JPH07236191A - 音響選別導入方法 - Google Patents

音響選別導入方法

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JPH07236191A
JPH07236191A JP8261692A JP8261692A JPH07236191A JP H07236191 A JPH07236191 A JP H07236191A JP 8261692 A JP8261692 A JP 8261692A JP 8261692 A JP8261692 A JP 8261692A JP H07236191 A JPH07236191 A JP H07236191A
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acoustic waveform
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Kyoji Fujiwara
恭司 藤原
Hideo Torihara
秀男 鳥原
Shinji Oohashi
心耳 大橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮音空間外に到達する外来音響中に所望音響
が存在するか否かを、コンピューターにより判別して、
所望音響が存在する外来音響のみを遮音空間に導入す
る。 【構成】 コンピューターの信号処理装置3に記憶させ
る所望音響と、マイクロホン1から入力される外来音響
の比較を両者のパワー密度スペクトルの推定量の相関係
数法,残留エネルギー法,フィルター法の何れか又は組
合せを用いてパソコンによって行い、所望音響を含む外
来音響の場合に、該外来音響の再生回路スイッチをオン
してスピーカー5により遮音空間Dに導入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は遮音性境界面によって囲
まれた空間(以下遮音空間という)外に伝搬する外来音
響中に、特定した所望音響が含まれる場合に、その外来
音響を該遮音空間内に導入する方法に関し、特に外来音
響中に特定の所望音響が存在するか否かをコンピュータ
ーを用いて瞬時に判別して、外来音響の電気的導入回路
のオンオフ制御をすることを特徴とする音響選別導入方
法の提供を目的とするものである。
【0002】
【従来の技術】近時、遮音材料,遮音構造の改良により
境界面遮音量は著しく向上し、外部音響が殆んど侵入し
ない遮音空間が容易に得られるようになり、このような
遮音空間内で仕事をしたり音楽を楽しむ人も多くなっ
た。しかし、このような遮音空間内にある人に対して
は、本来必要とする外来音響情報が伝達されなく、種々
の不都合を生ずる。例えば、防音室内で音楽を楽しんで
いる人、あるいは自動車に乗った人には、消防者やパト
カーなどが発する緊急警告音の伝達がなされず、危険回
避が充分にできない問題点があった。従来、遮音空間内
へ外部音響を伝達する手段としてはインターホンなどの
電話手段があるが、外部操作を必要とし、前記の問題点
解決には不適当であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】遮音空間内に外来音響
を選択的に導入する手段として、インターホンを用いる
場合には、外部操作者による聴音判断が必要であり、不
時に発生する所望音響に常に対応し得るようにすること
は困難であり、操作後れを生じ易く、また前記の聴音判
断は外部操作者の個人差により不安定となるなど、即時
適確な必要外来音響の導入を安定的に維持することか不
可能であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はコンピュータに
より外来音響と所望音響との比較を行いその近似度によ
って遮音空間内に所望音響を含む外来音響のみを自動的
に導入するようにして前記のインターホンによる従来手
段の課題を解決したものである。すなわち、本発明はコ
ンピューターの信号処理装置に、予め所望音響波形を記
憶せしめて、これと入力した外来音響波形を比較して、
その近似度によって該外来音響再生回路をオンオフ制御
して遮音空間内に外来音響を導入することを特徴とする
音響選別導入方法である。
【0005】従来、音声認識手段として、二つの音声を
コンピューターを利用してその近似度を計算する種々の
方法が既に提案されているが、このような手段を、遮音
空間内への外来音響の選別導入に利用することは今だ全
く提案されていない。本発明は前記公知のコンピュータ
ーによる音声比較手段を利用することができるが、従来
の音声比較手段は 1)時間軸上のデータ推移パターンの近似度 2)時間軸上の相関係数の推移の近似度 3)線形予測分析による係数データ間の距離計算 及びその他の方法があるが、これらは何れも微小区間の
音声波形をそのままデータとして用いているため、コン
ピューター入力データ量が膨大で計算が複雑となり、本
発明のようにこれより大なる時間の音声波形の特徴と捉
える場合にはデータのずれを生じ易く、識別が困難とな
る傾向があり、音響の選別導入手段として採用できると
は言え、容量の大きなコンピューターが必要となり、し
かもS/N(信号対雑音比)が低い場合には微小区間の
音響波形の識別に対する暗騒音の悪影響を避けることが
できないなどの問題点があった。
【0006】本発明は従来の音声認識手段における前記
の問題点を解決するために、音響情報量の少量化を計り
且つ音響波形の特徴を明確化することができる音響のパ
ワー密度スペクトルの推定量を利用して、小容量のパー
ソナルコンピューターによってこれに予め記憶せしめた
所望音響波形と入力される外来音響波形との比較判別を
容易適確になし得るような選別手段を採用して外来音響
波形を遮音空間内に自動的に導入する方法である。な
お、上記の音響のパワー密度スペクトルとは、ピリオド
グラムを平均したもので、実際にはブエルトの方法によ
って分散を減少し同時に平滑化した値を用いることが、
計算上のバラツカを防止して計算を容易にする上で望ま
しい。
【0007】前記の音響のパワー密度スペクトルの推定
量を用いる音響比較判別手段としては、主として下記の
ような方法が適正であった。 1)所望音響並びに外来音響のパワー密度スペクトルの
推定量について両者の相関係数 2)所望音響並びに外来音響のパワー密度スペクトルの
推定量について両者の残留エネルギー比 3)所望音響についてはその特徴周波数から得られたフ
ィルターを用い、外来音響としてはそのパワー密度スペ
クトルの推定量を用いて、前者のフィルターを通過する
後者のエネルギー割合 の何れかによって、両音響の比較選別をする。上記の三
方法は外来音響中に含まれる所望音響と雑音比(S/
N)が大である場合、あるいは所望音響波形のデータ構
造が簡単な場合にはそれぞれ単独に採用して良好な選別
をなし得るが、S/Nが小で、且つ、外来音響中に外来
音響波形に類似した同種波形の雑音が含まれると誤判断
の可能性が大となる。
【0008】上記のような条件の悪い外来音響の場合に
は前記1)と2)の比較判別手段を組合せることによ
り、特にブロードな周波数特性で且つ外来所望音響波形
の変動が少ない場合に、識別を有利に行うことができ、
あるいは前記1)と3)の比較判別手段を組合せること
により特に純音性でその卓越した特定周波数が有る程度
の帯域に分布した音響波形を有する場合に、識別を有利
に行うことができる。なお、前記2)と3)とは共に両
音響エネルギー割合を比較検出する手段であるので、こ
れを組合せても選別性能の向上は得られない。
【0009】
【作用】本発明は前述した構成によって外来音響中に所
望音響が含まれるか否かをコンピューターによって継続
自動的に判別して、所望音響が存在する外来音響のみを
遮音空間に導入することができ、そのさい音響情報とし
て音響パワー密度スペクトルの推定量を利用して、小容
量のパソコンによっても容易確実な選別導入を可能とす
ることができるものである。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は本発明方法を実施する装置の基本的配置図
であって、1は外来音響受信用のマイクロホン、2は入
力用アンプ、3はコンピューターによる信号処理装置で
あって、ローパスフィルター31,A/D変換器32,
中央演算処理装置33,D/A変換器34,ローパスフ
ィルター35よりなる。4は出力用アンプ、5はスピー
カーであり、マイクロホン1以外は一点鎖線で囲まれた
遮音空間D内に設けられる。図2は前記の信号処理装置
3における所望音響S,外来音響Aについてのパワー密
度スペクトルの推定量S(ω),A(ω)の計算法を示
すフローチャートであり、Fは周波数分析回路である。
【0011】例1 本例は比較的に近似した音響として、救急車,パトカ
ー,消防車のサイレン音についての選別導入方法を示す
ものである。まづ、サンプリング周波数32kHz,F
FT512ポイントの50%オーバーラップの200回
平均(計測時間1.6秒)を、図2の計算で行い、前記
各サイレン音のパワー密度スペクトルの推定量を得た。
図3,図4,図5はそれぞれ救急車,パトカー,消防車
のサイレン音の周波数(横軸)に対するパワー密度スペ
クトルの推定量(縦軸)の分布を示すグラフであり、そ
れぞれ異なる分布曲線パターンを示している。
【0012】図6は前記のパワー密度スペクトルの推定
量S(ω)の何れか1又は2又は全部を所望音響値とし
て、コンピューターに記憶させて、外来音響を所望音響
と同様に計算したパワー密度スペクトルの推定量A
(ω)との相関係数γを計算し、両値を比較して予め定
めた閾値以上の場合は、音響導入スイッチをONとし
て、外来音響再生回路を閉成して、遮音空間Dに外来音
響を導入する選別方法のフローチャートである。前記の
相関係数の閾値は、外来音響発生源の固体差による音響
波形の変動に対応して決定するが、実際の救急車などの
サイレン音についての実験結果から閾値Cを0.7とす
れば前記サイレン音を含む外来音響を落さず導入すると
ができた。
【0013】例2 本例は例1の場合においてコンピューターに記憶した所
望音響のパワー密度スペクトルの推定量S(ω)と外来
音響のパワー密度スペクトルの推定量A(ω)との比較
判別を両者の相関係数γによって行うのに対し、S
(ω)のパターン外に延出したA(ω)部分の残留エネ
ルギーを、A(ω)のパターンの全エネルギーに対する
比率によって、両音響波形の近似度を判別するものであ
り、図7はその選別方法のフローチャートである。この
残留エネルギー比法によって、例1と同様の対象音を選
別導入をおこなうさいに、残留エネルギー比の閾値dを
0.2として、閾値以下の外来音響の遮音空間内への導
入が例1の場合と略同様に行うことができた。
【0014】例3 本例はコンピューターに記憶せしめる所望音響のパワー
密度スペクトルの推定量S(ω)に代えてその特徴周波
数から得られるフィルターF(ω)によって、外来音響
のパワー密度スペクトルの推定量A(ω)のF(ω)を
通過するエネルギーRと前記A(ω)の全エネルギーと
の比率によって、両音響波形の近似度を判別するもので
あって、前記例1,2の場合と同様の条件下では前記比
率の閾値eを0.8とし、該閾値以上の外来音響の遮音
空間内への導入が前例と全く同様に行うことができた。
第8図はこの選別導入方法のフローチャートである。
【0015】前記の例1〜3に示した相関係数法,残留
エネルギー法及びフィルター法はそれぞれ個性的選別作
用を有し、所望音響波形が複雑で且つ外来音響のS/N
が低い場合には、必ずしも同一の結果が得られるとは限
らない。上記のようなそれぞれの選別手段で対応できな
い条件の場合には相関係数法と他の選別法を組合せるこ
とによって好ましい選別結果を得ることができる。
【0016】例4 本例は第9図のフローチャートに示したとおり相関係数
法と残留エネルギー法とを併用した選別導入方であり、
それぞれの閾値c,dを調節することにより、特に所望
音響がブロードな周波数特性を有し、且つ所望音響波形
の変動が少ない場合に有効である。
【0017】例5 本例は第10図のフローチャートに示したとおり相関係
数法とフィルター法とを併用した選別導入法であり、そ
れぞれの閾値c,eを調節することにより、特にS/N
が低く外来音響波形が純音性でその卓越した特定周波数
が有る程度の帯域に分布した場合に対し有効であった。
【0018】なお、前述した実施例において、所望音
響,外来音響に対するパワー密度スペクトルの推定量S
(ω),A(ω)を計算するためのサンプリング周波
数,サンプル平均回数は、それぞれを増大せしめること
によって判別精度を向上することができるが、これに伴
って周波数分析の計算時間も増加するので、特に緊急警
報などの短時間で判別導入を要する場合には、判別精度
がある程度低下しても止むを得ない。したがって、遮音
空間内への所望音響の要求条件、並びに外来音響条件に
適合するように、前記各種の選別導入手段を選定し且つ
その比較判別のための設定条件を調節しなれればならな
い。
【0019】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
遮音空間外に到達する外来音響中に所望音響が存在する
か否かをコンピューターを利用して瞬時に判別し、所望
音響を含む外来音響のみを自動的に遮音空間内に導入す
ることができ、したがって、外来音響が到達し難い建物
車両内の人に対してのパトカーなどの緊急警報音の選択
的聴取による危険防止、あるいは外界の鳥声,虫の音,
せせらぎなどの快適所望音響の選択導入による心地好い
音響空間形成等を特に小容量のパソコンを利用して容易
確実にできる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施する装置の基本的配置を示す
ブロック図である。
【図2】音響のパワー密度スペクトルの推定量の計算法
を示すフローチャートである。
【図3】救急車のサイレン音のパワー密度スペクトルの
推定量の分布を示すグラフである。
【図4】パトカーのサイレン音のパワー密度スペクトル
の推定量を示すグラフである。
【図5】消防車のサイレン音のパワー密度スペクトルの
推定量の分布を示すグラフである。
【図6】所望音響と外来音響の比較を両者のパワー密度
スペクトルの推定量の相関係数法によって行う選別方法
を示すフローチャートである。
【図7】所望音響と外来音響の比較を両者のパワー密度
スペクトルの推定量の残留エネルギー法によって行う選
別方法を示すフローチャートである。
【図8】所望音響と外来音響の比較を、所望音響の特徴
的周波数からフィルターを通過する外来音響のパワー密
度スペクトルの推定量の割合いによって行う選別方法の
フローチャートである。
【図9】所望音響と外来音響の比較を、両者のパワー密
度スペクトルの推定量による相関係数法と残留エネルギ
ー法と併用して行う選別方法のフローチャートである。
【図10】所望音響と外来音響の比較を、両者のパワー
密度スペクトルの推定量の相関係数法とフィルター法と
を併用して行う選別方法のフローチャートである。
【符号の説明】
1 マイクロホン 3 信号処理装置 5 スピーカー D 遮音空間 S(ω) 所望音響のパワー密度スペクトルの推定量 A(ω) 外来音響のパワー密度スペクトルの推定量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 心耳 千葉県市原市光風台5丁目155番地

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピューターの信号処理装置に、予め
    所望音響波形を記憶せしめて、これと入力した外来音響
    波形とを比較し、その近似度によって該外来音響再生回
    路をオンオフ制御して、遮音空間内に外来所望音響を導
    入することを特徴とする音響選別導入方法。
  2. 【請求項2】 所望音響波形並びに外来音響波形として
    それぞれのパワー密度スペクトルの推定量を用い、その
    比較を両者の相関係数によって行う請求項1記載の音響
    選別導入方法。
  3. 【請求項3】 所望音響波形並びに外来音響波形として
    それぞれのパワー密度スペクトルの推定量を用い、その
    比較を両者の残留エネルギー比によって行う請求項1記
    載の音響選別導入方法。
  4. 【請求項4】 所望音響波形として、その特徴周波数か
    ら得られたフィルターを用い、外来音響波形として、パ
    ワー密度スペクトルの推定量を用い、両者の比較を後者
    の推定量が前者のフィルターを通過するエネルギー割合
    いによって行う請求項1記載の音響選別導入方法。
  5. 【請求項5】 所望音響波形並びに外来音響波形として
    それぞれのパワー密度スペクトルの推定量を用い、その
    比較を両者の相関係数の照合並びに両者の残留エネルギ
    ー比の照合とによって行う請求項1記載の音響選別導入
    方法。
  6. 【請求項6】 所望音響波形並びに外来音響波形として
    それぞれのパワー密度スペクトルの推定量を用い、その
    比較を両者の相関係数の照合並びに所望音響波形として
    その特徴周波数から得られたフィルターを通過する外来
    音響波形のパワー密度スペクトルの推定量のエネルギー
    割合とによって行う請求項1記載の音響選別導入方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005304014A (ja) * 2004-03-26 2005-10-27 Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc 音情報を伝搬する方法及びシステム
JP2020180819A (ja) * 2019-04-24 2020-11-05 沖電気工業株式会社 異常検知システム、異常検知装置、異常検知方法およびプログラム

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JP2005304014A (ja) * 2004-03-26 2005-10-27 Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc 音情報を伝搬する方法及びシステム
JP2020180819A (ja) * 2019-04-24 2020-11-05 沖電気工業株式会社 異常検知システム、異常検知装置、異常検知方法およびプログラム

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