(57)【要約】【課題】機械の筐体や周辺構造物による吸音、反射、残響等による特性の変化を補正することにより、機械騒音に含まれる衝撃音の発生原因を短時間で、かつ正確に音源を同定できる。【解決手段】伝達関数作成部１１は、伝達特性測定部１０により機械内部から発せられた基準音を機械外部にて測定された結果に基づいて機械内部から外部へ伝達される音の伝達特性関数を得る。伝達関数補正部５は、機械から外部に発せられる音を収音する収音部１から出力された音響信号を伝達特性関数に基づき補正する。判別判断部８は、距離計算部７により計算された補正音響信号と基準空間との距離と予め登録された音源別の音に基づいて音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音手段と、
前記機械から発せられる音の伝達特性を予め測定しておき、その伝達特性に基づいて前記収音手段から出力される音響信号を補正する信号補正手段と、
予め登録された音源別の音に基づいて前記信号補正手段が補正した音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断手段と、
を有することを特徴とする音源判別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の音源判別装置において、
前記信号補正手段は、
前記機械の内部から発せられた基準音を前記機械の外部にて測定する基準音測定部と、
前記基準音測定部による測定結果に基づいて前記機械の内部から外部へ伝達される音の伝達特性関数を得る伝達関数作成部と、
前記伝達関数作成部が得た伝達特性関数に基づいて前記収音手段から出力される音響信号を補正する伝達関数補正部と、
を有することを特徴とする音源判別装置。
【請求項３】
請求項２に記載の音源判別装置において、
前記伝達関数補正部は、補正対象とする音響信号と予め登録された類似音源との収音条件の違いを差分として捉え、この差分に基づき補正を行うことを特徴とする音源判別装置。
【請求項４】
請求項２に記載の音源判別装置において、
前記伝達関数補正部により伝達関数補正された音響信号を演算用波形に変換する演算波形変換手段と、
前記演算波形変換手段から出力された演算用波形と、予め登録された音源別の基準空間との距離を計算する距離計算手段と、
を有し、
前記衝撃音判断手段は、前記距離計算手段が求めた距離と、予め決められている基準値とを比較することにより衝撃音の音源を判別することを特徴とする音源判別装置。
【請求項５】
請求項１に記載の音源判別装置において、
予め登録された音源別の音として、人工的に生成した類似音源を用いることを特徴とする音源判別装置。
【請求項６】
請求項１に記載の音源判別装置において、
前記信号補正手段は、前記収音手段から出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正処理部を有することを特徴とする音源判別装置。
【請求項７】
機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音手段と、
検出対象とする衝撃音を収音するときの伝達特性と略同等の伝達特性を有する環境で音源別の音を収音する基準音収音手段と、
前記基準音収音手段が収音した音源別の音を基準音源として前記収音手段から出力される音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断手段と、
を有することを特徴とする音源判別装置。
【請求項８】
請求項７に記載の音源判別装置において、
前記機械の内部に取り付けられ、基準音源となる音源別の音を発する音発生手段を有することを特徴とする音源判別装置。
【請求項９】
請求項７に記載の音源判別装置において、
前記収音手段から出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正処理手段を有することを特徴とする音源判別装置。
【請求項１０】
機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音ステップと、
前記機械から発せられる音の伝達特性を予め測定しておき、その伝達特性に基づいて前記収音ステップから出力される音響信号を補正する信号補正ステップと、
予め登録された音源別の音に基づいて前記信号補正ステップが補正した音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断ステップと、
を有することを特徴とする音源判別方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の音源判別方法において、
前記信号補正ステップは、前記機械の内部から発せられた基準音を前記機械の外部にて測定した結果に基づき得られた前記機械の内部から外部へ伝達される音の伝達特性関数に基づいて前記収音ステップから出力される音響信号を補正する伝達関数補正ステップを有することを特徴とする音源判別方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の音源判別方法において、
前記伝達関数補正ステップは、補正対象とする音響信号と予め登録された類似音源との収音条件の違いを差分として捉え、この差分に基づき補正を行うことを特徴とする音源判別方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の音源判別方法において、
前記伝達関数補正ステップにより伝達関数補正された音響信号を演算用波形に変換する演算波形変換ステップと、
前記演算波形変換ステップから出力された演算用波形と、予め登録された音源別の基準空間との距離を計算する距離計算ステップと、
を有し、
前記衝撃音判断ステップは、前記距離計算ステップが求めた距離と、予め決められている基準値とを比較することにより衝撃音の音源を判別することを特徴とする音源判別方法。
【請求項１４】
請求項１０に記載の音源判別方法において、
予め登録された音源別の音として、人工的に生成した類似音源を用いることを特徴とする音源判別方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の音源判別方法において、
前記収音ステップから出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正ステップを有することを特徴とする音源判別方法。
【請求項１６】
機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音ステップと、
検出対象とする衝撃音を収音するときの伝達特性と略同等の伝達特性を有する環境で音源別の音を収音する基準音収音ステップと、
前記基準音収音ステップが収音した音源別の音を基準音源として前記収音ステップから出力される音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断ステップと、
を有することを特徴とする音源判別方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の音源判別方法において、
前記収音ステップは、前記機械の内部に取り付けられ、基準音源となる音源別の音を収音することを特徴とする音源判別方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の音源判別方法において、
前記収音ステップから出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正ステップを有することを特徴とする音源判別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は機械から放射される騒音、特に複写機やプリンタなどのオフィス機器から発生する騒音に含まれる衝撃音の発生原因を推定して判別する音源判別装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、オフィスにおける快適性あるいは知的生産性の向上を支援するためにオフィス環境の向上が求められている。この動きを受けて、複写機あるいはプリンタ等のオフィス機器はその騒音を低減することが求められている。
【０００３】
図７は、一般的な電子写真式のプリンタが稼動中に発生する騒音の時間波形を示した図である。ここで、矢印で示した部分は、衝撃音と呼ばれる、短時間に高い音圧レベルの変動を示す音が発生している。このような音は部品同士の衝突、用紙と部品との衝突などにより生じるもので、例えばソレノイドや用紙走行中の用紙位置合わせ部などで発生する。
【０００４】
一般的に衝撃音は、高い音圧変動を示すことから人が認知しやすく、驚愕効果もある。そこで、機械の開発者は衝撃音を低減するための活動を行うが、特に複写機やプリンタなどのオフィス機器においては衝撃音の発生原因を確定することは非常に難しい。これは、複写機やプリンタなどの機械騒音は様々な音源が様々なタイミングで稼動するという特徴をもつためである。機械から発生する定常音あるいは衝撃音の音源を同定する方法には、音響インテンシティなどにより測定する方法、あるいは音源の可能性がある部品の動作タイミングを調べる、もしくは動作をオフして衝撃音がなくなるか確認する方法、あるいは音源の可能性がある部品に衝撃を吸収する材料を貼りつけたり衝突速度を下げることで衝撃音が低下するか確認する方法、あるいは周波数スペクトル解析等により特徴量を調べて音源を同定する方法がある。
【０００５】
しかしながら、複写機やプリンタなどは小型化されており、各部品が非常に近い位置に収められている。このため、音響インテンシティなどの測定方法で部品を特定するには空間分解能が不足している。一方、複写機やプリンタなどは高速化されており、各部品がほぼ同時に駆動する。このため、部品の動作タイミングを調べる方法で部品を特定するには時間分解能が不足している。よって現状では音源の可能性がある部品に衝撃を吸収する材料を貼りつけたり衝突速度を下げることで衝撃音が低下するか確認する方法が採られている。このような発生原因の同定方法では、最終的な目標である衝撃音を低減するまでに時間を要することになり、同定されないで衝撃音が残ることもあり得る。
【０００６】
近年、音源の特徴が音響信号に現れるという性質を生かして判別を行う提案が複数の分野でなされている。例えば、特開２００１−２８９８２８号公報には、木材の打撃音からヤング率を求めて木材の等級を判別する装置が開示されている。また、特開２００１−３１１７２４号公報には、コンクリートの打撃音から健全度を判定する装置が開示されている。このように、特定の対象に限る場合には、音源に近接して雑音の少ない情報から音源そのものの詳細な情報を音から引き出すことができる。
【０００７】
しかし、機械騒音、とりわけ音源の種類が多様な複写機やプリンタなどを対象とした場合には、場所が特定されていない音源に近接して収音することは不可能である。音源近傍に他の構造物が配置されて、かつ筐体で囲まれていることから、反射、残響、吸音が起こり、時間、周波数ともに波形が変化してしまい、音を直接取り出すことができない。音の大きさ等から場所が概略特定されたとしても、かつ筐体を外したとしても、近傍の構造物配置は避けられない。複数種類の類似音源から音源を識別する試みとしては、特開２０００−２７５０９６号公報に、複数のサブバンドのパワースペクトル分布を演算して、主に交通騒音に含まれる衝撃音の音源種別を同定する装置が開示されている。しかし、この従来技術においては、大型車の荷台の音や空き缶をタイヤで踏みつける音等と事故音を識別する交通騒音を念頭に置いているため、周辺に音源の波形を大きく変えるような構造物が多数存在する場合を考慮していない。機械騒音、とりわけ音源の種類が多様な複写機やプリンタなどを対象とした場合に起こる周波数波形変化は、全ての周波数で、しかも筐体の遮音性、周辺構造物の種類や量によっても変化する。複数のサブバンドに着目しても、機械騒音の音源を正確には推定できない。一方、音源の時間波形、周波数解析の特徴量を複数種類の原因別基準空間上の距離で表し、原因を識別する音源分析装置が提案されている。しかしながら、この技術によっても基準空間データを採取した条件と異なる条件下で採取した音の変化は全く考慮されていない。具体的には基準空間は通常の部屋や半無響室で採取した音、識別対象は筐体・周辺構造物のある状態を通過してくる音であり、機械内部から機械外部への伝達特性が入っている。伝達特性の分、判別対象音の特性が変わった状態で基準と比較することになり、このように筐体・周辺構造物による音の変化がある場合には判別率が低下するという課題があった。
【０００８】
本発明は以上のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、機械の筐体や周辺構造物による吸音、反射、残響等による特性の変化を補正することにより、機械騒音に含まれる衝撃音の発生原因を短時間で、かつ正確に音源を同定できる音源判別装置および音源判別方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】
以上のような目的を達成するために、本発明に係る音源判別装置は、機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音手段と、前記機械から発せられる音の伝達特性を予め測定しておき、その伝達特性に基づいて前記収音手段から出力される音響信号を補正する信号補正手段と、予め登録された音源別の音に基づいて前記信号補正手段が補正した音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また、前記信号補正手段は、前記機械の内部から発せられた基準音を前記機械の外部にて測定する基準音測定部と、前記基準音測定部による測定結果に基づいて前記機械の内部から外部へ伝達される音の伝達特性関数を得る伝達関数作成部と、前記伝達関数作成部が得た伝達特性関数に基づいて前記収音手段から出力される音響信号を補正する伝達関数補正部とを有することを特徴とする。
【００１１】
更に、前記伝達関数補正部は、補正対象とする音響信号と予め登録された類似音源との収音条件の違いを差分として捉え、この差分に基づき補正を行うことを特徴とする。
【００１２】
また、前記伝達関数補正部により伝達関数補正された音響信号を演算用波形を変換する演算波形変換手段と、前記演算波形変換手段から出力された演算用波形と、予め登録された音源別の基準空間との距離を計算する距離計算手段とを有し、前記衝撃音判断手段は、前記距離計算手段が求めた距離と、予め決められている基準値とを比較することにより衝撃音の音源を判別することを特徴とする。
【００１３】
また、予め登録された音源別の音として、人工的に生成した類似音源を用いることを特徴とする。
【００１４】
また、前記信号補正手段は、前記収音手段から出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正処理部を有することを特徴とする。
【００１５】
また、他の発明に係る音源判別装置は、機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音手段と、検出対象とする衝撃音を収音するときの伝達特性と略同等の伝達特性を有する環境で音源別の音を収音する基準音収音手段と、前記基準音収音手段が収音した音源別の音を基準音源として前記収音手段から出力される音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、前記機械の内部に取り付けられ、基準音源となる音源別の音を発する音発生手段を有することを特徴とする。
【００１７】
また、前記収音手段から出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正処理手段を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る音源判別方法は、機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音ステップと、前記機械から発せられる音の伝達特性を予め測定しておき、その伝達特性に基づいて前記収音ステップから出力される音響信号を補正する信号補正ステップと、予め登録された音源別の音に基づいて前記信号補正ステップが補正した音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断ステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
また、前記信号補正ステップは、前記機械の内部から発せられた基準音を前記機械の外部にて測定した結果に基づき得られた前記機械の内部から外部へ伝達される音の伝達特性関数に基づいて前記収音ステップから出力される音響信号を補正する伝達関数補正ステップを有することを特徴とする。
【００２０】
また、前記伝達関数補正ステップは、補正対象とする音響信号と予め登録された類似音源との収音条件の違いを差分として捉え、この差分に基づき補正を行うことを特徴とする。
【００２１】
また、前記伝達関数補正ステップにより伝達関数補正された音響信号を演算用波形を変換する演算波形変換ステップと、前記演算波形変換ステップから出力された演算用波形と、予め登録された音源別の基準空間との距離を計算する距離計算ステップとを有し、前記衝撃音判断ステップは、前記距離計算ステップが求めた距離と、予め決められている基準値とを比較することにより衝撃音の音源を判別することを特徴とする。
【００２２】
また、予め登録された音源別の音として、人工的に生成した類似音源を用いることを特徴とする。
【００２３】
また、前記収音ステップから出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正ステップを有することを特徴とする。
【００２４】
また、他の発明に係る音源判別方法は、機械から外部に発せられる音を収音し、音響信号に変換して出力する収音ステップと、検出対象とする衝撃音を収音するときの伝達特性と略同等の伝達特性を有する環境で音源別の音を収音する基準音収音ステップと、前記基準音収音ステップが収音した音源別の音を基準音源として前記収音ステップから出力される音響信号に含まれる衝撃音の音源を判断する衝撃音判断ステップとを有することを特徴とする。
【００２５】
また、前記収音ステップは、前記機械の内部に取り付けられ、基準音源となる音源別の音を収音することを特徴とする。
【００２６】
また、前記収音ステップから出力される音響信号に聴感補正処理を行う聴感補正ステップを有することを特徴とする。
【００２７】
以上の構成において、伝達関数の測定方法としては、例えばホワイトノイズやインパルス音を用いて測定すると判別に有効である。
【００２８】
伝達関数補正の方法としては、例えば判別判断する音響信号と登録された音の収音条件の違いを、ホワイトノイズを機械内部で発生させて機械外部で観察した波形の、各周波数成分のパワースペクトルの近似直線の傾きから差分として捉え、この差分を概略計算するなどが簡便な方法として挙げられる。
【００２９】
また、伝達関数補正の作成方法としては、機械毎に伝達特性を測定して、伝達特性を補正するような関数を作成する方法や、例えばある複写速度の全ての機械を代表してひとつの伝達特性で表わして、その伝達特性を補正するような関数を作成する方法が挙げられる。
【００３０】
音源別の音としては、例えば判別対象である音源を単独で駆動して音を収音してもよいし、類似音源を用いても良い。
【００３１】
衝撃音の音源を判断する方法としては、音響信号をデジタル信号に変換して離散値として取り扱い、基準との空間距離を計算すると判断基準が明確になる。望ましくはマハラノビスの距離を用いると、変数間の相関状態を含めて総合的に判断できる。例えば、立ちあがり部の時間音圧波形をそのまま用いて、基準となる類似音源群との距離を計算し、各群間の距離を比較して最小となる群に属すると判断する方法が挙げられる。複写機あるいはプリンタで発生する衝撃音において、望ましくはパワースペクトルの比を演算に加えると判別に有効である。
【００３２】
さらに前記音響信号に一般的な聴感補正フィルタであるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ特性フィルタを用いて補正した後、望ましくは人の聴感に近いといわれている一般的な騒音計で用いられるＡ特性フィルタを用いて補正した後、特徴量を演算するとさらに判別に有効である。
【００３３】
更に、本発明の音源判別装置は、前記関数補正を行う代わりに、基準となる音源は判別対象の機械騒音を収音する伝達特性と略同等の伝達特性を有する環境で収音するという方法も考えられる。この場合筐体・周辺構造物による伝達関数補正の情報は再生された音の中に明確な数値ではない情報として取り込まれることになる。望ましくは基準となる音源を機械内部に取り付けた音発生装置から発生した音とする。
【００３４】
音発生装置としては、例えば単体でソレノイドを駆動する方法が挙げられる。複写機あるいはプリンタで発生する衝撃音において、望ましくは再生用スピーカを用いて金属の支持条件を変えたり、用紙の大きさを変えたりした複数の条件の音を再生する、さらには再生部の位置を機械内部で複数変えて、基準空間を更新するとより正確な判別が行える。
【００３５】
このような音源判別装置および音源判別方法によれば、衝撃音の発生原因を短時間で、かつ正確に音源を推定して判別することが可能になる。
【００３６】
筐体で覆われ、かつ音源周辺に構造物が複数存在する機械内において、発生した音は筐体・周辺構造物による反射、吸音、残響により、周波数特性・時間エンベロープが変わる。特に複写機・プリンタといった低騒音対策を行なっている機械では吸音材の使用等により、高周波成分が数ｄＢ〜数十ｄＢ低減する。プラスチック球による金属片打撃音を例にとり説明する。筐体・周辺構造物のない状態で発生した衝撃音は、最大振幅になるまではプラスチック球による金属片へのエネルギーの移動と金属片の強制加振が起きている。最大振幅以降は金属片がその支持材を含めた状態で振動が減衰していく。金属片打撃音では支持条件によらず、数ＫＨｚの周波数成分を多く含み、打撃直後に最大値を示す波形が観察される。しかし、筐体・周辺構造物による反射・吸音・残響があると、近傍で反射した音が発生直後に重畳し、最大値が打撃直後とはならないという時間波形の変化が見られる。さらに吸音により数ＫＨｚの周波数成分は減衰してしまうという周波数波形の変化がある。周波数成分の解析を行うと、金属片打撃音と判別できずに、これより高周波成分の少ない例えばプラスチック片打撃音や用紙音と誤判別してしまう。しかし、筐体・周辺構造物による反射、吸音、残響を、ホワイトノイズ、インパルス、バンドノイズを用いて伝達特性を測定して元波形を推定することにより、正確な判別が行える。筐体・周辺構造物による反射、吸音、残響は判別対象機械の特性を測定してもよい。複写機やプリンタでは例えば複写速度毎に概略ひとつの特性として扱ってもよい。これは、低速や白黒印刷のプリンタ等の機械は構造物が少ない等により異なる機械でも概略同じとみなせる場合があるからである。
【００３７】
一般に、伝達特性を測定して逆特性を計算して元音を予測する方法では狭帯域ピークの測定・逆特性作成に誤差が入る場合が多く見うけられる。特に、複写機やプリンタ等の機械では、部屋の特性等により狭帯域ピークが正確に測定できないことがある。狭帯域ピーク付近では、その逆特性を忠実に作ろうとするほど、狭帯域ピークに測定誤差がある場合はその誤差を拡大してしまう。しかし、衝撃音では継続時間が短いために、詳細な周波数解析を行わなくてもよく、よって詳細な補正を必要としないので誤差が入りにくい。
【００３８】
音発生装置による基準空間の更新では、ソレノイド等を用いても金属の衝突条件は大きく変更できず、例えばＡ４長手方向の用紙を衝突させた音を発生させる装置等全ての音発生装置が想定している筐体・周辺構造物内に寸法が収まらず、所望の基準空間が正しくできないという問題点がある。音発生装置として再生用スピーカを用いると、基準空間として音の種類や詳細な発生条件が変更可能となり、複写機やプリンタといった多種多様な音源を持つ機械騒音の音源同定に有利になる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４０】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る音源判別装置の実施の形態１を示したブロック構成図である。基準空間と判別対象の間で筐体・周辺構造物による音の変化がある場合に、この問題を回避するためには、（１）筐体・周辺構造物による変化分を把握して補正する、（２）基準空間そのものを筐体・周辺構造物のある状態で採取する、のいずれか一方が必要になる。本実施の形態は前者（１）に該当し、後述する実施の形態２は後者（２）に該当する。
【００４１】
図１に示した音源判別装置は、収音部１、アナログ／デジタル変換器２、データ記憶部３、聴感補正処理部４、伝達関数補正部５、演算波形変換部６、距離計算部７、判別判断部８、演算結果表示部９、伝達特性測定部１０及び伝達関数作成部１１から構成される。
【００４２】
収音部１は、複写機あるいはプリンタなどの機械から発生する機械騒音を収音して電気信号に変換する。収音部１はマイクロホンで実現する。収音部１のアナログ信号出力は、アナログ／デジタル変換器２に入力されて、デジタル信号に変換される。アナログ／デジタル変換器２としては、例えばＤＡＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｕｄｉｏ　Ｔａｐｅ）レコーダなどを用いる。アナログ／デジタル変換器２のデジタル信号出力は、データ記憶部３に入力されて一時的に記憶される。データ記憶部３としては、例えばパーソナルコンピュータのハードディスク装置などを用いる。聴感補正処理部４は、例えば一般的な騒音計で用いられる聴感補正フィルタであるＡ特性フィルタなどを備えている。そして、デジタル信号あるいはＡ特性フィルタ補正した信号は伝達関数補正部５によって複数の特徴量が演算される。伝達特性測定部１０は、機械の内部から発せられた基準音を機械の外部にて測定する。伝達特性測定部１０は、例えばホワイトノイズを基準音として録音したＤＡＴを再生するＤＡＴ再生装置と、アンプと機械内部に設置したスピーカ、および機械外部のマイク、およびその出力を解析する手段等で構成される。伝達関数作成部１１は、伝達特性測定部１０による測定結果に基づいて機械の内部から外部へ伝達される音の伝達特性関数を得る。伝達関数作成部１１は、例えば伝達特性測定部１０で得られたマイク出力のＦＦＴ解析結果から、特定バンド（例えば、図２のｂ１におけるｄｂ１）を基準にその差分を計算して機械内部からの伝達関数を計算するパーソナルコンピュータ等がある。以下に伝達関数補正部５の例を示す。
【００４３】
収音部１から出力された音響信号は、アナログ／デジタル変換器２によりデジタル信号に変換されるが、例えば１秒間に４８０００点サンプリングされたデジタル信号のうち、衝撃音を含む音響信号が０．２秒間程度切り出されて、Ａ特性補正を行った音波形が伝達関数補正部５に入力される。衝撃音の判別対象範囲を最大振幅値を中心として、３２点（時間長は（１／４８０００）×３２秒間である）を再度切り出す。切り出された音響信号を図３に示す。この時間間隔の平均値を演算した結果をパーソナルコンピュータ上のメモリに保持する。切り出された３２点の波形を高速フーリエ変換により周波数分析を行った結果、元のデータが３２点であるため、周波数分解能は１５００Ｈｚとなる。
【００４４】
ＤＡＴに録音したホワイトノイズを再生するＤＡＴ再生装置と機械内部に設置したスピーカとをアンプに接続して、スピーカからの出力音を一分間機械外部のマイクで収音し、その出力をアナログ／デジタル変換した後、パーソナルコンピュータ上で解析する。一分間の平均として、図２に示される特性が得られる。これが機械内部で発生した音が機械外部へ放射したときの伝達特性である。ここで、例えば２番目のバンド（例えば、図２のｂ１）のデシベルｄｂ１を基準に、任意のバンド（例えば、７番目のバンドｂ２）のデシベルｄｂ２との差分を補正すべき伝達関数としてデータテーブルとして保持する。伝達関数補正部５は、基準音でありまた人工的に生成した類似音源でもあるホワイトノイズと、音響信号との収音条件の違いを差分として捉え、この差分に基づき音響信号の補正を行う。
【００４５】
伝達関数補正部５が先に分析した３２点の周波数データに補正すべき伝達関数を加えることによって音響信号を補正した後、距離計算部７は、基準空間との距離を計算する。本実施の形態における基準空間は、筐体・周辺構造物のない状態で収音されたプラスチック球による金属片打撃音１００音を用いる。１秒間に４８０００点サンプリングされたデジタル信号のうち、最大振幅値を中心として、３２点切り出された音響信号を高速フーリエ変換により周波数分析を行った結果、１６データが１００音分得られる。これをマハラノビス空間展開により、各データ間の相関を調べて基準空間とする。判別対象はこの基準空間からの距離を計算する。
【００４６】
距離計算部７で計算された距離は判別判断部８へ入力される。判別判断部８としてはパーソナルコンピュータ上で過去に蓄積された値と比較演算する数値解析装置等がある。プラスチック球による金属片打撃音を基準空間にした、伝達特性を補正しない金属片打撃音１００音・プラスチック片打撃音１００音の距離を図４に示す。基準空間に対する金属片打撃音１００音及びプラスチック片打撃音１００音の各距離の分布状態から、明らかにこの２種類の音は判別できる。
【００４７】
また、図５に機械の筐体付近で発生したプラスチック球による金属片打撃音・機械の中心部分で発生したプラスチック球による金属片打撃音をそれぞれ伝達関数による補正をした場合としない場合の処理結果を示す。音が発生した機械の位置によらず、機械外部への伝達特性を考慮したほうが、金属片打撃音群に近い距離を示す。プラスチック打撃音における距離の最小値（図５における一点鎖線）より小さい音を金属片打撃音であると判別するという判断基準にした場合、特に機械中心で発生した金属片打撃音は、明らかに金属片打撃音と正確に判別可能になる。演算結果表示部９としてはパーソナルコンピュータ上で結果を画面に表示する等がある。
【００４８】
本実施の形態によれば、機械騒音に含まれる各種の衝撃音について、筐体・周辺構造物による機械内部から外部への音の変化分を把握し、その変化分に基づき収音した音を補正することによって伝達特性を考慮するようにしたので、その発生原因を短時間でかつ正確に推定して判別することができる。
【００４９】
実施の形態２．
図６は、本発明に係る音源判別装置の実施の形態２を示した構成図である。なお、実施の形態１と同じ構成要素には同じ符号を付け説明を省略する。本実施の形態では、機械外部への伝達関数補正を行う代わりに、機械内部に設置されたスピーカから金属片打撃音等を再生して、機械外部にてマイクで収音し、これを基準空間として、金属片打撃音の機械内部での変化度合いを数値でなく、基準空間自体に取り込むようにしたことを特徴としている。このため、実施の形態１における伝達特性測定部１０及び伝達関数作成部１１の代わりに、検出対象とする衝撃音を収音するときの伝達特性と略同等の伝達特性を有する環境で音源別の音を収音するために再生音収音部１２及び基準データ更新部１３を設けた。なお、本実施の形態１においては、伝達関数に基づく補正を行わないため伝達関数補正部は不要となる。
【００５０】
本実施の形態では、前述したように機械内部に設置されたスピーカから基準音源となる音源別の音として金属片打撃音等を再生する。そして、再生音収音部１２により機械外部にてマイクで収音し、これを基準空間として金属片打撃音の機械内部での変化度合いを基準空間自体に取り込むようにしている。基準データ更新部１３は、再生音収音部１２により収音された音を基準空間とするよう逐次更新している。なお、収音の際に機械内部でスピーカの位置を変更させて収音することも有効である。
【００５１】
一方、基準空間データとして、全てが機械内部で発生した音ではなく、一部に音発生装置を機械の筐体外部に設置して収音した音が入っていたとしても判別は可能である。ただし、他の原因の音との判別距離を大きくするためには５割以上を機械内部で発生した音が占めるようにすることが望ましい。なお、これ以外の構成及び作用は、実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００５２】
本実施の形態によれば、実際に筐体・周辺構造物のある状態で採取した音そのものを基準空間とし、その基準空間基づき機械騒音に含まれる各種の衝撃音を判別するようにしたので、その発生原因を短時間でかつ正確に推定して判別することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の音源判別装置および音源判別方法によれば、機械騒音に含まれる各種の衝撃音について、筐体・周辺構造物による機械内部から外部への伝達特性を考慮することで、その発生原因を短時間でかつ正確に推定して判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る音源判別装置の実施の形態１を示したブロック構成図である。
【図２】実施の形態１において機械の内部からの伝達関数の求め方の例を示した概念図である。
【図３】実施の形態１における衝撃音の最大値付近を示す概念図である。
【図４】プラスチック球による金属片打撃音を基準空間にして、伝達関数を補正しないプラスチック球による金属片打撃音及びプラスチック球によるプラスチック片打撃音の各距離を示した概念図である。
【図５】実施の形態１においてプラスチック球による金属片打撃音を基準空間にして、伝達関数を補正したプラスチック球による金属片打撃音の判別を行った結果を示す概念図である。
【図６】本発明に係る音源判別装置の実施の形態２を示したブロック構成図である。
【図７】代表的なプリンタの稼働中に観測される騒音の時間音圧レベル波形を示した図である。
【符号の説明】
１　収音部、２　アナログ／デジタル変換器、３　データ記憶部、４　聴感補正処理部、５　伝達関数補正部、６　演算波形変換部、７　距離計算部、８　判別判断部、９　演算結果表示部、１０　伝達特性測定部、１１　伝達関数作成部、１２　再生音収音部、１３　基準データ更新部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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