JP2000333299A - Surround acoustic signal generator - Google Patents

Surround acoustic signal generator

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JP2000333299A
JP2000333299A JP11142944A JP14294499A JP2000333299A JP 2000333299 A JP2000333299 A JP 2000333299A JP 11142944 A JP11142944 A JP 11142944A JP 14294499 A JP14294499 A JP 14294499A JP 2000333299 A JP2000333299 A JP 2000333299A
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JP
Japan
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signal
fft
impulse response
sound signal
surround
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Application number
JP11142944A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuma Suzuki
琢磨 鈴木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reproduce an acoustic characteristic of a surround sound field space with higher fidelity. SOLUTION: The surround acoustic signal generator has a coefficient ROM 6 that stores a coefficient of a frequency versus level characteristic that is obtained by applying FFT arithmetic operation to a sound impulse response characteristic by direction in a plurality of sound environments in advance and FFT computing elements 2a-2e that apply FFT arithmetic operation to an incoming digital audio signal, multiply the arithmetic result by the coefficient selected from the coefficient ROM 6 and apply inverse FFT arithmetic operation to the multiplied data so as to reproduce a surround acoustic space with higher fidelity.

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、サラウンド音の再
生装置に関し、特に高品質なサラウンド音を再現する装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surround sound reproducing apparatus, and more particularly to an apparatus for reproducing high quality surround sound.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、サラウンド再生信号を得る装
置の一例として、図6に示すような構成が用いられてい
る。この装置によれば、受聴者に対してステレオ配置さ
れる信号源に対応した入力信号Li(左)、Ci(中央)、Ri
(右)、Sli(後方左)、Sri(後方右)、LFEi(重低音
用)がサラウンド再生装置に入力され、サラウンド効果
が付加された信号Lo(左)、Co(中央)、Ro(右)、Slo
(後方左)、Sro(後方右)、LFEo(重低音用)とし
て、図5に示すようなステレオ配置される各スピーカ配
置に対応されて出力されるように概略構成されているも
のである。更に、その動作を説明しながら構成を詳述す
る。聴取者の前方に配置されるスピーカ用入力信号Li、
Ci、Riを対応の緩衝増幅器bにより緩衝増幅し、加算合
成器10よりそれぞれの信号を加算した第1の加算合成
信号を得、この合成信号を第1の初期反射音処理部13
に入力し、第1の初期反射音生成信号を得る。尚、前記
の緩衝増幅器bは、後段側に設けられる加算回路の影響
により、チャンネル間セパレーション特性の劣化を防ぐ
ために設けられた回路で、周知の直線型増幅器である。
また、後方スピーカ用入力信号Sli、Sriは各緩衝増幅器
bを介して第2の加算器11に供給されて合成信号を
得、第2の初期反射音処理部14に入力し、第2の初期
反射音生成信号を得る。この第2の初期反射音生成信号
と前記第1の初期反射音生成信号とを各緩衝増幅器bで
増幅して第3の加算合成器16で合成し、第3の加算合
成信号を得る。一方、加算器11から出力された加算信
号は、加算器12に供給され、前記加算器10から出力
される加算信号と加算されて、この合成信号が残響音生
成部15に供給される。そして、この残響音生成部15
からの出力信号と、前記の加算器16で合成された出力
信号とが加算器17でそれぞれ合成され、これらの合成
信号が加算器18に供給されて、前記の各入力信号Li、
Ri、Sli、Sriと加算されて所定の残響音が付加された信
号Lo、Ro、Slo、Sroとされ、これらの信号と共に各増幅
器で増幅された入力CiおよびLFEiと共に、サラウン
ド信号として各対応されるスピーカに出力されるように
なっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a configuration as shown in FIG. 6 has been used as an example of an apparatus for obtaining a surround reproduction signal. According to this device, input signals Li (left), Ci (center), Ri corresponding to signal sources arranged in stereo for a listener.
(Right), Sli (rear left), Sri (rear right), LFEi (for heavy bass) are input to the surround playback device, and signals with a surround effect added Lo (left), Co (center), Ro (right) ), Slo
(Rear left), Sro (Rear right), and LFEo (for heavy bass) are schematically configured to be output corresponding to each speaker arrangement in a stereo arrangement as shown in FIG. Further, the configuration will be described in detail while explaining its operation. Speaker input signal Li placed in front of the listener,
The buffers Ci and Ri are buffer-amplified by the corresponding buffer amplifiers b, and a first added synthesized signal obtained by adding the respective signals from the adder / synthesizer 10 is obtained.
To obtain a first initial reflected sound generation signal. The buffer amplifier b is a well-known linear amplifier and is a circuit provided to prevent the deterioration of the inter-channel separation characteristic due to the influence of the adder circuit provided at the subsequent stage.
Further, the rear speaker input signals Sli and Sri are supplied to the second adder 11 via the respective buffer amplifiers b to obtain a synthesized signal, which is input to the second initial reflected sound processing unit 14 and the second initial reflected sound processing unit 14 Obtain a reflected sound generation signal. The second initial reflected sound generation signal and the first initial reflected sound generation signal are amplified by the respective buffer amplifiers b and synthesized by the third addition / synthesis unit 16 to obtain a third addition / synthesis signal. On the other hand, the added signal output from the adder 11 is supplied to the adder 12, added to the added signal output from the adder 10, and the synthesized signal is supplied to the reverberant sound generator 15. Then, the reverberation sound generation unit 15
, And the output signal combined by the adder 16 are combined by an adder 17, and these combined signals are supplied to an adder 18, and the input signals Li,
Signals Lo, Ro, Slo, and Sro to which Ri, Sli, and Sri have been added to add a predetermined reverberant sound are provided, and these signals are input as surround signals together with the input Ci and LFEi amplified by each amplifier. Output to the speaker.

【0003】図7は、更にその残響音生成部15の詳細
構成で、シュレーダが考案したものとして知られてい
る。尚、この図7は、残響音生成部15ではLo、Ro、Sl
o、Sro用の4種類の信号を得られるため、それらに対応
した数分設けられているが、その一つの信号処理回路に
ついて示してある。この回路15は、入力された信号
を、符号20〜23に示す第1〜第4の反射音を生成す
る4系統の回路と、25、26に示す残響音を生成する
残響音付加回路より概略構成される。第1の初期反射音
生成回路はτ1の遅延時間を有する遅延回路20b、g
1の帰還利得を有する増幅器20c、および、入力信号
と帰還増幅器20cの信号を加算する加算回路20aに
より構成され、第2〜第4の初期反射音生成器は、遅延
時間がτ2、τ3、τ4である遅延回路を有し、同様な
動作により異なる遅延時間の初期反射音を生成するよう
な構成となっている。そして、これらの出力信号は、加
算器24により加算合成され、次段の第1の残響成分付
加回路部25に供給されるようになっている。
FIG. 7 shows the detailed configuration of the reverberation generator 15, which is known as a device devised by Schrader. Note that FIG. 7 shows that the reverberation sound generator 15 has Lo, Ro, Sl
Since four types of signals for o and Sro can be obtained, a plurality of signals corresponding to those are provided, but one of the signal processing circuits is shown. This circuit 15 is roughly composed of four systems of circuits for generating first to fourth reflected sounds indicated by reference numerals 20 to 23 and a reverberation sound adding circuit for generating reverberant sounds indicated by reference numerals 25 and 26. Be composed. The first initial reflected sound generation circuit has delay circuits 20b and 20g having a delay time of τ1.
An amplifier 20c having a feedback gain of 1 and an addition circuit 20a for adding the input signal and the signal of the feedback amplifier 20c. The second to fourth early reflected sound generators have delay times τ2, τ3, τ4. , And is configured to generate initial reflected sounds with different delay times by the same operation. These output signals are added and synthesized by an adder 24 and supplied to a first reverberation component adding circuit 25 in the next stage.

【0004】この第1の残響音付加回路25と、この後
段側に設けられる第2の残響音付加回路26とは同一構
成で、τ5の遅延時間を有する遅延回路25b、g5の
帰還利得を有する増幅器25c、入力信号と帰還増幅器
25cの信号を加算する加算回路25a、g5の利得を
有する反転増幅器25d、および、遅延回路25bと反
転増幅器25dの信号を加算する加算回路25eとで構
成されており、第2の残響音付加回路26は、遅延時間
がτ6である遅延回路を有し、同様な動作により異なる
遅延時間の残響音を生成するような構成となっている。
The first reverberant sound adding circuit 25 and the second reverberant sound adding circuit 26 provided at the subsequent stage have the same configuration, and have feedback gains of delay circuits 25b and g5 having a delay time of τ5. It comprises an amplifier 25c, an adding circuit 25a for adding the input signal and the signal of the feedback amplifier 25c, an inverting amplifier 25d having a gain of g5, and a delay circuit 25b and an adding circuit 25e for adding the signal of the inverting amplifier 25d. The second reverberation sound adding circuit 26 has a delay circuit having a delay time of τ6, and is configured to generate reverberation sounds having different delay times by the same operation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
の装置における初期反射音および残響音の生成は、単な
る入力信号に対する遅延時間の付与、および、残響音信
号の減衰特性を与える程度のものでしかなかった。ま
た、図7に示すような残響音生成部は櫛歯型の特性を有
するフィルター回路と、全信号を通過させるオールパス
フィルターとの組み合わせによる方法を用い、櫛歯型フ
ィルターの帰還利得を選定し、残響成分を生成するなど
により、実際の音場特性を簡易的に実現している程度で
あり、これらの方法では、初期反射音、残響音成分等の
簡単なパラメータによって音場をシミュレートした信号
を発生しているに過ぎず、複雑な伝送特性を有する音場
を緻密に再現することはできなかった。また、実測した
音場データも、反射音の振幅レベル、遅延時間量、及
び、残響時間の算定に用いているだけであり、音場再現
のためのデータとして有効に活用されるには至ってなか
った。
By the way, the generation of the initial reflection sound and the reverberation sound in the above-mentioned prior art apparatus is such that the delay time is simply given to the input signal and the attenuation characteristic of the reverberation sound signal is given. There was only. Further, the reverberation sound generation unit as shown in FIG. 7 uses a method based on a combination of a filter circuit having a comb-shaped characteristic and an all-pass filter that allows all signals to pass, and selects the feedback gain of the comb-shaped filter. Real-world sound field characteristics are simply realized by generating reverberation components, etc. In these methods, signals that simulate the sound field with simple parameters such as early reflections and reverberation components The sound field having complicated transmission characteristics could not be precisely reproduced. In addition, the actually measured sound field data is only used for calculating the amplitude level, delay time, and reverberation time of the reflected sound, and has not been effectively used as data for sound field reproduction. Was.

【0006】そこで、本発明では、再現したい音場の伝
達特性を、受聴者に対する方向別のインパルス応答特性
として実測し、あるいは音場シミュレーションにより算
出し、各チャンネルの入力信号(Li、Ci、Ri、Sl
i、Sri)と求められた方向別インパルス応答特性とを
畳み込み演算処理することによって、緻密な音場再現を
可能とすると共に、それらを再現させるための構成を安
価に提供することを目的とし、しかも、再現時の演算速
度を高速に行えるようにするものである。
Accordingly, in the present invention, the transfer characteristics of the sound field to be reproduced are measured as impulse response characteristics for each direction to the listener or calculated by sound field simulation, and the input signals (Li, Ci, Ri) of each channel are calculated. , Sl
i, Sri) and the obtained direction-specific impulse response characteristics are convoluted with arithmetic processing, thereby enabling precise sound field reproduction and providing an inexpensive configuration for reproducing them. Moreover, the calculation speed during reproduction can be increased.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の1)及び2)の手段より成るもので
ある。すなわち、
The present invention comprises the following means 1) and 2) to solve the above-mentioned problems. That is,

【0008】1) 受聴者の周囲に配置されるスピーカ
を想定し、選択された音場空間における音響信号の再現
を目的とする多チャンネルのサラウンド音響信号を生成
するサラウンド音響信号生成装置において、予め、複数
の音響環境における音場の方向別インパルス応答特性を
FFT演算して得られる周波数対レベル特性の係数を格
納しておくための係数格納手段と、入来するデジタルオ
ーディオ信号の音響信号データをFFT演算し、この演
算結果によるデータと、前記係数格納手段から選択され
た係数とを乗算し、この乗算されたデータを逆FFT変
換するための演算処理手段と、を少なくとも具備したこ
とを特徴とするサラウンド音響信号生成装置。
1) A surround sound signal generating apparatus for generating a multi-channel surround sound signal for reproducing a sound signal in a selected sound field space on the assumption that a speaker is arranged around a listener. A coefficient storage means for storing coefficients of frequency versus level characteristics obtained by performing FFT operation on impulse response characteristics for each direction of a sound field in a plurality of acoustic environments, and storing sound signal data of an incoming digital audio signal. An arithmetic processing unit for performing an FFT operation, multiplying the data based on the operation result by the coefficient selected from the coefficient storage unit, and performing an inverse FFT transform on the multiplied data. Surround sound signal generator.

【0009】2) 受聴者の周囲に配置されるスピーカ
を想定し、選択された音場空間における音響信号の再現
を目的とする多チャンネルのサラウンド音響信号を生成
するサラウンド音響信号生成装置において、予め、複数
の音響環境における音場の方向別インパルス応答特性を
それぞれ複数分割し、これら複数分割した特性をそれぞ
れFFT演算して得られる周波数対レベル特性の係数と
して格納しておくための係数格納手段と入来するデジタ
ルオーディオ信号の音響信号データをFFT演算し、前
記係数格納手段から選択された方向別インパルス応答特
性の分割された係数のそれぞれと、これら係数の時間長
に対応する前記入来信号に基づいてFFT演算されたデ
ータとを乗算し、これら乗算されたデータを逆FFT変
換し、これら逆FFTされた信号を加算するための演算
手段と、を少なくとも具備したことを特徴とするサラウ
ンド音響信号生成装置。
2) In a surround sound signal generating apparatus for generating a multi-channel surround sound signal for reproducing a sound signal in a selected sound field space, assuming a speaker arranged around a listener, A coefficient storing means for dividing a plurality of impulse response characteristics for each direction of a sound field in a plurality of acoustic environments, and storing these divided characteristics as coefficients of frequency versus level characteristics obtained by performing FFT operations, respectively; The acoustic signal data of the incoming digital audio signal is subjected to an FFT operation, and each of the divided coefficients of the impulse response characteristics for each direction selected from the coefficient storage means and the incoming signal corresponding to the time length of these coefficients. Multiplied by the data that has been subjected to the FFT operation based on the data, and the multiplied data is subjected to an inverse FFT transform. A surround sound signal generating apparatus, comprising: at least a calculating means for adding the T signals.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明のサラウンド音響信
号生成装置の実施の形態につき、好ましい実施例により
説明する。図1は、その実施例に関わるサラウンド音響
信号生成装置の概略構成である。同図において、想定さ
れるスピーカ配置に対応されて生成されたアナログオー
ディオ信号であるLi、Ci、Ri、Sli、Sri、LEFiがそれぞ
れ各入力端子より供給される。これらのアナログオーデ
ィオ信号はAD変換器1a〜1fによりデジタル信号に変
換され、FFT演算器2a〜2eに供給される。これら
FFT演算器2a〜2eには、後述の処理を行うための
図示しない周知の構成の入出力オーディオデータ保存用
の入出力バッファ、FFT演算のための一時ストア用バ
ッファ、FFT演算処理部、乗算部、逆FFT演算処理
部及び加算部等が用意されている。また、一方、図示し
ない操作手段により音場選択命令信号が係数ROM6に
供給されるようになっており、この係数ROM6には、
予め、実現すべき複数の音響環境における、各スピーカ
に対する再現したい音場の方向別インパルス応答特性、
ないしは、方向別インパルス応答特性をFFT演算して
得られる周波数対レベルの特性の係数が格納されてい
る。そして、この出力側には音場選択命令信号によって
選択された係数を取り出して一旦保存するためのバッフ
ァ7が設けられている。前記FFT演算器2a〜2eで
は、前述の各入力されたアナログオーディオ信号と、こ
のバッファ7に呼び出された係数とに基づいて、後述す
る所定の処理ステップに基づいて畳み込み演算を行い所
望のサラウンド環境に応じた特性信号を得る。そして、
FFT演算器2a〜2eで生成されたサラウンド信号
と、遅延器8で所定時間遅延されたLFEi信号とは、
それぞれDA変換器3a〜3fによりアナログ信号に変
換され、アンプ4a〜4fによりスピーカを駆動する出
力信号として増幅され、スピーカL、C、R、Sl、Sr、LEF
より発音され、例えば、あたかも、所望音楽ホールで聴
取するような残響音を伴った音が再現できる概略構成と
なっているものである。尚、前記の信号LFEiが処理
される系において、信号LFEiは重低音再生を行うサ
ブウーハーを駆動するための信号であり、オーディオ信
号の方向知覚に関係する中音域、高音域の信号を含んで
いないため、方向別インパルス応答を用いたFFTによ
る畳み込み処理を行う必要はない。ここでは2a〜2e
の回路ブロックが有する遅延時間を補償するための遅延
器8を挿入してある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a surround sound signal generating apparatus of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration of a surround sound signal generation device according to the embodiment. In the figure, Li, Ci, Ri, Sli, Sri, and LEFi, which are analog audio signals generated corresponding to the assumed speaker arrangement, are supplied from respective input terminals. These analog audio signals are converted into digital signals by AD converters 1a to 1f and supplied to FFT calculators 2a to 2e. The FFT calculators 2a to 2e include an input / output buffer for storing input / output audio data of a well-known configuration (not shown) for performing processing to be described later, a buffer for temporary storage for FFT calculation, an FFT calculation processing unit, , An inverse FFT operation processing unit, an addition unit, and the like. On the other hand, a sound field selection command signal is supplied to the coefficient ROM 6 by operating means (not shown).
In advance, in a plurality of acoustic environments to be realized, impulse response characteristics for each direction of the sound field to be reproduced for each speaker,
Alternatively, the coefficient of the frequency versus level characteristic obtained by performing the FFT operation on the impulse response characteristic for each direction is stored. On the output side, there is provided a buffer 7 for extracting and temporarily storing the coefficient selected by the sound field selection command signal. The FFT calculators 2a to 2e perform a convolution operation based on the above-described input analog audio signals and the coefficients called by the buffer 7 based on predetermined processing steps to be described later to perform a desired surround environment. To obtain a characteristic signal corresponding to. And
The surround signal generated by the FFT calculators 2a to 2e and the LFEi signal delayed by a predetermined time by the delay unit 8 are:
The analog signals are converted into analog signals by the DA converters 3a to 3f, respectively, and amplified as output signals for driving the speakers by the amplifiers 4a to 4f. The speakers L, C, R, Sl, Sr, and LEF
It has a general configuration capable of reproducing a sound with reverberation as if it were heard in a desired music hall, for example. In the system in which the signal LFEi is processed, the signal LFEi is a signal for driving a subwoofer that performs heavy bass reproduction, and includes signals in the mid-range and treble related to the direction perception of the audio signal. Therefore, there is no need to perform convolution processing by FFT using the impulse response for each direction. Here 2a ~ 2e
A delay unit 8 for compensating for the delay time of the circuit block is inserted.

【0011】次に図2を用いて、前記の係数ROM6内
に格納するための係数作成手順及びFFT演算処理の畳
み込み処理動作につき、さらに詳細に説明する。同図は
それらの処理ステップを示すためのフローチャートであ
る。ステップ1〜ステップ4は、係数ROM6内に格納
するための係数を作成するための手順で、例えば、パソ
コン等により受聴者に対する方向別のインパルス応答特
性として実測し、或いはシュミレーションにより算出し
たデータを予め用意しておくための手順である。まず、
ステップ1では再現したい音場の伝達特性を、受聴者に
対する方向別のインパルス応答特性として実測し、ある
いは音場シミュレーションにより算出したサラウンド効
果データをインパルス応答特性の形で入力し、ステップ
2では入力されたインパルス応答特性を時間軸方向に分
割処理し、第1の分割インパルス応答データと第2の分
割インパルス応答データを得る。ステップ3では分割処
理して得られた第1の分割インパルス応答データと、第
2の分割インパルス応答データの両者についてFFT演
算処理を行う。ステップ4ではFFT演算処理された第1
の分割インパルス応答データと、第2の分割インパルス
応答データの両者をメモリー回路である係数ROM6の
所定位置にそれぞれ格納する。係数ROM6には、多く
の前記再現したい音場の伝達特性をFFT演算処理した
インパルス応答データがそれぞれの所定位置に格納され
ており、格納されているインパルス応答データのうち必
要なものを音場選択命令により選択し、選択した音場の
伝達特性を入力されるディジタルオーディオ信号に畳み
込むデータとして使用する。ステップ5では、ディジタ
ルオーディオ信号を前記AD変換器1a〜1eより得、
ステップ6では得られたディジタルオーディオ信号を前
述した図示しない入出力バッファに一時記憶する。ステ
ップ7では、前記の入出力バッファに記憶されたデジタ
ルオーディオ信号のデータを、前記の分割インパルス応
答データと同一の長さに区切って読み出し、FFT演算
のために一時ストア用バッファに記憶する。ステップ8
では一時ストア用バッファに記憶されたデジタルオーデ
ィオ信号のデータを得てバタフライ演算等の手法により
FFT演算部においてFFT演算処理を行い、周波数対
レベル特性のデータを得る。
Next, referring to FIG. 2, the procedure for creating the coefficients to be stored in the coefficient ROM 6 and the convolution operation of the FFT operation will be described in further detail. FIG. 5 is a flowchart showing these processing steps. Steps 1 to 4 are procedures for creating coefficients to be stored in the coefficient ROM 6. For example, data measured by a personal computer or the like as impulse response characteristics for each direction with respect to a listener or data calculated by simulation is previously calculated. This is the procedure to prepare. First,
In step 1, transfer characteristics of a sound field to be reproduced are measured as impulse response characteristics for each direction to the listener, or surround effect data calculated by sound field simulation is input in the form of impulse response characteristics. The obtained impulse response characteristics are divided in the time axis direction to obtain first divided impulse response data and second divided impulse response data. In step 3, FFT calculation processing is performed on both the first divided impulse response data and the second divided impulse response data obtained by the division processing. In step 4, the first FFT operation is performed.
And the second divided impulse response data are stored at predetermined positions in a coefficient ROM 6 as a memory circuit. The coefficient ROM 6 stores impulse response data obtained by subjecting a large number of transfer characteristics of the sound field to be reproduced to FFT calculation processing at respective predetermined positions, and selects necessary one of the stored impulse response data from the sound field. The transfer characteristics of the selected sound field are selected according to an instruction and used as data to be convolved with the input digital audio signal. In step 5, digital audio signals are obtained from the AD converters 1a to 1e,
In step 6, the obtained digital audio signal is temporarily stored in the above-mentioned input / output buffer (not shown). In step 7, the digital audio signal data stored in the input / output buffer is read out while being divided into the same length as the divided impulse response data, and is stored in the temporary storage buffer for the FFT operation. Step 8
Then, the data of the digital audio signal stored in the temporary storage buffer is obtained, and the FFT operation is performed in the FFT operation unit by a technique such as a butterfly operation to obtain data of frequency versus level characteristics.

【0012】ステップ9の乗算部における乗算処理で
は、FFT演算処理された周波数軸上のデジタルオーデ
ィオデータと、ステップ4で得られた周波数軸上のイン
パルス応答データのFFT演算処理結果とを読み出し、
後述するタイミングでパラレルに同じ周波数のデータ同
士で乗算し、乗算処理結果を得る。ステップ10では得
られた周波数軸上の乗算処理結果を逆FFT演算処理部
において逆FFT演算処理し、時間軸上のディジタルオ
ーディオ信号に変換したデータを得る。ここで、ステッ
プ4で係数ROM6のそれぞれの所定位置に格納し蓄積
されるデータはFFT演算処理された第1の分割インパ
ルス応答データと、第2の分割インパルス応答データの
2つがあるため、ステップ9で行う同じ周波数のデータ
同士での乗算は、2つの分割インパルス応答データに対
してそれぞれ行い、2組の乗算処理結果を得る。ステッ
プ10ではそれぞれ乗算した2組の乗算処理結果を逆F
FT演算処理し、2組の逆FFT出力信号を得る。ステ
ップ11では得られた2組の逆FFT出力信号を加算部
において加算処理し、サラウンド効果が付与された1組
のデジタルオーディオ信号を得て、入出力バッファ回路
に一時記憶する。以上、FFT演算器2a〜2eについ
て、そのうちの1つのFFT演算器に関する動作を述べ
たが、他のFFT演算器の動作も同様である。そして、
入出力バッファに一時記憶されるサラウンド効果が付与
された1組のデジタルオーディオ信号は次のステップ
(図示せず)で各FFT演算器より出力し、各DA変換
器を介してサラウンド効果が付与されたアナログオーデ
ィオ信号としてそれぞれ出力される。
In the multiplication processing in the multiplication unit in step 9, the digital audio data on the frequency axis subjected to the FFT operation and the result of the FFT operation of the impulse response data on the frequency axis obtained in step 4 are read out.
The data of the same frequency is multiplied in parallel at the timing described later to obtain a multiplication result. In step 10, the obtained result of the multiplication processing on the frequency axis is subjected to inverse FFT operation processing in the inverse FFT operation processing unit, and data converted to a digital audio signal on the time axis is obtained. Here, there are two pieces of data stored and accumulated in the respective predetermined positions of the coefficient ROM 6 in step 4, ie, the first divided impulse response data and the second divided impulse response data subjected to the FFT operation processing. Is performed on each of the two divided impulse response data to obtain two sets of multiplication processing results. In step 10, the two sets of multiplication results obtained by the multiplication are calculated by the inverse F
FT operation processing is performed to obtain two sets of inverse FFT output signals. In step 11, the obtained two sets of inverse FFT output signals are subjected to addition processing in an adder to obtain a set of digital audio signals to which a surround effect has been added, and temporarily store them in an input / output buffer circuit. The operation of one of the FFT operators 2a to 2e has been described above, but the operation of the other FFT operators is the same. And
In a next step (not shown), a set of digital audio signals to which the surround effect is temporarily stored in the input / output buffer is output from each FFT arithmetic unit, and the surround effect is provided via each DA converter. Output as analog audio signals.

【0013】また、次に、畳み込み演算処理を行うFF
T演算器の動作タイミングにつき図3のタイミングチャ
ートを用いて説明する。例えば、選択されるNサンプル
の長さのインパルス応答データh(n)は、N/2サンプル
の長さでデータh0(n)とデータh1(n)とに分割されて係数
ROM6に格納されており、これらのデータは演算のた
めに係数ROM6から一旦バッファ7に記憶されている
と共に、連続して入力されるデジタルオーディオ信号
は、前記分割された応答データh0(n)、h1 (n)と同一の
長さに区切られて一時ストア用バッファにx'0(n)、x'1
(n)、x'2(n)、x'3(n)、x'4(n)、x'5(n)、・・・・・・
として記憶されている。また、それらが記憶される際の
FFT演算処理は、サンプル数がN/2個である時間を
単位として演算処理されるようになっている。
Next, an FF for performing a convolution operation process
The operation timing of the T calculator will be described with reference to the timing chart of FIG. For example, the selected impulse response data h (n) having a length of N samples is divided into data h0 (n) and data h1 (n) with a length of N / 2 samples and stored in the coefficient ROM 6. These data are temporarily stored in the buffer 7 from the coefficient ROM 6 for calculation, and the digital audio signal that is continuously input is the divided response data h0 (n) and h1 (n). X'0 (n), x'1 in the temporary store buffer divided into the same length
(n), x'2 (n), x'3 (n), x'4 (n), x'5 (n), ...
It is stored as In addition, the FFT calculation processing when these are stored is performed in units of time when the number of samples is N / 2.

【0014】同図に示すように、乗算処理として2系統
に分けて行われるようになっており、まず、最初に、N
の半分のサンプル数ごとに区切られて入力される信号x'
0(n)は、次のx'1(n)が入力される期間にh0(n)、及びh1
(n)との畳み込み演算を行い、h0(n)*x'0(n)と、h1(n)*
x'0(n)を得る。次のx'2(n)が入力される期間にh0(n)*x'
0(n)と、h1(n)*x'0(n)はそれぞれに逆FFT演算処理を
行い、得られた2つの信号を加算した信号を得る。この
様にして、入力される信号は、順次h0(n)、h1(n)の畳み
込み演算、逆FFT演算、加算処理を行い、方向別イン
パルス応答信号を畳み込んだディジタルオーディオ信号
を出力する。
As shown in FIG. 1, the multiplication process is performed by dividing the system into two systems.
Input signal x 'separated by half the number of samples
0 (n) is h0 (n) and h1 during the period when the next x'1 (n) is input.
Performs convolution operation with (n), h0 (n) * x'0 (n) and h1 (n) *
x'0 (n) is obtained. H0 (n) * x 'during the period when the next x'2 (n) is input
0 (n) and h1 (n) * x'0 (n) each perform an inverse FFT operation to obtain a signal obtained by adding the obtained two signals. In this way, the input signal is subjected to the convolution operation of h0 (n) and h1 (n), the inverse FFT operation, and the addition processing, and outputs a digital audio signal in which the impulse response signal for each direction is convolved.

【0015】例えば、図4のタイミングチャートは、h0
(n)とh1(n)とに分割しない場合のタイミングチャート
で、この例によるハード構成も前記図1と同様の構成
で、この分割しない場合にも、従来例で述べた構成のも
のに比べて、チャンネル毎に最適な方向別インパルス応
答を、FFT演算により畳み込み処理しているため、精
密なサラウンド音場の再現を可能するものの、更に、上
述のインパルス応答特性を前半のN/2サンプルと後半
のN/2サンプルとに分割するものと比べると、遅延時
間は2Nと長くなっており、分割する例では遅延時間を
Nサンプルに減少することが可能となるものである。
For example, the timing chart of FIG.
(n) and h1 (n) are timing charts when not divided, and the hardware configuration according to this example has the same configuration as that of FIG. 1 as described above. Since the optimal impulse response in each direction is convolved by FFT operation for each channel, accurate surround sound field reproduction is possible, but the impulse response characteristic described above is further reduced to N / 2 samples in the first half. The delay time is 2N longer than that in the case of dividing into the latter half N / 2 samples.
It is possible to reduce to N samples.

【0016】また、上記実施例ではインパルス応答デー
タを2つに分割する構成の装置としているが、これに限
らず、3分割、4分割する構成についても同様の効果を
奏する。さらに、上記実施例で、入力信号はアナログ信
号であるとして述べたが、ディジタル信号が入力される
ときはそのままFFT演算器に入力できる。またさら
に、ディジタルオーディオの出力信号はDA変換によ
り、アナログ信号に変換、増幅してスピーカに供給する
が、これらの機能を有するディジタル信号を入力可能な
音響装置に出力信号を供給するときは、FFT演算器の
出力をそのままサラウンド音響信号生成装置の出力とし
て用いても同様の効果を奏する。
In the above-described embodiment, the apparatus is configured to divide the impulse response data into two. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained with a configuration in which the impulse response data is divided into three and four. Further, in the above embodiment, the input signal is described as an analog signal. However, when a digital signal is input, it can be directly input to the FFT calculator. Further, the output signal of the digital audio is converted to an analog signal by DA conversion, amplified, and supplied to a speaker. When the output signal is supplied to an audio device capable of inputting a digital signal having these functions, an FFT is used. The same effect can be obtained even if the output of the arithmetic unit is used as it is as the output of the surround sound signal generation device.

【0017】[0017]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、本装置は
音場空間における音響信号の再現をFFT演算処理され
た再現したい音場の方向別インパルス応答データを用い
て畳み込み演算によりサラウンド音響信号を生成してい
るので、精度の高いサラウンド音響信号を出力する効果
がある。また、請求項2記載の発明によれば、特に、方
向別インパルス応答特性を分割してFFT演算処理を行
う構成としているので、請求項1の効果に加え、サラウ
ンド音響信号の生成時間を短縮する効果がある。
According to the first aspect of the present invention, the reproduction of the acoustic signal in the sound field space is performed by the convolution operation using the impulse response data for each direction of the sound field to be reproduced, which has been subjected to the FFT processing. Since the signal is generated, there is an effect of outputting a high-accuracy surround sound signal. According to the second aspect of the present invention, in particular, since the FFT operation process is performed by dividing the impulse response characteristics for each direction, in addition to the effect of the first aspect, the generation time of the surround sound signal is shortened. effective.

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

【図1】本発明の実施例に係るサラウンド音響信号生成
装置の概略ブロック図である。
FIG. 1 is a schematic block diagram of a surround sound signal generation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】サラウンド音響信号生成装置に用いられる畳み
込み演算処理のフローを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of a convolution operation process used in the surround sound signal generation device.

【図3】本発明実施例の装置における演算処理動作タイ
ミングの関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between arithmetic processing operation timings in the apparatus according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明実施例の装置における分割しないインパ
ルス応答特性を用いる演算処理動作タイミングの関係を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between arithmetic processing operation timings using undivided impulse response characteristics in the device according to the embodiment of the present invention.

【図5】サラウンド音再生装置で用いられる視聴者に対
するスピーカ配置の位置関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship of a speaker arrangement with respect to a viewer used in the surround sound reproducing device.

【図6】従来のサラウンド信号再生装置のブロック図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional surround signal reproducing device.

【図7】従来のサラウンド信号再生装置に用いられる残
響音生成回路部のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of a reverberation sound generation circuit unit used in a conventional surround signal reproduction device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c,1d,1e,1f AD変換器 2a,2b,2c,2d,2e,2f FFT演算器 3a,3b,3c,3d,3e,3f DA変換器 4a,4b,4c,4d,4e,4f 増幅器 5a 前方左用スピーカ 5b 前方中央用スピーカ 5c 前方右用スピーカ 5d 後方左用スピーカ 5e 後方右用スピーカ 5f 重低音再生用サブウーファスピーカ 6 係数ROM 7 バッファ 8 遅延器 10,11,12 加算回路 13,14 初期反射音処理部 15 残響音生成部 16、17、18 加算器 20,21,22,23 初期反射音生成回路 20a,21a,22a,23a,24,25a,25
e,26a,26e,28 加算回路 20b,21b,22b,23b,25b,26b 遅
延回路 20c,21c,22c,23c,25c,26c 帰
還回路 25d,26d オールパスフィルタ 25,26 残響音生成回路 27 緩衝増幅器 b 緩衝増幅器
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f AD converter 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f FFT operator 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f DA converter 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f Amplifier 5a Front left speaker 5b Front center speaker 5c Front right speaker 5d Rear left speaker 5e Rear right speaker 5f Subwoofer speaker for bass reproduction 6 Coefficient ROM 7 Buffer 8 Delay unit 10, 11, 12 Addition circuit 13 , 14 Early reflection sound processing unit 15 Reverberation sound generation unit 16, 17, 18 Adder 20, 21, 22, 23 Initial reflection sound generation circuit 20a, 21a, 22a, 23a, 24, 25a, 25
e, 26a, 26e, 28 Addition circuit 20b, 21b, 22b, 23b, 25b, 26b Delay circuit 20c, 21c, 22c, 23c, 25c, 26c Feedback circuit 25d, 26d All-pass filter 25, 26 Reverberation sound generation circuit 27 Buffer amplifier b buffer amplifier

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】受聴者の周囲に配置されるスピーカを想定
し、選択された音場空間における音響信号の再現を目的
とする多チャンネルのサラウンド音響信号を生成するサ
ラウンド音響信号生成装置において、 予め、複数の音響環境における音場の方向別インパルス
応答特性をFFT演算して得られる周波数対レベル特性
の係数を格納しておくための係数格納手段と、 入来するデジタルオーディオ信号の音響信号データをF
FT演算し、この演算結果によるデータと、前記係数格
納手段から選択された係数とを乗算し、この乗算された
データを逆FFT変換するための演算処理手段と、を少
なくとも具備したことを特徴とするサラウンド音響信号
生成装置。
1. A surround sound signal generating apparatus for generating a multi-channel surround sound signal for reproducing a sound signal in a selected sound field space, assuming a speaker arranged around a listener. Coefficient storing means for storing coefficients of frequency-to-level characteristics obtained by performing an FFT operation on impulse response characteristics for each direction of a sound field in a plurality of acoustic environments; and storing sound signal data of an incoming digital audio signal. F
FT operation, multiplying the data based on the operation result by the coefficient selected from the coefficient storage means, and performing an inverse FFT transform of the multiplied data, at least an operation processing means. Surround sound signal generator.
【請求項2】受聴者の周囲に配置されるスピーカを想定
し、選択された音場空間における音響信号の再現を目的
とする多チャンネルのサラウンド音響信号を生成するサ
ラウンド音響信号生成装置において、 予め、複数の音響環境における音場の方向別インパルス
応答特性をそれぞれ複数分割し、これら複数分割した特
性をそれぞれFFT演算して得られる周波数対レベル特
性の係数として格納しておくための係数格納手段と入来
するデジタルオーディオ信号の音響信号データをFFT
演算し、前記係数格納手段から選択された方向別インパ
ルス応答特性の分割された係数のそれぞれと、これら係
数の時間長に対応する前記入来信号に基づいてFFT演
算されたデータとを乗算し、これら乗算されたデータを
逆FFT変換し、これら逆FFTされた信号を加算する
ための演算手段と、を少なくとも具備したことを特徴と
するサラウンド音響信号生成装置。
2. A surround sound signal generating apparatus for generating a multi-channel surround sound signal for reproducing a sound signal in a selected sound field space, assuming a speaker arranged around a listener. A coefficient storing means for dividing a plurality of impulse response characteristics for each direction of a sound field in a plurality of acoustic environments, and storing these divided characteristics as coefficients of frequency versus level characteristics obtained by performing FFT operations, respectively; FFT of audio signal data of incoming digital audio signal
Multiplying each of the divided coefficients of the impulse response characteristics for each direction selected from the coefficient storage means by the FFT-calculated data based on the incoming signal corresponding to the time length of these coefficients; A surround sound signal generating apparatus comprising at least an arithmetic unit for performing an inverse FFT transform on the multiplied data and adding the inverse FFT signals.
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