(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受聴する受聴音場の残響特性を測定する工程と、
基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を検出する工程と、
検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを算出する工程と、
前記算出された反射音パターンを前記音源に付加する工程とを備えること
を特徴とする音場制御方法。
【請求項２】
受聴に供する音源を所定の周波数帯域に分割する工程と、
受聴する受聴音場の残響特性を、前記分割した周波数帯域ごとに測定する工程と、
基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を、前記分割された周波数帯域ごとに検出する工程と、
検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを、前記分割された周波数帯域ごとに算出する工程と、
前記算出された前記周波数帯域ごとの反射音パターンを前記音源に付加する工程と、
前記周波数帯域ごとの反射音パターンが付加された前記音源を合成する工程とを備えること
を特徴とする音場制御方法。
【請求項３】
前記音源に付加される反射音パターンは、反射音情報であること
を特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載の音場制御方法。
【請求項４】
前記残響特性の測定は、スピーカを所定の信号で駆動し、
前記スピーカから発せられた音波を所定位置に置かれたマイクロホンで収音し、
前記所定の信号と前記マイクロホンで収音した音響情報とから、前記スピーカと前記マイクロホン間のインパルス応答を分析することにより行われること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音場制御方法。
【請求項５】
前記残響特性の測定、及び前記音源に付加される反射音パターンの算出は、複数のスピーカの各々に対して行われること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の音場制御方法。
【請求項６】
受聴する受聴音場の残響特性を測定する手段と、
基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を検出する手段と、
検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加される反射音パターンを算出する手段と、
前記算出された反射音パターンを前記音源に付加する手段とを備えること
を特徴とする音場制御システム。
【請求項７】
受聴に供する音源を所定の周波数帯域に分割する手段と、
受聴する受聴音場の残響特性を、前記分割した周波数帯域ごとに測定する手段と、
基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を、前記分割された周波数帯域ごとに検出する手段と、
検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加される反射音パターンを、前記分割された周波数帯域ごとに算出する手段と、
前記算出された前記周波数帯域ごとの反射音パターンを前記音源に付加する手段と、
前記周波数帯域ごとの反射音パターンが付加された前記音源を合成する手段とを備えること
を特徴とする音場制御システム。
【請求項８】
前記分割された周波数帯域ごとに、利得を調整する手段を備えること
を特徴とする請求項７に記載の音場制御システム。
【請求項９】
前記周波数帯域を分割する手段と前記算出された反射音パターンを音源に付加する手段と前記利得を調整する手段と前記音源を合成する手段とは、信号入出力間の伝達関数に合致する伝達関数を有するフィルタを用いて構成されていること
を特徴とする請求項８に記載の音場制御システム。
【請求項１０】
前記各々の周波数帯域において、前記周波数帯域を分割する手段と前記算出された反射音パターンを音源に付加する手段と前記利得を調整する手段とは、これら各々の手段を通した信号入出力間の伝達関数に合致する伝達関数を有するフィルタを用いて構成されている
を特徴とする請求項８に記載の音場制御システム。
【請求項１１】
前記残響特性を測定する手段は、スピーカと、該スピーカに入力する所定の信号の発生手段と、前記スピーカから発せられる音波を収音するマイクロホンと、前記所定の信号と前記マイクロホンで収音した音響情報から、前記スピーカと前記マイクロホン間のインパルス応答を分析する手段と
を備えることを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の音場制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生音場における音響再生において、再生音に所定の残響を付加することで臨場感に富んだ再生音を得る音場制御方法及び音場制御システムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から音楽を再生して受聴するに際し、臨場感に富んだ音響を得る方法やシステムの提案がなされている。その一つとしてトランスオーラルシステムと呼ばれるものがある。このトランスオーラルシステムとは目標とする音空間で、受聴者の位置に対応した位置に置かれたダミーヘッドの両耳部で収録した音を、再生音場において受聴することで、目標とする音空間で受聴していることと同様の臨場感を得ようとするものである。
【０００３】
これは収録する際のダミーヘッドの左右両耳のそれぞれの外耳道入り口の音圧ＰＬ、ＰＲと、再生音場における受聴者の左右両耳のそれぞれの外耳道入り口の音圧ＳＬ、ＳＲとを一致させることにより、収録した音場と同様の音響情報を受聴者に与えるものである。このような再生状態を実現するために、クロストークキャンセルフィルタと呼ばれる再生等価フィルタを備え、再生音場の制御をしている。
【０００４】
また、同様に臨場感に富んだ音響を得る方法として、残響付加装置と呼ばれる信号処理装置がある。これは一般にはシステムの前段に有限長の初期反射音生成部があり、その出力信号を後段の残響生成部において再生音源に付加する。残響生成部はコムフィルタのようなＩＩＲ（Infinite  Impulse  Response）タイプのフィルタが並列に並んだ形式が一般的に用いられている。更に、これらの他に実音場のインパルス応答を再生音源に畳み込む形式のものも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のトランスオーラルシステムでは、原音場の定位、残響、音質等を厳密に制御することを目的とするため、再生音場の特性をキャンセルするフィルタの最適解が必ずしも安定になるとは限らず、また、原音場と再生音場の特性間に大きな差がある場合、音質的に違和感が残ることがあった。また、左右両耳位置での特性を厳密に求めることで、最適位置で聞いたときは原音場での臨場感が得られるが、そのポイントから少しでも外れた位置で聞くと、原音場とは全く異なる臨場感となり、制御エリアの狭さが問題であった。
【０００６】
また、従来の残響付加装置では、再生音場の特性を考慮することなく一義的に設計者のノウハウに基づき、音響付加情報、即ち位相、振幅、残響特性等が決定されて提供されていた。そのため各々の再生音場に付加情報が合致しているとは限らず、また、再生音場の音場データを直接、再生音源に畳み込む形態のものでは長いフィルタが必要になり、大規模なシステム構成になっていた。
【０００７】
従って本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、それぞれの再生音場に固有の特性に対応して音響情報を付加し、受聴位置によらず原音場と同様の臨場感のある再生音を得る方法とシステムの提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の音場制御方法は上記課題を解決するために、受聴する受聴音場の残響特性を測定する工程と、基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を検出する工程と、検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを算出する工程と、前記算出された反射音パターンを前記音源に付加する工程とを備える。
【０００９】
本発明の音場制御方法によれば、音響を受聴する際に、例えば狭い受聴空間においても、広い受聴空間と同様の臨場感を得ることが可能となる制御の方法である。基準とする基準音場とは、例えば収録スタジオや音楽ホール等であり、受聴音場とは受聴者の部屋、自動車内等に相当する。臨場感を与えるものとして受聴空間の残響特性が大きく作用するが、この残響特性は広い空間よりも狭い空間の方が早く減衰し、広い空間で収録した音を狭い空間で受聴するときに違和感を与えるものである。
【００１０】
従って本発明では、基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性を測定し、２つの残響特性の差を検出して、その差に基づき受聴音場で再生する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを求め、再生する際に原音に加えることで、基準音場で聞くことと同様の臨場感が得られるようにしている。
【００１１】
受聴者に到達する音波はスピーカからの直接音と、部屋の壁、天井、床、家具等に反射して、直接音より送れて到達する反射音があり、残響特性はこの反射音に係わる特性である。広い部屋の方が狭い部屋より残響は長時間維持される。従って基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性とから、基準音場での残響特性に近づくよう反射音パターンを求め、再生する際に原音に加えることになる。尚、目的によっては基準音場を種々な状態に設定しても良く、受聴者は設定された環境に近似された音場で聞くことが可能となる。
【００１２】
本発明の音場制御方法は上記課題を解決するために、受聴に供する音源を所定の周波数帯域に分割する工程と、受聴する受聴音場の残響特性を、前記分割した周波数帯域ごとに測定する工程と、基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を、前記分割された周波数帯域ごとに検出する工程と、検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを、前記分割された周波数帯域ごとに算出する工程と、前記算出された前記周波数帯域ごとの反射音パターンを前記音源に付加する工程と、周波数帯域ごとの反射音パターンが付加された前記音源を合成する工程とを備える。
【００１３】
本発明の音場制御方法によれば、基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性とから、上述したように基準音場での残響特性に近づくよう反射音パターンを求めるに際し、音源を所定の周波数帯域に分けて、それぞれの周波数帯域で最も効果的な反射音パターンを求め、周波数帯域ごとに音源に付加し、更に全てを合成して出力する制御の方法である。
【００１４】
残響特性は周波数の高い成分は低い成分に比べて早急に減衰する。従って周波数帯域ごとに最適の反射音パターンを求め、音源に付加することで、更に効果的な臨場感が得られる。
【００１５】
本発明の音場制御方法の一態様では、前記音源に付加される反射音パターンは、反射音情報であるとする。
【００１６】
この態様によれば、基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性とから、上述したように受聴音場での残響特性が基準音場での残響特性に近づくように反射音パターンを求めるものである。
【００１７】
本発明の音場制御方法の他の態様では、前記残響特性の測定は、スピーカを所定の信号で駆動し、前記スピーカから発せられた音波を所定位置に置かれたマイクロホンで収音し、前記所定の信号と前記マイクロホンで収音した音響情報とから、前記スピーカと前記マイクロホン間のインパルス応答を分析することにより行われる。
【００１８】
この態様によれば、残響特性の測定はスピーカに所定の信号を入力し、スピーカから音波を発生させ、その音波をマイクロホンで収音する。入力した所定の信号とマイクロホンで収音した信号とからスピーカとマイクロホン間のインパルス応答を分析することで得られる。マイクロホンは受聴者の頭部に該当する位置に置かれる。測定結果は記録手段に記録され、反射音パターンを求める際のデータとして用いられる。入力信号としては例えばインパルス信号、Ｍ系列雑音、タイムストレッチドパルス等が用いられる。また、帯域制限されたバースト信号等を用い、それぞれの周波数帯で残響特性を求めても良い。
【００１９】
本発明の音場制御方法の他の態様では、前記残響特性の測定、及び前記音源に付加される反射音パターンの算出は、複数のスピーカの各々に対して行われる。
【００２０】
この態様によれば、例えばステレオのシステムにおいて、複数のスピーカを用いて再生する場合、所定の場所に配置されたスピーカの各々に対して個別に基準音場と受聴音場での残響特性を測定する。これら残響特性からそれぞれのスピーカごとに原音に付加される反射音パターンを求め、受聴音場でその付加情報、即ち反射音パターンを加えて再生することで、ステレオ再生においても基準音場と同様の臨場感を得ることが可能となる。
【００２１】
本発明の音場制御システムは上記課題を解決するため、受聴する受聴音場の残響特性を測定する手段と、基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を検出する手段と、検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを算出する手段と、前記算出された反射音パターンを前記音源に付加する手段とを備える。
【００２２】
本発明の音場制御システムによれば、音響を受聴する際に、例えば狭い受聴空間においても、広い受聴空間と同様の臨場感を得ることが可能となるように制御するシステムである。
【００２３】
基準音場の残響特性を測定する手段と受聴音場の残響特性を測定する手段は、それぞれの音場での残響特性を測定するものであり、その構成は同一のものが用いられる。異なる構成を用いる場合は、それら手段間の測定基準等を補正しておくことが必要である。
【００２４】
残響特性の差を検出する手段は、基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性の測定結果からその差を検出する。音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを算出する手段は、２つの残響特性の差から受聴音場で再生する音源に付加する情報、即ち反射音パターンを求める。また、反射音パターンを付加する手段は、受聴音場で原音を再生する際に原音にその算出された反射音パターンを付加する。これらの手段により、基準音場で聞くことと同様の臨場感が受聴音場においても得られることになる。
【００２５】
本発明の音場制御システムは上記課題を解決するため、受聴に供する音源を所定の周波数帯域に分割する手段と、受聴する受聴音場の残響特性を、前記分割した周波数帯域ごとに測定する手段と、基準とする基準音場の残響特性から、前記受聴音場の残響特性を引いた差異を、前記分割された周波数帯域ごとに検出する手段と、検出された前記残響特性の差異が最大となる時間に、前記受聴音場において受聴に供する音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを、前記分割された周波数帯域ごとに算出する手段と、前記算出された前記周波数帯域ごとの反射音パターンを前記音源に付加する手段と、前記周波数帯域ごとの反射音パターンが付加された前記音源を合成する手段とを備える。
【００２６】
本発明の音場制御システムによれば、基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性とから、上述したように基準音場での残響特性に近づくよう反射音パターンを求めるに際し、音源を所定の周波数帯域に分けて、それぞれの周波数帯域で最も効果的な反射音パターンを求め、周波数帯域ごとに音源に付加し、更に全てを合成して出力する構成のシステムである。
【００２７】
周波数帯域に分割する手段は、基準音場での残響特性と受聴音場での残響特性とから、受聴音場で再生する際に、音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを所定の周波数帯域ごとに求めるために周波数帯域を所定の帯域幅で分割する。
【００２８】
また、基準音場の残響特性を測定する手段と受聴音場の残響特性を測定する手段は、それぞれの音場での周波数帯域ごとの残響特性を測定するものであり、その構成は同一のものが用いられる。異なる構成を用いる場合は、それら手段間の測定基準等を補正することが必要である。
【００２９】
残響特性の差を検出する手段は、基準音場及び受聴音場での周波数帯域ごとの残響特性の測定結果からその差を検出する。音源に付加する前記基準音場の残響特性に近づけるための反射音パターンを算出する手段は、２つの残響特性の差から受聴音場で再生する音源に付加する情報、即ち反射音パターンを周波数帯域ごとに求める。また、反射音パターンを付加する手段は、受聴音場で原音を再生する際に原音にその算出された反射音パターンを周波数帯域ごとに付加する。更に音源を合成する手段は、これら周波数帯域ごとに反射音パターンが付加された音源を合成して出力する。
【００３０】
本発明の音場制御システムの一態様では、前記分割された周波数帯域ごとに、利得を調整する手段を備える。
【００３１】
この態様によれば、分割された周波数帯域ごとにレベルが調整できるので周波数特性を調整することを容易に行うことが可能となる。
【００３２】
本発明の音場制御システムの他の態様では、前記周波数帯域を分割する手段と前記算出された反射音パターンを音源に付加する手段と前記利得を調整する手段と前記音源を合成する手段とは、信号入出力間の伝達関数に合致する伝達関数を有するフィルタを用いて構成されている
【００３３】
この態様によれば、上記システム構成の信号入出力間の伝達関数に合致する伝達関数を有する１つのフィルタに再生音場の音源を通すことで、音源に所望の残響特性を付加することができ、システムが簡単になる。但し、伝達関数は基準音場と受聴音場の組み合わせに応じて、予め求めておく必要がある。
本発明の音場制御システムの他の態様では、前記各々の周波数帯域において、前記周波数帯域を分割する手段と前記算出された反射音パターンを音源に付加する手段と前記利得を調整する手段とは、これら各々の手段を通した信号入出力間の伝達関数に合致する伝達関数を有するフィルタを用いて構成されている。
【００３４】
この態様によれば、周波数帯域を分割する手段と情報を音源に付加する手段と利得を調整する手段は、信号入出力間の伝達関数に合致する伝達関数を有するフィルタで構成する。分割した帯域ごとに調整することが可能となる。
【００３５】
本発明の音場制御システムの他の態様では、前記残響特性を測定する手段は、スピーカと、該スピーカに入力する所定の信号の発生手段と、前記スピーカから発せられる音波を収音するマイクロホンと、前記所定の信号と前記マイクロホンで収音した音響情報とから、前記スピーカと前記マイクロホン間のインパルス応答を分析する手段とを備える。
【００３６】
この態様によれば、所定の信号がスピーカに入力され、スピーカから残響特性測定用の音波が発せられる。マイクロホンはスピーカが発した音波を収音し、音響情報を分析する手段は所定の信号とマイクロホンで収音した音波とからスピーカとマイクロホン間のインパルス応答を分析して残響特性を求める。更に求められた残響特性は受聴音場で付加する反射音パターンを生成するためのデータとして記録装置に記録される。
【００３７】
本発明のこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
まず、残響特性の測定システムと、音場、周波数の帯域による残響特性の特徴について図１〜図３を参照して説明する。ここで残響特性とは例えば音楽を受聴する際の音場において、スピーカから発せられた音響が受聴者に伝達される場合の直接音のほか、音場の壁、天井、床等において反射され、伝達される音響の特性に関していて、受聴者の臨場感に影響を与えるものである。音場の広さや、周波数帯域によって固有の特徴を有する。
【００３９】
尚、図１は本発明の音場制御方法及び音場制御システムにおける音場の残響特性を測定する測定系を示す図であり、また、図２は測定される残響特性を示す図であって、同図（ａ）は広い音場における残響特性の一例であり、同図（ｂ）は狭い音場における残響特性の一例である。また、図３も残響特性を示す図であって、同図（ａ）は低い周波数における残響特性の一例であり、同図（ｂ）は高い周波数における残響特性の一例である。
【００４０】
図１に示すように残響特性の測定システムは、音場１の中に、例えば測定用信号音を発するスピーカ２、スピーカ２から所定距離離れた位置に設けられたマイクロホン３、スピーカ２を駆動する信号を発生するテスト信号発生器４、スピーカ２を駆動する増幅器５、マイクロホン３で受信した音のレベルを調整する増幅器６、テスト信号発生器４の信号とマイクロホン３で収音した音波信号からインパルス応答を分析し残響特性を求めるアナライザー７、求められた残響特性を記録する記録装置８等を備えて構成される。さらにシステムを制御するためのパソコン等の制御手段を備えても良い。
【００４１】
この測定システムによる残響特性の測定は、テスト信号発生器４からの信号、例えばインパルス信号、Ｍ系列雑音、タイムストレッチドパルス等を増幅器５で所定のレベルに調整し、その出力をスピーカ２に入力して駆動して音波を音場１内に発生させる。音場１内に発せられた音波はマイクロホン３によって収音される。マイクロホン３はスピーカ２の前方に、受聴者が音楽等を聴く場合の頭部に該当する位置に配置される。スピーカ２からの音は符号Ｌ１で示すように直接マイクロホン３に到達する音と、符号Ｌ２、符号Ｌ３で示すように音場１の壁、天井、床等に反射してから到達する音があり、これらが残響音の特徴を示すことになる。
【００４２】
マイクロホン３によって収音された音波の信号は増幅器６で所定のレベルに変化され、アナライザー７に入力されて、残響特性の測定が行われる。求められた残響特性は記録装置８に記録され、他の音場との比較、残響特性の補正等のデータとして用いる。
【００４３】
また、ステレオ装置のように複数のスピーカを所定の位置において再生する場合は、それぞれのスピーカについて個別に残響特性の測定を行い、再生時にそれぞれのスピーカに対応した残響特性の補正を行う。尚、アナライザー７や記録装置８に替わって測定プログラムが備わったパソコン等を用いても良い。また、このパソコンを測定システム全体の制御に供しても良い。
【００４４】
次に、音場１の広さと残響特性の関係については、図２（ａ）は広い音場１における残響特性の一例であり、同図（ｂ）は狭い音場１における残響特性の一例であって、時刻ｔ０まではマイクロホン３に到達する直接音と反射音のトータルのエネルギー積分値であり、時刻ｔ０以降は反射音によるエネルギー積分値である。これらの図のように狭い音場１では広い音場１に比べて反射音によるエネルギー積分値の減衰が早い。
【００４５】
また、周波数帯域による残響特性については、図３（ａ）は低い周波数帯における残響特性の一例であり、同図（ｂ）は高い周波数帯における残響特性の一例であって、時刻ｔ０まではマイクロホン３に到達する直接音と反射音のトータルのエネルギー積分値であり、時刻ｔ０以降は反射音によるエネルギー積分値である。これらの図のように高い周波数帯では低い周波数帯に比べて反射音によるエネルギー積分値の減衰が早い。
【００４６】
上述したように音を再生する音場の条件や周波数帯域によって残響特性は異なるものであり、受聴者の音楽を聴く環境によって、反射音の効果による臨場感が異なってくることになる。従って、本発明はこれらの要因に基づき、再生音場の残響特性に応じて、反射音に係わる情報を再生音に付加し、理想とする原音場の臨場感に近い再生音が得られるようにしようとするものである。
【００４７】
次に、原音場の臨場感に近い再生音を得るための付加情報、即ち反射音パターンの生成に関し、所定の周波数帯域に分割したケースについて図４〜図７を参照して説明する。尚、図４は音場の残響特性の補正について示す図であり、図５は付加する反射音パターンの生成の流れを示すフローチャートであり、図６は帯域別残響特性の計算の流れを示すフローチャートであり、図７は図５に示す反射音パターン生成における生成サブルーチンの流れを示すフローチャートである。
【００４８】
図４に示すように、狭い部屋での再生音場残響特性は原音場残響特性に比べて、短い時間で残響は減衰する。この減衰を原音場での残響特性に近づけるため、直接音が到達した時刻ｔ０から所定の時刻ｔcが経過した時刻ｔeに、最初の反射音パターンを付加し、順次、周波数帯域別の反射音パターンを付加していく。反射音パターンのレベルは再生音場残響特性と原音場残響特性との差が所定の値より小さくなるように決定していく。この反射音パターンを再生する音源に付加することで原音場と同様の臨場感を得ることができる。
【００４９】
次に、反射音パターンの生成の流れについて説明する。図５に示すように、まず、原音場でのインパルス応答ｈ０を測定しておく。これは図１に示したシステムにより、例えば音楽ホール等の希望する臨場感の得られる音場で測定する（ステップ１０１）。次にその音場での周波数の帯域別残響特性を計算する（ステップ１０２）。この計算については図６を参照し、後段で説明する。これにより求められた帯域別（Ｍ個）の伝達関数Ｒ０は記録しておき、ステップ１０８の反射音パターンの生成に供される（ステップ１０３）。以上で目的とする原音場の残響特性のデータが得られたことになる。
【００５０】
次に、再生音場でのインパルス応答ｈ１を測定する（ステップ１０４）。これも図１に示したシステムにより再生する音場で測定する。帯域数は原音場と同様にＭに分割したとして、最初の帯域についての反射音パターンを求めるためのイニシャライズを行う（ステップ１０５）。ここで分割する帯域は、例えば中心周波数を６３、１２５、２５０、５００、１ｋ、２ｋ、４ｋ、８ｋ、１６ｋＨｚの９つの帯域に分割する。
【００５１】
次に、帯域ｉ番目のバンドパスフィルタの係数をＢとし（ステップ１０６）、再生音場のインパルス応答とバンドパスフィルタの畳み込み演算を行う（ステップ１０７）。次に、先に求めた原音場のインパルス応答ｈ０とから反射音パターンＣを求める（ステップ１０８）。この反射音パターンの算出について後段で図７を参照し、後段で説明する。
【００５２】
その後、次の帯域に設定し（ステップ１０９）、全ての帯域について反射音パターンの算出を行ったか否かを判別し（ステップ１１０）、まだ、算出すべき帯域があればステップ１０６に戻って、次の帯域についての反射音パターンを算出する。一方、全ての帯域について反射音パターンが得られていれば（ステップ１１１）、終了する。このようにして得られた反射音パターンを再生時に原音に付加することで、目的とする音場、即ち原音場の臨場感で、例えば音楽を聴くことが可能となる。
【００５３】
次に、帯域別残響特性の計算について図６を参照して説明する。予め再生音場のインパルス応答を求めておく（ステップ２０１）。
【００５４】
まず、周波数帯域はＭ個に分割されているとして、計算を最初の帯域に設定する（ステップ２０２）。次に、バンドパスフィルタの係数をＢとし（ステップ２０３）、原音場のインパルス応答とバンドパスフィルタの畳み込み演算を行う（ステップ２０４）。次にシュレーダーの残響積分式を用いて残響減衰特性を計算する（ステップ２０５）。
【００５５】
その後、次の帯域に設定し（ステップ２０６）、全ての帯域について残響減衰特性の算出を行ったか否かを判別し（ステップ２０７）、まだ、算出すべき帯域があればステップ２０３に戻って、次の帯域についての残響減衰特性を算出する。一方、全ての帯域について残響減衰特性が得られていれば（ステップ２０８）、終了する。ここでステップ２０８はステップ１０３に該当する。
【００５６】
次に、反射音パターンの計算について図７を参照して説明する。まず、反射音パターンの初期状態を設定する（ステップ３０１）。次に、再生音場の残響特性を計算し（ステップ３０２）、原音場と再生音場の残響特性の差を演算する（ステップ３０３）。ここで原音場と再生音場の全帯域における残響特性の差を合計したものをＥrsとする（ステップ３０４）。このＥrsが設定された基準となる差異thより小さいか否かを判別し（ステップ３０５）、小さければ反射音パターンの生成を終了する。
【００５７】
小さくなければ、エラー量の最大値をとる時間ｔeを算出し（ステップ３０６）、時間ｔeから再生音場のインパルス応答とバンドパスフィルタの畳み込み演算結果が最大となる時間を引いて時刻ｔcとし（ステップ３０７）、この時刻ｔcに反射音パターンＣiを設定する（ステップ３０８）。更に反射音パターンＣiに乱数を加え（ステップ３０９）、シュレーダーの残響積分式によって、帯域ｉの減衰特性を計算する（ステップ３１０）。
【００５８】
次に、原音場と再生音場の周波数帯域ｉにおける減衰特性の差を求める（ステップ３１１）。これら差異を順次合計し（ステップ３１２）、その値がステップ３０４で求められたエラーよりも小さいか否かを判別する（ステップ３１３）。小さくなければステップ３０８に戻り、ステップ３０９で新しく発生された乱数を用いて、以下の演算を同様に行う。小さければエラー最小値と反射音パターンＣiを設定し、ステップ３０５に戻って、エラー最小値が設定された値よりか小さいか否かを再度判別する。小さければ反射音パターンの算出を終了し、図５のフローチャートに従って、各周波数帯域の反射音パターンが決定され、再生音に重畳されることになる。
【００５９】
以上説明したようにして、原音場と同様の臨場感を得ることができる音響を再生音場で得ることができるものである。尚、反射音パターンの生成方法は上述したことに限るものではない。原音場と再生音場の残響特性の差から、再生音に付加されるべき反射音パターンが得られる方法であれば如何なる方法も利用可能である。
【００６０】
（音場制御方法に係わる第一の実施形態）
本発明の音場制御方法の第一実施形態について図８を参照して説明する。本実施形態の音場制御方法の工程は、原音場残響特性測定工程１１、再生音場残響特性測定工程１２、残響差異検出工程１３、付加情報算出工程１４、情報付加工程１５を備える。
【００６１】
原音場残響特性測定工程１１は、原音場の残響特性を測定する工程であって、図１を参照して説明したように、スピーカに測定のための信号、例えばインパルス信号を入力して、音波として出力させ、その音波をスピーカの前方の所定の位置に配置されたマイクロホンによって収音し、収音した信号をアナライザーによって分析する工程である。マイクロホンは受聴者が受聴する際の頭部に該当する位置に設定される。原音場としては録音スタジオや音楽ホール等が想定できる。また、受聴者の好みの音場に設定することも可能である。
【００６２】
インパルス信号は原理的には全ての周波数成分を含むものであって、スピーカとマイクロホンの特性を含め、音波の伝達経路の伝達関数が一度に測定可能である。音波の伝達経路としてはスピーカからマイクロホンへの直接音と音場の壁、天井、床、家具等に反射されて伝わる反射音があり、これらが音場固有の残響特性を構成する。測定された残響特性は記録装置に記録され、再生音場の残響特性と比較され、再生音への付加情報、即ち反射音パターンの算出に供される。また、インパルス信号に替えてＭ系列雑音やタイムストレッチドパルス等を用いることも可能である。
【００６３】
再生音場残響特性測定工程１２は、原音場残響特性測定工程１１と同様の方法で再生音場の残響特性を測定する。再生音場とは例えば受聴者の自宅の一室や自動車の座席空間である。一般的に再生音場は原音場より狭い空間であり、狭い空間では残響特性は急速に減衰する。得られた残響特性は原音場の残響特性と比較され、原音場の残響特性と近似するように反射音パターンの算出に供される。
【００６４】
残響差異検出工程１３は、上述したようにして測定された原音場と再生音場の残響特性の差異を検出する。この差異が原音場と再生音場での臨場感等の差となって受聴者は感じることになる。
【００６５】
付加情報算出工程１４は、残響差異検出工程１３で得られた原音場と再生音場の残響特性の差異に基づき、再生音場の再生音源１６に付加して、原音場と同様の臨場感を得ることができるような付加情報、即ち反射音パターンを求める工程である。
【００６６】
情報付加工程１５は、付加情報算出工程１４で求められた反射音パターンを音源１６に加え、出力する工程である。出力信号は増幅器を通してスピーカに入力され、音響信号として発せられ、またはディスク等の記録媒体に記録される。ディスク等に記録し再生する場合は、再生するに際しては通常の音響再生装置が使用可能であり、原音場と同様の臨場感を得ることができる。
【００６７】
尚、ステレオ等の複数のスピーカを用いる音響システムでは、スピーカごとに残響特性を測定し、反射音パターンを求めることが必要である。
【００６８】
（音場制御方法に係わる第二の実施形態）
本発明の音場制御方法の第二実施形態について図９を参照して説明する。本実施形態の音場制御方法は、周波数帯域分割工程２１、原音場残響特性測定工程２２、再生音場残響特性測定工程２３、残響差異検出工程２４、付加情報算出工程２５、情報付加工程２６、合成工程２８を備える。
【００６９】
周波数帯域分割工程２１は、音を所定の周波数帯域（ｆ1〜ｆ2、ｆ2〜ｆ3、・・・）に分割する工程である。残響特性は周波数帯域によって異なり、周波数の高い方は周波数の低い方に比べて残響特性は急速に減衰する。従って、所定の周波数帯域に分割し、各々の周波数帯域ごとに反射音パターンを生成して、音源２７に加える。分割は、例えば中心周波数を６３、１２５、２５０、５００、１ｋ、２ｋ、４ｋ、８ｋ、１６ｋＨｚの９つに分割する等が考えられる。
【００７０】
原音場残響特性測定工程２２、再生音場残響特性測定工程２３、残響差異検出工程２４、付加情報算出工程２５、情報付加工程２６は分割した周波数帯域ごとに作用することおいてのみ第一実施形態とは異なるものであり、その他の機能、作用は同一である。
【００７１】
合成工程２８は、反射音パターンが音源２７に付加された周波数帯域ごとの信号を合成して出力する工程であり、反射音パターンが付加された再生音を復元し、出力する。出力信号は増幅器を通してスピーカに入力され、音響信号として発せられ、またはディスク等の記録媒体に記録されることも第一実施形態と同様である。
【００７２】
（音場制御システムに係わる第一の実施形態）
本発明の音場制御システムの第一実施形態について図１０を参照して説明する。本実施形態の構成は、スピーカ２、マイクロホン３、テスト信号発生器４、アナライザー７、記録装置８等を備えた残響特性測定手段３１と、残響差異検出手段３２と、付加情報算出手段３３と、情報付加手段３４を備える。
【００７３】
残響特性測定手段３１は、原音場及び再生音場の残響特性を測定する手段であって、図１を参照して説明したように、スピーカ２と、スピーカ２に入力する測定用信号、例えばインパルス信号を発生するテスト信号発生器４と、スピーカ２から発せられた音波を収音するマイクロホン３と、マイクロホン３で収音した音波からスピーカ２とマイクロホン３間のインパルス応答を分析し残響特性を求めるアナライザー７と、残響特性のデータを記録する記録装置８等を備えている。スピーカ２に入力する信号レベルやマイクロホン３で収音した信号のレベルを調整する増幅器等を更に備えていても良い。
【００７４】
テスト信号発生器４からのインパルス信号でスピーカ２を駆動し、音波として出力させ、その音波をスピーカ２の前方の所定の位置に配置されたマイクロホン３によって収音し、収音した信号をアナライザー７によって残響特性を求める。マイクロホン３は受聴者が受聴する際の頭部に該当する位置に設定される。
【００７５】
残響差異検出手段３２は、残響特性測定手段３１によって測定された原音場と再生音場の残響特性からその差異を検出する手段である。
【００７６】
付加情報算出手段３３は、残響差異検出手段３２で得られた原音場と再生音場の残響特性の差異に基づき、再生音場の再生音源３５に付加して、原音場と同様の臨場感を得ることができるような付加情報、即ち反射音パターンを求める手段である。
【００７７】
情報付加手段３４は、付加情報算出手段３３で求められた反射音パターンを音源３５に加え、出力する手段である。出力信号は増幅器を通してスピーカに入力され、音響信号として発せられ、またはディスク等の記録媒体に記録される。以上説明したシステム構成で再生音場における音響再生が、原音場での環境に近い状態で行うことが可能となる。
【００７８】
尚、インパルス信号に替えてＭ系列雑音やタイムストレッチドパルス等を用いることも可能であることは上述したことと同様である。
【００７９】
（音場制御システムに係わる第二の実施形態）
次に、本発明の音場制御システムの第二実施形態について図１１を参照して説明する。本実施形態の構成は、周波数帯域分割手段４１、残響特性測定手段４２、残響差異検出手段４３、付加情報算出手段４４、情報付加手段４６、合成手段４７を備える。
【００８０】
周波数帯域分割手段４１は、音を所定の周波数帯域（ｆ1〜ｆ2、ｆ2〜ｆ3、・・・）に分割する手段である。残響特性は周波数帯域によって異なり、周波数の高い方は周波数の低い方に比べて残響特性は急速に減衰する。従って、周波数帯域ごとに反射音パターンを生成して、音源４５に加えるために所定の周波数帯域に分割する。分割は上述したことと同様に、例えば中心周波数を６３、１２５、２５０、５００、１ｋ、２ｋ、４ｋ、８ｋ、１６ｋＨｚの９つに分割する等が考えられる。
【００８１】
残響特性測定手段４２、残響差異検出手段４３、付加情報算出手段４４、情報付加手段４７は分割した周波数帯域ごとに作用することおいてのみ第一実施形態とは異なるものであり、その他の機能、作用は同一である。
【００８２】
合成手段４７は、反射音パターンが音源４５に付加された周波数帯域毎の信号を合成して出力する工程であり、反射音パターンが付加された再生音を復元する手段である。出力信号は増幅器を通してスピーカに入力され、音響信号として発せられ、またはディスク等の記録媒体に記録されることも第一実施形態と同様である。
【００８３】
（音場制御システムに係わる第一の変形例）
次に、本発明の音場制御システムの第一変形例について図１２を参照して説明する。本変形例は音源３５からの信号を、分割した周波数帯域に相当する周波数帯域分割手段５１、即ちバンドパスフィルタに入力し、通過した周波数の信号に対して、情報付加手段５２により付加情報、即ち反射音パターンを付加し、その後、各々の周波数帯域の補正された音響信号を合成手段53で合成して、出力するシステム構成である。情報付加手段５２により付加される反射音パターンは、それぞれの周波数帯域について、予め図４〜図７を参照して説明した手順で求めておく必要がある。原音場と再生音場がいつも決まっているような場合は、一度反射音パターンを求めておけば良く、システム構成も簡単である。
【００８４】
尚、周波数帯域分割手段５１と情報付加手段５２は入力信号に対して前後を入れ替えることが可能である。
【００８５】
（音場制御システムに係わる第二の変形例）
次に、本発明の音場制御システムの第二変形例について図１３を参照して説明する。本変形例は第一変形例で示した情報付加手段５２の後段にそれぞれ利得調整手段５４を設けたものである。周波数帯域のそれぞれの音響信号に反射音パターンが付加された後、その信号レベルを周波数帯域ごとに調整が可能となり、全周波数帯域にわたって周波数特性を調整することが容易である。また、第一の変形例と同様に周波数帯域分割手段５１と情報付加手段５２は入力信号に対して前後を入れ替えることが可能である。
【００８６】
（音場制御システムに係わる第三の変形例）
次に本発明の音場制御システムの第三変形例について図１４を参照して説明する。本変形例は第二変形例で示した周波数帯域分割手段５１、情報付加手段５２、利得調整手段５４を、フィルタ５５で置き換えたものである。ここでフィルタ５５は周波数帯域分割手段５１から利得調整手段５４までの伝達関数に略一致させて形成されているものである。システム構成が極めて簡単になる。
【００８７】
更に、信号の入出力間の伝達関数を略一致させた１つのフィルタ５６でシステムを構成することも可能である。
【００８８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う音場制御方法及び音場制御システムもまた本発明の技術思想に含まれるものである。
【００８９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、音響を再生する環境、即ち再生音場固有の残響特性を制御対象としているため、トランスオーラルシステム等の受聴位置でのピンポイント制御とは異なり、受聴位置がずれていても広い部屋と同等の臨場感のある再生音を得ることが可能となる。従って、自動車のような狭い室内においても、広い部屋で受聴しているのと同様な臨場感で聞くことができ、極めて効果的なシステムである。
【００９０】
また、分割した周波数帯域ごとに残響特性を制御する形態では、各々の周波数帯域において固有の残響特性が制御されるため、より効果的に原音場と同様な臨場感を得ることが可能である。
【００９１】
更に、従来のものでは必要であった逆フィルタに替わって、安定した近似フィルタを用いることが可能であり、比較的小規模のシステムで構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音場制御方法及び音場制御システムにおける音場の残響特性を測定する測定系を示す図である。
【図２】残響特性を示す図であって、同図（ａ）は広い音場における残響特性の一例であり、同図（ｂ）は狭い音場における残響特性の一例である。
【図３】残響特性を示す図であって、同図（ａ）は低い周波数の残響特性の一例であり、同図（ｂ）は高い周波数の残響特性の一例である。
【図４】再生音場の残響特性の補正について示す図である。
【図５】付加する反射音パターンの生成の流れを示すフローチャートである。
【図６】周波数帯域ごとの残響特性の計算の流れを示すフローチャートである。
【図７】図５に示す反射音パターンの生成における生成サブルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の音場制御方法における第一の実施形態について示す図である。
【図９】本発明の音場制御方法における第二の実施形態について示す図である。
【図１０】本発明の音場制御システムにおける第一の実施形態について示す図である。
【図１１】本発明の音場制御システムにおける第二の実施形態について示す図である。
【図１２】本発明の音場制御システムにおける第一の変形例について示す図である。
【図１３】本発明の音場制御システムにおける第二の変形例について示す図である。
【図１４】本発明の音場制御システムにおける第三の変形例について示す図である。
【符号の説明】
１・・・音場
２・・・スピーカ
３・・・マイクロホン
４・・・テスト信号発生器
５、６・・・増幅器
７・・・アナライザー
８・・・記録装置
１１、２２・・・原音場残響特性測定工程
１２、２３・・・再生音場残響特性測定工程
１３、２４・・・残響差異検出工程
１４、２５・・・付加情報算出工程
１５、２６・・・情報付加工程
１６、２７、３４、４５・・・音源
２１・・・周波数帯域分割工程
２８・・・合成工程
３１、４２・・・残響特性測定手段
３２、４３・・・残響差異検出手段
３３、４４・・・付加情報算出手段
３５、４６、５２・・・情報付加手段
４１、５１・・・周波数帯域分割手段
４７、５３・・・合成手段
５４・・・利得調整手段
５５、５６・・・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】
0004059478.tif 000008
【図８】
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【図９】
0004059478.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004059478.tif 000013
【図１３】
0004059478.tif 000014
【図１４】
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