JP2022144496A5 - - Google Patents
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Description
(初期反射音制御信号の生成)
初期反射音制御信号生成部50は、グループ毎に初期反射音用の音色を設定する(S12)。初期反射音制御信号生成部50は、グループ毎に虚音源を設定する(S13)。初期反射音制御信号生成部50は、音色と虚音源とを用いて、複数のスピーカSP1-SP64毎の初期反射音制御信号を生成する(S14)。
初期反射音制御信号生成部50は、グループ毎に初期反射音用の音色を設定する(S12)。初期反射音制御信号生成部50は、グループ毎に虚音源を設定する(S13)。初期反射音制御信号生成部50は、音色と虚音源とを用いて、複数のスピーカSP1-SP64毎の初期反射音制御信号を生成する(S14)。
再生空間には、音源SSと受音点RPとが存在する。なお、図4(A)、図4(B)に示す音源SSは、上述の説明の音源OBJとは異なる意味であり、一般的な音を発生するものを意味する。また、再生空間には、仮想空間の音場を実現する仮想壁IWLが設定される。仮想壁IWLは、仮想空間の幾何学形状から得られる。
領域判定部42は、複数の領域Area1-Area8の領域情報から、代表点RP1-RP8の位置座標を取得する(S1121)。領域判定部42は、グルーピングの判定対象の音源の位置座標と代表点RP1-RP8の位置座標との距離を算出する(S1122)。領域判定部42は、最短距離となる代表点を含む領域に音源をグルーピングする(S1123)。
領域判定部42は、複数の領域Area1-Area8の領域情報から、各領域Area1-Area8の境界線を表す座標情報(境界座標)を取得する(S1124)。領域判定部42は、グルーピングの判定対象の音源の位置座標が各領域Area1-Area8の内側にあるかを判定する(S1125)。例えば、領域判定部42は、Crossing Number Algorithmを用いて、領域に対する音源の内外判定を行う。領域判定部42は、音源が領域内にあれば(S1125:YES)、この領域に音源をグルーピングする(S1126)。
音源位置検出部41は、音源の移動を検出する(S104)。音源位置検出部41は、例えば、ユーザからの操作入力によって音源の移動を検出する。または、音源位置検出部41は、位置検出センサによって継続的に音源位置を検出することで、音源の移動を検出する。そして、領域判定部42は、移動した音源に対して再度グルーピングを行う(S105)。音源位置検出部41は、移動後の音源の位置座標を検出し、領域判定部42に出力する。
領域判定部42は、移動後の音源の位置座標を用いて、上述のように、複数の領域Area1-Area8へのグルーピングを行う(S105)。
また、マトリックスミキサ400は、複数の音源OBJ1-OBJ96の音信号S1-S96を、ミキサ60に出力する。上述のように、ミキサ60は、音信号S1-S96を加算して残響音生成用信号Srを生成し、残響音制御信号生成部70に出力する。残響音制御信号生成部70は、残響音生成用信号Srを用いて、残響音制御信号REV1-REV64を生成する。
図10に示すように、初期反射音制御信号生成部50は、FIRフィルタ回路51、LDtap回路52、加算処理部53、音色設定部501、虚音源設定部502、および、操作部500を備える。LDtap回路52は、入力信号の増幅および遅延を行って出力する回路である。FIRフィルタ回路51は、複数のFIRフィルタ511-518を備える。LDtap回路52は、複数のLDtap521-528、出力スピーカ設定部5201、および、係数設定部5202を備える。なお、FIRフィルタ回路51とLDtap回路52との接続順は逆であってもよい。
GUI100は、設定表示ウィンドウ111、複数の操作子112、ノブ1131、調整値表示ウィンドウ1132を備える。
ノブ1131は、仮想空間のルームサイズ(空間の大きさ)の設定用である。調整値表示ウィンドウ1132は、仮想空間のルームサイズの設定値を表示する。
虚音源設定部502は、このようにGUI100が取得した各設定に基づいて、ルームサイズが設定された仮想空間の幾何学形状の位置座標を取得する。また、虚音源設定部502は、音源SSの位置座標、受音点RP(ルームセンタ(空間の中心位置))の位置座標を取得する。虚音源設定部502は、これらの取得情報を用いて、次に示すように、虚音源を設定する。虚音源設定部502は、再生空間の座標系と仮想空間の座標系とを一致させる。虚音源設定部502は、再生空間の受音点の位置座標と、仮想空間の幾何学形状とを用いて、前述の図4(A)、図4(B)を用いた概念によって、再生空間での虚音源の位置座標を設定する(S133)。
図14(A)、図14(B)、および、図14(C)は、虚音源の設定例を示す図である。図14(A)、図14(B)、図14(C)は、虚音源の平面的変化を示す図である。図14(B)は、図14(A)に対して、基準点(受音点RP)に対する音源SSaの位置が同じであり、仮想空間のサイズが異なる場合を示す。図14(C)は、図14(A)に対して、仮想空間のサイズが同じであり、仮想空間の基準点と再生空間の基準点(受音点)との位置関係が変化した場合(再生空間のルームセンタが変化した場合)を示す。
図14(A)と図14(B)との比較結果から分かるように、再生空間上での仮想空間のサイズ(図14(A)では仮想壁IWL、図14(B)では仮想壁IWLcで記載)が異なることで、虚音源の元となる音源SSaと仮想壁との距離、位置関係が異なる。これにより、図14(A)の場合で設定される虚音源IS1a、IS2a、IS3aの位置と、図14(B)の場合で設定される虚音源IS1c、IS2c、IS3cの位置とは、異なる。
図15(A)、図15(B)、図15(C)は、虚音源の設定例を示す図である。図15(A)、図15(B)、図15(C)は、高さ方向の虚音源の位置の変化を示す図である。
出力スピーカ設定部5201は、この方位角φおよび仰俯角θによって決定される境界(水平領域を決定する境界面、鉛直領域を決定する境界面)よりもスピーカSP1側の空間を、スピーカSP1の担当領域RGSP1に設定する。
出力スピーカ設定部5201は、この判定処理を行うことによって、例えば、図14(A)、図14(B)、図14(C)に示す場合であれば、複数の虚音源ISa、ISb、ISc、ISdが担当領域RGsp1内にあると判定し、複数の虚音源ISe、ISf、ISgが担当領域RGsp1外にあると判定する。
出力スピーカ設定部5201は、担当領域RGsp1内にあると判定した複数の虚音源ISa、ISb、ISc、ISdを、スピーカSP1に割り当てる(S145)。
すなわち、係数設定部5202は、受音点とスピーカとの間に位置する虚音源のみを移動する。受音点に対してスピーカよりも外側の虚音源は、移動しないことが好ましいが、この外側の虚音源が所定範囲内で移動する場合も含む。例えば、この外側の虚音源が移動しても、外側の虚音源とスピーカとの距離が所定範囲内であればよく、所定範囲内とは、移動による初期反射音制御信号の変化が視聴者に違和感を与えない程度の範囲内である。係数設定部5202は、スピーカよりも受音点に近い虚音源を再生しないのであれば(S155:NO)、この虚音源に対するタップ係数を設定しない。
例えば、スピーカSP1に虚音源ISa、ISb、ISc、ISdが割り当てられている場合、LDtap521は、虚音源ISa、ISb、ISc、ISdに基づくタップ係数(ゲイン値および遅延量)によって、フィルタ処理後の領域別音信号SA1fに対してゲイン処理および遅延処理を施す。そして、LDtap521は、この信号を、スピーカSP1用として、加算処理部53に出力する。複数のLDtap522-528は、このような処理を、タップ係数を設定した虚音源に対して行う。
この際、複数の音源OBJ1-OBJ96は、複数の領域Area1-Area8によるグルーピングを通じて、複数のスピーカSP1-SP64に対して最適に割り当てられている。そして、複数の虚音源は、これら複数のスピーカSP1-SP64に対して、最適に設定される。したがって、音信号処理装置10は、仮想空間と再生空間との関係の変化、受音点RPの位置の変化、複数のスピーカSP1-SP64の位置の変化、音源OBJ1-OBJ96の位置の変化があっても、これらの変化に応じて、初期反射音による音像定位を明瞭にできる。
また、上述の構成では、初期反射音制御信号生成部50は、スピーカSP毎に虚音源ISの担当領域を設定し、この領域外の虚音源ISをこのスピーカSPに割り当てない。これにより、初期反射音制御信号生成部50は、初期反射音成分の過剰な生成を抑制できる。したがって、音信号処理装置10は、初期反射音の過剰な生成を抑制し、仮想空間に応じたより自然な初期反射音を実現できる。
図22に示すように、残響音制御信号生成部70は、PEQ71、FIRフィルタ回路72、分配器73、残響音用領域設定部701、フィルタ係数設定部702、残響音用再生スピーカ設定部703、および、操作部700を備える。FIRフィルタ回路72は、複数のFIRフィルタ721-728を備える。
フィルタ係数設定部702は、ユーザの操作等によって、残響音用のフィルタ係数を設定する。残響音用のフィルタ係数は、例えば、再生空間で再現した異空間(仮想空間)におけるインパルス応答の実測結果によって設定される。なお、残響音用のフィルタ係数は、仮想空間の幾何学形状、壁面の素材等を用いて擬似的に設定してもよい。この際、フィルタ係数設定部702は、残響音用領域Arr1-Arr8毎の座標情報を用いて、残響音用領域Arr1-Arr8毎にフィルタ係数を設定する。
より具体的には、フィルタ係数設定部702は、仮想空間の容積V、仮想空間の表面積Sを用いて、平均自由行路ρを算出する。平均自由行路ρの算出式は、ρ=4V/Sである。平均自由行路とは、閉空間において、音が壁面に反射してから次に反射するまでに進む平均的な伝搬距離である。平均自由行路を音速c0で割ることで、音が壁面に反射してから次に反射するまでに要する平均的な時間を算出できる。
複数のFIRフィルタ721-728は、残響音用フィルタ係数を用いて残響音生成用信号Srにフィルタ処理を施し、領域別の残響音制御信号REVr1-REVr8を生成する。例えば、FIRフィルタ721は、残響音用の領域Arr1用に設定された残響音用フィルタ係数を用いて残響音生成用信号Srに畳み込み演算を施すことによって、領域Arr1用の領域別の残響音制御信号REVr1を生成する。同様に、FIRフィルタ722-728は、残響音用の領域Arr2-Arr8用に設定された残響音用フィルタ係数をそれぞれ用いて残響音生成用信号Srに畳み込み演算を施すことによって、領域Arr2-Arr8用の領域別の残響音制御信号REVr2-REVr8を生成する(図23:S234)。複数のFIRフィルタ721-728は、領域別の残響音制御信号REVr1-REVr8を分配器73に出力する。
上述のフェードイン関数を設定することで、残響音制御信号は、図24に示すような波形になる。図24は、直接音、初期反射音制御信号、および、残響音制御信号の波形例を示すグラフである。なお、図24では、便宜上、残響音制御信号は、各時間成分の包絡線によって図示する。また、図24の縦軸は、dB表示である。
図24に示すように、残響音制御信号は、直接音の出力タイミングから接続タイミングtcに掛けて、フェードイン関数にしたがって徐々に信号レベルが大きくなる。より具体的には、残響音制御信号の信号レベルは、直接音の出力タイミングで-60dBFsであり、接続タイミングtcまで徐々に大きくなり、接続タイミングtcで0dBFsになる。このレベルは、初期反射音制御信号の接続タイミングtcで信号レベルに基づいて設定される。
図24の例では、上述のフェードイン関数を用いて、接続タイミングtcに近づくにしたがって指数的に信号レベルを大きくするものである。言い換えれば、上述のフェードイン関数は、フェードイン処理を行わない残響音制御信号の減衰カーブに対して逆の特性を有するものである。なお、フェードイン処理による残響音制御信号のレベルの変化の特性はこれに限るものではなく、フェードイン関数を適宜設定することによって、ユーザ等が所望の特性に設定できる。
これにより、音信号処理装置10は、残響音制御信号による残響音によって、仮想空間における複数の音源位置での虚音源分布を再現する複数のLDtapによって生成される初期反射音制御信号と残響音制御信号との繋ぎを滑らかにできる。したがって、音信号処理装置10から出力され、ユーザが聞く音は、初期反射音から残響音への繋がり時の違和感が抑制された音となる。
残響音用再生スピーカ設定部703は、複数の残響音用の領域Arr2-Arr8に対する複数のスピーカSP1-SP64のグルーピング情報を、分配器73に出力する。
分配器73は、残響音用再生スピーカ設定部703からのグルーピング情報を用いて、領域別の残響音制御信号REVr1-REVr8を、複数のスピーカSP1-SP64に割り当てる。分配器73は、割り当てに基づいて、領域別の残響音制御信号REVr1-REVr8を、複数のスピーカSP1-SP64毎の残響音制御信号REV1-REV48として出力する。
例えば、分配器73は、グルーピング情報から、領域Arr1にスピーカSP6、スピーカSP7がグルーピングされていることを抽出する。分配器73は、領域Arr1の領域別の残響音制御信号REVr1を、スピーカSP6およびスピーカSP7に割り当てる。分配器73は、領域別の残響音制御信号REVr1を、スピーカSP6用の残響音制御信号REV6としてスピーカSP6に出力する。また、分配器73は、領域別の残響音制御信号REVr1を、スピーカSP7用の残響音制御信号REV7としてスピーカSP7に出力する。
このような分配器73による領域別の残響音制御信号REVr1-REVr8の領域毎の割り当て処理によって、残響音制御信号生成部70は、複数のスピーカSP1-SP64の配置に応じて、複数のスピーカSP1-SP64のそれぞれに最適な残響音制御信号を出力できる。
図26に示すように、出力調整部90は、ゲイン制御部91、ディレイ制御部92、ゲインとディレイの設定部901、操作部900、および、表示部909を備える。ゲイン制御部91は、複数のスピーカSP1-SP64に対応した複数のゲイン制御部9101-9164を備える。ディレイ制御部92は、複数のスピーカSP1-SP64に対応した複数のディレイ制御部9201-9264を備える。
ユーザは、この表示部909のGUI100Aを用いて、自分の再現したい音響パラメータ(ウェイト値および遅延量)を設定する。操作部900は、GUI100Aを用いた設定を受け付ける。操作部900は、この設定内容(音響パラメータの各ウェイト値および各遅延量)を、ゲインとディレイの設定部901に出力する。
ゲインとディレイの設定部901は、音響パラメータの各ウェイト値および各遅延量に基づいて、複数のスピーカSP1-SP64に対するゲイン値および遅延量を設定する。より具体的には、ゲインとディレイの設定部901は、次の処理を行う。
ゲインとディレイの設定部901は、再生空間に配置されている複数のスピーカSP1-SP64の位置座標を取得する(S322)。位置座標は、例えば、再生空間の左右方向にx軸を設定し、再生空間の前後方向にy軸を設定し、上下方向にz軸を設定した座標系で表される。
ゲインとディレイの設定部901は、各軸方向における複数のスピーカSP1-SP64の位置座標の最大値と最小値とを抽出する(S323)。
ゲインとディレイの設定部901は、係数設定式を記憶している。係数設定式は、例えば、再生空間での所定方向への重み付けを設定するウェイト用の係数設定式と、再生空間での所定方向への重み付けを設定するシェイプ用の係数設定式を含む。
ゲインとディレイの設定部901は、設定されたゲイン値および遅延量(音響パラメータ)、抽出した位置座標の最大値と最小値、および、係数設定式を用いて、設定対象のスピーカ毎に、ゲイン値および遅延量を算出する(S324)。
このような処理を用いることによって、ゲインとディレイの設定部901は、再生空間に配置された複数のスピーカSP1-SP64のゲイン値および遅延量を、個々に手動で設定することなく、係数設定式によって自動的に算出して設定できる。
ゲインとディレイの設定部901は、複数のスピーカSP1-SP64毎に設定したゲイン値を、複数のゲイン制御部9101-9164に出力する。ゲインとディレイの設定部901は、複数のスピーカSP1-SP64毎に設定した遅延量を、複数のディレイ制御部9201-9264に出力する。
複数のゲイン制御部9101-9164は、それぞれに設定されたゲイン値を用いて、スピーカ用信号Sat1-Sat64の信号レベルを制御し、複数のディレイ制御部9201-9264に出力する。例えば、ゲイン制御部9101は、ゲイン制御部9101に設定されたゲイン値を用いて、スピーカ用信号Sat1の信号レベルを制御し、ディレイ制御部9201に出力する。同様に、ゲイン制御部9102-9164は、ゲイン制御部9102-9164にそれぞれ設定されたゲイン値を用いて、スピーカ用信号Sat2-Sat64の信号レベルを制御し、ディレイ制御部9202-9264にそれぞれ出力する。
複数のディレイ制御部9201-9264は、それぞれに設定された遅延量を用いて、複数のゲイン制御部9101-9164から入力された信号の信号レベルを制御し、複数のスピーカSP1-SP64に出力する。例えば、ディレイ制御部9201は、ディレイ制御部9201に設定された遅延量を用いて、ゲイン制御部9101から入力された信号の信号レベルを制御し、スピーカSP1に出力する。同様に、ディレイ制御部9202-9264は、ディレイ制御部9202-9264にそれぞれ設定された遅延量を用いて、ゲイン制御部9102-9164から入力された信号の信号レベルを制御し、スピーカSP2-SP64にそれぞれ出力する。
(出力制御による音場の実現例)
図29(A)、図29(B)は、再生空間の後方に定位と広がりを持たせる場合の設定例を示す図である。図29(A)は、ゲイン値および遅延量の設定の一例を示す図であり、図29(B)は、図29(A)の設定よる音の重み付けのイメージを表す図である。なお、図29(A)、図29(B)では、説明を簡略化して分かり易くするように、14個のスピーカSP1-SP14を配置した場合を示している。
図29(A)、図29(B)は、再生空間の後方に定位と広がりを持たせる場合の設定例を示す図である。図29(A)は、ゲイン値および遅延量の設定の一例を示す図であり、図29(B)は、図29(A)の設定よる音の重み付けのイメージを表す図である。なお、図29(A)、図29(B)では、説明を簡略化して分かり易くするように、14個のスピーカSP1-SP14を配置した場合を示している。
図29(A)、図29(B)に示す態様では、音響パラメータとして、例えば、後方端のゲイン値および遅延量が設定される。ゲインとディレイの設定部901は、前方端のゲイン値および遅延量を、後方端のゲイン値および遅延量の逆符号の値に設定する。ゲインとディレイの設定部901は、14個のスピーカSP1-SP14の位置座標の最大値および最小値を算出する。
ゲインとディレイの設定部901は、後方端および前方端のゲイン値、14個のスピーカSP1-SP14の位置座標の最大値および最小値、および、再生空間の前後方向の重み付けを設定する前後方向用の係数設定式(ゲイン値設定用)を用いて、14個のスピーカSP1-SP14のゲイン値を算出する。
また、ゲインとディレイの設定部901は、後方端および前方端の遅延量、14個のスピーカSP1-SP14の位置座標の最大値および最小値、および、再生空間の前後方向の重み付けを設定する前後方向用の係数設定式(遅延量設定用)を用いて、14個のスピーカSP1-SP14の遅延量を算出する。
図30(A)、図30(B)に示す態様では、音響パラメータとして、例えば、音の広がりを数値化した値(広がり設定値)が設定される。ゲインとディレイの設定部901は、14個のスピーカSP1-SP14の位置座標の最大値および最小値を算出する。
ゲインとディレイの設定部901は、音の広がりを数値化した値、14個のスピーカSP1-SP14の位置座標の最大値および最小値、および、シェイプ用の係数設定式(ゲイン値設定用)を用いて、14個のスピーカSP1-SP14のゲイン値を算出する。
また、ゲインとディレイの設定部901は、後方端および前方端の遅延量、14個のスピーカSP1-SP14の位置座標の最大値および最小値、および、シェイプ用の係数設定式(遅延量設定用)を用いて、14個のスピーカSP1-SP14の遅延量を算出する。
スピーカ出力が選択された場合、出力調整部90Aは、複数の出力信号So1-So64を複数のスピーカSP1-SP64にそれぞれ出力する(出力調整部90と同じ処理)。バイノーラル出力が選択された場合、出力調整部90Aは、複数の出力信号So1-So64を選択部98に出力する。
10、10A:音信号処理装置
30:領域設定部
40:グルーピング部
41:音源位置検出部
42:領域判定部
50:初期反射音制御信号生成部
51:FIRフィルタ回路
52:LDtap回路
53:加算処理部
60:ミキサ
70:残響音制御信号生成部
71:PEQ
72:FIRフィルタ回路
73:分配器
80:加算器
90、90A:出力調整部
91:ゲイン制御部
92:ディレイ制御部
97:残響処理部
98:選択部
99:バイノーラル処理部
100、100A:GUI
400:マトリックスミキサ
500:操作部
501:音色設定部
502:虚音源設定部
511-518:FIRフィルタ
521-528:LDtap
700:操作部
701:残響音用領域設定部
702:フィルタ係数設定部
703:残響音用再生スピーカ設定部
721-728:FIRフィルタ
900:操作部
901:ゲインとディレイの設定部
909:表示部
5201:出力スピーカ設定部
5202:係数設定部
9101-9164:ゲイン制御部
9201-9264:ディレイ制御部
30:領域設定部
40:グルーピング部
41:音源位置検出部
42:領域判定部
50:初期反射音制御信号生成部
51:FIRフィルタ回路
52:LDtap回路
53:加算処理部
60:ミキサ
70:残響音制御信号生成部
71:PEQ
72:FIRフィルタ回路
73:分配器
80:加算器
90、90A:出力調整部
91:ゲイン制御部
92:ディレイ制御部
97:残響処理部
98:選択部
99:バイノーラル処理部
100、100A:GUI
400:マトリックスミキサ
500:操作部
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502:虚音源設定部
511-518:FIRフィルタ
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9101-9164:ゲイン制御部
9201-9264:ディレイ制御部
Claims (2)
- 前記音空間の複数の領域に各代表点を設定し、
前記各代表点と前記音源の位置との距離が最も短い代表点を含む領域に関連づけられた前記初期反射音のインパルス応答を畳み込む、
請求項1に記載の音信号処理方法。 - 前記初期反射音制御信号生成部は、
前記音空間の複数の領域に各代表点を設定し、
前記各代表点と前記音源の位置との距離が最も短い代表点を含む領域に関連づけられた前記初期反射音のインパルス応答を畳み込む、
請求項8に記載の音信号処理装置。
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