JPS61296896A - 反射音および残響音形成装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通常のりスニングルームヤ部屋等のいなが
らにして、あたかも別の音響空間、例えば広いホール等
で聴取あるいは演奏をしているような臨場感をかもし出
すことのできる反射音および残響音形成装置に関する。

〔従来の技術〕

通常のリスニングルームや部屋においてレコードやテー
プ等の音楽を聴く場合、ソースに何らかの反射音（初期
反射音あるいは初期〜中期反射音をいうものとする。）
や残響音（中期〜後期反射音あるいは後期反射音をいう
ものとする。）を付加することにより、臨場感を変化さ
せることができる。反射音や残響音を付加する装置とし
て、従来はソース自体に含まれる反射音や残響音成分を
、例えば左右のチャンネル信号を引算することにより抽
出して、これを適当に強調したり、遅延したり、位相を
変えたりする、いわゆるサラウンドプロセッサがあった
。

第２図は、このような従来のシステムを概念図で示した
ものである。すなわち、従来はコントロールファクタ１
０として、レコードやテープ等のソース１２自体に含ま
れる反射音や残＊ｉ成分を利用して、この反射音や残響
音成分をプロセッサ１４で抽出し、増強、遅延、移相等
の処理をして、アンプ１６．１８を介してスピーカ２０
゜２２に供給するようにしていた。

ところが、ソース１２を含まれる反射音や残響音成分は
、録音時にミキシングやエコー付けなどの処理により付
与された人工的なものであり、当然自然な反射音や残響
音とは異なり、これをいくら増強したり遅延させたり、
位相変化させたりしたところで、側底、実際のボールの
臨場感を得るまでには至らなかった。また、ソース自体
に含まれている反射音や残響音成分しか利用できないの
で、残響感が固定的であり、リスナーが各種のホール空
間を自由自在に再現させることなど全く不可能であった
。

また、レコードやテープ等の再生のほかにも一般の部屋
にいてピアノやフルートなどの楽器演奏あるいは歌唱等
の演奏をする場合に、演奏者自身があたかも大きなホー
ルで演奏をしているような雰囲気を感じることができれ
ば、演奏をより一層楽しいものにすることができる。ま
た、プロの演奏家などが試弾室などで練習する場合にお
いても、実際のホールにいるような雰囲気（音調子など
も含む）で演奏できれば、より本番に即した効果的な練
習をすることができる。

この場合、楽器や歌唱等の演奏音にはもともと反射音や
残響音はないので、前述した反射音や残響音の抽出に基
づく信号処理はできず、従来はりバーブレータ等を用い
て反射音や残響音を付加するのが一般的であった。

ところが、これは人工的な反射音や残響音を付加しただ
けのものであり、ホール等のｉ　Ｗ空間における自然な
反射音や残響音とは全く異なり、実際のホール等で演奏
している雰囲気までは出せなかった。

そこで、以上のような従来の技術の問題点を解決して、
レコードやテープ等の聴取あるいは楽器や歌唱等の演奏
をする場合に、実際のホール等の自然な臨場感を忠実に
再現することができるようにした反射音形成装置が最近
提案されている。

これは、一般の部屋、リスニングルーム、試弾室等（以
下これらを総称としてサウンドルームという。）におけ
る受聴位置あるいは演奏位置の周囲に複数個のスピーカ
を配置し、ホール等の音響空間における反射音データに
基づき、その音響空間またはこれに類似するモデル空間
での反射音をシミュレートするように、各スピーカで発
すべき反射音のパラメータ（以下反射音パラメータとい
う。）を求め、この反射音パラメータに基づきたたみ込
み演算を行ないソース信号の反射音を生成するものであ
る。

なお、ここでいう「反射音データ」とは、音響空間にお
いて反射音を構成する要素となるデータであり、具体的
には仮想音源分布等から求められる反射音の方向、距ｌ
１ｌ（−遅れ時間）および振幅レベル等のデータである
。

また、「反（ト）音パラメータ」とは、反射音データで
特定される反射音を、サウンドルームにおいて受聴位置
や演奏位置の周囲に配した複数のスピーカでシミュレー
トするために、各スピーカから発すべき反射音を生成す
るためのパラメータであり、具体的には遅れ時間とゲイ
ンのパラメータである。この反射音パラメータは、反射
音データと、受聴位置、演奏位置に対するスピーカの位
置等の関係で求められる。

前記の反射音形成装置によれば、実際のホール等の反射
音データに基づき反射音をシミュレートするので、その
ホール等の臨場感を忠実に再現することができる。

しかしながら、この反射音形成装置においては、演奏速
度の制約上入力信号の１サンプリング周期の時間内にた
たみ込み演算できる点数が制限されるため、０．３秒程
度の反射音しか再現できずその後に続く残響音を再現す
ることができなかった。

したがって、残響時間が２〜３秒以上あるホールは再現
できなかった。特に、もともと残響成分が付加されてな
い演奏音の場合には、急に音が途切れるため、問題であ
った。

これを解消するため、従来は反射音生成装置の後に遅延
を有する帰還路を設けて、残響付加を行なって長い残響
時間を得ていた。しかし、この方法では、カラレーショ
ン等の帰還による単一繰返し処理の欠点が多すぎて、本
来のホールの自然な残響音の再現は困難で、むしろ音質
的には逆に異和感が生じてしまう欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前述の欠点を解決して、前記反射音形成装
置を用いろ場合に、自然な感じの残響音が得られるよう
にした反射音および残響音形成装置を提供しようとする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、反射音パラメータに基づくたたみ込み演算
で反射音を形成するとともに、残響音のパラメータ（以
下残響音パラメータという。）に基づくたたみ込み演算
で残響音を形成するものである。そして、特に残響音の
形成では残響音パラメータの領域を選択して使用し、入
力が途絶した場合、残響音パラメータの選択領域を順次
下位に移行させていくようにしたものである。

〔作用〕

この発明の前記解決手段によれば、残響音を帰還でなく
、残響音パラメータに基づいて一つ一つ忠実に作成する
ので、自然な感じの残響音が得られ、また、残響音パラ
メータの領域を選択して使用するのでたたみ込み演算数
が少なくてずみしかも、入力が途絶した場合にその領域
を順次下位に移行させていくので、自然でかつ長い残響
音が容易に得られる。

〔反射音形成装置の原理〕

この発明で用いられる反射音形成の原理について説明す
る。

反射音形成装置では反射音データとして反射音の方向、
遅れ時間、振幅レベル等が利用される。

これらの反射音データは、例えばホール等の音響空間に
おける仮想音源分布により求めることができる。ここで
、仮想音源とは、ホール等の音響空間において、特定の
受音点から見た実効的な反射音の音源をいう。すなわち
、実音源（実際の音源をいう。）から発せられた音は、
直接音として受音点に直接到達するほか、壁、天井、床
、座席等音響空間内のあらゆる反射性部分にて反射し、
受音点に到達する。この場合、受音点では、反射音は受
音点と壁面等の反射点とを結ぶ線の延長上にある音源か
ら発けられてきた音として見なすことができるから、こ
れをその受音点における仮想の音源すなわち仮想音源と
して把えることができる。

したがって、ある受音点における音響空間は、その受音
点での仮想音源の分布として把握することができ、通常
の部屋等においても、各仮想音源からの再生音または演
奏音の反射音をシミュレートすれば、その音響空間を再
現し得て、実際にその音響空間内で聴取または演奏をし
ているような雰囲気を味わえる。

仮想音源の位置は、受音点からの方向と距離で決定され
るから、その仮想音源からの反射音をシミュレートする
には、マイクロホンで収音した直接音を仮想音源の方向
から、その距離に対応した時間遅れで、かつ反射音の振
幅レベルに応じた音量で発すればよい。そして、これを
音響空間における各仮想音源１つ１つについてそれぞれ
行なえば、その音響空間で聴取または演奏している状態
を再現することができる。

仮想音源の求め方としては、再現しようとするホール等
の音響空間で実際にインパルス応答を測定して求める方
法と、ホール等の音響空間の形状から計算により求める
方法とがある。

■　測定により求める方法 前者の測定による方法としては、いわゆる４点法と呼ば
れるものがある。これは、音響空間内の近接した４点の
インパルス応答の時間差を利用して、その点から見た仮
想音源の座標を求めるものである。

インパルス応答は、実音源と仮想音源から同時にインパ
ルスを発したときの受音点での収音信号であると考えら
れ、応答の初期部分では反射音が重ならず個々に識別で
きるので、これを利用して仮想音源の分布を得る。

４点法による測定は、第３図に示すように、対象とする
音響空間２４内で音源２６によるインパルス応答をごく
近接した４つの受音点０゜ｘ、ｙ、ｚで測定する。これ
らの受音点Ｏ，Ｘ。

ｙ、ｚは一平面上にないことが必要条件であるが、後の
処理を容易にするため、第４図に示すように、１つの受
音点Ｏを基準の原点として、他の３つの受音点ｘ、ｙ、
ｚが直交座標を形成するように配置する。原点Ｏとの距
離は等しくｄとする。

無響室内に反射板を１枚設置した簡単な実験を例に説明
する。

各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚにおけるマイクロホンＭＩＣｏ
　、ＭＩＣｘ　、ｖｌｃ、、ＭＩＣ７。

の出力は、第５図に示すようになる。これは、直接音が
各マイクロホンＭＩＧｏ、ＭＩＣｘ　。

ＭＩＣ、ＭＩＣ７にそれぞれ時刻ｔｏｏ。

ｔｘ　　、ｔｙ　　、ｔｚ　　、に入射し、反射板から
の反射音がｔｏ　　、ｔｘ　　、ｔｙ　　、ｔｚｌ　　
　１　　１　　１ に入射したことを示している。

第６図は、反射音の行程を模式的に示したものである。

音源２６は受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚから見てｙ軸の方向に
あるので、直接音はまずマイクロホンＭＩＣ，に入射し
、次にマイクロホンＭｆＣｏ、ＭＩＣｘ、ＭＩＣ２にほ
ぼ同時に入射する。このため、第５図のように、ｔｙｏ
くｔｏｏ！ｖｔｘｏ〜ｔＺ。

が直接音について成立し、反射音については、ｔｙ　く
ｔ０１１＝Ｉｔｚ１くｔｘ１ が成立する。

各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚ、から仮想音源２６′までの距
Ｍｒｏ　　　、ｒＸｌ　、ｒｙｌ　、ｒｚｌは音速を■
とすると次式で表わされる。

ｒｏ１＝ｖ・ｔｏｌ ｒｘ１＝ｖ−ｔｘｌ ｒｙ’、＝ｖ・ｔｙｌ ｒｚ１＝ｖ・ｔｚｌ 任意の仮想音源の座標を（ｘ　　、Ｙ　　、Ｚｏ）、ｎ その仮想音源から各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚまでの距離を
それぞれｒｏ　　、ｒｘ　　、ｒｙｏ。

ｎ ｒｚ、として、各受音点ｏ、ｘ、ｙ、ｚを中心とし、仮
想音源を表面上にもつ球の方程式は、Ｘｎ　　＋Ｙｎ　
　＋Ｚｎ　　＝ｒｏ、”（Ｘｎ−ｄ）２＋Ｙｎ２＋Ｚｎ
２＝ｒｘ　　２Ｘｎ　　＋（Ｙｎ−ｄ）　　＋Ｚｎ　　
＝ｒｙｏ”Ｘｎ　　＋Ｙｎ　　＋（Ｚｎ−ｄ）　　＝ｒ
ｚｏ２となる。この式を解くと、 ｄ　＋ｒｏ１２　　ｏ２ ２　　　　　−ｒｘ ｄ２＋ｒｏ、２　　ｏ２ 　ｒ　ｙ Ｙｎ＝ ｄ ｄ　　＋ｒｏ、２％ ２　　　　　−ｒｚ Ｚｎ＝　　□ ｄ となる。

以上のようにして、各反射音に対応する仮想音源の座標
を決定することができる。

一般に、インパルス応答は第５図のように単純ではなく
、多くの反射音が集まって複雑な形をしている。特定の
反射音が作り出したピークを各受音点のインパルス応答
から選び出すには、短い区間の相互相関を用いる。すな
わち、マイクロホンＭＩＣの出力のある区間と最も相互
相関係数が大きくなるような区間をマイクロボンＭ　Ｉ
　Ｃ、Ｍ　Ｉ　Ｃ、Ｍ　Ｉ　Ｃ２の出力の中かｙ ら選び出して、反射音の到来時間ｔｏｏ。

ｔｘ　　、ｔｙ　　、ｔｚｏを決定する。

ｎ 以上説明した４点法によりあるホールの仮想音源分布を
測定した一例を第７図〜第９図に示す。第７図はＸ−Ｙ
平面（水平面）への投影図、第８図はＹ−Ｚ平面への投
影図、第９図はＸ−Ｚ平面の投影図である。図中Ｏの大
きさは反射音のレベルを表わし、これは例えばマイクロ
ホンＭＩＣｏで代表して測定される。

■　４算により仮想音源を求める方法 仮想音源を測定によらず計算により求める方法としては
、鏡像法がある。これは第１０図に示すように、壁面２
４を鏡にたとえ、実音源２７から音を発し、受音点２８
で音を受ける場合に、壁面２４での反射音を鎖でいう虚
像位置にある音源３０から仮想的に発せられたものとみ
なし、これら仮想音源３０を音響空間の壁面形状に応じ
て求めていくものである。

鏡像法によりあるホールの仮想音源分布を求めた一例を
第１１図、第１２図に示す。第１１図はＸ−Ｙ平面（水
平面）への投影図、第１２図はＹ−Ｚ平面への投影図で
ある。鏡像法の場合、振幅レベルは、受音点２８から仮
想音源までの距離に応じてそれぞれ設定する。

以上のようにして測定あるいは計算により求められた仮
想音源分布のデータに基づいて、各仮想音源からの再生
音または演奏音の反射音をサウンドルームでシミュレー
トする場合、サウンドルーム内の四方に複数のスピーカ
を配置し、再生装置からの再生信号または楽器等の演奏
の場合は演奏をマイクロホンで収音した信号を所定のス
ピーカ（仮想音源の方向に対応〉から所定の時間遅れ（
仮想音源までの距離に対応）と、所定の音量（反射音の
振幅レベルに対応）で発することにより、再生音または
演奏音の反射音をシミュレートすることができる。

この場合、サウンドルーム内における受聴位置または演
奏位置と各スピーカとの位置によって受聴位置または演
奏位置で聴く反射音の方向、距離、レベルが変動するか
ら、受聴位置または演奏位置に対するスピーカの位置（
方向および必要に応じて距１１）も考慮して、いずれの
方向のスピーカからどの程度の合口と遅れ時間で反射音
を発するかを算出する。

また、スピーカは理想的にはすべての仮想音源の方向に
配置する必要がある。しかし、それを実現するには、受
聴位置または演奏位置を中心にサウンドルームの少なく
とも上半球面に漏れなくスピーカを配置することになり
、現実には実現不可能である。経済的には４個〜１０個
程度が限度であるから、その程度の数のスピーカをサウ
ンドルーム内の周囲に配置して、各スピーカの分担領域
を定め、各領域内に含まれる仮想音源の反射音をそれぞ
れ対応するスピーカで代表してシミュレートするように
する。この方法によれば、隣接するスピーカの中間にあ
る仮想音源からの反射音はそのいずれか１つのスピーカ
で代表して発せられることに−なり、厳密に言えば、仮
想音源の方向を正確にシミュレートすることにはならな
いが、スピーカ個数がある程度多ければ、実用上は問題
ないし、人の聴覚の方向判別能力に限界があることを考
えれば、これでも十分である。

あるいは、隣接するスピーカの中間にある仮想音源の方
向を正確にシミュレ−１〜する必要がある場合には、そ
れらのスピーカ間の音１配分により、それが実現可能で
ある。

このようにスピーカの中間にある仮想音源からの反射音
をいずれか１つのスピーカで代表してシミュレートする
場合と、スピーカ相互間の音量配分によりシミュレート
する場合において、各スピーカから発すべき音量および
遅れ時間についてそれぞれ説明する。

■　１つのスピーカで代表してシミュレートする場合 第１３図は、演奏位置３４を中心に８個のスピーカＳＰ
１〜ＳＰ８を配置したものである。ここでは、音響空間
を隣接するスピーカの中央位置と受聴位置または演奏位
置３４とを結ぶ線で区切って、水平面で８つの領域ｄ１
〜ｄ８に分割する。各領域ｄ１〜ｄ８にある反ｒＪＪ音
をＰＨｎとすると、受聴位置または演奏位置３４でこれ
ら反射音ＰＨｎを得るに必要な各スピーカＳＰ１〜ＳＰ
８の再生音ＰＨ８（Ｍ＝１〜８）は次式で表わされる。

但し ＮＭ（Ｍ＝１〜８）：各領域ｄ１〜ｄ８にある仮想音源
数（＝反射音数） Ｕ：ユニット関数 ｔ：時間 τ。：反射音の遅れ時間 ■　隣接するスピーカ相互間の音聞配分によりシミュレ
ートする場合。

第１４図に示すように、サウンドルーム３６内の例えば
四隅に４個のスピーカＳＰ１〜ＳＰ４を配置し、受聴位
置または演奏位置３８と各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４を結
ぶ線で４つの象限ｎ、ｍ。

１、ｋに区分し、各スピーカＳＰＩ〜ＳＰ４でそれぞれ
の左右の象限にある仮想音源からの反射音をシミュレー
トする。すなわち、スピーカＳＰ４゜ＳＰｌの音量比で
象限ｎ内の反射音をシミュレートし、スピーカＳＰ１．
ＳＰ２の音ｍ比で象限ｍ内の反射音をシミュレートし、
スピーカＳＰ２゜ＳＰ３の音量比で象限１内の反射音を
シミュレートし、スピーカＳＰ３．ＳＰ４の音量比で象
限に内の反射音をシミュレートする。各反射音をシミュ
レートするに必要な各スピーカＳＰＩ〜ＳＰ４の再生音
ＰＨＳ（Ｍ＝１〜４）は次式のようになる。

但し、 Ｐｎ、Ｐｇｉ、ＰＩ、Ｐｋ　：反射音ルヘルτｎ、τｍ
、τ１．τに二反射音の遅れ時間θｎ、θｍ、τ１．τ
に＝反射音のＸ−Ｙ平面（水平面）上での方向角度 θ１．θ　、θ３．θ　：スピーカＳＰ１〜ＳＰ４のＸ
−Ｙ平面 上での方向角度 τＨｎ’　τＨｒ　τＨ１，τＨｋ’各スピーカ再生音
の遅れ時間。士の修正 項は聴取者または演 奏者の両耳間距離に よる補正であり、こ こでは１５ｃＩＲの場合 を想定している。

Ｎ　Ｉ、Ｍ　ｌ、Ｌ　ｌ、Ｋｌ　　　　　：各象限ｎ、
ｍ、Ｉ。

ｋにある仮想音源数 ｔ：時間 Ｕ：ユニット関数 なお、上式では隣りあうスピーカの中間にある仮想音源
からの反射音の方向をシミュレートするために、それら
の間の信号配分を第１５図に示すｃｏｓ　Ｗ：Ｕ数とし
た場合について示したが、第１６図に示す線形関数ある
いは第１７図に示すｌｏｇ関数等スピーカ配置あるいは
スピーカ特性等に応じて反射方向を最も近似できるもの
を用いるようにする。

以上説明した信号配分により、第１４図のスピーカ配置
を利用して全方向からの反射音をシミュレートできる。

なお、実際のホール等で演奏する場合、演奏者は演奏位
置で演奏しながらかつその位置で反射音を聴くことにな
るので、音源と受音点をともに演奏位置すなわちステー
ジ上に設定して仮想音源分布を求め、その仮想音源分布
に基づく各スピーカの反射音パラメータを用いて反射音
を生成すれば、サウンドルームにおいて演奏者はそのホ
ール等のステージ上にいる雰囲気で演奏をすることがで
きる。また、これに限らず、音源と受音点を様々変えて
求めた仮想音源分布に基づいて反射音パラメータを求め
れば、種々の趣の演奏を楽しむことができる。

なお、サウンドル−ムにおいて、スピーカと聴取位置ま
たは演奏位置との間には距離があり、時間差が生じるの
で、仮想音源から発した反射音をより正確にシミュレー
トするには、この時間遅れをも考慮したうえで各スピー
カからの再生音を求めるよ、うにする。

第１８図は、４点法を用いて成るホールの仮想音源から
の反射音データ（方向、距離、振幅レベル）を測定し、
これに基づき反射音を第４図のスピーカ配置でシミュレ
ートする場合に、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から再生す
べき信号ＰＨ８（Ｍ−１〜４）を前記第（２）式から求
めたものであるこれは、各スピーカＳＰ１〜ＳＰ４から
出力される信号の反射音構造を示しており、各スピーカ
方向でのインパルス応答とも考えてよい。隣り合うスピ
ーカのインパルス応答には相互に関連があり、すなわち
、これらスピーカ方面間に位置する反射音が両スピーカ
によって正しくその方向に定位するように両インパルス
応答の振幅レベル遅延時間が予じめ計算されている。

ソース信＠（レコード再生信号等の連続信号）について
反射音を生成する場合は、ソース信号を構成する各サン
プル値について、これらインパルス応答をパラメータ（
ゲインおよび遅延時間について）として、反ｔＪＪｉ列
を生成しくサンプル値が得られた時刻を基準として個々
の反射音を発生する遅延時間を計数し、サンプル値に個
々のゲインを掛けたレベルで個々の反射音のレベルを定
める。）、各サンプル値について得られるこれらの反射
音列を各時点において相互に加算していけば、各スピー
カ方向における反射音が生成され、これらを対応するス
ピーカから発すれば、受聴位置または演奏位置３８（第
１４図）にいる聴取者または演奏者にとっては、自分が
あたかもその仮想音源分布を有するホールで聴取または
演奏しているような雰囲気を味わうことができる。

インパルス応答の反射音パラメータに基づく反射音生成
処理としては、後述するたたみ込み演算による方法等を
利用することができる。

なお、この発明を演奏に利用する場合においては、マイ
クロホンは１本に限らず複数本使用することができる。

また、マイクロホンでの収音はできるだけリスニングル
ームの音響特性によって影響されないことが望ましい。

そのためには、部屋自体での反射は少ないことが望まし
く、適当な吸音処理を施すことによりその状態が得られ
る。

また、マイクロホンで収音した音は信号処理した後、再
びスピーカにより再生するため、ハウリング現象を起こ
さないように注意することが必要である。そのためのス
ピーカおよびマイクロホン配置については、後述する実
施例で述べる。

〔実施例〕

第１図は、楽器演奏に適用したこの発明の一実施例を示
したものである。サウンドルーム８０は吸音処理を施し
て、デッドな特性とする。サウンドルーム８０の四隅に
は、演奏者８８の方向に向けてスピーカ５６〜５９が配
置されている。また、サウンドルーム８０の中には、５
本のマイクロホン８１〜８５が配置されている。マイク
ロホン８１は楽器９ｏに向けて配置され、マイクロホン
８２〜８５はスピーカ５６〜５９の中間位置にそれぞれ
配置されている。ちなみに、マイクロホン８１は楽器音
自身を収音し、マイクロホン８２〜８５は楽器の方向性
（楽器がどの方向を向いているか）をも考慮した音の収
音を行なっている。なお、マイクロホンの本数は１〜９
本程度が実用的である。

演奏者８８が楽器９０を演奏すると、その音はマイクロ
ホン８１〜８５で収音され、これらの収音信号はマイク
ヘッドアップを内蔵したマイクミキシング回路９２でミ
キシングされる。そして、プロセッサ４６で反射音パラ
メータに基づいて反射音が生成され、また残響音パラメ
ータに基づいて残響音が生成される。これら生成された
反射音および残響音は４チヤンネルアンプ７２を介して
、各スピーカ５６〜５９から発せられることにより、演
奏者８８はあたかもそのホールにいて自ら演奏している
ような雰囲気を味わえる。反射音パラメータおよび残響
音パラメータは、演奏者８８がその演奏位置において、
リモコン７６を操作することにより調整可能である。

なお、この発明の反射音および残￥１音付加は、第１９
図に示すように、各チャンネルごとのインパルス応答に
基づいて、その初期部分または初期〜中期部分（τ１〜
−τｈ）を反射音パラメータとして、その全体を使って
反射音生成を行なう。

また、インパルス応答の後期部分または中期〜復Ｉ１１
部分（τｈ＋１〜τ。）を残響音パラメータとして、そ
の一部の領域を使って残響音生成を行なう。

すなわち、残響音生成においては、残響音パラメータの
点数が多く、演算速度の関係で入力信号の１サンプリン
グ周期内に全点数をたたみ込めないので、領域を選んで
使用する。第２０図はこの様子を示したもので、入力信
号の各時点ａ−ｋにおいて使用される残響音パラメータ
の領域を示したものである。これによれば、入力信号が
持続している場合（ａ−ｄ）は、残響音の後半部分は入
力信号にマスキングされて聴こえなくなる性質があるの
で、初期部分の残響音パラメータのみを使用している（
以下これを固定形動作という。）。

また、入力信号が途絶した場合（ｅ〜）には、使用する
残響音パラメータの領域を順次下位に移行させることに
より、長い残響音を確保している。

（以下これを適応形動作という。）。

このような操作は、概念的には第２１図に示すような構
成で実現される。すなわち、入力サンプルを反射音パラ
メータ用シフトレジスタ１１に入力信号のサンプリング
周期で順次シフトさせながら入力し、シフトレジスター
１の遅延時間τ１〜τｈに対応する各タップから各サン
プルの遅延信号×１〜ｘｈをそれぞれ出力し、これらに
係数乗算器１３でそれぞれ係数（ゲイン）０１〜（Ｊｌ
、を付与し、加算器１５で加算して ×１＝　Σ　ｘｉ　　”１ ｉ＝１ なる反射音信号×１を得る。

また、反射音パラメータ用シフトレジスター１の最終段
の出力を残響音パラメータ用シフトレジスター７に入力
信号のサンプリング周期で順次シフトさせながら入力し
、シフトレジスター７の遅延時間（シフトレジスター１
の入力側からの通算の遅延時間）τ　　　〜τ　に対応
する各タップｈ＋Ｉｎ から各サンプルの遅延信号Ｘ　　　−Ｘ　　をそれぞｈ
＋Ｉｎ れ出力し、これらに乗算器１９・・・でそれぞれ係数ｇ
１，１〜ｇｈ＋。を付与し、選択回路２１でそれらのう
ちの所定の領域のものを選択して、加算器２３で加算し
て、残響音信号×２を得る。

反射音信号×１と残響音信号×２は加算器２５で加算さ
れて出力される。

比較器２７は、例えば反射音信号×１を所定の閾値で比
較し入力信号の持続／途絶状態を検出する。選択回路２
１は、この検出に基づき残響音パラメータの選択領域を
決定する。すなわち、入力が持続している場合は先頭の
パラメータ（τｈ＋１゜ｑ　　）から所定数のパラメー
タを選択し、入力ｈ＋１ が途絶したら選択領域を順次下位に移行させていく。

〔第１図におけるブロセッナ４６の具体例〕次に前記第
１図の実施例におけるプロセッサ４６の具体例を第２２
図に示す。第２２図において、マイクロホン８１〜８５
で収音された演奏信号はマイクミキシング回路９２でミ
キシングされ、入力ボリウム１０２でレベル調整される
。そして、ローパスフィルタ（Ａ／Ｄ変換の際の折り返
し防止用）およびサンプル・ホールド回路１０４を介し
て、Ａ／Ｄ変換器１０６でＡ／Ｄ変換される。

そして更に、反射音に周波数特性を付与するために、各
チャンネルごとにイコライザ回路（フィルタ回路）１０
８に通される。

イコライザ回路１０８から出力された演奏信号は、各チ
ャンネルの反射音生成回路１１６゜１１８．１２０，１
２２および残響゛音生成回路１１７．１１９，１２１．
１２３に入力される。

反射音生成回路１１６，１１８，１２０，１２２では、
マイクロコンピュータ１２４の指令により、メモリ１２
９に記憶されている各チャンネルの反射音パラメータに
基づぎ、各チャンネルごとに演奏信号の反！ｌ）１音信
号をそれぞれ生成する。また、各残響音生成回路は、マ
イクロコンピュータ１２４の指令により、メモリ１２９
に記憶されている各チャンネルの残響音パラメータに基
き、各チャンネルごとの演奏信号の残響音信号をそれぞ
れ生成する。生成されたこれらの反射音信号および残響
音信号はオールバスフィルタ１２５でパルス密度が制御
されて、Ｄ／Ａ変換器１２４において時分割多重的にＤ
／Ａ変換され、各チャンネルごとに時分割して振り分け
られ、サンプル・ホールド回路およびローパスフィルタ
１２６，１２８゜１３０．１３２を介してそれぞれ、平
滑され、アナログ信号に戻され、出力ボリウム１３４゜
１３６．１３８．１４０およびパワーアンプ４８゜５０
．５２．５４を介して各チャンネルスピーカ５６〜５つ
にそれぞれ供給される。これにより、各チャンネルスピ
ーカからは、各対応する方向の仮想音源からの演奏の反
射音おＪ：び残響音が発生され、その仮想音源の分布で
特定されるホール等のｆＨＩ空間が再現される。

なお、メモリ（ＲＯＭ）１２９にはホール等各種音響空
間の反射音パラメータ、残響音パラメータおよびイコラ
イザ回路１０８やオールパスフィルタ１２５の係数パラ
メータが各チャンネルごとに記憶されており、リモコン
７６の操作に基づき、リモコンセンサインターフェイス
１４２を介して、マイクロコンピュータ１２４の指令に
よりそのいずれかのホールのパラメータが読み出される
。

読み出されたこれら各パラメータはＲＡＭ１３１に転送
され、ＲＡＭデータの形で各々の制御に用いられる。こ
れらはいずれもリモコン７６の操作により好みに応じて
調整できる。また係数パラメータについては、入力が途
絶して残響が減衰するのに合わせて時間的に切替えられ
るようになっている。

ゼロ検出回路１０１は、入力信号の持続／途絶状態を検
出して、各残響音生成回路の動作を適応形に移行させる
とともに、イコライザ回路１０８のフィルタ特性および
オールバスフィルター２５の段数の時間的制御を開始さ
せる。

〔第２２図の各部の具体例〕 次に、以上説明した第２２図の各部の具体例を説明する
。なお、ここでは、第２３図、第２４図に示すように、
入力が途絶して各残響音生成回路が適応形動作（すなわ
ち使用する残響音パラメータの領域が順次下位に移行し
てたたみ込み演算を行なう動作）するのに合わせて、イ
コライザ回路１０８のフィルタ特性ｆ、〜ｆ、を時間的
に可変制御し、自然界の残響に見られる時間的周波数特
性変化を忠実にシミュレーションして、より自然に近い
残響音を得るようにしている。

〔１〕反射音生成回路１１６および残響音生成回路１１
７の具体例 第２２図の反射音生成回路１１６（１１８゜１２０．１
２２も同じ）および残響音生成回路１１７、（１１９，
１２１，１２３も同じ）の具体例を第２５図に示す。

第２５図において、タイミングコントローラ２２４から
は各部を動作させるための制御クロックＣ１，Ｃ２，Ｃ
３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が出力される（第２９図参照）。

第２５図において、パラメータメモリ１７２には、反射
音生成のためのパラメータ（τ１，０１）〜（τ　　ｇ
　）と残響音生成のためのパラメーｈ、　　ｈ り（τｈ＋１　ｇｈ＋１　）〜（τ　　ｇ　）が記憶さ
れｎ、ｎ ている。

カウンタ１８０は反射音生成用データメモリ１３２に書
込アドレスを与えるもので、入力信号の１サンプリング
周期τ。ごとにクロックＣ１によってインクリメントさ
れていく。引算器１８２は現在の書込アドレスに対する
遅延時間τ１〜τｈのアドレスを求め、これをデータメ
モリ１３２に読出アドレスとして与える。データメモリ
１３２は、クロックＣ６によって周期で。に１度書込モ
ードに切替えられる。このとき、パラメータメモリー７
２からの遅延時間パラメータは０であり、引算器１８２
からはカウンター８０の値がそのまま出力され、その値
が示すデータメモリ１３２のアドレスに入力信号のサン
プルが書き込まれる。クロックＣ６以外のタイミングで
は、データメモリ１３２は読出モードにあり、パラメー
タメモリー７２から周期τ０内に順次出力される遅延時
間パラメータτ　〜τｈにより書込アドレスを基準とし
てτ１〜τｈの遅延時間にある入力サンプルが順次読み
出される。

カウンター７４は残響音生成用データメモリ１３４に書
込アドレスを与えるもので、周期τ。

ごとにクロックＣ１によってインクリメントされていく
。引算器１７６は現在の書込アドレスに対する遅延時間
τｉの各アドレスを求め、データメモリ１３４に続出ア
ドレスとして与える。データメモリ１３４は、クロック
Ｃ２によって周期τ０に１度書込モードに切替えられる
。このとき、遅延時間パラメータはＯであり、引算器１
７６からはカウンタ１７４の値がそのまま出力され、そ
の値が示すデータメモリ１３４のアドレスにデータメモ
リ１３２の出力が書き込まれる。このとき、データメモ
リ１３２はカウンタ１８０によって次の書込アドレス（
すなわち最古データアドレス）が指定されているので、
データメモリ１３４に書込まれるデータはデータメモリ
１３２の容量分遅延されたデータとなる。

クロックＣ２以外のタイミングでは、データメモリ１３
４は読出モードにあり、パラメータメモリ１７２から周
期τ。内に順次出力される遅延時間パラメータτｉによ
り、書込みアドレスを基準としてτｉの遅延時間にある
データが順次読み出される。

データメモリー３２から順次読み出されるデータＸ１〜
ｘｈは、乗算器１８４で、パラメータメモリ１７２から
順次出力されるレベルパラメータｇ１〜ｑｈがそれぞれ
乗算されて、ｇｌ　・　１Ｘ　　　〜 Ｑｈ　−ｘｈが順次出力される。

データメモリ３４から順次読み出されるデータＸ、は乗
算器１８６において、パラメータメモリ１７２から順次
出力されるレベルパラメータＱ。

がそれぞれ乗算されて、ｑ・　・Ｘｒが順次出力される
。

アキュームレータ１８８は、乗ｒｉ器１８４゜１８６か
らの乗算値を加算器１９０とレジスタ１９２で累算して
いく。これにより、アキュームレータ１８８からは最終
的に周期τ。内の全乗算値の累算値が出力される。レジ
スター９２の内容は、全乗算値の累算後クロックＣ３に
よってリセツ１〜される。

ゼロ検出回路１０１は、データメモリー３２の出力Ｘ　
　””　Ｘ　１を乗算器１９６でそれぞれ自乗してｘｌ
　〜ｘｈ２を求めこれらを加算器１９０とレジスタ２０
０で累算して、周期τ。内の累算値をクロックＣ１でレ
ジスタ２０２に転送する。レジスタ２００はクロックＣ
１によって周期τ。ごとにリセットされる。

ところで、パラメータメモリー７２におけるパラメータ
の書込および読出しは次のようにして行なわれる。

パラメータメモリー７２にパラメータを書込む場合は、
モード選択信号によりマルチプレクサ２００を書込アド
レスに切替え、パラメータメモリー７２を書込モードに
切替えて、データを入力し、指定アドレスにパラメータ
を書込む。

次に残Ｗ？ｉｆの生成に使用されるパラメータデータの
書込アドレスの一例を下記第１表に示す。なお、ここで
遅延時間パラメータτｉは、便宜上、入力信号の１サン
プリング周期τ０の何個弁に相当するかという形で記憶
されている。（これを実時間の形で記憶することも可能
であるがその場合、回路上でのタイミングとのインター
フェース構成また、反射音の生成に使用されるパラメー
タのアドレスは、残響音生成に使用されるパラメータの
アドレスを共通に用いることはできないので反射音の生
成では１回のたたみ込みで全パラメータ（τｈ＋１．ｑ
ｈ＋１）〜（τ　、９ｏ）が読み出されるわけでないの
で、共通のアドレスを用いると、反射音の生成で必要な
パラメータが読み出されない状態が生じる場合がある。

）、独自のアドレスと続出信号を用いる。この場合 イ〉１サンプリング周期τ。内に全反射音生成用パラメ
ータ（τ　１ｇ１）〜（τｈ、ｇｈ）を読み出すこと（
但し、順不同でよい。）口）アキュームレータ１８８で
残響音と一緒にたたみ込むので、残響音生成用のパラメ
ータと同期して読出しを行なうこと ハ）データメモリー３２に入力データのＵ）込を行なう
ときの遅延時間パラメータはＯであること（カウンター
８０で指示されたデータメモリー３２のアドレスに入力
データを書込むため）等の条件が必要である。

このためには、例えばサンプリング周期τ。の開始以後
発生するクロックＣ５をカウントし、そのカウント値を
アドレスとして反射音生成用のパラメータを読出すよう
にすればよい。その−例を下記第２表に示す。

なお、ここでも遅延時間パラメータτ１は周期９５響生
成におけるパラメータの読出しは次のようにして行なわ
れる。

残響音生成用行なうときは、パラメータメモリ１７２を
読出モードにし、マルチプレクサ２００はカウンタ２１
６の出力を選択する。

比較器１９９はゼロ検出回路１３７の出力が所定の閾値
より大きい場合（すなわち、入力信号持続の場合）はカ
ウンタ２１０，２１２をクリアする。カウンタ２１０は
残響音生成用パラメータデータにおける適応形動作の初
期値を設定し、リセット時には１”、リセット解除時に
は、−数構出回路２１４の出力カウント値となる。

カウンタ２１６は読出アドレスを指令するもので、周期
τ。に一度山力されるクロックＣ４によってリセットさ
れ、次のクロックＣ５（第２６図参照）でカウンタ２１
０の値を読み込み、その値を初期値としてクロックＣ５
をカウントし、周期τ。内に残響音作成のための適用形
たたみ込みを行なう適宜数の読出アドレスを出力する。

カウンタ２１０がＩＩ　１　ＩＩの時（入力信号持続時
）は、カウンタ２１６が゛１″にプリセットされ、パラ
メータメモリ１７２の残響音生成用パラメータはアドレ
ス１から順次指定されていく。

カウンタ２１２は、ゼロ検出によってリセット解除され
、以後、クロックＣ１をカウントアツプしていく。この
カウント値は残響音生成が適応形動作に移行してからの
入力信号のサンプル数に対応し、適応形動作移行後の経
過時間ｔを意味する。

この時間ｔは加算器２２０において反射音生成用データ
メモリ１３２での遅れ時間ｔ。と加算され時間１＋１ｏ
が算出される。この時間１＋１ｏは、入力信号途絶後の
経過時間を表わしている。

−数構出回路２１４は、残響音生成用の各遅延時間パラ
メータτｈ＋１〜τ。と時間１＋１０を比較し、一致す
るごとにパルスを出力し、カウンタ２１０はこのパルス
をカウントアツプする。これは、残響音生成における適
応形たたみ込みにおいては、入力信号途絶後の経過時間
１＋１ｏよりも以後のくすなわち大の遅延時間のパラメ
ータが適用されるので、（時間１　＋　１　ｏよりも前
の（ｔよりも小さい）遅延時間に対応する入力信号デー
タは、入力が途絶してＯとなっているので、これをたた
み込んでも無意味なため）、入力信号が途絶えてからい
くつのパラメータを経過したかを求め、現時点で何番目
のパラメータが適用していくかを決定するためである。

カウンタ２１０の値を初期値とし、クロックＣ５をカウ
ントしたカウンタ２１６の値は読出アドレスとしてパラ
メータメモリ１７２に加わり、対応パラメータが読み出
される。

なお、第２５図においてパラメータコントローラ２２２
は、パラメータメモリ１７２やマルチプレクサ２００の
制御信号等を出力するものである。

第２５図の回路の動作の一例を第２９図示ず。

ただし、これはまだ残響音生成の適応形動作に至らない
状態である。

ザンブリング周期τ。はクロックＣ１で開始され、この
クロックＣ１をカウンタ１７４．１８０でカウントアツ
プして、書込アドレスが１ずつずれていく。遅延時間パ
ラメータは、反射音生成用データメモリ１３２側も残響
音生成用データメモリ１３４側もはじめは０なので、そ
のときカウンタ１７４，１８０の値がそのままアドレス
信号として残響音生成用データメモリ１３４、反射音生
成用データメモリ１３２に加わる。残Ｆ　Ｂ生成用デー
タメモリ１３４は、クロックＣ２で書込みが行なわれる
。このとき、反射音生成用データメモリ１３２ではカウ
ンタ１８０が次の書込アドレスを指令しており、そのア
ドレスのデータがクロックＣ２で残響音生成用データメ
モリ１３４に転送される。反射音生成用データメモリ１
３２にはその後クロックＣ６で新データが書き込まれる
。

パラメータメモリ１７２からは、反射音生成用パラメー
タと残響音生成用パラメータがクロックＣ５の周期で順
次読み出される。残響音生成用パラメータは周期τ。に
わたってパラメータが読み出される。反射音生成用パラ
メータは残響音生成用パラメータより数が少ないので、
早い時期に全て読み出されてしまい、以後Ｏが読み出さ
れる。

ここでは、まだ残響音生成で適応形動作が行なわれてい
ない状態を示しているので、カウンタ２１６の初期値は
１（その前の０はリセット状態）となって、残響音生成
用パラメータは（τｈ＋１゜ｇｈ＋１）（τｈ＋２１ｇ
ｈ＋２）、・・・、と先頭から読み出されていく。

適応形動作が開始されると、カウンタ２７６の初期値が
２．３．・・・と順次変化していぎ、適応形動作用パラ
メータの領域もこれに応じて、順次下位に移行していく
。

なお、反射音生成用パラメータは、常に全パラメータ（
τ　、Ｃ１＞〜（τ　１ｇ、）が読み出１１　　　　　
ｈ される。

反射音生成のたたみ込み演算値と残響音生成のたたみ込
み演算値は、アキュームレータ２１８で累算され、アキ
ュームレータ２１８からは、１サンプリング周朋τ。の
終わりに最終的な累算値が得られ、これが１つの反射音
と残響音を合成したサンプルとなる。そして、各周期τ
０ごとにこの動作を繰り返して、一連の残響信号が作成
される。

入力信号が第２７図上段に示すように途絶した場合に、
従来の反射音のみによる場合には同図中段に示すように
音がすぐに途切れてしまい、特にソース自体に残響成分
が含まれていない楽器、歌唱等の演奏信号では不自然さ
が目立つが、前記第２５図の反射音＋適応形動作による
残響音では第２７図下段に示すように長い残’！ＩＲ間
が得られる。

またこの残響音は全てパラメータデータに基づき一つ一
つ作成していくものであるので自然な感じの残響を忠実
に再現することができる。

なお、より残響音の情報量を増すためには、上記残響音
生成回路において、イコライザ回路１０８のフィルタ特
性を時間的に制御（帯域制限）していく際これに合わせ
て、残響信号生成のための１サンプリング周期を順次長
くして、同周期間のたたみ込み点数を増すようにすると
良い。これは残響音の帯域制限に伴ないより長いサンプ
リング周期でも充分その残響音を再現し得ることが標本
化定理により保証されていることを利用するものである
が、その際には反射音生成と残響音生成のサンプリング
周期が異なってくるので、回路上にて両者タイミングの
インターフェースを取る必要が生じてくる。

〔２〕イコライザ回路１０８の具体例（１）第２２図の
イコライザ回路１０８の具体例を第２８図に示ず。

これは、Ｆ　Ｉ　Ｒ（ｆｉｕｉｔｅ　ｉｍｐｕｌｓｅ　
ｒｅｓｐｏｎｓｅ　：非巡回形フィルタ）で構成したも
ので、概念的には例えば第２９図に示すように、入力信
号Ｘ。を遅延素子２３０で１サンプリング周期τ。ずつ
遅延させて、各段（ここでは２０個のサンプル点でフィ
ルタ特性を表わす例を示している。）の遅延出力に各乗
算器２３２で係数ａ１〜ａ２ｏを付与し、各出力ａ１　
×Ｏ””ａ２０ＸＱを加算器２３４で累算して（すなわ
ちたたみ込み演算して）入力信号Ｘｏにローパスフィル
タの特性を付与するようにしたものである。係数ａ　〜
ａ２ｏの値によりフィルタ特性が設定される。そして、
第２８図の回路では特にＲＡＭを用いたプログラム制御
でこれを実現している。なお、第２８図の回路で用いら
れている各制御信号を第３０図に示す。

第３０図において、クロックＣ７はクロックＣ１の１周
期τ。にｍ＋ｉ個発生する信号、クロックＣ８，Ｃ９は
クロックＣ１と同じ周期τ０を有する信号である。

第２８図において、フィルタ特性パラメータメモリ２４
６は、設定しようとする各フィルタ特性（例えば第３１
図のａ、ｂ、・・・、ｉの特性）ごとに、その周波数と
特性を決定する係数ａ１〜ａＩｎ。

ｂ　　−ｂ　　・・・、１１〜ｉｉ　　（各々ｍ個のサ
ンプルｍ 点でフィルタ特性を表わす場合）の値を下記第３表に示
すように各アドレスに記憶している。

フィルタ特性選択回路２４８は、フィルタ特性パラメー
タメモリ２４６に記憶されているフィルタ特性（ａ−ｉ
）のうち２つのフィルタ特性を選択する。

データメモリ２５０はｍ＋１個のアドレスを有し、入力
信号のサンプルを古いサンプルが記憶されているアドレ
スから順に更新して新しいサンプルを書込んでいく。こ
れにより、データメモリ２５０には、常に現時点から過
去ｍ＋１１Ｉ！ｉＩのサンプルが記憶された状態となる
。

カウンタ２５２はデータメモリ２５０の書込アドレスを
指令するもので、周期τ。ごとに発生するクロックＣ１
によってカウントアツプされ、ｍカウントまで達したら
再びＯからカウントを繰り返す。

カウンタ２５４は、フィルタ特性パラメータメモリ２４
６およびデータメモリ２５０の読出アドレスを指令する
もので、周期τ。の間にｍ＋１個発生するクロックＣ７
によって０〜ｍまでカウントアツプする。カウンタ２５
２の値は引算器２５６でカウンタ２５４の値が引算され
、データメモリ２５０にアドレスとして加わる。

データメモリ２５０は、カウンタ２５４の（直がＯのと
きにクロックＣ８によって書込モードに切替られ、それ
以外のカウント値のとき続出モードにある。したがって
、書込モードのときはカウンタ２５２の値がそのままデ
ータメモリ２５０に書込アドレスとして加わり、そのア
ドレスに入力サンプルが書込まれる。書込後データメモ
リ２５０は読出モードに戻り、カウンタ２５４はクロッ
クＣ７によって１．２・・・１ｍと順次カウントアツプ
されていく。そして、引算器２５６においてカウンタ１
５２の値（最新データのアドレス）と引算され、現時点
よりも１つ前のサンプル、２つ前のサンプル、・・・２
ｍ個前のサンプルが周期τ。内に順次読み出されていく
。

また、フィルタ特性パラメータメモリ２４６は、カウン
タ２５４の値をアドレスとして、前記第３表に示すフィ
ルタ特性ａ−ｉのうちフィルタ特性選択回路２４８で選
択された２つのフィルタ特性（例えばａとｂの特性）の
係数（ａ１〜ａＩＩｌ。

ｂ１〜ｂ、）を並行して順次出力する。

データメモリ２５０の出力データは２つの系統Ａ、Ｂに
導かれ、乗算器２５８，２６０でフィルタ特性パラメー
タメモリ２４６から順次出力されるフィルタ特性の係数
が付与される。遅延データの読出とフィルタ特性の係数
の読出はカウンタ２５４により周期が取られているので
、乗算器２５８．２６０では読出されている近延データ
に対応した係数が付与される。

乗算器２５８の出力データは、加算器２６２とレジスタ
２６４からなるアキュームレータで順次累算され、周期
τ。内に得られるｍ個のデータの総累算値はクロックＣ
１によってレジスタ２６６にラッチされる。累算値がレ
ジスタ２６６にラッチされると、レジスタ２６４はクロ
ックＣ１の反転信号にＪこってリセットされ、次のサン
プリング周期における累算に備える。

乗算器２６０の出力データについても同様に処理される
。

以上により、レジスタ２６６．２７２からは、入力信号
にフィルタ特性選択回路２４８で選択されたフィルタ特
性を付与したデータが出力され、これらは乗算器２７４
，２７６においてクロスフェードの係数ｘ、ｙがそれぞ
れ付与される。

クロスフェード用パラメータメモリ２７８は、係数ｘ、
ｙとして例えば下記第４表に示す値を各アドレスに記憶
している。

カウンタ２８０は、トリガ信号ＴＲＧによってトリガさ
れると、サンプリング周期τ。よりも非常に長い周期の
クロックＣ９によってカウントアツプされる。このカウ
ント値はクロスフェード用パラメータメモリ２７８にア
ドレスとして加わり、前記第４表に示す係数ｘ、ｙが順
次読み出される。乗算器２７４．２７６の出力データは
加算器２７８で加算されて、周期で。で出力される。

このようにして、Ａ系統のフィルタ特性からＢ系統のフ
ィルタ特性に順次切替えられていく。

なお、Ａ系統からＢ系統に完全に切替えられた場合（す
なわち、カウンタ２８０の値が１０になった場合）、カ
ウンタ２８０のカウントを停止させれば、Ｂ系統のフィ
ルタ特性がその後継続して生かされる。

また、Ａ系統から８系統に完全に切替えられた場合、Ａ
系統を別のフィルタ特性に切替えるとともに、カウンタ
２８０をダウンカウントに切替えれば、Ｂ系統のフィル
タ特性からＡ系統の新たなフィルタ特性に順次切替えて
いくことができる。

この場合、更、にカウンタ２８０の値がＯまで下がった
ら、Ｂ系統を別のフィルタ特性に切替えるとともに、カ
ウンタ２８０をアップカウントに切替えれば、Ａ系統の
フィルタ特性からＢ系統の新たなフィルタ特性に切替え
ていくことができる。

このようにして、第３２図に示すようなフィルタ特性の
切替が実現される。

〔３〕イコライザ回路１０８の具体例■イコライザ回路
１０８を２次ｒ　Ｉ　Ｒ（ｉｎｆｉｎｉｔｅｉｍｐｕｌ
ｓｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　：巡回形フィルタ）で構成し
た一例を第３３図に示す。これは、入力信号に乗算器３
２６で係数（ゲイン）Ａｏを付与した信号と、入力信号
を遅延素子３２７で１リ一ンブリング周期τ。遅らせて
乗算器３２８で係数Ａ１を付与した信号と、入力信号を
遅延素子３２７．３２９で周期２τ０遅らせて乗算器２
３０で係数Ａ２を付与した信号とを加算器２３１で加算
し、加算器２３１の出力を遅延素子２３２で周期τ。遅
らせて乗算器２３３で係数Ｂ１を付与した信号と、加算
器２３１の出力を遅延素子２３２，２３４で周］！ＩＩ
　２τ０・遅らせて乗算器２３５で係数Ｂ２を付与した
信号とを加算器２３１にフィードバックさせたものであ
る。この回路では、入出力間の伝達関数Ｈ（Ｚ）として
、 出力　　Ａｏ＋Ａ１Ｚ　＋Ａ２Ｚ−２ Ｈ（Ｚ）　＝　−＝ 人力　　１−Ｂ　　Ｚ　　−Ｂ２Ｚ が得られる。係数Ａ　　、Ａ　　、Ａ　　、Ｂ１．Ｂ２
の値によりフィルタ特性を任意に設定することができる
。

〔４〕オールパスフイルター２５の具体例第２２図のオ
ールバスフィルタ１２５の具体例（１段分）を第３４図
に示す。このオールバスフィルタ１２５は、入力信号を
加算器２９４を介して遅延回路２９６に入力し、遅延回
路２９６の出力をアンプ２９８（ゲイン１−０２）を介
して加算器２９４に帰還している。加算器２９４の出力
はアンプ３００（ゲイン−〇）を介して加算器３０２で
遅延回路２９６の出力と加算される。このようにして、
加算器２９４からは第３８図に示すような信号が出力さ
れる。

なお、Ｑ＝−１に設定すれば、帰還ループのゲインはＯ
となり、入力信号がそのまま出力される。

このオールバスフィルタ１２５ではパルス密度の制御を
行なう。すなわち、自然界の残響は時間の経過とともに
パルス密度が高くなっていくので、これをシミュレート
するため、入力が途絶して適応形動作による残響音生成
を行なうのと並行して、パルス密度を順次高くしていく
。これを実現するため、オールバスフィルタ１２５では
、第３４図の構成を複数段カスケード接続し、各段の係
数の可変により、時間とともに１．２９段・・・と段数
を順次増やしていくように制御する。

このようにすれば、前記イコライザ回路１０８によるフ
ィルタ特性の可変制御とあわせてより自然な感じの残響
音が得られる。−例として、イコライザ回路１０８のフ
ィルタ特性の可変制御と関連させてオールバスフィルタ
１２５の段数を可変制御した場合のパルス密度の変化を
第３６図に示す。第３６図において、ａ−ｉは各段数に
おいて使用するイコライザ回路１０８の第３１図にａ〜
ｉで示したフィルタ特性である。

〔サウンドルームにおけるスピーカおよびマイクロホンの他の配置例〕

ところで、サウンドルームにおけるスピーカおよびマイ
クロホンの配置例としては、例えば次のような配置が考
えられる。

■第３７図の配置 第３７図は、スピーカ４個、マイクロホン４個の配置例
である。すなわち、スピーカ５６〜５９はサウンドルー
ム８０の天井の四隅に配置され、マイクロホン８２〜８
５は天井の各スピーカ５６〜５９の中間位置にそれぞれ
配置されている。各マイクロボン８２〜８５は隣接する
スピーカ５６〜５９から等距離の離れた位置にあるので
、ハウリングは起きにくくなっている。また、マイクロ
ホン８２〜８５は天井壁面に取り付けた状態とし、マイ
クロホン入力の周波数特性が平坦になるように配置され
ている。

■第３８図の配置 第３８図は、マイクロホン８２〜８５をサウンドルーム
の床部四隅に配置したものである。この配置では、マイ
ク収音点の音圧が、全周波数帯域に亘って最も大ぎく、
周波数特性が平坦である。

また、スピーカ５６〜５９からの直後の音の放射の影響
は少なく、ハウリングマージンも大きい。

■第３９図の配置 第３９図は、４本の指向性マイクロホン８２〜８５を天
井四隅付近において楽器音源方向（部屋８０の中央方向
）に向けて配置したものである。

マイクロホン８２〜８５は、スピーカ５６〜５９の放射
軸線に近い位置に配置されているが、指向性が強く、か
つスピーカ５６〜５９を背にしているので、スピーカ５
６〜５９からの音は取落せず、ハウリングマージンが格
段に増大する。

〔この発明の他の適用例〕

前記実施例では、この発明をサウンドルーム内での楽器
、歌唱等の演奏に適用した場合について示したが、レコ
ードやテープ等の再生に利用する場合には、マイクロホ
ンは不要であり、再生装置からの再生信号をソース信号
として用いる。その場合、直接音はそれ専用のスピーカ
をサウンドルーム内に配置して発するのが好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、反射音パラメー
タに基づきたたみ込み演算により反射音を生成するとと
もに、残響音パラメータに基づきたたみ込み演算により
残響音を生成するようにしたので、反射音だけの場合に
比べて長い残響時間が得られる。

また、残響音を帰還ループでなく、残響音パラメータに
琺づいて一つ一つ作成するので、自然な感じの残響音が
得られる。また、残響音パラメータの領域を選択して使
用するのでハードウェア上楽な演算速度でたたみ込み演
算を行なうことができ、しかも、入力が途絶した場合に
その領域を順次下位に移行させていくようにしたので、
自然かつ長い残響音が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、楽器演奏に適用したこの発明の一実施例を示
すブロック図である。 第２図は、従来の音響制御装置の概念図である。 第３図は、４点法による仮想音源の測定方法を示す斜視
図である。 第４図は、第３図におけるマイクロボンの配置を示す斜
視図である。 第５図は、第４図のマイクロホンによるインパルス応答
の測定結果を示す波形図である。 第６図は、第５図の測定結果に基づく仮想音源位置の算
出方法を示す図である。 第７図、第８図、第９図４点法により求められれた仮想
音源分布を示す図で、第７図はＸ−Ｙ平面投影図、第８
図はＸ−Ｚ平面投影図、第９図はｘ−７平面投影図であ
る。 第１０図は、鏡像法による仮想音源測定法の原理を示す
図である。 第１１図、第１２図は鏡像法により求められた仮想音源
分布を示す図で、第１１図はＸ−Ｙ平面投影図、第１２
図はＹ−Ｚ平面投影図である。 第１３図は、周囲８個のスピーカによる反射音再生状態
を示す平面図である。 第１４図は、周囲４個のスピーカによる反射音再生状態
を示す平面図である。 第１５図、第１６図、第１７図は、隣接するスピーカの
中間にある反射音をシュミレートするための、各スピー
カ間の音ｍ配分を示したもので、第１５図はＣＯ８関数
によるもの、第１６図は線形関数によるもの、第１７図
はｌｏｇ関数によるものである。 第１８図は、４点法による反射音測定データに基づき第
１４図のスピーカ配置でその反射音をシュミレートする
場合に、各スピーカに供給すべき反ｒＪＩ音を作成する
ために用いられる反射音パラメータ列を示す図である。 第１９図は、この発明で用いられる反（Ｈｇパラメータ
と残響音パラメータの一列を示す図である。 第２０図は、適応形動作を示す図である。 第２１図は、この発明による反射音生成と残響音生成の
概念図である。 第２２図は、第１図のプロセッサ４６の具体例を示すブ
ロック図である。 第２３図は、第２２図のイコライザ回路１０８のフィル
タ特性を示す図である。 第２４図は、残響信号の減衰とともにイコライザ回路１
０８のフィルタ特性を変化させていく状態を示すタイム
チャートである。 第２５図は、第２２図の反射音生成回路１１６および残
響音生成回路１１７の具体例である。 第２６図は、第２５図の回路の動作を示すタイムチャー
トである。 第２７図は、第２５図の回路による残響信号波形を示す
図である。 第２８図は、非巡回形フィルタを用いて構成した第２２
図のイコライザ回路１０８の構成例を示すブロック図で
ある。 第２９図は、非巡回形フィルタの原理を示す図である。 第３０図は、第２８図の回路の動作を示すタイムチャー
トである。 第３１図は、第２８図の動作において使用される各フィ
ルタ特性を示す図である。 第３２図は、第２８図のイコライザ回路１０８を用いて
、減衰する残響信号に体して順次フィルタ特性を変化さ
せていく状態を示すタイムチャートである。 第３３図は、巡回形フィルタを用いて構成した第２２図
のイコライザ回路１０８の構成例を示すブロック図であ
る。 第３４図は、第２２図のオールパスフィルタ１２５の構
成例（１段分）を示すブロック図である。 第３５図は、第３４図の回路の動作波形図である。 第３６図は、第３４図のオールバスフィルタの段数を様
々に変えていった場合のパルス密度の変化を示す波形図
である。 第３７図乃至第３９図は、サウンドルーム８０における
スピーカとマイクロホンの配置例を示す斜視図である。 １１６．１１８，１２０，１２２・・・反射音生成回路
、１１７，１１９，１２１，１２３・・・残響音生成回
路。 （ほか１名） ７′−ゝ＼ 町暫 セｔＩ（ｔ＠ 熾峡 （■ ＼〜−−一〆 第１０図 〜　　０ 、　、＊、　　・　　ｔ。 、１．。 ：″：：鎌 °°°°ン“゛“ ３０：＠ｊ 第１２図 第１５図 第１６図 第１７図 ルヘーノ〆 第１８図 第３１図 第３６図 ｄ４ 第３７図 第３８図 ７、補正の内容 手続補正書 昭和６０年８月２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　受聴点の周囲に配される複数個のスピーカ再生手段と
   、 音響空間における反射音のデータに基づき、前記スピー
   カ再生手段から前記音響空間またはこれに類似したモデ
   ル空間における反射音を再生するために、前記各スピー
   カ再生手段で発すべき反射音のパラメータ（反射音パラ
   メータ）をそれぞれ記憶する反射音パラメータ記憶手段
   と、 前記パラメータ記憶手段に記憶された各反射音パラメー
   タに基づき、たたみ込み演算によりソース信号の反射音
   をそれぞれ生成する反射音形成手段と、 前記反射音の後に続く残響音のパラメータ（残響音パラ
   メータ）をそれぞれ記憶する残響音パラメータ記憶手段
   と、 前記残響音パラメータのうちの適宜の領域のパラメータ
   に基づき、たたみ込み演算により前記ソース信号の残響
   音を形成するものであつて、入力が途絶した場合に前記
   たたみ込み演算に使用する残響音パラメータの領域を順
   次下位に移行させて残響音を形成していく残響音形成手
   段と、前記反射音形成手段の出力と、前記残響音形成手
   段の出力とを前記複数個のスピーカ再生手段の対応する
   ものにそれぞれ供給する反射音生成手段と を具備してなる反射音および残響音形成装置。