JP2010539833A - 高精度を有するコンポーネント信号を決定するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
20Hz≦f≦20kHz (1)
が、周波数fに対するレンダリング範囲として仮定される。
(i)使用されるCPUの構造(例えば、並列作業をサポートしている)は、アルゴリズムの設計に影響を及ぼす。
(ii)使用されるメモリのサイズおよび構造は、アルゴリズムの設計に関して、設計の決定に影響を及ぼす。
(iii)性能要件を特定するために、目的のハードウェアの効率の目安が必要である。
・現行のデスクトップまたはワークステーションの構成部品は、x86技術に基づく。
・特別なハードウェアの利用ではない。
・性能の浮動小数点の機能性を有するプロセッサ
・比較的大きな作業メモリ
・一般的なSIMD命令セット(例えば、SSE)のサポート
WFS合成オペレータを適用することによって、スケーリング値および遅延値が、音源およびスピーカの各組合せのために決定される。この算出は、比較的低い周波数で実行される。これらのノードとの間に、スケーリング値および遅延値は、単純な方法によって補間される。従って、パフォーマンスに対する影響は、比較的小さい。
Y(m)=y(1,m)+y(2,m)+…+y(N,m)
・どのような影響が、WFSレンダリングの知覚される品質を有する遅延補間アルゴリズムであるか。
・どの特性干渉が、遅延補間にさかのぼることができ、そして、特にどの状況までさかのぼることができるか。
・遅延補間の品質から開始することでは、それ以上知覚を改善できない。
・補間の高品質は、全ての音声再生範囲の全域にわたって達成される。アルゴリズムおよびパラメータ化のいずれもが、人間の聴覚能力をそれら自身に正しく判断させ、WFS伝送システムが選択された範囲内における他のエラーのためにもはやエラーは知覚されない。
・非整数遅延のランダム値およびランダム変化率が可能になる(特定の最大音源速度のフレームワーク範囲内において)。
・非整数遅延における安定した変化は、干渉(一時的現象)をもたらさない。
・モジュールの方式におけるレンダラユニットの範囲内における方法を実施することは、可能でなければならない。
・全てのWFS場面のリアルタイムのパフォーマンスがハードウェアに関して経済的に受け入れられる消費量(少なくとも評価する能力)によって実現されるような効率的な方法で実行可能でなければならない。
(i)方法1:オーバーサンプリングを下位遅延補間と結合すること、そして、
(ii)方法2:補間のためのファロー構造を使用すること。
・離散の音声データの形で存在する音源信号は、整数因数Lを有してオーバーサンプルされる。これは、オーバーサンプルされた信号における入力スペクトルの反復を回避するために、各ケースにおける2つの入力信号の間のL−1ゼロ・サンプルを挿入すること、および反画像化フィルタを使用して、ローパスフィルタを実行することによって、達成される。この動作は、多相技術を用いて効率的に実現される。
・オーバーサンプルされた値は、通常、環状バッファとして実装される遅延ライン216に書き込まれる。遅延ライン216のキャパシティが、従来のアルゴリズムと比較したとき、因子Lによって増加する点に留意する必要がある。これは、メモリおよび演算の複雑さの間のトレードオフを表す。そして、そのトレードオフは、ここで設計されたアルゴリズムのために選択される。
・遅延ラインを読み出すために、遅延の所望の値は、オーバーサンプリングレートによって乗算される。非整数の部分を分離することによって、小数部分dfracと同様に整数インデックスdintが得られる。可変FDフィルタの最適の動作範囲が0≦dfrac≦1から外れる場合、(N−1)/2≦dfrac≦(N+1)/2が、例えば、ラグランジュ補間に適用されるように、この動作が適応される。整数部分が、補間のノードを得るために、遅延ラインにアクセスするためのインデックスとして使用される。ラグランジュ補間のフィルタ係数は、dfracから決定される。補間された出力信号は、算出されたフィルタ係数を有するノードを畳み込むことによって結果として得る。この動作は、スピーカ信ごとに繰り返される。
・オーバーサンプリングレートLは、適度に選択され、2および8の間の比率は上回らない。
・可変補間は、下位の次数を上回らない(最大は3を目的としている)。同時に、奇数の補間次数が使用される。なぜなら、次数は、正真正銘のラグランジュ補間の挙動から類推することにより、明らかにより深刻なエラーを有する。
・各入力信号は、M個のサブフィルタと並列に畳み込まれる。
・サブフィルタの出力値は、遅延ライン216に含められる(いずれの場合においてもサンプリング時間に対して結合される)。
・遅延出力信号を決定するために、遅延の整数部分は決定される、そして、遅延ライン216における所望のデータのインデックスはそこから決定される。
・この位置のサブフィルタ出力が、d(非整数倍の有理数の遅延部分)の多項式補間の係数として読み出され、使用される。
・多項式補間の結果は、所望の遅延入力値である。最後の3つのステップは、出力信号ごとに繰り返される。
1.オーバーサンプリングされた遅延ライン216および低次数のラグランジュ補間器によってこれらの値に対するアクセスに基づく方法は、わずかに演算時の消費量の増加のみを必要とする一方、ピュアな低次数のラグランジュ補間と比較して明らかに増加するレンダリング品質を可能にする。この方法は、比較的パラメータ化して、実施しやすいが、特に、補間の品質に影響することの可能性がないことを提供し、閉ざされない設計方法を提示する。
2.更なるアルゴリズムは、ファロー構造に基づいており、多大な設計の自由、例えば、フィルタ係数を設計するための最適化手法の多数のアプリケーションを提供する。さらなる調査および実装の消費量は、特により多くの効率的実装のためのポテンシャルと同様に補間の特性に影響する可能性で相殺される。
Claims (21)
- スピーカの配列を構成するWFSシステム(200)のためのコンポーネント信号(115)を決定するための装置であって、スピーカ位置(145)を考慮すると共に、仮想音源に基づく前記スピーカのためのコンポーネント信号(115)を算出するために、前記WFSシステム(200)は、前記仮想音源に関連し、および音声サンプリング周波数でのサンプリングされた離散信号として存在する音声信号(125)並びに前記仮想音源に関連する音源位置(135)を有効に利用するために構成され、前記装置は、
前記音声サンプリング周波数より小さいパラメータ・サンプリング周波数での前記音源位置(135)を使用すると共に、および前記スピーカ位置(145)を使用すると共に、コンポーネント信号(115)のためにWFSパラメータを提供するための手段(150)と、
前記パラメータ・サンプリング周波数よりも高いパラメータ補間周波数に存在する補間されたWFSパラメータ(165)を生成するように、前記WFSパラメータ(155)を補間するためのWFSパラメータ補間器(160)であって、前記補間されたWFSパラメータ(165)は、前記音声サンプリング周波数によって特定されるよりも高い精度レベルを有する補間された小数値を有する、WFSパラメータ補間器と、
前記コンポーネント信号(115)が精度のより高いレベルで処理された状態において得られるように、前記補間された小数値を前記音声信号(125)に適用するために構成される音声信号処理手段(170)と
を含む、装置。 - 前記補間されたWFSパラメータ(165)は、遅延値であって、前記補間された小数値は、前記音声信号(125)のサンプル間隔の小数部分を定義する遅延を表す遅延値であり、
前記音声信号処理手段(170)は、対応する非整数遅延を有するコンポーネント信号(115)を算出するために構成される、請求項1に記載の装置。 - 前記音声信号処理手段(170)は、さらに、変更された音声信号を得るために、前記音声信号を変更するための手段と、
前記変更された音声信号をバッファリングするための手段(216)であって、前記バッファリングするための手段(216)は、各インデックスが前記音声信号(125)の既知の時間値に対応するように、インデックスによって前記変更された音声信号を格納するために構成される、バッファリングするための手段と、
前記コンポーネント信号(115)を生成するための手段(212)であって、前記生成するための手段(212)は、特定のインデックスに属している前記変更された音声信号から前記コンポーネント信号(115)を生成するために構成され、それは、遅延値から決定された前記特定のインデックスのために実行可能であり、それは、前記音源位置(135)および前記スピーカ位置(145)から決定された前記遅延値のために実行可能である、生成するための手段と
を含む、請求項1に記載の装置。 - 前記音声信号処理手段(170)は、合計するための手段(514)を含み、そして、前記合計するための手段(514)は、前記コンポーネント信号(115)を合計するため、および前記スピーカの配列に対して音声出力(240)でのそれらを提供するように構成される、請求項1ないし請求項3にいずれかに記載の装置。
- 前記音声信号処理手段(170)は、さらに、オーバーサンプリングをするための手段(236)を含み、前記オーバーサンプリングするための手段(236)は、前記音声信号(115)をオーバーサンプリングするために構成される、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の装置。
- 前記オーバーサンプリングするための手段(236)は、既知のオーバーサンプリング値(L)を有するオーバーサンプリングを実行するために構成される、請求項5に記載の装置。
- 前記オーバーサンプリング値(L)は、2および8の間である、請求項6に記載の装置。
- 前記オーバーサンプリングするための手段は、多相フィルタを含む、請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の装置。
- 前記音声信号処理手段(170)は、さらに、遅延フィルタ(222)を含み、前記遅延フィルタ(222)は、前記バッファリングするための手段(216)からの値を読み出し、および既知の次数を有する非整数遅延補間を実行するために構成され、
前記値は、特定のインデックス、およびそれに隣接した値を含み、前記特定のインデックスは、前記遅延値の整数部分に対応し、前記遅延フィルタ(222)は、コンポーネント信号(115)を生成する、請求項3ないし請求項8のいずれかに記載の装置。 - 前記非整数遅延補間の前記既知の次数は奇数であり、前記既知の次数は、3以下または7以下である、請求項9に記載の装置。
- 前記遅延フィルタ(222)は、ラグランジュ補間器を含む、請求項9または請求項10に記載の装置。
- 前記音声信号処理手段(170)は、さらに、プレフィルタリング・ステージを含み、前記プレフィルタリング・ステージは、レンダリングスペースへのスピーカに依存しない周波数応答の適応を実行するために構成され、前記プレフィルタリング・ステージは、前記オーバーサンプリングするための手段(236)を含む、請求項5ないし請求項11のいずれかに記載の装置。
- 前記音声信号処理手段(170)は、さらに、サブフィルタ(237)を含み、前記サブフィルタ(237)は、音声信号(115)をフィルタするために、そして、前記サブフィルタ(237)の出力値を前記バッファリングするための手段(216)に格納するために構成される、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の装置。
- 前記サブフィルタ(237)は、ファロー構造を形成する、請求項13に記載の装置。
- 前記音声信号処理手段(170)は、さらに、多項式補間のための手段(250)を含み、前記多項式補間のための手段(250)は、前記遅延値の非整数倍の有理数の部分および前記サブフィルタ(237)の前記出力値から前記コンポーネント信号(115)を決定するために構成される、請求項13または請求項14に記載の装置。
- 前記ファロー構造は、係数(cmn)によって決定され、前記係数(cmn)は、エラー積分を最小化する、請求項14または請求項15に記載の装置。
- 前記サブフィルタ(237)は、音源に依存しないフィルタ動作を実行するために構成される、請求項13ないし請求項16のいずれかに記載の装置。
- スピーカの配列を構成するWFSシステム(200)のためのコンポーネント信号(115)を決定する方法であって、スピーカ位置(145)を考慮すると共に、仮想音源に基づく前記スピーカのためのコンポーネント信号(115)を算出するために、前記WFSシステム(200)は、前記仮想音源に関連し、および音声サンプリング周波数でのサンプリングされた離散信号として存在する音声信号(125)並びに前記仮想音源に関連する音源位置(135)を有効に利用するために構成され、前記方法は、
前記音源位置(135)を使用すると共に、そして前記スピーカ位置(145)を使用すると共に前記コンポーネント信号(115)のための遅延値を決定するステップであって、前記遅延値は、整数部分と小数部分とを含む、遅延値を決定するステップと、
既知のオーバーサンプリング値(L)を有する前記音声信号(125)をオーバーサンプリングするステップと、
バッファリングするための手段(216)において前記オーバーサンプリングされた値を格納するステップであって、前記整数部分は、インデックスとして扱われる、格納するステップと、
前記インデックスにバッファリングするための手段(216)からオーバーサンプリングされた値を読み出すステップと、
前記遅延値の前記小数部分を有するコンポーネント信号(115)を得るために、前記オーバーサンプリングされた値を補間するステップであって、前記オーバーサンプリングされた値は、ノードとして扱われる、補間するステップと
を含む、方法。 - スピーカの配列を構成するWFSシステム(200)のためのコンポーネント信号(115)を決定する方法であって、スピーカ位置(145)を考慮すると共に、仮想音源に基づく前記スピーカのためのコンポーネント信号(115)を算出するために、前記WFSシステム(200)は、前記仮想音源に関連し、および音声サンプリング周波数でのサンプリングされた離散信号として存在する音声信号(125)並びに前記仮想音源に関連する音源位置(135)を有効に利用するために構成され、前記方法は、
前記音源位置(135)を使用すると共に、そして前記スピーカ位置(145)を使用すると共に前記コンポーネント信号(115)のための遅延値を決定するステップであって、前記遅延値は、整数部分と小数部分とを含む、遅延値を決定するステップと、
サブフィルタ(237)に前記音声信号(125)を処理するステップであって、各サブフィルタ(237)は、出力信号(239)を生成する、処理するステップと、
バッファリングするための手段(216)において前記サブフィルタ(237)の前記出力信号(239)を格納するステップと、
前記遅延値の前記整数部分に体操する位置から前記出力値(239)を読み出すステップと、
前記遅延値および前記サブフィルタ(237)の前記出力値(239)の前記小数部分からコンポーネント信号(115)を得るために、多項式を評価することによって補間された値を決定するステップと、
を含む、方法。 - 前記補間するステップは、ファロー構造の手段によって実行される、請求項19に記載の方法。
- コンピュータに、請求項18ないし請求項20のいずれかに記載の方法を実行させるためのプログラム。
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