JP5434120B2 - インパルス応答加工装置、残響付与装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、残響の付与に使用されるインパルス応答を加工する技術に関する。

インパルス応答の畳込み演算で音響信号に残響を付加する装置において、残響が継続する時間（以下「残響時間」という）を変化させる技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、２種類のインパルス応答の各々に指数関数を乗算してから加算（線形結合）することで、所望の残響時間の新規なインパルス応答を生成する技術が開示されている。

特開２００４−２９４７１２号公報

しかし、特許文献１の技術においては、インパルス応答の全区間にわたる強度が指数関数の乗算で上昇するから、インパルス応答に重畳された雑音（暗騒音）の強度が増幅される。したがって、加工後のインパルス応答の残響音の音質が低下するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、雑音を抑制しながら残響時間を変化させることを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係るインパルス応答加工装置は、関数値が経時的に増加する調整関数とインパルス応答との乗算を含む第１処理を実行する第１加工手段と、時間軸の方向に沿ったインパルス応答の伸長を含む第２処理を実行する第２加工手段とを具備し、第１インパルス応答の第１区間に第１処理を実行した第１加工波形に、第１区間の後方の第２区間に第２処理を実行した第２加工波形が後続する第２インパルス応答を生成する装置であって、第２加工手段は、第１インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分手段と、相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整手段と、補間ブロックを生成する補間処理手段と、時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの間に補間ブロックを配置して各基礎ブロックと各補間ブロックとを合成する波形合成手段とを含む。

以上の構成においては、第１インパルス応答の第２区間が時間軸に沿って伸長される。したがって、第１インパルス応答の全区間に調整関数を乗算する構成と比較すると、第２インパルス応答の後部残響音における雑音が抑制される。他方、第１インパルス応答の第１区間には調整関数が乗算される。したがって、第１インパルス応答の全区間を伸長する構成と比較すると、第１インパルス応答と第２インパルス応答との音響的な特性（直接音や初期反射音の時点）の相違が抑制される。すなわち、第２インパルス応答における雑音の抑制と第１インパルス応答の音響的な特性の維持とを両立しながら残響時間を変化することが可能である。また、各基礎ブロックの間に補間ブロックが配置されるから、単純に各基礎ブロックの間隔を拡大して第２インパルス応答を生成する場合と比較して、聴感的に自然な残響音の第２インパルス応答を生成することが可能である。

本発明の第１の態様において、前記第１加工手段は、前記第１インパルス応答の前記第１区間に前記調整関数を乗算するとともに前記第１インパルス応答の前記第２区間に所定値を乗算することで中間インパルス応答を生成し、前記第２加工手段は、前記中間インパルス応答の第２区間を時間軸の方向に伸長することで前記第２インパルス応答を生成する。第１の態様の具体例は第１実施形態として後述される。

本発明の第２の態様に係るインパルス応答加工装置は、第１加工手段が第１インパルス応答に対する第１処理で生成した第１加工波形と、第２加工手段が第１インパルス応答に対する第２処理で生成した第２加工波形とを連結することで、第２インパルス応答を生成する波形連結手段を具備する。第２の態様の具体例は第２実施形態として後述される。

第２の態様に係るインパルス応答加工装置において、波形連結手段は、第１加工波形と第２加工波形とのクロスフェードで第２インパルス応答を生成する。以上の態様においては、第１加工波形と第２加工波形とがクロスフェードされるから、第１加工波形と第２加工波形とにおける音響的な特性（音色）の相違を知覚され難くすることが可能である。

本発明の他の態様に係るインパルス応答加工装置は、インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分手段と、相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整手段と、補間ブロックを生成する補間処理手段と、前記時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの間に前記補間ブロックを配置して前記各基礎ブロックと前記各補間ブロックとを合成する波形合成手段とを具備する。以上の態様においては、各基礎ブロックの間に補間ブロックが配置されるから、単純に各基礎ブロックの間隔を拡大して第２インパルス応答を生成する場合と比較して、聴感的に自然な残響音の第２インパルス応答を生成することが可能である。

さらに好適な態様において、第２加工手段は、基礎ブロック毎に相異なる補間長を設定する補間長設定手段を具備し、時間調整手段は、複数の基礎ブロックの各々と当該基礎ブロックの直後の基礎ブロックとの時間差を、補間長設定手段が設定した補間長に拡大する。以上の態様においては、時間調整手段による処理後の各基礎ブロックの時間差（補間長）が相違するから、基礎ブロックと補間ブロックとの配列の周期に起因した周波数の成分が分散される。したがって、各基礎ブロックの時間差が共通の補間長だけ拡大される構成と比較して、基礎ブロックと補間ブロックとの配列の周期に起因した残響音の音程感が軽減されるという利点がある。さらに好適な態様において、補間処理手段は、相前後する２個の基礎ブロック毎に、当該２個の基礎ブロックの補間長に等しい時間長の補間ブロックを生成する。以上の態様によれば、時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの時間差と補間ブロックの時間長とが合致するから、基礎ブロックと補間ブロックとを連続的に配列される。したがって、聴感的に自然な残響音の第２インパルス応答を生成できるという利点がある。また、波形区分手段による区分後の基礎ブロックから補間処理手段が補間ブロックを生成する構成によれば、基礎ブロックに依拠した補間ブロック（典型的には音響特性が基礎ブロックに類似する補間ブロック）が生成されるから、聴感的に自然な残響音の第２インパルス応答を生成できるという利点がある。

本発明に係る残響付与装置は、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置と、インパルス応答加工装置が生成した第２インパルス応答と音響信号との畳込み演算を実行する残響付与手段とを具備する。本発明の残響付与装置によれば、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置と同様の作用および効果が実現される。

また、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置は、インパルス応答の加工に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。

本発明の第１実施形態に係る残響付与装置のブロック図である。 インパルス応答加工部のブロック図である。 インパルス応答加工部の動作を説明するための概念図である。 第２加工部のブロック図である。 第２加工部による伸長処理を説明するための概念図である。 本発明の第２実施形態に係るインパルス応答加工部のブロック図である。 インパルス応答加工部の動作を説明するための概念図である。 本発明の第３実施形態における加重値のグラフである。 本発明の第４実施形態における第２加工部のブロック図である。 第２加工部による伸長処理を説明するための概念図である。 変形例に係る加重値のグラフである。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る残響付与装置のブロック図である。図１に示すように、残響付与装置１００には信号供給装置９２と放音機器９４とが接続される。信号供給装置９２は、音響（楽音や音声）の波形を表す音響信号ＳINを残響付与装置１００に供給する。例えば、周囲の音響に応じた音響信号ＳINを生成する収音機器や、記録媒体から音響信号ＳINを取得して出力する再生装置が信号供給装置９２として採用される。残響付与装置１００は、音響信号ＳINに残響を付加した残響音信号ＳRを生成および出力する。残響音信号ＳRは、放音機器（例えばスピーカやヘッドホン）９４に供給されることで音波として再生される。

図１に示すように、残響付与装置１００は、演算処理装置１２と記憶装置１４とで構成されるコンピュータシステムである。記憶装置１４は、演算処理装置１２が実行するプログラムや演算処理装置１２が使用するデータを記憶する。例えば初期インパルス応答Ｈ1の波形を表すサンプル系列（畳込み演算の係数列）が記憶装置１４に格納される。初期インパルス応答Ｈ1は、例えば特定の音響空間内でインパルス音を発生させたときの残響音を採取することで事前に生成される。半導体記憶装置や磁気記憶装置などの公知の記録媒体が記憶装置１４として任意に採用される。

演算処理装置１２は、記憶装置１４に格納されたプログラムを実行することで複数の要素（インパルス応答加工部２０，残響付与部２４）として機能する。なお、演算処理装置１２の各要素を複数の装置（集積回路）に分散的に搭載した構成や、音響信号ＳINの処理に専用される電子回路（ＤＳＰ）が各要素を実現する構成も採用される。

インパルス応答加工部２０は、記憶装置１４に格納された初期インパルス応答Ｈ1を加工することで、初期インパルス応答Ｈ1とは残響時間が相違する新たなインパルス応答（以下「新規インパルス応答」という）Ｈ2を生成する。具体的には、新規インパルス応答Ｈ2は、残響時間を初期インパルス応答Ｈ1のＲ倍（１＜Ｒ≦２）に伸長した波形のサンプル系列である。残響付与部２４は、インパルス応答加工部２０が生成した新規インパルス応答Ｈ2を利用したフィルタ処理（畳込み演算）を音響信号ＳINに対して実行することで残響音信号ＳRを生成する。残響付与部２４による残響音信号ＳRの生成には公知の技術が任意に採用される。

残響付与装置１００には入力装置１６が接続される。入力装置１６は、残響付与装置１００に対する指示の入力のために利用者が操作する操作子で構成される。利用者は、入力装置１６に対する操作に応じて残響時間の伸長率Ｒを可変に指定することが可能である。

図２は、インパルス応答加工部２０のブロック図である。図２に示すように、インパルス応答加工部２０は、第１加工部２１と第２加工部２２とを含んで構成される。第１加工部２１および第２加工部２２は、相異なる処理で初期インパルス応答Ｈ1の残響時間を変化させる。第１加工部２１は、初期インパルス応答Ｈ1に所定の関数（以下「調整関数」という）ｆ(t)を乗算する処理（以下「乗算処理」という）を実行する。第２加工部２２は、初期インパルス応答Ｈ1（中間インパルス応答Ｈm）を時間軸に沿って伸長する処理（以下「伸長処理」という）を実行する。

図３は、第１加工部２１および第２加工部２２の作用を説明するための概念図である。図３の部分(A)に示すように、時間軸上の原点は初期インパルス応答Ｈ1の始点ｔ0に相当する。図３の各グラフの縦軸は対数値（ｄＢ）である。

第１加工部２１は、所定の関数Ｆ(t)を初期インパルス応答Ｈ1に乗算することで図３の部分(C)の中間インパルス応答Ｈmを生成する。図３の部分(B)に示すように、初期インパルス応答Ｈ1の始点ｔ0から所定の時間が経過する時点ｔpまでの区間Ｓ1内において、関数Ｆ(t)は、時間ｔの経過とともに関数値が増加する調整関数ｆ(t)として定義される。また、時点ｔpの経過後の区間Ｓ2内において、関数Ｆ(t)は、調整関数ｆ(t)の時点ｔpでの関数値ｆ(tp)に維持される。時点ｔpは、初期インパルス応答Ｈ1のうち直接音や初期反射音が存在する区間（すなわち、初期インパルス応答Ｈ1の聴感上の印象を特徴づける区間）が区間Ｓ1に包含されるように、初期インパルス応答Ｈ1の特性に応じて事前に選定される。例えば、初期インパルス応答Ｈ1のうち直接音や初期反射音が存在する区間と後部残響音の区間との境界が時点ｔpとして好適である。

区間Ｓ1内の調整関数ｆ(t)としては、例えば以下の数式(1)で定義される指数関数が採用される。数式(1)の符号RT60は、初期インパルス応答Ｈ1の残響時間を意味する。残響時間RT60は、初期インパルス応答Ｈ1の強度（エネルギ）が始点ｔ0から60dBだけ減衰するまでの時間長である。また、符号Ｒは、前述の通り残響時間の伸長率Ｒに相当する。

図３の部分(C)は、初期インパルス応答Ｈ1と関数Ｆ(t)との乗算で第１加工部２１が生成する中間インパルス応答Ｈmのグラフである。中間インパルス応答Ｈmのうち調整関数ｆ(t)の乗算処理で生成された区間Ｓ1の波形（以下「第１加工波形」という）Ｗ1は、数式(1)から理解されるように、初期インパルス応答Ｈ1の各強度（サンプル）に対する増分が経時的に増加するように初期インパルス応答Ｈ1の各強度に応じて数値が設定された数値列である。伸長率Ｒが大きいほど数式(1)の関数値は大きい数値となるから、伸長率Ｒが大きいほど第１加工波形Ｗ1における強度の経時的な変化は減少する（すなわち中間インパルス応答Ｈmの残響時間は増加する）。他方、中間インパルス応答Ｈmの区間Ｓ2の波形は、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ2と数値ｆ(tp)との乗算値（対数値としては初期インパルス応答Ｈ1と所定値ｆ(tp)との加算値）に相当する。

第２加工部２２は、図３の部分(D)に示すように、中間インパルス応答Ｈmの区間Ｓ2に対する伸長処理で第２加工波形Ｗ2を生成する。中間インパルス応答Ｈmの区間Ｓ1（第１加工波形Ｗ1）に伸長処理は実行されない。したがって、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ1を調整関数ｆ(t)の乗算処理で加工した第１加工波形Ｗ1と、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ2を伸長処理で加工した第２加工波形Ｗ2とが時間軸上で連続する新規インパルス応答Ｈ2がインパルス応答加工部２０にて生成される。

図４は、第２加工部２２のブロック図であり、図５は、第２加工部２２による処理の具体例を説明するための概念図である。図４に示すように、第２加工部２２は、波形区分部３２と窓掛部３４と時間調整部３６と補間処理部４２と波形合成部４４とを含んで構成される。

波形区分部３２は、図５の部分(A)に示すように、中間インパルス応答Ｈmの区間Ｓ2を時間軸上で(M+1)個の基礎ブロックＢa[1]〜Ｂa[M+1]に区分する（Ｍは自然数）。基礎ブロックＢa[1]〜Ｂa[M+1]の各々の時間長（サンプルの個数）は、初期インパルス応答Ｈ1のサンプルの２Ｎ個分（例えばＮ＝64）に相当する。また、時間軸上で相前後する基礎ブロックＢa[i]（ｉ＝１〜Ｍ）と基礎ブロックＢa[i+1]との時間差はサンプルのＮ個分に相当する。したがって、基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]とは部分的に重複する。

図４の窓掛部３４は、図５の部分(B)に示すように、波形区分部３２が区分した各基礎ブロックＢa[1]〜Ｂa[M+1]に窓関数ＦWaを乗算することで(M+1)個の基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]を生成する。基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]の各々の時間長はサンプルの２Ｎ個分に相当する。両端部に接近するほど関数値が減少する関数（例えばハニング窓）が窓関数ＦWaとして好適である。図５の部分(B)においては、窓関数ＦWaの乗算後の基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]が、窓関数ＦWaの形状を表す図形で代替的に図示されている。また、偶数番目の基礎ブロックＢb（Ｂb[2]，Ｂb[4]，……）は、実線で図示された奇数番目の基礎ブロックＢb（Ｂb[1]，Ｂb[3]，……）との区別のために便宜的に破線で図示されている。

図４の時間調整部３６は、相前後する基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との時間差（間隔）が拡大するように各基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]の位置を調整する。具体的には、時間調整部は、図５の部分(C)に示すように、基礎ブロックＢb[i]の時間軸上の中点Ｃ[i]と直後の基礎ブロックＢb[i+1]の時間軸上の中点Ｃ[i+1]との間隔が所定の時間長（以下「補間長」という）Ｌとなるように各基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]の位置を調整（遅延）する。補間長Ｌは、初期インパルス応答Ｈ1のＮ個のサンプルに相当する時間長（調整前の時間差）に対して伸長率Ｒを乗算した時間長（Ｎ・Ｒ）に相当する。

図４の補間処理部４２は、Ｍ個の補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]を生成する。図５の部分(D)に示すように、補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]の各々は補間長Ｌのサンプル系列（Ｎ・Ｒ個のサンプルの集合）である。補間ブロックＰ[i]は、波形区分部３２による区分後の基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]とから生成される。

図４に示すように、補間処理部４２は、波形併合部４２１と波形調整部４２２とを含んで構成される。波形併合部４２１は、時間軸上で相前後する基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]とを併合することで補間ブロックＰa[i]を生成する。具体的には、補間ブロックＰa[i]は、基礎ブロックＢa[i]のサンプルと基礎ブロックＢa[i+1]のサンプルとの平均値（すなわち、基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]とにおいて相対応する時間のサンプルの数値の平均値）に相当する２Ｎ個のサンプルで構成される。

波形調整部４２２は、補間ブロックＰa[i]（２Ｎ個のサンプルに相当する時間長）を補間長Ｌに調整することで補間ブロックＰ[i]を生成する。具体的には、波形調整部４２２は、窓幅が補間長Ｌに設定された窓関数ＦWb（例えばハニング窓）を補間ブロックＰa[i]に乗算することで補間ブロックＰ[i]を生成する。

図４の波形合成部４４は、図５の部分(E)および部分(F)に示すように、時間調整部３６による調整後の各基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]の間に、補間処理部４２が生成した補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]の各々を配置することで第２加工波形Ｗ2（区間Ｓ2）を生成する。補間ブロックＰ[i]は、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置される。図５の部分(E)に示すように、補間ブロックＰ[i]の始点が基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]に合致し、かつ、補間ブロックＰ[i]の終点が基礎ブロックＢb[i+1]の中点Ｃ[i+1]に合致するように、補間ブロックＰ[i]の時間軸上の位置が選定される。

波形合成部４４は、以上のように時間軸上に配置された各基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と各補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]とについて、同じ時点に対応する各サンプルの数値を加算する。図５の部分(F)に示す第２加工波形Ｗ2は（区間Ｓ2）は、各基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]のサンプルと各補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]のサンプルとの加算値の時系列である。

なお、以上のように第２加工波形Ｗ2は基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]との加算で生成されるから、図４の波形調整部４２２が補間ブロックＰa[i]の時間長を単純に補間長Ｌに調整しただけでは、第２加工波形Ｗ2のうち補間ブロックＰ[i]に対応する区間の振幅が過大となる可能性がある。さらに、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]とが時間軸上で重複する区間が長いほど（すなわち、伸長率Ｒが低いほど）、第２加工波形Ｗ2の振幅の増大は顕著となる。そこで、図４の波形調整部４２２が使用する窓関数ＦWbは、補間ブロックＰa[i]の振幅（各サンプルの数値）が低減されるように選定される。具体的には、補間長Ｌが小さい（伸長率Ｒが低い）ほど窓関数ＦWbの乗算後の補間ブロックＰ[i]の振幅が減少するように窓関数ＦWbを選定した構成が好適である。

以上の形態においては、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ1に対する乗算処理後の第１加工波形Ｗ1と、初期インパルス応答Ｈ1（中間インパルス応答Ｈm）の区間Ｓ2に対する伸長処理後の第２加工波形Ｗ2とで新規インパルス応答Ｈ2が構成される。したがって、初期インパルス応答Ｈ1の全区間に数式(1)の調整関数ｆ(t)を乗算することで新規インパルス応答Ｈ2’を生成する構成（以下「対比例１」という）や、初期インパルス応答Ｈ1の全区間を時間軸上で伸長することで新規インパルス応答Ｈ2’を生成する構成（以下「対比例２」という）と比較して、新規インパルス応答Ｈ2における雑音の抑制と初期インパルス応答Ｈ1の音響的な特性の維持との両立が容易であるという効果が実現される。以上の効果について詳述する。

数式(1)の調整関数ｆ(t)において、初期インパルス応答Ｈ1の強度に対する新規インパルス応答Ｈ2の強度の増幅率は初期インパルス応答Ｈ1の後部ほど指数的に増加するから、初期インパルス応答Ｈ1のうち後部残響音の区間を含む全区間に調整関数ｆ(t)を乗算する対比例１のもとでは、初期インパルス応答Ｈ1の後部に重畳された雑音（暗騒音）の強度が新規インパルス応答Ｈ2’にて顕在化する。したがって、新規インパルス応答Ｈ2’の残響時間を初期インパルス応答Ｈ1と比較して伸長するほど残響音の音質が低下するという問題がある。

第１実施形態においては、初期インパルス応答Ｈ1のうちの後方の区間Ｓ2が時間軸の方向に伸長される（つまり強度の増幅ではない）から、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ2に重畳された雑音が第２加工波形Ｗ2にて顕在化することは防止される。したがって、第１実施形態によれば、対比例１と比較して、雑音を有効に低減した自然な残響音の新規インパルス応答Ｈ2が生成されるという利点がある。

他方、対比例２のもとでは初期インパルス応答Ｈ1が全区間にわたって伸長されるから、残響音における直接音や初期反射音の時点が初期インパルス応答Ｈ1と新規インパルス応答Ｈ2’とで相違する。したがって、初期インパルス応答Ｈ1の音響的な特性（例えば残響音の受聴者が知覚する音響空間の広さ）を維持した新規インパルス応答Ｈ2’の生成は困難である。

第１実施形態においては、初期インパルス応答Ｈ1のうち前方の区間Ｓ1については数式(1)の調整関数ｆ(t)の乗算で強度が調整される（時間的な伸長は実行されない）から、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ1における残響音の直接音や初期反射音の時点は第１加工波形Ｗ1でも維持される。すなわち、第１実施形態によれば、対比例２と比較して、初期インパルス応答Ｈ1の音響的な特性が有効に維持された新規インパルス応答Ｈ2を生成できるという利点がある。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の各形態において作用や機能が第１実施形態と同等である要素については、以上と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

第２実施形態の残響付与装置１００は、図２のインパルス応答加工部２０に代えて、図６のインパルス応答加工部２０Aを具備する。図６に示すように、インパルス応答加工部２０Aは、第１加工部２１と第２加工部２２と波形連結部２３とを含んで構成される。

第１加工部２１は、図７の部分(A1)に示すように、初期インパルス応答Ｈ1の全区間を対象として調整関数ｆ(t)の乗算処理を実行することで第１加工波形Ｗ1を生成する。対比例１について前述した通り、第１加工波形Ｗ1のうち後方の区間では初期インパルス応答Ｈ1の雑音が顕在化する。

第２加工部２２は、図７の部分(B1)に示すように、図５を参照して説明した伸長処理を初期インパルス応答Ｈ1の全区間に対して実行することで第２加工波形Ｗ2を生成する。対比例２について前述した通り、第２加工波形Ｗ2のうち前方の区間における直接音や初期反射音の時点は初期インパルス応答Ｈ1から変化する。

図６の波形連結部２３は、第１加工部２１が生成した第１加工波形Ｗ1と第２加工部２２が生成した第２加工波形Ｗ2とを時間軸上で連結することで新規インパルス応答Ｈ2を生成する。図６に示すように、波形連結部２３は、第１加重部２３１と第２加重部２３２と合成部２３３とを含んで構成される。

第１加重部２３１は、第１加工部２１が生成した第１加工波形Ｗ1に加重値Ｇ1(t)を乗算する。加重値Ｇ1(t)は、図７の部分(A2)に示すように、初期インパルス応答Ｈ1の始点ｔ0から時点ｔpまでの区間Ｓ1内で所定値（本形態では１）に設定され、時点ｔpの経過後にはゼロに設定される。すなわち、第１加重部２３１は、第１加工波形Ｗ1の区間Ｓ1を抽出する（第１加工波形Ｗ1のうち時点ｔp以降の区間が除去される）。

第２加重部２３２は、第２加工部２２が生成した第２加工波形Ｗ2に加重値Ｇ2(t)を乗算する。加重値Ｇ2(t)は、図７の部分(B2)に示すように、初期インパルス応答Ｈ1の始点ｔ0から時点ｔp'までの区間内でゼロに設定され、時点ｔp'の経過後の区間Ｓ2'内で数値ｇ（詳細は後述する）に設定される。すなわち、第２加重部２３２は、第２加工波形Ｗ2の区間Ｓ2'を抽出する（第２加工波形Ｗ2のうち時点ｔp'以前の区間が除去される）。時点ｔp'は、初期インパルス応答Ｈ1における時点ｔpのサンプルが伸長処理で移動した時点である。したがって、区間Ｓ2'は、初期インパルス応答Ｈ1のうち時点ｔp以降の区間Ｓ2を時間軸上で伸長した波形に相当する。

図６の合成部２３３は、図７の部分(C)に示すように、第１加重部２３１が第１加工波形Ｗ1から抽出した区間Ｓ1と第２加重部２３２が第２加工波形Ｗ2から抽出した区間Ｓ2'とを時間軸上で連結することで新規インパルス応答Ｈ2を生成する。すなわち、合成部２３３は、区間Ｓ1の終点と区間Ｓ2'の始点とを合致させる。

第２実施形態においても、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ1に対する乗算処理後の第１加工波形Ｗ1（区間Ｓ1）と、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ2に対する伸長処理後の第２加工波形Ｗ2（区間Ｓ2'）で新規インパルス応答Ｈ2が構成される。したがって、第１実施形態と同様に、新規インパルス応答Ｈ2における雑音の抑制と初期インパルス応答Ｈ1の音響的な特性の維持との両立が容易であるという効果が実現される。

ところで、図７の部分(A1)の第１加工波形Ｗ1における時点ｔp（区間Ｓ1の終点）の強度は、初期インパルス応答Ｈ1における時点ｔpの強度と調整関数ｆ(tp)との乗算値（初期インパルス応答Ｈ1の強度よりも大きい数値）であるのに対し、第２加工波形Ｗ2における時点ｔp'（区間Ｓ2の始点）の強度は、初期インパルス応答Ｈ1における時点ｔpでの強度と同値である。したがって、加重値Ｇ2(t)の数値ｇを例えば１に設定した構成では、新規インパルス応答Ｈ2の波形が区間Ｓ1と区間Ｓ2'との境界の時点で不連続となる。

以上のような波形の不連続を防止するために、加重値Ｇ2(t)の数値ｇは、第２加工波形Ｗ2のうち区間Ｓ2'の始点における強度が、第１加工波形Ｗ1のうち区間Ｓ1の終点における強度と略同等となるように設定される。数式(1)から理解されるように、第１加工波形Ｗ1の時点ｔpにおける強度は、初期インパルス応答Ｈ1の時点ｔpにおける強度のｆ(tp)倍（１０^{３ｔp（Ｒ−１）／Ｒ・ＲＴ６０}倍）である。したがって、数値ｇを、時点ｔpでの調整関数ｆ(t)の関数ｆ(tp)に設定すれば、新規インパルス応答Ｈ2の波形を区間Ｓ1と区間Ｓ2'とで連続させることが可能である。

＜Ｃ：第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第２実施形態の波形連結部２３は、第１加工波形Ｗ1の区間Ｓ1と第２加工波形Ｗ2の区間Ｓ2'とを連結することで新規インパルス応答Ｈ2を生成した。第３実施形態の波形連結部２３は、第１加工波形Ｗ1と第２加工波形Ｗ2とのクロスフェードで新規インパルス応答Ｈ2を生成する。

図８の部分(A)は、第１加重部２３１が使用する加重値Ｇ1(t)のグラフであり、図８の部分(B)は、第２加重部２３２が使用する加重値Ｇ2(t)のグラフである。図８の部分(A)には第２実施形態の加重値Ｇ1(t)が破線で併記され、図８の部分(B)には第２実施形態の加重値Ｇ2(t)が破線で併記されている。

図８の部分(A)に示すように、加重値Ｇ1(t)は、時点ｔpを中点とする所定長の区間δ1内で１からゼロに減少するように設定される。具体的には、加重値Ｇ1(t)は、初期インパルス応答Ｈ1の始点ｔ0から区間δ1の始点ｔ1_sまで１に維持され、区間δ1の始点ｔ1_sから終点ｔ1_eにかけて１からゼロまで直線的に減少し、終点ｔ1_e以降はゼロに維持される。他方、図８の部分(B)に示すように、加重値Ｇ2(t)は、時点ｔp'を中点とする区間δ2内でゼロから数値ｇに増加するように設定される。具体的には、加重値Ｇ2(t)は、初期インパルス応答Ｈ1の始点ｔ0から区間δ2の始点ｔ2_sまでゼロに維持され、区間δ2の始点ｔ2_sから終点ｔ2_eにかけてゼロから数値ｇまで直線的に増加し、終点ｔ2_e以降は数値ｇに維持される。区間δ1および区間δ2の時間長は等しい。

波形連結部２３の合成部２３３は、第１加工波形Ｗ1における時点ｔpと第２加工波形Ｗ2における時点ｔp'とが合致するように第１加重部２３１による処理後の第１加工波形Ｗ1（Ｇ1(t)・Ｗ1）と第２加重部２３２による処理後の第２加工波形Ｗ2（Ｇ2(t)・Ｗ2）とを部分的に重複させて合成（すなわちクロスフェード）する。

初期インパルス応答Ｈ1の乗算処理で生成された第１加工波形Ｗ1と、初期インパルス応答Ｈ1の伸長処理で生成された第２加工波形Ｗ2とは、音響的な特性（例えば音色）が微妙に相違する場合がある。したがって、第２実施形態のように第１加工波形Ｗ1の区間Ｓ1の終点と第２加工波形Ｗ2の区間Ｓ2'の始点とで強度を合致させた場合であっても、新規インパルス応答Ｈ2の残響音の受聴者は、区間Ｓ1と区間Ｓ2'との境界の前後で音響的な特性の変化を知覚する場合がある。第３実施形態においては、第１加工波形Ｗ1と第２加工波形Ｗ2とがクロスフェードされるから、第１加工波形Ｗ1と第２加工波形Ｗ2とにおける音響的な特性の相違を受聴者に知覚され難くすることが可能である。

＜Ｄ：第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第１実施形態においては、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との時間差を基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]にわたって共通の補間長Ｌに拡大し、かつ、補間長Ｌに設定された補間ブロックＰ[i]を基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置した。以上の構成では、基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]とが等間隔で時間軸上に交互に配列されるから、新規インパルス応答Ｈ2の第２加工波形Ｗ2においては、基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]との配列の周期に対応した周波数の成分の強度が顕在化する。したがって、基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]との配列の周期に応じた音程感（ピッチ感）が残響音信号ＳRの残響音の受聴者に知覚される可能性がある。第４実施形態においては、基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]との配列の周期を刻々と変動させることで以上の問題を解消する。

第４実施形態の残響付与装置１００は、図４に例示した第２加工部２２に代えて、図９の第２加工部２２Aを具備する。第２加工部２２Aは、図４の第２加工部２２に補間長設定部３８を追加した要素である。

図９の補間長設定部３８は、相異なるＭ個の補間長Ｌ[1]〜Ｌ[M]を設定する。例えば、補間長設定部３８は、Ｍ個の乱数（例えば一様乱数や正規乱数）を発生し、各乱数を変数とした所定の演算で補間長Ｌ[1]〜Ｌ[M]を算定する。補間長設定部３８が設定した補間長Ｌ[i]は、時間調整部３６による各基礎ブロックＢb[i]の位置の調整と、補間処理部４２による補間ブロックＰ[i]の生成とに使用される。

図１０は、第２加工部２２Aの動作を説明するための概念図である。図１０の部分(B)に示すように、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との時間差（基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]と基礎ブロックＢb[i+1]の中点Ｃ[i+1]との間隔）が、窓掛部３４による処理後の時間長Ｎ（図１０の部分(A)）から補間長Ｌ[i]に拡大するように、時間調整部３６は基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]の時間軸上の位置を調整する。また、補間処理部４２は、図１０の部分(C)に示すように、補間長Ｌ[i]の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[1]〜Ｐ[M]）を生成する。

波形合成部４４の動作は第１実施形態と同様である。すなわち、波形合成部４４は、図１０の部分(D)に示すように、時間調整部３６による調整後の各基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]の間に補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]の各々を配置して加算することで新規インパルス応答Ｈ2を生成する。

第４実施形態においては、基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]との配列の周期（補間長Ｌ[i]）が変動するから、特定の周波数に対する強度の集中が緩和（分散）される。したがって、基礎ブロックＢb[1]〜Ｂb[M+1]と補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]とが時間軸上に等間隔で配列される構成（例えば第１実施形態）と比較して、残響音の音程感が軽減されるという利点がある。

＜Ｅ：変形例＞
以上の各形態には様々な変形が加えられる。具体的な変形の態様を以下に例示する。なお、以下の例示から２以上の態様を任意に選択して組合わせてもよい。

（１）変形例１
区間Ｓ1と区間Ｓ2との境界となる時点ｔpは任意に選定される。例えば、初期インパルス応答Ｈ1のうち直接音や初期反射音が存在する区間内に時点ｔpを設定した構成や、初期インパルス応答Ｈ1のうち後部残響音の区間内に時点ｔpを設定した構成が採用される。乗算処理による雑音の顕在化を抑制するという観点からすると、例えば、乗算処理後の時点ｔpでの強度が所定の閾値を下回るように時点ｔpを算定する構成が好適である。

（２）変形例２
以上の各形態においては、第１加工部２１が初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ1に乗算処理のみを実行する場合を例示したが、乗算処理および伸長処理の双方を区間Ｓ1に対して実行する構成も好適である。ただし、区間Ｓ1の伸長の度合は、初期インパルス応答Ｈ1と新規インパルス応答Ｈ2との音響特性の相違が過大とならない程度（例えば、所望の伸長率Ｒよりも低い倍率）に抑制される。第２加工部２２についても同様であり、伸長処理に加えて他の処理（例えば増幅の程度を第１加工部２１よりも抑制した乗算処理）を第２加工部２２が実行する構成も採用される。以上のように、第１加工部２１は、乗算処理を含む第１処理を実行する要素として包括され、第２加工部２２は、伸長処理を含む第２処理を実行する要素として包括される。また、第１加工部２１による乗算処理と第２加工部２２による伸長処理との順序は任意である。例えば、第１実施形態において、初期インパルス応答Ｈ1の区間Ｓ2に対する伸長処理で第２加工部２２が中間インパルス応答Ｈmを生成し、中間インパルス応答Ｈmの区間Ｓ1に対する乗算処理で第１加工部２１が新規インパルス応答Ｈ2を生成する構成も採用される。

（３）変形例３
第２実施形態においては、初期インパルス応答Ｈ1の全区間に対して乗算処理や伸長処理を実行したが、初期インパルス応答Ｈ1のうち合成部２３３による合成後に使用されない区間については乗算処理や伸長処理が省略される。例えば、第１加工部２１は、初期インパルス応答Ｈ1のうち時点ｔp以前の区間Ｓ1についてのみ乗算処理を実行し、第２加工部２２は、初期インパルス応答Ｈ1のうち時点ｔp以後の区間Ｓ2についてのみ伸長処理を実行する。以上の構成によれば、インパルス応答加工部２０の演算量が削減されるという利点がある。

（４）変形例４
第３実施形態において、区間δ1内での加重値Ｇ1(t)の変化の態様や区間δ2内での加重値Ｇ2(t)の変化の態様は適宜に変更される。例えば、図１１の部分(A)に示すように、加重値Ｇ1(t)が区間δ1内で曲線的（円弧状）に１からゼロに変化する構成や、図１１の部分(B)に示すように、加重値Ｇ2(t)が区間δ2内で曲線的（円弧状）にゼロから所定値ｇに変化する構成が採用される。

（５）変形例５
以上の各形態においては、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との時間差を拡大して補間ブロックＰ[i]を間挿する伸長処理を例示したが、伸長処理の具体的な内容は適宜に変更される。例えば、初期インパルス応答Ｈ1にて相前後する各サンプルの間隔を拡大するとともに拡大後の各サンプルの間を補間する処理も伸長処理として採用される。また、補間ブロックＰ[1]〜Ｐ[M]を生成する方法は任意である。例えば、基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]との加算や加重和を波形併合部４２１が補間ブロックＰa[i]として生成する構成や、基礎ブロックＢa[i]または基礎ブロックＢa[i+1]を補間ブロックＰa[i]として使用する構成や、相連続する３個以上の基礎ブロック（例えば、基礎ブロックＢa[i-1]，Ｂa[i]，Ｂa[i+1]）を加算または平均することで補間ブロックＰa[i]を算定する構成も採用される。

（６）変形例６
第４実施形態においては乱数から補間長Ｌ[1]〜Ｌ[M]を算定したが、補間長Ｌ[1]〜Ｌ[M]の算定に乱数を使用する構成は必須ではない。例えば、相異なる複数（Ｍ個）の数値が順番に配列された数値列を事前に用意し、補間長設定部３８が、数値列の各数値を配列順で選択するとともに当該数値から補間長Ｌ[i]を算定する構成も好適である。また、Ｍ個の補間長Ｌ[1]〜Ｌ[M]の各々が相違する必要は必ずしもなく、補間長Ｌ[1]〜Ｌ[M]のうち２以上の補間長Ｌ[i]が共通する構成も採用される。

（７）変形例７
以上の形態においてはインパルス応答加工部２０と残響付与部２４とを具備する残響付与装置１００を例示したが、図１の残響付与装置１００から残響付与部２４を省略したインパルス応答加工装置（インパルス応答加工部２０）としても本発明は成立する。インパルス応答加工装置が生成した新規インパルス応答Ｈ2は、例えば、可搬型の記録媒体や通信網を介して別個の残響付与装置１００（残響付与部２４）に提供されて残響音の生成に使用される。

１００……残響付与装置、１２……演算処理装置、１４……記憶装置、１６……入力装置、２０，２０A……インパルス応答加工部、２４……残響付与部、２１……第１加工部、２２，２２A……第２加工部、２３……波形連結部、２３１……第１加重部、２３２……第２加重部、２３３……合成部、３２……波形区分部、３４……窓掛部、３６……時間調整部、３８……補間長設定部、４２……補間処理部、４２１……波形併合部、４２２……波形調整部、４４……波形合成部、ＳIN……音響信号、ＳR……残響音信号、Ｂa[1]〜Ｂa[M+1]，Ｂb[1]〜Ｂb[M+1]……基礎ブロック、Ｈ1……初期インパルス応答、Ｈ2……新規インパルス応答、Ｐ[1]〜Ｐ[M]，Ｐa[1]〜Ｐa[M]……補間ブロック、Ｒ……伸長率、Ｗ1……第１加工波形、Ｗ2……第２加工波形。

Claims (5)

1. 関数値が経時的に増加する調整関数とインパルス応答との乗算を含む第１処理を実行する第１加工手段と、
   時間軸の方向に沿ったインパルス応答の伸長を含む第２処理を実行する第２加工手段とを具備し、
   第１インパルス応答の第１区間に前記第１処理を実行した第１加工波形に、前記第１区間の後方の第２区間に前記第２処理を実行した第２加工波形が後続する第２インパルス応答を生成するインパルス応答加工装置であって、
   前記第２加工手段は、
   前記第１インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分手段と、
   相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整手段と、
   補間ブロックを生成する補間処理手段と、
   前記時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの間に前記補間ブロックを配置して前記各基礎ブロックと前記各補間ブロックとを合成する波形合成手段とを含む
   インパルス応答加工装置。
2. 前記第１加工手段は、前記第１インパルス応答の前記第１区間に前記調整関数を乗算するとともに前記第１インパルス応答の前記第２区間に所定値を乗算することで中間インパルス応答を生成し、
   前記第２加工手段は、前記中間インパルス応答の前記第２区間を時間軸の方向に伸長することで前記第２インパルス応答を生成する
   請求項１のインパルス応答加工装置。
3. 前記第１加工手段が前記第１インパルス応答に対する前記第１処理で生成した前記第１加工波形と、前記第２加工手段が前記第１インパルス応答に対する前記第２処理で生成した前記第２加工波形とを連結することで、前記第２インパルス応答を生成する波形連結手段
   を具備する請求項１のインパルス応答加工装置。
4. 請求項１から請求項３の何れかのインパルス応答加工装置と、
   前記インパルス応答加工装置が生成した第２インパルス応答と音響信号との畳込み演算を実行する残響付与手段と
   を具備する残響付与装置。
5. 関数値が経時的に増加する調整関数とインパルス応答との乗算を含む第１処理を実行する第１加工手段、および、時間軸の方向に沿ったインパルス応答の伸長を含む第２処理を実行する第２加工手段としてコンピュータを機能させることで、第１インパルス応答の第１区間に前記第１処理を実行した第１加工波形に、前記第１区間の後方の第２区間に前記第２処理を実行した第２加工波形が後続する第２インパルス応答を、前記コンピュータに生成させるプログラムであって、
   前記第２加工手段は、
   前記第１インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分手段と、
   相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整手段と、
   補間ブロックを生成する補間処理手段と、
   前記時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの間に前記補間ブロックを配置して前記各基礎ブロックと前記各補間ブロックとを合成する波形合成手段とを含む
   プログラム。

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