JPH04360200A - 残響付加装置の係数設定方法 - Google Patents

残響付加装置の係数設定方法

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JPH04360200A
JPH04360200A JP3136649A JP13664991A JPH04360200A JP H04360200 A JPH04360200 A JP H04360200A JP 3136649 A JP3136649 A JP 3136649A JP 13664991 A JP13664991 A JP 13664991A JP H04360200 A JPH04360200 A JP H04360200A
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delay
reverberation
multipliers
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comb filter
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宏 小脇
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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臨場感や拡が
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
音の高周波成分を効率的に除去することを目的とする残
響付加装置の係数設定方法に言及する。
【0002】
【従来の技術】図9は従来の残響付加装置の構成を示す
図である。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とからなるコムフィルタ10が含まれる。
【0003】さらに本図の構成には、その後段に第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音な経路をたどり
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10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】したがって、本発明は上記問題点に鑑みて
、後部残響音の高周波成分を容易に除去できる残響付加
装置をし、さらに残響付加装置の係数設定方法を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】第1図は本発明の原理構
成を示す図である。本発明は前記問題点を解決するため
に、それぞれ所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の遅延メモリの出力側に接続される第1の乗算
器2−11,2−21,…,2−n1と、各該第1の乗
算器の出力信号と前記所定のサンプリング周期の入力信
号を加算して、各前記第1の遅延メモリの入力信号とし
て出力する加算器3−1,3−2,…,3−nとを有す
る残響付加装置に、第2の遅延メモリ4−1,4−2,
…,4−nと、第2の乗算器2−12,2−22,…,
2−n2とを設ける。
【0010】第2の遅延メモリ4−1,4−2,…,4
−nは、各前記第1の遅延メモリの出力側に接続される
。第2の乗算器2−12,2−22,…,2−n2は各
該第2の遅延メモリ及び各前記加算器間に接続される。 さらに各第1の遅延メモリ、第1の乗算器、第2の乗算
器の2遅延、乗算係数をDn ,gn1,gn2,(n
=1,2,…,n) 、第2の遅延メモリの遅延係数を
T、入力信号の角速度をwとし、前記係数を実質的に下
記関係
【0011】
【数2】
【0012】が成立するように設定する。
【0013】
【作用】第1図における残響付加装置において、上記の
ように係数が設定されると、各コムフィルタ10−1,
10−2,…,10−nの残響時間及び残響音の高周波
除去特性が共通になり、各コムフィルタの残響部の音響
密度が一定になり音質の向上が図れる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図2は本発明の実施例に係る残響付加装置
を示す図である。本図の構成を説明する。本図の残響付
加装置は8段のコムフィルタ10−1,10−2,…,
10−8からなり、DSP(Digital Sign
al Processor)で構成され、それぞれ所定
のサンプリング周期(例えばfs =44.1KHz)
の入力信号を取り込む第1の遅延メモリ1−1,1−2
,…,1−8と、各該第1の遅延メモリの出力側に接続
される第1の乗算器2−11,2−21,…,2−81
と,各該第1の乗算器の出力信号と前記所定のサンプリ
ング周期の入力信号を加算して、各前記第1の遅延メモ
リの入力信号として出力する加算器3−1,3−2,…
,3−8と、各前記第1の遅延メモリの出力側に接続さ
れ、例えば1サンプリング周期(1/fs =22.7
μs)だけ遅延せしめる第2の遅延メモリ4−1,4−
2,…,4−8と、各該第2の遅延メモリ及び各前記加
算器間に接続される第2の乗算器2−12,2−22,
…,2−82と、各前記第1の遅延メモリの出力を合成
する加算器100 を含む。
【0015】ここで、第1の遅延メモリ、第1の乗算器
及び第2の乗算器の各係数をDn,gn1,gn2,(
n=1,2,…,8) とし、第2の遅延メモリの係数
をTとする。 次に動作を説明する。図3は図2の1つのコムフィルタ
の信号処理を説明する図である。図に示すように加算器
3−1への入力信号をx(t)、第1の遅延器1−1の
出力信号をy(t)とすると
【0016】
【数3】
【0017】である。図4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g11=1,g12=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g11=0.9,g12=0.1のときの低フィ
ルタ特性を示し、本図(c)のものはg11=g12=
0.5のときの低域フィルタ特性を示す。
【0018】したがって信号をx(t)、出力信号をy
(t)において、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。
【0019】
【数4】
【0020】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。振幅|A(
w)|n の特性は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。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。
【0021】このような周波数特性を有するコムフィル
タが複数並列接続された場合に、各コムフィルタの乗算
器の乗算係数の設定方法について説明する。なおコムフ
ィルタを複数並列接続するのは全体として残響付加装置
の周波数特性を平坦化するためであり、このため予め各
コムフィルタの各第1の遅延器の遅延時間D1,D2,
…,Dnは予めそれぞれ相違する所定の値に設定されて
いるとする。
【0022】各コムフィルタで生成される残響音は第1
の遅延時間が異なっているため、同一時間内にコムフィ
ルタを巡回する回数が異なり、残響後部において残響密
度が小さくなるのを防止するために、各コムフィルタの
残響時間を一致させる必要がある。図5は図3のコムフ
ィルタの残響音形成を示す図である。まず第1の遅延メ
モリの遅延時間Dn に対して第2の遅延メモリの遅延
時間T1 がD1 >>Tの関係にあるので無視でき、
例えばコムフィルタ10−1に入力した信号はコムフィ
ルタを巡回し、D1後(m回巡回:一定)にg11+g
12<1ゆえ(g11+g12)m に減衰する。例と
して−60dBに減衰するまでの時間をREVとすると
20log(g11+g12)m =−60, REV
=mD1よりg11+g12=10−3D1/REVと
なる関係にある。同様に上記必要から、mD1 =nD
n =REV(n:コムフィルタ10−nの巡回数)と
してgn1+gn2=10−3Dn/REVの関係が成
立する。
【0023】しかし、残響時間を共通にしても各コムフ
ィルタにおける高周波除去をする特性が異なると、各コ
ムフィルタの残響後部の高周波部分の除去において、あ
るコムフィルタでは高周波成分が除去され他方のコムフ
ィルタでは未だ除去されていない状態が生じるため、図
示しない後段の再生部からジリジリ、チリチリとの音が
発生することになる。
【0024】そのため各コムフィルタでの高周波除去特
性を共通にすることが必要とされる。このため、まずコ
ムフィルタ10−1の振幅周波数特性|A(w)1 |
m を求める。ここで
【0025】
【数5】
【0026】,K1 =g12/g11と変形し、コム
フィルタ10−1のmD1後におけるwでの振幅を|A
(w)1 |m とおくと、〔数2〕より、
【0027】
【数6】
【0028】となる。このようにコムフィルタ10−1
の各係数を与えた場合に mD1=pDn =REV,
|A(w)1 |m =|A(w)n |p として他
のコムフィルタとの関係を検討する。ここで|A(w)
n |p はコムフィルタ10−n(n=2,…8)の
振幅を表す。各コムフィルタでの高周波除去特性を共通
にするため|A(w)1 |m =|A(w)n |p
 が成立するように、gn1,gn2の関係を下記のよ
うにして求める。
【0029】
【数7】
【0030】表1は8段コムフィルタの乗算係数の一例
を示す図である。
【0031】
【表1】
【0032】本表ではコムフィルタ10−1の遅延時間
D1=80msに設定し、他の遅延時間は〔数7〕より
Dn =D1/2n−1/Dan =80×2n−1/
8ms として求められる。 さらに残響時間 REV=4s,T=1/fs =1/
22.05KHzとし、gn1+gn2=10−3Dn
/REV=10−3Dn/4とし、〔数7〕よりKn 
=gn2/gn1を求めて、各gn1,gn2を求める
。なお、〔数7〕に用いられているwについて、設計中
心周波数=4KHz にしている。
【0033】図6は本発明の実施例に係るコムフィルタ
10−1の周波数特性を示す図であり、図7は本発明の
実施例に係るコムフィルタ10−8の周波数特性を示す
図である。図6、図7では帰還又は巡回回数を調整して
コムフィルタに入力してからの経過時間が双方コムフィ
ルタ10−1及び10−8でほぼ一致するようにしたい
くつかの周波等特性はほぼ一致し、所期の目的が達成さ
れている。
【0034】図8は各コムフィルタの残響時間を共通に
し、高周波除去の特性を共通にしない場合のコムフィル
タ10−8の周波数特性である。本図に示すように本発
明に係る係数設定をしないと図6に示すコムフィルタ1
0−1の周波数特性とに相違が生じ、本発明の効果が明
確になる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数並列コムフィルタにおいて各コムフィルタの残響時
間及び残響後部における高周波除去特性かつ共通になる
ようにしたので、残響音の音質が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係る残響付加装置を示す図で
ある。
【図3】図2の1つのコムフィルタの信号処理を説明す
る図である。
【図4】振幅|A(w)|の特性を説明する図である。
【図5】図3のコムフィルタの残響音形成を説明する図
である。
【図6】本発明の実施例に係るコムフィルタ10−1の
周波数特性を示す図である。
【図7】本発明の実施例に係るコムフィルタ10−8の
周波数特性を示す図である。
【図8】各コムフィルタの残響時間を共通にし、高周波
除去特性を共通にしない場合のコムフィルタ10−8の
周波数特性を示す図である。
【図9】従来の残響付加装置の構成を示す図である。
【図10】図9の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。
【符号の説明】
1−1,1−2,…,1−n…第1の遅延メモリ2−1
1,2−21,…,2−n1…第1の乗算器3−1,3
−2,…,3−n…加算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  それぞれ所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の遅延メモリの出力側に接続され
    る第1の乗算器2−11,2−21,…,2−n1と、
    各該第1の乗算器の出力信号と前記所定のサンプリング
    周期の入力信号を加算して、各前記第1の遅延メモリの
    入力信号として出力する加算器3−1,3−2,…,3
    −nとを有する残響付加装置において、各前記第1の遅
    延メモリの出力側に接続される第2の遅延メモリ4−1
    ,4−2,…,4−nと、各該第2の遅延メモリ及び各
    前記加算器間に接続される第2の乗算器2−12,2−
    22,…,2−n2とを備える複数段並列接続されるコ
    ムフィルタ10−1,10−2,…,10−nを設け、
    各第1の遅延メモリ、第1の乗算器、第2の乗算器の遅
    延、乗算係数をDn,gn1,gn2(n=1,2 …
    ,n)、第2の遅延メモリの遅延係数をT、入力信号の
    角速度をwとし、前記係数を実質的に下記関係 【数1】 が成立するように設定することを特徴とする残響付加装
    置の係数設定方法。
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EP97118205A EP0827276B1 (en) 1991-04-18 1992-04-14 Coefficients setting method for comb filters
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