JPH0689095A

JPH0689095A - 音響信号選択装置

Info

Publication number: JPH0689095A
Application number: JP4239717A
Authority: JP
Inventors: Rei Takahashi; 玲高橋; Hiromi Nagabuchi; 裕実長渕
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】試験信号を被評価音響機器の入力に与え、評
価者が主観評価を行う場合に、多数用意された音響セグ
メントの中からその被評価音響機器に適する試験信号を
合理的に選択する。【構成】用意された音響セグメントについて、あらか
じめ特徴物理量を算出し、その特徴物理量に基づき尺度
Ｓを演算し、その尺度Ｓにしたがって音響セグメントを
グループ分けしておく。そのグループ分けされた音響セ
グメントから、当該被評価音響機器に適する音響セグメ
ントを自動的に選択する。【効果】経験を累積して、少ない信号サンプルと少な
い評価者により正しい評価が実行できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音響機器の評価試験に利
用する。本発明は音響機器の評価試験を行うために、試
験信号として被評価音響機器の入力端子に与える音響信
号のセグメントを選択する装置に関する。

【０００２】この評価試験の対象となる被評価音響機器
は、音楽鑑賞用、拡声用、電話用（電話通信網を経由す
る規模の大きい系を含む）、放送用（放送用電波として
伝搬される系を含む）その他その入力端子に与えられた
音響信号を電気音響変換器を介して空気振動として送出
する装置である。

【０００３】ここで問題にする評価試験は、原則として
多数の人が耳で空気振動を聞いて行う主観評価およびそ
の評価結果の統計処理を含むものである。

【０００４】

【従来の技術】音響機器の評価試験は、音響信号のセグ
メントを多数信号バッファに蓄積しておき、被評価音響
機器の入力端子に試験信号として音響信号のセグメント
を順次入力し、出力の電気音響変換器から送出される音
を多数の人に聞かせて一定の形式にしたがう主観評価を
してもらい、その主観評価の結果を統計処理することに
より行われる。音響信号のセグメントは、音声信号であ
る場合には３〜２０秒程度継続する原則としてワンセン
テンスの人の音声であり、男の声、女の声、子供の声な
ど多様に用意される。音響信号のセグメントが音楽信号
である場合には、１５〜６０秒程度継続する音楽が、音
楽ジャンル、器楽では、楽器の種類、楽器の組合せの種
類、声楽では男声、女声、混声、などを多様に用意され
る。

【０００５】一般に、主観評価による音響機器の評価試
験では、評価者となる人の数が多いほど、またその人の
性質も多様であるほど、その後の統計処理も意味をもち
その結果の信頼性が高くなるものと考えられる。また、
試験信号とする音響信号のセグメントも多種多様である
ことが望まれる。つまり多数の音響信号のセグメントに
ついて試験をすることになる。したがって、音響機器の
評価試験には多数の人を長時間にわたり拘束することが
必要であって、大きい工数、多額の費用がかかることに
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは経験的にか
つ具体的に例えばつぎのようなことを知っている。広帯
域の音楽鑑賞用の装置の試験を行う場合に、符号化歪み
が付加雑音として知覚されることから、入力端子に与え
る試験信号が雑音を含む信号であるときには符号化歪み
を知覚することが困難となって、雑音を含まない試験信
号を用いた場合に比べて評価値が良くなる。また、音声
信号の高能率符号化方式に用いられる予測符号化方式
は、音声信号のパワースペクトルの偏りを利用して情報
量圧縮を行うために、その性能は試験信号のパワースペ
クトル概形の傾斜の大小と良く対応する。

【０００７】つまり試験信号として被評価音響装置の入
力端子に供給する音響信号の選択により、有効に評価試
験を実行することができる場合があり、また逆にほとん
ど意味のない評価試験を実行する場合がある。これは試
験信号となる音響信号のセグメントの数を少なくしても
正しい評価が行えるように音響信号を選択できることを
意味する。また、音響信号の選択基準によっては、その
主観評価の結果のばらつきが小さくなる場合がある。ば
らつきを小さくして正しい評価を行うことができるなら
ば、評価者の数を小さくしても正しい評価を行うことが
できることになる。

【０００８】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、音響機器の評価試験の経験を累積して、試験信
号となる音響信号のセグメントを適正に選択することに
より、評価試験に要する工数を小さくするとともに、評
価試験結果の信頼性を高くし試験の再現性をよくするこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、音響信号のセ
グメントが多数蓄積された第一の信号バッファから、被
評価音響装置の種類に応じて、少ない数であって適正に
評価を行うことができるセグメントを選択することを特
徴とする。

【００１０】すなわち、第一の信号バッファ（１、図１
の符号に対応する）に蓄積された音響信号のセグメント
各々について特徴物理量を算出する手段（３）を設け
て、試験に先立ってあらかじめその特徴物理量を算出し
ておく。また、算出された特徴物理量について一定の規
則にしたがって（この規則の一例は後で詳しく説明す
る）尺度Ｓを演算する手段（４）を設け、前記第一の信
号バッファに蓄積された音響信号のセグメントを前記尺
度Ｓにしたがって信号分類部（５）が分類する。この信
号分類部（５）の分類にしたがって音響信号のセグメン
トをグループ別に第二の信号バッファ（２）に一時蓄積
しておく。そして、この第二の信号バッファに蓄積され
た音響信号のセグメントを、被評価音響機器に応じて与
えられる規則にしたがって制御手段（７）の助けにより
順次出力端子（８）に送出することを特徴とする。

【００１１】前記特徴物理量の例は、１）波形領域における周期性を表す中域周波数信号の
「自己相関関数のピーク値」（ｃｏｒ）、２）スペクトル概形の平坦性を表す「線形予測利得」
（ｇａｉｎ）、３）スペクトルの調波性を表す「調波成分と全スペクト
ル成分のパワー比」（ｈａｒｍ）であり、これ以外にもいろいろに設定することができ
る。

【００１２】

【作用】本発明では、音響信号のセグメントについて算
出された特徴物理量に基づき、各セグメントの評価試験
の結果を予測することができることになり、この評価試
験の結果が良くなると予測されるセグメントから悪くな
ると予測されるセグメントまでを一定の規則にしたがっ
て選択する。この一定の規則が維持されるかぎり音響信
号のセグメントの内容が変わっても、評価試験の結果が
ほぼ等しく得られる、つまり評価試験の再現性がよいこ
とになる。また、この一定の規則が維持されるかぎり、
評価者によるばらつきが小さくなる、つまり評価者が変
わってもその変動は小さく、さらには評価者の数を小さ
くしてもその得られる結果に変わりがないことになる。

【００１３】本発明の装置をさらに上手に利用すること
により、評価者の数を極限まで小さく、すなわち零にす
ることも考えられる。これは、評価試験の結果が特定の
機械装置によって測定可能な測定値、例えば、特定の帯
域の信号対雑音比、特定の帯域の歪み量、などと対応す
ることがわかり、その対応の程度を重み係数とするとき
その係数値が認識できるならば、その機械装置によって
測定可能な測定値を測定することにより一定の評価試験
の結果を得ることができるようになる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明実施例装置のブロック構成図で
ある。この装置は、音響信号のセグメントが多数蓄積さ
れた第一の信号バッファ１を備える。この第一の信号バ
ッファには試験信号となる音響信号のセグメントが多数
蓄積されている。音響信号のセグメントとしては、３〜
２０秒程度の音声のワンセンテンスの信号、１５〜６０
秒程度の音楽信号などであり、その種類がさまざまに設
定されている。

【００１５】この第一の信号バッファに蓄積された音響
信号のセグメント各々について特徴物理量を算出する手
段として特徴物理量算出部３が備えられている。さら
に、ここで算出された特徴物理量について一定の規則に
したがって尺度Ｓを演算する手段として信号分類制御部
４を備える。この特徴物理量算出部３および信号分類制
御部４の演算動作は図２に例示するものである。この図
２の動作は後に詳しく説明する。

【００１６】第一の信号バッファ１に蓄積された音響信
号のセグメントを前記信号分類制御部４で演算された尺
度Ｓにしたがって分類する信号分類部５を備え、この信
号分類部５の分類にしたがって音響信号のセグメントを
グループ別に第二の信号バッファ２に一時蓄積する。

【００１７】信号選択制御部７を備え、この信号選択制
御部７の制御にしたがってこの第二の信号バッファ２に
蓄積された音響信号のセグメントを与えられた規則にし
たがって順次出力端子８に送出される。

【００１８】ここでこの実施例では特徴物理量は、１）波形領域における周期性を表す中域信号の「自己相
関関数のピーク値」（ｃｏｒ）、２）スペクトル概形の平坦性を表す「線形予測利得」
（ｇａｉｎ）、３）スペクトルの調波性を表す「調波成分と全スペクト
ル成分のパワー比」（ｈａｒｍ）の３つである。この一つを採ってもよく、二つを採って
もよい。

【００１９】図２は特徴物理量算出部３および信号分類
制御部４の動作を説明するフローチャートである。ステ
ップ１で特徴物理量として自己相関関数のピーク値を算
出する。その値ｃｏｒが所定値Ｃを下回る場合にはその
値ｃｏｒの関数値Ｓ＝ｆ（ｃｏｒ）を演算して尺度Ｓとする。その値ｃｏｒがＣ以上である
ときには、つぎに特徴物理量として線形予測利得を算出
する。その値ｇａｉｎが所定値Ｇ以上であるならば、そ
の値ｇａｉｎの関数値Ｓ＝ｇ（ｇａｉｎ）を演算してこれを尺度Ｓとする。その値ｇａｉｎが所定
値Ｇを下回るならば、その特徴物理量として調波成分と
全スペクトル成分のパワー比を算出する。その値ｈａｒ
ｍについて関数値Ｓ＝ｈ（ｈａｒｍ）を演算してこれを尺度Ｓとする。Ｓは一次元量である。

【００２０】演算された結果えられた尺度Ｓを利用し
て、信号バッファ１に蓄積されている音響信号のセグメ
ントをこの例では５段階にグループＡからグループＥに
分類し、信号バッファ２にそれぞれグループ別に一時蓄
積する。

【００２１】信号選択制御部７はこの信号バッファ２に
蓄積されている音響信号のセグメントを出力端子８に順
次送出する。このための制御規則は被評価音響装置の種
類によることが適当であり、かりに関数Ｆでこの制御規
則を表すと、出力端子８に選ばれて送出される信号Ｐ
は、Ｐ＝Ｆ（Ｓ）である。Ｆの最も単純な関数は頻度に比例する例であ
る。すなわち、図４（ａ）に示すように、信号バッファ
２にグループ分けされたグループＡからＥまでのそれぞ
れの信号セグメントの頻度にしたがって、その頻度に比
例するように選択して図４（ｂ）のように出力端子８に
送出する方法である。

【００２２】この方法以外の方法として、頻度に適当な
重み付けをして選択することにしてもよい。またこの選
択の規則として頻度を基準とすることなく、独特の規則
を設けて選ぶこともできる。

【００２３】図３に示す例は、被評価音響機器として高
能率符号化が利用された装置である場合である。例え
ば、ＡＴＣ，ＡＰＣ−ＡＢ，ＡＤＰＣＭなどの線形予測
符号や変換符号を用いる場合には、音声スペクトルの偏
りを利用して情報量を圧縮するから、音声スペクトルの
概形の傾きが大きい信号に対して符号効率がよく、評価
試験の結果もよい。したがって音声スペクトル概形の傾
きに対応するように、特徴物理量として前述の線形予測
利得（ｇａｉｎ）をそのまま採用して尺度Ｓとすること
ができる。すなわち、特徴物理量算出部３で線形予測利
得を算出し、その値ｇａｉｎを尺度Ｓとして信号分類制
御部４が分類を実行する。

【００２４】上記の尺度Ｓを求めるための関数の実施例
について図５ないし図７を用いて説明する。図５は横軸
（Ｘ軸）に上述の波形領域における周期性を表す中域信
号（３〜１０ｋＨｚ）の「自己相関関数のピーク値」
（ｃｏｒ）をとり、縦軸（Ｙ軸）に主観評価値をとり、
多数の評価者が主観評価を実行したスコアを○印で示
す。主観評価値としては公知のサーストンの方法を用い
た。すなわち原信号をレファレンスとしてサーストンの
ケースIII から導かれる心理距離を利用した。この多数
の○印の分布を示す近似関数として、Ｙ＝０．１４５×１０^1.07X を算出し、これを図２およびその説明で述べた関数ｆ
（ｃｏｒ）とした。図２の値Ｃとして０．８を採った。

【００２５】図６は同様に、横軸（Ｘ軸）にスペクトル
概形の平坦性を表す「線形予測利得」（ｇａｉｎ）をと
り、縦軸（Ｙ軸）に主観評価値をとり、○印で示す主観
評価を実行した結果に基づき、その分布を示す近似関数
として、Ｙ＝０．５０Ｘ − ０．１１を算出し、これを図２およびその説明で述べた関数ｇ
（ｇａｉｎ）とした。図２の値Ｇとして２．６を採っ
た。

【００２６】図７は同じく横軸（Ｘ軸）にスペクトルの
調波性を表す「調波成分と全スペクトル成分のパワー
比」（ｈａｒｍ）をとり、縦軸（Ｙ軸）に主観評価値を
とり、○印で示す主観評価を実行した結果に基づき、そ
の分布を示す近似関数として、Ｙ＝０．５０Ｘ＋４・２３を算出し、これを図２で説明した関数ｈ（ｈａｒｍ）と
した。

【００２７】図８をこれらを総合して、図２のようにし
て尺度Ｓを設定したときに、その主観評価値と尺度Ｓと
の関係を図示したものである。この尺度Ｓを図８に示す
直線で近似すると、その相関係数は０．８４となってよ
い近似であることがわかる。

【００２８】つぎに、本発明の装置を利用して音響機器
の評価試験を実施した例について説明する。被評価試験
機器として２０ｋＨｚ帯域サブバンドＡＤＰＣＭ符号化
方式による符号化装置および復号化装置を採用し、試験
信号として２５個の音響信号のセグメントを用意した。
この２５個の中から３個を抽出して評価試験を実施し
た。そしてその３個を抽出する方法として次の２通りを
採った。

【００２９】すなわち、任意に２５個の中から３個を抽出する。その方法は
₂₅Ｃ₃＝２３００通りある。これを比較例とする。上述のように図２に示す論理を利用して尺度Ｓが
大、中、小となるものをそれぞれ１個づつ取り出すもの
とすると、その方法は４８０通りになる。これは本発明
実施例である。

【００３０】この二通りの方法により試験信号を取り出
して、それぞれ２３００通り、４８０通りの主観評価試
験を行ったところ、平均評価値に対する標準偏差は、上
記（比較例）では０．２９３であり、上記（実施
例）では０．１９３であった。つまり、本発明を実施す
ることにより平均評価値のばらつきを小さくすることが
できることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により音響
機器の評価試験はその経験を累積して少ない信号サンプ
ルおよび少ない評価者により正しい評価を実行すること
ができるようになる。本発明を利用することにより、評
価試験の工数を小さくするとともに、評価試験の再現性
をよくして評価試験の結果の信頼性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例装置のブロック構成図。

【図２】本発明実施例装置の信号分類制御部の動作を説
明するフローチャート。

【図３】本発明実施例装置の信号分類制御部の動作を説
明するフローチャート。

【図４】本発明実施例装置の信号選択制御部の論理を説
明する図。（ａ）は選択元の信号バッファ２に保持され
ている音響信号のセグメント度数分布を示す図、（ｂ）
はその度数分布に比例して選択される各グループの音響
信号セグメントの数を示す図。

【図５】特徴物理量として、波形領域における周期性を
表す中域信号の「自己相関関数のピーク値」（ｃｏｒ）
を利用する場合の関数導出例を説明する図。

【図６】特徴物理量として、スペクトル概形の平坦性を
表す「線形予測利得」（ｇａｉｎ）を利用する場合の関
数導出例を説明する図。

【図７】特徴物理量として、スペクトルの調波性を表す
「調波成分と全スペクトル成分のパワー比」（ｈａｒ
ｍ）を利用する場合の関数導出例を説明する図。

【図８】本発明実施例により尺度Ｓを算出してこれを一
次関数により近似した例を説明する図。

【符号の説明】

１第一の信号バッファ２第二の信号バッファ３特徴物理量算出部４信号分類制御部５信号分類部７信号選択制御部８出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音響信号のセグメントが多数蓄積された
第一の信号バッファ（１）と、この第一の信号バッファに蓄積された音響信号のセグメ
ント各々について特徴物理量を算出する手段（３）と、算出された特徴物理量について一定の規則にしたがって
尺度Ｓを演算する手段（４）と、前記第一の信号バッファに蓄積された音響信号のセグメ
ントを前記尺度Ｓにしたがって分類する信号分類部
（５）と、この信号分類部の分類にしたがって音響信号のセグメン
トをグループ別に一時蓄積する第二の信号バッファ
（２）と、この第二の信号バッファに蓄積された音響信号のセグメ
ントを与えられた規則にしたがって順次出力端子（８）
に送出する制御手段（７）とを備えたことを特徴とする
音響信号選択装置。
【請求項２】前記特徴物理量は、１）波形領域における周期性を表す中域信号の「自己相
関関数のピーク値」（ｃｏｒ）、２）スペクトル概形の平坦性を表す「線形予測利得」
（ｇａｉｎ）、３）スペクトルの調波性を表す「調波成分と全スペクト
ル成分のパワー比」（ｈａｒｍ）の一以上である請求項１記載の音響信号選択装置。