JP2007107902A

JP2007107902A - 音響監視支援装置及び音響監視支援方法

Info

Publication number: JP2007107902A
Application number: JP2005296091A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Kimura; 隆一木村
Original assignee: Kobe University NUC
Current assignee: Kobe University NUC
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: JP4747323B2

Abstract

【課題】妨害音によるマスキング現象の影響で目的音が聞き取りにくくなるのを抑制する。
【解決手段】監視する機器周辺に配置されたマイクロホンで取得された音の波形データを複数の分割波形データに分割し、分割波形データごとに周波数分析を行う。その後、各分割波形データに関する周波数分析結果に基づいて、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かを分割波形データごとに判定する。そして、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいる分割波形データに関しては減音処理を行った後で、その他の分割波形データと接続し、その接続された波形データに対応した音を外部に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、機器から発生する音に基づいて機器の状態を監視する際に用いられる音響監視支援装置及び音響監視支援方法に関するものである。

船舶の機関室では主機関をはじめ多くの発電機及び補機類が運転されており、機関要員はこれらの機器の保全業務を行う必要がある。ここで、機器の監視において機器の異常音は欠かすことのできない情報源であり、機関要員が早期に異常音を認識できれば、機関故障ひいては海難事故を未然に回避することができる。従って、機関要員の感覚器官（聴覚）による機器監視の重要性は非常に高い。つまり、機関要員は機器からの異常音が発生するか否かを監視することにより、機器の保全を行うことになる。このように、運転中の機器から発生する異常音を検出することにより、その機器の良否を判定することは種々の分野で一般的に行われている。

例えば自動車等の車両用エンジンの製造工程においては、エンジンの試験運転が行われ、そのときのエンジン音が人間の聴覚により判定されることによって、エンジンの合否の判定が行われることがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２７８１９１号公報

しかしながら、船舶の機関室の騒音レベルは非常に高いので、機関要員が機器の異常音を聞き取るのは困難な場合が多い。ここで、騒音レベルの高い状況では、騒音に妨害されて目的音（例えば機器の異常音等）が聞き取りにくくなるマスキング現象が生じることが知られている。従って、騒音レベルの高い状況下においても、機器の異常音を確実に聞き取るためには、このマスキング現象の影響を低減する必要がある。

課題を解決するための手段および発明の効果

ここで、妨害音によって目的音が聞き取りにくくなるマスキング現象には、２つのケースが考えられる。まず、第１のケースは、妨害音が生じている時刻に発生する目的音が聞き取りにくくなる場合である。そして、第２のケースは、妨害音が生じている時刻の前後に発生する目的音が聞き取りにくくなる場合である。このときのマスキング現象は継時マスキング現象と呼ばれ、妨害音より後の時刻の目的音が聞き取りにくくなる前方性マスキング現象と、妨害音より前の時刻の目的音が聞き取りにくくなる後方性マスキング現象とがある。

そこで、本発明者は、上記課題を解消するために研究を重ねてきた結果、上記第１及び第２のケースにおいて、妨害音の音圧レベルを減音する、または、妨害音を削除することによって、妨害音が生じている時刻及びその前後に発生する目的音が聞き取りやすくなることを見出した。

本発明の音響監視支援装置は、音の波形データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段で得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割手段と、前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析手段と、前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データに含まれる各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも一部を低下させる減音処理手段と、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定され且つ前記減音処理手段による減音処理が行われた後の分割波形データを接続するデータ接続手段と、前記データ接続手段により複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力手段とを備えている。

本発明の音響監視支援方法は、音の波形データを取得するデータ取得ステップと、前記データ取得ステップで得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割ステップと、前記データ分割ステップで分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップでの周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データに含まれる各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも一部を低下させる減音処理ステップと、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定され且つ前記減音処理ステップでの減音処理が行われた後の分割波形データを接続するデータ接続ステップと、前記データ接続ステップにより複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力ステップとを備えている。

本明細書において、「減音処理対象となる妨害音」とは、マスキング現象の影響により目的音が聞き取りにくくなる大きさに対応した設定音圧レベルより大きい音圧レベルの妨害音を意味している。

この構成によると、複数の分割波形データのなかで減音処理対象となる妨害音妨害音に対応したデータを含んでいる分割波形データに関しては減音処理が行われる。その後、その減音処理が行われた分割波形データがその他の分割波形データと接続され、その接続された波形データに対応した音が外部に出力される。そのため、音響監視支援装置から出力された音に含まれる妨害音は当初の音圧レベルより小さくなっている。従って、妨害音によるマスキング現象の影響が低減されるので、機器の異常音等の目的音が聞き取りやすくなる。

本発明の音響監視支援装置において、前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する際に用いられる代表値を分割波形データごとに算出する代表値算出手段と、前記代表値算出手段で算出された代表値と閾値とを比較する比較手段とをさらに備えており、前記判定手段は、比較手段において分割波形データの代表値が閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、当該分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定してもよい。

この構成によると、判定は代表値と閾値との比較だけなので、代表値さえ算出すれば２値の比較であり、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを分割波形データごとに容易に判定できる。また、代表値と閾値とを比較することから、広い周波数範囲にわたって減音処理対象となる妨害音が出ているかの判定に向いている。

本発明の音響監視支援装置において、前記減音処理手段は、前記判定手段において分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、当該分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルを低下させてもよい。

この構成によると、一部の周波数の音圧レベルを低下させる場合と比較して、減音処理を容易に行うことが可能になる。また、減音処理を行うためのプログラムの処理時間を短縮することができる。

本発明の音響監視支援装置において、分割波形データにおける各周波数ごとの音圧レベルと閾値とを比較する比較手段をさらに備えており、前記判定手段は、比較手段において各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも１つが閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、当該分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定してもよい。

この構成によると、各周波数ごとに、音圧レベルとそれに対応した閾値とが比較されるので、局所的な範囲の周波数帯域で発生する妨害音に対して的確に減音処理を行うことができる。

この構成によると、一部の周波数の音圧レベルを低下させる場合と比較して、減音処理を容易に行うことが可能になる。また、周波数分析したときの分析結果における時間的な不連続性を少なくすることができ、情報の欠落を減少させることができる。

本発明の音響監視支援装置において、前記減音処理手段は、前記判定手段において分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、当該分割波形データに含まれる閾値より大きい音圧レベルを有する周波数の音圧レベルだけを低下させてもよい。

この構成によると、妨害音を減音すると同時に、目的音を減音してしまうのを抑制することができる。そのため、妨害音が生じている時刻に発生している目的音の音圧レベルは低下させられないので、その時刻に発生する目的音を聞き取ることが可能になる。また、分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルを低下させる場合と比較して、情報の欠落が少なくなる。

本発明の音響監視支援装置において、前記閾値を記憶する閾値記憶手段と、前記閾値記憶手段に記憶された閾値を変更する変更手段とをさらに備えていてもよい。

この構成によると、目的音の種類等に応じて、閾値を適宜設定することができる。

本発明の音響監視支援装置において、前記データ分割手段は、前記データ取得手段で得られた音の波形データを所定時間ごとの複数の分割波形データに分割してもよい。

この構成によると、複数の分割波形データへの分割が容易になる。

本発明の音響監視支援装置において、前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいてもよい。

この構成によると、周波数分析したときの分析結果における時間的な不連続性を少なくすることができ、情報の欠落を減少させることができる。

本発明の音響監視支援装置は、音の波形データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段で得られた音の波形データに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析手段と、前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、前記波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、前記波形データに含まれる各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも一部を低下させる減音処理手段と、前記減音処理手段による減音処理が行われた後の前記波形データに対応した音を外部に出力する出力手段とを備えている。

この構成によると、妨害音に対応したデータを含んでいる波形データに関しては減音処理が行われる。その後、その減音処理が行われた波形データに対応した音が外部に出力される。そのため、音響監視支援装置から出力された音に含まれる妨害音は当初の音圧レベルより小さくなっている。従って、妨害音によるマスキング現象の影響が低減されるので、機器の異常音等の目的音が聞き取りやすくなる。

本発明の音響監視支援装置は、音の波形データを取得するデータ取得手段と、前記データ取得手段で得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割手段と、前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析手段と、前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更可能であり、且つ、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データを決定する決定手段と、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記決定手段において決定され且つ前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更された分割波形データを接続するデータ接続手段と、前記データ接続手段により複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力手段とを備えている。

本発明の音響監視支援方法は、音の波形データを取得するデータ取得ステップと、前記データ取得ステップで得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割ステップと、前記データ分割ステップで分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析ステップと、前記周波数分析ステップでの周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更可能であり、且つ、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データを決定する決定ステップと、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記決定ステップにおいて決定され且つ前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更された分割波形データを接続するデータ接続ステップと、前記データ接続ステップにより複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力ステップとを備えている。

この構成によると、複数の分割波形データのなかで減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいる分割波形データは、減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいない分割波形データに変更される。その後、複数の分割波形データが接続され、その接続された波形データに対応した音が外部に出力される。そのため、音響監視支援装置から出力された音に含まれる妨害音は当初の音圧レベルより小さくなっている。従って、妨害音によるマスキング現象の影響が低減されるので、機器の異常音等の目的音が聞き取りやすくなる。

本発明の音響監視支援装置において、前記決定手段は、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データ以前の分割波形データに決定してもよい。

この構成によると、減音処理対象の妨害音を一切聴取することが無くなり、より情報を把握しやすくなる。さらに、減音処理のための演算時間を削減できる。

本発明の音響監視支援装置において、前記決定手段は、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データ直前の分割波形データに決定してもよい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る音響監視支援装置の概略構成を示す図である。

音響監視支援装置１は、図１に示すように、本体ユニット１０を有しており、本体ユニット１０には、ＡＤ変換器２０と、ＤＡ変換器３０と、操作部４０とがそれぞれ接続されている。また、ＡＤ変換器２０にはマイクロホン２１が接続されており、ＤＡ変換器３０には、音響増幅器３１及び音響スピーカ３２が順に接続されている。本実施の形態では、船舶の機関室の機器の状態を監視する際に用いられる音響監視支援装置１を説明するので、マイクロホン２１は監視する機器の周辺に配置される。

本体ユニット１０には、データ格納部１１と、データ分割部１２と、周波数分析部１３と、代表値算出部１４と、閾値記憶部１５と、判定部１６と、減音処理部１７と、改善処理部１８と、波形接続部１９とが形成されている。

データ格納部１１は、マイクロホン２１で取得されたアナログ音データに対応したデジタル音データを格納する。つまり、データ格納部１１に格納されるデジタル音データは、マイクロホン２１で取得されたアナログ音データがＡＤ変換器２０によりデジタル化されたものである。本実施の形態では、データ格納部１１には、１点あたりのサンプリング時間が０．００００１９５秒であるサンプリングデータが波形データとして格納される。ここで、図３は、データ格納部１１に記憶される波形データの一例を示している。

データ分割部１２は、データ格納部１１に格納された波形データを、周波数分析に必要な長さを有する複数の分割波形データに分割する。データ分割部１２では、所定時間ごと（例えば０．１秒ごと）の複数の分割波形データに分割される。ここで、複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいる（オーバーラップしている）。図３では、波形データを複数の分割波形データに分割する際のそれぞれの時間幅Ｄ１〜Ｄｎが図示されている。つまり、波形データは、時間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、・・・、Ｄｎのそれぞれに対応したｎ個の分割波形データに分割される。

本実施の形態では、時間幅Ｄ１〜Ｄｎは全て０．１秒であり、データ分割部１２は、０．１秒ごとのサンプリングデータ、つまり、５１２点ごとの分割波形データに分割する。ここで、５１２点ごとのサンプリングデータは、本装置でＦＦＴを実行するときの点数であり、ＦＦＴの分解能をあげるときは点数を増加させ、ＦＦＴの分解能がそれほど必要でないときは点数を減少させてもよい。

周波数分析部１３は、データ分割部１２で分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析を実行する。本実施の形態では、周波数分析には窓関数が用いられると共に、所定時間ごとの分割波形データのサンプリングデータ、つまり、０．１秒ごとの５１２点のサンプリングデータの中央の２５６点のサンプリングデータに対する周波数分析が実行される。ここで、２５６点のサンプリングデータは、０．０５秒あたりのデータに相当する。図３では、時間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、・・・、Ｄｎのそれぞれに対応したｎ個の分割波形データにおいて周波数分析が行われる。周波数分析の結果からデータ処理された波形データは、図に示されるように、各分割波形データの中央部ｄ１、ｄ２、ｄ３、・・・、ｄｎのデータとして接続され、音として出力されることになる。また、周波数分析部１３では、各分割波形データに関して、周波数分析により得られる各周波数毎の音圧レベルを示すデータ（各周波数に対応したスペクトルデータ）が格納される。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は、時間Ｄ２〜Ｄ４に対応した分割波形データに関する周波数分析結果を示している。図４では、横軸が周波数Ｘを示し、縦軸が各周波数の音圧レベルを示すと共に、図４中の実線が周波数分析結果を示している。なお、後述するように、図４中の破線は、複数の分割波形データから抽出された複数の抽出波形データに関する各周波数ごとの音圧レベルの平均値を示している。

代表値算出部１４は、複数の分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かを判定する際に用いられる代表値を分割波形データごとに算出する。上記代表値は、ある瞬間の音圧が平均的な値から、どの程度離れているかを示す値である。

ここで、代表値算出部１４での代表値の算出手順を、時間Ｄ３に対応した分割波形データを例として、図５を参照して説明する。図５は、図４（ｂ）と同じであり、時間Ｄ３に対応した分割波形データに関する周波数分析結果を示しており、各分割波形データの代表値の算出手順を説明するための図である。まず、代表値算出部１４では、周波数分析部１３での周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データに関する各周波数ごとの音圧レベルの平均値が算出される。以下の説明では、周波数を周波数軸の変数Ｘｎで示すので、変数Ｘｎごとの音圧レベルの平均値を算出することになる。

そして、ある変数Ｘｎにおける音圧レベルをＦｓ（Ｘｎ）とし、その変数Ｘｎにおける音圧レベルの平均値をＦａ（Ｘｎ）とした場合に、（式１）に示すように、ある変数Ｘｎにおける音圧レベルＦｓ（Ｘｎ）から平均値Ｆａ（Ｘｎ）を減じ、その値をＸ１からＸｚまで足し合わせた値Ｓが算出される。次に、上述で算出された値Ｓを、（式２）に示すように、変数Ｘｎの数で除すると、１変数あたりの差として代表値Ｓｆが算出される。

閾値記憶部１５は、複数の分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かを判定する際に用いられる閾値を記憶する。本実施の形態では、代表値算出部１４で算出された代表値の大小に基づいて、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かが判定されるので、閾値記憶部１５は、上記代表値に関する閾値を記憶する。ここで、閾値記憶部１５に記憶される閾値は、操作部４０を操作することによって変更することが可能であり、例えば−１０ｄＢ〜＋２０ｄＢの範囲で適宜設定可能である。本実施の形態では、閾値記憶部１５には、閾値として＋１０ｄＢを記憶している。

判定部１６は、比較部１６ａを有しており、比較部１６ａは、複数の分割波形データのそれぞれに関する代表値Ｓｆと、閾値記憶部１５に記憶された閾値とを比較する。そして、判定部１６は、比較部１６ａでの比較結果に基づいて、複数の分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かを判定する。つまり、判定部１６は、比較部１６ａにおいて、各分割波形データに関する代表値が閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、その分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいると判定する。

減音処理部１７は、判定部１６において減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいると判定された分割波形データに対する減音処理を行う。本実施の形態では、各分割波形データの中央部ｄ１、ｄ２・・・の波形データに対する減音処理が行われる。図６は、減音処理が行われる前後の波形データを示す図である。本実施の形態の減音処理部１７では、図６に示すように、減音処理が行われる中央部の波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルが減音処理によって元の値の１／２の値に変更される。

波形接続部１８は、データ分割部１２で分割された複数の分割波形データの中央部ｄ１、ｄ２・・・の波形データを再度接続し、１個の波形データを作成する。ここで、減音処理が行われなかった波形データ同士は、それらの接続部分に対する補正を行わなくても滑らかに接続することができる。一方、減音処理が行われた波形データと減音処理が行われなかった波形データとは、そのままでは滑らかに接続することができないことが多い。そこで、それらの接続部分に対しては適正な補正が行われることによって、それらの接続部分が滑らかに接続されることが好ましい。

改善処理部１９は、ハイパスフィルタによって、波形接続部１８で作成された波形データに含まれる低周波数領域の成分を削除する。そのため、低周波数の音がそれより高い周波数の音に対して広くマスキングの影響を与えるのを抑制することができる。本実施の形態では、改善処理部１９では、通常は、約５００Ｈｚ以下の低周波数領域の成分が削除される。なお、改善処理部１９で削除される低周波数領域の上限値は変更可能になっており、音を聴取しながら適宜変更される。そして、改善処理部１９で低周波数領域の成分が削除された波形データはＤＡ変換器３０に供給される。

また、本実施の形態では、複数の分割波形データは、４個ずつのグループでデータ処理が行われるので、４個の分割波形データの中央の波形データに対して改善処理が行われた後、４個の波形データが接続されて、その波形データがＤＡ変換器３０に供給される。例えば、時間Ｄ１〜Ｄ４のそれぞれに対応した分割波形データに関しては、中央部ｄ１〜ｄ４の波形データが接続され、それに対する改善処理が行われた場合に、その接続された波形データがＤＡ変換器３０に供給される。

次に、音響監視支援装置１における音響監視支援方法の手順について、図２を参照して説明する。図２は、図１の音響監視支援装置における音響監視支援方法の手順を示すフローチャートである。

まず、マイクロホン２１によって音の波形データが取得される（ステップＳ１０１）。この音には、監視される機器の運転音が含まれると共に、機器に異常があるときに発生する異常音が含まれる場合がある。マイクロホン２１で取得された音は、ＡＤ変換器２０によりデジタル化された後で、データ格納部１１に波形データとして格納される（ステップＳ１０２）。そして、データ分割部１２によって波形データが複数の分割波形データに分割される（ステップＳ１０３）。

その後、複数の分割波形データごとに周波数分析が実行される（ステップＳ１０４）。この周波数分析結果に基づいて、各分割波形データごとに、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かを判定する際に用いられる代表値が算出される（ステップＳ１０５）。

すると、分割波形データの代表値が閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１０６）。ここで、分割波形データの代表値が閾値以上である場合には、各分割波形データの中央部の波形データに対する減音処理が行われる（ステップＳ１０７）。一方、分割波形データの代表値が閾値以上でない場合には、分割波形データの中央部の波形データに対する減音処理は行われない。

そして、１個の分割波形データに関し、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含むか否かの判定が終了すると、分割波形データの代表値が閾値以上であるか否かの判定があらかじめ設定された回数だけ実行されたか否かが判定される（ステップＳ１０８）。ここで、あらかじめ設定された回数だけ実行されたと判断されるまで、次の分割波形データに関しても同じ処理がなされる。このようにして、全ての分割波形データに関して、各代表値と閾値との比較が行われることにより、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含むか否かの判定が終了すると、複数の分割波形データの中央部に該当する範囲の波形データが接続される（ステップＳ１０９）。

ここで、図３の時間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４のそれぞれに対応した分割波形データでは、時間Ｄ３に対応した分割波形データに関する代表値Ｓｆだけが閾値より大きい場合を考える。この場合には、判定部１６において、時間Ｄ３に対応した分割波形データだけが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定されるので、時間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４のそれぞれに対応した分割波形データの中央部ｄ１、ｄ２、ｄ４の波形データに対する減音処理は行われないで、時間Ｄ３に対応した分割波形データの中央部ｄ３の波形データに対する減音処理が行われる。図７は、時間Ｄ３に対応した分割波形データの中央部ｄ３の波形データに対する減音処理が行われた後で、その他の分割波形データと接続される様子が図示されている。図７において、減音処理が行われた波形データと減音処理が行われない波形データとの接続部分Ａは、図７（ａ）に示すように、不連続になり、そのままの状態で細線の破線のように接続すると高周波成分が発生する。そこで、高周波成分が発生するのを防止するために、接続部分に対しては、図７（ｂ）に示すように、適正な補正が行われることによって、それらの接続部分が太線のように滑らかに接続される。図７における接続部分Ｂにおいても、同様の補正が行われる。

その後、複数の分割波形データが接続された波形データに関して、低周波数領域の成分が削除される（ステップＳ１１０）。そして、その波形データはＤＡ変換器３１に供給され、アナログ化された後で、その波形データに対応した音は、音響スピーカ３２から外部に出力される（ステップＳ１１１）。

以上説明したように、本実施の形態に係る音響監視支援装置１では、複数の分割波形データのなかで、その代表値が閾値より大きい波形データ、つまり、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいる波形データに関しては減音処理が行われる。その後、その減音処理が行われた波形データがその他の波形データと接続され、その接続された波形データに対応した音が外部に出力される。そのため、音響監視支援装置１から出力された音に含まれる妨害音は当初の音圧レベルより小さくなっている。従って、妨害音によるマスキング現象の影響が低減されるので、機器の異常音等の目的音が聞き取りやすくなる。

ここで、本実施の形態では、減音処理が行われた時間Ｄ３に対応した分割波形データの中央部ｄ３内に発生する異常音は、中央部ｄ３内の減音処理対象となる妨害音と共に減音されるので、中央部ｄ３内に発生する異常音は聞き取りにくくなると考えられる。しかしながら、中央部ｄ３内の減音処理対象となる妨害音は、その他（中央部ｄ３以外）の時間内の音に対してもマスキング現象の影響を及ぼしてしまう。つまり、中央部ｄ３内の減音処理対象となる妨害音によって、その他の時間内に発生する異常音も聞き取りにくくなってしまう。従って、中央部ｄ３内の減音処理対象となる妨害音によるマスキング現象の影響を低減することで、その他の時間内に発生する異常音が聞き取りやすくなるという効果が得られる。そのため、目的音が常時発生しており且つ妨害音が断続的に生じる場合には、妨害音が生じる時刻を含む短時間の音圧レベルを低下させることにより、妨害音が減音される時間以外の時間内に発生する目的音が聞き取りやすくなる。従って、エンジン音のように燃焼音のある場合に有効である。

また、分割波形データごとに算出された代表値と閾値とを比較することにより、各分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かが判定される。そのため、判定は代表値と閾値との比較だけなので、代表値さえ算出すれば２値の比較であり、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを分割波形データごとに容易に判定できる。また、代表値と閾値とを比較することから、広い周波数範囲にわたって減音処理対象となる妨害音が出ているかの判定に向いている。

また、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいる場合には、分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルが低下されるので、分割波形データの一部の周波数の音圧レベルを低下させる場合と比較して、減音処理を容易に行うことが可能になる。

また、閾値記憶部１５に記憶される閾値を操作部４０により変更できるので、目的音の種類等に応じて、閾値を適宜設定することができる。

また、波形データは所定時間ごとの複数の分割波形データに分割されるので、複数の分割波形データへの分割が容易になる。

また、複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいるので、周波数分析したときの分析結果における時間的な不連続性を少なくすることができ、情報の欠落を減少させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る音響監視支援装置について、図面を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態に係る音響監視支援装置の概略構成を示す図である。

本実施の形態の音響監視支援装置１０１が、第１の実施の形態の音響監視支援装置１と異なる点は、音響監視支援装置１では、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいる分割波形データの中央部の波形データに対して減音処理が行われるが、音響監視支援装置１０１では、その分割波形データの中央部の波形データは他の分割波形データの中央部の波形データに変更される点である。音響監視支援装置１０１のその他の構成は音響監視支援装置１と同様であるので、同じ符号を付けて詳細な説明は省略する。

本体ユニット１１０には、データ格納部１１と、データ分割部１２と、周波数分析部１３と、代表値算出部１４と、閾値記憶部１５と、判定部１６と、決定部１１７と、改善処理部１８と、波形接続部１９とが形成されている。

決定部１１７は、判定部１６において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データの中央部の波形データと変更可能であり、且つ、判定部１６において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データの中央部の波形データを決定する。本実施の形態では、決定部１１７は、判定部１６において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データ直前の分割波形データの中央部の波形データに決定する。

波形接続部１８は、データ分割部１２で分割された複数の分割波形データの中央部ｄ１、ｄ２・・・の波形データを再度接続し、１個の波形データを作成する。このとき、減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データの中央部の波形データは、決定部１１７で決定され且つ減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいない分割波形データの中央部の波形データに変更される。ここで、減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データの中央部の波形データと変更された波形データを除いては、各中央部の波形データ同士は、それらの接続部分に対する補正を行わなくても滑らかに接続することができる。一方、減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された中央部の波形データと変更された波形データとその他の中央部の波形データとは、そのままでは滑らかに接続することができないことが多い。そこで、それらの接続部分に対しては適正な補正が行われることによって、それらの接続部分が滑らかに接続されることが好ましい。

次に、本実施の形態における音響監視支援方法について、図９を参照して説明する。図９は、音響監視支援装置における音響監視支援方法の手順を示すフローチャートである。

まず、マイクロホン２１によって音の波形データが取得される（ステップＳ２０１）。マイクロホン２１で取得された音は、ＡＤ変換器２０によりデジタル化された後で、データ格納部１１に波形データとして格納される（ステップＳ２０２）。そして、データ分割部１２によって波形データが複数の分割波形データに分割される（ステップＳ２０３）。

その後、複数の分割波形データごとに周波数分析が実行される（ステップＳ２０４）。この周波数分析結果に基づいて、各分割波形データごとに、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かを判定する際に用いられる代表値が算出される（ステップＳ２０５）。

すると、分割波形データの代表値が閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ２０６）。ここで、各分割波形データの代表値が閾値以上である場合には、その中央部の波形データが、その直前の中央部の波形データに変更される（ステップＳ２０７）。一方、分割波形データの各中央部の波形データに関する代表値が閾値以上でない場合には、その中央部の波形データは変更されない。

そして、１個の分割波形データに関し、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含むか否かの判定が終了すると、分割波形データの各中央部の波形データに関する代表値が閾値以上であるか否かの判定があらかじめ設定された回数だけ実行されたか否かが判定される（ステップＳ２０８）。このようにして、全ての分割波形データに関して、各代表値と閾値との比較が行われることにより、減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含むか否かの判定が終了すると、複数の分割波形データの各中央部の波形データが接続される（ステップＳ２０９）。

ここで、上述したように、図３の時間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４のそれぞれに対応した分割波形データでは、時間Ｄ３に対応した分割波形データに関する代表値Ｓｆだけが閾値より大きい場合を考える。この場合には、判定部１６において、中央部ｄ３の波形データだけが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定されるので、中央部ｄ３の波形データが、その直前の中央部ｄ２の波形データに変更される。従って、波形接続部１８では、中央部ｄ１の波形データ、中央部ｄ２の波形データ、中央部ｄ２の波形データ、中央部ｄ４の波形データの順に接続される。

その後、複数の分割波形データが接続された波形データに関して、低周波数領域の成分が削除される（ステップＳ２１０）。そして、その波形データはＤＡ変換器３１に供給され、アナログ化された後で、その波形データに対応した音は、音響スピーカ３２から外部に出力される（ステップＳ２１１）。

以上説明したように、本実施の形態に係る音響監視支援装置１０１では、複数の分割波形データのなかで減音処理対象となる妨害音妨害音に対応したデータを含んでいる分割波形データは、減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいない分割波形データに変更される。その後、複数の分割波形データが接続され、その接続された波形データに対応した音が外部に出力される。従って、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態では、分割波形データごとに算出された代表値Ｓｆと閾値とを比較することにより、各分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かが判定されているが、その他の方法で、各分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かが判定されてもよい。従って、分割波形データごとに算出される代表値は、上述の代表値Ｓｆとは異なる方法で算出された代表値であってもよい。

また、分割波形データごとに代表値が算出されることなく、分割波形データにおける各周波数ごとの音圧レベルと閾値とを比較することにより、各分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かが判定されてもよい。この場合には、閾値記憶部は、音圧レベルに関する閾値（例えば７０ｄＢなど）を記憶しており、各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも１つが閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定される。

また、上述の実施の形態では、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいる場合に、その分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルが低下されているが、その分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルが低下される必要はない。

また、上述のように、分割波形データにおける各周波数ごとの音圧レベルと閾値とを比較することにより、各分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいるか否かが判定される場合には、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応した波形データを含んでいる場合に、その分割波形データに含まれる閾値より大きい音圧レベルを有する周波数の音圧レベルだけが低下されてもよい。つまり、閾値が７０ｄＢに設定されている場合において、周波数Ｘｍの音圧レベルだけが７０ｄＢより大きいときには、周波数Ｘｍ以外の周波数の音圧レベルは低下させないで、周波数Ｘｍの音圧レベルだけを低下させてもよい。この場合には、各周波数ごとに、音圧レベルとそれに対応した閾値とが比較されるので、局所的な範囲の周波数帯域で発生する妨害音に対して的確に減音処理を行うことができる。従って、妨害音を減音すると同時に、目的音を減音してしまうのを抑制することができる。

また、上述の実施の形態では、所定時間ごとの複数の分割波形データに分割されると共に、複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいるが、互いに異なる時間に対応した複数の分割波形データに分割されてもよいし、複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいなくてもよい（オーバーラップしていなくてもよい）。また、波形データ格納部に格納された波形データを分割することなく周波数分析を行える場合には、複数の分割波形データに分割しなくてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る音響監視支援装置の概略構成を示す図である。図１の音響監視支援装置における音響監視支援方法の手順を示すフローチャートである。データ格納部に記憶される波形データの一例を示す図である。各分割波形データに関する周波数分析結果を示す図である。各分割波形データの代表値の算出手順を説明するための図である。減音処理が行われる前後の波形データを示す図である。複数の分割波形データが接続される様子を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る音響監視支援装置の概略構成を示す図である。図８の音響監視支援装置における音響監視支援方法の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１、１０１音響監視支援装置
１１データ格納部
１２データ分割部（データ分割手段）
１３周波数分析部（周波数分析手段）
１４代表値算出部（代表値算出手段）
１５閾値記憶部（閾値記憶手段）
１６判定部（判定手段）
１６ａ比較部（比較手段）
１７減音処理部（減音処理手段）
１８改善処理部
１９波形接続部（データ接続手段）
２１マイクロホン（データ取得手段）
３２音響スピーカ（出力手段）
４０操作部（変更手段）
１１７決定部（決定手段）

Claims

音の波形データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段で得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割手段と、
前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析手段と、
前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データに含まれる各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも一部を低下させる減音処理手段と、
前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定され且つ前記減音処理手段による減音処理が行われた後の分割波形データを接続するデータ接続手段と、
前記データ接続手段により複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力手段とを備えていることを特徴とする音響監視支援装置。
前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する際に用いられる代表値を分割波形データごとに算出する代表値算出手段と、
前記代表値算出手段で算出された代表値と閾値とを比較する比較手段とをさらに備えており、
前記判定手段は、比較手段において分割波形データの代表値が閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、当該分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定することを特徴とする請求項１に記載の音響監視支援装置。
前記減音処理手段は、前記判定手段において分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、当該分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルを低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の音響監視支援装置。
分割波形データにおける各周波数ごとの音圧レベルと閾値とを比較する比較手段をさらに備えており、
前記判定手段は、比較手段において各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも１つが閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、当該分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定することを特徴とする請求項１に記載の音響監視支援装置。
前記減音処理手段は、前記判定手段において分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、当該分割波形データに含まれる全ての周波数の音圧レベルを低下させることを特徴とする請求項４に記載の音響監視支援装置。
前記減音処理手段は、前記判定手段において分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、当該分割波形データに含まれる閾値より大きい音圧レベルを有する周波数の音圧レベルだけを低下させることを特徴とする請求項４に記載の音響監視支援装置。
前記閾値を記憶する閾値記憶手段と、
前記閾値記憶手段に記憶された閾値を変更する変更手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の音響監視支援装置。
前記データ分割手段は、前記データ取得手段で得られた音の波形データを所定時間ごとの複数の分割波形データに分割することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の音響監視支援装置。
前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項８に記載の音響監視支援装置。
音の波形データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段で得られた音の波形データに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析手段と、
前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、前記波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された場合に、前記波形データに含まれる各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも一部を低下させる減音処理手段と、
前記減音処理手段による減音処理が行われた後の前記波形データに対応した音を外部に出力する出力手段とを備えていることを特徴とする音響監視支援装置。
音の波形データを取得するデータ取得手段と、
前記データ取得手段で得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割手段と、
前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析手段と、
前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更可能であり、且つ、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データを決定する決定手段と、
前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記決定手段において決定され且つ前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更された分割波形データを接続するデータ接続手段と、
前記データ接続手段により複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力手段とを備えていることを特徴とする音響監視支援装置。
前記周波数分析手段での周波数分析結果に基づいて、分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する際に用いられる代表値を分割波形データごとに算出する代表値算出手段と、
前記代表値算出手段で算出された代表値と閾値とを比較する比較手段とをさらに備えており、
前記判定手段は、比較手段において分割波形データの代表値が閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、当該分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定することを特徴とする請求項１１に記載の音響監視支援装置。
分割波形データにおける各周波数ごとの音圧レベルと閾値とを比較する比較手段をさらに備えており、
前記判定手段は、比較手段において各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも１つが閾値より大きいという比較結果が得られた場合に、当該分割波形データが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定することを特徴とする請求項１１に記載の音響監視支援装置。
前記閾値を記憶する閾値記憶手段と、
前記閾値記憶手段に記憶された閾値を変更する変更手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の音響監視支援装置。
前記データ分割手段は、前記データ取得手段で得られた音の波形データを所定時間ごとの複数の分割波形データに分割することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の音響監視支援装置。
前記データ分割手段で分割された複数の分割波形データのなかで連続する２つの分割波形データは同じ時刻における波形データをそれぞれ含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の音響監視支援装置。
前記決定手段は、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データ以前の分割波形データに決定することを特徴とする請求項１１〜１６に記載の音響監視支援装置。
前記決定手段は、前記判定手段において減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データ直前の分割波形データに決定することを特徴とする請求項１７に記載の音響監視支援装置。
音の波形データを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップで得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割ステップと、
前記データ分割ステップで分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップでの周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データに含まれる各周波数ごとの音圧レベルの少なくとも一部を低下させる減音処理ステップと、
前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定され且つ前記減音処理ステップでの減音処理が行われた後の分割波形データを接続するデータ接続ステップと、
前記データ接続ステップにより複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力ステップとを備えていることを特徴とする音響監視支援方法。
音の波形データを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップで得られた音の波形データを複数の分割波形データに分割するデータ分割ステップと、
前記データ分割ステップで分割された複数の分割波形データのそれぞれに関して各周波数ごとの音圧レベルを分析する周波数分析ステップと、
前記周波数分析ステップでの周波数分析結果に基づいて、複数の分割波形データのそれぞれが減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいるか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更可能であり、且つ、前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データを決定する決定ステップと、
前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいないと判定された分割波形データ、及び、前記決定ステップにおいて決定され且つ前記判定ステップにおいて減音処理対象となる妨害音に対応したデータを含んでいると判定された分割波形データと変更された分割波形データを接続するデータ接続ステップと、
前記データ接続ステップにより複数の分割波形データが接続された波形データに対応した音を外部に出力する出力ステップとを備えていることを特徴とする音響監視支援装置。