JP2002278560A - 非定常騒音のノイジネス評価装置 - Google Patents

非定常騒音のノイジネス評価装置

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JP2002278560A
JP2002278560A JP2001070215A JP2001070215A JP2002278560A JP 2002278560 A JP2002278560 A JP 2002278560A JP 2001070215 A JP2001070215 A JP 2001070215A JP 2001070215 A JP2001070215 A JP 2001070215A JP 2002278560 A JP2002278560 A JP 2002278560A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間の感覚のみに依存し聴感覚として定量化
が困難であった非定常騒音を評価でき、聴感上の騒音の
問題点の明確化及び人間の聴感覚に基づく騒音対策の立
案、実施が可能となる非定常騒音のノイジネス評価装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 時々刻々変化する音圧を入力とし、聴覚
内部で変化する神経パルス(神経伝達物質)を演算した
後、パルス特徴量を求め、そして、複数のパルス特徴量
を用いた線形式にてうるささ(Noisiness:ノイジネス)
を演算・表示することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非定常騒音のノイ
ジネス評価装置に関する。詳しくは、騒音評価に関し、
人間の感覚器官(聴覚)で行なっている処理を、数学的
処理で置き換えることにより、人間の感覚に近いうるさ
さを評価するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の機械騒音は、騒音計測器による音
量の大小によって騒音の大きさ、やかましさ等を判断し
て騒音対策が施され、音量を低減させることにより周囲
の環境保全がなされてきた。音量は通常「ホン」を単位
とする評価基準が定まっており、騒音のホン数を測定す
ることにより、その騒音を法令で定められたレベル以下
にすることが騒音対策の目的であった。
【0003】従来の騒音計による基本的な計測処理を図
13に示す。図13に示すように、マイクロホンにより
計測され聴感補正された音圧を時刻刻みΔtで離散化し
た第iステップの音圧をP(i)とすると、基準音圧
(P0)により除算され無次元化されると共に二乗化さ
れ、一次遅れ系の演算回路を経て最終的にはレベル換算
P(i)される。一次遅れ系の時定数Tとしては、通
常のFastモードでは125msecと設定されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、時間変
化に伴い音圧が変動する非定常騒音については騒音計の
動特性が人間の聴覚器官の動特性を正確に近似したもの
ではないため、騒音を聴取した人間の聴覚と騒音計の指
示値の傾向が異なる問題が発生する場合があった。ま
た、千差万別の非定常騒音を統一的に評価するために
は、音圧(物理量)から一歩踏み込んだ聴覚内部情報
(生理量)に関する信号処理が必要となる。本発明は、
上記従来技術に鑑みてなされたものであり、人間の感覚
のみに依存し聴感覚として定量化が困難であった非定常
騒音を評価でき、聴感上の騒音の問題点の明確化及び人
間の聴感覚に基づく騒音対策の立案、実施が可能となる
非定常騒音のノイジネス評価装置を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項1に係る非定常騒音のノイジネス評価装置
は、時々刻々変化する音圧を入力とし、聴覚内部で変化
する神経パルス(神経伝達物質)を演算した後、パルス
特徴量を求め、そして、複数のパルス特徴量を用いた線
形式にてうるささ(Noisiness:ノイジネス)を演算・表
示することを特徴とする。
【0006】上記課題を解決する本発明の請求項2に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し聴覚フィルタ処理した後パルス演算し、平均発火
処理及び同期処理を実施し、それぞれ総和を求め、それ
らの平均値による重相関式によりノイジネスを演算し、
表示することを特徴とする。
【0007】上記課題を解決する本発明の請求項3に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し聴覚フィルタ処理した後パルス演算し、平均発火
処理及び同期処理を実施し、帯域データを用いてニュー
ラルネットでノイジネスを演算し、表示することを特徴
とする。
【0008】上記課題を解決する本発明の請求項4に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定された騒音
データに対して、リアルタイムで外耳/中耳特性で補正
し聴覚フィルタ処理し聴覚フィルタ処理した後パルス演
算し、平均発火処理及び同期処理を実施し、それぞれ総
和を求め、それらによる重相関式によりノイジネスを演
算し、表示することを特徴とする。
【0009】上記課題を解決する本発明の請求項5に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し、聴覚フィルタで処理した後、パルス演算し、経
時マスキングによる平均発火処理を実施し、総和を求
め、単相関式によりノイジネスを演算し、表示すること
を特徴とする。
【0010】上記課題を解決する本発明の請求項6に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し、聴覚フィルタで処理した後、パルス演算し、経
時マスキングによる平均発火処理を実施すると共に発火
変化処理を実施し、これらの総和を求め、これらを2変
数とする重相関式によりノイジネスを演算し、表示する
ことを特徴とする。
【0011】上記課題を解決する本発明の請求項7に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し、聴覚フィルタで処理した後、パルス演算し、経
時マスキングによる平均発火処理を実施すると共に発火
変化処理を実施し、それらの総和を求め、更に全てのパ
ルスデータに対して発火同期処理による総和を求め、3
変数の重相関式によりノイジネスを演算し、表示するこ
とを特徴とする。
【0012】上記課題を解決する本発明の請求項8に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し、聴覚フィルタで処理した後、パルス演算し、経
時マスキングによる平均発火処理を実施すると共に発火
変化処理を実施し、それらの総和を求め、更に全てのパ
ルスデータに対して発火同期処理による総和を求め、こ
れら三つの総和を切り換えて1,2又は3変数による相
関式によりノイジネスを演算し、表示することを特徴と
する。
【0013】上記課題を解決する本発明の請求項9に係
る非定常騒音のノイジネス評価装置は、測定・記録され
た騒音データに対して、オフラインで外耳/中耳特性で
補正し、聴覚フィルタで処理した後、パルス演算し、経
時マスキングによる平均発火処理を実施すると共に発火
変化処理を実施し、それらの総和を求め、更に全てのパ
ルスデータに対して発火同期処理による総和を求め、こ
れら三つの総和を3変数とする重相関式によりノイジネ
スを演算し、更に、該ノイジネスと目標とする基準ノイ
ジネスに対するノイジネス差分を求め、騒音レベルとノ
イジネスの関係を整理したノイジネス感度を前記ノイジ
ネス差分に掛け合わせ、同時に演算した騒音レベルと足
し合わせることにより、ノイジネス補正レベルを演算し
て、表示することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の信号処理の概念を図9及
び24に示す。本発明では、両図に示すように、外耳/
中耳特性を経た非定常騒音は、聴覚に備わる周波数弁別
機能により帯域数をn(通常32,64 等の2 の倍数) とする
と帯域-1、帯域-2、帯域-3、…帯域-nに分けられ、それ
らは帯域音圧(基底膜振動に相当)で表され、更に有毛
細胞モデルでは1stモデル、2ndモデル、3rdモ
デル、…N-thモデルとなり、神経パルス(神経伝達物
質)、特徴抽出を経て、関数Fによりうるささ(ノイジ
ネス)を求めるものである。ここで、聴覚の周波数弁別
とは、一般的には聴覚フィルタと称されるもので実現で
き、例えば、ISO532Bでも規定されている臨界帯
域或いは後に述べる等価矩形幅(ERB:Equivalent R
ectangular Band-width,イギリス)をいい、また、外耳
/中耳特性とはよく知られているように外耳の空洞の共
鳴特性及び鼓膜と耳小骨で構成される系の振動伝達特性
を言う。尚、図9に示す例は、主として、後述する実施
例2に示す音質判断ニューロを用いてノイジネスを求め
るのに対し、図24に示す例は、主として後述する3変
数による重相関式でノイジネスを求める点が異なる。
【0015】〔実施例1〕本発明の第1の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図1に示す。本実施
例は、測定・記録された騒音データに対して、オフライ
ンで外耳/中耳特性で補正し聴覚フィルタ処理した後パ
ルス演算し、平均発火処理と同期処理を実施し、それぞ
れ総和をとり、それらの総和により後述する手法により
ノイジネスを演算する手法である。即ち、本実施例の非
定常騒音のノイジネス評価装置は、騒音計1、アナログ
/ディジタル変換器2、データ記憶器3、外耳/中耳特
性器4、聴覚フィルタ器5、パルス演算器6、SR演算
器7、SS演算器8、総和演算器9、ノイジネス演算器
10、ノイジネス表示器11により構成される。ここ
で、SRは、spike rateの略語であり、平均
発火率を意味する。また、SSは、spike syn
chronyの略語で、同期性を意味する。
【0016】騒音計1により騒音を計測し、その計測デ
ータをアナログ/ディジタル変換器2でディジタル量に
変換してデータ記憶器3に一旦記憶する。騒音計1によ
り計測される騒音は、図10に示すように、時刻と共に
音圧が変化する。ディジタル量に変換されデータ記憶器
3に記憶される音圧スペクトログラム及び音圧相当レベ
ル変化は図11に示す形状となる。その後、データ記憶
器3に記憶された騒音データを外耳/中耳特性器4に入
力する。外耳/中耳特性器4は、図19に一例を示す
が、周波数毎に異なるゲインを有するフィルタ器G1
2,…,Gnの集合であり、この例では、11.5kH
z以上でゲインが「1」となる。外耳/中耳特性器4を
経た騒音データは聴覚フィルタ器5に入力する。
【0017】聴覚フィルタ器5は、例えば、図4に示す
ように異なる特性を持つERBフィルタ器E1,E2,E
3,E4,…En-3,En-2,En-1,Enの集合であり、そ
れらは、中心周波数をfc(kHz)とするとERB
(Hz)は下記の数式に整理されている。
【0018】
【数1】
【0019】聴覚には、周波数領域においてマスキング
等の固有な特性があり、その特性は信号処理により近似
することが一般的であり、そのため、本実施例では、世
界的に認知されているERBフィルタを使用するもので
ある。聴覚フィルタ器5を通過した音圧データは、それ
ぞれパルス演算器6に入力される。パルス演算器6は、
異なる特性を持つパルス演算器P1,P2,…Pnの集合
であり、次のような神経発火処理を行なう。
【0020】即ち、聴覚フィルタ器5を通過した音圧は
基底膜上での振動伝搬に相当する。膜上には正の音圧の
みに反応する有毛細胞が存在し、この細胞は聴神経とシ
ナプス結合している。この結合の数学モデルは、Med
disにより開発され、下記のように定義されている。
即ち、図5のようなモデル上で、k(t)を透過率変化、
s(t)を音圧刺激とすると、次の関係がある。
【0021】
【数2】
【0022】ここに、AとBは正の定数である(B>
A)。また、音圧刺激とはERBフィルタを透過した音
圧であり、基準音圧に対する実際の音圧の比で表され
る。次に、c(t)、w(t)を結合部及び物質貯蔵部の伝達
物質量、rを物質貯蔵への帰還率、xを細胞への再生
率、lを損失率、また、伝達物質の生成は「1」を上限
とすると1−q(t)に比例し、yを生成率とすると、細
胞内に自動的に供給される伝達物質量はy(1−q
(t))となる。従って、細胞内の伝達物質の変化率dq
/dtは次式となる。
【0023】
【数3】
【0024】一方、同様に、結合部及び物質貯蔵部の伝
達物質変化率dc/dt、dw/dtは次式となる。
【0025】
【数4】
【0026】従って、上記の連立微分方程式を微小時間
での逐次積分法を用いて解析することにより音圧から神
経パルス(ここではc(t))を予測することが可能とな
る。なお、式中の各パラメーターは次のように設定され
ている。A=5,B=300,g=2000,y=5.
05,l=2500,x=663,r=6580ここ
で、図6に単純な音圧入力に対する本モデルの神経パル
ス発火(c(t)に相当)の状態を示す。
【0027】図6に示すように、入力は、1kHzで音
圧40dBから80dB迄、5dBステップで250m
sのバースト音圧であるが、出力である神経パルスは音
圧の開始部分で大きく立ち上がるのみで、その後の継続
部分は急速に減衰する。入力に対して極めて非線型性の
強いモデルであり、人の聴覚に感じるうるささは、従来
の音圧評価とは全く異なった評価になる。
【0028】このように各周波数帯域で得られた時系列
の神経パルスに対して、SR演算器7とSS演算器8に
より、特徴抽出処理を行なう。SR演算器7は、周波数
帯域毎の演算器R1,R2,…Rnの集合であり、得られ
た神経パルス波について、図12の上段に示すような平
均発火処理を行なう。即ち、周波数帯域i(i=1,
2,…,N)において、計算する時間フレームj(j=
1,2,…,M)内での神経パルス波Cij(n)(n=
1,2,…,L)に対して、次式に示す平均発火率SR
(i)を求める。
【0029】
【数5】
【0030】同様に、SS演算器8は、周波数帯域毎の
演算器F1,F2,…Fnの集合であり、次式に示すよう
に、同期性SS(i)を定量化することにより、図12の
中段に示すような同期処理を行なう。なお、TはあるE
RB帯域での中心周波数の周期である。
【0031】
【数6】
【0032】総和演算器9は、SR演算器7、SS演算
器8により得られた信号を総和し、ノイジネス演算器1
0へ出力する。ノイジネス演算器10は、総和演算器9
から入力した総和に基づき重相関式により、図12の下
段に示すようなノイジネスを評価し、その値をノイジネ
ス表示器11で表示する。図8(a)に示すように、ノ
イジネス演算器10で重相関式より求めたノイジネスを
横軸とし、実験により求めたノイジネスを縦軸とする
と、相関(Correlation)は0.881となる。なお、
図中のIdleはフォークリフトのエンジンアイドル運転
時、Runは走行時、Liftは荷役作業時のオペレータ騒音
を示す。
【0033】一方、従来の音圧評価では、図7に示すよ
うに、横軸に示す音圧と縦軸に示す実験により求めたう
るささの相関は0.03に過ぎない。尚、図7は、騒音
レベルとノイジネスとを比較したものである。同図のよ
うに、代表的な騒音について−3dB(A)の低減を施
しても75dB(A)の他の騒音よりもノイジネスが高
い場合がある為、騒音レベル評価では非定常騒音の評価
に相応しくない事を示している。
【0034】このように説明したように本実施例は、騒
音計1、アナログ/ディジタル変換器2を経て測定され
た騒音データをデータ記憶器3で記録し、外耳/中耳特
性器4、聴覚フィルタ器5、パルス演算器6によりオフ
ラインでパルス演算し、SR演算器7により平均発火処
理を実施すると共にSS演算器8により同期処理を実施
し、総和演算器9それぞれ総和をとり、それらの総和に
よりノイジネス演算器10でノイジネスを演算するた
め、人間の感覚に近いうるささを正確に評価することが
でき、しかも、汎用性が高いという利点がある。
【0035】〔実施例2〕本発明の第2の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図2に示す。本実施
例は、実施例1と同様に平均発火/同期処理した後、帯
域データを用いてニューラルネットでノイジネスを演算
する点が異なる。即ち、本実施例の非定常騒音のノイジ
ネス評価装置は、騒音計1、アナログ/ディジタル変換
器2、データ記憶器3、外耳/中耳特性器4、聴覚フィ
ルタ器5、パルス演算器6、SR演算器7、SS演算器
8、ノイジネス演算器10、ノイジネス表示器11、ニ
ューラルネット器12により構成される。
【0036】騒音計1による騒音の計測からSR演算器
7による平均発火処理及びSS演算器8による同期処理
までは実施例1と同様であり、実施例1と異なるのは、
総和演算器9を省略し、ノイジネス演算器10に代えて
ニューラルネット器12を使用した点に特徴がある。ニ
ューラルネット器12には、各SR演算器R1,R2,…
n及び各SS演算器F1,F2,…Fnからの複数の信号
に基づいてニューラルネットによりノイジネスを判定す
る。
【0037】図8(b)に示すように、ニューラルネッ
ト器12により求めたノイジネスを横軸とし、実験によ
り求めたノイジネスを縦軸とすると、相関は0.999
となる。上述したように本実施例は、ノイジネス演算器
10に代えてニューラルネット器12を用いるため、実
施例1よりも更に人間の感覚に近いうるささを正確に評
価できるという効果を奏し、高精度であるという利点が
ある。
【0038】〔実施例3〕本発明の第3の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図3に示す。本実施
例は、実施例1に比較すると、データ記録器3を省略し
て、騒音データ記録せずにリアルタイムにノイジネスを
表示し、併せて、平均発火/同期によるノイジネスを分
離して表示する手法である。即ち、本実施例の非定常騒
音のノイジネス評価装置は、騒音計1、アナログ/ディ
ジタル変換器2、聴覚フィルタ器5、パルス演算器6、
SR演算器7、SS演算器8、総和演算器9、ノイジネ
ス表示器11、表示器13、SRノイジネス演算器1
4、SSノイジネス演算器15から構成される。
【0039】本実施例では、騒音計1により騒音を計測
し、その計測データをアナログ/ディジタル変換器2で
ディジタル量に変換し、直ちに、外耳/中耳特性器4、
聴覚フィルタ器5に入力する点に特徴がある。また、S
Rノイジネス演算器14、SSノイジネス演算器15に
より各総和演算器9により求められた値によりそれぞれ
平均発火処理によるノイジネス、同期処理によるノイジ
ネスを分離して表示する。このように本実施例は、実施
例1と同様に人間の感覚に近いうるささを正確に評価す
ることができ、更に、データ記憶器3を省略したため、
リアルタイム性があり、時刻暦評価が可能となる利点が
ある。
【0040】〔実施例4〕本発明の第4の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図14に示す。本実
施例は、測定・記録された騒音データに対して、オフラ
インで外耳/中耳特性補正、聴覚フィルタ処理後、パル
ス演算し、経時マスキングによる平均発火処理を実施
し、総和をとり、後述する手法によりノイジネスを演算
する手法である。即ち、本実施例の非定常騒音のノイジ
ネス評価装置は、騒音計101、アナログ/ディジタル
変換器102、データ記憶器103、外耳/中耳特性器
104、聴覚フィルタ器105、パルス演算器106、
tempSR演算器107、総和演算器110、1変数
ノイジネス演算器器111、ノイジネス表示器115に
より構成される。ここで、tempSRとは経時マスキ
ング処理された神経パルスの平均発火率tempora
l Spike Rateの略である。
【0041】騒音計101により騒音を計測し、その計
測データをアナログ/ディジタル変換器102でディジ
タル量に変換してデータ記憶器103に一旦記憶する。
騒音計101により計測される騒音は、図24左に示す
ように、時刻と共に音圧が変化する。その後、データ記
憶器103に記憶された騒音データを外耳/中耳特性器
104に入力する。
【0042】外耳/中耳特性器104、聴覚フィルタ1
05、パルス演算器106は第一実施例と同じであり、
tempSR演算器107に入力する。
【0043】このように各ERB帯域で得られた時系列
の神経パルスに対して、tempSR演算器107によ
り、特徴抽出処理を行なう。tempSR演算器107
は、異なる特性を持つ演算器S1,S2,…Snの集合で
あり、得られた神経パルス波について、ある時間間隔で
の平均発火率を算出し、音圧刺激を受けた場合の聴覚反
応を定量化する。ここで、演算された神経パルス波は図
20では破線に相当するが、感覚としては実線のように
極大から指数関数的に減少する。この感覚は神経パルス
波に対する閾値となり、閾値以下のパルスは認識されな
いという経時マスキング処理を行う。
【0044】即ち、周波数帯域i( I=1,2,…,
N) で計算した時間フレームj( j=1,2,…,M)
内での経時マスキング処理された神経パルス波TC
ij(n) (n=1,2,…,L) に対して、時間フレー
ムに関する平均を求め、これをtempSR(i)とす
る。
【0045】
【数7】
【0046】総和演算器110は、tempSR演算器
107により得られた信号を総和し、1変数ノイジネス
演算器器111へ出力する。1変数ノイジネス演算器器
111は、総和演算器110から入力に基づき単相関式
によりノイジネスを評価し、その値をノイジネス表示器
115で表示する。図21に示すように、1変数ノイジ
ネス演算器器111で相関式より求めたノイジネスを横
軸とし、実験により求めたノイジネスを縦軸とすると、
相関(Correlation )は0.873となる。なお、図中
の記号はフォークリフトのエンジンアイドル運転、走行
時及び荷役作業時のオペレータ騒音の場合を示す。
【0047】このように説明したように本実施例は、騒
音計101、アナログ/ディジタル変換器102を経て
測定された騒音データをデータ記憶器103で記録し、
外耳/中耳特性器104、聴覚フィルタ器105、パル
ス演算器106によりオフラインでパルス演算し、te
mpSR演算器107により経時マスキング処理を実施
し、総和演算器110で総和をとり、それらの総和によ
りノイジネス演算器でノイジネスを演算するため、人間
の感覚に近いうるささを正確に評価することができ、し
かも、汎用性が高いという利点がある。
【0048】〔実施例5〕本発明の第5の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図15に示す。本実
施例は、実施例4と同様にtempSR処理すると共
に、SD演算し、それぞれの総和から2変数でノイジネ
スを演算する点が異なる。即ち、本実施例の非定常騒音
のノイジネス評価装置は、騒音計101、アナログ/デ
ィジタル変換器102、データ記憶器103、外耳/中
耳特性器104、聴覚フィルタ器105、パルス演算器
106、tempSR演算器107、SD演算器10
8、2変数ノイジネス演算器器112、ノイジネス表示
器115により構成される。
【0049】騒音計101による騒音の計測からtem
pSR演算器107による経時マスキング処理までは実
施例4と同様であり、実施例4と異なるのは演算された
神経パルス波を用い、発火変化率(SD:Spike Differ
ential)を演算する点である。
【0050】即ち、tempSR演算と同様に、周波数
帯域i( I=1,2,…,N) で計算した時間フレーム
j( j=1,2,…,M) 内での神経パルス波C
ij(n) (n=−L/2,…,L/2) に対して、時間
フレーム内での回帰分析を行う。つまり、Sij(n)を
回帰線aijn+bijで近似する為に最小二乗法を適用す
ると、傾きaijは次のようになる。そして、時間フレー
ムに関する平均SD(i)とし、次式のようにする。
【0051】
【数8】
【0052】SD演算器108は周波数毎の演算器
1,D2,…,Dnが集合したものであり、各演算器が
計算したSDを総和演算器110へ入力する。総和演算
器110はそれらの総和を計算し、tempSR演算に
よる総和と共に、2変数ノイジネス演算器器112へ入
力する。2変数ノイジネス演算器器112は2つの総和
を入力として、ノイジネスを演算して、ノイジネス表示
器115で表示する。上述したように本実施例は、1変
数ノイジネス演算器器111に代えて2変数ノイジネス
演算器器112を用いるため、実施例4よりも更に人間
の感覚に近いうるささを正確に評価できるという効果を
奏し、高精度であるという利点がある。即ち、図22に
示すように、2変数ノイジネス演算器器112で重相関
式より求めたノイジネスを横軸とし、実験により求めた
ノイジネスを縦軸とすると、相関(Correlation )は
0.938となる。第4実施例よりも相関係数が上がっ
ており、精度が高くなっている。
【0053】〔実施例6〕本発明の第6の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図16に示す。本実
施例は、実施例5と同様にtempSR演算とSD演算
すると共に、ACG演算し、それぞれの総和から3 変数
でノイジネスを演算する点が異なる。即ち、本実施例の
非定常騒音のノイジネス評価装置は、騒音計101、ア
ナログ/ディジタル変換器102、データ記憶器10
3、外耳/中耳特性器104、聴覚フィルタ器105、
パルス演算器106、tempSR演算器107、SD
演算器108、ACG演算器109、3変数ノイジネス
演算器113、ノイジネス表示器115により構成され
る。
【0054】騒音計101による騒音の計測からtem
pSR演算器107による経時マスキング処理及びSD
演算器108によるSD演算は実施例5と同様であり、
実施例5と異なるのは演算された神経パルス波に含まれ
る周期成分の有無を調べるために、ある時間間隔での全
てのパルスデータに対して自己相関の平均値の平方根を
取る処理を行う。このパラメータはオートコレログラム
(ACG:Autocorrelogram)とする。
【0055】即ち、周波数帯域i( i=1,2,…,
N) で計算した時間フレームj( j=1,2,…,M)
内での神経パルス波Cij(n) (n=1,2,…,L/
2) に対して、サンプル間隔h(M/2以下で間隔数を
Hとする)とした場合の自己相関の平均値の平方根を時
間フレームに関して平均をとったものを次式のようにA
CG(i)とする。
【0056】
【数9】
【0057】ACG演算器109は周波数毎の演算器A
1,A2,…,Anが集合したものであり、各演算器が計
算したACGを総和演算器110へ入力する。総和演算
器110はそれらの総和を計算し、tempSR演算及
びSD演算による総和と共に、3変数ノイジネス演算器
113へ入力する。3変数ノイジネス演算器113は3
つの総和を入力として、ノイジネスを演算して、ノイジ
ネス表示器115で表示する。上述したように本実施例
は、2変数ノイジネス演算器器112に代えて3変数ノ
イジネス演算器113を用いるため、実施例5よりも更
に人間の感覚に近いうるささを正確に評価できるという
効果を奏し、高精度であるという利点がある。即ち、
図23に示すように、3変数ノイジネス演算器113で
重相関式より求めたノイジネスを横軸とし、実験により
求めたノイジネスを縦軸とすると、相関(Correlation
)は0.976となる。第5実施例よりもさらに相関
係数が上がっており、精度が高くなっている。
【0058】〔実施例7〕本発明の第7の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図17に示す。本実
施例は、実施例6と同様にtempSR演算、SD演算
及びACG演算し、それぞれの総和からノイジネスを演
算する点では同じであるが、目的、場合に応じて、変数
及び評価方法を切り替えて最適なノイジネス評価を行う
点で異なる。即ち、本実施例の非定常騒音のノイジネス
評価装置は、騒音計101、アナログ/ディジタル変換
器102、データ記憶器103、外耳/中耳特性器10
4、聴覚フィルタ器105、パルス演算器106、te
mpSR演算器107、SD演算器108、ACG演算
器109、切替型ノイジネス演算器114、ノイジネス
表示器115、切替器116により構成される。
【0059】切替器116は実施例4から6で示した評
価法(1変数、2変数、3変数)を切り替える事ができ
る。また、切替型ノイジネス演算器114は切替器11
6からの指示に応じてノイジネス演算式の重み係数等を
変化させることができる。
【0060】〔実施例8〕本発明の第8の実施例に係る
非定常騒音のノイジネス評価装置を図18に示す。本実
施例は、実施例6と同様にtempSR演算、SD演算
及びACG演算し、それぞれの総和からノイジネスを演
算する点では同じであるが、目標とする基準ノイジネス
に対する差分と、騒音レベルとノイジネスの関係を整理
したノイジネス感度を用いて、ノイジネス差分を騒音レ
ベル換算し、同時に演算する騒音レベルと足し合わせる
事によりノイジネス補正の騒音レベルを演算する点で異
なる。即ち、本実施例の非定常騒音のノイジネス評価装
置は、騒音計101、アナログ/ディジタル変換器10
2、データ記憶器103、外耳/中耳特性器104、聴
覚フィルタ器105、パルス演算器106、tempS
R演算器107、SD演算器108、ACG演算器10
9、総和演算器110、3変数ノイジネス演算器11
3、ノイジネス差分演算器117,基準ノイジネス入力
器118、レベル換算器119,ノイジネス感度入力器
120、ノイジネス補正レベル表示器121、聴感補正
フィルタ器130,レベル演算器131、レベル表示器
132により構成される。
【0061】基準ノイジネス入力器118は、例えば、
機械としてあるべきノイジネスを入力し、3変数ノイジ
ネス演算器113で計算されたノイジネスとの差分をノ
イジネス差分演算器117で計算する。さらに、ノイジ
ネス感度入力器120は予め求めたノイジネス変化に伴
う騒音レベルの変化量をノイジネス感度(単位:dB
(A))として入力する。レベル換算器119ではノイ
ジネス差分とノイジネス感度を掛け合わせる事により、
ノイジネス差分と等価な騒音レベルを計算する。一方、
データ記憶器103の騒音データは従来の聴感補正フィ
ルタ器130とレベル演算器131により騒音レベルが
計算される。この騒音レベルとノイジネスと等価な騒音
レベルを足し合わせる事により、ノイジネス補正レベル
を計算し、ノイジネス補正レベル表示器121で表示す
る。
【0062】本実施例では、3変数ノイジネス演算に基
づくノイジネスと基準ノイジネスにより、ノイジネスが
基準よりも高い場合には騒音レベルを増加させ、低い場
合には騒音レベルを低下させる事が可能となり、ノイジ
ネスを騒音レベルに反映できる利点がある。
【0063】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の請求項1に係る非定常騒音のノイジ
ネス評価装置は、時々刻々変化する音圧を入力とし、聴
覚内部で変化する神経パルスを演算した後、パルス特徴
量を求め、そして、複数のパルス特徴量を用いた線形式
にてうるささを正確に演算・表示することが可能とな
り、騒音対策が効率化できるという利点がある。
【0064】また、本発明の請求項2に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し聴覚フ
ィルタ処理した後パルス演算し、平均発火処理及び同期
処理を実施し、それぞれ総和を求め、それらの平均値に
よる重相関式によりノイジネスを演算し、表示するた
め、人間の感覚に近いうるささを正確に評価することが
でき、しかも、汎用性が高いという利点がある。
【0065】また、本発明の請求項3に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し聴覚フ
ィルタ処理した後パルス演算し、平均発火処理及び同期
処理を実施し、帯域データを用いてニューラルネットで
ノイジネスを演算し、表示するため、更に人間の感覚に
近いうるささを正確に評価することができ、高精度であ
るという利点がある。
【0066】また、本発明の請求項4に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定された騒音データに対し
て、リアルタイムで外耳/中耳特性で補正し聴覚フィル
タ処理した後パルス演算し、平均発火処理及び同期処理
を実施し、それぞれ総和を求め、それらによる重相関式
によりノイジネスを演算し、表示するため、リアルタイ
ムでノイジネスを評価でき、また、記録器を省略できる
利点もある。
【0067】また、本発明の請求項5に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚
フィルタで処理した後、パルス演算し、経時マスキング
処理を実施し、総和を求め、単相関式によりノイジネス
を演算し、表示するので、人間の感覚に近いうるささを
正確に評価することができ、しかも、汎用性が高いとい
う利点がある。
【0068】また、本発明の請求項6に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚
フィルタで処理した後、パルス演算し、経時マスキング
による平均発火処理を実施すると共に発火変化処理を実
施し、これらの総和を求め、これらを2変数とする重相
関式によりノイジネスを演算し、表示するため、更に人
間の感覚に近いうるささを正確に評価することができ、
高精度であるという利点がある。
【0069】また、本発明の請求項7に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚
フィルタで処理した後、パルス演算し、経時マスキング
による平均発火処理を実施すると共に発火変化処理を実
施し、それらの総和を求め、更に全てのパルスデータに
対して発火同期処理による総和を求め、3変数の重相関
式によりノイジネスを演算し、表示するので、3変数ノ
イジネス演算に基づくノイジネスと基準ノイジネスによ
り、ノイジネスが基準よりも高い場合には騒音レベルを
増加させ、低い場合には騒音レベルを低下させる事が可
能となり、ノイジネスを騒音レベルに反映できる利点が
ある。
【0070】また、本発明の請求項8に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚
フィルタで処理した後、パルス演算し、経時マスキング
による平均発火処理を実施すると共に発火変化処理を実
施し、それらの総和を求め、更に全てのパルスデータに
対して発火同期処理による総和を求め、これら三つの総
和を切り換えて1,2又は3変数による相関式によりノ
イジネスを演算し、表示するので、目的、場合に応じ
て、変数及び評価方法を切り替えて最適なノイジネス評
価を行う点で異なる。
【0071】また、本発明の請求項9に係る非定常騒音
のノイジネス評価装置は、測定・記録された騒音データ
に対して、オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚
フィルタで処理した後、パルス演算し、経時マスキング
による平均発火処理を実施すると共に発火変化処理を実
施し、それらの総和を求め、更に全てのパルスデータに
対して発火同期処理による総和を求め、これら三つの総
和を3変数とする重相関式によりノイジネスを演算し、
更に、該ノイジネスと目標とする基準ノイジネスに対す
るノイジネス差分を求め、騒音レベルとノイジネスの関
係を整理したノイジネス感度を前記ノイジネス差分に掛
け合わせ、同時に演算した騒音レベルと足し合わせるこ
とにより、ノイジネス補正レベルを演算して、表示する
ので、3変数ノイジネス演算に基づくノイジネスと基準
ノイジネスにより、ノイジネスが基準よりも高い場合に
は騒音レベルを増加させ、低い場合には騒音レベルを低
下させる事が可能となり、ノイジネスを騒音レベルに反
映できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る非定常騒音のノイ
ジネス評価装置を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施例に係る非定常騒音のノイ
ジネス評価装置を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施例に係る非定常騒音のノイ
ジネス評価装置を示すブロック図である。
【図4】ERBフィルタの特性を示すグラフ(10帯
域)である。
【図5】聴神経のシナプス結合モデルを示す説明図であ
る。
【図6】シナプス結合モデルの応答を示す説明図であ
る。
【図7】騒音レベルとノイジネスの関係を示すグラフで
ある。
【図8】ノイジネスに関する推定値と実験値の対応を示
すグラフである。
【図9】本発明の非定常騒音の評価に関する信号処理を
示す説明図である。
【図10】音圧時刻歴波形を示すグラフである。
【図11】音圧スペクトルグラム及び音圧相当レベル変
化を示すグラフである。
【図12】平均発火、同期及び総合ノイジネスを示すグ
ラフである。
【図13】従来の騒音計による基本的な計測処理を示す
ブロック図である。
【図14】本発明の第4の実施例に係る非定常騒音のノ
イジネス評価装置を示すブロック図である。
【図15】本発明の第5の実施例に係る非定常騒音のノ
イジネス評価装置を示すブロック図である。
【図16】本発明の第6の実施例に係る非定常騒音のノ
イジネス評価装置を示すブロック図である。
【図17】本発明の第7の実施例に係る非定常騒音のノ
イジネス評価装置を示すブロック図である。
【図18】本発明の第6の実施例に係る非定常騒音のノ
イジネス評価装置を示すブロック図である。
【図19】外耳/中耳特性を示すグラフ(20Hz〜8
kHz)である。
【図20】経時マスキング効果を示す説明図である。
【図21】第1実施例を用いた場合のノイジネスに関す
る推定値と実験値の対応を示すグラフである。
【図22】第2実施例を用いた場合のノイジネスに関す
る推定値と実験値の対応を示すグラフである。
【図23】第3実施例を用いた場合のノイジネスに関す
る推定値と実験値の対応を示すグラフである。
【図24】本発明の非定常騒音の評価に関する信号処理
を示す説明図である。
【符号の説明】
1,101 騒音計 2,102 アナログ/ディジタル変換器 3,103 データ記憶器 4,104 外耳/中耳特性器 5,105 聴覚フィルタ器 6,106 パルス演算器 7 SR演算器 8 SS演算器 9 総和演算器 10 ノイジネス演算器 11 ノイジネス表示器 12 ニューラルネット器 13 表示器 14 SRノイジネス演算器 15 SSノイジネス演算器 107 tempSR演算器 108 SD演算器 109 ACG演算器 110 総和演算器 111 1変数ノイジネス演算器 112 2変数ノイジネス演算器 113 3変数ノイジネス演算器 114 切替型ノイジネス演算器 115 ノイジネス表示器 116 切替器 117 ノイジネス差分演算器 118 基準ノイジネス入力器 119 レベル換算器 120 ノイジネス感度入力器 121 ノイジネス補正レベル表示器 130 聴感補正フィルタ器 131 レベル演算器 132 レベル表示器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 時々刻々変化する音圧を入力とし、聴覚
    内部で変化する神経パルスを演算した後、パルス特徴量
    を求め、そして、複数のパルス特徴量を用いた線形式に
    てうるささを演算・表示することを特徴とする非定常騒
    音のノイジネス評価装置。
  2. 【請求項2】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し聴覚フィルタ処理
    した後パルス演算し、平均発火処理及び同期処理を実施
    し、それぞれ総和を求め、それらの平均値による重相関
    式によりノイジネスを演算し、表示することを特徴とす
    る非定常騒音のノイジネス評価装置。
  3. 【請求項3】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し聴覚フィルタ処理
    した後パルス演算し、平均発火処理及び同期処理を実施
    し、帯域データを用いてニューラルネットでノイジネス
    を演算し、表示することを特徴とする非定常騒音のノイ
    ジネス評価装置。
  4. 【請求項4】 測定された騒音データに対して、リアル
    タイムで外耳/中耳特性で補正し聴覚フィルタ処理した
    後パルス演算し、平均発火処理及び同期処理を実施し、
    それぞれ総和を求め、それらによる重相関式によりノイ
    ジネスを演算し、表示することを特徴とする非定常騒音
    のノイジネス評価装置。
  5. 【請求項5】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚フィルタで
    処理した後、パルス演算し、経時マスキングによる平均
    発火処理を実施し、総和を求め、単相関式によりノイジ
    ネスを演算し、表示することを特徴とする非定常騒音の
    ノイジネス評価装置。
  6. 【請求項6】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚フィルタで
    処理した後、パルス演算し、経時マスキングによる平均
    発火処理を実施すると共に発火変化処理を実施し、これ
    らの総和を求め、これらを2変数とする重相関式により
    ノイジネスを演算し、表示することを特徴とする非定常
    騒音のノイジネス評価装置。
  7. 【請求項7】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚フィルタで
    処理した後、パルス演算し、経時マスキングによる平均
    発火処理を実施すると共に発火変化処理を実施し、それ
    らの総和を求め、更に全てのパルスデータに対して発火
    同期処理による総和を求め、これら三つの総和を3変数
    とする重相関式によりノイジネスを演算し、表示するこ
    とを特徴とする非定常騒音のノイジネス評価装置。
  8. 【請求項8】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚フィルタで
    処理した後、パルス演算し、経時マスキングによる平均
    発火処理を実施すると共に発火変化処理を実施し、それ
    らの総和を求め、更に全てのパルスデータに対して発火
    同期処理による総和を求め、これら三つの総和を切り換
    えて1,2又は3変数による相関式によりノイジネスを
    演算し、表示することを特徴とする非定常騒音のノイジ
    ネス評価装置。
  9. 【請求項9】 測定・記録された騒音データに対して、
    オフラインで外耳/中耳特性で補正し、聴覚フィルタで
    処理した後、パルス演算し、経時マスキングによる平均
    発火処理を実施すると共に発火変化処理を実施し、それ
    らの総和を求め、更に全てのパルスデータに対して発火
    同期処理による総和を求め、これら三つの総和を3変数
    とする重相関式によりノイジネスを演算し、更に、該ノ
    イジネスと目標とする基準ノイジネスに対するノイジネ
    ス差分を求め、騒音レベルとノイジネスの関係を整理し
    たノイジネス感度を前記ノイジネス差分に掛け合わせ、
    同時に演算した騒音レベルと足し合わせることにより、
    ノイジネス補正レベルを演算して、表示することを特徴
    とする非定常騒音のノイジネス評価装置。
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