JP2001194221A - 音評価前処理方法及びこれを用いた音評価方法及び装置並びに音評価用プログラムを記憶した記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 評価対象物の回転数を示すタイミングパルス
を収集できない場合であっても、評価対象物の回転数を
得ること。 【解決手段】 時系列の音データについて所定の強度以
上の強度の成分を時間軸及び周波数軸からなる周波数ス
ペクトル上にて抽出する問題次数音成分抽出工程Ｈ１
と、この問題次数音成分抽出工程Ｈ１にて抽出した問題
次数音成分について時間軸での複数の点をサンプリング
点として各サンプリング点での周波数を特定する周波数
特定工程Ｈ２と、この周波数特定工程Ｈ２にて特定され
た周波数と問題次数音の予め定められた次数とから各サ
ンプリング点での回転数を算出する回転数算出工程Ｈ３
と、この回転数算出工程Ｈ３にて算出された各サンプリ
ング点での回転数の時間変化を近似する関数を生成する
回転数関数生成工程Ｈ４とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音評価前処理方法
に係り、特に、回転動作を伴う評価対象物から発生する
音を評価するための前処理に関する。本発明はまた、音
評価方法及び装置に係り、特に、評価対象物の回転動作
に伴って発生する音を評価する音評価方法及び音評価装
置に関する。

【０００２】本発明は特に、二輪車や四輪車のメカ音
（エンジン音や排気音等を含めたメカニカルノイズ）の
評価に応用される。また、エンジンを有する移動体のメ
カ音以外にも、回転動作に依存した音が生じる物体であ
れば、応用可能であり、例えば、モータ駆動の構造物の
評価にも適用できる。また、音に限らず、一定のタイミ
ングでタイミング信号が出力されるメカの振動の解析に
も良好に用いられる。製品分野としては、二輪、四輪、
特機等、電動自動車など必要に応じて全車種の音質を評
価できる。また、生産技術についても、工場や生産ライ
ンの完成検査等の音質評価を行うことができる。

【０００３】

【従来の技術】従来、二輪車や四輪車等のメカ音の評価
は、開発・出荷検査を含め、聴覚で行われている。従っ
て、音評価に絶対的な尺度がなく、評価を不安定で不確
実なものとしている。そして、聴覚で評価を行うには、
被験者を数時間拘束し、限られた調査項目について調査
を行うため、大量かつ多種類の音の評価を得ることが現
実的に困難であった。また、一部はパーソナルコンピュ
ータ（ＰＣ）を導入し、音の数値化を行っているが、人
間の聴覚の特性に応じた音の評価点を得るのは難しい。

【０００４】例えば、特開平８−１２２１４０号公報で
は、自動車変速器等のギヤノイズを絶対的に評価するた
めに、ＦＦＴアナライザからの複数の音圧値に対する官
能評価値を学習したニューラルネットワークを備えたギ
ヤノイズ評価装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、回転動作に伴って生じる種々の音源からの音
を個別に評価することができない、という不都合があっ
た。すなわち、上記従来例では、問題次数音の有無が判
明したとしても、問題次数音の音源を特定することがで
きない。

【０００６】また、従来例では、評価対象物の回転数の
増加や減少があると、評価対象物から連続的に発せられ
る音に対して聴覚による評価と同様な評価を行うこと困
難となる、という不都合があった。従来の時間軸での評
価では、音データのうちどの期間を評価するかによっ
て、音データに対する評価が変わってしまうことがあ
り、均一な評価を行うことが難しい、という不都合があ
った。

【０００７】さらに、従来、データ測定現場でタイミン
グパルスデータが取れない場合など音だけのデータで
は、周波数解析はできるが、次数解析ができない、とい
う不都合があった。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、係る従来例の有する不都合を
改善し、特に、評価対象物の回転数を示すタイミングパ
ルスを収集できない場合であっても、評価対象物の回転
数を得ることのできる音評価前処理方法を提供すること
を、その目的とする。本発明はまた、複数の音データに
対して均一な評価を行うことのできる音評価装置を提供
することを、その目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明による音
評価前処理方法では、時系列の音データについて所定の
強度以上の強度の成分を時間軸及び周波数軸からなる周
波数スペクトル上にて抽出する問題次数音成分抽出工程
と、この問題次数音成分抽出工程にて抽出した問題次数
音成分について時間軸での複数の点をサンプリング点と
して各サンプリング点での周波数を特定する周波数特定
工程と、この周波数特定工程にて特定された周波数と問
題次数音の予め定められた次数とから各サンプリング点
での回転数を算出する回転数算出工程とを備えると共
に、この回転数算出工程にて算出された各サンプリング
点での回転数の時間変化を近似する関数を生成する回転
数関数生成工程とを備えた、という構成を採っている。
これにより前述した目的を達成しようとするものであ
る。

【００１０】問題次数音成分抽出工程では、予め次数が
判明している問題次数音を周波数スペクトルから抽出す
る。この問題次数音成分抽出工程では、例えば、排気音
成分は回転数の変化にかかわらずほぼ一定の周波数成分
となるが、次数音は回転数に依存して周波数が変化する
ため、回転数が変化している時間内であって時間軸と周
波数軸とを有する周波数スペクトルでは、次数音成分は
回転数の変化に伴って傾きを有する略直線として現れ
る。この傾きを有する略直線を抽出することで、問題次
数音成分を特定することができる。周波数特定工程で
は、こも問題次数音成分の開始位置と終了位置等の複数
のサンプリング点について周波数を特定する。そして、
回転数算出工程は、各サンプリング点での周波数と予め
判明している問題次数音の次数とから、そのサンプリン
グ点での回転数を算出する。具体的には、次式にて回転
数を算出できる。回転数＝（周波数／次数）×６０この
回転数は、各サンプリング点について算出する。続い
て、回転数関数生成工程は、各サンプリング点での回転
数の全体での時間変化を近似する関数を生成する。開始
点と終了点の２点をサンプリング点とする場合には、１
次式で近似できるため、回転数関数生成工程は、一次式
の係数を算出する。また、３点以上のサンプリング点で
の周波数を計測した場合には、二次式での回転数関数を
生成することができる。これら回転数関数が生成される
と、時系列の音データの任意の時の回転数は近似的に特
定される。

【００１１】また、本発明による音評価方法は、時系列
の音データについて所定の強度以上の強度の成分を時間
軸及び周波数軸からなる周波数スペクトル上にて抽出す
る問題次数音成分抽出工程と、この問題次数音成分抽出
工程にて抽出した問題次数音成分について時間軸での複
数の点をサンプリング点として各サンプリング点での周
波数を特定する周波数特定工程と、この周波数特定工程
にて特定された周波数と問題次数音の予め定められた次
数とから各サンプリング点での回転数を算出する回転数
算出工程と、この回転数算出工程にて算出された各サン
プリング点での回転数の時間変化を近似する関数を生成
する回転数関数生成工程とを備えている。しかも、この
回転数関数生成工程にて生成された回転数関数に基づい
て各時間毎の回転数を算出すると共に当該各時間毎の回
転数と評価対象となる次数とから各時刻毎の次数フィル
タ周波数を算出する次数フィルタ周波数算出工程と、こ
の次数フィルタ周波数算出工程にて算出された各時刻毎
の次数フィルタ周波数に基づいて当該評価対象となる次
数の次数音を減衰させ又は抽出する次数音評価工程とを
備えた、という構成を採っている。これによって前述し
た目的を達成しようとするものである。

【００１２】ここでは、回転数関数生成工程にて回転数
関数が生成された後、次数フィルタ周波数算出工程に
て、時系列の音データの各時刻毎に変化する回転数に従
って各回転数での次数フィルタ周波数を算出する。この
次数フィルタ周波数は、望ましくは、次数中心周波数
と、この次数中心周波数を中心とした次数抽出周波数幅
とによって定義される。そして、次数音評価工程では、
この次数フィルタ周波数を用いて音データから特定次数
の音を減衰させ、または、音データから特定次数成分の
みを抽出する。

【００１３】

【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は本発明による音評価方法の
実施形態を示すフローチャートである。図１に示すよう
に、本実施形態による音評価前処理方法は、時系列の音
データについて所定の強度以上の強度の成分を時間軸及
び周波数軸からなる周波数スペクトル上にて抽出する問
題次数音成分抽出工程Ｈ１と、この問題次数音成分抽出
工程Ｈ１にて抽出した問題次数音成分について時間軸で
の複数の点をサンプリング点として各サンプリング点で
の周波数を特定する周波数特定工程Ｈ２と、この周波数
特定工程Ｈ２にて特定された周波数と問題次数音の予め
定められた次数とから各サンプリング点での回転数を算
出する回転数算出工程Ｈ３と、この回転数算出工程Ｈ３
にて算出された各サンプリング点での回転数の時間変化
を近似する関数を生成する回転数関数生成工程Ｈ４とを
備えている。回転数関数は、時系列の音データの各時刻
・経過時間を変数として回転数を出力する関数である。
本実施形態では、回転数算出工程Ｈ３にて、問題次数音
の次数と周波数とに基づいて回転数を算出するため、タ
イミングパルスを計測できなかった音データについて各
時間毎の回転数を得ることができる。

【００１４】本実施形態では、この回転数情報を利用し
て、評価対象物の音の評価を行う。音を評価する目的の
一つは、人間が不快と感じる音が含まれているか否かの
判定にある。このため、人間の聴覚の特性に応じた評価
を行わなければならず、しかも、数値として表さなけれ
ばならない。聴覚は複雑であるため、種々の音に対して
唯一の手法で評価を行うことは難しい。このため、本実
施形態では、音の特性に応じて複数の手法を使い分けて
評価を行うことで、人間の聴覚と一致する評価結果を算
出する。

【００１５】まず、用語を定義する。 連続音： 時間的に連続的に発せられる音で、複数の周
波数成分を含むことは少なく、主要な周波数成分は回転
数が一定であれば、一定の周波数である。エンジンを例
とすると、カムチェーンや、プライマリギヤや、バラン
サギヤなどから連続音（うなり音）が生じる。 断続音： 特定の回転角度の時に孤立的に発せられる音
で、多くの周波数成分を含むこともある。エンジンを例
とすると、ミッションやクラッチや、ピストンや、動弁
系や、ピストンなどから断続音（ガラ音）が生じる。 評価： 音データを信号処理することにより所定の比率
などの数値を得ること。 前処理： 評価を行うために回転数関数を生成したり、
または、擬似的なパルスデータを生成すること。 次数： １回転に対する連続音の周期であり、１回転の
期間で１周期である音は、１次数である。１回転でｎ周
期の音は、ｎ次数である。また、歯が３７個ある歯車
で、評価対象物１回転で１回転するのであれば、この歯
車からは３７次の音が生じる。 次数音： 連続音のうち、特定の次数成分のみを抽出し
た音をいう。 問題次数音： 予め次数が判明しており、且つ全体音の
中での比率の高い次数の音をいう。 特定次数： 連続音の評価において、評価対象となる次
数をいう。 次数フィルタ周波数、バンド幅： 次数音を抽出するた
めの周波数幅をいい、次数中心周波数と次数抽出周波数
幅とによって定義される。 特定次数の次数中心周波数： 回転数と次数とが定まる
と、特定次数の音の周波数が特定される。すなわち、 次数中心周波数 [Hz] ＝ （回転数 [rpm] ／６０）×次
数 次数フィルタ抽出周波数幅（周波数幅）： 特定次数を
抽出するためのバンド幅であり、次数中心周波数の前後
の帯域を有する周波数幅である。 一次数幅（又は、ΔＨｚ）： 回転数に依存して定まる
一次数の次数中心周波数の大きさをいう。例えば、１２
００回転であれば、２０ [Hz] 幅である。

【００１６】再度図１を参照すると、回転数関数からタ
イミングパルスを生成する手法として、本実施形態によ
る音評価前処理方法は、回転数関数生成工程Ｈ４に続い
て、回転数関数による回転数から次のパルス位置までの
経過時間を算出すると共に当該経過時間後の回転数を算
出する次パルス位置算出工程Ｈ５と、この次パルス位置
算出工程Ｈ５を終点位置まで繰り返させるパルスデータ
生成制御工程Ｈ６とを備えている。パルスデータ生成制
御工程Ｈ６は、パルスデータの生成が終了位置に至った
か否かを判定し、終了位置に至らない場合には次パルス
位置算出工程Ｈ６を繰り返させる工程である。次パルス
位置算出工程Ｈ５では、例えば、現在位置の回転数から
１回転後までの経過時間を算出することで次パルス位置
を算出し、続いて、この次パルス位置を現在位置（時
間）として回転数関数から回転数を求める。パルスデー
タ生成制御工程Ｈ６にてこの次パルス位置算出工程Ｈ５
が繰り返されると、音データの開始位置から終了位置ま
で順次パルスデータが生成される。このように擬似的な
タイミングパルスを生成できると、タイミングパルスの
入力を前提とする音評価ソフトをそのまま使用すること
ができる。

【００１７】好ましい実施形態では、回転数算出工程Ｈ
３が、問題次数音成分の開始点と終了点の２点をサンプ
リング点として各点の回転数を算出する工程を備え、回
転数関数生成工程Ｈ４が、開始点と終了点の２点の回転
数から当該回転数変化を近似する一次式の係数を算出す
る工程を備えるようにしても良い。すると、直線状に変
化する回転数の変化を良好に近似することができる。

【００１８】また、回転数算出工程Ｈ３が、問題次数音
成分の開始点と終了点とを含む３点以上の各点をサンプ
リング点として各点の回転数を算出する工程を備え、回
転数関数生成工程Ｈ４が、３点以上の各点の回転数に基
づいて当該回転数変化を近似する多項式の各係数を算出
する工程を備えるようにしても良い。すると、一次式の
係数の精度が向上するほか、二次式、三次式を用いるこ
とで二次曲線的に変化する回転数の変化を良好に近似す
ることができる。

【００１９】図２は、図１に示す音評価前処理方法によ
って回転数関数を生成した後、音の評価を行う処理例を
示すフローチャートである。図２に示すように、回転数
関数生成工程Ｈ１１に続いて、回転数関数生成工程Ｈ１
１にて生成された回転数関数に基づいて各時間毎の回転
数を算出すると共に当該各時間毎の回転数と評価対象と
なる次数とから各時刻毎の次数フィルタ周波数を算出す
る次数フィルタ周波数算出工程Ｈ１２と、この次数フィ
ルタ周波数算出工程Ｈ１２にて算出された各時刻毎の次
数フィルタ周波数に基づいて当該評価対象となる次数の
次数音を抽出する次数音評価工程Ｈ１３とを備えてい
る。図２に示す例では、回転数関数生成工程Ｈ１１に続
いて音の評価を行うこととしたが、図１に示すステップ
Ｈ５，Ｈ６の処理を行って擬似的なタイミングパルスを
生成した後に次数音処理を行うようにしても良い。

【００２０】また、図２に示す例では、次数音評価工程
Ｈ１３にて、次数フィルタ周波数を用いて次数音を抽出
しているが、次数フィルタを用いて当該次数音成分を減
衰させて、当該次数音が問題次数音であるのか否かを検
査するための音データを生成するようにしても良い。

【００２１】また、音データに対する聴覚類似の評価を
数値で得る手法の一つとして、音データの時系列での音
圧に対して次数音評価工程Ｈ１３にて抽出される次数音
の音圧が占める比率を算出する次数音比率算出工程Ｈ１
４を備えるようにしても良い。これにより、背景音との
関係で当該次数音の影響を良好に表すことができる。

【００２２】さらに、この次数音比率算出工程Ｈ１４に
続いて、次数音比率算出工程Ｈ１４にて算出された時系
列での次数音比率データについて各時刻での回転数を特
定すると共に各回転数毎の次数音比率データを回転数の
大きさ順に並べ替える回転数軸データ生成工程Ｈ１５を
備えるようにしても良い。この回転数軸データ生成工程
Ｈ１５を用いると、次数音の影響が回転数に依存して変
化する場合であっても、その次数音の特徴を的確に表す
評価データを得ることができる。

【００２３】図３は、本発明の一実施形態による音評価
装置の構成例を示すブロック図である。図３に示すよう
に、本実施形態による音評価装置は、評価対象物の複数
の音源から発せられる一定期間の音をデジタルの音デー
タとして記憶した音データ記憶手段２と、音データ記憶
手段２に格納された音データを信号処理して評価用デー
タを生成する信号処理手段６と、この信号処理手段６に
よって生成される評価用データを外部出力する評価用デ
ータ出力手段２２とを備えている。

【００２４】信号処理手段６は、例えばパーソナルコン
ピュータ（ＰＣ）であり、パーソナルコンピュータは、
プログラムを実行するＣＰＵと、このＣＰＵの主記憶と
なるＲＡＭと、プログラムを記憶するハードディスク等
の補助記憶装置と、キーボードなどの入力デバイスを備
え、ＣＤ―ＲＯＭなどの記憶媒体９からデータやプログ
ラムデータを読み出すディスクドライブ７を併設する。

【００２５】この信号処理手段は、時系列の音データに
ついて所定の強度以上の強度の成分を時間軸及び周波数
軸からなる周波数スペクトル上にて抽出する問題次数音
成分抽出部１１２と、この問題次数音成分抽出部１１２
によって抽出された問題次数音成分について時間軸での
複数の点をサンプリング点として各サンプリング点での
周波数を特定する周波数特定部１１４と、この周波数特
定部１１４によって特定された周波数と問題次数音の予
め定められた次数とから各サンプリング点での回転数を
算出する回転数算出部１１６と、この回転数算出部１１
６によって算出された各サンプリング点での回転数の時
間変化を近似する関数を生成する回転数関数生成部１１
８とを備えている。

【００２６】信号処理手段はさらに、回転数関数生成部
１１８によって生成された回転数関数に基づいて各時間
毎の回転数を算出すると共に当該各時間毎の回転数と評
価対象となる次数とから各時刻毎の次数フィルタ周波数
を算出する次数フィルタ周波数算出部１２０と、この次
数フィルタ周波数算出部１２０によって算出された各時
刻毎の次数フィルタ周波数に基づいて当該評価対象とな
る次数の次数音を減衰させ又は抽出すると共に当該次数
音を減衰させ又は抽出した次数フィルタ処理データを評
価用データとして出力する次数音評価部１２２とを備え
ている。このような構成を採ることにより、図１及び図
２に示す各工程を実行し、音データの特性に応じた安定
した評価を可能とする。

【００２７】また、次数音評価部１２２に、次数音の全
体音に対する音圧比率を算出する音圧比率算出部や、回
転数毎の次数音比率を回転数の大きさ順に並べる回転数
軸データ生成部を備えるようにしても良い。

【００２８】この図３に示した構成は、パーソナルコン
ピュータ等の信号処理手段６で音評価用のプログラムを
実行することで実現される。この音評価用プログラムデ
ータは、ＣＤ―ＲＯＭ等の記憶媒体９に格納されてパー
ソナルコンピュータ１０４まで搬送される。そして、音
評価用プログラムは、パーソナルコンピュータ１０４の
図示しないハードディスク等に格納される。

【００２９】この音評価用プログラムは、信号処理手段
６を動作させる指令として、時系列の音データについて
所定の強度以上の強度の成分を時間軸及び周波数軸から
なる周波数スペクトル上にて抽出させる問題次数音成分
抽出指令と、この問題次数音成分抽出指令に応じて抽出
される問題次数音成分について時間軸での複数の点をサ
ンプリング点として各サンプリング点での周波数を特定
させる周波数特定指令と、この周波数特定指令に応じて
特定される周波数と問題次数音の予め定められた次数と
から各サンプリング点での回転数を算出させる回転数算
出指令と、この回転数算出指令によって算出される各サ
ンプリング点での回転数の時間変化を近似する関数を生
成させる回転数関数生成指令とを備えている。

【００３０】プログラムはさらに、回転数関数生成指令
に応じて生成される回転数関数に基づいて各時間毎の回
転数を算出させると共に当該各時間毎の回転数と評価対
象となる次数とから各時刻毎の次数フィルタ周波数を算
出させる次数フィルタ周波数算出指令と、この次数フィ
ルタ周波数算出指令に応じて算出される各時刻毎の次数
フィルタ周波数に基づいて当該評価対象となる次数の次
数音を減衰させ又は抽出させると共に当該次数音を減衰
させ又は抽出した次数フィルタ処理データを評価用デー
タとして出力させる次数音評価指令とを備えている。こ
れら各指令がパーソナルコンピュータ１０４にて実行さ
れることで、パーソナルコンピュータは図３に示す信号
処理手段として動作する。

【００３１】ここで、「動作させる指令」というときに
は、各指令のみで信号処理手段（パーソナルコンピュー
タ）を動作させる指令と、信号処理手段に予め格納され
ているオペレーティングシステム等の他のプログラムに
依存して当該コンピュータを動作させる指令とのいずれ
かまたは双方を含む。

【００３２】本実施形態による評価手法は、タイミング
パルスと音に時間的、角度的な相関があるものであれば
応用が可能であり、最終的な評価部分を変更することで
色々な音の評価が可能となる。また、音に限らず、振動
波形に対しても同様の効果が得られる。

【００３３】上述したように本実施形態によると、既知
の次数音に対して、音だけのデータへ擬似的にタイミン
グパルスデータを書き込むことができるため、従来数値
化できなかった次数音に基づく各種の評価が可能とな
る。

【００３４】

【第１実施例】＜連続音と断続音の評価＞次に、本発明
による音評価装置の実施例を図面を参照して説明する。
本実施例による音評価装置は、図４に示すように、評価
対象物１のタイミングパルスを取込むための回転計１０
０と、音を取込むための騒音計（マイク）１０１と、そ
れらとパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０４と、この
ＰＣ１０４に増設されたＡ／Ｄ変換器１０５とを接続す
るインタフェースボックス１０２とを備えている。

【００３５】パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０４
は、信号処理手段６として、解析ソフトとタイミングフ
ィルタソフトとこれらによって得られた数値から評価点
数を算出する評価点算出ソフトとを備えている。解析ソ
フトは、例えば、音の解析で使用されるＦＦＴや、周波
数フィルタ等の機能を持つ。

【００３６】本実施例での評価対象には連続音と断続音
とがある。連続音とは、ギヤやチェーンなどのようにク
ランク１回転に対し、多くの噛あいなどで発生する音
で、うなり音とも呼ばれている。これらの音は、タイミ
ングパルスがあれば、次数フィルタ（回転数とギヤの歯
数から周波数を求め、その周波数を中心とした所定幅分
透過させるフィルタをかけるもの）で比較的容易に抽出
することができる。この抽出された音を実際に評価する
には、別途数値に変換する必要がある。

【００３７】断続音は、１サイクルに１回もしくは２回
程度で、ほぼ特定のタイミングで発生する音である。断
続音としては、例えば、燃焼直後のクランクの回転変動
に伴うギヤの歯打ち音や、クラッチの音などがある。こ
れらの音は、限定された周波数で出るものもあるが、広
い周波数帯域で発生するものもある。この様な音に対
し、従来は、周波数フィルタを使用し、問題次数音のみ
を抽出し、音の大小で比較していたが、この方法では、
抽出後の音が、原音とかけはなれた音となる上、その他
のタイミングで発生する音も含まれてしまう。また、問
題次数音の周波数が広い場合には、抽出自体が困難であ
る。これを解決するための構成がタイミングフィルタで
あり、これにより得られた数値に基づいて評価点数を算
出する。

【００３８】図５は信号処理手段６の処理例の概略を示
すフローチャートである。音データを取込むと（ステッ
プＳ１）、問題次数音のタイプを確認する（ステップＳ
２）。これは、予め図示しない入力手段からＰＣ１０４
に入力しておくようにしても良いし、音データの開始時
に音データにて一方を選択する指示用のデータを格納す
るようにしてもよい。連続音の評価の場合には（ステッ
プＳ３）、次数フィルタによる音の抽出を行う（ステッ
プＳ４）。そして、全体音と抽出した問題次数音との相
関を算出する（ステップＳ５）。例えば、音圧の比率を
算出する。そして、この相関に基づいて評価点数を算出
する。このため、各次数毎に音の聴覚上の評価点数を得
ることができる。

【００３９】一方、断続音である場合には（ステップＳ
７）、まず、タイミングフィルタにより問題次数音自体
または問題次数音以外の音をマスクし、又は増幅する
（ステップＳ８）。このようにタイミング別に音データ
を整形した後、問題次数音の音圧変動を算出する（ステ
ップＳ９）。断続音の評価では、この音圧変動に基づい
て、評価点数を算出する。

【００４０】＜連続音＞連続音は次数フィルタを使用す
ることで比較的容易に抽出が可能である。しかし、この
抽出された音のみで評価点を算出することは困難であ
る。これは、抽出された音がいくら大きくても、その他
のバックグラウンドノイズ（全体音又は背景音ともい
う）がそれよりも大きい場合は、問題にはならず、聴覚
上の評価点数は良くなる。逆に、抽出された音が小さく
ても、その他の音が小さい場合は問題となり、評価点数
は悪くなる。このバックグラウンドノイズとの関係で抽
出した周波数の音の評価を行うことは、従来できなかっ
た。

【００４１】このため、本実施例では、全体の音に対す
る問題次数音のしめる比率を求めることで、バックグラ
ウンドの音を含めた相対的な問題次数音の数値化を行
う。この手法の例を図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）に示す。
図６に示す例は、エンジンニュートラル状態でアクセル
をオンオフした場合のものであり、その前半部分でアク
セルをオンし、回転が上昇し、全体音も大きくなってい
る。その後、アクセルをオフし、回転の下降とともに全
体音も小さくなっている。

【００４２】図７は連続音評価のフローチャートであ
る。連続音の評価（ステップＳ１１）では、まず、図６
（Ａ）に示すように特定次数６０の音を特定のバンド幅
（次数抽出周波数幅）５８で切出す（ステップＳ１
２）。次に、図６（Ｂ）に示すように、切出した音の音
圧６４を求める（ステップＳ１３）。さらに、全体の音
の音圧６３を求める（ステップＳ１４）。さらに、図６
（Ｃ）に示すように、全体の音圧６３に対する問題次数
音の音圧６４の比率６７を算出する（ステップＳ１
５）。すると、次数音比率が高まる図６（Ｃ）の符号６
２で示す部分は音の好ましくない状態を示す数値とな
り、一方、その他の部分は問題次数音以外の音で聴覚上
マスクされてしまうことから評価点数を比較的良好であ
る評価点とする（ステップＳ１６）。

【００４３】連続音の次数は、図６（Ａ）に示すよう
に、回転上昇と共に高い周波数となり、アクセルオフで
回転が下降すると、周波数も低くなる。この様な次数の
問題次数音を、あるバンド幅５８で抽出し、その音圧を
求めると図６（Ｂ）の抽出音圧のようになる。このと
き、同時に全体の音圧も図のように求めておく。この抽
出された問題次数音の音圧６４と全体音の音圧６３との
比率を取ると、図６（Ｃ）に示すように、問題次数音が
大きく聞える場合には全体音に対する問題次数音の比率
６７が大きくなる。この比率の大小を比較することで、
バックグラウンドの音を含めた問題次数音の評価が可能
となる。

【００４４】図８（Ａ）および（Ｂ）は、８次と１７次
の問題次数音が小さいと評価されたものと、大きいと評
価されたものとについて前述した処理により比率を求め
たものである。聴覚上、問題次数音が最も良く聞える部
分を円６１で囲んだ。ここは、アクセルをオフし、回転
の下降と共に全体音が小さくなるが、問題次数音が残
り、アイドリング直前で大きく聞える部分である。図８
に示すように、問題次数音が小さい評価のものは、全体
音に対し８次音が１０％、１７次が２０％程度、その他
の音が７０％程度となっている。一方、問題次数音が大
きい評価のものは、８次のピークが６０％、１７次のピ
ークが３５％程度と非常に大きくなっている。この様に
して得られた問題次数音の全体音に対する比率を評価点
算出ソフトを使用して数値化することにより、人の聴覚
上の評価点と同等の数値を得ることができる。このよう
に本実施例では、特定周波数の音を抽出すると原音とか
け離れた音となってしまい、実際の音を再生させても評
価が難しいのに対して、音圧の比率に着目してその問題
次数音の影響を評価するため、音の評価を比較的単純な
構成で精度の良い有用な評価用データを得ることができ
る。

【００４５】

【第２実施例】＜タイミングパルス＞上述した各実施例
では、タイミングパルスは評価対象物から得ることが前
提であった。しかし、従来の音だけのデータや、データ
測定現場で、パルスデータが取れない場合、音だけのデ
ータで周波数解析はできるが、次数解析はできなかっ
た。これに対し、予め問題次数が判っている場合には、
擬似的にタイミングパルスを時系列の音データに追加す
ることができる。本実施例では、問題次数に基づいて、
パルスデータを近似的に生成する。パルスデータを得る
ことで、特定次数別の評価が可能となる。また、次数音
の抽出のみならず、音圧変化と回転数変化の関係を得る
など、エンジン等の構造物から生じる音の評価をより緻
密に行うことができる。

【００４６】まず、周波数スペクトルから、問題次数音
の時間と周波数を求める。この周波数スペクトルは、図
９（Ａ）に示すように、横軸を時間として、縦軸を周波
数とする。３つ目の軸として強度を取る。この強度を色
の相違で表すと、二次元で周波数スペクトルを表示する
ことができる。図９（Ｂ）に、強度の大きい部分を黒線
で表示した簡略化した周波数スペクトルの一例を示す。
図９（Ｂ）に示すように、排気音１３３は、回転数によ
らずほぼ一定の周波数であり、かつ、強度も大きいた
め、周波数の低い部分にて横一直線上に現れる。また、
評価対象物の共振周波数部分では共振により音が大きく
なり、且つ、共振成分は一定の周波数で現れるため、や
はり、横一直線上に現れる。また、断続音のうち回転数
に依存して大きくなる成分や、その他の音は、短い線や
ドットとして現れる。

【００４７】一方、次数音は、回転数の変化に応じて周
波数が変化する。図９（Ｂ）に示す例では、回転数大の
状態から回転数小の状態へと変化しているため、次数音
成分の周波数は回転数が低くなるに従って、低くなる。
このため、図９（Ｂ）に示すように回転数の変化に追従
して周波数が変化し、且つ、強度が連続していることで
傾きを有する直線又は二次曲線的な状態で現れている成
分を、次数音成分１３０と判定することができる。

【００４８】このように、図９（Ｂ）に示す周波数スペ
クトルから、オペレータの手動で、又は自動的に次数音
成分１３０を特定することができる。次数音の強度は予
め判明している訳ではないため、図９（Ｂ）に示すよう
に綺麗に次数音成分を浮き上がらせるには、強度と色の
関係を調節する必要がある。連続する傾きを有する直線
が検出されるか否かを条件として強度を順次変化させる
ことで自動的に次数音成分を抽出することができる。も
ちろん、オペレータが手動で強度と色の関係を変化させ
つつ次数音成分を特定するようにしても良い。

【００４９】このように、横軸を時間として縦軸を周波
数とし、強度の強い部分を赤色に、弱い部分を黒色とす
ると、右下がり又は右上がりの赤線が周波数スペクトル
上に現れる。時間経過と共に回転数が下がっている場合
には、次数中心周波数も時間経過と共に低くなるため、
右下がりの赤線が現れる。加速時の音データでは、赤線
は右上がりに現れる。この赤線が生じている時間内が次
数音の影響を評価すべき一定時間となるため、この赤線
の両端の時間と周波数を読み取り、回転数の変化を一次
式で近似する。２次式以上で近似する場合には、３カ所
以上の点で時間及び周波数を読み取るようにするとよ
い。

【００５０】図１０はタイミングパルス５の生成を一次
式を用いて行う場合の説明図であり、図１１はパルス作
成のフローチャートである。

【００５１】1. 図３に示す周波数特定部１１４は、始
点と終点の時間、次数音の周波数を周波数スペクトルか
ら読み取る（ステップＢ１）。 2. 回転数算出部１１８は、始点位置の周波数と既知の
問題次数から回転数を求める。例えば、２４７６ [Hz]
で３７次であるから、２４６７／３７×６０＝４０００
[rpm]となる（ステップＢ２）。 3. 同様に、回転数算出部１１８は、終点での回転数を
求める。終点の周波数が９２５ [Hz] とすると、９２５
／３７×６０＝１５００ [rpm] となる（ステップＢ
２）。 4. 回転数関数生成部１１８は、始点と終点の間の回転
の下降を直線として一次式を算出する（ステップＢ
３）。 ＲＰＭ＝４０００−１５００×Δｔ この式が、図１１に示すフローチャートでの回転数関数
である。 5. 続いて、タイミングパルスの生成を行う。具体的に
は、始点での回転数から、次のパルス位置を求め、パル
スを書き込む（ステップＢ４）。例えば、 ６０／４０００＝０．０１５ [sec] 6. さらに、Δｔの値が定まったため、4.の式を用いて
そのパルス位置での回転数を上式により求める（ステッ
プＢ５）。 ４０００−１５００×０．０１５＝３９７７．５ [rpm] 7. 求めた回転数から次のパルスの位置を求め、パルス
を書き込む（ステップＢ６）。例えば、 ６０／３９９５．５＝０．０１５０８ [sec] 8. 上記6,7を繰り返し、終点位置まで行い、指定範囲内
にパルスデータを書き込む（ステップＢ７，Ｂ８）。

【００５２】このように、問題次数音の次数が既知の場
合は、擬似的ではあるがパルスを作成することができ、
このパルスから次数音比率の計算が可能となり、従来評
価できなかった音だけのデータであっても、色々な処理
が可能となり、その結果から各種評価が可能となる。

【００５３】上記の例では、始点と終点のみの指定で、
回転数の下降状態を直線で近似しているが、実際には二
次曲線的に下降している場合が多い。その場合は、始点
と終点以外に中間点のデータを入力し、回転数下降曲線
を二次又は三次曲線で近似することで、より実際に近い
パルスデータを作ることができる。また、多数の周波数
を特定しておき、最小二乗法などに基づいて偏差の二乗
の総和が最小となる式を回転数関数として求めるように
しても良い。このように音だけのデータにパルスを加え
ることで、周波数しか判らなかったデータで次数解析が
可能となる。

【００５４】

【第３実施例】＜可変次数抽出周波数幅＞次に、回転数
情報を用いて次数音フィルタ周波数を算出する手法を開
示する。次数音フィルタ周波数は、その次数音の中心と
なる次数中心周波数と、この次数中心周波数前後の抽出
用又は減衰用の周波数幅である次数フィルタ抽出周波数
幅とから定義される。次数抽出フィルタ周波数幅は、固
定としても良いが、第３実施例では、所定の基準に基づ
いてこの次数抽出周波数幅を可変とする構成と、その利
点とを説明する。

【００５５】１００[Hz] の次数フィルタ抽出周波数幅
（次数抽出周波数幅，バンド幅）で次数音の抽出を行う
場合、特定次数の次数中心周波数の上下５０ [Hz] 幅で
抽出する。これは、６０００ [rpm] で丁度一次数幅に
対応しており、それ以上の回転数では、一次数幅以下で
あるが、それ以下の回転数範囲では、一次数幅以上とな
る。

【００５６】図１２に示すように、一様に回転数が下降
する場合、特定次数の次数中心周波数３０も同様に低く
なる。ここで、隣接する次数の中心周波数を考えると、
図１２（Ａ）の破線のようになる。すなわち、隣接する
次数の次数中心周波数との差はΔＨｚ＝ＲＰＭ／６０で
あり、回転数と共に小さくなる。このΔＨｚは、当該次
数での一次数幅でもある。

【００５７】ここで問題になるのが、エンジンの回転数
が低い場合で、１８００ [rpm] の場合、ΔＨｚ＝３０
[Hz] であり、１００ [Hz] 幅という固定の次数抽出周
波数幅３２で抽出すると、３次数幅以上で抽出すること
となってしまい、１次数の次数音のみを抽出することが
できなくなる。

【００５８】図１３は、全体音６３の音圧変化波形と、
特定次数の次数音６４の音圧変化波形と、全体音６３に
対して次数音が占める比率の時間軸での変化を示す次数
音比率６７の比率変化波形とを示す波形図である。図１
３（Ａ）は、次数抽出周波数幅を１００ [Hz] 幅等に固
定して抽出したものである。固定の次数抽出周波数幅３
２で次数音を抽出すると、図１３（Ａ）にて符号４４で
示すように、低回点部分での計算誤差が大きくなる。す
なわち、図１３（Ａ）に示す例では、全体音６３は回転
数の下降に伴い順次音圧が小さくなる。そして、符号４
４で示す部分はアイドリング状態であり、全体音は略一
定の音圧となっている。一方、固定抽出周波数幅３２で
抽出した次数音比率６７の比率変化波形は、当該符号４
４で示すように大きくなっている。これは、聴覚上の評
価よりも大きい比率となっている。

【００５９】これを防止する方法として、抽出幅を固定
ではなく、回転数により可変にすることが考えられる。
本実施例では、隣接する次数の中心周波数の大きさを、
次数抽出周波数幅とする。すると、回転数が変化しても
次数をまたいで抽出することが無くなり、計算誤差が小
さくなる。図１３（Ｂ）に、この可変次数抽出周波数３
４で次数音６４を抽出した場合の音圧変化波形とその次
数音比率６７の比率変化波形を示す。図１３（Ｂ）に示
すように、可変次数抽出周波数３４を用いると、符号４
６で示す領域のように、低回転部分での比率がより聴覚
に近いものとなった。

【００６０】図１３（Ｂ）の符号４６で示される部分の
ように、可変次数抽出周波数３４を用いると、低回転部
分での次数音の音圧がより聴覚に近いものとなり、従っ
て、次数音を精度良く抽出できたものと考えられる。一
方、高回転部分で聴覚との差が生じた。すなわち、隣接
次数中心周波数の大きさを次数フィルタ抽出周波数幅に
設定し、次数音の抽出を行うと、高回転部分での音圧が
聴覚による評価よりも強調される場合がある。これは、
高回転に応じた次数中心周波数の周波数帯域に、連続音
である次数音以外の成分も重なっていることも影響して
いると考えられる。また、エンジンの場合、高回転にな
るほど一般に音圧も大きくなるため、高回転部分の次数
音の音圧が強調されることも理由として考えられる。

【００６１】図１３（Ａ）に示す固定抽出周波数幅３２
による次数音の抽出結果と比較して、図１３（Ｂ）に示
す例では、符号４８で示す高回転部分にて、次数音の音
圧は図１３（Ａ）に示す例と比較して大きくなってい
る。

【００６２】このような高回転部分での聴覚との不一致
に対処するためには、経験的に、３０００回転よりも高
回転の場合には１００ [Hz] での固定周波数幅で次数音
の抽出を行うと良い。一方、１８００回転以下では、隣
接次数での中心周波数を抽出周波数幅とする可変抽出周
波数幅を用いると良い。１８００回転から３０００回転
までは、固定周波数幅での抽出による次数音と可変周波
数幅での抽出による次数音との間に大きな差は認められ
なかった。このため、固定次数抽出周波数幅３２と可変
次数抽出周波数幅３４との切替は、エンジンの場合に
は、１８００回転から３０００回転の間の回転数をしき
い値とすると良い。

【００６３】図１２（Ｂ）に示すように、この次数抽出
周波数幅を固定と可変とで切り替える場合には、しきい
値３８の前後で固定領域４０と可変領域４２とを定義し
て、次数抽出周波数幅を可変領域内でのみ変化させると
良い。このように問題次数（評価対象となる特定次数）
の抽出幅を可変とすることで、より聴覚に近い問題次数
音の抽出が可能となり、従って、評価精度の向上が期待
される。

【００６４】評価対象とする音データの範囲を時間では
なく回転数の上下限幅で特定する例では、例えば、高回
転部分であって、特定次数との関係で全ての次数中心周
波数が図１２（Ｂ）に示す固定領域４０に含まれるので
あれば、次数抽出周波数幅を固定とし、一方、図１２
（Ｂ）の符号４２で示す可変領域に含まれる低回転部分
を評価するのであれば、可変次数抽出周波数幅３４を用
いると良い。２つの領域４０，４２に渡る範囲を評価す
るのであれば、所定のしきい値３８に応じて固定か可変
かを判断するようにしても良い。

【００６５】図１４は、本実施例による特徴量算出処理
の一例を示すフローチャートである。まず、回転数から
抽出対象次数の次数中心周波数を算出する（ステップＦ
１１）。そして、算出対象タイミングの回転数が、しき
い値３８以上であるか否かを判定する（ステップＦ１
２）。しきい値以上の回転数であれば、次数抽出幅を固
定次数抽出周波数幅３２に設定する（ステップＦ１
３）。一方、低回転数であれば、可変次数抽出周波数幅
３２に設定する（ステップＦ１４）。

【００６６】続いて、ＦＦＴ計算の基準幅単位で計算を
実行し、設定された周波数幅で次数音を抽出する（ステ
ップＦ１５）。そして、図１４に示す例では特に、ＦＦ
Ｔ計算の基準幅とタイミングパルス間のデータ数との比
率に基づいて、抽出した次数音の音圧と全体音の音圧を
補正する（ステップＦ１６）。さらに、ＦＦＴ計算の基
準幅を微少時間分シフトさせる。このシフトさせる量
は、一応の傾向を判断するためには大きめの値でシフト
させ、一方、詳細に評価すべき場合には、小さい値で評
価するようにしても良い。さらに、全体音に対する比率
を求める例では、算出結果である比率の値が有効桁数内
で変化しなくなるまでシフト量を順次小さくするように
してもよい。

【００６７】ＦＦＴ基準幅をシフトさせた結果、次のタ
イミングパルスに至ったか否かを判定する（ステップＦ
１８）。次のタイミングパルスであれば、各比率データ
等の平均、最大値、最小値等を特徴値として出力する
（ステップＦ１９）。一方、次のタイミングパルスに至
るまでは、次数音の抽出を繰り返す。

【００６８】上述したように本実施例によると、回転数
に依存して次数抽出周波数を変化させるため、次数成分
以外のノイズが少ない次数音を抽出することができ、こ
れにより、次数音に対する評価をより人間による聴感評
価と一致させることができる。また、次数抽出周波数幅
を所定のしきい値を前後に固定と可変とに切り替えるた
め、高回転部分については次数音以外の成分を取り込む
ことなく、一方、低回転部分では隣接する次数音の成分
を取り込むことがなくなり、次数音抽出精度がより向上
する。

【００６９】

【第４実施例】＜積算比率＞上述した実施例では、時系
列に次数音の全体音に対する比率を算出し、これを特徴
値としていた。次数音の影響が広い回転数幅に均一に及
ぶ場合には、時系列に、すなわち回転数別に次数音比率
を求めることで良好な特徴を得ることができる。一方、
特定の回転数で共振成分があり次数音のピークがその部
分だけ大きくなるような場合には、一定期間の積算値を
求めてその積算比率を特徴量とすると良い。第４実施例
では、図１５及び図１６を参照して積算比率が有効な局
面を例示する。

【００７０】図１５（Ａ）に示す例では、比較的高い回
転数で比率のピーク値が現れている。具体的には、符号
５１で示す位置にて、３９００ [rpm] で１８．０とな
っている。そして、符号５０で示す領域では、やや高め
の回転数で次数音比率６７の高い部分が発生している。
一方、図１５（Ｂ）に示す例では、それよりも低い回転
数でピークが現れている。具体的には、符号５１で示す
位置にて、２８００ [rpm] で１６．２となっている。
そして、次数音比率６７は、図１５（Ａ）に示す場合よ
りも低い回転数（符号５４参照）で比率の高い部分が発
生しており、アイドリング（符号５２参照）まで高い比
率が持続している。この二つの音を人間の聴感で評価す
ると、図１５（Ａ）に示す原音よりも図１５（Ｂ）に示
す原音の方が悪い評価となる。

【００７１】図１５（Ａ）に示す波形の原音は、高回転
で次数音比率６７のピークが現れているため、全体の音
が大きく、比率が大きくても次数音として強い印象を与
えない上、持続時間が短く、回転下降と共に次数音の比
率も小さくなっている。これに対し、図１５（Ｂ）に示
す例では、低い回転数でピークが出ているため、全体音
が小さく、次数音として強い印象を受ける上、アイドリ
ングまで次数音が続いている。このような相違により、
図１５（Ａ）に示す原音の方が図１５（Ｂ）に示す波形
の原音よりも悪い評価となると考えられる。

【００７２】この不都合を改善すべく、本実施例では、
次数音の音圧と全体音とをそれぞれ積算し、この積算結
果の比率を用いて次数音の評価を行う。すなわち、次数
音の発生回転数、持続時間、比率ピークの値を反映した
数値を得るために、評価範囲内の全音圧、次数音圧の積
算を行い、その結果の比率を算出した。こうすることに
より、短時間に発生する比率の高い音よりも、比率は低
めではあるが長時間発生する次数音の方が大きい比率と
なる。すると、聴覚評価の結果とより相関性の高い結果
が得られる。上述した例では、図１５（Ａ）に示す積算
比率は５．９６であるのに対して、図１５（Ｂ）に示す
積算比率は６．１８と、聴覚と一致する結果が得られ
た。

【００７３】時間軸評価での積算の算出式は、次の通り
である。 積算次数音圧比率＝（Σ次数音圧）／（Σ全音圧） 積算区間は、評価対象時間内である。

【００７４】図１６は、この積算比率を算出する処理を
示すフローチャートである。まず、評価開始位置でのＦ
ＦＴ計算を行い、問題次数音圧を求める（ステップＡ２
１）。次の位置でのＦＦＴ計算を行い、問題次数音圧を
求める（ステップＡ２２）。さらに、評価終了位置まで
繰り返す（ステップＡ２３）。計算結果から、評価範囲
内の次数音圧の和と全体音圧の和の比率（積算次数音圧
比率）を求める（ステップＡ２４）。

【００７５】上述したように本実施例によると、従来の
次数音圧比率のピーク値のみの評価に加え、積算値を評
価値とすることで、より聴感に近い評価ができると共
に、詳細な評価が可能となり、評価の制度の向上が期待
される。

【００７６】

【第５実施例】＜回転数軸データ＞上述した実施例で
は、音の評価範囲は時間軸をベースにしたものであり、
評価者が手動でその位置を決定し、同等の位置の他のデ
ータと比較していた。これをより簡素化し、評価精度を
向上させるために、本実施例では、評価範囲を時間軸で
はなく回転数軸に変換する。

【００７７】時間軸を回転数軸に変換するために、各次
数音比率が得られた時点の回転数情報が必要となる。本
実施例では、擬似的なタイミングパルスを生成し、この
タイミングパルスを用いて回転数を算出する基準位置及
びその回転数を算出する。また、回転数関数を用いて直
接回転数を求めるようにしても良い。回転数別のタイミ
ングのデータでその回転数のデータとするかが、次数音
圧比率を計算する上で重要なポイントとなる。

【００７８】図１７に回転数とタイミングパルス及びＦ
ＦＴ計算の基準幅の関係を示す。一般に回転数が高い場
合、音圧も大きい。そして、回転数の低下は、一般に、
一次直線又は二次曲線で表現される。図１７に示す例で
は、二次曲線に近い形で回転数が減少している。回転数
の減少に伴い、タイミングパルス８８の間隔８９も長く
なっている。図１７に示すように、次数音圧を計算する
ＦＦＴ計算の基準幅８７は、どの位置でも同じである。
しかし、図１７（Ａ）に示す高回転部分と、図１７
（Ｂ）に示す低回転部分とでは、タイミングパルス間で
の回転数の変動（音圧の変動）が大きく、ＦＦＴの計算
位置で計算結果が大きく異なってしい、すると、抽出し
た次数音の音圧が正確に算出されなくなってしまう。

【００７９】また、回転数計算にタイミングデータ（回
転パルス）を使用しているため、パルスと次のパルスの
間にあるデータは、実際の回転速度にかかわらず、同じ
回転数のデータとして扱われる。

【００８０】そこで、本実施例では、ＦＦＴ計算を微少
時間ずつずらして抽出区間を走査し、パルス間のデータ
の音圧及び次数比率を求め、その時の最大比率、最小比
率、平均比率をそのパルス、すなわち、その回転数の特
徴値（代表値）とする。従って、回転数軸のデータは、
パルスの数だけ特徴値を持つ。次数比率の最大値、最小
値を得ることで、パルス区間内での次数音圧の変動が判
明する。また、その次数音が瞬間的な音（断続音等）な
のか、持続的な音なのかが判断できる。また、平均比率
は、評価範囲内の積算比率とほぼ同等の結果が得られ
る。

【００８１】図１８にその例を示す。図１８中の次数音
圧比率６７は、上記の最大比率をプロットしたものであ
る。また、次数音圧の積算音圧比率も求めている。図１
８（Ａ）に示す全体音６３の原音は、聴感上次数音が大
きいと判断されたもので、２９００ [rpm] 前後が最も
うるさいとされた。一方、図１８（Ｂ）に示す波形の原
音は、次数音が小さいと判断されたものである。音圧比
率のピーク値では、図１８（Ａ）の３７００ [rpm] 付
近と、図１８（Ｂ）の２０００ [rpm] 付近がほぼ同等
であるが、積算比率を見ると、図１８（Ａ）に示す波形
では１０．０４％であるのに対して、図１８（Ｂ）に示
す波形では６．５５％と小さく、聴感評価と同等の結果
が得られた。これは積算比率の効果であり、図１８
（Ｂ）の符号９０で示す２０００ [rpm] 付近の共振周
波数に次数中心周波数が合い、次数比率が瞬間的に大き
くなっても、積算することでこのピークを無視して、全
体としてみた場合図１８（Ａ）の方が次数音が大きいと
いう数値が得られることとなる。

【００８２】このように、時間軸ではなく、回転数軸で
の次数音の数値化は、データを比較する場合評価者に評
価部分を選択させるのではなく、事前に評価回転数幅を
決めておけば済むことになり、評価の効率化と評価結果
の精度の向上が見込まれる。すなわち、時間軸での評価
では、積算の開始点及び終了点を評価者が定めなければ
ならず、そして、この設定に依存して評価結果が変化し
てしまうことがあるのに対して、回転数軸の評価では、
例えば１５００ [rpm] から４０００ [rpm] までという
客観的な積算範囲が定まるため、複数の音データを比較
する場合に均一な評価を行うことができる。このような
評価対象回転数幅を予め設定する場合、評価対象回転数
幅の上下限回転数に基づいて音データから当該回転数に
応じた部分を切り出し、この範囲内で次数音抽出処理を
行うと良い。

【００８３】図１９は、本実施例による音評価処理の一
例を示すフローチャートである。図１９に示すように、
まず、点火パルス信号（タイミングパルス）の時間間隔
から回転数を算出する（ステップＥ１）。続いて、評価
回転数範囲からＦＦＴ計算の位置を算出する（ステップ
Ｅ２）。さらに、計算点火パルスの位置で、ＦＦＴ計算
の基準幅単位でＦＦＴ計算を実行し、次数比率を求める
（ステップＥ３）。続いて、微少時間ズレた位置で、Ｆ
ＦＴ計算を実行し、次数比率を求める（ステップＥ
４）。

【００８４】次のパルスに至ったか否かを判定し（ステ
ップＥ５）、次のパルスに至るまで微少時間ずつ計算位
置をずらす。次のパルスに至ると、微少時間毎に抽出し
た次数音について、１パルス区間内の最大比率、最小比
率、平均比率を算出する（ステップＥ６）。これを評価
範囲内の全パルスについて行う（ステップＥ７）。

【００８５】続いて、横軸回転数、縦軸音圧比率で、各
パルスの最大比率、最小比率、平均化率でグラフ化する
（ステップＥ８）。評価範囲内で、積算全音圧と積算次
数音圧とから、積算次数音圧比率を求める（ステップＥ
９）。

【００８６】上述した例では、高回転の時から低回転に
至るまで回転数が単調減少する音データを対象とした
が、減速時の複数の音データについて各回転数毎の次数
音比率を平均すると、信号処理において移動平均処理等
がノイズを低減させることと同様に、連続音（次数音）
以外の成分によるノイズが減少する。また、減速時の各
回転数での次数音比率と、加速時の各回転数での次数音
比率を平均すると、共振成分がより強調される。

【００８７】また、回転数関数に基づいて回転数軸デー
タを生成する場合、原理的には微少区間毎の回転数を算
出することができるため、次数音比率を算出する微少区
間毎に回転数を対応させるデータを生成するようにして
も良い。また、回転数に最小単位を設け、この最小回転
数内の次数音比率の平均を算出すると、上述したタイミ
ングパルス前後の次数音比率を算出する例と同様の回転
数軸データを得ることができる。

【００８８】

【第６実施例】＜回転数軸計算の次数音圧比率に対する
補正＞前述のＦＦＴ計算にて、図１７に示すように、高
回転数部分では、ＦＦＴの計算幅がパルス間隔よりも大
きい場合がある。また、低回転部分では、パルス間隔に
対してＦＦＴの計算幅の占める割合が小さくなってしま
う。しかし、時間軸から回転数軸に変換する際に、パル
ス単位で最大、最小、平均比率を求めるため、積算する
場合に高回転部分では隣接するパルスデータとの重複が
生じ、低回転部分ではデータの実際の音圧よりも不足が
生じる。

【００８９】このような不都合を防止するため、本実施
例では、ＦＦＴの計算幅とパルスデータ間隔を比較して
音圧の補正を行う。ＦＦＴ計算で得られる音圧は、当然
ＦＦＴの計算幅内のデータの音圧である。そこで、パル
ス間隔が計算幅よりも小さい場合は、計算結果の音圧を
小さく、逆に、パルス間隔が計算幅よりも大きい場合
は、計算結果の音圧も大きくなるように補正して、積算
比率を求めると、より聴感にあった積算比率値が得られ
る。

【００９０】図２０は、図１７（Ａ）のデータを前述の
方法で補正した結果で、高回転数になるに従い、次数比
率が減少しているのがわかる。また、次数比率の最大の
位置が図１７（Ａ）では３７００ [rpm] だったのに対
して、図２０に示す例では、２６００ [rpm] と聴感で
最もうるさいとされる回転数に近づいている。この補正
方法は、以下の式で示され、ＦＦＴ計算を行う際にパル
スデータを参考にして補正する。

【００９１】積算次数音圧比率＝（Σ（次数音圧×Δ
ｔ））／（Σ（全音圧×Δｔ）） ここで、Δｔ＝（パルス間隔データ数）／（ＦＦＴ計算
幅） 積算区間： 評価対象回転数内

【００９２】このような音圧の補正は、パルス単位での
音圧を算出する場合、非常に有効で、より聴感に近い数
値が得られ、評価の制度の向上が予想される。

【００９３】上述したように本実施例によると、音の評
価を時間軸から回転数軸へ変換し、比率の最大値、最小
値、平均値を代表値とするため、データの比較を容易に
し、評価者の負担を軽減させ、評価精度を向上させるこ
とができる。また、回転数軸への変換に対し、時間補正
を行う例では、積算比率計算時により聴感に近い数値を
得ることができる。

【００９４】

【第７実施例】上述した各実施例による音評価の要素を
組み合わせると、音データの性質に応じて聴感に近い評
価を得ることができる。すなわち、特定次数の次数音を
減衰させて当該次数音が問題次数音であるか否かを判定
する機能や、微少期間内の次数音の音圧について全体音
に対する比率を次数音比率として求める機能や、一定期
間内の次数音音圧の積算値の全体音の積算値に対する比
率である積算比率を求める機能や、回転数毎に次数音比
率を算出する機能などを併用することで、音データの特
性に応じて聴感と同様な評価を行うことができる。

【００９５】図２１は、二輪車のレーシングデータを音
データとして取り込んで連続音（うなり音）の評価を行
う工程の一例を示すフローチャートである。まず、レー
シングデータを取り込む（ステップＨ２１）。これは、
例えば、走行中の二輪車にマイクとＤＡＴ等のレコーダ
ーとを設け、音の終了をした後に当該音データをコンピ
ュータに取り込むようにする。そして、取り込んだ音デ
ータを周波数分析し、ＦＦＴスペクトルから問題次数音
の次数をチェックする（ステップＨ２２）。このとき、
タイミングパルスが得られていない場合には、上述した
第２実施例等に示した手法により回転数関数又はタイミ
ングパルスを生成する。回転数と評価対象とする次数が
特定されると、次数フィルタ周波数を算出する。

【００９６】続いて、次数フィルタ周波数を用いて、評
価対象となる特定次数の次数音（うなり音）を減衰させ
て（ステップＨ２３）、音データを視聴する。次数音を
減衰させて不快感がなくなれば、当該特定次数の次数音
は問題次数音である。

【００９７】続いて、次数音が発生している回転数を確
認する（ステップＨ２５）。続いて、評価パラメータを
設定する。具体的には、評価対象とする回転数の範囲
や、複数の次数音を評価する場合や次数軸データを生成
する場合の計算次数の上限等に関する計算次数範囲や、
計算する周波数幅や、回転数軸データを生成する際のパ
ルス幅とＦＦＴ計算幅の関係による補正手法や、次数抽
出周波数幅の設定など次数音を抽出する手法など、必要
な項目を設定する（ステップＨ２６）。

【００９８】続いて、ＦＦＴを用いて次数を計算する
（ステップＨ２７）。そして、全体の音とうなり音の大
きさの比率である次数音比率を微少時間毎に算出する
（ステップＨ２８）。各次数音比率が時系列又は回転数
別に全般的に大きいか否か判定し（ステップＨ２９）、
全般的に大きければ、評価範囲内全体の積算比率を算出
するなど評価範囲全体でうなり音を評価する。

【００９９】一方、特定の回転数にて比率が特に大き
く、又はある回転数を超えると比率が極端に小さくなる
など、レベル判断が必要な場合には（ステップＨ２
９）、回転数別にうなり音を数値化すると良い（ステッ
プＨ３１）。

【０１００】この図２１に示すフローチャートにて上述
した各実施例の要素を組み合わせて連続音の評価を行っ
たが、図２１に示す例に限らず、例えば１００次程度ま
での次数音の積算比率を算出し、これを次数音軸にてグ
ラフ化すると、問題次数と他の次数との関係が明確にな
るなど、次数フィルタの活用による連続音の評価は聴感
に合致する音の評価を行う上で極めて有効である。

【０１０１】

【発明の効果】本発明は以上のように構成され機能する
ので、これによると、周波数特定工程が、問題次数音成
分抽出工程にて抽出した問題次数音成分について時間軸
での複数のサンプリング点での周波数を特定し、回転数
関数生成工程が、この各サンプリング点の周波数に応じ
て回転数算出工程にて算出された各回転数の変化を近似
する関数を生成するため、音データの任意の時の回転数
をこの回転数関数に基づいて算出することができ、する
と、評価対象となる対象次数の次数と回転数とから次数
音の減衰や次数音の抽出などの処理が可能となる、とい
う従来にない優れた音評価前処理方法を提供することが
できる。

【０１０２】また、本発明による音評価方法では、回転
数関数生成工程にて回転数関数が生成された後、次数フ
ィルタ周波数算出工程にて、時系列の音データの各時刻
毎に変化する回転数に従って各回転数での次数フィルタ
周波数を算出し、そして、次数音評価工程では、この次
数フィルタ周波数を用いて音データから特定次数の音を
減衰させ、または、音データから特定次数成分のみを抽
出するため、特定次数の音を減衰させた場合には当該特
定次数の音が問題次数音であるか否かの判定に良好に用
いることができ、また、音データから特定次数成分のみ
を抽出すると、この特定次数音の全体音に対する音圧比
率を算出したり、さらにこの次数音圧比率を回転数軸に
て評価したりという処理が可能となり、すると、タイミ
ングパルスデータが計測できない環境の音データであっ
ても、予め判明している問題次数音の次数に基づいて次
数音評価が可能となる、という従来にない優れた音評価
方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による音評価前処理方法の
構成を示すフローチャートである。

【図２】図１に示す処理に続いて音を評価する音評価方
法の構成例を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施形態による音評価装置の構成例
を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施例のハードウエア資源の構成を示
すブロック図である。

【図５】本発明の第１実施例の処理概要を示すフローチ
ャートである。

【図６】図５に示す構成での連続音の評価の一例を示す
波形図であり、図６（Ａ）は特定周波数の音の抽出を示
す図で、図６（Ｂ）は全音圧と抽出音圧とを比較した例
を示す図で、図６（Ｃ）は各音圧の比率を示す図であ
る。

【図７】図５に示す構成での連続音の評価処理の一例を
示すフローチャートである。

【図８】各次数での音圧の比率を示す波形図であり、図
８（Ａ）は次数フィルタ後の音が問題とならない例を示
す図で、図８（Ｂ）は８次の音が問題となる例を示す図
である。

【図９】本発明の第２実施例による問題次数音成分の抽
出例を説明するための説明図であり、図９（Ａ）は音デ
ータの周波数スペクトルの座標軸の定義を示す図で、図
９（Ｂ）は周波数スペクトルの一例を示す図である。

【図１０】本発明の第２実施例により疑似タイミングパ
ルスを生成するための処理内容を示す説明図である。

【図１１】本発明の第２実施例による疑似タイミングパ
ルス生成処理の一例を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の第３実施例の背景を示す説明図であ
り、図１２（Ａ）は固定次数抽出周波数幅及び可変次数
抽出周波数幅の例を示す図で、図１２（Ｂ）は回転数に
応じて固定次数抽出周波数幅と可変次数抽出周波数幅と
を切り替える例を示す図である。

【図１３】一定期間の全体音の音圧変化と特定次数音の
音圧変化とその比率との波形例を示す波形図であり、図
１３（Ａ）は固定次数抽出周波数幅で次数音を抽出した
例を示す図で、図１３（Ｂ）は可変次数抽出周波数幅で
次数音を抽出した例を示す図である。

【図１４】固定次数抽出周波数幅と可変次数抽出周波数
幅とを切り替えて次数音を評価する処理工程の一例を示
すフローチャートである。

【図１５】第４実施例の背景を説明するための波形図で
あり、図１５（Ａ）は第１の音データの全体音、次数音
及びその比率の波形を示す図で、図１５（Ｂ）は第２の
音データの全体音、次数音及びその比率の波形を示す図
である。

【図１６】第４実施例での処理工程の一例を示すフロー
チャートである。

【図１７】本発明の第５実施例で前提となるタイミング
パルスと回転数との関係を示す説明図であり、図１７
（Ａ）は高回転の場合の例を示す図で、図１７（Ｂ）は
低回転の場合の例を示す図である。

【図１８】回転軸データの一例を示す説明図であり、図
１８（Ａ）は「うるさい」とされた原音の回転数軸デー
タの一例を示す図で、図１８（Ｂ）は「静か」と評価さ
れた回転数軸データの一例を示す説明図である。

【図１９】第５実施例による音評価処理の一例を示すフ
ローチャートである。

【図２０】本発明の第６実施例による補正処理を行った
場合の回転数軸データの一例を示す説明図である。

【図２１】本発明の第７実施例による音評価処理の一例
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 評価対象物（評価対象車、音源、振動源） ２ 音データ記憶手段（例えばハードディスク） ６ 信号処理手段 ２２ 評価用データ出力手段 １１０ 周波数分析部 １１２ 問題次数音成分抽出部 １１４ 周波数特定部 １１６ 回転数算出部 １１８ 回転数関数生成部 １２０ 次数フィルタ周波数算出部 １２２ 次数音評価部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時系列の音データについて所定の強度以
   上の強度の成分を時間軸及び周波数軸からなる周波数ス
   ペクトル上にて抽出する問題次数音成分抽出工程と、こ
   の問題次数音成分抽出工程にて抽出した問題次数音成分
   について時間軸での複数の点をサンプリング点として各
   サンプリング点での周波数を特定する周波数特定工程
   と、この周波数特定工程にて特定された周波数と前記問
   題次数音の予め定められた次数とから前記各サンプリン
   グ点での回転数を算出する回転数算出工程とを備えると
   共に、 この回転数算出工程にて算出された各サンプリング点で
   の回転数の時間変化を近似する関数を回転数関数として
   生成する回転数関数生成工程とを備えたことを特徴とす
   る音評価前処理方法。
2. 【請求項２】 前記回転数関数生成工程に続いて、前記
   回転数関数による回転数から次のパルス位置までの経過
   時間を算出すると共に当該経過時間後の回転数を算出す
   る次パルス位置算出工程と、この次パルス位置算出工程
   を終点位置まで繰り返させるパルスデータ生成制御工程
   とを備えたことを特徴とする請求項１記載の音評価前処
   理方法。
3. 【請求項３】 前記回転数算出工程が、前記問題次数音
   成分の開始点と終了点の２点をサンプリング点として各
   点の回転数を算出する工程を備え、 前記回転数関数生成工程が、前記開始点と終了点との計
   ２点の回転数から当該回転数変化を近似する一次式の係
   数を算出する工程を備えたことを特徴とする請求項１又
   は２記載の音評価前処理方法。
4. 【請求項４】 前記回転数算出工程が、前記問題次数音
   成分の開始点と終了点とを含む３点以上の各点をサンプ
   リング点として各点の回転数を算出する工程を備え、 前記回転数関数生成工程が、前記３点以上の各点の回転
   数に基づいて当該回転数変化を近似する多項式の各係数
   を算出する工程を備えたことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の音評価前処理方法。
5. 【請求項５】 時系列の音データについて所定の強度以
   上の強度の成分を時間軸及び周波数軸からなる周波数ス
   ペクトル上にて抽出する問題次数音成分抽出工程と、こ
   の問題次数音成分抽出工程にて抽出した問題次数音成分
   について時間軸での複数の点をサンプリング点として各
   サンプリング点での周波数を特定する周波数特定工程
   と、この周波数特定工程にて特定された周波数と前記問
   題次数音の予め定められた次数とから前記各サンプリン
   グ点での回転数を算出する回転数算出工程と、この回転
   数算出工程にて算出された各サンプリング点での回転数
   の時間変化を近似する関数を生成する回転数関数生成工
   程とを備えると共に、 この回転数関数生成工程にて生成された回転数関数に基
   づいて各時間毎の回転数を算出すると共に当該各時間毎
   の回転数と評価対象となる次数とから各時刻毎の次数フ
   ィルタ周波数を算出する次数フィルタ周波数算出工程
   と、この次数フィルタ周波数算出工程にて算出された各
   時刻毎の次数フィルタ周波数に基づいて当該評価対象と
   なる次数の次数音を減衰させ又は抽出する次数音評価工
   程とを備えたことを特徴とする音評価方法。
6. 【請求項６】 前記次数音評価工程に続いて、前記音デ
   ータの時系列での音圧に対して前記次数音評価工程にて
   抽出される次数音の音圧が占める比率を算出する次数音
   比率算出工程を備えたことを特徴とする請求項５記載の
   音評価方法。
7. 【請求項７】 前記次数音比率算出工程に続いて、前記
   次数音比率算出工程にて算出された時系列での次数音比
   率データについて各時刻での回転数を特定すると共に各
   回転数毎の次数音比率データを回転数の大きさ順に並べ
   替える回転数軸データ生成工程を備えたことを特徴とす
   る請求項６記載の音評価方法。
8. 【請求項８】 評価対象物の複数の音源から発せられる
   一定期間の音をデジタルの音データとして記憶した音デ
   ータ記憶手段と、前記音データ記憶手段に格納された音
   データを信号処理して評価用データを生成する信号処理
   手段と、この信号処理手段によって生成される評価用デ
   ータを外部出力する評価用データ出力手段とを備え、 前記信号処理手段が、時系列の音データについて所定の
   強度以上の強度の成分を時間軸及び周波数軸からなる周
   波数スペクトル上にて抽出する問題次数音成分抽出部
   と、この問題次数音成分抽出部によって抽出された問題
   次数音成分について時間軸での複数の点をサンプリング
   点として各サンプリング点での周波数を特定する周波数
   特定部と、この周波数特定部によって特定された周波数
   と前記問題次数音の予め定められた次数とから前記各サ
   ンプリング点での回転数を算出する回転数算出部と、こ
   の回転数算出部によって算出された各サンプリング点で
   の回転数の時間変化を近似する関数を生成する回転数関
   数生成部とを備えると共に、 前記信号処理手段は、前記回転数関数生成部によって生
   成された回転数関数に基づいて各時間毎の回転数を算出
   すると共に当該各時間毎の回転数と評価対象となる次数
   とから各時刻毎の次数フィルタ周波数を算出する次数フ
   ィルタ周波数算出部と、この次数フィルタ周波数算出部
   によって算出された各時刻毎の次数フィルタ周波数に基
   づいて当該評価対象となる次数の次数音を減衰させ又は
   抽出すると共に当該次数音を減衰させ又は抽出した次数
   フィルタ処理データを前記評価用データとして出力する
   次数音評価部とを備えたことを特徴とする音評価装置。
9. 【請求項９】 評価対象物の複数の音源から発せられる
   一定期間の音をデジタルの音データとして記憶した音デ
   ータ記憶手段と、前記音データ記憶手段に格納された音
   データを信号処理して評価用データを生成する信号処理
   手段と、この信号処理手段によって生成される評価用デ
   ータを外部出力する評価用データ出力手段とを備えた音
   評価装置を使用して評価対象物から発せられる音の聴感
   を評価するための音評価用プログラムを記憶した記憶媒
   体であって、 該プログラムは前記信号処理手段を動作させる指令とし
   て、時系列の音データについて所定の強度以上の強度の
   成分を時間軸及び周波数軸からなる周波数スペクトル上
   にて抽出させる問題次数音成分抽出指令と、この問題次
   数音成分抽出指令に応じて抽出される問題次数音成分に
   ついて時間軸での複数の点をサンプリング点として各サ
   ンプリング点での周波数を特定させる周波数特定指令
   と、この周波数特定指令に応じて特定される周波数と前
   記問題次数音の予め定められた次数とから前記各サンプ
   リング点での回転数を算出させる回転数算出指令と、こ
   の回転数算出指令によって算出される各サンプリング点
   での回転数の時間変化を近似する関数を生成させる回転
   数関数生成指令とを備えると共に、 前記プログラムは、前記回転数関数生成指令に応じて生
   成される回転数関数に基づいて各時間毎の回転数を算出
   させると共に当該各時間毎の回転数と評価対象となる次
   数とから各時刻毎の次数フィルタ周波数を算出させる次
   数フィルタ周波数算出指令と、この次数フィルタ周波数
   算出指令に応じて算出される各時刻毎の次数フィルタ周
   波数に基づいて当該評価対象となる次数の次数音を減衰
   させ又は抽出させると共に当該次数音を減衰させ又は抽
   出した次数フィルタ処理データを前記評価用データとし
   て出力させる次数音評価指令とを備えたことを特徴とす
   る音評価用プログラムを記憶した記憶媒体。