JPH09230877A

JPH09230877A - インパルス応答生成装置

Info

Publication number: JPH09230877A
Application number: JP8034910A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Ono; 一穂小野; Setsu Komiyama; 摂小宮山; Toshiyuki Nishiguchi; 敏行西口
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: JP3657340B2

Abstract

(57)【要約】【課題】類似した音色を持ちかつ互いに相関の低いイ
ンパルス応答を多数生成する。【解決手段】予め与えられたインパルス応答を信号分
離装置１により初期反射音部と残響音部とに分離し、得
られた残響音部に対して、所定の有限長の時間窓をそれ
ぞれ所定時間ｔ_m （１≦ｍ≦ｎ，０≦ｔ₁ ≦ｔ₂ ・・・
≦ｔ_n ）だけシフトして得られた時間窓を乗算装置２
１，２２，・・・，２ｎにより乗ずる。乗算装置２１，
２２，・・・，２ｎの出力の時間軸を、乱数発生装置４
１，４２，・・・，４ｍのランダムな時間シフト量で、
時間シフト装置３１，３２，・・・，３ｎによりシフト
する。ついで、時間シフト装置３１，３２，・・・，３
ｎの出力と、信号分離装置１により分離して得られた初
期反射音部とを全て信号加算装置５により加算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め与えられたイ
ンパルス応答と類似した音色を持ちかつ互いに相関の低
いインパルス応答を多数生成するインパルス応答生成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音場制御方式の１つとして、スピーカウ
ォールによる音場の能動制御方式が研究されている。こ
の方式は、リスニングルームの壁一面に設置したアレイ
状のスピーカによりコンサートホール等の音場の反射音
を再生することにより、リスニングルーム内の広い聴取
範囲で良好な音場を再生するものである。例えば、小野
「スピーカーウォールについて」JAS JOURNAL Vol.32 N
o.9, pp.75-78, 日本オーディオ協会、1992年を参照さ
れたい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような音場制御法
においては、無響室において収録された音か、あるい
は、音源に近接して設置されたマイクロホンにより収録
された音等の、残響を含まない音源に、コンサートホー
ル等の音場のインパルス応答を畳み込んで各スピーカか
ら再生する方法が用いられている。

【０００４】コンサートホール等の音場が拡散音場（各
到来方向から音色が等しくかつ互いに無相関な音が到来
する状態）に近いことを考えると、各スピーカから再生
する音も同様に、類似した音色を持ちかつ互いに相関の
低いことが望まれる。このような再生音の無相関化は、
再生音の音色が聴取位置によって変化しないようにする
ためにも必要である。

【０００５】このためには、類似した音色を持ちかつ互
いに相関の低いインパルス応答を多数得ることが必要と
なる。多数、例えば、数１０個以上のスピーカを用いる
場合にはその数の無相関なインパルス応答を測定するこ
とが必要となる。このような多数のインパルス応答を実
測により求めるには、互いに充分に離れた点でインパル
ス応答を測定することが必要となるため技術的に困難な
点が多い。また、従来の残響付加装置では、与えられた
インパルス応答と等しい音色を持つ出力を作ることが容
易でない上、出力チャンネル数が２などの少ない数であ
ることが問題である。

【０００６】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、予め与えられたインパルス応答と類似した音色を
持ちかつ互いに相関の低いインパルス応答を多数生成す
ることができるインパルス応答生成装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、予め与えられ
たインパルス応答を初期反射音部と残響音部とに分離す
る信号分離手段と、所定の有限長の時間窓をそれぞれ所
定時間ｔ_m （１≦ｍ≦ｎ，０≦ｔ₁ ≦ｔ₂ ・・・≦ｔ
_n ）だけシフトして得られた時間窓を、該信号分離手段
により分離して得られた残響音部に対して乗ずる第１な
いし第ｎ乗算手段と、時間シフト量をランダム時間系列
で与える乱数発生手段と、該乱数発生手段のランダムな
時間シフト量で、前記第１ないし第ｎ乗算手段の出力の
時間軸をシフトする時間シフト手段と、該時間シフト手
段の出力と、前記信号分離手段により分離して得られた
初期反射音部とを全て加算する信号加算手段とを備えた
ことを特徴とする。

【０００８】本発明によるアルゴリズムを利用すれば、
１つのインパルス応答を測定することにより、それを基
にそのインパルス応答と類似した音色を持ち、かつ互い
に相関の低いインパルス応答を多数生成することが可能
になり、再生スピーカの数が増えてもインパルス応答の
測定回数を増やす必要が無くなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示
す。図１において、１は信号分離装置であり、インパル
ス応答を初期反射音部と残響音部とに分離するものであ
る。２１，２２，・・・，２ｎは乗算装置であり、信号
分離装置１の出力する残響音部に対し時間窓を乗じるも
のである。３１，３２，・・・，３ｎは時間シフト装置
であり、乗算装置２１，２２，・・・，２ｎの出力を、
時間軸をシフトして出力するものである。４１，４２，
・・・，４ｍは乱数発生装置であり、時間シフト装置３
１，３２，・・・，３ｎの時間シフト量をランダムに与
えるものである。５は信号加算装置であり、信号分離装
置１の出力する初期反射音部と、時間シフト装置３１，
３２，・・・，３ｎの出力とを全て加算するものであ
る。７はスイッチであり、乱数発生装置４１，４２，・
・・，４ｍの異なる出力を選択するものである。８はス
イッチであり、スイッチ７と連動しており、信号加算装
置５からの信号を振り分けるものである。

【００１０】６はアレイスピーカによる音場制御システ
ムであり、リスニングルームの壁一面にアレイ状に配置
したスピーカを有するとともに、信号加算装置５からス
イッチ８を介して得られた信号に、音源９からの音源信
号を畳み込む畳み込み装置１０１〜１０ｍを有する。畳
み込み装置１０１〜１０ｍからの信号に基づきアレイス
ピーカにより音が再生される。畳み込みについては、例
えば、城戸健一著、デジタル信号処理入門（丸善、昭和
６０年７月発行）、p.83-87 を参照されたい。

【００１１】次に、図２を参照して信号処理過程を説明
する。まず、連動するスイッチ７および８の各接片を接
点に設定する。予め与えられたインパルス応答ｈ
（ｔ）（図２（ａ）参照）は信号分離装置１により、初
期反射音部ｅ（ｔ）、すなわち、

【００１２】

【数１】ｅ（ｔ）＝ｈ（ｔ） (０≦ｔ≦Ｔ）＝０（Ｔ＜ｔ）と残響音部r(t)、すなわち、

【００１３】

【数２】ｒ（ｔ）＝０（０≦ｔ≦Ｔ）＝ｈ（ｔ）（Ｔ＜ｔ）とに分離され（図２（ｂ），（ｃ）参照）、残響音部ｒ
（ｔ）は乗算装置２１，２２，・・・，２ｎにそれぞれ
入力され、初期反射音部ｅ（ｔ）は信号加算装置５に入
力される。

【００１４】乗算装置２１，２２，・・・，２ｎでは、
入力された残響音部ｒ（ｔ）に対して、それぞれ、時間
窓ｗ₁ （ｔ），ｗ₂ （ｔ），・・・, ｗ_n （ｔ）を乗算
し（図２（ｅ）〜（ｈ）参照）、信号ｒ₁ （ｔ）＝ｒ
（ｔ）×ｗ₁ （ｔ），ｒ₂ （ｔ）＝ｒ（ｔ）×ｗ₂
（ｔ），・・・，ｒ_n （ｔ）＝ｒ（ｔ）×ｗ_n （ｔ）を
生成する（図３（ａ）〜（ｄ）参照）。時間窓ｗ₁
（ｔ），ｗ₂ （ｔ）, ・・・, ｗ_n （ｔ）は、例えば、
ハニング窓、すなわち、

【００１５】

【数３】

【００１６】を時間ｔ₁ ，ｔ₂ ，ｔ₃ ，・・・（０≦ｔ
₁ ≦ｔ₂ ≦ｔ₃ ・・・）だけシフトして得られるもので
ある。

【００１７】乗算装置２１，２２，・・・，２ｎからの
信号ｒ₁ （ｔ），ｒ₂ （ｔ），・・・，ｒ_n （ｔ）は、
時間シフト装置３１，３２，・・・，３ｎに入力され、
時間シフト装置３１，３２，・・・，３ｎでは、乱数発
生装置４１，４２，・・・，４ｍから送られるランダム
時間系列ｓ₁ ^(k)，ｓ₂ ^(k)，・・・，ｓ_n ^(k)（ｋ＝１）に
基づいて、ｒ₁ ^(k)（ｔ）＝ｒ（ｔ−ｓ₁ ^(k)）×ｗ₁ （ｔ
−ｓ₁ ^(k)）、ｒ₂ ^(k)（ｔ）＝ｒ（ｔ−ｓ₂ ^(k)）×ｗ₂
（ｔ−ｓ₂ ^(k)），・・・，ｒ_n ^(k)（ｔ）＝ｒ（ｔ−ｓ_n
^(k)）×ｗ_n （ｔ−ｓ_n ^(k)）（ｋ＝１）が生成される
（図３（ｅ）〜（ｈ）参照）。

【００１８】時間シフト装置３１，３２，・・・，３ｎ
により生成されたｒ₁ ^(k)（ｔ），ｒ₂ ^(k)（ｔ），・・
・，ｒ_n ^(k)（ｔ）は、全て、信号加算装置５により、信
号分離装置１からの初期反射音部ｅ（ｔ）と加算され、
インパルス応答

【００１９】

【数４】

【００２０】が生成される。出力されたｈ_k （ｔ）（ｋ
＝１）はスイッチ８により音場制御システム６の畳み込
み装置１０１に送られ、畳み込み関数として設定され
る。

【００２１】次に、連動するスイッチ７および８の接片
を接点に設定し、ｋ＝２としてｈｋ（ｔ）（ｋ＝２）
を出力し、上述した手順と同様にして、これを音場制御
システム６の畳み込み装置１０２に送る。

【００２２】以下、上述した手順を、連動するスイッチ
７および８と、ｋの値をｍまで連動させて行う。

【００２３】その結果、ｈ_k （ｔ）（ｋ＝１，２，・・
・，ｍ）が音場制御システム６の畳み込み装置１０ｋに
送られ、全ての畳み込み装置１０１〜１０ｍの設定が完
了する。ここで得られたｈ_k （ｔ）（ｋ＝１，２，・・
・，ｍ）は、このように１つのインパルス応答ｈ（ｔ）
に、ハニング窓のような窓の乗算による振幅周波数特性
の変化の少ない時間窓を乗算した後、時間軸方向にラン
ダムにシフトして得られたものであるので、ｈ（ｔ）と
類似した音色を持つインパルス応答である。また、得ら
れたｈ_k （ｔ）（ｋ＝１，２，・・・，ｍ）は、乱数発
生装置が充分に離れたｎ種類の時間の中からランダムに
１つの時間を出力するものとすれば、相互相関係数はお
よそ１／ｎになると考えられ、ｎを充分に大きく取れ
ば、得られた各インパルス応答の相互相関係数をゼロに
近づけることが可能となる。

【００２４】こうすることにより、予め与えられた１つ
のインパルス応答ｈ（ｔ）を基に、類似した音色を持ち
かつ互いに相関の低いインパルス応答が多数生成され、
各畳み込み装置に送り込むことができることになる。

【００２５】なお、本実施の形態では、窓の乗算による
振幅周波数特性の変化の少ない窓として、ハニング窓を
用いた例を説明したが、窓としてハミング窓、ブラック
マン窓等を用いても、同様の効果を得ることができるこ
とは勿論である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
予め与えられたインパルス応答をもとに、類似した音色
を持ちかつ互いに相関の低いインパルス応答を多数生成
することが可能となる。これらの多数のインパルス応答
を用いて音場制御を行うことにより、リスニングルーム
内の広い聴取範囲で良好な音場を再生することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。

【図２】図１に示す各部の信号処理を説明するための説
明図である。

【図３】図１に示す各部の信号処理を説明するための説
明図である。

【符号の説明】

１信号分離装置２１，２２，・・・，２ｎ乗算装置３１，３２，・・・，３ｎ時間シフト装置４１，４２，・・・，４ｍ乱数発生装置５信号加算装置６音場制御システム７，８スイッチ９音源１０１〜１０ｍ畳み込み装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め与えられたインパルス応答を初期反
射音部と残響音部とに分離する信号分離手段と、所定の有限長の時間窓をそれぞれ所定時間ｔ_m （１≦ｍ
≦ｎ，０≦ｔ₁ ≦ｔ₂・・・≦ｔ_n ）だけシフトして得
られた時間窓を、前記信号分離手段により分離して得ら
れた残響音部に対して乗ずる第１ないし第ｎ乗算手段
と、時間シフト量をランダム時間系列で与える乱数発生手段
と、該乱数発生手段のランダムな時間シフト量で、前記第１
ないし第ｎ乗算手段の出力の時間軸をシフトする時間シ
フト手段と、該時間シフト手段の出力と、前記信号分離手段により分
離して得られた初期反射音部とを全て加算する信号加算
手段とを備えたことを特徴とするインパルス応答生成装
置。