JPH0750397B2 - 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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JPH0750397B2
JPH0750397B2 JP3136649A JP13664991A JPH0750397B2 JP H0750397 B2 JPH0750397 B2 JP H0750397B2 JP 3136649 A JP3136649 A JP 3136649A JP 13664991 A JP13664991 A JP 13664991A JP H0750397 B2 JPH0750397 B2 JP H0750397B2
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reverberation
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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g
1 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、
第1の遅延メモリの遅延時間よりも小さな遅延時間を有
するる。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 Signal 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】 y(t)=x(t-D1)+|A(w)|x(t-2D1)+|A(w)|2x(t-3D1) +………… +|A(w)|a-1x(t-nD1)+…
【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T 1 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+g12<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 =nDn =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
おくと、〔数3〕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
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D
1=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 =1/22.05K
Hz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10−
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 2−11,2−21,…,2−n1…第1の乗算器 3−1,3−2,…,3−n…加算器 2−12,2−22,…,2−n2…第2の乗算器 4−1,4−2,…,4−n…第2の遅延メモリ 10−1,10−2,…,10−n…コムフィルタ

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、第1の遅
    延メモリの遅延時間よりも小さな遅延時間を有する第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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