Measurements of directional properties of reverberant sound fields in rooms using a spherical microphone array

The directional variation of sound at a point has been studied in three rooms, using a measurement system described previously [J. Acoust. Soc. Am. 112, 1980?1991 (2002)]. The system uses a pair of 32-element spherical microphone arrays to obtain directional impulse responses in each of 60 steering directions, with an angular resolution of 28 degrees, covering all directions in the whole solid angle. Together, the array measurements span the frequency range from 300?3300 Hz. The angular distribution of incident sound energy is visualized on a three-dimensional plot, and quantified by computing the directional diffusion and the directional peak-to-average level difference (?anisotropy index?) of the sound field. The small-to-medium sized rooms had reverberation times of 360, 400, and 600 ms. Measurements were made for several source and receiver locations in each, and were analyzed over several time ranges (full decay time of room, late time decay, 2 ms windows throughout the decay). All measured sound fields were found to be highly directional; the distribution of arriving energy at a point greatly influenced by the early specular reflections. The directions and arrival times of these reflections were identifed from the measurements, giving excellent agreement with those expected from knowledge of the room geometry. It was observed that as time progressed, the sound fields initially exhibited increasing isotropy, followed by increasing anisotropy, due to nonuniform absorption in the rooms. The measurement system is capable of yielding detailed information about the reverberant sound field in a room, and is easily modified to be able to analyze ambient or time-varying fields.Dans cette \ue9tude, on a examin\ue9 la variation directionnelle du son \ue0 un point dans trois locaux, \ue0 l'aide d'un syst\ue8me de mesure que l'on a d\ue9j\ue0 d\ue9crit [J. Acoust. Soc. Am. 112, 1980?1991 (2002)]. \uc0 l'aide d'une paire de batteries de microphones sph\ue9riques \ue0 32 \ue9l\ue9ments, le syst\ue8me recueille des impulsions directionnelles de r\ue9ponse dans chacune des 60 directions d'orientation avec une r\ue9solution angulaire de 28 degr\ue9s. Toutes les directions dans l'angle total solide sont couvertes. L'ensemble des mesures des batteries s'\ue9tend sur la toute la gamme des fr\ue9quences, de 300 \ue0 3300 Hz. La distribution angulaire de l'\ue9nergie sonore incidente est repr\ue9sent\ue9e sur un sch\ue9ma \ue0 trois dimensions et quantifi\ue9e par le calcul de la diffusion directionnelle et de la diff\ue9rence directionnelle entre le niveau de cr\ueate et le niveau moyen (\uab l'indice d'anisotropie \ubb) du champ acoustique. Les locaux de petite taille ou de taille moyenne avaient des temps de r\ue9verb\ue9ration de 360, 400 et 600 ms. Dans chaque local, on a pris des mesures pour plusieurs emplacements et sources et des r\ue9cepteurs, et on les a analys\ue9s pour plusieurs gammes de temps (temps de d\ue9croissance compl\ue8te du local, d\ue9croissance tardive, fen\ueatres de 2 ms pendant toute la d\ue9croissance). On a constat\ue9 que tous les champs acoustiques mesur\ue9s \ue9taient hautement directionnels, et la distribution de l'\ue9nergie arrivant \ue0 un point \ue9tait grandement influenc\ue9e par les premi\ue8res r\ue9flexions sp\ue9culaires. Les mesures ont permis de pr\ue9ciser les directions et les temps d'arriv\ue9e de ces r\ue9flexions, qui correspondaient tr\ue8s bien aux valeurs auxquelles on s'attendait en raison de la g\ue9om\ue9trie du local. On a constat\ue9 qu'avec le temps, les champs acoustiques manifestaient d'abord une isotropie croissante, suivie par une anisotropie croissante en raison de l'absorption non uniforme dans les locaux. Le syst\ue8me de mesure peut fournir des donn\ue9es d\ue9taill\ue9es concernant le champ acoustique r\ue9verb\ue9rant dans un local, et on peut le modifier facilement pour analyser les champs ambiants ou variant dans le temps.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye