JP4020024B2 - Sound source discrimination device and its discrimination method - Google Patents
Sound source discrimination device and its discrimination method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4020024B2 JP4020024B2 JP2003162428A JP2003162428A JP4020024B2 JP 4020024 B2 JP4020024 B2 JP 4020024B2 JP 2003162428 A JP2003162428 A JP 2003162428A JP 2003162428 A JP2003162428 A JP 2003162428A JP 4020024 B2 JP4020024 B2 JP 4020024B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound
- cause
- sound source
- threshold value
- distance measure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発生原因が不明な音源の発生原因を判別するための音源判別装置及びその判別方法に係り、特に、筐体を通して外部に放射される機械騒音に含まれる複数種の音の発生原因を推定して判別するに有効な音源判別装置及びその判別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オフィスにおける快適性や知的生産性の向上を支援するためにオフィス環境の向上が求められている。このような動きを受けて、例えばオフィスで使用される複写機、プリンタ等の画像形成装置についてもその装置から発せられる騒音を低減することが求められている。
【０００３】
図６は、一般的な電子写真方式を利用したプリンタが稼動中に発生する騒音の時間波形を示したものである。この図に示されるように、騒音の音圧が経時的に変動していることがわかる。図中の矢印で示した波形部分は、数１０〜数１００ミリ秒程度の短時間の高い音圧からなる音、いわゆる衝撃音が発生している部分を示している。このような衝撃音とも呼ばれる音は、部品どうしの衝突、用紙と部品と衝突などにより発生するものであり、具体的には、ソレノイド、電磁クラッチ、モータ等に代表される可動部品の動作時や、用紙位置合わせ部における用紙先端と位置合わせ部材との衝突時などで発生する。
【０００４】
そして、この衝撃音のような音は、一般に短時間に大きな音圧変動を示すことから、騒音のなかでも特に人に認知されやすく不快感を与えやすい。
【０００５】
このため、騒音対策を必要とする製品開発時においては、衝撃音のような音の低減に注力した製品開発を行うことが多い。しかし、前記した画像形成装置の場合にあっては、かかる衝撃音の発生原因を特定することが非常に難しいとされている。
【０００６】
これは、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、一般の家電製品や機械構造物などと比べて可動部品やそれと関連する部品の点数が桁違いに多く、しかもその可動部品等が種々のタイミングで動作することにより、様々な音源から様々なタイミングで音が発生することとなり、複数種の衝撃音が混在しているという特徴によるものである。また、かかる画像形成装置では、その小型化や高機能化が進むにつれて、その構成部品どうしが非常に接近した位置関係で配置されるようになり、また、部品自体が更に小さくなるとともに新たな部品が追加されるようにもなるという特徴によるものである。
【０００７】
そこで、本出願人は、このような多くの音源からランダムに発せられる音（主に衝撃音）の発生原因を短時間でかつ正確に判断するための信号判断装置に関する提案を行っている（特許文献１、２）。
【０００８】
この信号判断装置は、例えば、発生原因が明らかな音源からの複数種の音を収音して得られる音響信号に関する波形ベクトルを既知波形ベクトル（基準空間）として用意する一方で、判断対象となる発生原因が不明な音源の音を収音して得られる音響信号に関する波形ベクトルを判断対象波形ベクトルとして取り込み、それについて前記既知波形ベクトルとの間の距離測度（例えばマハラノビス距離）を算出する。そして、その判断対象波形ベクトルの距離測度を既知波形ベクトルの原因別の距離測度データに基づいて設定する判別用の閾値と比較することにより、かかる判断対象の波形ベクトルがどの既知波形ベクトルの音源群に含まれるものであるかを推定して判断するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−３２３３７０号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１８１５５号公報
【特許文献３】
特開平８−１６５０３９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような判断装置にあっては、次のような課題がある。
【００１１】
すなわち、判断対象となる音源の発生空間、つまり音の発生特性に影響を及ぼすような音源を取り巻く空間条件（例えば、機械構造物における外装カバー、箱型フレーム等の筐体の存在や、音源となる部品の周囲に配置される周辺構造物の存在等の条件）が異なると、その音源の判別を正確に行うことができず、時には誤った判別をするおそれもある。これを画像形成装置の音源判別を行う場合について例示すれば、その機種が異なる場合や、同じ機種でもその構造が変更された場合などにおいて発生する。
【００１２】
この音源判別の難しさは以下の理由により発生するものと考えられる。
【００１３】
まず、上記筐体や周辺構造物が存在する音源では、その音源から放射される音の反射、吸音、残響等が起こるため、その筐体や周辺構造物がある状態で放射されるときの音の特性（例えば時間波形、周波数波形）が変化することになる。また、このような音特性の変化は、筐体や周辺構造物の種類などが変更された場合にそれに相応して発生するようになる。特に低騒音対策を行っている画像形成装置などにおいては、吸音材の使用等により、放射される音のうち高周波成分部分が数ｄＢから数十ｄＢほど低減する。
【００１４】
そして、このような事情があるなかで上記判断装置では、前記した基準空間の対象とする発生原因が明らかな音源の音を筐体や周辺構造物等がない状態（発生空間）で収音して採取する一方、判断対象となる音源の音を筐体や周辺構造物等がある状態（発生空間）で収音して採取し、音特性がすでに変化している判断対象の音に基づく距離測度のデータを前記した閾値と単に比較することによって音源の発生原因を判断するに止まっており、筐体や周辺構造物の存在による音特性の変化分を考慮した判断を行っているわけではなかった。
【００１５】
したがって、その筐体や周辺構造物が変更された場合でも、判断対象の音の特性が変化しているにもかかわらず、その筐体や周辺構造物のある状態で採取した音のデータを同じ閾値と比較して判断するだけとなるため、筐体や周辺構造物の存在による音特性の変化がある場合には、その判断を正確に行うことができないということが起こり得るのである。
【００１６】
図１３は、複写機等の画像形成装置から放射される衝撃音の時間―音圧波形を示すものであり、同図ａはその装置の筐体がない状態でまたはその筐体の近傍で測定したときの波形、同図ｂはその筐体からある程度離れた位置であって周辺に構造物がある状態で測定したときの波形を示す。このように、筐体の有無や周辺構造物の存在により、時間波形はその音圧の最大となる時間や周波数特性が異なるようになる。
【００１７】
ちなみに、従来においては、紙幣等の紙葉類の厚さに無関係にテープ等の異物が存在すること（異常）を検出できる検出方法に関する提案が行われている（特許文献３）。
【００１８】
この検出方法は、例えば、厚さ検出手段から出力される紙葉類の厚さに関する変位データから紙葉面を求め、その紙葉面に相当する変位データ（基準位置から紙葉面までの高さの平均値）に第１の閾値を加算して第２の閾値を求め、第２の閾値を超える変位データが存在するときに異常がある（テープ貼付有り）と判定するものである。このように、テープが貼られる紙葉類の面に関する測定データを基礎にその判定に適した閾値（第２の閾値）に設定変更することで、紙葉類の厚さが変動する場合であってもその紙葉類におけるテープ貼付の有無を検出可能にしている。
【００１９】
しかし、この検出方法は、検出対象がテープの有無というように当初から明らかな場合には有効なものであるが、当初から発生原因が不明な複数種の音の発生原因を正確に判別する場合や、その判別を筐体や周辺構造物の存在による音特性の変化分があることを考慮しながら行う場合を考慮したものではなく、かかる場合に適用できるものではない。
【００２０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的とするところは、発生原因が不明な判別対象の音源の発生空間が筐体、周辺構造物等の存在により異なることがあっても、その音源の発生原因を適切に判別することができる音源判別装置と音源判別方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の音源判別装置は、音源からの音を収音して音響信号として取り込む収音部と、この取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出す音切り出し部と、この切り出した音響信号について、予め発生原因が明らかな音源からの音を発生原因が不明な音源とは異なる発生空間から収音して取り込んだ音響信号のデータからなる基準空間との距離測度を算出する距離測度演算部と、この算出された距離測度を、予め発生原因が明らかな音源からの複数種の音に関する距離測度に基づいて設定された音源判別用の閾値と比較して音の発生原因を判断する判断部とを有する音源判別装置において、前記判断部で使用する閾値を判別対象の音源の発生空間に合わせて変更する閾値変更部を備えていることを特徴とするものである。
【００２２】
収音部は、例えば、所定の音源から発せられる音を電気信号からなる音響信号として捕捉することが可能なマイクロフォンにて構成できる。収音部は、マイクロフォンに加えて、マイクロフォンで取り込んだ音響信号を記憶・格納することが可能なデータ記憶部とで構成することも可能である。このように構成した場合には、音の収録だけを先に実施し、その後で収録した音響波形の分析や演算を一括してオフライン処理することができる。データ記憶部としては、音響信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器にて変換してデジタル信号として記憶保持することが可能なＤＡＴ（Digital Audio Taperecorder）やＨＤ（Hard Disc）レコーダなどを採用するとよい。収音する音は、判断対象となる発生原因が不明な音源や、発生原因が明らかな音源から発せられる音である。
【００２３】
音切り出し部は、収音部で取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出すが、その切り出しは音響信号における波形の立ち上がり部や振幅最大部などとなる時間軸上の特徴的な波形部分を基準に設定される所定の範囲に対して行われる。このような切り出しを行う音切り出し部は、例えば、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）に取り込む音響解析用ソフトウェアや、トリガー機能を備えたデータロガーなどにて構成できる。判別対象の音部分は、本発明による判別方式により発生原因の判別ができるものであればよく、主に衝撃音である。衝撃音としては、その音響持続時間が１秒（ｓｅｃ）以下、好ましくは１００ｍ秒（ｍｓｅｃ）以下となる音である。
【００２４】
また、この音切り出し部は、取り込んだ音響信号または切り出した音響信号を所定の補正フィルタにより聴感補正する聴感補正部を備えたものでもよい。その補正フィルタとしては、低周波の暗騒音成分を除去するためのハイパスフィルタや、他の独自に定める特性フィルタを使用することもできるが、一般的な騒音計で使用され、人の聴覚に近いといわれているＡ特性フィルタを用いることが好ましい。さらに、切り出した音響信号については、その時間波形の振幅の最大値や最小値が所定の大きさとなるように振幅を基準化するように構成するとよい。この基準化を行った場合には、収音部の収音手段と音源との離間距離の違いが原因で生じる音の大小差をその音源の発生原因の判断要素として含んでしまい、誤った判断を行うおそれを回避することが可能となる。
【００２５】
距離測度演算部は、音切り出し部で切り出した音響信号の基準空間に対する距離測度（空間距離）を算出するが、その距離測度としては統計学上の判別分析やクラスター分析で用いられる一般的な距離測度、例えば、ユークリッドの距離、標準化ユークリッドの距離、ミンコフスキーの距離、マハラノビスの距離等を用いることができる。マハラノビスの距離を採用した場合には、変数間の相関状態も含めて音源の発生原因について総合的に判断することが可能となる。また、マハラノビスの距離を採用する場合、その距離測度を算出するために、収音して得る各音響信号のデータについての平均、分散、共分散、標準偏差などを予め求めることになる。
【００２６】
距離測度の基準空間を得るための発生原因が明らかな音源としては、例えば、強制的に衝突または打撃させることによりほぼ一定の音が発生するような部材（例えばプラスチック球と金属板）、判別対象の音源から発する音に似ているような音（擬似音）を再生して発生させることができる音発生器や、判別対象となる音源（発生原因が不明な音源）を構成する部品の一部でありその部品を単独で稼動させることができるものとその関連部品などが挙げられる。このような音源の音は、発生原因が不明な音源のように音の特性に影響を与える筐体や周辺構造物が存在する発生空間とは異なる発生空間、好ましくはその筐体や周辺構造物がない空間条件（半無響音室等の自由音場空間）で収音される。この発生原因が明らかな音源から得た音響信号のデータを基準空間とする。
【００２７】
判断部では、判断対象の音源の発生原因を判断する前処理として、予め発生原因が明らかな音源からの複数種の音について距離測度をそれぞれ求め、その各距離測度に基づいて発生原因が何れの原因群に含まれるかを推定して判別するための閾値の設定とその閾値の蓄積（記憶保持）とが行われる。発生原因が明らかな音源とは、前記例示したような音発生器や、判別対象の音源を構成する可動部品およびその関連部品などである。このような音源の音は、発生原因が不明な音源と同じ発生空間、具体的には音源を囲む筐体や周辺構造物がある空間条件で収音される。
【００２８】
閾値変更部は、判断部で使用する閾値を判別対象の音源の発生空間に合わせて適宜変更する。この閾値の変更は、判断対象となる発生原因が不明な音源の発生空間に関する構成の違い（その音源を囲む筐体や周辺構造部の有無またはその構成の変更など）により発生する音特性の変化を考慮して行うものであれば、その構成等については特に制約されるものではない。この閾値変更部による閾値変更は、少なくとも、判断対象の音源の発生空間に関する構成が変更された場合に行われる。
【００２９】
このような閾値変更部は、例えば、予め発生原因が明らかな音源からの複数種の音を発生原因が不明な音源と同じ発生空間を通して前記収音部にて収音するとともに前記距離測度演算部にて算出する前記基準空間との距離測度の変化を検出する距離測度変化検出部と、この検出される距離測度の変化の差分に応じて閾値を補正する補正部とで構成することができる。
【００３０】
距離測度変化検出部では、閾値の設定に使用される発生原因が明らかな音源の音を、判別対象の音源の発生空間を通して収音することにより、かかる発生空間の変更による音特性の変化を含んだ情報を得ることができる。そして、その音特性の変化の有無または程度は基準空間との距離測度の変化として現われるため、その距離測度の変化が検出されることになる。
【００３１】
距離測度変化検出部の収音対象となる複数種の音としては、例えば、発生原因が不明な音源の発生空間（厳密には、筐体や周辺構造物などの構成が変更された発生空間）内に設置する音発生器から発せられる再生音（擬似音）や、その音源を構成する可動部品の一部を単独で稼動させたときに当該音源の発生空間を通して放射される動作音が使用される。この他にも、上記複数種の音としては、その発生原因が不明な音源を構成する可動部品の複数分（通常の動作時に可動するすべての部品など）を稼動させたときに当該音源の発生空間を通して放射される動作音が使用される。特にこの最後に例示した動作音については、例えばその音源が複写機やプリンタである場合、前掲の複数種の音を採用しようとしても、その各筐体内に音発生器を設置する適当な場所がないときや、その構成する可動部品の一部を単独で可動させただけでは所望の音（例えば用紙の走行動作に伴う音）が発生しないため入手できないときがあって適切でないことがあるため、かかる事情がある場合に採用すると有効である。例えば、印字動作により可動部品を複数可動させたときの動作音を使用すれば、音発生器を設置する必要がなく、用紙の走行動作に伴う音なども入手することができる。
【００３２】
一方、本発明の音源判別方法は、音源からの音を収音して音響信号として取り込む収音工程と、この取り込んだ音響信号から判別対象となる音部分の音響信号を切り出す音切り出し工程と、この切り出した音響信号について、予め発生原因が明らかな音源からの音を発生原因が不明な音源とは異なる発生空間から収音して取り込んだ音響信号のデータを基準にした基準空間との距離測度を算出する距離測度算出工程と、この算出された距離測度を、予め発生原因が明らかな音源からの複数種の音に関する距離測度に基づいて設定された音源判別用の閾値と比較して音の発生原因を判断する判断工程とを有する音源判別方法において、前記判断工程で使用する閾値を判別対象の音源の発生空間に合わせて変更する閾値変更工程を備えていることを特徴とするものである。
【００３３】
この判別方法における各工程は、前記した音源判別装置における各機能部分（収音部、音切り取り部、距離測度演算部、判別部、閾値変更部）の動作によって実現される。
【００３４】
本発明の音源判別装置およびその判別方法は、特に発生原因が不明な音源が筐体の内部に存在する複数種の音源の発生原因判別時に適用すると有効である。また、その筐体内の音源が周辺構造物によって取り囲まれた状態にある音源である場合に適用すれば更に有効である。そして、その音源の発生空間を構成する筐体や周辺構造物に関する構成が変更された場合に適用すれば特に有益である。
【００３５】
このような音源判別装置およびその判別方法によれば、判断部で使用する閾値が判別対象の音源の発生空間に合わせて適宜変更される。これにより、判別対象の音源の発生空間が筐体やその音源の周辺構造物等の存在により異なることがあっても、かかる音源の発生原因が適切な閾値によって正確に判別されるようになる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
《実施の形態１》
図１は、本発明の実施例に係る音源判別システム１００の構成を説明するものである。この音源判別システム１００が判別する対象とする音源は、複写機２００から放射される騒音である。そして、この判別システム１００は、その騒音の原因が原因（１）：金属部材の打撃音、原因（２）：プラスチック部材の打撃音、原因（３）：記録用紙の搬送方向先端部の衝突音、のいずれであるかを判断するものである。
【００３７】
信号判断システム１００の全体は、複写機２００からの騒音を収音する収音手段としてのマクロフォン１と、マイクロフォン１に接続されるＤＡＴ２と、ＤＡＴ２に接続されるパーソナルコンピュータシステムＣとから構成される。さらにこのパーソナルコンピュータシステムＣは、コンピュータ本体３と、入力手段としてのキーボード４ａ、マウス４ｂ、出力手段としてのディスプレイ装置５、複写機２００の筐体内部の所定部位に設置する擬似音発生器としてのスピーカー６などを備えている。
【００３８】
このコンピュータ本体３内のハードウェア資源としては、演算制御手段としてのＣＰＵ、主記憶手段としてのＲＡＭ、補助記憶手段としてのハードディスク、入出力制御装置など（いずれも図示せず）を有し、コンピュータ本体３内のソフトウェア資源としては、オペレーティングシステム、音響波形解析ソフトウェア、数値解析ソフトウェアなど（いずれも図示せず）を有している。このハードウェア資源とソフトウェア資源との共同作業により、次の図２に示す波形切り出し部３０、距離測度演算部４０、判断部５０および閾値変更部６０の各機能を実現している。
【００３９】
図２は、この判別システム１００の基本的な機能ブロック図である。この判別システム１００における基本的な機能は、処理の流れに沿って順に、マイクロフォン１とＤＡＴレコーダ２で構成される収音部１０と、ＤＡＴレコーダ２で構成されるデータ記憶部２０と、コンピュータ本体３で構成される波形切り出し部３０、距離測度演算部４０、判断部５０および閾値変更部６０と、ディスプレイ装置５で構成される表示部７０とである。これらの機能ブロックどうしで入出力される信号は、アナログ電気信号ＡＳ、デジタル信号ＤＳ、判断結果Ｒである。
【００４０】
このうち波形切り出し部３０は、収音された音響信号の聴感補正を行う聴感補正処理部３１と、その補正後の音響信号から判断対象とする音部分の切り出しを行う切り出し部３２と、その切り出した音を演算処理に必要な音特性を示す波形データ（時間波形データ、周波数波形データなど）に変換する波形変換部３３とを備えている。
【００４１】
また、閾値変更部６０は、複写機２００の発生空間の変更（機種変更等に伴う構成部品を囲む筐体や周辺構造物の変更）された場合に発生原因が明らかな音源に関する距離測度の変化分を検出する距離測度変化検出部６１と、この検出結果に応じて判別用の閾値を補正して変更する補正部６２とを備えている。閾値変更部６０は、その構成要素として前記したスピーカー６も含むものである。スピーカー６は、ＤＡＴ２とコンピュータ本体３に接続されており、ＤＡＴ２に予め録音して記録されている発生原因の異なる複数種の音がコンピュータ本体３のサウンド発生回路機構を介してスピーカー６から再生されるようになっている。
【００４２】
判断部５０は、判別対象の音に関して演算した距離測度と、予め用意して記憶されている判別用の閾値との比較を行い、どの発生原因の音源であるか否かを判断する。閾値は、予め発生原因が明らかな音源から発生原因別に収音した各音響信号の距離測度（の平均値）をそれぞれ求め、その互いに隣り合う距離測度の平均値（平均距離測度）どうしの中間値などを判別用閾値として適宜設定され、判断部５０（の記憶部）に記憶保持されている。
【００４３】
そして、この音源判別システム１００は、以下に示すように判断部５０で使用する判別用閾値として初期閾値ＴＨ０が予め設定されている。この初期閾値の設定は、通常、本システム１００の出荷時に半無響音室で採取した発生原因が明らかな音源の音響信号（データ）を用いて行われる。
【００４４】
本実施例では、発生原因が明らかな音源としてプラスチック球による金属片打撃音、プラスチック球によるプラスチック片打撃音、用紙先端がプラスチック板に衝突する音（用紙先端衝突音）を採用した。
【００４５】
プラスチック球としては、ポリプロピレンからなる直径が１６ｍｍ、２６ｍｍの２種類の球を用意した。一方、金属片としては、ステンレス（ＳＵＳ）からなる板サイズが２０×３０×１ｍｍ、３０×４０×１ｍｍの２種類の金属板を用意した。プラスチック板としては、ＡＢＳ樹脂からなる板サイズが２０×３０×１ｍｍ、３０×４０×１ｍｍの２種類のプラスチック板を用意した。また、この金属板とプラスチック板は、石定盤に両面テープにより貼り付けて支持固定する場合と、３０×４０×１ｍｍの１枚のゴム板を挟んだ状態で両面テープにより貼り付けて支持固定する場合という２種の支持状態でそれぞれ設置した。このプラスチック球または板や金属板の各材質については、複写機等の画像形成装置内の各構成部品を構成する材料として一般的に用いられている材料の材質とほぼ同様のものにするという観点で選択している。
【００４６】
金属片打撃音の採取は、上記２種のプラスチック球を、支持状態が異なる２種の金属片のうえに高さ５ｃｍの上方からそれぞれ自然落下させたときに発生する計４タイプの打撃音をマイクロフォン１により収音することで行った。このときの収音は、前記金属片を貼り付けた石定盤を半無響音室（自由音場空間）に設置するとともに、その定盤上の金属片の中心から０．６ｍの距離だけ離れた位置にマイクロフォン１を設置して行った。また、このときの収音は、必要なデータサンプル数（ｉ）が得られるように行う。
【００４７】
また、プラスチック片打撃音の採取は、金属片打撃音の収音時における金属板を上記プラスチック板に代えるのみで、他は同様の条件および手順で計４タイプの打撃音をマイクロフォン１により収音することで行った。さらに、用紙先端衝突音の採取は、複写機用Ａ４版サイズの用紙の長辺および短辺を上記プラスチック板にそれぞれ衝突させ、そのときに発生する各衝突音をマイクロフォン１により同様にして収音することで行った。
【００４８】
このようにしてマイクロフォン１で収音した音響信号は、後述する波形切り出し部３０の動作工程を同様に経ることにより基準空間のデータとして算出される。具体的には、マイクロフォン１で収音された音響信号が、ＤＡＴ２に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路により例えば１秒間に４８０００点のサンプリングデータ（デジタル信号）として得られ、そのデジタル信号のうちから最大振幅値を中心とする前後６４点が音響信号（時間波形データ）として切り出される。続いて、その切り出された音響信号が高速フーリエ変換により周波数分析されて３２点の周波数波形データとして得られる。これを必要なデータ数（ｉ）である前記各音ごとで１００音ずつ、全体では計３００音分だけ得る。かかる基準空間のデータは、以下に示すような３２点の周波数波形からなる１００ケース分（ｉ＝１〜１００）のベクトルｙとして得られる。
ｙ＝（ｙi1，ｙi2，・・・，ｙi32）
【００４９】
次に、初期の閾値を算出するため、予め発生原因が明らかな音源の複数種の音が収音され、その各音響信号の上記基準空間との距離測度が求められる。
【００５０】
はじめに、基準空間の波形データｙ（＝ｙi1，ｙi2，・・・，ｙi32）（ｉ＝１〜１００）と同様に、判別対象の各音源の波形データｙ´（＝ｙi1´，ｙi2´，・・・，ｙi32）（ｉ＝１０１〜）の正規化を行う。正規化は以下の式１に基づいて行う。式中、ｊ＝１〜３２の整数、σは標準偏差を示す。
【００５１】
【式１】
続いて、相関係数行列Ａの算出と、その相関係数行列Ａの逆行列Ｒ-1の算出を行う。相関係数行列を求めるために、相関係数ｒを算出する。相関係数ｒは以下の式２により算出した。式中において、上付きバーで表示したｙはｙの平均値、ｐ、ｑはいずれも１〜３２の整数を示す。
【式２】
相関係数行列Ａは、以下の式３により求めた。式中においてａは逆行列の計算により求めた要素、ｋは１〜３２の整数を示す。
【式３】
そして、マハラノビスの距離Ｄは以下の式４に基づいて算出した。
【式４】
このように演算される距離測度（マハラノビス距離）は、各音源ごとで１００音の距離測度として得られ、その各音源ごとの平均値（平均距離測度）が算出される。
【００５６】
本実施例では、図９の自由音場空間（ｆｒｅｅ）として示されるような平均距離測度が得られた。この場合、プラスチック衝撃音および用紙先端部衝突音の平均距離測度が隣り合う値であるため、その両者の差分に０．７倍を乗じた値（距離測度）を初期の第１閾値：ＴＨ０ａとした。また、自由音場空間における金属片打撃音およびプラスチック衝撃音の平均距離測度が隣り合う値であるため、その両者の差分に０．７を乗じた値を初期の第２閾値：ＴＨ０ｂとする。
【００５７】
具体的には、図９に示すように金属片打撃音の平均距離測度が「１．３」であり、プラスチック片打撃音の平均距離測度が「３４．５」であり、用紙先端部衝突音の平均距離測度が「１７６７．９」であった。これにより、初期の第１閾値ＴＨ０ａは１２１２．６（＝（１７６７．９−３４．５）・０．７）と設定し、初期の第２閾値ＴＨ０ｂは、１３．１（＝（３４．５−１．３）・０．７）と設定した。
【００５８】
この初期閾値ＴＨ０ａ、ＴＨ０ｂを用いた場合の判断部５０は、判別対象の音に関する距離測度が第２閾値ＴＨ０ｂよりも小さい値になったときには原因（１）である「金属打撃音プラスチック片打撃音」と判断し、距離測度が第1閾値ＴＨ０ａよりも大きい値になったときには原因（３）である「用紙先端部衝突音」と判断し、その距離測度が第１閾値ＴＨ０ａから第２閾値ＴＨ０ｂの間の値になったときには原因（２）である「プラスチック片打撃音」であると判断することになる。
【００５９】
ところで、本実施例に係る音源判別システム１００では、複写機２００からの騒音の収音をその筐体がない状態で行った場合には、その各音の発生原因（１）〜（３）についての判別を前記初期の閾値ＴＨ０ａ，ＴＨ１ｂに基づいて正確に行うことが可能である。
【００６０】
しかし、その複写機２００からの騒音の収音をその筐体がある状態で行った場合には、その音の特性が筐体等の存在により大幅に変化し、前記各原因別の音の距離測度自体が変化することもあるため、その各音の発生原因を前記したような初期の閾値ＴＨ０ａ，ＴＨ０ｂに基づいて適切に判別することができなくなることがある。
【００６１】
そこで、この音源判別システム１００では、図３や図４に示すように、そのシステム１００の使用に先立って前処理が行われる（ステップＳ１）。この前処理では、判断部５０で使用する閾値の変更が必要であるか否かの判断と、必要であればその閾値の変更が行われる。
【００６２】
具体的には、図４に示すように、このシステム１００による音源判別の対象が筐体を有するものか否かが判断されるとともに（ステップＳ１０）、その判別対象が初めての判別対象であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。
【００６３】
この際、筐体のない判別対象である場合には前処理は終了することになるが、筐体がある初めての判別対象（例えば複写機）であれば閾値の初期設定の工程が実行される（ステップＳ１２）。また、以前に判別した筐体のある判別対象である場合には既に変更した閾値の変更（データ）ファイルの読み込み（選択）が実行される（ステップＳ１３）。この判別対象の音源が変更されるか否かの判断は、例えば、その事実を知らせる操作画面やスイッチなどを操作パネルに設け、その操作画面やスイッチをオペレータに操作してもらうことで行うように構成すればよい。
【００６４】
そして、前工程のステップＳ１０において判別対象が筐体のないもの（複写機）であると判断された場合には、予め発生原因が明らかな音源からの音を判別対象の音源である複写機２００とは異なる発生空間から収音して取り込んだ音響信号のデータからなる前記基準空間が用意されるとともに、前記のように設定された初期閾値ＴＨ０が用いられ、その前提条件のもとで後述する音源判別の工程（図３のステップＳ２〜Ｓ６）が同様に実行され行われる。
【００６５】
また、前工程において判別対象が筐体のある初めてのもの（複写機）であると判断された場合には、図３に示すような発生原因の不明な音源、即ち複写機２００から放射される騒音の発生原因の判別が行われる（ステップＳ２〜Ｓ６）。
【００６６】
初めに、マイクロフォン１により、判断対象となる（発生原因の不明な）音源の音響信号が収音される（ステップＳ２）。本実施例では、複写機２００に近接して（複写機の筐体である外装カバーの正面から１ｍだけ離れた位置に）設置されるマイクロフォン１により複写機２００から放射される騒音が計測される。この収音は、少なくとも複写機２００の１サイクルのコピー動作が１回実行されるときに発生する音を収音するように行われる。マイクロフォン１で収音される音は、電気信号に変換されてアナログの音響信号としてＤＡＴ２に取り込まれる。
【００６７】
アナログ信号は、ＤＡＴ２に内蔵されているＡ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換される（ステップＳ３）。このときのデジタル信号はＤＡＴ２のカセット式磁気テープに一旦記録される。図６は、このＤＡＴ２に記録されたデジタル信号を示すグラフである。本実施例ではＤＡＴ２のＡ／Ｄ変換回路の分解能（サンプリング周波数）は４８ｋＨｚであるため、得られるデジタル信号は１秒間に４８０００点のサンプリングデータとして得られる。ここで、複写機のような画像形成装置を収音する場合、そのサンプリング周波数としては、少なくとも１０ｋＨｚ以上、好ましくは２０ｋＨｚ以上のものを適用することが望ましい。
【００６８】
次に、波形切り取り部３０において、ＤＡＴ２に記録されたデジタル信号がパーソナルコンピュータＣの本体３（ハードディスク）に対して取り込まれた後、判別対象となる音部分（衝撃音）の切り出しが行われる（ステップＳ４）。
【００６９】
まず、音切り出し部３０における聴感補正部３１により、取り込んだデジタル信号の聴感補正を行う。この実施例では、暗騒音に多く含まれる数１０Ｈｚ以下の低周波数成分の信号をカットするため人の聴感に近いＡ特性フィルタにより補正を行った。この聴感補正を行わないデジタル信号は、切り出し部３２に直接出力される。
【００７０】
続いて、この聴感補正された新たなデジタル信号は、切り出し部３２により、判別対象となる衝撃音の時間波形データが切り出される。この実施例では、そのデジタル信号のうちから衝撃波を含む信号部分が０．２秒間程度切り出された後、その最大振幅（音圧）値を中心とする前後の計６４点の時間波形データを１００サンプル分切り出した。図７は、その切り出された時間波形データからなるデジタル信号を示すグラフである。
【００７１】
続いて、この切り出された６４点の時間波形データは、波形変換部３３により、所定の波形データに変換される（ステップＳ４）。本実施例では、切り出した波形データに所定のハニング窓関数処理を施した後、高速フーリエ変換を用いて周波数分析を行うことにより、図８に示すような周波数波形データを得る。ここでは、周波数分解能が例えば７５０Ｈｚ（＝４８０００／６４）である周波数バンドごとの計３２点のパワースペクトルを得る。
【００７２】
次に、このように切り出されたデジタル信号は距離測度演算部４０に出力され（図２）、基準空間との距離測度であるマハラノビスの距離が演算される（ステップＳ５）。マハラノビスの距離は、前記した基準空間データの算出時と同様にして算出される。また、この演算された距離測度（マハラノビス距離）は、その距離測度の平均値（平均距離測度）として判別部５０に出力される。
【００７３】
本来であればこの後、判断部５０において、距離測度演算部４０から出力された判別対象の音源に関する平均距離測度を、予め設定されている初期の第１閾値ＴＨ０ａおよび第２閾値ＴＨ０ｂと比較する処理が行われる。この比較結果により、判別対象の音源が前記した３つの発生原因（１）〜（３）のいずれに該当するものであるかが判別される。そして、この判断部５０により、判断対象となる音源の発生原因に関する判断結果Ｒが得られる（ステップＳ６）。
【００７４】
しかし、ここでは、判別対象が筐体のある複写機２００であるため、その複写機（Ｂタイプ）からの騒音をその筐体がある状態で収音したときの距離測度の結果が図１０に示すようになる。
【００７５】
図１０には、前述したようにして求めた基準空間の距離測度（マハラノビス距離）と、上記したような状態で収音するとともに上記基準空間を基準にした金属片打撃音（１００音）、プラスチック片打撃音（１００音）および用紙先端部衝突音（１００音）の各距離測度（マハラノビス距離）とを示している。
【００７６】
この図１０から明らかなように、同種の金属片打撃音であっても、基準空間のプラスチック球による金属片打撃音の距離測度（基準空間データ）と、筐体がある状態で収音して得た判別対象の金属片打撃音の距離測度とは、１０００倍程度の差が発生しているのである。つまり、この差は、複写機の筐体や各音源の周辺構造物の存在による音特性の変化によって生じているものと考えられる。
【００７７】
また、このＢタイプの複写機２００からの騒音を筐体がある状態で収音したときの平均距離測度は、図９の発生空間（Ｂ）として示した通りのものである。この場合、その発生原因（１）〜（３）ごとの音の平均距離測度がいずれも初期の第１閾値ＴＨ０ａを越えた状態になるため、かかる各音の発生原因の判別を行うことができない。
【００７８】
このため、この音源判別システム１００では、前述したように判断部５０で使用する閾値ＴＨ（ここでは初期の閾値ＴＨ０）を変更する工程が実行される（図４のステップＳ１２）。
【００７９】
閾値の変更工程は、図５に示すように、まず距離測度の変化の検出工程が実行される（ステップＳ２０）。この検出工程は、例えば前記判別対象の音源が変更されるスイッチの操作に連動して実行開始されるように構成することができる。
【００８０】
距離測度の変化の検出は、前述したプラスチック球による金属片打撃音として発生条件の異なる４タイプの音を１０音ずつ自由音場空間で収音するとともに、同様にプラスチック片打撃音および用紙先端衝突音として発生条件の異なる４タイプの各音を各４０音ずつ自由音場空間で収音したＤＡＴ２のテープ等を予め用意しておく。かかる音はコンピュータ本体３の記憶部に記憶保持しておいてもよい。そして、その各音を複写機２００の内部に設置されているスピーカー６を通して再生するとともに、そのスピーカー６により再生されて複写機２００の筐体を通して外部に放射されるときの音を前記設置条件のマイクロフォン１により収音する。しかる後、その収音した音響信号について前記した各工程（図３のステップＳ２〜Ｓ５）を同様に実行することにより、その各音の平均距離測度を求める。
【００８１】
続いて、この得られた新たな平均距離測度を前記自由音場空間で収音したときに得た平均距離測度と比較し（ステップＳ２１）、変化していると判断したときには新たな閾値ＴＨ´の算出を行う（ステップＳ２２）。この際、変化していないと判断したときには閾値ＴＨの変更は行わない（ステップＳ２３）。
【００８２】
この平均距離測度の変化の判断は、上記両者の平均距離測度の差分を求めて行うことになるが、その差分がある場合には常に「変化あり」と判断するように構成するか、あるいは、その差分の程度を判別するための所定の閾値を予め設定しておき、その差分が所定の閾値を上回った場合にのみ「変化あり」と判断するように構成すればよい。
【００８３】
新たな閾値ＴＨの算出（ステップＳ２２）は、後述する点を除いて、前述した前処理工程（ステップＳ１）において初期の閾値ＴＨ０を算出した場合とほぼ同じ作業工程を経ることにより行われる。異なる点は、発生原因が明らかな音源である金属打撃音、プラスチック打撃音および用紙先端部の衝突音を複写機２００の筐体がある状態でスピーカー６から再生して収音することである。
【００８４】
本実施例では、図９の発生空間（Ｂ）として示されるような各音の平均距離測度が得られた。具体的には、金属片打撃音の平均距離測度が「１７６０」であり、プラスチック片打撃音の平均距離測度が「５６２０」であり、用紙先端部衝突音の平均距離測度が「５６１３４」であった。これにより、新たな第１閾値ＴＨ１ａについては３５３６０（＝（５６１３４−５６２０）・０．７）と設定し、新たな第２閾値ＴＨ１ｂは２７０１（＝（５６２０−１７６０）・０．７）と設定した。
【００８５】
このようにして得られた閾値ＴＨ１ａ，ＴＨ１ｂは、前記初期の閾値ＴＨ０ａ，ＴＨ０ｂと置き換えられるように補正される（ステップＳ２３）。すなわち、その新たな閾値ＴＨ１ａ，ＴＨ１ｂが判断部５０の記憶部に例えば閾値の変更ファイルとして記憶保持されることになる。
【００８６】
そして、この閾値変更が行われた音源判別システム１００においては、Ｂタイプの複写機２００からの騒音の収音をその筐体がある状態で行った場合であっても、その各音の発生原因（１）〜（３）が、前記筐体等の存在による音特性の変化分を考慮して設定し直した第１閾値ＴＨ１ａおよび第２閾値ＴＨ１ｂにより正確に判別することが可能となる。
【００８７】
つまり、判別対象の音源の音に関する平均距離測度が変更後の第２閾値ＴＨ１ｂよりも小さい値であるときには原因（１）である「金属打撃音プラスチック片打撃音」と判断し、その平均距離測度が変更後の第２閾値ＴＨ０ａよりも大きい値であるときには原因（３）である「用紙先端部衝突音」と判断し、その平均距離測度が第１閾値ＴＨ０ａから第２閾値ＴＨ０ｂの間の値であるときには原因（２）である「プラスチック片打撃音」であると判断することになる。
【００８８】
このようにして得られる原因判断結果Ｒは、最後にディスプレイ装置５により表示される（図３のステップＳ７）。例えば、判断対象となる音源は、前記原因（１）の「金属片打撃音」である場合には、その旨がディスプレイ装置５の画面に表示される（図２参照）。しかる後、次の音源判別が必要であれば上記工程（Ｓ２〜Ｓ７）が同様に繰り返されるが、その後の音源判別がなければ終了する（ステップＳ８）。
【００８９】
また、この実施例では、Ｂタイプの複写機２００に代えて、かかる複写機とは異なる機種であるＡタイプの（具体的には筐体や構成部品等が異なる）複写機を音源判別の対象とした場合にも、そのＡタイプの複写機が筐体のある新たな判別対象であると判断されると（図４のステップＳ１０〜Ｓ１１）、前述したような閾値の変更工程（ステップＳ２０〜Ｓ２３）が実行される。
【００９０】
そして、その変更工程において距離測度の変化が認められた場合（図５のステップＳ２１）には、再び新たな閾値の算出とその補正が行われる（ステップＳ２２〜２３）。参考までに、Ｂタイプの複写機に関する音源判別を再び行う場合には、以前変更した閾値ＴＨ１ａ，ＴＨ１ｂのファイルが読み出されて再利用されるのみで（ステップＳ１３）、閾値の変更は行われない。また、筐体がない複写機の音源判別を行う場合には、閾値については初期の閾値が使用される。
【００９１】
本実施例では、Ａタイプの複写機に対する閾値の変更工程を実行したところ（ステップＳ２０〜２２）、まず、かかる複写機からの騒音をその筐体がある状態で収音したときの距離測度として図１１に示すような結果が得られた。この図１１から明らかなように、各音の距離測度が前記Ｂタイプの複写機における各音の距離測度の結果（図１０）と異なっていることがわかる。
【００９２】
最終的にＡタイプの複写機に関しては、図９の発生空間（Ａ）として示すような各音の平均距離測度が得られた。具体的には、金属片打撃音の平均距離測度が「３４２」であり、プラスチック片打撃音の平均距離測度が「６９０」であり、用紙先端部衝突音の平均距離測度が「１１４４０」であった。このことから、新たな第１閾値ＴＨ２ａについては７２５２（＝（１１４４０−６９０）・０．７）と設定し、新たな第２閾値ＴＨ２ｂについては２４３（＝（６９０−３４２）・０．７）と設定した。
【００９３】
以下、本実施例に係る音源判別システム１００の判別能力を調べた結果について説明する。
【００９４】
判別対象の音源として、前記Ｂタイプの複写機２００の筐体がない発生空間（ｆｒｅｅ）と、そのＢタイプの複写機２００の筐体がある発生空間（Ｂ）と、前記Ａタイプの複写機の筐体がある発生空間（Ａ）を採用し、この各音源（発生空間）から前記した発生原因（１）〜（３）の３種の音をそれぞれ１００音ずつ発生させた。
【００９５】
そして、このときの原因別の音を音源判別システム１００によりそれぞれ収音し、その発生空間ごとに設定した前記各閾値（初期の閾値ＴＨ０、最初に変更した閾値ＴＨ１、その後さらに変更した閾値ＴＨ２）を用いて発生原因の判別を行った。このときの各原因別における判別の正当率［（正解だった判別結果の総数／全解答数）の百分率］を調べた。なお、この正当率を調べるに当たり、発生原因（１）である金属片打撃音と発生原因（２）であるプラスチック片打撃音とは「打撃音」として１つにまとめて取り扱い、そのときの全解答数を「２００」とした。また、発生原因（３）である用紙先端部の衝突音は単に「用紙音」として取り扱い、その全解答数を「１００」とした。このときの測定結果を図１２に示す。
【００９６】
図１２の結果から明らかなように、この音源判別システム１００によれば、いずれの発生空間であっても、その各発生空間に合わせた適切な閾値を適用することにより、その打撃音と用紙音との発生原因の判別を少なくとも８割以上という高い確率で行うことができる能力があることがわかる。
【００９７】
なお、この音源判別システム１００は、判別対象が筐体を有するものであり、以前に判別した機械である場合には、前述したように、初めて判別したときに用いた基準空間データと変更した閾値ＴＨをファイル化して記憶保存しておき、その値を取り込んで音源の判別が行われる（ステップＳ２〜Ｓ６）。
【００９８】
《他の実施の形態》
前記実施例では、閾値の変更を行うに当たり、距離測度の変化を検出した後、発生原因別の音を再び収音して基準空間との平均距離測度を求めることで新たな閾値の算出とその設定変更を行う場合について例示したが、例えばスピ−カー６の再生音から距離測度の変化分を検出した後、発生原因別の音を再び収音することなく、以下のようにして新たな閾値の算出とその設定変更を行うように構成してもよい。
【００９９】
すなわち、筐体等がある場合における発生原因別の各音の距離測度はほぼ同等に変化すると仮定すれば、上記検出した距離測度の変化分を初期の閾値ＴＨ０を設定するに際して筐体等のない状態（発生空間：ｆｒｅｅ）で収音して得た発生原因別の平均距離測度どうしの結果（値）に加算し、その加算した後の平均距離測度に基づいて新たな閾値を予測設定する。
【０１００】
また、前記他の実施例では、閾値の変更を行うに当たり、スピ−カー６から再生する発生原因別の音に基づいて距離測度の変化を検出する場合について例示したが、例えばスピーカー６を取り付けることなく、以下のようにして新たな閾値の算出とその設定変更を行うように構成してもよい。
【０１０１】
すなわち、判別したいＣタイプの複写機２００を通常の複写モードで稼動させたときに発生する稼動音と、その複写機を用紙の走行を行うことなく稼動（用紙自体への印字動作だけは行わない状態）させたとき（ノンペーパーランモード）に発生する稼動音を前記実施例の場合と同様の手段にてそれぞれ収音して録音する。この際、前者の稼動音のなかには、少なくとも機構部品などの稼動に伴うメカ系の衝撃音と、用紙の走行動作に伴う用紙系衝撃音が含まれていることになる。また、後者の衝撃音のなかには、少なくとも上記メカ系の衝撃音が含まれていることになる。上記Ｃタイプの複写機２００とは、前記ＡおよびＢタイプの複写機に比べて、その筐体内における構成部品の充填度合が高く、その構成部品の一部を取り外すことなくスピーカーを取り付けることができないような構成からなる複写機である。
【０１０２】
次いで、上記複写機を通常の複写モードで稼動させたときに発生する稼動音のなかから先の実施例で説明した手順に従い、衝撃音を複数切り出した後に、金属片打撃音を基準空間にして距離測度を計算する。このときの各距離測度の最小値および最大値を、このＣタイプの複写機内での汎距離変動とみなして、音源の種類を判別するに適した閾値を推測する。上記汎距離変動とは、金属片打撃音、プラスチック片打撃音および用紙音の各距離測度が発生条件（筐体や周辺構造物等の違い）により異なることを示す。例えば、図１０や図１１に示したように前記ＢおよびＡタイプの複写機における金属片打撃音の距離測度を例にしてみれば、その同じ打撃音にもかかわらずその距離測度がＢタイプの複写機では２００〜２００００程度の範囲内で異なる値を示し（図１０）、Ａタイプの複写機では５０〜１０００位の範囲内で異なる値を示すのである（図１１）。
【０１０３】
このときに得られた通常の複写モード時の稼動音から９つの衝撃音（サンプルNo.１〜９）をそれぞれ切り出して、それらの各距離測度を計算した結果、複写モード時の結果に関しては図１４に示すような結果が得られた。同図に示す結果から、最少の距離測度はサンプル５の「１００．１」、最大の距離測度はサンプル１の「２２９４．８」である。
【０１０４】
一方、このような複写モード時の稼動音に対する音源判別においては、新たな第１の閾値ＴＨ２ａをＴＨ２ａ＝［最少距離測度＋（最大距離測度−最少距離測度）×０．１］に設定するとともに、新たな第２の閾値ＴＨ２ｂをＴＨ２ｂ＝［最少距離測度＋（最大距離測度−最少距離測度）×０．３］に設定することが、その判別に有効であることが判明している。この知見から、以下のように新たな第１の閾値ＴＨ２ａと第２の閾値ＴＨ２ｂが得られる。
・ＴＨ２ａ＝［１００．１＋（２２９４．８−１００．１）×０．１］＝３１９．６
・ＴＨ２ｂ＝［１００．１＋（２２９４．８−１００．１）×０．３］＝７５８．５
【０１０５】
この新たな閾値に基づいて各音源の種類を判別したときの結果を図１４の右側の欄に示した。同図に示すようにサンプル３、４、７については用紙音であると判別された。なお、サンプル１とサンプル５については、閾値の決定に用いたサンプルであるため判別対象から外している。
【０１０６】
また、ノンペーパーランモード時の稼動音の波形を観察したところ、５つの衝撃音が含まれていた。その各衝撃音の発生タイミングを調べた結果、複写モード時における前記サンプル１とサンプル３、４、７に相当する衝撃音は含まれていなかった。このように用紙走行を伴わないノンペーパーランモード時に上記各サンプルに相当する衝撃音が発生していないことからも、複写モード時の上記サンプル３、４、７が用紙音であることが推測される。以上のことから、この解析結果が妥当なものであることが確認できた。
【０１０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の音源判別装置および判別方法によれば、発生原因が不明な判別対象の音源の発生空間が筐体、周辺構造物等の存在により異なることがあっても、かかる発生空間に合わせて閾値を変更することにより、その音源の発生原因を適切に判別することができるようになる。
【０１０８】
これにより、例えば判別対象が複写機、プリンタ等の画像形成装置である場合において、その機種（白黒機とカラー機との種別、低速機と高速機との種別等）の違いや、その外装カバー等の筐体の違い（構造や遮音性の違い）や、同じ機種でも収音箇所など異なることがあっても、かかる画像形成装置から放射される騒音（主に衝撃音）の発生原因を適切に判別できるようになるため、きわめて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例に係る音源判別システムの構成を示す概念図。
【図２】 図１の判別システムの基本的な機能を示す機能ブロック図。
【図３】 図１の音源判別システムの使用法や動作を示すフローチャート。
【図４】 図３の前処理工程の動作を示すフローチャート。
【図５】 図４の閾値変更工程の動作を示すフローチャート。
【図６】 複写機からの騒音の時間−音圧波形を示すグラフ。
【図７】 図６の一部を切り出した波形を示すグラフ。
【図８】 周波数スペクトル波形を示す波形図。
【図９】 各発生空間における発生原因別の音源の平均距離測度を示す図。
【図１０】 基準空間と各音源の距離測度（マハラノビス距離）の計測結果（Ｂタイプの複写機の場合）を示すグラフ。
【図１１】 基準空間と各音源の距離測度（マハラノビス距離）の計測結果（Ａタイプの複写機の場合）を示すグラフ。
【図１２】 各発生空間における発生原因別の音源に対する発生原因の判別時の正当率を示すグラフ。
【図１３】 画像形成装置から放射される衝撃音の時間―音圧波形を示すものであり、（ａ）はその装置の筐体がない状態でまたはその筐体の近傍で収音したときの測定結果を示す波形、（ｂ）はその筐体からある程度離れた位置で収音したときの測定結果を示す波形。
【図１４】 Ｃタイプの複写機を複写モードで稼動させたときに得られた９つの衝撃音に関する距離測度の計測結果およびその各音の種類に関する判別結果を示す図表。
【符号の説明】
６…スピーカー（音発生器）、１０…収音部、３０…音切り出し部、４０…距離測度演算部、５０…判断部、６０…閾値変更部、６１…距離測度変化検出部、６２…補正部、１００…音源判別システム（音源判別装置）、Ｔ…複写機（音源）、ＴＨ…閾値。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sound source discriminating apparatus and a discriminating method for discriminating the cause of a sound source whose cause of occurrence is unknown, and in particular, causes of the generation of a plurality of types of sounds included in mechanical noise radiated to the outside through a housing. The present invention relates to a sound source discriminating apparatus and a discriminating method that are effective for estimating and discriminating the noise.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a demand for improvement in the office environment in order to support improvement in comfort and intellectual productivity in the office. In response to such a movement, for example, an image forming apparatus such as a copying machine or a printer used in an office is required to reduce noise generated from the apparatus.
[0003]
FIG. 6 shows a time waveform of noise generated during operation of a printer using a general electrophotographic system. As shown in this figure, it can be seen that the sound pressure of the noise varies with time. A waveform portion indicated by an arrow in the drawing indicates a portion where a sound having a high sound pressure for a short time of about several tens to several hundred milliseconds, that is, a so-called impact sound is generated. Such a sound called an impact sound is generated by a collision between parts, a collision between a sheet and a part, and specifically, when a movable part represented by a solenoid, an electromagnetic clutch, a motor or the like is operated. This occurs at the time of a collision between the leading edge of the sheet and the alignment member in the sheet alignment unit.
[0004]
Such a sound such as an impact sound generally shows a large fluctuation in sound pressure in a short time, and therefore, it is easily recognized by humans and is likely to cause discomfort among noises.
[0005]
For this reason, at the time of product development that requires noise countermeasures, product development that focuses on the reduction of sound such as impact noise is often performed. However, in the case of the above-described image forming apparatus, it is very difficult to specify the cause of the occurrence of the impact sound.
[0006]
This is because image forming apparatuses such as copying machines and printers have orders of magnitude of moving parts and related parts compared to general household electrical appliances and mechanical structures, and the moving parts have various timings. This is because sound is generated from various sound sources at various timings, and a plurality of types of impact sounds are mixed. Further, in such an image forming apparatus, as the size and functionality thereof increase, the components are arranged in a very close positional relationship, and the components themselves become smaller and new components become smaller. This is due to the feature that is added.
[0007]
Therefore, the present applicant has made a proposal regarding a signal determination device for accurately determining the cause of the generation of sounds (mainly impact sounds) randomly generated from such many sound sources (patents).
[0008]
For example, the signal determination device prepares a waveform vector related to an acoustic signal obtained by collecting a plurality of types of sound from a sound source whose cause of occurrence is clear as a known waveform vector (reference space), and becomes a determination target. A waveform vector related to an acoustic signal obtained by collecting sound of a sound source whose occurrence is unknown is taken as a judgment target waveform vector, and a distance measure (for example, Mahalanobis distance) between the waveform vector and the known waveform vector is calculated. Then, by comparing the distance measure of the judgment target waveform vector with a discrimination threshold set based on the distance measure data for each cause of the known waveform vector, the sound source group of which known waveform vector is the judgment target waveform vector It is determined by estimating whether it is included in.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-323370 A
[Patent Document 2]
JP 2002-318155 A
[Patent Document 3]
JP-A-8-165039
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a determination device has the following problems.
[0011]
That is, the sound source generation space to be judged, that is, the spatial conditions surrounding the sound source that affect the sound generation characteristics (for example, the presence of a housing such as an exterior cover or a box frame in a mechanical structure, If the conditions (such as the presence of peripheral structures arranged around the part) are different, the sound source cannot be accurately determined, and sometimes it may be erroneously determined. For example, when the sound source discrimination of the image forming apparatus is performed, it occurs when the model is different or when the structure is changed even with the same model.
[0012]
This difficulty in sound source discrimination is considered to occur for the following reason.
[0013]
First, since the sound source with the housing or surrounding structure reflects, absorbs, or reverberates sound radiated from the sound source, the sound generated when the housing or surrounding structure is radiated is present. Characteristics (for example, time waveform, frequency waveform) change. In addition, such a change in sound characteristics occurs correspondingly when the type of housing or surrounding structure is changed. Particularly in an image forming apparatus or the like taking measures against low noise, the use of a sound absorbing material or the like reduces the high frequency component portion of the emitted sound by several dB to several tens dB.
[0014]
Under such circumstances, the determination device picks up the sound of the sound source, which is clearly the cause of the occurrence of the reference space, in a state where there is no housing or surrounding structures (generation space). While collecting the sound of the sound source to be judged in the presence of the housing and surrounding structures (generation space), the distance based on the sound of the judgment target whose sound characteristics have already changed Judgment is not limited to determining the cause of the sound source by simply comparing the measure data with the above-mentioned thresholds, and not considering the change in sound characteristics due to the presence of the housing and surrounding structures. It was.
[0015]
Therefore, even if the housing or surrounding structure is changed, the sound data collected in the state of the housing or surrounding structure is the same even though the characteristics of the sound to be judged have changed. Since only the judgment is made in comparison with the threshold value, it may happen that the judgment cannot be made accurately when there is a change in the sound characteristics due to the presence of the housing or the surrounding structure.
[0016]
FIG. 13 shows a time-sound pressure waveform of an impact sound radiated from an image forming apparatus such as a copying machine. FIG. 13A shows the measurement in the absence of the apparatus casing or in the vicinity of the casing. FIG. 5B shows a waveform when the measurement is performed at a position away from the casing to some extent and there is a structure in the periphery. As described above, the time waveform has the maximum time and frequency characteristics depending on the presence / absence of the casing and the presence of surrounding structures.
[0017]
Incidentally, in the past, there has been proposed a detection method that can detect the presence (abnormality) of foreign matter such as tape regardless of the thickness of paper sheets such as banknotes (Patent Document 3).
[0018]
In this detection method, for example, the sheet surface is obtained from the displacement data relating to the thickness of the sheet output from the thickness detecting means, and the displacement data corresponding to the sheet surface (the height from the reference position to the sheet surface) is obtained. The first threshold value is added to the average value) to obtain the second threshold value, and when there is displacement data exceeding the second threshold value, it is determined that there is an abnormality (with tape application). In this way, the thickness of the paper sheet is fluctuated by changing the setting to the threshold value (second threshold value) suitable for the determination based on the measurement data on the surface of the paper sheet on which the tape is stuck. However, it is possible to detect the presence or absence of tape application on the paper sheet.
[0019]
However, this detection method is effective when the detection target is obvious from the beginning, such as the presence or absence of a tape, but it can be used to accurately determine the cause of multiple types of sound whose origin is unknown from the beginning. In addition, it does not consider the case where the determination is performed in consideration of the change in the sound characteristics due to the presence of the casing and surrounding structures, and is not applicable to such a case.
[0020]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the main object of the present invention is that the generation space of the sound source to be determined whose cause of occurrence is unknown depends on the presence of a casing, surrounding structures, and the like. It is an object of the present invention to provide a sound source discriminating apparatus and a sound source discriminating method that can appropriately discriminate the cause of occurrence of the sound source.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The sound source discriminating apparatus of the present invention includes a sound collection unit that collects sound from a sound source and captures it as an acoustic signal, a sound extraction unit that extracts an acoustic signal of a sound part to be determined from the acquired acoustic signal, and this extraction The distance to calculate the distance measure of the sound signal from the reference space consisting of the data of the sound signal acquired by picking up the sound from the sound source different from the sound source where the cause is unknown and the sound from the sound source whose cause is known in advance The measure calculation unit and the calculated distance measure are compared with a sound source discrimination threshold set based on a distance measure for a plurality of types of sound from a sound source whose cause is known in advance to determine the cause of sound generation. The sound source discriminating apparatus having a determination unit that includes a threshold value changing unit that changes a threshold value used in the determination unit in accordance with a generation space of a sound source to be discriminated.
[0022]
The sound collection unit can be configured by, for example, a microphone that can capture sound emitted from a predetermined sound source as an acoustic signal including an electrical signal. The sound collection unit can be configured by a data storage unit that can store and store an acoustic signal captured by the microphone, in addition to the microphone. When configured in this way, only the sound recording is performed first, and then the analysis and calculation of the recorded acoustic waveform can be collectively performed offline. The data storage unit uses a DAT (Digital Audio Taperecorder) or HD (Hard Disc) recorder that can convert and store acoustic signals as analog signals using an analog / digital (A / D) converter. Good. The sound to be collected is a sound emitted from a sound source whose cause of determination is unknown or a sound source whose cause is clear.
[0023]
The sound cutout unit cuts out the sound signal of the sound part to be discriminated from the sound signal taken in by the sound pickup unit, but the cutout is a characteristic on the time axis that becomes the rising part of the waveform or the maximum amplitude part of the sound signal. This is performed for a predetermined range set with reference to a simple waveform portion. The sound cutout unit that performs such cutout can be configured by, for example, acoustic analysis software loaded into a PC (personal computer), a data logger having a trigger function, or the like. The sound part to be determined is not limited as long as the cause of occurrence can be determined by the determination method according to the present invention, and is mainly an impact sound. The impact sound is a sound whose acoustic duration is 1 second (sec) or less, preferably 100 milliseconds (msec) or less.
[0024]
In addition, the sound clipping unit may include an auditory correction unit that corrects the auditory sense of the acquired acoustic signal or the extracted acoustic signal using a predetermined correction filter. As a correction filter, a high-pass filter for removing low-frequency background noise components and other characteristic filters that are uniquely defined can be used, but they are used in general sound level meters and are close to human hearing. It is preferable to use an A-characteristic filter said to be used. Further, the cut-out acoustic signal may be configured such that the amplitude is normalized so that the maximum value and the minimum value of the amplitude of the time waveform have a predetermined magnitude. When this standardization is performed, the difference in the sound caused by the difference in the separation distance between the sound collection means of the sound collection unit and the sound source is included as a determination factor for the cause of the sound source, resulting in an erroneous determination. It is possible to avoid the risk of performing.
[0025]
The distance measure calculation unit calculates a distance measure (spatial distance) with respect to the reference space of the acoustic signal cut out by the sound cutout unit, and the distance measure is a general distance used in statistical discriminant analysis or cluster analysis. Measures such as Euclidean distance, standardized Euclidean distance, Minkowski distance, Mahalanobis distance, etc. can be used. When the Mahalanobis distance is adopted, it is possible to comprehensively determine the cause of the sound source including the correlation state between the variables. Further, when the Mahalanobis distance is adopted, in order to calculate the distance measure, an average, variance, covariance, standard deviation, etc. are obtained in advance for each acoustic signal data obtained by collecting the sound.
[0026]
Sound sources that have a clear cause for obtaining a reference space for distance measurement include, for example, a member that generates a substantially constant sound by forcing a collision or hitting (for example, a plastic ball and a metal plate), and a discrimination target Some of the components that make up sound generators that can reproduce and generate sounds (pseudo-sounds) that resemble sounds emitted from other sound sources, and the sound sources that are subject to discrimination (sound sources for which the cause of occurrence is unknown) The part can be operated independently Toga What can be done and related parts. The sound of such a sound source is different from the generation space where there is a casing or surrounding structure that affects the sound characteristics, such as a sound source whose cause of occurrence is unknown, preferably the casing or surrounding structure. Sound is collected in a space condition where there is no sound (free sound field space such as a semi-anechoic room). Data of an acoustic signal obtained from a sound source in which the cause of occurrence is clear is defined as a reference space.
[0027]
In the determination unit, as pre-processing for determining the cause of the generation of the sound source to be determined, distance measures are obtained for each of a plurality of types of sounds from the sound source whose cause is known in advance, and the cause of occurrence is determined based on each distance measure. A threshold value for estimating and discriminating whether it is included in the cause group and accumulation (memory retention) of the threshold value are performed. The sound source whose cause of occurrence is obvious is a sound generator as exemplified above, a movable part constituting the sound source to be discriminated, and related parts thereof. The sound of such a sound source is collected in the same generation space as that of the sound source whose cause of occurrence is unknown, specifically, in a spatial condition in which there are a casing and surrounding structures surrounding the sound source.
[0028]
The threshold value changing unit appropriately changes the threshold value used by the determination unit according to the generation space of the sound source to be determined. This threshold change is a change in sound characteristics that occurs due to differences in the configuration of the sound source generation space whose cause of determination is unknown (such as the presence or absence of a housing or surrounding structure surrounding the sound source, or a change in its configuration). As long as it is performed in consideration of the above, the configuration and the like are not particularly limited. The threshold value change by the threshold value changing unit is performed at least when the configuration related to the generation space of the sound source to be determined is changed.
[0029]
Such a threshold change unit, for example, collects a plurality of types of sound from a sound source whose cause of occurrence is known in advance through the same sound generation space as the sound source whose cause of occurrence is unknown and collects the distance measure calculation unit. The distance measure change detecting unit for detecting a change in the distance measure with respect to the reference space calculated in step (b), and a correcting unit for correcting the threshold according to the difference in the detected change in the distance measure.
[0030]
The distance measure change detection unit picks up the sound of the sound source that is clearly used for setting the threshold value through the generation space of the sound source to be discriminated, and includes the change in sound characteristics due to the change of the generation space. Can get information. The presence or absence or degree of change in the sound characteristics appears as a change in the distance measure with respect to the reference space, so that the change in the distance measure is detected.
[0031]
Examples of the multiple types of sounds to be picked up by the distance measure change detection unit include, for example, a sound source generation space whose cause of occurrence is unknown (strictly speaking, a generation space in which the configuration of the housing, surrounding structures, etc. has been changed) Reproduced sound (pseudo sound) emitted from a sound generator installed inside, or operating sound radiated through the sound source generation space when a part of the moving parts that make up the sound source is operated independently. The In addition to the above-mentioned multiple types of sound, the sound source is generated when multiple movable parts (all parts that move during normal operation, etc.) that make up the sound source whose cause is unknown are operated. Operating sound radiated through space is used. In particular, with regard to the operation sound exemplified at the end, for example, when the sound source is a copying machine or a printer, there is an appropriate place to install the sound generator in each case even if the plural kinds of sounds described above are to be adopted. If there is not, or it may not be available because the desired sound (for example, the sound accompanying the running operation of the paper) does not occur just by moving a part of the movable parts constituting it alone, it may not be appropriate. It is effective to adopt it in such circumstances. For example, if the operation sound obtained when a plurality of movable parts are moved by the printing operation is used, it is not necessary to install a sound generator, and the sound accompanying the sheet running operation can be obtained.
[0032]
On the other hand, the sound source identification method of the present invention is a sound collection step of collecting sound from a sound source and capturing it as an acoustic signal, and a sound extraction step of extracting an acoustic signal of a sound part to be determined from the acquired acoustic signal; This cut-out acoustic signal is a distance measure from the reference space based on the sound signal data collected and collected from a sound source that is different from the sound source whose sound cause is previously unknown. The distance measure calculation step for calculating the sound source and the calculated distance measure are compared with a sound source discrimination threshold set based on a distance measure for a plurality of types of sound from a sound source whose cause of occurrence is known in advance. A sound source determination method including a determination step of determining a cause of occurrence, comprising a threshold value changing step of changing a threshold value used in the determination step according to a generation space of a sound source to be determined It is an feature.
[0033]
Each step in this discrimination method is realized by the operation of each functional part (sound collection unit, sound cutout unit, distance measure calculation unit, discrimination unit, threshold change unit) in the sound source discrimination device.
[0034]
The sound source discriminating apparatus and the discriminating method of the present invention are particularly effective when applied to the generation cause determination of a plurality of types of sound sources in which a sound source whose generation cause is unknown exists inside the casing. Further, it is more effective if applied when the sound source in the casing is a sound source in a state surrounded by surrounding structures. And it is especially beneficial if it is applied when the configuration related to the casing and surrounding structures constituting the sound source generation space is changed.
[0035]
According to such a sound source discriminating apparatus and its discriminating method, the threshold value used in the judgment unit is appropriately changed according to the generation space of the discrimination target sound source. As a result, even if the generation space of the sound source to be discriminated differs depending on the presence of the casing, the surrounding structure of the sound source, etc., the cause of the generation of the sound source can be accurately discriminated by an appropriate threshold value.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 illustrates the configuration of a sound
[0037]
The entire
[0038]
The hardware resources in the computer
[0039]
FIG. 2 is a basic functional block diagram of the
[0040]
Among them, the
[0041]
Further, the threshold
[0042]
The
[0043]
In the sound
[0044]
In this embodiment, a metal piece impact sound by a plastic sphere, a plastic piece impact sound by a plastic sphere, and a sound in which the paper tip collides with a plastic plate (paper tip impact sound) are adopted as a sound source whose occurrence is clear.
[0045]
As plastic spheres, two types of spheres made of polypropylene having a diameter of 16 mm and 26 mm were prepared. On the other hand, as the metal pieces, two types of metal plates having a plate size of 20 × 30 × 1 mm and 30 × 40 × 1 mm made of stainless steel (SUS) were prepared. As the plastic plate, two types of plastic plates having a size of 20 × 30 × 1 mm and 30 × 40 × 1 mm made of ABS resin were prepared. In addition, this metal plate and plastic plate are supported and fixed by affixing to a stone surface plate with double-sided tape, or with a single rubber plate of 30 x 40 x 1 mm sandwiched between them. Each was installed in two types of support states. The viewpoint that each material of the plastic sphere or plate or metal plate is substantially the same as the material generally used as a material constituting each component in the image forming apparatus such as a copying machine. Is selected.
[0046]
Sampling sound of metal pieces is a total of four types of impact sounds generated when the above two types of plastic balls are naturally dropped from above 5 cm height on two types of metal pieces with different support states. The sound was collected by the
[0047]
In addition, the sampling of the plastic piece impact sound is only by replacing the metal plate at the time of collecting the metal piece impact sound with the plastic plate, and the other four types of impact sounds are collected by the
[0048]
The acoustic signal picked up by the
y = (y i1 , Y i2 , ..., y i32 )
[0049]
Next, in order to calculate an initial threshold value, a plurality of types of sounds of a sound source whose cause of occurrence is known in advance are collected, and a distance measure of each acoustic signal from the reference space is obtained.
[0050]
First, reference space waveform data y (= y i1 , Y i2 , ..., y i32 ) (I = 1 to 100), waveform data y ′ (= y) of each sound source to be discriminated i1 ', Y i2 ', ..., y i32 ) (I = 101 to) is normalized. Normalization is performed based on
[0051]
[Formula 1]
Subsequently, the calculation of the correlation coefficient matrix A and the inverse matrix R of the correlation coefficient matrix A -1 Is calculated. In order to obtain a correlation coefficient matrix, a correlation coefficient r is calculated. The correlation coefficient r was calculated by the following
[Formula 2]
The correlation coefficient matrix A was obtained by the following
[Formula 3]
The Mahalanobis distance D was calculated based on
[Formula 4]
The distance measure (Mahalanobis distance) calculated in this way is obtained as a distance measure of 100 sounds for each sound source, and an average value (average distance measure) for each sound source is calculated.
[0056]
In this example, an average distance measure as shown by the free sound field space (free) in FIG. 9 was obtained. In this case, since the average distance measure between the plastic impact sound and the paper leading edge collision sound is a value adjacent to each other, a value obtained by multiplying the difference between the two by 0.7 times (distance measure) is set as the initial first threshold value TH0a. did. Moreover, since the average distance measure of the metal piece impact sound and the plastic impact sound in the free sound field space is a value adjacent to each other, a value obtained by multiplying the difference between the two by 0.7 is set as an initial second threshold value TH0b.
[0057]
Specifically, as shown in FIG. 9, the average distance measure of the metal piece impact sound is “1.3”, the average distance measure of the plastic piece impact sound is “34.5”, and the leading edge impact sound of the paper The average distance measure was “1767.9”. Thereby, the initial first threshold value TH0a is set to 1212.6 (= (1767.9-34.5) · 0.7), and the initial second threshold value TH0b is set to 13.1 (= (34.5). -1.3) and 0.7).
[0058]
When the initial thresholds TH0a and TH0b are used, the
[0059]
By the way, in the sound
[0060]
However, when the noise from the copying
[0061]
Therefore, in the sound
[0062]
Specifically, as shown in FIG. 4, it is determined whether or not the sound source discrimination target by the
[0063]
At this time, if the determination target is a case without a casing, the pre-processing ends. However, if the casing is the first determination target (for example, a copying machine), a threshold value initial setting process is executed. (Step S12). Further, in the case of a determination target of a case determined before, reading (selection) of a threshold value change (data) file that has already been changed is executed (step S13). The determination as to whether or not the sound source to be discriminated is changed may be performed, for example, by providing an operation screen or switch for notifying the fact on the operation panel and having the operator operate the operation screen or switch. What is necessary is just to comprise.
[0064]
If it is determined in step S10 in the previous process that the determination target is a case without a casing (copier), the sound from the sound source whose generation cause is known in advance is determined as the determination target sound source. The reference space comprising acoustic signal data picked up and collected from a different generation space is prepared, and the initial threshold value TH0 set as described above is used, which will be described later under the preconditions. The sound source discrimination process (steps S2 to S6 in FIG. 3) is executed and performed in the same manner.
[0065]
Further, when it is determined in the previous step that the discrimination target is the first one with a casing (copier), it is emitted from a sound source whose cause of occurrence is unknown as shown in FIG. The cause of noise generation is determined (steps S2 to S6).
[0066]
First, the
[0067]
The analog signal is converted into a digital signal by an A / D conversion circuit built in DAT2 (step S3). The digital signal at this time is once recorded on the cassette type magnetic tape of DAT2. FIG. 6 is a graph showing a digital signal recorded in DAT2. In this embodiment, since the resolution (sampling frequency) of the A / D conversion circuit of DAT2 is 48 kHz, the obtained digital signal is obtained as sampling data of 48000 points per second. Here, when picking up an image forming apparatus such as a copying machine, it is desirable to apply a sampling frequency of at least 10 kHz or more, preferably 20 kHz or more.
[0068]
Next, after the digital signal recorded in the
[0069]
First, the
[0070]
Subsequently, the time waveform data of the impact sound to be discriminated is cut out by the
[0071]
Subsequently, the extracted 64-point time waveform data is converted into predetermined waveform data by the waveform conversion unit 33 (step S4). In the present embodiment, a predetermined Hanning window function process is performed on the cut-out waveform data, and then frequency analysis is performed using fast Fourier transform to obtain frequency waveform data as shown in FIG. Here, a total of 32 power spectra for each frequency band having a frequency resolution of, for example, 750 Hz (= 48000/64) is obtained.
[0072]
Next, the digital signal thus cut out is output to the distance measure calculating unit 40 (FIG. 2), and the Mahalanobis distance, which is a distance measure with respect to the reference space, is calculated (step S5). The Mahalanobis distance is calculated in the same manner as the calculation of the reference space data. Further, the calculated distance measure (Mahalanobis distance) is output to the
[0073]
After that, the
[0074]
However, here, since the discrimination target is the copying
[0075]
FIG. 10 shows the distance measure (Mahalanobis distance) of the reference space obtained as described above, and the above-mentioned distance. The The distance measurement (Mahalanobis distance) of the metal piece impact sound (100 sounds), the plastic piece impact sound (100 sounds) and the paper edge impact sound (100 sounds) based on the reference space. It shows.
[0076]
As can be seen from FIG. 10, even if the metal piece impact sound is the same type, the distance measurement (reference space data) of the metal piece impact sound by the plastic sphere in the reference space and the sound is collected in the presence of the housing. There is a difference of about 1000 times from the distance measure of the obtained metal piece impact sound to be discriminated. That is, this difference is considered to be caused by a change in sound characteristics due to the presence of the casing of the copying machine and the peripheral structure of each sound source.
[0077]
Further, the average distance measure when the noise from the B-
[0078]
For this reason, in the sound
[0079]
In the threshold changing process, as shown in FIG. 5, first, a distance measure change detecting process is executed (step S20). This detection step can be configured to start execution in conjunction with an operation of a switch that changes the sound source to be discriminated, for example.
[0080]
The change in the distance measure is detected by picking up four types of sounds with different generation conditions in the free sound field space as the metal piece hitting sound by the plastic sphere described above in the free sound field space. As a sound, a tape of DAT2 and the like prepared by collecting four sounds of four types having different generation conditions in a free sound field space in advance are prepared in advance. Such sound may be stored in the storage unit of the computer
[0081]
Subsequently, the obtained new average distance measure is compared with the average distance measure obtained when the sound is picked up in the free sound field space (step S21). Is calculated (step S22). At this time, when it is determined that there is no change, the threshold value TH is not changed (step S23).
[0082]
The determination of the change in the average distance measure is performed by calculating the difference between the average distance measures of the two, but if there is the difference, the determination is always made as “changed”, or A predetermined threshold value for determining the degree of the difference may be set in advance, and only when the difference exceeds the predetermined threshold value, it may be determined that “there is a change”.
[0083]
The calculation of the new threshold value TH (step S22) is performed by going through substantially the same work process as the case where the initial threshold value TH0 is calculated in the pre-processing process (step S1) described above, except for the points described later. The difference is that a metal hitting sound, a plastic hitting sound, and a collision sound at the front end of the paper, which are sound sources whose occurrences are obvious, are reproduced and collected from the
[0084]
In this example, an average distance measure of each sound as shown as the generation space (B) in FIG. 9 was obtained. Specifically, the average distance measure of the metal piece impact sound is “1760”, the average distance measure of the plastic piece impact sound is “5620”, and the average distance measure of the paper tip impact sound is “56134”. It was. Accordingly, the new first threshold value TH1a is set to 35360 (= (56134-5620) · 0.7), and the new second threshold value TH1b is set to 2701 (= (5620-1760) · 0.7). did.
[0085]
The threshold values TH1a and TH1b thus obtained are corrected so as to be replaced with the initial threshold values TH0a and TH0b (step S23). That is, the new threshold values TH1a and TH1b are stored and held in the storage unit of the
[0086]
In the sound
[0087]
That is, when the average distance measure regarding the sound of the sound source to be discriminated is a value smaller than the second threshold value TH1b after the change, the cause (1) is determined as the “metal hit sound plastic one-shot sound”, and the average distance measure is determined. Is a value larger than the second threshold value TH0a after the change, it is determined that the cause (3) is “paper front end collision sound”, and the average distance measure is a value between the first threshold value TH0a and the second threshold value TH0b. If it is, it is determined that the cause is (2) “plastic one-shot sound”.
[0088]
The cause determination result R obtained in this way is finally displayed on the display device 5 (step S7 in FIG. 3). For example, when the sound source to be determined is the “metal piece impact sound” of the cause (1), that effect is displayed on the screen of the display device 5 (see FIG. 2). Thereafter, if the next sound source discrimination is necessary, the above steps (S2 to S7) are similarly repeated, but if there is no subsequent sound source discrimination, the process is ended (step S8).
[0089]
Further, in this embodiment, instead of the B
[0090]
When a change in the distance measure is recognized in the changing process (step S21 in FIG. 5), a new threshold value is calculated and corrected again (steps S22 to 23). For reference, when sound source discrimination regarding the B type copying machine is performed again, the files of the previously changed threshold values TH1a and TH1b are only read and reused (step S13), and the threshold values are changed. Absent. Also the housing But When performing sound source discrimination for a non-copier, an initial threshold is used as the threshold.
[0091]
In this embodiment, when the threshold value changing process for the A type copying machine is executed (steps S20 to S22), first, as a distance measure when the noise from the copying machine is picked up in the presence of the casing. Results as shown in FIG. 11 were obtained. As is apparent from FIG. 11, the distance measure of each sound is different from the result of the distance measure of each sound in the B type copying machine (FIG. 10).
[0092]
Finally, for the A type copying machine, an average distance measure of each sound as shown as the generation space (A) in FIG. 9 was obtained. Specifically, the average distance measure of the metal piece impact sound is “342”, the average distance measure of the plastic piece impact sound is “690”, and the average distance measure of the paper leading edge impact sound is “11440”. It was. Therefore, 7252 (= (11440-690) · 0.7) is set for the new first threshold TH2a, and 243 (= (690-342) · 0.7) is set for the new second threshold TH2b. Was set.
[0093]
Hereinafter, the result of examining the discrimination capability of the sound
[0094]
As a sound source to be discriminated, a generation space (free) without the casing of the B
[0095]
The sound for each cause at this time is collected by the sound
[0096]
As is apparent from the results of FIG. 12, according to the sound
[0097]
In the sound
[0098]
<< Other Embodiments >>
In the above embodiment, when changing the threshold value, after detecting a change in the distance measure, the sound according to the cause of occurrence is picked up again to obtain the average distance measure with the reference space, and the new threshold value is calculated. The case where the setting is changed has been exemplified. For example, after detecting the change in the distance measure from the reproduced sound of the
[0099]
That is, if it is assumed that the distance measure of each sound for each cause in the presence of a case or the like changes almost equally, there is no case or the like when setting the initial threshold value TH0 for the change in the detected distance measure. The result is added to the result (value) of the average distance measures for each cause obtained by collecting the sound in the state (occurrence space: free), and a new threshold value is predicted and set based on the average distance measure after the addition.
[0100]
In the other embodiment, the case where the change in the distance measure is detected based on the sound for each cause that is reproduced from the
[0101]
That is, the operation sound generated when the C-
[0102]
Next, according to the procedure described in the previous embodiment, a plurality of impact sounds are cut out from the operation sounds generated when the copying machine is operated in the normal copy mode, and then the metal piece impact sound is set as a reference space. Calculate the distance measure. The minimum value and the maximum value of each distance measure at this time are regarded as fluctuations in the general distance in the C-type copying machine, and a threshold value suitable for determining the type of the sound source is estimated. The above-mentioned generalized distance fluctuation is the distance between metal one-shot sound, plastic one-shot sound and paper sound. Measurement This indicates that the degree varies depending on the generation condition (difference between the casing and surrounding structures). For example, as shown in FIG. 10 and FIG. 11, the distance of the metal hitting sound in the B and A type copying machines. Measurement Taking the degree as an example, that distance despite the same sound Measurement The B type copying machine shows different values within a range of about 200 to 20000 (FIG. 10), and the A type copying machine shows different values within a range of about 50 to 1000 (FIG. 11).
[0103]
Nine impact sounds (samples Nos. 1 to 9) were cut out from the operation sound in the normal copy mode obtained at this time, and their distance measures were calculated. Results as shown in FIG. 14 were obtained. From the results shown in the figure, the minimum distance measure is “100.1” for
[0104]
On the other hand, in the sound source discrimination for the operation sound in such a copy mode, the new first threshold TH2a is set to TH2a = [minimum distance measure + (maximum distance measure−minimum distance measure) × 0.1]. It has been found that setting the new second threshold TH2b to TH2b = [minimum distance measure + (maximum distance measure−minimum distance measure) × 0.3] is effective for the determination. From this knowledge, a new first threshold value TH2a and second threshold value TH2b are obtained as follows.
TH2a = [100.1+ (2294.8-100.1) × 0.1] = 319.6
TH2b = [100.1+ (2294.8-100.1) × 0.3] = 758.5
[0105]
The result of discriminating the type of each sound source based on this new threshold is shown in the right column of FIG. As shown in the figure,
[0106]
In addition, when the waveform of the operation sound in the non-paper run mode was observed, five impact sounds were included. As a result of examining the generation timing of the respective impact sounds, the impact sounds corresponding to
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the sound source discriminating apparatus and the discriminating method of the present invention, even if the generation space of the discrimination target sound source whose generation cause is unknown may vary depending on the presence of a casing, a peripheral structure, etc. By changing the threshold value according to the generation space, it becomes possible to appropriately determine the cause of the sound source.
[0108]
As a result, for example, when the object to be identified is an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, the difference between the models (types of black and white machines and color machines, types of low speed machines and high speed machines, etc.) Even if there is a difference in the housing (difference in structure and sound insulation), or even in the same model, there are differences in the sound collection location, etc. This makes it extremely useful.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a sound source discrimination system according to an embodiment.
FIG. 2 is a functional block diagram showing basic functions of the discrimination system shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing usage and operation of the sound source discrimination system of FIG. 1;
4 is a flowchart showing the operation of the pretreatment process of FIG. 3;
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the threshold value changing step in FIG. 4;
FIG. 6 is a graph showing a time-sound pressure waveform of noise from a copying machine.
7 is a graph showing a waveform obtained by cutting out a part of FIG. 6;
FIG. 8 is a waveform diagram showing a frequency spectrum waveform.
FIG. 9 is a diagram showing an average distance measure of a sound source for each generation cause in each generation space.
FIG. 10 is a graph showing a measurement result (in the case of a B type copier) of a distance measure (Mahalanobis distance) between a reference space and each sound source.
FIG. 11 is a graph showing a measurement result (in the case of an A type copying machine) of a distance measure (Mahalanobis distance) between a reference space and each sound source;
FIG. 12 is a graph showing the correct rate when determining the cause of occurrence for each sound source in each generation space.
FIG. 13 shows a time-sound pressure waveform of an impact sound radiated from an image forming apparatus, and FIG. 13A shows a case where sound is collected in the absence of the apparatus casing or in the vicinity of the casing. A waveform showing the measurement result, (b) is a waveform showing the measurement result when the sound is picked up at a position away from the casing to some extent.
FIG. 14 is a table showing the measurement results of distance measures for nine impact sounds obtained when a C-type copier is operated in the copy mode, and the determination results for the types of the sounds.
[Explanation of symbols]
6 ... Speaker (sound generator), 10 ... Sound collection unit, 30 ... Sound extraction unit, 40 ... Distance measure calculation unit, 50 ... Judgment unit, 60 ... Threshold change unit, 61 ... Distance measure change detection unit, 62 ... Correction , 100 ... Sound source discrimination system (sound source discrimination device), T ... Copier (sound source), TH ... Threshold.
Claims (5)
発生原因が明らかな基準音を、予め前記筐体や周辺構造物がない空間において複数の条件で発生させて収音し、基準音群のデータとして記憶する基準音収音工程と、
前記基準音群のデータを、周波数スペクトルのデータに展開してから多次元空間上のクラスタとして算出する基準音クラスタ算出工程と、
発生原因が明らかでかつ互いに異なる複数種類の判別用の音を、前記物理的空間で発生させて前記筐体の外部から収音し、その収音された各判別用の音のデータについて前記基準音クラスタからの距離測度を算出した後、その算出された隣り合う距離測度の間に判別用の閾値を設定する閾値設定工程と、
前記物理的空間で発生する判別対象の音を前記筐体の外部から収音し、その収音した音について前記基準音クラスタからの距離測度を算出した後、その算出された距離測度を前記閾値と比較して音の発生原因を判断する判断工程と、
を備えていることを特徴とする音の発生原因判別方法。 A method of determining the cause of the occurrence of a sound whose cause is unknown among the sounds generated in the physical space in the housing of the image forming apparatus and radiated to the outside through the housing ,
A reference sound with a clear cause of occurrence is collected in advance in a space where there is no housing or surrounding structure under a plurality of conditions, and is stored as reference sound group data ; and
The reference sound cluster calculation step of calculating the data of the reference sound group as a cluster on a multidimensional space after expanding the frequency spectrum data ;
A plurality of different types of discrimination sounds whose cause of occurrence is clear and different from each other are generated in the physical space and collected from the outside of the housing, and the reference data is collected for each of the discrimination sound data collected. After calculating a distance measure from the sound cluster, a threshold setting step for setting a threshold for determination between the calculated adjacent distance measures ;
The sound to be discriminated that occurs in the physical space is collected from the outside of the housing, a distance measure from the reference sound cluster is calculated for the collected sound, and the calculated distance measure is set as the threshold value. A determination process for determining the cause of sound generation compared to
A method for determining the cause of sound generation .
前記画像形成装置が既に判別対象とされた種類のものであるか否かを判断し、初めて判別対象となる種類の画像形成装置であると判断されたときに、前記閾値設定工程を再び実行し、距離測度の変化の差分に応じて前記閾値の変更を行う閾値変更工程を備えている音の発生原因判別方法。 The determination method according to claim 1,
It is determined whether or not the image forming apparatus is of a type that has already been determined, and when it is determined for the first time that the type of image forming apparatus is to be determined, the threshold setting step is executed again. A sound generation cause determination method including a threshold value changing step of changing the threshold value according to a difference in change in distance measure.
前記閾値設定工程の収音対象となる判別用の音が、前記画像形成装置における筐体内の物理空間に設置する音発生器から発せられる再生音である、音の発生原因判別方法。In the discrimination method according to claim 1 or 2,
A sound generation cause determination method, wherein the sound for determination to be collected in the threshold setting step is a reproduction sound generated from a sound generator installed in a physical space in a housing of the image forming apparatus .
前記閾値設定工程の収音対象となる判別用の音が、前記画像形成装置を構成する可動部品の一部を単独で稼動させたときに発せられる動作音である、音の発生原因判別方法。Oite the determination method according to claim 1 or 2,
The sound generation cause determination method, wherein the sound for determination in the threshold value setting step is an operation sound generated when a part of the movable part constituting the image forming apparatus is operated alone .
前記閾値設定工程の収音対象となる判別用の音が、前記画像形成装置を構成する可動部品の複数分を稼動させたときに発せられる動作音である、音の発生原因判別方法。In the discrimination method according to claim 1 or 2,
A sound generation cause determination method in which the sound for determination in the threshold setting step is an operation sound generated when a plurality of movable parts constituting the image forming apparatus are operated .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003162428A JP4020024B2 (en) | 2003-02-19 | 2003-06-06 | Sound source discrimination device and its discrimination method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003041162 | 2003-02-19 | ||
| JP2003162428A JP4020024B2 (en) | 2003-02-19 | 2003-06-06 | Sound source discrimination device and its discrimination method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004309449A JP2004309449A (en) | 2004-11-04 |
| JP4020024B2 true JP4020024B2 (en) | 2007-12-12 |
Family
ID=33477969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003162428A Expired - Fee Related JP4020024B2 (en) | 2003-02-19 | 2003-06-06 | Sound source discrimination device and its discrimination method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4020024B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5208625B2 (en) * | 2008-09-01 | 2013-06-12 | 佐藤工業株式会社 | How to determine the quality type of a structure |
| JP5252563B2 (en) * | 2009-01-20 | 2013-07-31 | Ｎｅｃシステムテクノロジー株式会社 | Electronic device, diagnosis method of mechanical component in electronic device, and diagnostic program |
| JP6501673B2 (en) * | 2015-08-20 | 2019-04-17 | 株式会社熊谷組 | Method of judging deterioration of structure |
| KR101789717B1 (en) * | 2016-12-20 | 2017-11-20 | 현대아이에이치엘 주식회사 | The rattle noise measurement system for lamp |
-
2003
- 2003-06-06 JP JP2003162428A patent/JP4020024B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004309449A (en) | 2004-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9924224B2 (en) | Methods and apparatus to determine a state of a media presentation device | |
| US7697700B2 (en) | Noise removal for electronic device with far field microphone on console | |
| US8971549B2 (en) | Audio signal processing apparatus, audio signal processing method, and program | |
| Mian et al. | An efficient diagnosis approach for bearing faults using sound quality metrics | |
| CN107068164B (en) | Audio signal processing method and device and electronic equipment | |
| JP2007033445A (en) | Method and system for modeling trajectory of signal source | |
| CN104937955B (en) | Automatic loud speaker Check up polarity | |
| JP4866958B2 (en) | Noise reduction in electronic devices with farfield microphones on the console | |
| JP4020024B2 (en) | Sound source discrimination device and its discrimination method | |
| CN116564332A (en) | Frequency response analysis method, device, equipment and storage medium | |
| KR20190046569A (en) | Acoustic Tunnel Accident Detection System | |
| JP2010266327A (en) | Facility diagnosis device and facility diagnosis method | |
| JP5627962B2 (en) | Anomaly detection device | |
| JP4127211B2 (en) | Sound source discrimination device and its discrimination method | |
| JP4127214B2 (en) | Sound source discrimination device and its discrimination method | |
| EP2156152B1 (en) | Detection of an abnormal signal in a compound sampled signal | |
| Vozáriková et al. | Surveillance system based on the acoustic events detection | |
| WO2013190551A1 (en) | Method of classifying glass break sounds in an audio signal | |
| JP3896804B2 (en) | Signal judgment device | |
| Ooi et al. | Non-intrusive operation status tracking for legacy machines via sound recognition | |
| Kraetzer et al. | Extending a context model for microphone forensics | |
| JP2004205215A (en) | Sound source diagnosing device | |
| JP7402500B2 (en) | State change detection system and state change detection program | |
| JP2005208186A (en) | Apparatus for judging cause | |
| JP4062993B2 (en) | Sound source discrimination device and sound source discrimination method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20041224 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060522 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070517 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070612 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070813 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070904 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070917 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101005 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111005 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121005 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131005 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |