JP2003271165A - 音場再生装置、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 畳み込み演算量を減らしても原音場の再現性
に優れ、自然な残響特性を有する音響信号を生成するこ
とができる音場再生装置、その音響信号処理を行うため
のプログラム及びこのプログラムを記憶した記録媒体を
提供する。 【解決手段】 エフェクタは、最初から所定時間までの
第１インパルス応答データを畳み込み演算する畳み込み
演算部１２１と、該所定時間以降のインパルス応答の一
部に対応する第２インパルス応答データを畳み込み演算
する畳み込み演算部１２２と、音響信号Ｓ３ｂに基づき
残響音を生成する残響音生成部１２７とを備える。この
残響音生成部１２７は、音響信号Ｓ３ｂのフィードバッ
クループが形成され、該ループ内に第２インパルス応答
データの先頭部分の周波数特性と末尾部分の周波数特性
との差に対応する周波数減衰特性を有する周波数特性整
合フィルタ１３４と、音響信号Ｓ３ｂの位相を拡散させ
る拡散フィルタ１３５を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホールなどの音場
を再生する音響信号を生成する音場再生装置、この音響
信号を生成する音響信号処理を行うためのプログラム及
びこのプログラムを記憶した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホールなどの原音場のインパルス応答を
実測または音響ＣＡＤによる音響シミュレーションによ
って予め取得しておけば、このインパルス応答と音響信
号との畳み込み演算によって、その原音場の該音響信号
に対する応答（以下、「再生信号」という。）を計算す
ることができる。この技術は、様々なオーディオ再生装
置に適用され、各家庭でコンサートホールの音場を再現
したり、野外コンサートで所望の屋内ホールの音響効果
を再現するためなどに利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インパルス
応答を全て畳み込み演算に使用する方式（全畳み込み方
式）は、原音場を忠実に再現できるという利点がある
が、畳み込み演算を行うＦＩＲフィルタ（非巡回形フィ
ルタ）のタップ数がインパルス応答の長さに比例して多
くなってしまうため、回路規模が膨大になってしまうと
いう欠点がある。

【０００４】一方、回路規模を小さくするために、イン
パルス応答の最初部分のみを畳み込み演算に使用して再
生信号の一部を生成し、再生信号の残りの部分はインパ
ルス応答とは無関係に生成する方式がある。しかし、こ
の方式は、再生信号の残りの部分を、CombフィルタやAL
L-PASSフィルタなどの組み合わせで生成しており、フィ
ルタ係数の調整が煩雑な問題があった。特に、最初の部
分とのつながりを自然にするためには、作業者が音を聞
きながらフィルタ係数を調整するといった手作業に近い
作業が必要になるという問題があった。

【０００５】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、畳み込み演算量を減らしても原音場の再現
性に優れ、自然な残響特性を有する音響信号を生成する
ことができる音場再生装置、その音響信号処理を行うた
めのプログラム及びこのプログラムを記憶した記録媒体
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、ある音場のインパルス応
答を用いて該音場を再生する音場再生装置において、再
生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応答
のうち一部の時間範囲の応答に対応するインパルス応答
データを畳み込み演算する畳み込み演算手段と、前記畳
み込み演算手段の出力信号に基づき残響音を生成する残
響音生成手段とを備え、前記残響音生成手段は、前記畳
み込み演算手段の出力信号のフィードバックループが形
成され、該ループ内に、該インパルス応答データの先頭
部分の周波数特性と末尾部分の周波数特性との差に対応
する減衰特性を有する周波数特性整合フィルタを有する
ことを特徴としている。この構成によれば、再生しよう
とする音響信号に対して、ある音場のインパルス応答の
一部の時間範囲の応答に対応するインパルス応答データ
を畳み込み演算するので、該インパルス応答の一部を再
現した音響信号を生成することができる。そして、残響
音生成手段は、この生成した音響信号に基づき残響音を
生成するので、一部の応答に対応するインパルス応答デ
ータだけで残響音を生成でき、畳み込み演算量を低減す
ることができる。このとき、残響音生成手段において
は、畳み込み演算手段により生成された音響信号がフィ
ードバックループ内で周波数特性整合フィルタを通過す
ることによって、一巡回前の音響信号の末尾部分の周波
数特性と一巡回後の音響信号の先頭部分の周波数特性を
揃えることができる。これにより、一巡回前の音響信号
と一巡回後の音響信号のつなぎ目の周波数特性差を低減
し、音響信号のつながりを自然にすることができる。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の音場再生装置において、前記残響音生成手段
は、該ループ内に、前記畳み込み演算手段の出力信号を
減衰させる減衰手段と、前記出力信号の先頭部分が、一
巡回前の該出力信号の末尾とつながるように、前記出力
信号を遅延させる遅延手段とをさらに有することを特徴
としている。この構成によれば、減衰手段によってルー
プ内の出力信号（音響信号）の減衰量を実際のインパル
ス応答の減衰量と同等にすることができ、遅延手段によ
って一巡回後の出力信号を遅延させることによって一巡
回前の出力信号の後ろにつなげることが可能となる。

【０００８】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の音場再生装置において、前記残響音生
成手段は、該ループ内に、前記畳み込み演算手段の出力
信号の位相を拡散させる拡散フィルタをさらに有するこ
とを特徴としている。この構成によれば、拡散フィルタ
によりループ内の出力信号に含まれる反射音の数を級数
的に増加させることができるので、実際の残響音と同等
の残響密度を再現することができる。

【０００９】また、請求項４に記載の発明は、請求項２
に記載の音場再生装置において、前記減衰手段の減衰量
は、前記ある音場のインパルス応答の減衰量に対応する
値に設定されることを特徴としている。この構成によれ
ば、ループ内の出力信号の減衰量が実際のインパルス応
答の減衰量と同等になり、音場の再現性が高い出力信号
（音響信号）を得ることができる。

【００１０】また、請求項５に記載の発明は、ある音場
のインパルス応答を用いて該音場を再生する音場再生装
置において、再生しようとする音響信号に対して、前記
インパルス応答のうち最初から所定時間までの応答に対
応する第１のインパルス応答データを畳み込み演算する
第１の畳み込み演算手段と、再生しようとする音響信号
に対して、前記インパルス応答のうち前記所定時間以降
の一部の応答に対応する第２のインパルス応答データを
畳み込み演算する第２の畳み込み演算手段と、前記第１
の畳み込み演算手段の出力信号と、前記第２の畳み込み
演算手段の出力信号をつなげる第１の合成手段と、前記
第２の畳み込み演算手段の出力信号に基づき残響音を生
成する残響音生成手段と、前記合成手段の出力信号と、
前記残響音生成手段の出力信号とをつなげる第２の合成
手段とを備え、前記残響音生成手段は、前記第２の畳み
込み演算手段の出力信号のフィードバックループが形成
され、該ループ内に、該第２のインパルス応答データの
先頭部分の周波数特性と末尾部分の周波数特性との差に
対応する減衰特性を有する周波数特性整合フィルタを有
することを特徴としている。この構成によれば、残響音
生成手段においては、フィードバックループ内の第２の
畳み込み演算手段により生成された音響信号が周波数特
性整合フィルタを通過することによって、一巡回前の音
響信号の末尾部分の周波数特性と一巡回後の音響信号の
先頭部分の周波数特性を揃えることができる。これによ
り、一巡回前の音響信号と一巡回後の音響信号のつなぎ
目の周波数特性の差を低減し、音響信号のつながりを自
然にすることができる。

【００１１】また、請求項６に記載の発明は、ある音場
のインパルス応答を用いて該音場を再生する音場再生装
置において、再生しようとする音響信号に対して、前記
インパルス応答のうち最初から所定時間までの応答に対
応するインパルス応答データに対してフェードアウト処
理を施した第１のインパルス応答データを畳み込み演算
する第１の畳み込み演算手段と、再生しようとする音響
信号に対して、前記インパルス応答のうち前記所定時間
以降の一部の応答に対応するインパルス応答データに対
してフェードイン処理とフェードアウト処理を施した第
２のインパルス応答データを畳み込み演算する第２の畳
み込み演算手段と、前記第１の畳み込み演算手段の出力
信号と、前記第２の畳み込み演算手段の出力信号をつな
げる第１の合成手段と、前記第２の畳み込み演算手段の
出力信号に基づき残響音を生成する残響音生成手段と、
前記合成手段の出力信号と、前記残響音生成手段の出力
信号とをつなげる第２の合成手段とを備え、前記残響音
生成手段は、前記第２の畳み込み演算手段の出力信号の
フィードバックループが形成され、該ループ内に、該第
２のインパルス応答データの先頭部分の周波数特性と末
尾部分の周波数特性との差に対応する減衰特性を有する
周波数特性整合フィルタを有することを特徴としてい
る。この構成によれば、残響音生成手段においては、フ
ィードバックループ内の第２の畳み込み演算手段により
生成された音響信号が周波数特性整合フィルタを通過す
ることによって、一巡回前の音響信号の末尾部分の周波
数特性と一巡回後の音響信号の先頭部分の周波数特性を
揃えることができる。これにより、一巡回前の音響信号
と一巡回後の音響信号のつなぎ目の周波数特性差を低減
し、音響信号のつながりを自然にすることができる。ま
た、第２の畳み込み演算手段により生成された音響信号
は対応する応答をフェードイン及びフェードアウトさせ
たものとなるので、一巡回前の音響信号の末尾部分と一
巡回後の音響信号の先頭部分とが重なるように合成する
ことにより、各応答の位相ずれを目立たなくすることが
できる。

【００１２】また、請求項７に記載の発明は、請求項５
または６に記載の音場再生装置において、前記残響音生
成手段は、該ループ内に、該ループ内の前記第２の畳み
込み演算手段の出力信号を減衰させる減衰手段と、一巡
回前の前記第２の畳み込み演算手段の出力信号と、一巡
回後の該出力信号とがつながるように、該出力信号を遅
延させる遅延手段とをさらに有することを特徴としてい
る。この構成によれば、減衰手段によってループ内の出
力信号（音響信号）の減衰量を実際のインパルス応答の
減衰量と同等にすることができ、遅延手段によって一巡
回後の出力信号を遅延させることによって一巡回前の出
力信号の後ろにつなげることが可能となる。

【００１３】また、請求項８に記載の発明は、請求項５
乃至７のいずれかに記載の音場再生装置において、前記
残響音生成手段は、該ループ内に、前記第２の畳み込み
演算手段の出力信号の位相を拡散させる拡散フィルタを
さらに有することを特徴としている。この構成によれ
ば、拡散フィルタによりループ内の出力信号に含まれる
反射音の数を級数的に増加させることができるので、実
際の残響音と同等の残響密度を再現することができる。

【００１４】また、請求項９に記載の発明は、請求項７
に記載の音場再生装置において、前記減衰手段の減衰量
は、前記ある音場のインパルス応答の前記所定時間以降
の減衰量に対応する値に設定されることを特徴としてい
る。この構成によれば、ループ内の出力信号の減衰量が
実際のインパルス応答の減衰量と同等になり、音場の再
現性が高い出力信号（音響信号）を得ることができる。

【００１５】また、請求項１０に記載の発明は、ある音
場のインパルス応答を用いて該音場を再生するためにコ
ンピュータを、再生しようとする音響信号に対して、前
記インパルス応答のうち一部の時間範囲の応答に対応す
るインパルス応答データを畳み込み演算する畳み込み演
算手段と、前記畳み込み演算手段の出力信号に基づき残
響音を生成する残響音生成手段として機能させ、前記残
響音生成手段は、前記畳み込み演算手段の出力信号のフ
ィードバックループを形成し、該ループ内に、該インパ
ルス応答データの先頭部分の周波数特性と末尾部分の周
波数特性との差に対応する減衰特性の周波数特性整合フ
ィルタを有する手段として機能させるためのプログラム
であることを特徴としている。この構成によれば、残響
音生成手段においては、畳み込み演算手段により生成さ
れた音響信号がフィードバックループ内で周波数特性整
合フィルタを通過することによって、一巡回前の音響信
号の末尾部分の周波数特性と一巡回後の音響信号の先頭
部分の周波数特性を揃えることができる。これにより、
一巡回前の音響信号と一巡回後の音響信号のつなぎ目の
周波数特性差を低減し、音響信号のつながりを自然にす
ることができる。

【００１６】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
１０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体であることを特徴としている。この構
成によれば、この記録媒体に記憶されたプログラムをコ
ンピュータが読み出して実行することによって、畳み込
み演算手段により生成された音響信号がフィードバック
ループ内で周波数特性整合フィルタを通過することによ
って、一巡回前の音響信号の末尾部分の周波数特性と一
巡回後の音響信号の先頭部分の周波数特性を揃えること
ができる。これにより、一巡回前の音響信号と一巡回後
の音響信号のつなぎ目の周波数特性差を低減し、音響信
号のつながりを自然にすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳述する。以下に示す実施形態は、本発明の一
態様を示すものであり、この発明を限定するものではな
く、本発明の範囲内で任意に変更可能である。

【００１８】（１） 第１実施形態 図１は、本発明の音場再生装置の一実施例であるエフェ
クタ１００の構成を示すブロック図である。このエフェ
クタ１００は、ある原音場のインパルス応答ＩＲの一部
に対応するインパルス応答ＩＲ０に基づきマイクロホン
１０１を介して入力した音響信号Ｓ１に所定の音響信号
処理を行うことによって、該原音場の該音響信号Ｓ１に
対する応答を再現した音響信号Ｓ４を生成する装置であ
る。なお、インパルス応答ＩＲ０は、実測のインパルス
応答から作成してもよいし、また、音響ＣＡＤによる音
響シミュレーションによって作成してもよい。同図に示
すように、このエフェクタ１００は、ＲＯＭ（Read Onl
y Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１
０３、操作部１０４、ＣＰＵ（Central Processing Uni
t）１０５、表示部１０６、Ａ／Ｄ（Analog / Digita
l）変換回路１０７、インパルス応答メモリ１０８、音
響処理部１０９、Ｄ／Ａ（Digital / Analog）変換回路
１１０から構成されている。

【００１９】このエフェクタ１００において、ＲＯＭ１
０２は、上記音響信号処理を行うためのプログラムなど
の各種処理を実行するためのプログラム群を予め格納す
るメモリである。また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０５
のワーキングエリアとして使用され、音響信号処理を行
う際などに必要なデータが一時的に格納される。操作部
１０４は、図示しない操作スイッチが操作されたことを
検出すると、検出結果をバスＢＵＳを介してＣＰＵ１０
５に通知する。ＣＰＵ１０５は、操作部１０４を介して
入力したユーザの操作に応じてＲＯＭ１０２に記憶され
た各種プログラムを実行することにより、バスＢＵＳを
介して接続された各部の制御を行う。表示部１０６は、
液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示制御を行
う駆動回路とから構成され、ＣＰＵ１０５の制御の下、
各種情報を表示する。また、Ａ／Ｄ変換回路１０７は、
マイクロホン１０１から入力したアナログ信号の音響信
号Ｓ１をディジタル信号の音響信号（以下、「ディジタ
ル音響信号」という）Ｓ２に変換して出力する。

【００２０】インパルス応答メモリ１０８は、原音場の
インパルス応答ＩＲの一部の時間範囲の応答ＩＲ０に対
応するインパルス応答データＤＩ０が予め格納されてい
る。以下、このインパルス応答データＤＩ０の時間範囲
の条件について説明する。図２のインパルス応答ＩＲの
音圧レベルの時間減衰特性の模式図に示すように、イン
パルス応答ＩＲの音圧レベルの減衰特性は、音圧レベル
を対数表示した場合、初期反射音にほぼ対応する範囲
と、残響音にほぼ対応する範囲とで傾きが異なる直線で
近似することができる。ここで、初期反射音とは直接音
の後に到来する低次反射音のことをいい、残響音とは初
期反射音の後に到来する高次反射音のことである。そし
て、このインパルス応答ＩＲのうち、先頭から少なくと
も残響波形の傾きが変わった時点の経過時間ｔ１以降の
経過時間ｔ２までのインパルス応答ＩＲ０に対応するデ
ータがインパルス応答データＤＩ０としてインパルス応
答メモリ１０８に記憶されるようになっている。

【００２１】言い換えると、インパルス応答データＤＩ
０は、聴感上音場の違いを識別し易い初期反射音の範囲
全てと、音場の違いが主に残響時間で識別される残響音
の最初部分の範囲の応答のみを抽出したデータである。
なお、初期反射音を何次の反射音までと判断するかの解
釈にもよるが、必ずしも初期反射音の範囲と、残響音の
範囲で明確に傾きが異なるとは言えない。従って、イン
パルス応答の残響波形を２つの傾きの直線で折れ線近似
した場合に、傾きが変わった時点ｔ１以降のインパルス
応答を含むようにインパルス応答データＤＩ０を抽出す
ればよい。また、２つの傾きの直線で近似する方法に限
らず、様々な近似曲線で２つの傾きを近似してもよい、
要は、初期反射音の範囲と残響音の一部の範囲を含む応
答をインパルス応答データＤＩ０として使用すればよ
い。

【００２２】また、以降において、このインパルス応答
データＤＩ０のうち、インパルス応答ＩＲ０の最初から
経過時間ｔ１以降であって経過時間ｔ２より以前の経過
時間ｔａまでの応答ＩＲａのデータを第１インパルス応
答データＤＩａとし、経過時間ｔａから経過時間ｔ２ま
での応答ＩＲｂのデータを第２インパルス応答データＤ
Ｉｂとして各々独立に使用されるようになっている。な
お、経過時間ｔａ及びｔ２について具体的な数値を一例
として挙げると、経過時間ｔａは０．３秒程度、経過時
間ｔ２は０．５秒程度の値である。

【００２３】図３は、インパルス応答メモリ１０８に格
納されたインパルス応答データＤＩ０の内容を模式的に
示す図である。この図に示すように、インパルス応答デ
ータＤＩ０は、インパルス応答データＤＩ０のサンプリ
ング周期ｄｔに対応する時間間隔で並ぶ経過時間（Ｔａ
１〜Ｔａｍ、Ｔｂ１〜Ｔｂｎ）と、各経過時間における
該インパルス応答データＤＩ０を表す係数（ａ１〜ａ
ｍ、ｂ１〜ｂｎ）とを対応づけたデータである。なお、
この図３においては、説明を判りやすくするために、上
述した最初から経過時間ｔａ（＝Ｔａｍ）までの範囲の
第１インパルス応答データＤＩａのサンプリング数をｍ
個とし、これに対応して最初から経過時間ｔａまでの時
間を経過時間Ｔａ１〜Ｔａｍと表記した例を示してい
る。同様に、経過時間ｔａから経過時間ｔ２（Ｔｂｎ）
までの範囲の第２インパルス応答データＤＩｂのサンプ
リング数をｎ個とし、これに対応して経過時間ｔａから
経過時間ｔ２までの時間を経過時間Ｔｂ１〜Ｔｂｎと表
記した例を示している。また、経過時間の情報は省略し
て、各インパルス応答データに対応する係数だけを格納
してもよい。

【００２４】音響処理部１０９は、ＣＰＵ１０５の制御
の下、マイクロホン１０１を介して入力したディジタル
音響信号Ｓ２に対し、インパルス応答メモリ１０８に記
憶されたインパルス応答データＤＩａ、ＤＩｂに基づい
て音響信号処理を施し、残響効果を付与したディジタル
音響信号Ｓ３を生成して出力する。Ｄ／Ａ変換回路１１
０は、音響処理部１０９から入力されるディジタル音響
信号Ｓ３をディジタルアナログ変換してアナログ音響信
号Ｓ５をアンプ１１１に出力する。この結果、アナログ
音響信号Ｓ５がアンプ１１１により増幅され、スピーカ
１１２から対応する音声が放音されるようになってい
る。

【００２５】次に、音響処理部１０９について説明す
る。図４は、音響処理部１０９の機能構成を示すブロッ
ク図である。音響処理部１０９は、２つの畳み込み演算
部１２１及び１２２、加算器１２３及び１２４、遅延器
１２５及び１２６、残響音生成部１２７から構成されて
いる。この音響処理部１０９において、畳み込み演算部
１２１は、ディジタル音響信号Ｓ２に対し、インパルス
応答メモリ１０８に格納される第１インパルス応答デー
タＤＩａを畳み込み演算することによって、図５に示す
ように、第１インパルス応答データＤＩａに対応する応
答ＩＲａを再現したディジタル音響信号Ｓ３ａを生成す
る。なお、上述したように、第１インパルス応答データ
ＤＩａのサンプリング数はｍ個であるため、この畳み込
み演算部１２１はｍ段の畳み込み演算処理を行うように
構成されている。

【００２６】また、畳み込み演算部１２２は、ディジタ
ル音響信号Ｓ２に対し、インパルス応答メモリ１０８に
格納される第２インパルス応答データＤＩｂを畳み込み
演算することによって、図５に示すように、第２インパ
ルス応答データＤＩｂに対応する応答ＩＲｂを再現した
ディジタル音響信号Ｓ３ｂを生成する。なお、上述した
ように、第２インパルス応答データＤＩｂのサンプリン
グ数はｎ個であるため、この畳み込み演算部１２２はｎ
段の畳み込み演算処理を行うように構成されている。

【００２７】加算器１２３は、畳み込み演算部１２１か
ら出力されたディジタル音響信号Ｓ３ａと、遅延器１２
５を介して入力されるディジタル音響信号Ｓ３ｂとを加
算して出力する。ここで、遅延器１２５は、加算器１２
３にてディジタル音響信号Ｓ３ａの後にディジタル音響
信号Ｓ３ｂがつながるように、ディジタル音響信号Ｓ３
ｂを所定期間遅延させるために配置されている。すなわ
ち、この加算器１２３及び遅延器１２５は、ディジタル
音響信号Ｓ３ａとディジタル音響信号Ｓ３ｂとをつなげ
る合成手段として機能するようになっている。この結
果、加算器１２３からは、インパルス応答データＤＩ０
に対応する応答ＩＲ０を再現したディジタル音響信号Ｓ
３Ａが出力されることとなる。

【００２８】また、遅延器１２６は、後段の加算器１２
４において、上述したディジタル音響信号Ｓ３Ａの後
に、残響音生成部１２７から出力されたディジタル残響
音信号Ｓ３Ｂがつながるように、残響音生成部１２７に
供給されるディジタル音響信号Ｓ３ｂを所定期間遅延さ
せるために配置されている。

【００２９】残響音生成部１２７は、入力したディジタ
ル音響信号Ｓ３ｂのフィードバックループが形成され、
該ループ内に乗算器１３１、加算器１３２、遅延器１３
３、周波数特性整合フィルタ１３４及び拡散フィルタ１
３５を備えている。この残響音生成部１２７において、
乗算器１３１は、入力したディジタル音響信号Ｓ３ｂ及
びフィードバックされたディジタル音響信号を予め定め
た減衰量だけ減衰させて出力する。ここで、この乗算器
１３１の減衰量は、上述したインパルス応答ＩＲの残響
特性のうち経過時間ｔ２以降の減衰量に対応した値に設
定される（図２参照）。従って、この乗算器１３１から
は、図５に示すように、インパルス応答ＩＲｂの次の応
答ＩＲｃを再現したディジタル音響信号Ｓ３ｃ、応答Ｉ
Ｒｄを再現したディジタル音響信号Ｓ３ｄ、……、応答
ＩＲｋを再現したディジタル音響信号Ｓ３ｋ（図示せ
ず）が順次出力されることとなる。以下、入力したディ
ジタル音響信号Ｓ３ｂとフィードバックされたディジタ
ル音響信号Ｓ３ｃ〜Ｓ３ｋを特に区別する必要がない場
合は、ディジタル音響信号Ｓ４と言う。

【００３０】加算器１３２は、遅延器１２６を介して入
力したディジタル音響信号Ｓ３ｂと、フィードバックさ
れたディジタル音響信号Ｓ３ｃ〜Ｓ３ｋとを加算して出
力する。ここで、フィードバックループ内の遅延器１３
３は、加算器１３２にて一巡回前のディジタル音響信号
Ｓ４と、一巡回後のディジタル音響信号Ｓ４とがつなが
るように、ディジタル音響信号Ｓ４を所定期間遅延させ
るために配置されている。具体的には、遅延器１３３
は、図５に示すように、ディジタル音響信号Ｓ３ｃの先
頭部分がディジタル音響信号Ｓ３ｂの末尾部分とつなが
るタイミングで出力されるようにディジタル音響信号Ｓ
３ｃを遅延させ、同様に、ディジタル音響信号Ｓ３ｄの
先頭部分がディジタル音響信号Ｓ３ｃの末尾部分とつな
がるタイミングで出力されるようにディジタル音響信号
Ｓ３ｄを遅延させる。これにより、加算器１３２からは
ディジタル音響信号Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃ〜Ｓ３ｋが切れ間無
く残響音のディジタル音響信号Ｓ３Ｂとして出力される
ようになっている。

【００３１】次に、周波数特性整合フィルタ１３４につ
いて説明する。周波数特性整合フィルタ１３４は、ディ
ジタル音響信号Ｓ４の先頭部分の周波数特性と、末尾部
分の周波数特性との差に対応する周波数減衰特性を有す
るフィルタである。以下、この周波数特性整合フィルタ
１３４を設ける理由について説明する。

【００３２】この周波数特性整合フィルタ１３４を使用
しない場合は、ディジタル音響信号Ｓ４の先頭部分の周
波数特性と末尾部分の周波数特性は、それぞれインパル
ス応答ＩＲｂの先頭部分と末尾部分から得られる周波数
特性が再現されることとなる。図６に示す例のように、
インパルス応答ＩＲｂの先頭部分の周波数特性と、末尾
部分の周波数特性とは一般に異なっている。このため、
フィードバックループによりディジタル音響信号Ｓ４を
減衰させながら繰り返しつなげて残響音を生成する方式
の場合、ディジタル音響信号Ｓ４の先頭部分と末尾部分
の周波数特性の違いによって、各つなぎ目において違和
感のある残響音が生成されることとなってしまう。これ
に対し、本実施形態のエフェクタ１００は、周波数特性
整合フィルタ１３４を設けて、ディジタル音響信号Ｓ４
の巡回の度に、インパルス応答ＩＲｂの先頭部分と末尾
部分の周波数成分の差に対応する収亜ｈすうの減衰処理
を行っているので、一巡回後のディジタル音響信号Ｓ４
の先頭部分の周波数特性を、一巡回前のディジタル音響
信号Ｓ４の末尾部分の周波数特性と揃えることができ
る。これにより、各ディジタル音響信号Ｓ４のつなぎ目
における周波数特性の差を簡易に低減でき、聴感上つな
ぎ目を自然につなげることが可能となるのである。

【００３３】なお、この周波数特性整合フィルタ１３４
は、対象とするディジタル音響信号Ｓ４の先頭部分と末
尾部分の周波数特性の差に対応する周波数減衰特性に応
じて、図７に示すように、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
構成、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）構成、ハイシェル
ビングフィルタ（ＨＳＦ：High Shelving Filter）構成
などの様々な構成が適用される。なお、ハイシェルビン
グフィルタは、一般にオーディオアンプのトーンコント
ロールなどに使用されるフィルタであり、広いレンジに
わたって調整が出来るという利点を有する。

【００３４】また、拡散フィルタ１３５は、入力信号の
位相を拡散させるフィルタであり、図８に示すように、
フィードバック前のディジタル音響信号Ｓ４に含まれる
反射音の数を級数的に増加させるために配置されてい
る。ここで、図９にこの拡散フィルタの構成の一例を示
すように、複数のオールパスフィルタ（ＡＰＦ）、遅延
器及び乗算器を並列に多段接続する構成などが適用され
る。このように拡散フィルタ１３５を設けることによ
り、ディジタル音響信号Ｓ４内の反射音の数をフィード
バックループを巡回する毎に増加させることができる。
このため、本実施形態のように、ディジタル音響信号Ｓ
４を減衰させながら繰り返しつなげて残響音を生成する
方式の場合でも、音色の繰り返し感を低減でき、さら
に、実際のインパルス応答のように高次反射音の数が時
間の経過と共に級数的に増加するという残響音特性を簡
易に再現することが可能となるのである。この結果、残
響音生成部１２７は、インパルス応答ＩＲのうちインパ
ルス応答ＩＲ０以降の応答（図５参照）を再現した残響
音のディジタル音響信号Ｓ３Ｂを生成することが可能と
なる。

【００３５】そして、この音響処理部１０９は、この残
響音生成部１２７により生成されたディジタル音響信号
Ｓ３Ｂと、初期反射音を含むディジタル音響信号Ｓ３Ａ
とを加算器１２４にて加算して出力する。この場合、上
述したように、ディジタル残響音信号Ｓ３Ｂは遅延器１
２６によりディジタル音響信号Ｓ３Ａの後に出力される
ので、インパルス応答ＩＲを再現したディジタル音響信
号Ｓ３を出力することが可能となる。これにより、この
エフェクタ１００は、マイクロホン１０１を介して入力
した音響信号Ｓ１からある音場のインパルス応答ＩＲを
再現したディジタル音響信号Ｓ３を生成でき、この音響
信号Ｓ３をＤ／Ａ変換回路１１０でディジタルアナログ
変換することによってアナログ音響信号Ｓ５を出力する
ことができる。

【００３６】以上のように、本実施形態に係るエフェク
タ１００は、インパルス応答ＩＲの一部の応答ＩＲ０に
対応するインパルス応答データＤＩ０だけを用いてイン
パルス応答ＩＲを再現した音響信号Ｓ５を生成すること
ができる。このため、インパルス応答ＩＲ全てのインパ
ルス応答データを使って畳み込み演算を行う方法に比し
て、畳み込み演算量を低減することが可能となり、回路
規模を小さくすることができる。

【００３７】すなわち、このエフェクタ１００は、一般
に残響音と呼ばれる範囲については、インパルス応答Ｉ
Ｒの一部の応答ＩＲｂに対応するインパルス応答データ
ＤＩｂを用いて畳み込み演算により音響信号Ｓ４を作成
し、この音響信号Ｓ４からフィードバック回路を用いて
減衰させながら繰り返しつなげることによって残りの残
響音の音響信号Ｓ３Ｂを生成するので、畳み込み演算回
路に比して簡易な回路で残響音の音響信号Ｓ３Ｂを生成
することができるのである。一方、このエフェクタ１０
０は、聴感上音場の違いを識別し易い初期反射音につい
ては、対応する範囲のインパルス応答データＤＩａをそ
のまま畳み込み演算に使用して音響信号Ｓ３ａを生成す
るので、原音場の違いを再現性高く聞き分け可能な音響
信号Ｓ５を生成することができるのである。

【００３８】また、残響音の音響信号Ｓ３Ｂを生成する
際は、周波数特性整合フィルタ１３４により、一巡回後
の音響信号Ｓ４の先頭部分の周波数特性を、一巡回前の
音響信号Ｓ４の末尾部分の周波数特性に揃えるようにし
ているので、つなぎ目における周波数特性の差を低減す
ることができ、聴感上つなぎ目を目立たなくすることが
できる。さらに、このとき拡散フィルタ１３５により音
響信号Ｓ４に含まれる反射音の数を級数的に増加させる
ので、実際の残響音と同じ残響密度を再現することがで
きる。

【００３９】従って、このエフェクタ１００は、インパ
ルス応答ＩＲの一部の応答ＩＲ０に対応するインパルス
応答データＤＩ０だけを用いるだけで、原音場の再現性
に優れ、かつ、自然な残響音特性を有する音響信号Ｓ５
を簡易に生成することが可能である。

【００４０】（２） 第２実施形態 第２実施形態に係るエフェクタ１００Ａが、第１実施形
態に係るエフェクタ１００と大きく異なる点は、インパ
ルス応答メモリ１０８に記憶されるインパルス応答デー
タが、インパルス応答データＤＩａに対してフェードア
ウト処理を施したインパルス応答データＤＩａｆと、イ
ンパルス応答データＤＩｂに対してフェードイン処理と
フェードアウト処理を施したインパルス応答データＤＩ
ｂｆである点である。このように、フェードイン処理あ
るいはフェードアウト処理を施したインパルス応答デー
タＤＩａｆ、ＤＩｂｆを畳み込み演算することにより、
図１０に示すように、インパルス応答ＩＲａをフェード
アウトした応答を再現するディジタル音響信号Ｓ３ａ
ｆ、インパルス応答ＩＲｂ〜ＩＲｋを各々フェードイ
ン、フェードアウトした応答を各々再現するディジタル
音響信号Ｓ３ｂｆ〜Ｓ３ｋｆを生成することができる。

【００４１】また、このエフェクタ１００Ａにおいて
は、音響処理部１０９の遅延器１２５及び１２６の遅延
時間が第１実施形態の場合に比してわずかに短い時間に
設定され、各ディジタル音響信号Ｓ３ａｆ〜Ｓ３ｋｆが
示す応答のフェードイン及びフェードアウト領域が各々
重なるように調整されている。フェードイン、フェード
アウト処理では、フェードインされたディジタル音響信
号とフェードアウトされたディジタル音響信号が時間的
に重なって加算されたときに、加算されたディジタル音
響信号のつなぎ目の音圧レベルがスムーズになるよう
に、フェードイン、フェードアウト処理のカーブが設定
される。このようにして、各ディジタル音響信号Ｓ３ａ
ｆ〜Ｓ３ｋｆが示す応答のフェードイン及びフェードア
ウト領域が各々重なるように加算することにより、図１
０に示すように、各応答の音圧レベルのつながりをスム
ーズにし、つなぎ目の位相ずれを目立たなくすることが
できる。この結果、このエフェクタ１００Ａは、第１実
施形態の効果に加えて、さらに原音場の再現性に優れた
自然な音響信号Ｓ５を生成することができる。

【００４２】（３） 変形例 上述した各実施形態では、２つの畳み込み演算部１２
１、１２２を備える構成としていたが、１つの畳み込み
演算部を備える構成としてもよい。この場合、その畳み
込み演算部の出力が遅延器１２６を経由して残響音生成
部１２７に供給される。このような構成をとることによ
り、より簡易な構成で、原音場の再現性に優れた自然な
音響信号Ｓ５を生成することができる。

【００４３】上述した各実施形態においては、残響音生
成部１２７が周波数特性整合フィルタ１３４と拡散フィ
ルタ１３５の両方を具備する場合について述べたが、周
波数特性整合フィルタ１３４のみを具備するようにして
もよい。少なくともこの周波数特性整合フィルタ１３４
を用いれば、音を聞きながらフィルタ係数を調整すると
いった従来の煩雑な作業が必要なくなり、簡易に自然な
残響音を得ることが可能となる。

【００４４】また、上述した各実施形態においては、イ
ンパルス応答データＤＩａ及びＤＩｂ、あるいはＤＩａ
ｆ及びＤＩｂｆのサンプル数が予め定められている場合
について述べたが、各インパルス応答データＤＩａ及び
ＤＩｂ、またはＤＩａｆ及びＤＩｂｆのサンプル数をユ
ーザが任意に変更できるようにしてもよい。このような
構成にすれば、各種インパルス応答に応じて必要なイン
パルス応答データのサンプル数を調整することができ、
このエフェクタ１００、１００Ａで様々な原音場を簡易
に再現させることができる。また、ユーザの希望通りに
原音場を再現可能な範囲で各インパルス応答データのサ
ンプル数を低減することもでき、エフェクタ１００、１
００Ａの演算量を低減することが可能となる。

【００４５】上述した各実施形態においては、上記音響
信号処理を行うためのプログラムを予めエフェクタ１０
０、１００ＡのＲＯＭ１０２に格納しておく場合につい
て述べたが、このプログラムを磁気記録媒体、光記録媒
体、半導体記憶媒体などのコンピュータが読み取り可能
な記録媒体に記録し、ＰＣ（Personal Computer）、Ｐ
ＤＡ（Personal Digital Assistant）などのコンピュー
タがこのプログラムを読み取って実行するようにしても
よい。この場合、上述した音響処理部１０９の各種処理
はコンピュータのディジタル処理によって実現すること
が可能である。また、このプログラムのインストール方
法も任意でよく、上述した記録媒体からエフェクタ１０
０、１００Ａやコンピュータにインストールするように
してもよく、また、このプログラムを格納するサーバか
らインターネットなどのネットワーク網を介してプログ
ラムをダウンロードし、インストールするようにしても
よい。

【００４６】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、原音場
のインパルス応答の一部のインパルス応答データだけを
使うことによって畳み込み演算量を減らしても、原音場
を正確に再現し、自然な残響音特性を有する音響信号を
簡易に生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態に係るエフェクタ１００の構成
を示すブロック図である。

【図２】 インパルス応答ＩＲの残響波形の模式図であ
る。

【図３】 インパルス応答データＤＩ０の内容を模式的
に示す図である。

【図４】 音響処理部１０９の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】 音響信号の生成の説明に供する図である。

【図６】 インパルス応答ＩＲｂの先頭部分の周波数特
性と末尾部分の周波数特性を示す特性曲線図である。

【図７】 周波数整合フィルタの構成例を示す図であ
る。

【図８】 拡散フィルタ１３５の説明に供する図であ
る。

【図９】 拡散フィルタの構成例を示す図である。

【図１０】 第２実施形態に係るエフェクタ１００Ａの
音響信号の生成の説明に供する図である。

【符号の説明】

１００、１００Ａ……エフェクタ（音場再生装置）、 １０１……マイクロホン、 １０２……ＲＯＭ、 １０３……ＲＡＭ、 １０４……操作部、 １０５……ＣＰＵ、 １０６……表示部、 １０７……Ａ／Ｄ変換回路 １０８……インパルス応答メモリ、 １０９……音響処理部、 １１０……Ｄ／Ａ変換回路、 １１１……アンプ、 １２１、１２２……畳み込み演算部、 １２３、１２４、１３２……加算器、 １２５、１２６、１３３……遅延器、 １２７……残響音生成部、 １３１……乗算器、 １３４……周波数特性整合フィルタ、 １３５……拡散フィルタ、 ＤＩａ、ＤＩａｆ……インパルス応答データ（第１のイ
ンパルス応答データ）、 ＤＩｂ、ＤＩｂｆ……インパルス応答データ（第２のイ
ンパルス応答データ）、 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３Ａ、Ｓ３Ｂ、Ｓ３、
Ｓ４、Ｓ５……音響信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 啓明 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 (72)発明者 関根 聡 静岡県浜松市中沢町10番１号 ヤマハ株式 会社内 Ｆターム(参考） 5D062 AA23 AA26 5D108 AB07 AB08 AC01 5D378 JB00 JB07

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある音場のインパルス応答を用いて該音
   場を再生する音場再生装置において、 再生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応
   答のうち一部の時間範囲の応答に対応するインパルス応
   答データを畳み込み演算する畳み込み演算手段と、 前記畳み込み演算手段の出力信号に基づき残響音を生成
   する残響音生成手段とを備え、 前記残響音生成手段は、 前記畳み込み演算手段の出力信号のフィードバックルー
   プが形成され、該ループ内に、 該インパルス応答データの先頭部分の周波数特性と末尾
   部分の周波数特性との差に対応する減衰特性を有する周
   波数特性整合フィルタを有することを特徴とする音場再
   生装置。
2. 【請求項２】 前記残響音生成手段は、該ループ内に、 前記畳み込み演算手段の出力信号を減衰させる減衰手段
   と、 前記出力信号の先頭部分が、一巡回前の該出力信号の末
   尾とつながるように、前記出力信号を遅延させる遅延手
   段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の
   音場再生装置。
3. 【請求項３】 前記残響音生成手段は、該ループ内に、
   前記畳み込み演算手段の出力信号の位相を拡散させる拡
   散フィルタをさらに有することを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の音場再生装置。
4. 【請求項４】 前記減衰手段の減衰量は、前記ある音場
   のインパルス応答の減衰量に対応する値に設定されるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の音場再生装置。
5. 【請求項５】 ある音場のインパルス応答を用いて該音
   場を再生する音場再生装置において、 再生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応
   答のうち最初から所定時間までの応答に対応する第１の
   インパルス応答データを畳み込み演算する第１の畳み込
   み演算手段と、 再生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応
   答のうち前記所定時間以降の一部の応答に対応する第２
   のインパルス応答データを畳み込み演算する第２の畳み
   込み演算手段と、 前記第１の畳み込み演算手段の出力信号と、前記第２の
   畳み込み演算手段の出力信号をつなげる第１の合成手段
   と、 前記第２の畳み込み演算手段の出力信号に基づき残響音
   を生成する残響音生成手段と、 前記合成手段の出力信号と、前記残響音生成手段の出力
   信号とをつなげる第２の合成手段とを備え、 前記残響音生成手段は、 前記第２の畳み込み演算手段の出力信号のフィードバッ
   クループが形成され、該ループ内に、 該第２のインパルス応答データの先頭部分の周波数特性
   と末尾部分の周波数特性との差に対応する減衰特性を有
   する周波数特性整合フィルタを有することを特徴とする
   音場再生装置。
6. 【請求項６】 ある音場のインパルス応答を用いて該音
   場を再生する音場再生装置において、 再生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応
   答のうち最初から所定時間までの応答に対応するインパ
   ルス応答データに対してフェードアウト処理を施した第
   １のインパルス応答データを畳み込み演算する第１の畳
   み込み演算手段と、 再生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応
   答のうち前記所定時間以降の一部の応答に対応するイン
   パルス応答データに対してフェードイン処理とフェード
   アウト処理を施した第２のインパルス応答データを畳み
   込み演算する第２の畳み込み演算手段と、 前記第１の畳み込み演算手段の出力信号と、前記第２の
   畳み込み演算手段の出力信号をつなげる第１の合成手段
   と、 前記第２の畳み込み演算手段の出力信号に基づき残響音
   を生成する残響音生成手段と、 前記合成手段の出力信号と、前記残響音生成手段の出力
   信号とをつなげる第２の合成手段とを備え、 前記残響音生成手段は、 前記第２の畳み込み演算手段の出力信号のフィードバッ
   クループが形成され、該ループ内に、 該第２のインパルス応答データの先頭部分の周波数特性
   と末尾部分の周波数特性との差に対応する減衰特性を有
   する周波数特性整合フィルタを有することを特徴とする
   音場再生装置。
7. 【請求項７】 前記残響音生成手段は、該ループ内に、 該ループ内の前記第２の畳み込み演算手段の出力信号を
   減衰させる減衰手段と、 一巡回前の前記第２の畳み込み演算手段の出力信号と、
   一巡回後の該出力信号とがつながるように、該出力信号
   を遅延させる遅延手段とをさらに有することを特徴とす
   る請求項５または６に記載の音場再生装置。
8. 【請求項８】 前記残響音生成手段は、該ループ内に、
   前記第２の畳み込み演算手段の出力信号の位相を拡散さ
   せる拡散フィルタをさらに有することを特徴とする請求
   項５乃至７のいずれかに記載の音場再生装置。
9. 【請求項９】 前記減衰手段の減衰量は、前記ある音場
   のインパルス応答の前記所定時間以降の減衰量に対応す
   る値に設定されることを特徴とする請求項７に記載の音
   場再生装置。
10. 【請求項１０】 ある音場のインパルス応答を用いて該
    音場を再生するためにコンピュータを、 再生しようとする音響信号に対して、前記インパルス応
    答のうち一部の時間範囲の応答に対応するインパルス応
    答データを畳み込み演算する畳み込み演算手段と、 前記畳み込み演算手段の出力信号に基づき残響音を生成
    する残響音生成手段として機能させ、 前記残響音生成手段は、前記畳み込み演算手段の出力信
    号のフィードバックループを形成し、該ループ内に、該
    インパルス応答データの先頭部分の周波数特性と末尾部
    分の周波数特性との差に対応する減衰特性の周波数特性
    整合フィルタを有する手段として機能させるためのプロ
    グラム。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のプログラムを記録
    したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。