【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＶ機器やリラクゼーション機器など生活環境の改善等に使用される音響装置および音響発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自然環境音などを疑似的に発生させる手段としては、例えば「波の音」を発生するには、通常ＲＯＭ、光ディスクあるいは磁気テープ等の大容量メモリに、自然の「波の音」をＰＣＭ記録しておき、Ｄ／Ａコンバータで再生する手段が最も汎用されている。
【０００３】
このような従来の自然環境音を発生する手段は、サンプリング周波数が高くなると大容量メモリを必要とし、更にＩ／Ｏ等の周辺機器が大掛かりとなって、結果として高価な装置となるという問題点がある。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１によれば、上記従来例に付する欠点を解消し、安価で手軽な疑似音源用信号発生器として、自然環境音を完全に人工的に発生させる手段が示されている。
【０００５】
このような特許文献１記載の疑似音源用信号発生器を以下に説明する。
図１３は特許文献１記載の疑似音源用信号発生器の基本構成を示すブロック図である。図１３において、１は変調信号のもととなる成分の低周波を発生する原信号源で、同図では複数個の低周波発振器、即ち発振周波数がｆ１の低周波発振器ＯＳＣ１、発振周波数がｆ２の低周波発振器ＯＳＣ２、……、発振周波数がｆｉの低周波発振器ＯＳＣｉからなっている。上記複数個の低周波発振器の出力は、夫々周波数に反比例する大きさ、即ち発振周波数がｆ１の低周波信号は１／ｆ１、発振周波数がｆ２の低周波信号は１／ｆ２、……の割合で混合器２で混合されて、変調信号となる。
【０００６】
３はノイズ発生器で、ホワイトノイズを発生する。このホワイトノイズは、場合によって、−３ｄＢ／ｏｃｔフィルタ５（図ではスイッチＳ３により挿脱可能に構成されている）を通して、１Ｈｚ当たりのエネルギーが周波数に反比例して低下するピンクノイズとすることができる。
【０００７】
上記の変調信号とホワイトノイズ又はピンクノイズとは、振幅変調器４に印加され、ノイズ信号は変調信号により振幅変調されて、図１４の波形で示される疑似音源用信号となる。例えば、発振器が３個の場合、３個の低周波発振器の発信周波数をｆ１＝０．１Ｈｚ、ｆ２＝０．２Ｈｚ、ｆ３＝０．４Ｈｚとし、変調度を５０〜１００％と設定することによって、海岸における波の音に類似の疑似音となる。
【０００８】
また、特許文献２によれば、ホワイトノイズから取り出したランダムな低周波の信号とホワイトノイズの出力とを混合することによって、ランダムな時間周期で振幅を変調したホワイトノイズを出力する手段が示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−３４１７９５号公報（第２〜３頁、図１〜２）
【００１０】
【特許文献２】
特開平６−２０４７４９号公報（第２〜４頁、図１〜３）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の音響装置では、ホワイトノイズの振幅の増減において、増幅する時間と減少する時間の割合は一定となるか、もしくはランダムに増減し、いずれも擬似的に自然環境音を発生させているが、依然として不自然さが残るという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、従来方式に比べて、より自然に近い自然環境音を人工的に発生することができる音響装置および音響発生方法を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ≧１．２５とするものであり、これにより、自然環境の「波の音」により近いリズムを得ることができる。
【００１４】
また、本発明は、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ＝３とするものであり、これにより、さらに自然環境の「波の音」らしい音を得ることができる。
【００１５】
また、本発明は、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ≦０．８とするものであり、これにより、自然環境の「風の音」により近いリズムを得ることができる。
【００１６】
また、本発明は、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ＝０．２５とするものであり、これにより、さらに自然環境の「風の音」らしい音を得ることができる。
【００１７】
また、本発明は、変調器によるホワイトノイズの時間変動周期Ｔを０．０５Ｈｚ≦Ｔ≦０．５Ｈｚとするものであり、これにより、人間が通常的に自然に聞いている「波の音」や「風の音」の周期にほぼ合致した音を得ることができる。
【００１８】
また、本発明は、フィルタとして、ホワイトノイズに対する減衰傾度が３ｄＢ／ｏｃｔのローパスフィルタとするものであり、これにより、発生する音響は、ホワイトノイズの周波数特性が変化して、ピンクノイズと呼ばれる周波数特性となり、自然環境により近い音を得ることができる。
【００１９】
また、本発明は、フィルタとして、ホワイトノイズに対する遮断周波数ｆｃがｆｃ＝２０ｋＨｚのハイパスフィルタとするものであり、これにより、発生する音響は、ホワイトノイズの帯域が制限され、人間の可聴帯域より高い超音波領域のみとなり、人間にとって可聴音としての感覚をなくすことができる。
【００２０】
また、本発明は、ノイズ発生器として、ツェナーダイオードをホワイトノイズの信号源とするものであり、これにより、１つの電子部品でホワイトノイズの信号源を得ることができる。
【００２１】
また、本発明は、ノイズ発生器として、複数段のシフトレジスタをホワイトノイズの信号源とするものであり、これにより、決められた範囲の周波数帯域において容易にホワイトノイズの信号源を得ることができる。
【００２２】
また、本発明は、ノイズ発生器として、乱数発生関数によるプログラムが入力されたマイクロコンピュータをホワイトノイズの信号源とするものであり、これにより容易にホワイトノイズの信号源を得ることができる。
【００２３】
また、本発明は、スピーカを圧電素子とするものであり、占有スペースの少ない小さな部品によって音を発生させることができる。
また、本発明は、スピーカをツィータとするものであり、小径でかつ高周波で広範囲の帯域の音を発生させることができる。
【００２４】
また、本発明は、増幅回路として、発生するスピーカからの出力音圧Ｐを８０ｄＢ以下にするものであり、空間に伝達される音圧を自然界に存在する範囲の音圧とすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す音響装置および音響発生方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の音響装置および音響発生方法を説明する。
【００２６】
図１は本実施の形態１の音響装置の基本構成を示すブロック図である。図１において、１１はホワイトノイズ発生源、１２はホワイトノイズ発生源１１から出力された信号を増幅する増幅回路、１３は増幅回路１２からの出力の振幅に変調を与える変調器、１４は変調器１３により変調された信号に対して周波数帯域の制限をするためのフィルタであり、フィルタ１４を通過した音は、スピーカ１５から空間へと伝達される。
【００２７】
図２は図１におけるホワイトノイズ発生源１１（ここではホワイトノイズ発生源１１ａで示す）の具体的構成例を示した回路図であり、このホワイトノイズ発生源１１ａに電源（＋Ｖ）を供給すれば、回路中のツェナーダイオードＺＤは抵抗Ｒとにより散弾雑音を発生するため、これをホワイトノイズ出力として利用する。
【００２８】
図３は別の手段によるホワイトノイズ発生源１１（ここではホワイトノイズ発生源１１ｂで示す）の具体的構成例を示す回路図であり、図３に示すように、回路中のシフトレジスタの１箇所から抜き出したデータと出力データとのＸＯＲ演算の結果を、シフトレジスタの入力として返すことにより、性質の良い２値の擬似乱数（Ｍ系列信号）を得ることができる。これをホワイトノイズ出力として利用する。
【００２９】
さらに別の手段によるホワイトノイズ発生源１１は、マイクロコンピュータのライブラリ関数、例えばＣ言語におけるｒａｎｄを用いて発生させることもできる（図示せず）。この場合、音響発生装置を搭載する総合環境制御機器（例えば空気調和機や空気清浄器、照明器具、香り発生器、あるいはこれらの組み合わせからなる機器など）を制御するマイコンのプログラムの一部として記述すれば、新たに部品を追加することなくホワイトノイズを得ることができる。
【００３０】
そして、図１の増幅回路１２によって、その利得を、スピーカ１５から発生される音が８０ｄＢ以下の音圧になるように、調節する。これは、自然界で通常的に発生している音圧が８０ｄＢを超えることはなく、これ以上の音圧になると人間に不快感を与えるためである。
【００３１】
図４は変調器１３の具体的構成例を示した回路図であり、非対称性の三角波を信号源として発生し、その三角波の入力電圧値によって出力が切り替わる増幅回路を利用して、音響装置からの音圧を時間の経過と共に増減させる。このとき三角波の対称性をいろいろ変化させることで、増幅時間Ｔｕと減少時間Ｔｄとの比率を変化させることができる。また、音響装置から発生する増減する音の時間変動周期Ｔは、三角波の周期Ｔｔを決めることにより、いろいろな周期にすることが可能である。なお、三角波の周期Ｔｔは一定としても、また０．０５Ｈｚ≦Ｔｔ≦０．５Ｈｚの範囲内で適宜変化していても良い。
【００３２】
ここで自然環境における「波の音」についての音圧の時間変化を図５に示す。これは実際に音をきいた被験者の申告により最も心理的に心地よいと感じられる「波の音」について分析したもので、これによると、音圧の最大ピークの間隔の平均は約４ｓで、また音圧が増幅する時間Ｔｕと減少する時間Ｔｄの比率の平均はＴｕ／Ｔｄ＝約３である。この分析に基づき、本実施の形態では、三角波の周期Ｔを０．２５Ｈｚとし、増幅時間Ｔｕと減少時間Ｔｄの比率を３：１とする。
【００３３】
なお、増幅時間Ｔｕと減少時間Ｔｄとの比率Ｔｕ／Ｔｄが１．２５未満で１に近づくと、押し寄せた波がなかなか引かないような不自然さがある。Ｔｕ／Ｔｄが１未満の場合は実施の形態２にて説明する。
【００３４】
また、増減する音の時間変動周期Ｔは、０．０５Ｈｚ未満になると大波が来たような印象になり、０．５Ｈｚより大きいと忙しく感じる。０．２５Ｈｚ程度の周期は、人間がゆっくり呼吸する時の周期にも近いため、安心感が得られる。
【００３５】
次にフィルタについて説明する。
図６は図１におけるフィルタ１４（ここでは、フィルタ１４ａと示す）の具体的構成例を示した回路であり、このフィルタ１４ａは減衰傾度３ｄＢのローパスフィルタ特性を有しており、このフィルタ１４ａを通過すると、ホワイトノイズはピンクノイズと言われる周波数特性に変換される。ピンクノイズは自然界に多く存在する音で、「川のせせらぎ」や「鳥の鳴き声」などは周波数分析を行うとピンクノイズになっている。本実施の形態においてもピンクノイズとすることで「波の音」がより自然に聞こえる。
【００３６】
このような音響装置において音を発生させると、自然環境の「波の音」に近い音が発生し、人間に鎮静効果をもたらせる。図７は従来のようにランダムな音圧の増減によってホワイトノイズを呈示した場合と、本実施の形態で発生させた音を呈示した場合における心拍数変化を示している。心拍数は一般に鎮静やリラックスした場合に低下が認められるが、本実施の形態による呈示音が従来例より相対的に心拍数が低下した。これはすなわち、本実施の形態によって発生した音が鎮静効果をもたらしていることを示している。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の音響装置および音響発生方法を説明する。
【００３７】
図８は自然環境における「風の音」についての音圧の時間変化を示している。これは実際に音をきいた被験者の申告により最も心理的に心地よいと感じられる「風の音」について分析したもので、これによると、音圧の最大ピークの間隔の平均は約１０ｓで、また音圧が増幅する時間Ｔｕと減少する時間Ｔｄとの比率の平均はＴｕ／Ｔｄ＝約０．２５である。この分析に基づき、本実施の形態では、実施の形態１で述べた変調器の三角波の周期Ｔを０．１Ｈｚとし、増幅時間Ｔｕと減少時間Ｔｄとの比率を１：４とする。なお、Ｔｕ／Ｔｄが０．８より大きくなって１に近づくと、台風のような大きな風が起こる印象があり、心理的にも快適感が少なかった。
【００３８】
このような変調の設定値で、他は実施の形態１に示したものと同様の構成の音響装置で音を発生させれば、自然環境の「風の音」に近い音が発生し、人間に鎮静効果をもたらせることができる。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の音響装置および音響発生方法を説明する。
【００３９】
図９はフィルタ１４の別の具体的構成例を示した回路であり、遮断周波数が２０ｋＨｚとなるハイパスフィルタ１４ｂである。また図１０はスピーカ１５の具体例として、共振周波数が４０ｋＨｚの圧電素子１５ａを用いたときの外観図を示している。
【００４０】
近年、人間の耳に聞こえない音への影響が指摘されている。特定の超低周波が人間の生理に悪影響を与えていたり、あるいは逆に人間の可聴周波数帯域を超える超音波（例えば、２０ＫＨｚ以上の高周波成分）が人間のストレス解消に効果的であることがわかってきた。人間の場合、鼓膜や神経へ音を伝える構造の性能が２０ＫＨｚに制限されているだけで、骨などから直接聴覚神経に音を伝達させれば、超音波領域の音も感じることができるという説もある。
【００４１】
そこで、例えば作業中や読書、あるいは勉強中といった何らかの行動をしている場合で、可聴帯域の自然環境音が気になる場合などに、図１で示す音響装置において、フィルタ１４には図９のハイパスフィルタ１４ｂを、スピーカ１５には図１０の圧電素子１５ａを、それぞれ適用することによって、可聴帯域の音を制限し、他の作業をしていても全く気になることなく、しかも生理量に良い影響を与える音響装置を提供することができる。
【００４２】
また、圧電素子１５ａは、通常のスピーカと比較して小さいので、本実施の形態による音響装置を他の製品、例えば温熱、空質、光、香りなどの環境を総合的にコントロールするような機器に組み込んだ場合でも、スペース上の制約を受けにくくなる。
【００４３】
図１１には、本実施の形態によって発生した音を呈示した場合の心拍数の変化を示している。音呈示のない場合と比べて心拍数は低下し鎮静をもたらせることができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の音響装置および音響発生方法を説明する。
【００４４】
図１で示す音響装置において、スピーカ１５に１００ｋＨｚまでの高周波数帯域の発生が可能なツィータを用いる。ツィータは高音域の再生が可能であり、リーフ型、リボン型、ドーム型、圧電型などが存在する。例えばドーム型であれば、指向性、周波数特性も均一であり、インピーダンスにも癖がないので扱いやすく、小径であるため、機器への組み込みが容易である。またリーフ型であれば薄型であり同様に機器への組み込みが容易である。
【００４５】
図１で示す音響装置において、フィルタ１４には図９のハイパスフィルタ１４ｂを、スピーカ１５には前述のツィータを、それぞれ適用することによって、実施の形態３で説明したように可聴帯域の音を制限し、他の作業をしていても全く気になることのない２０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでの広帯域の超音波を提供することができる。
【００４６】
また、ツィータは、通常のスピーカと比較して小径あるいは薄型で、本実施の形態による音響装置を、他の製品、例えば温熱、空質、光、香りなどの環境を総合的にコントロールするような機器に組み込んだ場合でも、スペース上の制約を受けにくい。
【００４７】
図１２には、本実施の形態によって発生した音の周波数スペクトラムと自然界の「波の音」の周波数スペクトラムの比較を示している。本実施の形態によってより自然に近い音の発生が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ≧１．２５とすることにより、自然環境の「波の音」により近いリズムを得ることができる。
【００４９】
そのため、自然環境の「波の音」により近いリズムを有する音により、人間に鎮静やリラックスをもたらせることができる。
また、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ＝３とすることにより、さらに自然環境の「波の音」らしい音を得ることができる。
【００５０】
そのため、さらに自然環境の「波の音」らしい音により、より人間のストレスを減少させることができる。
また、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ≦０．８とすることにより、自然環境の「風の音」により近いリズムを得ることができる。
【００５１】
そのため、自然環境の「風の音」により近いリズムを有する音により、人間に鎮静やリラックスをもたらせることができる。
また、本発明は、変調器によるホワイトノイズの振幅の増減が連続的でかつ増幅時間Ｔｕと減少時間ＴｄとをＴｕ／Ｔｄ＝０．２５とすることにより、さらに自然環境の「風の音」らしい音を得ることができる。
【００５２】
そのため、さらに自然環境の「風の音」らしい音により、より人間のストレスを減少させることができる。
また、変調器によるホワイトノイズの時間変動周期Ｔを０．０５Ｈｚ≦Ｔ≦０．５Ｈｚとすることにより、人間が通常的に自然に聞いている「波の音」や「風の音」の周期にほぼ合致した音を得ることができる。
【００５３】
そのため、発生する音はより自然環境音に近い音となり、人間に安心感を与えてリラックスをもたらせることができる。
また、フィルタとして、ホワイトノイズに対する減衰傾度が３ｄＢ／ｏｃｔのローパスフィルタとすることにより、発生する音響は、ホワイトノイズの周波数特性が変化して、ピンクノイズと呼ばれる周波数特性となり、自然環境により近い音を得ることができる。
【００５４】
そのため、発生する音はより自然環境音に近い音となり、人間に安心感を与えてリラックスをもたらせることができる。
また、フィルタとして、ホワイトノイズに対する遮断周波数ｆｃがｆｃ＝２０ｋＨｚのハイパスフィルタとすることにより、発生する音響は、ホワイトノイズの帯域が制限され、人間の可聴帯域より高い超音波領域のみとなり、人間にとって可聴音としての感覚をなくすことができる。
【００５５】
そのため、発生する音が気にならなくなり、かつ生理的には鎮静をもたらせることができる。
また、ノイズ発生器として、ツェナーダイオードをホワイトノイズの信号源とすることにより、１つの電子部品でホワイトノイズの信号源を得ることができる。
【００５６】
そのため、電子部品の点数を軽減して装置を安価に制作でき、かつ容易にホワイトノイズが得られ、高利得特性により容易に増幅することができる。
また、ノイズ発生器として、複数段のシフトレジスタをホワイトノイズの信号源とすることにより、確実かつ容易にホワイトノイズの信号源を得ることができる。
【００５７】
そのため、デジタル的発生であり周囲の熱環境や回路中の電流変動に影響を受けない発生源とすることができる。
また、ノイズ発生器として、乱数発生関数によるプログラムが入力されたマイクロコンピュータをホワイトノイズの信号源とすることにより、確実かつ容易にホワイトノイズの信号源を得ることができる。
【００５８】
そのため、ホワイトノイズ発生のみならず他の制御も兼用できるマイクロコンピュータとすれば装置自体をさらに安価で小スペースに制作することができる。また、スピーカを圧電素子とすることにより、占有スペースの少ない小さな部品によって音を発生させることができる。
【００５９】
そのため、装置を他の製品に組み込む場合などに、スペース上の制約を受けにくくすることができる。
また、スピーカをツィータとすることにより、占有スペースの少ない小さな部品でかつ広周波数帯域の超音波を発生させることができる。
【００６０】
そのため、装置を他の製品に組み込む場合などに、スペース上の制約を受けにくく、より自然環境に近い音を発生させることができる。
また、増幅回路として、発生するスピーカからの出力音圧Ｐを８０ｄＢ以下にすることにより、空間に伝達される音圧を自然界に存在する範囲の音圧とすることができる。
【００６１】
そのため、人間に必要以上の刺激を与えることなく、生理量に悪影響を及ぼすことがないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の音響装置の基本構成を示すブロック図
【図２】同実施の形態１の音響装置におけるホワイトノイズ発生源の具体的構成を示す回路図
【図３】同実施の形態１の音響装置におけるホワイトノイズ発生源の他の具体的構成を示す回路図
【図４】同実施の形態１の音響装置における変調器の具体的構成を示す回路図
【図５】同実施の形態１の音響装置の発生対象である自然環境音の波形図
【図６】同実施の形態１の音響装置におけるフィルタの具体的構成を示す回路図
【図７】同実施の形態１の音響装置と従来との音呈示による心拍数変化の比較説明図
【図８】本発明の実施の形態２の音響装置の発生対象である自然環境音の波形図
【図９】本発明の実施の形態３の音響装置におけるフィルタの具体的構成を示す回路図
【図１０】同実施の形態３の音響装置における圧電素子の構成を示す外観図
【図１１】同実施の形態３の音響装置と従来との音呈示による心拍数変化の比較説明図
【図１２】本発明の実施の形態４の音響装置の発生対象である自然環境音の周波数スペクトラムの説明図
【図１３】従来の擬似音源用信号発生装置の基本構成を示すブロック図
【図１４】同従来例の擬似音源用信号発生装置における擬似音源用信号の波形図
【符号の説明】
１ 原信号源
２ 混合器
３ ノイズ発生器
４ 振幅変調器
５ −３ｄＢ／ｏｃｔフィルタ
１１ ホワイトノイズ発生源
１１ａ ツェナーダイオード
１１ｂ シフトレジスタ回路
１２ 増幅回路
１３ 変調器
１４ フィルタ
１４ａ ローパスフィルタ
１４ｂ ハイパスフィルタ
１５ スピーカ
１５ａ 圧電素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an audio device used for improving a living environment such as an AV device and a relaxation device, and a sound generation method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a means for generating a natural environment sound or the like, for example, to generate a "wave sound", a natural "wave sound" is usually stored in a large-capacity memory such as a ROM, an optical disk, or a magnetic tape. Means of recording in PCM and reproducing with a D / A converter are most commonly used.
[0003]
Such a conventional means for generating a natural environment sound requires a large capacity memory when the sampling frequency is high, and furthermore, the peripheral devices such as I / O become large, resulting in an expensive device. There is.
[0004]
Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a means for solving the above-described disadvantages of the conventional example and for completely and artificially generating a natural environment sound as an inexpensive and easy pseudo sound source signal generator. .
[0005]
Such a pseudo sound source signal generator described in Patent Document 1 will be described below.
FIG. 13 is a block diagram showing a basic configuration of a signal generator for a pseudo sound source described in Patent Document 1. In FIG. 13, reference numeral 1 denotes an original signal source for generating a low-frequency component of a modulation signal. In FIG. 13, a plurality of low-frequency oscillators, that is, a low-frequency oscillator OSC1 having an oscillation frequency of f1 and an oscillation frequency of f2 , And the low frequency oscillator OSCi whose oscillation frequency is fi. The outputs of the plurality of low-frequency oscillators have magnitudes that are inversely proportional to the frequencies, that is, the ratio of 1 / f1 for the low-frequency signal whose oscillation frequency is f1, 1 / f2 for the low-frequency signal whose oscillation frequency is f2, and so on. Are mixed by the mixer 2 to become a modulated signal.
[0006]
A noise generator 3 generates white noise. In some cases, this white noise can be pink noise in which the energy per 1 Hz decreases in inverse proportion to the frequency through a -3 dB / oct filter 5 (shown in the figure so as to be removable by a switch S3). .
[0007]
The above-mentioned modulation signal and white noise or pink noise are applied to the amplitude modulator 4, and the noise signal is amplitude-modulated by the modulation signal to become a pseudo sound source signal shown by the waveform in FIG. For example, when there are three oscillators, the transmission frequencies of the three low-frequency oscillators are set to f1 = 0.1 Hz, f2 = 0.2 Hz, f3 = 0.4 Hz, and the modulation is set to 50 to 100%. , A pseudo sound similar to the sound of waves on the shore.
[0008]
Further, according to Patent Document 2, there is disclosed a unit that outputs a white noise whose amplitude is modulated at a random time period by mixing a random low-frequency signal extracted from the white noise and an output of the white noise. ing.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-5-341795 (pages 2-3, FIGS. 1-2)
[0010]
[Patent Document 2]
JP-A-6-204749 (pages 2 to 4, FIGS. 1 to 3)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional acoustic apparatus, when increasing or decreasing the amplitude of the white noise, the ratio of the time for amplification and the time for decrease is constant or increases or decreases at random, and in both cases, a pseudo natural environment sound is generated. However, there is still a problem that unnaturalness remains.
[0012]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides an acoustic device and an acoustic generating method capable of artificially generating a natural environment sound that is more natural than the conventional system.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention is to provide a modulator in which the amplitude of white noise is continuously increased and decreased by a modulator, and the amplification time Tu and the reduction time Td are Tu / Td ≧ 1.25. A rhythm closer to the "wave sound" of the natural environment can be obtained.
[0014]
Further, in the present invention, the amplitude of white noise is continuously increased and decreased by the modulator, and the amplification time Tu and the reduction time Td are set to Tu / Td = 3. You can get a sound like "sound".
[0015]
In the present invention, the amplitude of the white noise by the modulator is continuously increased and decreased, and the amplification time Tu and the reduction time Td are set to be Tu / Td ≦ 0.8. Rhythm closer to ".
[0016]
Further, in the present invention, the amplitude of the white noise is continuously increased and decreased by the modulator, and the amplification time Tu and the reduction time Td are set to be Tu / Td = 0.25. You can get the sound of wind.
[0017]
Further, in the present invention, the time variation period T of the white noise caused by the modulator is set to 0.05 Hz ≦ T ≦ 0.5 Hz, whereby the “sound of a wave” that a human usually hears naturally. And a sound that substantially matches the cycle of the "wind sound".
[0018]
Further, in the present invention, the filter is a low-pass filter having an attenuation gradient against white noise of 3 dB / oct, whereby the generated sound changes in frequency characteristics of the white noise due to a change in the frequency characteristic of the white noise. It becomes characteristic, and a sound closer to the natural environment can be obtained.
[0019]
Further, in the present invention, as a filter, a high-pass filter having a cut-off frequency fc for white noise of fc = 20 kHz is used, whereby the generated sound has a limited white noise band and is higher than a human audible band. Only the ultrasonic range is provided, and it is possible for humans to eliminate the audible sound.
[0020]
Further, the present invention uses a Zener diode as a noise generator as a signal source of white noise, whereby a signal source of white noise can be obtained with one electronic component.
[0021]
Further, the present invention uses a plurality of stages of shift registers as a noise generator as a white noise signal source, thereby easily obtaining a white noise signal source in a predetermined range of frequency band. it can.
[0022]
According to the present invention, as a noise generator, a microcomputer to which a program based on a random number generation function is input is used as a signal source of white noise, whereby a signal source of white noise can be easily obtained.
[0023]
Further, according to the present invention, the speaker is a piezoelectric element, and the sound can be generated by small components occupying a small space.
Further, in the present invention, a speaker is used as a tweeter, and a small-diameter, high-frequency sound in a wide band can be generated.
[0024]
In the present invention, the output sound pressure P from the generated speaker is set to 80 dB or less as an amplifier circuit, and the sound pressure transmitted to the space can be set to a sound pressure in a range existing in the natural world.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an audio device and a sound generation method according to embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
A sound device and a sound generation method according to the first embodiment of the present invention will be described.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of the acoustic device according to the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a white noise generation source, 12 denotes an amplification circuit for amplifying a signal output from the white noise generation source 11, 13 denotes a modulator for modulating the amplitude of the output from the amplification circuit 12, and 14 denotes a modulator. 13 is a filter for limiting the frequency band of the signal modulated by 13, and the sound that has passed through filter 14 is transmitted from speaker 15 to space.
[0027]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the white noise generation source 11 (shown here as white noise generation source 11a) in FIG. 1. If a power supply (+ V) is supplied to this white noise generation source 11a, Since the Zener diode ZD in the circuit generates shot noise due to the resistor R, the shot noise is used as a white noise output.
[0028]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the white noise generating source 11 (indicated here as a white noise generating source 11b) by another means. As shown in FIG. By returning the result of the XOR operation of the data extracted from the data and the output data as the input of the shift register, it is possible to obtain a binary pseudorandom number (M-sequence signal) having good properties. This is used as a white noise output.
[0029]
The white noise source 11 by another means can be generated by using a library function of a microcomputer, for example, rand in C language (not shown). In this case, it is described as a part of a microcomputer program that controls a comprehensive environmental control device (for example, an air conditioner, an air purifier, a lighting device, a scent generator, or a combination thereof) equipped with a sound generating device. Then, white noise can be obtained without adding a new component.
[0030]
Then, the gain is adjusted by the amplifier circuit 12 of FIG. 1 so that the sound generated from the speaker 15 has a sound pressure of 80 dB or less. This is because the sound pressure normally generated in the natural world does not exceed 80 dB, and if the sound pressure exceeds this level, human beings are uncomfortable.
[0031]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the modulator 13. The amplifying circuit generates an asymmetric triangular wave as a signal source and switches the output according to the input voltage value of the triangular wave. Is increased or decreased over time. At this time, the ratio between the amplification time Tu and the reduction time Td can be changed by variously changing the symmetry of the triangular wave. In addition, the time variation period T of the increasing / decreasing sound generated from the acoustic device can be set to various periods by determining the period Tt of the triangular wave. Note that the cycle Tt of the triangular wave may be constant or may be appropriately changed within a range of 0.05 Hz ≦ Tt ≦ 0.5 Hz.
[0032]
Here, FIG. 5 shows a temporal change of the sound pressure of the “wave sound” in the natural environment. This is an analysis of the "wave sound" that is most psychologically comfortable according to the report of the subject who actually listened to the sound. According to this analysis, the average of the intervals between the maximum peaks of the sound pressure is about 4 s, and The average of the ratio between the time Tu in which the sound pressure is amplified and the time Td in which the sound pressure is reduced is Tu / Td = about 3. Based on this analysis, in the present embodiment, the period T of the triangular wave is set to 0.25 Hz, and the ratio between the amplification time Tu and the reduction time Td is set to 3: 1.
[0033]
When the ratio Tu / Td between the amplification time Tu and the reduction time Td is less than 1.25 and approaches 1, there is an unnaturalness that the pushed waves are hardly drawn. A case where Tu / Td is less than 1 will be described in a second embodiment.
[0034]
Further, when the time variation period T of the increasing / decreasing sound is less than 0.05 Hz, it gives an impression that a large wave comes, and when it is greater than 0.5 Hz, it feels busy. Since the cycle of about 0.25 Hz is close to the cycle when a person breathes slowly, a sense of security can be obtained.
[0035]
Next, the filter will be described.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the filter 14 (in this case, referred to as a filter 14a) in FIG. 1. The filter 14a has a low-pass filter characteristic with an attenuation gradient of 3 dB. Upon passing, white noise is converted into frequency characteristics called pink noise. Pink noise is a sound that exists a lot in the natural world, and “river babbling” and “birds cry” become pink noise when subjected to frequency analysis. Also in the present embodiment, the “sound of waves” sounds more natural by using pink noise.
[0036]
When sound is generated in such an acoustic device, a sound close to the "wave sound" of the natural environment is generated, and a sedative effect can be provided to humans. FIG. 7 shows a change in heart rate in a case where white noise is presented by a random increase and decrease in sound pressure as in the related art, and in a case where a sound generated in the present embodiment is presented. Although the heart rate generally decreases when sedated or relaxed, the presented sound according to the present embodiment has a relatively lower heart rate than the conventional example. This means that the sound generated according to the present embodiment has a calming effect.
(Embodiment 2)
A sound device and a sound generation method according to a second embodiment of the present invention will be described.
[0037]
FIG. 8 shows a temporal change of the sound pressure of the “wind sound” in a natural environment. This is an analysis of the "wind sound" that is most psychologically comfortable based on the report of the subject who actually listened to the sound. The average of the ratio of the amplification time Tu to the reduction time Td is Tu / Td = 0.25. Based on this analysis, in the present embodiment, the period T of the triangular wave of the modulator described in the first embodiment is set to 0.1 Hz, and the ratio between the amplification time Tu and the reduction time Td is set to 1: 4. In addition, when Tu / Td became larger than 0.8 and approached 1, there was an impression that a large wind like a typhoon was generated, and the feeling of comfort was small psychologically.
[0038]
If sound is generated by the acoustic device having the same configuration as that described in Embodiment 1 with the above set values of the modulation, a sound close to the "wind sound" of the natural environment is generated, and the sound is calmed to humans. The effect can be brought.
(Embodiment 3)
A sound device and a sound generation method according to a third embodiment of the present invention will be described.
[0039]
FIG. 9 is a circuit showing another specific configuration example of the filter 14, which is a high-pass filter 14b having a cutoff frequency of 20 kHz. FIG. 10 is an external view of a specific example of the speaker 15 when a piezoelectric element 15a having a resonance frequency of 40 kHz is used.
[0040]
In recent years, effects on sounds that cannot be heard by human ears have been pointed out. It has been found that a specific ultra-low frequency adversely affects human physiology, or conversely, an ultrasonic wave exceeding a human audible frequency band (for example, a high-frequency component of 20 kHz or more) is effective in relieving human stress. Have been. In the case of humans, the performance of the structure that transmits sound to the eardrum and nerves is limited to 20 KHz, but if sound is transmitted directly from the bones to the auditory nerve, the sound in the ultrasonic range can also be felt. There is also.
[0041]
Therefore, for example, when the user is worried about the natural environmental sound in the audible band, for example, while working, reading, or studying, the acoustic device shown in FIG. By applying the high-pass filter 14b and the piezoelectric element 15a of FIG. 10 to the speaker 15, the sound in the audible band is restricted, and even if other work is performed, the user is not bothered at all and has a physiological amount. It is possible to provide an acoustic device having a good effect.
[0042]
Further, since the piezoelectric element 15a is smaller than a normal speaker, the acoustic device according to the present embodiment can be used to control other products, for example, devices that comprehensively control the environment such as heat, air quality, light, and fragrance. Even if it is incorporated in a space, it is less susceptible to space restrictions.
[0043]
FIG. 11 shows a change in heart rate when a sound generated according to the present embodiment is presented. Heart rate can be reduced and sedation can be brought about as compared to the case without sound presentation.
(Embodiment 4)
A sound device and a sound generation method according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0044]
In the acoustic device shown in FIG. 1, a tweeter capable of generating a high frequency band up to 100 kHz is used for the speaker 15. The tweeter can reproduce a high sound range, and there are a leaf type, a ribbon type, a dome type, a piezoelectric type, and the like. For example, in the case of a dome type, the directivity and frequency characteristics are uniform, and there is no habit in impedance, so that it is easy to handle. In addition, the leaf type is thin and easy to incorporate into equipment.
[0045]
In the audio device shown in FIG. 1, the high-pass filter 14b shown in FIG. 9 is applied to the filter 14, and the tweeter described above is applied to the speaker 15, thereby limiting the sound in the audible band as described in the third embodiment. In addition, it is possible to provide a wide-band ultrasonic wave from 20 kHz to 100 kHz that does not matter at all even when performing other operations.
[0046]
In addition, the tweeter is smaller or thinner than a normal speaker, and the acoustic device according to the present embodiment can be used to comprehensively control the environment of other products, such as heat, air quality, light, and aroma. Even when installed in equipment, it is less susceptible to space restrictions.
[0047]
FIG. 12 shows a comparison between the frequency spectrum of a sound generated according to the present embodiment and the frequency spectrum of a “wave sound” in the natural world. According to the present embodiment, a more natural sound can be generated.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amplitude of the white noise by the modulator is continuously increased and decreased, and the amplification time Tu and the reduction time Td are set to be Tu / Td ≧ 1.25, whereby the “wave” of the natural environment can be obtained. A rhythm closer to "sound of" can be obtained.
[0049]
Therefore, a sound having a rhythm closer to the “wave sound” of the natural environment can bring sedation and relaxation to humans.
Further, by increasing / decreasing the amplitude of the white noise by the modulator continuously and setting the amplification time Tu and the reduction time Td to Tu / Td = 3, it is possible to further obtain a sound like a “wave sound” of a natural environment. it can.
[0050]
Therefore, human stress can be further reduced by sound like "wave sound" of the natural environment.
Further, by increasing and decreasing the amplitude of the white noise by the modulator continuously and setting the amplification time Tu and the reduction time Td to be Tu / Td ≦ 0.8, a rhythm closer to the “wind sound” of the natural environment can be obtained. it can.
[0051]
Therefore, the sound having a rhythm closer to the “wind sound” of the natural environment can bring sedation and relaxation to humans.
Further, according to the present invention, the amplitude of the white noise is continuously increased and decreased by the modulator, and the amplification time Tu and the reduction time Td are set to Tu / Td = 0.25, so that the sound more like the "wind sound" of the natural environment. Can be obtained.
[0052]
Therefore, human stress can be further reduced by the sound of the "wind sound" of the natural environment.
Further, by setting the time variation period T of the white noise by the modulator to be 0.05 Hz ≦ T ≦ 0.5 Hz, the period of the “wave sound” or the “wind sound” that humans usually hear naturally is almost equal to the period. A matched sound can be obtained.
[0053]
Therefore, the generated sound becomes a sound closer to the natural environment sound, and it is possible to give a sense of security to a human and relax.
Further, by using a low-pass filter having an attenuation gradient against white noise of 3 dB / oct as a filter, the generated sound changes in frequency characteristics of the white noise, becomes a frequency characteristic called pink noise, and has a sound closer to the natural environment. Can be obtained.
[0054]
Therefore, the generated sound becomes a sound closer to the natural environment sound, and it is possible to give a sense of security to a human and relax.
In addition, by using a high-pass filter having a cut-off frequency fc of fc = 20 kHz for white noise as a filter, the generated sound has a limited white noise band, and has only an ultrasonic region higher than a human audible band. The sense as an audible sound can be eliminated.
[0055]
For this reason, the generated sound is not bothersome and can be physiologically sedated.
In addition, a white noise signal source can be obtained with one electronic component by using a Zener diode as a white noise signal source as a noise generator.
[0056]
Therefore, the number of electronic components can be reduced, the device can be manufactured at low cost, white noise can be easily obtained, and the device can be easily amplified by high gain characteristics.
In addition, by using a plurality of stages of shift registers as a noise generator as a white noise signal source, a white noise signal source can be obtained reliably and easily.
[0057]
Therefore, the generation source can be a digital generation source that is not affected by the surrounding thermal environment or current fluctuation in the circuit.
In addition, by using a microcomputer to which a program based on a random number generation function is input as a noise generator, a white noise signal source can be obtained reliably and easily.
[0058]
Therefore, if the microcomputer is capable of not only generating white noise but also performing other controls, the apparatus itself can be manufactured at a lower cost and in a smaller space. In addition, by using a piezoelectric element as the speaker, sound can be generated by small components that occupy little space.
[0059]
Therefore, when the device is incorporated into another product, it is possible to make the device less susceptible to space restrictions.
Further, by using a speaker as a tweeter, it is possible to generate ultrasonic waves in a wide frequency band with small components occupying a small space.
[0060]
Therefore, when the device is incorporated into another product, it is hardly restricted by space, and a sound closer to a natural environment can be generated.
Further, by setting the output sound pressure P from the speaker to be generated as 80 dB or less, the sound pressure transmitted to the space can be set to a sound pressure in a range existing in the natural world.
[0061]
For this reason, it is possible to prevent a human from being unnecessarily stimulated and to have no adverse effect on the physiological quantity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of an audio device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a specific configuration of a white noise generating source in the audio device according to the first embodiment; FIG. 4 is a circuit diagram showing another specific configuration of a white noise generating source in the audio device according to the first embodiment. FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration of a modulator in the audio device according to the first embodiment. FIG. 6 is a waveform diagram of a natural environment sound to be generated by the acoustic device of the first embodiment. FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration of a filter in the acoustic device of the first embodiment. FIG. 8 is a diagram for explaining a change in heart rate due to sound presentation between a conventional acoustic device and a conventional sound device. FIG. 8 is a waveform diagram of a natural environment sound generated by the acoustic device according to the second embodiment of the present invention. FIG. Showing a specific configuration of a filter in the acoustic device of Embodiment 3. FIG. 10 is an external view showing a configuration of a piezoelectric element in the acoustic device of the third embodiment. FIG. 11 is a comparative explanatory diagram of a change in heart rate due to sound presentation between the acoustic device of the third embodiment and a conventional device. 12 is an explanatory diagram of a frequency spectrum of a natural environment sound to be generated by the acoustic device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 13 is a block diagram showing a basic configuration of a conventional signal generator for a simulated sound source. Waveform diagram of a signal for a pseudo sound source in a conventional signal generator for a pseudo sound source.
REFERENCE SIGNS LIST 1 Original signal source 2 Mixer 3 Noise generator 4 Amplitude modulator 5 -3 dB / oct filter 11 White noise source 11 a Zener diode 11 b Shift register circuit 12 Amplifier circuit 13 Modulator 14 Filter 14 a Low-pass filter 14 b High-pass filter 15 Speaker 15 a Piezoelectric element
