JP2011512110A - ステレオ音響の拡幅 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、2008年2月14日にギョーム・ポタード(Guillaume Potard)によって申請された、発明の名称がステレオ音響の拡幅(ドルビー・ラボラトリーズ参照番号D08003US01参照)である、同時出願中の関連する米国仮特許出願番号61028654への優先権を主張する。それは本出願の譲受人に譲渡され、参照によってここに完全に組込まれる。
ここに説明された実施態様は、ステレオ音響の拡幅に関係がある。ステレオ音響の応答を拡幅することは、2つ以上のラウドスピーカがある音響再生システムで達成される。音響再生システムへのステレオ信号入力はアクセスされる(例えば、受け取られアクセスされる)。ステレオ信号入力は多数の周波数成分を含む。ラウドスピーカは互いの近くに配置されている。一連のステレオ信号の周波数成分が非相関にされる。例えば、実施例では比較的高周波領域を非相関にするが、しかしより低い周波数範囲を非相関にはしない。ステレオの信号の前処理により、周波数範囲が非相関にされてもよい。音響再生システムのステレオ音響の応答は非相関性に基づいて拡幅される。
実施態様は、高周波数の閾値よりも上方の、比較的高い音声周波数で非相関性を促進するように機能する。ここで、閾値はおよそ300Hzから3kHzまでの範囲内にある。一実施例では、高周波数で促進されることに加えて、より低い周波数については非相関がオプションである。
一実施例では、周波数依存の非相関器はクロスオーバーフィルタ回路網(クロスオーバーフィルタ)で実施される。クロスオーバーフィルタ回路網は左・右の音声入力信号に作用する。図2は、本発明の一実施例に従って、クロスオーバーフィルタ202、204を備えた非相関ステレオ拡幅システム200の例を示す。システム200は左・右の音声入力を受け取り、及び/又はこれにアクセスする。システム200は、クロスオーバーフィルタ202を備えた左チャンネル音声入力にアクセスする。システム200は、クロスオーバーフィルタ204を備えた右チャンネル音声入力にアクセスする。
一実施例では、周波数に関連する(例えば、依存する)非相関器は、位相シフトフィルタで実施される。図3は、位相シフト(例えば位相補正)フィルタ302、304を備えた非相関ステレオ拡幅システム300の例を示す。ここに使用されるように、「位相シフト」、「位相補正」という用語は、フィルタに関して交換的に使用される。実施例では、位相シフトフィルタ302、304は全通過フィルタで実施される。図3に図示されるように、位相シフトフィルタ302、304の1つ以上が全通過位相シフトフィルタとして実施される一方で、オーディオ再生とステレオ音響に関係のある分野に熟練している技術者によって認識されるべき事として、(図3の位相フィルタ302、304としてここに表わされる)別のフィルタが、位相補正に使用される。
一実施例では、周波数依存性の非相関器はクロスオーバーフィルタで実施される。クロスオーバーフィルタは和信号と差信号に作用する。ここで、音声入力信号は、和と差に関連したドメインにある(「和ドメイン/差ドメイン」)ので、信号は、変換、転換又はその他同種のものに関係がある、追加の前処理にさらされる。例えば、和ドメイン/差ドメインの入力信号は、非相関性処理に先立ってオーディオ指向性に関連したドメイン(例えば左・右の方向、「左ドメイン/右ドメイン」)で変換されてもよい。一実施例では、ステレオ拡幅モジュールは和ドメイン/差ドメイン中で実施される。追加の実施例又は代替的実施例では、ステレオ拡幅モジュールは左ドメイン/右ドメイン中で実施される。
図5は本発明の一実施例による、フィルタ・データフロー500の例を示す。和チャンネルと差動チャンネル用のFIRフィルタ(図4)係数の生成は、このように示される。クロストーク取り消しフィルタ504はヘッドシャドーモデル502で実施される。一実施例では、クロストーク取り消しフィルタ504はクロストーク取り消し技術に基づく。クロストーク取り消し技術は、シュレーダーによって提案されたか実施されたようなクロストーク取り消し技術と少なくとも同じようなものとして、一般にオーディオ技術および特にステレオ音響に関係のある技術に熟練している技術者によく知られている。
実施例では、比較的高周波が非相関にされる様々な方法と技術で、ここに説明されるような周波数に基づいた(例えば、周波数依存性の)非相関性処理技術を実施する。一実施例では、比較的高周波は非相関にされるが、一方で、実質的に同時に、低周波は同相にしておかれる。周波数依存性の非相関性を達成するために、一実施例は、ここに(例えば図2と図4に関して)示した例でのように、非相関フィルタと共にクロスオーバーフィルタを使用する。その代わりに、例えば、図3に示されたように、一実施例では、補償補正フィルタの使用によって低周波数中の非相関性を除去するか低減することにより、周波数依存性の非相関性を達成してもよい。
[数1]
H(z)=(g+Z−N)/(1+g・Z−N) (式1)
式1では、gは[−1,1]に対応する範囲中の実数で、乗算器608、610の機能に関連した値を表わす。また、Nは遅延要素602に関係しているディレイ値を表わす。例えば、周波数が48kHzの信号に関して得られた25個のサンプルに相当するディレイ値を備えた実施例では、音声入力を有効に非相関にするために、より高い周波数にわたって十分な位相変化を生成する。
ある実施態様では、クロスオーバーフィルタ回路(例えば、クロスオーバーフィルタ202、204と402、404;それぞれ図2と図4)を使用する。それは比較的高周波数領域成分と比較的低周波数領域成分を(例えば高周波成分の非相関性に先立って)分離する。図9は本発明の一実施例によるクロスオーバーフィルタ900を示す。
本発明の実施例は、下の段落中に列挙された実施例の1つ以上に関係がある。
前記ステレオ信号は複数の周波数成分を有しており、
前記少なくとも2個のラウドスピーカは互いの近くに配置されると共に、
前記周波数成分の周波数範囲を非相関にするステップと、
前記非相関ステップに基づいて前記音響再生システムのステレオ音響の応答を拡幅するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
前記ステレオ信号を前処理するステップであって、前記前処理ステップは前記非相関ステップを有することを特徴とする方法。
前記近く(proximity)が、前記非相関ステップに先立って、前記ステレオ音響の応答に関連したフルネス品質を部分的に低減するような、前記少なくとも2個のラウドスピーカの距離間隔に関連することを特徴とする方法。
5. 前記実施例3に記載される方法において、前記距離間隔が10センチメートルを超えないことを特徴とする方法。
6. 前記実施例1に記載される方法において、前記周波数範囲が高周波に対応することを特徴とする方法。
7. 前記実施例6に記載される方法において、前記非相関ステップが閾値周波数値を超える前記高周波で行なわれることを特徴とする方法。
8. 前記実施例7に記載される方法において、前記閾値周波数値が300Hzから3kHzの間の周波数値の範囲内にあることを特徴とする方法。
前記ステレオ信号は複数の周波数成分を有しており、
前記少なくとも2個のラウドスピーカは互いの近くに配置され、
前記周波数成分の周波数範囲を非相関にする手段と、
前記非相関手段の機能に基づいて前記音響再生システムのステレオ音響の応答を拡幅する手段と、
を備えるシステム。
前記ステレオ信号を前処理する手段であって、前記前処理手段は前記非相関手段を有することを特徴とするシステム。
11. 前記実施例10に記載されるシステムにおいて、
前記前処理手段は、さらに、前記ステレオ信号入力をフィルタリングする手段を有することを特徴とするシステム。
前記フィルタリング手段は、クロスオーバーフィルタ又は位相補正フィルタの少なくとも一方を有し、前記フィルタリング手段は、別の周波数範囲から非相関性周波数範囲を分離することを特徴とするシステム。
前記別の周波数の成分は、非相関性周波数範囲の周波数値より低い周波数値を有する周波数成分を有し、
前記前処理手段は、さらに、前記非相関性周波数範囲の周波数値より低い前記周波数値に遅延を加えるための手段を有することを特徴とするシステム。
前記ステレオ入力に関係している指向性成分に基づくドメイン、又は、前記ステレオ入力に関係している和と差に基づくドメインの1つ以上について、前記システムが機能することを特徴とするシステム。
前記指向性のベースのドメイン内への前記非相関手段の機能に先立って、前記ステレオ入力をデシャッフルする(deshuffling)手段を有することを特徴とするシステム。
前記非相関手段から前記和と差のドメインに戻るように、非相関にされた信号を再シャッフリングする(reshuffling)手段を有することを特徴とするシステム。
前記遅延させた周波数値と共に前記再シャッフリング手段から再シャッフリングされた信号を混ぜる手段であって、前記遅延させた周波数値は前記非相関性周波数範囲の周波数値よりも低い手段を有することを特徴とするシステム。
前記混ぜる手段は、前記再シャッフリングされた信号に対して相対的に180度の位相シフトで前記遅延させた周波数値を混ぜると共に、前記遅延させた周波数値は前記非相関性周波数範囲の周波数値よりも低いことを特徴とするシステム。
19. 前記実施例17に記載されるシステムであって、さらに
前記混ぜる手段から、混ぜられた信号をスケーリングする手段を有することを特徴とするシステム。
20. 前記実施例9又は実施例19の何れか一方又は双方に記載されるシステムであって、
前記拡幅手段が、拡幅するフィルタリング手段を有することを特徴とするシステム。
21. 前記実施例20に記載されるシステムであって、
前記拡幅するフィルタリング手段が有限インパルス応答フィルタで構成されることを特徴とするシステム。
前記拡幅するフィルタリング手段が、
前記システムで処理された少なくとも2個の信号に関連したクロストーク成分を相殺する手段、
スピーカ・アレイを仮想化する手段、又は
頭部伝達関数(head related transfer function)に応答する手段、
の一以上から構成されることを特徴とするシステム。
前記拡幅するフィルタリング手段が、さらに、ヘッドシャドーモデル又は等化補正成分の一以上から構成されることを特徴とするシステム。
遅延要素、
前記フィルタリング手段から入力をとる第1の混合器、
遅延要素から入力をとる第2の混合器、
前記第1混合器から入力をとる第1のアンプ、
前記遅延要素から入力をとる、第2のアンプ、
とを備え、前記第1混合器は、前記フィルタリング手段からの入力を前記第2のアンプの出力と混ぜ、
前記第2の混合器は、前記遅延要素からの出力を非相関にされた信号を生成する前記第1のアンプの出力と混ぜる、
ように構成されることを特徴とするシステム。
26. 前記実施例25に記載されるシステムであって、前記無限インパルス応答型フィルタがバターワースフィルタを含むことを特徴とするシステム。
27. 前記実施例25に記載されるシステムであって、前記無限インパルス応答型フィルタが二次のバターワースフィルタを含むことを特徴とするシステム。
28. 前記実施例25に記載されるシステムであって、前記無限インパルス応答型フィルタが低域フィルタ関数を行なうことを特徴とするシステム。
29. 前記実施例28に記載されるシステムであって、前記フィルタリング手段が高域フィルタ関数を行なう混合器を有し、
前記混合器は、前記ステレオ入力信号と実質的に位相の異なる前記無限インパルス応答型フィルタの出力を混ぜることを特徴とするシステム。
前記近く(proximity)が、前記非相関手段の機能に先立って、前記ステレオ音響の応答に関連したフルネス品質を部分的に低減するような、前記少なくとも2個のラウドスピーカの距離間隔に関連することを特徴とするシステム。
32. 前記実施例30に記載されるシステムにおいて、前記距離間隔が10センチメートルを超えないことを特徴とするシステム。
33. 前記実施例9に記載されるシステムにおいて、前記周波数範囲が高周波に対応することを特徴とするシステム。
34. 前記実施例33に記載されるシステムにおいて、前記非相関手段が閾値周波数値を超える前記高周波で行なわれることを特徴とするシステム。
35. 前記実施例34に記載されるシステムにおいて、前記閾値周波数値が300Hzから3kHzの間の周波数値の範囲内にあることを特徴とするシステム。
37. 1つ以上のプロセッサで実行された時、コンピュータシステムにステレオ音響拡幅と関係するステップを行なわせる命令を含むコンピュータ可読記憶媒体であって、
前記ステップは、前記実施例1乃至8の何れか1項以上に記載されるステップを含むことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
前記ステップは、前記実施例1乃至8の何れか1項以上に記載されるステップを含むことを特徴とする集積回路装置。
39. ステレオ音響拡幅システムであるように構成された集積回路装置であって、
前記システムは、前記実施例9乃至35の何れか1項に記載されるシステムを構成することを特徴とする集積回路装置。
40. 前記実施例38又は39の一項以上に記載される集積回路装置であって、
前記集積回路装置は、プログラマブルロジックデバイス、又は特定用途向け集積回路の少なくとも一方を有することを特徴とする集積回路装置。
41. 前記実施例40に記載される集積回路装置であって、
前記プログラマブルロジックデバイスは、マイクロコントローラ、またはフィールドプログラマブルゲートアレイの少なくとも一方を有することを特徴とする集積回路装置。
43. ステレオ音響拡幅に関係のあるステップを行なうように構成された装置であって、
前記ステップは、前記実施例1乃至8の何れか1項以上に記載されるステップを含むことを特徴とする装置。
44. ステレオ音響拡幅システムを構成する装置であって、
前記システムは、前記実施例9乃至35の何れか1項以上に記載されるステップを含むことを特徴とするシステム。
45. 前記実施例43又は44の一項以上に記載される装置であって、
前記装置は、通信装置、コンピュータデバイス、または娯楽装置の少なくとも一つであることを特徴とする集積回路装置。
46. 処理エンティティ(processing entity)で実行された時、前記実施例43乃至45の何れか1項以上に記載される装置を制御する命令を含むことを特徴とするコンピュータ可読記憶媒体。
非相関にされた左チャンネル信号と非相関にされた右チャンネル信号を生成するために、非相関処理により前記左右の入力信号を修正するステップであって、前記非相関にされた左チャンネル信号を、左チャンネル位相応答により前記左入力信号に関して相対的に位相変化させ、前記非相関にされた右チャンネル信号を、右チャンネル位相応答により前記右入力信号に関して相対的に位相変化させるステップと、
ステレオ拡幅処理によって、前記非相関にされた左チャンネル信号と前記非相関にされた右チャンネル信号を修正するステップと、
前記ステレオ拡幅処理から前記1組のラウドスピーカへ出力を供給するステップと、
を備え、前記左チャンネル位相応答は閾値周波数より低い周波数で前記右チャンネル位相応答にほとんど同じに接近し、前記左チャンネル位相応答は前記閾値周波数以上の周波数で前記右チャンネル位相と異なり、ここで前記閾値周波数は300Hzから3kHzの間にあることを特徴とする方法。
ステレオ拡幅の実施例は以上のように記述される。上述の明細書では、本発明の実施例が態様毎に多数の特定の詳細を参照して記述された。したがって、何が発明であるかの唯一かつ排他的な標識であって発明であるとして出願人によって意図されるのは、本出願に基づいて許可される一組の請求項であって、いかなる後の補正も含まれる。そのような請求項に含まれる術語について明らかにここに明記されるいかなる定義も、請求項で使用される術語の意味を決定する。従って、請求項に明らかに記載されていないような、制限、要素、特性(property)、機能、利点あるいは属性は、形はどうあれ請求項の適用範囲を制限しない。従って、明細書と図面は、制限的な趣旨ではなく本発明を説明するものに過ぎない。
Claims (10)
- 少なくとも2個のラウドスピーカを有する音響再生システムへのステレオ信号入力にアクセスするステップであって、
前記ステレオ信号は複数の周波数成分を有しており、
前記少なくとも2個のラウドスピーカは互いの近くに配置されると共に、
前記周波数成分の周波数範囲を非相関にするステップと、
前記非相関ステップに基づいて前記音響再生システムのステレオ音響の応答を拡幅するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載される方法において、さらに
前記ステレオ信号を前処理するステップであって、前記前処理ステップは前記非相関ステップを有することを特徴とする方法。 - 請求項1に記載される方法において、
前記近く(proximity)が、前記非相関ステップに先立って、前記ステレオ音響の応答に関連したフルネス品質を部分的に低減するような、前記少なくとも2個のラウドスピーカの距離間隔に関連することを特徴とする方法。 - 少なくとも2個のラウドスピーカを有する音響再生システムへのステレオ信号入力にアクセスするための手段であって、
前記ステレオ信号は複数の周波数成分を有しており、
前記少なくとも2個のラウドスピーカは互いの近くに配置され、
前記周波数成分の周波数範囲を非相関にする手段と、
前記非相関手段の機能に基づいて前記音響再生システムのステレオ音響の応答を拡幅する手段と、
を備えるシステム。 - 請求項4に記載されるシステムにおいて、さらに
前記ステレオ信号を前処理する手段であって、前記前処理手段は前記非相関手段を有し、前記前処理手段は、さらに、前記ステレオ信号入力をフィルタリングする手段を有することを特徴とするシステム。 - 請求項5に記載されるシステムにおいて、
前記フィルタリング手段は、クロスオーバーフィルタ又は位相補正フィルタの少なくとも一方を有し、前記フィルタリング手段は、別の周波数範囲から非相関性周波数範囲を分離することを特徴とするシステム。 - 請求項6に記載されるシステムであって、
前記別の周波数の成分は、前記非相関性周波数範囲の周波数値より低い周波数値を有する周波数成分を有し、
前記前処理手段は、さらに、前記非相関性周波数範囲の周波数値より低い前記周波数値に遅延を加えるための手段を有することを特徴とするシステム。 - 請求項4に記載されるシステムであって、
前記ステレオ入力に関係している指向性成分に基づくドメイン、又は、前記ステレオ入力に関係している和と差に基づくドメインの1つ以上について、前記システムが機能することを特徴とするシステム。 - 請求項8に記載されるシステムであって、前記ステレオ入力に関係している和と差に基づくドメインについて、前記システムがさらに
前記指向性のベースのドメイン内への前記非相関手段の機能に先立って、前記ステレオ入力をデシャッフルするための手段、
前記非相関手段から前記和と差のドメインに戻るように、非相関にされた信号を再シャッフリングする手段、又は
前記遅延させた周波数値と共に前記再シャッフリング手段から再シャッフリングされた信号を混ぜる手段であって、前記遅延させた周波数値は前記非相関性周波数範囲の周波数値よりも低い手段、
の一以上のステップから構成されることを特徴とするシステム。 - 20cm未満の間隔である1組のラウドスピーカで再生された時、拡幅された印象を提供するために、左右の入力信号を有するステレオ入力を修正する方法であって、
非相関にされた左チャンネル信号と非相関にされた右チャンネル信号を生成するために、非相関処理により前記左右の入力信号を修正するステップであって、前記非相関にされた左チャンネル信号を、左チャンネル位相応答により前記左入力信号に関して相対的に位相変化させ、前記非相関にされた右チャンネル信号を、右チャンネル位相応答により前記右入力信号に関して相対的に位相変化させるステップと、
ステレオ拡幅処理によって、前記非相関にされた左チャンネル信号と前記非相関にされた右チャンネル信号を修正するステップと、
前記ステレオ拡幅処理から前記1組のラウドスピーカへ出力を供給するステップと、
を備え、前記左チャンネル位相応答は閾値周波数より低い周波数で前記右チャンネル位相応答にほとんど同じに接近し、前記左チャンネル位相応答は前記閾値周波数以上の周波数で前記右チャンネル位相と異なり、ここで前記閾値周波数は300Hzから3kHzの間にあることを特徴とする方法。
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