JPH0455896A - 信号処理装置 - 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】 〔概　要〕 非巡回形フィルタ等からなる一方向性信号処理部内の複
数段の遅延器により人力信号を一方向に処理して所定の
残響特性等を有する出力信号を生成する場合、上記遅延
器の各々によって生ずる入力信号の遅延時間の総和より
も大きい遅延時間を有する信号遅延部を上記一方向性信
号処理部の入力に接続し、上記信号遅延部により得られ
る遅延信号を、予め定められた割合だけ減衰させた後に
一方向性信号処理部の人力に帰還してなる信号処理装置
であって、周期性が少なく、かつ残響時間の長い残響音
を限られたステップ数で生成することが可能となる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は入力信号を処理して所望の残響特性等を有する
出力信号を生成するための信号処理装置に関する。

例えば、オーディオシステムにおいては、音に臨場感を
持たせるために、カセットテープレコーダやレコードプ
レーヤ等の各種ソースからの直接音に適切な残響音（反
射音ともよばれる）を付加することが要求される場合が
ある。本発明は、このような残響音を生成する機能を備
えた信号処理装置について言及するものである。

〔従来の技術〕

オーディオシステム等において目的とする残響音を生成
する場合、通常は、ソフトウェアにより残響音の振幅や
残響時間等の設定が容易なディジタル・フィルタが使用
される。さらに詳しく説明すると、このディジタル・フ
ィルタは、遅延器、乗算器および加算器から構成されて
おり、これら各素子の係数はマイコン等のプログラムに
より適切な値に設定される。もし、ソースから出力され
るアナログのオーディオ信号をディジタルのオーディオ
信号に変換した後にディジタル・フィルタに入力すれば
、上記遅延器等により上記のオーディオ入力信号が適当
に処理されて所定の残響特性を有する出力信号が生成さ
れる。さらに、この出力信号は、Ｄ／Ａ変換された後に
スピーカ等により残響音として再生される。

ここで、少ない素子数（プログラムのステップ数）で比
較的長い残響音を生成する場合は、上記のディジタル・
フィルタとして、一般には、８力信号を人力に帰還する
タイプの巡回形フィルタ（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕ
ｌｓｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ　Ｆｉｌｔｅｒ、以下、ＩＩ
Ｒフィルタと称す）が用いられる傾向にある。このＩＩ
Ｒフィルタにより得られる残響音は、第５図に示すよう
に、遅延時間Ｔによる一定の時間間隔で周期的に発生す
ると共に無限に繰り返される。

したがって、残響音が一定のレベル以下になるまでの残
響時間を任意の長さに設定することができる。

これに対して、各々の残響音間の時間間隔およびその振
幅に不規則性を持たせたい場合は、複数段の遅延器およ
び乗算器により入力信号が一方向に進みながら処理され
るタイプの非巡回形フィルタ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕ
ｌｓｅ　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ　Ｆｉｌｔｅｒ、　以下ＦＩ
Ｒフィルタと称す）が用いられる傾向にある。この場合
は、第６図に示すように、複数段の遅延器および乗算器
の各々における遅延時間Ｔ１〜ＴＩ。

および乗算係数ｇ、〜ｇ、、をプログラムにより任意の
値に設定することによって周期性を持たない残響音を発
生させることが可能となる。ただし、上記ＦＩＲフィル
タでは、前記ＩＩＲフィルタの場合と異なり出力信号が
入力に帰還されることはないので、残響音の発生する回
数が遅延器等の段数により決定される。通常は、プログ
ラムのステップ数が限られているので、遅延器等の段数
に制限が生じ、この結果、残響時間の長さも制限される
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のとおり、オーディオシステム等において目的とす
る残響音を生成する場合、従来は、ＩＩＲフィルタおよ
びＦＩＲフィルタのいずれか一方を用いるか、あるいは
両方を並列に足し合わせて入力信号を処理することによ
り得られる出力信号をスピーカ等により再生するように
していた。

この場合、上記１１Ｒフイルタでは、残響時間を長く設
定できるという利点があるが、残響音に周期性（色付き
）が生ずるので、定在波が発生し易くなり、ユーザの好
みに応じてコンサートポールやライブハウス等の音場を
速やかに設定することが難しくなるという問題が出てく
る。

また一方で、ＦＩＲフィルタでは、残響音に周期性が生
ずるという不具合はないが、特定の音場設定において要
求される長い残響時間を得るためには、プログラムのス
テップ数が膨大になって実用化が難しくなるという問題
が出てくる。このため、上記のＩＩＲフィルタおよびＦ
ＩＲフィルタのいずれによっても、ユーザの要求を充分
満足するような残響音を生成することが難しいという結
果になる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、周期
性が少なく、かつ残響時間の長い残響音を限られたステ
ップ数で生成することが可能な信号処理装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成を示すブロック図である。こ
こでは、入力信号Ｓｉを処理して所定の出力信号Ｓ０を
生成するためのディジタルフィルタ１０は、複数段の遅
延器を含む一方向性信号処理部１を備えている。この一
方向性信号処理部１では、上記複数段の遅延器を通って
人力信号Ｓ、が一方向に進みながら処理される。さらに
、上記一方向性信号処理部１の入力に信号遅延部２を接
続している。この信号遅延部２は、上記遅延器の各々に
よって生ずる入力信号Ｓ１の遅延時間の総和よりも大き
い遅延時間ををしている。さらに、上記ディジタルフィ
ルタ１０は、信号遅延部２により得られる遅延信号Ｓ６
を、予め定められた割合だけ減衰させて一方向性信号処
理部１０人力に帰還するための信号減衰部３を備えてい
る。

〔作　用〕

第１図によれば、ＦＩＲフィルタ等からなる一方向性信
号処理部１内の複数段の遅延器の各々において別個に定
められた遅延時間により、それぞれ異なった時間間隔で
残響音を順次生成している。

したがって、上記各遅延器による遅延時間を加算して得
られる加算遅延時間Ｔｔ内では、周期性を持たない残響
音が遅延器の段数だけ発生する。さらに、上記加算遅延
時間Ｔ、より大きな遅延時間Ｔｄでもって入力信号Ｓ、
を遅延させ、一定の割合で減衰させた後に一方向性信号
処理部１の人力に帰還している。したがって、次の加算
遅延時間Ｔｔ内で、前述と同様に各々異なった時間間隔
で残響音が次々に発生する。上記の人力信号帰還動作は
無限に繰り返されるので、従来のＦＩＲフィルタの場合
と同じステップ数で残響音の発生を長時間持続させるこ
とができる。なお、この場合、信号を減衰させて再入力
しているので、残響音が発散するおそれはない。しかも
、残響音の繰り返し周期（遅延時間ｒａ）を従来のＩＩ
Ｒフィルタ（第５図）よりもはるかに長く設定すること
ができるので、残響音の周期性が顕著に緩和される。

かくして、本発明ではオーディオシステム等において、
周期性が少なく、かつ残響時間の長い残響音を限られた
ステップ数で生成することが可能となる。

〔実施例〕

第２図は本発明の原理に基づ〈実施例を示す回路図であ
る。ここでは、一方向性信号処理部１として、１つのＦ
ＩＲフィルタ１１を設けている。このＦＩＲフィルタ１
１では、予め設定された遅延時間Ｔ１〜Ｔ、、を有する
ｎ個の遅延器が直列に接続されている。さらに、上記遅
延器１２−１〜１２〜ｎの出力に予め設定された乗算係
数ｇ１〜ｇｎを有するｎ個の乗算器１３−１〜１３−ｎ
がそれぞれ接続されている。さらに、上記乗算器１３−
１〜１３−ｎの出力に加算器１４が接続されている。こ
の場合、上記の各遅延器により所定の遅延時間だけ遅延
された各信号が、それぞれ対応する乗算器により振幅調
整された後に１つの加算器１４を介して出力信号Ｓ。と
じて出力される。したがって、この出力信号Ｓ。をスピ
ーカ等により再生すれば、遅延器の段数に対応してｎ回
の残響音が順次発生する。

さらに、信号遅延部２（第１図）として、遅延時間Ｔｄ
を有する遅延器２０を設けている。この場合、残響音が
互いに重なり合って干渉し合うのを防止するために、遅
延器２０の遅延時間Ｔ、は、ＦＩＲフィルタ１１におけ
る各遅延時間の総和（ただし、初期遅延時間Ｔ１は除く
）より大きな値に設定するのが好ましい。すなわち、 Ｔｄ＞Ｔ２　＋Ｔ３＋・・・＋ＴＩ、（１）になるよう
に設定するのが好ましい（第２図では、Ｔ、≧Ｔ、＋Ｔ
２　＋Ｔ３＋・・・＋Ｔ９になるように設定）。さらに
、信号減衰部３（第１図）として、遅延信号Ｓｄに一定
の乗算係数を掛ける乗算器３０を設けている。この乗算
器３００乗算係数ｇは、残響音が発散するのを防止する
ために、１より小さな値に設定するのが好ましい。すな
わち、ｇ＜１　　　　　　　　　　　　　　　　（２）
になるように設定するのが好ましい。上記の（１）式お
よび（２）式の関係を満足するように遅延処理および乗
算処理（減衰）を行った信号は、加算器１５を介してＦ
ＩＲフィルタ１１の入力に帰還される。すなわち、遅延
器２０、乗算器３０および加算器１５は、特定の遅延時
間ＴａＪｓよび乗算係数ｇを有するＩＩＲフィルタを構
成している。このＩＩＲフィルタにより何回でも入力信
号Ｓ１が帰還されるので、ＦＩＲフィルタ１１内のステ
ップ数により決定される有限回の残響音を無限に生成す
ることが可能となる。

本発明の原理に基づ〈実施例によれば、前述の（１）式
および（２）式が満たされる範囲でＦＩＲフィルタ１１
の遅延時ＶＪＴ、〜Ｔ、および乗算係数ｇ１〜ｇ、、を
設定することができるので、第３図に示すように、従来
（第５図および第６図）よりもずっと周期性が少なく、
かつ残響時間の長い残響音を、ユーザの要求に応じて生
成することが可能となる。

第４図は第２図の構成をオーディオシステムに適用した
例を示す図である。ここでは、ディジタルフィルタ１０
（第１図参照）をＤＳＰ　（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａ
ｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）　　５により実現している。

コノＤＳＰ　５では、乗算・加算等のすべての演算を実
時間内で高速に処理することができる。さらに、上記Ｄ
ＳＰ　５における遅延器や乗算器等の各素子の係数を設
定するための手段をマイコン等のＣＰＵ６により実現し
ている。この場合、カセットテープレコーダやレコード
プレーヤ等のンース７からのアナログのオーディオ信号
をＡ／Ｄ変換器８によりＡ／Ｄ変換して得られるディジ
タルのオーディオ信号を、入力信号Ｓｉとして上記ＤＳ
Ｐ　６に入力している。このＤＳＰ　６では、予め設定
された遅延時間や乗算係数等に従って入力信号Ｓ１を処
理することにより所望の残響特性を有するディジタルの
出力信号Ｓ０が生成される。このディジタルの出力信号
Ｓ０をＤ／Ａ変換器１８により再びアナログのオーディ
オ信号に変換した後にアンプ９を介してスピーカ１９に
入力すれば、最終的に、このスピーカ１９からユーザの
好みに適う残響音が再生されて目的とする音場を速やか
に生成することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によればオーディオシステム
等において、ＣＰＵおよびＤＳＦ内のプログラムのステ
ップ数が限られている場合等に、周期性が少なく、かつ
残響時間の長い残響音を生成することが可能な信号処理
装置が実現される。

この結果、上記残響音によりユーザの要求を充分満足す
るような残響特性を有する音場を速やかに設定すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１原理構成を示すブロック図、 第２図は本発明の原理に基づ〈実施例を示す回路図、 第３図は本発明の信号処理装置により生成される残響音
を示す図、 第４図は第２図の構成をオーディオシステムに適用した
例を示す図、 第５図はＩＩＲフィルタにより生成される残響音を示す
図、 第６図はＦＩＲフィルタにより生成される残響音を示す
図である。 図において、 １・・・一方向性信号処理部、 ２・・・信号遅延部、　　　３・・・信号減衰部、５・
・・ＤＳＦ、　　　　　　６・・・ＣＰＵ。 １０・・・ディジタル・フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力信号（Ｓ＿ｉ）を処理して所定の出力信号（Ｓ
   ＿ｏ）を生成するためのディジタル・フィルタを有する
   信号処理装置において、前記ディジタル・フィルタは、 複数段の遅延器を含み、かつ、該遅延器を通って入力信
   号（Ｓ＿ｉ）が一方向に進みながら処理される一方向性
   信号処理部（１）と、 該一方向性信号処理部（１）の入力に接続され、かつ、
   前記遅延素子の各々によって生ずる前記入力信号（Ｓ＿
   ｉ）の遅延時間の総和よりも大きい遅延時間を有する信
   号遅延部（２）と、 該信号遅延部（２）により得られる遅延信号（Ｓ＿ｄ）
   を、予め定められた割合だけ減衰させて前記一方向性信
   号処理部（１）の入力に帰還するための信号減衰部（３
   ）とを備えることを特徴とする信号処理装置。