JPH0833092A

JPH0833092A - 立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタ設計装置

Info

Publication number: JPH0833092A
Application number: JP6162348A
Authority: JP
Inventors: Izuho Hirano; 出穂平野; Akio Kinoshita; 明生木下; Hirohiko Shibuya; 広彦渋谷; Kiyoshi Nanbu; 起可南部
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】再生音響空間が残響を有する一般的な室内空間
であっても、良質な音響再生が可能となる伝達関数補正
フィルタを設計できるようにする。【構成】ステップ１０１において伝達特性測定装置１０
から供給されるインパルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁を読み込み、
次いでステップ１０２に移行して、それらインパルス応
答ｈ₀₀〜ｈ₁₁を所定の窓関数を利用して修正する処理を
行って、修正インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' を演算し、
その修正インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' に基づいてステ
ップ１０３以降の処理において伝達関数補正フィルタの
フィルタ係数を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、原音場において例え
ばダミーヘッドマイクロフォンを用いて録音を行ってこ
れを再生用音源とし、この再生用音源を再生音響空間に
配設された複数のスピーカで再生することにより、再生
音響空間に居る人間に、あたかも原音場に居るのと同じ
ような臨場感を有する立体的な音響を聴かせることがで
きる立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタの設計装
置に関し、特に、再生音響空間が残響を有する一般的な
室内空間であっても、良質な音響再生を可能としたもの
である。なお、伝達関数補正フィルタとは、立体音響再
生装置の再生用音源から複数のスピーカに供給される音
響情報をフィルタ処理することにより、再生音響空間で
のスピーカから人間耳位置までの音響伝達系（音響再生
系）の伝達関数を適宜補正してクロストーク除去等を行
うためのフィルタである。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の技術としては、例えば特
開平５−１１５０９８号公報や特開平５−２２７６００
号公報等に開示されたものがある。これら従来の技術
は、完全無響室のような自由音場に適用されるものであ
り、自由音場内に、再生時におけるスピーカと人間との
位置関係と同様の位置関係となるようにスピーカとダミ
ーヘッドマイクロフォンとを設置し、それらスピーカ及
びダミーヘッドマイクロフォン間の伝達特性（音響再生
系の伝達特性）を測定し、その測定結果に基づいて伝達
関数補正フィルタのフィルタ係数を演算して伝達関数補
正フィルタを設計するようになっていて、伝達関数補正
フィルタが設計されたら、それを再生用音源とスピーカ
との間に介在させる。一方、再生用音源は例えばコンサ
ートホール等の原音場においてダミーヘッドマイクロフ
ォンを用いて録音することにより生成する。

【０００３】そして、その再生用音源から伝達関数補正
フィルタを介して各スピーカに音響情報を供給すること
により、再生音響空間に居る人間の両耳位置に、ダミー
ヘッドマイクロフォンの両耳位置の音圧を再現して、臨
場感を有する立体的な音響を聴かせることができた。こ
こで、上記従来に技術における伝達関数補正フィルタの
設計には、東京電気大学総合研究所報告Vol.2,No.2,198
3 「基準的収音・再生を目的としたOrthostereophonic
Systemの構成」で述べられている音響等価回路（p.１３
〜１８）が適用されている。これは、測定されたスピー
カ及びダミーヘッドマイクロフォン間の伝達特性（イン
パルス応答）をフーリエ変換し、周波数領域において音
響等価回路を構成した後、その等価回路を構成する伝達
関数を逆フーリエ変換してＦＩＲフィルタ（有限インパ
ルス応答型フィルタ）を設計するようになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記従来の技
術は、あくまでも完全無響室や野外といった非常に限定
された空間である自由音場での適用を前提としており、
残響を有する一般的な室内空間には実質的に適用するこ
とができなかった。即ち、そのような一般的な室内空間
にあっては、上述のようにスピーカ及びダミーヘッドマ
イクロフォン間のインパルス応答を測定しても、そのイ
ンパルス応答には、空間の床面や壁面等での反射波成分
が含まれているため、そのような反射波成分を含んだイ
ンパルス応答に応じて伝達関数補正フィルタを設計して
しまうと、反射波成分がフィルタ係数の作成段階で悪影
響を及ぼしてしまい、結果として再生音の定位感・音質
等を著しく損なってしまう。つまり、上記従来の技術
は、一般的な室内空間に適用してしまうと満足できるレ
ベルで立体音響を再現することができないという問題点
を有していた。

【０００５】また、立体音響再生装置を自動車の車室内
騒音評価装置として応用することを考えた場合、自動車
の車室内騒音は概ねレベルの高い低周波成分を含むこと
が多く、低周波成分が臨場感豊かに再生可能であること
が評価装置として応用した場合に求められるのである
が、そのような要求を十分に満足できる立体音響再生装
置は従来存在しなかった。

【０００６】本発明は、上述した従来技術が有する未解
決の課題や、上記のような技術的要求に着目してなされ
たものであって、残響を有する一般的な空間でも満足で
きるレベルで立体音響を再現することができ、低周波成
分の再生を良好に行える立体音響再生装置の伝達関数補
正フィルタの設計装置を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、立体音響再生装置の再生用
音源と複数のスピーカ間に介在し音響再生系の伝達関数
を補正する伝達関数補正フィルタの設計装置であって、
前記スピーカ及び所定の受音位置間のインパルス応答を
測定するインパルス応答測定手段と、前記測定されたイ
ンパルス応答と所定の窓関数とを掛け合わせて修正イン
パルス応答を生成する修正インパルス応答生成手段と、
前記修正インパルス応答に基づいて前記伝達関数補正フ
ィルタのフィルタ係数を演算するフィルタ係数演算手段
と、を備えた。

【０００８】ここで、修正インパルス応答生成手段は、
より具体的には以下の請求項２〜請求項１１に係る発明
のように構成することができる。即ち、請求項２に係る
発明は、上記請求項１に係る発明である立体音響再生装
置の伝達関数補正フィルタ設計装置において、前記窓関
数を、所定時刻ｔ₀以前は大きさ１であり、前記所定時
刻ｔ₀以降は大きさ０の窓関数とした。

【０００９】また、請求項３に係る発明は、上記請求項
１に係る発明である立体音響再生装置の伝達関数補正フ
ィルタ設計装置において、前記窓関数を、所定時刻ｔ₀
以前は大きさ１であり、前記所定時刻ｔ₀以降は徐々に
減衰する窓関数とした。一方、請求項４に係る発明は、
上記請求項１に係る発明である立体音響再生装置の伝達
関数補正フィルタ設計装置において、前記窓関数を、所
定時刻ｔ₀以前は大きさ１であり、前記所定時刻ｔ₀以
降は徐々に減衰し且つ前記所定時刻ｔ₀よりも後の所定
時刻ｔ₁において大きさ０になる窓関数とした。

【００１０】また、請求項５に係る発明は、上記請求項
１に係る発明である立体音響再生装置の伝達関数補正フ
ィルタ設計装置において、前記窓関数を、所定時刻ｔ₀
以前は大きさ１であり、前記所定時刻ｔ₀以降は徐々に
減衰し且つ前記所定時刻ｔ₀よりも後の所定時刻ｔ₁に
おいて微分係数０で大きさ０になる窓関数とした。ここ
で、請求項６に係る発明は、前記窓関数の減衰関数を指
数関数とし、請求項７に係る発明は、前記窓関数の減衰
関数を三角関数とした。

【００１１】一方、請求項８に係る発明は、上記請求項
２に係る発明である立体音響再生装置の伝達関数補正フ
ィルタ設計装置において、前記所定時刻ｔ₀以降の前記
インパルス応答から所定周波数よりも低周波の成分を抽
出する低周波成分抽出手段を設け、前記修正インパルス
応答生成手段は、前記窓関数を掛け合わせた結果に、さ
らに前記抽出された低周波の成分を連続させて前記修正
インパルス応答を生成するようにした。

【００１２】また、請求項９に係る発明は、上記請求項
２に係る発明である立体音響再生装置の伝達関数補正フ
ィルタ設計装置において、前記修正インパルス応答生成
手段は、前記窓関数を掛け合わせた結果に、さらに無響
状態にて測定した前記スピーカ及び所定の受音位置間の
インパルス応答の前記所定時刻ｔ₀以降の成分を連続さ
せて前記修正インパルス応答を生成するようにした。

【００１３】そして、上記請求項１〜請求項９に係る発
明における所定時刻ｔ₀は、例えば請求項１０に係る発
明のように、前記インパルス応答に含まれる直接波成分
と第１反射波成分との境の時刻とすることができるし、
或いは、請求項１１に係る発明のように、前記インパル
ス応答に含まれる第１反射波成分と第２反射波成分との
境の時刻とすることもできる。

【００１４】

【作用】ここで、残響を有する一般的な空間内に所定距
離離隔して配設されたスピーカ及びマイクロフォン間の
インパルス応答を測定すると、そのインパルス応答には
大きく分けて直接音成分，初期反射音成分及び残響音成
分が含まれている。そして、音像の定位に最も重要な直
接音成分（場合によっては直接音成分と初期反射音成
分）を抽出し、その抽出された成分に基づいて伝達関数
補正フィルタを設計することができれば、上述した本発
明の目的を達成することができる。ここで、直接音成分
とは、スピーカからマイクロフォンに直接到達した音の
成分であり、初期反射音成分とは、スピーカやマイクロ
フォンに近い床面や壁面で１〜数回反射してマイクロフ
ォンに到達した音の成分であり、残響音成分とは、何回
も反射を繰り返した後に到達する音の成分である。

【００１５】そこで、請求項１に係る発明にあっては、
インパルス応答測定手段が測定したスピーカ及び所定の
受音位置間のインパルス応答から伝達関数補正フィルタ
が直接設計されるのではなく、修正インパルス応答生成
手段においてインパルス応答と所定の窓関数とが掛け合
わされて修正インパルス応答が生成され、そしてフィル
タ係数演算手段がその修正インパルス応答に基づいて伝
達関数補正フィルタのフィルタ係数を演算する。

【００１６】即ち、この請求項１に係る発明では、修正
インパルス応答生成手段によってインパルス応答と所定
の特性を有する窓関数とが掛け合わされることにより修
正インパルス応答が生成されるのであるが、インパルス
応答に含まれる上述した直接音成分，初期反射音成分及
び残響音成分間には、スピーカから受音位置（マイクロ
フォン）に到達するまでの時間に差がある（直接音成分
→初期反射音成分→残響音成分の順に到達する）ため時
間軸上で分離することができる。

【００１７】従って、窓関数の特性を適宜選定すれば、
インパルス応答に含まれる直接音成分（或いは直接音成
分と初期反射音成分）だけで修正インパルス応答が生成
されることになる。そして、その修正インパルス応答に
基づいてフィルタ係数演算手段が伝達関数補正フィルタ
のフィルタ係数を演算する。例えば、請求項２に係る発
明であれば、窓関数が所定時刻ｔ₀を境に１から０にス
テップ状に変化する特性を有するため、測定されたイン
パルス応答と窓関数とが掛け合わされると、インパルス
応答の時間軸上で所定時刻ｔ₀以前の成分のみからなる
修正インパルス応答が生成される。よって、その所定時
刻ｔ₀を適宜設定すれば、インパルス応答に含まれる直
接音成分（或いは直接音成分と初期反射音成分）だけで
修正インパルス応答が生成されることになり、残響音成
分の影響を受けていない伝達関数補正フィルタが設計さ
れる。

【００１８】また、請求項３に係る発明であれば、窓関
数が所定時刻ｔ₀を境に徐々に減衰する特性を有するた
め、測定されたインパルス応答と窓関数とが掛け合わさ
れると、インパルス応答の所定時刻ｔ₀以前の成分と、
所定時刻ｔ₀以降の減衰した成分とからなる修正インパ
ルス応答が生成され、所定時刻ｔ₀以降の成分もある程
度の割合で修正インパルス応答に残存するから、その修
正インパルス応答に基づいて伝達関数補正フィルタのフ
ィルタ係数が演算されると、残響音成分の影響が小さく
且つ低周波成分の再生も可能な伝達関数補正フィルタが
設計される。

【００１９】一方、請求項４に係る発明であれば、窓関
数が所定時刻ｔ₀を境に徐々に減衰し且つ所定時刻ｔ₁
（＞ｔ₀）において大きさ０になる特性を有するため、
測定されたインパルス応答と窓関数とが掛け合わされる
と、インパルス応答の所定時刻ｔ₀以前の成分と、所定
時刻ｔ₀以降の減衰した成分とを含み、所定時刻ｔ₁以
降の成分は含まない修正インパルス応答が生成され、所
定時刻ｔ₀以降の成分もある程度の割合で修正インパル
ス応答に残存するから、その修正インパルス応答に基づ
いて伝達関数補正フィルタのフィルタ係数が演算される
と、上記請求項３に係る発明よりもさらに残響音成分の
影響が小さく、また同様に低周波成分の再生も可能な伝
達関数補正フィルタが設計される。

【００２０】そして、請求項５に係る発明であれば、窓
関数が所定時刻ｔ₀を境に徐々に減衰し且つ所定時刻ｔ
₁（＞ｔ₀）において微分係数０で大きさ０になる特性
を有するため、測定されたインパルス応答と窓関数とが
掛け合わされると、上記請求項４に係る発明と同様に、
インパルス応答の所定時刻ｔ₀以前の成分と、所定時刻
ｔ₀以降の減衰した成分とを含み、所定時刻ｔ₁以降の
成分は含まない修正インパルス応答が生成される。ただ
し、この請求項５に係る発明では、窓関数は、微分係数
０で（つまり、滑らかに）大きさ０に収束しているか
ら、インパルス応答の低周波成分がある時刻を境に急激
に消滅するのではなく、滑らかに収束するようになり、
修正インパルス応答の末尾（所定時刻ｔ₁の時点）にス
テップ状の波形が発生しない。

【００２１】さらに、請求項６又は請求項７に係る発明
にあっては、指数関数或いは三角関数を利用して窓関数
の減衰特性を実現しているから、窓関数の自然な減衰曲
線が得られる。一方、請求項８に係る発明であれば、低
周波成分抽出手段がインパルス応答の所定時刻ｔ₀以降
の成分から低周波成分を抽出し、請求項２に係る発明で
得られた修正インパルス応答に、その抽出された低周波
成分を連続させて新たな修正インパルス応答が生成さ
れ、その新たな修正インパルス応答に基づいて伝達関数
補正フィルタのフィルタ係数が演算される。

【００２２】従って、上記請求項２に係る発明と同様に
残響音成分の影響を受けていない伝達関数補正フィルタ
が設計されるとともに、直接音や初期反射音の低周波成
分が確実に修正インパルス応答に残る。また、請求項９
に係る発明であれば、請求項２に係る発明で得られた修
正インパルス応答に、無響状態にて測定したインパルス
応答の所定時刻ｔ₀以降の成分を連続させて新たな修正
インパルス応答が生成され、その新たな修正インパルス
応答に基づいて伝達関数補正フィルタのフィルタ係数が
演算される。

【００２３】従って、上記請求項２に係る発明と同様に
残響音成分の影響を受けていない伝達関数補正フィルタ
が設計されるとともに、修正インパルス応答の所定時刻
ｔ₀以降の成分は確実に直接音の低周波成分のみからな
る。そして、請求項１０に係る発明にあっては、所定時
刻ｔ₀が直接波成分と第１反射波成分との境の時刻であ
るから、インパルス応答と窓関数とが掛け合わされる
と、直接波成分だけ（或いは、直接波成分と減衰した反
射波成分）が抽出される。また、請求項１１に係る発明
にあっては、所定時刻ｔ₀が第１反射波成分と第２反射
波成分との境の時刻であるから、インパルス応答と窓関
数とが掛け合わされると、直接波成分及び第１反射成分
だけ（或いは、直接波成分及び第１反射成分と、減衰し
たその他の反射波成分）が抽出される。

【００２４】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の第１実施例における立体音響再
生装置の伝達関数補正フィルタ設計装置１の構成を示す
ブロック図である。即ち、本実施例の伝達関数補正フィ
ルタ設計装置１は、ホワイトノイズ信号ｘを生成し出力
するＭ系列信号生成装置２と、再生音場３の壁面に適宜
左右に離隔して配設された一対のスピーカ４Ｌ，４Ｒ
と、これらスピーカ４Ｌ，４Ｒに正面から対向するよう
に配置され且つ人間の耳位置に当たる部分にマイクロフ
ォン５Ｌ，５Ｒが埋め込まれた人間頭部を模擬したダミ
ーヘッド６とを有している。

【００２５】そして、スピーカ４Ｌ，４Ｒの入力側にア
ンプ７Ｌ，７Ｒが配設され、それらアンプ７Ｌ，７Ｒの
入力側が切換スイッチ８を介してＭ系列信号生成装置２
の出力側に接続されている。つまり、切換スイッチ８を
適宜切り換えることにより、スピーカ４Ｌ，４Ｒのいず
れか一方にホワイトノイズ信号ｘが供給されるようにな
っている。

【００２６】なお、スピーカ４Ｌ，４Ｒ及びアンプ７
Ｌ，７Ｒは、後述する立体音響再生装置に用いられるも
のと同一であり、スピーカ４Ｌ，４Ｒの位置も立体音響
再生装置における配置と同じになっている。そして、ダ
ミーヘッド６は、後に再生音場３において立体音響を再
生する場合に人間の頭部が位置するのと同じ位置に配置
されている。

【００２７】一方、マイクロフォン５Ｌ，５Ｒの出力側
は、切換スイッチ９を介して伝達特性測定装置１０に接
続されている。つまり、切換スイッチ９を適宜切り換え
ることにより、マイクロフォン５Ｌ，５Ｒのいずれか一
方が測定した音圧が、音圧測定信号ｙとして伝達特性測
定装置１０に供給されるようになっている。従って、伝
達特性測定装置１０には、切換スイッチ８及び９を適宜
切り換えることにより、左側のスピーカ４Ｌから発せら
れて左側のマイクロフォン５Ｌで受音したホワイトノイ
ズ信号ｘ，左側のスピーカ４Ｌから発せられて右側のマ
イクロフォン５Ｒで受音したホワイトノイズ信号ｘ，右
側のスピーカ４Ｒから発せられて左側のマイクロフォン
５Ｌで受音したホワイトノイズ信号ｘ及び右側のスピー
カ４Ｒから発せられて右側のマイクロフォン５Ｒで受音
したホワイトノイズ信号ｘが、音圧測定信号ｙとして選
択的に入力されるようになっている。

【００２８】また、伝達特性測定装置１０にはＭ系列信
号生成装置２からホワイトノイズ信号ｘも供給されるよ
うになっている。そして、伝達特性測定装置１０は、ホ
ワイトノイズ信号ｘと、上記のように選択的に入力され
る音圧測定信号ｙとに基づいて、各スピーカ４Ｌ，４Ｒ
と各マイクロフォン５Ｌ，５Ｒとの間の４通りのインパ
ルス応答を測定するようになっている。

【００２９】ここで、本実施例の伝達特性測定装置１０
は、図２に示すように構成されている。即ち、この伝達
特性測定装置１０は、実際にはマイクロコンピュータや
Ａ／Ｄ変換器等のインタフェース回路等を含んで構成さ
れていて、機能的には、Ｉ個のフィルタ係数Ｗ_i（ｉ＝
０，１，２，…，Ｉ−１）からなり且つ各フィルタ係数
Ｗ_iが可変の適応ディジタルフィルタＷと、適応アルゴ
リズムの一つであるＬＭＳアルゴリズムに従って適応デ
ィジタルフィルタＷの各フィルタ係数Ｗ_iを更新するフ
ィルタ係数更新部１０Ａと、加算部１０Ｂと、を有して
いる。そして、加算部１０Ｂには、ホワイトノイズ信号
ｘを適応ディジタルフィルタＷでフィルタ処理した結果
と、音圧測定信号ｙとが入力されるようになっていて、
加算部１０Ｂでの加算結果が誤差信号ｅとしてフィルタ
係数更新部１０Ａに入力されるようになっている。

【００３０】また、フィルタ係数更新部１０Ａにはホワ
イトノイズ信号ｘも入力されるようなっていて、フィル
タ係数更新部１０Ａは、それらホワイトノイズ信号ｘ及
び誤差信号ｅに基づきＬＭＳアルゴリズムに従って適応
ディジタルフィルタＷのフィルタ係数Ｗ_iを更新するよ
うになっている。即ち、フィルタ係数更新部１０Ａで実
行されるＬＭＳアルゴリズムは、評価関数Ｅ〔ｅ
²（ｎ）〕を最小化するように適応ディジタルフィルタ
Ｗのフィルタ係数Ｗ_iを逐次更新するアルゴリズムであ
り、その具体的な更新式は下記の（１）式のようにな
る。

【００３１】Ｗ_i（ｎ＋１）＝Ｗ_i（ｎ）−αｘ（ｎ）ｅ（ｎ−ｉ） ……（１）ただし、（ｎ），（ｎ＋１）が付く項はそれぞれ離散時
刻ｎ，ｎ＋１における値であることを表しており、αは
フィルタ係数Ｗ_iの収束安定性や収束速度に関与する収
束係数である。つまり、音圧測定信号ｙは、ホワイトノ
イズ信号ｘがスピーカ４Ｌ又は４Ｒから発せられてマイ
クロフォン５Ｌ又は５Ｒで測定された信号であるから、
理論的には誤差信号ｅが零になった時点で、適応ディジ
タルフィルタＷによってスピーカ４Ｌ，４Ｒとマイクロ
フォン５Ｌ，５Ｒとの間のインパルス応答が同定された
ことになる。適応ディジタルフィルタＷによって表現さ
れたスピーカ４Ｌ，４Ｒとマイクロフォン５Ｌ，５Ｒと
の間のインパルス応答は、例えば図３に例示するような
時間軸上の波形となる。

【００３２】そして、伝達特性測定装置１０は、切換ス
イッチ８，９を適宜切り換えることにより、上述した組
合せの４通りのインパルス応答ｈ₀₀，ｈ₀₁，ｈ₁₀及びｈ
₁₁を測定するようになっていて、それら測定されたイン
パルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁が、フィルタ係数演算装置１１に
供給されるようになっている。フィルタ係数演算装置１
１も実際にはマイクロコンピュータや必要なインタフェ
ース回路等から構成されていて、伝達特性測定装置１０
から供給されるインパルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁に基づいて、
立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタのフィルタ係
数を演算する処理を実行するようになっている。

【００３３】図４は、フィルタ係数演算装置１１内で実
行される処理の概要を示すフローチャートである。即
ち、ステップ１０１において伝達特性測定装置１０から
供給されるインパルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁を読み込み、次い
でステップ１０２に移行して、それらインパルス応答ｈ
₀₀〜ｈ₁₁を所定の窓関数を利用して修正する処理を行っ
て、修正インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' を演算する。

【００３４】ここで、本来ならば実測した結果であるイ
ンパルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁に基づいて伝達関数補正フィル
タを設計すれば、理論的には立体音響の再生は可能とな
るはずである。ところが、図３に示したような一般的な
インパルス応答は全体の長さが比較的長く、ＦＩＲ型フ
ィルタで表現しようとしてもフィルタ長が不足してしま
い、これを無理に打ち切るとその打ち切った時点にステ
ップ状の波形が発生してしまうことがあり、実空間にお
けるインパルス応答と計算機内でフィルタ係数で表現さ
れたインパルス応答との間に大きな誤差が生じてしま
う。さらに、フィルタ長を十分に長くしたとしても、再
生音場９内の僅かな位相ずれによってもインパルス応答
の後側の数値は変化してしまうため、例えば測定後一定
時間以上経過してしまえば、インパルス応答の精度は相
対的に低下してしまうのである。

【００３５】そこで、本実施例では、ステップ１０２で
修正インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁'を演算し、その修正
インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' に基づいて伝達関数補正
フィルタのフィルタ係数を演算することにより、上記の
ような不具合を招かないようにしている。伝達特性測定
装置１０で求められたインパルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁は、例
えば図３に示すようなものであるが、このインパルス応
答は図５（ａ）に示すように直接音，初期反射音及び残
響音の各成分に分割することができる。そして、それら
各成分の内で聴感上特に重要なのは直接音成分であり、
本実施例では、そのインパルス応答ｈ₀₀〜ｈ₁₁から直接
音成分のみを抽出し、その抽出された成分を修正インパ
ルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' とするようになっている。

【００３６】即ち、直接音成分と初期反射音成分との境
界は、スピーカ４Ｌ，４Ｒ及びマイクロフォン５Ｌ，５
Ｒ間の距離や、マイクロフォン５Ｌ，５Ｒ及び床面，壁
面間の距離から略計算により求めることができ、その境
界の時刻を所定時刻ｔ₀とする。そして、図５（ｂ）に
示すように所定時刻ｔ₀以前では大きさが１で、所定時
刻ｔ₀以降は大きさが０の窓関数を考え、インパルス応
答ｈ₀₀〜ｈ₁₁とその窓関数とを掛け合わせることによ
り、図５（ｃ）に示すように直接音成分のみからなる修
正インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' を得るようになってい
る。

【００３７】このようにしてステップ１０２で修正イン
パルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' が求められたらステップ１０
３に移行し、修正インパルス応答ｈ₀₀' 〜ｈ₁₁' をフー
リエ変換して、周波数領域におけるインパルス応答
Ｈ₀₀，Ｈ₀₁，Ｈ₁₀及びＨ₁₁を求める。次いでステップ１
０４に移行し、下記の（２）式，（３）式に従って周波
数領域における伝達関数補正フィルタのフィルタ係数Ａ
₀，Ａ₁を演算する。

【００３８】Ａ₀＝−Ｈ₀₁／Ｈ₀₀ ……（２）Ａ₁＝−Ｈ₁₀／Ｈ₁₁ ……（３）次いでステップ１０５に移行し、下記の（４）式，
（５）式に従って周波数領域における他のフィルタ係数
Ｂ₀，Ｂ₁を演算する。Ｂ₀＝１／｛（１−Ａ₀Ａ₁）Ｈ₀₀｝ ……（４）Ｂ₁＝１／｛（１−Ａ₀Ａ₁）Ｈ₁₁｝ ……（５）このようにフィルタ係数Ａ₀，Ａ₁，Ｂ₀，Ｂ₁の演算
を周波数領域で行うこととしたのは、時間領域で行う場
合と異なり簡単な四則演算で済み、演算負荷が小さくな
るからである。

【００３９】そして、ステップ１０６に移行して各フィ
ルタ係数Ａ₀，Ａ₁，Ｂ₀，Ｂ₁を逆フーリエ変換して
時間領域におけるフィルタ係数ａ₀，ａ₁，ｂ₀，ｂ₁
を演算し、ステップ１０７でそれらフィルタ係数ａ₀，
ａ₁，ｂ₀，ｂ₁を例えば所定の外部記憶装置に出力
し、それらフィルタ係数ａ₀，ａ₁，ｂ₀，ｂ₁で伝達
関数補正フィルタを構成して立体音響再生装置に組み込
む。

【００４０】図６は、立体音響再生装置１５の構成を示
すブロック図であり、この立体音響再生装置１５は、図
１に示したようなダミーヘッド６を利用して例えばコン
サートホール等の原音場において収録した再生用音源１
６と、再生音場３内に配設されたスピーカ４Ｌ，４Ｒ
と、スピーカ４Ｌ，４Ｒの入力側に配設されたアンプ７
Ｌ，７Ｒと、再生用音源１６及びアンプ７Ｌ，７Ｒ間に
介在する伝達関数補正フィルタ１７と、から構成されて
いる。

【００４１】再生用音源１６には、いわゆるバイノーラ
ル収録方式により左耳用の（ダミーヘッド６の左耳側の
マイクロフォン５Ｌで収録した）音響データＤ_Lと、右
耳用の（ダミーヘッド６の右耳側のマイクロフォン５Ｒ
で収録した）音響データＤ_Rとが区別可能に収録されて
いて、それら音響データＤ_L，Ｄ_Rが伝達関数補正フィ
ルタ１７及びアンプ７Ｌ，７Ｒを介してスピーカ４Ｌ，
４Ｒに供給されるようになっている。

【００４２】そして、伝達関数補正フィルタ１７は、周
波数領域で表現すると（実際には時間領域のフィルタ係
数ａ₀，ａ₁，ｂ₀，ｂ₁で構成されるが、ここでは説
明を判りやすくするため、周波数領域で表現した）、左
耳用の音響データＤ_Lにフィルタ係数Ａ₀を乗じる乗算
部１７ａと、右耳用の音響データＤ_Rにフィルタ係数Ａ
₁を乗じる乗算部１７ｂと、乗算部１７ｂの出力及び左
耳用の音響データＤ_Lを加算する加算部１７ｃと、乗算
部１７ａの出力及び右耳用の音響データＤ_Rを加算する
加算部１７ｄと、加算部１７ｃの出力にフィルタ係数Ｂ
₀を乗じてアンプ７Ｌに供給する乗算部１７ｅと、加算
部１７ｄの出力にフィルタ係数Ｂ₁を乗じてアンプ７Ｒ
に供給する乗算部１７ｆと、から構成されている。

【００４３】伝達関数補正フィルタ１７を図６に示すよ
うに構成すれば、左耳用の音響データＤ_Lに対応した音
が受聴者Ｍの左耳に再現され、右耳用の音響データＤ_R
に対応した音が受聴者Ｍの右耳に再現されるようにな
る。例えば、再生用音源１６の左耳用の音響データＤ_L
と受聴者Ｍの左耳との間の伝達特性は、Ｂ₀Ｈ₀₀＋Ａ₀Ｂ₁Ｈ₀₀ ＝｛１／（１−Ａ₀Ａ₁）｝（１−Ｈ₀₁Ｈ₁₀／Ｈ₀₀Ｈ₁₁）＝｛１／（１−Ｈ₀₁Ｈ₁₀／Ｈ₀₀Ｈ₁₁）｝（１−Ｈ₀₁Ｈ₁₀／Ｈ₀₀Ｈ₁₁）＝１となり、左耳用の音響データＤ_Lに対応する音が受聴者
Ｍの左耳に完全に再現されることが判る。同様に、右耳
用の音響データＤ_Rと受聴者Ｍの左耳との間の伝達特性
は、Ａ₁Ｂ₀Ｈ₀₀＋Ｂ₁Ｈ₁₀ ＝（−Ｈ₁₀／Ｈ₁₁）Ｈ₀₀／｛（１−Ａ₀Ａ₁）Ｈ₀₀｝＋Ｈ₁₀／｛（１−Ａ₀Ａ₁）Ｈ₁₁｝＝０となり、右耳用の音響データＤ_Rに対応する音は、受聴
者Ｍの左耳には全く再現されない（クロストークは除去
される）ことが判る。以上の伝達特性の結果は、受聴者
Ｍの右耳についても同様である。

【００４４】つまり、伝達関数補正フィルタ１７を用い
ることにより、再生用音源１６に収録されている原音場
における立体的な音響が、再生音場３に居る受聴者Ｍの
両耳に忠実に再現されるのである。しかも、本実施例で
は、図５（ｂ）に示すような窓関数を用いてインパルス
応答を修正し、その修正されたインパルス応答に基づい
て伝達関数補正フィルタ１７を設計するようにしたた
め、立体音響再生装置１５は、直接音を正確に表現する
ことができる装置となり、残響を有する一般的な再生音
場３においても満足できるレベルで立体的な音響を再生
することができるのである。

【００４５】そして、定位感の再現効果についても、直
接音を正確に表現することができる結果、十分な効果を
得ることができる。つまり、初期反射音成分や残響音成
分は上述したように時間軸上で後になるほど変動し易い
ため、これらを含めて伝達関数補正フィルタ１７を設計
してしまうと、却って正確にフィルタ係数を求めること
ができなくなる可能性があるのに対し、直接音のみを抽
出してフィルタ係数を演算すれば、安定した効果が得ら
れるのである。

【００４６】また、本実施例の場合、窓関数が所定時刻
ｔ₀を境に急激に０になる特性を有するため、修正後の
インパルス応答の長さは比較的短くなり、データ数が少
なくなる。従って、その後の伝達関数補正フィルタ１７
のフィルタ係数の演算や、立体音響再生装置１５におけ
る伝達関数補正フィルタ１７での演算において、演算負
荷がより少なくなるという利点がある。

【００４７】さらに、本実施例のように伝達関数補正フ
ィルタ１７を設計すれば、スピーカ４Ｌ，４Ｒから受聴
者Ｍに直接到来する直接音の伝達特性だけが問題となる
のであるから、スピーカ４Ｌ，４Ｒ及び受聴者Ｍの位置
関係さえ一定であれば、立体音響再生装置１５を再生音
場３以外の再生音場に適用して立体的な音響を再生する
ことができるという利点もある。

【００４８】ここで、本実施例では、伝達特性測定装置
１０がインパルス応答測定手段に対応し、ステップ１０
２における処理が修正インパルス応答生成手段に対応
し、ステップ１０３〜１０６における処理がフィルタ係
数演算手段に対応する。図７は本発明の第２実施例を示
す図であって、上記第１実施例の図５に対応する。な
お、その他の構成は上記第１実施例と同様であるため、
その図示及び説明は省略する。

【００４９】即ち、この第２実施例では、図７（ａ）に
示すようなインパルス応答に、図７（ｂ）に示すような
窓関数を掛け合わすことによりインパルス応答の修正を
行って、図７（ｃ）に示すような修正インパルス応答を
得るようにしている。ここで、この実施例の窓関数は、
所定時刻ｔ₀以前は大きさ１であるが、所定時刻ｔ₀を
過ぎると徐々に減衰するような特性を有している。所定
時刻ｔ₀は、上記第１実施例と同様に、直接音成分と初
期反射音成分との境の時刻である。

【００５０】つまり、ｔ＞ｔ₀の範囲では、ｈ' （ｋ）＝ｈ（ｋ）×ｆ（ｋ） ……（６）とすることにより、修正後のインパルス応答のデータ
ｈ' （ｋ）を求めるようにしている。なお、ｋは離散化
された時間であり、ｋ＝０はｔ＝ｔ₀に対応する。ま
た、減衰関数ｆ（ｔ）は、例えば指数関数を利用して、ｆ（ｋ）＝ｅｘｐ｛−ａｋ｝ ……（７）とすることができる。ａは定数である。

【００５１】このような構成であれば、所定時刻ｔ₀以
降のインパルス応答の成分は、経過時間に応じて減衰さ
れて伝達関数補正フィルタの設計に用いられるから、反
射音成分，残響音成分が伝達関数補正フィルタに与える
影響は小さくなり、上記第１実施例と同様に残響音の影
響が抑制されるとともに、時間軸上で十分な長さのイン
パルス応答を用いて伝達関数補正フィルタが設計される
から、上記第１実施例に比べて低周波帯域でのフィルタ
係数をより正確に演算することができるという利点があ
る。その結果、低周波帯域（例えば、１００Ｈｚ以下な
ど）の音の再生が、より原音に近いレベルで可能とな
り、しかも音像の定位感も確保できるようになる。

【００５２】本実施例は、インパルス応答の時間軸上で
後側ほど減衰が大きくなるから、図７（ａ）に示すよう
に、比較的レベルの大きい壁や天井からの反射音が、床
面からの反射音より大きく遅れて到達する再生音場（例
えば、比較的容積の大きい再生音場）での立体音響の再
生に好適である。また、指数関数を利用して減衰関数ｆ
（ｔ）を実現しているため、特に負荷の大きい演算を行
う必要がないという利点もある。

【００５３】そして、上記のように低周波成分を臨場感
豊かに再生することができるから、レベルの高い低周波
成分を含むことが多い自動車の車室内の騒音評価装置と
した場合に特に好適となる。図８は本発明の第３実施例
を示す図であって、上記第１実施例の図５に対応する。
なお、その他の構成は上記第１実施例と同様であるた
め、その図示及び説明は省略する。

【００５４】即ち、この第３実施例では、図８（ａ）に
示すようなインパルス応答に、図８（ｂ）に示すような
窓関数を掛け合わすことによりインパルス応答の修正を
行って、図８（ｃ）に示すような修正インパルス応答を
得るようにしている。ここで、この実施例の窓関数は、
所定時刻ｔ₀以前は大きさ１であるが、所定時刻ｔ₀を
過ぎると徐々に減衰し、そして所定時刻ｔ₁（＞ｔ₀）
において大きさが０になるような特性を有している。な
お、所定時刻ｔ₀は、上記第１実施例と同様に直接音成
分と初期反射音成分との境の時刻であり、所定時刻ｔ₁
は、床面での反射音成分と壁，天井での反射音成分との
境の時刻である。

【００５５】つまり、ｔ＞ｔ₀の範囲では、上記（６）
式を用いることにより修正後のインパルス応答のデータ
を求め、また、ｔ＞ｔ₁の範囲では、修正後のインパル
ス応答のデータは強制的に０とする。ここで、減衰関数
としては、上記（７）式で表される減衰関数ｆ（ｋ）を
用いてもよいし、或いは、三角関数を利用して、ｆ（ｋ）＝１− sin｛（π／２）（ｋ／Ｎ）｝ ……（８）としてもよい。Ｎは減衰を行う範囲（ｔ₀＜ｔ＜ｔ₁）
のデータのポイント数である。三角関数を利用した場合
でも、特に負荷の大きい演算を行う必要がないという利
点は同様である。

【００５６】このような構成であれば、ｔ₀＜ｔ＜ｔ₁
の範囲では、インパルス応答の成分は経過時間に応じて
減衰されて伝達関数補正フィルタの設計に用いられるか
ら、反射音成分，残響音成分が伝達関数補正フィルタに
与える影響は小さくなり、上記第１実施例と同様に残響
音の影響が抑制されるとともに、上記第１実施例に比べ
て時間軸上で長いインパルス応答を用いて伝達関数補正
フィルタが設計されるから、上記第１実施例に比べて低
周波帯域でのフィルタ係数を正確に演算することができ
る。そして、壁や天井からの反射の影響を完全に除去す
ることができるから、それら比較的レベルの大きい壁や
天井からの反射音の影響を抑制しつつ、低周波帯域（例
えば、１００Ｈｚ以下など）の音の再生がより原音に近
いレベルで可能となり、音像の定位感も確保できるよう
になる。

【００５７】本実施例は、図８（ａ）に示すように、比
較的レベルの大きい壁や天井からの反射音が、床面から
の反射音の直後に到達する再生音場（例えば、比較的容
積の小さい再生音場）での立体音響の再生に好適であ
る。ちなみに、図８（ａ）に示すようなインパルス応答
を、上記第２実施例の窓関数（図７（ｂ）参照）を利用
して修正してしまうと、図８（ｄ）のように壁や天井か
らの反射音がノイズとして残ってしまう。

【００５８】また、本実施例の構成であれば、上記第２
実施例よりも修正後のインパルス応答の長さは短くな
り、データ数が少なくなるから、演算負荷がより少なく
なるという利点がある。図９は本発明の第４実施例を示
す図であって、上記第１実施例の図５に対応する。な
お、その他の構成は上記第１実施例と同様であるため、
その図示及び説明は省略する。

【００５９】即ち、この第４実施例では、図９（ａ）に
示すようなインパルス応答に、図９（ｂ）に示すような
窓関数を掛け合わすことによりインパルス応答の修正を
行って、図９（ｃ）に示すような修正インパルス応答を
得るようにしている。ここで、この実施例の窓関数は、
所定時刻ｔ₀以前は大きさ１であるが、所定時刻ｔ₀を
過ぎると徐々に減衰し、そして所定時刻ｔ₁（＞ｔ₀）
において滑らかに（微分係数が０で）大きさが０になる
ような特性を有している。なお、所定時刻ｔ₀は、上記
第１実施例と同様に直接音成分と初期反射音成分との境
の時刻であり、所定時刻ｔ₁は、床面での反射音成分と
壁，天井での反射音成分との境の時刻である。

【００６０】減衰関数は、上記（８）式のように三角関
数を利用して実現してもよいし、或いは、ｆ（ｋ）＝｛（Ｎ−ｋ）／Ｎ｝^c ……（９）のように微分値が０となる点で大きさが０となる指数関
数を利用して実現してもよい。

【００６１】このような構成であれば、ｔ₀＜ｔ＜ｔ₁
の範囲では、インパルス応答の成分は経過時間に応じて
減衰されて伝達関数補正フィルタの設計に用いられる
し、上記第１実施例に比べて時間軸上で長いインパルス
応答を用いて伝達関数補正フィルタが設計されるから、
上記第１実施例に比べて低周波帯域でのフィルタ係数を
正確に演算することができ、そして、壁や天井からの反
射の影響を完全に除去することができるから、上記第３
実施例と同様の作用効果が得られるし、上記第２実施例
よりも修正後のインパルス応答の長さは短くなるから、
データ数が少なくなり、演算負荷がより少なくなるとい
う利点がある。

【００６２】しかも、図９（ｂ）に示すように窓関数が
微分値０で滑らかに０に収束する特性を有するため、図
９（ｃ）に示すようにインパルス応答を滑らかに打ち切
ることができる。従って、修正したインパルス応答の末
尾にステップ状の波形が発生することを確実に防止する
ことができるから、誤差の発生を抑制できるという利点
がある。

【００６３】図１０及び図１１は本発明の第５実施例を
示す図であって、図１０は本実施例の特徴部分の処理の
概要を示す部分的なフローチャートであり、図１１は上
記第１実施例の図５に対応する。なお、その他の構成は
上記第１実施例と同様であるため、その図示及び説明は
省略する。即ち、この第５実施例では、上記第１実施例
の図４のステップ１０１からステップ５０１に移行し、
ここでインパルス応答に上記第１実施例の図５（ｂ）に
示した窓関数を掛け合わせて所定時刻ｔ₀以前の成分を
抽出し、次いでステップ５０２に移行し、今度はインパ
ルス応答の所定時刻ｔ₀以降の成分を、カットオフ周波
数が初期反射音成分や残響音成分の高周波成分を除去で
きる周波数（例えば１００Ｈｚ）であるローパス・フィ
ルタで処理することにより低周波成分を抽出し、そして
ステップ５０３に移行し、ステップ５０１の結果とステ
ップ５０２の結果とを連続させてこれを修正インパルス
応答ｈ' とするようになっている。ステップ５０３の処
理を終えたら、上記図４のステップ１０３に移行するよ
うになっている。

【００６４】このような構成であると、図１１（ａ）に
示すような実際に測定されたインパルス応答ｈは、図１
１（ｂ）に示すように、所定時刻ｔ₀以前の成分はその
まま用いられ、所定時刻ｔ₀以降の成分はローパス・フ
ィルタ処理されてから用いられて、図１１（ｃ）に示す
ような修正インパルス応答ｈ' が生成されるから、修正
インパルス応答ｈ' に、初期反射音や残響音と重複し易
い直接音の低周波成分を残すことができる。このため、
伝達関数補正フィルタに直接音の低周波成分の情報を含
ませることができるから、残響を有する一般的な室内空
間において、低周波成分までも高いレベルで再現できる
立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタを設計するこ
とができる。そして、このように低周波成分を特に臨場
感豊かに再生することができれば、自動車の車室内の騒
音評価装置とした場合に特に好適となる。

【００６５】ここで、本実施例では、ステップ５０１，
５０３の処理によって修正インパルス応答生成手段が構
成され、ステップ５０２の処理によって低周波成分抽出
手段が構成される。図１２及び図１３は本発明の第６実
施例を示す図であって、図１２は本実施例の特徴部分の
処理の概要を示す部分的なフローチャートであり、図１
３は上記第１実施例の図５に対応する。なお、その他の
構成は上記第１実施例と同様であるため、その図示及び
説明は省略する。

【００６６】即ち、この第６実施例では、上記第１実施
例の図４のステップ１０１からステップ６０１に移行
し、ここでインパルス応答に上記第１実施例の図５
（ｂ）に示した窓関数を掛け合わせて所定時刻ｔ₀以前
の成分を抽出し、次いでステップ６０２に移行し、完全
無響室に図１と同じ状態にスピーカ４Ｌ，４Ｒ及びダミ
ーヘッド６を配設して測定したインパルス応答ｈ''を読
み込み、次いでステップ６０３に移行し、そのインパル
ス応答ｈ''に、図５（ｂ）の窓関数とは逆に所定時刻ｔ
₀以前は大きさ０で以降は大きさ１の窓関数を掛け合わ
せて所定時刻ｔ₀以降の成分を抽出し、そしてステップ
６０４に移行し、ステップ６０１の結果とステップ６０
２の結果とを連続させてこれを修正インパルス応答ｈ'
とするようになっている。ステップ６０４の処理を終え
たら、上記図４のステップ１０３に移行するようになっ
ている。

【００６７】このような構成であると、図１３（ａ）に
示すような実際に測定されたインパルス応答ｈから、図
１３（ｃ）に示すように所定時刻ｔ₀以前の成分が抽出
される一方、図１３（ｂ）に示すような完全無響状態に
て測定されたインパルス応答ｈ''から、図１３（ｄ）に
示すような所定時刻ｔ₀以降の成分が抽出され、そし
て、図１３（ｅ）に示すように、それら両抽出結果同士
が連続されて修正インパルス応答ｈ' が生成される。よ
って、修正インパルス応答ｈ' の所定時刻ｔ₀以降の成
分は、確実に直接音の低周波成分のみから形成すること
ができ、伝達関数補正フィルタに直接音の低周波成分の
情報を確実に含ませることができるから、より高い精度
で、残響を有する一般的な室内空間において低周波成分
までも高いレベルで再現できる立体音響再生装置の伝達
関数補正フィルタを設計することができる。そして、こ
のように低周波成分を特に臨場感豊かに再生することが
できれば、自動車の車室内の騒音評価装置とした場合に
特に好適となる。

【００６８】なお、単純に考えれば、完全無響室で測定
したインパルス応答ｈ''に基づいて伝達関数補正フィル
タを設計することが良策のようにも思えるが、実際には
肯定できない。これは、インパルス応答中の高周波成分
はスピーカ４Ｌ，４Ｒ及びダミーヘッド６の位置関係が
僅かでもずれれば大きく変動してしまうからであり、少
なくとも直接音の高周波成分の応答は実際の再生音場毎
に実測した方が再生精度が高くなるという結果が本発明
者等の実験によっても確認されている。

【００６９】ここで、本実施例では、ステップ６０１〜
５０４の処理によって修正インパルス応答生成手段が構
成される。なお、上記各実施例における窓関数の所定時
刻ｔ₀は、伝達特性の安定性さえ確保できるのであれ
ば、初期反射音成分（第１反射音成分）とその他の残響
音成分（第２反射音成分）との境界に設定してもよい。
この場合には、初期反射音成分まで含んだ伝達関数の補
正が可能となり、トータルとしてはより原音場に忠実な
音響の再生が可能となる。この場合でも、残響音成分を
用いないため、安定した立体的な音響の再生効果を得る
ことができる。

【００７０】また、インパルス応答は、図２を伴って説
明したような適応ディジタルフィルタＷを利用して求め
ることに限定されるものではなく、例えばホワイトノイ
ズ信号ｘと音圧測定信号ｙとをそれぞれフーリエ変換
し、各周波数成分毎に伝達特性を演算し、その結果を逆
フーリエ変換して直接求めるようにしてもよい。さら
に、上記第５実施例のステップ５０１又は第６実施例の
ステップ６０１における窓関数に、所定時刻ｔ₀で０に
漸近するような窓関数を用いれば、最終的に得られる修
正インパルス応答を滑らかに連続させることができる。

【００７１】そして、再生用音源１６は、上記実施例の
ように予め収録したものに限られることはなく、図１に
示すようなマイクロフォン５Ｌ，５Ｒを有するダミーヘ
ッド６を原音場に配設し、その測定音をそのまま再生用
音源として用いてリアルタイムで立体音響を再生するよ
うにしてもよい。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、実測したインパルス応答を所定の窓関数を
用いて修正してから伝達関数補正フィルタの生成に用い
るようにしたため、インパルス応答に含まれる直接音成
分（或いは直接音成分と初期反射音成分）だけに基づい
て伝達関数補正フィルタのフィルタ係数を演算すること
が可能となり、再生音響空間の反射波成分の影響を受け
ない伝達関数補正フィルタが設計され、残響を有する一
般的な室内空間においても満足できるレベルで立体音響
を再生できる立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタ
を設計できるという効果がある。

【００７３】特に請求項２に係る発明によれば、時間軸
上で所定時刻ｔ₀以前の成分のみからなる修正インパル
ス応答が生成されるから、インパルス応答に含まれる直
接音成分（或いは直接音成分と初期反射音成分）だけで
修正インパルス応答が生成されることになり、確実に残
響音成分の影響を受けていない伝達関数補正フィルタが
設計され、上記請求項１に係る発明の効果を確実が得ら
れる。

【００７４】また、請求項３に係る発明によれば、イン
パルス応答の所定時刻ｔ₀以前の成分と、所定時刻ｔ₀
以降の減衰した成分とからなる修正インパルス応答が生
成されるから、所定時刻ｔ₀以降の成分もある程度の割
合で修正インパルス応答に残存することとなり、残響音
成分の影響が小さく且つ低周波成分の再生も可能な伝達
関数補正フィルタが設計される。よって、残響を有する
一般的な室内空間においても満足できるレベルで立体音
響を再生できるとともに、低周波成分の生成もある程度
可能な立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタを設計
できるという効果がある。

【００７５】そして、請求項４に係る発明によれば、イ
ンパルス応答の所定時刻ｔ₀以前の成分と、所定時刻ｔ
₀以降の減衰した成分とを含み、所定時刻ｔ₁以降の成
分は含まない修正インパルス応答が生成されるから、所
定時刻ｔ₀以降の成分もある程度の割合で修正インパル
ス応答に残存することとなり、その修正インパルス応答
に基づいて伝達関数補正フィルタのフィルタ係数が演算
されると、上記請求項３に係る発明よりもさらに残響音
成分の影響が小さく、また同様に低周波成分の再生も可
能な伝達関数補正フィルタが設計される。よって、残響
を有する一般的な室内空間においても満足できるレベル
で立体音響を再生できるとともに、低周波成分の生成も
ある程度可能な立体音響再生装置の伝達関数補正フィル
タを設計できるという効果がある。

【００７６】また、請求項５に係る発明によれば、イン
パルス応答の所定時刻ｔ₀以前の成分と、所定時刻ｔ₀
以降の減衰した成分とを含み、所定時刻ｔ₁以降の成分
は含まない修正インパルス応答が生成され、しかも修正
インパルス応答の末尾（所定時刻ｔ₁の時点）にステッ
プ状の波形が発生するようなことが避けられるから、誤
差が発生する可能性が小さくなるという効果がある。

【００７７】さらに、請求項６又は請求項７に係る発明
によれば、指数関数或いは三角関数を利用して窓関数の
減衰特性を実現しているから、演算負荷の大幅な増大等
を招くことなく、窓関数の自然な減衰曲線が得られる。
また、請求項８に係る発明によれば、残響音成分の影響
を受けていない伝達関数補正フィルタが設計されるとと
もに、直接音や初期反射音の低周波成分が確実に修正イ
ンパルス応答に残るから、低周波成分の再生がさらに良
好な伝達関数補正フィルタが設計されるという効果があ
る。

【００７８】そして、請求項９に係る発明によれば、残
響音成分の影響を受けていない伝達関数補正フィルタが
設計されるとともに、修正インパルス応答の所定時刻ｔ
₀以降の成分は確実に直接音の低周波成分のみからなる
ため、低周波成分の再生が極めて良好な伝達関数補正フ
ィルタが設計されるという効果がある。さらに、請求項
１０に係る発明によれば、修正インパルス応答が確実に
直接波成分だけ（或いは、直接波成分と減衰した反射波
成分）から生成されるという効果がある。また、請求項
１１に係る発明によれば、修正インパルス応答が確実に
直接波成分及び第１反射成分だけ（或いは、直接波成分
及び第１反射成分と、減衰したその他の反射波成分）か
ら生成されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示すブロック
図である。

【図２】伝達特性測定装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図３】インパルス応答の一例を示す波形図である。

【図４】フィルタ係数演算装置における処理の概要を示
すフローチャートである。

【図５】第１実施例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図６】立体音響再生装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図７】第２実施例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図８】第３実施例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図９】第４実施例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図１０】第５実施例の特徴部分のフローチャートであ
る。

【図１１】第５実施例の作用を説明するための波形図で
ある。

【図１２】第６実施例の特徴部分のフローチャートであ
る。

【図１３】第６実施例の作用を説明するための波形図で
ある。

【符号の説明】

１伝達関数補正フィルタ設計装置２ホワイトノイズ生成装置３再生音場４Ｌ，４Ｒスピーカ５Ｌ，５Ｒマイクロフォン６ダミーヘッド１０伝達特性測定装置（インパルス応答測定手
段）１１フィルタ係数演算装置１５立体音響再生装置１６再生用音源１７伝達関数補正フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１０Ｋ 15/12 Ｈ０３Ｈ 21/00 8842−5Ｊ (72)発明者南部起可神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立体音響再生装置の再生用音源と複数の
スピーカ間に介在し音響再生系の伝達関数を補正する伝
達関数補正フィルタの設計装置であって、前記スピーカ
及び所定の受音位置間のインパルス応答を測定するイン
パルス応答測定手段と、前記測定されたインパルス応答
と所定の窓関数とを掛け合わせて修正インパルス応答を
生成する修正インパルス応答生成手段と、前記修正イン
パルス応答に基づいて前記伝達関数補正フィルタのフィ
ルタ係数を演算するフィルタ係数演算手段と、を備えた
ことを特徴とする立体音響再生装置の伝達関数補正フィ
ルタ設計装置。
【請求項２】前記窓関数は、所定時刻ｔ₀以前は大き
さ１であり、前記所定時刻ｔ₀以降は大きさ０の窓関数
である請求項１記載の立体音響再生装置の伝達関数補正
フィルタ設計装置。
【請求項３】前記窓関数は、所定時刻ｔ₀以前は大き
さ１であり、前記所定時刻ｔ₀以降は徐々に減衰する窓
関数である請求項１記載の立体音響再生装置の伝達関数
補正フィルタ設計装置。
【請求項４】前記窓関数は、所定時刻ｔ₀以前は大き
さ１であり、前記所定時刻ｔ₀以降は徐々に減衰し且つ
前記所定時刻ｔ₀よりも後の所定時刻ｔ₁において大き
さ０になる窓関数である請求項１記載の立体音響再生装
置の伝達関数補正フィルタ設計装置。
【請求項５】前記窓関数は、所定時刻ｔ₀以前は大き
さ１であり、前記所定時刻ｔ₀以降は徐々に減衰し且つ
前記所定時刻ｔ₀よりも後の所定時刻ｔ₁において微分
係数０で大きさ０になる窓関数である請求項１記載の立
体音響再生装置の伝達関数補正フィルタ設計装置。
【請求項６】前記窓関数の減衰関数は指数関数である
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の立体音響再生
装置の伝達関数補正フィルタ設計装置。
【請求項７】前記窓関数の減衰関数は三角関数である
請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の立体音響再生
装置の伝達関数補正フィルタ設計装置。
【請求項８】前記所定時刻ｔ₀以降の前記インパルス
応答から所定周波数よりも低周波の成分を抽出する低周
波成分抽出手段を設け、前記修正インパルス応答生成手
段は、前記窓関数を掛け合わせた結果に、さらに前記抽
出された低周波の成分を連続させて前記修正インパルス
応答を生成する請求項２記載の立体音響再生装置の伝達
関数補正フィルタ設計装置。
【請求項９】前記修正インパルス応答生成手段は、前
記窓関数を掛け合わせた結果に、さらに無響状態にて測
定した前記スピーカ及び所定の受音位置間のインパルス
応答の前記所定時刻ｔ₀以降の成分を連続させて前記修
正インパルス応答を生成する請求項２記載の立体音響再
生装置の伝達関数補正フィルタ設計装置。
【請求項１０】前記所定時刻ｔ₀は、前記インパルス
応答に含まれる直接波成分と第１反射波成分との境の時
刻である請求項２乃至請求項９のいずれかに記載の立体
音響再生装置の伝達関数補正フィルタ設計装置。
【請求項１１】前記所定時刻ｔ₀は、前記インパルス
応答に含まれる第１反射波成分と第２反射波成分との境
の時刻である請求項２乃至請求項９のいずれかに記載の
立体音響再生装置の伝達関数補正フィルタ設計装置。