JP5286075B2 - 音響再生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、音響再生装置に関するものである。
近年、音によるリラクゼーション・セラピィ・システムが知られている。例えば特許文献１に記載されたシステムは、事前に効果有と確認された音情報を予めデータベースに蓄積しておいた状態で被験者に対して問診を行い、当該問診の結果に基づいて適切な音を上記データベースから抽出して被験者に提供するというリラクゼーション・セラピィ・システムである。
特開平１０−１１８１８５号公報
例えば特許文献１に記載された従来のシステムでは、データベースに予め蓄積した音源信号をシステムの出力信号として被験者に提供している。このため、特許文献１に記載のシステムを用いる場合には、問診の結果毎にそれぞれ異なる周波数成分を有する音源信号を予め全て蓄積しておく必要があり、これによってデータベースの容量が膨大になることが懸念される。この問題点は、システムの出力信号の周波数成分がデータベースに蓄積された音源信号の周波数成分に依存することに起因するものと思われる。
そこで、本発明は上記に鑑みてなされたもので、データベースに蓄積された音源信号の周波数成分に依存しない周波数成分を有する出力信号を出力することを可能とし、更に当該出力信号により被験者の心身状態を変化させることが可能な音響再生装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の音響再生装置は、被験者の心身状態を特定する複数の心身状態特定情報と、前記複数の心身状態特定情報それぞれの相関関係を特定する複数のパラメータと、を予め格納する格納手段と、前記被験者の現在の心身状態を特定する現在状態特定情報の入力を受け付ける現在状態入力手段と、前記被験者の前記現在の心身状態を前記被験者の他の心身状態に変化させる際の目標となる目標心身状態を特定する目標状態特定情報の入力を受け付ける目標状態入力手段と、前記現在状態入力手段が受け付けた現在状態特定情報と前記目標状態入力手段が受け付けた目標状態特定情報との間の相関関係を特定するパラメータを、前記格納手段を参照して読み出すパラメータ読出手段と、任意の音源信号の入力を受け付ける音源入力手段と、前記被験者の前記現在の心身状態を前記被験者の前記目標心身状態に変化させるために前記被験者に聴かせる非可聴音を、前記パラメータ読出手段が読み出したパラメータに基づいて生成し、当該生成した非可聴音を前記音源入力手段が受け付けた前記音源信号に付加することにより出力信号を生成する非可聴音付加手段と、前記非可聴音付加手段が生成した出力信号を前記被験者に出力する出力手段と、を備える。ここで、前記非可聴音付加手段は、当該生成した非可聴音と、前記音源入力手段より入力した音源信号とを加算することにより、前記出力信号を生成しても良い。
このような本発明の音響再生装置によれば、被験者に提供する出力信号は、任意の音源信号に非可聴音が付加されて成るものである。つまり、出力信号の周波数成分は、音源信号の周波数成分とは関係がなく、付加される非可聴音の周波数成分に依存して変化するものである。したがって、本発明によれば、音源信号の周波数成分に依存しない周波数成分を有する出力信号を出力することが可能となる。更に、出力信号が音源信号に依存しないことから、格納手段は例えば被験者の心身状態毎に異なる音源信号をいちいち蓄積する必要がなくなる。このため、格納手段を構成するために必要な記憶容量が大きくなることを防止することができる。
また、非可聴音は格納手段に格納されたパラメータに基づいて生成されるものである。このパラメータは被験者の複数の心身状態間の相関関係を表すものであるため、パラメータ読出手段が被験者の現在の心身状態と目標心身状態との間の相関関係に対応するパラメータを適切に選択して非可聴音付加手段に出力することにより、非可聴音付加手段は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音を生成することができる。そして、この非可聴音を音源信号とあわせて被験者に提供することにより、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切なリラクゼーション・セラピィを被験者に提供することができる。
また、本発明においては、前記パラメータは、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つであっても良い。
この発明によれば、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つのパラメータを用いることより、非可聴音付加手段は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音を生成することができる。
また、本発明においては、前記非可聴音付加手段は、前記パラメータ読出手段が読み出したパラメータが前記非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相を指している場合に、下記数式（１）
Ｘ（ｔ）＝ａ｛１＋ｓｉｎ（２πｆｔ―θ）｝…（１）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）を生成し、下記数式（２）
Ｙ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）ｓ（ｔ）…（２）
（式中、ｆは前記周波数を表し、ａは該周波数ｆでの振幅を表し、θは該周波数ｆでの位相を表し、ｓ（ｔ）は前記音源信号を表し、ｔは時間を表す。）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）と前記音源信号ｓ（ｔ）とを乗算して前記出力信号Ｙ（ｔ）を生成しても良い。
Ｘ（ｔ）＝ａ｛１＋ｓｉｎ（２πｆｔ―θ）｝…（１）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）を生成し、下記数式（２）
Ｙ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）ｓ（ｔ）…（２）
（式中、ｆは前記周波数を表し、ａは該周波数ｆでの振幅を表し、θは該周波数ｆでの位相を表し、ｓ（ｔ）は前記音源信号を表し、ｔは時間を表す。）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）と前記音源信号ｓ（ｔ）とを乗算して前記出力信号Ｙ（ｔ）を生成しても良い。
また、本発明においては、前記非可聴音付加手段は、前記パラメータ読出手段が読み出したパラメータがｎ個の複数の周波数、振幅、および位相を指している場合に、下記数式（３）
（式中、ｆｉは前記複数の周波数のうちの一つを表し、ａｉは該周波数ｆｉでの振幅を表し、θは該周波数ｆｉでの位相を表す。）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）を生成しても良い。
（式中、ｆｉは前記複数の周波数のうちの一つを表し、ａｉは該周波数ｆｉでの振幅を表し、θは該周波数ｆｉでの位相を表す。）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）を生成しても良い。
これらの発明によれば、非可聴音付加手段は、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相を上記の式（１）〜式（３）におけるパラメータとして用いることにより、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音Ｘ（ｔ）および出力信号Ｙ（ｔ）を生成することができる。
また、本発明においては、前記パラメータには、可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つが更に含まれていても良い。
この発明によれば、可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つのパラメータを更に用いることより、非可聴音付加手段は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音を生成することができる。非可聴音の生成時に可聴音に関連するパラメータを用いることにより、非可聴音付加手段は周波数上のゆらぎを反映して非可聴音を生成することができる。
また、本発明においては、前記パラメータには、前記出力手段が前記出力信号を前記被験者に出力してから経過した時間が更に含まれていても良い。
この発明によれば、出力手段が出力信号を被験者に出力してから経過した時間を更なるパラメータとして用いることにより、非可聴音付加手段は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音を生成することができる。非可聴音の生成時に既に出力した出力信号に関連するパラメータを用いることにより、非可聴音付加手段は時間上のゆらぎを反映して非可聴音を生成することができる。
また、本発明においては、前記出力手段は、前記出力信号の周波数成分のうちで前記非可聴領域における周波数成分を増幅してから、前記出力信号を前記被験者に出力しても良い。
この発明によれば、出力手段は、出力信号の周波数成分のうちで非可聴領域における周波数成分を増幅することにより、出力信号の全体において非可聴領域における周波数成分の割合を高めることができる。
また、本発明においては、前記出力手段は、所定の出力頻度、出力時間、または出力時刻に、前記出力信号を前記被験者に出力しても良い。
この発明によれば、出力手段は、所定の出力頻度、出力時間、または出力時刻にあわせて出力信号を被験者に出力することにより、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための最適な出力信号を被験者に提供することができる。
本発明によれば、データベースに蓄積された音源信号の周波数成分に依存しない周波数成分を有する出力信号を出力することを可能とし、更に当該出力信号により被験者の心身状態を変化させることが可能な音響再生装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して本発明にかかる音響再生装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（心身状態変化システム１の全体構成）
本発明の実施形態に係る心身状態変化システム１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、心身状態変化システム１の構成概要図である。図１に示すように、心身状態変化システム１は、心身状態計測装置１０、外部入力装置２０、音源入力装置３０、および音響再生装置４０から構成される。心身状態計測装置１０、外部入力装置２０、および音源入力装置３０は、それぞれ、音響再生装置４０と通信可能に例えば通信インターフェース（Ｉ／Ｆ、図示せず）を介して接続されている。以下、心身状態変化システム１の各構成要素について詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る心身状態変化システム１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、心身状態変化システム１の構成概要図である。図１に示すように、心身状態変化システム１は、心身状態計測装置１０、外部入力装置２０、音源入力装置３０、および音響再生装置４０から構成される。心身状態計測装置１０、外部入力装置２０、および音源入力装置３０は、それぞれ、音響再生装置４０と通信可能に例えば通信インターフェース（Ｉ／Ｆ、図示せず）を介して接続されている。以下、心身状態変化システム１の各構成要素について詳細に説明する。
（心身状態計測装置１０）
心身状態計測装置１０は、被験者の現在の心身状態を計測する装置である。図２は、心身状態計測装置１０が被験者の現在の心身状態を計測する際に用いる指標の一例と、当該指標の計測方法の一例とを示している。図２に示すように、被験者の「気分」に対する指標としては、「ＰＯＭＳ等による心理テストの結果」が用いられ、この指標は「自己筆記式」手法により得ることができる。また、被験者の「認知症の程度」に対する指標としては、「神経心理テストの結果等」が用いられ、この指標は「対面問診式」手法により得ることができる。また、被験者の「脳」に対する指標としては、「脳波、脳血流等を測定した結果」が用いられ、この指標は「脳波計、ＭＲＡ等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「眼」に対する指標としては、「瞳孔、虹彩、眼球運動、固視微動等の測定結果」が用いられ、この指標は「頭部装着型計測装置等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「身体」に対する指標としては、「体温、脈拍等の測定結果」が用いられ、この指標は「指手首腕等装着型計測装置等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「体液」に対する指標としては、「血液、唾液、発汗等の測定結果」が用いられ、この指標は「血液検査装置、装着型計測装置（唾液、発汗）等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「個体情報」に対する指標としては、「性別、年齢等」が用いられ、この指標は「自己筆記式」手法により得ることができる。
心身状態計測装置１０は、被験者の現在の心身状態を計測する装置である。図２は、心身状態計測装置１０が被験者の現在の心身状態を計測する際に用いる指標の一例と、当該指標の計測方法の一例とを示している。図２に示すように、被験者の「気分」に対する指標としては、「ＰＯＭＳ等による心理テストの結果」が用いられ、この指標は「自己筆記式」手法により得ることができる。また、被験者の「認知症の程度」に対する指標としては、「神経心理テストの結果等」が用いられ、この指標は「対面問診式」手法により得ることができる。また、被験者の「脳」に対する指標としては、「脳波、脳血流等を測定した結果」が用いられ、この指標は「脳波計、ＭＲＡ等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「眼」に対する指標としては、「瞳孔、虹彩、眼球運動、固視微動等の測定結果」が用いられ、この指標は「頭部装着型計測装置等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「身体」に対する指標としては、「体温、脈拍等の測定結果」が用いられ、この指標は「指手首腕等装着型計測装置等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「体液」に対する指標としては、「血液、唾液、発汗等の測定結果」が用いられ、この指標は「血液検査装置、装着型計測装置（唾液、発汗）等」によりリアルタイムで測定することができる。また、被験者の「個体情報」に対する指標としては、「性別、年齢等」が用いられ、この指標は「自己筆記式」手法により得ることができる。
心身状態計測装置１０は、被験者の現在の心身状態を上記指標に基づいて総合的に判断する。被験者の現在の心身状態としては、例えば、「元気がない」、「イライラする」、「集中できない」、「怒りっぽい」、「軽度認知症」、「忘れっぽい」、「気持ちの整理がつかない」、「言葉が出てこない」などがあげられる（後述する図４を参照）。現在の心身状態の判断後に、心身状態計測装置１０は、被験者の当該心身状態を特定する情報（以下、「現在状態特定情報」という。）を音響再生装置４０に出力する。
（外部入力装置２０）
図１に戻り、外部入力装置２０は、被験者の現在の心身状態を他の心身状態に変化させる際の目標となる目標心身状態を入力する装置である。外部入力装置２０は、例えばキーボード等の入力装置により構成されることができる。心身状態変化システム１を使用する被験者またはセラピストは、外部入力装置２０を利用して、目標心身状態を入力することができる。被験者の目標心身状態としては、例えば、「元気がでる」、「さわやかな気分」、「集中力向上」、「穏やかな気分」、「ぼけ防止」、「記憶力向上」、「判断力向上」、「流暢な話しぶり」などがあげられる（後述する図４を参照）。目標心身状態の入力後に、外部入力装置２０は、当該目標心身状態を特定する情報（以下、「目標状態特定情報」という。）を音響再生装置４０に出力する。なお、外部入力装置２０は、後述する音響再生装置４０の入力部４２０として構成されていてもかまわない。
図１に戻り、外部入力装置２０は、被験者の現在の心身状態を他の心身状態に変化させる際の目標となる目標心身状態を入力する装置である。外部入力装置２０は、例えばキーボード等の入力装置により構成されることができる。心身状態変化システム１を使用する被験者またはセラピストは、外部入力装置２０を利用して、目標心身状態を入力することができる。被験者の目標心身状態としては、例えば、「元気がでる」、「さわやかな気分」、「集中力向上」、「穏やかな気分」、「ぼけ防止」、「記憶力向上」、「判断力向上」、「流暢な話しぶり」などがあげられる（後述する図４を参照）。目標心身状態の入力後に、外部入力装置２０は、当該目標心身状態を特定する情報（以下、「目標状態特定情報」という。）を音響再生装置４０に出力する。なお、外部入力装置２０は、後述する音響再生装置４０の入力部４２０として構成されていてもかまわない。
（音源入力装置３０）
音源入力装置３０は、格納していた任意の音源信号を音響再生装置４０に入力する装置である。音源入力装置３０は、例えばＣＤやＳＡＣＤ（スーパーオーディオＣＤ）により構成されることができ、音源入力装置３０に格納された音源信号には人間にとって可聴音のみならず非可聴音も含まれている。なお、本実施形態においては、例えば、２０Ｈｚ以下の音、または１５ｋＨｚ以上の音を「非可聴音」という。
音源入力装置３０は、格納していた任意の音源信号を音響再生装置４０に入力する装置である。音源入力装置３０は、例えばＣＤやＳＡＣＤ（スーパーオーディオＣＤ）により構成されることができ、音源入力装置３０に格納された音源信号には人間にとって可聴音のみならず非可聴音も含まれている。なお、本実施形態においては、例えば、２０Ｈｚ以下の音、または１５ｋＨｚ以上の音を「非可聴音」という。
（音響再生装置４０）
音響再生装置４０は、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための非可聴音を生成して被験者に聴かせるための装置である。図３は音響再生装置４０のハードウェア構成図である。図３に示すように、音響再生装置４０は、物理的には、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２及びＲＡＭ４３等の主記憶装置、キーボード及びマウス等の入力デバイス４４、ディスプレイ等の出力デバイス４５、心身状態計測装置１０、外部入力装置２０、および音源入力装置３０との間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等の通信モジュール４６、ハードディスク等の補助記憶装置４７などを含む通常のコンピュータシステムとして構成される。後述する音響再生装置４０の各機能は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ４１の制御の元で入力デバイス４４、出力デバイス４５、通信モジュール４６を動作させると共に、主記憶装置４２，４３や補助記憶装置４７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
音響再生装置４０は、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための非可聴音を生成して被験者に聴かせるための装置である。図３は音響再生装置４０のハードウェア構成図である。図３に示すように、音響再生装置４０は、物理的には、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２及びＲＡＭ４３等の主記憶装置、キーボード及びマウス等の入力デバイス４４、ディスプレイ等の出力デバイス４５、心身状態計測装置１０、外部入力装置２０、および音源入力装置３０との間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等の通信モジュール４６、ハードディスク等の補助記憶装置４７などを含む通常のコンピュータシステムとして構成される。後述する音響再生装置４０の各機能は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ４１の制御の元で入力デバイス４４、出力デバイス４５、通信モジュール４６を動作させると共に、主記憶装置４２，４３や補助記憶装置４７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。
図１に戻り、音響再生装置４０は、機能的には、パラメータ格納部４１０（格納手段）、入力部４２０（現在状態入力手段、目標状態入力手段）、パラメータ読出部４３０（パラメータ読出手段）、非可聴音制御部４４０（音源入力手段、非可聴音付加手段）、および出力部４５０（出力手段）を備えて構成される。以下、音響再生装置４０の各構成要素について詳細に説明する。
（パラメータ格納部４１０）
パラメータ格納部４１０は、被験者の心身状態を特定する複数の心身状態特定情報と、当該複数の心身状態特定情報それぞれの相関関係を特定する複数のパラメータと、を予め格納するものである。図４は、パラメータ格納部４１０が格納する心身状態特定情報およびパラメータの一例をイメージしている。図４に示すように、パラメータ格納部４１０は、「元気がない」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報、および「元気がでる」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報を格納する。更に、パラメータ格納部４１０は、「元気がない」との心身状態と「元気がでる」との心身状態との間の相関関係を特定するパラメータとして、パラメータ名が「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」であるパラメータを格納している。
パラメータ格納部４１０は、被験者の心身状態を特定する複数の心身状態特定情報と、当該複数の心身状態特定情報それぞれの相関関係を特定する複数のパラメータと、を予め格納するものである。図４は、パラメータ格納部４１０が格納する心身状態特定情報およびパラメータの一例をイメージしている。図４に示すように、パラメータ格納部４１０は、「元気がない」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報、および「元気がでる」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報を格納する。更に、パラメータ格納部４１０は、「元気がない」との心身状態と「元気がでる」との心身状態との間の相関関係を特定するパラメータとして、パラメータ名が「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」であるパラメータを格納している。
また、パラメータ格納部４１０は、「イライラする」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報、「さわやかな気分」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報、および「イライラする」との心身状態と「さわやかな気分」との心身状態との間の相関関係を特定するパラメータとしてパラメータ名が「ＦＭ−ｆ−０１２９９９」であるパラメータを格納する。説明を省略するが、「集中できない」、「集中力向上」、「ＦＭ−ｆ−０１３０００」など、被験者のその他の心身状態においても上記と同様のことがいえる。なお、パラメータ格納部４１０は、被験者毎に、上記情報を格納しても良い。
パラメータ格納部４１０が格納するパラメータは、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つである。これに加え、可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つが、上記パラメータに更に含まれていても良い。更に、後述する出力部４５０が出力信号を被験者に出力してから経過した時間が、上記パラメータに更に含まれていても良い。
すなわち、図４に示したパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば非可聴領域における特定の周波数を指す場合があり、パラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９９」のパラメータが例えば非可聴領域における特定の周波数および該周波数での振幅を指す場合がある。また、パラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１３０００」のパラメータが非可聴領域における周波数、該周波数での位相、可聴領域における周波数、および該周波数での振幅を指す場合がある。また、パラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１３００１」のパラメータが非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および出力部４５０が出力信号を被験者に出力してから経過した時間を指す場合がある。何れのパラメータが、可聴領域または非可聴領域での周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相、出力後の経過時間のうちで何れを表しているかは、被験者毎に、被験者の現在の心身状態毎に、および被験者の目標心身状態毎に、異なる。これらのパラメータに基づいて後述するように生成された出力信号により、被験者の心身状態を実際に変化させることができる。なお、出力信号を用いて実際に被験者の心身状態を変化させた例については、後述する。
（入力部４２０）
図１に戻り、入力部４２０は、被験者の現在の心身状態を特定する現在状態特定情報の入力を心身状態計測装置１０より受け付け、且つ被験者の現在の心身状態を他の心身状態に変化させる際の目標となる目標心身状態を特定する目標状態特定情報の入力を外部入力装置２０より受け付けるものである。入力部４２０は、受け付けた現在状態特定情報および目標状態特定情報をパラメータ読出部４３０に出力する。
図１に戻り、入力部４２０は、被験者の現在の心身状態を特定する現在状態特定情報の入力を心身状態計測装置１０より受け付け、且つ被験者の現在の心身状態を他の心身状態に変化させる際の目標となる目標心身状態を特定する目標状態特定情報の入力を外部入力装置２０より受け付けるものである。入力部４２０は、受け付けた現在状態特定情報および目標状態特定情報をパラメータ読出部４３０に出力する。
（パラメータ読出部４３０）
パラメータ読出部４３０は、入力部４２０より現在状態特定情報および目標状態特定情報を入力すると、当該現在状態特定情報および目標状態特定情報間の相関関係を特定するパラメータを、パラメータ格納部４１０を参照して読み出すものである。例えば、パラメータ読出部４３０が「元気がない」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報を現在状態特定情報として入力し、且つ「元気がでる」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報を目標状態特定情報として入力したとする。この場合に、パラメータ読出部４３０は、パラメータ格納部４１０を参照して、パラメータ名が「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」であるパラメータを読み出す（図４を参照）。パラメータ読出部４３０は、当該読み出したパラメータを非可聴音制御部４４０に出力する。
パラメータ読出部４３０は、入力部４２０より現在状態特定情報および目標状態特定情報を入力すると、当該現在状態特定情報および目標状態特定情報間の相関関係を特定するパラメータを、パラメータ格納部４１０を参照して読み出すものである。例えば、パラメータ読出部４３０が「元気がない」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報を現在状態特定情報として入力し、且つ「元気がでる」との被験者の心身状態を特定する心身状態特定情報を目標状態特定情報として入力したとする。この場合に、パラメータ読出部４３０は、パラメータ格納部４１０を参照して、パラメータ名が「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」であるパラメータを読み出す（図４を参照）。パラメータ読出部４３０は、当該読み出したパラメータを非可聴音制御部４４０に出力する。
（非可聴音制御部４４０）
非可聴音制御部４４０は、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータに基づいて、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるために被験者に聴かせる非可聴音を生成するものである。非可聴音制御部４４０は、非可聴領域における周波数成分を有する非可聴音を生成した後に、音源入力装置３０より入力した音源信号に当該非可聴音を付加して出力信号を生成する。非可聴音制御部４４０は、生成した当該出力信号を出力部４５０に出力する。
非可聴音制御部４４０は、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータに基づいて、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるために被験者に聴かせる非可聴音を生成するものである。非可聴音制御部４４０は、非可聴領域における周波数成分を有する非可聴音を生成した後に、音源入力装置３０より入力した音源信号に当該非可聴音を付加して出力信号を生成する。非可聴音制御部４４０は、生成した当該出力信号を出力部４５０に出力する。
図５は、非可聴音制御部４４０の機能的な構成を示す機能構成図である。図５に示すように、非可聴音制御部４４０は、非可聴音生成部４４１および非可聴音付加部４４２を備える。以下、非可聴音制御部４４０の各構成要素について詳細に説明する。
（非可聴音生成部４４１）
非可聴音生成部４４１は、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータに基づいて、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させることを目的で被験者に聴かせる非可聴音Ｘ（ｔ）を生成するものである。非可聴音生成部４４１は、後述する方法により生成した非可聴音Ｘ（ｔ）を非可聴音付加部４４２に出力する。以下、非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する様々な方法について詳細に説明する。
非可聴音生成部４４１は、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータに基づいて、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させることを目的で被験者に聴かせる非可聴音Ｘ（ｔ）を生成するものである。非可聴音生成部４４１は、後述する方法により生成した非可聴音Ｘ（ｔ）を非可聴音付加部４４２に出力する。以下、非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する様々な方法について詳細に説明する。
（非可聴音生成方法、その１：周波数、振幅、位相）
まず、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相に基づいて、非可聴音を生成する一つの方法について説明する。非可聴音生成部４４１は、下記数式（１）
Ｘ（ｔ）＝ａ｛１＋ｓｉｎ（２πｆｔ―θ）｝…（１）
により、非可聴領域における周波数ｆの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。ただし、数式（１）において、ｆは、パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが指す周波数である。また、ａは、該パラメータが指す振幅であって、上記周波数ｆでの振幅を表す。振幅としては、例えば音圧、音の強さ、パワー、エネルギー等が用いられる。また、θは、該パラメータが指す位相であって、上記周波数ｆでの位相を表す。また、ｔは時間を表す。なお、０≦θ＜２πであり、ｆ≦２０Ｈｚおよびｆ≧１５ｋＨｚである。
まず、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相に基づいて、非可聴音を生成する一つの方法について説明する。非可聴音生成部４４１は、下記数式（１）
Ｘ（ｔ）＝ａ｛１＋ｓｉｎ（２πｆｔ―θ）｝…（１）
により、非可聴領域における周波数ｆの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。ただし、数式（１）において、ｆは、パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが指す周波数である。また、ａは、該パラメータが指す振幅であって、上記周波数ｆでの振幅を表す。振幅としては、例えば音圧、音の強さ、パワー、エネルギー等が用いられる。また、θは、該パラメータが指す位相であって、上記周波数ｆでの位相を表す。また、ｔは時間を表す。なお、０≦θ＜２πであり、ｆ≦２０Ｈｚおよびｆ≧１５ｋＨｚである。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータがｎ個の複数の周波数、振幅、および位相を指している場合には、非可聴音生成部４４１は、下記数式（３）
により、非可聴領域における複数の周波数（ｆ１、…、ｆｉ、…、ｆｎ）の周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。ただし、数式（３）において、ｆｉは、パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが指す複数の周波数のうちの一つである。また、ａｉは、該パラメータが指す複数の振幅のうちの一つであって、上記周波数ｆｉでの振幅を表す。また、θｉは、該パラメータが指す複数の位相のうちの一つであって、上記周波数ｆｉでの位相を表す。なお、０≦θｉ＜２πであり、ｆｉ≦２０Ｈｚおよびｆｉ≧１５ｋＨｚである。
により、非可聴領域における複数の周波数（ｆ１、…、ｆｉ、…、ｆｎ）の周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。ただし、数式（３）において、ｆｉは、パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが指す複数の周波数のうちの一つである。また、ａｉは、該パラメータが指す複数の振幅のうちの一つであって、上記周波数ｆｉでの振幅を表す。また、θｉは、該パラメータが指す複数の位相のうちの一つであって、上記周波数ｆｉでの位相を表す。なお、０≦θｉ＜２πであり、ｆｉ≦２０Ｈｚおよびｆｉ≧１５ｋＨｚである。
（非可聴音生成方法、その２：周波数）
次に、非可聴領域における周波数のみに基づいて非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する方法について、図６を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「非可聴領域における任意の周波数」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における任意の周波数ａの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図６（ａ）は非可聴領域における任意の周波数ａを示している。
次に、非可聴領域における周波数のみに基づいて非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する方法について、図６を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「非可聴領域における任意の周波数」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における任意の周波数ａの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図６（ａ）は非可聴領域における任意の周波数ａを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「非可聴領域における任意の複数の周波数」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における任意の複数の周波数ａ、ｂ、ｃの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図６（ｂ）は非可聴領域における任意の複数の周波数ａ、ｂ、ｃを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「非可聴領域における特定の周波数Ａ」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における特定の周波数Ａの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図６（ｃ）は非可聴領域における特定の周波数Ａを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「非可聴領域における特定の複数の周波数Ａ、Ｂ、Ｃ」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における特定の複数の周波数Ａ、Ｂ、Ｃの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図６（ｄ）は非可聴領域における特定の複数の周波数Ａ、Ｂ、Ｃを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａに特定値αを加算した周波数」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａに特定値αを加算した周波数Ａ＋αやＡ＋２αの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図６（ｅ）は非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａに特定値αを加算した周波数Ａ＋αやＡ＋２αを示している。
（非可聴音生成方法、その３：振幅）
次に、振幅に基づいて非可聴音を生成する方法について、図７を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「任意の振幅」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、任意の振幅ｄを有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図７（ａ）は、任意の振幅ｄ、および任意の非可聴周波数ａを示している。
次に、振幅に基づいて非可聴音を生成する方法について、図７を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「任意の振幅」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、任意の振幅ｄを有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図７（ａ）は、任意の振幅ｄ、および任意の非可聴周波数ａを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「特定の振幅Ｄ」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、特定の振幅Ｄを有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図７（ｂ）は、特定の振幅Ｄ、および任意の非可聴周波数ａを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「特定値Ｅ以上の振幅」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、特定値Ｅ以上の振幅Ｄを有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図７（ｃ）は、特定値Ｅ以上の振幅Ｄ、および任意の非可聴周波数ａを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「特定値Ｆ以下の振幅」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、特定値Ｆ以下の振幅Ｄを有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図７（ｄ）は、特定値Ｆ以下の振幅Ｄ、および任意の非可聴周波数ａを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「特定値Ｅと他の特定値Ｆとの間の振幅」との旨を表している場合に、非可聴音生成部４４１は、特定値Ｅと他の特定値Ｆとの間の振幅Ｄを有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図７（ｅ）は特定値Ｅと他の特定値Ｆとの間の振幅Ｄ、および任意の非可聴周波数ａを示している。
（非可聴音生成方法、その４：位相）
次に、位相に基づいて非可聴音を生成する方法について、図８および図９を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａからの位相差がＲとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂ」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａから位相差Ｒとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図８（ａ）および（ｂ）は、非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａから位相差Ｒとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂを示している。
次に、位相に基づいて非可聴音を生成する方法について、図８および図９を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａからの位相差がＲとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂ」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａから位相差Ｒとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図８（ａ）および（ｂ）は、非可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａから位相差Ｒとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂを示している。
また、パラメータ読出部４３０より入力したパラメータが例えば「可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａからの位相差がＲとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂ」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａから位相差Ｒとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂの周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図９（ａ）および（ｂ）は、可聴領域における特定の周波数Ａ、および当該特定の周波数Ａから位相差Ｒとなる非可聴領域における特定の周波数Ｂを示している。
（非可聴音生成方法、その５：周波数上のゆらぎ）
次に、周波数上のゆらぎに基づいて非可聴音を生成する方法について、図１０を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｈ）を満足させる非可聴領域における周波数および振幅、ただし、Ｇは非可聴領域における周波数対振幅の面積、Ｈは可聴領域における周波数対振幅の面積、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、まず、「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｈ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ、および当該周波数範囲Ａ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の周波数範囲Ａの周波数成分を有し、且つ周波数範囲Ａ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１０は、非可聴領域における周波数対振幅の面積Ｇ、可聴領域における周波数対振幅の面積Ｈ、および計算の結果である特定の周波数範囲Ａを示している。なお、この場合の可聴領域における周波数対振幅の面積Ｈは、音源入力装置３０より入力した音源信号の可聴領域における周波数対振幅の面積であっても良い。
次に、周波数上のゆらぎに基づいて非可聴音を生成する方法について、図１０を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｈ）を満足させる非可聴領域における周波数および振幅、ただし、Ｇは非可聴領域における周波数対振幅の面積、Ｈは可聴領域における周波数対振幅の面積、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、まず、「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｈ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ、および当該周波数範囲Ａ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の周波数範囲Ａの周波数成分を有し、且つ周波数範囲Ａ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１０は、非可聴領域における周波数対振幅の面積Ｇ、可聴領域における周波数対振幅の面積Ｈ、および計算の結果である特定の周波数範囲Ａを示している。なお、この場合の可聴領域における周波数対振幅の面積Ｈは、音源入力装置３０より入力した音源信号の可聴領域における周波数対振幅の面積であっても良い。
以下では、周波数上のゆらぎに基づいて非可聴音を生成する他のバリエーションについて、図１１〜図１５を参照しながら更に説明する。ただし、可聴領域における周波数対振幅の関係と非可聴領域における周波数対振幅の関係とを比較することにより、非可聴領域での特定の周波数および振幅を計算してから非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することについては共通するため、特に図１１および図１２を参照した説明では、図１０の例と比べて異なる点についてのみ説明する。
図１１（ａ）は、図１０に比べると、可聴領域における周波数対振幅の面積が複数の部分的な面積Ｈ１、…、Ｈｎに分かれている場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｈ１、…、Ｈｎ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ、および当該周波数範囲Ａ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１１（ｂ）は、図１０に比べると、非可聴領域における周波数対振幅の面積が複数の部分的な面積Ｇ１、…、Ｇｎに分かれている場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ１（Ｈ）、…、Ｇｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｈ）」をそれぞれ満足させる非可聴領域における特定の複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ、および当該複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１１（ｃ）は、図１０に比べると、可聴領域および非可聴領域における周波数対振幅の面積の両方が複数の部分的な面積Ｈ１、…、ＨｎおよびＧ１、…、Ｇｎに分かれている場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ１（Ｈ１、…、Ｈｎ）、…、Ｇｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｈ１、…、Ｈｎ）」をそれぞれ満足させる非可聴領域における特定の複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ、および当該複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１１（ｄ）は、図１０に比べると、可聴領域における周波数対振幅の面積が一つの部分的な面積Ｈ１である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｈ１）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ、および当該周波数範囲Ａ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１２（ａ）は、図１０に比べると、非可聴領域における周波数対振幅の面積が一つの部分的な面積Ｇ１である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ１、および当該周波数範囲Ａ１内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１２（ｂ）は、図１０に比べると、可聴領域および非可聴領域における周波数対振幅の面積の両方が一つの部分的な面積Ｈ１およびＧ１である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ１）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ１、および当該周波数範囲Ａ１内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１２（ｃ）は、図１０に比べると、可聴領域における周波数対振幅の面積が一つの部分的な面積Ｈ１であり、且つ非可聴領域における周波数対振幅の面積が複数の部分的な面積Ｇ１、…、Ｇｎに分かれている場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ１（Ｈ１）、…、Ｇｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｈ１）」をそれぞれ満足させる非可聴領域における特定の複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ、および当該複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１２（ｄ）は、図１０に比べると、可聴領域における周波数対振幅の面積が複数の部分的な面積Ｈ１、…、Ｈｎに分かれており、且つ非可聴領域における周波数対振幅の面積が一つの部分的な面積Ｇ１である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ１、…、Ｈｎ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ１、および当該周波数範囲Ａ１内での各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
以上では、図１０〜図１２を参照しながら、可聴領域および非可聴領域の両方において周波数対振幅の面積を考慮した方法について説明した。以下では、図１３を参照しながら、可聴領域では周波数対振幅の面積を考慮するが、非可聴領域では周波数対振幅の面積を考慮しない方法について説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ）により定まる振幅、および当該振幅に対応する非可聴領域における周波数、ただし、Ｈは可聴領域における周波数対振幅の面積、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ）」を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の振幅Ｄ１を有し、且つ当該振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１の周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１３（ａ）は、可聴領域における周波数対振幅の面積Ｈ、Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ）を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を示している。
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に比べると、可聴領域における周波数対振幅の面積が複数の部分的な面積Ｈ１、…、Ｈｎに分かれている場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ１、…、Ｈｎ）」を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。
図１３（ｃ）は、図１３（ａ）に比べると、「振幅＝ｆｕｎｃ（Ｈ）」を満足させる特定の振幅を複数求める場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ１（Ｈ）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｈ）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎのそれぞれに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１、…、Ａｎを計算する。
図１３（ｄ）は、図１３（ａ）に比べると、図１３（ｂ）の場合と図１３（ｃ）の場合とが重なった場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ１（Ｈ１、…、Ｈｎ）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｈ１、…、Ｈｎ）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎのそれぞれに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１、…、Ａｎを計算する。
図１３（ｅ）は、図１３（ａ）に比べると、可聴領域における周波数対振幅の面積が一つの部分的な面積Ｈ１である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｈ１）」を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。
図１３（ｆ）は、図１３（ａ）に比べると、図１３（ｃ）の場合と図１３（ｅ）の場合とが重なった場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ１（Ｈ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｈ１）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎのそれぞれに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１、…、Ａｎを計算する。
以下では、図１４を参照しながら、非可聴領域では周波数対振幅の面積を考慮するが、可聴領域では周波数対振幅の面積を考慮しない方法について説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｅ１）を満足させる非可聴領域における周波数および振幅、ただし、Ｇは非可聴領域における周波数対振幅の面積、Ｅ１は可聴領域における特定の周波数ａに対応する特定の振幅、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｅ１）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ、および当該周波数範囲Ａ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の周波数範囲Ａ内の各周波数成分を有し、且つ周波数範囲Ａ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１４（ａ）は、可聴領域における特定の振幅Ｅ１、非可聴領域における周波数対振幅の面積Ｇ、および計算結果である特定の周波数範囲Ａを示している。
以下では、非可聴領域では周波数対振幅の面積を考慮するが、可聴領域では周波数対振幅の面積を考慮しない方法の他のバリエーションについて、図１４（ｂ）〜図１４（ｆ）を参照しながら更に説明する。ただし、図１４（ａ）の例と比べて異なる点についてのみ説明する。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に比べると、考慮すべき可聴領域における特定の周波数および振幅が複数存在する場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ＝ｆｕｎｃ（Ｅ１、…、Ｅｎ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ、および当該周波数範囲Ａ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１４（ｃ）は、図１４（ａ）に比べると、非可聴領域における周波数対振幅の面積が複数の部分的な面積Ｇ１、…、Ｇｎに分かれている場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ１（Ｅ１）、…、Ｇｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｅ１）」を満足させる非可聴領域における特定の複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ、および当該複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１４（ｄ）は、図１４（ａ）に比べると、図１４（ｂ）の場合と図１４（ｃ）の場合とが重なった場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ１（Ｅ１、…、Ｅｎ）、…、Ｇｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｅ１、…、Ｅｎ）」を満足させる非可聴領域における特定の複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ、および当該複数の周波数範囲Ａ１、…、Ａｎ内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１４（ｅ）は、図１４（ａ）に比べると、非可聴領域における周波数対振幅の面積が一つの部分的な面積Ｇ１である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ（Ｅ１）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ１、および当該周波数範囲Ａ１内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
図１４（ｆ）は、図１４（ａ）に比べると、図１４（ｂ）の場合と図１４（ｅ）の場合とが重なった場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｇ１＝ｆｕｎｃ（Ｅ１、…、Ｅｎ）」を満足させる非可聴領域における特定の周波数範囲Ａ１、および当該周波数範囲Ａ１内の各周波数に対応するそれぞれの振幅を計算する。
以下では、図１５を参照しながら、可聴領域における周波数対振幅の面積、および非可聴領域における周波数対振幅の面積の両方とも考慮しない方法について説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｅ１）を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該特定の振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１、ただし、Ｅ１は可聴領域における特定の周波数ａ１に対応する特定の振幅、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｅ１）」を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該特定の振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の振幅Ｄ１を有し、且つ当該特定の振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１の周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１５（ａ）は、可聴領域における特定の周波数ａ１に対応する特定の振幅Ｅ１、および計算結果である特定の振幅Ｄ１と特定の周波数Ａ１を示している。
以下では、可聴領域における周波数対振幅の面積、および非可聴領域における周波数対振幅の面積の両方とも考慮しない方法の他のバリエーションについて、図１５（ｂ）〜図１５（ｄ）を参照しながら更に説明する。ただし、図１５（ａ）の例と比べて異なる点についてのみ説明する。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に比べると、考慮すべき可聴領域における特定の周波数および振幅が複数存在する場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（Ｅ１、…、Ｅｎ）」を満足させる特定の振幅Ｄ１、および当該特定の振幅Ｄ１に対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。
図１５（ｃ）は、図１５（ａ）に比べると、計算すべき特定の振幅および周波数が複数存在する場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ１（Ｅ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｅ１）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎそれぞれに対応する非可聴領域における特定の複数の周波数Ａ１、…、Ａｎを計算する。
図１５（ｄ）は、図１５（ａ）に比べると、図１５（ｂ）の場合と図１５（ｃ）の場合とが重なった場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ１（Ｅ１、…、Ｅｎ）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃｎ（Ｅ１、…、Ｅｎ）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎそれぞれに対応する非可聴領域における特定の複数の周波数Ａ１、…、Ａｎを計算する。
（非可聴音生成方法、その６：時間上のゆらぎ）
次に、時間上のゆらぎに基づいて非可聴音を生成する方法について、図１６を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（ｔ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃ（ｔｎ）を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１、ただし、ｔ１、…、ｔｎは出力部４５０が出力信号を被験者に出力してから経過した時間、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、まず、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（ｔ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃ（ｔｎ）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎを有し、且つ当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１の周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１６（ａ）は、時間ｔ１、…、ｔｎでの振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を示している。なお、非可聴音生成部４４１は、経過時間ｔに関する情報を出力部４５０よりフィードバックして入力する。
次に、時間上のゆらぎに基づいて非可聴音を生成する方法について、図１６を参照しながら説明する。パラメータ読出部４３０より入力した例えばパラメータ名「ＦＭ−ｆ−０１２９９８」のパラメータが例えば「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（ｔ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃ（ｔｎ）を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１、ただし、ｔ１、…、ｔｎは出力部４５０が出力信号を被験者に出力してから経過した時間、ｆｕｎｃは所定の関数」との旨を表しているとする。この場合に、非可聴音生成部４４１は、まず、「Ｄ１＝ｆｕｎｃ（ｔ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃ（ｔｎ）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を計算する。そして、非可聴音生成部４４１は、当該計算の結果である特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎを有し、且つ当該特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１の周波数成分を有する非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する。図１６（ａ）は、時間ｔ１、…、ｔｎでの振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎに対応する非可聴領域における特定の周波数Ａ１を示している。なお、非可聴音生成部４４１は、経過時間ｔに関する情報を出力部４５０よりフィードバックして入力する。
以下では、時間上のゆらぎに基づいて非可聴音を生成する他のバリエーションについて、図１６（ｂ）および図１６（ｃ）を参照しながら更に説明する。ただし、経過時間ｔによって変動する非可聴領域での周波数および振幅を計算してから非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することについては共通するため、図１６（ａ）の例と比べて異なる点についてのみ説明する。
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に比べると、経過時間ｔによって変動するのが振幅ではなく周波数である場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ａ１＝ｆｕｎｃ（ｔ１）、…、Ａｎ＝ｆｕｎｃ（ｔｎ）」を満足させる特定の複数の周波数Ａ１、…、Ａｎ、および当該特定の複数の周波数Ａ１、…、Ａｎに対応する特定の振幅Ｄを計算する。
図１６（ｃ）は、図１６（ａ）の場合と図１６（ｂ）の場合とが重なった場合を示す。この場合に、非可聴音生成部４４１は、「Ｄ１＝ｆｕｎｃＤ（ｔ１）、…、Ｄｎ＝ｆｕｎｃＤ（ｔｎ）」を満足させる特定の複数の振幅Ｄ１、…、Ｄｎ、および「Ａ１＝ｆｕｎｃＡ（ｔ１）、…、Ａｎ＝ｆｕｎｃＡ（ｔｎ）」を満足させる特定の複数の周波数Ａ１、…、Ａｎを計算する。なお、ｆｕｎｃＤおよびｆｕｎｃＡは所定の関数である。
以上、非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成する様々な方法について説明した。非可聴音生成部４４１は、上記の方法により生成した非可聴音Ｘ（ｔ）を非可聴音付加部４４２に出力する。
（非可聴音付加部４４２）
引き続き、図５を参照しながら、非可聴音付加部４４２について説明する。非可聴音付加部４４２は、音源入力装置３０より入力した音源信号に、非可聴音生成部４４１から入力した非可聴音Ｘ（ｔ）を付加することにより、出力信号Ｙ（ｔ）を生成するものである。非可聴音付加部４４２は、当該生成した出力信号Ｙ（ｔ）を出力部４５０に出力する。以下、非可聴音付加部４４２の動作について詳細に説明する。
引き続き、図５を参照しながら、非可聴音付加部４４２について説明する。非可聴音付加部４４２は、音源入力装置３０より入力した音源信号に、非可聴音生成部４４１から入力した非可聴音Ｘ（ｔ）を付加することにより、出力信号Ｙ（ｔ）を生成するものである。非可聴音付加部４４２は、当該生成した出力信号Ｙ（ｔ）を出力部４５０に出力する。以下、非可聴音付加部４４２の動作について詳細に説明する。
（非可聴音付加部４４２の動作、その１）
上述した「非可聴音生成方法、その１」により非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成した場合に、非可聴音付加部４４２は、下記数式（２）
Ｙ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）ｓ（ｔ）…（２）
により、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する。数式（２）において、ｓ（ｔ）は音源入力装置３０より入力された音源信号をオーバサンプリングした信号（以下、「オーバサンプリング信号」という。）を表す。非可聴音付加部４４２は、このように生成した出力信号Ｙ（ｔ）を出力部４５０に出力する。
上述した「非可聴音生成方法、その１」により非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成した場合に、非可聴音付加部４４２は、下記数式（２）
Ｙ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）ｓ（ｔ）…（２）
により、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する。数式（２）において、ｓ（ｔ）は音源入力装置３０より入力された音源信号をオーバサンプリングした信号（以下、「オーバサンプリング信号」という。）を表す。非可聴音付加部４４２は、このように生成した出力信号Ｙ（ｔ）を出力部４５０に出力する。
なお、上記動作を行うために、非可聴音付加部４４２は例えばオーバサンプリング部（図示せず）を更に備えていても良い。オーバサンプリング部は、非可聴音生成部４４１が生成した非可聴音Ｘ（ｔ）のうち高周波成分における周波数の少なくとも２倍以上の周波数で、音源入力装置３０からの音源信号をオーバサンプリングする。
（非可聴音付加部４４２の動作、その２）
上述した「非可聴音生成方法、その２」〜「非可聴音生成方法、その６」により非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成した場合に、非可聴音付加部４４２は、後述する「加算方法」または「逆フーリエ変換方法」により、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する。
上述した「非可聴音生成方法、その２」〜「非可聴音生成方法、その６」により非可聴音生成部４４１が非可聴音Ｘ（ｔ）を生成した場合に、非可聴音付加部４４２は、後述する「加算方法」または「逆フーリエ変換方法」により、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する。
加算方法は、下記数式（４）または数式（５）
Ｙ（ｔ）＝Ａ（ｔ）＋ｓ（ｔ）…（４）
Ｙ（ｔ）＝Ａ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）…（５）
により、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する方法である。ただし、上記数式（４）および数式（５）において、Ａ（ｔ）は、上述した図６〜図１６の何れかの周波数スペクトルにおける非可聴領域のみを逆フーリエ変換して得られた非可聴音である。なお、Ａ（ｔ）が、図６〜図１６の何れかの周波数スペクトルにおける全周波数領域を逆フーリエ変換して得られた信号から、ハイパスフィルターやローパスフィルターを用いて非可聴音だけを取り出して得た非可聴音であってもよい。この非可聴音Ａ（ｔ）は、フィルタリングにより、可聴音を除去する方法で得られるものである。また、ｓ（ｔ）は上記のオーバサンプリング信号である。また、Ｂ（ｔ）は、ｓ（ｔ）の可聴領域における周波数成分（２０Ｈｚ超過および１５ｋＨｚ未満）である。
Ｙ（ｔ）＝Ａ（ｔ）＋ｓ（ｔ）…（４）
Ｙ（ｔ）＝Ａ（ｔ）＋Ｂ（ｔ）…（５）
により、出力信号Ｙ（ｔ）を生成する方法である。ただし、上記数式（４）および数式（５）において、Ａ（ｔ）は、上述した図６〜図１６の何れかの周波数スペクトルにおける非可聴領域のみを逆フーリエ変換して得られた非可聴音である。なお、Ａ（ｔ）が、図６〜図１６の何れかの周波数スペクトルにおける全周波数領域を逆フーリエ変換して得られた信号から、ハイパスフィルターやローパスフィルターを用いて非可聴音だけを取り出して得た非可聴音であってもよい。この非可聴音Ａ（ｔ）は、フィルタリングにより、可聴音を除去する方法で得られるものである。また、ｓ（ｔ）は上記のオーバサンプリング信号である。また、Ｂ（ｔ）は、ｓ（ｔ）の可聴領域における周波数成分（２０Ｈｚ超過および１５ｋＨｚ未満）である。
逆フーリエ変換方法は、上述した図６〜図１６の何れかの周波数スペクトルにおける全周波数領域を逆フーリエ変換して例えばＹ（Δｔ）を得ると、これらＹ（Δｔ）をつなぎあわせることにより、出力信号Ｙ（ｔ）を得る方法である。この逆フーリエ変換方法においては、全周波数帯域を逆フーリエ変換するので、上記の加算方法における非可聴音Ａ（ｔ）の生成を経由せずに、一度に出力信号Ｙ（ｔ）を得ることができる。
以上、非可聴音制御部４４０の各構成要素について説明した。図１７は、非可聴音制御部４４０における各信号をイメージした図である。図１７（ａ）は、非可聴音制御部４４０が音源入力装置３０より入力した音源信号をイメージしている。図１７（ｂ）は、非可聴音生成部４４１が生成した非可聴音Ｘ（ｔ）をイメージしている。図１７（ｃ）は、非可聴音付加部４４２が生成した出力信号Ｙ（ｔ）をイメージしている。図１７に示されるように、出力信号Ｙ（ｔ）の周波数成分は、音源信号の周波数成分とは関係がなく、付加される非可聴音Ｘ（ｔ）の周波数成分に依存して変化するものである。
（出力部４５０）
図１に戻り、出力部４５０は、非可聴音制御部４４０により入力した出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に音響として提供するものである。出力部４５０は、出力信号Ｙ（ｔ）の出力をスタートした後に経過した時間ｔを表す情報を非可聴音制御部４４０にフィードバックする。
図１に戻り、出力部４５０は、非可聴音制御部４４０により入力した出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に音響として提供するものである。出力部４５０は、出力信号Ｙ（ｔ）の出力をスタートした後に経過した時間ｔを表す情報を非可聴音制御部４４０にフィードバックする。
出力信号Ｙ（ｔ）の出力時に、出力部４５０は、出力信号Ｙ（ｔ）の周波数成分のうちで非可聴領域における周波数成分を所定倍数増幅してから、当該出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に出力する。具体的に、出力部４５０は、まず、非可聴音制御部４４０により入力した出力信号Ｙ（ｔ）を可聴領域における周波数成分（２０Ｈｚ超過および１５ｋＨｚ未満）Ｌ（ｔ）と、非可聴領域における周波数成分（２０Ｈｚ以下、または１５ｋＨｚ以上）Ｈ（ｔ）とに区分する。次に、出力部４５０は、Ｌ（ｔ）＋ｅＨ（ｔ）、またはｓ（ｔ）＋ｇＨ（ｔ）を出力信号Ｙ（ｔ）として被験者に出力する。ここで、ｅやｇは所定倍数を表し、ｓ（ｔ）は上記のオーバサンプリング信号である。
なお、出力信号Ｙ（ｔ）の周波数成分のうちで非可聴領域における周波数成分を所定倍数増幅してから当該出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に出力する方法は、周波数を分離する装置（チャンネルデバイダー等）により非可聴領域を分離し、増幅装置（アンプ等）により非可聴領域の出力のみを増幅させる方法を採用しても良い。
また、出力部４５０は、所定の曝露頻度、曝露時間、または曝露時刻（曝露時間帯）にあわせて、出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に出力する。ここで、「所定の曝露頻度」とは、例えば、「１日に２回」、「２日間で合計５回以下」、「５日間で合計６回以上１０回以下」等をいう。また、「所定の曝露時間」とは、例えば、「１回につき３分」、「１回につき３分以上」、「１回につき３分以上１０分以下」、「３回で１０分」、「３回で１０分以上」、「３回で１０分以上２０分以下」、「２日間で１０分」、「２日間で１０分以上」、「２日間で１０分以上２０分以下」等をいう。また、「所定の曝露時刻（曝露時間帯）」とは、例えば、「一つのまとまった時間帯である、例えば１４時５０分〜１５時２０分」、
「複数の時間帯である、例えば１０時２０分〜１０時３０分、１４時５０分〜１５時００分、１８時００分〜１８時１０分」等をいう。
「複数の時間帯である、例えば１０時２０分〜１０時３０分、１４時５０分〜１５時００分、１８時００分〜１８時１０分」等をいう。
（実施例）
以下では、図４に示したようなパラメータ（例えば「ＦＭ−ｆ−０１２９９９」など）に基づいて上述した方法により生成した出力信号を用いて、被験者の心身状態を実際に変化させた実施例について説明する。本実施例では、同一の音源信号から高周波成分の強度を変えたものを出力信号として７名の被験者に呈示した後に、それぞれの被験者の脳波を測定した。そして当該脳波におけるアルファ波の比率を測ることにより、被験者の心身状態が「イライラする（緊張状態）」から「さわやかな気分（リラックス状態）」に変化されることを確認した。なお、下記の参考文献１や２にも記載されているように、アルファ波はリラックス時に出現するものである。言い換えれば、緊張状態にはアルファ波の出現率（強度）が低下し、リラックス状態にはアルファ波の出現率（強度）が増大される。また、本実施例では、実験の便宜上、可聴域を０〜２２ｋＨｚとし、非可聴域を２２ｋＨｚ〜９６ｋＨｚとした。以下、本実施例における具体的な条件等について詳細に説明する。
＜参考文献１＞ ジョン・ピネル(著)、佐藤敬、泉井亮、若林孝一、飛鳥井望（訳）、ピネル バイオサイコロジー―脳、心と行動の神経科学、西村書店、２００５
＜参考文献２＞ 井上令一、赤沢滋（著）、臨床脳波:判読の手びき、南山堂、１９８６
以下では、図４に示したようなパラメータ（例えば「ＦＭ−ｆ−０１２９９９」など）に基づいて上述した方法により生成した出力信号を用いて、被験者の心身状態を実際に変化させた実施例について説明する。本実施例では、同一の音源信号から高周波成分の強度を変えたものを出力信号として７名の被験者に呈示した後に、それぞれの被験者の脳波を測定した。そして当該脳波におけるアルファ波の比率を測ることにより、被験者の心身状態が「イライラする（緊張状態）」から「さわやかな気分（リラックス状態）」に変化されることを確認した。なお、下記の参考文献１や２にも記載されているように、アルファ波はリラックス時に出現するものである。言い換えれば、緊張状態にはアルファ波の出現率（強度）が低下し、リラックス状態にはアルファ波の出現率（強度）が増大される。また、本実施例では、実験の便宜上、可聴域を０〜２２ｋＨｚとし、非可聴域を２２ｋＨｚ〜９６ｋＨｚとした。以下、本実施例における具体的な条件等について詳細に説明する。
＜参考文献１＞ ジョン・ピネル(著)、佐藤敬、泉井亮、若林孝一、飛鳥井望（訳）、ピネル バイオサイコロジー―脳、心と行動の神経科学、西村書店、２００５
＜参考文献２＞ 井上令一、赤沢滋（著）、臨床脳波:判読の手びき、南山堂、１９８６
被験者へ呈示した刺激としては、オーケストラの音楽（「シンフォニックパラダイス」、呈示期間：１２０ｓ）を以下の３条件（条件１〜３）で、１条件につき４回ずつ、呈示した。なお、可聴域については３条件で同一であり、その音圧レベルは８０〜９０ｄＢ（Ａ）程度になるよう調整してある。一方、以下での２２ｋＨｚ以上の周波数成分が占める割合とは、パワースペクトルの０〜９６ｋＨｚ上で２２ｋＨｚ〜９６ｋＨｚの周波数成分が占める割合をさす。
（１）条件１
非可聴音なしの条件：元の刺激（オーケストラの音楽）から２２ｋＨｚ以上の周波数成分を除外し、ＣＤやテレビの音に相当する音として被験者に呈示した。
（２）条件２
非可聴音中の条件：２２ｋＨｚ以上の周波数成分が占める割合が０．０３％となるように元の刺激（オーケストラの音楽）を調整した後に、被験者に呈示した。なお、この調整は、機材の特性、および可聴域と非可聴域のバランスを考慮して適宜行うものである。
（３）条件３
非可聴音大の条件：２２ｋＨｚ以上の周波数成分が占める割合が０．７６％となるように元の刺激（オーケストラの音楽）を増幅した後に、被験者に呈示した。なお、この増幅により、上記条件２に比べ、非可聴音の強度が約２５倍大きくなる（振幅では約４〜５倍）。
（１）条件１
非可聴音なしの条件：元の刺激（オーケストラの音楽）から２２ｋＨｚ以上の周波数成分を除外し、ＣＤやテレビの音に相当する音として被験者に呈示した。
（２）条件２
非可聴音中の条件：２２ｋＨｚ以上の周波数成分が占める割合が０．０３％となるように元の刺激（オーケストラの音楽）を調整した後に、被験者に呈示した。なお、この調整は、機材の特性、および可聴域と非可聴域のバランスを考慮して適宜行うものである。
（３）条件３
非可聴音大の条件：２２ｋＨｚ以上の周波数成分が占める割合が０．７６％となるように元の刺激（オーケストラの音楽）を増幅した後に、被験者に呈示した。なお、この増幅により、上記条件２に比べ、非可聴音の強度が約２５倍大きくなる（振幅では約４〜５倍）。
図１８は、本実施例において被験者へ呈示した刺激（曲）を示す図である。図１８において、グラフＧ１は条件１の非可聴音なしの条件における呈示刺激のパワースペクトルを示し、グラフＧ２は条件２の非可聴音中の条件における呈示刺激のパワースペクトルを示し、グラフＧ３は条件３の非可聴音大の条件における呈示刺激のパワースペクトルを示し、グラフＧ４は比較のための暗騒音のパワースペクトルを示す。なお、ここでのｄＢとは音源の録音時に録音できる最大値を０ｄＢとしたときの相対値である。ちなみに録音時の条件は各刺激揃えてある。
以上の条件下で７名の被験者に刺激（曲）を呈示し、各被験者の脳波を解析した。その解析区間としては、被験者に呈示した曲の後半（６０〜１２０ｓ）を解析の対象とした。これは、非可聴音による影響には時間差があるとの報告によるものである（下記の参考文献３を参照）。また、脳波については、８〜３０Ｈｚに占めるアルファ波(８〜１３Ｈｚ)の比率に注目し、被験者ごとの平均値を各条件で比較した。具体的には非可聴音なしと非可聴音中、非可聴音なしと非可聴音大、非可聴音中と非可聴音大との間で対応のあるt検定を実施し、そこでの確率値がボンフェローニの方法で補正した5%の有意水準（１．６７％）以下であれば、有意な差がある、つまり両者に違いがあると判断することとした。
＜参考文献３＞ Oohashi T, Nishina E, Honda M,Yonekura Y, Fuwamoto Y, Kawai N, Maekawa T, Nakamura S, Fukuyama H, ShibasakiH. Inaudible high-frequency sounds affect brain activity: hypersonic effect, JNeurophysiol, 2000 Jun, 83(6), 3548-3558
＜参考文献３＞ Oohashi T, Nishina E, Honda M,Yonekura Y, Fuwamoto Y, Kawai N, Maekawa T, Nakamura S, Fukuyama H, ShibasakiH. Inaudible high-frequency sounds affect brain activity: hypersonic effect, JNeurophysiol, 2000 Jun, 83(6), 3548-3558
図１９は、本実験の結果を示す。図１９において、横軸は非可聴音の呈示条件を示し、「なし」とあるのは上記条件１に相当し、「中」とあるのは上記条件２に相当し、「大」とあるのは上記条件３に相当する。また、縦軸は、アルファ波の平均比率を示す。図１９において、７名の被験者のアルファ波の平均比率を、条件１については７つの三角（△）で表示し、条件２については７つの丸（○）で表示し、条件３については７つの四角（□）で表示している。ただし、各三角、丸、四角の表示はそれぞれ４回測定分の平均値を示す。
本実施例における実験の結果として、図１９に示すように、非可聴音中の条件と非可聴音なしの条件との間では、アルファ波の平均比率において有意な差を確認できた。つまり、条件２と条件１を比較する限り、条件２の方が被験者の心身状態を「イライラする（緊張状態）」という現在の心身状態から「さわやかな気分（リラックス状態）」という目標心身状態にうまく変化させることができたことが言える。或いは、非可聴音なしの条件では被験者の心身状態の変化が起こらないことを仮定すると、非可聴音中の条件２では被験者の心身状態を「イライラする（緊張状態）」という現在の心身状態から「さわやかな気分（リラックス状態）」という目標心身状態に変化させることができたことが言える。
また、本実施例における実験の結果として、図１９に示すように、非可聴音大の条件と非可聴音なしの条件との間では、有意な差を確認できなかった。なお、図１９においては、有意な差が無いことを「ｎ．ｓ．」で表示している。すなわち、このことからは、非可聴音を単に付与するだけで被験者の心身状態が変化される訳ではなく、被験者の現在の心身状態がどのような状態であり、且つ目標とする心身状態がどのような状態かによって、適切なパラメータを用いるべきであることが分かる。例えば、本実施例の結果で分かるように、「イライラする（緊張状態）」という現在の心身状態から「さわやかな気分（リラックス状態）」という目標心身状態に変化させる場合には、本実施例における条件２のように、２２ｋＨｚ以上の周波数成分が占める割合が０．０３％となるように非可聴音の強度を調整することが望ましい。
（心身状態変化システム１の作用及び効果）
続いて、本実施形態にかかる心身状態変化システム１の作用及び効果について説明する。本実施形態の心身状態変化システム１によれば、被験者に提供する出力信号Ｙ（ｔ）は、任意の音源信号に非可聴音Ｘ（ｔ）が付加されて成るものである。つまり、出力信号Ｙ（ｔ）の周波数成分は、音源信号の周波数成分とは関係がなく、付加される非可聴音Ｘ（ｔ）の周波数成分に依存して変化するものである。したがって、本実施形態によれば、音源信号の周波数成分に依存しない周波数成分を有する出力信号Ｙ（ｔ）を出力することが可能となる。更に、出力信号Ｙ（ｔ）が音源信号に依存しないことから、パラメータ格納部４１０は例えば被験者の心身状態毎に異なる音源信号をいちいち蓄積する必要がなくなる。このため、パラメータ格納部４１０を構成するために必要な記憶容量が大きくなることを防止することができる。
続いて、本実施形態にかかる心身状態変化システム１の作用及び効果について説明する。本実施形態の心身状態変化システム１によれば、被験者に提供する出力信号Ｙ（ｔ）は、任意の音源信号に非可聴音Ｘ（ｔ）が付加されて成るものである。つまり、出力信号Ｙ（ｔ）の周波数成分は、音源信号の周波数成分とは関係がなく、付加される非可聴音Ｘ（ｔ）の周波数成分に依存して変化するものである。したがって、本実施形態によれば、音源信号の周波数成分に依存しない周波数成分を有する出力信号Ｙ（ｔ）を出力することが可能となる。更に、出力信号Ｙ（ｔ）が音源信号に依存しないことから、パラメータ格納部４１０は例えば被験者の心身状態毎に異なる音源信号をいちいち蓄積する必要がなくなる。このため、パラメータ格納部４１０を構成するために必要な記憶容量が大きくなることを防止することができる。
また、非可聴音Ｘ（ｔ）はパラメータ格納部４１０に格納されたパラメータに基づいて生成されるものである。このパラメータは被験者の複数の心身状態間の相関関係を表すものであるため、パラメータ読出部４３０が被験者の現在の心身状態と目標心身状態との間の相関関係に対応するパラメータを適切に選択して非可聴音制御部４４０に出力することにより、非可聴音制御部４４０は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。そして、この非可聴音Ｘ（ｔ）を音源信号とあわせて被験者に提供することにより、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切なリラクゼーション・セラピィを被験者に提供することができる。なお、被験者に提供した出力信号を用いて実際に被験者の心身状態を変化させた例については、上記の（実施例）で述べた通りである。
また、本実施形態においては、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つのパラメータを用いることより、非可聴音制御部４４０は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。
また、本実施形態においては、非可聴音制御部４４０は、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相を上記の式（１）〜式（３）におけるパラメータとして用いることにより、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音Ｘ（ｔ）および出力信号Ｙ（ｔ）を生成することができる。
また、本実施形態においては、可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つのパラメータを更に用いることより、非可聴音制御部４４０は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。非可聴音Ｘ（ｔ）の生成時に可聴音に関連するパラメータを用いることにより、非可聴音制御部４４０は周波数上のゆらぎを反映して非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。
また、本実施形態においては、出力部４５０が出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に出力してから経過した時間ｔを更なるパラメータとして用いることにより、非可聴音制御部４４０は被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための適切な非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。非可聴音Ｘ（ｔ）の生成時に既に出力した出力信号Ｙ（ｔ）に関連するパラメータを用いることにより、非可聴音制御部４４０は時間上のゆらぎを反映して非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することができる。
また、本実施形態においては、出力部４５０は、出力信号Ｙ（ｔ）の周波数成分のうちで非可聴領域における周波数成分を増幅することにより、出力信号Ｙ（ｔ）の全体において非可聴領域における周波数成分の割合を高めることができる。
また、本実施形態においては、出力部４５０は、所定の曝露頻度、曝露時間、または曝露時刻にあわせて出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に出力することにより、被験者の現在の心身状態を目標心身状態に変化させるための最適な出力信号Ｙ（ｔ）を被験者に提供することができる。
１…心身状態変化システム、１０…心身状態計測装置、２０…外部入力装置、３０…音源入力装置、４０…音響再生装置、４１０…パラメータ格納部、４２０…入力部、４３０…パラメータ読出部、４４０…非可聴音制御部、４４１…非可聴音生成部、４４２…非可聴音付加部、４４３…乗算部、４５０…出力部。
Claims (6)
- 被験者の心身状態を特定する複数の心身状態特定情報と、前記複数の心身状態特定情報それぞれの相関関係を特定する複数のパラメータと、を予め格納する格納手段と、
前記被験者の前記心身状態を計測する際に用いられる指標が心身状態計測装置により計測され、前記指標に基づいて前記被験者の現在の心身状態が前記心身状態計測装置により特定され、前記被験者の前記現在の心身状態を特定する現在状態特定情報の入力を前記心身状態計測装置より受け付ける現在状態入力手段と、
前記被験者の前記現在の心身状態を前記被験者の他の心身状態に変化させる際の目標となる目標心身状態を特定する目標状態特定情報の入力を受け付ける目標状態入力手段と、
前記現在状態入力手段が受け付けた現在状態特定情報と前記目標状態入力手段が受け付けた目標状態特定情報との間の相関関係を特定するパラメータを、前記格納手段を参照して読み出すパラメータ読出手段と、
任意の音源信号の入力を受け付ける音源入力手段と、
前記被験者の前記現在の心身状態を前記被験者の前記目標心身状態に変化させるために前記被験者に聴かせる非可聴音を、前記パラメータ読出手段が読み出したパラメータに基づいて生成し、当該生成した非可聴音を前記音源入力手段が受け付けた前記音源信号に付加することにより出力信号を生成する非可聴音付加手段と、
前記非可聴音付加手段が生成した出力信号を前記被験者に出力する出力手段と、
を備え、
前記パラメータは、非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つであり、
前記非可聴音付加手段は、
前記パラメータ読出手段が読み出したパラメータが前記非可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相を指している場合に、下記数式（１）
Ｘ（ｔ）＝ａ｛１＋ｓｉｎ（２πｆｔ―θ）｝…（１）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）を生成し、
下記数式（２）
Ｙ（ｔ）＝Ｘ（ｔ）ｓ（ｔ）…（２）
（式中、ｆは前記周波数を表し、ａは該周波数ｆでの振幅を表し、θは該周波数ｆでの位相を表し、ｓ（ｔ）は前記音源信号を表し、ｔは時間を表す。）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）と前記音源信号ｓ（ｔ）とを乗算して前記出力信号Ｙ（ｔ）を生成し、
前記非可聴音付加手段は、
前記パラメータ読出手段が読み出したパラメータがｎ個の複数の周波数、振幅、および位相を指している場合に、下記数式（３）
により、前記非可聴音Ｘ（ｔ）を生成することを特徴とする音響再生装置。 - 前記パラメータには、可聴領域における周波数、該周波数での振幅、および該周波数での位相のうち、少なくとも一つが更に含まれることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
- 前記パラメータには、前記出力手段が前記出力信号を前記被験者に出力してから経過した時間が更に含まれることを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
- 前記非可聴音付加手段は、当該生成した非可聴音と、前記音源入力手段より入力した音源信号とを加算することにより、前記出力信号を生成することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の音響再生装置。
- 前記出力手段は、前記出力信号の周波数成分のうちで前記非可聴領域における周波数成分を増幅してから、前記出力信号を前記被験者に出力することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の音響再生装置。
- 前記出力手段は、所定の出力頻度、出力時間、または出力時刻に、前記出力信号を前記被験者に出力することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の音響再生装置。
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