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技術 残響処理法方法及び残響処理装置

出願人 訊連科技股ふん有限公司
発明者 鄭堯文
出願日 2004年1月9日 (16年5ヶ月経過) 出願番号 2004-004734
公開日 2005年7月21日 (14年11ヶ月経過) 公開番号 2005-196086
状態 拒絶査定
技術分野 他に分類されない音響(残響,カラオケ等)
主要キーワード ステップ一 相互関連性 共通入力 サウンド効果 ミリセカンド 音声効果 残響信号 遅延ユニット
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年7月21日)のものです。
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図面 (6)

課題

残響処理量を減少でき、且つ電気回路設計を簡素化でき、且つ好ましい残響を生成可能な残響処理方法及び残響処理装置を提供する。

解決手段

品質のろ波モジュール225と低品質のろ波モジュール250を配置するステップ201と、ある音質信号を高品質のろ波モジュール225に入力し、ある有限的時間内に高品質の残響を生成させるステップ203と、前記音質信号を低品質のろ波モジュール250に入力し、低品質の残響を生成させるステップ205と、低品質のろ波モジュール250の生成する残響を遅延するステップ207と、高品質のろ波モジュール225と低品質のろ波モジュール250の出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成するステップ209とを有する。

概要

背景

現時では、バーチャルサウンド再生装置の作ったバーチャルの世界がユーザーに新しい境界を楽しませ、ユーザーがその聴取したサウンドを介して実在の境界に処したような感じを楽しむことが出来るので、バーチャル・サウンド効果を生成できるように作られた音声効果設備立体感臨場感富むように設計が進められ、それによって、ユーザーが迫真感の富む程度がますます向上される音声手段を容易に入手できるようになっている。

その中、立体感と臨場感に富むように処理する方法は、人工によって作られる残響を使用することが最も一般的なものであり、一般的に言って、所謂残響とは、元の音声が所定の環境に発される後に、環境に生成されるエコー共鳴の音声が時間の経過にしたがってますます消えてゆき、そのますます消えてゆく音声の現象を残響と称する。残響の生成方法は、即ちフィルター設計方法であり、残響の特性と遅延時間のそれぞれ異なることにしたがって、それぞれ異なるタイプの残響ろ波装置を設計することが出来、残響ろ波装置と元の音声とをたたみこみ演算(convolution)を実行する場合、残響を生成できる。その中、前記残響ろ波装置の設計方法には大体二種類を有し、つまり、有限インパルスレスポンスフィルタ(FIR filter)と無限インパルス・レスポンス・フィルタ(IIR filter)との二種類がある。

その中、前記有限インパルス・レスポンス・フィルタは大体直接に環境における残響の響きを測定することによって得られるものであり、この種の残響生成方法によるパルス・レスポンスは長さには限度があるので、最も自然的な効果を取得できるが、その欠点は、計算の複雑さが相対的に高くなることにあり、丁度図1に示すようであり、それは入力される音質信号が有限インパルス・レスポンス・フィルタ50を経過する際に生成される反応である。その中、遅延ユニット10が空間中における早期反射の特殊な効果を模擬することに用いられ、秒毎に48Kのサウンド・サンプリングの場合を言うと、三秒間の残響を取得するには、十万点ぐらいのたたみこみ演算を処理してサンプリングする必要がある。そのため、この図面において、有限インパルス・レスポンス・フィルタ50には、長いほうの一列の遅延ユニット10を並ぶ場合こそ、サンプリングが実行でき、それは電気回路の設計があまりにも複雑化させるばかりか、その処理速度をかなり緩慢にさせることもある。

また、前記の後者の無限インパルス・レスポンス・フィルタは、簡単なオールパス・フィルター(all pass filter)であり、それによって長さが無限である残響の音声を生成する。それは計算が簡単であるが、その残響効果不自然的になり、丁度図2に示すようであり、その中、無限インパルス・レスポンス・フィルタ100は、パワーアンプ75を利用してフィードバックを実行し、残響音声を無限に続けさせることができる。この図面から分かるように、無限インパルス・レスポンス・フィルタ100は、その電気回路の設計と計算が、すべて前記の有限インパルス・レスポンス・フィルタ50より簡単だが、この種の方式によって生成する残響信号が大きいほうの相互関連性を有するので、左右二つから聴取し得た残響もより不自然になってしまう。

前記の従来技術の説明から分かるように、従来に使用されているフィルタの生成可能な残響には明らかに欠陥を有し、デザイナーが音声効果の品質がより好ましい有限インパルス・レスポンス・フィルタ50を使用する場合に、より高いコストがかかり、この高度の複雑性を有するフィルタを製造する必要があり、もし、電気回路がより簡単な無限インパルス・レスポンス・フィルタ100を使用する場合、その出力する残響の音声効果が明らかに不自然になってしまっていた。

概要

残響処理量を減少でき、且つ電気回路設計を簡素化でき、且つ好ましい残響を生成可能な残響処理方法及び残響処理装置を提供する。 高品質のろ波モジュール225と低品質のろ波モジュール250を配置するステップ201と、ある音質信号を高品質のろ波モジュール225に入力し、ある有限的時間内に高品質の残響を生成させるステップ203と、前記音質信号を低品質のろ波モジュール250に入力し、低品質の残響を生成させるステップ205と、低品質のろ波モジュール250の生成する残響を遅延するステップ207と、高品質のろ波モジュール225と低品質のろ波モジュール250の出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成するステップ209とを有する。

目的

そのため、本発明は、出力される音質信号がある有限時間内に生成する残響が高品質のろ波モジュールによって生成されるものを使用するように設定されるので、所定の時間内に好ましい残響を生成できる音声再生装置を提供することをその主要な解決しようとする課題とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

品質のろ波モジュールと低品質のろ波モジュールを配置するステップ一と、音質信号を前記高品質のろ波モジュールに入力することによってある有限的時間内に高品質の残響を生成するステップ二と、前記音質信号をさらに前記低品質のろ波モジュールに入力することによって無限長さの低品質の残響を生成させるステップ三と、前記低品質のろ波モジュールの生成する残響を遅延するステップ四と、前記高品質のろ波モジュールと前記低品質のろ波モジュールの出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成するステップ五とを有することを特徴とする残響処理方法

請求項2

前記高品質のろ波モジュールを配置するステップ一は、有限インパルスレスポンスフィルタを配置することを特徴とする請求項1に記載の残響処理方法。

請求項3

前記低品質のろ波モジュールを配置するステップ一は、無限インパルス・レスポンス・フィルタを配置することを特徴とする請求項1に記載の残響処理方法。

請求項4

前記低品質のろ波モジュールの生成する残響を遅延するステップ四は、ある遅延ユニットを配置することによって実行されることを特徴とする請求項1に記載の残響処理方法。

請求項5

前記高品質のろ波モジュールと前記低品質のろ波モジュールの出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成するステップ五においては、前記高品質残響と前記低品質残響とが積み重ねて生成されることを含むことを特徴とする請求項1に記載の残響処理方法。

請求項6

前記高品質のろ波モジュールと前記低品質のろ波モジュールの出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成するステップ五は、加算器によって前記合成を実行することを特徴とする請求項1に記載の残響処理方法。

請求項7

前記音質信号を前記高品質のろ波モジュールに入力することによってある有限的時間内に高品質の残響を生成するステップ二においては、前記有限的時間は、先方の50msを指すことを特徴とする請求項1に記載の残響処理方法。

請求項8

共通入力端を設置することによって音質信号を入力する残響処理装置において、前記共通入力端に接続され、前記音質信号を受信し、有限的時間における高品質の残響を生成する、高品質のろ波モジュールと、前記共通入力端に接続され、前記音質信号を受信し、無限長さの低品質の残響を生成する、低品質のろ波モジュールと、前記低品質のろ波モジュールに接続され、前記低品質のろ波モジュールの生成する前記低品質の残響を所定の時間遅延するための、遅延ユニットとを備えることを特徴とする残響処理装置。

請求項9

前記有限的時間とは先方の50msを指すことを特徴とする請求項8に記載の残響処理装置。

請求項10

前記高品質のろ波モジュールとして有限インパルス・レスポンス・フィルタを使用することを特徴とする請求項8に記載の残響処理装置。

請求項11

前記低品質のろ波モジュールとして無限インパルス・レスポンス・フィルタを使用することを特徴とする請求項8に記載の残響処理装置。

請求項12

前記遅延時間として25ないし45msを採用することを特徴とする請求項8に記載の残響処理装置。

請求項13

前記高品質のろ波モジュールと前記低品質のろ波モジュールの出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とが積み重ねて生成されることを特徴とする請求項8に記載の残響処理装置。

請求項14

前記高品質の残響と前記低品質の残響とが加算器によって合成することにより生成されることを特徴とする請求項8に記載の残響処理装置。

技術分野

0001

本発明は、残響処理方法及び残響処理装置に係わり、特に高品質のろ波モジュールと低品質のろ波モジュールとを結合してなる残響処理装置を提供すると共に、最初の有限時間内に取得する残響として前記高品質のろ波モジュールによって得られるものを使用することを特徴とする残響処理方法及び残響処理装置に関するものである。

背景技術

0002

現時では、バーチャルサウンド再生装置の作ったバーチャルの世界がユーザーに新しい境界を楽しませ、ユーザーがその聴取したサウンドを介して実在の境界に処したような感じを楽しむことが出来るので、バーチャル・サウンド効果を生成できるように作られた音声効果設備立体感臨場感富むように設計が進められ、それによって、ユーザーが迫真感の富む程度がますます向上される音声手段を容易に入手できるようになっている。

0003

その中、立体感と臨場感に富むように処理する方法は、人工によって作られる残響を使用することが最も一般的なものであり、一般的に言って、所謂残響とは、元の音声が所定の環境に発される後に、環境に生成されるエコー共鳴の音声が時間の経過にしたがってますます消えてゆき、そのますます消えてゆく音声の現象を残響と称する。残響の生成方法は、即ちフィルター設計方法であり、残響の特性と遅延時間のそれぞれ異なることにしたがって、それぞれ異なるタイプの残響ろ波装置を設計することが出来、残響ろ波装置と元の音声とをたたみこみ演算(convolution)を実行する場合、残響を生成できる。その中、前記残響ろ波装置の設計方法には大体二種類を有し、つまり、有限インパルスレスポンスフィルタ(FIR filter)と無限インパルス・レスポンス・フィルタ(IIR filter)との二種類がある。

0004

その中、前記有限インパルス・レスポンス・フィルタは大体直接に環境における残響の響きを測定することによって得られるものであり、この種の残響生成方法によるパルス・レスポンスは長さには限度があるので、最も自然的な効果を取得できるが、その欠点は、計算の複雑さが相対的に高くなることにあり、丁度図1に示すようであり、それは入力される音質信号が有限インパルス・レスポンス・フィルタ50を経過する際に生成される反応である。その中、遅延ユニット10が空間中における早期反射の特殊な効果を模擬することに用いられ、秒毎に48Kのサウンド・サンプリングの場合を言うと、三秒間の残響を取得するには、十万点ぐらいのたたみこみ演算を処理してサンプリングする必要がある。そのため、この図面において、有限インパルス・レスポンス・フィルタ50には、長いほうの一列の遅延ユニット10を並ぶ場合こそ、サンプリングが実行でき、それは電気回路の設計があまりにも複雑化させるばかりか、その処理速度をかなり緩慢にさせることもある。

0005

また、前記の後者の無限インパルス・レスポンス・フィルタは、簡単なオールパス・フィルター(all pass filter)であり、それによって長さが無限である残響の音声を生成する。それは計算が簡単であるが、その残響効果不自然的になり、丁度図2に示すようであり、その中、無限インパルス・レスポンス・フィルタ100は、パワーアンプ75を利用してフィードバックを実行し、残響音声を無限に続けさせることができる。この図面から分かるように、無限インパルス・レスポンス・フィルタ100は、その電気回路の設計と計算が、すべて前記の有限インパルス・レスポンス・フィルタ50より簡単だが、この種の方式によって生成する残響信号が大きいほうの相互関連性を有するので、左右二つから聴取し得た残響もより不自然になってしまう。

0006

前記の従来技術の説明から分かるように、従来に使用されているフィルタの生成可能な残響には明らかに欠陥を有し、デザイナーが音声効果の品質がより好ましい有限インパルス・レスポンス・フィルタ50を使用する場合に、より高いコストがかかり、この高度の複雑性を有するフィルタを製造する必要があり、もし、電気回路がより簡単な無限インパルス・レスポンス・フィルタ100を使用する場合、その出力する残響の音声効果が明らかに不自然になってしまっていた。

発明が解決しようとする課題

0007

そのため、本発明は、出力される音質信号がある有限時間内に生成する残響が高品質のろ波モジュールによって生成されるものを使用するように設定されるので、所定の時間内に好ましい残響を生成できる音声再生装置を提供することをその主要な解決しようとする課題とする。

課題を解決するための手段

0008

前記の目的を図るために、本発明は、一種の残響処理方法及び残響処理装置を提供し、それは、人間があるスペースにおいてその聴覚識別可能な音声効果が単にある有限的時間内にあることをそのキーポイントとして方法と装置を設計するものであり、その方法には、主に、高品質のろ波モジュールと低品質のろ波モジュールを配置するステップ一と、音質信号を前記高品質のろ波モジュールに入力することによってある有限的時間内に高品質の残響を生成するステップ二と、前記音質信号をさらに前記低品質のろ波モジュールに入力することによって無限長さの低品質の残響を生成させるステップ三と、前記低品質のろ波モジュールの生成する残響を遅延するステップ四と、前記高品質のろ波モジュールと前記低品質のろ波モジュールの出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成するステップ五とを有する。

0009

(作用)
それによって、出力される音質信号が、ある有限時間内に生成する残響として、高品質のろ波モジュールによって生成されるものを使用するようになるので、前記のある有限的時間内にユーザーの聴取する残響が高品質のものになると共に、他の余分な時間に残響の処理数を減少できるため、処理速度を向上できるようになる。

0010

本発明の特徴と技術内容をさらに解明するために、以下に添付図面を参照しながら、本発明の優れた実施の形態を詳細的で具体的に説明するが、それらの詳細な説明による具体的な構造は単に本発明の実施可能な実施例に過ぎず、本発明の主張範囲を狭義的に定義するものではないことは言うまでもない。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明は、高品質のろ波モジュールと低品質のろ波モジュールの共通の優れた点を結合してなる残響処理方法及び残響処理装置であり、音声効果と処理速度とを共に重要視するものである。図3に示すのは、本発明の残響処理装置の構成を示す簡易ブロック図であり、その中、共通入力端200が音質信号を受信すると、その音質信号をそれぞれ高品質のろ波モジュール225と、低品質のろ波モジュール250に入力することによって、その音質信号を次の段階の残響処理を実行する。本実施の形態において、前記高品質のろ波モジュール225として有限インパルス・レスポンス・フィルタを使用すると共に、前記低品質のろ波モジュール250として、無限インパルス・レスポンス・フィルタを使用するが、実際的に実施される場合では、本実施例のような形態だけに制限されないことは言うまでもない。

0012

最新レポートによると、人間がある空間においての聴覚の識別能力は、単にある有限的時間内に存在すると報告された。それをキー・ポイントとすると、その中の有限的次実験によると、大体50ミリセカンドであり、即ち、人間がある特定の空間に入る際、本間に空間中における残響を識別できるのは、単に最初に進入する際の50msぐらいの間であり、そのため、本発明は、高品質のろ波モジュール255によって前50msの音質信号を処理し、その高品質のろ波モジュール255の計算量が多いが、単に50msぐらいの音質信号しか処理しないため、その中のたたみこみ演算を利用する点の数が多くならないため、複雑な電気回路を簡素化でき、また、その50ms以後の残響に対し、簡易な電気回路からなる低品質のろ波モジュール250によって処理し、その処理効果が前記の高品質のろ波モジュール255のように好ましくないが、人間がそのころの残響の良さを既に分別できないので、残響の良さに実質上悪影響を有さず、且つその計算量が相対的に多く減少されるので、その実行のスピードが相当の量加速され、長時間の残響を生成可能になり、また、高品質のろ波モジュール225の計算する点の数が多くないため、大量のメモリを使用して高品質のろ波モジュール225の計算し得たデータを記憶する必要がないため、メモリの消費量を大幅に減少できる。

0013

また、図3に示すように、音質信号が高品質のろ波モジュール225に処理された後、長さに限度がある残響信号を生成し、ある有限的時間T内に高品質の残響効果を生成し、それから、前記の長さに限度がある残響信号がある加算器280を経由してから、直接に前記の高品質の残響をユーザーに聴取させ、ユーザーに速やかにその長さに限度がある高品質の残響信号を聞かせ、それによって空間(環境)における生成されたエコーと共鳴を識別させる。

0014

前記音質信号が低品質のろ波モジュール250に処理される後、その出力された残響が無限長さの残響信号となり、ユーザーが所定の時間にその低品質の残響を聴取できるが、その低品質のろ波モジュール250の出力する無限長さの残響信号がまずその後に接続される遅延ユニット275に入力され、その無限長さの残響信号を所定の遅延時間Kを遅延してから加算器280に送信されるため、前記の長さに限度がある残響信号と合成されてから、また、ユーザーに聴取させ、そのため、ユーザーが第一時間内に前記の無限長さの低品質の残響信号を聴取しなくなり、しかしながら、遅延ユニット275として低品質のろ波モジュール250の前方または後方に接続するものに限るものはなく、その主要な目的はユーザーに第一時間内に高品質のろ波モジュール225の生成する残響を聞かせるためであり、そのような目的を達成できれば、遅延ユニット275としていずれの手段やいずれの接続方式を採用してもよいことは言うまでもない。

0015

図4に示すのは、本発明の信号と時間との関係を示す曲線図であり、その図面から分かるように、時間の軸において、最初に出力される残響信号が高品質のろ波モジュール225によって提供されるものであり、その残響信号は長さに限度があるタイプの残響信号であるので、その出力する時間が単に有限的時間T内に限られ、始めの場合では、低品質のろ波モジュール250の出力する無限長さの残響信号が遅延ユニット275によって遅延されるため、所定の遅延時間Kが経過後に(その中、前記遅延時間Kとして25msないし45msぐらい遅延する時間を採用できる)、前記長さに限度がある残響信号と積み重ねて出力され、その中、前記積み重ね時間として積み重ね時間(T−K)を採用し、この種の設計は長さに限度がある残響信号が突然に切れて大きい落差感を生成することを防止するための設計であり、言い換えれば、長さに限度がある残響信号が有限的時間Tの終わり近接する際に、前記無限長さの残響信号が既にその長さに限度がある残響信号と積み重ねられ、そのため、前記有限的時間Tが過ぎると、ユーザーがその長さに限度のある残響信号が突然に切れて大した落差感を生成することはない。

0016

図5に示すのは、本発明の残響処理方法を示すフローチャートであり、まず、高品質のろ波モジュール225と低品質のろ波モジュール250を配置し(ステップ201)、それから、ある音質信号を高品質のろ波モジュール225に入力し、ある有限的時間内に高品質の残響を生成させ(ステップ203)、その同時に、前記音質信号を低品質のろ波モジュール250に入力し、低品質の残響を生成させ(ステップ205)、それから低品質のろ波モジュール250の生成する残響を遅延し(ステップ207)、そのことによって、ユーザーに第一時間内に高品質のろ波モジュール225の提供する残響だけを聞かせ、最後に、高品質のろ波モジュール225と低品質のろ波モジュール250の出力する前記高品質の残響と前記低品質の残響とを合成し、前記有限的時間の過ぎた直後、またはその前後に、前記低品質の残響をユーザーに聴取させ、その低品質の残響の提供時点が既にユーザーの識別可能な時間の経過後であるので、ユーザーが残響を感じられるが、悪い残響であると識別不能になるため、その聴取品質を悪化させる虞は既になくなる。且つ、その際に、残響が低品質の残響であるので、残響の処理量が少なくなるため、処理スピードが速くなり、その残響の処理性を向上できる。

0017

前記に説明したように、本発明による残響処理方法及び残響処理装置は、人間のある空間における聴取識別能力が単にある有限的時間内に有効になる原理要点とし、高品質のろ波モジュールと低品質のろ波モジュールとの両者のそれぞれの優れた点を結合し、高品質の音声効果を提供できると共に、その演算量を大幅に減少でき、残響の処理性を好ましくできる。なお且つ、電気回路の設計を従来より大幅に簡素化でき、且つ設備と処理のコストを大幅に減少できる。

0018

また、前記に具体的に説明したのは、単に本発明の実施可能な実施例に過ぎず、本発明の明細書と特許請求の範囲の要旨に基づいて実施されるすべての相同効果を有する改造や変更や一部転用なども本発明の主張範囲内に納入されるべきことは言うまでもない。

図面の簡単な説明

0019

従来技術の有限インパルス・レスポンス・フィルタを示す簡易なブロック図である
従来技術の無限インパルス・レスポンス・フィルタを示す簡易なブロック図である
本発明の残響処理装置を示す簡易なブロック図である。
本発明の信号と時間との関係を示す曲線図である。
本発明の残響処理方法を示すフローチャートである。

符号の説明

0020

200共通入力端
225 高品質のろ波モジュール
250 低品質のろ波モジュール
275遅延ユニット
280加算器
K遅延時間
T有限的時間
(T−K)積み重ね時間

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