(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響空間内の音源の近傍の収音手段により収音された音の音信号とフィルタ係数列とを畳込む畳込み演算を行い、この畳込み演算の演算結果を前記音源から前記音響空間内の受聴エリアに至る反射音の伝搬経路上にある反射音遮蔽体から前記受聴エリアに音として出力させるディジタルフィルタ手段と、
前記音源と前記反射音遮蔽体との間の区間のインパルス応答である第１のインパルス応答と、前記音源と前記収音手段との間の区間のインパルス応答である第２のインパルス応答とを求めるインパルス応答算出手段と、
前記ディジタルフィルタ手段の畳込み演算に用いるフィルタ係数列を決定する手段であって、前記第１のインパルス応答から直接音に相当する波形部分を除いたインパルス応答である第３のインパルス応答を求める手段を含み、前記第３のインパルス応答を複数種類の減衰率によって減衰させた複数種類のインパルス応答のうち、当該インパルス応答と前記第２のインパルス応答との畳込み演算結果であるインパルス応答の実効値波形の傾きが前記第１のインパルス応答の実効値波形の傾きに最も近くなるインパルス応答を選択し、選択したインパルス応答を模擬したフィルタ係数列を前記ディジタルフィルタ手段の畳込み演算に用いるフィルタ係数列とするフィルタ係数列決定手段と
を具備することを特徴とする音場支援装置。
【請求項２】
コンピュータに、
音響空間内の音源の近傍の収音手段により収音された音の音信号とフィルタ係数列とを畳込む畳込み演算を行い、この畳込み演算の演算結果を前記音源から前記音響空間内の受聴エリアに至る反射音の伝搬経路上にある反射音遮蔽体から前記受聴エリアに音として出力させるディジタルフィルタ手段と、
前記音源と前記反射音遮蔽体との間の区間のインパルス応答である第１のインパルス応答と、前記音源と前記収音手段との間の区間のインパルス応答である第２のインパルス応答とを求めるインパルス応答算出手段と、
前記ディジタルフィルタ手段の畳込み演算に用いるフィルタ係数列を決定する手段であって、前記第１のインパルス応答から直接音に相当する波形部分を除いたインパルス応答である第３のインパルス応答を求める手段を含み、前記第３のインパルス応答を複数種類の減衰率によって減衰させた複数種類のインパルス応答のうち、当該インパルス応答と前記第２のインパルス応答との畳込み演算結果であるインパルス応答の実効値波形の傾きが前記第１のインパルス応答の実効値波形の傾きに最も近くなるインパルス応答を選択し、選択したインパルス応答を模擬したフィルタ係数列を前記ディジタルフィルタ手段の畳込み演算に用いるフィルタ係数列とするフィルタ係数列決定手段と
を実現させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響空間内における音響効果を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラシック音楽等の演奏を催す専用のホールには、ステージの前方に複数列の客席を平行に並べて配したジュークボックス型ホールや、ステージを取り囲むようにして客席のブロックを設けたワインヤード型ホール等の種類がある。この種の音響空間のステージ上で演奏が行われている間に客席にいる者が感じる聴感的な印象は、空間内におけるステージと客席との位置関係、天井の高さ、壁間の距離や向き、天井や壁の材質などといった諸条件に依存して決まる（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−３０７１０７号公報
【特許文献２】特開平１１−１９１０９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−７２１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の音響空間の中には、音響空間における後壁の上方から両側壁に沿ってステージ側に突出したバルコニーを有するものがある。このような設計になっている音響空間では、音響空間の天井で反射した音がバルコニーの下の客席に至る途中でバルコニーに遮られてしまう。このため、バルコニーの下の客席の受聴者が感じる残響感や拡がり感などの聴感的な印象である空間感が、上方にバルコニーがない客席の受聴者が感じる空間感に比べて貧弱で違和感のあるものになってしまうという問題があった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、バルコニーが設けられた音響空間におけるバルコニーの下にいる者が感じる空間感を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、音響空間内の音源の近傍の収音手段により収音された音の音信号とフィルタ係数列とを畳込む畳込み演算を行い、この畳込み演算の演算結果を前記音源から前記音響空間内の受聴エリアに至る反射音の伝搬経路上にある反射音遮蔽体から前記受聴エリアに音として出力させるディジタルフィルタ手段と、前記音源と前記反射音遮蔽体との間の区間のインパルス応答である第１のインパルス応答と、前記音源と前記収音手段との間の区間のインパルス応答である第２のインパルス応答とを求めるインパルス応答算出手段と、前記ディジタルフィルタ手段の畳込み演算に用いるフィルタ係数列を決定する手段であって、当該フィルタ係数列と前記第２のインパルス応答との畳込み演算結果であるインパルス応答の実効値波形の傾きが前記第１のインパルス応答の実効値波形の傾きに近似するフィルタ係数列を求め、このフィルタ係数列を前記ディジタルフィルタ手段の畳込み演算に用いるフィルタ係数列とするフィルタ係数列決定手段とを具備する音場支援装置を提供する。
【０００６】
この発明によると、バルコニーのような反射音遮蔽体を有する音響空間における反射音遮蔽体の背後にいる者に対し、反射音遮蔽体のない音響空間において感じる空間感と同じ空間感を感じさせることができる。
【０００７】
なお、特許文献２には、音響空間におけるバルコニーの背後の客席の残響感を改善するための技術の開示がある。しかし、この技術は、ステージからバルコニーの背後の客席に直接伝搬されるはずの直接音を生成してその客席に放音するものであり、本発明とは内容を異にするものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である音場支援装置の構成を示す図である。
【図２】同音場支援装置が設置された音響空間を示す図である。
【図３】図１の音場支援装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】図２の音響空間内における直接音と反射音の伝搬の様子を示す図である。
【図５】図２の音響空間内における直接音と反射音の伝搬の様子を示す図である。
【図６】図２に示す音響空間内における音源と音源の近傍のマイクロホンの間のインパルス応答IRss，音源とバルコニー上のマイクロホンの間のインパルス応答UpsideIRから直接音の波形部分を除去したインパルス応答UpsideIR’及びインパルス応答IRss及びUpsideIR’の畳込み演算結果であるインパルス応答IRss＊UpsideIR’を示す図である。
【図７】図６のインパルス応答UpsideIR’を減衰率Ｄｉだけ減衰させたインパルス応答UpsideIR’×Ｄｉとインパルス応答IRssとの畳込み演算結果の実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄｉ）＊IRss）、インパルス応答UpsideIR’とインパルス応答IRssとの畳込み演算結果であるインパルス応答UpsideIR’＊IRssについて求めた実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR’＊IRss）、及びインパルス応答UpsideIRについて求めた実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である音場支援装置１０の構成を示す図である。図２（Ａ）は、音場支援装置１０が使用される音響空間８０を同空間８０の天井８２側から見た平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す音響空間８０において、仮にバルコニー８６がないとすると、ステージ８１上の音源９０（例えば、ステージ８１で奏者により演奏される楽器）から発音された音は、音響空間８０の内郭面（天井８２や天井８２に交差する壁８３Ｆ，８３Ｂ，８３Ｌ，８３Ｒ）において反射され、各反射面からの反射音がバルコニー８６に遮られることなく１階席８５の後方の受聴エリア９１に到達する。以下、この反射音の伝搬経路を反射音伝搬経路ＲＥＦという。ここで、音響空間８０には、反射音伝搬経路ＲＥＦの途中に反射音遮蔽体たるバルコニー８６がある。このため、何ら策を講じないとすると、音響空間８０の上記内郭面で反射された反射音の一部が反射音伝搬経路ＲＥＦを介して伝搬される過程においてバルコニー８６によって遮蔽され、受聴エリア９１に到達しなくなる。よって、受聴エリア９１の客席にいる者が感じる空間感は、上方にバルコニー８６がない客席にいる者が感じる空間感に比べて貧弱で違和感のあるものになってしまう。本実施形態の目的はこの問題を解決することにある。
【００１０】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す音響空間８０では、天井８２からマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２が吊り下げられている。マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２は、ステージ８１上の音源９０の近傍に各々位置して、音源９０の直接音を独立して収音可能なように配置されている。具体的には、少なくとも臨界距離（直接音と間接音との音響エネルギー比が等しくなる距離）よりも音源９０に近い距離であればよく、音源９０直近で間接音の成分が少ないほどなおよい。マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２は、音源９０の方向から到来する音波に対して高い受音感度を持った単一指向性マイクロホンである。バルコニー８６における受聴エリア９１側の面７８にはスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）が設けられている。スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の各々の放音面は受聴エリア９１に向けられている。
【００１１】
図１に示す音場支援装置１０は、マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２からステージ８１上の音源９０が発生した楽音の音信号Ｓを取得し、この音信号Ｓから受聴エリア９１にいる者が聴感的に感じる空間感を補強・補正するための音信号Ｚ”を生成し、この音信号Ｚ”をスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）からバルコニー８６下の受聴エリア９１に向けて出力させる装置である。本実施形態では、音場支援装置１０による音信号Ｚ”の生成を開始する前に、音信号Ｚ”を生成するための信号処理の内容を決定するための設定作業が行われる。音場支援装置１０の構成とその設定作業の詳細については、後述する。
【００１２】
また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す音響空間８０では、ステージ８１における音源９０の位置と同等とみなせる位置とバルコニー８６における天井８２側の面７９に音信号発生装置９９と指向性マイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）が各々配置されている。音信号発生装置９９とマイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、音場支援装置１０の設定作業の際に利用され、設定作業の終了後に撤去されるものである。設定作業の際は、音信号発生装置９９は、音場支援装置１０による制御の下、各種音信号を発生する。マイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、音信号発生装置９９により発生された音を収音し、収音した音を示す音信号を音場支援装置１０に供給する。詳しくは、後述する。
【００１３】
次に、音場支援装置１０の構成について説明する。音場支援装置１０は、マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，１Ｒ−２及びスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８），２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）と接続されている。音場支援装置１０は、当該音場支援装置１０の設定作業の際は、ステージ８１上及びバルコニー８６上に配置される音信号発生装置９９及びマイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）とも接続される。音場支援装置１０において、マイクロホン１Ｌ−１及び１Ｌ−２から入力される各音信号Ｓは、Ａ／Ｄ変換器（不図示）にてディジタル形式に変換され、加算部１１Ｌによって加算される。マイクロホン１Ｒ−１及び１Ｒ−２から入力される各音信号Ｓは、Ａ／Ｄ変換器（不図示）にてディジタル形式に変換され、加算部１１Ｒによって加算される。加算部１１Ｌの出力信号ＳはＰＥＱ（Parametric Equalizer）１２Ｌに入力され、加算部１１Ｒの出力信号ＳはＰＥＱ１２Ｒに入力される。
【００１４】
ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒは、マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２の音信号Ｓに対して、音響空間８０→マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１及び１Ｒ−２→音場支援装置１０→スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→音響空間８０を一巡する音響帰還系の伝達関数（周波数応答）の振幅特性に急峻なピークが発生するのを防止するための補正を施す装置である。
【００１５】
ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒの伝達関数（周波数応答）の振幅特性は、ＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）によって決まる。ＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）は、音信号Ｓの帯域を８つのバンドに分割した場合における各バンドの中心周波数ｃｆｓ（ｓ＝１〜８）、ゲインｇｓ（ｓ＝１〜８）（各バンドの中心周波数ｃｆｓ（ｓ＝１〜８）におけるレベルの増減量）、及びＱ値ｑｓ（ｓ＝１〜８）（各バンドの周波数特性のピーク／ディップの鋭さ）を指定するパラメータである。ＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）はＣＰＵ２５によって決定される。詳しくは、後述する。
【００１６】
ＰＥＱ１２Ｌによって補正された音信号Ｓ’は、スイッチ１４Ｌ及び加算部１５Ｌを経由してから８チャネルの音信号Ｓ’に分岐され、分岐された８チャネルの音信号Ｓ’の各々はＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）に入力される。ＰＥＱ１２Ｒによって補正された音信号Ｓ’は、スイッチ１４Ｒ及び加算部１５Ｒを経由してから８チャネルの音信号Ｓ’に分岐され、分岐された８チャネルの音信号Ｓ’の各々はＦＩＲフィルタ１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）に入力される。加算部１５Ｌ及び１５Ｒは、ノイズジェネレータ３０からテスト音信号が出力されている場合に、その信号をＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）に供給する役割を果たす。このノイズジェネレータ３０の出力信号については、後述する。
【００１７】
ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒの出力信号Ｓ’とフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を畳込む畳込み演算を行い、この演算結果を示す畳込み信号ＺをＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜），１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜），１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）とパワーアンプ部１９Ｌ，１９Ｒとを介してスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８），２Ｒ−k（ｋ＝１〜８）へ供給する。これにより、スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８），２Ｒ−k（ｋ＝１〜８）からは、受聴エリア９１における空間感を補強・補正する音が、上述した反射音伝搬経路ＲＥＦに沿って受聴エリア９１に向けて出力される。ここで、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）による畳込み演算に使用されるフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）は、ＣＰＵ２５によって決定される。詳しくは、後述する。
【００１８】
ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）における各ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋが出力した畳込み音信号ＺはＰＥＱ１７Ｌ−ｋに入力される。また、ＦＩＲフィルタ１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）における各ＦＩＲフィルタ１６Ｒ−ｋが出力した畳込み音信号ＺはＰＥＱ１７Ｒ−ｋに入力される。ＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、各ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋが出力した音信号Ｚに対してスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）の設置環境を考慮した補正を施す装置である。ＰＥＱ１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、各ＦＩＲフィルタ１６Ｒ−ｋが出力した音信号Ｚに対してスピーカ２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の設置環境を考慮した補正を施す装置である。ＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）のＰＥＱパラメータｐｓは、操作部３１の操作によって書き換えられる。
【００１９】
ＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）における各ＰＥＱ１７Ｌ−ｋによって補正された音信号Ｚ’は遅延部１８Ｌ−ｋに入力される。また、ＰＥＱ１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）における各ＰＥＱ１７Ｒ−ｋによって補正された音信号Ｚ’は遅延部１８Ｒ−ｋに入力される。遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、ＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の出力信号Ｚ’に、マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２からスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）までの音の伝搬時間に相当する遅延を与える装置である。遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の遅延量は、ＣＰＵ２５によって設定される。詳しくは、後述する。
【００２０】
遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）における各遅延部１８Ｌ−ｋによって遅延が与えられた音信号Ｚ”は、パワーアンプ部１９Ｌにより増幅された後、Ｄ／Ａ変換器（不図示）にてアナログ信号に変換され、変換されたアナログ信号がスピーカ２Ｌ−ｋに供給される。また、遅延部１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）における各遅延部１８Ｒ−ｋによって遅延が与えられた音信号Ｚ”は、パワーアンプ部１９Ｒより増幅された後、Ｄ／Ａ変換器（不図示）にてアナログ信号に変換され、変換されたアナログ信号がスピーカ２Ｌ−ｋに供給される。そして、スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）は、各々に供給されたアナログ信号を音として出力する。
【００２１】
ＣＰＵ２５は、当該音場支援装置１０の制御中枢である。ＣＰＵ２５は、ＲＡＭ２６をワークエリアとして利用しつつＲＯＭ２７に記憶された音場支援プログラム２８を実行する。音場支援プログラム２８は、次の２つの機能を有する。
ａ１．インパルス応答算出機能
これは、反射音伝搬経路ＲＥＦにおける音源９０とバルコニー８６との間の区間のインパルス応答UpsideIR、及び音源９０とマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２との間の区間のインパルス応答IRssを求める機能である。
ｂ１．フィルタ係数列決定機能
これは、当該フィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とインパルス応答IRssとの畳込み演算結果であるインパルス応答の実効値波形の傾きがインパルス応答UpsideIRの実効値波形の傾きに近似するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を決定し、このフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）をＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）に設定する機能である。
【００２２】
次に、本実施形態の動作を説明する。本実施形態の動作の特徴は、当該音場支援装置の設定作業の際にＣＰＵ２５によって行われる処理にある。図３は、設定作業の際にＣＰＵ２５が行う一連の処理を示すフローチャートである。ここで、図３に示す一連の処理のうちステップＳ１００及びステップＳ１２０は、インパルス応答算出機能の働きによって実行される処理である。また、ステップＳ１３０（Ｓ１３１〜Ｓ１３６）は、フィルタ係数決定機能の働きによって実行される処理である。ＣＰＵ２５は、操作部３１によって音場支援装置１０の設定の指示が下されると、図３に示す処理を開始する。
【００２３】
図３において、ＣＰＵ２５は、反射音伝搬経路ＲＥＦにおける音源９０とバルコニー８６上の各マイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）との間の区間のインパルス応答UpsideIRを測定する（Ｓ１００）。このステップＳ１００では、ステージ８１上における音源９０の位置に置かれた音信号発生装置９９を音源９０とみなし、音信号発生装置９９とバルコニー８６の間の区間のインパルス応答をインパルス応答UpsideIRとする。より具体的に説明すると、ＣＰＵ２５は、スイッチ１４Ｌ及び１４Ｒをオフにした上で、音信号発生装置９９から単位インパルスを発生させる。図４に示すように、信号発生装置９９から単位インパルスを発生させると、天井８２や壁８３Ｆ，８３Ｂ，８３Ｌ及び８３Ｒを経由することなくマイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）に到達した直接音Ｄ−ＳＮＤと天井８２や壁８３Ｆ，８３Ｂ，８３Ｌ及び８３Ｒを経由してからマイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）に到達した反射音Ｒ−ＳＮＤとがマイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）によって収音される。ＣＰＵ２５は、単位インパルスを発生させた後にマイクロホン３Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び３Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の各々から出力された音信号（直接音Ｄ−ＳＮＤと反射音Ｒ−ＳＮＤとを含む音信号）をインパルス応答UpsideIRとする。
【００２４】
次に、ＣＰＵ２５は、遅延量設定処理を行う（Ｓ１１０）。遅延量設定処理では、ＣＰＵ２５は、音源９０からスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の各々までの音波の伝搬時間を個別に計測し、計測した伝搬時間を遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の遅延量として設定する。
【００２５】
次に、ＣＰＵ２５は、インパルス応答IRssを測定する（Ｓ１２０）。このステップＳ１２０では、ステージ８１上における音源９０の位置に置かれた音信号発生装置９９を音源９０とみなし、音信号発生装置９９とマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２の各々の間の区間のインパルス応答をインパルス応答IRssとする。より具体的に説明すると、ＣＰＵ２５は、スイッチ１４Ｌ及び１４Ｒをオフにした上で、音信号発生装置９９から単位インパルスを発生させる。図５に示すように、音信号発生装置９９から単位インパルスを発生させると、天井８２や壁８３Ｆ，８３Ｂ，８３Ｌ及び８３Ｒを経由することなくマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２に到達した直接音Ｄ−ＳＮＤと天井８２や壁８３Ｆ，８３Ｂ，８３Ｌ及び８３Ｒを経由してからマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２に到達した反射音Ｒ−ＳＮＤとがマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２によって収音される。ＣＰＵ２５は、単位インパルスを発生させた後、ＰＥＱ１２Ｌの後段の信号採取点１３ＬまたはＰＥＱ１２Ｒの後段の信号採取点１３Ｒ（例えば、信号採取点１３Ｒ）から音信号Ｓ（直接音Ｄ−ＳＮＤと反射音Ｒ−ＳＮＤとを含む音信号Ｓ）を取り込み、この取り込んだ音信号Ｓをインパルス応答IRssとする。図６（Ａ）は、インパルス応答IRssの波形を示す図である。
【００２６】
ＣＰＵ２５は、フィルタ係数列決定処理を行う（Ｓ１３０）。フィルタ係数列決定処理は、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）による畳込み演算に使用するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を決定する処理である。ここで、ステップＳ１００で測定したインパルス応答UpsideIRは、音響空間８０における音源９０とバルコニー８６の間の区間のインパルス応答である。よって、原理的には、音源９０が発生した音とフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）の畳込み演算結果である畳込み音信号Ｚをスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）から受聴エリア９１に音として出力させることにより、バルコニー８６を無くした場合と同じ空間感が創出されるはずである。しかし、本実施形態では、音源９０が発生した音を収音する収音手段としてマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１及び１Ｒ−２を利用しているので、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）による畳込み演算結果である畳込み音信号Ｚは音源９０が発生した音の直接音Ｄ−ＳＮＤだけでなくその反射音Ｒ−ＳＮＤまでも冗長に畳み込まれたものとなる。このため、この畳込み音信号Ｚを受聴エリア９１に音として出力した場合に同エリア９１において創出される空間感は、依然として違和感を持ったものとなってしまう。
【００２７】
そこで、フィルタ係数列決定処理では、当該フィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とインパルス応答IRssとの畳込み演算結果であるインパルス応答の実効値波形の傾きがインパルス応答UpsideIRの実効値波形の傾きに近似するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を求め、このフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）をＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ及び１６Ｒ−ｋの畳込み演算に使用するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とする。
【００２８】
具体的には、以下のような処理を行う。まず、ＣＰＵ２５は、ステップＳ１００で求めたインパルス応答UpsideIRの実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）を算出する（Ｓ１３１）。このステップＳ１３１では、実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）を次のようにして算出する。まず、ＣＰＵ２５は、インパルス応答UpsideIRにおける単位インパルスの発生時刻ｔ＝０以降の各時刻ｔの振幅を各々２乗してエネルギーに変換する。次に、これらのエネルギーをτ（例えば、τ＝２５ミリ秒とする）秒分ずつ移動平均した移動平均エネルギーを求める。そして、各時刻ｔにおける移動平均エネルギーからなる波形を実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）とする。
【００２９】
次に、ＣＰＵ２５は、ステップＳ１００で求めた１６種類のインパルス応答UpsideIRのうち１つ（例えば、音源９０及びマイクロホン３Ｌ−１の間の区間のインパルス応答UpsideIR）を代表値として選択し、このインパルス応答UpsideIRにおける直接音に相当する波形の部分を除いたインパルス応答UpsideIR’を算出する（Ｓ１３２）。より具体的には、インパルス応答UpsideIRにおける各時刻ｔ＝０，ｔ＝１，ｔ＝２…ｔ＝Ｍにオフセット時間ＴＯＦＦＳＥＴを加算し、インパルス応答UpsideIRにおける各時刻ｔ＝０＋ＴＯＦＦＳＥＴ，ｔ＝１＋ＴＯＦＦＳＥＴ，ｔ＝２＋ＴＯＦＦＳＥＴ，ｔ＝Ｍ＋ＴＯＦＦＳＥＴ…の振幅をインパルス応答UpsideIR’におけるｔ＝０，ｔ＝１，ｔ＝２…ｔ＝Ｍの振幅とする。図６（Ｂ）は、インパルス応答UpsideIR’の波形を示す図である。
【００３０】
ＣＰＵ２５は、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）のうちの１つを設定対象として選択する（Ｓ１３３）。
【００３１】
ここで、上述したように、本実施形態では収音手段としてマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１及び１Ｒ−２を使用する。図６（Ｃ）に示すように、音源９０とこのマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１及び１Ｒ−２の間のインパルス応答IRssとインパルス応答UpsideIR’の畳込み演算結果であるインパルス応答IRss＊UpsideIR’の傾きは、インパルス応答UpsideIR’の傾きよりも緩いものとなる。そして、このインパルス応答IRss＊UpsideIR’の傾きの緩さが、受聴エリア９１における空間感を違和感を持ったものとしてしまう原因となる。
【００３２】
そこで、ＣＰＵ２５は、ステップＳ１３４では、インパルス応答UpsideIR’を減衰率Ｄi（ｉ＝１，２，３，４：ただし、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）によって減衰させた４種類のインパルス応答UpsideIR’×Ｄi（ｉ＝１，２，３，４：ただし、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）を求め、それらの４種類の中から当該インパルス応答UpsideIR’×Ｄiとインパルス応答IRssとを畳込んだ演算結果であるインパルス応答（UpsideIR’×Ｄi）＊IRssの実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄi）＊IRss）の傾きが実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）の傾きに最も近くなるインパルス応答UpsideIR’×Ｄiを選択し、この選択したインパルス応答UpsideIR’×Ｄiを模擬したフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を求める（Ｓ１３４）。
【００３３】
ここで、本実施形態における減衰率Ｄiは、実効値波形ＲＭＳの終端での値を減衰させる定数値である。本実施形態において、実効値波形ＲＭＳを減衰値Ｄiだけ減衰させるとは、当該実効値波形ＲＭＳの終端の振幅をその振幅に減衰率Ｄiを乗算した値とし、当該実効値波形ＲＭＳの始点と終端の間の各振幅を、終端における減衰率Ｄiを乗算した値に応じた内挿（比例配分）により求まる値にすることを意味する。
【００３４】
ステップＳ１３４についてより詳細に説明すると、ＣＰＵ２５は、ステップＳ１３１における実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）の算出の手順と同様の手順に従って、実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ１）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ２）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ３）＊IRss），及びＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ４）＊IRss）を各々算出する。次に、ＣＰＵ２５は、これらの各々について、当該実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄｉ）＊IRss）の各時刻ｔのエネルギーを各々の平方根であるレベルＸｔに変換する。また、実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）についても同様に、各時刻ｔのエネルギーを各々の平方根であるレベルＸ０ｔに変換する。そして、ＣＰＵ２５は、実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ１）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ２）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ３）＊IRss），及びＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ４）＊IRss）の各々について、当該実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄｉ）＊IRss）の始点の時刻ｔ＝０から終端の時刻ｔ＝ｔｍａｘまでの各時刻ｔのレベルＸｔと、実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）の各時刻ｔのレベルＸ０ｔとを次式に代入することにより、当該実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄｉ）＊IRss）におけるレベルＸｔと実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）におけるレベルＸ０ｔの誤差の２乗和ＭｉｎＶａｌｕｅを算出する。
【数１】
0005644253.tif 000002
【００３５】
ＣＰＵ２５は、実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ１）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ２）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ３）＊IRss），及びＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ４）＊IRss）のうち式（１）により求めた誤差の２乗和ＭｉｎＶａｌｕｅが最小であった実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄｉ）＊IRss）を選択する。ＣＰＵ２５は、この選択した実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄｉ）＊IRss）における減衰率Ｄｉによってインパルス応答UpsideIR’を減衰させたインパルス応答UpsideIR’×Ｄiを取得し、このインパルス応答UpsideIR’×Ｄiにおける時刻ｔ＝０，ｔ＝１，ｔ＝２…ｔ＝Ｍの振幅を、設定対象のＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（または１６Ｒ−ｋ）の畳込み演算に用いるフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とする。
【００３６】
図７は、減衰率Ｄ１をＤ１＝３０（ｄＢ），減衰率Ｄ２をＤ２＝４０（ｄＢ），減衰率Ｄ３をＤ３＝５０（ｄＢ），減衰率Ｄ４をＤ４＝６０（ｄＢ）とした場合における実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ１）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ２）＊IRss），ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ３）＊IRss），及びＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ４）＊IRss）と、インパルス応答UpsideIR’とインパルス応答IRssとの畳込み演算結果であるインパルス応答UpsideIR’＊IRssについて求めた実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR’＊IRss）と、インパルス応答UpsideIRについて求めた実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）とを示す図である。この図７の例では、インパルス応答UpsideIR’を減衰率Ｄ４により減衰させたものの実効値波形ＲＭＳ（（UpsideIR’×Ｄ４）＊IRss）の傾きが、実効値波形ＲＭＳ（UpsideIR）の傾きに最も近くなっている。よって、この例の場合、ステップＳ１３４では、インパルス応答UpsideIR’×Ｄ４を模擬したフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）が算出される。
【００３７】
ＣＰＵ２５は、ステップＳ１３４においてフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を算出した後、算出したフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を設定対象のＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（または１６Ｒ−ｋ）に設定する（Ｓ１３５）。次に、ＣＰＵ２５は、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）のうち未だ設定対象となっていないものがあるかを判断する（Ｓ１３６）。そして、ＣＰＵ２５は、未だ設定対象となっていない一又は複数のＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ及び１６Ｒ−ｋがある場合（Ｓ１３５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３３に戻って、それらのうち一つを新たな設定対象として選択し、以降の処理を繰り返す。
【００３８】
ＣＰＵ２５は、ステップＳ１３６において、未だ設定対象となっていないものがないと判断した場合（Ｓ１３６：Ｎｏ）、ＰＥＱパラメータ決定処理を行う（Ｓ１４０）。ＰＥＱパラメータ決定処理は、ＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）を決定し、決定したＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）をＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒに設定する処理である。
【００３９】
ＰＥＱパラメータ決定処理では、ＣＰＵ２５は、次のような処理を行う。まず、ＣＰＵ２５は、スイッチ１４Ｌ及び１４Ｒをオフにした上で、ノイズジェネレータ３０から加算部１５Ｌ及び１５Ｒにテスト音信号を供給させる。そして、加算部１５Ｌ及び１５Ｒ→ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→ＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及びＰＥＱ１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び遅延部１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→パワーアンプ部１９Ｌ及び１９Ｒ→スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→音響空間８０→マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２→加算部１１Ｌ及び１１Ｒ→ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒを経由して信号採取点１３Ｌ及び１３Ｒに伝搬された応答音信号を取り込む。
【００４０】
ＣＰＵ２５は、テスト音信号と応答音信号の各々のパワースペクトルの差を、加算部１５Ｌ及び１５Ｒ→ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→ＰＥＱ１７Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及びＰＥＱ１７Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→遅延部１８Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び遅延部１８Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→パワーアンプ部１９Ｌ及び１９Ｒ→スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）→音響空間８０→マイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，及び１Ｒ−２→加算部１１Ｌ及び１１Ｒ→ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒの系の伝達関数（周波数応答）の振幅特性Ｒ（ω）とする。
【００４１】
ＣＰＵ２５は、振幅特性Ｒ（ω）における全帯域のレベルを目標レベルＬＥＶ（例えば、ＬＥＶ＝６（ｄＢ））以下にするために必要な目標振幅特性Ｃ（ω）を求め、ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒの伝達関数（周波数応答）の振幅特性Ｇ（ω）を目標振幅特性Ｃ（ω）に最も近づけるために必要なＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）を算出し、このＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）をＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒに設定する。振幅特性Ｇ（ω）を目標振幅特性Ｃ（ω）に最も近づけるために必要なＰＥＱパラメータｐｓ（ｓ＝１〜８）の算出の具体的な手順については、本発明との関連性が薄いため、この説明を割愛する。詳しくは、特許文献３を参照されたい。
【００４２】
以上説明した本実施形態では、当該フィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とインパルス応答IRssとの畳込み演算結果であるインパルス応答の実効値波形の傾きがインパルス応答UpsideIRの実効値波形の傾きに近似するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を求め、このフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）をＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ及び１６Ｒ−ｋの畳込み演算に使用するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とする。これにより、音響空間８０におけるバルコニー８６の下の受聴エリア９１においてバルコニー８６がない場合と同様の空間感が模擬される。すなわち、本実施形態では、音源９０とバルコニー８６上のスピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）との間のインパルス応答UpsideIRから直接音の波形部分を除去したインパルス応答UpsideIR’を求め、インパルス応答UpsideIR’を減衰率Ｄiにより減衰させたインパルス応答UpsideIR’×Ｄiを、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ及び１６Ｒ−ｋの畳込み演算に用いるフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とする。これにより、元々のインパルス応答UpsideIRの反射音群の微視的構造（反射音群の相対的な関係）を保存しつつ、インパルス応答UpsideIRの反射音群の巨視的構造（包絡線構造）を修正したフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）が得られる。そして、このようにして生成したフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）を、ＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ及び１６Ｒ−ｋの畳込み演算に使用するフィルタ係数ｈｍ（ｍ＝０，１，２…Ｍ）とする。よって、本実施形態によると、単なる残響付加装置と異なり、受聴エリア９１にいる者にバルコニー８６がない場合と同様の空間感を感じさせることができる。
【００４３】
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記実施形態において、音源９０の近傍のマイクロホン１Ｌ−１，１Ｌ−２，１Ｒ−１，１Ｒ−２の数を１個〜３個にしてもよいし、５個以上にしてもよい。また、バルコニー８６における各面７９及び７８に各々設けられたマイクロホン３Ｌ−ｋ及び３Ｒ−ｋとスピーカ２Ｌ−ｋ及び２Ｒ−ｋを１〜７対にしてもよいし、９対以上にしてもよい。また、音場支援装置１０内におけるＦＩＲフィルタ１６Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び１６Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の個数を１７個以上にしてもよいし、１５個以下にしてもよい。また、スピーカ２Ｌ−ｋ（ｋ＝１〜８）及び２Ｒ−ｋ（ｋ＝１〜８）の個数を１７個以上にしてもよいし、１５個以下にしてもよい。また、ＰＥＱ１２Ｌ及び１２Ｒにおけるバンド数は９バンド以上であってもよいし、７バンド以下であってもよい。
【００４４】
（２）上記実施形態は、本発明を、バルコニー８６の下の受聴エリア９１にいる者の空間感の補強に適用したものであった。しかし、音源９０から受聴エリア９１に至る直接音の伝搬を妨げず、音源９０から音響空間８０の内郭面を介して受聴エリア９１に至る反射音の伝搬を妨げる位置にある別の反射音遮蔽体がある場合に、その反射音遮蔽体の背後にいる者の空間感の補強に本発明を適用してもよい。図８は、本発明を適用する音響空間８０”を天井側から見た平面図である。この音響空間８０”では、ステージ８１”と対向する壁８３Ｂ”からステージ８１”に向かって仕切板８７が突出している。このため、ステージ８１”上の音源９０から見て仕切板８７の背後の受聴エリア９１の者が感じる空間感が貧弱で違和感を有するものとなる。これに対し、上記実施形態の音場支援装置１０によって生成した音信号Ｚを仕切板８７における受聴エリア９１側に設けたスピーカ（不図示）から出力することにより、この受聴エリア９１の者が感じる空間感を仕切板８７がない場合と同じ程度にまで補強することが可能である。この実施形態は、ホール後方から前方客席に上っていく「階段エリア（通称ダグアウト）」と呼ばれるエリアにおける空間感の補強にも好適である。
【００４５】
（３）上記実施形態におけるフィルタ係数列決定処理では、当該インパルス応答UpsideIR’を減衰させる減衰率Ｄiの候補を４種類とし、この４種類の減衰率Ｄiのうちの最適値を選択した。しかし、インパルス応答UpsideIR’を減衰させる減衰率Ｄiの候補を２種類または３種類としてもよいし、５種類以上としてもよい。要するに、減衰率Ｄiの候補の数は任意の有限値にするとよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…音場支援装置、１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒ…マイクロホン、２Ｌ，２Ｒ…スピーカ、１１Ｌ，１１Ｒ…加算部、１２Ｌ，１２Ｒ，１７Ｌ，１７Ｒ…ＰＥＱ、１３Ｌ，１３Ｒ…信号採取点、１４Ｌ，１４Ｒ…スイッチ、１５Ｌ，１５Ｒ…加算部、１６Ｌ，１６Ｒ…ＦＩＲフィルタ、１８Ｌ，１８Ｒ…遅延部、１９Ｌ，１９Ｒ…パワーアンプ部、３０…ノイズジェネレータ、３１…操作部、９９…音信号発生装置。
【図１】
0005644253.tif 000003
【図２】
0005644253.tif 000004
【図３】
0005644253.tif 000005
【図４】
0005644253.tif 000006
【図５】
0005644253.tif 000007
【図６】
0005644253.tif 000008
【図７】
0005644253.tif 000009
【図８】
0005644253.tif 000010