JPH039226A - 音響装置 - Google Patents

音響装置

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JPH039226A
JPH039226A JP2016968A JP1696890A JPH039226A JP H039226 A JPH039226 A JP H039226A JP 2016968 A JP2016968 A JP 2016968A JP 1696890 A JP1696890 A JP 1696890A JP H039226 A JPH039226 A JP H039226A
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reverberation
signal
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time
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JP2016968A
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Yoichi Ando
安藤 四一
Kenji Shima
憲司 嶋
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

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】 この発明は音楽などを聴く音場の音響特性を評価しやす
い物理量および心理量の形に変換することに着目し、よ
り好ましい音楽聴取を可能たらしめるように物理量を可
変することのできる音響装置に関するものである。
従来から好ましい音や音場に関する研究が行なわれてい
るが、今回行こなった研究により、音響装置の再生音の
基準となるコンサートホールにおける良い音場を決める
ために必要なパラメータとしては、次に示すようなもの
があることか、次第に明らかになった来た。
即ち、両耳の音の特徴を表わす重要な客観的なパラメー
タとしては聴取音圧・第1反射音の遅れ時間・後続残響
音の残響時間および両耳間相互相関係数の4つの要素で
有ることが、一連の模擬音場におけるブリファレンス(
聴感上の心地良さ)の試験によって明らかとなった。
次に上記4つの要素に関して詳しく説明する。
まず、第1図に反射壁の存在する空間における音源と人
頭との関係を示す。図においてαυは人頭、α力は音源
、030委は反射壁である。ここで、音源信号をp(t
)、音源から左耳および右耳へのインパルス応答をそれ
ぞれhp(t)・h r(t)としたとき、左耳および
右耳の信号fz(t)とf 、(Dとはそれぞれ fz(t)=fo“p (ν)h仝(t−ν)dν=p
(t)*l−12(1) (式1a) f、(t) =fo’p(L/) h、 (t−L/)
 dシーI)(t)* h 、(t) ・・・(弐1b) と表わされる。上記式の中の*印はコンボリューション
を示している。
なお図においてはり、のn=0は直接耳に入る場合を、
n=1は反射壁αQで反射した音が耳に入る場合を、n
=2は反射壁α尋で反射した音が耳に入る場合を、m=
1は左の耳に音が入ってくる場合を、m=rは右の耳に
音が入ってくる場合をそれぞれ示している。
ところで第1図においては、反射壁a’:a C14)
で反射した後耳に入る音は1つの反射壁に対して2つし
か示していないが、この反射が多数起こっているとして
、この反射壁α30委における反射時のインパルス応答
をW n (t )とすると、左の耳及び右の耳へ達す
るインパルス応答り又 (t)、  h、 (t)はそ
れぞれ hp(t)=   Σ G、W、、(を−△t 、)*
 h 、1 (t)n=0 ・・・(式2a) h、(t)=   Σ G、W、(を−△t 、  )
* h 、、(t)n=0 ・・(式2b) と表わすことができる。この(式2a)と(式2b)を
用いると上記の(式1a)と(式1b)はそれぞれfz
(t)=   Σ p(t)* G 、、W、、(t−
△t 、)* h 、(t)n=0 ・・・(式3a) f r(t)=  Σ p(t)* G nW、(t−
△t 、)* h 、1 (t)n=0 ・・・(式3b) と表わさせる。
ここで音源p (t)が−様な輻射特性を持たない場合
には、各々の方向別の輻射パターンを考慮して、p(t
)をp。(r)で置換できる。
ところで両耳へ入ってくる音響信号の中の情報として、
独立で客観的な音響パラメータが含まれており、その第
1のパラメータとして音源信号p(1)をあげることが
できる。その音源信号を用いて、その長時間の自己相関
関数Φp(τ)を・・・(式4) と表わすことができる。ここでp ut) −p(t)
*s (t)であり、s (t)は耳の感度に対応し、
論理上は中耳と外耳の特性で表されるが、実用上は聴感
特性を近似したものとしてよく知られているGフィルタ
のインパルス応答として表わすことができる。当然なが
らp=(t)のパワーΦp(0)で(式4)を割り算す
ることによって正規化自己相関関数φp(τ)は Φp(o) と表わすことができる。
第2図(a) (b)は上記(式5)に対応する正規化
自己相関関数の測定値を図に示したものである。第2図
(a)はギーボンス(Gibbons)による音楽“ロ
ーヤルパベーン(Royal Pavane)”に対応
した測定値を表わしたものであり、この音楽を以後音楽
Aと称する。第2図(b)はアーノルド(Arnold
)による音楽“シンホニエッタ9作品48:■ムーブメ
ント、アレグロコンブリオ(Synfornietta
、 0pus48 : m Movement 、 A
llegro con brio)″に対応した測定値
を表わしたものであり、この音楽を以後音楽Bと称する
次に、第2の客観的なパラメータとしては壁などの境界
における反射によって生ずるインパルス応答があげられ
る。これは直接音と第一反射音との間の初期時間遅れに
関係するとともに、初期反射音や後続残響音さらに反射
に基づくスペクトラムの変化などにも関係するものであ
る。
第3の客観的なパラメータとしては左右の耳へのインパ
ルス応答り、z(t)、h、、(t)があげられる。こ
のインパルス応答は音の定位に重要な役割を演じるもの
であり、それぞれ互いに独立な関係にはない。そのこと
は、中央定位する信号の場合には、h、、z(t)、ユ
h。、(t)となることから明らかある。
次に、この2つのインパルス応答h 、、v (t)と
り。、(t)の間の相互の従属関係を導ひき出す。
まず、両耳の信号fz(t)、 f、(t)の間の長時
間の両耳相互相関関数09.(τ)をf又(t)、 f
、(t)を用いて表わすと、 τ1≦Ims    ・・・  (式6)ところで、拡
がり感あるいは方向のない感覚は、両耳間相互相関が小
さい値の場合に発生するもののであり、定まった方向か
らの信号だけの場合には1τ1<1msにおいて、両耳
相互相関関数は大きなピークを持つ。ここで1で1<1
msとしているのは、両耳の信号fv(t)、 f r
(t)の間の時間差は、両耳間距離と音速との関係より
、通常1ms以上にはなり得ないことによるものである
まず、直接音のみによる両耳相互相関関数Φ又、(τ)
はfx  (t) =p(t) *h、t(t) 。
fr(t)= p (t)* h 、、(t)として(
式6)に代入すれば得られる。ところで、直接音のみの
正規化自己相関関数φ交、(τ)は ・・・ (式7) と表わすことができる。なおφ文、(τ)°彼にh 、
 v (t)= h 、、(t)ならばほぼlになる。
ここでΦ¥”x(o)とΦ、′;(o)は左と右のそれ
ぞれの耳における信号のτ−0の自己相関関数を示して
いる。
次に直接波の自己相関関数が小さくなる時間以後に別の
反射音が直接音に加わるものとすれば、そのときの正規
化自己相関関数φ2.(τ)は、W、(t)がデイラッ
クのデルタ関数δ(1)に等しい場合には、 ・・・ (式8) と表わされる。ここで、Φ又、(τ)はn番目の反射の
耳間相互相関関数をΦn”ff1(o)、Φr:’(0
)はそれぞれの左、右の耳のn番目の反射音のτ=0に
おける自己相関関数を示している。なお、通常の部屋で
音源が正面にある場合には、両耳間相互相関関数の最大
値はτ=0に極めて近い所で得られる。
ところで、正規化両耳間相互相関の強さをIAACとし
て IAAC= 1  φg 、(r )l max fo
rl  r  l ≦ lm5(式9) と定義する。なお、φ2.(τ)=Φ交、(τ)7℃1
1〒こ「Y訂であり、Φ目(0)、Φ2、(0)はそれ
ぞれ左右の耳の信号音のτ=0における自己相関関数を
示している。
以上において、音源信号の長時間の自己相関関数と、音
が壁などで反射することによって生ずる複数のインパル
ス応答と、両耳の信号の相関関係を示す両耳間相互相関
関数とに関して述べたが、つぎにこれらの物理量から、
両耳の音の信号の特徴を表わす重要な客観的なパラメー
タである4つの要素、即ち、聴取音圧、第1反射音の遅
れ時間、後続残響音の残響時間、および両耳間相関関数
の値のそれぞれの最適値のもとめ方について述べる。
前述の音楽Aおよび音楽Bを用いて行ったブリファレン
ステストの結果を第3図(a) (b)に示す。横軸は
IACC1縦軸は聴取音圧〔単位、dBA)である。聴
取音圧は自己相関関数のτ=0の値であると考えること
ができ、グラフの横軸の値はブリファレンスを示してい
る。第3図(a) (blより明らかに最適な聴取音圧
[p)pはIACCにさほど依存しておらず、ややスロ
ーテンポの音楽Aの場合には77〜79dBA、テンポ
の速い音楽Bの場合には79〜80dBAであることが
わかる。いずれの場合も聴取音圧の最適値は79dBA
前後の値を取っていることがわかる。
次に、音楽とスピーチを用いてスピーカ再生時の直接音
と単一反射音からなる合成音場をブリファレンスで評価
した結果によれば、音源信号の正規化された自己相関関
数φp(τ)を求め、反射音のレベルを直接音の±6d
Bに亘って変化させたとき、その反射音の最適遅れ時間
は、1Φp(τ)が第1反射音のレベルG1のl/10
に相当するその時間に対応することが明らかになった。
そこでΦp(τ)1が第1反射音のレベルG1の1/1
0に相当する時間τdを横軸に取り、ブリファレンスが
最大となる単一反射音の遅れ時間〔△t+)I)を縦軸
にして表わした図が第4図である。図中に示された範囲
は、ブリファレンスの最大値より0、1低い時の遅れ時
間を示したもので、図中の記号Oは第1反射音のレベル
G、=6dB、・はG1= OdB、口はGI=−6d
Bの時のそれぞれを示している。とくに1φp(τ)1
がφp(0)の0.1倍になる時間をτpとするとGl
=OdBの場合τd=τpと表現できる。なお前述の音
楽AとBのτpは第2図(a)と(b)からも類推でき
るようにそれぞれ127m5と35m5である。ここで
、第4図から明らかなように、図中の各点に近似させて
直線を引くことができ、その直線に対応する両軸を見て
みるとτdはブリファレンスが最大となる単一反射音の
遅れ時間〔△t+)pにほぼ一致することがわかる。同
時に1Φp (τ)1がΦp(0)の0.1倍になる時
間τρともほぼ一致する。即ち、これを数式で表現すれ
ば、最も好ましい第一反射音の遅延時間〔△t1〕pは 〔△t、〕p=τp     ・  (式10%式% Φp (τ)1≦KG’    ・・・ (式11)τ
〉τpおいて、1φp(τ)1≦0.1・・・ (式1
2) と表現できる。
さらに、音源信号の自己相関関数は最適残響時間とも密
接な関係があり、この関係を第5図に示した。縦軸は後
続残響音の最適残響時間(Tsub) pであり、横軸
はτpである。ここで言う残響時間とは直接音が60d
B減衰する時間ではなく、残響部の信号が60dB減衰
する時間として表現している。
図中、音楽Aと音楽Bは先に述べたものと同様であるが
、音楽Eはモーツァルト(Mozart)による“交響
曲ハ長調に、 551シユビタ一第4楽章、モルトアレ
グロ”であり、スピーチSは国木田独歩の“利根用の瀬
の音°“の[空はどこまでも青く、明るく高いのに驚き
ます。J (τp=12ms)である。図から明らかな
ように、第5図に示された関係は(Tsubl p +
 (23±10)rpなる関数でほぼ近似することがで
きる。
次に、第6図は直接音と単一反射音からなる合成音場に
おいて測定した結果を図に表わしたものであって、横軸
に反射音の到来方向ξを、縦軸に正規化されたブリファ
レンスとIACCの値を示している。この第6図からブ
リファレンスはIACCの値が減少するに従って増加す
ることがわかる。即ち、ブリファレンスのスコアとIA
CCの値との間の相関関数は負(−0,76: 1%有
意水準)であって、このことはIACCがτ=0で最大
値をとる場合に成立するものである。最も効果的にIC
AAを小さくするには正面から±(55°±20°)の
範囲に初期反射音が到来するようにすればよいことも図
より読み出すことができる。
次に、上述の4つのパラメータによるブリファレンスの
尺度について述べる。ところでこのブリファレンスの尺
度は比較試験によって求められたものであり、各々のパ
ラメータはプリファレンスの尺度に対して独立に影響を
あたえる。この結果、重畳の理が適用できるので各々の
客観的なパラメータを最適値によって正規化することに
より、コンサートホールなどにおいて得られた音場のブ
リファレンスのデータを一般化することが可能となる。
以下に比較試験によって得られたブリファレンスの尺度
について説明する。
まず、聴取音圧の関数としてのブリファレンスの尺度S
1を第7図に示す。この図において、最適聴取音圧にお
ける尺度は零に設定されている。
Slの値は、最も好ましい聴取音圧(OdB)を中心と
して左右はぼ対象であるが、弱↓)聴取音圧の方にずれ
た方が、強い音圧の方にずれたときよりもややブリファ
レンスの尺度が良い傾向がある。
このことを数式によって表現すれば、 5t(LL)≦S+(LL)      (式13)%
式%)) であり、pは聴取音圧、(p)pは最適な聴取音圧であ
る。なお、図中○は音楽A、Xは音楽Bの値を示してい
る。
次に、直接音と第1反射音の間の遅れ時間(第1反射音
遅れ時間)の関数としてのブリファレンスの尺度S2を
第8図に示す。この図の横軸は最も好ましい時間遅れ〔
△t+)pによって正規化されている。ところで、第2
反射音の遅れ時間は、その最適値〔△t、〕pが〔△t
z 〕p zl、8 rpであることが知られているの
で、測定を行うにあたっては第2反射音の遅れ時間とし
てはこの最適値を用いた。もちろん、(式10)の条件
があることは言うまでもない。図において、○、a、A
△のそれぞれは音楽Aによる個々の測定結果であり、X
、b、B△のそれぞれは音楽Bによる個々の測定結果で
あり、Cは音楽C,Dは音楽D、口は音楽E、・はスピ
ーチSによる測定結果である。
音楽A、B、Eについてはすでに先に述べたが、音楽C
はハイトンの交響曲筆102番変口長調第2楽章アダー
ジョ(τp=65ms)であり、音楽りはワーグナーの
シークフリートイディル(SiegfriedIdyl
l) 332小節(r p =40ms)である。なお
第6図と同様最適な第1反射音の遅れ時間における尺度
は零に設定されている。
さらに、後続残響音の残響時間を関数としたプたプリフ
ァレンスの尺度S、であり、破線はG−1、lの場合の
それである。図において、○、aは音楽Aについて、X
、bは音楽Bについて、口は音楽Eについて、・はスピ
ーチSについてのそれぞれ実験結果であり、いずれもG
=4.1の場合のものである。G=4.1はコンサート
ホールの後方にいる場合のような残響音が多い場合に相
当し、G=1.1は、ホールの前席におけるような直接
音の多い場合に対応している。最も好まれる残響時間に
おけるプリファレンスの尺度は零に設定されている。
次にIAccの関数としてのブリファレンスの尺度Sイ
を第10図に示す。図において、○は音楽へのとき、X
、bは音楽Bのときの実験結果である。
IACCの性格上τ=0においてその最大値をとれば、
音像は正面方向にある。図から明らかなように、l5C
Cが1に近づくとブリファレンスの尺度S4は急激に小
さくなる。したがって、できる限りIACCは0,5よ
り小さくなるようにする必要がある。
これまでにブリファレンスの4つの尺度S!からS4ま
でについて述べたが、これらの4つの尺度についてそれ
ぞれ以下に示す近似式で近似することができる。
まず、第7図に示した聴取音圧のブリファレンスの尺度
Stは S+=−α11X+l”’     ・・・ (式14
)ただし、 X+ =201og (p/ (p) p)   −(
式15)%式% ブリファレンスの尺度S2は S2 = −α21 X21 ”” ただし、 X2 =log (△t1/[△t+]p)と表わすこ
とができる。なお、 (式17) ・・・(式18) である。
さらに、第9図に示した後続残響音の残響時間のプリフ
ァレンスの尺度S3は 53−−α31xil”’      ・・・(式20
)ただし、 X3 =log [Tsub/ l:Tsub) p)
   −(式21)%式% 次に、第8図に示した第一反射音の遅れ時間のであり ・・・(式22) もし、(式22)においてα3が負となるときにはα3
=0・・・(式22′)とする。
残りの第10図に示したIACCのブリアレンスの尺度
S4は 54=−α4 X4”/2      ・・・(式23
)ただし、 X < = IACC・・・(式24)%式% α4=1.45±0.44         ・・・(
式25)である。
重畳の理に基づいて、コンサートホールなどにおけるプ
レファレンスの全体の尺度SとしてS=  Σ 5 i=1 ・・・(式26) %式%(1 2,3,4)は前述の4つのブリファレンスの尺度を示
している。
このようにして得られたブリファレンスの尺度S及びS
+  (i=L  2,3.4)を用いることによって
音場の正確な評価を行うことができる。
この発明はコンサートホールや室内におけるブリファレ
ンスを測定するために音場における聴取音圧、第1反射
音の遅れ時間、後続残響音の残響時間、および両耳間相
互相関係数の4つのパラメータより、それぞれのブリフ
ァレンスの尺度及び全体のブリファランス尺度を求める
ことができることに着目し、それぞれのパラメータに基
づいて音場を補正して、より好ましい音場を作ることの
できる音響装置とを提供することが目的である。
(1)本発明に関連する音場評価計測器先ず、本発明に
関連する音場評価計測器に一実施例を用いて説明する。
第11図及び第12図は音場評価計測器の概略の構成を
示したブロック図である。第12図は4つのパラメータ
ごとに示したブロック図である。図において(1)は人
頭またはダミーヘッド、(21) (2r)は外耳、進
入口部に挿入されたマイクロフォン、(3)(3j? 
) (3r)は前置増幅器、(4)は物理量解析器、(
5)は比較器、(6)は心理量変換器、(7)は総合評
価器、(8)はブリファレンスの出力端子、(9)はブ
リファレンスを記録するための記録器、Oo)は音場評
価計測器、例は加算器、りυは聴取音圧解析器、(転)
は第1反射音遅れ時間解析器、(ハ)は後続残響音残響
時間解析器、(転)は両耳間相互相関関数解析器、GD
は聴取音圧心理量変換器、■は第1反射音遅れ時間心理
量変換器、ωは後続残響音残響時間心理量変換器、図は
両耳間相互相関係数心理量変換器、(y)(y+) (
Y2)(Y3)(Y4)は比較データ入力端子である。
その比較データ入力端子(y)(y+)(yz)(yz
)(y4)にはそれぞれの最適値が入力しており、入力
端子(yl)からは最適聴取音圧((p) p )に対
応する信号が、入力端子(y2)からは最適第1反射音
遅れ時間([△t+)l])に対応する信号が、入力端
子(y3)からは最後後続残響音残響時間(CTsub
)p)に対応する信号が入力端子(y4)からは最適両
耳間相互相関係数に対応する信号が入力する。
なお、第12図の聴取音圧解析器CD・第1反射音遅れ
時間解析器に・後続残響音残響時間解析器(ハ)・両耳
間相互相関関数解析器卿は第11図の物理量解析器(4
)に対応する物理量解析部に相当する。第12図の聴取
音圧心理量変換器Gυ・第1反射音遅れ時間心理量変換
器■・後続残響音残響時間心理量変換器弥・両耳間相互
相関係数心理量変換器(支)は第11図の比較器(5)
と心理量変換器(6)とに対応する比較及び心理量変換
部に相当する。同様に総合評価器(7)は総合評価部に
相当する。
まず、最初に11図を用いてこの音場評価計測器の一実
施例の簡単な流れを説明する。第1にコンサートホール
やリスニングルームなど、音場評価を行いたい場所にダ
ミーヘッドまたは人頭(1)を設置する。その左右の外
耳道入口に取付けられたマイクロホン(2β)(2r)
によって両耳の音圧信号が検出され、前置増巾器(3)
のよって増巾し加算されたのち、物理量解析器(4)に
よって両耳の音圧信号から物理量即ち聴取音圧、第1反
射音遅れ時間、後続残響音残響時間および両耳間相互相
関係数IACCを求め、そのそれぞれの値を比較器(5
)において入力端子(y)より比較データとして入力さ
れるそれぞれの最適値と比較し、次にすでに説明した(
式l4)(式l7)(式20)(式23)に基づいた処
理を行なう心理量変換器(6)によって心理量つまりブ
リファレンスに対応した量に変換し、その後総合評価器
(7)において総合評価して音場におけるブリファレン
スを出力端子(8)より出力するものである。この計算
器によってコンサートホールやリスニングルームの音場
評価を行こなうことができる。
次に第11図に示した一実施例をさらに4つの個々のパ
ラメータの流れにまで示した第12図により、詳細に説
明する。
前述の通り、マイクロフォン(1)(2r)より検出さ
れた音圧信号は、前置増巾器(3fり(3r)により増
幅され、加算器!4■で加算された後、物理量解析部に
相当する聴取音圧解析器CD、第1第1音射音遅間解析
器に、後続残響音残響時間解析器卿のそれぞれに入力さ
れそれぞれの解析器において聴取音圧p、第第1射射音
遅時間へj!+ 後続残響音残響時間Tsubのそれぞ
れが解析測定され出力される。また、この3つの流れと
は別に、加算器Q@で加算される前の2つの前置増巾器
(31)(3r)からの出力が、物理量解析部に相当す
る両耳間相関関数解析器(転)へ入力され、両耳間相互
相関係数の最大値IACCが解析され、出力される。次
に、物理量解析部に相当する4つの解析器(41(転)
(財)のそれぞれから出力される聴取音圧p、第第1射
射音遅時間△jl+ 後続残響音残響時間Tsub、最
大両耳間相互相関係数IACCはそれぞれ、比較及び心
理量変換部に相当する聴取音圧心理量変換器61)、第
1反射音遅れ時間心理量変換器口、後続残1音残響時間
心理量変換器団に入力され、他の比較データ入力端子(
y+)(yz)(y3)(y4)のそれぞれから入力さ
れた最適聴取音圧[:p)p、最適第1反射音遅れ時間
〔△t+31)、最適後続残響音残響時間[Tsub)
 p 、最適両耳間相互相関係数と比較される。
最適両耳間相互相関係数は0と考えてもよいが、実用上
は0.4〜0.5以下に設定しても問題ない場合が多い
ので、この実施例では0.4に設定している。
この比較及び心理量変換部における心理量変換のための
計算式は、聴取音圧心理量変換部(51)においては前
述の(式14)〜(式I6)、第1反射音遅れ時間心理
量変換器ωにおいては前述の(式17)〜(式19)、
後続残響音残響時間心理量変換器■においては前述の(
式20〕〜(式22−)、両耳間相互相関係数心理量変
換器(2)においては(式23)〜(式25)、の通り
であって、この比較および心理変換部より得られる出力
であるところのブリファレンスの尺度S1とS2とS3
とS4をマイコンプログラム等による計算処理によって
求めることができる。しかし、あまり精度を問題としな
いような場合は、下記に示すような変換テーブルを用い
て行っても良い。
変換テーブル ■ LL(dB) 一〇、7 一〇、5 一〇、3 一〇、2 一〇、I O20 −0,1 −0,2 一〇、3 一〇、5 一〇、8 −1.2 LL=2010g(p/ [1):] p) 変換テーブル■ △1+/△t+)p 2 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 2.0 3.0 4、 0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 −1.1 一〇、6 一〇、4 一〇、2 一〇、l −〇、0 −0.0 −0.0 一〇、0 0、〇 一〇、2 一〇、4 −0.7 −0.8 1、 0 −1.2 −1.3 −1.4 −1.5 上記変換テーブル■、■はそれぞれ聴取音圧心理量変換
器1!inと第1反射音遅れ時間心理量変換器図の変換
テーブルの一例である。この変換テーブルI、IIには
聴取音圧pと最適聴取音圧(pop、第1反射音遅れ時
間△t1と最適第1反射音遅れ時間との値に対応したそ
れぞれのブリファレンスの尺度S+、Stが記憶されて
いる。ここでは聴取音圧心理量変換器(51)と第1反
射音遅れ時間心理量変換器ωの変換テーブルしか示して
いないが、後続残響音残響時間心理量変換器■と両耳間
相互相関関係数心理量変換器図に関しても同様な変換テ
ーブルを作成して行なうことができる。
このようにして比較及び心理量変換器の変換器(51)
〜御から出力されたブリファレンス尺度81〜S4は、
総合評価器(7)に入力させられ、総合評価を行なった
結果として得られた全体のブリファレンスの尺度Sが出
力端子(8)に出力される。この出力は記録器(9)に
記録される。ただし、この一実施例においては記録器(
9)を含んでいるが、かならずしも含んでいる必要はな
くまた、な(でも良いし、表示器に変えても良いことは
いうまでもない。
つぎに、第12図の音場評価計測器00)に用いられて
いる物理量解析部の聴取音圧解析器α0.第1反射音遅
れ時間解析器に、後続残響音残響時間解析器(2)およ
び両耳間相互相関関数解析器(財)のそれぞれの構成の
一例について第13図(a)〜(e)を用いて説明する
第13図(alは相関計を変形したM、 R,シュレー
ダー(M、R,5chroeder)による2乗積分形
残響計を用いた第1反射音遅れ時間解析器にあるいは後
続残響音残響時間解析器昭の基本構成を示した図であっ
て、音圧に対応した出力も含まれているという聴取音圧
解析器偵υの機能を有するものである。第13図tb+
は第1反射音遅れ時間解析器□□□あるいは後続残響音
残響時間解析器卿の第1反射音または残響時間に対応し
たコードを出力するために用いられるプライオリティエ
ンコーダの一例を示した図である。第13図(C)と(
d)は聴取音圧解析器の他の構成例を示した図である。
第13図(e)は両耳間相互相関係数を求める回路の構
成例を示す図である。
第13図(a)において、(400)は2乗積分形残響
計を用いた第1反射音遅れ時間解析器あるいは後続残響
音残響時間解析器として用いられる回路の入力端子、(
401)(402)(403)は遅延回路、(404)
〜(411)は乗算器、(412)〜(4]5)は積分
器、(416)〜(418)は加算器、(419)〜(
421)は比較器、(422)は自己相関係数φ。の出
力端子、(423)〜(425)はそれぞれ第1反射音
の遅れ時間または後続残響音残響時間の情報を出力する
01〜○。
の出力端子、 (426)は、減衰器第13図Tb)に
おいて、(430)は出力端子(423)〜(425)
から出力される01〜o +i−1が入力するプライオ
リティ−エンコーダ、X1〜Xn−+は第1反射音遅れ
時間または後続残響音残響時間に対応したコード出力、
第13図(C) (d)において、 (435)は整流
回路、(436)は低減通過フィルタ、(437)は乗
算器、第13図(e)において、(441)は両耳間相
互相関係数を求める回路の左側入力信号Linの入る入
力端子、(442)は同じ(右側入力信号Rinの入る
入力端子、(443)(444)は加算器、(445)
〜(448)は自乗平均回路(RMS)、(449)は
演算回路、(450)は相互相関係数に対応した出力を
とり出す出力端子である。
なお第13図(a)の回路においては、遅延回路、加算
器及び比較器をそれぞれ(n−1)個、遅延回路からの
出力信号が入力する乗算器、積分器、積分器からの出力
信号が入力する乗算器及び出力端子をそれぞれn個備え
ているが、図面上では(n−1)個のものは代表して3
個、n個のものは代表して4個だけ描いてあり、残りの
ものは省略してあり、図中に描いたものに連続符号を取
っである。したがって2番目の遅延回路(402)の次
に(n−1)番目の遅延回路(403)として3番目か
ら(n−2)番目の遅延回路には便宜上、符号を取って
いない。
まず、第13図[a)について説明する。入力端子(4
00)に信号が与えられるとその入力信号は、乗算器(
404)〜(407)に与えられ、また遅延回路(40
1)にも与えられる。遅延回路(401)の出力は乗算
器(405)へ与えられるとともに次の遅延回路(40
2)にも与えられ順次遅れた信号を(n−1)番目の遅
延回路(403)の出力までを作り出す。それぞれの遅
延回路(401)〜(402)の出力は乗算器(405
)〜(407)によって掛算される。乗算器(404)
は入力信号そのものの自乗演算を行っている。次に、そ
の乗算器(404)〜(407)の出力信号はそれぞれ
積分器(412)〜(415)において積分されその出
力信号はさらに乗算器(408)〜(411)によって
自乗される。なお、積分器(412)の出力信号は乗算
器(408)への入力とは別にそのまま端子(422)
に出力される。この信号は自己相関係数φ(0)つまり
入力信号のパワーの自乗であり、音圧信号に対応した情
報を含んでいる。パワーの自乗の処理は単に絶対値化と
しても等価な機能をもたせることができる。ところで乗
算器(40g)〜(411)の出力信号は、つまり、自
己相関係数の自乗φ。2φ12.・・・・・・、φ2o
−1の信号は加算器(416)〜(418)に加えられ
、加算器(416)〜(417)の出力はそれぞれ次の
加算器に加えられ、(n−1)番目の加算器(418)
まで行なわれる。ところで、乗算器(408)からの出
力信号と、加算器(416)〜(417)からの出力信
号とは、それぞれ、比較回路(419)〜 (421)
において、最後尾の加算器(418)の出力信号を減衰
器(426)で減衰させた後の信号と比較され、出力端
子(423)〜(425)にそれぞれの出力信号01〜
(423)〜On−+ (425)を出力する。なお減
衰器(426)の減衰比は第1反射音遅れ時間を求める
場合には(0,1)’に、後続残響音残響時間を求める
場合には(0,001)’に設定されたものが使用され
る。これはすでに最適遅れ時間検出器として知られたも
のと同様のものであって、自己相関関数の値が1710
あるいは1/1000になる遅れ時間を求めるものであ
る。また遅延回路(401)から遅延回路(403)ま
での遅延時間の合計は第1反射音遅れ時間及び後続残響
音残響時間の長さ程度、つまりそれぞれ100〜200
m5及び3〜5SeC程度必要である。当然ながら、こ
の時間の経過に伴なって、積分回路(412)〜(41
5)はリセットされる必要がある。ただし、リセット回
路は図示していない。 次に第13図(b)に示すプラ
イオリティ−エンコーダ(430)は、第13図(al
に示した比較器(419)〜(421)の出力信号○、
 (423)〜○、、−,(425)をエンコードする
もので、第13図(a)の減衰器(426)の減衰比(
0,1)’または(0,001)2に対応した遅れ時間
τ (−τp)(最初に減衰比以下に小さくなった遅れ
時間)に対応したコードX1・・・Xnを表示、又は出
力する。
次の第13図(C)と(d)とは聴取音圧解析器として
用いる他の回路例を示す図であるが、これの場合も第1
3図(a)の出力端子(422)から出力信号φ。得る
のと同様に、聴取音圧を知ることができる。この構成は
、第13図(C)に示した通り低域通過フィルタ(43
6)と整流回路(435)又は自乗乗算器(437)を
組み合わせた回路である。
次の第13図(e)の両耳間相互相関係数を求める回路
(519)は正規化相関係数を求めるための回路方式の
1例を用いている。まず入力端子(411)から入力信
号Linが、もう一方の入力端子(442)から入力信
号Rinがそれぞれ入力されると、入力信号L in、
 Rinはそれぞれ直接自乗平均回路(445)。
(448)に入りそれぞれの自乗平均値γ、δとなり出
力される。また入力信号LinとRinとの間の和信号
を加算器(443)より、差信号を一方の信号を負にし
て他方の信号に加える加算器(444)より、それぞれ
取り出して自乗平均回路(446)、 (447)に入
力して、同様に和信号、差信号をそれぞれの自乗平均値
α、βを出力する。このようにして得られた4つの自乗
平均値の信号α、β、γ、δは演算回路(449)にお
いて演算処理つまり(α2β2)/(4γδ)を行ない
、出力端子(450)に相互相関係数に対応した出力φ
(°トつまり両耳間相互関係数(IACC)が得られる
。ただし、第13図(e)の回路を用いる場合には、入
力信号LinとRinが入力端子(441)(442)
に入力する前に0〜1msの遅延回路を設け、その遅れ
時間を変化させ、その最大値を求めるように構成すると
、前述の(式9)に対応する回路構成となり、その回路
より(式9)に忠実な値が求められることになる。その
ための遅延回路は第13図(el中には図示していない
。なお、より精度の高い両耳間相互関係数(IACC)
の演算を行うには前述の(式7)〜(式9)までの式を
用いて数値演算を実行するとよい。
ここまでに説明してきた一実施例においては聴取音圧解
析器CD、第1第1音射音遅間解析器に及び後続残響音
残響時間解析器昭への入力は、ダミーヘッドまたは人頭
(1)の左右の耳に入ってくる2つの音響信号の加算信
号を用いてきたが、通常、その2つの信号間の遅れ時間
は1ms以下であり、これらの3つの解析器Aυ〜にの
解析結果に大きい差異を与えることはないので、左右い
ずれか一方の音響信号を使用しても十分な解析結果を得
ることはできる。これまでに説明してきた第1発明の一
実施例であるところの音場評価計測器00)の最適聴取
音圧[p)pは音源の種類によっても異なるが、それら
はほぼ(79±5)dB程度であるので、ここでは代表
して79dBを用いた。また、最適第1反射音遅れ時間
〔△t+ 3+)と最適後続残響音残響時間[Tsub
〕pとは実際の音源そのものから第1反射音遅れ時間解
析器ににより最初に減衰比以下に小さくなった遅れ時間
τpを求めてこれを最適第1反射音遅れ時間〔△t1〕
pとすると良く、その(23±10)倍をして最適後続
残響音残響時間[Tsub) pとして用いればよい。
この一実施例では(Tsub) p =23rpを用イ
タ。
以上のようにこの音場評価計測器によれば1個または2
個のマイクロホンと、このマイクロホンから得られた音
響信号を増巾するための増巾器と、この増巾信号から聴
取音圧pを計測するための聴取音圧計測手段と、同様に
増1]信号から第1反射音遅れ時間△t1を計測するた
めの第1反射音遅れ時間計測時間と、また同様に増幅信
号から後続残響音残響時間Tsubを計測するための後
続残響音残響時間計測手段と、さらに同じく増巾信号か
ら両耳間相互相関係数IACCを計測するための両耳間
相互相関係数計測手段と、上記聴取音圧pと最適聴取音
圧[p)pとの比の10を底とする対数の20倍の値の
絶対値の372乗の値に、上記聴取音圧が最適聴取音圧
より大きいときには−(0,07±0.03)を、小さ
いときには−(0,04±0.02)を乗じてなる値を
ブリファレンス(聴感上の心理良さ)の尺度S1として
出力する。つまり、前述の(式14)〜(式16)に対
応する出力を出す第1の比較変換手段と、上記第1反射
音遅れ時間△t1と最適第1反射音遅れ時間〔△t、)
pとの比の10を底とする対数の絶対値の3/2乗の値
に、上記第1反射音遅れ時間が最適第1反射音遅れ時間
より大きいときには−(1,42±0,6〕を、小さい
ときには−(1,11±0.5)を乗じてなる値をプリ
フ7レンスの尺度S2として出力する、つまり、前述の
(式17)〜(式19)に対応する出力を出す第2の比
較変換手段と、上記後続残響音残響時間Tsubと最適
後続残響音残響時間(Tsub) pとの比の10を底
とする対数の絶対値の372乗の値に、上記後続残響音
残響時間が最適後続残響音残響時間より大きいときには
、反射音全体の音圧の−(0,74±0.25)倍の値
と−(0,45±0.15)との加算値を、小さいとき
には反射音全体の音圧の−(0,42±0.14)倍の
値と−(2,36±0.79)との加算値を乗じたのち
の値が負なるときにはそのままの値を、正なるときには
零をブリファレンスの尺度S、として出力する、つまり
前述の(式20)〜(式22′)に対応する出力を出す
第3の比較変換手段と、上記両耳間相互相関係数の37
2乗の値に−(1,45±0.44)を乗じた値をブリ
ファレンスの尺度S4として出力する、つまり前述の(
式23)〜(式25)に対応する出力を出す第4の比較
変換手段と、第1から第4までの比較変換手段より出力
されたプリファレンスの尺度S1.S2 、S2 、S
4を総合評価してブリファレンスの全体の尺度Sを出力
する総合評価手段とを備えているので忠実な音場評価を
行なうことができる。
(2)本発明の音響装置 次に音場における聴取音圧、第1反射音の遅れ時間、゛
後続残響音の残響時間、および両耳間相互相関係数の4
つの物理的パラメータに基づいて、音場を補正し、より
好ましい音場を作ることのできる本発明の音響装置の一
実施例を図を用いて説明する。
(2−1)本発明の音響装置 第14図(a)は音場を補正し、より好ましい音場を作
ることのできる本発明の音響装置の一実施例の構成ブロ
ック図であって、第14 (blは第14図(alの音
響装置に含まれる音場拡大装置の1例、第14図(C)
は第14図(a)の音響装置に含まれる残響装置の他の
例を示したものである。
まず第14図(a)において、(501)は入力端子I
NR1(502)は入力端子INL、(503a) 〜
(503d)は加算器、(504a)(504b)は残
響装置、(505a)(505b)(505r)(50
5f )は減衰器、(506a)(506b)は遅延回
路、(507)は1種の分周回路であるスケーラ、(5
08a)(508b)はアップダウンカウンタ、 (5
09)はディジタル−アナログ変換器、(510a)(
510c)は第1反射音遅れ時間解析器、(510b)
は後続残響音残響時間解析器、(511a)〜(511
c)はエンコーダ、(512a)(512b)(513
a)(513b)は比較器、(514a)(514b)
(514c)は平滑回路、(515a)(515b)は
目標値を設定するための可変抵抗器、(516)は音場
拡大装置、(517r)(5171)はスピーカを駆動
するためのパワーアンプ、(518r)(5184? 
)はスピーカ、 (519)は両耳間相互相関係数(I
ACC)計算器、(520)は乗算器、(531)(5
32)は残響装置(504a)(504b)から音場拡
大装置(516)への入力端子inr、 inl、(5
21)はCLOCK信号入力端子、(533)(534
)は音場拡大装置(516)の出力端子outr、ou
tf、  (535)は比較器(513b)から音場拡
大装置(516)への入力端子attmである。第14
図(b)において、(530a)〜(530d)は加算
器、(536)は減衰器、 (537)は低域通過フィ
ルター  (53,8)は高域通過フィルター  (5
39)は移相回路又は遅延回路である。第14図(C1
において、(504c)はM、 R,シュレーダー(S
chroeder )とB、 S。
アタル(Atal)による残響器(54a) 〜(54
0i)は加算器、(541a)(451b)は位相反転
回路、(542a)(542b)はボルテージフォロー
、(543a)〜(543f)は遅延回路、(544a
)〜(544f )は減衰器、(545)は減衰器(5
04c)の入力端子、(546)は減衰器(504C)
の出力端子である。なお、図中、他の図面中の符号と同
一符号は同一または相当部分を示している。
次に第14図(a) (bl (C1を用いて、本発明
の音響装置の一実施例の動作を説明する。まず、入力端
子JNR(501)とINL (502)にレコード、
テープ、マイク。
ラジオ等からの音響信号が与えられる。この音響信号は
加算器(503c)によって加算され、第1反射音遅れ
時間解析器(510c)に入力される。この第1反射音
遅れ時間解析器(510c)は先に述べた第12図の(
転)、つまり第13図(alに示された回路と同じ回路
によって構成されており、この場合、第1反射音遅れ時
間を測定できるように減衰比は1/lOに設定されてい
る。この第1反射音遅れ時間解析器(511)の出力は
エンコーダ(511)に入力され、エンコーダ(511
)からは、音源にとって最適な第1反射音の遅れ時間〔
△t+]pをτpとして求めた出力(〔△t+)p=τ
p)が出る。このエンコーダ(511c)からの出力は
比較器(512a)に入力されるとともに、乗算器(5
20)にも入力され、23倍されて最適後続残響音残響
時間(Tsub) p(=23゜τp)として比較器(
512b)に与えられる。
一方、リスニングルームなどの音場に置かれたダミーヘ
ッドまたは人頭(1)の左右の耳の所に設けられたマイ
クロフォン(2r)(2Iりに入ってきた信号を前置増
巾器C31)(3r)で増巾し、その出力を加算器(5
03d)によって加算したのち、先と同様に第12図の
にと同じ第1反射音遅れ時間解析器(510a)に入力
し、かつ、後続残響音残響時間解析器(510b)にも
入力される。この後続残響音残響時間解析器(510b
)の構成は第12図の咽において述べたものと同じ回路
構成のものである。次に第1反射音遅れ時間解析器(5
10a)の出力はエンコーダ(511a)に入力され、
音場の影響を付与された後の第1反射音の遅れ時間△t
1に対応した時間が得られる。この後、比較器(512
a)に入力される。また、後続残響音残響時間解析器(
510b)の出力はエンコーダ(511b)に入力され
、音場の影響を付与された後の後続残響音残響時間Ts
ubに対応した信号が得られ、この信号は比較器(51
2b)に入力される。ところで、比較器(512a)に
おいて、エンコーダ(51IC)からの最適第1反射音
遅れ時間〔△t+ ) I)と、エンコーダー(511
a)からの音場の影響を付与された後の第1反射音の遅
れ時間△t1とが比較され、もし最適第1反射音遅れ時
間〔△t、〕pに比して第1反射音遅れ時間△t1の方
が大きい場合には、第1反射音遅れ時間△t、を小さく
するために、比較器(512a)からカウンタ(508
a)にカウントダウンの信号CDを与え、カウンタ(5
08a)の内容を小さくし、そのために、カウンタ(5
08a)の内容に基づいて分周を行うスケーラ (50
7)においては分周する値が小さくなり、入力端子(5
21)からのCLOCK信号を分周して得られるDEL
AY CLOCK信号の周波数が高くなり、そのDEL
AY CLOCK信号により音響回路(504a)(5
04b)の中のEIBD (パケット・ブリゲート・デ
イバイス)などによって構成される遅延回路(506a
)(506b)の遅延時間が小さくなるというように動
作するものである。しかし、もし最適第1反射音遅れ時
間〔△t+)pに比して第1反射音遅れ時間△t1の方
が小さい場合には比較器(512a)からカウンタ(5
08a)にカウントアツプの信号CUを与え、カウンタ
(508a)の内容が太き(なり、スケーラ(507)
において分割する値が大きくなり、そのためDELAY
 CLOCK信号の周波数が低くなり、遅延回路(50
6a)(506,b)の遅延時間が大きくなるというよ
うに上述の場合と反対の動作をする。
また、比較器(512b)においては、乗算器(520
)の最適後続残響音残響時間[Tsub) pと、エン
コーダ(511b)からの音場の影響を付与された後の
後続残響音残響時間Tsubとが比較され、もし、最適
後続残響音残響時間(Tsub) pに対して、後続残
響音残響時間Tsubが大きい場合には、カウンタ(5
08b)にカウントアツプの信号CUが送出され、カウ
ンタ(508b)の内容がディジタル−アナログ変換器
(509)によってアナログ値に変換され、平滑回路(
514c)を経て、残響回路(504a)(504b)
のそれぞれの減衰器(505a)(505b)に与えら
れ、その信号によって、減衰器(505a)(505b
)における減衰値が大きくなり、そのために後続残響音
残響時間Tsubを小さくするというように動作する。
しかし、もし、最適後続残響音残響時間(Tsub) 
りに対して後続残響音残響時間Tsubが小さい場合に
は、カウンタ(508b)にカウントダウンの信号CD
が送出され、カウンタ(508b)の内容がディジタル
−アナログ変換器(509)によってアナログ値に変換
され、平滑回路(514C)を経て減衰器(505a)
(505b)に与えられ、その信号によって減衰器(5
05a)(505b)における減衰値が小さくなり、そ
のために残響時間Tsubを大きくするというように上
述の場合と反対の動作を行なう。
ところで前置増巾器(3A )(3r)からの加算され
る前のそれぞれの増巾信号は、両耳間相互相関係数計算
器(519)に入力され、両耳間相互相関係数IACC
が求められてアナログ化され、次の平滑回路(514b
)に入力される。次に比較器(513b)において、平
滑回路(514b)からの信号と、両耳間相互相関係数
IACCの目標値を設定する可変抵抗器(515b)か
らの目標電圧信号とを比較する。もし、平滑回路(51
4b)からの信号、つまり両耳相互相関係数IACCに
対応する信号の方が、可変抵抗器(515b)からの目
標信号より大きい場合は、比較器(513b)からの出
力信号は小さくなって、音場拡大装置(516)の入力
端子att 1n(535)に入力され、音場拡大装置
(516)はより両耳相互相関係数IACCを小さ(す
るというように動作する。しかし、もし、両耳相互相関
係数IACCに対応する信号の方が、可変抵抗器(51
5b)からの目標信号より小さい場合は、比較器(51
3b)からの出力信号は大きくなって、音場拡大装置の
入力端子att 1n(535)に入力され、音場拡大
装置(516)はより両耳相互相関係数LACCを大き
くするというように上述の場合と反対の動作をする。
ところで加算器(503d)で加算された加算信号を入
力された第1反射音遅れ時間解析器(510a)は、聴
取音圧に対応した音圧信号φ。を出力しており、この音
圧信号φ。を平滑回路(514a)を通した後、比較器
(513a)に入力させる。この比較器(513a)に
おいて、音量の目標値を設定する可変抵抗器(5I5a
)からの目標となる電圧信号と、平滑回路(514a)
からの信号とを比較して、もし、聴取音圧に対応した平
滑回路(514a)からの出力信号の方が、可変抵抗(
515a)からの音量の目標値よりも大きい場合は、比
較器(513a)からの出力が大きくなり、減衰器(5
05r)(505j7 )の減衰が大きくなって聴取音
圧を下げるというように動作する。しかも、もし、聴取
音圧に対応する信号の方が、音量の目標値よりも小さい
場合は、比較器(513a)からの出力が小さくなり、
減衰器(505r )(505β)の減衰が小さくなっ
て聴取音圧を上げるというように上述の場合と反対の動
作をする。
なお、第14図(a)内に出てきた平滑回路(514a
)(514b)(514C)はいずれも、急激な信号の
変化による雑音の発生を防止するためと、残響回路(5
04a)(504b)内の遅延回路(506a)(50
6b)の遅延時間も急激な変化を起こさないようにする
ために用いられている。
次に、音場拡大装置(516)の働きを、第14図(b
)に示す音場拡大装置を用いた場合で説明する。
まず残響装置(504a)(504b)から入力端子1
nr(531)及び1njl! (532)に入った2
つの信号の差成分が、加算器(530a)によって得ら
れ、減衰器(536)を経て低域通過フィルタ (53
7)を通った後、クロストークする位相が逆相になるよ
うな位相で、加算器(530b)(530C)により入
力端子1nr(531)から出力端子outr (53
3)までと、入力端子inj!  (532)から出力
端子out 1. (534)4までのそれぞれの主経
路に加算される。それとは別に、低域通過フィルタ (
537)の出力はさらに、高域通過フィルタ (538
)を経て、位相回路又は遅延回路(539)において遅
延または移相回転が与えられた後、同じ(、クロストー
クする位相が逆相となるような位相で、上述のそれぞれ
の主経路に加算器(530d)(530e)のよって加
算され、その加算後の信号は出力端子outr(533
)とoutl C534)にそれぞれ出力される。
この音場拡大装置(516)の減衰器(536)を変化
することによって両耳間相互相関係数IACCを変化さ
せることができる。またこの減衰器(536)は、入力
端子att 1n(535)からの信号の値つまり、比
較器(513b)からの出力信号が大きくなると減衰が
大きくなるように設定されている。
さらに第14図(C)に示しであるのはM、 R,シュ
レーダー(Schroeder )とB、 S、アタル
(Ataりによる残響器(504c)で、第14図(a
lに示しである残響装置(504a)(504b)の代
りにこの残響器(504c)を用いれば、より自然な残
響感が得られる。
なお、上記一実施例において、マイクロホン(2r)(
2A )をダミーヘッドまたは人頭(1)の外耳道入口
の音圧を得るように述べて来たが、両耳間相互相関係数
IACCの値を得る必要がないときは1本のマイクロホ
ンでもよいし、両耳間相互相関係数IACCを求める場
合でもダミーヘッドなどに取り付けられたものでない2
本のマイクロホンによって行ってよい場合もある。音響
信号については2チヤンネルのステレオのように示した
が、必ずしも、2チャンネル信号の必要のない場合もあ
ることは言うまでもない。
以上のように、本発明の音響装置においては、入力端子
INR、INLとこの入力端子IN、 、 INLから
入ってきた音響信号より最適第1反射音遅れ時間〔△t
+)pを計測する最適第1反射音遅れ時間計測手段と、
その最適第1反射音遅れ時間〔△t+)pの(23±1
0)倍に対応する最適後続残響音残響時間(Tsub)
 l)を出力する最適後続残響音残響時間出力手段と、
音場におかれたマイクロフォンからの音場信号より音場
における聴取音圧φ。
を計測する聴取音圧計測手段と、その音場信号より第1
反射音遅れ時間△t1を計測する第1反射音遅れ時間計
測手段と、その音場信号より後続残響音残響時間Tsu
bを計測する後続残響音残響時間計測手段と、その音場
信号より両耳間相互相関係数IACCを計測する両耳間
相互相関係数計測手段と、上記最適第1反射音遅れ時間
〔△t+)pと上記第1反射音遅れ時間△t1とを比較
し、その差に応じた信号を出力する第1の比較手段と、
上記最適後続残響音残響時間(Tsub) I)と上記
後続残響音残響時間Tsubを比較し、その差に応じた
信号を出力する第2の比較手段と、上記第1の比較手段
の出力信号によって遅延時間が変化し、上記第2の比較
手段の出力信号によって残響時間が変化し、かつ上記入
力端子から入力する音響信号に残響音を付加する残響手
段と、あらかじめ目標とする両耳間相互相関係数の値を
設定できる両耳間相互相関係数設定手段と、上記の両耳
間相互相関係数IACCと上記の両耳間相互相関係数設
定手段の設定値とを比較し、その差に応じた信号を出力
する第3の比較手段と、上記残響手段の出力信号を受け
、上記の第3の比較手段の出力信号に応じて、音場の両
耳間相互相関係数IACCを変化することのできる出力
を有する音場拡大手段と、あらかじめ目標とする聴取音
圧の値を設定できる聴取音圧設定手段と、上記の音場の
聴取音圧φ。と上記聴取音圧設定手段の設定値を比較し
、その差に応じた信号を出力する第4の比較手段と、上
記音場拡大手段の出力を入力として受け、上記第4の比
較手段の出力信号に応じて、減衰率を変化できる減衰手
段と、上記減衰手段からの信号を増巾し、空間に音響信
号を放射する電気音響変換手段とを備えているので、音
場を補正し、より好ましい音場を作ることができるとい
うだけでなく、この本発明の音響装置内で音源について
最適な第1反射音遅れ時間〔△t+)pと最適残響時間
〔Tsub〕pが得られ、使用者の好みに応じて聴取音
圧や両耳間相互相関係数IACCの値を変えることがで
きるという効果を奏するものである。
(2、+ 2 )本発明に関する他の音響装置次に、比
較的反射の少ない和室や反射が多(ても、残響時間が極
度に短い車室内のような音場における音場装置において
は、音場における聴取音圧、第1反射音遅れ時間、後続
残響音残響時間の3つの物理的パラメータのみに基づい
て音場を補正しただけで、充分なより好ましい音場を作
ることができる。
なお、前述の本発明の音響装置をここで対象としている
音場での音響装置として用いることができるのは言うま
でもないが、使用音場がこのように小さな部屋、比較的
反射の少ない和室や車室内に限定された場合、両耳間相
互相関係数IACCのパラメータを使用しなくてもこの
本発明に関連する他音響装置は前述の本発明の音響装置
と同一の効果を得られるばかりでなく、音響装置がコン
パクトになり、しかも安価で、その上、回路構成が前述
の音響装置より簡単になるため、作業性が良く、しかも
耐久性がよくなるなどの点で前述の音響装置より以上の
効果を奏することができる。
そこで、音場における聴取音圧、第1反射音遅れ時間及
び後続残響音残響時間の3つの物理的パラメータを用い
て音場を補正し、より好ましい音場を作ることのできる
この音響装置の一実施例を図を用いて説明する。
第15図が本発明に関連する他の音響装置の一実施例の
ブロック図である。
図において(451)〜(453)は絶対値化回路、(
511d、)はエンコーダ、(551)は入力端子IN
R1(552)は入力端子INt、 、(553)は積
分リセット信号入力端子である。(554)は第1反射
音遅れ時間解析器で前述の第13図(alの回路図及び
第14図(a)の第1反射音遅れ時間解析器(510a
)(510C)、後続残響音残響時間解析器(510b
)のものと内部構成は多少変えているが、機能的にはほ
とんど同じで、通常の自己相関器の構成に減衰器(42
6)と比較器(419)を付加したことを特徴としてい
る。このような構成の場合も、前述の第1反射音遅れ時
間解析器(510a)(510C)あるいは後続残響音
残響時間解析器(510b)と同様に動作する。なお、
図中第13図(a)及び第14図(a)中の符号と同一
符号は、同一または相当部分を示している。
まず入力端子INII (551)及びINL (55
2)から音響信号が入力されると、その2つの信号は加
算器(503C)によって加算せられ、第1反射音遅れ
時間解析器(544)に入力される。この第1反射音遅
れ時間解析器(554)において、第14図(a)の第
1反射音遅れ時間解析器(510a)(510c)と同
様な動作を行ない、そこからの出力は前述の第14図(
a)の場合と同様にエンコーダ(511d)に入力され
、音響信号にとって最適の第1反射音遅れ時間〔△t+
)pが出力される。この最適第1反射音遅れ時間〔△t
+]I)に対応した遅延時間が得られるようにスケーラ
 (507)にエンコーダ(511d)からの信号が与
えられる。スケーラ(507)は入力端子(521)か
らのCLOCK信号を分周し、DELAY CLOCK
信号を作り、残響回路(504a)(504b)の遅延
回路(506a)(506b)にDELAY CLOC
K信号が送られる。音響信号は入力端子INR(551
)とINL(552)からそれぞれ残響回路(504a
)と(504b)に入力され残響音が付与されて減衰器
(505r)(505j7 )に送られる。一方、第1
反射音遅れ時間解析器(554)の音圧に対応した信号
φ0が、平滑回路(514a)を経て、比較器(513
a)に与えられ、音圧の目標値を設定する可変抵抗器(
515a)の電圧と比較されて、もし、音圧が、その目
標値より小さい場合には、比較器(513a)の出力は
小さくなり、減衰器(505r)(505jl! )は
その比較器(513a)より送られてきた信号によって
減衰量を小さくするというように動作する。しかし、も
し音圧が、その目標値より大きい場合には、比較器(5
13a)の出力は大きくなり、減衰器(505r)(5
05A )はその比較器(513a)より送られてきた
信号によって減衰量を大きくするというように上述の場
合と反対の動作をする。そのようにして得られた減衰器
(505r)(505f )の出力はパワーアンプ(5
17r)(517Iりを経て、スピーカ(518r)(
518β)によって再生される。
このとき、残響時間の最適値である最適後続残響時間(
Tsub) I)は、先に述べたように最適第1反射音
遅れ時間〔△t+)pの(23±10)倍であることが
望ましい。残響回路(504a)(504b)のような
形で残響器が構成されているときには、後続残蓄音残響
時間Tsub−一ε・△t + / log(g)とな
ることが知られてしχる。なおgは減衰率である。ここ
でTsub= (23±10)△t1なる関係を用いれ
ば、減衰率g = 0.588〜0.811の範囲にし
なければならないことがわかる。なお、後続残響音残響
時間Tsub= 23△t1のときは減衰率g=0.7
41である。
即ち、このように減衰率gを設定すれば、最適第1反射
音残響時間〔△t+)pと最適後続残響音残響時間[T
sub3 pが得られる。もちろん、このような処理を
処しても、音場における影響が付加されるが、和室など
比較的反射の少ない空間や、自動車車室など反射が多く
ても、残響時間が極度に短い空間の場合には大変効果が
ある。
ところでこの音響装置においては、小さな部屋や比較的
反射の少ない和室や車室内のような音場において、前述
の音響装置と同−又はそれ以上の効果を奏し、より簡単
な音響装置を提供しようとするものであるが、この音響
装置は、小さな部屋や車室内以外の音場で使用した場合
、前述の音響装置よりは多少性能はおちるが、それでも
、聴取音圧、第1反射音遅れ時間及び後続残響音残響時
間の3つの物理的パラメータにより音場を補正している
ので、従来の音響装置よりははるかに好ましい音場を作
ることができ、その上、この音響装置の方が前述の音響
装置より、コンパクトで安価で回路構成が簡単で、作業
性が良く耐久性も良いという利点がある。
以上のように、この音響装置においては、入力端子IN
R、INLと、この入力端子INR、INLから入って
きた音響信号から最適第1反射音遅れ時間を計測する最
適第1反射音遅れ時間計測手段と、上記音響信号から聴
取音圧に対応する信号を計測する聴取音圧対応信号計測
手段と、上記最適第1反射音遅れ時間に対応する信号を
制御信号として受け、上記音響信号を入力し、上記音響
信号に上記最適第1反射音遅れ時間に対応した遅延時間
を付加するとともに、その後続残響音残響時間が上記最
適第1反射音遅れ時間の(23±lO)倍に設定された
残響手段と、あらかじめ目標とする聴取音圧の値を設定
できる聴取音圧設定手段と、上記聴取音圧対応信号計測
手段の出力である聴取音圧と上記聴取音圧設定手段の設
定値とを比較し、その差に対応する信号を出力する比較
手段と、上記残響手段の出力信号が入力され、上記比較
手段の出力信号に応じて、上記残響手段から入力された
音響信号に与える減衰率を変化させることのできる減衰
手段と、上記減衰手段からの信号を増巾し、空間に音響
信号を放射する電気音響変換手段とを備えているので、
音場を補正し、より好ましい音場を作るだけでなく、こ
の音響装置内で、最適な第1反射音遅れ時間と最適後続
残響音残響時間が得られ、使用者の好みに応じて聴取音
圧を変えることができる。
以上のように、この発明によれば、音楽などを聞く音場
の音響特性を測定して物理量および心理量の音場におけ
る聴取音圧、第1反射音遅れ時間。
後続残響音残響時間1両耳間相互相関係数等のパラメー
タで評価することに基づき、この物理量の測定によって
、その物理量を変化させてより好ましい音楽聴取を可能
たらしめる音響装置を提供することができるという効果
を奏する。
また、上述の音響装置内で比較器(512)(419)
(420)の出力を得て、スケーラ (507)により
、DELAY CLOCKを作るよう構成されており、
このDELAY  CLOCKによって第1反射音遅れ
時間が制御できるものである。このDELAY CLO
CKの値を外部から手動によって制御可能にすることに
よって様々の音楽などに対応させて変えられるように構
成することは、各種音楽について〔△t+:l pをあ
らかじめ求めておいた場合などには特に有益であって、
安価に製作できるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は反射壁と音源と人頭との関係を示す図、第2図
(al (b)は実際の音楽を用いて測定した正規化自
己相関関数の例を示す図、第3図(a) (b)は音楽
Aおよび音楽Bを用いて行ったプリファレンステストの
結果を示す図、第4図はredと〔△t+)17との関
係を示す図、第5図はτpと(Tsub) pとの関係
を示す図、第6図は正規化されたプリファレンスとIA
CCの値の関係を示す図、第7図は相対聴取音圧とプリ
ファレンスの尺度S1との関係を示す図、第8図は直接
音と第1反射音の間の遅れ時間とブリファレンスの尺度
S2との関係を示す図、第9図は後続残響音の残響時間
とプリファレンスの尺度S3との関係を示す図、第1O
図はIACCとブリファレンスの尺度S4との関係を示
す図、第1I図および第12図はこの発明に関連する音
場評価計測器の一実施例を示す概略の構成を示すブロッ
ク図、第13図(a) (b)は2乗積分形残響計を用
いた第1反射音遅れ時間解析器あるいは後続残響音残響
時間解析器の基本構成を示した図、第13図(c) (
d)は聴取音圧解析器の他の構成例を示す図、第13図
(e)は両耳間相互相関係数を求める回路の構成例を示
す図、第14図(a)はこの発明による音響装置の一実
施例の構成ブロック図、第14図(b)と(C)は音場
拡大装置と残響器の構成図、第15図はこの発明に関連
する他の音響装置の一実施例の構成ブロック図である。 図において、(1)は人頭またはダミーヘッド、(2r
)(2j’ )はマイクロフォン、(3H3r)(3f
 )は前置増巾器、(4)は物理量解析器、(5)は比
較器、(6)は心理量変換器、(7)は総合評価器、(
8)は出力端子、(9)は記録器、αO)は音場評価計
測器、CDは聴取音圧解析器、IAZr (510a)
(510c)(554)は第1反射音遅れ時間解析器、
U(510b)は後続残響音残響時間解析器、(財)は
両耳間相互相関関数解析器、Sl)は聴取音圧心理量変
換器、■は第1反射音遅れ時間心理量変換器、■は後続
残響音残響時間心理量変換器、図は両耳間相互相関係数
心理量変換器、(451)〜(453)は絶対値化回路
、(501)(502)(521)(531ン(532
)(535)(551)(552)は入力端子、(50
3a)〜(503d)は加算器、(504a)(504
b)は残響装置、(505a)(505b)(505r
)(505β)は減衰器、(506a)(506b)は
遅延回路、 (507)はスケーラ、(508a)(5
08b)はアップダウンカウンタ、(509)はディジ
タル−アナログ変換器、(511a)〜(511d)は
エンコーダ、(512a)(512b)(513b)(
513b)は比較器、(514a)〜(514C)は平
滑回路、(515a)(515b)は可変抵抗器、(5
16)は音場拡大装置、(517r)(51M )はパ
ワーアンプ、(518r)(518f )はスピーカ、
(519)は両耳間相互相関係数計算器、 (520)
は乗算器、(533)(534)は出力端子である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力端子と、上記入力端子から入ってきた音響信
    号より最適第1反射音遅れ時間を計測する最適第1反射
    音遅れ時間計測手段と、上記最適第1反射音遅れ時間の
    (23±10)倍に対応する最適後続残響音残響時間を
    出力する最適後続残響音残響時間出力手段と、音場にお
    かれたマイクロフォンからの音場信号より音場における
    聴取音圧を計測する聴取音圧計測手段と、上記音場信号
    より第1反射音遅れ時間を計測する第1反射音遅れ時間
    計測手段と、上記音場信号より後続残響音残響時間を計
    測する後続残響音残響時間計測手段と、上記音場信号よ
    り両耳間相互相関係数を計測する両耳間相互相関係数計
    測手段と、上記最適第1反射音遅れ時間と上記第1反射
    音遅れ時間とを比較し、その差に応じた信号を出力する
    第1に比較手段と、上記最適後続残響音残響時間と上記
    後続残響音残響時間とを比較し、その差に応じた信号を
    出力する第2の比較手段と、上記第1の比較手段の出力
    信号によって遅延時間が変化し、上記第2の比較手段の
    出力信号によって後続残響音残響時間が変化し、上記入
    力端子から入力する音響信号に残響音を付加する残響手
    段と、あらかじめ目標とする両耳間相互相関係数の値を
    設定できる両耳間相互相関係数設定手段と、上記両耳間
    相互相関係数と上記両耳間相互相関係数設定手段の設定
    とを比較し、その差に対応した信号を出力する第3の比
    較手段と、上記残響手段の出力信号を受け、上記の第3
    の比較手段の出力信号に応じて、音場の両耳間相互相関
    係数を変化することのできる出力を有する音場拡大手段
    と、あらかじめ目標とする聴取音圧の値を設定できる聴
    取音圧設定手段と、上記の音場の聴取音圧と上記聴取音
    圧設定手段の設定値を比較し、その差に対応した信号を
    出力する第4の比較手段と、上記音場拡大手段の出力を
    入力として受け、上記第4の比較手段の出力信号に応じ
    て、減衰率を変化できる減衰手段と、上記減衰手段から
    の信号を増巾し、空間に音響信号を放射する電気音響変
    換手段とを具備したことを特徴とする音響装置。
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