株式会社小野測器

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4ch ビームフォーミングソフトウェア
BF-3100

紹介動画

特長

システム構成例

BF-3100 ビームフォーミングリアルタイムモニタ画面

MI-5420 音源可視化マイクロホンプローブ 60 mm / 120mm

　BF-3100 4chビームフォーミングソフトウェアは、小野測器が開発した独自のビームフォーミング演算法により、4本のマイクロホンでも従来の 36ｃｈのマイクロホン（自社比較）と、同等の音源の位置分解能を有する音源可視化ソフトウェアです。
使用するマイクロホンを少なくすることにより、マイクロホンプローブが小型軽量となり、従来のビームフォーミングの装置では難しい狭い空間でもマイクロホンプローブを手に持ち、移動させながら音源を捜すことができます。

　新開発の音源可視化マイクロホンプローブ MI-5420は、高周波用と低周波用プローブヘッドを用途に応じ、付けかえて計測します。高周波用はマイクロホン間隔が 60 mmで 1000 Hz～8000 Hz に対応しています。低周波用はマイクロホン間隔が 120 mmで 500 Hz～4000 Hz に対応しています。音源可視化の際に御要望が多い 1000 Hz 以下、及び 5000 Hz 以上の帯域に対応しました。

　4chビームフォーミングソフトウェアは、リアルタイムモニタソフトウェアとオフライン解析ソフトウェアから構成されています。リアルタイムモニタソフトウェアは、音源可視化処理を1秒間に5回の速さで行い、取り付けられたカメラの動画と重ね合わせて、解析結果を表示します。
　また、リアルタイムモニタソフトウェアは録音、録画機能を有しています。Oscope にプラグインされているビームフォーミングオフライン解析ソフトウエアでは、１秒間あたり25回の表示が可能です。周波数解析機能やフィルタ処理機能を用いて、録音・録画したデータの解析を行うことで、突発的な音がいつ、どこで発生しているかを探査することができます。

紹介動画「このおとどこから？」　(YouTube)

ビームフォーミング画面事例

特長

４本のマイクで音源探査が可能

ビームフォーミングの演算に、新しい手法を用いることにより、少ないマイクでも音源位置を精度よく捉えます。

音源の状況を実時間でモニタ（５回／秒）

発生する音を聞きながら音源を、目で確認でき、その場で音源位置を認識することができます。

過渡音、突発音などに対応

変化の早い音については、録画、録音してオフライン機能で時間分解能を高めて解析することができます。

より広い解析周波数での計測が可能に

推奨解析周波数 500 Hz～8 kHz での音源探査が可能になりました。

コンパクトなボディで狭い空間での音源探査もスムーズに

新設計マイクロホンプローブの小型化により、狭い空間での音源探査も可能になりました。

システム構成

測定ユニットには、データステーション DS-3200 をベースに、音源可視化マイクロホンプローブ MI-5420 を組み合わせてシステムを構成しています。測定及び解析には、4ch ビームフォーミングソフトウェア BF-3100 と時系列データ解析ツール Oscope を使用します。

ソフトウェア構成

音源可視化システムを構成する２つのソフトウェア

リアルタイムモニタ

このソフトウエアは測定対象が発する音の音源可視化処理をリアルタイム（5回/秒）で実施、表示します。マイクロホンプローブの場所を移動させ、解析する周波数帯域を切り替えながら、音源を見つけることができます。録画のフレーム数は25回/秒です。8chまで接続が可能で、そのうち4chはビームフォーミングのマイクロホンと接続します。他4chには加速度検出器などを接続し、振動波形をモニタリングが可能です。さらに回転センサーで対象物の回転数を確認しながらの、モニタリングも可能です。

オフライン解析ソフトウェア

再現性の難しい音や変化の早い音に関しては、録音、録画した結果を繰り返し解析することができます。オフライン解析では、データの欠落がないので、一瞬の音でも確実に音源位置を可視化できます。時系列データ解析ソフトOscope^* にプラグインされたソフトウェアで、異音の特徴抽出ができます。オフライン解析処理は、25回/秒で解析を実施できます。
→ * 詳しい製品紹介は、こちら

他センサーと組み合わせた計測

音源可視化マイクロホンプローブ(4ch使用）に加え他センサーの入力（最大 8ch）が可能ですので、多角的な解析が実現します。

計測事例

自動車のドアの閉まり音

[ 解析の流れ ]

　ドアが閉まる際に発生する音は、中心となる低い周波数のほかにラッチ音などの高い周波数の音が混ざっています。それぞれの音がどこで発生したのかを、時系列解析ソフト Oscopeを用いて解析し、4chビームフォーミングで可視化します。解析時間を適切に設定することで、時間分解能を向上させることが可能です。
　はじめに、４chビームフォーミングで収録を行い、オフラインでFFT解析を行います。その結果をカラーマップで表示することで、視覚で音の発生しているタイミングと周波数を知ることができます。また、パラメトリックイコライザで周波数フィルタをかけ、特長を捉えた音を視聴することで、聴覚で確認を行うことも可能です。カラーマップが表示する周波数特性とパラメトリックイコライザ機能の視聴結果を参考に、4ch ビームフォーミングオフライン解析を行います。

設定条件
● 計測面までの距離： 2.2 m
● 分割数： 161×121
● 解析周波数 A:8000-12000 Hz B:8000-12000 Hz C:300-800 Hz

図１　FFT解析カラーマップ画面

FFT解析しカラーマップで表示したドア閉め音です。赤色に近づくにつれて音圧が大きくなっていることを示しています。左のY軸が周波数を示しており、X軸は時間を表しています。色が付いている部分に特長が現れています。○で示した周波数帯域と時間を参考に　4chビームフォーミングを行います。

図２　パラメトリックイコライザ画面

パラメトリックイコライザ機能で音の視聴を行います。画像では、8 ～12 kHzの音のみを抽出し、どのような音が発生しているか、確認を行います。

図

[ 解析結果 ]　

※ 図を参照

ドア閉め音の流れは以下の様になりました。
（A）ドア後方中央から高音域のラッチ音→（B）ドア下部からドア当たり音→（C）低音域のドア中央からの放射音

[ 解析背景 ]　

図１のカラーマップによると、1～ 3 kHzの帯域（赤色部分）に高い音圧が集中しています。この帯域を中心にオフライン解析を行うと、（A）のラッチ音や（B）のドア当たり音は反射音などに埋もれてしまい、ビームフォーミングオフライン解析では、確認することができません。（A）と（B）ではより高い周波数で解析することにより、ラッチ音、ドア閉め音を可視化することができました。
（A）（B）（C）それぞれ特長のあった周波数帯域を、4ch ビームフォーミングオフラインソフトで解析を行いました。人の耳では一つに聞こえる音も、解析時間と周波数を変えることで、時系列とともにいくつかの音が発生していることを可視化し、確認することができます。

仕様

MI-5420 音源可視化マイクロホンプローブ

マイク間隔	120 mm	60 mm
重量（プローブ＋カメラ）*	600 g以下	500 g以下
周波数範囲	500 Hz ～ 4 kHz	1 kHz ～ 8 kHz
使用温度範囲	0 ～+50 °C
保存温度範囲	-10 ～+60 °C

* ケーブル含まず

収録機能（FFTアナライザー・カメラ画像）

FFTアナライザー
サンプリング周波数	51.2 kHz
収録周波数レンジ	20 kHz
A/D変換	24 bit
チャンネル数	input 4 ch（最小）～ 8 ch（最大）外部サンプル入力を使用した回転速度の収録も可能
収録ファイル	ORFファイル（小野測器独自フォーマット）
カメラ画像
画素数	VGA(640 x 480) 固定
ファイルフォーマット	AVI　Motion Jpeg形式
フレームレート	25 fps（収録）／ 5 fps（モニタリング）
カメラ画角	水平：42 °　垂直：26 °
画像分解能	640 x 480
共通
最大収録時間	20 min

ソフトウェア仕様（BF-3100/Oscope)

ビームフォーミング計算
カラーマップ表示分割数	33 x 25（固定）
FFTサンプリング点数	2048 点（固定）
窓関数	Rectangular
バンドパスフィルタ設定帯域	1/3オクターブバンド毎
FFTモニタ
FFTサンプリング点数	2048 点（固定）
窓関数	Rectangular
表示周波数帯域	250 Hz ～ 20 kHz
オフライン解析（Oscope 2 プラグイン機能）
カラーマップ表示分割数	33 x 25 ～ 161 x 121
フレーム長	2048 点（固定）
窓関数	Rectangular/Hanning/Force
バンドパスフィルタ設定帯域	3/1オクターブバンド毎/カスタム
その他
出力機能	AVI/BMP/CSV/O-Chart
データ表示	データリスト/タイムトレンドデータ

データステーション動作環境

ハードウェア	DS-3200	DS-3100	DS-2100
ソフトウェア	DS-2000A、DS-3000
入力チャンネル数	4 ch以上最大8 ch
必須インターフェース	- DS-0371(信号出力）*	DS-0399（USB） DS-0371(信号出力）*	DS-0299（USB） DS-0271A(信号出力）*

＊カメラ制御用
※ 2ch 100 kHz 入力ユニット、1ch 100 kHz 信号ユニット、2ch 信号ユニット、DS-0285 SIマイクロホンユニット、DS-0271 信号出力は対応していません。

PC動作環境

	仕様
インターフェース	USB3.0 x 1（カメラ）、 USB3.0 x 1（DS-3200）または USB2.0 x 1（DS-0299/0399）、 USB2.0以上 x 1（ライセンスキー）
OS	Microsoft® Windows® 7 Professional （64 bit 版）、Microsoft® Windows® 10 Pro（64 bit 版） .NET Framework3.5 Servie Pack1がインストールされていること
CPU	Intel® Core ^TM i5 2.7 GHz 以上　（推奨はIntel® Core ^TM i7）
DirectX	DirectX 9.0c以降（OS-0281を使用する場合）
メモリ	4 GB 以上
ハードディスク	空き容量 16 GB　以上
ディスプレイ	1280×768以上表示可能なもの
光学ドライブ	インストールおよびアップデート時に DVD-R、および CD-Rの読込みが可能な光学ドライブ

*Windows® XP, Windows® 7 は、米国Microsoft Corporationの米国およびその他の国における登録商標または商標です。
*Intel、インテル、Intel ロゴ、Intel Core、Core Inside は、アメリカ合衆国および/またはその他の国における Intel Corporation の商標です。

価格

ソフトウエア	品名	価格（税込）
BF-3100	4ch ビームフォーミング音源可視化ソフトウェア	（税込）
OS-2720	Oscope FFT解析パック	（税込）
*OS-0281^1**	Oscope 動画再生オプション	（税込）
*OS-0261^2**	IIRフィルタオプション	（税込）

ハードウエア	品名	価格（税込）
MI-5420	音源可視化マイクロホンプローブ	（税込）
*DS-3204^3**	4ch 40 kHzメインユニット (4ch 基本セット：DS-3200 & DS-0364)	（税込）
*DS-0371^4**	1ch 40kHz ユニット用信号出力モジュール（DS-3200内蔵）	（税込）

*1 OS-2720 と動画再生オプション（OS-0281)を同時購入される場合は、OS-0281を￥100,000 値引きさせていただきます。
*2 リアルタイムモニタに追加されるIIRフィルタをオフライン解析でも行う場合に必要です。
*3 DS-3000シリーズは、セット価格を用意しています。（詳細は、こちら）
*4 1ch 40 kHzユニット用信号出力モジュール(DS-0371)もしくは2ch 40 kHz信号出力ユニット(DS-0372) が必要です。

MI-6420との組合せ

4ch ビームフォーミングソフトウェアは、MI-6420 三次元SIプローブとの組合せで使用することも可能です。
MI-6420は、BF/EI/SI の3種類の音源可視化方法に対応可能という、MI-5420 音源可視化マイクロホンプローブにはない特長があります。
MI-5420と同様に、8chまで対応しており、回転センサーや加速度検出器の波形を確認しながらの測定が可能です。

MI-6420 システム構成例

MI-6420 三次元SIプローブ

マイク間隔	60 mm （正四面体）
寸法	全長 559 mm
重量	約300 g
録音周波数	51.2 kHz
モニタ機能の解析間隔	5 回／秒
推奨解析周波数	1 kHz～5 kHz (1 kHz以下、5 kHz以上の周波数ではビームフォーミング演算しますが、精度保証外です。)

価格

MI-6420	三次元SIプローブ	（税込）
CF-0610	マイクロホンアンプ	（税込）
	カメラキット（USB）	（税込）
MX-10１^*	BNCケーブル 1.5 m	（税込）

* MX-101 BNCケーブルは4本必要です。