樣保持電路122以高時(shí)間分解能力進(jìn)行取樣時(shí)，為滿足標(biāo)本化定理， 當(dāng)然優(yōu)選使取樣周期盡量短。此外，指示開(kāi)始寫(xiě)入(開(kāi)始讀出)數(shù)據(jù)的外部信號(hào)的作用也可由選通信號(hào)SS擔(dān)當(dāng)。(H:變形)以上說(shuō)明了本發(fā)明的第一至第七實(shí)施方式，當(dāng)然也可對(duì)這些實(shí)施方式追加以下變形。(1)在上述實(shí)施方式中，通過(guò)目視配置在音響空間內(nèi)的各不同位置的聲光轉(zhuǎn)換器的發(fā)光部以何種程度的亮度發(fā)光，可以令使用者掌握該音響空間內(nèi)的聲波的傳播狀態(tài)。但是，也可通過(guò)普通攝像機(jī)等拍攝并記錄上述各發(fā)光部的發(fā)光形態(tài)。此時(shí)，即使現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行觀測(cè)，只要以所記錄的材料進(jìn)行觀測(cè)即可，在這種應(yīng)用(用途、方法)中，也可使用紅外線 LED等非可見(jiàn)光的LED。(2)在上述實(shí)施方式中，通過(guò)有線通信進(jìn)行控制裝置20和聲光轉(zhuǎn)換器之間的選通信號(hào)SS的傳輸，但也可通過(guò)無(wú)線通信進(jìn)行。并且，也可是在各聲光轉(zhuǎn)換器上設(shè)置GPS接收部，根據(jù)由該GPS接收部接收到的絕對(duì)時(shí)間信息，使各聲光轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生選通信號(hào)。并且，以雛菊鏈方式傳輸選通信號(hào)SS的方式中，也可考慮將發(fā)光部130發(fā)出的光作為選通信號(hào)SS 使用。并且，在聲光轉(zhuǎn)換器50上設(shè)置選通信號(hào)傳輸控制部140的方式中，提供表示濾波處理部160的通過(guò)區(qū)域的數(shù)據(jù)，并將選通信號(hào)SS傳輸?shù)胶蠹?jí)裝置，在后級(jí)裝置中，根據(jù)由選通信號(hào)SS提供的數(shù)據(jù)設(shè)定濾波處理部160的通過(guò)區(qū)域。根據(jù)該方式，無(wú)需對(duì)聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)中含有的所有聲光轉(zhuǎn)換器逐一進(jìn)行通過(guò)區(qū)域的設(shè)定，可省略該設(shè)定作業(yè)的時(shí)間。(3)在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了進(jìn)行從聲源3直接輻射的直接聲音的可視化的情況，也可將由音響空間2的壁部、頂棚形成的反射聲音作為可視化對(duì)象。在進(jìn)行該間接聲音的可視化時(shí)，優(yōu)選聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)1C。具體而言，使聲光轉(zhuǎn)換器40的信號(hào)發(fā)生部150進(jìn)行以下處理。即，檢測(cè)出由麥克風(fēng)110集音的聲音的聲壓從上升變?yōu)橄陆档木植糠逯担詸z測(cè)出第二個(gè)(或第二個(gè)局部峰值之后的)局部峰值為契機(jī)而使信號(hào)發(fā)生部150執(zhí)行輸出選通信號(hào)SS的處理。其中，之所以以檢測(cè)出第二個(gè)(或第二個(gè)局部峰值之后的)局部峰值為契機(jī)而使信號(hào)發(fā)生部150產(chǎn)生選通信號(hào)SS，是因?yàn)?，第一個(gè)局部峰值與直接聲音對(duì)應(yīng)，第二個(gè)局部峰值之后的局部峰值與一次反射聲音等間接聲音對(duì)應(yīng)。
14
(4)在上述各實(shí)施方式中，將LED等發(fā)光元件用作發(fā)光體以構(gòu)成發(fā)光部130，當(dāng)然也可將電燈(或粘貼有彩色玻璃紙的電燈)、霓虹燈管用作上述發(fā)光體。但從反應(yīng)速度、耗電的角度出發(fā)，優(yōu)選使用LED等發(fā)光元件。(5)在上述各實(shí)施方式中，由電壓電流轉(zhuǎn)換電路IM將從取樣保持電路122輸出的電壓值轉(zhuǎn)換為電流值與該電壓值成正比的電流，并提供給發(fā)光部130。這樣一來(lái)，確保了由麥克風(fēng)110集音的聲音的聲壓和發(fā)光部130的發(fā)光亮度之間的線性關(guān)系，但不需要這種線性關(guān)系時(shí)，當(dāng)然可省略電壓電流轉(zhuǎn)換電路124。并且，優(yōu)選替代電壓電流轉(zhuǎn)換電路124，使用PWM調(diào)制電路、PDM調(diào)制電路。此外，作為PWM調(diào)制電路、PDM調(diào)制電路，可使用公知的構(gòu)成。并且，在替代電壓電流轉(zhuǎn)換電路1 而使用PWM調(diào)制電路、PDM調(diào)制電路的方式中，優(yōu)選在PWM調(diào)制電路、PDM調(diào)制電路的前級(jí)設(shè)置好A/D轉(zhuǎn)換器。并且，在上述實(shí)施方式中，使用取樣保持電路122對(duì)麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行取樣并加以保持，也可省略取樣保持電路122，與選通信號(hào)SS同步地取得麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)的瞬時(shí)值，并使麥克風(fēng) 110以與該取得結(jié)果對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光，并且，也可將麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)總是施加給電壓電流轉(zhuǎn)換電路124。此外，也可以以麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定閾值為契機(jī)而將麥克風(fēng)110的輸出信號(hào)施加給電壓電流轉(zhuǎn)換電路124，使發(fā)光部130發(fā)光。(6)在上述實(shí)施方式中，除了第四實(shí)施方式外，說(shuō)明了控制裝置20生成選通信號(hào) SS的情況，但本發(fā)明不限于此。即，如第四實(shí)施方式的聲光轉(zhuǎn)換器40所示，在其他實(shí)施方式中也可由多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生選通信號(hào)SS。
權(quán)利要求
1.一種聲光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有 麥克風(fēng)；發(fā)光部；以及發(fā)光控制部，與選通信號(hào)同步地取得上述麥克風(fēng)的輸出信號(hào)瞬時(shí)值，并使上述發(fā)光部以與所取得的上述瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還具有生成并輸出上述選通信號(hào)的信號(hào)發(fā)生部。
3.一種聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于， 具有多個(gè)權(quán)利要求1所述的聲光轉(zhuǎn)換器；并且，具有控制裝置，該控制裝置與作為利用上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器進(jìn)行可視化的對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步地生成并輸出上述選通信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于，上述控制裝置輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并與上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出同步地輸出上述選通信號(hào)；其中，上述驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)作為利用上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器進(jìn)行可視化的對(duì)象的聲音的聲源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于，上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器各自包括的發(fā)光控制部分別與上述選通信號(hào)的上升沿或下降沿同步地取得麥克風(fēng)的輸出信號(hào)瞬時(shí)值；上述控制裝置隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而改變上述選通信號(hào)的上升周期或下降周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于， 上述選通信號(hào)是矩形波信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于，上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器各自包括的發(fā)光控制部分別與上述選通信號(hào)的上升沿或下降沿同步地取得麥克風(fēng)的輸出信號(hào)瞬時(shí)值；上述控制裝置對(duì)應(yīng)使用者的操作來(lái)改變上述選通信號(hào)的上升周期或下降周期。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于， 上述選通信號(hào)是矩形波信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于， 上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器分別具有存儲(chǔ)部；上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器各自的發(fā)光控制部分別執(zhí)行第一處理，將表示上述麥克風(fēng)的輸出信號(hào)瞬時(shí)值的數(shù)據(jù)依次寫(xiě)入到上述存儲(chǔ)部中；以及第二處理，與上述選通信號(hào)同步地、或以比上述第一處理的寫(xiě)入周期長(zhǎng)的周期依次讀出上述存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并使上述發(fā)光部以與該數(shù)據(jù)所表示的瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聲光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有選通信號(hào)傳輸控制部，該選通信號(hào)傳輸控制部使上述選通信號(hào)延遲預(yù)定的時(shí)間， 并將上述選通信號(hào)傳輸至一個(gè)或多個(gè)其他聲光轉(zhuǎn)換器。
11.一種聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，其特征在于，具有多個(gè)權(quán)利要求10所述的聲光轉(zhuǎn)換器；并且，具有控制裝置，該控制裝置與作為利用上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器進(jìn)行可視化的對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步地生成上述選通信號(hào)，并輸出至上述多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)或多個(gè)聲光轉(zhuǎn)換器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聲光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有濾波處理部，該濾波處理部對(duì)上述麥克風(fēng)的輸出信號(hào)實(shí)施濾波處理，并將經(jīng)濾波處理后的信號(hào)提供給上述發(fā)光控制部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聲光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述發(fā)光部具有分別以不同顏色發(fā)光的多個(gè)發(fā)光體；上述濾波處理部包括頻帶分割濾波器，該頻帶分割濾波器將上述麥克風(fēng)的輸出信號(hào)分割成預(yù)先與上述多個(gè)發(fā)光體分別建立對(duì)應(yīng)的頻帶成分；上述發(fā)光控制部執(zhí)行以下處理按照由上述濾波處理部分割成的各個(gè)頻帶成分取得瞬時(shí)值，并使上述多個(gè)發(fā)光體分別以與該發(fā)光體所對(duì)應(yīng)的頻帶成分瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聲光轉(zhuǎn)換器，其特征在于，上述信號(hào)發(fā)生部對(duì)上述麥克風(fēng)執(zhí)行間距提取處理，并將通過(guò)上述間距提取處理得到的信號(hào)用作上述選通信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種聲光轉(zhuǎn)換器及聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)，可以使輻射到音響空間內(nèi)的聲音傳播狀態(tài)輕松地可視化。上述聲光轉(zhuǎn)換器具有發(fā)光部；麥克風(fēng)；以及發(fā)光控制部，與選通信號(hào)同步地取得上述麥克風(fēng)的輸出信號(hào)的瞬時(shí)值，并使上述發(fā)光部以與所取得的上述瞬時(shí)值對(duì)應(yīng)的亮度發(fā)光。上述選通信號(hào)由聲光轉(zhuǎn)換器的信號(hào)發(fā)生部生成并輸出，或由聲場(chǎng)可視化系統(tǒng)內(nèi)的控制裝置與作為可視化對(duì)象的聲音的發(fā)聲同步地生成并輸出。
文檔編號(hào)G10L21/06GK102456353SQ20111028131
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者栗原誠(chéng), 藤森潤(rùn)一 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社