JPH02256099A

JPH02256099A - 残響発生装置

Info

Publication number: JPH02256099A
Application number: JP1078873A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Ishikawa; 石川　清一; Hikari Hashimoto; 光橋本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-29
Filing date: 1989-03-29
Publication date: 1990-10-16
Anticipated expiration: 2012-04-16
Also published as: JP2600896B2

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、エコーや特徴的な音色の音が聴かれることの
ない自然な残響を生成する残響発生装置に関するもので
ある。

従来の技術以下図面を参照しながら、従来の残響発生装置について
説明する。

第４図（ａ）は、従来の残響発生装置の構成を示すブロ
ック図、第４図（ｂ）は従来の残響発生装置のインパル
ス応答波形である。第４図（ａ）において工は信号入力
端子、５０は帰還遅延器、５１は帰還減衰器、５２は帰
還加算器、８は出力端子である。

信号は入力端子１から入力され、加算器５２を介して出
力端子８に導かれる。加算後の信号は帰還遅延器５０で
Ｌ０時間遅延された後に帰還減衰器５１で減衰係数ｇを
乗算され再び加算器５２に帰還される。この帰還遅延器
５０と帰還減衰器５１の作用により出力信号に残響が得
られ、第４図（ｂ）に示すようなインパルス応答を持っ
た残響が発生される。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記のような構成では出力される信号の
伝達特性に一定周期の鋭いデイツプが現われる。この鋭
いデイツプのため出力される信号は入力された信号に比
べて大きく音色が変化する。

また、同じ周期で繰り返されるために不自然なエコー感
を持った残響となってしまう。この様に、従来の残響発
生装置では音色の変化とエコーの発生のため、自然な残
響が得られないという課題を有していた。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために本発明の残響発生装置は、残
響信号のもとになる信号を入力する信号入力手段と、そ
れぞれの遅延時間がも。−１＋／２１Ｌ：ｔ２／２２！
＝ｉ・・・・ζｔｓ／２’、ｔｓ≦１５０　ミリ秒の関
係で、帰還係数ｇ０〜Ｎが０．４≦ｊ　ｇｏ　−Ｎ　ｌ
≦０．８である条件のもとにシュレーダー・オールバス
フィルターを少なくとも３段縦列に接続して構成される
残響要素作成手段と、残響要素作成手段を構成するシュ
レーダー・オールバスフィルターの遅延時間をすべて加
算した値Ｌ５ｈに対して帰還遅延時間り、、、がｊｒ＋
≦２ｔ、ｈ、１５０　ミリ秒≦ｆｌｒ＋≦５００ミリ秒
となる条件を実現する帰還遅延器と帰還遅延器の出力を
一定の周波数特性で減衰させた後に帰還遅延器の入力に
帰還させる帰還減衰器と帰還減衰器からの帰還信号と入
力される残響要素信号を加算する帰還加算器とで構成さ
れ、さらに互いにおよそｊ　ｒ　＋　／　Ｍ　Ｉずれた
Ｍ１種の時点で帰還遅延器から残響信号を出力する残響
要素作成手段に接続される第１の残響作成手段と、第１
の残響作成手段と並列に接続され第１の残響作成手段と
同様に構成され帰還遅延時間と帰還減衰器の周波数特性
が異なりおよそｔ、、２／Ｍ、ずれたＭｚ種の時点で帰
還遅延器から残響信号を出力する第２の残響作成手段と
、第１および第２の残響作成手段が出力するＭ、＋Ｍ２
種の残響信号をすべて加算し外部に出力する加算出力手
段を設ける、という構成を備えたものである。

作用本発明の上記した構成によると、残響要素作成手段はイ
ンパルス応答波形が複雑（密度の高い）で、聴感上の音
色変化を感じさせる帰還遅延時間（長くても１５０ミリ
秒以内）で周波数特性が平坦な残響要素を作成し、残響
作成手段の帰還遅延器は聴感上の音色変化を感じさせる
時間以上に遅延時間が長く設定されているため帰還減衰
器と帰還加算器を介して繰り返しても残響要素信号の音
色が変化することがなく、帰還遅延器の遅延時間が異な
る第１と第２の残響作成手段から出力されるＭ、＋Ｍ２
種の残響信号を加算することによって残響要素の塊が帰
還遅延時間で単調に繰り返すというエコー感は回避され
るため、結果として音色の変化がなく、エコーも感じら
れない自然な残響が得られるものである。

実施例以下本発明の一実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。

（実施例１）本実施例の目的は、音色の変化とエコーの発生のない、
自然な残響が得られる残響発生装置を実現することであ
る。

以下本発明の第１の実施例の残響装置について図面を参
照しながら説明する。

第１図（ａ）は本発明の第１の実施例における残響発生
装置のブロック図であり、１は信号入力端子、２は残響
要素作成手段、２１．２２．２３．２４．２５はそれぞ
れ遅延時間が異なるシュレーダーオールパスフィルター
、４０は第１の残響作成手段、４１は第２の残響作成手
段、７は加算出力手段、８は出力端子である。第１図（
ｂ）は残響要素作成手段２を構成するシュレーダー・オ
ールバスフィルターの１つのブロック図であり、２１０
は遅延時間ｔ０〜９を発生する遅延器、２１１．２１２
．２１３は図に示される関係の係数を持つ乗算器であり
、この関係で振幅周波数特性が平坦となることはよく知
られている。また２１４．２１５は加算器、２１６は入
力端子、２１７は出力端子である。第１図（Ｃ）は残響
作成手段４０のブロック図であり、４００は帰還遅延器
、４０１は帰還加算器、４０２は帰還減衰器、４０３は
入力端子、４０４．４０５は帰還遅延器４００が発生す
る遅延時間ｊｒｌのおよそｔｒ＋／Ｆずれた時点から残
響信号を出力する出力端子である。本実施例ではＭ。

”’　Ｍ　ｚ　＝　２としている。

以上のように構成された残響発生装置について、以下第
１図、第２図、第３図を用いてその動作を説明する。

まず第２図（ａ）はシュレーダー・オールバスフィルタ
ー２１を通過したときのインパルス応答波形である。こ
の時、係数ｇ０〜Ｎは０，４≦Ｉｇｏｙ≦０．８という
条件にあるためにインパルス応答波形の初期の遅延信号
群のレベルはあまり大きくは異ならない。第２図（ｂ）
はシュレーダー・オールバスフィルター２２を通過した
後のインパルス応答である。さらにシュレーダー・オー
ルバスフィルター２３．２４．２５を通過することによ
って第２図（Ｃ）に示したように密度が高く周波数特性
が平坦な残響要素が作成される。また各シュレーダー・
オールバスフィルターの遅延時間はｔ。！＝ｉｔ１／２
’　＝ｔｚ　／２２−・・・・Ｌ＝、ｔＮ／２Ｎ、ｔＮ
≦１５０ミリ秒の関係であり、完全に等号の関係にある
よりもわずかにずれている方が望ましく、ある小さな値
で（例えばデジタルの場合には標本化時間）それぞれの
時間を正規化したとき互いに素数の関係にあるとなお自
然な残響要素が作成される。次に作成された残響要素は
第１の残響作成手段４０に入力され帰還遅延器４００、
帰還減衰器４０２、帰還加算器４０１によって繰り返さ
れ、残響信号が出力端子４０４．４０５から出力される
。第２の残響作成手段４１も同様に動作し２つの残響信
号を出力する。

この時、帰還減衰器４０２の減衰係数に周波数特性をも
たせることによって残響時間周波数特性を可変する事が
できる。また残響作成手段４０．４１のそれぞれの減衰
係数をｇｋ＋＋　　ｇｗ□とし帰還遅延時間をｔｒｌ＋
　Ｌ　ｒ２とするとき　（ｇｂ＋）冊＝（ｇ３□）→と
なるように設定することによって残響作成手段４０．４
１の出力する残響信号がほぼ同じ減衰特性となり、より
自然な残響が得られる。残響作成手段４０．４１から出
力された残響信号は加算出力信号手段７によって加算さ
れる。第３図（ａ）は第１の残響作成手段４０の出力だ
けを加算したときの信号の様子を概念的に示しており、
図において三角形は残響作成手段２が出力する残響要素
の連なりであり、これを加算した結果の残響の包絡が波
型で示されている。第３図ら）は第２の残響作成手段４
１の出力だけを加算した時の信号の様子である。第３図
（ａ）。

（ｂ）ともに包絡に一定した繰り返しがみられ不自然な
残響となっている。これに対して第３図（Ｃ）は第１の
残響作成手段４０および第２の残響作成手段４１の出力
をすべて加算した時の様子を示すもので、不自然な繰り
返しの無い自然な残響が得られる。

なお、第２図（Ｃ）の実施例では出力端子４０４．４０
５から出力される信号が帰還遅延器４００の先頭および
ほぼ中点から取り出されているがこの限りではない。

（実施例２）以下本発明の第２の実施例の残響装置について図面を参
照しながら説明する。なお第５図以降において第１図、
第２図、第３図と重複している名称は同一番号で示すこ
とによって省略している。

第５図は本発明の第２の実施例における残響発生装置の
ブロック図であり、４２は第３の残響作成手段である。

以上のように第１および第２の残響作成手段に並列に接
続され第１残響作成手段と同様に構成され帰還遅延時間
ｔｒと帰還減衰器の周波数特性がそれぞれ異なる１つ以
上の残響作成手段を備えることにより、第３図（Ｃ）に
示した残響信号よりもさらに複雑な残響包絡を持った自
然な残響信号が得られるものである。

（実施例３）残響要素作成手段２に人力される信号は微小の雑音を含
んでいるため、残響要素作成手段２が出力する信号には
この雑音とともに雑音と有効信号によって作られた雑音
が微小信号として含まれている。残響要素信号のレベル
が大きいときには雑音は目だたないがレベルが小さくな
ると目だっために、微小信号を取らずに残響作成手段４
０．４１に入力したときには雑音の多い不自然な残響が
作成されてしまう。本実施例の目的は雑音による歪感が
無い残響信号を作成するために微小信号を取り除くこと
である。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第６図は、本発明の第３の実施例を示す残響装置のブロ
ック図である。第６図（ａ）において、３は微小信号切
断手段であり、本実施例においては微小信号切断手段３
を残響要素作成手段２の最終段のシュレーダー・オール
バスフィルターの後段に設けたものである。第６図（ｂ
）は微小信号切断手段３の１実施例を示すものであり、
３０は切断制御手段、３１は信号切断手段、３００は切
断制御信号、３１０は信号切断手段３１への信号入力端
子、３１１は信号切断手段３１からの信号出力端子、３
０２は切断制御手段３０への信号入力端子である。第６
図（Ｃ）も微小信号切断手段３の１実施例を示すもので
あり、３２は縮小係数乗算手段、３３は拡大係数乗算手
段である。

以上のように構成された残響発生装置について、以下第
７図、第８図を用いてその動作を説明する。

第７図（ａ）に示した切断制御手段３０は整流器と抵抗
器と充電器から構成される積分回路３０３と積分回路３
０３の出力値にたいしである一定以上の値の時だけ電流
を通す制御スイッチ３０４によって構成されている。第
７図（′ｂ）に示すように、切断制御手段３０の入力端
子３０２に入力された信号３０２０は積分回路３０３に
よって積分信号出力端子３０１から積分信号３０１０に
変換され、ある限界値３０３０以上に積分信号３０１０
がなったとき制御スイッチ３０４は電流を通す。このた
め切断制御手段３０の出力端子３００には第７図（Ｃ）
に示したような正またはゼロの２値の切断制御信号３０
００が発生する。切断制御信号３０００の値が正の時、
信号切断手段３１が信号を通過させることにより、第８
図（ａ）に示された信号切断手段３１への信号３１００
は第８図（ｂ）に示されるように微小信号が切断された
信号３１１Ｏが残響作成手段４０．４１に対して出力さ
れる。

また第６図（Ｃ）の微小信号切断手段３の実施例はデジ
タル処理によって微小信号を切断するときのものであり
、縮小係数乗算手段３２が入力された信号に対して１よ
りも小さな値を掛けることにより微小信号はデジタル信
号が扱える最小値（最小量子化値）よりも小さな値とな
るため、結果として微小信号が削除される。拡大係数乗
算手段３３は縮小係数乗算手段３２の逆数を掛けること
によって残った大きな信号を元の大きさに戻し、これに
よって第８図（ｂ）に示されるように微小信号が切断さ
れた信号３１１０が得られる。

以上のように、残響要素作成手段２を構成する複数ノシ
ュレーダー・オールバスフィルターの前段あるいは後段
に少な（とも１つの微小信号切断手段３を設けることに
より、残響要素作成手段２の出力に含まれる微小な雑音
信号が除去された後に残響作成手段４０．４１に入力さ
れるために非常に自然でなめらかな残響信号が発生され
る。

（実施例４）自然界の残響にも様々な音色があるように音色を簡単に
変化できる残響発生装置を実現することが本実施例の目
的である。

以下本発明の第４の実施例の残響装置について図面を参
照しながら説明する。

第９図は、本発明の第４の実施例を示す残響装置のブロ
ック図である。第９図において６は重み付け乗算手段で
あり、それぞれ残響作成手段４０．４１の出力信号にあ
る係数を掛ける乗算器６０．６１．６２．６３で構成さ
れる。

以上のように、残響作成手段４０．４１と加算出力手段
７の間に複数の残響信号を入力とする重み付け乗算手段
６を備えることにより、残響作成手段４０．４１の出力
信号を一様に加えるよりも適当に重みをつけて加算する
ことが可能となり自然な残響感を保ちながらも音色を適
当に可変する事ができる。

（実施例５）第１及び第２の残響作成手段４０．４１を備え互いの帰
還遅延時間を異ならせることにより加算出力手段７で加
算された残響信号の包絡を自然に近いものとする事がで
きるが、より自然な残響信号の包絡を得ることが本実施
例の目的である。

以下本発明の第５の実施例の残響装置について図面を参
照しながら説明する。

第１０図（ａ）は、本発明の第５の実施例を示す残響装
置の残響作成手段４０．４１に含まれる帰還減衰器４０
２のブロック図であり、４０２０は帰還減衰器４０２の
減衰係数を時間とともに変化させるもとになる係数を発
生する係数可変器、４０２１は帰還減衰器４０２の基本
減衰係数を設定する減衰定数設定器、４０２２は係数可
変器４０２０と減衰定数設定器４０２１の出力する係数
を加算し最終の減衰係数を設定する係数加算設定器、４
０２３は帰還減衰乗算器である。第１０図（ｂ）の４０
２２０は係数加算設定器４０２２が設定する時間ととも
に変化する減衰係数、の様子を示しており、４０２１０
は減衰定数設定器４０２１に設定された基本減衰係数の
値を示している。

以上のように構成された残響発生装置では第３図に示さ
れた残響包絡に対して第１０図（ｂ）に示された時間と
ともに変化する減衰係数が乗算された残響包絡が得られ
る。ランダム信号発生器などを用いて係数可変器４０２
０を構成すると減衰係数を複雑に変化をさせることがで
き、残響包絡もより複雑なものとなる。

以上のように、時間が経過するとともに減衰周波数特性
が変化する帰還減衰器で構成される残響作成手段を備え
ることにより、自然な残響包絡を持った残響信号を発生
することができる。

（実施例６）残響時間を決定するのは残響作成手段４０．４１にある
帰還減衰器４０２の減衰係数である。加算出力手段７で
加算された残響信号の包絡をより自然にするために帰還
減衰器４０２の減衰係数を時間の経過とともに変化させ
る手段があるが減衰係数が変化するために残響時間を正
確に制御することができない。本実施例の目的は、残響
信号の包絡をより自然にするとともに残響時間を正確に
制御することである。

以下本発明の第６の実施例の残響装置について図面を参
照しながら説明する。

第１１図（ａ）に本実施例による重み付け乗算手段６の
ブロック図を示す。６４は乗算器６０．６１．６２．６
３の乗算係数を時間とともに変化させる乗算係数制御器
であり、乗算器の乗算係数は係数転送線６００．６１０
．６２０．６３０を経て送られてくる。乗算器６０．６
１．６２．６３の乗算係数６０００．６１００．６２０
０．６３００は例えば第１１図（ｂ）の様な関係にお互
いにある。

以上のように構成された残響発生装置では残響作成手段
４０．４１が出力する残響信号に第１１図（ｂ）に示さ
れた時間とともに変化する減衰係数が乗算されるために
第３図に示された残響包絡よりも複雑で自然な残響包絡
が得られ、さらに残響作成手段４０．４１の帰還減衰手
段４０２の減衰係数は変化しないために残響時間は変化
することが無い。ランダム信号発生器などを用いて乗算
係数制御器６４を構成すると減衰係数を複雑に変化をさ
せることができ、残響包絡もより複雑なものとなる。

以上のように、時間が経過するとともに重み付けが変化
する重み付け乗算手段を備えることにより、残響信号の
包絡が複雑で自然であるとともに、残響時間を正確に制
御することのできる残響発生装置が実現される。

発明の効果以上のように本発明は、残響信号のもとになる信号を入
力する信号入力手段と、それぞれの遅延時間がり。絢１
＋／２＋ζｔｔ　／２”絢・・・・崎ｔＮ／２）Ｉ、ｔ
Ｍ≦１５０ミリ秒の関係で、帰還係数ｇｏ””ｓが０．
４≦ｌ　ｇｏ　〜Ｎ　　ｌ≦０．８である条件のもとに
シュレーダー・オールバスフィルターを少なくとも３段
縦列に接続して構成される残響要素作成手段と、残響要
素作成手段を構成するシュレーダー・オールバスフィル
ターの遅延時間をすべて加算した値ｊｉｂに対して帰還
遅延時間ｔ、１がｔｒｌ≦２も□、１５０　ミリ秒≦ｊ
ｒｌ≦５００ミリ秒となる条件を実現する帰還遅延器と
帰還遅延器の出力を一定の周波数特性で減衰させた後に
帰還遅延器の入力に帰還させる帰還減衰器と帰還減衰器
からの帰還信号と人力される残響要素信号を加算する帰
還加算器とで構成され、さらに互いにおよそｔ□／　Ｍ
　＋ずれたＭ１種の時点で帰還遅延器から残響信号を出
力する残響要素作成手段に接続される第１の残響作成手
段と、第１の残響作成手段と並列に接続され第１の残響
作成手段と同様に構成され帰還遅延時間と帰還減衰器の
周波数特性が第１の残響作成手段とは異なりおよそｔ　
ｒｚ／　Ｍ　ｚずれたＭ２種の時点で帰還遅延器から残
響信号を出力する第２の残響作成手段と、第１および第
２の残響作成手段が出力するＭｌ　＋Ｍ２種の残響信号
をすべて加算し外部に出力する加算出力手段を設けるこ
とにより、出力される信号の伝達特性に一定周期の鋭い
デイツプがないために大きく音色が変化せず、また同じ
周期で繰り返されるための不自然なエコー感もない自然
な残響が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における残響発生装置の
ブロック図、第２図は残響要素作成手段で作られる残響
要素のインパルス応答波形図、第３図は残響作成手段か
ら出力される残響信号を加算したときの残響信号の包絡
を示す概念図、第４図は従来の残響発生装置のブロック
図およびインパルス応答波形図、第５図は本発明の第２
の実施例における残響発生装置のブロック図、第６図は
本発明の第３の実施例における残響発生装置のブロック
図および微小信号切断手段のブロック図、第７図は微小
信号切断手段の１例を構成する切断制御信号による切断
制御信号発生を示す概念図、第８図は微小信号切断手段
の入出力波形図、第９図は本発明の第４の実施例におけ
る残響発生装置のブロック図、第１０図は本発明の第５
の実施例における残響発生装置の残響作成手段を構成す
る帰還減衰器のブロック図および減衰係数波形図、第１
１図は本発明の第６の実施例における残響発生袋２・・
・・・・残響要素作成手段、３・・・・・・微小信号切
断手段、６・・・・・・重み付け乗算手段、７・・・・
・−加算出力手段、４０．４１・・・・・・第１および
第２の残響作成手段。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名区 βなづ）場第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）残響信号のもとになる信号を入力する信号入力手
段と、それぞれの遅延時間がｔ＿０≒ｔ＿１／２＾１≒
ｔ＿２／２＾２≒・・・・≒ｔ＿Ｎ／２＾Ｎ、ｔ＿Ｎ≦
１５０ミリ秒の関係で、帰還係数ｇ＿０〜＿Ｎが０．４
≦｜ｇ＿０〜＿Ｎ｜≦０．８である条件のもとにシュレ
ーダー・オールバスフィルターを少なくとも３段縦列に
接続して構成される残響要素作成手段と、残響要素作成
手段を構成するシュレーダー・オールバスフィルターの
遅延時間をすべて加算した値ｔ＿ｓ＿ｈに対して帰還遅
延時間ｔ＿ｒ＿１がｔ＿ｒ＿１≦２ｔ＿ｓ＿ｈ、１５０
ミリ秒≦ｔ＿ｒ＿１≦５００ミリ秒となる条件を実現す
る帰還遅延器と帰還遅延器の出力を一定の周波数特性で
減衰させた後に帰還遅延器の入力に帰還させる帰還減衰
器と帰還減衰器からの帰還信号と入力される残響要素信
号を加算する帰還加算器とで構成され、さらに互いにお
よそｔ＿ｒ＿１／Ｍ＿１ずれたＭ＿１種の時点で帰還遅
延器から残響信号を出力する残響要素作成手段に接続さ
れる第１の残響作成手段と、第１の残響作成手段と並列
に接続され第１の残響作成手段と同様に構成され帰還遅
延時間と帰還減衰器の周波数特性が第１の残響作成手段
とは異なりおよそｔ＿ｒ＿２／Ｍ＿２ずれたＭ＿２種の
時点で帰還遅延器から残響信号を出力する第２の残響作
成手段と、第１および第２の残響作成手段が出力するＭ
＿１＋Ｍ＿２種の残響信号をすべて加算し外部に出力す
る加算出力手段を備えたことを特徴とする残響発生装置
。
（２）シュレーダー・オールバスフィルターの遅延時間
ｔ＿０、ｔ＿１、ｔ＿２・・・・ｔ＿ＮをＴ＜＜ｔ＿０
、ｔ＿１、ｔ＿２・・・・ｔ＿ＮであるＴ値でそれぞれ
の時間を正規化したとき互いに素数の関係にあることを
特徴とする請求項（１）記載の残響発生装置。
（３）第１および第２の残響作成手段に並列に接続され
第１の残響作成手段と同様に構成され帰還遅延時間ｔ＿
ｒと帰還減衰器の周波数特性がそれぞれ第１、第２、・
・・・第Ｎの残響作成手段とは異なる１つ以上の残響作
成手段を備えたことを特徴とする請求項（１）記載の残
響発生装置。
（４）残響要素作成手段を構成する複数のシュレーダー
・オールバスフィルターの前後あるいは後段に少なくと
も１つの微小信号切断手段を挿入したことを特徴とする
請求項（１）記載の残響発生装置。
（５）残響作成手段と加算出力手段の間に複数の残響信
号を入力とする重み付け乗算手段を備えたことを特徴と
する請求項（１）記載の残響発生装置。
（６）時間が経過するとともに減衰周波数特性が変化す
る帰還減衰器で構成される残響作成手段を備えたことを
特徴とする請求項（１）記載の残響発生装置。
（７）時間が経過するとともに重み付けが変化する重み
付け乗算手段であることを特徴とする請求項（４）記載
の残響発生装置。