(57)【要約】【課題】音響モデルに用いる残響インパルス応答を生成する残響インパルス応答生成装置、残響付加装置、及びプログラムを提供する。【解決手段】本発明の残響インパルス応答生成装置１は、固有周波数間隔分布に基づく乱数で、残響時間に従って複数の極を有する伝達関数を生成する極周波数設定部１２と、隣接する極間に零点を決定して、複数の極及び零点を有する伝達関数を生成する零点生成部１３と、音響モデルの情報及び音源距離の情報に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算する零点ドリフト演算部１４と、この零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数を生成する乱数生成部１５と、該生成した乱数を、極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成するチャンネル別零点生成部１６と、音源距離に従う各零点と各極とを通る残響インパルス応答を生成する伝達関数生成部１７とを備える。【選択図】図１
2010256817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響モデルに用いる残響インパルス応答を生成する残響インパルス応答生成装置であって、
予め規定された固有周波数間隔分布に基づく乱数で、残響時間に従って複数の極を有する伝達関数を生成する極周波数設定部と、
前記極周波数設定部によって決定した隣接する極間に零点を決定して、複数の極及び零点を有する伝達関数の情報を生成する第１の零点生成部と、
前記音響モデルの情報及び音源距離の情報に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算する零点ドリフト演算部と、
前記零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数を生成する乱数生成部と、
該生成した乱数を、極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成する第２の零点生成部と、
前記音源距離に従う各零点と各極とを通る伝達関数を、残響インパルス応答として生成する伝達関数生成部と、
を備えることを特徴とする残響インパルス応答生成装置。  
【請求項２】
前記第１の零点生成部は、隣接する極間の略中心に零点を決定することを特徴とする、請求項１に記載の残響インパルス応答生成装置。
【請求項３】
前記音響モデルは、多チャンネルからなり、
前記乱数生成部は、チャンネル別の乱数を分散して生成し、
前記伝達関数生成部は、チャンネル別の伝達関数を生成することを特徴とする、請求項１又は２に記載の残響インパルス応答生成装置。
【請求項４】
前記乱数生成部は、前記チャンネル別の乱数の生成の際に、チャンネル間距離によって定まる相関となるように生成することを特徴とする、請求項３に記載の残響インパルス応答生成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の残響インパルス応答生成装置を備え、該残響インパルス応答生成装置によって生成される残響インパルス応答を、音響信号に畳み込んで多重することを特徴とする残響付加装置。
【請求項６】
音響モデルに用いる残響インパルス応答を生成する残響インパルス応答生成装置として構成するコンピュータに、
（ａ）予め規定された固有周波数間隔分布に基づく乱数で、残響時間に従って複数の極を有する伝達関数を生成するステップと、
（ｂ）前記ステップ（ａ）によって決定した隣接する極間に零点を決定して、複数の極及び零点を有する伝達関数の情報を生成するステップと、
（ｃ）前記音響モデルの情報及び音源距離の情報に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算するステップと、
（ｄ）前記零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数を生成するステップと、
（ｅ）該生成した乱数を、極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成するステップと、
（ｆ）前記音源距離に従う各零点と各極とを通る伝達関数を、残響インパルス応答として生成するステップと、
を実行するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達関数の極と零点の統計モデルに従う乱数から残響インパルス応答の伝達関数を生成する残響インパルス応答生成装置及び残響付加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
残響生成は音場シミュレーションや音響事象の仮想的な生成にとって重要な技術である（例えば、非特許文献１参照）。従来から研究されている音線追跡法や有限要素法等を用いた音場シミュレーションでは、室型や壁面吸音率などの境界条件が必要であった。
【０００３】
これらの問題に対して、固有周波数間隔ヒストグラムに基づいて両耳聴の室内インパルス応答を生成する技法（以下、第１技法と称する）が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。一方、コヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）領域における音源距離に従う最小位相成分の零点の振る舞いや、最小位相成分の位相変化について実証がなされた報告がある（例えば、非特許文献３，４参照）。更に、最小位相成分の変化に基づいて、雑音から音源距離情報を含む残響インパルス応答を生成する技法（以下、第２技法と称する）が提案されている（例えば、非特許文献５，６参照）。
【０００４】
従来技術の第１技法及び第２技法は、境界条件などの詳細なパラメータや厳密起算を必要としない乱数から、残響インパルス応答を生成することができる。
【０００５】
第１技法を図７に示す。まず、所望する固有周波数間隔分布と残響時間が設定されているとする。第１技法は、２チャンネルステレオ残響表現に適用することができ、固有周波数間隔分布で表される統計モデルに基づいて残響インパルス応答を生成する技法である。この技法の場合、所望する固有周波数間隔分布のほか、残響時間を設定する。尚、図９は、固有周波数間隔分布の例をＷｉｎｇｅｒ分布により表した様子を示している。ここで、固有周波数間隔分布は縮退の度合いによって自由度ｎのガンマ（Γ）関数で表すことができる。従って、図７を参照するに、先ず、設定した固有周波数間隔分布のヒストグラムに従う乱数を生成し、極の固有周波数を決定する（ステップＳ３１）。このとき設定した残響時間に応じてダンピングを設定する（残響時間の長さの設定）。次に、残響時間、固有周波数間隔分布、及び残響音の音源からの角度分布に基づいて、極の電力スペクトルのｉＤＦＴ（離散フーリエ変換）を演算して、残響インパルス応答を生成する（ステップＳ３２）。これにより、かなり自然な２チャンネルステレオ残響音を生成することができる（ステップＳ３３）。
【０００６】
一方、第２技法は、最小位相成分における位相変化に基づいて、ＳＳＤ（音源距離）の増大に伴う残響インパルス応答を生成する技法である。第２技法を図８に示す。群遅延分散を含む乱数から最小位相・位相周波数特性（最小位相成分の伝達関数）を生成する（ステップＳ２１）。更に、音源距離に従うトレンド（ベジエ曲線の漸近線が決定数×音源距離となる）をベジエ曲線などで近似して決定し（ステップＳ２２）、ステップＳ２１で生成した最小位相成分の伝達関数に音源距離に従うトレンドを付加することにより、音源距離に従う最小位相・位相周波数特性を生成する（ステップＳ２３）。次に、ケプストラム処理によって最小位相・振幅周波数特性を生成し（ステップＳ２４）、最小位相成分の位相周波数と合成する（ステップＳ２５）。これにより、音源距離に従う残響インパルス応答を生成する（ステップＳ２６）。ここで生成される最小位相成分の残響インパルス応答は、当該位相変化に比例して増大するとする知覚作用を利用するものである。例えば、ステップＳ２２にて、物理的に定まるＳＳＤ（音源距離）のトレンドに従って、最小位相・位相周波数特性を決定する。
【０００７】
これらの第１及び第２技法では、或る室内の伝達関数の極（いわゆる、共振点）の統計的な性質に従って残響応答を生成することから、境界条件等の個々のパラメータを必要としないという利点がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】L.Savioja, J.Huopaniemi, T. Lokki, and R. Vaananen, “Creating interactive virtual acoustic environments, ” J. Audio Eng. Soc., 47 (9), 1999, pp.675-705
【非特許文献２】S. Shoji, T. Koizumi, and M. Yohyama, “3-D reverberation sound rendering based on random sound field statistics,” 108th Convertion of the Audi Engineering Society, 2000, p.5119
【非特許文献３】Y. Takahashi, M. Tohyama, and Y. Yamasaki, “Phase Response of Transfer Function and Coherent Field in a Reverberant Room,” Electronics and Communications inJapan, Part 3, 90 (4), 2007 (電子情報通信学会誌、Ｊ８９−Ａ（４）、２００６、ｐｐ．２９１−２９７)
【非特許文献４】Y. Takahashi, M. Tohyama, and K. Miyoshi, “Propagation phase representation in 3D space using poles and zeros in complex frequency plane,”14th Int. Cong. On Sound & Vibration, No. 200, 2007.
【非特許文献５】Y. Takahashi, M. Tohyama, “Rendering spatial reverberation and perception of sound distance according to the minimum-phase characteristics,” 28th Int. Conf. Of the Audi Engineering Society, 2006, pp. 203-210
【非特許文献６】Y. Hara, Y.Takahashi, H. Nomura, M.Tohyama, and K. Miyoshi, “Perception of sound source distance and loudness in a coherent field of a reverberant Field,” J. Acoust. Soc. Am., 123 (5) Acoustics’08, 4pPPd6, Paris, 2008, p.3724
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第１技法では、零点の生成及び位相制御が為されていないために、音源距離に伴うドリフト効果を十分に表現することができない。これは、零点の固有周波数から電力スペクトルのピークを生成するにすぎないためである。
【００１０】
即ち、或る室内の伝達関数の極は、当該部屋の固有周波数を表す。従って、複素周波数平面における極の位置は、ＳＳＤ（音源距離）に依存しない室内の音響システム（チャンネル数）によって定まる。これに対して、或る室内の伝達関数の零点は、ＳＳＤ（音源距離）に依存する。最小位相成分における位相特性は、コヒーレント領域におけるｋｒで表される伝播波の位相として表される（後述する式（１２））。この最小位相成分における位相特性は、ＳＳＤ（音源距離）の増大に伴い変化（トレンド）する。このため、零点の生成及び位相制御を行なうにあたって、ＳＳＤ（音源距離）の増大に伴う最小位相成分における位相変化を考慮した残響インパルス応答が望まれる。
【００１１】
また、第２技法では、想定する部屋の固有周波数分布の特徴に併せて極を生成するものではないため、残響インパルス応答の生成には改善の余地がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて音場の伝達関数を改善する、残響インパルス応答生成装置、残響付加装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、室型や壁面吸音率などの境界条件の詳細なパラメータや厳密計算を必要としない乱数から残響インパルス応答を生成し、伝達関数の極分布の統計理論と音源距離による零点の変動モデルに従って残響インパルス応答を生成することに特徴を有する。
【００１４】
即ち、本発明による残響インパルス応答生成装置は、音響モデルに用いる残響インパルス応答を生成する残響インパルス応答生成装置であって、予め規定された固有周波数間隔分布に基づく乱数で、残響時間に従って複数の極を有する伝達関数を生成する極周波数設定部と、前記極周波数設定部によって決定した隣接する極間に零点を決定して、複数の極及び零点を有する伝達関数の情報を生成する第１の零点生成部と、前記音響モデルの情報及び音源距離の情報に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算する零点ドリフト演算部と、前記零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数を生成する乱数生成部と、該生成した乱数を、極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成する第２の零点生成部と、前記音源距離に従う各零点と各極とを通る伝達関数を、残響インパルス応答として生成する伝達関数生成部とを備えることを特徴とする。  
【００１５】
また、本発明による残響インパルス応答生成装置において、前記第１の零点生成部は、隣接する極間の略中心に零点を決定することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による残響インパルス応答生成装置において、前記音響モデルは、多チャンネルからなり、前記乱数生成部は、チャンネル別の乱数を分散して生成し、前記伝達関数生成部は、チャンネル別の伝達関数を生成することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による残響インパルス応答生成装置において、前記乱数生成部は、前記チャンネル別の乱数の生成の際に、チャンネル間距離によって定まる相関となるように生成することを特徴とする。
【００１８】
更に、本発明の残響付加装置は、本発明の残響インパルス応答生成装置を備え、該残響インパルス応答生成装置によって生成される残響インパルス応答を、音響信号に畳み込んで多重することを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明は、音響モデルに用いる残響インパルス応答を生成する残響インパルス応答生成装置として構成するコンピュータに、（ａ）予め規定された固有周波数間隔分布に基づく乱数で、残響時間に従って複数の極を有する伝達関数を生成するステップと、（ｂ）前記ステップ（ａ）によって決定した隣接する極間に零点を決定して、複数の極及び零点を有する伝達関数の情報を生成するステップと、（ｃ）前記音響モデルの情報及び音源距離の情報に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算するステップと、（ｄ）前記零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数を生成するステップと、（ｅ）該生成した乱数を、極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成するステップと、（ｆ）前記音源距離に従う各零点と各極とを通る伝達関数を、残響インパルス応答として生成するステップとを実行するためのプログラムとしても特徴付けられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、音源距離に従う最小位相成分の変化について、最小位相成分の零点のドリフト現象（音源距離に従って零点が高い周波数へ移動する現象）の理論値を導入することで、第１及び第２技法の利点を生かしつつ、その欠点を補償する残響インパルス応答を生成可能にする。即ち、本発明によれば、室型や壁面吸音率などの境界条件の詳細なパラメータや厳密計算を必要とせずに残響インパルス応答を生成することができ、且つ零点の変動モデルに従って残響インパルス応答を生成することができるので、より自然な残響インパルス応答の生成が可能となる。
【００２１】
また、所望する固有周波数間隔ヒストグラムと残響時間から極を生成し、この極に関連付けられた零点を、所望する音源距離からの零点として補償することで、より自然な残響インパルス応答の生成が可能となる。特に、零点制御に分散を与えることで、多チャンネルの残響生成も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置のブロック図である。
【図２】本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置における零点ドリフトの説明図であり、（ｂ）は、零点ドリフトの固有周波数ｆ０に対する最小位相成分における位相変化量φを表す図である。
【図４】複数の極及び零点の固有周波数を有する伝達関数の典型例を示す図である。
【図５】本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置における零点ドリフトの説明図である。
【図６】（ａ）は、２チャンネル音響システムの一例を示す図であり、（ｂ）は、２チャンネル音響システムにおける相互相関係数の説明図である。
【図７】残響インパルス応答の生成における従来の第１技法の説明図である。
【図８】残響インパルス応答の生成における従来の第２技法の説明図である。
【図９】固有周波数間隔分布のヒストグラム例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置を説明する。
【００２４】
［装置構成］
図１に、本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置を示す。本実施例の残響インパルス応答生成装置１は、設定情報入力部１１と、極周波数設定部１２と、零点生成部１３と、零点ドリフト演算部１４と、乱数生成部１５と、チャンネル別零点生成部１６と、多チャンネル伝達関数生成部１７とを備える。
【００２５】
設定情報入力部１１は、音響モデル情報（チャンネル数やチャンネル位置）ａと、音響モデル情報における固有周波数間隔分布情報ｂと、残響時間の情報ｃと、音源距離の情報ｄとを設定値として入力し、音響モデル情報（情報ａ）、固有周波数間隔分布（情報ｂ）、及び残響時間（情報ｃ）については極周波数設定部１２に送出し、音響モデル情報（情報ａ）、及び音源距離（情報ｄ）については、零点ドリフト演算部１４に送出する。これらの設定情報が用いられる各構成要素は、以下の説明で明らかになる。
【００２６】
極周波数設定部１２は、固有周波数間隔分布（情報ｂ）に基づく乱数で残響時間（情報ｃ）に従う極の周波数を決定し、複数の極を有する伝達関数を生成して、この伝達関数の情報を零点生成部１３に送出する。
【００２７】
零点生成部１３は、極周波数設定部１２によって決定した隣接する極間の例えば略中心に零点を決定し、音源距離が０における複数の極及び零点を有する伝達関数を生成し、チャンネル別零点生成部１６に送出する。ここで生成する零点は、音源距離が０の基準点であり、この基準の零点を含む伝達関数は、最小位相成分の伝達関数となる。
【００２８】
零点ドリフト演算部１４は、音響モデル情報（情報ａ）及び音源距離（情報ｄ）に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算し、この値を乱数生成部１５に送出する。零点ドリフトの理論値の平均値の演算技法については後述する。
【００２９】
乱数生成部１５は、零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数をチャンネル数と同数だけ分散して生成し、生成した各乱数をチャンネル別零点生成部１６に送出する。このとき、生成する乱数は、チャンネルごとの乱数同士の相関が、所望する音場の相関（チャンネル間距離によって定まる相関）となるように生成される。
【００３０】
チャンネル別零点生成部１６は、生成したチャンネル別乱数を、零点生成部１３によって極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成して多チャンネル伝達関数生成部１７に送出する。
【００３１】
多チャンネル伝達関数生成部１７は、音響モデル情報（情報ａ）と、生成した固有周波数間隔分布ヒストグラムに従う乱数（第１技法と同様のガンマ（Γ）関数に従う）の極、及び生成した音源距離に従う零点を通る音源距離に従う多チャンネル用伝達関数を、多チャンネル残響インパルス応答として生成する。
【００３２】
尚、多チャンネル残響インパルス応答として説明しているが、１チャンネルでもよいことは云うまでもない。
【００３３】
次に、本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置の動作を詳細に説明する。
【００３４】
［装置動作］
図２は、本発明による一実施例の残響インパルス応答生成装置の動作を示すフローチャートである。
【００３５】
事前の準備として、設定情報入力部１１により、所望する音響モデル（情報ａ）、固有周波数間隔分布（情報ｂ）、及び残響時間（情報ｃ）を残響インパルス応答生成装置１に設定する。
【００３６】
任意の室内の音響空間における統計モデルは、固有周波数間隔分布のように得ることができる。図９に示したように、この固有周波数間隔分布は、指数関数で表されるＷｉｎｇｅｒ分布により縮退の度合いによって自由度ｎのガンマ（Γ）関数で表すことができる（第１技法と同様）。例えば、乱数ｘによる確率密度関数ｐ（ｘ）は、ガンマ（Γ）関数により式（１）のように表すことができる。
【００３７】
【数１】
2010256817.tif 000003
【００３８】
また、ガンマ（Γ）関数は、式（２）で与えられる。
【００３９】
【数２】
2010256817.tif 000004
【００４０】
ここで、ｎは、乱数の程度を表す自由度として定義される。また、μは、この固有周波数間隔分布の平均値を表す。
【００４１】
また、自由度ｎ＝１のときの指数関数は式（３）から得ることができる。
【００４２】
【数３】
2010256817.tif 000005
【００４３】
同様に、自由度ｎ＝２のときの指数関数は式（４）から得ることができる（図７参照）。
【００４４】
【数４】
2010256817.tif 000006
【００４５】
従って、図９で表す固有周波数間隔分布は、指数関数で表されるＷｉｎｇｅｒ分布により縮退の度合いによって自由度ｎのガンマ（Γ）関数で表すことができる。
【００４６】
図２を参照して、ステップＳ１にて、残響インパルス応答生成装置１は、極周波数設定部１２により、固有周波数間隔分布（情報ｂ）に基づく乱数で残響時間（情報ｃ）に従う極の周波数を決定し、複数の極を有する伝達関数を決定する。このとき設定した残響時間に応じてダンピング（残響時間の長さ）を設定する。このステップＳ１の動作は、第１技法のステップＳ３１と同様である。
【００４７】
ステップＳ２にて、残響インパルス応答生成装置１は、零点生成部１３により、極周波数設定部１２によって決定した隣接する極間の例えば略中心に零点を決定する。これにより、音源距離が０の伝達関数における複数の極及び零点を有する伝達関数の情報を得ることができる。
【００４８】
例えば、図４に示すように、伝達関数の実部Ｒの軸から所定位置に在る隣接する極間のラインを通る伝達関数は、残響時間の長さで決定することができる。従って、複数の極及び零点の固有周波数を有する伝達関数は、固有周波数間隔分布に基づく伝達関数（１０１）と残響時間の設定で決定することができる。
【００４９】
より具体的には、複数の極及び零点の固有周波数を有する伝達関数は、固有周波数間隔分布に基づく伝達関数（１０１）と残響時間の設定から、伝達関数（１０２）を通る極Ｐ１，Ｐ２，・・・，Ｐｉと、零点Ｎ１（ｋ），Ｎ２（ｋ），・・・，Ｎｉ（ｋ）は、それぞれ式（５）
、式（６）で与えられる。
【００５０】
【数５】
2010256817.tif 000007
【００５１】
【数６】
2010256817.tif 000008
【００５２】
ここに、（ｋ）は、チャンネルを表し、ωｉは、固有周波数間隔分布（ガンマ関数）に基づく乱数による周波数である。また、ｄは、極及び零点に共通のダンピングを表す係数である。上記の式から明らかなように、極はチャンネルや音源距離に依存しない関数で表すことができ、零点はチャンネルや音源距離に依存する関数で表される。
【００５３】
このため、ＳＳＤ（音源距離）＝０では、隣接する極間の距離の平均値と隣接する零点間の距離の平均値は、同一であるが、零点Ｎ１（ｋ），Ｎ２（ｋ），・・・，Ｎｉ（ｋ）を通る伝達関数（１０２）上で、更にＳＳＤ（音源距離）の増大に伴い零点ドリフトが生じた場合、隣接する極間の距離は変化しないが、隣接する零点間の距離は変化する。
【００５４】
このようにして、残響インパルス応答生成装置１は、極周波数設定部１２及び零点生成部１３により、ステップＳ２で、ＳＳＤ（音源距離）＝０における極及び零点を得ることができる。ＳＳＤ（音源距離）＝０における例（ｒ＝０）は、図５に示されている。ただし、極は、ＳＳＤ（音源距離）に依存しないことに留意する。
【００５５】
ステップＳ３にて、残響インパルス応答生成装置１は、零点ドリフト演算部１４により、音響モデル情報（情報ａ）及び音源距離（情報ｄ）に基づいて、零点ドリフトの理論値の平均値を演算する。尚、ステップＳ２及びＳ３は、同一の処理、並列の処理、又はステップＳ２及びＳ３の順で処理することができる。
【００５６】
極及び零点の割り当てと、零点ドリフトの理論値の平均値の演算について詳細に説明する。本実施例の残響インパルス応答生成装置１は、隣接する極間の例えば略中心位置に、ＳＳＤ（音源距離）＝０における伝達関数の零点を決定し、次に、ＳＳＤ（音源距離）の増大に伴い高周波側にドリフトする際の零点を決定する。従って、本実施例の残響インパルス応答生成装置１は、ＳＳＤ（音源距離）に従う最小位相成分における位相トレンドを、零点ドリフトによって制御することに特徴がある。
【００５７】
この場合における最小位相成分の位相変化量φは、次式のように規定する。
【００５８】
【数７】
2010256817.tif 000009
【００５９】
ここで、最小位相成分における極の数をＫＰとし、零点の数をＫＮとする。
【００６０】
零点ドリフトについての理解を助けるために、幾つの極及び零点が周波数０〜固有周波数ｆ０（［Ｈｚ］）の間に存在するかを検討する。ＳＳＤ（音源距離）＝０における伝達関数の各零点は、隣接する極間に位置する。このため、ＳＳＤ（音源距離）＝０では、隣接する極間の距離の平均値と隣接する零点間の距離の平均値は、同一である。しかしながら、ＳＳＤ（音源距離）の増大に伴い、隣接する極間の距離は変化しないが、隣接する零点間の距離は変化する。例えば、図３（ａ）を参照するに、この隣接する零点間の距離の変化量は、零点ドリフトによってΔｆからαΔｆまで変化すると仮定して、最小位相成分における極の数ＫＰと零点の数ＫＮは、ＳＳＤ（音源距離）の増大により、それぞれ次式で与えられる変化を伴う。
【００６１】
【数８】
2010256817.tif 000010
【００６２】
【数９】
2010256817.tif 000011
【００６３】
従って、図３（ｂ）に示すように、零点ドリフトの固有周波数ｆ０に対する最小位相成分における位相変化量φ（ｆ０）は、次式で与えられる。
【００６４】
【数１０】
2010256817.tif 000012
【００６５】
他方で、前述したように、位相変化φ（ｆ０）は、コヒーレント領域におけるｋｒで表される伝播波の位相として次式で与えられている。ここで、ｃは、音速である。ｋは、係数であり、ｒは、任意の距離のＳＳＤ（音源距離）を表す。
【００６６】
【数１１】
2010256817.tif 000013
【００６７】
従って、ＳＳＤ（音源距離）がｒ０からｒまで変化したときの零点ドリフトの理論値の平均値として、式（１２）を得ることができる。式（１２）は、予め規定した各チャンネル間距離及びＳＳＤ（音源距離）に従う相互相関係数の変化として、シミュレーションにより動作評価に用いることができる（後述する図６参照）。
【００６８】
【数１２】
2010256817.tif 000014
【００６９】
ステップＳ４にて、残響インパルス応答生成装置１は、乱数生成部１５により、零点ドリフトの理論値の平均値に対する乱数をチャンネル数と同数生成する。このとき、生成する乱数は、チャンネルごとの乱数同士の相関が所望する音場の相関（チャンネル間距離によって定まる相関）となるように設定される。
【００７０】
ステップＳ５にて、残響インパルス応答生成装置１は、チャンネル別零点生成部１６により、生成したチャンネル別乱数を、極間に生成した零点の周波数に加算し、音源距離に従う零点を生成する。図５に、２チャンネルの場合の極と零点ドリフトした零点の例が示されている。
【００７１】
ステップＳ６にて、残響インパルス応答生成装置１は、チャンネル別零点生成部１６により、生成した固有周波数間隔分布のヒストグラムに従う乱数の極と、生成した音源距離に従う零点とを用いて多チャンネル伝達関数を生成し、多チャンネル残響インパルス応答を得る。この多チャンネル残響インパルス応答は、各チャンネルに多重される付加信号として用いるために残響インパルス応答生成装置１に送出することができる（ステップＳ７）。
【００７２】
ここで、零点ドリフト用の乱数の相関は、随意選定して決定することができ、例えば仮想の音場を設定して実験的に定めることができる。
【００７３】
このように、本実施例の残響インパルス応答生成装置１によれば、音源距離に従う最小位相成分の変化を最小位相零点のドリフト現象（音源距離に従って零点が高い周波数へ移動する現象）の理論値を導入することで、第１及び第２技法の利点を生かしつつ、その欠点を補償する残響インパルス応答を生成することができる。即ち、室型や壁面吸音率などの境界条件の詳細なパラメータや厳密計算を必要とせずに残響インパルス応答を生成することができ、且つ零点の変動モデルに従って残響インパルス応答を生成することができるので、より自然な残響インパルス応答の生成が可能となる。
【００７４】
また、所望する固有周波数間隔ヒストグラムと残響時間から極を生成し、この極に関連付けられた零点を、所望する音源距離からの零点として補償することで、より自然な残響インパルス応答の生成が可能となる。特に、零点制御に分散を与えることで、多チャンネルの残響生成も可能となる。
【００７５】
例えば、２２チャンネルの音響コンテンツを生成する場合に、従来技術では生成される部屋の残響特徴を予め予測して室型や壁面吸音率などの境界条件の詳細なパラメータを決定し、複雑な計算を要していた。一方、本実施例における残響インパルス応答生成装置を利用すれば、２４チャンネルの残響を精度よく仮想的に生成することができるので、各チャンネルの音響信号に、生成した残響インパルス応答を畳み込んで多重する残響付加装置を構成することもできる。この残響付加装置によれば、所望する再生ルームの特徴を音響制作時のミキシングスタジオに居ながら、シミュレーション体験することもできる。
【００７６】
図６（ａ）に例示するように、２チャンネル音響システムでは、マイクロホン２０１を基準に音源（ラウドスピーカ）２０２，２０３の角度６０度における２チャンネル（Ｒｃｈ,Ｌｃｈ）の相互相関係数を、ＳＳＤ（音源距離）の長さｒ＝０，０．００５，０．０１，０．０２，０．０４，０．０８，０．１６，０．３２，０．６４（［ｍ］）ごとにシミュレーションを行なった。図６（ｂ）に示すように、ＳＳＤ（音源距離）の増大に伴い相関が指数関数で低下する様子が分かる。これは、実際に、この残響インパルス応答を付加する残響音付加装置（図示せず）によって、２チャンネルマイクロホン用の残響音を畳み込んで再生しても同様の効果が得られる。
【００７７】
また、本発明の一態様として、残響インパルス応答生成装置１をコンピュータとして構成することができる。この場合、設定情報入力部１１は、任意のインタフェースとして構成することができる。また、極周波数設定部１２と、零点生成部１３と、零点ドリフト演算部１４と、乱数生成部１５と、チャンネル別零点生成部１６と、多チャンネル伝達関数生成部１７の機能を実現させるためのプログラムは、各コンピュータの内部又は外部に備えられるメモリ（図示せず）に記憶される。また、各制御に用いる情報及びデータは、このメモリに記憶しておくことができる。このようなメモリは、外付けハードディスクなどの外部記憶装置、或いはＲＯＭ又はＲＡＭなどの内部記憶装置で実現することができる。プログラムを実行する制御部は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで実現することができる。即ち、ＣＰＵが、各構成要素の機能を実現するための処理内容が記述されたプログラムを、適宜、記憶部から読み込んで、コンピュータ上で各装置を実現することができる。ここで、いずれかの手段の機能をハードウェアの全部又は一部で実現しても良い。
【００７８】
上述の実施例の残響インパルス応答生成装置１は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。例えば、隣接する極間の略中心に零点を決定する例を説明したのは、伝達関数の極に対する零ドリフトの性質を最もよく表すことができるためであるが、必ずしも略中心である必要はない。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲によってのみ制限される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明によれば、自然な残響インパルス応答を生成することができるので、残響付加を要する任煮の音響システムに有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１  残響インパルス応答生成装置
１１  設定情報入力部
１２  極周波数設定部
１３  零点生成部
１４  零点ドリフト演算部
１５  乱数生成部
１６  チャンネル別零点生成部
１７  多チャンネル伝達関数生成部
１０１，１０２  伝達関数
２０１  マイクロホン
２０２，２０３  音源（ラウドスピーカ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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