WO2006038380A1 - 立体音響再生装置 - Google Patents

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reverberation
delay time
reverberant
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Inventor
Masaki Katayama
Original Assignee
Yamaha Corporation
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/08—Arrangements for producing a reverberation or echo sound
    • G10K15/12—Arrangements for producing a reverberation or echo sound using electronic time-delay networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/305—Electronic adaptation of stereophonic audio signals to reverberation of the listening space

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional sound reproducing apparatus that outputs a multi-channel surround sound signal to a plurality of speakers connected to a main body, and a three-dimensional sound that improves the sound connection S between the speakers connected to the main body.
  • the present invention relates to a sound reproducing device.
  • Multi-channel surround sound is output from multiple speakers placed around the listening position when the user operates the equipment of this multi-channel surround system to play content containing multi-channel surround sound, such as DVDs.
  • content containing multi-channel surround sound such as DVDs.
  • the conventional multi-channel surround system has a sound field correction circuit that can automatically set a hall simulation mode that reproduces the sound of a hall (theatre) according to the music genre of the input music signal in order to enhance the sound effect.
  • a hall simulation mode that reproduces the sound of a hall (theatre) according to the music genre of the input music signal in order to enhance the sound effect.
  • Patent Document 1 JP-A-8-37700
  • Patent Document 2 JP 2004-159037 A
  • the sound field correction circuit described in Patent Document 1 reproduces the sound of the hall (theatre), but the frequency characteristics of the sound to be reproduced are not flat. As a result, the sound connection between the speakers is improved, but the sound field feeling included in the original content is lost because the sound field is changed to an arbitrary sound field such as a hall.
  • an object of the present invention is to provide a stereophonic sound reproducing apparatus that can improve the sound connection between the speakers that emit multi-channel surround sound.
  • the present invention has the following configuration as means for solving the above-described problems.
  • the rear reverberant group power surround sound having the same envelope characteristics for each channel is added. Therefore, by adding a rear reverberation group with similar envelope characteristics to each channel of multi-channel surround sound, the sound output from each speaker connected to the stereophonic sound reproduction device is resonated. Since the rear reverberation sound can be added, the sound connection between the speakers can be improved. Also, since the rear reverberation group added to each channel has a non-uniform delay time interval and is different for each channel, it is possible to prevent the rear reverberation sound of each channel from being monolithic and to give a natural reverberation.
  • the filter means is a cascade type FIR (Finite Im pulse Response) filter that performs the convolution operation.
  • FIR Finite Im pulse Response
  • the rear reverberation sound adding means includes delay time switching means capable of changing a delay time interval of the rear reverberation sound group according to the type of audio data or content included in the content.
  • the delay time interval of the rear reverberation group can be changed by the delay time switching means.
  • the recording environment differs depending on the content, and the reverberation time also varies depending on the recording environment, so changing the delay time interval of the rear reverberation group according to the type of content makes it appropriate for the content recording environment.
  • a long reverberation sound can be emitted.
  • the filter means sets the frequency characteristics of the rear reverberant group of the multi-channel surround sound signal to be flat for each channel.
  • the stereophonic sound reproducing device of the present invention is a multi-channel surround sound that emits a short and precise rear reverberation sound with a frequency characteristic S flat and uniform envelope characteristics from each speaker. By adding, the sound connection between the speakers can be improved. Therefore, the listener uses the stereophonic sound reproducing device of the present invention. By using it, you can enjoy the feeling of being surrounded by natural reverberation.
  • FIG. 1 is a layout diagram showing a state in which a three-dimensional sound reproducing device according to an embodiment of the present invention is installed in a listening room.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the stereophonic sound reproducing device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of a reverberant sound generating unit of the stereophonic sound reproducing device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a group of reverberant sounds generated by a cascade type FIR filter.
  • FIG. 5A is a graph showing frequency characteristics and gain characteristics of reverberant sound.
  • FIG. 5B is a graph showing frequency characteristics and gain characteristics of reverberant sound.
  • FIG. 6 is a diagram showing a group of reverberant sounds generated when parameters set in a cascaded FIR filter are changed.
  • No.1 amplifier (voice amplification means)
  • Rear reverberation generator (rear reverberation generator)
  • FIG. 1 is a layout view showing a state in which the three-dimensional sound reproduction device according to the embodiment of the present invention is installed in a listening room.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the stereophonic sound reproducing device according to the embodiment of the present invention.
  • an audio amplifier for a 5.1 channel hereinafter referred to as ch
  • ch an audio amplifier for a 5.1 channel
  • the front right channel is R (Right) ch
  • the front left channel is L (Left) ch
  • the center channel is C (Center r) ch.
  • the rear right channel is called SR (Surround Right) ch
  • the rear left channel is called SL (Surro und Left) ch
  • the subwoofer is called LFE (Low Frequency Effects) ch.
  • LFEch audio is output only when heavy bass is added to the content, so in the following description, explanation of processing of LFEch audio signals is omitted.
  • the audio amplifier 1 includes a DVD player 2 and an Rch speaker 5R.
  • each speaker may be arranged around the listening position of user U in the arrangement recommended in ITU-R BS. 775-1.
  • the audio amplifier 1 receives the audio signal of each channel that is output when the DVD player 2 plays a DVD 3 on which content containing 5. lch surround sound is recorded.
  • the audio amplifier 1 includes an audio signal input terminal 11 (11R, 11L, 11C, 11SR, 11SL), DSP12, DZA converter (DAC) 13 (13R, 13L, 13C, 13SR, 13SL ), Electronic volume 14 (14R, 14L, 14C, 14SR, 14SL), power amplifier (sound amplification means) 15 (15R, 15L, 15C, 15SR, 15SL), audio signal output terminal 16 (16R, 16L, 16C, 16SR, 16SL), a memory 17, a controller 18, an operation unit 19, and a display unit 20.
  • the audio signal input terminal 11 is connected to an audio signal output terminal (not shown) of the DVD player 2.
  • the audio signal output from the DVD player 2 is input to the audio amplifier 1.
  • the audio signal input terminal 11 includes an Rch audio signal input terminal 11R, an Lch audio signal input terminal 11L, a Cch audio signal input terminal 11C, an SRch audio signal input terminal 11SR, and an S Lch audio signal input terminal 11SL.
  • the DSP 12 includes an initial reflected sound generation unit 21 (21R, 21L, 21C, 21SR, 21SL), a rear reverberation sound generation unit (rear reverberation sound generation means) 22 (22R, 22L, 22C, 22SR, 22SL), and Adder 23 (23R, 23L, 23C, 23SR, 23SL) is provided.
  • the initial reflected sound is one of the elements that form the sound field.
  • the reflected sound that arrives after being reflected only once on the wall or ceiling at a relatively early time is called the initial reflected sound.
  • the reverberant sound is a reflected sound that repeatedly arrives at a delay of two or more reflections among the elements that form the sound field. The time for the sound to decay to 60 dB is expressed as the reverberation time.
  • the initial reflected sound generation unit 21 adds initial reflected sounds of a hall (theatre) or a church to the direct sound (original sound) of the content reproduced by the DVD player 2.
  • the setting is made so that the initial reflected sound is generated by operating the operation unit 19 to generate the initial reflected sound. it can.
  • the rear reverberation sound generation unit 22 generates a rear reverberation sound based on the direct sound or the initial reflected sound included in the content reproduced by the DVD player 2.
  • the adder 23 adds and outputs the direct sound and the early reflection sound included in the sound of the content reproduced by the DVD player 2 and the rear reverberation sound generated by the rear reverberation sound generator 22.
  • the adder 23 also includes a direct sound included in the sound of the content reproduced by the DVD player 2, an initial reflected sound generated or generated by the initial reflected sound generating unit 21, and a rear reverberant sound generating unit 22. The generated rear reverberation sound is added and output.
  • the DZ A converter 13 converts the digital audio data output from the DSP 12 into analog audio data.
  • the electronic volume 14 adjusts the volume of the sound emitted from the speaker 5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL) according to the control signal output from the controller 18 according to the operation of the operation unit 19. Adjust.
  • the power amplifier 15 amplifies the audio data adjusted by the electronic volume 14 and outputs the amplified audio data to each speaker connected to the output terminal 16.
  • the audio signal output terminal 16 (16R, 16L, 16C, 16SR, 16SL) is for connection to each speaker 5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL) that emits surround sound.
  • Each speaker 5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL) is connected to the audio signal output terminal 16 (16R, 16L, 16C, 16SR, 16SL), respectively, and is predetermined around the viewing position of the user U. They are arranged at intervals, and sound corresponding to the sound data output from the power amplifier 15 is emitted to form a surround sound field.
  • the memory 17 stores a plurality of early reflection sound patterns generated by the initial reflection sound generation unit 21 and rear reverberation sound patterns generated by the rear reverberation sound generation unit 22.
  • the memory 17 is preferably a RAM that can update parameters (filter coefficients) for generating the initial reflected sound and the rear reverberant sound.
  • the controller 18 controls each unit in accordance with the operation performed on the operation unit 19. For example, when a volume adjustment operation is performed by the operation unit 19, the controller 18 outputs a control signal corresponding to this operation to the electronic volume 14 and changes the volume of the sound emitted from the speaker 5. When the rear reverberation is adjusted by the operation unit 19, the controller 18 reads the reverberation pattern from the memory 17 and outputs it to the rear reverberation generation unit 22 of the DSP 12.
  • the controller 18 is preferably a CPU or MPU.
  • the operation unit 19 is used by the user to input various operations' settings to the audio amplifier 1.
  • the display unit 20 is for displaying items transmitted from the audio amplifier 1 to the user.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the reverberant sound generating unit of the stereophonic sound reproducing device according to the embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows a group of reverberant sounds generated by a cascaded FIR filter.
  • FIG. 5 is a graph showing the frequency characteristics and gain characteristics of reverberant sound.
  • FIG. 4 shows only the positive reverberation group.
  • the rear reverberation generator 22 is a cascade-type F with two FIR filters connected in cascade.
  • An IR filter (filter means) is provided, and FIG. 3 shows, as an example, a configuration in which an FIR filter a31 and an FIR filter b32 are connected in cascade.
  • the FIR filter a31 includes a delay circuit 41, 36 multipliers 42, and an adder 43.
  • the FIR filter b32 includes a delay circuit 44, 35 multipliers 45, and an adder 46.
  • the number of taps of the FIR filter a31 is set to 36
  • the number of taps of the FIR filter b is set to 35.
  • the rear reverberation generators 22R, 22L, 22C, 22SR, and 22SL have the same configuration, and add rear reverberation to the audio signals of the Rch, Lch, Cch, SRch, and SLch channels.
  • the controller 18 reads parameters (filter coefficients) from the memory 17 in advance, and each of the rear reverberation sound generation units 22 Set to. That is, the FIR filter a31 and the multiplier 32 are set with parameters for determining the spatial impression and the reverberation time, and the FIR filter b34 and the multiplier 35 are set with parameters for interpolating the reflected sound interval. The Therefore, by using the reflected sound parameters set in the rear reverberation sound generation unit 22 and performing convolution operations on the audio signals of each channel, as shown in FIG. The number can be 1260.
  • parameters (filter coefficients) for determining the spatial impression and the reverberation time are set as described above.
  • the 36 reverberant sound groups decay in about 100 milliseconds and the delay time interval is almost constant on average, but the delay time interval gradually increases as time passes. It is set to be shorter.
  • the 36 reverberant groups are set to envelope characteristics that gradually decay over time so that they will sound natural.
  • parameters (filter coefficients) for performing interpolation of the reflected sound interval are set as described above.
  • 35 reverberation sounds attenuate in about 15 milliseconds and the delay time interval is almost constant on average, but the delay time interval gradually decreases as time passes. It is set to be.
  • the 35 reverberant sound groups are set to have envelope characteristics of attenuation curves that are steeper than the envelope characteristics of the 36 reverberant sound groups of the FIR filter a31.
  • the rear reverberation group of each channel generated by each of the rear reverberation sound generation units 22R, 22L, 22C, 22SR, and 22SL has an envelope characteristic of each channel.
  • the parameters that are read from the memory 17 are set so that the delay time interval of the reverberant sound group is different for each channel.
  • the parameters of each FIR filter are set so that the frequency characteristics of the rear reverberation generated by the cascade-type FIR filter become flat!
  • the rear reverberation has a flat frequency characteristic as shown in FIG. 5A, the natural reverberation of the attenuation curve as shown in FIG. 5B does not adversely affect the frequency characteristic of the content. be able to. Furthermore, since the delay time of the rear reverberant sound differs for each channel, it is possible to prevent the rear reverberant sound of each channel from being monophonic and to soften the sound of the rear reverberant sound. Since the envelope of the rear reverberation sound of each channel is almost the same, the rear reverberation sound is added to the sound emitted from each speaker, and the sound having the same sound is output from the speaker of each channel. Thereby, the reverberation of the rear reverberant sound output from each speaker connected to the audio amplifier 1 can be made uniform, and the sound connection between the speakers can be improved.
  • the parameters for FIR filter a and FIR filter b of each channel are created in advance so that the reverberation sound with natural reverberation is generated without arranging the sound of the content V based on the measured data. It should be stored in the memory 17.
  • the parameter delay time interval is a random value and is set to be different for each channel. For example, a prime number (2, 3, 5, 7, 11...) It is better to set a random value.
  • the filter coefficient of the FIR filter can be changed according to the audio data included in the content type to be played back by the DVD player 2.
  • the delay time interval can be changed by changing the filter coefficient depending on whether or not the initial reflection sound is included in the audio of the content, and when the rear reverberation sound is generated from the direct sound.
  • the delay time interval and the delay time interval when the rear reverberation sound is generated from the initial reflected sound By setting different values for the delay time interval and the delay time interval when the rear reverberation sound is generated from the initial reflected sound, the natural reverberant rear reverberation sound can be generated.
  • the delay time interval can be changed depending on the content recording location.
  • the reverberation characteristics differ depending on the recording location. For example, content recorded in a live house and content recorded in a church have a longer reverberation time. In this way, the sound reverberation varies depending on the recording location of the content to be played back.By operating the operation unit 19 and changing the delay time interval according to the recording location, the optimal rear reverberation sound for that content can be obtained. It can be added, and the user can hear reverberation without a sense of incongruity.
  • the audio amplifier 1 of the present invention changes the reverberation time of the reverberant sound as described above using the cascade FIR filter. In this case, it is better to set the parameter so that the number of taps of the FIR filter a31 and the value of the envelope characteristic change.
  • FIG. 6 is a diagram showing a group of reverberation sounds generated when the parameters set in the cascade type FIR filter are changed.
  • FIG. 6 shows only a positive reverberation group.
  • 18 reverberation groups decay in about 50 milliseconds and the delay time interval is almost constant on average, but the delay time interval gradually decreases as time passes.
  • the parameters are set so that the 36 reverberant groups have envelope characteristics that gradually attenuate as time passes so that they resonate naturally.
  • Fig. 6 shows that the parameters are set so that the 36 reverberant groups have envelope characteristics that gradually attenuate as time passes so that they resonate naturally.
  • 35 reverberation sounds are attenuated in about 15 milliseconds, and the delay time interval is almost constant on average, but the delay becomes longer as time passes.
  • the time interval is set to gradually shorten.
  • 35 reverberation sounds The parameters of the group are set so that the envelope characteristics of the attenuation curve are steeper than the envelope characteristics of the 18 reverberant groups in the FIR filter a31.
  • the rear reverberation sound generation unit 22 can generate a reverberation sound that attenuates in about 50 to 60 milliseconds.
  • the reverberation time is longer than the reverberation sound shown in FIG. 4, the number of taps of the FIR filter a31 is further increased, and the time elapses so that the reverberation sound becomes natural. It is better to set the parameters so that the envelope characteristics gradually attenuate as the time increases. This makes it possible to change the reverberation time of the reverberant sound according to the audio data contained in the content or the type of content, and to add the optimal rear reverberant sound to the content. Can do.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the multi-channel surround sound signal is output to a plurality of speakers connected to the main body.
  • this is applicable even if the number of channels is different.
  • the number of channels such as 3ch, 7ch, and 9ch may be increased or decreased.
  • the listener can enjoy a sense of being surrounded by natural reverberation.

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Abstract

　後部残響音生成部２２において、マルチチャンネルサラウンド音声信号の各チャンネルの音声信号に含まれる直接音または初期反射音を畳み込み演算して、周波数特性がフラットで遅延時間間隔が不均一であって、チャンネル毎に前記遅延時間間隔が異なり、各チャンネルともエンベロープ特性が同様である後部残響音群を、チャンネル毎に生成して出力する。 

Description

明 細 書
立体音響再生装置
技術分野
[0001] 本発明は、本体に接続された複数のスピーカにマルチチャンネルサラウンド音声信 号を出力する立体音響再生装置において、本体に接続する各スピーカ間の音の繋 力 Sりを良好にする立体音響再生装置に関する。 本願は、 2004年 9月 30日に出願さ れた特願 2004— 288203号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。 背景技術
[0002] 近時、マルチチャンネルサラウンドシステムをリビングルームなどに設けて、ホーム シァタとして家庭で映画や音楽のコンテンツを楽しむユーザが増えてきて 、る。ユー ザがこのマルチチャンネルサラウンドシステムの機器を操作して、マルチチャンネル サラウンド音声を含むコンテンツ、例えば DVD等を再生することで、聴取位置の周囲 に配置された複数のスピーカからマルチチャンネルサラウンド音声が出力されるので 、ユーザは映画館やホールに居るかのような迫力で、コンテンツを楽しむことができる
[0003] 従来のマルチチャンネルサラウンドシステムには、音響効果を高めるために、入力 音楽信号の音楽ジャンルに応じて、ホール (劇場)の音響を再現するホールシミュレ ーシヨンモードを自動設定できる音場補正回路を備えたものがあった (例えば、特許 文献 1参照。）。
[0004] また、従来のマルチチャンネルサラウンドシステムには、聴取位置においての良好 な再生音場を形成できるようにするために、各チャンネルの音声信号に施す調整の ための調整パラメータの設定を自動的に行うようにする自動音響調整機能を搭載し たものがあった (例えば、特許文献 2参照)。
特許文献 1：特開平 8— 37700号公報
特許文献 2 :特開 2004— 159037公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0005] し力しながら、特許文献 1に記載の音場補正回路では、ホール (劇場)の音響を再 現する一方、再生する音響の周波数特性はフラットでなくなる。そのため、各スピーカ 間の音の繋がりは向上する反面、ホール等の任意の音場に変えるため、オリジナル コンテンツに含まれる音場感は失われる。
[0006] 特許文献 2に記載の音響調整装置では、音響調整のための音響解析、調整パラメ ータの生成を迅速に行うことができ、各チャンネルの音声信号に対して最適な調整を 施すことができる。し力しながら、ホームシァタには複数のスピーカを使用するため、 各スピーカの種類やサイズが異なることも多ぐこのようにスピーカの種類やサイズが チャンネルによって異なると、上記のような音響調整装置で音響調整を行ってもスピ 一力の特性を完全に一致させることが難しぐ多少のばらつきが残ってしまう。そのた め、音響調整を行ったとしても各スピーカ間の音の繋がりがあまり良くないという問題 があった。また、ホームシァタを設置する部屋の形状によっては、フロント用のスピー 力とリア用のスピーカとの距離が離れて、部屋の反射波の影響が大きくなるため、この 場合もスピーカ間の音の繋がりがあまり良くないという問題があった。
[0007] そこで、本発明は、マルチチャンネルサラウンド音声を放音する各スピーカ間の音 の繋がりが良好にすることができる立体音響再生装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0008] この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えて 、る。
[0009] (1)マルチチャンネルサラウンド音声信号をチャンネル毎に増幅して、聴取位置の 周囲に配置された複数のスピーカへ出力する音声増幅手段と、遅延時間間隔が不 均一かつチャンネル毎に異なり、エンベロープ特性が各チャンネルとも同じであるフ ィルタ手段をチャンネル毎に有し、前記マルチチャンネルサラウンド音声信号を各チ ヤンネルに対応する前記フィルタ手段で畳み込み演算し、後部残響音群を生成して 前記音声増幅手段へ出力する後部残響音生成手段と、を備えた。
[0010] この構成においては、エンベロープ特性が各チャンネルとも同様である後部残響音 群力 サラウンド音声に対して付加される。したがって、マルチチャンネルサラウンド 音声の各チャンネルにエンベロープ特性が同様の後部残響音群を付加することによ り、立体音響再生装置に接続された各スピーカ力 出力される音声に響きの揃った 後部残響音を付加することができるので、各スピーカ間の音の繋がりを良好にするこ とができる。また、各チャンネルに付加する後部残響音群は、遅延時間間隔が不均 一かつチャンネル毎に異なるので、各チャンネルの後部残響音がモノラルィヒするの を防止でき、自然な響きを与えることができる。
[0011] (2)前記フィルタ手段は、前記畳み込み演算を行うカスケード型の FIR (Finite Im pulse Response)フイノレタである。
[0012] この構成においては、カスケード型の FIRフィルタで畳み込み演算を行うので、単 体の FIRフィルタで畳み込み演算を行う場合に比べて演算素子数を低減することが できる。したがって、構成を簡素化できるとともに、演算処理量を低減することができ る。
[0013] (3)前記後部残響音付加手段は、コンテンツに含まれる音声データまたはコンテン ッの種類に応じて、前記後部残響音群の遅延時間間隔を変更可能な遅延時間切替 手段を備えた。
[0014] この構成においては、遅延時間切替手段によって後部残響音群の遅延時間間隔 を変更可能である。例えば、コンテンツによって収録した環境が異なり、収録した環 境によって残響時間も異なるので、コンテンツの種類に応じて後部残響音群の遅延 時間間隔を変更することで、コンテンツの収録環境に応じて適切な長さの後部残響 音を放音することができる。
[0015] (4)前記フィルタ手段は、前記マルチチャンネルサラウンド音声信号の後部残響音 群の周波数特性を各チャンネルともフラットに設定する。
[0016] この構成においては、前記マルチチャンネルサラウンド音声の各チャンネルの音声 に付加する後部残響音群について、周波数特性をフラットにするので、コンテンツの 持つ周波数特性に悪影響を与えることが無ぐ自然な響きを与えることができる。 発明の効果
[0017] 本発明の立体音響再生装置は、周波数特性力 Sフラットで、かつエンベロープ特性 の揃った短時間かつ緻密な後部残響音を各スピーカから放音するマルチチャンネル サラウンド音声の各チャンネルの音声に付加することで、各スピーカ間の音の繋がり を良好にすることができる。したがって、聴取者は、本発明の立体音響再生装置を使 用することで、自然な残響音の響きに包まれる感覚を楽しむことができる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]図 1は、本発明の実施形態に係る立体音響再生装置をリスニングルームに設置 した状態を示す配置図である。
[図 2]図 2は、本発明の実施形態に係る立体音響再生装置の概略構成を示すブロッ ク図である。
[図 3]図 3は、本発明の実施形態に係る立体音響再生装置の残響音生成部の詳細な 構成を示した回路図である。
[図 4]図 4は、カスケード型 FIRフィルタにより生成される残響音群を示す図である。
[図 5A]図 5Aは、残響音の周波数特性及びゲイン特性を示すグラフである。
[図 5B]図 5Bは、残響音の周波数特性及びゲイン特性を示すグラフである。
[図 6]図 6は、カスケード型 FIRフィルタに設定するパラメータを変更した場合に生成さ れる残響音群を示す図である。
符号の説明
[0019] 1 オーディオアンプ 2— DVDプレーヤ
5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL) スピーカ
1 K11R, 11L, 11C, 11SR, 11SL) 音声信号入力端子
13 (13R, 13L, 13C, 13SR, 13SL)—D,Aコンバータ
14 (14R, 14L, 14C, 14SR, 14SU—電子ボリューム
15 (15R, 15L, 15C, 15SR, 15SL) ノ ヮ一アンプ（音声増幅手段）
16 (16R, 16L, 16C, 16SR, 16SL)—音声信号出力端子
17 メモリ 18 コントローラ 19 操作部 20 表示部
21 (21R, 21L, 21C, 21SR, 21SL) 初期反射音生成部
22 (22R, 22L, 22C, 22SR, 22SL) 後部残響音生成部（後部残響音生成手 段）
23 (23R, 23L, 23C, 23SR, 23SL) , 43, 46—カロ算器
32, 35, 42—乗算器 41, 44 遅延回路
発明を実施するための最良の形態 [0020] 図 1は、本発明の実施形態に係る立体音響再生装置をリスニングルームに設置し た状態を示す配置図である。図 2は、本発明の実施形態に係る立体音響再生装置の 概略構成を示すブロック図である。以下の説明では、立体音響再生装置の一例とし て、 5. 1チャンネル（以下、 chと称する。）サラウンドシステム用のオーディオアンプに ついて説明する。
[0021] ここで、以下の説明では、 5. lchサラウンドシステムにおいて、フロントの右チャンネ ルを R (Right) ch、フロントの左チャンネルを L (Left) ch、センタチャンネルを C (Cente r) ch、リアの右チャンネルを SR (Surround Right) ch,リアの左チャンネルを SL (Surro und Left) ch,サブウーハを LFE (Low Frequency Effects) chと称する。また、 5. lch サラウンドシステムにおいて、 LFEchの音声はコンテンツに重低音が付加されている 時のみ出力されるので、以下の説明では LFEchの音声信号の処理についての説明 を省略する。
[0022] 図 1〖こ示すよう〖こ、オーディオアンプ 1には、 DVDプレーヤ 2、 Rch用スピーカ 5R.
Lch用スピーカ 5L'Cch用スピーカ 5C' SRch用スピーカ 5SR' SLch用スピーカ 5S Lが接続されている。各スピーカは、例えば、 ITU— R BS. 775— 1で推奨されてい る配置でユーザ Uの聴取位置の周囲に配置すると良い。
[0023] 図 1に示すように、オーディオアンプ 1は、 5. lchサラウンド音声が収録されたコン テンッが記録された DVD3を DVDプレーヤ 2で再生した際に出力される各チャンネ ルの音声信号を処理して、 Rch用スピーカ 5R'Lch用スピーカ 5L'Cch用スピーカ 5 C · SRch用スピーカ 5SR' SLch用スピーカ 5SLからそれぞれ各チャンネルの音声を 放音する。
[0024] 図 2に示すように、オーディオアンプ 1は、音声信号入力端子 11 (11R, 11L, 11C , 11SR, 11SL)、 DSP12、 DZAコンバータ（DAC) 13 (13R, 13L, 13C, 13SR , 13SL)、電子ボリューム 14 (14R, 14L, 14C, 14SR, 14SL)、パワーアンプ（音 声増幅手段） 15 (15R, 15L, 15C, 15SR, 15SL)、音声信号出力端子 16 (16R, 16L, 16C, 16SR, 16SL)、メモリ 17、コントローラ 18、操作部 19、及び表示部 20 を備えている。
[0025] 音声信号入力端子 11は、 DVDプレーヤ 2の図外の音声信号出力端子と接続して 、 DVDプレーヤ 2から出力された音声信号をオーディオアンプ 1に入力するためのも のである。音声信号入力端子 11は、 Rch音声信号入力端子 11R、 Lch音声信号入 力端子 11L、 Cch音声信号入力端子 11C、 SRch音声信号入力端子 11SR、及び S Lch音声信号入力端子 11SLから成る。
[0026] DSP12は、初期反射音生成部 21 (21R, 21L, 21C, 21SR, 21SL)、後部残響 音生成部（後部残響音生成手段） 22 (22R, 22L, 22C, 22SR, 22SL)、及び加算 器 23 (23R, 23L, 23C, 23SR, 23SL)を備えている。
[0027] ここで、初期反射音とは、音場を形成する要素のひとつで、比較的早い時間に壁や 天井で 1回だけ反射して到達する反射音のことを初期反射音と呼び、時間にして直 接音に遅れること約 100ms以内に到達する反射音を指す。また、後部残響音とは、 音場を形成する要素のうち、 2回以上の反射を繰り返し遅れて到達する反射音のこと で、その音が 60dBまで減衰する時間を残響時間として表す。
[0028] 初期反射音生成部 21は、 DVDプレーヤ 2で再生されたコンテンツの直接音 (原音 )に、ホール (劇場)や教会などの初期反射音を付加する。また、コンテンツの音声デ ータに初期反射音が含まれていない場合には、操作部 19を操作して初期反射音を 生成するように設定することで、初期反射音を生成するように設定できる。後部残響 音生成部 22は、 DVDプレーヤ 2で再生されたコンテンツに含まれる直接音や初期 反射音に基づいて後部残響音を生成する。加算器 23は、 DVDプレーヤ 2で再生さ れたコンテンツの音声に含まれる直接音及び初期反射音と、後部残響音生成部 22 で生成された後部残響音と、を加算して出力する。また、加算器 23は、 DVDプレー ャ 2で再生されたコンテンツの音声に含まれる直接音と、初期反射音生成部 21でカロ ェまたは生成された初期反射音と、後部残響音生成部 22で生成された後部残響音 と、を加算して出力する。
[0029] DZ Aコンバータ 13は、 DSP12から出力されたディジタル音声データをアナログ音 声データに変換する。
[0030] 電子ボリューム 14は、操作部 19の操作に応じてコントローラ 18から出力された制御 信号に応じて、スピーカ 5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL)力 放音する音声の音量を調 整する。 [0031] パワーアンプ 15は、電子ボリューム 14で調整された音声データを増幅して出力端 子 16に接続された各スピーカへ出力する。
[0032] 音声信号出力端子 16 (16R, 16L, 16C, 16SR, 16SL)は、サラウンド音声を放 音させる各スピーカ 5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL)と接続するためのものである。
[0033] 各スピーカ 5 (5R, 5L, 5C, 5SR, 5SL)は、音声信号出力端子 16 (16R, 16L, 1 6C, 16SR, 16SL)にそれぞれ接続され、ユーザ Uの視聴位置の周囲に所定の間 隔で配置されており、パワーアンプ 15から出力された音声データに応じた音声を放 音して、サラウンド音場を形成する。
[0034] メモリ 17は、初期反射音生成部 21で生成する初期反射音のパターンや、後部残 響音生成部 22で生成する後部残響音のパターンを複数記憶している。メモリ 17とし ては、初期反射音や後部残響音を生成するためのパラメータ (フィルタ係数)を更新 可能である RAMが好適である。
[0035] コントローラ 18は、操作部 19で行われた操作に応じて各部を制御する。例えば、操 作部 19で音量の調整操作が行われると、コントローラ 18はこの操作に応じた制御信 号を電子ボリューム 14に出力して、スピーカ 5から放音する音声の音量を変更する。 また、操作部 19で後部残響音の調整が行われると、コントローラ 18はメモリ 17から残 響音のパターンを読み出して DSP12の後部残響音生成部 22に出力する。コント口 ーラ 18としては、 CPUや MPUが好適である。
[0036] 操作部 19は、オーディオアンプ 1に対してユーザが各種の操作'設定などの入力を 行うためのものである。
[0037] 表示部 20は、オーディオアンプ 1からユーザに対する伝達事項を表示するための ものである。
[0038] 次に、 DSP12の後部残響音生成部 22の詳細について説明する。図 3は、本発明 の実施形態に係る立体音響再生装置の残響音生成部の詳細な構成を示した回路 図である。図 4は、カスケード型 FIRフィルタにより生成される残響音群を示す図であ る。図 5は、残響音の周波数特性及びゲイン特性を示すグラフである。なお、図 4には 、正の残響音群のみを示している。
[0039] 後部残響音生成部 22は、 2つの FIRフィルタをカスケード接続したカスケード型の F IRフィルタ（フィルタ手段）を備えており、図 3には一例として、 FIRフィルタ a31、 FIR フィルタ b32をカスケード接続した構成を示している。 FIRフィルタ a31は、遅延回路 4 1、 36個の乗算器 42、及び加算器 43から成る。また、 FIRフィルタ b32は、遅延回路 44、 35個の乗算器 45、及び加算器 46から成る。この後部残響音生成部 22は、 FIR フィルタ a31のタップ数が 36本で、 FIRフィルタ bのタップ数が 35本に設定されている 。後部残響音生成部 22R, 22L, 22C, 22SR, 22SLは、それぞれ同様の構成であ り、 Rch, Lch, Cch, SRch, SLchの各チャンネルの音声信号に対して、後部残響 音を付加する。
[0040] 後部残響音生成部 22において、コンテンツの音声に対して後部残響音を付加する 際には、コントローラ 18が予めメモリ 17からパラメータ（フィルタ係数)を読み出して、 各後部残響音生成部 22に設定する。すなわち、 FIRフィルタ a31及び乗算器 32に は、空間印象と残響時間を決定するためのパラメータが設定され、 FIRフィルタ b34 及び乗算器 35には、反射音間隔の補間を行うためのパラメータが設定される。した がって、後部残響音生成部 22に設定された反射音のパラメータを用いて、各チャン ネルの音声信号を畳み込み演算することで、図 4に示すように、残響音群 (反射音の 本数）を 1260本にすることができる。
[0041] FIRフィルタ a31では、前記のように空間印象と残響時間を決定するためのパラメ一 タ（フィルタ係数）が設定される。例えば、図 4に示すように、 36本の残響音群は、 10 0ミリ秒程度で減衰し、遅延時間間隔は平均するとほぼ一定であるが、時間が経過す るにつれて遅延時間間隔が徐々に短くなるように設定されている。また、 36本の残響 音群は、自然な響きとなるように、時間が経過するにつれて徐々に減衰するェンベロ ープ特性に設定されている。
[0042] 一方、 FIRフィルタ b34では、前記のように反射音間隔の補間を行うためのパラメ一 タ（フィルタ係数）が設定される。例えば、図 4に示すように、 35本の残響音は、 15ミリ 秒程度で減衰し、遅延時間間隔は平均するとほぼ一定であるが、時間が経過するに つれて遅延時間間隔が徐々に短くなるように設定されている。また、 35本の残響音 群は、 FIRフィルタ a31の 36本の残響音群のエンベロープ特性よりも急な減衰カー ブのエンベロープ特性に設定されて 、る。 [0043] さらに、図示していないが、後部残響音生成部 22R, 22L, 22C, 22SR, 22SLの それぞれにお!/、て生成される各チャンネルの後部残響音群は、エンベロープ特性は 各チャンネルとも同様である力 残響音群の遅延時間間隔がチャンネル毎に異なる ものとなるように、メモリ 17から読み出すパラメータが設定されている。カロえて、カスケ ード型の FIRフィルタにより発生する後部残響音の周波数特性がフラットになるように 各 FIRフィルタのパラメータが設定されて!、る。
[0044] 加えて、カスケード型の FIRフィルタを使用せずに、通常の FIRフィルタを使用した 場合には、 1260個の演算器 (遅延回路、乗算器、加算器等）が必要である。しかし、 本発明のように、カスケード型の FIRフィルタを使用することにより、 71個（ = 36個 + 35個）の演算器により、同じパラメータの本数（1260個 = 36個 X 35個）に設定する ことができる。したがって、後部残響音のノ メータを生成するための回路規模を抑 制することができるとともに、少ない演算処理で、図 4に示したように、時間が経過す るにつれて残響音群の密度が高くなり、遅延時間間隔が不均一 (ランダム)な残響音 群の生成が可能となる。
[0045] また、後部残響音は、図 5Aに示すように周波数特性がフラットなので、コンテンツ の持つ周波数特性に悪影響を与えることが無ぐ図 5Bに示すような減衰カーブの自 然な響きを与えることができる。さらに、後部残響音の遅延時間がチャンネル毎に異 なるので、各チャンネルの後部残響音がモノラルィ匕するのを防止でき、後部残響音 の響きを柔ら力べすることができる。カロえて、各チャンネルの後部残響音のェンベロー プがほぼ同様になるので、各スピーカから放音される音声に後部残響音が付加され て、各チャンネルのスピーカから同じ響きの音声が出力される。これにより、オーディ ォアンプ 1に接続された各スピーカから出力される音声の後部残響音の響きを揃える ことができ、スピーカ間の音の繋がりを良好にすることができる。
[0046] 各チャンネルの FIRフィルタ a、 FIRフィルタ b用のパラメータは、実測データに基づ V、てコンテンツの音声がアレンジされずに自然な響きを持つ残響音が生成されるよう に、予め作成しておき、メモリ 17に収納しておくと良い。また、パラメータの遅延時間 間隔は、ランダムな値であってチャンネル毎に異なる値となるように設定されて 、るが 、例えば、素数（2, 3, 5, 7, 11. . . )のようなランダムな値を設定すると良い。 [0047] また、オーディオアンプ 1では、 DVDプレーヤ 2で再生するコンテンツの種類ゃコン テンッに含まれる音声データに応じて、 FIRフィルタのフィルタ係数を変更することが できる。
[0048] 例えば、コンテンツの音声に初期反射音が含まれているか否かによって、フィルタ 係数を変更することで、遅延時間間隔を変更することができ、直接音から後部残響音 を生成する場合の遅延時間間隔と、初期反射音から後部残響音を生成する場合の 遅延時間間隔と、を異なる値にすることで、自然な響きの後部残響音を生成すること ができる。
[0049] また、コンテンツの収録場所によって遅延時間間隔を変更することができる。すなわ ち、収録場所によって、残響特性が異なるので、例えばライブハウスで収録したコン テンッと、教会で収録したコンテンツと、では、教会で収録した方が残響時間が長い。 このように、再生するコンテンツの収録場所によって音の響きが異なるので、操作部 1 9を操作して収録場所に応じて遅延時間間隔を変更することで、そのコンテンツに最 適な後部残響音を付加することができ、ユーザは違和感なく残響音を聞くことができ る。
[0050] ここで、図 3, 4に示したように、本発明のオーディオアンプ 1では、カスケード型 FIR フィルタを用いて残響音を生成する力 上記のように、残響音の残響時間を変更する 場合には、 FIRフィルタ a31のタップ数及びエンベロープ特性の値が変化するように ノ ラメータを設定すると良い。
[0051] 図 6は、カスケード型 FIRフィルタに設定するパラメータを変更した場合に生成され る残響音群を示す図である。なお、図 6には、正の残響音群のみを示している。例え ば、図 6に示すように、 18本の残響音群が、 50ミリ秒程度で減衰し、遅延時間間隔は 平均するとほぼ一定であるが、時間が経過するにつれて遅延時間間隔が徐々に短く なるようにパラメータを設定する。また、 36本の残響音群は、自然な響きとなるように、 時間が経過するにつれて徐々に減衰するエンベロープ特性となるようにパラメータを 設定する。一方、 FIRフィルタ b32には、図 6に示すように、 35本の残響音は、 15ミリ 秒程度で減衰し、遅延時間間隔は平均するとほぼ一定であるが、時間が経過するに つれて遅延時間間隔が徐々に短くなるように設定されている。また、 35本の残響音 群は、 FIRフィルタ a31における 18本の残響音群のエンベロープ特性よりも急な減衰 カーブのエンベロープ特性となるようにパラメータを設定する。これにより、後部残響 音生成部 22では、図 6に示すように、 50〜60ミリ秒程度で減衰する残響音を生成す ることがでさる。
[0052] また、図 4に示した残響音よりも残響時間を長くしたい場合には、 FIRフィルタ a31 のタップ数をさらに増加させるとともに、残響音が自然な響きとなるように、時間が経 過するにつれて徐々に減衰するエンベロープ特性となるようにパラメータを設定する と良い。これにより、コンテンツに含まれる音声データまたはコンテンツの種類に応じ て、残響音の残響時間を変更して、コンテンツに最適な後部残響音を付加することが でき、ユーザは違和感なく残響音を聞くことができる。
[0053] なお、以上の説明では、 5. lchサラウンドシステムを例に挙げて説明した力 本発明 はこの構成に限るものではなぐ本体に接続された複数のスピーカにマルチチャンネ ルサラウンド音声信号を出力する立体音響再生装置であれば、チャンネル数が異な つていても、もちろん適用できる。例えば、 3ch, 7ch, 9ch等チャンネル数が増減し ても良い。
産業上の利用可能性
[0054] 本発明の立体音響再生装置によれば、聴取者は自然な残響音の響きに包まれる 感覚を楽しむことができる。

Claims

請求の範囲
[1] マルチチャンネルサラウンド音声信号をチャンネル毎に増幅して、聴取位置の周囲 に配置された複数のスピーカへ出力する音声増幅手段と、
遅延時間間隔が不均一かつチャンネル毎に異なり、エンベロープ特性が各チャン ネルとも同じであるフィルタ手段をチャンネル毎に有し、前記マルチチャンネルサラウ ンド音声信号を各チャンネルに対応する前記フィルタ手段で畳み込み演算し、後部 残響音群を生成して前記音声増幅手段へ出力する後部残響音生成手段と、 を備えた立体音響再生装置。
[2] 前記フィルタ手段は、前記畳み込み演算を行うカスケード型の FIRフィルタである請 求項 1に記載の立体音響再生装置。
[3] 前記後部残響音付加手段は、コンテンツに含まれる音声データまたはコンテンツの 種類に応じて、前記後部残響音群の遅延時間間隔を変更可能な遅延時間切替手 段を備えた請求項 1に記載の立体音響再生装置。
[4] 前記フィルタ手段は、前記マルチチャンネルサラウンド音声信号の後部残響音群の 周波数特性を各チャンネルともフラットに設定する請求項 1に記載の立体音響再生 装置。
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