JP2006508404A - 仮想サウンド合成のためのラウドスピーカシステム - Google Patents
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Abstract
本発明の方法は、複数の励磁器を配列に配置することと、複数の励磁器の出力からインパルス応答のマトリクスを決定することと、ピークおよびディップに対して別個に周波数領域において測定されたデータを平滑化することと、音響のエネルギーを平均化することと、平均化された音響のエネルギーからエリアジング周波数より上の線形位相上部等化フィルタを計算することと、仮想の音源に応答してシステムを等化することと、等化されたシステムからエリアジング周波数までの下部等化フィルタを得ることと、上部等化フィルタおよび下部等化フィルタを構成することと、構成されたフィルタから低周波数と高周波数との間のなめらかなリンクを得ることとを包含する。
Description
この発明は、マルチチャネル入力を有する励磁器(exciters)の配列からサウンド合成を作成するためのサウンド再生システムに関する。
多くのサウンド再生システムは、サウンドを再生するために波紋理論(wave theory)を使用する。波紋理論は、音場生成の物理的かつ知覚的な法則および人間の知覚の理論を含む。波紋理論を組み入れているいくつかサウンド再生システムは、波フィールド合成(wave field synthesis)として知られる概念を用いる。この概念によると、波紋理論は個々のラウドスピーカをラウドスピーカ配列に置換するために用いられる。ラウドスピーカ配列は、現実または概念上の(仮想の)源から発生するように見える波先(wave front)を生成することが可能である。波先は、単に一つまたは数箇所の位置からだけでなく、実質的に全体のリスニング空間においてオリジナルの波フィールドの表現を生成させる。
波フィールド合成は、一般に、リスニング領域の周辺に配置される多数のラウドスピーカを必要とする。従来のラウドスピーカは、典型的には使用されない。従来のスピーカは、通常、電磁トランスデューサとコーンとを有し、エンクロージャに取り付けられているドライバを含む。エンクロージャは、スピーカ配列を得るためのもう一方の列の上に積み重ねられたものであってもよい。しかしながら、波フィールド合成を実行するためには典型的に多数のトランスデューサを必要とするので、コーン駆動スピーカは実用的でない。複合のトランスデューサを収納することができるパネルラウドスピーカが、通常、波フィールド合成に使用されている。パネルラウドスピーカは、軽くて硬い材料の平面からつくることができ、屈曲波がその平面に付属しておりオーディオ信号によって供給される電磁励磁器によって励起される。このようにつくられた平面のいくつかは、リスニング領域の周辺に部分的にまたは全体的に配置することができる。
パネルラウドスピーカだけがサウンドを生成する一方で、波紋理論は、リスナーが仮想の音源からの合成された音場、すなわち、仮想の音場を知覚することができるようにも使用され得る。音源の見かけ角度、距離および放射特性は、合成された音響環境の特性と同様に特定され得る。パネルラウドスピーカの励磁器は、一様でないダイレクティビティ特性、位相歪、パネルの有限サイズによるウィンドウ効果を有する。部屋反射も、ラウドスピーカの出力を制御することを困難にする。
本発明は、マルチ励磁器駆動のパネルラウドスピーカのマルチチャネル等化および波フィールド合成を実行するサウンドシステムを提供する。そのサウンドシステムは、フィルタリングを利用して、音像の現実的な空間再生を取得する。そのフィルタリングは、平面波の知覚的な再生のためのフィルタ設計を含み、ラウドスピーカに関連してさまざまな位置で聞こえるように知覚される音源を創造するためのフィルタを有する。そのサウンドシステムは、複数のN個の入力源と複数のM個の出力チャネルとを有していてもよい。プロセッサは、入力源および出力チャネルに関して接続されている。そのプロセッサは、プロセッサ内に配置されるNxM個の有限インパルス応答フィルタのバンクを含む。そのプロセッサは、各入力源の波フィールドを重畳するために有限インパルス応答フィルタに関して接続されている複数のM個の加算点をさらに含む。M個の励磁器の配列は、そのプロセッサに関して接続されている。
上述したような複数のラウドスピーカのシステムにおいて仮想の音源を取得する方法は、複数の励磁器を配列に配置することと、その後、その励磁器の出力を測定することによりインパルス応答のマトリクスにおいて測定されたデータを取得することとを含む。その測定されたデータは、ラウドスピーカ配列の出力を測定するためにそのラウドスピーカ配列に関連するマイク配列に複数のマイクを配置することによって取得され得る。そのマイク配列は、リスニング領域にわたる線を形成するように配置されており、その配列内の個々のマイクは、ラウドスピーカ配列内の励磁器の間隔の少なくとも半分のを間隔を空けて配置されている。
その測定されたデータは、その後、周波数応答を取得するために周波数領域において平滑化される。その周波数応答は、インパルス応答のマトリクスを取得するために時間領域に変換される。各インパルス応答は、各処理されたインパルスを合成したものであってもよい。過剰位相モデルは、その後、各処理されたインパルス応答に対して計算される。そのモデル化にされた位相応答は、より高い周波数で平滑化され、より低い周波数では変化しないよう保たれる。
次に、システムは、エリアジング周波数までの下部フィルタを取得するために仮想の音源に従って等化される。そのシステムは、マイク位置での仮想の音源に対する予想されるインパルス応答を特定し、その後、エリアジング周波数までサブサンプリングすることによって等化される。予想されるインパルス応答は、モノポール源または平面波から取得され得る。次に、仮想の音源に対応する等化および位置フィルタを計算するために、修正アフィン・プロジェクション・アルゴリズムのようなマルチチャネル反復型アルゴリズムが適用される。最後に、等化/位置フィルタは、等化プロセスを完了するためにオリジナルのサンプリング周波数にアップサンプルされる。さらに、上部フィルタと呼ばれる線形位相等化フィルタは、一組の関連したインパルス応答を計算し、その大きさを平均化し、その結果を反転することによって、エリアジング周波数より上を使用するように導出される。
その後、低周波数と高周波数との間でなめらかなリンクを取得するために上部フィルタおよび下部フィルタが構成される。上部フィルタおよび下部フィルタを構成することは、等化ステップによって導入された空間ウィンドウ化を見積ることと、仮想の音源から複数のラウドスピーカまでの伝達遅れを計算することと、低周波数と高周波数との間のバランスが正しいままであることを確認することと、高周波数等化フィルタを補正することとを含む。
本発明のその他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な記述を調査することにより当業者にとって明らかであるかまたは明らかになる。このような全ての追加のシステム、方法、特徴および利点はこの明細書の範囲内に含まれており、本発明の範囲内であり、以下の請求項によって保護されることが意図されている。
サウンドシステムは、パネルに配備された音源の配列から、所望の音場を得る。所望の音場によって、リスナーは、あたかも音響が生の音源で特定された位置から来ているかのように、音響を知覚することができる。サウンドシステムの設置は、生成された音場を得るために音源の配列に隣接してマイク配列を配置することを含む。任意の有限インパルス応答フィルタは、それから音源の配列の範囲内で各々の音源のために構成される。生成された音場が所望の音場に似ているように、マルチチャネル等化および波フィールド合成が発生するために、反復はフィルタ係数を最適化するように印加される。フィルタが設置されたあと、マイクは取りはずすことができる場合がある。
図1および図2は、サウンドシステム100のブロック図である。サウンドシステム100は、駆動アレイプロセッサまたはデジタル信号プロセッサ(DSP)120のようなプロセッサを経由して入力115に接続されるラウドスピーカ110を含むことができる。ラウドスピーカ110の構成は、1以上の励磁器140に付着したパネル130を含むことができ、エンクロージャはない。エンクロージャを含むラウドスピーカのような、他のラウドスピーカが使用され得る。加えて、励磁器140は、コーンまたはダイアフラムを有するトランデューサのようなトランデューサおよび/またはドライバを含むことができる。パネル130は、ダイアフラムを含むことができる。サウンドシステム100は、より少いかあるいはより多い構成要素を有する他の構成を有することができる。1以上のラウドスピーカ110は、大きなリスニング領域にわたる空間的なオーディオ再生を可能にするようにそのラウドスピーカ110がカスケード配列に配置され得るように使用され得る。
サウンドシステム100は、より正確にサウンドを表現するために、波フィールド合成と、より多い数の個々のチャネルとを用いることができる。異なる数の個々のチャネルが使用され得る。励磁器140およびパネル130は、プロセッサ120を介して入力115から信号を受け取る。その信号は、励磁器140を作動させてパネル130において屈曲波を生成する。その屈曲波は、ラウドスピーカ110が動作するリスニング環境において決定された位置に指向することができるサウンドを作成する。励磁器140は、カリフォルニア州ノースリッジに所在するハーマン・インターナショナル社のハーマン/ベッカー部門によって、製造されたFPME3708C型シリアル番号第200100275号の励磁器であってもよい。ラウドスピーカ110のパネル130上の励磁器140は、異なるパターンで配置され得る。励磁器140は、1以上のライン配列においてパネル130上に配置されてもよく、および/または、励磁器140の間の非一定の間隔を用いて配置されてもよい。パネル130は、正方形、長方形、三角形および長円形のような異なる形を含むことができ、寸法を変化させることによって大きさを決めることができる。パネル130は、平らで軽くて固い材料、例えば両側に取り付けられて積層される紙の薄膜層を有する5mmの泡沫ボード、で作ることができる。
ラウドスピーカ110または複数のラウドスピーカは、サウンドを作成するリスニング環境において利用され得る。ラウドスピーカ110のためのアプリケーションは、劇場における直接のスピーチ強調や映画館におけるサウンド再生のようにラウドスピーカ配列が必要とされる環境を含む。他の環境は、ホームシアターにおけるオーディオだけやオーディオとビデオの組み合わせのサラウンドサウンド再生や、バーチャルリアリティ劇場におけるサウンド再生を含むことができる。他のアプリケーションは、シミュレータにおけるサウンド再生、オーラリゼーションのためのサウンド再生および電話会議のためのサウンド再生を含むことができる。さらに他の環境は、ビデオ投映スクリーンとして使用するパネル130を有する空間サウンド再生システムを含むことができる。
図3は、パネル130のないサウンドシステム100の概要を示す。サウンドシステム100は、N個の入力源115と、プロセッサ120とを含む。プロセッサ120は、N個の入力およびM個の出力チャネルに対応するNxM個の有限インパルス応答(FIR)フィルタ300のバンクを含む。プロセッサ120は、各源の波フィールドを重畳するために、M個の加算点310をも含む。M個の加算点はM個の励磁器140の配列に接続する。M個の励磁器140の配列は、通常、D/A変換器、パワーアンプおよびトランスデューサを含む。
デジタル信号プロセッサ120は、パネル130の拡散動作および励磁器140の個々の方向特性を考慮に入れる。フィルタ300は、励磁器140の配列の特定された配列の信号経路に対して設計されている。与えられた音響の音源の波フィールドがリスニング環境内の空間の所望の位置で近似されるように、フィルタ300は最適化され得る。部分的に相関していない信号が同じパネル130に取り付けられている励磁器140に印加されるので、フィルタ300はまた、許容可能なしきい値を下回る歪を維持するように使用され得る。加えて、パネル130は、マルチトーン信号を印加するときに、歪みレベルがスムーズに上昇することを保証するためにインターナルダンピングのいくらかの量を維持する。
ラウドスピーカ110を調整するために、例えば、後述する反復プロセスを適用することによって、フィルタ300の係数が最適化される。その係数は、ラウドスピーカ110から生成された音場が、リスニング環境における位置と所望の音場のサウンド(例えば、オリジナルの源によって生成された音場を非常に正確に代表するような音場)にできるだけ近く似るように、最適化され得る。その係数は、他の音場および/またはリスニング環境のために最適化されてもよい。反復を実行するために、ラウドスピーカをセットアップする間、ラウドスピーカ110から生成される音場は、後述するように、マイク配列によって測定され得る。励磁器140の非理想の特性(例えば、角度に依存する不規則な周波数応答や、特定の実現のサウンド環境による望んでいない早期の反射)は、考慮に入れられ、低減される。マルチチャネル等化および波フィールド合成は、同時に実行され得る。ここで使用しているように、同時に実行され得る機能は、また、シーケンシャルに実行され得る。
図4は、サウンドシステム100のインプリメンテーションのブロック図である。ここでは、フィルタリングがルーム・プリプロセッサ400とレンダリング・フィルタ410とに分割されている。ルーム・プリプロセッサ400およびレンダリング・フィルタ410は、サウンド環境を変化させることをエミュレートするように音場を再生するように使用され得る。例えば、長いFIRフィルタ420は、大聖堂において録音された聖歌またはクラブにおいて録音されたジャズのバンドのオリジナル音源に従って再生されるサウンドのサウンド効果を変化させるために使用され得る。長いFIRフィルタ420は、また、サウンドの知覚された方向を変化させるために使用され得る。長いFIRフィルタ420は、ラウドスピーカ110の配置から独立して設定され得、長いFIRフィルタ420のコンボリューションおよび調整に適したアプリケーションを含むパーソナルコンピュータのようなプロセッサを用いてインプルメントされ得る。このようにして、1つの入力源あたりのM個の長いFIRフィルタ420が、部屋効果または直接的なサウンド位置のいずれかにおかる各変化に対して導出され得る。
レンダリング・フィルタ430は、短いFIRフィルタ430を用いてインプリメントされ得、例えば図3に記載のフィルタ300のような、直接サウンドフィルタ440と平面波フィルタ450とを含む。平面波フィルタ以外のフィルタ(例えば、円フィルタ)を使用してもよい。短いFIRフィルタ430のセットアップは、ラウドスピーカ110の配置に依存する。短いFIRフィルタ430は、ラウドスピーカ110に取り付けられている専用ハードウエアを用いて(例えば、デジタル信号プロセッサを用いて)インプリメントされ得る。直接サウンドフィルタ440は、サウンド環境内で仮想の音源の位置を有効にアップデートすることを動的に可能にするように直接サウンドのレンダリングに特化されている。平面波を作成するために使用される平面波フィルタ450は、静的であってもよい(例えば、特定のラウドスピーカ110に対して一度セットアップされる。これにより、レンダリング側のアップデートコストが低減される)。サウンドシステム100のマルチチャンネル等化に関連するルームプロセッシングのそのような分割および波フィールド合成は、費用を最小にすることができ、動的なサウンド環境場面の再生を単純化することができる。
図5は、サウンドシステム100のフィルタ300を構成する方法のフローチャートである。平面波フィルタ450は、また、このような方法で構成され得る。フィルタ300の係数は、再生されるかまたは合成される仮想の音源に従って決定される。その方法の各ブロックは、以下に詳細に記載される。ブロック500で、励磁器140はパネル130に配置される。図5のブロック510で、励磁器140の出力は、インパルス応答のマトリクスを得るために測定される。ブロック520で、データは前処理されて、平滑化される。ブロック530で、等化が実行される。ブロック540で、等化フィルタ300が構成される。
図6は、第1のサブスペースSと第2のサブスペースRとを分離する無限の平面Ωを模式的に表したものである。励磁器140の出力を測定するために、第1のサブスペースSに位置する与えられた音源によって第2のサブスペースRにおいて生じた音場であるRayleigh2積分状態が、サブスペースSとサブスペースRとを分離する無限の平面Ω上の音響圧力信号によって完全に記載される。したがって、励磁器140の配列のような1組の二次的な音によって放射される音圧が、平面Ω上のサブスペースSに位置する所望のターゲット源によって放射した圧力に一致する場合には、サブスペースRにおいて作成された音場は、ターゲット音源によって作成された音場に等しい。励磁器140およびマイク700が全て1つの水平面に位置する場合には、面Ωは、Ωおよび水平面が交差する線Lに減縮されてもよい。
波フィールド合成の目的は、水平面において音場を再生することであるので、ブロック510における計測手順の目標は、水平面において各励磁器140によって作成される音場をできるだけ正確に捕らえることである。Rayleigh 2積分を用いて議論されるように、これは、線L上に作成される音場を測定することによって達成され得る。他のアプローチも使用され得る。前後の外挿を用いて、水平面の全体において作成される音場が、線Lから導出され得る。励磁器140の配列によって作成される音場が線L上で正しい場合には、音場は、水平面の全体でおそらく正しい。
図7は、測定されるべき励磁器140の線形配置を示す。8つの励磁器140は、約140cm約60cmのサイズを有するパネル上の線に沿って、等間隔に取り付けられている。他の数の励磁器および/または他の寸法のパネルを使用してもよい。ラウドスピーカ110の1つの配置は、3つのパネル130a、130bおよび130cを含み、2つの外パネル130aおよび130cは、中央パネル130bに関して約30度の角度によって傾けられる。パネル130a、130bおよび130c上の励磁器140の配列は、変動する励磁器140およびパネル130a、130bおよび130cの特性とともに変動し得る。したがって、記載されている方法は、異なるラウドスピーカ110に対して別個に実行され得る。その方法は、各特定のラウドスピーカ110配置に対して一回またはそれ以上実行され得る。フィルタ300の設計は、水平面において与えられた仮想音源の波フィールドを合成するために記載されている。仮想音源は、同様に他の平面において合成され得る。
ラウドスピーカ110の出力を測定するために、図5のブロック510において1以上のマイク700が、センターパネル130bから約1.5mの距離tに位置するガイド702(例えば棒)に配置される。マイク700は、リスニングゾーンの全体にわたる領域において出力を測定する。マイク700は、全指向性マイクロフォンを含むことができる。最大長シーケンス(MLS)技術が、この測定を達成するために使用され得る。マイク位置の間隔は、出射された音場を正確に測定することができるように、配列スピーカまたは励磁器140の間隔の少なくとも半分を含む。典型的な近似値は、約10−20cmの励磁器140の間隔に対して、約5−10cmのマイク位置の間隔と、約50−300 msecの測定されたインパルス応答の長さとを含む。1つのマイク700は、サウンドを測定することができ、その後、各励磁器140に関する複数のインパルス応答を取得するために棒に沿って移動される。もしくは、複数のマイクの配列が使用されてもよい。マイク700は、構成後に、サウンドシステム100から取り除かれることができる。
図8は、マルチチャネル・インバースフィルタ設計システムを示すブロック図である。ここで、N個の励磁器140がN個のフィルタ300とマイク700からのM個の信号とによって供給されている。フィルタの係数もしくは励磁器140に入力されるフィルタまたはフィルタ配列300を生成するマルチチャネル反復手順が使用され得る。フィルタ300は、M個の空間上のサンプル点(例えば、マイク700)において測定される最小平均二乗(LMS)誤差に従って仮想の音源の音場を近似するために利用され得る。M個のマイク位置で励磁器140によって作成される音場は、励磁器140からマイク700までのインパルス応答を測定することによって記述される。マルチチャネル反復手順は、フィルタ300の係数を生成する。所望の仮想音源の音場は、M個の空間上のサンプル点での最小平均二乗誤差の測定によって近似され得る。
hi(i=[1...Nls])は、与えられた所望の仮想の音源に対して、配列の励磁器140に印加されるべきフィルタ300のNlsインパルス応答に対応する。Cは、測定されたインパルス応答のマトリクスに対応する。ここで、Ci,j(n)は時間nのマイク位置iでのドライバjのインパルス応答である。C(n)は、あらゆるドライバ/マイクの組み合わせに対応する時間nでのすべてのインパルス応答を有するNis*Nmic次元のマトリクスに対応する。dj(j=[1..Nmic])は、マイク位置での所望の信号に対応するNmicインパルス応答を含む。
長さNis*Lfiltのベクトルwは、(数1)のように決定される。
ラウドスピーカ110の周波数応答は、遅く到着する一時的かつ空間的な拡散波の干渉によるサウンド出力の中に鋭いヌルを含むことができる。インバースフィルタは、可聴であるが望まれていない一定の周波数で強いピークを作成することができる。
図10は、オリジナルの平滑化されていない周波数応答を点線で示し、より好ましい平滑化された周波数応答を実線で示すグラフである。図11は、図13に示される周波数応答に対応するインパルス応答を示すグラフである。平滑化は、様々ま励磁器140の間の最初の位相関係を保持しつつ、ピークとディップとを区別するために周波数領域において非線形の手順を用いて行われ得る。平滑化は、インバースフィルタ300がピークを減衰し、かつ、強いディップを変更することなく残すことを確実にし、時間および周波数領域の両方で特定される所望の信号を生成する。
図5のブロック520、550および552において、測定されたデータは処理されて平滑化されたデータとなる。データを平滑化することは、ブロック550において、周波数領域においてピークおよびディップを別々に平滑化することを含み、ブロック552において、位相応答をモデル化し、再構築することを含む。
平滑化は、周波数領域において適用され、インパルス応答の新たなマトリクスは、例えば、逆高速フーリエ変換(FFT)を用いて、周波数応答を時間領域に変換することによって得られる。平滑化処理は、インパルス応答の完全なマトリクスに適用され得る。説明を簡単にするために、その処理はマトリクスのインパルス応答のうちの1つ、ベクトルIMPに適用される。
(周波数領域においてピークおよびディップを別々に平滑化すること)
インパルス応答に対して、対数振幅ベクトルは、IMPに対して計算される。
インパルス応答に対して、対数振幅ベクトルは、IMPに対して計算される。
処理されたインパルス応答に対して、例えば、最大の振幅の10%に等しいインパルス応答において最初の点をとることによって、最初の遅れTが抽出される。インパルス応答合成は、その後、平滑化された振幅の最小位相表現の計算し、かつ、対応する遅れを回復するために前にゼロを加算することによって達成される。
対応する位相部分φmp(f)が抽出される。
インパルス応答の最初の遅れ部分は、t=0からt=T−1まで取り除かれる。
位相は、その結果φor(f)から抽出される。
φex(f)=φor(f)−φmp(f)を計算する。
φex(f)のオクターブバンドの平滑化が処理される。
(低周波数でのオリジナル・インパルス応答による置換)
(数14)の位相は、φex(f)を用いて補正される。⇒(数15)
(数14)の位相は、φex(f)を用いて補正される。⇒(数15)
図12は、ラウドスピーカ配列1220によって生じる与えられた音源1210の近似の可視領域1200の上面図である。可視領域1200の外で、測定されたデータを有する音場を合成することを試みることは、意味がある結果を生じることができない。ラウドスピーカ配列1220の有限長さのために、ウィンドウ化効果が導入される。これにより、定義される可視領域1200が制限されることがある。測定されたデータは、対応するエリアジング周波数まで有効である。物理的制限に加えて、有限数の励磁器140および励磁器140間の非ゼロ距離は、再生された音場に導入されるべき空間的なサブサンプリングを引き起こすことがある。サブサンプリングが計算コストを低減するために用いられる一方で、サブサンプリングは、コーナー周波数として知られる一定の周波数より上に空間的なエリアジングを引き起こすことがある。さらに、マイク700の制限された数の位置は、空間的なエリアジングのために不正確さを引き起こすことがある。
図5において、ブロック530では、エリアジングまたはコーナー周波数より上または下の周波数を考慮に入れるために、励磁器140について等化が実行される。等化は、ラウドスピーカ110ではなく、マイク700で最も正確であってもよい。したがって、前後の外挿は、音場がリスニング領域の全体にわたって正しく再生されることを確実にするために使用され得る。ブロック560において、インバースフィルタ300は、コーナーまたはエリアジング周波数より上で計算される。コーナー周波数より上では、音場はマイク700の位置で完全に等化され得るが、その他の場所では予測不可能の場合もある。したがって、コーナー周波数より上では、適応モデルは所望の音場の物理的モデリングを置換することができる。そのモデリングは、リスナーが出射されたサウンドとそのサウンドの本当の表現との差を知覚することができないように最適化され得る。
図13は、周波数応答の例を示す。これは、遅延された信号を用いて理想的なモノポールのシミュレートされた配列に対して2つの測定点で取得され得る。
そのグラフは、互いから約10cmの距離で測定された波フィールド合成を用いて再生された音場の典型的な周波数応答(約1,000〜約10,000Hz)を示す。周波数応答は、遅延された波の干渉から知られるような典型的な櫛形フィルタのような特性を呈する。高い周波数範囲のための等化手順は、生成された音場のエネルギー制御に結合される励磁器140の個々の等化を使用する。その手順は、知覚的な感覚で、さもなければ物理的に正確さで、音場を回復することを目的とすることができる。
エリアジング周波数より上で、配列励磁器140は、例えば、1つの測定は軸上で、2つの測定は軸外れ対称でというように変化する測定にわたって空間的な平均化を実行することによって、互いに独立して等化され得る。測定の他の量も使用することができる。ブロック562で、得られた平均周波数応答は反転され、対応するフィルタの予想されるインパルス応答は線形位相フィルタとして算出される。その後、エネルギー制御ステップが、低周波数および高周波数フィルタ300間の遷移を最適化して、サウンドコロケーション(sound coloration)を最小化するために実行される。マイク700の位置で作成されるエネルギーは、周波数バンクにおいて算出される。その後、平均は、マイク700の間の点にわたって計算され、その結果は所望の音源が理想的に生じた結果と比較される。
ブロック564では、フィルタ300の係数が、コーナーまたはエリアジング周波数より下の周波数に対して計算される。係数は、所定の仮想音源の位置および方向に対して時間領域において算出されることができ、ブロック562において特定されるように、目標機能としてのマイク位置での所望のインパルス応答のベクトルを含む。フィルタ300の係数は、その配列によって作成される信号ベクトルと所望の信号ベクトルとの誤差が平均二乗誤差距離に従って最小化されるように、生成され得る。その後、インパルス応答のマトリクスが取得され、励磁器140から各測定ポイント(例えば、マイク700)までの信号経路を記述する。そのマトリクスは、マルチチャネルインバースフィルタリングのように、与えられた仮想音源の再生に従って反転される。
コーナー周波数の値は、波先の曲率、ラウドスピーカ配列110のジオメトリおよびリスナーまでの距離に依存する。下記の例において、システムを等化するフィルタ設計手順は、約1−3kHzのコーナー周波数に対して適用される。
(エリアシング周波数の1.3kHzより上のフィルタを計算すること)
ブロック560において、エリアジング周波数より上のインバースフィルタが、計算される。高周波数に対するプロトタイプ等化フィルタを導出するために、インパルス応答のマトリクスMIRsmooが使用される。励磁器140およびマイク700の位置を知っていることによって、角ポジションθは、励磁器140の軸に対するマイク700の位置で計算される。各励磁器140に対し、3つのインパルス応答は決定され、それぞれ、閉路−軸方向(θ=0)および2つの対称外れた軸測定(θ=±θoa)に対応する。補償は、測定の距離の差によって実行される。Rがマイク700の考慮された励磁器140およびポジション間の距離であるとき、Rはインパルス応答を逓倍することができる。
ブロック560において、エリアジング周波数より上のインバースフィルタが、計算される。高周波数に対するプロトタイプ等化フィルタを導出するために、インパルス応答のマトリクスMIRsmooが使用される。励磁器140およびマイク700の位置を知っていることによって、角ポジションθは、励磁器140の軸に対するマイク700の位置で計算される。各励磁器140に対し、3つのインパルス応答は決定され、それぞれ、閉路−軸方向(θ=0)および2つの対称外れた軸測定(θ=±θoa)に対応する。補償は、測定の距離の差によって実行される。Rがマイク700の考慮された励磁器140およびポジション間の距離であるとき、Rはインパルス応答を逓倍することができる。
測定されたデータを用いて、各励磁器140のための3つの決定されたインパル応答の絶対値が計算され、絶対値はインパルスレスポンスのために平均化され、平均化された絶対値は反転される。対応するインパルス応答は、ウィンドウ化されたフーリエ変換を用いて線形位相フィルタとして合成され得る。⇒(数24)
(マイク位置での所望の仮想音源のためのインパルス応答の仕様)
ブロック562において、組み合わせ等化のためのフィルタ300および仮想音源のポジショニングを設計するために、予想されるインパルス応答のセットは、マイク700の各位置で特定される。そのセットは、測定されたデータもしくはシミュレートされたデータから導出される。予想されるフィルタ長に従う遅延deqの充分な量は、同様に特定される。
ブロック562において、組み合わせ等化のためのフィルタ300および仮想音源のポジショニングを設計するために、予想されるインパルス応答のセットは、マイク700の各位置で特定される。そのセットは、測定されたデータもしくはシミュレートされたデータから導出される。予想されるフィルタ長に従う遅延deqの充分な量は、同様に特定される。
以下、モノポール源および平面波のケースを例示する。
(モノポール源)
モノポール源は、点音源と考えられる。源によって放射される音響パワーは、入射角に独立していてもよく、1/R2によって減衰されてもよい。ここで、Rは、源に対する距離である。マイク位置500で、全指向性マイクロフォンが使われる場合には、圧力は特定されなければならない。
モノポール源は、点音源と考えられる。源によって放射される音響パワーは、入射角に独立していてもよく、1/R2によって減衰されてもよい。ここで、Rは、源に対する距離である。マイク位置500で、全指向性マイクロフォンが使われる場合には、圧力は特定されなければならない。
伝達遅れ時間diは、di=Ri/cによってRiと空気におけるサウンドの速度cとに関連している(i番目のマイクに対して)。等化のためのグローバル遅延deqは、全てdiに加算される。正規化は、dcent(センターマイク位置の遅延)をdeqにセットすることによって実行される。同様に、減衰はこの位置で1に正規化される。
(平面波)
平面波の波先は、スペースおよび減衰でない各位置で、同じ入射角を含む。ラウドスピーカ110を有する平面波を再生するときに、スペック手順の間に考慮される非ゼロ減衰が発生するかもしれない。最初の近似において、無限に長い実線配列の圧力崩壊は、(数25)によって与えられる。
平面波の波先は、スペースおよび減衰でない各位置で、同じ入射角を含む。ラウドスピーカ110を有する平面波を再生するときに、スペック手順の間に考慮される非ゼロ減衰が発生するかもしれない。最初の近似において、無限に長い実線配列の圧力崩壊は、(数25)によって与えられる。
ポジションpiのための減衰は、(数26−1)によって与えられる。
(アップサンプリング)
算出フィルタは、係数Mによってオリジナル・サンプリング周波数にアップサンプルされる。
算出フィルタは、係数Mによってオリジナル・サンプリング周波数にアップサンプルされる。
(与えられた仮想音源によるシステムの波フィールド合成/マルチチャネル等化)
ブロック562においてインパルス応答はマイク位置で所望の仮想音源のために特定さすることができるので、ブロック564においては、約1−3kHzのエリアジング周波数まで、仮想音源のポジショニングおよび等化は同時に達成することができる。処理コストを削減するために、サブサンプリングは所定コーナー周波数に関して実行することができる。
ブロック562においてインパルス応答はマイク位置で所望の仮想音源のために特定さすることができるので、ブロック564においては、約1−3kHzのエリアジング周波数まで、仮想音源のポジショニングおよび等化は同時に達成することができる。処理コストを削減するために、サブサンプリングは所定コーナー周波数に関して実行することができる。
(フィルタの合成)
ブロック540において、作成された音場の波フィールドの再構築は実行することができる。フィルタ300は、例えばコーナー周波数の下の周波数のように、低周波のためのマルチチャネル・ソリューションによって構成することができる。そして、例えばコーナー周波数のまたはより上の周波数のように、高周波におけるの個々の等化を構成することができる。適切な遅延およびスケールファクタは、高周波部分のために設定されてよい。
ブロック540において、作成された音場の波フィールドの再構築は実行することができる。フィルタ300は、例えばコーナー周波数の下の周波数のように、低周波のためのマルチチャネル・ソリューションによって構成することができる。そして、例えばコーナー周波数のまたはより上の周波数のように、高周波におけるの個々の等化を構成することができる。適切な遅延およびスケールファクタは、高周波部分のために設定されてよい。
ブロック570において、マルチチャネル等化によって導入される空間ウィンドウ化は、推定される。ブロック572において、伝達遅れ時間は算出される。ブロック574において、フィルタ300は構成され、その後、エネルギー制御が実行される。
ブロック576において、高周波数はフィルタ300の中で修正され、フィルタ300は構成される。
(マルチチャネル等化によって導入される空間ウィンドウ化の推定)
ブロック570において、等化が推定されることができるマルチチャネルによって導入される空間ウィンドウ化は、フィルタ300の高周波部分に対してパワーを設定することによって推定され得る。その推定は、上記のマルチチャネル手続きをモノポール・モデルに適用することによって達成されることができる。特定の数(例えば、5)の繰返しが必要である。
ブロック570において、等化が推定されることができるマルチチャネルによって導入される空間ウィンドウ化は、フィルタ300の高周波部分に対してパワーを設定することによって推定され得る。その推定は、上記のマルチチャネル手続きをモノポール・モデルに適用することによって達成されることができる。特定の数(例えば、5)の繰返しが必要である。
各フィルタに対して、hi(i=[1...Nls)が算出される。その後、それが、周波数応答を計算し、(数49−1)におけるパワーが算出するために使用される。⇒(数49−2)
ブロック572で、伝達遅れ時間は仮想音源から励磁器140の位置まで算出することができる。計算は、マイクの位置を励磁器の位置と置換することによって所望の信号の計算に使用するものと類似しているものであってよい⇒(数50)
もし励磁器1から21がマルチチャネル手続きのため使われた場合、励磁器11に対応するフィルタが遅延マッチングのために使われる。遅延の推定は、最大絶対振幅に達した時にその時間をもって達成される。⇒(数51)
ブロック574において、バランスが低周波数および高周波数の間で確認される。エネルギー制御は、低周波数および高周波数の間でバランスが正しく保持されていることを確実にするために用いてもよい。エネルギー制御はまた、高周波数における励磁器140ダイレクティビティの増加を補償するために用いてもよい。
インパルス応答のマトリクスは、(数67)を用いて処理されてもよい。⇒(数68)
ブロック576において、高周波数等化フィルタを補正するためには、線形位相フィルタが望ましい。ウィンドウ処理が、線形位相フィルタにおいて使われるからである。
各周波数帯域の中心周波数fkは特定されており、(数75)は中心周波数に関連づけられてもよい。高周波数のための等化フィルタは、その後、補正フィルタを用いて処理される。⇒(数75)
図14は、マイク・ライン702に沿って配置される8つの励磁器140の3つのパネル130を有する図7のサウンドシステムの典型的な周波数応答を示しているグラフである。フィルタ300は、マイク・ラインに垂直を伝播させている平面波のために算出される。図14に示すエリアジング周波数以下で結果として生じる平坦な領域は、個々のチャネルとは別に印加される等化と比較されてもよく、その結果は、図15に示す。
約32−128の個々のチャネルを有するサウンドシステム100は、音響シーン全体を再生するために用いられ得る。サウンドシステム100は、他の数の個別チャネルを有することができる。各々のチャネルにおいて、定義された角度位置および距離で音源を再生するために、約500−2000の長さを有するフィルタ300が使われる。上記のマルチチャネル反復的LMSベースのフィルタ設計アルゴリズムはマイク700によってリスニング領域で測定される周波数応答のセットを平均化するように使用される。図14に示すように、周波数応答に関して、与えられたダイレクティビティ特性を有する所望の仮想音源ができることができる。励磁器140の角度に依存する欠陥、リスニングルームの初期の反射および他の係数は、補正され得る。
(パネルの例)
以下のグラフは両側に積層される紙を有し、泡基盤から造られ、アプリケーションのために最適化されているパネル130に関連する。
以下のグラフは両側に積層される紙を有し、泡基盤から造られ、アプリケーションのために最適化されているパネル130に関連する。
図16は、パネル130のパフォーマンス、約95dB音圧レベル(SPL)での全高調波歪(THD)vs周波数を示す。ここで、パネル130は、約1.4m×0.6mの大きさを有しており、単一の励磁器140が取り付けられている。THDは、約150−16000Hzの使用される帯域幅内で、周波数応答のヌルに対応するいくつかの正確な周波数点を除いて、約1%より下が残る。
図17は、独立の90度位相差周波数と同時に2つの密接に配置された励磁器140のためのパフォーマンスを示す。THDは、周波数応答のヌルに対応するピークを有する約1%より下に主に残る。1つの表層に接続される1つのパネルの励磁器が遅延された信号によって駆動される波フィールド合成のために、第2の状況は、典型的である。
図18は、対向する位相信号(例えば約180度位相差)を有する最悪のケース・パフォーマンスを示す。そして、それは歪みが約10%および最高約300Hzで残って、それからその後で、約1%より下に減少する低い周波数領域の結果を生じる。
波フィールド合成アプリケーションのために、2つの密接に位置する励磁器間のこの種の大きい位相差は、通常ケースでない。励磁器140の約20cmの間隔のために、信号は約850Hz(THDが一般に受け入れられる周波数)で、位相スターティングのオポジットにおいてあることができる。
波フィールド合成アプリケーションのために、2つの密接に位置する励磁器間のこの種の大きい位相差は、通常ケースでない。励磁器140の約20cmの間隔のために、信号は約850Hz(THDが一般に受け入れられる周波数)で、位相スターティングのオポジットにおいてあることができる。
(実験的な結果)
上記プロセスは24のチャネル系に相当する、各々8つのチャネルを有し3つのマルチ励磁器パネル・モジュール110の構成で実験をした。出力は、センターパネルから1.5mの距離で同等に10cmの間隔を有する24のマイク・ポジションで測定された。
対応する実験的な構成は、図式的に図19に示す。
上記プロセスは24のチャネル系に相当する、各々8つのチャネルを有し3つのマルチ励磁器パネル・モジュール110の構成で実験をした。出力は、センターパネルから1.5mの距離で同等に10cmの間隔を有する24のマイク・ポジションで測定された。
対応する実験的な構成は、図式的に図19に示す。
この例では、約2000Hzのエリアジング周波数が観察される。この周波数以下で、得られた周波数応答はマイク・ライン(約±2dB)に沿って平坦であるのに、後者の場合、周波数応答はずっと不規則である(基本波フィールド合成理論プラス個々の等化)。そして、ポジションに従い約6dB以上のピークおよびディップを呈する。
エリアジング周波数より上に、位相変動は両方の生成された音場において観察される。しかしながら、約2000および4000Hzとの間に、提唱されたエネルギー制御手順を用いて、望ましくないピークは、かなり減勢される。従って、コロレーション(coloration)はかなり少ない。それはリスニング経験の間、確認され得る。
図19は、ラウドスピーカおよびマイク配列の間に位置する集中する音源Xを示す。
この種の源泉を合成するために、凹波先がラウドスピーカ配列1900によってできる。そして、それは理想的に意図された仮想音響光源位置で収束して、凸面波先を形成しているこのポジションから再放射される。エリアジング周波数より上に、この種の波先は、合成されない。平面波のような他の仮想音源と比較した主要な差は図20に示したように、エリアイズされた(Aliased)寄与が主波先の前に届くということである。
この種の源泉を合成するために、凹波先がラウドスピーカ配列1900によってできる。そして、それは理想的に意図された仮想音響光源位置で収束して、凸面波先を形成しているこのポジションから再放射される。エリアジング周波数より上に、この種の波先は、合成されない。平面波のような他の仮想音源と比較した主要な差は図20に示したように、エリアイズされた(Aliased)寄与が主波先の前に届くということである。
ラウド低周波および高周波の間でスピーカ配列1900によって凹波先を合成するために、横のラウドスピーカに印加される遅延は、中間で短い。したがって、エリアジング周波数より上では、励磁器140の個々の貢献が与えられた波先を形成するため合算しないので、仮想音源から放射しないで一番近くのラウドスピーカから放射する。最初の波先は最も近いラウドスピーカから仮想音響光源位置、しかし、より多くから発出しない。貢献は、横のラウドスピーカ110から放射される高周波数成分を制限するためにエリアジング周波数より上に空間ウィンドーイングを用いて縮小していてもよい。改良された状況は、図21のグラフに示される。
インパルス応答の結果として生じるセットおよび測定されたスペクトラムは、それぞれ、図22および24において表示される。等化手続きの後で得られた改良された出力は、図23、インパルス応答および図25周波数応答に示す。その結果、それらの前に所望の仮想音源の波フィールドを生成することが可能になるために、分散型のモード変換器の時間および周波数領域欠陥はかなり減勢される。
他の実験において、周波数応答が、そのアレイに垂直に伝播する平面波を作成するために波フィールド合成を用いて15cmの間隔を有する32個の励磁器140の配列によって生成された。エリアジングは、約2500Hz約1.5mでおよび約300および4000Hz間約3.5mでで発生した。したがって、フィルタの設計は、リスナーと励磁器140の配列の間の通常の平均距離に依存している可能性がある。映画館および類似したアプリケーションにおいて、リスナーは配列から大きい距離の席に着くことができる場合には、より広い空間をもった励磁器140の配列を使うことができる。
本発明のさまざまな実施例が記載されると共に、他の実施例および実施態様が本発明の範囲内で可能であることは当業者にとって明らかである。したがって、本発明は添付の請求の範囲およびそれらの等価物を照らすことを除いて制限されることはない。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、以下の図面および明細書を参照することにより、よりよく理解することができる。図中の成分は必ずしも一定の比率で現されていおらず、その代わりにエンファシスにより本発明の原理を図で示すと、さらに、図中で、パーツに指定された数字は他の図面においても一貫して対応する部品を表示する。
サウンドシステムのブロック図
図1に示されるサウンドシステムの側面図
図1のサウンドシステムの概要図
波フィールド合成を使用してダイナミックフィールドを再生のための図1に示すサウンドシステムのブロック図
サウンドシステムを構成する方法を示しているフローチャート
音源とレシーバーを分離している無限平面を概念的に表したもののブロック図
マイク棒に関する励磁器の配列のブロック図
Yマイクを有する測定のX励磁器のためのシステムのブロック図
循環的最適化を表現するブロック図
オリジナルおよび円滑化された周波数応答を示すグラフ図
図10に示される周波数応答と一致しているインパルス応答を示すグラフ図
スピーカ配列によって与えられた音源の概略ヴィジビリティーのブロック図
相互に約10cmの距離を置いたマイクによって測定され波フィールド合成を使用して生成された音場の典型的な周波数応答(約1,000−10,000Hz)を示すグラフ図
マイク列に垂線を伝播させている平面波に関して計算されたをフィルタを使用してマイク列上のマルチ励磁器パネル配列の周波数応答を示すグラフ図
マイク列に垂線を伝播させている平面波に関して計算されたをフィルタを使用してマイク列上のマルチ励磁器パネル配列の周波数応答を示しているグラフである。フィルタを使用している線がマイク線に垂線を伝播させている平面波に従う個々の等化と結合される波フィールド合成理論によって計算したことをマイクにシミュレートされるマルチ励磁器パネル配列の周波数応答に明らかにしているグラフ図
単一の励磁器によって生じた全高調波歪を示しているグラフ図
90度位相差を有する2つの近接した励磁器によって生じられる全高調波歪を示すグラフ図
反対の位相を有する信号により励磁される2つの近接した励磁器によって生じられる全高調波歪を示すグラフ図
3つのマルチ励磁器パネル・モジュールおよび24のマイク位置の測定のための配置を示すグラフ図
モノポールの配列によって再生される集中した音源に対するインパルス応答を示すグラフ図
エリアジング周波数より上に空間ウィンドーイングを有するインパルス応答を示すグラフ図
配列によって再生し、空間エリアジング周波数にbandlimitした集中した音源に対するインパルス応答を示すグラフ図
多重チャネル等化アルゴリズムの適用を有するインパルス応答を示すグラフ図
図22のインパルス応答に対応している周波数応答のスペクトル・プロットを示すグラフ図
図25は、図23のインパルス応答と一致している周波数応答のスペクトル・プロットを示すグラフ図
Claims (37)
- サウンドシステムにおける複数のラウドスピーカを構成する方法であって、
複数の励磁器(exciters)を配列に配置することと、
該複数の励磁器の出力からインパルス応答のマトリクスを決定することと、
ピークおよびディップに対して別個に周波数領域において測定されたデータを平滑化することと、
音響のエネルギーを平均化することと、
該平均化された音響のエネルギーからエリアジング周波数より上の線形位相上部等化フィルタを計算することと、
仮想の音源に応答して該システムを等化することと、
該等化されたシステムから該エリアジング周波数までの下部等化フィルタを得ることと、
該上部等化フィルタおよび該下部等化フィルタを構成することと、
該構成されたフィルタから低周波数と高周波数との間のなめらかなリンクを得ることと
を包含する、方法。 - 少なくとも1つのマイクを前記励磁器の配列に関連するマイク配列に配置することと、
前記ラウドスピーカ配列の出力を測定することと
をさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記マイク配列は、リスニング領域にわたる線を形成するように配置されている、請求項2に記載の方法。
- 前記マイク配列内の前記マイクのそれぞれは、前記ラウドスピーカ配列内の前記ラウドスピーカの間隔の少なくとも半分の距離だけ離して配置されている、請求項2に記載の方法。
- 前記測定されたデータを平滑化することは、
前記インパルス応答のマトリクスにおけるインパルス応答を処理することと、
非線形の方法を使用して、対応する振幅周波数応答を平滑化することと、
該処理されたインパルス応答の各々の処理されたインパルス応答に基づいて過剰位相モデルを計算することと、
該モデル化された過剰位相応答の高周波部分を平滑化することと、
該過剰位相応答の低周波数部分を変化させないで維持することと、
位相および振幅応答に応答して処理されたインパルス応答のそれぞれを合成することと
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記システムを等化することは、
前記マイク位置において前記仮想の音源に対応する予想されるインパルス応答を特定することと、
前記エリアジング周波数までのサブサンプリングすることと、
マルチチャネル反復型アルゴリズムを適用することと、
該適用されたアルゴリズムから該仮想の音源に対応する等化および位置フィルタを計算することと、
該等化および位置フィルタをオリジナルサンプリング周波数にアップサンプリングすることと
を包含する、請求項1に記載の方法。 - モノポ−ル源と平面波のうちの少なくとも1つから予想されるインパルス応答を導出することをさらに包含する、請求項6に記載の方法。
- ローパスフィルターされたインパルス応答を線形位相フィルタでサブサンプリングすることをさらに包含する、請求項6に記載の方法。
- 前記上部フィルタおよび前記下部フィルタを構成することは、
前記システムを等化することに応答して、空間ウィンドウ化することを見積ることと、
前記仮想の音源から前記複数のラウドスピーカまでの伝達遅れを計算することと、
低周波数と高周波数との間のバランスが正しいままであることを確認することと、
高周波数等化フィルタを補正することと
を包含する、請求項1に記載の方法。 - サウンドシステムにおいて複数のラウドスピーカを構成する方法であって、
ラウドスピーカの出力を測定することと、
インパルス応答のマトリクスを取得することと、
該インパルス応答のマトリクスから上部フィルタおよび下部フィルタを構成することと、
該複数のラウドスピーカの低周波数と高周波数との間になめらかなリンクを取得することと
を包含する、方法。 - ピークおよびディップに対して別個に周波数領域において測定されたデータを平滑化することにより、周波数応答を取得することと、
該周波数応答を時間領域に変換することにより、インパルス応答のマトリクスを取得することと、
仮想の音源に従って前記システムを等化することと、
前記エリアジング周波数まで下部フィルタを取得することと
をさらに包含する、請求項10に記載の方法。 - 前記測定されたデータを平滑化することは、
前記インパルス応答のマトリクスにおける各インパルス応答を処理することと、
前記処理されたインパルス応答のそれぞれに応答して過剰位相モデルを計算することと、
前記マトリクス内で高周波数で過剰位相モデルを平滑化することと
を包含する、請求項11に記載の方法。 - 前記システムを等化することは、
各測定位置で前記仮想の音源に対する予想されるインパルス応答を特定することと、
前記エリアジング周波数までサブサンプリングすることと、
マルチチャネル反復的なアルゴリズムを適用することと、
該仮想の音源に応答して等化および位置フィルタを計算することと、
該等化および位置フィルタをオリジナルのサンプリング周波数にアップサンプリングすることと
を包含する、請求項11に記載の方法。 - モノポール源および平面波のうちの少なくとも1つから予想されるインパルス応答を導出することさらに包含する、請求項13に記載の方法。
- ローパスフィルタされたインパルス応答を線形位相フィルタでサブサンプリングすることをさらに包含する、請求項13に記載の方法。
- 前記上部フィルタおよび下部フィルタを構成することは、
前記システムを等化することに応答して、空間ウィンドウ化することを見積ることと、
前記仮想の音源から前記複数のラウドスピーカまでの伝達遅れを計算することと、
低周波数と高周波数との間のバランスが正しいままであることを確認することと、
高周波数等化フィルタを補正することと
を包含する、請求項10に記載の方法。 - 音源の配列から音場を構成する方法であって、
前記音源の配列に隣接するマイク配列を配列することと、
生成された音場を取得することと、
該音源の配列内で各音源に対して任意の有限インパルス応答フィルタを構成することと、
反復法を適用してフィルタ係数を最適化することと
を包含し、
該生成された音場は、所望の音場に似ており、マルチチャネル等化および波場の合成が生じる、方法。 - 前記音源の配列は、マルチ励磁器分散モードのラウドスピーカパネルを含む、請求項17に記載の方法。
- 修正されたフィルタ設計手順に応答して、下部フィルタを決定することと、
該所望の音場のエネルギーモデルに応答して、上部フィルタを決定することと
をさらに包含する、請求項17に記載の方法。 - 複数のN個の入力源と、
複数のM個の出力チャネルと、
該入力源および該出力チャネルに関してに接続されたデジタル信号プロセッサと、
該デジタル信号プロセッサ内に配置されるNxM個の有限インパルス応答フィルタのバンクと、
該有限インパルス応答フィルタに関して接続された複数のM個の加算点であって、該複数の入力源の各入力源の波場に重畳する複数のM個の加算点と、
M個のラウドスピーカの配列であって、該配列の各スピーカが該複数の加算点のうちの1つの加算点に関して接続されている、M個のラウドスピーカの配列と
備えた、サウンドシステム。 - 前記M個のラウドスピーカの配列は、マルチ励磁器分散モードのラウドスピーカの配列を含む、請求項20に記載のサウンドシステム。
- 複数のラウドスピーカのシステムにおいて仮想の音源を構成するシステムであって、
ラウドスピーカ配列に配置された複数のラウドスピーカと、
該複数のラウドスピーカに近接して配置された少なくとも1つのマイクであって、該複数のラウドスピーカの出力を測定することにより、インパルス応答のマトリクスを取得する少なくとも1つのマイクと、
該少なくとも1つのフィルタに接続された少なくとも1つのプロセッサであって、音響のエネルギーを平均化することによってエリアジング周波数より上方の線形位相上部等化フィルタを計算する少なくとも1つのプロセッサと
を備え、
該プロセッサは、該仮想の音源に従って前記システムの等化を提供することにより、前記エリアジング周波数まで下部等化フィルタを取得し、かつ、該上部等化フィルタおよび該下部等化フィルタを構成することにより、高周波数と低周波数との間になめらかなリンクを取得するように適合されている、システム。 - 前記ラウドスピーカ配列に関連して配置された少なくとも1つのマイク配列であって、該ラウドスピーカ配列の出力を測定する少なくとも1つのマイク配列をさらに備えた、請求項22に記載のシステム。
- 前記マイク配列は、リスニング領域にわたる線を形成するように配置されている、請求項23に記載のシステム。
- 前記マイク配列内の前記マイクのそれぞれは、前記ラウドスピーカ配列内の前記ラウドスピーカの間隔の少なくとも半分の距離だけ離して配置されている、請求項23に記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのマイクに接続された少なくとも1つのフィルタであって、ピークおよびディップに対して周波数領域において測定されたデータを平滑化する少なくとも1つのフィルタをさらに備えた、請求項22に記載のシステム。
- 前記システムを等化することは、
前記プロセッサが、
前記マイク位置で前記仮想の音源に対する予想されるインパルス応答を特定することと、
前記エリアジング周波数までサブサンプリングすることと、
マルチチャネル反復的なアルゴリズムを適用することにより、該仮想の音源に対応する等化および位置フィルタを計算することと、
該等化および位置フィルタをオリジナルのサンプリング周波数にアップサンプリングすることと
を含む、請求項22に記載のシステム。 - 前記予想されるインパルス応答が、モノポール源および平面波のうちの少なくとも1つから導出される、請求項27に記載のシステム。
- 前記サブサンプリングが、ローパスフィルタされたインパルス応答から線形位相フィルタを用いて行われる、請求項27に記載のシステム。
- 前記上部フィルタおよび下部フィルタを構成することは、
前記プロセッサが、
前記等化ステップによって導入された空間ウィンドウ化を見積ることと、
前記仮想の音源から前記複数のラウドスピーカまでの伝達遅れを計算することと、
低周波数と高周波数との間のバランスが正しいままであることを確認することと、
高周波数等化フィルタを補正することと
を含む、請求項22に記載のシステム。 - 複数のラウドスピーカのシステムにおいて仮想の音源を構成するシステムであって、
ラウドスピーカ配列に配置された複数のラウドスピーカと、
該複数のラウドスピーカのシステムの出力を測定することにより、インパルス応答のマトリクスに測定されたデータを取得する少なくとも1つのマイクと、
該インパルス応答のマトリクスから上部フィルタおよび下部フィルタを構成することにより、該複数のラウドスピーカの低周波数と高周波数との間でなめらかなリンクを取得するプロセッサと
を備えたシステム。 - 前記プロセッサは、周波数領域において測定されたデータを平滑化することにより、周波数応答を取得し、該周波数応答を時間領域に変換することにより、インパルス応答のマトリクスを取得し、前記仮想の音源に従って前記システムを等化することにより、前記エリアジング周波数まで下部フィルタを取得する、請求項31に記載のシステム。
- 前記測定されたデータを平滑化することは、
前記プロセッサが、
前記インパルス応答のマトリクスにおける各インパルス応答を処理することにより、処理されたインパルス応答を作成することと、該処理されたインパルス応答のそれぞれに基づいて過剰位相モデルを計算することと、該マトリクス内で高周波数で該過剰位相モデルを平滑化することとを含む、請求項32に記載のシステム。 - 前記システムを等化することは、
前記プロセッサが、
各測定位置において前記仮想の音源に対応する予想されるインパルス応答を特定することと、
前記エリアジング周波数までのサブサンプリングすることと、
マルチチャネル反復型アルゴリズムを適用することにより、該仮想の音源に対応する等化および位置フィルタを計算することと、
該等化および位置フィルタをオリジナルサンプリング周波数にアップサンプリングすることとを含む、請求項32に記載のシステム。 - 予想されるインパルス応答は、モノポール源および平面波のうちの1つから導出される、請求項34に記載のシステム。
- 前記サブサンプリングが、ローパスフィルタされたインパルス応答から線形位相フィルタを用いて行われる、請求項34に記載のシステム。
- 前記上部フィルタおよび下部フィルタを構成することは、
前記プロセッサが、
前記等化ステップによって導入された空間ウィンドウ化を見積ることと、
前記仮想の音源から前記複数のラウドスピーカまでの伝達遅れを計算することと、
低周波数と高周波数との間のバランスが正しいままであることを確認することと、
高周波数等化フィルタを補正することと
を含む、請求項31に記載のシステム。
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