JP5879199B2 - Reverberation response generation apparatus and program thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ヘッドホン受聴時に所定の音響空間の響きを模擬した残響を生成する際に用いられる、残響応答(方向別ルームインパルス応答)を生成する残響応答生成装置およびそのプログラムに関する。   The present invention relates to a reverberation response generation apparatus that generates a reverberation response (room impulse response for each direction) and a program thereof, which are used when generating reverberation that simulates the sound of a predetermined acoustic space when listening to headphones.

ヘッドホン受聴時に、再生する音響信号にその信号の到来する方向の頭部インパルス応答(HRIR:Head Related Impulse Response)を畳み込むことにより、その方向から音が到来するかのように知覚させる技術をバイノーラル技術という(例えば特許文献1参照)。前記した「頭部インパルス応答」とは、自由音場(無響空間)における音源位置から耳の位置(両耳鼓膜位置または両耳外耳道入口)までの音響伝達特性のことを示している。この頭部インパルス応答の伝達関数表現が頭部伝達関数(HRTF:Head Related Transfer Function)である。また、前記した「インパルス応答」とは、例えば音源位置からパルス音を放射した場合の受音点の応答のことを示している。   Binaural technology that perceives sound as coming from the direction by convolving the head related impulse response (HRIR) in the direction in which the signal arrives when listening to headphones. (For example, refer to Patent Document 1). The above-mentioned “head impulse response” indicates acoustic transmission characteristics from a sound source position to an ear position (a binaural tympanic membrane position or a binaural ear canal entrance) in a free sound field (anechoic space). This transfer function representation of the head impulse response is a head related transfer function (HRTF). The above-mentioned “impulse response” indicates, for example, a response at a sound receiving point when a pulse sound is emitted from the sound source position.

頭部インパルス応答は、通常、音響無響室などの反射のない環境で測定される。頭部インパルス応答は、身体や頭部、耳近傍での音波の反射、回折などにより決定されるため、個々人によって異なってくる。従って、バイノーラル技術において最適な聴感を得るためには、受聴者自身の耳で頭部インパルス応答の測定を行うことが望ましいとされている。   The head impulse response is usually measured in a non-reflective environment such as an acoustic anechoic chamber. Since the head impulse response is determined by reflection, diffraction, etc. of sound waves in the vicinity of the body, head, and ears, it varies depending on the individual. Therefore, in order to obtain an optimal audibility in binaural technology, it is desirable to measure the head impulse response with the listener's own ear.

一方、このような頭部インパルス応答を測定せず、受聴者の頭やダミーヘッド、または、HATS(Head and Torso Simulator)と呼ばれるマネキンの両耳鼓膜位置または両耳外耳道入口にマイクロホンを設置し、両耳の位置で直接音響信号を収音して提示する方法をバイノーラル録音・再生という。   On the other hand, such a head impulse response is not measured, and a microphone is installed at a binaural eardrum position or a binaural ear canal entrance of a mannequin called HATS (Head and Torso Simulator) The method of picking up and presenting sound signals directly at the positions of both ears is called binaural recording / playback.

ここで、前記したように音響信号に頭部インパルス応答を畳み込むバイノーラル技術において、音響信号に対してある音響空間の響き(残響)を付加するには、大きく二つの方法が考えられる。一つ目の方法は、ダミーヘッドやHATSを音響空間に配置し、反射を含む頭部インパルス応答を測定する方法である。このような反射の成分を含む頭部インパルス応答を音響信号に畳み込むことで、残響を含む音の到来を受聴者に知覚させることができる。ここで、以下の説明では、このような音響空間における反射の成分を含む頭部インパルス応答のことをバイノーラルルームインパルス応答(BRIR:Binaural Room Impulse Response)と呼ぶこととする。   Here, in the binaural technique in which the head impulse response is convoluted with the acoustic signal as described above, there are roughly two methods for adding the reverberation of a certain acoustic space to the acoustic signal. The first method is a method in which a dummy head or HATS is arranged in an acoustic space and a head impulse response including reflection is measured. By convolving a head impulse response including such a reflection component with an acoustic signal, the listener can perceive the arrival of sound including reverberation. Here, in the following description, the head impulse response including the reflection component in the acoustic space is referred to as a binaural room impulse response (BRIR).

また、二つ目の方法は、リバーブレータ(残響装置)を使用して作成した残響や、音響空間で測定したルームインパルス応答(RIR:Room Impulse Response)を使用して作成した残響を、頭部インパルス応答と音響信号との畳み込みによって生成される直接音とは別に付加する方法である。なお、前記した「ルームインパルス応答(室内インパルス応答)」とは、音響空間における音源位置から受音点までの音響伝達特性のことであり、より具体的には、当該音響空間の形状、壁の吸音率や音源の位置などに基づく音の反射の成分を示している。   In the second method, reverberation created using a reverberator (reverberation device) or reverberation created using a room impulse response (RIR) measured in an acoustic space, It is a method of adding separately from the direct sound produced | generated by the convolution of an impulse response and an acoustic signal. The above-mentioned “room impulse response (indoor impulse response)” is an acoustic transfer characteristic from the sound source position to the sound receiving point in the acoustic space, and more specifically, the shape of the acoustic space, the wall It shows the sound reflection component based on the sound absorption rate and the position of the sound source.

特開2002−209300号公報JP 2002-209300 A

しかしながら、前記した一つ目の方法は、頭部インパルス応答と音響空間における反射とが同時に測定されることになるため、最適な聴感を得るには受聴者自身が音響空間に赴き、バイノーラルルームインパルス応答を測定しなければならなかった。そのため、例えば受聴者が変わる場合は、その都度受聴者が音響空間に赴いてバイノーラルルームインパルス応答を再測定する必要があり、処理が煩雑であるという問題があった。   However, in the first method described above, the head impulse response and the reflection in the acoustic space are measured at the same time. Therefore, in order to obtain the optimum audibility, the listener himself / herself goes into the acoustic space, and the binaural room impulse is obtained. The response had to be measured. For this reason, for example, when the listener changes, it is necessary for the listener to go to the acoustic space and remeasure the binaural room impulse response each time, and there is a problem that the processing is complicated.

また、前記した二つ目の方法は、当該方法によって付加される残響が、本来スピーカでの再生を前提としており、例えばヘッドホンを通じて両耳に直接提示される場合は、必ずしも元の場所(音響空間)の響きを再現する所望の残響となるとは限らないという問題があった。   The second method described above is based on the premise that reverberation added by the method is originally reproduced on a speaker. For example, when the reverberation is directly presented to both ears through headphones, the reverberation is not necessarily the original location (acoustic space). ) Has a problem that the desired reverberation to reproduce the reverberation is not always obtained.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、ヘッドホン受聴時において、受聴者が入れ替わった場合であっても、同じ音響空間で受聴したものに近い残響の生成が可能な残響応答を生成する残響応答生成装置およびそのプログラムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such a point, and generates a reverberation response capable of generating reverberation close to that heard in the same acoustic space even when the listener is switched when listening to headphones. It is an object of the present invention to provide a reverberation response generation device and a program thereof.

前記課題を解決するために請求項1に係る残響応答生成装置は、音響空間における残響を生成するための残響応答を生成する装置であって、インパルス応答畳み込み手段と、第1インパルス応答変換手段と、第2インパルス応答変換手段と、スペクトログラム算出手段と、スペクトログラム変換手段と、インパルス応答逆畳み込み手段と、を備える構成とした。   In order to solve the above-mentioned problem, a reverberation response generation device according to claim 1 is a device that generates a reverberation response for generating reverberation in an acoustic space, and includes an impulse response convolution unit, a first impulse response conversion unit, The second impulse response conversion means, the spectrogram calculation means, the spectrogram conversion means, and the impulse response deconvolution means are provided.

このような構成を備える残響応答生成装置は、インパルス応答畳み込み手段によって、音響空間における音源位置から任意の受音点までの、当該受音点を基準とした複数の方向ごとの音響伝達特性を示す第1方向別ルームインパルス応答と、無響空間における音源位置から頭部の耳の位置までの、当該耳の位置を基準とした複数の方向ごとの音響伝達特性を示す頭部インパルス応答とを、一致する方向ごとに畳み込むことで、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する。また、残響応答生成装置は、第1インパルス応答変換手段によって、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。また、残響応答生成装置は、第2インパルス応答変換手段によって、音響空間における音源位置から受音点と同一位置に配置された頭部の耳の位置までの音響伝達特性を示すバイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。   The reverberation response generating apparatus having such a configuration exhibits acoustic transfer characteristics for each of a plurality of directions from the sound source position in the acoustic space to an arbitrary sound receiving point with reference to the sound receiving point by the impulse response convolution means. A room direction impulse response according to the first direction, and a head impulse response indicating acoustic transfer characteristics in a plurality of directions based on the position of the ear from the sound source position in the anechoic space to the position of the head ear, The room impulse response for each first binaural direction in each direction is calculated by convolution for each matching direction. The reverberation response generating device calculates a spectrogram of the first binaural direction room impulse response by performing a short-time Fourier transform on the first binaural direction room impulse response by the first impulse response conversion means. In addition, the reverberation response generating device generates a binaural room impulse response indicating a sound transfer characteristic from the sound source position in the acoustic space to the position of the head ear located at the same position as the sound receiving point by the second impulse response conversion means. A spectrogram of the binaural room impulse response is calculated by performing a short-time Fourier transform.

また、残響応答生成装置は、スペクトログラム算出手段によって、全方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の総和に対する、各方向の前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の割合を、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じるとともに、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製することで、各方向の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。また、残響応答生成装置は、スペクトログラム変換手段によって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを逆短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する。そして、残響応答生成装置は、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、頭部インパルス応答とを、一致する方向ごとに逆畳み込みすることで、各方向の第2方向別ルームインパルス応答を残響応答として算出する。   In addition, the reverberation response generating apparatus may use the spectrogram calculating unit to calculate the ratio of the amplitude of the spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response to the total sum of the spectrogram amplitudes of the first binaural direction-specific room impulse responses of all directions. Is multiplied by the amplitude of the spectrogram of the binaural room impulse response, and the spectrogram of the room impulse response of the second binaural direction in each direction is calculated by replicating the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response. The reverberation response generating apparatus calculates the second binaural direction-specific room impulse response by performing inverse short-time Fourier transform on the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response by the spectrogram conversion unit. Then, the reverberation response generation device deconvolves the second binaural direction-specific room impulse response and the head impulse response for each matching direction, so that the second direction-specific room impulse response in each direction is used as the reverberation response. calculate.

このように、残響応答生成装置は、スペクトログラム算出手段によって、全方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答の総和に対する、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答の割合をバイノーラルルームインパルス応答の振幅応答に乗じ、かつ、バイノーラルルームインパルス応答の位相応答を複製するとともに、インパルス応答逆畳み込み手段によって、頭部インパルス応答と逆畳み込みを行うことで、バイノーラル録音されたバイノーラルルームインパルス応答から頭部インパルス応答を分離し、残響応答(第2方向別インパルス応答)を生成することができる。   In this way, the reverberation response generating device uses the spectrogram calculating means to calculate the ratio of the amplitude response of the first binaural direction-specific room impulse response to the total sum of the amplitude responses of the first binaural direction-specific room impulse responses in all directions. Binaural room impulses recorded by binaural recording by multiplying the amplitude response of the binaural room impulse response and replicating the phase response of the binaural room impulse response and performing the head impulse response and the deconvolution by the impulse response deconvolution means. The head impulse response can be separated from the response to generate a reverberation response (second direction-specific impulse response).

また、請求項2に係る残響応答生成装置は、請求項1に係る残響応答生成装置において、頭部インパルス応答分割手段と、遅延量削除手段と、を備える構成とした。   A reverberation response generation device according to claim 2 is the reverberation response generation device according to claim 1, and includes a head impulse response division unit and a delay amount deletion unit.

このような構成を備える残響応答生成装置は、頭部インパルス応答分割手段によって、頭部インパルス応答を最小位相成分と全域通過成分とに分割する。また、残響応答生成装置は、遅延量削除手段によって、第2方向別ルームインパルス応答から遅延量を削除する。また、残響応答生成装置は、インパルス応答逆畳み込み手段によって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、頭部インパルス応答の最小位相成分とを、一致する方向ごとに逆畳み込みすることで、各方向の第2方向別ルームインパルス応答を算出する。そして、残響応答生成装置は、遅延量削除手段によって、第2方向別ルームインパルス応答から、頭部インパルス応答の全域通過成分の近似量として得られる遅延量を削除する。   The reverberation response generating apparatus having such a configuration divides the head impulse response into the minimum phase component and the all-pass component by the head impulse response dividing means. Further, the reverberation response generation apparatus deletes the delay amount from the room impulse response for each second direction by the delay amount deleting unit. In addition, the reverberation response generation device deconvolutes the second binaural direction-specific room impulse response and the minimum phase component of the head impulse response for each matching direction by means of the impulse response deconvolution means. The room impulse response for the second direction is calculated. Then, the reverberation response generation device deletes the delay amount obtained as an approximate amount of the all-pass component of the head impulse response from the second direction-specific room impulse response by the delay amount deleting means.

このように、残響応答生成装置は、頭部インパルス応答分割手段によって、頭部インパルス応答を、時間遅れ分を含まない最小位相成分と時間遅れ分を含む全域通過成分とに分割するため、インパルス応答逆畳み込み手段によって、時間遅れ分を含まない頭部インパルス応答の最小位相成分を用いて、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答との逆畳み込みを行うことができる。   In this way, the reverberation response generating apparatus divides the head impulse response into the minimum phase component not including the time delay and the all-pass component including the time delay by the head impulse response dividing means. The deconvolution means can perform deconvolution with the second binaural direction-specific room impulse response using the minimum phase component of the head impulse response not including the time delay.

前記課題を解決するために請求項3に係る残響応答生成プログラムは、音響空間における残響を生成するための残響応答を生成するために、コンピュータを、インパルス応答畳み込み手段、第1インパルス応答変換手段、第2インパルス応答変換手段、スペクトログラム算出手段、スペクトログラム変換手段、インパルス応答逆畳み込み手段、として機能させることとした。   In order to solve the above-mentioned problem, a reverberation response generation program according to claim 3 is configured to generate a reverberation response for generating reverberation in an acoustic space by using an impulse response convolution unit, a first impulse response conversion unit, The second impulse response converting means, the spectrogram calculating means, the spectrogram converting means, and the impulse response deconvolution means are allowed to function.

このような構成を備える残響応答生成プログラムは、インパルス応答畳み込み手段によって、音響空間における音源位置から任意の受音点までの、当該受音点を基準とした複数の方向ごとの音響伝達特性を示す第1方向別ルームインパルス応答と、無響空間における音源位置から頭部の耳の位置までの、当該耳の位置を基準とした複数の方向ごとの音響伝達特性を示す頭部インパルス応答とを、一致する方向ごとに畳み込むことで、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する。また、残響応答生成プログラムは、第1インパルス応答変換手段によって、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。また、残響応答生成プログラムは、第2インパルス応答変換手段によって、音響空間における音源位置から受音点と同一位置に配置された頭部の耳の位置までの音響伝達特性を示すバイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。   The reverberation response generation program having such a configuration shows acoustic transfer characteristics for each of a plurality of directions from the sound source position in the acoustic space to an arbitrary sound receiving point with reference to the sound receiving point by the impulse response convolution means. A room direction impulse response according to the first direction, and a head impulse response indicating acoustic transfer characteristics in a plurality of directions based on the position of the ear from the sound source position in the anechoic space to the position of the head ear, The room impulse response for each first binaural direction in each direction is calculated by convolution for each matching direction. The reverberation response generation program calculates a spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response by performing a short-time Fourier transform on the first binaural direction-specific room impulse response by the first impulse response conversion means. In addition, the reverberation response generation program generates a binaural room impulse response indicating a sound transfer characteristic from the sound source position in the acoustic space to the position of the ear of the head arranged at the same position as the sound receiving point by the second impulse response conversion means. A spectrogram of the binaural room impulse response is calculated by performing a short-time Fourier transform.

また、残響応答生成プログラムは、スペクトログラム算出手段によって、全方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の総和に対する、各方向の前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の割合を、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じるとともに、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製することで、各方向の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。また、残響応答生成プログラムは、スペクトログラム変換手段によって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを逆短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する。そして、残響応答生成プログラムは、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、頭部インパルス応答とを、一致する方向ごとに逆畳み込みすることで、各方向の第2方向別ルームインパルス応答を残響応答として算出する。   Further, the reverberation response generation program uses the spectrogram calculating means to calculate the ratio of the amplitude of the spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response in each direction to the total sum of the spectrogram amplitudes of the first binaural direction-specific room impulse responses of all directions. Is multiplied by the amplitude of the spectrogram of the binaural room impulse response, and the spectrogram of the room impulse response of the second binaural direction in each direction is calculated by replicating the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response. The reverberation response generation program calculates the second binaural direction-specific room impulse response by inverse short-time Fourier transform of the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response by the spectrogram conversion means. And the reverberation response generation program deconvolves the second binaural direction-specific room impulse response and the head impulse response for each matching direction, so that the second direction-specific room impulse response in each direction is used as the reverberation response. calculate.

このように、残響応答生成プログラムは、スペクトログラム算出手段によって、全方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答の総和に対する、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答の割合をバイノーラルルームインパルス応答の振幅応答に乗じ、かつ、バイノーラルルームインパルス応答の位相応答を複製するとともに、インパルス応答逆畳み込み手段によって、頭部インパルス応答と逆畳み込みを行うことで、バイノーラル録音されたバイノーラルルームインパルス応答から頭部インパルス応答を分離し、残響応答(第2方向別インパルス応答)を生成することができる。   In this way, the reverberation response generation program uses the spectrogram calculating means to calculate the ratio of the amplitude response of the first binaural direction room impulse response in each direction to the sum of the amplitude responses of the first binaural direction room impulse responses in all directions. Binaural room impulses recorded by binaural recording by multiplying the amplitude response of the binaural room impulse response and replicating the phase response of the binaural room impulse response and performing the head impulse response and the deconvolution by the impulse response deconvolution means. The head impulse response can be separated from the response to generate a reverberation response (second direction-specific impulse response).

請求項1および請求項3に係る発明によれば、生成された第2方向別ルームインパルス応答と受聴者の頭部インパルス応答とを音響信号に畳み込むことで、受聴者が実際の音響空間に赴くことなく、当該受聴者が同じ音響空間で受聴したものに近い残響を生成することができる。また、請求項1および請求項3に係る発明によれば、受聴者が入れ替わった場合であっても、生成された第2方向別ルームインパルス応答と当該変更後の受聴者の頭部インパルス応答とを音響信号に畳み込むことで、当該変更後の受聴者が同じ音響空間で受聴したものに近い残響を生成することができる。   According to the first and third aspects of the present invention, the generated room impulse response according to the second direction and the listener's head impulse response are convoluted with the acoustic signal, so that the listener goes into the actual acoustic space. The reverberation close to what the listener listens to in the same acoustic space can be generated. Moreover, according to the invention which concerns on Claim 1 and Claim 3, even if it is a case where a listener changes, the room impulse response according to the 2nd direction produced | generated and the listener's head impulse response after the said change are produced | generated. Can be generated in the acoustic signal to generate reverberation close to that of the listener who has received the change in the same acoustic space.

請求項2に係る発明によれば、マイクロホンの配置のずれ、測定誤差などの要因により頭部インパルス応答をそのまま逆畳み込みを行うと因果律を満たさなくなる場合であっても、因果律を満たしながら第2バイノーラル方向別ルームインパルスとの逆畳み込みを行うことができ、音響空間における反射などの音響伝達特性を示す第2方向別ルームインパルス応答を生成することができる。   According to the second aspect of the present invention, even when the head impulse response is deconvolved as it is due to factors such as displacement of the microphone and measurement error, even if the causality is not satisfied, the second binaural is satisfied while satisfying the causality. Deconvolution with the direction-specific room impulse can be performed, and the second direction-specific room impulse response indicating the acoustic transfer characteristics such as reflection in the acoustic space can be generated.

本発明の第1実施形態に係る残響応答生成装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る残響応答生成装置におけるルームインパルス応答を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the room impulse response in the reverberation response production | generation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る残響応答生成装置における方向別ルームインパルス応答を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the room impulse response according to direction in the reverberation response production | generation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る残響応答生成装置における方向別ルームインパルス応答を示す概略図である。It is the schematic which shows the room impulse response according to direction in the reverberation response production | generation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る残響応答生成装置の処理手順における、頭部インパルス応答の測定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement process of a head impulse response in the process sequence of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る残響応答生成装置の処理手順における、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the spectrogram of the 1st binaural direction room impulse response in the process sequence of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る残響応答生成装置の処理手順における、第2方向別ルームインパルス応答の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the room impulse response according to a 2nd direction in the process sequence of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る残響応答生成装置によって生成された第2方向別ルームインパルス応答を用いて残響を生成し、受聴者に提示する手順を示す概略図である。It is the schematic which shows the procedure which produces | generates a reverberation using the room impulse response according to the 2nd direction produced | generated by the reverberation response production | generation apparatus which concerns on embodiment of this invention, and shows to a listener. 本発明の第2実施形態に係る残響応答生成装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る残響応答生成装置の処理手順における、頭部インパルス応答の最小位相成分の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the minimum phase component of a head impulse response in the process sequence of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る残響応答生成装置の処理手順における、第2方向別ルームインパルス応答の算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the room impulse response classified by 2nd direction in the process sequence of the reverberation response production | generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

本発明の実施形態に係る残響応答生成装置およびそのプログラムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、同一の構成については同一の名称および符号を付し、詳細説明を省略する。   A reverberation response generation device and a program thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same configuration is given the same name and symbol, and detailed description is omitted.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る残響応答生成装置1の構成について、図1〜図4を参照しながら説明する。残響応答生成装置1は、残響を生成する際に用いられる残響応答を生成するものである。ここで、「残響応答」とは、所定の音響空間における任意の受音点を基準とした、有限数(例えばN個)の到来方向ごとのルームインパルス応答(反射の成分)のことを示しており、具体的には図1に示すように、第2方向別ルームインパルス方向のことを意味している。
[First Embodiment]
Hereinafter, the configuration of the reverberation response generation device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The reverberation response generation device 1 generates a reverberation response used when generating reverberation. Here, the “reverberation response” indicates a room impulse response (reflection component) for each finite number (for example, N) of arrival directions with reference to an arbitrary sound receiving point in a predetermined acoustic space. Specifically, as shown in FIG. 1, it means the room impulse direction by the second direction.

残響応答生成装置1は、図1に示すように、頭部インパルス応答、第1方向別ルームインパルス応答およびバイノーラルルームインパルス応答を入力として、第2方向別ルームインパルス応答を生成する。すなわち、残響応答生成装置1は、後記するように、頭部インパルス応答と第1方向別ルームインパルス応答とを利用して、反射の成分を含む頭部インパルス応答であるバイノーラルルームインパルス応答から頭部インパルス応答を分離し、反射の成分のみを含む第2方向別ルームインパルス応答を生成することを特徴としている。なお、このように生成された第2方向別ルームインパルス応答は、後記するように、受聴者の頭部インパルス応答とともに音響信号に畳み込まれることで、音響空間の残響が生成されることになる(後記する図8参照)。   As shown in FIG. 1, the reverberation response generation device 1 receives a head impulse response, a first direction-specific room impulse response, and a binaural room impulse response as input, and generates a second direction-specific room impulse response. That is, as will be described later, the reverberation response generation device 1 uses the head impulse response and the first direction-specific room impulse response to detect the head from a binaural room impulse response that is a head impulse response including a reflection component. The impulse response is separated, and a second room-specific room impulse response including only a reflection component is generated. The room direction impulse response according to the second direction generated in this manner is convoluted with the acoustic signal together with the listener's head impulse response, as will be described later, thereby generating reverberation in the acoustic space. (See FIG. 8 described later).

残響応答生成装置1は、ここでは図1に示すように、インパルス応答畳み込み手段10と、第1インパルス応答変換手段20と、第2インパルス応答変換手段30と、スペクトログラム算出手段40と、スペクトログラム変換手段50と、インパルス応答逆畳み込み手段60と、を備えている。以下、残響応答生成装置1の各要素について説明する。   Here, as shown in FIG. 1, the reverberation response generation apparatus 1 includes an impulse response convolution means 10, a first impulse response conversion means 20, a second impulse response conversion means 30, a spectrogram calculation means 40, and a spectrogram conversion means. 50 and impulse response deconvolution means 60. Hereinafter, each element of the reverberation response generation device 1 will be described.

インパルス応答畳み込み手段10は、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出するものである。ここで、「バイノーラル方向別ルームインパルス応答」とは、所定の音響空間における任意の受音点を基準とした、有限数(例えばN個)の到来方向ごとのバイノーラルルームインパルス応答のことを示している。インパルス応答畳み込み手段10は、具体的には図1に示すように、第1方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答とを、一致する方向ごとに畳み込む(コンボリューションする)ことで、予め定められた複数の方向ごとに第1バイノーラルルームインパルス応答を算出する。   The impulse response convolution means 10 calculates a room impulse response for each first binaural direction. Here, the “room impulse response by binaural direction” indicates a binaural room impulse response for each finite number (for example, N) of arrival directions with reference to an arbitrary sound receiving point in a predetermined acoustic space. Yes. Specifically, as shown in FIG. 1, the impulse response convolution means 10 is predetermined by convolving (convolution) the room direction impulse response for each first direction and the head impulse response for each matching direction. A first binaural room impulse response is calculated for each of the plurality of directions.

ここで、インパルス応答畳み込み手段10に入力される頭部インパルス応答は、残響応答生成装置1における処理前に予め求められるものである。この頭部インパルス応答は、例えば音響無響室の所定位置にダミーヘッドまたはHATSを配置し、これらの頭部の耳の位置(両耳鼓膜位置または両耳外耳道入口)を基準として、予め定められた複数の方向ごとに求められ、図1に示すように、それぞれがインパルス応答畳み込み手段10に出力される。なお、前記した頭部インパルス応答は、ダミーヘッドまたはHATSのみならず、実際の人間の頭部を用いて求めても構わない。   Here, the head impulse response input to the impulse response convolution means 10 is obtained in advance before processing in the reverberation response generation device 1. This head impulse response is determined in advance, for example, by placing a dummy head or HATS at a predetermined position in the acoustic anechoic chamber, and using the ear position (the binaural membrane position or the binaural ear canal entrance) of these heads as a reference. Each is obtained for each of a plurality of directions, and each is output to the impulse response convolution means 10 as shown in FIG. The head impulse response described above may be obtained using not only a dummy head or HATS but also an actual human head.

頭部インパルス応答を求めるための具体的な方法は特に限定されず、任意の方法を用いることができる。頭部インパルス応答は、例えば、頭部がある場合の所定位置にある音源から外耳耳入口に設置したマイクロホンまでの音響伝達関数を、頭部がない場合の前記所定位置にある音源から頭部中心位置においたマイクロホンまでの音響伝達関数で除算し、これを逆離散フーリエ変換することで算出することができる。   The specific method for obtaining the head impulse response is not particularly limited, and any method can be used. The head impulse response is, for example, the acoustic transfer function from the sound source at a predetermined position when the head is present to the microphone installed at the outer ear ear entrance, and the head center from the sound source at the predetermined position when there is no head. It can be calculated by dividing by the acoustic transfer function up to the microphone placed at the position and performing inverse discrete Fourier transform on this.

また、頭部インパルス応答を求める方向も特に限定されないが、例えば前記したダミーヘッドなどの耳(両耳鼓膜位置または両耳外耳道入口)の位置を基準として、水平方向に8方位(45度間隔)、上下に2層の合計16方向分の頭部インパルス応答を求めることができる。なお、頭部インパルス応答は、左右の耳のそれぞれについて求めることができるが、ここでは左右の耳の一方について求めればよい。但し、左右の耳のそれぞれについて頭部インパルス応答を求め、左右の耳の頭部インパルス応答のうち、S/Nなどの条件が良好なものを選択して用いても構わない。   Further, the direction for obtaining the head impulse response is not particularly limited. For example, 8 directions (45 ° intervals) in the horizontal direction with reference to the position of the ear (the binaural tympanic membrane position or the binaural ear canal entrance) such as the above-described dummy head. The head impulse responses for a total of 16 directions of two layers up and down can be obtained. The head impulse response can be obtained for each of the left and right ears, but here it may be obtained for one of the left and right ears. However, the head impulse response may be obtained for each of the left and right ears, and the head impulse response of the left and right ears may be selected and used with good conditions such as S / N.

インパルス応答畳み込み手段10に入力される第1方向別ルームインパルス応答は、残響応答生成装置1における処理前に予め求められるものである。ここで、「方向別ルームインパルス応答」とは、所定の音響空間における任意の受音点を基準とした、有限数(例えばN個)の到来方向ごとのルームインパルス応答のことを示している。この第1方向別ルームインパルス応答は、例えば音響空間の所定位置を基準として、予め定められた複数の方向ごとに求められ、図1に示すように、それぞれがインパルス応答畳み込み手段10に出力される。   The first direction-specific room impulse response input to the impulse response convolution means 10 is obtained in advance before processing in the reverberation response generation apparatus 1. Here, “direction-specific room impulse response” indicates a room impulse response for each finite number (for example, N) of arrival directions with reference to an arbitrary sound receiving point in a predetermined acoustic space. The first direction room impulse response is obtained for each of a plurality of predetermined directions with reference to a predetermined position in the acoustic space, for example, and each is output to the impulse response convolution means 10 as shown in FIG. .

ここで、バイノーラルルームインパルス応答から直接音を除いた信号、すなわち音響空間における反射の成分を示す応答は、図2に示すように、様々な方向から到来する反射音に到来方向に相当する頭部インパルス応答を畳み込んだ信号の、頭部近傍境界面S上における面積分で表すことができると仮定する。そして、様々な方向から到来する反射音の到来方向を有限数に限定(離散化)し、様々な方向から到来する反射音をパンニングなどの従来手法によって限定されたN個の到来方向に振り分けることで、これらの時系列信号を方向別インパルス応答として近似して用いることができる。なお、図2における頭部は、バイノーラル録音において用いられるダミーヘッドDHを示している。   Here, the signal obtained by removing the direct sound from the binaural room impulse response, that is, the response indicating the reflection component in the acoustic space is a head corresponding to the direction of arrival in the reflected sound coming from various directions as shown in FIG. It is assumed that the signal obtained by convolving the impulse response can be represented by the area on the boundary surface S near the head. Then, the arrival direction of the reflected sound coming from various directions is limited to a finite number (discretization), and the reflected sound coming from various directions is distributed to N arrival directions limited by a conventional method such as panning. Thus, these time-series signals can be approximated and used as direction-specific impulse responses. 2 indicates a dummy head DH used in binaural recording.

一方、本発明に係る残響応答生成装置1は、図3および図4に示すように、予め定められた複数の方向別に実測したルームインパルス応答を方向別インパルス応答として用いている。なお、図4は、方向別ルームインパルス応答の一例を示しており、縦軸が振幅を、横軸が時間を示している。方向別ルームインパルス応答は、図4に示すように、時間とともに徐々に振幅が減衰する波形として表わすことができる。   On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the reverberation response generating apparatus 1 according to the present invention uses room impulse responses measured in a plurality of predetermined directions as the direction-specific impulse responses. FIG. 4 shows an example of the direction-specific room impulse response, in which the vertical axis indicates amplitude and the horizontal axis indicates time. The room-specific room impulse response can be represented as a waveform whose amplitude gradually decreases with time, as shown in FIG.

第1方向別ルームインパルス応答を求めるための具体的な方法は特に限定されず、任意の方法を用いることができる。第1方向別ルームインパルス応答は、例えば、音響シミュレーションによって音響空間の所定位置を基準とした方向別ルームインパルス応答を解析的に算出する方法や、音響空間内の所定位置に指向性マイクロホンを設置し、複数の方向ごとに実測する方法などを用いることができる。   A specific method for obtaining the first-direction room impulse response is not particularly limited, and an arbitrary method can be used. The first direction-specific room impulse response includes, for example, a method of analytically calculating a direction-specific room impulse response based on a predetermined position in the acoustic space by acoustic simulation, or a directional microphone installed at a predetermined position in the acoustic space. A method of actually measuring in a plurality of directions can be used.

また、第1方向別ルームインパルス応答を求める方向も特に限定されないが、全周囲を等分する方向が望ましい。例えば頭部インパルス応答と同様に、音響空間内の所定位置を基準として、水平方向に8方位(45度間隔)、上下に2層の合計16方向分の第1方向別ルームインパルス応答を求めることができる。すなわち、第1方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答とは、それぞれ一致した方向について求める。   Also, the direction for obtaining the first direction room impulse response is not particularly limited, but a direction that equally divides the entire circumference is desirable. For example, as in the case of the head impulse response, the room impulse response according to the first direction corresponding to a total of 16 directions of 8 directions in the horizontal direction (45 degree intervals) and 2 layers in the vertical direction is obtained with reference to a predetermined position in the acoustic space Can do. That is, the first direction room impulse response and the head impulse response are obtained in the same direction.

インパルス応答畳み込み手段10は、例えば前記したように、第1方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答とがそれぞれ16方向分入力された場合は、それぞれ一致する方向について畳み込みを行うことで16方向分の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出し、これらを第1インパルス応答変換手段20に出力する。   For example, as described above, the impulse response convolution means 10, when the first direction room impulse response and the head impulse response are input for 16 directions, respectively, performs the convolution for the 16 directions by performing the convolution for the corresponding directions. The first binaural direction-specific room impulse responses are calculated and output to the first impulse response conversion means 20.

第1インパルス応答変換手段20は、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答をスペクトログラムに変換するものである。第1インパルス応答変換手段20は、具体的には、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。   The first impulse response conversion means 20 converts the first binaural direction-specific room impulse response into a spectrogram. Specifically, the first impulse response conversion means 20 calculates a spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response by performing a short-time Fourier transform on the first binaural direction-specific room impulse response.

第1インパルス応答変換手段20は、例えば前記したように、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答が16方向分入力された場合は、それぞれ短時間フーリエ変換を行うことで16方向分のスペクトログラムを算出し、これらをスペクトログラム算出手段40に出力する。なお、短時間フーリエ変換は、音声などの時間変化する信号の周波数と位相の変化を解析するために用いられ、関数に窓関数をずらしながら掛け、それをフーリエ変換することでスペクトログラムが算出される。   For example, as described above, when the first binaural direction-specific room impulse responses for 16 directions are input, the first impulse response conversion means 20 calculates a spectrogram for 16 directions by performing a short-time Fourier transform, respectively. These are output to the spectrogram calculating means 40. The short-time Fourier transform is used to analyze changes in the frequency and phase of a time-varying signal such as speech, and a spectrogram is calculated by multiplying the function while shifting the window function and performing Fourier transform on the function. .

第2インパルス応答変換手段30は、バイノーラルルームインパルス応答をスペクトログラムに変換するものである。第2インパルス応答変換手段30は、具体的には、バイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。そして、第2インパルス応答変換手段30は、図1に示すように、算出したバイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムをスペクトログラム算出手段40に出力する。   The second impulse response conversion means 30 converts the binaural room impulse response into a spectrogram. Specifically, the second impulse response conversion means 30 calculates a spectrogram of the binaural room impulse response by performing a short-time Fourier transform on the binaural room impulse response. Then, the second impulse response conversion means 30 outputs a spectrogram of the calculated binaural room impulse response to the spectrogram calculation means 40 as shown in FIG.

ここで、第2インパルス応答変換手段30に入力されるバイノーラルルームインパルス応答は、残響応答生成装置1における処理前に予め求められるものである。バイノーラルルームインパルス応答は、前記した第1方向別ルームインパルス応答を求めた音響空間における所定位置と同一位置に、インパルス応答畳み込み手段10に入力される頭部インパルス応答を測定したものと同じダミーヘッドまたはHATSを配置し、従来のバイノーラル録音技術を用いて求めることができる。なお、バイノーラルルームインパルス応答は、左右の耳のそれぞれについて求めることができるが、ここでは左右の耳の一方について求めればよい。但し、左右の耳のそれぞれについてバイノーラルルームインパルス応答を求め、左右の耳のバイノーラルルームインパルス応答のうち、S/Nなどが良好なものを選択して用いても構わない。   Here, the binaural room impulse response input to the second impulse response conversion means 30 is obtained in advance before processing in the reverberation response generation device 1. The binaural room impulse response is the same dummy head as that obtained by measuring the head impulse response input to the impulse response convolution means 10 at the same position as the predetermined position in the acoustic space from which the room direction impulse response according to the first direction is obtained. HATS can be placed and determined using conventional binaural recording techniques. The binaural room impulse response can be obtained for each of the left and right ears, but here it may be obtained for one of the left and right ears. However, a binaural room impulse response may be obtained for each of the left and right ears, and a binaural room impulse response of the left and right ears having a good S / N may be selected and used.

スペクトログラム算出手段40は、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出するものである。スペクトログラム算出手段40は、具体的には、全方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の総和に対する、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の割合を、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じるとともに、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製することで、複数の方向ごとに第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する。なお、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製するとは、当該バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの位相としてそのまま用いることを意味している。このように、スペクトログラム算出手段40は、各方向の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答の全方向に対する割合(比率)によって、バイノーラル録音されたバイノーラルルームインパルス応答を分割し、反射の成分のみからなる第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を生成する。   The spectrogram calculating means 40 calculates a spectrogram of the second binaural direction room impulse response. Specifically, the spectrogram calculation means 40 calculates the ratio of the amplitude of the spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response in each direction to the sum of the spectrogram amplitudes of the first binaural direction-specific room impulse responses of all directions, binaural. By multiplying the amplitude of the spectrogram of the room impulse response and replicating the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response, the spectrogram of the second binaural direction room impulse response is calculated for each of a plurality of directions. The duplication of the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response means that the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response is directly used as the phase of the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response. In this way, the spectrogram calculating means 40 divides the binaural recorded binaural room impulse response by the ratio (ratio) of the second binaural direction-specific room impulse response in all directions to the total direction, and includes only the reflection component. A room impulse response by two binaural directions is generated.

スペクトログラム算出手段40は、より具体的には、以下の式(1)により、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅を算出する。   More specifically, the spectrogram calculating means 40 calculates the amplitude of the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response by the following equation (1).

Figure 0005879199
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ここで、式(1)において、FGiは、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラム、Fはバイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラム、FDiは各方向の第1方向別ルームインパルス応答のスペクトログラム、kは時間のインデックス、fは周波数ビンのインデックス、Nは第1方向別ルームインパルス応答の測定方向数、iは第1方向別ルームインパルス応答の測定方向数のインデックスを示している。また、式(1)の分母は、全方向の第1方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の総和を示している。 Here, in the formula (1), F Gi is second binaural direction another room impulse response of the spectrogram, F B spectrogram of binaural room impulse response, F Di first direction-specific room impulse response spectrogram in each direction, k is an index of time, f is an index of frequency bin, N is the number of measurement directions of the room impulse response for each first direction, and i is an index of the number of measurement directions of the room impulse response for each first direction. In addition, the denominator of Equation (1) represents the sum of the amplitudes of spectrograms of the omnidirectional room impulse responses in the first direction.

また、スペクトログラム算出手段40は、より具体的には、以下の式(2)により、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製する。   More specifically, the spectrogram calculating means 40 replicates the phase of the spectrogram of the second binaural direction room impulse response according to the following equation (2).

Figure 0005879199
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ここで、式(2)において、∠FGiは、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの位相、∠Fはバイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相、kは時間のインデックス、fは周波数ビンのインデックス、Nは第1方向別ルームインパルス応答の測定方向数、iは第1方向別ルームインパルス応答の測定方向数のインデックスを示している。 Here, in the formula (2), ∠F Gi is second binaural direction another room impulse response spectrogram phase, ∠F B binaural room impulse response of the spectrogram of the phase, k is the time index, f is the frequency bin , N indicates the number of measurement directions of the first direction room impulse response, and i indicates the index of the number of measurement directions of the first direction room impulse response.

スペクトログラム算出手段40は、例えば前記したように、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムが16方向分入力された場合は、前記した式(1)に示すように、それぞれの振幅の割合をバイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じるとともに、バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製することで、16方向分の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出し、これらをスペクトログラム変換手段50に出力する。   For example, as described above, when the spectrogram of the first binaural direction room impulse response is input for 16 directions, the spectrogram calculating unit 40 calculates the ratio of the respective amplitudes to the binaural as shown in the above formula (1). By multiplying the amplitude of the spectrogram of the room impulse response and replicating the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response, a spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response for 16 directions is calculated, and these are sent to the spectrogram conversion means 50. Output.

スペクトログラム変換手段50は、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答に変換するものである。スペクトログラム変換手段50は、具体的には、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを逆短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する。   The spectrogram converting means 50 converts the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response into the second binaural direction-specific room impulse response. Specifically, the spectrogram converting means 50 calculates the second binaural direction-specific room impulse response by performing inverse short-time Fourier transform on the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response.

スペクトログラム変換手段50は、例えば前記したように、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムが16方向分入力された場合は、それぞれ逆短時間フーリエ変換を行うことで16方向分の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出し、これらをインパルス応答逆畳み込み手段60に出力する。   For example, as described above, when the spectrogram of the room impulse response for each second binaural direction is input for 16 directions, the spectrogram conversion unit 50 performs the inverse short-time Fourier transform for each of the 16 bins in the second binaural direction. Separate room impulse responses are calculated and output to the impulse response deconvolution means 60.

インパルス応答逆畳み込み手段60は、第2方向別ルームインパルス応答を算出するものである。この第2方向別ルームインパルス応答は、前記したように、残響応答のことを示している。インパルス応答逆畳み込み手段60は、具体的には、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答とを、一致する方向ごとに逆畳み込みする(デコンボリューションする)ことで、複数の方向ごとに第2方向別ルームインパルス応答を算出する。   The impulse response deconvolution means 60 calculates a second room-specific room impulse response. As described above, the second room-specific room impulse response indicates a reverberation response. Specifically, the impulse response deconvolution means 60 deconvolves (deconvolves) the second binaural direction-specific room impulse response and the head impulse response for each matching direction, so that the plurality of directions are deconvolved. The room impulse response for the second direction is calculated.

インパルス応答逆畳み込み手段60は、例えば前記したように、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答とがそれぞれ16方向分入力された場合は、それぞれ一致する方向について逆畳み込みを行うことで、16方向分の第2方向別ルームインパルス応答を算出する。   For example, as described above, when the second binaural direction room impulse response and the head impulse response are input for 16 directions as described above, the impulse response deconvolution means 60 performs the deconvolution in the corresponding directions. The room direction impulse response for the second direction for 16 directions is calculated.

以上のような構成を備える残響応答生成装置1は、スペクトログラム算出手段40によって、全方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答の総和に対する、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答の割合をバイノーラルルームインパルス応答の振幅応答に乗じ、かつ、バイノーラルルームインパルス応答の位相応答を複製するとともに、インパルス応答逆畳み込み手段60によって、頭部インパルス応答と逆畳み込みを行うことで、バイノーラル録音されたバイノーラルルームインパルス応答から頭部インパルス応答を分離し、残響応答(第2方向別インパルス応答)を生成することができる。   The reverberation response generating apparatus 1 having the above-described configuration uses the spectrogram calculating unit 40 to calculate the first binaural direction-specific room impulse response in each direction relative to the sum of the amplitude responses of the first binaural direction-specific room impulse responses in all directions. By multiplying the amplitude response ratio by the amplitude response of the binaural room impulse response and replicating the phase response of the binaural room impulse response, the impulse response deconvolution means 60 performs deconvolution with the head impulse response. The head impulse response can be separated from the recorded binaural room impulse response to generate a reverberation response (second direction-specific impulse response).

従って、残響応答生成装置1によれば、生成された第2方向別ルームインパルス応答と受聴者の頭部インパルス応答とを音響信号に畳み込むことで、受聴者が実際の音響空間に赴くことなく、当該受聴者が同じ音響空間で受聴したものに近い残響を生成することができる。また、残響応答生成装置1によれば、受聴者が入れ替わった場合であっても、生成された第2方向別ルームインパルス応答と当該変更後の受聴者の頭部インパルス応答とを音響信号に畳み込むことで、当該変更後の受聴者が同じ音響空間で受聴したものに近い残響を生成することができる。   Therefore, according to the reverberation response generation device 1, by convolving the generated room impulse response according to the second direction and the head impulse response of the listener into the acoustic signal, the listener does not go into the actual acoustic space, A reverberation similar to that heard by the listener in the same acoustic space can be generated. In addition, according to the reverberation response generation device 1, even when the listener is switched, the generated room impulse response according to the second direction and the head impulse response of the listener after the change are convoluted with the acoustic signal. Thus, it is possible to generate reverberation close to what the listener after the change listens to in the same acoustic space.

[残響応答生成装置1の処理手順]
以下、残響応答生成装置1の処理手順について、図5〜図7を参照(適宜図1も参照)しながら説明する。なお、以下の説明では、図5〜図7に示すように、各インパルス応答(頭部インパルス応答、第1方向別ルームインパルス応答およびバイノーラルルームインパルス応答)の測定処理も含めて説明する。また、以下の説明では、図5〜図7に示すように、各インパルス応答の処理を別々の図面で示しているが、図面の順序と各インパルス応答の処理の順序とは関係していない。従って、例えば各インパルス応答の測定(図5のステップS10、図6のステップS20、図7のステップS30)のタイミングは同じであっても別であっても構わない。
[Processing procedure of reverberation response generating apparatus 1]
Hereinafter, the processing procedure of the reverberation response generation device 1 will be described with reference to FIGS. 5 to 7 (refer to FIG. 1 as appropriate). In the following description, as shown in FIGS. 5 to 7, measurement processing of each impulse response (head impulse response, room direction impulse response according to first direction and binaural room impulse response) will be described. In the following description, as shown in FIGS. 5 to 7, the processing of each impulse response is shown in separate drawings, but the order of the drawings and the order of processing of each impulse response are not related. Therefore, for example, the timing of each impulse response measurement (step S10 in FIG. 5, step S20 in FIG. 6, and step S30 in FIG. 7) may be the same or different.

まず、残響応答生成装置1は、図5に示すように、例えば図示しない測定手段などによってダミーヘッドなどの頭部インパルスが測定されると、これをインパルス応答畳み込み手段10に入力する(ステップS10)。   First, as shown in FIG. 5, when a head impulse such as a dummy head is measured by a measuring unit (not shown) or the like, the reverberation response generating apparatus 1 inputs this to the impulse response convolution unit 10 (step S10). .

次に、残響応答生成装置1は、図6に示すように、例えば図示しない測定手段などによって第1方向別ルームインパルス応答が測定されると、これをインパルス応答畳み込み手段10に入力する(ステップS20)。次に、残響応答生成装置1は、図6に示すように、インパルス応答畳み込み手段10によって、第1方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答との畳み込みを行い、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する(ステップS21)。次に、残響応答生成装置1は、図6に示すように、第1インパルス応答変換手段20によって、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、スペクトログラムを算出する(ステップS22)。   Next, as shown in FIG. 6, the reverberation response generation apparatus 1 inputs the room response in the first direction, for example, by a measurement unit (not shown), etc., to the impulse response convolution unit 10 (step S20). ). Next, as shown in FIG. 6, the reverberation response generating apparatus 1 performs convolution of the first direction room impulse response and the head impulse response by the impulse response convolution means 10, and the first binaural direction-specific room impulse response. Is calculated (step S21). Next, as shown in FIG. 6, the reverberation response generation device 1 calculates the spectrogram by performing a short-time Fourier transform on the first binaural direction room impulse response by the first impulse response conversion means 20 (step S22). ).

次に、残響応答生成装置1は、図7に示すように、例えば図示しない測定手段などによってバイノーラルルームインパルス応答が測定されると、これを第2インパルス応答変換手段30に入力する(ステップS30)。次に、残響応答生成装置1は、図7に示すように、第2インパルス応答変換手段30によって、当該バイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、スペクトログラムを算出する(ステップS31)。   Next, as shown in FIG. 7, when the binaural room impulse response is measured by a measuring unit (not shown) or the like, the reverberation response generating apparatus 1 inputs the binaural room impulse response to the second impulse response converting unit 30 (step S30). . Next, as shown in FIG. 7, the reverberation response generating apparatus 1 calculates a spectrogram by performing a short-time Fourier transform on the binaural room impulse response by the second impulse response conversion unit 30 (step S31).

次に、残響応答生成装置1は、図7に示すように、スペクトログラム算出手段40によって、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答(スペクトログラムの振幅)の全体に対する割合をバイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じることで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅を算出する(ステップS32)。次に、残響応答生成装置1は、図7に示すように、スペクトログラム算出手段40によって、バイノーラルルームインパルス応答の位相応答(スペクトログラムの位相)を複製し、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する(ステップS33)。   Next, as shown in FIG. 7, the reverberation response generating apparatus 1 uses the spectrogram calculating unit 40 to calculate the ratio of the amplitude response (spectrum amplitude) of the first binaural direction-specific room impulse response in each direction to the binaural room impulse. By multiplying the amplitude of the spectrogram of the response, the amplitude of the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response is calculated (step S32). Next, as shown in FIG. 7, the reverberation response generation apparatus 1 duplicates the phase response of the binaural room impulse response (the phase of the spectrogram) by the spectrogram calculating means 40, and obtains the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response. Calculate (step S33).

次に、残響応答生成装置1は、図7に示すように、スペクトログラム変換手段50によって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する(ステップS34)。次に、残響応答生成装置1は、図7に示すように、インパルス応答逆畳み込み手段60によって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答との逆畳み込みを行うことで、第2方向別ルームインパルス応答を算出し(ステップS35)、処理を終了する。   Next, as shown in FIG. 7, the reverberation response generation apparatus 1 performs a short-time Fourier transform on the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response by the spectrogram conversion unit 50, thereby generating the second binaural direction-specific room impulse response. Is calculated (step S34). Next, as shown in FIG. 7, the reverberation response generation device 1 performs the second direction by deconvolution of the second binaural direction room impulse response and the head impulse response by the impulse response deconvolution means 60. Another room impulse response is calculated (step S35), and the process ends.

残響応答生成装置1は、以上のような手順により、バイノーラル録音されたバイノーラルルームインパルス応答から頭部インパルス応答を分離し、残響応答(第2方向別インパルス応答)を生成する。   The reverberation response generation apparatus 1 separates the head impulse response from the binaural recorded binaural room impulse response and generates a reverberation response (second direction-specific impulse response) by the procedure described above.

[受聴者への残響の提示手順]
以下、残響応答生成装置1によって生成された第2方向別ルームインパルス応答を用いて残響を生成し、受聴者に提示する(聴取させる)手順について、図8を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、図8に示すように、残響応答生成装置1によって、予めN方向分(N個)の第2方向別ルームインパルス応答が生成されており、かつ、図示しない測定手段などによって、予め受聴者LのN方向分(N個)の両耳の頭部インパルス応答が測定されているものとする。また、第2方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答とは、受音点あるいは受聴者Lを基準として、それぞれ一致する方向について生成および測定されているものとする。
[Procedure for presenting reverberation to the listener]
Hereinafter, a procedure of generating reverberation using the second direction-specific room impulse response generated by the reverberation response generating device 1 and presenting (listening to) the listener will be described with reference to FIG. In the following description, as shown in FIG. 8, the reverberation response generation apparatus 1 generates room impulse responses for the second direction (N pieces) in the second direction in advance, and measurement means (not shown), etc. It is assumed that the head impulse responses of both ears in the N direction (N) of the listener L are measured in advance. In addition, it is assumed that the second direction room impulse response and the head impulse response are generated and measured in directions that coincide with each other with respect to the sound receiving point or the listener L.

まず、最初に、図8に示すように、音響信号に対して、残響応答生成装置1によって生成されたN方向分の第2方向別ルームインパルス応答をそれぞれ畳み込む(ステップS100)。これにより、音響信号にそれぞれ異なるN個の第2方向別ルームインパルス応答が畳み込まれ、N個の信号が生成される。   First, as shown in FIG. 8, the second direction-specific room impulse responses for the N directions generated by the reverberation response generation device 1 are convolved with the acoustic signal (step S100). Thereby, N different room impulse responses according to the second direction are convolved with the acoustic signal, and N signals are generated.

次に、図8に示すように、ステップS100において生成されたN個の信号に、一致する方向の頭部インパルス応答を左右耳分それぞれ畳み込む(ステップS101)。これにより、N個の信号に、それぞれ異なるN個の左耳の頭部インパルス応答と、それぞれ異なるN個の右耳の頭部インパルス応答とが畳み込まれ、2N個の信号が生成される。   Next, as shown in FIG. 8, the head impulse responses in the matching direction are convolved with the N signals generated in step S100 for the left and right ears, respectively (step S101). Thereby, N different head impulse responses of the left ear and N different head impulse responses of the right ear are convolved with the N signals, and 2N signals are generated.

次に、図8に示すように、ステップS101において生成された2N個の信号を、左耳ごとおよび右耳ごとに加算し、ヘッドホンなどを介して受聴者Lの左耳および右耳にそれぞれ提示する(ステップS102)。   Next, as shown in FIG. 8, the 2N signals generated in step S101 are added for each left ear and each right ear and presented to the left and right ears of the listener L via headphones or the like, respectively. (Step S102).

以上のような手順により、音響空間の残響が生成され、受聴者Lに対して、当該受聴者Lがあたかも音響空間にいるかのような響きを再現する残響が提示される。なお、図8における受聴者Lが別の受聴者に入れ替わった場合であっても、ステップS101で用いられる頭部インパルス応答を当該別の受聴者の頭部インパルス応答と変更することで、別の受聴者に対して、あたかも音響空間にいるかのような響きを再現する残響が提示される。   Through the above procedure, the reverberation of the acoustic space is generated, and the reverberation that reproduces the sound as if the listener L is in the acoustic space is presented to the listener L. Even when the listener L in FIG. 8 is replaced with another listener, the head impulse response used in step S101 is changed to the head impulse response of the other listener. The listener is presented with reverberation that reproduces the sound as if in an acoustic space.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態に係る残響応答生成装置1Aの構成について、図9を参照しながら説明する。ここで、残響応答生成装置1Aは、図9に示すように、インパルス応答逆畳み込み手段60の代わりにインパルス応答逆畳み込み手段60Aを備え、頭部インパルス応答分割手段70および遅延量削除手段80を備えている以外は、前記した第1実施形態に係る残響応答生成装置1と同様の構成を備えている。従って、前記した残響応答生成装置1と重複する構成については、同じ符号を付して説明を省略し、動作についても説明を省略する。なお、図9において、図1に示す残響応答生成装置1から変更あるいは新たに付加された手段は、太枠のブロックで示している。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the configuration of a reverberation response generation device 1A according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, as shown in FIG. 9, the reverberation response generating apparatus 1 </ b> A includes an impulse response deconvolution unit 60 </ b> A instead of the impulse response deconvolution unit 60, and includes a head impulse response division unit 70 and a delay amount deletion unit 80. Except for this, it has the same configuration as the reverberation response generation device 1 according to the first embodiment described above. Therefore, about the structure which overlaps with above-described reverberation response production | generation apparatus 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and description about operation | movement is also abbreviate | omitted. In FIG. 9, means that are changed or newly added from the reverberation response generation apparatus 1 shown in FIG. 1 are indicated by thick-line blocks.

インパルス応答逆畳み込み手段60Aは、前記したインパルス応答逆畳み込み手段60と同様に、第2方向別ルームインパルス応答を算出するものである。インパルス応答逆畳み込み手段60Aは、具体的には、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、頭部インパルス応答の最小位相成分とを、一致する方向ごとに逆畳み込みすることで、第2方向別ルームインパルス応答を算出する。なお、最小位相成分については後記する。   Similar to the impulse response deconvolution means 60, the impulse response deconvolution means 60A calculates a second room-specific room impulse response. Specifically, the impulse response deconvolution means 60A deconvolves the second binaural direction-specific room impulse response and the minimum phase component of the head impulse response for each matching direction, so that the second direction-specific room Calculate the impulse response. The minimum phase component will be described later.

頭部インパルス応答分割手段70は、頭部インパルス応答の成分ごとに分割するものである。頭部インパルス応答分割手段70は、具体的には、頭部インパルス応答を最小位相成分と全域通過成分とに分割する。ここで、頭部インパルス応答は、前記したように、自由音場における音源位置から耳の位置(両耳鼓膜位置または両耳外耳道入口)までの音響伝達特性であるため、時間遅れ成分が含まれている。第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答とそのまま逆畳み込みを行うと、通常は、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答の時間遅れ成分と相殺されるが、マイクロホンの配置のずれ、測定誤差などの要因により、因果律を満たさない場合がある。そこで、頭部インパルス応答分割手段70によって、頭部インパルス応答を、時間遅れ成分を含まない最小位相成分と時間遅れ成分を含む全域通過成分とに分割することで、前記したように、インパルス応答逆畳み込み手段60Aにおいて、時間遅れ成分を含まない最小位相成分と、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答との逆畳み込みを行うことができる。   The head impulse response dividing means 70 divides each component of the head impulse response. Specifically, the head impulse response dividing means 70 divides the head impulse response into a minimum phase component and an all-pass component. Here, as described above, the head impulse response is a sound transfer characteristic from the sound source position in the free sound field to the ear position (the binaural tympanic membrane position or the binaural ear canal entrance), and therefore includes a time delay component. ing. If the room impulse response by the second binaural direction is deconvolved as it is, it is usually offset by the time delay component of the room impulse response by the second binaural direction, but due to factors such as the displacement of the microphone and the measurement error, May not meet causality. Therefore, the head impulse response dividing means 70 divides the head impulse response into a minimum phase component that does not include a time delay component and an all-pass component that includes a time delay component. The convolution means 60A can perform deconvolution of the minimum phase component not including the time delay component and the second binaural direction-specific room impulse response.

頭部インパルス応答分割手段70は、例えば前記したように、頭部インパルス応答が16方向分入力された場合は、それぞれを最小位相成分と全域通過成分に分割することで、16方向分の最小位相成分と16方向分の全域通過成分とを生成する。そして、頭部インパルス応答分割手段70は、図9に示すように、16方向分の最小位相成分をインパルス応答逆畳み込み手段60Aに出力し、16方向分の全域通過成分を遅延量削除手段80に出力する。   For example, as described above, when the head impulse response is input for 16 directions, the head impulse response dividing means 70 divides each into a minimum phase component and an all-pass component, thereby obtaining the minimum phase for 16 directions. A component and an all-pass component for 16 directions are generated. Then, the head impulse response dividing means 70 outputs the minimum phase component for 16 directions to the impulse response deconvolution means 60A and the all-pass component for 16 directions to the delay amount deleting means 80 as shown in FIG. Output.

遅延量削除手段80は、第2方向別ルームインパルス応答から遅延量を削除するものである。遅延量削除手段80は、具体的には、頭部インパルス応答の全域通過成分の近似量として得られる遅延量が、第2方向別ルームインパルス応答の時間遅れ成分(遅延量)より小さい場合は、第2方向別ルームインパルス応答から、前記した遅延量(全域通過成分の近似量)を削除する。一方、遅延量削除手段80は、頭部インパルス応答の全域通過成分の近似量として得られる遅延量が、第2方向別ルームインパルス応答の時間遅れ成分(遅延量)より大きい場合は、第2方向別ルームインパルス応答から、当該第2方向別ルームインパルス応答の遅延量を削除する。すなわち、遅延量削除手段80は、第2方向別ルームインパルス応答の先頭部分から、前記した遅延量に相当するサンプル分を削除する。なお、このように第2方向別ルームインパルス応答から遅延量を削除するのは、頭部インパルス応答の最小位相成分との逆畳み込みだけでは、前記した遅延量分だけ応答が遅れてしまうためである。   The delay amount deleting unit 80 deletes the delay amount from the second direction-specific room impulse response. Specifically, the delay amount deleting unit 80, when the delay amount obtained as an approximate amount of the all-pass component of the head impulse response is smaller than the time delay component (delay amount) of the second direction room impulse response, The delay amount (approximate amount of the all-pass component) is deleted from the room impulse response for each second direction. On the other hand, when the delay amount obtained as an approximate amount of the all-pass component of the head impulse response is larger than the time delay component (delay amount) of the second-direction room impulse response, the delay amount deleting unit 80 The delay amount of the second room-specific room impulse response is deleted from the separate room impulse response. That is, the delay amount deleting unit 80 deletes the sample corresponding to the delay amount from the head portion of the second-direction room impulse response. The reason why the delay amount is deleted from the second-direction room impulse response in this way is that the response is delayed by the above-described delay amount only by deconvolution with the minimum phase component of the head impulse response. .

以上のような構成を備える残響応答生成装置1Aは、頭部インパルス応答分割手段70によって、頭部インパルス応答を、時間遅れ分を含まない最小位相成分と時間遅れ分を含む全域通過成分とに分割するため、インパルス応答逆畳み込み手段60Aによって、時間遅れ分を含まない頭部インパルス応答の最小位相成分を用いて、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答との逆畳み込みを行うことができる。   The reverberation response generating apparatus 1A having the above configuration divides the head impulse response into the minimum phase component not including the time delay and the all-pass component including the time delay by the head impulse response dividing means 70. Therefore, the impulse response deconvolution means 60A can perform deconvolution with the second binaural direction room impulse response using the minimum phase component of the head impulse response not including the time delay.

従って、残響応答生成装置1Aによれば、マイクロホンの配置のずれ、測定誤差などの要因により頭部インパルス応答をそのまま逆畳み込みを行うと因果律を満たさなくなる場合であっても、因果律を満たしながら第2バイノーラル方向別ルームインパルスとの逆畳み込みを行うことができ、音響空間における反射などの音響伝達特性を示す第2方向別ルームインパルス応答を生成することができる。   Therefore, according to the reverberation response generation device 1A, even if the head impulse response is deconvolved as it is due to factors such as the displacement of the microphone and the measurement error, even if the causality is not satisfied, the second is performed while the causality is satisfied. Deconvolution with the binaural direction-specific room impulse can be performed, and a second direction-specific room impulse response indicating acoustic transfer characteristics such as reflection in the acoustic space can be generated.

[残響応答生成装置1Aの処理手順]
以下、残響応答生成装置1Aの処理手順について、図10および図11を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、図10および図11に示すように、各インパルス応答(頭部インパルス応答およびバイノーラルルームインパルス応答)の測定処理も含めて説明する。また、第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの算出処理は、前記した残響応答生成装置1と同様であるため(図6参照)、ここでは説明を省略する。
[Processing procedure of reverberation response generating apparatus 1A]
Hereinafter, the processing procedure of the reverberation response generation device 1 </ b> A will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the following description, as shown in FIGS. 10 and 11, measurement processing of each impulse response (head impulse response and binaural room impulse response) will be described. Further, the spectrogram calculation process of the first binaural direction-specific room impulse response is the same as that of the reverberation response generation device 1 described above (see FIG. 6), and thus the description thereof is omitted here.

まず、残響応答生成装置1Aは、図10に示すように、例えば図示しない測定手段などによってダミーヘッドなどの頭部インパルス応答が測定されると、これを頭部インパルス応答分割手段70に入力する(ステップS40)。次に、残響応答生成装置1Aは、図10に示すように、頭部インパルス応答分割手段70によって、頭部インパルス応答を最小位相成分と全域通過成分とに分割する(ステップS41)。   First, as shown in FIG. 10, when the head impulse response such as a dummy head is measured by a measuring unit (not shown) or the like, the reverberation response generating apparatus 1A inputs this to the head impulse response dividing unit 70 ( Step S40). Next, as shown in FIG. 10, the reverberation response generating device 1A divides the head impulse response into the minimum phase component and the all-pass component by the head impulse response dividing means 70 (step S41).

次に、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、例えば図示しない測定手段などによってバイノーラルルームインパルス応答が測定されると、これを第2インパルス応答変換手段30に入力する(ステップS50)。次に、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、第2インパルス応答変換手段30によって、当該バイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、スペクトログラムを算出する(ステップS51)。   Next, as shown in FIG. 11, when the binaural room impulse response is measured by, for example, a measurement unit (not shown), the reverberation response generation device 1A inputs the binaural room impulse response to the second impulse response conversion unit 30 (step S50). . Next, as shown in FIG. 11, the reverberation response generation device 1 </ b> A calculates a spectrogram by performing a short-time Fourier transform on the binaural room impulse response by the second impulse response conversion unit 30 (step S <b> 51).

次に、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、スペクトログラム算出手段40によって、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答(スペクトログラムの振幅)の全体に対する割合をバイノーラルルームインパルス応答の振幅応答に乗じることで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答の振幅応答を算出する(ステップS52)。次に、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、スペクトログラム算出手段40によって、バイノーラルルームインパルス応答の位相応答(スペクトログラムの位相)を複製し、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する(ステップS53)。   Next, as shown in FIG. 11, the reverberation response generating apparatus 1 </ b> A uses the spectrogram calculating unit 40 to calculate the ratio of the amplitude response of the first binaural direction-specific room impulse response (amplitude of the spectrogram) to the entire binaural room impulse. By multiplying the response amplitude response, the amplitude response of the second binaural direction-specific room impulse response is calculated (step S52). Next, as shown in FIG. 11, the reverberation response generation device 1 </ b> A replicates the phase response of the binaural room impulse response (the phase of the spectrogram) by the spectrogram calculation unit 40, and obtains the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response. Calculate (step S53).

次に、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、スペクトログラム変換手段50によって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出する(ステップS54)。次に、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、インパルス応答逆畳み込み手段60Aによって、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と頭部インパルス応答の最小位相成分との逆畳み込みを行うことで、第2方向別ルームインパルス応答を算出する(ステップS55)。そして、残響応答生成装置1Aは、図11に示すように、遅延量削除手段80によって、第2方向別ルームインパルス応答から、全域通過成分の近似量として得られる遅延量を削除し(ステップS56)、処理を終了する。   Next, as shown in FIG. 11, the reverberation response generation device 1 </ b> A performs a short-time Fourier transform on the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response by the spectrogram conversion unit 50, thereby generating the second binaural direction-specific room impulse response. Is calculated (step S54). Next, as shown in FIG. 11, the reverberation response generation device 1A performs deconvolution of the second binaural direction room impulse response and the minimum phase component of the head impulse response by the impulse response deconvolution means 60A. Then, the room direction impulse response in the second direction is calculated (step S55). Then, as shown in FIG. 11, the reverberation response generation device 1A deletes the delay amount obtained as the approximate amount of the all-pass component from the room impulse response for each second direction by the delay amount deleting unit 80 (step S56). The process is terminated.

残響応答生成装置1Aは、以上のような手順により、頭部インパルス応答に時間遅れ成分が含まれる場合であっても、バイノーラル録音されたバイノーラルルームインパルス応答から頭部インパルス応答を分離し、残響応答(第2方向別インパルス応答)を生成することができる。   The reverberation response generation device 1A separates the head impulse response from the binaural recorded binaural room impulse response and performs the reverberation response even when the head impulse response includes a time delay component by the above procedure. (Impulse response according to the second direction) can be generated.

[残響応答生成プログラム]
前記した残響応答生成装置1,1Aは、一般的なコンピュータを、前記した各手段および各部として機能させるプログラムにより動作させることで実現することができる。このプログラムは、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROMなどの記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
[Reverberation response generation program]
The above-described reverberation response generation apparatuses 1 and 1A can be realized by operating a general computer with a program that functions as each of the above-described units and units. This program can be distributed via a communication line, or can be written on a recording medium such as a CD-ROM for distribution.

[残響生成装置]
以下、前記した第2方向別ルームインパルス応答を用いて残響を生成する残響生成装置について説明する。残響生成装置は、前記した残響応答生成装置1,1Aの各構成に加えて、第2方向別ルームインパルス応答畳み込み手段と、頭部インパルス応答畳み込み手段と、信号加算手段と、を備えている。
[Reverberation generator]
Hereinafter, a reverberation generating device that generates reverberation using the above-described second-direction room impulse response will be described. The reverberation generation device includes, in addition to the components of the above-described reverberation response generation devices 1 and 1A, second-direction room impulse response convolution means, head impulse response convolution means, and signal addition means.

第2方向別ルームインパルス応答畳み込み手段は、残響応答生成装置1,1Aによって生成された各方向の第2方向別ルームインパルス応答と音響信号とを畳み込むものである。これにより、前記した図8に示すように、音響信号にそれぞれ異なるN個の第2方向別ルームインパルス応答が畳み込まれ、N個の信号が生成される。そして、第2方向別ルームインパルス応答畳み込み手段は、生成されたN個の信号を頭部インパルス応答畳み込み手段に出力する。   The second direction-specific room impulse response convolution means convolves the second direction-specific room impulse responses generated by the reverberation response generation apparatuses 1 and 1A and the acoustic signal. As a result, as shown in FIG. 8, N different room impulse responses according to the second direction are convoluted with the acoustic signal, and N signals are generated. The second direction-specific room impulse response convolution means then outputs the generated N signals to the head impulse response convolution means.

頭部インパルス応答畳み込み手段は、第2方向別ルームインパルス応答畳み込み手段によって生成された信号と、受聴者の左右の頭部インパルス応答とを畳み込むものである。これにより、前記した図8に示すように、N個の信号に、それぞれ異なるN個の左耳の頭部インパルス応答と、それぞれ異なるN個の右耳の頭部インパルス応答とが畳み込まれ、2N個の信号が生成される。   The head impulse response convolution means convolves the signal generated by the second direction room impulse response convolution means with the left and right head impulse responses of the listener. As a result, as shown in FIG. 8, the N signals have different N left-ear head impulse responses and N different right-ear head impulse responses convolved with each other, 2N signals are generated.

信号加算手段は、頭部インパルス応答畳み込み手段によって生成された2N個の信号を左耳ごとおよび右耳ごとに加算するものである。これにより、前記した図8に示すように、左耳用の信号と右耳用の信号とが生成される。そして、このように生成された信号を、前記した図8に示すように、ヘッドホンなどを介して受聴者Lの左耳および右耳にそれぞれ提示することで残響が生成される。   The signal adding means adds 2N signals generated by the head impulse response convolution means for each left ear and each right ear. Thereby, as shown in FIG. 8 described above, a signal for the left ear and a signal for the right ear are generated. Then, as shown in FIG. 8, the reverberation is generated by presenting the signal generated in this way to the left and right ears of the listener L via headphones or the like.

以上、本発明に係る残響応答生成装置およびそのプログラムについて、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。   The reverberation response generation apparatus and the program thereof according to the present invention have been specifically described above by the mode for carrying out the invention, but the gist of the present invention is not limited to these descriptions, and the scope of the claims Should be interpreted broadly based on the description. Needless to say, various changes and modifications based on these descriptions are also included in the spirit of the present invention.

ここで、本発明に係る残響応答生成装置の具体的な用途としては、例えば番組制作のエンジニアがヘッドホンを装着しながら収録番組の編集作業などを行う際に、当該エンジニアに対して、実際に番組を収録したスタジオなどの音響空間の残響を提示するような場合が想定される。この場合、予め複数のエンジニアごとの頭部インパルス応答を音響無響室で測定しておく。そして、編集作業を行うエンジニアごとに頭部インパルス応答を切り替えながら、本発明に係る残響応答生成装置によって生成された残響応答(第2方向別ルームインパルス応答)との畳み込みにより残響を生成する。これにより、収録番組の編集作業などを行うエンジニアに対して、実際にスタジオにいるかのような響きを再現する残響を提示することができる。   Here, as a specific application of the reverberation response generating apparatus according to the present invention, for example, when a program production engineer performs editing of a recorded program while wearing headphones, the program is actually transmitted to the engineer. It is assumed that the reverberation of an acoustic space such as a studio that records is presented. In this case, head impulse responses for a plurality of engineers are measured in advance in an acoustic anechoic chamber. And reverberation is produced | generated by convolution with the reverberation response (room impulse response according to 2nd direction) produced | generated by the reverberation response production | generation apparatus which concerns on this invention, switching a head impulse response for every engineer who performs editing work. This makes it possible to present reverberation that reproduces the reverberation as if it were actually in the studio to an engineer who edits the recorded program.

1,1A 残響応答生成装置
10 インパルス応答畳み込み手段
20 第1インパルス応答変換手段
30 第2インパルス応答変換手段
40 スペクトログラム算出手段
50 スペクトログラム変換手段
60,60A インパルス応答逆畳み込み手段
70 頭部インパルス応答分割手段
80 遅延量削除手段
DH ダミーヘッド
L 受聴者
1, 1A Reverberation response generating apparatus 10 Impulse response convolution means 20 First impulse response conversion means 30 Second impulse response conversion means 40 Spectrogram calculation means 50 Spectrogram conversion means 60, 60A Impulse response deconvolution means 70 Head impulse response division means 80 Delay amount deletion means DH Dummy head L

Claims (3)

音響空間における残響を生成するための残響応答を生成する残響応答生成装置であって、
前記音響空間における音源位置から任意の受音点までの、当該受音点を基準とした複数の方向ごとの音響伝達特性を示す第1方向別ルームインパルス応答と、無響空間における音源位置から頭部の耳の位置までの、当該耳の位置を基準とした前記複数の方向ごとの音響伝達特性を示す頭部インパルス応答とを、一致する前記方向ごとに畳み込むことで、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出するインパルス応答畳み込み手段と、
前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する第1インパルス応答変換手段と、
前記音響空間における音源位置から前記受音点と同一位置に配置された前記頭部の耳の位置までの音響伝達特性を示すバイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する第2インパルス応答変換手段と、
全方向の前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の総和に対する、各方向の前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の割合を、前記バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じ、前記バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製することで、各方向の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出するスペクトログラム算出手段と、
前記第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを逆短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出するスペクトログラム変換手段と、
前記第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、前記頭部インパルス応答とを、一致する前記方向ごとに逆畳み込みすることで、各方向の第2方向別ルームインパルス応答を前記残響応答として算出するインパルス応答逆畳み込み手段と、
を備えることを特徴とする残響応答生成装置。
A reverberation response generator for generating a reverberation response for generating reverberation in an acoustic space,
A first room-specific room impulse response indicating a sound transfer characteristic for each of a plurality of directions from the sound source position in the acoustic space to an arbitrary sound receiving point as a reference, and the sound source position in the anechoic space to the head. The first binaural of each direction is convolved with the head impulse response indicating the acoustic transfer characteristics in each of the plurality of directions with respect to the position of the ear up to the position of the ear of each part for each of the matching directions. Impulse response convolution means for calculating a direction-specific room impulse response;
A first impulse response conversion means for calculating a spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response by performing a short-time Fourier transform on the first binaural direction-specific room impulse response;
The binaural room impulse response is obtained by performing a short-time Fourier transform on the binaural room impulse response indicating the acoustic transfer characteristic from the sound source position in the acoustic space to the position of the ear of the head arranged at the same position as the sound receiving point. Second impulse response conversion means for calculating a spectrogram of
The ratio of the spectrogram amplitude of the first binaural direction room impulse response in each direction to the sum total of the spectrogram amplitude of the first binaural direction room impulse response in all directions is set to the spectrogram amplitude of the binaural room impulse response. A spectrogram calculating means for calculating a spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response in each direction by multiplying, by copying the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response,
A spectrogram converting means for calculating a second impulse response according to the binaural direction by performing an inverse short-time Fourier transform on the spectrogram of the second impulse response according to the binaural direction;
Impulse response for calculating the second room-specific room impulse response in each direction as the reverberation response by deconvolution of the second binaural direction-specific room impulse response and the head impulse response for each of the matching directions. Deconvolution means,
A reverberation response generating apparatus comprising:
前記頭部インパルス応答を最小位相成分と全域通過成分とに分割する頭部インパルス応答分割手段と、
前記第2方向別ルームインパルス応答から遅延量を削除する遅延量削除手段と、を備え、
前記インパルス応答逆畳み込み手段は、前記第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、前記頭部インパルス応答の前記最小位相成分とを、一致する前記方向ごとに逆畳み込みすることで、各方向の前記第2方向別ルームインパルス応答を算出し、
前記遅延量削除手段は、前記第2方向別ルームインパルス応答から、前記頭部インパルス応答の前記全域通過成分の近似量として得られる前記遅延量を削除することを特徴する請求項1に記載の残響応答生成装置。
A head impulse response splitting means for splitting the head impulse response into a minimum phase component and an all-pass component;
A delay amount deleting means for deleting a delay amount from the second direction-specific room impulse response,
The impulse response deconvolution means deconvolutes the second binaural direction-specific room impulse response and the minimum phase component of the head impulse response for each of the matching directions, so that the second in each direction. Calculate the room impulse response by direction,
2. The reverberation according to claim 1, wherein the delay amount deleting unit deletes the delay amount obtained as an approximate amount of the all-pass component of the head impulse response from the second direction-specific room impulse response. Response generator.
音響空間における残響を生成するための残響応答を生成するために、コンピュータを、
前記音響空間における音源位置から任意の受音点までの、当該受音点を基準とした複数の方向ごとの音響伝達特性を示す第1方向別ルームインパルス応答と、無響空間における音源位置から頭部の耳の位置までの、当該耳の位置を基準とした前記複数の方向ごとの音響伝達特性を示す頭部インパルス応答とを、一致する前記方向ごとに畳み込むことで、各方向の第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出するインパルス応答畳み込み手段、
前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する第1インパルス応答変換手段、
前記音響空間における音源位置から前記受音点と同一位置に配置された前記頭部の耳の位置までの音響伝達特性を示すバイノーラルルームインパルス応答を短時間フーリエ変換することで、当該バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムを算出する第2インパルス応答変換手段、
全方向の前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の総和に対する、各方向の前記第1バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅の割合を、前記バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの振幅に乗じるとともに、前記バイノーラルルームインパルス応答のスペクトログラムの位相を複製することで、各方向の第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを算出するスペクトログラム算出手段、
前記第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答のスペクトログラムを逆短時間フーリエ変換することで、第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答を算出するスペクトログラム変換手段、
前記第2バイノーラル方向別ルームインパルス応答と、前記頭部インパルス応答とを、一致する前記方向ごとに逆畳み込みすることで、各方向の第2方向別ルームインパルス応答を前記残響応答として算出するインパルス応答逆畳み込み手段、
として機能させるための残響応答生成プログラム。
To generate a reverberation response to generate reverberation in acoustic space,
A first room-specific room impulse response indicating a sound transfer characteristic for each of a plurality of directions from the sound source position in the acoustic space to an arbitrary sound receiving point as a reference, and the sound source position in the anechoic space to the head. The first binaural of each direction is convolved with the head impulse response indicating the acoustic transfer characteristics in each of the plurality of directions with respect to the position of the ear up to the position of the ear of each part for each of the matching directions. Impulse response convolution means for calculating the direction-specific room impulse response,
First impulse response conversion means for calculating a spectrogram of the first binaural direction-specific room impulse response by performing a short-time Fourier transform on the first binaural direction-specific room impulse response;
The binaural room impulse response is obtained by performing a short-time Fourier transform on the binaural room impulse response indicating the acoustic transfer characteristic from the sound source position in the acoustic space to the position of the ear of the head arranged at the same position as the sound receiving point. Second impulse response conversion means for calculating a spectrogram of
The ratio of the amplitude of the spectrogram of the room impulse response by the first binaural direction in each direction to the sum of the amplitudes of the spectrogram of the room impulse response by the first binaural direction in all directions is set to the amplitude of the spectrogram of the binaural room impulse response. A spectrogram calculating means for calculating the spectrogram of the second binaural direction-specific room impulse response in each direction by multiplying the phase of the spectrogram of the binaural room impulse response,
A spectrogram converting means for calculating a room impulse response according to the second binaural direction by performing inverse short-time Fourier transform on the spectrogram of the room impulse response according to the second binaural direction;
Impulse response for calculating the second room-specific room impulse response in each direction as the reverberation response by deconvolution of the second binaural direction-specific room impulse response and the head impulse response for each of the matching directions. Deconvolution means,
Reverberation response generation program to function as.
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