JPH0683515B2 - 反射音および残響音形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通常リスニングルームや部屋等のいながら
にして、あたかも別の音響空間、例えば広いホール等で
聴取あるいは演奏をしているような臨場感をかもし出す
ことのできる反射音および残響音形成装置に関する。

〔従来の技術〕

通常のリスニングルームや部屋においてレコードやテー
プ等の音楽を聴く場合、ソースに何らかの反射音（初期
反射音あるいは初期〜中期反射音をいうものとする。）
や残響音（中期〜後期反射音あるいは後期反射音という
ものとする。）を付加することにより、臨場感を変化さ
せることができる。反射音や残響音を付加する装置とし
て、従来はソース自体に含まれる反射音や残響音成分
を、例えば左右のチャンネル信号を引算することにより
抽出して、これを適当に強調したり、遅延したり、位相
を変えたりする、いわゆるサラウンドプロセッサがあっ
た。

第２図は、このような従来のシステムを概念図で示した
ものである。すなわち、従来はコントロールファクタ10
として、レコードやテープ等のソース12自体に含まれる
反射音や残響音成分を利用して、この反射音や残響音成
分をプロセッサ14で抽出し、増強、遅延、移相等の処理
をして、アンプ16,18を介してスピーカ20,22に供給する
ようにしていた。

ところが、ソース12を含まれる反射音や残響音成分は、
録音時にミキシングやエコー付けなどの処理により付与
された人工的なものであり、当然自然な反射音や残響音
とは異なり、これをいくら増強したり遅延させたり、位
相変化させたりしところで、到底、実際のホールの臨場
感を得るまでには至らなかった。また、ソース自体に含
まれている反射音や残響音成分しか利用できないので、
残響感が固定的であり、リスナーが各種のホール空間を
自由自在に再現させることなど全く不可能であった。

また、レコードやテープ等の再生のほかにも一般の部屋
にいてピアノやフルートなどの楽器演奏あるいは歌唱等
の演奏をする場合に、演奏者自身があたかも大きなホー
ルで演奏をしているような雰囲気を感じることができれ
ば、演奏をより一層楽しいものにすることができる。ま
た、プロの演奏家などが試弾室などで練習する場合にお
いても、実際のホールにいるような雰囲気（音調子など
も含む）で演奏できれば、より本番に即した効果的な練
習をすることができる。

この場合、楽器や歌唱等の演奏音にはもともと反射音や
残響音はないので、前述した反射音や残響音の抽出に基
づく信号処理はできず、従来はリバーブレータ等を用い
て反射音や残響音を付加するのが一般的であった。

ところが、これは人工的な反射音や残響音を付加しただ
けのものであり、ホール等の音響空間における自然な反
射音や残響音とは全く異なり、実際のホール等で演奏し
ている雰囲気までは出せなかった。

そこで、以上のような従来の技術の問題点を解決して、
レコードやテープ等の聴取あるいは楽器や歌唱等の演奏
をする場合に、実際のホール等の自然な臨場感を忠実に
再現することができるようにした反射音形成装置が最近
提案されている。

これは、一般の部屋、リスニングルーム、試弾室等（以
下これらを総称としてサウンドルームという。）におけ
る受聴位置あるいは演奏位置の周囲に複数個のスピーカ
を配置し、ホール等の音響空間における反射音データに
基づき、その音響空間またはこれに類似するモデル空間
での反射音をシミュレートするように、各スピーカで発
すべき反射音のパラメータ（以下反射音パラメータとい
う。）を求め、この反射音パラメータに基づきたたみ込
み演算を行ないソース信号の反射音を生成するものであ
る。

なお、ここでいう「反射音データ」とは、音響空間にお
いて反射音を構成する要素となるデータであり、具体的
には仮想音源分布等から求められる反射音の方向、距離
（＝遅れ空間）および振幅レベル等のデータである。

また、「反射音パラメータ」とは、反射音データで特定
される反射音を、サウンドルームにおいて受聴位置や演
奏位置の周囲に配した複数のスピーカでシミュレートす
るために、各スピーカから発すべき反射音を生成するた
めのパラメータであり、具大的には遅れ時間とゲインの
パラメータである。この反射音パラメータは、反射音デ
ータと、受聴位置、演奏位置に対するスピーカの位置等
の関係で求められる。

前記の反射音形成装置によれば、実際のホール等の反射
音データに基づき反射音をシミュレートするので、その
ホール等の臨場感を忠実に再現することができる。

しかしながら、この反射音形成装置においては、演奏速
度の制約上入力信号の１サンプリング周期の時間内にた
たみ込み演算できる点数が制限されるため、0.3秒程度
の反射音しか再現できずその後に続く残響音を再現する
ことができなかった。したがって、残響時間が２〜３秒
以上あるホールは再現できなかった。特に、もともと残
響成分が付加されていない演奏音の場合には、急に音が
途切れるため、問題であった。

これを解消するため、従来は反射音生成装置の後に遅延
を有する帰還路を設けて、残響付加を行なって長い残響
時間を得ていた。しかし、この方法では、カラレーショ
ン等の帰還による単一繰返し処理の欠点が多すぎて、本
来のホールの自然な残響音の再現は困難で、むしろ音質
的には逆に異和感が生じてしまう欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前述の欠点を解決して、前記反射音形成装
置を用いる場合に、自然な感じの残響音が得られるよう
にした反射音および残響音形成装置を提供しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、反射音パラメータに基づくたたみ込み演算
で反射音を形成するとともに、残響音のパラメータ（以
下残響音パラメータという。）に基づくたたみ込み演算
で残響音を形成するものである。そして、特に残響音の
形成では残響音パラメータの領域を選択して使用し、入
力が途絶した場合、残響音パラメータの選択領域を順次
下位に移行させていくようにしたものである。

〔作用〕

この発明の前記解決手段によれば、残響音を帰還でな
く、残響音パラメータに基づいて一つ一つ忠実に作成す
るので、自然な感じの残響音が得られ、また、残響音パ
ラメータの領域を選択して使用するのでたたみ込み演算
数が少なくてすみしかも、入力が途絶した場合にその領
域を順次下位に移行させていくので、自然でかつ長い残
響音が容易に得られる。

〔反射音形成装置の原理〕

この発明で用いられる反射音形成の原理について説明す
る。

反射音形成装置では反射音データとして反射音の方向、
遅れ時間、振幅レベル等が利用される。これらの反射音
データは、例えばホール等の音響空間における仮想音源
分布により求めることができる。ここで、仮想音源と
は、ホール等の音響空間において、特定の受音点から見
た実効的な反射音の音源をいう。すなわち、実音源（実
際の音源をいう。）から発せられた音は、直接音として
受音点に直接到達するほか、壁、天井、床、座席等音響
空間内のあらゆる反射性部分に反射し、受音点に到達す
る。この場合、受音点では、反射音は受音点と壁面等の
反射点とを結ぶ線の延長上にある音源から発せられてき
た音として見なすことができるから、これをその受音点
における仮想の音源すなわち仮想音源として把えること
ができる。

したがって、ある受音点における音響空間は、その受音
点での仮想音源の分布として把握することができ、通常
の部屋等においても、各仮想音源からの再生音または演
奏音の反射音をシミュレートすれば、その音響空間を再
現し得て、実際にその音響空間内で聴取または演奏をし
ているような雰囲気を味わえる。

仮想音源の位置は、受音点からの方向と距離で決定され
るから、その仮想音源からの反射音をシミュレートする
には、マイクロホンで収音した直接音を仮想音源の方向
から、その距離に対応した時間遅れで、かつ反射音の振
幅レベルに応じた音量で発すればよい。そして、これを
音響空間における各仮想音源１つ１つについてそれぞれ
行なえば、その音響空間で聴取または演奏している状態
を再現することができる。

仮想音源の求め方としては、再現しようとするホール等
の音響空間で実際にインパルス応答を測定して求める方
法と、ホール等の音響空間の形状から計算により求める
方法とがある。

測定により求める方法 前者の測定による方法としては、いわゆる４点法と呼ば
れるものがある。これは、音響空間内の近接した４点の
インパルス応答の時間差を利用して、その点から見た仮
想音源の座標を求めるものである。

インパルス応答は、実音源と仮想音源から同時にインパ
ルスを発したときの受音点での収音信号であると考えら
れ、応答の初期部分では反射音が重ならず個々に識別で
きるので、これを利用して仮想音源の分布を得る。

４点法による測定は、第３図に示すように、対象とする
と音響空間24内で音源26によるインパルス応答をごく近
接した４つの受音点o,x,y,zで測定する。これらの受音
点o,x,y,zは一平面上にないことが必要条件であるが、
後の処理を容易にするため、第４図に示すように、１つ
の受音点ｏを基準の原点として、他の３つの受音点x,y,
zが直交座標を形成するように配置する。原点ｏとの距
離は等しくｄとする。

無響室内に反射板を１枚設置した簡単な実験を例に説明
する。

各受音点o,x,y,zにおけるマイクロホンMIC₀,MICx,MICy,
MICz,の出力は、第５図に示すようになる。これは、直
接音が各マイクロホンMIC₀,MICx,MICy,MICzにそれぞれ
時刻to₀,tx₀,ty₀,tz₀,に入射し、反射板からの反射音が
to₁,tx₁,ty₁,tz₁に入射したことを示している。

第６図は、反射音の行程を模式的に示したものである。
音源26は受音点o,x,y,zから見てｙ軸の方向にあるの
で、直接音はまずマイクロホンMICyに入射し、次にマイ
クロホンMIC₀,MICx,MICzにほぼ同時に入射する。このた
め、第５図のように、 ty₀＜to₀≒tx₀≒tz₀ が直接音について成立し、反射音については、 ty₁＜to₁≒tz₁≒tx₁ が成立する。

各受音点o,x,y,zから仮想音源26′までの距離ro₁,rx₁,r
y₁,rz₁は音速をｖとすると次式で表わされる。

ro₁＝ｖ・to₁ rx₁＝ｖ・tx₁ ry₁＝ｖ・ty₁ rz₁＝ｖ・tz₁ 任意の仮想音源の座標を（Xn,Yn,Zn）、その仮想音源か
ら各受音点o,x,y,zまでの距離をそれぞれron,rxn,ryn,r
znとして、各受音点o,x,y,zを中心とし、仮想音源を表
面上にもつ球の方程式は、 Xn²＋Yn²＋Zn²＝ron² （Xn−ｄ）^２＋Yn²＋Zn²＝rxn² Xn²＋（Yn−ｄ）^２＋Zn²＝ryn² Xn²＋Yn²＋（Zn−ｄ）^２＝rzn² となる。この式を解くと、 となる。

以上のようにして、各反射音に対応する仮想音源の座標
を決定することができる。

一般に、インパルス応答は第５図のように単純ではな
く、多くの反射音が集まって複雑な形をしている。特定
の反射音が作り出したピークを各受音点のインパルス応
答から選び出すには、短い区間の相互相関を用いる。す
なわち、マイクロホンMIC₀の出力のある区間と最も相互
相関係数が大きくなるような区間をマイクロホンMICx,M
ICy,MICzの出力の中から選び出して、反射音の到来時間
ton,txn,tyn,tznを決定する。

以上説明した４点法によりあるホールの仮想音源分布を
測定した一例を第７図〜第９図に示す。第７図はＸ−Ｙ
平面（水平面）への投影図、第８図はＹ−Ｚ平面への投
影図、第９図はＸ−Ｚ平面の投影図である。図中ｏの大
きさは反射音のレベルを表わし、これは例えばマイクロ
ホンMIC₀で代表して測定される。

計算により仮想音源を求める方法 仮想音源を測定によらず計算により求める方法として
は、鏡像法がある。これは第10図に示すように、壁面24
を鏡にたとえ、実音源27から音を発し、受音点28で音を
受ける場合に、壁面24での反射音を鏡でいう虚像位置に
ある音源30から仮想的に発せられたものとみなし、これ
ら仮想音源30を音響空間の壁面形状に応じて求めていく
ものである。

鏡像法によりあるホールの仮想音源分布を求めた一例を
第11図，第12図に示す。第11図はＸ−Ｙ平面（水平面）
への投影図、第12図はＹ−Ｚ平面への投影図である。鏡
像法の場合、振幅レベルは、受音点28から仮想音源まで
の距離に応じてそれぞれ設定する。

以上のようにして測定あるいは計算により求められた仮
想音源分布のデータに基づいて、各仮想音源からの再生
音または演奏音の反射音をサウンドルームでシミュレー
トする場合、サウンドルーム内の四方に複数のスピーカ
を配置し、再生装置からの再生信号または楽器等の演奏
の場合は演奏をマイクロホンで収音した信号を所定のス
ピーカ（仮想音源の方向に対応）から所定の時間遅れ
（仮想音源までの距離に対応）と、所定の音量（反射音
の振幅レベルに対応）で発することにより、再生音また
は演奏音の反射音をシミュレートすることができる。

この場合、サウンドルーム内における受聴位置または演
奏位置と各スピーカとの位置によって受聴位置または演
奏位置で聴く反射音の方向、距離、レベルが変動するか
ら、受聴位置または演奏位置に対するスピーカの位置
（方向および必要に応じて距離）も考慮して、いずれの
方向のスピーカからどの程度の音量と遅れ時間で反射音
を発するかを算出する。

また、スピーカは理想的にすべての仮想音源の方向に配
置する必要がある。しかし、それを実現するには、受聴
位置または演奏位置を中心にサウンドルームの少なくと
も上半球面に漏れなくスピーカを配置することになり、
現実には実現不可能である。経済的には４個〜10個程度
が限度であるから、その程度の数のスピーカをサウンド
ルーム内の周囲に配置して、各スピーカの分担領域を定
め、各領域内に含まれる仮想音源の反射音をそれぞれ対
応するスピーカで代表してシュミレートするようにす
る。この方法によれば、隣接するスピーカの中間にある
仮想音源からの反射音はそのいずれか１つのスピーカで
代表して発せられることになり、厳密に言えば、仮想音
源の方向を正確にシミュレートすることにはならない
が、スピーカ個数がある程度多ければ、実用上は問題な
いし、人の聴覚の方向判別能力に限界があることを考え
れば、これでも十分である。

あるいは、隣接するスピーカの中間にある仮想音源の方
向を正確にシミュレートする必要がある場合には、それ
らのスピーカ間の音量配分によりそれぞれが実現可能で
ある。

このようにスピーカの中間にある仮想音源からの反射音
をいずれか１つのスピーカで代表してシミュレートする
場合と、スピーカ相互間の音量配分によりシミュレート
する場合において、各スピーカから発すべき音量および
遅れ時間についてそれぞれ説明する。

１つのスピーカで代表してシミュレートする場合 第13図は、演奏位置34を中心に８個のスピーカSP1〜SP8
を配置したものである。ここでは、音響空間を隣接する
スピーカの中央位置と受聴位置または演奏位置34とを結
ぶ線で区切って、水平面で８つの領域d1〜d8に分割す
る。各領域d1〜d8にある反射音をP_Mnとすると、受聴位
置または演奏位置34でこれら反射音P_Mnを得る必要な各
スピーカSP1〜SP8の再生音P_Ms（Ｍ＝１〜８）は次式で
表わされる。

但し NM（Ｍ＝１〜８）：各領域d1〜d8にある仮想音源数（＝
反射音数） U:ユニット関数 t:時間 τn:反射音の遅れ時間 隣接するスピーカ相互間の音量配分によりシミュレ
ートする場合。

第14図に示すように、サウンドルーム36内の例えば四隅
に４個のスピーカSP1〜SP4を配置し、受聴位置または演
奏位置38と各スピーカSP1〜SP4を結ぶ線で４つの象限n,
m,l,kに区分し、各スピーカSP1〜SP4でそれぞれ左右の
象限にある仮想音限からの反射音をシミュレートする。
すなわち、スピーカSP4,SP1の音量比で象限ｎ内の反射
音をシミュレートし、スピーカSP1,SP2の音量比で象限
ｍ内の反射音をシミュレートし、スピーカSP2,SP3の音
量比で象限ｌ内の反射音をシミュレートし、スピーカSP
3,SP4の音量比で象限ｋ内の反射音をシミュレートす
る。各反射音をシミュレートするに必要な各スピーカSP
1〜SP4の再生音P_Ms（Ｍ＝１〜４）は次式のようにな
る。

但し、 Pn,Pm,Pl,Pk:反射音のレベル τn,τm,τl,τk:反射音の遅れ時間 θn,θm,τl,τk:反射音のＸ−Ｙ平面（水平面）上での
方向角度 θ₁,θ₂,θ₃,θ₄:スピーカSP1〜SP4のＸ−Ｙ平面上での
方向角度 τ_Mn,τ_Mm,τ_Ml,τ_Mk:各スピーカ再生音の遅れ時間。±
の修正項は聴取者または演奏者の両耳間距離による補正
であり、ここでは15cmの場合を想定している。

Nl,Ml,Ll,Kl:各象限n,m,l,kにある仮想音源数 t:時間 U:ユニット関数 なお、上式では隣りあうスピーカの中間にある仮想音源
からの反射音の方向をシュミレートするために、それら
の間の信号配分を第15図に示すCOS関数とした場合につ
いて示したが、第16図に示す線形関数あるいは第17図に
示すlog関数等スピーカ配置あるいはスピーカ特性等に
応じて反射方向を最も近似できるものを用いるようにす
る。

以上説明した信号配分により、第14図のスピーカ配置を
利用して全方向からの反射音をシミュレートできる。

なお、実際のホール等で演奏する場合、演奏者は演奏位
置で演奏しながらかつその位置で反射音を聴くことにな
るので、音源と受音点をともに演奏位置すなわちステー
ジ上に設定して仮想音源分布を求め、その仮想音源分布
に基づく各スピーカの反射音パラメータを用いて反射音
を生成すれば、サウンドルームにおいて演奏者はそのホ
ール等のステージ上にいる雰囲気で演奏をすることがで
きる。また、これに限らず、音源と受音点を様々変えて
求めた仮想音源分布に基づいて反射音パラメータを求め
れば、種々の趣の演奏を楽しむことができる。

なお、サウンドルームにおいて、スピーカと聴取位置ま
たは演奏位置との間には距離があり、時間差が生じるの
で、仮想音源から発した反射音をより正確にシュミレー
トするには、この時間遅れをも考慮したうえで各スピー
カからの再生音を求めるようにする。

第18図は、４点法を用いて或るホールの仮想音源からの
反射音データ（方向、距離、振幅レベル）を測定し、こ
れに基づき反射音を第４図のスピーカ配置でシミュレー
トする場合に、各スピーカSP1〜SP4から再生すべき信号
P_MS（Ｍ＝１〜４）を前記第（２）式から求めたもので
ある。

これは、各スピーカSP1〜SP4から出力される信号の反射
音構造を示しており、各スピーカ方向でのインパルス応
答とも考えてもよい。隣り合うスピーカのインパルス応
答には相互に関連があり、すなわち、これらスピーカ方
向間に位置する反射音が両スピーカによって正しくその
方向に定位するように両インパルス応答の振幅レベル遅
延時間が予じめ計算されている。

ソース信号（レコード再生信号等の連続信号）について
反射音を生成する場合は、ソース信号を構成する各サン
プル値について、これらインパルス応答をパラメータ
（ゲインおよび遅延時間について）として、反射音列を
生成し（サンプル値が得られた時刻を基準として個々の
反射音を発生する遅延時間を計数し、サンプル値に個々
のゲインを掛けたレベルで個々の反射音のレベルを定め
る。）、各サンプル値について得られるこれらの反射音
列を各時点において相互に加算していけば、各スピーカ
方向における反射音が生成され、これらを対応するスピ
ーカから発すれば、受聴位置または演奏位置38（第14
図）にいる聴取者または演奏者にとつては、自分があた
かもその仮想音源分布を有するホールで聴取または演奏
しているような雰囲気を味わうことができる。

インパルス応答の反射音パラメータに基づく反射音生成
処理としては、後述するたたみ込み演算による方法等を
利用することができる。

なお、この発明を演奏に利用する場合においては、マイ
クロホンは１本に限らず複数本使用することができる。

また、マイクロホンでの収音はできるだけリスニングル
ームの音響特性によって影響されることが望ましい。そ
のためには、部屋自体での反射は少ないことが望まし
く、適当な吸音処理を施すことによりその状態が得られ
る。

また、マイクロホンで収音した音は信号処理した後、再
びスピーカにより再生するため、ハウリング現象を起こ
さないように注意することが必要である。そのためのス
ピーカおよびマイクロホン配置については、後述する実
施例で述べる。

〔実施例〕

第１図は、楽器演奏に適用したこの発明の一実施例を示
したものである。サウンドルーム80は吸音処理を施し
て、デッドな特性とする。サウンドルーム80の四隅に
は、演奏者88の方向に向けてスピーカ56〜59が配置され
ている。また、サウンドルーム80の中には、５本のマイ
クロホン81〜85が配置されている。マイクロホン81は楽
器90に向けて配置され、マイクロホン82〜85はスピーカ
56〜59の中間位置にそれぞれ配置されている。ちなみ
に、マイクロホン81は楽器音自身を収音し、マイクロホ
ン82〜85は楽器の方向性（楽器がどの方向を向いている
か）をも考慮した音の収音を行なっている。なお、マイ
クロホンの本数は１〜９本程度が実用的である。

演奏者88が楽器90を演奏すると、その音はマイクロホン
81〜85で収音され、これらの収音信号はマイクヘッドア
ップを内蔵したマイクミキシング回路92でミキシングさ
れる。そして、プロセッサ46で反射音パラメータに基づ
いて反射音が生成され、また残響音パラメータに基づい
て残響音が生成される。これら生成された反射音および
残響音は４チャンネルアンプ72を介して、各スピーカ56
〜59から発せられることにより、演奏者88はあたかもそ
のホールにいて自ら演奏しているような雰囲気を味わえ
る。反射音パラメータおよび残響音パラメータは、演奏
者88がその演奏位置において、リモコン76を操作するこ
とにより調整可能である。

なお、この発明の反射音および残響音付加は、第19図に
示すように、各チャンネルごとのインパルス応答に基づ
いて、その初期部分または初期〜中期部分（τ_１〜τ
ｈ）を反射音パラメータとして、その全体を使って反射
音生成を行なう。また、インパルス応答の後期部分また
は中期〜後期部分（τh₊₁〜τｎ）を残響音パラメータ
として、その一部の領域を使って残響音生成を行なう。

すなわち、残響音生成においては、残響音パラメータの
点数が多く、演算速度の関係で入力信号の１サンプリン
グ周期内に全点数をたたみ込めないので、領域を選んで
使用する。第20図はこの様子を示したもので、入力信号
の各時点ａ〜ｋにおいて使用される残響音パラメータの
領域を示したものである。これによれば、入力信号が持
続している場合（ａ〜ｄ）は、残響音の後半部分は入力
信号にマスキングされて聴こえなくなる性質があるの
で、初期部分の残響音パラメータのみを使用している
（以下これを固定形動作という。）。

また、入力信号が途絶した場合（ｅ〜）には、使用する
残響音パラメータの領域を順次下位に移行させることに
より、長い残響音を確保している。（以下これを適応形
動作という。）。

このような操作は、概念的には第21図に示すような構成
で実現される。すなわち、入力サンプルを反射音パラメ
ータ用シフトレジスタ11に入力信号のサンプリング周期
で順次シフトさせながら入力し、シフトレジスタ11の遅
延時間τ_１〜τｈに対応する各タップから各サンプルの
遅延信号ｘ_１〜xhをそれぞれ出力し、これらに係数乗算
器13でそれぞれ係数（ゲイン）g₁〜ghを付与し、加算器
15で加算して なる反射音信号x₁を得る。

また、反射音パラメータ用シフトレジスタ11の最終段の
出力を残響音パラメータ用シフトレジスタ17に入力信号
のサンプリング周期で順次シフトさせながら入力し、シ
フトレジスタ17の遅延時間（シフトレジスタ11の入力側
からの通算の遅延時間）τh₊₁〜τｎに対応する各タッ
プから各サンプルの遅延信号xh₊₁〜xnをそれぞれ出力
し、これらの乗算器19…でそれぞれ係数gh₊₁〜gh₊nを付
与し、選択回路21でそれらのうちの所定の領域のものを
選択して、加算器23で加算して、残響音信号x₂を得る。

反射音信号x₁と残響音信号x₂は加算器25で加算されて出
力される。

比較器27は、例えば反射音信号x₁を所定の閾値で比較し
入力信号の持続／途絶状態を検出する。選択回路21は、
この検出に基づき残響音パラメータの選択領域を決定す
る。すわなち、入力が持続している場合は先頭のパラメ
ータ（τh₊₁,gh₊₁）から所定数のパラメータを選択し、
入力が途絶したら選択領域を順次下位に移行させてい
く。

〔第１図におけるプロセッサ46の具体例〕 次に前記第１図の実施例におけるプロセッサ46の具体例
を第22図に示す。第22図において、マイクロホン81〜85
で収音された演奏信号はマイクミキシング回路92でミキ
シングされ、入力ボリゥム102でレベル調整される。そ
して、ローパスフィルタ（A/D変換の際の折り返し防止
用）およびサンプル・ホールド回路104を介して、A/D変
換器106A/D変換される。そして更に、反射音に周波数特
性を付与するために、各チャンネルごとにイコライザ回
路（フィルタ回路）108に通される。

イコライザ回路108から出力された演奏信号は、各チャ
ンネルの反射音生成回路116,118,120,122および残響音
生成回路117,119,121,123に入力される。反射音生成回
路116,118,120,122では、マイクロコンピュータ124の指
令により、メモリ129に記憶されている各チャンネルの
反射音パラメータに基づき、各チャンネルごとに演奏信
号の反射音信号をそれぞれ生成する。また、各残響音生
成回路は、マイクロコンピュータ124の指令により、メ
モリ129に記憶されている各チャンネルの残響音パラメ
ータに基き、各チャンネルごとの演奏信号の残響音信号
をそれぞれ生成する。生成されたこれらの反射音信号お
よび残響音信号はオールパスフィルタ125でパルス密度
が制御されて、D/A変換器124において時分割多重的にD/
A変換され、各チャンネルごとに時分割して振り分けら
れ、サンプル・ホールド回路およびローパスフィルタ12
6,128,130,132を介してそれぞれ、平滑され、アナログ
信号に戻され、出力ボリゥム134,136,138,140およびパ
ワーアンプ48,50,52,54を介して各チャンネルスピーカ5
6〜59にそれぞれ供給される。これにより、各チャンネ
ルスピーカからは、各対応する方向の仮想音源からの演
奏の反射音および残響音が発生され、その仮想音源の分
布で特定されるホール等の音響空間が再現される。

なお、メモリ（ROM）129にはホール等各種音響空間の反
射音パラメータ、残響音パラメータおよびイコライザ回
路108やオールパスフィルタ125の係数パラメータが各チ
ャンネルごとに記憶されており、リモコン76の操作に基
づき、リモコンセンサインターフェイス142を介して、
マイクロコンピュータ124の指令によりそのいずれかの
ホールのパラメータが読み出される。

読み出されたこれらの各パラメータはRAM131に転送さ
れ、RAMデータの形で各々の制御に用いられる。これら
はいずれもリモコン76の操作により好みに応じて調整で
きる。また係数パラメータについては、入力が途絶して
残響が減衰するのに合わせて時間的に切替えられるよう
になっている。

ゼロ検出回路101は、入力信号の持続／途絶状態を検出
して、各残響音生成回路の動作を適応形に移行させると
ともに、イコライザ回路108のフィルタ特性およびオー
ルパスフィルタ125の段数の時間的制御を開始させる。

〔第22図の各部の具体例〕 次に、以上説明した第22図の各部の具体例を説明する。
なお、ここでは、第23図、第24図に示すように、入力が
途絶して各残響音生成回路が適応形動作（すなわち使用
する残響音パラメータの領域が順次下位に移行してたた
み込み演算を行なう動作）するのに合わせて、イコライ
ザ回路108のフィルタ特性fi〜fnを時間的に可変制御
し、自然界の残響に見られる時間的周波数特性変化を忠
実にシミュレーションして、より自然近い残響音を得る
ようにしている。

〔１〕反射音生成回路116および残響音生成回路117の具
体例 第22図の反射音生成回路116（118,120,122も同じ）およ
び残響音生成回路117,（119,121,123も同じ）の具体例
を第25図に示す。

第25図において、タイミングコントローラ224からは各
部を動作させるための制御クロックC1,C2,C3,C4,C5,C6
が出力される（第29図参照）。

第25図において、パラメータメモリ172には、反射音生
成のためのパラメータ（τ₁,g₁）〜（τh,gh）と残響音
生成のためのパラメータ（τh₊₁gh₊₁）〜（τn,gn）が
記憶されている。

カウンタ180反射音生成用データメモリ132に書込アドレ
スを与えるもので、入力信号の１サンプリング周期τ_０
ごとにクロックC1によってインクリメントされていく。
引算器182は現在の書込アドレスに対する遅延時間τ_１
〜τｈのアドレスを求め、これをデータメモリ132に読
出アドレスとして与える。データメモリ132は、クロッ
クC6によって周期τ_０に１度書込モードに切替えられ
る。このとき、パラメータメモリ172からの遅延時間パ
ラメータは０であり、引算器182からはカウンタ180の値
がそのまま出力され、その値が示すデータメモリ132の
アドレスに入力信号のサンプルが書き込まれる。クロッ
クC6以外のタイミングでは、データメモリ132は読出モ
ードにあり、パラメータメモリ172から周期τ_０内に順
次出力される遅延時間パラメータτ_１〜τｈにより書込
アドレスを基準としてτ_１〜τｈの遅延時間にある入力
サンプルが順次読み出される。

カウンタ174は残響音生成用データメモリ134に書込アド
レスを与えるもので、周期τ_０ごとにクロックC1によっ
てインクリメントされていく。引算器176は現在の書込
アドレスに対する遅延時間τｉの各アドレスを求め、デ
ータメモリ134に読出アドレスとして与える。データメ
モリ134は、クロックC2によって周期τ_０に１度書込モ
ードに切替えられる。このとき、遅延時間パラメータは
０であり、引算器176からはカウンタ174の値がそのまま
出力され、その値が示すデータメモリ134のアドレスに
データメモリ132の出力が書き込まれる。このとき、デ
ータメモリ132はカウンタ180によって次の書込アドレス
（すなわち最古データアドレス）が指定されているの
で、データメモリ134に書込まれるデータはデータメモ
リ132の容量分遅延されたデータとなる。

クロックC2以外のタイミングでは、データメモリ134は
読出モードにあり、パラメータメモリ172から周期τ_０
内に順次出力される遅延時間パラメータτｉにより、書
込みアドレスを基準としてτｉの遅延時間にあるデータ
が順次読み出される。

データメモリ132から順次読み出されるデータx₁〜xh
は、乗算器184で、パラメータメモリ172から順次出力さ
れるレベルパラメータg₁〜ghがそれぞれ乗算されて、g₁
・x₁〜gh・xhが順次出力される。

データメモリ34から順次読み出されるデータxiは乗算器
186において、パラメータメモリ172から順次出力される
レベルパラメータgiがそれぞれ乗算されて、gi・xiが順
次出力される。

アキュームレータ188は、乗算器184,186からの乗算値を
加算器190とレジスタ192で累算していく。これにより、
アキュームレータ188からは最終的に周期τ_０内の全乗
算値の累算値が出力される。レジスタ192の内容は、全
乗算値の累算後クロックC3によってリセットされる。

ゼロ検出回路101は、データメモリ132の出力x₁〜xhを乗
算器196でそれぞれ自乗してx₁ ²〜xh²を求めこれらを加
算器190とレジスタ200で累算して、周期τ_０内の累算値
をクロックC1でレジスタ202に転送する。レジスタ200は
クロックC1によって周期τ_０ごとにリセットされる。

ところで、パラメータメモリ172におけるパラメータの
書込および読出しは次のようにして行なわれる。

パラメータメモリ172にパラメータを書込む場合は、モ
ード選択信号によりマルチプレクサ200を書込アドレス
に切替え、パラメータメモリ172を書込モードに切替え
て、データを入力し、指定アドレスにパラメータを書込
む。

次に残響音の生成に使用されるパラメータデータの書込
アドレスの一例を下記第１表に示す。なお、ここで遅延
時間パラメータτｉは、便宜上、入力信号の１サンプリ
ング周期τ_０の何個分に相当するかという形で記憶され
ている。（これを実時間の形で記憶することも可能であ
るがその場合、回路上でのタイミングとのインターフェ
ース構成が別途必要となる。） また、反射音の生成に使用されるパラメータのアドレス
は、残響音生成に使用されるパラメータのアドレスを共
通に用いることはできないので反射音の生成では１回の
たたみ込みで全パラメータ（τh₊₁,gh₊₁）〜（τn,gn）
が読み出されるわけでないので、共通のアドレスを用い
ると、反射音の生成で必要なパラメータが読み出されな
い状態が生じる場合がある。）、独自のアドレスと読出
信号を用いる。この場合 イ）１サンプリング周期τ_０内に全反射音生成用パラメ
ータ（τ₁,g₁）〜（τh,gh）を読み出すこと（但し、順
不同でよい。） ロ）アキュームレータ188で残響音と一緒にたたみ込む
ので、残響音生成用のパラメータと同期して読出しを行
なうこと ハ）データメモリ132に入力データの書込を行なうとき
の遅延時間パラメータは０であること（カウンタ180で
指示されたデータメモリ132のアドレスに入力データを
書込むため）等の条件が必要である。

このためには、例えばサンプリング周期τ_０の開始以後
発生するクロックC5をカウントし、そのカウント値をア
ドレスとして反射音生成用のパラメータを読出すように
すればよい。その一例を下記第２表に示す。

なお、ここでも遅延時間パラメータτ_１は周期τ_０の何
個分かという形で記憶されている。

残響生成におけるパラメータの読出しは次のようにして
行なわれる。

残響音生成を行なうときは、パラメータメモリ172を読
出モードにし、マルチプレクサ200はカウンタ216の出力
を選択する。

比較器199はゼロ検出回路137の出力が所定の閾値より大
きい場合（すなわち、入力信号持続の場合）はカウンタ
210,212をクリアする。カウンタ210は残響音生成用パラ
メータデータにおける適応形動作の初期値を設定し、リ
セット時には“1"、リセット解除時には、一致検出回路
214の出力カウント値となる。

カウンタ216は読出アドレスを指令するもので、周期τ
_０に一度出力されるクロックC4によってリセットされ、
次のクロックC5（第26図参照）でカウンタ210の値を読
み込み、その値を初期値としてクロックC5をカウント
し、周期τ_０内に残響音作成のための適用形たたみ込み
を行なう適宜数の読出アドレスを出力する。カウンタ21
0が“1"の時（入力信号持続時）は、カウンタ216が“1"
にプリセットされ、パラメータメモリ172の残響音生成
用パラメータはアドレス１から順次指定されていく。

カウンタ212は、ゼロ検出によってリセット解除され、
以後、クロックC1をカウントアップしていく。このカウ
ント値は残響音生成が適応形動作に移行してからの入力
信号のサンプル数に対応し、適応形動作移行後の経過時
間ｔを意味する。この時間ｔは加算器220において反射
音生成用データメモリ132での遅れ時間t₀と加算され時
間ｔ＋t₀が算出される。この時間ｔ＋t₀は、入力信号途
絶後の経過時間を表わしている。

一致検出回路214は、残響音生成用の各遅延時間パラメ
ータτh₊₁〜τｎと時間ｔ＋t₀を比較し、一致するごと
にパルスを出力し、カウンタ210はこのパルスをカウン
トアップする。これは、残響音生成における適応形たた
み込みにおいては、入力信号途絶後の経過時間ｔ＋t₀よ
りも以後の（すなわち大の）遅延時間のパラメータが適
用されるので（時間ｔ＋t₀よりも前の（ｔよりも小さ
い）遅延時間に対応する入力信号データは、入力が途絶
して０となっているので、これをたたみ込んでも無意味
なため）、入力信号が途絶えてからいくつかのパラメー
タを経過したかを求め、現時点で何番目のパラメータが
適用していくかを決定するためである。

カウンタ210の値を初期値とし、クロックC5をカウント
したカウンタ216の値は読出アドレスとしてパラメータ
メモリ172に加わり、対応パラメータが読み出される。

なお、第25図においてパラメータコントローラ222は、
パラメータメモリ172やマルチプレクサ200の制御信号等
を出力するものである。

第25図の回路の動作の一例を第29図示す。ただし、これ
はまだ残響音生成の適応形動作に至らない状態である。

サンプリング周期τ_０はクロックC1で開始され、このク
ロックC1をカウンタ174,180でカウントアップして、書
込アドレスが１ずつずれていく。遅延時間パラメータ
は、反射音生成用データメモリ132側も残響音生成用デ
ータメモリ134側もはじめは０なので、そのときカウン
タ174,180の値がそのままアドレス信号として残響音生
成用データメモリ134、反射音生成用データメモリ132に
加わる。残響音生成用データメモリ134は、クロックC2
で書込みが行なわれる。このとき、反射音生成用データ
メモリ132ではカウンタ180が次の書込アドレスを指令し
ており、そのアドレスのデータがクロックC2で残響音生
成用データメモリ134に転送される。反射音生成用デー
タメモリ132にはその後クロックC6で新データが書き込
まれる。

パラメータメモリ172からは、反射音生成用パラメータ
と残響音生成用パラメータがクロックC5の周期で順次読
み出される。残響音生成用パラメータは周期τ_０にわた
ってパラメータが読み出される。反射音生成用パラメー
タは残響音生成用パラメータより数が少ないので、早い
時期に全て読み出されてしまい、以後０が読み出され
る。

ここでは、まだ残響音生成で適応形動作が行なわれてい
ない状態を示しているので、カウンタ216の初期値は１
（その前の０はリセット状態）となって、残響音生成用
パラメータ（τh₊₁,gh₊₁），（τh₊₂,gh₊₂），…、と先
頭から読み出されていく。

適応形動作が開始されると、カウンタ216の初期値が2,
3,…と順次変化していき、適応形動作用パラメータの領
域もこれに応じて、順次下位に移行していく。

なお、反射音生成用パラメータは、常に全パラメータ
（τ₁,g₁）〜（τh,gh）が読み出される。

反射音生成のたたみ込み演算値と残響音生成のたたみ込
み演算値は、アキュームレータ218で累算され、アキュ
ームレータ218からは、１サンプリング周期τ_０終わり
に最終的な累算値が得られ、これが１つの反射音と残響
音を合成したサンプルとなる。そして、各周期τ_０ごと
にこの動作を繰り返して、一連の残響信号が作成され
る。

入力信号が第27図上段に示すように途絶した場合に、従
来の反射音のみによる場合は同図中段に示すように音が
すぐに途切れてしまい、特にソース自体に残響成分が含
まれていない楽器、歌唱等の演奏信号では不自然さが目
立つが、前記第25図の反射音＋適応形動作による残響音
では第27図下段に示すように長い残響時間が得られる。

またこの残響音は全てパラメータデータに基づき一つ一
つ作成していくものであるので自然な感じの残響を忠実
に再現することができる。

なお、より残響音の情報量を増すためには、上記残響音
生成回路において、イコライザ回路108のフィルタ特性
を時間的に制御（帯域制限）していく際これに合わせ
て、残響信号生成のための１サンプリング周期を順次長
くして、同周期間のたたみ込み点数を増すようにすると
良い。これは残響音の帯域制限に伴ないより長いサンプ
リング周期でも充分その残響音を再現し得ることが標本
化定理により保証されていることを利用するものである
が、その際には反射音生成と残響音生成のサンプリング
周期が異なってくるので、回路上にて両者タイミングの
インターフェースを取る必要が生じてくる。

〔２〕イコライザ回路108の具体例（１） 第22図のイコライザ回路108の具体例を第28図に示す。

これは、FIR（fiuite impulse response:非巡回形フィ
ルタ）で構成したもので、概念的には例えば第29図に示
すように、入力信号x₀を遅延素子230で１サンプリング
周期τ_０ずつ遅延させて、各段（ここでは20個のサンプ
ル点でフィルタ特性を表わす例を示している。）の遅延
出力に各乗算器232で係数a₁〜a₂₀を付与し、各出力a₁x₀
〜a₂₀x₀を加算器234で累算して（すなわちたたみ込み演
算して）入力信号x₀にローパスフィルタの特性を付与す
るようにしたものである。係数a₁〜a₂₀の値によりフィ
ルタ特性が設定される。そして、第28図の回路では特に
RAMを用いたプログラム制御でこれを実現している。な
お、第28図の回路で用いられている各制御信号を第30図
に示す。

第30図において、クロックC7はクロックC1の１周期τ_０
にｍ＋１個発生する信号、クロックC8,C9はクロックC1
と同じ周期τ_０を有する信号である。

第28図において、フィルタ特性パラメータメモリ246
は、設定しようとする各フィルタ特性（例えば第31図の
a,b,…,iの特性）ごとに、その周波数と特性を決定する
係数a₁〜am,b₁〜bm…,i₁〜im（各々ｍ個のサンプル点で
フィルタ特性を表わす場合）の値を下記第３表に示すよ
うに各アドレスに記憶している。

フィルタ特性選択回路248は、フィルタ特性パラメータ
メモリ246に記憶されているフィルタ特性（ａ〜ｉ）の
うち２つのフィルタ特性を選択する。

データメモリ250はｍ＋１個のアドレスを有し、入力信
号のサンプルを古いサンプルが記憶されているアドレス
から順に更新して新しいサンプルを書込んでいく。これ
により、データメモリ250には、常に現時点から過去ｍ
＋１個のサンプルが記憶された状態となる。

カウンタ252はデータメモリ250の書込アドレスを指定す
るもので、周期τ_０ごとに発生するクロックC1によって
カウントアップされ、ｍカウントまで達したら再び０か
らカウントを繰り返す。

カウンタ254は、フィルタ特性パラメータメモリ246およ
びデータメモリ250の読出アドレスを指令するもので、
周期τ_０の間にｍ＋１個発生するクロックC7によってｏ
〜ｍまでカウントアップする。カウンタ252の値は引算
器256でカウンタ254の値が引算され、データメモリ250
にアドレスとして加わる。

データメモリ250は、カウンタ254の値が０のときにクロ
ックC8によって書込モードに切替られ、それ以外のカウ
ント値のとき読出モードにある。したがって、書込モー
ドのときはカウンタ252の値がそのままデータメモリ250
に書込アドレスとして加わり、そのアドレスに入力サン
プルが書込まれる。書込後データメモリ250は読出モー
ドに戻り、カウンタ254はクロックC7によって1,2…,mと
順次カウントアップされていく。そして、引算器256に
おいてカウンタ152の値（最新データのアドレス）と引
算され、現時点よりも１つ前のサンプル、２つ前のサン
プル，…,m個前のサンプルが周期τ_０内に順軸読み出さ
れていく。

また、フィルタ特性パラメータメモリ246は、カウンタ2
54の値をアドレスとして、前記第３表に示すフィルタ特
性ａ〜ｉのうちフィルタ特性選択回路248で選択された
２つのフィルタ特性（例えばａとｂの特性）の係数（a₁
〜am,b₁〜bm）を並行して順次出力する。

データメモリ250の出力データは２つの系統A,Bに導か
れ、乗算器258,260でフィルタ特性パラメータメモリ246
から順次出力されるフィルタ特性の係数が付与される。
遅延データの読出とフィルタ特性の係数の読出はカウン
タ254により周期が取られているので、乗算器258,260で
は読出されている遅延データに対応した係数が付与され
る。

乗算器258の出力データは、加算器262とレジスタ264か
らなるアキュームレータで順次累算され、周期τ_０内に
得られるｍ個のデータの総累算値はクロックC1によって
レジスタ266にラッチされる。累算値がレジスタ266にラ
ッチされると、レジスタ264はクロックC1の反転信号に
よってリセットされ、次のサンプリング周期における累
算に備える。

乗算器260の出力データについても同様に処理される。

以上により、レジスタ266,272からは、入力信号にフィ
ルタ特性選択回路248で選択されたフィルタ特性を付与
したデータが出力され、これらは乗算器274,276におい
てクロスフェードの係数x,yがそれぞれ付与される。

クロスフェード用パラメータメモリ278は、係数x,yとし
て例えば下記第４表に示す値を各アドレスに記憶してい
る。

カウンタ280は、トリガ信号TRGによってトリガされる
と、サンプリング周期τ_０よりも非常に長い周期のクロ
ックC9によってカウントアップされる。このカウント値
はクロスフェード用パラメータメモリ278にアドレスと
して加わり、前記第４表に示す係数x,yが順次読み出さ
れる。乗算器274,276の出力データは加算器278で加算さ
れて、周期τ_０で出力される。このようにして、Ａ系統
のフィルタ特性からＢ系統のフィルタ特性に順次切替え
られていく。

なお、Ａ系統からＢ系統に完全に切替えられた場合（す
なわち、カウンタ280の値が10になった場合）、カウン
タ280のカウントを停止させれば、Ｂ系統のフィルタ特
性がその後継続して生かされる。

また、Ａ系統からＢ系統に完全に切替えられた場合、Ａ
系統を別のフィルタ特性に切替えるとともに、カウンタ
280をダウンカウントに切替えれば、Ｂ系統のフィルタ
特性からＡ系統の新たなフィルタ特性に順次切替えてい
くことができる。この場合、更、にカウンタ280の値が
０まで下がったら、Ｂ系統を別のフィルタ特性に切替え
るとともに、カウンタ280をアップカウントに切替えれ
ば、Ａ系統のフィルタ特性からＢ系統の新たなフィルタ
特性に切替えていくことができる。このようにして、第
32図に示すようなフィルタ特性の切替が実現される。

〔３〕イコライザ回路108の具体例 イコライザ回路108を２時IIR（infinite impulse respo
nse:巡回形フィルタ）で構成した一例を第33図に示す。
これは、入力信号に乗算器326で係数（ゲイン）A₀を付
与した信号と、入力信号を遅延素子327で１サンプリン
グ周期τ_０遅らせて乗算器328で係数A₁を付与した信号
と、入力信号を遅延素子327,329で周期２τ_０遅らせて
乗算器230で係数A₂を付与した信号とを加算器231で加算
し、加算器231の出力を遅延素子232で周期τ_０遅らせて
乗算器233で係数B₁を付与した信号と、加算器231の出力
を遅延素子232,234で周期２τ_０・遅らせて乗算器235で
係数B₂を付与した信号とを加算器231にフィードバック
させたものである。この回路では、入出力間の伝達関数
Ｈ（Ｚ）として、 が得られる。係数A₀,A₁,A₂,B₁,B₂の値によりフィルタ特
性を任意に設定することができる。

〔４〕オールパスフィルタ125の具体例 第22図のオールパスフィルタ125の具体例（１段分）を
第34図に示す。このオールパスフィルタ125は、入力信
号を加算器294を介して遅延回路296に入力し、遅延回路
296の出力をアンプ298（ゲイン１−g²）を介して加算器
294に帰還している。加算器294の出力はアンプ300（ゲ
イン−ｇ）を介して加算器302で遅延回路296の出力と加
算される。このようにして、加算器294からは第38図に
示すような信号が出力される。

なお、ｇ＝−１に設定すれば、帰還ループのゲインは０
となり、入力信号がそのまま出力される。

このオールパスフィルタ125ではパルス密度の制御を行
なう。すなわち、自然界の残響は時間の経過とともにパ
ルス密度が高くなっていくので、これをシミュレートす
るため、入力が途絶して適応形動作による残響音生成を
行なうのと並行して、パルス密度を順次高くしていく。
これを実現するため、オールパスフィルタ125では、第3
4図の構成を複数段カスケード接続し、各段の係数の可
変により、時間とともに1,2,段…と段数を順次増やして
いくように制御する。

このようにすれば、前記イコライザ回路108によるフィ
ルタ特性の可変制御とあわせてより自然な感じの残響音
が得られる。一例として、イコライザ回路108のフィル
タ特性の可変制御と関連させてオールパスフィルタ125
の段数を可変制御した場合のパルス密度の変化を第36図
に示す。第36図において、ａ〜ｉは各段数において使用
するイコライザ回路108の第31図にａ〜ｉで示したフィ
ルタ特性である。

〔サウンドルームにおけるスピーカおよびマイクロホンの他の配置例〕

ところで、サウンドルームにおけるスピーカおよびマイ
クロホンの配置例としては、例えば次のような配置が考
えられる。

第37図の配置 第37図は、スピーカ４個、マイクロホン４個の配置例で
ある。すなわち、スピーカ56〜59はサウンドルーム80の
天井の四隅に配置され、マイクロホン82〜85は天井の各
スピーカ56〜59の中間位置にそれぞれ配置されている。
各マイクロホン82〜85は隣接するスピーカ56〜59から等
距離の離れた位置にあるので、ハウリングは起きにくく
なっている。また、マイクロホン82〜85は天井壁面に取
り付けた状態とし、マイクロホン入力の周波数特性が平
坦になるように配置されている。

第38図の配置 第38図は、マイクロホン82〜85をサウンドルームの床部
四隅に配置したものである。この配置では、マイク収音
点の音圧が、全周波数帯域に亘って最も大きく、周波数
特性が平坦である。また、スピーカ56〜59からの直後の
音の放射の影響は少なく、ハウリングマージンも大き
い。

第39図の配置 第39図は、４本の指向性マイクロホン82〜85を天井四隅
付近において楽器音源方向（部屋80の中央方向）に向け
て配置したものである。マイクロホン82〜85は、スピー
カ56〜59の放射軸線に近い位置に配置されているが、指
向性が強く、かつスピーカ56〜59を背にしているので、
スピーカ56〜59からの音は収落せず、ハウリングマージ
ンが格段に増大する。

〔この発明の他の適用例〕

前記実施例では、この発明をサウンドルーム内での楽
器、歌唱等の演奏に適用した場合について示したが、レ
コードやテープ等の再生に利用する場合には、マイクロ
ホンは不要であり、再生装置からの再生信号をソース信
号として用いる。その場合、直接音はそれ専用のスピー
カをサウンドルーム内に配置して発するのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、反射音パラメー
タに基づきたたみ込み演算により反射音を生成するとと
もに、残響音パラメータに基づきたたみ込み演算により
残響音を生成するようにしたので、反射音だけの場合に
比べて長い残響時間が得られる。

また、残響音を帰還ループでなく、残響音パラメータに
基づいて一つ一つ作成するので、自然な感じの残響音が
得られる。また、残響音パラメータの領域を選択して使
用するのでハードウェア上楽な演算速度でたたみ込み演
算を行なうことができ、しかも、入力が途絶した場合に
その領域を順次下位に移行させていくようにしたので、
自然かつ長い残響音が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、楽器演奏に適用したこの発明の一実施例を示
すブロック図である。 第２図は、従来の音響制御装置の概念図である。 第３図は、４点法による仮想音源の測定方法を示す斜視
図である。 第４図は、第３図におけるマイクロホンの配置を示す斜
視図である。 第５図は、第４図のマイクロホンによるインパルス応答
の測定結果を示す波形図である。 第６図は、第５図の測定結果に基づく仮想音源位置の算
出方法を示す図である。 第７図、第８図、第９図は、４点法により求められた仮
想音源分布を示す図で、第７図はＸ−Ｙ平面投影図、第
８図はＸ−Ｚ平面投影図、第９図はＸ−Ｚ平面投影図で
ある。 第10図は、鏡像法による仮想音源測定法の原理を示す図
である。 第11図、第12図は鏡像法により求められた仮想音源分布
を示す図で、第11図はＸ−Ｙ平面投影図、第12図はＹ−
Ｚ平面投影図である。 第13図は、周囲８個のスピーカによる反射音再生状態を
示す平面図である。 第14図は、周囲４個のスピーカによる反射音再生状態を
示す平面図である。 第15図、第16図、第17図は、隣接するスピーカの中間に
ある反射音をシュミレートするための、各スピーカ間の
音量配分を示したもので、第15図はCOS関数によるも
の、第16図は線形関数によるもの、第17図はlog関数に
よるものである。 第18図は、４点法による反射音測定データに基づき第14
図のスピーカ配置でその反射音をシュミレートする場合
に、各スピーカに供給すべき反射音を作成するために用
いられる反射音パラメータ列を示す図である。 第19図は、この発明で用いられる反射音パラメータと残
響音パラメータの一例を示す図である。 第20図は、適応形動作を示す図である。 第21図は、この発明による反射音生成と残響音生成の概
念図である。 第22図は、第１図のプロセッサ46の具体例を示すブロッ
ク図である。 第23図は、第22図のイコライザ回路108のフィルタ特性
を示す図である。 第24図は、残響信号の減衰とともにイコライザ回路108
のフィルタ特性を変化させていく状態を示すタイムチャ
ートである。 第25図は、第22図の反射音生成回路116および残響音生
成回路117の具体例である。 第26図は、第25図の回路の動作を示すタイムチャートで
ある。 第27図は、第25図の回路による残響信号波形を示す図で
ある。 第28図は、非巡回形フィルタを用いて構成した第22図の
イコライザ回路108の構成例を示すブロック図である。 第29図は、非巡回形フィルタの原理を示す図である。 第30図は、第28図の回路の動作を示すタイムチャートで
ある。 第31図は、第28図の動作において使用される各フィルタ
特性を示す図である。 第32図は、第28図のイコライザ回路108を用いて、減衰
する残響信号に体して順次フィルタ特性を変化させてい
く状態を示すタイムチャートである。 第33図は、巡回形フィルタを用いて構成した第22図のイ
コライザ回路108の構成例を示すブロック図である。 第34図は、第22図のオールパスフィルタ125の構成例
（１段分）を示すブロック図である。 第35図は、第34図の回路の動作波形図である。 第36図は、第34図のオールパスフィルタの段数を様々に
変えていった場合のパルス密度の変化を示す波形図であ
る。 第37図乃至第39図は、サウンドルーム80におけるスピー
カとマイクロホンの配置例を示す斜視図である。 116,118,120,122……反射音生成回路、117,119,121,123
……残響音生成回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受聴点の周囲に配される複数個のスピーカ
   再生手段と、 音響空間における反射音のデータに基づき、前記スピー
   カ再生手段から前記音響空間またはこれに類似したモデ
   ル空間における反射音を再生するために、前記各スピー
   カ再生手段で発すべき反射音のパラメータ（反射音パラ
   メータ）をそれぞれ記憶する反射音パラメータ記憶手段
   と、 前記パラメータ記憶手段に記憶された各反射音パラメー
   タに基づき、たたみ込み演算によりソース信号の反射音
   をそれぞれ生成する反射音形成手段と、 前記反射音の後に続く残響音のパラメータ（残響音パラ
   メータ）をそれぞれ記憶する残響音パラメータ記憶手段
   と、 前記残響音パラメータのうちの適宜の領域のパラメータ
   に基づき、たたみ込み演算により前記ソース信号の残響
   音を形成するものであって、入力が途絶した場合に前記
   たたみ込み演算に使用する残響音パラメータの領域を順
   次下位に移行させて残響音を形成していく残響音形成手
   段と、 前記反射音形成手段の出力と、前記残響音形成手段の出
   力とを前記複数個のスピーカ再生手段の対応するものに
   それぞれ供給する反射音生成手段と を具備してなる反射音および残響音形成装置。