(57)【要約】【課題】残響付加装置において残響付加用スピーカから出力させる残響音を測定するのに好適な残響測定方法を提供する。【解決手段】モデル音響空間の空間仕切面近傍の相異なる複数の観測位置で残響音を測定する残響測定方法であって、前記モデル音響空間の空間仕切面に沿って、前記モデル音響空間内の空間仕切面又はその近傍に設定した複数の観測位置に設置した受音器によって前記空間仕切面からの反射音を収音することを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モデル音響空間の空間仕切面近傍の相異なる複数の観測位置で残響音を測定する残響測定方法であって、
前記モデル音響空間の空間仕切面に沿って、前記モデル音響空間内の空間仕切面又はその近傍に設定した複数の観測位置に設置した受音器によって前記空間仕切面からの反射音を収音する
ことを特徴とする残響測定方法。
【請求項２】
前記各受音器は前記空間仕切面から離れた位置に設置されることを特徴とする請求項１記載の残響測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モデル音響空間の空間仕切面近傍の相異なる複数の観測位置で残響音を測定する残響測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外演奏会場は屋内ホールとは異なり、客席の周囲が壁面や天井面で囲まれてはいないため、そのままの構成では屋内ホールのような反射音による残響効果は生じない。このような屋外演奏会場の実際には壁面、天井面等の存在しない位置に仮想壁面で囲まれる仮想ホールを想定し、この仮想ホール内に、実音源位置からの音の仮想壁面による反射音を付加する残響付加装置が知られている。この残響付加装置は、大空間の屋内ホール内に小空間の仮想ホールを想定する場合にも利用できる。この種の残響付加装置は、概略的には、実音源位置からの音を出力するメインスピーカと、この実音源位置を含む仮想ホールを規定する仮想壁面の周囲に分散配置される残響付加用の複数のサブスピーカと、実音源位置からの音の仮想壁面による反射音をサブスピーカから出力させるもとになる仮想残響音信号を合成するための仮想残響音合成部とから構成される。
【０００３】
具体例としては、特許第２５６９８７２号のように構成されるものが知られている。この例で示される装置の基本的な考え方は次の通りである。即ち、図１０に示す実際のホールでは、実音源１３４から出力される音は、直接音として最短距離で受音点１３６に到達する他に、壁面１３８で１乃至複数回反射されて受音点１３６に到達する。受音点１３６に到達する反射音の最後の反射点と受音点１３６とを結ぶ線を延長した線が、実音源１３４を含む後壁面の延長面と交差する点に、あたかもこの反射音を直接音として出力したと等価に観測される虚音源１４０が想定される。図示の例では、１４０−１、１４０−２、…がこのような複数の虚音源であり、これらの虚音源の位置によって受音点１３６で観測される残響音構造（インパルス応答）が決定される。
【０００４】
これに対し、図１１に示す仮想ホールでは、物理的な壁面が実在するのではなく、その代わりに反射を生じさせる仮想壁面１３８’が想定される。このような仮想ホールはシミュレートして構成されるのであり、そのために仮想壁面１３８’近傍の複数のシミュレーション位置からそれぞれ合成した仮想残響音を出力するためのサブスピーカ１４４−１、１４４−２、…が分散配置される。これらのサブスピーカ１４４−１、１４４−２、…は、仮想壁面１３８’の近傍のそれぞれのシミュレーション位置で反射音の方向を指向するように配置される。
【０００５】
上記の各サブスピーカ１４４から出力される仮想反射音は、ディジタル処理により合成される。具体的には、前記各シミュレーション位置においてそれぞれ観測された（あるいはＣＡＤデータ等に基づき演算で求められた）インパルス応答とほぼ等しいインパルス応答の反射音構造を有する反射音パラメータ（時間遅れと振幅等）がそれぞれ組み込まれた複数のディジタルフィルタ、具体的には非巡回型のＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタを用い、このフィルタで前記実音源から出力される音に相当するソース信号に前記反射音パラメータをたたみ込み演算して、前記各シミュレーション位置における仮想残響音信号をそれぞれ合成する。
【０００６】
特許第２５６９８７２号は、それまでの一般的な残響付加装置によると最適受音点が理論上１点に限られてしまう（その様に想定して反射音構造を決定している）点を解決し、受音エリアを広く確保できる装置構成を開示している。この基本思想は、１つの虚音源１４０からの反射音が時間差およびレベル差をもって複数のスピーカ装置１４４−１、１４４−２、…からそれぞれ再生され、かつこの再生が複数の虚音源１４０−１、１４０−２、…についてそれぞれ行われるようにしている点にある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、このような残響付加装置において残響付加用スピーカから出力させる残響音を測定するのに好適な残響測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、モデル音響空間の空間仕切面近傍の相異なる複数の観測位置で残響音を測定する残響測定方法であって、前記モデル音響空間の空間仕切面に沿って、前記モデル音響空間内の空間仕切面又はその近傍に設定した複数の観測位置に設置した受音器によって前記空間仕切面からの反射音を収音することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、複数の観測位置に設置した受音器によって空間仕切面からの反射音が収音される。この観測位置と同じ位置にスピーカを配置し、かつ反射音と同じ方向を指向させて残響音を出力させると、空間仕切面の存在しない仮想音響空間において、モデル音響空間と同様の残響音を発生させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施の形態を説明する。図１はこの発明の残響付加装置の一実施例を示すブロック図である。この図において、残響音を生成するためのデータ、即ち後述するディジタルフィルタの係数パラメータ（インパルス応答）は記憶部１に記憶されている。ＣＰＵ２は、この記憶部１に記憶された係数パラメータを読み出してスピーカ別の畳み込み処理を行うディジタルフィルタ５〜１２（ＣＮＶ１〜ＣＮＶ８）に供給する。また、ＣＰＵ２は、後述する遅延時間およびボリューム調整のための制御も実行する。マイク３は、ステージ（実音源位置）に配置され、Ａ／Ｄ変換器４はマイク３から入力されたアナログ音声信号をディジタル信号に変換する。
【００１１】
Ａ／Ｄ変換器４から供給される信号、即ち実音源（マイク３）から出力される音のディジタル信号（ソース信号）は、ディジタルフィルタ５〜１２に供給され、ＣＰＵ２から供給される係数パラメータで畳み込み処理される。これにより仮想残響音信号が生成される。ディジタルフィルタ５〜１２の出力は、信号遅延回路１３〜２０にそれぞれ供給される。信号遅延回路１３〜２０は、遅延時間設定回路６１で任意に設定された時間だけ仮想残響信号をそれぞれ遅延させる。信号遅延回路１３〜２０は、一般にエフェクト装置と呼ばれる音質調整用の装置を使用することができる。この中には、ＬＰＦ機能、ＨＰＦ機能、ＢＰＦ機能等が含まれるが、この発明ではその中の信号遅延機能に注目し、これを後述する残響音の初期遅延時間の調整に使用する。信号遅延回路１３〜２０の出力は、ボリューム２１〜２８にそれぞれ供給され、ここでＣＰＵ２の制御のもとで出力レベルを調整される。出力レベルを調整された仮想残響信号は、Ｄ／Ａ変換器２９〜３６によってそれぞれディジタル信号からアナログ信号へと変換されたのち、アンプ３７〜４４でそれぞれ増幅されて残響付加用のサブスピーカ４５〜５２を介して出力される。そして、上述した記憶部１、ＣＰＵ２、Ａ／Ｄ変換器４、ディジタルフィルタ５〜１２、信号遅延回路１３〜２０、ボリューム２１〜２８、Ｄ／Ａ変換器２９〜３６、アンプ３７〜４４及び遅延時間設定回路６１によってこの発明における仮想残響音合成手段が構成される。
【００１２】
一方、マイク３から出力されるアナログ信号はアンプ６２によって増幅され、実音源位置近傍に配置されるソース再生メインスピーカ６３から出力される。このとき、必要に応じて信号遅延回路６４を介挿し、後述する信号遅延を与える。残響付加用のサブスピーカ４５〜５２は、図３に示すように、実際の観測位置か又は観測位置とは異なる位置４５Ｂ〜５２Ｂに配置される。この位置がシミュレーション位置と呼ばれる。このシミュレーション位置からの残響音の発生によって、実音源位置（ステージ７１のマイク３）の前方に客席７２を仮想壁面７４で囲む仮想ホール７３がシミュレートされる。
【００１３】
図２は、実際のホール（モデル音響空間）で反射音を測定する場合の説明図である。この場合、実音源位置が設定されるステージ７１Ａの前方の客席７２Ａを囲む実際のホール７３Ａを規定する物理的に存在する壁面７４Ａに沿って複数の反射音測定ポイント４５Ａ〜５２Ａが設定される。実際のホールにおける反射音の測定とその結果に基づく仮想ホール（仮想音響空間）用の残響音の生成は図４に従って説明される。図４（Ａ）は実際の壁面８１によって実音源からの直接音（または既に壁面によって反射した音）が反射される様子を示している。この壁面８１からの反射音を、図４（Ｂ）のように、壁面８１から離れた位置に設置された受音器（マイク）８２で測定する。そして、図４（Ｃ）に示すように、このマイク８２と同じ位置にスピーカ８３を配置し、且つ反射音と同じ方向を指向させて、残響音を出力させると、実際の壁面８１が存在しないにも係わらず、あたかも壁面８１が存在するような残響音を発生させることができる。以上は、便宜的に１つの反射音だけを説明したが、実際には壁面８１には時系列で複数の反射音が生じる。この様子は、壁面毎に相異なるものである。なお、反射音の測定に際しては、図５（Ａ）のように、壁面８１に受音体（バウンダリーマイク）８２を設置して直接音を測定しても良いし、あるいは図５（Ｂ）のように、壁面８１から離れた位置の受音体８２で直接音を測定してもよい。これらの測定構成により、各測定ポイントにおけるインパルス応答が観測できる。
【００１４】
反射音を測定した図２の実際のホールとは異なるホールや野外ホール等で各測定ポイント４５Ａ〜５２Ａと全く同じ位置に残響音付加用のサブスピーカ４５〜５２を配置し、信号遅延回路１３〜２０を実測された遅延時間と同様の信号遅延となるように機能させれば、反射音を測定した実際のホールと同様の仮想ホールを再現することが可能である。しかし、もしサブスピーカ４５〜５２の配置は全くこれと同一で、反射音を測定した図２の縦長のホールと異なる図３のような横長の仮想ホールを再現しようとする場合には、図３の仮想ホール７３の左側部に配置されたサブスピーカ４５、４６、４７および右側部に配置されたスピーカ５０、５１、５２から出力される残響音に実測値よりも大きな遅延を加え、仮想ホール７３の後方端に配置されたスピーカ４８、４９から出力される残響音に実測値よりも小さな遅延を加える。これにより、仮想ホール７３の左右の仮想壁面７４が後方に退き、後方の仮想壁面７４が前方に移動することになり、仮想ホール７３を、観測したホール７３Ａよりも横長のホールとすることができる。この調整を遅延時間だけで行うことにより、どのような仮想ホール７３であっても簡単に残響付加を行うことができる。
【００１５】
また、図２のホール７３Ａで観測されたインパルス応答に基づいて、図３の４５Ｂ〜５２Ｂで示す位置にサブスピーカ４５〜５２を配置して、図２のホール７３Ａを再現しようとする場合には、客席７２に対して左右のサブスピーカ４５〜４７、５０〜５２からの残響音の遅延時間を観測された遅延量よりも小さくし、後方のサブスピーカ４８、４９からの残響音の遅延時間を観測された遅延量よりも大きくするように、遅延時間設定回路６１を設定して信号遅延回路１３〜２０を機能させればよい。なお、ここでは説明を簡単にするために、仮想音響空間について平面的に説明しているが、実際の音響空間は天井および床面をも反射面とする３次元構造であり、反射は３次元的に複雑化する。いずれにしても、この発明は、図２のような１つのモデル空間において測定した反射音に関する１組のインパルス応答データを基に、種々多様な形状の仮想ホール（音響空間）に適合できる残響音を生成することを意図している。
【００１６】
仮想ホールに合わせてどの程度の遅延を加えるかは、以下のように決定すればよい。図６（Ａ）は残響音を生成するためのインパルス応答を測定する実際のホール、図６（Ｂ）は測定されたインパルス応答に基づいてシミュレートされる仮想ホール、図７（Ａ）は、図６（Ａ）の実際のホール７３Ａと図６（Ｂ）の仮想ホール７３とを重ねて示した説明図である。実際のホール７３Ａの壁面７４Ａに沿って示される点Ｐ１、Ｐ２、…、Ｐ５は複数の測定ポイントである。図７（Ｂ）は１つの測定ポイント例えばＰ５で測定されたインパルス応答を示している。直接音から初期遅延時間をおいて初期反射音が発生し、その後初期反射音が減衰しながら残響が続く。この初期遅延時間を信号遅延処理で変更すると、実音源位置から壁面までの距離を変更させたこととほぼ等価になると考えられる。このとき、同時にボリューム２１〜２８によって残響音の振幅レベルを、遅延が大きくなる場合には小さく、遅延が小さくなる場合には大きく調整するようにすると、更に再現精度が向上する。図７（Ｃ）は実ホール７３Ａにおける壁面７４Ａ上の測定ポイントＰ５に対応する仮想ホール７３の仮想壁面７４上の点Ｐ５’で、生成されるべきインパルス応答を示したものである。ポイントＰ５’がポイントＰ５より実音源位置から遠い分だけ初期遅延時間が長くなり、振幅が小さくなっていることが理解される。図７（Ｃ）のインパルス応答は、残響部分全体が時間軸後方にずれるが、感覚的には初期遅延時間の増加による壁面遠方化のイメージが支配的となる。この発明では、この初期遅延時間の変更を図１のディジタルフィルタ５〜１２ではなく、時間遅延回路１３〜２０で簡単に行うのである。
【００１７】
次に、より複雑かつ任意に仮想ホールの形状を変形させる例を図８および図９を参照して説明する。図８に示す例は、多数の残響付加用のサブスピーカＳＰを、変形６角形状の基準となる実際のまたは仮想的なモデルホール７３−１の仮想壁面７４−１に沿って前述したと同様の手法で配置したものである。この例のスピーカ配置のままで、図９に示す円形の仮想ホール７３−２を実現する制御をする場合は、各スピーカＳＰからの残響音の初期遅延時間に、仮想ホール７３−１、７３−２間の形状の違いを補正するプラス（＋）あるいはマイナス（−）の遅延を加える。遅延量の大きさは矢印の長さをもって示している。遅延量の（＋）、（−）はそれぞれ遅れ、進みを示し、これらを相対的なものと考えると、例えば（−）遅延の最大値をゼロ遅延とし、その差分だけ他の遅延量を増加しても良い。このようにしても十分に音響空間の変化した雰囲気を創生することはできる。但し、この場合には音響空間が所望値より広がりすぎるきらいがある。この点を改善するためには、図１の時間遅延回路６４によってソース信号のメイン再生系（左右のメインＰＡスピーカ６３Ｒ、６３Ｌ）において、ソース信号を（−）遅延の最大値だけ遅くして発音させれば、音響空間は所望値通りになる。
【００１８】
この装置では図１の時間遅延回路１３〜２０で仮想反射音の初期遅延時間を調整して仮想ホールの形状を変更するようにした。同様のことをディジタルフィルタ５〜１２によって実現できないことはないが、このようにすると各ホール別のインパルス応答データを全て用意しておく必要がある。この点、この装置では、インパルス応答データ群は１組だけ用意しておけば良く、構成が簡単である。また、制御概念も簡潔、明快であり設計のし易さもある。しかも、この装置では、１つの虚音源からの反射音が時間差及びレベル差を持って複数のサブスピーカから再生され、且つこの再生が複数の虚音源についてそれぞれ行われるように仮想残響音が生成されるので、受音エリアの広さという利点は維持される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の残響付加装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】実ホールにおける反射音測定の説明図である。
【図３】仮想ホールの簡単な例を示す説明図である。
【図４】反射音測定と残響音生成の説明図である。
【図５】反射音測定の他の方法を示す説明図である。
【図６】実ホールと仮想ホールの関係を示す説明図である
【図７】図１の実ホールと仮想ホールとの間の初期遅延時間の違いを示す説明図である。
【図８】実際に近い変形６角形状の形状の仮想ホールの説明図である。
【図９】図１のスピーカ配置で時間遅延量を変更して設定した円形仮想ホールの説明図である。
【図１０】実際のホールの音響特性を示す説明図である。
【図１１】従来の仮想ホールの設定法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２０】
１…インパルス応答の記憶部、２…ＣＰＵ、３…実音源位置のマイク、５〜１２…ディジタルフィルタ、１３〜２０…残響付加用信号遅延回路、２１〜２８…ボリューム、４５〜５２…残響付加用のサブスピーカ、６１…遅延時間設定部、６３…ソース再生メインスピーカ、６４…メインスピーカ用信号遅延回路、７１…ステージ、７２…客席、７３…仮想ホール、７４…仮想壁面。
【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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【図１０】
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【図１１】
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