(57)【要約】      （修正有）【課題】アナログ音響信号およびディジタル音響信号に適用する高調波歪率測定法において聴取知覚される音質と計測される高調波歪率の間に隔たりのない方法を提供する。【解決手段】ハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を誘発する高調波成分を被計測信号から減算処理を行ない各種高調波歪率を計測する。従来の各種高調波歪率測定法上で歪率が高いにも関わらず‘音質が良い’と評価される各種Ｖｉｎｔａｇｅ機材や真空管機材、同軸スピーカー等をスペック上の優劣と聴取知覚される音質間ですり合わせを行なう。更に同高調波成分を被計測データへ加算処理を行なう事で通常環境で計測が困難な抵抗器やキャパシター等の超低歪率計測に重み付けを行ない科学的聴感補正が行なわれた通常レベル（電圧振幅）の歪率データとして計測する。従来の歪率計測理論とゴールデンイヤーの感性が一致可能な測定機材および音響信号の計測法を安価に提供する。【選択図】図３
2014077970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号の記録、伝送、増幅、再生の各過程において、ハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を誘発するに足りる遅延時間を音響信号の振幅関数として制御する事により得られる奇数次高調波群と偶数次高調波群や正弦位相高調波群と余弦位相高調波群等、２種類の高調波群を独立または、混合状態で音響信号に加減算する事により聴感雑音レベルを増加することなく音響機器や音響信号の弁別性能を向上させる高調波成分を生成し、この高調波成分より抽出したスペクトル情報を加減算する事により全高調波歪率を計測する測定技法。
【請求項２】
請求項１を適用する計測機器。
【請求項３】
音響信号の記録、伝送、増幅、再生の各過程において、ハース効果（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ）を誘発するに足りる遅延時間を音響信号の振幅関数として制御する事により得られる奇数次高調波群と偶数次高調波群や正弦位相高調波群と余弦位相高調波群等、２種類の高調波群を独立または、混合状態で音響信号に加減算する事により聴感雑音レベルを増加することなく音響機器や音響信号の弁別性能を向上させる高調波成分を生成し、この高調波成分より抽出したスペクトル情報を加減算する事により雑音歪率を計測する測定技法。
【請求項４】
請求２を適用する計測機器。
【請求項５】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、をディジタル信号処理（ＤＳＰ）によって実現するバイナリーコードを含むソフトウェアおよび媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はアナログ音響信号およびディジタル音響信号に適用する人の聴感に合致した各種高調波歪率測定法および装置に関するものであり、特に自動計測における‘良い音’と‘悪い音’の判定基準を各種音響理論より体系化するものである。
【背景技術】
【０００２】‘良い音’と‘悪い音’は個人の嗜好が大きく関わり、従来より理論的体系化は困難であるとされている。しかし自然音や楽音の様な複合音もしくは人の声の様に多種多様でありながら毎日の生活で必ず耳にする音の聴取実験では主として高調波歪率に着眼する形ではあるが‘良い音’と‘悪い音’の判定基準に傾向が確認されている。従って高調波歪率に着眼する形での‘良い音’と‘悪い音’の科学的策定が可能であると考えられる。【０００３】この科学的判定基準の組織的策定は１９７０年代に日本の研究者二階堂誠也によって初めて着手されている（非特許文献１参照）。この様に‘良い音’と‘悪い音’の判定基準は音源をある程度特定し、また高調波歪率に着眼する形に限れば特定傾向が確認され、また科学的研究も４０年以上の歴史が存在する。しかし現実の音響信号や各種音響機器の‘良い音’と‘悪い音’の判定は１００％熟練したゴールデンイヤーに委ねられている。【０００４】近年のハイスペック音響機器や音響メディアの登場により測定値上は人の知覚限を超えると思われる音響機器や音響メディアが各種登場している。特にＤＳＤに代表される１ビット音響機器群はＣＤ等の旧音響メディアに比較し価格差間の‘良い音’と‘悪い音’の差が少なく感じられる。しかし愛好者の嗜好によるものか、‘良い音’と‘悪い音’を考慮し聴取試験を行なう場合、その優れたスペックに比較し万人向けの音質とは言い難い。【０００５】この傾向はラウドスピーカーではより顕著に確認されている、６０年以上の販売実績を持つ米国ＡＬＴＥＣ社の同軸型スピーカー６０４は計測される歪率や周波数特性がＨＩＦＩボトムライン製品群に比較しても悪く、測定データからその高音質を知る事が極めて困難である。しかしその基本設計は世界中に拡がり現在でも最先端のラウドスピーカーにおいて踏襲されている事から、良い特性と良い音質が必ずしも一致しない事が理解出来る。【０００６】更に一部の愛好家のみが支持する‘銘機’と呼ばれるラウドスピーカーでは分割振動歪が大量に生じる同軸型スピーカーやフルレンジ型スピーカーの割合が比較的多く、計測データが優れたマルチウェイ・インラインタイプ・ラウドスピーカーが必ずしも高音質とイコールでは無い事が確認されている。【０００７】近年では超低歪率の計測が可能になり抵抗器やキャパシター等、電子部品の高調波歪率計測が一般化している。しかしそこで計測される部品の高調波歪率と音質が良いとされる‘銘柄’部品の計測データの間で相関がはっきりしていない。【０００８】非特許文献２は人の聴覚系がどのように聴覚マスキングを誘発するかを、純粋な医学的物理現象を参考に数学的に考察した論文である。【０００９】論文内解説は考察的内容であり結論に至っていない、しかし数学的考察から明らかな様に、論文内に記述された聴覚マスキング要素を純粋な物理現象により相殺可能であれば聴覚マスキング誘発時に聴取音の弁別性能を向上可能である事が理解出来る。【００１０】つまり蝸牛有毛細胞の検波特性は基音と遅延音が融合する状態において基音を弁別する為の‘取り込み窓’として機能する事が分かる、信号の複合状況により対称波形の周期が変動するものの人が知覚可能な空気振動は周期波形のみであるから、知覚可能な音響刺激は全てが対称波形に分解可能と結論出来る。【００１１】従って蝸牛有毛細胞の検波特性は聴取音の１／２周期を切り出す事で、基音が同じにもかかわらず各種信号の複合状況により対称波形の周期が変動する得意な周期波形から一定の基音を抽出する事を容易にする様働く事が理解出来る。【００１２】また論文内に解説される様に、この状況下では上記、蝸牛検波特性による聴取音の１／２周期マスクと聴ニューロンの遅延が影響する事で聴覚マスキングが生じるが、これはどちらかといえば知覚状況が特異であり、聴覚が発達した各種動物が類似な聴覚系を有する事実を考えれば、聴ニューロンの遅延特性を組み合わせる事で、より複雑な遅延音知覚下で聴覚が基音を弁別し易くする様、あえて聴ニューロンに遅延特性が表れていると考えられる（聴ニューロンに遅延特性が不要であれば、その補償系が発達するはずなので）。【００１３】以上の様に非特許文献２はハース効果の医学的側面解説と同内容であるがハース効果の医学的原典の入手が困難な事やハース効果原典を語る事その事自体が一部で‘タブー視’される事、さらに現状では類似内容の各種論文の多くが極めて難解であり、また人体実験のニュアンスが強い事から、あえて非特許文献２を参考文献とし、抽象的ながら解説を試みた。【００１４】特許文献１、特許文献２は電子工学的に高調波成分を制御し誘発されるハース効果により非特許文献２で示される聴覚マスキングを相殺する発明である。特異な知覚状況におけるＣＭＲ（共変調マスキング解除）として知られて来たが、これまでに人工的なＣＭＲ（共変調マスキング解除）の強制誘発技術は未開発であった。【００１５】また一見、この特異な知覚状況におけるＣＭＲ（共変調マスキング解除）は意味が無い様に思われるが‘音楽制作’の様な分野では楽曲の抑揚を作曲者の意図に合わせる為、各パートの音量や音質、残響等の特殊効果を演奏者やスタッフが操作する、しかしこの様な状況下であっても制作者や作曲者のほとんどはスコア上の全ての音が抑揚を伴いながらも聞こえる事を望む。【００１６】この状況は大きな矛盾であるが、この矛盾を科学的に改善する事が可能な現状で唯一の発明（２０１２年現在）が特許文献１、特許文献２である。【００１７】非特許文献３は特許文献１、特許文献２の科学的解説である。従来、前述の様に人工的なＣＭＲ（共変調マスキング解除）は不可能と考えられていた、しかしそれはＣＭＲ（共変調マスキング解除）と現実に知覚される音響現象の言語的相互変換が正確に行なわれていない為であり、非特許文献３は科学の場でそれを初めて示した文献である。論文内ではフラッターエコーによる知覚向上効果を例にハース効果による弁別性の向上が共変調マスキング解除と等価である事を示唆し、その電子的対策法を提示している。【００１８】本来のハース効果は空気振動（電力量）を対象に実験が行なわれ最大１０ｄＢの知覚向上が確認されたとしている。特許文献１、特許文献２は純電子的（電圧量）にハース効果を誘発する発明であり、この原理を従来の高調波歪率計測に用いる場合の知覚向上量は２０ｄＢ（１０倍）となる。これは電子部品の高調波歪率計測等、極低歪の計測データに対し１０倍の重み付けが可能な事を意味している。【００１９】従ってハース効果により得られる高調波歪を歪率計測時に加減算する事で、電子部品固有の歪や電子部品振動時に確認されるマイクロフォニック雑音等の機械系歪がなぜ音質に影響するのかと言った問題や、ディジタルオーディオにおけるタイムジッター等の時間軸系歪が微小値であるにも関わらず、なぜ‘良い音’に影響するのかと言った問題も聴感と高調波歪率の相関からより詳細に数値化する事が可能になる。
【特許文献１】特許第４４２７６７２号
【特許文献２】特開２００８−２１９８４４
【非特許文献１】日本音響学会誌２８（９），４８５−４９５，１９７２−０９−０１  二階堂  誠也  非直線ひずみの検知限ならびに測定法に関する考察
【非特許文献２】京都大学工学部  喜多  一  聴神経の時系列発火に基づく音調性認識のニューラルネットモデル
【非特許文献３】ＡＥＳ  Ｔｏｋｙｏ  Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ  ２００９  佐野  泰生  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｏｕｎｄ  Ｉｍｐｒｏｖｅ  Ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｉｓｃｒｉｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】本発明は日本国特許第４４２７６７２号で示されるハース効果により得られる高調波群を音響機器や音響信号の解析時に加減算処理する事で各種計測データとゴールデンイヤーによる聴感評価のすり合わせを行ない、人の聴感を電子機器により実現する新たな手法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】図２は一般的な歪率計の基本構成である、歪率計入力バッファ／較正用信号出力手段（７）、帯域除去フィルターおよびフィルターｆｃ同調手段（８）、較正用信号／帯域除去信号切り替え回路および検波、増幅手段（９）、各種メーター、映像信号変調回路等計測結果表示手段（１０）により被計測対象の高調波歪含有量を測定するものである。【００２２】この様な従来の計測法では真空管増幅器や同軸型ラウドスピーカー等が高歪率と計測される。またオーラルエキサイターを最良に調整し高調波加算を行なったコーラス音やギター音等の特定音源（オーラルエキサイターは全ての音源に効果を期待できない）も聴感上は歪が知覚されず‘良い音’と知覚されるが同様に従来の計測法では高歪率が計測される。【００２３】図３は本発明による歪率計の基本構成である。歪率計入力バッファ／較正用信号出力手段（７）、帯域除去フィルターおよびフィルターｆｃ同調手段（８）、較正用信号／帯域除去信号切り替え回路および検波、増幅手段（９）、ＥＳＳＥＮＣＥ高調波成分加減算手段（１１）、各種メーター、映像信号変調回路等計測結果表示手段（１０）により被計測対象の高調波歪含有量を測定するものである。【００２４】図２との相違点はＥＳＳＥＮＣＥ高調波成分加減算手段（１１）である。ＥＳＳＥＮＣＥとは特許第４４２７６７２号の英文解釈Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｕｐｅｒ  Ｓｏｎｉｃ  Ｅｎｈａｎｃｅ  ｗｉｔｈ  Ｎｏｉｓｅ  Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ  Ｅａｒ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒの頭文字略称で、２００９年度のＡＥＳ東京コンベンション中で同様の表現を用いた事から略語として使用している。【００２５】図１は特許第４４２７６７２号中の実施例から派生した実働回路である。バッファ／位相反転１回路（１）、位相反転２回路（２）、ＥＳＳＥＮＣＥ高調波加減算回路（６）の各種リニア増幅系の他、基本高調波を生成するスペクトル制御および高調波発生１回路（３）、スペクトル制御および高調波発生１回路（３）と入力信号の非対称差動演算／高調波発生２および可聴限高周波濾過回路（４）、ＥＳＳＥＮＣＥ高調波加減算極性調整ボリューム（５）により‘良い音’の為に重要なＣＭＲ（共変調マスキング解除）を誘発する高調波成分に対し重み付けを行なう。なおスペクトル制御および高調波発生１回路（３）内のトリマーはＣＭＲ（共変調マスキング解除）を誘発する為に必要な高調波成分の移相開始閾値を設定するものでＤＳＰ利用時は自動適応動作が望ましいが実働回路では各種測定状況に応じ計測値が最低値を示す様設定している。
【発明の効果】
【００２６】本発明により人の知覚に合致した高調波歪率計測が可能となった。前述の様に、ロビンソンのラウドネスカーブに代表される振幅と周波数特性に関わる旧式の聴感補正値と並び、計測される高調波歪への科学的な重み付けが可能になった。更に本技術の確立はスピーカー設計者の一部が古くから力説する‘音場内での一様なパワースペクトル放射’の重要性が、ハース効果を誘発する高調波歪の放射により実現可能な事を物理的、心理学的、医学的等、多方面から同時に提示する事を可能にし、また同様の結論へ電子工学がアプローチ可能な事を実働回路の提示により証明した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】デリケートな適応動作にはＤＳＰが最適であるが計測対象が高調波歪であり帯域幅を出来る限り広く取りたい事や、セミ・オート計測装置の様に計測法をユーザーに指定する事で計測点ごとにパラメーター操作が可能であれば、コスト、保守性共に演算増幅器で構成したアナログ回路が最適である。
【実施例】
【００２８】図３が本発明利用による歪率計への実施例である。なおＣＣＩＲ、ＩＨＦ等各種規格や全高調波歪率と雑音歪率等計測法の違いは本発明の本質に影響しない為、割愛する。【００２９】また図３を全自動化する方法は従来の自動歪率計の構成法と同様に帯域除去フィルターをアナログＰＬＬ等で自動同調させる事と図１回路内の２つのトリマーを同様の手法で自動同調化する事で実現可能である。【００３０】以下は各部の構成と解説である。歪率計入力バッファ／較正用信号出力手段（７）は、計測器として必要な入力バッファの他、専用信号源出力を較正用信号／帯域除去信号切り替え回路および検波、増幅手段（９）へ直結する事で各種メーター、映像信号変調回路等計測結果表示手段（１０）を構成するＣＡＬ（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）機能である。【００３１】帯域除去フィルターおよびフィルターｆｃ同調手段（８）は入力スペクトルと等しいバンド幅へ手動または自動同調し入力信号のみを除去する選択性帯域除去手段である。ＥＳＳＥＮＣＥ高調波成分加減算手段（１１）は各種メーター、映像信号変調回路等計測結果表示手段（１０）により表示される値が最低値を示す様、２か所の内部トリムを手動または自動調整する同調手段で、従来‘良い歪’とされながらも計測上捉える事が困難であり、ゆえに高歪率の要因とされたＣＭＲ（共変調マスキング解除）を誘発する高調波成分の加減算手段である。各種メーター、映像信号変調回路等計測結果表示手段（１０）はＣＡＬ（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）信号もしくは被計測信号を各種メーター駆動信号や、映像信号変調用信号へ変換し所定の表示手段に所定の数値を表示するものである。
【産業上の利用可能性】
【００３２】アクティブノイズキャンセリング技術へ本技術を利用する事で人の精神に影響を与える不快音のみを減衰させる事、もしくは雑音そのものの聞こえ方を変化させる事で聴感上心地よく雑音を感じさせる（例えばスポーツカーのエンジン音等）等、人に優しい音環境を効率よく実現可能であり、携帯音楽装置の音漏れ対策等の他、高速鉄道の風切音対策、各種飛行機のエンジン音対策に適用可能と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】ＥＳＳＥＮＣＥ高調波加減算回路例である。
【図２】一般的な高調波歪率計の構成例ブロック図である。
【図３】本発明による高調波歪率計の構成例ブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】  １      バッファ／位相反転１回路
２      位相反転２回路
３      スペクトル制御および高調波発生１回路
４      差動演算、高調波発生２および可聴限高周波濾過回路
５      ＥＳＳＥＮＣＥ高調波バランス調整ボリューム
６      ＥＳＳＥＮＣＥ高調波加減算回路
７      歪率計入力バッファ回路、較正用信号出力回路ブロック図表記
８      帯域除去フィルターおよびフィルターｆｃ同調回路ブロック図表記
９      較正用信号／帯域除去信号切り替え回路および検波、増幅回路ブロック図表記
１０      各種メーター、映像信号変調回路等表示手段ブロック図表記
１１      ＥＳＳＥＮＣＥ高調波成分加減算手段ブロック図表記
【図１】
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【図２】
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【図３】
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