JPH01144814A - 音場再生装置 - 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 本発明は臨場感のある音響再生を行なうだめの音場再生
装置に関するものである。

従来の技術 近年、臨場感のある音響再生が望まれ、ホールのインパ
ルス応答を測定あるいはシミュレーションにより求め、
これと音楽信号をただみ込み演算して試聴者をとり囲む
ように配置されたスピーカにより再生する機器が開発さ
れてきている。

第４図は、上述した従来の音場再生装置のブロツク図を
、第６図ａは実現しようとするホール等の空間のインパ
ルス応答を、第６図すは上述のホール等のインパルス応
答も限られたハードウェア規模で演算処理するために圧
縮した結果得られたタップ係数列を、また第６図は従来
の音場再生装置において使用するデータメモリの使用例
を示す。

第４図において、１は音楽信号が入力される入力端子、
２は入力された音楽信号をディジタル信号に変換するた
めのＡ／Ｄ部、２６は前記ディジタル信号を記憶するた
めのデータメモリ、２６はホール等のインパルス応答に
基づくタップ係数を記憶するための係数メモリ、２４は
前記ディジタル信号と前記タップ係数とをたたみ込み処
理するためのたたみ込み部、２２はたたみ込み部２４か
らの出力信号をアナログ信号に変換するためのＤ／Ａ部
、２３は出力端子である。

以上のように構成された従来の音場再生装置において、
Ａ／Ｄ部２から出力されたディジタル信号は、データメ
モリ２６に書き込まれる。データメモリ２５は第６図に
示すように、たとえば０〜ＦＦＦＦ番地のリングバッフ
ァを形成しており、上記ディジタル信号はサンプリング
周期ごとに、１つ若いアドレスに曹き込まれていく。そ
して、１サンプリング周期毎に第６図すに示すタップ係
数列のそれぞれの遅延時間に対応するアドレスのディジ
タル信号が読み出され、これと係数メモリ２６に格納さ
れている上記タップ係数列とのたたみ込み演算が実行さ
れることになる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、たたみ込み演算に
おいて処理できる最大の遅延時間はデータメモリ２６の
容量とサンプリング周波数によって決まり、また１サン
プリング時間内における乗算回数はサンプリング周期を
たたみ込み部２４のマシンサイクルで徐した数が最大値
となる。したがって、広帯域再生のためにサンプリング
周波数を高く設定すると、第５図ａに示すようにインパ
ルス応答の一部（図では３Ｔの時間幅）しか処理できず
、またその時間幅においても十分なタップ数でのたたみ
込みができないという問題点がちった。

本発明は上記問題点に鑑み、ホール等空間の反射音は高
次になるほど高域成分が減衰することに着目し、インパ
ルス応答の遅れ時間の大きい部分のたたみ込み演算をＡ
／Ｄ部よりも低いサンプリング周波数にて実行すること
により、小規模のノ”を−ドウエアで応答時間が長くか
つ多数のインパルス列をたたみ込むことが可能となシ、
よシ臨場感に富んだ音場を再生することができる音場再
生装置を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の音場再生装置は、ア
ナログディジタル変換された音楽源からのディジタル信
号をたたみ込み処理する第１のたたみ込み手段と、ディ
ジタル信号を一定時間遅延させた後に低域濾過するとと
もにサンプリング周波数を下げるための低域濾波ダウン
サンプリング手段と、低域濾波ダウンサンプリング手段
から出力されたディジタル信号を第１のたたみ込み手段
よりも低いサンプリング周波数でたたみ込み処理するた
めの第２のたたみ込み手段を設けた構成となっている。

作　　用 本発明は上記した構成によシ、実現しようとするホール
等の試聴空間のインパルス応答を複数個の時間領域に分
割し、遅い時間領域に含まれるインパルス列とたたみ込
まれる音楽源のディジタル信号は低いカットオフ周波数
にて低域濾過された信号とし、かつ低いす／ブリング周
波数で多数回の乗加算を行なうことにより、長いインパ
ルス応答をもつライブなあるいは大容積の試聴空間の音
場を忠実に再生することが可能となる。

実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の実施例における音場再生装置のブロ
ック図を示すものである。

第１図において、入力端子１．Ａ／Ｄ部２．Ｄ／Ａ部２
２．出力端子２３は第４図と同様である。４はＡ／Ｄ部
２から出力されたディジタル信号を格納するための第１
のデータメモリ、６は上記ディジタル信号とたたみ込ま
れるタップ係数が格納されている第１の係数メモリ、３
はこれらのたたみ込み処理を行なう第１のたたみ込み部
である。

６はＡ／Ｄ部２の出力信号を遅延するための第１の遅延
手段、７は第１の遅延手段６からの出力信号を低域濾過
するための第１のローパスフィルタ（Ｉ、ＰＦ）、８は
第１のローパスフィルタ７から出力されたディジタル信
号を間引き等の処理によシサンプリング周波数を下げる
ための第１のダウンサンプリング部、１０は第１のダウ
ンサンプリング部からの信号を格納するための第２のデ
ータメモリ、１１は上記信号とたたみ込み演算されるタ
ップ係数が格納される第２の係数メモリ、９はこれらの
たたみ込み処理を行なう第２のたたみ込み部、１４は第
１のダウンサンプリング部８からの出力信号を一定時間
遅延させるだめの第２の遅延手段、１６は第２の遅延手
段１４からの出力信号を低域濾過するための第２のロー
パスフィルタ、１６は第２のローパスフィルタ１６から
出力されたディジタル信号を間引き等の処理によシサン
プリング周波数を下げるための第２のダウンサンプリン
グ部、１８は第２のダウンサンプリング部１６からの信
号を格納するための第３のデータメモリ、１９は上記信
号とたたみ込み演算されるタップ係数が格納される第３
の係数メモリ、１７はこれらのたたみ込み処理を行なう
第３のたたみ込み部、２０は第３のたたみ込み部１７か
らの出力信号に零値補間等の処理によシサンプリング周
波数を第１のダウンサンプリング部８の出力と同じ値に
まで上げるための第２のアップサンプリング部、２１は
第２のアップサンプリング部２０からの出力信号を平滑
化するための第２のローパスフィルタで、第２のローパ
スフィルタ１６と同じ特性のものを使用している。１２
は第２のたたみ込み部９と第２のローパスフィルタ２１
０雨量力信号の加算の結果得られる信号に零値補間等の
処理を行なうことによりサンプリング周波数をもとの値
に上げるための第２のアップサンプリング部、１３は第
１のアップサンプリング部１２がらの出力を平滑化する
ための第３のローパスフィルタで、第１のローパスフィ
ルタ６と同じ特性のものを使用している。２２はＤ／Ａ
部で、第１のたたみ込み部３と第３のローパスフィルタ
１３の雨量力信号の加算の結果得られるディジタル信号
をアナログ信号に変換するとともに、出力端子２３から
出力する。

以上のように構成された本実施例の音場再生装置につい
て、その動作を説明する。入力端子１から入力された音
楽信号はＡ／Ｄ部２でディジタル信号に変換された後、
第１のデータメモリ４に格納されるとともに、第１のた
たみ込み部３において第１の係数メモリ６に格納されて
いるタップ係数とのたたみ込み処理を受ける。第２図は
、本装置において実現されるホール等の空間のインパル
ス応答を示す図であるが、上記第１のたたみ込み部３に
おいて演算されるタップ係数は図中Ｔで示す時間領域（
領域１）すなわち最も初期の時間領域に属するインパル
ス列である。したがって、第１のデータメモリ４の容量
は、遅延時間Ｔに対応した大きさである。

Ａ／Ｄ部２から出力されたディジタル信号は、−方、遅
延時間Ｔにほぼ等しい遅延時間をもつ第１の遅延手段６
によシ遅延された後、第１のローパスフィルタ７により
オリジナル信号の半分の帯域となるように低域濾過され
、さらに第１のダウンサンプリング部８により間引き処
理が施されてオリジナル値に対して号のサンプリング周
波数に落とされる。この信号は第２のデータメモリ１０
に格納されるとともに、第２のたたみ込み部９において
第２の係数メモリ１１に格納されているタップ係数との
たたみ込み処理を％のサンプリング周波数にて実行され
る。上記第２のたたみ込み部９において演算されるタッ
プ係数は、第２図において２Ｔで示す時間領域（領域２
）に属するインパルス列である。したがって、第２のデ
ータメモリ１０の容量は、遅延時間２Ｔに対応した大き
さであるが、サンプリング周波数が％となっているため
、第１のデータメモリ４とほぼ同じ容量でよい。

第１のダウンサンプリング部８から出力された信号は、
〒方、遅延時間２Ｔにほぼ等しい遅延時間をもつ第２の
遅延手段６によシ遅延された後、第２のローパスフィル
タ１６によシオリジナル信号の％の帯域となるように低
域濾過され、さらに第２のダウンサンプリング部１６に
より間引き処理を介してオリジナル値のＺのサンプリン
グ周波数に落とされる。この信号は第３のデータメモリ
１８に格納されるとともに、第３のたたみ込み部１７に
おいて第３の係数メモリ１９に格納されているタップ係
数とのたたみ込み処理をＫのサンプリング周波数にて実
行される。上記第３のたたみ込み部１７において演算さ
れるタップ係数は、第２図において４Ｔで示す時間領域
（領域３）に属するインパルス列である。したがって、
第３のデータメモリ１８の容量は、遅延時間４Ｔに対応
した大きさであるが、サンプリング周波数がＫとなって
いるため、やはり第１のデータメモリ４とほぼ同じ容量
でよい。

第３のたたみ込み部１７からの出力信号は第２のアップ
サンプリング部２０において、信号間に零値を補間する
ことによりサンプリング周波数を２倍としてオリジナル
値の％とじ、第２のローパスフィルタ２１によシ平滑化
される。この平滑化された信号は第２のたたみ込み部９
から出力された信号と加算された後に、第１のアップサ
ンプリング部１２において再び信号間に零値を補間する
ことによりサンプリング周波数を２倍としてオリジナル
なサンプリング周波数にもどされる。上記信号は第１の
たたみ込み部３からの出力信号と加算された後、Ｄ／Ａ
部２２によりアナログ信号に変換され、出力端子２３か
ら出力される。

以上のような動作により、第２のただみ込み部９及び第
３のたたみ込み部１７ではサンプリング周期が拡大する
ため、第１のたたみ込み部３と同規模のハードウェア構
成としてもそれぞれ２倍。

４倍の乗加算回数を実行することが可能となり、ハード
ウェアの規模を大きくすることなく、第２図に示すホー
ル等の音場すなわちインパルス応答を無理なく実現する
ことが可能となる。　・なお、第１図においてサンプリ
ング周波数は３種類としたが、第２の遅延手段１４から
第２のローパスフィルタ２１に至る経路を省いて２種類
としてもよく、また４種類以上としてもよい。また、サ
ンプリング周波数の低下は％ｎ　（ｎ＝１．　２．・・
・）としているが、これに限定されるものではない。

第３図は、第１図において示した第１のデータメモリ４
．第２のデータメモ！Ｊ　１０．第３のデータメモリ１
８を１つのメモリで構成した場合の例を示した図である
。第３図において、メモリは３つに分割され、アドレス
の若い順にそれぞれデータメモリ１（第１のデータメモ
リ４として使用）。

データメモリ２（第２のデータメモリ１ｏとして使用）
、データメモリ３（第３のデータメモ１月８として使用
）としている。そして、データメモリ１のデータはオリ
ジナルなサンプリング周波数に、データメモリ２．デー
タメモリ３はそれぞれ％。

２のサンプリング周波数に対応している。また第１の遅
延手段６はデータメモリ１を用いて容易に実現すること
ができ、データメモリ１の最終アドレス近辺のデータを
読み出してＦＩＲまたはＩＩＲ型のフィルタを通してデ
ータを間引いた後、データメモリ２の最も若いアドレス
に書き込むことにより、第１図の第１の遅延手段６から
第１のダウンサンプリング部８までの処理を容易に行な
うことができる。第２の遅延手段１４から第２のダウン
サンプリング部１６までの処理も、上記と同様に、デー
タメモリ２とデータメモリ３の間で実現できる。したが
って、メモリ全体としてＴ＋２Ｔ＋４Ｔの遅延時間を実
現できる。また、３つのたたみ込み部３，９．１７のハ
ードウェア規模が同じである場合には、データメモリ１
からはＮ回の、データメモリ２からは２Ｎ回の、データ
メモリ３からは４Ｎ回の乗加算が可能であシ、インパル
ス応答の長いライブな空間音場も無理なく実現できる。

発明の効果 本発明は、音楽ソースのディジタル信号を遅延させると
ともに低域濾過した後にサンプリング周波数を落とす操
作をくシ返し、各々のサンプリング周波数において、タ
ップ係数とのたたみ込み演算を実行する際、実現すべき
ホール等の空間のインパルス応答をサンプリング周波数
の種類に等しい個数の領域に分割するとともに、遅延時
間の長い領域のインパルス列（タップ係数）はど低いサ
ンプリング周波数で処理することにより、応答時間の長
いライブなあるいは大容積の空間音場も小規模なハード
ウェアで無理なく実行できるすぐれた音場再生装置を実
現するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における音場再生装置を示す
ブロック図、第２図は実現すべきホール等の空間のイン
パルス応答図、第３図はメモリ構成を示す状態図、第４
図は従来の音場再生装置を示すブロック図、第６図ａは
ホール等の空間のインパルス応答図、第５図すはインパ
ルス応答の圧縮結果を示すインパルス応答図、第６図は
従来のメモリ構成を示す状態図である。 １・・・・・・入力端子、２・・・・・・Ａ／Ｄ部、３
・・・・・・第１のたたみ込み部、４・・・・・・第１
のデータメモリ、６・・・・・・第１の係数メモリ、６
・・・・・・第１の遅延手段、７・・・・・・第１のロ
ーパスフィルタ、８・・・・・・第１のダウンサンプリ
ング部、９・・・・・・第２のたたみ込み部、１０・・
・・・・第２のデータメモリ、１１・・・・・・第２の
係数メモリ、１２・・・・・・第１のアップサンプリン
グ部、１３・・・・・・第」のローパスフィルタ、１４
・・・・・・第２の遅延手段、１６・・・・・・第２の
ローパスフィルタ、１６・・・・・・第２のダウンサン
プリング部、１７・・・・・・第３のたたみ込み部、１
８・・・・・・第３のデータメモリ、１９・・・・・・
第３の係数メモリ、２ｏ・・・・・・第２のアップサン
プリング部、２１・・・・・・第２のローパスフィルタ
、２２・・・・・・Ｄ／Ａ部、２３・・・・・・出力端
子１．２４・・・・・・たたみ込み部、２６・・・・・
・データメモリ、２６・・・・・・係数メモリ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
２！Ｉ！Ｊ 第　４　図 ２ム 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アナログディジタル変換された音楽源からのディ
   ジタル信号をたたみ込み処理するための第１のたたみ込
   み手段と、前記ディジタル信号を一定時間遅延させた後
   に低域濾過するとともにサンプリング周波数を下げるた
   めの低域濾過ダウンサンプリング手段と、前記低域濾過
   ダウンサンプリング手段からの出力信号を前記第１のた
   たみ込み手段よりも低いサンプリング周波数でたたみ込
   み処理するための第２のたたみ込み手段とを有すること
   を特徴とする音場再生装置。
2. （２）低域濾過ダウンサンプリング手段を複数段直列に
   構成することにより音楽ソースのディジタル信号のサン
   プリング周波数を順次落とすとともに、各々の低域濾過
   ダウンサンプリング手段からの出力信号を各々の信号の
   サンプリング周波数でたたみ込み処理するための複数個
   のたたみ込み手段を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の音場再生装置。
3. （３）実現すべき音場空間のインパルス応答の時間軸を
   複数の領域に分割し、最も初期の領域のインパルス群を
   用いたたたみ込み処理を前記第１のたたみ込み部で実行
   し、遅延時間の大きな時間領域のインパルス群を用いた
   たたみ込み処理ほど低いサンプリング周波数で処理され
   るたたみ込み部で実行することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の音場再生装置。