JPS61257099A - 音響制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通常のりスニングルームや部屋等のいなが
らにして、あたがも別の音響空間、例えば広いホール等
にいるような臨場感をかもし出すことのできる音響１１
Ｊ　ｍ装置に圓する。

〔従来の技術〕

通常のリスニングルームや部屋において音楽を聴く場合
、ソースに何らかの残響音を付加することにより、臨場
感を変化させることができる。残響音を付加する装置と
して、従来はソース自体に含まれる残雪成分を、例えば
左右のチャンネル信号を引算することにより抽出して、
これを適当に強調したり、遅延したり、位相を変えたり
する、いわゆるサウンドプロセッサがあった。

第２図は、このような従来のシステムを概念図で示した
ものである。すなわち、従来はコントロ−ルフ７クタ１
０として、レコードやテープ等のソース１２自体に含ま
れる残響成分を利用して、この残響成分をプロセッサ１
４で抽出し、増強、遅延、移相等の処理をして、アンプ
１６．１８を介してスピーカ２０．２２に供給するよう
にしていた。

ところが、ソース１２に含まれる残響成分は、録音時に
ミキシングやエコー付けなどの処理により付与された人
工的なものであり、当然自然な残響音とは異なり、これ
をいくら増強したり遅延させたり、位相変化させたりし
たところで、到底、実際のホールの臨場感を得るまでに
は至らなかった。また、ソース自体に含まれている残響
成分しか利用できないので、残響感が固定的であり、リ
スナーが各種のホール空間を自由自在に再現させること
など全く不可能であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して
、実際のホール等の自然な臨場感を忠実に再現すること
ができる音響制御装置を提供しょうとするものである。

（問題点を解決するための手段〕 この発明は、受聴点の周囲に複数個のスピーカを配置し
、ホール等の音響空間における反射音データに基づき、
その音響空間またはこれに類似するモデル空間での反射
音をシミュレートするように、各スピーカで発すべき反
射音のパラメータ（反射音パラメータ）を求めこの反射
音パラメータに基づきソース信号の反射音を生成するよ
うにしたものである。

なお、ここでいう「反射音データ」とは、音響空間にお
いて反射音を構成する要素となるデータであり、具体的
には仮想音源分布等から求められる反射音の方向、距離
（＝遅れ時間）および振幅レベル等のデータである。

また、「反射音パラメータ」とは、反射音データで特定
される反射音を、リスニングルーム等において受聴点（
リスナーが聴く位置）の周囲に配した複数のスピーカで
シミュレートするために、各スピーカから発すべき反射
音を生成するためのパラメータであり、具体的には遅れ
時間とゲインのパラメータである。この反射音パラメー
タは、反射音データと、受聴点に対するスピーカの位置
等の関係で求められる。

〔作用〕

この発明の前記解決手段によれば、実際のホール等の反
射音データに基づき反射音をシミュレートするので、そ
のホール等の臨場感を忠実に再現することができる。

〔発明の原理〕

この発明で利用される反射音データとしては、反射音の
方向、遅れ時間、振幅レベル等がある。

これらの反射音データは、例えばホール等の音響空間に
おける仮想音源分布により求めることができる。ここで
、仮想音源とは、ホール等の音響空間において、特定の
受音点から見た実効的な反射音の音源をいう。すなわち
、実音源（実際の音源をいう。）から発せられた音は、
直接音として受音点に直接到達するほか、壁、天井、床
、座席等音響空間内のあらゆる反射性部分にて反射し、
受音点に到達する。この場合、受音点では、反射音は受
音点と壁面等の反射点とを結ぶ線の延長上にある音源か
ら発せられてきた音として見なすことができるから、こ
れをその受音点における仮想の音源すなわち仮想音源と
して把えることができる。

したがって、ある受音点における音響空間は、その受音
点での仮想音源の分布として把握することができ、通常
のリスニングルームや部屋等においても、各仮想音源か
らの反射音をシミュレートすれば、その音響空間を再現
し得て、実際にその音響空間内にいるかのような臨場感
を味わうことができる。

仮想音源の位置は、受音点からの方向と距離で決定され
るから、その仮想音源からの反射音をシミュレートする
には、直接音を仮想音源の方向から、その距離に対応し
た時間遅れで、かつ反射音の振幅レベルに応じた音量で
発すればよい。そして、これを音響空間における各仮想
音源１つ１つについてそれぞれ行なえば、その音響空間
を再現することができる。

仮想音源の求め方としては、再現しようとするホール等
の音響空間で実際にインパルス応答を測定して求める方
法とか、ホール等の音響空間の形状から計算により求め
る方法とがある。

■　測定により求める方法 前者の測定による方法としては、いわゆる４点法と呼ば
れるものがある。これは、音響空間内の近接した４点の
インパル・ス応答の時間差を利用して、その点から見た
仮想音源の座標を求めるものである。

インパルス応答は、実音源と仮想音源から同時にインパ
ルスを発したときの受音点での収音信号であると考えら
れ、応答の初期部分では反射音が重ならず個々に識別で
きるので、これを利用して仮想音源の分布を得る。

４点法による測定は、第３図に示すように、対象とする
音響空間２４内の音源２６によるインパルス応答をごく
近接した４つの受音点０゜ｘ、ｙ、ｚで測定する。これ
らの受音点Ｏ，Ｘ。

ｙ、Ｚは一平面上にないことが必要条件であるが、後の
処理を容易にするため、第４図に示すように、１つの受
音点０を基準の原点として、他の３つの受音点ｘ、ｙ、
ｚが直交座標を形成するように配置する。原点Ｏとの距
離は等しくｄとする。

無響室内に反射板を１枚設置した簡単な実験を例に説明
する。

各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚにおけるマイクロホンＭ　Ｉ　
Ｃ、Ｍ　Ｉ　Ｃｘ、Ｍ　Ｉ　Ｃ，、Ｍ　Ｉ　Ｃ２゜の出
力は、第５図に示すようになる。これは、直接音が各マ
イクロホンＭＩＣｏ、ＭＩＣｘ　。

ＭＩＣ、ＭＩＣ２にそれ□ぞれ時刻ｔｏｏ。

ｔｘ　　、ｔｙ　　、ｔｚ　　、に入射し、反射板から
の反射音がｔｏ　　、ｔｘｌ、ｔｙｌ、ｔｚ１に入射し
たことを示している。

第６図は、反射音の行程を模式的に示したものである。

音源２６は受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚから見てｙ軸の方向に
あるので、直接音はまずマイクロホンＭ［Ｃ，に入射し
、次にマイクロホンＭＩＣ、ＭＩＣｘ、ＭＩＣ２にほぼ
同時に入射する。このため、第５図のように、ｔｙ　　
＜ｔｏ　　＆ｔｔｘｏｋｇｔｚ。

Ｏ が直接音について成立し、反射音については、ｉ　’ｊ
　　＜　ｔ　Ｏ”９　ｔＺ　１＜　ｉ　Ｘ　１が成立す
る。

各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚから仮想音源２６′までの距離
ｒｏ　　　、ｒｘｌ　、ｒｙ　　　、ｒｚｌは音速をＶ
とすると次式で表わされる。

ｒ　Ｏ１＝　Ｖ　”　ｉ　０１ ｒＸ１”Ｖやｔｘ。

ｒｙ１＝ｖ−ｔｙｌ ｒｚ１＝ｖ１１ｔｚ１ 任意の仮想音源の座標を（Ｘ　　、Ｙ　　、Ｚｏ）、ｎ その仮想音源から各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚまでの距離を
それぞれｒｏ　　、ｒｘｏ、ｒｙ、。

ｒｚ、として、各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚを中心とし、仮
想音源を表面上にもつ球の方程式は、Ｘｎ　　＋Ｙｎ　
　十Ｚｎ”　＝ｒｏ。

Ｘｎ　　＋Ｙｎ　　＋（Ｚｎ−ｄ）２＝ｒｚｏ２となる
。この式を解くと、 ”　　　　　　−ｒｘ ｄ　　＋ｒＯｏ”　　　ｏ２ Ｘｎ＝−一−−−−−−−−−−−−−−ｄ ２　　　　　　　ｒｙ ｄ　＋ｒｏｏ２　　ｏ２ Ｙｎ＝−一一一一一一一一一一一一一 ｄ ｄ　＋ｒｏｏ２　　ｏ２ 　ｒ　ｚ Ｚｎ＝−−−一−−−−−−−−−−−−ｄ となる。

以上のようにして、各反射音に対応する仮想音源の座標
を決定することができる。

一般に、インパルス応答は第５図のように単純ではなく
、多くの反射音が集まって複雑な形をしている。特定の
反射音が作り出したピークを各受音点のインパルス応答
から選び出すには、短い区間の相互相関を用いる。すな
わち、マイクロホンＭ　Ｉ　Ｃｏの出力のある区間と最
も相互相関係数が大きくなるような区間をマイクロホン
ＭＩＣ、ＭＩＣ，、ＭＩＣ２の出力の中から選び出して
、反射音の到来時＠ｔｏｎ。

ｔｘ　　、ｔｙ　　、ｔｚｎを決定する。

ｎ 以上説明した４点法によりあるホールの仮想音源分布を
測定した一例を第７図〜第９図に示す。第７図はＸ−Ｙ
平面〈水平面）への投影図、第８図はＹ−Ｚ平面への投
影図、第９図はＸ−Ｚ平面の投影図である。図中Ｏの大
ぎさは反射音のレベルを表わし、これは例えばマイクロ
ホンＭＩＣｏで代表して測定される。

■　計算により仮想音源を求める方法 仮想音源を測定によらず計算により求める方法としては
、鏡像法がある。これは第１０図に示すように、壁面２
４を鏡にたとえ、実音源２７から音を発し、受音点２８
で音を受ける場合に、壁面２４での反射音を鏡でいう虚
像位置にある音源３０から仮想的に発せられたものとみ
なし、これら仮想音［３０を音響空間の壁面形状に応じ
て求めていくものである。

鏡像法によりあるホールの仮想音源分布を求めた一例を
第１１図、第１２図に示す。第１１図はＸ−Ｙ平面（水
平面）への投影図、第１２図はＹ−Ｚ平面への投影図で
ある。鏡像法の場合、振幅レベルは、受音点２８から仮
想音源までの距離に応じてそれぞれ設定する。

以上のようにして測定あるいは計算により求められた仮
想音源分布のデータに基づいて、各仮想音源からのソー
ス信号の反射音をリスニングルーム等でシミュレートす
る場合、リスニングルーム等内の四方に複数のスピーカ
を配置し、ソース信号を適宜のスピーカ（仮想音源の方
向に対応）から適宜の時間遅れ（仮想音源までの距離に
対応）と、適宜の音量（反射音の振幅レベルに対応）で
発することにより、ソース信号の反射音をシミュレート
することができる。

この場合、リスニングルーム等内における受聴点すなわ
ちリスナーが聴く位置と各スピーカとの位置によって受
聴点で聴く反射音の方向、距離、レベルが変動するから
、受聴点に対するスピーカの位１ｉ！（方向および必要
に応じて距１１１）も考慮して、いずれの方向のスピー
カからどの程度の音量と遅れ時間で反射音を発するかを
算出する。

また、スピーカは理想的にはすべての仮想音源の方向に
配置する必要がある。しかし、それを実現するには、受
聴点を中心にリスニングルーム等の少なくとも上半球面
に漏れなくスピーカを配置することになり、現実には実
現不可能である。経済的には４個〜１０個程度が限度で
あるから、その程度の数のスピーカをリスニングルーム
等内の周囲に配置して、各スピーカの分担領域を定め、
各領域内に含まれる仮想音源の反射音をそれぞれ対応す
るスピーカで代表してシミュレートするようにする。こ
の方法によれば、隣接するスピーカの中間にある仮想音
源からの反射音はそのいずれか１つのスピーカで代表し
て発せられるので、厳密に言えＧｆ　、仮想音源の方向
を正確にシミュレートすることにはならないが、スピー
カ個数がある程度多ければ、実用上は問題ないし、人の
聴覚の方向判別能力に限界があることを考えれば、これ
でも十分である。

あるいは、隣接するスピーカの中間にある仮想音源の方
向を正確にシミュレートする必要がある場合には、それ
らのスピーカ間の音量配分により、それが実現可能であ
る。

このようにスピーカの中間にある仮想音源からの反射音
をいずれか１つのスピーカで代表してシミュレートする
場合と、スピーカ相互間の音量配分によりシミュレート
する場合において、各スピーカから発すべき音１および
遅れ時間についてそれぞれ説明する。

■　１つのスピーカで代表してシミュレートする場合 第１３図は、受聴点３４を中心に８個のスピーカＳＰ１
〜ＳＰ８を配置したものである。ここでは、音響空間を
、隣接するスピーカの中央位置ト受聴点３４とを結ぶ線
で区切って、水平面で８つの領域ｄ１〜ｄ８に分割する
。各領域ｄ１〜ｄ８にある反射音をＰＨｎとすると、受
聴点３４でこれら反射音ＰＨｎを得るに必要な各スピー
カＳＰＩ〜ＳＰ８の再生音Ｐ、、（Ｍ−１〜８）は次式
で表わされる。

但し ＮＭ（Ｍ＝１〜８）：各領域ｄ８〜ｄ８にある仮想音源
数（＝反ｏ４音数） Ｕ：ユニット関数 ｔ：Ｒ間 τ。二反射音の遅れ時間 ■　隣接するスピーカ相互間の音量配分によりシミュレ
ートする場合。

第１４図に示すように、リスニングルーム等３６内の例
えば四隅に４個のスピーカＳＰ１〜ＳＰ４を配δし、受
音点３８と各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４を結ぶ線で４つの
象限ｎ、ｍ。

１、ｋに区分し、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４でそれぞれ
の左右の象限にある仮想音源からの反１８音をシミュレ
ートする。すなわち、スピーカＳＰ４．ＳＰＩの音量比
で象限ｎ内の反射音をシミュレートし、スピーカＳＰ１
．ＳＰ２の音量比で象限ｍ内の反射音をシミュレートし
、スピーカＳＰ２．３Ｐ３の音量比で象限Ｉ内の反射音
をシミュレートし、スピーカＳＰ３．８Ｐ４の音量比で
象限に内の反射音をシミュレートする。各反射音をシミ
ュレートするのに必要な各スピーカｓｐｉ〜ＳＰ４の再
生音をＰ、Ｓ（Ｍ−１〜４）とすると Ｕ（τ１ｎ）＋Σ　ｐｘｃｏｓｌ 霧 但し、 Ｐｎ、Ｐａ、ＰＩ、Ｐｋ　：反射音のレベルτｎ、τｌ
、τ１．τに：反射音の遅れ時間θｎ、θ鋼、τ１．τ
に＝反射音のＸ−Ｙ平面（水平面）上での方向角度 θ１．θ　、θ　、θ　：スピーカＳＰ１〜ＳＰ４のＸ
−Ｙ平面 上での方向角度 τＨｎ、τＨ１，τ旧、τＨｋ”各スピーカ再生音の遅
れ時間。士の修正 項はリスナーの両耳 間距離による補正で あり、ここでは１５ αの場合を想定して いる。

Ｎｌ、Ｍｌ、１１．Ｋｌ　　　　　：各象限ｎ、ｍ、Ｉ
。

ｋにある仮想音源数 ｔ：時間 Ｕ：ユニット関数 なお、上式では隣りあうスピーカの中間にある仮想音源
からの反射音の方向をシミュレートするために、それら
の間の信号配分を第１５図に示すＣＯ８関数としたが、
第１６図に示す線形関数あるいは第１７図に示す＋ｏｇ
関数等反射方向を最も近似できるものを用いるようにす
る。

以上説明した信号配分により、第１４図の配置を利用し
てすべての方向からの反射音をシミュレートすることが
できる。

なお、前記第（１）式、第（２）式において、反射音の
遅れ時間τ　、τ　１　τ　、τ　として、音ｎｔａ　
　　ｌ　　　ｋ 源で音が発せられた時刻でなく直接音が到来した時刻を
基準（時刻０）とした値を用いれば、直接音の時間遅れ
を考慮しなくてすむから、リスニングルーム等で反射音
をシミュレートする場合に、直接音は通常のステレオ再
生用のメインスピーカから発することですみ、構成が簡
略化される。

また、スピーカと受音点との間には距離があり、時間差
が生じるので、仮想音源から発した反射音をより正確に
シミュレートするには、この時間遅れをも考慮したうえ
で各スピーカからの再生音を求めるようにする。

第１８図は、４点法を用いて成るホールの仮想音源から
の反射音データ（方向、距離、振幅レベル）を測定し、
これに基づき反射音を第４図のスピーカ配置でシミュレ
ートする場合に、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から再生す
べき信号ＰＨ８（Ｍ＝１〜４）を前記第（２）式から求
めたものである（なお、第１８図では直接音が到来した
時点を時刻０として時間軸方向を表わしている。）。こ
れは、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から出力される信号の
反射音構造を示しており、各スピーカ方向でのインパル
ス応答とも考えてよい。隣り合うスピーカのインパルス
応答には相互に関連があり、すなわち、これらスピーカ
方向間に位置する反射音が両スピーカによって正しくそ
の方向に定位するように両インパルス応答の振幅レベル
遅延時間が予じめ計算されている。

ソース信号（レコード再生信号等の連続信号）について
反射音を生成する場合は、ソース信号を構成する各サン
プル値について、これらインパルス応答をパラメータ（
ゲインおよび遅延時間について）として、反射音列を生
成しくサンプル値が得られた時刻を基準として個々の反
射音を発生する遅延時間を計数し、サンプル値に個々の
ゲインを掛けたレベルで個々の反射音のレベルを定める
。）、各サンプル値について得られるこれらの反射音列
を各時点において相互に加算していけば、各スピーカ方
向における反射音が生成され、これらを対応するスピー
カから発すれば、受聴点３８（第１４図）で聴いている
人にとっては、あたかもその仮想音源分布で特定される
ホール等の音響空間にいるような臨場感を味わうことが
できる。

なお、インパルス応答に基づく反射音生成処理としては
、後述するたたみ込み演算によるものを用いることがで
きる。

第１図は、以上の原理を利用したこの発明の音響制御装
置を概念図で示したものである。ここでは、再現しよう
とするホール（例えばカーネギ−ホール）等の「反射音
データ」として、その仮想音源分布に基づき、反射音の
方向、遅れ時間（距離に対応）および振幅レベルを求め
、これらの反射音データとシミュレートに利用するスピ
ーカ配置とから、反射音をシミュレートするために各ス
ビー力から出力すべき反射音の遅れ時間と振幅レベルを
「反射音パラメータ」として各スピーカごとに求め、こ
れら反射音パラメータをコントロールファクタ４２とし
て、プロセッサ４６により、各仮想音源におけるソース
４４の反射音をシミュレートするために各スピーカで再
生すべき反射音信号を生成し、これらスピーカごとに生
成された反射音信号をアンプ４８．５０．５２．５４を
介してスピーカ５６，５８．６０．６２に供給すること
により、各仮想音源からの反射音をシミュレートしてい
る。

〔実施例〕

これをリスニングルーム等におけるステレオ装置やビデ
オ装置の再生に利用する場合の一実施例を第１９図に示
す。ここでは、リスニングルーム５０の前方左右にメイ
ンスピーカ６４．６６を配置し、四隅に反射音用スピー
カ５６．５８．６０゜６２、を配置している。ソース４
４からの信号はプリアンプ６８、パワーアンプ７０を介
して、直接音としてメインスピーカ６６から発生される
。

また、プロセッサ４６では各チャンネルの反射音パラメ
ータに基づき、ソース４４の信号の反射音信号を各チャ
ンネルごとに生成して、４チヤンネルアンプ７２（第１
図のアンプ４８，５０．５２゜５４を合わせたもの）を
介して各反射音用スピーカ５６．５８．６０．６２に供
給する。反射音パラメータは、リスナー７４がその受聴
位置においてリモートコントローラ７６の操作により可
変可能である。

なお、実際のホールでは、音源と受音点との距離により
直接音にも時間の遅れが生じるが、ここでは直接音が到
来した時刻を０として、その時点を基準に遅れ時間の反
射音パラメータを定めているから、直接音は時間遅れを
持たせずにそのままメインスピーカ６４．６６から発し
ても、直接音と反射音のタイミングはうまく取られる。

ところで、この発明ではホール等の反射音をシミュレー
トするため、リスニングルーム５０自体での反射はでき
るだけ少ないほうが望ましい。したがって、リスニング
ルーム５０は、適度な吸音処理を施してデッドな特性と
する。

第１９図におけるプロセッサ４６の具体例を第２０図に
示す。第２０図において、前記プリアンプ６８からの左
右のチャンネルのオーディオ入力はミキシング回路１０
０でミキシングされ、入力ボリウム１０２でレベル調整
される。そして、ローパスフィルタ（Ａ／Ｄ変換の際の
折り返し防止用）およびサンプル・ホールド回路１０４
を介して、Ａ／Ｄ変換器１０６でＡ／Ｄ変換される。そ
して更に、反射音に周波数特性を付与するために、各チ
ャンネルごとにディジタルフィルタ１０８゜１１０．１
１２．１１４に通される。

ディジタルフィルタ１０８，１１０，１１２゜１１４か
ら出力されたソース信号は、各チャンネルの反射音生成
回路１１６，１１８，１２０゜１２２に入力される。反
射音生成回路１１６゜１１８．１２０．１２２では、マ
イクロコンピュータ１２４の指令により、メモリ１２６
に記憶されている各チャンネルの反射音パラメータ（遅
れ時間データとゲインデータ）に基づき、各チャンネル
ごとにソース信号の反射音信号をそれぞれ生成する。生
成されたこれらの反射音信号は、Ｄ／Ａ変換器１２４に
おいて時分割多重的にＤ／Ａ変換される。Ｄ／Ａ変換器
１２４の出力信号は、各チャンネルごとに時分割して振
り分けられて、サンプル・ホールド回路およびローパス
フィルタ１２６．１２８，１３０．１３２でそれぞれ、
平滑され、アナログ信号に戻される。そして、出力ボリ
ウム１３４，１３６，１３８．１４０およびパワーアン
プ４８，５０．５２．５４を介して各チャンネルスピー
カ５６．５８，６０．６２にそれぞれ供給される。これ
により、各チャンネルスピーカ５６，５８．６０．６２
からは、各対応する方向の仮想音源からの反射音が発生
され、その仮想音源の分布で特定されるホール等の音響
空間が再現される。

なお、メモリ（ＲＯＭ）１２６にはホール等各種音響空
間の反射音パラメータおよびディジタルフィルタ１０８
．１１．０．１１２，１１４の周波数特性のパラメータ
が各チャンネルごとに記憶されており、ワイヤレスリモ
コン７６の操作に基づき、リモコンセンサインターフェ
イス１４２を介して、マイクロコンピュータ１２４の指
令によりそのいずれかのホールのパラメータが読み出さ
れる。

読み出された周波数特性のパラメータはＲＡＭに一旦転
送され、このＲＡＭに保持されたパラメータに基づきデ
ィジタルフィルタ１０８，１１０゜１１２．１１４の周
波数特性が制御される。

ＲＡＭに保持された周波特性のパラメータは、ワイヤレ
スリモコン７６の操作により好みに応じて調整が可能で
ある。

また、読み出された各チャンネルの反射音パラメータ（
！！延時間データおよびゲインデータ）は、各チャンネ
ルの反射音生成回路１１６，１１８゜１２０．１２２内
に設けられたＲＡＭ　（後述する第２３図のパラメータ
メモリ１６ｏ）に一旦転送され、このＲＡＭに保持され
た反射音パラメータに基づき、反射音生成回路１１６，
１１８゜１２０．１２２で各チャンネルごとにソース信
号の反射音が生成される。ＲＡＭに保持された反射音パ
ラメータは、ワイヤレスリモコン７６の操作により微調
整が可能であり、これにより残響感を自分の好みに応じ
て変更することができる。

ところで、反射音生成回路１１６，１１８゜１２０．１
２２は、それらの入力信号（ソース信号）を遅延した信
号の重ね合せ（たたみ込み演算）により反射音信号を生
成することができる。このたたみ込み演算による反射音
生成について以下説明する。

たたみ込み演算による反射音生成は、前記第１８図に示
した各チャンネルの反射音パラメータ列に基づき、ソー
ス信号（直接音）から種々の時間遅れと振幅レベルを持
つ信号を作り、それらを重ね合せるものである。すなわ
ち、１つのチャンネルについて説明すると、そのチャン
ネルで利用すべき反射音パラメータ列が、第２１図に示
ずように入力信号（直接音）を基準として、遅れ時間で
、（ｉ−１，２，・・・、ｎ）とゲイン（振幅レベル）
Ｑｉのパラメータの組み合せで構成されているとすると
、第２２図に示すように、マルチタップを有するディレ
ィメモリ１６３を用いて、遅れ＃１ｌｆｆｉτｉに対応
する各タップからそれぞれ遅延信号を取り出して、振幅
調整器１５２−１乃至１５２−ｎでゲインｇｉをそれぞ
れ付与して、加算器１５３で合成する。これにより、加
算器１５３からは、 Ｘｏｕｔ”’Σ　Ｘｌ　・Ｑ　ｉ　　　　　　　　（３
）なる反射音信号が出力される。

第２２図の反射音生成回路１１６（１１８゜１２０．１
２２も同じ）の具体例を第２３図に示す。

なお、ディレィメモリ１６３の構成については、アナロ
グ信号の場合はＢＢＤやｃｃＤ等の電荷転送素子を用い
たもの、ディジタル信号の場合はシフトレジスタあるい
はＲＡＭを用いてプログラム賛即したディジタルメモリ
等を用いることができるが、以下の実施例では構成的に
自由度が大きく、パラメータ（遅延時間およびゲイン）
の設定、変更が容易なＲＡＭを用いた場合について説明
する。

第２３図において、パラメータメモリ（ＲＡＭ）１６０
は、ワイヤレスリモコン７６の操作によりメモリＲＯＭ
１２６＜第２０図）から読み出された反射音パラメータ
のうち、該当するチャンネル（反射音生成回路１１６で
あれば前方左チトンネル）の反射音パラメータを各アド
レスに記憶する。

記憶された反射音パラメータを下表に示す。

なお、この表でτ。は入力信号の１サンプリング周期を
示すものである。従って遅延時間データτ１　　　τ２ □、□、・・・（整数値）は、遅延時間τ０　　　τ０ τ１．τ２．・・・に対応するサンプルの位置を（すな
わちいくつ前のサンプルかを）示すものとなる。

データメモリ（ディレィメモリ）１６３はＲＡＭで構成
され、前記ディジタルフィルタ１０８．１１０，１１２
，１１４　（第２０図）から出力されるディジタル化さ
れたソース信号が順次書込まれるとともに、パラメータ
メモリに記憶された遅延時間データ ０１　　角 □、□、・・・に対応した位置の遅延デーｒ　ｏ　　　
ｒ　６ りが読み出される。

カウンタ１６４はデータメモリ１６３において書込みを
行なう現アドレスを指示するもので、入力信号の１サン
プル周期ごとにインクリメントされていく。

カウンタ１６５はパラメータメモリの読出しアドレスを
指定するもので、入力信号の１サンプル周期内で０から
ｎまでカウントアツプして遅延時間データおよびゲイン
データの各パラメータを読出す。

マルチブレフナ１６６はパラメータメモリ１６０に加え
るアドレス指令をパラメータコントローラ１６２からの
書込みアドレスあるいはカウンタ１６５からの読出しア
ドレスのいずれかに切替えるものである。

引算器１６７はカウンタ１６４からの現アドレスとパラ
メータメモリ１６０からの遅延時間データを引算した値
をデータメモリ１６３のアドレス指令として出力するも
のである。データメモリ１６３は、パラメータメモリ１
６０の読出しアドレスがＯのとき（すなわち遅延時間デ
ータ、ゲインデータともＯが読出されているとき）は自
込みモードに切替えられるため、このとき引ｎ器１６７
の出力（すなわちカウンタ１６４からの現アドレス）は
書込みアドレス指令としてデータメモリ１６３に加わる
。また、データメモリ１６３は、パラメータメモリ１６
０の読出しアドレスがＯ以外のときは読出しモードに切
替えられるため、このとき引算器１６７の出力（すなわ
ち現アドレスに対して遅延時間データに相当する距離離
れたアドレス）は読出しアドレス指令としてデータメモ
リ１６３に加わる。

乗算器１６８はデータメモリ１６３から読出された遅延
信号にそのときパラメータメモリ１６０から読出されて
いる対応するゲインデータを付与するものである。

アキュムレータ１６９は乗算器１６８から出力される遅
延信号をレジスタ１７５と加算器１７０で累算（たたみ
込み演算）して、前記第（３）式に示した反射音信号を
作成するものである。アキュムレータ１６９で作成され
た反射音信号はその後Ｄ／Ａ変換器１２４（第２０図）
でＤ／Ａ変換出力される。なお、アンド回路１７１は、
反射音信号が作成されるごとに信号Ｃ３によりそれまで
の累算データを遮断して、累算値を０にリセットするも
のである。

タイミングコントローラ１７２は上記の各回路を動作さ
せるための各タイミング信号Ｃ１〜Ｃ５を作成するため
のものである。

次に第２３図の装置の動作について明する。

（１）反射音パラメータの設定 はじめに、ワイヤレスリモコン７６の操作によリ、再現
しようとするホールを選択する。これにより、メモリ１
２６（第２０図）からは該当するホールの反射音パラメ
ータτ　〜τ。１ｇ１〜ｇｏが読み出され、パラメータ
メモリ１６０に書き込まれる。書き込まれた反射音パラ
メータτ１〜τ。、０１〜ｇｏは、ワイヤレスリモコン
７６の操作により調整が可能である。

この書込みおよび調整を行なうときは、パラメータメモ
リ１６０は書込みモードに切替えられ、マルチプレクサ
１６６はパラメータアドレス１６６側に切替えられてい
る。

（２）残響信号の作成 パラメータの設定が終わったら、パラメータメモリ１６
０を読み出しモードに切替え、マルチプレクサ１６６を
カウンター６５側に切替え、データメモリ１６３に入力
信号を供給して反射音信号の作成を行なう。

反射音信号の作成は入力信号の１サンプリング周期を１
単位として、その中で■データメモリ１６３への入力信
号の書込み■データメモリ１６３から設定された各遅延
時間τ１〜τ。に対応した遅延信号の読み出し■読み出
された各遅延信号に対する重み付け（Ｑ１〜ｇｎ）■累
算を行なって反射音信号を作成する。各々の工程につい
て第２４図のタイムチャートを参照して説明する。

■　データメモリ１６３への入力信号の書込みクロック
Ｃ１の立上りでクロックＣ４がローレベルとなってカウ
ンター６５はクリアされる。したがって、パラメータメ
モリ１６０はアドレスＯが指定され、遅延時間データ、
ゲインデータとも［０］が読み出される。そして、次の
クロックＣ５の立上りでクロックＣ２も立上りデータメ
モリ１６３は書込み状態となる。このとき、パラメータ
メモリ１６０からの遅延時間データは上述のように「０
」であるから、引算器１６７の出力はカウンター６４の
出力そのものであり、データメモリ１６３におけるこの
カウンター６４の出力の示すアドレスに入力信号が書込
まれる。

■　データメモリ１６３からの遅延信号の読み出し データメモリ１６３への書込みが終了すると、データメ
モリ１６３は読み出しモードとなる。クロックＣ５は１
サンプリング周期内に前記書込みの１回と、読み出しの
ｎ回の合わせてｎ＋１回立上る。カウンタ１６５はこの
クロックＣ５をカウントして、そのカウント値をパラメ
ータメモリ１６０に加えて遅延時間データとゲインデー
タの各パラメータτ　〜τ　１ｇ１〜Ｑｏを読み出す。

ｎ 例えば、カウンタ１６５のカウンタ値が「１」のときは
、パラメータメモリ１６０のアドレス１か′ｒ１ ら遅延時間データ□およびゲインデータ″：Ｏ Ｑｌが読み出される。更に、順次アドレス２からτ２　
　　　　　　　　　　　　　　τｎと０２−・・・アド
レスｎから τ０　　　　　　　　　　　　　　　τ０とｇ。がそれ
ぞれ読み出される。

パラメータメモリ１６０から読み出された遅延時間デー
タは引算器１６７でカウンタ１６４のカウント値と引算
され、引算器１６７からはカウンタ１６４のカウント値
すなわら現アドレスを基準として遅延時間データの示す
距離だけ手前のアドレスが出力され、データメモリ１６
３から対応するアドレスに記憶されている遅延信号ｘ１
〜Ｘ。

が読み出される。

■　重み付は データメモリ１６３から読み出された遅延信号は、乗算
器１６８において、パラメータメモリ１６０から読み出
された各対応するゲインデータ０１〜Ｑｏを付与される
。

■　累算 反射音信号は、カウンター６５のカウント値が「１」か
らｒｎＪまで変化する間に乗算器１６８から出力される
データＱ　　−Ｘ１〜’ｎ　−ｘｎを累算して得られる
。この累算を行なうため、アキュムレータ１６９は、カ
ウンター６５のカウント値が「１」のときクロックＣ３
が立下がって、前の累算値がリセットされる。すなわち
、カウンタ１６５が「１」のときアンド回路１７１はオ
フとなって、加算器１７０の出力は乗算器１６８の出力
Ｑ　　”Ｘｌのみの値となりレジスター７５に保持され
る。次のクロックＣ５のタイミングでレジスター７５は
Ｑ　−×１を出力し、加算器１７０で次のデータＱ　−
×２に加算されて、レジスタ１７５の値が書き替えられ
る・・・という具合に順次加算（累算）をくり返し、ｎ
項加算してΣｑ、・Ｘ、が得られたところで、この値を
反射ｉ＝１ 音信号として出力する。

以上の動作によって、入力信号のサンプリング周期ごと
に反射音信号が生成される。

なお、上記の説明では複数チャンネルある反射音信号の
うち１つのチャンネルについてのみ示したが、他のチャ
ンネルの反射音信号も同様の構成で生成することができ
る。

ところで、メモリ（ＲＯＭ）１２６　（第２０図）から
パラメータメモリ（ＲＡＭ）１６０　（第２３図）に成
るホールの反射音パラメータを読み出した後、これをワ
イヤレスリモコン７６で調整することによって、反射特
性を変更することができる。

調整の内容としては、例えば次のものがある。

第２５図は、前記第１８図に示した各チャンネルの反射
音パラメータのうち、スピーカ１，２のものについて遅
延時間の値に係数を掛けて、相対的に遅延時間を拡大ま
たは縮少したものである。

これは、再現しようとするホールの広さく５ＩＺＥ）を
可変することに相当し、大きな係数（〉１）を掛けて遅
延時間を長くすればホールは広くなり、小さな係数（く
１）を掛けて遅延時間を短くすればホールは狭くなる。

このようにして、ホールの広さを０．０〜３．０倍程度
（メモリ要領の増加により、任意の倍数まで可能である
。）！Ｉ！整することができる。

第２６図は、反射音パラメータ列のゲイン（反射音の振
幅レベルに相当）の傾斜を変化させたものであり、これ
によりライブ感（ＬｒＶＥＮＥＳＳ）が可変される。す
なわち、ゲインの傾斜を急峻にすればデッドな特性とな
り、ゆるやかにすればライブな特性となる。これは、遅
れ時間の大きい反射音はどレベルを大きくまたは小さく
していくことにより実現される。また、反射音パラメー
タ列の遅延時間ゲインあるいはこれら双方を周期的に変
化させることもできる。例えば、正弦波状低周波信号で
各パラメータ値を揺さぶってやると、再現される音響空
間は聴感上空間的明瞭度がぼやけてくる（ＤＩＦＦＵＳ
ＩＯＨ）感じとなり、特殊な音響効果を得ることも可能
となる。

〔他の実施例〕

第２７図は、楽器演奏の場合（ボーカルにも適用可能）
にこの発明を適用したものである。部屋８０は第１９図
の場合と同様にデッドな特性とする部屋。８０の四隅に
スピーカ５６．５８．６０゜６２を配置する。また、適
当な位置にマイクロホン８２．８４．８６を配置する（
マイクロホンは３個〜９個が実用的である。）。演奏者
８８が楽器９０を弾くと、その音はマイクロホン８２゜
８４．８６でピックアップされ、それらの信号はマイク
ミキシング回路９２でミキシングされる。

そして、プロセッサ４６で反射音のパラメータに基づい
て反射音が作成される。これを４チ１７ンネルアンブ７
２を介して各スピーカ５６．５８゜６０．６２から発す
ることにより、演奏者８８はあたかもホールにいるよう
な雰囲気で楽器演奏を楽しむことができる。この場合、
反射音パラメータとして、客席位置を受音点とする仮想
音源から求めた反射音パラメータを用いれば、自分が弾
いて、しかも客席で聴いている雰囲気を味わうことがで
きる。また、ステージ位置を音源および受音点とする仮
想音源から求めた反射音パラメータを用いれば、自分が
ステージで演奏している雰囲気を味わうことができ、こ
れはプロの演奏家等が本番さながらの雰囲気で練習する
のに有効に利用できる。

なお、第２７図の実施例の場合にもプロセッサ４６を第
２０図に示すように構成することができる。

また、楽器演奏の場合は、ソース信号にもともと残響成
分が含まれていないことが多いので、この発明に基づき
付加する反射音の他に残響も付加した方がより臨場感を
増すことができる。

ところで、反射音用スピーカの配置には様々な形態が考
えられる。以下、各種の配置例について説明する。

第２８図は、４１１ｊＪのスピーカ５６．５８，６０゜
６２を天井の四隅に部屋１８０の中央に向けて配置した
ものである。この場合、スピーカ５６゜５８．６０．６
２は天井にあるため、天井方向と水平方向を含む上半球
面をシミュレートできる。

仮想音源のデータとしては、前記第７図、第１０図に示
したＸ−Ｙ平面に投影したデータを利用し、各スピーカ
５６．５８．６０．６２から発すべぎ反射音を作成する
ための反射音パラメータは、前記第（２）式により求め
る。

第２９図は、４個のスピーカ５６，５８．６０゜６２を
部屋１８０の壁面四隅に部屋１８０の中央に向けて配置
し、スピーカ５５を天井の中央位置に下方に向けて配置
して、ピラミッド状にしたものである。四隅のスピーカ
５６．５８．６０゜６２については、前記第２８図の場
合と同様にＸ−Ｙ平面に投影ししたデータを利用し、前
記第（２）式から各スピーカ５６，５８，６０．６２で
利用すべき反射音パラメータを求める。

また、スピーカ５５については、Ｙ−Ｚ平面およびｘ−
７平面に投影したデータのうち、上半球面からの反射音
をシミュレートする。この場合、周囲４個のスピーカ５
６．５８，６０．６２で再生する反射音の上下方向の位
置を天井のスピーカ５５でシミュレートするので、この
周囲４個のスピーカ５６．５８．６０．６２で再生する
反射音との関係で天井スピーカ５５から発する反射音の
遅延時開およびレベルを算出する。この計算方法として
、反射音ＰｎがＹ軸（水平軸に対してＺ軸（垂直軸）方
向にθ。度傾いたとすると、天井スピーカ５５で発すべ
き再生音は、 Ｎｕ Ｐ（ｔ）＝Σ　ｐ　　ｃｏｓ（θ　）×Ｕ（τ。）Ｓ　
　　　　　　　　　　　　　ｎ　　　　　　　ｎ０゛１ 但し、 Ｎｕ：上半球面の反射音の個数となる。

第３０図は、第２９図のものに更に部屋１８０の床中央
にスピーカ５７を上方向に向けて配置したちのである。

この床スピーカ５７では、Ｙ−Ｚ平面およびＸ−７平面
に投影したデータのうち、下半球面からの反射音をシミ
ュレートする。この場合、床スピーカ５７で発すべき再
生音Ｐ、は、反射音Ｐ　がＹ＠に対してＺ軸方向に０８
度傾い謙 たとすると、 Ｎｖ Ｐ、　（ｔ）　＝Σ　ｐｌｃｏｓθ１Ｌｌ（τ、）ｌ＝
＝１ 但し、 Ｎｖ：下半球面の反射音の個数となる。

第３１図は、部屋１８０の天井四隅にスピーカ５６．５
８．６０．６２を部屋の中央に向けて配置すると共に、
それらの間にスピーカ５９．６１゜６３．６５を部屋１
８０の中央に向けてそれぞれ配置したものである。この
場合は、Ｘ−Ｙ平面に投影した仮想音源のデータを利用
する。また、この場合はスピーカの数が多いので、隣接
するスピーカの中央の仮想音源からの反射音は、いずれ
かのスピーカで代表して発すればよいから、前記第１３
図で示したものと同様に前記第（１）式に基づいて各ス
ピーカ５６，５８．６０．６２，５９゜６１．６３．６
５の再生音を求める。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ホール等の反
射音データをそのホール等の仮想音源分布等から求め、
この反射音データおよびシミュレートに利用するスピー
カ配置から、各スピーカで発すべき反射音のパラメータ
を求め、この反射音パラメータに基づいてソースの反射
音をそれぞれ作成して、対応する方向のスピーカから発
するようにしたので、実際のホール等における反射音を
忠実にシミュレートすることかでき、リスニングルーム
等においてそのホールの臨場感を味わうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による音響制御装置の概念図である
。 第２図は、従来の音ｔａ　ｂ＋　ｖａ装置の概念図であ
る。 第３図は、４点法による仮想音源の測定方法を示す斜視
図である。 第４図は、第３図におけるマイクロホンの配置を示す斜
視図である。 第５図は、第４図のマイクロホンによるインパルス応答
の測定結果を示す波形図である。 第６図は、第５図の測定結果に基づく仮想音源分布の算
出方法を示す図である。 第７図、第８図、第９図は４点法により求められたある
ホールの仮想音源を分布を示す図で、第７図はＸ−Ｙ平
面投影図、第８図はＹ−Ｚ平面投影図、第９図はＸ−７
平面投影図である。 第１０図は、鏡像法による仮想音源測定法の原理を示す
図である。 第１１図、第１２図は鏡像法により求められた仮想音源
分布を示す図で、第１１図はＸ−Ｙ平面投影図、第１２
図はＹ−Ｚ平面投影図である。 第１３図は、周囲８個のスピーカによる反射音再生状態
を示す平面図である。 第１４図は、周囲４個のスピーカによる反射音再生状態
を示す平面図である。 第１５図、第１６図、第１７図は、隣接するスピーカの
中間にある反射音をシュミレートするための、各スピー
カ間の音量配分を示したもので、第１５図はＣＯ８関数
によるもの、第１６図は線形関数によるもの、第１７図
はｌｏｇ関数によるものである。 第１８図は、４点法による成るホールの反射音測定デー
タに基づき第１４図のスピーカ配置でそのホールの反射
音をシュミレートする場合に、各スピーカに供給すべき
反射音を作成するために用いられる反射音パラメータ列
を示す図である。 第１９図は、この発明をリスニングルームにおけるステ
レオ再生に利用した場合の一実施例を示すブロック図で
ある。 第２０図は、第１９図におけるプロセッサ４６の構成例
を示すブロック図である。 第２１図は、第２０図の反射音生成回路１１６゜１１８
．１２０，１２２において反射音生成に利用される反射
音パラメータ列を示す図である。 第２２図は、第２１図の反射音パラメータを利用してた
たみ込み演算により入力信号の反射音信号を生成するよ
うに構成した第２０図の反射音生成回路１１６（１１８
，１２０，１２２）を示す回路図である。 第２３図は、第２２図の反射音生成回路１１６（１１８
，１２０，１２２）の具体例を示すブロック図である。 第２４図は、第２３図の回路の動作を示すタイムチャー
トである。 第２５図は、反射音パラメータの遅延時間に係数をかけ
てホールの広さに対する感覚を微調整するようにした例
を示す反射音パラメータ列である。 第２６図は、反射音パラメータ列の傾斜を変えてライブ
ネスを微調整するようにした例を示す反射音パラメータ
列である。 第２７図は、この発明を部屋における楽器演奏に利用し
た場合の一実施例を示すブロック図である。 第２８図乃至第３１図は、スピーカ配置の種々の例を示
す斜視図である。 ４６・・・プロセッサ、１１６，１１８，１２０゜１２
２・・・反射音生成回路。 出願人代理人　　坂　　本　　　　　微（ほか１名） 第５図　　　　第６図 第１５図 第１７図 ／′−ゝ＼ 暫き ＼、−１／ Ｊｌ　　−・μ °′″　、１ｇ、１゜ メ 第１２図 区 °寸 １しＮ°ツメ 第１８図 第２１図 はオ） 第２２区 Ｌ　’ＮＸｅ 手続　？１１１　　、ｖｌＥ　　拮Ｉ　　（方式）昭和
６０年６月２１日 ２．１明の名称 音　響　！、ＩＩ　　御　装　置 ３、補正をする省 事件との関係　　特許出願人 （４０７）日本楽器製造株式会社 ４、代理人　（郵便？ｆｉ号１０５） ５、補正命令の日付 手　続　ン市　：ｉｌＥ　　ｔａｉｌ ｌ、事件の表示 昭和６０（Ｔ　特許願第９９２４４号 ２、発明の名称 Ｌ（’Ｉ　　ＩＩＩ　　ａｌｌ　　Ｍ　　ｆｆ１３、補
正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４０７）日本楽器に造株式会社 ４、代　理　人　（郵便番号１０５） ５、補正命令の日付 ６、補正の対象 図面の第１１図および第１２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）受聴点の周囲に配される複数個のスピーカ再生手
   段と、 音響空間における反射音のデータに基づき、前記スピー
   カ再生手段から前記音響空間またはこれに類似したモデ
   ル空間における反射音を再生するために、前記各スピー
   カ再生手段で発すべき反射音のパラメータ（反射音パラ
   メータ）をそれぞれ記憶するパラメータ記憶手段と、前
   記パラメータ記憶手段に記憶された各反射音パラメータ
   に基づき、ソース信号の反射音をそれぞれ生成し、前記
   複数個のスピーカ再生手段の対応するものにそれぞれ供
   給する反射音生成手段と を具備してなる音響特性制御装置。
2. （２）前記パラメータ記憶手段に記憶された反射音パラ
   メータが調整可能であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の音響制御装置。