JP3390577B2 - 残響音付加装置 - Google Patents

残響音付加装置

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JP3390577B2 JP19040695A JP19040695A JP3390577B2 JP 3390577 B2 JP3390577 B2 JP 3390577B2 JP 19040695 A JP19040695 A JP 19040695A JP 19040695 A JP19040695 A JP 19040695A JP 3390577 B2 JP3390577 B2 JP 3390577B2
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孝幸 直田
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/08Arrangements for producing a reverberation or echo sound
    • G10K15/12Arrangements for producing a reverberation or echo sound using electronic time-delay networks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音場で測定されたイン
パルス応答を用いて、残響音を付加する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の残響音付加装置の構成例を
示すブロック図である。図3において、1は、例えば、
音楽などの任意の信号源、2〜4は信号源1からの信号
を所望の特性に変更するN個のFIRフィルタ、5〜7
は前記FIRフィルタ2〜4で所望の特性とされた信号
を増幅するN個の増幅器、8〜10は前記増幅器5〜7で
増幅された信号の音色を制御するN個の音色制御フィル
タ、11は前記音色制御フィルタ8〜10の出力を加算する
加算器、12は前記増幅器5〜7の増幅率を制御する制御
器、13は前記加算器11の出力を増幅する増幅器、16は前
記増幅器13に接続されたスピーカ14が設置されている所
望の音場を形成する再生音場、15は受聴者であり、その
両耳において最適な音場を形成する。
【0003】次に、上記構成の残響音付加装置の動作に
ついて説明する。FIRフィルタ2〜4は、例えば、劇
場等再現を希望する音場で測定されたインパルス応答に
基づき、このインパルス応答と同一の残響音特性を入力
信号に与えるような特性に構成されている。すなわち、
信号源1から出力された信号はFIRフィルタ2〜4に
おいて畳み込み処理が行われ、残響音が付加される。F
IRフィルタ2〜4の出力は制御器12で増幅率が制御さ
れる増幅器5〜7において増幅され、残響時間が変更さ
れる。この増幅器5〜7の出力信号は音色制御フィルタ
8〜10において音色を制御される。この音色制御フィル
タ8〜10の出力は加算器11において加算され、増幅器13
において増幅された後、再生音場16にあるスピーカ14に
供給される。そして再生音場16では、スピーカ14から放
射された音波を受聴者15が受聴する。このようにして、
従来の方法においても、実測されたインパルス応答を用
いて、入力信号に対し残響時間を変更することができ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の残響音
付加装置は、信号源から出力された信号はFIRフィル
タにおいて畳み込み処理が行われ、残響音が付加され
て、制御器で増幅率が制御される増幅器にて増幅された
後、音色制御フィルタにおいて音色を制御される。した
がって、残響音の密度の変更をしたい場合でも、決めら
れたタップ数でFIRフィルタが動作するので、残響音
の密度の変更をすることができないという問題があっ
た。
【0005】本発明は、このような従来の問題を解決
し、音場の特性を表すパルス列を用いて、残響音の密度
の変更を容易にすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、第1の手段は、N個のFIRフィルタと、
御器と、N個の音色制御フィルタと、加算器とを備える
残響音付加装置であって、各FIRフィルタには、時間
軸上でN分割された音場の特徴を表すパルス列が実際の
音場で測定されたインパルス応答から抽出されて割り当
てられ、前記制御器は、パルス列の密度を決め下記式を
適用することによって本数NDを算出し、乱表を適用
して本数NDの数だけパルス位置を決定し、N個のFI
Rフィルタにおいて決定したパルス位置の振幅を0と
し、各音色制御フィルタは、各FIRフィルタの出力側
に接続され、前記加算器は、各音色制御フィルタの出力
を加算し残響音を出力することを特徴とする。 ND=(INT)((float)NTWMAX×(100.0−(float)D)/100.0) (但し、D:パルス列の密度、NTWMAX:パルス数の上限値)
【0007】また、第2の手段は、N個のFIRフィル
タと、制御器Aと、N個の増幅器と、制御器Bと、N個
の音色制御フィルタと、加算器とを備える残響音付加装
置であって、各FIRフィルタには、時間軸上でN分割
された音場の特徴を表すパルス列が実際の音場で測定さ
れたインパルス応答から抽出されて割り当てられ、前記
制御器Aは、パルス列の密度を決め下記式を適用するこ
とによって本数NDを算出し、乱表を適用して本数N
Dの数だけパルス位置を決定し、N個のFIRフィルタ
において決定したパルス位置の振幅を0とし、各増幅器
は、各FIRフィルタの出力側に接続され、制御器B
は、各増幅器を個々に制御することにより、残響音の
響時間を所望のものとするか、残響音の残響時間を変え
ずにの密度を変更し、各音色制御フィルタは、各増幅
器の出力側に接続され、前記加算器は、各音色制御フィ
ルタの出力を加算し残響音を出力することを特徴とす
る。 ND=(INT)((float)NTWMAX×(100.0−(float)D)/100.0) (但し、D:パルス列の密度、NTWMAX:パルス数の上限値)
【0008】
【作用】本発明の第1の手段によれば、制御器Aにより
個々のFIRフィルタのタップ数を乱数表を用いて減少
させることにより残響音の密度を変更させることができ
る。
【0009】また、第2の手段によれば、前記第1の手
段の作用に加え、制御器Bにより増幅器の個々の増幅率
をそれぞれ独立に制御することで所望の残響時間を変更
でき、また、残響時間を変えずに残響音の密度を変更す
ることができる。
【0010】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例における残響音
付加装置の構成を示すブロック図である。図1におい
て、前記従来例の図4と同じ機能ブロックには同じ番号
を付し、その説明を省略する。
【0011】ここで、17はN個のFIRフィルタ2〜4
のタップ数を乱数表を用いて減少させることにより残響
音の密度を変更させることができる制御器Aである。な
お、前記FIRフィルタ2〜4は、後述するように、例
えば、再生を希望する再生音場16におけるインパルス応
答に基づきそれぞれ異なる残響時間を持つように特性が
変えられている。
【0012】次に本実施例の動作を説明すると、信号源
1からの出力信号はN個のFIRフィルタ2〜4に入力
され、このFIRフィルタ2〜4の各残響時間特性は、
以下で説明するように、実際の音場で測定されたインパ
ルス応答から抽出されたパルス列から求められる。
【0013】パルス列の抽出方法は、例えば、公知の逆
フィルタ処理による方法でもよいし、振幅の大きい順番
にパルス列を選択する方法でもよいし、マスク処理を行
いつつ振幅の最大値を検出する方法でもよい。パルス列
の密度は100msあたり200タップ以上必要である。
【0014】次に、FIRフィルタの残響音生成のため
の構成は、上記パルス列の抽出方法によって得られたパ
ルス列をN個の時間窓18〜20の継続時間TWごとに分割
してN個の各FIRフィルタに割り当て、N個の各FI
Rフィルタがそれぞれと同等の残響時間、すなわち残響
音を生成するように構成される。なお、時間窓の継続時
間TWは100ms以下に設定するとよい。そのように各異
なる残響時間を有する各FIRフィルタ2〜4の出力は
それぞれ音色制御フィルタ8〜10に入力される。
【0015】i番目の時間窓におけるj番目のパルスの
振幅値をgMS[i][j]とし、個々のFIRフィルタのパ
ルス数NTWがその上限値NTWMAXと等しい場合の
残響音の密度を100とする。この密度の減少にしたがっ
て、1〜NTWMAXの数字が1度ずつランダムに現わ
れる乱数表RND[k](k=1〜NTWMAX)を用いて
FIRフィルタの振幅値gMS[i][j]を0にすることに
より残響音の密度を変更させることができる。振幅値を
0にする本数をNDとするとNDは(数1)によって求め
られる。このときj=RND[1]〜RND[ND]となる
FIRフィルタの振幅値gMS[i][RND[1]]、gMS
[i][RND[2]]、……、gMS[i][RND[ND]]を0
とする。
【0016】
【数1】 ND=(INT)((float)NTWMAX×(100.0−(float)D)/100.0) ただし、D:パルス列の密度、NTWMAX:パルス数の上限値
【0017】FIRフィルタ2〜4の出力はN個の音色
制御フィルタ8〜10により音色が制御される。音色制御
フィルタ[i](i=1,2,3,4,…,N)の特性は所
望の残響時間周波数RT(f)(fは周波数)から、(数2)
によって求められるパワースペクトルp[f、i]に近似
したものとする。
【0018】
【数2】p[f、i]=exp[t(ln10~6)/RT(f)] ただし、t=TW/2+TW(i−1) (i=1,2,
3,4,…,N) 音色制御フィルタ8〜10の全出力は加算器11で加算さ
れ、さらに増幅器13で所望の大きさに増幅される。増幅
器13の出力は再生音場16のスピーカ14に供給される。再
生音場16では、スピーカ14から放射された音波を受聴者
15が受聴する。
【0019】このように、本実施例によれば制御器Aに
より個々のFIRフィルタのタップ数を乱数表を用いて
減少させることにより残響音の密度を変更させることが
できる。
【0020】図2は本発明の第2の実施例における残響
音付加装置の構成を示すブロック図である。図2におい
て、前記図1および従来例の図4と同じ機能ブロックに
は同じ番号を付し、その説明を省略する。
【0021】ここで、21はN個の増幅器5〜7の増幅率
をそれぞれ独立に制御することで所望の残響時間を変更
できる制御器Bである。
【0022】次に本実施例の動作を説明すると、信号源
1からの出力信号はN個のFIRフィルタ2〜4に入力
され、このFIRフィルタ2〜4の各残響時間特性は、
前述したように、実際の音場で測定されたインパルス応
答から抽出されたパルス列から求められている。
【0023】本実施例におけるパルス列の抽出方法およ
びFIRフィルタの残響音生成のための構成は、前記第
1の実施例で説明したのと同様であるので省略する。
【0024】次に前記(数1)によって求められたNDに
おいて、j=RND[1]〜RND[ND]となるFIRフ
ィルタの振幅値gMS[i][RND[1]]、gMS[i][RN
D[2]]、……、gMS[i][RND[ND]]を0とする。
【0025】ここで、パルス列の残響時間をRTp、所
望の残響時間をRTdとすると、増幅器[i](i=1,
2,3,4,…,N)に設定する増幅率α[i]は(数3)に
よって求められる。
【0026】
【数3】
【0027】増幅器5〜7の出力は音色制御フィルタ8
〜10により音色が制御される。音色制御フィルタ[i](i
=1,2,3,4,…,N)の特性は所望の残響時間周
波数RT(f)(fは周波数)から、前記(数2)によって求
められるパワースペクトルp[f、i]に近似したものと
する。
【0028】音色制御フィルタ8〜10の全出力は加算器
11で加算され、さらに増幅器13で所望の大きさに増幅さ
れる。増幅器13の出力は再生音場16のスピーカ14に供給
される。再生音場16では、スピーカ14から放射された音
波を受聴者15が受聴する。
【0029】このように、本実施例によれば増幅器5〜
7の増幅率を所望の残響時間が得られるように制御器B
21によりそれぞれ独立に制御することにより残響時間が
変更できる。
【0030】さらに、制御器A17により個々のFIRフ
ィルタのタップ数を乱数表を用いて減少させることによ
り残響音の密度を変更させることができる。
【0031】次に本実施例において、パルス列は離散化
されたAl(l=[i][j],l=1〜M)のM個の数列として
表現できるので定常状態におけるエネルギーE0は(数
4)で表せる。定常状態で音源を止めてからoサンプル
後のエネルギーE1(o)は(数5)で表現できる。そこ
で、(数6)を満足するoを算出することにより残響時間
RT1(数7)が求まる。同様にして密度を変更した後に
おいて定常状態で音源を止めてからpサンプル後のエネ
ルギーE2(p)は(数8)で表現できる。
【0032】そこで、(数9)を満足するpを算出するこ
とにより残響時間RT2(数10)が求まる。よってRT1
をRTd、RT2をRTpとすると、増幅器[i](i=
1,2,3,4,…,N)に設定する増幅率α[i]は前記
(数3)によって求められる。上記のように増幅器5〜7
の増幅率を所望の残響時間が得られるように制御器B21
によりそれぞれ独立に制御することにより残響時間を変
えずに残響音を変更することができる。
【0033】
【数4】E0=ΣA2
【0034】
【数5】E1(o)=E0−ΣA2
【0035】
【数6】E1(o)/E0=1/106
【0036】
【数7】RT1=o/fs ただし、fsはサンプリング周波数である。
【0037】
【数8】E2(p)=E0−ΣA′2l ただし、A′lはj=RND[1]〜RND[ND]とな
るFIRフィルタの振幅を0にした後のパルス振幅であ
る。
【0038】
【数9】E2(p)/E0=1/106
【0039】
【数10】RT2=p/fs ただし、fsはサンプリング周波数である。
【0040】増幅器5〜7の出力は音色制御フィルタ8
〜10により音色が制御される。音色制御フィルタ[i](i
=1,2,3,4,…,N)の特性は所望の残響時間周
波数RT(f)(fは周波数)から、前記(数2)によって求
められるパワースペクトルp[f、i]に近似したものとす
る。
【0041】音色制御フィルタ8〜10の全出力は加算器
11で加算され、さらに増幅器13で所望の大きさに増幅さ
れる。増幅器13の出力は再生音場16のスピーカ14に供給
される。再生音場16では、スピーカ14から放射された音
波を受聴者15が受聴する。
【0042】このように、本実施例によれば、制御器A
17により個々のFIRフィルタのタップ数を乱数表を用
いて減少させ、さらに増幅器5〜7の増幅率を制御器B
21においてそれぞれ独立に制御することにより残響時間
を変えずに残響音の密度を変更させることができる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の残響音付
加装置は、制御器Aにより個々のFIRフィルタのタッ
プ数を乱数表を用いて減少させることにより、残響音の
密度を変更させることができる。また、制御器Bにより
個々の増幅器の増幅率をそれぞれ独立に制御することで
所望の残響時間を変更できる。さらに制御器Bにより個
々の増幅器の増幅率をそれぞれ独立に制御することによ
り残響時間を変えずに残響音の密度を変更することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における残響音付加装置
の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施例における残響音付加装置
の構成を示すブロック図である。
【図3】従来の残響音付加装置の構成例を示すブロック
図である。
【符号の説明】
1…信号源、 2〜4…FIRフィルタ(1〜N)、 5
〜7…増幅器(1〜N)、8〜10…音色制御フィルタ(1
〜N)、 11…加算器、 13…増幅器、 14…スピー
カ、 15…受聴者、 16…再生音場、 17…制御器A、
18〜20…時間窓(1〜N)、 21…制御器B。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 15/12 H03H 17/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】個のFIRフィルタと、制御器と、N
    個の音色制御フィルタと、加算器とを備える残響音付加
    装置であって、 各FIRフィルタには、時間軸上でN分割された音場の
    特徴を表すパルス列が実際の音場で測定されたインパル
    ス応答から抽出されて割り当てられ、 前記制御器は、パルス列 の密度を決め下記式を適用する
    ことによって本数NDを算出し、乱表を適用して本数
    NDの数だけパルス位置を決定し、N個のFIRフィル
    において決定したパルス位置の振幅を0とし、 音色制御フィルタは、各FIRフィルタの出力側に接
    続され、 前記加算器は、各 音色制御フィルタの出力を加算し残響
    音を出力する残響音付加装置。 ND=(INT)((float)NTWMAX×(100.0−(float)D)/100.0) (但し、D:パルス列の密度、NTWMAX:パルス数の上限値)
  2. 【請求項2】個のFIRフィルタと、制御器Aと、
    N個の増幅器と、制御器Bと、N個の音色制御フィルタ
    と、加算器とを備える残響音付加装置であって、 各FIRフィルタには、時間軸上でN分割された音場の
    特徴を表すパルス列が実際の音場で測定されたインパル
    ス応答から抽出されて割り当てられ、 前記制御器Aは、パルス列 の密度を決め下記式を適用す
    ることによって本数NDを算出し、乱表を適用して
    数NDの数だけパルス位置を決定し、N個のFIRフィ
    ルタにおいて決定したパルス位置の振幅を0とし、 各増幅器は、各FIRフィルタの出力側に接続され、 制御器Bは、各 増幅器を個々に制御することにより、残
    響音の残響時間を所望のものとするか、残響音の残響時
    間を変えずにの密度を変更し、 音色制御フィルタは、各増幅器の出力側に接続され、 前記加算器は、各 音色制御フィルタの出力を加算し残響
    音を出力する残響音付加装置。 ND=(INT)((float)NTWMAX×(100.0−(float)D)/100.0) (但し、D:パルス列の密度、NTWMAX:パルス数の上限値)
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