※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
3 用語と定義
このドキュメントの目的のために、ISO 1996-1 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。
3.1
調性
ノイズ中のトーンの存在。そのレベルは、 トーン周波数(3.2)付近 の 臨界帯域(3.5) 内の残りのノイズ成分のレベルよりも、 マスキング インデックス(3.16) va未満です。
3.2
トーン周波数
fT
スペクトル線(3.23) の周波数(または狭帯域フィルタの中間帯域周波数)で、トーンが最も強く寄与するレベル
3.3
トーンレベル
LT
狭帯域レベル(3.22) と トーン周波数(3.2) fTとのエネルギー総和、およびこのトーンに割り当て可能なfT付近の横線。
注記 1検討中の周波数fTの 臨界帯域 (3.5) に多数のトーンが含まれる場合、トーンレベルLTはこれらのトーンのエネルギーの合計です。次いで、このレベルLTは、 可聴性の最大値(3.4) Δ Lを有する参加トーンの周波数に割り当てられる。
注記 2臨界帯域内のトーンのトーンレベルLTを決定する方法は,5.3.3 に記述されている。
3.4
可聴性
L
トーンレベル (3.3) LとT 閾値 (3.15) の差
注記1 狭帯域スペクトル(3.12) の 決定的な可聴性(3.24) Δ L jを決定する方法は,5.3.8に記述されている。
3.5
臨界帯域
帯域幅(3.17) ,Δ fcを有する周波数帯域。聴覚系は,その範囲内でラウドネスを形成する際に音の強さを統合し, マスキング閾値(3.15) を形成する際に音の強さを統合する
注記 1:臨界帯域のこの特性 (参考文献 [3] および [4] も参照) は、制限されたサウンド レベル範囲にのみ適用されます。この依存関係はここでは無視されます。
3.6
臨界帯域の平均狭帯域レベル
LS
臨界帯域(3.5) 内のすべての 狭帯域レベル(3.22) のエネルギー平均値で,(原則として)この平均値を 6 dB 以上超えないもの。
注記1マスキングノイズの平均狭帯域レベルLSの決定方法は,5.3.2 及び附属書 D に記載されている(反復法)。
3.7
臨界帯域レベル
LG
臨界帯域(3.5) に割り当てられた騒音のレベル。この臨界帯域内の騒音の 1 つ以上のトーンに対する騒音のマスキング特性を表す。
注記 1:マスキングについては、 狭帯域レベル (3.22) および附属書 C を参照。
注記2LGの定義式は式(12)参照。
3.8
サンプリング周波数
fS
1 秒あたりのサンプル数
注記 1:継続的に提供されるアナログ データは、デジタル処理のために離散的な時間間隔でサンプリングすることにより、サンプルに変換されます。
注記2デジタル化された信号の再現性を確保するために,シャノンの定理は,サンプリング周波数fSが時間信号の評価に使用される信号成分の最高周波数の少なくとも 2 倍であることを要求する [ fS ≥ 2 f N 、 エイリアシング (3.9) 、 アンチエイリアシング フィルタ (3.10) および 使用可能な周波数 (3.20) も参照高速フーリエ変換解析 (通常使用され、計算用に最適化された離散フーリエ変換の変形) のアルゴリズムは、2 のべき乗に対応する ブロック長 (3.11) Nのみを許可します。したがって、FFT アナライザーには、分析する最大周波数の少なくとも 2.56 倍のサンプリング周波数が必要です。
3.9
エイリアシング
f 周波数(3.8) より上の範囲からの周波数fの線S (3.12) におけるS 。
注記 1: アンチエイリアシング フィルタ (3.10) は、このような反射によるエラーを回避するために使用されます。
注記 2:サンプリング周波数の半分 ( fS/2) は、ナイキスト周波数とも呼ばれます。
3.10
アンチエイリアシング フィルタ
ローパスフィルタ
サンプリング周波数 (3.8) の半分以下の周波数を完全に (信号に影響を与えずに) 通過させ、より高い周波数はすべて完全にブロックする理想的なフィルター
注記 1: エイリアシング (3.9) を防止するために、調査中のノイズは、アナログからデジタルへの変換の前に、アンチエイリアシング フィルタを使用してフィルタリングする必要があります。
注記 2:実際のエイリアシング フィルタは、ブロック範囲内で最終的な減衰 (通常は 120 dB/オクターブ) を持ちます。つまり、この遷移範囲の信号成分が反射 (減衰) されます。たとえば、2 048 (2 k) データ ポイントの変換では、1 024 の周波数線が計算され、800 の線が表示されます。ライン番号 1 248 のコンポーネントは、ライン番号 800 に折り返されます。120 dB/オクターブのローパス フィルターを使用すると、これらのコンポーネントの減衰は約 75 dB になります。
注記 3通常の市販の FFT アナライザにはアンチエイリアシング フィルタがあり、その制限周波数は、選択可能なサンプリング周波数で自動的に切り替えることができます。シミュレートされた 狭帯域レベル (3.22) の反射が抑制されます。
3.11
ブロック長
N
離散形式で分析される時間信号の時間制限された範囲を表すサンプリング値のブロック
注記1:アナログおよびデジタルフィルタによる周波数分析とは対照的に、高速フーリエ変換によるノイズはデータブロックで処理されます。一般に、これらのブロックはノイズ録音の一部のみを含みます。ブロック長Nは、同時に処理されるデータ ポイントの数を表します。高速フーリエ変換の性質上、 Nの値は整数の 2 乗になります。たとえば、 N = 2 10 = 1 024 データ ポイントの値になります。
3.12
線スペクトル
狭帯域スペクトル
周波数スペクトル
一定 帯域幅(3.17) の周波数帯域における周波数の関数としての音圧レベル(狭帯域レベル)(3.22)のプロット(線間距離,Δ f )(3.13)。
注記 1:この公開仕様書では、レベルの A 重み付けが想定されています。
注記2周波数分析は,各線がフィルタの出力を表す線スペクトルを提供し,その中間周波数は スペクトル線の周波数に対応する (3.23) 。
3.13
行間隔
周波数分解能
| fS | は サンプリング周波数 (3.8) です。 | |
| N | は ブロック長 (3.11) です。 |
注記 1:この公開仕様では、行間隔は 1.9 Hz ≤ Δ f ≤ 4.0 Hz です。
3.14
タイム ウィンドウ
重み関数(窓関数)を乗じた信号セグメント(ブロック長)(3.11)の時間データセット。
注記1フーリエ積分の定義によると、FFT分析の前提条件は、時間データセットが周期的であることです。これが当てはまらない場合 (確率信号の場合など)、時間ウィンドウの端でのカットオフ効果により、スペクトルの歪みが発生します。これらの歪みは、ハニング関数などの重み付け関数によって回避されます。
注記 2ウィンドウ関数と重み関数の詳細については、たとえば、参考文献 [5] と附属書 A を参照してください。
3.15
マスキングしきい値
マスキング音 (マスカー) が存在する場合の特定の音の 可聴性 (3.4) しきい値
注記 1:可聴閾値とマスキング ノイズの詳細については、附属書 C を参照してください。
3.16
マスキング インデックス
av
マスキング閾値(3.15) とGノイズの 臨界帯域レベル(3.7) Lとの差。
注記1:周波数依存のマスキング指数av 、マスキングおよびマスキングノイズについては、附属書Cを参照。
3.17
帯域幅
周波数帯域幅
多数の隣接 スペクトル線の周波数範囲(3.23)
注記 1周波数帯域の幅が計算され,その開始または終了が 2 つのスペクトル線の間の境界に対応しない場合,計算された周波数範囲内の全幅にあるスペクトル線のみが割り当てられます。周波数帯域。
3.18
明瞭さ
明瞭さ
同じ トーン周波数 (3.2) fTおよび同じ トーンレベル (3.3) の正弦波トーンの明瞭度に対するバンドパス ノイズに基づくトーンの明瞭度の比LT
3.19
エッジの急峻さ
トーンの最大 狭帯域レベル(3.22) LTmaxと、トーンの上下の最初のラインの狭帯域レベルとの間のレベル差の、対応する周波数差に対する比。
3.20
使用可能周波数
N
評価に使用する信号成分の上限周波数
3.21
調査範囲
線スペクトル(3.12) で調べられるトーンの範囲。
3.22
狭帯域レベル
スペクトル線内の平均レベル(3.23)
3.23
スペクトル線
線スペクトル(3.12) における 帯域幅(3.17) , f (線間隔)(3.13)の周波数帯域。
3.24
決定的な可聴性
j
個々のスペクトルjにおける最大 可聴性 (3.4) ∆ L
参考文献
| [1] | ECMA-74:2003-12, 情報技術および電気通信機器から放出される空気伝搬ノイズの測定 |
| [2] | ANSI S1.13, 1空気中の音圧レベルの測定 |
| [3] | Zwicker E, Fastl H心理音響学 — 事実とモデル。スプリンガー、1999 |
| [4] | ツヴィッカー E, フロットルプ G, スティーブンス SS ラウドネス総和における臨界帯域幅。 J.Acoust.社会オン。 1957年、29 pp.548–557 |
| [5] | Randall RB, 周波数分析。ブリュエルとケアー、1987年 |
| [6] | Plomb R. 周波数分析器としての耳。 J.Acoust.社会オン。 1964年、36ページ1628-1636 |
| [7] | Pompetzki W.、DIN 45681 による調性と主観的評価の比較、音響学の進歩 — DAGA '9ドイツ音響学会 eV, オルデンブルク、p. 224 - 225 |
| [8] | Wiesmann N.、Fastl H.、バンドパス ノイズのピッチ顕著性と周波数差しきい値、Advances in Acoustics — DAGA '9ドイツ音響学会 eV, オルデンブルク、p. 505508 |
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 1996-1 and the following apply.
3.1
tonality
presence of a tone in a noise, the level of which is below that of the remaining noise components in the critical band (3.5) about the tone frequency (3.2) by less than the value of the masking index (3.16) , av
3.2
tone frequency
fT
frequency of the spectral line (3.23) (or mid-band frequency of the narrow-band filter), to the level of which the tone contributes most strongly
3.3
tone level
LT
energy summation of the narrow-band level (3.22) with the tone frequency (3.2) , fT, and the lateral lines about fT, assignable to this tone
Note 1 to entry: If the critical band (3.5) for the frequency, fT, under consideration contains a number of tones, then the tone level, LT, is the energy sum of these tones. This level, LT, is then assigned to the frequency of the participating tone that has the maximal value of audibility (3.4) , ΔL.
Note 2 to entry: The method for the determination of the tone level, LT, of a tone in a critical band is described in 5.3.3.
3.4
audibility
ΔL
difference between the tone level (3.3) , LT, and the masking threshold (3.15) ,
Note 1 to entry: The method for the determination of the decisive audibility (3.24) , ΔLj , of a narrow-band spectrum (3.12) is described in 5.3.8.
3.5
critical band
frequency band with a bandwidth (3.17) , ∆fc, within which the auditory system integrates the sound intensity in the formation of loudness and within which it integrates the sound intensity in the formation of the masking threshold (3.15)
Note 1 to entry: This characteristic of a critical band (see also References [3] and [4]) holds only for a restricted sound level range. This dependence is neglected here.
3.6
mean narrow-band level of the critical band
LS
energy mean value of all narrow-band levels (3.22) in a critical band (3.5) that (as a rule) does not exceed this mean value by more than 6 dB
Note 1 to entry: The method for the determination of the mean narrow-band level LS of the masking noise is described in 5.3.2 and Annex D (iterative method).
3.7
critical band level
LG
level of noise that is assigned to the critical band (3.5) that describes the masking characteristic of the noise for one or more tones of the noise in this critical band
Note 1 to entry: See narrow-band level (3.22) and Annex C for masking.
Note 2 to entry: For the definition formula for LG, see Formula (12).
3.8
sampling frequency
fS
number of samples taken per second
Note 1 to entry: The analogue data provided continuously are converted into samples through sampling at discrete time intervals for digital processing.
Note 2 to entry: To ensure the reproducibility of a digitized signal, the Shannon theorem requires that the sampling frequency, fS, is at least 2 times the highest frequency of the signal components used for evaluation in the time signal [fS ≥ 2 fN , see also aliasing (3.9) , antialiasing filter (3.10) and useable frequency (3.20) ]. The algorithm of a Fast Fourier Transform analysis (the variant of a discrete Fourier Transform used typically and optimized for calculation) only permits block lengths (3.11) , N, that correspond to a power of two. FFT analyzers thus need a sampling frequency that is at least 2,56 times the maximum frequency to be analysed.
3.9
aliasing
reflection in the line spectrum (3.12) of frequency components from the range above the sampling frequency (3.8) divided by two (fS/2) in the range below fS/2
Note 1 to entry: Antialiasing filters (3.10) are used to avoid errors through such reflections.
Note 2 to entry: Half the sampling frequency (fS/2) is also known as the Nyquist frequency.
3.10
antialiasing filter
low-pass filter
ideal filter that allow frequencies below half the sampling frequency (3.8) to pass through completely (without influencing the signal), but completely block all higher frequencies
Note 1 to entry: To prevent aliasing (3.9) , the noise under investigation shall be filtered using an antialiasing filter before analogue-to-digital conversion.
Note 2 to entry: Real aliasing filters have a final damping (generally 120 dB/octave) within the blocking range, i.e. signal components in this transition range are reflected (damped). For example, in the transformation of 2 048 (2 k) data points, 1 024 frequency lines are calculated and 800 lines shown. A component in the line number 1 248 is folded back into the line number 800. With a low-pass filter of 120 dB/octave the damping of these components is approximately 75 dB.
Note 3 to entry: The usual commercial FFT analyzers have an antialiasing filter, the limit frequency of which can be switched automatically with the selectable sampling frequency. The reflection of simulated narrow-band levels (3.22) is suppressed.
3.11
block length
N
block of sampling values that in discrete form represents a time-limited range of the time signal to be analysed
Note 1 to entry: In contrast to frequency analysis with analogue and digital filters, the noise with the Fast Fourier Transform is processed in data blocks. In general, these blocks embrace only a part of the noise recording. The block length, N, expresses the number of data points processed at the same time. Due to the nature of the Fast Fourier Transform, the value of N has the integer of power of 2. It has a value, for example, of N = 210 = 1 024 data points.
3.12
line spectrum
narrow-band spectrum
frequency spectrum
plot of the sound pressure level (narrow-band level) (3.22) as a function of the frequency in frequency bands of constant bandwidth (3.17) (line spacing, ∆f) (3.13)
Note 1 to entry: A-weighting of the level is assumed in this Publicly Available Specification.
Note 2 to entry: Frequency analysis delivers a line spectrum, in which each line represents the output of a filter, the mid-frequency of which corresponds to the frequency of the spectral line (3.23) .
3.13
line spacing
frequency resolution
| fS | is the sampling frequency (3.8) ; | |
| N | is the block length (3.11) . |
Note 1 to entry: In this Publicly Available Specification, the line spacing is 1,9 Hz ≤ Δf ≤ 4,0 Hz.
3.14
time window
time data set of the signal segment (block length) (3.11) that is multiplied by a weighting function (window function)
Note 1 to entry: In accordance with the definition of the Fourier integral, a prerequisite of the FFT analysis is that the time data set is periodic. If this is not the case (as with stochastic signals), cut-off effects at the edges of the time window will lead to distortion of the spectrum. These distortions are avoided through weighting functions such as the Hanning Function.
Note 2 to entry: For more information on window and weighting functions, see, for example, Reference [5] and Annex A.
3.15
masking threshold
audibility (3.4) threshold for a specific sound in the presence of a masking sound (masker)
Note 1 to entry: See Annex C for more information on the audibility threshold and the masking noise.
3.16
masking index
av
difference between the masking threshold (3.15) , , and the critical band level (3.7) , LG, of the masking noise
Note 1 to entry: For frequency-dependent masking index, av, masking and masking noise, see Annex C.
3.17
bandwidth
frequency bandwidth
frequency range of a number of neighbouring spectral lines (3.23)
Note 1 to entry: If the width of a frequency band is calculated for which its beginning or end does not correspond to the boundary between two spectral lines, then only the spectral lines that lie in their full width within the calculated frequency range are assigned to the frequency band.
3.18
distinctness
clarity
ratio of the conspicuousness of a tone based on a bandpass noise to the conspicuousness of a sinusoidal tone of the same tone frequency (3.2) , fT, and same tone level (3.3) , LT
3.19
edge steepness
ratio of the level difference between the maximum narrow-band level (3.22) of a tone, LTmax, and the narrow-band levels of the first line below/above the tone to the corresponding frequency difference
3.20
useable frequency
fN
upper limit frequency of the signal components used for evaluation
3.21
investigation range
range within which tones are investigated in the line spectrum (3.12)
3.22
narrow-band level
averaged level within a spectral line (3.23)
3.23
spectral line
frequency band of bandwidth (3.17) , ∆f (line spacing) (3.13), in a line spectrum (3.12)
3.24
decisive audibility
ΔLj
maximum audibility (3.4) , ∆L, in the individual spectrum, j
Bibliography
| [1] | ECMA-74:2003-12, Measurement of airborne noise emitted by information technology and telecommunications equipment |
| [2] | ANSI S1.13, 1Measurement of sound pressure levels in air |
| [3] | Zwicker E., Fastl H., Psychoacoustics — Facts and Models. Springer, 1999 |
| [4] | Zwicker E., Flottorp G., Stevens S.S., Critical Band Width in Loudness Summation. J. Acoust. Soc. Am. 1957, 29 pp. 548–557 |
| [5] | Randall R.B., Frequency analysis. Brüel & Kjaer, 1987 |
| [6] | Plomb R., The ear as a frequency analyzer. J. Acoust. Soc. Am. 1964, 36 pp. 1628–1636 |
| [7] | Pompetzki W., Vergleich der Tonhaltigkeit nach DIN 45681 mit subjektiven Bewertungen, Fortschritte der Akustik — DAGA ’98. Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V., Oldenburg, S. 224 — 225 |
| [8] | Wiesmann N., Fastl H., Ausgeprägtheit der Tonhöhe und Frequenzunterschiedsschwellen von Bandpass-Rauschen, Fortschritte der Akustik — DAGA ’91. Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V., Oldenburg, S. 505508 |