JPH04159900A - 音響信号処理装置 - 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】 概　　要 いわゆるデジタルシグナルプロセッサなどの音響信号処
理回路を用いて、初期反射音や残響音などの効果音の生
成を行う音場制御や、左右非対称な音像の定位を補正す
る音像制御を行う音響信号処理装置において、より高度
な信号処理や、信号処理帯域の拡大などのなめに、音響
信号を複数の周波数帯域に分割し、各周波数帯域毎に設
けた音響信号処理回路を縦続接続して信号処理を行う。

前記各信号処理回路は、音響信号源からのデジタル入力
音響信号を、該信号処理回路の段数順位だけ遅延した後
、信号処理を行い、その信号処理結果を前段の信号処理
回路の出力信号と加算して後段の信号処理回路へ出力す
る。

このようにして、音響信号の帯域を複数に分割し、各帯
域を並列で信号処理することによって、多数の信号処理
ステップによる高度な信号処理を可能とするとともに、
サンプリング周波数を比較的高く設定することによって
、音質の向上および信号処理帯域の拡大を図る。

産業上の利用分野 本発明は、臨場感のある音響再生を行うために、音響信
号源からの音響信号をデジタル信号処理して、初期反射
音や残響音などの効果音の生成や、左右非対称な音像を
補正する、いわゆるデジタルシグナルプロセッサなとの
信号処理回路を用いて実現される音響信号処理装置に関
する。

従来の技術 前記デジタルシグナルプロセッサを用いた典型的な従来
技術の音響信号処理装置では、音響信号源からの音響信
号を複数の周波数帯域に分割し、単一のデジタルシグナ
ルプロセッサで各帯域を順次的にデジタル信号処理した
後、加算し、出力するように構成されている。前記デジ
タルシグナルプロセッサへ入力される音響信号のサンプ
リング周波数は、該デジタルシグナルプロセッサの信号
処理能力などから、たとえば２２．０５ｋＨｚに設定さ
れている。すなわちこれは、所望とする効果音の生成や
音像制御を行うためのステップ数だけ信号処理を行うた
めには、サンプリング周波数の限界が前記値となってし
まうためである。

換言すれば、前記サンプリング周波数が低くても、再生
音響に影響の少ない低周波帯域では、多数の信号処理ス
テップを実行可能であるのに対して、サンプリング周波
数を高くする必要のある高周波帯域では、前記演算処理
ステップを低く抑える必要がある。また、前記分割すべ
き周波数帯域数によっても、演算処理の可能なステップ
数が異なることになる。

発明が解決しようとする課題 したがって上述の従来技術では、音響信号源が、コンパ
クトディスクプレーヤやデジタルオーディオチーブレコ
ーダなどのデジタル信号で音響信号を出力する機器であ
るときには、該音響信号処理装置との間に、いわゆるダ
ウンサンプルフィルタを介在する必要があり、またその
出力は、いわゆるオーバーサンプルフィルタを介して出
力する尼・要がある。このように従来技術では、周辺機
器と直接接続することができず、また前記サンプリング
周波数によって決定される信号処理可能な周波数帯域の
上限値や音質に限界があった。

本発明の目的は、サンプリング周波数を周辺機器と一致
させることができるとともに、信号処理ステップ数を任
１ｃこ設定することができる音響信号処理装置を提供す
ることである。

課題を解決するための手段 本発明は、音響信号源からのデジタル入力音響信号を、
複数の各周波数帯域毎に設けられ、縦続接続された信号
処理回路で、順次的に信号処理を行ってデジタル出力音
響信号を作成する音響信号処理装置であって、前記各信
号処理回路は、前記音響信号源からのデジタル入力音響
信号を、該信号処理回路の段数順位に対応して遅延する
遅延手段と、 遅延手段の出力信号から該信号処理回路で処理すべき帯
域を抽出するフィルタと、 前記フィルタの出力信号を信号処理する信号処理手段と
、 信号処理手段の出力信号と、前段の信号処理回路の出力
信号とを加算して後段の信号処理回路へ出力する加算手
段とを含むことを特徴とする音響信号処理装置である。

作　　用 本発明に従えば、音響信号源であるコンパクトディスク
プレーヤおよびデジタルオーディオテープレコーダ等か
らの音響信号や、アナログ／デジタル変換器でデジタル
変換されたラジオ受信機および磁気テープ再生装置等か
らの音響信号は、縦続接続された複数の信号処理回路へ
入力される。

いわゆるデジタルシグナルプロセッサなどで実現される
各信号処理回路は、遅延手段と、フィルタと、信号処理
手段と、加算手段とを備えており、前記コンパクトディ
スクプレーヤや、アナログ／デジタル変換器などからの
デジタル入力音響信号は、遅延手段に入力される。この
遅延手段は、該遅延手段が構成されている信号処理回路
の段数順位に対応して、前記入力音響信号を遅延する。

すなわち、たとえば第２段目の信号処理回路の遅延手段
は、第１段目の信号処理回路が入力音響信号に信号処理
と行って出力するまでに要する時間だけ入力音響信号を
遅延した後、出力する。

前記遅延手段からの出力信号は、フィルタにおいて、該
フィルタを構成している信号処理回路で処理すべき周波
数帯域の成分だけが抽出された後、前記信号処理手段に
入力される。

信号処理手段は、入力音響信号を基本音の音響信号とし
、該基本音の音響信号に基づいて、壁面などによる初期
反射音や残響音などの効果音を信号処理して生成し、前
記基本音に付加して出力する。また、前記入力音響信号
の位相およびレベルを調整して、所望とする方向に音像
の定位した拡がりのある台場を形成するための音ＩＦ信
号を出力する。この信号処理手段の出力信号は、加算手
段において、前段の信号処理回路の出力と加算されて次
段の信号処理回路へ出力される。

こうして前段側から後段側へなるにつれて効果音の生成
された帯域が増加してゆき、最終段の信号処理回路から
は、信号処理すべき全ての帯域の信号処理が終了した音
響信号が出力される。この出力音響信号は、デジタル、
′アナログ変換器から電力増幅器を介してスピーカへ出
力され、あるいは録音などのためにデジタルオーディオ
チーブ「コーグなどの他のデジタル音響機器へ出力され
る。

このように、入力音響信号を複数の周波数帯域に分割し
、各帯域毎に専用の信号処理回路て゛並列に信号処理を
行った後、それらの信号処理結果を加算して出力するの
で、高度な信号処理が必要なときには、信号処理回路の
段数を増加することによって対応することかて゛き、こ
れによって周辺機器と一致したサンプリング周波数で信
号処理を行うことができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の音響信号処理装置１の電気
的構成を示すブロック図であり、第２図はその音響信号
処理装置１が用いられる車載用音響再生装置１０の電気
的構成を示すブロック図である。自動車の車室２内にお
いて、運転席３および助手席４の前方に配置されている
インストルメントパネル５には、スピーカＳＬ、ＳＣ，
ＳＲが設けられている。すなわち、運転席３および助手
席４から向かって左側にはスピーカ３１−が設けられ、
右側にはスピーカＳＲが設けられ、中央部付近にはセン
タスピーカＳＣが設けられている。

コンバクＩ−ディスク再生装置やデジタルオーディオテ
ープレコーダなどの音響信号源１１がらは、ライン１２
に左チャネルのデジタル音響信号が導出され、ライン１
３に右チャネルのデジタル音響信号が導出され、これら
両チャネルの音響信号は、前記音響信号処理装ｆ１に入
力される。音響信号処理装Ｗ１は、入力された基本音の
デジタル音響信号に基づいて、初期反射音や残響音など
の効果音の音響信号を演算するとともに、所定方向に音
像の定位した拡がりのある音場を形成するための演算を
行い、その演算処理結果を前記基本音の音響信号に加算
して、前記各スピーカＳＬ、ＳＣ。

ＳＲに対応した各チャネル毎のデジタル音響信号として
出力する。

前記音響信号処理装置１がらのデジタル音響信号は、前
記各スピーカＳＬ、ＳＣ，ＳＲへ、該スピーカＳＬ、Ｓ
Ｃ，ＳＲにそれぞれ対応するデジタル、”’ｙ’す。グ
変換器ＤＡＬ、ＤＡＣ，ＤＡＲおよび電力増幅器ＡＬ、
Ａ、Ｃ，，ＡＲを介して入力され、こうして前記車室２
内の運転席３および助手席４のそれぞれに好ましい音場
て音響再生が行われる。

前記音響信号処理装置１は、複数（本実施例では４）の
音響信号処理回路し工１−Ｕ４（以下、総称するとき参
照符Ｕて示す）で構成されている。

各音響信号処理回路ＩＪは縦続接続されており、また各
音響信号処理回路Ｕへは、ライン１２．１３を介する音
響信号源］１からのデジタル音響信号がそれぞれ入力さ
れている。

各音響信号処理回路、たどえばＵ２は、該音響信号処理
回路Ｕ２の段数順位だけ、前記音響信号源１１からの入
力音響信号を遅延した後、信号処理１−１その信号処理
結果と前段の音響信号処理回路ｔＪ　１からの出力信号
とを加算して、次段の音響信号処理回路Ｕ３へ出力する
。

音響信号処理回路Ｕ１は、ローパスフィルタ（以下、Ｌ
　Ｐ　Ｆと略称する）Ｆｌｌと、バンドパスフィルタ（
以下、ＢＰＦと略称する）Ｆｌと、信号処理部Ｐ１と、
加算器Ｍ　Ｉ　Ｌ　、　Ｍ　１．　Ｒとを含んで構成さ
れている。

前記音響信号源１１からの音響信号は、ＬＰＦＦ　］、
　１で、低域側の信号処理帯域外である、たとえは２０
０Ｈｚ未満の成分がｆ波された後、加算器ＭＩＬ、ＭＩ
Ｒへ出力される。一方、前記音響信号源１１からの音響
信号はまた、ＢＰＦＦＩで、第１の信号処理帯域である
、たとえば２００〜４００Ｈｚの信号成分がｔ波された
後、信号処理部ＰＩに入力されている。

信号処理部ＰＩは、予め定める信号処理ステップに従っ
て、入力音響信号の位相およびレベルを調整制御し、左
右および中央の３つのチャネルの音響信号を生成する。

左右各チャネルの音響信号は、それぞれ前記加算器ＭＩ
Ｌ、ＭＩＲで、ＬＰＦＦＩＩを介する前記低域側の信号
処理帯域外の音響信号と加算される。加算器ＭＩＬ、Ｍ
］、Ｒからの左右各チャネルの音響信号および信号処理
部Ｐ１からの中央チャネルの音響信号は、それぞれライ
ン１１Ｌ、１１Ｒ，＆　ＩＣを介して、次段の音響信号
処理回路ＩＪ　２へ出力される。

音響信号処理回路Ｕ２は、遅延回路Ｄ２と、ＬＰＦＦ２
と、信号処理部Ｐ２と、加算器Ｍ　２　Ｌ　。

Ｍ２Ｒ，Ｍ２Ｃとを含んて構成されている。遅延回路Ｄ
２は、前記音響信号源１１からの音響信号を、前記音響
信号処理回路ｔＪ１ての信号処理に要する時間だけ遅延
した後、ＬＰＦＦ２へ出力する。

ＬＰＦＦ２は、前記遅延回路Ｄ２の出力音響信号から、
第２の信号処理帯域である、たとえば４００〜８００Ｈ
ｚの信号成分をｔ波した後、信号処理部Ｐ２へ出力する
。

信号処理部Ｐ２は、前記信号処理部Ｐ１と同様に、音響
信号の位相およびレベルを調整し、左右および中央の各
チャネルの音響信号を、対応する加算器Ｍ２Ｌ、Ｍ２Ｒ
，Ｍ２Ｃへ出力する。加算器Ｍ２Ｌ、Ｍ２Ｒ，Ｍ２Ｃは
、前記ライン１１Ｌ。

ＮＩＲＩ！ＩＣを介する前段の音響信号処理回路Ｕ１の
出力音響信号と、信号処理部Ｐ２の出力音響信号とを加
算して、ライン１２Ｌ、１２Ｒ，１２Ｃをそれぞれ介し
て次段の音響信号処理回路Ｕ３へ出力する。

音響信号処理回路Ｕ３は、前記音響信号処理回路Ｕ２と
同様に、遅延回路Ｄ３と、ＬＰＦＦ３と、信号処理部Ｐ
３と、加算器Ｍ３Ｌ、Ｍ３Ｒ，Ｍ３Ｃとを含んで構成さ
れている。遅延回路Ｄ３は、前記音響信号源１１からの
音響信号を、前段の音響信号処理回路Ｕｌ、０２の信号
処理に要する時間だけ遅延した後、ＬＰＦＦ３へ出力し
、ＬＰＦＦ３は、第３の信号処理帯域である、たとえば
８００〜１６００Ｈｚの周波数帯域の信号成分をｔ波し
て信号処理部Ｐ３へ出力する。

信号処理部Ｐ３の出力音響信号は、加算器Ｍ３Ｌ、Ｍ３
Ｒ，Ｍ３Ｃで、前記ライン１２Ｌ、　１２Ｒ，１２Ｃを
介する前段の音響信号処理口ｉＵ２の出力音響信号と加
算された後、それぞれラインＮ　３Ｌ、Ｎ　３Ｒ，１３
Ｃを介して最終段の音響信号処理回路Ｕ４へ出力される
。

音響信号処理回路Ｕ４は、遅延回路Ｄ４と、ＬＰＦＦ４
と、バイパスフィルタ（以下、ＨＰＦと略称する）　Ｆ
　１　＝４と、信号処理部Ｐ４と、加算器Ｍ４Ｌ、Ｍ４
Ｒ，Ｍ４Ｃとを含んて構成されている。遅延口Ｆ！＠Ｄ
４は、前記音響信号源１１からの音響信号を、前段の音
響信号処理回路Ｕ１〜Ｕ３の信号処理に要する時間だけ
遅延して出力する。

該遅延回路Ｄ４の出力音響信号は、ＬＰＦＦ４で第４の
信号処理帯域である、たとえば１．６〜３．２ｋＨｚの
信号成分がｔ波され、信号処理部Ｐ４で位相およびレベ
ルが調整された後、加算器Ｍ４Ｌ、Ｍ４Ｒ５Ｍ４Ｃへ出
力される。

また、前記遅延回路Ｄ４の出力音響信号から、高域側の
信号処理帯域外である、たとえば３．２ｋＨｚより高い
周波数帯域の信号成分は、ＢＰＦＦＩ４でｒ波された後
、前記加算器Ｍ４Ｌ、Ｍ４Ｒへ入力されている。前記加
算器Ｍ４Ｌ、Ｍ４Ｒ，。

Ｍ４Ｃへは、それぞれラインｆ　３Ｌ、１３Ｒ２１３Ｃ
を介する前段の音響信号処理回路Ｕ３の出力音響信号が
入力されている。

こうして、各加算器Ｍ４Ｌ、Ｍ４Ｒ，Ｍ４Ｃからライン
１４Ｌ、１４Ｒ，１４Ｃを介シテ、前Ｅデジタル／アナ
ログ変換器ＤＡＬ、ＤＡＲ，ＤＡＣへは、音響信号源１
１がらの基本音の音響信号に、初期反射音や残響音など
の効果音が付加され、かつ非対称な音像を補圧すること
ができる音響信号が出力される。これによって、車室２
内の運転席３と助手席４とには、それぞれ正面方向に音
像が定位した拡がりのある音場を形成することができる
。

このように本発明に従う音響信号処理装置１では、信号
処理すべき周波数帯域を複数の帯域に分割し、分割した
各帯域毎に専用の音響信号処理回路Ｕで並列して信号処
理を行うので、各音響信号処理回路Ｕて信号処理すべき
音響信号のサンプリング周波数は、音響信号源１１のサ
ンプリング周波数と同一の比較的高い値、たとえば４４
１ｋＨｚや４８ｋＨｚに設定することができ、したがっ
て従来技術で述べたようなダウンサンプリングやオーバ
サンブリンクのための構成を不要とすることができる。

また、サンプリング周波数を前記音響信号源１１と同一
の比較的高い値に設定することによって、信号処理可能
な周波数帯域幅を広げることができるとともに、音質を
向上することができる。

さらにまた、音場制御などの高度な信号処理が可能とな
り、この場合には、たとえば第３図の音響信号処理装置
２１で示されるように、音響信号処理回路Ｕｌａ内に、
たとえば車種毎に対応して設定される基準となる位相や
レベルを調整するための信号処理部ｐＨが設けられ、こ
の信号処理部ｐＨの出力音響信号が、各音響信号処理回
路Ｕ２〜Ｕ４へ出力される。

なお、本発明は、車載用に限らず、デジタルシグナルプ
ロセッサを用いて効果音の作成や音像制御を行う家庭用
の音響再生装置などに用いられてもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、音響信号源からのデジタ
ル音響信号を信号処理して、初期反射音や残響音などの
効果音の作成を行う音場制御や、左右非対称な音像の定
位を左右対称な定位に補正する音像制御を行うにあたっ
て、前記音響信号を複数の周波数帯域に分割し、前記信
号処理を行う信号処理回路を縦続接続し、各信号処理回
路は入力音響信号を前段の信号処理回路まての信号処理
に要する時間だけ遅延した後、信号処理を行い、その信
号処理結果と前段の信号処理回路の出力信号とを加算し
て後段の信号処理回路へ出力するので、入力音響信号は
分割した各帯域が並列信号処理されるため、高度な信号
処理が必要なときには、分割帯域数を増加することによ
って、サンプリング周波数を低下することなく対応する
ことができ、これによって周辺機器のサンプリング周波
数と同一のサンプリング周波数でサンプリングされた信
号を取扱うことができる。

また上述のようにサンプリング周波数を周辺機器と同様
の高い値に設定することによって、広い帯域の信号処理
を可能とすることができるとともに、音質の向上を可能
とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の音響信号処理装置１の電気
的構成を示すブロック図、第２図は音響信号処理装置１
が用いられる車載用音響再生装置１０の電気的構成を示
すブロック図、第３図は本発明の他の実施例の音響信号
処理装置２】の電気的構成を示すブロック図である。 １．２１・・・音響信号処理装置、２・・・車室、３運
転席、４・・・助手席、１ｏ−車載用音響再生装置、１
１・・・音響信号源、Ｄ２〜Ｄ４・・遅延回路、Ｆ１〜
Ｆ４・・ＢＰＦ、Ｆｌ　１−ＬＰＦ、Ｆｌ４・・ＨＰＦ
、Ｐ１〜Ｐ４．Ｐｌｌ・信号処理部、ＳＬ、ＳＣ，ＳＲ
・・・スピーカ 代理人　　弁理士　画数　圭一部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 音響信号源からのデジタル入力音響信号を、複数の各周
   波数帯域毎に設けられ、縦続接続された信号処理回路で
   、順次的に信号処理を行つてデジタル出力音響信号を作
   成する音響信号処理装置であつて、前記各信号処理回路
   は、 前記音響信号源からのデジタル入力音響信号を、該信号
   処理回路の段数順位に対応して遅延する遅延手段と、 遅延手段の出力信号から該信号処理回路で処理すべき帯
   域を抽出するフィルタと、 前記フィルタの出力信号を信号処理する信号処理手段と
   、 信号処理手段の出力信号と、前段の信号処理回路の出力
   信号とを加算して後段の信号処理回路へ出力する加算手
   段とを含むことを特徴とする音響信号処理装置。