JPWO2006011356A1

JPWO2006011356A1 - インパルス応答測定方法及び装置

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Publication number: JPWO2006011356A1
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Inventors: 将雅森勢; 入野　俊夫; 俊夫入野; 河原　英紀; 英紀河原; 秀樹坂野
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Abstract

［課題］測定用信号の低周波域から高周波域までの全帯域において、ＳＮ比が低下することなく測定精度を向上させることが可能なインパルス応答測定方法、装置、システム、プログラム及び記録媒体を提供する。［解決手段］インパルス応答測定装置１０−１の信号発生部２１は、ＴＳＰ信号及びＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有するＷ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生する。Ｄ／Ａ変換部２２は、デジタルの信号ｘ（ｔ）をアナログの信号ｘ（ｔ）に変換し、ヘッドホン２またはスピーカー５に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換部２３は、マイクロホン３またはマイクロホン６により受信されたアナログの信号ｙ（ｔ）を入力し、デジタルの信号ｙ（ｔ）に変換する。逆信号発生部２４は、逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ−１（ｔ）を発生する。そして、畳み込み演算部２５は、信号ｙ（ｔ）及び逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ−１（ｔ）に対して畳み込み演算を施し、インパルス応答ｇ（ｔ）を算出する。

Description

本発明は、相互相関法によるインパルス応答測定技術に関し、特に、ＴＳＰ（ＴｉｍｅＳｔｒｅｔｃｈｅｄＰｕｌｓｅｓ）信号等を改良した測定用信号を用いて、オーディオ機器や室内の音響伝達特性の基本となるインパルス応答測定を行う技術に関する。

ヘッドホンやスピーカー等のオーディオ機器や室内の音響伝達系のインパルス応答を測定することは、それらの音響伝達特性を得ることができる点で重要である。このインパルス応答を測定する方法には、例えば、Ｍ系列（Ｍａｘｉｍｕｍｌｅｎｇｔｈｓｅｑｕｅｎｃｅ）法やＴＳＰ法がある。Ｍ系列法は、音源信号にＭ系列信号を使い、音源信号と応答信号との間の相互相関の計算に高速アダマール変換を用いることにより、非常に高速にインパルス応答を得ることができる技術である（非特許文献１を参照。）。一方、ＴＳＰ法は、高い周波数から低い周波数へ、または低い周波数から高い周波数へ変化する信号（周波数をスイープ（掃引）する信号）であって、インパルスを時間軸上で引き延ばすことによりエネルギーを増大させたＴＳＰ信号を音源信号に用いる技術である（非特許文献２を参照。）。

このような手法を用いることにより、高いＳＮ比のインパルス応答を測定することができ、特に、短時間のパルス信号を用いる場合と比べて、ＳＮ比の高い測定を行うことができるという利点がある。したがって、無響室や性能の良い防音室において、ヘッドホン等のオーディオ機器の測定等を行う場合には、十分な精度を得ることができる。

しかしながら、一般的な室内の伝達関数の音響伝達特性を表すインパルス応答を測定する場合、特に低周波域でＳＮ比の低下が顕著であるため、測定精度が下がってしまうという問題があった。これは、Ｍ系列信号及びＴＳＰ信号は、共にその振幅周波数特性がフラットな特性を有しているため、例えば１／３オクターブバンド毎のインパルス応答を求める場合に、低周波域のエネルギーが高周波域に比べて不十分だからである。また、室内の暗騒音の１／３オクターブ毎のエネルギーは、低周波域と高周波域において大きくなるという傾向もある。このため、低周波域では、インパルス応答の測定精度がさらに下がってしまうという問題があった。

この問題に対処するための従来のＳＮ比改善方法を以下に示す。
（１）同期加算の回数を増やす。
（２）大きな音で測定用信号（Ｍ系列信号、ＴＳＰ信号）を発生させる。
（３）測定用信号を長くする。
しかしながら、（１）の方法では、同期加算を過度に適用することにより、室内において、媒質の温度変化や空調機による大気の動き等の時変性の影響を受けることが指摘されている（非特許文献３を参照。）。また、（２）の方法では、暗騒音に対するＳＮ比を改善することはできるが、測定系の非線形歪が増大するため、結果的にＳＮ比は一定以上向上させることができない（非特許文献４を参照。）。そのため、（３）の方法により、最も効率良くＳＮ比を向上させることはできるが、インパルス応答の計算の際に計算コストが増大してしまう。また、測定用信号が長すぎる場合には、（１）と同様に、時変性の影響を無視することができない。

そこで、これらの問題を解決するために、低周波域のエネルギーを増大させるための対数を用いたＴＳＰ（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ−ＴＳＰ／以下、「Ｌｏｇ−ＴＳＰ」という。）法が提案されている（非特許文献５を参照。）。このＬｏｇ−ＴＳＰ法により、低周波域のＳＮ比を向上させ、さらには、非線形歪である高調波歪の影響を実質上除去することができる（非特許文献６を参照。）。Ｌｏｇ−ＴＳＰ法を用いた実環境における測定では、高調波歪の影響が１０ｄＢ程度改善されることが示されている（非特許文献７を参照。）。

また、信号パワーが大きく、低域でのＳＮ比も良好な測定用信号を用いることにより、低域になるほどスペクトラムの上昇する暗雑音の影響を受ける非測定系に対して、効果的に音響測定を実現する方法が提案されている（特許文献１を参照。）。また、インパルス応答の計算時間に着目したインパルス応答測定方法であって、循環時間シフト及び逆循環時間シフトの処理を施し、測定信号を間断なく出力することにより、短時間でＳＮ比の良いインパルス応答を算出可能な方法が提案されている（特許文献２を参照。）。また、インパルス応答測定の誤差の大きさを推定するために、パルス幅の異なる２つのＴＳＰ信号を用いて測定したインパルス応答の相関値を利用する方法も提案されている（特許文献３を参照。）。

〔非特許文献１〕
柏木潤，“Ｍ系列とその応用”，昭晃堂，東京，１９９６年
〔非特許文献２〕
Ｎ．Ａｏｓｈｉｍａ，“Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ｇｅｎｅｒａｔｅｄｐｕｌｓｅｓｉｇｎａｌａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｓｏｕｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”，Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ，Ｓｏｃ，ＡＭ．，ｖｏｌ．６９ｎｏ．５，ｐｐ．１４８４−１４８８，１９８１年
〔非特許文献３〕
佐藤史明，“室内音響インパルス応答の測定技術”，音響誌，ｖｏｌ．５８，ｎｏ．１０，ｐｐ．６６９−６７６，２００２年
〔非特許文献４〕
金田豊，“Ｍ系列を用いたインパルス応答測定における誤差の実験的検討”，音響誌，ｖｏｌ．５２，ｎｏ．１０，ｐｐ．７５２−７５９，１９９６年
〔非特許文献５〕
藤元卓也，“低域バンドでのＳＮ比改善を目的としたＴＳＰ信号に関する検討”，音講論，ｐｐ．４３３−４３４，１９９９年
〔非特許文献６〕
藤元卓也，“低域バンドでのＳＮ比改善を目的としたＴＳＰ信号に関する検討−高調波歪の除去−”，音講論，ｐｐ．５５５−５５６，２０００年
〔非特許文献７〕
守谷直也，金田豊，“ＬｏｇａｒｉｔｈｍｉｃＴＳＰ信号における非線形高調波歪に関する検討”，音講論，ｐｐ．６３７−６３８，２００４年
〔特許文献１〕
特開平５−１１８９０６号公報
〔特許文献２〕
特開平６−２６５４００号公報
〔特許文献３〕
特開平８−２４８０７７号公報

しかしながら、Ｌｏｇ−ＴＳＰ法とＴＳＰ法とを比較した場合、Ｌｏｇ−ＴＳＰ法の方が、低周波域のエネルギーに対して高周波域のエネルギーが不十分である。そのため、Ｌｏｇ−ＴＳＰ法では、高周波域における精度がＴＳＰ法よりも低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、測定用信号の低周波域から高周波域までの全帯域において、ＳＮ比が低下することなく測定精度を向上させることが可能なインパルス応答測定方法、装置、システム、プログラム及び記録媒体を提供することにある。

まず、本発明の原理について説明する。本発明では、従来の手法では困難であった測定結果のＳＮ比を全体的に向上させるために、１／３オクターブバンド毎のエネルギーが高周波域に集中するＴＳＰ信号、及びＴＳＰ信号に比べて低周波域のエネルギーが大きく、高調波歪の影響を実質上除去できるＬｏｇ−ＴＳＰ信号のそれぞれの特徴に着目する。これらの信号に基づいて生成した信号を測定用信号として用いる。

ＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ／離散フーリエ変換）上で定義されるＴＳＰ信号を（１）式に、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号を（２）式にそれぞれ示す。

ここで、ＮはＴＳＰまたはＬｏｇ−ＴＳＰの信号長、ｍはパルス幅を決定するパラメータ、ｋは周波数を決定するパラメータ、上付きの＊は複素共役を示す。

（１）式に示したＴＳＰ信号は、全ての帯域で均一なエネルギーを有するが、（２）式に示したＬｏｇ−ＴＳＰ信号は、高周波域よりも低周波域のエネルギーの方が大きくなる特徴を有している。そのため、暗騒音のエネルギーが低周波域及び高周波域において大きな実環境では、低周波域と高周波域とのエネルギー比率に応じてインパルス応答の測定精度が大きく変わってしまう。

そこで、本発明で用いる測定用信号（Ｗａｒｐｅｄ−ＴＳＰ信号／以下、「Ｗ−ＴＳＰ信号」という。）を、ＤＦＴ上で（３）〜（５）式のように定義する。

ここで、Ｎは発生させるＷ−ＴＳＰ信号の信号長、ｋは周波数を表すパラメータ、ｂ（ｋ）はエネルギー関数、ｗ（ｋ）はシグモイド関数を用いたモーフィング関数、αはモーフィング率を決定するパラメータであり、０より大きな実数、βはＴＳＰ信号におけるｍの定義をｍ＝Ｎ／（２×β）とした場合と等価なパラメータ、ｎは本発明のＷ−ＴＳＰ信号の特性を決定するパラメータ（１・・・Ｎ／２）である。尚、周波数を表すパラメータｋと実際の周波数ｆとの関係は、Ｆｓをサンプリング周波数として、ｆ＝（Ｆｓ／２）×（ｋ／Ｎ）となる。

（３）及び（４）式において、ｙ_１（ｋ）はＬＯＧ−ＴＳＰ信号の特徴を、ｙ_２（ｋ）はＴＳＰ信号の特徴を有している。この２つの関数ｙ_１（ｋ）及びｙ_２（ｋ）は、群遅延領域で接合するように設計されており、その繋ぎ目は、関数ｗ（ｋ）によって滑らかに接合される。すなわち、両関数は、ＴＳＰ信号とＬｏｇ−ＴＳＰ信号における群遅延（位相の負の導関数）が不連続にならないように繋がれる。また、ａ１、ａ２、ａ３及びＣは、（５）式のように解析的に定義することができる。（４）及び（５）式のｎは、前述のように、本発明の特性を決定するパラメータであり、ｎが小さいほど（ｎが１に近づくほど）Ｗ−ＴＳＰ信号はＴＳＰ信号に近い特性を有し、Ｎ／２に近づくほどＬｏｇ−ＴＳＰ信号に近い特性を有する。

（３）式のＤＦＴ上のＷ−ＴＳＰ信号Ｈ（ｋ）と、当該Ｗ−ＴＳＰ信号Ｈ（ｋ）の逆特性と有する以下に示す関数式Ｈ^−１（ｋ）とを畳み込むことにより、インパルス応答を計算することができる。

このように、Ｗ−ＴＳＰ信号は、ＴＳＰ信号の特性を有する信号を周波数の高い高周波域に用い、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号を周波数の低い低周波域に用いた信号である。具体的には、Ｆｓをサンプリング周波数として、（４）及び（５）式のパラメータｎにより表される周波数が、ｆｎ＝（Ｆｓ／２）×（ｎ／Ｎ）となり、このｆｎが高周波域と低周波域との境目となる。つまり、周波数を掃引するＷ−ＴＳＰ信号において、高周波域は、周波数を変化させる最大の周波数からｆｎまでの周波数領域であり、低周波域は、ｆｎから周波数を変化させる最小の周波数までの周波数領域である。

したがって、本発明のインパルス応答測定方法は、周波数を掃引する測定用信号として、周波数の低い領域ではＬｏｇ−ＴＳＰ（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ−ＴｉｍｅＳｔｒｅｔｃｈｅｄＰｕｌｓｅｓ）信号の特性を有し、周波数の高い領域ではＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生し、当該測定用信号を測定系へ出力し、測定用信号に対する測定系からの応答信号を入力し、当該応答信号と、前記測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定することを特徴とする。

また、本発明のインパルス応答測定装置は、周波数を掃引する測定用信号として、周波数の低い領域ではＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号を、周波数の高い領域ではＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生する信号発生部、当該測定用信号を測定系へ出力する出力部、測定用信号に対する応答信号を測定系から入力する入力部、測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号を発生する逆信号発生部、及び、前記応答信号と逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定する畳み込み演算部を備えたことを特徴とする。

また、本発明のインパルス応答測定システムは、周波数を掃引する測定用信号を出力し、測定用信号に対する応答信号を入力し、当該応答信号と、前記測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置と、測定用信号を入力して応答信号を出力し、インパルス応答が測定される測定系とを備えたシステムにおいて、前記インパルス応答測定装置を備えたことを特徴とする。

また、本発明のインパルス応答測定プログラムは、測定系のインパルス応答を測定する処理を、インパルス応答測定装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、周波数を掃引する測定用信号として、周波数の低い領域ではＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生し、周波数の高い領域ではＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生する処理と、当該測定用信号を測定系へ出力する処理と、測定用信号に対する応答信号を測定系から入力する処理と、前記測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号を発生する処理と、前記応答信号と逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定する処理とを実行させることを特徴とする。

また、本発明の記録媒体は、前記インパルス応答測定プログラムを記録した記録媒体である。前記Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号と、ＴＳＰ信号の特性を有する信号との境界の周波数を、パラメータにより設定することを特徴とする。さらに、前記Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号と、ＴＳＰ信号の特性を有する信号とをモーフィング関数により接合することを特徴とする。

本発明によれば、ＴＳＰ信号及びＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特徴を考慮した測定用信号としてＷ−ＴＳＰ信号を発生させるようにしたから、測定用信号の低周波域から高周波域までの全帯域において、ＳＮ比が低下することなくバランス良く測定精度を向上させることができる。

ダミーヘッドによるヘッドホンを用いた測定系に対してインパルス応答を測定するための全体ブロック図である。スピーカーを用いた測定系に対してインパルス応答を測定するための全体ブロック図である。本発明のインパルス応答測定方法及び装置の第１の実施例を説明するためのブロック図である。本発明のインパルス応答測定方法及び装置の第２の実施例を説明するためのブロック図である。図１のヘッドホンを用いた測定系の暗騒音について、１／３オクターブ毎のエネルギーと周波数との関係を表す図である。図２のスピーカーを用いた測定系の暗騒音について、１／３オクターブ毎のエネルギーと周波数との関係を表す図である。インパルス応答の波形を表す図である。図１のヘッドホンを用いた測定系における雑音レベルを表す比較図である。図２のスピーカーを用いた測定系における雑音レベルを表す比較図である。

符号の説明

１，４防音室
２ヘッドホン
３，６マイクロホン
５スピーカー
１０，１０−１，１０−２インパルス応答測定装置
１１表示装置
２１信号発生部
２２Ｄ／Ａ変換部
２３Ａ／Ｄ変換部
２４逆信号発生部
２５畳み込み演算部
２６パラメータ設定部

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。本発明は、室内のインパルス応答を測定する場合のみならず、図１に示すように、ダミーヘッドによるヘッドホンを用いた測定系に対してインパルス応答を測定する場合や、図２に示すように、スピーカーを用いた測定系に対してインパルス応答を測定する場合にも適用することができる。

図１を参照して、このダミーヘッドによるヘッドホンを用いた測定系に対してインパルス応答を測定するシステムは、ダミーヘッドによるヘッドホン２及びマイクロホン３を含む防音室１、当該防音室１の測定系に対してインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置１０、及び当該インパルス応答測定装置１０により測定されたインパルス応答の波形等を画面に表示する表示装置１１を備えている。インパルス応答測定装置１０は、インパルス応答を測定するためのＷ−ＴＳＰ信号である信号ｘ（ｔ）をヘッドホン２に出力する。ここで、ｘ（ｔ）は、（３）式に示したＤＦＴ上のＨ（ｋ）を時間軸上に変換したものである。これにより、信号ｘ（ｔ）がヘッドホン２を介して放射され、信号ｙ（ｔ）がマイクロホン３により受信される。インパルス応答測定装置１０は、マイクロホン３により受信された信号ｙ（ｔ）を入力する。そして、インパルス応答測定装置１０は、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）に対応する信号ｙ（ｔ）と、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）の逆特性を有する逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ^−１（ｔ）とに対して畳み込み演算を施し、インパルス応答ｇ（ｔ）を算出する。表示装置１１は、インパルス応答測定装置１０により算出されたインパルス応答ｇ（ｔ）を表示する。

図２を参照して、スピーカーを用いた測定系に対してインパルス応答を測定するシステムは、スピーカー５及びマイクロホン６を含む防音室４、当該防音室４の測定系に対してインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置１０、及び当該インパルス応答測定装置１０により測定されたインパルス応答の波形等を画面に表示する表示装置１１を備えている。尚、図２において、図１と共通する部分には図１と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。インパルス応答測定装置１０は、インパルス応答を測定するためのＷ−ＴＳＰ信号である信号ｘ（ｔ）をスピーカー５に出力する。これにより、信号ｘ（ｔ）が防音室４内に放射され、信号ｙ（ｔ）がマイクロホン６により受信される。インパルス応答測定装置１０は、マイクロホン６により受信された信号ｙ（ｔ）を入力し、図１と同様に、畳み込み演算を施してインパルス応答ｇ（ｔ）を算出する。

次に、図１及び図２に示したインパルス応答測定装置１０について詳細に説明する。図３は、インパルス応答測定装置１０の第１の実施例を示すブロック図である。このインパルス応答測定装置１０−１は、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生する信号発生部２１と、Ｗ−ＴＳＰ信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２２と、信号ｙ（ｔ）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部２３と、逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ^−１（ｔ）を発生する逆信号発生部２４と、前記信号ｙ（ｔ）及び逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ^−１（ｔ）に対して畳み込み演算を施してインパルス応答ｇ（ｔ）を算出する畳み込み演算部２５とを備えている。

次に、動作について説明する。インパルス応答の測定が開始されると、インパルス応答測定装置１０−１の信号発生部２１は、前述の（３）〜（５）式を満たすＨ（ｋ）を時間軸上に変換したＷ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生する。この信号ｘ（ｔ）が、ＴＳＰ信号やＬｏｇ−ＴＳＰ信号と同じ長さでありながら、測定精度を向上させることを可能にする信号である。Ｄ／Ａ変換部２２は、信号発生部２１により発生されたデジタルの信号ｘ（ｔ）をアナログの信号ｘ（ｔ）に変換し、図１に示したヘッドホン２または図２に示したスピーカー５に出力する。そして、Ａ／Ｄ変換部２３は、図１に示したマイクロホン３または図２に示したマイクロホン６により受信されたアナログの信号ｙ（ｔ）を入力し、デジタルの信号ｙ（ｔ）に変換する。逆信号発生部２４は、前述の（６）式に示したＤＦＴ上の逆Ｗ−ＴＳＰ信号Ｈ^−１（ｋ）が時間軸上に変換された逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ^−１（ｔ）を発生する。そして、畳み込み演算部２５は、Ａ／Ｄ変換部２３により変換された信号ｙ（ｔ）、及び逆信号発生部２４により発生された逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ^−１（ｔ）に対して畳み込み演算を施し、インパルス応答ｇ（ｔ）を算出する。このようにして算出されたインパルス応答ｇ（ｔ）は、図１または図２に示した表示装置１１に表示される。

次に、図４を参照して、インパルス応答測定装置１０の第２の実施例について説明する。このインパルス応答測定装置１０−２は、図３に示した信号発生部２１、Ｄ／Ａ変換部２２、Ａ／Ｄ変換部２３、逆信号発生部２４及び畳み込み演算部２５に加えて、さらにパラメータ設定部２６を備えている。尚、図４において、図３と共通する部分には図３と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。

パラメータ設定部２６は、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）の特性を決定するパラメータｎ（＝１・・・Ｎ／２）を設定し、信号発生部２１に出力する。信号発生部２１は、パラメータ設定部２６により設定されたパラメータｎを用いてＷ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生する。ここで、パラメータｎは、１からＮ／２までの値である。（３）〜（５）式により、パラメータｎが１に近い値である場合は、信号発生部２１は、ＴＳＰ信号に近い特性のＷ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生する。一方、パラメータｎがＮ／２に近い値である場合は、信号発生部２１は、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号に近い特性のＷ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生する。これは、前述のように、周波数ｆｎは低周波域と高周波域との境目の周波数であり、ｎが１に近い場合は、その境目が周波数の低い箇所になり、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）はＴＳＰ信号に近い特性となるからである。一方、ｎがＮ／２に近い場合は、その境目が周波数の高い箇所になり、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）はＬｏｇ−ＴＳＰ信号に近い特性となるからである。

次に、図１及び図２に示した測定系において、本発明のＷ−ＴＳＰ信号、従来のＴＳＰ信号及びＬｏｇ−ＴＳＰ信号をそれぞれ測定用信号として用いてインパルス応答を測定した場合に、そのインパルス応答に含まれる雑音レベルの評価結果について説明する。全ての測定用信号において平等にするため、測定用信号の長さ及び最大振幅を均しくなるようにした。測定用信号の長さを６５５３６、ＴＳＰ信号及びＬｏｇ−ＴＳＰ信号においてｍ＝Ｎ／４、Ｗ−ＴＳＰ信号においてα＝０．１、β＝２、ｎ＝２６８４とする。

図５は、図１に示した測定系の暗騒音について、１／３オクターブ毎のエネルギー遷移図である。また、図６は図２に示した測定系の暗騒音において、１／３オクターブ毎のエネルギー遷移図である。図５及び図６において、横軸は周波数、縦軸はエネルギーレベル（暗騒音の抑圧レベル）を示しており、エネルギーレベルが−５０ｄＢに近いほど暗騒音を抑圧していることを意味する。

図５及び図６によれば、Ｗ−ＴＳＰ信号は、ＴＳＰ信号及びＷ−ＴＳＰ信号に比べて、低周波域から高周波域までの全帯域において、暗騒音をバランス良く抑圧していることがわかる。つまり、低周波域付近ではＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性に近づけ、高周波域付近ではＴＳＰ信号の特性に近づけることにより、全帯域を通して、バランス良くインパルス応答の精度を向上させることができる。また、Ｗ−ＴＳＰ信号は、（４）式のｙ_１（ｋ）に示したように、低周波域においてＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特徴を有するようにしたから（ｌｏｇ関数で表すようにしたから）、高調波歪の影響を実質上除去することができる。

また、このエネルギーレベルを表す雑音レベルの評価は、インパルス応答全体のエネルギーと暗騒音のエネルギーとの比によって行われる。具体的には、図７を参照して、まず、暗騒音区間が全区間（Ｎ）の半分以上になるように、全区間の長さをインパルス応答ｇ（ｔ）から切り出す。そして、切り出された全区間のうちの半分の長さ（Ｎ／２）を暗騒音区間をする。この場合、インパルス応答ｇ（ｔ）が収束する時刻は、暗騒音区間よりも手前になる。雑音レベルの評価Ｅは、以下の式により計算される。

（７）式により、雑音レベルの評価Ｅが小さいほど、インパルス応答ｇ（ｔ）の誤差が小さいことになる。

図８は、図１に示した測定系における雑音レベルを表す比較図である。また、図９は、図２に示した測定系における雑音レベルを表す比較図である。図８及び図９において、横軸はＴＳＰ信号、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号及びＷ−ＴＳＰ信号の種別を、縦軸は雑音レベルの評価を示している。

図８及び図９によれば、Ｗ−ＴＳＰ信号は、ＴＳＰ信号及びＷ−ＴＳＰ信号に比べて雑音レベルが低いことがわかる。したがって、Ｗ−ＴＳＰ信号により、インパルス応答の測定精度を向上させることが可能となる。尚、雑音レベルの評価結果を得るにあたり、図１では比較的安価な防音室１を用い、図２では性能の良い防音室４を用いた。したがって、一般的な環境だけでなく防音室においても、Ｗ−ＴＳＰ信号によりインパルス応答の測定精度を向上させることができる。

以上のように、本発明の第１の実施例によれば、インパルス応答測定装置１０−１の信号発生部２１が、低周波域にＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有し、高周波域にＴＳＰ信号の特性を有するＷ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）を発生するようにし、畳み込み演算部２５が、受信信号ｙ（ｔ）と逆Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ^−１（ｔ）とに対して畳み込み演算を施してインパルス応答を算出するようにした。これにより、低周波域から高周波域までの全帯域において、暗騒音をバランス良く抑圧するから、暗騒音の影響を低減することができる。また、ＳＮ比が低下することなくインパルス応答の測定精度を向上させることができる。さらに、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）の低周波域をＬｏｇ関数の特性で表しているから、高調波歪の影響を実質上除去することができる。

また、本発明の第２の実施例によれば、インパルス応答測定装置１０−２のパラメータ設定部２６が、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）の特性を決定するパラメータｎを設定するようにした。これにより、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）をＴＳＰ信号に近い特性にしたり、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号に近い特性にしたりすることができる。したがって、パラメータｎを設定することにより、測定系の音響伝達特性に応じた測定用信号や、種々の実験に適用可能な測定用信号を自在に発生させることができる。

尚、本発明の実施例では、Ｗ−ＴＳＰ信号ｘ（ｔ）は、低周波域にＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有し、高周波域に簡単な関数を用いてＴＳＰ信号の特性を有するようにしたが、実環境で測定した暗騒音における帯域毎のエネルギーに基づいて高周波域の信号を設計し、前述の低周波域の信号と接合するようにしてもよい。これにより、高調波歪の影響を実質上除去すると共に、暗騒音の影響をさらに低減することができる。

以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、上記の説明は、本発明の理解を助けるものであって、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。従って、本発明の要旨を逸脱しない限り、種々変形が可能であり、本発明の目的を達し、効果を奏する範囲において、適宜変更することが可能である。

尚、インパルス応答測定装置１０，１０−１，１０−２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、キーボードやポインティングデバイス等の入力装置、画像やデータを表示する表示装置、及び外部の装置と通信をするためのインタフェースを備えたコンピュータによってそれぞれ構成される。この場合、信号発生部２１、逆信号発生部２４、畳み込み演算部２５及びパラメータ設定部２６の各処理は、当該処理を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピィーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。

Claims

周波数を掃引する測定用信号として、周波数の低い領域ではＬｏｇ−ＴＳＰ（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ−ＴｉｍｅＳｔｒｅｔｃｈｅｄＰｕｌｓｅｓ）信号の特性を有し、周波数の高い領域ではＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生し、当該測定用信号を測定系へ出力し、測定用信号に対する測定系からの応答信号を入力し、当該応答信号と、前記測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定することを特徴とするインパルス応答測定方法。
請求項１に記載のインパルス応答測定方法において、
前記Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号と、ＴＳＰ信号の特性を有する信号との境界の周波数を、パラメータにより設定することを特徴とするインパルス応答測定方法。
請求項１または２に記載のインパルス応答測定方法において、
前記Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号と、ＴＳＰ信号の特性を有する信号とをモーフィング関数により接合することを特徴とするインパルス応答測定方法。
周波数を掃引する測定用信号として、周波数の低い領域ではＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号を、周波数の高い領域ではＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生する信号発生部、当該測定用信号を測定系へ出力する出力部、測定用信号に対する応答信号を測定系から入力する入力部、測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号を発生する逆信号発生部、及び、前記応答信号と逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定する畳み込み演算部を備えたことを特徴とするインパルス応答測定装置。
請求項４に記載のインパルス応答測定装置において、
さらに、前記信号発生部により発生される測定用信号について、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する測定用信号と、ＴＳＰ信号の特性を有する測定用信号との境界の周波数を、パラメータにより設定するパラメータ設定部を備えたことを特徴とするインパルス応答測定装置。
請求項４または５に記載のインパルス応答測定装置において、
前記信号発生部は、Ｌｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する測定用信号と、ＴＳＰ信号の特性を有する測定用信号とをモーフィング関数により接合することを特徴とするインパルス応答測定装置。
周波数を掃引する測定用信号を出力し、測定用信号に対する応答信号を入力し、当該応答信号と、前記測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定するインパルス応答測定装置と、測定用信号を入力して応答信号を出力し、インパルス応答が測定される測定系とを備えたシステムにおいて、
請求項４から６のいずれか一項に記載のインパルス応答測定装置を備えたことを特徴とするインパルス応答測定システム。
測定系のインパルス応答を測定する処理を、インパルス応答測定装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムであって、
周波数を掃引する測定用信号として、周波数の低い領域ではＬｏｇ−ＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生し、周波数の高い領域ではＴＳＰ信号の特性を有する信号を発生する処理と、当該測定用信号を測定系へ出力する処理と、測定用信号に対する応答信号を測定系から入力する処理と、前記測定用信号の逆特性を有する逆測定用信号を発生する処理と、前記応答信号と逆測定用信号とに対して畳み込み演算を施し、測定系のインパルス応答を測定する処理とを実行させるインパルス応答測定プログラム。
請求項８に記載のインパルス応答測定プログラムを記録した記録媒体。