JP2005208166A - Sound simulation device and its program - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device specifying a propagation path in real time without placing any excessive calculation load on an arithmetic part even when the position relation between two bodies in a space changes at any time and outputting a sound after signal processing of sound effects of reflection, diffraction, localization, etc., according to the propagation path. <P>SOLUTION: Propagation paths of sound waves from sound sources arranged in a space having a plurality of virtually divided regions to a listening body are previously calculated while various states in which position relations between both are different are assumed to prepare a table containing path candidate information obtained in the calculation stage by combinations of regions where the sound sources are arranged and regions where the listening body is arranged. When positions of a sound source and the listening body are inputted, the accurate path of the sound wave from the sound source to the listening body can be determined by using the path candidate information corresponding to the combination of the regions where they are disposed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、音響シミュレーション装置に関する。   The present invention relates to an acoustic simulation apparatus.

ある領域に位置する音源から別の領域に位置する受聴体に向けて音声を出力した場合に、その受聴体で観測されるであろう音声を擬似的に生成して出力するシステムが提案されている。この種のシステムを開示した文献としては、例えば特許文献1がある。この文献には、車両の運転者に対し、車両と目的となる建物等との間にある障害物を音響変化によって案内するナビゲーションシステムが開示されている。同文献によると、このシステムは、GPS(Global Positioning System)を利用して車両の現在位置を随時計測する一方で、計測した現在位置と目的となる建物等との間に音波を遮る障害物があるかどうか、つまり、目的となる建造物から発せられた音波が車両に直接伝播しうるかを判断する。その結果、音波が直接伝播する経路がないときは、その障害物を回折してくるであろう回折波のみを表現する音声をスピーカから出力する一方、音波が直接伝播する経路があるときは、回折波と直接波の合成を表現する音声をスピーカから出力する。このように音波の伝播を遮る障害物の有無に応じて音声の定位を違えることで、物体が乱立する環境の中における車両と目的物との位置関係を感覚的に把握させることができる。
特開2002−131072号公報
When a sound is output from a sound source located in a certain region to a listener located in another region, a system that generates and outputs a sound that is likely to be observed by the listener is proposed. Yes. As a document disclosing such a system, there is, for example, Patent Document 1. This document discloses a navigation system that guides an obstacle between a vehicle and a target building by acoustic change to a driver of the vehicle. According to the document, this system measures the current position of the vehicle at any time using GPS (Global Positioning System), while there is an obstacle that blocks sound waves between the measured current position and the target building. It is determined whether there is, that is, whether the sound wave emitted from the target building can be directly propagated to the vehicle. As a result, when there is no path through which the sound wave directly propagates, sound that expresses only the diffracted wave that will diffract the obstacle is output from the speaker, while when there is a path through which the sound wave directly propagates, The sound expressing the synthesis of the diffracted wave and the direct wave is output from the speaker. In this way, by changing the sound localization according to the presence or absence of an obstacle that blocks the propagation of sound waves, the positional relationship between the vehicle and the target object in an environment in which the object is disturbed can be grasped sensuously.
JP 2002-131072 A

ところで、ある空間内の特定の領域に位置する物体から他の特定の領域に位置する物体に向けて発せられた音波の伝播経路は、その空間内において音波を遮蔽したりする可能性のあるすべての線(その空間が3次元であれば面)と両物体間を結ぶ線分とが交差するか否かをすべて計算することによって特定するというのがこれまで一般的であった。かかる従来手法を比較的単純な例を挙げて説明すると、例えば図8に示すように、線分a乃至dにより形成される矩形の内部に線分eを挟んで音源Sと受聴体Lとが配されたケースであれば、音源Sと受聴体Lとを結んだ直線と交差するか否かを線分a乃至eのそれぞれについて計算することによってはじめて、音波を遮蔽するのが線分eであることを特定できた。このため、上述したナビゲーションシステムのように、空間内にある2つの物体の位置関係が随時変動し、且つリアルタイムでの伝播経路の探索が要求される場合においても上述した従来手法によって伝播経路の探索を行なうとすると、極めて大きな計算負荷を演算部に強いることになってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題を解決すべく案出されたものであり、空間内にある2つの物体の位置関係が随時変動する状況下においても、演算部に過度の計算負荷をかけることなくリアルタイムで伝播経路を特定し、その伝播経路に応じて反射、回折や定位などの音響効果の信号処理がなされた音声を出力しうる装置を提供することを目的とする。
By the way, the propagation path of a sound wave emitted from an object located in a specific area in a space toward an object located in another specific area is all possible to block the sound wave in that space. Until now, it has been generally specified by calculating whether or not a line (a surface if the space is three-dimensional) and a line segment connecting both objects intersect. This conventional method will be described with a relatively simple example. For example, as shown in FIG. 8, the sound source S and the listener L have a line segment e sandwiched between rectangles formed by line segments a to d. In the case of the arranged line segment, the line segment e is the first to shield the sound wave by calculating for each of the line segments a to e whether or not the line connecting the sound source S and the listener L intersects. I was able to identify it. For this reason, as in the navigation system described above, even when the positional relationship between two objects in the space fluctuates at any time and the search for the propagation path in real time is required, the search for the propagation path is performed by the conventional method described above. If this is done, there is a problem that an extremely large calculation load is imposed on the calculation unit.
The present invention has been devised to solve such a problem, and does not place an excessive calculation load on the arithmetic unit even in a situation where the positional relationship between two objects in the space fluctuates as needed. It is an object of the present invention to provide a device that can specify a propagation path in real time and output sound that has been subjected to signal processing of acoustic effects such as reflection, diffraction, and localization according to the propagation path.

本発明の好適な態様である音響シミュレーション装置は、仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶する記憶部と、音響信号を入力する信号入力部と、音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、前記音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定部と、前記受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定部と、前記第1の領域特定部が特定した領域と前記第2の領域特定部が特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を前記記憶部から読み出す経路候補読出部と、当該読み出した伝播経路候補に応じた信号処理を、前記信号入力部から入力された音響信号に施す信号処理部と、前記信号処理部によって信号処理が施された音響信号を出力する信号出力部とを備える。   An acoustic simulation device according to a preferred aspect of the present invention is an area in which a sound source is arranged in a space having a plurality of virtually divided areas, assuming a plurality of arrangements of sound sources and listening bodies in the space. And a storage unit that stores one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the listener, a signal input unit that inputs an acoustic signal, and a sound source A position input unit that inputs sound source position information indicating the position of the sound source and listener position information indicating the position of the listener, and a first region specifying unit that specifies a region where the sound source is located based on the sound source position information; , Based on the position information of the listener, a second region specifying unit that specifies a region where the listener is located, a region specified by the first region specifying unit, and a region specified by the second region specifying unit Associated with the combination A path candidate reading unit that reads out the propagation path candidate from the storage unit, a signal processing unit that performs signal processing corresponding to the read propagation path candidate on the acoustic signal input from the signal input unit, and the signal processing unit And a signal output unit that outputs an acoustic signal subjected to signal processing.

本発明の別の好適な態様である音響シミュレーション装置は、仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶する記憶部と、音響信号を入力する信号入力部と、音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、前記音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定部と、前記受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定部と、前記第1の領域特定部が特定した領域と前記第2の領域特定部が特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を前記記憶部から読み出す経路候補読出部と、前記音源と前記受聴体との位置関係を基に前記読み出した伝播経路候補を評価することで、前記音源から前記受聴体までの音波の伝播経路を確定する経路確定部と、当該確定した伝播経路に応じた信号処理を、前記信号入力部から入力された音響信号に施す信号処理部と、前記信号処理部によって信号処理が施された音響信号を出力する信号出力部とを備える。   An acoustic simulation apparatus according to another preferred embodiment of the present invention assumes a plurality of arrangements of sound sources and listening bodies in the space in a space having a plurality of virtually divided regions, and the sound sources are arranged. A storage unit for storing one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the listener, and a signal input unit for inputting an acoustic signal A position input unit that inputs sound source position information indicating the position of the sound source and listener position information indicating the position of the listener, and a first area specifying that specifies an area where the sound source is located based on the sound source position information A second region specifying unit that specifies a region where the listener is located, a region specified by the first region specifying unit, and a second region specifying unit based on the position information of the listener Corresponding to the combination with the selected area A path candidate reading unit that reads out the propagation path candidates read out from the storage unit, and evaluating the read out propagation path candidates based on the positional relationship between the sound source and the listening body. A path determination unit that determines a propagation path of a sound wave, a signal processing unit that applies signal processing corresponding to the determined propagation path to an acoustic signal input from the signal input unit, and signal processing performed by the signal processing unit. And a signal output unit that outputs the acoustic signal.

本発明の別の好適な態様である音響シミュレーションプログラムは、仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶する記憶部と、音響信号を入力する信号入力部と、音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、音響信号を出力する信号出力部とを備えたコンピュータ装置に、前記位置入力部から入力された音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定処理と、前記位置入力部から入力された受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定処理と、前記第1の領域特定処理にて特定した領域と前記第2の領域特定処理にて特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を前記記憶部から読み出す経路候補読出処理と、当該読み出した伝播経路候補に応じた信号処理を、前記信号入力部から入力された音響信号に施し、当該信号処理を施した音響信号を前記信号出力部から出力させる信号処理とを実行させる。   An acoustic simulation program according to another preferred aspect of the present invention assumes a plurality of arrangements of sound sources and listening bodies in the space in a space having a plurality of virtually divided regions, and the sound sources are arranged. A storage unit that stores one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the listener, and a signal input unit that inputs an acoustic signal. From the position input unit to the computer device including a position input unit that inputs sound source position information indicating the position of the sound source and listener position information indicating the position of the listener, and a signal output unit that outputs an acoustic signal. Based on the input sound source position information, the first region specifying process for specifying the region where the sound source is located, and the region where the listener is located is specified based on the listener position information input from the position input unit. A propagation path candidate associated with a combination of the second area specifying process, the area specified in the first area specifying process and the area specified in the second area specifying process from the storage unit A signal for performing a read path candidate reading process and a signal process corresponding to the read propagation path candidate on the acoustic signal input from the signal input unit, and outputting the processed acoustic signal from the signal output unit Process.

本発明によれば、演算部に過度の計算負荷をかけることなく、空間の内部を伝播する音波の経路を特定し、特定した伝播経路に応じて、反射、回折や定位などの音響効果の信号処理がなされた音声をリアルタイムで提示することができる。   According to the present invention, it is possible to identify a path of a sound wave that propagates in the space without imposing excessive calculation load on the arithmetic unit, and to output a signal of an acoustic effect such as reflection, diffraction, or localization according to the identified propagation path. The processed voice can be presented in real time.

(発明の実施の形態)
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係る音響シミュレーション装置は、特定の仮想的な形状(2次元形状でも3次元形状でもよい)を有する空間を複数の領域に分割し、その空間内に各々配置された音源から受聴体に至る音波の伝播経路の候補を、音源を配置するであろう領域と受聴体を配置するであろう領域の各組合せ毎に記憶したテーブルとして予め準備している点を特徴としている。
この装置は、上述したような仮想的な空間内の特定位置から発せられた音を別の特定位置で受聴した場合に観測されるであろう擬似音の生成を上記テーブルを参照しながら行なうことで、擬似音を生成するための必須工程である音波の伝播経路の探索を高速化する。これにより、仮想空間の特定の場所に位置する音源から発せられた音を他の特定の場所で観測した場合の音響効果をリアルタイムでシミュレートすることができる。
(Embodiment of the Invention)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The acoustic simulation apparatus according to the present embodiment divides a space having a specific virtual shape (which may be a two-dimensional shape or a three-dimensional shape) into a plurality of regions, and listens from a sound source arranged in the space. It is characterized in that the sound wave propagation path leading up to is prepared in advance as a table stored for each combination of the area where the sound source will be placed and the area where the listening body will be placed.
This device performs generation of a pseudo sound that will be observed when a sound emitted from a specific position in a virtual space as described above is received at another specific position with reference to the table. Thus, the search for the propagation path of the sound wave, which is an essential process for generating the pseudo sound, is speeded up. Thereby, the acoustic effect when the sound emitted from the sound source located at a specific place in the virtual space is observed at another specific place can be simulated in real time.

図1は、本発明の実施形態にかかる音響シミュレーション装置のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、この装置は、条件入力部11、条件記憶部12、テーブル記憶部13、伝播経路算出部14、信号入力部15、信号処理部16、信号出力部17、及び信号提示部18を備えている。   FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of an acoustic simulation apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this apparatus includes a condition input unit 11, a condition storage unit 12, a table storage unit 13, a propagation path calculation unit 14, a signal input unit 15, a signal processing unit 16, a signal output unit 17, and a signal presentation. A portion 18 is provided.

条件入力部11は、音響効果のシミュレーションに必要な各種条件を入力する。具体的には、音響効果をシミュレートする仮想的な形状の空間を示す識別情報、その空間の内部において音源と受聴体とを配する各位置とそれらの向き等を入力する。音源と受聴体を配する位置は、選択された空間の形状が2次元形状であればX座標とY座標とによってそれぞれ指定し、3次元形状であればX座標とY座標とZ座標とによってそれぞれ指定する。
条件記憶部12は、条件入力部11から入力された内容を一時的に記憶する揮発性記憶素子である。
The condition input unit 11 inputs various conditions necessary for the simulation of the acoustic effect. Specifically, identification information indicating a virtual shape space for simulating an acoustic effect, each position where the sound source and the listening body are arranged in the space, and their directions are input. The position where the sound source and the hearing object are arranged is specified by the X coordinate and the Y coordinate if the selected space is a two-dimensional shape, and by the X coordinate, the Y coordinate, and the Z coordinate if the shape is a three-dimensional shape. Specify each.
The condition storage unit 12 is a volatile storage element that temporarily stores the content input from the condition input unit 11.

テーブル記憶部13は不揮発性記憶素子であり、形状を異にする数種の仮想的な空間に応じてそれぞれ準備された各伝播経路テーブルを記憶する。この記憶部に記憶されたテーブルの各々は、仮想的な形状の空間を分割して得た各領域から音源を配置する領域と受聴体を配置する領域とをそれぞれ選択した場合における、領域の各組合せに対応付けられた複数のセルからなっている。そして、同テーブルを構成する各セルには、経路候補情報がそれぞれ記憶されている。経路候補情報とは、音源が発した音波を受聴体で受聴する場合に想定される一又は複数の音波の伝播経路の候補を示す情報である。   The table storage unit 13 is a nonvolatile storage element, and stores each propagation path table prepared according to several types of virtual spaces having different shapes. Each of the tables stored in the storage unit includes each region in the case where the region where the sound source is arranged and the region where the listening body is arranged are selected from the respective regions obtained by dividing the virtual shape space. It consists of a plurality of cells associated with the combination. In addition, route candidate information is stored in each cell constituting the table. The route candidate information is information indicating one or a plurality of sound wave propagation path candidates assumed when the sound wave emitted by the sound source is received by the listener.

音響効果をシミュレートする擬似音の生成時には、音源から受聴体までの音波の伝播経路を特定する工程を不可避的に実行しなければならない。リアリティのある擬似音を再現するためには、音波が音源から受聴体まで直接伝播せずに何らかの障害物を回折して伝播されるのであればその回折経路に応じて音響信号の到来時刻を遅らせる必要があるし、音源から発せられた音波が、空間の形状を構成する一又は複数の線(仮想的な空間内における壁に該当する、3次元形状の空間であれば面)を経由して伝播し得るのであればその反射音の信号を音響信号に重畳する必要があるからである。
ところが、空間内の任意の位置にある音源から他の任意の位置にある受聴体までの音波の伝播経路は無数に想定できるので、それらの経路を介して伝播しうるか否かを計算により一つ一つ検証していくのは極めて非効率である。
そこで、本実施形態では、仮想的な形状の空間を複数の領域に分割し、その空間内において様々な位置関係をとることが想定される音源と受聴体との間の音波の伝播経路をそれら各位置関係毎に個別に計算しておき、その計算過程で得た情報を、音源が位置する領域と受聴体が位置する領域の組合せ毎にグループ化した上で記憶した伝播経路テーブルを準備することにした。音響効果をシミュレートするときは、そのテーブルの内容を援用して伝播経路の探索を行なうことにより、経路を確定するまでの計算量が削減されることになる。
When generating a pseudo sound that simulates an acoustic effect, a process of specifying a propagation path of a sound wave from a sound source to a listener must be inevitably executed. In order to reproduce a realistic pseudo sound, if the sound wave is diffracted through some obstacle without directly propagating from the sound source to the listener, the arrival time of the acoustic signal is delayed according to the diffraction path. It is necessary, and the sound wave emitted from the sound source passes through one or more lines constituting the shape of the space (a surface in the case of a three-dimensional shape corresponding to a wall in a virtual space). This is because the reflected sound signal needs to be superimposed on the acoustic signal if it can be propagated.
However, since it is possible to assume an infinite number of sound wave propagation paths from a sound source at an arbitrary position in space to a hearing object at another arbitrary position, one calculation is performed to determine whether or not the sound wave can propagate through these paths. One thing to verify is extremely inefficient.
Therefore, in the present embodiment, the space of the virtual shape is divided into a plurality of regions, and the propagation path of the sound wave between the sound source and the listener that is assumed to have various positional relationships in the space is determined. Prepare a propagation path table that is calculated separately for each positional relationship and the information obtained in the calculation process is grouped for each combination of the area where the sound source is located and the area where the listener is located, and then stored. It was to be. When simulating the acoustic effect, the amount of calculation until the path is determined is reduced by searching for the propagation path by using the contents of the table.

各伝播経路テーブルを構成するセルの編成、及び各々のセルに書き込まれるべき経路候補情報の取得はすべて人為的作業により行われる。具体的には、図2に示すような手順に従って1つの伝播経路テーブルが作成される。
まず、テーブルの作成者は、音響効果をシミュレートする仮想的な空間の形状を決める(S110)。例えば、図3(a)に示すような2次元の形状が決定されたと仮定する。この空間は、線分f乃至線分iによって囲まれた矩形の中に、その一端を線分fと垂直に接した線分jと、線分hと垂直に接した線分kとを配して形成される。空間の形状が決定されると、今度はかかる形状の空間を複数の領域に分割し(S120)、分割した領域のうち、音源又は受聴体が存在可能な領域に各々を識別するIDを割り振る(S130)。空間をいくつの領域に分割するか、また各領域間の境界をどこに設けるかは各作成者の裁量に委ねられるが、少なくともその形状を有する空間の内部において音波を遮蔽しうる線(3次元の形状であれば面)は領域の境界と重なるように分割を行うことが望ましい。例えば、図3(a)に示した2次元形状であれば、少なくとも図3(b)に示すようなA乃至Fの6つの領域に分割されることが望ましい。
The organization of the cells constituting each propagation path table and the acquisition of path candidate information to be written in each cell are all performed by human work. Specifically, one propagation path table is created according to the procedure shown in FIG.
First, the table creator determines the shape of a virtual space for simulating the acoustic effect (S110). For example, it is assumed that a two-dimensional shape as shown in FIG. In this space, a line segment j having one end in contact with the line segment f and a line segment k in contact with the line segment h are arranged in a rectangle surrounded by the line segments f to i. Formed. When the shape of the space is determined, this space is divided into a plurality of regions (S120), and an ID for identifying each of the divided regions is assigned to a region where a sound source or a listener can exist (S120). S130). The number of regions into which the space is divided and where the boundaries between the regions are set are left to the discretion of each creator, but at least a line that can shield sound waves within the space having the shape (three-dimensional It is desirable to divide the surface so that it overlaps the boundary of the region. For example, the two-dimensional shape shown in FIG. 3A is desirably divided into at least six regions A to F as shown in FIG.

分割を終えると、今度は、分割した各領域から音源を配置する領域と受聴体を配置する領域とを選択した場合における領域の各組み合わせに応じた複数のセルからなるテーブルを作成し、そのテーブルの各々のセルに、計算によって求められた各経路候補情報をそれぞれ書き込む(S140)。最後に、すべてのセルに経路候補情報を書き込んで完成した伝播経路テーブルをテーブル記憶部13に記憶する(S150)。   When the division is finished, this time, a table composed of a plurality of cells corresponding to each combination of areas when the area where the sound source is arranged and the area where the listening body is arranged is selected from each divided area is created. Each path candidate information obtained by the calculation is written in each cell (S140). Finally, the propagation path table completed by writing the route candidate information in all cells is stored in the table storage unit 13 (S150).

テーブル及びそのセルに記憶されるべき経路候補情報の作成作業について更に詳述する。本実施形態では、形状が決定された1つの空間に対して4つのテーブルがセットで作成されることになっている。4つのテーブルとは、直接波の経路を示す経路候補情報を記憶したテーブル、反射を含まない回折経路の経路候補情報を記憶したテーブル、回折を考慮しない反射経路の経路候補情報を記憶したテーブル、及び反射と回折を含む経路の経路候補情報を記憶したテーブルである。
ここで、これらのテーブルのうち前2者は、例えば、図4に示すように、音源を配した領域と受聴体を配した領域の組合せの各々と、参照すべきセルとが一対一で対応付けられるのに対し、後2者は、図5に示すように更に細分化されたセルからなり、各領域に配した音源から放射される音波を最初に反射し得る各線(3次元形状であれば面)と、参照すべきセルとが一対一で対応付けられる。即ち、後2者のテーブルの場合、音源と受聴体とを配した領域を特定するだけでなく、その音源と受聴体とを結ぶ反射波が最初に反射されるであろう線(又は面)を設定することによって初めて、参照すべきセルが一意に特定される。
ここで、上述した4つのテーブルの各セルに記録されるべき伝播経路情報の具体的な記述内容を順に説明する。なお、以降の説明においては、空間を分割して得た各領域のうち、音源を内部に配する領域を音源領域と呼び、受聴体を内部に配する領域を受聴体領域と呼ぶ。
The creation work of route candidate information to be stored in the table and the cell will be described in further detail. In the present embodiment, four tables are created as a set for one space whose shape is determined. The four tables are a table storing path candidate information indicating a direct wave path, a table storing path candidate information of a diffraction path not including reflection, a table storing path candidate information of a reflection path not considering diffraction, And a table storing path candidate information of paths including reflection and diffraction.
Here, the former two of these tables have a one-to-one correspondence between each combination of the area where the sound source is arranged and the area where the listening body is arranged and the cell to be referred to, as shown in FIG. On the other hand, the latter two are composed of subdivided cells as shown in FIG. 5, and each line (which can be a three-dimensional shape) that can first reflect the sound wave emitted from the sound source arranged in each region. And the cells to be referenced are associated one-to-one. That is, in the case of the latter two tables, not only the area where the sound source and the listener are arranged is specified, but also the line (or surface) from which the reflected wave connecting the sound source and the listener will be reflected first. For the first time, the cell to be referred to is uniquely identified.
Here, specific description contents of the propagation path information to be recorded in each cell of the four tables described above will be described in order. In the following description, among the areas obtained by dividing the space, the area in which the sound source is arranged is called a sound source area, and the area in which the listening body is arranged is called a listening body area.

<直接波の経路を示す経路候補情報を記憶したテーブル>
このテーブルの各セルに記録される経路候補情報の内容は以下のようになっている。
音源領域内のどの位置に音源を配し、受聴体領域内のどの位置に受聴体を配して観測したとしても直接波が遮蔽される場合、そのような領域の組み合わせと対応するセルには、「必ず遮蔽」を意味する内容の経路候補情報が記録される。このような記述をしておけば、音源と受聴体とを結ぶ線分と、仮想形状を形成する各線(3次元形状であれば面)とが交わるか否かの計算を一切行なうことなく、音波が直接伝播される経路があり得ないことを確定させることができる。
これとは反対に、音源領域内のどの位置に音源を配し、受聴体領域内のどの位置に受聴体を配して観測したとしても直接波が遮蔽されない場合、そのような領域の組み合わせと対応するセルには、「遮蔽される可能性なし」を意味する内容の経路候補情報が記録される。
一方、音源領域内の音源の位置と受聴体領域内の受聴体の位置との関係によっては遮蔽される可能性がある場合、遮蔽の原因となり得る線(又は面)の番号を示す経路候補情報が記録される。このような記述をしておけば、音源と受聴体とを結ぶ線分と、経路候補情報として記述されている線(又は面)とが交わるか否かを計算するだけで、空間の形状を構成している他の線(又は面)と交わるか否かをすべて計算しなくても直接波の遮蔽の有無を確定させることができる。
<Table storing route candidate information indicating direct wave route>
The contents of the route candidate information recorded in each cell of this table are as follows.
If a sound wave is placed at any position in the sound source area and a direct wave is shielded regardless of the position in the listener area, the cell corresponding to the combination of such areas , Route candidate information having a content meaning “always occluded” is recorded. With such a description, without calculating whether or not the line connecting the sound source and the hearing object and each line forming the virtual shape (a surface in the case of a three-dimensional shape) intersect, It can be determined that there cannot be a path through which the sound wave is directly propagated.
On the other hand, if the wave is not shielded no matter where the sound source is placed in the sound source region and the listener is placed in any position in the listener region, the combination of such regions In the corresponding cell, route candidate information having a content meaning “no possibility of occlusion” is recorded.
On the other hand, when there is a possibility of being blocked depending on the relationship between the position of the sound source in the sound source region and the position of the listener in the listener region, route candidate information indicating the number of a line (or surface) that may cause the shielding Is recorded. If such a description is made, the shape of the space can be determined only by calculating whether or not the line segment connecting the sound source and the listener and the line (or surface) described as the route candidate information intersect. The presence or absence of direct wave shielding can be determined without calculating all of whether or not it intersects with other lines (or planes) that are configured.

<反射を含まない回折経路の経路候補情報を記憶したテーブル>
このテーブルの各セルに記録される経路候補情報の内容は以下のようになっている。
音源領域内のどの位置に音源を配し、受聴体領域内のどの位置に受聴体を配したとしても音波が回折される経路がない場合、そのような領域の組み合わせと対応するセルには、「回折される可能性なし」を意味する内容の経路候補情報が記録される。
一方、音源領域内のどの位置に音源を配し、受聴体領域内のどの位置に受聴体を配したとしても必ず特定の回折点(3次元形状であれば線)で音波が回折する場合、回折の原因となる点(又は線)の番号を示す経路候補情報を記録する。
更に、複数の点(又は線)で回折した後に受聴点へ伝播される場合、それら各点(又は線)の番号とその回折順とを示す経路候補情報を記録する。このような記述をしておくことで、無数に想定できる経路を計算によって逐一検証していくことなしに、回折経路を確定させることができる。
また、回折するかもしれないが、音源と受聴体の位置関係に応じてその回折経路が複数想定できる場合、曖昧さを残す表現によってそれらの回折点又は線と回折順とを示した経路候補情報を記録する。このような記述をしておくと、一つの経路の評価の過程で得た計算結果を他の経路の評価に一部援用することにより、重複した計算を繰り返すことなく経路を確定させることができる。例えば、「まず最初に点Sで回折し、その後は点Mか点Lのいずれかで回折する。」を意味するような曖昧さを残す表現で経路候補情報が記録されていた場合、「音源→点S→点M→受聴体」という経路の候補と、「音源→点S→点L→受聴体」という経路の候補の2つが想定できるが、前者の経路を伝播するか否かを確定させる際に点Sで回折するか否かの計算は一度行なわれるので、後者の経路を検証する際は、それ以降の経路(点S→点L→受聴体)を伝播し得るか否かを計算によって求めればよい。
<Table storing diffraction path candidate information not including reflection>
The contents of the route candidate information recorded in each cell of this table are as follows.
If the sound source is arranged at any position in the sound source region, and there is no path through which the sound wave is diffracted regardless of the position in the listener region, the cell corresponding to the combination of such regions is Route candidate information with the content meaning “no possibility of being diffracted” is recorded.
On the other hand, if the sound wave is diffracted at a specific diffraction point (a line if it is a three-dimensional shape) no matter where the sound source is placed in the sound source region and the listener is placed in any position in the listener region, Route candidate information indicating the number of a point (or line) that causes diffraction is recorded.
Further, when the signal is diffracted at a plurality of points (or lines) and then propagated to the listening point, route candidate information indicating the number of each point (or line) and the diffraction order is recorded. By making such a description, it is possible to determine a diffraction path without verifying countless paths that can be assumed by calculation.
In addition, although it may be diffracted, if a plurality of diffraction paths can be assumed according to the positional relationship between the sound source and the listener, the path candidate information indicating those diffraction points or lines and the diffraction order by an expression that leaves ambiguity Record. If such a description is given, the route can be determined without repeating duplicated calculations by partially using the calculation result obtained in the process of evaluating one route for the evaluation of another route. . For example, if the route candidate information is recorded with an expression that leaves an ambiguity meaning "diffracted first at point S and then diffracted at either point M or point L", " There are two possible routes: “Point S → Point M → Hearing object” and “Sound source → Point S → Point L → Hearing object”. Candidate whether or not to propagate the former route is determined. Since the calculation of whether or not the diffraction is performed at the point S is performed once, the latter path (point S → point L → listener) can be propagated when verifying the latter path. What is necessary is just to obtain | require by calculation.

<回折を考慮しない反射経路の経路候補情報を記憶したテーブル>
このテーブルの各セルに記録される経路候補情報は以下のようになっている。
上述したように、このテーブルを構成する各セルは、音源から放射された音波を最初に反射しうる各線(3次元形状であれば面)と一対一に対応付けられている。そして、ある線(又は面)を経由する反射波が、受聴体へ伝播される前に必ず遮蔽される場合、そのような線(又は面)と対応するセルには、「必ず遮蔽する」を意味する内容の経路候補情報が記録される。
これとは反対に、ある線(又は面)を経由する反射波が、遮蔽されることがあり得ない場合、そのような線(又は面)と対応するセルには、「遮蔽される可能性はない」を意味する内容の経路候補情報が記録される。
ある線(又は面)を経由する反射波が遮蔽されるかもしれない場合、遮蔽の原因となり得る他の線(又は面)の番号を示す経路候補情報が記録される。このような記述をしておけば、経路候補情報として記述されている線(又は面)を原因として反射波が遮蔽されるか否かを計算するだけで、空間の形状を構成している他の線(又は面)を原因として反射波が遮蔽されるか否かを計算しなくても、その反射波が遮蔽されるか否かを確定させることができる。
<Table storing path candidate information of reflection path not considering diffraction>
The route candidate information recorded in each cell of this table is as follows.
As described above, each cell constituting this table is associated one-to-one with each line (surface in the case of a three-dimensional shape) that can first reflect the sound wave emitted from the sound source. If a reflected wave that passes through a certain line (or surface) is necessarily shielded before being propagated to the listener, the cell corresponding to such a line (or surface) must be “shielded”. Route candidate information having a meaning is recorded.
On the other hand, if a reflected wave passing through a certain line (or surface) cannot be shielded, the cell corresponding to such a line (or surface) has a “possibility to be shielded”. Route candidate information with a content meaning “no” is recorded.
When a reflected wave passing through a certain line (or surface) may be shielded, route candidate information indicating the number of another line (or surface) that can cause the shielding is recorded. If such a description is made, the shape of the space can be configured only by calculating whether or not the reflected wave is shielded due to the line (or surface) described as the route candidate information. Even if it is not calculated whether or not the reflected wave is shielded due to the line (or surface), it can be determined whether or not the reflected wave is shielded.

<反射と回折を含む経路の経路候補情報を記憶したテーブル>
このテーブルの各セルに記録される経路候補情報は以下のようになっている。
このテーブルを構成する各セルも、音源から放射された音波を反射しうる線又は面と一対一に対応付けられている。そして、ある線(3次元形状であれば面)を経由する反射波が、回折されることがあり得ない場合、そのような線(又は面)と対応するセルには、「回折される可能性はない」を意味する内容の経路候補情報が記録される。
また、ある線(又は面)を経由する反射波が回折するかもしれないが、音源及び受聴体の位置に応じて回折後の経路が複数想定できる場合、そのような線(又は面)と対応するセルには、曖昧さを残す表現によってそれらの回折点又は線と回折順とを示した経路候補情報を記録する。このような記述をしておけば、一の反射経路の評価の過程で得た計算結果を他の反射経路の評価に一部援用することにより、重複した計算を繰り返すことなく経路を確定させることができる。
<Table storing route candidate information for routes including reflection and diffraction>
The route candidate information recorded in each cell of this table is as follows.
Each cell constituting this table is also associated one-to-one with a line or surface that can reflect the sound wave emitted from the sound source. If a reflected wave passing through a certain line (or a surface in the case of a three-dimensional shape) cannot be diffracted, the cell corresponding to such a line (or surface) will be “diffractable. The route candidate information having the meaning of “no sex” is recorded.
In addition, the reflected wave that passes through a certain line (or surface) may be diffracted, but if multiple diffracted paths can be assumed depending on the position of the sound source and the listener, it corresponds to such a line (or surface). In the cell, the path candidate information indicating the diffraction points or lines and the diffraction order is recorded by an expression that leaves ambiguity. If such a description is given, the calculation result obtained in the process of evaluating one reflection path is partially used in the evaluation of another reflection path, so that the path can be determined without repeating duplicate calculations. Can do.

図1に示した各部の説明に戻る。
伝播経路算出部14は、伝播経路テーブルの各セルのうちから参照すべきセルを特定し、このセルに記憶した経路候補情報を条件入力部11からの入力内容を基に評価することで、音源から受聴体までの音波の伝播経路を確定させる。信号入力部15は、音源から発せられたと想定する音を示す音響信号を入力する。信号処理部16は、信号入力部15から入力された音響信号に対し、伝播経路算出部14が算出した伝播経路の内容に応じた信号処理を施す。信号出力部17は、信号処理部16によって信号処理が施された音響信号を出力する。信号提示部18は、信号出力部17から出力された信号を複数のスピーカにより発音させることで、擬似音を提示する。
Returning to the description of each part shown in FIG.
The propagation path calculation unit 14 specifies a cell to be referred to from among the cells of the propagation path table, and evaluates the route candidate information stored in the cell based on the input content from the condition input unit 11, thereby generating a sound source. The propagation path of the sound wave from to the listener is determined. The signal input unit 15 inputs an acoustic signal indicating a sound assumed to be emitted from a sound source. The signal processing unit 16 performs signal processing corresponding to the contents of the propagation path calculated by the propagation path calculation unit 14 on the acoustic signal input from the signal input unit 15. The signal output unit 17 outputs the acoustic signal that has been subjected to signal processing by the signal processing unit 16. The signal presentation unit 18 presents a pseudo sound by causing the plurality of speakers to pronounce the signal output from the signal output unit 17.

続いて、実施形態の動作を説明する。本実施形態の動作はシミュレーション処理と信号処理とに分けられる。
図6は、シミュレーション処理を示すフローチャートである。
この処理が開始されると、まずステップ210において、音響効果のシミュレートに必要な各種条件が条件入力部11から入力される。条件が入力されると、ステップ220に進んでその条件を条件記憶部12に記憶する。続いて、条件記憶部12から音源の位置を示す音源位置情報を獲得すると共に(S230)、受聴体の位置を示す受聴体位置情報を獲得する(S240)。その後、ステップ250にて、仮想的な形状の空間に含まれるどの領域に音源が位置しているかを判定し、続くステップ260では、どの領域に受聴体が位置しているかを判定する。
Subsequently, the operation of the embodiment will be described. The operation of this embodiment is divided into simulation processing and signal processing.
FIG. 6 is a flowchart showing the simulation process.
When this process is started, first, in step 210, various conditions necessary for simulating the acoustic effect are input from the condition input unit 11. When a condition is input, the process proceeds to step 220 and the condition is stored in the condition storage unit 12. Subsequently, sound source position information indicating the position of the sound source is acquired from the condition storage unit 12 (S230), and listener position information indicating the position of the listener is acquired (S240). Thereafter, in step 250, it is determined in which region included in the virtual shape space the sound source is located, and in subsequent step 260, it is determined in which region the hearing object is located.

次に、伝播経路テーブルを構成する各セルのうち、上記判定によって特定した2つの領域の組み合わせと対応するセルを参照する(S270)。ここで、上述したように、テーブル記憶部13には内容を異にする4つの伝播経路テーブルがセットで記憶されているが、この処理では、まず直接波の経路を示す経路候補情報を記憶したテーブル内のセルが参照される。続いてステップ280に進み、参照したセルに記憶されている経路候補情報を読み出し、その内容を評価する。
上述したように、伝播経路テーブルには、回折や遮蔽の原因となりうる線、面の番号を示す内容や「必ず遮蔽される」、「遮蔽される可能性はない」を意味する内容の経路候補情報が記憶されている。従って、例えば、回折や遮蔽の原因となりうる線や面の番号が示されているときは、音源が位置する座標と受聴体が位置する座標とを結ぶ線分と、経路候補情報に示された線や面とが交わるか否かを計算することで、その経路を実際に伝播するか否かを評価する。一方、「必ず遮蔽される」を意味する内容であるときは、そのような経路を伝播し得ないことが明らかなので、直ちに次のステップに進む。
Next, a cell corresponding to the combination of the two areas specified by the above determination is referred to among the cells constituting the propagation path table (S270). Here, as described above, the table storage unit 13 stores a set of four propagation path tables having different contents. In this process, first, path candidate information indicating a direct wave path is stored. A cell in the table is referenced. Subsequently, the process proceeds to step 280, where the route candidate information stored in the referenced cell is read and the contents thereof are evaluated.
As described above, in the propagation path table, there are lines that can cause diffraction and shielding, contents indicating surface numbers, and path candidates with contents that mean “always shielded” or “not likely to be shielded”. Information is stored. Therefore, for example, when the line or surface number that may cause diffraction or shielding is shown, the line segment connecting the coordinates where the sound source is located and the coordinates where the listening body is located, and the path candidate information By calculating whether or not a line or surface intersects, it is evaluated whether or not the path is actually propagated. On the other hand, if it is a content that means “be sure to be shielded”, it is clear that such a route cannot be propagated, and the process immediately proceeds to the next step.

ここで、伝播経路テーブルには、曖昧さを残す表現によって複数の経路を示す経路候補情報が記述されていることがあることは上述した。このような経路候補情報の記述がなされている場合、ステップ280に戻って処理を繰り返すことにより、そのような曖昧表現によって想定されるすべての候補を個別に評価する。2回目以降の評価では、既に行なわれた評価の過程で得た計算結果を一部援用することが可能である。
すべての経路候補を評価することにより経路を確定すると、今度は参照する伝播経路テーブルを別のものに変えて、ステップ270以降の処理を実行する。但し、上述した4つのテーブルのうち、回折を考慮しない反射経路の経路候補情報を記憶したテーブルと反射と回折を含む経路の経路候補情報を記憶したテーブルは、各領域に配した音源から放射される音波を最初に反射し得る各線(3次元形状であれば面)と各セルとを一対一で対応付けて編成されているので、それらの両テーブルを参照するにあたっては、音源及び受聴体の位置と空間の形状を構成する線(3次元形状であれば面)との関係から音波を最初に反射するであろう線(又は面)をまず設定し、設定した線(又は面)をインデックスとして、参照すべきセルを一意に特定する。
上述した4つのテーブルについて係る処理を繰り返すことにより、直接波の伝播経路、回折波の伝播経路、反射波の伝播経路がすべて確定する。
すべての伝播経路が確定すると、確定した伝播経路の結果を信号処理部16に設定する(S290)。条件入力部11から条件が再び入力されると、以上説明したような処理が実行される。
Here, as described above, the propagation route table may describe route candidate information indicating a plurality of routes by an expression that leaves ambiguity. If such route candidate information is described, the process returns to step 280 and the process is repeated, whereby all candidates assumed by such an ambiguous expression are individually evaluated. In the second and subsequent evaluations, it is possible to partially use the calculation results obtained in the evaluation process that has already been performed.
When the route is determined by evaluating all the route candidates, this time, the propagation route table to be referred to is changed to another one, and the processing after step 270 is executed. However, among the four tables described above, the table storing the path candidate information of the reflection path not considering diffraction and the table storing the path candidate information of the path including reflection and diffraction are radiated from the sound source arranged in each region. In order to refer to these tables, each line (surface in the case of a three-dimensional shape) and each cell, which can reflect the sound wave to be reflected, are organized in a one-to-one correspondence. First, the line (or surface) that will reflect the sound wave first is set from the relationship between the position and the line that forms the shape of the space (or the surface if it is a three-dimensional shape), and the set line (or surface) is indexed. The cell to be referred to is uniquely specified.
By repeating the above processing for the four tables, the direct wave propagation path, the diffracted wave propagation path, and the reflected wave propagation path are all determined.
When all the propagation paths are confirmed, the result of the confirmed propagation path is set in the signal processing unit 16 (S290). When the condition is input again from the condition input unit 11, the processing as described above is executed.

図7は、信号処理を示すフローチャートである。
この処理は、上述したシミュレーション処理に従って確定した伝播経路を信号処理部16に設定した状態で、信号入力部15から音響信号が入力されると開始される。
ステップ310で、音響信号が入力されると、信号処理部16は、設定された伝播経路に応じた信号処理をこの音響信号に施す(S320)。具体的には、確定した経路に応じた残響感や音場感の付与、更には音声の定位などの音響効果を加えるために必要な所定の係数を図示しないメモリから読出し、入力された音響信号にそれらの係数を作用させることによって、フィルタ処理、遅延処理、畳み込み処理といった各種信号処理を行う。続いてステップ330に進み、信号処理部16は、信号処理を施した音響信号を、信号提示部18に出力する。これにより、信号提示部18からは、音響信号の内容に応じて定位された擬似音が放音される。
FIG. 7 is a flowchart showing signal processing.
This process is started when an acoustic signal is input from the signal input unit 15 in a state where the propagation path determined according to the simulation process described above is set in the signal processing unit 16.
In step 310, when an acoustic signal is input, the signal processing unit 16 performs signal processing on the acoustic signal according to the set propagation path (S320). Specifically, a predetermined coefficient necessary for applying a sound effect such as reverberation or sound field according to the determined path, and further sound localization such as sound localization is read from a memory (not shown) and inputted. Various signal processing such as filter processing, delay processing, and convolution processing are performed by applying these coefficients to. Subsequently, the process proceeds to step 330, and the signal processing unit 16 outputs the acoustic signal subjected to the signal processing to the signal presentation unit 18. Thereby, from the signal presentation part 18, the pseudo sound localized according to the content of the acoustic signal is emitted.

以上説明したように、本実施形態は、仮想的に分割された複数の領域を有する空間内に音源と受聴体を配置した場合の当該音源から受聴体に至る一又は複数の音波の伝播経路を、音源と受聴体を配置する領域の組合せ毎に記録したテーブルを準備しており、条件入力部11から入力された音源と受聴体の位置情報をキーとしてテーブル内のセルを特定した後、そのセルに定義された数通りの経路のいずれを音波が伝播するかを評価するだけで、音源と受聴体との間の音波の伝播経路を確定させることができる。このように、テーブルを参照することで、想定される音波の伝播経路を数通りに絞込み、絞り込んだ伝播経路の各々を計算によって個別に評価することで経路を確定させるような構成をとっているため、比較的少ない計算量で音波の伝送経路を効率的に探索することができる。   As described above, in the present embodiment, one or a plurality of sound wave propagation paths from the sound source to the listener when the sound source and the listener are arranged in a space having a plurality of virtually divided regions. , A table recorded for each combination of areas where the sound source and the listening object are arranged is prepared, and after specifying the cell in the table using the position information of the sound source and the listening object input from the condition input unit 11 as a key, The propagation path of the sound wave between the sound source and the listener can be determined simply by evaluating which of the several paths defined in the cell propagates the sound wave. In this way, by referring to the table, the number of possible acoustic wave propagation paths is narrowed down in several ways, and each narrowed propagation path is individually evaluated by calculation to determine the path. Therefore, a sound wave transmission path can be efficiently searched with a relatively small amount of calculation.

また、伝播経路テーブルの各セルに記憶されるべき経路候補情報は、例えば、「まず最初に点Sで回折し、その後は点Mか点Lのいずれかで回折する」といったように複数の経路候補を1つにまとめたような曖昧な表現で記述できるようになっている。このような曖昧な表現で記述することにより、テーブルに記録するデータのサイズを削減することができる。また、一方の経路の評価の過程で得た計算結果を他の経路の評価に一部援用することにより重複した計算の繰り返しを省くことができる。   The path candidate information to be stored in each cell of the propagation path table includes, for example, a plurality of paths such as “first diffracted at point S and then diffracted at either point M or point L”. Can be described in an ambiguous expression such that candidates are combined into one. By describing in such an ambiguous expression, the size of data recorded in the table can be reduced. In addition, by repeatedly using the calculation result obtained in the process of evaluating one route for evaluation of the other route, repeated calculation can be omitted.

(他の実施の形態)
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態において、各伝播経路テーブルを構成するセルの編成、及び各々のセルに書き込まれるべき経路候補情報の書き込みはすべて人為的作業により行なわれるものであった。これに対し、仮想的な空間の形状を決めた後、その形状を複数の領域に分割する工程を所定のアルゴリズムに従って自動化してもよい。このような自動化を導入する際は、BSP(Binary Space Partitioning)ツリーアルゴリズムに従って空間の分割を実行させるとなおよい。このBSPツリーアルゴリズムとは、空間を再帰的に2分割していき、最終的には分割された各領域内のオブジェクトが1つになるまで分割を繰り返して行うアルゴリズムを意味する。かかるアルゴリズムに従って仮想的な形状の空間を分割することで、概ね最適化された複数の領域を効率的に得ることができる。
(Other embodiments)
The present invention can be modified in various ways.
In the above embodiment, the organization of the cells constituting each propagation path table and the writing of the route candidate information to be written in each cell are all performed manually. On the other hand, after determining the shape of the virtual space, the step of dividing the shape into a plurality of regions may be automated according to a predetermined algorithm. When introducing such automation, it is more preferable to perform space division according to a BSP (Binary Space Partitioning) tree algorithm. This BSP tree algorithm means an algorithm that recursively divides a space into two parts, and finally repeats the division until there is one object in each divided area. By dividing the virtual shape space according to such an algorithm, a plurality of generally optimized regions can be efficiently obtained.

テーブル記憶部13に記憶される伝播経路テーブルの編成はあくまで一例を示したものである。従って、他の好適な編成によってこれを作成してもよい。例えば、上述の実施形態においては、直接波の経路を示す経路候補情報を記憶したテーブル、反射を含まない回折経路の経路候補情報を記憶したテーブル、回折を考慮しない反射経路の経路候補情報を記憶したテーブル、及び反射と回折を含む経路の経路候補情報を記憶したテーブルの4つを1セットとしてテーブル記憶部13に記憶していたが、反射を含まない回折経路の経路候補情報を記憶したテーブルに、回折を考慮しない場合の経路候補情報、即ち、「必ず遮蔽」や「遮蔽される可能性なし」といったような直接波の経路の確定を支援する経路候補情報をも含めて記録するようにすることで、直接波の経路を示す経路候補情報を記憶したテーブルを個別に設ける必要がなくなる。同様に、反射波と回折を含む経路の経路候補情報を記憶したテーブルに、回折を考慮しない場合の反射経路の経路候補情報を含めて記憶するようにすれば、回折を考慮しない反射経路の経路候補情報を記憶したテーブルを個別に設ける必要がなくなる。
また、上述の4つのテーブルのうち、回折を考慮しない反射経路の経路候補情報を記憶したテーブルと、反射と回折を含む経路の経路候補情報を記憶したテーブルは、各領域に配した音源から放射される音波を最初に反射しうる各線(3次元形状であれば面)と、参照すべき各セルとが一対一で対応付けられるように編成されていた。これに対し、2次反射、3次反射された音波の経路が遮蔽又は回折されうるかまで個別の計算によって予め求めることができるときは、そのような各反射経路において順次経由される線(又は面)及びその経由順と、参照すべきセルとが一対一で対応するように編成してもよい。これにより、各セルに記憶されるべき経路候補情報の内容をより厳密なものとすることができるため、より少ない計算量で反射経路を一意に確定させることが期待できる。
上述した条件入力部11を、音源の位置を指示する第1のジョイスティックと、受聴体の位置を指示する第2のジョイスティックとにより構成してもよい。このような構成とすることで、音源及び受聴体の位置を極めて簡易な操作によって自在に変更することができる。
The organization of the propagation path table stored in the table storage unit 13 is merely an example. Therefore, it may be created by other suitable knitting. For example, in the above-described embodiment, a table storing path candidate information indicating a direct wave path, a table storing path candidate information of a diffraction path not including reflection, and path candidate information of a reflection path not considering diffraction are stored. The table storing the path candidate information of the path including the reflection and diffraction is stored in the table storage unit 13 as one set, but the table storing the path candidate information of the diffraction path not including the reflection is stored. In addition, the path candidate information when diffraction is not taken into account, that is, the path candidate information for supporting the determination of the direct wave path such as “always occluded” or “no possibility of occlusion” is recorded. This eliminates the need to separately provide a table storing route candidate information indicating the direct wave route. Similarly, if the path candidate information of the path including the reflected wave and the diffraction is stored in the table including the path candidate information of the reflection path when the diffraction is not considered, the path of the reflection path not considering the diffraction is stored. There is no need to separately provide a table storing candidate information.
Of the four tables described above, the table storing the path candidate information of the reflection path not considering diffraction and the table storing the path candidate information of the path including reflection and diffraction are radiated from the sound source arranged in each area. Each line (surface in the case of a three-dimensional shape) that can first reflect the sound wave to be generated is associated with each cell to be referred to in a one-to-one correspondence. On the other hand, when the path of the second-order reflected and third-order reflected sound waves can be obtained in advance by individual calculation until it can be shielded or diffracted, the line (or surface) that is sequentially passed through each such reflected path. ) And the order of passage thereof, and the cells to be referred to may be organized in a one-to-one correspondence. Thereby, since the contents of the route candidate information to be stored in each cell can be made more strict, it can be expected that the reflection route is uniquely determined with a smaller amount of calculation.
The condition input unit 11 described above may be configured by a first joystick that instructs the position of the sound source and a second joystick that instructs the position of the listener. With such a configuration, the positions of the sound source and the listening body can be freely changed by an extremely simple operation.

また、上記実施形態の伝播経路テーブルにおいては、音源を配置する領域と受聴体を配置する領域とを入れ替えたものは別々の組み合わせとして取り扱われ、各々と対応するセルに個別の経路候補情報を記憶していたが、音源と受聴体の位置の逆転した場合の伝播経路は逆転前の結果から容易に類推可能であるため、テーブルとしては一方を省略するようにしてもよい。このように構成することで、伝播経路テーブルの作成負担を軽減できると共に、テーブル全体のデータ量も削減できる。
上記実施形態では、音源及び受聴体を、文字通り「点」として取り扱っていたが、音源や受聴者が一定の大きさを持つ場合に、それらを擬似的に点と捉えて取り扱うことで、その音響効果をシミュレートするようにしてもよい。また、音源及び受聴体を指向性を持つものとして取扱うこととし、伝播経路を求めた後、その伝播経路に音源と受聴体の向きに応じた所定の重み付けを行うようにしてもよい。
Further, in the propagation route table of the above embodiment, those in which the region where the sound source is arranged and the region where the hearing object is arranged are handled as different combinations, and individual route candidate information is stored in the corresponding cells. However, since the propagation path when the positions of the sound source and the listener are reversed can be easily inferred from the result before the reversal, one of the tables may be omitted. With this configuration, the burden of creating a propagation path table can be reduced, and the data amount of the entire table can be reduced.
In the above embodiment, the sound source and the listener are literally handled as “points”. However, when the sound source and the listener have a certain size, by treating them as pseudo points, You may make it simulate an effect. Further, the sound source and the listening body may be handled as having directivity, and after obtaining the propagation path, the propagation path may be given a predetermined weight according to the direction of the sound source and the listening body.

上記実施形態に係る音響シミュレーション装置は、信号入力部15を備えており、この入力部を介して外部から入力された音響信号に、仮想的な伝播経路に応じた信号処理を施すようになっていたが、標準的な音響信号のデータをメモリに予め記憶しておき、このメモリから読み出された音響信号に信号処理を施すようにしてもよい。このような変形例の構成及び動作を概念的に示すと、「仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶すると共に、音響信号を示す信号データを記憶した記憶部と、音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、前記音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定部と、前記受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定部と、前記第1の領域特定部が特定した領域と前記第2の領域特定部が特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を読み出す経路候補読出部と、信号データを前記記憶部から読み出す音響信号読出部と、当該信号データが示す音響信号に、前記読み出した伝播経路候補に応じた信号処理を施す信号処理部と、前記信号処理部によって信号処理が施された音響信号を出力する信号出力部とを備える音響シミュレーション装置。」となる。
また、上記実施形態に示した各部と同様の動作を行わせるプログラムを公知のコンピュータ装置に実装させ、これを音響シミュレーション装置として用いてもよい。
The acoustic simulation apparatus according to the embodiment includes a signal input unit 15 and performs signal processing according to a virtual propagation path on an acoustic signal input from the outside via the input unit. However, standard acoustic signal data may be stored in advance in a memory, and signal processing may be performed on the acoustic signal read from the memory. Conceptually showing the configuration and operation of such a modification, “in a space having a plurality of virtually divided regions, assuming a plurality of arrangements of sound sources and listening bodies in the space, For each combination of a region to be arranged and a region in which the hearing object is arranged, one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the hearing object are stored, and signal data indicating an acoustic signal is stored A storage unit; a position input unit that inputs sound source position information indicating a position of the sound source; and a listener position information indicating a position of the listener; and a first region that specifies a region where the sound source is located based on the sound source position information. A region specifying unit, a second region specifying unit for specifying a region where the listener is located based on the listener position information, a region specified by the first region specifying unit, and the second region specifying Corresponds to the combination with the area specified by the part A path candidate reading unit that reads the attached propagation path candidate, an acoustic signal reading unit that reads signal data from the storage unit, and a signal process corresponding to the read propagation path candidate is performed on the acoustic signal indicated by the signal data An acoustic simulation apparatus including a signal processing unit and a signal output unit that outputs an acoustic signal subjected to signal processing by the signal processing unit.
Further, a program that performs the same operation as each unit described in the above embodiment may be mounted on a known computer device and used as an acoustic simulation device.

実施形態のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of embodiment. 伝播経路テーブルの作成手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the preparation procedure of a propagation path table. 仮想的な2次元形状とその分割例を示す図である。It is a figure which shows a virtual two-dimensional shape and its division example. 仮想経路テーブルの編成を示す図である。It is a figure which shows the organization of a virtual route table. 仮想経路テーブルの編成を示す図である。It is a figure which shows the organization of a virtual route table. シミュレーション処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a simulation process. 信号処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a signal processing. 仮想的な形状を示す図である。It is a figure which shows a virtual shape.

符号の説明Explanation of symbols

11…条件入力部、12…条件記憶部、13…テーブル記憶部、14…伝播経路算出部、15…信号入力部、16…信号処理部、17…信号出力部、18…信号提示部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Condition input part, 12 ... Condition memory | storage part, 13 ... Table memory | storage part, 14 ... Propagation path | route calculation part, 15 ... Signal input part, 16 ... Signal processing part, 17 ... Signal output part, 18 ... Signal presentation part

Claims (3)

仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶する記憶部と、
音響信号を入力する信号入力部と、
音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、
前記音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定部と、
前記受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定部と、
前記第1の領域特定部が特定した領域と前記第2の領域特定部が特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を前記記憶部から読み出す経路候補読出部と、
当該読み出した伝播経路候補に応じた信号処理を、前記信号入力部から入力された音響信号に施す信号処理部と、
前記信号処理部によって信号処理が施された音響信号を出力する信号出力部と
を備える音響シミュレーション装置。
For each combination of a region where the sound source is arranged and a region where the listening body is arranged, assuming a plurality of arrangements of the sound source and the listening body in the space in a space having a plurality of virtually divided regions. A storage unit for storing one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the listener;
A signal input unit for inputting an acoustic signal;
A position input unit for inputting sound source position information indicating the position of the sound source and listener position information indicating the position of the listener;
Based on the sound source position information, a first region specifying unit that specifies a region where the sound source is located,
A second region specifying unit for specifying a region where the listener is located based on the listener position information;
A path candidate reading unit that reads out a propagation path candidate associated with a combination of the area specified by the first area specifying unit and the area specified by the second area specifying unit from the storage unit;
A signal processing unit that performs signal processing corresponding to the read propagation path candidate on the acoustic signal input from the signal input unit;
An acoustic simulation apparatus comprising: a signal output unit that outputs an acoustic signal subjected to signal processing by the signal processing unit.
仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶する記憶部と、
音響信号を入力する信号入力部と、
音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、
前記音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定部と、
前記受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定部と、
前記第1の領域特定部が特定した領域と前記第2の領域特定部が特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を前記記憶部から読み出す経路候補読出部と、
前記音源と前記受聴体との位置関係を基に前記読み出した伝播経路候補を評価することで、前記音源から前記受聴体までの音波の伝播経路を確定する経路確定部と、
当該確定した伝播経路に応じた信号処理を、前記信号入力部から入力された音響信号に施す信号処理部と、
前記信号処理部によって信号処理が施された音響信号を出力する信号出力部と
を備える音響シミュレーション装置。
For each combination of a region where the sound source is arranged and a region where the listening body is arranged, assuming a plurality of arrangements of the sound source and the listening body in the space in a space having a plurality of virtually divided regions. A storage unit for storing one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the listener;
A signal input unit for inputting an acoustic signal;
A position input unit for inputting sound source position information indicating the position of the sound source and listener position information indicating the position of the listener;
Based on the sound source position information, a first region specifying unit that specifies a region where the sound source is located,
A second region specifying unit for specifying a region where the listener is located based on the listener position information;
A path candidate reading unit that reads out a propagation path candidate associated with a combination of the area specified by the first area specifying unit and the area specified by the second area specifying unit from the storage unit;
By evaluating the read propagation path candidate based on the positional relationship between the sound source and the listener, a path determination unit that determines a sound wave propagation path from the sound source to the listener;
A signal processing unit that performs signal processing according to the determined propagation path on the acoustic signal input from the signal input unit;
An acoustic simulation apparatus comprising: a signal output unit that outputs an acoustic signal subjected to signal processing by the signal processing unit.
仮想的に分割された複数の領域を有する空間内において、音源と受聴体の前記空間内における配置を複数想定し、前記音源が配置される領域と前記受聴体が配置される領域の各組み合わせ毎に、当該音源から当該受聴体に至る1または複数の音波の伝播経路候補を記憶する記憶部と、
音響信号を入力する信号入力部と、
音源の位置を示す音源位置情報と受聴体の位置を示す受聴体位置情報とを入力する位置入力部と、
音響信号を出力する信号出力部と
を備えたコンピュータ装置に、
前記位置入力部から入力された音源位置情報を基に、音源が位置する領域を特定する第1の領域特定処理と、
前記位置入力部から入力された受聴体位置情報を基に、受聴体が位置する領域を特定する第2の領域特定処理と、
前記第1の領域特定処理にて特定した領域と前記第2の領域特定処理にて特定した領域との組合せに対応付けられた伝播経路候補を前記記憶部から読み出す経路候補読出処理と、
当該読み出した伝播経路候補に応じた信号処理を、前記信号入力部から入力された音響信号に施し、当該信号処理を施した音響信号を前記信号出力部から出力させる信号処理と
を実行させるプログラム。
For each combination of a region where the sound source is arranged and a region where the listening body is arranged, assuming a plurality of arrangements of the sound source and the listening body in the space in a space having a plurality of virtually divided regions. A storage unit for storing one or a plurality of sound wave propagation path candidates from the sound source to the listener;
A signal input unit for inputting an acoustic signal;
A position input unit for inputting sound source position information indicating the position of the sound source and listener position information indicating the position of the listener;
A computer device having a signal output unit for outputting an acoustic signal,
Based on the sound source position information input from the position input unit, a first region specifying process for specifying a region where the sound source is located;
A second region specifying process for specifying a region where the listener is located, based on the listener position information input from the position input unit;
A path candidate reading process for reading out a propagation path candidate associated with a combination of the area specified in the first area specifying process and the area specified in the second area specifying process from the storage unit;
A program that performs signal processing on the acoustic signal input from the signal input unit, and outputs the acoustic signal that has been subjected to the signal processing from the signal output unit.
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