JP2012252147A - 信号補正装置、音響再現システムおよびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】より忠実に音響を再現することのできる信号補正装置、音響再現システムおよびプログラムを得る。
【解決手段】ディジタル信号処理部１８により、音の再現対象とする音場の縮尺模型１４によって得られたインパルス応答信号１６を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、信号補正装置、音響再現システムおよびプログラムに係り、より詳しくは、音の再現対象とする音場の縮尺模型から収集されたインパルス応答信号を補正する信号補正装置、当該信号補正装置を有する音響再現システム、および当該信号補正装置によって実行されるプログラムに関する。

従来、コンサートホールや劇場等の設計段階に行われる音響模型実験に関する技術として、特許文献１には、建設すべきホールまたは音楽室等の音響性状に厳しい建造物の１／５０〜１／１０縮尺模型と、その内側の音源位置に、前記縮尺に相当する周波数の音を再現できる音響模型実験用スピーカとを組み合わせたことを特徴とする音響模型実験システムが開示されている。

特開２００５−１９１９２５号公報

ところで、音響模型実験では，縮尺模型内のインパルス応答信号を計測し、完成後のホール等の音場（以下、「実物」ともいう。）の音響特性を予測する。縮尺模型内のインパルス応答信号から実物のインパルス応答信号が推定できれば、推定したインパルス応答信号を無響室において録音した楽音や歌唱等と畳み込むことにより、実物の音響状態を耳で聞いて確認することもできる。なお、本明細書では、このようなプロセスを縮尺模型内音場の可聴化という。

音響模型実験の根幹を成す原理は相似則であり、模型の縮尺を１／Ｓ（Ｓ分の１）とすると、周波数は実物の場合のＳ倍、時間は１／Ｓ倍という関係を保ち、計測を行う必要がある。縮尺模型の典型的な縮尺は１／１０〜１／２０程度であることから、人の可聴周波数（約２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）を網羅しつつ、この関係を保持するには、超音波領域を含む広い周波数帯域が計測対象となる。インパルス応答信号の計測では、音源をインパルス信号等で駆動し、マイクロホンで収音したインパルス応答信号をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器により離散化してコンピュータに取り込む。ここで、離散化周期を１／Ｓ倍の値に読み替えると時間軸がＳ倍に延び、周波数帯域が１／Ｓ倍の帯域に遷移した、実物と同じスケールの信号が得られる。ただし、このインパルス応答信号は、実物の物理条件を完全には反映していない。

それは、音波が空気中を伝搬する過程で、そのエネルギーの一部が、空気の音響吸収によって失われるためであり、この現象は空気吸収減衰と呼ばれ、周波数が高いほど顕著に現れることが知られている（一例として、「H. E. Bass, L. C. Sutherland, A. J. Zuckerwar, D. T. Blackstock, and D. M. Hester, “Atmospheric absorption of sound: Further developments,” J. Acoust. Soc. Am. 97 (1), 680-683 (1995).」（以下、「非特許文献１」という。）参照。）。

しかしながら、従来の音響模型実験による縮尺模型内音場の可聴化では、空気吸収減衰については考慮されていないため、必ずしも忠実に音を再現することができるとは限らない、という問題点があった。なお、上記特許文献１に開示されている技術においても、空気吸収減衰については何ら考慮されていないため、この問題点に関しては無力である。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、より忠実に音を再現することのできる信号補正装置、音響再現システムおよびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の信号補正装置は、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別する分別手段と、前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された帯域応答信号を合成する合成手段と、を備えている。

請求項１記載の信号補正装置によれば、分別手段により、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号が予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別され、補正手段により、前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰が補正される。

そして、本発明では、合成手段により、前記補正手段によって補正された帯域応答信号が合成される。これにより、補正手段による補正後のインパルス応答信号が得られる。

このように、請求項１記載の信号補正装置によれば、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成しているので、より忠実に音を再現することができる。

なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記分別手段によって分別された帯域応答信号に対し、当該帯域応答信号の後端部側の残響音の領域を、当該残響音の領域を除く前端部側の領域の減衰の勾配に対応するように変形する変形手段をさらに備え、前記補正手段は、前記変形手段によって変形された帯域応答信号に対して前記補正を行ってもよい。これにより、より自然な聴感を得ることができる。

一方、上記目的を達成するために、請求項３記載の音響再現システムは、音の再現対象とする音場の縮尺模型に設けられ、インパルス応答信号を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得されたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別する分別手段と、前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された帯域応答信号を合成する合成手段と、前記合成手段によって合成されたインパルス応答信号を、無響室において予め定められた音を録音することにより得られたドライソースと畳み込むことにより音響信号を生成する生成手段と、前記生成手段によって生成された音響信号に基づいて前記音場による音を再現する再現手段と、を有している。

請求項３記載の音響再現システムによれば、音の再現対象とする音場の縮尺模型に設けられた取得手段により、インパルス応答信号が取得される。

ここで、本発明では、分別手段により、前記取得手段によって取得されたインパルス応答信号が予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別され、補正手段により、前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰が補正される。

また、本発明では、合成手段により、前記補正手段によって補正された帯域応答信号が合成される。これにより、補正手段による補正後のインパルス応答信号が得られる。

そして、本発明では、生成手段により、前記合成手段によって合成されたインパルス応答信号を、無響室において予め定められた音を録音することにより得られたドライソースと畳み込むことにより音響信号が生成され、再現手段により、前記生成手段によって生成された音響信号に基づいて前記音場による音が再現される。

このように、請求項３記載の音響再現システムによれば、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成し、合成したインパルス応答信号を、無響室において予め定められた音を録音することにより得られたドライソースと畳み込むことにより音響信号を生成し、生成した音響信号に基づいて前記音場による音を再現しているので、より忠実に音を再現することができる。

なお、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記合成手段によって合成されたインパルス応答信号を、前記縮尺模型の縮尺度に応じて予め定められた離散化周期でサンプリングするサンプリング手段をさらに有し、前記生成手段が、前記サンプリング手段によってサンプリングされたインパルス応答信号を前記ドライソースと畳み込むことにより前記音響信号を生成してもよい。これにより、より簡易に音を再現することができる。

一方、上記目的を達成するために、請求項５記載のプログラムは、コンピュータを、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別する分別手段と、前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正する補正手段と、前記補正手段によって補正された帯域応答信号を合成する合成手段と、として機能させるためのものである。

従って、請求項５に記載のプログラムによれば、コンピュータに対して請求項１記載の発明と同様に作用させることができるので、請求項１記載の発明と同様に、より忠実に音を再現することができる。

本発明の信号補正装置およびプログラムによれば、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成しているので、より忠実に音を再現することができる、という効果が得られる。

また、本発明の音響再現システムによれば、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成し、合成したインパルス応答信号を、無響室において予め定められた音を録音することにより得られたドライソースと畳み込むことにより音響信号を生成し、生成した音響信号に基づいて前記音場による音を再現しているので、より忠実に音を再現することができる、という効果が得られる。

実施の形態に係る音響再現システムの全体構成を示す一部ブロック図である。 実施の形態に係る音響再現装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る音響再現装置に備えられた二次記憶部の主な記憶内容を示す模式図である。 実施の形態に係るインパルス応答信号データベースの構成を示す模式図である。 実施の形態に係るドライソースデータベースの構成を示す模式図である。 実施の形態に係る音響信号生成処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係るノイズ補償処理の説明に供するグラフである。 実施の形態に係るノイズ補償処理の説明に供する他のグラフである。 実施の形態に係るノイズ補償処理の説明に供する他のグラフである。 実施の形態に係るディジタル信号処理部の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

まず、図１を参照して、本発明が適用された音響再現システム１０の全体構成について説明する。

同図に示すように、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、音響の再現対象とする音場（本実施の形態では、コンサートホール）を１／Ｓ（本実施の形態では、Ｓ＝１０）した縮尺模型１４に対して、予め定められた音源位置（本実施の形態では、コンサートホールの舞台上の平面視略中央部の位置）にスピーカ５０を設置する。また、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、縮尺模型１４に対して、予め定められた収音位置（本実施の形態では、コンサートホールの観客席の何れかの位置）にマイクロホン５２を設置する。

本実施の形態に係る音響再現システム１０では、この状態で、スピーカ５０に予め定められたインパルス信号１２を入力することによりスピーカ５０から当該インパルス信号１２に対応する音を発させると共に、マイクロホン５２により、スピーカ５０によって発せられた音を収音させる。これにより、マイクロホン５２からは、当該音の信号レベルを示すインパルス応答信号１６が出力され、このインパルス応答信号１６が後述する二次記憶部３０Ｄ（図２参照。）に記憶される。

一方、本実施の形態に係る音響再現システム１０には、インパルス応答信号１６を入力し、当該インパルス応答信号１６を予め定められた周波数帯域毎に分別して、各帯域応答信号毎に、後述するノイズ補償処理および空気吸収減衰補正処理を施した後に各帯域応答信号を合成してインパルス応答信号２０を生成するディジタル信号処理を施すディジタル信号処理部１８が備えられている。

一方、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、当該音響再現システム１０により適用対象としている複数種類の音（本実施の形態では、楽音および歌唱）を無響室２２において再生し、これを録音することによって得られた音響信号（以下、「ドライソース」という。）が予め記憶されている。

そして、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、インパルス応答信号２０の離散化周期（サンプリング周期）を１／Ｓ倍の値に読み替えることにより、時間軸がＳ倍に延びて、周波数帯域が１／Ｓ倍の帯域に遷移した、実物と同じスケールの信号とし、このインパルス応答信号２０を上記ドライソースと畳み込むことにより、再現対象とする音を示す音響信号を生成する畳み込み部２４が備えられている。この畳み込み部２４によって生成された音響信号は、試聴室２６等においてスピーカにより再生される。

本実施の形態に係る音響再現システム１０では、ディジタル信号処理部１８および畳み込み部２４の処理を音響再現装置３０により、ソフトウェアの処理によって実現している。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係る音響再現装置３０の電気系の要部構成を説明する。

同図に示すように、本実施の形態に係る音響再現装置３０は、音響再現装置３０全体の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置）３０Ａと、ＣＰＵ３０Ａによる各種処理プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）３０Ｂと、各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）３０Ｃと、各種情報を記憶するために用いられる記憶手段として機能する二次記憶部（ここでは、ハードディスク装置）３０Ｄと、各種情報を入力するために用いられるキーボード３０Ｅと、各種情報を表示するために用いられるディスプレイ３０Ｆと、外部装置等との間で各種情報の授受を行う外部インタフェース３０Ｇと、が備えられており、これら各部はシステムバスＢＵＳにより電気的に相互に接続されている。

従って、ＣＰＵ３０Ａは、ＲＡＭ３０Ｂ、ＲＯＭ３０Ｃ、および二次記憶部３０Ｄに対するアクセス、キーボード３０Ｅを介した各種入力情報の取得、ディスプレイ３０Ｆに対する各種情報の表示、および外部インタフェース３０Ｇを介した外部装置等との間の各種情報の授受を各々行うことができる。

なお、外部インタフェース３０Ｇには、前述したスピーカ５０およびマイクロホン５２が電気的に接続されており、ＣＰＵ３０Ａは、スピーカ５０により音を再生させることができると共に、マイクロホン５２による収音によって得られた音響信号を取得することができる。

一方、図３には、音響再現装置３０に備えられた二次記憶部３０Ｄの主な記憶内容が模式的に示されている。

同図に示すように、二次記憶部３０Ｄには、各種データベースを記憶するためのデータベース領域ＤＢと、音響再現装置３０の各部を制御するための制御プログラムや各種処理を行うためのアプリケーション・プログラム等を記憶するためのプログラム領域ＰＧと、が設けられている。

また、データベース領域ＤＢには、インパルス応答信号データベースＤＢ１およびドライソースデータベースＤＢ２が含まれる。以下、各データベースの構成について詳細に説明する。

本実施の形態に係る音響再現システム１０では、マイクロホン５２を縮尺模型１４の観客席における１階中央部、２階中央部等といった互いに異なる複数の位置に設置した状態で各位置において前述したインパルス応答信号１６を各々得ておき、これらの複数のインパルス応答信号１６をマイクロホン５２の設置位置を示す情報に関連付けて登録するものとされている。

インパルス応答信号データベースＤＢ１は、この複数のインパルス応答信号１６が登録されるものであり、一例として図４に示すように、設置位置およびインパルス応答信号の各情報が記憶されるものとして構成されている。

なお、上記設置位置は、マイクロホン５２の設置位置を示す情報であり、インパルス応答信号は、対応する設置位置にマイクロホン５２を設置した状態で得られたインパルス応答信号１６を示す情報である。

一方、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、前述したドライソースとして複数種類のものを無響室２２による録音によって予め得て、各ドライソースを、種類を示す情報に関連付けて登録するものとされている。

ドライソースデータベースＤＢ２は、この複数のドライソースが登録されるものであり、一例として図５に示すように、種類およびドライソースの各情報が記憶されるものとして構成されている。

なお、上記種類は、楽音，歌唱等の音の種類を示す情報であり、ドライソースは、対応する種類の音を用いて得られたドライソースを示す情報である。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る音響再現システム１０の作用を説明する。なお、図６は、音響再現装置３０のキーボード３０Ｅ等を介して実行指示が受け付けられた際に、音響再現装置３０のＣＰＵ３０Ａによって実行される音響信号生成処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは二次記憶部３０Ｄのプログラム領域ＰＧに予め記憶されている。また、ここでは、錯綜を回避するために、インパルス応答信号データベースＤＢ１およびドライソースデータベースＤＢ２が予め構築されており、適用するインパルス応答信号１６およびドライソースが予め指定されている場合について説明する。

同図のステップ１００では、指定されたインパルス応答信号１６（以下、「インパルス応答信号ｒ（ｔ）」という。）をインパルス応答信号データベースＤＢ１から読み出すと共に、指定されたドライソースをドライソースデータベースＤＢ２から読み出す。

次のステップ１０２では、読み出したインパルス応答信号ｒ（ｔ）を予め定められた複数の周波数帯域毎の帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）（ｉ＝１〜Ｎ（Ｎは周波数帯域数））に分解する。

次のステップ１０４では、各帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）の何れか１つ（以下、「処理対象帯域応答信号」という。）に対して、後述するノイズ補償処理を実行し、次のステップ１０６にて、処理対象帯域応答信号に対して、後述する空気吸収減衰補正処理を実行する。

次のステップ１０８では、全ての帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）について上記ステップ１０４〜ステップ１０６の処理が終了したか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ１０４に戻る一方、肯定判定となった時点でステップ１１０に移行する。なお、上記ステップ１０４〜ステップ１０８の処理を繰り返し実行する際には、それまでに処理対象としなかった帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）を処理対象帯域応答信号とする。

ステップ１１０では、以上の処理によって得られた各帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）を合成することによりインパルス応答信号２０を生成する。

ここで、上記ノイズ補償処理および上記空気吸収減衰補正処理について説明する。まず、空気吸収減衰補正処理について説明する。

前述したように、音波が空気中を伝搬する際には、そのエネルギーの一部が空気の音響吸収によって失われる空気吸収減衰という現象が生じる。なお、この空気吸収減衰は、音波の周波数が高いほど顕著に現れることが知られている。

そこで、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、上記ステップ１０２の処理によってインパルス応答信号ｒ（ｔ）を予め定められた複数の周波数帯域毎の帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）に分解し、帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）の各々を次の（１）式により帯域応答信号ｈ_ｉ’（ｔ）に変換する。ここで、（１）式におけるｃは音速を、ｍは帯域応答信号の中心周波数での空気吸収係数を、ｍ’は実物に換算した場合の周波数での空気吸収係数を、各々表す。なお、空気吸収係数ｍ’は上記非特許文献１に開示されているので、ここでの説明は省略する。

そして、全ての帯域応答信号ｈ_ｉ’（ｔ）を合成することにより、空気吸収減衰補正処理が施されたインパルス応答信号２０を生成する。

以上の処理により空気吸収減衰補正処理を簡便に行うことができるが、実際に計測されるインパルス応答信号１６には縮尺模型１４の周囲からの外来ノイズや計測装置の自己ノイズ等が重畳しているため、空気吸収減衰補正処理を施した場合には、これらのノイズに覆われたインパルス応答信号の後尾の部分が増幅され、一例として図７に示すように、インパルス応答信号の波形が発散してしまう、という問題が生じる場合がある。

この問題を解決するため、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、室内における反射音の時間構造、並びに人間の反射音に対する知覚特性を考慮した、以下に示すノイズ補償処理を実行する。

すなわち、まず、帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）を平滑化する。具体的には、移動平均または二乗平均平方根を求める。図８（Ａ）には、平滑化された帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）の一例が示されている。同図に示すように、この際、平滑波形はレベル値（対数振幅）で表す。

同図における平滑波形の後尾側の領域の平坦な部分がノイズに対応しており、コンサートホール等のように比較的規模が大きい空間では、帯域応答信号のレベル値は概ね直線的に減衰する。そこで、次に、一例として図８（Ｂ）に示すように、この直線的に減衰する部分の回帰直線Ｉと、ノイズの部分の回帰直線ＩＩを求める。なお、回帰直線は、最小二乗法等の従来既知の技術で求めることができる。

ノイズが重畳した帯域応答信号の大局的な形状は、これらの２本の回帰直線を重ね合わせて得られる曲線Ｃによって表すことができる。

帯域応答信号の後部に含まれる反射音は残響音と呼ばれ、壁や天井等で何度も反射された多数の音波から構成される。これらの音波の位相は、反射を繰り返す過程でランダム化されることを知られている。すなわち、ノイズに覆われた応答信号後尾の残響音は、それ自体が、ガウス・ノイズに類似した性質を有している（「M. R. Schroeder, “Statistical Parameters of the Frequency Response Curves of Large Rooms,” J. Audio. Eng. Soc., 35 (5), 299-305 (1987)」参照。）。

人間の反射音に対する知覚特性として、残響音を構成する個々の反射音を聞き取ることはできず、位相の違いも弁別できない（「H. Kuttruff, “On the audibility of Phase Distortion in Rooms and its Significance for sound Reproduction and Digital Simulation in Room Acoustics,” Acustica, 74, 3-7 (1991)」参照。）。

以上の知見に基づき、ノイズに覆われた応答信号後尾の波形については、ノイズを応答初期の減衰の勾配で収束させた波形で代用しても、聴感には影響しないと判断することができる。これは、帯域応答信号を回帰直線Ｉと曲線Ｃとの振幅比（＝Ｉ／Ｃ）で重み付けすることにより実現することができる。

そこで、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、上記ノイズ補償処理として、空気吸収減衰補正処理を施す前の段階で帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）に対して上記重み付けを行っている。

図９には、ノイズ補償処理および空気吸収減衰補正処理の双方を実行しない場合のインパルス応答信号、ノイズ補償処理のみを実行した場合のインパルス応答信号、およびノイズ補償処理および空気吸収減衰補正処理の双方を実行した場合のインパルス応答信号の一例が示されている。

同図に示すように、ノイズ補償処理を実行することにより、インパルス応答信号の後尾の概ね平坦な部分（残響音がノイズで覆われた領域）が当該インパルス応答信号の前端部を含む領域における勾配と同様の勾配とされ、さらに空気吸収減衰補正処理を実行することにより、空気吸収減衰が補正される。なお、図７〜図９に示した図は、１／１０縮尺模型で計測した４０ｋＨｚ帯域の帯域応答信号を用いて得られたものである。

次のステップ１１２では、以上の処理によって生成されたインパルス応答信号２０の離散化周期（サンプリング周期）を１／Ｓ倍（本実施の形態では、１／１０倍）の値に読み替えることにより、時間軸がＳ倍に延びて、周波数帯域が１／Ｓ倍の帯域に遷移した、実物と同じスケールの信号とし、次のステップ１１４にて、このインパルス応答信号２０を上記ステップ１００の処理によって読み出したドライソースに畳み込むことにより、試聴室２６において再生するべき音響信号を生成する。

次のステップ１１６では、以上の処理によって生成した音響信号を二次記憶部３０Ｄの所定領域に、適用したインパルス応答信号１６およびドライソースの各々を特定することのできる情報に関連付けて記憶した後、本音響信号生成処理プログラムを終了する。

なお、本音響信号生成処理プログラムによって二次記憶部３０Ｄに記憶された音響信号は、任意のタイミングで読み出されて、試聴室２６において再生される。

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る音響再現装置３０では、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成しているので、より忠実に音を再現することができる。

また、本実施の形態に係る音響再現装置３０では、分別した帯域応答信号に対し、当該帯域応答信号の後端部側の残響音の領域を、当該残響音の領域を除く前端部側の領域の減衰の勾配に対応するように変形しているので、より自然な聴感を得ることができる。

一方、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別し、分別した帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正し、補正した帯域応答信号を合成し、合成したインパルス応答信号を、無響室において予め定められた音を録音することにより得られたドライソースと畳み込むことにより音響信号を生成し、生成した音響信号に基づいて前記音場による音を再現しているので、より忠実に音を再現することができる。

さらに、本実施の形態に係る音響再現システム１０では、合成したインパルス応答信号を、前記縮尺模型の縮尺度に応じて予め定められた離散化周期でサンプリングし、サンプリングしたインパルス応答信号を前記ドライソースと畳み込むことにより前記音響信号を生成しているので、より簡易に音を再現することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

また、上記の実施の形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明を抽出できる。実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

例えば、上記実施の形態では、スピーカ５０およびマイクロホン５２を１つずつ用いてインパルス応答信号を得る場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、スピーカ５０およびマイクロホン５２の少なくとも一方を複数用いてインパルス応答信号を得る形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、ソフトウェアの処理によってディジタル信号処理部１８および畳み込み部２４の処理を実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ハードウェアの処理によって、これらの処理を実行する形態としてもよく、ソフトウェアの処理とハードウェアの処理との組み合わせによって、これらの処理を実行する形態としてもよい。

図１０には、ディジタル信号処理部１８による処理をハードウェアにより実行する場合の当該ディジタル信号処理部１８の構成例が示されている。

同図に示すように、このディジタル信号処理部１８は、インパルス応答信号１６を予め定められた周波数帯域毎に分別する帯域通過フィルタリングバンク４０と、帯域通過フィルタリングバンク４０によって分別された各帯域応答信号に対して前述したノイズ補償処理を実行するノイズ補償処理部４２と、ノイズ補償処理部４２によってノイズ補償処理が施された各帯域応答信号に対して前述した空気吸収減衰補正処理を実行する空気吸収減衰補正処理部４４と、空気吸収減衰補正処理部４４によって空気吸収減衰補正処理が施された帯域応答信号を合成する合成部４６と、が備えられている。

この場合、ハードウェアにより実現した部分の処理速度を高速化することができる。

また、上記実施の形態では、回帰直線等を用いて帯域応答信号の減衰の勾配を求める場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、帯域応答信号における予め定められたレベル値以上となっている領域を抽出し、抽出した帯域応答信号の勾配を、当該帯域応答信号の複数の位置におけるレベル値の差分に基づいて導出し、導出した勾配となる信号を上記予め定められたレベル未満の領域の信号に置き換える等、インパルス応答信号の後端部側の残響音に相当する領域を、当該領域を除く前端部側の領域の減衰の勾配に対応するように変形する他の形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、インパルス応答信号を収集する際にスピーカ５０に入力する信号としてインパルス信号を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、インパルス信号に代えてスイープ信号、ノイズ信号等を適用する形態としてもよい。この場合も、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

その他、上記実施の形態で説明した音響再現システム１０および音響再現装置３０の構成（図１〜図３参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要な構成要素を削除したり、新たな構成要素を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

また、上記実施の形態で示した音響信号生成処理プログラムの処理の流れ（図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要な処理ステップを削除したり、新たな処理ステップを追加したり、処理ステップの順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

例えば、音響信号生成処理プログラムのステップ１０６の処理の直後に、各帯域応答信号ｈ_ｉ（ｔ）の各々の振幅に対して個別に所望の倍率を乗じる処理を加えてもよい。なお、この処理は、音源やマイクロホンの周波数特性を補正するイコライザを追加することに相当する。

また、上記実施の形態で示したディジタル信号処理部１８の構成（図１０参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、構成要素の一部を変更してもよいことは言うまでもない。

さらに、上記実施の形態で示した（１）式も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、不要なパラメータを削除したり、新たなパラメータを追加したり、パラメータを変更したり、演算の順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

１０ 音響再現システム
１２ インパルス信号
１４ 縮尺模型
１６ インパルス応答信号
１８ ディジタル信号処理部
２０ インパルス応答信号
２２ 無響室
２４ 畳み込み部
２６ 試聴室
３０ 音響再現装置
３０Ａ ＣＰＵ
３０Ｄ 二次記憶部
５０ スピーカ
５２ マイクロホン
ＤＢ１ インパルス応答信号データベース
ＤＢ２ ドライソースデータベース

Claims (5)

1. 音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別する分別手段と、
   前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された帯域応答信号を合成する合成手段と、
   を備えた信号補正装置。
2. 前記分別手段によって分別された帯域応答信号に対し、当該帯域応答信号の後端部側の残響音の領域を、当該残響音の領域を除く前端部側の領域の減衰の勾配に対応するように変形する変形手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記変形手段によって変形された帯域応答信号に対して前記補正を行う
   請求項１記載の信号補正装置。
3. 音の再現対象とする音場の縮尺模型に設けられ、インパルス応答信号を取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得されたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別する分別手段と、
   前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された帯域応答信号を合成する合成手段と、
   前記合成手段によって合成されたインパルス応答信号を、無響室において予め定められた音を録音することにより得られたドライソースと畳み込むことにより音響信号を生成する生成手段と、
   前記生成手段によって生成された音響信号に基づいて前記音場による音を再現する再現手段と、
   を有する音響再現システム。
4. 前記合成手段によって合成されたインパルス応答信号を、前記縮尺模型の縮尺度に応じて予め定められた離散化周期でサンプリングするサンプリング手段をさらに有し、
   前記生成手段は、前記サンプリング手段によってサンプリングされたインパルス応答信号を前記ドライソースと畳み込むことにより前記音響信号を生成する
   請求項３記載の音響再現システム。
5. コンピュータを、
   音の再現対象とする音場の縮尺模型によって得られたインパルス応答信号を予め定められた周波数帯域毎の帯域応答信号に分別する分別手段と、
   前記分別手段によって分別された帯域応答信号の各々毎に、空気によるエネルギーの減衰を補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された帯域応答信号を合成する合成手段と、
   として機能させるためのプログラム。