JPH06266379A - 残響付加法 - Google Patents

残響付加法

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JPH06266379A
JPH06266379A JP5052076A JP5207693A JPH06266379A JP H06266379 A JPH06266379 A JP H06266379A JP 5052076 A JP5052076 A JP 5052076A JP 5207693 A JP5207693 A JP 5207693A JP H06266379 A JPH06266379 A JP H06266379A
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Kosuke Mitsumoto
浩介 三本
Tatsu Ikezawa
龍 池沢
Takashi Nishi
隆司 西
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Nippon Hoso Kyokai NHK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実用的なレベルで模擬できる音源から受音点
の左右両耳に到達する2チャネルの初期反射音と、室
形、内装材料の吸音率などから予測できる部屋の残響時
間周波数特性とを基に、聴感上、自然な初期反射音以降
の反射音(後部残響音)を予測して模擬する。 【構成】 室内音響設計時に予測し得る、音源から受音
点の左右両耳までの2チャネルの初期反射音応答および
部屋の残響時間周波数特性の情報のみを用いて、左右2
チャネルの初期音部間の相関係数と、左右2チャネルの
後部残響音部の相関係数とを一致させることにより、聴
感上、初期反射音以降の自然な反射音(後部残響音)を
予測して模擬する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は音場の予測技術に係わ
り、特に2チャネルの自然な音場シミュレーションを行
なうことができる残響付加法に関する。
【0002】[発明の概要]本発明は限られたデータか
ら、部屋の反射音の聴感上、自然な2チャネルの時間応
答(音源〜受音点のインパルス応答)を、設計段階で予
測推定する新しいアルゴリズムに関するもので、コンピ
ュータシミュレーションなどによって得られた2チャネ
ルの初期反射音の時系列データおよび音響設計時に得ら
れる残響時間周波数特性データを基に後部残響音の時系
列データを推定、付加して聴感上、自然な初期反射音以
降(後部残響音)を予測、模擬するものである。
【0003】
【従来の技術】従来の音場シミュレーションでは、初期
反射音に続く後部残響音の付加を試行錯誤で行なってき
た(例えば、坂本史江他、「群馬シンフォニーホールの
音響シミュレーション」電子情報通信学会技術研究報
告、Vol.91、No.250(応用音響)、P4
6、平成3年9月27日発行を参照)。
【0004】そして、既に確立された方法として、音線
追跡法(ray tracing method)や虚像法(image metho
d)なども知られている。
【0005】この場合、音線追跡法は壁面数200〜3
00の標準的な規模のコンサートホールなどの音場を、
音源から等立体角間隔で多数の音線を出して反射伝搬経
路を追跡計算することにより、初期反射音と、後部残響
音とを求めて聴感上、自然な初期反射音以降(後部残響
音)を予測、模擬する。
【0006】また、虚像法は各壁面の反射により虚音源
を幾何学的に求め、そこから観測点までの経路の作図
と、その全経路長について距離減衰を考慮して時系列の
インパルス応答を近似的に求めて初期反射音と、後部残
響音とを計算し、聴感上、自然な初期反射音以降(後部
残響音)を予測、模擬する。
【0007】しかしながら、これらの方法はいずれの方
法でも、膨大な計算量を必要とするため計算機の処理ス
ピードが飛躍的に向上した現在においてもかなり困難で
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の残響
付加方法として、初期音部がモノラルの場合には、現在
の計算機でも実現できる確立した方法が存在する(例え
ば、三本他、「音場予測における後部残響音付加の最適
アルゴリズム」)。
【0009】しかし、音源から両耳に到達する左右2チ
ャネルの初期音部に聴感上、自然な残響音を付加するの
は、現在においてもかなり困難であった。
【0010】本発明は上記の事情に鑑み、実用的なレベ
ルで模擬できる音源から受音点の左右両耳に到達する2
チャネルの初期反射音(例えば、直接音到来後から遅れ
時間100ms以内の反射音)と、室形、内装材料の吸
音率などから予測できる部屋の残響時間周波数特性とを
基に、聴感上、自然な初期反射音以降の反射音(後部残
響音)を予測して模擬することができる残響付加法を提
供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による残響付加法は、室内音響設計時に予測
し得る、音源から受音点の左右両耳までの2チャネルの
初期反射音応答および部屋の残響時間周波数特性の情報
に基づいて、左右2チャネルの初期音信号間の相関と、
後部残響音の左右信号の相関とを一致させて初期音部と
後部残響音部とを結合することを特徴としている。
【0012】
【作用】上記の構成において、室内音響設計時に予測し
得る、音源から受音点の左右両耳までの2チャネルの初
期反射音応答および部屋の残響時間周波数特性の情報に
基づいて、左右2チャネルの初期音信号間の相関と、後
部残響音の左右信号の相関とを一致させて初期音部と後
部残響音部とを結合することにより、聴感上、自然な初
期反射音以降の反射音(後部残響音)を予測して模擬す
る。
【0013】
【実施例】図1は本発明による残響付加法の一実施例を
適用したシミュレーションシステムの一例を示すブロッ
ク図である。
【0014】この図に示すシミュレーションシステム
は、室形データ入力部1と、ドライソース部2と、計算
部3と、右チャネルD/A変換部4と、左チャネルD/
A変換部5と、ヘッドホン6とを備えており、室内音響
設計時に予測し得る、音源から受音点の左右両耳までの
2チャネルの初期反射音応答および部屋の残響時間周波
数特性の情報のみを用いて、左右2チャネルの初期音部
間の相関係数と、左右2チャネルの後部残響音部の相関
係数とを一致させることにより、聴感上、初期反射音以
降の自然な反射音(後部残響音)を予測して模擬する。
【0015】室形データ入力部1は、室壁面の面積、内
装材料の吸音率および室容量などの室形データなどが入
力されたとき、これを取り込んで計算部3に供給する。
【0016】また、ドライソース部2は、各バンド毎に
(各周波数帯域毎に)、時間軸方向に対し、乱数系列の
異なる一様乱数を発生し、これを計算部3に供給する。
【0017】計算部3は、各種の処理を行なうマイクロ
プロセッサなどのCPUやこのCPUの動作を規定する
プログラムおよび各種の定数データなどが格納されてい
るROM、前記CPUの作業エリアなどとして使用され
るRAMなどを備えており、前記ROMに格納されてい
るプログラムによって前記室形データ入力部1から出力
される各種のデータおよび前記ドライソース部2から出
力される信号を取り込んで右チャネルの初期反射音を生
成する処理10や左チャネルの初期反射音を生成する処
理11、右チャネルの後部残響音を生成する処理12、
左チャネルの後部残響音を生成する処理13、右チャネ
ルの初期反射音と後部残響音とを加算する処理14、左
チャネルの初期反射音と後部残響音とを加算する処理1
5、右チャネル側の畳み込み演算処理16、左チャネル
側の畳み込み演算処理17などの処理を行ない、これら
の各処理によって模擬されたデジタル形式の右チャネル
音信号を右チャネルD/A変換部4に供給し、また各処
理によって模擬されたデジタル形式の左チャネル音信号
を左チャネルD/A変換部5に供給する。
【0018】右チャネルD/A変換部4は、D/A変換
回路20によって前記計算部3から出力される右チャネ
ル音信号を取り込むとともに、これをD/A変換してア
ナログ形式の右チャネル音信号を生成した後、増幅回路
21によって前記右チャネル音信号を増幅し、これをヘ
ッドホン6の右チャネル側スピーカ23から音として出
力させる。
【0019】また、左チャネルD/A変換部5は、D/
A変換回路24によって前記計算部3から出力される左
チャネル音信号を取り込むとともに、これをD/A変換
してアナログ形式の左チャネル音信号を生成した後、増
幅回路25によって前記左チャネル音信号を増幅し、こ
れをヘッドホン6の左チャネル側スピーカ26から音と
して出力させる。
【0020】次に、図2に示すフローチャートを参照し
ながら、この実施例の動作を説明する。
【0021】まず、計算部3は室形データ入力部1から
入力された室壁面の面積、内装材料の吸音率および室容
量などの室形データ、音源位置、受音点における左右両
耳の位置などを使用し、音場シミュレーションとして一
般的に用いられる音線追跡法または虚像法を用いて音源
から受音点における左右両耳までの2チャネルのインパ
ルス応答を求める。この際、反射音を求める範囲は、実
用的な見地から、直接音到来後の時間遅れ(以降、DT
と称する)100ms程度の初期部分(初期反射音)と
する(ステップST1)。
【0022】これによって、音源と、左右の受音点との
関係が図4(a)に示す如く設定されているとき、図4
(b)に示す如く左チャネルの初期反射音と、右チャネ
ルの初期反射音とが得られる。
【0023】この後、計算部3は左右両チャネルの初期
反射音部分にバンドパスフィルタ(BFP)30をかけ
て、それぞれのバンドにおける時刻DTにおける後部残
響音の開始レベルL(DT)を求める(ステップST
2)。
【0024】この場合、図3に示す如く開始レベルL
(DT)は各チャネル毎に、時刻DTを基準として10
ms以前から時刻DTまでの間の初期反射音の振幅の最
大値が求められ、これらの各最大値のうち、どちらか小
さい方の値が共通で使用される。
【0025】これによって、初期反射音部分が図4
(b)に示す状態のとき、図4(c)に示す如く左右チ
ャネルの開始レベルL(DT)が決まる。
【0026】一方、後部残響音については、計算部3は
まず室形データ入力部1から入力された室壁面の面積、
内装材料の吸音率および室容量などから室の残響時間を
求めるEyringの公式を用いて、図4(d)に示す
如く模擬しようとする室の残響時間周波数特性を求める
(ステップST3)。
【0027】この後、計算部3はドライソース部2によ
ってそれぞれのバンドで時間軸方向に一様乱数を発生さ
せるとともに、これらの一様乱数によって得られたパル
ス列と、前記残響時間周波数特性とに基づいて図4
(e)に示す如く乱数系列の異なる所定の残響エンベロ
ープを持つパルス列を演算した後、バンドパスフィルタ
をかけて各バンド毎に2種類のパルス列a(t)、b
(t)を作る(ステップST4)。
【0028】次いで、計算部3は左右各チャネルの残響
音部をそれぞれ次式に示す如く定義し、図4(f)に示
す如く各バンド毎に残響音を作る。
【0029】Rl(t)=a(t)+α・b(t) …
左チャネルの残響音部 Rr(t)=α・a(t)+b(t) …右チャネルの
残響音部 この後、計算部3は次式に示す如く初期音部の相互相関
係数および残響音部の相互相関係数を計算するととも
に、図4(g)、(h)に示す如く初期音部の左右チャ
ネルの相互相関係数と、残響音部の左右チャネルの相互
相関係数とが一致するように、定数αの値を繰り返し調
整する(ステップST5)。
【0030】
【数1】 そして、初期音部の相互相関係数と、残響音部の相互相
関係数とを一致させる定数αが求められれば、計算部3
は図4(i)に示す如く図4(c)に示す初期音部と、
上述した動作によって得られた残響音部とを帯域毎に付
加した後、図4(j)に示す如く各チャネル毎に、各バ
ンドの音を合成して聴感上、自然な音を作り、これを右
チャネルD/A変換部4、左チャネルD/A変換部5に
各々、供給してヘッドホン6の右チャネル側スピーカ2
3、左チャネル側スピーカ26から出力させる。
【0031】このようにこの実施例においては、室内音
響設計時に予測し得る、音源から受音点の左右両耳まで
の2チャネルの初期反射音応答および部屋の残響時間周
波数特性の情報のみを用い、左右2チャネルの初期音信
号間の相関と、後部残響音の左右信号の相関とを一致さ
せるようにしたので、実用的なレベルで、聴感上、自然
な初期反射音以降の反射音(後部残響音)を予測して模
擬することができる。
【0032】この結果、この残響付加法を使用すること
により、設計段階で後部残響音を予測して模擬すること
ができることから、従来困難であった2チャネルインパ
ルス応答を容易に模擬することができ、将来の多チャネ
ル音場シミュレーションとして使用することができる。
【0033】さらに、音源から受音点の左右両耳までの
2チャネルの初期反射音応答および部屋の残響時間周波
数特性の情報のみによって、聴感上、自然な2チャネル
音を模擬することができることから、音源から受音点の
左右両耳までの2チャネルの初期反射音応答および部屋
の残響時間周波数特性の情報のみを用いて実際の2チャ
ネル音を高能率で圧縮しても、圧縮された音データおよ
び音源から受音点の左右両耳までの2チャネルの初期反
射音応答および部屋の残響時間周波数特性の情報などに
基づいて実際の音場における音を模擬することができ
る。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
用的なレベルで模擬できる音源から受音点の左右両耳に
到達する2チャネルの初期反射音(例えば、直接音到来
後から遅れ時間100ms以内の反射音)と、室形、内
装材料の吸音率などから予測できる部屋の残響時間周波
数特性を基に、聴感上、自然な初期反射音以降の反射音
(後部残響音)を予測して模擬することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による残響付加法の一実施例を適用した
シミュレーションシステムの一例を示すブロック図であ
る。
【図2】図1に示すシミュレーションシステムの動作例
を示すフローチャートである。
【図3】図1に示す計算部の後部残響音の開始レベルL
(DT)決定動作例を示す模式図である。
【図4】図1に示す計算部のシミュレーション動作例を
示す模式図である。
【符号の説明】
1 室形データ入力部 2 ドライソース部 3 計算部 4 右チャネルD/A変換部 5 左チャネルD/A変換部 6 ヘッドホン 10 右チャネルの初期反射音を生成する処理 11 左チャネルの初期反射音を生成する処理 12 右チャネルの後部残響音を生成する処理 13 左チャネルの後部残響音を生成する処理 14 右チャネルの初期反射音と後部残響音とを加算す
る処理 15 左チャネルの初期反射音と後部残響音とを加算す
る処理 16 右チャネル側の畳み込み演算処理 17 左チャネル側の畳み込み演算処理 20 D/A変換回路 21 増幅回路 23 右チャネル側スピーカ 24 D/A変換回路 25 増幅回路 26 左チャネル側スピーカ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室内音響設計時に予測し得る、音源から
    受音点の左右両耳までの2チャネルの初期反射音応答お
    よび部屋の残響時間周波数特性の情報に基づいて、左右
    2チャネルの初期音信号間の相関と、後部残響音の左右
    信号の相関とを一致させて初期音部と後部残響音部とを
    結合する、 ことを特徴とする残響付加法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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