JPH0546193A - 反射音抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定又は計算などによって得られた反射音を
再生スピーカと受聴者で作られる平面に投影し、さらに
この投影された反射音を、虚音像として合成するような
反射音に分割することにより反射音を抽出する。 【構成】 外部において測定または音線法等のシミュレ
ーションによって求められた複数の反射音が第１の入力
端子６より入力され記憶手段１に記憶される。投影手段
２において、記憶手段１に記憶されている反射音を、ス
ピーカ９，１０，１１，１２と受聴者１３で作る平面に
投影させる。次に演算手段３において、以上のようにし
て投影された反射音を虚音像として合成するように分割
する。このようにして分割されて求められた４組の反射
音を設定手段４により音場制御装置５に設定する。音場
制御装置５は得られた４組の反射音の列を第２の入力手
段７に入力される音楽信号と畳み込み、対応するスピー
カから放射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通常の部屋において任
意の音場を創成する音場可変制御装置に設定する反射音
抽出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ホールのシュミレーション技術の
発達および音響機器のディジタル化に伴い、音場コント
ロールに対するニーズが急速に高まってきている。この
音場コントロールには音場可変装置と呼ばれる、音楽信
号と、ある反射音系列（又は単に反射音とも呼ぶ）を畳
み込む（乗加算を行う）ことにより、任意の音場を創成
する機器が使用される。この、音場可変装置における畳
み込み演算はＤＳＰ（ディジタル シグナル プロセッ
サ）や、ディスクリートＩＣにより実現されるが、現在
のＤＳＰやＩＣの性能から、畳み込まれる反射音の本数
に限界があり、通常実際に著名ホール等において測定さ
れた反射音やシミュレーション等の計算によって求めら
れた反射音を間引いて（圧縮して）使用している。

【０００３】以下、図面を参照しながら、反射音を付加
して音場をコントロールする場合の方法を説明する。

【０００４】（図１４）は、実際のホール等に於いて楽
器を演奏した際の反射音の様子を模式的に表した図であ
る。この図のように音源であるピアノ１１０から放射さ
れた音は天井、側壁等において反射され受聴者に到来す
る。図では、模式的に示しているために反射音の数は限
られたものになっているが、実際は無数の反射音が存在
する。また、各反射音は同時に到来するのではなく、そ
れぞれの伝搬距離に応じた時間遅れを持って到来する。
（図１４）の中央部には、通常の部屋であるリスニング
ルーム１１１を一緒に示しているが、このリスニングル
ーム１１１に於いて、図に示されるホールの反射音を再
現させてやれば、このリスニングルームに於いてあたか
もホールで演奏されるピアノの音を聞くことができる。
（図１５）は（図１４）を更に簡略的に表したもので、
大きな直方体１１２がホールを、小さな直方体１１３が
リスニングルームを表している。この大きな直方体１１
２で表したホール内で、ある音源を鳴らしたときの中央
付近にいる受聴者Ｓに到来する反射音をＸ，Ｙ，Ｚとし
たとき、この反射音Ｘ，Ｙ，Ｚをリスニングルームで再
現させるには、（図１５（ｂ））のようにｘ，ｙ，ｚの
位置に配置したスピーカからホール内での反射音Ｘ，
Ｙ，Ｚと同じ大きさ及び時間遅れをもった信号を再生さ
せれば良いというわけである（但し、この場合は反射音
が３本であったが実際は無数に存在するため、スピーカ
も無数に必要である。）。

【０００５】このように、ホールの反射音をリスニング
ルームで再現させることにより音場制御を行う方法とし
ては、無数のスピーカをリスニングルームの壁に配置
し、それぞれのスピーカから時間遅れを考慮して各反射
音を鳴らすという方法が考えられる。

【０００６】

【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、無数のスピーカと、無数の時間遅延を行
う機器が必要となるという問題点を有していた。

【０００７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、測定または計算等によって求められた反射音を、虚
音像を作成する方法により、限定された数のスピーカか
ら、限られた反射音を抽出する、安価な構成で音場をコ
ントロールする音場制御装置に設定する反射音抽出装置
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の反射音抽出装置は、測定等により得られた
反射音を外部から入力して記憶する記憶手段と、記憶手
段に記憶されている反射音を実際に音を放射するスピー
カと受聴者によって作る平面に投影する投影手段と、投
影手段により得られた各反射音を虚音像として合成する
反射音に分割する演算手段と、演算手段により求められ
た反射音を、この反射音と入力される音楽信号からを畳
み込むことにより任意の音場を創成する音場制御装置に
設定する設定手段を具備している。

【０００９】

【作用】本発明は上記の構成によって、虚音像を作成す
る方法で無数の反射音を限られた数のスピーカにより作
成することが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例の反射音圧縮装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００１１】（図１）は本発明の第１の実施例における
反射音抽出装置のブロック図を示すものである。（図
１）において、６は記憶手段１に測定または計算によっ
て得られた複数の反射音を入力する第１の入力端子、１
は第１の入力端子６より外部において測定または計算に
よって得られた複数の反射音を入力し記憶しておく記憶
手段、２は記憶手段１に記憶されている各反射音を音場
制御装置５により実際に音を放射するスピーカと受聴者
で作る平面に投影する投影手段、３は投影手段２により
得られた反射音を２個のスピーカにより虚音像として合
成できるよう分割する演算手段、４は演算手段３により
分割された反射音を音場制御装置５に設定する設定手
段、７は音場制御装置５に音楽信号を入力する第２の入
力端子、５は設定手段４により設定された反射音と第２
の入力端子７より入力される音楽信号を畳み込むことに
より任意の音場を創生する音場制御装置、８は音場制御
装置５で処理された信号を実際に聞くリスニングルー
ム、９，１０，１１，１２はリスニングルーム８の４隅
に配置された、音場制御装置５から出力される処理され
た信号を実際に音として放射するスピーカ、１３は受聴
者である。以下、同様の機能を有するものに対しては同
じ符号を付けて説明を行なう。

【００１２】以上のように構成された反射音抽出装置に
ついて、以下（図１）を用いてその動作を説明する。

【００１３】まず、外部において測定または音線法等の
シミュレーションによって求められた複数の反射音が第
１の入力端子６より入力され記憶手段１に記憶される。
記憶される具体的な値は、反射音の大きさ、方向、時間
遅れ（直接音に対する）等であり、記憶手段１の容量も
限られているためその容量分だけを記憶する（実際は、
音場制御装置５において処理可能な反射音の数によって
その量が決まる。）。

【００１４】（図２）に、音線法により幾何学的に求め
られた反射音の様子を示す。（図２）において実線で示
しているのがホールの形状で、斜め上から透視したもの
を示しており、音源Ｏから放射された音が受聴者Ｓ’に
到来する反射音を点線で示している。この図では８本の
反射音を示しているが、実際は無数の反射音が存在して
いる。

【００１５】次に、投影手段２において、記憶手段１に
記憶されている反射音を、スピーカ９，１０，１１，１
２と受聴者１３で作る平面に投影させる。スピーカ９，
１０，１１，１２と受聴者１３で作る平面Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄを（図３）に示す。この図のように投影する平面は、
基本的に２個のスピーカと受聴者で作る３角形の平面と
する。

【００１６】（図４）を用いて、この投影手段２で行な
う投影の方法を説明する。１４は受聴者１３の正面方向
やや上から到来する反射音、１５は受聴者１３の後方や
や右から到来する反射音を表している。但し、反射音の
大きさを矢印の長さで表している。反射音１４は平面Ａ
に平行な成分の方向と時間と大きさが等しいものとして
平面Ａに投影され、反射音１５も同様に平面Ｃに平行な
成分の方向と時間と大きさが等しいものとして平面Ｃ投
影され、反射音１６，１７となる。以下、記憶手段１に
記憶されている全ての反射音に対して同様の投影を行な
う。

【００１７】次に演算手段３において、以上のようにし
て投影された反射音を虚音像として合成するように分割
する。つまり（図４）に示すように、投影された反射音
１６に対しては、これをスピーカ９，１０により合成す
るようにスピーカ９と受聴者１３、スピーカ１０と受聴
者１３を結ぶ各方向の反射音１６というベクトルの成分
（ａ，ｂ）を求めるわけである。同様に、投影された反
射音１７に対しては、これをスピーカ１１，１２により
合成するようにスピーカ１１と受聴者１３、スピーカ１
２と受聴者１３を結ぶ各方向の反射音１７というベクト
ルの成分（ｃ，ｄ）を求める。従って、各スピーカから
放射されるべき反射音の列が各スピーカ毎に４組できる
こととなる。

【００１８】以上の演算を投影手段２によって得られた
各反射音に対して行う。このようにして分割されて求め
られた４組の反射音を設定手段４により音場制御装置５
に設定する。

【００１９】音場制御装置５は得られた４組の反射音の
列を第２の入力手段７に入力される音楽信号と畳み込
み、対応するスピーカから放射する。これにより受聴者
１３は、虚音像として投影手段２により得られた反射音
を付加した音を聞くこととなる。

【００２０】なお、この第１の実施例では、部屋に配置
するスピーカを４個として部屋の４隅に配置したが、
（図５）のように８個のスピーカ１９，２０，２１，２
２，２３，２４，２５をそれぞれ直方体の頂点に配置し
た場合も同様に、投影手段２により投影する平面をＥ〜
Ｌとし、平面と平面に囲まれた部分の反射音に対して
は、一つの平面に投影するのではなく、演算手段３と同
様にそれぞれの平面にその反射音が虚音像として合成さ
れるように分割して投影させる。つまり、（図６
（ａ））は（図５）に示したリスニングルームのを左側
方から見たもの（（図６（ｂ））は左斜め上方から見た
ものを示している）に示すように、平面Ｅと平面Ｉの間
に反射音２６がある場合は、反射音ｅ，ｆに分割するわ
けである。以下同様の処理を行なうことにより反射音を
抽出する。このように、投影される平面及び投影方法
は、配置されるスピーカと受聴者の関係でそれぞれ異な
ることとなる（例えば、（図７）のようにスピーカと受
聴者で作る３角形の全ての平面を考えて投影させても良
いが、なるべく少ないスピーカによって虚音像を作成し
た方が複雑にならないのでよい。これは、以下に示す第
２の実施例乃至第４の実施例でも同様である。）。

【００２１】（図８）は本発明の第２の実施例における
反射音抽出装置のブロック図を示すものである。（図
８）において、１０１は記憶手段１に記憶されている反
射音からその大きさが大きい順に限られた数だけ選択す
る反射音選択手段である。

【００２２】まず、外部において測定または音線法等の
シミュレーションによって求められた複数の反射音が第
１の入力端子６より入力され記憶手段１に記憶される。
ここで記憶される反射音の量は記憶手段１の容量で決ま
る。

【００２３】次に、反射音選択手段１０１により、記憶
手段１に記憶されている反射音からその大きさが大きい
順に反射音が選択される。これにより、音場制御装置５
において処理できる反射音の本数分の反射音を最適に選
択することが可能となる。

【００２４】（図９（ａ））は記憶手段１に記憶されて
いる反射音、（図９（ｂ））はこれらの反射音に大きい
順に番号を付加したもの、（図９（ｃ））は反射音選択
手段１０１によって選択された反射音の模式図であり、
縦軸は振幅、横軸は離散的な時間を示している（但し、
実際は反射音の到来する方向が各々異なっているが、こ
の図では同軸上で全反射音を示している。）。このよう
にすることにより、例えば音場制御装置５において処理
できる反射音の半数が５本であったときに、反射音選択
手段１０１を設けなかった場合、初期の反射音（先頭か
ら５本の反射音）のみとなりその大きさが小さなもので
も処理され、後部の大きな反射音が無視されることとな
る。反射音選択手段１０１を設けることにより、振幅が
大きな反射音ほどその部屋の特徴をよく表しているた
め、これを避けることが可能となる。

【００２５】このようにして選択された反射音から以下
第１の実施例と同様にして、投影、分割して反射音を抽
出し、音場制御装置５に設定する。

【００２６】（図１０）は本発明の第３の実施例におけ
る反射音抽出装置のブロック図を示すものである。（図
１０）において、１０２は演算手段３により得られた反
射音を、ある時間間隔に分割し、その時間内でその大き
さが一番大きな反射音のみを抽出し、その他の反射音は
零とする間引き手段である。

【００２７】第２の実施例と同様にして演算手段３まで
に得られた反射音を間引き手段１０２に入力する。（図
１１）は、間引き手段１０２において行われる間引きの
説明図である。（図１１（ａ））は、演算手段３によっ
て得られたスピーカ９より放射されるべき反射音の列、
（図１１（ｂ））は（図１１（ａ））に示す反射音の列
をある時間間隔Ｔ（５０ｍｓｅｃ程度が良い）に分割し
たもの、（図１１（ｃ））はこの時間Ｔにおいて、一番
大きなものを抽出し、他の反射音は零とした反射音列で
ある。（図９）と同様に縦軸は振幅、横軸は離散的な時
間を示している。このように各スピーカから放射される
べき反射音を間引く。この処理を行うと虚音像が作れな
くなる場合があるが、これは抽出された反射音のペアと
なるべき反射音は残すといったアルゴリズムを採用する
ことにより防ぐことが可能である。

【００２８】このようにして間引かれた反射音を設定手
段４により音場制御装置５に設定する。これにより、音
場制御装置５により処理可能な本数の反射音をより最適
に抽出することが可能となる。

【００２９】（図１２）は本発明の第４の実施例におけ
る反射音抽出装置のブロック図を示すものである。（図
１２）において、１０３は演算手段３により得られた反
射音を、ある時間間隔に分割し、その時間内にある反射
音の大きさを積分し、更にその値をその時間内で一番大
きな反射音の位置に立て、その他の反射音は零として間
引く積分手段である。

【００３０】第２の実施例と同様にして演算手段３まで
に得られた反射音を積分手段１０３に入力する。（図１
３）は、積分手段１０３において行われる間引きの説明
図である。（図１３（ａ））は、演算手段３によって得
られたスピーカ９より放射されるべき反射音の列、（図
１３（ｂ））は（図１３（ａ））に示す反射音をある時
間間隔Ｔ（５０ｍｓｅｃ程度が良い）に分割したもの、
（図１３（ｃ））はこの時間Ｔ内における反射音の大き
さを積分し、更にその時間内で一番大きな反射音の位置
にその値を立て、他の反射音は零とした反射音列であ
り、（図９）と同様に縦軸は振幅、横軸は離散的な時間
を示している。このように各スピーカから放射されるべ
き反射音を間引く。この処理を行うと、虚音像を作ると
いった主旨からはずれることになるが、実際に再生され
た音場の効果は大きいものとなる。

【００３１】このようにして間引かれた反射音を設定手
段４により音場制御装置５に設定する。これにより、音
場制御装置５により処理可能な本数の反射音をより最適
に抽出することが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、測定等により得
られた反射音を投影手段により、再生するスピーカと受
聴者からなる平面に投影し、このようにして得られた反
射音を虚音像として合成されるよう分割することによ
り、少ないスピーカ数及び処理可能な反射音の本数が限
られている場合においても、任意の音場を創生可能な音
場制御装置に設定する反射音を抽出可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における反射音抽出装置
のブロック図である。

【図２】音線法により幾何学的に求められた反射音を示
す図である。

【図３】本発明の第１の実施例における投影手段の投影
平面を説明する図である。

【図４】本発明の第１の実施例における投影手段の投影
方法を説明する図である。

【図５】本発明の第１の実施例における他のスピーカ配
置及び投影平面を説明する図である。

【図６】本発明の第１の実施例における他の投影方法を
説明する図である。

【図７】本発明の第１の実施例における他のスピーカ配
置及び投影平面を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例における反射音抽出装置
のブロック図である。

【図９】本発明の第２の実施例における反射音選択手段
における反射音の選択方法を示す図である。

【図１０】本発明の第３の実施例における反射音抽出装
置のブロック図である。

【図１１】本発明の第３の実施例における間引き手段に
おける反射音の間引き方法を示す図である。

【図１２】本発明の第４の実施例における反射音抽出装
置のブロック図である。

【図１３】本発明の第４の実施例における積分手段にお
ける反射音の間引き方法を示す図である。

【図１４】従来の音場制御方法を説明するホール等の反
射音の模式図である。

【図１５】従来の音場制御方法を説明するホール等の反
射音の簡略図である。

【符号の説明】

１ 記憶手段 ２ 投影手段 ３ 演算手段 ４ 設定手段 ５ 音場制御装置 ６ 第１の入力端子 ７ 第２の入力端子 ８ リスニングルーム ９，１０，１１，１２ スピーカ １３ 受聴者 １０１ 反射音選択手段 １０２ 間引き手段 １０３ 積分手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沼津 浩子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定または計算により得られた部屋の反
   射音を外部から入力して記憶する記憶手段と、前記記憶
   手段に記憶されている反射音を、実際に音を放射するス
   ピーカと受聴者によって作られる平面に投影する投影手
   段と、前記投影手段により得られた各反射音を虚音像と
   して合成する反射音に分割する演算手段と、前記演算手
   段により求められた反射音を、この反射音と入力される
   音楽信号とを畳み込むことにより任意の音場を創成する
   音場制御装置に設定する設定手段とを具備することを特
   徴とした反射音抽出装置。
2. 【請求項２】 測定または計算により得られた部屋の反
   射音を外部から入力して記憶する記憶手段と、前記記憶
   手段に記憶された反射音の振幅が大きなものから順に、
   限られた数の反射音のみを選択する反射音選択手段と、
   前記反射音選択手段により選択された反射音を、実際に
   音を放射するスピーカと受聴者によって作られる平面に
   投影する投影手段と、前記投影手段により得られた各反
   射音を虚音像として合成する反射音に分割する演算手段
   と、前記演算手段により求められた反射音を、この反射
   音と入力される音楽信号とを畳み込むことにより任意の
   音場を創成する音場制御装置に設定する設定手段とを具
   備することを特徴とした反射音抽出装置。
3. 【請求項３】 測定または計算により得られた部屋の反
   射音を外部から入力して記憶する記憶手段と、前記記憶
   手段に記憶された反射音の振幅が大きなものから順に、
   限られた数の反射音のみを選択する反射音選択手段と、
   前記反射音選択手段により選択された反射音を、実際に
   音を放射するスピーカと受聴者によって作られる平面に
   投影する投影手段と、前記投影手段により得られた各反
   射音を虚音像として合成する反射音に分割する第１の演
   算手段と、前記第１の演算手段により求められた反射音
   を所定の条件で間引く第２の演算手段と、前記第２の演
   算手段により求められた反射音を、この反射音と入力さ
   れる音楽信号とを畳み込むことにより任意の音場を創成
   する音場制御装置に設定する設定手段とを具備すること
   を特徴とした反射音抽出装置。
4. 【請求項４】 第２の演算手段は、第１の演算手段によ
   り求められた反射音をある時間間隔で区切り、その時間
   内で一番振幅が大きい反射音のみを残し、その時間内の
   ほかの反射音は零とすることを特徴とした請求項３記載
   の反射音抽出装置。
5. 【請求項５】 第２の演算手段は、第１の演算手段によ
   り求められた反射音をある時間間隔で区切り、その時間
   内にある反射音を積分し、その値をその時間内で一番振
   幅が大きい時間に設定し、その時間内のほかの反射音は
   零とすることを特徴とした請求項３記載の反射音抽出装
   置。