(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算部と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算部と、
前記第２の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算部と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、
を具備することを特徴とする残響付与装置。
【請求項２】
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算部と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算部と、
前記第２の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算部と、
前記減衰信号の密度、位相の少なくとも１つを調整して後部音響信号を生成する拡散部と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、
を具備することを特徴とする残響付与装置。
【請求項３】
前記出力部は、前記初期期間に対応するサンプリングデータの時間長に相当する遅延を加えて前記後部音響信号を出力させるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の残響付与装置。
【請求項４】
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算過程と、
前記サンプリングデータにおいて、前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第２の畳み込み演算過程と、
前記第２の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算過程と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、
を具備することを特徴とする残響付与方法。
【請求項５】
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算過程と、
前記サンプリングデータにおいて、前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第２の畳み込み演算過程と、
前記第２の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算過程と、
前記減衰信号の密度、位相の少なくとも１つを調整して後部音響信号を生成する拡散過程と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、
を具備することを特徴とする残響付与方法。
【請求項６】
コンピュータを、
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算手段と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算手段と、
前記第２の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算手段と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項７】
コンピュータを、
インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、
処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算手段と、
前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算手段と、
前記第２の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算手段と、
前記減衰信号の密度、位相の少なくとも１つを調整して後部音響信号を生成する拡散手段と、
前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段
として機能させるためのプログラム。
【請求項８】
請求項６または請求項７のいずれかに記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響信号に対し音響空間の残響効果を付与するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホールや教会などの音響空間におけるインパルス応答波形を記録しておき、このインパルス応答波形のサンプリングデータを音響信号に畳み込むことにより、当該音響空間における初期反射音やその後の残響音の効果を付与する装置（以下、残響付与装置という）がある。
音響空間におけるインパルス応答波形のサンプリングデータは、当該音響空間内に設置された音源から発せられたインパルス音やＴＳＰ（Time Stretched Pulse）などの音響測定信号をマイクロホン等により集音し、その後、電気信号に変換した音のアナログ信号波形をサンプリングし、必要に応じた処理を行うことにより得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、残響時間が長い音響空間では、インパルス音の発生からしばらく経過した後であってもインパルス音の反射音、残響音が集音されるため、正確な残響空間を再現するためにはインパルス応答波形の時間は長いものとなる。そして、このような残響空間を再現するためには、大量のサンプリングデータを畳み込む必要があり、膨大なハードウェアリソースが必要となってしまう。このため、従来は、以下に示すように比較的簡易なハード構成による方法を採っていた。
【０００４】
（方法１）
インパルス応答波形のサンプリングデータのうち初期部分のみを使用する方法。
この方法によれば、インパルス音の発生から所定期間内に含まれるデータを使用して畳み込み演算を行い初期反射音の信号を生成する。後続する残響音の信号は、インパルス応答とは無関係に巡回型のフィルタを用いて人工的に生成する。そして、初期反射音の信号に後続する残響音の信号を合成する、という方法である。
しかしながら、本方法では、後続する残響音の信号はインパルス応答とは無関係に生成されるため、初期反射音に後続残響音の信号をつなげたときにそのつながりが聴感上不自然になるという問題があった。信号のつながりを自然にするためには、フィルタ係数の微調整などの煩雑な作業が必要となっていた。
【０００５】
（方法２）
インパルス応答波形のサンプリングデータのうち主要なデータのみを使用する方法。
たとえば、インパルス応答波形を所定サンプリング周波数でサンプリングしたデータの値のうち、一定のレベル以上にあるデータを抽出して主要データとして扱い、この主要データのみを使用して畳み込み演算処理を行う、というものである。
しかしながら、本方法では、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち主要データしか使用しない。すなわち、主要データ以外のデータは間引かれてしまうため、空間の音響特性がかなり抜け落ちてしまい、結果的に十分な音響空間の再現ができない問題があった。
【０００６】
本発明は、以上の点を考慮して行われたものであり、簡易な構成により十分な音場効果を表現することができる残響付与装置、残響付与方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る残響付与装置は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算部と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算部と、前記第２の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算部と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、を具備することを特徴とする。
このような構成をとる残響付与装置によれば、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音発生時からの初期期間に対応するサンプリングデータを畳み込むことにより初期音響信号（主に初期反射音に係る信号）を生成することができる（第１の畳み込み演算部）。よって、音響空間を特徴付ける初期反射音に係るデータについてはインパルス応答を忠実に再現させることができる。
また、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、所定期間に対応するサンプリングデータを畳み込むとともに（第２の畳み込み演算部）、畳み込んで得られる信号を減衰させて繰り返すことにより後部音響信号（主に後部反射音に係る信号）を生成することができる（減衰演算部）。よって、インパルス応答波形のすべてのサンプリングデータを畳み込む必要がないため、膨大なハードウェアリソースが必要となることもなく簡易な構成をとることができる。そして、初期音響信号と後部音響信号はいずれも同一のインパルス応答波形から取り出したサンプリングデータに基づき生成されるため、初期音響信号と後部音響信号を合成した場合であっても（出力部）、信号のつながりが不自然になることもない。すなわち、簡易な構成により十分な音場効果を表現することが可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る残響付与装置は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶部と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算部と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算部と、前記第２の畳み込み演算部の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算部と、前記減衰信号の密度、位相の少なくとも１つを調整して後部音響信号を生成する拡散部と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力部と、を具備することを特徴とするものであってもよい。
【００１０】
本発明に係る残響付与方法は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算過程と、前記サンプリングデータにおいて、前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第２の畳み込み演算過程と、前記第２の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算過程と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、を具備することを特徴としてもよい。
【００１１】
また、本発明に係る残響付与方法は、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データを、処理対象となる音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算過程と、前記サンプリングデータにおいて、前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データを、前記音響信号に対し畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して畳み込む第２の畳み込み演算過程と、前記第２の畳み込み演算過程の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算過程と、前記減衰信号の密度、位相の少なくとも１つを調整して後部音響信号を生成する拡散過程と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力過程と、を具備することを特徴としてもよい。
【００１２】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算手段と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算手段と、前記第２の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の後部音響信号を生成する減衰演算手段と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段として機能させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るプログラムは、コンピュータを、インパルス応答波形を一律のサンプリング周波数でサンプリングしたサンプリングデータであって、前記サンプリングデータにおいてインパルス音発生時から第１時点までの間の第１期間のデータである初期反射音データと、前記サンプリングデータにおいて前記第１時点より後の第２時点からインパルス応答波形の終了時点より前で前記第２時点より後である第３時点までの第２期間のデータである後部残響音データのみを記憶する記憶手段と、処理対象となる音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記初期反射音データを畳み込むことにより初期音響信号を生成する第１の畳み込み演算手段と、前記音響信号に対し、畳み込み演算における遅延時間を前記サンプリングのサンプリング時間に対応して前記後部残響音データを畳み込む第２の畳み込み演算手段と、前記第２の畳み込み演算手段の演算によって得られる信号を調整された遅延およびゲインで遅延および減衰させながら繰り返し出力することにより前記調整に対応した残響時間の減衰信号を生成する減衰演算手段と、前記減衰信号の密度、位相の少なくとも１つを調整して後部音響信号を生成する拡散手段と、前記初期音響信号と前記後部音響信号を合成して出力する出力手段として機能させるためのプログラムであることを特徴としてもよい。
【００１４】
なお、上述したプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録しておけば、取引等を行う上で便宜を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
Ａ：実施形態の構成・動作
図１は、この発明の一実施形態であるエフェクタ１００の構成を例示するブロック図である。
エフェクタ１００は、ホールや教会などの音響空間において測定されたインパルス応答波形やシミュレーションで得られたインパルス応答波形のサンプリングデータを記憶しており、当該サンプリングデータを音響信号と畳み込み演算処理することにより、その音響空間の初期反射音や後部残響音といった残響効果を付与した信号を生成するという残響付与装置としての機能を有している。
【００１６】
エフェクタ１００は、図１に示すように、操作部１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、Ａ／Ｄ（Analog / Digital）変換回路１０４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、表示部１０６、残響データメモリ１０７およびＤ／Ａ（Digital / Analog）変換回路１０８、残響付与部１２０を有し、各部はバス１０９を介して互いに接続されている。
またＡ／Ｄ変換回路１０４には、マイクロホン１０が接続されており、Ｄ／Ａ変換回路１０８には、アンプ３０を介してスピーカ４０が接続されている。
【００１７】
操作部１０１は、ユーザによって操作パネルのキー操作が行われると、その操作に応じた操作信号をＣＰＵ１０５に出力する。
ＲＯＭ１０２には、エフェクタ１００の各部を制御するための各種プログラムが予め格納されている。ＲＡＭ１０３は、ワーキングエリアとして用いられ、残響付与などの処理を行う際に必要なデータが一時的に格納される。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換回路１０４は、所定周波数のサンプリングクロックが与えられる毎に、入力信号をサンプリングして出力する。
ＣＰＵ１０５は、ＲＯＭ１０２に格納されているプログラムを実行することにより、バス１０９を介して接続される装置各部を制御する。
表示部１０６は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示制御を行う駆動回路とから構成される。
【００１９】
残響データメモリ１０７には、インパルス応答波形のサンプリングデータが格納されている。
本発明に係るエフェクタ１００の残響データメモリ１０７には、インパルス応答波形の全サンプリングデータが格納されるのではなく、サンプリングデータの一部が格納される。図２は、インパルス応答波形のサンプリングデータを模式的に示したものである。図２において、横軸は時間、縦軸は信号レベルを示している。ここではサンプリング時間Ｔｓごとにサンプリングを行った例を示している。
このようなインパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音発生時（０秒）から０．５秒の初期期間Ｔ１に含まれるデータＤ１が「初期反射音用データ」として残響データメモリ１０７に格納される。また、例えば０．５〜１．０秒の期間Ｔ２に含まれるデータＤ２が「後部残響音用データ」として残響データメモリ１０７に格納される。なお、「初期反射音データ」の前部にデータ値がほぼ０である区間があれば、かかる区間のデータは残響データメモリ１０７に格納しないようにしてもよい。これにより、残響データメモリ１０７の使用メモリ量を削減することができる。
【００２０】
残響データメモリ１０７には、図３に示すように、該当する期間のサンプリングデータのデータ値がサンプリング時間Ｔｓ毎の時系列データとして格納される。データ値の情報としては、インパルス応答波形のサンプリングデータ値そのものを格納してもよく、インパルス応答波形のサンプリングデータのあるレベルで規格化した値を格納してもよい。また、各サンプルデータの時間情報をデータ値と対応付けて格納するようにしてもよい。
【００２１】
残響付与部１２０は、入力信号である音響信号等のサンプリングデータに対して残響効果を付与したデータを生成する機能を有する。
図４は、残響付与部１２０の内部ブロック図であり、残響付与部１２０は、畳み込み演算部１２１、畳み込み演算部１２２、加算器１２３、遅延器１２４、フィルタ１２５を有している。
【００２２】
畳み込み演算部１２１は、音響信号のサンプリングデータに対し、残響データメモリ１０７に格納される初期反射音用データＤ１を畳み込む演算処理を行う。
図５に示すように、畳み込み演算部１２１は、遅延器１２１Ｄ−１、１２１Ｄ−２、…、１２１Ｄ−（ｍ−１）、乗算器１２１Ａ−０、１２１Ａ−１、１２１Ａ−２、…、１２１Ａ−（ｍ−１）、加算器１２１Ｋ−１、１２１Ｋ−２、…、１２１Ｋ−（ｍ−１）から構成されており、ｍ段の畳み込み演算処理を行う。
遅延器１２１Ｄ−１、１２１Ｄ−２、…、１２１Ｄ−（ｍ−１）の遅延時間Ｔ１２１は、インパルス応答波形のサンプリング時間Ｔｓに対応している。また、乗算器１２１Ａ−０、１２１Ａ−１、１２１Ａ−２、…、１２１Ａ−（ｍ−１）の各乗算係数として、残響データメモリ１０７内の初期反射音用データＤ１（Ｌａ１、Ｌａ２、…、Ｌａｍ）を設定する。具体的には、乗算器１２１Ａ−０の乗算係数として初期反射音データＬａ１、乗算器１２１Ａ−１の乗算係数として初期反射音データＬａ２、…、乗算器１２１Ａ−（ｍ−１）の乗算係数として初期反射音データＬａｍを設定する。
【００２３】
畳み込み演算部１２２は、音響信号のサンプリングデータに対し、残響データメモリ１０７に格納される後部残響音用データＤ２を畳み込む演算処理を行う。図６に示すように、畳み込み演算部１２２は、遅延器１２２Ｄ−１、１２２Ｄ−２、…、１２２Ｄ−（ｎ−１）、乗算器１２２Ａ−０、１２２Ａ−１、１２２Ａ−２、…、１２２Ａ−（ｎ−１）、加算器１２２Ｋ−１、１２２Ｋ−２、…、１２２Ｋ−（ｎ−１）から構成されており、ｎ段の畳み込み演算処理を行う。遅延器１２２Ｄ−１、１２２Ｄ−２、…、１２２Ｄ−（ｎ−１）の遅延時間Ｔ１２２は、インパルス応答波形のサンプリング時間Ｔｓに対応している。また、乗算器１２２Ａ−０、１２２Ａ−１、１２２Ａ−２、…、１２２Ａ−（ｎ−１）の各乗算係数として、残響データメモリ１０７内の後部残響音用データＤ２（Ｌｂ１、Ｌｂ２、…Ｌｂｎ）を設定する。具体的には、乗算器１２２Ａ−０の乗算係数として後部残響音データＬｂ１、乗算器１２２Ａ−１の乗算係数として後部残響音データＬｂ２、…、乗算器１２２Ａ−（ｎ−１）の乗算係数として後部残響音データＬａｎを設定する。
【００２４】
遅延器１２４は、所定時間Ｔ１２４だけデータを遅延させる。所定時間Ｔ１２４は、畳み込み演算部１２１において畳込む初期反射音データの時間長に相当するように調整されている。
【００２５】
フィルタ１２５は、フィードバックループを有するフィルタであり、本実施形態では図４に示すような櫛型フィルタ（Combフィルタ）を採用する。
より詳細に説明すると、フィルタ１２５は、図４に示すように、遅延器１２５Ｄ、１２５ＩＤ、ローパスフィルタ１２５Ｌ、増幅器１２５Ａ、１２５ＧＡ、加算器１２５Ｋから構成されるフィルタを１２５Ｆ−１、１２５Ｆ−２、…、１２５Ｆ−ｐとＰ個並列に接続させたものである。ここで、遅延器１２５ＩＤは、フィルタ１２５Ｆ−１の入力信号に対して所定遅延を与えるイニシャルディレイとしての役割を担っている。また、増幅器１２５ＧＡは、フィルタ１２５Ｆ−１の出力信号全体のレベル調整を行う。
なお、ローパスフィルタは、高域を減衰させるものであればよく、シェルビングフィルタを用いてもよい。
【００２６】
ここで図７は、フィルタ１２５Ｆ−１にパルス信号が供給されたときの出力信号を示した図である。図７に示したように、フィルタ１２５Ｆ−１の出力信号は、遅延器１２５Ｄによる遅延時間Ｔ１２５ごとにデータを後続させたものとなる。増幅器１２５Ａの増幅係数を１未満の数に調整することにより、図７に示すように自然な減衰特性を有する信号をフィルタ１２５Ｆ−１から出力させることができる。
【００２７】
ここで、フィルタ１２５Ｆ−１を構成するローパスフィルタ１２５Ｌは、所定の周波数以上の高周波信号成分を除去することができる。よって、各段のフィルタ１２５Ｆ−１、１２５Ｆ−２、…、１２５Ｆ−ｐを構成するローパスフィルタのフィルタ係数を調整、また、各段のフィルタの出力信号を増幅するための増幅器１２５ＧＡの増幅係数を調整することにより、たとえば高周波の信号ほど残響時間が短くなるという実際の音響空間での音響特性を再現させることができる。
【００２８】
図８は、畳み込み演算部１２２の出力信号Ｓ１、各フィルタ１２５Ｆ−１、１２５Ｆ−２、…、１２５Ｆ−ｐのそれぞれの出力信号Ｓ１−１、Ｓ１−２、…、Ｓ１−ｐおよびフィルタ１２５の出力信号Ｓ２の関係を模式的に示したものである。
畳み込み演算部１２２の演算結果から得られる信号Ｓ１は、各フィルタ１２５Ｆ−１、１２５Ｆ−２、…、１２５Ｆ−ｐに供給される。次いで、各フィルタからは、当該フィルタのフィルタ係数に応じた信号成分が繰り返し減衰しながら出力される。そして、各フィルタの出力信号Ｓ１−１、Ｓ１−２、…、Ｓ１−ｐの合成信号Ｓ２がフィルタ１２５から出力されることになる。
すなわち、図８に示すように、畳み込み演算部１２２の演算結果から得られる信号Ｓ１の期間Ｔｃに比較し、期間Ｔｆが長い（Ｔｆ＞Ｔｃ）減衰信号Ｓ２をフィルタ１２５において生成、出力させることができるのである。
【００２９】
なお、便宜上図８では、各フィルタ１２５Ｆ−１、１２５Ｆ−２、…、１２５Ｆ−ｐの出力信号Ｓ１−１、Ｓ１−２、…、Ｓ１−ｐについて同様の信号形としている。しかし、実際には各フィルタ１２５Ｆ−１、１２５Ｆ−２、…、１２５Ｆ−ｐのフィルタ係数の値により、出力信号Ｓ１−１、Ｓ１−２、…、Ｓ１−ｐの信号形（周波数特性や減衰特性）は異なるものとなる。
【００３０】
加算器１２３は、供給される２つの信号を合成（加算）したものを出力する。ここでは、畳み込み演算部１２１から得られる信号と、フィルタ１２５の出力信号を合成した信号を出力する。
図９は、加算器１２３の出力信号を模式的に示す図である。上述したように本実施形態においては、遅延器１２４の遅延時間Ｔ１２４が畳み込み演算部１２１において畳み込む初期反射音データの時間長に対応するものとなっている。このため、残響付与部１２０のインパルス応答において、加算器１２３は、はじめに畳み込み演算部１２１から得られる信号を出力し、後続させて、フィルタ１２５の出力信号を出力したものとなる（図９）。
【００３１】
ここで、畳み込み演算部１２１、１２２で用いる乗算係数は、いずれも同一のインパルス応答波形に基づくデータを使用している。また、フィルタ１２５は、畳み込み演算部１２２から得られる信号に対して残響特性を付加する。以上のことより、畳み込み演算部１２１から得られる信号に後続させて、フィルタ１２５の出力信号を出力した場合であっても、データのつながりが聴感上不自然になるといった不具合は生じない。図９に模式的に示すように、データとしてつながりのよい信号を加算器１２３から出力させることができる。
【００３２】
その後、加算器１２３から出力された信号（ディジタル信号）は、ＣＰＵ１０５の制御下で、Ｄ／Ａ変換回路１０８に供給される。Ｄ／Ａ変換回路１０８でアナログ信号に変換された信号は、アンプ３０を介してスピーカ４０から残響効果が付与された音として出力される。
【００３３】
このように本発明に係るエフェクタ１００では、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音発生時から所定時間経過後までの初期期間（たとえば０秒〜０．５秒）に対応するサンプリングデータを畳み込み演算部１２１において畳み込むことにより初期反射音に係る信号を生成する。よって、音響空間を特徴付ける初期反射音については、インパルス応答波形のデータ内容を忠実に再現することができ、十分な音響特性を表現することができる。
また、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、その後の所定期間（たとえば０．５〜１秒）に対応するサンプリングデータを畳み込み演算部１２２において畳み込むとともに、その結果得られる信号を減衰させて繰り返すことにより後部残響音に係る信号を生成することができる。よって、インパルス応答波形のサンプリングデータをすべて畳み込む必要がないため、膨大なハードウェアリソースを必要とせずに、十分な音響特性を表現することができる。
また、残響信号の生成は、音響空間の特徴は表れているものの反射音間隔が比較的大きな初期反射音期間のサンプリングデータに基づくのではなく、それより後部で反射音間隔がより緻密になる後部残響音期間のサンプリングデータに基づいている。このため、インパルス応答波系の音響特性をより忠実に再現した残響音を生成することができる。
さらに、初期反射音に係る信号と後部残響音に係る信号はいずれも、同一のインパルス応答波形のサンプリングデータに基づき生成されるため、双方の信号を加算器１２３により合成したとき、信号のつながりが不自然になってしまう問題も生じない。すなわち、入力信号に対し、原残響空間の特性を付与した信号を生成することができる。
また、フィルタ１２５において付加する残響特性の内容を適宜制御することにより、インパルス応答波形のデータ内容を保ったまま、言い換えると、音響空間の特性を保ったまま、残響時間を任意に制御することができる。
【００３４】
Ｂ：変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態はあくまでも例示であり、本発明の趣旨の範囲内で変形することができる。変形例としては、たとえば以下のようなものが考えられる。
【００３５】
（変形例１）
上記実施形態に係るエフェクタ１００は、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、インパルス音の発生（０秒）〜０．５秒の期間に含まれるデータを「初期反射音用データ」とし、０．５〜１．０秒の期間に含まれるデータを「後部残響音用データ」とし、それぞれ記憶することとしているが、この構成は任意に変更可能である。
例えば、０〜０．３秒に含まれるデータを「初期反射音用データ」とし、０．５〜１．０秒に含まれるデータを「後部残響音用データ」、というように、「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」とが連続したものでなくてもよい。
また、０〜０．５秒に含まれるデータを「初期反射音用データ」、０．３〜０．７秒に含まれるデータを「後部残響音用データ」、というように「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」のデータが重複する形式をとってもよい。
いずれにしても、上述実施形態と同様に、インパルス応答波形のサンプリングデータをすべて畳み込む必要がないため、膨大なハードウェアリソースが必要となる問題は生じない。また、「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」はいずれも同一のインパルス応答波形から得られるサンプリングデータを使用して生成するため、データのつながりが聴感上不自然になるといった問題は生じない。
【００３６】
（変形例２）
「初期反射音用データ」と「後部残響音用データ」とが全く同じデータであってもよい。たとえば、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、０〜０．５秒の期間に含まれるデータを「初期反射音用データ」および「後部残響音用データ」としてもよい。
この場合は図１０に示すように、エフェクタ１００の残響付与部１２０の構成をさらに簡略化できる点で有意である。
【００３７】
本変形例においては、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、０〜０．５秒の期間に含まれるデータが畳み込み演算部１２２により畳み込まれ、その結果、初期反射音に係る信号が生成される。また、畳み込み演算部１２２の演算結果から得られる信号は、遅延部１２４を介し、フィルタ１２５において繰りかえし減衰しながら出力されることになる。すなわち、フィルタ１２５において、畳み込み演算部１２２の演算結果に基づき、後部残響音に係る信号を生成させることができるのである。
よって、上述実施形態と同様、本変形例においても、簡易な構成により十分な音場効果を表現することができる。
【００３８】
（変形例３）
図１１に示すように、フィルタ１２５の後段にさらに密度調整フィルタ１２６を入れる構成としてもよい。密度調整フィルタ１２６とは、時間軸方向のデータの密度（パルスの密度）、およびデータの位相（パルスの位相）を調整（拡散）させるためのフィルタである。
ここで、時間軸方向のデータの密度を拡散させる目的は、一般のインパルス応答波形のサンプリングデータは、インパルス音が発せられてから時間が十分に経過するといわゆる拡散領域に入り、データ（パルス信号）の発生する時間的間隔が短くなっていくことを考慮したものである。
また、データの位相を拡散する目的は、インパルス応答波形のデータの位相を人間の左右の聴覚のバランスとして考えた場合、十分に時間が経過したときに位相の区別がなくなる音響特性を再現するためである。
このように、データの密度、データの位相を拡散することにより、音響空間におけるインパルス応答の後部領域（拡散領域）を模擬することが可能となる。
【００３９】
以下に、密度調整フィルタ１２６の具体的な構成例をいくつか列挙する。
（１）オールパスフィルタ（ＡＰＦ）を直接または並列に接続する構成。
図１２は、ｚ個のオールパスフィルタ１２ＡＰＦを、１２ＡＰＦ−１、１２ＡＰＦ−２、…、１２ＡＰＦ−ｚと直列に接続させた構成である。図１３は、オールパスフィルタ１２ＡＰＦの入力波形と出力波形を例示したものである。図１３に示したようにオールパスフィルタ１２ＡＰＦ−１は、最初の信号の位相を反転する機能を有するフィルタである。そして、オールパスフィルタを１２ＡＰＦ−１、２、…、ｚと直列に接続させることにより、順次位相を拡散した信号を生成、出力することができる。また、図１４に示すように、ｚ個のオールパスフィルタ１４ＡＰＦと乗算器１４Ａを並列に接続させた構成をとってもよい。この場合も、入力信号に対して位相を拡散した信号を生成することができる。
【００４０】
▲２▼  オールパスフィルタ（ＡＰＦ）を使いフィードバックループを形成した構成。
図１５は、オールパスフィルタ１５ＡＰＦの出力を、ローパスフィルタ１５Ｌ、遅延器１５Ｄおよび増幅器１５Ａを介してフィードバックさせた構成である。
図１６は、オールパスフィルタ１５ＡＰＦの入力波形と出力波形を例示したものである。オールパスフィルタ１５ＡＰＦにより入力信号の位相を拡散することができる。さらに、フィードバックによる信号を加算することにより、データの時間密度も順次増加させることができる。
ここで、データの時間密度が順次増加するとは、時間軸方向においてデータ（パルス信号）が存在する間隔が順次短くなることをいう。このようにデータの時間密度を順次増加させると、人間の聴覚で判断したときに個々の反射音に相当するパルスを区別することができなくなる効果を得ることができる。そして残響空間におけるいわゆる拡散領域を再現させることが可能になる。
【００４１】
▲３▼  マルチタップディレイを使った構成（図１７）。
図１８は、マルチタップディレイ１７ＭＴＤの入力波形と出力波形を例示したものである。マルチタップディレイ１７ＭＴＤを構成する遅延器１７Ｄ−１、２、…、ｑの遅延時間を異なるように調整すれば、データの時間密度を順次増加させることができる。
さらに、乗算器１７Ａ−０、１７Ａ−１、…、１７Ａ−ｑの乗算係数を−１〜１の範囲で設定することにより、データの位相を拡散させることも可能である。
また、フィードバックループを形成する構成（図１９）としても、同様にデータの時間密度の増加、データの位相の拡散を行うことができる。
【００４２】
以上、密度調整フィルタ１２６の具体的な構成例を示したが、これらのうちのいずれか１つを選択してもよく、複数を組み合わせて密度調整フィルタ１２６を構成してもよい。
【００４３】
（変形例４）
上述した実施形態においては、インパルス応答波形のサンプリングデータを実測することとしているが、予め音場シミュレーションプログラムをＲＯＭ１０２に格納しておき、ユーザが任意の音響空間のインパルス応答波形をシミュレーションしたものを畳み込みを行うサンプリングデータとして用いるようにしてもよい。
【００４４】
（変形例５）
また、ユーザが、インパルス応答波形のサンプリングデータのうち、「初期反射音用データ」として使用するデータ、「後部残響音用データ」として使用するデータの領域範囲を指定できるような構成にしてもよい。このような構成によることにより、音響空間の残響特性をより特徴付けるデータを選択することができる。
【００４５】
（変形例６）
残響データメモリ１０７に複数のインパルス応答波形データを格納する構成としてもよい。この場合は、図２０に示すように、各々のインパルス応答に対応するホールや教会といった音響空間の名前も対応付けて、残響データメモリ１０７内に格納される。そして、ユーザが操作部１０１の操作を行うことにより、所望の音響空間を選択できる構成にしてもよい。
【００４６】
（変形例７）
上記実施形態においては残響付与機能を搭載したエフェクタ１００により説明しているが、この他、残響付与機能を搭載したミキサ、リバーブといった装置であっても本発明の適用は当然可能である。
【００４７】
（変形例８）
本発明に係るプログラムを記録する記録媒体も任意であり、例えば、半導体メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc- Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）等の光ディスク、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、ＭＤ（Mini Disc）等の光磁気ディスク、フロッピーディスク、ハードディスク等の磁気ディスク等があげられる。
また、かかるプログラムのインストール方法も任意であり、上述した記録媒体を使ってエフェクタ１００にインストールすることとしてもよく、本発明に係るプログラムが格納されるサーバからインターネット等のネットワークを介してエフェクタ１００にインストールする、いわゆるネット配信を用いる方法を使ってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、音響空間の特性を保ったまま残響時間を任意に制御することができるため、簡易な構成により十分な音場効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係るエフェクタ１００の構成図である。
【図２】  インパルス応答波形のサンプリングデータを模式的に示す図である。
【図３】  本発明の実施形態に係るエフェクタ１００の残響データメモリ１０７のデータ内容を模式的に示す図である。
【図４】  同エフェクタ１００の残響付与部１２０の構成図である。
【図５】  同エフェクタ１００の畳み込み演算部１２１の構成図である。
【図６】  同エフェクタ１００の畳み込み演算部１２２の構成図である。
【図７】  同エフェクタ１００のフィルタ１２５の信号処理内容を説明するための図である。
【図８】  同エフェクタ１００のフィルタ１２５の信号処理内容を説明するための図である。
【図９】  同エフェクタ１００の残響付与部１２０の信号処理内容を説明するための図である。
【図１０】  本発明の第２変形例に係るエフェクタの構成図である。
【図１１】  本発明の第３変形例に係るエフェクタの構成図である。
【図１２】  本発明の第３変形例に係るエフェクタの密度調整フィルタ１２６の構成例である。
【図１３】  同密度調整フィルタ１２６の信号処理内容を説明するための図である。
【図１４】  同密度調整フィルタ１２６の別の構成例である。
【図１５】  同密度調整フィルタ１２６の別の構成例である。
【図１６】  同密度調整フィルタ１２６の信号処理内容を説明するための図である。
【図１７】  同密度調整フィルタ１２６の別の構成例である。
【図１８】  同密度調整フィルタ１２６の信号処理内容を説明するための図である
【図１９】  同密度調整フィルタ１２６の別の構成例である。
【図２０】  本発明の第６変形例を説明するための図である。
【符号の説明】
１００……エフェクタ、
１０１……操作部、
１０２……ＲＯＭ（Read Only Memory）、
１０３……ＲＡＭ（Random Access Memory）、
１０４……Ａ／Ｄ（Analog / Digital）変換回路、
１０５……ＣＰＵ（Central Processing Unit）、
１０６……表示部、
１０７……残響データメモリ、
１０８……Ｄ／Ａ（Digital / Analog）変換回路、
１０９……バス、
１２０……残響付与部、
１０……マイクロホン、
３０……アンプ、
４０……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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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