JP2000059894A - Sound image localization device and processing method for fir filter coefficient and arithmetic method for the fir filter - Google Patents

Sound image localization device and processing method for fir filter coefficient and arithmetic method for the fir filter

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JP2000059894A
JP2000059894A JP10242547A JP24254798A JP2000059894A JP 2000059894 A JP2000059894 A JP 2000059894A JP 10242547 A JP10242547 A JP 10242547A JP 24254798 A JP24254798 A JP 24254798A JP 2000059894 A JP2000059894 A JP 2000059894A
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JP
Japan
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localization
coefficient
scaling
coefficients
fir filter
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Japanese (ja)
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Yoshihisa Fujinami
喜久 藤浪
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sound image localizing device where a FIR filter with many taps regardless of a small capacity of a coefficient memory is configured and a rewrite time of the coefficient memory is reduced in the case of sound localization processing, a processing method for the FIR filter coefficients where localization with excellent tracking performance is realized and an arithmetic method of the FIR filter. SOLUTION: The localization device is provided with a separate means 2 that separates a localization response impulse train into two or over, a compression processing means 3 that applies scaling to the separated impulse trains for compression processing, a rearrangement means 4 that rearranges a scaling coefficient and a compressed localization coefficient into reduced word number according to a prescribed format, a coefficient memory 6 that reads and stores the rearranged scaling coefficient, a coefficient separate means 7 that separates data stored in the coefficient memory into two localization coefficients or over, two FIR filters 8 or over that apply product- sum operation between the localization coefficient and an input signal, and a re-scaling section 9 that applies re-scaling to the result of product-sum of the FIR filters respectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ドルビーサラウン
ドの2スピーカ再生やヘッドホンによる頭外音像定位な
どの音像定位技術において、定位フィルタをFIRフィ
ルタにて実現する場合の音像定位装置とFIRフィルタ
係数の処理方法及びFIRフィルタの演算方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sound image localization apparatus and a FIR filter coefficient when a localization filter is implemented by an FIR filter in sound image localization techniques such as Dolby surround two-speaker reproduction and out-of-head sound image localization using headphones. The present invention relates to a processing method and an FIR filter calculation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】スピーカやヘッドホンによる音像定位
は、実音源とは別の場所にあたかも音源があるかの如く
音像を定位させる手法であり、実頭やダミーヘッドで測
定した頭部伝達関数(HRTF)にスピーカ再生ではク
ロストークキャンセル、ヘッドホンではヘッドホンの特
性キャンセルやクロストーク付加の処理を施し、定位目
標点の音源による鼓膜付近の音圧とスピーカやヘッドホ
ン音源による音圧が等しくなるようにデジタルフィルタ
(これを定位フィルタと呼ぶ)を構成するものである。
2. Description of the Related Art Sound image localization using a speaker or headphones is a method of localizing a sound image as if the sound source is located in a place different from the actual sound source. Head-related transfer functions (HRTFs) measured by a real head or a dummy head are known. In the case of speaker playback, crosstalk cancellation is performed for speaker playback, and headphone characteristics cancellation and crosstalk addition processing are performed for headphones. (This is called a localization filter).

【0003】定位フィルタの構成にはいろいろなタイプ
があるが、FIRフィルタを使用したものが最も定位が
良く、音質が自然である。つまり、音像があまり上昇せ
ず、音像の前後反転が少ないといった優れた特徴を持
つ。これは、FIRフィルタ係数が頭部伝達関数(HR
TF)から直接つくられ、所望とする鼓膜上の音圧を最
も忠実に再現できるからである。
[0003] There are various types of configurations of the localization filter, but those using an FIR filter have the best localization and natural sound quality. In other words, it has excellent features such that the sound image does not rise much and the sound image is less reversed back and forth. This is because the FIR filter coefficients have a head related transfer function (HR
TF) and can reproduce the desired sound pressure on the eardrum most faithfully.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このFIRフィルタ係
数の数はタップ長と呼ばれ、これが長ければ長い程定位
が良くなる。しかし、DSP(デジタル・シグナル・プ
ロセッサ)の演算能力やメモリ容量の制限から利用でき
るタップ長には限界がある。
The number of the FIR filter coefficients is called a tap length, and the longer this is, the better the localization becomes. However, there is a limit to the tap length that can be used due to the limitation of the arithmetic capacity and memory capacity of a DSP (Digital Signal Processor).

【0005】図12は適度な反射を有する有響室におけ
る頭部伝達関数(HRTF)の一例を示す特性図であ
る。図12から有響室におけるHRTFをFIRフィル
タで実現するためには、数百単位のタップ数が必要であ
るといえる。しかし、現在一般的に利用されているDS
Pで実現できるタップ数は256〜512程度である。
通常の2ch音声の定位には4つの定位フィルタが必要
であることを考慮すれば、1つの定位フィルタに割り当
てられるタップ数は多くても100タップ程度にしかな
らない。100タップ程度ではHRTFの直接音部分し
か実現できないので、良好な定位は期待できない。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing an example of a head related transfer function (HRTF) in an acoustic room having an appropriate reflection. From FIG. 12, it can be said that in order to realize the HRTF in the sounding room with the FIR filter, the number of taps of several hundred units is required. However, the currently commonly used DS
The number of taps that can be realized by P is about 256 to 512.
Considering that four localization filters are required for localization of normal 2-channel audio, the number of taps allocated to one localization filter is at most about 100 taps. With only about 100 taps, only the direct sound part of the HRTF can be realized, so that good localization cannot be expected.

【0006】図13はゲームなどのインタラクティブな
機器に音像定位を応用した場合の概念図である。このよ
うな機器では、ジョイスティックやコンピュータのキー
ボードから得られた位置情報を左右の定位フィルタに帰
還することにより、定位位置を変更することになる。
FIG. 13 is a conceptual diagram in the case where sound image localization is applied to an interactive device such as a game. In such a device, the localization position is changed by returning the position information obtained from the joystick or the keyboard of the computer to the left and right localization filters.

【0007】また、図14は頭部の回転角度を地磁気方
位センサで検出し、それから得られた角度情報をもとに
定位係数を変更するシステムである。このようなシステ
ムでは、周囲に対する音像の位置が変わらないため、よ
り現実感のある定位が得られる。
FIG. 14 shows a system in which the rotation angle of the head is detected by a geomagnetic azimuth sensor and the localization coefficient is changed based on the angle information obtained therefrom. In such a system, since the position of the sound image with respect to the surroundings does not change, a more realistic localization can be obtained.

【0008】しかしながら、上述した図13及び図14
に示すようなシステムでは、定位係数の変更が頻繁に行
なわれることになる。したがって、係数の書き換えが瞬
時に行なわれなくてはならず、このようなシステムの定
位フィルタをFIRフィルタで実現する場合には、書き
換えるべき係数が多いので書き換えが間に合わないとい
った問題も生ずる。
However, FIG. 13 and FIG.
In such a system as shown in (1), the localization coefficient is frequently changed. Therefore, the coefficient must be rewritten instantaneously. If the localization filter of such a system is realized by an FIR filter, there is a problem that rewriting cannot be performed in time because there are many coefficients to be rewritten.

【0009】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、音響信号に対する音像定位処理において少ない係数
メモリで多くのタップ数を有するFIRフィルタを構成
することができ、自然でくせのない音像定位がより少な
いハードウェアで実現できるとともに、係数メモリの書
き換え時間を短縮することができる音像定位装置を提供
することを目的とする。また、定位システムをインタラ
クティブな構成とした場合、非常に追随のよい定位が実
現できるFIRフィルタ係数の処理方法及びFIRフィ
ルタの演算方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and in the sound image localization processing for an acoustic signal, a FIR filter having a large number of taps can be configured with a small coefficient memory, and a natural and undistorted sound image localization is possible. It is an object of the present invention to provide a sound image localization device which can be realized with less hardware and can reduce the rewriting time of the coefficient memory. It is another object of the present invention to provide a method of processing FIR filter coefficients and a method of calculating an FIR filter, which can realize very good localization when the localization system has an interactive configuration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る音像定位装
置は、定位応答インパルス列を前半部と後半部の2つに
分離する分離手段と、前記分離手段により分離された前
半部と後半部のインパルス列の信号を所定のビット数に
収まるようにスケーリングして圧縮処理する前半部と後
半部圧縮処理手段と、前記前半部と後半部圧縮処理手段
による圧縮処理過程で用いたスケーリング係数と圧縮さ
れた定位係数を所定のフォーマットに従って再配置する
再配置手段と、前記再配置手段により再配置されたスケ
ーリング係数と圧縮された定位係数を読み込み保存する
係数メモリと、前記係数メモリに保存されたデータを前
半部の定位係数と後半部の定位係数に分離する係数分離
手段と、前記定位係数と入力信号の積和演算を行う前半
部と後半部FIRフィルタと、前記前半部と後半部FI
Rフィルタの積和結果をそれぞれスケーリングし直す再
スケーリング手段とを備えたものである。
According to the present invention, there is provided a sound image localization apparatus comprising: separating means for separating a localization response impulse train into two parts, a first half and a second half; a first half and a second half separated by the separating means. First and second half compression processing means for scaling and compressing the impulse train signal so as to be within a predetermined number of bits, and a scaling coefficient and compression used in a compression process by the first and second half compression processing means. Relocation means for relocating the determined localization coefficient in accordance with a predetermined format; a coefficient memory for reading and storing the scaling coefficient and the compressed localization coefficient rearranged by the relocation means; and data stored in the coefficient memory. Separating means into a localization coefficient of the first half and a localization coefficient of the second half, a first half and a second half FIR for performing a product-sum operation of the localization coefficient and the input signal And a filter, said first half portion and the rear half portion FI
Rescaling means for rescaling the product-sum results of the R filter.

【0011】また、他の発明に係る音像定位装置は、定
位応答インパルス列をN個のブロックに分割する分離手
段と、前記分離手段により分離された各ブロック毎のイ
ンパルス列の信号を所定のビット数に収まるようにスケ
ーリングして圧縮処理する圧縮処理手段と、前記圧縮処
理手段による圧縮処理過程で用いたスケーリング係数と
圧縮された定位係数を所定のフォーマットにしたがって
再配置する再配置手段と、前記再配置手段により再配置
されたスケーリング係数と圧縮された定位係数を読み込
み保存する係数メモリと、前記係数メモリに保存された
データを各ブロック毎の定位係数に分離する係数分離手
段と、前記定位係数と入力信号の積和演算を行うN個の
FIRフィルタと、前記N個のFIRフィルタの積和結
果をそれぞれスケーリングし直す再スケーリング手段と
を備えたものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a sound image localization apparatus, comprising: separating means for dividing a localization response impulse train into N blocks; Compression processing means for scaling and compressing to fit within the number, rearrangement means for rearranging the scaling coefficients and the compressed localization coefficients used in the compression processing by the compression processing means according to a predetermined format, A coefficient memory for reading and storing the scaled coefficients and the compressed localization coefficients rearranged by the rearrangement means, a coefficient separation means for separating the data stored in the coefficient memory into localization coefficients for each block, N FIR filters for performing a product-sum operation on the input signal and the input signal, and a product-sum result of the N FIR filters It is obtained by a rescaling unit to re-ring.

【0012】また、本発明に係るFIRフィルタ係数の
処理方法は、定位応答インパルス列を前半部と後半部に
分離する分離ステップと、分離されたインパルス列の信
号を所定のビット数に収まるようにスケーリングして圧
縮処理する圧縮処理ステップと、前記圧縮処理ステップ
による圧縮処理過程で用いたスケーリング係数と圧縮さ
れた定位係数を所定のフォーマットに従って再配置する
再配置ステップとからなるものである。
Further, in the method of processing FIR filter coefficients according to the present invention, a separating step of separating a localization response impulse train into a first half and a second half, and a method of separating a signal of the separated impulse train into a predetermined number of bits. It comprises a compression processing step of performing scaling and compression processing, and a rearrangement step of rearranging the scaling coefficients and the compressed localization coefficients used in the compression processing in the compression processing step according to a predetermined format.

【0013】また、本発明に係るFIRフィルタの演算
方法は、定位応答インパルス列を前半部と後半部に分離
する分離ステップと、分離されたインパルス列の信号を
所定のビット数に収まるようにスケーリングして圧縮処
理する圧縮処理ステップと、前記圧縮処理ステップによ
る圧縮処理過程で用いたスケーリング係数と圧縮された
定位係数を所定のフォーマットに従って再配置する再配
置ステップと前記再配置ステップにより再配置されたス
ケーリング係数と圧縮された定位係数を外部ROMに保
存する保存ステップと、前記外部ROMから前記スケー
リング係数と圧縮された定位係数をDSP内部の係数メ
モリに読み込むステップと、前記読み込むステップによ
って読み込まれた前記係数メモリのデータを前半部の定
位係数と後半部の定位係数とに分離する係数分離ステッ
プと、前記係数分離ステップにより分離された各定位係
数と入力信号の積和演算を行う前半部と後半部のFIR
フィルタ演算ステップと、前記各FIRフィルタ演算ス
テップによる積和結果をそれぞれスケーリングし直す再
スケーリングステップとからなるものである。
[0013] Further, in the calculation method of the FIR filter according to the present invention, a separation step of separating the localization response impulse train into a first half and a second half, and scaling the separated impulse train signal so as to be within a predetermined number of bits. A compression processing step of performing compression processing, a rearrangement step of rearranging a scaling coefficient and a compressed localization coefficient used in the compression processing in the compression processing step according to a predetermined format, and rearrangement by the rearrangement step. A storage step of storing a scaling coefficient and a compressed localization coefficient in an external ROM; reading the scaling coefficient and the compressed localization coefficient from the external ROM into a coefficient memory inside a DSP; The data in the coefficient memory is A coefficient separation step of separating position to the coefficients, FIR first half portion and second half portion for performing product-sum operation of the coefficient separating the localization coefficient and the input signal separated by the step
It comprises a filter calculation step and a re-scaling step of re-scaling the product-sum results of the respective FIR filter calculation steps.

【0014】また、他の発明に係るFIRフィルタ係数
の処理方法は、定位応答インパルス列をN個のブロック
に分離する分離ステップと、分離されたインパルス列信
号を所定のビット数に収まるようにスケーリングして圧
縮処理する圧縮処理ステップと、前記圧縮処理ステップ
による圧縮処理過程で用いたスケーリング係数と圧縮さ
れた定位係数を所定のフォーマットに従って再配置する
再配置ステップとからなるものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for processing FIR filter coefficients, comprising the steps of: separating a localized response impulse train into N blocks; and scaling the separated impulse train signal so as to be within a predetermined number of bits. And a rearrangement step of rearranging the scaling coefficients and the compressed localization coefficients used in the compression processing in the compression processing step according to a predetermined format.

【0015】また、他の発明に係るFIRフィルタの演
算方法は、定位応答インパルス列をN個のブロックに分
離する分離ステップと、分離されたインパルス列信号を
所定のビット数に収まるようにスケーリングして圧縮処
理する圧縮処理ステップと、前記圧縮処理ステップによ
る圧縮処理過程で用いたスケーリング係数と圧縮された
定位係数を所定のフォーマットに従って再配置する再配
置ステップと、前記再配置ステップにより再配置された
スケーリング係数と圧縮された定位係数を外部ROMに
保存する保存ステップと、前記外部ROMから前記スケ
ーリング係数と圧縮された定位係数をDSP内部の係数
メモリに読み込むステップと、前記読み込むステップに
よって読み込まれた前記係数メモリに保存されたデータ
を各ブロック毎の定位係数に分離する係数分離ステップ
と、前記係数分離ステップにより分離された各ブロック
毎の定位係数と入力信号の積和演算を行い各ブロック毎
のFIRフィルタを演算するFIRフィルタ演算ステッ
プと、前記FIRフィルタ演算ステップによる積和結果
をそれぞれスケーリングし直す再スケーリングステップ
とからなるものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method for calculating an FIR filter, comprising the steps of: separating a localized response impulse train into N blocks; and scaling the separated impulse train signal so as to be within a predetermined number of bits. A compression processing step of performing compression processing, a rearrangement step of rearranging a scaling coefficient and a compressed localization coefficient used in the compression processing process of the compression processing step in accordance with a predetermined format, and a rearrangement step performed by the rearrangement step. A storage step of storing a scaling coefficient and a compressed localization coefficient in an external ROM; reading the scaling coefficient and the compressed localization coefficient from the external ROM into a coefficient memory inside a DSP; The data stored in the coefficient memory is A coefficient separation step of separating the signals into local coefficients, a product-sum operation of the localization coefficients of each block separated by the coefficient separation step and an input signal to calculate an FIR filter of each block, and the FIR filter calculating step. And a re-scaling step of re-scaling the product-sum results in the filter operation step.

【0016】さらに、他の発明に係る音像定位装置は、
前、左、右、後左、後右の5chの音声信号入力を持
ち、各5chの入力を10個の定位フィルタによってそ
れぞれ5箇所の位置に音像定位させる音像定位装置にお
いて、ヘッドホンを装着した受聴者の頭部の回転角度を
検出する回転角度検出手段と、前記回転角度検出手段に
より検出された回転角度に応じて前記各定位フィルタの
係数を書き換え、音像の定位位置を移動させることによ
って、スピーカの音場と同等の音場を実現する場合、前
記定位フィルタの定位係数が圧縮された形でDSPの内
部メモリに保存し、該圧縮された係数を解凍しながら積
和演算を実行する手段とを有することを特徴とするもの
である。
Furthermore, a sound image localization apparatus according to another invention is characterized in that:
In a sound image localization device having front, left, right, rear left, and rear right audio signal inputs of five channels, and each of the five channel inputs being sound image localized at five positions by ten localization filters, a headphone-mounted receiver is provided. A rotation angle detection means for detecting a rotation angle of the listener's head, and a speaker for rewriting the coefficients of the respective localization filters in accordance with the rotation angle detected by the rotation angle detection means and moving the localization position of the sound image. Means for realizing a sound field equivalent to the sound field of (a), storing the localization coefficients of the localization filter in a compressed form in an internal memory of the DSP, and performing a product-sum operation while decompressing the compressed coefficients; It is characterized by having.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】現在、一般に利用されているデジ
タルオーディオの品質は16ビットである。これに対し
て、通常のDSPの係数メモリは24〜32ビットが主
流である。また、IIRフィルタは帰還ループを持つた
め係数の精度に敏感であるのに対し、FIRフィルタは
単純な積和であるので厳密な精度は要求されない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS At present, the quality of digital audio generally used is 16 bits. On the other hand, 24-32 bits are mainly used for the coefficient memory of a normal DSP. Further, the IIR filter has a feedback loop and is therefore sensitive to the accuracy of the coefficients, whereas the FIR filter is a simple sum of products and does not require strict accuracy.

【0018】このような点を考慮して、DSPの係数メ
モリの1つに複数の定位係数を割り当てることにより、
係数メモリの節約・書換えを高速化することができる。
例えば、1つの係数メモリに2つの定位係数を割り当て
256タップのFIRフィルタを実現するとすれば、係
数メモリは128個で済み、定位係数の変更時の書換え
個数も128で済む。
In consideration of such points, by assigning a plurality of localization coefficients to one of the coefficient memories of the DSP,
The coefficient memory can be saved and rewriting can be speeded up.
For example, if two localization coefficients are assigned to one coefficient memory to realize a 256-tap FIR filter, only 128 coefficient memories are needed, and the number of rewrites at the time of changing the localization coefficients is only 128.

【0019】また、単純にビットを減らして割り当てた
のであれば、精度の劣化、強いては音質の劣化につなが
ってしまう。そこで、割り当てに際してデータ圧縮を用
いることにより精度の劣化を防止することができる。デ
ータの圧縮には、人間の聴覚心理を利用してビット数を
削減し、さらにスケーリングによる精度の劣化を防止す
ることができる。
Further, if bits are simply assigned with a reduced number of bits, the accuracy is degraded, or the sound quality is degraded. Therefore, by using data compression at the time of assignment, it is possible to prevent deterioration in accuracy. For data compression, the number of bits can be reduced by utilizing the psychological properties of human auditory psychology, and furthermore, deterioration in accuracy due to scaling can be prevented.

【0020】図1は本発明の係数割り当ての原理を説明
するための説明図である。説明を具体的にするために、
DSPの係数メモリが24ビットであり、定位係数を2
つ割り当て、C0からC127の128個の係数メモリ
に、256の定位係数を割り当てる場合を想定して説明
する。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining the principle of coefficient assignment according to the present invention. To make the description concrete,
The coefficient memory of the DSP is 24 bits, and the localization coefficient is 2
A description will be given on the assumption that 256 localization coefficients are allocated to 128 coefficient memories C0 to C127.

【0021】まず、頭部伝達関数(HRTF)の時間応
答である図12をみると、振幅の大きい部分は、直接音
にあたる時間に限られていることがわかる。また、人間
の聴覚心理からも、音像の印象は先行音にあたる直接音
によってほとんど決まってしまう。
First, referring to FIG. 12, which is a time response of the head related transfer function (HRTF), it can be seen that a portion having a large amplitude is limited to a time corresponding to a direct sound. Also, from the auditory psychology of humans, the impression of a sound image is almost determined by the direct sound which is the preceding sound.

【0022】このような点を考慮すれば、定位フィルタ
の前半部には精度が要求され、後半部には要求されない
ことがわかる。そこで、24ビットのメモリを上位16
ビットと下位8ビットに分割して、上位ビットに定位フ
ィルタの前半部を、下位ビットに定位フィルタの後半部
を割り当てる。
Taking these points into consideration, it can be seen that accuracy is required in the first half of the localization filter and not required in the second half. Therefore, the 24-bit memory is stored in the upper 16
Bits and lower 8 bits are divided, and the upper half of the localization filter is assigned to the upper bits and the lower half of the localization filter is assigned to the lower bits.

【0023】ただし、前半部と後半部を同じスケールで
割り当てるのは賢明でない。そこで、定位フィルタの前
半部は、最大値が16ビットのフルスケール(3276
8)、定位フィルタの後半部は、8ビットのフルスケー
ル(128)となるようにスケーリングしてから、DS
Pの係数に変換した。そして、このときのスケーリング
係数を別に保持するようにした。
However, it is not wise to assign the first half and the second half on the same scale. Therefore, the first half of the localization filter has a full scale (3276) whose maximum value is 16 bits.
8) The second half of the localization filter is scaled to be 8-bit full scale (128), and then DS
Converted to the coefficient of P. Then, the scaling coefficient at this time is separately stored.

【0024】このスケーリングの様子を図2に示す。こ
のスケーリング係数は、前後の積和演算結果のつじつま
を合わせるための再スケーリングに使用される。
FIG. 2 shows this scaling. This scaling coefficient is used for rescaling to match the results of the preceding and following product-sum operations.

【0025】図1では定位係数の割り当てを前後2つの
ブロックに分けて行う場合を示すものであるが、さらに
ブロックを増やしてNブロック(ブロック0〜ブロック
N−1)としたのが図3である。また、単純なスケーリ
ングによる圧縮ではなく、ADPCMなどの圧縮アルゴ
リズムを用いてDSPの係数に3つ以上の定位係数を割
り当てる場合を示している。
FIG. 1 shows a case where the localization coefficient is allocated to two blocks before and after the allocation. However, FIG. 3 shows that the number of blocks is further increased to N blocks (block 0 to block N-1). is there. Also, a case is shown in which three or more localization coefficients are assigned to DSP coefficients using a compression algorithm such as ADPCM instead of compression by simple scaling.

【0026】以下、本発明の音像定位処理装置及び処理
方法について実施の形態の図面と共に説明する。 <第1の実施の形態>図4は本発明の第1の実施の形態
を示す構成図である。同図において、1は所望とするイ
ンパルス応答で、定位させたい方向に該当するHRTF
がこれに当たる。2は応答分離部、3.0、3.1は応
答分離部2により分離された前半部と後半部の信号を所
定のビット数に収まるようにスケーリングして圧縮する
前半部圧縮処理部と後半部圧縮処理部、4は前半部圧縮
処理部と後半部圧縮処理部3.0、3.1からのスケー
リング係数と圧縮された定位係数を所定のフォーマット
に従って短縮された語数に再配置する係数再配置部、5
は外部ROMである。
Hereinafter, a sound image localization processing apparatus and a processing method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. <First Embodiment> FIG. 4 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a desired impulse response, which is an HRTF corresponding to a direction to be localized.
Corresponds to this. Reference numeral 2 denotes a response separation unit, and 3.0 and 3.1 denote a first half compression processing unit and a second half which scale and compress the signals of the first half and the second half separated by the response separation unit 2 so as to be within a predetermined bit number. The partial compression processing section 4 is a coefficient rearrangement for rearranging the scaling coefficients and compressed localization coefficients from the first half compression processing section and the second half compression processing sections 3.0 and 3.1 to the number of words reduced according to a predetermined format. Arrangement part, 5
Is an external ROM.

【0027】また、6は外部メモリ5を介して与えられ
るフィルタ係数を保存するDSP内部の係数メモリ、7
は係数メモリ6のデータを前半部と後半部の定位係数に
分離する係数分離手段、8.0、8.1は係数分離手段
7により分離された定位係数と入力信号の積和演算を行
う前半部FIRフィルタH0と後半部FIRフィルタH
1、9.0、9.1は再スケーリング部、10は入力信
号、11は出力信号を示している。なお、図中、点線で
囲まれた部分はDSPの内部の構成を示している。
Reference numeral 6 denotes a coefficient memory inside the DSP for storing filter coefficients given via the external memory 5;
Is a coefficient separating means for separating the data of the coefficient memory 6 into the first half and the second half of the localization coefficient. Part FIR filter H0 and latter half FIR filter H
1, 9.0 and 9.1 are rescaling units, 10 is an input signal, and 11 is an output signal. In the drawing, a portion surrounded by a dotted line shows an internal configuration of the DSP.

【0028】入力信号10は、所望とするインパルス応
答1の前半部の処理を担当するFIRフィルタH0、
8.0と、後半部の処理を担当するFIRフィルタH
1、8.1によってフィルタリングされた後、再スケー
リング部9.0、9.1によりそれぞれのスケーリング
係数によって振幅調整された後、加算されて出力信号1
1として出力される。
The input signal 10 is supplied to an FIR filter H0, which processes the first half of the desired impulse response 1,
8.0 and the FIR filter H responsible for the latter half of the processing
1 and 8.1, the amplitude is adjusted by the respective scaling coefficients by the re-scaling units 9.0 and 9.1, and the sum is added to the output signal 1
Output as 1.

【0029】ここで、DSP内部のフィルタリング係数
が前後半でそれぞれどのように設定・演算されるかを説
明する。所望とするインパルス応答1は、応答分離部2
により前半部と後半部の2ブロックに分離される。前半
部は、圧縮処理部3.0により最大値が31767とな
るようにスケーリングされ、スケーリング係数と共に係
数再配置部4に渡される。後半部も同様に、圧縮処理部
3.1により最大値127となるようにスケーリングさ
れ、スケーリング係数と共に係数再配置部4に渡され
る。係数再配置部4では、前半部圧縮処理部3.0と後
半部圧縮処理部3.1にて圧縮された係数を使用するD
SPの係数メモリ6のフォーマットに合わせて再配置す
る。
Here, how the filtering coefficients inside the DSP are set and calculated in the first and second half, respectively, will be described. The desired impulse response 1 is
Divides the data into two blocks, a first half and a second half. The first half is scaled by the compression processing unit 3.0 so that the maximum value becomes 31767, and is passed to the coefficient rearrangement unit 4 together with the scaling coefficient. Similarly, the latter half is scaled by the compression processing unit 3.1 so as to have a maximum value of 127, and is passed to the coefficient rearrangement unit 4 together with the scaling coefficient. The coefficient rearrangement unit 4 uses the coefficients compressed by the first half compression processing unit 3.0 and the second half compression processing unit 3.1.
Rearranged according to the format of the coefficient memory 6 of the SP.

【0030】以上の作業を定位希望方向におけるすべて
のHRTFについて行い、それらをまとめて外部ROM
5に保存する。外部ROM5に保存された圧縮係数は、
ゲーム機や地磁気方位センサの方向制御情報に応じて適
宜呼び出され、DSPの係数メモリ6を書き換える。D
SPの係数メモリ6に保存されている1つの係数メモリ
は24ビットであるが、本発明では、1つの係数メモリ
に16ビットと8ビットの定位係数2つが保存されてい
るので、DSP内部で、これを係数分離手段7にて分離
し、前・後半部のFIRフィルタ8.0、8.1の定位
係数とする。
The above operation is performed for all the HRTFs in the desired localization direction,
Save to 5. The compression coefficient stored in the external ROM 5 is
It is called appropriately according to the direction control information of the game machine or the geomagnetic direction sensor, and rewrites the coefficient memory 6 of the DSP. D
Although one coefficient memory stored in the coefficient memory 6 of the SP is 24 bits, in the present invention, two 16-bit and 8-bit localization coefficients are stored in one coefficient memory. This is separated by the coefficient separating means 7 to obtain localization coefficients of the front and rear FIR filters 8.0 and 8.1.

【0031】図5は図4中のFIRフィルタ8.0と
8.1部分を詳細に示した構成図である。図5に示すよ
うに、FIRフィルタ8.0は、入力信号10を遅延さ
せる複数の遅延手段D00〜D0127と、係数分離手段7に
より分離された定位係数との積和演算を行うための複数
の乗算器8.0.0〜8.0.127と加算器AD8.
0を備えている。同様に、FIRフィルタ8.1は、F
IRフィルタ8.0を介して入力される信号を遅延させ
る複数の遅延手段D10〜D1127と、係数分離手段7によ
り分離された定位係数との積和演算を行うための複数の
乗算器8.1.0〜8.1.127と加算器AD8.1
を備えており、係数分離手段7により分離された係数
が実際の積和演算に使用される。一方、再スケーリング
部9.0、9.1におけるスケーリング係数は、前後半
のブロック間のつじつまを合わせるための再スケーリン
グに用いられる。
FIG. 5 is a block diagram showing the FIR filters 8.0 and 8.1 in FIG. 4 in detail. As shown in FIG. 5, the FIR filter 8.0 is for performing a product-sum operation of a plurality of delay units D 00 to D 0127 for delaying the input signal 10 and the localization coefficients separated by the coefficient separation unit 7. A plurality of multipliers 8.0.0 to 8.0127 and an adder AD8.
0 is provided. Similarly, FIR filter 8.1 has
A plurality of multipliers 8 for performing a product-sum operation of a plurality of delay units D 10 to D 1127 for delaying a signal input via the IR filter 8.0 and a localization coefficient separated by the coefficient separation unit 7. .1.0 to 8.1127 and adder AD8.1
And the coefficients separated by the coefficient separating means 7 are used for the actual product-sum operation. On the other hand, the scaling coefficients in the re-scaling units 9.0 and 9.1 are used for re-scaling for matching the former and latter blocks.

【0032】また、図6の(a)は効率的なFIRフィ
ルタ演算のための係数を事前に処理するためのFIRフ
ィルタ係数の処理方法を説明するフローチャートであ
る。また図6の(b)はその係数を用いてDSP内部で
リアルタイム処理してFIRフィルタを演算するFIR
フィルタの演算方法を説明するフローチャートである。
これらのフローチャートは、上記方法を実現するコンピ
ュータプログラムを提供するのに好適ならしめたもので
ある。
FIG. 6A is a flowchart for explaining a method of processing FIR filter coefficients for processing coefficients for efficient FIR filter operation in advance. FIG. 6B shows an FIR in which a DSP performs real-time processing inside the DSP using the coefficient to calculate an FIR filter.
9 is a flowchart illustrating a filter calculation method.
These flowcharts are suitable for providing a computer program for implementing the above method.

【0033】図6の(a)に示すように、本実施の形態
に係るFIRフィルタ係数の処理方法では、まず、ステ
ップS11により、定位応答インパルス列を前半部と後
半部に分離し、ステップS12により、分離されたイン
パルス列信号を所定のビット数に収まるようにスケーリ
ングして圧縮処理する。
As shown in FIG. 6A, in the FIR filter coefficient processing method according to the present embodiment, first, in step S11, the localization response impulse train is separated into a first half and a second half. Thus, the separated impulse train signal is scaled and compressed so as to be within a predetermined number of bits.

【0034】ステップS12での圧縮処理の後、ステッ
プS13により、圧縮処理過程で用いたスケーリング係
数と圧縮された定位係数を所定のフォーマットに従って
再配置する。このような処理ステップを経てFIRフィ
ルタの係数を処理する。さらに、ステップS14によ
り、ステップS13での前記再配置処理により再配置さ
れたスケーリング係数と圧縮された定位係数を係数メモ
リに保存する。
After the compression processing in step S12, in step S13, the scaling coefficients and the compressed localization coefficients used in the compression processing are rearranged according to a predetermined format. Through these processing steps, the coefficients of the FIR filter are processed. Further, in step S14, the scaling coefficients and the compressed localization coefficients rearranged by the rearrangement processing in step S13 are stored in the coefficient memory.

【0035】以下にDSP内部における処理を示す。図
6の(b)のステップS15aにより係数メモリからス
ケーリング係数と圧縮された定位係数をDSP内部のメ
モリに読み込み、次いでステップS15により、係数メ
モリのデータを前半部の定位係数と後半部の定位係数と
に分離し、ステップS16によるFIRフィルタ演算ス
テップにより、分離された各定位係数と入力信号の積和
演算を行うことで前半部と後半部のFIRフィルタ演算
を行い、その後、ステップS17により、各FIRフィ
ルタ演算ステップによる積和結果をそれぞれスケーリン
グし直す。このような処理ステップを経てFIRフィル
タの演算を行う。
The processing inside the DSP will be described below. In step S15a of FIG. 6B, the scaling coefficient and the compressed localization coefficient are read from the coefficient memory into the internal memory of the DSP. Then, in step S15, the data in the coefficient memory are stored in the first half and the second half. In the FIR filter calculation step in step S16, the first half and the second half FIR filter calculations are performed by performing the product sum calculation of the separated localization coefficients and the input signal. The product-sum results from the FIR filter calculation step are rescaled. Through such processing steps, the calculation of the FIR filter is performed.

【0036】前記各ステップでの処理と図4における構
成での処理を対応させると、ステップS11での分離処
理は応答分離部2での処理に対応し、ステップS12で
の圧縮処理は前半部圧縮処理部と後半部圧縮処理部3.
0と3.1での処理に対応し、ステップS13での再配
置処理は係数再配置部4での処理に対応し、ステップS
14での処理は外部ROM5での処理に対応し、ステッ
プS15aでの処理はDSP内部の係数メモリ6での処
理に対応し、ステップS15での処理は係数分離手段7
での処理に対応し、ステップS16での処理は前半部F
IRフィルタH0と後半部FIRフィルタH1、8.0
と8.1での処理に対応し、さらにステップS17での
処理は再スケーリング部9.0と9.1に対応する。
If the processing in each of the above steps is made to correspond to the processing in the configuration in FIG. 4, the separation processing in step S11 corresponds to the processing in the response separation unit 2, and the compression processing in step S12 is the first half compression. 2. Processing unit and second half compression processing unit
0 and 3.1, the rearrangement processing in step S13 corresponds to the processing in the coefficient rearrangement unit 4, and the processing in step S13 is performed.
The processing in 14 corresponds to the processing in the external ROM 5, the processing in step S15a corresponds to the processing in the coefficient memory 6 inside the DSP, and the processing in step S15 corresponds to the coefficient separating means 7.
In step S16, the processing in the first half F
IR filter H0 and second half FIR filter H1, 8.0
And 8.1, and the process in step S17 corresponds to the rescaling units 9.0 and 9.1.

【0037】ここで、ステップS13での再配置処理に
おける圧縮された定位係数のパッキング時のアンサイン
化手法は、例えば本出願人が提案した特開平6−314
955号公報を適用できる。すなわち、図5に示す乗算
器9.0と9.1で構成されたクロスフェード手段によ
り加算器AD8.0とAD8.1との加算出力をクロス
フェード処理して図7の切換信号によって図8のような
係数が切り換えられる。この場合にも、切換のノイズが
低減されるとともに、書き換えが格段に高速化され追随
性が改善される。
Here, an unsigning method at the time of packing compressed localization coefficients in the rearrangement processing in step S13 is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-314 proposed by the present applicant.
No. 955 can be applied. That is, the addition output of the adders AD8.0 and AD8.1 is cross-fade by the cross-fade means composed of the multipliers 9.0 and 9.1 shown in FIG. 5, and the switching signal of FIG. Are switched. Also in this case, switching noise is reduced, rewriting is remarkably speeded up, and followability is improved.

【0038】上述したように、第1の実施の形態によれ
ば、音像定位に関し、定位フィルタをFIRフィルタで
実現する際、1つのDSP係数メモリに2つ以上の定位
係数を割り当てようとするものであるので、同じDSP
の係数メモリ容量の中に2倍のFIRフィルタ係数を割
り当てることができるようになり、FIRフィルタのよ
うに一つ一つの係数の精度は要求されないが、多くの係
数を使用するような場合に特に有効である。
As described above, according to the first embodiment, with regard to sound image localization, when realizing a localization filter with an FIR filter, two or more localization coefficients are assigned to one DSP coefficient memory. So the same DSP
Can be assigned twice as many FIR filter coefficients as possible in the coefficient memory capacity, and the accuracy of each coefficient is not required as in the FIR filter, but especially when many coefficients are used. It is valid.

【0039】また、ゲーム音場の応用など定位位置を頻
繁に変更するような場合、DSP係数を随時更新しなけ
ればならないが、この第1の実施の形態では、1つのD
SP係数を書き換えれば2つのFIR係数を更新したこ
とになるので、係数更新時間が1/2で済むことにもな
り、限られたDSPの性能の中で定位係数を頻繁に更新
する場合に有効である。
When the localization position is frequently changed, such as in the application of a game sound field, the DSP coefficient must be updated as needed. In the first embodiment, one DSP coefficient is used.
Rewriting the SP coefficient means that the two FIR coefficients have been updated, so the coefficient update time can be reduced by half, which is effective when the localization coefficient is frequently updated in the limited DSP performance. It is.

【0040】また、第1の実施の形態によれば、音響信
号に対する音像定位処理において少ない係数メモリで多
くのタップ数を有するFIRフィルタを構成することが
できるので、自然でくせのない音像定位がより少ないハ
ードウェアで実現できるとともに、係数メモリの書き換
え時間を短縮することができるので、定位システムをイ
ンタラクティブな構成とした場合、非常に追随のよい定
位が実現できる。
According to the first embodiment, an FIR filter having a large number of taps with a small number of coefficient memories can be configured in a sound image localization process for an audio signal. Since it can be realized with less hardware and the rewriting time of the coefficient memory can be shortened, when the localization system has an interactive configuration, a very good localization can be realized.

【0041】<第2の実施の形態>次に、図9は本発明
の第2の実施の形態を示す構成図である。図4に示す第
1の実施の形態と共通の部分は同一の符号を付してその
説明は省略する。また、基本的な流れは第1の実施の形
態と同様であるが、この第2の実施の形態ではブロック
分割数が2からNに増えている。
<Second Embodiment> FIG. 9 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. Portions common to those in the first embodiment shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Although the basic flow is the same as that of the first embodiment, the number of block divisions is increased from 2 to N in the second embodiment.

【0042】図9に示す構成において、所望とするイン
パルス応答1は、応答分離部2によりブロック0〜ブロ
ックN−1までのN個のブロックに分離される。分離さ
れた信号は、圧縮処理部3.0〜3.N−1に入り、そ
れぞれのブロック毎にADPCMなどの圧縮アルゴリズ
ムにより圧縮され、係数再配置部4に送られる。同時に
圧縮前のスケーリング過程で用いたスケーリング係数も
係数再配置部4に送られる。
In the configuration shown in FIG. 9, a desired impulse response 1 is separated by a response separation unit 2 into N blocks from block 0 to block N-1. The separated signals are subjected to compression processing sections 3.0 to 3.0. After entering into N−1, each block is compressed by a compression algorithm such as ADPCM and sent to the coefficient rearrangement unit 4. At the same time, the scaling coefficient used in the scaling process before compression is also sent to the coefficient rearrangement unit 4.

【0043】係数再配置部4では、使用するDSPの係
数メモリのフォーマットに合わせて圧縮係数の再配置が
なされる。以上の作業を定位させたいすべての方向にお
けるHRTFについて行い、それらをまとめて外部RO
M5に保存する。外部ROM5に保存された圧縮係数
は、ゲーム機や地磁気方位センサの方向制御情報に応じ
て適宜呼び出され、DSPの係数メモリ6を書き換え
る。
The coefficient rearrangement section 4 rearranges the compression coefficients according to the format of the coefficient memory of the DSP to be used. Perform the above operations for HRTFs in all directions to be localized, and collect them into an external RO
Save to M5. The compression coefficient stored in the external ROM 5 is appropriately called according to the direction control information of the game machine or the geomagnetic direction sensor, and rewrites the coefficient memory 6 of the DSP.

【0044】係数メモリ6に読み込まれた圧縮係数は、
係数分離手段7によって分離され、ブロック0〜N−1
におけるFIRフィルタH0〜HN−1の定位係数とし
て、積和演算に利用される。また、再スケーリング係数
9.0〜9.N−1は、各ブロックの出力を再スケーリ
ングするために利用される。
The compression coefficient read into the coefficient memory 6 is:
Blocks 0 to N-1 separated by the coefficient separating means 7
Are used in the product-sum operation as the localization coefficients of the FIR filters H0 to HN-1. Also, the rescaling coefficients 9.0 to 9. N-1 is used to rescale the output of each block.

【0045】この第2の実施の形態においても、第1の
実施の形態と同様に、図6に示すフローチャートに従う
効率的なFIRフィルタ演算のための係数を事前に処理
するためのFIRフィルタ係数の処理方法及びその係数
を用いてFIRフィルタを演算するFIRフィルタの演
算方法によりコンピュータプログラムを提供するのに好
適ならしめることができる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the coefficients for efficient FIR filter calculation according to the flowchart shown in FIG. It is possible to provide a computer program by a processing method and an FIR filter calculation method of calculating an FIR filter using the coefficients.

【0046】すなわち、この第2の実施の形態における
FIRフィルタ係数の演算方法では、ステップS11に
より、定位応答インパルス列をN個のブロックに分離す
る処理が行われ、ステップS12により、分離されたイ
ンパルス列信号を所定のビット数に収まるようにスケー
リングして圧縮処理した後、ステップS13により、圧
縮処理過程で用いたスケーリング係数と圧縮された定位
係数を所定のフォーマットに従って短縮された語数に再
配置することにより、FIRフィルタの係数を処理す
る。また、ステップS14により、ステップS13での
前記再配置処理により再配置されたスケーリング係数と
圧縮された定位係数を係数メモリに保存する。
That is, in the method of calculating the FIR filter coefficients according to the second embodiment, in step S11, a process of separating the localization response impulse train into N blocks is performed, and in step S12, the separated impulse train is processed. After the column signal is scaled and compressed so as to be within the predetermined number of bits, in step S13, the scaling coefficient and the compressed localization coefficient used in the compression processing are rearranged to a reduced number of words according to a predetermined format. Thus, the coefficients of the FIR filter are processed. In step S14, the scaling coefficients and the compressed localization coefficients rearranged by the rearrangement processing in step S13 are stored in the coefficient memory.

【0047】以下にDSP内部における処理を示す。図
6の(b)のステップS15aにより係数メモリからス
ケーリング係数と圧縮された定位係数をDSP内部のメ
モリに読み込み、次いでステップS15により、係数メ
モリのデータを各ブロック毎の定位係数とに分離し、ス
テップS16によるFIRフィルタ演算ステップによ
り、分離された各定位係数と入力信号の積和演算を行う
ことで各ブロック毎のFIRフィルタ演算を行い、その
後、ステップS17により、各FIRフィルタ演算ステ
ップによる積和結果をそれぞれスケーリングし直すこと
により、FIRフィルタの演算を行う。
The processing inside the DSP will be described below. In step S15a of FIG. 6B, the scaling coefficient and the compressed localization coefficient are read from the coefficient memory into the memory inside the DSP. Then, in step S15, the data in the coefficient memory is separated into the localization coefficient for each block. In the FIR filter calculation step in step S16, the product sum calculation of each of the separated localization coefficients and the input signal is performed to perform the FIR filter calculation for each block. Thereafter, in step S17, the product sum in each FIR filter calculation step is performed. The calculation of the FIR filter is performed by re-scaling the results.

【0048】<第3の実施の形態>さらに、図10は本
発明の第3の実施の形態に係るもので、5チャンネルの
サラウンド音場をヘッドホンで実現するとともに、リス
ナの頭部が回転しても音像が相対的に移動しないよう
に、すなわち、スピーカ受聴と同様の定位状況を再現す
るために、定位位置を更新するシステムにおける応用例
を示すものである。
<Third Embodiment> FIG. 10 shows a third embodiment of the present invention in which a 5-channel surround sound field is realized by headphones and the listener's head rotates. This example shows an application example in a system for updating a localization position so that a sound image does not relatively move, that is, in order to reproduce a localization situation similar to speaker listening.

【0049】図10のように、5チャンネルのサラウン
ド音場における頭部伝達関数(HRTF)をHLl
Lr、HCl、HCr、HRl、HRr、HSLl、HSLr
SRl、HSRrとする。5チャンネルのスピーカは、それ
ぞれ正面を0度として、L・Rを左右30度、SL・S
Rを左右110度に配置すると良い。
As shown in FIG. 10, the head-related transfer function (HRTF) in a 5-channel surround sound field is represented by H Ll ,
H Lr , H Cl , H Cr , H Rl , H Rr , H SLl , H SLr ,
H SRl and H SRr . For the 5-channel speaker, LR is 30 degrees left and right, SL · S
It is good to arrange R at 110 degrees left and right.

【0050】これらの頭部伝達関数(HRTF)は、あ
る程度残響のある部屋でダミーヘッドのインパルス応答
を測定することにより決定される。ただし、本実施の形
態では、水平面上のすべての位置に定位させる必要か
ら、例えば5度置き360度測定するとよい。
These head related transfer functions (HRTFs) are determined by measuring the impulse response of the dummy head in a room with some reverberation. However, in the present embodiment, since it is necessary to localize at all positions on the horizontal plane, for example, it is preferable to measure every 5 degrees and 360 degrees.

【0051】この場合、左右で(360/5)×2(c
h)=144(個)の頭部伝達関数(HRTF)が必要
となり、さらにそれぞれのFIRフィルタを256タッ
プとすると、144×256=36864個の係数を保
持するROMが必要となる。そこで、これらの係数を圧
縮し、係数ROM48に保存する。
In this case, (360/5) × 2 (c
h) = 144 head transfer functions (HRTFs) are required, and if each FIR filter has 256 taps, a ROM that holds 144 x 256 = 36864 coefficients is required. Therefore, these coefficients are compressed and stored in the coefficient ROM 48.

【0052】5チャンネルの音像定位のために、図11
のようなシステムを用意する。図中、33〜42には図
10における各方向からの頭部伝達関数がFIRフィル
タの係数としてDSPの係数メモリ上に置かれる。レー
ザーディスクやDVDのプレイヤ31の信号はAC−3
デコーダ32で5チャンネル信号にデコードされ、それ
ぞれ定位フィルタ33〜42に入力され、加算器43と
44でミックスされ、ヘッドホン45に入力される。
FIG. 11 shows the sound image localization of five channels.
Prepare a system like In the drawing, the head-related transfer functions from each direction in FIG. 10 are stored in the coefficient memory of the DSP at 33 to 42 as the coefficients of the FIR filter. The signal of the laser disk or DVD player 31 is AC-3.
The signal is decoded into a 5-channel signal by the decoder 32, input to the localization filters 33 to 42, mixed by the adders 43 and 44, and input to the headphones 45.

【0053】ヘッドホン45には地磁気センサ46が設
置されており、リスナの頭部の回転角度情報を回転角度
計算部47に送る。回転角度計算部47で回転角度が計
算され、事前に測定した頭部伝達関数(HRTF)の角
度(例えば5度)頭部が回転する毎に係数ROM48か
ら該当する回転角度のFIRフィルタ係数を読み出す。
この係数は圧縮された形式でROMに入っているので、
圧縮係数解凍手段49にて解凍された後、それぞれのF
IRフィルタ係数となる。
A headphone 45 is provided with a terrestrial magnetism sensor 46, which sends rotation angle information of the listener's head to a rotation angle calculator 47. The rotation angle is calculated by the rotation angle calculation unit 47, and the FIR filter coefficient of the corresponding rotation angle is read from the coefficient ROM 48 every time the head rotates by an angle (for example, 5 degrees) of the head-related transfer function (HRTF) measured in advance. .
Since these coefficients are stored in ROM in compressed form,
After being decompressed by the compression coefficient decompression means 49, each F
It becomes an IR filter coefficient.

【0054】以上の処理において、係数の解凍をDSP
の内部で実施すれば、係数ROM48からDSPに送る
情報量を減らすことができる。すなわち、FIRフィル
タの係数更新時間を短縮できることになる。本実施の形
態のように、頭部の回転角度に追随してフィルタ係数を
瞬時に更新する必要がある場合に、特に有効である。
In the above processing, the decompression of the coefficients is performed by the DSP
, The amount of information sent from the coefficient ROM 48 to the DSP can be reduced. That is, the time for updating the coefficient of the FIR filter can be reduced. This is particularly effective when the filter coefficient needs to be updated instantaneously following the rotation angle of the head as in the present embodiment.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る音像
定位装置とFIRフィルタ係数の処理方法及びFIRフ
ィルタの演算方法によれば、音響信号に対する音像定位
処理において定位フィルタをFIRフィルタで構成する
際、係数メモリに圧縮した2つ以上の定位係数を割り当
てることで、少ない係数メモリで多くのタップ数を有す
る応答長の長いFIRフィルタを構成することができる
ので、自然でくせのない音像定位がより少ないハードウ
ェアで実現できる。
As described above in detail, according to the sound image localization apparatus, the FIR filter coefficient processing method, and the FIR filter calculation method according to the present invention, in the sound image localization processing for the acoustic signal, the localization filter is constituted by the FIR filter. In this case, by allocating two or more compressed localization coefficients to the coefficient memory, a FIR filter having a large response number and a long response length can be configured with a small number of coefficient memories. Can be realized with less hardware.

【0056】また、係数メモリの書き換え時間を短縮す
ることができるので、定位システムをインタラクティブ
な構成とした場合、非常に追随のよい定位が実現でき
る。
Further, since the rewriting time of the coefficient memory can be shortened, when the localization system has an interactive configuration, it is possible to realize a very good localization.

【0057】さらに、本発明に係る音像定位装置によれ
ば、頭外の5個所の位置に音像定位させる際、頭部の回
転角度に追随してFIRフィルタの係数を書き換え、音
像定位位置を移動させることによりスピーカの音場と同
等な音場を実現する場合に、係数を圧縮された形でDS
P内部メモリに保存し、圧縮された係数を解凍しながら
積和演算を実行するようにしたので、フィルタ係数を効
率よく更新することができるとともに、係数更新時間を
短縮できる。
Further, according to the sound image localization apparatus of the present invention, when the sound image is localized at five positions outside the head, the coefficients of the FIR filter are rewritten according to the rotation angle of the head, and the sound image localization position is moved. When a sound field equivalent to the sound field of a speaker is realized by
Since the product-sum operation is executed while the compressed coefficients are stored in the P internal memory and the compressed coefficients are decompressed, the filter coefficients can be updated efficiently and the coefficient update time can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る係数メモリの割り当てに関する概
念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram relating to coefficient memory allocation according to the present invention.

【図2】本発明に係るスケーリングによる最適化に関す
る説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram related to optimization by scaling according to the present invention.

【図3】本発明に係る圧縮処理に関する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram relating to a compression process according to the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る音像定位装置
を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a sound image localization device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図4のFIRフィルタ部分の内部構成に係る説
明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram relating to an internal configuration of an FIR filter part of FIG. 4;

【図6】本発明に係るFIRフィルタ係数の処理方法説
明するためのフローチャート(a)及びDSP内部にお
けるFIRフィルタの処理方法を説明するためのフロー
チャート(b)である。
FIG. 6 is a flowchart (a) for explaining a method of processing an FIR filter coefficient according to the present invention and a flowchart (b) for explaining a method of processing an FIR filter inside a DSP.

【図7】FIRフィルタの係数切換方法におけるクロス
フェード処理の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of cross-fade processing in the coefficient switching method of the FIR filter.

【図8】FIRフィルタの係数切換方法におけるDSP
により畳み込み演算処理するためのインパルス応答の例
を示す説明図である。
FIG. 8 shows a DSP in a coefficient switching method of an FIR filter.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an impulse response for performing convolution operation processing according to FIG.

【図9】本発明の第2の実施の形態に係る音像定位装置
を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a sound image localization device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施の形態に係る音像定位装
置を説明するもので、5チャンネルのサラウンド音場に
おける頭部伝達関数(HRTF)の説明図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining a sound image localization device according to a third embodiment of the present invention, and is an explanatory diagram of a head-related transfer function (HRTF) in a 5-channel surround sound field.

【図11】本発明の第3の実施の形態に係る音像定位装
置を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a sound image localization device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】頭部伝達関数(HRTF)の一例を示す特性
図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram illustrating an example of a head related transfer function (HRTF).

【図13】ゲーム音場において定位変更がなされるシス
テムについての説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of a system in which localization is changed in a game sound field.

【図14】頭部回転角度によって定位変更がなされるシ
ステムについての説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of a system in which localization is changed according to a head rotation angle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 所望とするインパルス応答 2 応答分離部(分離手段) 3.0〜3.N−1 圧縮処理部(圧縮処理手段) 4 係数再配置部(再配置手段) 5 外部ROM 6 係数メモリ 7 係数分離手段 8.0〜8.N−1 FIRフィルタ 9.0〜9.N−1 再スケーリング部(再スケーリン
グ手段) 10 入力信号 11 出力信号
1. Desired impulse response 2. Response separation unit (separation means) 3.0 to 3. N-1 compression processing section (compression processing means) 4 coefficient rearrangement section (relocation means) 5 external ROM 6 coefficient memory 7 coefficient separation means 8.0 to 8. N-1 FIR filter 9.0-9. N-1 Rescaling unit (rescaling means) 10 Input signal 11 Output signal

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 定位応答インパルス列を前半部と後半部
の2つに分離する分離手段と、 前記分離手段により分離された前半部と後半部のインパ
ルス列の信号を所定のビット数に収まるようにスケーリ
ングして圧縮処理する前半部と後半部圧縮処理手段と、 前記前半部と後半部圧縮処理手段による圧縮処理過程で
用いたスケーリング係数と圧縮された定位係数を所定の
フォーマットに従って再配置する再配置手段と、 前記再配置手段により再配置されたスケーリング係数を
読み込み保存する係数メモリと、 前記係数メモリに保存されたデータを前半部の定位係数
と後半部の定位係数に分離する係数分離手段と、 前記定位係数と入力信号の積和演算を行う前半部と後半
部FIRフィルタと、 前記前半部と後半部FIRフィルタの積和結果をそれぞ
れスケーリングし直す再スケーリング手段とを、 備えた音像定位装置。
1. A separating means for separating a localization response impulse train into two parts, a first half and a second half, and a signal of the first half and the second half of the impulse train separated by the separating means is contained in a predetermined number of bits. A first-half and a second-half compression processing means for performing compression processing by scaling to the first half, and a rearrangement for rearranging the scaling coefficients and the compressed localization coefficients used in the compression processing by the first-half and the second half compression processing means according to a predetermined format. Allocating means, a coefficient memory for reading and storing the scaling coefficients relocated by the relocating means, and a coefficient separating means for separating the data stored in the coefficient memory into a first half localization coefficient and a second half localization coefficient. A first half and a second half FIR filter for performing a product sum operation of the localization coefficient and the input signal; and a product sum result of the first half and the second half FIR filter. A sound image localization device comprising: rescaling means for re-scaling.
【請求項2】 定位応答インパルス列をN個のブロック
に分割する分離手段と、 前記分離手段により分離された各ブロック毎のインパル
ス列の信号を所定のビット数に収まるようにスケーリン
グして圧縮処理する圧縮処理手段と、 前記圧縮処理手段による圧縮処理過程で用いたスケーリ
ング係数と圧縮された定位係数を所定のフォーマットに
したがって再配置する再配置手段と、 前記再配置手段により再配置されたスケーリング係数を
読み込み保存する係数メモリと、 前記係数メモリに保存されたデータを各ブロック毎の定
位係数に分離する係数分離手段と、 前記定位係数と入力信号の積和演算を行うN個のFIR
フィルタと、 前記N個のFIRフィルタの積和結果をそれぞれスケー
リングし直す再スケーリング手段とを、 備えた音像定位装置。
2. Separation means for dividing a localization response impulse train into N blocks, and compression processing by scaling an impulse train signal for each block separated by the separation means so as to be within a predetermined number of bits. Compression processing means, relocation means for rearranging the scaling coefficients used in the compression processing by the compression processing means and the compressed localization coefficients according to a predetermined format, and scaling coefficients rearranged by the relocation means. A coefficient memory for reading and storing data, coefficient separating means for separating the data stored in the coefficient memory into localization coefficients for each block, and N FIRs for performing a product-sum operation of the localization coefficients and an input signal
A sound image localization apparatus comprising: a filter; and a rescaling unit that rescales a product-sum result of the N FIR filters.
【請求項3】 定位応答インパルス列を前半部と後半部
に分離する分離ステップと、 分離されたインパルス列の信号を所定のビット数に収ま
るようにスケーリングして圧縮処理する圧縮処理ステッ
プと、 前記圧縮処理ステップによる圧縮処理過程で用いたスケ
ーリング係数と圧縮された定位係数を所定のフォーマッ
トに従って再配置する再配置ステップと、 からなるFIRフィルタ係数の処理方法。
3. A separation step of separating a localization response impulse train into a first half and a second half, a compression processing step of scaling and compressing a signal of the separated impulse train so as to be within a predetermined number of bits, A rearrangement step of rearranging the scaling coefficients used in the compression processing in the compression processing step and the compressed localization coefficients in accordance with a predetermined format; and a FIR filter coefficient processing method.
【請求項4】 定位応答インパルス列を前半部と後半部
に分離する分離ステップと、 分離されたインパルス列の信号を所定のビット数に収ま
るようにスケーリングして圧縮処理する圧縮処理ステッ
プと、 前記圧縮処理ステップによる圧縮処理過程で用いたスケ
ーリング係数と圧縮された定位係数を所定のフォーマッ
トに従って再配置する再配置ステップと、 前記再配置ステップにより再配置されたスケーリング係
数と圧縮された定位係数を外部ROMに保存する保存ス
テップと、 前記外部ROMから前記スケーリング係数と圧縮された
定位係数をDSP内部の係数メモリに読み込むステップ
と、 前記読み込むステップによって読み込まれた前記係数メ
モリのデータを前半部の定位係数と後半部の定位係数と
に分離する係数分離ステップと、 前記係数分離ステップにより分離された各定位係数と入
力信号の積和演算を行う前半部と後半部のFIRフィル
タ演算ステップと、 前記各FIRフィルタ演算ステップによる積和結果をそ
れぞれスケーリングし直す再スケーリングステップと、 からなるFIRフィルタの演算方法。
4. A separation step of separating a localization response impulse train into a first half and a second half, a compression processing step of scaling and compressing a signal of the separated impulse train so as to be within a predetermined number of bits, A rearrangement step of rearranging the scaling coefficient and the compressed localization coefficient used in the compression processing in the compression processing step according to a predetermined format; and externally transferring the scaled coefficient and the compressed localization coefficient rearranged by the rearrangement step. A storing step of storing in the ROM; a step of reading the scaling coefficient and the compressed localization coefficient from the external ROM into a coefficient memory inside the DSP; and a data of the coefficient memory read by the reading step in a first half localization coefficient. And a coefficient separation step for separating into a localization coefficient in the second half, A first-half and a second-half FIR filter calculation step of performing a product-sum operation on each of the localization coefficients separated by the coefficient separation step and the input signal; and a re-scaling step of re-scaling the product-sum results obtained by the FIR filter calculation steps, respectively. And an FIR filter operation method comprising:
【請求項5】 定位応答インパルス列をN個のブロック
に分離する分離ステップと、 分離されたインパルス列信号を所定のビット数に収まる
ようにスケーリングして圧縮処理する圧縮処理ステップ
と、 前記圧縮処理ステップによる圧縮処理過程で用いたスケ
ーリング係数と圧縮された定位係数を所定のフォーマッ
トに従って再配置する再配置ステップと、 からなるFIRフィルタ係数の処理方法。
5. A separation step of separating a localization response impulse train into N blocks, a compression processing step of scaling and compressing the separated impulse train signal so as to be within a predetermined number of bits, and said compression processing. A rearrangement step of rearranging the scaling coefficients used in the step-by-step compression processing and the compressed localization coefficients according to a predetermined format; and a method of processing FIR filter coefficients.
【請求項6】 定位応答インパルス列をN個のブロック
に分離する分離ステップと、 分離されたインパルス列信号を所定のビット数に収まる
ようにスケーリングして圧縮処理する圧縮処理ステップ
と、 前記圧縮処理ステップによる圧縮処理過程で用いたスケ
ーリング係数と圧縮された定位係数を所定のフォーマッ
トに従って再配置する再配置ステップと、 前記再配置ステップにより再配置されたスケーリング係
数と圧縮された定位係数を外部ROMに保存する保存ス
テップと、 前記外部ROMから前記スケーリング係数と圧縮された
定位係数をDSP内部の係数メモリに読み込むステップ
と、 前記読み込むステップによって読み込まれた前記係数メ
モリに保存されたデータを各ブロック毎の定位係数に分
離する係数分離ステップと、 前記係数分離ステップにより分離された各ブロック毎の
定位係数と入力信号の積和演算を行い各ブロック毎のF
IRフィルタを演算するFIRフィルタ演算ステップ
と、 前記FIRフィルタ演算ステップによる積和結果をそれ
ぞれスケーリングし直す再スケーリングステップと、 からなるFIRフィルタの演算方法。
6. A separation step of separating a localization response impulse train into N blocks, a compression processing step of scaling the separated impulse train signal so as to be within a predetermined number of bits, and performing a compression process; A rearrangement step of rearranging the scaling coefficient and the compressed localization coefficient used in the compression processing step according to a predetermined format; and storing the scaled coefficient and the compressed localization coefficient rearranged by the rearrangement step in an external ROM. A storage step of saving; a step of reading the scaling coefficient and the compressed localization coefficient from the external ROM into a coefficient memory inside a DSP; and a step of reading the data stored in the coefficient memory read by the reading step for each block. A coefficient separating step for separating into localization coefficients; The product sum operation of the localization coefficient and the input signal of each block separated by the number separation step is performed, and the F
An FIR filter operation method, comprising: an FIR filter operation step of operating an IR filter; and a re-scaling step of rescaling the product-sum result of the FIR filter operation step.
【請求項7】 前、左、右、後左、後右の5chの音声
信号入力を持ち、各5chの入力を10個の定位フィル
タによってそれぞれ5箇所の位置に音像定位させる音像
定位装置において、 ヘッドホンを装着した受聴者の頭部の回転角度を検出す
る回転角度検出手段と、 前記回転角度検出手段により検出された回転角度に応じ
て前記各定位フィルタの係数を書き換え、音像の定位位
置を移動させることによって、スピーカの音場と同等の
音場を実現する際、前記定位フィルタの定位係数を圧縮
した形でDSPの内部メモリに保存し、該圧縮された係
数を解凍しながら積和演算を実行する手段とを、 有することを特徴とする音像定位装置。
7. A sound image localization apparatus which has front, left, right, rear left and rear right audio signal inputs of 5 channels and localizes the input of each 5 channels to five positions by means of ten localization filters, respectively. Rotation angle detection means for detecting the rotation angle of the head of the listener wearing headphones, and rewriting the coefficient of each of the localization filters according to the rotation angle detected by the rotation angle detection means to move the localization position of the sound image By doing so, when realizing a sound field equivalent to the sound field of the speaker, the localization coefficients of the localization filter are stored in a compressed form in the internal memory of the DSP, and the product-sum operation is performed while decompressing the compressed coefficients. Means for executing, a sound image localization device.
JP10242547A 1998-08-12 1998-08-12 Sound image localization device and processing method for fir filter coefficient and arithmetic method for the fir filter Withdrawn JP2000059894A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012509632A (en) * 2008-11-21 2012-04-19 アウロ テクノロジーズ Converter and method for converting audio signals.

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