JP5030627B2 - 音響効果回路及び音響効果実現方法 - Google Patents

Description

本発明は、音で臨場感を与える信号を出力する音響効果回路及び音響効果実現方法に関する。

ステレオ音声信号等で音響効果を高める技術には、例えば特許文献１に示されたものがある。
特許第２７９７３４７号公報

特許文献１では、左信号と右信号との和信号、或は左信号と右信号の差信号を求め、様々な反射音成分（エコー成分）を擬似的に生成するためにメモリを用い、和信号或は差信号に１０ｍｓ〜数１００ｍｓに及ぶ異なる複数の遅延を掛けている。そして、左信号に遅延された信号を加算するとともに、右信号に遅延された信号を加算している。

特許文献１の技術は、反射音成分を作成するので、再生したときに臨場感が得られる。しかしながら、反射音成分は、多数の反射があるものとして、その量も含めて仮想的に作成したものであり、その作成した反射音成分を含む音響信号を再生したときには、不自然な感じがどうしても残る。
また、逐次生成される和信号或は差信号に対して、１０ｍｓ〜数１００ｍｓに及ぶ遅延を与えるためには、メモリに和信号或は差信号の多数のデータを書込む必要があり、大きな容量のメモリが必要であった。例えば、１０ｍｓの遅延を４８ＫＨｚでサンプリングしてメモリに書込む場合を想定すると、４８０ワードのデータをメモリに書込む必要があった。

本発明は、回路面積を大幅に削減でき、自然な音響効果が得られる音響効果回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る音響効果回路は、
音を示す左信号に対して高周波成分を減衰させる第１のフィルタと、
音を示す右信号に対して高周波成分を減衰させる第２のフィルタと、
前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との和の和信号を生成する和信号生成手段と、
前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との差の差信号を生成する差信号生成手段と、
前記和信号を０．６５ｍｓ以下の時間分遅延させる和信号遅延手段と、
前記差信号を０．６５ｍｓ以下の時間分遅延させる差信号遅延手段と、
前記左信号と前記和信号遅延手段で遅延された和信号と前記差信号遅延手段で遅延された差信号と前記和信号生成手段で生成された和信号と前記差信号生成手段で生成された差信号とを合成して第１の出力信号を生成する第１の合成手段と、
前記右信号と前記和信号遅延手段で遅延された和信号と前記差信号遅延手段で遅延された差信号と前記和信号生成手段で生成された和信号と前記差信号生成手段で生成された差信号とを合成して第２の出力信号を生成する第２の合成手段と、
を備えることを特徴とする。

なお、前記和信号遅延手段は、逐次与えられる前記和信号の前記０．６５ｍｓ以下の時間分の値を記憶するメモリで構成され、
前記差信号遅延手段は、逐次与えられる前記差信号の前記０．６５ｍｓ以下の時間分の値を記憶するメモリで構成されていてもよい。

また、前記第１のフィルタは、遮断周波数が６±３ＫＨｚのローパスフィルタであり、
前記第２のフィルタは、遮断周波数が６±３ＫＨｚのローパスフィルタであってもよい。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る音響効果実現方法は、
音を示す左信号に対して第１のフィルタを用いて高周波成分を減衰させる第１のフィルタ処理と、
音を示す右信号に対して第２のフィルタを用いて高周波成分を減衰させる第２のフィルタ処理と、
前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との和の和信号を生成する和信号生成処理と、
前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との差の差信号を生成する差信号生成処理と、
前記和信号を０．６５ｍｓ以下で遅延させる和信号遅延処理と、
前記差信号を０．６５ｍｓ以下で遅延させる差信号遅延処理と、
前記左信号と前記和信号遅延処理で遅延された和信号と前記差信号遅延処理で遅延された差信号と前記和信号生成処理で生成された和信号と前記差信号生成処理で生成された差信号とを合成して第１の出力信号を生成する第１の合成処理と、
前記右信号と前記和信号遅延処理で遅延された和信号と前記差信号遅延処理で遅延された差信号と前記和信号生成処理で生成された和信号と前記差信号生成処理で生成された差信号とを合成して第２の出力信号を生成する第２の合成処理と、
を行うことを特徴とする。

本発明によれば、自然な音響効果が得られる音響効果回路を実現できる。さらに、和信号遅延手段及び差信号遅延手段をメモリで構成した場合には、そのメモリの容量も小さくてよい。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る音響効果回路を示す図である。
図２は、両耳に入る音の経路を説明する説明図である。
図３は、両耳に入る音の強度差を示す図である。

この音響効果回路は、ステレオ信号であって音を示す左信号（以下、Ｌ信号という）及び右信号（以下、Ｒ信号という）を入力し、音響効果を付けて出力する回路である。

Ｌ信号が入力される入力端子ＩＮ１には、第１のフィルタであるローパスフィルタ１１が接続され、Ｒ信号が入力される入力端子ＩＮ２には、第２のフィルタであるローパスフィルタ１２が接続されている。これらローパスフィルタ１１，１２は、Ｌ信号及びＲ信号の高周波成分を減衰させるものであり、その遮断周波数は、６±３ＫＨｚであることが望ましい。

人の両耳に入る音の経路は、図２のように、前方の音源Ｔから直接両耳に入る音Ｓ１ばかりでなく、回折して頭部の後方を回って各耳に入る音Ｓ２もある。音Ｓ２は低周波の場合に大きく、高周波の場合には頭部での反射により、頭部の影ができて値は小さくなる。

両耳に入る音の強度差は、低周波の例えば２００Ｈｚでは、図３（ｄ）のように、音の入射角による差はほとんど見られない、両耳に入る音の強度差は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、音の周波数が高くなるほど、回折して頭部を回り込む音Ｓ２が減じられるので、音の入射角による差が広がる。そして、６ＫＨｚ以上になると無視できなくなる。そのため、ローパスフィルタ１１，１２の遮断周波数を６±３ＫＨｚとすることが望ましい。

ローパスフィルタ１１の出力端子は、増幅器１３を介して加算回路１４の一方の入力端子に接続され、ローパスフィルタ１２の出力端子は、増幅器１５を介して加算回路１４の他の入力端子に接続されている。加算回路１４は、ローパスフィルタ１１の出力する信号とローパスフィルタ１２の出力信号との和である和信号を生成する和信号生成手段である。

ローパスフィルタ１１の出力端子は、さらに、増幅器１６を介して減算回路１７の一方の入力端子に接続され、ローパスフィルタ１２の出力端子は、増幅器１８を介して減算回路１７の他の入力端子に接続されている。減算回路１７は、ローパスフィルタ１１の出力する信号とローパスフィルタ１２の出力信号との差である差信号を生成する差信号生成手段である。
この音響効果回路は、さらに、遅延回路１９，２０と合成部３０とを備えている。

加算回路１４の出力端子は、和信号遅延手段である遅延回路１９に接続され、減算回路１７の出力端子は、差信号遅延手段である遅延回路２０に接続されている。
遅延回路１９はメモリ等で構成され、例えば４８ＫＨｚで和信号をサンプリングし、例えば所定時間分のデータを記憶する。遅延回路２０はメモリ等で構成され、例えば４８ＫＨｚで差信号をサンプリングし、所定時間分のデータを記憶する。
ここで、音の入射角と両耳に入る音の時間差との関係を説明する。

図４（ａ），（ｂ）は、音の入射角と両耳に入る音の時間差との関係を説明するための説明図である。
両耳に入る音は、音源Ｔの位置が正面或は真後ろにない場合、時間差が生じる。即ち、図４（ａ）のように、音の到達距離に差が生じるので、音の入射角に応じて両耳に入る音に時間差が生じる。入射角とその時間差の関係は、図４（ｂ）のようになり、入射角が９０°のときに、両耳に入る音の時間差が最大で０．６５ｍｓである。

遅延回路１９，２０は、この両耳に入る時間差を音響効果に取り込むために設けたものであり、遅延回路１９，２０のメモリ容量は、最大で０．６５ｍｓ分のデータを記憶できればよく、この場合０．６５ｍｓの遅延量が得られる。４８Ｋｈｚでデータをサンプリングする場合、３２ワード分を記憶できればよい。
合成部３０は、増幅器３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８を備えている。

入力端子ＩＮ１が増幅器３１の入力端子に接続されている。加算回路１４の出力端子が増幅器３２の入力端子に接続され、遅延回路１９の出力端子が増幅器３３の入力端子に接続されている。遅延回路２０の出力端子が増幅器３４の入力端子に接続され、減算回路１７の出力端子が増幅器３５の入力端子に接続されている。入力端子ＩＮ２が、増幅器３６の入力端子に接続されている。

増幅器３１の出力端子は、合成回路４１に接続されている。
増幅器３６の出力端子は、合成回路４２に接続されている。
増幅器３２，３３の出力端子は、加算回路３９に接続され、加算回路３９の出力端子が増幅器３７を介して合成回路４１及び合成回路４２に接続されている。 増幅器３４，３５の出力端子が、加算回路４０に接続され、加算回路４０の出力端子が、増幅器３８を介して合成回路４１及び合成回路４２に接続されている。

合成回路４１の出力端子が、音響効果回路の出力端子ＯＵＴ１に接続され、合成回路４２の出力端子が、音響効果回路の出力端子ＯＵＴ２に接続されている。

このような構成の音響効果回路では、逐次入力されるＬ信号に対し、ローパスフィルタ１１が高周波成分を減衰させる。逐次入力されるＲ信号に対して、ローパスフィルタ１２は、高周波成分を減衰させる。

加算回路１４は、高周波成分が減衰した状態のＬ信号とＲ信号の和の和信号を生成し、減算回路１７は、高周波成分が減衰した状態のＬ信号とＲ信号の差の差信号を生成する。

遅延回路１９は、和信号を遅延する。遅延回路２０は、差信号を遅延する。
合成部３０の加算回路３９は、和信号と遅延回路１９で遅延された和信号とを加算する。加算回路４０は、差信号と遅延回路２０で遅延された差信号とを加算する。

合成回路４１は、入力端子ＩＮ１に入力されているＬ信号を増幅器３１で増幅した信号と、加算回路３９から増幅器３７を介して与えられた信号と、加算回路４０から増幅器３８を介して与えられた信号とを加算する。これにより、Ｌ信号と和信号と遅延された和信号と遅延された差信号とが合成されたことになる。

合成回路４２は、入力端子ＩＮ２に入力されているＲ信号を増幅器３６で増幅した信号と、加算回路３９から増幅器３７を介して与えられた信号と、加算回路４０から増幅器３８を介して与えられた信号とを加算する。これにより、Ｒ信号と差信号と遅延された和信号と遅延された差信号とが合成されたことになる。

各合成回路４１，４２の出力信号が、出力端子ＯＵＴ１，ＯＵＴ２からそれぞれ出力され、外部のスピーカ等に与えられて再生される。

以上の構成の本実施形態の音響効果回路は、従来のように反射音を模擬して音響効果を出すものではなく、両耳に届く音の時間差を、遅延回路１９，２０で設定し、合成回路４１，４２の出力信号に反映させている。また、回折によって頭部を回り込む音に、高周波成分はほとんど含まれないので、ローパスフィルタ１１，１２で高周波成分を減衰させている。これらにより、本実施形態の音響効果回路は、自然現象に基づいた臨場感を出すことができ、不自然さを感じさせない、自然で広がりのある音響効果が得られる。

また、両耳に届く音の時間差を遅延回路１９，２０で設定するため、遅延回路１９，２０を構成するメモリの容量が従来よりもはるかに小さくてよい。よって、回路面積も小さくすむ。

本発明の実施形態に係る音響効果回路を示す構成図である。 両耳に入る音の経路を説明する説明図である。 両耳に入る音の強度差を示す図である。 音の入射角と両耳に入る音の時間差との関係を説明するための説明図である。

符号の説明

１１，１２ ローパスフィルタ
１４ 加算回路
１７ 減算回路
１９，２０ 遅延回路
３０ 合成部
３９ 加算回路
４０ 加算回路
４１ 合成回路
４２ 合成回路

Claims (4)

1. 音を示す左信号に対して高周波成分を減衰させる第１のフィルタと、
   音を示す右信号に対して高周波成分を減衰させる第２のフィルタと、
   前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との和の和信号を生成する和信号生成手段と、
   前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との差の差信号を生成する差信号生成手段と、
   前記和信号を０．６５ｍｓ以下の時間分遅延させる和信号遅延手段と、
   前記差信号を０．６５ｍｓ以下の時間分遅延させる差信号遅延手段と、
   前記左信号と前記和信号遅延手段で遅延された和信号と前記差信号遅延手段で遅延された差信号と前記和信号生成手段で生成された和信号と前記差信号生成手段で生成された差信号とを合成して第１の出力信号を生成する第１の合成手段と、
   前記右信号と前記和信号遅延手段で遅延された和信号と前記差信号遅延手段で遅延された差信号と前記和信号生成手段で生成された和信号と前記差信号生成手段で生成された差信号とを合成して第２の出力信号を生成する第２の合成手段と、
   を備えることを特徴とする音響効果回路。
2. 前記和信号遅延手段は、逐次与えられる前記和信号の前記０．６５ｍｓ以下の時間分の値を記憶するメモリで構成され、
   前記差信号遅延手段は、逐次与えられる前記差信号の前記０．６５ｍｓ以下の時間分の値を記憶するメモリで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の音響効果回路。
3. 前記第１のフィルタは、遮断周波数が６±３ＫＨｚのローパスフィルタであり、
   前記第２のフィルタは、遮断周波数が６±３ＫＨｚのローパスフィルタである、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の音響効果回路。
4. 音を示す左信号に対して第１のフィルタを用いて高周波成分を減衰させる第１のフィルタ処理と、
   音を示す右信号に対して第２のフィルタを用いて高周波成分を減衰させる第２のフィルタ処理と、
   前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との和の和信号を生成する和信号生成処理と、
   前記第１のフィルタの出力信号と前記第２のフィルタの出力信号との差の差信号を生成する差信号生成処理と、
   前記和信号を０．６５ｍｓ以下で遅延させる和信号遅延処理と、
   前記差信号を０．６５ｍｓ以下で遅延させる差信号遅延処理と、
   前記左信号と前記和信号遅延処理で遅延された和信号と前記差信号遅延処理で遅延された差信号と前記和信号生成処理で生成された和信号と前記差信号生成処理で生成された差信号とを合成して第１の出力信号を生成する第１の合成処理と、
   前記右信号と前記和信号遅延処理で遅延された和信号と前記差信号遅延処理で遅延された差信号と前記和信号生成処理で生成された和信号と前記差信号生成処理で生成された差信号とを合成して第２の出力信号を生成する第２の合成処理と、
   を行うことを特徴とする音響効果実現方法。

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