シリコンコンサートホールの計算精度に関する検討 : 2次元の場合

概要

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本論文では、ディジタルホイヘンスモデル(DHM)法による音場シミュレーション手法をFPGA上に実装している。DHM法は、波動伝搬をホイヘンスの原理に基づいてパルスの散乱として表現する時間領域音場解析手法の1つである。本論文では、32ビット固定小数点演算によりDHM法の演算を行う。固定小数点演算では、オーバーフローやアンダーフローの誤差がしばしば問題となる。これらの誤差を軽減するために2つの処理を提案する。1つは符号ビット訂正処理で、もう1つは振幅のクリップ処理である。2次元場についていつくかの数値実験を行う。その結果、符号ビット訂正処理を用いれば回路面積を増加させることなく、実用的にエラー処理が行えることが示された。In this paper, the sound field simulation by the digital Huygens' model (DHM) method is implemented in the Field Programmable Gate Array (FPGA) device. The DHM method is one of the time domain numerical methods for the wave propagation in which propagation and scattering of waves are simulated as the sequences of impulses scattering as Huygens' principle states. In this paper, the DHM method is calculated by 32bit fixed point arithmetic. In the fixed point arithmetic calculation, errors caused by the overflow or the underflow sometimes occurs. To reduce these errors two correction methods are considered; one is the sign bit error detection and correction, and the other is the amplitude clipping correction. Some numerical experiments are made for the two dimensional sound field. It is shown that the errors caused by the overflow is practically reduced by the sign bit error detection and correction without increase of the circuit area.

シリコンコンサートホールの計算精度に関する検討 : 2次元の場合

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