JPH04115127A - 残響音測定付加装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、例えば、コンサートホール等における残響
音を測定し、オーディオ機器の再生の際に残響音を付加
する残響音測定付加装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来からオーディオ機器を再生するときに、コンサート
ホール等のように音響効果に優れた会場での残響音を付
加することにより、実際にコンサートホールにいるよう
な臨場感に溢れた音を再生するための残響音測定付加装
置が知られている。

この残響音測定付加装置としては、例えば、信学技報Ｖ
ｏ１．８９　　Ｎ０８３　（電子情報通信学会技術研究
報告　Ｅ　Ａ３９−３３９〜１０頁「インパルス応答の
測定法Ｊ１９８９年６月１６日）を利用したものが知ら
れている。この残響音測定付加装置を第２図に基づいて
説明する。

図に於いて、１はパルス波発生器、２はスピーカ、３は
マイクロホン、４は被測定系（コンサートホール等の室
内）であり、マイクロホン３は自由音場で用いられるか
、又はダミーヘッド（図示せず）の耳部に差し込まれて
使用される。５はＡ／Ｄ変換器、６はインタフェース、
７はパーソナルコンピュータである。

そして、実際に測定をする場合は、劇場、コンサートホ
ール等において、パルス波発生器１によるパルス信号で
スピーカ２にパルス波を発生させ、このパルス波による
インパルス応答をマイクロホン３からコンピュータ７ま
での装置で測定、記録する。なお、音源としてのパルス
信号はＡ／Ｄ変換器５のサンプルクロック周期に比べて
十分短い矩形パルスが用いられる。

具体的には、パルス波発生器１を出たパルス信号はスピ
ーカ２に人力し、このスピーカ２が被測定系４にパルス
波を放出する。スピーカ２から被測定系４に放出された
パルス波の一部は、被測定系４内を伝播し、マイクロホ
ン３て直接音として観測され、スピーカ２からのパルス
波の他の一部は、壁面、床面等で反射され、直接音に対
し僅かに遅れてマイクロホン３に達する残響音として観
測される。マイクロホン３から人力された信号はＡ／Ｄ
変換器５及びインタフェース６を介してパーソナルコン
ピュータ７に入力される。

そして、パーソナルコンピュータ７に人力された信号が
被測定系４のインパルス応答としてパーソナルコンピュ
ータ７の記録媒体（フロッピーディスク等）に記録され
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記構成の残響音測定付加装置では、次の
ような問題点がある。

（１）測定用の音源としてパルス波を用いるので、マイ
クロホン３に達する測定信号としてのパルス波のエネル
ギーが小さくなり、十分なＳＮ比を得ることができず、
インパルス応答の測定精度が悪い。

り２）測定した情報は、パーソナルコンピュータ７に付
属された記録媒体に記録するため、記録したインパルス
応答の情報を用いて残響音を再生したい場合、パーソナ
ルコンピュータ７やインタフェース６が必要であり、残
響付加のための装置の規模が大きく、また高価なものと
なる。

（３）パーソナルコンピュータ７がない場合、般家庭用
オーディオ機器への接続が不可能になる。

この発明は、以上述べた問題点に鑑みてなされたもので
、安価で高性能、かつ操作性に優れた残響音測定付加装
置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、前記目的を達成するために、白色信号を発
生させる白色信号発生器と、この白色信号発生器の白色
信号により白色音を発生させるスピーカと、このスピー
カから直接与えられる白色音と少なくとも１回以上反射
された残響白色音とでなる残響付加白色音を捕捉するマ
イクロホンと、測定モードのときには、白色信号から擬
似残響付加白色信号を生成すると共に、記録指令が与え
られたときにそのときのフィルタリング特性を記録し、
付加モードのときには、入力音信号から記録された上記
フィルタリング特性に基づいて残響付加入力音信号を形
成する適応フィルタ手段と、この適応フィルタ手段が測
定モードのとき擬似残響付加白色信号がマイクロホンか
らの残響付加白色音信号に収束するまで適応フィルタ手
段のフィルタリング特性を可変させると共に収束したと
きに記録指令を出すフィルタ操作部とから構成されたこ
とを特徴とする。

［作用コ 前記構成により、白色信号発生器による白色音は、その
大きなエネルギーのために被測定系内で反射しながらも
残響付加白色音として確実にマイクロホンに達する。一
方、適応フィルタ手段においては、白色信号発生器によ
る白色信号に基づいて擬似残響付加白色信号が形成され
る。そして、適応フィルタ手段で形成された擬似残響付
加白色信号が残響付加白色音信号に収束するまで、フィ
ルタリング特性を可変させ、収束した時点てフィルタ操
作部で記録指令を出し、収束時のフィルタリング特性を
適応フィルタ手段に記録する。

オーディオ機器の再生の際等において残響音を付加する
場合は、残響音測定付加装置をオーディオ機器に接続し
、適応フィルタ手段に記録したフィルタリング特性に基
づいてオーディオ機器等からの入力音信号で残響付加入
力音信号を形成し、出力する。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図及び第３図から第５図
に基づいて説明する。

ここで、第１図は残響音測定付加装置を示す全体構成図
、第３図は残響音測定付加装置による残響音の測定、記
録動作の際に機能する部品のみを記載した動作説明図、
第４図は残響音測定付加装置による残響音の付加動作の
際に機能する部品のみを記載した動作説明図である。

まず、第１図に基づいて残響音測定付加装置の全体構成
を説明する。この残響音測定付加装置は、残響音測定系
９と残響音付加系１５とから構成されている。

図中、１１は白色信号発生器、１２はスピーカで、被測
定系１４内に発する測定用の音源として白色音を用いる
。１３はマイクロホンで、従来技術と同様の構成を有し
ている。そして、白色信号発生器１１、スピーカ１２及
びマイクロホン１３で残響音測定系９が構成されている
。

１５は被測定系１４内の残響音の特性を記録し、オーデ
ィオ機器による音楽再生時等に残響音を付加する残響音
付加系で、この残響音付加系１５は次の構成を有してい
る。

１６はＡ／Ｄ変換器で、マイクロホン１３からの残響付
加白色音のアナログ信号をディジタル信号に変換する。

１７は加算器で、Ａ／Ｄ変換器１６からの残響付加白色
音信号ｙと後述するたたみ込み演算部２５からの擬似残
響付加白色信号ｙとを加算して誤差信号ｅを出力する。

２０は適応動作制御部、２１はフィルタ係数制御部で、
適応動作制御部２０において加算器１７からの誤差信号
ｅと予め設定された閾値とを比較し、誤差信号ｅが同値
よりも大きい間はフィルタ係数制御部２１が後述する係
数レジスタ２４に係数更新動作（適応動作）を続けてフ
ィルタリング特性を変えるように動作信号を出力し、誤
差信号ｅが閾値に達したとき（収束したとき）に係数レ
ジスタ２４に係数更新動作を停止するように停止信号を
出力すると共に記録指令信号を出して収束時のフィルタ
リング特性を適応フィルタ２２に記録させる。そして、
加算器１７、適応動作制御部２０及びフィルタ係数制御
部２１でフィルタ操作部が構成されている。

２２は適応フィルタ手段としての適応フィルタで、シフ
トレジスタ２３と係数レジスタ２４とたたみ込み演算部
２５とから構成され、係数レジスタ２４はフィルタ係数
制御部２１からの動作信号に従って各タップ係数値（フ
ィルタリング特性）を更新する。なお、適応フィルタ２
２はＲＡＭで適応型ＦＩＲフィルタとして構成され、前
記各機能を有すると共に、適応動作で収束した状態にお
けるフィルタリング特性を記録する記録機能（以下「記
録部」という）が内蔵されている。

３０はアナログ入力端子で、このアナログ入力端子３０
はピンジャックで構成され、外部配線との接続及び切離
し動作を容易に行えるようにしている。３１は増幅器で
、白色信号発生器１１からの出力信号を増幅する。３２
はＡ／Ｄ変換器で、白色信号発生器１１からのアナログ
の白色信号をディジタル信号に変換する。

３３はＤ／Ａ変換器で、適応フィルタ２２のたたみ込み
演算部２５から出力される擬似残響付加白色信号ｙをア
ナログ信号に変換する。３４はサンプリング周波数変換
器（以下ｒＤ／Ｄ変換器」という）で、たたみ込み演算
部２５からの擬似残響付加白色信号ｙのサンプリング周
波数を変換して出力する。３５はアナログ出力端子、３
６はディジタル出力端子で、それぞれビンジャックで構
成されている。３７は残響音測定、記録時と、残響音付
加時とてそれぞれの端子に切り換える切換スイッチ、３
８は残響音測定、記録時に接続し、残響音付加時に切離
す開閉スイッチである。

次に、前記構成の残響音測定付加装置の動作を順を追っ
て説明する。

まず、残響音を測定、記録するときく測定モードのとき
）は、第３図に示すように、切換スイッチ３７を切り換
えて加算器１７と適応フィルタ２２とを接続すると共に
、開閉スイッチ３８を閉じてフィルタ係数制御部２１と
適応フィルタ２２とを接続する。さらに、白色信号発生
器１１からスピーカ１２に延びる出力線４１０分岐線４
２をアナログ入力端子３０に接続する。

そして、白色信号発生器１１の作動により白色信号がス
ピーカ１２に出力されると共に残響音付加系１５のアナ
ログ端子３０にも出力される。

スピーカ１２においては、白色信号により被測定系１４
に白色量が発せられる。被測定系１４に発せられた白色
量は被測定系１４内を伝播し、直接音と壁部や床部等で
反射する残響音とが一緒になった残響付加白色量として
確実にマイクロホン１３に捕捉される。

マイクロホン１３から入った信号はＡ／Ｄ変換器１６で
ディジタル信号に変換され、残響付加白色音信号ｙとし
て加算器１７に入力する。

一方、分岐線４２から残響音付加系１５のアナログ入力
端子３０に入力した白色信号は、増幅器３１て増幅され
、Ａ／Ｄ変換器３２でディジタル信号に変換され、適応
フィルタ２２のシフトレジスタ２３に入力される。

適応フィルタ２２においては、シフトレジスタ２３の内
容と係数レジスタ２４の内容がたたみ込み演算部２５で
たたみ込み演算され、擬似残響付加白色信号ｙとして切
換スイッチ３７を介して加算器１７に出力される。そし
て、この加算器１７て擬似残響付加白色信号ｙと残響付
加白色音信号ｙとが加算され、誤差信号ｅが出力される
。この誤差信号ｅは適応動作制御部２０に入力され、こ
の適応動作制御部２０において閾値と比較される。

そして、誤差信号ｅが闇値より大きい間は、適応動作制
御部２０がフィルタ係数制御部２１に更新動作信号を出
力する。フィルタ係数制御部２１は更新動作信号によっ
て適応フィルタ２２の係数レジスタ２４を制御する。即
ち、フィルタ係数制御部２１は、開閉スイッチ３８を介
して係数レジスタ２４に更新指令信号を出力し、この係
数レジスタ２４において係数の更新動作が行われる。

そして、シフトレジスタ２３の内容と係数レジスタ２４
の内容とがたたみ込み演算部２５において演算され、擬
似残響付加白色信号ｙとして加算器１７に出力される。

次いで、加算器１７において残響付加白色音信号ｙと擬
似残響付加白色信号ｙとが加算され、前述した適応動作
制御部２０、フィルタ係数制御部２１及び適応フィルタ
２２における動作を繰り返す。なお、フィルタ係数制御
部２１においては、学習同程法などのアルゴリズムが用
いられ、誤差信号ｅが最小になるように係数レジスタ２
４の各タップ係数を更新し、適応動作制御部２０におい
て誤差信号ｅが閾値より小さくなるまで行われる。

誤差信号ｅが闇値よりも小さくなる（収束する）と、適
応動作制御部２０がフィルタ係数制御部２１に更新固定
指令信号及び記録指令信号を出力し、フィルタ係数制御
部２１及び適応フィルタ２２の動作、即ち、適応動作を
自動的に停止させ、開閉スイッチ３８を開放させると共
に収束時における適応フィルタ２２の各タップ係数の値
（フィルタリング特性）は、記録部（ＲＡＭ上）に記憶
される。

また、残響音を付加するとき（付加モードのとき）、即
ち、例えば、オーディオ機器の再生時に残響音を付加す
るときは、第４図に示すように、開閉スイッチ３８が開
放となり、切換スイッチ３７が切り換えられ、適応フィ
ルタ２２とＤ／Ａ変換器３３、Ｄ／Ｄ変換器端子３４と
が接続される。

さらに、アナログ入力端子３０がオーディオ機器のアン
プ側に、アナログ出力端子３５がスピーカ（図示せず）
側にそれぞれ接続される。なお、ディジタル出力端子３
６側としては、例えば、パソコンやディジタル信号を記
録する装置等が接続される。

そして、残響を付加したい入力音信号、即ち、アンプか
らの出力信号は、残響音付加系】５のアナログ入力端子
３０へ人力され、増幅器３１、Ａ／Ｄ変換器３２を通っ
て適応フィルタ２２のシフトレジスタ２３に入力される
。そして、シフトレジスタ２３の内容と記憶部に記憶さ
せた係数レジスタ２４の内容とがたたみ込み演算部２Ｓ
で畳み込まれ、前記収束時のフィルタリング特性に基づ
いて残響付加出力信号Ｘを形成し、切換スイッチ３７、
Ｄ／Ａ変換器３３を介して外部のスピーカに出力され、
残響音の付加された臨場感に溢れた音質が再現される。

なお、パソコンやディジタル信号を記録する装置等を使
用する場合、これらの装置はＤ／Ｄ変換器３４に接続さ
れ、サンプリング周波数が変換されてディジタル出力端
子３６から出力される。

以上のように、本実施例によれば、被測定系１４の残響
を測定、記録するための信号としてエネルギーの大きい
白色信号を用いたので、良好なＳＮ比で容易にインパル
ス応答の測定記録が出来る。

また、適応フィルタ２２のＲＡＭ上にインパルス応答に
よる各タップ係数を記録するようにしたので、インパル
ス応答の記録、再生のためにパーソナルコンピュータ等
の高価な機器を使用する必要がなくなり、残響音効果を
安価な装置で容易に得ることができると共に、望みの演
奏施設（劇場、コンサートホール、教室、講演会場など
）で予め採取した残響特性を用いて残響音を付加し、オ
ーディオ機器使用者等の好みに応じ、臨場感のある音質
を得ることができる。

さらに、ディジタル出力端子３６、アナログ入出力端子
３０．３５をピンジャックで構成したので、一般家庭用
オーディオ機器に容易に接続することができる。

なお、前記実施例では、残響状態を記録する記録手段と
して適応フィルタ２２を構成するＲＡＭを用いたが、別
部材として他の記録手段を用いてもよい。

［発明の効果］ 以上、詳細に述べたように、この発明によれば以下のよ
うな効果を奏する。

（１）被測定系の残響を測定、記録するための信号とし
てエネルギーの大きい白色信号を用いたので、良好なＳ
Ｎ比で容易にインパルス応答の測定記録が出来る。

（２）　　また、適応フィルタにインパルス応答による
各タップ係数を記録するようにしたので、インパルス応
答の記録、再生のためにパーソナルコンピュータ等の高
価な機器を使用する必要がなくなり、残響音効果を安価
な装置で容易に得ることができると共に、望みの演奏施
設（劇場、コンサートホール、教室、講演会場など）で
予め採取した残響特性を用いて残響音を付加し、オーデ
ィオ機器使用者等の好みに応じ、臨場感のある音質を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の残響音測定付加装置の全体構成を示
すブロック図、第２図は従来の残響音測定付加装置の全
体構成を示すブロック図、第３図は残響音測定付加装置
による残響音の測定、記録動作の際に機能する部品のみ
を記載した動作説明図、第４図は残響音測定付加装置に
よる残響音の付加動作の際に機能する部品のみを記載し
た動作説明図である。 １１・・・白色信号発生器、１２・・・マイクロホン、
１７・・・加算器、２０・・・適応動作制御部、２１・
・・フィルタ係数制御部、２２・・・適応フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 白色信号を発生させる白色信号発生器と、 この白色信号発生器の白色信号により白色音を発生させ
   るスピーカと、 このスピーカから直接与えられる白色音と少なくとも１
   回以上反射された残響白色音とでなる残響付加白色音を
   捕捉するマイクロホンと、 測定モードのときには、白色信号から擬似残響付加白色
   信号を生成すると共に、記録指令が与えられたときにそ
   のときのフィルタリング特性を記録し、付加モードのと
   きには、入力音信号から記録された上記フィルタリング
   特性に基づいて残響付加入力音信号を形成する適応フィ
   ルタ手段と、この適応フィルタ手段が測定モードのとき
   擬似残響付加白色信号がマイクロホンからの残響付加白
   色音信号に収束するまで適応フィルタ手段のフィルタリ
   ング特性を可変させると共に収束したときに記録指令を
   出すフィルタ操作部と から構成されたことを特徴とする残響音測定付加装置。