【発明の詳細な説明】
音響再生システム
本発明は音響再生システム、とくにバイノーラル（２聴覚）合成用の改良型シ
ステムであり、ユーザの耳における圧力がシミュレートされる音源がある状態で
存在していたであろう圧力に対応するように音響信号を生成するシステムに関す
る。このような生成された音響は、一般に１つのスピーカまたはスピーカアレイ
である、真の源を有するが、聞き手にはシミュレートされる源の位置に置かれた
別の源から発生しているように考えられる。この知覚された音源は“バーチャル
源”として知られている。
バイノーラル合成について通常のステレオスピーカのセットアップ(設定)を使
用するという原理はAtal B S,& Shroeder M Rによって文献（“Apparent sound
source translater”，米国特許第3236949号）において初めて創案され；後にさ
らに“Transaural Stereo(聴覚を超越したステレオ)”という用語を紹介したCoo
per D H & Bauk J Lによって文献(“Prospects for transaural recording”,Jo
urnal of the Audio Engeering Society，Vol.37，(3-19)，1989)において最適
化された。さらにShroederＭＲによる文献(“Models of Hearing”，Proc．IEEE
，Vol.63(1332-1350)，1975)、およびCooper D H,Bauk J Lによる文献（“Gener
alised transaural stereo”93rd AES Convension,Preprint 3401,1992）も参照
されたい。
耳のところでの、音源の方向に関係する信号を、反響のような第２の像の正確
な再構成と結合して、正確に再構成できるとすると、強制的に空間形成した浸漬
(immersion)を達成することができる。
スピーカに傾聴する状況では、耳への正確な信号を合成して、スピーカ以外の
物理的なポイントにおいて音源をシミュレートするために、スピーカへの信号を
調整しなければならず、聞き手の耳のところで、自由フィールド設定で耳が受取
ったであろう音圧と区別できないような音圧を再構成するようにする。各スピー
カL1、L2から聞き手Ｚの各耳への伝搬を図１に示し、次の行列式によって特徴付
けることができる： なお、ＸLは左耳で受取った信号であり；
ＸRは右耳で受取った信号であり；
Ｙ1は左側の源（スピーカＬ１）によって送られた信号であり；
Ｙ2は右側の源（スピーカＬ２）によって送られた信号であり；
Ｈ1Lは左耳への左側の源（スピーカＬ１）の伝達関数であり；
Ｈ1Rは右耳への右側の源（スピーカＬ１）の伝達関数であり；
Ｈ2Lは左耳への左側の源（スピーカＬ２）の伝達関数であり；
Ｈ2Rは右耳への右側の源（スピーカＬ２）の伝達関数である。
空間内の任意のポイントにおける音源を示す既知の信号ＸでＹを解くと、スピ
ーカへ供給される適切な信号が求められる。この式は、次の式に示したように逆
行列（以下クロストーク取消し(crosstalk cancellation)と呼ぶ）によって形成
されたクロストーク取消し段階によって信号Ｘがフィルタ処理されることが要求
されていることを明白に示す：
理論的には、クロストーク取消し解に対するこのような導出方法は、対称であ
っても非対称であっても１対のスピーカのセットアップに応用できる。
ステレオ対のスピーカおよび上述の全ての聴覚を超越した(transaural)システ
ムに対する従来のクロストーク取消し構成では、全ての合成された音像はクロス
トーク取消しプロセスによってフィルタ処理されている。しかしながらステレオ
対は全方向からの信号を正確に再構成することはできない。聞き手の前に置かれ
た典型的なステレオ対は、聞き手が向いている方向から約±１００°内でのみ正
確なシミュレーションを与える。さらに、３以上のスピーカを導入するとすると
、システムが決定論的でないシステム（式よりももっと分からない）になると、
クロストーク取消し方法は破壊する。CooperおよびBauckは一般化した聴覚を超
越した理論を３以上のディスクリート
な情報チャンネルに拡張して、任意の数の聞き手における任意の数のスピーカに
対してクロストークの取消しを一般化した。しかしながら聞き手ごとに決定論的
でないシステムを解くという試行では、近似値が得られるだけであった。
本発明にしたがって、音響を再生する音響再生システムであって、複数のスピ
ーカ、定義された空間内でどこにバーチャル音源が置かれているかを判断できる
プロセッサ、各バーチャル音源ごとに、定義された空間内のバーチャルの音源の
位置に基づいて複数のスピーカから選択されるスピーカのサブセットを選択する
手段、およびスピーカの選択されたサブセットへクロストーク取消し処理を応用
する手段とを含む音響再生システムを提供する。
本発明の別の態様では、複数のスピーカによって音響を再生する音響再生方法
であって、定義された空間内で、バーチャル音源が置かれているところを判断す
る段階と、各バーチャル音響について、定義された空間内のバーチャル音源の位
置に基づいて複数のスピーカから選択されるスピーカのサブセットにクロストー
ク取消し処理を応用する段階とを含む方法を提供する。
複数のスピーカからサブセットを選択し、バーチャル源の位置のより大きい範
囲にわたって、１対のスピーカが達成できるよりも正確なシミュレーションがで
きるようにする。しかしながら、このより大きな複数のスピーカから（好ましく
は１対の）サブセットを選択すると、クロストーク処理を相当に簡素化すること
ができる。ここで応用されている対様式の（対に基づいた）概念は、限定された
数の独立のクロストーク取消し処理をも含み、各処理では多数のスピーカアレイ
内の１対のスピーカを識別する。各対に対するクロストーク取消し行列処理の導
出は、従来の対の処理と類似している。このようなアレイ内の実行可能な独立し
たクロストーク取消し行列モジュールの数は、多数のスピーカアレイ内のスピー
カの位置と、該アレイ内の最適化された対のスピーカによって達成できる空間的
な適用範囲および精度とによって定められる。
ここで本発明の実施形態を添付の図面を参照して記載することにする：
図１は、既に記載した源から耳への各伝達関数をもつ従来の１対のステレ
オ構成を示す；
図２は、最大可能数のクロストーク取消し処理を使用する４つの物理的なポイ
ント源（点源）を示す；
図３は、横方向から見た４つのスピーカの組、および側面（耳を含む水平面）
上のスピーカの適用範囲を示す；
図４は、図３の構成に対する適切なクロストーク取消し処理へのバイノーラル
（２聴覚）に合成した信号への応用を示す；
図５は、３つのスピーカ構成を示す；
図６は、５つのスピーカ構成を示す；
図７は、バーチャルの静止ポイント源を応用して、有効空間内の制限範囲を克
服することを示す。
図８は、別の４つのスピーカ構成を示す；
図９は、図８の４つのスピーカの配置を使用して、５つのモノフォニックバー
チャル源を局所化する対様式のクロストーク取消し実行回路を模式的に示す。
図２は、４つのスピーカＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を含むスピーカの配置を示す
。一般的に言って、大抵の構成ではスピーカの隣接する対のみを使用するので、
全ての可能な対様式の処理を必要としないが、幾つかのバーチャル源では隣接し
ていない対を選択してもよく(図６に関して記載するときに分かるであろう)、し
たがってスピーカの対間における最大数のクロストーク取消し処理は、４つのス
ピーカのアレイでは４つではなく、６つ以上であり、一般的にはｎスピーカのア
レイに対してn(n-1)/2個である。
適切なクロストーク取消し処理の選択は、１または複数の合成された音源の方
向によって支配される。すなわち合成された音像が１対のスピーカによってカバ
ーされる方向から放出されることになるとすると、処理された指向性信号はスピ
ーカの対および各クロストーク取消しプロセスのみに供給される。異なる方向の
２以上の音源が合成され、多数のスピーカのアレイを介して再生されることにな
るときは、各対のスピーカに関係する各クロストーク取消しプロセスモジュール
は、各対の指向性信号を耳へ送るように構成でき
るが、このプロセスは常に対様式で実行されることに注意すべきである。
上述の対様式の概念および説明を示すために、図３に示した横方向のセットア
ップを検討する。この配置は、±３０°の正面の対のスピーカＬ１、Ｌ２および
±１２０°の背後の対のスピーカＬ３、Ｌ４から成る(入射角度は聞き手Ｚの真
正面の方向に関して測定したものである)。７つのバーチャルの像Ｖ１ないしＶ
７は異なる方位から発出しているように示した。各バイノーラル用に合成された
音響信号を聞き手の耳に正確に伝達する（指向性情報を搬送する）ために、各対
の信号は、音像の位置をカバーする適切な対のスピーカのクロストーク取消し処
理のモジュールに加えられる。４つの適用可能領域を図示し、スピーカＬ１、Ｌ
２は正面のセクタ31（±６０°）を含み、Ｌ１、Ｌ３およびＬ２、Ｌ４はそれぞ
れ左および右のセクタ32、33を、Ｌ３、Ｌ４は背後の適用範囲（セクタ34）を含
む。図４のブロック図は、耳に聞こえた左および右の要素（ＸL,ＸR）をもつ多
数の処理された信号を適切なモジュール41、42、43、44へスイッチする方式を示
し、各モジュールはこれらの信号の背後の方位に適切なスピーカの対に対応する
。
対様式の概念を使用したバーチャルの移動音源の並進は、合成信号を適切な対
様式のクロストーク取消し処理へ正確にスイッチするかまたは方向付けることに
よって達成できる。図３に示した例を使用して、音源を左セクタ(32)から正面セ
クタ(31)へ並進するには、最初に合成信号を左セクタ32用のクロストーク取消し
プロセッサ42へ供給して、合成された源間の角度の付いた段の大きさに依存して
、その初期位置と共に左セクタ内の移動ポイントを与えるようにする。像が次の
セクタへ移動すると、合成された信号は正面セクタ31のクロストーク取消しプロ
セッサ41にスイッチされ、移動している源に投影し続ける。
上述の例からスピーカの対間の角度内でのクロストークの取消しが対様式の概
念により制限されることを示唆していると考えられる。しかしながら適用範囲の
角度は、それが側部であっても球状であっても、１対のスピーカが（局所化の精
度という意味で）その能力内でどの程度空間形成できるかに厳密に依存している
。次の処理例は実験から取上げたものであり、異なる対の
構成が著しく異なる局所化能力を与えたことを示し、従来とは異なるスピーカの
配置を現在の配置実務で行ったことの長所を表している。
図５には通常とは異なる配置を示し、この配置は最初の観察では実在しないと
考えられた。この配置はちょうど３つだけのスピーカＬ１、Ｌ２、Ｌ３（左、中
央正面、および右）を有し、０°（中央表面）および±９０°（左および右）に
配置されている。この配置は、図５に示した各スピーカの最適化された適用範囲
の領域内における良好な結像能力を示す。左および右正面の四分円51、52は、左
／中心の対Ｌ１／Ｌ２および右／中心の対Ｌ２／Ｌ３によってカバーされ、良好
な静止した正面の源を与え、ある角度頭部が回転してもバーチャルに位置付けら
れた源に面している。耳の軸に沿って従来はなかった左／右の対Ｌ１／Ｌ３は、
合成された音響サンプルを開始したときでも、＋９０°から−９０°の範囲をカ
バーする、注目に値する背後から入来する合成された像を与える。左−右の耳の
軸のスピーカの対Ｌ１／Ｌ３は、側面の後ろ半分（セクタ53）に沿って適用範囲
を与えるだけでなく、背後の半球体、すなわち側面の上方および下方のポイント
源を有する部分も含む。
別の例を図６に示した。図６は幾つかの対にされたスピーカによって与えられ
る適用範囲が制限されていることを示しているが、アレイ内の幾つかの他の対の
スピーカを結合することによって、隙間が埋められ、所望の空間形成が達成され
る。５つのスピーカを使用し、０°(中心−正面：Ｌ２)、±６０°(右−正面：
Ｌ３、および左−正面：Ｌ１)、±１２０°（右−背後：Ｌ４および左−背後：
Ｌ５)に配置する。正面±６０°のステレオの対Ｌ１／Ｌ３は、±１０°をカバ
ーする範囲（セクタ62，63）内では劣悪な正面の像を与える。中心−正面のユニ
ットＬ２を付加して、左−正面／中心−正面（Ｌ１／Ｌ２）および右−正面／中
心−正面（Ｌ２／Ｌ３）の対にストロークの取消しを行うと、これらのセクタ（
62，63）内の音像に十分な適用範囲を与える。中心のスピーカＬ２および各正面
スピーカＬ１、Ｌ３間の適用範囲を拡大できることが分かる。対様式の概念は、
良好な局所化を達成するのに有効な最良の対を使用し、この場合に主観的な試験
では−１０°ないし−６０°の角度（セクタ61）および＋１０°ないし＋６０°
の角度（セクタ64）で投影さ
れる音像が、左−正面／中心／正面または中心−正面／右−正面の対（Ｌ１／Ｌ
２、Ｌ２／Ｌ３）の何れかによって処理されるよりも、左−正面／右−正面の隣
接していない対Ｌ１／Ｌ３を使用してより良く局所化されることが示された。
対様式の概念は、これらの幾つかのスピーカの構成および位置のみに制限され
ない。本発明では多数のスピーカの応用として新しく、しかも直接的な全体的な
解決案を開示して、３次元音響領域の空間形成を解決する。スピーカアレイそれ
自体は、他の制約、例えばコスト（例えば使用するスピーカ数）およびスピーカ
を配置する場所の有効性に従うように設計することができる。このような方法で
は、一般論として音源の最良の局所化の効果は、アレイ内で使用可能なスピーカ
の最適な対に関係しているクロストーク取消しプロセスに関与することによって
達成される。クロストーク取消しプロセスでは音源への直接路のみに制限しない
。音源の個々の反響はそれぞれ別のバーチャル源として、第１の源よりも適切に
遅延して処理し、反響音響をシミュレートすることができる。適切なクロストー
ク取消しプロセスを各反響に応用すると、空間内の正確な位置に反響することが
でき、これは浸漬性の空間形成環境の核心となっている。
従来はなかったスピーカの配置の導入は、さらに、音像の例外的な背後の局在
化を顕在化させ、良好な正面に属する別の対構成を使用して、正面と背後のバー
チャルの像をはっきりと区別を与え、正面−背後および背後−正面のあいまいさ
をなくしている。
静止バーチャルポイント源を正確に投影する能力は、テレビ会議および完全に
浸漬したパーソナルワークステーションへの応用に著しく貢献する。別の応用で
はさらにホームシネマのセットアップに拡張し、このセットアップでは映画用に
意図されたスピーカの位置をシミュレートすることが必要である。ホームの環境
は使用可能なスピーカ数および該スピーカを位置付ける場所の有効性の両方で制
限される。このようにセットアップされたバーチャルスピーカは、図７に示した
各位置に描かれる。上述の例では、５つのバーチャルユニット71、72、73、74、
75は、図５を参照して既に記載したように
構成されている３つのみの背後のユニットＬ１、Ｌ２、Ｌ３によってシミュレー
トされる。バーチャルユニット74、75の２つは、スピーカＬ１、Ｌ２、Ｌ３およ
び聞き手Ｚが位置している部屋Ｒの境界の外側に位置付けられる。したがって部
屋の中の物理的なポイント源および有効リスニング空間の制限を克服できる。指
向性スピーカを使用して、聞き手Ｚから離れた位置、とくに部屋Ｒの外側のバー
チャルの背面サラウンドユニット74、75の位置で聞き取れる音響の音量を低減す
ることができる。
ここで２つのみのセクタをもつ４つのスピーカアレイに基づくシステム構成の
簡単な例を記載することにする。図９は、正面の対Ｌ１、Ｌ２を±６０°にセッ
トして、側面の対Ｌ３、Ｌ４を±９０°にセットして応用した対様式のクロスト
ークの取消しを使用してセットアップされたアレイを示しており、すなわち、正
面の対Ｌ１、Ｌ２が正面セクタ（セクタ81）内の空間形成された像の最良の再構
成を与え、側部の対Ｌ３、Ｌ４が背後のセクタ(セクタ82)内の空間形成された像
の最良の再構成を与えるという仮定に基づいている。
例は、空間形成された５つのバーチャル源Ｘ0、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4を示すが
、対様式の概念の構成は入力源の数を制限しない。
入力源Ｘ0−Ｘ4はそれぞれコンバータA/Dのバンク91においてアナログ／ディ
ジタル変換をされるようになっている。次に入力源は適切なヒアリング応答伝達
関数(HRTFs)、ＨXOL、ＨXOR、ＨX1L、ＨX1R、ＨX2L、ＨX2R、ＨX3L、ＨX3R、ＨX 4L
、ＨX4Rをもつプロセッサ92のバンク内で処理され；なおＨXOLは左耳への源ＸO
のＨＲＴＦであり、ＨXORは右耳への源ＸOのHRTFであり、…など。次に正面の
３つの源ＨOL、Ｈ1L、Ｈ2Lを結合器93内で結合し、右側の出力ＸOR、Ｘ1R、Ｘ2R
に対しても（結合器93ａ使用して）同様の処理を行い、２つの出力はプロセッサ
94において、正面のセクタ81内のバーチャルの像を再構成するための正面の対の
クロストーク取消し行列によってフィルタ処理される。残りの２つの入力源Ｘ3
、Ｘ4は背後のセクタ82内のバーチャルの像の再構成に対して側部の対のクロス
トーク取消し行列（プロセッサ94ａ）によって同様にフィルタ処理される。次に
取消し段94、94ａからの出力は、適切なスピーカＬ１、Ｌ２；Ｌ３、Ｌ４への出
力
用ディジタル／アナログ変換(D/A)(コンバータ96)を受けることになっている。
対様式のクロストーク取消し行列において、次の式を計算する：
スピーカＬ１に対して：Ｙ1＝（Ｈ'２Ｒ）ＸL＋（Ｈ'２Ｌ）ＸRなお：
スピーカＬ２に対して：Ｙ2＝（Ｈ'１Ｒ）ＸL＋（Ｈ'１Ｌ）ＸRなお：
なお：H1L＝左耳用スピーカＬ１のHRTF
H1R＝右耳用スピーカＬ１のHRTF
H2L＝左耳用スピーカＬ２のHRTF
H2R＝右耳用スピーカＬ２のHRTF
スピーカＬ３に対して：Ｙ3＝（Ｈ'４Ｒ）ＸL＋（Ｈ'４Ｌ）ＸRなお：
スピーカＬ４に対して：Ｙ４＝（Ｈ'３Ｌ）ＸR＋（Ｈ'３Ｒ）ＸRなお：
なお：H3L＝左耳用スピーカＬ３のHRTF
H3R＝右耳用スピーカＬ３のHRTF
H4L＝左耳用スピーカＬ４のHRTF
H4R＝右耳用スピーカＬ４のHRTFDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Sound reproduction system
The present invention relates to a sound reproduction system, especially an improved system for binaural (bi-aural) synthesis.
With a sound source that simulates pressure at the user's ear
A system for generating an acoustic signal corresponding to the pressure that would have been present.
You. Such generated sound is typically a single speaker or speaker array.
Has a true source but is placed at the location of the simulated source to the listener
It seems to originate from another source. This perceived sound source is “virtual
Also known as "source."
Use normal stereo speaker setup for binaural synthesis.
The principle of use is described by Atal B S, & Shroeder M R (“Apparent sound
source translater ", U.S. Pat. No. 3,236,949);
Coo introduced the term “Transaural Stereo” to them.
per D H & Bauk J L (“Prospects for transaural recording”, Jo
optimal for urnal of the Audio Engeering Society, Vol. 37, (3-19), 1989)
Was Further, a document by Shroeder MR (“Models of Hearing”, Proc. IEEE)
, Vol. 63 (1332-1350), 1975), and a reference by Cooper DH, Bauk J L ("Gener
alised transaural stereo ”93rd See also AES Convension, Preprint 3401, 1992)
I want to be.
A signal related to the direction of the sound source at the ear is converted to an accurate second image, such as a reverberation.
Combined with the proper reconstruction, if it can be accurately reconstructed, forced immersion
(immersion) can be achieved.
When listening to speakers, synthesize accurate signals to the ears
To simulate the sound source at a physical point, the signal to the speaker is
Must be adjusted, ear picked up in free field setting at the listener's ear
Try to reconstruct a sound pressure that is indistinguishable from what would have been. Each speech
Fig. 1 shows the propagation from the mosquitoes L1 and L2 to each ear of the listener Z.
Can be: Note that XLIs the signal received by the left ear;
XRIs the signal received by the right ear;
Y1Is the signal sent by the left source (speaker L1);
YTwoIs the signal sent by the right source (speaker L2);
H1LIs the transfer function of the left source (speaker L1) to the left ear;
H1RIs the transfer function of the right source (speaker L1) to the right ear;
H2LIs the transfer function of the left source (speaker L2) to the left ear;
H2RIs the transfer function of the right source (speaker L2) to the right ear.
Solving Y with a known signal X representing the sound source at any point in space gives
An appropriate signal to be supplied to the car is required. This equation is inverse, as shown in the following equation:
Formed by a matrix (hereinafter referred to as crosstalk cancellation)
Required that the signal X be filtered by the applied crosstalk cancellation stage
Clearly indicate what is being done:
In theory, such a derivation method for the crosstalk cancellation solution is symmetric.
It can be applied to the setup of a pair of speakers regardless of whether it is asymmetric or not.
Stereo pair of speakers and all of the above transaural systems
In a conventional crosstalk cancellation configuration for a sound system, all synthesized sound images
Filtered by the talk cancellation process. However stereo
Pairs cannot accurately reconstruct signals from all directions. Put before the listener
A typical stereo pair is only positive within about ± 100 ° from the direction the listener is facing.
Give a reliable simulation. Furthermore, if you introduce three or more speakers,
, When a system becomes a non-deterministic system (less obvious than an equation)
Crosstalk cancellation method destroys. Cooper and Bauck go beyond generalized hearing
More than 3 discrete theory
To any number of speakers for any number of listeners
On the other hand, the cancellation of crosstalk has been generalized. However deterministic for each listener
Attempts to solve non-systems only provided approximations.
According to the present invention, there is provided a sound reproducing system for reproducing sound, comprising a plurality of speakers.
Can determine where the virtual sound source is located in the defined space
Processor, for each virtual sound source, the virtual sound source in the defined space
Select a subset of speakers selected from multiple speakers based on location
Means and apply crosstalk cancellation to selected subset of speakers
Means for sound reproduction.
According to another aspect of the present invention, a sound reproducing method for reproducing sound with a plurality of speakers
To determine where the virtual sound source is located in the defined space
The position of the virtual sound source in the defined space for each virtual sound.
Crosstalk to a subset of speakers selected from multiple speakers based on the
Applying a cancellation process.
Select a subset from multiple loudspeakers for a larger range of virtual source locations
Around, a more accurate simulation than a pair of speakers can achieve
To be able to However, from this larger plurality of speakers (preferably
Selecting a subset) greatly simplifies the crosstalk process
Can be. The concept of pair style (based on pairs) applied here is limited
Also includes a number of independent crosstalk cancellation processes, each with multiple speaker arrays
Identify a pair of speakers within. Derivation of crosstalk cancellation matrix processing for each pair
The output is similar to the conventional paired process. Viable independent in such an array
The number of crosstalk cancellation matrix modules that are
Position and the spatial achievable by the optimized pair of speakers in the array.
And accuracy and accuracy.
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings:
FIG. 1 shows a conventional pair of stereos with each source-to-ear transfer function already described.
Show the configuration;
FIG. 2 shows four physical pointers using the maximum possible number of crosstalk cancellations.
Point source (point source);
FIG. 3 shows a set of four speakers viewed from the side, and a side surface (horizontal plane including ears).
Show the scope of the above speaker;
FIG. 4 illustrates a binaural approach to proper crosstalk cancellation processing for the configuration of FIG.
(2 Hearing) shows the application to the synthesized signal;
FIG. 5 shows three speaker configurations;
FIG. 6 shows five speaker configurations;
Figure 7 shows the application of a virtual stationary point source to overcome the limited area in the effective space.
Indicate that you will take your clothes.
FIG. 8 shows another four speaker configuration;
FIG. 9 shows five monophonic bars using the four speaker arrangement of FIG.
Fig. 3 schematically illustrates a pairwise crosstalk cancellation performing circuit for localizing a Chal source.
FIG. 2 shows a speaker arrangement including four speakers L1, L2, L3, L4.
. Generally speaking, most configurations only use adjacent pairs of speakers,
It does not require all possible pairwise processing, but some virtual sources are adjacent
Unselected pairs may be selected (as will be seen when described with respect to FIG. 6), and
Thus, the maximum number of crosstalk cancellations between a pair of speakers is four
Arrays of speakers have six or more, rather than four, typically n speaker speakers.
N (n-1) / 2 for a ray.
The selection of an appropriate crosstalk cancellation process depends on one or more synthesized sound sources.
Dominated by direction. That is, the synthesized sound image is covered by a pair of speakers.
The emitted directional signal, the processed directional signal
Supplied only to the client pair and each crosstalk cancellation process. In different directions
Two or more sound sources will be synthesized and played back via a large array of speakers.
Each crosstalk cancellation process module associated with each pair of speakers
Can be configured to send each pair of directional signals to the ear.
However, it should be noted that this process is always performed in a paired fashion.
In order to illustrate the concept and description of the pair style described above, the horizontal setup shown in FIG.
Consider a tip. This arrangement has a ± 30 ° front pair of speakers L1, L2 and
It consists of a pair of speakers L3 and L4 behind ± 120 ° (the angle of incidence is
Measured with respect to the frontal direction). 7 virtual images V1 to V
7 is shown as emanating from different orientations. Synthesized for each binaural
To accurately transmit acoustic signals to the listener's ear (carry directional information)
Signals are cross-talk canceled by the appropriate pair of speakers covering the location of the sound image.
Added to the management module. The four applicable areas are illustrated, and the speakers L1, L
2 includes a front sector 31 (± 60 °), L1, L3 and L2, L4
The left and right sectors 32 and 33 are included, and L3 and L4 include the coverage area (sector 34) behind.
No. The block diagram of FIG. 4 illustrates the audible left and right elements (XL, XR)
Shows how to switch the number of processed signals to the appropriate modules 41, 42, 43, 44
And each module corresponds to a pair of speakers appropriate for the orientation behind these signals
.
Translation of a virtual moving sound source using the concept of paired styles will produce
Accurately switching or directing to a style crosstalk cancellation process
Thus it can be achieved. Using the example shown in FIG. 3, the sound source is moved from the left sector (32) to the front sector.
To translate to the sector (31), the combined signal must first be cross-talk canceled for the left sector 32.
Feed to processor 42, depending on the size of the angled step between the synthesized sources
, Along with its initial position, to provide a movement point in the left sector. Statue next
When moving to a sector, the combined signal is applied to the crosstalk cancellation
Switched to Sessa 41 and keeps projecting to the moving source.
From the example above, the cancellation of crosstalk within the angle between pairs of loudspeakers is an
It is thought that it indicates that it is limited by the case. However, the scope
The angle is determined by a pair of speakers (localization accuracy), whether it is side or spherical.
Strictly depending on how much space can be formed within the ability (in terms of degree)
. The following processing example is taken from an experiment where different pairs
Indicates that the configuration provided significantly different localization capabilities,
It demonstrates the advantages of deploying in current deployment practices.
FIG. 5 shows an unusual arrangement, which must be real in the first observation.
it was thought. This arrangement has exactly three speakers L1, L2, L3 (left, middle
Center front, and right), at 0 ° (middle surface) and ± 90 ° (left and right)
Are located. This arrangement is optimized for each speaker shown in FIG.
Shows good imaging ability in the region of. Left and right front quadrants 51, 52 are left
Good covered by / center pair L1 / L2 and right / center pair L2 / L3
Provides a stationary frontal source and is positioned virtually even if the head rotates at an angle.
Facing the source. The left / right pair L1 / L3, which was not previously available along the ear axis,
Even when starting the synthesized sound sample, the range from + 90 ° to -90 ° is covered.
Gives a synthesized image coming in from behind, notable bar. Left-right ear
Axial speaker pairs L1 / L3 are covered along the back half of the side (sector 53)
As well as the hemisphere behind, ie the upper and lower points on the sides
Also includes a portion having a source.
Another example is shown in FIG. FIG. 6 is given by some paired speakers
Indicates that the coverage is limited, but some other pairs in the array
By joining the loudspeakers, the gap is filled and the desired space formation is achieved
You. Using 5 speakers, 0 ° (center-front: L2), ± 60 ° (right-front:
L3, and left-front: L1), ± 120 ° (right-back: L4 and left-back:
L5). The stereo pair L1 / L3 at the front ± 60 ° covers ± 10 °.
Within the area (sectors 62 and 63), which gives a poor frontal image. Center-Uni in front
L2 to add left-front / center-front (L1 / L2) and right-front / middle
Stroke cancellation on the center-front (L2 / L3) pair results in these sectors (
Give sufficient coverage to sound images in (62, 63). Center speaker L2 and each front
It can be seen that the application range between the speakers L1 and L3 can be expanded. The concept of pair style is
Use the best pair available to achieve good localization, in this case a subjective test
Now an angle of -10 ° to -60 ° (sector 61) and + 10 ° to + 60 °
Projected at an angle (sector 64)
A left-front / center / front or center-front / right-front pair (L1 / L
2, L2 / L3), next to left-front / right-front
It was shown to be better localized using the non-tangent pair L1 / L3.
The concept of pair style is limited only to the configuration and location of some of these speakers.
Absent. The present invention is a new and direct overall
A solution is disclosed to solve the spatial formation of a three-dimensional acoustic region. Speaker array it
In itself, other constraints such as cost (eg number of speakers used) and speakers
Can be designed to follow the effectiveness of the place where it is located. In this way
As a general rule, the best localization effect of the sound source is the available speakers in the array.
By participating in the crosstalk cancellation process that is related to the optimal pair of
Achieved. The crosstalk cancellation process does not limit you to just the direct path to the sound source
. Each reverberation of the sound source is a separate virtual source, better suited than the first source
It can be processed with a delay to simulate the reverberant sound. Proper cross toe
Applying the undo process to each reverberation can result in a reverberation at the exact location in space.
Yes, this is at the heart of the immersive space-forming environment.
The introduction of unconventional loudspeaker arrangements further increases the exceptional localization of the sound image behind
Front and back bars using another pair configuration belonging to a good front
The image of Char is clearly distinguished, front-back and back-front ambiguity
Has been lost.
The ability to accurately project stationary virtual point sources is
Significantly contributes to the application to immersed personal workstations. In another application
Extends further to home cinema setups, where the setup
It is necessary to simulate the intended speaker position. Home environment
Is limited by both the number of available speakers and the effectiveness of the location where they are located.
Limited. The virtual speaker set up in this way is shown in FIG.
It is drawn at each position. In the above example, the five virtual units 71, 72, 73, 74,
75 as previously described with reference to FIG.
Simulated by only three units L1, L2, L3 behind
Is Two of the virtual units 74 and 75 are connected to the speakers L1, L2, L3 and
Is located outside the boundary of the room R where the listener Z is located. Therefore part
Overcome the limitations of physical point sources and effective listening space inside the shop. finger
Using a directional speaker, a bar away from the listener Z, especially a bar outside the room R
Reduces the volume of sound that can be heard at the rear surround units 74 and 75 of Chal.
Can be
Here, a system configuration based on four speaker arrays having only two sectors
A simple example will be described. FIG. 9 shows that the front pair L1, L2 is set at ± 60 °.
And set the side pairs L3 and L4 to ± 90 ° to apply the paired cross
Shows an array set up with a network cancellation, i.e.
The face pair L1, L2 is the best reconstruction of the spatially formed image in the front sector (sector 81).
The side pair L3, L4 is the spatially formed image in the sector behind (sector 82).
Which gives the best reconstruction of
An example is the five spatially-formed virtual sources X0, X1, XTwo, XThree, XFourIndicates
The structure of the twin-style concept does not limit the number of input sources.
Input source X0-XFourAre analog / digital in converter A / D bank 91, respectively.
Digital conversion is performed. Next, the input source is the appropriate hearing response transmission.
Function (HRTFs), HXOL, HXOR, HX1L, HX1R, HX2L, HX2R, HX3L, HX3R, HX 4L
, HX4RIn the bank of the processor 92 with H;XOLIs the source X to the left earO
HRTF of HXORIs the source X for the right earOHRTF, and so on. Then on the front
Three sources HOL, H1L, H2LAre combined in the combiner 93, and the right output XOR, X1R, X2R
The same processing is performed (using the coupler 93a), and the two outputs are
At 94, a frontal pair to reconstruct a virtual image in the frontal sector 81
Filtered by crosstalk cancellation matrix. The remaining two input sources XThree
, XFourIs the side pair cross for reconstruction of the virtual image in the sector 82 behind
Similarly filtered by the talk cancellation matrix (processor 94a). next
Outputs from the cancellation stages 94, 94a are output to appropriate speakers L1, L2; L3, L4.
Power
For digital / analog conversion (D / A) (converter 96).
For a pairwise crosstalk cancellation matrix, calculate the following equation:
For speaker L1: Y1 = (H'2R) XL+ (H'2L) XRNote:
For speaker L2: Y2 = (H'1R) XL+ (H'1L) XRNote:
H1L = HRTF of left ear speaker L1
H1R = HRTF of speaker L1 for right ear
H2L = HRTF of left ear speaker L2
H2R = HRTF of speaker L2 for right ear
For speaker L3: Y3 = (H'4R) XL+ (H'4L) XRNote:
For speaker L4: Y4 = (H'3L) XR+ (H'3R) XRNote:
H3L = HRTF of left ear speaker L3
H3R = HRTF of speaker L3 for right ear
H4L = HRTF of speaker L4 for left ear
H4R = HRTF of speaker L4 for right ear
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，
ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ
Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ
，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ
，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，
ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ
Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ
，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，
ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ
Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ
，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，
ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ
Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ
(72)発明者 ホー、ケルビン・チー・キン
イギリス国、シーオー４・４ティーエス、
エセックス、コルチェスター、ハイウッ
ズ、ハンブリー・ガーデン 54
(72)発明者 ホークスフォード、マルコム・オマール
イギリス国、シーオー４・３エスキュー、
エセックス、コルチェスター、ワイベンホ
ー・パーク、デパートメント・オブ・エレ
クトロニク・システムズ・エンジニアリン
グ、ユニバーシティー・オブ・エセックス────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY,
DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I
T, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ
, CF, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR,
NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, L
S, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ
, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL
, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR,
BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, E
E, ES, FI, GB, GE, GH, GM, GW, HU
, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR,
KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, M
D, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL
, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK,
SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, U
Z, VN, YU, ZW
(72) Inventor Ho, Kelvin Chi Kin
United Kingdom, Shio 4.4 TS,
Essex, Colchester, Highwood
, Hanbury Garden 54
(72) Inventors Hawksford, Malcolm Omar
United Kingdom, CIO 4.3 skew,
Essex, Colchester, Weybenho
Park, Department of Ele
Kutronik Systems Engineer
Gu, University of Essex