JPH04348399A - 残響付加装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音楽会場の拡がり感を、
一般家庭の室内や車室内などにおいて擬似的に得る残響
付加装置に関する。特に、本発明では後部残響音の特定
周波数成分を効率的に除去することおよび残響音密度を
増加することを目的とする残響付加装置の改良に言及す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の残響付加装置の構成を示
す図である。なお、全図を通じて同様の構成要素につい
ては同一参照番号または記号をもって表す。本図の構成
にはその前後に一定のサンプリング周期の入力信号を取
り込む第１の遅延メモリ１と、該第１の遅延メモリ１に
より時間Ｔ１　だけ遅延された出力信号に対して所定係
数ｇ１　を乗算する第１の乗算器２と、該第１の乗算器
２の出力信号と前記入力信号を合成する加算器（３）と
が含まれる。

【０００３】さらに本図の構成には、その段階に第１の
遅延メモリ１の出力信号を取り込む第２の遅延メモリ４
と、該第２の遅延メモリ４により１サンプリング周期の
時間Ｔ２　だけ遅延された前記第１の遅延メモリ１の出
力信号に対して所定係数ｇ２　を乗算する第２の乗算器
５と、前記の第１の遅延メモリ１の出力信号に対して所
定係数ｇ３　を乗算する第３の乗算器６と、該第２およ
び第３の乗算器５および６の出力信号を合成する第２の
加算器７とが含まれる。

【０００４】次に動作を説明する。第１の遅延フィルタ
１、第１の乗算器２および加算器３は一種の巡回形フィ
ルタを構成し、音楽会場において生音場を構成する直接
音、初期反射音、残響音のうち残響音を人工的に生成す
るもので、該残響音は該会場内の複雑な経路をたどりリ
スナに遅れて届き、直接音、初期反射音と共に拡がり感
を与える。

【０００５】図１５は残響付加装置により生成される残
響音の特性を説明する図である。第１の遅延フィルタ１
の遅延時間Ｔ１　、第１の乗算器２の乗算係数ｇ１　は
各種音楽会場に対して最適に決定される。本図に示すよ
うに時刻が０のときに信号が入力すると、第１の遅延メ
モリ１では時間Ｔ１ごとに乗算係数として設定された減
衰率ｇ１　の出力信号が現われる。

【０００６】次に第２の遅延メモリ４、第２および第３
の乗算器５，６、第２の加算器７は二素子フィルタを形
成し、それぞれの乗算係数ｇ２　およびｇ３　を適当に
決定すると低域フィルタの機能を有する。残響音に高周
波成分が含まれているときにはその高周波成分は残響の
初期にはその生成に必要であるが、残響の後期には通常
減衰して消失しているので残存するのが好ましくなく耳
ざわりになる。このため前記した後段における低域フィ
ルタが設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の残
響付加装置では、後段の低域フィルタによって、残響の
後期に生ずる後部残響における高周波成分を除去するこ
とが可能であるが残響の初期の前部残響の高周波成分を
も除去してしまうので問題があった。このため前段で生
成される残響音の生成の時間に依存して後段で高周波成
分を除去するように低域フィルタを構成しようとすると
、構成が大規模になり、その制御が複雑になるという問
題が生じる。

【０００８】また、従来の残響音付加装置にあっては後
部残響音の密度が粗く、残響音に周期性を生じるという
問題が発生する。さらに特定の周波数帯域にのみ残響音
を付加するという自由度に欠けるという問題点がある。 従って本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであっ
て、第１の発明では後部残響音の高周波成分を容易に除
去できる残響付加装置を、第２の発明では後部残響音の
密度を高めることの可能な残響付加装置を、さらに第３
の発明では特定の周波数帯域のみの信号に選択的に残響
音を付加することのできる残響付加装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために一定のサンプリング周期の入力信号を取り
込む第１の遅延メモリと、該第１の遅延メモリにより時
間Ｔ１　だけ遅延された出力信号に対して所定係数ｇ１
　を乗算する第１の乗算器と、該第１の乗算器の出力信
号と前記入力信号を合成する加算器とを有する残響付加
装置において、第２の遅延メモリと第２の乗算器とを有
する。

【００１０】第２の遅延メモリは、前記第１の遅延メモ
リの出力信号を取り込む。第２の乗算器は該第２の遅延
メモリにより、時間Ｔ２　だけ遅延された前記第１の遅
延メモリの出力信号に対して所定係数ｇ２　を乗算して
前記加算器で前記入力信号と合成する。さらに第２の発
明にあっては、第１の遅延メモリの後段に、カスケード
に接続された少くとも１つの第３の遅延メモリ６１１，
６１２…６１ｎと、この遅延メモリ６１１，６１２…６
１ｎから引き出された信号に所定係数を乗算する少くと
も２つの第３の乗算器６２０，６２１…６２ｎと、この
少くとも２つの第３の乗算器６２０，６２１…６２ｎの
出力を合成する第２の加算器６３とから構成される残響
音密度増加手段６が設置される。

【００１１】第３の発明にあっては、第１の発明におけ
る第１の乗算器（２）、第２の遅延メモリ（４）および
第２の乗算器（５）にかわって、少くとも１つの特定周
波数帯域の信号を選択的に通過させ、特定周波数以外の
信号を所定の減衰率で減衰させる残響音強調手段（７）
を設ける。

【００１２】

【作用】第１の発明の残響付加装置によれば第１の遅延
メモリ１、第１の乗算器および加算器によって残響音が
形成され、第２の遅延メモリ４；第２の乗算器５および
加算器３によって高周波成分が除去されるが、前記残響
音は巡回して形成されるが、その都度高周波成分が除去
され、このため巡回の回数に伴って高周波成分の除去が
急峻になり、前部残響音では高周波成分が有効保存でき
後部残響音では高周波成分が除去される。

【００１３】第２の発明の残響付加装置によれば、第１
の発明による残響付加装置の後段に少くとも１次の非巡
回形フィルタが追設され、第１の発明による残響付加装
置から出力される１つの残響音に対して複数の残響音が
付加され、残響音の密度が増加する。第３の発明の残響
付加装置によれば、第１の乗算器２、第２の遅延メモリ
４および第２の乗算器５に代って、特定の周波数帯域の
信号のみを選択的に通過させるフィルタを設置すること
により、特定の周波数帯域の信号に対して残響音が付加
される。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。図１は第１の発明に係る残響付加装置
の構成図である。本図の構成を説明する。本図の残響付
加装置は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐ
ｒｏｃｅｓｓｏｒ）　で構成され、一定のサンプリング
周期の入力信号を取り込む第１の遅延メモリ１と、該第
１の遅延メモリ１により時間Ｔ１　だけ遅延された出力
信号に対して所定係数ｇ１　を乗算する第１の乗算器２
と、該第１の乗算器２の出力信号と前記入力信号を合成
する加算器３と、前記第１の遅延メモリ１の出力信号を
取り込む第２の遅延メモリ４と、該第２の遅延メモリ４
により、１サンプリング周期の時間Ｔ２　だけ遅延され
た前記第１の遅延メモリ１の出力信号に対して所定係数
ｇ２　を乗算して前記加算器３で前記入力信号と合成す
る第２の乗算器５とを含む。

【００１５】ここで第１の遅延メモリ１、第１の乗算器
２および加算器３が残響を生成し、第１および第２の乗
算器２および５、第２の遅延メモリ４、ならびに加算器
３が後部残響の高周波成分を除去する。次に本実施例の
動作を説明する。図４は高周波成分の除去を説明する図
であって、図１の一部を切り取ったものである。本図に
おいて第２の遅延メモリ４の入力信号をｘ１（ｔ）、加
算器３の出力信号をｙ１（ｔ）とすると、次式が成り立
つ。

【００１６】

【数１】 ここでサンプリング周波数ｆｓ　を４４．１ｋＨｚ　と
するとＴ２　＝１／ｆｓ　＝２２．７μｓである。図５
は振幅｜Ａ（ｗ）｜の特性を説明する図である。本図の
横軸周波数は０〜ｆｓ　／２の範囲が再生周波数帯域で
ある。本図（ａ）における振幅｜Ａ（ｗ）｜の特性は第
１および第２の乗算器２および５の乗算係数がそれぞれ
ｇ１　＝１，ｇ２　＝０のときで低域フィルタ特性がな
い状態を示し、本図（ｂ）のものはｇ１　＝０．９，ｇ
２　＝０．１のときの低域フィルタ特性を示し、本図（
ｃ）のものはｇ１　＝ｇ２　＝０．５のときの低域フィ
ルタ特性を示し、本図（ｄ）はｇ１　＝０．５，ｇ２　
＝−０．５のときの高域フィルタ特性を示す。

【００１７】次に、近似的にＴ１　≫Ｔ２　として、図
１における第１の遅延メモリ１の入力信号をｘ（ｔ）、
出力信号をｙ（ｔ）とすると、出力信号ｙ（ｔ）が帰還
するごとに例えば減衰を受けるので次式が成立する。

【００１８】

【数２】 したがって残響音の前部から後部へ行くに従って振幅｜
Ａ（ｗ）｜の次数が増加する。図６は振幅｜Ａ（ｗ）｜
ｎ　の特性を示す図である。ｎ＝１のときの｜Ａ（ｗ）
｜を例えば図５（ｂ）のようにすると、｜Ａ（ｗ）｜の
次数が低い場合には高周波成分を比較的通すが｜Ａ（ｗ
）｜の次数が高くなると高周波成分をほとんど通さない
ことが明らかである。

【００１９】図７は本発明に係る残響付加装置の実験デ
ータを示す特性図であり、図１に示した残響付加装置に
おいて、遅延メモリ１の遅延時間Ｔ１　を４０ｍｓ、乗
算器２の係数ｇ１　を０．８、乗算器５の係数ｇ２　を
０．１、サンプリング周波数を４４．１ｋＨｚ　とした
場合の特性を示す。本特性図からも明らかな通り、巡回
により遅延を繰り返す毎に、即ち残響の後部になるに従
って周波数帯域全体にわたるレベルの減衰と共に、高域
の減衰率が順次高くなり、後部残響ほど高域が除去され
る。

【００２０】従って本実施例によれば簡単な構成で前部
残響の高周波成分を残して後部残響の高周波成分を容易
に除去することができる。なお、｜Ａ（ｗ）｜を図５（
ｄ）のようにすれば上記とは逆に後部残響のみの低周波
成分を容易に除去することが可能である。図８は本発明
の第２の実施例に係る残響付加装置を示す図である。 本図において第１の実施例と異なる構成は、出力信号ｙ
（ｔ）を第１の遅延メモリ１の出力からではなく、第２
の遅延メモリの出力から取り出すことである。本実施例
の作用・効果は第１の実施例と同様に得られる。

【００２１】図９は本発明の第３の実施例に係る残響付
加装置を示す図である。本図において第１の実施例と異
なる構成は、出力信号ｙ（ｔ）を第１の遅延メモリ１の
出力からではなく、入力から取り出すことである。本実
施例の作用・効果は第１の実施例と同様に得られる。図
１０は本発明の第４の実施例に係る残響付加装置を示す
図である。本図の残響付加装置は入力信号を複数に分割
して、残響を付加する装置１０−１，１０−２，…，１
０−ｎを含み、各該装置はそれぞれ一定のサンプリング
周期の入力信号を取り込む第１の遅延メモリ１−１，１
−２，…，１−ｎと、各該第１の遅延メモリ１−１，１
−２，…１−ｎにより時間Ｔ１−１　，Ｔ１−２　，…
，Ｔ１−ｎ　だけ遅延された出力信号に対して所定係数
ｇ１　を乗算する第１の乗算器２と、該第１の乗算器２
の出力信号と入力信号を合成する加算器３と、前記第１
の遅延メモリ１の出力信号を取り込む第２の遅延メモリ
４と、該第２の遅延メモリ４により１サンプリング周期
の時間Ｔ２　だけ遅延された前記第１の遅延メモリ１の
出力信号に対して所定係数ｇ２　を乗算して前記加算器
３で前記入力信号と合成する第２の乗算器５と、各該装
置１０−１，１０−２，…，１０−ｎのレベルを調整す
る乗算器６−１，６−２，…，６−ｎを包含する。各該
装置１０−１，１０−２，…，１０−ｎは第１の実施例
のもので構成したが、第２および第３の実施例のもので
構成してもよい。 本実施例によって例えば音楽会場の任意のリスナの位置
の残響音を、一般家庭の室内や車室内などで擬似的に形
成することができるが、かかる場合に特に後部残響の高
周波成分を容易に除去する効果が発揮される。

【００２２】尚、本実施例において、各該装置１０−１
，１０−２，…，１０−ｎの第１の乗算器２の係数ｇ１
　及び第２の乗算器５の係数ｇ２　は各該装置毎にそれ
ぞれ異なってもよい。図２は第２の発明に係る残響付加
装置の基本構成図であって、第１の発明に係る残響付加
装置の後段に残響密度増加手段（６）であるｎ次の非巡
回形フィルタが設置される。

【００２３】図１１（Ａ）は残響音密度増加手段（６）
の一実施例の構成図であって、簡単化のため、４次の非
巡回形ディジタルフィルタで構成された例を示す。即ち
４つの時間遅延メモリ６１１，６１２，６１３および６
１４が直列に接続されており、各時間遅延メモリの間か
ら引き出された信号には、所定の係数ｇ０　，ｇ１　，
ｇ２　，ｇ３　およびｇ４が乗算器６２０，６２１，６
２２，６２３および６２４で乗算される。

【００２４】これら乗算器６２０，６２１，６２２，６
２３および６２４の出力は加算器６３で加算される。図
１１（Ｂ）は上記構成による非巡回形ディジタルフィル
タのインパルス応答の特性図であって、時間Ｔｎ　毎に
所定の係数位されたインパルスが発生する。即ち４次の
非巡回形ディジタルフィルタによれば１つの入力に対し
て５つの出力を得ることが可能であり、残響密度を高め
ることができる。

【００２５】図３は第３の発明に係る残響付加装置の基
本構成図であって、第１の発明に係る残響付加装置の第
１の乗算器２、第２の遅延メモリ４および第２の乗算器
５の代わりに非巡回形フィルタと巡回形フィルタを組み
合せて構成される残響音強調手段７を設置する。図１２
（Ａ）は残響音強調手段（７）の第１の実施例の構成図
であって、３次の非巡回形ディジタルフィルタと３次の
巡回形ディジタルフィルタを直列に接続された低域通過
型ディジタルフィルタで構成されている。

【００２６】図１２（Ｂ）は低域通過型ディジタルフィ
ルタの周波数特性図であって、１２１は図１２（Ａ）に
示す低域通過型ディジタルフィルタの周波数特性を、１
２２は図１に示す低域通過型ディジタルフィルタの周波
数特性を示す。即ち図１に示す低域通過型ディジダルフ
ィルタの周波数特性は遮断周波数近傍でカーブした減衰
特性を示すため、１オクターブ当りの減衰量を定量的に
設定することはできない。

【００２７】一方図１２（Ａ）に示す低域通過型フィル
タにあっては、調整可能なパラメータも多く、図１２（
Ｂ）の１２１に示すように、１オクターブ当りの減衰量
を所定量に設定可能となり、例えば実測されたコンサー
トホールの残響特性をより正確に模擬することができる
。図１３（Ａ）は第３の発明に使用される残響音強調手
段（７）の第２の実施例の構成図であって、２次の非巡
回形ディジタルフィルタと２次の巡回形ディジタルフィ
ルタとが直列接続された低域通過型ディジタルフィルタ
と、同一の構成を有する高域通過型ディジタルフィルタ
が直列接続され、帯域遮断型ディジタルフィルタが構成
される。

【００２８】図１３（Ｂ）は帯域遮断型ディジタルフィ
ルタの周波数特性図であって、各パラメータを適当に調
整することにより、所定の減衰特性を有する帯域遮断型
ディジタルフィルタを得ることができる。なお、第３図
の発明に係る残響付加装置の後段に第２の発明における
残響密度増加手段６であるｎ次の非巡回形フィルタを設
置するようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明によれば残響付加装置の巡回
部分の内部に低域フィルタを設けたため、巡回の回数に
伴って高周波成分の除去が急峻になる。第２の発明によ
れば非巡回形フィルタの付加により残響音密度が増加し
、周期性の少ない自然な聴感を有する残響音を得ること
ができる。

【００３０】さらに第３の発明によれば残響を付加する
特定の周波数帯域を自由に選択することができるばかり
でなく、この特定の周波数以外の周波数成分を所定の減
衰率で減衰させることができるためコンサートホールの
残響特性を正確に模擬することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１の発明に係る残響付加装置の構成図
である。

【図２】図２は第２の発明に係る残響付加装置の構成図
である。

【図３】図３は第３の発明に係る残響付加装置の構成図
である。

【図４】図４は高周波成分の除去の説明図である。

【図５】図５は振幅｜Ａ（ｗ）｜の特性図である。

【図６】図６は振幅｜Ａ（ｗ）｜ｎ　の特性図である。

【図７】図７は第１の発明に係る残響音付加装置の実験
データを示す特性図である。

【図８】図８は第１の発明の第２の実施例に係る残響付
加装置の構成図である。

【図９】図９は第１の発明の第３の実施例に係る残響付
加装置の構成図である。

【図１０】図１０は第１の発明の第４の実施例に係る残
響付加装置の構成図である。

【図１１】図１１は非巡回形フィルタの構成図とインパ
ルス応答図である。

【図１２】図１２は低域通過型フィルタの構成図と周波
数特性図である。

【図１３】図１３は帯域遮断型フィルタの構成図と周波
数特性図である。

【図１４】図１４は従来の残響付加装置の構成図である
。

【図１５】図１５は図１４の残響付加装置の残響音の特
性図である。

【符号の説明】

１…第１の遅延メモリ ２…第１の乗算器 ３…加算器 ４…第２の遅延メモリ ５…第３の乗算器 ６…残響音密度増加手段 ７…残響音強調手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一定のサンプリング周期の入力信号を
   取り込む第１の遅延メモリ（１）と、該第１の遅延メモ
   リ（１）により時間Ｔ１　だけ遅延された出力信号に対
   して所定係数ｇ１　を乗算する第１の乗算器（２）と、
   該第１の乗算器（２）の出力信号と前記入力信号を合成
   する加算器（３）とを有する残響付加装置において、前
   記第１の遅延メモリ（１）の出力信号を取り込む第２の
   遅延メモリ（４）と、該第２の遅延メモリ（４）により
   、時間Ｔ２　だけ遅延された前記第１の遅延メモリ（１
   ）の出力信号に対して所定係数ｇ２　を乗算して前記加
   算器（３）で前記入力信号と合成する第２の乗算器（５
   ）とを備えることを特徴とする残響付加装置。
2. 【請求項２】　　前記第１の遅延メモリ（１）の後段に
   、カスケードに接続された少くとも１つの第３の遅延メ
   モリ（６１１），（６１２）…（６１ｎ）と、該少くと
   も１つの第３の遅延メモリ（６１１），（６１２）…（
   ６１ｎ）から引き出された信号に所定係数を乗算する少
   くとも２つの第３の乗算器（６２０），（６２１）…（
   ６２ｎ）と、該少くとも２つの第３の乗算器（６２０）
   ，（６２１）…（６２ｎ）の出力を合成する第２の加算
   器（６３）と、から構成される残響音密度増加手段（６
   ）を設置することを特徴とする請求項１に記載の残響付
   加装置。
3. 【請求項３】　　前記第１の乗算器（２）、前記第２の
   遅延メモリ（４）および前記第２の乗算器（５）の代り
   に、少くとも１つの特定周波数帯域の信号を選択的に通
   過せしめ、該特定周波数帯域以外の信号を所定の減衰率
   で減衰せしめる残響音強調手段（７）を設けることを特
   徴とする請求項１に記載の残響付加装置。