JP2548103B2 - Sound reproduction device - Google Patents

Sound reproduction device

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JP2548103B2
JP2548103B2 JP57089105A JP8910582A JP2548103B2 JP 2548103 B2 JP2548103 B2 JP 2548103B2 JP 57089105 A JP57089105 A JP 57089105A JP 8910582 A JP8910582 A JP 8910582A JP 2548103 B2 JP2548103 B2 JP 2548103B2
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Japan
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convolution
speaker
equalizer
listener
convolver
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JPS58206300A (en
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賢一 寺井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00Two-channel systems

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は受聴者の前方左右に配置したスピーカに音響
信号を加えるように構成した音響再生装置に関し、特に
受聴者に実際のスピーカ位置以外の任意の方向,距離か
らの音を知覚させ、種々の音場感を与えることができる
音響再生装置を提供することを目的とするものである。
The present invention relates to a sound reproducing device configured to apply a sound signal to speakers arranged in front of and to the left of a listener, and particularly to a listener from an arbitrary direction and distance other than an actual speaker position. It is an object of the present invention to provide a sound reproducing device capable of perceiving sound and providing various sound field feelings.

一般に、受取者の前方左右に配置したスピーカに音響
信号を共通に入力し、上記左右のスピーカからの再生音
像を上記左右スピーカ位置以外の任意の位置に知覚させ
る場合には、上記左右のスピーカへの信号伝送路内にイ
コライザを含む制御系を設けていた。しかし、従来から
上述したイコライザを実現する手段として、ボーデ形の
振巾周波数特性を変化させる制御方式と、位相シフタあ
るいは単一遅延の組合せによる手法を用いていたため、
受聴者の両耳に仮想スピーカを発音させた時の波形が正
しく再現されにくく、このため満足な効果が得られにく
い欠点があった。
Generally, when the sound signals are commonly input to the speakers arranged on the left and right sides of the front of the recipient and the reproduced sound image from the left and right speakers is perceived at an arbitrary position other than the left and right speaker positions, the left and right speakers are input. A control system including an equalizer was provided in the signal transmission line of. However, conventionally, as a means for realizing the above-mentioned equalizer, since the control method for changing the Bode type amplitude frequency characteristic and the method using the combination of the phase shifter or the single delay are used,
The waveform when the virtual speaker is sounded in both ears of the listener is difficult to be reproduced correctly, and thus there is a drawback that it is difficult to obtain a satisfactory effect.

このような欠点を解消する構成の一例として、第1図
に示すように左右スピーカへの信号伝送系路内にたたみ
込み積分回路で構成したコンボリューションイコライザ
(以下コンボルバという)を設け、受聴者の両耳に目的
波形を正しく再現する事によって忠実な音像,音質を再
生することができるようにした音響再生装置がある。
As an example of a configuration for solving such a drawback, as shown in FIG. 1, a convolution equalizer (hereinafter referred to as a convolver) including a convolution integration circuit is provided in the signal transmission path to the left and right speakers, and There is a sound reproduction device that can reproduce a faithful sound image and sound quality by correctly reproducing the target waveform in both ears.

第1図において、1は入力信号の入力端子、2,3はそ
れぞれコンボルバ、4,5は左右のスピーカ、8は仮想ス
ピーカ、9は受聴者である。上記コンボルバ2,3は第2
図に示すように入力端子11に加えられる入力信号を複数
個の遅延素子12−1,12−2……12−nを縦続接続した遅
延器12に通し、この遅延器12を構成する各々の遅延素子
12−1,12−2……12−nからの出力をそれぞれ係数器13
−1,13−2……13−nを介して加算器14にて総加算して
出力端子15に取り出すように構成している。このコンボ
ルバ2,3は各係数器13−1,13−2……13−nの係数を任
意に設定する事により、このコンボルバのインパルス応
答を任意の波形に設定する事ができる。
In FIG. 1, 1 is an input signal input terminal, 2 and 3 are convolvers, 4 and 5 are left and right speakers, 8 is a virtual speaker, and 9 is a listener. The above convolvers 2 and 3 are second
As shown in the figure, the input signal applied to the input terminal 11 is passed through a delay device 12 in which a plurality of delay elements 12-1, 12-2 ... Delay element
Outputs from 12-1, 12-2, ...
1, 13-2 ... 13-n are added in the adder 14 and output to the output terminal 15. The convolvers 2 and 3 can set the impulse response of the convolver to an arbitrary waveform by arbitrarily setting the coefficients of the coefficient units 13-1, 13-2 ... 13-n.

よって、以下この各係数器の係数の求め方について述
べる。
Therefore, the method for obtaining the coefficient of each coefficient unit will be described below.

第1図において、コンボルバ2,3をm段の構成とし、
各タップ係数を とする。
In FIG. 1, the convolvers 2 and 3 have m stages,
Each tap coefficient And

またスピーカ4,5から受聴者9の両耳6,7までの各伝達
インパルス応答をコンボルバのタップ間遅延時間でサン
プリングした計測値を とし、スピーカ8から受聴者9の両耳6,7までの応答を
同様にして hφr (hφr1,hφr2,……hφrn) hφl (hφl1,hφl2,……hφln) ……(3) とする。
In addition, the measured values obtained by sampling the transmission impulse responses from the speakers 4,5 to the ears 6 and 7 of the listener 9 with the delay time between taps of the convolver And then, h [phi] r = In the same manner a response from the loudspeaker 8 to the binaural 6,7 of the listener 9 (h φr1, h φr2, ...... h φrn) h φl = (h φl1, h φl2, ...... h φln ) …… (3)

さて、第1図において入力端子1にインパルスを入力
すると、受聴者9の両耳6,7にはコンボルバの係数と各
伝達インバルス応答のたたみ込み演算を行なった結果の
信号が生じる。
Now, when an impulse is input to the input terminal 1 in FIG. 1, a signal resulting from the convolution operation of the convolver coefficient and each transmitted inbals response is generated in the ears 6 and 7 of the listener 9.

つまり両耳のインパルス応答として とすると (5)式は と表わせ、さらに g=Hx ……(7) と表わせる。またhφr,hφlから各々にm−1個の0
を付加し次のを定義する。
In other words, as an impulse response of both ears And Equation (5) is And then g = Hx (7). The h φr, 0 m-1 pieces of each of h Faieru
Is added to define the following.

ここでgのに対する近似度を評価関数Pを定義す
る。
Here, the evaluation function P is defined as the degree of approximation to g.

ここでPが最小となるxを求めるためxで偏微分する
となり HTHx=HT 従って x=(HTH)-1HT ……(10) と求められる。
Here, in order to find x that minimizes P, partial differentiation with x Therefore, H T Hx = H T Therefore, x = (H T H) -1 H T ... (10)

よってxの要素であるxr,xlの各係数をコンボルバ2,3
の係数器に設定する事によりスピーカ8による受聴者9
の両耳6,7におけるインパルス応答を合成する事ができ
る。
Therefore, the coefficients of x r and x l , which are the elements of x, are
By setting the coefficient unit of
It is possible to synthesize impulse responses in both ears 6, 7.

次に第1図に示す音響再生装置よりもタップ数を軽減
させた本発明の一実施例について以下説明する。
Next, an embodiment of the present invention in which the number of taps is reduced as compared with the sound reproducing device shown in FIG. 1 will be described below.

第3図は本発明の一実施例における音響再生装置の構
成を示すブロック図である。第3図において、1は入力
信号の入力端子、22はm段構成のコンボルバ、23はk段
構成のコンボルバ、4,5は左右スピーカである。上記コ
ンボルバ22は第4図に示すように入力端子1からの入力
信号をm個の遅延素子31−1,31−2……31−mを縦続接
続した遅延器31に通し、各遅延素子31−1,31−2……31
−mからの出力をそれぞれ係数器32−1,32−2……32−
mを介して加算器33にて総加算し、左スピーカ4に加え
るように構成されている。上記コンボルバ23は上記コン
ボルバ22の出力をk個の遅延素子35−1,35−2,……35−
kを縦続接続した遅延器35に通し、各遅延素子35−1,35
−2……35−kからの出力をそれぞれ係数器36−1,36−
2……36−kを介して加算器37にて総加算し、右スピー
カ5に加えるようして構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the sound reproducing device in one embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numeral 1 is an input signal input terminal, 22 is a convolver having m stages, 23 is a convolver having k stages, and 4,5 are left and right speakers. As shown in FIG. 4, the convolver 22 passes the input signal from the input terminal 1 through a delay device 31 in which m delay elements 31-1, 31-2, ... -1, 31-2 ... 31
The output from -m is the coefficient unit 32-1, 32-2 ... 32-
It is configured such that total addition is performed by the adder 33 via m and is added to the left speaker 4. The convolver 23 outputs the output of the convolver 22 to k delay elements 35-1, 35-2, ... 35-.
Each of the delay elements 35-1, 35 is passed through a delay device 35 in which k is connected in cascade.
-2 ... Outputs from 35-k are converted into coefficient units 36-1, 36-, respectively.
2 ... 36-k is used for total addition by an adder 37 and adding to the right speaker 5.

第3図において、コンボルバ22は第1図のコンボルバ
2と同じであるが、コンボルバ23は第1図のコンボルバ
3とは段数及び係数値が異なる。ここで、第3図のコン
ボルバ23の係数をk(k<m)、その係数をxcとする。
コンボルバ22の係数はxrであったので入力端子1の入力
にインパルスを入力した時のコンボルバ23の出力はxr
xcのたたみ込み演算で表わせる。この演算を行列で表現
し、コンボルバ23のインパルス応答出力を(d1,d2……d
m+k-1)とすると となり D=xDxC とおき、一方xlにk−1個の0を付加した行列U を作りDのUに対する近似度を評価係数qとして次の様
に定義する。
In FIG. 3, the convolver 22 is the same as the convolver 2 of FIG. 1, but the convolver 23 differs from the convolver 3 of FIG. 1 in the number of stages and coefficient values. Here, the coefficient of the convolver 23 in FIG. 3 is k (k <m), and the coefficient is x c .
Since the coefficient of the convolver 22 is x r , the output of the convolver 23 when an impulse is input to the input of the input terminal 1 is x r
It can be expressed by the convolution operation of x c . This operation is expressed by a matrix, and the impulse response output of the convolver 23 is (d 1 , d 2 ...... d
m + k-1 ) Next D = x D x C Distant, whereas x l matrix by adding a k-1 zeros in U And the approximation degree of D to U is defined as an evaluation coefficient q as follows.

qを最少とするxCを求めるためxCで微分して とおくと XD TXDXC=xD TU が得られ XC=(XD TXD-1xD TU と求まる。 It is differentiated by x C to determine the x C to the q minimize Then, X D T X D X C = x D T U is obtained, and X C = (X D T X D ) -1 x D T U is obtained.

このXCをコンボルバ23に設定する事により第1図と等
価な効果がより少ないタップ数で実現できる。
By setting this X C in the convolver 23, the effect equivalent to that in FIG. 1 can be realized with a smaller number of taps.

具体的にコンボルバ22,23の係数を設定するには乗算
型DAコンバータよりなる係数器に係数を設定するマイク
ロコンピュータ19、仮想スピーカ8等の位置のスピーカ
のデータをあらかじめ記憶させておく記憶回路20を備え
ることにより記憶回路20から種々の方向のデータを各係
数器に設定する事ができ、共通のコンボルバで種々の異
なる機能を持たせる事ができる。このようにコンボルバ
の接続を共通部分と差の部分に変換する事により差の部
分のコンボルバの段数を少なくする事ができ、簡略化に
よるコスト低減が可能となる。
To specifically set the coefficients of the convolvers 22 and 23, a microcomputer 19 for setting the coefficients in a coefficient unit composed of a multiplication DA converter, a storage circuit 20 for preliminarily storing speaker data at positions such as the virtual speaker 8 and the like. By including the above, data in various directions can be set from the memory circuit 20 to each coefficient unit, and various common functions can be provided by a common convolver. By converting the convolver connection into the common part and the difference part in this way, the number of stages of the convolver in the difference part can be reduced, and the cost can be reduced by simplification.

以上のように本発明によれば、第一のコンボルーショ
ンイコライザと第二のコンボルーションイコライザ回路
とを縦続した構成により、第二のコンボルーションイコ
ライザのタップ数を軽減することができるとともに受聴
者の両耳に目的波形を正しく再現することができ、もっ
てその波形に従った音像を受聴者に確実に知覚させるこ
とができる利点を有するものである。
As described above, according to the present invention, by the configuration in which the first convolution equalizer and the second convolution equalizer circuit are cascaded, it is possible to reduce the number of taps of the second convolution equalizer and the listener. This has the advantage that the target waveform can be correctly reproduced in both ears and that the listener can surely perceive a sound image according to the waveform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はコンボルーションイコライザを用いた音響再生
装置のブロック図、第2図は同装置の要部のブロック構
成図、第3図は本発明の一実施例を示すブロック図、第
4図はその具体回路図である。 2,3……コンボルバ、22,23……コンボルバ、4,5……ス
ピーカ。
FIG. 1 is a block diagram of a sound reproducing device using a convolution equalizer, FIG. 2 is a block configuration diagram of a main part of the device, FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. It is the specific circuit diagram. 2,3 ... Convolver, 22,23 ... Convolver, 4,5 ... Speaker.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】音響入力信号に畳み込み演算を行う第一の
コンボルーションイコライザと、前記第一のコンボルー
ションイコライザの出力を入力する第二のコンボルーシ
ョンイコライザと、前記第一のコンボルーションイコラ
イザ出力を入力する第一のスピーカと、前記第二のコン
ボルーションイコライザ出力を入力する第二のスピーカ
と、前記第一及び第二のコンボルーションイコライザの
係数を設定する係数設定回路とを具備し、 前記係数設定回路は、前記第一のスピーカから受聴者の
右耳までのインパルス応答をhRr、前記第一のスピーカ
から受聴者の左耳までのインパルス応答をhRl、前記第
二のスピーカから受聴者の右耳までのインパルス応答を
hLr、前記第二のスピーカから受聴者の左耳までのイン
パルス応答をhLl、任意の方向、距離のスピーカから受
聴者の右耳までのインパルス応答をhφr、同じく受聴
者の左耳までのインパルス応答をhφlとして hRr=[hRr1,hRr2,…,hRrn] hRl=[hRl1,hRl2,…,hRln] hLr=[hLr1,hLr2,…,hLrn] hLl=[hLl1,hLl2,…,hLln] hφr [hφr1,hφr2,…,hφrn] hφl [hφl1,hφl2,…,hφln] とし、 と定義したときに、 で表される行列xrの要素を前記第一のコンボルーション
イコライザの係数に設定し、以下に示すxrの要素から得
られる行列xDとxlから得られる行列Uとから xC=(xD TxD-1xD TU で表される行列xCの要素を、第二のコンボルーションイ
コライザの係数に設定することを特徴とする音響再生装
置。
1. A first convolution equalizer that performs a convolution operation on an acoustic input signal, a second convolution equalizer that inputs the output of the first convolution equalizer, and a first convolution equalizer output. A first speaker for inputting, a second speaker for inputting the second convolution equalizer output, and a coefficient setting circuit for setting coefficients of the first and second convolution equalizers, the coefficient The setting circuit includes an impulse response from the first speaker to the listener's right ear h Rr , an impulse response from the first speaker to the listener's left ear h Rl , and a listener from the second speaker. Impulse response to the right ear of
h Lr , h Ll the impulse response from the second speaker to the listener's left ear, h φr the impulse response from the speaker at any direction and distance to the listener's right ear, also to the listener's left ear h Rr = the impulse response as h φl of [h Rr1, h Rr2, ... , h Rrn] h Rl = [h Rl1, h Rl2, ..., h Rln] h Lr = [h Lr1, h Lr2, ..., h Lrn] h Ll = [h Ll1 , h Ll2, ..., h Lln] h φr = [h φr1, h φr2, ..., h φrn] h φl = [h φl1, h φl2, ..., and h φln], When defined as The elements of the matrix x r represented by are set to the coefficients of the first convolution equalizer, and x C = (from the matrix x D obtained from the elements of x r and the matrix U obtained from x l shown below. x D T x D ) -1 x D T U The element of the matrix x C is set to the coefficient of the second convolution equalizer, and the sound reproducing device is characterized.
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