JP2009296111A - Reflected sound generating device - Google Patents
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Description
本発明は、スピーカによる再生音場に反射音を付加して残響特性を向上させ、拡がりのある音場を提供する反射音生成装置に関する。 The present invention relates to a reflected sound generating apparatus that improves a reverberation characteristic by adding a reflected sound to a reproduction sound field by a speaker and provides a sound field having a spread.
従来、原音場と再生音場の残響特性を測定し、その残響特性の差から再生音場の残響特性を原音場の残響特性に近似させるように、再生音に反射音パターンを付加し、再生音場で再生することが提案されている(特許文献1)。 Conventionally, the reverberation characteristics of the original sound field and the reproduced sound field are measured, and the reflected sound pattern is added to the reproduced sound so that the reverberation characteristic of the reproduced sound field can be approximated to the reverberation characteristic of the original sound field based on the difference between the reverberant characteristics. It has been proposed to reproduce in a sound field (Patent Document 1).
また、左右のチャンネルに共通に設けられた単一の振動板で構成されるスピーカを、左右各チャンネルの信号に対応した加振器で加振して音を再生する音響再生システムにおいて、スピーカに供給する音響信号を加工処理して、音像定位方向(聴取者が音源を感じる方向)を調整する音響信号処理装置が知られている(特許文献2)。この音響信号処理装置は、入力された左右の各チャンネルの再生信号を音場調整フィルタを通して互いに他方のチャンネル側へ夫々通過させて、再生信号に音像定位の特性を付与するように時間遅れ及びレベルを調整する一方、遅延回路により所定の時間遅れをもって夫々通過させた各チャンネルの再生信号から、音像調整フィルタを通した他チャンネルの信号を演算出力器により減算処理して、各加振器へ出力するものである。
上記従来のもののうち、前者においては、再生音場の残響特性を原音場の残響特性に近似させるものであるが、音像定位によるさらに広がりのある音響効果を得ることができない。後者においては、スピーカ出力による再生音場で音像定位を知覚できるが、音像定位させる対象の音は任意の音源から発生された直接音を想定しており、特に反射音を対象としていないので、再生音場の拡がり感を知覚させることを意図していない。
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、スピーカから出力される再生音場での環境に影響される音場の拡がりを向上させると共に、反射音に音像定位の効果を付加する反射音生成装置の提供を課題とする。
Among the above-mentioned conventional ones, the former approximates the reverberation characteristic of the reproduced sound field to the reverberation characteristic of the original sound field, but it is not possible to obtain a further broad sound effect due to sound image localization. In the latter, sound image localization can be perceived in the sound field reproduced by the speaker output, but the sound targeted for sound image localization is assumed to be direct sound generated from any sound source, and is not particularly targeted for reflected sound. It is not intended to perceive a sense of expansion of the sound field.
Therefore, in view of the above-described problems, the present invention provides a reflected sound generating device that improves the expansion of a sound field affected by the environment in a reproduced sound field output from a speaker and adds a sound image localization effect to the reflected sound. Offering is an issue.
本発明においては、上記課題を解決するため、音源の再生信号から反射音信号を生成して左右のスピーカ2aに供給することにより残響効果を向上させる反射音生成装置1において、所望の音響環境において得られる反射音を再生音場において再現するために、反射音生成手段4が音源の再生信号に反射音が有する複数の異なる時間遅れを付加する。これらの時間遅れが付加された反射音信号を音像定位フィルタ6にそれぞれ通過させ、反射音に音像定位の特性を付与する。音像定位フィルタ6を通過した複数の反射音信号を混合手段5が合成する。音像定位フィルタ6は、各再生信号を複数の周波数帯域に分け、各周波数帯域ごとに時間遅れ及びレベルを調整する所定の通過特性を割り当てられた複数のバンドパスフィルタBP11・・・BPNn,BP'11・・・BP'Mn、で構成し、周波数帯域に応じた音像定位の特性を付与することとする。
また、バンドパスフィルタBP11・・・BPNn,BP'11・・・BP'Mnには、反射音信号の周波数帯域ごとにそれぞれ所定の追加時間遅れτ11・・・τNn,τ'11・・・τ'Mnを付加する時間遅れ設定手段と、所定の追加ゲインk11・・・kNn,k11・・・k'Mnを付加するゲイン設定手段とを設ける。
さらに、時間遅れ設定手段及びゲイン設定手段は、複数のバンドパスフィルタBP11・・・BPNn,BP'11・・・BP'Mnを通じて調整された反射音信号を受けてスピーカ2aが発生する音を、音源を所望の位置に設置した時の音に近似させるように時間遅れτ11・・・τNn,τ'11・・・τ'Mn及びレベルk11・・・kNn,k11・・・k'Mnを調整するように設定する。
In the present invention, in order to solve the above-described problem, in the reflected
Further, the bandpass filters BP 11 ... BP Nn , BP ′ 11 ... BP ′ Mn have predetermined additional time delays τ 11 ... Τ Nn and τ ′ 11 for each frequency band of the reflected sound signal. ... provided tau 'and time lag setting means for adding Mn, predetermined additional gain k 11 ··· k Nn, k 11 ··· k' and a gain setting means for adding Mn.
Moreover, setting means and the gain setting means delay time, the sound in which a plurality of band-
本発明によれば、音源の再生信号に反射音を付加することによって、スピーカが設置された再生音場の音響環境に関わらず、所望の良好な残響効果を得ることができ、拡がりのある音場を提供することができると共に、音像定位を知覚させてより臨場感に富む音場を提供することできる。 According to the present invention, by adding reflected sound to the reproduction signal of the sound source, a desired good reverberation effect can be obtained regardless of the acoustic environment of the reproduction sound field in which the speaker is installed, and the sound with spread In addition to providing a field, it is possible to provide a more realistic sound field by allowing sound image localization to be perceived.
本発明の実施の一形態を図面について説明する。
図1において、パワーアンプ2bを通じて左右のスピーカ2aに再生信号を出力する反射音生成装置1は、左右各チャンネルに対応する入力端子3L,3R、反射音生成回路4L,4R、混合器5L,5R及び音像定位フィルタ群6を備えている。入力端子3L,3Rにはデジタル化された音響信号が入力される。ただし、反射音生成装置1がAD変換器を内蔵し、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する構成としてもよい。各チャンネルの入力端子3L,3Rに入力された信号は、反射音生成回路4L,4R及び音像定位フィルタ群6を通して混合器5L,5Rに供給される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a reflected
反射音生成回路4L,4Rは、原音場の再生信号に再生音場における残響効果を生む反射音を付加するために再生信号に複数の異なる時間遅れt1・・・tN,t'1・・・t'Mをそれぞれ付加し順次出力する。
The reflected
反射音生成回路4L,4Rから出力された反射音信号は、音像定位フィルタ群6を通して左右のチャンネルの混合器5L,5Rに供給される。左右の各チャンネルの混合器5L,5Rは、音像定位フィルタ群6を通過したそれぞれのチャンネルの信号と、互いに他方のチャンネルの信号とを混合して出力する。
The reflected sound signals output from the reflected
音像定位フィルタ群6は、左右の各チャンネルについて複数の音像定位フィルタH1,・・・HN,H'1・・・H'Mを備えている。音像定位フィルタH1,・・・HNは、左チャンネルの入力信号のN個の反射音をN個の方向に音像定位させるフィルタである。音像定位フィルタH'1・・・H'Mは、右チャンネルの入力信号のM個の反射音をM個の方向に音像定位させるフィルタである。これらの音像定位フィルタは、図3,図4に示すように、複数の異なる時間遅れの各反射音信号を所定の周波数帯域に分けて通過させる複数のバンドパスフィルタBP11n・・・BPNn,BP'11・・・BP'Mnをそれぞれ有する。これらのバンドパスフィルタは周波数帯域ごとに音像定位方向を調整し、協働して周波数帯域全体をカバーする。各バンドパスフィルタBP11・・・BPNn,BP'11・・・BP'Mnには、それらのインパルス応答δ11・・・δNn,δ'11・・・δ'Mnに所定の追加時間遅れτ11・・・τNn,τ'11・・・τ'Mnを付加する時間遅れ設定手段と、所定の追加ゲインk1・・・kN(k'1・・・k'N)を付加するゲイン設定手段とを有する。
Sound image
一般に、音響システムにおいては、左右のスピーカから聴取者の互いに反対側の耳に入る音が存在するために音場の拡がりが小さく知覚され、さらに、左右のスピーカから反対側の耳までの音の伝達特性は周波数帯域によって異なる。このため、本実施形態の反射音生成装置1では、各反射音信号を複数の帯域に分けて周波数帯域ごとにインパルス応答がそれぞれ設定された音像定位フィルタH1,・・・HN,H'1・・・H'Mに通過させて反射音に音像定位の特性を付加する。
In general, in an acoustic system, there is a sound that enters the ears of the listener opposite to each other from the left and right speakers, so that the expansion of the sound field is perceived to be small, and further, the sound from the left and right speakers to the ears on the opposite side is perceived. The transfer characteristics vary depending on the frequency band. Therefore, in the reflected
音像定位フィルタH1・・・HN,H'1・・・H'Mの設計方法ついて図5のフローチャートを参照して説明する。なお、各音像定位フィルタH1・・・HN,H'1・・・H'Mは同一の設計方法によるため、説明上一つの音像調整フィルタにモデル化し、各音像調整フィルタを識別する符号の添字は省略する。 A design method of the sound image localization filters H 1 ... H N , H ′ 1 ... H ′ M will be described with reference to the flowchart of FIG. Since each sound image localization filter H 1 ... H N , H ′ 1 ... H ′ M is based on the same design method, it is modeled into one sound image adjustment filter for explanation and is a code for identifying each sound image adjustment filter. The subscript is omitted.
先ず、図5のステップS1において、図6に示すように、分割帯域の試験用バンドパスフィルタBPi(iは帯域を表す番号であり、i=1〜n;nはバンドパスフィルタの個数)にインパルスを入力したときの各インパルス応答を第1試験信号Smiとする。各バンドパスフィルタBPiの中心周波数fci、帯域幅fΔi、及び個数Nは、処理の対象となる各反射音信号の周波数領域(例えば1000Hz〜3000Hz)をカバーできるように設定する。本実施形態では、バンドパスフィルタBPiとして例えば直線位相形FIRバンドパスフィルタを用いるものとする。 First, in step S1 of FIG. 5, as shown in FIG. 6, test bandpass filters BP i for divided bands (i is a number representing a band, i = 1 to n; n is the number of bandpass filters). each impulse response when you enter the impulse and the first test signal Sm i in. The center frequency fc i , the bandwidth fΔ i , and the number N of each band pass filter BP i are set so as to cover the frequency region (for example, 1000 Hz to 3000 Hz) of each reflected sound signal to be processed. In this embodiment, for example, a linear phase FIR bandpass filter is used as the bandpass filter BP i .
次にステップS2において、図7に示すように、各第1試験信号Smiを逆位相に位相反転して、第2試験信号Sciとする。 In step S2, as shown in FIG. 7, the phase inverting each first test signal Sm i in opposite phase, the second test signal Sc i.
次に、ステップS3において、図8に示すように、第1試験信号Smiを左のスピーカ2aに入力すると共に、第2試験信号Sciを時間遅れ調整器11及びレベル調整器12を通して右のスピーカ2aに入力し、スピーカ2aから発生する音をその前方に設置したダミーヘッドマイクロフォン13で収音して、その測定信号をSLi,SRiとする。なお、ダミーヘッドマイクロフォン13は、人の左右両耳の位置の音圧を測定可能なマイクロフォンである。
Next, in step S3, as shown in FIG. 8, inputs the first test signal Sm i left
次にステップS4において、ダミーヘッドマイクロフォン13による左右両耳の測定信号SLi,SRiの時間差及びレベル差が、左のスピーカ2aよりも更に左側の位置に単独のスピーカを設置した場合に測定される左右の信号(以下、基準信号という)SL* i,SR* iの時間差及びレベル差に最も近似するように、時間遅れ調整器10及びレベル調整器11で第2試験信号Sciの時間遅れ及びレベルを調整する。こうして調整した時間遅れを調整時間遅れτiとし、また、調整した第2試験信号Sciの最大値Mciと、第1試験信号Smiの最大値Mmiとの比率(Mci/Mmi)を調整ゲインkiとする。なお、基準信号SL* i、SR* iは、図9に示すように、例えばダミーヘッドマイクロフォン13の左真横に、左右チャンネルが独立した通常タイプのスピーカである基準スピーカ14を設置し、この基準スピーカ14に第1試験信号Smiを入力することにより予め測定しておくものとする。なお、基準スピーカ14に第2試験信号Sciを入力して基準信号SL* i、SR* iを測定してもよい。
Next, in step S4, the time difference and the level difference between the left and right ear measurement signals SL i and SR i by the
また、第1試験信号Smiと、該当する周波数帯域についての聴取者の左真横の位置から聴取者の頭部までの伝達関数HRTFのフーリエ逆変換である両耳のインパルス応答とを畳み込むことにより、音源を左真横に置いたときと同様の信号を得ることができ、この信号を基準信号SL* i,SR* iとしてもよい。 Further, a first test signal Sm i, by convoluting impulse responses of binaural is inverse Fourier transform of the transfer function HRTF from the left position just beside the listener for the relevant frequency band up to the listener's head The same signal as when the sound source is placed directly beside the left can be obtained, and this signal may be used as the reference signals SL * i and SR * i .
上記の説明では、スピーカ2aからの測定信号SLi,SRiを基準信号SL* i、SR* iに厳密に近似させることとしたが、これに限らず、時間遅れ調整器10及びレベル調整器11で調整しながら実際に聴取して感覚的に音像位置を自由に決定できる。
In the above description, the measurement signals SL i and SR i from the
次にステップS5において、図10に示すように、音像調整フィルタにおける各帯域のバンドパスフィルタBPi(BP1・・・BPN)の時間遅れ設定手段の追加時間遅れτ1・・・τN及びゲイン設定手段の追加ゲインk1・・・kNを、それぞれ先にステップS4で得た該当する帯域iの調整時間遅れτi及び調整ゲインkiに設定することにより、インパルス応答δiを調整時間遅れτiだけ遅らせると共に、インパルス応答δiに調整ゲインkiを掛けて、インパルス応答hci(hc1・・・hcN)とする。
そしてステップS6において、図11に示すように、インパルス応答hci(hc1・・・hcN)を全て足し合わせて一つのインパルス応答hcとし、このインパルス応答hcを音像定位フィルタHの通過特性とする。
Next, in step S5, as shown in FIG. 10, the additional time delay τ 1 ... Τ N of the time delay setting means of the band pass filter BP i (BP 1 ... BP N ) of each band in the sound image adjustment filter. And the additional gains k 1 ... K N of the gain setting means are set to the adjustment time delay τ i and the adjustment gain k i of the corresponding band i obtained in step S4, respectively, to thereby obtain the impulse response δ i . with delayed by adjustment time delay tau i, multiplied by the adjustment gain k i to the impulse response [delta] i, the impulse response hc i (hc 1 ··· hc N ).
In step S6, as shown in FIG. 11, the impulse responses hc i (hc 1 ... Hc N ) are all added to form one impulse response hc, and this impulse response hc is compared with the pass characteristic of the sound image localization filter H. To do.
このように、図6に示すフィルタ設計手順では、スピーカ2aから発生する音に基づいて、音像調整フィルタの特性を設定するので、当該スピーカ2aの音響特性に応じた最適な音像定位フィルタを設計することができる。その際、周波数帯域毎のインパルス応答を用いてフィルタ特性を設計するので、周波数の相違に応じた音の伝達特性の変化を考慮してより適切なフィルタ設計を行うことができる。さらに、音像定位フィルタの特性設定の際、基準信号SL* i,SR* iを測定するための基準スピーカ14の位置に応じた音像定位方向が得られるので、この基準スピーカ14の位置を適宜設定することで、音像定位方向を調整することが可能である。
In this way, in the filter design procedure shown in FIG. 6, the characteristics of the sound image adjustment filter are set based on the sound generated from the
このように構成した反射音生成装置1においては、反射音生成回路4L,4Rを通じて再生信号に複数の異なる時間遅れt1・・・tN(t'1・・・t'M)をそれぞれ付加することにより順次反射音信号を生成する。さらに音像定位フィルタ群6において、バンドパスフィルタBP11n・・・BPNn,BP'11・・・BP'Mnが各反射音信号を分割帯域ごとに通過させ、時間遅れ設定手段により設定された所定の追加時間遅れτ11・・・τNn,τ'11・・・τ'Mnを付加すると共に、ゲイン設定手段により設定された所定の追加ゲインk11・・・kNn(k'11・・・k'Nn)を付加して、反射音信号に音像定位の特性を付与する。そして、音像定位フィルタ群6を通過した各反射音信号は混合器5L,5Rにより混合してパワーアンプ2bを介し左右のスピーカ2aから出力される。これによって形成される再生音場は、図2に示すように、反射音信号を含まない通常の再生信号であれば同図(A)のハッチングで示す範囲に知覚される聴取環境であっても、同図(B)のハッチングで示すより広い範囲に知覚される良好な残響効果をもたらすと共に、音像定位の効果をもたらす。
In the reflection
1 反射音生成装置
2a スピーカ
3L,3R 入力端子
4L,4R 反射音信号生成回路
5L,5R 混合器
6 音像定位フィルタ
BP11・・・BPNn バンドパスフィルタ
BP'11・・・BP'Mn バンドパスフィルタ
δ11・・・δNn インパルス応答
δ'11・・・δ'Mn インパルス応答
τ11・・・τNn 追加時間遅れ
τ'11・・・τ'Mn 追加時間遅れ
k11・・・kNn 追加ゲイン
k11・・・k'Mn 追加ゲイン
1 reflected
Claims (3)
前記音源の再生信号に、所望の音響環境において得られる反射音を再生音場において再現するために当該反射音が有する複数の異なる時間遅れを付加する反射音生成手段と、
これらの時間遅れが付加された反射音信号をそれぞれ通過させ、反射音に音像定位の特性を付与する音像定位フィルタと、
前記音像定位フィルタを通過した複数の反射音を合成する混合手段とを備え、
前記音像定位フィルタは、前記各反射音信号を複数の周波数帯域に分けて通過させ、これらの各周波数帯域ごとに時間遅れ及びレベルを調整する所定の通過特性を割り当てられ、周波数帯域に応じた音像定位の特性を付与する複数のバンドパスフィルタを具備することを特徴とする反射音生成装置。 In the reflected sound generating device that improves the reverberation effect by generating a reflected sound signal from the reproduction signal of the sound source and supplying it to the left and right speakers,
A reflected sound generating means for adding a plurality of different time delays of the reflected sound to reproduce the reflected sound obtained in a desired acoustic environment in the reproduced sound field to the reproduced signal of the sound source;
A sound image localization filter that passes the reflected sound signal to which these time delays are added, respectively, and imparts a sound image localization characteristic to the reflected sound; and
Mixing means for synthesizing a plurality of reflected sounds that have passed through the sound image localization filter,
The sound image localization filter passes the reflected sound signals in a plurality of frequency bands, and is assigned a predetermined pass characteristic for adjusting a time delay and a level for each of the frequency bands, and a sound image corresponding to the frequency band. A reflected sound generating device comprising a plurality of band pass filters that impart localization characteristics.
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