JP2000314657A

JP2000314657A - 周波数解析装置

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Publication number: JP2000314657A
Application number: JP11122578A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kitano; 幹夫北野; Satoshi Suzuki; 智鈴木; Akira Nishida; 晃西田
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JP4042253B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高い解析分解能で周波数特性を測定でき、か
つ、測定結果を表示する画面の見易さを損なわない周波
数解析装置を提供する。【解決手段】本発明に係る周波数解析装置は、入力信
号を複数の周波数成分に分割する通過帯域可変のＢＰＦ
１４と、ＢＰＦ１４から出力された各周波数成分の信号
強度を求めるピークメータ１５と、各周波数成分の信号
強度を記憶部１１に書き込むＣＰＵ１０と、モニタ１３
とを有し、ＣＰＵ１０は、上記記憶部１１に記憶された
各周波数成分の信号強度のうちの一部をモニタ１３上に
グラフ表示する。従って、多数の周波数成分について信
号強度を測定した場合であっても、表示の見易さを損な
うことがないという利点がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周波数解析装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】周波数解析装置は、音響空間の周波数特
性の測定など幅広い用途に使用されている。例えば、マ
イクロフォンとスピーカとを同時に使用するシステムで
は、スピーカからの発音がマイクロホンにまわり込むこ
とによって生じるハウリングを防止する必要があるが、
このハウリング防止を行うのに先立ち、スピーカおよび
マイクロホンを含む音響信号伝達系の周波数特性を求め
ておく必要がある。この周波数特性の測定は、周波数解
析装置を用いて、以下のようにして行われる。

【０００３】（１）周波数的に均一なホワイトノイズを
スピーカから出力し、マイクによって収音する。この
際、マイクによって収音されるホワイトノイズには、ス
ピーカから直接伝播するものもあれば、使用する部屋の
壁等に反射して間接的に伝播するものもある。

【０００４】（２）マイクから入力された音声信号を周
波数解析装置に与える。この周波数解析装置は、例えば
可聴周波数帯域を複数の周波数帯域分割し、これらの各
周波数帯域を各々通過帯域とする複数のバンドパスフィ
ルタ（以下、「ＢＰＦ」と略す）を有しており、上記音
声信号はこれらのＢＰＦに与えられる。各ＢＰＦでは、
音声信号のうち当該ＢＰＦの通過帯域に属する周波数成
分が選択され、当該ＢＰＦから出力される。そして、ピ
ーク値検出回路によって、各ＢＰＦから出力される各周
波数成分毎の信号強度のピーク値が測定されるこのよう
にして得られる測定結果をもとに、各周波数成分のうち
信号強度が高いものについて、イコライザ回路によって
信号強度を下げ、これによりハウリングが防止されるの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、上述した従来の
周波数解析装置では、各周波数成分毎の信号強度が、図
５に例示するグラフの形態でモニタに表示される。そし
て、従来の周波数解析装置では、このようなグラフ表示
を行うために、グラフ表示の時の周波数分解能と同じ周
波数分解能で周波数解析を行っていた。すなわち、例え
ば、上記音声信号の周波数成分の信号強度を１／３オク
ターブ間隔で表示する場合には、上記音声信号を、ＢＰ
Ｆによって、各々１／３オクターブの帯域幅を有する３
１の周波数成分に分割し、この３１の周波数成分全てに
ついての信号強度のグラフ表示を行っていたのである。

【０００６】ところで、この例のように、音声信号を、
各々１／３オクターブの帯域幅を有する複数の周波数成
分に分割する場合、ＢＰＦから出力される各周波数成分
の周波数スペクトルに図６に示すようなピーク（山）や
ディップ（谷）が存在する場合であっても、ピーク値検
出回路によって測定される信号強度には、これらのピー
クまたはディップが十分に反映されないという問題があ
った。これらのピークまたはディップを確認するために
は、解析対象である音声信号の周波数帯域を、これまで
よりもさらに細かく分割し、より高い解析分解能で周波
数解析を行う必要がある。

【０００７】しかしながら、上述したように、従来の周
波数解析装置においては解析分解能と表示分解能とが等
しいから、解析分解能を上げるとモニタにグラフ表示さ
れる信号強度の数も多くなる。従って、グラフ表示が繁
雑となり、見づらくなってしまうといった問題が生じ
る。

【０００８】本発明は、以上説明した事情に鑑みてなさ
れたものであり、高い解析分解能で周波数特性を測定で
き、かつ、測定結果を表示する画面の見易さを損なわな
い周波数解析装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の周波数解析装置は、入力信号
を複数の周波数成分に分割し、各周波数成分の信号強度
を求める周波数解析手段と、前記周波数解析手段によっ
て求められた各周波数成分の信号強度を記憶する記憶手
段と、前記記憶手段に記憶された各周波数成分の信号強
度のうちの一部をグラフ表示する表示手段とを具備する
ことを特徴としている。また、請求項２に記載の周波数
解析装置は、請求項１に記載の構成において、前記表示
手段は、前記記憶手段に記憶された前記複数の周波数成
分の信号強度のうち、前記複数の周波数成分を周波数順
に並べ、この周波数順に並んだ各周波数成分の中から所
定個数間隔で選択した各周波数成分に対応した信号強度
をグラフ表示することを特徴としている。また、請求項
３に記載の周波数解析装置は、請求項１または２に記載
の構成において、前記複数の周波数成分のうちのいずれ
かの周波数成分を指定する指定手段を具備し、前記表示
手段は、前記記憶手段に記憶された周波数成分のうち、
前記指定手段によって指定された周波数成分の信号強度
の数値を表示することを特徴としている。また、請求項
４に記載の周波数解析装置は、請求項１から３のいずれ
か１の請求項に記載の構成において、前記表示手段は、
前記グラフ表示を行う場合にその対象となる各周波数成
分の周波数値を各々の信号強度とともに表示するもので
あり、各周波数値を表す文字を各周波数値の配列方向と
直交する方向に並べて表示することを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発
明の一態様を示すものであり、この発明を限定するもの
ではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能である。

【００１１】Ａ：実施形態の構成図１は、本発明の一実施形態である周波数解析装置１を
使用したハウリング測定装置の構成を示すブロック図で
ある。同図に示すように、本実施形態に係る周波数解析
装置１は、ＣＰＵ１０、記憶部１１、操作部１２、モニ
タ１３、ＢＰＦ１４およびピークメータ１５を有してい
る。ここで、ＢＰＦ１４の入力端子には、マイクアンプ
１６を介してマイク１７が接続されている。また、この
周波数解析装置１が設置される部屋には、マイク１７に
よって収音される音声を出力するための発振器２０、パ
ワーアンプ２１およびスピーカ２２が設けられている。

【００１２】ＣＰＵ１０は、記憶部１１に記憶された制
御プログラムに従ってこの周波数解析装置１の各部を制
御する。記憶部１１は、上記制御プログラムを記憶する
ほか、ＣＰＵ１０によって主記憶として使用される。操
作部１２は、複数のキーを備えており、ユーザによって
いずれかのキーが押下されると、押下されたキーに対応
した電気信号をＣＰＵ１０に対して送出する。具体的に
は、操作部１２は、モニタ１３に表示されるカーソルの
移動を指示するための右矢印キーおよび左矢印キー、な
らびに入力の確定を指示するための確定キー等を備えて
いる。モニタ１３は、この周波数解析装置１において実
行可能な処理のメニュー画面や、周波数特性の測定結果
を示す画面を表示するための装置である。

【００１３】発振器２０は、ＣＰＵ１０による起動指示
に応答し、ホワイトノイズを生成して出力する。この発
振器２０によって生成されたホワイトノイズは、パワー
アンプ２１によって増幅され、スピーカ２２から出力さ
れる。

【００１４】マイク１７は、スピーカ２２から出力され
たホワイトノイズを収音し、電気信号（音声信号）に変
換して出力する。ここで、スピーカ２２からマイク１７
へは、直接的に伝播する音声もあれば、使用する部屋の
壁等に反射して間接的に伝播する音声もある。すなわ
ち、マイク１７は、部屋の周波数特性が反映された音声
を収音する。このマイク１７から出力された音声信号
は、マイクアンプ１６によって増幅され、周波数解析装
置１内のＢＰＦ１４に供給される。

【００１５】ＢＰＦ１４は、通過帯域可変の帯域通過フ
ィルタである。このＢＰＦ１４の通過帯域はＣＰＵ１０
によって制御される。本実施形態における周波数解析で
は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数帯域を各々１／６オ
クターブの帯域幅を有する６１個の周波数帯域に分割
し、解析対象である音声信号の中からこの６１個の周波
数帯域に属する周波数成分を各々取り出し、各周波数成
分の信号強度を求める。このような周波数解析を行うた
め、ＣＰＵ１０は、６１個の周波数帯域を順次選択し、
ＢＰＦ１４の通過帯域をこの選択した周波数帯域に対応
させるためのＢＰＦ１４の制御を行うのである。図２は
この６１個の周波数帯域の中心周波数を示すものであ
る。なお、以下では、この６１個の周波数帯域に属する
音声信号の各周波数成分を４つのグループに分け、各グ
ループをそれぞれ第１〜第４データ群と呼ぶ。

【００１６】ピークメータ１５は、ＣＰＵ１０からの測
定指示に応じてＢＰＦ１４の出力信号のピーク値を測定
し、測定結果をＣＰＵ１０に出力する。ここで、ＣＰＵ
１０は、ＢＰＦ１４の通過帯域を上記６１個の周波数帯
域のいずれかに設定する毎に、ピークメータ１５に対し
て測定指示を送る。以上説明した各要素のうち、ＣＰＵ
１０、ＢＰＦ１４およびピークメータ１５によって、特
許請求の範囲における「周波数解析手段」が構成され
る。

【００１７】Ｂ：実施形態の動作次に、実施形態の動作を説明する。まず、ユーザが操作
部１２に対して所定の操作を行うと、図３（ａ）に示す
ようなメニュー画面が表示される。このメニュー画面に
おいては、以後行われる処理として選択可能な項目、す
なわち、「１；測定開始」および「２；周波数特性表
示」が表示され、ユーザに対して何等かの入力を促す。
ここで、図３（ａ）において、右矢印キーが押下された
場合には「１；測定開始」が選択され、左矢印キーが押
下された場合には「２；周波数特性表示」が選択される
ようになっている。なお、以下では、「１；測定開始」
が選択された場合と、「２；周波数特性表示」が選択さ
れた場合とに分けて説明を進める。

【００１８】（１）「１：測定開始」が選択された場合この場合、部屋の周波数特性を測定するための処理が行
われる。詳述すると、以下の通りである。まず、ＣＰＵ
１０は、発振器２０を起動し、スピーカ２２からホワイ
トノイズを出力させる。このホワイトノイズは、直接的
または間接的にマイク１７に伝播し、マイク１７によっ
て収音されるとともに、音声信号に変換される。この音
声信号は、マイクアンプ１６を介して周波数解析装置１
内のＢＰＦ１４に供給される。

【００１９】一方、ＣＰＵ１０はＢＰＦ１４を制御し、
ＢＰＦ１４の通過帯域の中心周波数が図２に示す６１個
の周波数のうちのいずれかの周波数となるようにＢＰＦ
１４の通過帯域を順次変化させる。ピークメータ１５
は、ＣＰＵ１０によるＢＰＦ１４の通過帯域の変化のタ
イミングに同期して、ＢＰＦ１４から出力される信号の
強度を測定し、該測定結果を順次ＣＰＵ１０に出力す
る。ＣＰＵ１０は、ピークメータ１５によって測定され
た信号強度を順次記憶部１１に書き込む。この結果、記
憶部１１には、図２に示す各周波数帯域毎に、各周波数
成分の信号強度が格納される。

【００２０】上記のような測定処理が行われる間、モニ
タ１３には図３（ｂ）に示す画面が表示される。この
際、ユーザによって確定キーが押下された場合には、測
定処理を中断し、図３（ａ）に示すメニュー画面に戻
る。

【００２１】以後同様の処理を繰り返し、図２に示す６
１個の全ての周波数帯域について信号強度の測定が終了
すると、ＣＰＵ１０は測定動作を終了し、図３（ａ）に
示すメニュー画面に戻る。

【００２２】（２）「２；周波数特性表示」が選択され
た場合図３（ａ）に示すメニュー画面において、「２；周波数
特性表示」が選択された場合、上記（１）における測定
結果をモニタ１３にグラフ表示するための処理が行われ
る。なお、まだ上記（１）に示した測定を行っていない
場合にはその旨を表示し、図３（ａ）に示すメニュー画
面に戻る。

【００２３】ＣＰＵ１０は、記憶部１１に記憶された各
周波数成分の信号強度のうち、図２に示す第１データ群
および第３データ群に属する各周波数成分の信号強度を
記憶部１１から読み出し、これらのデータをもとに、図
４に例示する棒グラフを表示させる。別の表現をすれ
ば、記憶部１１に記憶された６１個の周波数成分の信号
強度の中から、周波数順に１個おきに選択した各周波数
成分に対応した信号強度がグラフ表示される。このよう
に、本実施形態においては、図２に示す第２データ群お
よび第４データ群に属する周波数成分の信号強度はグラ
フ表示されない。つまり、本実施形態においては、グラ
フ表示における表示分解能が、信号の強度測定における
解析分解能よりも低くなっている。

【００２４】図４に例示する棒グラフにおいて、横軸に
は第１および第３データ群に属する周波数成分の周波数
値が、縦軸には横軸に表示された各周波数成分に対応し
た信号強度がそれぞれ表示される。なお、表示される信
号強度は、例えば測定された各周波数成分の信号強度の
平均値を基準とした場合の相対値である。

【００２５】また、図４に示すように、モニタ１３の表
示画面上、各周波数成分の周波数値を構成する文字（数
字、小数点等）は、各周波数成分の周波数値（「２
０」、「２５」等）が配列される方向（すなわち、グラ
フの横軸方向）と直交する方向に配列されるようになっ
ている。

【００２６】ここで、ユーザは、操作部１２の右矢印キ
ーまたは左矢印キーを押下することにより、信号強度を
測定した全ての周波数成分のうちのいずれかの周波数成
分を選択することができる。ここで、信号強度を測定し
た全ての周波数成分とは、グラフ表示された第１データ
群および第３データ群に属する周波数成分だけではな
く、第２データ群および第４データ群に属する周波数成
分も含む図２に例示した計６１個の周波数成分である。
そして、ユーザによって選択された周波数成分の信号強
度の数値が、上記グラフとは別に画面上部（図４中のＡ
で示した部分）に表示される。さらに詳述すると、以下
の通りである。

【００２７】操作部１２の右矢印キーが１回押下される
毎に、その時点において選択されている周波数成分より
も１段階高い周波数成分が選択される。すなわち、右矢
印キーが１回押下される毎に、選択される周波数成分の
周波数値が、「２０」→「２２」→「２５」→「２８」
→…、という具合に切換わる。一方、左矢印キーが１回
押下される毎に、その時点において選択されている周波
数成分よりも１段階低い周波数成分が選択される。すな
わち、左矢印キーが１回押下される毎に、選択される周
波数成分が、「２０Ｋ」→「１８Ｋ」→「１６Ｋ」→
「１４Ｋ」→…、という具合に切換わる。

【００２８】ＣＰＵ１０は、選択された周波数成分の信
号強度を記憶部１１から読み出し、読み出した信号強度
の数値をモニタ１３の画面上部（図４中Ａで示した部
分）に表示する。

【００２９】さらに、選択された周波数成分の周波数値
に重ねて、カーソル３０が表示される。図４において
は、周波数成分「２００（第３データ群）」が選択され
ている場合を例示している。ここで、第２および第４デ
ータ群に属する周波数成分が選択された場合、これらの
周波数成分の周波数値はモニタ１３に表示されていない
から、選択された周波数成分の前後の周波数成分、すな
わち、第１データ群および第３データ群に属する２つの
周波数成分の周波数値に重ねて、カーソル３０が表示さ
れる。例えば、ユーザによって第２データ群に属する周
波数成分「７１」が選択された場合には、モニタ１３に
表示された周波数成分の周波数値のうち、「７１」の前
後の周波数成分、すなわち「６３（第１データ群）」お
よび「８０（第３データ群）」に重ねてカーソル３０が
表示される。

【００３０】この後、ユーザによって確定キーが押下さ
れた場合には、周波数特性表示を終了し、図３（ａ）に
示すメニュー画面に戻る。

【００３１】このように、本実施形態によれば、測定さ
れた６１個の周波数成分の信号強度のうちの一部をグラ
フ表示するので、より詳細な周波数特性を測定するため
に多数の周波数成分について強度を測定した場合であっ
ても、表示の見易さを損なうことがないという利点があ
る。つまり、上記従来の技術における各周波数成分の帯
域幅（１／３オクターブ幅）と比較して、入力信号をよ
り狭い帯域幅の周波数成分に分割した場合であっても、
グラフ表示画面の見易さを損なうといった問題は生じな
い。また、測定した強度の数値が上記グラフとは別個に
表示されるようになっているので、画面が繁雑になるこ
とがない。

【００３２】また、グラフの横軸に沿って表示される周
波数成分の周波数値を構成する各文字を、横軸に垂直な
方向に配列するようになっているので、表示する周波数
成分が多い場合であっても表示が見やすいという利点が
ある。

【００３３】また、上記実施形態においては、ＢＰＦに
よって音声信号を複数の周波数成分に分割し、これらの
各周波数成分の強度を測定するようにしたが、このよう
にするのではなく、例えば音声信号に対してＦＦＴ（高
速フーリエ変換）を施し、これにより所定の周波数成分
毎の強度を求めるようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測定された複数の周波数成分の信号強度のうちの一部を
グラフ表示するので、多数の周波数成分について信号強
度を測定した場合であっても、表示の見易さを損なうこ
とがないという利点がある。また、測定した信号強度の
数値が上記グラフとは別個に表示されるようになってい
るので、画面が繁雑になることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である周波数解析装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】同実施形態において信号強度を測定する６１
個の周波数成分の周波数値を示す図である。

【図３】同実施形態におけるモニタの表示画面を例示
する図である。

【図４】同実施形態における周波数特性表示画面を例
示する図である。

【図５】従来の周波数解析装置におけるグラフ表示画
面を例示する図である。

【図６】従来の周波数解析装置における動作を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１……周波数解析装置、１０……ＣＰＵ（周波数解析手
段、表示手段）、１１……記憶部（記憶手段）、１２…
…操作部（指定手段）、１３……モニタ（表示手段）、
１４……マイク、１５……マイクアンプ、１６……ＢＰ
Ｆ（周波数解析手段）、１７……ピークメータ（周波数
解析手段）、２０……発振器、２１……パワーアンプ、
２２……スピーカ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西田晃静岡県浜松市中沢町10番１号ヤマハ株式会社内Ｆターム(参考） 2G064 AB01 CC41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力信号を複数の周波数成分に分割し、
各周波数成分の信号強度を求める周波数解析手段と、前記周波数解析手段によって求められた各周波数成分の
信号強度を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された各周波数成分の信号強度のう
ちの一部をグラフ表示する表示手段とを具備することを
特徴とする周波数解析装置。
【請求項２】前記表示手段は、前記記憶手段に記憶さ
れた前記複数の周波数成分の信号強度のうち、前記複数
の周波数成分を周波数順に並べ、この周波数順に並んだ
各周波数成分の中から所定個数間隔で選択した各周波数
成分に対応した信号強度をグラフ表示することを特徴と
する請求項１に記載の周波数解析装置。
【請求項３】前記複数の周波数成分のうちのいずれか
の周波数成分を指定する指定手段を具備し、前記表示手段は、前記記憶手段に記憶された周波数成分
のうち、前記指定手段によって指定された周波数成分の
信号強度の数値を表示することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の周波数解析装置。
【請求項４】前記表示手段は、前記グラフ表示を行う
場合にその対象となる各周波数成分の周波数値を各々の
信号強度とともに表示するものであり、各周波数値を表
す文字を各周波数値の配列方向と直交する方向に並べて
表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１
の請求項に記載の周波数解析装置。