JP2013536630A - 空間における、音響イメージのエンハンスされた生成のための、システム、方法および装置 - Google Patents
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Abstract
心理音響的にバスエンハンスされた信号を使用して、ラウドスピーカーのアレイを駆動させるための方法、システムおよび装置を開示する。
【選択図】図１２Ａ
【選択図】図１２Ａ
Description
本特許出願は、“バスエンハンスドスピーカーアレイシステムのための、システム、方法、および装置”と題し、２０１０年７月２６日に出願された仮出願番号第６１／３６７，８４０号に対して優先権を主張し、この出願は、本特許出願の譲受人に譲渡されている。本特許出願はまた、“分散型および／または心理音響学的エンハンスドラウドスピーカーアレイシステム”と題し、２０１１年５月６日に出願された仮出願番号第６１／４８３，２０９号に対して優先権を主張し、この出願は、本特許出願の譲受人に譲渡されている。
本開示は、オーディオ信号処理に関する。
ビームフォーミングは、指向性信号の送信または受信のために、センサアレイ（例えば、マイクロフォンアレイ）において一般的に使用されている信号処理技術である。この空間選択性は、固定型または適応型受信／送信ビームパターンを使用することによって達成される。固定型ビームフォーマーの例は、遅延和ビームフォーマー（ＤＳＢ）および超指向性ビームフォーマーを含み、これらのそれぞれは、最小分散歪み応答（ＭＶＤＲ）ビームフォーマーの特別なケースである。
音響の相反原理に起因して、サウンドピックアップパターンを生成させるために使用されるマイクロフォンビームフォーマーの理論を、代わりにスピーカーアレイに適用して、サウンド射影パターンを達成してもよい。例えば、サウンド射影を空間中で所望の方向にステアリングするように、ビームフォーミングの理論をスピーカーのアレイに適用してもよい。
汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、オーディオ信号処理の方法は、第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させることを含む。この方法は、第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用することを含み、この駆動信号は、イメージング信号に基づいている。この方法は、第１の周波数範囲におけるエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、第１の周波数範囲における第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させることと；拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させることとを含む。この方法は、第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用することを含み、この駆動信号は、イメージング信号に基づいている。特徴を読み取る機械に、このような方法を実行させる有体的な特徴を持つコンピュータ読み取り可能記憶媒体（例えば、一時的でない媒体）も開示している。
汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、オーディオ信号処理のための装置は、第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させる手段と；第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用する手段とを備え、この駆動信号は、イメージング信号に基づいている。この装置は、第１の周波数範囲においてエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、第１の周波数範囲における第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させる手段と；拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させる手段とを備える。この装置は、第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用する手段を備え、この駆動信号は、イメージング信号に基づいている。
汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、オーディオ信号処理のための装置は、第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させるように構成されている第１の空間処理モジュールと、第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用させるように構成されているオーディオ出力ステージとを備え、この駆動信号は、イメージング信号に基づいている。この装置は、第１の周波数範囲におけるエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、第１の周波数範囲における第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させるように構成されているハーモニック拡張モジュールと、拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させるように構成されている第２の空間処理モジュールとを備える。この装置では、オーディオ出力ステージは、第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用するように構成されており、この駆動信号は、イメージング信号に基づいている。
その文脈によって明示的に限定されない限り、“信号”という用語は、ここでは、ワイヤ、バス、または、他の送信媒体上で表現されているような、メモリ位置の状態（または、１セットのメモリ位置）を含む、その一般的な意味のいずれかを示すために使用される。その文脈によって明示的に限定されない限り、“発生させる”という用語は、ここでは、例えば、算出する、または、そうでなければ生成させるといった、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。その文脈によって明示的に限定されない限り、“計算する”という用語は、ここでは、例えば、算出する、評価する、推定する、および／または、複数の値から選択するといった、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。その文脈によって明示的に限定されない限り、“取得する”という用語は、例えば、計算する、導出する、（例えば、外部デバイスから）受信する、および／または、（例えば、記憶エレメントのアレイから）取り出すといった、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。その文脈によって明示的に限定されない限り、“選択する”という用語は、例えば、識別する、示す、適用する、ならびに／あるいは、２つ以上の組のうちの少なくとも１つ、および、２つ以上のセットのうちのすべてより少ないものを使用するといった、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。本説明および特許請求の範囲において、“含む”という用語が使用されている場合、“含む”という用語は、他のエレメントまたは動作を除外しない。（“ＡはＢに基づく”のような）“に基づいて”という用語は、ケース（ｉ）“から導出される”（例えば、“Ｂは、Ａの先行モデルである”）、（ｉｉ）“に少なくとも基づいて”（例えば、“Ａは少なくともＢに基づく”）、および、特定の文脈で適切な場合には、（ｉｉｉ）“に等しい”（例えば、“ＡはＢに等しい”）を含む、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。同様に、“に応答して”という用語は、“に少なくとも応答して”を含む、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。
マルチマイクロフォンのオーディオ感知デバイスのマイクロフォンの“位置”に対する参照は、文脈によって示されていない限り、マイクロフォンの音響的に感度のある面の中心の位置を示している。特定の文脈にしたがって、信号パスを示すときに、および、このようなパスによって運ばれる信号を示す他のときに、「チャネル」という用語を使用する。そうではないと示されていない限り、“一連の”という用語は、２つ以上のアイテムのシーケンスを示すために使用される。“対数”という用語は、底が１０の対数を示すために使用されるが、他の底への、そのような演算の拡張は、本開示の範囲内にある。“周波数成分”という用語は、例えば、（例えば、高速フーリエ変換によって生成されるような、）信号の周波数ドメイン表現のサンプル、または、信号のサブバンド（例えば、バーク尺度またはメル尺度のサブバンド）といった、信号の周波数または周波数帯域のセットの中の１つを示すために使用される。
そうではないと示されていない限り、特定の特徴を持つ装置の動作の何らかの開示は、類似する特徴を持つ方法を開示する（およびその逆もまた同じである）ことも明示的に意図しており、特定のコンフィギュレーションにしたがった装置の動作の何らかの開示は、類似するコンフィギュレーションにしたがった方法を開示する（およびその逆もまた同じである）ことも明示的に意図している。その特定の文脈によって示されているような、方法、装置、および／または、システムを参照して、“コンフィギュレーション”という用語を使用してもよい。“方法”、“プロセス”、“手順”、および“技術”という用語は、特定の文脈によってそうではないと示されていない限り、総称的におよび交換可能に使用される。“装置”および“デバイス”という用語もまた、特定の文脈によってそうではないと示されていない限り、総称的におよび交換可能に使用される。典型的に、“エレメント”および“モジュール”という用語は、より大きなコンフィギュレーションの一部を示すために使用される。その文脈によって明示的に限定されない限り、“システム”という用語は、ここでは、“共通の目的に適うように相互作用するエレメントのグループ”を含む、その一般的な意味のうちのいずれかを示すために使用される。文書の一部の参照による何らかの組み込みもまた、その一部の内で参照される用語の定義または変数を組み込むことが理解されるだろう。ここで、このような定義は、文書中とともに、組み込まれている一部において参照されている何らかの図面中のどこかに出現する。
ニアフィールドは、サウンド受信機（例えば、マイクロフォンアレイ）から１波長よりも短く離れた空間のその領域として定義されてもよい。この定義の下では、領域の境界までの距離は、周波数に反比例して変わる。２００、７００、および２０００ヘルツの周波数では、例えば、１波長の境界までの距離は、それぞれ、およそ、１７０、４９、および１７センチメールである。代わりに、ニアフィールド／ファーフィールドの境界を、マイクロフォンアレイからの特定の距離（例えば、アレイのマイクロフォンから、または、アレイの重心から５０センチメートル、あるいは、アレイのマイクロフォンから、または、アレイの重心から１メートルまたは１．５メートル）におけるものであると考えることが有用であるかもしれない。
経時的に変化するかもしれない、聴覚に関するイメージを空間中で生成させることによってユーザ経験を向上させるために、ビームフォーミングを使用してもよく、あるいは、ターゲットユーザに向けてオーディオをステアリングすることによって、ビームフォーミングは、プライバシーモードをユーザに提供してもよい。図１は、ラウドスピーカーアレイＲ１００への、ビームフォーミングの適用の１つの例を示している。この例では、ユーザの方向に集中する、音響エネルギーのビームを生成させるように、および、他の位置におけるビーム応答で谷を生成させるように、アレイは駆動されている。このようなアプローチは、他の方向では相殺的干渉を生成（例えば、別の方向にヌルビームを明示的に生成）させながら、所望の方向では建設的干渉を生成させる（例えば、特定の方向にビームをステアリングする）ことができる何らかの方法を使用してもよい。
図２は、ＭＶＤＲビームフォーマーのための、ビームフォーマーの理論の例を示しており、この例は、超指向性ビームフォーマーの例である。ＭＶＤＲビームフォーマーの設計目標は、ＷHｄ＝１を条件とする制約
により、出力信号電力を最小化することである。ここで、Ｗは、フィルタ係数行列を示しており、
は、ラウドスピーカー信号の正規化された相互電力スペクトル密度行列を示しており、ｄは、ステアリングベクトルを示している。このようなビーム設計は、図２の式（１）中で示されており、ここで、（式（２）中で表現されているような）ｄTは、線形アレイのための、ファーフィールドモデルであり、（式（３）中で示されているような）
は、コヒーレンス行列であり、このコヒーレンス行列の対角要素は、１である。これらの式では、μは、正則化パラメータ（例えば、安定ファクタ）を示しており、θ0は、ビーム方向を示しており、ｆsは、サンプリングレートを示しており、Ωは、信号の角周波数を示しており、ｃは、サウンドのスピードを示しており、ｌは、隣接ラウドスピーカーの放射表面の中心間の距離を示しており、ｌnmは、ラウドスピーカーｎおよびラウドスピーカーｍの放射表面の中心間の距離を示しており、
は、ノイズの、正規化された相互電力スペクトル密度行列を示しており、σ2は、トランスデューサのノイズ電力を示している。
他のビームフォーマー設計は、遅延和ビームフォーマー（ＤＳＢ）のようなフェーズドアレイを含む。図３中のダイヤグラムは、フェーズドアレイの理論の適用を図示しており、ここで、ｄは、隣接ラウドスピーカー間（すなわち、各ラウドスピーカーの放射表面の中心間）の距離を示しており、θは、リスニング角度を示している。図３の式（４）は、（ファーフィールドにおける）Ｎ個のラウドスピーカーのアレイによって生成される、圧力場ｐを記述しており、ここで、ｒは、リスナーとアレイとの間の距離であり、ｋは、波数である；式（５）は、ラウドスピーカー間の時間差に関連する位相項αでサウンドフィールドを記述する；および、式（６）は、位相項αへの設計角度θの関係を記述している。
ビームフォーミング設計は、通常、データに依存しない。ビーム発生も、ブラインド音源分離（ＢＳＳ）アルゴリズムを使用して実行されてもよい。このブラインド音源分離（ＢＳＳ）アルゴリズムは、適応型（例えば、データ依存型）である。図４は、ＢＳＳアルゴリズムに対する初期条件のセットに対する、ビームパターンの例を示しており、図５は、制約付きＢＳＳアプローチを使用する、それらの初期条件から発生されるビームパターンの例を示している。ここで記述したような、エンハンスメントおよび／または分散型アレイアプローチと共に使用し得る他の音響イメージング（サウンド方向付け）技術は、逆の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）のような逆フィルタ設計を持つ、バイノーラルエンハンスメントを含む。この逆の頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）は、ステレオダイポールの理論に基づいていてもよい。
ラウドスピーカーから高品質のバスサウンドを生成させるための能力は、物理スピーカーサイズ（例えば、コーン直径）の関数である。一般的には、より大きなラウドスピーカーが、小さなラウドスピーカーよりも良好な低オーディオ周波数を再生する。その物理的大きさの制限に起因して、小さなラウドスピーカーは、低周波数サウンドを発生させる空気をあまり移動させることができない。低周波数の空間処理の問題を解決する１つのアプローチは、より大きなラウドスピーカーを持つアレイが低周波数成分を取り扱うように、より大きなラウドスピーカーのコーンを持つラウドスピーカーの別のアレイで、小さなラウドスピーカーのアレイを補完することである。しかしながら、ラップトップのようなポータブルデバイス上に、ラウドスピーカーアレイが取り付けられることになる場合、または、より大きなラウドスピーカーの別のアレイに対応できないかもしれない他の空間が限定される適用では、この解決策は、実質的でない。
たとえ、アレイのラウドスピーカーが、低周波数に対応するのに十分な大きさであったとしても、アレイのラウドスピーカーは、（例えば、フォームファクタの制約に起因して）互いに接近して位置付けられることがあるので、低周波数エネルギーを異なる方向に異なったように向けるための、アレイの能力は乏しい。特に、ラウドスピーカーが物理的に互いに至近距離に位置付けられているときには、シャープなビームを低周波数で形成することが、ビームフォーマーの課題である。ＤＳＢラウドスピーカービームフォーマーおよびＭＶＤＲラウドスピーカービームフォーマーの両方とも、低周波数をステアリングするのに苦労する。図６は、ＤＳＢおよびＭＶＤＲのビームフォーマーのビームパターンを示しており、これらは、１２個のラウドスピーカーシステム上で、２２ｋＨｚのサンプリングレートと、ゼロパイにおけるステアリング方向を有するように設計されている。これらのグラフにおいて示されているように、何らかの高周波数エイリアジング以外、約１０００Ｈｚまでの低周波数成分に対する応答は、すべての方向にわたって、大体、均一である。結果として、低周波数サウンドは、このようなアレイからは乏しい方向性を持つ。
ブロードバンド信号に対する空間パターンを生成させるためにビームフォーミング技術を使用するとき、トランスデューサのアレイのジオメトリの選択は、低周波数と高周波数との間のトレードオフを伴う。ビームフォーマーによる低周波数の直接的な取扱いを向上させるためには、より大きなラウドスピーカーの間隔が好ましい。同時に、ラウドスピーカー間の間隔が大きすぎる場合には、高周波数で所望の結果を再生するための、アレイの能力は、より低いエイリアジングしきい値によって限定されるだろう。空間エイリアジングを回避するために、アレイによって再生されることになる最高の周波数成分の波長は、隣接ラウドスピーカー間の距離の２倍よりも大きくすべきである。
消費者デバイスがますます小型になると、フォームファクタが、ラウドスピーカーのアレイの配置を制約するかもしれない。例えば、ラップトップ、ネットブック、またはタブレットコンピュータまたは高精細ビデオディスプレイが、内蔵式ラウドスピーカーアレイを持つことが望ましいかもしれない。サイズ制約に起因して、ラウドスピーカーが、小さいことがあり、所望のバス領域を再生することが不可能であるかもしれない。代替的に、ラウドスピーカーは、バス領域を再生するには十分に大きいものの過度に接近して間隔が空けられているため、ビームフォーミングまたは他の音響イメージングをサポートできないかもしれない。したがって、ビームフォーミングが用いられる、接近して間隔が空けられているラウドスピーカーアレイ中で、バス信号を生成させる処理を提供することが望ましいかもしれない。
図７Ａは、円錐タイプのラウドスピーカーの例を示しており、図７Ｂは、長方形のラウドスピーカー（例えば、ＲＡ１１ｘ１５ｘ３．５，ＮＸＰ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，ＮＬ）の例を示している。図７Ｃは、図６Ａ中で示されているような、１２個のラウドスピーカーのアレイの例を示しており、図７Ｄは、図６Ｂ中で示されているような、１２個のラウドスピーカーのアレイの例を示している。図７Ｃおよび図７Ｄの例では、ラウドスピーカー間の距離は２．６ｃｍであり、アレイの長さ（３１．２ｃｍ）は、典型的なラップトップコンピュータの幅にほぼ等しい。
図７Ｃおよび図７Ｄを参照して先に説明したような大きさを持つアレイに対して、図８は、遅延和ビームフォーマー設計（左欄）およびＭＶＤＲビームフォーマー設計（右欄）についての、振幅応答（上）、ホワイトノイズ利得（中央）、およびダイレクティビティインデックス（下）のグラフを示している。約１ｋＨｚより下の周波数に対して、乏しい方向性が予想されることが、これらの図から見られるかもしれない。
信号の、より高いハーモニックを聴くことが、欠落している基音を聞く知覚的錯覚を生むことがある、音響心理学現象が存在する。したがって、小さなラウドスピーカーからバス成分の感覚を達成するための１つの方法は、バス成分から、より高いハーモニックを発生させ、実際のバス成分の代わりに、ハーモニックを再生することである。実際の低周波数信号の存在なく、（“音響心理学バスエンハンスメント”すなわちＰＢＥとも呼ばれる）バスの音響心理学感覚を達成するために、より高いハーモニックを代わりに用いるアルゴリズムの記述は、例えば、米国特許番号５，９３０，３７３（１９９９年７月２７日に発行された、Ｓｈａｓｈｏｕａ他）と、米国特許出願公開番号２００６／０１５９２８３Ａ１（２００６年７月２０日に公開されたＭａｔｈｅｗ他）、２００９／０１４７９６３Ａ１（２００９年６月１１日に公開されたＳｍｉｔｈ）と、２０１０／０１５８２７２Ａ１（２０１０年６月２４日に公開されたＶｉｃｋｅｒｓ）中で見出される。物理的に小さくなるように統合ラウドスピーカーを制限するフォームファクタを持つデバイスにより低周波数サウンドを再生するためには、このようなエンハンスメントが特に有用であるかもしれない。
図９Ａは、エンハンスメントモジュールの例であるＥＭ１０のブロックダイヤグラムを示しており、エンハンスメントモジュールＥＭ１０は、オーディオ信号ＡＳ１０に対してＰＢＥ動作を実行して、エンハンスされた信号ＳＥ１０を生成させるように構成されている。オーディオ信号ＡＳ１０は、モノラル信号であり、マルチチャネル信号（例えば、ステレオ信号）のチャネルであってもよい。このようなケースでは、マルチチャネル信号の他のチャネルから、対応するエンハンスされた信号を生成させるように、エンハンスメントモジュールＥＭ１０の１つ以上の他の事例を適用してもよい。代替的に、または、付加的に、マルチチャネル信号の２つ以上のチャネルを、モノラルの形態に混合することによって、オーディオ信号ＡＳ１０を取得してもよい。
モジュールＥＭ１０は、ローパスフィルタＬＰ１０を備えており、ローパスフィルタＬＰ１０は、オーディオ信号ＡＳ１０をローパスフィルタリングして、オーディオ信号ＡＳ１０のオリジナルのバス成分を含むローパス信号ＳＬ１０を取得するように構成されている。少なくとも６（または１０、または１２）デシベルだけ、そのパスバンドに対してそのストップバンドを減少させるようにローパスフィルタＬＰ１０を構成することが望ましいかもしれない。モジュールＥＭ１０は、ハーモニック拡張モジュールＨＸ１０も備えており、ハーモニック拡張モジュールＨＸ１０は、ローパス信号ＳＬ１０を調和的に拡張して、拡張された信号ＳＸ１０を発生させるように構成されている。拡張信号ＳＸ１０は、より高い周波数での、バス成分のハーモニックも含む。ハーモニック拡張モジュールＨＸ１０は、整流器（例えば、全波整流器すなわち絶対値関数）、積分器（例えば、全波積分器）、およびフィードバック乗算器のような非線形デバイスとして実現されてもよい。ハーモニック拡張モジュールＨＸ１０の代替的な構成によって実行されてもよい、ハーモニックを発生させる他の方法は、低周波数で周波数追跡をすることを含む。少なくとも、ローパス信号ＳＬ１０の振幅の予期される範囲にわたって、その入力信号と出力信号の振幅間の比が実質的に一定（例えば、２５パーセント以内）であるような、増幅直線性を、ハーモニック拡張モジュールＨＸ１０が有することが望ましいかもしれない。
モジュールＥＭ１０は、バンドパスフィルタＢＰ１０も備え、バンドパスフィルタＢＰ１０は、拡張信号ＳＸ１０をバンドパスフィルタリングして、バンドパス信号ＳＢ１０を生成させるように構成されている。ローエンドにおいて、バンドパスフィルタＢＰ１０は、オリジナルのバス成分を減衰させるように構成されている。ハイエンドにおいて、バンドパスフィルタＢＰ１０は、選択したカットオフ周波数より上である発生されたハーモニックを減衰させるように構成されている。これらのハーモニックが、結果的に生じる信号において歪みを生じさせることがあるからである。少なくとも６（または１０、または１２）デシベルだけ、そのパスバンドに対してそのストップバンドを減衰させるようにバンドパスフィルタＢＰ１０を構成することが望ましいかもしれない。
モジュールＥＭ１０は、ハイパスフィルタＨＰ１０も備えており、ハイパスフィルタＨＰ１０は、オーディオ信号ＡＳ１０のオリジナルのバス成分を減衰させて、ハイパス信号ＳＨ１０を生成させるように構成されている。フィルタＨＰ１０は、バンドパスフィルタＢＰ１０と同じ低周波数カットオフを使用するように、または、異なる（例えば、より低い）カットオフ周波数を使用するように構成されていてもよい。少なくとも６（または、１０、または１２）デシベルだけ、そのパスバンドに対してそのストップバンドを減衰させるようにハイパスフィルタＨＰ１０を構成することが望ましいかもしれない。ミキサＭＸ１０は、バンドパス信号ＳＢ１０をハイパス信号ＳＨ１０と混合させるように構成されている。ミキサＭＸ１０は、バンドパス信号ＳＢ１０をハイパス信号ＳＨ１０と混合する前に、バンドパス信号ＳＢ１０を増幅するように構成されていてもよい。
エンハンスメントモジュールＥＭ１０のハーモニック拡張パスにおける処理遅延が、パススルーパスとの同期の損失を生じさせることがある。図９Ｂは、エンハンスメントモジュールＥＭ１０の実現ＥＭ２０のブロックダイヤグラムを示しており、ＥＭ２０は、このような遅延を補償するためにハイパス信号ＳＨ１０を遅延させるように構成されている遅延エレメントＤＥ１０を、パススルーパス中で備えている。このケースでは、結果的に生じる遅延信号ＳＤ１０をバンドパス信号ＳＢ１０と混合させるように、ミキサＭＸ１０が配置されている。図１０Ａおよび図１０Ｂは、モジュールＥＭ１０およびＥＭ２０の、それぞれ、代替的な実現ＥＭ３０およびＥＭ４０を示しており、これらのＥＭ３０およびＥＭ４０では、ハイパスフィルタＨＰ１０は、エンハンスされた信号ＳＥ１０を生成させるようにミキサＭＸ１０のダウンストリームに適用される。
図１１は、（例えば、エンハンスメントモジュールＥＭ１０の実現による）ＰＢＥ処理の前後の、音楽信号の周波数スペクトルの例を示している。この図では、バックグラウンド（黒）領域および約２００ないし５００Ｈｚにおいて目に見える線は、オリジナルの信号（例えば、ＳＡ１０）を示しており、フォアグラウンド（白）領域は、エンハンスされた信号（例えば、ＳＥ１０）を示している。（例えば、２００Ｈｚより下の）低周波数帯域では、ＰＢＥ動作が、実際のバスの約１０ｄＢを減衰させることが見られるかもしれない。しかしながら、およそ２００Ｈｚから６００Ｈｚまでのエンハンスされた、より高いハーモニックのために、小さなスピーカーを使用して、エンハンスされた音楽信号が再生されるとき、オリジナルの信号よりも、より大きなバスを有することが知覚される。
低周波数再現性の限度の影響を減少させるためのみならず、低周波数におけるダイレクティビティ損失の影響を減少させるために、ＰＢＥを適用することも望ましいかもしれない。例えば、ＰＢＥをビームフォーミングと組み合わせて、ビームフォーマーによってステアリング可能である範囲において低周波数成分の知覚を生成させることが望ましいかもしれない。エンハンスされた信号から指向性ビームを生成させるための、ラウドスピーカーのアレイの使用は、結果として、このようなエンハンスメントがない、オーディオ信号からの出力よりも、はるかに低く知覚される周波数範囲を持つ出力になる。付加的に、より緩和されたビームフォーマー設計を使用して、エンハンスされた信号をステアリングすることが可能になる。このビームフォーマー設計は、アーティファクトの減少および／または計算の複雑性の減少をサポートでき、小さなラウドスピーカーのアレイによる、バス成分のより効率的なステアリングを可能にする。同時に、このようなシステムは、低周波数信号（例えば、ランブル）によるダメージから、小さなラウドスピーカーを保護できる。
図１２Ａは、汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、システムＳ１００のブロックダイヤグラムを示している。システムＳ１００は、装置Ａ１００とラウドスピーカーのアレイＲ１００とを含む。装置Ａ１００は、ここで記述したように、オーディオ信号ＳＡ１０を処理して、エンハンスされた信号ＳＥ１０を生成させるように構成されているエンハンスメントモジュールＥＭ１０の事例を含む。装置Ａ１００は、複数のＰ個のイメージング信号ＳＩ１０−１ないしＳＩ１０−ｐを生成させるために、エンハンスされた信号ＳＥ１０に対して、空間処理動作（例えば、ビームフォーミング、ビーム発生、または別の音響イメージング動作）を実行するように構成されている空間処理モジュールＰＭ１０も備えている。装置Ａ１００は、Ｐ個のイメージング信号のそれぞれを処理して、複数のＰ個の駆動信号ＳＯ１０−１ないしＳＯ１０−ｐのうちの対応する１つを生成させ、各駆動信号を、アレイＲ１００の対応するラウドスピーカーに適用するように構成されている、オーディオ出力ステージＡＯ１０も備えている。例えば、個々のラウドスピーカーが互いに接近した間隔で空けられている、小さなラウドスピーカーのアレイまたは大きなラウドスピーカーのアレイのような、アレイＲ１００を実現することが望ましいかもしれない。
低周波数信号処理は、他の空間処理技術と類似した課題を与えることもあり、このようなケースでは、知覚のある低周波数応答を改善させ、オリジナルのシステム上での、低周波数設計の負担を減少させるために、システムＳ１００の構成を使用してもよい。例えば、空間処理モジュールＰＭ１０は、ビームフォーミング以外の空間処理技術を実行するように実現されてもよい。このような技術の例は、波面合成法（ＷＦＳ）を含み、この波面合成法（ＷＦＳ）は、典型的には、サウンドフィールドの現実的な波面を再合成するために使用される。このようなアプローチは、非常に多くの（例えば、１２個、１５個、２０個、またはより多くの）スピーカーを使用してもよく、一般的には、個人空間の使用ケースに対してよりもむしろグループの人に対して、均一なリスニング経験を達成するために実現される。
図１２Ｂは、汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、タスクＴ３００、Ｔ４００、およびＴ５００を含む方法Ｍ１００のフローチャートを示している。（例えば、エンハンスメントモジュールＥＭ１０の構成を参照してここで記述したように、）タスクＴ３００が、第１の周波数範囲におけるエネルギーを含むオーディオ信号を調和的に拡張して、第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、第１の周波数範囲におけるオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させる。（例えば、空間処理モジュールＰＭ１０の構成を参照してここで説明したように、）タスクＴ４００が、拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、複数のＰ個のイメージング信号を発生させる。例えば、タスクＴ４００は、ビームフォーミング、波面合成法、またはエンハンスされたオーディオ信号上での他の音響イメージング動作を実行するように構成されてもよい。
複数のＰ個のイメージング信号のそれぞれに対して、タスクＴ５００が、複数のＰ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの複数のＰ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用する。駆動信号は、イメージング信号に基づいている。１つの例では、アレイは、ポータブルコンピューティングデバイス（例えば、ラップトップ、ネットブック、またはタブレットコンピュータ）上に取り付けられてもよい。
図１３Ａは、空間処理モジュールＰＭ１０の実現ＰＭ２０のブロックダイヤグラムを示しており、ＰＭ２０は、複数の空間処理フィルタＰＦ１０−１ないしＰＦ１０−ｐを備えており、それぞれは、エンハンスされた信号ＳＥ１０を処理して、複数のＰ個のイメージング信号ＳＩ１０−１ないしＳＩ１０−ｐのうちの対応する１つを生成させるように構成されている。１つの例では、各フィルタＰＦ１０−１ないしＰＦ１０−ｐは、ビームフォーミングフィルタ（例えば、ＦＩＲまたはＩＩＲフィルタ）であり、このフィルタの係数は、ここで記述したような、ＬＣＭＶ、ＭＶＤＲ、ＢＳＳ、または他の指向性処理アプローチを使用して計算されてもよい。アレイＲ１００の対応する応答は、
として表現されてもよい。ここで、ωは、周波数を示しており、θは、所望のビーム角度を示しており、ラウドスピーカーの数は、Ｐ＝２Ｍ＋１であり、
は、（１＜＝ｉ＜＝Ｐに対して）空間処理フィルタＰＦ１０−（ｉ−Ｍ−１）の周波数応答であり、ｗn（ｋ）は、空間処理フィルタＰＦ１０−（ｉ−Ｍ−１）のインパルス応答であり、
であり、ｃは、サウンドのスピードであり、ｄは、ラウドスピーカー間の間隔であり、ｆsは、サンプリング周波数であり、ｋは、時間ドメインサンプルインデックスであり、Ｌは、ＦＩＲフィルタ長である。
このようなシステムに対して企図される使用は、ハンドヘルドデバイス（例えば、スマートフォン）上のアレイから、大きいアレイ（例えば、１メートルまで、または、より長い、トータルの長さ）まで、幅広い範囲の適用を含む。これらのアレイは、大きなスクリーンテレビより上に、または、下に取り付けてもよいが、より大きい取り付けも、本開示の範囲内である。実際には、アレイＲ１００が、少なくとも４つのラウドスピーカーを持つことが望ましいかもしれないし、いくつかの適用では、６個のラウドスピーカーのアレイが十分であるかもしれない。ここで記述した、指向性処理、ＰＢＥ、および／またはテーパリングアプローチとともに使用してもよい、アレイの他の例は、スピーカーバーのＹＳＰライン（Ｙａｍａｈａ Ｃｏｒｐ．，ＪＰ）、ＥＳ７００１スピーカーバー（Ｍａｒａｎｔｚ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．，Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ）、ＣＳＭＰ８８スピーカーバー（Ｃｏｂｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐ．，Ｌａｋｅ Ｓｕｃｃｅｓｓ，ＮＹ）、およびＰａｎａｒａｙ ＭＡ１２スピーカーバー（Ｂｏｓｅ Ｃｏｒｐ．， Ｆｒａｍｉｎｇｈａｍ，ＭＡ）を含む。このようなアレイは、例えば、ビデオスクリーンより上に、または、下に取り付けてもよい。
エンハンスされた信号ＳＥ１０（または、この信号の先行モデル）をハイパスフィルタリングして、入力オーディオ信号ＳＡ１０の低周波数エネルギーを除去することが望ましいことがある。例えば、（例えば、ラウドスピーカー間の間隔によって決定されるような、）アレイが有効に向けることができる周波数よりも低い周波数におけるエネルギーを除去することが望ましいかもしれない。このようなエネルギーは、貧弱なビームフォーマーのパフォーマンスを引き起こすかもしれないからである。
低周波数ビームパターンの再生はアレイの大きさに依存することから、ビームは、低周波数範囲中で広くなる傾向があり、結果として、無指向性の低周波数サウンドイメージをもたらす。アレイが指向性サウンドイメージを生成できる周波数範囲の関数として、エンハンスメント動作における低周波数カットオフおよび高周波数カットオフが選択されるように、低周波数指向性サウンドイメージを補正するための１つのアプローチは、エンハンスメント動作のさまざまな積極性設定を使用することである。例えば、向けることができないエネルギーを除去するために、トランスデューサ間の間隔の関数として低周波数カットオフを選択することが、および／または、高周波数エイリアジングを減衰させるためにトランスデューサ間の間隔の関数として高周波数カットオフを選択することが望ましいかもしれない。
別のアプローチは、ＰＢＥ出力において、付加的なハイパスフィルタを使用することであり、そのカットオフは、アレイが指向性サウンドイメージを生成できる周波数範囲の関数として設定される。図１３Ｂは、装置Ａ１００のこのような実現Ａ１１０のブロックダイヤグラムを示しており、Ａ１１０は、空間処理モジュールＰＭ１０のエンハンスされた信号ＳＥ１０アップストリームをハイパスフィルタリングするように構成されているハイパスフィルタＨＰ２０を備えている。図１３Ｃは、ハイパスフィルタＨＰ２０の振幅応答の例を示しており、この例では、カットオフ周波数ｆcが、ラウドスピーカー間の間隔にしたがって選択される。少なくとも６（または１０、または１２）デシベルだけ、そのパスバンドに対してそのストップバンドを減衰させるようにハイパスフィルタＨＰ２０を構成することが望ましいかもしれない。同様に、高周波数範囲は、空間エイリアジングの影響下にあり、ＰＢＥ出力上でローパスフィルタを使用することが望ましいかもしれず、そのカットオフは、高周波数エイリアジングを減衰させるための、トランスデューサ間の間隔の関数として規定される。少なくとも６（または１０、または１２）デシベルだけ、そのパスバンドに対してそのストップバンドを減衰させるように、このようなローパスフィルタを構成することが望ましいかもしれない。
図１４は、類似したコンフィギュレーションのブロックダイヤグラムを示している。この例では、ＰＢＥモジュールにおける低周波数カットオフおよび高周波数カットオフが、トランスデューサ配置（例えば、アレイが有効にステアリングしないかもしれない低周波数と、空間エイアリジングを生じさせるかもしれない高周波数とを回避するための、ラウドスピーカー間の間隔）の関数として設定されるように、ここで記述したようなＰＢＥ動作を使用し、方向θに対してステアリングされることになるモノラルソース信号（例えば、オーディオ信号ＳＡ１０）をエンハンスする。各パスが、対応するビームフォーマーフィルタ、ハイパスフィルタ、およびローパスフィルタを含むような、複数の処理パスによって、エンハンスされた信号ＳＥ１０が処理されて、対応する複数の駆動信号が生成される。これらの設計は、トランスデューサ配置（例えば、ラウドスピーカー間の間隔）の関数である。少なくとも６（または１０、または１２）デシベルだけ、そのパスバンドに対してそのストップバンドを減衰させるように、このような各フィルタを構成することが望ましいかもしれない。図９および図１０を参照して先に説明したような、大きさを持つアレイでは、１ｋＨｚより下である周波数に対してビーム幅が広すぎになるであろうことが、および、６ｋＨｚより上である周波数では、空間エイリアジングが生じるかもしれないことが予想されるかもしれない。図１４の例では、ハイパスフィルタリングが、所望の方向に、ほとんど、または、まったく実行されないように、および、ハイパスフィルタリング動作が、他の方向において、より積極的である（例えば、より低いカットオフ、および／または、より大きなストップバンドの減衰を持つ）ように、ハイパスフィルタ設計も、ビーム方向にしたがって選択される。図１４中で示されているハイパスおよびローパスフィルタは、例えば、オーディオ出力ステージＡＯ１０内で実現してもよい。
ビームを特定の方向にステアリングするためにラウドスピーカーアレイを使用するとき、サウンド信号は、依然として、他の方向（例えば、メインビームのサイドローブの方向）で同様に聞こえる可能性がある。図１５中で示されているように、マスキングノイズを使用して、他の方向におけるサウンドをマスキングすること（例えば、残りのサイドローブエネルギーをマスキングすること）が望ましいかもしれない。
図１６は、装置Ａ１００のこのような実現Ａ２００のブロックダイヤグラムを示している。Ａ２００は、ノイズ発生器ＮＧ１０と、空間処理モジュールＰＭ１０の第２の事例ＰＭ２０とを備えている。ノイズ発生器ＮＧ１０は、ノイズ信号ＳＮ１０を生成させる。ノイズ信号ＳＮ１０のスペクトル分布は、マスキングされることになるサウンド信号（すなわち、オーディオ信号ＳＡ１０）のスペクトル分布に類似することが望ましいかもしれない。１つの例では、バブルノイズ（例えば、何人かの人の音声を組み合わせたもの）が、人の音声のサウンドをマスキングするために使用される。ノイズ発生器ＮＧ１０によって発生されるかもしれないノイズ信号の他の例は、ホワイトノイズ、ピンクノイズ、およびストリートノイズを含む。
空間処理モジュールＰＭ２０は、ノイズ信号ＳＮ１０に対して空間処理動作（例えば、ビームフォーミング、ビーム発生、または別の音響イメージング動作）を実行して、複数のＱ個のイメージング信号ＳＩ２０−１ないしＳＩ２０−ｑを生成させる。Ｑの値は、Ｐに等しくてもよい。代替的に、マスキングノイズイメージを生成させるために、より少ないラウドスピーカーが使用されるように、Ｑは、Ｐよりも小さくてもよく、または、マスキングされているサウンドイメージを生成させるために、より少ないラウドスピーカーが使用されるように、Ｑは、Ｐよりも大きくてもよい。
空間処理モジュールＰＭ２０は、装置Ａ２００がアレイＲ１００を駆動して、マスキングノイズを特定の方向に送出させるように、または、ノイズが単に空間的に分散されるように、構成されていてもよい。各所望のソースのビームのメインローブより外にある各所望のサウンドソースよりも強いマスキングノイズイメージを生成させるように装置Ａ２００を構成することが望ましいかもしれない。
特定の適用では、ここで記述したような、装置Ａ２００のマルチソース構成は、異なる（例えば、反対）方向に２人の音声を射影するようにアレイＲ１００を駆動させるように構成されており、バブルノイズは、残余の音声を次第に消して、それらの方向の外側のバックグラウンドバブルノイズにするために使用される。このようなケースでは、マスキングノイズのせいで、所望の方向以外の方向において音声が何を言っているのか知覚することが大変困難である。
アレイの軸が、ユーザの耳の軸に対して横形（すなわち、パラレル）であるときに、ユーザの位置におけるラウドスピーカーアレイによって（例えば、ビームおよびヌルビームの発生によって、または、逆フィルタリングによって）生成される空間イメージが、典型的に最も効率的である。リスナーによる頭の動きが、結果として、所定のアレイに対する、最適に及ばないサウンドイメージ発生をもたらすかもしれない。ユーザが、例えば、ユーザの頭を横に向けるとき、所望の空間イメージング効果は、もはや利用可能でないかもしれない。一貫性のあるサウンドイメージを維持するために、典型的には、ユーザの耳に対して適切な方向にビームがステアリングされるように、ユーザの頭の位置および／または向きを知ることが重要である。このような頭の動きに対してロバストである空間イメージを生成させるようにシステムＳ１００を実現することが望ましいかもしれない。
図１７は、システムＳ１００の実現Ｓ２００のブロックダイヤグラムを示している。Ｓ２００は、装置Ａ１００の実現Ａ２５０と、複数のＱ個のラウドスピーカーを持つ第２のラウドスピーカーアレイＲ２００とを含み、ここで、Ｑは、Ｐと同じであってもよく、または、Ｐと異なっていてもよい。装置Ａ２５０は、エンハンスされた信号ＳＥ１０に対して空間処理動作を実行して、イメージング信号ＳＩ１０−１ないしＳＩ１０−ｐを生成させるように構成されている空間処理モジュールＰＭ１０の事例ＰＭ１０ａと、エンハンスされた信号ＳＥ１０に対して空間処理動作を実行して、イメージング信号ＳＩ２０−１ないしＳＩ２０−ｑを生成させるように構成されている空間処理モジュールＰＭ１０の事例ＰＭ１０ｂとを備えている。装置Ａ２５０は、ここで記述したようなオーディオ出力ステージＡＯ１０の、対応する事例ＡＯ１０ａ、ＡＯ１０ｂも備えている。
装置Ａ２５０は、追跡モジュールＴＭ１０も備えており、追跡モジュールＴＭ１０は、ユーザの頭の位置および／または向きを追跡するように、および、オーディオ出力ステージＡＯ１０の対応する事例ＡＯ１０ａまたはＡＯ１０ｂが、（例えば、駆動信号ＳＯ１０−１ないしＳＯ１０−ｐの、または、ＳＯ２０−１ないしＳＯ２０−ｑの対応するセットを通して）アレイＲ１００およびＲ２００のうちの対応する１つを駆動させることを可能にするように構成されている。図１８は、システムＳ２００の適用の例の上面図を示している。
追跡モジュールＴＭ１０は、何らかの適した追跡技術にしたがって実現されてもよい。１つの例では、追跡モジュールＴＭ１０は、（例えば、図１８中で示されているような）カメラＣＭ１０からのビデオイメージを解析して、ユーザの顔の特徴を追跡し、場合によっては、２人以上のユーザを区別して別個に追跡するように構成されている。代替的に、または、付加的に、追跡モジュールＴＭ１０は、２つ以上のマイクロフォンを使用して、ユーザの音声の到来方向（ＤＯＡ）を推定することによって、ユーザの頭の位置および／または向きを追跡するように構成されていてもよい。図１８は、アレイＲ１００のラウドスピーカーの間で織り交ぜられているマイクロフォンＭＡ１０、ＭＡ２０のペアを使用して、アレイＲ１００に向き合っているユーザの音声の、存在を検出および／またはＤＯＡを推定し、そして、アレイＲ２００のラウドスピーカーの間で織り交ぜられているマイクロフォンＭＢ１０、ＭＢ２０の異なるペアを使用して、アレイＲ２００に向き合っているユーザの音声の、存在を検出および／またはＤＯＡを推定する、特定の例を示している。追跡モジュールＴＭ１０の構成のさらなる例は、米国特許番号第７，２７２，０７３ Ｂ２（２００７年９月１８日に発行された、Ｐｅｌｌｅｇｒｉｎｉ）中で記述されているような、超音波の向きの追跡、および／または、（２０１１年３月３日に提出された）米国仮特許出願番号第６１／４４８，９５０中で記述されているような、超音波の位置の追跡を使用するように構成されていてもよい。システムＳ２００に対する適用の例は、オーディオおよび／またはビデオ会議、ならびに、オーディオおよび／またはビデオ電話を含む。
アレイＲ１００およびＲ２００が、直交である、または、実質的に直交である（例えば、少なくとも６０度または７０度の角度、および、せいぜい１１０度または１２０度の角度を形成する軸を持つ）ようにシステムＳ２００を実現することが望ましいかもしれない。ユーザの頭が特定のアレイに向き合うように向きを変えたことを追跡モジュールＴＭ１０が検出したとき、モジュールＴＭ１０により、オーディオ出力ステージＡＯ１０ａまたはＡＯ１０ｂが、対応するイメージング信号にしたがって、そのアレイを駆動させることが可能になる。図１８中で示されているように、２、３、または４以上の異なるアレイ間での選択をサポートするようにシステム２００を実現することが望ましいかもしれない。例えば、追跡モジュールＴＭ１０によって示されているような位置および／または向きにしたがって、同じ軸に沿った、異なる位置における異なるアレイ（例えば、アレイＲ１００およびＲ３００）間での選択を、ならびに／あるいは、反対方向で向き合うアレイ（例えば、アレイＲ２００およびＲ４００）間での選択を、サポートするようにシステムＳ２００を実現することが望ましいかもしれない。
ラウドスピーカーアレイに対する以前のアプローチは、均一な線形アレイ（例えば、隣接しているラウドスピーカー間で均一な間隔を持つ線形軸に沿って配置されているラウドスピーカーのアレイ）を使用する。均一な線形アレイ中でのラウドスピーカー間の距離が短い場合、より少ない周波数が空間エイリアジングの影響を受けるだろうが、低周波数における空間ビームパターン発生は乏しくなるだろう。大きなラウドスピーカー間の間隔は、より良好な低周波数ビームを生じさせるであろうが、このケースでは、空間エイリアジングに起因して、高周波数ビームは散乱されるだろう。ビーム幅は、トランスデューサのアレイの、大きさおよび配置にも依存している。
低周波数性能と高周波数性能との間のトレードオフの厳格さを減少させるための１つのアプローチは、ラウドスピーカーアレイからラウドスピーカーをサンプリングすることである。１つの例では、サンプリングは、隣接しているラウドスピーカー間で、より大きい間隔を持つサブアレイを生成させるために使用される。このサブアレイは、低周波数をより有効にステアリングするために使用できる。
このケースでは、何らかの周波数帯域におけるサブアレイの使用は、他の周波数帯域における異なるサブアレイの使用によって補完されてもよい。信号成分の周波数が増加するにつれて、使用可能なラウドスピーカーの数を増加させる（代替的に、信号成分の周波数が低減するにつれて、使用可能なラウドスピーカーの数を減少させる）ことが望ましいかもしれない。
図１９は、アレイ中で非線形的に間隔が空けられているラウドスピーカーのコンフィギュレーションのダイヤグラムを示している。この例では、信号中のより高い周波数成分を再生するために、互いにより接近して間隔が空けられているラウドスピーカーのサブアレイＲ１００ａを使用し、低周波数ビームの出力に対しては、さらに離れているラウドスピーカーのサブアレイＲ１００ｂを使用する。
最高の信号周波数に対しては、すべてのラウドスピーカーを使用可能にすることが望ましいかもしれない。図２０は、このような例のための、オーディオ出力ステージＡＯ２０の実現ＡＯ３０の混合機能のダイヤグラムを示している。この例では、２つの有効なサブアレイ：高周波数の再生のための第１のアレイ（ラウドスピーカーのすべて）を、および、低周波数の再生のための、より大きいラウドスピーカー間の間隔を持つ第２のアレイ（１つおきのラウドスピーカー）を生成させるように、アレイＲ１００がサンプリングされる。（明確性のために、この例では、増幅、フィルタリング、および／またはインピーダンス整合のような、オーディオ出力ステージの他の機能は示していない）。
図２１は、例示のための、オーディオ出力ステージＡＯ２０の実現ＡＯ４０の混合機能のダイヤグラムを示しており、この例では、３つの有効なサブアレイ：高周波数の再生のための第１のアレイ（ラウドスピーカーのすべて）、中間周波数の再生のための、より大きいラウドスピーカー間の間隔を持つ第２のアレイ（２つごとのラウドスピーカー）、低周波数の再生のための、さらにより大きいラウドスピーカー間の間隔を持つ第３のアレイ（３つごとのラウドスピーカー）を生成させるように、アレイＲ１００がサンプリングされる。相互に不均一な間隔を持つサブアレイのこのような生成は、異なる周波数範囲に対する類似したビーム幅を取得するために、均一なアレイに対してでさえ使用されてもよい。
別の例では、不均一な間隔を持つラウドスピーカーアレイを取得するためにサンプリングを使用し、これは、低周波数帯域および高周波数帯域中のサイドローブとメインローブとの間のより良好な妥協を取得するために使用してもよい。ここで記述したようなサブアレイは、ここで記述したさまざまなイメージングの効果（例えば、マスキングノイズ、異なるそれぞれの方向における複数のソース、ユーザの耳のそれぞれのものにおける、ビームおよび対応するヌルビームの方向等）のうちのいずれのものを生成させるために、個々に、または、組み合わせて駆動させてもよいことが、企図される。
ラウドスピーカーの異なるサブアレイ、および／または、ラウドスピーカーの異なるアレイ（例えば、図１８中で示されているような、Ｒ１００、Ｒ２００、Ｒ３００、および／またはＲ４００）は、導線、光ファイバケーブル（例えば、Ｓ／ＰＤＩＦ接続を介するようなＴＯＳＬＩＮＫケーブル）を通して、または、ワイヤレスに（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１）接続を通して）通信するように構成されていてもよい。このような通信リンクをサポートするために使用してもよい、ワイヤレス方法の他の例は、ブルートゥース（登録商標）（例えば、［クラッシクブルートゥースプロトコル、ブルートゥースハイスピードプロトコル、およびブルートゥースローエネルギープロトコルを含む］ブルートゥースコア仕様バージョン４．０中で記述されているような、ヘッドセットまたは他のプロファイル、ブルートゥース ＳＩＧ，Ｉｎｃ．，Ｋｉｒｋｌａｎｄ，ＷＡ）、ピーナツ（ＱＵＡＬＣＯＭＭ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ，ＳａｎＤｉｅｇｏ，ＣＡ）、およびＺｉｇＢｅｅ（登録商標）（例えば、ＺｉｇＢｅｅ２００７仕様および／またはＺｉｇＢｅｅＲＦ４ＣＥ仕様中で記述されている、ＺｉｇＢｅｅ Ａｌｌｉａｎｃｅ，Ｓａｎ Ｒａｍｏｎ，ＣＡ）のような、（例えば、数インチから数フィートまでの）短距離通信用の低電力無線仕様を含む。使用してもよい他のワイヤレス送信チャネルは、赤外線および超音波のような非無線チャネルを含む。異なるアレイおよび／またはサブアレイ間でこのような通信を使用して、波動場を発生させることが望ましいかもしれない。このような通信は、ビーム設計を中継すること、アレイ間で時間的に変化するビームパターンを調整すること、オーディオ信号を再生すること等を含んでいてもよい。１つの例では、図１８中で示されているような異なるアレイは、それぞれのラップトップコンピュータによって駆動される。それぞれのラップトップコンピュータは、所望のそれぞれの方向に１つ以上の共通のオーディオソースを適合的に向けるようにワイヤードおよび／またはワイヤレス接続を通して通信する。
サブバンドサンプリングを、ここで記述したようなＰＢＥ技術と組み合わせることが望ましいかもしれない。ＰＢＥ拡張信号から指向性の高いビームを生成させるための、このようなサンプリングされたアレイの使用は、結果として、ＰＢＥがない信号からの出力よりも、はるかに低い知覚周波数範囲を持つ出力をもたらす。
図２２は、装置Ａ１００の実現Ａ３００のブロックダイヤグラムを示している。装置Ａ３００は、オーディオ信号ＳＡ１０ａに対して空間処理動作を実行して、イメージング信号ＳＩ１０−１ないしＳＩ１０−ｍを生成させるように構成されている空間処理モジュールＰＭ１０の事例ＰＭ１０ａと、エンハンスされた信号ＳＥ１０に対して空間処理動作を実行して、イメージング信号ＳＩ２０−１ないしＳＩ２０−ｎを生成させるように構成されている空間処理モジュールＰＭ１０の事例ＰＭ１０ｂとを備えている。
装置Ａ３００は、オーディオ出力ステージＡＯ２０の事例も備えており、オーディオ出力ステージＡＯ２０の事例は、複数のＰ個の駆動信号ＳＯ１０−１ないしＳＯ１０−ｐを、アレイＲ１００の対応する複数のＰ個のラウドスピーカーに適用するように構成されている。駆動信号ＳＯ１０−１ないしＳＯ１０−ｐのセットは、Ｍ個の駆動信号を含み、それぞれは、アレイＲ１００のＭ個のラウドスピーカーの対応するサブアレイに適用されるイメージング信号ＳＩ１０−１ないしＳＩ１０−ｍの対応する１つに基づいている。駆動信号ＳＯ１０−１ないしＳＯ１０−ｐのセットは、Ｎ個の駆動信号も含み、それぞれは、アレイＲ１００のＮ個のラウドスピーカーの対応するサブアレイに適用されるイメージング信号ＳＩ２０−１ないしＳＩ２０−ｎのうちの対応する１つに基づいている。
（例えば、アレイＲ１００ａおよびＲ１００ｂを参照して、図１９中で示されているように）Ｍ個およびＮ個のラウドスピーカーのサブアレイは、互いに別個のものであってもよい。このようなケースでは、Ｐは、ＭおよびＮの双方よりも大きい。代替的に、Ｍ個およびＮ個のラウドスピーカーのサブアレイは、異なっているが、オーバーラップしていてもよい。１つのこのような例では、Ｍは、Ｐに等しく、Ｍ個のラウドスピーカーのサブアレイは、Ｎ個のラウドスピーカーのサブアレイ（および場合によっては、アレイ中のラウドスピーカーのすべて）を含む。この特定のケースでは、複数のＭ個の駆動信号は、複数のＮ個の駆動信号も含む。図２０中で示されているコンフィギュレーションは、このようなケースの１つの例である。
図２２中で示されているように、オーディオ信号ＳＡ１０ａおよびＳＡ１０ｂは、異なるソースからのものであってもよい。このケースでは、空間処理モジュールＰＭ１０ａおよびＰＭ１０ｂは、同様の方向に、または、互いから独立して、２つの信号を向けるように構成されていてもよい。図３７は、装置Ａ３００の実現Ａ３５０のブロックダイヤグラムを示しており、Ａ３５０では、イメージングパスの双方とも、同じオーディオ信号ＳＡ１０に基づいている。このケースでは、オーディオ信号ＳＡ１０のイメージ全体が改善されるように、モジュールＰＭ１０ａおよびＰＭ１０ｂが、それぞれのイメージを同じ方向に向けることが望ましいかもしれない。
イメージング信号ＳＩ２０−１ないしＳＩ２０−ｎ（すなわち、エンハンスメントパス）に対応する駆動信号を、より大きなラウドスピーカー間の間隔を持つサブアレイに適用するように、および、イメージング信号ＳＩ１０−１ないしＳＩ１０−ｍに対応する駆動信号を、より小さなラウドスピーカー間の間隔を持つサブアレイに適用するように、オーディオ出力ステージＡＯ２０を構成することが望ましいかもしれない。このような構成は、エンハンスされた信号ＳＥ１０が、空間的にイメージされた低周波数成分の改善された知覚をサポートすることを可能にする。方向性損失のおよび空間エイリアジングに関する異なる攻撃を提供するように、他のパスにおけるよりも、装置Ａ３００およびＡ３５０のエンハンスメントパスにおいて、より低くなるように、１つ以上の（場合によっては、すべての）ローパスおよび／またはハイパスフィルタのカットオフを構成することも望ましいかもしれない。
エンハンスされた信号（例えば、信号ＳＥ１０）を使用して、サンプリングされたアレイを駆動させるケースに対しては、さまざまなサブアレイの処理パスに対して、異なる設計を使用することが望ましいかもしれない。図２３Ａは、図２１を参照して上述したような、３つのサブアレイスキームに対する処理パスに対して、３つの異なるバンドパス設計の例を示している。各ケースでは、特定のサブアレイに対するラウドスピーカー間の間隔にしたがって、帯域が選択される。例えば、サブアレイが有効にステアリングできる最低周波数にしたがって、低周波数カットオフが選択されてもよく、（例えば、パスされる最高周波数の波長が、ラウドスピーカー間の間隔の２倍を超える大きさであるように、）空間エイリアジングが開始すると予想される周波数にしたがって、高周波数カットオフが選択されてもよい。各ラウドスピーカーが有効に再生できる最低周波数は、ラウドスピーカー間の最高の間隔を有するサブアレイ（すなわち、サブアレイｃ）が有効にステアリングできる最低周波数よりもはるかに低くなるだろうが、このケースでない場合には、低周波数カットオフは、最低の再現可能な周波数にしたがって選択され得ることが予想される。
エンハンスされた信号を使用して、サンプリングされているアレイを駆動させるケースに対しては、各ＰＢＥ動作のハーモニック拡張動作への入力におけるローパスフィルタに対する異なる設計とともに、サブアレイのうちの１つ以上のそれぞれに対してＰＢＥ動作の異なる事例を使用することが望ましいかもしれない。図２３Ｂは、図２１を参照して上述したような３つのサブアレイスキームに対する３つの異なるローパス設計の例を示している。各ケースでは、特定のサブアレイに対するラウドスピーカー間の間隔にしたがって、カットオフが選択される。例えば、サブアレイが有効にステアリングできる最低周波数（代替的に、最低の再現可能な周波数）にしたがって、低周波数カットオフが選択されてもよい。
過度に積極的なＰＢＥ動作が、出力信号中で、望ましくないアーティファクトを引き起こすかもしれないので、ＰＢＥの不必要な使用を回避することが望ましい。ＰＢＥ動作の異なる事例が、サブアレイのうちの１つ以上のそれぞれに対して使用されるケースに対しては、より高い周波数サブアレイのハーモニック拡張動作への入力では、ローパスフィルタの代わりに、バンドパスフィルタを使用することが望ましいかもしれない。図２３Ｃは、より高い周波数サブアレイのそれぞれに対するこのローパスフィルタに対する低周波数カットオフが、次に最低の周波数帯域に対する、サブアレイのハイパスカットオフにしたがって選択される、例を示している。さらなる代替実施形態では、（例えば、装置Ａ３００およびＡ３５０を参照してここで説明したように）最低周波数のサブアレイのみが、ＰＢＥによりエンハンスされた信号を受信する。両方（例えば、すべて）のパスがエンハンスされる、装置Ａ３００およびＡ３５０の構成のように、１つよりも多いエンハンスメントパスおよび／または１つよりも多い非エンハンスメントパスを持つ、装置Ａ３００およびＡ３５０の構成が、明示的に企図され、ここで、開示されている。
ここで記述した原理は、（例えば、図２４Ａ中で示されているような）均一な線形アレイとともに使用することに限定されないことを明示的に言及する。例えば、音響イメージングと、ＰＢＥと（および／または、以下に記述したような、サブアレイおよび／またはテーパリングと）の組み合わせも、隣接しているラウドスピーカー間で不均一な間隔を持つ線形アレイとともに使用してもよい。図２４Ｂは、ラウドスピーカー間で、対照的なオクターブ間隔を持つこのようなアレイの例の１つの例を示しており、図２４Ｃは、非対称的なオクターブ間隔を持つこのようなアレイの別の例を示している。さらに、このような原理は、線形アレイとともに使用することに限定されず、（例えば、図２４Ｄ中で示されているような）均一な間隔を有していようと、または不均等な（例えば、オクターブ）間隔を有していようと、エレメントが単純な曲線に沿って配置されているアレイとともに使用されてもよい。図１８中の例について示したように、同じまたは異なる（例えば、直交する）まっすぐな軸または曲がった軸に沿って複数のアレイを持つ適用において、ここで述べた同じ原理はまた、各アレイに分離可能に適用する。
各ラウドスピーカーを駆動させるために、ビームフォーミング、エンハンスメント、および／またはテーパリング動作のそれぞれの事例によって、同じアレイを駆動させて、加算される駆動信号の複数のセットを生成させるように、ここで記述した原理を複数のモノラルソースに拡張してもよいことを明示的に言及する。１つの例では、（例えば、図１３Ｂ中で示されているように）ＰＢＥ動作と、ビームフォーマーと、ハイパスフィルタとを含んでいるパスの別個の事例が、特定のソースに対する指向性および／またはエンハンスメントの基準にしたがって、各ソース信号に対して実現されて、各ラウドスピーカーに対するそれぞれの駆動信号が生成され、それぞれの駆動信号は、次に、そのラウドスピーカーに対する他のソースに対応する駆動信号と加算される。類似した例では、図１２Ａ中で示されているような、エンハンスメントモジュールＥＭ１０と空間処理モジュールＰＭ１０とを含むパスの別個の事例は、各ソース信号に対して実現される。類似した例では、図１４中で示されている、ＰＢＥ、ビームフォーミング、およびフィルタリング動作の別個の事例は、各ソース信号に対して実現される。図３８は、装置Ａ１００の実現Ａ５００のブロックダイヤグラムを示しており、Ａ５００は、異なるオーディオ信号ＳＡ１０ａおよびＳＡ１０ｂの、別個のエンハンスメントおよびイメージングをサポートする。
図２５は、３つのソース信号が、このような態様で、異なる対応する方向に向けられている例を示している。適用は、（場合によっては、ユーザの位置における変化を追跡することと、同じ対応する信号を各ユーザに提供し続けるようにビームを適合させることとを組み合わせて）異なるソース信号を異なる位置におけるユーザに向けることと、（例えば、各チャネルに対して、ユーザの耳のうちの対応する一方にはビームを、そして、もう一方の耳にはヌルビームを向けることによって）ステレオイメージングを向けることとを含む。
図１９は、ビームが、ユーザの左耳に向けられており、対応するヌルビームが、ユーザの右耳に向けられている、１つの例を示している。図２６は、類似した例を示しており、図２７は、別のソース（例えば、他のステレオチャネル）がユーザの右耳に向けられている（対応するヌルビームが、ユーザの左耳に当てられている）例を示している。
ステレオイメージを配信するために使用され得る別のクロストーク消去技術は、アレイの各ラウドスピーカーに対して、ラウドスピーカーからユーザの耳のそれぞれへの対応する頭部伝達関数（ＨＲＴＦ）を測定することと；逆伝達関数行列を算出することによって、その混合シナリオを逆にすることと；逆行列を通して、対応するイメージング信号を生成させるように空間処理モジュールＰＭ１０を構成することとである。
ここで記述した、ローパスカットオフ、ハイパスカットオフ、および／またはテーパリング動作のうちの１つ以上がエンドユーザによって調整されてもよいように、ユーザインターフェースを提供することが望ましいかもしれない。付加的に、または、代替的に、ユーザが、ここで記述したようなＰＢＥ動作をイネーブルに、または、ディスエーブルにできる、スイッチまたは他のインターフェースを提供することが望ましいかもしれない。
上述したさまざまな指向性処理技術は、ファーフィールドモデルを使用しているが、より大きいアレイに対しては、（例えば、サウンドイメージが、ニアフィールドにおいてのみ聞こえるように）代わりにニアフィールドモデルを使用することが望ましいかもしれない。１つのこのような例では、ニアフィールドユーザの位置を含む焦点でビームが交差するように、アレイの左にあるトランスデューサを使用して、アレイ全体にわたったビームを右に向け、アレイの右にあるトランスデューサを使用して、アレイ全体にわたったビームを左に向ける。このようなアプローチは、マスキングノイズを併用して使用してもよく、それにより、（例えば、ユーザの背後で、アレイから１メートルまたは２メートルを上回る）ファーフィールド位置では、ソースは聞こえない。
振幅および／またはトランスデューサ間遅延を操作することによって、ビームパターンを、特定の方向に発生させることができる。アレイは、空間的に分散配置されたトランスデューサ構成を有しているので、指向性サウンドイメージは、所望の方向から離れて位置付けられているトランスデューサの振幅を減少させることによって、さらにエンハンスさせることができる。このような振幅制御は、振幅によりテーパリングされたラウドスピーカーアレイを生成させるために、（例えば、図２８の例において示されているような）異なるラウドスピーカーに対する異なる利得係数を定義するテーパリングウィンドウのような、空間シェーピング関数を使用することによって実現できる。振幅テーパリングに対して使用され得る異なるタイプのウィンドウは、ハミング、ハニング、三角、チェビシェフ、およびテイラーを含む。テーパリングウィンドウの他の例は、所望のユーザの、左、中心、または中央にあるトランスデューサを使用することのみ含む。振幅テーパリングは、ビームの側方定位をエンハンスさせる（例えば、ビームを所望の方向に移す）ことと、異なるビーム間の分離を増加させることとの効果を有するかもしれない。このようなテーパリングは、ビームフォーマー設計の一部として、および／または、ビームフォーマー設計から独立して実行されてもよい。
有限数個のラウドスピーカーは、典型的にはサイドローブを発生させる打ち切り効果を導入する。サイドロープを減少させるために、空間ドメインにおけるシェーピング（例えば、ウィンドーイング）を実行することが望ましいかもしれない。例えば、振幅テーパリングを使用して、サイドローブを制御してもよく、それにより、メインビームをより、指向性を持つものにする。
図２９は、アレイ中心の左方向に射影するために、左トランスデューサを使用する例を示している。残りのトランスデューサに対する駆動信号の振幅をゼロにテーパリングすることが、または、それらの駆動信号のすべての振幅をゼロに設定することが望ましいかもしれない。図２９−図３１中の例も、ここで記述したような、サブバンドのサンプリングを示している。
図３０は、アレイ中心の右方向に射影するために、右トランスデューサを使用する例を示している。残りのトランスデューサに対する駆動信号の振幅をゼロにテーパリングすることが、または、それらの駆動信号のすべての振幅をゼロに設定することが望ましいかもしれない。
図３１は、アレイの中央の方向に射影するために、中央トランスデューサを使用する例を示している。左右のトランスデューサに対する駆動信号の振幅をゼロにテーパリングすることが、または、それらの駆動信号のすべての振幅をゼロに設定することが望ましいかもしれない。
図３２Ａ〜図３２Ｃは、５ｋＨｚの周波数、４８ｋＨｚのサンプリングレート、および４５度のビーム角度についての、フェーズドアレイラウドスピーカーのビームフォーマーの放射パターンに対するテーパリングの影響をデモンストレーションしている。それらの図のそれぞれにおけるアレイより上の白線は、テーパリングに起因する、空間全体にわたったラウドスピーカーの相対利得を示している。図３２Ａは、テーパリングがないパターンを示している。図３２Ｂは、チェビシェフウィンドウによるテーパリングに対するパターンを示しており、左側のパターンの大幅な減少を見ることができる。図３２Ｃは、右側に発するための別の特別なウィンドウによるテーパリングに対するパターンを示しており、ビームを右側に移す効果を見ることができる。
図３３は、４００Ｈｚ（上行）から１２ｋＨｚ（下行）までの範囲における６つの周波数での、０度（左欄）、４５度（中央欄）、および９０度（右欄）のビーム方向におけるフェーズドアレイに対する理論上のビームパターンの例を示している。実線は、ハミングウィンドウによりテーパリングされている１２個のラウドスピーカーの線形アレイを示しており、破線は、テーパリングがない同じアレイを示している。
図３４は、３つの異なるオーディオソースのそれぞれに対する所望のビームを用いたデモンストレーション設計の例を示している。サイドへのビームに対しては、示されているように、特別なテーパリング曲線を使用してもよい。振幅テーパリングの設計およびテストのために、グラフィカルユーザインターフェースを使用してもよい。エンドユーザによる振幅テーパリングの選択および／または調整をサポートするために、グラフィカルユーザインターフェース（例えば、示されているようなスライダータイプのインターフェース）も使用してもよい。類似した態様では、所望の方向から離れて位置付けられている１つ以上のトランスデューサに対する対応するフィルタリング動作の積極性に関して、ローパスおよび／またはハイパスフィルタリング動作の積極性を、所望の方向におけるトランスデューサに対するのと同様の態様で減少させてもよいように、周波数依存テーパリングを実現することが望ましいかもしれない。
図３５は、タスクＴ１００、Ｔ２００、Ｔ３００、Ｔ４００、およびＴ５００を含む汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、方法Ｍ２００のフローチャートを示している。タスクＴ１００が、（例えば、空間処理モジュールＰＭ１０の実現を参照してここで説明したように、）第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させる。第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、タスクＴ２００が、（例えば、オーディオ出力ステージＡＯ２０の実現を参照してここで説明したように、）第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用し、駆動信号は、イメージング信号に基づいている。タスクＴ３００が、（例えば、エンハンスメントモジュールＥＭ１０の実現を参照してここで記述したように、）第１の周波数範囲におけるエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、第１の周波数範囲における第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張信号を生成させる。タスクＴ４００が、（例えば、空間処理モジュールＰＭ１０の実現を参照してここで説明したように、）拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させる。第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、タスクＴ５００が、（例えば、オーディオ出力ステージＡＯ２０の実現を参照してここで説明したように、）第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用し、駆動信号は、イメージング信号に基づいている。
図３６は、汎用的なコンフィギュレーションにしたがった、装置ＭＦ２００のブロックダイヤグラムを示している。装置ＭＦ２００は、（例えば、空間処理モジュールＰＭ１０の実現を参照してここで説明したように、）第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させる手段Ｆ１００を備えている。装置ＭＦ２００は、（例えば、オーディオ出力ステージＡＯ２０の実現を参照してここで説明したように、）第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用する手段Ｆ２００も備えており、駆動信号は、イメージング信号に基づいている。装置ＭＦ２００は、（例えば、エンハンスメントモジュールＥＭ１０の実現を参照して記述したように）第１の周波数範囲においてエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、第１の周波数範囲における第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張信号を生成させる手段Ｆ３００も備えている。装置ＭＦ２００は、（例えば、空間処理モジュールＰＭ１０の実現を参照してここで説明したように）拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させる手段Ｆ４００も備えている。装置ＭＦ２００は、例えば、オーディオ出力ステージＡＯ２０の実現を参照してここで説明したように）第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用する手段Ｆ５００も備えており、駆動信号は、イメージング信号に基づいている。
ここで開示した方法および装置は、一般的に、何らかのトランシービングならびに／あるいはオーディオ感知アプリケーション中で適用されてもよく、特に、このような適用の移動型またはそうでなければ携帯型の事例に適用されてもよい。例えば、ここで開示した構成の範囲は、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線インターフェースを用いるように構成されているワイヤレス電話通信システム中に存在する通信デバイスを含む。しかし、ここで記述したような特徴を有する方法ならびに装置が、ワイヤードならびに／あるいはワイヤレス（例えば、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、および／または、ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）の送信チャネルによってボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）を用いるシステムのような、当業者に知られている幅広い範囲の技術を用いるさまざまな通信システムのうちのいずれかに存在してもよいことを当業者によって理解されるだろう。
ここで開示した通信デバイスが、パケット交換であるネットワーク（例えば、ＶｏＩＰのようなプロトコルにしたがって、オーディオ送信を搬送するように構成されているワイヤードネットワークおよび／またはワイヤレスネットワーク）、ならびに／あるいは、回線交換であるネットワーク中での使用に適合されていてもよいことを、明確に企図し、それにより開示している。ここで開示した通信デバイスが、ナローバンドコーディングシステム（例えば、および４または５キロヘルツのオーディオ周波数範囲をエンコードするシステム）中での使用に、ならびに／あるいは、全帯域ワイドバンドコーディングシステムと、分割帯域ワイドバンドコーディングシステムとを含む、ワイドバンドコーディングシステム（例えば、５キロヘルツよりも大きいオーディオ周波数をエンコードするシステム）中での使用に、適合されていてもよいことも、明確に企図し、それにより開示している。
記述したコンフィギュレーションの提示は、当業者が、ここで開示した方法および他の構造を製作または使用できるように提供した。ここで示して記述したフローチャート、ブロックダイヤグラム、および、他の構造は、例に過ぎず、これらの構造の他の変形もまた、本開示の範囲内にある。これらの構成に対するさまざまな改良が可能であり、ここで提示した一般的な原理は、他の構成にも適用されてもよい。したがって、本開示は、先に示したコンフィギュレーションに限定されることを意図しているものではなく、むしろ、元々の開示の一部を形成する、提出されたような添付した特許請求の範囲を含む、何らかの形でここで開示した原理および新規な特徴と一致した最も広い範囲に一致させるべきである。
さまざまな異なるテクノロジーおよび技術のうちのいずれかを使用して、情報および信号を表現してもよいことを、当業者は理解するだろう。例えば、本記述全体を通して参照した、データ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、およびシンボルは、電圧、電流、電磁波、磁気フィールドまたは微粒子、光学フィールドまたは光学微粒子、あるいはこれらの任意の組み合わせによって表してもよい。
ここで開示したようなコンフィギュレーションの実現のための重要な設計要件は、特に、圧縮されたオーディオまたはオーディオビジュアル情報（例えば、ここで識別した例のうちの１つのような、圧縮フォーマットにしたがってエンコードされたファイルまたはストリーム）の再生のような、計算集約型のアプリケーションに対して、あるいは、ワイドバンド通信（例えば、１２、１６、４４．１、４８、または、１９２ｋＨｚのような、８キロヘルツよりも高いサンプリングレートにおける音声通信）のための適用に対して、（典型的には、１秒当たり数百万の命令、すなわちＭＩＰＳにおいて測定される）処理遅延および／または計算の複雑さを最小化することを含んでもよい。
ここで記述したような、マルチマイクロフォン処理システムの目的は、全体的なノイズ減少において１０ないし１２ｄＢを達成すること、所望のスピーカーの動きの間の、音声レベルおよび色を保存すること、積極的なノイズ除去、スピーチの残響除去の代わりにノイズがバックグラウンドに移ったとの知覚を取得すること、および／または、より積極的なノイズ減少のために事後処理のオプション（例えば、マスキングおよび／またはノイズ減少）を可能にすることを含んでいてもよい。
ここで開示したような装置（例えば、装置Ａ１００）の実現のさまざまなエレメントは、任意のハードウェア構成で、あるいは、意図した適用に適していると思われる、ソフトウェアおよび/またはファームウェアを備えるハードウェアの任意の組み合わせで具現化されてもよい。例えば、このようなエレメントは、例えば、同じチップ上またはチップセット中の２つ以上のチップの間に存在する、電子デバイスおよび/または光デバイスとして組み立てられてもよい。これらのデバイスの１つの例は、トランジスタまたは論理ゲートのような、論理エレメントの固定アレイまたはプログラム可能アレイであり、これらのエレメントのうちのいずれかが、１つ以上のこのようなアレイとして実現されてもよい。これらのエレメントのうちの任意の２つ以上またはすべてでさえが、同じアレイまたは複数のアレイ内で実現されてもよい。このようなアレイは、１つ以上のチップ内で（例えば、２つ以上のチップを含むチップセット内で）実現されてもよい。
ここで開示した装置（例えば、装置Ａ１００）のさまざまな実現のうちの１つ以上のエレメントは、マイクロプロセッサと、組み込まれたプロセッサと、ＩＰコアと、デジタル信号プロセッサと、ＦＰＧＡ（フィールドプログラム可能ゲートアレイ）と、ＡＳＳＰ（特定用途向け規格品）と、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）とのような、論理エレメントの１つ以上の固定型またはプログラム可能アレイ上で実行するように構成されている１つ以上のセットの命令としても部分的に実現されてもよい。ここで開示したような装置の実現のさまざまなエレメントのうちのいずれも、１つ以上のコンピュータ（例えば、“プロセッサ”とも呼ばれる、１つ以上のセットの命令または１つ以上のシーケンスの命令を実行するようにプログラムされている１つ以上のアレイを含む機械）として具現化されてもよく、これらのエレメントのうちの任意の２つ以上またはすべてさえも、このような同じコンピュータまたは複数のコンピュータ内で実現されてもよい。
ここで開示したような処理のためのプロセッサまたは他の手段は、例えば、同じチップ上またはチップセット中の２つ以上のチップの間に存在する、１つ以上の電子デバイスおよび/または光デバイスとして組み立てられてもよい。このようなデバイスの１つの例は、トランジスタまたは論理ゲートのような、論理エレメントの固定型アレイまたはプログラム可能アレイであり、このようなエレメントのうちのいずれかが、１つ以上のこのようなアレイとして実現されてもよい。このようなアレイは、１つ以上のチップ内で（例えば、２つ以上のチップを含むチップセット内で）実現されてもよい。このようなアレイの例は、マイクロプロセッサと、組み込まれたプロセッサと、ＩＰコアと、ＤＳＰと、ＦＰＧＡと、ＡＳＳＰと、ＡＳＩＣとのような、論理エレメントの固定型アレイまたはプログラム可能アレイを含む。ここで開示したような処理のためのプロセッサまたは他の手段はまた、１つ以上のコンピュータ（例えば、１つ以上のセットの命令または１つ以上のシーケンスの命令を実行するようにプログラムされている１つ以上のアレイを含む機械）あるいは他のプロセッサとして具現化されてもよい。ここで記述したようなプロセッサを使用して、タスクを実行するか、あるいは、プロセッサがその中に組み込まれているデバイスまたはシステム（例えば、オーディオ感知デバイス）の別の動作に関連するタスクのような、方法Ｍ１００またはＭＦ２００の実現の手順に直接関連しない他のセットの命令を実行することが可能である。ここで開示したような方法の一部を、オーディオ感知デバイスのプロセッサによって実行し、方法の別の部分を、１つ以上の他のプロセッサの制御下で実行することも可能である。
ここで開示した構成に関連して説明した、さまざまな例示的なモジュール、論理ブロック、回路、ならびに、ここで開示した構成に関連して記述したテストおよび他の動作が、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいは、双方の組み合わせたものとして実現してもよいことを当業者は正しく認識するであろう。このようなモジュール、論理ブロック、回路、および、動作は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ＡＳＩＣまたはＡＳＳＰ、ＦＰＧＡまたは他のプログラム可能論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいは、ここで開示したような構成を生成させるように設計されているこれらの任意の組み合わせによって、実現または実行されてもよい。例えば、このようなコンフィギュレーションは、ハードワイヤード回路として、特定用途向け集積回路中に組み立てられている回路構成として、あるいは、不揮発性記憶装置中にロードされたファームウェアプログラムとして、または、機械読み取り可能コードとしてデータ記憶媒体からロードされたソフトウェアプログラムまたは機械読み取り可能コードとしてデータ記憶媒体中にロードされたソフトウェアプログラムとして、少なくとも部分的に実現されてもよい。このようなコードは、汎用プロセッサまたは他のデジタル信号処理ユニットのような、論理エレメントのアレイによって実行可能な命令である。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替実施形態では、プロセッサは、何らかの従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、または、状態機械であってもよい。プロセッサはまた、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと関連した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいはその他このような構成であるコンピューティングデバイスの組み合わせとして実現してもよい。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、フラッシュＲＡＭのような不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、または、ＣＤ−ＲＯＭ；あるいは、技術的に知られている他の何らかの形態の記憶媒体のような、一時的でない記憶媒体中に存在していてもよい。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取ったり、記憶媒体に情報を書き込んだりできるようにプロセッサに結合させてもよい。代替実施形態では、記憶媒体はプロセッサと一体化してもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ中に存在していてもよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末中に存在していてもよい。代替実施形態において、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末中のディスクリートコンポーネントとして存在していてもよい。
ここで開示したさまざまな方法（例えば、方法Ｍ１００、および、さまざまな記述した装置の動作を参照して開示したさまざまな方法）は、プロセッサのような論理エレメントのアレイによって実行されてもよいことに、ならびに、ここで記述したような装置のさまざまなエレメントが、このようなアレイ上で実行するように設計されているモジュールとして部分的に実現してもよいことに留意されたい。ここで使用したような、用語“モジュール”または“サブモジュール”は、ソフトウェアの形態で、ハードウェアの形態で、または、ファームウェアの形態で、コンピュータ命令（例えば、論理的表現）を含む、何らかの方法、装置、デバイス、ユニットまたはコンピュータ読み取り可能データ記憶媒体のことを指すことができる。複数のモジュールまたはシステムを組み合わせて、１つのモジュールおよびシステムにすることができ、ならびに、同じ機能を実行するために、１つのモジュールまたはシステムを、複数のモジュールまたはシステムに分離できることを理解すべきである。ソフトウェアまたは他のコンピュータ実行可能な命令で実現されたときに、プロセスのエレメントは、例えば、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、および、これらに類するものによって、関連するタスクを実行するための、実質的なコードセグメントである。“ソフトウェア”という用語は、ソースコード、アセンブリ言語コード、機械コード、バイナリコード、ファームウェア、マクロコード、マイクロコード、論理エレメントのアレイによって実行可能な命令の任意の１つ以上のセットまたはシーケンス、ならびに、このような任意の組み合わせを含むことを理解すべきである。プログラムまたはコードセグメントは、プロセッサ読み取り可能記憶媒体中に記憶することができ、あるいは、送信媒体または通信リンクを通して、搬送波で具現化されるコンピュータデータ信号によって送信することができる。
ここで開示した、方法、スキーム、および、技術の実現はまた、論理エレメントのアレイ（例えば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロ制御装置、または、他の有限状態機械）を含む機械によって実行可能な命令の１つ以上のセットとして、有体的に（例えば、ここでリストアップしたような１つ以上のコンピュータ読み取り可能記憶媒体の有体的なコンピュータ読み取り可能機能で）具現化されてもよい。“コンピュータ読み取り可能媒体”という用語は、揮発性、不揮発性、取り外し可能、および取り外し不可能記憶媒体を含む、情報を記憶または転送できる何らかの媒体を含んでいてもよい。コンピュータ読み取り可能媒体の例は、電子回路、半導体メモリデバイス、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ）、フロッピー（登録商標）ディスケットまたは他の磁気記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤまたは他の光記憶装置、ハードディスクまたは所望の情報を記憶するために使用できる他の何らかの媒体、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ）リンク、あるいは、所望の情報を搬送するために使用でき、アクセスできる他の何らかの媒体を含んでいる。コンピュータデータ信号は、電子ネットワークチャネル、光ファイバ、エア、電磁気、ＲＦリンク等のような、送信媒体を通して伝搬できる何らかの信号を含んでいてもよい。コードセグメントは、インターネットまたはイントラネットのようなコンピュータネットワークを介してダウンロードされてもよい。任意のケースでは、本開示の範囲は、このような実施形態によって限定されるものとして解釈すべきではない。
ここで記述した方法のタスクのそれぞれは、直接的に、ハードウェアで、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールで、あるいは、２つの組み合わせで具現化されてもよい。ここで開示したような方法の実現の典型的な適用において、論理エレメント（例えば、論理ゲート）のアレイは、方法のさまざまなタスクのうちの、１つ、１つより多いもの、または、すべてでさえ実行するように構成されている。タスクのうちの１つ以上（場合によってはすべて）は、コード（例えば、１つ以上のセットの命令）としても実現されてもよく、論理エレメントのアレイ（例えば、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロ制御装置、または、他の有限状態機械）を含む機械（例えば、コンピュータ）によって読み取り可能なおよび/また実行可能な、コンピュータプログラムプロダクト（例えば、ディスク、フラッシュまたは他の不揮発性メモリカード、半導体メモリチップ等のような、１つ以上のデータ記憶媒体）で具現化されてもよい。ここで開示したような方法の実現のタスクは、このような１つより多いアレイまたは機械によっても実行されてもよい。これらの実現または他の実現において、セルラ電話機またはこのような通信能力を有する他のデバイスのような、ワイヤレス通信のためのデバイス内で、タスクを実行してもよい。このようなデバイスは、（例えば、ＶｏＩＰのような１つ以上のプロトコルを使用する）回線交換ネットワークまたはパケット交換ネットワークと通信するように構成されていてもよい。例えば、このようなデバイスは、エンコードされたフレームを受信および／または送信するように構成されているＲＦ回路を含んでいてもよい。
ここで開示したさまざまな方法が、ポータブル通信デバイス（例えば、ハンドセット、ヘッドセット、スマートフォン、またはポータブルデジタルアシスタント（ＰＤＡ））によって実行されてもよいこと、ならびに、ここで記述したさまざまな装置がこのようなデバイス内に含まれてもよいことが明確に開示される。典型的なリアルタイム（例えば、オンライン）適用は、このような移動デバイスを使用して実施される電話機での会話である。
１つ以上の例示的な実施形態では、ここで記述した動作は、ハードウェアで、ソフトウェアで、ファームウェアで、または、これらの任意の組み合わせで実現してもよい。ソフトウェアで実現された場合に、このような動作は、１つ以上の命令またはコードとして、コンピュータ読み取り可能媒体上に記憶されてもよく、あるいは、１つ以上の命令またはコードとして、コンピュータ読み取り可能媒体上に送信されてもよい。“コンピュータ読み取り可能媒体”という用語は、コンピュータ読み取り可能記憶媒体と通信（例えば、送信）媒体の双方を含む。一例として、これらに限定されないが、コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、（これらに限定されないが、動的または静的な、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、および／またはフラッシュＲＡＭを含んでいてもよい）半導体メモリ、あるいは、強誘電体、磁気抵抗、オボニック（ｏｖｏｎｉｃ）、高分子、または相転移メモリのような、記憶エレメントのアレイ；ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置；および／または、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイスを含むことができる。このような記憶媒体は、コンピュータによってアクセスできる命令またはデータ構造の形態で、情報を記憶してもよい。通信媒体は、命令またはデータ構造の形態で、所望のプログラムコードを搬送するために使用できる、および、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を促進する任意の媒体を含む、コンピュータによってアクセスできる任意の媒体を含むことができる。また、あらゆる接続は、コンピュータ読み取り可能媒体と適切に呼ばれる。例えば、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、あるいは、赤外線、無線、および/またはマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または、他の遠隔ソースから、ソフトウェアが送信される場合には、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、撚り対、ＤＳＬ、あるいは、赤外線、無線、および/またはマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。ここで使用したようなディスク（ｄｉｓｋおよびｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスクおよびブルーレイ（登録商標）ディスク（ブルーレイディスク協会、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｃｉｔｙ，ＣＡ）を含むが、一般的に、ディスク（ｄｉｓｋ）は、データを磁気的に再生する一方で、ディスク（ｄｉｓｃ）はデータをレーザによって光学的に再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ読み取り可能媒体の範囲内に含まれるべきである。
ここで記述したような音響信号処理装置は、通信デバイスのような、ある動作を制御するためにスピーチ入力を受け入れる電子デバイス中に組み込まれてもよく、または、そうでなければ、バックグラウンドノイズからの所望のノイズの分離から恩恵を受けてもよい。多くの適用は、複数の方向から始まるバックグラウンドサウンドからの、所望のクリアーなサウンドをエンハンスさせること、または、分離することから、恩恵を受けてもよい。このような適用は、音声認識および検出と、スピーチエンハンスメントおよび分離と、音声によりアクティブ化される制御と、これらに類似するもののような能力を組み込んでいる電子デバイス中あるいはコンピューティングデバイス中に、ヒューマン−マシンインターフェース含めてもよい。限定された処理能力のみを提供するデバイスにおいて適切であるように、このような音響信号処理装置を実現することが望ましいことがある。
ここで記述した、モジュール、エレメント、および、デバイスのさまざまな実現のエレメントは、例えば、同じチップ上またはチップセット中の２つ以上のチップの間に存在する、電子デバイスおよび/または光デバイスとして組み立てられてもよい。このようなデバイスの１つの例は、このようなトランジスタまたはゲートのような、論理エレメントの固定型あるいはプログラム可能アレイである。ここで記述した装置のさまざまな実現のうちの１つ以上のエレメントもまた、マイクロプロセッサと、組み込まれたプロセッサと、ＩＰコアと、デジタル信号プロセッサと、ＦＰＧＡと、ＡＳＳＰと、ＡＳＩＣとのような、論理エレメントの１つ以上の固定型またはプログラム可能アレイ上で実行するように構成されている１つ以上のセットの命令として、全体的または部分的に実現されてもよい。
ここで記述したような装置の実現の１つ以上のエレメントを使用して、タスクを実行することが、あるいは、装置がその中に組み込まれているデバイスまたはシステムの別の動作に関連するタスクのような、装置の動作に直接関連しない他のセットの命令を実行することが可能である。このような装置の実現のうちの１つ以上のエレメントが、共通の構造（例えば、異なる時間において、異なるエレメントに対応するコードの一部を実行するために使用されるプロセッサ、異なる時間において、異なるエレメントに対応するタスクを実行するように実行される１セットの命令、あるいは、異なる時間において、異なるエレメントに対する動作を実行する、電子デバイスおよび／または光デバイスのアレンジメント）を有することも可能である。
Claims (52)
- オーディオ信号処理の方法において、
前記方法は、
第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させることと、
前記第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用し、前記駆動信号は、前記イメージング信号に基づいていることと、
第１の周波数範囲におけるエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、前記第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、前記第１の周波数範囲における前記第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させることと、
前記拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させることと、
前記第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、前記アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用し、前記駆動信号は、前記イメージング信号に基づいていることとを含む、オーディオ信号処理の方法。 - 前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用することは、第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってよりも前記第１の方向に沿って、より集中する音響エネルギーのビームを生成させることを含み、
前記方法は、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する間、前記第１の方向に沿ってよりも前記第２の方向に沿って、より集中する音響ノイズエネルギーのビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーを駆動させることを含み、
前記第１の方向および前記第２の方向は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに関連する請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用することは、第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってよりも前記第１の方向に沿って、より集中する音響エネルギーの第１のビームを生成させることを含み、
前記方法は、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する間、前記第１の方向に沿ってよりも前記第２の方向に沿って、より集中する音響エネルギーの第２のビームを生成させるように、第３の複数のＮ個の駆動信号を前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用することを含み、
前記第１の方向および前記第２の方向は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに関連し、
前記第３の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれは、前記第２のオーディオ信号とは異なる付加的なオーディオ信号に基づいている請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第２のオーディオ信号および前記付加的オーディオ信号は、ステレオのオーディオ信号の異なるチャネルである請求項３記載のオーディオ信号処理の方法。
- 前記方法は、第１の時間におけるユーザの頭の向きが第１の範囲内にあることを決定することを含み、
前記第１の複数のＭ個の駆動信号を第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用することと、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用することは、前記第１の時間における前記決定に基づいており、
前記方法は、
前記第１の時間に後続する第２の時間における前記ユーザの頭の向きが前記第１の範囲とは異なる第２の範囲内にあることを決定することと、前記第２の時間における前記決定に応答して、前記第１の複数のＭ個の駆動信号を第２のアレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用することと、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を前記第２のアレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用することとを含み、
前記第２のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの少なくとも１つは、前記第１のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーの間に存在しておらず、
前記第２のアレイの前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの少なくとも１つは、前記第１のアレイの前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーの間に存在していない請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第１のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーは、第１の軸に沿って配置されており、
前記第２のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーは、第２の軸に沿って配置されており、
前記第１の軸と前記第２の軸との間の角度は、少なくとも６０度であり、せいぜい１２０度である請求項５記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記方法は、空間シェーピング関数を前記第１の複数のＭ個のイメージング信号に適用することを含み、
前記空間シェーピング関数は、前記アレイ内の前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーの少なくともサブセット中のそれぞれのポジションを、対応する利得係数にマッピングし、
前記空間シェーピング関数を適用することは、前記対応する利得係数にしたがって、前記第１の複数のＭ個のイメージング信号のサブセット中のそれぞれの振幅を変化させることを含む請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。
- 前記第２のオーディオ信号は、前記第２の周波数範囲よりも高い第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第１の高周波数範囲よりも高い第２の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高い請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記方法は、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーを含む第３のオーディオ信号を調和的に拡張して、前記第２の周波数範囲よりも高い第３の周波数範囲において、前記第２の周波数範囲における前記第３のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む第２の拡張された信号を生成させることを含み、
前記第１のオーディオ信号は、前記第２の拡張信号に基づいている請求項１記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベルより低く、
前記第２の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項１０記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項１１記載のオーディオ信号処理の方法。
- 前記第２のオーディオ信号は、前記第３の周波数範囲よりも高い第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第１の高周波数範囲よりも高い第２の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高く、
前記第３のオーディオ信号は、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲よりも高い第３の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高い請求項１０記載のオーディオ信号処理の方法。 - 前記第２のオーディオ信号および前記第３のオーディオ信号の両方は、共通のオーディオ信号に基づいている請求項１０記載のオーディオ信号処理の方法。
- 前記第１の複数のＭ個の駆動信号は、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を含む請求項１ないし１４のいずれか１項記載のオーディオ信号処理の方法。
- 前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの隣接しているもの間の距離は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの隣接しているもの間の距離よりも短い請求項１ないし１４のいずれか１項記載のオーディオ信号処理の方法。
- 前記第１のオーディオ信号および前記第２のオーディオ信号の両方は、共通のオーディオ信号に基づいている請求項１ないし１４のいずれか１項記載のオーディオ信号処理の方法。
- オーディオ信号処理のための装置において、
前記装置は、
第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させる手段と、
前記第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用し、前記駆動信号は、前記イメージング信号に基づいている手段と、
第１の周波数範囲におけるエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、前記第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、前記第１の周波数範囲における前記第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させる手段と、
前記拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させる手段と、
前記第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、前記アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用し、前記駆動信号は、前記イメージング信号に基づいている手段とを具備するオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する手段は、第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってよりも前記第１の方向に沿って、より集中する音響エネルギーのビームを生成させるように構成されており、
前記装置は、前記第１の方向に沿ってよりも前記第２の方向に沿って、より集中する音響ノイズエネルギーのビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する間、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーを駆動させる手段を具備し、
前記第１の方向および前記第２の方向は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに関連する請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する手段は、第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってよりも前記第１の方向に沿って、より集中する音響エネルギーの第１のビームを生成させるように構成されており、
前記装置は、前記第１の方向に沿ってよりも前記第２の方向に沿って、より集中する音響エネルギーの第２のビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する間、第３の複数のＮ個の駆動信号を前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する手段を具備し、
前記第１の方向および前記第２の方向は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに関連し、
前記第３の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれは、前記第２のオーディオ信号とは異なる、付加的なオーディオ信号に基づいている請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第２のオーディオ信号および前記付加的オーディオ信号は、ステレオのオーディオ信号の異なるチャネルである請求項２０記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記装置は、第１の時間におけるユーザの頭の向きが第１の範囲内にあることを決定する手段を具備し、
前記第１の時間における決定する手段は、前記第１の複数のＭ個の駆動信号を第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用する手段と、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する手段とをイネーブルにするように構成されており、
前記装置は、
前記第１の時間に後続する第２の時間における前記ユーザの頭の向きが前記第１の範囲とは異なる第２の範囲内にあることを決定する手段と、
前記第１の複数のＭ個の駆動信号を第２のアレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用する手段と、
前記第２の複数のＮ個の駆動信号を前記第２のアレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する手段とを具備し、
前記第２の時間における決定する手段は、前記第１の複数のＭ個の駆動信号を第２のアレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用する手段と、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２のアレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する手段とをイネーブルにするように構成されており、
前記第２のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの少なくとも１つは、前記第１のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーの間に存在しておらず、
前記第２のアレイの前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの少なくとも１つは、前記第１のアレイの前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーの間に存在していない請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーは、第１の軸に沿って配置されており、
前記第２のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーは、第２の軸に沿って配置されており、
前記第１の軸と前記第２の軸との間の角度は、少なくとも６０度であり、せいぜい１２０度である請求項２２記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記装置は、空間シェーピング関数を前記第１の複数のＭ個のイメージング信号に適用する手段を具備し、
前記空間シェーピング関数は、前記アレイ内の前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーの少なくともサブセット中のそれぞれのポジションを、対応する利得係数にマッピングし、
前記空間シェーピング関数を適用する手段は、前記対応する利得係数にしたがって、前記第１の複数のＭ個のイメージング信号のサブセット中のそれぞれの振幅を変化させる手段を備える請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第２のオーディオ信号は、前記第２の周波数範囲よりも高い第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第１の高周波数範囲よりも高い第２の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高い請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記装置は、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーを含む第３のオーディオ信号を調和的に拡張して、前記第２の周波数範囲よりも高い第３の周波数範囲において、前記第２の周波数範囲における前記第３のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む第２の拡張された信号を生成させる手段を具備し、
前記第１のオーディオ信号は、前記第２の拡張信号に基づいている請求項１８記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低く、
前記第２の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項２７記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項２８記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第２のオーディオ信号は、前記第３の周波数範囲よりも高い第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第１の高周波数範囲よりも高い第２の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高く、
前記第３のオーディオ信号は、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲よりも高い第３の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高い請求項２７記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第２のオーディオ信号および前記第３のオーディオ信号の両方は、共通のオーディオ信号に基づいている請求項２７記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第１の複数のＭ個の駆動信号は、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を含む請求項１８ないし３１のいずれか１項記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの隣接しているもの間の距離は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの隣接しているもの間の距離よりも短い請求項１８ないし３１のいずれか１項記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第１のオーディオ信号および前記第２のオーディオ信号の両方は、共通のオーディオ信号に基づいている請求項１８ないし３１のいずれか１項記載のオーディオ信号処理のための装置。
- オーディオ信号処理のための装置において、
前記装置は、
第１のオーディオ信号を空間的に処理して、第１の複数のＭ個のイメージング信号を発生させるように構成されている第１の空間処理モジュールと、
前記第１の複数のＭ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第１の複数のＭ個の駆動信号のうちの対応する１つを、アレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用するように構成され、前記駆動信号は、前記イメージング信号に基づいているオーディオ出力ステージと、
第１の周波数範囲におけるエネルギーを含む第２のオーディオ信号を調和的に拡張して、前記第１の周波数範囲よりも高い第２の周波数範囲において、前記第１の周波数範囲における前記第２のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む拡張された信号を生成させるように構成されているハーモニック拡張モジュールと、
前記拡張信号に基づいているエンハンスされた信号を空間的に処理して、第２の複数のＮ個のイメージング信号を発生させるように構成されている第２の空間処理モジュールとを具備し、
前記オーディオ出力ステージは、前記第２の複数のＮ個のイメージング信号のそれぞれに対して、第２の複数のＮ個の駆動信号のうちの対応する１つを、前記アレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの対応する１つに適用するように構成されており、前記駆動信号は、前記イメージング信号に基づいている、オーディオ信号処理のための装置。 - 前記オーディオ出力ステージは、第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってよりも前記第１の方向に沿って、より集中する音響エネルギーのビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用するように構成されており、
前記オーディオ出力ステージは、前記第１の方向に沿ってよりも前記第２の方向に沿って、より集中する音響ノイズエネルギーのビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する間、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーを駆動させるように構成されており、
前記第１の方向および前記第２の方向は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに関連する請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記オーディオ出力ステージは、第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってよりも前記第１の方向に沿って、より集中する音響エネルギーの第１のビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用するように構成されており、
前記オーディオ出力ステージは、前記第１の方向に沿ってよりも前記第２の方向に沿って、より集中する音響エネルギーの第２のビームを生成させるように、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用する間、第３の複数のＮ個の駆動信号を前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用するように構成されており、
前記第１の方向および前記第２の方向は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに関連し、
前記第３の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれは、前記第２のオーディオ信号とは異なる付加的なオーディオ信号に基づいている請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第２のオーディオ信号および前記付加的オーディオ信号は、ステレオのオーディオ信号の異なるチャネルである請求項３７記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記装置は、第１の時間におけるユーザの頭の向きが第１の範囲内にあることを決定するように構成されている追跡モジュールを具備し、
前記追跡モジュールは、前記第１の時間における決定に応答して、前記第１の複数のＭ個の駆動信号を前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用し、かつ、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用するために、前記オーディオ出力ステージを制御するように構成されており、
前記追跡モジュールは、前記第１の時間に後続する第２の時間における前記ユーザの頭の向きが前記第１の範囲とは異なる第２の範囲内にあることを決定するように構成されており、
前記追跡モジュールは、前記第２の時間における決定に応答して、前記第１の複数のＭ個の駆動信号を第２のアレイの第１の複数のＭ個のラウドスピーカーに適用し、かつ、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を前記第２のアレイの第２の複数のＮ個のラウドスピーカーに適用するために、前記オーディオ出力ステージを制御するように構成されており、
前記第２のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの少なくとも１つは、前記第１のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーの間に存在しておらず、
前記第２のアレイの前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの少なくとも１つは、前記第１のアレイの前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーの間に存在していない請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーは、第１の軸に沿って配置されており、
前記第２のアレイの前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーは、第２の軸に沿って配置されており、
前記第１の軸と前記第２の軸との間の角度は、少なくとも６０度であり、せいぜい１２０度である請求項３９記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記装置は、空間シェーピング関数を前記第１の複数のＭ個のイメージング信号に適用するように構成されている空間シェーパーを具備し、
前記空間シェーピング関数は、前記アレイ内の前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーの少なくともサブセット中のそれぞれのポジションを、対応する利得係数にマッピングし、
前記空間シェーパーは、前記対応する利得係数にしたがって、前記第１の複数のＭ個のイメージング信号のサブセット中のそれぞれの振幅を変化させるように構成されている請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第２のオーディオ信号は、前記第２の周波数範囲よりも高い第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第１の高周波数範囲よりも高い第２の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高い請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記装置は、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーを含む第３のオーディオ信号を調和的に拡張して、前記第２の周波数範囲よりも高い第３の周波数範囲において、前記第２の周波数範囲における前記第３のオーディオ信号の前記エネルギーのハーモニックを含む第２の拡張された信号を生成させるように構成されている第２のハーモニック拡張モジュールを具備し、
前記第１のオーディオ信号は、前記第２の拡張信号に基づいている請求項３５記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低く、
前記第２の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項４４記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第１の周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル低い請求項４５記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第２のオーディオ信号は、前記第３の周波数範囲よりも高い第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第１の高周波数範囲よりも高い第２の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第１の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記拡張信号に対してよりも前記第２の複数のＮ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高く、
前記第３のオーディオ信号は、前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第２の高周波数範囲よりも高い第３の高周波数範囲におけるエネルギーとを含み、
前記第２の高周波数範囲におけるエネルギーと、前記第３の高周波数範囲におけるエネルギーの比は、前記第２の拡張信号に対してよりも前記第１の複数のＭ個の駆動信号のそれぞれに対して、少なくとも６デシベル高い請求項４４記載のオーディオ信号処理のための装置。 - 前記第２のオーディオ信号および前記第３のオーディオ信号の両方は、共通のオーディオ信号に基づいている請求項４４記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第１の複数のＭ個の駆動信号は、前記第２の複数のＮ個の駆動信号を含む請求項３５ないし４８のいずれか１項記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第１の複数のＭ個のラウドスピーカーのうちの隣接しているもの間の距離は、前記第２の複数のＮ個のラウドスピーカーのうちの隣接しているもの間の距離よりも短い請求項３５ないし４８のいずれか１項記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 前記第１のオーディオ信号および前記第２のオーディオ信号の両方は、共通のオーディオ信号に基づいている請求項３５ないし４８のいずれか１項記載のオーディオ信号処理のための装置。
- 機械によって読み出されるときに、請求項１ないし１４のいずれか１項記載の方法を前記機械に実行させる有体的な機能を有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
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