(57)【要約】【課題】音響系における残響音声のレベルをユーザが自由に調整することができるようにする。【解決手段】音響系における残響伝達特性について近接反射音および残響音のパワーレベルをそれぞれ求めて表示部７に表示するパワーレベル演算部３と、ユーザによる操作部８の操作に応じて近接反射音と残響音のパワーレベルを個別に可変制御する窓掛け演算部４と、レベル制御された後の残響伝達特性を用いて入力音声に対して適応フィルタ処理を行うフィルタ処理部５とを設け、実際の音響系が持つ残響特性に基づいてユーザがパワーレベルを任意に操作した結果である残響特性を適応フィルタの目標特性に設定し、その目標特性に従って入力音声をイコライジングするようにすることにより、音響系における残響特性を、近接反射音および残響音のそれぞれについてユーザが任意に調整できるようにする。【選択図】　　　　図１
2004093728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響系におけるインパルス応答の残響伝達特性について近接反射音および残響音のパワーレベルをそれぞれ求めるレベル取得手段と、
上記レベル取得手段により求められた上記近接反射音のパワーレベルおよび上記残響音のパワーレベルを個別に可変制御するレベル制御手段と、
上記レベル制御手段によりレベル制御された後の残響伝達特性を用いて、入力される音声信号に対して適応フィルタ処理を行うフィルタ手段とを備えたことを特徴とする残響レベル制御装置。
【請求項２】
上記レベル制御手段は、上記レベル取得手段により求められた上記近接反射音のパワーレベルおよび上記残響音のパワーレベルをユーザが個別に調整するための操作手段と、
上記操作手段による調整後のパワーレベルを反映した窓関数を求め、当該窓関数を上記レベル制御される前の残響伝達特性にかけることにより、上記レベル制御された後の残響伝達特性を求める窓掛け手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の残響レベル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は残響レベル制御装置に関し、特に、音響特性の中で重要な要素である残響のパワーレベルを変更調整できるようにするための装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、劇場やホール、部屋、車両等の内部（以下、室内と言う）で音声を発すると、残響が生じる。ここで言う残響とは、対象とする音響系（室内音場）内において、音源から発せられた音が、室内の壁や天井などで反射することによって響きのある音となる現象である。この残響の影響は、室内の音源と聴取位置との間で音が伝わる様子を表した音響伝達特性によって完全に表現される。
【０００３】
従来、この残響を制御するための装置が種々提供されている。例えば、コンサートホールやスタジアム等の残響特性を模擬し、実際にはホール等に居なくても臨場感のある音場を作り出すことができるようにするために残響音を付加する残響付加装置が提供されている。また、会議室や車内などで発せられた話者音声の明瞭度が残響によって低下しないようにするために残響音を除去する残響除去装置も提供されている。さらに、対象とする音響系に合わせて残響時間を制御する残響時間制御装置も提供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、音源から発せられる直接音に対してあらかじめ決められた残響を付加したり、残響音声から残響を除去したり、残響音声の残響時間を調整したりすることができるのみで、音響系における残響音声のレベルを自由に調整することはできなかった。
そこで本発明は、音響系における残響音声のレベルをユーザが自由に調整することができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明の残響レベル制御装置では、音響系におけるインパルス応答の残響伝達特性について、近接反射音および残響音のパワーレベルをそれぞれ求め、ユーザの操作によってそれぞれのパワーレベルを個別に可変制御する。そして、レベル制御された後の残響伝達特性を適応フィルタの目標伝達特性に設定し、入力される音声信号に対して適応フィルタ処理を行うようにする。このように構成した本発明によれば、音響系における残響特性のパワーレベルを、近接反射音および残響音のそれぞれについてユーザが任意に操作できるようになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による残響レベル制御装置の全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の残響レベル制御装置は、インパルス応答測定部１、インパルス応答記憶部２、パワーレベル演算部３、窓掛け演算部４、フィルタ処理部５、制御部６、表示部７および操作部８を備えて構成されている。
【０００７】
インパルス応答測定部１は、対象とする音響系におけるインパルス応答の残響伝達特性を測定するものであり、具体的には図２のように構成されている。図２に示すように、インパルス応答測定部１は、スピーカ１１、マイクロホン１２、減算器１３および適応フィルタ１４を備えて構成されている。適応フィルタ１４は、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ　Ｍｅａｎ　Ｓｑｕａｒｅ　）アルゴリズムやＮ−ＬＭＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ−ＬＭＳ）アルゴリズムによる係数更新器１５および音声補正用のＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限長インパルス応答））フィルタ１６を含んでいる。
【０００８】
スピーカ１１およびマイクロホン１２は、対象とする音響系（劇場やホール、部屋、車両等の室内）Ｃに設置される。音声信号がスピーカ１１に入力され、当該スピーカ１１より出力された音声がマイクロホン１２に入力される。このときマイクロホン１２には、スピーカ１１から直接届く直接音の他に、室内の壁や天井などで反射して届く反射音も入力される。
【０００９】
減算器１３は、マイクロホン１２より入力された音声から、適応フィルタ１４より供給されるフィルタ制御後の音声を引くことによって誤差を演算する。適応フィルタ１４内の係数更新器１５は、音響系Ｃのインパルス応答（ＦＩＲフィルタ１６のフィルタ係数）を同定するためのフィルタであり、減算器１３から出力される誤差信号のパワーが最小となるように動作して音響系Ｃのインパルス応答を同定する。
【００１０】
ＦＩＲフィルタ１６は、係数更新器１５によって決定されたフィルタ係数と、測定対象となる音声入力とを用いて畳み込み演算をすることにより、入力音声に対してフィルタ処理を行う。このＦＩＲフィルタ１６より出力されるフィルタ制御後の音声は減算器１３に供給され、ここで演算された誤差が係数更新器１５にフィードバックされる。
【００１１】
このような構成により、適応フィルタ１４は、対象とする音響系Ｃの残響伝達特性と、ＦＩＲフィルタ１６に設定される伝達特性との差が小さくなるように動作する。これにより、ＦＩＲフィルタ１６に設定される伝達特性は、音響系Ｃの残響伝達特性とほぼ等しくなる。このようにして、対象とする音響系Ｃの残響伝達特性を求めることができる。ここで求めたインパルス応答の残響伝達特性は、図１のインパルス応答記憶部２に記憶される。
【００１２】
図３は、インパルス応答測定部１により測定されるインパルス応答の残響伝達特性の例を示す図であり、縦軸はパワーレベルを示し、横軸は時間を示す。図３において、インパルス応答のピークが直接音に相当する部分である。また、そのピークを持つ時間位置から約２０ｍｓｅｃの区間は近接反射音と呼ばれ、それ以降の区間は残響音と呼ばれる。
【００１３】
近接反射音は、直接音に対して反射が比較的速く返ってくる領域の音であり、人間が直接音と区別することができないものである。一般に、残響音は音の響きを増やして音色を豊かにするなどの好ましい効果を与える場合があるが、近接反射音は音色を濁す悪い影響がある。パワーレベル演算部３は、これらの近接反射音と残響音のそれぞれについて、パワーレベル（平均値等）を個別に算出する。このパワーレベル演算部３は、本発明のレベル取得手段に対応する。
【００１４】
制御部６は、パワーレベル演算部３により求められたパワーレベルを取得し、表示部７に例えば図４のように表示する。図４の例では、測定したインパルス応答の概略を包絡線として表示するとともに、近接反射音と残響音とのそれぞれについて算出したパワーレベルを棒グラフの形式で表示している。この棒グラフでハッチングをした部分が、パワーレベル演算部３により算出されたパワーレベルを示している。
【００１５】
ユーザは、この棒グラフの表示画面を見て操作部８を操作することにより、近接反射音のパワーレベルと残響音のパワーレベルとを個別に変更することができる。例えば、棒グラフそのものをＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）により構成し、棒グラフのエッジ部分をマウスでドラッグ操作することにより、パワーレベルをユーザの好みに応じて上下させる。また、ハードウェアによる上下ボタンを操作することによってパワーレベルを変えるようにしても良い。
【００１６】
図４の例において、棒グラフで白抜きの部分が、操作部８の操作によってパワーレベルを変更した後の状態を示している。ここでは、近接反射音については−６ｄＢから−１８ｄＢにパワーレベルを下げ、残響音については−１８ｄＢから−１２ｄＢにパワーレベルを上げたとする。つまり、近接反射音の振幅を０．２５倍とし、残響音の振幅を２倍としている。
【００１７】
窓掛け演算部４は、操作部８の操作によってユーザが設定した上下量に基づいて、図５のように調整後のパワーレベルを反映した窓関数を求める。そして、その求めた窓関数を、インパルス応答記憶部２に記憶されているレベル制御前の残響伝達特性にかけることにより、レベル制御された残響伝達特性を求める。
【００１８】
図６は、窓関数をかけた後のインパルス応答の残響伝達関数を示す図である。この図６と先に示した図３とを比較すれば分かるように、近接反射音の振幅は０．２５倍に抑えられ、残響音の振幅は２倍に強調されている。以上の説明から分かるように、上述した窓掛け演算部４、制御部６、表示部７および操作部８は、本発明のレベル制御手段に対応する。
【００１９】
フィルタ処理部５は、窓掛け演算部４によってレベル制御された後の残響伝達特性を適応フィルタの目標特性に設定して、入力される音声信号に対して適応フィルタ処理を行う。このフィルタ処理部５は、具体的には図７のように構成されている。
【００２０】
図７に示すように、フィルタ処理部５は、調整後伝達関数処理部２１、適応フィルタ２２、スピーカ２３、マイクロホン２４および減算器２５を備えて構成されている。適応フィルタ２２は、調整前伝達関数処理部２６、ＬＭＳアルゴリズムによる係数更新器２７および音声補正用のＦＩＲフィルタ２８を含んでいる。
【００２１】
スピーカ２３およびマイクロホン２４は、対象とする音響系Ｃに設置される。適応フィルタ２２によってフィルタ処理された音声がスピーカ２３に入力され、当該スピーカ２３より出力された音声がマイクロホン２４に入力される。このときマイクロホン２４には、スピーカ２３から直接届く直接音の他に、室内の壁や天井などで反射して届く反射音も入力される。
【００２２】
調整後伝達関数処理部２１は、窓掛け演算部４によって窓掛けが行われた後のインパルス応答の残響伝達関数（図６に示したような伝達関数）を記憶し、入力される音声信号に対して、当該伝達関数で示される残響特性を付加する。減算器２５は、調整後伝達関数処理部２１より供給される音声から、マイクロホン２４より入力された音声を引くことによって誤差を演算する。
【００２３】
適応フィルタ２２内の調整前伝達関数処理部２６は、インパルス応答測定部１によって測定された音響系Ｃのインパルス応答の残響伝達関数（図３に示したような伝達関数）を記憶し、入力される音声信号に対して、当該伝達関数で示される残響特性を付加する。適応フィルタ２２の後段に別の伝達特性がかかる音響系が存在する場合は、それと同じ伝達関数で前処理することが必要になる。その役割を担うのが調整前伝達関数処理部２６である。
【００２４】
調整前伝達関数処理部２６の後段にある係数更新器２７は、減算器２５から出力される誤差信号のパワーが最小となるように動作して音響系Ｃの反射残響特性を調整後伝達関数処理部２１の特性に近づける。ＦＩＲフィルタ２８は、係数更新器２７によって決定されたフィルタ係数と、測定対象となる入力音声とを用いて畳み込み演算をすることにより、入力音声に対してフィルタ処理を行う。
【００２５】
このような構成により、適応フィルタ２２は、パワーレベル調整後の目標とする残響伝達特性と、対象とする音響系Ｃの残響伝達特性との差が小さくなるように動作する。これにより、音響系Ｃに設定される伝達特性は、調整後伝達関数処理部２１に設定された目標残響伝達特性とほぼ等しくなる。このようにして、対象とする音響系Ｃの残響伝達特性を調整することができる。
【００２６】
以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、実際の音響系Ｃが持つ残響特性に基づいてユーザがパワーレベルを任意に操作した結果であるインパルス応答の残響特性を適応フィルタの目標特性に設定し、その目標特性に従って入力音声をイコライジングするようにしているので、室内を含めた音響系における残響特性を、近接反射音および残響音のそれぞれのパワーについてユーザが任意に操作することができるようになる。
【００２７】
なお、上記実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は上述したように、実際の音響系におけるインパルス応答の残響伝達特性に基づいて、ユーザが近接反射音および残響音のパワーレベルをそれぞれ操作し、レベル制御された後の残響伝達特性を目標伝達特性に設定して入力音声に対して適応フィルタ処理を行うようにしたので、音響系における残響特性を、近接反射音および残響音のそれぞれについてユーザが好むように任意に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による残響レベル制御装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示したインパルス応答測定部の構成例を示す図である。
【図３】インパルス応答測定部により測定されるインパルス応答の残響伝達特性の例を示す図である。
【図４】残響特性のパワーレベルのユーザ調整画面例を示す図である。
【図５】調整後のパワーレベルを反映した窓関数の例を示す図である。
【図６】窓関数をかけた後のインパルス応答の残響伝達特性の例を示す図である。
【図７】図１に示したフィルタ処理部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１　インパルス応答測定部
２　インパルス応答記憶部
３　パワーレベル演算部
４　窓掛け演算部
５　フィルタ処理部
６　制御部
７　表示部
８　操作部
１１　スピーカ
１２　マイクロホン
１３　減算器
１４　適応フィルタ
１５　係数更新器
１６　音声補正用ＦＩＲフィルタ
２１　調整後伝達関数処理部
２２　適応フィルタ
２３　スピーカ
２４　マイクロホン
２５　減算器
２６　調整前伝達関数処理部
２７　係数更新器
２８　音声補正用ＦＩＲフィルタ
【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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