日本音響学会 技術開発賞受賞
4ch ビームフォーミング 音源可視化システム
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近年の音場の可視化技術の発展には目覚しいものがあります。従来から行われてきた、音圧レベル測定によるコンターマップや音響インテンシティを用いたベクトルマップに加え、多チャンネルのマイクロホンアレイを用いた音響ホログラフィ法やビームフォーミング法により、今までは難しかった音の可視化を高精度かつ迅速に行うことができるようになってきました。

ここで紹介するシステムは、ビームフォーミング法（以降、BF 法）による音の可視化システムです。

これまでのシステムの多くは、測定現場での時間波形収録後に、後処理にて詳細解析を行い、カメラの動画と音圧分布を合わせることで、直感的に音源位置を把握するという方法が主流でした。しかしリアルタイム処理における動画表示は　1  fps 〜 6 fps が標準的なスピードで、特に過渡音や移動音源については、現場で直ぐに解析結果を確認するには至らない場合がほとんどでした。そこで、今回ご紹介する BF 法可視化システムでは、リアルタイム性を重視し、BF 法に関わる信号処理や動画処理を担う FPGA （Field Programmable Gate Array）を内蔵したデータレコーダーを利用したシステムを構築し、25 fps（40 ms 間隔） の処理速度を実現しました。

広帯域な解析周波数（ 500 Hz 〜 10 kHz ）を実現した独自のマイク配置

高速処理を実現（25 回／秒、空間分解能： 33×33、1,089 ブロック）

簡易なセッティングと優れた計測ソフトによるイージーオペレーションを実現

測定現場で、コンピュータ上に CCD カメラ画像との重ねあわせて表現することが出来るため、リアルタイムに動画を見ながら発生音をより分かり易く解析することが可能です。

本システムは、測定・解析時間短縮などの作業効率を高めるとともに、音源可視化問題の解決へ最適ソリューションを提供します。

計測用マイクロホンは無指向性ですが、その計測用マイクロホンを平面状に多数配置（マイクロホンアレイ）し、測定したデータを 遅延加算処理することで、全体としては指向性マイクロホンになります。
当社では、計測したデータの位相を制御することにより指向性をコントロールして音圧マップを作成します。

例えば、ビームフォーミング法の概念は、マイクロホンアレイフレームの正面から音が入射する場合、各マイクロホンにおける音圧信号はほぼ同相ですので、これらを加算すると大きな信号になり ます。一方、斜めから入射した場合は、各マイクロホンへ到達する時間に差が生じ、これらを加算するとお互いに打ち消しあって、信号が小さくなります。 この様に加算演算することにより指向性マイクロホンになります。

交通安全環境研究所様　ご提供データ

＋：最大音圧位置、左上にdB値を表示