JPH0559499U - 残響付加装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は残響付加装置に関し、少演算ステッ
プで高密度、無周期性かつ周波数特性改良を達成しより
自然な残響を生成することを目的とする。 【構成】 ディジタル信号を遅延して、それぞれ遅延さ
れた信号に係数をかけて振幅を調整し、これらの振幅を
調整した信号を加算出力して残響信号を形成するＦＩＲ
フィルタからなる残響付加装置において、時間間隔とレ
ベルの変化を残響信号全体のエネルギー変化とするエネ
ルギー残響信号の周波数を制御するエネルギー残響付加
・周波数制御部１と、エネルギー残響付加・周波数制御
部１と複数段のカスケードに接続しエネルギー残響信号
の変化する時間間隔を補完すると共に他段の残響信号の
変化する時間間隔を補完する複数の補完残響付加部２、
３とを設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は音楽会場の臨場感や拡がり感を、一般家庭の室内や車室内などにおい て疑似的に得る残響付加装置に関する。 特に、本考案では少演算ステップで高密度、無周期性かつ周波数特性改良を達 成しより自然な残響を生成することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】

従来このような分野の技術として、特公平２−５０４８０号公報に記載された ものがある。この公報には、ＦＩＲ（Finite Impulse Response)フィルタで構成 された残響付加装置が示され、この装置は、入力信号をディジタル信号に変換す るアナログディジタル変換器と、前記ディジタル信号を遅延させ、複数の遅延デ ィジタル信号を得るＲＡＭを用いた多出力遅延器と、各遅延ディジタル信号を減 衰するディジタル信号減衰器と、減衰したディジタル信号に実音響空間における 種々の反射音の有する個々の周波数特性を付与すると共に、個々に各々独立に設 けられたディジタルフィルタと、各ディジタルフィルタの出力を加算するディジ タル信号加算気とを備え、加算されたディジタル信号をアナログ信号に変換して 実際の音響空間にて得られれ残響音と同等の自然さを有する残響音信号を得よう とするものである。

【０００３】 他方、上記と同一分野における他の技術として、特開昭６０−５１８９５号公 報に記載されたものがある。この公報には、ＦＩＲ（Finite Impulse Response) フィルタで構成される残響付加装置が示され、この装置は、一定のサンプリング 周期で入力信号データを格納するデイレイメモリと、前記でデイレイメモリに格 納された複数のデータの係数付けをする第１の係数演算部と、前記第１の係数演 算部の演算結果を複数の集団に分配し加算する複数の分配加算部、前記各分配加 算部の出力に係数付与する第２の係数演算部と、前記第２の係数演算部の演算出 力を加算して残響信号として出力する最終加算部とを備え、係数パラメータの設 定、変更を第２の係数演算部にさせて残響特性の設定操作を容易にしようとする ものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら前者の技術の場合には（特公平２−５０４８０号）、各出力タッ プ毎にディジタルフィルタを設けているので多くの演算ステップ数を要しこのた めサンプリング周波数ｆ_S を高くして精度を向上しようとしてもハード規模が大 きくなる為、サンプリング周波数の低い場合でしか結果として残響を創成するこ とが難しく実用的な音質が得られないという問題がある。仮に出力タップ毎では なく飛び飛びにディジタルフィルタを設けたとしても処理時間をある程度短縮で きるが大幅に短縮するのは困難である。

【０００５】 後者の技術分野の場合には（特開昭６０−５１８９５号）、複数の集団に分配 した後にフィルタを設けているので、前記の場合よりも演算に要する時間は短縮 できるがやはり大幅に短縮するのは困難であり、さらに信号処理上生じる集団と しての特性が残存するという問題がある。 したがって本考案は、上記問題点に鑑み少演算ステップで高密度、無周期性か つ周波数特性改良を達成しより自然な残響を生成できる残響付加装置を提供する ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記問題点を解決するために、ディジタル信号を遅延して、それぞれ 遅延された信号に係数をかけて振幅を調整し、これらの振幅を調整した信号を加 算出力して残響信号を形成するＦＩＲフィルタからなる残響付加装置に、エネル ギー残響付加・周波数制御部及び複数の補完残響付加部を設ける。前記エネルギ ー残響付加・周波数制御部は時間間隔とレベルの変化を残響信号全体のエネルギ ー変化とするエネルギー残響信号の周波数を制御する。前記複数の補完残響付加 部は該エネルギー残響付加・周波数制御部と複数段のカスケードに接続し前記エ ネルギー残響信号の変化する時間間隔を補完すると共に他段の残響信号の変化す る時間間隔を補完する。

【０００７】

【作用】

本考案の残響付加装置によれば、前記エネルギー残響付加・周波数制御部によ って時間間隔とレベルの変化が残響信号全体のエネルギー変化として定められ、 エネルギー残響信号が残響後段になるにしたがってその高域周波数の成分が除去 されるように周波数が制御される。前記複数の補完残響付加部によって、前記エ ネルギー残響付加・周波数制御部の前記エネルギー残響信号の変化する時間間隔 を補完し該複数の補完残響付加部の他段残響信号の変化する時間間隔を補完する ことにより信号の周期性がなくなる。またカスケード接続により乗算の演算回数 が減少でき、ＤＳＰの規模の低減または残響信号の高密度化を図れることになる 。

【０００８】

【実施例】

以下本考案の実施例について図面を参照して説明する。 本考案の第１の実施例に係る残響付加装置を示す図である。本図に示す残響付 加装置は、残響信号全体のエネルギー変化を定めるエネルギー残響信号の間隔と レベルの変化を形成して該エネルギー残響信号の周波数を制御するエネルギー残 響付加・周波数制御部１と、該エネルギー残響付加・周波数制御部１にカスケー ドに接続し前記エネルギー残響信号の間を補完する補完残響付加部２とを含む。

【０００９】 前記エネルギー残響付加・周波数制御部１は、ディジタルの入力信号を例えば サンプリング周期毎に遅延させるための、マルチタップを有するＲＡＭ（Random Access Memory) 等からなるデイレイメモリ１１と、該デイレイメモリ１１の所 定の時間間隔のマルチタップからの信号を入力する複数のディジタルフィルタ１ ２と、各該複数のディジタルフィルタ１２の信号を入力する複数の乗算器１３と 、該複数の乗算器１３からの信号をたたみこむため加算する加算器１４とを含む 。

【００１０】 ここでデイレイメモリ１１のマルチタップからのディジタルフィルタ１２の取 り出し間隔時間はほぼ等しいτ1 、τ2 、…、τn に設定する。さらに乗算器１ ３の乗算係数をｇ1(1)、ｇ1(2)、…、ｇ1(n)に設定する。 図２は図１の複数のディジタルフィルタの一つの構成を示す図である。本図に 示す複数のディジタルフィルタ１２はその一つ例の構成を示すものであり（Ｆ１ ）、前記デイレイメモリ１１からの信号を入力する遅延器１２１及び乗算器１２ ２と、該遅延器１２１からの遅延信号を入力する乗算器１２３と、前記乗算器１ ２２と１２３との出力信号を加算して前記乗算器１３に出力する加算器１２４と を含む。

【００１１】 ここで前記遅延器１２１は、例えば入力信号を１サンプリング周期τs だけ遅 延させるものであり、前記乗算器１２２及び１２３には乗算係数としてｇ11及び ｇ12を設定する。ｇ11、ｇ12＞０にすると、このディジタルフィルタ１２は低域 通過フィルタになり、ｇ11とｇ12の値の差を小さくすると遮断周波数が低くなる 。

【００１２】 前記補完残響付加部２は、前記加算器１４からの信号をサンプリング周期毎に 遅延させるための、マルチタップを有するＲＡＭ（Random Access Memory) 等か らなるデイレイメモリ２１と、該デイレイメモリ２１のマルチタップからの信号 を入力する複数の乗算器２２と、該複数の乗算器２２からの信号をたたみこむた め加算する加算器２３とを含む。

【００１３】 ここでデイレイメモリ２１のマルチタップからの乗算器２２の取り出し間隔時 間は、例えばサンプリング周期器τs に設定する。さらに乗算器２２の乗算係数 をｇ2(1)、ｇ2(2)、…、ｇ2(m1) に設定する。 次に動作を説明する。 図３は第１の実施例による残響パターンを周波数特性を示す図である。図３（ ａ）に示すように、エネルギー残響付加・周波数制御部１の遅延時間や乗算係数 を調整してエネルギー残響パターンを形成し、その出力のエネルギー残響パター ンには残響後段になるに従い減少する信号振幅特性とさらに図３（ｂ）に示すよ うに高域周波数が遮断されるような周波数特性をもたせる。

【００１４】 図３（ｃ）に示すように、補完残響付加部２の残響パターンにおける残響音は 時間の経過と共に信号振幅が減少し、その残響音の本数は前記エネルギー残響付 加・周波数制御部１のエネルギー残響音同士の間隔の空白にほぼはめこまれる量 になっている。 図３（ｄ）に示すように、エネルギー残響付加・周波数制御部 １と補完残響付加部２との合成された残響パターンはディジタルフィルタ１２に より図３（ｅ）に示すような周波数特性を有することになる。

【００１５】 本実施例によれば、補完残響付加部２の残響パターンの間隔と、振幅を定める 複数の乗算係数は一定であるが、これをエネルギー残響パターンの空白にはめこ むがこの間隔がそれぞれ異なっているので、結果として残響パターンには周期性 が生じることはない。 次にエネルギー残響付加・周波数制御部１における乗算器１３と補完残響付加 部２における乗算器２２との個数、すなわち乗算回数をそれぞれ近似的にｎ＝ｍ １とすると、これらの乗算器でｎ² 本の残響音を形成したことになる。通常この 数だけの残響音を形成しようとするとｎ² 個の乗算器、すなわち乗算回数を要す る。したっがて乗算器の個数では従来必要な数をＮとすると、２×Ｎ^1/2 あれば よいことになる。このためこの乗算を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor) の演算ステップを著しく減少できる。又は演算ステップを減少しつつサンプリン グ周期を短くすることも可能で、この場合には高密度の残響の付加も可能になる 。

【００１６】 図４は本考案の第２の実施例に係る残響付加装置を示す図である。第２の実施 例が第１の実施例と異なるのは、エネルギー残響付加・周波数制御部１に対して カスケードに接続される第１の補完残響付加部２と、第１の補完残響付加部２に カスケードに接続される第２の補完残響付加部３とである。 第１の補完残響付加部２は、前記加算器１４からの信号をサンプリング周期毎 に遅延させるための、マルチタップを有するＲＡＭ（Random Access Memory) 等 からなるデイレイメモリ２１と、該デイレイメモリ２１のマルチタップからの信 号を入力する複数の乗算器２２と、該複数の乗算器２２からの信号をたたみこむ ため加算する加算器２３とを含む。

【００１７】 ここでデイレイメモリ２１のマルチタップからの乗算器２２の取り出し間隔時 間は、ほぼ等しいτ21 、τ22、…、τ2m1 に設定する。さらに乗算器２２の乗 算係数をｇ2(1)、ｇ2(2)、…、ｇ2(m1) に設定する。このようにして得られた残 響パターンは、前記エネルギー残響付加・周波数制御部１のエネルギー残響パタ ーンの空白にはめこまれる。

【００１８】 第２の前記補完残響付加部３は、前記加算器２３からの信号をサンプリング周 期毎に遅延させるための、マルチタップを有するＲＡＭ（Random Access Memory ) 等からなるデイレイメモリ３１と、該デイレイメモリ３１のマルチタップから の信号を入力する複数の乗算器３２と、該複数の乗算器３２からの信号をたたみ こむために加算し出力信号を形成する加算器３３とを含む。

【００１９】 ここでデイレイメモリ３１のマルチタップからの乗算器３２の取り出し間隔時 間は、例えばサンプリング周期τs に設定する。さらに乗算器３２の乗算係数を ｇ3(1)、ｇ3(2)、…、ｇ3(m3) に設定する。このようにして得られた残響パター ンは、前記第１の補完残響付加部２の残響パターンの空白にはめこまれる。 エ ネルギー残響付加・周波数制御部１、第１の補完残響付加部２及び第２の補完残 響付加部３の各乗算器１３、２２及び３２の個数を近似的にｎ＝ｍ１＝ｍ２とす ると、これらの乗算器でｎ³ 本の残響音を形成したことになる。通常この数だけ の残響音を形成しようとするとｎ³ 個の乗算器、すなわち乗算回数を要する。し たっがて乗算器の個数では従来必要な数をＮとすると、３×Ｎ^1/3 あればよいこ とになる。このためこの乗算を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor) の演算 ステップをさらに著しく減少できる。又は演算ステップを減少しつつサンプリン グ周期をさらに短くすることも可能で、この場合にはさらに高密度の残響の付加 も可能になる。

【００２０】 以上はカスケードを３段に接続した場合について説明したが、一般的にｎ段の カスケードに拡張でき、この場合には乗算の回数をｎ×Ｎ^1/n に減少できる。 なおエネルギー残響付加・周波数制御部１は上記説明では初段に設けたが複数 段のカスケードの任意の段に設けるようにしてもよい。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、時間間隔とレベルの変化を残響信号全体 のエネルギー変化として定め、エネルギー残響信号を残響後段になるにしたがっ てその高域周波数の成分を除去するように周波数を制御し、エネルギー残響信号 の変化する時間間隔を補完し該複数の補完残響付加部の他段残響信号の変化する 時間間隔を補完するようにしたので、信号に周期性がなくなり、乗算の演算回数 が減少でき、残響信号の高密度化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係る残響付加装置を示
す図である。

【図２】図２は図１の複数のディジタルフィルタの一つ
の構成を示す図である。

【図３】図３は第１の実施例による残響パターンを周波
数特性を示す図である。

【図４】図４は本考案の第２の実施例に係る残響付加装
置を示す図である。

【符号の説明】

１…エネルギー残響付加・周波数制御部 ２、３…補完残響付加部 １１、２１、３１…デイレイメモリ １２…ディジタルフィルタ １３、２２、３２…乗算器 １４、２３、３３…加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｓ 1/00 Ｄ 8421−5Ｈ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル信号を遅延して、それぞれ遅
   延された信号に係数をかけて振幅を調整し、これらの振
   幅を調整した信号を加算出力して残響信号を形成するＦ
   ＩＲフィルタからなる残響付加装置において、 時間間隔とレベルの変化を残響信号全体のエネルギー変
   化とするエネルギー残響信号の周波数を制御するエネル
   ギー残響付加・周波数制御部（１）と、 該エネルギー残響付加・周波数制御部（１）と複数段の
   カスケードに接続し前記エネルギー残響信号の変化する
   時間間隔を補完すると共に他段の残響信号の変化する時
   間間隔を補完する複数の補完残響付加部（２、３）とを
   備えることを特徴とする残響付加装置。