JP4301099B2 - Impulse response data generation method for sound field simulation - Google Patents
Impulse response data generation method for sound field simulation Download PDFInfo
- Publication number
- JP4301099B2 JP4301099B2 JP2004210711A JP2004210711A JP4301099B2 JP 4301099 B2 JP4301099 B2 JP 4301099B2 JP 2004210711 A JP2004210711 A JP 2004210711A JP 2004210711 A JP2004210711 A JP 2004210711A JP 4301099 B2 JP4301099 B2 JP 4301099B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound
- data
- frequency
- interpolation
- frequencies
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Reverberation, Karaoke And Other Acoustics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
本発明は、音場シミュレーションのためのデータ生成技術に関する。 The present invention relates to a data generation technique for sound field simulation.
音データに対し、シミュレーションにより、特定の音場において音が発せられた場合の残響音等の音場情報を付加する技術がある。そのようなシミュレーションの方法の1つとして、音線法と呼ばれるものがある。 There is a technique for adding sound field information such as reverberation sound when sound is emitted in a specific sound field by simulation to sound data. One of such simulation methods is called a sound ray method.
図12は、この種の音線法により音データに音場情報を付加する装置(以下、「音場シミュレータ90」と呼ぶ)の機能構成を示した図である。以下、音場シミュレータ90の動作を説明する。まず、音場シミュレータ90は、予め以下のデータを記憶部900に記憶している。
(a)形状データD901:音場の形状を示すデータであり、音場と外界との各境界面の頂点群の座標を示す座標データ列の集まりである。
(b)音源位置データD902:音場内の音源位置の座標を示すデータである。
(c)受音位置データD903:音場内の受音位置の座標を示すデータである。
(d)反射吸音率データD904:基準となる周波数ポイント(以下、「基準周波数ポイント」と呼ぶ)の音が音場と外界との境界面において反射する場合に、反射直前の音の強さと反射直後の音の強さの差を、反射直前の音の強さで除した値を示すデータである。反射吸音率データD904は、例えば、31.3Hz、62.5Hz、125Hz、・・・、16kHzのようにオクターブ間隔で並んだ複数の基準周波数ポイントの各々に関し準備されている。
(e)音データD905:音場情報が付加される前の音を示すデータである。
FIG. 12 is a diagram showing a functional configuration of an apparatus (hereinafter referred to as “
(A) Shape data D901: Data indicating the shape of the sound field, which is a collection of coordinate data strings indicating the coordinates of the vertex groups of each boundary surface between the sound field and the outside world.
(B) Sound source position data D902: Data indicating the coordinates of the sound source position in the sound field.
(C) Sound receiving position data D903: Data indicating the coordinates of the sound receiving position in the sound field.
(D) Reflected sound absorption coefficient data D904: When the sound at the reference frequency point (hereinafter referred to as “reference frequency point”) is reflected at the boundary between the sound field and the outside, the intensity and reflection of the sound immediately before reflection. It is data indicating a value obtained by dividing the difference in sound intensity immediately after by the sound intensity immediately before reflection. The reflection sound absorption coefficient data D904 is prepared for each of a plurality of reference frequency points arranged at octave intervals such as 31.3 Hz, 62.5 Hz, 125 Hz,.
(E) Sound data D905: Data indicating the sound before the sound field information is added.
経路算定部901は、形状データD901、音源位置データD902および受音位置データD903を用いて、音源位置データD902により示される音源位置から音が発せされた場合に、その音が受音位置データD903により示される受音位置に到達するまでの経路を算定し、その経路の始点である音源位置、終点である受音位置および経由点である反射位置の各々を示す座標列からなる経路データを生成する。
When the sound is emitted from the sound source position indicated by the sound source position data D902 using the shape data D901, the sound source position data D902, and the sound receiving position data D903, the
経路算定部901が算定する音の経路は、音源位置と受音位置を直線で結んで得られる経路に加え、音源位置から発せられた音が、形状データD901により示される音場と外界との境界面において反射した後、受音位置に到達する経路も含んでいる。そのような経路は無限数あるが、経路算定部901は、例えば反射回数が一定数以下、経路の総延長が一定距離以下、といった所定の条件を満たす経路についてのみ、経路データを生成する。経路算定部901により生成された複数の経路データは、経路データ群D906として一時記憶部906に記憶される。
The sound path calculated by the
ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データ群D906および反射吸音率データD904を用いて、基準周波数ポイントの各々に関し、基準周波数ポイントの音が音源位置において発せられた場合に受音位置において受音される音の時間と強さの関係を示すエコーダイアグラム(以下、周波数ポイントの音に関するエコーダイアグラムを「ポイントエコーダイアグラム」と呼ぶ)を算定し、そのエコーダイアグラムを示すポイントエコーダイアグラムデータD907を生成する。図13は、ポイントエコーダイアグラムデータD907の内容を例示した図である。ポイントエコーダイアグラム算定部902により生成されたポイントエコーダイアグラムデータD907は、一時記憶部906に記憶される。以下、例として、ポイントエコーダイアグラム算定部902が125Hzの基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907を生成する方法を説明する。
The point echo
ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データ群D906に含まれる経路データの各々に関し、以下の処理を行う。まず、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データに含まれる隣り合う反射位置の座標間の距離を全て加算し、その経路データにより示される経路の総延長を算出する。また、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データに含まれる反射位置の数をカウントする。続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、先に算出した経路の総延長を音の空気中の伝播速度で除することにより、音源位置において発せられた音が経路データにより示される経路をたどって受音位置へ到達するまでの時間(以下、「到達時間」と呼ぶ)を算出する。また、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路の総延長の自乗に4πを乗じた値の逆数を算出する。そのようにして得られる数値は、音源位置において強さ「1.0」で発せられた音が発散により減衰した後、受音位置において受音される際の強さを示す数値(以下、「発散後音強値」と呼ぶ)である。ただし、この発散後音強値には、音の反射に伴う減衰が考慮されていない。以上のように算出される経路の総延長、反射位置の数、到達時間および発散後音強値を示すデータは、周波数により左右されないデータであるため、125Hz以外の基準周波数ポイントに関しても共通して利用される。
The point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、上記の発散後音強値に対し、125Hzに対応した反射吸音率データD904により示される比率を1から減じた数値、すなわち、減衰率を、先にカウントした反射位置の数だけ繰り返し乗じる。その結果得られる数値は、音源位置において「1.0」のレベルで発せられた125Hzの音が、経路データにより示される反射点を経由して受音位置に到達する場合の受音位置における音の強さを示す数値(以下、「減衰後音強値」と呼ぶ)である。
Subsequently, the point echo
ポイントエコーダイアグラム算定部902は、上記のようにして1つの経路データにより示される経路に関し、125Hzの音の到達時間および減衰後音強値を算出することができる。ポイントエコーダイアグラム算定部902は、同様の算出処理を経路データ群D906に含まれる他の全ての経路データに関して繰り返す。そのようにして得られる到達時間と減衰後音強値の組み合わせを示すデータ群が、125Hzの基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907である(図13参照)。ただし、同じ到達時間に対応する複数の減衰後音強値が存在する場合、ポイントエコーダイアグラム算定部902はそれらの減衰後音強値の合算値を、その到達時間に対応する減衰後音強値とする。以上が、ポイントエコーダイアグラム算定部902がポイントエコーダイアグラムデータD907を生成する際の処理である。
As described above, the point echo
帯域エコーダイアグラム算定部903は、31.3Hzの基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907により示されるエコーダイアグラムに対し、図14(1)に示す周波数成分を有する時間波形の係数列を畳み込むことにより、44.2Hz以下の周波数帯域に関するエコーダイアグラムを示す帯域エコーダイアグラムデータD908を生成する。同様に、帯域エコーダイアグラム算定部903は、62.5Hz、125Hz、・・・の基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907により示されるエコーダイアグラムの各々に対し、図14(2)、(3)、・・・に示す周波数成分を有する時間波形の係数列を各々畳み込むことにより、それらの基準周波数ポイントを中心周波数ポイントとする周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を生成する。帯域エコーダイアグラム算定部903により生成された帯域エコーダイアグラムデータD908は、一時記憶部906に記憶される。
The band echo
加算部904は、帯域エコーダイアグラム算定部903により生成された帯域エコーダイアグラムデータD908の全てを加算する。そのようにして得られるデータは、あらゆる周波数ポイントの音を音源位置において発音した場合に受音位置において受音される音の強さの時間的変化を擬似的に示すデータである。すなわち、加算部904により生成されるデータは音源位置においてインパルスを発した場合の受音位置におけるインパルス応答を擬似的に示すデータであるため、以下、これをインパルス応答データD909と呼ぶ。加算部904により生成されたインパルス応答データD909は、一時記憶部906に記憶される。
The adding
畳み込み演算部905は、音データD905に対し、インパルス応答データD909により示される係数列を畳み込むことにより、インパルス応答データD909により示される音場情報の付加された音を示す音場情報付音データD910を生成する。すなわち、音場情報付音データD910を再生した場合に得られる音は、実際に形状データD901により示される音場内の音源位置データD902により示される音源位置において、音データD905に従った音を再生した場合に、受音位置データD903により示される受音位置において受音される音と類似した音となる。
The
以上が、音線法により音データに音場情報を付加する手順の説明である。音線法によれば、実際にコンサートホール等において発音および録音を行うことなく、それと類似の結果を演算処理によって得ることができる。その際、音源位置や受音位置を様々に変更した場合の結果を得るのも容易である。さらに、音線法によれば、実在しない音場における音響効果を確認することもできる。 This completes the description of the procedure for adding sound field information to sound data by the sound ray method. According to the sound ray method, a similar result can be obtained by calculation processing without actually sounding and recording in a concert hall or the like. At that time, it is easy to obtain results when the sound source position and the sound receiving position are changed variously. Furthermore, according to the sound ray method, it is possible to confirm an acoustic effect in a sound field that does not exist.
例えば、音線法に関する技術を開示したものとして、特許文献1および2がある。
ところで、以上説明した従来技術により得られる音は、実際の音場において聴感される音と比較して、発音後に一定時間が経過したタイミングで、特定の周波数帯域に含まれる音の成分がカットされてゆくような聴感上の不自然さを伴う。この不自然さが生じる理由は、隣り合う周波数帯域に関するエコーダイアグラムが、周波数軸上で不連続に接合されているためである。例えば、44.2Hz以下の周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908により示されるエコーダイアグラムの44.2Hzの周波数成分のレベルと、44.2Hz〜88.4Hzの周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908により示されるエコーダイアグラムの44.2Hzの周波数成分のレベルとの間に、実際には存在しないはずのギャップが生じる。このギャップにより、上述した聴感上の不自然さが生じるのである。 By the way, the sound obtained by the above-described conventional technology is compared with the sound heard in the actual sound field, and the sound component included in the specific frequency band is cut at the timing when a certain time has elapsed after the sound generation. Accompanies unnaturalness in the sense of hearing. The reason for this unnaturalness is that the echo diagrams relating to adjacent frequency bands are discontinuously joined on the frequency axis. For example, the level of the frequency component of 44.2 Hz of the echo diagram indicated by the band echo diagram data D908 relating to the frequency band below 44.2 Hz and the band echo diagram data D908 relating to the frequency band of 44.2 Hz to 88.4 Hz are indicated. There is a gap that should not actually exist between the level of the frequency components of 44.2 Hz in the echo diagram. This gap causes the above-mentioned unnaturalness in hearing.
上記のギャップを小さくするために、インパルス応答を得るために用いるエコーダイアグラムの周波数軸上の解像度を高めることが考えられる。すなわち、基準周波数ポイントの数を増やすことにより、各々の帯域エコーダイアグラムデータD908によりカバーされる周波数帯域の幅を狭くするのである。しかしながら、基準周波数ポイントの数を増やすと、ポイントエコーダイアグラムデータD907を生成するために必要な反射吸音率データD904等のデータ量が増大し、それらのデータを準備する手間やコストが増大する。また、反射吸音率データD904等のデータに関しては、既にオクターブ間隔の所定の基準周波数ポイントに関し、多数のライブラリデータが存在しているにもかかわらず、基準周波数ポイントの数を増やすと、それらのライブラリデータを利用できない、という不都合がある。 In order to reduce the gap, it is conceivable to increase the resolution on the frequency axis of the echo diagram used to obtain the impulse response. That is, by increasing the number of reference frequency points, the width of the frequency band covered by each band echo diagram data D908 is narrowed. However, when the number of reference frequency points is increased, the amount of data such as the reflection sound absorption coefficient data D904 necessary for generating the point echo diagram data D907 increases, and the effort and cost for preparing these data increases. Further, regarding the data such as the reflection sound absorption coefficient data D904, when a large number of reference data points already exist with respect to a predetermined reference frequency point having an octave interval, if the number of reference frequency points is increased, those libraries are stored. There is an inconvenience that data cannot be used.
上記の状況に鑑み、本発明は、基準周波数ポイントの数を増やすことなく、より自然な聴感をもたらすインパルス応答データを得る手段を提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide means for obtaining impulse response data that provides a more natural audibility without increasing the number of reference frequency points.
以下、本発明により、インパルス応答を得るために用いるエコーダイアグラムの周波数軸上の解像度を高める方法を説明する。まず、インパルス波形Im(t)のフーリエ変換をa(jω)とすると、インパルス応答波形Im(t)は次の(式1)のように表すことができる。
音場における音源位置から受音位置までの周波数伝達特性をF(jω)とすると、音源位置においてインパルス波形Im(t)を発生したときに受音位置において観測されるインパルス応答波形Res(t)は、次の(式2)のように表すことができる。
ここで、実際の音場において得られるインパルス応答波形をフーリエ変換すれば、F(jω)を求めることができる。ただし、実際の音場においてインパルス応答波形を実測するのはコストや労力を要し、また存在しない音場においては実測が不可能という問題もある。そこで、コンピュータを用いたシミュレーションにより、インパルス応答波形を近似することが必要となる。そのために、まず、インパルス波形Im(t)を以下の(式3)のように近似する。ここで、下記の(式3)においてnを∞に、Δωを0に近づけた極限が上記(式2)である。
インパルス波形Im(t)を構成する1つのスペクトルa(jkΔω)ejkΔωtに対応した応答波形Resk(t)は次の(式4)のようになる。
インパルス応答波形Res(t)は、インパルス波形Im(t)を構成する全てのスペクトルa(jkΔω)ejkΔωtに対応した応答波形Resk(t)の総和と考えることができるので、次の(式5)のように表すことができる。
上記(式3)および(式4)において、F(jkΔω)は、音源位置から受音位置までの音の伝播経路を各種想定し、各伝播経路における遅延時間と減衰率を算出することにより、例えば以下のように求めることができる。
従って、音源位置から受音位置までの全伝播経路に対応した伝達関数の総和、すなわち、音源位置から受音位置までの伝達関数は、次の(式6)のように表すことができる。上述したエコーダイアグラムは、この式(6)に相当するものである。
ここで、より自然な音場情報を再現するためには、インパルス波形Im(t)の周波数分解能を高くする、すなわち、a(jkΔω)ejkΔωtの個数nを大きくする必要がある。一方、インパルス波形Im(t)の周波数分解能に応じて、F(jω)の周波数分解能を高くし、個数nの角周波数ωについて上記(式6)を求めることは、減衰率σおよび遅延時間τを算出するためのパラメータを角周波数ωの各々に関し準備する必要があるため容易ではなく、また膨大な演算量を必要とする。従って、インパルス波形Im(t)の周波数分解能に対し、F(jω)の周波数分解能を低くする手段が求められる。 Here, in order to reproduce more natural sound field information, it is necessary to increase the frequency resolution of the impulse waveform Im (t), that is, to increase the number n of a (jkΔω) e jkΔωt . On the other hand, increasing the frequency resolution of F (jω) in accordance with the frequency resolution of the impulse waveform Im (t) and obtaining the above (formula 6) for the number of angular frequencies ω is that the attenuation rate σ and the delay time τ Since it is necessary to prepare parameters for calculating each angular frequency ω, it is not easy and requires a huge amount of calculation. Therefore, a means for reducing the frequency resolution of F (jω) with respect to the frequency resolution of the impulse waveform Im (t) is required.
従来技術においては、基準となる角周波数ωに関するF(jkΔω)をそのまま、近隣の角周波数ωに関するa(jkΔω)ejkΔωtに対応する伝達関数として用いることにより、インパルス波形Im(t)の周波数分解能に対し、F(jω)の周波数分解能を低くしていた。例えば、以下の通りである。ただし、「→」は右が左に対応付けられる伝達関数であることを示す。
これに対し、本発明においては、各々の角周波数ωに関するa(jkΔω)ejkΔωtの伝達関数を、その低域側および高域側にそれぞれ位置する基準となる角周波数ωに関するF(jkΔω)を補間することにより求めることとした。例えば、以下の通りである。
より具体的には、本発明では、音場の特徴を示す特徴データ、前記音場内の音源位置を示す音源位置データおよび前記音場内の受音位置を示す受音位置データを用いて、複数の基準周波数の各々の音を前記音源位置において発生させた場合に前記受音位置に到達する当該音の音強レベルの時間的変化を表すエコーダイアグラムを前記複数の基準周波数の各々について算定し、前記複数の基準周波数の間の補間周波数の数が、予め定められた固定数、指定される数、選択された楽曲ジャンルに対応付けられた数、前記音場内の音源の指向性、前記基準周波数に関する空気吸音率および前記基準周波数に関する反射吸音率に基づいて設定した数、残響音が付加される前の音の時間波形に含まれる周波数成分を算出し、隣り合う前記基準周波数間の周波数帯域に含まれる周波数成分の振幅値の大きさに応じて設定した数、のいずれかに決定し、前記複数の基準周波数と、前記音源位置において前記基準周波数の音を発音した時の予め定められた位置における音強レベルとを対応付けた指向性データとを取得し、周波数を対数軸のx座標、音強レベルをy座標とする座標において、取得した前記指向性データにおける基準周波数をx座標、前記指向性データにおける音強レベルをy座標として、前記複数の基準周波数と、同時刻における各基準周波数の音強レベルに対応した座標を通る線を算出し、決定された補間周波数の数に基づいて複数の基準周波数に対応した座標の間の前記線上を等分に分割し、分割位置の座標に対応した1以上の補間周波数の各々におけるエコーダイアグラムを算定し、前記複数の基準周波数および前記補間周波数の各々に関し、当該基準周波数もしくは当該補間周波数を中心周波数とし、当該中心周波数を含む通過帯域においてのみ正の周波数成分を有する時間波形を表す係数列を、当該基準周波数および当該補間周波数に対応したエコーダイアグラムに畳み込み、前記複数の基準周波数および前記補間周波数の各々に関する前記畳み込みを施されたエコーダイアグラムを加算することにより前記音場における音の伝達特性を表すインパルス応答波形データを生成する。 More specifically, in the present invention, a plurality of feature data indicating the characteristics of the sound field, sound source position data indicating the sound source position in the sound field, and sound receiving position data indicating the sound receiving position in the sound field are used. When each sound of a reference frequency is generated at the sound source position, an echo diagram representing a temporal change in the sound intensity level of the sound reaching the sound receiving position is calculated for each of the plurality of reference frequencies, The number of interpolation frequencies between a plurality of reference frequencies is a predetermined fixed number, a specified number, a number associated with a selected music genre, directivity of a sound source in the sound field, and the reference frequency Calculate the frequency component included in the time waveform of the sound before the reverberation sound is added, the number set based on the air sound absorption coefficient and the reflection sound absorption coefficient related to the reference frequency, and between the adjacent reference frequencies Number set in accordance with the magnitude of the amplitude values of the frequency components contained in the frequency band, to determine the one of the plurality of reference frequencies, predetermined at the time of sound the sound of the reference frequency at the sound source position The directivity data in which the sound intensity level at the determined position is associated is acquired, and the reference frequency in the acquired directivity data is set to x in the coordinates where the frequency is the x coordinate of the logarithmic axis and the sound intensity level is the y coordinate. The number of interpolation frequencies determined by calculating a line passing through the coordinates corresponding to the sound intensity level of each reference frequency at the same time with the sound intensity level in the coordinates and the directivity data as the y coordinate calculate the echo diagram in the dividing the line into equal parts, each of the one or more interpolation frequency corresponding to the coordinates of the dividing position between the coordinates corresponding to a plurality of reference frequency based on And, for each of the plurality of reference frequencies and the interpolation frequency, a coefficient sequence representing a time waveform having a positive frequency component only in a passband including the reference frequency or the interpolation frequency as a center frequency and including the center frequency, A convolution is performed on the echo diagram corresponding to the reference frequency and the interpolation frequency, and the echo diagram subjected to the convolution related to each of the plurality of reference frequencies and the interpolation frequency is added to represent the sound transfer characteristics in the sound field. Generate impulse response waveform data.
また、好ましい態様においては、1の中心周波数を含む1の通過帯域の上限と、前記1の中心周波数より高域側に位置し前記1の中心周波数と隣り合う他の中心周波数を含む他の通過帯域の下限周波数が一致する。 In a preferred embodiment, the upper limit of one pass band including one center frequency and another pass including another center frequency adjacent to the one center frequency and located higher than the one center frequency. The lower limit frequency of the band matches.
上記の補間を行う場合の係数、すなわちbおよびcの値を決定する好ましい態様として、基準となる角周波数ωに関する減衰率σおよび遅延時間τを算出するためのパラメータを補間し、補間したパラメータにより補間した角周波数ωに関する減衰率σおよび遅延時間τを算出することにより、上記のbおよびcを決定する態様が考えられる。 As a preferred mode for determining the coefficients for the above interpolation, that is, the values of b and c, parameters for calculating the attenuation rate σ and the delay time τ with respect to the reference angular frequency ω are interpolated, and the interpolated parameters are used. It is conceivable that the above b and c are determined by calculating the attenuation rate σ and the delay time τ with respect to the interpolated angular frequency ω.
より具体的には、前記複数の基準周波数の各々における前記音場の境界面の吸音率を示す情報を含む前記特徴データを用いて、前記インパルス応答データ生成方法は、前記複数の基準周波数の各々における吸音率を補間することにより、前記複数の基準周波数の間の1以上の補間周波数の各々における吸音率を算定し、前記特徴データ、前記音源位置データ、前記受音位置データおよび前記1以上の補間周波数の各々における吸音率を用いて、前記1以上の補間周波数の各々の音を前記音源位置において発生させた場合に前記受音位置に到達する当該音のレベルの時間的変化を表すエコーダイアグラムを前記1以上の補間周波数の各々について算定することにより、前記複数の基準周波数の間の1以上の補間周波数の各々におけるエコーダイアグラムを算定する。 More specifically, using the feature data including information indicating the sound absorption coefficient of the boundary surface of the sound field at each of the plurality of reference frequencies, the impulse response data generation method uses each of the plurality of reference frequencies. By interpolating the sound absorption rate at each of the plurality of reference frequencies to calculate a sound absorption rate at each of the one or more interpolation frequencies, the feature data, the sound source position data, the sound reception position data, and the one or more An echo diagram representing a temporal change in the level of the sound that reaches the sound receiving position when sound of each of the one or more interpolation frequencies is generated at the sound source position using the sound absorption rate at each of the interpolation frequencies. For each of the one or more interpolation frequencies, so that an echo die at each of the one or more interpolation frequencies between the plurality of reference frequencies is calculated. To calculate the grams.
ところで、隣り合う周波数帯域に関するエコーダイアグラムが、周波数軸上で不連続に接合される問題を解決するための他の手段として、周波数軸上でクロスフェードする周波数成分を有する時間波形の係数列を、基準となる角周波数ωに関する伝達関数を時間軸上に展開したエコーダイアグラムに畳み込むことが考えられる。 By the way, as another means for solving the problem that the echo diagrams related to adjacent frequency bands are discontinuously joined on the frequency axis, a coefficient sequence of a time waveform having a frequency component that cross-fades on the frequency axis, It is conceivable that the transfer function related to the reference angular frequency ω is convolved with an echo diagram developed on the time axis.
より具体的には、音場の特徴を示す特徴データ、前記音場内の音源位置を示す音源位置データおよび前記音場内の受音位置を示す受音位置データを用いて、複数の基準周波数の各々の音を前記音源位置において発生させた場合に前記受音位置に到達する当該音のレベルの時間的変化を表すエコーダイアグラムを前記複数の基準周波数の各々について算定し、前記複数の基準周波数の各々に関し、当該基準周波数を中心周波数とし、各中心周波数の低域側および高域側に向けてスロープを描いて減衰する周波数成分を有する時間波形を表す係数列を、当該基準周波数に対応したエコーダイアグラムに畳み込み、前記複数の基準周波数の各々に関する前記畳み込みを施されたエコーダイアグラムを加算することにより前記音場における音の伝達特性を表すインパルス応答波形データを生成する。 More specifically, each of a plurality of reference frequencies using feature data indicating the characteristics of the sound field, sound source position data indicating the sound source position in the sound field, and sound receiving position data indicating the sound receiving position in the sound field. An echo diagram representing a temporal change in the level of the sound reaching the sound receiving position when the sound is generated at the sound source position is calculated for each of the plurality of reference frequencies, and each of the plurality of reference frequencies is calculated. An echo diagram corresponding to the reference frequency is a coefficient sequence representing a time waveform having a frequency component that attenuates by drawing a slope toward the low frequency side and the high frequency side of each center frequency with the reference frequency as the center frequency. And transmitting the convolutional echo diagram for each of the plurality of reference frequencies to add a sound transmission characteristic in the sound field. Generating an impulse response waveform data representing the.
また、好ましい態様においては、前記畳み込みにおいて用いられる時間波形の周波数成分が正値をとる帯域は、隣り合う帯域間で重複部分を有する。さらに好ましい態様においては、前記重複部分における周波数成分の和は1である。 Moreover, in a preferable aspect, the band in which the frequency component of the time waveform used in the convolution takes a positive value has an overlapping portion between adjacent bands. In a more preferred aspect, the sum of frequency components in the overlapping portion is 1.
さらに、上述した補間周波数に関するエコーダイアグラムの算定と、周波数軸上でクロスフェードする周波数成分を有する時間波形の係数列の畳み込みを組み合わせることにより、隣り合う周波数帯域に関するエコーダイアグラムを周波数軸上でより滑らかに接合することが可能となる。 Furthermore, by combining the calculation of the echo diagram related to the interpolation frequency described above and the convolution of the coefficient sequence of the time waveform having the frequency component that cross-fades on the frequency axis, the echo diagram related to the adjacent frequency band can be made smoother on the frequency axis. It becomes possible to join to.
より具体的には、音場の特徴を示す特徴データ、前記音場内の音源位置を示す音源位置データおよび前記音場内の受音位置を示す受音位置データを用いて、複数の基準周波数の各々の音を前記音源位置において発生させた場合に前記受音位置に到達する当該音の音強レベルの時間的変化を表すエコーダイアグラムを前記複数の基準周波数の各々について算定する過程と、前記複数の基準周波数の間の補間周波数の数が、予め定められた固定数、指定される数、選択された楽曲ジャンルに対応付けられた数、前記音場内の音源の指向性、前記基準周波数に関する空気吸音率および前記基準周波数に関する反射吸音率に基づいて設定した数、残響音が付加される前の音の時間波形に含まれる周波数成分を算出し、隣り合う前記基準周波数間の周波数帯域に含まれる周波数成分の振幅値の大きさに応じて設定した数、のいずれかに決定し、前記複数の基準周波数と、前記音源位置において前記基準周波数の音を発音した時の予め定められた位置における音強レベルとを対応付けた指向性データとを取得し、周波数を対数軸のx座標、音強レベルをy座標とする座標において、取得した前記指向性データにおける基準周波数をx座標、前記指向性データにおける音強レベルをy座標として、前記複数の基準周波数と、同時刻における各基準周波数の音強レベルに対応した座標を通る線を算出し、決定された補間周波数の数に基づいて複数の基準周波数に対応した座標の間の前記線上を等分に分割し、分割位置の座標に対応した1以上の補間周波数の各々におけるエコーダイアグラムを算定し、前記複数の基準周波数および前記1以上の補間周波数の各々に関し、当該基準周波数もしくは当該補間周波数を中心周波数とし、各中心周波数の低域側および高域側に向けてスロープを描いて減衰する周波数成分を有する時間波形を表す係数列を、当該基準周波数および当該補間周波数に対応したエコーダイアグラムに畳み込み、前記複数の基準周波数および前記1以上の補間周波数の各々に関する前記畳み込みを施されたエコーダイアグラムを加算することにより前記音場における音の伝達特性を表すインパルス応答波形データを生成する。 More specifically, each of a plurality of reference frequencies using feature data indicating the characteristics of the sound field, sound source position data indicating the sound source position in the sound field, and sound receiving position data indicating the sound receiving position in the sound field. Calculating an echo diagram for each of the plurality of reference frequencies representing a temporal change in the sound intensity level of the sound that reaches the receiving position when the sound is generated at the sound source position; The number of interpolation frequencies between the reference frequencies is a predetermined fixed number, a specified number, the number associated with the selected music genre, the directivity of the sound source in the sound field, and the air sound absorption related to the reference frequency The frequency component included in the time waveform of the sound before the reverberation sound is added, the number set based on the reflection sound absorption coefficient relating to the reference frequency and the reference frequency, and the frequency between the adjacent reference frequencies is calculated. Number set in accordance with the magnitude of the amplitude values of the frequency components contained in the band, decides in any one of the plurality of reference frequency, predefined when pronouncing the sound of the reference frequency at the sound source position The directivity data in which the sound intensity level at the selected position is associated with each other, and the reference frequency in the acquired directivity data is the x coordinate in the coordinates where the frequency is the x coordinate of the logarithmic axis and the sound intensity level is the y coordinate. The sound intensity level in the directivity data is defined as a y-coordinate, and a line passing through the plurality of reference frequencies and a coordinate corresponding to the sound intensity level of each reference frequency at the same time is calculated, and the number of interpolation frequencies determined is calculated. based by dividing the line between the coordinates corresponding to a plurality of reference frequencies equally, calculated echo diagram in each of one or more interpolation frequency corresponding to the coordinates of the division position For each of the plurality of reference frequencies and the one or more interpolation frequencies, a frequency component that attenuates by drawing a slope toward the low frequency side and the high frequency side of each center frequency with the reference frequency or the interpolation frequency as the center frequency. A coefficient sequence representing a time waveform having a frequency is convolved with an echo diagram corresponding to the reference frequency and the interpolation frequency, and the convolved echo diagram for each of the plurality of reference frequencies and the one or more interpolation frequencies is added. As a result, impulse response waveform data representing the sound transfer characteristics in the sound field is generated.
かかる構成によるインパルス応答データ生成方法によれば、基準周波数の解像度を上げることなく、周波数軸上の不連続性が低減されたインパルス応答データが生成される。 According to the impulse response data generation method having such a configuration, impulse response data with reduced discontinuities on the frequency axis is generated without increasing the resolution of the reference frequency.
また、本発明は、上記のインパルス応答データの生成方法をデータ処理により実現する装置を提供する。さらに、本発明は、上記のインパルス応答データの生成方法の各々を、コンピュータに所定のデータ処理を行わせることにより実現するための手順を示すプログラムを提供する。 The present invention also provides an apparatus for realizing the impulse response data generation method described above by data processing. Furthermore, the present invention provides a program showing a procedure for realizing each of the above impulse response data generation methods by causing a computer to perform predetermined data processing.
本発明にかかる方法によれば、基準周波数ポイントの数を増やすことなく、より自然な聴感をもたらすインパルス応答データを得ることができる。 According to the method of the present invention, it is possible to obtain impulse response data that provides a more natural audibility without increasing the number of reference frequency points.
[1.第1実施形態]
本発明の第1実施形態にかかるデータ処理装置(以下、「音場シミュレータ10」と呼ぶ)は、音データに対し音場情報を付加するためのインパルス応答データを生成し、生成したインパルス応答データを音データに畳み込む処理を行うことにより、音場情報の付加された音を示す音データを生成する装置である。
[1. First Embodiment]
The data processing apparatus according to the first embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “
[1.1.音場シミュレータの構成]
図1は、音場シミュレータ10のハードウェア構成を示す図である。音場シミュレータ10は、一般的なコンピュータと同様に、各種データ処理を行うとともに他の構成部の制御を行うCPU(Central Processing Unit)101、CPU101に基本的処理を行わせるBIOS(Basic Input Output System)等を記憶するROM(Read Only Memory)102、CPU101のデータ処理において一時的にデータを記憶するRAM(Random Access Memory)103、音場シミュレータ10の機能を実現するためのアプリケーションプログラム(以下、「音場シミュレーションプログラム」と呼ぶ)や各種データを記憶するHD(Hard Disk)104、CPU101の指示に従いユーザに対し音データの選択等を促す画面等を表示するディスプレイ105、ユーザの操作に応じた信号を送信するキーボード等の操作部106、D/A(Digital to Analog)コンバータ、アンプおよびスピーカを備え音データに基づき発音を行うサウンドシステム107および外部機器との間でデータの送受信を行う入出力I/F(Interface)108を有している。
[1.1. Configuration of sound field simulator]
FIG. 1 is a diagram illustrating a hardware configuration of the
CPU101は、音場シミュレーションプログラムを実行することにより、音場シミュレータ10の各種機能を実現する。図2は、音場シミュレータ10の機能構成を示したブロック図である。ただし、音場シミュレータ10がユーザとの間で情報をやりとりするための表示部や操作部、外部機器とのデータ通信を行う通信部等は、一般的な情報処理機器におけるものと同様であるため、図2においては省略されている。また、音場シミュレータ10の各構成部は、記憶部900および一時記憶部906に含まれる様々なデータを利用するが、その全てを示すと煩雑となるため、図2においては主要なデータの利用関係のみが矢印で示されている。音場シミュレータ10の機能は、図12に示した音場シミュレータ90の機能と共通部分を有している。従って、図2においては、図12と同様もしくは類似の機能構成部に対しては同じ符号が付されている。
The
音場シミュレータ10の記憶部900は、音場シミュレータ90の記憶部900が記憶する各種データと同様もしくは類似のものとして、予め以下のデータを記憶している。ただし、以下の説明において、座標データにより示される数値の単位はメートルであるものとする。また、以下に示すデータの数値は説明のためのものであり、必ずしも実際の数値を意味しない。
(a)形状データD901:音場の形状および音場と外界との各境界面の材質を示すデータであり、境界面の頂点群の座標を示す座標データ列と境界面の材質を示す材質データとを対応付けたデータ(以下、「境界面データ」と呼ぶ)の集まりである。図3に形状データD901の例を示す。
(b)音源位置データD902:音場内に含まれる音源位置および音源が音を発する方向を示すデータであり、音源位置の座標データと音を発する方向を示すベクトルデータの組み合わせである。例えば、音源位置データD902は「(6,5,3),(0,0.87,0.5)」のデータ形式をとり、この場合、座標データ(6,5,3)で示される音源位置から、ベクトルデータ(0,0.87,0.5)で示される方向に向けて音が発せされることを示している。
(c)受音位置データD903:音場内に含まれる受音位置を示す座標データである。
(d)反射吸音率データD904:各基準周波数ポイントの音が音場と外界との境界面において反射する場合に、反射直前の音の強さと反射直後の音の強さの差を、反射直前の音の強さで除した値を示す吸音率データを、境界面の材質を示す材質データおよび音の入射角を示す入射角データと対応付けたデータ(以下、「材質入射角別吸音率データ」と呼ぶ)の集まりである。図4に反射吸音率データD904の例を示す。
(e)音データD905:音場情報が付加される前の音を示すデータである。
The
(A) Shape data D901: data indicating the shape of the sound field and the material of each boundary surface between the sound field and the outside world, a coordinate data string indicating the coordinates of the vertex group of the boundary surface and the material data indicating the material of the boundary surface Is a collection of data (hereinafter referred to as “boundary surface data”). FIG. 3 shows an example of the shape data D901.
(B) Sound source position data D902: Data indicating the sound source position included in the sound field and the direction in which the sound source emits sound, and is a combination of the coordinate data of the sound source position and vector data indicating the direction in which the sound is emitted. For example, the sound source position data D902 has a data format of “(6, 5, 3), (0, 0.87, 0.5)”, and in this case, the sound source indicated by the coordinate data (6, 5, 3). It shows that a sound is emitted from the position in the direction indicated by the vector data (0, 0.87, 0.5).
(C) Sound reception position data D903: Coordinate data indicating the sound reception position included in the sound field.
(D) Reflected sound absorption coefficient data D904: When the sound at each reference frequency point is reflected at the boundary between the sound field and the outside, the difference between the sound intensity immediately before reflection and the sound intensity immediately after reflection is calculated as The sound absorption coefficient data indicating the value divided by the sound intensity of the sound is associated with the material data indicating the material of the boundary surface and the incident angle data indicating the incident angle of the sound (hereinafter referred to as “sound absorption coefficient data by material incident angle”). "). FIG. 4 shows an example of the reflection sound absorption coefficient data D904.
(E) Sound data D905: Data indicating the sound before the sound field information is added.
音場シミュレータ10の記憶部900は、さらに以下のデータを予め記憶している。
(f)音源名データD200:音源の名称を示すデータである。
(g)温度湿度データD201:音場内の空気の温度および湿度を示すデータである。
(h)補間数テンプレートデータ群D202:隣り合う基準周波数ポイントの間を補間する周波数ポイント(以下、「補間周波数ポイント」と呼ぶ)の数を低域側から順に示す補間数データを、楽曲等の分類名を示すジャンルデータと対応付けたデータ(以下、「補間数テンプレートデータ」と呼ぶ)の集まりである。図5に補間数テンプレートデータ群D202の例を示す。例えば、図5の先頭行に示される補間数テンプレートデータは、「ロック」のジャンルに属する楽曲を示す音データに対し音場情報を付加する場合に適する補間周波数ポイントの数を示しており、補間数データにより示される(1,1,・・・,3)は、順に「31.3Hz〜62.5Hz」、「62.5Hz〜125Hz」、・・・、「8kHz〜16kHz」の各周波数帯域に対応している。各補間数テンプレートデータに含まれる補間数データは、楽曲のジャンル等に応じて、それらの特徴を顕著に含む周波数帯域ほど、大きな補間数を示すように作成されている。
(i)指向性データD203:基準点を中心とし単位距離(例えば1メートル)を半径とする球面上の各点の位置を示すベクトルデータに、基準点において特定の音源により基準周波数ポイントの音を基準となる方向、例えば(0,1,0)に向けて発音した場合に、球面上の位置において受音される音の強さを示す音強データを対応付けたデータ(以下、「指向性要素データ」と呼ぶ)の集まりである。指向性データD203は、全体として、各基準周波数ポイントの音に関する音源の指向性を示している。指向性データD203は、複数の音源の各々に関し準備されている。図6に指向性データD203の例を示す。図6の先頭行の指向性要素データは、ベクトルデータ(0,1,0)により示される方向、すなわち基準となる方向における音源位置から1メートルの位置で、「スピーカSP1」により発音された31.3Hzの音が、「0.97」の強さで受音されることを示している。また、図6の第2行の指向性要素データは、基準となる方向からわずかにx軸正方向に傾いた方向における音源位置から1メートルの位置で、「スピーカSP1」により発音された31.3Hzの音が、「0.95」の強さで受音されることを示している。音源の種類はスピーカに限らず楽器などでもよい。
(j)空気吸音率データD204:各基準周波数ポイントの音が単位距離(例えば1メートル)だけ伝播する場合に、伝播前の音の強さと伝播後の音の強さの差を、伝播前の音の強さで除した値を示す吸音率データを、空気の温度を示す温度データおよび湿度を示す湿度データと対応付けたデータ(以下、「温度湿度別吸音率データ」と呼ぶ)の集まりである。図7に空気吸音率データD204の例を示す。
The
(F) Sound source name data D200: Data indicating the name of the sound source.
(G) Temperature and humidity data D201: Data indicating the temperature and humidity of the air in the sound field.
(H) Interpolation number template data group D202: Interpolation number data indicating the number of frequency points (hereinafter referred to as “interpolation frequency points”) for interpolating between adjacent reference frequency points in order from the low frequency side, such as music A group of data (hereinafter referred to as “interpolation number template data”) associated with genre data indicating a classification name. FIG. 5 shows an example of the interpolation number template data group D202. For example, the interpolation number template data shown in the first row of FIG. 5 indicates the number of interpolation frequency points suitable for adding sound field information to sound data indicating music belonging to the genre of “Rock”. (1, 1,..., 3) indicated by the numerical data are frequency bands “31.3 Hz to 62.5 Hz”, “62.5 Hz to 125 Hz”,..., “8 kHz to 16 kHz” in order. It corresponds to. Interpolation number data included in each interpolation number template data is created so as to indicate a larger number of interpolations in a frequency band that significantly includes those features, depending on the genre of the music.
(I) Directivity data D203: Vector data indicating the position of each point on the sphere centered on the reference point and having a unit distance (for example, 1 meter) as a radius, and the sound at the reference frequency point by a specific sound source at the reference point. Data (hereinafter referred to as “directivity”) associated with sound intensity data indicating the intensity of sound received at a position on the spherical surface when sounding in a reference direction, for example, (0, 1, 0). A collection of element data). The directivity data D203 indicates the directivity of the sound source regarding the sound at each reference frequency point as a whole. The directivity data D203 is prepared for each of a plurality of sound sources. FIG. 6 shows an example of the directivity data D203. The directivity element data in the first row in FIG. 6 is sounded by the “speaker SP1” at a
(J) Air sound absorption coefficient data D204: When the sound at each reference frequency point propagates by a unit distance (for example, 1 meter), the difference between the sound intensity before propagation and the sound intensity after propagation is calculated as follows. A collection of data (hereinafter referred to as "sound absorption coefficient data by temperature and humidity") in which sound absorption coefficient data indicating a value divided by sound intensity is associated with temperature data indicating air temperature and humidity data indicating humidity. is there. FIG. 7 shows an example of the air sound absorption rate data D204.
上記の(a)〜(j)のデータのうち、(a)形状データD901、(b)音源位置データD902、(c)受音位置データD903、(e)音データD905、(f)音源名データD200および(g)温度湿度データD201は、ユーザがシミュレーションを行いたいと考える音場の環境等に応じて、自由に変更もしくは選択することができる。また、その他のデータに関しては、ユーザが自ら作成等する他、ライブラリとして既に作成されているものを利用することができる。 Among the data (a) to (j), (a) shape data D901, (b) sound source position data D902, (c) sound receiving position data D903, (e) sound data D905, and (f) sound source name. The data D200 and (g) temperature / humidity data D201 can be freely changed or selected according to the sound field environment or the like that the user wants to perform simulation. As for other data, the user can use the data already created as a library in addition to the data created by the user himself / herself.
[1.2.音場シミュレータの機能および動作]
以下、音場シミュレータ10が備える機能およびその動作を説明する。まず、経路算定部901は、形状データD901、音源位置データD902および受音位置データD903を用いて、経路データ群D906を生成する。経路算定部901が経路データ群D906を生成する方法は、音場シミュレータ90における場合と同様である。
[1.2. Sound field simulator functions and operations]
Hereinafter, functions and operations of the
経路データ群D906が一時記憶部906に記憶されると、音場シミュレータ10は続いてデータの補間処理を行う。そのために、音場シミュレータ10は、ユーザに対し補間数を決定する方法に関する以下の選択肢のいずれかを選択するよう促す画面を表示する。
(a)固定数「3」
(b)個別に指定
(c)テンプレートを選択
(d)基準データに基づき自動設定
(e)音データに基づき自動設定
When the route data group D906 is stored in the
(A) Fixed number “3”
(B) Individual specification (c) Template selection (d) Automatic setting based on reference data (e) Automatic setting based on sound data
補間数決定部201は、上記の選択肢を示す画面に対するユーザの操作に応じて、基準周波数ポイント間を補間する補間周波数ポイントの数を決定する。ユーザにより、上記選択肢(a)が選択された場合、補間数決定部201は(3,3,・・・,3)という内容の補間数データD205を作成する。補間数データD205に含まれる数値は、上述した補間数テンプレートデータ群D202(図5参照)に含まれる補間数データと同様に、それぞれ「31.3Hz〜62.5Hz」、「62.5Hz〜125Hz」、・・・、「8kHz〜16kHz」の各周波数帯域を補間する補間周波数ポイントの数を示している。
The interpolation
ユーザにより上記選択肢(b)が選択された場合、音場シミュレータ10は、さらにユーザに対し、各周波数帯域における補間周波数ポイントの数の入力を促す画面を表示する。その画面に応じて、ユーザが数値を入力すると、補間数決定部201はユーザにより入力された数値の列を示すデータを補間数データD205として作成する。ここで、ユーザは全ての隣り合う基準周波数ポイント間に関し、補間周波数ポイントの数として「0」を入力することもできる。その場合、以下に説明する一連の補間処理はスキップされる。
When the option (b) is selected by the user, the
ユーザにより上記選択肢(c)が選択された場合、音場シミュレータ10は、さらにユーザに対し、補間数テンプレートデータ群D202に含まれるジャンルデータの内容を示すリストからいずれかを選択するよう促す画面を表示する。その画面に応じて、ユーザがいずれかのジャンルを選択すると、補間数決定部201はユーザにより選択されたジャンルを示すジャンルデータを含む補間数テンプレートデータの補間数データのコピーを、補間数データD205として作成する。
When the above option (c) is selected by the user, the
ユーザにより上記選択肢(d)が選択された場合、補間数決定部201は指向性データD203、空気吸音率データD204および反射吸音率データD904のそれぞれについて相違の程度を示す指標を算出し、算出した指標に応じて各基準周波数ポイント間の補間周波数ポイントの数を以下のように決定する。
When the option (d) is selected by the user, the interpolation
まず、補間数決定部201は、音源名データD200により示される音源名に対応する指向性データD203(図6参照)のうち、隣り合う基準周波数ポイントに関するものの間の相違の程度を示す指標(以下、「指向性相違指標」と呼ぶ)を算出する。例えば、補間数決定部201は、音源名データD200が「スピーカSP1」を示す場合、「スピーカSP1」に対応する31.3Hzの指向性データD203と62.5Hzの指向性データD203に関し、同じベクトルデータを含む指向性要素データに含まれる音強データが示す値の差の自乗を全ての指向性要素データに関し加算することにより、それらの指向性データD203の間の指向性相違指標を算出する。補間数決定部201は、他の隣り合う基準周波数ポイントの組み合わせに関しても、同様に指向性相違指標を算出する。
First, the interpolation
続いて、補間数決定部201は、各基準周波数ポイントに関する空気吸音率データD204(図7参照)のうち、温度湿度データD201により示される温度および湿度を示す温度データおよび湿度データを含む温度湿度別吸音率データの吸音率データを読み出す。補間数決定部201は、そのように読み出した吸音率データにより示される吸音率のうち、隣り合う基準周波数ポイントに関するものの間の相違の程度を示す指標(以下、「空気吸音率相違指標」と呼ぶ)を算出する。例えば、補間数決定部201は、温度湿度データD201が「10℃」および「10%」を示す場合、31.3Hzおよび62.5Hzの空気吸音率データD204の各々から温度データが「10℃」であり、湿度データが「10%」である温度湿度別吸音率データの吸音率データを読み出し、読み出した吸音率データが示す値の差の自乗を空気吸音率相違指標として算出する。補間数決定部201は、他の隣り合う基準周波数ポイントの組み合わせに関しても、同様に空気吸音率相違指標を算出する。
Subsequently, the interpolation
続いて、補間数決定部201は、隣り合う基準周波数ポイントに関する反射吸音率データD904(図4参照)の各々から、形状データD901に含まれる材質データを含む材質入射角別吸音率データを抽出し、抽出した材質入射角別吸音率データに含まれる吸音率データの相違の程度を示す指標(以下、「反射吸音率相違指標」と呼ぶ)を算出する。例えば、補間数決定部201は、形状データD901に「コンクリート」を示す材質データが含まれている場合、31.3Hzおよび62.5Hzの反射吸音率データD904の各々から材質データが「コンクリート」である材質入射角別吸音率データを抽出する。補間数決定部201は、31.3Hzの反射吸音率データD904から抽出した材質入射角別吸音率データと、62.5Hzの反射吸音率データD904から抽出した材質入射角別吸音率データに各々含まれる入射角データの等しいデータ間において、吸音率データにより示される吸音率の差の自乗を算出し、それらを全て加算する。そのようにして算出される値は、「コンクリート」に関する反射吸音率の相違の程度を示す指標である。
Subsequently, the interpolation
補間数決定部201は、他の材質データに関しても同様に指標を算出する。さらに、補間数決定部201は、形状データD901に含まれる材質データにより示される材質の各々について、座標データ列により示される境界面の面積を算出する。補間数決定部201は、各材質データに関する境界面の面積をウェイトとして、各材質データに関する反射吸音率の相違の程度を示す指標の加重平均値を算出する。そのようにして算出される加重平均値は、31.3Hzおよび62.5Hzの反射吸音率データD904に関する反射吸音率相違指標である。補間数決定部201は、他の隣り合う基準周波数ポイントの組み合わせに関しても、同様に反射吸音率相違指標を算出する。
The interpolation
続いて、補間数決定部201は隣り合う基準周波数ポイント間のそれぞれに関し、上記のように算出した指向性相違指標、空気吸音率相違指標および反射吸音率相違指標の平均値を算出する。その際、補間数決定部201は、指向性データD203、空気吸音率データD204および反射吸音率データD904のそれぞれが、それらを用いてポイントエコーダイアグラム算定部902により算定されるエコーダイアグラムの形状に対し与える影響の大きさに応じたウェイトを用いて、指向性相違指標、空気吸音率相違指標および反射吸音率相違指標の加重平均値を算出するようにしてもよい。このように算出した指標が大きい場合、隣り合う基準周波数ポイントに関する指向性データD203等に大きな差異があるため、補間数決定部201は、その基準周波数ポイント間の補間周波数ポイントの数として大きな数値を決定する。一方、算出した指標が小さい場合、補間数決定部201はその基準周波数ポイント間の補間周波数ポイントとして小さな数値を決定する。補間数決定部201はそのように決定した数値列を示すデータを補間数データD205として作成する。
Subsequently, the interpolation
ユーザにより上記選択肢(e)が選択された場合、補間数決定部201は音データD905により示される音の時間波形の全てもしくは一部をフーリエ変換し、その時間波形に含まれる周波数成分を算出する。補間数決定部201は、隣り合う基準周波数ポイント間の周波数帯域に含まれる周波数成分の振幅値の大きさに応じて、補間周波数ポイントの数として大きな数値を決定する。補間数決定部201は決定した数値列を示すデータを補間数データD205として作成する。
When the option (e) is selected by the user, the interpolation
上記のように補間数決定部201により作成された補間数データD205は一時記憶部906に記憶される。補間数データD205が一時記憶部906に記憶されると、補間指向性算定部202、補間空気吸音率算定部203および補間反射吸音率算定部204は、それぞれ指向性データD203、空気吸音率データD204および反射吸音率データD904により示される基準周波数ポイントにおける数値を、補間数データD205により示される数だけ補間し、補間指向性データD206、補間空気吸音率データD207および補間反射吸音率データD208を作成する。以下、それらの処理を説明する。
The interpolation number data D205 created by the interpolation
補間指向性算定部202は、音源名データD200により示される音源名に対応する各々の基準周波数ポイントに関する指向性データD203(図6参照)から、ベクトルデータが等しい指向性要素データを読み出し、読み出したそれらの指向性要素データに含まれる音強データにより示される数値をy座標、対応する基準周波数ポイントをx座標とする点を通過するスプライン曲線を算出する。続いて、補間指向性算定部202は、算出したスプライン曲線上の点であり、x軸を対数表示した場合に、各基準周波数ポイントを示すx座標間を補間数データD205により示される数で各々内分する点の座標を算出する。
Interpolation
例えば、補間数データD205により示される最初の数が「3」である場合、補間指向性算定部202は、31.3Hzと62.5Hzを対数表示において4等分する3点、すなわち37.2Hz、44.2Hzおよび52.6Hzをx座標とするスプライン曲線上の点の座標を求める。これらの点(以下、「補間点」と呼ぶ)のx座標が補間周波数ポイントであり、y座標が補間周波数ポイントに関する音強の推定値を示す。補間指向性算定部202は、指向性データD203に含まれる全ての指向性要素データに関し上記のように補間点の座標を算出すると、x座標毎、すなわち補間周波数ポイントごとに、ベクトルデータとy座標、すなわち音強の推定値を示す音強データを対応付けたデータの集まりを作成する。そのように作成されるデータが補間指向性データD206である。補間指向性データD206の構造は、1つの音源名に対応する指向性データD203(図6参照)と同様である。補間指向性算定部202により作成された補間指向性データD206は、一時記憶部906に記憶される。
For example, when the initial number indicated by the interpolation number data D205 is “3”, the interpolation
ここで、スプライン曲線を用いるのは例示であり、補間指向性算定部202は他の種類の曲線や、隣り合う基準周波数ポイントに対応する点を結ぶ直線上の点を補間点として算出するようにしてもよい。この点は、以下の補間空気吸音率データD207および補間反射吸音率データD208の作成に関しても同様である。
Here, the use of a spline curve is merely an example, and the interpolation
補間空気吸音率算定部203は、各基準周波数ポイントに関する空気吸音率データD204(図7参照)から、温度湿度データD201により示される温度および湿度を示す温度データおよび湿度データを含む温度湿度別吸音率データを読み出し、読み出したそれらの温度湿度別吸音率データに含まれる吸音率データにより示される数値をy座標、対応する基準周波数ポイントをx座標とする点を通過するスプライン曲線を算出する。続いて、補間空気吸音率算定部203は、上述した補間指向性算定部202における場合と同様に、補間数データD205により示される数の補間点の座標を算出する。そのように算出される座標のy座標は補間周波数ポイントに関する空気吸音率の推定値を示す。
The interpolated air sound absorption
補間空気吸音率算定部203は、上記のように算出した補間点のx座標により示される補間周波数ポイントに関し、補間点のy座標を示すデータを補間空気吸音率データD207として作成する。ここで、各補間周波数ポイントに関する補間空気吸音率データD207は、温度湿度データD201により示される温度および湿度における吸音率の推定値を示す吸音率データを1つだけ含んでいる。補間空気吸音率算定部203により作成された補間空気吸音率データD207は、一時記憶部906に記憶される。
The interpolation air sound absorption
補間反射吸音率データD208は、各基準周波数ポイントに関する反射吸音率データD904(図4参照)から、形状データD901に含まれる材質データを含む材質入射角別吸音率データを抽出する。補間反射吸音率算定部204は、各基準周波数ポイントに関し、抽出した材質入射角別吸音率データから、材質データおよび入射角データが等しいものを読み出し、読み出した材質入射角別吸音率データに含まれる吸音率データにより示される数値をy座標、対応する基準周波数ポイントをx座標とする点を通過するスプライン曲線を算出する。続いて、補間反射吸音率算定部204は、上述した補間指向性算定部202における場合と同様に、補間数データD205により示される数の補間点の座標を算出する。そのように算出される補間点のy座標は、補間周波数ポイントの音を材質データにより示される材質の境界面に対し入射角データにより示される入射角で反射させた場合の反射吸音率の推定値を示す。
Interpolated reflection sound absorption coefficient data D208 extracts sound absorption coefficient data by material incident angle including material data included in shape data D901 from reflection sound absorption coefficient data D904 (see FIG. 4) for each reference frequency point. The interpolated reflection sound absorption
補間反射吸音率算定部204は、先に抽出した全ての材質入射角別吸音率データに関し、上記のように補間点の座標を算出すると、x座標毎、すなわち補間周波数ポイントごとに、材質データと入射角データをy座標、すなわち反射吸音率の推定値を示す吸音率データに対応付けたデータの集まりを作成する。そのように作成されるデータが補間反射吸音率データD208である。補間反射吸音率データD208の構造は、反射吸音率データD904(図4参照)と同様である。ただし、補間反射吸音率データD208には、形状データD901に含まれる材質データに関する材質入射角別吸音率データしか含まれていない。補間反射吸音率算定部204により作成された補間反射吸音率データD208は、一時記憶部906に記憶される。以上が、音場シミュレータ10における一連の補間処理である。
The interpolated reflection sound absorption
以上のように、補間指向性データD206、補間空気吸音率データD207および補間反射吸音率データD208が一時記憶部906に記憶されると、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データ群D906、音源名データD200および温度湿度データD201と、各基準周波数ポイントに関する指向性データD203、空気吸音率データD204および反射吸音率データD904を用いて、各基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907を作成する。以下、ポイントエコーダイアグラム算定部902がポイントエコーダイアグラムデータD907を作成する手順を説明する。
As described above, when the interpolated directivity data D206, the interpolated air sound absorption coefficient data D207, and the interpolated reflection sound absorption coefficient data D208 are stored in the
まず、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データ群D906により示される音の経路の各々に関し、音源位置から発せられる方向に対応する音強を、指向性データD203(図6参照)に基づき決定する。そのため、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、指向性データD203において基準となる方向を示すベクトル、すなわち(0,1,0)と、音源位置データD902に含まれるベクトルデータにより示されるベクトルとの差ベクトルを求める。続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データ群D906に含まれる各経路データに関し、経路データが含む最初の座標を始点とし、2番目の座標を終点とする方向ベクトルの単位ベクトルを算出する。さらに、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、そのように算出した単位ベクトルに、先に求めた差ベクトルを加算する。その結果得られるベクトルは、音源位置データD902により示される音の発せられる方向を、指向性データD203における基準となる方向と一致させた場合に、経路データにより示される経路をたどる音が音源位置から発せられる際の方向を示す。従って、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、そのように算出したベクトルを示すベクトルデータを含む指向性要素データを、音源名データD200により示される音源名に対応する指向性データD203から検索する。このようにして検索された指向性要素データに含まれる音強データにより示される数値が、その経路における音強の初期値として用いられる。以下、この音強の初期値を「音強値1」と呼ぶ。
First, the point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、空気吸音率データD204(図7参照)から、温度湿度データD201により示される温度および湿度を示す温度データおよび湿度データを含む温度湿度別吸音率データを読み出し、読み出した温度湿度別吸音率データに含まれる吸音率データにより示される数値を、経路データにより示される経路の総延長を示す数値に乗じる。その乗算により得られる数値は、総延長を音が伝播した場合に空気により減衰される音強の比率を示す。従って、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、乗算により得た数値を1から減じた数値を、先に求めた音強値1に乗じる。その乗算により得られる数値は、指向性および空気吸音率のみを考慮した場合の受音位置における音強を示す。以下、この音強を示す値を「音強値2」と呼ぶ。
Subsequently, the point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データにより示される反射位置の各々について、形状データD901により示される境界面に対する反射位置における入射角の算出およびその境界面の材質の特定を行う。例えば、経路データが「・・・,(6,9,0),(6,0,9),・・・」であり、形状データD901が図3に示す境界面データを含む場合、(6,0,9)で示される反射位置は図3の先頭行の境界面データの座標データ列により示される境界面上の反射位置を示し、その入射角は45度と算出される。また、その反射位置に対応する材質は「コンクリート」であると特定される。
Subsequently, for each of the reflection positions indicated by the path data, the point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は反射吸音率データD904(図4参照)から、特定した材質を示す材質データおよび算出した入射角を示す入射角データを含む材質入射角別吸音率データを検索し、検索した材質入射角別吸音率データに含まれる吸音率データにより示される反射吸音率を特定する。ポイントエコーダイアグラム算定部902は、上記のようにして特定した反射吸音率を1から減じる。ポイントエコーダイアグラム算定部902は、各々の反射位置に関し、同様に反射吸音率を特定し、それぞれを1から減じる。ポイントエコーダイアグラム算定部902は、そのようにして算出した数値の全てを、先に算出した音強値2に乗じる。その乗算により得られる数値は、指向性、空気吸音率および反射吸音率のみを考慮した場合の受音位置における音強を示す。以下、この音強を示す値を「音強値3」と呼ぶ。
Subsequently, the point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は経路データにより示される経路の総延長の自乗に4πを乗じた値の逆数を算出し、その逆数を先に算出した、音強値3に乗じる。その乗算により得られる数値は、指向性、空気吸音率、反射吸音率および発散を全て考慮した場合の受音位置における音強を示す。以下、その数値を「減衰後音強値」と呼ぶ。
Subsequently, the point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、温度湿度データD201により示される温度を用いて音速を算出する。その際、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、例えば音速の算出式として、「音速(m/秒)=331+(温度×0.6)」を用いる。ポイントエコーダイアグラム算定部902は、経路データにより示される経路の総延長を、算出した音速で除することにより、音源位置において発せられた音が受音位置に到達するまでの時間(以下、「到達時間」と呼ぶ)を算出する。
Subsequently, the point echo
ポイントエコーダイアグラム算定部902は、各基準周波数ポイントに関し、上記のようにして全ての経路データに関し音の到達時間および減衰後音強値を算出すると、音場シミュレータ90における場合と同様に、それらの数値の組み合わせを示すデータ群をポイントエコーダイアグラムデータD907として作成する。
When the point echo
続いて、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、各補間周波数ポイントに関しても、上記の基準周波数ポイントに関する場合と同様の手順によりポイントエコーダイアグラムデータD907を作成する。ただし、その場合、ポイントエコーダイアグラム算定部902は指向性データD203、空気吸音率データD204および反射吸音率データD904の代わりに、補間指向性データD206、補間空気吸音率データD207および補間反射吸音率データD208を用いる。
Subsequently, the point echo
以上が、ポイントエコーダイアグラム算定部902がポイントエコーダイアグラムデータD907を作成する手順である。ポイントエコーダイアグラム算定部902により作成された基準周波数ポイントおよび補間周波数ポイントの各々に関するポイントエコーダイアグラムデータD907は、一時記憶部906に記憶される。
The above is the procedure for the point echo
ポイントエコーダイアグラムデータD907が一時記憶部906に記憶されると、音場シミュレータ10は、ユーザに対し、帯域エコーダイアグラム算定部903が帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する際に用いる時間関数に関する選択肢のうち、いずれかを選択するように促す画面を表示する。音場シミュレータ10は、例えば以下の選択肢を表示する。
(a)矩形(クロスフェードなし)
(b)サイン形
(c)ノコギリ形
(d)台形
When the point echo diagram data D907 is stored in the
(A) Rectangular (no crossfade)
(B) Sine shape (c) Saw shape (d) Trapezoid
ユーザが、上記の画面において選択肢(a)を選択した場合、帯域エコーダイアグラム算定部903は音場シミュレータ90における場合と同様に、図14に示したような、基準周波数ポイントもしくは補間周波数ポイントを中心周波数ポイントとする矩形の周波数成分を含む時間波形の係数列を、各々対応するポイントエコーダイアグラムデータD907に畳み込むことにより、帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する。
When the user selects option (a) on the above screen, the band echo
ユーザが、上記の画面において選択肢(b)を選択した場合、帯域エコーダイアグラム算定部903は、基準周波数ポイントおよび補間周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907により示されるエコーダイアグラムに対し、図8(1)〜(n)に示す周波数成分を有する時間波形の係数列を各々畳み込むことにより、それらの基準周波数ポイントもしくは補間周波数ポイントを中心周波数ポイントとする周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を生成する。ここで、図8(1)〜(n)に示すf1〜fnは基準周波数ポイントおよび補間周波数ポイントを低域側から順に並べたものである。この点は、以下の図9および図10に関しても同様である。
When the user selects the option (b) on the above screen, the band echo
図8(1)、すなわち最も低域側の基準周波数ポイントに畳み込まれる時間波形に含まれる周波数成分の振幅値は、例えば以下の関数により与えられる。
図8(2)〜(n−1)に示される周波数成分の振幅値は、例えば以下の関数により与えられる。
図8(n)、すなわち最も高域側の基準周波数ポイントに畳み込まれる時間波形に含まれる周波数成分の振幅値は、例えば以下の関数により与えられる。
ユーザが、上記の画面において選択肢(c)を選択した場合、帯域エコーダイアグラム算定部903は、基準周波数ポイントおよび補間周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907により示されるエコーダイアグラムに対し、図9(1)〜(n)に示す周波数成分を有する時間波形の係数列を各々畳み込むことにより、それらの基準周波数ポイントもしくは補間周波数ポイントを中心周波数ポイントとする周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を生成する。
When the user selects the option (c) on the above screen, the band echo
ユーザが、上記の画面において選択肢(d)を選択した場合、帯域エコーダイアグラム算定部903は、基準周波数ポイントおよび補間周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907により示されるエコーダイアグラムに対し、図10(1)〜(n)に示す周波数成分を有する時間波形の係数列を各々畳み込むことにより、それらの基準周波数ポイントもしくは補間周波数ポイントを中心周波数ポイントとする周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を生成する。
When the user selects the option (d) on the above screen, the band echo
ここで、図8、図9および図10に示した周波数関数は、以下の特徴を共通して有している。
(a)全ての周波数帯域に関する周波数関数を加算すると、全周波数域において周波数成分のレベルが「1」になる。
(b)各中心周波数ポイントにおける周波数成分のレベルは「1」である。
(c)隣り合う周波数帯域間で重なり部分をもち、重なり部分において、各々の周波数関数がクロスフェードしている。
Here, the frequency functions shown in FIGS. 8, 9, and 10 have the following characteristics in common.
(A) When the frequency functions for all frequency bands are added, the level of the frequency component becomes “1” in all frequency bands.
(B) The level of the frequency component at each center frequency point is “1”.
(C) There is an overlap portion between adjacent frequency bands, and each frequency function crossfades in the overlap portion.
ただし、実際には丸め誤差等により、上記(a)および(b)の条件に関し、全周波数域における加算後の周波数成分のレベルが「1」より多少上下したり、また各中心周波数ポイントにおける周波数成分のレベルが「1」より多少上下したりしてもよい。帯域エコーダイアグラム算定部903は、上記(a)〜(c)の条件を満たす他の形状の周波数関数を、図8〜図10に示した周波数関数の代わりに用いるようにしてもよい。さらに、特殊な音響効果を付加する目的で、例えば上記(a)や(b)の条件を満たさない形状の周波数関数を用いるようにしてもよい。以上のようにして帯域エコーダイアグラム算定部903により作成された帯域エコーダイアグラムデータD908は、一時記憶部906に記憶される。
However, in practice, the level of the frequency component after addition in all frequency ranges is slightly higher or lower than “1” and the frequency component at each center frequency point is related to the conditions (a) and (b) due to rounding errors and the like. The level may be slightly higher or lower than “1”. The band echo
加算部904は、一時記憶部906に記憶された帯域エコーダイアグラムデータD908の全てを加算することにより、インパルス応答データD909を作成する。加算部904により生成されたインパルス応答データD909は、一時記憶部906に記憶される。
The adding
畳み込み演算部905は、音データD905に対し、インパルス応答データD909により示される係数列を畳み込むことにより、インパルス応答データD909により示される音場情報の付加された音を示す音場情報付音データD910を生成する。音場情報付音データD910を再生した場合に得られる音は、実際に形状データD901により示される音場内の音源位置データD902により示される音源位置において、音データD905に従った音を再生した場合に、受音位置データD903により示される受音位置において受音される音と類似した音となる。
The
ユーザが、上述した補間数の決定方法に関する選択肢のうち、「個別に指定」を選択し、かつ全ての隣り合う基準周波数ポイント間の補間数として「0」を選択した場合を除き、音場シミュレータ10は、補間処理により、音場シミュレータ90における場合と比較して、より狭い周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を接合したインパルス応答データD909を生成する。従って、そのインパルス応答データD909に含まれる周波数成分の周波数軸上のギャップは音場シミュレータ90におけるものと比較して小さくなる。その結果、音場シミュレータ10により作成される音場情報付音データD910を再生して得られる音は、より自然な聴感をもたらすものとなる。
Except for the case where the user selects “individually specified” among the options related to the method for determining the number of interpolations described above and selects “0” as the number of interpolations between all adjacent reference frequency points, the
また、ユーザが、上述した帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する際に用いられる時間関数に関する選択肢のうち、「矩形(クロスフェードなし)」を選択した場合を除き、音場シミュレータ10は、隣り合う帯域エコーダイアグラムデータD908に含まれる周波数成分のレベルが互いにクロスフェードするように、帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する。従って、この場合にも、帯域エコーダイアグラムデータD908を加算して得られるインパルス応答データD909に含まれる周波数成分の周波数軸上のギャップは音場シミュレータ90におけるものと比較して小さくなる。その結果、音場シミュレータ10により作成される音場情報付音データD910を再生して得られる音は、より自然な聴感をもたらすものとなる。
In addition, the
ところで、本実施形態においては、音場シミュレータ10は、反射吸音率データD904として材質および入射角を考慮した反射吸音率を示すデータを用い、さらに指向性データD203および空気吸音率データD204を用いることにより、音場シミュレータ90における場合と比較して、より詳細なシミュレーションを行っている。しかしながら、音場シミュレータ10は、音場シミュレータ90と同様に、材質もしくは入射角の両方もしくは一方を考慮しない反射吸音率を示す反射吸音率データD904を用いたり、指向性データD203および空気吸音率データD204の両方もしくは一方を用いないで、上述した補間処理およびクロスフェード処理を行うようにしてもよい。
By the way, in the present embodiment, the
また、本実施形態においては、音場シミュレータ10は、ポイントエコーダイアグラムデータD907に対し時間関数の係数列を畳み込むことにより、帯域エコーダイアグラムデータD908を作成するものとして説明したが、音場シミュレータ10は、時間関数であるポイントエコーダイアグラムデータD907を、フーリエ変換等により周波数関数に変換し、その周波数関数と、図8〜図10等に示される周波数関数とを乗算して得られる周波数関数を逆フーリエ変換等により時間関数に変換することにより、帯域エコーダイアグラムデータD908を作成するようにしてもよい。このように、時間関数による演算は、周波数関数による等価な演算を有するため、上述した一連の処理における時間関数間の演算処理の一部もしくは全てを、周波数関数間の等価な演算処理と置き換えてもよい。
In the present embodiment, the
また、ポイントエコーダイアグラムデータD907を用いて帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する処理を、既存のフィルタ装置を用いて行うようにしてもよい。 Further, the processing for creating the band echo diagram data D908 using the point echo diagram data D907 may be performed using an existing filter device.
[2.第2実施形態]
本発明の第2実施形態にかかるデータ処理装置(以下、「音場シミュレータ30」と呼ぶ)は、音場シミュレータ10と同様に、音データに対し音場情報を付加するためのインパルス応答データを生成し、生成したインパルス応答データを音データに畳み込む処理を行うことにより、音場情報の付加された音を示す音データを生成する装置である。音場シミュレータ30は、第1実施形態における音場シミュレータ10と多くの点で共通しているので、以下、音場シミュレータ30が音場シミュレータ10と異なる点を中心に説明する。
[2. Second Embodiment]
Similar to the
図11は、音場シミュレータ30の機能構成を示した図である。まず、本実施形態において経路算定部901により経路データ群D906が作成される手順や、補間数決定部201により補間数データD205が作成される手順は第1実施形態における場合と同様である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a functional configuration of the
次に補間処理についてであるが、本実施形態における処理は第1実施形態における処理と異なっている。第1実施形態の音場シミュレータ10においては、補間数データD205に基づき、補間指向性算定部202、補間空気吸音率算定部203および補間反射吸音率算定部204が、それぞれ指向性データD203、空気吸音率データD204および反射吸音率データD904を補間するデータとして、補間指向性データD206、補間空気吸音率データD207および補間反射吸音率データD208を作成する。これに対し、本実施形態の音場シミュレータ30は、補間指向性算定部202、補間空気吸音率算定部203および補間反射吸音率算定部204は備えておらず、従って補間指向性データD206、補間空気吸音率データD207および補間反射吸音率データD208は作成されない。すなわち、ポイントエコーダイアグラム算定部902は、基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907のみを作成する。
Next, regarding the interpolation processing, the processing in this embodiment is different from the processing in the first embodiment. In the
その一方で、本実施形態の音場シミュレータ30は、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301を備えている。補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907から、補間周波数ポイントに関するエコーダイアグラムを示す補間ポイントエコーダイアグラムデータD301を生成する構成部である。以下、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301の処理を説明する。
On the other hand, the
補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、基準周波数ポイントに関するポイントエコーダイアグラムデータD907が一時記憶部906に記憶されると、それらのポイントエコーダイアグラムデータD907に含まれる、同じ時間に関する音強のレベルを示すデータを読み出す。続いて、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、読み出したデータにより示される音強を示す数値をy座標、対応する基準周波数ポイントをx座標とする点を全て通過するスプライン曲線を算出する。続いて、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、算出したスプライン曲線上の点であり、x軸を対数表示した場合に、各基準周波数ポイントを示すx座標間を補間数データD205により示される数で各々内分する点の座標を算出する。
When the point echo diagram data D907 related to the reference frequency point is stored in the
例えば、補間数データD205により示される最初の数が「3」であり、各基準周波数ポイント、すなわち31.3Hz、62.5Hz、125Hz、・・・のポイントエコーダイアグラムデータD907が、0.25ミリ秒における音強のレベルとして、それぞれ「0.890」、「0.931」、「0.842」、・・・を示す場合、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301はまず、(31.3,0.890)、(62.5,0.931)、(125,0.842)、・・・の各座標が示す点を全て通過するスプライン曲線を算出する。続いて、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、算出したスプライン曲線上の点であり、対数表示において31.3と62.5を4等分する3つの数値、すなわち37.2、44.2および52.6をx座標とする点のy座標を求める。これらのy座標が、補間周波数ポイント、すなわち37.2Hz、44.2Hzおよび52.6Hzに関する0.25ミリ秒における音強の推定値を示す。
For example, the initial number indicated by the interpolation number data D205 is “3”, and the point echo diagram data D907 of each reference frequency point, that is, 31.3 Hz, 62.5 Hz, 125 Hz,. When the sound intensity levels in seconds are indicated as “0.890”, “0.931”, “0.842”,..., The interpolation point echo
補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、同様に0.25ミリ秒における他の補間周波数ポイントに関する音強の推定値を算出する。さらに、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、同様に、各補間周波数ポイントに関し他の時間における音強の推定値も算出する。補間ポイントエコーダイアグラム算定部301は、そのように算出した各補間周波数ポイントに関する、各時間における音強の推定値を示すデータを、各補間周波数ポイントに関する補間ポイントエコーダイアグラムデータD301として作成する。以上が、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301により、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301が作成される場合の処理である。補間ポイントエコーダイアグラム算定部301により作成された補間ポイントエコーダイアグラムデータD301は、一時記憶部906に記憶される。
Similarly, the interpolation point echo
補間ポイントエコーダイアグラムデータD301が一時記憶部906に記憶されると、音場シミュレータ90における場合と同様に、帯域エコーダイアグラム算定部903は帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する。ただし、本実施形態においては、帯域エコーダイアグラム算定部903は各補間周波数ポイントを中心周波数ポイントとする周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を作成する際には、補間ポイントエコーダイアグラム算定部301により作成された補間ポイントエコーダイアグラムデータD301を用いる。その結果、第1実施形態における場合と同様に、各基準周波数ポイントおよび各補間周波数ポイントを中心周波数ポイントとする周波数帯域に関し、帯域エコーダイアグラムデータD908が作成される。
When the interpolation point echo diagram data D301 is stored in the
帯域エコーダイアグラムデータD908を用いて、加算部904によりインパルス応答データD909が作成される手順、音データD905およびインパルス応答データD909を用いて、畳み込み演算部905により音場情報付音データD910が作成される手順は、第1実施形態における場合と同様である。
A procedure for creating impulse response data D909 by the
上記のように、音場シミュレータ30により生成されるインパルス応答データD909も、音場シミュレータ10により生成されるインパルス応答データD909と同様に、音場シミュレータ90における場合と比較して、より狭い周波数帯域に関する帯域エコーダイアグラムデータD908を接合したインパルス応答データD909となる。従って、そのインパルス応答データD909に含まれる周波数成分の周波数軸上のギャップは音場シミュレータ90におけるものと比較して小さくなる。その結果、音場シミュレータ10により作成される音場情報付音データD910を再生して得られる音は、より自然な聴感をもたらすものとなる。
As described above, the impulse response data D909 generated by the
10・30・90…音場シミュレータ、101…CPU、102…ROM、103…RAM、104…HD、105…ディスプレイ、106…操作部、107…サウンドシステム、108…入出力I/F、201…補間数決定部、202…補間指向性算定部、203…補間空気吸音率算定部、204…補間反射吸音率算定部、301…補間ポイントエコーダイアグラム算定部、900…記憶部、901…経路算定部、902…ポイントエコーダイアグラム算定部、903…帯域エコーダイアグラム算定部、904…加算部、905…畳み込み演算部、906…一時記憶部、D200…音源名データ、D201…温度湿度データ、D202…補間数テンプレートデータ群、D203…指向性データ、D204…空気吸音率データ、D205…補間数データ、D206…補間指向性データ、D207…補間空気吸音率データ、D208…補間反射吸音率データ、D301…補間ポイントエコーダイアグラムデータ、D901…形状データ、D902…音源位置データ、D903…受音位置データ、D904…反射吸音率データ、D905…音データ、D906…経路データ群、D907…ポイントエコーダイアグラムデータ、D908…帯域エコーダイアグラムデータ、D909…インパルス応答データ、D910…音場情報付音データ。 10.30.90 ... Sound field simulator, 101 ... CPU, 102 ... ROM, 103 ... RAM, 104 ... HD, 105 ... Display, 106 ... Operation unit, 107 ... Sound system, 108 ... Input / output I / F, 201 ... Interpolation number determination unit, 202 ... Interpolation directivity calculation unit, 203 ... Interpolation air sound absorption rate calculation unit, 204 ... Interpolation reflection sound absorption rate calculation unit, 301 ... Interpolation point echo diagram calculation unit, 900 ... Storage unit, 901 ... Path calculation unit 902: Point echo diagram calculation unit, 903: Band echo diagram calculation unit, 904 ... Addition unit, 905 ... Convolution calculation unit, 906 ... Temporary storage unit, D200 ... Sound source name data, D201 ... Temperature / humidity data, D202 ... Number of interpolations Template data group, D203 ... directivity data, D204 ... air sound absorption coefficient data, D205 ... complement Numerical data, D206 ... Interpolation directivity data, D207 ... Interpolated air sound absorption coefficient data, D208 ... Interpolation reflection sound absorption coefficient data, D301 ... Interpolation point echo diagram data, D901 ... Shape data, D902 ... Sound source position data, D903 ... Sound reception position Data, D904: Reflected sound absorption coefficient data, D905 ... Sound data, D906 ... Path data group, D907 ... Point echo diagram data, D908 ... Band echo diagram data, D909 ... Impulse response data, D910 ... Sound data with sound field information.
Claims (3)
前記複数の基準周波数の間の補間周波数の数が、予め定められた固定数、指定される数、選択された楽曲ジャンルに対応付けられた数、前記音場内の音源の指向性、前記基準周波数に関する空気吸音率および前記基準周波数に関する反射吸音率に基づいて設定した数、残響音が付加される前の音の時間波形に含まれる周波数成分を算出し、隣り合う前記基準周波数間の周波数帯域に含まれる周波数成分の振幅値の大きさに応じて設定した数、のいずれかに決定される過程と、
前記複数の基準周波数と、前記音源位置において前記基準周波数の音を発音した時の予め定められた位置における音強レベルとを対応付けた指向性データとを取得し、周波数を対数軸のx座標、音強レベルをy座標とする座標において、取得した前記指向性データにおける基準周波数をx座標、前記指向性データにおける音強レベルをy座標として、前記複数の基準周波数と、同時刻における各基準周波数の音強レベルに対応した座標を通る線を算出し、決定された補間周波数の数に基づいて複数の基準周波数に対応した座標の間の前記線上を等分に分割し、分割位置の座標に対応した1以上の補間周波数の各々におけるエコーダイアグラムを算定する過程と、
前記複数の基準周波数および前記補間周波数の各々に関し、当該基準周波数もしくは当該補間周波数を中心周波数とし、当該中心周波数を含む通過帯域においてのみ正の周波数成分を有する時間波形を表す係数列を、当該基準周波数および当該補間周波数に対応したエコーダイアグラムに畳み込む過程と、
前記複数の基準周波数および前記補間周波数の各々に関する前記畳み込みを施されたエコーダイアグラムを加算することにより前記音場における音の伝達特性を表すインパルス応答波形データを生成する過程と
を有するインパルス応答データ生成方法。 Using the feature data indicating the characteristics of the sound field, the sound source position data indicating the sound source position in the sound field, and the sound receiving position data indicating the sound receiving position in the sound field, each sound of a plurality of reference frequencies is converted into the sound source position. Calculating for each of the plurality of reference frequencies an echo diagram representing a temporal change in the sound intensity level of the sound that reaches the sound receiving position when generated in
The number of interpolation frequencies between the plurality of reference frequencies is a predetermined fixed number, a specified number, a number associated with the selected music genre, directivity of the sound source in the sound field, the reference frequency The number set based on the air sound absorption rate and the reflection sound absorption rate related to the reference frequency, the frequency component included in the time waveform of the sound before the reverberation sound is added, and the frequency band between the adjacent reference frequencies is calculated. A process determined to be one of the numbers set according to the magnitude of the amplitude value of the included frequency component,
Directivity data in which the plurality of reference frequencies are associated with sound intensity levels at predetermined positions when a sound of the reference frequency is generated at the sound source position is acquired, and the frequency is an x coordinate on a logarithmic axis. In the coordinate having the sound intensity level as the y coordinate, the reference frequency in the acquired directivity data is set as the x coordinate, the sound intensity level in the directivity data is set as the y coordinate, and the plurality of reference frequencies and the respective references at the same time. A line passing through the coordinates corresponding to the sound intensity level of the frequency is calculated, the line between the coordinates corresponding to a plurality of reference frequencies is equally divided based on the determined number of interpolation frequencies, and the coordinates of the dividing positions are divided. Calculating an echo diagram at each of one or more interpolation frequencies corresponding to
For each of the plurality of reference frequencies and the interpolation frequency, a coefficient sequence representing a time waveform having a positive frequency component only in a pass band including the reference frequency or the interpolation frequency as a center frequency and including the center frequency, The process of convolution into the echo diagram corresponding to the frequency and the interpolation frequency,
Generating impulse response waveform data representing transfer characteristics of sound in the sound field by adding the convolved echo diagrams for each of the plurality of reference frequencies and the interpolation frequency Method.
前記インパルス応答データ生成方法は、
前記複数の基準周波数の各々における吸音率を補間することにより、前記複数の基準周波数の間の1以上の補間周波数の各々における吸音率を算定する過程を備え、
前記特徴データ、前記音源位置データ、前記受音位置データおよび前記1以上の補間周波数の各々における吸音率を用いて、前記1以上の補間周波数の各々の音を前記音源位置において発生させた場合に前記受音位置に到達する当該音のレベルの時間的変化を表すエコーダイアグラムを前記1以上の補間周波数の各々について算定することにより、前記複数の基準周波数の間の1以上の補間周波数の各々におけるエコーダイアグラムを算定する
ことを特徴とする請求項1に記載のインパルス応答データ生成方法。 The feature data includes information indicating a sound absorption coefficient of the boundary surface of the sound field at each of the plurality of reference frequencies,
The impulse response data generation method includes:
Interpolating the sound absorption rate at each of the plurality of reference frequencies to calculate a sound absorption rate at each of the one or more interpolation frequencies between the plurality of reference frequencies;
When the sound at each of the one or more interpolation frequencies is generated at the sound source position using the characteristic data, the sound source position data, the sound receiving position data, and the sound absorption rate at each of the one or more interpolation frequencies. By calculating, for each of the one or more interpolation frequencies, an echo diagram representing a temporal change in the level of the sound reaching the sound receiving position, at each of the one or more interpolation frequencies between the plurality of reference frequencies. 2. The impulse response data generation method according to claim 1, wherein an echo diagram is calculated.
前記複数の基準周波数の間の補間周波数の数が、予め定められた固定数、指定される数、選択された楽曲ジャンルに対応付けられた数、前記音場内の音源の指向性、前記基準周波数に関する空気吸音率および前記基準周波数に関する反射吸音率に基づいて設定した数、残響音が付加される前の音の時間波形に含まれる周波数成分を算出し、隣り合う前記基準周波数間の周波数帯域に含まれる周波数成分の振幅値の大きさに応じて設定した数、のいずれかに決定される過程と、
前記複数の基準周波数と、前記音源位置において前記基準周波数の音を発音した時の予め定められた位置における音強レベルとを対応付けた指向性データとを取得し、周波数を対数軸のx座標、音強レベルをy座標とする座標において、取得した前記指向性データにおける基準周波数をx座標、前記指向性データにおける音強レベルをy座標として、前記複数の基準周波数と、同時刻における各基準周波数の音強レベルに対応した座標を通る線を算出し、決定された補間周波数の数に基づいて複数の基準周波数に対応した座標の間の前記線上を等分に分割し、分割位置の座標に対応した1以上の補間周波数の各々におけるエコーダイアグラムを算定する過程と、
前記複数の基準周波数および前記1以上の補間周波数の各々に関し、当該基準周波数もしくは当該補間周波数を中心周波数とし、各中心周波数の低域側および高域側に向けてスロープを描いて減衰する周波数成分を有する時間波形を表す係数列を、当該基準周波数および当該補間周波数に対応したエコーダイアグラムに畳み込む過程と、
前記複数の基準周波数および前記1以上の補間周波数の各々に関する前記畳み込みを施されたエコーダイアグラムを加算することにより前記音場における音の伝達特性を表すインパルス応答波形データを生成する過程と
を有するインパルス応答データ生成方法。 Using the feature data indicating the characteristics of the sound field, the sound source position data indicating the sound source position in the sound field, and the sound receiving position data indicating the sound receiving position in the sound field, each sound of a plurality of reference frequencies is converted into the sound source position. Calculating for each of the plurality of reference frequencies an echo diagram representing a temporal change in the sound intensity level of the sound that reaches the sound receiving position when generated in
The number of interpolation frequencies between the plurality of reference frequencies is a predetermined fixed number, a specified number, a number associated with the selected music genre, directivity of the sound source in the sound field, the reference frequency The number set based on the air sound absorption rate and the reflection sound absorption rate related to the reference frequency, the frequency component included in the time waveform of the sound before the reverberation sound is added, and the frequency band between the adjacent reference frequencies is calculated. A process determined to be one of the numbers set according to the magnitude of the amplitude value of the included frequency component,
Directivity data in which the plurality of reference frequencies are associated with sound intensity levels at predetermined positions when a sound of the reference frequency is generated at the sound source position is acquired, and the frequency is an x coordinate on a logarithmic axis. In the coordinate having the sound intensity level as the y coordinate, the reference frequency in the acquired directivity data is set as the x coordinate, the sound intensity level in the directivity data is set as the y coordinate, and the plurality of reference frequencies and the respective references at the same time. A line passing through the coordinates corresponding to the sound intensity level of the frequency is calculated, the line between the coordinates corresponding to a plurality of reference frequencies is equally divided based on the determined number of interpolation frequencies, and the coordinates of the dividing positions are divided. Calculating an echo diagram at each of one or more interpolation frequencies corresponding to
For each of the plurality of reference frequencies and the one or more interpolation frequencies, a frequency component that attenuates by drawing a slope toward the low frequency side and the high frequency side of each center frequency with the reference frequency or the interpolation frequency as the center frequency. A process of convolving a coefficient sequence representing a time waveform having a reference frequency and an echo diagram corresponding to the interpolation frequency,
Generating impulse response waveform data representing sound transfer characteristics in the sound field by adding the convolved echo diagrams for each of the plurality of reference frequencies and the one or more interpolated frequencies. Response data generation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004210711A JP4301099B2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Impulse response data generation method for sound field simulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004210711A JP4301099B2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Impulse response data generation method for sound field simulation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006030689A JP2006030689A (en) | 2006-02-02 |
JP4301099B2 true JP4301099B2 (en) | 2009-07-22 |
Family
ID=35897099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004210711A Expired - Fee Related JP4301099B2 (en) | 2004-07-16 | 2004-07-16 | Impulse response data generation method for sound field simulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4301099B2 (en) |
-
2004
- 2004-07-16 JP JP2004210711A patent/JP4301099B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006030689A (en) | 2006-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0593228B1 (en) | Sound environment simulator and a method of analyzing a sound space | |
EP3158560B1 (en) | Parametric wave field coding for real-time sound propagation for dynamic sources | |
Raghuvanshi et al. | Parametric wave field coding for precomputed sound propagation | |
Valimaki et al. | Fifty years of artificial reverberation | |
Schroeder | Digital simulation of sound transmission in reverberant spaces | |
CN105264915B (en) | Mixing console, audio signal generator, the method for providing audio signal | |
JPH08272380A (en) | Method and device for reproducing virtual three-dimensional spatial sound | |
WO2010054360A1 (en) | Spatially enveloping reverberation in sound fixing, processing, and room-acoustic simulations using coded sequences | |
WO2006013683A1 (en) | Electronic musical instrument | |
JP2003316371A (en) | Device, method, and program for giving echo, device, method, and program for generating impulse response, and recording medium | |
US10911885B1 (en) | Augmented reality virtual audio source enhancement | |
Rosen et al. | Interactive sound propagation for dynamic scenes using 2D wave simulation | |
JPH086584A (en) | Real-time digital sound reverberation system | |
Svensson | Modelling acoustic spaces for audio virtual reality | |
JP4301099B2 (en) | Impulse response data generation method for sound field simulation | |
EP1465152A2 (en) | Reverberation apparatus controllable by positional information of sound source | |
JPH07168587A (en) | Virtually experiencing device for sound environment and analyzing method for sound environment | |
JP4251118B2 (en) | Impulse response data generation method for sound field simulation | |
Shen et al. | Data-driven feedback delay network construction for real-time virtual room acoustics | |
Bradley | The evolution of newer auditorium acoustics measures | |
Dalenbäck et al. | Room acoustic prediction and auralization based on an extended image source model | |
JP2924781B2 (en) | Reverberation generation method and reverberation generation device | |
Southern et al. | Boundary absorption approximation in the spatial high-frequency extrapolation method for parametric room impulse response synthesis | |
JP3172391B2 (en) | Sound environment reproduction method | |
JP3295139B2 (en) | Reverberation device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080909 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090304 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090331 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120501 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090413 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130501 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140501 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |