JP2005214871A - 音源判別装置およびその判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音を発する機械装置に対する音源の判別を、その外装カバーの条件等が異なることがあっても正確かつ簡便に行うことができる音源判別装置等を提供する。
【解決手段】 音源判別装置は、機械装置から発する音をマイクロフォンにより収音して音響信号として取り込む収音部と、その音響信号の切り出しを行う音切り出し部と、切り出した音響信号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部と、その距離測度を音源判別用の閾値と比較して音の発生原因を判断する判断部とを有するものであって、外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分に向けてマイクロフォンを配置して収音する際に、その開口部が存在するカバー部分とマイクロフォンとの間に介在させるように設置する板状部材を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発生原因が不明な音源の発生原因を判別するための音源判別装置及びその判別方法に係り、特に、一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音源を有する機械装置から発せられる騒音に含まれる複数種の音の発生原因を推定して判別するのに有効な音源判別装置及びその判別方法に関するものである。

近年、オフィスにおける快適性や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。このような動きを受けて、例えばオフィスで使用される複写機、プリンタ等の画像形成装置についてもその装置から発せられる騒音を低減することが求められている。

図４は、一般的な電子写真方式を利用したプリンタが稼動中に発生する騒音の時間波形を示したものである。この図に示されるように、騒音の音圧が経時的に変動していることがわかる。図中の矢印で示した波形部分は、数１０〜数１００ミリ秒程度の短時間の高い音圧からなる音、いわゆる衝撃音が発生している部分を示している。このような衝撃音とも呼ばれる音は、部品どうしの衝突、用紙と部品と衝突などにより発生するものである。具体的には、ソレノイド、電磁クラッチ、モータ等に代表される可動部品の動作時や、用紙位置合わせ部における用紙先端部と位置合わせ部材との衝突時、用紙後端部が搬送ガイド部材等による保持状態からの通過開放時などで発生する。

そして、この衝撃音のような音は、一般に短時間に大きな音圧変動を示すことから、騒音のなかでも特に人に認知されやすく不快感を与えやすい。

このため、騒音対策を必要とする製品開発時においては、衝撃音のような音の低減に注力した製品開発を行うことが多い。しかし、前記した画像形成装置の場合にあっては、かかる衝撃音の発生原因を特定することが非常に難しいとされている。

これは、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、一般の家電製品や機械構造物などと比べて可動部品やそれと関連する部品の点数が桁違いに多く、しかもその可動部品等が種々のタイミングで動作することにより、様々な音源から様々なタイミングで音が発生することとなり、複数種の衝撃音が混在しているという特徴によるものである。また、かかる画像形成装置では、その小型化や高機能化が進むにつれて、その構成部品どうしが非常に接近した位置関係で配置されるようになり、また、部品自体が更に小さくなるとともに新たな部品が追加されるようにもなるという特徴によるものである。

そこで、本出願人は、このような多くの音源からランダムに発せられる音（主に衝撃音）の発生原因を短時間でかつ正確に判断するための信号判断装置に関する提案を行っている（特許文献１、２）。

この信号判断装置は、例えば、発生原因が明らかな音源からの複数種の音を収音して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で、判断対象となる発生原因が不明な音源の音をマイクロフォンで収音して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、それについて前記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する判別用の閾値と比較することにより、かかる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。

特開２００２−３２３３７０号公報 特開２００２−３１８１５５号公報

しかしながら、このような判断装置にあっては、次のような課題がある。

すなわち、その判断対象となる音源が、特に図１４に例示するように一部に開口部（排紙口、排気口など）０３が形成された外装カバー０２で覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音源を有する画像形成装置等の機械装置０１である場合に、その開口部０３が存在するカバー部分０２Ａにマイクロフォン０５をむけて設置して収音したうえで音の発生原因の判別を行うときには比較的正確な判別ができるのに対し、その開口部０３が存在しないカバー部分０２Ｂにマイクロフォン０５をむけて設置して収音したうえで音の発生原因の判別を行うときにはその判別精度が低下してしまうという課題がある。

このように判別精度が低下するのは、開口部０３が存在しないカバー部分０２Ｂ側に対面して収音する際には、その機械装置０１の内部側において発生する音が、マイクロフォン０５に達して収音されるまでの間に、その音の発生原因となる要素（可動部品など）の周辺近傍に設置される他の構成部品（周辺構造物）０４に加えて外装カバー（開口部が形成されていないカバー部分）０２も通過することとなり、その通過の際に反射、吸音、残響等の現象が起こり、それが伝達特性として音の特性に加わることとなるため、その分、その音本来の特性（例えば時間波形、周波数波形）が変化することに主な原因であると考えられる。

また、この音特性の変化は、その周辺構造物（支持フレームなども含む）０４や外装カバー０２の種類などが変更された場合にそれに相応して異なった結果を示すようになる。特に吸音材の使用等により低騒音対策を施しているような画像形成装置などでは、その吸音材等の影響を受けて音の高周波成分部分が数ｄＢから数十ｄＢほど低減する結果を示すようになる。

そして、このように外装カバーなどを通過して音特性が変化した状態でマイクロフォンにより収音された音は、その収音結果である音響信号に基づいて距離測度を求め、その距離測度を同じ判別用の閾値と比較したときには、かかる特性の変化の影響により距離測度も変化するためその閾値で正確に判別されないことがあり、異なった発生原因の音源であると誤って判別されてしまうことがある。この点、外装カバーの開口部が存在するカバー部分０２Ａ側に対面して収音する音は、特に外装カバーの存在により発生する反射、吸音、残響等の現象に起因した音特性の変化が少なくなるため、少なくとも同じ閾値によって正確に判別されるようになる。

図１５は、複数種の擬似音（Ｘ音，Ｙ音，Ｚ音）の収音場所とその各音の平均距離測度との関係を概念的に示すものである。収音場所は、上記各音を発生する音発生器（スピーカなど）を機械装置の外部（外装カバーの外：ｏｕｔｅｒ）に設置し、その音発生器にマイクロフォンを直接むけて収音した場合、その音発生器を機械装置の内部に設置して外装カバーのうち開口部が存在するカバー部分にむけて収音した場合、同じくその開口部が存在しないカバー部分にむけて収音した場合のいずれかである。平均距離測度は、機械装置の外部で発生させた上記各音を複数回収音したときの音響信号のデータを基準空間として求めて平均したものである。

この図１５に示されるように、上記各音のうちＹ音およびＺ音を開口部が存在しないカバー部分を通して収音したときの距離測度は、その音を開口部が存在するカバー部分を通して収音したときの距離測度を基準にして見ると大幅に変化していることがわかる。そして、図中において符号ＴＨ０１はＹ音であることを判別するための閾値、ＴＨ０２はＺ音であることを判別するための閾値であるが、このような閾値ＴＨ０１，ＴＨ０２で音源の判別をする場合には機械の内部中央付近で発生する音であるＹ音およびＺ音の判別が正確にできないことがある。すなわち、図１５に例示されるように、Ｙ音については閾値ＴＨ０１により「Ｙ音」であると判別することができない（Ｘ音との識別ができない）ことがある。また、Ｚ音については、閾値ＴＨ０２により「Ｚ音」であると正確に判別できないときがある（つまり閾値と近い値は誤って判別されることがある）。

なお、上述した判別精度の低下に対する対策としては、たとえばその判別用の閾値を経験的に変更することで対処する方法が考えられる。

しかし、この対処法では、その判定基準に個人差があることはもとより、音の特性に影響を与える周辺構造物をはじめ外装カバーの条件が機械装置の種類等によって異なることから、その違いに適合した閾値を選定することが難しく適切な対処を安定して行うことができない。

たとえば外装カバーを例にして説明すれば、一般に低速機と称されるような画像形成装置における外装カバーではその厚さが比較的薄く、遮音や吸音等による音の変化がほとんどないのに対し、中高速機と称されるような画像形成装置における外装カバーではその厚さが比較的厚く、遮音や吸音等による音の変化が大きいという違いがあるが、このような違いを的確に把握すること自体が難しいため、その状況のなかで適切な閾値を経験による感覚だけに基づいて正しく選定することには無理がある。この他、その閾値について開口部のないカバー部分側で収音したときの音源判別に適した値に経験的に変更した場合、その変更した閾値では、開口部のあるカバー部分側で収音して音源判別をするときに必ずしも適切な閾値にならないということが発生し、その判別を誤ってしまうおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音を発する機械装置に対する音源の判別を、その外装カバーの条件（開口部の有無や、音の特性に影響を与える厚さ、構造、吸音処理等の要素の違いなど）等が異なることがあっても正確かつ簡便に行うことが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。

本発明の音源判別装置は、一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音源を有する機械装置からの音を、マイクロフォンにより収音して音響信号として取り込む収音部と、その取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出す音切り出し部と、その切り出した音響信号について、予め発生原因が明らかな複数種の音を発生する音源からの音を前記収音部に取り込んだ音響信号のデータからなる基準空間との距離測度を算出する距離測度演算部と、その算出された距離測度を、前記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値と比較して音の発生原因を判断する判断部とを有する音源判別装置であって、前記外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分に向けて前記マイクロフォンを配置して収音する際に、その開口部が存在するカバー部分とマイクロフォンとの間に介在させるように設置する板状部材を備えたことを特徴とするものである。

ここで、上記収音部は、基本的に、所定の音源から発せられる音を収音して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で構成されるが、そのマイクロフォンと、マイクロフォンで取り込んだ音響信号を記憶・格納することが可能なデータ記憶部とを組み合わせて構成してもよい。このデータ記憶部を含めた場合には、音の収録だけを先に実施し、その後で収録し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。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 Tape recorder）やＨＤ（Hard Disc）レコーダなどを採用するとよい。

マイクロフォンで収音する音は、判断対象となる発生原因が不明な音源や、発生原因が明らかな音源から発せられる音である。また、マイクロフォンで収音した音を上記データ記憶部に一旦格納することなく、後述する音切り出し部、距離測度演算部、判別部等を構成するＰＣ（パーソナルコンピュータ）に直接取り込む場合には、そのＰＣ内にアナログ／デジタル変換器を装備させておけばよい。マイクロフォンは、機械装置のうち少なくとも音源判別をしたい音（騒音）が発生していると思われる部位に概略むけて設置される。また、マイクロフォンとしては、通常、単一指向性を示すものを使用することができる。マイクロフォンの設置条件（収音位置、高さなど）については、音源判別に十分なレベル（たとえばＳＮ比が十分に高いレベル）の音響信号が得られる条件等に基づいて適宜設定される。

上記音切り出し部は、収音部で取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出すが、その切り出しは音響信号における波形の立ち上がり部や振幅最大部などとなる時間軸上の特徴的な波形部分を基準に設定される所定の範囲に対して行われる。このような切り出しを行う音切り出し部は、例えば、ＰＣに取り込む音響解析用ソフトウェアや、トリガー機能を備えたデータロガーなどにて構成できる。判別対象の音部分は、本発明による判別方式により発生原因の判別ができるものであればよく、主に衝撃音である。衝撃音としては、その音響持続時間が１秒（ｓｅｃ）以下、好ましくは１００ｍ秒以下となる音である。

また、この音切り出し部は、取り込んだ音響信号または切り出し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部を備えたものでもよい。その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や、他の独自に定める特性フィルタを使用することもできるが、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、切り出した音響信号については、その時間波形や周波数波形の振幅の最大値または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するとよい。このような基準化を行った場合には、収音部のマイクロフォンと音源との離間距離の違いが原因で生じる音の大小差をその音源の発生原因の判断要素として含んでしまって誤った判断を行ってしまうという不具合が発生することを回避することができる。

上記距離測度演算部は、音切り出し部で切り出した音響信号の基準空間に対する距離測度（空間距離）を算出するが、その距離測度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を用いることができる。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。また、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、収音して得る各音響信号のデータについての平均、分散、共分散、標準偏差などを予め求めることになる。

この距離測度の基準空間を得るための発生原因が明らかな音源としては、例えば、強制的に衝突また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ような音（擬似音）を再生して発生させることができる音発生器や、判別対象となる音源（発生原因が不明な音源）を構成する部品の一部でありその部品を単独で稼動させることができるものとその関連部品などが挙げられる。このような音源の音は、発生原因が不明な音源のように音の特性に影響を与える周辺構造物や外装カバー等が存在する発生空間とは異なる発生空間、好ましくはその周辺構造物や外装カバー等がない空間条件（半無響音室等の自由音場空間）で収音される。この発生原因が明らかな音源から得た音響信号のデータを基準空間とする。

上記判断部では、判断対象の音源から発する音の発生原因を判断する前処理として、予め発生原因が明らかな音源からの複数種の音について距離測度（の平均値）をそれぞれ求め、その各距離測度に基づいて発生原因が何れの原因群に含まれるかを推定して判別するための閾値の設定とその閾値の蓄積（記憶保持）とが行われる。閾値の設定は、たとえば、発生原因が明らかな複数種の音からそれぞれ求めた距離測度の各平均値のうち互いに隣り合うものどうしの差分に所定の係数ｋ（０＜ｋ＜１。好ましくはｋ＝０．５〜０．７である）を乗じて得た値を、その隣り合う平均値の小さい方の平均値に加えて得た値を閾値にすることができる。

上記機械装置としては、前記したように開口部が形成された外装カバーで覆われ、しかも発生原因が不明な複数種の音源を有するものであればよく、たとえば、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置が挙げられる。

機械装置における複数種の音源は、通常、その発生原因の判別が困難な音源を含むものであるが、機械装置の動作音を発するような構成部品に限らずその機械動作に使用される物などが係わって音を発するものも含むものとする。機械装置のおける外装カバーは、通常、開口部が存在するカバー部分（面部）と開口部が存在しないカバー部分（面部）とを適宜数組み合わせて構成されるものであるが、必ずしもこの構成に限定されない。また、外装カバーは、少なくとも一部が機械装置本体から取り外すことができる構造のものである。外装カバーに形成される開口部は、機械装置の使用時において開口した状態にあり、しかも音漏れの要因になる程度の開口面積からなる大きさのものである。機械装置が画像形成装置である場合においてその画像形成装置における外装カバーに形成される開口部としては、排紙口、排気口、手差しトレイ用の給紙口などが主に挙げられる。

上記板状部材は、平板をはじめ、曲面部や段差部や突起部などを有する板状の形態からなるものであればよく、その全体の形態については特に限定されるものではない。

この板状部材の大きさ（外形の大きさ）は適宜選定される。たとえば、外装カバーを取り外さない状態で機械装置から発生する音を収音して音源判別を行う場合に、その外装カバーのうち開口部が存在するカバー部分にマイクロフォンをむけて収音するときには、その開口部の開口面積よりも少し広めの大きさにするか、またはその開口部が存在するカバー部分の外形面積とほぼ同じかもしくは少し広めの大きさにするとよい。板状部材の材質や厚さなどについても特に制約されるものではないが、たとえば機械装置に使用されている外装カバーの材質や厚さと同じかまたは近似した材質や厚さに設定することができる。このうち厚さについては、画像形成装置を基準にしてみた場合、好ましくは低速機で用いられる外装カバーのように１ｍｍ程度の薄めの厚さでなく、中高速機で用いられる外装カバーのように厚め（たとえば１〜３ｍｍ程度）の厚さにするとよい。

また、この板状部材の設置する位置（外装カバーとマイクロフォンとの間の位置）は、機械装置から発せられる音の収音が可能であって、板状部材の設置による効果が得られるのであれば特に制約されないが、好ましくは開口部が存在するカバー部分に接近した位置であり、より好ましくは少なくともその開口部を塞ぐような位置である。また、外装カバーの開口部を塞がない状態で設置するときの板状部材の大きさは、正確な判別を可能にする等の観点から、その開口部から漏れ出た音がその板状部材から回り込んでマイクロフォンに収音されない（板状部材により遮音や吸音が発生する）程度の大きさにすることが望ましい。なお、外装カバーのうち開口部が存在しないカバー部分にマイクロフォンをむけて設置して収音する場合には、そのカバー部分とマイクロフォンとの間には板状部材を設置しなくてもよい。

また、上記音源判別装置においては、その外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分を取り外し、その取り外したカバー部分の機械音源における装着部位に向けてマイクロフォンを設置して収音する際に、その取り外したカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に上記板状部材を介在させるように設置するとよい。

この場合は、開口部が存在するカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に設置する板状部材は、その大きさがそのカバー部分の外形面積と同じかもしくは少し広めの大きさのものであることが好ましい。また、このときの板状部材に関する全体の形態や設置位置などについては、前述した板状部材の場合と同様である。このときの板状部材は、結局のところ、取り外すカバー部分の代わりにその装着部位とマイクロフォンとの間に設置されることとなる。

なお、この開口部が存在するカバー部分を取り外して収音を行う場合には、その開口部が存在しないカバー部分（の全部または一部）も機械装置から併せて取り外し、その取り外した開口部のないカバー部分の装着部位にマイクロフォンをむけて設置するとともにその装着部位とマイクロフォンとの間に上記板状部材を介在させるように設置して収音するとよい。

この場合、その開口部が存在しないカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に設置する板状部材としては、開口部が存在するカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に設置する板状部材を共通して使用することが好ましい。これにより、各マイクロフォンで収音される音は、外装カバーに違い（開口部の有無や、カバーの形態等の違いなど）の影響を受けて伝達特性が変わって音特性が変化する程度も減少するため、より正確な音源判別を行うことが可能となる。

また、その共通して使用する板状部材としては、たとえば、その取り外した開口部のないカバー部分の１つを使いまわすようにしてよい。これにより、板状部材として別途用意する必要がなくなり、経済的であるとともに板状部材の保管などが不要となって便利である。

一方、本発明の音源判別方法は、一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音源を有する機械装置からの音を、マイクロフォンにより収音して音響信号として取り込む収音工程と、その取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出す音切り出し工程と、その切り出した音響信号について、予め発生原因が明らかな複数種の音を発生する音源からの音を前記収音部に取り込んだ音響信号のデータからなる基準空間との距離測度を算出する距離測度演算工程と、その算出された距離測度を、前記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値と比較して音の発生原因を判断する判断工程とを有する音源判別方法であって、前記外装カバーのうち少なくとも開口部が存在する側に向けて前記マイクロフォンを設置して収音する際に、その開口部が存在するカバー部分とマイクロフォンとの間に板状部材を介在させるように設置して当該収音を行うことを特徴とするものである。

この判別方法における各工程は、前記した音源判別装置における各機能部分（収音部、音切り取り部、距離測度演算部、判別部）の動作によって実現される。

また、この判別方法においても、前記した音源判別装置の場合と同様に、その外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分を取り外し、その取り外したカバー部分の機械音源における装着部位に向けてマイクロフォンを設置して収音する際に、その取り外したカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に前記板状部材を介在させるように設置して当該収音を行うとよい。この場合における板状部材および取り外し外装カバー部分等に関する構成については、前記した判別装置の場合における構成と同様である。

本発明の音源判別装置および音源判別方法によれば、前記したような外装カバーで覆われ、しかも発生原因が不明な複数種の音を発する機械装置（画像形成装置など）から発せられる音（騒音）の音源判別を行う場合、その外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分に向けてマイクロフォンを設置して収音する際に、そのカバー部分とマイクロフォンとの間に板状部材を介在させるように設置して当該収音を行うようにしたので、その外装カバーの条件等が異なることがあっても、収音される音の特性が大幅に変化することがなくなってほぼ揃うようになり、この結果、その音源の発生原因を正確に判別することができるようになる。このような正確な判別は、単に板状部材を上述したように設置して収音を行うことで実現できるため、きわめて簡便に行うことが可能である。

たとえば、開口部のあるカバー部分側で収音したときの音（Ｙ音，Ｚ音）の平均距離測度は、上記板状部材の設置により、前掲の図１５に括弧書き内に点線の丸および三角で示すような値として得られる。この値は、開口部のないカバー部分側で収音したときの音（Ｙ音，Ｚ音）の平均距離測度に近似した値になる。これにより、Ｙ音とＺ音についても、外装カバーの開口部のあるカバー部分側で収音した場合とその開口部のないカバー部分側で収音した場合のいずれであっても、それぞれ同じ所定の閾値ＴＨ０１，ＴＨ０２で正確に判別されるようになる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る音源判別システム１００の構成を説明するものである。この音源判別システム１００が判別する対象とする音源は、複写機２００から放射される騒音である。そして、この判別システム１００は、その騒音の原因が原因（１）：金属部材の打撃音、原因（２）：記録用紙の搬送方向先端部の衝突音、原因（３）：記録用紙の搬送方向後端部の跳ね音、のいずれであるかを判断するものである。

＜判別システムの基本的な構成＞
音源判断システム１００の全体は、複写機２００からの騒音を収音する単一指向性のマクロフォン１と、マイクロフォン１に接続されるＤＡＴ２と、ＤＡＴ２に接続されるパーソナルコンピュータシステムＣと、その騒音の収音時に設置して使用される板材７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、マウス４ｂ、出力手段としてのディスプレイ装置５などを備えている。

このコンピュータ本体３内のハードウェア資源としては、演算制御手段としてのＣＰＵ、主記憶手段としてのＲＡＭ、補助記憶手段としてのハードディスク、入出力制御装置など（いずれも図示せず）を有し、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、音響波形解析ソフトウェア、数値解析ソフトウェアなど（いずれも図示せず）を有している。こ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、次の図２に示す波形切り出し部３０、距離測度演算部４０および判断部５０の各機能を実現している。

図２は、この判別システム１００の基本的な機能ブロック図である。この判別システム１００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とＤＡＴレコーダ２で構成される収音部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３０、距離測度演算部４０および判断部５０と、ディスプレイ装置５で構成される表示部６０とである。これらの機能ブロックどうしで入出力される信号は、アナログ電気信号ＡＳ、デジタル信号ＤＳ、判断結果Ｒである。

このうち波形切り出し部３０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３１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３２と、その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（時間波形データ、周波数波形データなど）に変換する波形変換部３３とを備えている。

距離測度演算部４０は、波形切り出し部３０で切り出した音響信号の基準空間に対する距離測度（空間距離）としてマハラノビスの距離を算出する。また、演算部４０では、その算出前に、収音した各音響信号のデータについての平均、分散、共分散、標準偏差などを予め求める。

判断部５０は、判別対象の音に関して演算部４０で演算した距離測度と、予め用意して記憶されている判別用の閾値との比較を行い、どの発生原因の音源であるか否かを判断する。閾値は、予め発生原因が明らかな音源から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）どうしの中間値などを判別用閾値として適宜設定され、判断部５０（の記憶部）に記憶保持されている。

＜判別用閾値の設定＞
この判別システム１００では、上記距離測度演算部４０において基準空間を構成する音響信号に用いる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、用紙先端部のプラスチック板に衝突する音（用紙先端衝突音）、および用紙後端部の跳ねる音（用紙後端跳ね音）を採用した。

プラスチック球としては、ポリプロピレンからなる直径が１６ｍｍ、２６ｍｍの２種類の球を用意した。一方、金属片としては、ステンレス（ＳＵＳ）からなる板サイズが２０×３０×１ｍｍ、３０×４０×１ｍｍの２種類の金属板を用意した。プラスチック板としては、ＡＢＳ樹脂からなる板サイズが２０×３０×１ｍｍ、３０×４０×１ｍｍの２種類のプラスチック板を用意した。また、この金属板とプラスチック板は、石定盤に両面テープにより貼り付けて支持固定する場合と、３０×４０×１ｍｍの１枚のゴム板を挟んだ状態で両面テープにより貼り付けて支持固定する場合という２種の支持状態でそれぞれ設置した。このプラスチック球または板や金属板の各材質については、複写機等の画像形成装置内の各構成部品を構成する材料として一般的に用いられている材料の材質とほぼ同様のものにするという観点で選択している。

金属片打撃音の採取は、上記２種のプラスチック球を、支持状態が異なる２種の金属片のうえに高さ５ｃｍの上方からそれぞれ自然落下させたときに発生する計４タイプの打撃音をマイクロフォン１により収音することで行った。このときの収音は、前記金属片を貼り付けた石定盤を半無響音室（自由音場空間）に設置するとともに、その定盤上の金属片の中心から０．６ｍの距離だけ離れた位置にマイクロフォン１を設置して行った。また、このときの収音は、必要なデータサンプル数（ｉ）が得られるように行う。

また、用紙先端衝突音の採取は、複写用Ａ４版サイズの用紙の長辺および短辺を上記プラスチック板にそれぞれ衝突させ、そのときに発生する各衝突音をマイクロフォン１により同様にして収音することで行った。さらに、用紙後端跳ね音の採取は、上記用紙の後部が段差を乗り越えるように移動して動かし、そのときに発生する跳ね音をマイクロフォン１により同様に収音することで行った。

このようにしてマイクロフォン１で収音した音響信号は、後述する波形切り出し部３０の動作工程を同様に経ることにより基準空間のデータとして算出される。具体的には、マイクロフォン１で収音された音響信号が、ＤＡＴ２に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路により例えば１秒間に４８０００点のサンプリングデータ（デジタル信号）として得られ、そのデジタル信号のうちから最大振幅値を中心とする前後６４点が音響信号（時間波形データ）として切り出される。続いて、その切り出された音響信号が高速フーリエ変換により周波数分析されて３２点の周波数波形データとして得られる。これを必要なデータ数（ｉ）である前記各音ごとで１００音ずつ、全体では計３００音分だけ得る。かかる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＝（ｙ_i1，ｙ_i2，・・・，ｙ_i32）

次に、閾値を算出するため、予め発生原因が明らかな音源の複数種の音が収音され、その各音響信号の上記基準空間との距離測度が求められる。

はじめに、基準空間の波形データｙ（＝ｙ_i1，ｙ_i2，・・・，ｙ_i32）（ｉ＝１〜１００）と同様に、判別対象の各音源の波形データｙ´（＝ｙ_i1´，ｙ_i2´，・・・，ｙ_i32）（ｉ＝１０１〜）の正規化を行う。正規化は以下の式１に基づいて行う。式中、ｊ＝１〜３２の整数、σは標準偏差を示す。

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^-1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。式中において、上付きバーで表示したｙはｙの平均値、ｐ、ｑはいずれも１〜３２の整数を示す。

相関係数行列Ａは、以下の式３により求めた。式中においてａは逆行列の計算により求めた要素、ｋは１〜３２の整数を示す。

そして、マハラノビスの距離Ｄ²は以下の式４に基づいて算出した。

このように演算される距離測度（マハラノビス距離）は、各音源ごとで１００音の距離測度として得られ、その各音源ごとの平均値（平均距離測度）が算出される。

このようにして得られた前記発生原因が明らかな各音源の平均距離測度のうち、互いに隣り合う（大小関係にある）音源の平均距離測度どうしの差分に対して０．７倍を乗じた値をその小さい方の音源の平均距離測度に加えて得た値を閾値：ＴＨとした。この例では、発生原因が明らかな音源として３種（原因（１）〜（３））のものを用いるため、それらの平均距離測度を大小関係で分けると２種の差分が生じることにより、最終的に２つの閾値（たとえば、その相対的に小さい方の閾値を第一の閾値ＴＨａ、その相対的に大きいほうの閾値を第二の閾値ＴＨｂ）が求められることとなる。この閾値は、判断部５０で使用されるように所定の記憶部に保存される。

このように設定される閾値ＴＨａ、ＴＨｂを用いる判断部５０では、判別対象の音に関する距離測度が第一の閾値ＴＨａよりも小さい値になったときには前記３種の音源のうち最も小さい平均距離測度を示す音源であると判断し、その判別対象の距離測度が第二の閾値ＴＨｂよりも大きい値になったときには前記３種の音源のうち最も大きい平均距離測度を示す音源であると判断し、その判別対象の距離測度が第一の閾値ＴＨａから第二の閾値ＴＨｂの間の値になったときには前記３種の音源のうち中間の平均距離測度を示す音源であると判断することになる。

＜基本的な音源判別動作＞
そして、この音源判別システム１００による基本的な音源判別は、次のようにして行われる。

はじめに、音源判別システム１００では、図３に示すように、その実際の判別を行う前に予め前処理が行われる（ステップＳ１）。この前処理では前述したように判断部５０で使用する閾値の設定が行われる。

一方、この閾値の設定が終了した後には、マイクロフォン１により、判断対象となる（発生原因の不明な）音源を複数有する複写機２００から発せられる騒音の収音が行われる（ステップＳ２）。この収音は、後述するように複写機２００とマイクロフォン１との間に必要に応じて板材７を設置した状態で行うこともある。また、このような収音は、少なくとも複写機２００の１サイクルのコピー動作が１回実行されるときに発生する音を収音するように行われる。マイクロフォン１で収音される音は、電気信号に変換されてアナログの音響信号としてＤＡＴ２に取り込まれる。

アナログ信号は、ＤＡＴ２に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換される（ステップＳ３）。このときのデジタル信号はＤＡＴ２のカセット式磁気テープに一旦記録される。図４は、このＤＡＴ２に記録されたデジタル信号を示すグラフである。この例ではＤＡＴ２のＡ／Ｄ変換回路の分解能（サンプリング周波数）は４８ｋＨｚであるため、得られるデジタル信号は１秒間に４８０００点のサンプリングデータとして得られる。ここで、複写機のような画像形成装置を収音する場合、そのサンプリング周波数としては、少なくとも１０ｋＨｚ以上、好ましくは２０ｋＨｚ以上のものを適用することが望ましい。

次に、波形切り取り部３０において、ＤＡＴ２に記録されたデジタル信号がパーソナルコンピュータＣの本体３（ハードディスク）に対して取り込まれた後、判別対象となる音部分（衝撃音）の切り出しが行われる（ステップＳ４）。

まず、音切り出し部３０における聴感補正部３１により、取り込んだデジタル信号の聴感補正を行う。この例では、暗騒音に多く含まれる数１０Ｈｚ以下の低周波数成分の信号をカットするため人の聴感に近いＡ特性フィルタにより補正を行った。この聴感補正を行わないデジタル信号は、切り出し部３２に直接出力される。

続いて、この聴感補正された新たなデジタル信号は、切り出し部３２により、判別対象となる衝撃音の時間波形データが切り出される。この例では、そのデジタル信号のうちから衝撃波を含む信号部分が０．２秒間程度切り出された後、その最大振幅（音圧）値を中心とする前後の計６４点の時間波形データを１００サンプル分切り出した。図５は、その切り出された時間波形データからなるデジタル信号を示すグラフである。

続いて、この切り出された６４点の時間波形データは、波形変換部３３により、所定の波形データに変換される（ステップＳ４）。この例では、切り出した波形データに所定のハニング窓関数処理を施した後、高速フーリエ変換を用いて周波数分析を行うことにより、図６に示すような周波数波形データが得られる。ここでは、周波数分解能が例えば７５０Ｈｚ（＝４８０００／６４）である周波数バンドごとの計３２点のパワースペクトルを得る。

次に、このようにして切り出されたデジタル信号は距離測度演算部４０に出力され（図２）、その演算部４０において基準空間との距離測度であるマハラノビスの距離が演算される（ステップＳ５）。マハラノビスの距離は、前記した基準空間データの算出時と同様にして算出される。また、この演算された距離測度（マハラノビス距離）は、その距離測度の平均値（平均距離測度）として判別部５０に出力される。

この判断部５０において、距離測度演算部４０から出力された判別対象の音源に関する平均距離測度を、前述したように予め設定される閾値ＴＨａおよび第２閾値ＴＨｂと比較する処理が行われる。この比較結果により、判別対象の音源が前記した３つの発生原因（１）〜（３）のいずれに該当するものであるかが判別される。その判別された結果が、判断対象となる音源の発生原因に関する判断結果Ｒとなって得られる（ステップＳ６）。

このようにして得られる原因判断結果Ｒは、最後にディスプレイ装置５により表示される（図３のステップＳ７）。例えば、判断対象となる音源は、前記原因（１）の「金属片打撃音」である場合には、その判別結果の内容がディスプレイ装置５の画面に表示される（図２参照）。しかる後、次の音源判別が必要であれば上記工程（Ｓ２〜Ｓ７）が同様に繰り返されるが、その後の音源判別がなければ終了する（ステップＳ８）。

＜収音に関する構成＞
また、この音源判別システム１００では、複写機２００のような判別対象となる機械装置の特性を考慮し、以下のごとき板材７を必要に応じて使用した収音を行うようになっている。

まず、判別対象である複写機２００は、図１や図７に示すように、基本的に、複写対象の原稿を自動原稿送り装置２１５から画像入力部（原稿読取部）２１０に送ってその原稿にある情報を読み取った後、画像出力部（作像部）２２０においてその原稿の情報に基づくトナー像を形成し、最終的にそのトナー像を給紙部２３０から搬送する記録用紙に転写して定着させることで原稿の複写を行う機能を備えたものである。

そして、この複写機２００は、その画像入力部２１０、画像出力部２２０および給紙部２３０がいずれも支持フレームに対して多数の構成部品を密集させた状態で配置して構成されており、その複写時になると、稼動する複数の構成部品（たとえば金属製の可動部品）等から発せられる音や記録用紙の搬送移動により発せられる音などが複雑に交じり合った騒音が発生するという特性を有している。図中の符号２１６は原稿を載せる原稿トレイ、２２５は複写後に排出される記録用紙を収容する排紙トレイ、２３５は記録用紙をそのサイズや搬送向きの違い等に応じて収容し、複写機の正面側に引き出し可能に取り付けられている給紙カセット（トレイ）である。

また、複写機２００は、図７や図８等に示すように、その自動原稿送り装置２１５のある上面部と給紙部２３０の底面部および給紙カセット２３５の装着部分を除き、一部に開口部が形成された外装カバー２５０によって覆われて全体の外観がほぼ長方形体に似た立体形状をなす構造を有している。この外装カバー２５０は、画像出力部２２０の正面側となる部位に開閉可能に取り付けられる正面カバー２５０Ａと、画像出力部２２０および給紙部２３０の左右側面側となる部位に固定されてまたは開閉可能に取り付けられる左右の側面カバー（２５０Ｂ）２５０Ｃと、画像出力部２２０および給紙部２３０の背面側となる部位に固定されて取り付けられる背面カバー（２５０Ｄ）とで主に構成されている。外装カバー２５０は、主にＡＢＳ樹脂等のプラスチックスにより平均の厚さが１〜２ｍｍ程度のほぼ平板状に成形されたものである。また、この外装カバー２５０はいずれの面のものも、複写機本体（本体フレーム）から取り外すことができるようになっている。

また、外装カバーのうち右側面カバー２５０Ｃには、複写後の記録用紙が排紙トレイ２２５に収容される際に排出される、水平方向に細長い長方形からなる排紙口２６０が形成されている。また、背面カバー２５０Ｄに排気口（２６５）が形成されている。この他にも、右側面カバー２５０Ｃには紙詰まりした記録用紙などを取り除くジャム処理作業を行うためのジャム処理用扉が形成され、左側面カバー２５０Ｂには記録用紙を画像出力部に供給する手差しトレイが開閉可能に形成されている。２９０は外装カバー２５０の内部側において密集した状態で配置されている複写機の各構成部品を一まとめにして概念的に示したものである。

このような排紙口２６０等の開口部が形成された外装カバー部分を装備する複写機２００に対する収音は、たとえば図７に示すように、その複写機２００の４つの側面（正面カバー、左右の側面カバーおよび背面カバーがそれぞれ装着される各部位）にマイクロフォン１をそれぞれむけて行うことができる。この場合、外装カバー２５０を取り付けた状態のままで収音することが可能であるが、特に排気口２６０等の開口部が存在する右側面カバー２５０Ｃや背面カバー２５０Ｄにマイクロフォン１をむけて収音するときには、図１、図７に示すように、たとえばその右側面カバー２５０Ｃの排紙口２６０とマイクロフォン１との間に板材７を介在させるような状態で設置して収音する。一方、開口部が存在しない正面カバー２５０Ａや左側面カバー２５０Ｂにマイクロフォン１をむけて収容する場合には、板状７を設置しないで収音する。

上記板材７としては、その排紙口２６０の開口面積よりも大きい平面積を有する平板形状からなるＡＢＳ樹脂製のプラスチック板（厚さ２ｍｍ）７１を使用し、それを右側面カバー２５０Ｃの排紙口２６０を塞ぐ状態で設置するようにした。プラスチック板７１は右側面カバー２５０Ｃに直接貼り付けるようにして設置したが、複写動作を行って収音するときには、複写後に排出される記録用紙を排紙口２６０から実際に外部に出す必要があるため、所定の板材７を側面カバー２５０Ｃから少し離した状態で設置する。これにより、複写後の記録用紙が側面カバー２５０Ｃと板材７との間（隙間）を通して外部に排出されるようになる。このように離した状態で設置する場合の板材７としては、その右側面カバ−２５０Ｃと同じ面積を有する大きさのものが使用される。

マイクロフォン１については、板材７を排紙口２６０を塞いた状態で設置してなる右側面カバー２５０Ｃにむけて配置するとともに、その収音性能（特性）などを参考にしながら判別に必要な音圧レベルで収音できる設置位置を探したうえで設置する。また、排紙口２６０等の開口部のないカバー部分（２５０Ａ，２５０Ｂ）にマイクロフォン１をむけて収容するときは、その板材７は設置しないで収音する。

＜収音の構成による効果の違い＞
次に、板材７を設置した収音を行うことによる効果を確認するため、以下のような試験を行った。

上記複写機２００の４つの位置に音発生器としてのスピーカ６をそれぞれ設置し（図８参照）、その各スピーカ６から前記閾値の設定時に収音した３つの音（金属片打撃音、用紙先端衝突音および用紙後端跳ね音）を各音について２０回ずつ再生するようにした。上記４つの位置とは、排紙口２６０近傍の内部位置（ｐ１）、排気口２６５近傍の内部位置（ｐ２）、左側面寄りの内部位置（ｐ３）および正面寄りの内部位置（ｐ４）とした。その各内部位置はいずれも該当する部位の空きスペースであり、その各空きスペースにおいてスピーカ６をその近傍にある外装カバー部分にむけた状態で設置する。スピーカ６は、コンピュータ本体３と接続されており、ＤＡＴ２またはハードディスクに予め記録されている上記３つの音をコンピュータ本体３内のサウンド発生回路機構を介して再生する。

一方、マイクロフォン１は、上記４つの位置に対応する外装カバー部分（２５０Ａ〜Ｄ）にむけて同じ条件でそれぞれ設置した。また、排紙口２６０のある右側面カバー２６０Ｃと排気口２６５のある背面カバー２５０Ｄに対する収音時には、その排気口２６０と排気口２６５を塞ぐ状態で板材７としてのプラスチック板７１をそれぞれ配置して（取り付けて）収音をした。

また比較のために、図９に例示するように、スピーカ６を外装カバー２５０の外部（複写機の上面部：ｏｕｔｅｒ）に設置し、そのスピーカ６から前記３つの音を同様に再生してマイクロフォン１で収音した。また、排紙口２６０のある右側面カバー２６０Ｃと排気口２６５のある背面カバー２５０Ｄに対する収音時に、前記したプラスチック板７１を設置しない状態で収音もした。

そして、このような収音した各音データに基づいて前記したような音源判別のプロセスを実行し、最終的に距離測度演算部４０において各音（２０個分）ごとの基準空間との距離測度（マハラノビス距離）をそれぞれ求めるとともに、その各距離測度の平均値（平均距離測度）を求めた。このときの結果を図１０に示す。

図１０の結果から、特に排紙口２６０や排気口２６５のある右側面カバー２５０Ｃや背面カバー２５０Ｄにマイクロフォン１をむけて収音した場合（Ｐ１，Ｐ２）でも、プラスチック板７１を設置して収音することにより、その排紙口等の開口部のないカバー部分（２５０Ｂ，２５０Ａ）にマイクロフォン１をむけて収音した場合（Ｐ３，Ｐ４）における平均距離速度と近い平均距離測度が得られることがわかる。

これに対し、同じ右側面カバー２５０Ｃや背面カバー２５０Ｄにマイクロフォン１をむけて収音した場合（Ｐ１，Ｐ２）でも、プラスチック板７１を設置しない状態で収音したときには、その平均距離測度は図１０中に点線の丸および三角の記号で示すような結果（Ｐ３，Ｐ４での値よりも小さい値）となる。また、排紙口等の開口部のないカバー部分（２５０Ｂ，２５０Ａ）で収音した場合（Ｐ３，Ｐ４）であっても、そのカバー部分２５０Ｂ，２５０Ａの構成（種類、厚さ、構造など）が異なっていたり、あるいは構成部品の配置状態（構成部品の種類、その配置条件など）などが異なっていることにより、その互いの平均距離測度が異なってしまう（ばらつく）ことがある。

また、図１０に示される結果が得られることにより、次のような閾値（予め設定する前記の閾値とは異なる）に基づく音源判別を行うことができる。

まず、この場合における閾値は、金属打撃音と用紙先端衝突音との平均距離測度が隣り合う関係にあるため、その両者の差分（ここではＰ４の位置における平均距離速度どうしの差分）に０．７倍を乗じた値を金属打撃音の平均距離測度に加えて得た値を第一の閾値ＴＨａ（具体的には１６００）とした。また、用紙先端衝突音と用紙後端跳ね音との平均距離測度が隣り合う関係にあるため、その両者の差分（ここではＰ４の位置における平均距離速度どうしの差分）に０．７倍を乗じた値を用紙先端衝突音の平均距離測度に加えて得た値を第二の閾値ＴＨｂ（具体的には３０００）とした。

このような閾値ＴＨａ、ＴＨｂに基づいて上記各位置（Ｐ１〜Ｐ３の位置。Ｐ４位置は閾値算出用に用いため効果検証の対象からは除く）における平均距離測度の判別を行うと、その判別対象の音の平均距離測度が第一の閾値ＴＨａよりも小さい値になったときには「金属打撃音である」と判断し、その判別対象の平均距離測度が第二の閾値ＴＨｂよりも大きい値になったときには「用紙後端跳ね音である」と判断し、その判別対象の平均距離測度が第一の閾値ＴＨａから第二の閾値ＴＨｂの間の値になったときには「用紙先端衝突音である」と判断される。

以上のことから上記各位置（Ｐ１〜Ｐ４）で発生する音を収音して得られる平均距離測度は、その位置の違いにかかわらず、上記２つの閾値ＴＨａ、ＴＨｂに基づいて正確に判別することができる。これに対し、特に上記２つの位置（Ｐ１，Ｐ２）においてプラスチック板７１を設置しないで収音した場合には、上記閾値ＴＨａ、ＴＨｂに基づいて判別をすると、正しくは用紙先端衝突の音であるところを誤って金属打撃の音であると判別してしまうことになる。

そして、この音源判別システム１００およびその判別方法により、複写機２００による複写動作したときに実際に発せられる騒音について上記のように収音して音源判別を行ったところ、その外装カバーの条件（特に開口部の有無）等が異なることがあっても、収音される音の特性である平均距離測度がほぼ揃った値となり、この結果、その騒音に含まれる各音源のうち上記発生原因が明らかな３つの音のいずれかであるかを正確に判別することができるようになる。

この際、排紙口２６０のある右側面カバー２５０Ｃに設置するプラスチック板７１は、その排紙口２６０からの記録用紙の排出を可能にするためその排紙口２６０と少し離して設置することになるため、その右側面カバー２５０Ｃ全体とほぼ同じ大きさのものを使用する。
［実施の形態２］

図１１および図１２は、実施の形態２に係る音源判別システムおよびその判別方法を示すものである。この音源判別システム１００およびその判別方法は、開口部のある外装カバー部分を装備する複写機を判別対象とする場合、その収音に関する構成が以下のように一部異なること以外は、実施形態１に係る音源判別システム１００およびその判別方法と同じ構成からなるものである。

すなわち、その収音に際しては、複写機２００の外装カバー２５０の全部または一部を取り外し、その取り外したカバー部分の装着部位とマイクロフォン１との間に板材７を介在させるように設置して収音するようにしている。たとえば、外装カバー２５０の全部（正面カバー２５０Ａ、左右の側面カバー２５０Ｂ，Ｃおよび背面カバー２５０Ｄ）を取り外した場合には、その全カバーの各装着部位（２５０Ａｐ，２５０Ｂｐ，２５０Ｃｐ，２５０Ｄｐ）とその各部位にむけて配置するマイクロフォン１との間に板材７をそれぞれ設置した状態で収音する。

このときの板材７としては、その各カバー部分（２５０Ａ〜Ｄ）の外観全体よりも少し大きい面積を有する平板形状からなるＡＢＳ樹脂製のプラスチック板（厚さ２ｍｍ）７２、７３を使用し、それを各カバー部分の装置部位（２５０Ａｐ，２５０Ｂｐ，２５０Ｃｐ，２５０Ｄｐ）の近傍に設置する。

そして、この実施の形態２に係る音源判別システム１００では、上記のように収音した後に、実施の形態１の場合における音源判別プロセスを同様に実行して、複写機２００から発せられる騒音に対する音源判別を行うことができる。

なお、この判別システム１００やその判別方法においては、開口部が形成されていないカバー部分を板材７として使用し、そのカバー部分を各装着位置にそれぞれ設置して使いまわすようにすることも可能である。また、取り外す外装カバーは、その一部（たとえば排紙口等の開口部のあるカバー２５０Ｃ、２５０Ｄ）だけでもよく、この場合には、取り外さない外装カバー部分（２５０Ａ、２５０Ｂ）にマイクロフォン１をむけて収音する際に板材７を設置する必要はない。しかも、この場合には、取り外したカバー部分（２５０Ｃ、２５０Ｄ）の装着部位とマイクロフォン１に設置する板材７として、音特性の変化をできるだけ揃える観点からすると、同じものを併用することが好ましい。

次に、外装カバーの取り外しかつ板材７を設置した収音を行うことによる効果を確認するため、実施の形態１の場合とほぼ同様の試験を行った。

実施形態１の場合と同様に、上記複写機２００の４つの位置（Ｐ１〜Ｐ４）にスピーカ６をそれぞれ設置し（図１２参照）、その各スピーカ６から前記３つの音（金属片打撃音、用紙先端衝突音および用紙後端跳ね音）を各音について２０回ずつ再生するようにした。外装カバー２５０については、その全部を取り外した。

一方、マイクロフォン１は、取り外された各カバー部分の装着位置（２５０Ａｐ，２５０Ｂｐ，２５０Ｃｐ，２５０Ｄｐ）にむけて同じ条件でそれぞれ設置した。また、その取り外した各カバー部分の装着部位の近傍には、プラスチック板７１、７２をそれぞれ配置した。この実施形態では、開口部が形成されていない左側面カバー２５０Ｂ（平均の厚さ約２ｍｍ）を板材７として使用し、この１つの左側面カバー２５０Ｂを上記各装着位置にそれぞれ設置して使いまわすようにした。

そして、このような収音した各音データに基づいて前記したような音源判別のプロセスを実行し、最終的に距離測度演算部４０において各音（２０個分）ごとの基準空間との距離測度（マハラノビス距離）をそれぞれ求めるとともに、その各距離測度の平均値（平均距離測度）を求めた。このときの結果を図１３に示す。

図１３の結果から、特に排紙口２６０や排気口２６５のある右側面カバー２５０Ｃや背面カバー２５０Ｄを含む外装カバー２５０の全部を取り外し、その取り外した各カバー部分の装着部位にマイクロフォン１をむけて収音する際に、取り外した各カバー部分の代わりに上記左側面カバー２５０Ｂを共通の板材７として設置して収音することにより、上記４つの位置（Ｐ１〜Ｐ４）の違いにかかわらず、各音ごとの平均距離測度がほぼ同レベルの値として（ほぼ揃った状態で）得られることがわかる。

また、この場合には、実施の形態１の試験結果（図１０）とは異なり、排紙口等の開口部のないカバー部分（２５０Ｂ，２５０Ａ）の装着部位で収音した場合（Ｐ３，Ｐ４）の平均距離測度も互いにほぼ近似した値として得られるようになる。これは、特にその各カバー部分２５０Ｂ，２５０Ａの代わりに同じ左側面カバー２５０Ｂを設置して収音したことにより、かかるカバー部分２５０Ｂ，２５０Ａの構成（種類、厚さ、構造など）が異なることによる収音した音の特性変化の発生を排除できたためであると考えられる。しがたって、実施形態２ではこの分、実施の形態１の場合よりも、より正確な音源判別を行うことが可能となり有利である。

また、図１３に示される結果が得られることにより、次のような閾値に基づく音源判別を行うことができる。

この場合における閾値は、金属打撃音と用紙先端衝突音との平均距離測度が隣り合う関係にあるため、その両者の差分（ここではＰ４の位置における平均距離速度どうしの差分）に０．７倍を乗じた値を金属打撃音の平均距離測度に加えて得た値を第一の閾値ＴＨａ（具体的には１１００）とした。また、用紙先端衝突音と用紙後端跳ね音との平均距離測度が隣り合う関係にあるため、その両者の差分（ここではＰ４の位置における平均距離速度どうしの差分）に０．７倍を乗じた値を用紙先端衝突音の平均距離測度に加えて得た値を第二の閾値ＴＨｂ（具体的には２７００）とした。

このような閾値ＴＨａ、ＴＨｂに基づいて上記各位置（Ｐ１〜Ｐ３）における平均距離測度の判別を行うと、その判別対象の音の平均距離測度が第一の閾値ＴＨａよりも小さい値になったときには「金属打撃音である」と判断し、その判別対象の平均距離測度が第二の閾値ＴＨｂよりも大きい値になったときには「用紙後端跳ね音である」と判断し、その判別対象の平均距離測度が第一の閾値ＴＨａから第二の閾値ＴＨｂの間の値になったときには「用紙先端衝突音である」と判断される。

以上のことから上記各位置（Ｐ１〜Ｐ４）で発生する音を収音して得られる平均距離測度は、その位置の違いにかかわらず、上記２つの閾値ＴＨａ、ＴＨｂに基づいて正確に判別することができる。

そして、この音源判別システム１００およびその判別方法により、複写機２００による複写動作したときに実際に発せられる騒音について上記のように収音して音源判別を行ったところ、その外装カバーの条件（特に開口部の有無）等が異なることがあっても、収音される音の特性である平均距離測度がほぼ揃った値になり、この結果、その騒音に含まれる各音源のうち上記発生原因が明らかな３つの音のいずれかであるかを正確に判別することができるようになる。特に、この場合は、前述したように排紙口等の開口部のないカバー部分（２５０Ｂ，２５０Ａ）の装着部位で収音した場合（Ｐ３，Ｐ４）の平均距離測度が、実施形態１の場合に比べてほぼ近似した値として得られるため、上記各位置のいずれにおいても上記の音源判別をより一層正確に行うことができるようになる。

実施形態１に係る音源判別システムの構成を示す概念図である。 図１（図１１を含む）の判別システムの基本的な機能を示す機能ブロック図である。 図１（図１１を含む）の音源判別システムによる音源判別の動作を示すフローチャートである。 複写機からの騒音の時間−音圧波形を示すグラフである。 図６の一部を切り出した波形を示すグラフである。 周波数スペクトル波形を示す波形図である。 判別対象である複写機の斜視図である。 実施形態１における外装カバーの各部分と収音に関する構成とを示す説明図である。 外装カバーを取り付けたままの状態で収音を行う場合の一態様を示す概略斜視図である。 実施形態１における、音発生位置と各音の平均距離測度の測定結果を示すグラフである。 実施形態２に係る音源判別システムの構成を示す概念図である。 実施形態２における外装カバーの各装着部位と収音に関する構成を示す説明図である。 実施形態２における、音発生位置と各音の平均距離測度の測定結果を示すグラフである。 開口部のある外装カバー部分と開口部のない外装カバー部分とを装備する機械装置（複写機など）と収音の状態を概念的に示す斜視図である。 開口部のある外装カバー部分の側で収音したときと開口部のない外装カバー部分の側で収音したときにそれぞれ得られる平均距離測度の結果（板状部材を設置して収音したときの結果）を概念的に示す説明図である。

符号の説明

１…マイクロフォン、７…板材（板状部材）、１０…収音部、３０…音切り出し部、４０…距離測度演算部、５０…判断部、７１〜７３…プラスチック板（板状部材）、１００…音源判別システム（音源判別装置）、２００…複写機（機械装置）、２５０…外装カバー、２５０Ｃ…右側面カバー（開口部が存在するカバー部分）、２５０Ｄ…背面カバー（開口部が存在するカバー部分）、２６０…排紙口（開口部）、２６５…排気口（開口部）。

Claims (4)

1. 一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音源を有する機械装置からの音を、マイクロフォンにより収音して音響信号として取り込む収音部と、
   その取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出す音切り出し部と、
   その切り出した音響信号について、予め発生原因が明らかな複数種の音を発生する音源からの音を前記収音部に取り込んだ音響信号のデータからなる基準空間との距離測度を算出する距離測度演算部と、
   その算出された距離測度を、前記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値と比較して音の発生原因を判断する判断部とを有する音源判別装置であって、
   前記外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分に向けて前記マイクロフォンを配置して収音する際に、その開口部が存在するカバー部分とマイクロフォンとの間に介在させるように設置する板状部材を備えたことを特徴とする音源判別装置。
2. 請求項１に記載の判別装置において、
   前記外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分を取り外し、その取り外したカバー部分の前記機械音源における装着部位に向けてマイクロフォンを設置して収音する際に、その取り外したカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に前記板状部材を介在させるように設置する音源判別装置。
3. 一部に開口部が形成された外装カバーで覆われているとともに発生原因が不明な複数種の音源を有する機械装置からの音を、マイクロフォンにより収音して音響信号として取り込む収音工程と、
   その取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出す音切り出し工程と、
   その切り出した音響信号について、予め発生原因が明らかな複数種の音を発生する音源からの音を前記収音部に取り込んだ音響信号のデータからなる基準空間との距離測度を算出する距離測度演算工程と、
   その算出された距離測度を、前記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値と比較して音の発生原因を判断する判断工程とを有する音源判別方法であって、
   前記外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分に向けて前記マイクロフォンを設置して収音する際に、その開口部が存在するカバー部分とマイクロフォンとの間に板状部材を介在させるように設置して当該収音を行うことを特徴とする音源判別方法。
4. 請求項３に記載の判別方法において、
   前記外装カバーのうち少なくとも開口部が存在するカバー部分を取り外し、その取り外したカバー部分の前記機械音源における装着部位に向けてマイクロフォンを設置して収音する際に、その取り外したカバー部分の装着部位とマイクロフォンとの間に前記板状部材を介在させるように設置して当該収音を行う音源判別方法。

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