JP2007281699A - 残響付加装置及び残響付加プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】極めて少ない演算量で自然な残響感を再現することができるようにする。
【解決手段】音像定位処理部１により生成された左耳信号Ｌに遅延後の右耳信号Ｒｄを加算するとともに、音像定位処理部１により生成された右耳信号Ｒに遅延後の左耳信号Ｌｄを加算する加算器２，４を設け、遅延処理部６，７が加算器２により遅延後の右耳信号Ｒｄが加算された左耳信号Ｌを一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄを加算器４に帰還させるとともに、加算器４により遅延後の左耳信号Ｌｄが加算された右耳信号Ｒを一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄを加算器２に帰還させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、音像の定位感や自然な残響感を再現する残響付加装置及び残響付加プログラムに関するものである。

従来より、ヘッドホンや２つ以上のスピーカを用いて、仮想的に空間の特定の位置に音源が存在するかのように、音像定位感や残響感を再現する残響付加装置が知られている。
例えば、以下の非特許文献１には、次のような残響付加装置が開示されている。

即ち、残響付加装置は、予め、任意の部屋における特定の位置から、特定の位置に存在する人間の両耳までの伝達特性（Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：以下、ＨＲＴＦと称する）を測定又は推定しておき、その伝達特性を入力音源に畳み込むことにより、両耳に到達すると思われる信号を生成する。
そして、残響付加装置は、ヘッドホンなどの再生機器を用いて、上記の生成信号を両耳に提示することにより、任意の空間の特定の位置に音源があるかのように、音像の定位感や残響感を再現するようにしている。

ただし、残響の有る部屋のＨＲＴＦは、一般的に数百ミリ秒〜数秒という長い間にまで及んで残響時間が継続するが、伝達特性であるＨＲＴＦを単純に測定してインパルス応答として畳み込み演算を行うには、極めて多くの演算量がかかることが知られている。
例えば、残響の継続時間が１秒である場合において、入力音源のサンプリング周波数が４８ｋＨｚであるとすると、４６００ＭＩＰＳ以上の莫大な演算量がかかることになる。
したがって、上記の残響付加装置が音像定位感や残響感を実現するには、Ｈ／Ｗ規模の増大につながり経済的ではない。

ところで、残響がない自由空間や無響空間における特定の位置から両耳までのＨＲＴＦの継続時間は、有響空間における継続時間と比較して極めて短い継続時間長である。例えば、継続時間長は５ミリ秒程度である。
継続時間長が５ミリ秒であるとき、入力音源のサンプリング周波数が上記と同様に４８ｋＨｚであるとすると、演算量が２３ＭＩＰＳ程度で済むため、無響空間と有響空間での音像定位処理は、その処理量に極めて大きな差があることが分かる。ただし、残響のない音像定位処理では、方向感は得られるが、距離感や自然な音場感が得られないという欠点がある。

ここで、人間が聞いている残響や反射音というのは、音源から出力された音波が、壁や障害物などに当たり、この音波がはね返ってきたものが両耳に到達したものである。言い換えれば、様々な方向から時間差を伴って音波が次々と到来してくると言える。
このような残響の性質を利用している残響付加装置が以下の特許文献１に開示されている。

即ち、以下の特許文献１に開示されている残響付加装置では、直接音の音像定位処理を実施し、直接音の次に到達する１次反射音を直接音と１次反射音が到達する時間差分だけ、１次反射音の音像定位処理結果を示す信号を遅延させる。
次に、１次反射音が到達する方向の音像定位処理を実施し、その音像定位処理結果を示す信号を直接音の音像定位処理結果を示す信号に加算する。
この操作を２次反射音、３次反射音・・・Ｎ次反射音と、次々と反射波が到達すると想定される度に行うことで、任意の空間の残響特性を付与するようにしている。

「音響システムとディジタル処理」コロナ社、平成７年３月出版、Ｐ．２３３−Ｐ．２３４ 特開平７−３３６７９８号公報（段落番号［０１１７］、図８）

従来の残響付加装置は以上のように構成されているので、任意の空間の残響を付加するには、反射音の方向と、その反射音と直接音の時間差を算出する必要があるが、一般に、反射音の方向や時間差を算出するのは困難であり、多大な演算を要する課題があった。
また、反射音は、ランダムに近い方向から次々と無数に両耳まで到達するため、無数の反射音を再現するには、極めて多くの反射音を生成する必要がある。したがって、自然な残響感を得ようとすると、Ｈ／Ｗ規模が増大するため経済的でないという課題もあった。
例えば、１００個の反射波（一般的には非常に少ない数である）で、任意の部屋の残響感を得ようとすると、遅延処理に対する演算量を無視したとしても、２３００ＭＩＰＳ以上の多くの演算量がかかる。
なお、一般的に、壁などによって反射した音波は周波数特性が変形する。通常、高域の音波ほど、よく壁に吸収されるため、反射音は壁に反射する度に高域成分が減衰するが、従来の残響付加装置では、反射音の周波数特の変形を付与できず、自然な残響感を再現することができない課題もあった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、極めて少ない演算量で自然な残響感を再現することができる残響付加装置及び残響付加プログラムを得ることを目的とする。

この発明に係る残響付加装置は、入力信号に対する音像定位処理を実施して左耳信号と右耳信号を生成する音像定位手段と、音像定位手段により生成された左耳信号に遅延後の右耳信号を加算するとともに、音像定位手段により生成された右耳信号に遅延後の左耳信号を加算する信号加算手段とを設け、信号帰還手段が信号加算手段により遅延後の右耳信号が加算された左耳信号を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号を信号加算手段に帰還させるとともに、信号加算手段により遅延後の左耳信号が加算された右耳信号を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号を信号加算手段に帰還させるようにしたものである。

この発明によれば、入力信号に対する音像定位処理を実施して左耳信号と右耳信号を生成する音像定位手段と、音像定位手段により生成された左耳信号に遅延後の右耳信号を加算するとともに、音像定位手段により生成された右耳信号に遅延後の左耳信号を加算する信号加算手段とを設け、信号帰還手段が信号加算手段により遅延後の右耳信号が加算された左耳信号を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号を信号加算手段に帰還させるとともに、信号加算手段により遅延後の左耳信号が加算された右耳信号を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号を信号加算手段に帰還させるように構成したので、極めて少ない演算量で自然な残響感を再現することができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による残響付加装置を示す構成図であり、図において、音像定位処理部１は例えばＭＰＵなどが実装されている半導体集積回路等から構成されており、入力信号Ｉｎに対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号Ｌと右耳に提示する右耳信号Ｒを生成する処理を実施する。なお、音像定位処理部１は音像定位手段を構成している。
加算器２は音像定位処理部１により生成された左耳信号Ｌに遅延処理部７により遅延された右耳信号Ｒｄを加算する。
加算器３は音像定位処理部１により生成された左耳信号Ｌと遅延処理部７により遅延された右耳信号Ｒｄを任意の割合で加算して、その左耳信号Ｌと右耳信号Ｒｄの加算結果を左耳信号Ｌｏｕｔとして出力する。

加算器４は音像定位処理部１により生成された右耳信号Ｒに遅延処理部６により遅延された左耳信号Ｌｄを加算する。
加算器５は音像定位処理部１により生成された右耳信号Ｒと遅延処理部６により遅延された左耳信号Ｌｄを任意の割合で加算して、その右耳信号Ｒと左耳信号Ｌｄの加算結果を右耳信号Ｒｏｕｔとして出力する。
なお、加算器２〜５は信号加算手段を構成している。

遅延処理部６は加算器２により遅延後の右耳信号Ｒｄが加算された左耳信号Ｌを一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄを加算器４，５に帰還させる遅延器である。
遅延処理部７は加算器４により遅延後の左耳信号Ｌｄが加算された右耳信号Ｒを一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄを加算器２，３に帰還させる遅延器である。
なお、遅延処理部６，７は信号帰還手段を構成している。

図１の残響付加装置の構成要素である音像定位処理部１、加算器２〜５及び遅延処理部６，７が各々専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、図１の残響付加装置をコンピュータで構成する場合、予め、音像定位処理部１、加算器２〜５及び遅延処理部６，７の処理内容を記述したプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

次に動作について説明する。
音像定位処理部１は、音源（例えば、ＣＤプレイヤ、ＤＶＤプレイヤ）から出力された音の信号を入力すると、その入力信号Ｉｎに対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号Ｌと右耳に提示する右耳信号Ｒを生成する。
ただし、音像定位処理は、例えば、上記の非特許文献１に開示されている公知の技術を使用すればよいため、詳細な説明を省略する。

加算器２は、音像定位処理部１が左耳信号Ｌを生成すると、その左耳信号Ｌに遅延処理部７により遅延された右耳信号Ｒｄを加算する。
また、加算器４は、音像定位処理部１が右耳信号Ｒを生成すると、その右耳信号Ｒに遅延処理部６により遅延された左耳信号Ｌｄを加算する。

遅延処理部６は、加算器４，５に対する帰還ループを構成しており、加算器２により遅延後の右耳信号Ｒｄが加算された左耳信号Ｌを一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄを加算器４，５に帰還させる。
また、遅延処理部７は、加算器２，３に対する帰還ループを構成しており、加算器４により遅延後の左耳信号Ｌｄが加算された右耳信号Ｒを一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄを加算器２，３に帰還させる。

加算器３は、音像定位処理部１が左耳信号Ｌを生成し、遅延処理部７から遅延後の右耳信号Ｒｄを受けると、その左耳信号Ｌと遅延後の右耳信号Ｒｄを任意の割合で加算して、その左耳信号Ｌと右耳信号Ｒｄの加算結果を左耳信号Ｌｏｕｔとして出力する。
また、加算器５は、音像定位処理部１が右耳信号Ｒを生成し、遅延処理部６から遅延後の左耳信号Ｌｄを受けると、その右耳信号Ｒと遅延後の左耳信号Ｌｄを任意の割合で加算して、その右耳信号Ｒと左耳信号Ｌｄの加算結果を右耳信号Ｒｏｕｔとして出力する。

この実施の形態１では、上記の通り、音像定位処理部１から出力される左耳信号Ｌと右耳信号Ｒを一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄと右耳信号Ｒｄを左右逆側にフィードバックさせる帰還ループを設けている。
ここで、人間の顔は、ほぼ左右対称であり、例えば、左右３０度方向の両耳に対する伝達関数ＨＲＴＦ（Ｈｅａｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を左右入れ替えることにより、左３０度方向の伝達関数ＨＲＴＦを右３０度方向のＨＲＴＦとして代用することができる。このため、音像定位処理部１から出力される左耳信号Ｌと右耳信号Ｒを左右逆側にフィードバックさせると、左右反転した方向から一定時間おきに交互に繰り返し反射音が到来するような特性を得ることができる。

図２は上記のような反射音特性の空間を表現しているイメージ図である。
図２では、リスナーの左３０度方向に音源がある場合の例を示しているが、この実施の形態１によって得ることができる空間は３０度方向に限定されるものではなく、音像定位処理部１によって３０度方向以外のあらゆる方向に定位させても同様な効果を得ることができる。

まず、音源位置である左３０度方向から直接音Ａがリスナーに到来する。直接音Ａは、リスナーの右３０度方向にある反射板（１）に向かっても進行する。
これにより、リスナーの右３０度方向にある反射板（１）によって直接音Ａが反射し、この反射音が右３０度方向からリスナーに１次反射音Ｂとして到来する。１次反射音Ｂは、リスナーの左３０度方向にある反射板（２）に向かっても進行する。
これにより、リスナーの左３０度方向にある反射板（２）によって１次反射音Ｂが更に反射し、この反射音が左３０度方向からリスナーに２次反射音Ｃとして到来する。
２次反射音Ｃは、リスナーの右３０度方向にある反射板（１）に向かっても進行するので、一定時間の遅延を伴って、反射音が左右３０度方向から交互に次々とリスナーに到来する。

図３は残響付加装置の加算器３，５から出力される左耳信号Ｌｏｕｔ及び右耳信号Ｒｏｕｔの時間応答を示すイメージ図である。
以下、図３を参照して、残響付加装置の動作を補足する。
まず、音像定位処理部１によって定位させた方向から直接音Ａが到来する。
次に、音像定位処理部１によって定位させた音源方向を、正面０度方向を軸として左右反転させた方向から、遅延処理部６，７によって遅延された時間だけ遅れて１次反射音Ｂが到来する。
１次反射音Ｂの次には、正面０度方向を軸として、１次反射音Ｂの到来方向を左右反転させた方向（直接音Ａの到来方向）から、１次反射音Ｂの到来時間から更に遅延処理部６，７によって遅延された時間だけ遅れて、２次反射音Ｃが到来する。
これにより、図３に示すように、一定の減衰率によって指数的に減衰しながら左右交互に一定時間の遅延を伴って反射音が到来するような残響特性となる。

残響の継続時間は、加算器２，４で設定する帰還ループのゲインを調整することにより変更することができる。帰還ループのゲインは、遅延処理部６，７から出力される遅延後の左耳信号Ｌｄ，右耳信号Ｒｄに対して乗算する係数のことである。
帰還ループのゲインを大きくすれば、残響の継続時間が増加し、反対に、帰還ループのゲインを小さくすれば、残響の継続時間が減少する。

また、１次反射音Ｂの強度は、加算器３，５が遅延処理部６，７から出力される遅延後の左耳信号Ｌｄ，右耳信号Ｒｄに乗算する係数を調整することにより変更することができる。
なお、残響の継続時間は、遅延処理部６，７による遅延量によっても調整することができる。即ち、遅延処理部６，７による遅延時間が増加する程、残響の継続時間が増加し、遅延時間が減少する程、残響の継続時間が減少する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、入力信号Ｉｎに対する音像定位処理を実施して左耳信号Ｌと右耳信号Ｒを生成する音像定位処理部１と、音像定位処理部１により生成された左耳信号Ｌに遅延後の右耳信号Ｒｄを加算するとともに、音像定位処理部１により生成された右耳信号Ｒに遅延後の左耳信号Ｌｄを加算する加算器２，４とを設け、遅延処理部６，７が加算器２により遅延後の右耳信号Ｒｄが加算された左耳信号Ｌを一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄを加算器４に帰還させるとともに、加算器４により遅延後の左耳信号Ｌｄが加算された右耳信号Ｒを一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄを加算器２に帰還させるように構成したので、極めて少ない演算量で自然な残響感を再現することができる効果を奏する。
即ち、この実施の形態１によれば、図２に示す空間や図３に示す時間応答の残響特性を、１回の音像定位処理のみで実現することができるため、極めて少ない演算量で残響を付加することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、１次反射音の強度や残響成分の継続時間長を、帰還ループのゲインや遅延処理部６，７の遅延時間を変更するだけで調整することができる効果も奏する。

なお、この実施の形態１では、加算器３，５が左耳信号Ｌｏｕｔ及び右耳信号Ｒｏｕｔを外部出力するものについて示したが、加算器３，５を省略するようにしてもよい。
この場合、遅延処理部６による遅延後の左耳信号Ｌｄを左耳信号Ｌｏｕｔとして外部出力し、遅延処理部７による遅延後の右耳信号Ｒｄを右耳信号Ｒｏｕｔとして外部出力すればよい。
あるいは、加算器２により遅延後の右耳信号Ｒｄが加算された左耳信号Ｌを左耳信号Ｌｏｕｔとして外部出力し、加算器４により遅延後の左耳信号Ｌｄが加算された右耳信号Ｒを右耳信号Ｒｏｕｔとして外部出力すればよい。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による残響付加装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
遅延処理部１１は音像定位処理部１により生成された左耳信号Ｌを一定時間遅延させる遅延器である。
遅延処理部１２は音像定位処理部１により生成された右耳信号Ｒを一定時間遅延させる遅延器である。
なお、遅延処理部１１，１２は遅延手段を構成している。

加算器１３は遅延処理部１２により遅延された右耳信号Ｒｄ２に遅延処理部１８により遅延された左耳信号Ｌｄ１を加算する。
加算器１４は音像定位処理部１により生成された左耳信号Ｌと遅延処理部１２により遅延された右耳信号Ｒｄ２と遅延処理部１８により遅延された左耳信号Ｌｄ１を任意の割合で加算して、その加算結果を左耳信号Ｌｏｕｔとして出力する。

加算器１５は遅延処理部１１により遅延された左耳信号Ｌｄ２に遅延処理部１７により遅延された右耳信号Ｒｄ１を加算する。
加算器１６は音像定位処理部１により生成された右耳信号Ｒと遅延処理部１１により遅延された左耳信号Ｌｄ２と遅延処理部１７により遅延された右耳信号Ｒｄ１を任意の割合で加算して、その加算結果を右耳信号Ｒｏｕｔとして出力する。
なお、加算器１３〜１６は信号加算手段を構成している。

遅延処理部１７は加算器１３により遅延後の左耳信号Ｌｄ１が加算された右耳信号Ｒｄ２を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄ１を加算器１５，１６に帰還させる遅延器である。
遅延処理部１８は加算器１５により遅延後の右耳信号Ｒｄ１が加算された左耳信号Ｌｄ２を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄ１を加算器１３，１４に帰還させる遅延器である。
なお、遅延処理部１７，１８は信号帰還手段を構成している。

図４の残響付加装置の構成要素である音像定位処理部１、遅延処理部１１，１２、加算器１３〜１６及び遅延処理部１７，１８が各々専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、図４の残響付加装置をコンピュータで構成する場合、予め、音像定位処理部１、遅延処理部１１，１２、加算器１３〜１６及び遅延処理部１７，１８の処理内容を記述したプログラムを当該コンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

次に動作について説明する。
音像定位処理部１は、音源から出力された音の信号を入力すると、上記実施の形態１と同様に、その入力信号Ｉｎに対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号Ｌと右耳に提示する右耳信号Ｒを生成する。
遅延処理部１１は、音像定位処理部１が左耳信号Ｌを生成すると、その左耳信号Ｌを一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄ２を加算器１５，１６に出力する。
また、遅延処理部１２は、音像定位処理部１が右耳信号Ｒを生成すると、その右耳信号Ｒを一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄ２を加算器１３，１４に出力する。

加算器１３は、遅延処理部１２から遅延後の右耳信号Ｒｄ２を受けると、遅延後の右耳信号Ｒｄ２に遅延処理部１８による遅延後の左耳信号Ｌｄ１を加算する。
また、加算器１５は、遅延処理部１１から遅延後の左耳信号Ｌｄ２を受けると、遅延後の左耳信号Ｌｄ２に遅延処理部１７による遅延後の右耳信号Ｒｄ１を加算する。

遅延処理部１７は、加算器１５，１６に対する帰還ループを構成しており、加算器１３により遅延後の左耳信号Ｌｄ１が加算された遅延後の右耳信号Ｒｄ２を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号Ｒｄ１を加算器１５，１６に帰還させる。
また、遅延処理部１８は、加算器１３，１４に対する帰還ループを構成しており、加算器１５により遅延後の右耳信号Ｒｄ１が加算された遅延後の左耳信号Ｌｄ２を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号Ｌｄ１を加算器１３，１４に帰還させる。

加算器１４は、音像定位処理部１から左耳信号Ｌを受けると、その左耳信号Ｌと遅延処理部１２により遅延された右耳信号Ｒｄ２と遅延処理部１８により遅延された左耳信号Ｌｄ１を任意の割合で加算して、その加算結果を左耳信号Ｌｏｕｔとして出力する。
また、加算器１６は、音像定位処理部１から右耳信号Ｒを受けると、その右耳信号Ｒと遅延処理部１１により遅延された左耳信号Ｌｄ２と遅延処理部１７により遅延された右耳信号Ｒｄ１を任意の割合で加算して、その加算結果を右耳信号Ｒｏｕｔとして出力する。

図５は残響付加装置の加算器１４，１６から出力される左耳信号Ｌｏｕｔ及び右耳信号Ｒｏｕｔの時間応答を示すイメージ図である。
以下、図５を参照して、残響付加装置の動作を補足する。
まず、音像定位処理部１によって定位させた方向から直接音Ａが到来する。
次に、音像定位処理部１によって定位させた音源方向を、正面０度方向を軸として左右反転させた方向から、遅延処理部１１，１２によって遅延された時間だけ遅れて１次反射音Ｂが到来する。
１次反射音Ｂの次には、正面０度方向を軸として、１次反射音Ｂの到来方向を左右反転させた方向（直接音Ａの到来方向）から、１次反射音Ｂの到来時間から更に遅延処理部１７，１８によって遅延された時間だけ遅れて、２次反射音Ｃが到来する。
これにより、図５に示すように、一定の減衰率によって指数的に減衰しながら左右交互に一定時間の遅延を伴って反射音が到来するような残響特性となる。

ただし、直接音Ａの到来する時間と１次反射音Ｂの到来する時間との差は、遅延処理部１１，１２による遅延時間と等価であり、それ以降の２次反射音Ｃ、３次反射音、４次反射音、５次反射音・・・と繰り返し到来する反射音との到来時間の時間間隔は、遅延処理部１７，１８による遅延時間と等価である。

上記実施の形態１では、リスナーと音源の距離と、リスナーと反射板（２）の距離が等しい空間の残響特性しか得ることができないが、この実施の形態２によれば、直接音Ａと１次反射音Ｂの到来時間差と、それ以降の反射音の到来時間差を異なる値に設定することができるので、リスナーと音源の距離と、リスナーと反射板（２）の距離が異なる空間の残響特性を得ることができる効果を奏する。
例えば、遅延処理部１１，１２による遅延時間を長くして、遅延処理部１７，１８による遅延時間を短くすれば、音源位置がリスナーから遠い位置にあり、反射板（２）がリスナーから近い位置にあるような空間の残響特性を得ることができる。
逆に、遅延処理部１１，１２による遅延時間を短くして、遅延処理部１７，１８による遅延時間を長くすれば、音源位置がリスナーから近い位置にあり、反射板（２）がリスナーから遠い位置にあるような空間の残響特性を得ることができる。

なお、この実施の形態２では、遅延処理部１１，１２を音像定位処理部１の後段に実装するものについて示したが、図６に示すように、入力信号Ｉｎを一定時間遅延させる遅延処理部１９を音像定位処理部１の前段に実装するようにしても、図４の残響付加装置と同等の残響付加装置を得ることができる。なお、遅延処理部１９は遅延手段を構成している。
図６の場合、遅延手段を１つの遅延処理部１９で構成することができるため、図４の残響付加装置よりもメモリ資源を節約して、Ｈ／Ｗ規模を削減することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による残響付加装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信号変形部２１は加算器２により遅延後の右耳信号Ｒｄが加算された左耳信号Ｌの周波数特性及び位相特性を変化させる処理を実施する。
信号変形部２２は加算器４により遅延後の左耳信号Ｌｄが加算された右耳信号Ｒの周波数特性及び位相特性を変化させる処理を実施する。なお、信号変形部２１，２２は信号変形手段を構成している。
図７では、遅延処理部６、７の前段に信号変形部２１、２２を設けた構成としたがこれに限らず、遅延処理部６、７の後段に信号変形部２１、２２を設けても良い。遅延処理は線形処理なので、信号変形部と処理順序を入れ替えても同様の効果を得ることができる。
図７では、図１の残響付加装置に信号変形部２１、２２を実装するものについて示したが、図４の残響付加装置に信号変形部２１、２２を実装するようにしてもよい。この場合、信号変形部２１、２２は遅延処理部１７、１８の前段または後段に実装するようにする。

図８は信号変形部２１，２２の内部を示す構成図であり、図において、オールパスフィルタ３１は加算器２，４から出力された左耳信号Ｌ（または右耳信号Ｒ）の位相特性のみを変化させる特性を有するフィルタである。
補正フィルタ３２はオールパスフィルタ３１から出力された左耳信号Ｌ（または右耳信号Ｒ）の周波数特性や位相特性を変形させる特性を有するフィルタである。

残響付加装置が信号変形部２１，２２を実装している点以外は、上記実施の形態１，２と同様である。
信号変形部２１のオールパスフィルタ３１が、加算器２から出力された左耳信号Ｌの位相特性を変化させて、補正フィルタ３２がオールパスフィルタ３１から出力された左耳信号Ｌの周波数特性や位相特性を変化させることにより、特性変更後の左耳信号Ｌを遅延処理部６に出力する。
一方、信号変形部２２のオールパスフィルタ３１が、加算器４から出力された右耳信号Ｒの位相特性を変化させて、補正フィルタ３２がオールパスフィルタ３１から出力された右耳信号Ｒの周波数特性や位相特性を変化させることにより、特性変更後の右耳信号Ｒを遅延処理部７に出力する。

実際の部屋では、同じ特性を有する反射音が繰り返し到来するような空間は考え難いが、この実施の形態３では、信号変形部２１，２２のオールパスフィルタ３１や補正フィルタ３２が周波数特性や位相特性を変形させることにより、繰り返し到来する反射音が全て異なる性質を有する反射音にして、同じ性質の反射音が到来することを無くすることができる。
したがって、この実施の形態３では、より自然な反射音の特性を得ることができる効果を奏する。

ここで、図９は補正フィルタ３２で実現するのに好適な周波数特性の一例を示す説明図である。
図９の例では、高域の周波数成分程、より強度が低下するような特性を示している。これにより、壁の反射において、高域成分が減衰する模様を模擬することができる。
信号変形部２１，２２は、帰還ループによって帰還された信号が繰り返し入力されるため、例えば、１次反射音Ｂでは、補正フィルタ３２により１回処理され、２次反射音Ｃでは、補正フィルタ３２により２回処理されることになる。
即ち、壁で反射して高域が減衰した信号が、更に壁に反射されて、より高域成分が減衰する現象を再現することができる。

なお、信号変形部２１，２２の構成は、図８の構成に限るものではなく、例えば、複数のオールパスフィルタ３１を直列に接続して用いるようにしてもよい。また、オールパスフィルタ３１又は補正フィルタ３２のどちらか一方を省略するようにしてもよい。
また、信号変形部２１，２２に遅延処理やフィードフォワードパス、フィードバックパスを設けてもよい。フィードフォワードパスやフィードバックパスを設けるものは、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタとして実現することができる。

この発明の実施の形態１による残響付加装置を示す構成図である。 反射音特性の空間を表現しているイメージ図である。 この発明の実施の形態１による残響付加装置から出力される左耳信号Ｌｏｕｔ及び右耳信号Ｒｏｕｔの時間応答を示すイメージ図である。 この発明の実施の形態２による残響付加装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による残響付加装置から出力される左耳信号Ｌｏｕｔ及び右耳信号Ｒｏｕｔの時間応答を示すイメージ図である。 この発明の実施の形態２による他の残響付加装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による残響付加装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による残響付加装置の信号変形部の内部を示す構成図である。 信号変形部の補正フィルタで実現するのに好適な周波数特性の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 音像定位処理部（音像定位手段）、２〜５ 加算器（信号加算手段）、６，７ 遅延処理部（信号帰還手段）、１１，１２ 遅延処理部（遅延手段）、１３〜１６ 加算器（信号加算手段）、１７，１８ 遅延処理部（信号帰還手段）、１９ 遅延処理部（遅延手段）、２１，２２ 信号変形部（信号変形手段）、３１ オールパスフィルタ、３２ 補正フィルタ。

Claims (8)

1. 入力信号に対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号と右耳に提示する右耳信号を生成する音像定位手段と、上記音像定位手段により生成された左耳信号に遅延後の右耳信号を加算するとともに、上記音像定位手段により生成された右耳信号に遅延後の左耳信号を加算する信号加算手段と、上記信号加算手段により遅延後の右耳信号が加算された左耳信号を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号を上記信号加算手段に帰還させるとともに、上記信号加算手段により遅延後の左耳信号が加算された右耳信号を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号を上記信号加算手段に帰還させる信号帰還手段とを備えた残響付加装置。
2. 信号加算手段は、音像定位手段により生成された左耳信号と信号帰還手段により帰還された遅延後の右耳信号を任意の割合で加算して、上記左耳信号と上記右耳信号の加算結果を左耳信号として出力し、上記音像定位手段により生成された右耳信号と信号帰還手段により帰還された遅延後の左耳信号を任意の割合で加算して、上記右耳信号と上記左耳信号の加算結果を右耳信号として出力することを特徴とする請求項１記載の残響付加装置。
3. 入力信号を一定時間遅延させる遅延手段を音像定位手段の前段に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の残響付加装置。
4. 入力信号に対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号と右耳に提示する右耳信号を生成する音像定位手段と、上記音像定位手段により生成された左耳信号及び右耳信号を一定時間遅延させる遅延手段と、上記遅延手段により遅延された右耳信号に遅延後の左耳信号を加算するとともに、上記遅延手段により遅延された左耳信号に遅延後の右耳信号を加算する信号加算手段と、上記信号加算手段により遅延後の左耳信号が加算された右耳信号を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号を上記信号加算手段に帰還させるとともに、上記信号加算手段により遅延後の右耳信号が加算された左耳信号を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号を上記信号加算手段に帰還させる信号帰還手段とを備えた残響付加装置。
5. 信号加算手段は、音像定位手段により生成された左耳信号と遅延手段により遅延された右耳信号と信号帰還手段により帰還された遅延後の左耳信号を任意の割合で加算して、当該加算結果を左耳信号として出力し、上記音像定位手段により生成された右耳信号と遅延手段により遅延された左耳信号と信号帰還手段により帰還された遅延後の右耳信号を任意の割合で加算して、当該加算結果を右耳信号として出力することを特徴とする請求項４記載の残響付加装置。
6. 信号加算手段から出力される左耳信号及び右耳信号の周波数特性又は位相特性の少なくとも一方を変化させる信号変形手段を信号帰還手段の前段に設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の残響付加装置。
7. 入力信号に対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号と右耳に提示する右耳信号を生成する音像定位処理手順と、上記音像定位処理手順により生成された左耳信号に遅延後の右耳信号を加算するとともに、上記音像定位処理手順により生成された右耳信号に遅延後の左耳信号を加算する信号加算処理手順と、上記信号加算処理手順により遅延後の右耳信号が加算された左耳信号を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号を上記信号加算処理手順に帰還させるとともに、上記信号加算処理手順により遅延後の左耳信号が加算された右耳信号を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号を上記信号加算処理手順に帰還させる信号帰還処理手順とをコンピュータに実行させるための残響付加プログラム。
8. 入力信号に対する音像定位処理を実施して、左耳に提示する左耳信号と右耳に提示する右耳信号を生成する音像定位処理手順と、上記音像定位処理手順により生成された左耳信号及び右耳信号を一定時間遅延させる遅延処理手順と、上記遅延処理手順により遅延された右耳信号に遅延後の左耳信号を加算するとともに、上記遅延処理手順により遅延された左耳信号に遅延後の右耳信号を加算する信号加算処理手順と、上記信号加算処理手順により遅延後の左耳信号が加算された右耳信号を一定時間遅延して、遅延後の右耳信号を上記信号加算処理手順に帰還させるとともに、上記信号加算処理手順により遅延後の右耳信号が加算された左耳信号を一定時間遅延して、遅延後の左耳信号を上記信号加算処理手順に帰還させる信号帰還処理手順とをコンピュータに実行させるための残響付加プログラム。

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