JP2832202B2 - 自然音再生装置 - Google Patents

自然音再生装置

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JP2832202B2
JP2832202B2 JP1147483A JP14748389A JP2832202B2 JP 2832202 B2 JP2832202 B2 JP 2832202B2 JP 1147483 A JP1147483 A JP 1147483A JP 14748389 A JP14748389 A JP 14748389A JP 2832202 B2 JP2832202 B2 JP 2832202B2
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靖彦 田原
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オフィス等におけるテクノストレスの緩
和、リラクゼーション空間の創造に好適な自然音を利用
した室内環境音生成装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、オフィス等では、作業者の緊張緩和や気分転
換、能率向上を目的としていわゆる「環境音楽」と呼ば
れるものや波の音、虫の声などの「自然音」が用いられ
てきた。また、オフィスにおけるOA機器騒音、会話、電
話騒音などのマスキング、ホテル、集合住宅などにおけ
る隣接住戸騒音のマスキングを目的として定常雑音が用
いられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、「環境音楽」の場合には、時間の経過ととも
にその音楽的要素、例えばメロディーやリズム等の意味
情報が強く意識されるようになるため、やがて不快とな
って用いられなくなるケースが多い。さらに「環境音
楽」は、一般的に磁気テープ等の物理的媒体を介して繰
り返し再生されることになるため、その周期を人間が感
じ取り、かえって逆効果となることが少なくない。
そこで、「環境音楽」のなかにはメロディーやリズム
をできるだけ強調しないように作られているものもある
が、人間がある意図で創作したものであるために、意味
情報であるメロディーやリズムの抑制には自ら限度が生
じる。
また、「自然音」の場合には、特定の意味情報を持た
ないという点では、音響付加の音源として適していると
いえるが、音環境制御に適した条件の自然音を長時間に
わたって収録することは、自然現象の継続性の問題等か
ら困難である。しかも、磁気テープ等の記録媒体の容量
からみても、音声周波数帯域全体をカバーしようとする
と、現状では2時間程度の記録が限界となる。このた
め、この時間的な限界を越えると、同じ音源を繰り返し
再生する方法が用いられることになる。ところが、大脳
処理系も含めた人間の聴覚には、数時間、或いはそれ以
上の周期を察知する能力があるため、長時間繰り返し再
生した場合にも、やがて特定のパターンが意識されるよ
うになり、不快になってくるという問題がある。
また、環境音楽の欠点を補うものとして、意味情報を
持たない定常雑音の利用が考えられているが、この定常
雑音は、たとえ小音量で再生されても、マクロ的な変動
が少ないため、時間がたつにつれ、やがてうるさく感じ
られるようになる。つまり、単調すぎるという欠点があ
る。
本発明は、上記の課題を解決するものであって、長時
間聞いても不快感を与えず精神的なくつろぎを与えるこ
とができる自然音再生装置の提供を目的とするものであ
る。
〔課題を解決するための手段〕
そのために本発明は、音素材番号に対応した音素材デ
ータを複数記憶する記憶手段と、時間間隔の時間系列で
ある発生タイミングデータを記憶し、その時間間隔でト
リガ信号を出力するタイミング制御手段と、トリガ信号
の入力により音素材番号をランダムに出力する音素材デ
ータ選択手段と、音素材データ選択手段が出力する音素
材番号に対応する音素材データを再生する再生手段とを
備える自然音再生装置であって、発生タイミングデータ
の時間間隔は、雑音を実効値に変換し低周波成分の振幅
値に基づいて決定されるものである。
〔作用〕
本発明の自然音再生装置では、物理的媒体である記憶
手段に前以って複数の音素材データを記憶し、音素材送
出手段で音素材データを順次選択して所定のタイミング
で送出するので、自然界の実態に則したリズム(発生タ
イミング)に基づいて音素材データを順次選択して再生
手段に送出する。ことにより長時間にわたって同じパタ
ーンを生じない聴感上は自然音と等価な人工的な環境音
を作り出すことができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。
第1図は本発明に係る自然音再生装置の1実施例構成
を示す図、第2図はゆらぎ信号の振幅の時間変化を示す
図である。第1図において、Aは音素材記憶部、Bは音
素材選択部、Cは発生タイミング制御部、1はメモリ、
2はバッファメモリ、3は素材選択信号制御装置、4は
選択データ記憶装置、5はタイミング制御装置、6は時
系列データ変換装置、7と13はA/D変換器、8はローパ
スフィルタ、9はRMS回路、10はゆらぎ雑音発生装置、1
1はマイクロフォン、12と16はアンプ、14はD/A変換器、
15は音量調整装置、17はスピーカを示す。
自然界に見られる変動特性の1つとして“1/fゆら
ぎ”と呼ばれるものがある。これは「ゆらぎの大きさが
ゆらぎの周波数に逆比例する現象」ということができ
る。“ゆらぎ”とは、ある物理量が時間の経過と共に変
動することをさし、音に関する変動の物理量としては、
音響パワー(音量感)、周波数(音の高低感・音色)、
およびリズム(発生のタイミング)の3者が重要とされ
ている。“1/fゆらぎ”の発生メカニズムについては多
くの謎が残されているが、経験上、快適な音は“1/fゆ
らぎ”特性を持っており、不快な騒音等のゆらぎ特性は
“1/fゆらぎ”特性から外れた特性を持つことが知られ
ている。
そこで、物理的な記憶装置に自然界の音の要素を複数
個アナログ的、或いはデジタル的に記憶しておき、“1/
fゆらぎ”特性を持つ発生タイミングで再生すれば、聴
感上は自然音と等価で、かつ無限に繰り返すことのない
環境音を作り出すことができる。本発明は、この環境音
を第1図に示すような構成により作り出し、再生するよ
うにしたものである。
第1図において、音素材記憶部Aは、デジタル化され
た短時間の音素材からなる複数の自然音素材データを格
納するメモリ1と再生のためにメモリ1から選択された
音素材データを格納するバッファメモリ2からなり、複
数の自然音素材を記憶しておくものである。音素材選択
部Bは、選択データ記憶装置4と素材選択信号制御装置
3からなり、メモリ1に記憶されたデータを選択するた
めの複数の音素材番号データを生成して蓄えると共に、
自然音素材データの選択制御を行うものである。選択デ
ータ記憶装置4は、選択データとして乱数表等を記憶し
ておくものであり、素材選択信号制御装置3は、選択デ
ータ記憶装置4で発生したデータに演算を行い、そのデ
ータを音素材番号データとしてメモリ1に格納された音
素材データを選択するための信号を発生するものであ
る。発生タイミング制御部Cは、タイミング制御装置
5、時系列データ変換装置6、A/D変換器7、ローパス
フィルタ8、RMS回路9、ゆらぎ雑音発生装置10からな
り、自然音の発生タイミングを制御するデータを生成し
て蓄えると共に、自然音発生の制御を行うものである。
ゆらぎ雑音発生装置10は、1/fゆらぎ特性を持つ雑音を
発生させるものであり、RMS回路9は、その雑音を実効
値に変換するものであり、ローパスフィルタ8は、RMS
回路9の出力のうち低い周波数成分の例えば第2図に示
すような振幅ゆらぎ信号を得るものである。そして、A/
D変換器7は、ローパスフィルタ8の出力をデジタル信
号に変換し、時系列データ変換装置6は、デジタルデー
タに演算を行って発生時間間隔の時系列データに変換
し、タイミング制御装置5は、時系列データを記憶して
そのデータに基づいてバッファメモリ2と素材選択信号
制御装置3にトリガ信号を送るものである。
また、外部に接続されたマイクロフォン11、アンプ1
2、A/D変換器13は、メモリ1に格納する自然音素材を採
取する回路であり、D/A変換器14、音量調整器15、アン
プ16、スピーカ17は、メモリ1から順次選択されバッフ
ァメモリ2に格納された音素材を再生するものである。
次に、動作を説明する。
第3図は振幅ゆらぎ信号に対する演算の内容を説明す
るための図、第4図は発生時間間隔(発生タイミング)
データの例を示す図である。
まず、装置の動作を開始すると、前準備として発生タ
イミングデータの生成が行われる。この発生タイミング
データの生成の手順は、 ゆらぎ雑音発生装置10で発生したゆらぎ成分を持つ
雑音信号に対してRMS回路9、ローパスフィルタ8によ
り所定の処理を行い、第2図に示すような振幅ゆらぎ信
号を得てA/D変換器7により時刻(サンプル番号)毎に
デジタル信号への変換を行う。
そして、時系列データ変換装置6により所定の再生
時間間隔範囲に応じた規準化と演算を行い、デジタル信
号を発生タイミング(発生時間間隔)データに変換し、
タイミング制御装置5に記憶する。例えば第2図に示す
振幅ゆらぎ信号の場合、演算として第3図に示すように
各時刻(サンプル番号)毎に規準化した音の大きさ
(E)に対して所定の定数α(=5sec)を乗じ、このE
×αの値を第4図に示すように発生時間間隔(発生タイ
ミング)のデータΔt(sec)とする。
以上の前準備が終了すると、以下の手順で再生を行
う。
音素材選択の1番目のデータに基づき、メモリ1の
中の音素材データを選択し、バッファメモリ2に送る。
発生タイミングの1番目のデータに基づく時間の
後、タイミング制御装置5でトリガ信号を発生する。
トリガ信号によってバッファメモリ2上のデータを
出力し、D/A変換機14、音量調整器15、アンプ16、スピ
ーカ17を通して再生する。
同時にトリガ信号によって素材選択信号制御装置3
から2番目の音素材番号データをメモリ1に送り、音素
材データを選択してバッファメモリ2に送る。
以下〜の動作を繰り返し行う。
なお、聴感上、自然なゆらぎの周波数は、およそ0.3H
z以下であることが実験により見出されているので、実
施例でのローパスフィルタ8におけるカットオフ周波数
は、0.3Hzが代表値となる。この場合、A/D変換器7のサ
ンプリング周波数の最適値は、0.6Hz(周期1.67秒)と
なるが、この周期は、一般に自然音パターンの平均発生
周期より充分短い。これは、換言すれば、ゆらぎ雑音発
生装置10から時系列データ変換装置6の系による発生タ
イミングデータの生成速度がタイミング制御装置5にお
けるデータの出力速度より速いことを意味する。したが
って、タイミング制御装置5のメモリには、時間の経過
と共に順次発生タイミングデータが蓄積されてゆくこと
になる。この場合、タイミング制御装置5のメモリ容量
が装置構成上の問題となるが、平均的自然音発生周期を
短めの値である2秒と想定すると、24時間再生に要する
発生タイミング制御データの数は約43,000個であり、こ
れを1データ4バイトで記憶した場合に必要とされるメ
モリ容量は、約170キロバイトとなるので、現在では容
易に実現し得る値である。また、このメモリ容量に依存
して自然音発生の連続性が中断されることになるが、一
般の生活パターンを考慮した場合、24時間単位の不連続
性は、実質上問題とならない。
また、所定のゆらぎ特性を持つ発生タイミングデータ
をコンピュータの論理演算によって作製する場合には、
ゆらぎ雑音発生装置10から時系列データ変換装置6の系
をこれに代えることができると共に、タイミング制御装
置5のメモリも、平均周期からの偏差分を補正するため
のごく僅かな容量で足りることになり、自然音再生の不
連続性も生じないようにすることができる。
〔発明の効果〕
自然音を音響付加の音源に用いる場合、従来は物理的
媒体を介することによる時間的な限界から同一音源を繰
り返し再生する方法が採られているが、以上の説明から
明らかなように、本発明によれば、物理的媒体に収録さ
れた短時間の音素材を自然界の実態に則したリズム(発
生タイミング)に基づいて再生するので、短時間の自然
音素材を使って長時間にわたり繰り返すことのない自然
音と聴感上で等価な環境音、すなわち現実の自然音に近
い感覚の擬似的な自然音を創成することができる。ま
た、複数個の音素材を用意することにより、ひとつの音
素材を用いた場合の単調さを排除することができ、音素
材記憶部に記憶しておく自然音の素材を取り替えること
により、短時間の音素材でそれぞれの自然音の環境、例
えば虫の声であれば高原や草原等、波の音やかもめの声
であれば海等を容易に実現できる。しかも、音素材の選
択データに、ある時点のデータがその時点以前のいくつ
かのデータに従属関係を持つような確率過程を導入する
ことにより、さらに実際の自然音に近い人工的な環境音
を作り出すこともできる。さらには、自然音素材の発生
タイミングのデータを乱数等を用いて簡易的に作成した
り、1/fゆらぎ特性以外に変えることにより、別の効果
を持つ環境音を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る自然音再生装置の1実施例構成を
示す図、第2図はゆらぎ信号の振幅の時間変化を示す
図、第3図は振幅ゆらぎ信号に対する演算の内容を説明
するための図、第4図は発生時間間隔(発生タイミン
グ)データの例を示す図である。 A……音素材記憶部、B……音素材選択部、C……発生
タイミング制御部、1……メモリ、2……バッファメモ
リ、3……素材選択信号制御装置、4……選択データ記
憶装置、5……タイミング制御装置、6……時系列デー
タ変換装置、7と13……A/D変換器、8……ローパスフ
ィルタ、9……RMS回路、10……ゆらぎ雑音発生装置、1
1……マイクロフォン、12と16……アンプ、14……D/A変
換器、15……音量調整装置、17……スピーカ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−57300(JP,A) 特開 平2−59000(JP,A) 特開 平2−134164(JP,A) 特開 昭62−208100(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G10K 15/04

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】音素材番号に対応した音素材データを複数
    記憶する記憶手段と、 時間間隔の時間系列である発生タイミングデータを記憶
    し、その時間間隔でトリガ信号を出力するタイミング制
    御手段と、 トリガ信号の入力により音素材番号をランダムに出力す
    る音素材データ選択手段と、 音素材データ選択手段が出力する音素材番号に対応する
    音素材データを再生する再生手段と を備える自然音再生装置であって、 発生タイミングデータの時間間隔は、雑音を実効値に変
    換し低周波成分の振幅値に基づいて決定される自然音再
    生装置。
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DE69522495T2 (de) * 1994-05-10 2002-04-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Naturlicherschallwiedergabegerät
US5781640A (en) * 1995-06-07 1998-07-14 Nicolino, Jr.; Sam J. Adaptive noise transformation system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62208100A (ja) * 1986-03-10 1987-09-12 株式会社 田川 盆栽等に付設された音響発生装置

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