JPS6253100A - 音響特性制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通常のりスニングルームや部屋等にいなが
らにして、あたかも別の音響空間、例えば広いホール等
にいるような臨場感をかもし出すことのできる音響υ１
１Ｂ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音楽を聴く場合
、ソースに何らかの残響音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。残響音を付加する装置と
して、従来はソース自体に含ま、れる残響成分を、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１
０として、レコードやテープ等のソース１２自体に含ま
れる残響成分を利用して、この残響成分をプロセッサ１
４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に含まれる残響成分は、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
たところで、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。

そこで、従来の技術におけるこのような問題点を解決し
て、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ものとして、本出願人の出願に係
る特願昭６０−９９２４４号明ＩＯ書に記載のものがあ
った。

これは、実際のホール等における仮想音源の分布を４点
法や鏡像法等で求め、リスニングルーム等においてこの
ホール等の反射音をシミュレートするように、このリス
ニングルーム等内の四方に配したスピーカから発すべき
反射音のパラメータ（反射音パラメータ）を仮想音源分
布から求め、この反射音パラメータに基づきソース信号
の反射音を生成するようにしたものである。

この方法によれば、実際のホールに近い音響空間を実現
できるという利点はあるが、データ（反射音パラメータ
）は一定に限られ、自由に反射８構成を可変できなく、
また処理が複雑であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前記従来の技術における問題点を解決して
、ホール等の音響空間の１＠場感を出すことができると
ともに、反射音パラメータを容易に得かつ可変すること
ができる音響特性制御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、前記特願昭６０−９９２４４号明細書に記
載の発明を改良したもので、実際のホール等における仮
想音源分布の代わりに、任意の関数演算で反射音特性を
生成し、この生成された反射音特性に基づいて各チャン
ネルで利用すべき反射音パラメータを生成し、かつこの
反射音パラメータに不規則に変調をかけるようにしたも
のである。

〔作用〕

この発明の前記解決手段によれば、疑似的にホール等の
反射音が生成される。また様々な関数を用意しておくこ
とにより、反射音パラメータを容易に可変することがで
きる。しかも、得られた反射名パラメータをそのまま使
用するのでなく、不規則に変調をかけるようにしたもの
で、単純に演算した場合の不自然さを補うことができる
。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図に示す。第１図において、
関数発生・ランダム定数発生部４０は、反射音パラメー
タとして、実際のホール等の反射音パラメータの代わり
に、これに類似した反射音パラメータを生成する関数を
保持している。そしてこの関数を利用して、演算により
反射音特性を生成するとともに、この反射音特性の音響
空間をシミュレートすべく各スピーカ再生手段で発すべ
き反射音パラメータ（遅れ時間と撮幅）を生て各反射音
パラメータに不規則変調をかける。

そして更に、これら求められた反射音パラメータをコン
トロールファクタ４２として、ブ０セッサ４６により、
ソース４４の反射音をシミュレートするために各スピー
カで再生すべき反射音信号を生成し、これらスピーカご
とに生成された反射音信号をアンプ４８．５０．５２．
５４を介してスピーカ５６．５８．６０．６２に供給す
ることにより、各仮想音源からの反射音をシミュレート
している。

ところで、関数発生・ランダム定数発生部４０による関
数発生の方法としては、ハードウェア的に固定して関数
を発生する成する例えばＣＲ時定数回路による指数関数
発生、ディジタル信号処理による計算結果を利用するも
のなどがある。また、マイクロコンピュータを利用した
ソフトウェアによる関数発生も可能である。

関数発生・ランダム定数発生部４ｏによる反射音パラメ
ータの一例について説明４る。

関数としては、例えば第３図に示す指数関数ｙ＝Ａ　ｅ
−Ｃｔを用いることができる。そして、ランダム定数と
して振幅変調と時間軸変調をかけて、次式で表わされる
反射音パラメータ系列を作成する。

Ｙ（ｎτ）＝Ａ　　−ＭＡ（。、）１ １ｏ　ｏ　、　。−Ｃ”　Ｈ（ｎτ）／１００−ｔただ
し、 Ｃ：指数関数ｙ−Ａ　ｅ−ｃｔの時定数τ　：反射音の
時間間隔 （ｎ　　、ｎ２）：ランダム関数の初期値Ｍ、ｆ％）：
時間軸変調の程度 ＭＡ（ｚ）：振幅変調の程度 Ａ　：振幅の初期値 上式による反射音パラメータ系列を第４図に示す。これ
によれば、時間軸、振幅ともランダムに変調されている
。

関数の種類としては、指数関数のほかに、第５図に示す
ような（イ）線形関数、（ロ）逆指数十指数減衰関数、
（ハ）レイズドコサイン関数、（ニ）三角波関数等様々
なものがある。また、一般に残響曲線は、指数関数に近
いが、必ずしも当てはまらないものが多く、ある時刻で
折れ曲がった曲線となるものがある。これをシミュレー
トするために、第６図に示すように、２つの指数関数の
合成で得られる折れ曲り曲線、さらにランダム関数と合
成した反射音系列も考えられ、これにより、実際のホー
ル等の残響特性により近いものができる。

関数発生・ランダム定数発生部４０では、上述のような
様々な関数およびランダム定数を保持しており、これら
を選択的に使用できるようになっている。

以上１つのチャンネルで利用される反射当パラメータ系
列についで説明したが、他のチャンネルについても同様
にして反射音パラメータ系列を作成することができる。

その場合、各チャンネルごとに独立して関数発生・ラン
ダム変調を行なうほかに、関数発生は共通でランダム変
調だけ各チャンネルごとに行なうようにすることもでき
る。あるいは、１つのチャンネルのランダム変調済の反
射音系列に基づいて、これを更にランダム変調をかけて
他のチャンネルの反射音系列を作成することもできる。

次に第１図の実施例の具体例を第７図に示す。

第７図ではりスニングルーム５０の前方左右にメインス
ピーカ６４．６６を配置し、四隅に反射音用スピーカ５
６．５８．６０，６２．を配置している。ソース４４か
らの信号はプリアンプ６８、パワーアンプ７０を介して
、直接音としてメインスピーカ６４．６６に供給される
。また、プロセッサ４６では前記演算により作成された
各チャンネルの反射音パラメータに基づき、ソース４４
の信号の反射音信号を各チャンネルごとに生成して、４
チヤンネルアンプ７０（第１図のアンプ４８゜５０．５
２．５４を合わせたもの）を介して各反射音用スピーカ
５６．５８．６０．６２に供給する。関数やランダム定
数の選択はリスナー７４がその受聴位置においてリモー
トコントローラ７６の操作により行なうことができる。

ところで、この発明では反射音をシミュレートするため
、リスニングルーム５０自体での反射はあまり多くない
方が望ましい。したがって、リスニングルーム５０は、
適度な吸音処理を施してデッドな特性とする。

第７図におけるプロセッサ４６の具体例を第８図に示す
。第８図において、前記プリアンプ６８からの左右のチ
ャンネルのオーディオ入力はミキシング回路１００でミ
キシングされ、入力ボリウム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１０６でＡ／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
ルごとにディジタルフィルタ１０８゜１１０．１１２．
１１４に通される。

ディジタルフィルタ１０８，１１０，１１２゜１１４か
ら出力されたソース信号は、各チャンネルの反射客生成
回路１１６，１１８，１２０゜１２２に入力される。こ
れら反射音生成回路１１６．１１８．１’２０，１２２
には、別途、反射音パラメータが付与される。これら反
射音パラメータの生成は次のようにして行なわれる。ワ
イヤレスリモコン７６を操作すると、その指令内容はリ
モコンセンサインタフェース１４２を介してマイクロコ
ンピュータ１２４に送られ、このマイクロコンピュータ
１２４はＲＯＭ１２５に記憶された処理プログラム、関
数式および初期値等に基づいて関数演算、ランダム変調
等を行ない、その結果を、すなわち反射音パラメータを
ＲＡＭ１２８内に書き込む。そして、反射音生成回路１
１６．１１８．１２０，１２２はこれらＲＡＭ１２８に
記憶されたパラメータデータに基づいて、後述するたた
み、込み演算により各チャンネルごとにソース信号の反
射音信号を生成していくのである。

生成されたこれらの反射音信号は、Ｄ／Ａ変換器１２４
において時分割多重的にＤ／Ａ変換される。

Ｄ／Ａ変換器１２４の出力信号は、各チャンネルに撮り
分けられて、サンプル・ホールドロ路およびローパスフ
ィルタ１２６，１２８，１３０゜１３２でそれぞれ平滑
され、アナログ信号に戻される。そして、出力ボリウム
１３４，１３６，１３８．１４０およびパワーアンプ４
８，５０，５２．５４を介して各チャンネルスピーカ５
６，５８．６０．６２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５６．５Ｂ、６０．６２から
は反射音が発生され、ホール等の音響空間がシュミレー
トされる。

なお、ＲＯＭ１２５には、前述したディジタルフィルタ
１０８．１１０．１１２．１１４の特性データも記憶さ
れており、ワイヤレスリモコン７６でマイクロコンピュ
ータ１２４に指令すると、所定のデータがＲＡＭ１２８
を介在させた形で各フィルタに与えられ、特性が決定さ
れる。また、これらフィルタ特性および前述した反射音
パラメータは、ＲＡＭ１２８上において、ワイヤレスリ
モコン７６の操作に基づくマイクロコンピュータ１２４
のｔ１１制御により任意に変更可能であるから、これに
より残響感を自分の好みに応じて様々修正することがで
きる。

次に反射音生成回路１１６，１１８，１２０゜１２２で
は、入力信号（ソース信号）を様々遅延した信号の重ね
合せ（たたみ込み演算）により反射音信号を生成するが
、このたたみ込み演算による反射音生成について以下説
明する。

たたみ込み演算による反射音生成は、各チャンネルの反
射音パラメータ系列に基づき、ンール信号直接音）から
種々の時間遅れと振幅レベルを持つ信号を作り、それら
を重ね合せるものである。

すなわち、１つのチャンネルについて説明すると、その
チャンネルで利用すべき反射音パラメータ列が、第９図
に示すように入力信号（直接音）を基準として、遅れ時
間τ・（ｉ−１，２，・・・、ｎ）直 とゲイン（振幅レベル）ｑ・のパラメータの組み合せで
構成されているとすると、第１０図に示すように、マル
チタップを有するディレィメモリ１６３を用いて、遅れ
時間τ・に対応する各タラプからそれぞれ遅延信号Ｘｉ
を取り出して、振幅調整器１５２−１乃至１５２−ｎで
ゲインＱ・を■ それぞれ付与して、加算器１５３で合成する。これによ
り、加ｎ器１５３からは、 Ｘｏｕｔ−Σ　Ｘｉ　　−Ｑｉ なる反射音信号が出力される。

なお、ディレィメモリ１６３の構成については、アナロ
グ信号の場合はＢＢＤやＣＯＤ等の電荷転送素子を用い
たもの、ディジタル信号の場合はシフトレジスタあるい
はＲＡＭを用いてプログラム制御したディジタルメモリ
等を用いることができる。

なお、たたみ込み演算は、ハードウェアの演口速度の制
約上たたみ込み点数がυ１限され、すべての反射音パラ
メータを利用できない場合が生じる。

そこで、このような場合には、適応形たたみ込み演算と
称される方式を利用することができる。これは、反射音
゛パラメータ系列のうら、区域を限定して使用するもの
である。すなわち、入力信号が持続している場合は、後
期の反射音はもともと初期反射音にマスキングされて間
こえないので、たたみ込む必要はない。したがって、そ
の場合は反射音パラメータ系列うち初期反射音部分のみ
をたたみ込む。また、入力信号が途絶えた場合は、たた
み込みに使用する区域を順次下位に移行させていく。こ
れにより、長い残響音が実現される。

（他の実施例） 第１１図は、楽器演奏の場合（ボーカルにも適用可能）
にこの発明を適用したものである。部屋８０は第７図の
場合と同様にデッドな特性とする部屋８０の四隅にスピ
ーカ５６．５８．６０゜６２を配置する。また、適当な
位置にマイクロホン８２．８４．８６を配置する（マイ
クロホンは３個〜９個が実用的である。）。演奏者８８
が楽５９０を弾くと、その音はマイクロホン８２゜８４
．８６でピックアップされ、それらの信号はマイクミキ
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１１１のパラメータに基づ
いて反射音が作成される。これを４チヤンネルアンプ７
２を介して各スピーカ５６．５８゜６０．６２から発す
ることにより、演奏者８８はあたかも自分が前記反射音
パラメータで特定される別の合響空間内で楽器演奏をて
いるかのような雰囲気を楽しむことができる。この場合
、反射音パラメータとして、ホールとかステージとかに
近似した特性を用いれば、自分が弾いて、しかち客席で
聴いている雰囲気とか、自分がステージで演奏している
雰囲気とかを味わうことができる。これはプＬ」の演奏
家等が本番さながらの雰囲気で練習するのに有効に利用
できる。

なお、反射音パラメータの生成過程は第８図に示すもの
と同様である また、楽器演奏の場合は、ソース信号にもともと残響成
分が含まれていないことが多いので、この発明に基づき
付加する反射音の他に残響も付加した方がより臨場感を
増すことができる。

ところで、反射音用スピーカの配置には様々な形態が考
えられる。以下、各種の配置例について説明する。

第１２図は、４個のスピーカ５６，５８．６０゜６２を
天井の四隅に部屋１８０の中央に向けて配置したもので
ある。この場合、スピーカ５６゜５８．６０．６２は天
井にあるため、天井方向と水平方向を含む上半球面をシ
ミュレートできる。

第１３図は、４個のスピーカ５６．５８．６０゜６２を
部屋１８０の壁面四隅に部屋１８０の中央に向けて配置
し、スピーカ５５を天井の中央位置に下方に向けて配置
して、ピラミッド状にしたものである。

第１４図は、第３図のものに更に部屋１８０の床中束に
スピーカ５７を上方向に向けて配置したものである。

第１５図は、部屋１８０の天井四隅にスピーカ５６．５
８．６０．６２を部屋の中央に向けて配置すると共に、
それらの間にスピーカ５９，６１゜６３．６５を部屋１
８０の中央に向けてそれぞれ配置したものである。

ところで、ワイヤレスリモコン７６による反射音パラメ
ータの調整としては、例えば次のものがある。

第１６図は、反射音パラメータの遅延時間に係数を掛け
て、相対的に遅延時間を拡大または縮少したものである
。これは、再現しようとするホールの広さく５Ｉ２Ｅ）
を可変することに相当し、大きな係数（〉１）を掛けて
遅延時間を長くすればホールは広くなり、小さな係数（
〈１）を掛けて遅延時間を短くすればホールは狭くなる
。

このようにして、ホールの広さをＯＯ〜３０倍程度（メ
モリ要領の増加により、任意の倍数まで可能である。）
調整することができる。

第１７図は、反射音パラメータ系列のゲイン（反射音の
振幅レベルに相当）の傾斜を変化さけたものであり、こ
れによりライブ感（ＬＩＶＥＮ［ＳＳ）が可変される。

すなわち、ゲインの傾斜を急峻にすればデッドな特性と
なり、ゆるやかにすればライブな特性となる。これは、
遅れ時間の大きい反射音はどレベルを大きくまたは小さ
くしていくことにより実現される。また、反射音パラメ
ータ列の遅延時間ゲインあるいはこれら双方を周期的に
変化させることもできる。例えば、正弦波状低周波信号
で各パラメータ値を揺さぶってやると、再現される８＠
空間は聴感上空間的明瞭度がぼやけてくる感じ（ＤＩＦ
ＦＵＳＩＯＮ）となり、特殊な音響効果を得ることも可
能となる。

（発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれば、任意の関数演
婢で反射音特性を生成し、この生成された反射音特性に
基づいて各チャンネルで利用すべき反０１＠パラメータ
を生成し、かつこの反射音ノくラメータに不規則に変調
をかけるようにしたので、擬似的にホール等の反ｔＪ４
畜生成を行なうことができる。また関数の種類を変える
ことにより、反射音パラメータを容易に可変することが
できる。しかも、得られた反射音パラメータをそのまま
使用するのでなく、不規則に変調をかけるようにしたの
で、甲純に演算した場合の不自然さを補うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の−“実施例を示すブロック図であ
る。 第２図は、従来装置を示すブロック図である。 第３図は、関数演算により作成される反射音パラメータ
系列を示す図である。 第４図は、第３図の反射＆パラメータ系列に不規則な変
調をかけた状態を示す図である。 第５図は、関数の様々な例を示す図である。 第６図は、２つの指数関数を合成した関数を示す図であ
る。 第７図は、この発明をリスニングルームにおけるステレ
オ再生に利用した場合の一実施例を示すブロック図であ
る。 第８図は、第７図におけるプロセッサ４６の構成例を示
すブロック図である。 第９図は、第８図の反射音生成回路１１６゜１１８．１
２０．１２２において反ｔＪ４音生成に利用される反射
音パラメータ列を示す図である。 第１０図は、第９図の反射音パラメータを利用してたた
み込み演算により入力信号の反射音信号を生成するよう
に構成した第を学区の反射音生成回路１１６（１１８，
１２０，１２２）を示す回路図である。 第１１図は、この発明を部屋における楽器演奏に利用し
た場合の一実施例を示すブロック図である。 第１２図乃至第１５図は、スピーカ配置の種々の例を示
す斜視図である。 第１６図は、反射音パラメータの遅延時間に係数をかけ
てホールの広さに対する感覚を調整するようにした例を
示す反射音パラメータ列である。 第１７図は、反射音パラメータ列の傾斜を変えてライブ
ネスを調整するようにした例を示す反射名パラメータ列
である。 ４６・・・プロセッサ、１１６，１１８，１２０゜１２
２・・・反射音生成回路。 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 任意の関数演算で反射音特性を生成するとともに、この
   反射音特性の音響空間をシミュレートすべく受聴点の周
   囲に配される複数個の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）を生成するパラ
   メータ生成手段と、前記各反射音パラメータを不規則に
   変化させるパラメータ変調手段と、 変調された各反射音パラメータに基づき、ソース信号の
   反射音をそれぞれ生成し、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
   を具備してなる音響特性制御装置。