JP2013073027A - Sound reproduction device and sound reproduction method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、再生音場（例えば試聴室や車室）において別の音場（例えばコンサートホール）を再現したりするなどに用いる、オーディオ信号に部屋の特性を付加して再生する音響再生装置に関するものである。 The present invention relates to an acoustic reproduction apparatus that reproduces an audio signal by adding room characteristics, for example, to reproduce another sound field (for example, a concert hall) in a reproduction sound field (for example, a listening room or a passenger compartment). Is.
従来の音響再生装置として、第１次反射音発生回路と、残響信号発生回路と、間接音成分を含まない電気信号と上記第１次反射音発生回路からの第１次反射音信号と上記残響信号発生回路からの残響信号とを混合する混合手段とを具備しているものが知られている（例えば特許文献１参照）。 As a conventional sound reproducing device, a primary reflected sound generation circuit, a reverberation signal generation circuit, an electric signal not including an indirect sound component, a primary reflected sound signal from the first reflected sound generation circuit, and the reverberation One having a mixing means for mixing a reverberation signal from a signal generation circuit is known (see, for example, Patent Document 1).
また、従来の別の音響再生装置として、初期反射音および後期残響音の時間領域にわたり比較的まばらでかつ不均一の時間間隔で発生し遅延時間の経過とともに減衰する反射音群に相当する第１の反射音パラメータが設定され、入力される音声信号のサンプリングデータを該第１の反射音パラメータで畳み込み演算して第１の反射音データを生成する第１のＦＩＲフィルタと、前記第１の反射音パラメータの反射音よりも密集しかつ不均一の時間間隔で発生する反射音群に相当する第２の反射音パラメータが設定され、該第２の反射音パラメータ全体の時間軸方向の長さが前記第１の反射音パラメータの反射音の発生間隔よりも長くかつ該第１の反射音パラメータ全体の時間軸方向の長さよりも短く設定され、前記第１のＦＩＲフィルタで生成された第１の反射音データを該第２の反射音パラメータで畳み込み演算して該第１のＦＩＲフィルタによる反射音の発生間隔を埋める第２の反射音データを生成する第２のＦＩＲフィルタとを具備してなるものが知られている（例えば特許文献２参照）。 In addition, as another conventional sound reproducing device, a first reflected sound group corresponding to a reflected sound group that occurs at a relatively sparse and non-uniform time interval over the time domain of the early reflection sound and the late reverberation sound and attenuates as the delay time elapses. And a first FIR filter for generating first reflected sound data by convolving the sampling data of the input audio signal with the first reflected sound parameter, and the first reflected sound parameter. A second reflected sound parameter corresponding to a reflected sound group that is denser than the reflected sound of the sound parameter and is generated at a nonuniform time interval is set, and the length of the entire second reflected sound parameter in the time axis direction is set. The first reflected sound parameter is set longer than the reflected sound generation interval and shorter than the entire length of the first reflected sound parameter in the time axis direction, and is generated by the first FIR filter. A second FIR filter that convolves the first reflected sound data with the second reflected sound parameter to generate second reflected sound data that fills the interval between the reflected sounds generated by the first FIR filter; (For example, refer to Patent Document 2).
また、従来の別の音響再生装置として、処理対象となる音響信号に対し、インパルス応答の第１の所定時間に対応する第１のデータ列を畳み込むことにより第１の反射音信号を生成する第１の信号処理手段と、前記音響信号に対し、所定の信号処理を施して前記第１の反射音信号に続く第２の反射音信号を生成する第２の信号処理手段と、前記第１の信号処理手段によって生成される前記第１の反射音信号と、前記第２の信号処理手段によって生成される前記第２の反射音信号とを加算して出力する手段であって、前記第２の反射音信号を、前記第１の所定時間よりも短い時間だけ遅延させて出力する出力手段とを具備することを特徴とするものが知られている（例えば特許文献３参照）。 As another conventional sound reproducing device, a first reflected sound signal is generated by convolving a first data string corresponding to a first predetermined time of an impulse response with respect to an acoustic signal to be processed. A first signal processing means, a second signal processing means for performing a predetermined signal processing on the acoustic signal to generate a second reflected sound signal following the first reflected sound signal, and the first signal processing means. Means for adding and outputting the first reflected sound signal generated by the signal processing means and the second reflected sound signal generated by the second signal processing means; It is known that there is provided an output means for outputting a reflected sound signal after being delayed by a time shorter than the first predetermined time (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、従来の音響再生装置では、同一の入力信号に対して部屋の特性を複数処理する場合、反射音付加処理および残響音付加処理が複数必要で、処理の演算量が増えてしまうという問題があった。 However, in the conventional sound reproducing apparatus, when a plurality of room characteristics are processed for the same input signal, a plurality of reflected sound addition processing and reverberation sound addition processing are required, which increases the amount of processing. there were.
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、同一の入力信号に対して部屋の特性を複数処理する場合でも、演算量が少ない音響再生装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the conventional problems, and an object of the present invention is to provide a sound reproducing apparatus with a small amount of calculation even when a plurality of room characteristics are processed for the same input signal.
本発明の音響再生装置は、オーディオ信号に対して任意の部屋の複数のインパルス応答を処理して出力する場合、前記インパルス応答の残響音部分を生成する残響音生成器と、前記インパルス応答の反射音部分を生成する反射音生成器とを備え、前記残響音生成器は、前記複数のインパルス応答のうち２つ以上のインパルス応答の残響音を生成し、前記反射音生成器より前に設置された構成を有している。 The sound reproducing device of the present invention, when processing and outputting a plurality of impulse responses of an arbitrary room with respect to an audio signal, generates a reverberation sound generator that generates a reverberation part of the impulse response, and reflects the impulse response. A reverberation sound generator for generating a sound portion, wherein the reverberation sound generator generates reverberation sound of two or more impulse responses out of the plurality of impulse responses, and is installed before the reflection sound generator. It has a configuration.
この構成により、残響音は処理すべき部屋のインパルス応答の数よりも少ない数の残響音生成器で生成し、生成した残響音を複数の反射音生成器に入力することができる。 With this configuration, reverberant sounds can be generated by a smaller number of reverberant generators than the number of impulse responses in the room to be processed, and the generated reverberant sounds can be input to a plurality of reflected sound generators.
本発明は、部屋のインパルス応答の反射音部分を生成する反射音生成器と部屋の２つ以上のインパルス応答の残響音部分を生成する残響音生成器を設け、反射音生成器の前段に残響音生成器を配置したことにより、任意の空間の特性をオーディオ信号に付加する際、空間の特徴を保持したまま少ない演算量で処理が可能であるという効果を有する音響再生装置を提供することができるものである。 The present invention includes a reflected sound generator that generates a reflected sound portion of an impulse response of a room and a reverberation sound generator that generates a reverberation sound portion of two or more impulse responses of a room, and the reverberation is provided before the reflected sound generator. By providing a sound generator, it is possible to provide a sound reproducing device having an effect that processing can be performed with a small amount of computation while retaining spatial characteristics when adding characteristics of an arbitrary space to an audio signal. It can be done.
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態の音響再生装置について、図面を用いて説明する。本発明の第１の実施の形態の音響再生装置を図１に示す。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a sound reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sound reproducing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図１において、音響再生装置１００は、図示していないＣＤプレーヤなどのオーディオ信号発生装置と入力端子１０８で接続されている。 In FIG. 1, the sound reproducing device 100 is connected to an audio signal generating device such as a CD player (not shown) via an input terminal 108.
入力端子１０８とオーディオ信号発生装置との間に、信号を増幅するためのアンプが設けられていても良い。また、入力端子１０８とオーディオ信号発生装置との間に、アナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が設けられていても良い。 An amplifier for amplifying a signal may be provided between the input terminal 108 and the audio signal generator. An A / D converter that converts an analog signal into a digital signal may be provided between the input terminal 108 and the audio signal generator.
音響再生装置１００はまた、図示していないスピーカと出力端子１０９で接続されている。出力端子１０９とスピーカとの間に、信号を増幅するためのアンプが設けられていても良い。また、出力端子１０９とスピーカとの間に、ディジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器が設けられていても良い。 The sound reproducing device 100 is also connected to a speaker (not shown) via an output terminal 109. An amplifier for amplifying a signal may be provided between the output terminal 109 and the speaker. Further, a D / A converter that converts a digital signal into an analog signal may be provided between the output terminal 109 and the speaker.
音響再生装置１００は、入力端子１０８からの入力信号のレベルを変更する乗算器１０
１と、入力信号を遅延させる遅延器１０２と、残響音を生成する残響音生成器１０３と、残響音のレベルを変更する乗算器１０４と、入力信号と残響音を加算する加算器１０５と、反射音を生成する反射音生成器１０６と、反射音のレベルを変更する乗算器１０７とで構成されている。
The sound reproducing device 100 includes a multiplier 10 that changes the level of an input signal from the input terminal 108.
1, a delay device 102 that delays an input signal, a reverberation sound generator 103 that generates a reverberation sound, a multiplier 104 that changes the level of the reverberation sound, an adder 105 that adds the input signal and the reverberation sound, A reflected sound generator 106 that generates reflected sound and a multiplier 107 that changes the level of the reflected sound are included.
音響再生装置１００は、ディジタル信号処理が可能なディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）やマイコンなどで実現しても良い。 The sound reproducing device 100 may be realized by a digital signal processor (DSP) capable of performing digital signal processing, a microcomputer, or the like.
ここで、音響再生装置１００で実現する任意の空間（コンサートホールや部屋など）の特性について、図２および図３を用いて説明する。 Here, characteristics of an arbitrary space (a concert hall, a room, etc.) realized by the sound reproducing device 100 will be described with reference to FIGS.
図２は、部屋の特性を測定する状態について説明した図である。図２において、任意の空間である部屋２００内に、１つのスピーカ２０１と、複数のマイク２０２が設置されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which room characteristics are measured. In FIG. 2, one speaker 201 and a plurality of microphones 202 are installed in a room 200 that is an arbitrary space.
入力端子２０３からインパルスのような測定用信号を入力すると、スピーカ２０１からその信号が部屋２００に放射される。 When a measurement signal such as an impulse is input from the input terminal 203, the signal is radiated from the speaker 201 to the room 200.
スピーカ２０１から出力された信号は、部屋２００の特性で変化させられた後、マイク２０２に入力する。 The signal output from the speaker 201 is changed by the characteristics of the room 200 and then input to the microphone 202.
マイク２０２は出力端子２０４に接続されており、出力端子２０４の信号を測定することで、部屋２００の特性を測定することができる。 The microphone 202 is connected to the output terminal 204, and the characteristics of the room 200 can be measured by measuring the signal at the output terminal 204.
一般に、インパルスを入力したときの特性は、インパルス応答と呼ばれている。出力端子２０４で測定される信号には、スピーカ２０１やマイク２０２の特性が含まれるため、部屋２００の特性だけを知りたいときには、スピーカ２０１やマイク２０２の特性をキャンセルするような処理を行えば良い。 In general, a characteristic when an impulse is input is called an impulse response. Since the signal measured at the output terminal 204 includes the characteristics of the speaker 201 and the microphone 202, when only the characteristics of the room 200 are to be known, processing for canceling the characteristics of the speaker 201 and the microphone 202 may be performed. .
図３は、部屋２００で測定されたインパルス応答の例を示したものである。図３において、横軸は時間（単位はサンプル数）で縦軸は振幅である。 FIG. 3 shows an example of an impulse response measured in the room 200. In FIG. 3, the horizontal axis is time (unit is the number of samples), and the vertical axis is amplitude.
図３に図示してあるように、部屋のインパルス応答は、直接音、初期反射音および残響音から構成される。 As shown in FIG. 3, the impulse response of the room is composed of a direct sound, an early reflection sound, and a reverberation sound.
直接音は、スピーカ２０１から出力された音が部屋２００の壁や床などで反射せずに、直接マイク２０２に入力される信号である。 The direct sound is a signal that is directly input to the microphone 202 without the sound output from the speaker 201 being reflected by the wall or floor of the room 200.
初期反射音は、スピーカ２０１から出力された音が部屋２００の壁や床などで１回から数回程度反射して、マイク２０２に入力される信号である。 The initial reflected sound is a signal that is input to the microphone 202 after the sound output from the speaker 201 is reflected from the wall or floor of the room 200 about once to several times.
初期反射音は、部屋２００の大きさにもよるが直接音がマイク２０２に到達した後５０ｍｓ〜１００ｍｓ程度までの間に、マイク２０２に入力される。 Depending on the size of the room 200, the initial reflected sound is input to the microphone 202 between about 50 ms and 100 ms after the direct sound reaches the microphone 202.
また、残響音は、初期反射音の後、部屋２００の壁や床などで多く反射した後にマイク２０２に入力される信号である。 The reverberant sound is a signal that is input to the microphone 202 after being reflected by the wall or floor of the room 200 after the initial reflected sound.
インパルス応答の長さは、部屋２００の大きさや、壁などの材質などにもよるが、試聴室で数百ｍｓ、コンサートホールで１秒〜２秒程度である。 The length of the impulse response depends on the size of the room 200 and the material of the wall, but is about several hundreds ms in the listening room and about 1 to 2 seconds in the concert hall.
部屋２００の特性の特徴は、残響音部分にももちろん含まれているが、スピーカ２０１とマイク２０２の位置関係など部屋の特性の重要な部分は直接音および初期反射音部分に多く含まれている。 Of course, the characteristic features of the room 200 are also included in the reverberation sound part, but many important parts of the room characteristics such as the positional relationship between the speaker 201 and the microphone 202 are included in the direct sound and the early reflection sound part. .
これは、直接音や初期反射音が、壁などに反射しないか１回から数回程度反射したものであるのに対し、残響音は壁などに多く反射したものであることからも類推することができる。 This can be inferred from the fact that the direct sound and early reflection sound are not reflected on the wall or reflected from one to several times, whereas the reverberant sound is reflected on the wall. Can do.
残響音部分は、スピーカとマイクとの位置関係というような情報よりも主に残響時間などの情報が含まれている。 The reverberant part mainly includes information such as reverberation time rather than information such as the positional relationship between the speaker and the microphone.
次に、図１に示したように構成された音響再生装置１００について、図１を用いてその動作を説明する。 Next, the operation of the sound reproducing device 100 configured as shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
入力端子１０８に入力された入力信号は、乗算器１０１によってレベルが変更され、加算器１０５の一方の入力となる。 The level of the input signal input to the input terminal 108 is changed by the multiplier 101 and becomes one input of the adder 105.
入力信号はまた、遅延器１０２によって設定された遅延時間だけ遅延させられる。遅延器１０２によって設定される遅延時間は、初期反射音部分の時間(あるいは、直接音から反射音までの時間間隔)であり、インパルス応答の直接音部分(最初のパルス部分)と残響音が出始めるまでの時間間隔である。 The input signal is also delayed by the delay time set by the delay unit 102. The delay time set by the delay device 102 is the time of the initial reflected sound part (or the time interval from the direct sound to the reflected sound), and the direct sound part (first pulse part) of the impulse response and the reverberant sound are generated. The time interval until the start.
遅延器１０２の出力は、残響音生成器１０３によって残響音が生成され、乗算器１０４にレベルが変更された後、加算器１０５のもう一方の入力となる。 The output of the delay device 102 is the other input of the adder 105 after the reverberation sound is generated by the reverberation sound generator 103 and the level is changed to the multiplier 104.
この信号は、図３で説明した残響音部分を構成するものである。加算器１０５は、乗算器１０１および１０４の出力信号を加算して出力する。 This signal constitutes the reverberation part described with reference to FIG. Adder 105 adds the output signals of multipliers 101 and 104 and outputs the result.
加算器１０５の出力は、反射音生成器１０６によって反射音が生成され、乗算器１０７によってレベルが変更された後、出力端子１０９から出力される。 The output of the adder 105 is output from the output terminal 109 after the reflected sound is generated by the reflected sound generator 106 and the level is changed by the multiplier 107.
反射音生成器１０６で生成される信号は、図３で説明した初期反射音部分を構成するものである。ただし、残響音生成器１０３の後段に反射音生成器が接続されるという装置の構成上、反射音生成器１０６では直接音部分も生成するようにする。 The signal generated by the reflected sound generator 106 constitutes the initial reflected sound portion described with reference to FIG. However, due to the configuration of the apparatus in which the reflected sound generator is connected to the subsequent stage of the reverberant sound generator 103, the reflected sound generator 106 also generates a direct sound portion.
反射音生成器１０６が複数あるのは、図２で説明したように複数のマイクにおける特性を模擬するためである。 The reason for the plurality of reflected sound generators 106 is to simulate the characteristics of a plurality of microphones as described with reference to FIG.
また、前述の通り初期反射音部分にスピーカやマイク配置を含む部屋の特徴的な部分が多く含まれるため、複数の反射音生成器１０６で構成するようにした。 Further, as described above, since the initial reflected sound portion includes many characteristic portions of the room including the speaker and microphone arrangement, the reflected sound generator 106 is configured by a plurality of reflected sound generators 106.
一方、残響音生成器１０３は全体で１つで構成するように、すなわち、音響再生装置１つに対して残響音生成器が１つ設けられる構成とした。これも、前述の通り残響音部分は主に残響時間の情報が含まれており、残響時間は同一の空間であれば、ほぼ同じであるために、残響音生成部分を共通化したものである。 On the other hand, one reverberation sound generator 103 is configured as a whole, that is, one reverberation sound generator is provided for one sound reproduction device. Also, as described above, the reverberation part mainly includes information on the reverberation time. Since the reverberation time is almost the same in the same space, the reverberation part is shared. .
このように残響音生成部分を共通化すれば、演算量を削減することができる。ただし、異なる出力信号に対して同一の残響音が生成されるのではなく、異なる残響音が生成されるようにするために、残響音生成器１０３で生成された信号がそれぞれの反射音生成器１０６を通るように、残響音生成器１０３を反射音生成器１０６よりも前に配置した。 Thus, if the reverberation sound generation part is made common, the amount of calculation can be reduced. However, in order not to generate the same reverberation sound for different output signals, but to generate different reverberation sounds, the signal generated by the reverberation sound generator 103 is used as each reflected sound generator. The reverberation sound generator 103 is disposed in front of the reflected sound generator 106 so as to pass through 106.
このような構成とすることで、残響音部分にも反射音部分に多く含まれる部屋の特徴的な特性が反映されることになる。 By adopting such a configuration, the characteristic characteristic of the room that is included in the reverberant sound part is also reflected in the reverberant sound part.
次に、残響音生成器１０３と反射音生成器１０６の構成例について、図４から図６を用いて説明する。図４はＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタの構成を、図５は反射音付加器の構成を、図６は残響音付加器の構成を示したものである。 Next, configuration examples of the reverberation sound generator 103 and the reflected sound generator 106 will be described with reference to FIGS. 4 shows the configuration of an FIR (Finite Impulse Response) filter, FIG. 5 shows the configuration of a reflected sound adder, and FIG. 6 shows the configuration of a reverberation sound adder.
残響音生成器１０３は、ＦＩＲフィルタまたは残響音付加器で構成し、反射音生成器１０６はＦＩＲフィルタまたは反射音付加器で構成する。 The reverberation sound generator 103 is constituted by an FIR filter or a reverberation sound adder, and the reflected sound generator 106 is constituted by an FIR filter or a reflection sound adder.
まず、ＦＩＲフィルタの構成および動作を、図４を用いて説明する。図４において、４０１は遅延器、４０２は乗算器、４０３は加算器、４０４は入力端子、４０５は出力端子である。入力端子４０４に入力された信号は、乗算器４０２でレベルが変えられた後、加算器４０３の１つの入力となる。 First, the configuration and operation of the FIR filter will be described with reference to FIG. In FIG. 4, 401 is a delay device, 402 is a multiplier, 403 is an adder, 404 is an input terminal, and 405 is an output terminal. The signal input to the input terminal 404 becomes one input of the adder 403 after the level is changed by the multiplier 402.
入力信号は、また遅延器４０１で１サンプル分遅延させられ、乗算器４０２でレベルが変えられた後、加算器４０３の別の入力となる。乗算器４０２はＦＩＲフィルタのタップ長であるＮ個分あり、遅延器４０１は（Ｎ−１）個分ある。加算器５０３は、入力信号およびそれぞれの遅延器で遅延させられたデータのレベルを乗算器４０２で変えられた複数のデータを加算して出力する。 The input signal is also delayed by one sample by the delay unit 401, and after the level is changed by the multiplier 402, it becomes another input of the adder 403. There are N multipliers 402 corresponding to the tap length of the FIR filter, and there are (N−1) delays 401. The adder 503 adds and outputs a plurality of data in which the level of the data delayed by the input signal and each delay unit is changed by the multiplier 402.
ＦＩＲフィルタのタップ長Ｎおよび乗算器４０２の係数を適当に選択すれば、所望の特性のフィルタが構成できる。 If the tap length N of the FIR filter and the coefficient of the multiplier 402 are appropriately selected, a filter having a desired characteristic can be configured.
図３に示したような部屋のインパルス応答をＦＩＲフィルタで構成するには、インパルス応答の各サンプルの振幅値を、ＦＩＲフィルタの係数（つまり乗算器４０２の係数）とすれば良い。 In order to configure the impulse response of the room as shown in FIG. 3 with the FIR filter, the amplitude value of each sample of the impulse response may be the coefficient of the FIR filter (that is, the coefficient of the multiplier 402).
このように、図４のようなＦＩＲフィルタを用いることで、部屋のインパルス応答の直接音、反射音、残響音部分が実現できる。 Thus, by using the FIR filter as shown in FIG. 4, the direct sound, reflected sound, and reverberation part of the impulse response of the room can be realized.
次に、反射音付加器の構成および動作を、図５を用いて説明する。図５において、５０１は遅延器、５０２は乗算器、５０３は加算器、５０５は入力端子、５０５は出力端子である。図５に示した反射音付加器の動作は、図４に示したＦＩＲフィルタの動作と同様である。 Next, the configuration and operation of the reflected sound adder will be described with reference to FIG. In FIG. 5, 501 is a delay device, 502 is a multiplier, 503 is an adder, 505 is an input terminal, and 505 is an output terminal. The operation of the reflected sound adder shown in FIG. 5 is the same as the operation of the FIR filter shown in FIG.
ただし、ＦＩＲフィルタの遅延器４０１が１サンプルの遅延を発生させるものであるのに対し、反射音付加器の遅延器５０１の遅延量は、任意の遅延量である。 However, while the delay unit 401 of the FIR filter generates a delay of one sample, the delay amount of the delay unit 501 of the reflected sound adder is an arbitrary delay amount.
図３に示したような部屋のインパルス応答の初期反射音部分を、この反射音付加器で生成するためには、反射音のうち特徴的なもののみ（例えば、振幅の絶対値の大きな反射音）乗算器５０２の係数とすれば良い。 In order to generate the initial reflected sound portion of the impulse response of the room as shown in FIG. 3 with this reflected sound adder, only the characteristic sound among the reflected sounds (for example, the reflected sound having a large absolute value of the amplitude). ) The coefficient of the multiplier 502 may be used.
また、遅延器５０１の遅延量は、特徴的な反射音に対応する遅延量とすれば良い。このように、反射音付加器は、部屋のインパルス応答の初期反射音のうち、特徴的なもののみを任意の個数だけ処理するものである。 The delay amount of the delay device 501 may be a delay amount corresponding to a characteristic reflected sound. As described above, the reflected sound adder processes only a characteristic number of initial reflected sounds of the impulse response of the room in an arbitrary number.
次に、残響音付加器の構成および動作を、図６を用いて説明する。図６において、６０
１、６０４、６０５は乗算器、６０３は遅延器、６０２、６０６は加算器、６０７は入力端子、６０８は出力端子である。
Next, the configuration and operation of the reverberation sound adder will be described with reference to FIG. In FIG.
1, 604 and 605 are multipliers, 603 is a delay unit, 602 and 606 are adders, 607 is an input terminal, and 608 is an output terminal.
入力端子６０７に入力された信号は、乗算器６０１でレベルが変えられ、加算器６０６の一方の入力となる。入力信号はまた、加算器６０２の一方の入力となる。 The level of the signal input to the input terminal 607 is changed by the multiplier 601 and becomes one input of the adder 606. The input signal is also one input of adder 602.
加算器６０２の出力は、遅延器６０３で任意の遅延量だけ遅延させられ、乗算器６０４によりレベルが変えられた後、加算器６０６のもう一方の入力となる。 The output of the adder 602 is delayed by an arbitrary delay amount by the delay unit 603, and after the level is changed by the multiplier 604, it becomes the other input of the adder 606.
遅延器６０３の出力はまた、乗算器６０５によってレベルが変えられた後、加算器６０２のもう一方の入力となる。 The output of the delay unit 603 also becomes the other input of the adder 602 after the level is changed by the multiplier 605.
加算器６０６は、乗算器６０１および乗算器６０４の出力を加算し、出力する。この残響音付加器には、遅延器６０３および乗算器６０５を含むフィードバック系があるために、遅延器６０３の遅延量および乗算器６０５の係数を適当に選ぶことで、長い応答長をもつ特性を作り出すことができる。 Adder 606 adds the outputs of multiplier 601 and multiplier 604 and outputs the result. Since this reverberation sound adder has a feedback system including a delay unit 603 and a multiplier 605, a characteristic having a long response length can be obtained by appropriately selecting a delay amount of the delay unit 603 and a coefficient of the multiplier 605. Can be produced.
例えば、遅延器６０３の遅延量を大きく設定すれば応答長を長くすることができ、また、乗算器６０５の係数の絶対値を大きく設定（ただし１．０より小さな値に設定）すれば、応答長を長くすることができる。 For example, if the delay amount of the delay unit 603 is set large, the response length can be lengthened, and if the absolute value of the coefficient of the multiplier 605 is set large (however, set to a value smaller than 1.0), the response time is increased. The length can be increased.
図３に示したような部屋のインパルス応答の残響音部分は、部屋の大きさによっては非常に長くなるので、通常はこの残響音付加器を複数段繋げて用いることが多い。 Since the reverberation part of the impulse response of the room as shown in FIG. 3 becomes very long depending on the size of the room, usually, a plurality of reverberation adders are connected in many cases.
このように、図６に示したような残響音付加器を用いることで、残響音部分を擬似的に実現することができる。 Thus, by using a reverberation sound adder as shown in FIG. 6, a reverberation sound part can be realized in a pseudo manner.
次に、本発明の有効性を示すために、図２に示したような複数の部屋のインパルス応答を処理する場合の従来例について図７および図８を用いて説明する。 Next, in order to show the effectiveness of the present invention, a conventional example in the case of processing the impulse responses of a plurality of rooms as shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
図７は、複数のインパルス応答をＦＩＲフィルタ用いて処理する場合の従来例の構成を示すものである。図７において、７００は従来の音響再生装置、７０１はＦＩＲフィルタ、７０２は入力端子、７０３は出力端子である。 FIG. 7 shows a configuration of a conventional example when a plurality of impulse responses are processed using an FIR filter. In FIG. 7, 700 is a conventional sound reproducing device, 701 is an FIR filter, 702 is an input terminal, and 703 is an output terminal.
入力端子７０２に入力された信号は、それぞれのＦＩＲフィルタ７０１によって所望の特性にされた後、出力される。 A signal input to the input terminal 702 is output after being made to have a desired characteristic by each FIR filter 701.
図７において、ＦＩＲフィルタ７０１−１〜７０１−ｎは、図２におけるマイク２０２−１〜２０２−ｎで測定されるインパルス応答に対応する。この場合のＦＩＲフィルタのタップ長は、図２の部屋のインパルス応答長分必要である。 In FIG. 7, FIR filters 701-1 to 701-n correspond to impulse responses measured by the microphones 202-1 to 202-n in FIG. In this case, the tap length of the FIR filter is required for the impulse response length of the room in FIG.
一方、図１の本発明の音響再生装置において、残響音生成器１０３および反射音生成器１０６をＦＩＲフィルタで構成した場合には、残響音生成器１０３のＦＩＲフィルタのタップ長と反射音生成器１０６のタップ長の合計が、図２の部屋のインパルス応答長分必要となるが、残響音生成器１０３が共通化されているため、従来の音響再生装置７００よりも少ない演算量で実現することができる。 On the other hand, when the reverberation sound generator 103 and the reflected sound generator 106 are configured with FIR filters in the sound reproducing apparatus of the present invention of FIG. 1, the tap length of the FIR filter of the reverberation sound generator 103 and the reflected sound generator. The total tap length of 106 is required for the impulse response length of the room in FIG. 2, but since the reverberation sound generator 103 is shared, it is realized with a smaller calculation amount than the conventional sound reproduction device 700. Can do.
図８は、反射音部分を図５に示したような反射音付加器で、残響音部分を図６に示したような残響音付加器で構成する場合の従来例の構成を示すものである。 FIG. 8 shows a configuration of a conventional example in which the reflected sound portion is constituted by a reflected sound adder as shown in FIG. 5 and the reverberant sound portion is constituted by a reverberant sound adder as shown in FIG. .
図８において、８００は音響再生装置、８０１は反射音付加器、８０２は遅延器、８０３は残響音付加器、８０４は加算器、８０５は入力端子、８０６は出力端子である。 In FIG. 8, 800 is a sound reproduction device, 801 is a reflection sound adder, 802 is a delay device, 803 is a reverberation sound adder, 804 is an adder, 805 is an input terminal, and 806 is an output terminal.
図８において、入力端子８０５に入力された信号は、８０４の１つの入力となる。これは、直接音を実現するものである。 In FIG. 8, the signal input to the input terminal 805 becomes one input 804. This realizes a direct sound.
入力信号はまた、反射音付加器８０１に入力し、反射音付加器８０１によって反射音が生成されて、加算器８０４の別の入力となる。 The input signal is also input to the reflected sound adder 801, and the reflected sound is generated by the reflected sound adder 801 and becomes another input of the adder 804.
入力信号はまた、遅延器８０２によって所望の遅延量分遅延させられた後、残響音付加器８０３に入力する。 The input signal is also delayed by a desired delay amount by the delay unit 802 and then input to the reverberation sound adder 803.
残響音付加器８０３は、残響音を生成し、残響音付加器８０３の出力信号は、加算器８０４の別の入力となる。加算器８０４は、それぞれの信号を加算して出力する。 The reverberation sound adder 803 generates a reverberation sound, and the output signal of the reverberation sound adder 803 becomes another input of the adder 804. The adder 804 adds each signal and outputs it.
反射音付加器８０１−１〜８０１−ｎ、遅延器８０２−１〜８０２−ｎ、残響音付加器８０３−１〜８０３−ｎは、図２におけるマイク２０２−１〜２０２−ｎで測定されるインパルス応答に対応する。 Reflected sound adders 801-1 to 801-n, delay units 802-1 to 802-n, and reverberation sound adders 803-1 to 803-n are measured by microphones 202-1 to 202-n in FIG. Corresponds to impulse response.
このように、従来の音響再生装置においては、複数の部屋の複数の特性を実現する場合には、複数の反射音付加器８０１、遅延器８０２、残響音付加器８０３が必要になる。 As described above, in the conventional sound reproducing apparatus, a plurality of reflected sound adders 801, delay units 802, and reverberation sound adders 803 are required to realize a plurality of characteristics of a plurality of rooms.
一方、図１の本発明の音響再生装置において、残響音生成器１０３を反射音付加器で、反射音生成器１０６を残響音付加器で構成した場合には、残響音付加器は１つで良く、従来の音響再生装置８００よりも少ない演算量で実現することができる。 On the other hand, when the reverberation generator 103 is a reflection sound adder and the reflection sound generator 106 is a reverberation adder in the sound reproduction apparatus of the present invention of FIG. 1, there is only one reverberation adder. It can be realized with a smaller amount of calculation than the conventional sound reproduction device 800.
以上のように構成された図１に示した音響再生装置１００の出力波形を、図９および図１０に示す。 The output waveform of the sound reproducing apparatus 100 shown in FIG. 1 configured as described above is shown in FIG. 9 and FIG.
図９は、図１における加算器１０５の出力であり、図１０は、図１における出力端子１０９での波形である。図９および図１０ともに、横軸は時間（単位はサンプル数）で縦軸は振幅である。 FIG. 9 shows the output of the adder 105 in FIG. 1, and FIG. 10 shows the waveform at the output terminal 109 in FIG. 9 and 10, the horizontal axis represents time (unit is the number of samples), and the vertical axis represents amplitude.
図９に示した波形では、後段の反射音生成器１０６で直接音と反射音部分を付加するためのパルス（波形の先頭部分）と、残響音生成器１０３で生成された残響音が観測されている。 In the waveform shown in FIG. 9, the pulse (the first part of the waveform) for adding the direct sound and the reflected sound portion by the subsequent reflected sound generator 106 and the reverberant sound generated by the reverberant sound generator 103 are observed. ing.
図１０に示した波形では、反射音生成器１０６で直接音と反射音が生成されて、図２に示した波形に近い波形が実現できている。 In the waveform shown in FIG. 10, a direct sound and a reflected sound are generated by the reflected sound generator 106, and a waveform close to the waveform shown in FIG. 2 can be realized.
なお、図１において、振幅周波数特性を調整するためのフィルタ（例えばＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、ＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）、ＥＱ（ＥＱｕａｌｉｚｅｒ）など）は図示していないが、生成された残響音や反射音の振幅周波数特性を調整するために残響音生成器１０３や反射音生成器１０６内に、または出力信号それぞれの振幅周波数特性を調整するために出力端子１０９の前段に、フィルタを挿入しても良い。 In FIG. 1, filters for adjusting the amplitude frequency characteristics (for example, LPF (Low Pass Filter), HPF (High Pass Filter), EQ (Equalizer), etc.) are not shown, but the generated reverberation sound or A filter is inserted in the reverberation sound generator 103 and the reflection sound generator 106 to adjust the amplitude frequency characteristic of the reflected sound, or in front of the output terminal 109 to adjust the amplitude frequency characteristic of each output signal. Also good.
なお、本発明の第１の実施の形態の音響再生装置においては、任意の空間である部屋２００内に、１つのスピーカ２０１と、複数のマイク２０２が設置されている例を用いて説明した。 Note that, in the sound reproduction device according to the first embodiment of the present invention, an example in which one speaker 201 and a plurality of microphones 202 are installed in a room 200 that is an arbitrary space has been described.
これは、たとえば，コンサートホールのステージ上に１つのスピーカを設置して音を出し、客席の複数の地点でインパルス応答を測定し、そのインパルス応答をＣＤなどの音源に畳み込んで別の部屋で再生することによって、コンサートホールの音を別の部屋で再現するような場合を想定した一例である。 This is because, for example, a single speaker is placed on the stage of a concert hall to produce sound, the impulse response is measured at multiple points in the audience, and the impulse response is folded into a sound source such as a CD in another room. This is an example in which the sound of the concert hall is reproduced in another room by playing.
ただし、１つの部屋のインパルス応答を処理する場合に限らず、複数の部屋のインパルス応答を処理する場合に適用しても良い。 However, the present invention is not limited to the case of processing the impulse response of one room, and may be applied to the case of processing the impulse responses of a plurality of rooms.
また、本発明の第１の実施の形態の音響再生装置においては、残響音生成器は１つの場合について説明したが、残響音部分の特性が異なるために１つの残響音生成器にすることができないときは、複数の残響音生成器を用いるようにしても良い。 Further, in the sound reproduction device according to the first embodiment of the present invention, the case where there is one reverberation sound generator has been described. However, since the characteristics of the reverberation sound part are different, one reverberation sound generator may be used. When it is not possible, a plurality of reverberation sound generators may be used.
複数の残響音生成器を用いる場合には、演算量削減量は少なくなるが、より精度の高い部屋の特性の再現に効果がある。 When a plurality of reverberation sound generators are used, the amount of calculation reduction is reduced, but it is effective in reproducing the room characteristics with higher accuracy.
このような本発明の第１の実施の形態の音響再生装置によれば、反射音生成器と残響音生成器を設け、残響音生成器の前段に２つ以上のインパルス応答の残響音部分を生成する残響音生成器を配置することにより、任意の空間の特性をオーディオ信号に付加する際、空間の特徴を保持したまま少ない演算量で処理することができる。 According to such a sound reproducing device of the first embodiment of the present invention, the reflected sound generator and the reverberation sound generator are provided, and the reverberation part of two or more impulse responses is provided in the preceding stage of the reverberation sound generator. By arranging the reverberation sound generator to be generated, when the characteristics of an arbitrary space are added to the audio signal, the processing can be performed with a small amount of computation while maintaining the characteristics of the space.
以上のように、本発明にかかる音響再生装置は、任意の空間の特性をオーディオ信号に付加する際、空間の特徴を保持したまま少ない演算量で処理することができるという効果を有し、再生音場において別の音場を再現したりするなどに用いる、オーディオ信号に部屋の特性を付加して再生する音響再生装置等として有用である。 As described above, the sound reproducing apparatus according to the present invention has an effect that when a characteristic of an arbitrary space is added to an audio signal, it can be processed with a small amount of computation while retaining the characteristics of the space. The present invention is useful as a sound reproducing device that reproduces an audio signal by adding room characteristics, for example, to reproduce another sound field in a sound field.
１００、７００、８００ 音響再生装置
１０１、１０４、１０７、４０２、５０２、６０１、６０４、６０５ 乗算器
１０２、４０１、５０１、６０３、８０２ 遅延器
１０３ 残響音生成器
１０５、４０３、５０３、６０２、６０６、８０４ 加算器
１０６ 反射音生成器
１０８、２０３、４０４、５０４、６０７、７０２、８０５ 入力端子
１０９、２０４、４０５、５０５、６０８、７０３、８０６ 出力端子
２０１ スピーカ
２０２ マイク
７０１ ＦＩＲフィルタ
８０１ 反射音付加器
８０３ 残響音付加器
100, 700, 800 Sound reproduction apparatus 101, 104, 107, 402, 502, 601, 604, 605 Multiplier 102, 401, 501, 603, 802 Delay unit 103 Reverberation sound generator 105, 403, 503, 602, 606 , 804 Adder 106 Reflected sound generator 108, 203, 404, 504, 607, 702, 805 Input terminal 109, 204, 405, 505, 608, 703, 806 Output terminal 201 Speaker 202 Microphone 701 FIR filter 801 Reflected sound addition 803 Reverberation sound adder
Claims (6)
前記インパルス応答の残響音部分を生成する残響音生成器と、
前記インパルス応答の反射音部分を生成する反射音生成器とを備え、
前記残響音生成器は、前記反射音生成器の前段に設けられ、前記複数のインパルス応答のうち２つ以上のインパルス応答の残響音を生成して前記反射音生成器へ出力することを特徴とする音響再生装置。 In an apparatus for processing and outputting a plurality of impulse responses in an arbitrary room for an audio signal,
A reverberant generator for generating a reverberant part of the impulse response;
A reflected sound generator for generating a reflected sound portion of the impulse response;
The reverberation sound generator is provided in a preceding stage of the reflection sound generator, and generates reverberation sound of two or more impulse responses among the plurality of impulse responses and outputs the reverberation sound to the reflection sound generator. Sound reproducing device.
前記インパルス応答の反射音部分を生成する反射音生成手段と、
前記インパルス応答の残響音部分を生成する残響音生成手段とを備え、
前記残響音生成器に、前記複数のインパルス応答のうち２つ以上のインパルス応答の残響音を生成するステップと、生成した残響音を前記反射音生成器へ出力するステップとを実行させることを特徴とする音響再生方法。 In a sound reproduction method for processing and outputting a plurality of impulse responses in an arbitrary room for an audio signal,
Reflected sound generating means for generating a reflected sound portion of the impulse response;
Reverberant sound generating means for generating a reverberant part of the impulse response,
The reverberation sound generator is caused to generate a reverberation sound of two or more impulse responses among the plurality of impulse responses, and to output the generated reverberation sound to the reflected sound generator. Sound reproduction method.
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