JP2013195612A - 音除去装置、音検査装置、音除去方法、及び音除去プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】被検査対象から発せられる音を収音した計測信号から、非定常音を含む被検査対象に起因しない音を除去する。
【解決手段】計測部１８は、可聴域の周波数で周期的に振幅がゼロとなる検査波形を用い、検査波形に応じて被検査対象１２が出力する音をマイクロフォン３８で収音し、計測データを生成する。騒音処理部２０は、計測データを検査波形のゼロクロス点ごとにサンプリングすることで、騒音データを抽出する。信号生成部２４は、計測データの振幅スペクトルから騒音データの振幅スペクトルを差し引くことで、計測データから騒音成分を除去し、被検査対象が出力した音声に応じた音声データを生成する。
【選択図】図１

Description

開示する技術は、音除去装置、音検査装置、音除去方法、及び音除去プログラムに関する。

スピーカから音声などの音（以下、音声とする）を発する音響装置を被検査対象とする品質検査においては、スピーカから発せられる音声をマイクロフォンで収音する。収音により得られた計測信号を解析することで、被検査対象の出力特性の適否、スピーカやスピーカが取り付けられている筐体が振動することにより生じる高周波音、共振音（所謂ビビリ音）の有無などの判定が行われる。

周囲に騒音（ノイズ）が存在する環境下でマイクロフォンによって収音する場合、周囲の騒音も含めて収音されてしまう。したがって、収音することで得られた計測信号には、音声信号のみならず騒音信号も含まれるため、適正な品質検査を行うためには、計測信号から騒音信号を除去した音声信号を取得する必要がある。

計測信号から騒音信号を除去する技術としては、スペクトルサブトラクション（Spectral Subtraction：ＳＳ）法がある。このＳＳ法では、被検査対象から発せられる音声の計測に先立って、周囲の騒音のみによる音声非出力状態を計測し、これにより得られる音声を含まない騒音のみの計測信号に基づき騒音の振幅スペクトルを推定する。推定結果に基づき、音声を含む計測信号の振幅スペクトルから騒音の振幅スペクトルを除去することで、音声を含む計測信号から騒音除去を図る。

ところで、検査場所が工場内等であると、突発的な騒音（非定常ノイズ）が発生することがある。特に防音設備が無い場合は、検査装置は騒音の影響を受けやすい。ＳＳ法は、定常騒音（定常ノイズ）の除去を図るのには極めて有効は手法であるが、ＳＳ法では、非定常騒音を予め取得しておいたとしても、音声を含む計測信号から非定常騒音を除去することは困難である。

また、音声計測用のマイクロフォンに加え、雑音計測用のマイクロフォンを用い、計測音声信号から雑音計測用マイクロフォンから得られる騒音の振幅スペクトルを除去することも考えられる。この技術によれば非定常騒音の除去が可能となる。

また、騒音除去に関しては、所定の相関を持たせた複数のマイクロフォンを配置したマイクロフォンアレイを用いる技術がある。マイクロフォンアレイを用いた騒音除去は、複数のマイクロフォンアレイのそれぞれで計測した音声を含む計測信号から、騒音の発生源の方向及び騒音の大きさ特定することで、音声を含む計測信号から騒音成分を除去する。これにより、マイクロフォンアレイを用いる除去方法では、定常騒音のみならず、非定常騒音の除去も可能となる。

特開平０７−１９９９９０号公報 特開２００３−１６７５８４号公報 特開２００５−２５８２１５号公報

しかしながら、音声収音用とは別に騒音計測用のマイクロフォンを用いる方法や、マイクロフォンアレイを用いる方法で騒音に起因する騒音成分を除去するためには、マイクロフォンの配置精度、マイクロフォンの間の周波数特性のマッチングが要求される。また、音声収音用とは別に騒音計測用のマイクロフォンを用いる方法では、複雑な演算処理が必要となるという問題を有している。

開示の技術は、音を出力する被検査対象の品質検査を行う場合に、非定常音を含む被検査対象に起因しない音の的確な除去を図るものである。

開示の技術は、検査波形生成部において、可聴域の周波数でかつ周期的に振幅がゼロとなる検査波形を生成する。計測部は、前記検査波形に応じて被検査対象から出力された第１の音を収音し、第１の音に応じた第１の音信号を含む計測信号を生成する。また、音抽出部は、前記計測信号に含まれる前記検査波形に応じた波形のゼロ点で計測信号をサンプリングし、前記計測信号から第２の音信号を抽出する。更に、生成部は、前記計測信号の振幅スペクトルから前記第２の音信号の振幅スペクトルを差し引くことで、前記計測信号から前記第１の音信号を生成する。

開示の技術は、被検査対象から出力された音に応じた的確な音声データを得ることができる、という効果を有する。

第１の実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。 計測データの波形と計測データに含まれる特定波形の一例を示す線図である。 （Ａ）は計測データの波形の一例を示す線図、（Ｂ）は特定波形の一例を示す線図、（Ｃ）はサンプリングされた信号を示す線図である。 検査装置として機能するコンピュータの機能ブロック図である。 音声収音処理の一例を示す流れ図である。 （Ａ）は抽出設定処理の一例を示す流れ図、（Ｂ）は騒音信号抽出処理の一例を示す流れ図である。 （Ａ）は計測データの波形の一例を示す線図、（Ｂ）は（Ａ）の計測データの波形、特定波形、騒音波形の一例を示す線図である。 図７（Ｂ）の要部を拡大した線図であり、計測データの波形、特定波形、騒音波形の一例を示す。 第３の実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。 第４の実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。 第５の実施の形態に係る検査装置の機能ブロック図である。 第５の実施の形態に係る検査波形の一例を示す線図である。 第５の実施の形態に係る検査波形のパワースペクトルの一例を示す線図である。 （Ａ）は第５の実施の形態に係る検査処理部の一例を示す機能ブロック図、（Ｂ）は（Ａ）の検査処理部における判定の一例を示す線図である。 第５の実施の形態に係る検査波形生成の一例を示す流れ図である。 第５の実施の形態に係る音声データ生成処理の一例を示す流れ図である。

以下、図面を参照して開示する技術の実施の形態の一例を詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕

図１には、第１の実施の形態に係る検査装置１０を示す。検査装置１０は、被検査対象１２がスピーカ１４から出力した音を収音し、被検査対象１２の出力特性の判定、被検査対象１２から発せられる高周波音、共振音（所謂ビビリ音）の有無などの検査を行うためのデータの生成を行う。また、検査装置１０は、被検査対象１２に対する検査を行う。被検査対象１２から発せられた音を収音する場合、騒音などの周囲の音も収音される。

周囲の音は、被検査対象１２が出力する音、被検査対象１２が音を出力することで発する音を除く音であり、検査環境下における騒音のみでなく、人の会話、音楽などを含む。以下、被検査対象の検査環境下において、被検査対象１２が出力する音及び被検査対象１２が音を出力することで被検査対象１２の筐体などから発せられる音を総称して「音声」と表記し、「音声」を除く音を総称して「騒音」と表記して説明する。開示の技術において、音声は第１の音に対応し、騒音は第２の音に対応する。

開示の技術では、収音によって得られる計測信号の計測データから騒音成分を除去し、被検査対象１２から発せられた音声に応じた音信号となるデータ（以下、「音声データ」と表記する）を生成する。

本実施の形態では、被検査対象１２の一例としてパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を適用した態様を説明する。但し、開示する技術における被検査対象１２としては、入力された電気信号に応じた音声を出力するスピーカ１４を含む機器であれば良い。例えば、スピーカ１４本体、複数のスピーカ１４が一体で用いられるスピーカシステム、スピーカ１４から音声を出力する携帯電話、オーディオ機器、スピーカ１４を備えたパーソナルコンピュータなどの任意の音響機器が適用できる。被検査対象１２を音源（音声信号の出力源）の有しないスピーカ１４単体又はスピーカシステム等とする場合、アンプ等の音源を接続して検査を行う。

検査装置１０は、開示の技術における音除去装置として、検査波形発生部１６、計測部１８、騒音処理部２０、抽出設定部２２、信号生成部２４を含む。検査波形発生部１６は、被検査対象１２が所定の波形の音声を発するための検査波形の波形データを出力し、計測部１８は、被検査対象１２が出力した音声を収音することで計測データを出力する。また、騒音処理部２０は、計測データから騒音成分を抽出し、抽出設定部２２は、騒音処理部２０において計測データから騒音成分を抽出するときのサンプリングタイミングを設定する。信号生成部２４は、計測データから騒音成分を除去することで被検査対象１２が出力した音声に応じた音声データを生成する。

検査装置１０は、開示の技術の音検査装置として、上記に加え、信号生成部２４から出力される音声信号に基づいて被検査対象１２に対する検査を行う検査処理部２６を更に含む。検査処理部２６は、信号生成部２４で得られた音声データに基づき、被検査対象１２の出力特性の判定、被検査対象１２から発せられる高周波音及びビビリ音等の共振音の有無などの検査を行う。

開示の技術では、予め生成した波形の音声を被検査対象１２のスピーカ１４から出力させ、出力された音声を収音することで計測する。予め設定した波形としては、周期的に信号値（振幅、音圧レベル）がゼロとなる波形であれば良く、周期的に極性が変化する波形を含む。例えば、正弦波、余弦波のように周期的にゼロクロスすることで極性が変化する波形を適用することができる。検査装置１０は、被検査対象１２に出力させる音声の波形の一例として所定の周波数の正弦波（以下、検査波形という）を適用する。

検査波形生成部１６は、所定の周波数の検査波形を音声として出力するための波形データを発生する検査波形発生部２８、検査波形発生部２８で発生する周波数を設定する周波数設定部２９、検査波形の波形データを記憶する検査データ記憶部３０を含む。

一般に人が聞き取れる音声の周波数は、２０Hz〜２０kHz（２０，０００Hz）の範囲内とされており、以下では、２０Hz〜２０kHzの周波数の範囲を可聴域とする。開示の技術は、検査波形の周波数を可変するものであっても良く、また、予め設定された一定の周波数であっても良い。

検査波形発生部２８は、可聴域内で任意に設定した周波数の検査波形の波形データを発生させる。周波数設定部２９は、検査波形発生部２８によって波形データが発生される検査波形の周波数を、連続的又は予め設定されたステップで段階的に変化させる。以下では、周波数ｆtestの検査波形を検査波形ｆtestと表記する。

検査波形生成部１６は、検査波形発生部２８で発生された検査波形ｆtestの波形データを、検査データ記憶部３０に格納する。また、検査波形生成部１６は、検査データ記憶部３０に記憶した検査波形ｆtestの波形データを、被検査対象１２及び抽出設定部２２へ出力する。

開示の技術では、検査装置１０が使用される工場内にサーバー３２が設置されている場合、検査データ記憶部３０の機能及び、検査データ記憶部３０に記憶した検査波形ｆtestを検査装置１０、被検査対象１２に供給する機能をサーバー３２に持たせることができる。

この場合、検査波形発生部２８で発生させた検査波形ｆtestの波形データを、サーバー３２にアップロードすることでサーバー３２に格納する。検査装置１０及び被検査対象１２は、サーバー３２に接続することで、検査波形ｆtestの波形データをサーバー３２からダウンロードする。また、被検査装置１２及び抽出設定部２２は、各種の記憶媒体を介して検査波形ｆtestの波形データを取得することもできる。

被検査対象１２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、フラッシュメモリ等の記憶媒体を波形データ記憶部３４とし、サーバー３２から取得した検査波形ｆtestの波形データを波形データ記憶部３４に格納する。また、被検査対象１２は、波形データ記憶部３４から検査波形ｆtestの波形データを読み出し、増幅器３６を介してスピーカ１４を駆動することで、検査波形ｆtestに応じた音声をスピーカ１４から出力する。

検査装置１０の計測部１８は、マイクロフォン３８、増幅器４０、ＡＤ変換器（Analog to Digital Converter：ＡＤＣ）４２、前処理部４４を含む。マイクロフォン３８は、被検査対象１２から出力された音声を収音して電気信号に変換する。ＡＤ変換器４２は、マイクロフォン３８から出力された電気信号が増幅器４０を介して入力されることで、この電気信号をデジタル信号に変換し、音声を含む計測データ（以下、計測データＳｍと表記する）として出力する。なお、検査装置１０は、計測データＳｍを、音声の録音データとして記憶媒体に一時記憶することもできる。

計測データＳｍから騒音成分を除去する方法には、音声を収音するマイクロフォンとは別に、騒音収音用のマイクロフォンを用いる方法がある。また、計測データＳｍから騒音成分を除去する方法には、複数のマイクロフォンを予め規定した間隔で配列したマイクロフォンアレイを用いてそれぞれのマイクロフォンアレイにより音声と共に騒音を収音する方法がある。開示する技術は、これらの方法と異なり、単一のマイクロフォン３８を用いて、被検査対象１２から発せられる音声、計測環境下の騒音を含めて収音する。

開示の技術では、高速フーリエ変換を用いた周波数成分解析を行うことで、計測データＳｍから騒音成分の除去を行う。計測部１８の前処理部４４は、ＡＤ変換器４２から入力された計測データＳｍを、後述する周波数成分解析における処理単位を１フレームとして時間順にフレーム分割を行う。

開示の技術では、計測データＳｍに含まれる検査波形ｆtestの音声信号成分の信号値がゼロになるゼロクロス点ごとに計測データＳｍをサンプリングする。ゼロクロス点は、検査波形ｆtestの振幅がゼロであり、スピーカ１４から出力される音の音圧もゼロとなる。

抽出設定部２２は、検査波形ｆtestの波形データを記憶する検査情報記憶部４６、帯域処理部４８、位相調整部５０、サンプリング信号出力部５２を備える。検査情報記憶部４６は、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられ、検査波形生成部１６から取得した検査波形ｆtestの波形データを検査情報として格納する。

帯域処理部４８は、狭帯域に設定された通過帯域周波数成分を通過させるＢＰＦ（band−pass filter：バンドパスフィルタ）を備える。ＢＰＦの通過帯域は、検査情報記憶部４６に記憶した波形データから得られる検査波形ｆtestの周波数に基づいて設定する。帯域処理部４８におけるＢＰＦの通過帯域は、例えば、検査波形ｆtestの周波数を中心周波数とし、中心周波数の±１０％の範囲（周波数ｆtestに対して、ｆtest×０．９〜ｆtest×１．１Hzの範囲）とすることができる。検査装置１０は、検査波形ｆtestの周波数が可変であり、帯域処理部４８は、検査情報記憶部４６から得られる検査波形ｆtestの周波数に応じて通過帯域を変更する。

帯域処理部４８は、前処理部４４から計測データＳｍが入力されることで、計測信号に含まれる通過帯域外の周波数成分を除去する。帯域処理部４８は、計測データＳｍ中で検査波形ｆtestの周波数におよそ一致する信号成分の波形（波形のデータ）を出力する。この波形は、開示の技術における計測信号に含まれる検査波形に応じた波形の一例であり、計測データＳｍにおいて検査波形ｆtestを特定し得るものであり、以下、特定波形とする。

図２に示す如く、計測データＳｍは、検査波形ｆtestに検査波形ｆtestと異なる周波数の騒音を含むことで、波形（図２の波形Ｓｍ）が崩れる。この計測データＳｍに対して、狭帯域処理を行うことで、通過帯域外の周波数の成分を除去する。これにより、特定波形Ｌｗの波形は、本来の検査波形ｆtestに近くなり、周波数は、本来の検査波形ｆtestの周波数となる。

図１に示す位相調整部５０は、帯域処理部４８を通過した特定波形Ｌｗに対し、前処理部４４から騒音処理部２０へ出力する計測データＳｍに含まれる音声データの波形と位相が一致するように位相調整を行う。このときの位相調整は、フレームの先頭時刻又は先頭時刻から所定時間後の位置（時刻）を原点とし、帯域処理部４８を通過した特定波形Ｌｗの位相を進めることで原点を一致させる。

開示の技術においては、位相調整により特定波形Ｌｗを計測データＳｍに合わせることで、特定波形Ｌｗを用いてサンプリングタイミングを検出する。また、開示の技術においては、特定波形Ｌｗに替えて検査波形ｆtestを用いて以下の処理を行うことを含む。

開示の技術においては、図２に示す如く、特定波形Ｌｗのゼロクロス点ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・を順に検出する。また、開示の技術においては、ゼロクロス点ごとに計測データＳｍのサンプリングを行うことで、計測データＳｍのゼロクロス点ごとの信号値ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、・・・を取得する。

図１に示すサンプリング信号出力部５２は、位相調整された特定波形Ｌｗのデータから信号値がゼロ点となるタイミングを検出し、サンプリング信号を出力する。特定波形Ｌｗは、計測データＳｍのうち検査波形ｆtestと同じ周波数で変化する信号成分の波形であり、極性の切り替わるゼロクロス点では、振幅を示す信号値がゼロとなる。サンプリング信号出力部５２は、特定波形Ｌｗのゼロクロス点を検出するごとに騒音処理部２０へサンプリング信号を出力する。

騒音処理部２０は、騒音抽出部５４、補間処理部５６、アンチ・エイリアシング部５８、及び周波数成分解析部６０を含む。騒音抽出部５４には、前処理部４４からフレーム単位で計測データＳｍが入力される。また、騒音抽出部５４には、サンプリング信号出力部５２から出力されるサンプリング信号が入力される。騒音抽出部５４は、計測データＳｍをサンプリング信号に応じてサンプリングする。このとき、騒音抽出部５４は、サンプリング信号が入力されるごとに、計測データＳｍのリサンプリングを行うことで、サンプリング周期で計測データＳｍの信号値を出力する。

図３（Ａ）には、検査波形ｆtestを周波数が１kHz、振幅１．０の正弦波とし、騒音の波形Ｎの一例として周波数が１００Hz、振幅０．１の正弦波を適用して、検査波形ｆtestに合成した波形を計測波形（計測データＳｍの波形）として例示している。同図に示す如く、計測データＳｍの波形は、１kHzの検査波形ｆtestの振幅が、騒音波形Ｎとしている１００Hzの正弦波の振幅に応じて変化する。

図３（Ｂ）には、上記計測データＳｍに対して、中心周波数を１kHz、通過帯域を０．９kHz〜１．１kHz（１kHz±０．１kHz）として帯域処理を行うことで得られる特定波形Ｌｗを示す。特定波形Ｌｗは、騒音成分を１００Hz（０．１kHz）としていることで、帯域処理を行うことで騒音の周波数成分が除かれ、検査波形ｆtestの周波数の波形となる。

サンプリング信号出力部５２は、特定波形Ｌｗのゼロクロス点ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３・・・を順に検出し、抽出したゼロクロス点ごとにサンプリング信号を出力する。このサンプリング信号の周期は、検査波形ｆtestの周期の１／２倍となる。

このサンプリング信号に基づいて、図３（Ａ）に示す波形の計測データＳｍをリサンプリングすることで、図３（Ｃ）に示す如く、計測データＳｍの波形上の信号値ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、・・・が得られる。

サンプリング信号は、計測データＳｍ上での検査波形ｆtestとみなす特定波形Ｌｗのゼロクロス点と一致しており、検査波形ｆtestのゼロクロス点では、被検査対象１２の出力が無音のタイミングとなっている。被検査対象１２の出力が無音状態では、検査波形ｆtestに応じた音声の出力に起因した高周波音、振動音も無い。したがって、検査波形ｆtestに対応する特定波形Ｌｗのゼロクロス点における計測データＳｍの信号値ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、・・・は、マイクロフォン３８に収音された騒音に相当する。

図１に示す騒音抽出部５４は、計測データＳｍに含まれる検査波形ｆtestの１／２周期で計測データＳｍをリサンプリングし、騒音に起因する信号値を補間処理部５６へ出力する。補間処理部５６は、サンプリング周期で得られる信号値に対して補間処理を行うことで、計測データＳｍが示す計測波形に対応する騒音波形が得られる騒音信号Ｎを生成する。この補間処理部５６は、包絡検波と同等の処理などにより補間する形態としても良い。

アンチ・エイリアシング（anti−aliasing）部５８は、例えば、ＬＰＦ（Low−pass filter：ローパスフィルタ）を備える。アンチ・エイリアシング部５８は、ＬＰＦの設定周波数（カットオフ周波数）以下の周波数成分を通過させることで、設定周波数を超える周波数成分を除去した騒音データＮを得る。アンチ・エイリアシング部５８は、検査波形ｆtestの周波数をＬＰＦのカットオフ周波数とし、検査波形ｆtestが変わることでカットオフを変更する。

特定波形Ｌｗ（検査波形ｆtest）の周期は、サンプリング周期の２倍の周期となるので、騒音データＮに検査波形ｆtestの周波数以上の周波数成分が含まれていると騒音の再現が困難となる。アンチ・エイリアシング部５８は、検査波形ｆtestの周波数をＬＰＦのカットオフ周波数とすることで、検査波形ｆtestの周波数以上の周波数成分を除去し、騒音データＮの再現性の向上を図る。

開示の技術では、周波数成分解析において公知の技術である高速フーリエ変換を用いることで、計測データＳｍ及び騒音データＮから周波数ごとの振幅成分を抽出する。また、開示の技術では、周波数ごとに計測データＳｍの振幅成分から騒音データＮの振幅成分を引き去ることで、計測データＳｍから騒音成分を除去する。なお、開示の技術における高速フーリエ変換には、適当な窓関数を用いることを含む。

周波数成分解析部６０は、アンチ・エイリアシングされた騒音データＮに対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を行う。これにより、周波数成分解析部６０は、騒音データＮについて周波数に対応する振幅情報である振幅スペクトルＮｒ（ω）及び位相情報である位相スペクトルＮθ（ω）を抽出する。なお、ωは角周波数である。

検査装置１０の信号生成部２４は、周波数成分解析部６２、減算部６４、信号変換部６６、及び音声情報記憶部６８を含む。周波数成分解析部６０は、１フレーム分ずつ入力される計測データＳｍに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。これにより、周波数成分解析部６２は、計測データＳｍについて、周波数に対応する振幅情報である振幅スペクトルＳｍｒ（ω）及び位相情報である位相スペクトルＳｍθ（ω）を抽出する。

周波数成分解析部６２で抽出した計測データＳｍの振幅スペクトルＳｍｒ（ω）は、周波数成分解析部６０で抽出した騒音データＮの振幅スペクトＮ（ω）と共に減算部６４に入力される。減算部６４は、計測データＳｍの振幅スペクトルＳｍｒ（ω）から騒音データＮの振幅スペクトＮｒ（ω）を差し引く減算器として機能し、検査波形ｆtestの周波数以下の騒音を除去した振幅スペクトルＳｒ（ω）を出力する。

信号変換部６６は、周波数成分解析部６２で抽出した位相スペクトルＳｍθ（ω）及び減算部６４で騒音成分が除去された振幅スペクトルＳｒ（ω）を音声データＳに変換することで音声データＳを生成する。この信号変換部６６は、周波数成分解析部６０、６２で行われたフーリエ変換に対して、フーリエ逆変換（Inverse Fast Fourier Transform：ＩＦＦＴ）を行う。フーリエ逆変換が行われる振幅スペクトルＳｒ（ω）は、減算部６４によって騒音データＮの振幅スペクトルＮｒ（ω）が除去されているので、信号変換部６６によるフーリエ逆変換により、計測データＳｍから騒音成分を除去した音声データＳが得られる。

音声情報記憶部６８は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等の記憶媒体が用いられ、信号変換部６６で生成された音声データＳを順次格納する。検査装置１０は、検査波形ｆtestの周波数を２０Hz〜２０kHzの範囲内の予め設定された範囲で変化させ、周波数毎に得られた音声データＳを音声情報記憶部６８に格納する。検査装置１０は、音声情報記憶部６８に格納した２０Hz〜２０kHzの音声データＳを、被検査対象１２の出力特性の判定、高周波音やビビリ音の有無の判定などのように、被検査対象１２に対して設定している所定の検査に用いる。

検査装置１０は、例えば、図４に示すコンピュータ１００で実現することができる。コンピュータ１００は、ＣＰＵ１０２、メモリ１０４、不揮発性の記憶部１０６、キーボード１０８、マウス１１０、ディスプレイ１１２、マイクロフォン３８を備え、これらがバス１１４により接続されている。なお、マイクロフォン３８は、図１に示す如く、増幅器４０、ＡＤ変換器４２を介してバス１１４に接続される。

図４に示すコンピュータ１００の記憶部１０６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の記憶媒体により実現できる。記憶部１０６には、コンピュータ１００を検査波形生成部１６として機能させるための検査波形生成プログラム１１６、計測部１８として機能させるための計測処理プログラム１１８が記憶されている。また、記憶部１０６には、コンピュータ１００を騒音処理部２０として機能させるための騒音処理プログラム１２０、抽出設定部２２として機能させるため抽出設定プログラム１２２が記憶されている。さらに、記憶部１０６には、コンピュータ１００を信号生成部２４として機能させるための信号生成プログラム１２４、及び検査処理部２６として機能させる検査処理プログラム１２６が記憶されている。ＣＰＵ１０２は、各プログラムを記憶部１０６から読み出してメモリ１０４に展開し、各プログラム１１６〜１２６が有するプロセスを順次実行する。

検査波形生成プログラム１１６は、周波数設定プロセス１２８、検査波形発生プロセス１３０を有する。ＣＰＵ１０２は、周波数設定プロセス１２８を実行することで周波数設定部２９として動作し、検査波形発生プロセス１３０を実行することで検査波形発生部２８として動作する。また、ＣＰＵ１０２は、計測処理プログラム１１８が有するプロセスを実行することで、マイクロフォン３８から収音されてデジタル信号に変換された計測データＳｍをフレーム単位に分割する前処理部４４として動作する。

抽出設定プログラム１２２は、帯域処理プロセス１３２、位相調整プロセス１３４、サンプリング信号出力プロセス１３６を有する。ＣＰＵ１０２は、帯域処理プロセス１３２を実行することで帯域処理部４８として動作し、位相調整プロセス１３４を実行することで位相調整部５０として動作し、サンプリング信号出力プロセス１３６を実行することでサンプリング信号出力部５２として動作する。

また、騒音処理プログラム１２０は、騒音抽出プロセス１３８、補間処理プロセス１４０、アンチ・エイリアシングプロセス１４２、周波数成分解析プロセス１４４を有する。ＣＰＵ１０２は、騒音抽出プロセス１３８、補間処理プロセス１４０、アンチ・エイリアシングプロセス１４２、及び周波数成分解析プロセス１４４を実行する。これにより、ＣＰＵ１０２は、騒音抽出部５４、補間処理部５６、アンチ・エイリアシング部５８及び周波数成分解析部６０として動作する。

さらに、信号生成プログラム１２４は、周波数成分解析プロセス１４６、減算プロセス１４８及び、信号変換プロセス１５０を有する。ＣＰＵ１０２は、周波数成分解析プロセス１４６、減算プロセス１４８、及び信号変換プロセス１５０を実行することで、周波数成分解析部６２、減算部６４及び信号変換部６６として動作する。

コンピュータ１００により検査装置１０が実現される場合、記憶部１０６は、検査波形ｆtestの波形データを記憶する検査データ記憶部３０、検査波形情報として記憶する検査情報記憶部４６、音声データＳを記憶する音声情報記憶部６８として用いられる。なお、この場合、検査データ記憶部３０を検査情報記憶部４６として用いることができる。

なお、検査装置１０は、例えば半導体集積回路、より詳しくは、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で実現することも可能である。

以下に、第１の実施の形態の作用を説明する。

検査装置１０は、被検査対象１２の生産工場などにおいて、被検査対象１２のスピーカ１４から出力する音声をマイクロフォン３８で収音し、収音したデータに対して周波数成分解析をすることで被検査対象１２の出力特性の適否等を検査する。このような工場では、例えば、空調装置の送風音などの定常的に発せられる定常騒音に加え、エアー吹出し音、チャイム音、テープ引き剥がし音、機械移動音などの比較的短い時間であるが不規則に発生する非定常騒音がある。このために、防音設備が無いと、定常騒音は勿論、非定常騒音が発せられた場合、被検査対象１２から出力された音声と共に収音されてしまう。

検査装置１０は、防音設備の無い環境下において、単一のマイクロフォン３８により収音して得られる計測データＳｍから、被検査対象１２が出力した音声に応じた音声データＳを生成する。

以下、図５〜図８を参照して、検査装置１０において計測データから騒音を除去した音声データの生成を説明する。

検査装置１０を用いて被検査対象１２の検査を行う場合、予め検査波形発生部２８で検査範囲の各周波数の検査波形ｆtestの波形データを生成して検査データ記憶部３０に格納する。周波数設定部２９は、可聴域の範囲で検査波形ｆtestの周波数を設定し、検査データ記憶部３０は、設定された周波数ごとの検査波形ｆtestを格納する。検査装置１０では、音声の収音に先立ち、検査データ記憶部３０に格納した検査波形ｆtestの波形データを、被検査対象１２の波形データ記憶部３４及び抽出設定部２２の検査情報記憶部４６に格納する。

被検査対象１２は、検査波形ｆtestの波形データに基づき、スピーカ１４から音声を出力する。このとき、被検査対象１２の筐体等が振動すると、高周波音、ビビリ音などが音声と共に発せられることがある。

検査装置１０は、被検査対象１２の音声出力に合わせ、例えば、図５のフローチャートを実行することで収音処理を開始する。このフローチャートでは、最初のステップ２００で、計測部１８が計測処理を行う。計測処理では、被検査対象１２が検査波形ｆtestに応じてスピーカ１４から出力する音声を収音し、収音した音声に応じた計測データＳｍを生成する。生成された計測データＳｍは、順次フレーム単位に分割されて格納される。

ステップ２０２では、抽出設定部２２が１フレーム分の計測データＳｍを読み出し、計測データＳｍから騒音成分の抽出処理を行う。図６（Ａ）には、抽出設定部２２が実行する抽出設定処理を示している。このフローチャートは、ステップ２２０で、帯域処理部４８が計測データＳｍに対して帯域処理を行う。検査波形ｆtestの周波数は、検査波形ｆtestの波形データから既知となっている。帯域処理部１８は、検査波形ｆtestの周波数に基づいて中心周波数及び通過帯域を設定する。また、帯域処理部４８は、狭帯域に設定した通過帯域に計測データＳｍを通過させることで、計測データＳｍから検査波形ｆtestの周波数に応じた特定波形Ｌｗの波形データを抽出する。

次のステップ２２２では、抽出した特定波形Ｌｗの波形データに対して位相調整部５０が位相調整処理を行う。位相調整部５０は、例えば、フレームごとの先頭時刻を基準として、特定波形Ｌｗの位相を、騒音成分を抽出するときの計測データＳｍに含まれる音声（被検査波形ｆtest）の位相と一致させる。

この後、ステップ２２４では、サンプリング信号出力部５２がサンプリング信号出力処理を行う。サンプリング信号出力部５２は、位相調整した特定波形Ｌｗの波形データからゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点を検出するごとにサンプリング信号を出力する。

図５のフローチャートのステップ２０４では、ステップ２０２での処理に合わせて騒音抽出部２２が騒音成分抽出処理を行う。図６（Ｂ）には、サンプリング信号を用いた騒音抽出処理を示す。このフローチャートのステップ２３０では、騒音抽出部５４が、計測データＳｍに含まれる特定波形Ｌｗに同期したサンプリング信号に基づき、計測データＳｍのサンプリングを行うことで、計測データＳｍから騒音成分を抽出する。特定波形Ｌｗの周期は、検査波形ｆtestの周期と同じであり、この特定波形Ｌｗのゼロクロス点ごとに計測データＳｍのリサンプリングを行うことで、被検査対象１２から出力された音声と相関のない音圧レベルに応じた信号値の騒音成分が得られる。また、計測データＳｍのサンプリングは、検査波形ｆtestの周期の１／２の周期で繰り返す。

ステップ２３２では、補間処理部５６が抽出した騒音成分のデータに対して補間処理を行い、ステップ２３４では、アンチ・エイリアシング部５８がアンチ・エイリアシングを行うことで、騒音成分から騒音データＮを生成する。開示の技術においては、帯域処理におけるＢＰＦの通過帯域及び騒音抽出におけるＬＰＦの設定周波数を、マイクロフォン３８による音声の収音時などにおいて予め設定することも可能である。

ステップ２３６では、周波数成分解析部６０が騒音データＮに対して周波数成分解析を行う。周波数成分解析６０は、騒音データＮに対する周波数成分解析にＦＴＴを適用し、騒音データＮにより示される騒音波形から振幅スペクトルＮｒ（ω）及び位相スペクトルＮθ（ω）を得る。

図５のフローチャートのステップ２０６では、ステップ２０４の処理に合わせて信号生成部２４が信号生成処理を実行する。この信号生成処理は、先ず、ステップ２０４で、周波数成分解析部６２がＦＦＴを用いて計測データＳｍに対する周波数成分解析を行う。周波数成分解析部６２は、計測データＳｍに対して周波数成分解析を行うことで、音声成分及び騒音成分を含む振幅スペクトルＳｍｒ（ω）、位相スペクトルＳｍθ（ω）を得る。また、周波数成分解析部６２は、計測データＳｍに対する周波数成分解析を、図６（Ｂ）のステップ２３６に示す騒音データＮに対する周波数成分解析と並行して実行する。また、周波数成分解析部６２は、騒音データＮに対する周波数成分解析に先立って計測データＳｍに対する周波数成分解析を実行することも可能である。

次のステップ２０８では、減算部６４が計測データＳｍに含まれる騒音成分を除去する減算処理を行う。減算部６４は、計測データＳｍの振幅スペクトルＳｍｒ（ω）から騒音データＮの振幅スペクトルＮｒ（ω）を引き去り、振幅スペクトルＮｒ（ω）を除いた振幅スペクトルＳｒ（ω）を生成する。これにより減算部６４は、被検査対象１２から出力された検査波形ｆtestに応じた音声の振幅スペクトルＳｒ（ω）を得る。

振幅スペクトルＳｍｒ（ω）は、音声の振幅スペクトルに騒音の振幅スペクトルが合成されたものであり、騒音の振幅スペクトルは、定常騒音の振幅スペクトル及び非定常騒音の振幅スペクトルを含む。ここから、検査装置１０では、計測データＳｍから抽出した騒音データＮの振幅スペクトルＮｒ（ω）を、計測データＳｍの振幅スペクトルＳｍｒ（ω）から引き去ることで、被検査対象１２から出力された音声の振幅スペクトルＳｒ（ω）を抽出する。

ステップ２１０では、信号変換部６６が被検査対象１２から出力された音声に応じた音声データに変換する信号変換処理を行う。信号変換部６６は、振幅スペクトルＳｒ（ω）及び計測データＳｍに対するフーリエ変換により得られた位相スペクトルＳｍθ（ω）を用いて、フーリエ逆変換を行う。音声情報記憶部６８には、信号変換部６６においてフーリエ逆変換により生成された音声データＳを格納する。

この後、ステップ２１２では、同一の周波数の検査波形ｆtestのすべてのフレームに対する処理が行われたか否かが確認される。検査装置１０は、同一の周波数の検査波形ｆtestに対する計測データＳｍのすべてのフレームについて音声データＳの生成処理を行うことで、ステップ２１２で肯定判定され、検査波形ｆtestの周波数に対する音声データＮの取得を終了する。ここでは、一つの周波数の検査波形ｆtestを用いた音声データＳの生成を説明しているが、検査装置１０は、検査データ記憶部３０に格納された周波数のそれぞれについて実行する。

図７（Ａ）には、検査装置１０で計測する波形の一例を示している。同図に示す如く、検査波形ｆtestに応じた音声の信号波形に騒音の信号波形が合成されることで、計測される信号波形は、検査波形ｆtestの振幅が騒音の信号波形に応じて変化する。検査装置１０は、マイクロフォン３８により収音することで、音声の信号波形に騒音の信号波形が合成された信号波形に応じた計測データＳｍを取得する。図７（Ａ）は、周波数及び音圧レベルに対応する振幅を、検査波形ｆtestを１kHz及び１．０の正弦波、騒音とする信号を１００Hz、０．２５の正弦波とし、位相差を角度４５°（π／４）とした計測データＳｍを示す。

図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の一部の時間軸を拡大して示し、図８は、図７（Ｂ）の一部の時間軸を更に拡大して示している。また、図７（Ｂ）、図８では、Ｓｍが計測データＳｍに基づく信号波形、Ｌｗが検査波形ｆtestに応じた特定波形、Ｎが騒音の信号波形としている。

図７（Ｂ）及び図８に示すように、計測データＳｍの振幅は、特定波形Ｌｗの振幅と騒音Ｎの振幅を合成したものとなっている。また、図８に示すように、特定波形Ｌｗのゼロクロス点ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・では、検査波形ｆtest（特定波形Ｌｗ）と騒音Ｎとの間の位相差にかかわらず、計測データＳｍの振幅と騒音Ｎの振幅が一致する。したがって、ゼロクロス点ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・で計測データＳｍをサンプリングすることで、騒音Ｎの振幅に対応する信号値ａ_０、ａ₁、ａ_２、ａ_３、・・・が得られる。

したがって、検査装置１０は、定常騒音のみならず非定常騒音が発生しうる環境下において、防音設備の無い空間であっても、定常騒音及び非定常騒音などの騒音成分を除去して、被検査対象１２から発せられる音声に応じた音声データＳを得ることができる。また、検査装置１０は、被検査対象１２の検査を行う場合、検査波形ｆtestの周波数を変更し、それぞれの周波数ごとの検査波形ｆtestについて音声データを取得する。これにより得られる検査波形ｆtestの周波数ごとの音声データＳを用いることで、被検査対象１２について出力特性の適否、高周波音、ビビリ音の有無などの検査を行うことができる。

開示の技術においては、検査処理部２６で音声データＳの解析のためにフーリエ変換を行う場合、フーリエ逆変換前の情報である音声データの振幅スペクトル及び位相スペクトルを音声情報として音声情報記憶部６８に格納することを含む。

〔第２の実施の形態〕

次に開示の技術の第２の実施の形態を説明する。なお、第２の実施の形態において第１の実施の形態と同一の部分には、同一の符号を付与してその説明を省略し、以下、主として第１の実施の形態と異なる部分を説明する。

図９には、第２の実施の形態に係る検査装置１０Ａを示している。第２の実施の形態では、第１の実施の形態の帯域処理部４８及び位相調整部５０に代えて相互位相照合部７０を設けている点で相違する。

開示の技術では、公知技術の相互相関係数を用いる。開示の技術においては、検査波形用いて被検査対象１２から発せられる音声を優先させて収音するものであることから、計測データＳｍが示す波形は、検査波形ｆtestと同じ周波数の波形である特定波形Ｌｗを含む。開示の技術では、特定波形Ｌｗを含む計測データＳｍと既知である検査波形ｆtestの波形データとを用いて、相互相関係数を求めることで、特定波形Ｌｗを特定すること無く、検査波形ｆtestの位相を、特定波形Ｌｗの位相に合わせる。

抽出設定部２２Ａの相互位相照合部７０には、検査波形ｆtestの波形データ及び計測データＳｍが入力される。計測データＳｍが示す信号波形には、検査波形ｆtestの周波数の波形である特定波形Ｌｗが含まれる。相互位相照合部７０は、検査波形ｆtestの波形データと計測データＳｍとを用い、計測データＳｍ上の所定の時刻を原点とし、一方のデータの時間をずらしながら相互相関係数を求める。これにより得られる相互相関係数の最大値又は予め設定したしきい値を超えたときの時間は、計測データＳｍに含まれる特定波形Ｌｗと検査波形ｆtestの位相とが一致する時間となる。

相互位相照合部７０は、検査波形ｆtestの位相を、計測データＳｍの位相に合わせて出力する。サンプリング信号出力部５２は、計測データＳｍに位相を合わせた検査波形ｆtestの波形データに基づき、検査波形ｆtestのゼロクロス点ごとにサンプリング信号を出力する。

検査装置１０Ａは、相互位相照合部７０を備えることで、検査波形ｆtestの周波数に応じて通過帯域を変化させたＢＰＦ等を用いることなく、開示する技術における的確なサンプリング信号を得ることができる。また、検査装置１０Ａは、検査波形ｆtestの波形データを用いるので、ゼロクロス点を的確に検出し、計測データＳｍを的確なタイミングさサンプリングすることができる。

〔第３の実施の形態〕

次に開示の技術の第３の実施の形態を説明する。なお、第３の実施の形態において第１の実施の形態と同一の部分には、同一の符号を付与してその説明を省略し、以下、第１の実施の形態と異なる部分を説明する。

図１０には、第３の実施の形態に係る検査装置１０Ｂを示す。第３の実施の形態では、サンプリング信号を出力するときに、検査波形ｆtestの波形データを用いない点で第１の実施の形態と相違する。なお、被検査対象１２は、波形データ記憶部３４に、検査波形ｆtestの波形データとして予め設定した周波数の波形データを格納すれば良い。開示の技術においては、検査装置１０Ｂと別に検査波形生成部１６に対応する装置を設けることを含む。

検査装置１０Ｂの抽出設定部２２Ｂは、検査情報記憶部４６に代えて検査周波数抽出部７２を備える。この検査周波数抽出部７２は、計測データＳｍが入力されることで、計測データＳｍからピーク周波数を検出する。

開示の技術においては、計測データＳｍに騒音データＮが含まれるが、被検査対象１２から出力する音を収音することが目的であり、騒音環境下においても、定常騒音より被検査対象１２が出力する音の音圧レベルが高い。したがって、被検査対象１２から出力される音（音声）は、計測データＳｍに含まれる音の中で一定の音圧レベルの周波数の音であり、さらに音圧レベル（振幅）の最も高い音となる。

検査周波数抽出部７２は、音圧レベルが一定の周波数のうちで振幅の最も高い周波数又は振幅の平均値が最も高い周波数をピーク周波数とし、ピーク周波数を検査波形ｆtestに対応する特定波形Ｌｗの周波数として検出する。

帯域処理部４８は、検査周波数抽出部７２で検出された周波数に基づいてＢＰＦの中心周波数及び通過帯域を設定する。また、騒音処理部２０のアンチ・エイリアシング部５８は、検査周波数抽出部７２で検出した周波数に基づいてＬＰＦのカットオフ周波数を設定する。

検査装置１０Ｂは、検査周波数抽出部７２を備えることで、特定波形Ｌｗを抽出するための検査波形ｆtestの波形データを記憶する必要が無い。また、検査装置１０Ｂは、被検査対象１２から出力する検査波形ｆtestの周波数を連続して変化させた場合でも、特定波形Ｌｗを的確に抽出することができる。

〔第４の実施の形態〕

次に開示の技術の第４の実施の形態について説明する。なお、第４の実施の形態において第１の実施の形態と同一の部品には、同一の符号を付与してその説明を省略し、以下、主として第１の実施の形態と異なる部分を説明する。

図１１には、第４の実施の形態に係る検査装置１０Ｃを示す。検査装置１０Ｃは、検査波形生成部１６Ａが第１の実施の形態の検査波形生成部１６と相違する。

開示の技術では、検査波形ｆtestの周波数が低い場合に、可聴域より高い周波数を合成することで、計測データＳｍのサンプリング周期を短くし、除去可能な騒音の周波数を高くする。

検査装置１０Ｃが備える検査波形生成部１６Ａは、検査波形発生部２８、周波数設定部２９、検査周波数判定部７４、搬送周波数発生部７６、オフセット部７８、周波数切換部８０、乗算部８２、常オン信号出力部８４を含んでいる。

搬送周波数発生部７６は、可聴域を外れた周波数のデータを発生する。可聴域の周波数を２０Ｈｚ〜２０kHzとした場合、可聴域を外れた周波数は２０kHz以上の周波数であり、搬送周波数発生部７６は、一例として２１kHzの周波数のデータを発生する。開示の技術においては、予め設定された周波数のデータを格納し、格納しているデータを出力することを含む。以下、搬送周波数発生部７６で発生する周波数のデータを搬送波ｆｃと表記する。

オフセット部７８は、搬送波周波数発生部７６が出力する搬送波ｆｃの波形データに基づき、搬送波ｆｃの周期でオフするオフセット信号を出力する。検査波形発生部２８は、周波数設定部２９で設定された周波数の検査波形ｆtestの波形データを出力する。周波数設定部２９が、検査波形ｆtestの周波数を２０Hz〜２０kHzの範囲で設定することで、検査波形発生部２８は、周波数を２０Hz〜２０kHzの範囲で可変して発生する。

検査周波数判定部７４は、検査波形発生部２８で発生した検査波形ｆtestの周波数が、予め設定した基準周波数ｆｓを超えているか否かを判定する。検査周波数判定部７４は、例えば基準周波数ｆｓを１kHzとすることで、検査波形ｆtestの周波数が１kHzを超えているか否かを判定する。また、検査周波数判定部７４は、検査波形ｆtestの周波数の判定結果に基づいて周波数切換部８０を操作する。

周波数切換部８０には、オフセット部７８からオフセット信号が入力される。周波数判定部７４は、検査波形ｆtestの周波数が、基準周波数ｆｓ以下（ｆｓ＝１kHz、ｆtest≦ｆｓ）であると、周波数切換部８０がオフセット信号を出力するように切り換える。

乗算部８２には、検査波形発生部２８が出力する検査波形ｆtestの波形データが入力される。また、周波数切換部８０がオフセット信号を出力することで、乗算部８２には、オフセット信号が入力される。乗算部８２は、デジタル信号に対する乗算器として機能する。オフセット信号は、検査波形ｆtestの信号値をゼロとする信号であり、乗算部８２は、オフセット信号が入力されることで、検査波形ｆtestの波形データと搬送波ｆｃの周波数に応じた周期のオフセット信号とを乗算する。これにより、乗算部８２は、検査波形ｆtestを搬送波ｆｃの周期で検査波形ｆtestの信号値をゼロとした信号波形の波形データを出力する。

周波数判定部７４は、検査波形ｆtestの周波数が、基準周波数ｆｓ（１kHz）を超えている（ｆtest＞ｆｓ）と、周波数切換部８０がオフセット信号を停止するように切り換える。このとき、周波数切換部８０は、常オン信号出力部８４から入力される一定の信号（常オン信号）を乗算部８２へ出力する。これにより、乗算部８２は、検査波形ｆtestの波形データをオフセットせずにそのまま出力する。開示の技術においては、検査波形ｆtestの波形データをオフセットせずに乗算部８２が素通しすることを含む。以下、第４の実施の形態において、乗算部８２から出力される検査波形ｆtestに応じた波形を検査波形Ｆtestと表記する。

開示の技術では、検査波形ｆtestの周波数が、基準周波数ｆｓより低い場合、可聴域より高い周波数の搬送波ｆｃを用いて、搬送波ｆｃの周期で検査波形ｆtestをオフセットした検査波形Ｆtestを用いる。また、開示の技術においては、検査波形ｆtestが基準周波数ｆｓ以上か、基準周波数ｆｓ未満かを判定することを含む。

図１２には、搬送波ｆｃの周期で検査波形ｆtestをオフセットした波形（検査波形Ｆtest）の一例を示している。同図では、一例をして検査波形ｆtestの周波数を１kHz、搬送波ｆｃの周波数を２１kHzとしている。

検査波形ｆtestを搬送波ｆｃの周期でオフセットした検査波形Ｆtestは、検査波形ｆtestの極性で、検査波形ｆtestが搬送波ｆｃの周波数で変化する。したがって、検査波形Ｆtestは、周期が検査波形ｆtestの周期より短い搬送波ｆｃの周期で信号値（振幅）がゼロとなる。

検査波形ｆtestのゼロクロス点で計測データＳｍのサンプリングを行った場合、検査波形ｆtestの周波数が低いとサンプリング周期も長くなり、検査波形ｆtestよりも高い周波数の騒音除去が困難となる。開示の技術では、検査波形ｆtestの周波数が低い場合、音として認識されない可聴域を超える周波数の搬送波ｆｃを用いて、検査波形ｆtestの信号値がゼロ点となる周期を短くし、サンプリング周期を短くする。

開示の技術では、検査波形ｆtestの周波数が基準周波数ｆｓ以上（ｆtest≧ｆｓ）の場合に、検査波形ｆtestをそのまま用いることを含む。また、開示の技術においては、検査波形ｆtestの周波数が，基準周波数ｆｓ未満（ｆtest＜ｆｓ）の場合に、搬送波ｆｃを用いてサンプリング間隔を短くすることを含む。さらに、開示の技術においては、基準周波数ｆｓを設けずに、被検査対象１２の検査に適用する周波数において、検査波形ｆtestを搬送波ｆｃによってオフセットした検査波形Ｆtestを用いることを含む。

図１１に示す検査装置１０Ｃは、検査データ記憶部３０に格納された各周波数の検査波形Ｆtestの波形データを、ダウンロードなどにより被検査対象１２の波形データ記憶部３４、抽出設定部２２の検査情報記憶部４６に格納する。被検査対象１２は、検査波形Ｆtestの波形データに応じた音声をスピーカ１４から出力する。

検査波形ｆtestの周波数が１kHz以下であると、検査波形ｆtestを２１kHzの搬送波ｆｃでオフセットした検査波形Ｆtestの波形データに応じた音声を出力する。搬送波ｆｃは、周波数が可聴域を超えているので、被検査対象１２がスピーカ１４から出力する音声は、検査波形ｆtestの周波数の音声となる。しかし、被検査対象１２から出力される検査波形Ｆtestに応じた音声は、検査波形ｆtestが搬送波ｆｃの周期で変化している。したがって、検査装置１０Ｃが収音する音声は、搬送波ｆｃに応じて変化した検査波形ｆtestの音声となる。

検査波形ｆtestの周波数が１kHzを超える場合、検査装置１０Ｃは、前記した第１の実施の形態の検査装置１０として機能し、以下では、検査波形ｆtestの周波数が１kHz未満の検査波形Ｆtestが適用されている場合を説明する。

図１３には、検査波形ｆtestの周波数を１kHz、搬送波ｆｃの周波数を２１kHzとした場合の検査波形Ｆtestのパワースペクトルを示す。搬送波ｆｃの周期で検査波形ｆtestをオフセットした検査波形Ｆtestには、検査波形ｆtestの周波数（ｆtest）に搬送波ｆｃの周波数（ｆｃ）を加算した周波数（ｆｃ＋ｆtest）、及び減算した周波数（ｆｃ−ｆtest）においてスペクトルが現れる。

開示の技術においては、帯域処理におけるＢＰＦの中心周波数及び通過帯域を検査波形Ｆtestに基づいて設定する。中心周波数は搬送波ｆｃの周波数、通過帯域は、「搬送波ｆｃの周波数−検査波形ｆtestの周波数（ｆｃ−ｆtest）」から「搬送波ｆｃの周波数＋検査波形ｆtest（ｆｃ+ｆtest）」の範囲とする。

図１１に示す検査装置１０の帯域処理部４８は、検査波形Ｆtestの波形データからｆｃ±ｆtestの範囲で通過帯域を設定する。帯域処理部４８は、中心周波数を変えず、通過帯域を検査波形ｆtestの周波数に応じて変える。

開示の技術では、通過帯域を検査波形ｆtestに応じて変更せず、基準周波数ｆｓの範囲（Ｆtest±ｆｓ）とすることを含む。また、開示の技術においては、検査波形Ｆtestのゼロクロス点では無く、検査波形Ｆtestで信号値がゼロとなる点（以下、ゼロ点とする）で計測データＳｍのサンプリングを行う。

サンプリング信号出力部５２は、検査波形Ｆtestの波形データで信号値のゼロ点を検出してサンプリング信号を出力する。このとき、検査波形Ｆtestが搬送波ｆｃの周波数でオフセットされていることで、サンプリング信号出力部５２は、搬送波ｆｃの周期でサンプリング信号を出力する。

図１２に示す如く、検査波形Ｆtestは、検査波形ｆtestを搬送波ｆｃの周期でオフセットしている。したがって、検査波形Ｆtestのゼロ点ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・は、搬送波ｆｃの周期で現れる。また、計測データＳｍのサンプリング周期は、検査波形ｆtestの周波数にかかわらず搬送波ｆｃの周波数に応じた一定周期となる。

図１１に示す騒音処理部２０は、騒音抽出部５４が搬送波ｆｃの周期でリサンプリングを行うことで計測データＳｍから騒音データＮを抽出する。信号生成部２４は、この騒音データＮから得られた振幅スペクトルＮｒ（ω）を計測データの振幅スペクトルＳｍｒ（ω）から引き去ることで音声データＳを生成する。

検査装置１０Ｃにおいては、計測データＳｍに搬送波ｆｃの周波数成分を含んでいる。ここから、周波数解析部６２は、計測データＳｍに対する高速フーリエ変換前に、計測データＳｍから可聴域を超える周波数成分を除去する。また、開示の技術においては、フーリエ逆変換前などの適当なタイミングで計測データＳｍから搬送波ｆｃの周波数成分の除去を行うことを含む。

開示の技術においては、被検査対象１２に対する検査として、被検査対象１２から出力した音声の音声データを用いる任意の項目を含む。

図１４（Ａ）には、検査装置１０Ｃにおいて、被検査対象１２が出力された音声に応じた音声データＳを用い、被検査対象１２に対する出力特性の適否の検査を行う検査処理部２６Ａを示している。

検査処理部２６Ａは、周波数成分解析部８６、基準情報記憶部８８、検査判定部９０を備える。周波数成分解析部８６は、声データＳに対する周波数成分解析を行い、基準情報記憶部８８は、被検査対象１２に対する検査判定の基準とする基準情報を記憶する。検査判定部９０は、周波数成分解析部８６の解析結果と基準情報とを比較することで被検査対象１２の出力特性などの適否の判定を行う。

周波数成分解析部８６は、音声情報記憶部６８から周波数ごとの音声データＳを読み出し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことで各周波数に対する音声データＳの振幅スペクトルなどの特徴情報を抽出する。

基準情報記憶部８８には、基準情報として周波数成分解析部８６で抽出する音声データＳの特徴情報に対する音声データＳの振幅スペクトル（振幅スペクトルＳｒ（ω））を記憶する。振幅スペクトルの基準情報は、被検査対象１２と同じ製品で、良品と判定された製品から得られる音声データの振幅スペクトルに基づき、振幅スペクトルのしきい値の振幅スペクトルの平均値に許容値を加えることで、良否判定の基準とするしきい値を含む。

検査判定部９０は、基準情報記憶部８８に記憶されている基準情報をしきい値として、周波数成分解析部８６が音声データＳの特徴情報の一つとして出力する振幅スペクトルと比較する。開示の技術においては、被検査対象１２の検査項目に応じて設定される基準情報を基準情報記憶部８８に記憶することを含み、検査判定部９０は、被検査対象１２の検査項目ごとの特徴情報と基準情報とを比較することを含む。

検査波形生成部１６Ａ及び検査処理部２６Ａは、例えば半導体集積回路、より詳しくは、ＡＳＩＣ等で実現することができる。

また、検査装置１０Ｃは、検査波形生成部１６Ａ及び検査処理部２６Ａを含めてコンピュータ１００を用いて実現することもできる。この場合、図示は省略するが、記憶部１０６は、コンピュータ１００を検査波形生成部１６Ａとして機能させるための検査波形生成プログラムを記憶する。検査波形生成プログラムは、周波数設定プロセス、検査波形発生プロセス、周波数判定プロセス、搬送周波数発生プロセス、オフセットプロセス、常オン信号出力プロセス、周波数切換プロセス、及び乗算プロセスを有する。ＣＰＵ１０２は、周波数設定プロセスを実行することで周波数設定部２９として動作し、検査波形発生プロセスを実行することで検査波形発声部２８として動作する。また、ＣＰＵ１０２は、周波数判定プロセスを実行することで周波数判定部７４として動作し、搬送周波数発生プロセスを実行することで搬送周波数発生部７６として動作し、オフセットプロセスを実行することでオフセット部７８として動作する。さらに、ＣＰＵ１０２は、周波数切換プロセスを実行することで周波数切換部８０として動作し、乗算プロセスを実行することで乗算部８０として動作し、常オン信号出力プロセスを実行することで常オン信号出力部８４として動作する。

また、記憶部１０６は、検査処理プログラムを記憶する。この検査処理プログラムは、周波数成分解析プロセス、検査判定プロセスを有する。ＣＰＵ１０２は、周波数成分解析プロセスを実行することで周波数成分解析部８６として動作し、検査判定プロセスを実行することで検査判定部９０として動作する。

また、コンピュータ１００により検査処理部２６Ａが実現される場合、記憶部１０６は、基準データを記憶する基準情報記憶部８８として用いられる。

以下に、検査装置１０Ｃにおける検査波形Ｆtestの波形データの生成、及び生成した検査波形Ｆtestの波形データを用いた音声データＳの生成を説明する。なお、検査装置１０Ｃは、検査波形ｆtestの周波数を可聴域で段階的に変更することで、可聴域の周波数に対応する音声データＳを生成する。

検査装置１０Ｃは、例えば、図１５のフローチャートを実行することで検査波形Ｆtestの波形データを生成する。このフローチャートの最初のステップ２４０では、周波数設定部２９が検査波形ｆtestの初期値を設定する。周波数設定部２９は、検査波形Ｆtestの元となる検査波形ｆtestの周波数を、可聴域で高い周波数を初期値として設定する。開示の技術においては、可聴域で低い周波数を初期値として、検査波形ｆtestの周波数を段階的に上げることを含む。

ステップ２４２では、検査波形発生部２８が、周波数設定部２９で設定された周波数の検査波形ｆtestの波形データを生成する。次のステップ２４４では、周波数判定部７４が検査波形ｆtestの周波数が基準周波数ｆｓを超えているか否かを判定する。周波数判定部７４は、検査波形ｆtestの周波数が、基準周波数ｆｓを超えている場合、肯定判定してステップ２４６へ移行する。このステップ２４６では、周波数切換部８０が常オン信号出力部８４の出力する常オン信号を乗算部８２に入力するように切り換える。これにより、乗算部８２は、検査波形ｆtestを、そのまま検査波形Ｆtestとして出力する。検査データ記憶部３０は、検査波形ｆtestの波形データが検査波形Ｆtestの波形データとして格納する。

次のステップ２４８では、周波数設定部２９が検査波形ｆtestの周波数を下げた検査波形Ｆtestの波形データを生成するか否かを確認する。すなわち、周波数設定部２９は、被検査対象１２の検査に必要とする全ての周波数の検査波形Ｆtestの波形データの生成が終了したか否かを確認し、終了している場合、肯定判定することで検査波形Ｆtestの波形データの生成を終了する。

これに対して波形データを生成する周波数が残っている場合、周波数設定部２９は、否定判定してステップ２５０へ移行する。このステップ２５０では、周波数設定部２９が、生成する検査波形ｆtestの周波数を１段階下げるように設定する。例えば、周波数設定部２９は、周波数の変化幅を周波数Δｆとした場合、周波数ｆtestから周波数Δｆを下げた周波数を新たな周波数ｆtestに設定する。ステップ２４２では、検査波形発生部２８が、周波数設定部２９で新たに設定された周波数の検査波形ｆtestの波形データを生成する。

ここで、検査波形ｆtestの周波数が、基準周波数ｆｓ以下となると、周波数判定部７４がステップ２４４で否定判定する。これによりステップ２５２へ移行すると、周波数切換部８０は、オフセット部７８が、搬送周波数発生部７６から入力された搬送波ｆｃの周波数で生成して出力したオフセット信号を、乗算部８０に入力するように切り換える。これにより、乗算部８０は、オフセット信号と検査波形ｆtestの波形データを乗算し、搬送波ｆｃの周期で検査波形ｆtestをオフセットした検査波形Ｆtestの波形データを出力する。したがって、検査波形ｆtestの周波数が基準周波数ｆｃ以下の場合に、検査波形Ｆtestの波形データは、検査波形ｆtestを搬送波ｆｃの周期でオフセットした波形データとなる。

被検査対象１２は、各検査波形Ｆtestの波形データを波形データ記憶部３４に格納する。また、被検査対象１２は、検査波形Ｆtestの波形データを、検査波形ｆtestの周波数の昇順又は昇順に読み出し、読み出した検査波形Ｆtestの波形データに応じた音声をスピーカ１４から出力する。検査装置１０Ｃは、被検査対象１２が出力する音声を収音する。

図１６には、このときの検査装置１０Ｃにおける処理の流れを示している。なお、検査装置１０Ｃにおける計測処理は、第１の実施の形態の図５及び図６に示した処理を含むものであり、以下では、第１の実施の形態で省略した点の説明を補足する。

このフローチャートでは、最初のステップ２６０で、検査装置１０Ｃが検査する周波数（検査波形ｆtestの周波数）の初期値が設定される。次のステップ２６２では、被検査対象１２が、検査装置１０Ｃで設定された周波数の検査波形ｆtestを含む検査波形Ｆtestに応じた音声をスピーカ１４から出力する。計測部１８は、被検査対象１２のスピーカ１４から音声を出力させながら、ステップ２００を実行することで、被検査対象１２が出力している音声の計測を行う。この後、ステップ２０２〜ステップ２１０を実行することで、設定した周波数の検査波形ｆtestに応じた音声データＳを生成して、音声情報記憶部７６へ格納する。

設定した周波数の検査波形ｆtestに応じた音声データを生成するとステップ２６４で、検査装置１０Ｃが、被検査対象１２の検査に必要とする全ての周波数の検査波形ｆtestに対応する音声データの生成が終了したかを確認する。音声データの生成が必要な周波数が残っていれば、ステップ２６４で否定判定してステップ２６６へ移行し、次に音声データＳを生成する検査波形ｆtestの周波数を設定する。この後ステップ２６２へ移行することを繰り返し、設定した範囲の周波数について、検査波形ｆtestに対応する音声データＳを得る。

検査装置１０Ｃは、検査波形Ｆtestに含まれる検査波形ｆtestの周波数が基準周波数ｆｓ以下であると、検査波形ｆtestを搬送波ｆｃの周期でオフセットした検査波形Ｆtestを用いる。検査装置１０Ｃは、抽出設定部２２が搬送波ｆｃの周波数に応じた周期をサンプリング周期とするサンプリング信号を出力することで、騒音抽出部５４が搬送波ｆｃの周波数に応じた周期で計測データＳｍに対するリサンプリングを行う。

検査装置１０Ｃでは、基準周波数ｆｃより低い周波数に対して、検査波形ｆtest以下の周波数の騒音のみでなく、検査波形ｆtestの周波数と比較して高い搬送波ｆｃの周波数の１／２以下の周波数の騒音を除去した音声データを得ることができる。したがって、検査装置１０Ｃは、搬送波ｆｃを用いることで、計測データＳｍから除去しうる騒音の周波数範囲を広くすることができる。

検査装置１０Ｃは、音声情報格納部６８に格納した音声データＳを用いて、検査処理部２６Ａで被検査対象１２に対する検査を行う。図１４（Ｂ）には、検査処理部２６Ａにおいて、基準情報記憶部８８が基準情報として記憶する振幅スペクトルに対するしきい値ｓｔ、及び周波数ｆの音声データから得られる振幅スペクトルの一例を示す。周波数ｆは、基準波形ｆtestの周波数であり、音声データＳｆは、周波数ｆの検査波形から得られる音声データＳである。なお、図１４（Ｂ）において、周波数ｆ_Ｌは可聴域の下限の周波数（２０Hz）であり、周波数ｆ_Ｈは可聴域の上限の周波数（２０kHz）である。

周波数ｆに対する音声データＳｆの振幅スペクトル（図中で波形Ｓｆで示す）は、周波数ｆにおいて振幅が最も大きく、被検査対象１２が良品であれば振幅がしきい値ｓｔを超える。また、音声データＳｆの振幅スペクトルは、周波数ｆから離れることで振幅が小さくなり、被検査対象１２が良品と判定されうる品質であれば、しきい値ｓｔより低くなる。

このような音声データＳｆの振幅スペクトルにおいて、被検査対象１２が高周波音やビビリ音などを発し、音声データＳｆに騒音成分を含むことになった場合、周波数ｆより高い周波数で振幅がしきい値ｓｔを超える（図１４（Ｂ）に二点鎖線で示す波形ｗ）。この原因が、被検査対象１２に起因するものであるのに騒音成分と判断したり、騒音成分であるにもかかわらず被検査対象１２に起因するものであると判断したりすることで、誤判定を生じさせる。

検査装置１０Ｃでは、可聴域を外れた周波数の搬送波ｆｃを用いて計測データＳｍのサンプリング行うことで、検査波形の周波数ｆより高い周波数の騒音成分を抽出して除去するので、周波数ｆより高い周波数についても良否の判定の的確性が高まる。したがって、検査処理部２６Ａは、検査装置１０Ｃに設けられることで、音声データＳに基づいて被検査対象１２の出力特性の適否を判定するときに、良品を不良品と判定する誤判定を抑え、的確な良否の判定を行い得る。

開示の技術においては、帯域処理部４８及び位相調整部５０に代えて、検査装置１０Ｃに、相互相関により位相調整を行う相互位相照合部７０を適用することを含む。また、開示の技術においては、検査情報記憶部４６を備える抽出設定部２２に代えて、検査装置１０Ｃに、検査周波数検出部７２を備えた抽出設定部２２Ａを適用することを含む。

開示の技術は、第１から第５の実施の形態に記載に限らず、各部分が目的とする機能を含む形態であれば良い。また、本明細書に記載された全ての特許出願及び特許出願に開示される技術文献は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に、参照により取り込まれる。

１０、１０Ａ〜１０Ｃ 検査装置
１２ 被検査対象
１４ スピーカ
１６、１６Ａ 検査波形生成部
１８ 計測部
２０ 騒音処理部
２２、２２Ａ 抽出設定部
２４ 信号生成部
２６、２６Ａ 検査処理部
２８ 検査波形設定部
２９ 周波数設定部
３８ マイクロフォン
４８ 帯域処理部
５０、５０Ａ 位相調整部
５４ 騒音抽出部
６０、６２ 周波数成分解析部
６４ 減算部
６６ 信号生成部
７０ 相互位相照合部
７２ 検査周波数抽出部
７４ 検査周波数判定部
７６ 搬送周波数発発生部
８０ 周波数切換部

Claims (13)

1. 可聴域の周波数でかつ周期的に振幅がゼロとなる検査波形を生成する検査波形生成部と、
   前記検査波形に応じて被検査対象から出力された第１の音を収音し、第１の音に応じた第１の音信号を含む計測信号を生成する計測部と、
   前記計測信号に含まれる前記検査波形に応じた波形のゼロ点で計測信号をサンプリングし、前記計測信号から第２の音信号を抽出する音抽出部と、
   前記計測信号の振幅スペクトルから前記第２の音信号の振幅スペクトルを差し引くことで、前記計測信号から前記第１の音信号を生成する生成部と、
   を含む音除去装置。
2. 前記検査波形生成部は、
   前記可聴域の周波数の正弦波の前記検査波形を発生する波形発生部と、
   可聴域の周波数を超える周波数の搬送波を発生する搬送波発生部と、
   前記検査波形と前記搬送波とを用い、前記搬送波の周期で前記振幅がゼロとなる検査波形を合成する合成部と、
   を含む請求項１記載の音除去装置。
3. 前記波形発生部で発生される前記検査波形の周波数を設定する設定部と、
   前記第１の音を出力する検査波形として、前記波形発生部で発生された検査波形を出力すると共に、前記設定部により設定されて発生された前記検査波形の周波数が基準周波数より低い場合に、前記合成部で合成された検査波形が出力されるように切り換える切換部と、
   を含む請求項２記載の音除去装置。
4. 前記検査波形の周波数に基づき中心周波数及び通過帯域を設定し、前記計測信号から前記検査波形に応じた周波数の波形を抽出する帯域処理部を含む請求項１から請求項３の何れか１項記載の騒音除去装置。
5. 前記計測信号から平均振幅が最大の周波数を前記検査波形の周波数として検出する周波数検出部を含む請求項４記載の騒音除去装置。
6. 前記計測信号に基づく計測波形と前記検査波形との相互相関に基づき、前記検査波形の位相を前記計測信号に含まれる前記検査波形に応じた波形の位相に合わせる位相照合部を含み、
   前記音抽出部は、前記位相照合部で照合された位相に基づき前記検査波形のゼロ点で前記計測信号のサンプリングを行う請求項１から請求項３の何れか１記載の音除去装置。
7. 前記請求項１から請求項６の何れか１項記載の音除去装置と、
   前記生成部により生成された前記第１の音の音信号に基づいて、前記被検査対象が出力する音を検査する検査部と、
   を含む音検査装置。
8. 可聴域の周波数でかつ周期的に振幅がゼロとなる検査波形を生成する検査波形生成ステップと、
   前記検査波形に応じて被検査対象から出力された第１の音を収音し、第１の音に応じた第１の音信号を含む計測信号を生成する計測ステップと、
   前記計測信号に含まれる前記検査波形に応じた波形のゼロ点で計測信号をサンプリングし、前記計測信号から第２の音信号を抽出する音抽出ステップと、
   前記計測信号の振幅スペクトルから前記第２の音信号の振幅スペクトルを差し引くことで、前記計測信号から前記第１の音信号を生成する生成ステップと、
   を含む音除去方法。
9. 可聴域の周波数の正弦波を検査波形として発生する波形発生ステップと、
   可聴域の周波数を超える周波数の搬送波を発生する搬送波発生ステップと、
   前記検査波形と前記搬送波とを用い、前記搬送波の周期で前記振幅がゼロとなる検査波形を合成する合成ステップと、
   を含む請求項８記載の音除去方法。
10. 前記波形発生ステップで発生させる前記検査波形の周波数を設定する設定ステップと、
    前記第１の音を出力する検査波形として、前記波形発生部で発生された検査波形を出力すると共に、前記設定部により設定されて発生された前記検査波形の周波数が基準周波数より低い場合に、前記合成部で合成された検査波形を出力するように切り換える切換ステップと、
    を含む請求項９記載の音除去方法。
11. コンピュータに、
    可聴域の周波数でかつ周期的に振幅がゼロとなる検査波形を生成する検査波形生成ステップと、
    前記検査波形に応じて被検査対象から出力された第１の音を収音し、第１の音に応じた第１の音信号を含む計測信号を生成する計測ステップと、
    前記計測信号に含まれる前記検査波形に応じた波形のゼロ点で計測信号をサンプリングし、前記計測信号から第２の音信号を抽出する音抽出ステップと、
    前記計測信号の振幅スペクトルから前記第２の音信号の振幅スペクトルを差し引くことで、前記計測信号から前記第１の音信号を生成する生成ステップと、
    を含む処理を実行させるための音除去プログラム。
12. 可聴域の周波数の正弦波を検査波形として発生する波形発生ステップと、
    可聴域の周波数を超える周波数の搬送波を発生する搬送波発生ステップと、
    前記検査波形と前記搬送波とを用い、前記搬送波の周期で前記振幅がゼロとなる検査波形を合成する合成ステップと、
    を含む請求項１１記載の音除去プログラム。
13. 前記波形発生ステップで発生させる前記検査波形の周波数を設定する設定ステップと、
    前記第１の音を出力する検査波形として、前記波形発生部で発生された検査波形を出力すると共に、前記設定部により設定されて発生された前記検査波形の周波数が基準周波数より低い場合に、前記合成部で合成された検査波形を出力するように切り換える切換ステップと、
    を含む請求項１２記載の音除去プログラム。