JP4263869B2 - 残響付与装置、残響付与方法、プログラムおよび記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響信号に対し音響空間の残響効果を付与するための技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホールや教会などの音響空間におけるインパルス応答波形を記録しておき、このインパルス応答波形のサンプリングデータを音響信号に畳み込むことにより、当該音響空間における初期反射音やその後の残響音の効果を付与する装置(以下、残響付与装置という)がある。
音響空間におけるインパルス応答波形のサンプリングデータは、当該音響空間内に設置された音源から発せられたインパルス音やTSP(Time Stretched Pulse)などの音響測定信号をマイクロホン等により集音し、その後、電気信号に変換した音のアナログ信号波形をサンプリングし、必要に応じた処理を行うことにより得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、残響時間が長い音響空間では、インパルス音の発生からしばらく経過した後であってもインパルス音の反射音、残響音が集音されるため、正確な残響空間を再現するためにはインパルス応答波形の時間は長いものとなる。そして、このような残響空間を再現するためには、大量のサンプリングデータを畳み込む必要があり、膨大なハードウェアリソースが必要となってしまう。このため、従来は、以下に示すように比較的簡易なハード構成による方法を採っていた。
【0004】
(方法1)
インパルス応答波形のサンプリングデータのうち初期部分のみを使用する方法。
この方法によれば、インパルス音の発生から所定期間内に含まれるデータを使用して畳み込み演算を行い初期反射音の信号を生成する。後続する残響音の信号は、インパルス応答とは無関係に巡回型のフィルタを用いて人工的に生成する。そして、初期反射音の信号に後続する残響音の信号を合成する、という方法である。
しかしながら、本方法では、後続する残響音の信号はインパルス応答とは無関係に生成されるため、初期反射音に後続残響音の信号をつなげたときにそのつながりが聴感上不自然になるという問題があった。信号のつながりを自然にするためには、フィルタ係数の微調整などの煩雑な作業が必要となっていた。
【0005】
(方法2)
インパルス応答波形のサンプリングデータのうち主要なデータのみを使用する方法。
たとえば、インパルス応答波形を所定サンプリング周波数でサンプリングしたデータの値のうち、一定のレベル以上にあるデータを抽出して主要データとして扱い、この主要データのみを使用して畳み込み演算処理を行う、というものである。
しかしながら、本方法では、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち主要データしか使用しない。すなわち、主要データ以外のデータは間引かれてしまうため、空間の音響特性がかなり抜け落ちてしまい、結果的に十分な音響空間の再現ができない問題があった。
【0006】
本発明は、以上の点を考慮して行われたものであり、簡易な構成により十分な音場効果を表現することができる残響付与装置、残響付与方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る残響付与装置は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算部と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算部と、前記第2の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算部と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、を具備することを特徴とする。
このような構成をとる残響付与装置によれば、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音発生時からの初期期間に対応するサンプリングデータを畳み込むことにより初期音響信号(主に初期反射音に係る信号)を生成することができる(第1の畳み込み演算部)。よって、音響空間を特徴付ける初期反射音に係るデータについてはインパルス応答を忠実に再現させることができる。
また、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、所定期間に対応するサンプリングデータを畳み込むとともに(第2の畳み込み演算部)、畳み込んで得られる信号を減衰させて繰り返すことにより後部音響信号(主に後部反射音に係る信号)を生成することができる(減衰演算部)。よって、インパルス応答波形のすべてのサンプリングデータを畳み込む必要がないため、膨大なハードウェアリソースが必要となることもなく簡易な構成をとることができる。そして、初期音響信号と後部音響信号はいずれも同一のインパルス応答波形から取り出したサンプリングデータに基づき生成されるため、初期音響信号と後部音響信号を合成した場合であっても(出力部)、信号のつながりが不自然になることもない。すなわち、簡易な構成により十分な音場効果を表現することが可能となる。
【0008】
また、本発明に係る残響付与装置は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算部と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算部と、前記第2の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算部と、前記減衰信号の密度、位相の少なくとも1つを調整して後部音響信号を生成する拡散部と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、を具備することを特徴とするものであってもよい。
【0010】
本発明に係る残響付与方法は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算過程と、前記サンプリングデータにおいて、前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第2の畳み込み演算過程と、前記第2の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算過程と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、を具備することを特徴としてもよい。
【0011】
また、本発明に係る残響付与方法は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算過程と、前記サンプリングデータにおいて、前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第2の畳み込み演算過程と、前記第2の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算過程と、前記減衰信号の密度、位相の少なくとも1つを調整して後部音響信号を生成する拡散過程と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、を具備することを特徴としてもよい。
【0012】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算手段と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算手段と、前記第2の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算手段と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段として機能させるためのプログラムであることを特徴とする。
【0013】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算手段と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算手段と、前記第2の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算手段と、前記減衰信号の密度、位相の少なくとも1つを調整して後部音響信号を生成する拡散手段と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段として機能させるためのプログラムであることを特徴としてもよい。
【0014】
なお、上述したプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておけば、取引等を行う上で便宜を図ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
A:実施形態の構成・動作
図1は、この発明の一実施形態であるエフェクタ100の構成を例示するブロック図である。
エフェクタ100は、ホールや教会などの音響空間において測定されたインパルス応答波形やシミュレーションで得られたインパルス応答波形のサンプリングデータを記憶しており、当該サンプリングデータを音響信号と畳み込み演算処理することにより、その音響空間の初期反射音や後部残響音といった残響効果を付与した信号を生成するという残響付与装置としての機能を有している。
【0016】
エフェクタ100は、図1に示すように、操作部101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103、A/D(Analog / Digital)変換回路104、CPU(Central Processing Unit)105、表示部106、残響データメモリ107およびD/A(Digital / Analog)変換回路108、残響付与部120を有し、各部はバス109を介して互いに接続されている。
またA/D変換回路104には、マイクロホン10が接続されており、D/A変換回路108には、アンプ30を介してスピーカ40が接続されている。
【0017】
操作部101は、ユーザによって操作パネルのキー操作が行われると、その操作に応じた操作信号をCPU105に出力する。
ROM102には、エフェクタ100の各部を制御するための各種プログラムが予め格納されている。RAM103は、ワーキングエリアとして用いられ、残響付与などの処理を行う際に必要なデータが一時的に格納される。
【0018】
A/D変換回路104は、所定周波数のサンプリングクロックが与えられる毎に、入力信号をサンプリングして出力する。
CPU105は、ROM102に格納されているプログラムを実行することにより、バス109を介して接続される装置各部を制御する。
表示部106は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示制御を行う駆動回路とから構成される。
【0019】
残響データメモリ107には、インパルス応答波形のサンプリングデータが格納されている。
本発明に係るエフェクタ100の残響データメモリ107には、インパルス応答波形の全サンプリングデータが格納されるのではなく、サンプリングデータの一部が格納される。図2は、インパルス応答波形のサンプリングデータを模式的に示したものである。図2において、横軸は時間、縦軸は信号レベルを示している。ここではサンプリング時間Tsごとにサンプリングを行った例を示している。
このようなインパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音発生時(0秒)から0.5秒の初期期間T1に含まれるデータD1が「初期反射音用データ」として残響データメモリ107に格納される。また、例えば0.5〜1.0秒の期間T2に含まれるデータD2が「後部残響音用データ」として残響データメモリ107に格納される。なお、「初期反射音データ」の前部にデータ値がほぼ0である区間があれば、かかる区間のデータは残響データメモリ107に格納しないようにしてもよい。これにより、残響データメモリ107の使用メモリ量を削減することができる。
【0020】
残響データメモリ107には、図3に示すように、該当する期間のサンプリングデータのデータ値がサンプリング時間Ts毎の時系列データとして格納される。データ値の情報としては、インパルス応答波形のサンプリングデータ値そのものを格納してもよく、インパルス応答波形のサンプリングデータのあるレベルで規格化した値を格納してもよい。また、各サンプルデータの時間情報をデータ値と対応付けて格納するようにしてもよい。
【0021】
残響付与部120は、入力信号である音響信号等のサンプリングデータに対して残響効果を付与したデータを生成する機能を有する。
図4は、残響付与部120の内部ブロック図であり、残響付与部120は、畳み込み演算部121、畳み込み演算部122、加算器123、遅延器124、フィルタ125を有している。
【0022】
畳み込み演算部121は、音響信号のサンプリングデータに対し、残響データメモリ107に格納される初期反射音用データD1を畳み込む演算処理を行う。
図5に示すように、畳み込み演算部121は、遅延器121D−1、121D−2、…、121D−(m−1)、乗算器121A−0、121A−1、121A−2、…、121A−(m−1)、加算器121K−1、121K−2、…、121K−(m−1)から構成されており、m段の畳み込み演算処理を行う。
遅延器121D−1、121D−2、…、121D−(m−1)の遅延時間T121は、インパルス応答波形のサンプリング時間Tsに対応している。また、乗算器121A−0、121A−1、121A−2、…、121A−(m−1)の各乗算係数として、残響データメモリ107内の初期反射音用データD1(La1、La2、…、Lam)を設定する。具体的には、乗算器121A−0の乗算係数として初期反射音データLa1、乗算器121A−1の乗算係数として初期反射音データLa2、…、乗算器121A−(m−1)の乗算係数として初期反射音データLamを設定する。
【0023】
畳み込み演算部122は、音響信号のサンプリングデータに対し、残響データメモリ107に格納される後部残響音用データD2を畳み込む演算処理を行う。図6に示すように、畳み込み演算部122は、遅延器122D−1、122D−2、…、122D−(n−1)、乗算器122A−0、122A−1、122A−2、…、122A−(n−1)、加算器122K−1、122K−2、…、122K−(n−1)から構成されており、n段の畳み込み演算処理を行う。遅延器122D−1、122D−2、…、122D−(n−1)の遅延時間T122は、インパルス応答波形のサンプリング時間Tsに対応している。また、乗算器122A−0、122A−1、122A−2、…、122A−(n−1)の各乗算係数として、残響データメモリ107内の後部残響音用データD2(Lb1、Lb2、…Lbn)を設定する。具体的には、乗算器122A−0の乗算係数として後部残響音データLb1、乗算器122A−1の乗算係数として後部残響音データLb2、…、乗算器122A−(n−1)の乗算係数として後部残響音データLanを設定する。
【0024】
遅延器124は、所定時間T124だけデータを遅延させる。所定時間T124は、畳み込み演算部121において畳込む初期反射音データの時間長に相当するように調整されている。
【0025】
フィルタ125は、フィードバックループを有するフィルタであり、本実施形態では図4に示すような櫛型フィルタ(Combフィルタ)を採用する。
より詳細に説明すると、フィルタ125は、図4に示すように、遅延器125D、125ID、ローパスフィルタ125L、増幅器125A、125GA、加算器125Kから構成されるフィルタを125F−1、125F−2、…、125F−pとP個並列に接続させたものである。ここで、遅延器125IDは、フィルタ125F−1の入力信号に対して所定遅延を与えるイニシャルディレイとしての役割を担っている。また、増幅器125GAは、フィルタ125F−1の出力信号全体のレベル調整を行う。
なお、ローパスフィルタは、高域を減衰させるものであればよく、シェルビングフィルタを用いてもよい。
【0026】
ここで図7は、フィルタ125F−1にパルス信号が供給されたときの出力信号を示した図である。図7に示したように、フィルタ125F−1の出力信号は、遅延器125Dによる遅延時間T125ごとにデータを後続させたものとなる。増幅器125Aの増幅係数を1未満の数に調整することにより、図7に示すように自然な減衰特性を有する信号をフィルタ125F−1から出力させることができる。
【0027】
ここで、フィルタ125F−1を構成するローパスフィルタ125Lは、所定の周波数以上の高周波信号成分を除去することができる。よって、各段のフィルタ125F−1、125F−2、…、125F−pを構成するローパスフィルタのフィルタ係数を調整、また、各段のフィルタの出力信号を増幅するための増幅器125GAの増幅係数を調整することにより、たとえば高周波の信号ほど残響時間が短くなるという実際の音響空間での音響特性を再現させることができる。
【0028】
図8は、畳み込み演算部122の出力信号S1、各フィルタ125F−1、125F−2、…、125F−pのそれぞれの出力信号S1−1、S1−2、…、S1−pおよびフィルタ125の出力信号S2の関係を模式的に示したものである。
畳み込み演算部122の演算結果から得られる信号S1は、各フィルタ125F−1、125F−2、…、125F−pに供給される。次いで、各フィルタからは、当該フィルタのフィルタ係数に応じた信号成分が繰り返し減衰しながら出力される。そして、各フィルタの出力信号S1−1、S1−2、…、S1−pの合成信号S2がフィルタ125から出力されることになる。
すなわち、図8に示すように、畳み込み演算部122の演算結果から得られる信号S1の期間Tcに比較し、期間Tfが長い(Tf>Tc)減衰信号S2をフィルタ125において生成、出力させることができるのである。
【0029】
なお、便宜上図8では、各フィルタ125F−1、125F−2、…、125F−pの出力信号S1−1、S1−2、…、S1−pについて同様の信号形としている。しかし、実際には各フィルタ125F−1、125F−2、…、125F−pのフィルタ係数の値により、出力信号S1−1、S1−2、…、S1−pの信号形(周波数特性や減衰特性)は異なるものとなる。
【0030】
加算器123は、供給される2つの信号を合成(加算)したものを出力する。ここでは、畳み込み演算部121から得られる信号と、フィルタ125の出力信号を合成した信号を出力する。
図9は、加算器123の出力信号を模式的に示す図である。上述したように本実施形態においては、遅延器124の遅延時間T124が畳み込み演算部121において畳み込む初期反射音データの時間長に対応するものとなっている。このため、残響付与部120のインパルス応答において、加算器123は、はじめに畳み込み演算部121から得られる信号を出力し、後続させて、フィルタ125の出力信号を出力したものとなる(図9)。
【0031】
ここで、畳み込み演算部121、122で用いる乗算係数は、いずれも同一のインパルス応答波形に基づくデータを使用している。また、フィルタ125は、畳み込み演算部122から得られる信号に対して残響特性を付加する。以上のことより、畳み込み演算部121から得られる信号に後続させて、フィルタ125の出力信号を出力した場合であっても、データのつながりが聴感上不自然になるといった不具合は生じない。図9に模式的に示すように、データとしてつながりのよい信号を加算器123から出力させることができる。
【0032】
その後、加算器123から出力された信号(ディジタル信号)は、CPU105の制御下で、D/A変換回路108に供給される。D/A変換回路108でアナログ信号に変換された信号は、アンプ30を介してスピーカ40から残響効果が付与された音として出力される。
【0033】
このように本発明に係るエフェクタ100では、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音発生時から所定時間経過後までの初期期間(たとえば0秒〜0.5秒)に対応するサンプリングデータを畳み込み演算部121において畳み込むことにより初期反射音に係る信号を生成する。よって、音響空間を特徴付ける初期反射音については、インパルス応答波形のデータ内容を忠実に再現することができ、十分な音響特性を表現することができる。
また、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、その後の所定期間(たとえば0.5〜1秒)に対応するサンプリングデータを畳み込み演算部122において畳み込むとともに、その結果得られる信号を減衰させて繰り返すことにより後部残響音に係る信号を生成することができる。よって、インパルス応答波形のサンプリングデータをすべて畳み込む必要がないため、膨大なハードウェアリソースを必要とせずに、十分な音響特性を表現することができる。
また、残響信号の生成は、音響空間の特徴は表れているものの反射音間隔が比較的大きな初期反射音期間のサンプリングデータに基づくのではなく、それより後部で反射音間隔がより緻密になる後部残響音期間のサンプリングデータに基づいている。このため、インパルス応答波系の音響特性をより忠実に再現した残響音を生成することができる。
さらに、初期反射音に係る信号と後部残響音に係る信号はいずれも、同一のインパルス応答波形のサンプリングデータに基づき生成されるため、双方の信号を加算器123により合成したとき、信号のつながりが不自然になってしまう問題も生じない。すなわち、入力信号に対し、原残響空間の特性を付与した信号を生成することができる。
また、フィルタ125において付加する残響特性の内容を適宜制御することにより、インパルス応答波形のデータ内容を保ったまま、言い換えると、音響空間の特性を保ったまま、残響時間を任意に制御することができる。
【0034】
B:変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態はあくまでも例示であり、本発明の趣旨の範囲内で変形することができる。変形例としては、たとえば以下のようなものが考えられる。
【0035】
(変形例1)
上記実施形態に係るエフェクタ100は、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音の発生(0秒)〜0.5秒の期間に含まれるデータを「初期反射音用データ」とし、0.5〜1.0秒の期間に含まれるデータを「後部残響音用データ」とし、それぞれ記憶することとしているが、この構成は任意に変更可能である。
例えば、0〜0.3秒に含まれるデータを「初期反射音用データ」とし、0.5〜1.0秒に含まれるデータを「後部残響音用データ」、というように、「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」とが連続したものでなくてもよい。
また、0〜0.5秒に含まれるデータを「初期反射音用データ」、0.3〜0.7秒に含まれるデータを「後部残響音用データ」、というように「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」のデータが重複する形式をとってもよい。
いずれにしても、上述実施形態と同様に、インパルス応答波形のサンプリングデータをすべて畳み込む必要がないため、膨大なハードウェアリソースが必要となる問題は生じない。また、「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」はいずれも同一のインパルス応答波形から得られるサンプリングデータを使用して生成するため、データのつながりが聴感上不自然になるといった問題は生じない。
【0036】
(変形例2)
「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」とが全く同じデータであってもよい。たとえば、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、0〜0.5秒の期間に含まれるデータを「初期反射音用データ」および「後部残響音用データ」としてもよい。
この場合は図10に示すように、エフェクタ100の残響付与部120の構成をさらに簡略化できる点で有意である。
【0037】
本変形例においては、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、0〜0.5秒の期間に含まれるデータが畳み込み演算部122により畳み込まれ、その結果、初期反射音に係る信号が生成される。また、畳み込み演算部122の演算結果から得られる信号は、遅延部124を介し、フィルタ125において繰りかえし減衰しながら出力されることになる。すなわち、フィルタ125において、畳み込み演算部122の演算結果に基づき、後部残響音に係る信号を生成させることができるのである。
よって、上述実施形態と同様、本変形例においても、簡易な構成により十分な音場効果を表現することができる。
【0038】
(変形例3)
図11に示すように、フィルタ125の後段にさらに密度調整フィルタ126を入れる構成としてもよい。密度調整フィルタ126とは、時間軸方向のデータの密度(パルスの密度)、およびデータの位相(パルスの位相)を調整(拡散)させるためのフィルタである。
ここで、時間軸方向のデータの密度を拡散させる目的は、一般のインパルス応答波形のサンプリングデータは、インパルス音が発せられてから時間が十分に経過するといわゆる拡散領域に入り、データ(パルス信号)の発生する時間的間隔が短くなっていくことを考慮したものである。
また、データの位相を拡散する目的は、インパルス応答波形のデータの位相を人間の左右の聴覚のバランスとして考えた場合、十分に時間が経過したときに位相の区別がなくなる音響特性を再現するためである。
このように、データの密度、データの位相を拡散することにより、音響空間におけるインパルス応答の後部領域(拡散領域)を模擬することが可能となる。
【0039】
以下に、密度調整フィルタ126の具体的な構成例をいくつか列挙する。
(1)オールパスフィルタ(APF)を直接または並列に接続する構成。
図12は、z個のオールパスフィルタ12APFを、12APF−1、12APF−2、…、12APF−zと直列に接続させた構成である。図13は、オールパスフィルタ12APFの入力波形と出力波形を例示したものである。図13に示したようにオールパスフィルタ12APF−1は、最初の信号の位相を反転する機能を有するフィルタである。そして、オールパスフィルタを12APF−1、2、…、zと直列に接続させることにより、順次位相を拡散した信号を生成、出力することができる。また、図14に示すように、z個のオールパスフィルタ14APFと乗算器14Aを並列に接続させた構成をとってもよい。この場合も、入力信号に対して位相を拡散した信号を生成することができる。
【0040】
▲2▼ オールパスフィルタ(APF)を使いフィードバックループを形成した構成。
図15は、オールパスフィルタ15APFの出力を、ローパスフィルタ15L、遅延器15Dおよび増幅器15Aを介してフィードバックさせた構成である。
図16は、オールパスフィルタ15APFの入力波形と出力波形を例示したものである。オールパスフィルタ15APFにより入力信号の位相を拡散することができる。さらに、フィードバックによる信号を加算することにより、データの時間密度も順次増加させることができる。
ここで、データの時間密度が順次増加するとは、時間軸方向においてデータ(パルス信号)が存在する間隔が順次短くなることをいう。このようにデータの時間密度を順次増加させると、人間の聴覚で判断したときに個々の反射音に相当するパルスを区別することができなくなる効果を得ることができる。そして残響空間におけるいわゆる拡散領域を再現させることが可能になる。
【0041】
▲3▼ マルチタップディレイを使った構成(図17)。
図18は、マルチタップディレイ17MTDの入力波形と出力波形を例示したものである。マルチタップディレイ17MTDを構成する遅延器17D−1、2、…、qの遅延時間を異なるように調整すれば、データの時間密度を順次増加させることができる。
さらに、乗算器17A−0、17A−1、…、17A−qの乗算係数を−1〜1の範囲で設定することにより、データの位相を拡散させることも可能である。
また、フィードバックループを形成する構成(図19)としても、同様にデータの時間密度の増加、データの位相の拡散を行うことができる。
【0042】
以上、密度調整フィルタ126の具体的な構成例を示したが、これらのうちのいずれか1つを選択してもよく、複数を組み合わせて密度調整フィルタ126を構成してもよい。
【0043】
(変形例4)
上述した実施形態においては、インパルス応答波形のサンプリングデータを実測することとしているが、予め音場シミュレーションプログラムをROM102に格納しておき、ユーザが任意の音響空間のインパルス応答波形をシミュレーションしたものを畳み込みを行うサンプリングデータとして用いるようにしてもよい。
【0044】
(変形例5)
また、ユーザが、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、「初期反射音用データ」として使用するデータ、「後部残響音用データ」として使用するデータの領域範囲を指定できるような構成にしてもよい。このような構成によることにより、音響空間の残響特性をより特徴付けるデータを選択することができる。
【0045】
(変形例6)
残響データメモリ107に複数のインパルス応答波形データを格納する構成としてもよい。この場合は、図20に示すように、各々のインパルス応答に対応するホールや教会といった音響空間の名前も対応付けて、残響データメモリ107内に格納される。そして、ユーザが操作部101の操作を行うことにより、所望の音響空間を選択できる構成にしてもよい。
【0046】
(変形例7)
上記実施形態においては残響付与機能を搭載したエフェクタ100により説明しているが、この他、残響付与機能を搭載したミキサ、リバーブといった装置であっても本発明の適用は当然可能である。
【0047】
(変形例8)
本発明に係るプログラムを記録する記録媒体も任意であり、例えば、半導体メモリ、CD−ROM(Compact Disc- Read Only Memory)、CD−R(Compact Disc-Recordable)等の光ディスク、MO(Magneto Optical Disk)、MD(Mini Disc)等の光磁気ディスク、フロッピーディスク、ハードディスク等の磁気ディスク等があげられる。
また、かかるプログラムのインストール方法も任意であり、上述した記録媒体を使ってエフェクタ100にインストールすることとしてもよく、本発明に係るプログラムが格納されるサーバからインターネット等のネットワークを介してエフェクタ100にインストールする、いわゆるネット配信を用いる方法を使ってもよい。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、音響空間の特性を保ったまま残響時間を任意に制御することができるため、簡易な構成により十分な音場効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係るエフェクタ100の構成図である。
【図2】 インパルス応答波形のサンプリングデータを模式的に示す図である。
【図3】 本発明の実施形態に係るエフェクタ100の残響データメモリ107のデータ内容を模式的に示す図である。
【図4】 同エフェクタ100の残響付与部120の構成図である。
【図5】 同エフェクタ100の畳み込み演算部121の構成図である。
【図6】 同エフェクタ100の畳み込み演算部122の構成図である。
【図7】 同エフェクタ100のフィルタ125の信号処理内容を説明するための図である。
【図8】 同エフェクタ100のフィルタ125の信号処理内容を説明するための図である。
【図9】 同エフェクタ100の残響付与部120の信号処理内容を説明するための図である。
【図10】 本発明の第2変形例に係るエフェクタの構成図である。
【図11】 本発明の第3変形例に係るエフェクタの構成図である。
【図12】 本発明の第3変形例に係るエフェクタの密度調整フィルタ126の構成例である。
【図13】 同密度調整フィルタ126の信号処理内容を説明するための図である。
【図14】 同密度調整フィルタ126の別の構成例である。
【図15】 同密度調整フィルタ126の別の構成例である。
【図16】 同密度調整フィルタ126の信号処理内容を説明するための図である。
【図17】 同密度調整フィルタ126の別の構成例である。
【図18】 同密度調整フィルタ126の信号処理内容を説明するための図である
【図19】 同密度調整フィルタ126の別の構成例である。
【図20】 本発明の第6変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
100……エフェクタ、
101……操作部、
102……ROM(Read Only Memory)、
103……RAM(Random Access Memory)、
104……A/D(Analog / Digital)変換回路、
105……CPU(Central Processing Unit)、
106……表示部、
107……残響データメモリ、
108……D/A(Digital / Analog)変換回路、
109……バス、
120……残響付与部、
10……マイクロホン、
30……アンプ、
40……スピーカ。
Claims (8)
- インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算部と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算部と、
前記第2の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算部と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、
を具備することを特徴とする残響付与装置。 - インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算部と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算部と、
前記第2の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算部と、
前記減衰信号の密度、位相の少なくとも1つを調整して後部音響信号を生成する拡散部と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、
を具備することを特徴とする残響付与装置。 - 前記出力部は、前記初期期間に対応するサンプリングデータの時間長に相当する遅延を加えて前記後部音響信号を出力させるものであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の残響付与装置。
- インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算過程と、
前記サンプリングデータにおいて、前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第2の畳み込み演算過程と、
前記第2の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算過程と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、
を具備することを特徴とする残響付与方法。 - インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算過程と、
前記サンプリングデータにおいて、前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第2の畳み込み演算過程と、
前記第2の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算過程と、
前記減衰信号の密度、位相の少なくとも1つを調整して後部音響信号を生成する拡散過程と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、
を具備することを特徴とする残響付与方法。 - コンピュータを、
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算手段と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算手段と、
前記第2の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算手段と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。 - コンピュータを、
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第1時点までの間の第1期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第1時点より後の第2時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第2時点より後である第3時点までの第2期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第1の畳み込み演算手段と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第2の畳み込み演算手段と、
前記第2の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算手段と、
前記減衰信号の密度、位相の少なくとも1つを調整して後部音響信号を生成する拡散手段と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。 - 請求項6または請求項7のいずれかに記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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