JPH06204749A - 環境改善用ゆらぎ雑音発生法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】心理音響学的な環境改善に用いることのでき
る、リズムもメロディーもなく、且つ、不規則に変化す
る繰り返しのない快い音を得ること。 【構 成】白色雑音から得た狭帯域雑音の振幅に非線形
処理を施して、非線形振幅信号を得ること、該非線形振
幅信号を変調信号として白色雑音あるいは音質調整され
た白色雑音の振幅を変調すること、を基本的な構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】オーディオ産業、オフィス機器関
連産業、あるいは生活環境の改善を指向した建築産業な
どの分野。

【０００２】

【従来の技術】ＢＧＭ（バックグラウンドミュージッ
ク）は従来から広く利用されている環境改善のための心
理音響学的な技術である。この方法は比較的単調な作業
において精神的なくつろぎを与えるのに適しているため
に、量産工場のライン作業場などで用いられているが、
それが妨げとならない場合はオフィスに利用される場合
もある。ＢＧＭを常時用いるようなところでは、同じ曲
が何度も繰り返すことのないように、多数の曲を用意し
て録音テープなどの再生でそれを行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】音楽を用いた心理音響
学的な環境改善法は、音楽そのものの持つ意図的な要
素、すなわちリズムやメロディーがあるために、特に知
的作業に対しては環境改善とならず、かえって作業の妨
げとなる場合がある。一方、意味の無い音としてランダ
ムな雑音があるが、これも一定の大きさで絶えず出され
ると疲労を与えてしまう。更に、雑音を間欠的に出すよ
うにしても、それが人為的で不自然なものになればやは
り問題になる。そこで、リズムやメロディーが無く、し
かも無音状態から適当な大きさまでゆるやかに、且つ、
不規則に変化する音を得ることが課題となる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、白色雑音に狭帯域フィルタを施して取
り出されたところの狭帯域雑音の振幅もしくは該振幅に
比例した量に、入力信号がある一定値より小さい場合は
より小さい値として出力するような非線形信号処理を施
して非線形振幅信号を得、該非線形振幅信号によって白
色雑音あるいは音質調整された白色雑音を振幅変調する
ことを特徴とする環境改善用ゆらぎ雑音発生法をその手
段とするものである。

【０００５】

【作用】以下、本発明の作用を説明する。白色雑音（ガ
ウス雑音）に狭帯域フィルタを施して得られる狭帯域雑
音は、もしもその帯域幅が限りなく狭いものとすれば狭
帯域フィルタの中心周波数で定まる純音となるが、その
帯域幅をＢ、中心周波数をＦとし、ＢがＦよりも十分小
さいものとすると、狭帯域雑音はほぼＦなる周波数で、
その振幅はＢ程度の周波数でゆるやかに、且つ、不規則
に変動するものとなる。このような狭帯域雑音の振幅
（包絡線検波または直線検波で得られる量）の大きさＡ
の確率密度関数はレーレー分布に従う。

【０００６】上記の狭帯域雑音の振幅で音質調整された
白色雑音を振幅変調すると、Ａ＝０近傍の確率密度は平
均的な振幅の確率密度に比べて非常に小さいことに加え
て、通常は振幅変調の手段として用いる乗算器の精度的
な問題もあり、聴感上から満足できるものとはならな
い。

【０００７】そこで、Ａ＝０の近傍の確率密度を増し、
且つ、なめらかに大から小へまた小から大へと振幅を変
化させるために、入力信号がある一定値より小さい場合
はより小さな値となって出力されるような非線形信号処
理を施す。この処理は、アナログ方式ではダイオードの
非線形特性を利用して実現することができ、ディジタル
方式では入力信号の振幅に比例した係数をその振幅に掛
け合わせることで実現することができる。

【０００８】このようにしてＡ＝０の近傍の確率密度を
増加した非線形振幅信号を変調信号として用い、白色雑
音あるいは音質調整された白色雑音を振幅変調すれば、
聴感上から満足できる無意味でゆるやかに、且つ、不規
則に静寂な状態から適当な大きさまで変動する環境改善
用のゆらぎ雑音を得ることができる。

【０００９】上記のゆらぎ雑音を電力増幅し適切な音量
にしてスピーカでオフィス空間などへ放射すれば、知的
作業を妨げず、むしろ作業能率の向上を期待できるよう
な精神的くつろぎを与える環境改善が可能となる。

【００１０】

【実施例】図１はアナログ方式によって本発明による環
境改善用ゆらぎ雑音発生法を実施した装置のブロック図
である。図１において、１は白色雑音発生器、２は白色
雑音を聴感上好ましいピンク・ノイズに音質調整するた
めの低域フィルタ、３はピンク・ノイズを振幅変調する
ための乗算器、４は白色雑音から狭帯域雑音を得るため
の狭帯域フィルタ、５は狭帯域雑音の振幅を得るための
直線検波器、６は直線検波器の出力波形から急峻な変動
波形成分を除くための低域フィルタ、７は非線形信号処
理を施すための非線形利得回路を表す。

【００１１】１の白色雑音発生器では、ダイオードに電
流を流したときに生じるノイズ、あるいはＦＭ復調回路
を利用して、離調状態で得られるノイズもしくは入力ノ
イズを広帯域検波して得られるノイズなどを白色雑音源
として用いることができる。

【００１２】２の低域フィルタは１オクターブ当たり３
ｄＢの減衰を与える特性のものを用いることができる。

【００１３】４の狭帯域フィルタは帯域幅が１Ｈｚ程度
のものを用いる。

【００１４】６の低域フィルタは遮断周波数が０．５Ｈ
ｚ程度のものを用いる。

【００１５】７の非線形利得回路は、ダイオードの非線
形特性を利用した折線利得回路を用いることがてきる。
例えば、図２に示すような回路において、Ｖ１を入力電
圧、Ｖ２を出力電圧、Ｒ１，Ｒ２，ｒを抵抗、Ｄをダイ
オードで与えられる抵抗、Ａを理想的な演算増幅器とす
ると、

【数１】 となる。Ｄはダイオードの端子電圧ＶＤによってその抵
抗値が変わり、シリコン・ダイオードの場合は電圧が
０．５ボルト程度までは非常に大きな抵抗値を示し、１
ボルト以上では抵抗を無視することができる。従って、
（１）式は次のようになる。 ＶＤ＜０．５の場合

【数２】 ＶＤ＞１の場合

【数３】 ＶＤが０．５ないし１ボルトの場合は（２）式と（３）
式の中間の値をとるが、これらの結果から明らかなよう
に図２の例で示された非線形利得回路の利得特性は折れ
曲がりが１個の折線近似で表されるものとなる。ダイオ
ードを複数用いれば折れ曲がりが複数ある折線近似の非
線形利得特性を実現することができる。

【００１６】ディジタル方式によって本発明の環境改善
用ゆらぎ雑音発生法を実施した例を図３のブロック図に
示す。図３において、１は白色雑音発生器であり、これ
はアナログ方式で実現しており、これから出力されたア
ナログの白色雑音を２のＡＤ変換器によってディジタル
信号に変換し、３のディジタル・フィルタによってピン
ク・ノイズに音質調整し、４の乗算部で振幅変調を施
し、９でＤＡ変換されてアナログ波形のゆらぎ雑音とし
て出力される。一方、図３の５はディジタル・バンドパ
ス・フィルタであり、これによって狭帯域雑音を得、６
の絶対値演算部で振幅成分を求め、７のディジタル・ロ
ーパス・フィルタによって、前記振幅成分から急峻な変
動成分を除き、なめらかな変動波形を得て、８の非線形
信号処理部で非線形振幅信号として、前記４の乗算部の
変調信号とされる。

【００１７】１の白色雑音発生器は図１の場合と同様な
もので実現することができる。

【００１８】３のディジタル・フィルタは、特願平１−
３０３３２９に示されたディジタル・フィルタを複数縦
続接続して実現することができる。

【００１９】５のディジタル・バンドパス・フィルタ
は、特願平１−２４９０４８に示されたディジタル・バ
ンドパス・フィルタで実現することができる。

【００２０】７のディジタル・ローパス・フィルタは、
入力信号の移動平均処理または双２次関数で表されるデ
ィジタル・ローパス・フィルタによって実現できる。

【００２１】８の非線形信号処理部は、次のような演算
を入力信号Ｘ（１），Ｘ（２），…，Ｘ（ｎ），…に対
して施すことによって得られる出力信号Ｙ（１），Ｙ
（２），…，Ｙ（ｎ），…を求めることによって実現す
ることができる。Ｘ（ｎ）が１より小さい場合、

【数４】 Ｘ（ｎ）が１より大きい場合、

【数５】すなわち、入力信号を適当な大きさに調整し、
瞬時値が１より大きい場合は直線利得を与え、１より小
さい場合は２乗特性の利得を与えることによって、所望
の非線形振幅信号を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の環境改善用ゆらぎ雑音発生法に
基づいて装置を実現して用いた結果によれば、雑音の音
質に関しては白色雑音よりもピンク・ノイズの方が好ま
しいことがわかった。変動の周期に関しては１Ｈｚ以上
の成分を抑圧すると、リラックスした雰囲気を生じさせ
る効果があり、更に、ほどよく無音区間があることが快
さをあたえる点で不可欠であることを確かめることがで
きた。上記の装置を実際に使用して実験を行った結果、
本発明の効果は次のとおりである。 １）比較的静かな会議室においては、緊張感が無くなり
話し易くなる。 ２）オフィスなどでの第３者からの気になる話し声に対
してマスキング効果がある。 ３）ストレスを生じやすい知的作業に対しては、ストレ
スの軽減に役立つ。

【００２３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいたアナログ方式によるゆらぎ雑
音発生装置のブロック図。

【符号の説明】

１ 白色雑音発生 ２ 低域フィルタ ３ 乗算器 ４ 狭帯域フィルタ ５ 直線検波器 ６ 低域フィルタ ７ 非線形利得回路

【図２】非線形利得回路の構成例を示す図。

【符号の説明】

Ｖ１ 入力電圧 Ｖ２ 出力電圧 ｒ，Ｒ１， Ｒ２ 抵抗 Ｄ ダイオードの抵抗 Ａ 演算増幅器

【図３】本発明に基づいたディジタル方式によるゆらぎ
雑音発生装置のブロック図。

【符号の説明】

１ 白色雑音発生器（アナログ） ２ ＡＤ変換器 ３ ディジタル・フィルタ ４ 乗算部 ５ ディジタル・バンドパス・フィルタ ６ 絶対値演算部 ７ ディジタル・ローパス・フィルタ ８ 非線形信号処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】白色雑音に狭帯域フィルタを施して取り出
   されたところの狭帯域雑音の振幅もしくは該振幅に比例
   した量に、入力信号がある一定値より小さい場合はより
   小さい値として出力するような非線形信号処理を施して
   非線形振幅信号を得、該非線形振幅信号によって白色雑
   音あるいは音質調整された白色雑音を振幅変調すること
   を特徴とする環境改善用ゆらぎ雑音発生法。