(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分手段と、
相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整手段と、
補間ブロックを生成する補間処理手段と、
前記時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの間に前記補間ブロックを配置することで新規インパルス応答を生成する波形合成手段と
を具備するインパルス応答加工装置。
【請求項２】
前記補間処理手段は、相前後する各基礎ブロックを平均または加算することで補間ブロックを算定する平均手段を含み、
前記波形合成手段は、前記平均手段による算定後の補間ブロックを、前記平均手段が当該補間ブロックの算定に使用した各基礎ブロックの間に配置することで前記新規インパルス応答を生成する
請求項１のインパルス応答加工装置。
【請求項３】
前記補間処理手段は、補間ブロックが表す波形を変形させる波形処理手段を含み、
前記波形合成手段は、前記波形処理手段による処理後の補間ブロックを使用して前記新規インパルス応答を生成する
請求項１または請求項２のインパルス応答加工装置。
【請求項４】
前記波形処理手段は、補間ブロックが表す波形における時間軸上の前後を逆転させる
請求項３のインパルス応答加工装置。
【請求項５】
前記波形処理手段は、補間ブロックが表す波形の周波数領域における位相を回転させる
請求項３のインパルス応答加工装置。
【請求項６】
前記補間処理手段は、前記時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの時間差が大きいほど当該各基礎ブロック間に配置される補間ブロックの振幅が増加するように各補間ブロックの振幅を調整する振幅調整手段を含み、
前記波形合成手段は、前記振幅調整手段による調整後の補間ブロックを使用して前記新規インパルス応答を生成する
請求項１から請求項５の何れかのインパルス応答加工装置。
【請求項７】
両端部に近いほど関数値が減少する窓関数を各基礎ブロックに乗算する第１窓掛手段を具備し、
前記波形区分手段は、相前後する各基礎ブロックが部分的に重複するように前記インパルス応答を区分し、
前記波形合成手段は、前記第１窓掛手段による処理後の各基礎ブロックを使用して前記新規インパルス応答を生成する
請求項１から請求項６の何れかのインパルス応答加工装置。
【請求項８】
前記補間処理手段は、両端部に接近するほど関数値が減少する窓関数を各補間ブロックに乗算する第２窓掛手段を含み、
前記波形合成手段は、前記第２窓掛手段による処理後の各補間ブロックを使用して前記新規インパルス応答を生成する
請求項７のインパルス応答加工装置。
【請求項９】
前記波形合成手段は、相前後する前記各基礎ブロックの間に複数の補間ブロックを配置することで前記新規インパルス応答を生成する
請求項１から請求項８の何れかのインパルス応答加工装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れかのインパルス応答加工装置と、
前記インパルス応答加工装置が生成した新規インパルス応答と音響信号との畳込み演算を実行する残響付与手段と
を具備する残響付与装置。
【請求項１１】
インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分処理と、
相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整処理と、
補間ブロックを生成する補間処理処理と、
前記時間調整処理の実行後の各基礎ブロックの間に前記補間ブロックを配置することで新規インパルス応答を生成する波形合成処理と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残響の付与に使用されるインパルス応答を加工する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパルス応答の畳込み演算で音響信号に残響を付加する装置において、残響が継続する時間長（以下「残響時間」という）を変化させる技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、２種類のインパルス応答の各々に指数関数を乗算してから加算（線形結合）することで、所望の残響時間の新規なインパルス応答を生成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２９４７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の技術においては、指数関数を乗算してインパルス応答の強度を上昇させることで、インパルス応答に重畳された雑音（暗騒音）の強度も増幅される。したがって、音響信号に付加される残響音の音質が低下するという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、残響音の音質を維持しながら残響時間を変化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以上の課題を解決するために、本発明に係るインパルス応答加工装置は、インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分手段と、相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整手段と、補間ブロックを生成する補間処理手段と、時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの間に補間ブロックを配置することで新規インパルス応答を生成する波形合成手段とを具備する。以上の構成においては、インパルス応答を区分した各基礎ブロックの時間差を拡大することで残響時間が伸長されるから、インパルス応答の振幅を増加させることで残響時間を伸長する構成と比較して、雑音が抑制された高品位な残響音の新規インパルス応答を生成できる。また、各基礎ブロックの間には補間ブロックが配置されるから、単純に各基礎ブロックの間隔を拡大して新規インパルス応答を生成する場合と比較して、聴感上において自然な残響音の新規インパルス応答を生成することが可能である。
【０００５】
本発明の好適な態様において、補間処理手段は、相前後する各基礎ブロックを平均または加算することで補間ブロックを算定する平均手段を含み、波形合成手段は、平均手段による算定後の補間ブロックを、平均手段が当該補間ブロックの算定に使用した各基礎ブロックの間に配置することで新規インパルス応答を生成する。以上の態様においては、相前後する各基礎ブロックを平均または加算（加重和を含む）することで補間ブロックが生成されるから、基礎ブロックとは無関係に補間ブロックを生成する場合と比較して、各基礎ブロックと各補間ブロックとで音響的な特性が類似する自然な新規インパルス応答を生成できる。
【０００６】
相隣接する補間ブロックと基礎ブロックとで音響的な特性（周波数特性）が過度に近似すると、新規インパルス応答に応じて生成された残響音が聴感上において不自然であると知覚される場合がある。そこで、本発明の好適な態様において、補間処理手段は、補間ブロック（例えば平均手段が生成した補間ブロック）が表す波形を変形させる波形処理手段を含み、波形合成手段は、波形処理手段による処理後の補間ブロックを使用して新規インパルス応答を生成する。以上の態様によれば、補間ブロックと基礎ブロックとで音響的な特性を適度に相違させることが可能であるから、聴感上において自然な残響音の新規インパルス応答を生成することができる。補間ブロックの波形を変形させるための具体的な構成としては、補間ブロックが表す波形における時間軸上の前後を逆転させる構成や補間ブロックが表す波形の周波数領域における位相を回転させる構成が好適に採用される。
【０００７】
本発明の好適な態様において、補間処理手段は、時間調整手段による調整後の各基礎ブロックの時間差が大きいほど当該各基礎ブロック間に配置される補間ブロックの振幅が増加するように各補間ブロックの振幅を調整する振幅調整手段を含み、波形合成手段は、振幅調整手段による調整後の補間ブロックを使用して新規インパルス応答を生成する。以上の構成によれば、基礎ブロックおよび補間ブロックの双方において新規インパルス応答の振幅が均一化されるから、聴感上において自然な残響音の新規インパルス応答を生成することが可能となる。
【０００８】
本発明の好適な態様に係るインパルス応答加工装置は、両端部に近いほど関数値が減少する窓関数を各基礎ブロックに乗算する第１窓掛手段（例えば図２や図１２の窓掛部３４）を具備し、波形区分手段は、相前後する各基礎ブロックが部分的に重複するようにインパルス応答を区分し、波形合成手段は、第１窓掛手段による処理後の各基礎ブロックを使用して新規インパルス応答を生成する。以上の態様においては、部分的に重複する各基礎ブロックが窓関数の乗算後に新規インパルス応答の生成に使用されるから、各基礎ブロックと各補間ブロックとが滑らかに連続する自然な残響音の新規インパルス応答を生成できるという利点がある。さらに好適な態様において、補間処理手段は、両端部に接近するほど関数値が減少する窓関数を各補間ブロックに乗算する第２窓掛手段（例えば図４や図１０の窓掛部５６）を含み、波形合成手段は、第２窓掛手段による処理後の各補間ブロックを使用して新規インパルス応答を生成する。
【０００９】
本発明の好適な態様において、波形合成手段は、相前後する各基礎ブロックの間に複数の補間ブロックを配置することで新規インパルス応答を生成する。以上の態様においては、各基礎ブロックの間に複数の補間ブロックが配置されるから、インパルス応答の残響時間を高倍率で伸長した新規インパルス応答を生成することが可能となる。
【００１０】
本発明に係る残響付与装置は、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置と、インパルス応答加工装置が生成した新規インパルス応答と音響信号との畳込み演算を実行する残響付与手段とを具備する。本発明の残響付与装置によれば、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置と同様の作用および効果が実現される。
【００１１】
また、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置は、インパルス応答の加工に専用されるＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのハードウェア（電子回路）によって実現されるほか、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用の演算処理装置とプログラムとの協働によっても実現される。本発明に係るプログラムは、インパルス応答を時間軸上で複数の基礎ブロックに区分する波形区分処理と、相前後する各基礎ブロックの時間差を拡大する時間調整処理と、補間ブロックを生成する補間処理処理と、時間調整処理の実行後の各基礎ブロックの間に補間ブロックを配置することで新規インパルス応答を生成する波形合成処理とをコンピュータに実行させる。本発明のプログラムによれば、以上の各態様に係るインパルス応答加工装置と同様の作用および効果が奏される。本発明のプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で利用者に提供されてコンピュータにインストールされるほか、通信網を介した配信の形態でサーバ装置から提供されてコンピュータにインストールされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る残響付与装置のブロック図である。残響付与装置１００には、音響（楽音や音声）の波形を表す音響信号Ｓが供給される。音響信号Ｓの供給元（図示略）は、例えば、周囲の音響に応じた音響信号Ｓを生成する収音機器や、記録媒体から順次に音響信号Ｓを取得して出力する再生装置である。残響付与装置１００は、音響信号Ｓに残響を付加した残響音信号ＳRを生成および出力する。残響音信号ＳRは、スピーカ装置やヘッドホンなどの放音装置（図示略）に供給されることで音波として再生される。
【００１３】
図１に示すように、残響付与装置１００は、演算処理装置１２と記憶装置１４と入力装置１６とで構成されるコンピュータシステムである。記憶装置１４は、演算処理装置１２が実行するプログラムや演算処理装置１２が使用するデータを記憶する。例えばインパルス応答Ｈの波形を表すサンプル系列（畳込み演算の係数列）が記憶装置１４に記憶される。半導体記憶装置や磁気記憶装置などの公知の記録媒体が記憶装置１４として任意に採用される。
【００１４】
演算処理装置１２は、記憶装置１４に格納されたプログラムを実行することで複数の要素（インパルス応答加工部２２，残響付与部２４）として機能する。なお、演算処理装置１２の各要素を複数の装置（集積回路）に分散的に搭載した構成や、音響信号Ｓの処理に専用される電子回路（ＤＳＰ）が各要素を実現する構成も採用される。
【００１５】
インパルス応答加工部２２は、記憶装置１４に格納されたインパルス応答Ｈを加工することで、インパルス応答Ｈとは特性（残響時間）が相違する新たなインパルス応答（以下「新規インパルス応答」という）ＨNEWの波形を表すサンプル系列を生成する。新規インパルス応答ＨNEWは、残響時間をインパルス応答ＨのＲ倍に延長した波形の信号である（１＜Ｒ≦２）。残響付与部２４は、インパルス応答加工部２２が生成した新規インパルス応答ＨNEWを利用したフィルタ処理（畳込み演算）を音響信号Ｓに対して実行することで残響音信号ＳRを生成する。残響付与部２４による残響音信号ＳRの生成には公知の技術が任意に採用される。
【００１６】
入力装置１６は、残響付与装置１００に対する指示の入力のために利用者が操作する操作子で構成される。利用者は、入力装置１６に対する操作に応じて残響時間の倍率Ｒを可変に指定することが可能である。
【００１７】
図２は、インパルス応答加工部２２のブロック図であり、図３は、インパルス応答加工部２２による具体的な処理を説明するための概念図である。図２に示すように、インパルス応答加工部２２は、波形区分部３２と窓掛部３４と時間調整部３６と補間処理部４２と波形合成部４４とを含んで構成される。
【００１８】
波形区分部３２は、記憶装置１４に格納されたインパルス応答Ｈを時間軸上で複数の区間（以下「基礎ブロック」という）Ｂa（Ｂa[1]，Ｂa[2]，……）に区分する。図３の部分(A)に示すように、各基礎ブロックＢaはインパルス応答Ｈの２Ｎ個（例えばＮ＝64）のサンプルで構成される。また、相前後する各基礎ブロックＢaの時間差はサンプルのＮ個分に相当する。したがって、相前後する各基礎ブロックＢaは部分的に重複する。さらに詳述すると、各基礎ブロックＢa[i]（ｉ＝１,２,……）における後半のＮ個のサンプルと、直後の基礎ブロックＢa[i+1]における前半のＮ個のサンプルとは共通する。
【００１９】
図２の窓掛部３４は、波形区分部３２が画定した各基礎ブロックＢa[i]に窓関数ｗ1を乗算することで基礎ブロックＢb[i]（Ｂb[1]，Ｂb[2]，……）を生成する。各ブロックＢbは２Ｎ個のサンプルで構成される。両端部に接近するほど関数値が減少する関数（理想的には両端部で関数値がゼロとなる関数）が窓関数ｗ1として好適である。図３の部分(B)においては、窓関数ｗ1の乗算後の各基礎ブロックＢbが、窓関数ｗ1の形状を表す図形で代替的に図示されている。また、偶数番目の基礎ブロックＢb（Ｂb[2]，Ｂb[4]，……）は、実線で図示された奇数番目の基礎ブロックＢb（Ｂb[1]，Ｂb[3]，……）との区別のために便宜的に破線で図示されている。本形態においては式(1)で定義されるハニング窓ｗ(n)を窓関数ｗ1として採用する。
ｗ(n)＝０．５−０．５ｃｏｓ(ｎπ／Ｎ)  ……(1)
【００２０】
図２の時間調整部３６は、窓掛部３４による処理後の各基礎ブロックＢbを時間軸上で移動させる。本形態の時間調整部３６は、相前後する各基礎ブロックＢbの時間差（間隔）が拡大するように各基礎ブロックＢbの時間軸上の位置を調整する。さらに詳述すると、図３の部分(D)に示すように、基礎ブロックＢb[i]の時間軸上の中点Ｃ[i]と直後の基礎ブロックＢb[i+1]の時間軸上の中点Ｃ[i+1]との間隔が、インパルス応答ＨのＮ個のサンプルに相当する時間長（調整前の時間差）に対して倍率Ｒを乗算した時間長（Ｎ・Ｒ）となるように、各基礎ブロックＢbの位置が調整（遅延）される。
【００２１】
図２の補間処理部４２は、補間ブロックＰ（Ｐ[1]，Ｐ[2]，……）を生成する。補間ブロックＰは、インパルス応答ＨのＮ個のサンプルに相当する時間長に対して倍率Ｒを乗算した時間長のサンプル系列（Ｎ・Ｒ個のサンプルの集合）である。図３の部分(C)に示すように、補間ブロックＰ[i]の生成には、相前後する基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]が利用される。なお、補間処理部４２による処理の具体例は後述する。
【００２２】
図２の波形合成部４４は、図３の部分(E)に示すように、時間調整部３６による調整後の各基礎ブロックＢb（Ｂb[1]，Ｂb[2]，……）の間に、補間処理部４２が生成した補間ブロックＰ（Ｐ[1]，Ｐ[2]，……）を配置（補間）することで新規インパルス応答ＨNEWを生成する。補間ブロックＰ[i]は、当該補間ブロックＰ[i]の生成に使用された基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置される。補間ブロックＰ[i]の始点が基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]に合致するとともに補間ブロックＰ[i]の終点が基礎ブロックＢb[i+1]の中点Ｃ[i+1]に合致するように、補間ブロックＰ[i]の時間軸上の位置が選定される。すなわち、補間ブロックＰ[i]の中点は、基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]と基礎ブロックＢb[i+1]の中点Ｃ[i+1]とから等間隔にある地点に合致する。
【００２３】
波形合成部４４は、以上のように時間軸上に配置された各基礎ブロックＢbと各補間ブロックＰとについて、同じ時点に対応する各サンプルの数値を加算する。図３の部分(F)に示す新規インパルス応答ＨNEWは、各基礎ブロックＢbと各補間ブロックＰとのサンプルの加算値の時系列である。したがって、新規インパルス応答ＨNEWの残響時間はインパルス応答Ｈの残響時間のＲ倍となる。利用者は、入力装置１６を操作して倍率Ｒを適宜に指示することで、残響音信号ＳRの再生音の残響時間を任意に調整することができる。
【００２４】
次に、図４を参照して、補間処理部４２の具体例を説明する。図４に示すように、本形態の補間処理部４２は、平均部５２と波形処理部５４と窓掛部５６と振幅調整部５８とを含んで構成される。平均部５２は、波形区分部３２による区分後の各基礎ブロックＢaについて、時間軸上で相前後する基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]とを平均することで補間ブロックＰa[i]を生成する。さらに具体的には、平均部５２は、加算部５２１と乗算部５２３とで構成される。加算部５２１は、基礎ブロックＢa[i]の２Ｎ個のサンプルと基礎ブロックＢa[i+1]の２Ｎ個のサンプルとについて相対応する各時点のサンプルの数値を加算する。乗算部５２３は、加算部５２１による加算後の２Ｎ個のサンプルに「0.5」を乗算する。乗算部５２３による乗算後の２Ｎ個のサンプルで補間ブロックＰa[i]が構成される。
【００２５】
ところで、平均部５２が生成した補間ブロックＰa[i]を補間ブロックＰ[i]として波形合成部４４が新規インパルス応答ＨNEWの生成に使用することも可能である。しかし、補間ブロックＰa[i]が表す波形は、当該補間ブロックＰa[i]の生成に使用された基礎ブロックＢa[i]および基礎ブロックＢa[i+1]が表す波形に非常に類似する。したがって、補間ブロックＰa[i]を補間ブロックＰ[i]として基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置することで生成される新規インパルス応答ＨNEWは相類似する波形を反復的に配置した波形となり、残響音信号ＳRの再生音に聴感上の違和感（うねり感）が知覚される場合がある。一方、基礎ブロックＢa[i]や基礎ブロックＢa[i+1]とは無関係に補間ブロックＰ[i]を生成することも可能であるが、各基礎ブロックＢbと補間ブロックＰとの音響的な特性（周波数特性）の相違に起因して残響音信号ＳRの再生音に聴感上の違和感が知覚される場合がある。
【００２６】
そこで、本形態の波形処理部５４は、平均部５２が生成した補間ブロックＰa[i]が表す波形を変形して補間ブロックＰb[i]を生成する。本形態の波形処理部５４は、図５に示すように、補間ブロックＰa[i]が表す波形における時間軸上の前後を逆転させることで補間ブロックＰb[i]を生成する。すなわち、補間ブロックＰb[i]は、補間ブロックＰa[i]を構成する２Ｎ個のサンプルの順番を逆転させた２Ｎ個のサンプルの系列である。以上のように波形処理部５４による波形の変形を経て生成される補間ブロックＰ[i]を使用すれば、新規インパルス応答ＨNEWにおいて適度に類似する波形が反復されるから、残響音信号ＳRの再生音は聴感上において自然な音響となる。
【００２７】
図４の窓掛部５６は、波形処理部５４による処理後の各補間ブロックＰb[i]に窓関数ｗ2を乗算することで補間ブロックＰc[i]を生成する。両端部に接近するほど関数値が減少する関数（理想的には両端部で関数値がゼロとなる関数）が窓関数ｗ2として好適である。本形態においては前掲の式(1)で定義されるハニング窓ｗ(n)を窓関数ｗ2として使用する。
【００２８】
窓掛部５６による処理後の補間ブロックＰc[i]の振幅（各サンプルの数値）は、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との平均値と窓関数ｗ2との乗算値であるから、例えば補間ブロックＰc[i]を補間ブロックＰ[i]として新規インパルス応答ＨNEWの生成に利用した場合には、新規インパルス応答ＨNEWのうち補間ブロックＰc[i]が配置された区間の振幅が過大となり、残響音信号ＳRの再生音には聴感上の違和感が知覚される。そこで、図４の振幅調整部５８は、補間ブロックＰc[i]が表す波形の振幅（各サンプルの数値）を低減することで補間ブロックＰ[i]を生成する。
【００２９】
図６は、振幅調整部５８の動作を説明するための概念図である。図６においては、基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]と窓掛部５６による生成の直後の補間ブロックＰc[i]とが、窓関数ｗ1および窓関数ｗ2の例示であるハニング窓ｗ(n)（ｗ(n)＝0.5−0.5cos(nπ/N)）の形状を表す図形で代替的に図示されている。図６においては、基礎ブロックＢa[i]の中点Ｃ[i]と基礎ブロックＢa[i+1]の中点Ｃ[i+1]とから等間隔の時点に中点が合致するように補間ブロックＰc[i]を配置した。
【００３０】
図６に示すように、基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]の間においてインパルス応答Ｈのサンプルの２Ｎ個分に相当する区間は、基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]と補間ブロックＰc[i]との関係に応じて５個の区間（Ａ1〜Ａ5）に区分される。区間Ａ1は、基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]の手前の区間であり、区間Ａ2は、基礎ブロックＢb[i]に対応する窓関数ｗ1の振幅が補間ブロックＰc[i]に対応する窓関数ｗ2の振幅を上回る区間である。区間Ａ3は、補間ブロックＰc[i]に対応する窓関数ｗ2の振幅が基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]に対応する窓関数ｗ1の振幅を上回る区間である。また、区間Ａ4は、基礎ブロックＢb[i+1]に対応する窓関数ｗ1の振幅が補間ブロックＰc[i]に対応する窓関数ｗ2の振幅を上回る区間であり、区間Ａ5は、基礎ブロックＢb[i+1]の中点Ｃ[i+1]の経過後の区間である。
【００３１】
図６には、振幅調整部５８による調整後の補間ブロックＰ[i]が調整前の補間ブロックＰc[i]とともに模式的に図示されている。振幅調整部５８は、基礎ブロックＢb[i]の窓関数ｗ1と基礎ブロックＢb[i+1]の窓関数ｗ1と補間ブロックＰ[i]に対応する窓関数とを加算したときの振幅が全区間にわたって所定値（典型的には「１」）となるように、補間ブロックＰc[i]の振幅を調整して補間ブロックＰ[i]を生成する。さらに詳述すると、振幅調整部５８は、第１に、補間ブロックＰc[i]の２Ｎ個のサンプルのうち区間Ａ1および区間Ａ5に属する各サンプルの数値をゼロに設定する。第２に、振幅調整部５８は、補間ブロックＰc[i]の区間Ａ2内の各サンプルに「ｗ(n)／ｗ(n-(2N-NR)/2)」を乗算し、区間Ａ3の各サンプルに「｛ｗ(n)-ｗ(n-NR+N)｝/ｗ(n-(2N-NR)/2)を乗算し、区間Ａ4の各サンプルに「ｗ(n+2N-NR)/ｗ(n-(2N-NR)/2)」を乗算する。以上の方法で作成されたＮ・Ｒ個のサンプル（区間Ａ2〜Ａ4に属する各サンプル）の系列が補間ブロックＰ[i]として波形合成部４４による新規インパルス応答ＨNEWの合成に利用される。
【００３２】
次に、インパルス応答Ｈに指数関数を乗算することで残響時間を伸長する構成を本形態との対比例として説明する。対比例における新規インパルス応答ＨNEWは、例えば式(2)で表現されるように、インパルス応答Ｈに対して指数関数ａ(t)を乗算することで生成される。対比例の構成においては、図７に示すように、インパルス応答Ｈの振幅（強度）に対する新規インパルス応答ＨNEWの振幅の増幅率はインパルス応答Ｈの後部に至るほど指数的に増加するから、インパルス応答Ｈの後部に重畳された雑音（暗騒音）の強度が新規インパルス応答ＨNEWにおいて顕在化する。したがって、新規インパルス応答ＨNEWの残響時間をインパルス応答Ｈと比較して伸長するほど残響音の音質が低下するという問題がある。
【数１】
0005104553.tif 000002
【００３３】
対比例とは対照的に本形態においては、インパルス応答Ｈの強度を倍率Ｒに応じて増幅するわけではなく、インパルス応答Ｈを区分した複数の基礎ブロックＢa（Ｂb）の時間差を拡大する（インパルス応答Ｈを時間軸の方向に伸長する）ことで新規インパルス応答ＨNEWが生成されるから、インパルス応答Ｈの雑音が新規インパルス応答ＨNEWにて顕在化するという対比例の問題は防止される。したがって、残響音の音質を維持しながら残響時間を伸長することができる。しかも、各基礎ブロックＢbの間には補間ブロックＰが配置されるから、単純に各基礎ブロックＢbの間隔を広げて新規インパルス応答ＨNEWを生成する場合と比較して自然な残響音を生成することが可能である。
【００３４】
また、窓関数（ｗ1，ｗ2）の乗算を経て生成される基礎ブロックＢbおよび補間ブロックＰの各々においては両端部に接近するほどサンプルの数値が減少するから、各基礎ブロックＢbや補間ブロックＰが時間軸上で連続的に連結される。したがって、各基礎ブロックＢbや補間ブロックＰの連結部にて強度が不連続となる場合と比較して、自然な残響音の生成が可能な新規インパルス応答ＨNEWを生成できるという利点がある。
【００３５】
＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態においては、平均部５２が生成した補間ブロックＰa[i]の波形を波形処理部５４が時間軸の方向に逆転した。本形態の波形処理部５４は、平均部５２が生成した補間ブロックＰa[i]の位相を回転させることで波形処理部５４が補間ブロックＰb[i]を生成する。なお、以下の各形態において第１実施形態と共通する要素については、以上と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３６】
図８は、本形態における波形処理部５４のブロック図である。図８に示すように、波形処理部５４は、変換部５４２と移相部５４４と逆変換部５４６とで構成される。変換部５４２は、例えばフーリエ変換を利用して補間ブロックＰa[i]を周波数領域の信号（周波数スペクトル）に変換する。移相部５４４は、変換部５４２による変換後の補間ブロックＰa[i]（周波数スペクトル）の位相を所定の角度θだけ回転する。逆変換部５４６は、移相部５４４による処理後の補間ブロックＰa[i]を時間領域の信号（補間ブロックＰb[i]）に変換する。
【００３７】
以上の構成においては、基礎ブロックＢb[i]や基礎ブロックＢb[i+1]に対して適度に類似した周波数特性（類似し過ぎず乖離し過ぎない周波数特性）の補間ブロックＰb[i]が生成される。したがって、補間ブロックＰa[i]を最終的な補間ブロックＰ[i]として利用する構成や基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]とは無関係に補間ブロックＰ[i]を生成する構成と比較すると、第１実施形態と同様に、聴感上において自然な残響音を実現できる新規インパルス応答ＨNEWを生成することが可能となる。
【００３８】
＜Ｃ：第３実施形態＞
本発明の第３実施形態を説明する。第１実施形態においては、残響時間の倍率Ｒが２倍以下である場合を想定した。本形態は、２倍を上回る倍率Ｒで残響時間を伸長するための形態である。なお、本形態において倍率Ｒが２倍を下回る場合には、第１実施形態や第２実施形態と同様の処理で残響時間が伸長される。
【００３９】
図９は、本形態の動作を説明するための概念図である。倍率Ｒが２倍を上回る場合（例えばＲ＝2.5の場合）、時間調整部３６による調整後の基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]と基礎ブロックＢb[i+1]の中点Ｃ[i+1]との間隔（Ｎ・Ｒ）はインパルス応答Ｈのサンプルの２Ｎ個分を上回る。したがって、２Ｎ個のサンプルで構成される１個の補間ブロックＰ[i]を基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置しただけでは新規インパルス応答ＨNEWのうち基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に相当する区間の強度が不足する。そこで、波形合成部４４は、図９に示すように、時間調整部３６による調整後の基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に複数の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_1，Ｐ[i]_2）を配置したうえで新規インパルス応答ＨNEWを生成する。
【００４０】
図９の補間ブロックＰ[i]_1は、基礎ブロックＢa[i]および基礎ブロックＢa[i+1]から生成された２Ｎ個のサンプルの系列である。波形合成部４４は、補間ブロックＰ[i]_1の始点が基礎ブロックＢb[i]の中点Ｃ[i]に合致するように補間ブロックＰ[i]を時間軸上に配置する。一方、補間ブロックＰ[i]_2は、基礎ブロックＢa[i]および基礎ブロックＢa[i+1]から生成された｛NR-N｝個のサンプルの系列である。波形合成部４４は、補間ブロックＰ[i]_1と基礎ブロックＢb[i+1]との間に補間ブロックＰ[i]_2を配置する。さらに詳述すると、補間ブロックＰ[i]_2の始点が補間ブロックＰ[i]_1の中点ＣP[i]に合致するとともに補間ブロックＰ[i]_2の終点が基礎ブロックＢ[i+1]の中点Ｃ[i+1]に合致するように、補間ブロックＰ[i]_2の時間軸上の位置が選定される。
【００４１】
図１０は、本形態に係る補間処理部４２のブロック図である。図１０に示すように、波形処理部５４は、周波数特性が相違する複数の補間ブロックＰb[i]（Ｐb[i]_1，Ｐb[i]_2）を、平均部５２が生成した補間ブロックＰa[i]から生成する。波形処理部５４としては例えば第２実施形態（図８）の構成が好適に採用される。さらに詳述すると、波形処理部５４は、補間ブロックＰa[i]の位相の回転の角度θを変化させることで２個の補間ブロックＰb[i]（Ｐb[i]_1，Ｐb[i]_2）を生成する。例えば、波形処理部５４は、補間ブロックＰa[i]の位相を角度θ1だけ回転させることで補間ブロックＰb[i]_1を生成し、補間ブロックＰa[i]の位相を角度θ2（θ2≠θ1）だけ回転させることで補間ブロックＰb[i]_2を生成する。
【００４２】
図１０の窓掛部５６は、波形処理部５４による処理後の複数の補間ブロックＰb[i]の各々に窓関数ｗ2を乗算することで複数の補間ブロックＰc[i]（Ｐc[i]_1，Ｐc[i]_2）を生成する。振幅調整部５８は、第１に、補間ブロックＰc[i]_1を図９の補間ブロックＰ[i]_1として確定する。第２に、振幅調整部５８は、図６に例示した処理を利用して補間ブロックＰc[i]_2の振幅および時間長（サンプルの個数）を調整することで、｛NR-N｝個のサンプルで構成される補間ブロックＰ[i]_2を生成する。以上の手順で振幅調整部５８が生成した複数の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_1，Ｐ[i]_2）が、図９に例示したように波形合成部４４による新規インパルス応答ＨNEWの生成に使用される。以上の形態においては、インパルス応答Ｈの基礎ブロックＢb[i]および基礎ブロックＢb[i+1]の間に複数の補間ブロックＰ[i]が配置されるから、残響時間の倍率Ｒを２倍以上に設定することが可能となる。
【００４３】
なお、図９においては、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に２個の補間ブロックＰ[i]を配置したが、倍率Ｒが３倍を上回る場合には３個以上の補間ブロックＰ[i]が配置される。例えば、倍率Ｒが3.5倍である場合、図１１に示すように、各々が２Ｎ個のサンプルで構成される２個の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_1，Ｐ[i]_2）と、｛NR-2N｝個のサンプルで構成される１個の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_3）とが基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置される。すなわち、倍率Ｒの整数部ｒを利用して一般化すると、各々が２Ｎ個のサンプルで構成される(r-1)個の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_1，……Ｐ[i]_r-1）と、｛NR-(r-1)N｝個のサンプルで構成される１個の補間ブロックＰ[i]_rとが基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との間に配置される。
【００４４】
＜Ｄ：変形例＞
以上に例示した各形態には様々な変形が加えられる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の例示から２以上の態様を任意に選択して組合わせてもよい。
【００４５】
（１）変形例１  
窓関数ｗ1を乗算する位置（時点）は適宜に変更される。例えば、図２の構成において、時間調整部３６による調整後の各基礎ブロックＢbに窓掛部３４が窓関数ｗ1を乗算する構成も採用される。図１２に示すように、窓掛部３４による窓関数ｗ1の乗算後の基礎ブロックＢbを補間処理部４２が処理する構成も好適である。図１２の構成においては補間処理部４２の窓掛部５６が省略される。また、以上の各形態においては、窓関数ｗ2の乗算後の補間ブロックＰc[i]の振幅を振幅調整部５８が調整したが、基礎ブロックＢb[i]と基礎ブロックＢb[i+1]との時間差に応じて振幅が調整された窓関数ｗ2を窓掛部５６が補間ブロックＰb[i]に乗算することで補間ブロックＰ[i]を生成する構成も好適である。
【００４６】
（２）変形例２  
窓関数ｗ1や窓関数ｗ2の内容は任意であり、公知の窓関数（例えばハミング窓や三角窓）が任意に採用される。もっとも、窓関数ｗ1や窓関数ｗ2の利用は本発明において必須の要件ではない。例えば、波形区分部３２が区分した各基礎ブロックＢaの間隔を時間調整部３６が拡大し、各基礎ブロックＢaの間隔に補間ブロックＰを挿入することで波形合成部４４が新規インパルス応答ＨNEWを生成する構成も採用される。したがって、各基礎ブロックＢaの部分的な重複も本発明では必須ではない。もっとも、窓関数を使用しない構成（各基礎ブロックＢaが重複しない構成）においては、各基礎ブロックＢaと補間ブロックＰとの境界で残響音が不連続となって音質が低下する場合がある。したがって、各基礎ブロックＢaと補間ブロックＰとを自然に連結するという観点からすれば、部分的に重複するように各基礎ブロックＢaを設定したうえで窓関数ｗ1や窓関数ｗ2を利用する構成が重要であり、両端部に接近するほど関数値が減少する窓関数は格別に好適である。
【００４７】
（３）変形例３  
補間ブロックＰを生成する方法は本発明において任意である。以上の形態においては基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]とを平均することで初期的な補間ブロックＰa[i]を生成したが、基礎ブロックＢa[i]と基礎ブロックＢa[i+1]との加算（加重和を含む）を平均部５２が補間ブロックＰa[i]として算定する構成も採用される。また、補間ブロックＰa[i]の算定の基礎は基礎ブロックＢa[i]および基礎ブロックＢa[i+1]に限定されない。例えば、ひとつの基礎ブロックＢa[i]（または基礎ブロックＢa[i+1]）を補間ブロックＰa[i]として使用する構成や、相連続する３個以上の基礎ブロックＢaを加算または平均することで補間ブロックＰa[i]を算定する構成も採用される。もっとも、インパルス応答Ｈから抽出された基礎ブロックＢaを補間ブロックＰの生成に使用する構成は本発明において必須ではない。例えば、インパルス応答Ｈ（基礎ブロックＢa）とは無関係に予め作成された補間ブロックＰa（例えばインパルス応答Ｈに特性が類似する別のインパルス応答を区分したブロック）を補間ブロックＰ[i]の生成に使用した構成も採用される。
【００４８】
また、図４および図１０における波形処理部５４や窓掛部５６や振幅調整部５８は補間処理部４２から適宜に省略される。さらに、補間処理部４２の各要素による処理の順番は変更される。例えば、窓掛部５６による処理後の補間ブロックＰbに対して波形処理部５４による波形の変形が実行される。
【００４９】
（４）変形例４  
第３実施形態において補間処理部４２が生成する複数の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_1，Ｐ[i]_2，……）の周波数特性を相違させるための方法は、位相の回転の角度θを補間ブロックＰ[i]毎に変化させる方法に限定されない。例えば、図５に例示したように時間軸上で補間ブロックＰaの波形を反転させることで奇数番目の補間ブロックＰbが生成され、平均部５２の生成した補間ブロックＰaが偶数番目の補間ブロックＰbとして使用される構成も採用される。もっとも、第３実施形態においては、補間処理部４２が生成する複数の補間ブロックＰ[i]（Ｐ[i]_1，Ｐ[i]_2，……）の周波数特性が共通する構成も採用される。
【００５０】
（５）変形例５  
以上の形態においてはインパルス応答加工部２２と残響付与部２４とを具備する残響付与装置１００を例示したが、図１の残響付与装置１００から残響付与部２４を省略したインパルス応答加工装置（インパルス応答加工部２２）としても本発明は成立する。インパルス応答加工装置が生成した新規インパルス応答ＨNEWは、例えば、可搬型の記録媒体や通信網を介して別個の残響付与装置１００（残響付与部２４）に提供されて残響音の生成に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る残響付与装置のブロック図である。
【図２】インパルス応答加工部のブロック図である。
【図３】インパルス応答加工部の動作を説明するための概念図である。
【図４】補間処理部のブロック図である。
【図５】波形処理部による処理を説明するための概念図である。
【図６】振幅調整部による処理を説明するための概念図である。
【図７】対比例におけるインパルス応答の加工を説明するための概念図である。
【図８】第２実施形態に係る波形処理部のブロック図である。
【図９】第３実施形態に係るインパルス応答加工部の動作を説明するための概念図である。
【図１０】補間処理部のブロック図である。
【図１１】第３実施形態に係るインパルス応答加工部の動作を説明するための概念図である。
【図１２】変形例に係る補間処理部のブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００……残響付与装置、１２……演算処理装置、１４……記憶装置、１６……入力装置、２２……インパルス応答加工部、２４……残響付与部、３２……波形区分部、３４……窓掛部、３６……時間調整部、４２……補間処理部、４４……波形合成部、５２……平均部、５４……波形処理部、５６……窓掛部、５８……振幅調整部、Ｓ……音響信号、ＳR……残響音信号、Ｂa（Ｂa[i]），Ｂb（Ｂb[i]）……基礎ブロック、Ｈ……インパルス応答、ＨNEW……新規インパルス応答、Ｐ（Ｐ[i]），Ｐa（Ｐa[i]），Ｐb（Ｐb[i]），Ｐc（Ｐc[i]）……補間ブロック、Ｒ……残響時間の倍率。
【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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