2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of quantitative evaluation method of acoustic disturbance for design scheme of acoustic disturbance prevention
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19K04743
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| Research Institution | Nihon University Junior College |
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Principal Investigator |
羽入 敏樹 日本大学短期大学部, その他部局等, 教授 (70299981)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
星 和磨 日本大学短期大学部, その他部局等, 教授 (50373171)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 拡散度 / 室内音場 / 音響障害 / フラッタエコー / 時系列変動係数 / 周波数変動係数 / 指向拡散度 / 減衰除去インパルス応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，「音場の拡散度」の指標によって音響障害を定量評価する手法を確立することである。そのため研究期間内に，1)「音場の拡散度」の指標の確立と，2)「音場の拡散度」の指標による音響障害の発生確率の予測手法の確立を目指す。
令和３年度は以下の成果が得られた。1，1/10縮尺音響模型実験用の方向情報解析システム構築のため，昨年機種選定した小型カーディオイドマイクロホンを購入した。カーディオイドマイクは，音圧と粒子速度が混合された応答が得られるため，音圧と粒子速度を分離して測定し，それらの積から音響インテンシティ（音の方向情報）を得るための方法について検討した。そのため，音圧と粒子速度が既知のリファレンス音場を用い，個々のカーディオイドマイクで得られる音圧と粒子速度の混合比率α，βを測定によって予め求めた。そして実際の音場測定時にこのα，βを用い，カーディオイドマイクロホンで音圧と粒子速度を分離測定できることを確認した。2，音の方向情報で評価する「音響インテンシティーに基づく指向拡散度」は、他の指標では考慮できない音の方向情報の観点から拡散性を評価できる可能性を実験的に確認した。3，音場の拡散性の評価指標として，時間軸上で評価する「時系列ばらつき度」「時系列変動係数」，周波数軸上で評価する「周波数ばらつき度」「周波数変動係数」，音の方向情報で評価する「音響インテンシティーに基づく指向拡散度」をそれぞれ提案している。これらの指標により音場の拡散性を測定・評価する際，各指標値が拡散音場とみなせるか否かの「拡散性の判定基準」について拡散音場を模擬したホワイトノイズを用いて検討した。その結果，判定基準によって、時間、周波数、方向の3要素において非拡散音場か否か判定できるようになった。4，研究成果を日本建築学会，日本音響学会，オンラインジャーナルApplied Scienceに発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和3年度の研究計画は以下の通りであった。１，1/10縮尺音響模型実験用の方向情報解析システムの構築，2，「音場の拡散度」の方向情報を考慮した指標の有効性の検討，3，音響障害の発生確率の予測手法の検討。
1については，方向情報解析システム構築のため，昨年機種選定した小型カーディオイドマイクロホンを購入した。カーディオイドマイクを用いて音圧と粒子速度を測定し，それらの積から音響インテンシティーを測定する方法について検討した。そのため，個々のカーディオイドマイクで得られる音圧と粒子速度の混合比率α，βを測定によって予め求め，これらを用いて音圧と粒子速度を分離測定できることを確認した。このように測定アルゴリズムはほぼ確立できた一方で，多チャンネルマイクシステムのためのマイクジグについては，3Dプリンターで製作を個試みているが，精度と強度の両立が困難であることが明らかとなり，ジグの完成は次年度に持ち越した。
2については，指標の有効性を確認するため、拡散体と吸音材の設置の有無によって音場の拡散性がどの様に変化するのかを実音場において実験的に検討した。その結果，他の指標では考慮できない音の方向情報の観点から拡散性を評価できることを確認した。
3については，音場の拡散性の評価指標として提案している各指標により音場の拡散性を測定・評価する際，各指標値が拡散音場とみなせるか否かの「拡散性の判定基準」について拡散音場を模擬したホワイトノイズを用いて検討した。その結果，判定基準によって、時間、周波数、方向の3要素において非拡散音場か否か物理的・客観的に判定できるようになった。
しかし，マイクジグの作成，さらにはコロナ禍の影響によって海外の国際会議での研究成果発表に一部遅れが生じたため，研究期間を1年延長することとした。以上により，やや遅れていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度の研究計画は以下の通りである。1，1/10縮尺音響模型実験用のマイクジグの完成，2，「音場の拡散度」の指標と「音響障害の発生確率」の関係を基にした音響障害評価指標の提案と検証を完了，3,音響障害の評価指標が実音場で適用可能かどうか検証実験の実施。
令和3年度は，1/10縮尺音響模型実験システムの完成，「音場の拡散度」の評価指標の判定基準作成と，それを基にした音響障害発生確率の予測手法の可能性に関する検討であった。しかしマイクジグの作成，さらにはコロナ禍の影響によって海外の国際会議における研究成果の発表に一部遅れが生じた。そのため，令和4年度は，最終的に音場の音響障害を評価する方法を提案する。
1，1/10縮尺音響模型実験用の方向情報解析システムの構築については，マイクジグを3Dプリンターで製作を試みたが，精度と強度の両立が困難であることが明らかとなり，完成が令和4年度に持ち越された。マイクジグの作成を外部委託するなどして完成を目指すと共に，マイクジグの未完成による研究の遅れを取り戻すための代替計画として実音場実験を実施する予定である。2，令和3年度までに各種指標を用いて非拡散音場か否か物理的・客観的に判定できるようになったが、さらに聴感実験を実施し，その結果を基に「音場の拡散度」の指標と「音響障害の発生確率」の関係を明確化し，音響障害の評価指標を確立する。3,聴感実験で有効性を確認した音響障害の評価指標が実音場で適用可能かどうか検証実験を実施する。これらの検討を通じ，最終的に「音響障害防止の設計スキーム」の提案を目指す。4，研究成果を審査付論文として投稿する。
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| Causes of Carryover |
令和3年度は、1/10縮尺模型実験用のマイクジグを３Dプリンターで製作を試みたが，精度と強度の両立が困難であることが明らかとなり，完成が令和4年度に持ち越された。３Dプリンター以外で完成を目指すため，マイクジグの作成を外部委託する費用が生じる。マイクジグの未完成による研究の遅れを取り戻すための代替計画として実音場実験を実施する。そのため令和4年度にはマイクジグ作成の外部委託費用，実音場における実験材料費，および研究成果の研究発表や論文投稿のための費用が発生する。
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