JP6434333B2 - 位相制御信号生成装置、位相制御信号生成方法及び位相制御信号生成プログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る音響システム1の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る音響システム1は、オーディオ装置10及び情報処理端末20を備えている。
図2は、本発明の一実施形態に係る情報処理端末20において実行される位相制御信号生成処理のフローチャートを示す図である。情報処理端末20は、ユーザによる所定の操作を受け付けると、その表示画面に、伝搬遅延時間を調節するための遅延時間調節画面を表示する。
ユーザは、情報処理端末20の表示画面に表示される遅延時間調節画面に対し、例えばタッチ操作を行うことにより、伝搬遅延時間を設定変更したい周波数帯域を指定しその遅延量を入力することができる。なお、設定変更可能な伝搬遅延時間は、例えば±5msecの範囲である。また、遅延時間調節画面には、伝搬遅延時間の設定変更操作を補助する所定のユーザ補助情報が表示されてもよい。遅延時間調節画面に表示されるユーザ補助情報の例として、現在設定変更中のスピーカ名やその再生可能周波数、楽器、ボーカル等の周波数の情報(例えば、低音を奏でる楽器のアイコンが棒グラフの低域部分に重畳表示されたり、高音を奏でる楽器のアイコンが棒グラフの高域部分に重畳表示されたりする等)等が挙げられる。
重み係数選択部22は、予め計算された周波数帯域毎の重み係数を所定のメモリ領域に保持している。重み係数選択部22は、処理ステップS11(伝搬遅延時間の設定変更)にて設定変更操作により指定された周波数帯域の情報が設定変更受付部21より入力されると、該情報が示す周波数帯域に対応する重み係数を所定のメモリ領域から読み出して、周波数帯域の情報と共に正規化遅延時間生成部23に出力する。
正規化遅延時間生成部23は、処理ステップS11(伝搬遅延時間の設定変更)にて設定変更操作により指定された周波数帯域について、該操作により指定された伝搬遅延時間と現行の遅延時間との差分値を差分遅延時間として算出する。正規化遅延時間生成部23は、算出された差分遅延時間と、重み係数選択部22より入力される重み係数とを乗算し、その乗算値を現行の遅延時間に加算して、更に、周波数帯域内の位相を保持したまま伝搬遅延時間だけを制御するため、伝搬遅延時間の分解能がサンプリング周波数の逆数となるように変換する。これにより、周波数帯域毎の正規化遅延時間が更新(より正確には、処理ステップS11(伝搬遅延時間の設定変更)にて設定変更操作により指定された周波数帯域の正規化遅延時間のみが現行の値に対して変更)される。
位相制御計算部24は、更新された正規化遅延時間とこれに対応する周波数(処理ステップS11(伝搬遅延時間の設定変更)にて設定変更操作により指定された周波数帯域に含まれる周波数)とを乗算することにより、周波数帯域毎の位相制御量を更新(より正確には、該設定変更操作により指定された周波数帯域の位相制御量のみを現行の値に対して変更)し、更新された位相制御信号として位相スムージング部25に出力する。ここで、位相制御とは、周波数スペクトル信号の位相の回転量を制御することである。位相の回転量を制御することは、時間領域において伝搬遅延時間を制御することと等価である。また、周波数帯域毎の位相回転に対して周波数に応じた位相オフセットが与えられる。
位相スムージング部25は、処理ステップS11(伝搬遅延時間の設定変更)にて設定変更操作により指定された周波数帯域について、位相制御計算部24より入力される位相制御信号に対してFIRローパスフィルタを用いた積分処理によりスムージングを掛ける。これにより、伝搬遅延時間の異なる周波数帯域間における位相の変化が滑らかとなり、周波数帯域間の位相干渉による周波数特性の乱れ(ディップの発生)が抑えられる。位相スムージング部25は、周波数特性の乱れが抑えられた位相制御信号を位相制御部12に出力する。
・ポイント数P<20
フィルタ次数 :設定なし
正規化カットオフ周波数:設定なし
・20≦ポイント数P<40
フィルタ次数 :4
正規化カットオフ周波数:1/4
・40≦ポイント数P<80
フィルタ次数 :8
正規化カットオフ周波数:1/8
・80≦ポイント数P<160
フィルタ次数 :16
正規化カットオフ周波数:1/16
・160≦ポイント数P
フィルタ次数 :32
正規化カットオフ周波数:1/32
図3に示される遅延時間調節画面において、4kHz帯の伝搬遅延時間が0msecに設定されている場合(すなわち、伝搬遅延時間が一切設定変更されていない場合)の位相スムージング処理後の位相制御信号を図6(a)に例示し、同じく4kHz帯の伝搬遅延時間が1msecに設定されている場合の位相スムージング処理後の位相制御信号を図6(b)に例示する。図6(a)、図6(b)の各図中、縦軸は、位相(Phase(単位:degree))であり、横軸は、周波数(Frequency(単位:Hz))である。また、入力オーディオ信号が4kHz帯で帯域制限されたホワイトノイズについて、伝搬遅延時間が0msec、1msecに設定されている場合の出力オーディオ信号を、それぞれ、図7(a)、図7(b)に例示する。図7(a)、図7(b)の各図中、縦軸は、振幅(Amplitude)であり、横軸は、時間(Time(単位:msec))である。なお、位相制御信号は、位相角を±180度に制限したものとなっている。
10 オーディオ装置
11 STFT部
12 位相制御部
13 ISTFT部
20 情報処理端末
21 設定変更受付部
22 重み係数選択部
23 正規化遅延時間生成部
24 位相制御計算部
25 位相スムージング部
Claims (17)
- 周波数領域に変換されたオーディオ信号について周波数帯域毎の位相制御信号を生成する位相制御信号生成装置であって、
所定の周波数帯域毎に伝搬遅延時間を設定変更することが可能な設定変更手段と、
設定変更された伝搬遅延時間の設定変更前後の差分値を取得する差分値取得手段と、
取得された差分値に基づいて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域の位相制御量を更新する更新手段と、
更新後の位相制御量を用いて周波数領域における位相制御量のスムージング処理を行うことにより周波数帯域毎の位相制御信号を生成する位相制御信号生成手段と、
を備える、
位相制御信号生成装置。 - 周波数帯域毎の重み係数を保持する重み係数保持手段と、
前記設定変更手段により伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域に対応する重み係数を前記重み係数保持手段より取得する重み係数取得手段と、
を備え、
前記更新手段は、
前記重み係数取得手段により取得された重み係数及び前記差分値取得手段により取得された差分値に基づいて、前記設定変更手段により伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域の位相制御量を更新する、
請求項1に記載の位相制御信号生成装置。 - 前記重み係数取得手段により取得される重み係数は、
前記設定変更手段により伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域の中心周波数付近で第一の値を持ち、該周波数帯域に隣接する周波数帯域で該第一の値よりも小さい第二の値を持つ係数である、
請求項2に記載の位相制御信号生成装置。 - 前記重み係数取得手段により取得される重み係数は、
前記隣接する周波数帯域において前記位相制御量が変化しないように、前記設定変更手段により伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域から該隣接する周波数帯域にかけて、前記第一の値から矩形状の減衰カーブを用いて前記第二の値となるように減衰された値となっている、
請求項3に記載の位相制御信号生成装置。 - 位相制御される対象の周波数帯域は、
低域から高域にかけて帯域幅が対数的に広くなる、
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の位相制御信号生成装置。 - 周波数帯域毎にフィルタ次数及びカットオフ周波数の異なる複数のフィルタ係数を保持するフィルタ係数保持手段
を備え、
前記位相制御信号生成手段は、
前記周波数帯域毎に異なるフィルタ係数を用いて位相制御量をスムージング処理する、
請求項1から請求項5の何れか一項に記載の位相制御信号生成装置。 - 前記フィルタ次数及びカットオフ周波数は、
周波数帯域内の周波数スペクトル信号数に基づいて設定されている、
請求項6に記載の位相制御信号生成装置。 - 前記フィルタ係数は、
周波数帯域が高いものほど前記位相制御信号生成手段によるスムージング量が多くなる値に設定されている、
請求項6又は請求項7に記載の位相制御信号生成装置。 - 周波数領域に変換されたオーディオ信号について周波数帯域毎の位相制御信号を生成する位相制御信号生成方法であって、
所定の周波数帯域毎に伝搬遅延時間を設定変更することが可能な設定変更ステップと、
設定変更された伝搬遅延時間の設定変更前後の差分値を取得する差分値取得ステップと、
取得された差分値に基づいて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域の位相制御量を更新する更新ステップと、
更新後の位相制御量を用いて周波数領域における位相制御量のスムージング処理を行うことにより周波数帯域毎の位相制御信号を生成する位相制御信号生成ステップと、
を含む、
位相制御信号生成方法。 - 所定のメモリに保持された周波数帯域毎の重み係数の中から、前記設定変更ステップにて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域に対応する重み係数を取得する重み係数取得ステップ
を含み、
前記更新ステップにて、
前記重み係数取得ステップにて取得された重み係数及び前記差分値取得ステップにて取得された差分値に基づいて、前記設定変更ステップにて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域の位相制御量を更新する、
請求項9に記載の位相制御信号生成方法。 - 前記重み係数取得ステップにて取得される重み係数は、
前記設定変更ステップにて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域の中心周波数付近で第一の値を持ち、該周波数帯域に隣接する周波数帯域で該第一の値よりも小さい第二の値を持つ係数である、
請求項10に記載の位相制御信号生成方法。 - 前記重み係数取得ステップにて取得される重み係数は、
前記隣接する周波数帯域において前記位相制御量が変化しないように、前記設定変更ステップにて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域から該隣接する周波数帯域にかけて、前記第一の値から矩形状の減衰カーブを用いて前記第二の値となるように減衰された値となっている、
請求項11に記載の位相制御信号生成方法。 - 位相制御される対象の周波数帯域は、
低域から高域にかけて帯域幅が対数的に広くなる、
請求項9から請求項12の何れか一項に記載の位相制御信号生成方法。 - 周波数帯域毎にフィルタ次数及びカットオフ周波数の異なる複数のフィルタ係数の中から、前記設定変更ステップにて前記伝搬遅延時間が設定変更された周波数帯域に対応するフィルタ係数を取得するフィルタ係数取得ステップ
を含み、
前記位相制御信号生成ステップにて、
前記フィルタ係数取得ステップにて取得されたフィルタ係数を用いて位相制御量をスムージング処理することにより、周波数帯域毎の位相制御信号を生成する
請求項9から請求項13の何れか一項に記載の位相制御信号生成方法。 - 前記フィルタ次数及びカットオフ周波数は、
周波数帯域内の周波数スペクトル信号数に基づいて設定されている、
請求項14に記載の位相制御信号生成方法。 - 前記フィルタ係数は、
周波数帯域が高いものほど前記位相制御信号生成ステップにおけるスムージング量が多くなる値に設定されている、
請求項14又は請求項15に記載の位相制御信号生成方法。 - 請求項9から請求項16の何れか一項に記載の位相制御信号生成方法をコンピュータに実行させるための位相制御信号生成プログラム。
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