JP4280819B2 - ゆらぎ信号生成装置及びゆらぎ信号生成方法 - Google Patents
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Description
を、パラメータa及びbを用いてlog(Δf)=−a×(φ1−b)に従って決定し、前記パ
ラメータaが1.85以上2.15以下の範囲の値であり、前記パラメータbが0.81以上0.83以下の範囲の値であることを特徴としている。
応する周波数帯域幅Δfを、パラメータa及びbを用いてlog(Δf)=−a×(φ1−b)に従って決定し、前記パラメータaが1.85以上2.15以下の範囲の値であり、前記パラメータbが0.81以上0.83以下の範囲の値であることを特徴としている。
幅で指定される範囲内の周波数の信号を選択的に出力する帯域制限を行う第2ステップとを含み、前記帯域制限された信号が、人に加える刺激の制御に使用され、前記中心周波数が1Hzであり、前記周波数帯域幅が2Hz以上13Hz以下の値であり、前記帯域通過フィルタ部からの出力信号の周波数の下限値f1及び上限値f2が、前記中心周波数f0及
び前記周波数帯域幅Δfと、f0=(f1・f2)1/2、Δf=f2−f1 の関係にあることを特徴としている。
使用される。制御対象装置10は、例えば、光の点滅によって快適感を与えるリラクゼーション用装置である。その場合、入力される信号Soutは、光の輝度の制御に使用される
。
域Δfが帯域通過フィルタ部3内部の記録部(図示せず)から読み出される。
を比較的高いサンプリング周波数でサンプリングすることや、擬似ランダム信号を生成する公知のコンピュータプログラムを用いて生成することができる。ここで、ホワイトノイズを生成する手段に依存して、ホワイトノイズ信号中に含まれる周波数には上限(熱雑音をサンプリングする場合、サンプリング周波数によって決まる)が存在するが、ここでは、約1Hzを中心とする高々数十Hzまでの周波数変化を対象としており、ホワイトノイズ信号に含まれる周波数の上限を考慮する必要はない。生成されたディジタルのホワイトノイズ信号Swは、帯域通過フィルタ部3に入力される。
域の信号を選択的に出力する。即ち、帯域通過フィルタ部3は、ステップS1で設定された中心周波数f0及び周波数帯域Δfから求められる下限値f1および上限値f2の周波数
範囲(f1〜f2)の信号成分を通過させ、それ以外の周波数の信号はほとんど出力しない。ここで、下限値f1、上限値f2は、周波数を対数で指定し、f0=(f1・f2)1/2、Δf=f2−f1から求められる。帯域通過フィルタ部3には、例えば、2次のチェビシェフフィルタなど、種々の公知のフィルタを使用することができる。ここで、人に快適感を与えるためには、周波数f0は約1Hz、周波数帯域幅Δfは約2Hz〜13Hzの範囲内
の値に設定されていることが望ましい。ここで、周波数帯域幅Δfに幅を持たせているのは、個人差、心理的状態、身体的状態などの依存性を考慮したものであり、これらの依存性を考慮しない場合の平均的な値としては、周波数帯域幅Δfは約5Hzであることが望ましい。
る。ここで、信号Soutは、ほとんどf1〜f2の範囲の周波数のみを含んでいることから
、実施例として後述するように、信号Soutが、制御対象装置10によって、人に与える
刺激の強度を制御する信号として使用されれば、人に快適感を与えることができる。
場合、ステップS6において、帯域通過フィルタ部3の記録部(図示せず)に新たに指定された中心周波数f0’、周波数帯域幅Δf’を記録する。
’を用いて、帯域通過フィルタ部5が上記したように入力されるホワイトノイズ信号Sw
の周波数帯域を制限、即ち、f1’〜f2’の範囲の周波数を出力し、その帯域以外の信号をほとんど出力しない。ここで、f1’、f2’はステップS3での処理と同様に、中心周波数f0’、周波数帯域幅Δf’から決定される。従って、例えば、制御対象装置10に
よって刺激を受けている人が、自己の好みや心理的、身体的状態に応じて、刺激をより快適に感じるように、フィルタ設定部4を操作して、受ける刺激を調節することができる。
の条件で、それぞれ周波数帯域幅Δfを0Hz、1Hz、2Hz、4Hz、8Hz、16Hzに設定した場合の出力信号Soutを示している。上記したように、帯域通過フィルタ
部3は、中心周波数が1Hz、周波数帯域幅Δfが2Hz〜13Hzの範囲の値に設定されるので、出力信号Soutは、周波数帯域幅Δfに応じて図3〜図7に示したような波形
となる。
するように構成してもよい。
るピークの内最大のピークAの位置(τ=τ1)を表し、φ1はピークAの大きさを表す。また、τeは、τ=0から信号が減衰し、最初にφ(τ)=0.1になる位置(τ=τe)を表す。これらのτ1、φ1、τeは、自己相関(ACF)ファクターと呼ばれる。
た場合のτ1の値をグラフにした図である。図10から、τ1が周波数帯域幅Δfに殆ど依存しないことが分かる。
化する。図11は、図10と同様にf0=1(Hz)として、周波数帯域幅Δfを変化さ
せた場合の最大ピークφ1の値をグラフにした図である。図11から分かるように、最大
ピークφ1は、Δfの対数値に対してほぼ線形に変化する。最大ピークφ1は、周波数帯域幅Δfが小さくなると増大し、周波数帯域幅Δfが大きくなると減少し、Δf=2〜13(Hz)の範囲では、φ1=0.64〜0.28となる。
、同様のグラフを作成することも可能であるが、その場合、横軸はΔfの対数値に対して更に対数値を取ったものになる。従って、このことから、周波数帯域幅Δfを微妙に変化させて、快適感を調節することは非常に困難であることが分かる。これに対して、最大ピークφ1を変化させて快適感を調節することは、比較的容易である。従って、図1に示し
たゆらぎ信号生成装置1のフィルタ設定部4に、自己相関関数の最大ピークφ1を変化さ
せる手段を装備し、新たに設定された最大ピークφ1の値から、図11に示したグラフに
従って、対応する新たな周波数帯域幅Δf’を決定し、決定されたΔf’を帯域通過フィルタ部3の記録部(図示せず)に記録するようにすれば、比較的容易に個人毎に最適の快適感を実現することができる。
こで係数a、bは、誤差を考慮してa=2±0.15、b=0.82±0.01の範囲、即ち、1.85≦a≦2.15、0.81≦b≦0.83)となる。
囲の下限値f1及び上限値f2の相加平均として、f1、f2を、周波数帯域幅Δfを使用して、f1=f0−Δf/2、f2=f0+Δf/2 によって決定してもよい。
して使用し、LEDの点滅に対する被験者の好み(プリファレンス)を評価する実験を行った。実験条件は次の通りである。
・被験者:20〜23歳、通常視力(視力矯正、又は視力矯正なし)の10人。
・帯域通過フィルタ部:中心周波数f0=1(Hz)。周波数帯域幅Δf=0、1、2、
4、8、16(Hz)の6種類。
・LED:1個(直径約8mm)。平均輝度30cd/m2。被験者との距離は約1m。
2には、プロットしたプリファレンス尺度値Priを、再現するように回帰曲線を記載している。回帰曲線上で、プリファレンス尺度値Priが最大となる点が、その被験者が最も好む条件を表していると言える。このピーク位置のφ1を[φ1]pで表す。
即ち、中心周波数が1Hz、周波数帯域幅が約5Hzの条件で帯域制限された、ゆらぎを含んだ信号に従って刺激強度を変化させれば、平均的に好まれる刺激を提示することができる。
提示することが可能となる。即ち、最大ピークφ1を0.64〜0.28の範囲内で、又
は対応する周波数帯域幅Δfを2〜13Hzの範囲内で調整できるようにすれば、約70%の被験者が自分に合わせて刺激を最適化することが可能となる。これは、上記で説明した、望ましい周波数帯域幅Δfの範囲と整合するものである。
2 ホワイトノイズ生成部
3 帯域通過フィルタ部
4 フィルタ設定部
5 D/A変換部
10 制御対象装置
Claims (6)
- 複数の周波数成分の信号を含むホワイトノイズを生成するホワイトノイズ生成部と、
入力される信号の内、中心周波数及び周波数帯域幅で指定される範囲内の周波数の信号を選択的に出力する帯域制限を行う帯域通過フィルタ部とを備え、
前記帯域通過フィルタ部の出力信号が、人に加える刺激の制御に使用され、
前記中心周波数が1Hzであり、
前記周波数帯域幅が2Hz以上13Hz以下の値であり、
中心周波数が1Hzの信号の自己相関関数φ(τ)をφ(0)で規格化したグラフφ(τ)/φ(0)において、原点以外に現われる最大のピークの大きさである最大ピークファクターを指定するフィルタ設定部をさらに備え、
前記フィルタ設定部が、前記最大ピークファクターに対応する周波数帯域幅を決定し、
前記帯域通過フィルタ部が、前記フィルタ設定部によって新たに設定された周波数帯域幅を用いて、前記帯域制限を行い、
前記フィルタ設定部が、前記最大ピークファクターφ1に対応する周波数帯域幅Δfを
、パラメータa及びbを用いてlog(Δf)=−a×(φ1−b)に従って決定し、
前記パラメータaが1.85以上2.15以下の範囲の値であり、
前記パラメータbが0.81以上0.83以下の範囲の値であることを特徴とするゆらぎ信号生成装置。 - 前記周波数帯域幅が5Hzであることを特徴とする請求項1に記載のゆらぎ信号生成装置。
- 複数の周波数成分の信号を含むホワイトノイズを生成するホワイトノイズ生成部と、
入力される信号の内、中心周波数及び周波数帯域幅で指定される範囲内の周波数の信号を選択的に出力する帯域制限を行う帯域通過フィルタ部とを備え、
前記帯域通過フィルタ部の出力信号が、人に加える刺激の制御に使用され、
前記中心周波数が1Hzであり、
前記周波数帯域幅が2Hz以上13Hz以下の値であり、
前記帯域通過フィルタ部からの出力信号の周波数の下限値f1及び上限値f2が、前記中心周波数f0及び前記周波数帯域幅Δfと、f0=(f1・f2)1/2、Δf=f2−f1 の
関係にあることを特徴とするゆらぎ信号生成装置。 - 複数の周波数成分の信号を含むホワイトノイズを生成する第1ステップと、
入力される信号の内、中心周波数及び周波数帯域幅で指定される範囲内の周波数の信号を選択的に出力する帯域制限を行う第2ステップとを含み、
前記帯域制限された信号が、人に加える刺激の制御に使用され、
前記中心周波数が1Hzであり、
前記周波数帯域幅が2Hz以上13Hz以下の値であり、
前記第2ステップが、中心周波数が1Hzの信号の自己相関関数φ(τ)をφ(0)で規格化したグラフφ(τ)/φ(0)において、原点以外に現われる最大のピークの大きさである最大ピークファクターを変更する第3ステップと、
前記最大ピークファクターに対応する周波数帯域幅を決定する第4ステップとを含み、
前記第2ステップにおいて、前記第4ステップによって新たに設定された周波数帯域幅を用いて、前記帯域制限が行われ、
前記第4ステップにおいて、前記第3ステップによって変更された前記最大ピークファクターφ1に対応する周波数帯域幅Δfを、パラメータa及びbを用いてlog(Δf)=−a×(φ1−b)に従って決定し、
前記パラメータaが1.85以上2.15以下の範囲の値であり、
前記パラメータbが0.81以上0.83以下の範囲の値であることを特徴とするゆらぎ信号生成方法。 - 前記周波数帯域幅が5Hzであることを特徴とする請求項4に記載のゆらぎ信号生成方法。
- 複数の周波数成分の信号を含むホワイトノイズを生成する第1ステップと、
入力される信号の内、中心周波数及び周波数帯域幅で指定される範囲内の周波数の信号を選択的に出力する帯域制限を行う第2ステップとを含み、
前記帯域制限された信号が、人に加える刺激の制御に使用され、
前記中心周波数が1Hzであり、
前記周波数帯域幅が2Hz以上13Hz以下の値であり、
前記帯域通過フィルタ部からの出力信号の周波数の下限値f1及び上限値f2が、前記中心周波数f0及び前記周波数帯域幅Δfと、f0=(f1・f2)1/2、Δf=f2−f1 の
関係にあることを特徴とするゆらぎ信号生成方法。
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