光学的音響計測による音源近接空間のセンシングと音源の記述

使用光学声学测量来感测声源附近的空间并描述声源

• 批准号: 20H02103
• 负责人: 及川 靖広
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02103/
• 关键词: 光学的音響計測; 偏光高速度干渉計; 音場; 音源; 最適化信号処理

本研究課題では，偏光高速度カメラを組み込んだ干渉計を用いた光学的音響計測手法を適用し音源に近接した空間の音場の計測法を確立し，その振る舞いをミクロに計測可能にする．それを基に音源を音響現象として記述することにより音源と音場を統一的に扱う手法を確立することを目指している．本年度は、昨年度の成果をさらに発展させ，音源の記述，音源と音場を統一的に扱う手法の確立をめざし，実験によって様々な音源に対して有効であることを明らかにするため，以下のことを実施した．それら成果を学会，論文等で発表した．(1)発音体の記述：キルヒホッフの積分公式を利用することにより，構築したシステムで計測した音圧分布から音源を囲む空間，閉曲面上の音圧と粒子速度を求め，それを利用して音響現象として音源を記述する手法を検討した．また，小型模型を用いた模型実験を行い，模型内音場全体を計測する手法，評価する手法を検討し，その有効性を確認した．(2)空力音の記述：気流内部に設置した角柱やエッジなどから発生する空力音に対して，流れと音の同時可視化計測とそれぞれの成分への分離手法を検討した．音の成分は波動方程式を満たすことや伝搬速度が一定であることに着目し，空間スペクトル領域でのフィルタリング処理や最適化処理などによる分離手法を確立した．(3)スパース最適化信号処理を用いた仮想音源推定：音源の記述である音響現象を生じさせる仮想点音源の集合をスパース最適化信号処理により求める手法を検討した．測定結果，数値計算結果を比較し，提案手法の妥当性，有効性を明らかにした．

在本研究主题中，我们将使用一个干涉仪进行光学声学测量方法，该方法结合了两极分化的高速摄像头，以建立一种在靠近声源的空间中测量声场的方法，从而可以以微观的方式测量声源的行为。基于此，我们旨在建立一种通过将声源描述为声学现象来统一使用声源和声场的方法。今年，我们旨在进一步发展去年的结果，并建立一种以统一的方式描述声源和处理声源的方法，并澄清它们通过实验对各种声音源有效。这些结果在学术会议和论文中提出。 （1）声音主体的描述：通过使用Kirchhoff的积分公式，我们研究了一种确定声音源周围空间的声音压力和粒子速度和构造系统测量的声压分布的闭合表面的方法，并使用此方法将声源描述为一种声音源为一种声学现象。此外，还检查了使用小型模型的模型实验，并检查了测量和评估模型中整个声场的方法，并确认了它们的有效性。 （2）空气动力学声音的描述：我们研究了流动和声音的同时可视化，以及如何将它们分离到每个组件中，以获取从空气流中安装的棱镜和边缘产生的空气动力学声音。着重于声音成分满足波动方程和传播速度的事实，我们已经建立了分离方法，例如在空间光谱区域中的滤波和优化。 （3）使用稀疏优化信号处理的虚拟声源估计：我们研究了一种使用稀疏优化信号处理的声音源来找到一组虚拟点声源，这些虚拟声源是声音源的描述。我们比较了测量结果和数值计算结果，以阐明该方法的有效性和有效性。

项目成果

Optical measurement of sound field near musical instruments

乐器附近声场的光学测量

• DOI: 10.20697/jasj.77.9_601
• 发表时间: 2021
• 期刊: THE JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF JAPAN
• 作者: 石川憲治;矢田部浩平;及川靖広
• 通讯作者: 及川靖広

Technical University of Denmark(デンマーク)

丹麦技术大学

Recording whistle sound using parallel phase-shifting interferometry and applying beamforming for the sound enhancement

使用并行相移干涉测量法记录口哨声并应用波束成形来增强声音

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruka NOZAWA;Tsubasa KUSANO;Yasuhiro OIKAWA
• 通讯作者: Yasuhiro OIKAWA

Noise reduction by spatio-temporal filtering on parallel phase-shifting interferometry

并行相移干涉测量中的时空滤波降噪

• 发表时间: 2020
• 作者: Nachanant Chitanont;Pannarong Thongtangsai;Dabasvee Tachatanachai;Praewa Chatsuksiridech;Fumihiko Imaeda;Risako Tanigawa;Kohei Yatabe;Yasuhiro Oikawa
• 通讯作者: Yasuhiro Oikawa

Speckle holographic imaging of a sound field using Fresnel lenses

使用菲涅耳透镜的声场散斑全息成像

• DOI: 10.1364/ol.469972
• 发表时间: 2022
• 期刊: Optics Letters
• 影响因子: 3.6
• 作者: Ishikawa Kenji;Yatabe Kohei;Oikawa Yasuhiro;Shiraki Yoshifumi;Moriya Takehiro
• 通讯作者: Moriya Takehiro