JP2006210986A - Sound field design method and sound field composite apparatus - Google Patents

Sound field design method and sound field composite apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2006210986A
JP2006210986A JP2005016527A JP2005016527A JP2006210986A JP 2006210986 A JP2006210986 A JP 2006210986A JP 2005016527 A JP2005016527 A JP 2005016527A JP 2005016527 A JP2005016527 A JP 2005016527A JP 2006210986 A JP2006210986 A JP 2006210986A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
sound field
control line
speakers
point
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005016527A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Miura
雅美 三浦
Susumu Yabe
進 矢部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2005016527A priority Critical patent/JP2006210986A/en
Publication of JP2006210986A publication Critical patent/JP2006210986A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Stereophonic System (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy in the design and control of a sound field and easily and surely obtain a desired sound field in the case that sound fields by a plurality of speakers are composed and a sound is heard in a way as if to be jumped out by approaching a virtual point sound source to a listening region. <P>SOLUTION: A control line S4 is set to a position close to speakers SP1, SP2, ..., SPm and in front of the speakers SP1, SP2, ..., SPm, a plurality of control points are set on the control line S4, the virtual point sound source 10 is set to a point opposite to the speakers SP1, SP2, ..., SPm with respect to the control line S4, a line including the point of the virtual point sound source 10 and in parallel with the control line S4 is selected for a listening side border S5, and a region at the side of a listener 7 within the listening side border S5 is selected for a region wherein sound fields are composed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、複数のスピーカによって音場を合成する場合の音場を設計する方法、および複数のスピーカによって音場を合成して音響を再生する装置に関する。   The present invention relates to a method for designing a sound field when a sound field is synthesized by a plurality of speakers, and an apparatus for reproducing sound by synthesizing a sound field by a plurality of speakers.

ステレオ再生などのマルチチャンネル再生とは別に、複数のスピーカによって音場を合成して音響を再生することが考えられている。   Apart from multi-channel reproduction such as stereo reproduction, it is considered to reproduce sound by synthesizing a sound field with a plurality of speakers.

例えば、特許文献1(特開2004−172786号公報)には、スピーカアレイによって音場を形成する場合に、適切な音像定位が得られる範囲を拡大するために、それぞれオーディオ信号が供給される複数のデジタルフィルタの出力を、スピーカアレイを構成する複数のスピーカに供給し、それぞれのデジタルフィルタに所定の遅延時間を設定することによって、閉空間内に音場を形成するとともに、複数のスピーカから出力された音を、閉空間の壁面で反射させてから音場内のリスナー(受聴者)の位置にフォーカスさせることが示されている。   For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-172786), when a sound field is formed by a speaker array, a plurality of audio signals are supplied to expand a range in which an appropriate sound image localization can be obtained. The output of the digital filter is supplied to a plurality of speakers constituting the speaker array, and a predetermined delay time is set for each digital filter to form a sound field in the closed space and output from the plurality of speakers. It is shown that the reflected sound is reflected by the wall surface of the closed space and then focused on the position of the listener (listener) in the sound field.

3次元空間の音場を制御する方法としては、例えば、非特許文献1(早稲田大学理工学総合研究センター、音響情報処理研究室、山崎芳男、“Kirchhoff積分方程式に基づく3次元バーチャルリアリティに関する研究”)に示されているように、以下のようなキルヒホッフ(Kirchhoff)の積分公式を用いる方法がある。   As a method for controlling a sound field in a three-dimensional space, for example, Non-Patent Document 1 (Waseda University, Research Center for Science and Engineering, Acoustic Information Processing Laboratory, Yoshio Yamazaki, “Study on three-dimensional virtual reality based on Kirchoff integral equation”) ), There is a method using Kirchhoff's integral formula as follows.

すなわち、図8に示すような、音源を含まない閉曲面Sを想定した場合、その閉曲面S内の音場は、キルヒホッフの積分公式によって表現することができる。図8において、p(ri)は閉曲面S内の点riの音圧、p(rj)は閉曲面S上の点rjの音圧、nは点rjにおける法線、un(rj)は法線nの方向の粒子速度、|ri−rj|は点riと点rjとの間の距離である。   That is, assuming a closed curved surface S that does not include a sound source, as shown in FIG. 8, the sound field in the closed curved surface S can be expressed by Kirchhoff's integral formula. In FIG. 8, p (ri) is the sound pressure at the point ri in the closed surface S, p (rj) is the sound pressure at the point rj on the closed surface S, n is the normal at the point rj, and un (rj) is the modulus. The particle velocity in the direction of line n, | ri−rj |, is the distance between point ri and point rj.

キルヒホッフの積分公式は、図9の式(1)で表され、閉曲面S上の音圧p(rj)と法線nの方向の粒子速度un(rj)を完全に制御できれば、閉曲面S内の音場を完全に再現できることを意味する。   Kirchoff's integral formula is expressed by equation (1) in FIG. 9, and if the sound pressure p (rj) on the closed surface S and the particle velocity un (rj) in the direction of the normal n can be completely controlled, the closed surface S It means that the sound field inside can be completely reproduced.

なお、式(1)中のωは、音声周波数をfとするとき、ω=2πfで表される角周波数であり、ρは空気の密度であり、Gijは図9の式(2)で表されるものである。   In the equation (1), ω is an angular frequency represented by ω = 2πf, where f is an audio frequency, ρ is an air density, and Gij is represented by the equation (2) in FIG. It is what is done.

式(1)は定常音場についてのものであるが、音圧p(rj)および粒子速度un(rj)の瞬時値を制御することによって、過渡音場についても同じことが言える。   Equation (1) is for a steady sound field, but the same can be said for a transient sound field by controlling the instantaneous values of sound pressure p (rj) and particle velocity un (rj).

このように、キルヒホッフの積分公式による音場設計では、仮想的な閉曲面S上の音圧p(rj)と粒子速度un(rj)を再現できればよいが、実際上、閉曲面S上の全ての連続的な点での音圧p(rj)および粒子速度un(rj)を制御することは不可能であるため、閉曲面Sの微小要素内では音圧p(rj)および粒子速度un(rj)が一定であることを前提として、閉曲面Sを離散化する。   Thus, in the sound field design by Kirchhoff's integral formula, it is only necessary to reproduce the sound pressure p (rj) and the particle velocity un (rj) on the virtual closed curved surface S. Since it is impossible to control the sound pressure p (rj) and the particle velocity un (rj) at the continuous points, the sound pressure p (rj) and the particle velocity un ( On the premise that rj) is constant, the closed curved surface S is discretized.

閉曲面SをN個の点で離散化すると、図9の式(1)は同図の式(3)で表されるものとなり、閉曲面S上のN点の音圧p(rj)および粒子速度un(rj)を再現することによって、閉曲面S内の音場を完全に再現することができる。   When the closed surface S is discretized at N points, equation (1) in FIG. 9 is expressed by equation (3) in FIG. 9, and the sound pressure p (rj) at N points on the closed surface S and By reproducing the particle velocity un (rj), the sound field in the closed curved surface S can be completely reproduced.

N点の音圧p(rj)および粒子速度un(rj)をM個の音源によって再現するためのシステムとしては、図10に示すようなシステムが考えられている。   As a system for reproducing the sound pressure p (rj) and the particle velocity un (rj) at the N points with M sound sources, a system as shown in FIG. 10 is considered.

このシステムでは、信号源1からの音声信号を、それぞれフィルタ2を通じて、それぞれスピーカ3に供給し、制御領域4の境界面上のN点で音圧を測定する。法線方向の粒子速度un(rj)は、2マイクロホン法によって音圧信号から近似的に求める。   In this system, audio signals from the signal source 1 are supplied to the speakers 3 through the filters 2, respectively, and the sound pressure is measured at N points on the boundary surface of the control region 4. The particle velocity un (rj) in the normal direction is approximately obtained from the sound pressure signal by the two-microphone method.

このとき、N点の音圧p(rj)および粒子速度un(rj)を再現するためには、2N点の音圧が原音場と等しくなればよい。これは、フィルタ2の伝達関数Hi(i=1〜M)として、2N点の音圧が原音場に最も近くなるような値を求める問題に帰着する。   At this time, in order to reproduce the sound pressure p (rj) and the particle velocity un (rj) at the N point, the sound pressure at the 2N point may be equal to the original sound field. This results in the problem of obtaining a value such that the sound pressure at point 2N is closest to the original sound field as the transfer function Hi (i = 1 to M) of the filter 2.

そこで、再生音場における音源i(i=1〜M)と受音点j(j=1〜2N)との間の伝達関数をCijとし、音源iの前段のフィルタの伝達関数をHiとし、原音場における音源と受音点jとの間の伝達関数をPjとして、図9の式(4)で表されるような、再生音場と原音場との差を最小にするための評価関数Jを考える。   Therefore, Cij is a transfer function between the sound source i (i = 1 to M) and the sound receiving point j (j = 1 to 2N) in the reproduction sound field, and Hi is a transfer function of the filter in the previous stage of the sound source i. An evaluation function for minimizing the difference between the reproduced sound field and the original sound field, as expressed by equation (4) in FIG. 9, where Pj is the transfer function between the sound source and the receiving point j in the original sound field. Think of J.

式(4)で表される評価関数Jが最小となるような伝達関数Hiを求めるには、図9の式(5)を解けばよい。   In order to obtain the transfer function Hi that minimizes the evaluation function J expressed by the equation (4), the equation (5) in FIG. 9 may be solved.

さらに、キルヒホッフの積分公式の半空間への拡張として、図11に示すように、境界面S1の片側(図の左側)の空間に音源5を配置し、反対側(図の右側)の空間に音源を含まない受聴領域6を想定して、キルヒホッフの積分公式によって、境界面S1上の全ての点または上記のような離散的な各点での音圧および粒子速度を制御すれば、音源を含まない受聴領域6内に所望の音場を実現することができる。   Furthermore, as an extension of Kirchhoff's integral formula to a half space, as shown in FIG. 11, the sound source 5 is arranged in a space on one side (left side in the figure) of the boundary surface S1, and in the space on the opposite side (right side in the figure). Assuming a listening area 6 that does not include a sound source, if the sound pressure and particle velocity at all points on the boundary surface S1 or discrete points as described above are controlled by Kirchhoff's integral formula, A desired sound field can be realized in the listening area 6 not included.

具体的には、図12に示すように、ある有限長の制御ライン(境界ライン)S2の左側(片側)に複数のスピーカSP1,SP2‥‥SPmを配置し、制御ラインS2上に複数の制御点C1,C2‥‥Ckを設定して、各制御点C1,C2‥‥Ckでの音圧(振幅)および位相を制御することによって、制御ラインS2の右側(スピーカSP1,SP2‥‥SPm側とは反対側)の受聴領域において、リスナー7がスピーカSP1,SP2‥‥SPmからの音を制御ラインS2の左側(スピーカSP1,SP2‥‥SPm側)の仮想点音源8からの音として受聴できるようにする。   Specifically, as shown in FIG. 12, a plurality of speakers SP1, SP2,... SPm are arranged on the left side (one side) of a certain finite length control line (boundary line) S2, and a plurality of controls are arranged on the control line S2. By setting the points C1, C2... Ck and controlling the sound pressure (amplitude) and phase at each control point C1, C2... Ck, the right side of the control line S2 (speakers SP1, SP2... SPm side) In the listening area on the opposite side, the listener 7 can hear the sound from the speakers SP1, SP2,... SPm as the sound from the virtual point sound source 8 on the left side of the control line S2 (speakers SP1, SP2,... SPm side). Like that.

上に挙げた先行技術文献は、以下のとおりである。
特開2004−172786号公報 早稲田大学理工学総合研究センター、音響情報処理研究室、山崎芳男、“Kirchhoff積分方程式に基づく3次元バーチャルリアリティに関する研究”、[online]、平成9年4月、[平成16年8月27日検索]、インターネット<URL:http:www.acoust.rise.waseda.ac.jp/publications/happyou/1997-h9.html>
The prior art documents listed above are as follows.
JP 2004-172786 A Research Center for Science and Engineering, Waseda University, Acoustic Information Processing Laboratory, Yoshio Yamazaki, “Research on 3D Virtual Reality Based on Kirchhoff Integral Equation”, [online], April 1997, [August 27, 2004] ] <URL: http: www.acoust.rise.waseda.ac.jp/publications/happyou/1997-h9.html>

しかし、仮想点音源を、図12の仮想点音源8のような、制御ラインS2の左側(スピーカSP1,SP2‥‥SPm側)の、リスナー7から遠い位置ではなく、図13に仮想点音源9として示すように、制御ラインS2の右側(スピーカSP1,SP2‥‥SPm側とは反対側)の、リスナー7に近い位置に設定して、音がリスナー7の近傍から飛び出すように聞こえるようにしたい場合がある。   However, the virtual point sound source is not located on the left side of the control line S2 (speakers SP1, SP2,... SPm side) like the virtual point sound source 8 in FIG. As shown in the diagram, the right side of the control line S2 (on the side opposite to the speakers SP1, SP2... SPm side) is set near the listener 7 so that the sound can be heard as if it jumps out from the vicinity of the listener 7. There is a case.

しかし、そうすると、受聴領域内に音源を含むことになって、キルヒホッフの積分公式で音場を表現することができなくなる。   However, in that case, the sound field is included in the listening area, and the sound field cannot be expressed by Kirchhoff's integral formula.

この場合、仮想点音源9からの音Ab,Afについて考えると、図14に示すような、仮想点音源9から制御ラインS2側に伝播する音Abは、スピーカSP1,SP2‥‥SPmからの音Asと伝播方向が異なるため表現できないとともに、必要な音でもない。これに対して、図15に示すような、仮想点音源9からリスナー7側に伝播する音Afは、必要な音である。   In this case, considering the sounds Ab and Af from the virtual point sound source 9, as shown in FIG. 14, the sound Ab propagating from the virtual point sound source 9 to the control line S2 side is the sound from the speakers SP1, SP2... SPm. Since the propagation direction is different from As, it cannot be expressed and is not a necessary sound. On the other hand, the sound Af propagating from the virtual point sound source 9 to the listener 7 as shown in FIG. 15 is a necessary sound.

しかし、図15のように制御ラインS2が仮想点音源9の左側(スピーカSP1,SP2‥‥SPm側)に位置し、受聴領域内に音源を含むと、上記のようにキルヒホッフの積分公式で音場を表現することができなくなる。   However, as shown in FIG. 15, when the control line S2 is located on the left side of the virtual point sound source 9 (speakers SP1, SP2,... SPm side) and the sound source is included in the listening area, the sound is expressed by the Kirchhoff integration formula as described above. The place cannot be expressed.

そこで、図16に示すように、スピーカSP1,SP2‥‥SPmから大きく離れた位置、すなわちリスナー7に接近した位置に、各制御点C1,C2‥‥Ckを設定する制御ラインS3を配置し、その制御ラインS3の左側(スピーカSP1,SP2‥‥SPm側)に仮想点音源9を設定し、制御ラインS3の右側(リスナー7側)を受聴領域とすることが考えられる。   Therefore, as shown in FIG. 16, the control lines S3 for setting the control points C1, C2,... Ck are arranged at positions far away from the speakers SP1, SP2,. It is conceivable that the virtual point sound source 9 is set on the left side of the control line S3 (speakers SP1, SP2,... SPm side) and the right side (listener 7 side) of the control line S3 is set as the listening area.

これによれば、仮想点音源9がリスナー7に近い位置にあるので、音が飛び出すように聞こえるようになるとともに、受聴領域内に音源を含まないため、キルヒホッフの積分公式で音場を表現することが可能となる。   According to this, since the virtual point sound source 9 is located close to the listener 7, the sound can be heard as if it jumps out, and since the sound source is not included in the listening area, the sound field is expressed by Kirchhoff's integral formula. It becomes possible.

しかし、図16のようにスピーカSP1,SP2‥‥SPmから大きく離れた位置に制御ラインS3を設定する場合には、図12のようにスピーカSP1,SP2‥‥SPmに近い位置に制御ラインS2を設定する場合に比べて、音場の設計および制御の精度が悪化し、所望の音場を容易かつ確実に実現することが困難となる。   However, when the control line S3 is set at a position far away from the speakers SP1, SP2,... SPm as shown in FIG. 16, the control line S2 is set at a position close to the speakers SP1, SP2. Compared with the case of setting, the accuracy of the design and control of the sound field deteriorates, and it becomes difficult to easily and surely realize the desired sound field.

すなわち、図12のようにスピーカSP1,SP2‥‥SPmに近い位置に制御ラインS2を設定する場合には、図17に各スピーカSP1,SP2‥‥SPmから制御点C1に達する音波を矢印で示すように、各スピーカSP1,SP2‥‥SPmから制御ラインS2上の同一の制御点に達する音波の間に大きな音圧差および位相差が存在するため、音場の設計および制御の精度が良くなり、所望の音場を容易かつ確実に実現することができる。   That is, when the control line S2 is set at a position close to the speakers SP1, SP2,... SPm as shown in FIG. 12, the sound waves reaching the control point C1 from the speakers SP1, SP2. As described above, since there is a large sound pressure difference and phase difference between sound waves that reach the same control point on the control line S2 from each speaker SP1, SP2,... SPm, the accuracy of sound field design and control is improved. A desired sound field can be easily and reliably realized.

これに対して、図16のようにスピーカSP1,SP2‥‥SPmから大きく離れた位置に制御ラインS3を設定する場合には、図18に各スピーカSP1,SP2‥‥SPmから制御点C1に達する音波を矢印で示すように、各スピーカSP1,SP2‥‥SPmから制御ラインS3上の同一の制御点に達する音波の間の音圧差および位相差が小さくなるため、音場の設計および制御の精度が悪化し、所望の音場を容易かつ確実に実現することが困難となる。   On the other hand, when the control line S3 is set at a position far away from the speakers SP1, SP2,... SPm as shown in FIG. 16, the control point C1 is reached from each speaker SP1, SP2. As indicated by arrows, the sound pressure difference and the phase difference between the sound waves that reach the same control point on the control line S3 from the speakers SP1, SP2,. It becomes difficult to realize a desired sound field easily and reliably.

そこで、この発明は、仮想点音源を受聴領域に近づけることによって音が飛び出すように聞こえるようにする場合において、音場の設計および制御の精度が良くなり、所望の音場を容易かつ確実に実現することができるようにしたものである。   Therefore, the present invention improves the accuracy of the sound field design and control, and easily and surely realizes the desired sound field when the virtual point sound source is brought close to the listening area so that sound can be heard as if it pops out. It is something that can be done.

この発明の音場設計方法は、
複数のスピーカによって音場を合成する場合に、各スピーカの前方位置に制御ラインを設定し、その制御ライン上に複数の制御点を設定するとともに、その制御ラインの前記スピーカ側とは反対側に仮想点音源を設定し、その仮想点音源の前記制御ライン側とは反対側の領域を、音場を合成する領域として、音場を設計することを特徴とする。
The sound field design method of the present invention is:
When synthesizing a sound field with a plurality of speakers, a control line is set at the front position of each speaker, a plurality of control points are set on the control line, and the control line is on the opposite side of the speaker side. A virtual point sound source is set, and a sound field is designed by setting a region opposite to the control line side of the virtual point sound source as a region for synthesizing a sound field.

上記の音場設計方法では、仮想点音源が、各制御点が設定される制御ラインに対して、スピーカ側ではなく、反対側のリスナー側に設定され、リスナーに近い位置とされるので、音が飛び出すように聞こえるような音場を形成することができるとともに、各制御点が設定される制御ラインが、仮想点音源に対して、リスナー側ではなく、反対側のスピーカ側に設定され、スピーカに近い位置とされるので、音場の設計および制御の精度が良くなり、所望の音場を容易かつ確実に実現することができる。   In the sound field design method described above, the virtual point sound source is set not on the speaker side but on the listener side on the opposite side of the control line where each control point is set, and is positioned close to the listener. A sound field that sounds like a popping out can be formed, and the control line where each control point is set is set not on the listener side but on the speaker side opposite to the virtual point sound source. Therefore, the accuracy of sound field design and control is improved, and a desired sound field can be easily and reliably realized.

以上のように、この発明によれば、仮想点音源を受聴領域に近づけることによって音が飛び出すように聞こえるようにする場合において、音場の設計および制御の精度が良くなり、所望の音場を容易かつ確実に実現することができる。   As described above, according to the present invention, when a virtual point sound source is brought close to the listening area to make it sound like a sound jumps out, the design and control accuracy of the sound field is improved, and a desired sound field is obtained. It can be easily and reliably realized.

図1は、この発明の音場合成装置の一例を示し、後述の音場設計方法によって設計された音場を形成して音響を再生するものである。   FIG. 1 shows an example of a sound field synthesizing apparatus according to the present invention, which reproduces sound by forming a sound field designed by a sound field designing method described later.

デジタル音声信号源100は、コンパクトディスクやハードディスクなどの記録媒体から、非圧縮のPCM(Pulse Code Modulation)音声データを読み出し、またはATRAC(登録商標であり、Adaptive Transform Acoustic Codingの略である)やMP3(MPEG−1 Audio Layer−3)などによって圧縮された音声データを読み出して伸長し、あるいは、放送信号やネットワークなどによって、非圧縮のPCM音声データを受信し、またはATRAC(登録商標)やMP3などによって圧縮された音声データを受信して伸長するものである。   The digital audio signal source 100 reads uncompressed PCM (Pulse Code Modulation) audio data from a recording medium such as a compact disk or a hard disk, or ATRAC (registered trademark, abbreviation for Adaptive Transform Acoustic Coding) or MP3. Audio data compressed by (MPEG-1 Audio Layer-3) or the like is read and expanded, or uncompressed PCM audio data is received by a broadcast signal or a network, or ATRAC (registered trademark), MP3, etc. The voice data compressed by the above is received and decompressed.

このデジタル音声信号源100からの音声データは、複数のデジタルフィルタ201,202‥‥20mに供給される。デジタルフィルタ201,202‥‥20mの伝達関数は、後述の音場設計方法によって算出され、決定されるものである。   The audio data from the digital audio signal source 100 is supplied to a plurality of digital filters 201, 202,. The transfer functions of the digital filters 201, 202,..., 20m are calculated and determined by a sound field design method described later.

デジタルフィルタ201,202‥‥20mの出力の音声データは、DAコンバータ301,302‥‥30mでアナログ音声信号に変換され、その変換後の音声信号が、それぞれ音声増幅回路401,402‥‥40mで増幅されてスピーカSP1,SP2‥‥SPmに供給される。スピーカSP1,SP2‥‥SPmは、スピーカアレイとして構成される。   The audio data output from the digital filters 201, 202... 20 m is converted into analog audio signals by the DA converters 301, 302... 30 m, and the converted audio signals are output by the audio amplifier circuits 401, 402. Amplified and supplied to speakers SP1, SP2,. The speakers SP1, SP2,... SPm are configured as a speaker array.

演算処理部500は、図では省略したがCPU,ROMおよびRAMを備えるコンピュータ部として構成され、デジタルフィルタ201,202‥‥20mのフィルタ係数を設定するものである。   Although not shown in the figure, the arithmetic processing unit 500 is configured as a computer unit including a CPU, a ROM, and a RAM, and sets filter coefficients of the digital filters 201, 202,.

さらに、この例では、演算処理部500は、後述の音場設計方法による音場設計のためにも用いられる。そのために、演算処理部500には、記憶装置部600およびキー入力部700が接続される。記憶装置部600は、音場設計の結果のデータとしての、デジタルフィルタ201,202‥‥20mのフィルタ係数を記憶させておくものであり、キー入力部700は、音場設計の条件を入力するなど、必要な操作を行うものである。   Furthermore, in this example, the arithmetic processing unit 500 is also used for sound field design by a sound field design method described later. For this purpose, the storage unit 600 and the key input unit 700 are connected to the arithmetic processing unit 500. The storage unit 600 stores the filter coefficients of the digital filters 201, 202,..., 20m as data of the sound field design result, and the key input unit 700 inputs the sound field design conditions. To perform necessary operations.

この発明の音場設計方法では、図1に示すように、スピーカSP1,SP2‥‥SPmの前方(手前)のスピーカSP1,SP2‥‥SPmに近い位置に制御ラインS4を設定し、その制御ラインS4上に複数の制御点を設定するとともに、その制御ラインS4のスピーカSP1,SP2‥‥SPm側とは反対側(図では右側)に仮想点音源10を設定し、その仮想点音源10の点を含む、制御ラインS4に平行なラインを受聴側境界S5として、この受聴側境界S5のリスナー7側(図では右側)の領域を、音場を合成する領域とする。   In the sound field designing method according to the present invention, as shown in FIG. 1, the control line S4 is set at a position close to the speakers SP1, SP2... SPm in front (front) of the speakers SP1, SP2. A plurality of control points are set on S4, and a virtual point sound source 10 is set on the opposite side (right side in the figure) of the control line S4 to the speakers SP1, SP2,. Including a line parallel to the control line S4 as a listening side boundary S5, a region on the listener 7 side (right side in the figure) of the listening side boundary S5 is a region for synthesizing a sound field.

すなわち、スピーカSP1,SP2‥‥SPmに近い位置の制御ラインS4とリスナー7との間に仮想点音源10を設定することによって、図2に示すように、制御ラインS4の右側(リスナー7側)の領域Ecを、音場を合成する領域とすることができる。   That is, by setting the virtual point sound source 10 between the control line S4 near the speakers SP1, SP2... SPm and the listener 7, as shown in FIG. 2, the right side of the control line S4 (listener 7 side) The region Ec can be a region where the sound field is synthesized.

しかし、この場合、図3に示すように、仮想点音源の点x0を含む、制御ラインS4に平行なラインを受聴側境界S5として、この受聴側境界S5の右側(リスナー7側)の領域Ezを、実際上の音場を合成する領域とする。   However, in this case, as shown in FIG. 3, a region parallel to the control line S4 including the virtual point sound source point x0 is defined as a listening side boundary S5, and an area Ez on the right side (listener 7 side) of the listening side boundary S5. Is the region where the actual sound field is synthesized.

図2の合成音場も、図3の合成音場も、リスナー7からは同じに見えるが、図3のように設定することによってキルヒホッフの積分公式の条件を満たし、キルヒホッフの積分公式により制御ラインS4上の各制御点x1,x2,x3‥‥での音圧および位相を制御することによって、制御ラインS4の右側(リスナー7側)の点x0における仮想点音源による音場を、点x0を含む受聴側境界S5の右側(リスナー7側)で実現することができる。   The synthesized sound field of FIG. 2 and the synthesized sound field of FIG. 3 seem to be the same from the listener 7, but by setting as shown in FIG. 3, the conditions of the Kirchhoff integration formula are satisfied, and the control line is determined by the Kirchhoff integration formula. By controlling the sound pressure and phase at each of the control points x1, x2, x3,... On S4, the sound field generated by the virtual point sound source at the point x0 on the right side (listener 7 side) of the control line S4 is changed to the point x0. It can be realized on the right side (listener 7 side) of the listening-side boundary S5 including.

この場合、図3の矢印で示すような、仮想点音源の点x0から右側(リスナー7側)に伝播する音を、仮想点音源の点x0の左側(スピーカ側)で記述することができる。   In this case, the sound propagating from the virtual point sound source point x0 to the right side (listener 7 side) as indicated by the arrow in FIG. 3 can be described on the left side (speaker side) of the virtual point sound source point x0.

具体的に、点x0での音は、制御ラインS4上の各制御点x1,x2,x3‥‥での音圧(振幅)および位相としては、例えば、図4に示すように、音圧としては制御点x2での信号S(x2)が制御点x1,x3での信号S(x1),S(x3)より大きく、位相としては制御点x1,x3での信号S(x1),S(x3)が制御点x2での信号S(x2)より進んだものとして表現される。   Specifically, the sound at the point x0 is the sound pressure (amplitude) and phase at each of the control points x1, x2, x3,... On the control line S4, for example, as shown in FIG. The signal S (x2) at the control point x2 is larger than the signals S (x1) and S (x3) at the control points x1 and x3, and the phases of the signals S (x1) and S (at the control points x1 and x3 are as follows. x3) is expressed as being advanced from the signal S (x2) at the control point x2.

周波数軸上で考えた場合、理想的な点音源の場合には、各制御点での音圧(振幅)および位相は、仮想点音源から当該の制御点までの距離rと音声信号の周波数fとの関数として、図5の式(7)で求めることができ、上記のように仮想点音源10を制御ラインS4の右側(リスナー側)とする場合には、この式(7)のR(r,f)の複素共役を取り、時間軸を逆転させればよい。あるいは、時間軸上で直接、時間軸の正負を逆転させ、過去と未来を逆にしてもよい。   When considered on the frequency axis, in the case of an ideal point sound source, the sound pressure (amplitude) and phase at each control point are the distance r from the virtual point sound source to the control point and the frequency f of the audio signal. As a function of the above, if the virtual point sound source 10 is on the right side (listener side) of the control line S4 as described above, R ( The complex conjugate of r, f) can be taken and the time axis can be reversed. Alternatively, the positive and negative of the time axis may be reversed directly on the time axis to reverse the past and the future.

以上のような音場設計方法による音場設計(音場形成)のコンピュータ・シミュレーションを行った。図6に、そのモデルを示す。   Computer simulation of sound field design (sound field formation) by the above sound field design method was performed. FIG. 6 shows the model.

このシミュレーションモデルでは、xy平面(xy座標の数値はメートルである)のx軸上に、スピーカSPを、白丸で示すように、原点(0,0)の位置を中心に、0.1m(10cm)の間隔で、左右に14個ずつ、合計28個配置し、スピーカSPの手前(リスナー側)のy=−0.1mの位置に、制御ラインS4を、スピーカSPの配列と同じ2.7mの長さに渡って設定し、制御ラインS4上に多数の制御点を設定した。仮想点音源10は、x=0m,y=−1mの位置に設定した。音声信号は1kHzの正弦波とした。   In this simulation model, the speaker SP is 0.1 m (10 cm) centered on the position of the origin (0, 0) as indicated by a white circle on the x axis of the xy plane (the numerical value of the xy coordinates is meters). ) With a spacing of 14) in the left and right, a total of 28, and the control line S4 at the position of y = −0.1 m before the speaker SP (listener side) is 2.7 m, which is the same as the arrangement of the speakers SP. A large number of control points were set on the control line S4. The virtual point sound source 10 was set at a position where x = 0 m and y = −1 m. The audio signal was a 1 kHz sine wave.

図7は、以上のようなモデルでのシミュレーション結果を示し、図6の斜線で囲った領域における音波の波紋を示したものである。これから明らかなように、上述した音場設計方法によって、仮想点音源10より手前(リスナー側)の領域に所望の音場を形成することができる。   FIG. 7 shows the simulation results of the model as described above, and shows the ripples of the sound waves in the area surrounded by the oblique lines in FIG. As is apparent from the above, a desired sound field can be formed in a region in front of the virtual point sound source 10 (listener side) by the sound field design method described above.

図1に示した音場合成装置としては、あらかじめ、上述した方法によって、図1および図3に示したように、制御ラインS4をスピーカSP1,SP2‥‥SPmに近い位置に設定し、かつ仮想点音源10をリスナー7に近い位置に設定した場合の音場を形成するフィルタ係数(伝達関数)と、図12に示したように、制御ラインS2をスピーカSP1,SP2‥‥SPmに近い位置に設定し、かつ仮想点音源8をスピーカSP1,SP2‥‥SPm側に設定した場合の音場を形成するフィルタ係数(伝達関数)とを用意して、記憶装置部600に書き込んでおき、ユーザがキー入力部700での操作により、いずれかのモードを選択することによって、その選択されたモードに対応するフィルタ係数(伝達関数)がデジタルフィルタ201,202‥‥20mにロードされるように構成することができる。   1, the control line S4 is set to a position close to the speakers SP1, SP2,... SPm as shown in FIGS. A filter coefficient (transfer function) that forms a sound field when the point sound source 10 is set at a position close to the listener 7, and, as shown in FIG. 12, the control line S2 is set at a position close to the speakers SP1, SP2,. A filter coefficient (transfer function) that forms a sound field when the virtual point sound source 8 is set to the speakers SP1, SP2,... SPm side is prepared and written in the storage device unit 600. By selecting one of the modes by operating the key input unit 700, the filter coefficient (transfer function) corresponding to the selected mode is changed to the digital filter 201. 202 may be configured to be loaded into ‥‥ 20 m.

これによれば、ユーザは、場合に応じて、音がユーザの近傍から飛び出すように聞こえるモードと、スピーカ近傍の点からの音として聞く通常のモードとの、いずれかを選択して、音響を再生し、受聴することができる。   According to this, according to circumstances, the user selects either the mode in which the sound can be heard as if it jumps out from the vicinity of the user or the normal mode in which the sound is heard as a sound from a point in the vicinity of the speaker. Can play and listen.

この発明の音場合成装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the sound case synthesis apparatus of this invention. この発明の音場設計方法の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the sound field design method of this invention. この発明の音場設計方法の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the sound field design method of this invention. この発明の音場設計方法の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the sound field design method of this invention. この発明の音場設計方法の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description of the sound field design method of this invention. シミュレーションのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of simulation. シミュレーション結果の音紋を示す図である。It is a figure which shows the sound pattern of a simulation result. 音源を含まない仮想的な閉曲面内の音場を示す図である。It is a figure which shows the sound field in the virtual closed curved surface which does not contain a sound source. キルヒホッフの積分公式を示す図である。It is a figure which shows the integration formula of Kirchhoff. N点の音圧および粒子速度をM個の音源によって再現するシステムを示す図である。It is a figure which shows the system which reproduces the sound pressure and particle velocity of N point with M sound sources. キルヒホッフの積分公式の半空間への拡張の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of expansion to the half space of Kirchhoff's integral formula. キルヒホッフの積分公式の半空間への拡張の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the expansion to the half space of the integration formula of Kirchhoff. 制御ラインのスピーカ側とは反対側に仮想点音源を設定する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a virtual point sound source is set on the opposite side to the speaker side of a control line. 仮想点音源から制御ライン側に伝播する音を示す図である。It is a figure which shows the sound which propagates from the virtual point sound source to the control line side. 仮想点音源からリスナー側に伝播する音を示す図である。It is a figure which shows the sound which propagates from the virtual point sound source to the listener side. リスナーに近い位置に制御点を設定する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a control point is set in the position close | similar to a listener. スピーカに近い位置に制御点を設定する場合の各スピーカから制御点に達する音波を示す図である。It is a figure which shows the sound wave which reaches a control point from each speaker in the case of setting a control point in the position near a speaker. スピーカから大きく離れた位置に制御点を設定する場合の各スピーカから制御点に達する音波を示す図である。It is a figure which shows the sound wave which reaches a control point from each speaker in the case of setting a control point in the position largely away from the speaker.

符号の説明Explanation of symbols

主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。   Since all the main parts are described in the figure, they are omitted here.

Claims (4)

複数のスピーカによって音場を合成する場合に、各スピーカの前方位置に制御ラインを設定し、その制御ライン上に複数の制御点を設定するとともに、その制御ラインの前記スピーカ側とは反対側に仮想点音源を設定し、その仮想点音源の前記制御ライン側とは反対側の領域を、音場を合成する領域として、音場を設計することを特徴とする音場設計方法。   When synthesizing a sound field with a plurality of speakers, a control line is set at the front position of each speaker, a plurality of control points are set on the control line, and the control line is opposite to the speaker side. A sound field design method, wherein a virtual point sound source is set, and a sound field is designed using a region opposite to the control line side of the virtual point sound source as a region for synthesizing a sound field. 請求項1の音場設計方法において、
前記仮想点音源から前記各制御点までの伝達関数については、周波数軸上で複素共役を取ることを特徴とする音場設計方法。
The sound field design method according to claim 1,
A sound field design method characterized by taking a complex conjugate on the frequency axis for a transfer function from the virtual point sound source to each control point.
請求項1の音場設計方法において、
前記仮想点音源から前記各制御点までの伝達関数については、時間軸上で時間軸の正負を逆転させることを特徴とする音場設計方法。
The sound field design method according to claim 1,
A sound field design method for reversing the positive and negative of the time axis on the time axis for the transfer function from the virtual point sound source to each control point.
複数のスピーカと、その各スピーカの前段に設けられた、同一の音声信号が供給される複数のフィルタとを備え、その各フィルタの伝達関数が、請求項1記載の音場設計方法によって設計された音場を実現する伝達関数とされたことを特徴とする音場合成装置。   A plurality of speakers and a plurality of filters provided at the front stage of each speaker to which the same audio signal is supplied, and a transfer function of each filter is designed by the sound field design method according to claim 1. A sound case generator characterized by having a transfer function that realizes a sound field.
JP2005016527A 2005-01-25 2005-01-25 Sound field design method and sound field composite apparatus Pending JP2006210986A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005016527A JP2006210986A (en) 2005-01-25 2005-01-25 Sound field design method and sound field composite apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005016527A JP2006210986A (en) 2005-01-25 2005-01-25 Sound field design method and sound field composite apparatus

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010069982A Division JP2010172000A (en) 2010-03-25 2010-03-25 Sound field synthesizing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006210986A true JP2006210986A (en) 2006-08-10

Family

ID=36967388

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005016527A Pending JP2006210986A (en) 2005-01-25 2005-01-25 Sound field design method and sound field composite apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006210986A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008252625A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Advanced Telecommunication Research Institute International Directional speaker system
JP2009284153A (en) * 2008-05-21 2009-12-03 Yamaha Corp Delay time calculation apparatus and program

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03159500A (en) * 1989-11-17 1991-07-09 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereophonic sound reproducing method
JPH09121400A (en) * 1995-10-24 1997-05-06 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Depthwise acoustic reproducing device and stereoscopic acoustic reproducing device
JP2001005464A (en) * 1999-06-21 2001-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of controlling sound field
JP2003510924A (en) * 1999-09-29 2003-03-18 1...リミテッド Sound directing method and apparatus
JP2004172786A (en) * 2002-11-19 2004-06-17 Sony Corp Method and apparatus for reproducing audio signal
JP2004172661A (en) * 2002-11-15 2004-06-17 Sony Corp Processing method and processing apparatus for audio signal
JP2004279390A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Nittobo Acoustic Engineering Co Ltd Beam forming by microphone using indefinite term
JP2007525865A (en) * 2003-07-11 2007-09-06 コクレア リミテッド Method and apparatus for noise reduction

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03159500A (en) * 1989-11-17 1991-07-09 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereophonic sound reproducing method
JPH09121400A (en) * 1995-10-24 1997-05-06 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Depthwise acoustic reproducing device and stereoscopic acoustic reproducing device
JP2001005464A (en) * 1999-06-21 2001-01-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of controlling sound field
JP2003510924A (en) * 1999-09-29 2003-03-18 1...リミテッド Sound directing method and apparatus
JP2004172661A (en) * 2002-11-15 2004-06-17 Sony Corp Processing method and processing apparatus for audio signal
JP2004172786A (en) * 2002-11-19 2004-06-17 Sony Corp Method and apparatus for reproducing audio signal
JP2004279390A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Nittobo Acoustic Engineering Co Ltd Beam forming by microphone using indefinite term
JP2007525865A (en) * 2003-07-11 2007-09-06 コクレア リミテッド Method and apparatus for noise reduction

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008252625A (en) * 2007-03-30 2008-10-16 Advanced Telecommunication Research Institute International Directional speaker system
JP2009284153A (en) * 2008-05-21 2009-12-03 Yamaha Corp Delay time calculation apparatus and program
US8275160B2 (en) 2008-05-21 2012-09-25 Yamaha Corporation Delay time calculation apparatus, delay time calculation method, and storage medium storing program therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4726875B2 (en) Audio signal processing method and apparatus
CN112205006B (en) Adaptive remixing of audio content
KR950005100A (en) Surround signal processor
JP2007043334A (en) Sound signal processing method and sound field reproduction system
JP2007336184A (en) Sound image control device and sound image control method
JP2006114945A5 (en)
Tarr Hack Audio: An Introduction to Computer Programming and Digital Signal Processing in MATLAB
KR100813272B1 (en) Apparatus and method for bass enhancement using stereo speaker
JP5342521B2 (en) Local reproduction method, local reproduction device and program thereof
JP2003257162A (en) Sound controller, sound control method, program, and recording medium
JP6970366B2 (en) Sound image reproduction device, sound image reproduction method and sound image reproduction program
JP2006210986A (en) Sound field design method and sound field composite apparatus
JP2007333813A (en) Electronic piano apparatus, sound field synthesizing method of electronic piano and sound field synthesizing program for electronic piano
KR100636251B1 (en) Method and apparatus for spatial stereo sound
WO1997004620A1 (en) Headphone device
JP2007124023A (en) Method of reproducing sound field, and method and device for processing sound signal
JP4458269B2 (en) Noise cancellation headphones
JP2010172000A (en) Sound field synthesizing apparatus
WO2021117576A1 (en) Signal processing device, signal processing method, and program
JP6242262B2 (en) Sound playback device
JP4318841B2 (en) Sound effect device
JP6670259B2 (en) Sound reproduction device
JP3552244B2 (en) Sound field playback device
KR100667814B1 (en) Portable audio apparatus having tone and effect function of electric guitar
JP6774912B2 (en) Sound image generator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090706

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090729

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20090810

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090914

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091002

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091211

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100119

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100325

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20100427

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20100528