(57)【要約】  【課題】  衝撃音の詳細な発生原因を特定する音源分析装置を提供すること。  【解決手段】  マイクロフォン１及びＤＡＴレコーダ２を経て取り込まれた音響信号から判別対象部分を切り出し、これを演算波形に変換して所定の基準空間に対する距離測度を算出し、さらに、複数の時間長に分割された時間分割領域における距離測度の変動の観察結果に基づき、算出された距離測度と予め設定された音源判別用の閾（しきい）値とを比較して、衝撃音の発生原因を特定する音源分析装置１００。  【選択図】  図1
2005221408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音源からの音を収音し、音響信号として取り込む収音手段と、
取り込まれた前記音響信号から判別対象部分の波形を切り出す波形切り出し手段と、
切り出された前記波形を演算波形に変換する演算波形変換手段と、
変換された前記演算波形について所定の基準空間に対する距離測度を算出する距離測度演算手段と、
前記音響信号が複数の時間長に分割された時間分割領域における前記距離測度を演算し、当該時間分割領域における当該距離測度の変動を観察する距離測度変動観察手段と、を有することを特徴とする音源分析装置。
【請求項２】
前記距離測度演算手段により算出された前記距離測度と予め設定された音源判別用の閾値とを比較し、前記音源からの音の発生原因を判断する判別判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の音源分析装置。
【請求項３】
前記距離測度変動観察手段により観察された前記距離測度の変動を保持する記憶手段をさらに備え、前記判別判断手段は、当該距離測度の変動に基づき前記音源からの音の発生原因を判断することを特徴とする請求項２記載の音源分析装置。
【請求項４】
前記収音手段は、音響持続時間１秒以下の衝撃音を前記音響信号として取り込み、前記演算波形変換手段は、前記波形切り出し手段により切り出された前記波形をベクトルデータに変換することを特徴とする請求項１記載の音源分析装置。
【請求項５】
前記収音手段により取り込まれた前記音響信号又は前記波形切り出し手段により切り出された前記波形に対して、所定のフィルタにより聴覚補正を行う聴覚補正処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の音源分析装置。
【請求項６】
前記距離測度演算手段は、前記演算波形変換手段により変換された前記演算波形について所定の基準空間に対するマハラノビスの距離を算出することを特徴とする請求項１記載の音源分析装置。
【請求項７】
音源からの音を収音し、音響信号として取り込む収音ステップと、
取り込まれた前記音響信号から判別対象部分の波形を切り出す波形切り出しステップと、
切り出された前記波形を演算波形に変換する演算波形変換ステップと、
変換された前記演算波形について所定の基準空間に対する距離測度を算出する距離測度演算ステップと、
前記音響信号が複数の時間長に分割された時間分割領域における前記距離測度を演算し、当該距離測度の変動を観察する距離測度変動観察ステップと、を有することを特徴とする音源分析方法。
【請求項８】
前記距離測度演算ステップにより算出された前記距離測度を、予め設定された音源判別用の閾値と比較し、音の発生原因を判断する判別判断ステップをさらに有することを特徴とする請求項７記載の音源分析方法。
【請求項９】
前記距離測度演算ステップは、発生原因が明らかな前記音源からの音を取り込んだ前記音響信号のデータから構成される前記基準空間に対する前記距離測度を算出することを特徴とする請求項７記載の音源分析方法。
【請求項１０】
前記距離測度変動観察ステップは、０．５ｍｓｅｃ〜３ｍｓｅｃの前記時間長に分割された前記時間分割領域における前記距離測度を演算し、当該距離測度の変動を観察することを特徴とする請求項７記載の音源分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源分析装置等に関し、より詳しくは、オフィス機器等から発生する衝撃音の発生原因を分析する音源分析装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスにおける快適性又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、複写機又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強く求められている。
図４は、プリンタの騒音の時間−音圧波形を説明する図である。図４には、一般的な電子写真方式のプリンタが稼動中に発生する騒音の時間−音圧波形が示されている。図４中、横軸は時間であり、縦軸は音圧である。図４中、矢印で示された部分は衝撃音と呼ばれ、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。このような衝撃音は、部品同士の衝突、用紙と部品との衝突等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等で発生する。複写機又はプリンタ等は複数の印字プロセスを経るため、一枚の用紙に印字して排出する一サイクル中に、複数個のモータや複数の部品が、様々なタイミングで稼動・停止する。そのため、複数回の機械的な衝撃音が、さらに用紙走行経路の複雑さ故に様々な原因により、複数回数の用紙衝撃音が発生する。
【０００３】
一般的に、衝撃音は、高い音圧変動を示すので、人が認知しやすく、また、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、複写機やプリンタ等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困難である。これは、複写機やプリンタ等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。
このような機械から発生する定常音又は衝撃音の音源を同定する方法には、例えば、音響インテンシティ等により測定する方法、音源の可能性を有する部品の動作タイミングを調べる方法、動作をオフして衝撃音が消失するか確認する方法、音源の可能性を有する部品に衝撃吸収材料を貼りつける、又は、衝突測度を下げることにより、衝撃音が低下するか否かを確認する方法、周波数スペクトル解析等により特徴量を調べ、音源を同定する方法等が挙げられる。
【０００４】
しかしながら、近年、複写機やプリンタ等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等の測定方法により部品を特定するには空間分解能が不足している。一方、複写機やプリンタ等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により、音源となる部品を特定するためには時間分解能が不足している。このため、現状では音源の可能性がある部品に衝撃吸収材料を貼りつける、又は、衝突速度を下げることにより、衝撃音の大きさが低下するか否かを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。
【０００５】
そこで、本出願人は、このような数多くの近接した音源から様々なタイミングで生じる衝撃音に対して、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、原因を識別する信号判断装置を提案している（特許文献１、特許文献２参照）。これらの信号判断装置は、例えば、発生原因が明らかな音源から発生する複数種の音を収音し、収音された複数種の音から得られる音響信号に関する波形ベクトルを、既知波形ベクトル（基準空間）として用意する。一方、判断対象となる発生原因が不明な音源の音を収音し、収音された音から得られる音響信号に関する波形ベクトルを、判断対象波形ベクトルとして取り込み、それについて既知波形ベクトルとの間の距離測度（例えば、マハラノビスの距離）を算出する。そして、その判断対象波形ベクトルの距離測度を、既知波形ベクトルの原因別の距離測度データに基づいて設定される判別用の閾（しきい）値と比較することにより、このような判断対象の波形ベクトルがどの既知波形ベクトルの音源群に含まれるものであるかを推定して判断するものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２３３７０号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した信号判断装置によれば、検出された衝撃音が、機械的な衝撃音なのか、用紙先端衝突音なのか、或いは、用紙後端ハネ音なのか、という音源分析には十分対応可能である。
しかし、これらの衝撃音の発生原因について、より詳細な音源情報を得ることが、以下の理由により困難である。即ち、衝撃音の発生原因は、例えば、（１）用紙後端が用紙経路の段差を乗り越えて姿勢変化を起こす場合、（２）用紙後端が用紙経路の段差を乗り越えて姿勢変化を起こすことに伴いシュートを叩く場合、（３）挟まれていた用紙後端が抜けて負荷変動により構造物の振動が起きる場合、が考えられる。ところが、衝撃音は、これらの（１）〜（３）の音間で、異なる音源の数値領域の一部に入り込むように分布する特性を有するため、衝撃音の発生原因を正確に音源分析することが困難である。
【０００８】
具体的には、例えば、特許文献１に記載された信号判断装置により検出された衝撃音が、用紙後端ハネ音であると分析された場合であっても、複写機やプリンタ等には外装カバー・筐体フレーム又は周辺構造物等が取り付けられているため、用紙後端を直接観察することができないという問題がある。この場合、たとえ、複写機やプリンタ等に観察用の穴を開けたとしても、例えば、ファイバースコープで焦点が合わない、ビデオのサンプリングレートが粗い、といった問題を克服することができず、用紙後端の挙動を目視観察で確認することは困難である。
一方、各種センサを用いて衝撃音を測定する方法は、例えば、用紙がシュートを叩くか否かを、シュート側から測定しようとしても、用紙による力が微小なため、Ｓ／Ｎ比が小さいために測定が困難である。
【０００９】
このように、従来、衝撃音の発生原因を正確に分析するためには、推測される原因に対する対策を施し、衝撃音のレベルが下がるかどうかを観測し、その観測結果に基づき、予め施された対策の有効性を判断するしか有効な方法が見出されていないのが現状である。このため、このような従来の方法では、最終的な目標である衝撃音を低減させるために、対策用部品を用意してから試すために時間を要することになり、有効な対策が打てずに衝撃音が残ることもあり得るという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものである。
即ち、本発明の目的は、機械騒音に含まれる衝撃音の詳細な発生原因を、短時間で、正確且つ簡便に同定できる音源分析装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、機械騒音に含まれる衝撃音の発生原因を同定する音源分析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決すべく本発明では、機械的な衝撃音及び用紙後端ハネ音の複数の発生状況をデータベースにし、そのときに発生する音の時間分割領域毎の距離測度変動パターンを分類することで音の詳細な発生原因を推定できるようにしている。
即ち、本発明は、音源からの音を収音し、音響信号として取り込む収音手段と、取り込まれた音響信号から判別対象部分の波形を切り出す波形切り出し手段と、切り出された波形を演算波形に変換する演算波形変換手段と、変換された演算波形について所定の基準空間に対する距離測度を算出する距離測度演算手段と、音響信号が複数の時間長に分割された時間分割領域における距離測度を演算し、時間分割領域における距離測度の変動を観察する距離測度変動観察手段と、を有することを特徴とする音源分析装置を要旨とするものである。
【００１１】
さらに、本発明が適用される音源分析装置は、距離測度演算手段により算出された距離測度と予め設定された音源判別用の閾（しきい）値とを比較し、音源からの音の発生原因を判断する判別判断手段を備えることにより、複写機等から発生する機械騒音に含まれる衝撃音の詳細な発生原因を、短時間で、正確且つ簡便に同定することができる。
また、本発明が適用される音源分析装置は、距離測度変動観察手段により観察された距離測度の変動を保持する記憶手段をさらに備え、判別判断手段は、距離測度の変動に基づき音源からの音の発生原因を判断することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明が適用される音源分析装置における収音手段は、音響持続時間１秒以下の衝撃音を音響信号として取り込み、また、演算波形変換手段は、波形切り出し手段により切り出された波形をベクトルデータに変換することを特徴としている。このような演算用ベクトルデータに変換する演算波形としては、時間軸波形、周波数波形等を用いることが好ましい。
【００１３】
また、本発明が適用される音源分析装置は、収音手段により取り込まれた音響信号又は波形切り出し手段により切り出された波形に対して、所定のフィルタにより聴覚補正を行う聴覚補正処理手段をさらに備えることが好ましい。このような補正用のフィルタを用いることにより、低周波の暗騒音成分を除去することができる。
【００１４】
さらに、本発明が適用される音源分析装置における距離測度演算手段は、演算波形変換手段により変換された演算波形について所定の基準空間に対するマハラノビスの距離を算出することを特徴とすれば、変数間の相関状態も含めて音源の発生原因について総合的に判断することが可能となる。
【００１５】
次に、本発明は、音源からの音を収音し、音響信号として取り込む収音ステップと、取り込まれた音響信号から判別対象部分の波形を切り出す波形切り出しステップと、切り出された波形を演算波形に変換する演算波形変換ステップと、変換された演算波形について所定の基準空間に対する距離測度を算出する距離測度演算ステップと、音響信号が複数の時間長に分割された時間分割領域における距離測度を演算し、距離測度の変動を観察する距離測度変動観察ステップと、を有することを特徴とする音源分析方法として把握される。
さらに、本発明が適用される音源分析方法は、距離測度演算ステップにより算出された距離測度を、予め設定された音源判別用の閾（しきい）値と比較し、音の発生原因を判断する判別判断ステップをさらに有することを特徴とすれば、機械騒音に含まれる衝撃音の発生原因を詳細に同定することができる。
【００１６】
この場合、距離測度演算ステップは、発生原因が明らかな音源からの音を取り込んだ音響信号のデータから構成される基準空間に対する距離測度を算出することにより実行される。また、距離測度変動観察ステップは、０．５ｍｓｅｃ〜３ｍｓｅｃの時間長に分割された時間分割領域における距離測度を演算し、距離測度の変動を観察することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
かくして本発明によれば、機械騒音に含まれる衝撃音の詳細な発生原因を、短時間で、正確且つ簡便に同定できる音源分析装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態と記す。）について詳述する。
本実施の形態が適用される音源分析装置における収音手段は、例えば、所定の音源から発せられる音を電気信号からなる音響信号として捕捉することが可能なマイクロフォンにて構成できる。また、収音手段は、マイクロフォンと、このマイクロフォンにより取り込まれた音響信号を記憶・格納することが可能なデータ記憶部とで構成することも可能である。データ記憶部としては、音響信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器にて変換してデジタル信号として記憶保持することが可能なＤＡＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｔａｐｅｒｅｃｏｒｄｅｒ）、ＨＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｃ）レコーダ等が挙げられる。
このように、収音手段がマイクロフォンとデータ記憶部とで構成される場合は、初めに音の収録を行い、その後、収録された音響波形の分析や演算を一括してオフライン処理することができる。
【００１９】
本実施の形態が適用される音源分析装置における波形切り出し手段により、収音手段により取り込まれた音響信号から判別対象となる音部分が切り出される。音響信号から判別対象となる音部分が切り出される場合は、音響信号における波形の立ち上がり部や振幅最大部等となる時間軸上の特徴的な波形部分を基準にし、所定の範囲を設定して行われる。
このような切り出しを行う波形切り出し手段としては、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に取り込まれる音響解析用ソフトウェア、トリガー機能を備えたデータロガー等にて構成される。判別対象として切り出される音部分は、発生原因の判別ができる衝撃音が挙げられる。ここで衝撃音とは、音響持続時間が１秒以下、好ましくは１００ミリ秒以下となる音のことをいう。
【００２０】
波形切り出し手段としては、取り込まれた音響信号又は切り出された音響信号を、所定の補正フィルタにより聴感補正する聴感補正手段を備えたものも含まれる。補正フィルタとしては、低周波の暗騒音成分を除去するためのハイパスフィルタ、他の独自に定める特性フィルタ等を使用することができる。中でも、一般的な騒音計で使用され、人の聴覚に近いといわれているＡ特性フィルタを用いることが好ましい。
さらに、切り出された音響信号については、その時間波形の振幅の最大値や最小値が所定の大きさとなるように振幅を基準化するように構成されることが好ましい。このような基準化が行われると、収音部の収音手段と音源との離間距離の違いが原因で生じる音の大小差が、その音源の発生原因の判断要素として含まれるという誤った判断を回避することが可能となる。
【００２１】
本実施の形態が適用される音源分析装置における演算波形変換手段により、前述した波形切り出し手段により切り出された判別対象となる音部分の波形が、音源分析するために適したデータに変換される。このような演算波形変換手段は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に組み込んだソフトウェアにて構成できる。本実施の形態においては、デジタル信号を１０ｋＨｚ以上のサンプリングレートで変換することが好ましい。
【００２２】
本実施の形態が適用される音源分析装置における距離測度演算手段により、演算波形変換手段により変換された演算波形の所定の基準空間に対する距離測度（空間距離）が算出される。距離測度（空間距離）としては、統計学上の判別分析やクラスター分析で用いられる一般的な距離測度、例えば、ユークリッドの距離、標準化ユークリッドの距離、ミンコフスキーの距離、マハラノビスの距離等が挙げられる。
距離測度（空間距離）としてマハラノビスの距離を採用した場合には、変数間の相関状態も含めて音源の発生原因について総合的に判断することが可能となる。又、マハラノビスの距離を採用する場合、その距離測度を算出するために、収音された各音響信号のデータについての平均、分散、共分散、標準偏差等を予め求めることになる。
基準空間は、発生原因が明らかな音源から設定される。発生原因が明らかな音源としては、例えば、強制的に衝突又は打撃させることによりほぼ一定の音が発生するような部材（例えば、プラスチック球と金属板）、判別対象の音源から発する音に似ている音（擬似音）を再生・発生させる音発生器から得た音響信号が挙げられる。
【００２３】
本実施の形態が適用される音源分析装置において、前述した距離測度演算手段により算出された距離測度は、予め発生原因が明らかな音源からの複数種の音に関する距離測度に基づいて設定された音源判別用の閾（しきい）値と比較され、音源から発生する音の発生原因が判断されるとともに、観察された距離測度変動から詳細な発生原因の情報が追加される。
即ち、本実施の形態が適用される音源分析装置における距離測度変動観察手段により、データ記憶部の音響信号を、所定の時間長の間隔で分割し、その時間分割領域における距離測度を演算して距離測度変動を観察し、その結果が、前述した距離測度演算手段により算出された距離測度と音源判別用の閾（しきい）値との比較において加えられ、より詳細な解析結果が得られる。
このような距離測度変動観察手段としては、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に組み込んだソフトウェアにて構成できる。分割時間長は、例えば、時間０．５ｍｓｅｃ〜３ｍｓｅｃの範囲において、目的に応じて選択可能にしておくと音源分析に有効である。観察の方法は各時間領域の距離測度から判別した発生原因の変わった回数や距離測度変動の近似線の係数等が判別に用いられる。
【００２４】
次に、本実施の形態が適用される音源分析方法について説明する。
本実施の形態が適用される音源分析方法は、音を収音して音響信号として取り込む収音ステップと、この取り込んだ音響信号から判別対象となる音ステップ分の音響信号を切り出す波形切り出しステップと、切り出された波形を演算用のベクトルデータに変換する演算波形変換ステップと、この演算波形について、基準空間との距離測度を算出する距離測度演算ステップと、を有し、さらに、切り出された波形を複数の時間長の間隔に分割し、その時間分割領域における各距離測度を演算して距離測度の変動を観察する距離測度変動観察ステップと、を有し、距離測度演算ステップにより算出された距離測度と予め設定された音源判別用の閾（しきい）値とを比較する際に、距離測度変動観察ステップにより観察された距離測度の変動を加え、音源から収音された音の原因について、判別判断が詳細に行われる（判別判断ステップ）。
【００２５】
この場合、距離測度演算ステップにおける基準空間は、予め、発生原因が明らかな音源からの音を取り込んだ音響信号のデータを用いて設定される。また、判別判断ステップにおいて用いられる閾（しきい）値は、予め、発生原因が明らかな音源からの複数種の音に関する距離測度に基づいて設定される。
本実施の形態の音源分析方法におけるこのような各ステップは、前記した音源分析装置における各機能手段（収音手段、波形切り取り手段、距離測度演算手段、距離測度変動演算手段）の動作によって実現される。
【００２６】
本実施の形態において、測定された音の原因を判別する方法としては、例えば、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、この離散値と、予め設定された基準との空間距離とを計算する方法が挙げられる。このような空間距離が距離測度であり、好ましくは、マハラノビスの距離を用いることにより、変数間の相関状態を含め、測定された音の原因を総合的に判断することができる。
【００２７】
本実施の形態における演算波形変換ステップにおいて、収音された音の音響信号から切り出された波形を演算用ベクトルデータに変換する演算波形としては、波形の立ち上り部又は最大値部等を起点にした時間軸波形、周波数分析された周波数波形等を用いることが好ましい。また、マイクロホンと音源との距離により差が生じる音の大きさを発生原因の違いとして受け取らないために、時間軸波形の振幅を基準化したり、周波数波形の振幅を基準化したりすると、さらに判別に有効である。
【００２８】
本実施の形態が適用される音源分析方法は、機械的な衝撃音及び用紙後端ハネ音等の複数の発生状況をデータベースにし、そのときに発生する音の時間分割領域毎の距離測度変動パターンを分類することにより、音の詳細な発生原因を推定できるようにしている。具体的には、機械衝撃音又は用紙衝撃音の立ち上がり部に現れる性状を、所定の時間間隔に時分割し、基準空間との距離測度変動を調べることに特徴を有するものである。その理由としては、機械衝撃音又は用紙衝撃音の立ち上がり部には、発生原因そのものの性状が現れ、立ち下がり部に支持状態等の性状が現れることが挙げられる。
このような観点から、衝撃音のうち、複写機・プリンタ等における用紙先端衝突音は、本実施の形態が適用される音源分析方法においては音源分析の対象とはされない。これらの用紙先端衝突音は、用紙先端が衝突するエネルギーが小さいため、複写機・プリンタ内の部品やシュートでは、支持状態等で音の立ち下がり部を変えるようなことが起きないためである。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例に基づき本実施の形態をより具体的に説明する。尚、本実施の形態は実施例に限定されない。
図１は、本実施例が適用される音源分析装置を説明する図である。図１に示された音源分析装置１００が対象とする音源は、複写機Ｔから放射される騒音である。音源分析装置１００は、複写機Ｔから放射される騒音の中の二音（例えば、Ａ音及びＢ音）について、その騒音の原因が、機械衝突音（原因１）、記録用紙の搬送方向先端部の音（原因２）、記録用紙の搬送方向後端部の音（原因３）、の何れかを判断する。さらに、より詳細には、原因３の中で、用紙後端姿勢の変化のみ（原因３−Ａ）、用紙後端がシュートを叩く音の重畳（原因３−Ｂ）、用紙後端が挟まれていたのが抜けて構造物の負荷変動による音の重畳（原因３−Ｃ）、の何れであるかを判断するものである。
【００３０】
図１に示された音源分析装置１００は、収音手段として、複写機Ｔからの騒音を収音するマイクロフォン１と、マイクロフォン１に接続されるアナログ／デジタル変換手段としてのＤＡＴ（デジタル・オーディオ・テープ）レコーダ２と、ＤＡＴレコーダ２に接続されるパーソナルコンピュータシステムＣとから構成される。パーソナルコンピュータシステムＣは、コンピュータ本体３と、入力手段としてのキーボード４ａ及びマウス４ｂと、出力手段としてのディスプレイ装置５と、を有している。また、複写機Ｔは、筐体内部の所定部位に、擬似音発生器としてのスピーカー等が設置されている（図示せず）。
【００３１】
コンピュータ本体３には、ハードウェア資源として、演算制御手段としてのＣＰＵと、主記憶手段としてのＲＡＭと、補助記憶手段としてのハードディスクと、入出力制御装置等（いずれも図示せず）と、が備えられている。また、コンピュータ本体３内のソフトウェア資源としては、オペレーティングシステムと、音響波形解析ソフトウェアと、数値解析ソフトウェア等（いずれも図示せず）と、を有している。音源分析装置１００は、これらのハードウェア資源とソフトウェア資源との共同作業により、後述する図２に示す各機能を実現している。
【００３２】
図２は、音源分析装置１００（図１）の機能ブロック図である。図２に示されるように、音源分析装置１００（図１）における基本的な機能は、処理の流れに沿って順に、マイクロフォン１及びＤＡＴレコーダ２で構成される収音部（収音手段）１０と、ＤＡＴレコーダ２で構成されるデータ記憶部２０と、コンピュータ本体３で構成される波形切り出し部（波形切り出し手段）３０、演算波形変換部（演算波形変換手段）４０と、距離測度演算部（距離測度演算手段）５０と、距離測度変動観察部（距離測度変動観察手段）６０と、を有し、処理された結果は、ディスプレイ装置５で構成される判別判断部（判別判断手段）７０に送られる。さらに、距離測度変動観察部（距離測度変動観察手段）６０は、距離測度変動観察用波形切り出し部（距離測度変動観察用波形切り出し手段）６１と、距離測度変動観察用演算波形変換部（距離測度変動観察用演算波形変換手段）６２と、距離測度変動観察用距離測度演算部（距離測度変動観察用距離測度演算手段）６３と、距離測度変動観察部（距離測度変動観察手段）６４と、から構成されている。
【００３３】
波形切り出し部３０及び距離測度変動観察用波形切り出し部６１は、収音された音響信号の聴感補正を行う聴感補正処理部（図示せず）と、その補正後の音響信号から判断対象とする音部分の切り出しを行う切り出し部（図示せず）とを、それぞれ備えている。
演算波形変換部４０及び距離測度変動観察用演算波形変換部６２は、切り出した音を演算処理に必要な音特性を示す波形データ（例えば、時間波形データ、周波数波形データ等）に変換する。
尚、距離測度演算部５０及び距離測度変動観察用距離測度演算部６３を実行するために、発生原因が明らかな音源としてプラスチック球による金属片打撃音１００音を基準空間として採用した。
【００３４】
図５は、衝撃音の時間−音圧波形を示す図である。図５における横軸は時間軸であり、縦軸は測定された音圧である。図５には、（１／４８０００）秒毎の音圧が示されている。図５に示すように、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、６４点（時間長は（１／４８０００）×６４秒間である）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、３２データ（周波数分解能は７５０（Ｈｚ））が１００音分得られる。これを基準空間として、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、この基準空間からの距離測度を計算する。マハラノビス空間展開による距離測度計算は以下の手順で実施する。
【００３５】
周波数分析を行った１００音分の基準空間のデータは、以下に示すような３２点の周波数波形からなる１００ケース分（ｉ＝１〜１００）のベクトルｙとして得られる。
ｙ＝（ｙｉ１，ｙｉ２，・・・，ｙｉ３２）
次に、原因を分析したい音の距離測度変化を音源分析より前に算出する。
はじめに、前述した基準空間の波形データｙ（＝ｙｉ１，ｙｉ２，・・・，ｙｉ３２）（ｉ＝１〜１００）と同様に、判別対象の各音源の波形データｙ’（＝ｙｉ１’，ｙｉ２’，・・・，ｙｉ３２’）（ｉ＝１０１〜１００＋Ｎ）の正規化を行う。正規化は以下の式１に基づいて行う。式１において、ｊ＝１〜３２、σは標準偏差である。
【００３６】
【数１】
2005221408.tif 000003
【００３７】
続いて、相関係数行列Ａの算出と、その相関係数行列Ａの逆行列Ｒ−の算出を行う。相関係数行列を求めるために、相関係数ｒを算出する。相関係数ｒは以下の式２により算出した。式２において、上付きバーで表示したｙはｙの平均値、ｐは１〜３２、ｑは１〜３２を示す。
【００３８】
【数２】
2005221408.tif 000004
【００３９】
相関係数行列Ａは、以下の式３により求める。式３において、ａは逆行列の計算により求めた要素、ｋは１〜３２を示す。
【００４０】
【数３】
2005221408.tif 000005
【００４１】
そして、判別対象の各音のマハラノビスの距離Ｄは、以下の式４に基づいて算出される。
【００４２】
【数４】
2005221408.tif 000006
【００４３】
このように演算された距離測度（マハラノビスの距離Ｄ）は、判別対象の各音が、基準空間の特性に似ていれば小さな値となり、一方、基準空間の特性に似ていなければ大きな値となる。
【００４４】
判別判断部７０に送られた判別対象の音に関して演算された距離測度は、予め用意して記憶されている判別用閾（しきい）値との比較が行われ、どの発生原因の音源であるか否かが判断される。閾（しきい）値は、予め、（ｉ）構造物音、（ｉｉ）用紙先端衝突音、（ｉｉｉ）用紙後端ハネ音、の３種類の発生原因が明らかな音源から各１００音を測定し、発生原因別に収音した各音響信号の距離測度の平均値をそれぞれ別途求め、その互いに隣り合う距離測度の平均値（平均距離測度）どうしの中間値等を判別用閾（しきい）値として適宜設定され、所定の記憶手段に記憶保持されている。
図３は、発生原因別に収音した各音響信号の距離測度の結果を示すグラフである。図３において、横軸はサンプル数であり、縦軸はマハラノビスの距離である。黒丸（●）は、
機械衝突音（原因１）であり、バツ（×）は、記録用紙の搬送方向先端部の音（原因２）、であり、三角（△）は、記録用紙の搬送方向後端部の音（原因３）である。
【００４５】
次に、距離測度変動観察部６４では、記録用紙の搬送方向後端部の音（原因３）について、より詳細な解析が行われる。即ち、原因３の音を、用紙後端姿勢の変化のみ（原因３−Ａ）、用紙後端がシュートを叩く音が重畳する（原因３−Ｂ）、用紙後端が挟まれていたのが抜けて構造物の負荷変動による音が重畳する（原因３−Ｃ）、の３種類について、発生原因が明らかな音源から各２０音を調べた。その結果、発生原因別に収音した各音響信号の距離測度変動のパターンおよび信号の大きさ変化から、記録用紙の搬送方向後端部の音（原因３）を、（原因３−Ａ）〜（原因３−Ｃ）の３種類の原因に判別可能であることを見出した。
【００４６】
具体的には、（原因３−Ａ）は、測定された衝撃音の音圧の最大値付近で用紙後端の音と判断され、時間分割領域で信号の大きさが急激に小さくなり、さらに、Ｓ／Ｎ比が低下することにより、距離測度から判別される発生原因がばらつく。また、（原因３−Ｂ）は、最大値付近後の時間分割領域においても、用紙後端ハネ音に相当する距離測度が継続する。さらに、（原因３−Ｃ）は、最大値付近後の時間分割領域において、構造物音に相当する距離測度に徐々に変化することが解析結果として得られた。このような、３種類の原因が、変動パターン及び信号の大きさ変化として把握することができる。そして、判別判断部７０（の記憶部）には、このような変動パターンの近似線の係数と信号の大きさ変化とから判別するアルゴリズムが適宜設定され、記憶保持されている。
【００４７】
図６は、複写機Ｔから放射される騒音の中の二音（Ａ音及びＢ音）の解析結果を示すグラフである。図６には、解析対象とされた二音（Ａ音・Ｂ音）を、上述した手順に従って最大値付近を切り出し、金属片打撃音を基準に距離測度を算出し、距離測度変動観察部６０により、前述した最大振幅値付近６４点の時間波形の起点を２ｍｓｅｃ（９６データ）ずらして、周波数解析したデータ及びさらに２ｍｓｅｃ（９６データ）毎ずらして周波数解析したデータを判別対象にした結果が示されている。
図６に示されたの最大値付近の解析結果から、解析対象とされた二音（Ａ音・Ｂ音）は、ともに、記録用紙の搬送方向後端部の音（原因３）であることが分かる。さらに、２ｍｓｅｃ（９６データ）毎ずらした距離測度変動の解析結果から、Ａ音は、用紙後端がシュートを叩く音重畳（原因３−Ｂ）であり、Ｂ音は、用紙後端が挟まれていたのが抜けて構造物の負荷変動による音が重畳した（原因３−Ｃ）ものであることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】音源分析装置を説明する図である。
【図２】音源分析装置１００（図１）の機能ブロック図である。
【図３】発生原因別に収音した各音響信号の距離測度の結果を示すグラフである。
【図４】プリンタの騒音の時間−音圧波形を説明する図である。
【図５】衝撃音の時間−音圧波形を示す図である。
【図６】複写機Ｔから放射される騒音の中の二音（Ａ音及びＢ音）の解析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１…マイクロフォン、２…ＤＡＴ（デジタル・オーディオ・テープ）レコーダ、３…コンピュータ本体、４ａ…キーボード、４ｂ…マウス、５…ディスプレイ装置、１００…音源分析装置、Ｃ…パーソナルコンピュータシステム、Ｔ…複写機
【図１】
2005221408.tif 000007
【図２】
2005221408.tif 000008
【図３】
2005221408.tif 000009
【図４】
2005221408.tif 000010
【図５】
2005221408.tif 000011
【図６】
2005221408.tif 000012