JP2003047099A - オーディオ信号処理 - Google Patents

オーディオ信号処理

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JP2003047099A JP2002181856A JP2002181856A JP2003047099A JP 2003047099 A JP2003047099 A JP 2003047099A JP 2002181856 A JP2002181856 A JP 2002181856A JP 2002181856 A JP2002181856 A JP 2002181856A JP 2003047099 A JP2003047099 A JP 2003047099A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチ・チャネル・オーディオ・システムに
おける指向性チャネル処理のために、オーディオ信号を
処理し変換する方法を提供する。 【解決手段】 オーディオ・システムは、振幅を有する
第1オーディオ信号および第2オーディオ信号を有す
る。オーディオ信号を処理する方法は、第1オーディオ
信号を第1スペクトル帯域信号および第2スペクトル帯
域信号に分割するステップと、第1スペクトル帯域信号
を第2オーディオ信号の振幅に比例する第1スケーリン
グ係数でスケーリングするステップと、第1スペクトル
帯域信号を第2スケーリング係数でスケーリングし、第
2信号部分を形成するステップとを含む。また、信号処
理方法のマルチチャネル・オーディオ・システムへの応
用、指向性ラウドスピーカ、フルレンジ・ラウドスピー
カ、および制限レンジ・ラウドスピーカの異なる組み合
わせを有するオーディオ・システムへの応用を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる「サラウ
ンド・システム」のような、複数の指向性チャネルを有
するオーディオ・システムにおけるオーディオ信号処理
に関し、更に特定すれば、指向性チャネル数よりも少な
いまたは多いラウドスピーカ位置を有するオーディオ・
システムに、複数の指向性チャネル・システムを適応さ
せることが可能なオーディオ信号処理に関する。
【0002】
【従来の技術】背景技術として、サラウンド・サウンド
・システムならびに米国特許第5,809,153号お
よび第5,870,484号を引用する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の重要な目的
は、マルチ・チャネル・オーディオ・システムにおける
指向性チャネル処理のために改良したオーディオ信号処
理システムを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、オーデ
ィオ・システムは、振幅を有する第1オーディオ信号お
よび第2オーディオ信号を有する。オーディオ信号を処
理する方法は、第1オーディオ信号を第1スペクトル・
バンド(帯域)信号および第2スペクトル帯域信号に分
割するステップと、第1スペクトル帯域信号を第1スケ
ーリング係数でスケーリングし、第1信号部分を形成す
るステップであって、第1スケーリング係数が第2オー
ディオ信号の振幅に比例する、ステップと、第1スペク
トル帯域信号を、第2スケーリング係数でスケーリング
し、第2信号部分を形成するステップとを含む。
【0005】本発明の別の態様では、オーディオ・シス
テムは、第1オーディオ信号、第2オーディオ信号、お
よび指向性ラウドスピーカ・ユニットを有する。オーデ
ィオ信号を処理する方法は、第1オーディオ信号を電気
音響的および指向的に変換し、第1信号放射パターンを
生成するステップと、第2オーディオ信号を電気音響的
および指向的に変換し、第2信号放射パターンを生成す
るステップとを含み、第1信号放射パターンおよび第2
信号放射パターンが、交互にそしてユーザ選択的に同様
となりまたは異なるようになる。
【0006】本発明の別の態様では、オーディオ・シス
テムは、第1オーディオ信号、第2オーディオ信号、お
よび人の頭部の寸法を近似する対応の波長を有する周波
数において下限を有する周波数範囲に実質的に制限され
た第3オーディオ信号を有する。オーディオ・システム
は、更に、指向性ラウドスピーカ・ユニット、および指
向性ラウドスピーカ・ユニットとは別個のラウドスピー
カ・ユニットを含む。オーディオ信号を処理する方法
は、指向性ラウドスピーカ・ユニットによって第1オー
ディオ信号を電気音響的および指向的に変換し、第1放
射パターンを生成するステップと、指向性ラウドスピー
カ・ユニットによって、第2オーディオ信号を電気音響
的および指向的に変換し、第2放射パターンを生成する
ステップと、別個のラウドスピーカ・ユニットによっ
て、第3オーディオ信号を電気音響的に変換するステッ
プとを含む。
【0007】本発明の別の態様では、オーディオ・シス
テムは、複数の指向性チャネルを有する複数のチャネル
の各々にそれぞれ対応するオーディオ信号を処理する方
法は、第1オーディオ信号を、第1オーディオ信号第1
スペクトル帯域信号および第1オーディオ信号第2スペ
クトル帯域信号に分割するステップと、第1オーディオ
信号第1スペクトル帯域信号を第1スケーリング係数に
よってスケーリングし、第1オーディオ信号第1スペク
トル帯域第1部分信号を形成するステップと、第1スペ
クトル帯域信号を第2スケーリング係数でスケーリング
し、第1オーディオ信号第1スペクトル帯域第2部分信
号を形成するステップと、第2オーディオ信号を、第2
オーディオ信号第1スペクトル帯域信号および第2オー
ディオ信号第2スペクトル帯域信号に分割するステップ
と、第2オーディオ信号第1スペクトル帯域信号を第3
スケーリング係数でスケーリングし、第2オーディオ信
号第1スペクトル帯域第1部分信号を形成するステップ
と、第2オーディオ信号第1スペクトル帯域信号を第4
スケーリング係数でスケーリングし、第2オーディオ信
号第1スペクトル帯域第2部分信号を形成するステップ
とを含む。
【0008】本発明の別の態様では、オーディオ信号処
理方法は、人の頭部と同様の周波数応答および時間遅延
効果を有する第1フィルタによってオーディオ信号をフ
ィルタ処理し、1回フィルタリング(フィルタ処理)し
たオーディオ信号を生成するステップを含む。この方法
は、更に、1回フィルタ処理したオーディオ信号を、第
2フィルタによってフィルタ処理するステップを含み、
第2フィルタが、音波上において人の頭部の周波数およ
び時間遅延効果と逆の周波数応答および時間遅延効果を
有する。
【0009】本発明の別の態様では、オーディオ・シス
テムは、複数の指向性チャネル、第1オーディオ信号、
および第2オーディオ信号を有し、第1および第2オー
ディオ信号が、通常の聴取位置にいるリスナ(聴取者)
の同じ横側にある隣接指向性チャネルを表す。オーディ
オ信号を処理する方法は、第1オーディオ信号を第1ス
ペクトル帯域信号および第2スペクトル帯域信号に分割
するステップと、第1スペクトル帯域信号を第1時間可
変(時変)算出スケーリング係数でスケーリングし、第
1信号部分を形成するステップと、第1スペクトル帯域
信号を、第2時間可変算出スケーリング係数でスケーリ
ングし、第2信号部分を形成するステップとを含む。
【0010】本発明の更に別の態様では、オーディオ・
システムは、オーディオ信号、下限を有する周波数範囲
内の音波を変換するように設計され構成された第1電気
音響変換器(トランスデューサ)、および第1変換器の
下限よりも低い第2変換器下限を有する周波数範囲にお
いて音波を変換するように設計され構成された第2電気
音響変換器を有する。オーディオ信号を処理する方法
は、オーディオ信号を、第1スペクトル帯域信号および
第2スペクトル帯域信号に分割するステップと、第1ス
ペクトル帯域信号を、第1スケーリング係数でスケーリ
ングし、第1部分信号を形成するステップと、第1スペ
クトル帯域信号を、第2スケーリング係数でスケーリン
グし、第2部分信号を形成するステップと、第1部分信
号を第1電気音響変換器に送信して変換するステップ
と、第2部分信号を第2電気音響変換器に送信して変換
するステップとを含む。
【0011】その他の特徴、目的、および利点は、以下
の図面を参照した、以下の詳細な説明から明らかとなろ
う。
【0012】
【発明の実施の形態】これより図面、特に図1aないし
図1cを参照すると、本発明によるサラウンド・サウン
ド・オーディオ・ラウドスピーカ・ユニットの3種類の
構成が上面図で示されている。図1aでは、各々2つの
全範囲即ちフルレンジ(図2aないし図2cに関する説
明において以下で定義する)音響ドライバを含む2つの
指向性アレイが、リスナ14の前に配置されている。音
響ドライバ11、12を含む第1アレイ10をリスナの
左側に位置付け、音響ドライバ16、17を含む第2ア
レイ15をリスナの右側に位置付けることができる。図
1bでは、各々2つのフルレンジ音響ドライバを含む2
つの指向性アレイが、リスナ14の前に配置されてい
る。音響ドライバ11、12を含む第1アレイ10をリ
スナの左側に位置付け、音響ドライバ16、17を含む
第2アレイ15をリスナの右側に位置付けることができ
る。加えて、第1制限レンジ(図2aないし図2cに関
する説明において以下で定義する)音響ドライバ22が
リスナの左背後に配置され、第2制限レンジ音響ドライ
バ24がリスナの右背後に配置されている。図1cで
は、各々2つのフルレンジ音響ドライバを含む2つの指
向性アレイが、リスナ14の前に配置されている。音響
ドライバ11、12を含む第1アレイ10をリスナの左
側に位置付け、音響ドライバ16、17を含む第2アレ
イをリスナの右側に位置付けることができる。加えて、
第1フルレンジ音響ドライバ28がリスナの左背後に配
置され、第2制限レンジ音響ドライバ30がリスナの右
背後に配置されている。別のサラウンド・サウンド・ラ
ウドスピーカ・システムでは、リスナ14の直接前とい
うように、更に別の位置にもラウドスピーカ・ユニット
を有することができる。サラウンド・サウンド・システ
ムは、ラウドスピーカ・ユニットのないリスナに対する
方向(例えば、方向X)において、リスナが音源を知覚
し得るように、音波を放射することができる。更に、サ
ラウンド・サウンド・システムは、観察者に対して音源
が移動しているように(例えば、方向Y−Y’)、リス
ナが知覚し得るように、音波を放射しようとすることも
できる。
【0013】図2aを参照すると、図1aないし図1c
のラウドスピーカ・システムにオーディオ信号を供給す
るオーディオ信号処理システムのブロック図が示されて
いる。オーディオ信号源32がデコーダ34に結合され
ており、このデコーダ34がオーディオ信号源からのオ
ーディオ・ソースを複数のチャネルにデコードする。こ
の場合、低周波効果(LFE:low frequency effect
s)チャネル、および低音(バス:bass)チャネル、な
らびに左サラウンド(LS)チャネル、左(L)チャネ
ル、左中央(LC)チャネル、右チャネル(RC)、お
よび右サラウンド(RS)チャネル)を含む多数の指向
性チャネルにデコードする。別のデコード・システムで
は、異なる1組のチャネルを出力する場合もある。シス
テムによっては、バス・システムを指向性チャネルに別
個に分解せずに、代わりに指向性チャネルと組み合わせ
ておく場合もある。別のシステムでは、RCおよびLC
チャネルの代わりに、単一の中央(C)チャネルを設け
る場合もあり、あるいは単一のサラウンド・チャネルを
設ける場合もある。本発明によるオーディオ・システム
は、信号処理をチャネルに適応させたり、または指向性
チャネルをデコードして追加の指向性チャネルを生成す
ることによって、指向性チャネルのあらゆる組み合わせ
とでも用いることができる。単一のCチャネルをRCチ
ャネルおよびLCチャネルにデコードする方法を図2b
に示す。CチャネルをLCチャネルおよびRCチャネル
に分割し、LCおよびRCチャネルを、0.707のよ
うな係数でスケーリングする。同様に、単一のSチャネ
ルをRSチャネルおよびLSチャネルにデコードする方
法を図2cに示す。SチャネルをRSチャネルおよびL
Sチャネルに分割し、RSチャネルおよびLSチャネル
を、0.707のような係数でスケーリングする。オー
ディオ入力信号がサラウンド・チャネルまたは複数のサ
ラウンド・チャネルを有していない場合、既存のチャネ
ルからサラウンド・チャネルを合成する方法が、いくつ
か知られている。または、サラウンド・チャネルを用い
ずにシステムを動作させてもよい。
【0014】サラウンド・サウンド・システムによって
は、低周波スペクトル成分を放射する低周波ユニット、
および低周波ユニットが放射する周波数よりも高いスペ
クトル成分を放射する「衛星(サテライト)」ラウドス
ピーカ・ユニットを有する場合もある。低周波ユニット
は、「サブウーハ」、「バス・ビン」(bass bin)等を含
む多数の名称で呼ばれている。
【0015】LFEチャネルおよびバス・チャネル双方
を有するサラウンド・サウンド・システムでは、図2a
に示すように、LFEおよびバス・チャネルを組み合わ
せ、低周波ユニットによって放射することができる。バ
ス・チャネルの組み合わせを有していないサラウンド・
システムでは、各指向性チャネルのバス部分を含む各指
向性チャネルは、別個の指向性ラウドスピーカ・ユニッ
トによって放射することができ、LFEのみが低周波ユ
ニットによって放射される。更に別のサラウンド・シス
テムでは、1つよりも多い低周波ユニットを有し、1つ
をバス周波数を放射するために用い、1つをLFEチャ
ネルを放射するために用いることもできる。ここで用い
る場合、「フルレンジ(full range)」とは、低周波ユ
ニットが放射する周波数よりも高い周波数を有する可聴
スペクトル成分のことを言う。オーディオ・システムが
低周波ユニットを有していない場合、「フルレンジ」と
は、可聴周波数スペクトル全体を言う。ここで用いる場
合、「指向性チャネル」とは、特定の方向から来ると感
じられる音波に変換することを意図するオーディオ信号
を含むオーディオ・チャネルのことを言う。LFEチャ
ネル、2つ以上の指向性チャネルからのバス信号を組み
合わせたチャネルは、この明細書の目的上、指向性チャ
ネルとは見なさない。
【0016】指向性チャネルLC,L,LC,RC,
R,RSは、指向性プロセッサ36によって処理され、
出力信号ライン38a〜38fにおいて、オーディオ・
システムの音響ドライバの出力オーディオ信号を生成す
る。指向性プロセッサ36によって出力される信号、お
よび信号ライン40内の低周波ユニット信号は、更に、
システム等化(EQ)およびダイナミック・レンジ制御
回路42によって処理することができる(システムEQ
およびダイナミック・レンジ制御回路は、オーディオ処
理回路に典型的なエレメントの配置を例示するために示
したのであり、本発明に関連する機能を実行する訳では
ない。したがって、システムEQおよびダイナミック・
レンジ制御回路42は、以降の図では示されておらず、
その機能についてはこれ以上説明しない。本発明と密接
に関係しない増幅器のような、その他のオーディオ処理
エレメントについては、図示も説明もしない)。次に、
指向性チャネルは音響ドライバに送信され、音波に変換
される。「左前(LF)アレイ・ドライバF」と称する
信号ライン38aを(図1aないし図1cの)アレイ1
0の音響ドライバ12に指向し、「左前(LF)アレイ
・ドライバB」と称する信号ライン38bを(図1aな
いし図1cの)アレイ10の音響ドライバ11に指向
し、「右前(RF)アレイ・ドライバA」と称する信号
ライン38cを(図1aないし図1cの)アレイ15の
音響ドライバ17に指向し、「右前(RF)アレイ・ド
ライバBと称する信号ライン38dを(図1aないし図
1cの)アレイ15の音響ドライバ16に指向する。以
下で説明するように、「左サラウンド(LS)ドライ
バ」と称する信号ライン38eを、図1bの制限範囲
(レンジ)音響ドライバ22、または図1cの音響ドラ
イバ28に指向する。同様に、以下で説明するように、
「右サラウンド(RS)ドライバ」と称する信号ライン
38fを図1bの音響ドライバ24、または図1cの音
響ドライバ30に導出する。実施態様によっては、LS
出力端子38eまたはRS出力端子38f、あるいは双
方からの出力信号がない場合もある。別の実施態様で
は、LS出力端子38eまたはRS出力端子38fの一
方または双方が完全にない場合もある。これについて
は、以下で説明する。
【0017】これより図3ないし図6を参照すると、図
1aないし図1cに示したようなサラウンド・サウンド
・ラウドスピーカ・システムと共に用いるオーディオ指
向性プロセッサ36のブロック図が4種類示されてい
る。図3ないし図6は、LC,LS,Lチャネルに対す
る指向性プロセッサの部分を示す。実施態様の各々で
は、RC,RS,Rチャネルを処理するための鏡像があ
る。図3ないし図6において、同様の参照番号は、同様
の機能を実行する同様のエレメントを示す。
【0018】図3は、後方スピーカを有さない構成に対
する指向性プロセッサ36の論理配列を示す。図3にお
いて、Lチャネルは、プレゼンテーション・モード・プ
ロセッサ102およびレベル検出器44に結合されてい
る。プレゼンテーション・モード・プロセッサ102の
出力端子35には、L’が付され、加算器47に結合さ
れている。プレゼンテーション・モード・プロセッサ1
02の動作については、図14に関する説明において以
下で説明する。LSチャネルは、レベル検出器44およ
び周波数スプリッタ46に結合されている。レベル検出
器44は、前/後スケーラ48、前方頭部関連伝達関数
(HRTF:head related transfer function)フィル
タおよび後方HRTFフィルタに信号レベルを供給し、
フィルタ係数を容易に計算できるようにする。これにつ
いては以下で説明する。周波数スプリッタ46は、信号
を、スレッショルド周波数未満の信号を含む第1周波数
帯と、スレッショルド周波数以上の信号を含む第2周波
数帯とに分割する。スレッショルド周波数は、人の頭部
の寸法を近似する波長に対応する周波数である。好適な
周波数は2kHzであり、これは約6.8インチの波長
に対応する。以降、スレッショルド周波数以上のサラウ
ンド信号の部分を、「高周波サラウンド信号」と呼び、
スレッショルド周波数未満のサラウンド信号の部分を
「低周波サラウンド信号」と呼ぶ。低周波サラウンド信
号は、図6に関する説明において説明するように、信号
経路43を通じて加算器54に、あるいは加算器47に
入力される。高周波サラウンド信号は、信号経路45を
通じて前/後スケーラ48に入力され、前/後スケーラ
48は、高周波サラウンド信号を「前」部および「後」
部に分割する。その方法については、図7に関する説明
において以下で説明する。高周波サラウンド信号の
「前」部は、信号ライン49を通じて前方頭部関連伝達
関数(HRTF)フィルタ50に送信され、ここで、図
7に関する説明において以下で説明するように修正され
る。次に、修正された前高周波サラウンドは、任意に遅
延52によって5msだけ遅延され、加算器54に入力
される。高周波サラウンド信号の「後」部は、信号ライ
ン51を通じて後方HRTFフィルタ56に送信され、
ここで、図7に関する説明において以下で説明するよう
に修正される。修正された後部は、次に、任意に遅延5
8によって10msだけ遅延され、前部および低周波サ
ラウンド信号と共に加算器54において加算される。加
算された前部、後部、および低周波サラウンド部は、前
方スピーカ配置補償部60(図7および図8に関する説
明に続いて以下で説明する)によって修正され、加算器
47に入力されるので、加算器47において、Lチャネ
ル、低周波サラウンド、および修正された高周波サラウ
ンドが加算される。次に、加算器47の出力信号は、加
算器57で代表される左/右バランス制御部によって調
節することができ、次いで時間遅延61を介して減算的
に加算器62に入力され、更に加算的に加算器58に入
力される。LCチャネルは、プレゼンテーション・モー
ド・プロセッサ102に結合されている。プレゼンテー
ション・モード・プロセッサ102の出力端子37は、
LC’を付されており、加算的に加算器62に結合さ
れ、更に時間遅延64を介して減算的に加算器58に結
合されている。加算器58の出力信号は、(図1および
図2の)音響ドライバ11に送信される。加算器62の
出力信号は、(図1および図2の)音響ドライバ12に
送信される。必要であれば、時間遅延61、64の出力
を0.631のような係数でスケーリングすると、指向
性放射特性を改善することができる。時間遅延を用いた
指向性放射については、米国特許第5,809,153
号および第5,870,484号において論じられてお
り、以下でも更に詳しく説明する。
【0019】図4は、制限レンジ後方スピーカ、即ち、
スレッショルド周波数以上の周波数を放射するように設
計されたスピーカを有する構成のための指向性プロセッ
サ36を示す。図4の回路では、図3aの加算器54は
ない。代わりに、前方HRTFフィルタおよび任意の5
ms遅延が、前方スピーカ配置補償部60を介して加算
器47および後方HRTFフィルタに結合されており、
更に任意の10ms遅延が後方スピーカ配置補償部66
に結合されている。一方、後方スピーカ配置補償部66
は、図1および図2の制限レンジ音響ドライバ22に結
合されている。
【0020】図5は、フルレンジ後方スピーカ、即ち、
低周波ユニットによって放射される周波数以上の周波数
の全可聴スペクトルを放射するように設計されたスピー
カを有する構成のための指向性プロセッサ36を示す。
図5の回路は図4の回路と類似しているが、周波数スプ
リッタ46の低周波サラウンド信号出力を、加算器70
において、後方HRTFフィルタおよび任意の10ms
遅延58の出力信号と加算し、フルレンジ音響ドライバ
28に出力する。
【0021】図6は、後方スピーカを用いずに、制限レ
ンジ後方スピーカ、またはフルレンジ後方スピーカと共
に用いることができる指向性プロセッサ36を示す。図
6は、スイッチ68および加算器69を含み、スイッチ
68が閉鎖位置にあるときに、低周波サラウンド信号が
加算器70に指向されるように配置されている。スイッ
チ68が開放位置にある場合、低周波信号が加算器47
に指向され、前方スピーカ・アレイから放射される。図
6は、更に、スイッチ72および加算器73を含み、ス
イッチ72が開放位置にあるときに、加算器70からの
出力信号が後方スピーカ配置補償部66に指向され、後
方スピーカから放射されるように配置されている。スイ
ッチ72が閉鎖位置にある場合、加算器70からの出力
信号は加算器54に指向される。スイッチ72が開放位
置にあり、スイッチ68が開放位置にある場合、図6の
回路は図5の回路となる。スイッチ72が開放位置にあ
り、スイッチ68が閉鎖位置にある場合、図6の回路は
図5の回路となる。スイッチ72が閉鎖位置にあり、ス
イッチ68が閉鎖位置にある場合、図6の回路は、(図
6の実施形態におけるように、ライン43上の信号が加
算器54に結合される効果は、図3の実施形態における
ように、ライン43上の信号が加算器54に直接接続さ
れる場合と機能的に等価であるので)、図3の回路とな
る。スイッチ72が閉鎖位置にあり、スイッチ68が開
放位置にある場合、図6の回路は図3の回路となり、低
周波サラウンド信号が加算器47に指向される。
【0022】動作では、後方スピーカがある場合スイッ
チ72を開放位置に設定し、後方スピーカがない場合ス
イッチ72を閉鎖位置に設定する。スイッチ68は、制
限レンジ後方スピーカに対しては開放位置に設定され、
フルレンジ後方スピーカに対しては閉鎖位置に設定され
る。論理的に、スイッチ72を閉鎖位置に設定すると、
スイッチ68の位置は無関係となるはずである。スイッ
チ72が閉鎖位置にある場合、スイッチ68の位置に応
じて、前方スピーカ配置補償部の前または後で、低周波
サラウンド信号を高周波サラウンド信号と加算すること
ができることは、前述した。しかしながら、図7に関す
る説明において以下で説明するように、前方および後方
スピーカ配置補償部は、スレッショルド周波数未満の周
波数に対しては殆ど効果がないので、低周波サラウンド
が、前方スピーカ配置補償部の前または後のどちらで高
周波サラウンドと加算されても無関係である。代わり
に、スイッチ68、72を連結し、スイッチ72が閉鎖
位置にある場合、スイッチ68を自動的に開放または閉
鎖位置に、所望通りに設定されるようにすることも可能
である。
【0023】実施形態の一例では、指向性プロセッサ3
6は、必要に応じてディジタル−アナログおよびアナロ
グ−ディジタル変換器を用いて、命令を実行するディジ
タル信号プロセッサ(DSP)として実施する。別の実
施形態では、指向性プロセッサ36は、DSP、アナロ
グ回路エレメント、ならびに必要に応じてディジタル−
アナログおよびアナログ−ディジタル変換器の組み合わ
せとして実施することも可能である。
【0024】図7は、図3ないし図5の周波数スプリッ
タ46、前/後スケーラ48、前方HRTFフィルタ5
0、および後方HRTFフィルタ56を更に詳細に示
す。周波数スプリッタ46は、ハイ・パス・フィルタ7
4および加算器76として実施されている。ハイ・パス
・フィルタ74および加算器76は、ハイ・パス・フィ
ルタを通過したLSチャネルが減算的にLSチャネル信
号と結合され、低周波サラウンドがライン43上に出力
されるように配置されている。ハイ・パス・フィルタ7
4は、直接信号ライン45に結合されているので、高周
波サラウンドは信号ライン45に出力される。前/後ス
ケーラは、加算器78および乗算器80として実施され
る。乗算器80は、LSチャネルおよびLチャネルにお
ける信号の相対的振幅に関係付けた係数によって、信号
のスケーリングを行う。図7の実施形態では、この係数
は次のようになる。
【0025】
【数1】
【0026】加算器78および乗算器80は、スケーリ
ング後の信号を、スケーリングされていない信号と減算
的に結合され、信号ライン49上に出力されることによ
り、信号ライン49上の信号が、次の式によってスケー
リングされた入力信号となるように配置されている。
【0027】
【数2】
【0028】乗算器は、信号ライン51に直接結合され
ているので、信号ライン51上の信号が、
【0029】
【数3】
【0030】| ̄LS|が0に近づくにつれて、信号ライン
49に指向される入力信号の部分が1に近づき、信号ラ
イン51に指向される信号の部分が0に近づくことがわ
かる。同様に、| ̄LS|が| ̄L|よりもかなり大きい場
合、信号ライン49に指向される入力信号の部分が0に
近づき、信号ライン51に指向される入力信号の部分が
1に近づく。| ̄LS|および| ̄L|がほぼ等しい場合、信
号ライン49に指向される入力信号の部分は、信号ライ
ン51に指向される入力信号の部分にほぼ等しくなる。
前/後スケーラの効果は、リスナに対する見かけ上の音
源を配向(方向を決定)することである。| ̄L|が| ̄LS
|よりも大きい場合、前方スピーカ・ユニットに導出さ
れる高周波信号の部分が大きくなり、見かけ上の音源は
前方に向かう。| ̄LS|が| ̄L|よりも大きい場合、後方
スピーカ・ユニットに指向される高周波サラウンド信号
の部分が大きくなり(または、後方スピーカ・ユニット
がない場合、後ろから来るように思われるように処理さ
れる)、見かけ上の音源は後方に向かう。| ̄LS|および
| ̄L|が相対的に等しい場合、前方および後方ラウドス
ピーカ・ユニットに指向される高周波サラウンド信号の
部分はほぼ等しくなり、見かけ上の音源は側方に向か
う。図3ないし図6のレベル検出器44によって、値|
 ̄L|および| ̄LS|が乗算器80に得られるようになって
いる。以下のスケーリング係数は、実際上可能な限り頻
繁に計算するとよい。
【0031】
【数4】
【0032】
【数5】
【0033】一実施態様では、スケーリング係数は、5
ミリ秒間隔で再計算する。前方HRTFフィルタ50
は、直列に順番に、乗算器82、頭部の周波数シェーデ
ィング効果を表す第1フィルタ84(以降頭部シェーデ
ィング・フィルタと呼ぶ)、頭部の回折経路遅延を表す
第2フィルタ86(以降頭部回折経路遅延フィルタと呼
ぶ)、耳介(pinna)の回折経路遅延を表す第3フィルタ
88(以降耳介回折経路遅延フィルタと呼ぶ)、および
加算器90として実施することができる。加算器90
は、耳介回折経路遅延フィルタ88からの出力信号を、
頭部回折経路遅延フィルタ86の出力、頭部周波数シェ
ーディング・フィルタ84の出力、および前方HRTF
フィルタ50の未乗算入力信号と加算する。後方HRT
Fフィルタ56は、直列に順番に、乗算器82、頭部周
波数シェーディング・フィルタ84、耳介回折経路遅延
フィルタ88、頭部回折経路遅延86、および耳介の後
部表面の周波数シェーディング効果を表す第4フィルタ
92(以降耳介後部周波数シェーディング・フィルタと
呼ぶ)、ならびに加算器94として実施することができ
る。加算器94は、耳介後部周波数シェーディング・フ
ィルタ92の出力、頭部回折経路遅延フィルタ86の出
力、耳介回折経路遅延フィルタ88の出力、および後方
HRTFフィルタ56の未乗算入力信号を加算する。一
実施態様では、頭部回折経路遅延86から加算器94へ
の信号に0.5倍のスケーリングを行い、耳介後部周波
数シェーディング・フィルタ92から加算器94への信
号に2倍のスケーリングを行う。
【0034】頭部周波数シェーディング・フィルタ84
は、−2.7kHzに単一の実極(real pole)がある一
時ハイ・パス・フィルタとして実施し、頭部回折経路遅
延フィルタ86は、−3.27kHzに4つの実極を有
し、3.27kHzに4つのゼロ(zero)を有する四次
全通過ネットワーク(all-pass network)として実施し、
耳介回折遅延フィルタ88は、−7.7kHzに4つの
実極を有する四次全通過ネットワークとして実施し、耳
介後周波数シェーディング・フィルタ92は、−7.7
kHzに単一の実極を有する一次ハイ・パス・フィルタ
として実施する。乗算器82は、次の係数倍だけ、入力
信号をスケーリングする。
【0035】
【数6】
【0036】ここで、Yは| ̄L|および| ̄LS|の内大き
い方である。値| ̄L|および| ̄LS|は、図3ないし図6
のレベル検出器44によって、乗算器80に得られるよ
うになっている。ここで用いる場合、「耳介」とは、p.
1367 Gray's Anatomy, 38th Edition, Churchill Livin
gston 1995に示されているように、外耳の耳殻(auricl
e)部分のことを言う。「耳介後部」または「耳介の後
部表面」は、ここで用いる場合、外耳の後部表面、また
は表1に示す補足資料1において矢印の方向から見た場
合の外耳のことを言う。耳介は、全ての方向からのサウ
ンドに対する音響面であり、一方後部耳介は、側部から
後方までの範囲の方向からのサウンドのみに対する音響
面である。
【0037】図7に示し本明細書の関連部分に記載した
フィルタ構成の代わりに、前述の特性以外の特性を有す
るフィルタ(直接電気接続のように、平坦な周波数応答
を有するフィルタを含む)を用いることもできる。
【0038】図8は、図3ないし図6の前方スピーカ配
置補償部(補償器)60および後方スピーカ配置補償部
66の目的を示す。前方スピーカ配置補償部は、前方H
RTFフィルタ50が、第1の特定角度から放射された
信号に対して作用するときに、前方HRTFフィルタ5
0の逆の効果を有するフィルタ、または一連のフィルタ
として実施される。同様に、後方スピーカ配置補償部
は、後方HRTFフィルタが、第2の特定角度から放射
された信号に対して作用するときに、後方HRTFフィ
ルタ56の逆の効果を有するフィルタ、または一連のフ
ィルタとして実施される。
【0039】図8は、説明の目的のために、図4の構成
によるサウンド・システムを示す。所望の見かけ上の音
源が点Zにある。これは、リスナ14に対して角度θで
配向されている。図8における全角度は、水平面内にあ
り、これはリスナの耳管(earcanal)への入り口を含む。
これらの角度の基準線は、リスナ14の耳管への入り口
から等距離にある点を通過する線である。角度は、リス
ナ14の前から時計方向回りに測定する。点Zに見かけ
上の音源を配置するには、部分的に、図3ないし図5お
よび図7の前/後スケーラ48によって行う。前/後ス
ケーラは、後方スピーカ・ユニットよりも前方アレイ1
0に多くの高周波サラウンド信号を指向させ、見かけ上
の音源がいくらか前方に来るようにする。更に、(図3
ないし図6の)前方および後方HRTFフィルタ50、
56によって、それぞれ、点Zにおける見かけ上の音源
の配置を行う。前方および後方HRTFフィルタ50、
56は、オーディオ信号を変化させ、前方アレイ10お
よび制限レンジ音響ドライバ22によって信号が音波に
変換されるときに、音波が点Zにおいて発生しリスナ1
4の頭部96および耳介98によって修正されたかのよ
うな周波数内容(コンテンツ)および位相関係を有する
ようにする。しかしながら、音波が実際に前方アレイ1
0および後方制限レンジ音響ドライバ22によって変換
される場合、音波の周波数内容および位相関係は、リス
ナ14の物理的な頭部96および耳介98によって修正
されるので、実際に耳管に到達する音波は、角度φ1
わたってリスナの頭部および耳介によって2回修正され
た周波数内容および位相関係を有することになる。前方
スピーカ配置補償部60は、オーディオ信号を修正し、
前方アレイ10によって変換されたときに、音波が、角
度φ1に帰する周波数内容および位相関係の変化を有せ
ず、オーディオ信号内に、角度θおよび角度φ 1間の差
に帰する周波数および位相関係の変化が残るようにす
る。次いで、音波が前方アレイ10によって変換され、
リスナの頭部および耳介によって修正されると、耳管に
到達する音波は、角度θにある音源からのサウンドとし
ての周波数内容および位相関係を有する。同様に、後方
スピーカ配置補償部66は、オーディオ信号を修正し、
後方制限レンジ音響ドライバ22によって変換されたと
きに、音波が角度φ2に帰する周波数内容および位相関
係の変化を有せず、角度θおよび角度φ2間の差に帰す
る周波数および位相関係の変化が残るようにする。次い
で、音波が後方制限レンジ音響ドライバ22によって変
換されると、耳管に到達する音波は、角度θにある音源
からのサウンドと同じ周波数内容および位相関係を有す
る。スピーカ構成が図3の構成である場合も、同じ説明
が適用される。しかしながら、制限レンジ後方スピーカ
を有する構成は、前方および後方HRTFフィルタ5
0、56ならびに前方および後方スピーカ配置補償部6
0、66の全てが、例えば、2kHzの頭部の寸法を近
似する波長に対応する周波数未満では、殆ど効果がない
ことを例示するために選択したのである。一実施形態で
は、角度φ1、φ2を測定してオーディオ・システムに入
力し、正確な角度を用いてスピーカ配置補償部660、
66が計算を行うようにする。角度φ1、φ2を測定する
技法の1つでは、これらを物理的に測定する。第2実施
形態では、スピーカ配置補償部は、角度φ1、φ2の予め
選択された典型値(例えば、30度および150度)に
設定する。この第2実施形態は、容認可能な結果を与え
るが、スピーカ配置角度の実際の測定を必要とせず、ス
ピーカ配置補償部60、66における計算よりもいくら
か複雑さが少なくて済む。
【0040】スピーカ配置補償部60、66は、それぞ
れ、前方および後方HRTFフィルタとは逆の効果を有
するフィルタとして実施することができる。これは、以
下の関係から得られる値を用いて、角度φ1、φ2に選択
した値について評価される。
【0041】
【数7】
【0042】
【数8】
【0043】前方HRTFフィルタ50および後方HR
TFフィルタ56に、図7のフィルタ構成以外の何らか
のフィルタ構成を用いる場合、前方スピーカ配置補償部
60および後方スピーカ配置補償部66をそれに応じて
修正すればよい。HRTFフィルタ50、56が平坦な
周波数応答を有する場合、前方スピーカ配置補償部60
および後方スピーカ配置補償部66を、平坦な周波数応
答を有するフィルタ(直接電気接続等)と置換すればよ
い。
【0044】これより図9を参照すると、本発明の別の
特徴を例示するために、更に2つの音響ラウドスピーカ
構成の一例が示されている。図9には、図1aないし図
1cの音響ドライバ・アレイ10と同様の音響ドライバ
・アレイ10があり、リスナ14から30度変位した地
点に配置されている。加えて、図1ないし図1cの制限
レンジ音響ドライバ22と同様の制限レンジ音響ドライ
バが、60度、90度、120度、および150度にあ
り、また図1aないし図1cのフルレンジ音響ドライバ
28と同様のフルレンジ音響ドライバ28がある。制限
レンジ音響ドライバを、それぞれ、22−60、22−
80、22−120、22−150で示し、制限レンジ
音響ドライバの角度位置を示す。図9における角度は全
て、リスナ14の耳管への入り口を含む水平面内にあ
る。これらの角度の基準線は、リスナの耳管への入り口
から等距離にある点を通過する線である。リスナ14の
左側にある音響ドライバ・ユニットに対する角度は、リ
スナの前にある基準線から反時計回り方向に測定する。
リスナ14の右側にある音響ドライバ・ユニットに対す
る角度は、リスナの前にある基準線から時計回り方向に
測定する。また、中央チャネル音響ドライバ・ユニッ
ト、または低周波ユニットのような、他の音響ドライバ
・ユニットがあってもよい。これらはこの図には示され
ていない。
【0045】図10は、図9のラウドスピーカ・システ
ムにオーディオ信号を供給するオーディオ信号処理シス
テムのブロック図を示す。オーディオ信号源32がデコ
ーダ34に結合されており、デコーダは、オーディオ信
号源からのオーディオ・ソースを複数のチャネル、この
場合、低周波効果(LFE)チャネルおよびバス・チャ
ネル、ならびに左(L)チャネル、左中央(LC)チャ
ネルを含み、更に多数の左チャネルL60,L90、L
120、LSを含む多数の指向性チャネルにデコードす
る。この場合、数値指示は、リスナに対するチャネル
の、度を単位とする、角度変位に対応する。対応する右
チャネルRC,R,R60,R90,R12,RSがあ
る。残りの説明は、左チャネルを中心とする。何故な
ら、右チャネルは左チャネルと同様に処理することがで
きるからである。左チャネル信号は、指向性プロセッサ
36によって処理し、信号ライン38a上の低周波(L
F)アレイ・ドライバ12のため、信号ライン38b上
のLFアレイ・ドライバ11のため、信号ライン39a
上のドライバ22−60Lまたはドライバ28−60L
のため、信号ライン39b上のドライバ22−90Lま
たはドライバ28−90Lのため、信号ライン39c上
のドライバ22−120Lまたは28−120Lのた
め、および信号ライン39d上のドライバ22−150
Lまたはドライバ28−150Lのための出力信号を生
成する。図2aの実施形態の場合と同様、信号ライン上
の出力信号は、システムEQおよびダイナミック・レン
ジ・コントローラ42によって処理される。
【0046】実施形態の一例では、指向性プロセッサ3
6は、ディジタル信号プロセッサ(DSP)として実装
され、必要に応じてディジタル−アナログおよびアナロ
グ−ディジタル変換器を用いて命令を実行する。別の実
施形態では、指向性プロセッサ36は、DSP、アナロ
グ回路エレメント、ならびに必要に応じてディジタル−
アナログおよびアナログ−ディジタル変換器の組み合わ
せとして実装する。
【0047】図11は、制限レンジ側方および後方音響
ドライバを用いた実施態様について、図10の指向性プ
ロセッサ36のブロック図を示す。指向性プロセッサ
は、5つの左指向性チャネルに対する入力を有する。5
つの指向性チャネルは、2つのチャネルを有するオーデ
ィオ信号処理システムから形成することができる。2つ
のチャネルとは、例えば、30度で放射されるように設
計された左(L)チャネルと、例えば、150度で放射
されるように設計された左サラウンド(LS)チャネル
である。LおよびLSチャネルは、米国特許出願第08
/796285号の教示にしたがってデコードし、チャ
ネルL90(90度で放射させるように意図した)を生
成することができる。尚、この特許出願の内容は、この
言及により本願にも援用されるものとする。次に、チャ
ネルL、L90、およびチャネルL90、LSをデコー
ドし、それぞれ、チャネルL60,L120を生成する
ことができる。本発明は、これよりも少ない指向性チャ
ネルまたは多い指向性チャネルの場合でも、等しく作用
する。図10のオーディオ信号処理システムは、図3な
いし図6のシステムのエレメントと類似しており、図3
ないし図6の対応するエレメントと同様の機能を実行す
る数個のエレメントを有する。類似エレメントには、同
様の参照番号を用いている。図3ないし図6のエレメン
トの内、本発明に密接に関係のない一部(乗算器57
等)については、図11には示していない。鏡像オーデ
ィオ処理システムを作成し、左指向性チャネルに対応す
る右指向性チャネルを処理することも可能である。
【0048】ここで図11を参照すると、チャネルL6
0,L90,L120,LSに対する入力端子がレベル
検出器44に結合され、スケーラおよびHRTFフィル
タのための測定を行う。チャネルLの入力端子は、プレ
ゼンテーション・モード・プロセッサ102に結合され
ている。プレゼンテーション・モード・プロセッサ10
2の、L’で示す、出力端子35が、加算器47に結合
されている。チャネルLCの入力端子が、プレゼンテー
ション・モード・プロセッサ102に結合されている。
プレゼンテーション・モード・プロセッサ102の、L
C’で示す、出力端子37が、時間遅延58を介して加
算器58に減算的に結合され、更に加算器62に加算的
に結合されている。チャネルL60におけるオーディオ
信号は、周波数スプリッタ46aによって、低周波(L
F)部分および高周波(HF)部分に分割される。LF
部分は加算器47に入力される。チャネルL60におけ
るオーディオ信号のHF部分は、図7の論述における値
| ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L|および| ̄L60|を
それぞれ用いて、前/後スケーラ48a(図3ないし図
6および図7の前/後スケーラ48と同様)に入力され
る。前/後スケーラ48aは、チャネルL60における
オーディオ信号のHF部分を「前」部分および「後」部
分に分割する。チャネルL60におけるオーディオ信号
のHF部分の前部分は、図7に関する説明における値|
 ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L|および| ̄L60|をそ
れぞれ用いて、前方HRTFフィルタ50a(図3ない
し図6および図7の前方HRTFフィルタ50と同様)
によって処理され、更にスピーカ配置補償部60a(図
3ないし図6および図7のスピーカ配置補償部60と同
様)によって、30度に対して計算され、加算器47に
入力される。チャネルL60におけるオーディオ信号の
後方部分は、図7に関する説明における値| ̄L|および|
 ̄LS|に対して、値| ̄L|および| ̄L60|をそれぞれ用い
て、前方HRTFフィルタ50b(図3ないし図6およ
び図7の前方HRTFフィルタ50と同様)によって処
理され、更に図3ないし図6および図7のスピーカ配置
補償部60と同様のスピーカ配置補償部60aによっ
て、60度に対して計算され、加算器100−60に入
力される。
【0049】チャネルL90におけるオーディオ信号
は、周波数スプリッタ46bによって、低周波(LF)
部分および高周波(HF)部分に分割される。LF部分
は、加算器47に入力される。チャネルL90における
オーディオ信号のHF部分は、図7の論述における値|
 ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L60|および| ̄L90|を
それぞれ用いて、図3ないし図6および図7の前/後ス
ケーラ48と同様の前/後スケーラ48bに入力され
る。前/後スケーラ48bは、チャネルL90における
オーディオ信号のHF部分を、「前」部分および「後」
部分に分割する。チャネルL90におけるオーディオ信
号のHF部分の前部分は、図7に関する説明における値
| ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L60|および| ̄L90|
をそれぞれ用いて、前方HRTFフィルタ50c(図3
ないし図6および図7の前方HRTFフィルタと同様)
によって処理され、更にスピーカ配置補償部60bによ
って、60度に対して計算され、加算器100−60に
入力される。チャネルL60におけるオーディオ信号の
後部分は、図7に関する説明における値| ̄L|および| ̄
LS|に対して、値| ̄L60|および| ̄L90|をそれぞれ用い
て、前方HRTFフィルタ50d(図3ないし図6およ
び図7の前方HRTFフィルタと同様)によって処理さ
れ、更にスピーカ配置補償部60d(図3ないし図6お
よび図7のスピーカ配置補償部60と同様)によって、
90度に対して計算され、加算器100−90に入力さ
れる。
【0050】チャネルL120におけるオーディオ信号
は、周波数スプリッタ46cによって、低周波(LF)
部分および高周波(HF)部分に分割される。LF部分
は、加算器47に入力される。チャネルL120におけ
るオーディオ信号のHF部分は、図7に関する説明にお
ける値| ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L90|および|
 ̄L120|をそれぞれ用いて、前/後スケーラ48c(図
3ないし図6および図7の前/後スケーラ48と同様)
に入力される。前/後スケーラ48cは、チャネルL1
20におけるオーディオ信号のHF部分を、「前」部分
および「後」部分に分割する。チャネルL120におけ
るオーディオ信号のHF部分の前部分は、図7に関する
説明における値| ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L90|
および| ̄L120|をそれぞれ用いて、前方HRTFフィル
タ50e(図3ないし図6および図7の前方HRTFフ
ィルタ50と同様)によって処理され、更にスピーカ配
置補償部60e(図3ないし図6および図7のスピーカ
配置補償部60と同様)によって、90度に対して計算
され、加算器100−90に入力される。チャネルL9
0におけるオーディオ信号の後部分は、図7に関する説
明における値| ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L90|お
よび| ̄L120|をそれぞれ用いて、後方HRTFフィルタ
56a(図3ないし図6および図7の後方HRTFフィ
ルタ56と同様)によって処理され、更にスピーカ配置
補償部60f(図3ないし図6および図7のスピーカ配
置補償部60と同様)によって、120度に対して計算
され、加算器100−120に入力される。
【0051】チャネルLSにおけるオーディオ信号は、
周波数スプリッタ46dによって、低周波(LF)部分
および高周波(HF)部分に分割される。LF部分は、
加算器47に入力される。チャネルLSにおけるオーデ
ィオ信号のHF部分は、図7に関する説明における値|
 ̄L|および| ̄LS|に対して、値| ̄L120|および| ̄LS|を
それぞれ用いて、前/後スケーラ48d(図3ないし図
6および図7の前/後スケーラ48と同様)に入力され
る。前/後スケーラ48dは、チャネルLSにおけるオ
ーディオ信号のHF部分を、「前」部分および「後」部
分に分割する。チャネルLSにおけるオーディオ信号の
HF部分の前部分は、図7に関する説明における値| ̄L
|および| ̄LS|に対して、値| ̄L120|および| ̄LS|をそ
れぞれ用いて、後方HRTFフィルタ56b(図3ない
し図6および図7の後方HRTFフィルタ56と同様)
によって処理され、更にスピーカ配置補償部60fg
(図3ないし図6および図7のスピーカ配置補償部60
と同様)によって、120度に対して計算され、加算器
100−120に入力される。チャネルLSにおけるオ
ーディオ信号の後部分は、後方HRTFフィルタ56c
(図3ないし図6および図7の後方HRTFフィルタ5
6と同様)によって処理され、更にスピーカ配置補償部
60h(図3ないし図6および図7のスピーカ配置補償
部60と同様)によって、150度に対して計算され
る。
【0052】加算器47の出力信号は、加算器58に加
算的に送信され、更に時間遅延61を介して加算器62
に減算的に送信される。加算器58の出力信号は、(ス
ピーカ・アレイ10の)フルレンジ音響ドライバ11に
送信され、音波に変換される。加算器62の出力信号
は、フルレンジ音響ドライバ12に送信され、音波に変
換される。時間遅延61は、加算器47において結合さ
れた信号の指向性放射を容易にする。加算器100−6
0、100−90、100−120、およびスピーカ配
置補償部60hの出力信号は、それぞれ、制限レンジ音
響ドライバ22−60、22−90、22−120、2
2−150に送信され、音波に変換される。
【0053】図12は、フルレンジ側方音響ドライバお
よび後方音響ドライバを有する実施態様について、図1
0の指向性プロセッサを示す。図12の実施態様は、図
10の実施態様と同じ入力チャネルを有する。本発明
は、これよりも少ない指向性チャネルとでも、または多
い指向性チャネルとでも作用する。図10のオーディオ
信号処理システムは、図3ないし図6のシステムのエレ
メントと類似し、図3ないし図6の対応するエレメント
と同様の機能を実行するエレメントを数個有している。
同様のエレメントには、同様の参照番号を用いる。鏡像
オーディオ処理システムを作成し、左指向性チャネルに
対応する右指向性チャネルを処理することも可能であ
る。
【0054】図12は、以下を除いて、図11と同様で
ある。周波数スプリッタ46aからの低周波(LF)信
号ラインが、加算器47の代わりに、加算器100−6
0に結合されている。周波数スプリッタ46bからのL
F信号ラインが、加算器47の代わりに、加算器100
−90に結合されている。周波数スプリッタ46cから
のLF信号ラインが、加算器47の代わりに、加算器1
00−120に結合されている。周波数スプリッタ46
dからのLF信号ラインが、加算器47の代わりに、加
算器100−150に結合されている。加算器100−
60、100−90、100−120、100−150
の出力信号が、それぞれ、フルレンジ音響ドライバ28
−60、28−90、28−120、28−150に送
信され、音波に変換される。
【0055】これより図13aないし図13cを参照す
ると、本発明の別の特徴を説明するための、オーディオ
・システムのコンポーネントの一部が3種類の上面図で
示されている。米国特許第5,809,153および第
5,870,484号のような特許に記載されているよ
うに、音響ドライバのアレイおよび信号処理技法は、音
波を指向的に放射するように設計することができる。同
じ音波を2つの音響ドライバから減算的に(機能的には
位相はずれと等価)、そして時間遅延させて放射するこ
とによって、音響出力が一方の軸(以降、主軸と呼ぶ)
に沿って最大となり、音響出力が他の方向(以降、ヌル
(null)軸と呼ぶ)で最小となるように、放射パターン
を作成することができる。図13aないし図13cにお
いて、音響ドライバ11、12を含むアレイ10が、図
1aないし図1c、図2a、および図3ないし図6にお
けるオーディオ・システムにおけると同様に、配置され
ている。図3ないし図6の時間遅延64のパラメータ
は、信号が遅延されずに音響ドライバ12に送信され、
更に遅延されて音響ドライバ11に送信され変換された
結果、典型的な聴取位置にいるリスナ14に概略的に向
かう方向104に主軸を有し、典型的な聴取位置にいる
リスナ14から概略的に離れる方向106にヌル軸を有
する放射パターン、および実線で示すような放射パター
ン105が得られるように設定する。図3ないし図6の
時間遅延61のパラメータは、信号が遅延されずに音響
ドライバ12に送信され、更に遅延されて音響ドライバ
11に送信され変換された結果、典型的な聴取位置にい
るリスナ14から概略的に離れる方向106に主軸を有
し、典型的な聴取位置にいるリスナ14に概略的に向か
う方向104にヌル軸を有する放射パターン、および実
線で示すような放射パターン107が得られるように設
定する。図13aでは、放射パターンが、方向104に
主軸を有し、方向106にヌル軸を有するように、チャ
ネルLCにおけるオーディオ信号が処理され放射され、
更に、チャネルLおよびLSにおけるオーディオ信号
は、これらが方向106に主軸を有するように、処理さ
れ放射される。図13bでは、放射パターンが、方向1
04に主軸を有し、方向106にヌル軸を有するよう
に、チャネルLおよびLCにおけるオーディオ信号が処
理され放射され、更に、チャネルLSにおけるオーディ
オ信号は、これが方向106に主軸を有し、方向104
にヌル軸を有するように、処理され放射される。図13
cでは、チャネルL、LC、Lsにおけるオーディオ信
号は、これらが全て方向106に主軸を有し方向104
にヌル軸を有するように処理され放射される。以降、放
射パターン、主軸、およびヌル軸の組み合わせのこと
を、「プレゼンテーション・モード」と呼ぶ。一般に、
図13aのプレゼンテーション・モードは、オーディオ
・システムを家庭シアター・システムの一部として用い
る場合に好ましいと言える。この場合、強い中央音像、
および指向性チャネルに対して「広々とした(spaciou
s)」感覚(広がり感)を有することが望ましい。図1
3bのプレゼンテーション・モードは、オーディオ・シ
ステムを用いて音楽を再生し、中央像がさほど重要では
ない場合に好ましいと言える。図13cのプレゼンテー
ション・モードは、アレイ10を中央線に非常に接近し
て配置しなければならない(即ち、図8の角度φ1が小
さい場合)状況にオーディオ・システムを配置する場合
に好ましいと言える。以前の図のいくつかと同様、右側
指向性チャネルを処理するために、鏡像オーディオ・シ
ステムがあってもよい。
【0056】これより図14を参照すると、(図3ない
し図5、図11および図12の)プレゼンテーション・
モード・プロセッサ102が更に詳細に示されている。
チャネルL入力が、加算的に加算器108に、そしてス
イッチ110の一方側に接続されている。スイッチ11
0の他方側は、加算的に加算器112に、そして減算的
に加算器108に接続されている。チャネルLCは、加
算的に加算器112に接続されており、加算器112
は、加算的に加算器116に、そしてスイッチ118の
一方側に接続されている。スイッチ118の他方側は、
加算的に加算器114に、そして減算的に加算器116
に接続されている。加算器114は、L’を付した、端
子35に接続されている。加算器116は、LC’を付
した、端子37に接続されている。スイッチ110、1
18が開放位置または閉鎖位置のいずれにあるかに応じ
て、出力端子35(L’で示す)における信号は、チャ
ネルLから入力された信号、チャネルL、LCからの結
合入力信号、または無信号となることができる。スイッ
チ110、118が開放位置または閉鎖位置のいずれに
あるかに応じて、出力端子37(LC’で示す)におけ
る信号は、チャネルLから入力された信号、チャネル
L、LCからの結合入力信号、または無信号となること
ができる。
【0057】これより、図3ないし図5のいずれかを参
照する。端子35の出力信号は、加算器47において、
サラウンド・チャネルの低周波部分と加算され、加算器
58に送信される。加算器58は、音響ドライバ11に
結合され、更に時間遅延61を介して加算器62に結合
されている。加算器62は、音響ドライバ12に結合さ
れている。端子37の出力信号は、加算器62に結合さ
れ、更に時間遅延64を介して加算器58に結合されて
いる。したがって、端子35の出力は、左サラウンド
(LS)信号の低周波(LF)部分と加算され、遅延さ
れることなく、音響ドライバ11に送信され、更に遅延
されて音響ドライバ12に送信される。端子37の出力
は、遅延されずに音響ドライバ12に送信され、更に遅
延されて音響ドライバ11に送信される。図13aない
し図13cに関する説明において先に教示したように、
時間遅延64のパラメータは、オーディオ信号が音響ド
ライバ12に遅延されずに送信され、遅延されて音響ド
ライバ11に送信され変換された結果、図13aおよび
図13bの方向104に主軸を有する放射パターンが得
られるように設定するとよい。同様に、図13aないし
図13cに関する説明は、時間遅延61のパラメータ
は、オーディオ信号が音響ドライバ11に遅延されずに
送信され、遅延されて音響ドライバ12に送信され変換
された結果、図13aおよび図13bの方向に主軸を有
する放射パターンが得られるように設定すればよいこと
を教示している。したがって、プレゼンテーション・モ
ード・プロセッサ102のスイッチ110、118を
「閉鎖」位置または「開放」位置に設定することによっ
て、ユーザは図13aないし図13cのプレゼンテーシ
ョン・モードを得ることができる。図14の回路の下に
ある表は、スイッチ110、118の「開放」位置およ
び「閉鎖」位置の種々の組み合わせによる効果を示す。
4つの組み合わせの各々について、この表は、チャネル
L、LCのどちらを、L’、LC’で示す出力(それぞ
れ、端子35、37)に出力するか、どのチャネルを放
射すると、方向104に主軸を、方向106にヌル軸を
有する放射パターン、および方向106に主軸を、方向
104にヌル軸を有する放射パターンを有するか、そし
て図13aないし図13cのどれが、スイッチの設定の
組み合わせによって得られるかを示す。図3ないし図
5、図13、および図14の実施態様において、サラウ
ンド・チャネルLSの低周波部分は、常に、方向106
が主軸となるように放射されている。また、スイッチ1
18が閉鎖位置にある場合、スイッチ110の位置には
無関係に、図13cの放射パターンが得られる。
【0058】図11および図12の実施態様では、プレ
ゼンテーション・モード・プロセッサ102は、入力
L,LCおよび出力端子35、37(それぞれ、L’、
LC’で示す)上の信号に対して同じ効果を有する。
【0059】以上の説明から、本発明の概念から逸脱す
ることなく、ここに開示した具体的な装置および技法に
対して種々の変更や発展も当業者には可能であることは
明白である。したがって、本発明は、ここに開示した各
々のそして全ての新規な特徴および新規な特徴の組み合
わせを包含し、特許請求の範囲の精神および範囲によっ
てのみ限定されるものとする。
【0060】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1a、図1b、および図1cは、本発明と共
に用いるラウドスピーカ・ユニットの構成の概略図であ
る。
【図2】図2aは、本発明を組み込んだオーディオ信号
処理システムのブロック図である。図2bおよび図2c
は、本発明にしたがって指向性チャネルを形成するオー
ディオ信号処理システムのブロック図である。
【図3】図3は、図2aのオーディオ信号処理システム
において用いる代わりの指向性プロセッサのブロック図
である。
【図4】図4は、図2aのオーディオ信号処理システム
において用いる代わりの指向性プロセッサのブロック図
である。
【図5】図5は、図2aのオーディオ信号処理システム
において用いる代わりの指向性プロセッサのブロック図
である。
【図6】図6は、図2aのオーディオ信号処理システム
において用いる代わりの指向性プロセッサのブロック図
である。
【図7】図7は、図3ないし図5の指向性プロセッサの
コンポーネントの一部のブロック図である。
【図8】図8は、本発明の態様を説明する際に有用なラ
ウドスピーカの構成の概略図である。
【図9】図9は、本発明の別の態様と共に用いるラウド
スピーカ・ユニットの構成である。
【図10】図10は、本発明の別の態様を組み込んだオ
ーディオ信号処理システムのブロック図である。
【図11】図11は、図10のオーディオ信号処理シス
テムと共に用いる指向性プロセッサのブロック図であ
る。
【図12】図12は、図10のオーディオ信号処理シス
テムと共に用いる代わりの指向性プロセッサのブロック
図である。
【図13】図13a、図13b、および図13cは、本
発明の別の特徴を記載するための、オーディオ・システ
ムのコンポーネントの一部の上面図である。
【図14】図14は、本発明にしたがって指向性チャネ
ルを形成するための、図3ないし図6のコンポーネント
のブロック図である。
【符号の説明】
10 第1アレイ 11、12 音響ドライバ 14 リスナ 16、17 音響ドライバ 15 第2アレイ 28 第1フルレンジ音響ドライバ 30 第2制限レンジ音響ドライバ 32 オーディオ信号源 34 デコーダ 36 指向性プロセッサ 42 システム等化(EQ)およびダイナミック・レ
ンジ制御回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月19日(2002.9.1
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図8】
【図9】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図10】
【図13】
【図14】
【図5】
【図7】
【図6】
【図11】
【図12】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04S 7/00 H04S 7/00 Z (72)発明者 エリック・イー・アンダーソン アメリカ合衆国カリフォルニア州94403, サン・マテオ,ウエスト・フォーティー ス・アベニュー 257 Fターム(参考) 5D011 AA02 5D020 AC07 5D062 BB05 CC11 CC12 CC13

Claims (54)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1オーディオ信号および第2オーディ
    オ信号を有し、前記第1および第2オーディオ信号が振
    幅を有するオーディオ・システムにおいて、前記オーデ
    ィオ信号を処理する方法であって、 前記第1オーディオ信号を第1スペクトル帯域信号およ
    び第2スペクトル帯域信号に分割するステップと、 前記第1スペクトル帯域信号を第1スケーリング係数で
    スケーリングし、第1信号部分を発生するステップであ
    って、前記第1スケーリング係数が前記第2オーディオ
    信号の前記振幅に比例する、ステップと、 前記第1スペクトル帯域信号を、第2スケーリング係数
    でスケーリングし、第2信号部分を発生するステップ
    と、を含む方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のオーディオ信号処理方法
    において、前記第2スケーリング係数が、前記第1オー
    ディオ信号の前記振幅に比例するオーディオ信号処理方
    法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のオーディオ信号処理方法
    において、前記第1および第2オーディオ信号が、マル
    チチャネル・オーディオ・システムにおける指向性チャ
    ネルに関連付けられるオーディオ信号処理方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のオーディオ信号処理方法
    であって、更に、 前記第1信号部分を第1フィルタによってフィルタ処理
    し、フィルタ第1信号部分を生成するステップと、 前記第2信号部分を第2フィルタによって処理し、フィ
    ルタ第2信号部分を生成するステップと、を含むオーデ
    ィオ信号処理方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のオーディオ信号処理方法
    において、SF1/SF2=ampl2/ampl1であり、SF1は前記第1
    スケーリング係数、SF2は前記第2スケーリング係数、a
    mpl1は前記第1オーディオ信号の前記振幅、およびampl
    2は前記第2オーディオ信号の前記振幅であるオーディ
    オ信号処理方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のオーディオ信号処理方法
    において、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタ
    は、人の頭部と同様の周波数応答および時間遅延効果を
    有するフィルタ部を含むオーディオ信号処理方法。
  7. 【請求項7】 請求項5記載のオーディオ信号処理方法
    であって、更に、前記フィルタ処理された第1信号部分
    を前記第2オーディオ信号と結合するステップを含むオ
    ーディオ信号処理方法。
  8. 【請求項8】 請求項5記載のオーディオ信号処理方法
    であって、更に、前記フィルタ処理された第2信号部分
    を前記第2スペクトル帯域信号と結合するステップを含
    むオーディオ信号処理方法。
  9. 【請求項9】 請求項5記載のオーディオ信号処理方法
    であって、更に、前記フィルタ処理された第1信号部
    分、前記フィルタ処理された第2信号部分、および前記
    第2スペクトル帯域信号を結合するステップを含むオー
    ディオ信号処理方法。
  10. 【請求項10】 請求項4記載のオーディオ信号処理方
    法であって、更に、前記フィルタ処理された第1信号部
    分を前記第2オーディオ信号と結合するステップを含む
    オーディオ信号処理方法。
  11. 【請求項11】 請求項4記載のオーディオ信号処理方
    法であって、更に、前記フィルタ処理された第2信号部
    分を前記第2スペクトル帯域信号と結合するステップを
    含むオーディオ信号処理方法。
  12. 【請求項12】 請求項4記載のオーディオ信号処理方
    法であって、更に、前記フィルタ処理された第1信号部
    分、前記フィルタ処理された第2信号部分、および前記
    第2スペクトル帯域信号を結合するステップを含むオー
    ディオ信号処理方法。
  13. 【請求項13】 請求項1記載のオーディオ信号処理方
    法において、SF1/SF2=ampl2/ampl1であり、SF1は前記第
    1スケーリング係数、SF2は前記第2スケーリング係
    数、ampl1は前記第1オーディオ信号の前記振幅、およ
    びampl2は前記第2オーディオ信号の前記振幅であるオ
    ーディオ信号処理方法。
  14. 【請求項14】 請求項1記載のオーディオ信号処理方
    法であって、更に、前記第1信号部分を第1フィルタに
    よってフィルタ処理し、フィルタ処理された第1信号部
    分を生成するステップと、 前記第2信号部分を第2フィルタによって処理し、フィ
    ルタ処理された第2信号部分を生成するステップと、を
    含むオーディオ信号処理方法。
  15. 【請求項15】 請求項4記載のオーディオ信号処理方
    法において、前記第1フィルタおよび前記第2フィルタ
    は、人の頭部と同様の周波数応答および時間遅延効果を
    有するフィルタ部を含むオーディオ信号処理方法。
  16. 【請求項16】 請求項15記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第1フィルタまたは前記第2フィル
    タの一方が、前記人の頭部の前方から到達する音波に対
    して、前記人の頭部の周波数応答および時間遅延効果と
    同様の周波数応答および時間遅延効果を有するフィルタ
    部を有し、前記第1フィルタまたは第2フィルタの他方
    が、前記人の頭部の後方から到達する音波に対して、前
    記人の頭部の周波数応答および時間遅延効果と同様の周
    波数応答および時間遅延効果を有するフィルタ部を有す
    るオーディオ信号処理方法。
  17. 【請求項17】 請求項15記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第1フィルタおよび前記第2フィル
    タは、前記人の頭部の前方から到達する音波に対して、
    前記人の頭部の周波数応答および時間遅延効果と同様の
    周波数応答および時間遅延効果を有するフィルタ部を有
    するオーディオ信号処理方法。
  18. 【請求項18】 請求項15記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第1フィルタおよび前記第2フィル
    タは、前記人の頭部の後方から到達する音波に対して、
    前記人の頭部の周波数応答および時間遅延効果と同様の
    周波数応答および時間遅延効果を有するフィルタ部を有
    するオーディオ信号処理方法。
  19. 【請求項19】 請求項15記載の方法において、前記
    第1フィルタおよび前記第2フィルタは、前記人の頭部
    と同様の周波数応答および時間遅延効果を有する前記フ
    ィルタと逆の周波数応答および時間遅延効果を有するフ
    ィルタ部を含むオーディオ信号処理方法。
  20. 【請求項20】 請求項14記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第1フィルタまたは前記第2フィル
    タの一方が平坦な周波数応答を有するオーディオ信号処
    理方法。
  21. 【請求項21】 請求項20記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第1フィルタまたは前記第2フィル
    タの他方が平坦な周波数応答を有するオーディオ信号処
    理方法。
  22. 【請求項22】 請求項14記載のオーディオ信号処理
    方法であって、更に、 前記フィルタ処理された第1信号部分を前記第2オーデ
    ィオ信号と結合し、第1結合信号を生成するステップを
    含むオーディオ信号処理方法。
  23. 【請求項23】 請求項22記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが指向性ラウドス
    ピーカ・ユニットを含み、前記結合するステップが、更
    に、前記第2スペクトル帯域および前記フィルタ処理さ
    れた第2信号部分を結合し、前記第1結合信号が、前記
    フィルタ処理された第1信号部分、前記フィルタ処理さ
    れた第2信号部分、前記第2スペクトル帯域、および第
    2オーディオ信号を含むようにするステップを含み、更
    に、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップを含むオー
    ディオ信号処理方法。
  24. 【請求項24】 請求項22記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが指向性ラウドス
    ピーカ・システムと、該指向性ラウドスピーカ・システ
    ムとは別個のラウドスピーカ・ユニットを含み、更に、
    前記第2スペクトル帯域および前記フィルタ処理された
    第2信号部分を結合して、第2結合信号を生成するステ
    ップと、 前記ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第2結合
    信号を電気音響的に変換するステップと、 前記指向性ラウドスピーカ・システムによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップと、を含む
    オーディオ信号処理方法。
  25. 【請求項25】 請求項22記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが指向性ラウドス
    ピーカ・システムと、該指向性ラウドスピーカ・システ
    ムとは別個のラウドスピーカ・ユニットを含み、前記別
    個のラウドスピーカ・ユニットが、前記第1スペクトル
    帯域におけるスペクトル成分の放射に実質的に限定され
    ており、前記結合するステップが、更に、 前記第2スペクトル帯域信号を結合し、前記第1結合信
    号が、前記フィルタ処理された第1信号部分、前記第2
    スペクトル帯域信号、および前記第2オーディオ信号を
    含むようにするステップを含み、 前記方法が、更に、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップと、 前記ラウドスピーカ・ユニットによって、前記フィルタ
    処理された第2信号部分を電気音響的に変換するステッ
    プと、を含むオーディオ信号処理方法。
  26. 【請求項26】 請求項1記載のオーディオ信号処理方
    法において、前記第1スケーリング係数および前記第2
    スケーリング係数が、時間に関して可変であるオーディ
    オ信号処理方法。
  27. 【請求項27】 請求項1記載のオーディオ信号処理方
    法において、前記第1スケーリング係数および前記第2
    スケーリング係数の和が1であるオーディオ信号処理方
    法。
  28. 【請求項28】 第1オーディオ信号、第2オーディオ
    信号、および指向性ラウドスピーカ・ユニットを有する
    オーディオ・システムにおいて、前記オーディオ信号を
    処理する方法であって、 前記第1オーディオ信号を電気音響的および指向的に変
    換し、第1信号放射パターンを生成するステップと、 前記第2オーディオ信号を電気音響的および指向的に変
    換し、第2信号放射パターンを生成するステップと、を
    含み、前記第1信号放射パターンおよび前記第2信号放
    射パターンが、交互およびユーザ選択的に同様となり、
    または異なるようにする、オーディオ信号処理方法。
  29. 【請求項29】 請求項28記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが第3オーディオ
    信号源と、前記指向性ラウドスピーカ・ユニットとは別
    個のスピーカ・システムとを含み、前記方法が、更に、 前記第3オーディオ信号を前記スピーカ・ユニットによ
    って電気音響的に変換するステップを含むオーディオ信
    号処理方法。
  30. 【請求項30】 請求項29記載のオーディオ信号処理
    方法において、 前記第3オーディオ信号が、人の頭部の寸法を近似する
    対応の波長を有する周波数において下限を有する周波数
    範囲に実質的に限定され、 前記周波数範囲内に周波数を有するオーディオ信号を電
    気音響的に変換するように、前記スピーカ・システムが
    構成および配置されるオーディオ信号処理方法。
  31. 【請求項31】 請求項30記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第3オーディオ信号が、スケーリン
    グされ、フィルタ処理されたオーディオ信号の第1スペ
    クトル帯域から成り、マルチチャネル・オーディオ・シ
    ステムの指向性チャネルを表すオーディオ信号処理方
    法。
  32. 【請求項32】 請求項29記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第3オーディオ信号が、マルチチャ
    ネル・オーディオ・システムの指向性チャネルを表す入
    力オーディオ信号の、フィルタ処理されスケーリングさ
    れた第1スペクトル帯域と、前記入力オーディオ信号の
    第2スペクトル帯域とから成るオーディオ信号処理方
    法。
  33. 【請求項33】 第1オーディオ信号、第2オーディオ
    信号、人の頭部の寸法を近似する対応の波長を有する周
    波数において下限を有する周波数範囲に実質的に制限さ
    れた第3オーディオ信号、指向性ラウドスピーカ・ユニ
    ット、および該指向性ラウドスピーカ・ユニットとは別
    個のラウドスピーカ・ユニットを有するオーディオ・シ
    ステムにおいて、前記オーディオ信号を処理する方法で
    あって、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって前記第1
    オーディオ信号を電気音響的および指向的に変換し、第
    1放射パターンを生成するステップと、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    2オーディオ信号を電気音響的および指向的に変換し、
    第2放射パターンを生成するステップと、 前記別個のラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    3オーディオ信号を電気音響的に変換するステップと、
    を含む方法。
  34. 【請求項34】 請求項33記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記電気音響的および指向的に変換する
    ステップは、前記第1オーディオ信号を電気音響的およ
    び指向的に変換し、前記第1放射パターンが第1方向に
    主軸を有し、前記第2放射パターンが、前記第1方向と
    は異なる第2方向に主軸を有するようにするステップを
    含むオーディオ信号処理方法。
  35. 【請求項35】 請求項33記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第3オーディオ信号は、スケーリン
    グされフィルタ処理されたオーディオ信号の第1スペク
    トル帯域から成り、マルチチャネル・オーディオ・シス
    テムの指向性チャネルを表すオーディオ信号処理方法。
  36. 【請求項36】 複数の指向性チャネルを有するオーデ
    ィオ・システムにおいて、前記複数のチャネルの各々に
    それぞれ対応するオーディオ信号を処理する方法であっ
    て、 第1オーディオ信号を、第1オーディオ信号第1スペク
    トル帯域信号および第1オーディオ信号第2スペクトル
    帯域信号に分割するステップと、 前記第1オーディオ信号第1スペクトル帯域信号を第1
    スケーリング係数によってスケーリングし、第1オーデ
    ィオ信号第1スペクトル帯域第1部分信号を発生するス
    テップと、 前記第1オーディオ信号第1スペクトル帯域信号を第2
    スケーリング係数でスケーリングし、第1オーディオ信
    号第1スペクトル帯域第2部分信号を発生するステップ
    と、 第2オーディオ信号を、第2オーディオ信号第1スペク
    トル帯域信号および第2オーディオ信号第2スペクトル
    帯域信号に分割するステップと、 前記第2オーディオ信号第1スペクトル帯域信号を第3
    スケーリング係数でスケーリングし、第2オーディオ信
    号第1スペクトル帯域第1部分信号を発生するステップ
    と、 前記第2オーディオ信号第1スペクトル帯域信号を第4
    スケーリング係数でスケーリングし、第2オーディオ信
    号第1スペクトル帯域第2部分信号を発生するステップ
    と、を含む方法。
  37. 【請求項37】 請求項36記載のオーディオ信号処理
    方法であって、更に、 前記第1オーディオ信号第1スペクトル帯域第1部分信
    号を第1フィルタによってフィルタ処理し、フィルタ処
    理された第1オーディオ信号第1スペクトル帯域第1部
    分信号を生成するステップと、 前記第1オーディオ信号第1スペクトル帯域第2部分信
    号を第2フィルタによってフィルタ処理し、フィルタ処
    理された第1オーディオ信号第1スペクトル帯域第2部
    分信号を生成するステップと、 前記第2オーディオ信号第1スペクトル帯域第1部分信
    号を第3フィルタによってフィルタ処理し、フィルタ処
    理された第2オーディオ信号第1スペクトル帯域第1部
    分信号を生成するステップと、 前記第2オーディオ信号第1スペクトル帯域第1部分信
    号を第4フィルタによってフィルタ処理し、フィルタ処
    理された第2オーディオ信号第1スペクトル帯域第1部
    分信号を生成するステップと、を含むオーディオ信号処
    理方法。
  38. 【請求項38】 請求項37記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが、指向性ラウド
    スピーカ・ユニット、ならびに第1ラウドスピーカ・ユ
    ニットおよび第2ラウドスピーカ・ユニットを有し、双
    方とも前記指向性ラウドスピーカ・システムとは異なる
    とともに互いに異なり、前記第1および第2の別個のラ
    ウドスピーカ・ユニットが前記第1スペクトル帯域内の
    放射周波数に実質的に制限され、前記スペクトル帯域
    が、人の頭部の寸法を近似した波長に対応する周波数下
    限を有し、前記方法が、更に、 前記第1オーディオ信号第2スペクトル帯域信号、前記
    第2オーディオ信号第2スペクトル帯域、および第3オ
    ーディオ信号を結合し、第1結合信号を生成するステッ
    プと、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップと、 前記フィルタ処理された第1オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第2部分を、前記フィルタ処理された第2オー
    ディオ信号第1スペクトル帯域第2信号第1部分と結合
    し、第2結合信号を生成するステップと、 前記第1の別個のラウドスピーカ・ユニットによって、
    前記第2結合信号を電気音響的に変換するステップと、 前記第2の別個のラウドスピーカ・ユニットによって、
    前記フィルタ処理された第2オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第2部分を電気音響的に変換するステップと、
    を含むオーディオ信号処理方法。
  39. 【請求項39】 請求項38記載のオーディオ信号処理
    方法であって、更に、 前記フィルタ処理された第2オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第2部分信号を、隣接チャネルを表す信号の、
    フィルタ処理されたスペクトル帯域制限部分と結合し、
    第3結合信号を生成するステップと、 前記第2の別個のラウドスピーカ・ユニットによって、
    前記第3結合信号を電気音響的に変換するステップと、
    を含むオーディオ信号処理方法。
  40. 【請求項40】 請求項37記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが、指向性ラウド
    スピーカ・ユニット、該指向性ラウドスピーカ・ユニッ
    トとは別個の第1ラウドスピーカ・ユニット、ならびに
    前記指向性ラウドスピーカ・ユニットおよび前記第1の
    別個のラウドスピーカ・ユニットとは異なる第2ラウド
    スピーカ・ユニットを有し、前記方法が、更に、 前記複数のオーディオ信号の内第3オーディオ信号と、
    前記フィルタ処理された第1オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第1部分とを結合し、第1結合オーディオ信号
    を生成するステップと、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップと、 前記フィルタ処理された第2オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第1部分、前記フィルタ処理された第1オーデ
    ィオ信号第1スペクトル帯域第2部分、および前記第1
    オーディオ信号第2スペクトル帯域を結合し、第2結合
    信号を生成するステップと、 前記第1の別個のラウドスピーカ・ユニットによって、
    前記第2結合信号を電気音響的に変換するステップと、 前記フィルタ処理された第2オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第2部分、および第2オーディオ信号第2スペ
    クトル帯域信号を結合し、第3結合信号を生成するステ
    ップと、 前記第2の別個のラウドスピーカ・ユニットによって、
    前記第3結合信号を電気音響的に変換するステップと、
    を含むオーディオ信号処理方法。
  41. 【請求項41】 請求項40記載のオーディオ信号処理
    方法であって、更に、 前記フィルタ処理された第2オーディオ信号第1スペク
    トル帯域第2部分信号を、隣接チャネルを表す信号の、
    フィルタ処理されたスペクトル帯域制限部分と結合し、
    第3結合信号を生成するステップと、 前記第2の別個のラウドスピーカ・ユニットによって、
    前記第3結合信号を電気音響的に変換するステップと、
    を含むオーディオ信号処理方法。
  42. 【請求項42】 オーディオ信号処理方法であって、 第1フィルタによって前記オーディオ信号をフィルタ処
    理するステップであって、前記第1フィルタが、人の頭
    部と同様の周波数応答および時間遅延効果を有し、1回
    フィルタ処理したオーディオ信号を生成するステップ
    と、 前記1回フィルタ処理したオーディオ信号を、第2フィ
    ルタによってフィルタ処理するステップであって、前記
    第2フィルタが、音波上において人の頭部の周波数およ
    び時間遅延効果と逆の周波数応答および時間遅延効果を
    有する、ステップと、を含むオーディオ信号処理方法。
  43. 【請求項43】 請求項42記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記第2フィルタは、前記人の頭部に対
    して予め選択した配向において発生する音波上におい
    て、人の頭部の周波数および時間遅延効果と逆の時間遅
    延効果を有するオーディオ信号処理方法。
  44. 【請求項44】 請求項43記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記予め選択した配向は、前記人の頭部
    に対して約30度の角度であるオーディオ信号処理方
    法。
  45. 【請求項45】 請求項43記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記予め選択した配向は、測定した角度
    であるオーディオ信号処理方法。
  46. 【請求項46】 複数の指向性チャネル、第1オーディ
    オ信号、および第2オーディオ信号を有し、前記第1お
    よび第2オーディオ信号が、通常の聴取位置にいるリス
    ナの同じ横側にある隣接指向性チャネルを表すオーディ
    オ・システムにおいて、前記オーディオ信号を処理する
    方法であって、 前記第1オーディオ信号を第1スペクトル帯域信号およ
    び第2スペクトル帯域信号に分割するステップと、 前記第1スペクトル帯域信号を第1時変算出スケーリン
    グ係数でスケーリングし、第1信号部分を発生するステ
    ップと、 前記第1スペクトル帯域信号を、第2時変算出スケーリ
    ング係数でスケーリングし、第2信号部分を発生するス
    テップと、を含む方法。
  47. 【請求項47】 請求項46記載のオーディオ信号処理
    方法であって、更に、 前記第1信号部分を第1フィルタによってフィルタ処理
    し、フィルタ処理された第1信号部分を生成するステッ
    プと、 前記第2信号部分を第2フィルタによってフィルタ処理
    し、フィルタ処理された第2信号部分を生成するステッ
    プと、を含むオーディオ信号処理方法。
  48. 【請求項48】 請求項47記載のオーディオ信号処理
    方法であって、更に、 前記フィルタ処理された第1信号部分を前記第2オーデ
    ィオ信号と結合し、第1結合信号を生成するステップを
    含むオーディオ信号処理方法。
  49. 【請求項49】 請求項48記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが、指向性ラウド
    スピーカ・ユニットを含み、前記結合するステップが、
    更に、前記第2スペクトル帯域信号および前記フィルタ
    処理された第2信号部分を結合し、前記第1結合信号
    が、前記フィルタ処理された第1信号部分、前記フィル
    タ処理された第2信号部分、前記第2スペクトル帯域信
    号、および前記第2オーディオ信号を含むようにするス
    テップを含み、前記方法が、更に、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップを含むオー
    ディオ信号処理方法。
  50. 【請求項50】 請求項48記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが、更に、指向性
    ラウドスピーカ・システム、および該指向性ラウドスピ
    ーカ・ユニットとは別個のラウドスピーカ・ユニットを
    含み、前記方法が、更に、 前記第2スペクトル帯域信号および前記フィルタ処理さ
    れた第2信号部分を結合し、第2結合信号を生成するス
    テップと、 前記ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第2結合
    信号を電気音響的に変換するステップと、 前記指向性ラウドスピーカ・ユニットによって、前記第
    1結合信号を電気音響的に変換するステップと、を含む
    オーディオ信号処理方法。
  51. 【請求項51】 請求項48記載のオーディオ信号処理
    方法において、オーディオ・システムが、指向性ラウド
    スピーカ・ユニット、および該指向性ラウドスピーカ・
    ユニットとは別個のラウドスピーカ・ユニットを含み、
    前記別個のラウドスピーカ・ユニットが、前記第1スペ
    クトル帯域における放射スペクトル成分に実質的に制限
    されており、前記結合するステップが、更に、 前記第2スペクトル帯域を結合し、前記第1結合信号
    が、前記フィルタ処理された第1信号部分、前記第2ス
    ペクトル帯域信号、および前記第2オーディオ信号を含
    むようにするステップを含み、 前記方法が、更に、前記指向性ラウドスピーカ・ユニッ
    トによって、前記第1結合信号を電気音響的に変換する
    ステップと、 前記ラウドスピーカ・ユニットによって、前記フィルタ
    処理された第2信号部分を電気音響的に変換するステッ
    プと、を含むオーディオ信号処理方法。
  52. 【請求項52】 オーディオ信号、下限を有する周波数
    範囲内の音波を変換するように設計され構成された第1
    電気音響変換器、および前記第1変換器の下限よりも低
    い第2変換器下限を有する周波数範囲において音波を変
    換するように設計され構成された第2電気音響変換器を
    有するオーディオ・システムにおいて、オーディオ信号
    を処理する方法であって、 前記オーディオ信号を第1スペクトル帯域信号および第
    2スペクトル帯域信号に分割するステップと、 前記第1スペクトル帯域信号を第1スケーリング係数で
    スケーリングし、第1部分信号を発生するステップと、 前記第1スペクトル帯域信号を第2スケーリング係数で
    スケーリングし、第2部分信号を発生するステップと、 前記第1部分信号を前記第1電気音響変換器に送信して
    変換するステップと、 前記第2部分信号を前記第2電気音響変換器に送信して
    変換するステップと、を含む方法。
  53. 【請求項53】 請求項52記載のオーディオ信号処理
    方法において、前記オーディオ信号が、マルチチャネル
    ・オーディオ・システムにおける指向性チャネルに対応
    するオーディオ信号処理方法。
  54. 【請求項54】 請求項1記載のオーディオ信号処理方
    法であって、更に、前記第1スペクトル帯域信号を、前
    記第2スペクトル帯域信号に対して時間的に遅延させる
    ステップを含むオーディオ信号処理方法。
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