JP2009027483A - 音場再現フィルタ算出装置および音場再現システム - Google Patents

Abstract

【課題】 時間領域において音場再現フィルタを求めることによって、周波数領域で求めた音場再現フィルタのような算出誤差の発生を回避すると共に、時間領域における音場再現フィルタの演算負担の軽減を図ること。
【解決手段】 音場再現フィルタ算出装置３０は、時間領域において反復解法を適用することにより、音場再現フィルタの算出処理を実行する。この算出処理において、音場再現フィルタ算出装置３０は、反復解法の適用に生じる相関演算処理および畳み込み演算処理のみ、周波数領域への変換処理によって演算処理を行った後に時間領域に演算結果を逆変換させる演算方法を用いる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、音場再現フィルタ算出装置および音場再現システムに関し、より詳細には、原音場において測定された音響特性と再現音場において測定された音響特性とに基づいて、再現音場において原音場の音場環境を再現するための音場再現フィルタを算出する音場再現フィルタ算出装置およびその装置を備えた音場再現システムに関する。

従来より、ある空間（原音場）の音場特性を収録（測定）した後、その空間とは異なる空間（再現音場）において、測定した原音場の音場環境を仮想的に再現する音場再現方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上述した音場再現方法では、まず、原音場の音響特性と再現音場の音響特性とに基づいて音場再現を行うための音場再現フィルタを算出する。次に、算出された音場再現フィルタを用いて、再現音場において出力される音響信号に対して音響処理（例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いた畳み込み演算処理）を行うことによって、再現音場へ出力される出力音に再現音場の音響処理を施す。このようにして音響処理が施された音響信号を再現音場で出力することによって、聴取者はあたかも原音場で聴取しているかのような感覚を再現音場で得ることが可能となる。

ところで、上述したように、再現音場において原音場の音響特性を再現するためには、再現音場における音響特性を打ち消して原音場の音響特性を再現音場において効果的に適用させる必要がある。つまり、音場再現フィルタは、再現音場の音響特性を打ち消して原音場における音響特性を顕在化させる役割を有している。

図７は、上述した音場再現フィルタと、原音場の音響特性と、再現音場の音響特性との関係を図に示したものである。原音場の音響特性をＤ（Ｚ）、再現音場の音響特性をＡ（Ｚ）、音場再現フィルタをＱ（Ｚ）とすると、再現音場において原音場の音響特性を再現するためには、
Ｄ（Ｚ）＝Ａ（Ｚ）Ｑ（Ｚ）・・・式１
の関係を満たす音場再現フィルタＱ（Ｚ）を求める必要が生じる。

例えば、図８（ａ）に示すように、原音場の対象となる空間Ａ１のスピーカ（音源）ｃの数をＣ、制御ポイントｍ（空間Ａ１において音源より出力された出力音の収音を行うポイント）の総数をＭとすると、空間Ａ１において、各スピーカｃ（ｃ＝１，２，・・，Ｃ）から、各制御ポイントｍ（ｍ＝１，２，・・，Ｍ）までのそれぞれの伝達関数は、Ｚ変換の形式において、

と表現することができる。

また、図８（ｂ）に示すように、再現音場の対象となる空間Ａ２のスピーカｓの数をＳとし、制御ポイントｍの総数をＭとすると、空間Ａ２のスピーカｓ（ｓ＝１，２，・・，Ｓ）から制御ポイントｍ（ｍ＝１，２，・・，Ｍ）までのそれぞれの伝達関数は、Ｚ変換の形式において、

と表現することができる。

なお、上述した再現音場の伝達関数および原音場の伝達関数は、因果律を満たす（ｔ＜０において０）ものとする。

再現音場で原音場の音響環境を再現することが可能なシステムを音場再現システムとし、この音場再現システムにおいて再現音場で原音場の音響特性を再現する場合には、音場再現フィルタとして、例えばＦＩＲフィルタを用いたフィルタ処理（音響処理）を行う必要がある。このフィルタ処理に用いられる音場再現システムは、時間応答の有限の時間範囲として、０≦ｔ≦Ｎ_D−１を音場再現の時間範囲の対象とする。さらに、再現音場の再生環境は、不要な反射が少なく残響時間の短い環境を用いることが望ましいことから、空間Ａ２の時間応答を残響時間Ｎで打ち切って扱えるものとする。

このような条件において原音場の伝達関数は、

と表すことができ、
また、再現音場の伝達関数は

と表すことができる。

求める音場再現フィルタをＱ_z（Ｚ）とすると、Ｄ_z（Ｚ）とＡ_z（Ｚ）とＱ_z（Ｚ）との関係は、
Ｄ_z（Ｚ）＝Ａ_z（Ｚ）Ｑ_z（Ｚ） ・・・式６
と畳み込み演算の式で表すことができ、この式６を満たすような有限の段数Ｌの音場再現フィルタ（ＦＩＲフィルタ）Ｑ_z（Ｚ）は、

で表すことができる。

ここで、ｑ_z（Ｚ）は、

である。

なお、段数Ｌは設計パラメータとして与えられる定数であり、再現しようとする伝達関数の長さや音場再現システムの演算処理能力などを考慮して適切な値が設定される。この段数Ｌの値に応じて音場再現フィルタが適用された音響信号の残響時間等が決定される。

上述した音場再現フィルタＱ_z（Ｚ）を、図７に示すように、スピーカｓの入力段階において、音場再現フィルタを用いた音響処理を音響信号に施すことによって、原音場の伝達関数を再現音場で再現することが可能となる。
Ｚ変換で表現された上述の式６
Ｄ_z（Ｚ）＝Ａ_z（Ｚ）Ｑ_z（Ｚ） ・・・式６
は、等価な線形代数方程式である
Ｄ＝ＡＱ ・・・式９
で表すことが可能である。

ここでＤは、

である。

ｄ_i,jは、音源ｊから制御ポイントｉまでの伝達関数ｄz_i,j（Z）の時間応答の時刻ｔにおけるサンプル値ｄt_i,j（t）を、Ｎ＋Ｌ−１個並べた列ベクトルであり、

と表される。
ここで、０≦ｔ≦Ｎ_D−１の範囲外の時刻において、ｄt_i,j（t）の値を０とする。

Ｑについても同様に、

と表すことができる。

ここで、ｑ_i,jは、それぞれＬ段のＦＩＲフィルタ係数を表すベクトルであり、

で示される。

また、Ａについては、次式のように表すことができる。

ここで、Ａの部分行列であるＡ_i,jは、下記の式１５に示すＮ＋Ｌ−１行Ｌ列の畳み込み行列であり、斜め方向の要素が同じ値を持つ規則的なパターンによって構成される

と表すことができ、この畳み込み行列を使用することによって、畳み込み演算処理を行列の積として表現することが可能となる。

上述したように行列Ｄ、行列Ａ、行列Ｑを用いることによってＱはＤ＝ＡＱの最小二乗解として求められる。最小二乗解は、

Ｑ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）^-1Ａ^tＤ ・・・式１６
を解くことで求めることができる。
ここで、Ａ^tはＡの転置行列を表しており、Ｅ_LS×LSはＬＳ行ＬＳ列の単位行列を示している。

この式１６で得られたＱは、フィルタ段数がＬの条件で最適な解となる。
特開２００７−４１１６４号公報

ところで、上述した式１６を時間領域で解くことによって音場再現フィルタＱを算出する場合、音場再現システムの規模が大きくなって（スピーカ数が多い場合や、マイク数が多い場合）音場再現フィルタ（ＦＩＲフィルタ）の段数Ｌが大きくなればなるほど、演算の計算量（計算規模）が大きくなってしまうという問題があった。そのため、時間領域において音場再現フィルタを算出する方法は、計算量等の負担から現実的な方法でないとされていた。

例えば、上述した式１６
Ｑ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）^-1Ａ^tＤ
を具体的に数値計算で求める場合には、
Ｒ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）
Ｐ＝Ａ^tＤ
と置いた連立一次方程式Ｐ＝ＲＱを解く問題、つまり、Ｑ＝Ｒ^-1Ｐを求める問題に帰着させることができる。

この連立一次方程式を、コンピュータ等を用いて直接解法によって解く場合を考える。直接解法で解く方法として、例えば、ガウスの消去法等がその一例に該当する。直接解法を用いて求める未知数の数をｎとすると、上述した方程式を解く計算過程で必要とされるメモリの容量はｎ²のオーダーとなり、演算を行う回数はｎ³のオーダーとなる。

音場再現フィルタを求める場合には、ｎ＝Ｌ×Ｓの規模の問題を解く必要があるため、例えば、フィルタ段数Ｌが４０９６（Ｌ＝４０９６）、音場再現システムのスピーカｓの数Ｓが６４（Ｓ＝６４）、フィルタ計算のデータ精度が単精度実数（４バイト）であるとすると、α×２５６Ｇバイト程度のメモリ容量を備えるコンピュータが必要となり、一般的なコンピュータでは演算処理を円滑に行うことが困難であるという問題があった。

一方で、音場再現フィルタの算出を効率的に行う方法として、
Ｄ_z（Ｚ）＝Ａ_z（Ｚ）Ｑ_z（Ｚ） ・・・式６
の両辺をフーリエ変換して周波数領域で解を求めた後に、逆変換により時間領域のフィルタ係数を算出する方法が一般的に用いられている。この方法では、畳み込み演算処理の問題を周波数成分毎の掛け算の問題に置き換えることができ、行列規模がＳ×Ｓの小さな数式を周波数成分の数だけ繰り返して演算することによりフィルタ係数を計算することができる。このため、再現音場システムの規模が大きくなった場合であっても、音場再現フィルタの算出演算が容易になるという利点がある。

具体的に、式６をフーリエ変換することによって
Ｄ_ω（ω）＝Ａ_ω（ω）Ｑ_ω（ω） ・・・式１７
と表すことが可能である。

ここでＤ_ω（ω）は、

を示しており、Ａ_ω（ω）は

を示している。

このＤ_ω（ω）、Ａ_ω（ω）を用いてＱ_ω（ω）を求める式は、
Ｑ_ω（ω）＝（Ａ_ω ^＊（ω）Ａ_ω（ω）＋lＥ_S×S）^-1（Ａ_ω ^＊（ω）Ｄ_ω（ω））
・・・式２０
となる。

ここでＡ_ω ^＊（ω）はＡ_ω（ω）の複素共役転置行列を示すものであり、

で示される。なおconj(x)は、複素数ｘの複素共役を表す。

しかしながら、このように周波数領域において算出される音場再現フィルタは、時間領域において求められる最適解と値が一致せず、時間応答の正確さが不十分になってしまう傾向があった。このため、周波数領域で求められた音場再現フィルタを適用することによって、原音場の音響特性を再現音場で再現した場合には、十分な再現精度を得ることができないおそれがあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、時間領域において音場再現フィルタを求めることによって、周波数領域で求めた音場再現フィルタのような算出誤差の発生を回避すると共に、時間領域における音場再現フィルタの演算負担の軽減を図ることが可能な音場再現フィルタ算出装置および音場再現システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る音場再現フィルタ算出装置は、原音場において測定された音響特性と再現音場において測定された音響特性とに基づいて、再現音場において原音場の音場環境を再現するための音場再現フィルタを算出する音場再現フィルタ算出装置に関し、該音場再現フィルタ算出装置は、時間領域において反復解法を適用することにより、音場再現フィルタの算出処理を実行し、前記反復解法の適用に生じる相関演算処理および畳み込み演算処理のみ、周波数領域への変換処理によって演算処理を行った後に前記時間領域に演算結果を逆変換させる演算方法を用いることを特徴とする。

本発明に係る音場再現フィルタ算出装置では、時間領域において反復解法を適用することにより音場再現フィルタの算出処理を実行する。このため、周波数領域に変換して演算処理を行った後に演算結果を時間領域へ逆変換することにより算出された音場再現フィルタのように、算出された値に誤差を含んでしまうことが無く、精度の高い音場再現フィルタを算出することが可能となる。

また、反復解法を用いて音場再現フィルタを算出する場合において、相関演算処理と畳み込み演算処理とを行う場合にのみ、周波数領域における演算結果を利用して時間領域における解を求めるので、演算処理の負担軽減と演算処理に利用されるメモリ容量の低減を図ることが可能となる。このため、処理全体の迅速化と演算処理に利用される演算資産の効率化を図ることが可能となる。

さらに、上述した音場再現フィルタ算出装置において、前記音場再現フィルタ算出装置が、周波数領域への変換処理によって演算処理を行った後に前記時間領域に演算結果を逆変換させて求められた前記相関演算処理または前記畳み込み演算処理の演算結果のうち、前記時間領域のみで前記相関演算処理または前記畳み込み演算処理を行った場合に得られる演算結果との誤差が生じ得ない範囲のデータのみを用いて、前記時間領域における前記音場フィルタの算出処理を実行するものであることが好ましい。

このように、周波数領域から時間領域に逆変換させた相関演算処理または前記畳み込み演算処理の演算結果のうち、時間領域のみで演算処理を行った場合に得られる演算結果との誤差が生じ得ない範囲のデータのみを用いて、音場フィルタの算出処理を実行するので、最終的に算出される音場再現フィルタの値に誤差等が含まれてしまうことを効果的に防止することが可能となる。

また、前記誤差が生じない範囲は、前記音場再現フィルタが適用される出力音の残響時間等に応じて予め設定される前記音場再現フィルタの段数に伴って決定されるものであってもよい。

このように、誤差が生じない範囲が、残響時間等に応じて予め設定される前記音場再現フィルタの段数に伴って決定される場合には、算出された音場再現フィルタの性能を十分に確保しつつ、最終的に算出される音場再現フィルタの値に誤差等が含まれてしまうことを抑制することが可能となる。

また、本発明に係る音場再現システムは、再現音場に設置されるスピーカと、該スピーカより出力させるための音響信号を再生する音響再生装置と、上述した音場再現フィルタ算出装置と、前記音響再生装置により算出された音響信号に対して、前記音場再現フィルタ算出装置によって算出された前記音場再現フィルタを用いて音響処理を施す音響処理装置と、該音響処理装置により音響処理された音響信号を前記スピーカより出力させる音響出力装置とを備えることを特徴とする。

このように、音場再現システムが、上述した音場再現フィルタ算出装置を備えることによって、周波数領域に変換して演算処理を行った後に演算結果を時間領域に逆変換して算出される音場再現フィルタのように、算出された値に誤差を含んでしまうことが無くなるので、精度の高い音場再現フィルタを用いて原音場の音響環境を再現音場において忠実に再現することが可能となる。

本発明に係る音場再現フィルタ算出装置および音場再現システムによれば、精度の高い音場再現フィルタを算出することが可能となり、さらに、音場再現フィルタの算出処理の迅速化と算出処理に利用される演算資産の効率化を図ることが可能となる。

以下、本発明に係る音場再現フィルタ算出装置および音場再現システムについて、図面を用いて詳細に説明を行う。なお、本実施の形態では、音場再現方法として境界音場制御方法を用いるものとする。境界音場制御方法とは、再現音場で出力音の聴取を行う際に、聴取者の頭部周辺位置または耳介（耳たぶ）近傍位置に複数の制御ポイントを設置し、この制御ポイントにおいて原音場の特性が再現されるように再現音場を制御して、聴感的に原音場を知覚させる方法である。

まず、原音場の音響特性を、原音場音響システムによって測定する方法について説明する。

［原音場における音響特性の測定］
図１に示すように、原音場音響システム２は、再現を望む音響空間（原音場）６に設置されるスピーカ部３と、スピーカ部３に対して音声出力を行う音声出力装置４と、音声出力装置４に対して評価音を出力するコンピュータ５と、原音場６に設置されるマイクアレイ７と、マイクアレイ７により収音された収録音の入力を行う音声入力装置８とによって概略構成されている。

スピーカ部３は、図１に示すように、原音場６の空間Ｂ１の四隅に均等に設置される４個のスピーカを備えており、各スピーカは、空間Ｂ１の左前位置に設置されるスピーカＦＬと、右前位置に設置されるスピーカＦＲと、左後位置に設置されるスピーカＲＬと、右後位置に設置されるスピーカＲＲとによって構成されている。

音声出力装置４は、コンピュータ５より出力された評価音を、スピーカ部３の各スピーカＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬに出力する役割を有している。なお音声出力装置４は、評価音の出力先をコンピュータ５の制御命令に従ってスピーカＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬへと個別に出力することが可能となっている。

ここで評価音とは、マイクアレイ７および音声入力装置８を介して収音された収録音に基づいて原音場６の音響特性を算出するために用いられる出力音であり、具体的には、収音された収録音をインパルス応答として測定することに適した音（インパルス入力音）が該当する。

マイクアレイ７は、複数（例えばＭ個）のマイク１２が円形に配設されたマイクの一群により構成されている。マイクアレイ７は、各スピーカＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬから等距離となる空間Ｂ１の中心位置に設置されている

音声入力装置８は、マイクアレイ７によって測定されたスピーカ部３の出力音をコンピュータ５に出力する役割を有している。ここで、マイクアレイ７には複数のマイク１２が設置されているため、音声入力装置８において入力されるマイクアレイ７の音響信号を測定することによって各スピーカＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬと各マイク１２との間の音響特性を測定することが可能となる。

コンピュータ５は、空間Ｂ１の音響特性を測定するために、上述した評価音を生成すると共に、マイクアレイ７により収音された収録音に基づいて原音場６の音響特性を算出する機能を有している。

コンピュータ５は、評価音生成部１５と、インパルス応答演算部１６と、インパルス応答記録部１７と、制御部１８とによって概略構成されている。評価音生成部１５は、上述したインパルス応答を収音するための評価音を生成する機能を有している。評価音生成部１５は、制御部１８の制御命令に応じて評価音を生成し、制御部１８を介して音声出力装置４に評価音を出力する。

インパルス応答演算部１６は、マイクアレイ７および音声入力装置８を介して収音された収録音に基づいて評価音に対するインパルス応答を算出する。

インパルス応答記録部１７では、算出されたインパルス応答を音響特性として記録する。なお、インパルス応答記録部１７は、一般的なハードディスク等であってもよく、またＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリ等で構成されているものであってもよい。

制御部１８は、原音場６における音響特性を求めるために必要な処理を行う役割を有しており、演算制御処理を主として行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、原音場６における音響特性を測定するためのプログラム等が記録されるＲＯＭ（Read Only Memory）、ワークエリア等に使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等の一般的な演算処理器によって構成されている。

制御部１８は、上述したように評価音生成部１５に対して評価音を生成させると共に、生成された評価音を音声出力装置４に出力する役割を有している。また、制御部１８は、音声入力装置８より入力される収録音に基づいてインパルス応答演算部１６においてインパルス応答を算出させると共に、算出されたインパルス応答を原音場６における音響特性として、インパルス応答記録部１７に記録させる役割を有している。

上述したように構成される原音場音響システム２において、制御部１８は、評価音生成部１５に対して評価音を生成させて、音声出力装置４を介して、生成させた評価音をスピーカ部３の各スピーカＦＲ，ＲＬ，ＲＲ，ＲＬより出力させる。音声出力装置４は、評価音をスピーカから出力させる場合、制御部１８の制御命令に応じてスピーカ毎に個別に評価音を出力させる。

マイクアレイ７では、いずれかのスピーカより出力された出力音を複数（Ｍ個）のマイク１２で収音し、音声入力装置８を介して制御部１８へと出力する。制御部１８では、音声入力装置８より取得した収録音に基づいて、インパルス応答演算部１６にインパルス応答の演算処理を行わせ、演算処理されたインパルス応答をインパルス応答記録部１７に記録させる。制御部１８は、このインパルス応答の演算処理をそれぞれのスピーカに対して実行し、各スピーカに対応する音響特性をインパルス応答記録部１７に記録させて、原音場６における音響特性測定処理を終了する。

なお、原音場音響システム２において測定される音響特性は、スピーカ部３の４個の各スピーカＦＲ，ＲＬ，ＲＲ，ＲＬとマイクアレイ７のＭ個のマイク１２との間における多数のインパルス応答に基づいて求められており、この全てのインパルス応答に基づいて求められる音響特性がインパルス応答記録部１７に記録される。

［再現音場における音響特性の測定］
次に、再現音場における音響特性を測定するための再現音場音響システムについて説明する。本実施の形態では、実験室の空間Ｂ２を再現音場の一例として用いている。このように実験室を再現音場として用いることによって、上述した原音場６の音響環境を実験室内で忠実に再現することができる。

図２に示すように、再現音場音響システム２０は、再現音場２１である実験室の空間Ｂ２に設置されるスピーカ部２２と、スピーカ部２２に対して音声出力を行う音声出力装置４と、音声出力装置４に対して評価音を出力するコンピュータ５と、原音場６に設置されるマイクアレイ７と、マイクアレイ７により収音された収録音の入力を行う音声入力装置８とによって概略構成されている。

ここで、再現音場音響システム２０に用いられる音声出力装置４と、コンピュータ５と、マイクアレイ７と、音声入力装置８とは、上述した原音場音響システム２において用いられる音声出力装置４と、コンピュータ５と、マイクアレイ７と、音声入力装置８と同一の構成であって同一の機能を備えるものであるため、その詳細な説明は省略する。

また、コンピュータ５を概略構成する評価音生成部１５と、インパルス応答演算部１６と、インパルス応答記録部１７と、制御部１８とは、上述した原音場音響システム２のコンピュータ５を概略構成する評価音生成部１５と、インパルス応答演算部１６と、インパルス応答記録部１７と、制御部１８と同一の構成であって同一の機能を備えるものであるため、その詳細な説明は省略する。

スピーカ部２２は、図２に示すように、マイクアレイ７を中心として等距離を保つようにして円形に配設された複数（例えばＭ個）のスピーカ２３によって構成されている。このスピーカ２３は、音声出力装置４より出力された評価音を出力することが可能となっている。

一方で、音声出力装置４は、評価音の出力先をコンピュータ５の制御命令に従って各スピーカ２３へと個別に出力することが可能となっている。

上述したように構成される再現音場音響システム２０において、制御部１８が再現音場２１の音響特性測定処理を行う場合、制御部１８は、評価音生成部１５に評価音を生成させて、音声出力装置４を介して、生成させた評価音をスピーカ部２２の各スピーカ２３より出力させる。音声出力装置４は、評価音をスピーカ２３から出力させる場合、制御部１８の制御命令に応じてスピーカ２３毎に個別に評価音を出力させる。

マイクアレイ７では、いずれかのスピーカ２３より出力された出力音を複数（Ｍ個）のマイク１２で収音し、音声入力装置８を介して制御部１８へと出力する。制御部１８では、音声入力装置８より取得した収録音に基づいて、インパルス応答演算部１６にインパルス応答の演算処理を行わせ、演算処理されたインパルス応答を、インパルス応答記録部１７に記録させる。制御部１８は、このインパルス応答の演算処理をそれぞれのスピーカ２３に対して実行し、各スピーカ２３に対応する音響特性をインパルス応答記録部１７に記録させて、再現音場６における音響特性測定処理を終了する。

なお、再現音場音響システム２０において測定される音響特性は、スピーカ部２２のＭ個の各スピーカ２３とマイクアレイ７のＭ個のマイク１２との間における多数のインパルス応答に基づいて求められており、この全てのインパルス応答に基づいて求められる音響特性が、インパルス応答記録部１７に記録される。

［音場再現フィルタの算出］
次に、原音場音響システム２において算出された音響特性と、再現音場音響システム２０において算出された音響特性とに基づいて、再現音場２１において原音場６の音響環境を実現するための音場再現フィルタを算出する処理について説明する。

図３は、音場再現フィルタを算出するための音場再現フィルタ算出装置（音場再現フィルタ算出装置）３０を示したブロック図である。

音場再現フィルタ算出装置３０は、フィルタ算出処理部３１と、原音場特性記録部３２と、再現音場特性記録部３３と、フィルタ情報記録部３４とにより概略構成されている。

原音場特性記録部３２には、原音場６において測定された音響特性が記録されており、インパルス応答記録部１７と同様に、ハードディスクや、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、フラッシュメモリ等の一般的な記録装置によって構成されている。また、同様に、再現音場特性記録部３３には、再現音場２１において測定された音響特性が記録されており、ハードディスク等の一般的な記録装置によって構成されている。

フィルタ情報記録部３４は、フィルタ算出処理部３１によって算出された音場再現フィルタが記録される記録媒体である。フィルタ情報記録部３４も、原音場特性記録部３２や再現音場特性記録部３３と同様に、一般的な記録装置によって構成されている。

フィルタ算出処理部３１は、原音場特性記録部３２に記録される音響特性と、再現音場特性記録部３３に記録される音響特性とに基づいて、音場再現フィルタを算出する処理を行う。なお、フィルタ算出処理部３１は、音場再現フィルタの算出処理を主として行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、音場再現フィルタを算出するためのプログラム等が記録されるＲＯＭ（Read Only Memory）、ワークエリア等に使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等の一般的な演算処理器によって構成されている。

フィルタ算出処理部３１は、上述したように、
Ｑ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）^-1Ａ^tＤ ・・・式１６
に基づいて
Ｒ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）
Ｐ＝Ａ^tＤ
と置いた場合における連立一次方程式Ｐ＝ＲＱを解くことにより、時間領域における音場再現フィルタＱ（Ｑ＝Ｒ^-1Ｐ）を求める。

以下、フィルタ算出処理部３１が、時間領域において音場再現フィルタを求める処理を説明する。フィルタ算出処理部３１は、時間領域において式１６の最適解を求めるために、反復解法を用いるものし、特に本実施の形態では反復解法の解法例として共役勾配法を用いて演算を行うものとする。

反復解法は、解の収束に必要な処理の反復回数が直接解法よりも少なく、１回の反復当たりに必要な計算リソース（メモリ使用量と演算量）が少なくなるという特徴を有している。未知数の数がｎの場合であって、算出を行うための方程式の行列が疎行列（要素のほとんどの成分が０となる行列）となる場合に反復解法で解を求めると、一般的に、係数行列に必要なメモリ使用量と一回の反復に必要な演算回数とがｎのオーダーとなり演算効率が高くなる。一方で、方程式の行列が密行列の場合は、演算回数のオーダーがｎ²のオーダーとなってしまい、ｎが大きい場合には計算が困難になるという特徴を有している。本実施の形態に示すように、反復解法で音場再現フィルタを求める場合には、係数行列として疎行列ではなく大規模密行列を扱う必要が生じる。

音場再現フィルタＱを算出するためには、上述したように式１６
Ｑ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）^-1Ａ^tＤ ・・・式１６
を解く必要がある。ここで、反復解法を用いて音場再現フィルタＱを算出する場合、反復計算において必要とされる行列形式は、規則的な畳み込み行列になるという特徴がある。このため、本発明に係る音場再現フィルタ算出装置３０では、この畳み込み行列を利用した特徴的な演算処理を行うことによって、計算過程に必要なメモリ量をフィルタ段数Ｌに比例するオーダーまで削減することが可能となる。

具体的には、方程式の組み立て処理と反復計算の処理とに用いられる主要な行列演算を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を利用した相関演算処理と畳み込み演算処理とで演算することによって、計算量を大幅に削減（具体的には、高速フーリエ変換による計算オーダーに比例したレベル（ＬlogＬに比例した計算オーダー）まで削減）することができる。このため、音場再現システムの規模が大きくなっても、一般的なコンピュータを用いて演算処理を行うことが可能となる。

本発明に係る演算処理を用いることによって、具体的には、フィルタ段数Ｌが４０９６（Ｌ＝４０９６）、音場再現システムのスピーカｓの数Ｓが６４（Ｓ＝６４）である場合の音場再現フィルタの演算を、１Ｇバイト程度のメモリを搭載したコンピュータで実行することが可能となる。

図４は、共役勾配法を使用して音場再現フィルタを算出する処理を示したフローチャートである。フローチャートに従って時間領域で演算処理を行った場合には、次述する（１）〜（４）の演算処理において処理負担が増大するという問題があった。
（１）行列Ｒ：Ｒ＝（Ａ^tＡ＋lＥ_LS×LS）の演算処理
（２）行列Ｐ：Ｐ＝Ａ^tＤの演算処理
（３）初期値計算におけるＲとベクトルとの積Ｒｑ₀との演算処理
（４）反復計算におけるＲとベクトルとの積Ｒσ_μとの演算処理
また、行列Ｒの演算に要する記憶容量も増大するという問題があった。

本実施の形態に係るフィルタ算出処理部３１では、上述したように、（１）〜（４）の演算を行う場合に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて周波数領域における演算処理を行い、演算処理された演算結果を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）によって時間領域の演算結果に逆変換する（時間領域の演算結果に戻す）ことによって、演算処理負担の軽減を図っている。

まず、初期演算として、行列Ｒと行列Ｐとの計算について説明する。
行列Ｒは、上述したように

で示される。

ここで行列Ｒの各要素は、

で示される。

また行列Ｒ_i,jの各要素は、

で示される。

但し、

である。

Ｒの部分行列Ｒ_i,jは、相関行列であって規則正しいパターンを持ち、斜め方向の要素の値が同一の値になるという特徴を有している。上述した部分行列Ｒ_i,jでは、２Ｌ−１個の異なる値を備えている。このため、係数行列Ｒの演算を行う場合には、重複する値をメモリ等の記憶領域に記憶せず、異なる値のみをベクトルとして記憶することによって、フィルタ算出処理部３１の演算処理で使用されるメモリ使用量をＬのオーダーで削減することが可能となる。

また、それぞれの要素の値を示す式２４

において{}内は伝達関数同士の相関演算の形となっている。

このため、相関演算処理を行う場合、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いてｒt_i,j（τ）の値を周波数領域の値に変換して解を求めた後に、求められた解を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）により逆変換して、時間領域におけるｒt_i,j（τ）の相関演算処理の解を求める。このように周波数領域において演算処理を行うことによって、処理負担を軽減させることができる。

しかしながら、高速フーリエ変換を用いて相関演算処理を行う場合には以下の点で注意が必要である。
相関演算処理を行う一般式を

で表すと、両辺をフーリエ変換することによって、
Ｓ_ω（ω）＝conj（ｇ_ω（ω））ｈ_ω（ω） ・・・・式２６
となる。ここでconj（ｘ）はｘの複素共役を示している。

上述したように、フーリエ変換されたＳ_ω（ω）の値を周波数成分の掛け算を用いて求めた後に、求めた解を逆フーリエ変換して時間領域の時系列データに変換することによって、時間領域において演算を行う場合に比べて迅速かつ容易に解を求めることができる。

但し、高速フーリエ変換を利用して相関演算処理を行う場合、周波数領域の掛け算を用いてＳ_ω（ω）の解を求めた後に逆フーリエ変換によって時間領域に戻した演算結果Ｓ’_ｔ（τ）は

となる。ここで、Ｎ_FFTは、高速フーリエ変換を実施するときのデータ長であり、mod（ｔ＋τ，Ｎ_FFT）は、ｔ＋τをＮ_FFTで割ったときの余りを示している。

このように、逆フーリエ変換によりＳ’_t（τ）を求めた場合には、全てのτについて
Ｓ’_t（τ）＝Ｓ_t（τ） ・・・式２８
になるとは限らず、式２８を満たさない解を、図４に示す共役勾配法の演算処理にそのまま用いると、求められた音場再現フィルタに誤差が生じてしまうという問題がある。

このような問題を回避して、式２８の関係式を満たす解を求めるために、本実施の形態に係るフィルタ算出処理部３１では、ｇ、ｈに適当な数の０データを追加し、高速フーリエ変換のデータ長さＮ_FFTを増やすことによって、求めたいτの範囲におけるＳ’_t（τ）の値が
Ｓ’_t（τ）＝Ｓ_t（τ） ・・・式２８
となるように調整を行う。

従って、上述したｒt_i,j（τ）を求める場合にも、逆フーリエ変換によって求められた解が正確な値となるように（時間領域のみの演算により求められる解とに誤差が生じないように）、−Ｌ＋１≦ｔ≦Ｌ−１の範囲のデータのみを用いて演算を行う。つまり、誤差の生じない範囲は、音場再現フィルタが適用される出力音の残響時間等に応じて予め設定される音場再現フィルタの段数Ｌに応じて決定される。

また、行列Ｐの各要素も同様に、相関演算処理の結果として計算することが可能である。行列Ｐは

で示される。

ここで行列Ｐの各要素は、

で示される。

また行列Ｐ_i,jの各要素は、

で示される。

このｐt_i,j（τ）の{}内は伝達関数同士の相関演算の形となっているため、行列Ｒと同様に、ｐt_i,j（τ）に対して高速フーリエ変換を適用し、ｐt_i,j（τ）の値を周波数領域の値に変換して解を求め、求められた解を逆フーリエ変換して時間領域の解に逆変換することにより値を求めることができる。このように周波数領域の解を時間領域の解に逆変換する処理を用いることにより、演算処理の負担を軽減させることができる。

ｐt_i,j（τ）の演算を行う場合にも、逆フーリエ変換により求められる値が正確な値となるように、０≦ｔ≦Ｌ−１の範囲のデータのみを用いて解を求める。

このようにして予め行列Ｒおよび行列Ｐの演算結果を求めてメモリ等に記憶しておくか、または、図４に示すフローチャートの演算処理過程において行列Ｒ，Ｐを用いた演算を行う必要が生じた際にその都度Ｒ，Ｐの演算を行うことによって、音場再現フィルタの算出処理を実行する。

次に、図４に示すフローチャートに基づいて、フィルタ算出処理部３１の具体的な処理について説明する。

フィルタ算出処理部３１は、図４に示すように、初期値としてｊに１を代入し、μに０を代入するする（ステップＳ．１）、ここでｊは、原音場６におけるスピーカの数を示している。またμは、音場再現フィルタＱのｊ列目の値を算出するために実行された演算回数（反復回数）を示すパラメータであり、具体的には、ステップＳ．３〜ステップＳ．５の処理を繰り返し実行した回数を示している。

次にフィルタ算出部３１は、初期設定を行う（ステップＳ．２）。初期設定では、Ｐ，Ｑのｊ列目の値をｐ，ｑとおき、適当な初期値ｑ₀を用いてε_μ

の初期値であるε₀の値
ε₀＝ｐ−Ｒｑ_{0 ・・・}式３３
を求める。なお、ε_μは、反復回数μでの暫定的な解をｑ_μとしたときの、誤差ベクトルを示したものである。

ここで。ε₀の算出に用いられる行列Ｒとベクトルとの演算処理（Ｒｑ₀の演算）について説明する。
係数行列Ｒは

で示される。

ここに任意のベクトルｘを

（但し、ｘの各要素はx_i,1は、

とする。）
とし、行列Ｒと任意のベクトルｘとの積ｙを

（但し、ｙの各要素はｙ_i,1は、

とする。）とすると、

ｙは、

となり、

ｙの部分行列であるｙ_i,1は、

となり、

として計算される。

ここでｙt_i,1（τ）の{}の内は畳み込み演算を示している。畳み込み演算処理を行う場合には、相関演算処理を行う場合と同様に、高速フーリエ変換を用いてｙt_i,1（τ）の値を周波数領域の値に変換することによって周波数領域で解を求めた後に、逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行うことによって時間領域での値を求めることができる。このように周波数領域において求められた解を時間領域の解に逆変換することによって、演算処理の負担を軽減させることができる。

しかしながら、高速フーリエ変換を用いて畳み込み演算処理を行う場合にも以下の点で注意が必要である。
相関演算処理を行う一般式を

で表すと、両辺をフーリエ変換することによって、
Ｓ_ω（ω）＝ｇ_ω（ω）ｈ_ω（ω） ・・式４３
となる。

上述したように、フーリエ変換されたＳ_ω（ω）の値を周波数成分の掛け算を用いて求めた後に、求めた解を逆フーリエ変換して時間領域の時系列データに変換することによって、時間領域において演算を行う場合に比べて迅速かつ容易に解を求めることができる。

但し、高速フーリエ変換を利用して畳み込み演算処理を行う場合にも、周波数領域の掛け算を用いてＳ_ω（ω）の解を求めた後に、逆フーリエ変換によって時間領域に戻した結果Ｓ’_t（τ）が

となり、相関演算処理と同様に、求められたＳ’_t（τ）の全てのτについて
Ｓ’_t（τ）＝Ｓ_t（τ） ・・・式４５
になるとは限らないという問題がある。ここで、Ｎ_FFTは、高速フーリエ変換を実施するときのデータ長であり、mod（τ−ｔ，Ｎ_FFT）は、τ−ｔをＮ_FFTで割ったときの余りを示している。

上述したような問題を回避して、式４５の関係式を満たす解を求めるために、本実施の形態に係るフィルタ算出処理部３１では、ｇ、ｈに適当な数の０データを追加し、高速フーリエ変換のデータ長さＮ_FFTを増やすことによって、求めたいτの範囲におけるＳ’_t（τ）の値が
Ｓ’_t（τ）＝Ｓ_t（τ） ・・・式４５
となるように調整を行う。

従って、上述したＲｑ₀を求める場合にも、逆フーリエ変換によって求められた解が正確な値となるように（時間領域のみの演算により求められる解とに誤差が生じないように）、０≦ｔ≦Ｌ−１の範囲のデータのみを用いてε_μの計算を行う。

また、フィルタ算出処理部３１は、σ_μ

の初期値であるσ₀の値

の値を算出する。ここで、σ_μは、後述するステップＳ．４におけるＲσ_μの計算に用いられる。

また、フィルタ算出処理部３１は、共役勾配法の収束判定に用いられるパラメータをηとして設定する。ηは収束を判断するための閾値パラメータとしての定数であって、このパラメータに基づいて誤差が収束判定条件を満たす値となった場合（次式４８を満たす場合）、フィルタ算出処理部３１は、解が収束したと判断して反復計算を終了する。

そして、フィルタ算出処理部３１は、収束条件の判断処理（ステップＳ．３）を行う。収束条件の判断式は、

で表される。フィルタ算出処理部３１は、この判断式に基づいて解の収束を判断する。

収束条件を満たさなかった場合（ステップＳ．３においてＮｏの場合）、フィルタ算出処理部３１は、Ｒσ_μの計算を行う（ステップＳ．４）

Ｒσ_μの計算を行う場合にも、上述した行列Ｒとベクトルとの積を求める計算に該当するため畳み込み演算処理によって計算を行うことが可能である。このため、フィルタ算出処理部３１は、高速フーリエ変換によって周波数領域でＲσ_μの解を求めた後に、逆フーリエ変換を行うことによって時間領域の値を求める。この場合においても、時間領域において解に誤差が生じないように、０≦ｔ≦Ｌ−１の範囲のデータのみを用いて解を求める。

そして、フィルタ算出処理部３１は、求められたＲσ_μの値と、ε_μ、σ_μとを用いて、

を算出し、さらに、μに１を加える（μ＝μ＋１）処理を行う（ステップＳ．５）。

そして、フィルタ算出処理部３１は、ステップＳ．５において算出されたε_μとＰとを用いて、収束条件の判断処理（ステップＳ．３）を繰り返し実行する。

収束条件を満たす場合（ステップＳ．３においてＹｅｓの場合）、フィルタ算出処理部３１は、ステップＳ．５において算出されたｑ_μの値を、音場再現フィルタＱにおけるｊ列目の解とする（ステップＳ．６）。

その後、フィルタ算出処理部３１は、ｊ＝Ｃであるかどうか、つまり、音場再現フィルタにおける全ての列（１〜Ｃ列）の解を求めたか否かを判断し（ステップＳ．７）、ｊがＣでない場合（ステップＳ．７においてＮｏの場合）には、ｊに１を加え、μに０を代入した後に（ステップＳ．８）、処理をステップＳ．２に移行して上述した処理を繰り返し実行する。

ｊがＣ（ｊ＝Ｃ）である場合（ステップＳ．７においてＹｅｓの場合）、フィルタ算出処理部３１は、全ての列の音場再現フィルタの値を求めたものと判断して、音場再現フィルタの算出処理を終了する。算出された音場再現フィルタは、フィルタ算出処理部３１によってフィルタ情報記録部３４に記録される。

［再現音場における原音場の音響環境再現処理］
次に、再現音場２１である実験室の空間Ｂ２において原音場６である実験室の音響環境を再現する処理について説明する。再現音場２１における原音場６の音響環境の再現は、音場再現システムによって実現される。

図５は、音場再現システム１の概略構成を示したブロック図である。音場再現システム１は、図５に示すように、再現音場２１である実験室の空間Ｂ２内に設置されスピーカ部（スピーカ）２２と、スピーカ部２２に対して音声出力を行う音声出力装置（音響出力装置）４と、音声出力装置４に対して評価音を出力するコンピュータ（音響処理装置）４０と、音響信号を出力することが可能なオーディオ機器（音響再生装置）４１と、オーディオ機器４１によって再生される音響信号をコンピュータ４０に出力する音声入力装置８とによって概略構成されている。

ここで、音場再現システム１に用いられる音声出力装置４と、音声入力装置８と、スピーカ部２２とは、再現音場音響システム２０において用いられる音声出力装置４と、音声入力装置８と、スピーカ部２２と同一の構成であって同一の機能を備えるものであるため、その詳細な説明は省略する。

オーディオ機器４１は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＤ等の記録媒体に記録される音楽情報を読み出して音響信号として出力する装置である。オーディオ機器４１において再生された音響信号は、音声入力装置８を介してコンピュータ４０に入力される。

コンピュータ４０は、オーディオ機器４１によって再生される音響信号を、音声入力装置８を介して取得し、取得した音響信号に音響処理を施すことによって、再現音場２１で出力される音響信号により、原音場６の音響環境を再現させる役割を有している。

コンピュータ４０は、制御部４２と、畳み込み演算処理部４３と、音場再現フィルタ記録部４４とによって概略構成されている。音場再現フィルタ記録部４４には、上述した音場再現フィルタ算出装置３０によって算出された音場再現フィルタが記録されている。音場再現フィルタ記録部４４は、一般的な記録装置によって構成されている。

畳み込み演算処理部４３は、制御部４２の制御に応じて、音声入力装置８によって入力された音響信号に対して音響処理を施す。より詳細には、音場再現フィルタ記録部４４に記録される音場再現フィルタを用いて、音響信号に畳み込み演算処理を行うことにより、スピーカ部２２のスピーカ２３から出力される音響信号に音響処理を施す。

畳み込み演算処理部４３によって、音場再現フィルタによる音響処理が施された音響信号には、再現音場２１における音響特性を打ち消すと共に、原音場６の音響特性を再現音場２１において効果的に適用させるための音響効果が付加されている。従って、音場再現システム１において、音場再現フィルタを適用した音響信号をスピーカ２２より出力させることによって、再現音場２１で原音場６の音響特性を再現することが可能となり、聴取者はあたかも原音場６で聴取しているかのような感覚を再現音場２１で得ることが可能となる。

以上説明したように、実施の形態に係るフィルタ算出処理部３１では、原音場６の音響特性と再現音場２１の音響特性とにより求められる音場再現フィルタの算出処理を、すべての演算過程で周波数領域における演算結果を時間領域に逆変換する演算手法を用いて行うのではなく、時間領域において反復解法を用いて音場再現フィルタを求める演算方法を原則として採用するので、誤差を含まない精度の高い音場再現フィルタを算出することが可能となる。

さらに、反復解法を用いて音場再現フィルタを算出する場合において、相関演算処理と畳み込み演算処理とを行う場合にのみ、周波数領域における演算結果を利用して時間領域における解を求めるので、演算処理の負担軽減と演算処理に利用されるメモリ容量の低減を図ることが可能となる。このため、処理全体の迅速化と演算処理に利用される演算資産の効率化を図ることが可能となる。

特に、周波数領域において計算された相関演算処理の結果と畳み込み演算処理の結果とを時間領域において利用する場合には、周波数領域に変換させることによって求められる解と時間領域のみで演算を行って求められる解とに誤差が生じることを防ぐため、時間領域へと逆フーリエ変換された解のうち、解の値が不一致とならない所定範囲のデータのみを用いて音場再現フィルタの算出処理を行う。このため、最終的に算出される音場再現フィルタの値に誤差等が含まれてしまうことを効果的に防止することが可能となる。

以上、本発明に係る音場再現フィルタ算出装置および音場再現システムについて図面を用いて詳細に説明を行ったが、本発明に係る音場再現フィルタ算出装置および音場再現システムは上述した実施の形態に限定されるものではない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施の形態では、音場再現フィルタ算出装置３０で音場再現フィルタを算出した後に、算出した音場再現フィルタを音場再現システム１の音場再現フィルタ記録部４４に記録させて音響信号に音響処理を施す構成であったが、音場再現フィルタの算出を音場再現システム１において行う構成であってもよい。

図６は、音場再現フィルタ算出装置３０におけるフィルタ算出処理部３１の機能を、コンピュータ５５の制御部５６で処理させることにより、音場再現フィルタの算出処理を行うことが可能な音場再現システム５７を示したブロック図である。

図６に示す音場再現システム５７では、実施の形態において説明した音場再現システム１（図５参照）に比べて、コンピュータ５５内に、原音場特性記録部３２と、再現音場特性記録部３３とが設けられている点で相違する。

音場再現システム５７では、制御部５６が、原音場特性記録部３２に記録される音響特性と、再現音場特性記録部３３に記録される音響特性とに基づいて、音場再現フィルタを算出する処理を行い、算出された音場再現フィルタを音場再現フィルタ記録部４４に記録する。そして、制御部５６は、畳み込み演算処理部４３に対して、音場再現フィルタ記録部４４に記録される音場再現フィルタを用いて、入力された音響信号に対する畳み込み演算処理を行う。

このように、音場再現システム５７において、音場再現フィルタの算出処理を行わせることによって、音場再現フィルタ算出装置３０を別途設ける必要が無くなるので、システム構成の簡略化を図ることが可能となる。また、音場再現システム５７において音場再現フィルタの算出処理を行わせることによって、処理の円滑化と迅速化を図ることが可能となる。

実施の形態に係る原音場音響システムの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る再現音場音響システムの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る音場再現フィルタ算出装置の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態に係るフィルタ算出処理部による音場再現フィルタの算出処理を示したフローチャートである。 実施の形態に係る音場再現システムの概略構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る音場再現システムの他の概略構成例を示すブロック図である。 一般的な音場再現システムにおける音場再現フィルタと原音場の音響特性と再現音場の音響特性との関係を示した図である。 （ａ）一般的な原音場の構成を示した図であり、（ｂ）は一般的な再現音場の構成を示した図である。

符号の説明

１、５７ …音場再現システム
２ …原音場音響システム
３ …（原音場音響システムの）スピーカ部
４ …音声出力装置（音響出力装置）
５ …（原音場音響システムの）コンピュータ
６ …原音場
７ …マイクアレイ
８ …音声入力装置
１２ …（マイクアレイの）マイク
１５ …評価音生成部
１６ …インパルス応答演算部
１７ …インパルス応答記録部
１８、４２、５６ …制御部
２０ …再現音場音響システム
２１ …再現音場
２２ …（再現音場の）スピーカ部
２３ …（スピーカの）スピーカ
３０ …音場再現フィルタ算出装置
３１ …フィルタ算出処理部
３２ …原音場特性記録部
３３ …再現音場特性記録部
３４ …フィルタ情報記録部
４０、５５ …コンピュータ（音響処理装置）
４１ …オーディオ機器（音響再生装置）
４３ …畳み込み演算処理部
４４ …音場再現フィルタ記録部
Ａ１ …（従来の原音場の）空間
Ａ２ …（従来の再現音場の）空間
Ｂ１ …（本実施の形態に係る原音場の）空間
Ｂ２ …（本実施の形態に係る再現音場の）空間
ｃ、ｓ …（従来の原音場および再現音場に設置される）スピーカ
ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ …（本実施の形態に係る原音場に設置される）スピーカ
ｍ …制御ポイント

Claims (4)

1. 原音場において測定された音響特性と再現音場において測定された音響特性とに基づいて、再現音場において原音場の音場環境を再現するための音場再現フィルタを算出する音場再現フィルタ算出装置に関し、
   該音場再現フィルタ算出装置は、
   時間領域において反復解法を適用することにより、音場再現フィルタの算出処理を実行し、
   前記反復解法の適用に生じる相関演算処理および畳み込み演算処理のみ、周波数領域への変換処理によって演算処理を行った後に前記時間領域に演算結果を逆変換させる演算方法を用いること
   を特徴とする音場再現フィルタ算出装置。
2. 前記音場再現フィルタ算出装置は、
   周波数領域への変換処理によって演算処理を行った後に前記時間領域に演算結果を逆変換させて求められた前記相関演算処理または前記畳み込み演算処理の演算結果のうち、前記時間領域のみで前記相関演算処理または前記畳み込み演算処理を行った場合に得られる演算結果との誤差が生じ得ない範囲のデータのみを用いて、前記時間領域における前記音場フィルタの算出処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の音場再現フィルタ算出装置。
3. 前記誤差が生じない範囲は、前記音場再現フィルタが適用される出力音の残響時間等に応じて予め設定される前記音場再現フィルタの段数に伴って決定されること
   を特徴とする請求項２に記載の音場再現フィルタ算出装置。
4. 再現音場に設置されるスピーカと、
   該スピーカより出力させるための音響信号を再生する音響再生装置と、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の前記音場再現フィルタ算出装置と、
   前記音響再生装置により算出された音響信号に対して、前記音場再現フィルタ算出装置によって算出された前記音場再現フィルタを用いて音響処理を施す音響処理装置と、
   該音響処理装置により音響処理された音響信号を前記スピーカより出力させる音響出力装置と
   を備えることを特徴とする音場再現システム。

Images