JPS628198A - 残響付加装置 - 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〕 この考案は、インパルス応答を係数パラメータとして用
いて作成した入力信号（音楽信号等）の複数の遅延信号
を重ね合せて、入力信号の残響音を作成する装置に関し
、残響音の周波数特性を制御して帯域制限すると同時に
、残響音の１つのサンプルを作成するための周期を長く
して演算点数を増加させ、より理想的な残響音を作成す
るようにしたものである。

〔従来の技術〕

音楽信号等に人工的に残響を付加する場合、電子的な方
法として最も直接的なものは、仮想するホール等の音響
空間におけるインパルス応答に対応して、直接音から種
々の時間遅れをもつ信号の重ね合せとして表現する方法
である。すなわち、仮想する音響空間のインパルス応答
、が、第２図に示すように、直接音に対して遅延Ｉｌｌ
τｉとレベルＱ・　（１−１〜ｎ）で構成される複数の
反射音の列であるとすると、この遅延８８間τ１とレベ
ルＧｌｉを係数パラメータ（反射音パラメータ）として
、入力信号の各サンプルについて反射音列をそれぞれ作
成し、各サンプルの反射音を同時刻ごとに重ね合せてい
くことにより（このように遅延信号に、ゲインをかけて
加算する演算をたたみ込み演算という。）残響音が作成
される。

このたたみ込み演算は、概念的には第３図に示すように
、マルチタップを持つシフトレジスターに入力信号の各
サンプル値をサンプリング周期で０ごとに順次シフトし
ながら入力し、１サンプリング周朋τ。内において遅延
時間τ１〜τ。に対応する各タップから各サンプルの遅
延信号ｘ１〜Ｘ　をそれぞれ出力し、これらを乗算°器
２−１〜２−ｎをそれぞれ係数（ゲイン）９１〜Ｑｏを
付与し、加算器３で加算するもので、 Ｘ０ｕｔ−Σ　Ｘ−−Ｑｉ １Ｉ＝１ なる残響信号の１つのサンプルが得られる。

具体的には、第４図に示すように、入力信号の各サンプ
ルをデータメモリー０に記憶し、パラメータメモリー２
から遅延時間データτ１〜τ。を順次読み出し、これら
をアドレスとして、各遅延時間τ１〜τ。に対応する遅
延信号×１〜Ｘｏをデータメモリー２から順次読み出し
、乗算器１４でこれら遅延信号Ｘ　〜Ｘ　に係数０１〜
ｇｏをそれぞれ付与して、個々の反射音信号ｘ１　・０
１〜Ｘ　−Ｑ　を順次作成し、これらを加算器１８ｎ とレジスタ２０で構成されるアキュームレータ１６で順
次累算することにより、残響信号の１つのサンプルが作
成される。そして、データメモリ１０に新たな入力信号
サンプルが書き込まれるごとに、この一連の動作を繰り
返せば、一連の残響信号が作成される。

前記の直列逐次処理によるたたみ込み演算は、入力信号
の１サンプリング周期τ。中に前記一連の動作を行なっ
て、１つの残響信号のサンプルを作成しなければならな
いが、演算速度の制約から、周期τ０中にたたみ込み演
算できる点数アキュームレータ１６で周期τ。中にデー
タに係数を付して累算する回数）は制限されていた。し
かし、より多くのたたみ込みが行なえれば、より自然な
残響信号を再現できることはあきらかである。

そこで、従来、周期で。中で反射音パラメータの領域を
選択使用して、実質的にたたみ込み点数を増加させるも
のがあった。第５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反射音パラメータ
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（小
レベル）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、初期部分の反射音パラメータのみを使
用（以下これを固定形動作という。）し、入力信号が途
絶した場合（ｅ〜）には、使用する反射音パラメータの
領域を順次下位に移行させ、自然でかつ長い残響音を確
保している（以下これを適応形動作という。）。

ところで、自然界における残響は、時間とともに変化し
、高域成分はど早く減衰する性質がある。

そこで、前記の人工的な残響付加においても、例えば第
６図に示すように、残響付加回路２２の出力側に周波数
特性制御回路２４を設けて、前記適応形動作詩に周波数
特性制御回路２４のフィルタ特性（ローパスフィルタ）
を第７図に示すようにｆ、〜ｆｎ　（第８図）と順次カ
ットオフ周波数の低い特性に切替えていけば、この現象
をシミュレートできる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明は、前記周波数特性制御を伴う残響付加装置に
おいて、より自然に近い残響音を得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、周波数特性制御による帯域制限に合せて、
残響付加回路において残響信号を作成するためのサンプ
リング周期を長く（て、たたみ込　　　　　１み点数を
増やしたものである。　　　　　　　　　　　　　：〔
作用〕 この発明の前記解決手段によれば、残響信号の１つのサ
ンプルを作るためのたたみ込み点数が増えるので、残響
信号を構成する情報量が増え、よ　　　　　□り自然に
近い残響音を得ることができる。

（発明の原理） 標本化定理によれば、信号の最高周波数の２倍以上のサ
ンプリング周波数でサンプリングを行なえば、元の波形
は完全に再現できる。したがって、前記周波数特性制御
回路２４により帯域制限を行なう場合、帯域が狭くなる
のに合せて残響付加回路２２から出力する残響信号のサ
ンプリング周波数を低くしても、その帯域内の残響信号
を再現できる。そして、サンプリング周期を低くすれば
、１サンプリング周期は長くなり、この周期内にたたみ
込み可能な点数が増え、これにより残響音の情報量が増
え、より自然に近い残響音を得ることができる。

すなわち、周波数帯域が前記第８図のように変化する際
、帯域変化に合せてサンプリング周期を第９図のように
変化させれば、これに応じてたたみ込み点数を変化させ
ることができる。すなわち、サンプリング周期 たたみ込み点数崎□ １回の動作（係数材および 加算に要する時間） となる。

第１０図は、この発明によりサンプリング周期を変化さ
せた場合にたたみ込み点数が変化する様子を示したもの
である。また、第１１図は、入力が途絶して適応形動作
に移行した時に、フィルタ特性の変化とともにたたみ込
みに使用する反射音パラメータの領域および個数が変化
する様子を示したものである。残響信号の減衰とともに
フィルタ特性の帯域を狭めていくので（第７図、第８図
）、使用する反射音パラメータの個数がしだいに増して
いき、たたみ込み点数が増えていく。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図に示す。この残響付加装置
は、入力信号の残響信号を作成する残響付加回路２２と
、作成された残響信号にフィルタ特性を付与する周波数
特性制御回路２４とを具えている。残響付加回路２２は
、入力が途絶した場合に、使用する反射音パラメータの
領域を下位に順次ずらしていく適応形動作をするように
構成されている。

ところで、適応形の残響付加装置では、入力信号がゼロ
レベルになったことを検出して、固定形動作すなわちパ
ラメータの使用区間を上位に固定して残響音を作成する
動作から適応形動作すなわちパラメータの使用区間を順
次下位にずらしていく動作に切替えるが、検出されるゼ
ロレベルが単に信号波形のゼロクロスによるものか、あ
るいは、本当に入力信号が途絶えたことによるものかを
判断するため、数１０ミリ秒程度の長い時間にわたって
入力信号のレベルを検出する必要がある。

また、入力信号途絶と判断した場合、その検出区部の最
初の入力信号部分にさかのぼって適応形動作を実行して
いかなければならない。このため従来の適応形において
は、入力信号を一時蓄えておくためのメモリ（プリメモ
リ）を用いてその検出時間分入力信号を常に遅延させて
おり、このため、入出力間に遅延時間が生じる欠点があ
った。

そこで、第１図の実施例の残響付加回路２２では、これ
を改善して、プリメモリ３２のデータについて反射音パ
ラメータの初期部分を適用して固定形のたたみ込み演算
を行ない、プリメモリからの遅延データが入力されるデ
ータメモリ３４にっいては反射音パラメータの残りの部
分を適用して適応形のたたみ込み演算を行ない、最終的
にこれら出力を加算するようにして、入出力間の遅延を
なくしている。

なお、この実施例においては、全部でｎ個のパラメータ
（τ　２ｇ１）〜（τ　、Ｇ、）を使用ｎ するものとし、そのうち固定形たたみ込みに上位り個の
パラメータ（τ　、ＣＩ　　）〜（τ　２ｇ　）１１　
　　　　ｈｈ を使用し、適応形たたみ込みに残りのパラメータ（τｈ
＋１１ｇｈ＋１　＞〜（τ　、Ｇ、）のうちの適宜の領
域を使用する場合について説明する。　　　　　　　）
□１、おい、４カ□ケアアＡ／　４；ｔ　ｔ’　０□　
　　１部２５のゼロ検出用のプリメモリ３２に一旦蓄え
られ、ゼロ検出を行なう数１０ミリ秒遅延されて順次適
応形たたみ込み演算部３６のデータメモリ３４に転送さ
れていく。

固定形たたみ込み演算部２７は、プリメモリ３２のデー
タから初期部分の残響信号を作成する。

すなわち、インパルスレスポンスディレイメモリ４０は
、遅延時間のパラメータτｉ　（ｉ−１，２・・・ｎ）
のうちプリメモリ３２に保持される遅延データ分のパラ
メータ（すなわち数１０ミリ秒までのパラメータ）τ１
〜τｈを記憶している。また、インパルスレスポンスレ
ベルメモリ４２は、これらに対応するレベルパラメータ
０１〜Ｑｈを記憶している。

カウンタ４４は、メモリ４０．４２から入力信号の１サ
ンプリング周期ごとに全パラメータ（τ　、Ｑ　　）〜
（τ　、Ｑｈ）を読出走査するｉ　　　１　　　　ｈ とともに、プリメモリ３２に書込アドレスと読出アドレ
スを与えるためのものである。続出アドレスは書込アド
レスを基準としてτ１〜τｈ遅延した位置にあるので、
加算器４６で書込アドレスに遅延時間パラメータτ１〜
τｈを加算した形で与えられる。

プリメモリ３２から読み出された各遅延時間τ１〜τｈ
に対応した入力サンプル値×１〜ｘｈは、たたみ込み演
算回路４８において、メモリ４２からの対応レベルパラ
メータｇ１〜Ｑｈとそれぞれ掛は合されて累算され、た
たみ込み演算が行なわれる。このようにして、入力信号
のサンプリング周期ごとに一連のたたみ込み演算が行な
われて、固定形たたみ込み演算部２７からは、初期部分
の残響信号が出力される。

適応形たたみ込み演算部３６において、データメモリ３
４はプリメモリ３２から出力される遅延データを最古サ
ンプルが書き込まれているアドレスから順に書き込んで
、順次更新していく。

インパルスレスポンスディレィメモリ５０は、前記固定
たたみ込み演算部２７で用いられる初期反射音部分の遅
延時間パラメータτ１〜τｈより後の遅延時間パラメー
タτｈ＋１〜τ。を記憶し、インパルスレスポンスレベ
ルメモリ５２は、これらの対応ゲインパラメータ”ｈ＋
１〜Ｑｏを記憶し、Ｑ　　　）〜 ている。これらパラメータ（τｈ＋１　　　ｈ＋１（τ
　、ａｏ）の内容については後に述べる。

カウンタ４８は、メモリ５０．５２から入力信号１のサ
ンプリング周期ごとに全パラメータ（τ　　、　ｇｈ＋
１　）〜（τ　、Ｑ、）のうち所定ｈ÷１０ 領域のパラメータを読出走査するためのものである。

順列コントロール５４は、カウンタ４８が読み出すべき
前記所定領域を決めるものである。すなわら、入力信号
が連続しているときは、先頭から所定数のパラメータ（
τ　　、Ｑ　　）。

ｈ＋１　　　ｈ＋１ （τ　　、Ｑ　　　）・・・、をカウンタ４８のカラン
ｈ＋２　　　ｈ＋２ トに従って順次読み出し、ゼロ検出部２５がゼロ検出す
ると、それ以後の時間ｔを計測し、これとプリメモリ３
２での遅延時間１０　　（τ□≦ｔｏ≦τｈ＋１）を足
して、１＋１　　≦τｉの関係にあるパラメータを上位
から使用する。例えば、はじめは１−０なので（τ　　
、ａ　　　）からｔｉｔｏ＞ｈａ１ｈ＋１ τｈ＋１となると（τ　　、９　　）から更にｔ＋ｈ＋
２　　　　　ｈ÷２ ｔ　〉τ　　となると（τ　　、Ｑ　　　）から所ｏ　
　　ｈ＋２　　　　　　　ｈ◆３ｈ÷３定数のパラメー
タが利用される。この場合、帯域制御１回路５５の指令
により、使用されるパラメータの個数は順次増加してく
る。

アドレスコントローラ５６は、データメモリ３４の１込
および読出アドレスを指令するものである。書込アドレ
ス縛、前述のように、最古サンプルが入っているアドレ
スが順次指定され、新しいサンプルに更新されていく。

読出アドレスは、書込アドレスを基準として、インパル
スレスポンスディレィメモリ５０から読み出された遅延
時間パラメータで・に対応すべきデータアドレスが指令
され、その遅延信号データｘｉを読み出す。なお、デー
タメモリ３４からのデータ読出しに関する具体的内容は
後に述べる。

なお、ゼロ検出がなされたとき、データメモリ３４は書
込停止となり１、ゼロ検出が解除されたとき、（信号入
力が再開されたとき）、その停止したアドレスから書込
を再開させるようになっている。

゛たたみ込み演算回路３８は、データメモリ３４から読
み出された遅延信号データＸ、にインパルスレスポンス
レベルメモリ５２からの対応レベルパラメータＱ・を順
次層は合せて累算し、１つの残響信号サンプルを出力す
る。このようにして、所定の周期（入力信号が持続して
固定形動作をしているときは入力信号のサンプリング周
期の入力信号が途絶して適応形動作をしているときはそ
れよりも順次長くなっていく周期）ごとに初期部分以後
の残響信号のサンプルが作成されていく。

適応形たたみ込み演算部３６の出力は周波数特性制御回
路２４に入力されてフィルタ特性が付与される。この回
路２４は、ディジタルフィルタで構成され、入力信号を
フィルタ演算回路７０内に設けられたメモリで順次連通
するとともに、係数メモリ６６に記憶されているフィル
タ係数を専用カウンタ６８で読出走査して、遅延データ
にｌＩｎして累算（すなわちこのフィルタ演算もたたみ
込み演算。）し、フィルタ特性を付与する。

係数メモリ６６には様々なフィルタ特性を示す係数が記
憶されており、ゼロ検出部２５でゼロ検出されると、順
次カッ、トオフ周波数が低くなるローパスフィルタの特
性が選択される。このとき、適応形たたみ込み演算部３
６の帯域制御回路５５は、選択されたフィルタ特性に応
じて残響信号を作成するためのサンプリング周期を順次
長くすべく、順列コントローラ５４．アドレスコントロ
ーラ５６．カウンタ６８に指令を出す。

固定形たたみ込み演算部２７で作成された初期部分の残
響信号と、適応形たたみ込み演算部３６で作成されサン
プリング周期が元に戻され、さらに周波数特性制御ｉ路
２４でフィルタ特性が付与された初期以侵の残響信号は
、加算器６０で加算されて一体化されて出力される。

（残響付加回路２２の具体例） 第１図の実施例における残響付加回路２２の具体例を第
１２図に示す。

具体例を説明する前に、サンプリング周期の可変状況と
、周期を可変した場合のたたみ込み演算内容およびその
ためのパラメータ記憶について簡単に述べる。

サンプリング周期の変化比は、原理的には、出力側での
帯域制限内容と合致していさえすれば、任意の比とする
ことが可能であるが、ここでは、動作簡略化のため、サ
ンプリング周期を２倍づつ長くさせていく（すなわち、
周波数特性制御回路の帯域制限を□倍づつ変化させてい
くものとする。

また、サンプリング周期が変ると、当然出力サンプルが
得られる間隔も変わる。ここで、たたみ込み演算の原理
を再び思いおこしてみるに、ある出力サンプル列を得る
ために用いるデータ列は、必ず同じタイミングで得られ
たものでなければならない。すなわちサンプリング周期
が２倍になったら、用いるデータ間隔も２倍、つまり同
じデータ列を用いるならば１個おきのデータを用いなけ
ればならな、い。サンプリング周期が４倍になったら用
いるデータ間隔も４倍、つまり３個おきのデータを用い
なければならない。さらに前述した適応形演算の場合に
は順次シフトされていく先頭データ位置についても正確
に把握しておかなければならない。

上述した内容を実現するには、データ読出アドレス回路
にてハード的にそのような動作となるように制御する方
法も考えられるが、ここでは、より簡単かつ効果的な方
法として、たたみ込み演算に用いるパラメータの付与方
法に工夫をこらしたものとしている。

第１２図で示す具体例のパラメータメモリの記憶内容に
ついて、第１３図（ａＨｂ）を参照しつつ説明する。同
図（ａ）は一般的なインパルスレスポンスを、横軸を実
時間として、模式的に表わしたものである。これを係数
パラメータとしてメモリに記憶する際、メモリアドレス
と時間とを１対１に対応、させていけば、最も直接的で
あるが、その場合膨大なメモリを要することになってし
まう。そこで従来はレスポンスが存在し、かつ初期部分
のもののみのデータを、遅延時間およびゲインの形でメ
モリに記憶していたわけであるが、ここでは、時間経過
につれて、サンプリング周期が長くなり同時に前述した
ように適用データ間隔も間引きざれることに鑑みて、第
１３図（ｂ）に示すように、必要なレスポンスのパラメ
ータ以外は記憶しないようにしている。その結果、記憶
されるパラメータは、該当する時間におけるたたみ込み
動作形態５およびサンプリング周期に応じ、概略、後期
部分はど間引かれたものとなり、総数としては間引きな
しの場合に比べ相当に少なくなっている。ところで、具
体的にパラメータの記憶内容を決定するには、さらに帯
域制限の変化条件等を決めておく必要がある。ここでは
、固定形動作による初期遅延をｔ　とし、適応形に移行
した後、ｉｏ、＋４ｔ　　、１６ｔｏごとに帯域制限値
（フィルタのカットオフ周波数値が該当）が□づつ小さ
くなっていくものとして、第１３図（ａ）から同図（ｂ
）へのパラメータ選択がなされている。すなわち、これ
によれば、同一のハードによっても、帯域制限が□小さ
くなるごとに、たたみ込み点数は２倍になり、また、第
１３図（ａ）の横軸に相当する実時間で言えば４倍の時
間分の残響が得られることになる。

実際の回路では第１３図（ｂ）における部分ａのパラメ
ータが固定形動作用パラメータ（τ１゜Ｑ　）〜（τ　
、ａｈ）として、部分すのパラメ５ｈ −タが適応形動作用パラメータ（τｈ＋１−　ｇｈ＋１
　）〜（τ　、Ｑ　）として、パラメータメモリ７２ｎ に記憶されている。これにより、サンプリング周期可変
かつ適応形動作で必要とされるところの、周期変化に伴
なうデータの所定数飛ばし読みについても、単にパラメ
ータメモリ７２アドレスを順次変化させていくだけで極
めて簡単に実現させることができる。

第１２図において、タイミングコントローラー２４から
は各部を動作きせるだめの制御クロックＣ１，ＣＩ’　
、Ｃ２’　、Ｃ３，Ｃ３’　Ｃ４’Ｃ５，０６が出力さ
れる（第１４図参照）。クロックＣ１は入力信号のサン
プリング周期τ０に同期した信号である。クロック０１
′は入力信号゛が持続して固定動作をしているときは入
力信号のサンプリング周期τ。に同期し、入力信号が途
絶して適応形動作に移行すると周期が２倍、４倍、８倍
・・・とじだいに長くなっていく信号である。

（以下、このクロックＣ１’の周期をクロックＣ１の周
期τ。と一致しているときも含めてサンプリング周期τ
　′という。）。クロックＣ２′。

Ｃ３’　、Ｃ４’　はクロックＣＩ’　と同じ周期τ０
′の信号で、クロックＣＩ’　とともに周期を可変する
。クロックＣ５はりＯツクＣ１よりも周期の短い信号で
周期は固定であり、クロックＣ３゜Ｃ６はクロックＣ１
と同じ周期τ。の信号である。

なお、クロックＣ１’　、Ｃ２’　、Ｃ３’　。

Ｃ４’　は、前記周波数特性制御回路２４のフィルタ特
性に応じて可変制御される。

カウンタ８０は、プリメモリ３２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。

カウンタ８１は、パラメータメモリ７２の固定形動作用
パラメータの読出アドレスを与えるもので、周期τ。の
始めにリセットされ、以後クロックＣ５をカウントする
。引算器８２はカウンタ８０からの書込みアドレスと、
パラメータメモリ７２からの遅延ＲＥパラメータτ１〜
τｈをそれぞれ引算して、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、これをプリメモ
リ３２に読出アドレスとして与える。プリメモリ３２は
、りＯツクＣ６によって周期τ０に１度由込モードに切
替えられる。このとき、パラメータメモリ７２へのカウ
ンタ８１のアドレス指令は０であるので、同メモリ７２
からは遅延時間パラメータとして０が読み出され、引算
器８２がらはカウンタ８０の値がそのまま出力され、そ
の値が示すプリメモリ３２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、プリメモリ３２は読出モードにあり、カウンタ８１
からのアドレス指令によりパラメータメモリー２から周
期τ０内に順次出力される遅延時間パラメータτ１〜τ
ｈ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゛７４は、データメモリ３４に書込アドレス（
もしくは書込禁止時には基準アドレス）を与えるもので
、周期τ　′ごとにクロックＣＩ’によって別途入力さ
れるサンプリング周期比τ。′／τ０に応じた数づつイ
ンクリメントされていく（すなわち適応形動作を行なっ
ていない時には通常の１づつカウントするカウンタとな
る。）。引算器７６はカウンタ７４からの書込アドレス
と、後述するカウンター１６からのアドレス指令により
パラメータメモリ７２からの遅延時間パラメータで・　
（τ・はτハ＋１〜τ。から選択された可変数のパラメ
ータ）とをそれぞれ引算して、現在の書込アドレスに対
する遅延時間でｉの各アドレスを求め、これをデータメ
モリ３４に読出アドレスとして与える。データメモリ３
４は、クロックＣ２’によって周期τ　′に１度書込モ
〇 一ドに切替えられる。このとき、パラメータメモリ７２
からは遅延時間パラメータとして０が読み出されるので
、引算器７６からはカウンタ７４の値がそのまま出力さ
れ、その値が示すデータメモリ３４のアドレスにプリメ
モリ３２の出力が書き込まれる。このとき、プリメモリ
３２はカウンタ８０によって次に書込が行なわれるアド
レス（すなわち最古データが入っているアドレス）が指
定されているので、データメモリ３４に書込まれるデー
タはプリメモリ３２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３
４は読出モードにあり、パラメータメモリ７２から周期
τ。′内に順次出力される遅延時間パラメータτ・によ
り、書込アドレスを基準としててｉの遅延Ｒ１２ｉｌに
あるデータが順次読み出される。

プリメモリ３２から順次読み出されるデータ×１〜ｘｈ
は、乗算器８４において、パラメータメモリ７２から順
次出力されるレベルパラメータ９１〜Ｑ、がそれぞれ乗
算されて、Ｑ、・×１〜Ｑｈ−Ｘｈが順次出力される。

アキュームレータ８７は、乗算器８４からの乗算値を、
加算器８９とレジスタ９１とで加算していくもので、こ
れにより、最終的に周期τ。内の　′全乗算値の累算値
、すなわち、固定形動作での残響信号の１サンプルが得
られる。したがって、順次繰返すことによって得られる
サンプル列の周期は、固定周期で。となる。なお、アン
ド回路９３は、前記サンプルが得られた後、次なる周期
τ。

内の累算に備えてクロックＣ３のタイミングでレジスタ
９１をゼロクリアするものである。

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８６において、パラメータメモリ廖 ７２から順次出力されるレベルパラメータＱｉがそれぞ
れ乗算されてＱ・　・Ｘ・　（ｉはｈ＋にｎ＋１ から選択される可変の所定数）が順次出力される。

アキュームレータ８８は、乗算器８６からの乗算値を加
算ｒＡ９０とレジスタ９２とで加算していくもので、こ
れにより、最終的に周期τ０′内の全乗算値の累篩値、
プなわら、適応形動作での残響信号の１サンプルが得ら
れる。したがって、順次繰返すことによって得られるサ
ンプル列の周期は、可変周期τ。′である。

サンプリング周期変換回路９５は、適応形動作で得られ
る可変周期τ。′の残響信号のサンプル列を、クロック
ＣＩ、０１’　に基づき、周期τ。

のサンプル列に戻すものである。

加葬器６０は、サンプリング周期変換回路９５で、周期
τ。に戻された適応形残響サンプル列を周波数特性制御
回路２４を介して帯域制限した形のサンプル列と、アキ
ュームレータ８７からの固定形残響サンプル列とを加算
して、最終的な残響信号サンプル列を出力するためのも
のである。

ゼロ検出回路３７は、プリメモリ３２の出力Ｘ、〜Ｘ、
を乗算器９６でそれぞれ自乗してｘｌ　〜ｘｈ２を求め
、これらをり０ツクＣ５ごとに加算器９０とレジスター
００で累算して、周期τ０内の累算値をクロックＣ１で
レジスタ１０２に転送する。またレジスタ１００はクロ
ックＣ１によって周期τ０ごとにリセットされる。

適応形たたみ込みで使用されるパラメータデータのアド
レスの一例を下記第１表に示す。これは前述した第１３
図（ｂ）の部分すのパラメータ内容に加え、入力データ
の書込動作のためにアドレス０として０データが付加さ
れたものとなっている。

第　　１　・　表 なお、ここで、遅延時間パラメータについては、入力信
号の１サンプリング・周期τ。を基準としており、この
周期τ。の何個弁に相当するがという形で記憶されてい
る。

次に固定形たたみ込みで使用されるパラメータデータの
アドレスの一例を下記第２表に示す。これは、第１３図
（ｂ）の部分ａのパラメータ内容に加え、入力データの
書込動作のためにアドレス０．１として０データが付加
されたものとなっている。

遅延時間の記憶については前述の第１表の場合と同じで
ある。

適応形たたみ込みにおけるパラメータの読出は次のよう
にして行なわれる。

比較器９９はゼロ検出回路３７の出力が所定の閾値より
大きい場合（すなわち、入力信号がある場合）はカウン
ター、１０．１１２をリセットする。

カウンター１０は適応形動作用パラメータデータの初期
値を規定するもので、リセットされているときは初期値
として１を出力し、リセットが解除されているときは、
−数構出回路１１４の出力によりカウントアツプされて
いく。

カウンター１６は読出アドレスを指令するもので、周期
τ　′に一度出力されるクロックＣ４’によってリセッ
トされ、次のり０ツクＣ５（第１４図参照）のタイミン
グでカウンター１０の値を読み込み、その値を初期値と
してクロックＣ５でカウントアツプされ、周期τ。′内
に適用形たたみ込みを行なう所定数（すなわち周期τ。

′内のクロックＣ５の最大カウント数）の読出アドレス
を出力する。カウンター１０がカウント値“１”にリセ
ットされているとき（入力信号が持続しているとき）は
、カウンター１６に初期値として１″がプリセットされ
るので、パラメータメモリ７２はアドレス１から順次指
定されていく。

カウンター１２は、ゼロ検出回路３７で入力信号のゼロ
状態が検出されるとリセット状態が解除され、クロック
Ｃ１によって入力信号のサンプリング周期τ。ごとにカ
ウントアツプされていく。

この値は、適応形動作に移行してからの入力信号のサン
プル数に対応している。したがって、適応形動作に移行
してからの経過時間ｔを意味する。

この時間ｔは加算器１２０においてブリメモリ３２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＋１゜は、−入力信号が途絶えてからの経過時
間を表わしている。

−数構出回路１１４は、パラメータメモリ７２に記憶さ
れている適応形動作用の遅延時間パラメータτｈａ１〜
τ。とｒＲ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１１０をカウントアツプする。すな
わち、適応形動作においては、入力信号が途絶えてから
の経過時間ｔ＋１８よりも以後の（すなわち大の遅延時
間のパラメータを適用するので、（時ｒＩＩＪｉ＋１゜
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、入力が途絶えて０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カウントする
ことで、現時点で何番目のパラメータから適用していけ
ばよいかがわかる。

カウンタ１１０の値はカウンタ１１６にプリセットされ
、カウンタ１１６はこのプリセット値を初期値として、
クロックｃ５によってカウントアツプされていく。カウ
ンタ１１６の値は適応形パラメータの読出アドレスとし
てパラメータメモリ７２に加わり、対応するアドレスの
パラメータデータが読み出されていく。

第１２図の回路の動作の一例を第１４図に示す。

適応形動作がまだ行なわれていないとき、周期τ０．τ
０′は、この場合、実質的に同じとなるりＯツクＣ１，
ＣＩ’で開始され、カウンタ７４゜８０がカウントアツ
プされて、書込アドレスが１ずつずれていく。遅延ＦＲ
ｆｆｉＩパラメータは、ブリメモリ３２側もデータメモ
リ３４側もはじめはＯなので、そのときカウンタ”ｒｉ
ｂ、ｓｏの値がそのままアドレス信号としてデータメモ
リ３４、ブリメモリ３２に加わる。データメモリ３４は
、クロックＣ２’によって書込みが行なわれる。このと
き、ブリメモリ３２ではカウンタ８０によって次に書゛
き込むべきアドレスをすなわち最古データが記憶されて
いるアドレスが読み出されているので、クロックＣ２’
によってそのデータがデータメモリ３４に書き込まれる
。ブリメモリ３２にはその後クロックＣ６によって新し
いデータが書き込まれる。

パラメータメモリ７２からは、固定形動作用パラメータ
と適応形動作用パラメータがそれぞれカウンタ８１，１
１６によっていずれもクロックＣ５の周期で順次読み出
される。適応形動作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。固定形動作用パラメータ
は適応形動作用パラメータより数が少ないので、早・い
時期にすべて読み出されてしまい、以後０が読み出され
る。

ここでは、まだ適応形動作が行なわれていない状態を示
しているので、カウンター１６の初期値は１（その前の
Ｏはリセット状態）となって、適応形動作用パラメータ
は（τｈ　＋１．ｈ　４１）　−’（τｈ’＋？　ｑｈ
　＋２　）、・・・、と先頭から読み出されている。

適用形動作が開始されると、カウンタ１１６の初期値が
２，３．・〜と順次変化していき、適応形動作に使用す
るパラメータの領域も（τｈ＋２−ｉ０ｈ＋２）・　（
”　ｈ＋３・Ｑｈ＋３）・°°゛から（−＋３・（ｊｈ
＋３）、（τｈ＋４　”　ｈ＋４　）　、・・・と順次
下位に移行していく。これと同時に、たたみ込み演算の
周期を規定するりＯツクＣ１’の同期τ。′も２倍、４
倍、８倍・・・とじだいに長くなってい（ので、１回の
たたみ込み演算で使用するパラメータ数もしだいに増加
してくる。

また、第１３図の説明で述べたように、適応形動作用パ
ラメータは予めサンプリング周期比でｏ′／τ０の変化
を考慮しデータの飛ばし読みのための間引きがなされて
いること、および、データメモリ３４からデータを読出
す際その先頭位置を定めるための基準となるカウンタ７
４のカウント方法がサンプリング周期比τ　′／τ０に
応じて変化するように構成されていることから、何らサ
ンプリグ周期が変化しない場合と全く同様にパラメータ
メモリから順次１づつアドレスを増加させてパラメータ
を読出していけば、自動的にその時点で必要なデータメ
モリ３４上のデータが飛ばし読みよって得られ、何らデ
ータタイミングが狂ったりして出力ピッチ変動を生ずる
ことはない。

以上のようにして、たたみ込み点数が増加し、情報但を
多く含んだより自然な残響音が得られるのである。なお
、固定形動作用パラメータは、常に（τ　、Ｑｌ）〜（
τｈ、Ｑｈ）で変化しないことは言うまでもない。

乗算器８４．８６からそれぞれ出力される固定形および
適応形波算値は、アキュームレータ８７゜８８で各周期
τ　、τ０′ごとに累算され、かつこれらをそれぞれ繰
返すことにより、固定形および適応形の各残響信号サン
プル列が得られる。

これら各サンプル列は互いのサンプリング周期が相違し
ているので、適応形サンプル列の方はサンプリング周期
変換回路９５に入力され、クロックＣ１，Ｃ１’　に基
づいて周期変換（τ０′→τ０）が行なわれる。この周
期変換された適応形サンプル列は周波数特性制御回路２
４に入力されて帯域制限された後、加算器９７で固定形
サンプル列と加算され、最終的な残響信号サンプル列と
なる。これをＤ／Ａ変換すればアナログ残響出力が得ら
れる。

なお、上述した周期変換を行なう代りにサンプリング周
期の異なる２つのサンプル列を共にＤ／Ａ変換してアナ
ログに直した後に加算することも可能である。

〔周波数特性制御回路２４の具体例３ 次に、第１図の周波数特性制御回路２４の具体例を第１
５図に示す。

これは、Ｆ　Ｉ　Ｒ（ｆｉｎｉｔｅ　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１６図に示すように、入力信
号Ｘ。を遅延素子１３０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。）の遅延出力に乗算
器１３２で係数ａ１〜ａ２ｏを付与し、各出力ａ　　Ｘ
　　−ａ２゜Ｘｏを加算器１３４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１５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１５図の回路で
用いられている各制御信号を第１７図に示す。

第１７図において、クロックＣ１は前記第１３図のクロ
ックＣ１と同じ信号、クロックＣ７はり０ツクＣ１の１
周期τ。にｍ＋１個発生する信号、クロックＣ８，Ｃ９
はクロックＣ１と同じ周期τ。を有する信号である。

第１５図において、フィルタ特性パラメータメモリ１４
６は、設定しようとする各フィルタ特性（例えば第１８
図のａ、ｂ、・・・、１の特性）ごとに、その周波数特
性を決定する係数ａ１〜ａ、。

ｂ　〜ｂ　、・・・、１１〜Ｚ　　（各々ｍ個のサン１
ｍ ル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１４８は、フィルタ特性パラメー
タメモリ１４６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１５０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ブルを書込んでいく。こ
れにより、データメモリ１５０には、常に現時点から過
去ｍ＋１個のサンプルが記憶された状態となる。

カウンタ１５２はデータメモリ１５０の書込アドレスを
指令するもので、入力信号のサンプリング周期τ０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１５４は、フィルタ特性パラメータメモリ１４
６およびデータメモリ１５０の読出アドレスを指令する
もので、入力信号のサンプリング周期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１５４の値は引算器１５６において
カウンタ１５２の値と引算され、データメモリ１５０に
アドレス指令として加わる。

データメモリ１５０は、カウンタ１５４の値が０のとき
に発生するクロックＣ８によって書込モードに切替られ
、それ以外の値のとき読出モードにある。したがって、
書込モードのときはカウンタ１５２の値がそのままデー
タメモリ１５０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。書込が終わるとデー
タメモリ１５０は読出モードに戻り、カウンタ１５４は
クロックＣ７によって１．２．・・・２ｍと順次カウン
トアツプされていく。そして、引算器１５６においてカ
ウンタ１５２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、
・・・・・・、ｍ個前のサンプルが周期τ０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１４６は、カウン
タ１５４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１４８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〜ａ、。

ｂ１〜ｂ、）を並行して順次出力する。

データメモリ１５０の出力データは２つの系統Ａ、Ｂに
導かれ、乗算！１５８，１６０でフィルタ特性パラメー
タメモリ１４６から順次出力されるフィルタ特性の係数
が付与される。データメモリ１５０からの遅延データの
読出とフィルタ特性パラメータメモリ１４６からのフィ
ルタ特性の係数の読出はカウンタ１５４により同期が取
られているので、乗算器１５８，１６０では読出されて
いる遅延データに対応した係数が付与される。

乗算器１５８の出力データは、加算器１６２とレジスタ
１６４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１６６にラッチされる。累算値がレ
ジスタ１６６にラッチされると、レジスタ１６４はクロ
ックＣ１の反転信号によってリセットされ、次の周期に
おける累算に備える。

乗算器１６０′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１６６．１７２からは、入力信号
にフィルタ特性選択回路１４８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１７４
，１７６においてクロスフェード用の係数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１７８は、係数ｘ、
ｙとして例えｔ、ｌｆ下記第４表に示す値を各アドレス
に記憶してりる。

カウンタ１８０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
ウント値はメモリ１７８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。したがって、はじめは係数Ｘが
付与されるＡ系統のフィルタ特性のみが生かされ、時間
とともにしだいにＡ系統のフィルタ特性が減衰して係数
ｙが付与されるＢ系統のフィルタ特性が生かされていき
、最終的にはＢ系統のフィルタ特性のみとなる。乗算器
１７４．１７６の出力データは加算器１７８で加算され
て、周期τ。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８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８系統に完全に切替えられた場合（す
なわち、カウンタ１８０の値が１０になった場合）、カ
ウンタ１８０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
１８０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１８０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、力１
クンタ１８０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。

二のようにして、カウンタ１８０の値がＯまたは１０に
達するごとにそのアップ／ダウンを切替え、減衰した方
の系統のフィルタ特性を切替えていけば、第１９図に示
すようなフィルタ特性の切替が実現される。

なお、フィルタ特性選択回路１４８におけるフィルタ特
性の選択に合せて第１２図のクロックＣＩ’等の周期が
可変制御されるのは前述したとおりである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、残響信号の帯
域制限に合せて残響信号を作成するサンプリング周期を
長くするようにしたので、残響信号を作成するためのた
たみ込み点数を増やすことができ、より自然な賎響畜を
作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示すブロック図である
。 第２図は、ある音響空間におけるインパルス応答を示す
図である。 第３図は、第２図のインパルス応答をパラメータとした
残響付加装置の概念図である。 第４図は、第３図の装置の具体例を示すブロック図であ
る。 第５図は、従来の適応形のたたみ込みで選択されるパラ
メータの領域を示す図である。 第６図は、残響信号にフィルタ特性を付与する構成を示
すブロック図である。 第７図は、第６図の回路により残雪信号のフィルタ特性
を順次変えてい（様子を示すタイムチャートである。 第８図は、第７図の各フィルタ特性を示す図である。 第９図は、この発明によるフィルタ特性の周波数帯域と
残響信号作成のサンプリング周期の関係の一例を示す図
である。 第１０図は、この発明によりサンプリング周期の変化と
ともにたたみ込み点数が変化する様子の一例を示す図も
ある。 第１１図は、この発明により選択されるパラメータの領
域の一例を示す図である。 第１２図は、第１図の残響付加回路２２の具体例を示す
ブロック図である。 第１３図（ａ）（ｂ）は、それぞれパラメータメモリの
記憶方法を説明するための図である。 第１４図は、第１２図の回路の動４作を示すタイムチャ
ートである。 第１５図は、非巡回形フィルタを用いて構成した第１図
の周波数特性制御回路２４の構成例を示すブロック図で
ある。 第１６図は、非巡回形フィルタの原理を示す図である。 第１７図は、第１５図の回路の動作を示すタイムチャー
トである。 第１８図は、第１９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１９図は、第１５図の周波数特性Ｉ１１御回路２４を
用いて、減衰する残響信号に対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。 ２２・・・残響付加回路、２４・・・周波数特性調整回
路。 （はひ−１？！３２ 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インパルス応答を係数パラメータとして、その一部を利
   用してたたみ込み演算を行ない入力信号の残響信号を作
   成する手段と、 前記残響信号を帯域制限する手段と、 前記帯域制限に合せて、前記残響信号の１つのサンプル
   を作成するための周期を長くしてたたみ込み演算点数を
   増加する手段と を具備する残響付加装置。