vol.17
 Academy Users Report
 Academy Users紹介/第17回
中央大学 理工学部 精密机械工学科 「声响程序研究室」

最先关注各种场景的乐音化,发展Smart sound的声音设计
使用UC-win/Road评价车辆行驶时的音质评估,构建面向乐音设计的VR实验环境

中央大学 理工学部 精密机器工学科
「声响系统研究室」
URL https://toi-lab.com/
地址 东京都文京区
研究开发内容:汽车,家电产品,精密机器等领域的乐音化以及乐音设计研究

「在我们的实验室,对应各种各样的实物进行「音」的设计研究。(作为一个环节)使用 VR(驾驶模拟器为基本)改变驾驶场景,观察人对声音的反应。」

汽车行驶时的声音一直被认为是「不好的,吵闹的」,它被视为噪音。低噪音化为主流的 20年前,仅仅把音量降低,操作感固有的好的声音也会被消除。因此,中央大学精密机械工学科的户井武司教授用独自的 研究方法将声音好好利用,使它变得「乐音化」。教授在大学毕业后,通过在电气制造商临时工作的经验,与当时外部企业 积极推动共同研究。解决社会中与声音相关的各种现象和问题的构想变得具体化。

在这种情况下,教授最早注目到在自动车关联的研究中驾驶模拟器拥有很多可能性。基于在 听觉和视觉,以及驾驶操作的联动中取得的生物信息的评价,可以在各种乐音化和乐音设计中使用。

此外,通过教授指导的「声响系统研究室」以及公益社团法人汽车技术会中设置的音质评价 技术部门委员会的活动,为了研究汽车的加速度和声音的关系,或者是基于生物情报的汽车驾驶时的音质评价,需要构建可 以模拟实际汽车驾驶情况的驾驶模拟器。为了对应这些需求,导入了富朗巴公司三维虚拟实时软件「UC- win/Road」作为生成多种实验环境的工具。



 研 究据点在城市中心,便于产学官(公司,学校,官厅)合作

中央大学于1885年成立,成立时的校名为「英吉利法律学校」。在「培养实地应用」的建校精神下,过去130年的 历史中,展现了为社会发挥智慧的实践教育。

现在大学有法学,经济学,商学,理工学,文学,综合政策6个学部,大学院有法学,经济学,商学,理工雪,文学,综 合政策以及战略经营7个研究科,此外有法务和战略经营专业大学院。

其中,理工学部由数学,物理学,都市环境学,精密机械工学,电气电子情报通信工学,应用化学,经营系统工学,情报 工学,生命工学,人间综合理工学10个学科构成。它与大学院理工学研究科一起位于后乐园校区。如户井先生之前与企业 进行共同研究或者跟产学官共同进行项目企划的时候,就会体现理工科校区在城市中心拥有研究室的好处。

「精密机械工学科·精密工学专攻」的研究对象为最先进的精密机械,学部生与院生总共超过700人以上在籍,共有 14个研究室,其中有户井教授的「声响系统研究室」。


 中央大学 理工学部精密机械工学科
 (声响系统研究室)户井 武司 教授
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户井研究室主页


 乐音化的想法和乐音设计的理念

「过去噪音很大,即使是办公室环境,现在比以前噪音小了很多」

虽然通过不断的努力实现降低噪音,但现在「小噪音」变得非常明显。但如果把声音降得更低,无法从声音获取情报,那将使人感觉诡异。因此 户井教授想到要在此领域进行乐音化的研究。

「起初我们是用单一产品进行乐音设计」。但后来思想转变为,考虑生活环境中的必要性以及相应于时间段和目的乐音设计。户井教授将发音源 假设为乐器,给居住者提供不易疲劳且舒适的音乐环境。

在以前,采取的措施就是把不好听的声音将他低噪音化。而教授则是用乐音设计提高声音的舒适度。就像在制作汽车或电器的初期阶段会研究 「使用这种声音是否感到舒适?」,通过声音是否符合产品的功能性而决定声音。但是为此有必要评价现有在的声音,然后设置声音的设定目标。 比如,「改变这些因素声音会如何变化」「如何才能设计出想要的声音」。从评估到设定的反馈形成一贯性。

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在研究室进行声响相关的研究例


 利用各种 ICT展开广泛领域的独特研究

当20年前教授开设实验室时,还没有关于「乐音」的研究,在学术发表时不得不从概念和定义开始说明。但近年「乐音化」和「乐音设计」在 领域内开始慢慢渗透,成了一个较为普通的概念。

同时,在「声响系统研究室」约有10名的学部生和大学院生专门进行共同研究。会与从早期开始积极投入精力的企业,一年会有10个以上的 研究主题同时进行。每个项目进行时间为2~3年,共计200多个案例。

研究中最重要的设施之一是声响实验室。根据研究目的不同,拥有2个消声室和可以容纳实车或大型构造物的最大规模的半消 声室。此外,拥有进行震动解析或声响解析,各种数值数值解析的软件,检测生物情报,加速度,音压等数值的感应器,震动或 声响的检测器等,活用各种ICT来进行研究(情报通信技术)。特别是组合多个软件,以过往没有注意过视点进行评价,通过 各种努力对现在的研究进行回馈。

「在机械部研究声音的,实际上并不多」

在机械领域说道声音的世界,一般是消除·生成建筑声响的电气声响(主动噪声控制,制动声音控制)被人熟知。基于精密机 械工学的教授的研究室反映了其专业性,从降低机械发出来的噪音研究开始。在逐渐扩大研究对象时,研究领域覆盖了汽车,办 公室,居住空间,福利医疗等各个方面。


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描述居住环境的声音设计


 为了研究 汽车相关的声音导入了UC-win/Road,未来的研究发展和课题

在声响系统研究室,通过驾驶模拟器进行汽车声响相关的共同研究近年在逐步增多。户井教授坦白道当初对UC-win/Road的印象是 「能制作场景动画,与其他现有软件相比价格比较容易入手」。

几年前,想着手研究「在车内(驾驶者,助手席以及后座)有相同的声音环境好,还是有不同的声音环境好」。在实验室内想要构建「仅声 音」,「声音和视觉」「声音和视觉和驾驶动作」的模拟环境,但关于视觉和驾驶动作的部分,如果没有像UC-win/Road的工具就很难 实现。特别是在试图增加驾驶实感时,需要基于驾驶加速度的画面和声音相结合的变化,为了对应这种需求考虑导入了UC-win/Road。

几乎同一时间,如开头所述,教授参与的音质评价技术部门委员会(汽车技术会)中,利用生物情报评价汽车行走时的音质评价工作组说过「想 要再现实际驾驶情况」,因此也给他们介绍并导入了UC-win/Road。

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为了评价声响,用UC-win/Road生成的实验 环境(切换白天,晴天·雨天等气候进行模拟)

例如,用UC-win/Road制作车辆行驶时从小巷突然跑出行人的情景,可以测试确切在什么时间发出警报声可以使驾驶者安全的认知到 此情况。由于UC-win/Road可以简单切换时间,天气,环境等因素,因此使用起来感到非常方便。此外,它简化了以前很难实现的驾驶 环境情景再现。再加上生成的模拟驾驶环境可以设定车辆的加速(急加速或缓慢加速),或者在行驶路线上基于驾驶情况设定各种事件,发挥优异 的统一感。而且,所有的模拟都会留下数据记录,因此是实用性非常高的软件。特别是可以确认通过操作变化而改变的声音环境,UC- win/Road可以说是非常易于使用,因此是制作轻松但功能强大的只能声音设计软件,教授述说道。

另一方面,教授从专业的声音角度的观点,期待增加音质变化等声音的自由度。此外现在监测人的信息是一个很大的课题。例如,如果能监控情 绪,可以以此为基础创建适合的声音环境或振动环境。教授说道根据此类的检测构建五官环境是汽车相关企业应该发展的方向。

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大家围绕在消音室里的驾驶模拟器(对应于UC-win/Road生成的实验环境的模拟器)
执笔:池野隆
(Up&Coming '18 盛夏号刊载)



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