(57)【要約】【課題】混合音を評価することができる音の可視光技術を提供することを課題とする。【解決手段】図（ａ）は混合音を周波数分析した結果の図である。（ｂ）は周波数分析結果に対応して可視光線の周波数及び可視光線の明るさを割り付けた図である。そして、表示部１７に（ｃ）に示すように、橙の画面２２が明るく発光し、藍の画面２６と紫の画面２７とが暗く発光させる。音と色の相関関係が強まったため、観察者に音の高低をさらに容易に視覚的に認識させることができる。【効果】高い音と低い音が混じった混合音を、可視光線に置き換えて表示することができる。この結果、混合音の評価を容易に実施することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が異なる複数の音が混合した混合音を入力する集音部と、この集音部で得た情報を周波数成分に区分すると共に各周波数成分での周波数の強さを特定する周波数分析部と、この周波数分析部で分析した各周波数成分に可視光線の周波数を割り付けると共に周波数の強さに応じた可視光線の明るさを割り付ける変換部と、この変換部で割り付けた複数の可視光線情報を合成して１個の合成可視光線情報にする合成部と、この合成部で合成した合成可視光線情報を画面で表示する表示部とを備えることを特徴とする音の可視化装置。
【請求項２】
前記表示部は、１つの画面を分割し、分割画の１つに前記合成可視光線情報を表示させ、残りの分割画の各々に前記可視光線情報を表示させることを特徴とする請求項１記載の音の可視化装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記合成可視光線情報を時間的に連続させて表示させることを特徴とする請求項１記載の音の可視化装置。
【請求項４】
前記変換部では、低い音の周波数に対しては赤系可視光線に変換し、高い音の周波数に対しては紫系可視光線に変換することを特徴とする請求項１記載の音の可視化装置。
【請求項５】
前記表示部は、ブラウン管又は液晶ディスプレイであることを特徴とする請求項１記載の音の可視化装置。
【請求項６】
前記表示部は、三色の発光ダイオード又は三色の小型電球であることを特徴とする請求項１記載の音の可視化装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の音の可視化装置は、自動二輪車に搭載され、前記集音部はエアクリーナが吸い込む空気の吸気音を検出する位置又は排気マフラーが排出する排気の排気音を検出する位置に設けられ、前記表示部はメータ類が取り付けられているメータパネルに設けられていることを特徴とする音の可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音を可視光に変換する技術の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に音は幅広い領域にわたる周波数成分が合成されたものであるが、聴覚的に周波数成分を認識することは難しい。そこで、音は、周波数分析装置などにより周波数成分に分けて表示させる手法が一般に行われている。周波数成分に分けた表示形態を、感覚的に理解するためには専門的な知識が必要となる。
その対策として、音情報を視覚情報に変換する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特表２００３−５０７７９９公報（図１）
【０００３】
特許文献１の図１には、各オクターブ毎に１周（３６０°）の円の帯を準備し、音情報を色情報に変換して表わすことが示されている。すなわち、音情報を周波数分析し、この周波数をＡ〜Ｇまでの音階に読み替え、該当音階の位置で発光させる。この結果、楽器で発生した音がどの音階に該当するかを色情報で知ることができる。
楽器は数オクターブにわたって音を発生することができるため、同心円状に帯を区分し、オクターブの高いときには中心寄りの位置を発光させる。
【０００４】
特許文献１の技術では、各音階とオクターブ毎に１つの色を対応させるため、１つの音の絶対評価に好適であるが、複数の音の相対評価には不適である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、複数の混合音を同時に比較し評価することができる音の可視光技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る音の可視化装置は、周波数が異なる複数の音が混合した混合音を入力する集音部と、この集音部で得た情報を周波数成分に区分すると共に各周波数成分での周波数の強さを特定する周波数分析部と、この周波数分析部で分析した各周波数成分に可視光線の周波数を割り付けると共に周波数の強さに応じた可視光線の明るさを割り付ける変換部と、この変換部で割り付けた複数の可視光線情報を合成して１個の合成可視光線情報にする合成部と、この合成部で合成した合成可視光線情報を画面で表示する表示部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明では、表示部は、１つの画面を分割し、分割画の１つに合成可視光線情報を表示させ、残りの分割画の各々に可視光線情報を表示させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明では、表示部は、前記合成可視光線情報を時間的に連続させて表示させることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明では、変換部では、低い音の周波数に対しては赤系可視光線に変換し、高い音の周波数に対しては紫系可視光線に変換することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係る発明では、表示部は、ブラウン管又は液晶ディスプレイであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明では、表示部は、三色の発光ダイオード又は三色の小型電球であることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に係る発明では、請求項１〜６のいずれか１項記載の音の可視化装置は、自動二輪車に搭載され、集音部はエアクリーナが吸い込む空気の吸気音を検出する位置又は排気マフラーが排出する排気の排気音を検出する位置に設けられ、表示部はメータ類が取り付けられているメータパネルに設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明によれば、複数の周波数成分を持つ周波数を可視化することができる。そして、可視光線情報として単一色で画面に表示させるため、視覚的に音を認識することが可能となり、混合音を視覚的に評価することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、１つの画面を分割し、分割画の１つに合成可視光線情報を表示させ、残りの分割画の各々に可視光線情報を表示させる。複数の音を容易に且つ同時に比較検討することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、表示部は、色情報を時間的に連続させて表示させる。音の大きさや高さを時系列的に且つ定量的に知ることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明では、低い音の周波数に対しては赤系可視光線に変換し、高い音の周波数に対しては紫系可視光線に変換する。すなわち、音の周波数の高低を、光の波長の長短に変換することで、より理解し易い表現方法にすることができる。
【００１７】
請求項５に係る発明では、表示部は、ブラウン管又は液晶ディスプレイであることを特徴とする。カラー仕様のブラウン管又は液晶ディスプレイであれば光の三原色を合成する機能を備えため、本発明の色及び明度を簡単に表示させることができる。加えて、ブラウン管又は液晶ディスプレイは入手容易であり、可視化装置の製造コストを下げることができる。
【００１８】
請求項６に係る発明では、表示部は、三色の発光ダイオード又は三色の小型電球であることを特徴とする。発光ダイオードや小型電球は十分に小さい。可視化装置の一層の小型化が達成できるとともに可視化装置の低コスト化を図ることができる。
【００１９】
請求項７に係る発明では、請求項１〜６のいずれか１項記載の音の可視化装置は、自動二輪車に搭載され、集音部は吸気音を検出する位置又は排気音を検出する位置に設けられ、表示部はメータパネルに設けられている。自動二輪車の運転者は、アクセル開度やギヤ比に応じて、合成可視光線情報が変化するため、走行を一層楽しむことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る音の可視化装置のブロック構成図であり、音の可視化装置１０は、音源１１から放射される、幅広い周波数成分を持つ混合音を入力する集音部１２と、この集音部１２で得た情報を周波数成分に区分すると共に各周波数成分での周波数の強さを特定する周波数分析部１３と、この周波数分析部１３で分析した各周波数成分に可視光線の周波数を割り付けると共に周波数の強さに応じた可視光線の明るさを割り付ける変換部１４と、この変換部１４で割り付けた複数の可視光線情報を合成して１個の合成可視光線情報にする合成部１８と、少なくともこの合成部１８で合成した合成可視光線情報を画面で表示する表示部１７とを備える。
【００２１】
なお、変換部１４は、可視光線周波数割当部１５及び可視光線明度割当部１６を含む。
また、表示部１７は、合成可視光線情報を表示する主表示部１７Ａを含む。好ましくは、表示部１７は、合成可視光線情報の基礎となる複数の可視光線情報を、そのまま表示する補助表示部１７Ｂを含む。
【００２２】
以上に述べた構成要素の作用は後述するが、音源１１は周波数が異なる複数の音が混合した混合音を放射するものであれば種類は限定しないが、燃焼音と機械音とを放射するエンジンがその一例である。
集音部１２は、マイクロフォンが好適である。
【００２３】
図２は本発明に係る混合音の一例を示す波形図であり、横軸は音の周波数、縦軸は音の大きさ、すなわち周波数の強さを表わす。図１の集音部１２で得た情報を、周波数分析部１３で分析したところ、可聴域としての２０〜２００００Ｈｚの領域に、図示するような波形曲線が得られた。この図２によれば集音部１２で得た音情報を、横軸で周波数成分に区分すると共に縦軸で各周波数成分での周波数の強さを特定することができたといえる。なお、高音は音の周波数が大きく、低音は周波数が小さくなることは周知の通りである。
【００２４】
図３は本発明に係る変換部の作用図であり、図１の変換部１４は、図２の横軸に示した音の周波数を、可視光線の周波数に変換し、縦軸に示した音の大きさ（周波数の強さ）を、可視光線の明るさに変換することで、図３の波形図を提供する。なお、図２の可聴域は、可視光線としての３８４〜７８９ＴＨｚに変換する。
【００２５】
すなわち、図１の変換部１４は、周波数分析部１３で分析した各周波数成分に可視光線の周波数を割り付けると共に周波数の強さに応じた可視光線の明るさを割り付ける変換作用を発揮する。
【００２６】
次に、変換部１４の情報に基づいて表示部１７を作動させるが、図３の波形図が複雑であるため、説明を簡便にするために、簡単な波形図に置き換えて、以降の説明を実施する。
【００２７】
図４は本発明に係る表示部の作用図である。
図３を簡単化した波形図を（ａ）に示す。この波形図では赤に近い領域に低い山があり、青紫に近い領域に高い山がある。
【００２８】
そこで、図１の変換部１４に含む可視光線周波数割当部１５は、（ｂ）に示すように可視光線領域を７つに区分し、これらの各々に色を割り当てる。色は、例えば赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の７色とする。なお、（ｂ）の縦軸には便宜上、０〜５のレベルを目盛った。
【００２９】
次に図１の変換部１４に含む可視光線明度割当部１６は、（ｂ）に示すように、面積処理により各色における明るさのレベルを計算する。例えば「赤」のレベルは１．５になり、「橙」のレベルは１．９となり、「藍」のレベルは３．５になる。
【００３０】
（ｃ）は表示部１７の一例を示す図であり、カラーテレビジョンに使用可能なブラウン管又は液晶ディスプレイ１９を、表示部１７に適用した。
カラー仕様のブラウン管又は液晶ディスプレイであれば光の三原色を合成する機能を備えているため、本発明の色及び明度を簡単に表示させることができる。加えて、ブラウン管又は液晶ディスプレイは入手容易であり、可視化装置の製造コストを下げることができる。
【００３１】
そして、ブラウン管又は液晶ディスプレイ１９の画面を、複数の矩形画面に分割し、これらの分割画面２１〜２７に７色を割り当てるようにした。
また、各帯域の波長の光を、光の三原色の合成により、一つの色として分割画面２８に表示するようにした。
すなわち、表示部１７では、１つの画面を分割し、１つの分割画２８に合成可視光線情報を表示させ、残りの分割画２１〜２７の各々に可視光線情報を表示させることを特徴とする。
【００３２】
具体的には、赤の画面２１は、１．５のレベルで発光させる。
隣の橙の画面２２は、１．９のレベルで発光させる。
黄の画面２３、緑の画面２４及び青の画面２５は、レベルが１．０未満なので発光させない。
藍の画面２６は、３．５のレベルで発光させる。
紫の画面２７は、レベルが１．０未満なので発光させない。
【００３３】
レベルが高まるほど光を明るくする。この結果、藍の画面２６が「明るい藍色」となり、橙の画面２２が「暗い橙色」となり、赤の画面２１が「より暗い赤色」となる。このため、観察対象の混合音は、高い周波数成分が強く、低い周波数成分が弱く、中間の周波数成分は０であると、視覚的に認識することができる。
【００３４】
また、分割画面２８では各領域における光の強さに応じて各色が合成され、光の三原色に基づいた発光による発光が行われる。
【００３５】
好ましくは、ブラウン管又は液晶ディスプレイ１９には、横一列を単位として、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３のごとく、一定時間毎に可視光線情報を表示させる。Ｖ３が最新で、Ｖ２がそれより古く、Ｖ１がＶ２より古い情報とすれば、音の高低の変化や音の大きさの変化を知ることができる。
また、一つの表示部で連続的に表示をすれば、音の変化を光の色の変化として認識することができる。
特に、エンジンのように混合音が回転数の変化や加減速に対応して変化する場合に、この変化を視覚的に確認することができることは好ましいことである。
【００３６】
次に変更実施例を説明する。
図５は図４の変更例を示す図である。
金属音など周波数成分に偏りのある音の場合、音の変化を光の色の変化として十分に表現しきれない場合がある。
【００３７】
（ａ）は、音の周波数と音の大きさとをグラフ化した波形図である。横軸を可視光線の周波数、縦軸を可視光線の明るさに変更するとともに特定の帯域の周波数を、可視光線の全域に割り当てたものが（ｂ）である。
この結果、（ｃ）に示すように、橙の画面２２が明るく発光し、藍の画面２６と紫の画面２７とが暗く発光する。
【００３８】
次に、表示部に三色の発光ダイオード又は三色の小型電球を採用した例を説明する。光の三原色である赤、青、緑の発光ダイオード又は小型電球を準備し、光を混合することで、ブラウン管や液晶ディスプレイと同様の表示部を形成することができる。
【００３９】
又は、発光ダイオード又は小型電球であれば、ブラウン管や液晶ディスプレイでは実施が困難である、次のような活用法がある。
図６は図４のさらなる変更例を示す図である。
（ａ）は図４（ｂ）の変更例を示す。可視光線領域を、図のように割り当てて、これに基づいて光の色を決定する。
【００４０】
（ｂ）において、速度計３１や回転計３２や各種の表示灯３３を備えるメータパネル３０に、主表示部１７Ａ及び５個の補助表示部１７Ｂを含む表示部１７を設ける。
５個の補助表示部１７Ｂには（ａ）に示す５区分の可視光線情報を各々表示させる。
１個の主表示部には、合成可視光線情報を表示させる。
なお、表示部１７は、赤、緑、青からなる三色の発光ダイオード又は三色の小型電球で構成する。そして、各色の発光ダイオード又は小型電球を発光させる。発光ダイオードや小型電球は十分に小さい。可視化装置の一層の小型化が達成できるとともに可視光装置の低コスト化が図れる。
【００４１】
図７は本発明の音の可視化装置を自動二輪車に装備した具体例を示す図であり、自動二輪車４０は、車体フレーム４１の前部のヘッドパイプ４２にフロントフォーク４３を転舵自在に備え、このフロントフォーク４３の下部に前輪４４を回転自在に備え、前輪４４を転舵するハンドル４５の前方にメータパネル３０（図６（ｂ）参照）を備え、車体フレーム４１の中央にエンジン４６をマウントし、このエンジン４６にエアクリーナ４７を介して空気を送るようにし、車体フレーム４１の後部にスイングアーム４８を介して駆動輪としての後輪４９を設け、この後輪４９の図面奥に排気マフラー５１を配置し、車体フレーム４１に燃料タンク５２、シート５３を載せてなる乗り物である。
【００４２】
そして、エアクリーナ４７の入口５４近傍に前部集音部１２Ｆを設け、排気マフラー５１の出口５５近傍に後部集音部１２Ｒを設ける。車体の適当な位置に音の可視化装置１０を収納する（図では便宜的に音の可視化装置１０は車体外に記載した。）。
そして、この音の可視化装置１０は、前部・後部集音部１２Ｆ、１２Ｒから情報を得て、メータパネル３０に備える表示部１７へ合成可視光線情報などを送る作用をなす。
【００４３】
この構成によれば、自動二輪車の運転者は、アクセル開度やギヤ比に応じて、合成可視光線情報が変化するため、走行を一層楽しむことができる。
【００４４】
すなわち、自動二輪車の場合は、運転者はヘルメットを着用するため、周囲の音は大きく減衰される。この点、可視光線であれば十分に認識することができ、三色の発光ダイオード又は三色の小型電球を監視することで、現在の状況及び正常／異常を認識することができる。
【００４５】
オーブンカーを除く四輪車の場合は、運転者はエンジン音や排気音を認識することに困難さがある。そこで、本発明を適用すれば、エンジン音や排気音を可視光線情報で認識することができる。
データを外部記憶装置５６で記憶し、これを呼び出して表示すれば、マフラーなどの部品を交換したときに、交換前後の音の変化を可視光線情報で認識することも可能である。
【００４６】
尚、本発明は、混合音を可視化する技術に関するものであり、難聴者の補助、音響機器の分析に供することもでき、用途を格別に限定するものではない。
また、以上に述べた手法の逆の手順を追うことで、可視光線の可聴化も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、混合音を可視化する技術に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る音の可視化装置のブロック構成図である。
【図２】本発明に係る混合音の一例を示す波形図である。
【図３】本発明に係る変換部の作用図である。
【図４】本発明に係る表示部の作用図である。
【図５】図４の変更例を示す図である。
【図６】図４のさらなる変更例を示す図である。
【図７】本発明の音の可視化装置を自動二輪車に装備した具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…音の可視化装置、１１…音源、１２…集音部、１３…周波数分析部、１４…変換部、１７…表示部、１７Ａ…主表示部、１７Ｂ…補助表示部、１８…合成部、１９…ブラウン管又は液晶ディスプレイ、２１〜２８…画面（分割画）、３０…メータパネル、４０…自動二輪車。
【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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