JPH10267743A

JPH10267743A - 音質評価装置および音質評価方法

Info

Publication number: JPH10267743A
Application number: JP9071088A
Authority: JP
Inventors: Yumiko Kurosawa; 由美子黒澤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】複写機やプリンタの騒音の人が感じるうるさ
さを音質として評価することを目的とする。【解決手段】マイクロホン１、Ａ／Ｄ変換器２および
データ記憶器３により得られた騒音の信号は特徴量算出
装置４に入力される。周波数波形評価部４０では、周波
数分析部４１が騒音の信号を周波数分析して周波数と音
圧レベルとの関係を表す周波数波形を出力し、聴感補正
演算部４２がその周波数波形に対し聴感補正をし、近似
波形演算部４３では周波数波形を対数に変換した周波数
軸に対して２次式で回帰分析し、近似波形を出力する。
波形比較部４４は周波数波形と近似波形とを比較し、寄
与率演算部４５で近似波形の寄与率を求め、差分演算部
４６では波形比較部４４の比較結果に基づき差分を求め
る。これら寄与率および差分により周波数波形のなめら
かさが定量化され、音質評価が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は音質評価装置および
音質評価方法に関し、特に複写機やプリンタなどのオフ
ィス機器から発生する騒音の周波数波形のなめらかさを
音質として評価する音質評価装置および音質評価方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境へのやさしさの観点から、騒
音問題への関心が高まってきており、オフィス機器に対
しても騒音低減の要望が高まってきている。従来、騒音
のうるささを評価する方法として、等価騒音レベル（Ｊ
ＩＳＺ８７３１）が一般的に用いられている。しかし
ながら、等価騒音レベルは、複写機やプリンタなどのオ
フィス機器から発生する騒音の心理的なうるささとの相
関があまり良くないことが知られている。

【０００３】これは、人が複写機やプリンタの騒音のう
るささを評価する場合には、全体の大きさのみで判断し
ていないためである。複写機やプリンタは機構の複雑さ
から様々なタイミングで発生する様々な音から構成され
ており、騒音の官能評価を行ったところ、音に含まれて
いる純音やうなりあるいは広帯域音が気になる音として
抽出され、うるささ評価に大きく影響していることが分
かった。純音やうなりあるいは広帯域音は周波数波形に
その特徴が表れる。これらの音を図を用いて説明する。

【０００４】図４は代表的なプリンタが稼働中に発生す
る騒音の周波数分析結果を示す図である。この図におい
て、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルを表しており、周
波数軸における音圧レベルの分布を示している。ここ
で、丸で囲んだ部分が純音であり、他の周波数領域より
も音圧レベルが大きく突出している。この純音はたとえ
ばスキャナモータなどの高速回転や電磁波により発生す
る。また、周波数の近接した純音は互いに干渉すること
でうなりとして認識される。広帯域音は斜線の部分で示
す音であり、これはたとえばファンなどの排気により発
生するエアフロー系の音である。

【０００５】人は、純音の存在により甲高さを感じ、う
なりの存在により変動感を感じ、低周波成分を多く含む
広帯域音により重苦しさを感じ、高周波成分を多く含む
広帯域音によりざらつき感を感じる。本明細書ではこれ
らの音による人が感じるうるささを総称してなめらかさ
と称することにする。

【０００６】このような周波数波形の特徴となめらかさ
との相関を調べるため、官能評価を行った。図５は周波
数波形の特徴となめらかさとの相関を分析した結果を示
す図であって、（Ａ）は周辺との音圧差に対するなめら
かさを示し、（Ｂ）は２次式への合致度に対するなめら
かさを示している。

【０００７】まず、純音の効果を調べるため、周波数が
９００Ｈｚおよび２５００Ｈｚの純音について、その大
きさを変えてピンクノイズに加えたときのなめらかさを
評価した。被験者には甲高さ、変動感、重苦しさ、ざら
つき感をなめらかさとして総合評価してもらい、評価結
果を量的に表現してもらった。図５（Ａ）に示したよう
に、周辺の周波数スペクトルから突出している純音の大
きさ（突出レベル）を変えて、なめらかさの変化を調べ
た結果、純音はその音圧レベルに比例してなめらかさが
変わることが分かった。

【０００８】次に、広帯域音について、周波数構成を変
えた音について官能評価したところ、なめらかさが異な
る結果が得られた。評価結果の分析より以下のことが分
かった。純音やうなりがない、すなわち周波数波形で突
出した成分がない方がなめらかだと感じる。図５（Ｂ）
に示したように、周波数構成を変えた音を周波数分析し
たときに対数の周波数軸と音圧レベルとの関係を多項式
で近似して、実波形とその近似波形との差分となめらか
さとの関係を調べた結果、多項式、特に２次式で近似で
きる場合に、なめらかだと判断することがわかった。

【０００９】このように、周波数波形に着目して音を評
価するためのものとして、たとえば特開平３−８２９２
２号公報が知られている。特開平３−８２９２２号公報
によれば、騒音波形を周波数成分に分析して、周波数成
分ごとの音圧レベルについて時間的な変動量を求めてい
る。この方法は空調機の送風音など、各周波数成分の時
間変動がうるささに影響を及ぼしている音の評価に適し
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−８２９２２号公報に記載のものでは、周波数成分間
の関係を評価していないため、複写機やプリンタなどの
騒音に適用して周波数波形のなめらかさを調べることは
できないという問題点があった。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、複写機・プリンタなどから発生する騒音の周
波数波形のなめらかさを音質として評価する音質評価装
置および音質評価方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、騒音の音質を物理量で評価する音質評価
装置において、評価対象とする音を採取して電気信号に
変換する評価対象音取得手段と、前記電気信号を周波数
分析して得られる周波数波形からそのなめらかさを定量
化する周波数波形評価手段と、を備えていることを特徴
とする音質評価装置が提供される。

【００１３】このような音質評価装置によれば、周波数
波形評価手段が、電気信号を周波数分析した周波数波形
のなめらかさを定量化し、周波数波形のなめらかさを音
質として抽出する。これにより、人が感じる周波数波形
のなめらかさという特徴を抽出することが容易になる。

【００１４】また、本発明によれば、騒音の音質を物理
量で評価する音質評価方法において、評価対象とする音
を採取して電気信号に変換し、前記電気信号を周波数分
析し、周波数分析により得られた周波数波形からそのな
めらかさを定量化する、ことからなる音質評価方法が提
供される。

【００１５】この音質評価方法では、周波数分析ステッ
プにおいて電気信号が周波数分析されて周波数波形が出
力され、なめらかさを定量化するステップにおいてその
周波数波形のなめらかさが定量化される。これにより、
人が感じる周波数波形のなめらかさという特徴を音質と
して抽出することが容易になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明の音質評価装置の構
成例を示す図である。この図において、音質評価装置
は、マイクロホン１と、Ａ／Ｄ変換器２と、データ記憶
器３と、特徴量算出装置４とによって構成される。

【００１７】マイクロホン１は複写機やプリンタの騒音
を集音して電気信号に変換するもので、その出力はＡ／
Ｄ変換器２に入力されて、電気信号がデジタル信号に変
換される。Ａ／Ｄ変換器２の出力はデータ記憶器３に入
力され、一時的に記憶される。データ記憶器３の例とし
ては、たとえばＤＡＴ（Digital Audio Tape）、ＭＤ
（Mini Disc）、パーソナルコンピュータに接続された
ハードディスク装置や磁気記録装置などがある。そし
て、デジタル信号に変換された騒音信号は、特徴量算出
装置４に入力されてなめらかさを評価する物理量が算出
される。

【００１８】この特徴量算出装置４は、たとえば、等価
騒音レベル、ラウドネスレベル、シャープネスなどの計
算を行う音響解析ソフトウェアおよびそのソフトウェア
を実行するコンピュータによって構成することができ
る。特徴量算出装置４においてなめらかさを定量化する
方法としては、ここでは、周波数波形評価部４０を備え
ている。この周波数波形評価部４０は、周波数分析部４
１と、聴感補正演算部４２と、近似波形演算部４３と、
波形比較部４４と、寄与率演算部４５と、差分演算部４
６とを有している。

【００１９】周波数分析部４１は入力された騒音信号を
周波数分析して周波数波形の情報を得るもので、周波数
波形をオクターブバンド分析し、中心周波数を対数に変
換した周波数軸に対して音圧レベルを表すようにしてい
る。これは、人の聴覚の臨界帯域がオクターブバンドの
帯域と似ているためと、これより周波数間隔を狭くする
と、純音の存在が近似に影響しすぎて、人が聴く感覚と
乖離するためである。周波数分析部４１の出力は聴感補
正演算部４２に入力される。聴感補正演算部４２はその
周波数波形の情報に対して人が聴いた音の感覚に合わせ
る聴感補正を行う。この聴感補正としては、たとえば騒
音測定でよく用いられるＡ特性補正が挙げられる。これ
は周波数波形を評価する上で、聴感補正を行うことによ
り、より人が聴いた感じと対応する周波数波形の評価が
可能となるためである。聴感補正された周波数波形の情
報は近似波形演算部４３に入力される。近似波形演算部
４３は周波数波形の回帰分析を行って近似波形を演算す
る。波形比較部４４は周波数分析された実際の波形とこ
れより求められたなめらかな近似波形との比較を行う。
寄与率演算部４５は近似波形の寄与率を演算するもの
で、周波数波形をなめらかな近似波形で近似できる度合
という量に定量化することができ、なめらかさの特徴を
より精度高く求めるものである。差分演算部４６は実際
の周波数波形と近似波形との差分を演算するもので、な
めらかさを実際の周波数波形と近似波形との乖離量とし
て表すことができ、なめらかさの特徴をより精度高く求
めるものである。

【００２０】次に、この音質評価装置の動作について説
明する。まず、マイクロホン１で集音されて電気信号に
変換された複写機やプリンタの騒音は、Ａ／Ｄ変換器２
においてデジタル信号に変換され、データ記憶器３にお
いて一時記憶される。このデジタル信号に変換された騒
音の電気信号は、特徴量算出装置４の周波数波形評価部
４０に入力される。周波数波形評価部４０では、まず、
周波数分析部４１において、入力された電気信号はオク
ターブバンド分析される。オクターブバンド分析の結
果、周波数分析部４１からは各バンドの中心周波数と音
圧レベルの値とが出力される。次に、聴感補正演算部４
２では、その音圧レベルの値に対してＡ特性聴感補正が
行われる。

【００２１】図２は周波数分析部によるオクターブバン
ド分析に音圧レベルの聴感補正を行った結果を示した図
であって、（Ａ）は代表的な複写機の稼動音の聴感補正
後のオクターブバンド分析結果を示し、（Ｂ）は代表的
なプリンタの稼動音の聴感補正後のオクターブバンド分
析結果を示している。これらの図のオクターブバンドの
周波数範囲において、最小中心周波数を１２５Ｈｚとし
ている。これは、これより低周波の領域、すなわち周波
数が９０Ｈｚ以下の周波数領域は暗騒音の影響を強く受
けることと、人間の聴感としての感度が悪いことから決
めている。もちろん、測定の環境が良い場所では、９０
Ｈｚ以下のデータを用いても構わない。また、最大中心
周波数は８０００Ｈｚにしているが、これは、これより
高周波の領域、すなわち周波数が１１２００Ｈｚ以上の
周波数領域は人間の聴感としての感度が悪いことから決
めている。

【００２２】次に、各バンドの中心周波数と聴感補正演
算部４２にて聴感補正された音圧レベルの値とは近似波
形演算部４３に送られる。近似波形演算部４３では、入
力された各バンドの中心周波数および音圧レベルの値か
ら近似計算により、周波数波形の近似波形を求める。こ
の近似波形演算部４３による近似計算の結果を図３に示
す。

【００２３】図３は近似波形演算部による近似演算の結
果を示した図であって、（Ａ）は代表的な複写機の稼動
音のオクターブバンド分析結果より２次式で回帰分析を
行った結果を示し、（Ｂ）は代表的なプリンタの稼動音
のオクターブバンド分析結果より２次式で回帰分析を行
った結果を示している。これらの図において、横軸の周
波数は対数値で表している。また、近似波形演算部４３
により求められた周波数波形の近似波形は曲線で示し、
この近似計算の基となる音圧レベルの値は黒丸で示して
ある。なお、近似波形演算部４３では、周波数波形を対
数に変換した周波数軸に対して、２次式で近似するよう
にしているが、これは、対数の周波数軸で評価した方が
周波数波形のなめらかさの評価を容易にすること、およ
び２次式以外の式よりも２次式で近似したほうが人が感
じるなめらかさとの対応が良いためである。

【００２４】近似波形演算部４３による近似計算は、中
心周波数の対数値をｘ₁、中心周波数の対数の２乗値を
ｘ₂、音圧レベルの値をｙとして、回帰分析を行う。ｙ
のｘ₁とｘ₂による予測値は、

【００２５】

【数１】

【００２６】と表されるので、まず、係数ａ，ｂ，ｃを
求めた後、予測値を計算することになる。この係数ａ，
ｂ，ｃは最小二乗法の原理から導かれた次の連立方程式
を解くことにより求まる。

【００２７】

【数２】

【００２８】この式において、Ｓ₁₁はｘ₁の平方和、Ｓ
₂₂はｘ₂の平方和、Ｓ₁₂はｘ₁とｘ₂の積和、Ｓ_1yはｘ₁と
ｙの積和、Ｓ_2yはｘ₂とｙの積和である。次に、近似波
形演算部４３により近似計算された近似波形データは波
形比較部４４に送られ、実波形データと比較される。す
なわち、波形比較部４４では、音圧レベルの値ｙと予測
値との比較が行われる。次に、実波形と近似波形とのデ
ータは寄与率演算部４５および差分演算部４６において
寄与率と差分とがそれぞれ計算される。

【００２９】寄与率演算部４５においては、ｙの平方和
と回帰平方和とから寄与率ｒ²が求められる。すなわ
ち、

【００３０】

【数３】

【００３１】また、差分演算部４６においては、波形比
較部４４による比較結果を用いて差分Ｄが次式によって
求められる。

【００３２】

【数４】

【００３３】この方法で２機種の騒音を分析した図３の
例によれば、（Ａ）の複写機音では、各バンドの中心周
波数を対数に変換して各バンドの音圧レベルとの関係に
ついて２次式で回帰分析した結果、このときの回帰分析
の寄与率は０．９８５であった。また、バンドの実測値
と近似計算の値との差の絶対値を積算することで求めた
差分は９．９６であった。一方、図３（Ｂ）のプリンタ
音においては、寄与率は０．９０９、差分は１４．０で
あった。

【００３４】このようにして得られた寄与率および差分
は、好ましくは、評価対象音について同時に求めた等価
騒音レベル等と組み合わされ、周波数波形のなめらかさ
を加味した物理的特徴量を求めることにより、複写機や
プリンタの稼働音の心理的なうるささの官能評価をする
ことが可能になる。

【００３５】以上、本発明の好適な実施の形態について
詳述したが、本発明はこの特定の実施の形態に限定され
るものではない。たとえば、上記の実施の形態において
は、複写機などの騒音波形をマイクロホン１、Ａ／Ｄ変
換器２およびデータ記憶器３にて取得したが、騒音計を
利用してその出力信号を特徴量算出装置４に入力するよ
うにしてもよい。

【００３６】また、特徴量算出装置４において、なめら
かさを定量化する周波数波形評価部としては、寄与率お
よび差分を求める構成にしたが、周波数分析結果の各周
波数の音圧を平均からのずれと考えて標準偏差を演算す
る構成にすることができる。または、周波数波形評価部
として、各周波数の音圧を平均からのずれと考えて分布
の尖度を演算する構成にすることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、評価対
象とする音を周波数分析して得られる周波数波形のなめ
らかさを定量化する周波数波形評価手段またはステップ
を備えるように構成した。これにより、人が感じる周波
数波形のなめらかさという特徴を音質として抽出し、評
価することが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の音質評価装置の構成例を示す図であ
る。

【図２】周波数分析部によるオクターブバンド分析に音
圧レベルの聴感補正を行った結果を示した図であって、
（Ａ）は代表的な複写機の稼動音の聴感補正後のオクタ
ーブバンド分析結果を示し、（Ｂ）は代表的なプリンタ
の稼動音の聴感補正後のオクターブバンド分析結果を示
している。

【図３】近似波形演算部による近似演算の結果を示した
図であって、（Ａ）は代表的な複写機の稼動音のオクタ
ーブバンド分析結果より２次式で回帰分析を行った結果
を示し、（Ｂ）は代表的なプリンタの稼動音のオクター
ブバンド分析結果より２次式で回帰分析を行った結果を
示している。

【図４】代表的なプリンタが稼働中に発生する騒音の周
波数分析結果を示す図である。

【図５】周波数波形の特徴となめらかさとの相関を分析
した結果を示す図であって、（Ａ）は周辺との音圧差に
対するなめらかさを示し、（Ｂ）は２次式への合致度に
対するなめらかさを示している。

【符号の説明】

１マイクロホン２Ａ／Ｄ変換器３データ記憶器４特徴量算出装置４０周波数波形評価部４１周波数分析部４２聴感補正演算部４３近似波形演算部４４波形比較部４５寄与率演算部４６差分演算部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音の音質を物理量で評価する音質評価
装置において、評価対象とする音を採取して電気信号に変換する評価対
象音取得手段と、前記電気信号を周波数分析して得られる周波数波形から
そのなめらかさを定量化する周波数波形評価手段と、を備えていることを特徴とする音質評価装置。
【請求項２】前記周波数波形評価手段は、前記電気信
号を周波数分析して周波数波形を出力する周波数分析手
段と、周波数波形の近似波形を算出する近似波形演算手
段と、前記周波数分析手段から出力される周波数波形と
前記近似波形演算手段から算出される近似波形とを比較
評価する波形比較手段とを有することを特徴とする請求
項１記載の音質評価装置。
【請求項３】前記周波数波形評価手段は、前記周波数
分析手段にて周波数分析された周波数波形を聴感特性に
基づいて聴感補正を行う聴感補正演算手段をさらに有す
ることを特徴とする請求項２記載の音質評価装置。
【請求項４】前記近似波形演算手段は、前記周波数分
析手段より出力された周波数波形を対数に変換した周波
数軸に対して２次式で回帰分析する２次近似波形演算を
行うことを特徴とする請求項２記載の音質評価装置。
【請求項５】前記周波数分析手段は、オクターブバン
ド分析を行い、オクターブバンドの中心周波数および音
圧レベルを周波数波形として出力することを特徴とする
請求項２記載の音質評価装置。
【請求項６】前記波形比較手段は、前記近似波形演算
手段において出力される近似波形の寄与率を演算する寄
与率演算手段を有することを特徴とする請求項２記載の
音質評価装置。
【請求項７】前記波形比較手段は、前記周波数分析手
段より出力される周波数波形と前記近似波形演算手段か
ら算出される近似波形との差分を演算する差分演算手段
をさらに有することを特徴とする請求項２記載の音質評
価装置。
【請求項８】騒音の音質を物理量で評価する音質評価
方法において、評価対象とする音を採取して電気信号に変換し、前記電気信号を周波数分析し、周波数分析により得られた周波数波形からそのなめらか
さを定量化する、ことからなる音質評価方法。
【請求項９】前記なめらかさを定量化するステップ
は、周波数波形の近似波形を算出する近似波形演算ステ
ップと、前記周波数分析ステップにて出力された周波数
波形と前記近似波形演算ステップにて算出された近似波
形とを比較評価する波形比較ステップとを有することを
特徴とする請求項８記載の音質評価方法。
【請求項１０】前記なめらかさを定量化するステップ
は、前記周波数分析ステップにて出力された周波数波形
に対し聴感特性に基づいた聴感補正を行う聴感補正演算
ステップをさらに有することを特徴とする請求項９記載
の音質評価方法。
【請求項１１】前記近似波形演算ステップは、前記周
波数分析ステップより出力された周波数波形を対数に変
換した周波数軸に対して２次式で回帰分析することを特
徴とする請求項９記載の音質評価方法。
【請求項１２】前記周波数分析ステップは、オクター
ブバンド分析を行い、オクターブバンドの中心周波数お
よび音圧レベルを周波数波形として出力することを特徴
とする請求項９記載の音質評価方法。
【請求項１３】前記波形比較ステップは、前記近似波
形演算ステップより出力される近似波形の寄与率を演算
する寄与率演算ステップを有することを特徴とする請求
項９記載の音質評価方法。
【請求項１４】前記波形比較ステップは、前記周波数
分析ステップより出力される周波数波形と前記近似波形
演算ステップにて算出される近似波形との差分を演算す
る差分演算ステップを有することを特徴とする請求項１
０記載の音質評価方法。