JPH0819085A - 信号処理方法及び信号処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＩＲフィルタ特性を変更するための畳み込
み演算の係数を切り換えに拘らず、聴感上のレベルを常
時ほぼ一定に維持する信号処理方法を提供する。 【構成】 畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］
（但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数を、ｙ［ｉ］＝ｘ
［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正
規化前のｉ番目の係数，ｙ ［ｉ］：正規化後のｉ番目
の係数）とした係数列を用いて畳み込み演算を行う正規
化回路Ａを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は畳み込み演算を利用した
信号処理方法及び信号処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はピーク値による正規化を説明する
ための図、図６は正規化前の畳み込み係数を説明するた
めの図である。

【０００３】従来、複数の周波数帯域チャンネル毎にそ
れぞれ対応したスピーカユニットに適したディジタル信
号処理を行うことによって、スピーカシステムとしての
特性改善、音質の向上を図ったいわゆるマルチウェイ方
式スピーカシステムがある（例えば特開平３−１４３１
９５号公報）。即ち、このマルチウェイ方式スピーカシ
ステムは、複数の帯域チャンネル毎にそれぞれ設けた直
線位相ＦＩＲ（Finite Impulse Response)フィルタ、ス
ピーカユニット特性の逆特性を作り出す逆フィルタ及び
遅延量を補正する遅延補正回路により、１サンプリング
単位で遅延可能な遅延時間、位相差の正確な補正を行う
ことにより、出力音圧特性の平坦化を実施している。

【０００４】一方、こうした逆フィルタを実現するため
に用いられるＦＩＲフィルタ（コンボルバ、畳み込み
器）を用いたフィルタ特性形成に用いられる畳み込み係
数を求めるには、まず、幾つかの異なったシステムで測
定されたインパルスレスポンスデータを基に、例えば図
６に示す正規化前の畳み込み係数ｘ［０］〜ｘ［４０９
５］の２つのデータ特性ａ，ｂをそれぞれ算出すること
が行われる。次に、この算出により得られた特性ａ，ｂ
に係る畳み込み係数を、図５に示す畳み込み係数ｘ
［０］〜ｘ［４０９５］の２つのデータ特性ｃ，ｄのよ
うに、畳み込み係数のピーク値（レベル「１」）により
正規化を行っている。即ち、畳み込み係数は、 ｙ［ｉ］＝ｘ［ｉ］／ max（ｘ［ｉ］） ……… （式１） となる。但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎは正数、ｘ［ｉ］：
正規化前のｉ番目の係数、ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目
の係数であり、max(ｘ［ｉ］）：ｘ［０］〜ｘ［Ｎ−
１］の中の最大値である。ここで、上記（式１）による
畳み込み係数ｘ［ｉ］の正規化を、ピーク値による正規
化と称することにする。

【０００５】このように、従来スピーカなどのトランス
ジューサの出力特性を補正するフィルタの係数は、ピー
ク値による正規化が用いられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したピーク値によ
る畳み込み係数の正規化では、例えば図５に示すよう
に、データ特性ｃ，ｄの形状により、スピーカから出力
される再生音の聴感上のレベルがかなり変わってしまう
虞れがあった。即ち、比較的大きなうねりがある特性ｃ
の畳み込み係数列を用いて逆フィルタ用ＦＩＲフィルタ
のフィルタ特性形成を行った場合、スピーカから出力す
る再生音の聴感上のレベルは大きく感じられ、これに対
して、急俊なピークを有する特性ｄの畳み込み係数列を
用いてフィルタ特性形成を行った場合、スピーカから出
力する再生音の聴感上のレベルは小さく感じられる。こ
の結果、上記した特性ｃから特性ｄに切り換えるとスピ
ーカから出力する再生音の聴感上のレベルは下がるから
違和感を聴取者に与えてしまい、また、上記した特性ｄ
から特性ｃに切り換えるとスピーカから出力する再生音
の聴感上のレベルは上がるから、たとえ僅かなレベル変
化であってもそれ故にかえって違和感を聴取者に与えて
しまうことがあった。従って、逆フィルタ用ＦＩＲフィ
ルタのこうしたフィルタ特性の切り換えに無関係に再生
音の聴感上のレベルを常時一定に維持できないため、こ
の切り換えによる違和感を聴取者に与えてしまうことを
防止できなかった。本発明はこうしたフィルタ特性の切
り換えに拘らず、常時、再生音の聴感上のレベルを一定
に維持し、この切り換えによる違和感を聴取者に与えて
しまうことを防止することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するため、次の（１）〜（５）の構成になる信号処
理方法及び信号処理システムを提供するものである。

【０００８】（１） ディジタル音声信号のフィルタ処
理に係る畳み込み演算を行うことにより所望の音場定位
の再生が可能な信号処理方法であって、前記畳み込み演
算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］（但し、ｉ＝０〜Ｎ−
１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ［ｉ］／（Σ ｘ
［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正規化前のｉ番目の
係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の係数）とした係数
列ｙを用いたことを特徴とする信号処理方法。

【０００９】（２） 音源から再生されたディジタル音
声信号のフイルタ処理に係る畳み込み演算を行う畳み込
み演算手段と、前記畳み込み演算に用いる畳み込み係数
ｙ［ｉ］（但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ
［ｉ］＝ｘ［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ
［ｉ］：正規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後
のｉ番目の係数）とし、この係数列ｙをメモリするメモ
リ手段と、このメモリ手段の読み出し制御を行う制御手
段と、前記畳み込み演算手段から出力する音声信号を出
力する出力手段とを備え、この出力手段の出力特性と相
補的な特性に係る前記係数ｙ［ｉ］を前記メモリ手段か
ら前記畳み込み演算手段に読み出すことにより、前記出
力手段の出力特性を常時略平坦とすることを特徴とする
信号処理システム。

【００１０】（３） 音源から再生されたディジタル音
声信号のフィルタ処理に係る畳み込み演算を行う畳み込
み演算手段と、前記畳み込み演算に用いる畳み込み係数
ｙ［ｉ］（但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ
［ｉ］＝ｘ［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ
［ｉ］：正規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後
のｉ番目の係数）とし、この係数列ｙをメモリするメモ
リ手段と、音場定位情報に基づいてこのメモリ手段の読
み出し制御を行う制御手段と、前記畳み込み演算手段か
ら出力する音声信号を出力する出力手段とを備え、この
出力手段の出力によって得られる音響特性とするための
係数列ｙを前記メモリ手段から前記畳み込み演算手段に
読み出すことにより、前記音場定位情報に応じた前記出
力手段の出力特性を得ることを特徴とする信号処理シス
テム。

【００１１】（４） ディジタル音声信号のフィルタ処
理に係る畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］
（但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ
［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正
規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の
係数，（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ：正規化係数）とした係
数列ｙを用いた信号処理システムであって、前記係数ｘ
［ｉ］を用いて畳み込み演算を行う畳み込み演算手段
と、前記係数ｘ［ｉ］と前記正規化係数（Σ ｘ［ｉ］
² ）^1/2 とをメモリするメモリ手段と、このメモリ手段
の読出制御を行う制御手段と、前記正規化係数（Σ ｘ
［ｉ］² ）^1/2 を用いた正規化演算を行う正規化演算手
段と、前記正規化演算手段あるいは前記畳み込み演算手
段から出力する音声信号を出力する出力手段とを備えた
ことを特徴とする信号処理システム。

【００１２】（５） ディジタル音声信号のフィルタ処
理に係る畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］
（但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ
［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正
規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の
係数，（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ：正規化係数）とした係
数列ｙを用いた信号処理システムであって、音源から再
生されたディジタル音声信号のフイルタ処理に係る畳み
込み演算を行う畳み込み演算手段と、前記係数列ｙと出
力手段のゲインを調整する係数とをメモリするメモリ手
段と、このメモリ手段の読出制御を行うと共に、前記音
源から再生されたディジタル音声信号を前記畳み込み演
算手段の入力側あるいは出力側に切換供給する切換制御
を行う制御手段と、前記ゲインを調整する係数に応じて
前記畳み込み演算手段から出力しかつゲインが調整され
た音声信号を出力する出力手段とを備え、前記音源から
再生されたディジタル音声信号が前記畳み込み演算手段
の入力側に供給された場合は、前記出力手段の出力特性
と相補的な特性に係る前記係数ｙ［ｉ］を前記メモリ手
段から前記畳み込み演算手段に読み出し、前記音源から
再生されたディジタル音声信号が前記畳み込み演算手段
の出力側に供給された場合には、前記音源から再生され
たディジタル音声信号を前記出力手段に直接供給するこ
とを特徴とする信号処理システム。

【００１３】

【実施例】図１，図９は本発明システムを用いた逆フィ
ルタによるスピーカ補正システムの第１，第２実施例ブ
ロック図、図２，図７，図８は本発明システムを用いた
音場定位システムの第１，第２，第３実施例ブロック
図、図３はパワーによる畳み込み係数ｘ［ｉ］の正規化
を行うためのブロック図、図４はパワーによる正規化後
の畳み込み係数ｙ［ｉ］のデータを示す図である。

【００１４】（実施例 １）本発明の信号処理方法は、
再生されたディジタル音声信号のフイルタ処理に係る畳
み込み演算を行うことにより所望の再生特性（例えば、
逆フィルタ特性を得ることによって音場の歪みを取り除
きスピーカの出力特性の平坦化を行い本来得られるべき
音場を得るための再生特性、あるいは立体音像の定位を
得るための再生特性など）を音声信号に付与可能な信号
処理方法であって、この畳み込み演算に用いる畳み込み
係数ｙ［ｉ］（但し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、 ｙ［ｉ］＝ｘ［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ……… （式２） （但し、ｘ［ｉ］：正規化前のｉ番目の係数，ｙ
［ｉ］：正規化後のｉ番目の係数）とした係数列ｙを用
いたものである。上記した（式２）の分母である正規化
係数（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）は畳み込み係数ｘ
［ｉ］のパワーを表している。この（式２）の計算によ
り、係数ｙ［ｉ］のパワーを「１」とするように、係数
ｘ［ｉ］の正規化を行うことができる。ここで、上記
（式２）による畳み込み係数ｘ［ｉ］の正規化をパワー
による正規化と称することにする。

【００１５】こうして、正規化前の畳み込み係数ｘ
［ｉ］の特性ａ，ｂ（図６に図示）を本発明方法による
パワーによる正規化を行って得た係数列ｙの特性ｅ，ｆ
（図４に図示）は、特性ａ，ｂを従来のピーク値による
正規化を行って得た係数列ｙの特性ｃ，ｄ（図５に図
示）に比較して、大きなうねりの特性ｃを小さなうねり
の特性ｅとし、かつこの特性ｅを他方の特性ｆに近付け
たものとなる（大略、特性ｅ，ｆは一致した特性とな
る）。

【００１６】因みに、実線で示す特性ｃ（図５に図示）
は特性ａ（図６に図示）をピーク値による正規化を行っ
て得た特性であり、特性ｅ（図４に図示）は特性ａをパ
ワーによる正規化を行って得た特性である。また、破線
で示す特性ｄ（図５に図示）は特性ｂ（図６に図示）を
ピーク値による正規化を行って得た特性、特性ｆ（図４
に図示）は特性ｂをパワーによる正規化を行って得た特
性である。

【００１７】さて、上記したパワーによる正規化を行う
正規化回路は、一例として図３に示すように構成するこ
とができる。この正規化回路Ａは計算部Ｂ及びディバイ
ダ部Ｃから構成される。ディバイダ部Ｃは畳み込み係数
ｘ［ｉ］の数と同数のディバイダから成る。例えば畳み
込み係数ｘがｘ［０］〜ｘ［４０９５］の４０９６ある
場合、ディバイダ部Ｃは４０９６個（ディバイダＣ０〜
Ｃ４０９５）から成る。計算部Ｂは畳み込み係数ｘ（係
数ｘ［０］〜ｘ［４０９５］）が並列入力され、この並
列入力される並列入力信号を上記した正規化係数（（Σ
ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）の計算を行って得た直列信号をデ
ィバイダ部Ｃ（ディバイダＣ０〜Ｃ４０９５）に夫々出
力する。ディバイダ部Ｃ（ディバイダＣ０〜Ｃ４０９
５）は入力する畳み込み係数ｘ（係数ｘ［０］〜ｘ［４
０９５］）を、計算部Ｂから供給される出力信号で除算
する。

【００１８】こうして、ディバイダ部Ｃ（ディバイダＣ
０〜Ｃ４０９５）はパワーによる正規化を行って得た係
数列ｙ（係数ｙ［０］〜ｙ［４０９５］）を出力する。
この係数列ｙは上記したメモリ５，１５にメモリされ
る。なお、上記したディバイダ部Ｃ（ディバイダＣ０〜
Ｃ４０９５）は除算器に限定されず、計算部Ｂから出力
する直列信号の逆数を入力する畳み込み係数ｘ（係数ｘ
［０］〜ｘ［４０９５］）に乗算する乗算器であつても
良い。

【００１９】（実施例 ２）上述した本発明方法を用い
た信号処理システムとしては、ディジタル音声信号処理
系によりスピーカの出力特性をその逆特性で補正して音
圧特性及び位相特性の平坦なスピーカ再生を実現する、
いわゆる逆フィルタによるスピーカ補正システムがあ
る。この逆フィルタによるスピーカ補正システム１は、
図１に示すように、２チャンネルステレオ方式のスピー
カシステムであり、左右チャンネル系２，３、制御部
（制御手段）４、メモリ（メモリ手段）５から構成され
る。左（Ｌ）チャンネル系２は音源２ａ、ＦＩＲフィル
タからなる畳み込み演算処理回路（コンボルバ，演算手
段）２ｂ、アンプ２ｃ及びスピーカ２ｄ（出力手段）か
ら構成され、また、右（Ｒ）チャンネル系３は音源３
ａ、ＦＩＲフィルタからなる畳み込み演算処理回路（コ
ンボルバ，演算手段）３ｂ、アンプ３ｃ及びスピーカ３
ｄ（出力手段）から構成される。メモリ５はＲＯＭ等の
係数メモリであり、上記したパワーによる正規化により
得たデータ、例えば、ｙ［０］〜ｙ［４０９５］が予め
メモリされている。

【００２０】次に、上記した構成の逆フィルタによるス
ピーカ補正システム１の動作について説明する。コンパ
クトディスクプレーヤ等の音源２ａ，３ａから出力する
Ｌ，Ｒチャンネルのディジタル音声信号は畳み込み演算
処理回路２ｂ，３ｂに供給される。畳み込み演算処理回
路２ｂ，３ｂは周知のＦＩＲフィルタで行われる畳み込
み演算処理（音源２ａ，３ａからのディジタル音声信号
を、制御部４の読み出し制御によりメモリ５から読み出
されるパワーによる正規化により得た係数列ｙ（ｙ
［０］〜ｙ［４０９５］）を用いて、時間軸上で畳み込
み演算処理）を行う。ここで行われる畳み込み演算処理
はスピーカ２ｄ，３ｄの出力特性をその逆特性で補正し
て音圧特性及び位相特性の平坦なスピーカ２ｄ，３ｄの
再生を実現するよう逆フィルタによるスピーカ補正に適
合するものである。制御部４はユーザーのフィルタ特性
切り換え操作に応じた読み出し制御により、２つの特性
ｅ，ｆのうちのいずれか一方に応じた係数列ｙをメモリ
５から切り換え出力させる。こうして逆フィルタ特性が
付与された信号はＤＡ変換された後、アンプ２ｃ，３ｃ
にて増幅されスピーカ２ｄ，３ｄから再生される。

【００２１】従って、逆フィルタによるスピーカ補正シ
ステム１は、スピーカの出力特性をその逆特性で補正し
て音圧特性及び位相特性の平坦なスピーカ再生を実現す
ることができ、より理想的なＨｉＦｉ音を選択できると
共に、メモリ５から読み出されるパワーによる正規化に
より得た複数種類のデータ（例えば２つの特性ｅ，ｆ）
を切り換えても、スピーカ２ｄ，３ｄから再生される再
生音の聴感上のレベルは常時略一定のレベルとすること
ができ違和感を感じさせない。

【００２２】（実施例 ３）また、上述した本発明方法
を用いた信号処理システムとしては、ディジタル信号処
理系によりスピーカの設置場所とは異なる任意の位置に
音像が定位しているように聴取者に感じさせる音像定位
制御を実現するバイノーラル等のいわゆる音場定位シス
テムがある。この音場定位システム１０は、図２に示す
ように、第１，２チャンネル系１２，１３、制御部４、
音源１４、メモリ１５から構成される。第１チャンネル
系１２は畳み込み演算処理回路（コンボルバ）２ｂ、ア
ンプ２ｃ、スピーカ２ｄから構成され、また、第２チャ
ンネル系１３はコンボルバ３ｂ、アンプ３ｃ、スピーカ
３ｄから構成される。メモリ１５はＲＯＭ等の係数メモ
リであり、上記したパワーによる正規化により得た係数
列ｙ（例えば、ｙ［０］〜ｙ［４０９５］）に係る２つ
の特性ｅ，ｆのがメモリされている。前述したものと同
一構成部分には同一符号を付しその説明を省略した。

【００２３】次に、上記した構成の音場定位システム１
０の動作について説明する。例えば、ゲーム機の音響再
生装置として用いる場合、ゲーム用シンセサイザから飛
行機の爆音等のディジタル音声信号が音源１４から畳み
込み演算処理回路２ｂ，３ｂに供給される。畳み込み演
算処理回路２ｂ，３ｂは、ゲーム機のメインＣＰＵ（中
央演算装置。図示せず）から制御部４に供給される音像
定位命令（音像定位情報）に基づいて制御部４の切り換
え読み出し制御によりメモリ１５から読み出されるパワ
ーによる正規化により得た音像定位に関する係数列ｙを
用いて時間軸上で畳み込み演算処理を行う。例えば、特
性ｅに係る係数列ｙがメモリ１５から読み出され畳み込
み演算処理回路２ｂに出力されると共に、特性ｆに係る
係数列ｙがメモリ１５から読み出され畳み込み演算処理
回路２ｃに出力される。こうして、所定の音像定位特性
が付与された信号はＤＡ変換された後、アンプ２ｃ，３
ｃにて増幅されスピーカ２ｄ，３ｄから再生され、ゲー
ムに対応した音場定位を得ることができる。

【００２４】従って、音場定位システム１０は、スピー
カの設置場所とは異なる任意の位置に音像が定位してい
るように聴取者に感じさせる音像定位制御を実現するバ
イノーラル等のいわゆる音場定位を実現することができ
ると共に、メモリ１５から読み出されるパワーによる正
規化により得た複数種類のデータを切り換えても、スピ
ーカ２ｄ，３ｄから再生される再生音の聴感上のレベル
は常時一定のレベルとすることができ、これに係る音場
定位の移動は極めて自然に感じられる。こうして、所定
の音像定位特性が付与された信号はＤＡ変換された後、
アンプ２ｃ，３ｃにて増幅されスピーカ２ｄ，３ｄから
再生され、ゲームに対応した音場定位を得ることができ
る。

【００２５】なお、音場定位システムとしては上記のも
のに限るものではなく、フィルタ処理により畳み込み演
算を行うものに適用できる。例えば、ヘッドホンによる
頭外定位（即ち、２スピーカを用いたステレオ定位にお
ける前方定位）処理用フィルタにも適用できる。即ち、
上記した畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂは、から制御
部４に供給されるヘッドホンによる頭外定位命令（音像
定位情報）に基づいて制御部４の切り換え読み出し制御
によりメモリ１５から読み出されるパワーによる正規化
により得た頭外定位に関する係数列ｙを用いて時間軸上
で畳み込み演算処理を行う。例えば、特性ｅに係る係数
列ｙがメモリ１５から読み出され畳み込み演算処理回路
２ｂに出力されると共に、特性ｆに係る係数列ｙがメモ
リ１５から読み出され畳み込み演算処理回路２ｃに出力
される。この結果、音場定位システム１０はヘッドホン
による頭外定位を実現することができ音のこもりの問題
を解決できる。

【００２６】ところで上記した（実施例 ３）の説明で
は、上記した係数ｘ［ｉ］を正規化係数（（Σ ｘ
［ｉ］² ）^1/2 ）で計算（除算）して得たパワーによる
正規化により得たデータ、係数列ｙ（ｙ［０］〜ｙ［４
０９５］）がメモリ５，１５に予めメモリされている。
そして、制御部４の読出制御によりメモリ５，１５から
読み出された係数列ｙは、コンボルバ２ｂ，３ｂにて、
音源１４から出力するディジタル音声信号と畳み込み演
算する構成が開示されている。

【００２７】しかしながらこのように、係数ｘ［ｉ］を
正規化係数（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）で計算（除算）
して得た係数列ｙをメモリ５，１５にメモリしなくて
も、この係数列ｙを生成する係数ｘ［ｉ］と正規化係数
（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）の逆数とをメモリ５，１５
に夫々別にメモリしておき、この係数ｘ［ｉ］をコンボ
ルバ２ｂ，３ｂに供給すると同時に、正規化係数（（Σ
ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）の逆数をコンボルバ２ｂ，３ｂに
よるフィルタ処理前（図８に示す構成）、あるいは、フ
ィルタ処理後（図７に示す構成）に、コンボルバ２ｂ，
３ｂの入出力信号に乗算するように用いても、こうした
逆フィルタによるスピーカ補正システム２０，３０は、
スピーカの出力特性をその逆特性で補正して音圧特性及
び位相特性の平坦なスピーカ再生を実現することがで
き、スピーカ２ｄ，３ｄから再生される再生音の聴感上
のレベルは常時略一定のレベルとすることができること
は言うまでもない。

【００２８】（実施例 ４）こうした係数列ｙを生成す
る係数ｘ［ｉ］と正規化係数（（Σ ｘ
［ｉ］² ）^1/2 ）の逆数とを別にメモリしておく音場定
位システム２０は、図７に示すように、第１，２チャン
ネル系１２ａ，１３ａ、制御部４、音源１４、メモリ１
５ａから構成される。第１チャンネル系１２ａは畳み込
み演算処理回路（コンボルバ）２ｂ、アンプ２ｃ、スピ
ーカ２ｄ、正規化演算回路２ｅから構成され、また、第
２チャンネル系１３ａはコンボルバ３ｂ、アンプ３ｃ、
スピーカ３ｄ、正規化演算回路３ｅから構成される。メ
モリ１５ａはＲＯＭ等の係数メモリであり、上記した係
数ｘ［ｉ］、正規化係数（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）の
逆数を夫々メモリしている。前述したものと同一構成部
分には同一符号を付しその説明を省略した。

【００２９】次に、上記した構成の音場定位システム２
０（図７に図示）の動作について説明する。例えば、ゲ
ーム機の音響再生装置として用いる場合、ゲーム用シン
セサイザから飛行音等のディジタル音声信号が音源１４
から畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂに供給される。畳
み込み演算処理回路２ｂ，３ｂは、音源１４から出力す
るディジタル音声信号と、ゲーム機のメインＣＰＵ（中
央演算装置。図示せず）から制御部４に供給される音像
定位命令（音像定位情報）に基づいて制御部４の切り換
え読み出し制御によりメモリ１５ａから読み出される係
数ｘ［ｉ］を用いて時間軸上で畳み込み演算処理を行
う。こうして、畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂから出
力する信号は正規化演算回路２ｅ，３ｅに供給され、こ
こで制御部４の切り換え読み出し制御によりメモリ１５
ａから係数ｘ［ｉ］と同時に読み出され正規化係数
（（Σｘ［ｉ］² ）^1/2 ）で除算されることによって、
正規化演算回路２ｅ，３ｅからパワーによる正規化によ
り得た係数列ｙに応じた信号を出力することができる。
こうして、所定の音像定位特性が付与された信号はＤＡ
変換された後、アンプ２ｃ，３ｃにて増幅されスピーカ
２ｄ，３ｄから再生され、ゲームに対応した音場定位を
得ることができる。

【００３０】従って、音場定位システム２０は、スピー
カの設置場所とは異なる任意の位置に音像が定位してい
るように聴取者に感じさせる音像定位制御を実現するバ
イノーラル等のいわゆる音場定位を実現することができ
ると共に、メモリ１５ａから読み出される畳み込み係数
ｘ［ｉ］及び正規化係数（（Σｘ［ｉ］² ）^1/2 ）をパ
ワーによる正規化により得た複数種類のデータに応じて
切り換えても、スピーカ２ｄ，３ｄから再生される再生
音に係る音場定位は極めて安定しており、聴感上のレベ
ルは常時一定のレベルとすることができる。

【００３１】（実施例 ５）また、同様にこうした係数
列ｙを生成する係数ｘ［ｉ］と正規化係数（（Σｘ
［ｉ］² ）^1/2 ）とを別にメモリしておく音場定位シス
テム３０は、図８に示すように、第１，２チャンネル系
１２ｂ，１３ｂ、制御部４、音源１４、メモリ１５ｂか
ら構成される。第１チャンネル系１２ｂは畳み込み演算
処理回路（コンボルバ）２ｂ、アンプ２ｃ、スピーカ２
ｄ、正規化演算回路２ｆから構成され、また、第２チャ
ンネル系１３ｂはコンボルバ３ｂ、アンプ３ｃ、スピー
カ３ｄから構成される。メモリ１５ｂはＲＯＭ等の係数
メモリであり、上記した係数ｘ［ｉ］、正規化係数
（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）の逆数を夫々メモリしてい
る。前述したものと同一構成部分には同一符号を付しそ
の説明を省略した。

【００３２】次に、上記した構成の音場定位システム３
０（図８に図示）の動作について説明する。例えば、ゲ
ーム機の音響再生装置として用いる場合、ゲーム用シン
セサイザから飛行音等のディジタル音声信号が音源１４
から正規化演算回路２ｆに供給される。正規化演算回路
２ｆは、音源１４から出力するディジタル音声信号を、
ゲーム機のメインＣＰＵ（中央演算装置。図示せず）か
ら制御部４に供給される音像定位リ１５ｂから読み出さ
れる正規化係数（（Σｘ［ｉ］² ）^1/2 ）で除算して得
た信号を畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂに出力する。
畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂは、正規化演算回路２
ｆから出力する信号と、制御部４の切り換え読み出し制
御によりメモリ１５ｂから正規化係数（（Σｘ
［ｉ］² ）^1/2 ）と同時に読み出されここに印加されて
いる係数ｘ［ｉ］とを時間軸上で畳み込み演算処理を行
うことによって、畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂから
出力する信号からパワーによる正規化により得た係数列
ｙに応じた信号を出力することができる。こうして、所
定の音像定位特性が付与された信号はＤＡ変換された
後、アンプ２ｃ，３ｃにて増幅されスピーカ２ｄ，３ｄ
から再生され、ゲームに対応した音場定位を得ることが
できる。

【００３３】従って、音場定位システム３０は、スピー
カの設置場所とは異なる任意の位置に音像が定位してい
るように聴取者に感じさせる音像定位制御を実現するバ
イノーラル等のいわゆる音場定位を実現することができ
ると共に、メモリ１５ｂから読み出される畳み込み係数
ｘ［ｉ］及び正規化係数（（Σｘ［ｉ］² ）^1/2 ）をパ
ワーによる正規化により得た複数種類のデータに応じて
切り換えても、スピーカ２ｄ，３ｄから再生される再生
音に係る音場定位は極めて安定しており、聴感上のレベ
ルは常時一定のレベルとすることができる。

【００３４】ところで上記した（実施例 ２）の説明で
は、畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｘ［ｉ］を正規
化係数（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）で計算（除算）して
得たパワーによる正規化を行って得た係数列ｙをメモリ
５に予めメモリし、そしてコンボルバ２ｂ，３ｂにて、
音源２ａ，３ａから出力するディジタル音声信号と、制
御部４の読出制御によりメモリ５から読み出される係数
列ｙとを畳み込み演算する構成が開示されている。

【００３５】さて、上記した（実施例 ２）の説明で
は、２つの音源２ａ，３ａから出力するディジタル音声
信号をコンボルバ２ｂ，３ｂに直接供給する構成が開示
されている。しかしながら、音源２ａ，３ａから出力す
るディジタル音声信号を直接聴取したい場合に、音源２
ａ，３ａから出力するディジタル音声信号をコンボルバ
２ｂ，３ｂをスルーして（コンボルバ２ｂ，３ｂを通過
せずに）、アンプ２ｃ，３ｃに選択供給することも可能
である。これにより、音源２ａ，３ａから出力するディ
ジタル音声信号を畳み込み演算して得た音声信号と畳み
込み演算してない元の音声信号を比較することができ
る。

【００３６】（実施例 ６）上記したように、音源２
ａ，３ａから出力するディジタル音声信号を畳み込み演
算して得た音声信号と畳み込み演算してない元の音声信
号を比較することができる逆フィルタによるスピーカ補
正システム４１は、図９に示すように、２チャンネルス
テレオ方式のスピーカシステムであり、左右チャンネル
系４２，４３、制御部４、メモリ５から構成される。左
チャンネル系４２は音源２ａ、畳み込み演算処理回路
（コンボルバ）２ｂ、アンプ２ｃ、スピーカ２ｄ、スイ
ッチ２ｇから構成され、また、右チャンネル系４３は音
源３ａ、畳み込み演算処理回路（コンボルバ）３ｂ、ア
ンプ３ｃ、スピーカ３ｄ、スイッチ２ｈから構成され
る。制御部４はメモリ５の読み出し制御を行うと共に、
音源２ａ，３ａから再生されたディジタル音声信号を畳
み込み演算処理回路２ｂ，３ｂの入力側あるいは出力側
に切換供給するようにスイッチ２ｇ，２ｈを切換制御す
る切換制御信号をスイッチ２ｇ，２ｈに夫々出力する。
メモリ５はＲＯＭ等の係数メモリであり、上記したパワ
ーによる正規化により得たデータである係数列ｙ（例え
ば、ｙ［０］〜ｙ［４０９５］）が予めメモリされてい
ると共に、スイッチ２ｇ，２ｈの切換状態に拘らずスピ
ーカ２ｄ，３ｄに供給する音声信号のレベルを常時一定
に調整するようにアンプ２ｃ，３ｃのゲインを調整する
係数が予めメモリされている。

【００３７】次に、上記した構成の逆フィルタによるス
ピーカ補正システム４１の動作，について説明す
る。 ［スイッチ２ｇ，２ｈがコンボルバ２ｂ，３ｂの入力
側に切り換えられている場合］（図９に図示の切換状
態） コンパクトディスクプレーヤ等の音源２ａ，３ａから出
力するＬ，Ｒチャンネルのディジタル音声信号はスイッ
チ２ｇの接点ｇｃ−接点ｇｂ，スイッチ２ｈの接点ｈｃ
−接点ｈｂを介してアンプ２ｃ，３ｃに供給される。ア
ンプ２ｃ，３ｃに供給されるディジタル音声信号はＤＡ
変換された後、増幅されスピーカ２ｄ，３ｄから再生さ
れる。アンプ２ｃ，３ｃのゲインはスルーでない場合よ
りも低く設定される。即ち、スルーでない場合、畳み込
み演算処理回路２ｂ，３ｂにおけるフィルタ係数により
通常入力に対してオーバーフローによるクリップ防止の
ため、フィルタ特性付与と同時に出力のレベル減衰を行
っているから、これを補って入力と同一の出力レベルと
するためにアンプ２ｃ，３ｃのゲイン調整が行われる。 ［スイッチ２ｇ，２ｈがコンボルバ２ｂ，３ｂの出力
側に切り換えられている場合］ 音源２ａ，３ａから出力するディジタル音声信号はスイ
ッチ２ｇの接点ｇｃ−接点ｇａ，スイッチ２ｈの接点ｈ
ｃ−接点ｈａを介して畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂ
に供給される。畳み込み演算処理回路２ｂ，３ｂは周知
のＦＩＲフィルタで行われる畳み込み演算処理（音源２
ａ，３ａからのディジタル音声信号を、制御部４の読み
出し制御によりメモリ５から読み出されるパワーによる
正規化により得た係数列ｙ（ｙ［０］〜ｙ［４０９
５］）を用いて、時間軸上で畳み込み演算処理）を行
う。ここで行われる畳み込み演算処理はスピーカ２ｄ，
３ｄの出力特性をその逆特性で補正して音圧特性及び位
相特性の平坦なスピーカ２ｄ，３ｄの再生を実現するよ
う逆フィルタによるスピーカ補正に適合するものであ
る。制御部４はユーザーのフィルタ特性切り換え操作に
応じた読み出し制御により、２つの特性ｅ，ｆのうちの
いずれか一方をメモリ５から切り換え出力させる。逆フ
ィルタ特性が付与された信号はＤＡ変換された後、アン
プ２ｃ，３ｃにて増幅されスピーカ２ｄ，３ｄから再生
される。

【００３８】従って、逆フィルタによるスピーカ補正シ
ステム４１は、スピーカの出力特性をその逆特性で補正
して音圧特性及び位相特性の平坦なスピーカ再生を実現
することができると共に、メモリ５から読み出されるパ
ワーによる正規化により得た複数種類のデータを切り換
えても、スピーカ２ｄ，３ｄから再生される再生音の聴
感上のレベルは常時略一定のレベルとすることができ、
また、スイッチ２ｇ，２ｈを適宜切り換えることによっ
て、音源から出力する音声信号をダイレクトに出力した
音声出力と畳み込み演算して得た音声出力とを比較聴取
することができる。

【００３９】

【発明の効果】上述したように、本発明の信号処理方法
は、いわゆるパワーによる正規化による手法を用いて正
規化した係数列ｙを得ることができるから、例えば、正
規化前の畳み込み係数の特性波形が大きく相違するもの
（図６図示の特性ａ，ｂ）であっても、正規化した係数
列ｙは大略一致した値を得ることができるので（図４図
示の特性ｅ，ｆ）、比較的大きなうねりがある特性ｃ
（図５に図示）の畳み込み係数を用いてＦＩＲフィルタ
の特性形成を行った場合、スピーカから出力する再生音
の聴感上のレベルは大きく感じられるマイナスや、これ
に対して、急俊なピークを有する特性ｄ（同図に図示）
の畳み込み係数を用いてＦＩＲフィルタのフィルタ特性
形成を行った場合、スピーカから出力する再生音の聴感
上のレベルは小さく感じられ、この結果、上記した特性
ｃから特性ｄに切り換えるとスピーカから出力する再生
音の聴感上のレベルは下がるから違和感を聴取者に与え
てしまい、また、上記した特性ｄから特性ｃに切り換え
るとスピーカから出力する再生音の聴感上のレベルは上
がるから、ほんの僅かなレベル変化が生じても違和感を
聴取者に与えてしまい、ＦＩＲフィルタのフィルタ特性
の切り換えによる違和感を聴取者に与えてしまう不都合
を解消し、フィルタ特性の切り換えに拘らず、常時、再
生音の聴感上のレベルを一定に維持することができる効
果がある。また、本発明の信号処理システムは、ディジ
タル信号処理系によりスピーカの出力特性をその逆特性
で補正して音圧特性及び位相特性の平坦なスピーカ再生
を実現する、いわゆる逆フィルタによるスピーカ補正シ
ステムを実現できると共に、パワーによる正規化により
得た複数種類のデータを切り換えることにより、スピー
カから再生される再生音の聴感上のレベルは常時一定の
レベルとすることができる。さらに、本発明の信号処理
システムは、ディジタル信号処理系により、スピーカの
設置場所とは異なる任意の位置に音像が定位しているよ
うに聴取者に感じさせる音像定位制御を実現するバイノ
ーラル等のいわゆる音場定位を実現することができると
共に、パワーによる正規化により得た複数種類のデータ
を切り換えても、スピーカから再生される再生音に係る
音場定位は極めて安定しており、聴感上のレベルは常時
一定のレベルとすることができる。さらにまた、本発明
の信号処理システムは、係数ｘ［ｉ］を正規化係数
（（Σｘ［ｉ］² ）^1/2 ）で計算（除算）して得た係数
列ｙに係るデータをメモリ手段に予めメモリしなくて
も、この係数ｘ［ｉ］と正規化係数（（Σ ｘ
［ｉ］²）^1/2 ）の逆数とをメモリ手段に別々にメモリ
しておき、この係数ｘ［ｉ］を畳み込み演算手段による
フィルタ処理前、あるいはフィルタ処理後において畳み
込み演算手段の入出力信号に乗算するように構成したか
ら、メモリ手段にメモリすべき係数列ｙをメモリに先立
って計算しておく必要がなく、また係数ｘ［ｉ］あるい
は正規化係数（（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ）を必要に応じ
て個別に変更した後メモリ手段にメモリできるから係数
列ｙを従来よりも細かく調整することができ、さらに回
路設計上の汎用性を高めることができる。さらには、本
発明の信号処理システムは、音源から出力するディジタ
ル音声信号を畳み込み演算手段に直接供給しなくても、
必要に応じて、畳み込み演算手段を通過せずに、音源か
ら出力するディジタル音声信号を出力手段に選択供給す
るように構成したから、音源から出力する音声信号をダ
イレクトに出力した音声出力と畳み込み演算して得た音
声出力とを比較聴取することができ、その場合、レベル
差がなく良好に比較試聴することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明システムを用いた逆フィルタによるスピ
ーカ補正システムの第１実施例ブロック図である。

【図２】本発明システムを用いた音場定位システムの第
１実施例ブロック図である。

【図３】パワーによる畳み込み係数ｘ［ｉ］の正規化を
行うためのブロック図である。

【図４】パワーによる正規化後の畳み込み係数ｙ［ｉ］
のデータを示す図である。

【図５】ピーク値による正規化後の畳み込み係数ｙ
［ｉ］のデータを示す図である。

【図６】正規化前の畳み込み係数を説明するための図で
ある。

【図７】本発明システムを用いた音場定位システムの第
２実施例ブロック図である。

【図８】本発明システムを用いた音場定位システムの第
３実施例ブロック図である。

【図９】本発明システムを用いた逆フィルタによるスピ
ーカ補正システムの第２実施例ブロック図である。

【符号の説明】

１，１０ 映像信号処理回路 ２ｂ，３ｂ 畳み込み演算処理回路，コンボルバ（演算
手段） ２ｃ，３ｃ アンプ ２ｄ，３ｄ スピーカ ２ｅ，２ｆ，３ｅ 演算回路（正規化演算手段） ２ｇ，２ｈ スイッチ ４ 制御部（制御手段） ５，１５，１５ａ，１５ｂ メモリ（メモリ手段） Ａ 正規化回路 Ｂ 計算部 Ｃ ディバイダ部 ｘ［ｉ］ 畳み込み係数 ｙ［ｉ］ 正規化後の畳み込み係数 ｙ 正規化後の畳み込み係数列

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 17/02 Ｚ 8842−5Ｊ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル音声信号のフィルタ処理に係る
   畳み込み演算を行うことにより所望の音場定位の再生が
   可能な信号処理方法であって、 前記畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］（但
   し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ
   ［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正
   規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の
   係数）とした係数列ｙを用いたことを特徴とする信号処
   理方法。
2. 【請求項２】音源から再生されたディジタル音声信号の
   フイルタ処理に係る畳み込み演算を行う畳み込み演算手
   段と、 前記畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］（但
   し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ
   ［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正
   規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の
   係数）とし、この係数列ｙをメモリするメモリ手段と、 このメモリ手段の読み出し制御を行う制御手段と、 前記畳み込み演算手段から出力する音声信号を出力する
   出力手段とを備え、 この出力手段の出力特性と相補的な特性に係る前記係数
   ｙ［ｉ］を前記メモリ手段から前記畳み込み演算手段に
   読み出すことにより、前記出力手段の出力特性を常時略
   平坦とすることを特徴とする信号処理システム。
3. 【請求項３】音源から再生されたディジタル音声信号の
   フィルタ処理に係る畳み込み演算を行う畳み込み演算手
   段と、 前記畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］（但
   し、ｉ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ
   ［ｉ］／（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正
   規化前のｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の
   係数）とし、この係数列ｙをメモリするメモリ手段と、 音場定位情報に基づいてこのメモリ手段の読み出し制御
   を行う制御手段と、 前記畳み込み演算手段から出力する音声信号を出力する
   出力手段とを備え、 この出力手段の出力によって得られる音響特性とするた
   めの係数列ｙを前記メモリ手段から前記畳み込み演算手
   段に読み出すことにより、前記音場定位情報に応じた前
   記出力手段の出力特性を得ることを特徴とする信号処理
   システム。
4. 【請求項４】ディジタル音声信号のフィルタ処理に係る
   畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］（但し、ｉ
   ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ［ｉ］／
   （Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正規化前の
   ｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の係数，
   （Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ：正規化係数）とした係数列ｙ
   を用いた信号処理システムであって、 前記係数ｘ［ｉ］を用いて畳み込み演算を行う畳み込み
   演算手段と、 前記係数ｘ［ｉ］と前記正規化係数（Σ ｘ［ｉ］² ）
   ^1/2 とをメモリするメモリ手段と、 このメモリ手段の読出制御を行う制御手段と、 前記正規化係数（Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 を用いた正規化
   演算を行う正規化演算手段と、 前記正規化演算手段あるいは前記畳み込み演算手段から
   出力する音声信号を出力する出力手段とを備えたことを
   特徴とする信号処理システム。
5. 【請求項５】ディジタル音声信号のフィルタ処理に係る
   畳み込み演算に用いる畳み込み係数ｙ［ｉ］（但し、ｉ
   ＝０〜Ｎ−１，Ｎ：正数）を、ｙ［ｉ］＝ｘ［ｉ］／
   （Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 （但し、ｘ［ｉ］：正規化前の
   ｉ番目の係数，ｙ［ｉ］：正規化後のｉ番目の係数，
   （Σ ｘ［ｉ］² ）^1/2 ：正規化係数）とした係数列ｙ
   を用いた信号処理システムであって、 音源から再生されたディジタル音声信号のフイルタ処理
   に係る畳み込み演算を行う畳み込み演算手段と、 前記係数列ｙと出力手段のゲインを調整する係数とをメ
   モリするメモリ手段と、 このメモリ手段の読出制御を行うと共に、前記音源から
   再生されたディジタル音声信号を前記畳み込み演算手段
   の入力側あるいは出力側に切換供給する切換制御を行う
   制御手段と、 前記ゲインを調整する係数に応じて前記畳み込み演算手
   段から出力しかつゲインが調整された音声信号を出力す
   る出力手段とを備え、 前記音源から再生されたディジタル音声信号が前記畳み
   込み演算手段の入力側に供給された場合は、前記出力手
   段の出力特性と相補的な特性に係る前記係数ｙ［ｉ］を
   前記メモリ手段から前記畳み込み演算手段に読み出し、
   前記音源から再生されたディジタル音声信号が前記畳み
   込み演算手段の出力側に供給された場合には、前記音源
   から再生されたディジタル音声信号を前記出力手段に直
   接供給することを特徴とする信号処理システム。 【０００１】